JPH109632A - 空調システム - Google Patents
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- JPH109632A JPH109632A JP17994296A JP17994296A JPH109632A JP H109632 A JPH109632 A JP H109632A JP 17994296 A JP17994296 A JP 17994296A JP 17994296 A JP17994296 A JP 17994296A JP H109632 A JPH109632 A JP H109632A
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- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
- F24F3/00—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems
- F24F3/12—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the treatment of the air otherwise than by heating and cooling
- F24F3/14—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the treatment of the air otherwise than by heating and cooling by humidification; by dehumidification
- F24F3/1411—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the treatment of the air otherwise than by heating and cooling by humidification; by dehumidification by absorbing or adsorbing water, e.g. using an hygroscopic desiccant
- F24F3/1423—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the treatment of the air otherwise than by heating and cooling by humidification; by dehumidification by absorbing or adsorbing water, e.g. using an hygroscopic desiccant with a moving bed of solid desiccants, e.g. a rotary wheel supporting solid desiccants
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
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- F24F2203/00—Devices or apparatus used for air treatment
- F24F2203/10—Rotary wheel
- F24F2203/1032—Desiccant wheel
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- F24F2203/10—Rotary wheel
- F24F2203/1068—Rotary wheel comprising one rotor
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
- F24F2203/00—Devices or apparatus used for air treatment
- F24F2203/10—Rotary wheel
- F24F2203/1084—Rotary wheel comprising two flow rotor segments
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Central Air Conditioning (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 コンパクトな構成でかつ高いエネルギー効率
を得ることができる空調システムを提供する。 【解決手段】 2つの空気経路のそれぞれに少なくとも
2つのデシカントと、その間に再生空気と処理空気との
熱交換器107A,107Bとを直列に接続し、ヒート
ポンプ200の高低熱源の熱交換器210,220を、
再生空気と高熱源が熱交換し処理空気が低熱源と熱交換
するよう連動して切り換え可能に構成し、処理空気を第
1のデシカント103Aに導いて吸着を行い、さらに再
生空気と処理空気と熱交換器107Aに導いてヒートポ
ンプ200により加熱される前の再生空気との間で熱交
換を行って冷却し、さらに第2のデシカント103Bに
導いて第2の吸着を行い、さらにヒートポンプ200の
低熱源との間で熱交換を行って冷却するようにした。
を得ることができる空調システムを提供する。 【解決手段】 2つの空気経路のそれぞれに少なくとも
2つのデシカントと、その間に再生空気と処理空気との
熱交換器107A,107Bとを直列に接続し、ヒート
ポンプ200の高低熱源の熱交換器210,220を、
再生空気と高熱源が熱交換し処理空気が低熱源と熱交換
するよう連動して切り換え可能に構成し、処理空気を第
1のデシカント103Aに導いて吸着を行い、さらに再
生空気と処理空気と熱交換器107Aに導いてヒートポ
ンプ200により加熱される前の再生空気との間で熱交
換を行って冷却し、さらに第2のデシカント103Bに
導いて第2の吸着を行い、さらにヒートポンプ200の
低熱源との間で熱交換を行って冷却するようにした。
Description
【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2組のデシカントを処理空気と再生空気に交互
に切り換えて流通させて処理空気を連続的に処理する空
調システムに関する。
り、特に2組のデシカントを処理空気と再生空気に交互
に切り換えて流通させて処理空気を連続的に処理する空
調システムに関する。
【0002】
【従来の技術】図7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
なうヒートポンプ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,10
3B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、他方のデシカントベッド
は再生空気を通過させて再生工程を行なう。この空調処
理が所定時間行われた後、4方切替弁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。
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
なうヒートポンプ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,10
3B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、他方のデシカントベッド
は再生空気を通過させて再生工程を行なう。この空調処
理が所定時間行われた後、4方切替弁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るために、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
力以上の冷房効果が出せない。従って、装置を複雑にし
ただけの効果が得られない。
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るために、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
力以上の冷房効果が出せない。従って、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8に示すように、再生空気経路Bにヒートポンプ
200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200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なう熱交換器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の双方に跨って回転するデシ
カントロータを用いている。
に、図8に示すように、再生空気経路Bにヒートポンプ
200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200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なう熱交換器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の双方に跨って回転するデシ
カントロータを用いている。
【0005】これにより、図9に示すように、ヒートポ
ンプ200による冷却効果(Δq)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(ΔQ−Δq)
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の空調システムより高い効率を得る
ことができる。
ンプ200による冷却効果(Δq)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(ΔQ−Δq)
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、ヒートポンプの高温熱源と低温熱源の温度差
が、すなわち温度ヘッドが、図9に示すように高くなり
(ΔT)、そのためにエネルギー効率の改善が不充分で
あった。
おいても、ヒートポンプの高温熱源と低温熱源の温度差
が、すなわち温度ヘッドが、図9に示すように高くなり
(ΔT)、そのためにエネルギー効率の改善が不充分で
あった。
【0007】この発明は、上記課題に鑑み、コンパクト
な構成でかつ高いエネルギー効率を得ることができる空
調システムを提供することを目的とする。
な構成でかつ高いエネルギー効率を得ることができる空
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、上記課題を解
決するためになされたもので、請求項1に記載の発明
は、処理空気中の水分を吸着するデシカントを有する空
気経路を少なくとも2つ有し、これらの空気経路に処理
空気と再生空気に交互に切り換えて流通可能に配置し、
一方で処理空気中の水分を吸着し、他方で再生空気によ
って再生するようにし、再生空気経路にヒートポンプの
高温熱源を配して再生空気を加熱し、処理空気経路にヒ
ートポンプの低温熱源を配して処理空気を冷却するよう
にした空調システムにおいて、前記各空気経路には少な
くとも2つのデシカントと、その間に再生空気と処理空
気との熱交換器とが直列に接続され、前記ヒートポンプ
の高低熱源の熱交換器を、再生空気と高熱源が熱交換し
処理空気が低熱源と熱交換するよう連動して切り換え可
能に構成し、処理空気を第1のデシカントに導いて吸着
を行い、さらに前記再生空気と処理空気と熱交換器に導
いて上記ヒートポンプにより加熱される前の再生空気と
の間で熱交換を行って冷却し、さらに第2のデシカント
に導いて第2の吸着を行い、さらに上記ヒートポンプの
低熱源との間で熱交換を行って冷却するようにしたこと
を特徴とする空調システムである。
決するためになされたもので、請求項1に記載の発明
は、処理空気中の水分を吸着するデシカントを有する空
気経路を少なくとも2つ有し、これらの空気経路に処理
空気と再生空気に交互に切り換えて流通可能に配置し、
一方で処理空気中の水分を吸着し、他方で再生空気によ
って再生するようにし、再生空気経路にヒートポンプの
高温熱源を配して再生空気を加熱し、処理空気経路にヒ
ートポンプの低温熱源を配して処理空気を冷却するよう
にした空調システムにおいて、前記各空気経路には少な
くとも2つのデシカントと、その間に再生空気と処理空
気との熱交換器とが直列に接続され、前記ヒートポンプ
の高低熱源の熱交換器を、再生空気と高熱源が熱交換し
処理空気が低熱源と熱交換するよう連動して切り換え可
能に構成し、処理空気を第1のデシカントに導いて吸着
を行い、さらに前記再生空気と処理空気と熱交換器に導
いて上記ヒートポンプにより加熱される前の再生空気と
の間で熱交換を行って冷却し、さらに第2のデシカント
に導いて第2の吸着を行い、さらに上記ヒートポンプの
低熱源との間で熱交換を行って冷却するようにしたこと
を特徴とする空調システムである。
【0009】このように、処理空気中の水分の吸着工程
を間に熱交換による冷却工程を含む2段階の吸着工程と
したことにより、同じ熱を汲み上げるヒートポンプの最
低温度が高くなる。従って、ヒートポンプの温度ヘッド
が小さくなり、省エネルギーとなる。また、第2の吸着
工程がこれまでよりも低い等エンタルピ線に沿って行わ
れ、出口絶対湿度が下がるので、吸湿能力が大きくな
り、相対的に装置を小型化することができる。
を間に熱交換による冷却工程を含む2段階の吸着工程と
したことにより、同じ熱を汲み上げるヒートポンプの最
低温度が高くなる。従って、ヒートポンプの温度ヘッド
が小さくなり、省エネルギーとなる。また、第2の吸着
工程がこれまでよりも低い等エンタルピ線に沿って行わ
れ、出口絶対湿度が下がるので、吸湿能力が大きくな
り、相対的に装置を小型化することができる。
【0010】請求項2に記載の発明は、前記ヒートポン
プが蒸気圧縮式ヒートポンプであ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。
プが蒸気圧縮式ヒートポンプであ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】請求項3に記載の発明は、前記ヒートポン
プが吸収式ヒートポンプであ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。
プが吸収式ヒートポンプであ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。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る空調システム
の一実施例を図面を参照して説明する。図1は本発明に
係る空調システムを用いる場合のいくつかの例を示すも
ので、1は、外気を処理して空調空間2に導く外調機で
あり、3は、空調空間2の空気を循環させて処理する空
調機である。
の一実施例を図面を参照して説明する。図1は本発明に
係る空調システムを用いる場合のいくつかの例を示すも
ので、1は、外気を処理して空調空間2に導く外調機で
あり、3は、空調空間2の空気を循環させて処理する空
調機である。
【0013】図2及び図3は、この発明の第1の実施例
である冷房用の外調機1の基本構成および作動形態を示
す。この外調機1は、水分の吸着と放出(再生)を繰り
返すデシカント103A〜Dとヒートポンプとを有して
いる。ヒートポンプとしては、任意のものを採用して良
いが、ここでは、出願人が先に特願平8−22133に
おいて提案した蒸気圧縮式ヒートポンプを用いるものと
する。図2は、外調機1の冷房時の第1の作動形態を示
す図で、第1の流通経路に配置された第1のデシカント
103A、第2のデシカント103Bに処理空気を流す
場合の作動形態を示す。図3は、外調機1の冷房時の第
2の作動形態を示す図で、デシカント103C、103
Dに処理空気を流す場合の作動形態を示す。第1の作動
形態での空調処理が所定時間行われた後、第2の作動形
態にに切り換えて、再生及び処理空気を逆のデシカント
に流して逆の工程を行う。
である冷房用の外調機1の基本構成および作動形態を示
す。この外調機1は、水分の吸着と放出(再生)を繰り
返すデシカント103A〜Dとヒートポンプとを有して
いる。ヒートポンプとしては、任意のものを採用して良
いが、ここでは、出願人が先に特願平8−22133に
おいて提案した蒸気圧縮式ヒートポンプを用いるものと
する。図2は、外調機1の冷房時の第1の作動形態を示
す図で、第1の流通経路に配置された第1のデシカント
103A、第2のデシカント103Bに処理空気を流す
場合の作動形態を示す。図3は、外調機1の冷房時の第
2の作動形態を示す図で、デシカント103C、103
Dに処理空気を流す場合の作動形態を示す。第1の作動
形態での空調処理が所定時間行われた後、第2の作動形
態にに切り換えて、再生及び処理空気を逆のデシカント
に流して逆の工程を行う。
【0014】図2の第1の作動形態における処理空気経
路Aは、処理空気入口(通常は外気取入口)、処理空気
の送風機102、経路111を経て4方切替弁105に
至り、さらに4方切替弁105の位置によって選択され
た経路112A、第1のデシカント103A、経路11
3A、再生空気と熱交換関係にある顕熱熱交換器107
A、経路114A、第2のデシカント103B、経路1
15A、ヒートポンプの高低熱源熱交換器(この場合は
低熱源に切り替えられている)220、経路116A、
3方切替弁108A、さらに3方切替弁108Aの位置
によって選択された経路117A、経路119Aを通っ
て4方弁106に至り、さらに経路122を通って処理
空気出口に至る。
路Aは、処理空気入口(通常は外気取入口)、処理空気
の送風機102、経路111を経て4方切替弁105に
至り、さらに4方切替弁105の位置によって選択され
た経路112A、第1のデシカント103A、経路11
3A、再生空気と熱交換関係にある顕熱熱交換器107
A、経路114A、第2のデシカント103B、経路1
15A、ヒートポンプの高低熱源熱交換器(この場合は
低熱源に切り替えられている)220、経路116A、
3方切替弁108A、さらに3方切替弁108Aの位置
によって選択された経路117A、経路119Aを通っ
て4方弁106に至り、さらに経路122を通って処理
空気出口に至る。
【0015】図3の第2の作動形態における処理空気経
路Aは、処理空気入口(通常は外気取入口)、処理空気
の送風機102、経路111を経て4方切替弁105に
至り、さらに4方切替弁105の位置によって選択され
た経路112B、第4のデシカント103D、経路11
3B、再生空気と熱交換関係にある顕熱熱交換器107
B、経路114B、第3のデシカント103C、経路1
15B、ヒートポンプの高低熱源熱交換器(この場合は
低熱源に切り替えられている)210、経路116B、
3方切替弁108B、さらに3方切替弁108Bの位置
によって選択された経路117B、経路119Bを通っ
て4方弁106に至り、さらに経路122を通って処理
空気出口に至る。
路Aは、処理空気入口(通常は外気取入口)、処理空気
の送風機102、経路111を経て4方切替弁105に
至り、さらに4方切替弁105の位置によって選択され
た経路112B、第4のデシカント103D、経路11
3B、再生空気と熱交換関係にある顕熱熱交換器107
B、経路114B、第3のデシカント103C、経路1
15B、ヒートポンプの高低熱源熱交換器(この場合は
低熱源に切り替えられている)210、経路116B、
3方切替弁108B、さらに3方切替弁108Bの位置
によって選択された経路117B、経路119Bを通っ
て4方弁106に至り、さらに経路122を通って処理
空気出口に至る。
【0016】再生空気経路Bは、図2の第1の作動形態
においては、再生空気入口(通常は室内空気取入口)か
ら経路120、送風機140、経路121を介して4方
切替弁106に至り、さらに4方切替弁106の位置に
よって選択された経路119B、3方切替弁108Bの
位置によって選択された経路により処理空気と熱交換関
係にある顕熱熱交換器107A、経路118B、3方切
替弁108B、ヒートポンプの高低熱源熱交換器(この
場合は高熱源に切り替えられている)210、経路11
5B、第3のデシカント103C、経路114B、顕熱
熱交換器107B、経路113B、第4のデシカント1
03D、経路112Bを通って4方切替弁105に至
り、さらに経路124を通って再生空気出口に至る。
においては、再生空気入口(通常は室内空気取入口)か
ら経路120、送風機140、経路121を介して4方
切替弁106に至り、さらに4方切替弁106の位置に
よって選択された経路119B、3方切替弁108Bの
位置によって選択された経路により処理空気と熱交換関
係にある顕熱熱交換器107A、経路118B、3方切
替弁108B、ヒートポンプの高低熱源熱交換器(この
場合は高熱源に切り替えられている)210、経路11
5B、第3のデシカント103C、経路114B、顕熱
熱交換器107B、経路113B、第4のデシカント1
03D、経路112Bを通って4方切替弁105に至
り、さらに経路124を通って再生空気出口に至る。
【0017】図3の第2の作動形態における再生空気経
路Bは、再生空気入口(通常は室内空気取入口)から経
路120、送風機140、経路121を介して4方切替
弁106に至り、さらに4方切替弁106の位置によっ
て選択された経路119A、3方切替弁108Aの位置
によって選択された経路により処理空気と熱交換関係に
ある顕熱熱交換器107B、経路118A、3方切替弁
108A、経路116A、ヒートポンプの高低熱源熱交
換器(この場合は高熱源に切り替えられている)22
0、経路115A、第2のデシカント103B、経路1
14A、顕熱熱交換器107A、経路113A、第1の
デシカント103A、経路112Aを通って4方切替弁
105に至り、さらに経路124を通って再生空気出口
に至る。
路Bは、再生空気入口(通常は室内空気取入口)から経
路120、送風機140、経路121を介して4方切替
弁106に至り、さらに4方切替弁106の位置によっ
て選択された経路119A、3方切替弁108Aの位置
によって選択された経路により処理空気と熱交換関係に
ある顕熱熱交換器107B、経路118A、3方切替弁
108A、経路116A、ヒートポンプの高低熱源熱交
換器(この場合は高熱源に切り替えられている)22
0、経路115A、第2のデシカント103B、経路1
14A、顕熱熱交換器107A、経路113A、第1の
デシカント103A、経路112Aを通って4方切替弁
105に至り、さらに経路124を通って再生空気出口
に至る。
【0018】ヒートポンプの冷媒回路は図2において、
処理空気がデシカント103A、103Bを流通する方
向に4方切替弁105,106が切り替えられている時
は、高低熱源熱交換器220は蒸発器として作動し、高
低熱源熱交換器210は凝縮器として作動するように4
方切替弁250を切り換え、一方、図3に示すように処
理空気がデシカント103C,103Dを流通する方向
に4方切替弁105,106が切り換えられている時
は、高低熱源熱交換器210は蒸発器として作動し、高
低熱源熱交換器220は凝縮器として作動するように4
方切替弁250を切り換える。なお図中、丸で囲ったア
ルファベットK〜Tは、図4と対応する空気の状態を示
す記号である。
処理空気がデシカント103A、103Bを流通する方
向に4方切替弁105,106が切り替えられている時
は、高低熱源熱交換器220は蒸発器として作動し、高
低熱源熱交換器210は凝縮器として作動するように4
方切替弁250を切り換え、一方、図3に示すように処
理空気がデシカント103C,103Dを流通する方向
に4方切替弁105,106が切り換えられている時
は、高低熱源熱交換器210は蒸発器として作動し、高
低熱源熱交換器220は凝縮器として作動するように4
方切替弁250を切り換える。なお図中、丸で囲ったア
ルファベットK〜Tは、図4と対応する空気の状態を示
す記号である。
【0019】次に、前述のように構成された図2のデシ
カント外調機1の動作を、図4の湿り空気線図を参照し
て説明する。導入される外気(処理空気:状態K)は経
路110を経て送風機102に吸引され、昇圧されて経
路111、4方切替弁105、経路112Aを経て第1
のデシカント103Aに送られ、デシカントの吸湿剤で
空気中の水分を吸着されて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
下がり温度が上昇した空気は経路113Aを経て、顕熱
熱交換器107Aに送られ、還気(再生空気)と熱交換
して冷却される(状態M)。
カント外調機1の動作を、図4の湿り空気線図を参照し
て説明する。導入される外気(処理空気:状態K)は経
路110を経て送風機102に吸引され、昇圧されて経
路111、4方切替弁105、経路112Aを経て第1
のデシカント103Aに送られ、デシカントの吸湿剤で
空気中の水分を吸着されて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
下がり温度が上昇した空気は経路113Aを経て、顕熱
熱交換器107Aに送られ、還気(再生空気)と熱交換
して冷却される(状態M)。
【0020】冷却された空気は経路114Aを経て第2
のデシカント103Bに送られ、デシカントの吸湿剤で
再度空気中の水分を吸着させて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N)。除
湿された空気は経路115Aを経てヒートポンプの蒸発
器として作動する熱交換器220に送られて再度冷却さ
れる(状態P)。冷却された空気は経路116A、3方
切替弁108A、さらに3方切替弁108Bの位置によ
って選択された経路117A、経路119Aを通って4
方切替弁106に至り、さらに経路122を通って処理
空気出口を経て室内空間に供給される。このようにして
外気(状態K)と給気(状態N)との間にはエンタルピ
差ΔQが生じるとともに、室内空間(状態Q)との間に
もエンタルピ差及び絶対湿度差が生じ、これによって室
内空間の冷房が行われる。
のデシカント103Bに送られ、デシカントの吸湿剤で
再度空気中の水分を吸着させて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N)。除
湿された空気は経路115Aを経てヒートポンプの蒸発
器として作動する熱交換器220に送られて再度冷却さ
れる(状態P)。冷却された空気は経路116A、3方
切替弁108A、さらに3方切替弁108Bの位置によ
って選択された経路117A、経路119Aを通って4
方切替弁106に至り、さらに経路122を通って処理
空気出口を経て室内空間に供給される。このようにして
外気(状態K)と給気(状態N)との間にはエンタルピ
差ΔQが生じるとともに、室内空間(状態Q)との間に
もエンタルピ差及び絶対湿度差が生じ、これによって室
内空間の冷房が行われる。
【0021】上記の吸着工程において、第2の吸着が起
きるのは、以下の理由による。すなわち、熱交換器10
7Aにより状態Lから状態Mまで等湿度で冷却すると相
対湿度が上がるので、再度デシカント103Bで吸着工
程を行うポテンシャルが生じる。その吸着ポテンシャル
の差を使って第2の吸着を行う。
きるのは、以下の理由による。すなわち、熱交換器10
7Aにより状態Lから状態Mまで等湿度で冷却すると相
対湿度が上がるので、再度デシカント103Bで吸着工
程を行うポテンシャルが生じる。その吸着ポテンシャル
の差を使って第2の吸着を行う。
【0022】同じサイクルにおいて、他方のデシカント
103C,103Dは再生過程を経、それは次のように
行われる。再生用の室内空気(RA:状態Q)は経路1
20を経て送風機140に吸引され、昇圧され経路12
1、4方切替弁106、経路119Bを経て顕熱熱交換
器107A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118B、3方切替弁108B、
経路116Bを経てヒートポンプの凝縮器として作動す
る熱交換器210に流入し、加熱され60〜80℃まで
温度上昇し、相対湿度が低下する(状態S)。
103C,103Dは再生過程を経、それは次のように
行われる。再生用の室内空気(RA:状態Q)は経路1
20を経て送風機140に吸引され、昇圧され経路12
1、4方切替弁106、経路119Bを経て顕熱熱交換
器107A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118B、3方切替弁108B、
経路116Bを経てヒートポンプの凝縮器として作動す
る熱交換器210に流入し、加熱され60〜80℃まで
温度上昇し、相対湿度が低下する(状態S)。
【0023】熱交換器(凝縮器)210を出て相対湿度
が低下した再生空気は経路115Bを経て、第3のデシ
カント103Cを通過してデシカントの水分を除去す
る。第3のデシカント103Cを通過した再生空気は経
路114Bを経て、熱交換器107Bに流入するが、該
熱交換器107Bのもう一方の媒体である処理空気は3
方切替弁108Aの切り替え方向により経路117Aを
バイパスして流通しているため、再生空気は熱交換する
ことなく第4のデシカント103Dに流入し通過してデ
シカントの水分を除去する(状態T)。第4のデシカン
ト103Dを通過した再生空気は経路112B、4方切
替弁105、経路124を経て再生空気出口に至り、排
気EXとして外部に捨てられる。
が低下した再生空気は経路115Bを経て、第3のデシ
カント103Cを通過してデシカントの水分を除去す
る。第3のデシカント103Cを通過した再生空気は経
路114Bを経て、熱交換器107Bに流入するが、該
熱交換器107Bのもう一方の媒体である処理空気は3
方切替弁108Aの切り替え方向により経路117Aを
バイパスして流通しているため、再生空気は熱交換する
ことなく第4のデシカント103Dに流入し通過してデ
シカントの水分を除去する(状態T)。第4のデシカン
ト103Dを通過した再生空気は経路112B、4方切
替弁105、経路124を経て再生空気出口に至り、排
気EXとして外部に捨てられる。
【0024】このようにして、空気経路の4方切替弁1
05,106、3方切替弁108A,108B、及びヒ
ートポンプサイクル中の4方切替弁250を図2または
図3のように切り替えて作動させることにより、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、デシカントによる外気の空調を行う。
05,106、3方切替弁108A,108B、及びヒ
ートポンプサイクル中の4方切替弁250を図2または
図3のように切り替えて作動させることにより、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、デシカントによる外気の空調を行う。
【0025】このハイブリッドデシカント外調機では、
間に熱交換による冷却工程を含む2段階の吸着工程とし
たことにより、同じ熱ΔQを汲み上げるヒートポンプ2
00の最低温度が、図9に示す場合と比べると、図4に
おいて状態(N)から状態Pに移動する。従って、ヒー
トポンプ200の温度ヘッドΔT2がΔT1と小さくな
り、省エネルギーとなる。また、第2の吸着工程がこれ
までよりも低い等エンタルピ線に沿って行われ、出口絶
対湿度が下がるので吸湿能力が大きくなり、相対的に装
置を小型化することができる。
間に熱交換による冷却工程を含む2段階の吸着工程とし
たことにより、同じ熱ΔQを汲み上げるヒートポンプ2
00の最低温度が、図9に示す場合と比べると、図4に
おいて状態(N)から状態Pに移動する。従って、ヒー
トポンプ200の温度ヘッドΔT2がΔT1と小さくな
り、省エネルギーとなる。また、第2の吸着工程がこれ
までよりも低い等エンタルピ線に沿って行われ、出口絶
対湿度が下がるので吸湿能力が大きくなり、相対的に装
置を小型化することができる。
【0026】このように構成されたデシカント外調機1
のエネルギー効率を考える。ヒートポンプ200の圧縮
機動力を1の熱量とすると、この種のヒートポンプの温
度リフトは最低でも冷水15℃から熱を汲み上げて70
℃まで昇温させるために55℃の温度リフトとなり、通
常のヒートポンプの温度リフト45℃に比べて22%増
加し、圧力比が若干高くなるため動作係数は大略3程度
に設計できる。従って、冷水からの入熱量は3となり、
一方、出熱は合計1+3で4となり、この熱量が全て温
水を加熱してデシカント外調機に使用される。
のエネルギー効率を考える。ヒートポンプ200の圧縮
機動力を1の熱量とすると、この種のヒートポンプの温
度リフトは最低でも冷水15℃から熱を汲み上げて70
℃まで昇温させるために55℃の温度リフトとなり、通
常のヒートポンプの温度リフト45℃に比べて22%増
加し、圧力比が若干高くなるため動作係数は大略3程度
に設計できる。従って、冷水からの入熱量は3となり、
一方、出熱は合計1+3で4となり、この熱量が全て温
水を加熱してデシカント外調機に使用される。
【0027】デシカント空調機の単体におけるエネルギ
効率を示す動作係数(COP)は図4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、大略最大で
0.8〜1.2であることが一般に報告されている。従
って、デシカント空調機の動作係数(COP)を大略1
とすると、デシカント空調機によって1の冷房効果が得
られることになるので、ヒートポンプの圧縮機入力を1
とするとデシカント空調機の駆動熱量は4となり、従っ
て温水によって4の冷房効果が得られる。本空調システ
ムでは、この他に冷水による冷房効果が3あるので合計
7の冷房効果が得られ、このデシカント外調機全体の動
作係数は、 動作係数=冷房効果/圧縮機入力=7 となる。この値は従来システムの値「4以下」を大幅に
上回り、約45%の省エネルギー効果がある。
効率を示す動作係数(COP)は図4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、大略最大で
0.8〜1.2であることが一般に報告されている。従
って、デシカント空調機の動作係数(COP)を大略1
とすると、デシカント空調機によって1の冷房効果が得
られることになるので、ヒートポンプの圧縮機入力を1
とするとデシカント空調機の駆動熱量は4となり、従っ
て温水によって4の冷房効果が得られる。本空調システ
ムでは、この他に冷水による冷房効果が3あるので合計
7の冷房効果が得られ、このデシカント外調機全体の動
作係数は、 動作係数=冷房効果/圧縮機入力=7 となる。この値は従来システムの値「4以下」を大幅に
上回り、約45%の省エネルギー効果がある。
【0028】一方、エアコン3においても省エネルギー
が達成される。つまり、デシカント外調機1により、室
内に供給する空気SAは還気RAより低い絶対湿度にす
ることができるから、水分を室内に持ち込まないで済
む。従って、エアコン3で除湿をする必要がなくなり、
空気の顕熱処理をするだけで良くなる。従って、エアコ
ン3は、空気を20℃程度に冷却すればよく、蒸発温度
がおよそ10℃高くとれる。これにより、温度ヘッドが
小さくなる(例えば、40℃から30℃)。
が達成される。つまり、デシカント外調機1により、室
内に供給する空気SAは還気RAより低い絶対湿度にす
ることができるから、水分を室内に持ち込まないで済
む。従って、エアコン3で除湿をする必要がなくなり、
空気の顕熱処理をするだけで良くなる。従って、エアコ
ン3は、空気を20℃程度に冷却すればよく、蒸発温度
がおよそ10℃高くとれる。これにより、温度ヘッドが
小さくなる(例えば、40℃から30℃)。
【0029】これによる省エネルギー率は、 ΔT1/ΔT2=30/40=0.75 であるから約25%となる。従って、システム全体とし
ての効率は、平均的な空調負荷の顕熱比が0.7である
ことから、潜熱を負担する外調機と顕熱を負担するエア
コンのそれぞれの負荷割合が大略3:7であることを勘
案すると、 0.3×0.55+0.7×0.75=0.69 となり、省エネルギー率は約31%となる。
ての効率は、平均的な空調負荷の顕熱比が0.7である
ことから、潜熱を負担する外調機と顕熱を負担するエア
コンのそれぞれの負荷割合が大略3:7であることを勘
案すると、 0.3×0.55+0.7×0.75=0.69 となり、省エネルギー率は約31%となる。
【0030】また、エアコン3で除湿をする必要がなく
なり、これにドレンが不要となるので、設備コストや操
作の手間を削減することができる。なお、本実施例で
は、ヒートポンプ200として蒸気圧縮式ヒートポンプ
を用いたが、前述した内容によれば、ヒートポンプ作用
のある熱源機であれば何でもよく、例えば、特願平7−
333053に提案したような吸収式ヒートポンプを用
いても差し支えなく、同様の効果を得ることができる。
なり、これにドレンが不要となるので、設備コストや操
作の手間を削減することができる。なお、本実施例で
は、ヒートポンプ200として蒸気圧縮式ヒートポンプ
を用いたが、前述した内容によれば、ヒートポンプ作用
のある熱源機であれば何でもよく、例えば、特願平7−
333053に提案したような吸収式ヒートポンプを用
いても差し支えなく、同様の効果を得ることができる。
【0031】図5は、この発明の第2の実施例として暖
房用の外調機1として用いた場合のサイクルを示す湿り
空気線図で、この場合は図2における処理空気に室内の
排気を用い、再生空気に外気を用いて再生後の空気を室
内に供給するものである。このように暖房の場合は、処
理空気は除湿・冷却されて捨てられ、再生空気は加湿・
加熱されて利用される。
房用の外調機1として用いた場合のサイクルを示す湿り
空気線図で、この場合は図2における処理空気に室内の
排気を用い、再生空気に外気を用いて再生後の空気を室
内に供給するものである。このように暖房の場合は、処
理空気は除湿・冷却されて捨てられ、再生空気は加湿・
加熱されて利用される。
【0032】この例においても、先の実施例と同様に、
ヒートポンプの温度ヘッドをより小さくすることで省エ
ネルギー効果が得られ、また、装置の小型化も図れる。
さらに、図9の場合には、処理空気がヒートポンプの低
熱源交換器(蒸発器)における冷却工程で低温・高湿度
の状態(N)に至るので、その過程で凝縮により霜入り
の空気となることがあり、場合によっては氷点下になっ
て熱交換器(蒸発器)で着霜する場合があるのに対し
て、この例では、図5に示すように状態N,Pの経路を
通るので、熱交換器(蒸発器)で着霜するような状態と
はならない。従って、利用温度幅が大きくとれるので、
ヒートポンプの能力の向上が図れる。
ヒートポンプの温度ヘッドをより小さくすることで省エ
ネルギー効果が得られ、また、装置の小型化も図れる。
さらに、図9の場合には、処理空気がヒートポンプの低
熱源交換器(蒸発器)における冷却工程で低温・高湿度
の状態(N)に至るので、その過程で凝縮により霜入り
の空気となることがあり、場合によっては氷点下になっ
て熱交換器(蒸発器)で着霜する場合があるのに対し
て、この例では、図5に示すように状態N,Pの経路を
通るので、熱交換器(蒸発器)で着霜するような状態と
はならない。従って、利用温度幅が大きくとれるので、
ヒートポンプの能力の向上が図れる。
【0033】図6は、この発明の第3の実施例として冷
房用の空調機として用いた場合のサイクルを示す湿り空
気線図で、この場合は図2における処理空気に室内の還
気を用い、再生空気に外気を用いて、処理空気を室内に
供給するものである。動作は、図4乃至図5に準ずるの
で省略する。この例においても、先の実施例と同様に、
ヒートポンプの温度ヘッドをより小さくすることで省エ
ネルギー効果が得られ、また、吸湿能力が大きくとれる
ので装置の小型化も図れる。
房用の空調機として用いた場合のサイクルを示す湿り空
気線図で、この場合は図2における処理空気に室内の還
気を用い、再生空気に外気を用いて、処理空気を室内に
供給するものである。動作は、図4乃至図5に準ずるの
で省略する。この例においても、先の実施例と同様に、
ヒートポンプの温度ヘッドをより小さくすることで省エ
ネルギー効果が得られ、また、吸湿能力が大きくとれる
ので装置の小型化も図れる。
【0034】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ヒートポンプとデシカントを用いたハイブリッドな空調
方式において、間に熱交換による冷却工程を含む2段階
の吸着工程としたことにより、ヒートポンプの温度ヘッ
ドを小さくすることができ、省エネルギーとなるととも
に、第2の吸着工程がこれまでよりも低い等エンタルピ
線に沿って行われ、出口絶対湿度が下がるので、吸湿能
力が大きくなり、相対的に装置を小型化することができ
る。
ヒートポンプとデシカントを用いたハイブリッドな空調
方式において、間に熱交換による冷却工程を含む2段階
の吸着工程としたことにより、ヒートポンプの温度ヘッ
ドを小さくすることができ、省エネルギーとなるととも
に、第2の吸着工程がこれまでよりも低い等エンタルピ
線に沿って行われ、出口絶対湿度が下がるので、吸湿能
力が大きくなり、相対的に装置を小型化することができ
る。
【図1】本発明に係る空調システムの適用例を示す図で
ある。
ある。
【図2】第1の実施例に係るデシカント外調機の基本構
成及びその第1の作動形態を示す説明図である。
成及びその第1の作動形態を示す説明図である。
【図3】第1の実施例に係るデシカント外調機の第2の
作動形態を示す説明図である。
作動形態を示す説明図である。
【図4】図2及び図3の実施例に係る空気のデシカント
空調サイクルを湿り空気線図で示す説明図である。
空調サイクルを湿り空気線図で示す説明図である。
【図5】第2の実施例に係るデシカント外調機の空気の
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。
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6】第3の実施例に係るデシカント空調機の空気の
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。
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7】従来の空調システムの構成を示す説明図であ
る。
る。
【図8】仮想的な例のデシカント外調機の構成を示す説
明図である。
明図である。
【図9】図8の例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。
り空気線図で示す説明図である。
103A〜103D デシカント 107A,107B 顕熱熱交換器 200 ヒートポンプ 210,220 熱交換器 A 処理空気経路 B 再生空気経路 SA 給気 RA 還気 EX 排気 OA 外気 ΔQ 冷房効果 Δq 冷水による冷却量 ΔH 温水による加熱量
Claims (3)
- 【請求項1】 処理空気中の水分を吸着するデシカント
を有する空気経路を少なくとも2つ有し、これらの空気
経路に処理空気と再生空気に交互に切り換えて流通可能
に配置し、一方で処理空気中の水分を吸着し、他方で再
生空気によって再生するようにし、再生空気経路にヒー
トポンプの高温熱源を配して再生空気を加熱し、処理空
気経路にヒートポンプの低温熱源を配して処理空気を冷
却するようにした空調システムにおいて、 前記各空気経路には少なくとも2つのデシカントと、そ
の間に再生空気と処理空気との熱交換器とが直列に接続
され、前記ヒートポンプの高低熱源の熱交換器を、再生
空気と高熱源が熱交換し処理空気が低熱源と熱交換する
よう連動して切り換え可能に構成し、処理空気を第1の
デシカントに導いて吸着を行い、さらに前記再生空気と
処理空気と熱交換器に導いて上記ヒートポンプにより加
熱される前の再生空気との間で熱交換を行って冷却し、
さらに第2のデシカントに導いて第2の吸着を行い、さ
らに上記ヒートポンプの低熱源との間で熱交換を行って
冷却するようにしたことを特徴とする空調システム。 - 【請求項2】 前記ヒートポンプが蒸気圧縮式ヒートポ
ンプであることを特徴とする請求項1に記載の空調シス
テム。 - 【請求項3】 前記ヒートポンプが吸収式ヒートポンプ
であることを特徴とする請求項1に記載の空調システ
ム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17994296A JPH109632A (ja) | 1996-06-20 | 1996-06-20 | 空調システム |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17994296A JPH109632A (ja) | 1996-06-20 | 1996-06-20 | 空調システム |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH109632A true JPH109632A (ja) | 1998-01-16 |
Family
ID=16074647
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP17994296A Pending JPH109632A (ja) | 1996-06-20 | 1996-06-20 | 空調システム |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH109632A (ja) |
-
1996
- 1996-06-20 JP JP17994296A patent/JPH109632A/ja active Pending
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