JP5288776B2

JP5288776B2 - 空気調和機

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Publication number: JP5288776B2
Application number: JP2007303845A
Authority: JP
Inventors: 拓相澤; 正明篠原; 洋幸加藤
Original assignee: Kubota Corp; Kubota Air Conditioner Ltd
Current assignee: Kubota Corp; Kubota Air Conditioner Ltd
Priority date: 2007-11-26
Filing date: 2007-11-26
Publication date: 2013-09-11
Anticipated expiration: 2027-11-26
Also published as: CN101821554A; JP2009127944A; CN101821554B; WO2009069285A1

Description

本発明は空気調和機に関し、特に外気を処理する外気処理機のガス除去装置の構造および制御に係るものである。

近年、空気に冷水や温水を噴霧して空調するエアワッシャは、例えば半導体工場のクリーンルーム用外気処理機等において、ガス除去装置として採用されている。半導体の生産工程では、外気中の微量ガス成分を高効率で除去するために、純水のガス吸収力を活用したエアワッシャを採用している。

このエアワッシャには、例えば特許文献１に開示するものがある。これは、本体ケーシングの空気入口と空気出口との間に水噴霧室を形成し、空気入口に最上流ワッシャメディアを配置し、水噴霧室の最下流位置に最下流ワッシャメディアを配置したものであり、最上流ワッシャメディアより下流側の水噴霧室内に位置する噴霧ノズルと、最下流ワッシャメディアの下流側に配置する冷却コイルとを備えている。

上述したワッシャメディアは、空気流の流路断面とほぼ等しい形状を有しており、ポリ塩化ビニルデン系繊維やステンレスの線材等からなり、たとえば２５ｍｍ〜５０ｍｍ程度の厚みを有するマット状のものである。

また、特許文献２に記載する空調機は、吸気口と給気口とを有するチャンバ内に、第１の加熱コイルと冷却コイル部と第２の加熱コイルとを配設しており、冷却コイル部が、上流側冷却コイル、下流側冷却コイル、上流側冷却コイルの上流側に配設した第１の気化式加湿器素材及び下流側冷却コイルの下流側に配設した第２の気化式加湿器素材からなる。冷却コイル部の下部には水槽を配設し、第２の気化式加湿器素材の上方から純水を供給すると共に、上流側冷却コイル、下流側冷却コイル及び第１の気化式加湿器素材には、上方から滴下水を循環供給する。

また、特許文献３に記載する除湿兼加湿システムは、第１の水膜と第２の水膜が所定の気液接触面積を有する気化式加湿膜から成り、両水膜間で所定の濃度の吸放湿性溶液が循環するものであり、第１の水膜の前段に加熱コイルを配設し、第１の水膜と第２の水膜の間に冷却コイルを配設している。

そして、夏季の除湿モードでは、第１の水膜が加湿部（再生部）として機能し、第２の水膜が除湿部として機能する。冬季の除湿モードでは、第１の水膜及び第２の水膜が共に加湿部となる。中間期の除湿モードでは、第１の水膜が加湿部（再生部）として機能し、第２の水膜が除湿部として機能する。

また、特許文献４に記載する噴霧式加湿器用エリミネータは、繊維材料から成形した一定の厚さの濾材を二枚に分割し、この二枚の濾材を同濾材間に空間部が形成されるように枠体内に収納したものであり、同枠体が外周枠と同外周枠の両側を囲む額縁状の枠及び上記二枚の濾材を濾材間に空間部が形成されるように間隔をあけて装着するための仕切枠とから構成され、上記外周枠と仕切枠で形成される溝の底部に水抜き口を形成したものである。
特開２０００−３１２８１０号公報特開２００５−２４９３６７号公報特開２００４−２８５２６号公報特許第３３７１０４３号公報

ところで、空気調和機においては、熱交換コイルの熱交換効率の性能が空調対象空気の温度および湿度の制御、消費エネルギーの多寡に大きな影響を及ぼす。等エンタルピー変化の水加湿の場合は、予熱コイルに高い温度の熱媒体が必要であり、また温水噴霧のエアワッシャでは噴霧水量を多く必要とする。

一方、近年においては、エネルギーの有効活用を図るために、排熱などの未利用エネルギーを利用する技術開発が行われている。しかしながら、排熱などの未利用エネルギーはその温度が低いものが多く、利用可能な用途は少なかった。

本発明は上記した課題を解決するものであり、温度の低い排熱等を利用する場合にあっても、空調対象空気を目的とする状態に調整することができる空気調和機を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の空気調和機は、空気入口から空気出口へ向けて空気流が生じる本体ケーシングと、本体ケーシングの水噴霧室内に配置する熱交換コイルと、熱交換コイルの上流側に配置されるものであって、空気流中に加湿用水を噴霧して空気流を加湿するとともに空気流中の塵埃を捕捉する前段噴霧ノズルと、前段噴霧ノズルから噴霧するミストおよび空気流中の塵埃を捕捉する前段ワッシャメディアからなる上流側加湿手段と、熱交換コイルの下流側に配置されるものであって、空気流中に加湿用水を噴霧して空気流を加湿するとともに空気流中の塵埃を捕捉する後段噴霧ノズルと、後段噴霧ノズルから噴霧するミストおよび空気流中の塵埃を捕捉する後段ワッシャメディアからなる下流側加湿手段と、循環水を散水して熱交換コイルを濡らす散水手段と、少なくとも熱交換コイルを伝って流下する循環水を貯留する貯水槽と、貯水槽の循環水を散水手段へ循環供給するとともに、上流側加湿手段と下流側加湿手段の少なくとも何れか一方に循環水を加湿用水として循環供給する循環水供給系と、水噴霧室の下流側に配置した冷却コイルを含むことを特徴とする。

また、空気入口から空気出口へ向けて空気流が生じる本体ケーシングと、本体ケーシングの水噴霧室内に配置する熱交換コイルと、熱交換コイルの上流側に配置されるものであって、空気流中に加湿用水を噴霧して空気流を加湿するとともに空気流中の塵埃を捕捉する前段噴霧ノズルと、前段噴霧ノズルから噴霧するミストおよび空気流中の塵埃を捕捉する前段ワッシャメディアからなる上流側加湿手段と、熱交換コイルの下流側に配置されるものであって、空気流中に加湿用水を噴霧して空気流を加湿するとともに空気流中の塵埃を捕捉する後段噴霧ノズルと、後段噴霧ノズルから噴霧するミストおよび空気流中の塵埃を捕捉する後段ワッシャメディアからなる下流側加湿手段と、少なくとも熱交換コイルを伝って流下する循環水を貯留する貯水槽と、少なくとも上流側加湿手段に貯水槽の循環水を加湿用水として循環供給する循環水供給系と、水噴霧室の下流側に配置した冷却コイルを含むことを特徴とする。
また、冷却コイルの下流側に中性能フィルタを設けたことを特徴とする。

以上のように本発明によれば、熱交換コイルが伝熱面において空気を加熱するとともに、伝熱面を濡らす循環水の水滴を加熱して気化を促進する。このとき、熱交換コイルは空気流の気相との間でのみ熱交換する場合に比べて、空気流の気相および水滴の液相との間で熱交換することで熱交換効率を高めることができる。

加熱された水滴は熱交換コイルを伝って流下し、その水滴を水噴霧室から流下する水滴とともに貯水槽が受け止める。加熱された水滴が混ざり込むことで貯水槽の循環水の温度が上昇する。したがって、熱交換コイルで与える熱量によって空気流のみならず循環水を加熱することができ、熱交換コイルの伝熱面における水滴の気化および温度を高めた循環水を空気流中へ噴霧して加湿し、加温することで、加湿後の露点を高めることができる。

このため、本発明によれば、熱交換効率と露点を同時に高めることで、省エネルギー化を図ることができ、温度の低い排熱等を利用する場合にあっても、空調対象空気を目的とする状態に調整することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。以下においては本発明の作用原理を空気調和機の要部に基づいて説明し、後に空気調和機の全体について説明する。
図１において、本体ケーシング１は内部に水噴霧室２を形成しており、上流側の空気入口３から下流側の空気出口４へ向けて空気流Ａが生じる。水噴霧室２の空気入口３に近い上流位置には前段噴霧ノズル５を上下に多段に配置しており、前段噴霧ノズル５の下流位置には前段ワッシャメディア６を上下に多段に配置している。この前段噴霧ノズル５と前段ワッシャメディア６とが上流側加湿手段を構成し、後述するように加湿用水として循環水を噴霧して空気流を加湿する。しかしながら、前段噴霧ノズル５だけで上流側加湿手段を構成することも可能である。本実施の形態では前段噴霧ノズル５は下流側に向けて噴霧するが、前段噴霧ノズル５は上流側に向けて噴霧するように配置することも可能であり、さらには前段ワッシャメディア６の下流側に配置して上流側に向けて噴霧するように配置することも可能である。

前段ワッシャメディア６の下流位置には熱交換コイルとして冷温水コイル７を配置し、冷温水コイル７の上流位置には散水手段をなす散水ノズル３０を配置しており、散水ノズル３０から散水する循環水が冷温水コイル７を濡らす。散水ノズル３０は冷温水コイル７の上方位置に配置することも可能であり、冷温水コイル７の下流側に配置して上流側に向けて散水するように配置することも可能である。

冷温水コイル７の下流側には後段ワッシャメディア８を上下に多段に、かつ空気流方向に多重に配置しており、後段ワッシャメディア８の上流側に後段噴霧ノズル９を配置している。この後段ワッシャメディア８と後段噴霧ノズル９とが下流側加湿手段を構成し、後述するように加湿用水として循環水を噴霧して空気流を加湿する。しかしながら、後段噴霧ノズル９だけで下流側加湿手段を構成することも可能である。

後段ワッシャメディア８の上流側の上部位置には補給水ノズル１０を配置しており、本体ケーシング１の下部には循環水を貯溜する貯水槽１１を配置している。この貯水槽１１に連通する循環水供給系１２が前段噴霧ノズル５と後段噴霧ノズル９と散水ノズル３０に接続している。

前段噴霧ノズル５および後段噴霧ノズル９は、系内で循環する循環水を加湿用水として空気流中に噴霧するものであり、図５（ａ）に示すように、前段噴霧ノズル５および後段噴霧ノズル９はノズル口が空気流Ａの流れ方向に対して垂直な方向で、かつ上方に向いており、加湿用水（循環水）を上方へ噴霧する形状をなす。

前段噴霧ノズル５および後段噴霧ノズル９のノズル前方には、金網等からなる所定メッシュのメッシュ部材１３を配置している。メッシュ部材１３は、図６に示すように、前段噴霧ノズル５および後段噴霧ノズル９の上方を覆って半円形に湾曲した形状をなし、前段噴霧ノズル５および後段噴霧ノズル９から噴霧する加湿用水（循環水）を分散させるものであり、メッシュ部材１３を通過したミストが前段ワッシャメディア６もしくは後段ワッシャメディア８に噴霧される。

このように上向きのノズルのみとすることで、下向きのノズルを無くしてノズル数の抑制を図りつつも、前段ワッシャメディア６もしくは後段ワッシャメディア８においては水滴が流下することで必然的に下部領域にも十分な水分を供給することができる。また、メッシュ部材１３が上方に向けて半円形をなすことで、上段のメッシュ部材１３が下段の前段噴霧ノズル５もしくは後段噴霧ノズル９の噴霧を阻害することがない。

図５（ｂ）に示すように、メッシュ部材１３を設けない場合にあっても、前段噴霧ノズル５および後段噴霧ノズル９のノズル口を上方に向けて設けることで、前段ワッシャメディア６もしくは後段ワッシャメディア８に噴霧することは可能である。

前段ワッシャメディア６および後段ワッシャメディア８は樹脂製メディア１４からなる。本実施の形態では樹脂製メディア１４を使用するが、前段ワッシャメディア６および後段ワッシャメディア８に使用するメディアは、通気性を有してミストを捕捉する所定の能力を有するものであればその形態は限定されるものではなく、種々のものを採用できる。

前段ワッシャメディア６は支持枠１５によって支持する複数の樹脂製メディア１４を一面状に配置してなり、空気流Ａの流れ方向において１枚の樹脂製メディア１４を配置している。

この樹脂製メディア１４は前段噴霧ノズル５から噴霧する加湿用水のミストを捕捉する気液分離能を有するが、加湿用水のミストの一部が空気流Ａに伴われて通過（水飛び又はキャリーオーバー）する程度の気液分離能を具現するものであってもよく、この場合には樹脂製メディア１４を通過したミストが冷温水コイル７の伝熱面に到達する。

後段ワッシャメディア８は、支持枠１６によって支持する複数の樹脂製メディア１４を一面状に配置したものであり、図４に示すように、空気流Ａの流れ方向に所定間隙をあけた２重構造をなし、樹脂製メディア１４の相互間にスペーサ１７を配置してあり、水滴や凝縮水は支持枠１６で受け止められた後に貯水槽１１へ流入する。

この構成により、後段ワッシャメディア８は、飽和効率を高めるとともにミストの通過（水飛び又はキャリーオーバー）を阻止するエリミネータとしての十分な気液分離能を具現するものである。

補給水ノズル１０は、補給水系（図示省略）に連通し、循環水の減少量に応じて純水を補うものであり、後段ワッシャメディア８の上部に向けて補給水を噴霧する。
貯水槽１１は前段噴霧ノズル５および後段噴霧ノズル９から噴霧した加湿用水の水滴や、散水ノズル３０から散水した循環水の水滴を受け止めるものであり、水噴霧室２の空気流中から落下する水滴や、前段ワッシャメディア６、後段ワッシャメディア８、冷温水コイル７を伝って流下する水滴（凝縮水）が貯水槽１１に流入する。

循環水供給系１２はポンプ１８を備えており、吸引側が貯水槽１１に連通し、吐出側が前段噴霧ノズル５および後段噴霧ノズル９と散水ノズル３０に連通している。循環系を構成する貯水槽１１は、図３に示すようにタンク１９を別途に設けた別置型で構成することも可能である。ここでは、スクリーン２０で仕切った流出側に循環水供給系１２を接続するとともに補給水系２１を接続しており、流入側に前段ワッシャメディア６、後段ワッシャメディア８、冷温水コイル７を伝って流下する水滴（凝縮水）および水噴霧室２の空気流中から落下する加湿用水が流入する。タンク１９の流入側にはオーバーフロー配管２２および排水管２３が接続している。

上述した図１に示す構成では、上流側加湿手段をなす前段噴霧ノズル５と散水手段をなす散水ノズル３０を別途に配置した。
しかしながら、図２に示すように、上流側加湿手段の前段噴霧ノズル５だけで、空気流を加湿するとともに、冷温水コイル７を濡らすように加湿用水を噴霧することも可能である。この場合に、樹脂製メディア１４は前段噴霧ノズル５から噴霧する加湿用水のミストの一部が空気流Ａに伴われて通過（水飛び又はキャリーオーバー）する程度の気液分離能を具現するものとし、樹脂製メディア１４を通過したミストが冷温水コイル７の伝熱面に到達する構成とする。

前段ワッシャメディア６は、熱交換効率を高めるためにも、前段ワッシャメディア６を通過したミストの多くが冷温水コイル７によって加熱できるようにするためにも、冷温水コイル７に近接して配置するのがよく、接触する程に配置することでその効果をより高めることができる。

しかしながら、前段ワッシャメディア６は必ずしも配置する必要はなく、前段噴霧ノズル５を冷温水コイル７から所定距離をあけて配置し、前段噴霧ノズル５から噴霧する加湿用水が空気流と十分に接触した後に冷温水コイル７に到達することでも実現できる。

以下、上記した構成における作用を説明する。図７に示すように、冬季運転モードでは前段噴霧ノズル５および後段噴霧ノズル９から循環水を噴霧し、冷温水コイル７に温水を通水して加熱コイルとして使用する。夏季運転モードでは前段噴霧ノズル５から循環水を噴霧し、後段噴霧ノズル９の噴霧を停止し、冷温水コイル７に冷水を通水して冷却コイルとして使用する。除塵運転モードでは前段噴霧ノズル５および後段噴霧ノズル９から循環水を噴霧し、冷温水コイル７に冷水を通水して冷却コイルとして使用する。

冬季運転モードと夏季運転モードの制御は後述する外部空気の温度を測定する湿球温度計の測定温度を指標として切り替える。
除塵運転モードは、夏季運転モードにおいて砂塵や海塩粒子などの塵埃が空調対象空気に多く混入する可能性がある場合に行うものであって、夏季運転モード時に停止させている下流側加湿手段の加湿運転を稼動させて除塵機能を高めるものであり、人的判断もしくは風速、気圧、降雨量、微粒子数等の外部環境情報をもとに夏季運転モードから除塵運転モードに切り替える。このように、外気の温度および汚染の程度に応じた適切な運転モードを設定することで、省エネルギー化を図れる。

各運転モードについては後に詳述する。ここでは冬季運転モードを例に説明する。循環水供給系１２のポンプ１８を駆動して貯水槽１１の循環水を前段噴霧ノズル５および後段噴霧ノズル９から加湿用水として噴霧する。本体ケーシング１の空気入口３から空気出口４へ向けて流れる空気流中に前段噴霧ノズル５から噴霧した循環水のミストは、空気を加湿するとともに空気流中の塵埃を捕捉し、空気流Ａに伴われて前段ワッシャメディア６に達する。

前段ワッシャメディア６は空気流中のミストを捕捉し、捕捉したミストで前段ワッシャメディア６内に水膜を形成して空気流の飽和効率を高めるとともに、空気流中の塵埃やガスを捕捉する。

散水ノズル３０から散水する循環水は冷温水コイル７を濡らし、冷温水コイル７は伝熱面において空気を加熱するとともに、伝熱面に付着した循環水の水滴を加熱して気化を促進する。あるいは、空気流Ａとともに一部のミストが前段ワッシャメディア６を通過して冷温水コイル７に達する場合に、冷温水コイル７は伝熱面に付着した加湿用水の水滴を加熱して気化を促進する。

この際に、冷温水コイル７は空気流Ａの気相との間でのみ熱交換する場合に比べて、空気流Ａの気相および水滴の液相との間で熱交換することで熱交換効率を高めることができる。

加熱した水滴は冷温水コイル７を伝って流下し、その水滴を貯水槽１１が受け止める。この加熱した水滴が混ざり込むことで貯水槽１１の循環水の温度が上昇する。この温度が上昇した循環水を前段噴霧ノズル５および後段噴霧ノズル９から空気流中に噴霧すること、および冷温水コイル７の伝熱面における水滴の気化により飽和効率が高まるとともに、露点を高めることができる。

後段噴霧ノズル９から空気流中に噴霧した循環水のミストは、空気を加湿するとともに空気流中の塵埃を捕捉し、空気流Ａに伴われて後段ワッシャメディア８に達する。後段ワッシャメディア８は空気流中のミストおよび塵埃を捕捉し、気液を分離して空気のみを通過させる。

したがって、本実施の形態によれば、冷温水コイル７で与える熱量によって空気流Ａの空気のみならず循環水を加熱することができ、循環水を加熱する熱交換機能を機内に収納することができる。また、温度を高めた循環水を空気流中へ噴霧して加湿することで、加湿後の露点を高めることができる。

よって、本発明によれば、露点と熱交換効率を同時に高めることで、温度の低い排熱等を利用する場合にあっても、排熱の温度に変動があっても空調対象空気を目的とする状態に調整することができる。

さらに、温度の低い排熱の利用を可能にするだけでなく、供給空気の露点が高いので本装置の後段に設ける加温装置等のエネルギー負荷を低減することができ、システム全体での大幅な省エネルギー化を図ることができる。

図８に本発明の実施例１を示す。上述した実施の形態で説明したものと同様の構成要素には同符号を付して説明を省略する。本体ケーシング１は外部空気ＯＡが流入する外気流入口３１と供給空気ＳＡを送出する送気口３２の間に、上流側から下流側へ順次に外気室３３、前室３４、水噴霧室２、後室３５、送風機室３６、送気室３７を形成している。

外気室３３は外気流入口３１を有し、湿球温度計３８を備え、内部にプレフィルタ３９を配置している。外気室３３の下流側に続く前室３４には前段熱交換コイルをなす予冷予熱コイル４０を配置しており、予冷予熱コイル４０は媒体管路４１にバルブ装置４２を設けている。

水噴霧室２に配置した冷温水コイル７は媒体管路４３にバルブ装置４４を設けており、後段ワッシャメディア８の支持枠１６で受け止めた水滴や凝縮水の温度を測定する温度測定装置４５を設けている。予冷予熱コイル４０のバルブ装置４２および冷温水コイル７のバルブ装置４４は温度測定装置４５で測定する温度を指標として開度制御もしくは開閉制御を行う。

後室３５には冷却コイル４６を配置しており、冷却コイル４６は媒体管路４７にバルブ装置４８を設けている。冷却コイル４６の下流側には乾球温度計４９を設けており、バルブ装置４８は乾球温度計４９で測定する温度を指標として開度制御もしくは開閉制御を行う。

送風機室３６には送風機５０を設けており、冷却コイル４６を通過した後室３５の空気を吸引して送気室３７へ吐出する。送気室３７には最後段のフィルタとして中性能フィルタ５１を設けている。

上記した構成における作用を説明する。
基本的制御
ポンプ１８の駆動によってタンク１９の循環水を前段噴霧ノズル５および後段噴霧ノズル９（夏期は停止）から噴霧する。前段ワッシャメディア６、冷温水コイル７、後段ワッシャメディア８、冷却コイル４６を伝って流下するミストの水滴および凝縮水、あるいは水噴霧室２の空気流中から落下する循環水はタンク１９に流入して系内で循環する。

送風機５０を運転することにより、本体ケーシング１には外気流入口３１から送気口３２に向けて空気流Ａが生じる。外気流入口３１から流入する外部空気ＯＡはプレフィルタ３９、予冷予熱コイル４０、前段ワッシャメディア６、冷温水コイル７、後段ワッシャメディア８、冷却コイル４６、送風機５０を通過し、最後段の中性能フィルタ５１を通過した後に供給空気ＳＡとして送り出す。後述するように、前段ワッシャメディア６および後段ワッシャメディア８が除塵機能を有することで、最下流位置に配置した中性能フィルタ５１に加わる負荷を抑制することができ、中性能フィルタ５１のフィルタ寿命の延命化を図れる。

冬季運転モードと夏季運転モードは湿球温度計３８の測定温度を指標として切り替える。夏季運転モードと除塵運転モードは人的判断もしくは風速、気圧、降雨量、微粒子数等の外部環境情報をもとに切り替える。
冬期運転モード
冬期運転モードにおいては、予冷予熱コイル４０および冷温水コイル７に所定温度の温水、ここでは２８℃の排熱を有する水を通水し、冷却コイル４６に所定温度の冷水を通水する。外部空気ＯＡはプレフィルタ３９で除塵し、予冷予熱コイル４０で所定温度に加温する。

予冷予熱コイル４０を通過した所定温度の空気流中に前段噴霧ノズル５から循環水を噴霧して加湿し、前段噴霧ノズル５の下流側に位置する前段ワッシャメディア６で空気流中のミストおよび塵埃を捕捉する。前段噴霧ノズル５から噴霧した循環水の一部のミストは空気流Ａに伴われて前段ワッシャメディア６を通過して冷温水コイル７に達する。

冷温水コイル７は伝熱面において空気を加熱するとともに、伝熱面に付着した水滴を加熱する。加熱した水滴は冷温水コイル７を伝って流下し、その水滴をタンク１９が受け止める。この加熱した水滴が混ざり込んで温度が上昇した循環水を前段噴霧ノズル５および後段噴霧ノズル９から空気流中に噴霧することで飽和効率と露点が高まる。

後段噴霧ノズル９は冷温水コイル７を通過した空気流中に循環水を噴霧し、循環水のミストが空気を加湿するとともに空気流中の塵埃を捕捉し、空気流Ａに伴われて後段ワッシャメディア８に達する。後段ワッシャメディア８は空気流中のミストおよび塵埃を捕捉し、気液を分離して空気のみを通過させる。後段ワッシャメディア８を通過した空気は送風機５０、中性能フィルタ５１を通過し、供給空気ＳＡとして送り出される。
夏期運転モード
夏期運転モードにおいては、予冷予熱コイル４０、冷温水コイル７および冷却コイル４６のそれぞれに所定温度の冷水を通水する。外部空気ＯＡはプレフィルタ３９で除塵し、予冷予熱コイル４０で所定温度に減温する。

冷温水コイル７は伝熱面において空気を冷却する。冷却した水滴は冷温水コイル７を伝って流下し、その水滴をタンク１９が受け止める。夏期運転モードでは後段噴霧ノズル９の噴霧を停止する。

後段ワッシャメディア８は空気流中のミストおよび塵埃を捕捉し、気液を分離して空気のみを通過させる。後段ワッシャメディア８を通過した空気は送風機５０、中性能フィルタ５１を通過し、供給空気ＳＡとして送り出される。
除塵運転モード
除塵運転モードにおいては、予冷予熱コイル４０、冷温水コイル７および冷却コイル４６のそれぞれに所定温度の冷水を通水する。外部空気ＯＡはプレフィルタ３９で除塵し、予冷予熱コイル４０で所定温度に減温する。

冷温水コイル７は伝熱面において空気を冷却する。冷却した水滴は冷温水コイル７を伝って流下し、その水滴をタンク１９が受け止める。
後段噴霧ノズル９は冷温水コイル７を通過した空気流中に循環水を噴霧し、循環水のミストが空気を加湿するとともに空気流中の塵埃を捕捉し、空気流Ａに伴われて後段ワッシャメディア８に達する。

後段ワッシャメディア８は空気流中のミストおよび塵埃を捕捉し、気液を分離して空気のみを通過させる。後段ワッシャメディア８を通過した空気は送風機５０、中性能フィルタ５１を通過し、供給空気ＳＡとして送り出される。

次に、本発明の効果を従来の方式との比較において説明する。図１１は本発明の構成を模式的に示すものであり、上述したものと同様の構成要素には同符号を付して説明を省略する。図１０は従来の方式に係る気化式加湿器を用いた構成であり、図９は両者における冬期の状態線を示す空気線図である。図１０および図１１の図中に記載した括弧書きの番号は図９の各状態点に付した括弧書きの番号に対応する。

図１０において、本体ケーシング６０の内部には、外気流入口６１から送気口６２の間に、予冷予熱コイル６３、第１の気化式加湿器素材６４、冷温水コイル６５、第２の気化式加湿器素材６６、冷却コイル６７、送風機６８が順次に配置してあり、第１の気化式加湿器素材６４と第２の気化式加湿器素材６６のそれぞれに補給水を滴下する。

ここで、図１０に示す従来構成と図１１に示す本発明の構成において、予冷予熱コイル４０を通過した後の空気温度をＤＢ２５℃、ＷＢ１０．３℃とし、各コイル能力は同等とし、予冷予熱コイル６３、冷温水コイル６５におけるコイルの入口温水温度２８℃、出口温水温度２０℃とする運転条件下で比較する。

従来の構成では、図９において破線で示すように、予冷予熱コイル６３による加熱時［（１）から（２）への変化］、および冷温水コイル６５による加熱時［（３）から（４）への変化］の状態変化は、絶対湿度の変化を伴わない温度変化であり、第１の気化式加湿器素材６４による加湿時［（２）から（３）への変化］、および第２の気化式加湿器素材６６による加湿時［（４）から（５）への変化］はエンタルピが一定で絶対湿度の変化を伴なう温度変化である。

本発明の構成では、図９において実線で示すように、予冷予熱コイル４０による加熱時［（１）から（２）への変化］の状態変化は、絶対湿度の変化を伴わない温度変化であり、従来と同様である。

しかしながら、冷温水コイル７による加熱時［（３）から（４）への変化］の状態変化は、伝熱面におけるミストの気化による絶対湿度の変化を伴なう温度変化であり、従来よりも高い絶対湿度を実現できる。さらに、前段噴霧ノズル５および前段ワッシャメディア６による加湿時［（２）から（３）への変化］は、噴霧する循環水の昇温に起因して、エンタルピの変化および絶対湿度の変化を伴なう温度変化であり、従来よりも高い湿球湿度を実現できる。

よって、本発明においては、循環水を冷温水コイル７で加熱して温水を噴霧することで、［（２）から（３）への変化］において温水ワッシャとして機能するので、温度の低い排熱等を有効利用して露点を高めることができる。さらに、冷温水コイル７での［（３）から（４）への変化］において加湿を伴った加熱を実現することで温度の低い排熱等を有効利用して露点と熱交換効率を同時に高めることができる。

本発明は、図１２に示すように、循環水供給系１２において前段噴霧ノズル５に供給するポンプ１８ａと後段噴霧ノズル９に供給するポンプ１８ｂとを別途に設ける構成とすることも可能である。

また、図１３に示すように、夏期運転モードでは、循環水を冷温水コイル７で冷却して冷水を噴霧することで、［（２）から（３）への変化］において冷水ワッシャとして機能するので、熱交換効率を高めることができる。

また、図１４に示すように、上流側および下流側の加湿手段として気化式加湿器素材を配置し、加湿用水を滴下する構成とすることも可能である。この場合に、下流側加湿手段の下流側に気液分離のためのエリミネータを配置することが望ましい。

本発明の実施の形態における空気調和機の要部を示す模式図同空気調和機の異なる構成の要部を示す模式図同空気調和機の異なる構成の要部を示す模式図本発明の実施の形態における後段ワッシャメディアの要部を示す模式図（ａ）は本発明の実施の形態におけるノズル構造を示す側面図、（ｂ）は異なる構成のノズル構造を示す側面図同実施の形態におけるメッシュ部材１３を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図同実施の形態における各運転モードの仕様を示す図表本発明の実施例１における空気調和機を示す模式図本発明の方式と従来の方式との比較を示す空気線図従来の方式に係る空気調和機を示す模式図本発明の方式に係る空気調和機を示す模式図本発明の方式に係る空気調和機の他の構成を示す模式図本発明の他の構成の空気調和機における夏期の状態変化を示す空気線図本発明の他の構成の空気調和機を示す模式図

符号の説明

１本体ケーシング
２水噴霧室
３空気入口
４空気出口
５前段噴霧ノズル
６前段ワッシャメディア
７冷温水コイル
８後段ワッシャメディア
９後段噴霧ノズル
１０補給水ノズル
１１貯水槽
１２循環水供給系
１３メッシュ部材
１４樹脂製メディア
１５、１６支持枠
１７スペーサ
１８ポンプ
１９タンク
２０スクリーン
２１補給水系
２２オーバーフロー配管
２３排水管
３０散水ノズル
３１外気流入口
３２送気口
３３外気室
３４前室
３５後室
３６送風機室
３７送気室
３８湿球温度計
３９プレフィルタ
４０予冷予熱コイル
４１、４３、４７媒体管路
４２、４４、４８バルブ装置
４５温度測定装置
４６冷却コイル
４９乾球温度計
５０送風機
５１中性能フィルタ

Claims

空気入口から空気出口へ向けて空気流が生じる本体ケーシングと、
本体ケーシングの水噴霧室内に配置する熱交換コイルと、
熱交換コイルの上流側に配置されるものであって、空気流中に加湿用水を噴霧して空気流を加湿するとともに空気流中の塵埃を捕捉する前段噴霧ノズルと、前段噴霧ノズルから噴霧するミストおよび空気流中の塵埃を捕捉する前段ワッシャメディアからなる上流側加湿手段と、
熱交換コイルの下流側に配置されるものであって、空気流中に加湿用水を噴霧して空気流を加湿するとともに空気流中の塵埃を捕捉する後段噴霧ノズルと、後段噴霧ノズルから噴霧するミストおよび空気流中の塵埃を捕捉する後段ワッシャメディアからなる下流側加湿手段と、
循環水を散水して熱交換コイルを濡らす散水手段と、
少なくとも熱交換コイルを伝って流下する循環水を貯留する貯水槽と、
貯水槽の循環水を散水手段へ循環供給するとともに、上流側加湿手段と下流側加湿手段の少なくとも何れか一方に循環水を加湿用水として循環供給する循環水供給系と、
水噴霧室の下流側に配置した冷却コイルを含むことを特徴とする空気調和機。
空気入口から空気出口へ向けて空気流が生じる本体ケーシングと、本体ケーシングの水噴霧室内に配置する熱交換コイルと、
熱交換コイルの上流側に配置されるものであって、空気流中に加湿用水を噴霧して空気流を加湿するとともに空気流中の塵埃を捕捉する前段噴霧ノズルと、前段噴霧ノズルから噴霧するミストおよび空気流中の塵埃を捕捉する前段ワッシャメディアからなる上流側加湿手段と、
熱交換コイルの下流側に配置されるものであって、空気流中に加湿用水を噴霧して空気流を加湿するとともに空気流中の塵埃を捕捉する後段噴霧ノズルと、後段噴霧ノズルから噴霧するミストおよび空気流中の塵埃を捕捉する後段ワッシャメディアからなる下流側加湿手段と、
少なくとも熱交換コイルを伝って流下する循環水を貯留する貯水槽と、少なくとも上流側加湿手段に貯水槽の循環水を加湿用水として循環供給する循環水供給系と、水噴霧室の下流側に配置した冷却コイルを含むことを特徴とする空気調和機。
冷却コイルの下流側に中性能フィルタを設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の空気調和機。