JPH09178291A - デシカント空調装置 - Google Patents

デシカント空調装置

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JPH09178291A JP33323495A JP33323495A JPH09178291A JP H09178291 A JPH09178291 A JP H09178291A JP 33323495 A JP33323495 A JP 33323495A JP 33323495 A JP33323495 A JP 33323495A JP H09178291 A JPH09178291 A JP H09178291A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 デシカント空調のエネルギ効率を高めたデシ
カント空調装置を提供すること。 【解決手段】 高圧および低圧で作動する2つのサイク
ルからなる吸収ヒートポンプ(又は冷凍機)の高圧吸収
器(11)の吸収熱および低圧凝縮器(4)の凝縮熱を
加熱源としたデシカントロータ(103)のデシカント
材を再生し、低圧蒸発器(3)の蒸発熱を冷却熱源とし
て空調空間(101)に供給する処理空気を冷却する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、加熱および冷却用
の熱源として吸収ヒートポンプを使用するデシカント空
調装置に関する。
【0002】
【従来の技術】デシカント空調装置は米国特許第2,7
00,537号明細書に記載されている。この公知例に
示されたデシカント式空調装置では、デシカント(吸湿
剤)の再生のための熱源として、100〜150℃程度
の温度の熱源を必要とし、もっぱら電気ヒータやボイラ
が熱源として用いられていた。最近になってデシカント
の改良により、60〜80℃の温度でもデシカントの再
生ができるデシカント空調装置が開発され、温度の低い
熱源で運転が可能になった。
【0003】図6はこのように改良された公知のデシカ
ント式空調装置の空調機(以下デシカント空調機と称す
る)の実施例を示し、図7は図6の実施例の空調機の運
転状態を示したモリエル線図である。図6の図中符号1
01は空調空間、102は送風機、103は処理空気お
よび再生空気と選択的に接することができるデシカント
材を内包したデシカントロータ、104は顕熱熱交換
器、105は加湿器、106は加湿器の給水配管、10
7〜111は空調空気の空気通路、130は再生空気の
送風機、120は温水と再生空気の熱交換器(加熱
器)、121は顕熱熱交換器、122、123は温水配
管、124〜129は再生空気の空気通路である。また
図中、丸で囲ったアルファベットK〜Vは、図7と対応
する空気の状態を示す記号であり、SAは給気を、RA
は還気を、OAは外気を、EXは排気を表わす。
【0004】この従来装置の作用について説明すると、
図6において、空調される室内101の空気(処理空
気)は経路107を経て送風機102に吸引され昇圧さ
れて経路108をへてデシカントロータ103に送られ
デシカントロータの吸湿剤で空気中の水分を吸着され絶
対湿度が低下する。また吸着の際、吸着熱によって空気
は温度上昇する。湿度が下がり温度上昇した空気は経路
109を経て顕熱熱交換器104に送られ外気(再生空
気)と熱交換して冷却される。冷却された空気は経路1
10を経て加湿器105に送られ水噴射または気化式加
湿によって等エンタルピ過程で温度低下し経路111を
経て空調空間101に戻される。
【0005】デシカントはこの過程で水分を吸着したた
め、再生が必要で、この従来例では外気を用いて次のよ
うに行われる。外気(OA)は経路124を経て送風機
130に吸引され昇圧されて顕熱熱交換器104に送ら
れ、処理空気を冷却して自らは温度上昇し経路125を
経て次の顕熱熱交換器121に流入し、再生後の高温の
空気と熱交換して温度上昇する。さらに顕熱熱交換器1
21を出た再生空気は経路126を経て温水熱交換器1
20に流入し温水によって加熱され60〜80℃まで温
度上昇し、相対湿度が低下する。相対湿度が低下した再
生空気はデシカントロータ103を通過してデシカント
ロータの水分を除去する。デシカントロータ103を通
過した再生空気は経路128を経て顕熱熱交換器121
に流入し、再生前の再生空気の余熱を行ったのち経路1
29を経て排気として外部に捨てられる。
【0006】これまでの過程をモリエル線図を用いて説
明すると、図7において、空調される室内101の空気
(処理空気:状態K)は経路107を経て送風機102
に吸引され昇圧されて経路108をへてデシカントロー
タ103に送られデシカントロータの吸湿剤で空気中の
水分を吸着され絶対湿度が低下するとともに吸着熱によ
って空気は温度上昇する(状態L)。湿度が下がり温度
上昇した空気は経路109を経て顕熱熱交換器104に
送られ外気(再生空気)と熱交換して冷却される(状態
M)。冷却された空気は経路110を経て加湿器105
に送られ水噴射または気化式加湿によって等エンタルピ
過程で温度低下し(状態P)、経路111を経て空調空
間101に戻される。このようにして室内の還気(K)
と給気(P)との間にはエンタルピ差ΔQが生じ、これ
によって空調空間101の冷房が行われる。
【0007】デシカントの再生は次のように行われる。
外気(OA:状態Q)は経路124を経て送風機130
に吸引され昇圧されて顕熱熱交換器104に送られ、処
理空気を冷却して自らは温度上昇し(状態R)経路12
5を経て次の顕熱熱交換器121に流入し、再生後の高
温の空気と熱交換して温度上昇する(状態S)。さらに
顕熱熱交換器121を出た再生空気は経路126を経て
加熱器120に流入し温水によって加熱され60〜80
℃まで温度上昇し、相対湿度が低下する(状態T)。相
対湿度が低下した再生空気はデシカントロータ103を
通過してデシカントロータの水分を除去する(状態
U)。デシカントロータ103を通過した再生空気は経
路128を経て顕熱熱交換器121に流入し、再生前の
再生空気の余熱を行って自らは温度低下した(状態V)
のち経路129を経て排気として外部に捨てられる。こ
のようにしてデシカントの再生と処理空気の除湿、冷却
をくりかえし行うことによって、デシカントによる空調
が行われていた。
【0008】このように構成されたデシカント空調のエ
ネルギ効率を示す動作係数(COP)は図7における冷
房効果ΔQを再生加熱量ΔHで除した値(ΔQ/ΔH)
で示されるが、従来のデシカント空調では、初期のもの
と比べて再生用空気加熱のための温水の作用温度は低下
したものの、デシカントの再生熱源にはボイラを使用
し、依然として燃料の持つ1の熱量の質の高いエネルギ
(エクセルギ)を100℃未満の低い温度で1未満の熱
量としてしか利用していなかったため、他の熱駆動の冷
凍機(例えば2重効用吸収冷凍機)を用いて空気を冷却
除湿する空調システムに比べて、動作係数(COP)が
低い欠点があった。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明は前述した点に
鑑みてなされたもので、ボイラの代りとなる熱源機とし
て、再生空気加熱用に外部から加えられる駆動入力熱量
と低温から汲み上げた蒸発熱とを加えた熱量が取り出せ
る80〜100℃程度の中間温度の加熱源と、デシカン
ト空調サイクル中に行われる処理空気を冷却する過程で
更に空気を冷却しうる冷却用の10℃程度の冷却源を併
せて供給できる吸収ヒートポンプ(冷凍機を含む)を熱
源として組合せすることによって、デシカント空調のエ
ネルギ効率を高め、従来からの冷凍機を用いて空気を冷
却除湿する空調システムのエネルギ効率を上回るデシカ
ント空調装置を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、加熱お
よび冷却用と熱源として吸収ヒートポンプを使用するデ
シカント空調装置において、吸収ヒートポンプは、低圧
蒸発器と、その低圧蒸発器よりも高い圧力で作動する高
圧蒸発器と、低圧吸収器と、その低圧吸収器よりも高い
圧力で作動する高圧吸収器と、再生器と、凝縮器とを備
え、かつ前記低圧吸収器の吸収熱で高圧蒸発器を加熱す
るように低圧吸収器と高圧蒸発器とが熱交換関係を形成
する熱交換手段を有し、かつ低圧蒸発器で蒸発した冷媒
を低圧吸収器が吸収し、かつ高圧蒸発器で蒸発した冷媒
を高圧吸収器が吸収するよう構成されており、デシカン
ト材の再生を行うための加熱器が高圧吸収器および凝縮
器と熱交換する加熱経路を有し、空調空間に供給する処
理空気の冷却器が低圧蒸発器と熱交換する冷却経路を有
している。
【0011】さらに本発明によれば、デシカント材が処
理空気および再生空気と選択的に接することができるデ
シカントロータと、処理空気と再生空気とを熱交換媒体
とする顕熱熱交換器とを備え、前記加熱器が再生空気を
加熱しており、前記冷却器が前記顕熱熱交換器と空調空
間との間の経路に設けられて低圧蒸発器の蒸発熱を冷却
熱源として処理空気の冷却を行うようになっている。
【0012】デシカント空調用の熱源として、前述のよ
うに構成した本発明の吸収ヒートポンプまたは冷凍機を
組合せたデシカント空調装置によって、再生器に加えら
れる駆動入力熱量に低圧蒸発器の蒸発熱を加えた熱量に
相当する熱量の熱を、凝縮熱および高圧吸収器の吸収熱
として利用熱媒体即ちデシカント再生用の80〜100
℃程度の中間温度の加熱源として利用することができ、
さらに低圧蒸発器の蒸発熱を、デシカント空調サイクル
中に行われる空気を冷却する過程に10℃程度の冷却熱
源として利用することができるため、デシカント再生の
ために必要な1次エネルギが節約できるとともに、冷房
効果が増し、従って動作係数が高いデシカント空調シス
テムを提供することができる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係るデシカント空
調装置の一実施例を図1乃至図5を参照して説明する。
【0014】図1は本発明に係るデシカント空調装置の
基本構成を示す図であり、このうち吸収ヒートポンプの
部分は、低圧蒸発器3、低圧蒸発器よりも高い圧力で作
動する高圧蒸発器13、低圧吸収器1、低圧吸収器より
も高い圧力で作動する高圧吸収器11、再生器2、凝縮
器4、および吸収溶液の第1の熱交換器5、第2の熱交
換器15をおもな構成機器とし、かつ前記低圧吸収器1
の吸収熱で高圧蒸発器13を加熱するよう低圧吸収器1
と高圧蒸発器13が熱交換装置21すなわち図示の例で
は伝熱管を形成し、かつ低圧蒸発器3で蒸発した冷媒を
低圧吸収器1が吸収し、かつ高圧蒸発器13で蒸発した
冷媒を高圧吸収器11が吸収するよう構成する。
【0015】このように構成された吸収ヒートポンプの
吸収溶液経路は、低圧吸収器1を出た溶液が第1の熱交
換器5、第2の熱交換器15を経由して再生器2に流入
し、再生器2を出た溶液が第2の熱交換器15を経由し
て、高圧吸収器11に流入し、高圧吸収器11を出た溶
液が第1の熱交換器5を経由して低圧吸収器1に還流す
るよう構成する。
【0016】さらに吸収ヒートポンプの冷媒経路は、再
生器2で発生した冷媒蒸気が凝縮器4に流入し、凝縮器
4を出た冷媒は2つに分流して、1つの経路は絞り機構
7を経由して低圧蒸発器3に流入し低圧蒸発器3で蒸発
した後低圧吸収器1に流入して溶液系統に吸収される経
路となり、もう1つの経路は絞り機構17を経由して高
圧蒸発器13に流入し高圧蒸発器13で蒸発した後高圧
吸収器11に流入して溶液系統に吸収される経路となる
よう構成する。
【0017】また高圧吸収器の吸収熱および凝縮器の凝
縮熱を加熱源として取出す搬送媒体(温水)の経路は高
圧吸収器の吸収器伝熱管30から凝縮器伝熱管31の順
に通過して熱交換するよう構成し、かつ低圧蒸発器の蒸
発熱を冷却熱源として取出す搬送媒体(冷水)の経路は
低圧蒸発器の伝熱管32に接続して構成する。図1では
このように構成された吸収ヒートポンプの温水配管と冷
水配管を以下に示すデシカント空調機とをそれぞれ冷水
ポンプ160、温水ポンプ150を介して接続したもの
である。
【0018】図1のデシカント空調装置の空調機の部分
は以下に示すよう構成されている。空調空間101は処
理空気の送風機102の吸い込み口と経路107を介し
て接続し、送風機102の吐出口はデシカントロータ1
03と経路108を介して接続し、デシカントロータ1
03の処理空気の出口は再生空気と熱交換関係にある顕
熱熱交換器104と経路109を介して接続し、顕熱熱
交換器104の処理空気の出口は冷水熱交換器115と
経路110を介して接続し、冷却器115の処理空気の
出口は加湿器105と経路119を介して接続し、加湿
器105の処理空気の出口は空調空間101と経路11
1を介して接続して処理空気のサイクルを形成する。
【0019】一方、再生用の空気経路は、外気を再生空
気用の送風機130の吸い込み口と経路124を介して
接続し、送風機130の吐出口は処理空気と熱交換関係
にある顕熱熱交換器104と接続し、顕熱熱交換器10
4の再生空気の出口は別の顕熱熱交換器121の低温側
入口と経路125を介して接続し、顕熱熱交換器121
の低温側出口は加熱器120と経路126を介して接続
し、加熱器120の再生空気の出口はデシカントロータ
103の再生空気入口と経路127を介して接続し、デ
シカントロータ103の再生空気の出口は顕熱熱交換器
121の高温側入口と経路128を介して接続し、顕熱
熱交換器121の高温側出口は外部空間と経路129を
介して接続して再生空気を外部から取り入れて、外部に
排気するサイクルを形成する。
【0020】前記加熱器120の熱媒体(温水)入口は
経路122を介して吸収ヒートポンプの温水経路の高圧
吸収器11の出口に接続し、加熱器120の温水出口は
経路123および温水ポンプ150を介して吸収ヒート
ポンプの温水経路の凝縮器4の入口に接続する。また前
記冷却器115の冷水入口は経路117を介して吸収ヒ
ートポンプの冷水経路の低圧蒸発器3の出口に接続し、
冷却器115の冷水出口は経路118およびポンプ16
0を介して吸収ヒートポンプの冷水経路の低圧蒸発器3
の入口に接続する。なお図中、丸で囲ったアルファベッ
トK〜Vは、図4と対応する空気の状態を示す記号であ
り、SAは給気を、RAは還気を、OAは外気を、EX
は排気を表わす。
【0021】上述のように構成されたデシカント空調装
置の吸収ヒートポンプ部分の吸収サイクルを次に説明す
る。吸収溶液は再生器2で外部の熱源(図示せず)から
伝熱管33を介して加熱され、冷媒蒸気を発生し、濃縮
されたのち第2の熱交換器15を経て高圧吸収器11に
至る。高圧吸収器11では吸収溶液は高圧蒸発器13で
蒸発した冷媒を吸収し、希釈されたのち第1の熱交換器
5を経て低圧吸収器1に至る。低圧吸収器1では吸収溶
液は低圧蒸発器3で蒸発した冷媒を吸収し、希釈された
後ポンプ6の作用によって再び第1の熱交換器5、第2
の熱交換器15を経て再生器2に戻る。高圧吸収器11
では吸収の際発生する吸収熱をデシカントの再生用の加
熱源として利用するため温水などの熱媒体と伝熱管30
によって熱交換される。
【0022】低圧吸収器1では吸収の際発生する吸収熱
は内部サイクルにおいて高圧蒸発器13の加熱源として
使用するため伝熱管21によって熱交換される。再生器
2で発生した冷媒蒸気は、凝縮器4に流入し凝縮する。
凝縮器4では凝縮の際発生する凝縮熱をデシカントの再
生用の加熱源とするため温水などの熱媒体と伝熱管31
によって熱交換される。
【0023】凝縮器4で凝縮した冷媒は2つに分流し
て、1つの経路は絞り機構7を経由して低圧蒸発器3に
流入し伝熱管32によって冷水などの熱媒体から熱を奪
って蒸発した後低圧吸収器1に流入して溶液系統に吸収
される経路となり、もう1つの経路は絞り機構17を経
由して高圧蒸発器13に流入し伝熱管21によって低圧
吸収器1から吸収熱を奪って蒸発した後高圧吸収器11
に流入して溶液系統に吸収される経路となるよう構成す
る。なお低圧吸収器1の伝熱管21において、媒体を介
さず直接高圧蒸発器13内の冷媒が管内で蒸発するよう
構成しても差し支えなく、同様の作用を行うことができ
る。
【0024】また、前記熱媒体(温水)は高圧吸収器伝
熱管30から凝縮器伝熱管31の順序で流すことによって
冷媒凝縮温度が高圧吸収器の溶液温度よりも高くなる
が、温水の出口温度を一定として、温水の利用温度差を
大きく取った場合、高圧吸収器の作動圧力が低下し、そ
れによって高圧蒸発器の蒸発温度が下がり、低圧吸収器
の溶液温度も低下するため、サイクル全体の溶液濃度が
薄い状態で運転できる効果がある。本発明のデシカント
空調装置では、再生空気の加熱過程が顕熱変化であるた
め、このように温水の利用温度差を大きくとることも可
能である。
【0025】また、逆に前記熱媒体(温水)を凝縮器伝
熱管31から高圧吸収器伝熱管30の順序で流すことによ
って高圧吸収器の溶液温度が冷媒凝縮温度よりも高くな
るが、再生器2の圧力上限に制限があって、しかも温水
の出口温度を高く取りたい場合、このような温水の経路
を組むことによって高圧吸収器の作動圧力は上昇し、そ
れによって高圧蒸発器の蒸発温度が上がり、低圧吸収器
の溶液温度も上昇するため、サイクル全体の溶液濃度が
高い状態にはなるが再生器圧力が上昇しないで済む効果
がある。
【0026】次に前述のように構成されたデシカント空
調装置の吸収ヒートポンプの部分の動作を図2を参照し
て説明する。図2は図1のデシカント空調装置の吸収ヒ
ートポンプの部分のサイクルを示すデューリング線図で
ある。本図は吸収冷凍機で一般的に用いられている臭化
リチウムー水系のものを代表例として示す。図中に示す
アルファベット記号は、吸収溶液や冷媒の状態を示すも
ので、同じ記号を丸で囲んだものを図1にも記載した。
吸収溶液は再生器2で外部の熱源から加熱され、冷媒蒸
気を発生し濃縮された(状態d:図の例では150℃)
のち第2の熱交換器15を経て(状態e)高圧吸収器1
1に至る。高圧吸収器11では吸収溶液は高圧蒸発器1
3で蒸発した冷媒を吸収し、希釈された後(状態f)第
1の熱交換器5を経て冷却され(状態g)低圧吸収器1
に流入し、低圧蒸発器3で蒸発した冷媒を吸収し、希釈
された後(状態a)第1の熱交換器5(状態b)、第2
の熱交換器15を経て加熱され(状態c)再生器2に戻
る。再生器2で発生した冷媒蒸気は、凝縮器4に流入し
凝縮する(状態h)。凝縮した冷媒は2つに分流して、
1つは絞り機構7を経由して低圧蒸発器3に流入し伝熱
管32によって冷水などの熱媒体から熱を奪って蒸発し
た後(状態j)低圧吸収器1に流入して溶液系統に吸収
される経路を流動し、もう1つの経路は絞り機構17を
経由して高圧蒸発器13に流入し伝熱管21によって低
圧吸収器1から吸収熱を奪って蒸発した(状態k)後高
圧吸収器11に流入して溶液系統に吸収される経路を流
動する。低圧吸収器1の吸収熱(状態a)は高圧蒸発器
13に伝熱され、冷媒を蒸発させる。
【0027】このように構成された吸収ヒートポンプで
は、再生器2に外部から加えられた高温の熱は溶液濃縮
に利用され、その際発生した冷媒蒸気の保有熱が凝縮熱
として凝縮器4から取り出され、また濃縮された溶液は
高圧吸収器11において高圧蒸発器13で蒸発した冷媒
を吸収してその際の吸収熱が高圧吸収器11から80〜
100℃温水の形で取り出され、また低圧蒸発器13か
らは冷却熱源となる蒸発熱が10℃程度の冷水の形で取
り出される。また低圧吸収器1の吸収熱は高圧蒸発器1
3の蒸発熱として系内で使用する。
【0028】このようにして吸収ヒートポンプから取り
出した温水はデシカントの再生に利用することができ、
また冷水は処理空気の冷却に利用することができる。こ
のサイクル全体の熱バランスを見ると、このサイクルへ
の入熱は再生器2に外部から加えられた高温の熱と低圧
蒸発器3で冷水から奪った熱であり、このサイクルから
の出熱は温水に加えられる高圧吸収器11の吸収熱と凝
縮器4の凝縮熱である。したがって温水には、再生器2
に外部から加えられた高温の熱の他に低圧蒸発器3で冷
水から奪った熱が加えられるため、加熱源として利用可
能な熱量は再生器に外部から加えられた熱量よりも増加
する。このようにこのサイクルにはヒートポンプ作用が
ある。
【0029】次に前述のように構成された吸収ヒートポ
ンプをデシカント空調に組合せた際の動作を説明する。
図3は図1の実施例の空気調和の部分の作動状態を示す
モリエル線図である。本実施例のデシカント空調機部分
の作用について説明すると、図1において、空調される
室内101の空気(処理空気)は経路107を経て送風
機102に吸引され昇圧されて経路108をへてデシカ
ントロータ103に送られデシカントロータの吸湿剤で
空気中の水分を吸着され絶対湿度が低下する。
【0030】また吸着の際、吸着熱によって空気は温度
上昇する。湿度が下がり温度上昇した空気は経路109
を経て顕熱熱交換器104に送られ外気(再生空気)と
熱交換して冷却される。冷却された空気は経路110を
経て冷却器115に送られさらに冷却される。冷却され
た処理空気は加湿器105に送られ水噴射または気化式
加湿によって等エンタルピ過程で温度低下し経路111
を経て空調空間101に戻される。
【0031】デシカントロータはこの過程で水分を吸着
したため、再生が必要で、この実施例では外気を再生用
空気として用いて次のように行われる。
【0032】外気(OA)は経路124を経て送風機1
30に吸引され昇圧されて顕熱熱交換器104に送ら
れ、処理空気を冷却して自らは温度上昇し経路125を
経て次の顕熱熱交換器121に流入し、再生後の高温の
空気と熱交換して温度上昇する。さらに顕熱熱交換器1
21を出た再生空気は経路126を経て加熱器120に
流入し温水によって加熱され60〜100℃まで温度上
昇し、相対湿度が低下する。この過程は再生空気の顕熱
変化であり、空気の比熱は温水に比べて著しく低く温度
変化が大きいため、温水の流量を減少させて温度変化を
大きくしても熱交換は効率良く行われる。
【0033】従って温水を作る吸収ヒートポンプの温水
の流入側にあたる凝縮器4または高圧吸収器11の温度
は、出口側にあたる機器の温度よりも低く設定すること
ができ、そのようにすることによって前述した通り、サ
イクル全体の溶液の濃度を薄くすることや、再生器の圧
力を上昇させないことができるといった効果がえられ
る。また温水の利用温度差を大きくとるによって流量が
少なくなるため、搬送動力が低減される。加熱器120
を出て相対湿度が低下した再生空気はデシカントロータ
103を通過してデシカントロータの水分を除去し再生
作用をする。デシカントロータ103を通過した再生空
気は経路128を経て顕熱熱交換器121に流入し、再
生前の再生空気の余熱を行ったのち経路129を経て排
気として外部に捨てられる。
【0034】これまでの過程をモリエル線図を用いて説
明すると、図3において、空調される室内101の空気
(処理空気:状態K)は経路107を経て送風機102
に吸引され昇圧されて経路108をへてデシカントロー
タ103に送られデシカントロータの吸湿剤で空気中の
水分を吸着され絶対湿度が低下するとともに吸着熱によ
って空気は温度上昇する(状態L)。湿度が下がり温度
上昇した空気は経路109を経て顕熱熱交換器104に
送られ外気(再生空気)と熱交換して冷却される(状態
M)。冷却された空気は経路110を経て冷却器115
に送られさらに冷却される(状態N)。冷却された空気
は経路110を経て加湿器105に送られ水噴射または
気化式加湿によって等エンタルピ過程で温度低下し(状
態P)、経路111を経て空調空間101に戻される。
このようにして室内の還気(状態K)と給気(状態P)
との間にはエンタルピ差ΔQが生じ、これによって空調
空間101の冷房が行われる。
【0035】デシカントの再生は次のように行われる。
再生用の外気(OA:状態Q)は経路124を経て送風
機130に吸引され昇圧されて顕熱熱交換器104に送
られ、処理空気を冷却して自らは温度上昇し(状態R)
経路125を経て次の顕熱熱交換器121に流入し、再
生後の高温の空気と熱交換して温度上昇する(状態
S)。さらに顕熱熱交換器121を出た再生空気は経路
126を経て加熱器120に流入し温水によって加熱さ
れ60〜100℃まで温度上昇し、相対湿度が低下する
(状態T)。相対湿度が低下した再生空気はデシカント
ロータ103を通過してデシカントロータの水分を除去
する(状態U)。デシカントロータ103を通過した再
生空気は経路128を経て顕熱熱交換器121に流入
し、顕熱熱交換器104を出た再生前の再生空気の余熱
を行って自らは温度低下した(状態V)のち経路129
を経て排気として外部に捨てられる。
【0036】このようにしてデシカントの再生と処理空
気の除湿、冷却をくりかえし行うことによって、デシカ
ントによる空調を行う。なお再生用空気として室内換気
にともなう排気を用いる方法も従来からデシカント空調
では広く行われているが、本発明においても室内からの
排気を再生用空気として使用してもさしつかえなく、本
実施例と同様の効果が得られる。
【0037】このように構成されたデシカント空調のエ
ネルギ効率を示す動作係数(COP)は図3における冷
房効果ΔQを再生加熱量で除した値で示されるが、再生
空気に温水熱交換器で加えられた熱量ΔHのうち冷水熱
交換器で冷却した熱量Δq分の熱量は前記の吸収ヒート
ポンプのヒートポンプ作用により処理空気から冷却器1
15、第2のサイクルの蒸発器13を介してくみ上げた
ものであるから、実際にこのシステムに加えられる熱量
はΔHからΔqを引いたΔhとなり、図中で状態Xから
状態Tまでの顕熱変化に相当する。
【0038】従って動作係数は、ΔQ/(ΔHーΔq)
=ΔQ/Δhとなる。図3の動作係数と図7の従来例の
動作係数を比較すると、本発明の実施例では分子の冷凍
効果ΔQは従来例に比べてΔqだけ増加し、また分母の
加熱量は従来例に比べてΔqだけ減少し、従って分母が
減少し分子が増加するため、動作係数は著しく向上す
る。
【0039】本発明のデシカント空調システムの動作係
数を以下に概略計算する。吸収ヒートポンプの冷凍効果
に対する動作係数を大略0.3とし、従来のデシカント
空調の動作係数を1.0とすると、本発明の実施例で
は、吸収ヒートポンプへ外部から加熱される熱量を1に
採ると、ヒートポンプ作用により、温水には1.3の熱
量が加えられ、この熱でデシカント空調を作動させる
と、冷房効果は1.0(動作係数)×1.3(加熱量)
+0.3(冷凍効果:Δq)=1.6の熱量となる。従
って、本発明の動作係数は、1.6(冷房効果)/1.
0(吸収ヒートポンプへの入熱)=1.6となる。この
値は従来の2重効用吸収冷凍機の持つ1.2程度の動作
係数を大幅に上回るものであり、極めて高い省エネルギ
効果がある。
【0040】このように本実施例によれば、吸収ヒート
ポンプまたは冷凍機の、高圧吸収器の吸収熱および凝縮
器の凝縮熱を加熱源としてデシカントの再生を行うとと
もに低圧蒸発器の蒸発熱を冷却熱源として空調空間に供
給する処理空気の冷却を行うことができる。
【0041】図4は本発明の他の実施例である。図4
は、本発明を実施したデシカント空調装置の基本構成を
示す図であり、このうち吸収ヒートポンプの部分は、低
圧蒸発器3、低圧蒸発器よりも高い圧力で作動する高圧
蒸発器13、低圧吸収器1、低圧吸収器よりも高い圧力
で作動する高圧吸収器11、再生器2、凝縮器4、およ
び吸収溶液の第1の熱交換器5、第2の熱交換器15を
おもな構成機器とし、かつ前記低圧吸収器1の吸収熱で
高圧蒸発器13を加熱するよう低圧吸収器1と高圧蒸発
器13が熱交換装置21を形成し、かつ低圧蒸発器3で
蒸発した冷媒を低圧吸収器1が吸収し、かつ高圧蒸発器
13で蒸発した冷媒を高圧吸収器11が吸収するよう構
成したものである。
【0042】このように構成された吸収ヒートポンプの
吸収溶液経路は、低圧吸収器1を出た溶液が第1の熱交
換器5を経由して、高圧吸収器11に流入し、高圧吸収
器11を出た溶液が第2の熱交換器15を経由して再生
器2に流入し、再生器2を出た溶液が第2の熱交換器1
5、第1の熱交換器5を経由して低圧吸収器1に還流す
るよう構成する。さらに吸収ヒートポンプの冷媒経路
は、再生器2で発生した冷媒蒸気が凝縮器4に流入し、
凝縮器4を出た冷媒は2つに分流して、1つの経路は絞
り機構7を経由して低圧蒸発器3に流入し低圧蒸発器3
で蒸発した後低圧吸収器1に流入して溶液系統に吸収さ
れる経路となり、もう1つの経路は絞り機構17を経由
して高圧蒸発器13に流入し高圧蒸発器13で蒸発した
後高圧吸収器11に流入して溶液系統に吸収される経路
となるよう構成する。
【0043】また高圧吸収器の吸収熱および凝縮器の凝
縮熱を加熱源として取出す搬送媒体(温水)の経路は凝
縮器伝熱管31から高圧吸収器の吸収器伝熱管30の順
に通過して熱交換するよう構成し、かつ低圧蒸発器の蒸
発熱を冷却熱源として取出す搬送媒体(冷水)の経路は
低圧蒸発器の伝熱管32に接続して構成する。図4では
このように構成された吸収ヒートポンプの温水配管と冷
水配管を以下に示すデシカント空調機とをそれぞれ冷水
ポンプ160、温水ポンプ150を介して接続したもの
である。
【0044】図4のデシカント空調装置の空調機の部分
は以下に示すよう構成されている。空調空間101は処
理空気の送風機102の吸い込み口と経路107を介し
て接続し、送風機102の吐出口はデシカントロータ1
03と経路108を介して接続し、デシカントロータ1
03の処理空気の出口は再生空気と熱交換関係にある顕
熱熱交換器104と経路109を介して接続し、顕熱熱
交換器104の処理空気の出口は冷水熱交換器115と
経路110を介して接続し、冷却器115の処理空気の
出口は加湿器105と経路119を介して接続し、加湿
器105の処理空気の出口は空調空間101と経路11
1を介して接続して処理空気のサイクルを形成する。
【0045】一方、再生用の空気経路は、外気を再生空
気用の送風機130の吸い込み口と経路124を介して
接続し、送風機130の吐出口は処理空気と熱交換関係
にある顕熱熱交換器104と接続し、顕熱熱交換器10
4の再生空気の出口は別の顕熱熱交換器121の低温側
入口と経路125を介して接続し、顕熱熱交換器121
の低温側出口は加熱器120と経路126を介して接続
し、加熱器120の再生空気の出口はデシカントロータ
103の再生空気入口と経路127を介して接続し、デ
シカントロータ103の再生空気の出口は顕熱熱交換器
121の高温側入口と経路128を介して接続し、顕熱
熱交換器121の高温側出口はは外部空間と経路129
を介して接続して再生空気を外部から取り入れて、外部
に排気するサイクルを形成する。
【0046】前記加熱器120の熱媒体(温水)入口は
経路122を介して吸収ヒートポンプの温水経路の高圧
吸収器11の出口に接続し、加熱器120の温水出口は
経路123および温水ポンプ150を介して吸収ヒート
ポンプの温水経路の凝縮器4の入口に接続する。また前
記冷却器115の冷水入口は経路117を介して吸収ヒ
ートポンプの冷水経路の低圧蒸発器3の出口に接続し、
冷却器115の冷水出口は経路118およびポンプ16
0を介して吸収ヒートポンプの冷水経路の低圧蒸発器3
の入口に接続する。なお図中、丸で囲ったアルファベッ
トK〜Vは、図4と対応する空気の状態を示す記号であ
り、SAは給気を、RAは還気を、OAは外気を、EX
は排気を表わす。
【0047】上述のように構成されたデシカント空調装
置の吸収ヒートポンプ部分の吸収サイクルを次に説明す
る。吸収溶液は再生器2で外部の熱源(図示せず)から
伝熱管33を介して加熱され、冷媒蒸気を発生し、濃縮
されたのち第2の熱交換器15、第1の熱交換器5を経
て低圧吸収器1に至る。低圧吸収器1では吸収溶液は低
圧蒸発器3で蒸発した冷媒を吸収し、希釈された後ポン
プ6の作用によって第1の熱交換器5を経て低圧吸収器
1に至る。高圧吸収器11では吸収溶液は高圧蒸発器1
3で蒸発した冷媒を吸収し、希釈された後ポンプ16の
作用によって第2の熱交換器を経て再生器2に戻る。高
圧吸収器11では吸収の際発生する吸収熱をデシカント
の再生用の加熱源として利用するため温水などの熱媒体
と伝熱管30によって熱交換される。
【0048】低圧吸収器1では吸収の際発生する吸収熱
は内部サイクルにおいて高圧蒸発器13の加熱源として
使用するため伝熱管21によって熱交換される。再生器
2で発生した冷媒蒸気は、凝縮器4に流入し凝縮する。
凝縮器4では凝縮の際発生する凝縮熱をデシカントの再
生用の加熱源とするため温水などの熱媒体と伝熱管31
によって熱交換される。凝縮器4で凝縮した冷媒は2つ
に分流して、1つの経路は絞り機構7を経由して低圧蒸
発器3に流入し伝熱管32によって冷水などの熱媒体か
ら熱を奪って蒸発した後低圧吸収器1に流入して溶液系
統に吸収される経路となり、もう1つの経路は絞り機構
17を経由して高圧蒸発器13に流入し伝熱管21によ
って低圧吸収器1から吸収熱を奪って蒸発した後高圧吸
収器11に流入して溶液系統に吸収される経路となるよ
う構成する。
【0049】次に前述のように構成されたデシカント空
調装置の吸収ヒートポンプの部分の動作を図5を参照し
て説明する。図5は図4のデシカント空調装置の吸収ヒ
ートポンプの部分のサイクルを示すデューリング線図で
ある。本図においても吸収冷凍機で一般的に用いられて
いる臭化リチウムー水系のものを代表例として示す。図
中に示すアルファベット記号は、吸収溶液や冷媒の状態
を示すもので、同じ記号を丸で囲んだものを図4にも記
載した。
【0050】吸収溶液は再生器2で外部の熱源から加熱
され、冷媒蒸気を発生し濃縮された(状態d:図中では
150℃)のち第2の熱交換器15(状態e)、第1の
熱交換器5を経て(状態g)低圧吸収器1に至る。低圧
吸収器1に流入し、低圧蒸発器3で蒸発した冷媒を吸収
し、希釈された後(状態a)第1の熱交換器5(状態
b)を経て高圧吸収器11に至る。高圧吸収器11では
吸収溶液は高圧蒸発器13で蒸発した冷媒を吸収し、希
釈された後(状態f)第2の熱交換器15を経て加熱さ
れ(状態c)再生器2に戻る。再生器2で発生した冷媒
蒸気は、凝縮器4に流入し凝縮する(状態h)。凝縮し
た冷媒は2つに分流して、1つは絞り機構7を経由して
低圧蒸発器3に流入し伝熱管32によって冷水などの熱媒
体から熱を奪って蒸発した後(状態j)低圧吸収器1に
流入して溶液系統に吸収される経路を流動し、もう1つ
の経路は絞り機構17を経由して高圧蒸発器13に流入
し伝熱管21によって低圧吸収器1から吸収熱を奪って
蒸発した(状態k)後高圧吸収器11に流入して溶液系
統に吸収される経路を流動する。低圧吸収器1の吸収熱
(状態a)は高圧蒸発器13に伝熱され、冷媒を蒸発さ
せる。
【0051】このように構成された吸収ヒートポンプに
おいても、サイクルへの入熱は再生器2に外部から加え
られた高温の熱と低圧蒸発器3で冷水から奪った熱であ
り、本サイクルからの出熱は温水に加えられる高圧吸収
器11の吸収熱と凝縮器4の凝縮熱であり、したがって
温水には、再生器2に外部から加えられた高温の熱の他
に低圧蒸発器3で冷水から奪った熱が加えられるため、
加熱源として利用可能な熱量は再生器に外部から加えら
れた熱量よりも増加する。このように本サイクルにおい
てもヒートポンプ作用がある。
【0052】次に前述のように構成された吸収ヒートポ
ンプをデシカント空調に組合せた際の動作を説明する。
図3は図4の実施例の空気調和の部分の作動状態を示す
モリエル線図である。本実施例のデシカント空調機部分
の作用について説明すると、図4において、空調される
室内101の空気(処理空気)は経路107を経て送風
機102に吸引され昇圧されて経路108をへてデシカ
ントロータ103に送られデシカントロータの吸湿剤で
空気中の水分を吸着され絶対湿度が低下する。
【0053】また吸着の際、吸着熱によって空気は温度
上昇する。湿度が下がり温度上昇した空気は経路109
を経て顕熱熱交換器104に送られ外気(再生空気)と
熱交換して冷却される。冷却された空気は経路110を
経て冷却器115に送られさらに冷却される。冷却され
た処理空気は加湿器105に送られ水噴射または気化式
加湿によって等エンタルピ過程で温度低下し経路111
を経て空調空間101に戻される。デシカントロータは
この過程で水分を吸着したため、再生が必要で、この実
施例では外気を再生用空気として用いて次のように行わ
れる。
【0054】外気(OA)は経路124を経て送風機1
30に吸引され昇圧されて顕熱熱交換器104に送ら
れ、処理空気を冷却して自らは温度上昇し経路125を
経て次の顕熱熱交換器121に流入し、再生後の高温の
空気と熱交換して温度上昇する。さらに顕熱熱交換器1
21を出た再生空気は経路126を経て加熱器120に
流入し温水によって加熱され60〜100℃まで温度上
昇し、相対湿度が低下する。加熱器120を出て相対湿
度が低下した再生空気はデシカントロータ103を通過
してデシカントロータの水分を除去し再生作用をする。
デシカントロータ103を通過した再生空気は経路12
8を経て顕熱熱交換器121に流入し、再生前の再生空
気の余熱を行ったのち経路129を経て排気として外部
に捨てられる。これまでの過程は図1の実施例と同じく
図3をモリエル線図を用いて説明することができるの
で、本実施例の省エネルギ効果に関する説明は省略す
る。
【0055】このように本実施例においても、吸収ヒー
トポンプまたは冷凍機の、高圧吸収器の吸収熱および凝
縮器の凝縮熱を加熱源としてデシカントの再生を行うと
ともに低圧蒸発器の蒸発熱を冷却熱源として空調空間に
供給する処理空気の冷却を行うことができる。
【0056】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、デ
シカント空調の処理空気の熱を吸収ヒートポンプのヒー
トポンプ作用により汲み上げて、再生空気の加熱に用い
ることができるため、デシカントの再生のため外部から
加える必要がある熱量が大幅に軽減され、動作係数を著
しく向上することができる。したがって本発明によれ
ば、冷房のための熱源エネルギの消費量が軽減され、経
済性にすぐれたデシカント空調装置を提供することがで
き、従来からの2重効用吸収冷凍機を用いて空気を冷却
除湿する空調システムの動作係数すなわちエネルギ効率
を上回る空調システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るデシカント空調装置の一実施例の
基本構成を示す説明図。
【図2】図1の実施例に係る吸収ヒートポンプの一実施
例の吸収溶液サイクルをデューリング線図で示す説明
図。
【図3】図1の実施例に係る空気のデシカント空調サイ
クルをモリエル線図で示す説明図。
【図4】本発明に係るデシカント空調装置の別の実施例
の基本構成を示す説明図。
【図5】図4の実施例に係る吸収ヒートポンプの一実施
例の吸収溶液サイクルをデューリング線図で示す説明
図。
【図6】従来のデシカント空調の基本構成を示す説明
図。
【図7】従来のデシカント空調の空気のデシカント空調
サイクルをモリエル線図で示す説明図。
【符号の説明】
1・・・低圧吸収器 2・・・再生器 3・・・低圧蒸発器 4・・・凝縮器 5・・・第1の熱交換器 6・・・溶液ポンプ 7・・・絞り機構 11・・・高圧吸収器 13・・・高圧蒸発器 15・・・第2の熱交換器 16・・・溶液ポンプ 17・・・絞り機構 21・・・伝熱管(熱交換装置) 30・・・伝熱管(熱交換機構) 31・・・伝熱管(熱交換機構) 32・・・伝熱管(熱交換機構) 33・・・伝熱管(熱交換機構) 101・・・空調空間 102・・・送風機 103・・・デシカントロータ 104・・・顕熱熱交換器 105・・・加湿器 106・・・給水管 107・・・空気経路 108・・・空気経路 109・・・空気経路 110・・・空気経路 111・・・空気経路 115・・・冷却器(冷水熱交換器) 117・・・冷水経路 118・・・冷水経路 119・・・空気経路 120・・・加熱器(温水熱交換器) 121・・・顕熱熱交換器 122・・・温水経路 123・・・温水経路 124・・・空気経路 125・・・空気経路 126・・・空気経路 127・・・空気経路 128・・・空気経路 129・・・空気経路 130・・・送風機 150・・・温水ポンプ 160・・・冷水ポンプ a・・・吸収冷凍サイクルの状態点 b・・・吸収冷凍サイクルの状態点 c・・・吸収冷凍サイクルの状態点 d・・・吸収冷凍サイクルの状態点 e・・・吸収冷凍サイクルの状態点 f・・・吸収冷凍サイクルの状態点 g・・・吸収冷凍サイクルの状態点 h・・・吸収冷凍サイクルの状態点 j・・・吸収冷凍サイクルの状態点 K・・・デシカント空調の空気の状態点 L・・・デシカント空調の空気の状態点 M・・・デシカント空調の空気の状態点 N・・・デシカント空調の空気の状態点 P・・・デシカント空調の空気の状態点 Q・・・デシカント空調の空気の状態点 R・・・デシカント空調の空気の状態点 S・・・デシカント空調の空気の状態点 T・・・デシカント空調の空気の状態点 U・・・デシカント空調の空気の状態点 V・・・デシカント空調の空気の状態点 X・・・デシカント空調の空気の状態点 SA・・・給気 RA・・・還気 EX・・・排気 OA・・・外気 ΔQ・・・冷房効果 Δq・・・吸収ヒートポンプの冷凍効果 ΔH・・・温水による加熱量

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 加熱および冷却用と熱源として吸収ヒー
    トポンプを使用するデシカント空調装置において、吸収
    ヒートポンプは、低圧蒸発器と、その低圧蒸発器よりも
    高い圧力で作動する高圧蒸発器と、低圧吸収器と、その
    低圧吸収器よりも高い圧力で作動する高圧吸収器と、再
    生器と、凝縮器とを備え、かつ前記低圧吸収器の吸収熱
    で高圧蒸発器を加熱するように低圧吸収器と高圧蒸発器
    とが熱交換関係を形成する熱交換手段を有し、かつ低圧
    蒸発器で蒸発した冷媒を低圧吸収器が吸収し、かつ高圧
    蒸発器で蒸発した冷媒を高圧吸収器が吸収するよう構成
    されており、デシカント材の再生を行うための加熱器が
    高圧吸収器および凝縮器と熱交換する加熱経路を有し、
    空調空間に供給する処理空気の冷却器が低圧蒸発器と熱
    交換する冷却経路を有することを特徴とするデシカント
    空調装置。
  2. 【請求項2】 デシカント材が処理空気および再生空気
    と選択的に接することができるデシカントロータと、処
    理空気と再生空気とを熱交換媒体とする顕熱熱交換器と
    を備え、前記加熱器が再生空気を加熱しており、前記冷
    却器が前記顕熱熱交換器と空調空間との間の経路に設け
    られて低圧蒸発器の蒸発熱を冷却熱源として処理空気の
    冷却を行う請求項1記載のデシカント空調装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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