JP2019052808A

JP2019052808A - 空調装置及び空調システム

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Publication number: JP2019052808A
Application number: JP2017177842A
Authority: JP
Inventors: 賢糸山; Masaru Itoyama; 卓坂東; Taku Bando; 井上　宏志; Koji Inoue; 宏志井上; 彩子黒田; Ayako Kuroda
Original assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Seibu Giken Co Ltd; Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Seibu Giken Co Ltd; Shimizu Corp
Priority date: 2017-09-15
Filing date: 2017-09-15
Publication date: 2019-04-04

Abstract

【課題】ＣＯ２除去及び除湿に対応可能な空調装置を提供する。【解決手段】本発明に係る空調装置２０は、軸芯Ｊ１０を中心とする周方向において互いに異なる位置に処理ゾーン２と再生ゾーン４とを有し、軸芯Ｊ１０に沿って第一ロータ６と第二ロータ８とを有する処理再生部１０と、第一ロータ回転駆動部１２と、第二ロータ回転駆動部１４と、第二ロータ８Ｂの入口側に配置された加熱器１８と、を有する。第一ロータ６では、処理対象空気ＲＡに含まれる二酸化炭素を吸収すると共に前記二酸化炭素を再生用空気ＴＡによって第一ロータ６内に蓄積した二酸化炭素をロータから脱着させる。第二ロータ８では、処理対象空気ＲＡに含まれる水分や汚染物質を吸着すると共に再生用空気ＴＡによって第二ロータ８内に蓄積した水分や汚染物質を第二ロータ８から脱着させる。【選択図】図１

Description

本発明は、空調装置及び空調システムに関する。

近年、効率的に除湿を行う空調システムの一つとして、例えばデシカントロータを備えた空調システムが提案されている。

一般に、デシカントロータ（単に、「ロータ」ともいう）は、円柱状のハニカム構造体に吸収剤や吸着材を担持させたものであり、水分や汚染物質等の除去対象物を含む処理対象空気が通過すると、ロータに水分や汚染物質が吸着され、乾燥した清浄空気を得ることができる。その後、再生用空気を通過させることで、ロータ内に蓄積した水分や汚染物質をロータから脱着させる。デシカントロータが軸芯を中心に回転することで、除去対象物の吸着及び脱着が連続的に行われる。

例えば、特許文献１には、水分及び有機物を除去した乾燥空気を目的空間に供給するデシカントロータが開示されている。特許文献２には、水分を除去した乾燥空気を供給するロータ素子構造体（空調装置）が開示されている。

特開２００４−３２１９６４号公報特許第４８８９０４７号公報

従来のデシカントロータを備えた空調システムでは、二酸化炭素（ＣＯ_２）を除去することができない。そのため、例えば特許第５６２７８７０号公報に記載されているＣＯ_２除去ロータを用いる必要がある。しかしながら、ＣＯ_２除去ロータは、（１）冬期に二酸化炭素（ＣＯ_２）の除去が不足する、（２）夏期に除湿が不足になる、（３）ＣＯ_２除去・汚染物質除去の双方を良好に行うのは難しい、という三つの問題があった。

（１）の問題は、再生用空気として外気を使用するため、冬期になると外気の温度と絶対湿度が低下し、ＣＯ_２除去ロータの入口側の処理用空気と再生用空気とのエンタルピー差が小さくなることによる。（２）の問題は、（１）の問題と同様に再生用空気として外気を使用するため、夏期に外気の絶対湿度が高くなると、室内に高湿度の空気が供給されることによる。（３）は、ＣＯ_２除去ロータでは処理対象空気から特定の汚染物質を除去することができず、汚染物質除去機能を備えたロータでは処理用空気からＣＯ_２を除去することができないことによる。上述の特許文献１，２に開示されているロータによっても、処理対象空気からＣＯ_２を除去することは困難である。

本発明者は、（１）の問題を鑑み、ＣＯ_２の吸収剤としてアミン担持固体吸収剤を含むロータの前段に全熱交換ロータを備えると共に、再生用空気の入口側に加湿器を備えた空調システム（特開２０１５−２０２２０８号公報参照）を提案した。また、本発明者は、上記空調システムにおいて、前記ロータの処理ゾーンに供給される処理対象空気と前記ロータの再生ゾーンに供給される再生用空気とのエンタルピー差を３０ｋＪ／ｋｇ（ＤＡ）以上とすることを提案した。しかしながら、（１）から（３）の問題を全て解決する空調システムが求められていた。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、ＣＯ_２除去及び除湿に対応可能な空調装置、及び、該空調装置を備え、年間を通じてＣＯ_２除去不足、及び除湿不足を抑えることができる空調システムを提供する。

本発明者は、ＣＯ_２除去性能に優れたロータと除湿性能に優れたロータとを新たに組み合わせ、各ロータを単独で駆動させること及び駆動させる際の好適な条件を新たに見出した。また、前述の組み合わせたロータを用いて空調を行う好適な構成及び条件等を新たに見出し、本発明を完成するに至った。

請求項１記載の空調装置は、軸芯を中心とする周方向において互いに異なる位置に処理ゾーンと再生ゾーンとを有し、前記軸芯に沿って第一ロータと第二ロータとを有する処理再生部と、前記第一ロータを所定の速度で前記軸芯を中心に回転させる第一ロータ回転駆動部と、前記第二ロータを所定の速度で前記軸芯を中心に回転させる第二ロータ回転駆動部と、前記再生ゾーンの前記第二ロータの入口側に配置された加熱器と、を有し、前記第一ロータは、前記処理ゾーンに処理対象空気が通風された際に前記処理対象空気に含まれる二酸化炭素を吸収すると共に、前記再生ゾーンに再生用空気が通風された際に、前記第一ロータに吸収された前記二酸化炭素を前記再生用空気で脱離させ、前記第二ロータには、前記処理ゾーンに処理対象空気が通風された際に、前記処理対象空気に含まれる水分を吸着すると共に、前記再生ゾーンに再生用空気が通風された際に、前記第二ロータに吸着された前記水分を再生用空気で脱着させることを特徴とする。

本発明の空調装置では、第一ロータと第二ロータとが組み合わされ、同軸に配置されている。先ず、処理ゾーンにおいて空調装置の軸芯に沿って第一ロータから第二ロータに向かう向きに、第一ロータに処理対象空気が供給されると、処理対象空気に含まれるＣＯ_２が第一ロータ（例えば、第一ロータに担持されている吸収剤）に吸収される。続いて、ＣＯ_２が除去された処理対象空気が処理ゾーンの第二ロータに供給されると、処理対象空気から更に水分が第二ロータ（例えば、第二ロータに担持されている吸着材）に吸着する。一方、再生ゾーンにおいて、空調装置の軸芯に沿って再生用空気が加熱器に供給されると、加熱によって再生用空気のエンタルピーが処理対象空気のエンタルピーに対して高まり、処理対象空気と再生用空気とのエンタルピー差が大きくなると共に、再生用空気の相対湿度が低下する。再生ゾーンにおいて、このようにエンタルピーの高い且つ低湿度な再生用空気が空調装置の軸芯に沿って第二ロータから第一ロータに向かう向きに、第二ロータに供給されると、第二ロータに吸着されていた水分が第二ロータから脱着し、第二ロータは再生される。第二ロータによって加湿された再生用空気が再生ゾーンの第一ロータに供給されると、第一ロータに吸収されていたＣＯ_２が吸収剤から脱離し、第一ロータは再生される。

第一ロータ回転駆動部によって第一ロータが軸芯を中心に回転すると、処理対象空気から第一ロータへのＣＯ_２の移動及び吸収剤から再生用空気へのＣＯ_２の移動が繰り返され、処理対象空気からＣＯ_２が除去されると共に、第一ロータが再生される。上述のように処理対象空気と再生用空気とのエンタルピー差が拡大されているので、空調装置のＣＯ_２の除去性能が向上する。また、第二ロータ回転駆動部によって第二ロータが軸芯を中心に回転すると、処理対象空気から第二ロータへの水分の移動及び第二ロータから再生用空気への水分の移動が繰り返され、処理対象空気から水分が除去されると共に、第二ロータが再生される。上述のように再生用空気の湿度は加熱器によって低減されているので、空調装置の除湿性能が向上する。従って、本発明の空調装置によれば、ＣＯ_２除去及び除湿を良好に行うことができる。

請求項２記載の空調装置は、前記吸着材は前記処理ゾーンに前記処理対象空気が通風された際に前記処理対象空気に含まれる汚染物質を吸着すると共に前記再生ゾーンに前記再生用空気が通風された際に、前記第二ロータに吸着された前記汚染物質を前記再生用空気で脱着させることを特徴とする。

本発明の空調装置では、処理ゾーンにおいて、空調装置の軸芯に沿って第一ロータから第二ロータに向かう向きに、ＣＯ_２が除去された処理対象空気が処理ゾーンの第二ロータに供給されると、ＣＯ_２が除去された処理対象空気から水分に加えて汚染物質が第二ロータに吸着される。一方、再生ゾーンにおいて、空調装置の軸芯に沿って第二ロータから第一ロータに向かう向きに、再生用空気が第二ロータに供給されると、第二ロータに吸着していた汚染物質が第二ロータから脱着する。従って、第二ロータ回転駆動部によって第二ロータが軸芯を中心に回転すると、処理対象空気から第二ロータへの汚染物質の移動及び第二ロータから再生用空気への汚染物質の移動が繰り返され、処理対象空気から汚染物質が除去されると共に、第二ロータが再生される。

請求項３記載の空調システムは、請求項１又は請求項２に記載の空調装置と、空調処理対象空間内から排出された排出空気の一部を前記処理対象空気として前記処理ゾーンの前記第一ロータに供給し、前記処理ゾーンの前記第二ロータから排出された処理済み空気を前記空調処理対象空間に供給する第一系統と、前記加熱器を介して前記空調処理対象空間内から排出された排出空気の残部を前記再生ゾーンの前記第二ロータに供給し、前記再生ゾーンの前記第一ロータから排出された使用済み空気を前記空調処理対象空間の外部に排出する第二系統と、を備えていることを特徴とする。

本発明の空調システムでは、空調処理対象空間内からの排出空気（天井空気）の一部が再生用空気として用いられる。夏期では、従来のように再生用空気として絶対湿度が非常に高い外気が用いられる場合に比べて、処理対象空気からの除湿が良好に行われる。冬期では、従来のように再生用空気として絶対湿度が非常に低い外気が用いられると、処理対象空気と再生用空気とのエンタルピー差が小さすぎるために第一ロータのＣＯ_２除去性能が不足する虞があった。本発明の空調システムでは、冬期でも外気に比べて絶対湿度が高い排出空気が空調装置の再生ゾーンに供給されるので、処理対象空気と再生用空気とのエンタルピー差が確保され、処理対象空気からのＣＯ_２の除去が良好に行われる。

請求項４記載の空調システムは、前記処理ゾーンに供給される処理対象空気と前記再生ゾーンに供給される再生用空気とのエンタルピー差が３０ｋＪ／ｋｇ（ＤＡ）以上とすることを特徴とする。

本発明の空調システムでは、空調装置（即ち、第一ロータ）のＣＯ_２の除去性能は処理対象空気と再生用空気とのエンタルピー差で決まる。本発明の空調システムによれば、処理対象空気と再生用空気とのエンタルピー差が３０ｋＪ／ｋｇ（ＤＡ）以上であるため、ロータのＣＯ_２の除去性能が向上し、第一ロータにおいて処理対象空気からＣＯ_２が良好に除去される。

請求項５記載の空調システムは、前記処理ゾーンの前記第一ロータの入口側に第一冷却装置が配置されていることを特徴とする。

本発明の空調システムでは、処理ゾーンの第一ロータの入口側に第一冷却装置が配置されているので、処理対象空気と再生用空気とのエンタルピー差を拡大し、第一の冷却装置を設けない場合に比べて、処理対象空気からＣＯ_２がより高効率に除去される。

本発明の空調装置及び空調システムによれば、年間を通じてＣＯ_２除去不足、及び除湿不足又は除湿過剰を抑え、空調処理対象空間のＣＯ_２除去及び除湿を良好に行うことができる。

本発明を適用した一実施形態の空調装置の概略図である。本発明に適用した一実施形態の空調システムの概略図である。

以下、本発明に係る空調装置及び空調システムの実施形態について、図面を参照し、具体的に説明する。

［空調装置］
図１に示すように、本発明を適用した一実施形態の空調装置２０は、処理再生部１０と、第一ロータ回転駆動部１２と、第二ロータ回転駆動部１４と、加熱器１８と、を有する。

処理再生部１０は、軸芯Ｊ１０を有するハニカムロータであり、コルゲート加工されたシートが芯材に巻き付け加工されることで形成された円筒形の部材で構成されている。処理再生部１０の軸芯Ｊ１０を中心とするＲ方向（周方向）に沿って、互いに異なる位置に処理ゾーン２と再生ゾーン４が設けられている。本実施形態では、軸芯Ｊ１０に直交するＤ３方向において、軸芯Ｊ１０より下側が処理ゾーン２であり、軸芯Ｊ１０より上側が再生ゾーン４である。

処理再生部１０は、軸芯Ｊ１０に平行なＤ１方向（即ち、第一ロータ６から第二ロータ８に向かう向き）に沿って、互いに隣接する第一ロータ６と第二ロータ８と、を有する。以下では、処理ゾーン２側の第一ロータ６を第一ロータ６Ａとし、再生ゾーン４側の第一ロータ６を第一ロータ６Ｂとする。また、処理ゾーン２側の第二ロータ８を第二ロータ８Ａとし、再生ゾーン４側の第二ロータ８を第二ロータ８Ｂとする。

第一ロータ６は、アミン担持固体吸収剤であるＣＯ_２の吸収剤を含んでいる。第二ロータ８は、水分や、空調処理対象空間内の快適性を低下させる所定の汚染物質を吸着可能な吸着材を含んでいる。吸着材は、一般に空気中に含まれる水分や、前述の汚染物質を吸着可能なものであれば、特に限定されない。吸着材としては、例えばゼオライト、活性炭、シリカゲル等が挙げられる。

第一ロータ回転駆動部１２及び第二ロータ回転駆動部１４は、例えばギアドモータであるが、軸芯Ｊ１０を中心として第一ロータ６と第二ロータ８とを互いに独立させて所望の回転数で回動させることができるモータであればよく、特に限定されない。

処理再生部１０の二台のロータ、即ち、第一ロータ６と第二ロータ８は、これらのロータを摺動させるための一台のケーシング（又は、「カセット」と呼ばれる場合もある）２２に収められている。第一ロータ回転駆動部１２及び第二ロータ回転駆動部１４はそれぞれ、第一ロータ６と第二ロータ８とを独立に回動させることができるように、第一ロータ６と第二ロータ８のそれぞれに接続されている。前述のように第一ロータ６と第二ロータ８とを独立に回動させることができれば、第一ロータ回転駆動部１２及び第二ロータ回転駆動部１４は、図１に示すようにケーシング２２の内部に収容されていてもよく、ケーシング２２の外部に付設されていてもよい。

処理対象空気ＲＡがＤ１方向に沿って第一ロータ６Ａに通風されると、処理対象空気ＲＡに含まれるＣＯ_２が第一ロータ６Ａに担持されている吸収剤に吸収される。なお、吸収剤（アミン担持固体吸収剤）によるＣＯ_２の吸収及び脱離の原理は公知であり、例えば特開２０１５−２０２２０８号公報を参照することができる。続いて、処理対象空気ＲＡがＤ１方向に沿って第二ロータ８Ａに通風されると、処理対象空気ＲＡに含まれる水分及び汚染物質が吸着材に吸着する。水分及び汚染物質の原理は公知の原理に基づく。

加熱器１８は、第二ロータ８ＢのＤ１方向の前側（即ち、Ｄ２方向後側、第二ロータ８Ｂの入口側、或いは第二ロータ８の再生ゾーン４側、且つ第一ロータ６とは反対側）に配置されている。なお、加熱器１８は再生ゾーン４に通風される再生用空気ＴＡを加熱することができればよいので、加熱器１８の位置は図１に示す位置に限られない。加熱器１８は、例えば電気ヒータ、温水コイル、蒸気コイル等である。

再生用空気ＴＡとして外気（または、外気に起因する空気）が加熱器１８に通風されると、再生用空気ＴＡが加熱され、再生用空気ＴＡの相対湿度が低下する。また、再生用空気ＴＡのエンタルピーが処理対象空気ＲＡのエンタルピーに対して高まり、処理対象空気ＲＡと再生用空気ＴＡとのエンタルピー差が大きくなる。以下、加熱器１８で加熱された再生用空気ＴＡを再生用空気ＵＡとする。

第一ロータ回転駆動部１２及び第二ロータ回転駆動部１４によって第一ロータ６及び第二ロータ８が軸芯Ｊ１０を中心として回転すると、上述のように処理対象空気ＲＡからのＣＯ_２、水分及び汚染物質を吸着した部分が処理ゾーン２から再生ゾーン４に移動する。この移動がなされた状態で、再生用空気ＵＡがＤ２方向に沿って第二ロータ８Ｂに通風されると、吸着材に吸着されていた水分及び汚染物質が吸着材から脱着し、第二ロータ８Ｂ内に蓄積した水分及び汚染物質を第二ロータ８Ｂから脱着する。続いて、再生用空気ＵＡがＤ２方向に沿って第一ロータ６Ｂに通風されると、アミン担持固体吸収剤に吸収されていたＣＯ_２がアミン担持固体吸収剤から脱離し、第一ロータ６Ｂ内に蓄積したＣＯ_２を第一ロータ６Ｂから脱離する。

上述した第一ロータ６におけるＣＯ_２の吸収及び脱離の原理に基づき、第一ロータ６におけるＣＯ_２の吸収性能は、第一ロータ６の軸芯Ｊ１０を中心とした回転数に依存する。第一ロータ６の回転数が例えば５ｒｐｈ以上１００ｒｐｈ以下であると、再生ゾーン４で再生された第一ロータ６が処理ゾーン２へ連続的に回転移動してくるので、第一ロータ６のＣＯ_２の吸収性能が４０％程度に達する。一方、第一ロータ６の回転数が例えば５ｒｐｈ未満である場合は、吸収が破過した第一ロータ６が処理ゾーン２へ回転移動する可能性が高くなるので、回転数の低下に応じて、第一ロータ６のＣＯ_２の吸収性能が低下する。また、第一ロータ６の回転数が例えば１００ｒｐｈを超えると、第一ロータ６の回転そのものが速すぎるためにＣＯ_２の吸収及び脱離が良好に進行せず、第一ロータ６のＣＯ_２の吸収性能が著しく低下する。

また、第二ロータ８における水分及び汚染物質の吸着及び脱着の原理に基づき、第二ロータ８における水分及び汚染物質の吸着性能は、第二ロータ８の軸芯Ｊ１０を中心とした回転数に依存する。

［空調システム］
次いで、本発明を適用した一実施形態の空調システムについて説明する。図２に示すように、本実施形態の空調システム５０は、空調装置２０と、第一系統Ｌ１と、第二系統Ｌ２と、を備えている。

空調装置２０の第一ロータ６ＡのＤ１方向後側（即ち、第一ロータ６Ａの入口側、又は第一ロータ６の処理ゾーン２側、且つ第二ロータ８Ａとは反対側）から順に、エアーフィルター３１、送風機３２、冷却装置（Ｐ／Ｃ；第一冷却装置）３３が配置されている。デシカントロータ装置２０の第二ロータ８ＡのＤ１方向前側（即ち、第二ロータ８Ａの出口側、又は第二ロータ８の処理ゾーン２側、且つ第一ロータ６Ａとは反対側）から順に、冷却装置（Ａ／Ｃ；第二冷却装置）３４、エアーフィルター３５が配置されている。デシカントロータ装置２０の加熱器１８のＤ２方向後側には、加熱器１８に近い側から順に、送風機４２、エアーフィルター４１が配置されている。

空調システム５０では、主に以下のパラメータを好適に制御する。
・第一ロータ回転駆動部１２における第一ロータ６の回転速度
・第二ロータ回転駆動部１４における第二ロータ８の回転速度
・加熱器１８における加熱温度
・冷却装置３３における冷却温度
・冷却装置３４における冷却温度
・処理対象空気ＲＡの導入風量
・再生用空気ＴＡの導入風量
を調節する。

第一系統Ｌ１は、後述するように上記パラメータを季節や外気の温度・絶対湿度等に合わせて適宜調節しながら、ビルの執務空間等の空調処理対象空間ＡＲ内からの排出空気を天井ＡＴ内に導入する。このように空調処理対象空間ＡＲ内から排出され、天井ＡＴに導入された天井空気（排出空気）の一部（排出空気の残部）は、従来、ビルのトイレや窓、その他適当な箇所からビルの外部に排気される。第一系統Ｌ１は、図２の太線で示すように、空調処理対象空間ＡＲから、処理用の構成要素；エアーフィルター３１、送風機３２、冷却装置３３、第一ロータ６Ａ、第二ロータ８Ａ、冷却装置３４、エアーフィルター３５を順次通り、空調処理対象空間ＡＲに至る系統である。即ち、第一系統Ｌ１は、天井空気の一部を処理対象空気ＲＡとして第一ロータ６Ａに供給し、第二ロータ８Ａから排出された処理済み空気ＳＡを空調処理対象空間に供給する。

第二系統Ｌ２は、天井空気のうち第一ロータ６Ａに供給したものとは別の一部（排出空気の残部）を加熱器１８に導入し、加熱する。さらに、第二系統Ｌ２は、図２の太破線で示すように、空調処理対象空間ＡＲから、再生用の構成要素；エアーフィルター４１、送風機４２、加熱器１８、第二ロータ８Ｂ、第一ロータ６Ｂ、を順次通り、建築物の外部に至る系統である。即ち、第二系統Ｌ２は、加熱後の再生用空気ＵＡを第二ロータ８Ｂに供給し、第一ロータ６Ｂから排出された使用済み空気ＥＡを空調処理対象空間の外部（例えば、執務空間等を有するビルや建築物の外部）に排出する。

なお、空間処理対象空間（図２に示す「居室」）の内部に、例えば空調システム５０とは別構成の外調機Ａから、天井空気のうち第一ロータ６Ａに供給したものとは別の一部（排出空気の残部）と略同量の外気が供給されている。このことによって、空間処理対象空間ＡＲ内のエアバランスが保たれる。

第一ロータ６におけるＣＯ_２除去性能を高める観点から、空調システム５０では、上記パラメータが調節され、デシカントロータ装置２０の第一ロータ６Ａに供給される処理対象空気ＲＡと第二ロータ８Ｂに供給される再生用空気ＵＡとのエンタルピー差が３０ｋＪ／ｋｇ（ＤＡ）以上であることが好ましい。このようにエンタルピー差が設定されれば、第一ロータ６におけるＣＯ_２除去性能が向上し、処理対象空気ＲＡからＣＯ_２が良好に除去される。

＜夏期の空調システムの制御＞
本明細書では、外気の気温が２５℃以上であって、且つ絶対湿度が１５ｇ／ｋｇ−ＤＡ以上である状態を夏期とする。

夏期では、天井空気の温度及び絶対湿度は、執務空間（空調処理対象空間）ＡＲの温度及び絶対湿度よりやや高く、外気の温度及び絶対湿度より低い。そこで、空調システム５０は、第一ロータ回転駆動部１２及び第二ロータ回転駆動部１４の双方を駆動させ、第一ロータ６及び第二ロータ８を両方とも回転させる。夏期における第一ロータ６の回転数は、５ｒｐｈ以上１００ｒｐｈ以下とすることが好ましい。また、夏期における第二ロータ８の回転数は、５ｒｐｈ以上４０ｒｐｈ以下とすることが好ましい。

前述のパラメータを夏期に適するように調節した場合の、図２に示す検出位置Ｐ１〜Ｐ９までの各検出位置における風量、温度、相対湿度、比エンタルピー、ＣＯ_２濃度を一例を表１に示す。

検出位置Ｐ６，Ｐ９の比エンタルピーを見てもわかるように、再生ゾーン４では、使用済み空気ＥＡのエンタルピーが再生用空気ＴＡ（即ち、天井空気）のエンタルピーよりも大きくなる。このような制御と空調によって、表１の検出位置Ｐ５の結果に示されているように、空調処理対象空間ＡＲ内の空気に対するＣＯ_２除去率が４０％程度に維持され、空調処理対象空間ＡＲ内の相対湿度が６０％程度に維持される。

＜冬期の空調システムの制御＞
本明細書では、外気の気温が１０℃以下であって、且つ絶対湿度が５ｇ／ｋｇ−ＤＡ以下である状態を冬期とする。

冬期では、夏期とは逆に、天井空気の温度及び絶対湿度は、執務空間の温度及び絶対湿度よりやや低く、外気の温度及び絶対湿度より高い。
そこで、空調システム５０では、第一ロータ回転駆動部１２及び第二ロータ回転駆動部１４の双方を駆動させるが、第二ロータ８での除湿過剰を抑えるために、第二ロータ８を低速で回転させる必要がある。冬期における第一ロータ６の回転数は、５ｒｐｈ以上１００ｒｐｈ以下であることが好ましい。冬期における第二ロータ８の回転数は、２ｒｐｈ程度であることが好ましい。

前述のパラメータを冬期に適するように調節した場合の、図２に示す検出位置Ｐ１〜Ｐ９までの各検出位置における風量、温度、相対湿度、比エンタルピー、ＣＯ_２濃度を一例を表２に示す。

検出位置Ｐ６，Ｐ９の比エンタルピーを見てもわかるように、冬期においても、再生ゾーン４では、使用済み空気ＥＡのエンタルピーが再生用空気ＴＡのエンタルピーよりも大きくなる。このような制御と空調によって、表１の検出位置Ｐ５の結果に示されているように、空調処理対象空間ＡＲ内の空気に対するＣＯ_２除去率が４０％程度に維持され、空調処理対象空間ＡＲ内の相対湿度が４０％程度に維持される。

＜中間期の空調システムの制御＞
本明細書では、外気の気温が１０℃より高く、外気の気温が２５℃未満であって、且つ絶対湿度が５ｇ／ｋｇ−ＤＡより高く、１５ｇ／ｋｇ−ＤＡ未満である状態を中間期とする。

中間期では、第一ロータ回転駆動部１２及び第二ロータ回転駆動部１４の双方を駆動させ、第一ロータ６及び第二ロータ８を両方とも回転させる。但し、中間期では、空調システム５０は、外気及び天井空気の各々の温度及び絶対湿度に応じて、第一ロータ６の回転数と第二ロータ８の回転数を異ならせる。中間期における第一ロータ６の回転数は、５ｒｐｈ以上１００ｒｐｈ以下とすることが好ましい。中間期における第二ロータ８の回転数は、２ｒｐｈ以上４０ｒｐｈ以下とすることが好ましい。再生用空気ＴＡの温度と湿度の変動に、第二ロータ８の除湿性能及び汚染物質除去性能を対応させるため、第一ロータ回転駆動部１２において第一ロータ６の回転数を略一定とし、第二ロータ回転駆動部１４において第二ロータ８の回転数を変えることが好ましい。このことによって、ＣＯ_２除去、除湿及び汚染物質除去の各性能のバランスをとり易くなる。

前述のパラメータを中間期に適するように調節した場合の、図２に示す検出位置Ｐ１〜Ｐ９までの各検出位置における風量、温度、相対湿度、比エンタルピー、ＣＯ_２濃度を一例を表３に示す。

検出位置Ｐ６，Ｐ９の比エンタルピーを見てもわかるように、中間期においても、再生ゾーン４では、使用済み空気ＥＡのエンタルピーが再生用空気ＴＡのエンタルピーよりも大きくなる。このような制御と空調によって、表１の検出位置Ｐ５の結果に示されているように、空調処理対象空間ＡＲ内の空気に対するＣＯ_２除去率が４０％程度に維持され、空調処理対象空間ＡＲ内の相対湿度が５０％程度に維持される。

なお、上述の表１から表３までに提示した数値は、空調を行うことを想定した一例である。実際に空調を実施した際の空調システム５０におけるＣＯ_２除去性能・除湿性能・汚染物質除去性能は、処理対象空気ＲＡや再生用空気ＴＡの風速、及び、第一ロータ６や第二ロータ８の回転数によっても変化する。言い換えれば、第一ロータ６や第二ロータ８の回転数は、処理対象空気ＲＡや再生用空気ＴＡの風速、及び所望のＣＯ_２除去性能・除湿性能・汚染物質除去性能、処理対象空気ＲＡと再生用空気ＴＡとのエンタルピー差等を総合的に勘案して適切に設定されている。

処理対象空気ＲＡと再生用空気ＴＡの風速が夏期・冬期・中間期の全てで同一とし、空調装置２０の第一ロータ６及び第二ロータ８をそれぞれ最適な回転数で回転させれば、空調装置２０のＣＯ_２除去性能は、夏期、中間期、冬期の順に高くなる。例えば、空調システム５０におけるＣＯ_２除去性能は、前述のエンタルピー差のみでなく、処理対象空気ＲＡや再生用空気ＴＡの風速や、再生用空気ＴＡにおけるＣＯ_２の濃度にも依存する。処理対象空気ＲＡや再生用空気ＴＡの風速が遅くなる程、空調システム５０におけるＣＯ_２除去性能は向上する。また、再生用空気ＴＡにおけるＣＯ_２の濃度が低い程、空調システム５０におけるＣＯ_２除去性能は向上する。

天井空気は空調処理対象空間ＡＲで執務者から排出されたＣＯ_２を含んでいるので、外気におけるＣＯ_２の濃度よりも天井空気におけるＣＯ_２の濃度が高くなる。天井空気を再生用空気ＴＡとして用いると、空調装置２０のＣＯ_２除去性能はやや低下するが、夏期の除湿性能と冬期のＣＯ_２除去性能の両方を高めることができる。

以上説明した本発明に係る空調装置２０は、軸芯Ｊ１０を中心とするＲ方向において互いに異なる位置に処理ゾーン２と再生ゾーン４とを有し、軸芯Ｊ１０に沿って第一ロータ６と第二ロータ８とを有する。第一ロータ６と第二ロータ８とは、軸芯Ｊ１０を中心に、第一ロータ回転駆動部１２と第二ロータ回転駆動部１４のそれぞれによって、所定の速度で互いに独立に回転可能になっている。このような構成を備えた空調装置２０では、第一ロータ回転駆動部１２によって第一ロータ６が軸芯Ｊ１０を中心に回転すると、処理対象空気ＲＡから第一ロータ６に担持されている吸収剤へのＣＯ_２の移動（吸収）及び吸収剤から再生用空気ＴＡへのＣＯ_２の移動（脱離）が繰り返され、処理対象空気からＣＯ_２が除去されると共に、第一ロータ６に担持されている吸収剤が再生される。処理対象空気ＲＡと再生用空気ＴＡとのエンタルピー差を適切に設定することで、処理再生部１０のＣＯ_２の除去性能を高くすることができる。また、第二ロータ回転駆動部１４によって第二ロータ８が軸芯Ｊ１０を中心に回転すると、処理対象空気ＲＡから第二ロータ８に担持されている吸着材への水分や汚染物質の移動（吸着）及び吸着材から再生用空気ＴＡへの水分や汚染物質の移動（脱着）が繰り返され、処理対象空気ＲＡから水分が除去されると共に、第二ロータ８に担持されている吸着材が再生される。上述のように、再生用空気ＴＡの湿度は加熱器１８によって低減されているので、処理再生部１０の除湿性能が向上する。従って、空調装置２０によれば、処理対象空気ＲＡのＣＯ_２除去及び除湿を良好に行うことができる。

また、空調装置２０では、吸着材は処理ゾーン２に通風された処理対象空気ＲＡに含まれる汚染物質を吸着すると共に、再生ゾーン４に通風された再生用空気ＴＡによって第二ロータ８内に蓄積した汚染物質を第二ロータ８から脱着させる。従って、空調装置２０によれば、処理対象空気ＲＡの汚染物質の除去を良好に行うことができる。

また、空調システム５０は、デシカントロータ装置２０と、第一系統Ｌ１と、第二系統Ｌ２と、を備えている。第一系統Ｌ１は、空調処理対象空間内から排出された排出空気の一部を処理対象空気ＲＡとして処理ゾーン２の第一ロータ６Ａに供給し、処理ゾーン２の第二ロータ８Ａから排出された処理済み空気ＳＡを空調処理対象空間に供給する。第二系統Ｌ２は、加熱器１８を介して空調処理対象空間内から排出された排出空気の残部を再生ゾーン４の第二ロータ８Ｂに供給し、再生ゾーン４の第一ロータ６Ｂから排出された使用済み空気ＥＡを空調処理対象空間の外部に排出する。空調処理対象空間内には、排出空気の残部と同量の外気が供給されている。

空調システム５０では、従来とは異なり、空調処理対象空間ＡＲ内からの排出空気（天井空気）が再生用空気ＴＡとして用いられる。このことによって、夏期では、従来のように再生用空気として絶対湿度が非常に高い外気が用いられる場合に比べて、処理対象空気ＲＡからの除湿が良好に行われる。冬期では、従来のように再生用空気として絶対湿度が非常に低い外気が用いられると、処理対象空気と再生用空気とのエンタルピー差が小さすぎるためにデシカントロータのＣＯ_２除去性能が不足する虞があった。空調システム５０では、冬期でも外気に比べて絶対湿度が高い天井空気がロータの再生ゾーン４に供給されるので、処理対象空気ＲＡと再生用空気ＴＡとのエンタルピー差を確保し処理対象空気ＲＡからのＣＯ_２の除去を良好に行うことができると共に省エネルギー化が図られる。

また、空調システム５０によれば、処理対象空気ＲＡと再生用空気ＴＡとのエンタルピー差が３０ｋＪ／ｋｇ（ＤＡ）以上であるため、空調装置２０の処理再生部１０のＣＯ_２の除去性能を高め、第一ロータ６において処理対象空気ＲＡからＣＯ_２を良好に除去することができる。

また、空調システム５０では、処理ゾーン２の第一ロータ６Ａの入口側に冷却装置３３が配置されている。このことによって、処理対象空気ＲＡと再生用空気ＴＡとのエンタルピー差を拡大し、冷却装置３３を設けない場合に比べて、処理対象空気ＲＡからＣＯ_２をより良好に除去することができる。

従って、本発明に係るデシカントロータ装置２０及び空調システム５０によれば、年間を通じてＣＯ_２除去不足又はＣＯ_２除去過剰、及び除湿不足又は除湿過剰を抑え、空調装置２０によってＣＯ_２除去及び除湿を良好に行うことができる。また、夏期や冬期、中間期のそれぞれにおいて、外部環境（温度や絶対湿度）に応じて、第一ロータ６と第二ロータの各回転数を調整することにより、高精度の空調管理を行うことができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変更が可能である。

なお、上述の実施形態では、再生用空気ＴＡとして空間処理対象空間ＡＲ内の空気（室内空気）のみを用いたが、例えば中間期のように処理済み空気ＳＡに求められる快適な温度や湿度と外気の温度や湿度との差が比較的小さい（例えば、温度差；０℃以上５℃以下、湿度差；０％ＲＨ以上１０％ＲＨ以下となる）場合は、再生用空気ＴＡとして空間処理対象空間ＡＲ内の空気と外気の両方を用いてもよい。

２処理ゾーン
４再生ゾーン
６，６Ａ，６Ｂ第一ロータ
８，８Ａ，８Ｂ第二ロータ
１０処理再生部
２０空調装置
５０空調システム
Ｌ１第一系統
Ｌ２第二系統

Claims

軸芯を中心とする周方向において互いに異なる位置に処理ゾーンと再生ゾーンとを有し、前記軸芯に沿って第一ロータと第二ロータとを有する処理再生部と、
前記第一ロータを所定の速度で前記軸芯を中心に回転させる第一ロータ回転駆動部と、
前記第二ロータを所定の速度で前記軸芯を中心に回転させる第二ロータ回転駆動部と、
前記再生ゾーンの前記第二ロータの入口側に配置された加熱器と、
を有し、
前記第一ロータは、前記処理ゾーンに処理対象空気が通風された際に前記処理対象空気に含まれる二酸化炭素を吸収すると共に、前記再生ゾーンに再生用空気が通風された際に、前記第一ロータに吸収された前記二酸化炭素を前記再生用空気で脱離させ、
前記第二ロータは、前記処理ゾーンに処理対象空気が通風された際に前記処理対象空気に含まれる水分を吸着すると共に前記再生ゾーンに再生用空気が通風された際に、前記第二ロータに吸着された前記水分を再生用空気で脱着させる空調装置。
前記第二ロータは前記処理ゾーンに前記処理対象空気が通風された際に前記処理対象空気に含まれる汚染物質を吸着すると共に前記再生ゾーンに前記再生用空気が通風された際に、前記第二ロータに吸着された前記汚染物質を前記再生用空気で脱着させることを特徴とする請求項１に記載の空調装置。
請求項１又は請求項２に記載の空調装置と、
空調処理対象空間内から排出された排出空気の一部を前記処理対象空気として前記処理ゾーンの前記第一ロータに供給し、前記処理ゾーンの前記第二ロータから排出された処理済み空気を前記空調処理対象空間に供給する第一系統と、
前記加熱器を介して前記空調処理対象空間内から排出された排出空気の残部を前記再生ゾーンの前記第二ロータに供給し、前記再生ゾーンの前記第一ロータから排出された使用済み空気を前記空調処理対象空間の外部に排出する第二系統と、
を備えていることを特徴とする空調システム。
前記処理ゾーンに供給される処理対象空気と前記再生ゾーンに供給される再生用空気とのエンタルピー差が３０ｋＪ／ｋｇ（ＤＡ）以上とすることを特徴とする請求項３に記載の空調システム。
前記処理ゾーンの前記第一ロータの入口側に第一冷却装置が配置されていることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の空調システム。