JPS63220026A - 空調システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、水の蒸発潜熱による空気の冷却と気体分離膜
による空気の除湿とを組合せた空調システムに関するも
ので、本発明の空調システムは、居室や倉庫等の空調（
除湿及び冷房）に利用される。

〔従来の技術〕

従来、含湿空気の冷却・除湿方法としては、含湿空気を
その露点温度以下の冷水と直接向流接触させて除湿する
直接冷却法、及び管内に冷媒を通して管表面温度を空気
の露点以下に保持したフィン付管群間に含湿空気を流通
させて除湿する間接冷却法がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記の直接冷却法及び間接冷却法は、何れも、含湿空気
を低湿度〔湿度７０％（２５℃）以下〕まで＃、淘する
ためには、使用する水又は冷媒を冷凍機により冷却する
必要があり、また、このような方法による場合、１１渇
する部屋の温度を居住適温（２０℃前後）に調節するた
めには、冷却された空気を加熱して昇温さセる必要があ
った。

従って、本発明の目的は、水を冷凍機により冷却するこ
となく含湿空気を低湿度〔湿度７０％（２５℃）以下〕
まで除湿でき、調湿する部屋の温度を居住適温（２０℃
前後）に効率良く調節できる、空調システムを提供する
ことにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者等は、種々検討した結果、水の蒸発潜熱による
空気の冷却工程と気体分離膜による空気の除湿工程とを
組合せることにより、前記目的を達成し得ることを知見
した。

本発明は、上記知見に基づきなされたもので、少なくと
も水の蒸発装置、空気の吸引、排気装置、空調対象の部
屋への送排気装置及び気体分離膜ユニットを備え、含湿
空気を冷却脱湿空気として利用する空調システムであっ
て、少なくとも、含湿空気を上記蒸発装置内に吸引し水
と接触させて水の蒸発潜熱により該含湿空気を冷却する
冷却工程と、冷却した該含湿空気を上記気体分離膜ユニ
ットにより除湿して冷却脱湿空気とする除湿工程とを含
んでいることを特徴とする空調システムを提（共するも
のである。

以下、本発明の空調システムを、その好ましい一実施態
様の概略を示す第１図のフローシートを参照し乍ら詳述
する。尚、°本発明でいう含湿空気とは、本発明により
脱湿される前の空気をいい、湿度のレベルに限定される
ものではない。

本発明を実施するには、先ず、空調対象の部屋の含湿空
気を、水の蒸発装置１内に空気の吸引装、ｔ２により導
入ラインＡより吸引し、吸引した該含湿空気を、上記蒸
発装置１で水と接触させて水の蒸発潜熱により冷却し、
冷却含湿空気−とする。

上記蒸発装置１は、噴霧器１ａから噴霧される水と、吸
引した含湿空気とが直接向流接触し、噴霧された水をポ
ンプ１ｂにより噴霧器１ａに循環するようになしである
。

本発明に用いられる上記蒸発装置は、含湿空気と水とを
接触させ、水の蒸発潜熱により該含湿空気を１５〜２５
℃に冷却し得る構洒のもの、特に温度２５〜３５℃及び
湿度６０〜９０％の含湿空気を１５〜２５℃に冷却可能
なものが好ましい。

次いで、上記蒸発装置１で冷却された冷却含湿空気（増
湿空気）を気体分離膜ユニット３により除湿して冷却脱
湿空気とする。

気体分離膜ユニット３による冷却含湿空気の除湿は、冷
却含湿空気を供給ラインＢより上記ユニット３の気体分
離膜の一方の側３ａに供給し且つその際該気体分離膜の
他方の側３ｂを真空ポンプ４等により減圧に保持するこ
とにより行うことができる。減圧は、後述する気体分離
膜を用いた場合、気体分離膜の他方の側３ｂの圧力が１
〜２０ＱｍｍＨｇとなるようにするのが好ましい。この
ように冷却含湿空気を気体分離膜で処理することにより
、上記冷却含湿空気中の水分を気体分離膜の他方の側３
ｂに選択的に透過させ、冷却含湿空気の湿度を低下させ
ることができる。

上述の蒸発装置１による冷却工程及び気体分離膜ユニッ
ト３による除湿工程により、本発明による処理前の含湿
空気の湿度をｌＯ〜′５０％減湿でき、例えば湿度６０
〜９０％、温度２５〜３５℃の空気を、湿度３０〜７０
％、温度１５〜２５℃の冷却脱湿空気とすることができ
る。尚、上記気体分離膜を透過した水分は空気の排気装
置により排気ラインＣより糸外（室外）へ排出する。

上述の如くして得られた冷却脱湿空気は、送排気装置に
より送出ラインＤより空調対象の部屋に吐出される。

尚、水の蒸発速度は含湿空気の湿度で規定されるから、
含湿空気の湿度が高い場合には、吸引装置２により吸引
した含湿空気を、供給ラインＥより気体分離膜ユニット
３へ供給し、除湿することによって脱湿空気とし、そし
て、該脱湿空気を、空調対象の部屋へ送出ラインＤより
吐出し、部屋の空気を所定湿度に除湿後、該部屋の空気
を、導入ラインＡより蒸発装置１内に吸引して所定温度
迄冷却するとよい。また、この場合、上記脱湿空気を気
体分離膜ユニット３から直接蒸発装置１へ循環させても
よい。

冷却脱湿空気の吐出により部屋の゛温度及び湿度が所定
温度及び所定？！度に達したら、含湿空気の吸引を停止
する。その後、部屋の温度が上昇した場合には、上述の
如く再び蒸発装置ｌ及び気体分離膜ユニット３を作動さ
せ、部屋の温度を所定温度に保持する。また、部屋の湿
度が上昇した場合には、気体分離膜ユニット３を作動さ
せ、部屋の湿度を所定湿度に保持する。

本発明の空調システムにおいて用いられる前記気体分離
膜としては、セルロース、ポリスルホン、ポリイミド等
の天然或いは合成高分子からなる有機非多孔質気体分離
膜や、ガラス、セラミック等からなる無機多孔質気体分
離膜を用いることができる。特に、水と酸素及び窒素と
の分離性能が高く、水の透過速度も高いポリイミド製気
体分離膜を用いるのが好ましい。

また、上記気体分離膜としては、有効膜面積の大きい中
空糸の集合体が好ましいが、平膜でも良い。

気体分離膜として用いられる中空糸は、その外径が、通
常５０〜２０００μ１、好ましくは２００〜１０００μ
である。中空糸の外径が小さ過ぎると圧力損失が大きく
なり、大き過ぎると有効膜面積が減少する。また、上記
中空糸としては、（厚み／外径）−０，１〜０．３の条
件を満たすものを用いるのが好ましい、中空糸の厚みが
小さいと耐圧性が不充分となり、また厚みが大きいと水
分選択透過性が不良となる。尚、上記厚み＝（外径−内
径）／２である。また、気体分離膜の大きさは、プロセ
スの規模によって選定されるが、通常、有効膜面積５〜
１０００ｎ？の気体分離膜が用いられる。

本発明に用いる気体分離膜として特に有利に用いること
のできるポリイミド製気体分離膜は、芳香族テトラカル
ボン酸骨格と芳香族ジアミン骨格とを含むもので公知の
方法により製造することができる。

上記芳香族テトラカルボン酸骨格としては、３゜３’　
、４．４’　−ベンゾフェノンテトラカルポンＩ！、２
，３，３°、４“　−ベンゾフェノンテトラカルボン酸
、ピロメリット酸１．３．３”　、４゜４°−ビフェニ
ルテトラカルボン酸、及び２，３゜３゛、４″　−ビフ
ェニルテトラカルボン酸、そしてこれらの芳香族テトラ
カルボン酸の酸二無水物、エステル、塩等から誘導され
るカルボン酸骨格を挙げることができる。これらのうち
３．３’　、４゜４”　−ビフェニルテトラカルボン酸
の酸二無水物と２．３．３°、４°　−ビフェニルテト
ラカルボン酸の酸二無水物等により代表されるビフェニ
ルテトラカルボン酸二無水物から誘導された酸骨格を主
成骨格とする芳香族ポリイミド製気体分離膜を使用した
場合に本発明は特に有用である。

また、上記芳香族ジアミン骨格としては、ｐ−フェニレ
ンジアミン、ｍ−フェニレンジアミン、２．４−ジアミ
ノトルエン、４．４°　−ジアミノジフェニルエーテル
、４．４”　−ジアミノジフェニルメタン、０−トリジ
ン、１，４−ビス（４−アミノフェノキシ）ベンゼン、
０−トリジンスルホン、ビス（アミノフェノキシ−フェ
ニル）メタン、及びビス（アミノフェノキシ−フェニル
）スルホン等を挙げることができる。

芳香族ポリイミド製気体分離膜の製造方法としては、例
えば、上記芳香族ジアミン（他の芳香族ジアミンを含有
していてもよい）からなる芳香族ジアミン成分と上記ビ
フェニルテトラカルボン酸成分とを略等モル、フェノー
ル系化合物の有機溶媒中約１４０℃以上の温度で一段階
で重合及びイミド化して芳香族ポリイミドを生成し、そ
の芳香族ポリイミド溶液（ｔ１度；約３〜３０重量％）
をドープ液として使用して約３０〜１５０℃の温度の基
材上に塗布又は流延或いは中空糸膜状に押出してドープ
液の薄膜（平膜又は中空糸）を形成し、次いでその薄膜
を凝固液に浸漬して凝固膜を形成し、その凝固膜から溶
媒、凝固液等を洗浄除去し、最後に熱処理して芳香族ポ
リイミド製の非対称性気体−分離膜を形成する！！！膜
方決方法げることができる。

〔実施例〕

以下、実施例を挙げ、本発明を更に詳細に説明する。

実施例１ 容積２５ｉの部屋における、３０℃、湿度７０％の空気
を次のようにして３０分で２０℃、湿度５０％の空気に
した。

３０℃、湿度７０％の含湿空気５０イ／Ｈｒを、気体分
離膜ユニット（ポリイミド製中空糸気体分離膜、　Ｉ１
１面積４０　ｎＯの一方の側に供給し且つその際他方の
側の圧力を５０ｍｍＨｇに保持し、含湿空気中の水分を
他方の側に透過させ、一方の側に水分が８．７龍／Ｈｇ
（２０℃、湿度５０％相当）の乾燥空気を得た。この乾
燥空気を水の蒸発装置に吸引し、水と直接接触させて、
水の蒸発潜熱により冷却し、２０℃の冷却含湿空気を得
た。

この冷却含湿空気を再び気体分離膜ユニット（ポリイミ
ド製中空糸気体分離膜：膜面積４０ｎ？）の一方の側に
供給し且つその際他方の側の圧力を５ＱｍｍＨｇに保持
し、冷却含湿空気中の水分を他方の側に透過させ、−・
方の側に２０℃、湿度５０％の冷却脱湿空気を得た。こ
の冷却脱湿空気を部屋に吐出し、部屋の空気を２０℃、
湿度５０％の空気にした。

６０分後、室内熱負荷等により、室温が２５℃に上昇し
たので、部屋の空気を再び上記と同様にして所定の温度
、湿度の冷却脱湿気体とした。

〔発明の効果〕゛ 本発明の空調システムによれば、水を冷凍機により冷却
することなく含湿空気を低湿度〔湿度７０％（２５℃）
以下〕まで除湿でき、１ｉｉ湿する部屋の温度を居住適
温（２０℃前後）に効率的に調節可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の空調システムの好ましい一実施態様
の概略を示すフローシートである。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）少なくとも水の蒸発装置、空気の吸引、排気装置
   、空調対象の部屋への送排気装置及び気体分離膜ユニッ
   トを備え、含湿空気を冷却脱湿空気として利用する空調
   システムであって、少なくとも、含湿空気を上記蒸発装
   置内に吸引し水と接触させて水の蒸発潜熱により該含湿
   空気を冷却する冷却工程と、冷却した該含湿空気を上記
   気体分離膜ユニットにより除湿して冷却脱湿空気とする
   除湿工程とを含んでいることを特徴とする空調システム
   。
2. （２）気体分離膜ユニットにおける気体分離膜が、ポリ
   イミド製気体分離膜である特許請求の範囲第（１）項記
   載の空調システム。
3. （３）含湿空気を、気体分離膜ユニットにより除湿した
   後水の蒸発装置内に吸引する特許請求の範囲第（１）項
   記載の空調システム。