JP6073163B2 - 空調システム及びその運転方法 - Google Patents

Description

本発明は、屋外から取り込んだ空気を屋内へ供給する給気通路と、屋内から取り出した空気を屋外へ排気する排気通路と、空気が通流する複数の領域間で通気性吸湿体からなるデシカントロータを回転駆動させて当該空気の除湿及び加湿を行うロータ部とを備え、少なくとも冷房運転を実行可能な空調システム及びその運転方法に関する。

上記のような空調システムとして、ロータ部を複数備えたものが知られている（特許文献１を参照）。
当該特許文献１に開示の空調システムでは、その図１に示されるように、屋外から取り込んだ空気を屋内へ供給する給気通路１２と、屋内の空気を吸い出して屋外へ排気する排気通路１４とを備え、ロータ部として、給気通路１２に配設される第１給気領域３ａと第１給気領域３ａの下流側に配設される第２給気領域３ｂとの間で第１デシカントロータ３を回転駆動させる第１ロータ部と、給気通路１２における第１給気領域３ａと第２給気領域３ｂとの間に配設された第３給気領域１ａと排気通路１４に配設される第１排気領域１ｂとの間で第２デシカントロータ１を回転駆動させる第２ロータ部とを備えている。
更に、給気通路１２で第１給気領域３ａと第３給気領域３ｂとの間を通流する空気と排気通路１４で第１排気領域１ｂの上流側を通流する空気とを熱交換する第１熱交換部４と、給気通路１２で第３給気領域１ａと第２給気領域３ｂとの間を通流する空気と排気通路１４で第１熱交換部４と第１排気領域１ｂとの間を通流する空気とを熱交換する第２熱交換部２と、排気通路１４で第２熱交換部２を通流した後の空気を加熱する加熱部１６とを備えている。
上述の構成により、特許文献１に開示の空調システムでは、冷房運転時において、屋外から取り込まれた空気を、第１ロータ部の第１給気領域３ａで除湿し、第１熱交換部４にて冷却し、第２ロータ部の第３給気領域１ａで除湿し、第２熱交換部２にて冷却し、第１ロータ部の第２給気領域３ｂで再生して、屋外空気よりも低湿・低温の空調用空気として、屋内へ供給することができる。

更に、出願人は、空調性能の改良を図るべく、上記特許文献１に開示の技術の改良発明として、図５に示す空調システムを開発した。
当該空調システムでは、図５に示すように、特許文献１に開示の構成における第１熱交換部４に替えて、第１給気領域Ｄ１ａの上流側における給気通路Ｒ１から分岐した第１作用通路Ｒ３を備え、当該第１作用通路Ｒ３を通流する空気と、給気通路Ｒ１で第１給気領域Ｄ１ａと第２給気領域Ｄ２ａとの間を通流する空気とを熱交換する第３熱交換部１０を備えている。
当該構成により、図５に示す空調システムでは、冷房運転時において、冷房運転時において、屋外から取り込まれた空気を、第１ロータ部Ｄ１の第１給気領域Ｄ１ａで除湿し、第３熱交換部１０にて冷却し、第２ロータ部Ｄ２の第３給気領域Ｄ２ａで除湿し、第２熱交換部１１にて冷却し、第１ロータ部Ｄ１の第１排気領域Ｄ１ｂで再生して、屋外空気よりも低湿・低温の空調用空気として、屋内へ供給することができる。
尚、図５の各通路部位Ｐ１〜Ｐ１１での流体の温度・相対湿度・絶対湿度・流量、及びＰ１２、Ｐ１３での温水の温度・流量は、図９の表に示している。

特開２００８−５７９５３号公報

上記特許文献１に開示の技術、及び図５に示される提案の空調システムでは、何れも、冷房運転時において、給気通路を通流する空調用の空気が、第１ロータ部の第１給気領域及び第２給気領域を通流する構成を採用している。このため、第１ロータ部の吸湿側である第１給気領域を通流する空気の流量と、再生側である第２給気領域を通流する空気の流量とが、同一となり、それらを各別に調整することができない。即ち、当該構成では、第１ロータ部の吸湿側の空気流量と、再生側の空気流量とを各別に調整できないことにより、空調用の空気の湿度・温度の調整が制限されていたため、改善の余地があった。

本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、比較的簡易な構成を採用しながらも、空調用の空気の湿度・温度等を調整する空調性能を高めることができる空調システム及びその運転方法を提供することにある。

上記目的を達成するための空調システムは、
室外から取り込んだ空気を室内へ供給する給気通路と、室内から取り出した空気を室外へ排気する排気通路と、空気が通流する複数の領域間で通気性吸湿体からなるデシカントロータを回転駆動させて当該空気の除湿及び加湿を行うロータ部とを備え、少なくとも冷房運転を実行可能な空調システムであって、その特徴構成は、
室外から取り込んだ空気を通流する第１作用通路及び第２作用通路を、前記給気通路とは別に備え、
前記ロータ部として、
前記給気通路に配置される第１給気領域と前記排気通路に配置される第１排気領域との間で第１デシカントロータを回転駆動させる第１ロータ部と、
前記給気通路における前記第１給気領域よりも下流側に配置される第２給気領域と前記第１作用通路に配置される第１作用領域との間で第２デシカントロータを回転駆動させる第２ロータ部と、
前記給気通路における前記第１給気領域よりも上流側に配置される第３給気領域と前記第２作用通路に配置される第２作用領域との間で第３デシカントロータを回転駆動させる第３ロータ部とを備え、
前記冷房運転時において、前記給気通路における前記第１給気領域と前記第２給気領域との間の空気を、前記排気通路を通流する空気で冷却する第１熱交換部と、
前記冷房運転時において、前記給気通路における前記第３給気領域と前記第１給気領域との間の空気と、前記第２作用通路における前記第２作用領域の上流側の空気とを熱交換させる第２熱交換部と、
前記冷房運転時において、前記排気通路における前記第１排気領域の上流側の空気を加熱する第１冷房用加熱部と、
前記冷房運転時において、前記第２作用通路における前記第２熱交換部と前記第２作用領域との間の空気を加熱する第２冷房用加熱部とを備える点にある。

上記特徴構成によれば、特に、冷房運転時において、給気通路を通流する空調用の空気が、第３ロータ部の第３給気領域で除湿され、第２熱交換部にて冷却され、第１ロータ部の第１給気領域で除湿され、第１熱交換部にて冷却され、第２ロータ部の第２給気領域で冷却されて、屋外空気よりも低温・低湿となった状態で、室内へ供給されている。
ここで、本発明では、上記給気通路とは別に、室外から取り込んだ空気を通流する第１作用通路、第２作用通路、及び室内から取り出した空気を室外へ排気する排気通路とを備えており、当該排気通路を通流する空気が第１ロータ部の第１排気領域を通過すると共に、第１作用通路を通流する空気が第２ロータ部の第１作用領域を通過し、第２作用通路を通流する空気が第３ロータ部の第２作用領域を通過する。
これにより、第１ロータ部、第２ロータ部、及び第３ロータ部の夫々に設けられるデシカントロータにおいて、その複数の領域を通流する空気流量を各別に設定できるようになる。この結果、空調用の空気の温度及び湿度の調整幅を広げ、空調性能を高めることができる。

本発明の空調システムの更なる特徴構成は、
前記給気通路を通流する空気流量と、前記排気通路を通流する空気流量と、前記第１作用通路を通流する空気流量と、前記第２作用通路を通流する空気流量とを、各別に調整可能な空気流量調整機構を備える点にある。

上記特徴構成によれば、空気流量調整機構が、給気通路、排気通路、第１作用通路、及び第２作用通路の夫々を通流する空気流量を各別に調整できるから、それにより、第１、第２、第３デシカントロータの夫々の複数の領域を通流する空気流量を各別に調整して、所望の空調性能を発揮できる。

本発明の空調システムの更なる特徴構成は、
前記第２作用通路の前記第２作用領域の下流側を、前記排気通路の前記第１排気領域の下流側へ接続させる第２接続部を備え、
前記排気通路の前記第２接続部の下流側には、前記排気通路を通流する空気と前記第２作用通路を通流する空気の双方を吸入して室外へ送り出す送風手段が設けられている点にある。

上記特徴構成によれば、送風手段が、排気通路の第２接続部の下流側に設けられているから、当該送風手段により、排気通路を通流する空気と第２作用通路を通流する空気の双方を吸入することができ、夫々の通路に対して各別に送風手段を設ける場合に比べて、構成の簡素化を図ることができる。

本発明の空調システムの更なる特徴構成は、
前記給気通路と前記第１作用通路と前記第２作用通路とに室外の空気を供給する単一の共通供給路が設けられている点にある。

上記特徴構成によれば、単一の共通供給路により、給気通路、第１作用通路、及び第２作用通路とに室外の空気を供給するから、構成を簡素化できる。

本発明の空調システムの更なる特徴構成は、
暖房運転時において、前記給気通路における前記第１給気領域の上流側の空気を加熱する暖房用加熱部を備え、
前記排気通路は、前記暖房運転時において、前記室内から取り出した空気を前記第１熱交換部をバイパスさせるバイパス路を有する点にある。

暖房運転時には、給気通路を通流する空調用の空気のうち、第１ロータ部の第１給気領域を通過する空気は比較的高温になっており、第１熱交換部にて排気通路を通流する比較的低温の空気と熱交換させると温度が低下する虞があるため、第１熱交換部に排気通路を通流する空気を通過させないことが好ましい。一方で、排気通路を通流する空気は、第１ロータ部の第１排気領域へ通過させる必要がある。
上記特徴構成によれば、排気通路が、第１熱交換部をバイパスするバイパス路を備えているから、暖房運転時において、排気通路を通流する空気を、第１熱交換部を通過させることなく、比較的低温を維持した状態で、第１ロータ部の第１排気領域を通過させることができ、第１ロータ部の加湿作用を効果的に得ながら暖房運転を実行できる。

これまで説明してきた空調システムの運転方法の特徴構成は、
前記第１ロータ部、前記第２ロータ部、及び前記第３ロータ部を駆動状態とし、前記バイパス路に空気を通流しない非バイパス状態で前記排気通路に空気を通流し、前記第１作用通路に空気を通流し、前記第２作用通路に空気を通流している状態で、前記給気通路を通流する空気を屋内に供給する前記冷房運転を実行する点にある。

上記特徴構成によれば、屋内を冷房する冷房運転を適切に実行できる。

これまで説明してきた空調システムの運転方法の特徴構成は、
前記第１ロータ部及び前記第２ロータ部を駆動状態とし、前記第３ロータ部を停止状態とし、前記バイパス路に空気を通流するバイパス状態で前記排気通路に空気を通流し、前記第１作用通路に空気を通流し、前記第２作用通路に空気を通流していない状態で、前記給気通路を通流する空気を屋内に供給する前記暖房運転を実行する点にある。

上記特徴構成によれば、屋内を暖房する暖房運転を適切に実行できる。

これまで説明してきた空調システムの運転方法の特徴構成は、
前記暖房運転で投入エネルギ量を低減した運転である暖房セーブ運転において、
前記第１ロータ部を駆動状態とし、前記第２ロータ部及び第３ロータ部を停止状態とし、前記バイパス路に空気を通流するバイパス状態で前記排気通路に空気を通流し、前記第１作用通路に空気を通流せず、前記第２作用通路に空気を通流していない状態で、前記給気通路を通流する空気を屋内に供給する点にある。

上記特徴構成によれば、第２ロータを非駆動状態とし、第１作用通路に空気を通流させないので、その分だけ投入エネルギ量を低減でき、暖房運転において投入エネルギ量の少ない運転である暖房セーブ運転を適切に実行できる。

本発明に係る空調システムの冷房運転を示す概略構成図 本発明に係る空調システムの暖房セーブ運転を示す概略構成図 本発明に係る空調システムの暖房運転を示す概略構成図 デシカントロータの吸湿側と再生側とを通流する空気の流量比と空調性能の関係を示すグラフ図 従来技術を示す概略構成図 本発明の空調システムで冷房運転の実行時において、図１に示す各通路部位での流体の温度・湿度・流量等を示す表 本発明の空調システムで暖房セーブ運転の実行時において、図１に示す各通路部位での流体の温度・湿度・流量等を示す表 本発明の空調システムで暖房運転の実行時において、図１に示す各通路部位での流体の温度・湿度・流量等を示す表 図５の従来技術の空調システムで冷房運転の実行時において、図５に示す各通路部位での流体の温度・湿度・流量等を示す表

本願の空調システム１００は、比較的簡易な構成を維持しながらも、空調対象空間の屋内に供給される空調用の空気の温度・湿度等を調整する空調性能を向上させたものに関する。
本発明の空調システム１００について、図１〜４、６〜８に基づいて説明する。
本発明の空調システム１００は、屋外から取り込んだ空気を屋内へ供給する給気通路Ｒ１と、屋内から取り出した空気を屋外へ排気する排気通路Ｒ２と、給気通路Ｒ１とは別に屋外から取り込んだ空気を通流する第１作用通路Ｒ３及び第２作用通路Ｒ４とを備えている。そして、給気通路Ｒ１、排気通路Ｒ２、第１作用通路Ｒ３、及び第２作用通路Ｒ４を通流する空気の除湿・加湿を行うべく、空気が通流する複数の領域間で通気性吸湿体からなるデシカントロータＤ１ｃ、Ｄ２ｃ、Ｄ３ｃを回転駆動させる第１ロータ部Ｄ１、第２ロータ部Ｄ２、及び第３ロータ部Ｄ３とを備えて構成されている。
尚、第１作用通路Ｒ３の下流端は、排気通路Ｒ２に第１接続部Ｋ１で接続されていると共に、第２作用通路Ｒ４は、第２接続部Ｋ２により排気通路Ｒ２に接続されている。給気通路Ｒ１及び排気通路Ｒ２の夫々の出口部には、夫々の通路から空気を吸入する第１ファンＦ１、第２ファンＦ２が設けられている。当該第１ファンＦ１、第２ファンＦ２を作動させることにより、給気通路Ｒ１、排気通路Ｒ２、第１作用通路Ｒ３、及び第２作用通路Ｒ４の夫々に空気が通流する。ここで、第２ファンＦ２は、その作動により、排気通路Ｒ２、第１作用通路Ｒ３、および第２作用通路Ｒ４の３通路の空気を通流させる送風手段として働く。
尚、詳細については後述するが、排気流路Ｒ２には、その通路を通流する空気の流量を調整可能な流量調整弁２１、２２が設けられており、第１作用通路Ｒ３には、その通路を通流する空気の流量を調整可能な流量調整弁２４が設けられており、第２作用通路Ｒ４には、その通流を通流する空気の流量を調整可能な流量調整弁２３が設けられている。第１ファンＦ１、第２ファンＦ２の回転速度、及び当該流量調整弁２１、２２、２３、２４の開度を調整することにより、給気通路Ｒ１、排気通路Ｒ２、第１作用通路Ｒ３、及び第２作用通路Ｒ４の夫々を通流する空気の流量を、各別に調整可能に構成されている。当該流量調整弁２１、２２、２３、２４、第１ファンＦ１、及び第２ファンＦ２が、空気流量調整機構として働く。
また、給気通路Ｒ１と第１作用通路Ｒ３との双方には、単一の共通供給路Ｒ０から空気が供給されており、構成の簡素化を図っている。

第１ロータ部Ｄ１、第２ロータ部Ｄ２、及び第３ロータ部Ｄ３の構成について説明する。第１ロータ部Ｄ１、第２ロータ部Ｄ２、及び第３ロータ部Ｄ３は、実質的に同一の構成を有するので、以下では、第１ロータ部Ｄ１の構成について説明する。
第１ロータ部Ｄ１に設けられるデシカントロータＤ１ｃは、モータ等の回転機構部Ｍ１により、回転される回転軸に中心部が固定されて比較的ゆっくりした所定の回転速度で回転駆動し、複数の通路に配設される領域Ｄ１ａ、Ｄ１ｂを横断する姿勢で配設された円盤状又は円柱状の部材として構成されている。当該デシカントロータＤ１ｃは、回転軸に沿う方向に貫通する多数の通路が形成されたハニカム状に形成されており、各領域Ｄ１ａ、Ｄ１ｂにおいて空気がデシカントロータＤ１ｃを貫通する状態で通過する。当該デシカントロータＤ１ｃは、ゼオライト、シリカゲル、活性炭等の公知の吸着剤を担持して、通気性吸湿体とされている。
このようなデシカントロータＤ１ｃを備えたロータ部Ｄ１は、複数の領域Ｄ１ａ、Ｄ１ｂのうち、一方の領域に比較的低温の空気が通過することにより、当該空気がデシカントロータＤ１ｃの吸湿時の放熱作用による温度上昇を伴って除湿され、それによりデシカントロータＤ１ｃは空気の水分を吸着した状態となる。その水分を吸着したデシカントロータＤ１ｃの部分が上記回転駆動により他方の領域に移動することになる。
一方、複数の領域Ｄ１ａ、Ｄ１ｂのうち他方の領域に比較的高温の空気が通過することで、その空気はデシカントロータＤ１ｃの放湿時の吸熱作用による温度低下を伴って加湿され、それによりデシカントロータＤ１ｃは上記吸着した水分を脱着させて再生されることとなる。その再生されたデシカントロータＤ１ｃの部分が上記回転駆動により上記一方の領域に移動することになる。
このようにして、ロータ部Ｄ１は、複数の領域Ｄ１ａ、Ｄ１ｂを通過する夫々の空気の除湿と加湿とを行うことができるように構成されている。

上述の如く空気の除湿・加湿を実行可能な第１ロータ部Ｄ１は、給気通路Ｒ１に配置される第１給気領域Ｄ１ａと排気通路Ｒ２で第１接続部Ｋ１より下流側に配置される第１排気領域との間で第１デシカントロータＤ１ｃを回転駆動させるように構成されている。
第２ロータ部Ｄ２は、給気通路Ｒ１における第１給気領域よりも下流側に配置される第２給気領域Ｄ２ａと第１作用通路Ｒ３に配置される第１作用領域Ｄ２ｂとの間で第２デシカントロータＤ２ｃを回転駆動させる。
第３ロータ部Ｄ３は、給気通路Ｒ１における第１給気領域Ｄ１ａよりも上流側に配置された第３給気領域Ｄ３ａと第２作用通路Ｒ４に配設された第２作用領域Ｄ３ｂとの間で第３デシカントロータＤ３ｃをモータ等の回転駆動部Ｍ３により回転駆動する。

さらに、本空調システム１００にあっては、各通路を通流する空気を加熱・冷却するべく、以下の如く構成されている。
給気通路Ｒ１における第１給気領域Ｄ１ａと第２給気領域Ｄ２ａとの間の空気と、排気通路Ｒ２の第１接続部Ｋ１の上流側を通流する空気とを熱交換する第１熱交換部１１が設けられている。
また、給気通路Ｒ１における第３給気領域Ｄ３ａと第１給気領域Ｄ１ａとの間の空気と、第２作用通路Ｒ４における第２作用領域Ｄ３ｂの上流側の空気とを熱交換する第２熱交換部１３が設けられている。
本発明においては、当該第１熱交換部１１及び第２熱交換部１３は、直交式の顕熱交換器により構成している。
尚、図２に示す回路状態での暖房セーブ運転時（暖房運転に含まれる概念で、暖房運転より省エネの運転）、図３に示す回路状態での暖房運転時では、給気通路Ｒ１を通流する空気のうち、第１ロータ部Ｄ１の第１給気領域Ｄ１ａを通過した後の空気は、比較的高温になっており、第１熱交換部１１にて排気通路Ｒ２を通流する比較的低温の空気と熱交換させると、その温度が低下する虞があるため、第１熱交換部１１に排気通路Ｒ２を通流する空気を通過させないことが好ましい。一方で、第１ロータ部Ｄ１の第１排気領域Ｄ１ｂには、その領域に位置する第１デシカントロータＤ１ｃに吸湿させるべく、空気を通過させる必要がある。そこで、排気通路Ｒ２は、暖房セーブ運転時及び暖房運転時において、第１熱交換部１１をバイパスするバイパス路Ｒ２ａを備えると共に、排気通路Ｒ２を通流する空気を、第１熱交換部１１を通過する側とバイパス路Ｒ２ａを通流する側とで切り換える開閉弁２１、２２が設けられている。尚、当該開閉弁２１、２２は、上述した流量調整弁２１、２２により実現できる。

排気通路Ｒ２には、第１接続部Ｋ１の下流側で、第１ロータ部Ｄ１の第１排気領域Ｄ１ｂの上流側を通流する空気を加熱する第１冷房用加熱部１２が設けられている。当該第１冷房用加熱部１２は、図示しない熱源により加熱された温水が通流する湯水通路Ｒ６と、第１排気領域Ｄ１ｂの上流側の排気通路Ｒ２とが、互いを通流する流体が熱交換可能な状態で配設されており、温水の熱により空気が加熱される。
第２作用通路Ｒ４には、第２熱交換部１３と第２作用領域Ｄ３ｂとの間を通流する空気を加熱する第２冷房用加熱部１４が設けられている。当該第２冷房用加熱部１４には、第１冷房用加熱部１２を通過した後の湯水を通流する湯水通路Ｒ６と、第２熱交換部１３と第２作用領域Ｄ３ｂとの間の第２作用通路Ｒ４とが、互いに通流する流体が熱交換可能な状態で配設されており、湯水の熱により空気が加熱される。
尚、これら第１冷房用加熱部１２、第２冷房用加熱部１４及び第２熱交換部１３は、すべて冷房運転時には作動状態となるが、暖房セーブ運転時及び暖房運転時には、第２作用通路Ｒ４に空気を通流せず、また上記第１冷房用加熱部１２及び第２冷房用加熱部１４に湯水を通流せずに、いずれも熱交換が為されない非作動状態となる。

給気通路Ｒ１には、第３ロータ部Ｄ３の第３給気領域Ｄ３ａの上流側を通流する空気を加熱する暖房用加熱部１０が設けられている。当該暖房用加熱部１０は、図示しない熱源により加熱された温水が通流する温水通路Ｒ５と、第３給気領域Ｄ３ａの上流側の給気通路Ｒ１とが、互いを通流する流体が熱交換可能な状態で配設されており、温水の熱により空気が加熱される。

次に、これまで説明した空調システム１００により実行される、冷房運転、暖房セーブ運転、及び暖房運転を、記載順に説明する。
〔冷房運転〕
冷房運転時には、図１に示すように、暖房用加熱部１０は、その温水通路Ｒ５に温水を通流しない非作動状態であり、第１冷房用加熱部１２及び第２冷房用加熱部１４は、その温水通路Ｒ６に温水を通流する作動状態であり、排気通路Ｒ２は、第１熱交換部１１に空気を通流させる状態（非バイパス状態）であり、第１ロータ部Ｄ１、第２ロータ部Ｄ２、及び第３ロータ部Ｄ３は、駆動状態である。
当該状態において、給気通路Ｒ１を通流する空気は、非作動状態の暖房用加熱部１０を通過し、第３ロータ部Ｄ３の第３給気領域Ｄ３ａにて除湿され、第２熱交換部１３にて第２作用通路Ｒ４を通流する低温の空気との熱交換により降温し、第１ロータ部Ｄ１の第１給気領域Ｄ１ａにて除湿され、第１熱交換部１１で屋内から取り出された低温の空気との熱交換により降温し、第２ロータ部Ｄ２の第２給気領域Ｄ２ａにて降温した後、比較的低温・低湿の空調用の空気ＳＡとなって、屋内に供給される。
第１作用通路Ｒ３を通流する空気は、第２ロータ部Ｄ２の第１作用領域Ｄ２ｂにて昇温した後、第１接続部Ｋ１にて排気通路Ｒ２を通流する空気と合流する。
第２作用通路Ｒ４を通流する空気は、第２熱交換部１３にて給気通路Ｒ１を通流する比較的高温の空気との熱交換により昇温し、第２冷房用加熱部１４にて加熱された後、第３ロータ部Ｄ３の第２作用領域Ｄ３ｂを通過し、その領域に位置する第３デシカントロータＤ３ｃを再生した後、第２接続部Ｋ２にて排気通路Ｒ２を通流する空気と合流する。
排気通路Ｒ２を通流する空気は、第１熱交換部１１で給気通路Ｒ１を通流する比較的高温の空気との熱交換により昇温し、第１接続部Ｋ１にて第１作用通路Ｒ３を通流する空気と合流し、作動状態の第１冷房用加熱部１２にて加熱された後、第１ロータ部Ｄ１の第１排気領域Ｄ１ｂを通過して、その領域に位置する第１デシカントロータＤ１ｃを再生した後、排気ＥＡとして屋外へ排出される。
尚、当該冷房運転時において、図１の各通路部位Ｐ１〜Ｐ１５での空気の温度・相対湿度・絶対湿度・流量、及びＰ１６〜Ｐ１８での温水の温度・流量を、図６の表に示している。当該構成により、空調用の空気は、図９の表に示す従来技術のものよりも、低温側・低湿側に調整できる。

〔暖房セーブ運転〕
暖房セーブ運転は、上述したように、投入エネルギを低減した状態で実行できる省エネの暖房運転である。当該暖房セーブ運転時には、図２に示すように、暖房用加熱部１０は、その温水通路Ｒ５に温水を通流する作動状態であり、第１冷房用加熱部１２及び第２冷房用加熱部１４は、その温水通路Ｒ６に温水を通流しない非作動状態であり、排気通路Ｒ２は、空気を第１熱交換部１１の側に通流させずバイパス路Ｒ２ａの側に通流させる通流状態（バイパス状態）であり、第１ロータ部Ｄ１は駆動状態であり、第２ロータ部Ｄ２及び第３ロータ部Ｄ３は停止状態である。
つまり、当該暖房セーブ運転では、単一のロータ部のみを駆動状態としている。
当該状態において、給気通路Ｒ１を通流する空気は、作動状態の暖房用加熱部１０を通過し加熱され、停止状態の第３ロータ部Ｄ３の第３給気領域Ｄ３ａを通過し、第２熱交換部１３を熱交換しない状態で通過し、第１ロータ部Ｄ１の第１給気領域Ｄ１ａを通過し加湿され、第１熱交換部１１を熱交換しない状態で通過し、停止状態の第２ロータ部Ｄ２の第２給気領域Ｄ２ａを通過し、比較的高温・高湿の空調用の空気ＳＡとなって、屋内へ供給される。
第１作用通路Ｒ３には、第２ロータ部Ｄ２は停止状態でありその第１作用領域Ｄ２ｂに空気を通流させる必要がないため、空気を通流させない。
排気通路Ｒ２を通流する空気は、バイパス路Ｒ２ａを通流し、非作動状態の第１冷房用加熱部１２を通過し、第１ロータ部Ｄ１の第１排気領域Ｄ１ｂを通過して、その領域に位置する第１デシカントロータＤ１ｃにて除湿された後、排気ＥＡとして屋外へ排出される。
尚、当該暖房セーブ運転時において、図２の各通路部位Ｐ１〜Ｐ５での空気の温度・相対湿度・絶対湿度・流量、及びＰ６、Ｐ７での温水の温度・流量を、図７の表に示している。

〔暖房運転〕
暖房運転は、上述した暖房セーブ運転と比較して、投入エネルギの大きい暖房運転であり、当該暖房運転時における空調用の空気ＳＡは、上記暖房セーブ運転時における空調用の空気ＳＡと比較して高湿にできる。当該暖房運転時には、図３に示すように、暖房用加熱部１０は、その温水通路Ｒ５に温水を通流する作動状態であり、第１冷房用加熱部１２及び第２冷房用加熱部１４は、その温水通路Ｒ６に温水を通流しない非作動状態であり、排気通路Ｒ２は、空気を第１熱交換部１１の側に通流させずバイパス路Ｒ２ａの側に通流させる通流状態（バイパス状態）であり、第１ロータ部Ｄ１、第２ロータ部Ｄ２は、何れも駆動状態であり、第３ロータ部Ｄ３が停止状態である。
つまり、当該暖房運転では、２つのロータ部を駆動状態としている。
当該状態において、給気通路Ｒ１を通流する空気は、作動状態の暖房用加熱部１０を通過し加熱され、停止状態の第３ロータ部Ｄ３の第３給気領域Ｄ３ａを通過し、第２熱交換部１３を熱交換しない状態で通過し、駆動状態の第１ロータ部Ｄ１の第１給気領域Ｄ１ａを通過し加湿され、第１熱交換部１１を熱交換しない状態で通過し、駆動状態の第２ロータ部Ｄ２の第２給気領域Ｄ２ａを通過して加湿され、比較的高温・高湿の空調用の空気ＳＡとなって、屋内へ供給される。
第１作用通路Ｒ３を通流する空気は、駆動状態の第２ロータ部Ｄ２の第１作用領域Ｄ２ｂを通過して吸湿された後、第１接続部Ｋ１にて排気通路Ｒ２を通流する空気と合流する。
排気通路Ｒ２を通流する空気は、バイパス路Ｒ２ａを通流し、第１接続部Ｋ１にて第１作用通路Ｒ３を通流する空気と合流し、非作動状態の第１冷房用加熱部１２を通過し、第１ロータ部Ｄ１の第１排気領域Ｄ１ｂを通過して、その領域に位置する第１デシカントロータＤ１ｃにて除湿された後、排気ＥＡとして屋外へ排出される。これにより、第１排気領域Ｄ１ｂには、排気通路Ｒ２を通流する空気と第１作用通路Ｒ３を通流する空気とを合わせた大流量の空気を通流できるから、当該空気の有する湿分を、その領域に位置する第１デシカントロータＤ１ｃに良好に吸湿させることができ、その領域に位置する第１デシカントロータＤ１ｃが第１給気領域Ｄ１ａに位置したときに、当該第１給気領域Ｄ１ａを通過する空調用の空気ＳＡを十分に加湿することができる。
尚、当該暖房運転時において、図３に示す各通路部位Ｐ１〜Ｐ８での空気の温度・相対湿度・絶対湿度・流量、及びＰ９、Ｐ１０での温水の温度・流量を、図８の表に示している。

本願は、ロータ部Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３の複数の領域の夫々を通流する空気の流量を、各別に調整可能な構成を採用することにより、屋内に供給される空調用の空気の温度・湿度を調整する空調能力を調整可能にしている。
以下、当該構成の性能を評価する試験を以下に説明する。当該試験では、ロータ部のデシカントロータ（日本エクスラン工業（株）『エクスロータ』（コルゲートサイズ：ｓｓ、厚み１００ｍｍ、直径２１０ｍｍ）を４０ｒｐｈ（ｈ^-1）の回転速度で回転させ、当該デシカントロータに対し、温度が３０℃で相対湿度が６０％の吸湿側空気と、温度が３２℃で相対湿度が２５％の再生側空気とを、それらの流量比を変化させながら通流し、各流量比における吸湿効率（理想的に吸湿した場合の吸湿量に対する実際の吸湿量の割合）・及び再生効率（理想的に再生した場合の再生量に対する実際の再生量の割合）を求めた。
また、デシカントロータの通流前と通流後の吸湿側空気の温度及び湿度と、再生側空気の温度及び湿度を測定し、吸湿側空気及び再生側空気の夫々につき、単位絶対湿度変化量当たりの温度変化量を求めた。
試験結果を図４のグラフ図に示す。

図４の試験結果を示すグラフ図からわかるように、吸湿側空気と再生側空気との流量比を変化させることにより、デシカントロータの吸湿効率、及び再生効率を変化できていることがわかる。
具体的には、吸湿効率は、吸湿側空気流量／再生側空気流量の値が大きくなるほど、低くなる傾向があり、再生効率は、吸湿側空気流量／再生側空気流量の値が大きくなるほど、大きくなる傾向がある。
また、吸湿側空気及び再生側空気の夫々において、単位湿度変化量当たりの温度変化量についても、吸湿側空気流量／再生側空気流量の値に依存して、変化していることがわかる。
以上より、吸湿側空気流量／再生側空気流量を制御することにより、ロータ部における空調能力を調整できることがわかる。

〔別実施形態〕
（１）上記実施形態では第２接続部Ｋ２の下流側に、ファンＦ２を設け、当該ファンＦ２が、第１接続部Ｋ１及び第２接続部Ｋ２への接続前の複数の通路（排気通路Ｒ２、第１作用通路Ｒ３、第２作用通路Ｒ４）から空気を吸入し下流側へ送り出す構成で、夫々の通路における空気流量は、通路に設けられる流量調整弁の開度の調整により、各別に調整する構成を示した。
しかしながら、上記実施形態においては、第１接続部Ｋ１又は第２接続部Ｋ２の上流側で、複数の通路の夫々に、ファンを設ける構成を採用しても構わない。この場合、各通路を流れる空気流量の調整は、ファンの回転速度を調整すれば足りるため、流量調整弁を省略することができる。

（２）上記実施形態では、第１作用通路Ｒ３を排気通路Ｒ２に接続する第１接続部Ｋ１を備える構成を示したが、当該第１接続部Ｋ１を省略した構成を採用しても構わない。即ち、第１作用通路Ｒ３は排気通路Ｒ２に接続せず、第１作用通路Ｒ３を通流する空気が、第２ロータ部Ｄ２の第１作用領域Ｄ２ｂを通過した直後に、屋外へ排出される構成を採用しても構わない。
また、第２作用通路Ｒ４を排気通路Ｒ２に接続する第２接続部Ｋ２を備える構成を示したが、当該第２接続部Ｋ２を省略した構成を採用しても構わない。即ち、第２作用通路Ｒ４を排気通路Ｒ２に接続せず、第１作用通路Ｒ３を通流する空気が、第３ロータ部Ｄ３の第２作用領域Ｄ３ｂを通過した直後に、屋外へ排出する構成を採用しても構わない。

（３）上記実施形態において、第１熱交換部１１は、直交式の顕熱交換器を採用したが、別に、顕熱交換ロータを有する顕熱ロータ部を採用しても構わない。当該構成を採用する場合、給気通路Ｒ１を通流する空気を、顕熱ロータ部の一部の領域に通過させると共に、排気通路Ｒ２を通流する空気を、顕熱ロータ部の他部の領域を通過させ、当該一部の領域と他部の領域を横断する状態で顕熱交換ロータを配設し、顕熱交換ロータを回転駆動するモータ等の回転駆動部を設ける。
これにより、冷房運転時においては、顕熱ロータ部を駆動状態とすることで、給気通路Ｒ１を通流する空気と排気通路Ｒ２を通過する空気とを熱交換させる。一方、暖房セーブ運転時、暖房運転時には、顕熱ロータ部を停止状態とすることで、給気通路Ｒ１を通流する空気と排気通路Ｒ２を通過する空気とを熱交換させずに通過させる。
当該構成にあっては、バイパス路Ｒ２ａ及び流量調整弁２１、２２を省略できる。

（４）上記実施形態では、排気通路Ｒ２を通流する空気の流量を調整すると共に、排気通路Ｒ２を通流する空気を第１熱交換部１１を通過する側とバイパス路Ｒ２ａを通流する側とで切り換える弁として、第１熱交換部１１の側へ導かれる空気が通流する通路に設けられる流量調整弁２１と、バイパス路Ｒ２ａに設けられる流量調整弁２２とを備える構成を示した。
しかしながら、当該構成は、排気通路Ｒ２で第１熱交換部１１の側とバイパス路Ｒ２ａの側とに分岐する分岐部に切替弁２３を備えると共に、その上流側に流量調整機能を有する流量調整弁を備える構成等、適宜変更することができる。

（５）上記実施形態では、暖房セーブ運転において、第１作用通路Ｒ３に空気を通流させない例を示したが、当該第１作用通路Ｒ３に空気を通流させても構わない。これにより、第１ロータ部Ｄ１の第１排気領域Ｄ１ｂにおける第１デシカントロータＤ１ｃへの吸湿量を増加させ、第１ロータ部Ｄ１の第１給気領域Ｄ１ａを通過する空調用の空気を、より十分に加湿することができる。

本発明の空調システム及びその運転方法は、比較的簡易な構成を採用しながらも、空調用の空気の湿度・温度等を調整する空調性能を高めることができる空調システム及びその運転方法として、有効に利用可能である。

１０ ：暖房用加熱部
１１ ：第１熱交換部
１２ ：第１冷房用加熱部
１３ ：第２熱交換部
１４ ：第２冷房用加熱部
Ｄ１ ：第１ロータ部
Ｄ１ａ ：第１給気領域
Ｄ１ｂ ：第１排気領域
Ｄ１ｃ ：第１デシカントロータ
Ｄ２ ：第２ロータ部
Ｄ２ａ ：第２給気領域
Ｄ２ｂ ：第１作用領域
Ｄ２ｃ ：第２デシカントロータ
Ｄ３ ：第３ロータ部
Ｄ３ａ ：第３給気領域
Ｄ３ｂ ：第２作用領域
Ｄ３ｃ ：第３デシカントロータ
Ｋ１ ：第１接続部
Ｋ２ ：第２接続部
Ｒ０ ：共通供給路
Ｒ１ ：給気通路
Ｒ２ ：排気通路
Ｒ２ａ ：バイパス路
Ｒ３ ：第１作用通路
Ｒ４ ：第２作用通路
ＯＡ ：屋外の空気
ＳＡ ：空調用の空気
ＥＡ ：排気
ＲＡ ：屋内の空気

Claims (8)

1. 室外から取り込んだ空気を室内へ供給する給気通路と、室内から取り出した空気を室外へ排気する排気通路と、空気が通流する複数の領域間で通気性吸湿体からなるデシカントロータを回転駆動させて当該空気の除湿及び加湿を行うロータ部とを備え、少なくとも冷房運転を実行可能な空調システムであって、
   室外から取り込んだ空気を通流する第１作用通路及び第２作用通路を、前記給気通路とは別に備え、
   前記ロータ部として、
   前記給気通路に配置される第１給気領域と前記排気通路に配置される第１排気領域との間で第１デシカントロータを回転駆動させる第１ロータ部と、
   前記給気通路における前記第１給気領域よりも下流側に配置される第２給気領域と前記第１作用通路に配置される第１作用領域との間で第２デシカントロータを回転駆動させる第２ロータ部と、
   前記給気通路における前記第１給気領域よりも上流側に配置される第３給気領域と前記第２作用通路に配置される第２作用領域との間で第３デシカントロータを回転駆動させる第３ロータ部とを備え、
   前記冷房運転時において、前記給気通路における前記第１給気領域と前記第２給気領域との間の空気を、前記排気通路を通流する空気で冷却する第１熱交換部と、
   前記冷房運転時において、前記給気通路における前記第３給気領域と前記第１給気領域との間の空気と、前記第２作用通路における前記第２作用領域の上流側の空気とを熱交換させる第２熱交換部と、
   前記冷房運転時において、前記排気通路における前記第１排気領域の上流側の空気を加熱する第１冷房用加熱部と、
   前記冷房運転時において、前記第２作用通路における前記第２熱交換部と前記第２作用領域との間の空気を加熱する第２冷房用加熱部とを備える空調システム。
2. 前記給気通路を通流する空気流量と、前記排気通路を通流する空気流量と、前記第１作用通路を通流する空気流量と、前記第２作用通路を通流する空気流量とを、各別に調整可能な空気流量調整機構を備える請求項１に記載の空調システム。
3. 前記第２作用通路の前記第２作用領域の下流側を、前記排気通路の前記第１排気領域の下流側へ接続させる第２接続部を備え、
   前記排気通路の前記第２接続部の下流側には、前記排気通路を通流する空気と前記第２作用通路を通流する空気の双方を吸入して室外へ送り出す送風手段が設けられている請求項１又は２に記載の空調システム。
4. 前記給気通路と前記第１作用通路と前記第２作用通路とに室外の空気を供給する単一の共通供給路が設けられている請求項１〜３の何れか一項に記載の空調システム。
5. 暖房運転時において、前記給気通路における前記第１給気領域の上流側の空気を加熱する暖房用加熱部を備え、
   前記排気通路は、前記暖房運転時において、前記室内から取り出した空気を前記第１熱交換部をバイパスさせるバイパス路を有する請求項１〜４の何れか一項に記載の空調システム。
6. 請求項５に記載の空調システムの運転方法であって、
   前記第１ロータ部、前記第２ロータ部、及び前記第３ロータ部を駆動状態とし、前記バイパス路に空気を通流しない非バイパス状態で前記排気通路に空気を通流し、前記第１作用通路に空気を通流し、前記第２作用通路に空気を通流している状態で、前記給気通路を通流する空気を屋内に供給する前記冷房運転を実行する空調システムの運転方法。
7. 請求項５に記載の空調システムの運転方法であって、
   前記第１ロータ部及び前記第２ロータ部を駆動状態とし、前記第３ロータ部を停止状態とし、前記バイパス路に空気を通流するバイパス状態で前記排気通路に空気を通流し、前記第１作用通路に空気を通流し、前記第２作用通路に空気を通流していない状態で、前記給気通路を通流する空気を屋内に供給する前記暖房運転を実行する空調システムの運転方法。
8. 請求項５に記載の空調システムの運転方法であって、
   前記暖房運転で投入エネルギ量を低減した運転である暖房セーブ運転において、
   前記第１ロータ部を駆動状態とし、前記第２ロータ部及び第３ロータ部を停止状態とし、前記バイパス路に空気を通流するバイパス状態で前記排気通路に空気を通流し、前記第１作用通路に空気を通流せず、前記第２作用通路に空気を通流していない状態で、前記給気通路を通流する空気を屋内に供給する空調システムの運転方法。

Images