JPH0814600A - デシカント型空調機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 構造が簡単で取り扱いが容易である上に、室
内の温度及び湿度を互いに独立に制御することができる
デシカント型空調機を提供する。 【構成】 互いに逆向きの排気通路Ａと給気通路Ｂとを
仕切壁２を介して隣接させ、両通路Ａ，Ｂで水分を移動
させる吸放湿手段３を設けると共に、吸放湿手段３の両
側に両通路Ａ，Ｂ間で熱の移動を行う熱交換手段４及び
５を設け、更に各通路Ａ，Ｂの上流側の熱交換手段４，
５と吸放湿ドラム３との間にそれぞれ加熱器６，７を設
けると共に、排気通路Ａの熱交換手段４の上流側に加湿
器８を設けた。 【効果】 ２組の熱交換手段及び加熱器のいずれか一方
を停止することによって、簡単に冷暖房の切り替えがで
き、また暖房時における加湿量を任意に設定できるよう
になったので、特に暖房立ち上がり時の加湿量不足を解
消でき、また加湿の際に吸放湿手段がフィルタの役目を
するので、水道水中の塩素やカルシウム分の空気中への
混入が防止できる上に、排気中の臭気成分が給気側へ混
入するおそれもない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、換気の際に給気と排気
との間で熱交換を行わせると共に水分の授受を行わせ
る、所謂デシカント型の空調機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来よりデシカント（吸湿材）を用いて
冷房や暖房を行う空調方式が、例えば特開平５−３０１
０１４号公報等により公知である。図８はその構造を示
したもので、筒状ハウジング１を仕切壁２で二分して形
成した両通路Ａ，Ｂの一方に給気を他方に排気を互いに
逆向きに通過させ、同図（ｂ）に示すように、軸方向に
通気性を有するハニカム構造の回転ドラム３，４を、両
通路Ａ，Ｂを遮るように仕切壁２の２箇所に貫設して、
吸放湿ドラム３にはハニカム体の表面にシリカゲル，活
性炭等の乾燥剤を塗着、あるいは表面処理により付着せ
しめると共に、熱交換ドラム４にはアルミニウム箔等の
金属薄板あるいはセラミックのような蓄熱体を使用し、
更に低温側の通路Ｂにおいて、流入側すなわち熱交換ド
ラム４の外側に加湿器５を、両ドラム３，４間に加熱器
６をそれぞれ設けたものである。

【０００３】図８（ａ）の構成において、冷房運転時に
は、高温側通路Ｂに戸外から熱い給気（外気）が流れ込
み、低温側通路Ａに室内側から空調された冷たい排気が
流れ込む。排気は加湿器８で加湿冷却されたのち、熱交
換ドラム４で戸外からの給気と熱交換して温度上昇し、
加熱器６によって更に加熱されたのち、吸放湿ドラム３
の吸着剤の脱水を行う。従って戸外からの高温高湿の給
気は、まず吸放湿ドラム３で除湿されたのち、熱交換ド
ラム４で冷却されることになる。このようにデシカント
型空調機は、単に給気と排気との熱交換をするだけの空
調機に比し、給気の冷却と共に除湿をも行うことができ
るという利点を有すると同時に、排気通路Ｂの入口側に
設けた加湿器５が排気から気化熱を奪って温度上昇する
ために、熱交換ドラム４における熱交換効率が向上し、
更に加熱器６で十分乾燥させることによって吸放湿ドラ
ム３による給気の除湿効果を高めることができる。

【０００４】次に暖房運転時には、図８（ｂ）に示すよ
うに、ハウジング１の両端に接続されている給排気ダク
トを切り替えて運転する。このとき加湿器８は、後述す
るように運転しても効果がないために、通常運転しな
い。同図において、高温側通路Ｂには室内側から暖かい
排気が流れ込み、低温側通路Ａには戸外から冷たい給気
が流れ込む。給気は熱交換ドラム４で排気から熱を受け
取って温度上昇し、加熱器６によって更に加熱されたの
ち、吸放湿ドラム３で排気から水分を受け取って加湿さ
れる。このようにデシカント方式によれば、暖房時にお
いても、室内への給気を加熱すると共に加湿をも行うこ
とができ、良質の暖房が得られるという利点がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし上述の従来構成
は、冷房運転時と暖房運転時とで給排気の流れ方向を切
り替えてやらなければならないので、給排気配管が複雑
で大形化するという欠点があり、またその対策としてハ
ウジング１を１８０度回転させる方法も考えられた（特
開平６−３２１号）が、回転機構や密閉手段が複雑にな
る上に、給排気配管ばかりでなく加湿器５や加熱器６へ
の冷水や温水あるいは燃料ガスの配管も着脱しなければ
ならなず、操作も複雑になるという問題があった。また
特に暖房立ち上がり時には、室内が乾燥しているために
加湿量が不足し易く、また定常運転時にも温度と湿度を
互いに独立に制御できないために、きめ細かな空調がで
きないという問題があった。本発明は上述の問題点に鑑
み、給排気配管の切り替えや本体の回転等を必要とせ
ず、構造が簡単で取り扱いが容易である上に、室内の温
度及び湿度を互いに独立に制御することができるこの種
のデシカント型空調機を提供することを目的とするもの
である。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明によるデシカント
型空調機は、図１に示すように、互いに逆向きの排気通
路Ａと給気通路Ｂとを仕切壁２を介して隣接させ、両通
路Ａ，Ｂに吸湿材を交互に露出させることにより高湿度
側から低湿度側へ水分を移動させる吸放湿手段３を設け
ると共に、この吸放湿手段３の両側に熱媒又は蓄熱体を
両通路Ａ，Ｂ間で移動させることにより高温側から低温
側へ熱の移動を行う熱交換手段４及び５を設け、更に各
通路Ａ，Ｂの上流側の熱交換手段４，５と吸放湿ドラム
３との間にそれぞれ加熱器６，７を設けると共に、排気
通路Ａの熱交換手段４の上流側に加湿器８を設けて、冷
房時には図２（ａ）に示すように、吸放手段３、室内側
の熱交換手段４、排気通路Ａの加熱器６及び加湿器８を
運転し、暖房時には図２（ｂ）に示すように、吸放湿手
段３、室外側の熱交換手段５、給気通路Ｂの加熱器７及
び加湿器８を運転するようにしたものである。なお図２
（ａ）及び（ｂ）において、運転される機器は実線で示
し、使用されず停止中の機器は点線で示してある。

【０００７】

【作用】上述の構成において、冷房運転時には図２
（ａ）に実線で示すように、室外側の熱交換手段５及び
給気通路Ｂの加熱器７は停止して、吸放湿手段３，室内
側の熱交換手段４，排気通路Ａの加熱器６及び加湿器８
のみで運転を行うと共に、換気ファン９及び１０によ
り、給気通路Ｂには戸外の熱い空気を送り込み、排気通
路Ａには室内側から空調された冷たい空気を送り込む。
排気は加湿器８で加湿冷却されたのち、熱交換ドラム４
で戸外からの熱い給気から熱を受け取って温度上昇し、
加熱器６によって更に加熱されたのち、吸放湿手段３で
吸湿材を乾燥させることによって、給気からの水分を受
け取る。従って戸外からの高温高湿の給気は、まず吸放
湿手段３で除湿されたのち、熱交換手段４で冷却され、
低温・低湿度の空気として室内に供給されることにな
る。

【０００８】次に暖房運転時には、図２（ｂ）に実線で
示すように、室内側の熱交換手段４及び排気通路Ａの加
熱器６を停止し、吸放湿手段３，室外側の熱交換ドラム
５，給気通路Ｂの加熱器７及び加湿器８のみで運転を行
う。なお加湿器８は、通常は起動時にのみ運転し、室内
の湿度が定常状態に達したのちは停止させる。同図にお
いて、給気通路Ｂには戸外から冷たい空気が流れ込み、
排気通路Ａには室内から空調された暖かい空気が流れ込
むが、冷たい給気は熱交換手段５で排気から熱を受け取
って温度上昇し、加熱器７によって更に加熱されたの
ち、吸放湿手段３で排気から水分を受け取って加湿され
る。こうして室内に温かくて適度に湿った空気が供給さ
れることになる。上述のように、本発明の構成によれ
ば、図８に示すような従来のデシカント型空調機に熱交
換手段５と加熱器７を各１個付加するのみで、給排気配
管を切り替えたり、あるいは空調機本体１を回転したり
することなく、冷房と暖房の切り替えが可能となる。

【０００９】また暖房運転の初期においては、室内が乾
燥しているために、図８（ｂ）に示したような従来方式
では排気から給気へ移動する水分が少なく、室内の湿度
がなかなか設定値に達しないという欠点があったが、本
発明構成によれば、暖房初期に加湿器８を運転すること
によって、吸放湿手段３を通じて給気に効率的に加湿す
ることができる。もちろん図８（ｂ）の従来構成におい
ても、低温側の通路Ａの加湿器８を運転すれば理論的に
は給気への加湿は可能であるが、実際には冬期の低温の
外気から更に気化熱を奪うような加湿を行っても殆ど効
果がない。この点本発明構成では、高温側の排気通路Ａ
で室内からの暖かい排気に加湿を行うので、十分な加湿
量を確保することができ、これが吸放湿手段３を通じ
て、加熱乾燥されている給気に伝達されるので、十分に
給気を加湿することができるのである。

【００１０】

【実施例】図１は本発明の一実施例を示したもので、吸
放湿手段３及び熱交換手段４，５は、同図（ｂ）に示す
ように、いずれもハニカム構造の多孔体１１を備えた回
転ドラムとして構成され、それぞれドラムが仕切壁２を
貫通して両通路を遮るように設けられている。吸放湿ド
ラム３の通気孔の内面にはシリカゲル、活性炭等の吸湿
材が塗布、化学処理等の手段で付着されており、３〜６
分に１回程度の速さで回転駆動されている。また熱交換
ドラム４，５は、通気性のハニカム多孔体がアルミニウ
ム箔で構成され、毎分１０数回程度の速さで回転駆動さ
れるものであるが、多孔体１１を断熱材よりなる隔板１
２で複数の区画に分割しておき、ドラム停止時に隔板１
２を仕切壁２に一致させてドラム４，５を停止させるよ
うにすれば、熱交換ドラム停止時における両通路Ａ，Ｂ
間の熱の漏洩を防止することができる。また多孔体１１
をセラミックで構成した場合は、ドラムの回転数は毎分
数回程度でよい。またハウジング１は必ずしも円筒形で
ある必要はなく、少なくとも回転ドラム３，４，５の部
分で各通路Ａ，Ｂの断面が半月状となっておればよい。
なお熱交換手段４，５の構造は、ドラムに限定されるこ
とはなく、例えば両通路Ａ，Ｂ間にフィン付きコイルで
熱媒を循環させるようにしてもよい。また加熱器６，７
は、ガス給湯器から温水が供給されるコイルで形成して
もよく、ガスバーナの直火あるいは電熱ヒ−タを用いて
形成してもよい。また加湿器８は水道水を噴霧器で散布
するものである。

【００１１】図３は本発明の冷房時すなわち図２（ａ）
の構成による動作例を空気図で示したもので、横軸は乾
球温度、縦軸は絶対湿度、Ｓは飽和曲線である。室内の
空気はA1の状態（例えば２７℃，絶対湿度１１ｇ／ｋｇ
（相対湿度５０％））で空調機の排気通路Ａに入り、加
湿器８でA2の状態（２０．３℃，１３．７ｇ／２ｇ（９
０％））まで加湿されたのち、B2の状態の給気と熱交換
してA3の状態に達し、更に加熱器６で加熱されてA4（８
０℃，１３．７ｇ／ｋｇ）まで温度上昇する。このとき
の排気Ａの変化A2→A3→A4及び給気Ｂの変化B2→B3は、
水分の出入りがないので横軸と平行で逆向きとなり、A2
→A3とB2→B3の長さは等しい。次にこの高温の排気A4
へ、相対湿度の高い外気B1（例えば３０℃，１６ｇ／ｋ
ｇ（６０％））から、吸放湿ドラム３を通じて水分の移
動が行われる。このときの排気Ａの変化A4→A5及び給気
Ｂの変化B3→B4は、熱量の出入りが少ないので、断熱変
化よりもやや緩やかな傾きで逆向き平行となり、また吸
湿量と放湿量が等しいので、ほぼ同じ長さとなる。また
室内へ供給される空気の温度・湿度条件は、加熱器６に
おける加熱量により調節することができる。

【００１２】次に図４は本発明の暖房時すなわち図２
（ｂ）の構成において、室内の温度及び湿度が定常状態
（２２℃，６．６ｇ（４０％））に達して、加湿器８が
停止している時の動作例を示したものである。いま室内
の空気をA1（１５℃，絶対湿度５ｇ／ｋｇ（相対湿度４
７．５％））、外気をB1（５℃，３．７ｇ／ｋｇ（７０
％））と仮定して、室内へ供給される空気の設定値をB4
（３２℃，８．０ｇ／ｋｇ（４０％））とすると、給気
通路Ｂに入った外気は熱交換ドラム５により加熱されて
B2となり、これを更に加熱器７でB3（４７℃，３．７ｇ
／ｋｇ（６％））の状態まで加熱する。このB3の給気
が、吸放湿ドラム３を通じて室内からの排気A1（２２
℃，６．６ｇ／ｋｇ（４０％））から水分を受け取り、
気化熱により温度低下して、B4の状態で室内へ供給され
るのである。

【００１３】図５は暖房立ち上がり時に加湿器８を運転
しない場合の動作を示したもので、いま仮に室内がA1
（１５℃，５ｇ／ｋｇ（４７．５％））、戸外がB1（５
℃，３．７ｇ（７０％））の状態にあり、室内へ供給す
る空気の温度を３２℃に設定すると、立ち上がり時は室
内の温度（１５℃）が定常時（２２℃）と比べて低いの
で、吸放湿ドラム３で授受される水分の量が、（ｂ）図
の場合の４．３ｇと比較して３．６ｇと少なく、従って
室内へ供給される空気B4の加湿量が不足して、なかなか
室内の湿度が設定値（４０％）に達しない。

【００１４】図６は、暖房立ち上がり時に加湿器８を運
転した場合の動作を示したもので、図５の場合と同様、
室内がA1（１５℃，５ｇ／ｋｇ）、戸外がB1（５℃，
３．７ｇ（７０％））として、室内へ供給する空気の温
度を３２℃に設定する。室内から排気通路Ａに入った空
気A1は、まず加湿器８で加湿されてA2の状態（１０℃，
７．０ｇ／ｋｇ）となり、この状態でB3（５２℃，３．
７％）まで加熱されている給気通路Ｂ内の空気と水分の
授受を行うので、授受される水分は図５の場合の３．６
ｇに比し、５．８ｇと多くなり、その結果室内へ３２℃
で供給される空気への湿度を９．５ｇ／ｋｇと高くする
ことができる、それだけ室内の湿度を設定値に早く近付
けることができるのである。

【００１５】なお図６において、加湿器８の水散布量を
オンオフあるいは比例制御すれば、A1→A2の長さを任意
に変えることができ、それによって室内の湿度を制御す
ることが可能であり、また加熱器７の加熱量を制御する
ことにより、B2→B3の長さを任意に変えて、室内温度を
制御することが可能である。図７はその状態を示したも
ので、矢印イは加熱器７を制御した場合に給気Ｂの状態
B4が変化する様子を示し、矢印ロは加湿器８を制御した
場合に状態B4が変化する様子を示している。

【００１６】

【発明の効果】本発明によるデシカント型空調機は、従
来のように給排気配管を切り替えたり機器本体を１８０
度回転したりしなくても、２組の熱交換手段及び加熱器
のいずれか一方を停止することによって冷暖房の切り替
えができるので、取り扱いがきわめて簡単になる上に、
それを熱交換手段５及び加熱器７を各１個追加するとい
うきわめて簡単な構成で実現できるので、大幅なコスト
ダウンが可能であり、また暖房時における加湿量の調節
が可能になり、目標湿度を任意に設定できるようになっ
たので、特に暖房立ち上がり時の加湿量不足を解消し得
る上に、室内の温度と湿度を互いに独立に制御できるよ
うになったので、きめ細かい良質の暖房が可能であり、
更に暖房時の加湿が、吸放湿手段３での凝縮及び蒸発を
介して行われるので、この吸放湿手段がフィルタの役目
をして、室内に循環させる空気へ直接水を噴霧する方式
では避けることができなかった水道水中の塩素やカルシ
ウム分の空気中への混入を防止できる上に、排気中の臭
気成分が給気側へ混入するおそれもないという利点があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明の一実施例の概略横断面図、
（ｂ）は同上の要部斜視図。

【図２】（ａ）及び（ｂ）は同上の使用状態を示す概略
横断面図。

【図３】本発明による空調機の冷房運転時の動作を示す
空気図。

【図４】同上の暖房運転時の動作を示す空気図。

【図５】同上の暖房立ち上がり時に加湿器を停止させた
状態を示す空気図。

【図６】同上の暖房立ち上がり時に加湿器を運転した状
態を示す空気図。

【図７】同上の温度及び湿度の設定値を変化させた場合
の状態を示す空気図。

【図８】（ａ）は従来例の概略横断面図、（ｂ）は同上
の使用の一態様を示す概略横断面図。

【符号の説明】

１ 本体又は筒状ハウジング ２ 仕切壁 ３ 吸放湿手段又は吸放湿ドラム ４，５ 熱交換手段又は熱交換ドラム ６，７ 加熱器 ８ 加湿器 ９，１０ 換気ファン １１ 多孔体 １２ 隔板

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いに逆向きの排気通路と給気通路とを
   仕切壁を介して隣接させ、両通路に吸湿剤を交互に露出
   させることにより高湿度側から低湿度側へ水分を移動さ
   せる吸放湿手段を設けると共に、該吸放湿手段の両側に
   熱媒又は蓄熱体を両通路間で移動させることにより高温
   側から低温側へ熱の移動を行う熱交換手段を設け、更に
   各通路の上流側の熱交換手段と吸放湿ドラムとの間にそ
   れぞれ加熱器を設けると共に、排気通路の熱交換手段の
   上流側に加湿器を設けて、冷房時には吸放湿手段、室内
   側の熱交換手段、室内側の加熱器及び加湿器を運転し、
   暖房時には吸放湿手段、室外側の熱交換手段、室外側の
   加熱器及び加湿器を運転するようにして成るデシカント
   型空調機。
2. 【請求項２】 上記吸放湿手段として、通気性の多孔体
   を備えた回転ドラムを該ドラムが仕切壁を貫通して両通
   路を遮るように設けて、上記通気孔の内面にシリカゲ
   ル、活性炭等の吸湿材を付着せしめて成る請求項１記載
   のデシカント型空調機。
3. 【請求項３】 上記熱交換手段として、通気性の多孔体
   を備えた回転ドラムを該ドラムが両通路を遮るように仕
   切壁に貫設して、上記多孔体を金属、セラミック等の蓄
   熱材で構成して成る請求項１記載のデシカント型空調
   機。
4. 【請求項４】 加熱器による加熱量及び加湿器の水散布
   量を制御することにより、室内の温度及び湿度を互いに
   独立に制御するようにして成る請求項１記載のデシカン
   ト型空調機。