JP6050107B2 - 除湿システム - Google Patents

Description

本発明は、除湿した空気を室内へ供給する除湿システムに関するものである。

従来より、複数の吸着ロータで段階的に除湿して生成した低露点の空気を調湿空間へ供給する除湿システムが知られている。吸着ロータは、給気通路と排気通路に跨って配置されており、両通路の間の回転軸を中心として回転可能に構成されている。また、吸着ロータは、給気通路を流れる空気の水分を吸着して除湿する一方、排気通路を流れる空気へ水分を放出して再生される。排気通路には、空気を加熱して吸着ロータの再生に用いるため、空気加熱用のヒータが設けられている。

そして、これらの除湿システムの中には、特許文献１に示すように、調湿空間と複数の吸着ロータとの間で空気を循環させながら調湿空間の空気を低露点の空気にするものがある。この特許文献１の除湿システムでは、調湿空間と複数の吸着ロータとの間で空気を循環させることにより、空気を循環させない場合に比べて、吸着ロータの再生側空気の温度が低くなる。これにより、再生ヒータの入力が低く抑えられ、除湿システムの省エネルギー化が図られる。

特開２０１１−６４４３９号公報

しかしながら、例えば、除湿システムの調湿空間がリチウムイオン電池を製造するドライクリーンルームの場合には、ドライクリーンルーム内で溶剤等を用いることにより、調湿空間の空気が汚染されることがある。従来の除湿システムのように、調湿空間と複数の吸着ロータとの間で空気を循環させてしまうと、汚染された空気をドライクリーンルームから室外へ排出しにくくなるという問題がある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、調湿空間で汚染された空気を循環させずに室外へ排出しながら、吸着ロータの再生側空気の温度をできるだけ低くすることにより、除湿システムの省エネルギー化を図ることにある。

第１の発明は、空気を除湿する吸着処理を前段と後段で行う２つの除湿ユニット（20,30）として、吸着側と再生側とに交互に切り換えられる２つの吸着熱交換器（22，24）を有し、給気通路（40）を流れる室外空気の水分を前記給気通路（40）に配置された前記吸着側の吸着熱交換器（22，24）で吸着し、排気通路（50）に配置された前記再生側の吸着熱交換器（22，24）に吸着した水分を前記排気通路（50）を流れる再生側空気へ放出する、吸着処理の前段側となる第１除湿ユニット（20）と、前記給気通路（40）と前記排気通路（50）とに跨って回転可能に設けられた吸着ロータ（31）と前記排気通路（50）に設けられた空気加熱部（65）とを有し、第１除湿ユニット（20）で除湿された後の前記給気通路（40）の処理側空気の水分を前記給気通路（40）に位置する前記吸着ロータ（31）の吸着部（32）で吸着し、前記排気通路（50）に位置する吸着ロータ（31）の再生部（34）に吸着した水分を前記空気加熱部（65）で加熱された再生側空気へ放出する、吸着処理の後段側となる第２除湿ユニット（30）とを備え、前記第２除湿ユニット（30）で除湿された処理側空気が、前記給気通路（40）を通じて調湿空間（S）へ供給され、前記調湿空間（S）の空気が、直接的に室外へ放出されるように構成されている除湿システムである。

第１の発明では、除湿システムに取り込まれた室外空気が、吸着側の吸着熱交換器（22，24）と吸着ロータ（31）の吸着部（32）との順で除湿された後に調湿空間（S）へ供給される。調湿空間（S）の空気は、第１除湿ユニット（20）及び第２除湿ユニット（30）へ戻ることなく、室外へ直接的に排出される。

第２の発明は、第１の発明において、前記排気通路（50）は、前記給気通路（40）から分岐するように設けられている。

第２の発明では、前記給気通路（40）を流れる処理側空気の一部が前記排気通路（50）を通じて、再生側の吸着熱交換器（22，24）及び吸着ロータ（31）の再生部（34）へ供給される。

第３の発明は、第１又は第２の発明において、前記第１除湿ユニット（20）は、前記２つの吸着熱交換器（22，24）が冷凍サイクルの冷媒回路（20a）に接続され、前記２つの吸着熱交換器（22，24）を吸着側となる蒸発器と再生側となる凝縮器とに交互に切り換える冷媒流路切換機構（25）と、処理側空気が蒸発器となる吸着熱交換器（22，24）へ導かれ且つ再生側空気が凝縮器となる吸着熱交換器（22，24）へ導かれるように空気の流れを切り換える空気側切換機構（26,27）とを有し、前記排気通路（50）には、前記吸着ロータ（31）の再生部（34）の下流側に前記再生側の吸着熱交換器（22，24）が配置されている。

第３の発明では、蒸発器となる吸着側の吸着熱交換器（22，24）で除湿された処理側空気の一部が、第２除湿ユニット（30）の空気加熱部（65）で加熱された後に、吸着ロータ（31）の再生部（34）及び凝縮器となる再生側の吸着熱交換器（22，24）の順で通過する。

第１の発明によれば、室外空気が吸着側の吸着熱交換器（22，24）及び吸着ロータ（31）の吸着部（32）の順で除湿された後に調湿空間（S）へ供給され、調湿空間（S）の空気が直接的に室外へ排出されるようにしたので、調湿空間（S）の空気を第１除湿ユニット（20）及び第２除湿ユニット（30）へ戻さないようにすることができる。

また、給気通路（40）において、吸着側の吸着熱交換器（22，24）を前段側に配置し、吸着ロータ（31）の吸着部（32）を後段側に配置するようにしたので、前段側に吸着ロータを配置する場合に比べて、後段側の吸着ロータ（31）へ低温で低露点の処理側空気を供給することができる。これにより、後段側の吸着ロータ（31）で水分を多く吸着して湿度を下げても吸着熱がほとんど発生しないから、吸着ロータ（31）の温度上昇が抑えられる。この結果、後段側の吸着ロータ（31）の再生側空気の温度を下げることができ、空気加熱部（65）の入力を下げることができる。

以上より、調湿空間（S）の空気が汚染された場合に、その汚染された空気を循環させずに室外へ排出しながら、吸着ロータ（31）の再生側空気の温度をできるだけ低くすることにより、除湿システムの省エネルギー化を図ることができる。

第２の発明によれば、給気通路（40）を流れる処理側空気の一部が排気通路（50）を通じて、再生側の吸着熱交換器（22，24）及び吸着ロータ（31）の再生部（34）へ供給されるようにしたので、調湿空間（S）の空気を排気通路（50）へ戻さなくてもよくなる。このことから、除湿ユニット（20,30）において、万一、排気通路（50）から給気通路（40）へ再生側空気が洩れた場合でも、調湿空間（S）の空気が排気通路（50）へ供給されないので、調湿空間（S）の汚染された空気が給気通路（40）を通じて調湿空間（S）へ戻ることがない。

第３の発明によれば、空気加熱部（65）で加熱された再生側空気が吸着ロータ（31）の再生部（34）と再生側の吸着熱交換器（22，24）との順で排気通路（50）を流れるようにしたので、室外から取り込んだ空気を直接的に再生側の吸着熱交換器（22，24）へ流す場合に比べて、凝縮器となる再生側の吸着熱交換器（22，24）の再生側空気の入口温度を高くすることができる。これにより、冷凍サイクルの冷媒回路（20a）の高圧圧力を高い状態で維持することができ、再生側の吸着熱交換器（22，24）の再生能力を向上させることができるとともに、蒸発器となる吸着側の吸着熱交換器（22，24）に低温の処理側空気が供給された場合でも、冷媒回路（20a）の低圧圧力異常又は蒸発器となる吸着側の吸着熱交換器（22，24）の氷結等が起きないようにすることができる。

図１は、実施形態の除湿システムの全体構成を示す概略の構成図であり、除湿ユニットが第１動作中の状態を示している。 図２は、実施形態の除湿システムの全体構成を示す概略の構成図であり、除湿ユニットが第２動作中の状態を示している。 図３は、実施形態の除湿システムの冷媒回路の配管系統図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

本発明の実施形態は、調湿空間（S）を除湿する除湿システム（10）に関するものである。この除湿システム（10）は、室外空気（OA）を除湿し、この空気を給気（SA）として室内へ供給する。除湿対象となる調湿空間（S）は、低露点空気が求められるリチウム電池の製造ラインのドライクリーンエリアであり、図１の除湿システム（10）はリチウムイオン電池の製造ラインの一部を構成するものである。本実施形態では、調湿空間（S）に給気口（58b）と排気口（58a）とが連通している。調湿空間（S）に連通する環気口は設けられていない。

図１に示すように、除湿システム（10）は、第１除湿ユニット（20）と、第２除湿ユニット（30）と、第３除湿ユニット（60）とを備えている。

この除湿システム（10）は、室外空気（OA）を除湿して給気（SA）として室内へ供給するための給気通路（40）を備えている。給気通路（40）は、第１から第３までの給気路（41,42,43）を有している。第１給気路（41）は、第１除湿ユニット（20）の上流側に形成されている。第２給気路（42）は、第１除湿ユニット（20）と第２除湿ユニット（30）の間に形成され、中間冷却器を介さずに第１除湿ユニット（20）と第２除湿ユニット（30）を直接に接続している。第３給気路（43）は、第２除湿ユニット（30）の下流側に形成されている。この給気通路（40）を流れる空気が、本発明の処理側空気を構成する。

また、除湿システム（10）は、給気通路（40）の一部の空気を排気（EA）として室外へ排出するための排気通路（50）を備えている。排気通路（50）は、第１から第４までの排気路（51,52,53,54）を備えている。排気通路（50）は、流入端が第２給気路（42）に接続し、流出端が室外に連通している。この排気通路（50）を流れる空気が、本発明の再生側空気を構成する。

前記給気通路（40）は調湿空間（S）へ供給される空気が通過する通路であり、排気通路（50）は室外へ排出される空気が通過する通路であって、この給気通路（40）と排気通路（50）により、空気通路（40，50）が構成されている。そして、この空気通路（40，50）には、前記第３除湿ユニット（60）と第１除湿ユニット（20）と第２除湿ユニット（30）が、室内へ供給される空気である室外空気の入口側から順に配置されている。

第３除湿ユニット（60）は、前記室外空気を冷却して除湿する外気冷却熱交換器（61）と、外気冷却熱交換器（61）で凝縮した水を回収するドレンパン（62）とを備え、外気冷却熱交換器（61）が第１給気路（41）に設けられている。また、第２給気路（42）には、空気を室内へ搬送するための給気ファン（63）が設けられている。第３給気路（43）には、空気を加熱する再熱熱交換器（64）が設けられている。

第１除湿ユニット（20）は、圧縮機（21）、第１吸着熱交換器（22）、膨張弁（23）、第２吸着熱交換器（24）、及び四方切換弁（25）が接続された除湿側冷媒回路（20a）を備え、図示していないケーシング内に機器が収納されている。ここで、除湿側冷媒回路（20a）が、本発明の冷媒回路を構成し、四方切換弁（25）が、本発明の冷媒流路切換機構（25）を構成する。各吸着熱交換器（22,24）はフィンアンドチューブ式の熱交換器の表面に吸着剤が担持されたものであり、ケーシング内には、第１吸着熱交換器（22）を収納する収容室と、第２吸着熱交換器（24）を収納する収容室が設けられている（図示せず）。

四方切換弁（25）は、第１から第４までのポートを有し、第１ポートが圧縮機（21）の吐出側と、第２ポートが圧縮機（21）の吸入側と、第３ポートが第１吸着熱交換器（22）の端部と、第４ポートが第２吸着熱交換器（24）の端部とそれぞれ接続されている。四方切換弁（25）は、第１ポートと第３ポートとが連通するとともに第２ポートと第４ポートとが連通する第１状態（図１の実線で示す状態）と、第１ポートと第４ポートとが連通するとともに且つ第２ポートと第３ポートとが連通する第２状態（図１の破線で示す状態）とに切換可能に構成されている。

第１除湿ユニット（20）は、２つの吸着熱交換器（22,24）へ流入する空気の流れを変更する第１流路切換部（26）と、２つの吸着熱交換器（22,24）を流出した空気の流れを変更する第２流路切換部（27）とを備えている。各流路切換部（26,27）は、開閉式の複数のダンパによって構成されている。ここで、第１流路切換部（26）及び第２流路切換部（27）とが、本発明の空気側切換機構（26,27）を構成する。各流路切換部（26,27）は、図１の実線で示す状態と、図２の実線で示す状態とに、空気の流路を切換可能に構成されている。

第２除湿ユニット（30）は、吸着ロータ（31）と再生熱交換器（空気加熱器）（65）とを有している。ここで、再生熱交換器（65）が、本発明の空気加熱器を構成する。吸着ロータ（31）は、円板状の多孔性の基材の表面に吸着剤が担持されることにより構成されている。吸着ロータ（31）は、給気通路（40）と排気通路（50）に跨って配置されるとともに、駆動機構（図示省略）によって駆動されて、両通路（40，50）の間の軸心を中心として回転するように構成されている。

吸着ロータ（31）には、給気通路（40）の第３給気路（43）を流れる空気が通過する第１吸着部（32）と、排気通路（50）の第１排気路（51）を流れる空気が通過する第２吸着部（33）と、排気通路（50）の第２排気路（52）を流れる空気が通過する再生部（34）とが形成されている。第１吸着部（32）と第２吸着部（33）とでは、空気中の水分が吸着され、再生部（34）では、吸着剤中の水分が空気中へ放出される。

第１排気路（51）は、吸着ロータ（31）の第２吸着部（33）の上流側に形成されている。第２排気路（52）は、吸着ロータ（31）の第２吸着部（33）と、該吸着ロータ（31）の再生部（34）との間に形成されている。第３排気路（53）は、吸着ロータ（31）の再生部（34）と第１除湿ユニット（20）の間に形成されている。また、第４排気路（54）は、第１除湿ユニット（20）の下流側に形成されている。

第２排気路（52）には、吸着ロータ（31）を再生するために空気を加熱する前記再生熱交換器（65）が、吸着ロータ（31）への再生側空気の入口側に設けられている。第４排気路（54）には、空気を室外へ放出するための排気ファン（66）が設けられる。また、第３排気路（53）は、分岐路（55）を介して第１給気路（41）と接続されている。

吸着熱交換器（22，24）と吸着ロータ（31）には異なる性質の吸着剤が用いられている。具体的には、前段側に位置する吸着熱交換器（22，24）には、高い水蒸気分圧（相対湿度）で吸着剤を操作するため、高分子収着剤やＢ型シリカゲルのように吸着等温線が右上がりの直線に対して下に凸の吸着等温線を有する吸着剤が用いられ、後段側に位置する吸着ロータ（31）には、低い水蒸気分圧（相対湿度）で吸着剤を操作するため、Ａ型シリカゲルやゼオライトのように吸着等温線が右上がりの直線に対して上に凸の吸着等温線を有する吸着剤が用いられている。

つまり、吸着熱交換器（22，24）では、相対湿度が比較的高いときに含水率が大きく、かつ空気の相対湿度が高くなるほど相対湿度の単位増加量当たりの吸着量が大きくなる吸着等温線を有する吸着剤が選定され、吸着ロータ（31）では、相対湿度が比較的低いときに含水率が大きく、かつ空気の相対湿度が低くなるほど相対湿度の単位増加量当たりの吸着量が大きくなる吸着等温線を有する吸着剤が選定されている。

第３除湿ユニット（60）の外気冷却熱交換器（61）による冷却除湿は露点が約８℃以上の領域で、第１除湿ユニット（20）の吸着熱交換器（22，24）による吸着除湿は露点が約１０℃〜−２０℃の領域で、第２除湿ユニット（30）の吸着ロータ（31）による乾式除湿は露点が約−２０℃〜−８０℃の領域で用いるのに適している。

図３に示すように、本実施形態の除湿システム（10）は、前記各熱交換器（61,64,65,83,88）が接続される冷媒回路（70a）を有する冷凍ユニット（70）を備えている。本実施形態の冷媒回路（70a）は、１つの閉回路を冷媒が循環する一元冷凍サイクル式の冷媒回路である。

冷媒回路（70a）には、圧縮機（80）が接続されている。圧縮機（80）は、ロータリー式、スイング式、スクロール式等の回転式流体機械である。圧縮機（80）は、インバータ回路によって回転数が調節される可変容量式に構成されている。

圧縮機（80）の吐出側は、第１吐出ライン（71）と第２吐出ライン（72）とに分岐している。第１吐出ライン（71）には、上流側から下流側に向かって順に、前記再生熱交換器（65）、第１膨張弁（81）、前記再熱熱交換器（64）、及び第２膨張弁（82）が接続されている。第２吐出ライン（72）には、上流側から下流側に向かって順に、凝縮圧力調整熱交換器（83）と第３膨張弁（84）とが接続されている。凝縮圧力調整熱交換器（83）の近傍には、室外空気を送風する第１室外ファン（85）が設けられている。

圧縮機（80）の吸入側は、第１吸入ライン（73）と第２吸入ライン（74）とに分岐している。第１吸入ライン（73）には、上流側から下流側に向かって順に、前記外気冷却熱交換器（61）、逆止弁（86）が接続されている。第１吸入ライン（73）には、外気冷却熱交換器（61）及び逆止弁（86）をバイパスするバイパス管（77）が接続されている。バイパス管（77）には、電磁式の開閉弁（92）が設けられている。第２吸入ライン（74）には、上流側から下流側に向かって順に、第４膨張弁（87）と蒸発圧力調整熱交換器（88）とが接続されている。蒸発圧力調整熱交換器（88）の近傍には、室外空気を送風する第２室外ファン（89）が設けられる。

各吐出ライン（71,72）の流出端と各吸入ライン（73,74）の流入端との間には、１本の合流管（75）が接続されている。合流管（75）には、気液分離器（79）が設けられる。気液分離器（79）の気相部には、インジェクション管（76）の流入端が接続している。インジェクション管（76）の流出端は、圧縮機（80）の吸入管に接続している。インジェクション管（76）には、第５膨張弁（91）が設けられる。

再生熱交換器（65）、再熱熱交換器（64）、及び凝縮圧力調整熱交換器（83）は、冷媒が空気へ放熱して凝縮する凝縮器を構成する。外気冷却熱交換器（61）及び蒸発圧力調整熱交換器（88）は、冷媒が空気から吸熱して蒸発する蒸発器を構成する。上述した各膨張弁（81,82,84,87,91）は、例えば電子膨張弁であり、冷媒の圧力を調整する減圧機構を構成している。

除湿システム（10）は、各種のセンサを備えている。具体的に、除湿システム（10）は、冷媒回路（70a）の高圧圧力（凝縮圧力）を検出する高圧圧力センサ（95）と、冷媒回路（70a）の低圧圧力（蒸発圧力）を検出する低圧圧力センサ（96）とを備えている。また、除湿システム（10）は、再生熱交換器（65）、再熱熱交換器（64）及び外気冷却熱交換器（61）の必要能力を検出するための負荷検出手段を備えている。この負荷検出手段は、例えば、再生熱交換器（65）の下流側の空気温度を検知する第１空気温度センサ（101）、再熱熱交換器（64）の下流側の空気温度を検知する第２空気温度センサ（102）及び外気冷却熱交換器（61）の下流側の空気温度を検知する第３空気温度センサ（103）で構成される。

除湿システム（10）は、コントローラ（110）を備えている。コントローラ（110）は、上述した各種のセンサの検出値や、ユーザーによって入力される各種の設定値に基づいて、圧縮機（80）の回転数、各膨張弁（81,82,84,87,91）の開度、各室外ファン（85,89）の送風量等を制御する。

−運転動作−
除湿システム（10）の運転動作について説明する。

〈第１除湿ユニットの基本動作〉
除湿システム（10）の運転時には、第１除湿ユニット（20）が図１に示す第１動作と図２に示す第２動作とを所定時間おきに（例えば５分間隔で）交互に行う。

第１動作では、第２吸着熱交換器（24）で空気を除湿すると同時に、第１吸着熱交換器（22）の吸着剤を再生する。第１動作では、第２吸着熱交換器（24）が本発明の吸着側の熱交換器を構成し、第１吸着熱交換器（22）が本発明の再生側の熱交換器を構成する。

具体的に、第１動作中の除湿側冷媒回路（20a）では、四方切換弁（25）が図１の状態となり、膨張弁（23）が所定開度に制御される。第１流路切換部（26）は、第１給気路（41）と第２吸着熱交換器（24）の収容室（図示省略）とを連通させ、且つ第３排気路（53）と第１吸着熱交換器（22）の収容室（図示省略）とを連通させる。また、第２流路切換部（27）は、第２吸着熱交換器（24）の収容室と第２給気路（42）とを連通させ、且つ第１吸着熱交換器（22）の収容室と第４排気路（54）とを連通させる。

第１動作において、圧縮機（21）で圧縮された冷媒は、四方切換弁（25）を通過して、凝縮器としての第１吸着熱交換器（22）を流れる。第１吸着熱交換器（22）では、冷媒によって吸着剤が加熱され、吸着剤中の水分が空気へ放出される。第１吸着熱交換器（22）で放熱して凝縮した冷媒は、膨張弁（23）で減圧された後、蒸発器としての第２吸着熱交換器（24）を流れる。第２吸着熱交換器（24）では、空気中の水分が吸着剤に吸着され、この際に生じる吸着熱が冷媒に付与される。第２吸着熱交換器（24）で吸熱して蒸発した冷媒は、圧縮機（21）に吸入されて圧縮される。

第２動作では、第１吸着熱交換器（22）で空気を除湿すると同時に、第２吸着熱交換器（24）の吸着剤を再生する。第２動作では、第１吸着熱交換器（22）が本発明の吸着側熱交換器を構成し、第２吸着熱交換器（24）が本発明の再生側熱交換器を構成する。

第２動作中の除湿側冷媒回路（20a）では、四方切換弁（25）が図２の状態となり、膨張弁（23）が所定開度に制御される。第１流路切換部（26）は、第１給気路（41）と第１吸着熱交換器（22）の収容室（図示省略）とを連通させ、且つ第３排気路（53）と第２吸着熱交換器（24）の収容室（図示省略）とを連通させる。また、第２流路切換部（27）は、第１吸着熱交換器（22）の収容室と第２給気路（42）とを連通させ、且つ第２吸着熱交換器（24）の収容室と第４排気路（54）とを連通させる。

第２動作において、圧縮機（21）で圧縮された冷媒は、四方切換弁（25）を通過して、凝縮器としての第２吸着熱交換器（24）を流れる。第２吸着熱交換器（24）では、冷媒によって吸着剤が加熱され、吸着剤中の水分が空気へ放出される。第２吸着熱交換器（24）で放熱して凝縮した冷媒は、膨張弁（23）で減圧された後、蒸発器としての第１吸着熱交換器（22）を流れる。第１吸着熱交換器（22）では、空気中の水分が吸着剤に吸着され、この際に生じる吸着熱が冷媒に付与される。第１吸着熱交換器（22）で吸熱して蒸発した冷媒は、圧縮機（21）に吸入されて圧縮される。

〈冷凍ユニットの基本動作〉
除湿システムの運転時には、冷凍ユニット（70）で冷凍サイクルが行われる。冷凍ユニット（70）の基本動作時には、第１膨張弁（81）、第２膨張弁（82）、及び第５膨張弁（91）の開度が適宜調節され、第３膨張弁（84）と第４膨張弁（87）とが全閉状態となる。また、第１室外ファン（85）と第２室外ファン（89）とが停止状態となる。

圧縮機（80）で圧縮された冷媒は、第１吐出ライン（71）に送られ、再生熱交換器（65）を流れる。再生熱交換器（65）では、冷媒が空気へ放熱して凝縮する。再生熱交換器（65）で凝縮した冷媒は、第１膨張弁（81）でやや低い圧力まで減圧された後、再熱熱交換器（64）を流れる。再熱熱交換器（64）では、冷媒が空気へ放熱して凝縮する。再熱熱交換器（64）で凝縮した冷媒は、第２膨張弁（82）で低圧まで減圧されて気液分離器（90）を通過し、第１吸入ライン（73）に送られる。なお、第２膨張弁（82）の開度は、圧縮機（80）の吸入側の冷媒の過熱度によって制御される。

第１吸入ライン（73）に送られた冷媒は、外気冷却熱交換器（61）を流れる。外気冷却熱交換器（61）では、冷媒が空気から吸熱して蒸発する。外気冷却熱交換器（61）で蒸発した冷媒は、逆止弁（86）を通過した後に圧縮機（80）に吸入されて圧縮される。

〈除湿システムの運転動作〉
次いで、除湿システム（10）の運転動作について説明する。除湿システム（10）の運転時には、第１除湿ユニット（20）が第１動作と第２動作とを交互に行う。また、給気ファン（63）と排気ファン（66）とが運転される。

室外空気（OA）は、給気通路（40）の第１給気路（41）に流入する。この空気は、比較的高温高湿の空気である。第１給気路（41）を流れる空気は、第３除湿ユニット（60）の外気冷却熱交換器（61）によって冷却される。冷却時に空気中から発生した凝縮水は、ドレンパン（62）に回収される。第１動作では、外気冷却熱交換器（61）で冷却及び除湿された空気は、第１除湿ユニット（20）の第２吸着熱交換器（24）を通過する。第２吸着熱交換器（24）では、空気中の水分が吸着剤に吸着される。また、第２動作では、外気冷却熱交換器（61）で冷却及び除湿された空気は、第１除湿ユニット（20）の第１吸着熱交換器（22）で除湿される。

各吸着熱交換器（22，24）で吸着剤に水分が吸着されるときに発生する吸着熱は、吸着熱交換器（22，24）を流れる冷媒に与えられる。また、給気通路（40）を流れる空気は冷媒による冷却作用を受けるので、除湿されて湿度が低下するとともに冷却されて温度も低下する。

第１除湿ユニット（20）で除湿された空気は、第２給気路（42）を流れ、吸着ロータ（31）の第１吸着部（32）を通過する。その結果、この空気中の水分が吸着ロータ（31）の吸着剤に吸着される。吸着ロータ（31）で除湿された空気は、再熱熱交換器（64）で温度が調整された後、給気（SA）として室内へ供給される。室内の空気は、第１除湿ユニット（20）及び第２除湿ユニット（30）へ戻ることなく、直接的に排気（EA）として室外へ排出される。

第２給気路（42）を流れる空気の一部は、排気通路（50）に流入し、吸着ロータ（31）の第２吸着部（33）を通過する。その結果、この空気中の水分が吸着ロータ（31）の吸着剤に吸着される。第２吸着部（33）は高温の再生側空気が通過した再生部（34）が第１吸着部（32）へ移動する途中の段階であり、第２吸着部（33）に第２給気路（42）の空気が流れることにより、第２吸着部（33）が冷やされる作用も生じることになる。

吸着ロータ（31）の第２吸着部（33）で除湿された空気は、第２排気路（52）を流れて再生熱交換器（65）で加熱される。加熱された空気は、吸着ロータ（31）の再生部（34）を通過する。その結果、吸着ロータ（31）の吸着剤から空気中へ水分が脱離し、吸着剤が再生される。吸着ロータ（31）の再生に利用された空気は、第３排気路（53）を流れ、分岐路（55）から送られてくる空気と混合される。これにより、分岐路（55）から送られてくる空気のみを再生側の吸着熱交換器（22,24）へ流す場合に比べて、再生側空気の入口温度を上昇させることができる。

第１動作において、この空気は、第１除湿ユニット（20）の第１吸着熱交換器（22）を通過する。第１吸着熱交換器（22）では、吸着剤から空気中へ水分が脱離し、吸着剤が再生される。第１吸着熱交換器（22）の吸着剤の再生に利用された空気は、第４排気路（54）を流れ、排気（EA）として室外へ排出される。また、第２動作では、空気が第２吸着熱交換器（24）の吸着剤を再生した後、排気（EA）として室外へ排出される。このように、本実施形態では、吸着ロータ（31）を再生した後の空気が吸着熱交換器（22，24）の再生にも用いられる。

〈除湿システムの省エネルギー化〉
本実施形態では、二段目に冷媒回路の吸着熱交換器（22，24）を設けることで、空気の除湿と同時に冷却が可能になり、三段目の吸着ロータ（31）の前の冷却コイルが不要になる。

室外空気は、外気冷却熱交換器（61）を通過することにより温度と湿度が低下する。この空気は、吸着熱交換器（22，24）を通過することでさらに温度と湿度が低下する。この空気は、さらに吸着ロータ（31）を通過することにより、実質的に水蒸気を含まない低露点（約−５０℃）の空気になって室内に供給される。

二段目の除湿ユニットとして吸着熱交換器（22，24）による吸着除湿を行うことにより、低露点の空気が得られると同時に乾球温度も下げることができる。直列に吸着ロータ（31）を並べる場合に比べて、達成の困難な理想的な除湿が可能となる。つまり、吸着熱交換器（22，24）で温度と湿度を下げておけば、空気が低温になっているために３段目の吸着ロータ（31）で発生する吸着熱が少なくなって温度上昇を抑えることができるうえ、吸着熱交換器（22，24）では製造上の問題から吸着面積を大きくしにくいのに対して吸着ロータ（31）では吸着面積を吸着熱交換器（22，24）よりも稼げるために除湿量も大きくなり、低湿度で低温の空気を得ることができる。

そして、従来の除湿システムでは、低露点空気（露点−５０℃）を得るための再生温度は約１４０℃の高温が必要であったが、本実施形態のシステムでは、再生熱交換器（65）により加熱した６０℃の空気を再生側空気として用いることにより、同様の低露点空気を得ることが可能となり、吸着ロータ（31）の再生に要するエネルギーを低減できる。吸着ロータ（31）を通過した空気は、分岐路（55）の空気と混合されて、吸着熱交換器（22，24）の再生に用いられる。

吸着ロータ（31）の再生温度を下げることは、２段目に設置した吸着熱交換器（22，24）で除湿した低露点の空気を用いることで達成することが可能となったものである。言い換えると、吸着ロータ（31）に低露点の空気を供給するようにしているので、上述したように水分を多く吸着して低湿度にしても吸着熱がほとんど発生せず、再生温度を下げることができる。また、再生温度が６０℃になるため、再生の熱源にヒートポンプで加熱する対応が従来は実現が困難であったのに対し、その実現が可能となる。

−実施形態の効果−
本実施形態によれば、室外空気が吸着熱交換器（22，24）と吸着ロータ（31）との順で除湿された後に調湿空間（S）へ供給され、調湿空間（S）の空気が直接的に室外へ排出されるようにしたので、調湿空間（S）の空気を第１除湿ユニット（20）及び第２除湿ユニット（30）へ戻さないようにすることができる。

また、吸着熱交換器（22，24）を前段側に配置し、吸着ロータ（31）を後段側に配置するようにしたので、前段側に吸着ロータを配置する場合に比べて、後段側の吸着ロータ（31）へ低温で低露点の処理側空気を供給することができる。これにより、後段側の吸着ロータ（31）で水分を多く吸着して湿度を下げても吸着熱がほとんど発生しないから、吸着ロータ（31）の温度上昇が抑えられる。この結果、後段側の吸着ロータ（31）の再生側空気の温度を下げることができ、再生熱交換器（65）の入力を下げることができる。

以上より、調湿空間（S）の空気が汚染された場合に、その汚染された空気を循環させずに室外へ排出しながら、吸着ロータ（31）の再生側空気の温度をできるだけ低くすることにより、除湿システム（10）の省エネルギー化を図ることができる。

また、本実施形態によれば、給気通路（40）を流れる処理側空気の一部が排気通路（50）を通じて、再生側の吸着熱交換器（22，24）及び吸着ロータ（31）の再生部（34）へ供給されるようにしたので、調湿空間（S）の空気を排気通路（50）へ戻さなくてもよくなる。このことから、除湿ユニット（20,30）において、万一、排気通路（50）から給気通路（40）へ再生側空気が洩れた場合でも、汚染された調湿空間（S）の空気が排気通路（50）へ供給されないので、調湿空間（S）の汚染された空気が給気通路（40）を通じて調湿空間（S）へ戻ることがない。

また、本実施形態によれば、再生熱交換器（65）で加熱された再生側空気が吸着ロータ（31）の再生部（34）と再生側の吸着熱交換器（22，24）との順で排気通路（50）を流れるようにしたので、室外から取り込んだ空気を直接的に再生側の吸着熱交換器（22，24）へ流す場合に比べて、凝縮器となる再生側の吸着熱交換器（22，24）の再生側空気の入口温度を高くすることができる。これにより、冷凍サイクルの冷媒回路（20a）の高圧圧力を高い状態で維持することができ、再生側の吸着熱交換器（22，24）の再生能力を向上させることができるとともに、蒸発器となる吸着側の吸着熱交換器（22，24）に低温の処理側空気が供給された場合でも、冷媒回路（20a）の低圧圧力異常又は蒸発器となる吸着側の吸着熱交換器（22，24）の氷結等が起きないようにすることができる。

また、再生熱交換器（65）で加熱された再生側空気が吸着ロータ（31）の再生部（34）と再生側の吸着熱交換器（22，24）との順で排気通路（50）を流れるようにしたので、吸着ロータ（31）の再生部（34）から流出した再生側空気を全て室外へ排出する場合に比べて、除湿システムの効率を上げることができる。

つまり、吸着ロータ（31）の再生部（34）から流出した再生側空気を室外へ流出させてしまうと、再生側の吸着熱交換器（22，24）へ供給される空気の風量を保つため、除湿システムへ室外空気を多く取り込まなければならず、室外空気の量が多くなると、外気冷却熱交換器（61）の消費エネルギが増加する分だけ、除湿システムの効率が下がってしまう。また、吸着ロータ（31）の再生部（34）から流出した再生側空気を室外へ流出させてしまうと、吸着ロータ（31）の再生側空気の温度よりも低い空気（外気冷却熱交換器（61）の出口空気）を再生側の吸着熱交換器（22，24）へ供給しなければならず、再生側の吸着熱交換器（22，24）の再生能力が低下して、除湿システムの効率が下がってしまう。

しかしながら、本実施形態の除湿システムでは、吸着ロータ（31）の再生部（34）の再生側空気を再生側の吸着熱交換器（22，24）へ供給することにより、除湿システムの効率を向上させることができる。

《その他の実施形態》
前記実施形態については、以下のような構成としてもよい。

本実施形態では、再生側の吸着熱交換器（22，24）へ外気冷却熱交換器（61）で除湿した空気を供給し、吸着ロータ（31）の再生部（34）へ吸着側の吸着熱交換器（22，24）で除湿した空気を供給していたが、これに限定されず、例えば、室外から取り込んだ空気を直接的に再生側の吸着熱交換器（22，24）と吸着ロータ（31）の再生部（34）とに供給するようにしてもよい。この場合であっても、本実施形態と同様に、調湿空間（S）の空気を排気通路（50）へ戻さなくてもよくなり、万一、排気通路（50）から給気通路（40）へ再生側空気が洩れた場合でも、汚染された調湿空間（S）の空気が排気通路（50）へ供給されないので、調湿空間（S）の汚染された空気が給気通路（40）を通じて調湿空間（S）へ戻ることがない。

なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。

以上説明したように、本発明は、除湿した空気を室内へ供給する除湿システムについて有用である。

10 除湿システム
20 第１除湿ユニット
22 第１吸着熱交換器
24 第２吸着熱交換器
25 四方切換弁（冷媒流路切換機構）
26 第１流路切換部（空気通路切換機構）
27 第２流路切換部（空気通路切換機構）
30 第２除湿ユニット
31 吸着ロータ
40 給気通路
50 排気通路
60 第３除湿ユニット
61 外気冷却熱交換器
65 再生熱交換器（空気加熱器）
70a 冷媒回路
S 調湿空間

Claims (3)

1. 空気を除湿する吸着処理を前段と後段で行う２つの除湿ユニット（20,30）として、
   吸着側と再生側とに交互に切り換えられる２つの吸着熱交換器（22，24）を有し、給気通路（40）を流れる室外空気の水分を前記給気通路（40）に配置された前記吸着側の吸着熱交換器（22，24）で吸着し、排気通路（50）に配置された前記再生側の吸着熱交換器（22，24）に吸着した水分を前記排気通路（50）を流れる再生側空気へ放出する、吸着処理の前段側となる第１除湿ユニット（20）と、
   前記給気通路（40）と前記排気通路（50）とに跨って回転可能に設けられた吸着ロータ（31）と前記排気通路（50）に設けられた空気加熱部（65）とを有し、第１除湿ユニット（20）で除湿された後の前記給気通路（40）の処理側空気の水分を前記給気通路（40）に位置する前記吸着ロータ（31）の吸着部（32）で吸着し、前記排気通路（50）に位置する吸着ロータ（31）の再生部（34）に吸着した水分を前記空気加熱部（65）で加熱された再生側空気へ放出する、吸着処理の後段側となる第２除湿ユニット（30）とを備え、
   前記第２除湿ユニット（30）で除湿された処理側空気が、前記給気通路（40）を通じて調湿空間（S）へ供給され、前記調湿空間（S）の空気が、直接的に室外へ放出されるように構成されていることを特徴とする除湿システム。
2. 請求項１において、
   前記排気通路（50）は、前記給気通路（40）から分岐するように設けられていることを特徴とする除湿システム。
3. 請求項１又は２において、
   前記第１除湿ユニット（20）は、前記２つの吸着熱交換器（22，24）が冷凍サイクルの冷媒回路（20a）に接続され、前記２つの吸着熱交換器（22，24）を吸着側となる蒸発器と再生側となる凝縮器とに交互に切り換える冷媒流路切換機構（25）と、処理側空気が蒸発器となる吸着熱交換器（22，24）へ導かれ且つ再生側空気が凝縮器となる吸着熱交換器（22，24）へ導かれるように空気の流れを切り換える空気側切換機構（26,27）とを有し、
   前記排気通路（50）には、前記吸着ロータ（31）の再生部（34）の下流側に前記再生側の吸着熱交換器（22，24）が配置されていることを特徴とする除湿システム。

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