JPH1026434A - 空調システム - Google Patents

空調システム

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JPH1026434A
JPH1026434A JP20315796A JP20315796A JPH1026434A JP H1026434 A JPH1026434 A JP H1026434A JP 20315796 A JP20315796 A JP 20315796A JP 20315796 A JP20315796 A JP 20315796A JP H1026434 A JPH1026434 A JP H1026434A
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air
desiccant
regeneration
conditioning system
heating means
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JP20315796A
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Kensaku Maeda
健作 前田
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Ebara Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 デシカントの吸湿能力の速やかな回復を可能
にして、始動特性に優れた空調システムを提供する。 【解決手段】 処理空気中の水分を吸着するデシカント
103と、処理空気を低熱源、再生空気を高熱源として
動作して再生空気にデシカント再生用の熱を供給するヒ
ートポンプ200とを備えた空調システムにおいて、再
生空気のデシカントの上流側でかつヒートポンプ200
の高熱源熱交換器104の下流側に補助加熱手段310
を設け、デシカントの除湿作用が十分でないときに、補
助加熱手段で再生空気を加熱する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、空調システムに係
り、特にデシカントによる水分の吸着処理とヒートポン
プによるデシカントの再生処理を連続的に行えるように
した空調システムに関する。
【0002】
【従来の技術】図3は、USP4,430,864に開
示された従来技術であり、これは、処理空気経路Aと、
再生空気経路Bと、2つのデシカントベッド103A,
103Bと、デシカントの再生及び処理空気の冷却を行
うヒートポンプ200とを有している。このヒートポン
プ200は、2つのデシカントベッド103A,103
Bに埋設された熱交換器210,220を高低熱源とし
て用いるもので、一方のデシカントベッドは処理空気を
通過させて吸着工程を行い、他方のデシカントは再生空
気を通過させて再生工程を行う。この空調処理が所定時
間行われた後、4方切り換え弁105,106を切り換
えて、再生及び処理空気を逆のデシカントベッドに流し
て逆の工程を行う。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の技
術においては、ヒートポンプ200の高低の熱源と各デ
シカントがそれぞれ一体化されていたために、冷房効果
ΔQに相当する熱量がヒートポンプ(冷凍機)にそのま
ま負荷される。すなわち、ヒートポンプ(冷凍機)の能
力以上の効果が出せない。したがって、装置を複雑にし
ただけの効果が得られない。
【0004】そこで、このような問題点を解決するため
に、図4に示すように、再生空気経路Bにヒートポンプ
の高温熱源220を配して再生空気を加熱し、処理空気
経路Aにヒートポンプの低温熱源210を配して処理空
気を冷却するとともに、デシカント103通過後の処理
空気とデシカント103通過前の再生空気との間で顕熱
交換を行う熱交換器104を設けることが考えられる。
ここでは、デシカント103が、処理空気経路Aと再生
空気経路Bの双方にまたがって回転するデシカントロー
タを用いている。
【0005】これにより、図5の湿り空気線図に示すよ
うに、ヒートポンプによる冷却効果の他に、処理空気と
再生空気の間の顕熱交換による冷却効果を併せた冷却効
果(ΔQ)を得ることができるので、コンパクトな構成
で図3の空調システムより高い効率を得ることができ
る。
【0006】しかしながら、この構成の空調システムに
おいても、システムの長期停止後の運転開始時のような
場合で、デシカントが自然吸湿してしまって吸湿能力が
低下してしまっているような場合、図5中で点線で示す
ように運転当初は処理空気から十分な吸湿ができず、デ
シカント出口はあまり温度が上昇しない(状態(L))。
そのため、顕熱熱交換器104における処理空気と再生
空気の温度差が小さく、交換熱量も小さくなって、再生
空気を十分に加熱できず、再生空気のヒートポンプの高
温熱源220入口温度も低くなる(状態(R))。このよ
うな状態からヒートポンプを運転しても、再生空気を十
分に加熱できず(状態(T))、従ってデシカントの吸湿
能力が回復しないためシステムの立ち上がりが遅くなる
問題があった。
【0007】本発明は上記課題に鑑み、デシカントの吸
湿能力の速やかな回復を可能にして、始動特性に優れた
空調システムを提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するためになされたもので、請求項1の発明は、処理
空気中の水分を吸着するデシカントと、処理空気を低熱
源、再生空気を高熱源として動作して再生空気にデシカ
ント再生用の熱を供給するヒートポンプとを備えた空調
システムにおいて、再生空気のデシカントの上流側でか
つヒートポンプの高熱源熱交換器の下流側に補助加熱手
段を設け、デシカントの除湿作用が十分でないときに、
該補助加熱手段で再生空気を加熱することを特徴とする
空調システムである。
【0009】このように、デシカントの除湿作用が十分
でないときに、該補助加熱手段で再生空気を加熱するこ
とによって、再生空気の相対湿度が低下するのでデシカ
ントの再生能力が高まり、除湿作用を早く回復させるこ
とができる。
【0010】請求項2に記載の発明は、処理空気のデシ
カント出口の温度及び相対湿度の2つの状態量のいずれ
か、または温度、相対湿度及びエンタルピの3つの状態
量のうちのいずれか2つ以上を検出して、デシカントの
除湿作用を判断し、デシカントの除湿作用が十分でない
ときに、補助加熱手段で再生空気を加熱することを特徴
とする請求項1に記載の空調システムである。
【0011】このように、デシカントの除湿作用が十分
でないことを,処理空気のデシカント出口の空気の状態
量で判断して、該補助加熱手段で再生空気を加熱するこ
とによって、再生空気の相対湿度が低下するのでデシカ
ントの再生能力が高まり、除湿作用を早く回復させるこ
とができる。
【0012】請求項3に記載の発明は、処理空気のデシ
カントの出入口で温度差を検出して、該温度差が所定値
よりも小さいときに、補助加熱手段で再生空気を加熱す
ることを特徴とする請求項1に記載の空調システムであ
る。
【0013】このように、デシカントの除湿作用が十分
でないことを、処理空気のデシカントの出入口で温度差
を検出し該温度差が所定値よりも小さいことで判断し
て、該補助加熱手段で再生空気を加熱することによっ
て、再生空気の相対湿度が低下するのでデシカントの再
生能力が高まり、除湿作用を早く回復させることができ
る。
【0014】請求項4に記載の発明は、処理空気のデシ
カントの出入口で相対湿度差を検出して、該相対湿度差
が所定値よりも小さいときに、補助加熱手段で再生空気
を加熱することを特徴とする請求項1に記載の空調シス
テムである。
【0015】このように、デシカントの除湿作用が十分
でないことを、処理空気のデシカントの出入口で相対湿
度差を検出し該相対湿度差が所定値より小さいことで判
断して、該補助加熱手段で再生空気を加熱することによ
って、再生空気の相対湿度が低下するのでデシカントの
再生能力が高まり、除湿作用を早く回復させることがで
きる。
【0016】請求項5に記載の発明は、補助加熱手段が
電気ヒータであることを特徴とする請求項1乃至4のい
ずれかに記載の空調システムである。
【0017】請求項6に記載の発明は、補助加熱手段が
蒸気を熱源とする熱交換器であることを特徴とする請求
項1乃至4のいずれかに記載の空調システムである。
【0018】請求項7に記載の発明は、補助加熱手段が
温水を熱源とする熱交換器であることを特徴とする請求
項1乃至4のいずれかに記載の空調システムである。
【0019】
【実施例】以下、本発明に係るデシカント空調装置の一
実施例を図面を参照して説明する。図1は本発明に係る
空調システムの基本構成を示す図であり、このうち蒸気
圧縮式ヒートポンプ200の部分の構成は、圧縮機26
0、蒸発器240、凝縮器220、膨張弁250を構成
機器として蒸気圧縮式冷凍サイクルを形成し、かつ蒸発
器240がデシカント103通過後の処理空気と熱交換
関係をなし、かつ凝縮器220がデシカント103通過
前の再生空気と熱交換関係をなすサイクルを形成したも
のである。
【0020】デシカントロータ103は、図4において
説明したものと同じように、デシカントが、処理空気経
路Aと再生空気経路Bの双方に跨がって所定のサイクル
で回転するよう構成されている。処理空気経路Aは、空
調空間と還気導入用の送風機102の吸い込み口とを経
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103と経路108を介して接続し、デシ
カントロータ103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蒸発器
(冷却器)240と経路110を介して接続し、蒸発器
240の処理空気の出口は加湿器105と経路111を
介して接続し、加湿器105の処理空気の出口は給気口
となる処理空気出口と経路112を介して接続して処理
空気のサイクルを形成する。
【0021】一方、再生空気経路Bは、再生空気となる
外気導入用の送風機140の吸い込み口と経路124を
介して接続し、送風機140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104の再生空気の出口は凝縮器(加熱器)220と
経路126を介して接続し、凝縮器(加熱器)220の
再生空気の出口は補助加熱手段310と経路127を介
して接続し、補助加熱手段310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128を介
して接続し、デシカントロータ103の再生空気の出口
は外部空間と経路129を介して接続して構成され、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。なお図中、丸で囲ったアルファベットK〜
Uは、図2の湿り空気線図の各点と対応する空気の状態
を示す記号である。
【0022】再生空気経路Bには、長期停止後の運転開
始時のように、デシカントが自然吸湿してしまって吸湿
能力が低下してしまっているような場合に用いる補助加
熱手段310が設けられている。本実施例では、短時間
に再生能力を回復させる場合のみに使用するために、安
価で制御が容易であるような電気ヒータを採用してい
る。また、処理空気経路Aには、デシカント103の出
口側に温度センサ360が設けられ、この出力は、該加
熱手段310の電源320の電気接点330を制御する
コントローラ350に入力されている。
【0023】次に、前述のように構成されたヒートポン
プを熱源とするデシカント空調システムの動作を説明す
る。まず、蒸気圧縮式冷凍サイクル部分のサイクルを説
明する。冷媒は蒸発器(冷却器)240においてデシカ
ント103を出た処理空気から蒸発潜熱を奪って蒸発
し、経路204を経て圧縮機260に吸引され圧縮され
た後、経路201を経て凝縮器(加熱器)220に流入
し、凝縮熱をデシカント103に流入前の再生空気に放
出して凝縮する。凝縮された冷媒は経路202を経て膨
張弁250に至り、そこで減圧膨張した後、蒸発器(冷
却器)240に還流する。
【0024】次に、システムが長期停止してデシカント
が自然吸湿してしまって吸湿能力が低下しているような
場合の運転開始時の動作を図2の湿り空気線図を参照し
て説明する。このような運転形態は、システムの長期停
止後の運転開始時に始動時間を短縮するために行うもの
である。このような場合は、デシカント103の除湿能
力が低くなり、吸着熱が少なくなるので、処理空気のデ
シカント出口温度も低くなる。すると、温度センサ36
0がこれを検知して、温度コントローラ350の作用に
よって、電気接点330が閉じ、電気ヒータ(補助加熱
手段)310に通電して動作させる。
【0025】再生空気として用いられる外気(状態
(Q))は経路124を経て送風機140に吸引され昇圧
されて顕熱熱交換器140に送られる。上述したよう
に、デシカント103における除湿能力が低く、吸着熱
が発生しないため処理空気の温度はわずかしか上昇せ
ず、従って、顕熱熱交換器104では再生空気もわずか
しか温度上昇せず、ほとんどそのまま通過する。顕熱熱
交換器104を出た再生空気は経路126を経て凝縮器
(加熱器)220に送られて、ヒートポンプ200によ
って加熱されて温度上昇する(状態(S))。さらに凝縮
器(加熱器)220を出た再生空気は経路127を経て
補助加熱手段310において加熱されて最終的に60〜
80℃まで温度上昇し(状態(T))、相対湿度が低下す
る。補助加熱手段310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129を経て排気とし
て外部に捨てられる。
【0026】一方、処理空気は以下のように作動する。
導入される還気(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を経
てデシカントロータ103に送られるが、始動時にはデ
シカントの除湿能力が十分でなく、デシカントロータの
吸湿剤でわずかに空気中の水分を吸着され、わずかに絶
対湿度が低下するとともに吸着熱によって空気はわずか
に温度上昇する(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)とわずかに熱交換して冷却される
(状態(M))。顕熱熱交換器104を出た処理空気は経
路110を経て蒸発器(冷却器)240を通過して冷却
される(状態(N))。冷却された処理空気は加湿器10
5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112を経て給
気として空調空間に戻される。
【0027】このようにして、始動前にデシカント10
3の吸湿能力が低下してしまっている場合に、補助加熱
手段によってデシカント103通過前の再生空気を加熱
することができる。そのため、始動立ち上がり特性に優
れた空調システムを提供することができる。なお、本実
施例では補助加熱手段310として電気ヒータを採用し
たが、この他に、蒸気を熱源とする熱交換器や温水を熱
源とする熱交換器を採用しても差し支えなく、この場合
には、電気接点330の代わりに電磁弁や電動弁を採用
してコントローラ350で制御するように構成する。
【0028】また、ヒートポンプに比べて電気ヒータの
ような補助加熱手段は高温が得やすく、逆にヒートポン
プで高温を得ようとすると、圧縮機の圧縮比が過大にな
ってしまうため、補助加熱装置は再生空気のデシカント
の上流側でかつ凝縮器の下流側に設けることが望まし
い。
【0029】また、デシカント103の除湿能力が低い
ことの検出を、図1の事例では処理空気のデシカント出
口に設けた温度センサで、処理空気のデシカント出口温
度が低いことを検出して行っているが、この他に、デシ
カントの除湿作用が十分でないことを、処理空気のデシ
カント出口の空気の状態量である相対湿度が高いこと、
または、温度および相対湿度およびエンタルピのうちい
ずれか2つ以上を検出して絶対湿度などのパラメータを
演算し、該パラメータが高いことで判断しても差し支え
ない。さらに、処理空気のデシカントの出入口で温度差
を検出して、該温度差が所定値よりも小さいことで判断
しても差し支えなく、また、処理空気のデシカント出入
口で相対湿度差を検出して、該相対湿度差が所定値より
も小さいことで判断しても差し支えない。
【0030】このように補助加熱手段310による加熱
を継続すると、デシカントの除湿能力が回復し、その結
果吸着熱の増加によってデシカント103の出口(状態
(L))は図中点線で示すように等エンタルピ線に沿って
次第に上昇してくる。十分に除湿能力が回復すると、状
態(L)の温度があらかじめ設定したデシカント出口設定
温度を上回るようになる。この実施例では、そのような
場合にはコントローラ350で判断して、補助加熱手段
310の作動を止めて、通常の運転モードに切り換え運
転し、省エネルギーを図っている。
【0031】この場合の通常の運転モードでは、本シス
テムは、以下のように作動する。導入される還気(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を経てデシカントロータ1
03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を経て蒸発器(冷
却器)240Bを通過して冷却される(状態(N))。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(状
態(P))、経路112を経て給気として空調空間に戻さ
れる。
【0032】一方、デシカントロータの再生は次のよう
に行われる。再生空気として用いられる外気(状態
(Q))は経路124を経て送風機140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126を経て凝
縮器(加熱器)220に送られて、ヒートポンプ200
によって加熱されて温度上昇する(状態(S))。さらに
凝縮器(加熱器)220を出た再生空気は経路127を
経て補助加熱手段210に送られるが補助加熱手段21
0は作用していないため、状態(S)と(T)は同じ状態
で、最終的に60〜80℃まで温度上昇し(状態
(T))、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1
03を通過した再生空気は経路129を経て排気として
外部に捨てられる。
【0033】このようにして通常の運転モードでは、デ
シカントの再生と処理空気の除湿、冷却を繰り返し行う
ことによって、デシカントによる空調を行うことができ
る。なお、再生用空気として、室内換気に伴う排気を用
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
として使用しても差し支えなく、本実施例と同様の効果
が得られる。
【0034】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、デ
シカントによる水分の吸着処理とヒートポンプによるデ
シカントの再生処理を連続的に行えるようにした空調シ
ステムにおいて、再生空気の高熱源の下流側かつデシカ
ントの上流側に補助加熱手段を設け、特に始動時におい
てデシカントの除湿作用が十分でないときに、該補助加
熱手段で再生空気を加熱することによって、デシカント
の吸湿能力を高めることによって、始動時間が短く、信
頼性に優れた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】本発明に係る空調システムの一実施例の基本構
成を示す説明図である。
【図2】図1の空調システムの空気のデシカント空調サ
イクルを湿り空気線図で示す説明図である。
【図3】従来の空調システムの基本構成を示す説明図で
ある。
【図4】仮想的な空調システムの構成を示す説明図であ
る。
【図5】図4の例に係る空調システムの基本構成を示す
説明図である。
【符号の説明】
102,140 送風機 103 デシカントロータ 104 顕熱熱交換器 200 ヒートポンプ 220 蒸発器 240 凝縮器 260 圧縮機 310 補助加熱手段 350 コントローラ 360 センサ A 処理空気経路 B 再生空気経路
【手続補正書】
【提出日】平成8年9月9日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【書類名】 明細書
【発明の名称】 空調システム
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、空調システムに係
り、特にデシカントによる水分の吸着処理とヒートポン
プによるデシカントの再生処理を連続的に行えるように
した空調システムに関する。
【0002】
【従来の技術】図3は、USP4,430,864に開
示された従来技術であり、これは、処理空気経路Aと、
再生空気経路Bと、2つのデシカントベッド103A,
103Bと、デシカントの再生及び処理空気の冷却を行
うヒートポンプ200とを有している。このヒートポン
プ200は、2つのデシカントベッド103A,103
Bに埋設された熱交換器210,220を高低熱源とし
て用いるもので、一方のデシカントベッドは処理空気を
通過させて吸着工程を行い、他方のデシカントは再生空
気を通過させて再生工程を行う。この空調処理が所定時
間行われた後、4方切り換え弁105,106を切り換
えて、再生及び処理空気を逆のデシカントベッドに流し
て逆の工程を行う。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の技
術においては、ヒートポンプ200の高低の熱源と各デ
シカントがそれぞれ一体化されていたために、冷房効果
ΔQに相当する熱量がヒートポンプ(冷凍機)にそのま
ま負荷される。すなわち、ヒートポンプ(冷凍機)の能
力以上の効果が出せない。したがって、装置を複雑にし
ただけの効果が得られない。
【0004】そこで、このような問題点を解決するため
に、図4に示すように、再生空気経路Bにヒートポンプ
の高温熱源220を配して再生空気を加熱し、処理空気
経路Aにヒートポンプの低温熱源210を配して処理空
気を冷却するとともに、デシカント103通過後の処理
空気とデシカント103通過前の再生空気との間で顕熱
交換を行う熱交換器104を設けることが考えられる。
ここでは、デシカント103が、処理空気経路Aと再生
空気経路Bの双方にまたがって回転するデシカントロー
タを用いている。
【0005】これにより、図5の湿り空気線図に示すよ
うに、ヒートポンプによる冷却効果の他に、処理空気と
再生空気の間の顕熱交換による冷却効果を併せた冷却効
果(ΔQ)を得ることができるので、コンパクトな構成
で図3の空調システムより高い効率を得ることができ
る。
【0006】しかしながら、この構成の空調システムに
おいても、システムの長期停止後の運転開始時のような
場合で、デシカントが自然吸湿してしまって吸湿能力が
低下してしまっているような場合、図5中で点線で示す
ように運転当初は処理空気から十分な吸湿ができず、デ
シカント出口はあまり温度が上昇しない(状態
(L))。そのため、顕熱熱交換器104における処理
空気と再生空気の温度差が小さく、交換熱量も小さくな
って、再生空気を十分に加熱できず、再生空気のヒート
ポンプの高温熱源220入口温度も低くなる(状態
(R))。このような状態からヒートポンプを運転して
も、再生空気を十分に加熱できず(状態(T))、従っ
てデシカントの吸湿能力が回復しないためシステムの立
ち上がりが遅くなる問題があった。
【0007】本発明は上記課題に鑑み、デシカントの吸
湿能力の速やかな回復を可能にして、始動特性に優れた
空調システムを提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するためになされたもので、請求項1の発明は、処理
空気中の水分を吸着するデシカントと、処理空気を低熱
源、再生空気を高熱源として動作して再生空気にデシカ
ント再生用の熱を供給するヒートポンプとを備えた空調
システムにおいて、再生空気のデシカントの上流側でか
つヒートポンプの高熱源熱交換器の下流側に補助加熱手
段を設け、デシカントの除湿作用が十分でないときに、
該補助加熱手段で再生空気を加熱することを特徴とする
空調システムである。
【0009】このように、デシカントの除湿作用が十分
でないときに、該補助加熱手段で再生空気を加熱するこ
とによって、再生空気の相対湿度が低下するのでデシカ
ントの再生能力が高まり、除湿作用を早く回復させるこ
とができる。
【0010】請求項2に記載の発明は、処理空気のデシ
カント出口の温度及び相対湿度の2つの状態量のいずれ
か、または温度、相対湿度及びエンタルピの3つの状態
量のうちのいずれか2つ以上を検出して、デシカントの
除湿作用を判断し、デシカントの除湿作用が十分でない
ときに、補助加熱手段で再生空気を加熱することを特徴
とする請求項1に記載の空調システムである。
【0011】このように、デシカントの除湿作用が十分
でないことを,処理空気のデシカント出口の空気の状態
量で判断して、該補助加熱手段で再生空気を加熱するこ
とによって、再生空気の相対湿度が低下するのでデシカ
ントの再生能力が高まり、除湿作用を早く回復させるこ
とができる。
【0012】請求項3に記載の発明は、処理空気のデシ
カントの出入口で温度差を検出して、該温度差が所定値
よりも小さいときに、補助加熱手段で再生空気を加熱す
ることを特徴とする請求項1に記載の空調システムであ
る。
【0013】このように、デシカントの除湿作用が十分
でないことを、処理空気のデシカントの出入口で温度差
を検出し該温度差が所定値よりも小さいことで判断し
て、該補助加熱手段で再生空気を加熱することによっ
て、再生空気の相対湿度が低下するのでデシカントの再
生能力が高まり、除湿作用を早く回復させることができ
る。
【0014】請求項4に記載の発明は、処理空気のデシ
カントの出入口で相対湿度差を検出して、該相対湿度差
が所定値よりも小さいときに、補助加熱手段で再生空気
を加熱することを特徴とする請求項1に記載の空調シス
テムである。
【0015】このように、デシカントの除湿作用が十分
でないことを、処理空気のデシカントの出入口で相対湿
度差を検出し該相対湿度差が所定値より小さいことで判
断して、該補助加熱手段で再生空気を加熱することによ
って、再生空気の相対湿度が低下するのでデシカントの
再生能力が高まり、除湿作用を早く回復させることがで
きる。
【0016】請求項5に記載の発明は、補助加熱手段が
電気ヒータであることを特徴とする請求項1乃至4のい
ずれかに記載の空調システムである。
【0017】請求項6に記載の発明は、補助加熱手段が
蒸気を熱源とする熱交換器であることを特徴とする請求
項1乃至4のいずれかに記載の空調システムである。
【0018】請求項7に記載の発明は、補助加熱手段が
温水を熱源とする熱交換器であることを特徴とする請求
項1乃至4のいずれかに記載の空調システムである。
【0019】
【実施例】以下、本発明に係るデシカント空調装置の一
実施例を図面を参照して説明する。図1は本発明に係る
空調システムの基本構成を示す図であり、このうち蒸気
圧縮式ヒートポンプ200の部分の構成は、圧縮機26
0、蒸発器240、凝縮器220、膨張弁250を構成
機器として蒸気圧縮式冷凍サイクルを形成し、かつ蒸発
器240がデシカント103通過後の処理空気と熱交換
関係をなし、かつ凝縮器220がデシカント103通過
前の再生空気と熱交換関係をなすサイクルを形成したも
のである。
【0020】デシカントロータ103は、図4において
説明したものと同じように、デシカントが、処理空気経
路Aと再生空気経路Bの双方に跨がって所定のサイクル
で回転するよう構成されている。処理空気経路Aは、空
調空間と還気導入用の送風機102の吸い込み口とを経
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103と経路108を介して接続し、デシ
カントロータ103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蒸発器
(冷却器)240と経路110を介して接続し、蒸発器
240の処理空気の出口は加湿器105と経路111を
介して接続し、加湿器105の処理空気の出口は給気口
となる処理空気出口と経路112を介して接続して処理
空気のサイクルを形成する。
【0021】一方、再生空気経路Bは、再生空気となる
外気導入用の送風機140の吸い込み口と経路124を
介して接続し、送風機140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104の再生空気の出口は凝縮器(加熱器)220と
経路126を介して接続し、凝縮器(加熱器)220の
再生空気の出口は補助加熱手段310と経路127を介
して接続し、補助加熱手段310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128を介
して接続し、デシカントロータ103の再生空気の出口
は外部空間と経路129を介して接続して構成され、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。なお図中、丸で囲ったアルファベットK〜
Uは、図2の湿り空気線図の各点と対応する空気の状態
を示す記号である。
【0022】再生空気経路Bには、長期停止後の運転開
始時のように、デシカントが自然吸湿してしまって吸湿
能力が低下してしまっているような場合に用いる補助加
熱手段310が設けられている。本実施例では、短時間
に再生能力を回復させる場合のみに使用するために、安
価で制御が容易であるような電気ヒータを採用してい
る。また、処理空気経路Aには、デシカント103の出
口側に温度センサ360が設けられ、この出力は、該加
熱手段310の電源320の電気接点330を制御する
コントローラ350に入力されている。
【0023】次に、前述のように構成されたヒートポン
プを熱源とするデシカント空調システムの動作を説明す
る。まず、蒸気圧縮式冷凍サイクル部分のサイクルを説
明する。冷媒は蒸発器(冷却器)240においてデシカ
ント103を出た処理空気から蒸発潜熱を奪って蒸発
し、経路204を経て圧縮機260に吸引され圧縮され
た後、経路201を経て凝縮器(加熱器)220に流入
し、凝縮熱をデシカント103に流入前の再生空気に放
出して凝縮する。凝縮された冷媒は経路202を経て膨
張弁250に至り、そこで減圧膨張した後、蒸発器(冷
却器)240に還流する。
【0024】次に、システムが長期停止してデシカント
が自然吸湿してしまって吸湿能力が低下しているような
場合の運転開始時の動作を図2の湿り空気線図を参照し
て説明する。このような運転形態は、システムの長期停
止後の運転開始時に始動時間を短縮するために行うもの
である。このような場合は、デシカント103の除湿能
力が低くなり、吸着熱が少なくなるので、処理空気のデ
シカント出口温度も低くなる。すると、温度センサ36
0がこれを検知して、温度コントローラ350の作用に
よって、電気接点330が閉じ、電気ヒータ(補助加熱
手段)310に通電して動作させる。
【0025】再生空気として用いられる外気(状態
は経路124を経て送風機140に吸引され昇圧されて
顕熱熱交換器140に送られる。上述したように、デシ
カント103における除湿能力が低く、吸着熱が発生し
ないため処理空気の温度はわずかしか上昇せず、従っ
て、顕熱熱交換器104では再生空気もわずかしか温度
上昇せず、ほとんどそのまま通過する。顕熱熱交換器1
04を出た再生空気は経路126を経て凝縮器(加熱
器)220に送られて、ヒートポンプ200によって加
熱されて温度上昇する(状態)。さらに凝縮器(加熱
器)220を出た再生空気は経路127を経て補助加熱
手段310において加熱されて最終的に60〜80℃ま
で温度上昇し(状態)、相対湿度が低下する。補助加
熱手段310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129を経て排気として外部に捨
てられる。
【0026】一方、処理空気は以下のように作動する。
導入される還気(処理空気:状態)は経路107を経
て送風機102に吸引され昇圧されて経路108を経て
デシカントロータ103に送られるが、始動時にはデシ
カントの除湿能力が十分でなく、デシカントロータの吸
湿剤でわずかに空気中の水分を吸着され、わずかに絶対
湿度が低下するとともに吸着熱によって空気はわずかに
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)とわずかに熱交換して冷却される
(状態(M))。顕熱熱交換器104を出た処理空気は
経路110を経て蒸発器(冷却器)240を通過して冷
却される(状態(N))。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(状態)、経路112を経て
給気として空調空間に戻される。
【0027】このようにして、始動前にデシカント10
3の吸湿能力が低下してしまっている場合に、補助加熱
手段によってデシカント103通過前の再生空気を加熱
することができる。そのため、始動立ち上がり特性に優
れた空調システムを提供することができる。なお、本実
施例では補助加熱手段310として電気ヒータを採用し
たが、この他に、蒸気を熱源とする熱交換器や温水を熱
源とする熱交換器を採用しても差し支えなく、この場合
には、電気接点330の代わりに電磁弁や電動弁を採用
してコントローラ350で制御するように構成する。
【0028】また、ヒートポンプに比べて電気ヒータの
ような補助加熱手段は高温が得やすく、逆にヒートポン
プで高温を得ようとすると、圧縮機の圧縮比が過大にな
ってしまうため、補助加熱装置は再生空気のデシカント
の上流側でかつ凝縮器の下流側に設けることが望まし
い。
【0029】また、デシカント103の除湿能力が低い
ことの検出を、図1の事例では処理空気のデシカント出
口に設けた温度センサで、処理空気のデシカント出口温
度が低いことを検出して行っているが、この他に、デシ
カントの除湿作用が十分でないことを、処理空気のデシ
カント出口の空気の状態量である相対湿度が高いこと、
または、温度および相対湿度およびエンタルピのうちい
ずれか2つ以上を検出して絶対湿度などのパラメータを
演算し、該パラメータが高いことで判断しても差し支え
ない。さらに、処理空気のデシカントの出入口で温度差
を検出して、該温度差が所定値よりも小さいことで判断
しても差し支えなく、また、処理空気のデシカント出入
口で相対湿度差を検出して、該相対湿度差が所定値より
も小さいことで判断しても差し支えない。
【0030】このように補助加熱手段310による加熱
を継続すると、デシカントの除湿能力が回復し、その結
果吸着熱の増加によってデシカント103の出口(状態
)は図中点線で示すように等エンタルピ線に沿って次
第に上昇してくる。十分に除湿能力が回復すると、状態
の温度があらかじめ設定したデシカント出口設定温度
を上回るようになる。この実施例では、そのような場合
にはコントローラ350で判断して、補助加熱手段31
0の作動を止めて、通常の運転モードに切り換え運転
し、省エネルギーを図っている。
【0031】この場合の通常の運転モードでは、本シス
テムは、以下のように作動する。導入される還気(処理
空気:状態)は経路107を経て送風機102に吸引
され昇圧されて経路108を経てデシカントロータ10
3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)。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)。
冷却された空気は経路110を経て蒸発器(冷却器)2
40Bを通過して冷却される(状態)。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(状態)、経
路112を経て給気として空調空間に戻される。
【0032】一方、デシカントロータの再生は次のよう
に行われる。再生空気として用いられる外気(状態
は経路124を経て送風機140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)、経路126を経て凝縮器(加
熱器)220に送られて、ヒートポンプ200によって
加熱されて温度上昇する(状態)。さらに凝縮器(加
熱器)220を出た再生空気は経路127を経て補助加
熱手段210に送られるが補助加熱手段210は作用し
ていないため、状態は同じ状態で、最終的に60
〜80℃まで温度上昇し(状態)、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ータ10
3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129を経て排気として外部に捨てられる。
【0033】このようにして通常の運転モードでは、デ
シカントの再生と処理空気の除湿、冷却を繰り返し行う
ことによって、デシカントによる空調を行うことができ
る。なお、再生用空気として、室内換気に伴う排気を用
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
として使用しても差し支えなく、本実施例と同様の効果
が得られる。
【0034】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、デ
シカントによる水分の吸着処理とヒートポンプによるデ
シカントの再生処理を連続的に行えるようにした空調シ
ステムにおいて、再生空気の高熱源の下流側かつデシカ
ントの上流側に補助加熱手段を設け、特に始動時におい
てデシカントの除湿作用が十分でないときに、該補助加
熱手段で再生空気を加熱することによって、デシカント
の吸湿能力を高めることによって、始動時間が短く、信
頼性に優れた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】本発明に係る空調システムの一実施例の基本構
成を示す説明図である。
【図2】図1の空調システムの空気のデシカント空調サ
イクルを湿り空気線図で示す説明図である。
【図3】従来の空調システムの基本構成を示す説明図で
ある。
【図4】仮想的な空調システムの構成を示す説明図であ
る。
【図5】図4の例に係る空調システムの基本構成を示す
説明図である。
【符号の説明】 102,140 送風機 103 デシカントロータ 104 顕熱熱交換器 200 ヒートポンプ 220 蒸発器 240 凝縮器 260 圧縮機 310 補助加熱手段 350 コントローラ 360 センサ A 処理空気経路 B 再生空気経路

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 処理空気中の水分を吸着するデシカント
    と、該処理空気を低熱源、再生空気を高熱源として動作
    して再生空気にデシカント再生用の熱を供給するヒート
    ポンプとを備えた空調システムにおいて、 再生空気のデシカントの上流側でかつヒートポンプの高
    熱源熱交換器の下流側に補助加熱手段を設け、デシカン
    トの除湿作用が十分でないときに、該補助加熱手段で再
    生空気を加熱することを特徴とする空調システム。
  2. 【請求項2】 処理空気のデシカント出口の温度及び相
    対湿度の2つの状態量のいずれか、または温度、相対湿
    度及びエンタルピの3つの状態量のうちのいずれか2つ
    以上を検出して、デシカントの除湿作用を判断し、デシ
    カントの除湿作用が十分でないときに、補助加熱手段で
    再生空気を加熱することを特徴とする請求項1に記載の
    空調システム。
  3. 【請求項3】 処理空気のデシカントの出入口での温度
    差を検出して、該温度差が所定値よりも小さいときに、
    補助加熱手段で再生空気を加熱することを特徴とする請
    求項1に記載の空調システム。
  4. 【請求項4】 処理空気のデシカントの出入口での相対
    湿度差を検出して、該相対湿度差が所定値よりも小さい
    ときに、補助加熱手段で再生空気を加熱することを特徴
    とする請求項1に記載の空調システム。
  5. 【請求項5】 補助加熱手段が電気ヒータであることを
    特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の空調シス
    テム。
  6. 【請求項6】 補助加熱手段が蒸気を熱源とする熱交換
    器であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに
    記載の空調システム。
  7. 【請求項7】 補助加熱手段が温水を熱源とする熱交換
    器であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに
    記載の空調システム。
JP20315796A 1996-01-12 1996-07-12 空調システム Pending JPH1026434A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6442951B1 (en) 1998-06-30 2002-09-03 Ebara Corporation Heat exchanger, heat pump, dehumidifier, and dehumidifying method
JP2006170517A (ja) * 2004-12-15 2006-06-29 Samsung Electronics Co Ltd 除加湿装置
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KR20190035410A (ko) * 2017-09-26 2019-04-03 한양대학교 산학협력단 외기 조절 시스템

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