JP4340756B2 - 除湿空調装置 - Google Patents

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Description

本発明は、たとえばシリカゲルやゼオライトなどの湿気吸着剤を用いた除湿空調装置に関するもので、特に除湿や加湿などの機能を切り替え可能なものを提供するものである。
除湿空調装置は湿気吸着剤を担持した除湿ロータなどを用いることによって、乾燥空気をつくり、部屋に供給するものであって、除湿ロータに吸着された湿気の脱着は排熱を用いることが可能であり、省エネルギー効果が高くなるとともに湿度の低い快適な空気を得ることができるため急速に普及している。
このような除湿空調装置は夏場だけでなく、四季を通じて使用できるものの開発が求められている。つまり夏場は乾燥空気を部屋に送り、冬場など湿度の低い季節には加湿する機能を有するものが望まれている。
特に発電機や燃料電池の排熱を用いて運転するものにあっては、出来る限り排熱を有効に使用し総合的なエネルギー効率を高めることが必要である。このような技術として例えば特許文献１に開示されたものがある。
特開平６−３２１号公報
特許文献１に開示されたものは、加熱器と除湿ロータ及び顕熱交換ロータを有するユニットを回転させ、その動作を切り替えることによって夏季と冬季との運転切り替えを簡単な構造で行えるようにしたものである。
しかし特許文献１に記載のものは、加熱器（ヒータ）も回転させる必要があるため、ガスの供給されるヒータを可動にするのは安全性の観点から極めて困難である。さらに特許文献１に記載のものは除湿と加湿暖房の２つのモードしか採れず、できる限り多くの条件で運転を行い、年間の運転時間を長くすることによって出来る限り排熱を有効に使用し総合的なエネルギー効率を高めるという目的には不十分であるという問題がある。
本発明は極めて簡単な構造で、多くの動作モードを有し多くの目的に対応でき、よって年間を通じて使用機会が多く発電機や燃料電池の排熱を有効に使用し総合的なエネルギー効率を高めることが可能な除湿空調装置を提供しようとするものである。
本件発明は以上のような課題を解決するため、少なくとも２つの空気通路を有し、それぞれの空気通路の入口から出口へ空気を流す状態と、一方の空気通路入口から他方の空気通路出口へ空気を流すとともに他方の空気通路入口から一方の空気通路出口へ空気を流す状態とを切り替える回転式ダンパーを有し、この回転式ダンパーに除湿ロータを搭載した。
本発明の除湿空調装置は上記の如く構成したので、回転式ダンパーの回転によって空気通路を切り替えるとともに、乾燥空気や多湿空気の流れ方向も変えることができる。これによって動作モードを完全に変えることができる。
しかも除湿ロータの脱着に用いるヒータは１つでも除湿・加湿の両モードを実現することができる。
本発明の請求項１に記載の発明は、少なくとも２つの空気通路を有し、それぞれの空気通路の入口から出口へ空気を流す状態と、一方の空気通路入口から他方の空気通路出口へ空気を流すとともに他方の空気通路入口から一方の空気通路出口へ空気を流す状態とを切り替える回転式ダンパーを有し、この回転式ダンパーに除湿ロータを搭載したものであり、極めて簡単な構成で多くの運転モードを実現可能にすることができるという作用を有する。
以下本発明の除湿空調装置の実施例について図に沿って詳細に説明する。先ず図１〜図３に沿って実施例１を説明する。除湿ロータ１はセラミック紙などの耐熱性のある紙をハニカム（蜂の巣）状に形成し、それにゼオライトやシリカゲル等の湿気吸着剤を担持したものである。
この除湿ロータ１は図２で判るように回転式ダンパー２の上に設けられ、ギヤドモータ３によって０．３〜１回転／分程度の回転速度で回転する。回転式ダンパー２は互いに直交する仕切り板４，５を有し、仕切り板５には除湿ロータ１より僅かに大きな丸穴が設けられている。そしてその丸穴内に除湿ロータ１が挿入されている。そして回転式ダンパー２は除湿ロータ１とギヤドモータ３を搭載した状態で、９０度回転する。
除湿空調装置６は互いに平行な第１空気通路７及び第２空気通路８を有している。そして第１空気通路７にはヒータ９が設けられている。一般的であるので図示していないが第１空気通路７及び第２空気通路８へ空気を送るブロアが設けられている。
また回転式ダンパー２は図１に示すように、仕切り板４が第１通路７及び第２空気通路８と平行になる状態と、図３に示すように仕切り板４が第１空気通路７及び第２空気通路８と直角になる状態との２つのモードを有する。前者つまり図１の状態は除湿モード、後者つまり図３の状態は加湿モードとなる。
まず図１の除湿モードについて説明を行う。回転式ダンパー２は図１に示すように仕切り板４が第１空気通路７及び第２空気通路８と平行になる。外気ＯＡは除湿ロータ１によって乾燥空気となり、室内へ製品空気ＳＡとなって供給される。
この時、ヒータ９には発電機や燃料電池から発生する温水が循環され、ここを通過する空気を加熱する。次に室内からの還気ＲＡはヒータ９で加熱され、除湿ロータ１を通過する。これによって除湿ロータ１に吸着された湿気は脱着され、多湿空気となって大気へ排気ＥＡとして排出される。
次に全熱換気モードについて説明する。このモードではヒータ９への温水供給を止め除湿ロータ１を回転させる。この場合に除湿ロータ１は除湿モードの時よりも高速で回転させる方が熱効率は高い。以下この回転を高速回転という。
これによって夏場の場合、外気ＯＡに含まれる湿気は除湿ロータ１に吸着され、室内からの還気ＲＡによって脱着され外に捨てられるため、室内へは入らない。逆に冬場の場合、還気ＲＡに含まれる湿気は除湿ロータ１に吸着され、外気ＯＡによって脱着され室内に戻される。
次に図３に示す暖房加湿モードについて説明する。このモードでは回転式ダンパー２が９０度回転し、仕切り板４が第１空気通路７及び第２空気通路８と直角になる。この加湿モードでは、室内からの還気ＲＡがヒータ９によって加熱され、高温空気となって除湿ロータ１を通過する。
これによって除湿ロータ１に吸着された湿気は脱着されて高温多湿空気となり、製品空気ＳＡとなって部屋へ供給される。一方外気ＯＡも除湿ロータ１を通過し、この時に外気ＯＡに含まれる湿気は除湿ロータ１に吸着され、乾燥空気となって大気へ排気ＥＡとして放出される。
また図１及び図３の還気ＲＡを外気ＯＡ、排気ＥＡを製品空気ＳＡ、外気ＯＡを還気ＲＡ、製品空気ＳＡを排気ＥＡとなるように接続する。この状態は図１及び図３で括弧書きで示している。
この状態で図１に示すようにヒータ９に温水を供給し、除湿ロータ１を回転させると外気ＯＡはヒータ９で加熱され除湿ロータ１を脱着する。つまり製品空気ＳＡは新鮮な外気ＯＡが加熱され加湿された状態となり、換気加湿暖房モードとなる。この時、還気ＲＡに含まれる水分は除湿ロータ１に吸着され、乾燥空気となって排気ＥＡとして大気放出される。
次にこの状態で図３に示すようにすると、循環乾燥モードになる。つまり還気ＲＡは除湿ロータ１によって乾燥空気となって製品空気ＳＡとして室内へ戻される。外気ＯＡはヒータ９で加熱され、除湿ロータ１を脱着し多湿空気となって排気ＥＡとして大気放出される。このモードは梅雨時など外気の湿度が極めて高い場合や、特に室内を乾燥させたい場合に適する。
次に図４及び図５に示す本発明の除湿空調装置の実施例２について説明する。この実施例２のものと図１〜図３に示す実施例１のものと共通構成部分については同じ番号を付与し重複した説明を省略する。
図４及び図５の実施例２のものは実施例１のものに加えて顕熱交換ロータ１０が追加されている。この顕熱交換ロータ１０は第１空気通路７と第２空気通路８とを通過する空気の間で顕熱交換を行う。また空気の流れ方向は反対になっている。
以下この実施例２のものの各動作モードについて説明をする。先ず図４に示す除湿冷房モードを説明する。除湿冷房モードでは除湿ロータ１及び顕熱交換ロータ１０とも回転をし、ヒータ９に温水を供給する。外気ＯＡは除湿ロータ１によって湿気を吸着され、乾燥空気となるとともに吸着熱で温度が上昇し、高温乾燥空気となる。この高温乾燥空気は顕熱交換ロータ１０によって温度が下がり、快適な空気となって室内に製品空気ＳＡとして供給される。
室内からの還気ＲＡは顕熱交換ロータ１０を通過するときに顕熱交換ロータ１０を冷やすとともに温度が上昇する。この温度の上昇した還気ＲＡはヒータ９によってさらに温度が上昇し、除湿ロータ１を脱着する。この脱着によって多湿空気となった還気ＲＡは排気ＥＡとして大気へ放出される。
次に換気モードについて説明する。図４において除湿ロータ１及び顕熱交換ロータ１０の両方の回転を停止し、ヒータ９への温水供給も止める。すると通路７及び通路８を通過する空気の状態は変化せず、単なる換気となる。
次に換気暖房モードについて説明する。図４において除湿ロータ１を高速回転させ顕熱交換ロータ１０を停止し、ヒータ９へ温水を供給する。
この換気暖房モードでは、室内還気ＲＡはヒータ９で加熱され、除湿ロータ１を加熱する。しかし除湿ロータ１は高速回転しているため、湿気の脱着効果は小さく吸着した湿気の多くを保持する。
外気ＯＡは除湿ロータ１を通過した時に加熱され室内へ供給される。この時に、除湿ロータ１は高速回転しているため吸着効果は小さく、ほとんど除湿されずに室内へ供給される。また顕熱交換ロータ１０は停止しているために全く顕熱交換機能は発揮しない。
次に全熱換気モードについて説明する。図４において顕熱交換ロータ１０の回転を停止し、ヒータ９への温水供給も止める。そして除湿ロータ１は高速回転させる。すると還気ＲＡの有する顕熱と潜熱は除湿ロータ１に吸収及び吸着され、外気ＯＡに渡される。これによって還気ＲＡと外気ＯＡとの間で全熱交換が行われる。
図５に加湿暖房モードを示す。このモードでは回転式ダンパー２が９０度回転し、仕切り板４が第１空気通路７及び第２空気通路８と直角になる。この加湿モードでは、除湿ロータ１を回転させ、ヒータ９に温水を通す。顕熱交換ロータ１０は停止させる。
室内からの還気ＲＡが顕熱交換ロータ１０を通過するが、顕熱交換は行われない。そしてヒータ９によって加熱され、高温空気となって除湿ロータ１を通過する。これによって除湿ロータ１に吸着された湿気は脱着されて高温多湿空気となる。
この高温多湿空気は顕熱交換ロータ１０を通過するが顕熱交換機能は停止しているため、そのままの空気条件で製品空気ＳＡとなって部屋へ供給される。一方外気ＯＡも除湿ロータ１を通過し、この時に外気ＯＡに含まれる湿気は除湿ロータ１に吸着され、乾燥空気となって大気へ排気ＥＡとして放出される。
次に図６及び図７に示す本発明の除湿空調装置の実施例３について説明する。この実施例３のものと図４及び図５に示す実施例２のものと共通構成部分については同じ番号を付与し重複した説明を省略する。
実施例３のものと図４及び図５に示す実施例２のものとの相違点は、通路７がＵターンしており、顕熱交換ロータ１０はＵターンした通路７の入口・出口間で顕熱交換を行うように構成されている点である。また回転式ダンパー２は通路７内のヒータ９と顕熱交換ロータ１０の間、及び通路８に設置されている点も相違する。
以下この実施例３のものの各動作モードについて説明をする。先ず加湿暖房モードを図６によって説明する。加湿暖房モードでは除湿ロータ１は回転をさせ、顕熱交換ロータは停止させ、ヒータ９に温水を供給する。
外気ＯＡは顕熱交換ロータ１０を通過するが顕熱交換ロータ１０は停止しているために顕熱交換機能は停止し、空気条件は変化せずヒータ９を通過する。ヒータ９で外気ＯＡは温度が上昇し、除湿ロータ１によって吸着された湿気を脱着し、これによって高温・多湿空気となる。
この高温・多湿空気は顕熱交換ロータ１０を通過するが、上記のとおり顕熱交換機能は停止しているため、高温・多湿空気のまま室内に製品空気ＳＡとして供給される。
次に換気モードについて図６によって説明する。除湿ロータ１及び顕熱交換ロータ１０の両方の回転を停止し、ヒータ９への温水供給も止める。すると通路７及び通路８を通過する空気の状態は変化せず、単なる換気となる。
次に全熱換気モードについて図６によって説明する。顕熱交換ロータ１０の回転を停止し、ヒータ９への温水供給も止める。そして除湿ロータ１は高速回転させる。すると還気ＲＡの有する顕熱と潜熱は除湿ロータ１に吸収及び吸着され、外気ＯＡに渡される。これによって還気ＲＡと外気ＯＡとの間で全熱交換が行われる。
次に暖房モードについて図６によって説明する。除湿ロータ１を停止させ顕熱交換ロータ１０を停止し、ヒータ９へ温水を供給する。この暖房モードでは、室内還気ＲＡはヒータ９で加熱され、除湿ロータ１を加熱する。
外気ＯＡはヒータ９を通過した時に加熱され室内へ供給される。この時に、除湿ロータ１は停止しているため除湿も加湿もされずに室内へ供給される。また顕熱交換ロータ１０は停止しているために全く顕熱交換機能は発揮しない。
次に除湿モードについて図７に沿って説明する。この除湿モードでは回転式ダンパー２は図６の状態から９０度回転している。そして除湿ロータ１及び顕熱交換ロータ１０とも回転をし、ヒータ９に温水を供給する。
外気ＯＡは顕熱交換ロータ１０を通過し、顕熱交換ロータ１０を冷却するとともに温度が上昇する。この温度の上昇した外気ＯＡはヒータ９によってさらに温度が上昇し、除湿ロータ１を脱着する。この脱着によって多湿空気となって排気ＥＡとして大気へ放出される
室内からの還気ＲＡは除湿ロータ１によって湿気が吸着され、吸着熱によって温度が上昇し、高温乾燥空気となる。この高温乾燥空気は顕熱交換ロータ１０によって外気ＯＡの温度近くまで温度が下がり、乾燥空気となって室内に製品空気ＳＡとして供給される。
以上のとおり本発明の除湿空調装置は除湿ロータを搭載した回転式ダンパーを設けることにより、簡単な構成で多くの動作モードを実現することができる。このため多くの空気条件を作り出すことができ、四季を通じて使用することができるため、運転時間が長くなり、発電機や燃料電池などの排熱を活用する期間が長くなるためコ・ジェネレーションを組むと効果が高い。
本発明は、空気通路を切り替える回転式ダンパーに除湿ロータを搭載することによってモードを切り替え可能な除湿空調装置を提供する。
本発明の除湿空調装置の実施例１を示すフロー図である。 本発明の除湿空調装置に用いる回転式ダンパーの斜視図である。 本発明の除湿空調装置の実施例１を示すフロー図である。 本発明の除湿空調装置の実施例２を示すフロー図である。 本発明の除湿空調装置の実施例２を示すフロー図である。 本発明の除湿空調装置の実施例３を示すフロー図である。 本発明の除湿空調装置の実施例３を示すフロー図である。
符号の説明
１ 除湿ロータ
２ 回転式ダンパー
３ ギヤドモータ
４，５ 板
６ 除湿空調装置
７，８ 空気通路
９ ヒータ
１０ 顕熱交換ロータ
ＥＡ 排気
ＯＡ 外気
ＲＡ 室内還気
ＳＡ 製品空気

Claims (3)

  1. 互いに平行な第１空気通路及び第２空気通路を有し、前記第１空気通路にはヒータが設けられ、それぞれの空気通路の入口から出口へ空気を流す状態と、一方の空気通路入口から他方の空気通路出口へ空気を流すとともに他方の空気通路入口から一方の空気通路出口へ空気を流す状態とを切り替える回転式ダンパーを有し、この回転式ダンパーには互いに直交する一対の仕切り板と、その一方の仕切り板上に設けた除湿ロータを搭載し、さらに一方の仕切り板が第１通路及び第２空気通路と平行になり、他方の仕切り板が第１空気通路及び第２空気通路と直角になる状態と、一方の仕切り板が第１空気通路及び第２空気通路と直角になり他方の仕切り板が第１通路及び第２空気通路と平行になる状態との２つのモードを有し、これによって除湿モードと加湿モードとなるようにした除湿空調装置。


  2. ２つの空気通路の間で顕熱交換を行う顕熱交換器を設けた請求項１記載の除湿空調装置。
  3. 一方の空気通路をＵターンさせ、その一方の空気通路の入口出口間で顕熱交換をする顕熱交換器を設けた請求項１記載の除湿空調装置。
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