JP5934009B2 - 冷房除湿システム - Google Patents

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Description

本発明は、間接気化冷却装置とデシカント調湿装置とを備えた冷房除湿システムに関するものである。
互いに熱交換が可能な乾流路および湿流路の二つの気体の流路と、湿流路に設けられる液体供給手段と、を備え、湿流路を流れる気体が、該湿流路に供給された液体が気化される際に気化熱として周囲から熱を奪うことにより、乾流路を流れる気体が冷却されることで、乾流路を流れる気体を加湿することなく冷却する間接気化冷却装置が知られている(例えば特許文献1参照)。
また、二つの気体の流路と、この流路間に跨って回転するデシカントロータと、を備え、一方の流路を流れる気体に対し吸湿(除湿)を行うとともに、他方の流路においてデシカントロータの再生を行うデシカント調湿装置が知られている(例えば特許文献2参照)。
特開2008−101890号公報 特開2008−164203号公報
簡素な構成の間接気化冷却装置とデシカント調湿装置とを備え、冷房と、除湿と、冷房および除湿を任意に行うことが可能な冷房除湿システムが望まれている。
本発明は上記従来の問題点に鑑みて発明したものであって、その目的とするところは、間接気化冷却装置とデシカント調湿装置とを備え、冷房と、除湿と、冷房および除湿を任意に行うことが可能な冷房除湿システムを提供することを課題とするものである。
上記課題を解決するために、請求項1に係る発明は、
互いに熱交換が可能な乾流路11および湿流路12と、湿流路12に設けられる液体供給手段13と、を備え、湿流路12を流れる気体により湿流路12に供給された液体が蒸発する際に気化熱として周囲から熱を奪うことにより乾流路11を流れる気体を加湿することなく冷却する間接気化冷却装置1と、
第一の流路21および第二の流路22と、第一の流路21と第二の流路22との間に跨って回転するデシカントロータ20と、第一の流路21と第二の流路22とにそれぞれ設けられる再生手段23、24と、を備え、第一の流路21と第二の流路22のうち一方の流路を流れる気体に対し吸湿を行うとともに、他方の流路においてデシカントロータ20の再生を行うデシカント調湿装置2と、
を備えた冷房除湿システムであって、
乾流路11の入口に、先端が屋外の大気に連通する大気開放端となる外気吸入流路31が接続され、この外気吸入流路31の途中に三方切替手段51が設けられ、
湿流路12の出口に、先端が屋外の大気に連通する大気開放端となる外気連通流路32が接続され、この外気連通流路32の途中に三方切替手段52が設けられ、
乾流路11の出口と第一の流路21の入口との間に接続流路33が接続され、この接続流路33の途中に、乾流路11の出口側から順に四方切替手段53と三方切替手段54とが直列に設けられ、
第二の流路22の出口と湿流路12の入口との間に接続流路34が接続され、この接続流路34の途中に、第二の流路22の出口側から順に三方切替手段55と三方切替手段56とが設けられ、
第一の流路21の出口に、先端が屋内の空間に連通する内気開放端となる内気連通流路35が接続され、この内気連通流路35の途中に、第一の流路21の出口側から順に三方切替手段57と三方切替手段58とが設けられ、
第二の流路22の入口に、先端が屋内の空間に連通する内気開放端となる内気吸入流路36が接続され、この内気吸入流路36の途中に、内気開放端側から順に三方切替手段59と三方切替手段60とが設けられ、
四方切替手段53と内気吸入流路36の第二の流路22の入口側の三方切替手段60との間に接続流路37が接続され、
乾流路11の出口と第一の流路21の入口との間に接続された接続流路33の第一の流路21の入口側の三方切替手段54と、内気吸入流路36の内気開放端側の三方切替手段59との間に接続流路38が接続され、この接続流路38の途中に三方切替手段61が設けられ、この三方切替手段61と外気吸入流路31の途中に設けられた三方切替手段51との間に接続流路39が接続され、
第二の流路22の出口と湿流路12の入口との間に接続された接続流路34の湿流路12の入口側の三方切替手段56と、内気連通流路35の第一の流路21の出口側の三方切替手段57との間に接続流路40が接続され、この接続流路40の途中に三方切替手段62が設けられ、この三方切替手段62と外気連通流路32の途中に設けられた三方切替手段52との間に接続流路41が接続され、
第二の流路22の出口と湿流路12の入口との間に接続された接続流路34の第二の流路22の出口側の三方切替手段55と、内気連通流路35の内気開放端側の三方切替手段58との間に接続流路42が接続され、この接続流路42の途中に三方切替手段63が設けられ、この三方切替手段63と四方切替手段53との間に接続流路43が接続されることを特徴とする。
請求項2に係る発明は、請求項1に係る発明において、
外気吸入流路31が全長に亘って内部が連通するようにこの途中に設けられる三方切替手段51を切り替え、
外気連通流路32が全長に亘って内部が連通するようにこの途中に設けられる三方切替手段52を切り替え、
乾流路11の出口と第一の流路21の入口との間に接続される接続流路33が全長に亘って内部が連通するようにこの途中に設けられる四方切替手段53および三方切替手段54を切り替え、
第二の流路22の出口と湿流路12の入口との間に接続される接続流路34が全長に亘って内部が連通するようにこの途中に設けられる三方切替手段55および三方切替手段56を切り替え、
第一の流路21の出口に接続される内気連通流路35が全長に亘って内部が連通するようにこの途中に設けられる三方切替手段57および三方切替手段58を切り替え、
第二の流路22の入口に接続される内気吸入流路36が全長に亘って内部が連通するように三方切替手段59および三方切替手段60を切り替えて、流路を構成し、
間接気化冷却装置1の液体供給手段13を動作させ、
デシカント調湿装置2のデシカントロータ20と再生手段23、24を動作させないで運転することを特徴とする。
請求項3に係る発明は、請求項1に係る発明において、
外気吸入流路31が全長に亘って内部が連通するようにこの途中に設けられる三方切替手段51を切り替え、
外気連通流路32が全長に亘って内部が連通するようにこの途中に設けられる三方切替手段52を切り替え、
乾流路11の出口と第一の流路21の入口との間に接続される接続流路33が全長に亘って内部が連通するようにこの途中に設けられる四方切替手段53および三方切替手段54を切り替え、
第二の流路22の出口と湿流路12の入口との間に接続される接続流路34が全長に亘って内部が連通するようにこの途中に設けられる三方切替手段55および三方切替手段56を切り替え、
第一の流路21の出口に接続される内気連通流路35が全長に亘って内部が連通するようにこの途中に設けられる三方切替手段57および三方切替手段58を切り替え、
第二の流路22の入口に接続される内気吸入流路36が全長に亘って内部が連通するように三方切替手段59および三方切替手段60を切り替えて、流路を構成し、
間接気化冷却装置1の液体供給手段13を動作させ、
デシカント調湿装置2のデシカントロータ20と第二の流路22の再生手段24を動作させて運転することを特徴とする。
請求項4に係る発明は、請求項1に係る発明において、
外気吸入流路31が全長に亘って内部が連通するようにこの途中に設けられる三方切替手段51を切り替え、
外気連通流路32が全長に亘って内部が連通するようにこの途中に設けられる三方切替手段52を切り替え、
乾流路11の出口と第一の流路21の入口との間に接続される接続流路33が全長に亘って内部が連通するようにこの途中に設けられる四方切替手段53および三方切替手段54を切り替え、
第二の流路22の出口と湿流路12の入口との間に接続される接続流路34が全長に亘って内部が連通するようにこの途中に設けられる三方切替手段55および三方切替手段56を切り替え、
第一の流路21の出口に接続される内気連通流路35が全長に亘って内部が連通するようにこの途中に設けられる三方切替手段57および三方切替手段58を切り替え、
第二の流路22の入口に接続される内気吸入流路36が全長に亘って内部が連通するように三方切替手段59および三方切替手段60を切り替えて、流路を構成し、
間接気化冷却装置1の液体供給手段13を動作させず、
デシカント調湿装置2のデシカントロータ20と再生手段23、24を動作させないで運転することを特徴とする。
請求項5に係る発明は、請求項1に係る発明において、
外気吸入流路31が全長に亘って内部が連通するようにこの途中に設けられる三方切替手段51を切り替え、
外気連通流路32が全長に亘って内部が連通するようにこの途中に設けられる三方切替手段52を切り替え、
乾流路11の出口と第一の流路21の入口との間に接続される接続流路33が全長に亘って内部が連通するようにこの途中に設けられる四方切替手段53および三方切替手段54を切り替え、
第二の流路22の出口と湿流路12の入口との間に接続される接続流路34が全長に亘って内部が連通するようにこの途中に設けられる三方切替手段55および三方切替手段56を切り替え、
第一の流路21の出口に接続される内気連通流路35が全長に亘って内部が連通するようにこの途中に設けられる三方切替手段57および三方切替手段58を切り替え、
第二の流路22の入口に接続される内気吸入流路36が全長に亘って内部が連通するように三方切替手段59および三方切替手段60を切り替えて、流路を構成し、
デシカント調湿装置2のデシカントロータ20と第一の流路21の再生手段23を動作させて運転することを特徴とする。
本発明の冷房除湿システムにあっては、冷房と、除湿と、冷房および除湿を任意に行うことが可能である。
本発明の一実施形態の概略構成図である。 第1運転モードの場合の気体の流れを説明する図である。 第2運転モードの場合の気体の流れを説明する図である。 第3運転モードの場合の気体の流れを説明する図である。 第4運転モードの場合の気体の流れを説明する図である。 第5運転モードの場合の気体の流れを説明する図である。 第6運転モードの場合の気体の流れを説明する図である。 第7運転モードの場合の気体の流れを説明する図である。 第8運転モードの場合の気体の流れを説明する図である。 第9運転モードの場合の気体の流れを説明する図である。 第10運転モードの場合の気体の流れを説明する図である。
以下、本発明の一実施形態に基いて説明する。まず、間接気化冷却装置とデシカント調湿装置について説明する。
間接気化冷却装置は、乾流路と湿流路の二つの流路を備え、この流路間で熱交換を行うものである。乾流路と湿流路の間には、熱伝導性部材が介在しており、この熱伝導性部材により、各流路を流れる気体間で熱交換が行われる。湿流路には、液体供給手段および液体保持手段が設けられ、液体供給手段により液体が供給され、供給された液体は液体保持手段により保持される。液体保持手段において、液体は、湿流路を流れる気体と直接接触可能に保持される。
この間接気化冷却装置は、乾流路に冷却対象となる気体を流通させ、湿流路には、相対湿度が100%未満の気体を流通させるのであるが、この気体の相対湿度は低い程好ましいものである。そして、液体保持手段に供給された液体が液体保持手段により保持された状態で、乾流路と湿流路とに気体が流れると、湿流路において、液体保持手段に保持されている液体が湿流路を流れる気体により気化されていく。この時、液体保持手段に保持されている液体が蒸発する際に気化熱として周囲から熱を奪うことにより、乾流路を流れる気体も冷却される。これにより、乾流路を流れる気体は、加湿されることなく冷却されるものである。
間接気化冷却装置としては、特許文献1に記載されたものが利用可能であるが、特にこれに限定されない。間接気化冷却装置の一具体例について概略説明する。本例では、乾流路と湿流路とを、セルロース系紙に、通気性を有さず熱伝導性を有する合成樹脂製フィルムを貼り合わせた仕切りにて、セルロース系紙が湿流路側に面するようにして仕切る。セルロース系紙が液体保持手段として機能し、合成樹脂製フィルムが熱伝導性部材として機能する。この場合、液体が蒸発する際に乾流路を流れる気体が奪われる熱は、主に、湿流路の乾流路側の壁面に保持されていた液体が、気化熱として、乾流路から直接的に奪う熱であるが、液体が蒸発する際に湿流路から熱を奪うことで湿流路の温度が低下し、これにより奪われる熱もある。
液体供給手段は、チューブと、ポンプと、ポンプを駆動するモータ等の駆動手段と、駆動手段を制御するマイクロコンピュータ等からなる制御部と、タンク等の液体貯留部と、を備える。チューブの一端は液体貯留部に接続され、チューブの他端は湿流路のセルロース系紙付近に配置される。
この乾流路と湿流路は交互に積層され、各乾流路の入口および出口、各湿流路の入口および出口はそれぞれ一つの入口および出口に集約される。
乾流路と湿流路には、それぞれ送風手段が設けられる。送風手段は、ファンと、ファンを駆動するモータ等の駆動手段と、駆動手段を制御するマイクロコンピュータ等からなる制御部と、を備える。
乾流路と湿流路とを流れる気体の流量と、湿流路に供給される液体の流量を制御部により制御することで、乾流路を流れて得られる冷却空気の量、温度がある程度調節可能となっている。
また、湿流路を流れる気体中の蒸気が結露して液体となった場合に、この液体を排出する排出手段を備えている。この排出手段としては、湿流路と外部とを連通する流路となる管等を備え、途中に逆止弁やポンプを有するものが用いられるが、特に限定されない。
なお、上記のような間接気化冷却装置は一例であってこれに限定されない。また、液体としては水が好適に用いられるが、他の液体が用いられてもよく、この場合には揮発性の高い液体が好ましい。また、乾流路と湿流路とを流れる気体は空気が好適に用いられるが、特に限定されず、また、乾流路と湿流路とに別々の気体が流れてもよい。
デシカント調湿装置は、二つの流路と、この流路間に跨って回転するデシカントロータと、デシカントロータを駆動するモータ等の駆動手段と、駆動手段を制御するマイクロコンピュータ等からなる制御部と、を備え、一方の流路を流れる気体に対し吸湿を行うとともに、他方の流路を流れる気体に対し放湿を行うものである。デシカントロータは、通常は円盤状をしたもので、その中心軸(回転軸)方向に通気性を有する。なお、デシカントロータは円盤状に限定されない。そして、デシカントロータの表面に吸湿材(デシカント)が担持されている。また、他方の流路には、デシカントロータの上流側に、デシカントロータを再生するための加熱手段からなる再生手段を備えている。加熱手段(再生手段)としては、例えば気−液熱交換器と、熱媒と、循環路と、ポンプと、ポンプを駆動するモータ等の駆動手段と、熱媒を加熱するガスバーナ等の加熱部と、を備えた温水コイルが好適に用いられるが、特に限定されず、電熱ヒータ等であってもよい。
二つの流路には、それぞれ送風手段が設けられる。送風手段は、ファンと、ファンを駆動するモータ等の駆動手段と、駆動手段を制御するマイクロコンピュータ等からなる制御部と、を備えている。
なお、上記に加え、二つの流路間に跨って回転する顕熱交換ロータと、顕熱交換ロータを駆動するモータ等の駆動手段と、駆動手段を制御するマイクロコンピュータ等からなる制御部と、を備えていてもよい。顕熱交換ロータは、一方の流路のデシカントロータよりも上流側の部分と、他方の流路のデシカントロータよりも下流側の部分に跨るように回転する。また、顕熱交換ロータに代えて、間に熱伝導性部材を介在させて二つの流路を仕切る一般的な熱交換器を備えてもよい。
このデシカント調湿装置は、除湿対象とする気体を一方の流路に流通させ、除湿対象となる気体がデシカントロータを通過すると、吸湿材に液体の蒸気が吸収され、除湿された気体となって流出する。他方の流路においては、再生手段(加熱手段)によりデシカントロータが加熱され、気体がデシカントロータを通過する際、デシカントロータが吸湿材が吸収していた液体を気体中に蒸気として放出し、吸湿材が再生される。
また、顕熱交換ロータを備えている場合には、顕熱交換ロータを回転させることで、他方の流路から流出する気体から熱を奪うとともに一方の流路に流入する気体に放熱し、熱の回収が行われる。顕熱交換ロータでなく一般的な熱交換器の場合も同様である。
一方の流路と他方の流路とを流れる気体の流量と、加熱手段による加熱量と、場合によってはデシカントロータの回転速度を制御部により制御することで、一方の流路から流出する除湿気体の量、湿度が調節可能である。
なお、上記のようなデシカント調湿装置は一例であって、これに限定されない。
以下、本発明の冷房除湿システムについて図1に基づいて説明する。
間接気化冷却装置1の乾流路11および湿流路12、デシカント調湿装置2の第一の流路21および第二の流路22は、送風手段による送風方向が定まっており、入口および出口が固定されている。第一の流路21と第二の流路22とには、それぞれ再生手段23、24が設けられている。また、第一の流路21のデシカントロータ20の下流側の部分と、第二の流路22のデシカントロータ20の上流側の部分とで、熱伝導性部材により互いに熱交換を可能とする熱交換器25が設けられている。
乾流路11の入口には、先端が屋外の大気に連通する大気開放端となる外気吸入流路31が接続され、この外気吸入流路31の途中に三方切替手段51が設けられる。三方切替手段51は、特に図示しないが、三つの流路がそれぞれ接続される三個のポートを有し、前記三つの流路のうち所望の二つ(または三つ)の流路が連通するように切り替えるもので、ダンパーが好適に用いられるが、前記三つの流路にそれぞれ開閉弁(含ダンパー)を設けてこれらの開閉の組み合わせで切り替えを行ってもよく、特に限定されない。以下の全ての三方切替手段についても同様である。
湿流路12の出口には、先端が屋外の大気に連通する大気開放端となる外気連通流路32が接続され、この外気連通流路32の途中に三方切替手段52が設けられる。
乾流路11の出口と第一の流路21の入口との間には接続流路33が接続され、第二の流路22の出口と湿流路12の入口との間には接続流路34が接続される。
接続流路33の途中には、乾流路11の出口側から順に、四方切替手段53と三方切替手段54とが直列に設けられる。四方切替手段は、特に図示しないが、四つの流路がそれぞれ接続される四個のポートを有し、所望の二つの流路が連通するように切り替えるものであるが、前記四つの流路にそれぞれ開閉弁(含ダンパー)を設けてこれらの開閉の組み合わせで切り替えを行ってもよく、特に限定されない。
接続流路34の途中には、第二の流路22の出口側から順に、三方切替手段55と三方切替手段56とが設けられる。
第一の流路21の出口には、先端が屋内の空間に連通する内気開放端となる内気連通流路35が接続され、第二の流路22の入口には、先端が屋内の空間に連通する内気開放端となる内気吸入流路36が接続される。
内気連通流路35には、第一の流路21の出口側から順に、三方切替手段57と三方切替手段58とが設けられ、内気吸入流路36には、内気開放端側から順に、三方切替手段59と三方切替手段60とが設けられる。
四方切替手段53と、内気吸入流路36の第二の流路22の入口側の三方切替手段60との間に、接続流路37が接続される。
接続流路33の第一の流路21の入口側の三方切替手段54と、内気吸入流路36の内気開放端側の三方切替手段59との間に、接続流路38が接続され、この接続流路38の途中に三方切替手段61が設けられる。この三方切替手段61と三方切替手段51との間に、接続流路39が接続される。
接続流路34の湿流路12の入口側の三方切替手段56と、内気連通流路35の第一の流路21の出口側の三方切替手段57との間に、接続流路40が接続され、この接続流路40の途中に三方切替手段62が設けられる。この三方切替手段62と三方切替手段52との間に、接続流路41が接続される。
接続流路34の第二の流路22の出口側の三方切替手段55と、内気連通流路35の内気開放端側の三方切替手段58との間に、接続流路42が接続され、この接続流路42の途中に三方切替手段63が設けられる。この三方切替手段63と、四方切替手段53との間に、接続流路43が接続される。
第1運転モードについて説明する。第1運転モードでは、図2に示すように、三方切替手段51を、外気吸入流路31が外気開放端から乾流路11の入口までの全長に亘って内部が連通するように切り替え、三方切替手段52を、外気連通流路32が湿流路12の出口から外気開放端までの全長に亘って内部が連通するように切り替える。四方切替手段53および三方切替手段54を、接続流路33が乾流路11の出口から第一の流路21の入口までの全長に亘って内部が連通するように切り替え、三方切替手段55および三方切替手段56を、接続流路34が第二の流路22の出口から湿流路12の入口までの全長に亘って内部が連通するように切り替える。三方切替手段57および三方切替手段58を、内気連通流路35が第一の流路21の出口から内気開放端までの全長に亘って内部が連通するように切り替え、三方切替手段59および三方切替手段60を、内気吸入流路36が内気開放端から第二の流路22の入口までの全長に亘って内部が連通するように切り替えて、流路を構成する。
そして、間接気化冷却装置1をON(運転)にするとともに、デシカント調湿装置2をOFF(運転停止)にする。デシカント調湿装置2をOFFにすると、デシカントロータ20の回転は行われず、再生手段23、24も動作しないが、気体は、第一の流路21と第二の流路22を湿度変化なく通過するとともに、熱交換器25において熱交換が行われる。
外気は、外気吸入流路31を介して乾流路11に流入し、間接気化冷却装置1により加湿されることなく冷却され、接続流路33を介してデシカント調湿装置2の第一の流路21に流入する。そして、デシカント調湿装置2の熱交換器25を通過する際に更に冷却され、内気連通流路35を介して屋内へ供給される。
内気は、内気吸入流路36を介してデシカント調湿装置2の第二の流路22に流入し、熱交換器25を通過する際に加熱されて、接続流路34を介して間接気化冷却装置1の湿流路12に流入する。そして、湿流路12を通過する際に、水保持手段により保持されていた水が気化して生成される水蒸気を含んで、外気連通流路32を介して屋外へ排出される。
上記第1運転モードは、主に夏期に、外気を取り入れて内気を排出(すなわち換気)するとともに、取り入れる外気を加湿することなく冷却するものである。
次に、第2運転モードについて説明する。第2運転モードでは、図3に示すように、三方切替手段51を、外気吸入流路31が外気開放端から乾流路11の入口までの全長に亘って内部が連通するように切り替え、三方切替手段52を、外気連通流路32が湿流路12の出口から外気開放端までの全長に亘って内部が連通するように切り替える。四方切替手段53を、乾流路11と接続流路37とが連通するように切り替え、三方切替手段54を、接続流路38と第一の流路21とが連通するように切り替える。三方切替手段55を、第二の流路22と接続流路42とが連通するように切り替え、三方切替手段56を、接続流路40と湿流路12とが連通するように切り替える。三方切替手段57を、第一の流路21と接続流路40とが連通するように切り替え、三方切替手段58を、接続流路42と内気連通流路35の内気開放端とが連通するように切り替える。三方切替手段59を、内気吸入流路36の内気開放端と接続流路38とが連通するように切り替え、三方切替手段60を、接続流路37と第二の流路22とが連通するように切り替える。三方切替手段62を、接続流路40が三方切替手段57から三方切替手段56までの全長に亘って内部が連通するように切り替え、三方切替手段63を、接続流路42が三方切替手段55から三方切替手段58までの全長に亘って内部が連通するように切り替えて、流路を構成する。
そして、間接気化冷却装置1をOFFにするとともに、デシカント調湿装置2をONにする。間接気化冷却装置1をOFFにすると、水供給手段13が動作せず湿流路12への水の供給が行われないが、乾流路11と湿流路12を流れる気体は、互いに顕熱を交換し、乾流路11を流れる気体は若干冷却される(これを予備冷却という)。また、デシカント調湿装置2は、デシカントロータ20の回転が行われるとともに、第一の流路21の再生手段23が動作する。すなわち、第二の流路22が吸湿流路となって、流れる気体が吸湿されて湿度が低下し、第一の流路21が放湿流路となって、流れる気体に放湿されて湿度が上昇する。
外気は、外気吸入流路31を介して乾流路11に流入し、間接気化冷却装置1により加湿されることなく予備冷却され、接続流路37を介してデシカント調湿装置2の第二の流路22に流入する。そして、熱交換器25を通過する際に更に冷却され、デシカントロータ20を通過する際に吸湿されて低湿度となり、接続流路42および内気連通流路35を介して屋内へ供給される。
内気は、内気吸入流路36の内気開放端より流入し、接続流路38を介してデシカント調湿装置2の第一の流路21に流入し、デシカントロータ20を通過する際に放湿されて高湿度となり、接続流路40を介して間接気化冷却装置1の湿流路12に流入する。そして、湿流路12を通過する際に、乾流路11を流れる気体との熱(顕熱)交換により若干温度が上昇し、外気連通流路32を介して屋外へ排出される。湿流路12を流れる気体は高湿度となっているが、排出手段14を備えているため、結露により支障をきたすことはない。
上記第2運転モードでは、主に夏期に、換気するとともに、取り入れる外気を予備冷却し且つ除湿(吸湿)して供給するものである。
次に、第3運転モードについて説明する。第3運転モードは、図4に示すように、第1運転モードと同様の流路構成となっている。
そして、間接気化冷却装置1とデシカント調湿装置2を両方ONにするもので、デシカント調湿装置2は、第二の流路22の再生手段24が動作する。すなわち、第一の流路21が吸湿流路となって、流れる気体が吸湿されて湿度が低下し、第二の流路22が放湿流路となって、流れる気体に放湿されて湿度が上昇する。
外気は、外気吸入流路31を介して乾流路11に流入し、間接気化冷却装置1により加湿されることなく冷却され、接続流路33を介してデシカント調湿装置2の第一の流路21に流入する。そして、デシカントロータ20を通過する際に吸湿されて低湿度となり、熱交換器25を通過する際に更に冷却され、内気連通流路35を介して屋内へ供給される。
内気は、内気吸入流路36を介してデシカント調湿装置2の第二の流路22に流入し、デシカントロータ20を通過する際に放湿されて高湿度となり、接続流路34を介して間接気化冷却装置1の湿流路12に流入する。そして、湿流路12を通過する際に、水保持手段により保持されていた水が気化して生成される水蒸気を更に含んで、外気連通流路32を介して屋外へ排出される。湿流路12に流入する気体は高湿度となっている上に湿流路12で更に水蒸気を含むが、排出手段14を備えているため、結露により支障をきたすことはない。
上記第3運転モードでは、主に夏期に、換気するとともに、取り入れる外気を冷却し且つ除湿して供給するものである。
次に、第4運転モードについて説明する。第4運転モードは、第3運転モードの変形例で、図5に示すように、第3運転モードの流路構成と大部分において同様であり、異なる部分について説明する。
第4運転モードでは、三方切替手段55を、第二の流路22を流れてきた気体と接続流路42を流れてきた気体とが合流して三方切替手段56へ流れていくように切り替える。三方切替手段58を、内気連通流路35を第一の流路21から流れてきた気体が、一部が分岐して接続流路42を流れていき残りが内気連通流路35の内気開放端へ流れていくよう切り替える。すなわち、第3運転モードにおいて、第一の流路21を流れてきた低湿度の気体を湿流路12の入口に戻す還流路を形成するものである。
そして、第3運転モードと同様に、間接気化冷却装置1とデシカント調湿装置2を両方ONにし、第二の流路22の再生手段24が動作し、第一の流路21が吸湿流路となって、流れる気体が吸湿されて湿度が低下し、第二の流路22が放湿流路となって、流れる気体に放湿されて湿度が上昇する。
外気は、外気吸入流路31を介して乾流路11に流入し、間接気化冷却装置1により加湿されることなく冷却され、接続流路33を介してデシカント調湿装置2の第一の流路21に流入する。そして、デシカントロータ20を通過する際に吸湿されて低湿度となり、熱交換器25を通過する際に更に冷却され、内気連通流路35へと流れる。そして、三方切替手段58にて分岐し、一部が分岐して接続流路42を流れていき、残りが内気連通流路35の内気開放端へ流れて屋内へ供給される。
内気は、内気吸入流路36を介してデシカント調湿装置2の第二の流路22に流入し、デシカントロータ20を通過する際に放湿されて高湿度となり、接続流路34へと流れる。そして、三方切替手段55にて、第二の流路22を流れてきた気体と接続流路42を流れてきた気体とが合流して、間接気化冷却装置1の湿流路12に流入する。この時、第二の流路22を流れてきた高湿度の気体が、接続流路42を流れてきた低湿度の気体との混合により湿度が低下する。そして、湿流路12を通過する際に、水保持手段により保持されていた水が気化して生成される水蒸気を更に含んで、外気連通流路32を介して屋外へ排出される。湿流路12に流入する気体は高湿度となっている上に湿流路12で更に水蒸気を含むが、排出手段14を備えているため、結露により支障をきたすことはない。
上記第4運転モードは第3運転モードと同様に、主に夏期に、換気するとともに、取り入れる外気を冷却し且つ除湿して供給するものであるが、第3運転モードと比べ、湿流路12に流入する気体の湿度が低くなって湿流路12での気化が促進されるため、乾流路11を流れる気体の冷却能力が向上する。さらにこれにより、第一の流路21に流入する気体の温度が低下するため、相対湿度が上昇し、デシカントロータ20を通過する際の吸湿量が上昇する。
次に、第5運転モードについて説明する。第5運転モードは、図6に示すように、第2運転モードと同様の流路構成となっている。
そして、間接気化冷却装置1とデシカント調湿装置2を両方ONにするもので、デシカント調湿装置2は、第一の流路21の再生手段23が動作する。すなわち、第二の流路22が吸湿流路となって、流れる気体が吸湿されて湿度が低下し、第一の流路21が放湿流路となって、流れる気体に放湿されて湿度が上昇する。
外気は、外気吸入流路31を介して乾流路11に流入し、間接気化冷却装置1により加湿されることなく冷却され、接続流路37を介してデシカント調湿装置2の第二の流路22に流入する。そして、熱交換器25を通過する際に更に冷却され、デシカントロータ20を通過する際に吸湿されて低湿度となり、接続流路42および内気連通流路35を介して屋内へ供給される。
内気は、内気吸入流路36の内気開放端より流入し、接続流路38を介してデシカント調湿装置2の第一の流路21に流入し、デシカントロータ20を通過する際に放湿されて高湿度となり、接続流路40を介して間接気化冷却装置1の湿流路12に流入する。そして、湿流路12を通過する際に、水保持手段により保持されていた水が気化して生成される水蒸気を更に含んで、外気連通流路32を介して屋外へ排出される。湿流路12に流入する気体は高湿度となっている上に湿流路12で更に水蒸気を含むが、排出手段14を備えているため、結露により支障をきたすことはない。
この第5運転モードは、第2運転モードにおいて、間接気化冷却装置1をONにするもので、主に夏期に、換気するとともに、取り入れる外気を(予備冷却ではなく)冷却し且つ除湿して供給するものである。
また、第3運転モードと比べると、デシカント調湿装置2では、屋内へ供給される気体は、第3運転モードでは、第一の流路21においてデシカントロータ20を通過した後、熱交換器25を通過して冷却されるのに対し、第5運転モードでは、第二の流路22において熱交換器25を通過して冷却された後、デシカントロータ20を通過して吸湿される。このため、第5運転モードでは、屋内へ供給される気体がデシカントロータ20を通過する際の相対湿度が上昇し、デシカントロータ20による吸湿量が上昇するもので、高い除湿能力が得られる。
次に、第6運転モードについて説明する。第6運転モードは、第5運転モードの変形例で、図7に示すように、第5運転モードの流路構成と大部分において同様であり、異なる部分について説明する。
第6運転モードでは、三方切替手段55を、第二の流路22を流れてきた気体が、一部が分岐して一部が接続流路34を流れていき残りが接続流路42を流れていくように切り換える。三方切替手段56を、接続流路34を流れてきた気体と接続流路40を流れてきた気体とが合流して湿流路12へ流れていくように切り替える。すなわち、第5運転モードにおいて、第二の流路22を流れてきた低湿度の気体を湿流路12の入口に戻す還流路を形成するものである。
そして、間接気化冷却装置1とデシカント調湿装置2を両方ONにするもので、デシカント調湿装置2は、第一の流路21の再生手段23が動作する。すなわち、第二の流路22が吸湿流路となって、流れる気体が吸湿されて湿度が低下し、第一の流路21が放湿流路となって、流れる気体に放湿されて湿度が上昇する。
外気は、外気吸入流路31を介して乾流路11に流入し、間接気化冷却装置1により加湿されることなく冷却され、接続流路37を介してデシカント調湿装置2の第二の流路22に流入する。そして、熱交換器25を通過する際に更に冷却され、デシカントロータ20を通過する際に吸湿されて低湿度となる。そして、三方切替手段55にて、一部が分岐して接続流路34を流れていき、残りが接続流路42および内気連通流路35の内気開放端へ流れて屋内へ供給される。
内気は、内気吸入流路36の内気開放端より流入し、接続流路38を介してデシカント調湿装置2の第一の流路21に流入し、デシカントロータ20を通過する際に放湿されて高湿度となり、接続流路40へと流れる。そして、三方切替手段56にて、接続流路40を流れてきた気体と接続流路34を流れてきた気体とが合流して、間接気化冷却装置1の湿流路12に流入する。この時、接続流路40を流れてきた高湿度の気体が、接続流路34を流れてきた低湿度の気体との混合により湿度が低下する。そして、湿流路12を通過する際に、水保持手段により保持されていた水が気化して生成される水蒸気を更に含んで、外気連通流路32を介して屋外へ排出される。湿流路12に流入する気体は高湿度となっている上に湿流路12で更に水蒸気を含むが、排出手段14を備えているため、結露により支障をきたすことはない。
上記第6運転モードは第5運転モードと同様に、主に夏期に、換気するとともに、取り入れる外気を(予備冷却ではなく)冷却し且つ除湿して供給するものであるが、第5運転モードと比べ、湿流路12に流入する気体の湿度が低くなって湿流路12での気化が促進されるため、乾流路11を流れる気体の冷却能力が向上する。さらにこれにより、第二の流路22に流入する気体の温度が低下するため、相対湿度が上昇し、デシカントロータ20を通過する際の吸湿量が上昇する。
また、第4運転モードと比べると、デシカント調湿装置2では、屋内へ供給される気体は、第4運転モードでは、第一の流路21においてデシカントロータ20を通過した後、熱交換器25を通過して冷却されるのに対し、第6運転モードでは、第二の流路22において熱交換器25を通過して冷却された後、デシカントロータ20を通過して吸湿される。このため、第6運転モードでは、屋内へ供給される気体がデシカントロータ20を通過する際の相対湿度が上昇し、デシカントロータ20による吸湿量が上昇するもので、高い除湿能力が得られる。
次に、第7運転モードについて説明する。第7運転モードは、図8に示すように、第1運転モードと同様の流路構成となっている。そして、間接気化冷却装置1とデシカント調湿装置2を両方OFFにする。
外気は、外気吸入流路31を介して乾流路11に流入し、間接気化冷却装置1により加湿されることなく予備冷却され、接続流路33を介してデシカント調湿装置2の第一の流路21に流入する。そして、デシカント調湿装置2の熱交換器25を通過する際に更に冷却され、内気連通流路35を介して屋内へ供給される。
内気は、内気吸入流路36を介してデシカント調湿装置2の第二の流路22に流入し、熱交換器25を通過する際に加熱されて、接続流路34を介して間接気化冷却装置1の湿流路12に流入する。そして、湿流路12を通過する際に、乾流路11を流れる気体との熱(顕熱)交換により若干温度が上昇し、外気連通流路32を介して屋外へ排出される。
上記第7運転モードは、主に夏期に、換気するとともに、取り入れる外気を加湿することなく冷却するもので、間接気化冷却装置1とデシカント調湿装置2の両方を動作させることなく、間接気化冷却装置1での予備冷却とデシカント調湿装置2の熱交換器25での冷却を行うことができる。
次に、第8運転モードについて説明する。第8運転モードは、図9に示すように、第1運転モードと同様の流路構成となっている。
そして、間接気化冷却装置1とデシカント調湿装置2を両方ONにするもので、デシカント調湿装置2は、第一の流路21の再生手段23が動作する。すなわち、第二の流路22が吸湿流路となって、流れる気体が吸湿されて湿度が低下し、第一の流路21が放湿流路となって、流れる気体に放湿されて湿度が上昇する。
外気は、外気吸入流路31を介して乾流路11に流入し、間接気化冷却装置1により加湿されることなく冷却され、接続流路33を介してデシカント調湿装置2の第一の流路21に流入する。そして、デシカントロータ20を通過する際に放湿され、熱交換器25を通過する際に冷却され、内気連通流路35を介して屋内へ供給される。
内気は、内気吸入流路36を介してデシカント調湿装置2の第二の流路22に流入し、デシカントロータ20を通過する際に吸湿されて低湿度となり、接続流路34を介して間接気化冷却装置1の湿流路12に流入する。そして、低湿度となった気体は、湿流路12を通過する際に、水保持手段により保持されていた水が気化して生成される水蒸気を含んで、外気連通流路32を介して屋外へ排出される。
上記第8運転モードでは、主に夏期に、換気するとともに、取り入れる外気を冷却し且つ除湿して供給するものである。また、第4運転モードおよび第6運転モードと比べても、湿流路12に流入する気体の湿度が低くなって、湿流路12での気化がより促進され、乾流路11を流れる気体の冷却能力がより一層向上する。これにより、高い冷房能力が得られるものである。
次に、第9運転モードについて説明する。第9運転モードは、第8運転モードの変形例である。
第9運転モードでは、図10に示すように、三方切替手段51を、外気吸入流路31が外気開放端から乾流路11の入口までの全長に亘って内部が連通するように切り替え、三方切替手段52を、湿流路12を流れてきた気体と接続流路41を流れてきた気体とが合流して外気連通流路32の外気開放端へ流れていくように切り替える。四方切替手段53を、乾流路11と接続流路43が連通するように切り替え、三方切替手段63を、接続流路43と接続流路42の三方切替手段58側とが連通するように切り替え、三方切替手段58を、接続流路42と内気連通流路35の内気開放端とが連通するように切り替える。三方切替手段59を、内気吸入流路36を内気開放端から流れてきた気体が、一部が分岐して接続流路38を流れていき残りが内気吸入流路36を第二の流路22へと流れていくよう切り替え、三方切替手段60を、内気吸入流路36が内気開放端から第二の流路22の入口までの全長に亘って内部が連通するように切り替え、三方切替手段54を、接続流路38と第一の流路21とが連通するように切り替える。三方切替手段55および三方切替手段56を、接続流路34が第二の流路22の出口から湿流路12の入口までの全長に亘って内部が連通するように切り替え、三方切替手段57を、第一の流路21と接続流路40とが連通するように切り替える。三方切替手段62を、接続流路40の三方切替手段57側と接続流路41とが連通するように切り替えて、流路を構成する。
そして、間接気化冷却装置1とデシカント調湿装置2を両方ONにするもので、デシカント調湿装置2は、第一の流路21の再生手段23が動作する。すなわち、第二の流路22が吸湿流路となって、流れる気体が吸湿されて湿度が低下し、第一の流路21が放湿流路となって、流れる気体に放湿されて湿度が上昇する。
第9運転モードにおいても、上記第8運転モードと同様に、主に夏期に、換気するとともに、取り入れる外気を冷却し且つ除湿して供給するものである。さらに、乾流路11を流れてきた低温の気体を、第8運転モードのようにデシカントロータ20を通過して放湿されて高湿度となることなく、屋内へ供給することができる。また、内気によりデシカントロータ20の再生を行い、高湿度となった気体を排出している。
次に、第10運転モードについて説明する。第10運転モードは、第9運転モードの変形例で、図11に示すように、第9運転モードの流路構成と大部分において同様であり、異なる部分について説明する。
第10運転モードでは、三方切替手段59を、内気吸入流路36が内気開放端から第二の流路22の入口までの全長に亘って内部が連通するように切り替え、三方切替手段61を、接続流路38の三方切替手段54側と接続流路39とが連通するように切り替え、三方切替手段51を、外気吸入流路31を外気開放端から流れてきた気体が、一部が分岐して接続流路39を流れていき残りが外気吸入流路31を乾流路11へと流れていくよう切り替えて、流路を構成する。
そして、間接気化冷却装置1とデシカント調湿装置2を両方ONにするもので、デシカント調湿装置2は、第一の流路21の再生手段23が動作する。すなわち、第二の流路22が吸湿流路となって、流れる気体が吸湿されて湿度が低下し、第一の流路21が放湿流路となって、流れる気体に放湿されて湿度が上昇する。
第10運転モードにおいても、上記第8運転モードおよび第9運転モードと同様に、主に夏期に、換気するとともに、取り入れる外気を冷却し且つ除湿して供給するものである。さらに、乾流路11を流れてきた低温の気体を、第8運転モードのようにデシカントロータ20を通過して放湿されて高湿度となることなく、屋内へ供給することができる。また、外気によりデシカントロータ20の再生を行い、高湿度となった気体を排出している。
1 間接気化冷却装置
11 乾流路
12 湿流路
13 液体供給手段
14 排出手段
2 デシカント調湿装置
20 デシカントロータ
21 第一の流路
22 第二の流路
23〜24 再生手段
25 熱交換器
31 外気吸入流路
32 外気連通流路
33〜34、37〜43 接続流路
35 内気連通流路
36 内気吸入流路
51〜52、54〜63 三方切替手段
53 四方切替手段

Claims (5)

  1. 互いに熱交換が可能な乾流路および湿流路と、前記湿流路に設けられる液体供給手段と、を備え、前記湿流路を流れる気体により前記湿流路に供給された液体が蒸発する際に気化熱として周囲から熱を奪うことにより前記乾流路を流れる気体を加湿することなく冷却する間接気化冷却装置と、
    第一の流路および第二の流路と、前記第一の流路と前記第二の流路との間に跨って回転するデシカントロータと、前記第一の流路と前記第二の流路とにそれぞれ設けられる再生手段と、を備え、前記第一の流路と前記第二の流路のうち一方の流路を流れる気体に対し吸湿を行うとともに、他方の流路においてデシカントロータの再生を行うデシカント調湿装置と、
    を備えた冷房除湿システムであって、
    前記乾流路の入口に、先端が屋外の大気に連通する大気開放端となる外気吸入流路が接続され、この外気吸入流路の途中に三方切替手段が設けられ、
    前記湿流路の出口に、先端が屋外の大気に連通する大気開放端となる外気連通流路が接続され、この外気連通流路の途中に三方切替手段が設けられ、
    前記乾流路の出口と前記第一の流路の入口との間に接続流路が接続され、この接続流路の途中に、前記乾流路の出口側から順に四方切替手段と三方切替手段とが直列に設けられ、
    前記第二の流路の出口と前記湿流路の入口との間に接続流路が接続され、この接続流路の途中に二つの三方切替手段が直列に設けられ、
    前記第一の流路の出口に、先端が屋内の空間に連通する内気開放端となる内気連通流路が接続され、この内気連通流路の途中に二つの三方切替手段が直列に設けられ、
    前記第二の流路の入口に、先端が屋内の空間に連通する内気開放端となる内気吸入流路が接続され、この内気吸入流路の途中に二つの三方切替手段が直列に設けられ、
    前記四方切替手段と前記内気吸入流路の前記第二の流路の入口側の前記三方切替手段との間に接続流路が接続され、
    前記乾流路の出口と前記第一の流路の入口との間に接続された前記接続流路の前記第一の流路の入口側の前記三方切替手段と、前記内気吸入流路の内気開放端側の前記三方切替手段との間に接続流路が接続され、この接続流路の途中に三方切替手段が設けられ、この三方切替手段と前記外気吸入流路の途中に設けられた前記三方切替手段との間に接続流路が接続され、
    前記第二の流路の出口と前記湿流路の入口との間に接続された前記接続流路の前記湿流路の入口側の前記三方切替手段と、前記内気連通流路の前記第一の流路の出口側の前記三方切替手段との間に接続流路が接続され、この接続流路の途中に三方切替手段が設けられ、この三方切替手段と前記外気連通流路の途中に設けられた前記三方切替手段との間に接続流路が接続され、
    前記第二の流路の出口と前記湿流路の入口との間に接続された前記接続流路の前記第二の流路の出口側の前記三方切替手段と、前記内気連通流路の内気開放端側の前記三方切替手段との間に接続流路が接続され、この接続流路の途中に三方切替手段が設けられ、この三方切替手段と前記四方切替手段との間に接続流路が接続されることを特徴とする冷房除湿システム。
  2. 前記外気吸入流路が全長に亘って内部が連通するようにこの途中に設けられる前記三方切替手段を切り替え、
    前記外気連通流路が全長に亘って内部が連通するようにこの途中に設けられる前記三方切替手段を切り替え、
    前記乾流路の出口と第一の流路の入口との間に接続される前記接続流路が全長に亘って内部が連通するようにこの途中に設けられる前記四方切替手段および前記三方切替手段を切り替え、
    前記第二の流路の出口と前記湿流路の入口との間に接続される前記接続流路が全長に亘って内部が連通するようにこの途中に設けられる前記三方切替手段および前記三方切替手段を切り替え、
    前記第一の流路の出口に接続される前記内気連通流路が全長に亘って内部が連通するようにこの途中に設けられる前記三方切替手段および前記三方切替手段を切り替え、
    前記第二の流路の入口に接続される前記内気吸入流路が全長に亘って内部が連通するように前記三方切替手段および前記三方切替手段を切り替えて、流路を構成し、
    前記間接気化冷却装置の前記液体供給手段を動作させ、
    前記デシカント調湿装置の前記デシカントロータと前記再生手段を動作させないで運転することを特徴とする請求項1記載の冷房除湿システム。
  3. 前記外気吸入流路が全長に亘って内部が連通するようにこの途中に設けられる前記三方切替手段を切り替え、
    前記外気連通流路が全長に亘って内部が連通するようにこの途中に設けられる前記三方切替手段を切り替え、
    前記乾流路の出口と第一の流路の入口との間に接続される前記接続流路が全長に亘って内部が連通するようにこの途中に設けられる前記四方切替手段および前記三方切替手段を切り替え、
    前記第二の流路の出口と前記湿流路の入口との間に接続される前記接続流路が全長に亘って内部が連通するようにこの途中に設けられる前記三方切替手段および前記三方切替手段を切り替え、
    前記第一の流路の出口に接続される前記内気連通流路が全長に亘って内部が連通するようにこの途中に設けられる前記三方切替手段および前記三方切替手段を切り替え、
    前記第二の流路の入口に接続される前記内気吸入流路が全長に亘って内部が連通するように前記三方切替手段および前記三方切替手段を切り替えて、流路を構成し、
    前記間接気化冷却装置の前記液体供給手段を動作させ、
    前記デシカント調湿装置の前記デシカントロータと前記第二の流路の前記再生手段を動作させて運転することを特徴とする請求項1記載の冷房除湿システム。
  4. 前記外気吸入流路が全長に亘って内部が連通するようにこの途中に設けられる前記三方切替手段を切り替え、
    前記外気連通流路が全長に亘って内部が連通するようにこの途中に設けられる前記三方切替手段を切り替え、
    前記乾流路の出口と第一の流路の入口との間に接続される前記接続流路が全長に亘って内部が連通するようにこの途中に設けられる前記四方切替手段および前記三方切替手段を切り替え、
    前記第二の流路の出口と前記湿流路の入口との間に接続される前記接続流路が全長に亘って内部が連通するようにこの途中に設けられる前記三方切替手段および前記三方切替手段を切り替え、
    前記第一の流路の出口に接続される前記内気連通流路が全長に亘って内部が連通するようにこの途中に設けられる前記三方切替手段および前記三方切替手段を切り替え、
    前記第二の流路の入口に接続される前記内気吸入流路が全長に亘って内部が連通するように前記三方切替手段および前記三方切替手段を切り替えて、流路を構成し、
    前記間接気化冷却装置の前記液体供給手段を動作させず、
    前記デシカント調湿装置の前記デシカントロータと前記再生手段を動作させないで運転することを特徴とする請求項1記載の冷房除湿システム。
  5. 前記外気吸入流路が全長に亘って内部が連通するようにこの途中に設けられる前記三方切替手段を切り替え、
    前記外気連通流路が全長に亘って内部が連通するようにこの途中に設けられる前記三方切替手段を切り替え、
    前記乾流路の出口と第一の流路の入口との間に接続される前記接続流路が全長に亘って内部が連通するようにこの途中に設けられる前記四方切替手段および前記三方切替手段を切り替え、
    前記第二の流路の出口と前記湿流路の入口との間に接続される前記接続流路が全長に亘って内部が連通するようにこの途中に設けられる前記三方切替手段および前記三方切替手段を切り替え、
    前記第一の流路の出口に接続される前記内気連通流路が全長に亘って内部が連通するようにこの途中に設けられる前記三方切替手段および前記三方切替手段を切り替え、
    前記第二の流路の入口に接続される前記内気吸入流路が全長に亘って内部が連通するように前記三方切替手段および前記三方切替手段を切り替えて、流路を構成し、
    前記間接気化冷却装置の前記液体供給手段を動作させ、
    前記デシカント調湿装置の前記デシカントロータと前記第一の流路の前記再生手段を動作させて運転することを特徴とする請求項1記載の冷房除湿システム。
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