JP4979343B2

JP4979343B2 - 内・外気の調湿システム

Info

Publication number: JP4979343B2
Application number: JP2006292051A
Authority: JP
Inventors: 俊雄大倉
Original assignee: Sanken Setsubi Kogyo Co Ltd
Current assignee: Sanken Setsubi Kogyo Co Ltd
Priority date: 2006-10-27
Filing date: 2006-10-27
Publication date: 2012-07-18
Anticipated expiration: 2026-10-27
Also published as: JP2008107044A

Description

本発明は、天井内又は機械室に顕熱交換器と加熱加湿器を直列に設置し、顕熱交換器により内・外気を予熱し、加熱加湿器によりさらに加熱を行い、高温低湿空気にすることにより、効率よく気化式の水加湿を行い、顕熱交換器によりアフター冷却することにより、室内よりあまり温度を高くせず湿度の高い供給空気を取り入れる内・外気の調湿システムに関する。

一般的にほとんどの家庭やビルにおいて冷房、暖房などの温度調節が行われるが温度調節のみ行うと、空気中の相対湿度が極端に低くなる場合があり、静電気の発生や居住者等の喉の痛みなどの障害が発生し、また、特に病弱な人が所在する病院や高精度の製品の生産を要求される最先端工場では加湿が必要となる。従来、この種の従来の技術の第１の例としては、特開２００１−９１０２０の公開特許公報に開示された調湿換気装置に係る技術がある。
これについて説明すれば、図１１に示すように屋内機１は、略直方形状に形成された屋内機ケーシング２を備えている。この屋内機ケーシング２は、外気３を導入するための外気導入口４と、吸い込んだ外気３を給気５として室内側に排出する室内側排出口６と、室内空気７を導入するための室内空気導入口８と、吸い込んだ室内空気７を排気９として室外に排出するための室外側排出口１０とを備えている。屋内機ケーシング２の内部は中空を形成しており、外気導入口４から室内側排出口６に至る給気経路１１および室内空気導入口８から室外側排出口１０に至る排気経路１２が形成されている。外気導入口４の内方には、導入した外気３を濾過するためのフィルタ１３が設けられている。フィルタ１３のさらに内方には、後述の冷媒回路を構成する屋内熱交換器１４が配置されている。この屋内熱交換器１４は、連絡配管接続部１５を有しており、この連絡配管接続部１５を介して連絡配管と接続され冷媒回路を構成する。冷媒回路中において屋内熱交換器１４が凝縮器として作用する場合に、外気３を除湿する除湿器としてはたらく。屋内熱交換器１４のさらに内方には、顕熱交換器１６が設けられている。この顕熱交換器１６は、給気経路１１と排気経路１２とにわたって設けられており、両経路を通過する空気が非接触で熱交換を行えるように構成されている。顕熱交換器１６の排気経路１２における室内側には、室内空気７を濾過するためのフィルタ１３が設けられている。顕熱交換器１６のさらに内方には、加湿器１７が配置されている。この加湿器１７は、複数本の透湿膜パイプを互いに平行に並設し、この透湿膜パイプの周囲に加湿水を配して構成された透湿膜加湿器で構成される。室内側排出口６の近傍には、給気ファン１８が設けられている。この給気ファン１８は、回転軸と交わる方向に送風を行うクロスフローファンで構成され、ファンモータ２０により回転駆動されることによって、外気導入口４から室内側排出口６に至る給気経路１１に気流を生成する。室内空気導入口８の近傍には、排気ファン１９が設けられている。排気ファン１９は給気ファン１８と同様のクロスフローファンで構成され、ファンモータ２０により回転駆動されることによって、室内空気導入口８から室外側排出口１０に至る排気経路１２に気流を生成する。屋外機は、屋外機ケーシングを備えており、内部機構は通常のセパレート型空気調和機の室外機と同様の構成となっている。屋内機１と屋外機とは冷媒経路を構成するための連絡配管およびデータの送受信を行うための内外伝送線によって接続されている。連絡配管は、屋内機１の屋内熱交換器１４に設けられる連絡配管接続部１５に接続され、屋外機の内部に配置される屋外熱交換器などに接続されている。屋内機ケーシング２の連絡配管接続部近傍には、周囲の温湿度を検出するための温度センサおよび湿度センサが設けられている。

次に、この種の従来の技術の第２の例としては特開２００２−３４９９０５公開特許公報に開示された暖房対応型デシカント空調装置に係る技術がある。これについて説明すれば、このデシカント空調装置２１は、図１２に示すように、給気経路及び排気経路となる向流型の２つの流路２２、２３と、これら２つの流路２２、２３に跨って設置された除湿器２４及び顕熱交換器２５と、流路２３上の顕熱交換器２５と除湿器２４との間に設置された再生用ヒータ２６と、２つの流路２２、２３のエア導入側及びエア導出側にそれぞれ接続されて各流路２２、２３を室内または屋外にそれぞれ交互に切り替えて連通させる第１流通切替弁２７及び第２流通切替弁２８とを備えている。第１の流通切替弁２７と流路２２及び流路２３との間はそれぞれ流路２９及び流路３０で結ばれ、第２の流通切替弁２８と流路２２及び流路２３との間は、それぞれ流路３１及び流路３２で結ばれている。第２の流通切替弁２８と室内または屋外とはそれぞれ流路３３及び流路３４により結ばれている。調湿用の加湿器３５は、第２流通切換弁２８と室内とを結ぶ流路３３上に設置される。この流路３３には外気を強制的に室内へ送給するための給気ファン３６も設けられている。他方、第２流通切換弁２８と屋外とを結ぶ流路３４上には、室内空気を強制的に屋外へ送給するための排気ファン３７が設けられている。この装置の冷房時の運転状況について説明する。冷房時は、図１２に示すように、屋外からの外気は、第１の流通切替弁２７から流路２９に送られ、向流する一方の流路２２に導入される。他方、室内空気は同じく第１の流通切替弁２７を通じて流路３０に送られて、向流する他方の流路２３に導入される。一方の流路２２に導入された外気は除湿器２４と接触して除湿される。他方、他方の流路２３に導入された室内空気は顕熱交換器２５と接触し、冷熱が回収される。回収された冷熱は、当該顕熱交換器２５を通じて、一方の流路２２を流通する除湿済みの外気に供与される。顕熱交換器２５により冷却された外気は、流路３１を通って第２の流通切替弁２８に送られる。第２の流通切替弁２８に送られた外気は、流路３３に送られて、加湿器３５によって調湿された後、室内に送給される。他方、冷熱が回収された室内空気は、除湿器２４と顕熱交換器２５との間に介設されたヒータ２６により加熱されて、除湿器２４と接触して除湿器２４を加熱再生する。その後、室内空気は流路３２を通って第２の流通切替弁２８に送られ、そこから流路３４を通じて屋外に排出される。

また、この種の従来の技術の他の例としては、図１３に示す屋外新鮮空気導入型加湿システムがある。これについて説明すれば、外部から天井３８内へ屋外新鮮空気Ａを給気管３９を通じて該天井３８内に配置した加熱加湿器４０に導入する。この加熱加湿器４０の働きにより排気管４１を介して空調室４２内に加湿供給空気Ｂを排出し、該空調室４２内の調湿動作を行なう。ここに、前記加熱加湿器４０は給気管３９側から空気ろ過フィルター４０Ａ、加熱コイル４０Ｂ、加湿部４０Ｃ、エリミネーター４０Ｄ及び送風機４０Ｅを備えている。また、該加湿部４０Ｃは給気管付湿度制御バルブ４０Ｆを接続している。この屋外新鮮空気導入型加湿システムによれば、室外の新鮮な空気Ａを前記加熱加湿器４０により加熱して水を気化させる方式であり、空調室４２内に加湿された空気Ｂを流送する。この技術は加湿供給空気の温度がおよそ４０℃以下では加湿効率が悪く空調室４２内の空気を設計湿度例えば４０（％）で維持することが困難であり、しかも前記加湿部４０Ｃへ供給する水量が比較的多量であった。
また、この種の従来の技術の更に他の例としては、図１４に示す室内低湿度空気導入型加湿システムがある。これについて説明すれば、空調室４２内から天井３８内へ室内低湿度空気Ｃを供給管３９を通じて該天井３８内に配置した加熱加湿器４０に導入する。この加熱加湿器４０の働きにより排気管４１を介して空調室４２内に加湿供給空気Ｄを排出し、該空調室４２内の調湿動作を行なう。ここに、前記加熱加湿器４０は給気管３９側から空気ろ過フィルター４０Ａ、加熱コイル４０Ｂ、加湿部４０Ｃ、エリミネーター４０Ｄ及び送風機４０Ｅを備えている。また、該加湿部４０Ｃは給気管付湿度制御バルブ４０Ｆを接続している。この室内低湿度空気導入型加湿システムによれば、室内低湿度空気Ｃを前記加熱加湿器４０により加熱して水を気化させる方式である。空調室４２内に加湿された空気Ｄを流送する。この技術は加湿効率が悪く空調室４２内の空気を設計湿度例えば４０（％）で維持することが困難であり、しかも前記加湿部４０Ｃへ供給する水量が比較的多量であった。
特開２００１−９１０２０の公開特許公報特開２００２−３４９９０５公開特許公報

従来の技術に於ける第１に例によれば、室外からの空気を室内側に供給するための給気経路と、室内空気を室外側に排出するための排気経路と、給気経路内に配置される給気ファンと、排気経路内に配置される排気ファンと、給気経路内に配置され、室外からの空気を加湿する加湿器と、屋内熱交換器、四路切換弁、アキュムレータ、圧縮機、屋外熱交換器、減圧器を含む冷媒回路とを備え、冷媒回路の屋内熱交換器が給気経路内に配置され、加湿器による加湿量が不足する場合に、屋内熱交換器を凝縮器として冷媒回路を暖房運転する加湿アシストモードを備えた調湿換気装置であって、加湿アシストモードによる運転を開始した後、一定時間の間は前記圧縮機の機能を制限することを特徴とする。
また、従来の技術に於ける第２の例によれば、給気経路及び排気経路には、これら両経路に跨って除湿器および顕熱交換器が設けられている。除湿器は、冷房時に給気経路に取り込まれた外気を除湿する。除湿された外気は顕熱交換器へと送給される。また、顕熱交換器は、冷房時に、除湿された外気と排気経路に取り込まれた室内空気との間で熱交換をする。つまり、屋外へ排出される室内空気から冷熱を回収して室内へと送り込まれる外気に付与する。顕熱交換器により冷却された外気は、途中、加湿器により調湿された後、室内へと放出される。顕熱交換器により冷熱が回収された室内空気は除湿器へ送られる。この室内空気は、除湿器へと向かう途中、顕熱交換器と除湿器との間に設置された再生用ヒータにより加熱される。加熱された室内空気は、除湿器と接触して当該除湿器を加熱再生した後、屋外へと排出される。
而して、前記第１及び第２の例では、調湿換気装置及び空調装置に具備している顕熱交換器１６、２５は外気又は室内気を当該顕熱交換器１６、２５に流送し、これに加湿作用を奏し、そのまま室内排出口６や室外側排出口１０に又は給気ファン３６や排気ファン３７等を介して排出し、空調作用を行なう技術である。
従って、特に、最近の建物は断熱性が良いことと内部発熱が多いため暖房負荷が少ないため、給気温度は室内温度とほぼ同程度となる傾向となり、室温に近い空気に気化加湿をしているので、大変加湿効率が悪いという問題点があった。
また湿度を満足させようとすると、暖房負荷に比べて給気温度が高くなりすぎて、室内温度が高くなる問題点があった。
また、図１３及び図１４に示す従来の技術によれば、いずれも顕熱交換器を備えておらず、この技術は加湿効率が悪く空調室４２内の空気を設計湿度例えば４０（％）で維持することが困難であり、しかも前記加湿部４０Ｃへ供給する水量が比較的多量であり、供給水量が増大するという弊害もあった。
本発明が解決しようとする課題は、背景技術で述べた問題点を解決することにある。

本発明に係る内・外気の調湿システムは顕熱交換器と加熱加湿器を巧みに組み合わせている。まず、外気または室内空気を顕熱交換器により予熱し、加熱加湿器によりさらに加熱を行い、高温低湿空気にすることにより効率よく気化式の水加湿を行うことが可能となる。その後顕熱交換器でアフター冷却することにより、低温高湿空気をつくることが可能となり、このシステムは、湿度を上げたいが室温を上げたくない状況において、大変有効であり、無駄な給水を大幅に削減でき省エネルギーとなる技術であって、次の構成、手段から成立する。
すなわち、請求項１記載の発明によれば、天井内又は機械室内に設置された顕熱交換器と、該顕熱交換器の後段に配置した加熱加湿器であって、該加熱加湿器が空気ろ過フィルター、加熱コイル、湿度制御バルブ付給水管を接続した加湿部、エリミネータ及び供給ファンを順次配置してなり、屋外新鮮空気Ｅを加湿前に予熱する該顕熱交換器に導入し、該顕熱交換器で熱交換させて取出された外気Ｆを前記加熱加湿器に流過し該加熱加湿器から流出した外気Ｇを前記顕熱交換器で再熱交換させた後、空調室内に所期する物理条件を充足した加湿供給空気を取入れることを特徴とする。

請求項２記載の発明によれば、天井内又は機械室内に設置された顕熱交換器と、該顕熱交換器の後段に配置した加熱加湿器であって、該加熱加湿器が空気ろ過フィルター、加熱コイル、湿度制御バルブ付給水管を接続した加湿部、エリミネータ及び供給ファンを順次配置してなり、室内低湿度空気Ｊを加湿前に予熱する該顕熱交換器に導入し、該顕熱交換器で熱交換させて取出された内気Ｆを前記加熱加湿器に流過し該加熱加湿器から流出した内気Ｇを前記顕熱交換器で再熱交換させた後、空調室内に所期する物理条件を充足した加湿供給空気を取入れることを特徴とする。

本発明に係る内・外気の調湿システムは、叙上の構成、作用を有するので次の効果がある。
すなわち、請求項１記載の発明によれば、天井内又は機械室内に設置された顕熱交換器と、該顕熱交換器の後段に配置した加熱加湿器であって、該加熱加湿器が空気ろ過フィルター、加熱コイル、湿度制御バルブ付給水管を接続した加湿部、エリミネータ及び供給ファンを順次配置してなり、屋外新鮮空気Ｅを加湿前に予熱する該顕熱交換器に導入し、該顕熱交換器で熱交換させて取出された外気Ｆを前記加熱加湿器に流過し該加熱加湿器から流出した外気Ｇを前記顕熱交換器で再熱交換させた後、空調室内に所期する物理条件を充足した加湿供給空気を取入れることを特徴とする内・外気の調湿システムを提供する。
このような構成としたので、顕熱交換器により屋外新鮮空気Ｅを加湿前に予熱し、加熱加湿器によりさらに加熱を行い、その後顕熱交換器でアフター冷却することにより、低温高湿空気をつくることが可能となり、このシステムは、湿度を上げたいが室温を上げたくない状況において、大変有効であり、無駄な給水を大幅に削減でき省エネルギーを実現でき、殊に飽和効率を低くすることで加湿を容易にし、加湿有効率が高めることにより消費される給水量を削減でき、前記加熱加湿器が空気ろ過フィルター、加熱コイル、湿度制御バルブ付給水管を接続した加湿部、エリミネータ及び供給ファンでコンパクトに構成され外気を合理的に加湿すると共にエリミネータにより外気つまり屋外新鮮空気に包含する水分を適正に除去できアフター冷却により、温度が低く相対湿度が高い空気を空調室内に供給可能とするという効果がある。

請求項２記載の発明によれば、天井内又は機械室内に設置された顕熱交換器と、該顕熱交換器の後段に配置した加熱加湿器であって、該加熱加湿器が空気ろ過フィルター、加熱コイル、湿度制御バルブ付給水管を接続した加湿部、エリミネータ及び供給ファンを順次配置してなり、室内低湿度空気Ｊを加湿前に予熱する該顕熱交換器に導入し、該顕熱交換器で熱交換させて取出された内気Ｆを前記加熱加湿器に流過し該加熱加湿器から流出した内気Ｇを前記顕熱交換器で再熱交換させた後、空調室内に所期する物理条件を充足した加湿供給空気を取入れることを特徴とする内・外気の調湿システムを提供する。
このような構成としたので、顕熱交換器により室内低湿度空気Ｊを加湿前に予熱し、加熱加湿器によりさらに加熱を行い、その後顕熱交換器でアフター冷却することにより、低温高湿空気をつくることが可能となり、このシステムは、湿度を上げたいが室温を上げたくない状況において、大変有効であり、無駄な給水を大幅に削減でき省エネルギーを実現でき、殊に飽和効率を低くすることで加湿を容易にし、加湿有効率が高めることにより消費される給水量を削減でき、前記加熱加湿器が空気ろ過フィルター、加熱コイル、湿度制御バルブ付給水管を接続した加湿部、エリミネータ及び供給ファンでコンパクトに構成され内気を合理的に加湿すると共にエリミネータにより内気つまり室内低温度空気に包含する水分を適正に除去できアフター冷却により、温度が低く相対湿度が高い空気を空調室内に供給可能とするという効果がある。

以下、本発明に係る内・外気の調湿システムの実施の形態について、添付図面に基づき詳細に説明する。

図１は、本発明に係る内・外気の調湿システムの実施の形態を示すもので該システムを建物の内部に配置した構成図である。

４３は建物の天井又は機械室である。４４は該建物の空調室である。建物の外部から矢印Ｅで示す屋外新鮮空気を導入配管等で導入する。導入された屋外新鮮空気Ｅは顕熱交換器４５に流送される。該顕熱交換器４５では、図２の本発明に係る模式図に示すように、顕熱交換器４５と加熱加湿器４６を直列に配置し、加湿前に空気の温度を予熱で高くすることにより、飽和効率を低くすることで加湿を容易にし、加湿有効率が高めることにより消費される給水量を削減でき、しかもアフター冷却により、一般的に難しいとされる温度が低く相対湿度が高い空気を供給可能とする。ここで飽和効率とは加湿による空気の状態変化の中で相対湿度１００％の飽和点に至るまでの加湿のし易さを表わすものである。

例えば、加湿により空気の相対湿度を１０％上げる場合において、相対湿度８０％を９０％にする場合と相対湿度２０％を３０％にする場合を比較すると、相対湿度２０％を３０％にする場合の方が飽和効率の数値が低くなり、加湿が容易であることを示す。そして、例えば図１のシステムにおける図３、図４の設計仕様１で言えば、加湿前の導入気体Ｑ_０の温度を０（℃）から２２．９（℃）に温度を高くするに伴い、相対湿度が５０（％）から１１（％）となり、さらに加熱加湿器４６における加熱コイルで加熱された時の空気は温度が５０（℃）で相対湿度が２（％）と相対湿度を低くした後に加湿をし、空気温度が３８．３（℃）で相対湿度が１６（％）となった時の飽和効率は、０．３８となる。同様な加湿を従来技術である図１３の方式で行った場合における飽和効率は、０．７３であり、本システムにおいては従来技術に比べ飽和効率が大変低くなり、加湿が容易となることがわかる。また、加湿が容易となることにより、加湿有効率が高められ消費される給水量を削減でき、しかもアフター冷却により、一般的に難しいとされる温度が低く相対湿度が高い空気例えば温度が１５．４（℃）、相対湿度が６０（％）の空気を供給可能とする。

図２に示すように、該導入気体Ｑ_０と流出気体Ｑ_１の熱交換作用を行っている。そして、図２では、当該導入気体Ｑ_０つまり室内供給空気が該顕熱交換器４５の本体４５Ａ内に流過し、熱交換され供給ファン４５Ｂを経て矢印Ｐ１に示すように加熱加湿器４６に導入される。該加熱加湿器４６から流出気体Ｑ_１つまり室内供給空気は矢印Ｐ２に示すように該顕熱交換器４５の本体４５Ａ内に流過し、熱交換され、排出ファン４５Ｃを経て加湿供給空気としての流出気体Ｑ_１が排出する。このように排気する空気の熱回収目的ではなく、同一空気を顕熱交換器４５で直列利用することにより、予熱で飽和効率を低くして加湿効率を上げ、アフター冷却により温度が低く相対湿度が高い空気を得ることが可能となることを特徴としている。

ここで翻って図１に示すように、前記屋外新鮮空気Ｅは非加湿空気であって、前記顕熱交換器４５外気Ｇとの熱交換により予熱され、外気Ｆとして加熱加湿器４６に流送される。該顕熱交換器４５は屋外新鮮空気Ｅとしての外気Ｆを流出し、該加熱加湿器４６に流送する。該加熱加湿器４６は、供給ファン４６ａ、エリミネーター４６ｂ、加湿部４６ｃ、加熱コイル４６ｄ、空気ろ過フィルター４６ｅ及び該加湿部４６ｃに接続した湿度制御バルブ付給水管４６ｆを備えている。
そこで流送された外気Ｆは該加熱加湿器４６における前記加熱コイル４６ｄを経由して、前記加湿部４６ｃで加湿され、外気Ｆに包含する水分は前記エリミネーター４６ｅにより除去し、前記供給ファン４６ａを介して矢印Ｇに示すように流出する。そこで外気Ｇは前記顕熱交換器４５で再熱交換され矢印Ｈに示すように流出する。
外気Ｈは空調室４４内へ加湿供給空気Ｉとして取入れる。該加湿供給空気Ｉは所期する物理条件、すなわち乾球温度と絶対湿度または相対湿度に設定され、得られる。

次に、図１に示す本発明に係る内・外気の調湿システムの実施の形態の構成に於ける設計仕様１及び２についてその作用等を図３、図４に基づき説明する。先づ、設計仕様１は空調室で暖房時に加湿する場合であり、それについて説明する。

外気としての屋外空気Ｅが図３及び図４に示すように、乾球温度（ＤＢ）を０（℃）、相対湿度（ＲＨ）を５０（％）に設定したとき（Ｎｏ．１）、絶対湿度（Ｘ）は１．９（ｇ／ｋｇ・ＤＡ）であり、前記屋外新鮮空気Ｅは１０００（ｍ^３／時間）の流量であって、前記顕熱交換器４５で外気Ｇとの熱交換により予熱され外気Ｆとして、加熱加湿器４６に流送される。予熱され外気Ｆは、乾球温度（ＤＢ）が２２．９（℃）、相対湿度（ＲＨ）が１１（％）、絶対湿度（Ｘ）が１．９（ｇ／ｋｇ・ＤＡ）となる（Ｎｏ．４）。そのときの空調室４４内の室内空気は乾球温度（ＤＢ）が２０（℃）、相対湿度（ＲＨ）が４５（％）、絶対湿度（Ｘ）が６．５（ｇ／ｋｇ・ＤＡ）である（Ｎｏ．２）。該加熱加湿器４６は屋外新鮮空気Ｆとしての外気Ｇを流出し、該顕熱交換器４５に流送する。このとき外気Ｇは乾球温度（ＤＢ）が３８．３（℃）、相対湿度（ＲＨ）が１６（％）及び絶対湿度（Ｘ）が６．５（ｇ／ｋｇ・ＤＡ）である（Ｎｏ．６）。さらに外気Ｇは前記顕熱交換器４５で外気Ｅとの熱交換によりアフター冷却され外気Ｈとなり、空調室４４内へ加湿供給空気Ｉとして取入れられる。外気Ｈおよび加湿供給空気Ｉは、乾球温度（ＤＢ）が１５．４（℃）、相対湿度（ＲＨ）が６０（％）、絶対湿度（Ｘ）が６．５（ｇ／ｋｇ・ＤＡ）となる（Ｎｏ．７）該加熱加湿器４６は、供給ファン４６ａ、エリミネーター４６ｂ、加湿部４６ｃ、加熱コイル４６ｄ、空気ろ過フィルター４６ｅ及び該加湿部４６ｅに接続した湿度制御バルブ付給水管４６ｆを備えている。そこで流送された外気Ｆは前記加熱コイル４６ｄを介して流入し、加湿部４６ｃを経て、外気Ｆに包含する水分は前記エリミネーター４６ｂにより除去し、供給ファン４６ａを介して加熱加湿器４６の外へ流出する。

このときの加熱加湿器４６、つまり調湿機内の内部において、外気Ｆは加熱加湿器の加熱コイル４６ｄで加熱され、乾球温度（ＤＢ）が５０（℃）、相対湿度（ＲＨ）が２（％）、絶対湿度（Ｘ）が１．９（ｇ／ｋｇ・ＤＡ）でとなる（Ｎｏ．５）。さらに該加熱加湿器４６の加熱加湿器の加湿部で加湿され外気Ｇとなる。外気Ｇは、乾球温度（ＤＢ）が３８．３（℃）、相対湿度（ＲＨ）が１６（％）及び絶対湿度（Ｘ）が６．５（ｇ／ｋｇ・ＤＡ）となる（Ｎｏ．６）。該加熱加湿器４６から流出した外気Ｇは顕熱交換器４５の入口となり、そこで外気Ｅとの熱交換によりアフター冷却され矢印Ｈに示すように流出する。外気Ｈは空調室４４内へ加湿供給空気Ｉとして取入れる。このときの加湿供給空気Ｉは乾球温度（ＤＢ）が１５．４（℃）、相対湿度（ＲＨ）が６０（％）、絶対湿度（Ｘ）が６．５（ｇ／ｋｇ・ＤＡ）である（Ｎｏ．７）。該加湿供給空気Ｉは所期する物理条件、すなわち乾球温度および絶対湿度または相対湿度に設定され、得られる。この設計仕様１における試算では、室内設定状態である乾球温度（ＤＢ）が２０．０（℃）、絶対湿度（Ｘ）が６．５（ｇ／ｋｇ・ＤＡ）に対し、該加湿供給空気Ｉは、乾球温度（ＤＢ）が１５．４（℃）、絶対湿度（Ｘ）が６．５（ｇ／ｋｇ・ＤＡ）となり、冷却加湿が可能となる。
その他の物理的条件は、例えばエンタルピーｈ（ＫＪ／ｋｇ・ＤＡ）、結露温度（ＤＰ）（℃）は図３に示すとおりで、顕熱交換器の熱交換率は６０％とした。
この設計仕様１における飽和効率は、０．３８である。同様な加湿を従来技術である図１３の方式で行った場合における飽和効率は、０．７３であり、本システムにおいては従来技術に比べ飽和効率が大変低くなり、加湿が容易となることがわかる。また、加湿が容易となることにより、加湿有効率が高められ消費される給水量を削減でき、しかもアフター冷却により、一般的に難しいとされる温度が低く相対湿度が高い空気例えば温度が１５．４（℃）、相対湿度が６０（％）の空気を供給可能とする。
そして、一般的な論理としては、調湿装置では図５に示すように、空気（外気）乾球温度が高いとき、湿度量も高く、逆に、空気（外気）乾球温度が低いとき、加湿量も低くなることが判明している。

次に、図１に示す本発明に係る内・外気の調湿システムの実施の形態の構成に於ける設計仕様２についてその作用等を図６、図７に基づいて説明する。設計仕様２は空調室を暖房時に加湿する場合であり、それについて説明する。

外気としての屋外空気Ｅが図６及び図７に示すように、乾球温度（ＤＢ）を７．８（℃）、相対湿度（ＲＨ）を２９（％）に設定したとき（Ｎｏ．１）、絶対湿度（Ｘ）は１．９（ｇ／ｋｇ・ＤＡ）であり、前記屋外新鮮空気Ｅは１０００（ｍ^３／時間）の流量であって、前記顕熱交換器４５で熱交換され加熱加湿器４６に流送される。そのときの空調室４４内の室内空気は乾球温度（ＤＢ）が２０（℃）、相対湿度（ＲＨ）が４５（％）、絶対湿度（Ｘ）が６．５（ｇ／ｋｇ・ＤＡ）である（Ｎｏ．２）。該加熱加湿器４６は屋外新鮮空気Ｅとしての外気Ｆを流出し、該加熱加湿器４６、すなわち、調湿機に流送する。このとき外気Ｅは乾球温度（ＤＢ）が３８．３（℃）、相対湿度（ＲＨ）が１６（％）及び絶対湿度（Ｘ）が６．５（ｇ／ｋｇ・ＤＡ）である（Ｎｏ．６）。該加熱加湿器４６は、供給ファン４６ａ、エリミネーター４６ｂ、加湿部４６ｃ、加熱コイル４６ｄ、空気ろ過フィルター４６ｅ及び該加湿部４６ｅに接続した湿度制御バルブ付給水管４６ｆを備えている。そこで流送された外気Ｆは前記加熱コイル４６ｄを介して流入し、加湿部４６ｃを経て、外気Ｆに包含する水分は前記エリミネーター４６ｂにより除去し、供給ファン４６ａを介して加熱加湿器４６の外へ流出する。このときの加熱加湿器４６、つまり調湿機内部において、外気Ｆは加熱加湿器の加熱コイル４６ｄで加熱され、つまり調湿機内を流送する外気Ｆは乾球温度（ＤＢ）が５０（℃）、相対湿度（ＲＨ）が２（％）、絶対湿度（Ｘ）が１．９（ｇ／ｋｇ・ＤＡ）である（Ｎｏ．５）。該加熱加湿器４６から流出した外気Ｇは顕熱交換器４５の入口となり、乾球温度（ＤＢ）が３８．３（℃）、相対湿度（ＲＨ）が１６（％）及び絶対湿度（Ｘ）が６．５（ｇ／ｋｇ・ＤＡ）である（Ｎｏ．６）。そこで外気Ｇは前記顕熱交換器４５で再熱交換され矢印Ｈに示すように流出する。外気Ｈは空調室４４内へ加湿供給空気Ｉとして取入れる。このときの加湿供給空気Ｉは乾球温度（ＤＢ）が２０（℃）、相対湿度（ＲＨ）が４５（％）、絶対湿度（Ｘ）が６．５（ｇ／ｋｇ・ＤＡ）である（Ｎｏ．７）。該加湿供給空気Ｉは所期する物理条件、すなわち乾球温度および相対湿度または絶対湿度に設定され、得られる。
その他の物理的条件は、例えばエンタルピーｈ（ＫＪ／ｋｇ・ＤＡ）、結露温度（ＤＰ）（℃）は図６に示すとおりで、顕熱交換器の熱交換率は６０％とした。
この設計仕様２における飽和効率は、０．３８である。同様な加湿を従来技術である図１３の方式で行った場合における飽和効率は、０．６３であり、本システムにおいては従来技術に比べ飽和効率が大変低くなり、加湿が容易となることがわかる。また、加湿が容易となることにより、加湿有効率が高められ消費される給水量を削減でき、しかもアフター冷却により、一般的に難しいとされる温度が低く相対湿度が高い空気例えば温度が２０（℃）、相対湿度が４５（％）の空気を供給可能とする。

次に、本発明に係る内・外気の調湿システムに於ける実施例について図８に基づき説明する。

図８は、本発明に係る内・外気の調湿システムの実施例を示すシステムを建物の内部に配置した構成図である。

４３は建物の天井又は機械室である。４４は該建物の空調室である。空調室４４内から矢印Ｊで示す室内低湿度空気を導入配管等で天井内に設置した顕熱交換器４５に導入する。導入された室内低湿度空気Ｊは顕熱交換器４５に流送される。
図８に示すように、前記室内低湿度空気Ｊは非加湿空気であって、前記顕熱交換器４５で熱交換され加熱加湿器４６に流送される。該加熱加湿器４６は熱交換された室内低湿度空気Ｆつまり内気を流出し、該加熱加湿器４６に流送する。該加熱加湿器４６は、空気ろ過フィルター４６ｅ、加熱コイル４６ｄ、加湿部４６ｃ、エリミネーター４６ｂ、供給ファン４６ａ及び該加湿部４６ｃに接続した湿度制御バルブ付給水管４６ｆを備えている。そこで流送された外気Ｆは前記加熱コイル４６ｄを介して流入し、加湿部４６ｃを経て、外気Ｆに包含する水分は前記エリミネーター４６ｂにより除去し、供給ファン４６ａを介して矢印Ｇに示すように流出する。そこで内気Ｇは前記顕熱交換器４５で再熱交換され矢印Ｈに示すように流出する。内気Ｈは空調室４４内へ加湿供給空気Ｋとして取入れる。該加湿供給空気Ｋは所期する物理条件、すなわち乾球温度および相対湿度または絶対湿度に設定され、得られる。

次に、図８に示す本発明に係る内・外気の調湿システムの実施例の構成に於ける設計仕様３についてその作用等を図９、図１０に基づき説明する。先づ、設計仕様３は空調室で暖房時に加湿する場合であり、それについて説明する。

図９及び図１０に示すように、空調室４４内の設計条件を乾球温度（ＤＢ）を２０（℃）、相対湿度（ＲＨ）を４５（％）に設定したとき（Ｎｏ．１）、絶対湿度（Ｘ）は６．５（ｇ／ｋｇ・ＤＡ）であり、室内低湿度空気Ｊは１０００（ｍ^３／時間）の流量であって、前記顕熱交換器４５で熱交換され加熱加湿器４６に流送される。そのときの空調室４４内の室内空気は乾球温度（ＤＢ）が２０（℃）、相対湿度（ＲＨ）が８（％）、絶対湿度（Ｘ）が１．９（ｇ／ｋｇ・ＤＡ）である（Ｎｏ．２）。該顕熱交換器４５は室内低湿度空気Ｊとしての内気Ｆを流出し、該加熱加湿器４６、すなわち、調湿機に流送する。このとき内気Ｆは乾球温度（ＤＢ）が３８．３（℃）、相対湿度（ＲＨ）が１６（％）及び絶対湿度（Ｘ）が６．５（ｇ／ｋｇ・ＤＡ）である（Ｎｏ．６）。該加熱加湿器４６は、供給ファン４６ａ、エリミネーター４６ｂ、加湿部４６ｃ、加熱コイル４６ｄ、空気ろ過フィルター４６ｅ及び該加湿部４６ｅに接続した湿度制御バルブ付給水管４６ｆを備えている。

このときの加熱加湿器４６、つまり調湿機内部において、内気Ｆは加熱加湿器の加熱コイル４６ｄで加熱され、乾球温度（ＤＢ）が５０（℃）、相対湿度（ＲＨ）が２（％）、絶対湿度（Ｘ）が１．９（ｇ／ｋｇ・ＤＡ）である（Ｎｏ．５）。該加熱加湿器４６から流出した内気Ｇは顕熱交換器４５の入口となり、乾球温度（ＤＢ）が３８．３（℃）、相対湿度（ＲＨ）が１６（％）及び絶対湿度（Ｘ）が６．５（ｇ／ｋｇ・ＤＡ）である（Ｎｏ．６）。そこで内気Ｇは前記顕熱交換器４５で再熱交換され矢印Ｈに示すように流出する。内気Ｈは空調室４４内へ加湿供給空気Ｋとして取入れる。このときの加湿供給空気Ｋは乾球温度（ＤＢ）が２７．３（℃）、相対湿度（ＲＨ）が２９（％）、絶対湿度（Ｘ）が６．５（ｇ／ｋｇ・ＤＡ）である（Ｎｏ．７）。該加湿供給空気Ｋは、すなわち乾球温度および相対湿度または絶対湿度に設定され、得られる。
その他の物理的条件は、例えばエンタルピーｈ（ＫＪ／ｋｇ・ＤＡ）、結露温度（ＤＰ）（℃）は図９に示すとおりで、顕熱交換器の熱交換率は６０％とした。
この設計仕様３における飽和効率は、０．３８である。同様な加湿を従来技術である図１４の方式で行った場合における飽和効率は、０．５であり、本システムにおいては従来技術に比べ飽和効率が大変低くなり、加湿が容易となることがわかる。また、加湿が容易となることにより、加湿有効率が高められ消費される給水量を削減でき、しかもアフター冷却により、一般的に難しいとされる温度が低く相対湿度が高い空気例えば温度が２７．３（℃）、相対湿度が２９（％）の空気を供給可能とする。

本発明に係る内・外気の調湿システムに於ける実施の形態を示すシステム構成図である。本発明に係る内・外気の調湿システムに備えた顕熱交換器の作用を示す模式図である。本発明に係る内・外気の調湿システムの実施の形態に於ける設計仕様１に基づく各部位の物理的データを示す図である。本発明に係る内・外気の調湿システムの実施の形態に於ける設計仕様１に基づくＤＢ（乾球温度）に対するＸ（絶対湿度）の特性図である。調湿装置に於ける空気温度に対する空気湿度の一般的な特性図である。本発明に係る内・外気の調湿システムの実施の形態に於ける設計仕様２に基づく各部位の物理的データを示す図である。本発明に係る内・外気の調湿システムの実施の形態に於ける設計仕様２に基づくＤＢ（乾球温度）に対するＸ（絶対湿度）の特性図である。本発明に係る内・外気の調湿システムに於ける実施例を示すシステム構成図である。本発明に係る内・外気の調湿システムに於ける実施例の設計仕様に基づく各部位の物理的データを示す図である。本発明に係る内・外気の調湿システムに於ける実施例の設計仕様に基づくＤＢ（乾球温度）に対するＸ（絶対湿度）の特性図である。従来の技術に於ける第１の例を示す調湿換気装置の構成例を示す図である。従来の技術に於ける第２の例を示す暖房対応型デシカント空調装置の構成例を示す図である。従来の技術に於ける外気の調湿システムの構成を示すシステム図である。従来の技術に於ける内気の調湿システムの構成を示すシステム図である。

４３天井（機械室）
４４空調室
４５顕熱交換器
４５Ａ顕熱交換器の本体
４５Ｂ顕熱交換器の供給ファン
４６加熱加湿器
４６ａ加熱加湿器の供給ファン
４６ｂ加熱加湿器のエリミネーター
４６ｃ加熱加湿器の加湿部
４６ｄ加熱加湿器の加熱コイル
４６ｅ加熱加湿器の空気ろ過フィルター
４６ｆ加熱加湿器の湿度制御バルブ付給水管
Ｅ屋外新鮮空気
Ｆ外気（内気）
Ｇ外気（内気）
Ｈ外気（内気）
Ｉ加湿供給空気
Ｊ室内低湿度空気
Ｋ加湿供給空気

Claims

天井内又は機械室内に設置された顕熱交換器と、該顕熱交換器の後段に配置した加熱加湿器であって、該加熱加湿器が空気ろ過フィルター、加熱コイル、湿度制御バルブ付給水管を接続した加湿部、エリミネータ及び供給ファンを順次配置してなり、屋外新鮮空気Ｅを加湿前に予熱する該顕熱交換器に導入し、該顕熱交換器で熱交換させて取出された外気Ｆを前記加熱加湿器に流過し該加熱加湿器から流出した外気Ｇを前記顕熱交換器で再熱交換させた後、空調室内に所期する物理条件を充足した加湿供給空気を取入れることを特徴とする内・外気の調湿システム。
天井内又は機械室内に設置された顕熱交換器と、該顕熱交換器の後段に配置した加熱加湿器であって、該加熱加湿器が空気ろ過フィルター、加熱コイル、湿度制御バルブ付給水管を接続した加湿部、エリミネータ及び供給ファンを順次配置してなり、室内低湿度空気Ｊを加湿前に予熱する該顕熱交換器に導入し、該顕熱交換器で熱交換させて取出された内気Ｆを前記加熱加湿器に流過し該加熱加湿器から流出した内気Ｇを前記顕熱交換器で再熱交換させた後、空調室内に所期する物理条件を充足した加湿供給空気を取入れることを特徴とする内・外気の調湿システム。