JP4919498B2

JP4919498B2 - 冷房空調システム

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Publication number: JP4919498B2
Application number: JP2007092565A
Authority: JP
Inventors: 章岸本; 隆文川口; 俊晶清水
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd
Priority date: 2007-03-30
Filing date: 2007-03-30
Publication date: 2012-04-18
Anticipated expiration: 2027-03-30
Also published as: JP2008249272A

Description

本発明は、回転駆動する通気性吸湿体からなり、吸湿部に通流される気体の水分を吸着し、その吸着した水分を再生部に通流される気体に放出する第１デシカントロータと、気体を冷却用媒体との熱交換により冷却させる第１冷却器と、前記第１デシカントロータの吸湿部、前記第１冷却器の順に通過させる状態で夫々に空調用空気を通流させて、前記第１冷却器を通過した前記空調用空気を冷却対象空間に供給する空調用空気通流手段と、再生用気体を加熱手段にて加熱したのち前記第１デシカントロータの再生部に通流させる再生用気体通流手段とが設けられている冷房空調システムに関する。

上記のような冷房空調システムは、空調用空気を第１デシカントロータの吸湿部にて除湿し、当該空調用空気は水分を吸着するときの吸着熱の発生により高温となるので、第１冷却器にて空調用空気を冷却して第１デシカントロータの吸湿部を通過したときよりも低温として冷却対象空間に供給している。
このような従来の冷房空調システムとして、特許文献１には、第１デシカントロータとしての吸熱ロータ及び第１冷却器としての顕熱交換ロータに加え、第１デシカントロータの吸湿部を通過して乾燥され高温となった後に第１冷却器を通過することで冷却された空調用空気に、水を噴霧して蒸発潜熱を奪う形態で冷却する加湿機を設け、空調用空気通流手段が、加湿機を通過して低温となった空調用空気を冷却対象空間に供給することによって、冷却対象空間の冷房を行っている。

特開平５−１１５７３７号公報

しかしながら、上記従来の冷房空調システムでは、第１冷却器を通過した空調用空気を冷却するための専用の加湿機を設けなければならず、しかも、その加湿機に水を補給するための設備も必要となるので、システム構成の増大化及び複雑化を招く虞がある。
また、加湿機にて空調用空気を加湿するために、加湿機に補給する水が必要となり、ランニングコストの増大を招く虞がある。

本発明は、かかる点に着目してなされたものであり、その目的は、専用の加湿機を設けることなく、システム構成の簡素化、及びランニングコストの低減を図ることができながら、冷却対象空間の冷房を行うことができる冷房空調システムを提供する点にある。

この目的を達成するために、本発明にかかる冷房空調システムの第１特徴構成は、回転駆動する通気性吸湿体からなり、吸湿部に通流される気体の水分を吸着し、その吸着した水分を再生部に通流される気体に放出する第１デシカントロータと、気体を冷却用媒体との熱交換により冷却させる第１冷却器と、前記第１デシカントロータの吸湿部、前記第１冷却器の順に通過させる状態で夫々に空調用空気を通流させて、前記第１冷却器を通過した前記空調用空気を冷却対象空間に供給する空調用空気通流手段と、再生用気体を加熱手段にて加熱したのち前記第１デシカントロータの再生部に通流させる再生用気体通流手段とが設けられている冷房空調システムであって、回転駆動する通気性吸湿体からなり、吸湿部に通流される気体の水分を吸着し、その吸着した水分を再生部に通流される気体に放出する第２デシカントロータと、気体を冷却用媒体との熱交換により冷却させる第２冷却器とが、前記第１デシカントロータ及び前記第１冷却器とは別に設けられるとともに、前記第１デシカントロータの吸湿部が、当該第１デシカントロータの回転駆動方向とは逆方向において互いに隣接する第１吸湿部及び第２吸湿部の２つの領域に分割されて構成され、前記第１デシカントロータが、前記通気性吸湿体を当該第１デシカントロータの前記第１吸湿部、前記再生部、前記第２吸湿部の順に通過させるように回転駆動し、前記空調用空気通流手段が、前記第２デシカントロータの吸湿部、前記第２冷却器の順に通過させる状態で夫々に前記空調用空気を通流させて、前記第２冷却器を通過した前記空調用空気を前記第１デシカントロータの第１吸湿部、前記第１冷却器の順に通流させるとともに、当該第１冷却器を通過した前記空調用空気を前記第１デシカントロータの第２吸湿部、前記第１冷却器の順に通流させ、当該第１冷却器を通過した前記空調用空気を前記第２デシカントロータの再生部に通流させて、前記第２デシカントロータの再生部を通過した前記空調用空気を前記冷却対象空間に供給する点にある。

これにより、前記空調用空気は、空調用空気通流手段によって、第２デシカントロータの吸湿部、第２冷却器、第１デシカントロータの第１吸湿部、第１冷却器、第１デシカントロータの第２吸湿部、第１冷却器、第２デシカントロータの再生部の順に通過して冷却対象空間に供給されることになる。この空調用空気は、第２デシカントロータの吸湿部を通過するときに除湿されて低湿で高温となり、第２冷却器を通過するときに冷却されて低湿なままで第２デシカントロータの吸湿部を通過したときよりも低温となる。次に、空調用空気は、第１デシカントロータの吸湿部が２つに分割された領域の一方である第１吸湿部を通過する際に、除湿されて一層低湿で高温となり、第１冷却器を通過するときに冷却されて一層低湿なままで第１デシカントロータの第１吸湿部を通過したときよりも低温となる。そして、空調用空気は、第１冷却器を通過した後、第１デシカントロータの吸湿部の他方の領域である第２吸湿部を通過する際に、より一層低湿で高温となり、第１冷却器を通過するときに冷却されて低湿なままで第１デシカントロータの第２吸湿部を通過したときよりも低温となる。その後、この低温（常温程度）、低湿状態となっている空調用空気は、第２デシカントロータの再生部を通過するときに水分の脱着熱を奪う形態でさらに冷却されることにより少し湿度は上昇するが低湿なまま、さらに低温となる。このようにして、低温で低湿となった空調用空気を冷却対象空間に供給して、冷却対象空間の冷房を行うことができる。

したがって、第１デシカントロータの吸湿部を２つに分割するという簡単な構成であるにもかかわらず、第２冷却器を通過した空調用空気を、第１デシカントロータの吸湿部としての第１吸湿部において除湿及び第１冷却器において低温とすることが可能であるとともに、第１デシカントロータの吸湿部としての第２吸湿部において除湿及び第１冷却器において低温とすることが可能であり、一つの第１デシカントロータと一つの第１冷却器を用いて、２度の除湿及び低温化を行い、充分な除湿及び低温化が可能となる。すなわち、第１冷却器を通過した空調用空気を冷却するためだけの専用の機器を設けずに、第１冷却器を通過した空調用空気を冷却できる。したがって、第１デシカントロータ及び第２デシカントロータ、第１冷却器及び第２冷却器により、合計、三度にわたり空調用空気の除湿及び低温化を行うことができるものである。なお、このように吸湿部を２分割して、この分割された各領域が湿度の異なる空調用空気の除湿を行うこととしても、除湿に必要な通気性吸湿体の体積は充分確保されているので、体積が減少することにより除湿性能が低下する可能性はほとんど生じない。
また、第２吸湿部及び第１冷却器を通過した空調用空気を冷却するために、第２デシカントロータを設けることになるが、第２デシカントロータは、第１冷却器を通過した空調用空気を冷却するためだけに用いるのではなく、第１デシカントロータに供給する前の空調用空気を除湿するためにも用いている。したがって、第１冷却器を通過した空調用空気を冷却するためだけの専用の機器を設けずに、第１冷却器を通過した空調用空気をより一層冷却できる。
さらに、第２デシカントロータは、第１デシカントロータに供給する前の空調用空気を除湿するときにその空調用空気の水分を吸着し、その吸着した水分を空調用空気に放出して水分の脱着熱を奪う形態で空調用空気を冷却する。したがって、第２デシカントロータに対して水を補給することなく、第１冷却器を通過した空調用空気を冷却できる。
以上のことから、システム構成の簡素化、及び、ランニングコストの低減を図ることができながら、冷房対象空間の冷房を充分に行うことができる冷房空調システムを提供できるに至った。
更に、前記第１デシカントロータが、前記通気性吸湿体を当該第１デシカントロータの前記第１吸湿部、前記再生部、前記第２吸湿部の順に通過させるように回転駆動することにより、第１デシカントロータの通気性吸湿体において、一番水分の吸着量が多く再生を必要とする第１吸湿部にあった通気性吸湿体の領域が、回転駆動により再生部へ移動することとなり、効率良く再生を行うことが可能となる。また、再生部にて再生された通気性吸湿体の領域が、回転駆動により第２吸湿部へ移動することとなり、再生部は一番乾燥した状態にあるため比較的低湿の空調用空気であっても吸湿することが可能となる。さらに、第２吸湿部にてある程度水分を吸湿した通気性吸湿体の領域が、回転駆動により第１吸湿部へ移動することとなり、比較的高湿な空調用空気であっても、さらに吸湿して当該空調用空気を乾燥させることが可能となる。
したがって、第１デシカントロータの通気性吸湿体において水分を、再生、ある程度の吸湿、更なる吸湿、再生するというサイクルを連続的に行うことができ、効率の良い除湿及び冷却を行うことが可能となる。

本発明にかかる冷房空調システムの第２特徴構成は、前記冷却対象空間から取り込んだ冷却用空気を前記冷却用媒体として、前記第２冷却器、前記第１冷却器の順に通過するように通流させる冷却用媒体通流手段が設けられ、当該第１冷却器内において前記冷却用空気により冷却される、低温側の低温側冷却部と、高温側の高温側冷却部とが形成されている点にある。

前記冷却用媒体通流手段が、冷却対象空間から取り込んだ冷却用空気を第２冷却器、第１冷却器の順に通過させることにより、第１冷却器及び第２冷却器にて空調用空気を冷却できる。したがって、第１冷却器及び第２冷却器にて空調用空気を冷却するために、冷却対象空間から取り込んだ冷却用空気を利用することができ、構成の簡素化を図ることができる。
そして、第１冷却器に冷却用媒体として低温の冷却用空気が通流していることにより、低温側冷却部、高温側冷却部で、その部位を流れる空調用空気を所要の温度域で冷却することができる。したがって、第１冷却器内で冷却用媒体と熱交換を行う空調用空気を、上記低温側冷却部、高温側冷却部のいずれに通流させるかを選択することができ、熱交換により所要の温度域まで低温化することができる。

本発明にかかる冷房空調システムの第３特徴構成は、前記空調用空気通流手段が、前記第１デシカントロータの第１吸湿部を通過した前記空調用空気を、前記第１冷却器の前記高温側冷却部に通流させ、当該高温側冷却部を通過して前記第１デシカントロータの第２吸湿部を通過した前記空調用空気を、前記第１冷却器の前記低温側冷却部に通流させる点にある。

第１デシカントロータの第１吸湿部を通過した空調用空気は、第１デシカントロータの第２吸湿部を通過した空調用空気よりも吸湿される水分量が多いことが多く、比較的高温となり易い。そこで、第１冷却器内において高温側冷却部に上記第１吸湿部を通過して比較的高温である空調用空気を通過させ、一方、第１冷却器内において低温側冷却部に上記第２吸湿部を通過して比較的低温である空調用空気を通過させることとし、第１冷却器内を通流する冷却用媒体の冷熱による熱勾配（低温側冷却部、高温側冷却部が形成されている）を有効に利用して、上記空調用空気と第１冷却器を通過する冷却用媒体との間で効率よく熱交換を行うことができる。すなわち、第２吸湿部を通過した比較的低温の空調用空気であっても、低温側冷却部を通流させることにより、さらに低温の冷却用媒体を用いて有効に冷却することができる。

本発明にかかる空調システムの第４特徴構成は、前記再生用気体通流手段が、前記冷却用媒体通流手段により前記第１冷却器を通過した前記冷却用空気を前記再生用気体として前記第１デシカントロータの再生部に通流させて、前記第１デシカントロータの再生部を通過した前記再生用気体を屋外に排出する点にある。

前記再生用気体通流手段が、冷却用媒体通流手段により第１冷却器を通過した冷却用空気をそのまま再生用気体として第１デシカントロータの再生部に通流させるので、冷却用空気を通流させるための手段と再生用気体を通流させるための手段とを兼用することができ、構成の簡素化を図ることができる。
そして、冷却用媒体通流手段により第１冷却器を通過した冷却用空気は、第１冷却器及び第２冷却器における空調用空気との熱交換により加熱される。したがって、第１デシカントロータの再生部に通流させる前に、既に加熱された空調用空気を再生用気体として加熱手段にて加熱することになる。その結果、加熱手段の加熱能力として大きいものが要求されず、この点からも構成の簡素化及びランニングコストの低減を図ることができる。

本発明にかかる空調システムの第５特徴構成は、前記第１デシカントロータ及び前記第２デシカントロータにおける前記通気性吸湿体のいずれか一方又は両方が、吸湿性高分子を主成分とするものである点にある。

前記第１デシカントロータ及び第２デシカントロータにおける通気性吸湿体のいずれか一方又は両方が、吸湿性高分子を主成分とするので、吸湿部に通流される気体の水分を吸着するときに発生する吸着熱を極力小さくできる。したがって、第１デシカントロータの吸湿部及び第２デシカントロータの吸湿部を通過する空調用空気の温度上昇を極力抑えることができるので、第１冷却器及び第２冷却器の冷却能力を小さくすることができ、システム構成の簡素化を図ることができる。

本発明にかかる空調システムの第６特徴構成は、前記第１デシカントロータ及び前記第２デシカントロータにおける前記通気性吸湿体のいずれか一方又は両方が、感温性高分子を主成分とするものである点にある。ここで、感温性高分子は、転移点（温度）を境として、その吸湿特性が異なる高分子であり、低温側では、吸湿性高分子として働く。

前記第１デシカントロータ及び第２デシカントロータにおける通気性吸湿体のいずれか一方又は両方が、感温性高分子を主成分とするので、吸湿部に通流される気体の水分を吸着するときに発生する吸着熱を極力小さくできる。また、感温性高分子は、転移点を境に低温では親水性、高温では疎水性を有するので、吸湿部を通過する気体の相対湿度が変化したとしても、低温での水分の吸着、高温での水分の脱着を十分に行うことができ、常に安定した状態で低湿化した空調用空気を供給することができる。したがって、第１冷却器及び第２冷却器の冷却能力を小さくすることができるとともに、通気性吸湿体の使用量に対する水分の吸着・脱着可能な量を増やすことができ、システム構成の簡素化を図ることができる。

本発明にかかる冷房空調システム１００の実施形態について図面に基づいて説明する。
この冷房空調システム１００は、図１に示すように、第１デシカントロータ１、第１冷却器２、第２デシカントロータ３、第２冷却器４を備えて構成されている。
そして、室外の外気を空調用空気として、各機器に通流させたのち冷却対象空間としての室内空間５に供給する空調用空気通流手段６、第１デシカントロータ１に再生用気体を通流させる再生用気体通流手段８、及び、第１冷却器２及び第２冷却器４に冷却用媒体を通流させる冷却用媒体通流手段９も備えられている。

前記第１デシカントロータ１は、図１に示すように、第１駆動用モータ１０により回転駆動する通気性吸湿体からなり、吸湿部１ａに通流される気体の水分を吸着し、その吸着した水分を再生部１ｂに通流される気体に放出するように構成されている。具体的には、吸湿部１ａを２分割して、第１吸湿部１ａ１、第２吸湿部１ａ２として構成され、第１デシカントロータ１は、回転駆動する方向の断面において回転中心から放射状に３分割された領域を有し、それぞれの領域が、第１吸湿部１ａ１、第２吸湿部１ａ２、再生部１ｂとされている。図１では、第１デシカントロータ１を、均等に３分割してそれぞれ同じ面積の領域として示しているが、各領域の面積割合をどのようにするかは、通気性吸湿体の性能等の条件により適宜変更することが可能である。
また、前記第１デシカントロータ１は、通気可能なハニカム状の基材に通気性吸湿体を保持して回転自在に設けられており、第１駆動用モータ１０により回転駆動される。前記第１デシカントロータ１が、第１駆動用モータ１０により回転駆動されると、第１吸湿部１ａ１、第２吸湿部１ａ２、再生部１ｂにそれぞれ相当する部位が回転方向に連続的に変化するように構成されている。図１では、回転駆動により、通気性吸湿体が第１吸湿部１ａ１、再生部１ｂ、第２吸湿部１ａ２の順に通過するように、これら領域が配置されている。そして、第１デシカントロータ１は、例えば１時間に数１０回転で一定に回転駆動されている。

前記第２デシカントロータ３は、第２駆動用モータ１１により回転駆動する通気性吸湿体からなり、吸湿部３ａに通流される気体の水分を吸着し、その吸着した水分を再生部３ｂに通流される気体に放出するように構成されている。そして、図１では、上方側に位置する第２デシカントロータ３の一部を吸湿部３ａとし且つ下方側に位置する第２デシカントロータ３の一部を再生部３ｂとして示している。したがって、第２デシカントロータ３は、回転駆動する方向の断面において回転中心から放射状に２分割された領域を有し、それぞれの領域が、吸湿部３ａ、再生部３ｂとされており、第１デシカントロータ１の吸湿部１ａのように、吸湿部が２つの領域に分割した構成は採用されていない。このように第２デシカントロータ３は、第１デシカントロータ１の吸湿部１ａの構成と異なる点を有するが、それ以外は同様の構成であるので、詳細な説明は省略する。

前記第１デシカントロータ１及び第２デシカントロータ３における通気性吸湿体は、吸湿性高分子を主成分として構成されている。そして、吸湿性高分子として、例えば、ポリアクリル酸ナトリウムを用いる。前記第１デシカントロータ１及び第２デシカントロータ３は、直径２００ｍｍ、厚さ６０ｍｍのハニカム状の基材にポリアクリル酸ナトリウム粉末を保持して構成されている。

前記第１冷却器２は、通流される気体を冷却用媒体との熱交換により冷却させるように構成されている。そして、第１冷却器２は、熱伝導性の高い金属（アルミニウム、銅、鉄、これらを含む合金など）や樹脂系材料にて形成した熱伝導用板状体を積層した熱交換器にて構成されている。例えば、厚さ０．１ｍｍの樹脂製コルゲート板を積層した一辺が２００ｍｍの立方体形状の顕熱交換器としている。
そして、第１冷却器２の内部は、その第１冷却器２内を通流する冷却用媒体としての冷却用空気が流され、高温側となる高温側冷却部２ａ１及び低温側となる低温側冷却部２ａ２の２つの領域が形成されている。例えば、第１冷却器２内において低温の冷却用空気の通流する領域２ｂから近い順に、低温側となる低温側冷却部２ａ２、高温側となる高温側冷却部２ａ１とする熱勾配が形成される。したがって、例えば、図１に示すように、第１冷却器２に冷却用空気と熱交換させる気体を通流する際に、高温側冷却部２ａ１に第１デシカントロータ１の第１吸湿部１ａ１を通過した比較的高温となる空調用空気を通流させ、低温側冷却部２ａ２に第１デシカントロータ１の第２吸湿部１ａ２を通過した比較的低温となる空調用空気を通流させるように構成する。これにより、冷却用空気と熱交換して、比較的低温の空調用空気であっても充分に冷却することができるとともに、比較的高温の空調用空気も充分に冷却することができ、冷却用空気の冷熱を有効に利用することができる。

前記第２冷却器４は、通流される気体を冷却用媒体との熱交換により冷却させるように構成されている。そして、第１冷却器２は、熱伝導性の高い金属（アルミニウム、銅、鉄、これらを含む合金など）や樹脂系材料にて形成した熱伝導用板状体を積層した熱交換器にて構成されている。例えば、厚さ０．１ｍｍの樹脂製コルゲート板を積層した一辺が２００ｍｍの立方体形状の顕熱交換器としている。

前記空調用空気通流手段６は、室外の外気を空調用空気として、第２デシカントロータ３の吸湿部３ａ、第２冷却器４、第１デシカントロータ１の第１吸湿部１ａ１、第１冷却器２の高温側冷却部２ａ１、第１デシカントロータ１の第２吸湿部１ａ２、第１冷却器２の低温側冷却部２ａ２、第２デシカントロータ３の再生部３ｂの順に通過させる状態で夫々に空調用空気を通流させるとともに、第２デシカントロータ３の再生部３ｂを通過した空調用空気を室内空間５に供給するように構成されている。
この空調用空気通流手段６は、第２デシカントロータ３の吸湿部３ａ、第２冷却器４、第１デシカントロータ１の第１吸湿部１ａ１、第１冷却器２の高温側冷却部２ａ１、第１デシカントロータ１の第２吸湿部１ａ２、第１冷却器２の低温側冷却部２ａ２、第２デシカントロータ３の再生部３ｂ、室内空間５を連通する空調用空気流路１２と、外気を空調用空気として空調用空気流路１２に通流させる電動式の空調用空気供給ファン１３とから構成されている。そして、空調用空気通流手段６は、室内空間５の空調を行うときに、空調用空気供給ファン１３を連続的に作動させて、例えば、１００ｍ³／ｈの流量で空調用空気を室内空間５に連続的に供給するように構成されている。

前記冷却用媒体通流手段９は、第２冷却器４、第１冷却器２の順に通過させる状態で夫々に室内空間５から取り込んだ冷却用空気を冷却用媒体として通流させるように構成されている。この際、第１冷却器２内において冷却用空気は、上記のように熱勾配を形成し、例えば、図１に示すように、低温の冷却用空気が通流する領域２ｂから近い位置から順に低温側となる低温側冷却部２ａ２、高温側となる高温側冷却部２ａ１を形成することができる。したがって、例えば、図１に示すように、冷却用空気は、低温側冷却部２ａ２を通流する比較的低温の空調用空気との熱交換に加え、高温側冷却部２ａ１を通流する比較的高温の空調用空気との熱交換をも行うことができるように第１冷却内を通流することとなる。これにより、これら空調用空気を所要の温度域にまで低温化することができる。
この冷却用媒体通流手段９は、室内空間５、第２冷却器４、第１冷却器２を連通する冷却用媒体流路１４と、室内空間５から取り込んだ冷却用空気を冷却用媒体流路１４に通流させる電動式の冷却用媒体供給ファン１５とから構成されている。そして、冷却用媒体通流手段９は、室内空間５の冷房を行うときに、冷却用媒体供給ファン１５を連続的に作動させて、冷却用空気を第２冷却器４及び第１冷却器２に連続的に供給するように構成されている。

前記再生用気体通流手段８は、冷却用媒体通流手段９により第１冷却器２を通過した冷却用空気を再生用気体として加熱手段７にて加熱したのち第１デシカントロータ１の再生部１ｂに通流させて、第１デシカントロータ１の再生部１ｂを通過した再生用気体を屋外に排出するように構成されている。
この再生用気体通流手段８は、第１冷却器２、加熱手段７、第１デシカントロータ１の再生部１ｂを連通する再生用気体流路１６から構成されている。つまり、再生用気体通流手段８は、冷却用媒体通流手段９により第１冷却器２を通過した冷却用空気を再生用気体とすることにより、冷却用空気及び再生用気体を通流させるために冷却用媒体供給ファン１５を兼用している。したがって、再生用気体通流手段８を単に再生用気体流路１６から構成することができ、構成の簡素化を図ることができる。

前記加熱手段７は、供給される温水により再生用気体を加熱する温水熱交換器にて構成されている。そして、例えば、６０℃の温水を２リットル／分の流量で温水熱交換器に供給することにより再生用気体を連続的に加熱している。

前記空調用空気は、図１中実線矢印にて示すように、第２デシカントロータ３の吸湿部３ａ、第２冷却器４、第１デシカントロータ１の第１吸湿部１ａ１、第１冷却器２の高温側冷却部２ａ１、第１デシカントロータ１の第２吸湿部１ａ２、第１冷却器２の低温側冷却部２ａ２、第２デシカントロータ３の再生部３ｂの順に通過し、その後、室内空間５に供給される。
そして、空調用空気は、第２デシカントロータ３の吸湿部３ａを通過するときに除湿されて低湿で高温となり、第２冷却器４を通過するときに冷却されて低湿なままで第２デシカントロータ３の吸湿部３ａを通過したときよりも低温となる。次に、空調用空気は、第１デシカントロータ１の吸湿部１ａが２つに分割された領域の一方である第１吸湿部１ａ１を通過する際に、除湿されて一層低湿で高温となり、第１冷却器２の高温側吸湿部２ａ１を通過するときに冷却されて一層低湿なままで第１デシカントロータ１の第１吸湿部１ａ１を通過したときよりも低温となる。そして、空調用空気は、第１冷却器２の高温側吸湿部２ａ１を通過した後、第１デシカントロータ１の吸湿部１ａの他方の領域である第２吸湿部１ａ２を通過する際に、より一層低湿で高温となり、第１冷却器２の低温側吸湿部２ａ２を通過するときに冷却されて低湿なままで第１デシカントロータ１の第２吸湿部１ａ２を通過したときよりも低温となる。その後、この低温（常温程度）、低湿状態となっている空調用空気は、第２デシカントロータ３の再生部３ｂを通過するときに水分の脱着熱を奪う形態でさらに冷却されることにより少し湿度は上昇するが低湿なまま、さらに低温となる。このようにして、低温で低湿となった空調用空気を冷却対象空間としての室内空間５に供給して、室内空間５の冷房を行うことができる。

前記室内空間５から取り込んだ冷却用空気は、図１中点線矢印にて示すように、第２冷却器４、第１冷却器２の順に冷却用媒体として通過したのち、加熱手段７、第１デシカントロータ１の再生部１ｂの順に再生用空気として通過して屋外に排出される。そして、冷却用空気は、第２冷却器４を通過するときに空調用空気との熱交換により空調用空気を冷却し、第１冷却器２を通過するときに空調用空気との熱交換により空調用空気を冷却する。この際、第１冷却器２を通過するときには、空調用空気を、高温側冷却部２ａ１及び低温側冷却部２ａ２の両方で冷却することができ、第１冷却器２においては、空調用空気を２度冷却することとなる。その後、冷却用空気は、加熱手段７を通過するときに再生用空気として加熱され、第１デシカントロータ１の再生部１ｂを通過するときに加湿されて冷却される。

次に、図１の冷房空調システム１００を実際に運転した場合の実施例について説明する。
図１の冷房空調システム１００において、第１デシカントロータ１及び第２デシカントロータ３を、いずれも直径２００ｍｍ、厚さ６０ｍｍのハニカム状の基材を有するハニカムロータとし、当該基材の表面に通気性吸湿体としてのポリアクリル酸ナトリウム粉末を設置して構成した。また、第１冷却器２及び第２冷却器４は、厚さ０．１ｍｍの樹脂製コルゲート板からなる一辺が２００ｍｍの立方体形状の顕熱交換素子を用いて構成した。空調用空気供給ファン１３及び冷却用媒体供給ファン１５により、空調用空気としての外気及び室内空間５から取り込んだ冷却用空気を、それぞれ１００ｍ³／ｈの流量で連続的に供給した。加熱手段７としての温水熱交換器には、６０℃の温水を２リットル／分の流量で供給した。
表１に、上記条件において、空調用空気としての外気及び冷却用空気の温度を変化させた場合に、本冷房空調システム１００により室内空間５に供給される空調用空気の温度の実測結果を示す。この際、外気及び冷却用空気の相対湿度は６０％に調整している。

表１に示すように、外気及び冷却用空気の温度がいずれの場合においても、室内空間５に供給される空調用空気の温度は、外気及び冷却用空気の温度よりも１０℃前後低い値となっていた。
これは、第２冷却器４、第１冷却器２の高温側冷却部２ａ１、第１冷却器２の低温側冷却部２ａ２、第２デシカントロータ３の再生部３ｂにおいて、空調用空気が数度にわたり冷却されることにより、効率的かつ確実に温度が低下した状態で、冷却対象空間である室内空間５に空調用空気を供給することが可能となっているものと考えられる。
したがって、本冷房空調システム１００により、外気を室内空間５に供給する際には、充分に冷却した空調用空気を供給できることが確認でき、従来のように専用の加湿器を設けることなく、連続的かつ充分な冷房を行うとともに、給水設備が不要な冷房空調システムを実現することができたものである。

〔別実施形態〕
（１）上記実施形態では、第１デシカントロータ１及び第２デシカントロータ３における通気性吸湿体が、吸湿性高分子であるポリアクリル酸ナトリウムを主成分として用いた場合について説明しているが、これに限らず、吸湿特性の高い通気性吸湿体であれば特に制限なく用いることができ、例えば、感温性高分子としてのポリアクリルアミドを用いることもできる。このような感温性高分子を用いることにより、転移温度を挟んで空調用空気の温度が低く、相対湿度が低い場合（例えば、３０℃、７０％程度）であっても、デシカントロータの吸湿部における吸湿量を充分に確保することができ、また、空調用空気の温度が高い場合（例えば、５０℃程度）には、相対湿度に関係なく、デシカントロータの再生部における再生量を充分に確保することができる。
なお、第１デシカントロータ１、第２デシカントロータ３の通気性吸湿体に、上記の吸湿性高分子や感温性高分子を用いたが、これに限らず、例えば、イソブチレン／マレイン酸塩系、デンプン／ポリアクリル酸塩系、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）／ポリアクリル酸塩系、デンプン／アクリルアミド／ポリアクリル酸塩系、架橋ＰＶＡ系、架橋ＣＭＣ（ＳｏｄｉｕｍＣａｒｂｏｘｙｍｅｔｈｙｌｃｅｌｌｕｌｏｓｅ）系等、適宜変更して好適に用いることができる。

（２）上記実施形態では、第１冷却器内を、低温側冷却部、高温側冷却部の２つの領域に分けて空調用空気を通流させているが、空調用空気を適切に冷却できる構成であれば、このように２つの領域に分けず、単に第１冷却器内を通流させることもできる。
また、上記実施形態では、高温側冷却部に第１デシカントロータの第１吸湿部を通過した空調用空気を、低温側冷却部に第１デシカントロータの第２吸湿部を通過した空調用空気を通流させることとしているが、第１吸湿部を通過した空調用空気を低温側冷却部、第２吸湿部を通過した空調用空気を高温側冷却部に通流させることもできる。

（３）上記実施形態では、冷却用媒体通流手段９が、第２冷却器４、第１冷却器２の順に通過させる状態で夫々に室内空間５から取り込んだ冷却用空気を冷却用媒体として通流させるようにしているが、第１冷却器２及び第２冷却器４にどのように冷却用媒体を通流させるかは適宜変更が可能である。
例えば、室内空間５から取り込んだ冷却用空気を冷却用媒体として第１冷却器２に通流させる第１冷却器用通流手段と、室内空間５から取り込んだ冷却用空気を冷却用媒体として第２冷却器４に通流させる第２冷却器用通流手段とを各別に設けて実施することもできる。

（４）上記実施形態では、再生用気体通流手段８が、冷却用媒体通流手段９により第１冷却器２を通過した冷却用空気を再生用気体として用いるようにしているが、再生用気体通流手段８が、第１冷却器２を通過した冷却用空気とは別の気体を再生用気体として用いることもでき、どのような気体を再生用気体として用いるかは適宜変更が可能である。

（５）上記実施形態では、第１デシカントロータ１及び第２デシカントロータ３として、ハニカム状の基材に吸湿体を保持させたものを例示したが、第１デシカントロータ１及び第２デシカントロータ３の構成は適宜変更が可能である。例えば、通流される気体の流路に設けた容器に吸湿体を充填したものや、通流される気体の流路及びその流路の壁面部を吸湿体を主成分として形成することもできる。

（６）上記実施形態では、冷却用媒体通流手段９が、室内空間５から取り込んだ冷却用空気を冷却用媒体としているが、例えば、室内空間５から取り込んだ冷却用空気に室外の外気を混合させた冷却用混合気を冷却用媒体とすることもでき、そのような媒体を冷却用媒体とするかは適宜変更が可能である。

（７）上記実施形態では、空調用空気供給ファン１３を空調用空気流路１２の上流側端部に設けているが、例えば、空調用空気流路１２の途中部分や下流側端部に空調用空気供給ファン１１を設けることができ、空調用空気供給ファン１３の設置位置は適宜変更が可能である。

（８）上記実施形態では、冷却用媒体供給ファン１５を冷却用媒体流路１４の上流側端部に設けているが、例えば、冷却用媒体流路１４の途中部分や下流側端部、或いは、再生用気体流路１６に冷却用媒体供給ファン１５を設けることができ、冷却用媒体供給ファン１５の設置位置は適宜変更が可能である。

専用の加湿機を設けることなく、システム構成の簡素化、及びランニングコストの低減を図ることができながら、冷却対象空間の冷房を行うことができる冷房空調システムを提供する。

本願に係る冷房空調システムの概略図

符号の説明

１第１デシカントロータ
１ａ１第１吸湿部
１ａ２第２吸湿部
１ｂ再生部
２第１冷却器
２ａ１高温側冷却部
２ａ２低温側冷却部
３第２デシカントロータ
３ａ吸湿部
３ｂ再生部
４第２冷却器
５冷却対象空間（室内空間）
６空調用空気通流手段
７加熱手段
８再生用気体通流手段
９冷却用媒体通流手段

Claims

回転駆動する通気性吸湿体からなり、吸湿部に通流される気体の水分を吸着し、その吸着した水分を再生部に通流される気体に放出する第１デシカントロータと、
気体を冷却用媒体との熱交換により冷却させる第１冷却器と、
前記第１デシカントロータの吸湿部、前記第１冷却器の順に通過させる状態で夫々に空調用空気を通流させて、前記第１冷却器を通過した前記空調用空気を冷却対象空間に供給する空調用空気通流手段と、
再生用気体を加熱手段にて加熱したのち前記第１デシカントロータの再生部に通流させる再生用気体通流手段とが設けられている冷房空調システムであって、
回転駆動する通気性吸湿体からなり、吸湿部に通流される気体の水分を吸着し、その吸着した水分を再生部に通流される気体に放出する第２デシカントロータと、
気体を冷却用媒体との熱交換により冷却させる第２冷却器とが、前記第１デシカントロータ及び前記第１冷却器とは別に設けられるとともに、
前記第１デシカントロータの吸湿部が、当該第１デシカントロータの回転駆動方向とは逆方向において互いに隣接する第１吸湿部及び第２吸湿部の２つの領域に分割されて構成され、
前記第１デシカントロータが、前記通気性吸湿体を当該第１デシカントロータの前記第１吸湿部、前記再生部、前記第２吸湿部の順に通過させるように回転駆動し、
前記空調用空気通流手段が、前記第２デシカントロータの吸湿部、前記第２冷却器の順に通過させる状態で夫々に前記空調用空気を通流させて、前記第２冷却器を通過した前記空調用空気を前記第１デシカントロータの第１吸湿部、前記第１冷却器の順に通流させるとともに、当該第１冷却器を通過した前記空調用空気を前記第１デシカントロータの第２吸湿部、前記第１冷却器の順に通流させ、当該第１冷却器を通過した前記空調用空気を前記第２デシカントロータの再生部に通流させて、前記第２デシカントロータの再生部を通過した前記空調用空気を前記冷却対象空間に供給する冷房空調システム。
前記冷却対象空間から取り込んだ冷却用空気を前記冷却用媒体として、前記第２冷却器、前記第１冷却器の順に通過するように通流させる冷却用媒体通流手段が設けられ、当該第１冷却器内において前記冷却用空気により冷却される、低温側の低温側冷却部と、高温側の高温側冷却部とが形成されている請求項１に記載の冷房空調システム。
前記空調用空気通流手段が、前記第１デシカントロータの第１吸湿部を通過した前記空調用空気を、前記第１冷却器の前記高温側冷却部に通流させ、当該高温側冷却部を通過して前記第１デシカントロータの第２吸湿部を通過した前記空調用空気を、前記第１冷却器の前記低温側冷却部に通流させる請求項２に記載の冷房空調システム。
前記再生用気体通流手段が、前記冷却用媒体通流手段により前記第１冷却器を通過した前記冷却用空気を前記再生用気体として前記第１デシカントロータの再生部に通流させて、前記第１デシカントロータの再生部を通過した前記再生用気体を屋外に排出する請求項２又は３に記載の冷房空調システム。
前記第１デシカントロータ及び前記第２デシカントロータにおける前記通気性吸湿体のいずれか一方又は両方が、吸湿性高分子を主成分とするものである請求項１〜４のいずれか一項に記載の冷房空調システム。
前記第１デシカントロータ及び前記第２デシカントロータにおける前記通気性吸湿体のいずれか一方又は両方が、感温性高分子を主成分とするものである請求項１〜４のいずれか一項に記載の冷房空調システム。