JP5470490B1 - デシカント除湿装置、デシカント空気調和システム、およびデシカントロータ - Google Patents

Abstract

【課題】デシカント除湿装置において、効率を向上させて一層の省エネルギを実現する。
【解決手段】回転するデシカントロータ２０と、デシカントロータ２０の中心軸Ｃよりも鉛直方向Ｖの下側の部分２０ｂに対応して配置された給気通路５０と、中心軸Ｃよりも鉛直方向Ｖの上側に部分２０ａに対応して配置された排気通路６０と、排気通路６０のうちデシカントロータ２０よりも上流側に配置された加熱コイル４０とを備え、デシカントロータ２０の内部に、中心軸Ｃからデシカントロータ２０の外周面に向けて放射状に延びて形成された、内部が空洞で、中心軸Ｃにおいて内部が互いに連通した複数のコイル３１（配管）および中心ヘッダ３２（配管）を有し、コイル３１および中心ヘッダ３２の内部のうち、中心軸Ｃよりも鉛直方向Ｖの下側に位置する部分に冷却水Ｂが収容され、中心軸Ｃよりも鉛直方向Ｖの上側に位置する部分に気体Ａが収容されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、デシカント除湿装置、デシカント空気調和システム、およびデシカントロータに関する。

近年、省エネルギ等の観点から、除湿（潜熱処理）と顕熱冷却とを分離して制御することができる顕熱潜熱分離の空気調和システム(以下、空調システムという。）が望まれてきている。

顕熱潜熱分離の空調システムにおける除湿システムのひとつとして、供給する空気をシリカゲルなどの吸着剤に通すことで、空気中の水分を吸着剤に吸着させて除湿を行い、その除湿された空気を供給するデシカント除湿装置がある（特許文献１）。

特開２０１０−２５５９７３号公報

デシカントロータを用いた除湿装置は、デシカントロータにおける水分の吸着により熱が発生するため、この熱を予め冷却する目的で、デシカントロータへ通じる給気通路の上流側に、プレ冷却装置を用いている。
そして、プレ冷却装置は、デシカントロータでの吸着熱による温度上昇を加味して給気を冷却するため、かなり低い温度まで予め冷却する必要があり、プレ冷却装置には、例えば温度１０［度］程度の低い冷水を用いる必要がある。
プレ冷却装置で使用する低い温度の冷水を生成するためには、別途、冷凍機等を駆動する必要があり、デシカント除湿装置全体のエネルギ効率の向上の妨げとなっている。

本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、効率を向上させて一層の省エネルギを実現することができるデシカント除湿装置、デシカント除湿装置を用いたデシカント空気調和システムおよびデシカントロータを提供することを目的とする。

本発明に係るデシカント除湿装置、デシカント空気調和装置およびデシカントロータは、デシカントロータの内部に、冷却液が収容された配管を設けて、吸着剤において発生した吸着熱を配管に収容された冷却液で冷却することで、プレ冷却装置を不要とするとともに、配管の内部の冷却液の温度を、プレ冷却装置に供給される冷却液の温度よりも高いものとして、効率を向上させて一層の省エネルギを実現するものである。

すなわち、本発明に係るデシカント除湿装置は、回転するデシカントロータと、前記デシカントロータの回転中心部よりも鉛直方向の下側の部分に対応して配置された給気通路と、前記回転中心部よりも鉛直方向の上側に部分に対応して配置された排気通路と、前記排気通路のうち前記デシカントロータよりも上流側に配置された加熱装置とを備え、前記デシカントロータの内部に、前記回転中心部から前記デシカントロータの外周面に向けて放射状に延びて形成された、内部が空洞で、前記回転中心部において前記内部が互いに連通した複数の配管を有し、前記複数の配管の内部のうち、前記回転中心部よりも鉛直方向の下側に位置する部分に冷却液が収容され、前記回転中心部よりも鉛直方向の上側に位置する部分に気体が収容されている。

本発明に係るデシカント空気調和システムは、本発明に係るデシカント除湿装置と、前記給気通路のうち前記デシカントロータよりも下流側に配置された冷却装置とを備えている。

本発明に係るデシカントロータは、回転中心部から外周面に向けて放射状に延びて形成された、内部が空洞で、前記回転中心部において前記内部が互いに連通した複数の配管を内蔵し、前記複数の配管の内部のうち、前記回転中心部よりも鉛直方向の下側に位置する部分に冷却液が収容され、前記回転中心部よりも鉛直方向の上側に位置する部分に気体が収容されている。

本発明に係るデシカント除湿装置、デシカント空気調和システムおよびデシカントロータによれば、効率を向上させて一層の省エネルギを実現することができる。

本発明の一実施形態であるデシカント除湿装置を含むデシカント空気調和システムを示す模式図である。 デシカントロータを示す概略斜視図である。 デシカントロータの吸着体を示す概略斜視図である。 図２におけるＦ−Ｆ線に沿った面（中心軸Ｃに直交する面）による断面図である。 図４における部分Ｍの詳細を示す図である。 本発明の他の実施形態を示す模式図である。

以下、本発明に係るデシカント除湿装置、デシカント空気調和システムおよびデシカントロータの具体的な実施形態について図面を参照して詳細に説明する。

（構成）
本発明に係るデシカント空気調和システムの一実施形態であるデシカント空気調和システム（以下、デシカント空調システムという。）１００は、図１に示すように、デシカントロータ２０と、給気通路５０と、排気通路６０と、加熱コイル４０（加熱装置）と、アフター冷却コイル９０（冷却装置）と、ロータ冷却装置３０とを備えている。

ここで、デシカントロータ２０と、給気通路５０と、排気通路６０と、加熱コイル４０と、ロータ冷却装置３０とは、本発明に係るデシカント除湿装置の一実施形態であるデシカント除湿装置７０を構成している。

デシカントロータ２０は、図２に示すように、全体として略円柱の形状を呈しており、その円柱の中心軸Ｃ（回転中心）が水平方向Ｗに沿うように配置されて、中心軸Ｃ回りに回転可能に支持されている。
また、デシカントロータ２０は、円柱の外周面に相当する外周板２１と、中心軸Ｃを含む中心ヘッダ３２と、外周板２１と中心ヘッダ３２との間に架け渡された仕切り板２３とによって骨格が形成されている。

外周板２１は、帯状に形成された金属板を丸めて円筒状に形成されたものであるが、金属製のものに限定されるものではなく、樹脂やセラミック等であってもよく、また、その製法についても特定の製法のものに限定されるものではない。
中心ヘッダ３２は、中心軸Ｃに直交する両端面がいずれも塞がれた円筒状に形成されたものであり、後述するようにロータ冷却装置３０の一部となっている。

仕切り板２３は、中心軸Ｃ回りに等角度間隔で配置され、中心軸Ｃから外方に向けて放射状に、かつ中心軸Ｃに平行な方向にそれぞれ延びて形成されている。
この仕切り板２３は、図２に示したものでは、中心軸回りの角度２２．５［度］間隔で１６枚配置されていて、中心ヘッダ３２と外周板２１とによって囲まれた円環状の領域を１６個の空間に仕切っている。
なお、本実施形態では、仕切り板２３を１６枚としたが、本発明に係るデシカントロータ、デシカント除湿装置、デシカント空調システムにおいては、この仕切り板２３の数は、１６枚に限定されるものではなく、１６枚より多くてもよいし、１６枚より少なくてもよく、究極的には０枚であってもよい。
ただし、仕切り板２３を備えないデシカントロータ２０は仕切り板２３が配置されたデシカントロータ２０よりも、後述する給気通路５０を通る外気（アウトドアエア）Ｇ１と排気通路６０を通って加熱された空気Ｇ５とが混合され易くなり、除湿性能が相対的に低くなるため、適度な数の仕切り板２３を配置したものが好ましい。

仕切り板２３によって、給気通路５０を通る外気Ｇ１と排気通路６０を通って加熱された空気Ｇ５との混合を防止するのではなく、各吸着体２４に設けられた冷却フィン３３の形状を例えばハニカム状にするなどして、各ハニカムを形成する隔壁によって、外気Ｇ１と加熱された空気Ｇ５との混合を防止するようにしてもよい。
なお、仕切り板２３の数に応じて、仕切られた空間の数が規定され、この仕切られた空間にそれぞれ、後述する吸着体２４が配置され、各吸着体２４の内部にコイル３１（配管）が配置され、中心軸Ｃに対して鉛直方向の下側にあるコイル３１にのみ冷却水Ｂが満たされたようにするためには、中心軸Ｃを挟んで鉛直方向の上側の部分と下側の部分とで対称性を有することが好ましく、したがって、仕切り板２３の数は偶数であることが好ましい。
ただし、仕切り板２３を奇数とした場合であっても、コイル３１の内部の容積に対して中心ヘッダ３２の内部の容積を比較的大きな容積に設定したものでは、中心軸Ｃを挟んで鉛直方向の上側の部分と下側の部分とで対称性をしなくても、上側の部分のコイル３１の容積と下側の部分のコイル３１の容積との差を、中心ヘッダ３２の内部の容積で調整する（吸収する）ことができるため、奇数の仕切り板２３を有するものであってもよい。

外周板２１と中心ヘッダ３２と仕切り板２３とによって仕切られた１６個の空間にはそれぞれ、これらの空間を埋める、例えば図３に示す形状の吸着体２４が設けられている。
吸着体２４は、空気中の水分を吸着する、例えばシリカゲル、ゼオライト、メソポーラスシリカ、高分子吸着剤等の吸着剤２５によって少なくとも表面を覆って形成されたものである。
吸着体２４は、中心軸Ｃの延びた方向に平行に空気を通す隙間を有して形成されている。
吸着体２４は、吸着剤２５と、後述するロータ冷却装置３０の一部としての、パイプ状のコイル３１、冷却フィン３３および中心ヘッダ３２とによって構成されている。

コイル３１は、熱伝導率の高い銅やアルミニウムなどによって形成されていて、デシカントロータ２０の全体では図４に示すように、デシカントロータ２０の中心ヘッダ３２からデシカントロータ２０の外周板２１に向けて放射状に延びて形成されている。
コイル３１は、デシカントロータ２０の外周面側の端部は塞がれており、中心軸Ｃ側の端部は中心ヘッダ３２に接続されている。
コイル３１の長さ、パイプとしての形状、内径、外径、断面形状等は、特定のものに限定されず、種々のものを適用することができる。

デシカントロータ２０の骨格構造を兼ねる中心ヘッダ３２は、例えば塩化ビニル等の熱を伝えにくい材質によって形成されていて、中心ヘッダ３２の内部は、接続されたコイル３１の内部と互いに連通している。
中心ヘッダ３２とコイル３１との接続は、直接の接続であってもよいし、例えばシリコン製のチューブなどを介しての間接的な接続であってもよい。
なお、図３に示すように、コイル３１は、吸着体２４ごとに、吸着体２４の厚さ方向（中心軸Ｃの延びた方向）に沿って例えば５つずつ設けられていて、これらの全てのコイル３１も、その内部が中心ヘッダ３２の内部に通じている。
円筒状の中心ヘッダ３２の直径は、特定の長さに限定されず、コイル３１の長さや容積、吸着体２４の大きさ等に応じて、適宜設定することができる。
なお、コイル３１と中心ヘッダ３２とは、本発明における配管の一例に相当する。

冷却フィン３３のそれぞれは、吸着体２４の厚さ方向に並ぶ５つのコイル３１の全てに接して設けられていて、コイル３１の延びた、デシカントロータ２０の半径方向に沿って適度な間隔を以て並んで多数設けられている。
冷却フィン３３もコイル３１と同様に、熱伝導率の高い銅やアルミニウム合金などによって形成されている。

吸着剤２５は、図５に示すように、冷却フィン３３およびコイル３１の外表面に塗布されている。なお、図５には現れていないが、中心ヘッダ３２の外周面も吸着剤２５が塗布されている。
この結果、コイル３１、中心ヘッダ３２および冷却フィン３３が、吸着剤２５によって覆われた状態となっており、結果的に、外周板２１、中心ヘッダ３２および吸着剤２５からなるデシカントロータ２０の内部に、ロータ冷却装置３０の一部であるコイル３１および冷却フィン３３が設けられた構造となっている。
なお、デシカントロータ２０の内部に、コイル３１および冷却フィン３３を含んだ構成のものを、以下、吸着フィンコイルロータ１０と称する。

コイル３１および中心ヘッダ３２の内部の空間のうち、図４に示す、中心軸Ｃよりも鉛直方向Ｖの下側に位置する部分（デシカントロータ２０の下側半分の部分２０ｂに対応する部分）には、後述する冷却水供給系３４により供給された温度２５［度］程度の冷却水Ｂが満たされている。
ここで、冷却水Ｂは、いわゆる水に限定されるものではなく、その他の液体や、流動性を有する潜熱蓄熱剤などを適用することができる。
なお、冷却水Ｂとしていずれのものを適用するにしても、熱容量が大きく、熱を伝えやすいものであることが好ましい。

一方、コイル３１および中心ヘッダ３２の内部の空間のうち、中心軸Ｃよりも鉛直方向Ｖの上側に位置する部分（デシカントロータ２０の上側半分の部分２０ａに対応する部分）には、気体Ａが満たされている。
ここで、気体Ａとしては、空気だけでなく、その他の窒素やアルゴン等の気体を適用することができる。
なお、気体Ａとしていずれのものを適用するにしても、断熱性の高いものであることが好ましい。

なお、コイル３１および中心ヘッダ３２のうち中心軸Ｃよりも鉛直方向Ｖの下側に位置する部分に冷却水Ｂが満たされ、中心軸Ｃよりも鉛直方向Ｖの上側に位置する部分に気体Ａが満たされている状態での吸着フィンコイルロータ１０は、本発明に係るデシカントロータの一実施形態に相当する。

ここで、コイル３１および中心ヘッダ３２の内部の空間は図４に示したように互いに繋がっているため、吸着フィンコイルロータ１０が中心軸Ｃ回りに回転すると、中心軸Ｃよりも鉛直方向Ｖの下側に位置しているコイル３１および中心ヘッダ３２の下半分の部分も、回転に伴って順次、中心軸Ｃよりも鉛直方向Ｖの上側に移動し、一方、中心軸Ｃよりも鉛直方向Ｖの上側に位置しているコイル３１および中心ヘッダ３２の上半分の部分も、回転に伴って順次、中心軸Ｃよりも鉛直方向Ｖの下側に移動する。
中心軸Ｃよりも鉛直方向Ｖの下側に位置していたコイル３１および中心ヘッダ３２の下半分の部分を満たしていた冷却水Ｂは、そのコイル３１および中心ヘッダ３２の部分が中心軸Ｃよりも鉛直方向Ｖの上側に移動すると、冷却水Ｂ自体の自重によって、そのコイル３１や中心ヘッダ３２の部分（上半分の部分）から下方に移動し、そのコイル３１や中心ヘッダの部分（上半分の部分）には、気体Ａが満たされた状態となる。
これとは反対に、中心軸Ｃよりも鉛直方向Ｖの上側に位置していたコイル３１および中心ヘッダ３２の上半分の部分を満たしていた気体Ａは、そのコイル３１および中心ヘッダ３２の部分が中心軸Ｃよりも鉛直方向Ｖの下側に移動すると、中心軸Ｃよりも鉛直方向Ｖの上側に移動したコイル３１および中心ヘッダ３２の部分に流れ、中心軸Ｃよりも鉛直方向Ｖの下側に移動したコイル３１および中心ヘッダ３２の部分は冷却水Ｂが満たされた状態となる。

このように、吸着フィンコイルロータ１０のコイル３１および中心ヘッダ３２のうち、中心軸Ｃよりも鉛直方向Ｖの上側に位置している部分（デシカントロータ２０の上側の部分２０ａ）には常に気体Ａが満たされ、中心軸Ｃよりも鉛直方向Ｖの下側に位置している部分（デシカントロータ２０の下側の部分２０ｂ）には常に冷却水Ｂが満たされている。

給気通路５０は、図１に示すように、吸着フィンコイルロータ１０（デシカントロータ２０）の、冷却水Ｂで満たされた、中心軸Ｃよりも鉛直方向Ｖの下側の部分２０ｂに対応して配置されていて、上流側は外部の空間に通じていて外気（アウトドアエア）Ｇ１が導入され、下流側は除湿、空調の対象となる空間に通じている。
排気通路６０は、吸着フィンコイルロータ１０の、気体Ａで満たされた、中心軸Ｃよりも鉛直方向Ｖの上側の部分２０ａに対応して配置されていて、上流側は除湿、空調の対象となる空間に通じていて還気（リターンエア）Ｇ４が導入され、下流側は外部の空間に通じている。
なお、排気通路６０の上流側は、比較的湿度が低く、比較的温度が高い空気を還気Ｇ４として導入することができれば、必ずしも除湿、空調の対象となる空間に通じていなくてもよい。

また、図１に示した例では、給気通路５０における外気Ｇ１の流れの向きと、排気通路６０における還気Ｇ４の流れの向きとを一致させて、給気通路５０と排気通路６０とを設定したものであるが、給気通路５０における外気Ｇ１の流れの向きと、排気通路６０における還気Ｇ４の流れの向きとを反対向きにして、給気通路５０と排気通路６０とを設定したものとしてもよい。

加熱コイル４０は、排気通路６０のうち吸着フィンコイルロータ１０よりも上流側に配置されていて、加熱コイル４０を通過する還気Ｇ４を加熱して、加熱された空気Ｇ５を生成する。
加熱コイル４０の内部には、例えば温度４０［度］程度の温水が流されているが、この温水は、水に限定されるものではなく、水以外の液体であってもよい。
加熱コイル４０の内部に流されている温水としては、このデシカント空調システム１００の外部の温熱源で生成されたものを利用することができ、例えば、他のシステムから排出された廃熱等、廃棄されていた熱媒体や、使われていなかった太陽光エネルギなどの温熱源によって生成されたものなどを有効に利用することもできる。

アフター冷却コイル９０は、給気通路５０のうち吸着フィンコイルロータ１０よりも下流側に配置されていて、アフター冷却コイル９０を通過する空気Ｇ２を冷却して、冷却された空気Ｇ３を生成する。
アフター冷却コイル９０の内部には、例えば温度１５［度］程度の冷水が流されているが、この冷水は、水に限定されるものではなく、水以外の冷たい液体や流動性のある他の媒体であってもよい。
また、この冷水としては、このデシカント空調システム１００の外部の冷熱源で生成されたものを利用することができ、例えば、他の冷水生成装置（例えば、冷凍機等）によって生成されたものなどを利用することができる。

ロータ冷却装置３０は、デシカントロータ２０の内部に設けられた複数のパイプ状のコイル３１と、同じくデシカントロータ２０の内部に設けられた複数の冷却フィン３３と、デシカントロータ２０の骨格を兼ねた中心ヘッダ３２と、例えば温度２５［度］程度の冷却水Ｂ（冷却液）を生成する、冷却塔（クーリングタワー）等の冷却水生成機３６と、冷却水生成機３６で生成された冷却水Ｂをコイル３１および中心ヘッダ３２に供給する冷却水供給系３４（冷却液供給系）と、コイル３１および中心ヘッダ３２から冷却水Ｂを排出する冷却水排出系３５（冷却液排出系）と、を備えている。

冷却水供給系３４と冷却水排出系３５とは、いずれも中心ヘッダ３２のほぼ中心部（中心軸Ｃの付近）に接続されている。
また、冷却水供給系３４および冷却水排出系３５にはそれぞれ、途中にロータリージョイント３４ａ，３５ａが備えられている。
冷却水供給系３４のうちロータリージョイント３４ａよりも下流側の部分は吸着フィンコイルロータ１０とともに中心軸Ｃ回りに回転し、冷却水供給系３４のうちロータリージョイント３４ａよりも上流側の部分は動かないが、ロータリージョイント３４ａは、この冷却水供給系３４の上流側の部分と下流側の部分とを、回転自在かつ水密に接続している。
同様に、冷却水排出系３５のうちロータリージョイント３５ａよりも上流側の部分は吸着フィンコイルロータ１０とともに中心軸Ｃ回りに回転し、冷却水排出系３５のうちロータリージョイント３５ａよりも下流側の部分は動かないが、ロータリージョイント３５ａは、この冷却水排出系３５の上流側の部分と下流側の部分とを、回転自在かつ水密に接続している。

そして、冷却水生成機３６により生成された温度２５［度］程度の冷却水Ｂは、冷却水供給系３４を通じて中心ヘッダ３２の内部に供給され、冷却フィン３３、コイル３１および中心ヘッダ３２を覆った吸着剤２５との間での熱交換により温度が上昇し、冷却水排出系３５を通じて冷却水生成機３６に戻される。
なお、冷却水供給系３４が中心ヘッダ３２に供給する冷却水Ｂの供給量と冷却水排出系３５が中心ヘッダ３２から排出する冷却水Ｂの排出量は一致するように調整されており、吸着フィンコイルロータ１０の内部の冷却水Ｂの量は常に一定に保たれている。

（作用）
次に、本実施形態のデシカント除湿装置７０、デシカント空調システム１００の作用について説明する。

デシカントロータ２０の内部にロータ冷却装置が組み込まれた吸着フィンコイルロータ１０が、図示しない駆動機構によって、中心軸Ｃ回りに回転する。
このデシカントロータ２０の回転の速度としては、吸着剤２５によって水分を吸着する除湿動作と吸着した水分を離脱させる再生動作との効率の観点から、例えば、３０［秒／回転］〜３［分／回転］の範囲が好ましく、２［分／回転］程度がより好ましいが、本発明はこれらの数値範囲に限定されるものではない。

デシカントロータ２０の中心軸Ｃよりも鉛直方向Ｖの下側の部分２０ｂが露出した給気通路５０に、上流側から外気Ｇ１が導入され、この外気Ｇ１は吸着フィンコイルロータ１０に向かって流れる。
外気Ｇ１は、吸着フィンコイルロータ１０のうち中心軸Ｃより鉛直方向Ｖの下側の部分２０ｂの、一方の端面から、吸着フィンコイルロータ１０の下側の部分２０ｂの内部に進入し、吸着フィンコイルロータ１０の下側の部分２０ｂの内部を通過して、吸着フィンコイルロータ１０の他方の端面から、吸着フィンコイルロータ１０の外部に流れ出る。
外気Ｇ１は、吸着フィンコイルロータ１０を通過することにより、その通過する経路上の吸着剤２５と接触し、吸着剤２５によって水分が吸着され、除湿された空気Ｇ２となる。

一方、吸着剤２５は水分の吸着によって吸着熱を発生して温度が上昇するが、外気Ｇ１が通過した吸着フィンコイルロータ１０の下側の部分２０ｂは冷却水Ｂが満たされているため、発生した吸着熱は冷却フィン３３およびコイル３１を介して冷却水Ｂとの間で熱交換される。
この結果、吸着剤２５自体の温度上昇が抑えられて吸着剤２５による水分の吸着作用を促進させるとともに、吸着剤２５と接触する空気Ｇ２の温度が大幅に上昇するのを抑えることができる。
このようにして除湿された空気Ｇ２は、アフター冷却コイル９０を通過して冷却された空気Ｇ３となり、除湿、空調の対象となる空間に供給される。

吸着フィンコイルロータ１０は中心軸Ｃ回りに回転するため、吸着フィンコイルロータ１０のうち、給気通路５０に露出していたときに水分が吸着された吸着剤２５を含む部分（下側の部分２０ｂに相当）は、中心軸Ｃより鉛直方向Ｖの上側に移動すると、その部分は排気通路６０に露出し、その部分の吸着剤２５は通過する空気Ｇ５によって温められて水分を空気Ｇ５中に放出し、水分を吸着可能な状態に再生される。
つまり、排気通路６０の上流側からは、除湿、空調の対象となった空間から戻った還気Ｇ４が供給され、この還気Ｇ４は、加熱コイル４０で温められた空気Ｇ５となる。

温められた空気Ｇ５は、排気通路６０に露出したデシカントロータ２０の部分、すなわち、吸着フィンコイルロータ１０（デシカントロータ２０）の中心軸Ｃよりも鉛直方向Ｖの上側の部分２０ａに向かって流れる。
温められた空気Ｇ５は、吸着フィンコイルロータ１０のうち中心軸Ｃより鉛直方向Ｖの上側の部分２０ａの、一方の端面から、吸着フィンコイルロータ１０の上側の部分２０ａの内部に進入し、吸着フィンコイルロータ１０の上側の部分２０ａの内部を通過して、吸着フィンコイルロータ１０の他方の端面から、吸着フィンコイルロータ１０の外部に流れ出る。
温められた空気Ｇ５は、吸着フィンコイルロータ１０を通過することにより、その通過する経路上の吸着剤２５と接触し、吸着剤２５から水分を離脱させて吸着剤２５を再生する。
つまり、吸着剤２５は、水分を吸着し得る状態に戻される。
なお、吸着フィンコイルロータ１０は、回転によって中心軸Ｃより鉛直方向Ｖの上側に移動したとき、その上側の部分（上側の部分２０ａに相当）の内部の冷却水Ｂは下方に流れ落ちて内部は断熱性の高い気体Ａに満たされるため、通過する空気Ｇ５を冷却することがなく、したがって、吸着剤２５の再生を阻害することがない。

吸着剤２５が再生された、吸着フィンコイルロータ１０のうち中心軸Ｃより鉛直方向Ｖの上側の部分２０ａは、回転によって再び中心軸Ｃより鉛直方向Ｖの下側に移動して給気通路５０に露出し、冷却水Ｂが満たされるとともに前述したのと同様に、水分を吸着する除湿作用を繰り返す。
温められた空気Ｇ５は吸着フィンコイルロータ１０を通過することで、吸着剤２５から離脱した水分を含む、湿度の高い空気Ｇ６となるが、この空気Ｇ６は排気通路６０の下流側から外部の空間に放出される。

吸着フィンコイルロータ１０のうち、中心軸Ｃより鉛直方向Ｖの下側の部分の冷却水Ｂは、吸着剤２５との熱交換により温度が上昇するが、この冷却水Ｂは、冷却水排出系３５により冷却水生成機３６に戻され、冷却水生成機３６によって温度２５［度］前後まで冷やされた後、冷却水供給系３４により吸着フィンコイルロータ１０に供給される。
したがって、冷却水Ｂによる吸着剤２５との熱交換の効率が低下することはない。

以上、詳細に説明したように、本実施形態のデシカント空調システム１００、デシカント除湿装置７０および吸着フィンコイルロータ１０によれば、吸着剤２５において発生した吸着熱を、吸着剤２５に接する冷却媒体である冷却水Ｂ、コイル３１、中心ヘッダ３２および冷却フィン３３によって熱交換して冷却するため、効率的に冷却することができる。
したがって、デシカントロータ２０の上流側に、プレ冷却装置を別途設ける必要がなく、しかも、別途設けられたプレ冷却装置よりも効率的に吸着熱を冷却することができ、デシカント除湿装置７０、デシカント空調システム１００の効率を向上させることができる。

また、プレ冷却装置を用いた従来のものでは、プレ冷却のために例えば温度１０［度］程度の非常に低い温度の冷水を用いる必要があるが、本実施形態のデシカント除湿装置７０、デシカント空調システム１００では、比較的高い温度２５［度］以上の冷却水Ｂを用いても、従来のものと同等の除湿性能を得ることができるため、使用可能の冷却水Ｂの範囲を大幅に広げることができる。
つまり、冷却水Ｂを、冷凍機などの冷却水生成機３６で生成することなく、冷却塔などから供給される温度２５［度］以下の水を利用することもできる。
ただし、過度に低い温度の冷却水Ｂを用いるとデシカントロータ２０の吸着剤が結露するおそれもあり、高い温度の液体を有効利用する省エネルギの観点からも温度２５［度］以上のものであることがより好ましい。

例えば、本実施形態のデシカント空調システム１００は、夏季の湿潤な外気Ｇ１を、温度２８［度］、湿度４０［％］という室内環境として比較的快適な空気Ｇ３にして供給するに際して、吸着剤２５を、温度４０［度］の温水を用いた加熱コイル４０で加熱された空気Ｇ５で再生するものとし、冷却水Ｂを温度２５［度］としたとき、アフター冷却コイル９０の内部に流される冷水の温度も１５［度］程度に抑えることができ、アフター冷却コイル９０用の冷水として、従来は用いることができなかった比較的温度の高い水なども利用することが可能となる。

なお、従来のプレ冷却装置においては結露水が発生するため、この結露水を給気通路の外に排出するドレン機構を設ける必要もあるが、本実施形態はプレ冷却装置を備えないため、そのようなドレン機構を設ける必要もない。

また、本実施形態のデシカント空調システム１００、デシカント除湿装置７０および吸着フィンコイルロータ１０によれば、吸着フィンコイルロータ１０の、回転方向に隣り合う吸着体２４間に仕切り板２３が設けられていることにより、給気通路５０に露出している吸着体２４と排気通路６０に露出している吸着体２４とが完全に仕切られるため、デシカントロータ２０の内部で、給気通路５０を通過した外気Ｇ１と排気通路６０を通過した空気Ｇ５とが無秩序に混じるのを防ぐことができる。
これにより、デシカント除湿装置７０、デシカント空調システム１００の効率を一層向上させることができる。

本実施形態は、吸着体２４の厚さ方向（中心軸Ｃの延びた方向）に沿ってコイル３１を複数個（本実施形態では例示として５個であるが、５個以外の複数個であってもよい。）設けたものであるため、吸着体２４が厚いものであっても、吸着体２４の厚さ方向に沿って吸着体２４の全体をほぼ均一に冷却することができる。
このように吸着体２４の厚さ方向に複数個のコイル３１を設ける代わりに、吸着体２４の厚さ方向に延びた、内部空間を有する、例えば自動車用のラジエータやオイルクーラ等に用いられることの多いフラットタイプのチューブのような形状のコイルを１つだけ設けた構成としてもよい。
また、吸着体２４の厚さが薄いものであれば、吸着体２４の厚さ方向についてコイル３１を１つだけ設けたものであってもよいし、断面形状も種々のものを適用することができる。

本発明において冷却フィン３３は必須のものではなく補助的なものであるが、冷却フィン３３を備えたものとすることで、空気Ｇ４，Ｇ５に接する吸着剤２５の表面積を格段に広くすることで除湿性能、再生性能を高めるとともに、冷却水Ｂとの熱交換性能を高めることができるため、冷却フィン３３を備えたものとするのが好ましい。
なお、本実施形態における冷却フィン３３は、１枚の冷却フィン３３に対して吸着体２４の厚さ方向に並ぶ５つのコイル３１が貫通するように構成されたものであるが、補助的に設けられる冷却フィン３３はこの形態に限定されるものではなく、１枚の冷却フィン３３に対して１つ以上のコイル３１が接するように構成されたものであればよい。
ただし、１枚の冷却フィン３３に対して複数のコイル３１を接するように構成したものの方が、製造コストを低減する等の観点で好ましい。
また、冷却フィン３３の間隔や長さ等も、本実施形態のものに限定されるものではなく、任意に選択して適用することができる。

本実施形態では、除湿された空気Ｇ２の温度を調整して供給先である対象空間に供給する（空気Ｇ３を供給する）ために、アフター冷却コイル９０を備えたデシカント空調システム１００を示したが、供給先への空気の温度の調整が必要のない場合（空気Ｇ２をそのまま供給する場合）には、本実施形態のデシカント除湿装置７０だけの構成を採用することもできる。

また、本実施形態に係るデシカント除湿装置７０、デシカント空調システム１００は、吸着熱交換式のデシカント空調システム（デシカントロータを用いない方式のもの；例えば、特開２０１２−１６６１２８号公報、特開２００４−６０９５４号公報に開示されたものなど）では必須とされる風路（本実施形態における給気通路５０と排気通路６０）の切替え動作が不要であるため、吸着熱交換式のデシカント空調システムに比べて、構造を簡単化することもできる。

図１に示した実施形態は、加熱コイル４０を温熱源に接続し、アフター冷却コイル９０を冷熱源に接続して、加熱コイル４０とアフター冷却コイル９０とを熱的には独立したものとして構成したものであるが、例えば図６に示すように、加熱コイル４０とアフター冷却コイル９０とを接続するヒートポンプ８０をさらに備えた構成を採用することもできる。
このようにヒートポンプ８０を介して加熱コイル４０とアフター冷却コイル９０とを接続した構成のデシカント空調システム１００によれば、加熱コイル４０の内部に流されている温熱水とアフター冷却コイル９０の内部に流されている冷水との間でヒートポンプ８０が熱の移動を行うことができ、熱交換効率を高めることができる。
また、デシカント空調システム１００の外部の温熱源からの温熱水や冷熱源からの冷水の供給を受けることがないため、温熱水や冷水の供給の過不足の影響を受けずに、デシカント空調システム１００を安定して稼働させることができる。

１０ 吸着フィンコイルロータ
２０ デシカントロータ
２０ａ 上側の部分
２０ｂ 下側の部分
３０ ロータ冷却装置
３１ コイル（配管）
３２ 中心ヘッダ（配管）
３３ 冷却フィン
４０ 加熱コイル
５０ 給気通路
６０ 排気通路
７０ デシカント除湿装置
１００ デシカント空気調和システム
Ａ 気体
Ｂ 冷却水
Ｃ 中心軸
Ｇ１ 外気（給気）、空気
Ｇ２，Ｇ３ 空気
Ｇ４ 還気、空気
Ｇ４，Ｇ５ 空気
Ｖ 鉛直方向
Ｗ 水平方向

Claims (7)

1. 回転するデシカントロータと、前記デシカントロータの回転中心部よりも鉛直方向の下側の部分に対応して配置された給気通路と、前記回転中心部よりも鉛直方向の上側に部分に対応して配置された排気通路と、前記排気通路のうち前記デシカントロータよりも上流側に配置された加熱装置とを備え、
   前記デシカントロータの内部に、前記回転中心部から前記デシカントロータの外周面に向けて放射状に延びて形成された、内部が空洞で、前記回転中心部において前記内部が互いに連通した複数の配管を有し、
   前記複数の配管の内部のうち、前記回転中心部よりも鉛直方向の下側に位置する部分に冷却液が収容され、前記回転中心部よりも鉛直方向の上側に位置する部分に気体が収容されているデシカント除湿装置。
2. 前記配管は、前記デシカントロータの厚さ方向に沿って複数設けられている請求項１に記載のデシカント除湿装置。
3. 前記放射状に延びた配管に複数の冷却用のフィンが設けられ、
   前記フィンに吸着剤が付着されている請求項１または２に記載のデシカント除湿装置。
4. 前記配管の内部に前記冷却液を供給する冷却液供給系と、前記コイルの内部から前記冷却液を排出する冷却液排出系とを備えた請求項１から３のうちいずれか１項に記載のデシカント除湿装置。
5. 請求項１から４のうちいずれか１項に記載のデシカント除湿装置と、前記給気通路のうち前記デシカントロータよりも下流側に配置された冷却装置とを備えたデシカント空気調和システム。
6. 回転中心部から外方に向けて放射状に延びて形成された、内部が空洞で、前記回転中心部において前記内部が互いに連通した複数の配管を内蔵し、
   前記複数の配管の内部のうち、前記回転中心部よりも鉛直方向の下側に位置する部分に冷却液が収容され、前記回転中心部よりも鉛直方向の上側に位置する部分に気体が収容されているデシカントロータ。
7. 前記放射状に延びた配管に複数の冷却用のフィンが設けられ、
   前記フィンに吸着剤が付着されている請求項６に記載のデシカントロータ。