WO2011111753A1 - デシカント空調装置 - Google Patents

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WO2011111753A1
WO2011111753A1 PCT/JP2011/055545 JP2011055545W WO2011111753A1 WO 2011111753 A1 WO2011111753 A1 WO 2011111753A1 JP 2011055545 W JP2011055545 W JP 2011055545W WO 2011111753 A1 WO2011111753 A1 WO 2011111753A1
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air
desiccant
air flowing
heat exchanger
introduction
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PCT/JP2011/055545
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English (en)
French (fr)
Inventor
福留　二朗
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ヤンマー株式会社
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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
    • F24F12/00—Use of energy recovery systems in air conditioning, ventilation or screening
    • F24F12/001—Use of energy recovery systems in air conditioning, ventilation or screening with heat-exchange between supplied and exhausted air
    • F24F12/006—Use of energy recovery systems in air conditioning, ventilation or screening with heat-exchange between supplied and exhausted air using an air-to-air heat exchanger
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • 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
    • 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
    • F24F2203/1072—Rotary wheel comprising two rotors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/56—Heat recovery units

Definitions

  • the present invention relates to a desiccant air conditioner that utilizes dehumidification or humidification and sensible heat exchange.
  • the desiccant air-conditioning system is attracting attention as a future air-conditioning system because it cools after dehumidifying the air, so there is no risk of mold and bacteria breeding, and it does not use chlorofluorocarbons.
  • FIG. 9 shows a configuration of a general desiccant air conditioner a. That is, in the desiccant air conditioner a, the flow of the air SA and RA is opposite to each other in the introduction path b for flowing the air SA from the outside to the room and the discharge path c for flowing the air RA from the room to the outside. And a desiccant rotor d and a sensible heat rotor e are provided so as to straddle the introduction path b and the discharge path c.
  • the air SA taken into the introduction path b from the outside is dehumidified by the desiccant rotor d, cooled by the sensible heat rotor e, and then supplied to the room.
  • the air RA taken into the discharge path c from the room is heat recovered by the sensible heat rotor e, further heated by the heater f, then absorbed by the desiccant rotor d and exhausted to the outdoors.
  • the desiccant rotor d is formed in a disc shape having air permeability by a moisture absorbing material, and is provided so as to be orthogonal to the flow of the air SA, RA in the introduction path b and the discharge path c, and rotates. However, it is configured to repeat sorption (moist moisture absorption) and desorption (moisture release) by alternately contacting the air SA and RA passing through the introduction path b and the discharge path c.
  • the desiccant rotor d absorbs moisture from the air SA passing through the introduction path b, but when the rotor d moves to the discharge path c due to rotation, the desiccant rotor d releases moisture to the air RA passing through the discharge path c. Then, the dehumidifying ability is regenerated, and then the desiccant rotor d is rotated again to move to the introduction path b. Thereafter, the same operation is repeated repeatedly.
  • the dehumidifying capacity is affected by the performance of the desiccant rotor d, so that there is a limit to the ability to adjust humidity and temperature.
  • the desiccant rotor d since the desiccant rotor d generates moisture when it absorbs air from the air SA passing through the introduction path b, the moisture absorption capacity is lowered and there is a limit in increasing the degree of drying.
  • the air from the introduction path is guided to the desiccant rotor and dehumidified in the first dehumidification region, and further guided to the heat exchanger to exchange heat with the air from the discharge path. Then, it is guided to the desiccant rotor, dehumidified in the second dehumidifying region, further heat-exchanged with the low heat source of the heat pump, cooled, and then supplied indoors.
  • the air from the discharge path is heated by exchanging heat with the air from the introduction path, and further heated by the heat source of the heat pump, and then guided to the desiccant rotor to heat the regeneration region, The moisture retained in the regeneration area is released to regenerate the moisture absorption capacity of the desiccant rotor.
  • Desiccant air conditioners As shown in Patent Document 2, a desiccant rotor having one dehumidifying region through which air in the introduction passage passes and two regeneration regions through which air in the discharge passage passes is used. Desiccant air conditioners have been proposed.
  • the air from the introduction path is led to the desiccant rotor and dehumidified in the dehumidification region, and further led to the heat exchanger to exchange heat with the air from the discharge path to be cooled. Furthermore, heat is exchanged with a low heat source of the heat pump and cooled, and then supplied indoors.
  • the air from the discharge passage is heated by exchanging heat with the air from the introduction passage, further heated by the heat source of the heat pump, then branched into two, and passes through one branch passage
  • the air to be conducted is guided to the desiccant rotor to heat the first regeneration region, and the moisture retained in the first regeneration region is dehumidified to regenerate the moisture absorption capability of the desiccant rotor.
  • the air passing through the other branch path is further heated by the heat source of the heat pump, and then guided to the desiccant rotor to regenerate the second regeneration region.
  • JP 9-318129 A Japanese Patent Laid-Open No. 10-267576
  • the first dehumidification area and the second dehumidification area are adjacent to each other, the first dehumidification area is dehumidified by the passage of air from the introduction path.
  • the desiccant rotor is moved to the second dehumidifying region by the rotation of the desiccant rotor in a state where the desiccant is lowered, and the air from the introduction path has sufficient dehumidifying ability by the desiccant rotor when passing through the second dehumidifying region. It will not be obtained.
  • the first regeneration region is the second by the rotation of the desiccant rotor while the dehumidifying capacity is regenerated by the air passing through one branch passage heated by the heat source of the heat pump.
  • the air passing through the other branch passage must be further heated by the heat source of the heat pump, which complicates the structure. .
  • the air flow from the exhaust path is branched into two regeneration areas. It will not be possible to demonstrate the ability to play.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a desiccant air conditioner that can effectively exhibit the dehumidifying ability of the desiccant rotor with a simple configuration.
  • a desiccant air conditioner for solving the above-described problems includes an introduction path for introducing air from the outside into the room, a discharge path for discharging air from the room to the outside, and air in the air flowing through the introduction path.
  • a desiccant rotor designed to regenerate dehumidification capacity by desorbing moisture by adsorbing moisture and releasing moisture into the air flowing through the discharge path, and a heat exchanger for heating to heat the air in the discharge path
  • the desiccant rotor passes through the air in the introduction passage
  • the humidity control area and the regeneration area through which the air in the discharge path passes are formed alternately, and the air flowing through the introduction path flows through the two humidity control areas in series, and the air flowing through the discharge path is two Flows in the playback area in series Controller, depending on the operating section of the cooling and de
  • a desiccant air conditioner for solving the above-described problems includes an introduction path for introducing air from the outside into the room, a discharge path for discharging air from the room to the outside, and air in the air flowing through the introduction path.
  • a desiccant rotor designed to regenerate dehumidification capacity by desorbing moisture by adsorbing moisture and releasing moisture into the air flowing through the discharge path, and a heat exchanger for heating to heat the air in the discharge path
  • the desiccant rotor passes through the air in the introduction passage
  • the humidity control area and the regeneration area through which the air in the discharge path passes are formed alternately, and the air flowing through the introduction path flows through the two humidity control areas in series, and the air flowing through the discharge path is two Flows in the playback area in series Controller, depending on the operating section of the cooling and de
  • a desiccant air conditioner for solving the above-described problems includes an introduction path for introducing air from the outside into the room, a discharge path for discharging air from the room to the outside, and air in the air flowing through the introduction path.
  • a desiccant rotor designed to regenerate dehumidification capacity by desorbing moisture by adsorbing moisture and releasing moisture into the air flowing through the discharge path, and a heat exchanger for heating to heat the air in the discharge path
  • the desiccant rotor includes a humidity control region through which the air in the introduction passage passes and the discharge passage.
  • the humidity control area upstream of the road Between the downstream side of the humidity control regions, by heat exchange with cold water or cold refrigerant, it is provided with a cooling heat exchanger to lower the temperature of the air from the upstream side of the humidity control region.
  • a desiccant air conditioner for solving the above-described problems includes an introduction path for introducing air from the outside into the room, a discharge path for discharging air from the room to the outside, and air in the air flowing through the introduction path.
  • a desiccant rotor designed to regenerate dehumidification capacity by desorbing moisture by adsorbing moisture and releasing moisture into the air flowing through the discharge path, and a heat exchanger for heating to heat the air in the discharge path
  • the desiccant rotor includes a humidity control region through which the air in the introduction passage passes and the discharge passage. Two regeneration areas through which air passes are formed alternately, the air flowing through the introduction path flows through the two humidity control areas in series, and the air flowing through the discharge path is heated by the heat exchanger for heating. Divide the two playback areas This invention was made to flow in the column.
  • a desiccant air conditioner for solving the above-described problems includes an introduction path for introducing air from the outside into the room, a discharge path for discharging air from the room to the outside, and air in the air flowing through the introduction path.
  • a desiccant rotor designed to regenerate dehumidification capacity by desorbing moisture by adsorbing moisture and releasing moisture into the air flowing through the discharge path, and a heat exchanger for heating to heat the air in the discharge path
  • the desiccant rotor includes a humidity control region through which the air in the introduction passage passes and the discharge passage.
  • a desiccant air conditioner for solving the above-described problems includes an introduction path for introducing air from the outside into the room, a discharge path for discharging air from the room to the outside, and air in the air flowing through the introduction path.
  • a desiccant rotor designed to regenerate dehumidification capacity by desorbing moisture by adsorbing moisture and releasing moisture into the air flowing through the discharge path, and a heat exchanger for heating to heat the air in the discharge path
  • a desiccant air conditioner comprising a sensible heat exchanger that exchanges heat between the air flowing through the passage and the air flowing through the discharge passage, and a control device that controls them, the control device discharges during the heating and humidifying operation. Condensate drain generated when the air flowing through the passage is cooled by the sensible heat exchanger is provided with control to supply hot water to the heating heat exchanger provided for the cooling and dehumidifying operation to heat or evaporate it. Is.
  • the ability of the desiccant rotor can be effectively exhibited.
  • (A) is a schematic block diagram in the horizontal cross section of the desiccant air conditioner which concerns on this invention
  • (b) is a schematic block diagram in the same vertical cross section. It is a refrigerant circuit figure explaining the outline of the whole composition of the desiccant air conditioner concerning the present invention. It is an air line figure which shows the characteristic of the discharge air at the time of air_conditionaing
  • (A) is a graph showing the relationship between the dehumidifying ability of the desiccant rotor in the rotating direction during cooling and the temperature of the air passing through the desiccant rotor, and (b) is the humidifying ability of the desiccant rotor in rotating direction during heating.
  • (A) is a graph which shows the relationship between the rotation speed of the desiccant rotor at the time of cooling, and cooling dehumidification efficiency
  • (b) is a graph which shows the relationship between the rotation speed of the desiccant rotor at the time of heating, and heating humidification efficiency.
  • It is a refrigerant circuit figure explaining the outline of the whole structure of the desiccant air conditioner which concerns on other embodiment of this invention. It is a refrigerant circuit figure explaining the outline of the whole structure of the desiccant air conditioner which concerns on other embodiment of this invention.
  • (A) is a top view which shows the normal desiccant rotor used for the desiccant air conditioner of this invention
  • (b) is a top view which shows the desiccant rotor of other embodiment used for the desiccant air conditioner of this invention. It is a schematic explanatory drawing which shows the whole structure of the conventional desiccant air conditioner.
  • FIG. 1 shows an outline of the overall configuration of a desiccant air conditioner 1 according to the present invention
  • FIG. 2 shows a refrigerant circuit of the desiccant air conditioner 1
  • FIG. 3 shows an air line diagram when the desiccant air conditioner 1 is in a cooling operation. Is shown.
  • the desiccant air conditioner 1 includes an introduction path 11 for introducing the air SA from the outside into the room, a discharge path 12 for discharging the air RA from the room to the outside, and the air SA flowing through the introduction path 11.
  • the desiccant rotor 2 adapted to adsorb moisture and dehumidify, release moisture into the air RA flowing through the discharge passage 12 to regenerate the dehumidification capability, and heating heat for heating the air RA in the discharge passage 12
  • the sensible heat exchanger 4 that exchanges heat between the exchanger 3 and the air SA that flows through the introduction path 11 and the air RA that flows through the discharge path 12 is provided.
  • the desiccant rotor 2 includes the sensible heat exchanger 4.
  • the first humidity control region 2a and the second humidity control region 2b through which the air SA passes and the first regeneration region 2c and the second regeneration region 2d through which the air RA in the discharge path 12 pass are alternately arranged. Is.
  • the desiccant air conditioner 1 is configured to be accommodated in a casing 10 having a length of 1370 mm, a width of 820 mm, and a height of 460 mm, and the flow of the air SA in the introduction path 11 and the air RA in the discharge path 12 is determined by these introduction paths 11. And fans 13 and 14 provided in the discharge path 12, respectively.
  • the desiccant rotor 2 can be freely rotated in the forward and reverse directions by driving a motor 15 that meshes with the outer peripheral edge thereof. The driving of the fans 13 and 14 and the motor 15 is controlled by the control device 16.
  • Air SA introduced into the introduction path 11 from the outside is purified by the purification filter 17.
  • the material of the desiccant rotor 2 is not particularly limited as long as it is made of a material having sorption properties and desorption properties that are used in a normal desiccant air conditioner 1, and any material can be suitably used.
  • Specific examples include synthetic silica gels, cross-linked polyacrylate high moisture absorbing / releasing materials, natural silica alumina type desiccants, and ceramic type desiccants such as molecular sieves.
  • the definition of the crosslinked polyacrylate-based high moisture absorbing / releasing material is not particularly limited as long as it is used for this type of desiccant rotor 2, but the increase in nitrogen content by hydrazine crosslinking is usually 1.
  • carboxylic acid group of 0 to 10.0% by weight, carboxylic acid group of 1.0 to 5.0 mmol / g and amide group introduced into the balance is used, the pH is always 7.5 to 8.0. Therefore, it can be suitably used because it has a performance with a pH buffering ability to maintain a high pH and also has antibacterial properties and deodorizing action.
  • the desiccant rotor 2 is formed in a ring shape in which a through passage 20 penetrating the desiccant rotor 2 is formed at the center of a thick disc.
  • the through passage 20 is configured such that air RA flows from the upstream first regeneration region 2c to the downstream second regeneration region 2d in a state where the desiccant rotor 2 is provided in the casing 10. Further, in the desiccant rotor 2 provided in the casing 10, the first humidity control region 2a and the second humidity control region 2b face each other, and the first regeneration region 2c and the second regeneration region 2d face each other.
  • the humidity control areas 2a and 2b and the reproduction areas 2c and 2d are alternately configured with a central angle of 90 degrees.
  • the air SA passes from one surface 21 to the other surface 22 of the desiccant rotor 2, and in the first regeneration region 2c and the second regeneration region 2d, the desiccant rotor.
  • the introduction path 11 through which the air SA passes and the discharge path 12 through which the air RA passes are routed so that the air RA passes from the other surface 22 to the one surface 21.
  • the desiccant rotor 2 rotates in the normal rotation direction N by driving the motor 15, and moves in the order of the first humidity control region 2a, the first regeneration region 2c, the second humidity control region 2b, and the second regeneration region 2d. By rotating in the reverse rotation direction R, the first humidity control region 2a, the second regeneration region 2d, the second humidity control region 2b, and the first regeneration region 2c are moved in this order.
  • the heating heat exchanger 3 is configured such that heat recovered by the engine exhaust heat recovery device 32 from a heat source 31 of a cogeneration system or a gas heat pump is circulated and supplied by a pump 33.
  • the heating heat exchanger 3 is provided at three locations, the two heating heat exchangers 3 are provided in the discharge passage 12, and the one heating heat exchanger 3 is provided in the introduction passage 11.
  • One of the heating heat exchangers 3 provided in the discharge path 12 is provided in a path between a sensible heat exchanger 4 and a desiccant rotor 2 described later.
  • the other heating heat exchanger 3 is disposed in the through-passage 20 of the desiccant rotor 2, and is provided in a path between the first regeneration region 2 c and the second regeneration region 2 d of the desiccant rotor 2.
  • the heat exchanger 3 provided in the introduction path 11 is provided in a path between a sensible heat exchanger 4 described later and the second humidity control region 2b of the desiccant rotor 2.
  • the heat exchanger 3 for heating is selectively supplied with heat by opening and closing the electromagnetic valve 34.
  • the sensible heat exchanger 4 exchanges heat between the air SA passing through the introduction path 11 and the air RA passing through the discharge path 12, and enters the discharge path 12 from the room to enter the heat exchanger.
  • 3 is provided between the discharge path 12 up to 3 and the introduction path 11 through the first humidity control region 2a to the heat exchanger 3.
  • the control device 16 performs control of the motor 15 that rotates the desiccant rotor 2, opening and closing of the path to the heat exchanger 3 for heating, control of the pump 33, control of the fans 13 and 14, and the like.
  • the cooling operation of the desiccant air conditioner 1 configured as described above will be described with reference to the air diagram of FIG.
  • the recovered heat is not supplied to the heating heat exchanger 3 provided in the introduction path 11, but the recovered heat is supplied only to the heating heat exchanger 3 provided in the discharge path 12. Is done. Further, it is assumed that the desiccant rotor 2 rotates in the reverse rotation direction R.
  • the air SA introduced from the outside into the introduction path 11 (state A) is dehumidified in the first humidity control region 2a of the desiccant rotor 2, and the adsorption generated when the moisture in the air SA is adsorbed by the desiccant rotor 2.
  • the air SA dehumidified and raised in temperature (state B) is sent to the sensible heat exchanger 4 and is cooled by exchanging heat with the air RA passing through the discharge path 12 from the room (state C). ).
  • the cooled air SA is dehumidified again in the second humidity control region 2b of the desiccant rotor 2, and further supplied to the room after the humidity is lowered (state D).
  • the desiccant rotor is used in the second regeneration region 2d described later between the dehumidification in the first humidity control region 2a and the dehumidification in the second humidity control region 2b. Since the moisture adsorbed by 2 is removed to regenerate the dehumidification capacity, the dehumidification in the second humidity control region 2b can be performed effectively.
  • the temperature of the air SA is also increased by the heat of adsorption, but the humidity of the air SA itself is sufficiently decreased by the dehumidification in the first humidity control region 2a. Therefore, the temperature rise of the air SA due to the heat of adsorption in the second humidity control region 2b can be suppressed lower than the temperature rise of the air SA due to the heat of adsorption in the first humidity control region 2a.
  • the air SA after passing through the second humidity control region 2b may be further cooled by a cooler (not shown) of another heat pump cycle and then supplied indoors. Good.
  • the cooler (not shown) and the sensible heat exchanger 4 are switched so that the order of cooling by the cooler (not shown) and the cooling by the sensible heat exchanger 4 are reversed. It may be what you did.
  • the indoor air RA introduced into the discharge path 12 (state E) is sent to the sensible heat exchanger 4 and cools the air SA passing through the introduction path 11 from the outside to raise its temperature (state). F).
  • This temperature-raised air RA (state F) is further sent to the heating heat exchanger 3 to be heated and the temperature rises (state G).
  • the air RA having increased in temperature (state G) passes through the first regeneration region 2c of the desiccant rotor 2, removes moisture adsorbed on the desiccant rotor 2, and regenerates the desiccant rotor 2.
  • the air RA that has absorbed moisture by this regeneration (state H) is further heated by another heat exchanger 3 for heating (state I), and then passes through the second regeneration region 2d. Even in 2d, the moisture adsorbed on the desiccant rotor 2 is removed and the desiccant rotor 2 is regenerated.
  • the air RA that has absorbed the water after regeneration (state J) is discharged to the outside.
  • the desiccant rotor 2 is rotated in the reverse rotation direction R by the rotation of the motor 15, thereby moving in the order of the first humidity control region 2a, the second regeneration region 2d, the second humidity control region 2b, and the first regeneration region 2c. Therefore, the desiccant rotor 2 that has passed through the second humidity control region 2b can be regenerated in the first regeneration region 2c, and the desiccant rotor 2 that has passed through the first humidity control region 2a can be regenerated in the second regeneration region 2d. Since the air RA does not continuously pass through the one regeneration region 2c and the second regeneration region 2d, the desiccant rotor 2 can be effectively regenerated by the two-stage regeneration.
  • the air SA passing through the introduction path 11 is dehumidified in the first humidity control region 2a using the desiccant rotor 2 regenerated in the first regeneration region 2c, and using the desiccant rotor 2 regenerated in the second regeneration region 2d. Since dehumidification is performed in the second humidity control region 2b, the first humidity control region 2a and the second humidity control region 2b are not continuously passed, and therefore, the dehumidification can be effectively performed by two-stage dehumidification.
  • rotating the desiccant rotor 2 in the reverse rotation direction R improves the dehumidification energy efficiency during cooling than when rotating the rotation in the normal rotation direction N.
  • the operation during heating by the desiccant air conditioner 1 is as follows. That is, at the time of heating, the desiccant air conditioner 1 does not supply the recovered heat to the heat exchanger 3 for heating provided in the discharge path 12, and recovers only to the heat exchanger 3 for heating provided in the introduction path 11. Heat is supplied.
  • the air RA introduced into the discharge path 12 from the room is sent to the sensible heat exchanger 4 and is cooled by exchanging heat with the low-temperature air SA passing through the introduction path 11 from the outside.
  • the air RA whose relative humidity has been increased by this cooling releases moisture to the first regeneration region 2c and the second regeneration region 2d when passing through the first regeneration region 2c and the second regeneration region 2d of the desiccant rotor 2.
  • the low-temperature air SA introduced from the outside into the introduction path 11 passes through the first humidity control region 2a of the desiccant rotor 2
  • Heat is exchanged with RA.
  • the air SA whose temperature has risen is further sent to the heating heat exchanger 3 to be heated, and the temperature rises.
  • the air SA whose temperature has risen is supplied to the room after absorbing moisture adsorbed by the desiccant rotor 2 when passing through the second humidity control region 2 b of the desiccant rotor 2.
  • the moisture in the air RA discharged from the discharge path 12 is recovered by simply switching the heating heat exchanger 3 without switching the air flow path from the time of cooling.
  • the air SA supplied from the introduction path 11 to the room can be humidified in the first humidity control region 2a and the second humidity control region 2b.
  • the desiccant rotor 2 when controlling the motor 15 by the control device 16, the desiccant rotor 2 is rotated in the reverse rotation direction R during cooling, and the desiccant rotor 2 is rotated in the forward rotation direction N during heating, thereby improving the cooling / heating efficiency. Can be achieved.
  • FIG. 5 (a) shows the relationship between the dehumidifying energy efficiency during cooling of the desiccant air conditioner 1 and the rotational speed of the desiccant rotor 2
  • FIG. 5 (b) shows the humidifying energy efficiency during heating of the desiccant air conditioner 1.
  • the relationship with the rotation speed of the desiccant rotor 2 is shown.
  • the rotational speed of the desiccant rotor 2 in the most efficient operation differs between the cooling time and the heating time. Therefore, when the control device 16 controls the motor 15, the desiccant rotor 2 is controlled so that the rotation speeds are suitable for cooling and heating.
  • This control may be feedback control so as to follow a pre-configured control map, or may simply execute programmed control.
  • FIG. 6 shows another embodiment of the desiccant air conditioner 1 according to the present invention. That is, the desiccant air conditioner 1 is an introduction path 11 between the first humidity control region 2a and the second humidity control region 2b, and is provided with cold water or a downstream position after passing through the sensible heat exchanger 4.
  • a cooling heat exchanger 5 configured to allow a low-temperature refrigerant to flow is provided.
  • the dehumidified cold air can be supplied indoors.
  • the cold water or the low-temperature refrigerant flowing through the cooling heat exchanger 5 may be supplied from another heat pump cycle, or may be provided exclusively.
  • FIG. 7 shows still another embodiment of the desiccant air conditioner 1 according to the present invention. That is, in this desiccant air conditioner 1, the air in the exhaust passage 12 that has passed through the sensible heat exchanger 4 and the heating heat exchanger 3 flows in parallel into the first regeneration region 2c and the second regeneration region 2d from the room. Thus, the discharge path 12 is branched.
  • the desiccant air conditioner 1 see FIG. 2 in which the heating heat exchanger 3 is provided on the upstream side of the first regeneration region 2c and the second regeneration region 2d connected in series. Since the number of heat exchangers 3 can be reduced from two to one, and the exhaust passage 12 can be easily routed, the apparatus can be reduced in size and cost.
  • the shape of the desiccant rotor 2 can be a disc shape, not a ring shape in which the through passage 20 is formed.
  • This desiccant air conditioner 1 has only one heat exchanger 3 for heating as compared with the desiccant air conditioner 1 shown in FIG. 2, but it is used in applications where the required dehumidification amount is relatively small, or passes through the exhaust passage 12.
  • the heating temperature of the air RA to be performed is sufficiently high, or when the flow rate of the air RA passing through the exhaust passage 12 can be sufficiently ensured, the air RA can be used effectively.
  • FIG. 8 shows a normal desiccant rotor 2 (see FIG. 8 (a)) used in the desiccant air conditioner 1 according to the present invention and a miniaturized desiccant rotor 23 (see FIG. 8 (b)).
  • the downsized desiccant rotor 23 has a central angle set to less than 90 degrees so that the first humidity control region 2a and the second humidity control region 2b are smaller than the first regeneration region 2c and the second regeneration region 2d. Has been.
  • the reduced desiccant rotor 23 can increase the first reproduction region 2c and the second reproduction region 2d.
  • the outer diameter d1 and the inner diameter d2 of the reduced desiccant rotor 23 are set to the outer diameter D1 of the normal desiccant rotor 2. Even if the overall diameter is reduced by making the diameter smaller than the inner diameter D2, the first reproduction area 2c and the second reproduction area 2d having the same size as the normal desiccant rotor 2 can be secured. Therefore, the desiccant air conditioner 1 that can be heated to a sufficiently high temperature by the heat exchanger 3 for heating and can reduce the flow rate of the air RA flowing through the discharge passage 12 uses the downsized desiccant rotor 23. By doing so, it is possible to reduce the size of the entire apparatus.
  • the desiccant rotor 2 having excellent desiccant capacity and regeneration capacity by the desiccant air conditioner 1 has the introduction path 11 for supplying the air SA to the first humidity control region 2a and the second humidity control region 2b, As described above, it can be installed in a space such as the attic of the house, under the floor, inside the wall, etc., because it can be obtained simply by the flow path configuration with the discharge path 12 that supplies the air RA to the one regeneration area 2c and the second regeneration area 2d. It can be formed in a small size.
  • the size of the desiccant air conditioner 1 is not particularly limited, and can be appropriately designed according to the air conditioning capacity and the air volume required for the indoor environment. In the case of the desiccant air conditioner 1 shown in FIG.
  • air RA flows from the upstream first regeneration region 2c to the downstream second regeneration region 2d through the through passage 20 provided in the desiccant rotor 2.
  • the heating heat exchanger 3 is provided in the through-passage 20, the flow path can be easily handled and the heating heat exchanger 3 can be accommodated, and a more compact design can be achieved.
  • the air RA introduced from the room into the discharge path 12 is sent to the sensible heat exchanger 4 and passes through the introduction path 11 from the outside. It is cooled by exchanging heat with the air SA.
  • the air RA whose relative humidity has been increased by this cooling condenses and generates a drain in the range from the sensible heat exchanger 4 to the first regeneration region 2c of the desiccant rotor 2. Therefore, when such a drain is generated, hot water can be supplied to the heating heat exchanger 3 at this position to heat or evaporate the drain.
  • the control device 16 may operate the heating heat exchanger 3 every predetermined time by a timer, or may detect the drain and operate the heating heat exchanger 3. good.
  • detecting a drain it may be one that detects the occurrence of a drain based on pre-constructed data such as the temperature and humidity conditions of the drain, or a sensor that directly detects the occurrence of a drain. There may be.
  • the heating heat exchanger 3 provided in the path between the sensible heat exchanger 4 and the desiccant rotor 2 is provided in the through passage 20 of the desiccant rotor 2. In order to supply hot water only to the heating heat exchanger 3 provided in the path between the sensible heat exchanger 4 and the desiccant rotor 2, since it is connected in series with the heating heat exchanger 3, These two heating heat exchangers 3 are connected in parallel.
  • the heat exchanger 3 for heating is configured such that the heat recovered by the engine exhaust heat recovery device 32 from the heat source 31 of the cogeneration system or gas heat pump is circulated and supplied by the pump 33.
  • the heat exchanger 3 for heating is not particularly limited as long as it can heat the air SA in the introduction passage 11 and the air RA in the discharge passage 12. Or a gas burner (not shown).

Abstract

【課題】簡単な構成でデシカントロータの除湿能力を有効に発揮させることができるデシカント空調装置を提供する。 【解決手段】室外からの空気ＳＡを室内へと導入する導入路１１と、室内からの空気ＲＡを室外へと排出する排出路１２と、導入路１１を流れる空気ＳＡ中の水分を吸着して除湿を行うとともに、排出路１２を流れる空気ＲＡ中に水分を放出して除湿能力を再生するようになされたデシカントロータ２と、排出路１２の空気ＲＡを加熱する加熱用熱交換器３と、導入路１１を流れる空気ＳＡと排出路１２を流れる空気ＲＡとの間で熱交換を行う顕熱熱交換器４とを備えたデシカント空調装置１において、デシカントロータ２には、導入路１１の空気が通過する第一調湿領域２ａ，第二調湿領域２ｂと排出路１２の空気Ｒａが通過する第一再生領域２ｃ，第二再生領域２ｄとを交互に各二つ形成したものである。

Description

デシカント空調装置
　本発明は、除湿または加湿と顕熱交換とを利用するデシカント空調装置に関するものである。
　デシカント空調装置は、冷却除湿方式と異なり、空気を除湿した後に冷却するため、カビや細菌が繁殖する恐れがなく、しかもフロンを使用しないため、今後の空調装置として注目されている。
　図９は、一般的なデシカント空調装置ａの構成を示している。すなわち、デシカント空調装置ａは、室外からの空気ＳＡを室内へと流す導入路ｂと、室内からの空気ＲＡを室外へと流す排出路ｃとを、互いの空気ＳＡ，ＲＡの流れが逆方向となるように隣接した向流状態で設け、これら導入路ｂおよび排出路ｃをまたぐようにしてデシカントロータｄと顕熱ロータｅとを設けて構成されている。そして、室外から導入路ｂに取り込まれた空気ＳＡは、デシカントロータｄで除湿された後、顕熱ロータｅで冷却されてから室内に供給される。一方、室内から排出路ｃに取り込まれた空気ＲＡは、顕熱ロータｅで熱回収された後、加熱器ｆでさらに加熱された後、デシカントロータｄから吸湿して屋外に排気される。
　この際、デシカントロータｄは、吸湿材料によって通気性を有する円盤状に形成され、導入路ｂおよび排出路ｃの空気ＳＡ，ＲＡの流れに対して直交するようにして設けられており、回転しながら、導入路ｂおよび排出路ｃを通過する空気ＳＡ，ＲＡと交互に接触して、収着( 吸湿）と脱着（放湿）とを繰り返すように構成されている。すなわち、デシカントロータｄは、導入路ｂを通過する空気ＳＡから吸湿するが、ロータｄが回転することによって排出路ｃに移動した場合には、この排出路ｃを通過する空気ＲＡに放湿して乾燥され、除湿能力が再生され、その後、再度デシカントロータｄが回転することによって導入路ｂに移動し、以後、同様の動作を反復して繰り返すようになされている。
　このようなデシカント空調装置ａにおいては、デシカントロータｄの性能によって除湿能力が左右されることとなるため、湿度や温度の調整能力には限界があった。特にデシカントロータｄは、導入路ｂを通過する空気ＳＡから吸湿する時に吸湿熱を発生するため、吸湿能力が低下し、乾燥度を上げることにも限界があった。
　そこで、従来より、デシカントロータによる除湿能力の向上を図るものとして、例えば、特許文献１に示すように、導入路の空気が通過する二つの除湿領域と、排出路の空気が通過する一つの再生領域とを有するデシカントロータを用いたデシカント空調装置が提案されている。
　このデシカント空調装置において、導入路からの空気は、デシカントロータに導かれて第一の除湿領域で除湿され、さらに熱交換器に導かれて排出路からの空気との間で熱交換が行われて冷却され、さらにデシカントロータに導かれて第二の除湿領域で除湿され、さらにヒートポンプの低熱源との間で熱交換が行われて冷却された後、室内に供給される。また、排出路からの空気は、導入路からの空気との間で熱交換を行って加熱された後、ヒートポンプの熱源でさらに加熱された後、デシカントロータに導かれて再生領域を加熱し、この再生領域に保持された水分を放湿させてデシカントロータの吸湿能力を再生させる。
　また、他のデシカント空調装置としては、特許文献２に示すように、導入路の空気が通過する一つの除湿領域と、排出路の空気が通過する二つの再生領域とを有するデシカントロータを用いたデシカント空調装置が提案されている。
　このデシカント空調装置において、導入路からの空気は、デシカントロータに導かれて除湿領域で除湿され、さらに熱交換器に導かれて排出路からの空気との間で熱交換が行われて冷却され、さらにヒートポンプの低熱源との間で熱交換が行われて冷却された後、室内に供給される。また、排出路からの空気は、導入路からの空気との間で熱交換を行って加熱された後、ヒートポンプの熱源でさらに加熱された後、二つに分岐し、一方の分岐路を通過する空気は、デシカントロータに導かれて第一の再生領域を加熱し、この第一の再生領域に保持された水分を放湿させてデシカントロータの吸湿能力を再生させる。他方の分岐路を通過する空気は、ヒートポンプの熱源でさらに加熱された後、デシカントロータに導かれて第二の再生領域を再生させる。
特開平９－３１８１２９号公報 特開平１０－２６７５７６号公報
　しかし、上記特許文献１記載のデシカント空調装置の場合、第一の除湿領域と第二の除湿領域とが隣接しているため、第一の除湿領域は、導入路からの空気の通過により除湿能力が低下した状態のままデシカントロータの回転によって第二の除湿領域へと移動することとなり、導入路からの空気は、この第二の除湿領域を通過する際にはデシカントロータによる充分な除湿能力が得られないこととなる。
　また、上記特許文献２のデシカント空調装置の場合、第一の再生領域は、ヒートポンプの熱源で加熱した一方の分岐路を通過する空気により除湿能力を再生した状態のままデシカントロータの回転によって第二の再生領域へと移動することとなる。したがって、第二の再生領域でデシカントロータによる充分な除湿能力を得るためには、他方の分岐路を通過する空気をヒートポンプの熱源でさらに加熱しなければならず、構造が複雑化することとなる。また、他方の分岐路を通過する空気をヒートポンプの熱源でさらに加熱する構成にしたとしても、排気路からの空気を二つの再生領域に分岐するため、各再生領域の空気流量が低下し、充分な再生能力が発揮できないこととなる。
　本発明は係る実情に鑑みてなされたものであって、簡単な構成でデシカントロータの除湿能力を有効に発揮させることができるデシカント空調装置を提供することを目的としている。
　上記課題を解決するための本発明のデシカント空調装置は、室外からの空気を室内へと導入する導入路と、室内からの空気を室外へと排出する排出路と、導入路を流れる空気中の水分を吸着して除湿を行うとともに、排出路を流れる空気中に水分を放出して除湿能力を再生するようになされたデシカントロータと、排出路の空気を加熱する加熱用熱交換器と、導入路を流れる空気と排出路を流れる空気との間で熱交換を行う顕熱熱交換器と、これらを制御する制御装置とを備えたデシカント空調装置において、デシカントロータは、導入路の空気が通過する調湿領域と排出路の空気が通過する再生領域とが、交互に各二つ形成され、導入路を流れる空気は、二つの調湿領域を直列に流れ、排出路を流れる空気は二つの再生領域を直列に流れ、制御装置は、冷房除湿または暖房加湿の運転区分によって、デシカントロータの回転方向を反転させる制御を具備したものである。
　上記課題を解決するための本発明のデシカント空調装置は、室外からの空気を室内へと導入する導入路と、室内からの空気を室外へと排出する排出路と、導入路を流れる空気中の水分を吸着して除湿を行うとともに、排出路を流れる空気中に水分を放出して除湿能力を再生するようになされたデシカントロータと、排出路の空気を加熱する加熱用熱交換器と、導入路を流れる空気と排出路を流れる空気との間で熱交換を行う顕熱熱交換器と、これらを制御する制御装置とを備えたデシカント空調装置において、デシカントロータは、導入路の空気が通過する調湿領域と排出路の空気が通過する再生領域とが、交互に各二つ形成され、導入路を流れる空気は、二つの調湿領域を直列に流れ、排出路を流れる空気は二つの再生領域を直列に流れ、制御装置は、冷房除湿または暖房加湿の運転区分によって、デシカントロータの回転速度を変える制御を具備したものである。
　上記課題を解決するための本発明のデシカント空調装置は、室外からの空気を室内へと導入する導入路と、室内からの空気を室外へと排出する排出路と、導入路を流れる空気中の水分を吸着して除湿を行うとともに、排出路を流れる空気中に水分を放出して除湿能力を再生するようになされたデシカントロータと、排出路の空気を加熱する加熱用熱交換器と、導入路を流れる空気と排出路を流れる空気との間で熱交換を行う顕熱熱交換器とを備えたデシカント空調装置において、デシカントロータは、導入路の空気が通過する調湿領域と排出路の空気が通過する再生領域とが、交互に各二つ形成され、導入路を流れる空気は、二つの調湿領域を直列に流れ、排出路を流れる空気は二つの再生領域を直列に流れ、導入路の上流側の調湿領域と、下流側の調湿領域との間に、冷水または低温冷媒との熱交換により、上流側の調湿領域からの空気の温度を低下させる冷却用熱交換器を設けたものである。
　上記課題を解決するための本発明のデシカント空調装置は、室外からの空気を室内へと導入する導入路と、室内からの空気を室外へと排出する排出路と、導入路を流れる空気中の水分を吸着して除湿を行うとともに、排出路を流れる空気中に水分を放出して除湿能力を再生するようになされたデシカントロータと、排出路の空気を加熱する加熱用熱交換器と、導入路を流れる空気と排出路を流れる空気との間で熱交換を行う顕熱熱交換器とを備えたデシカント空調装置において、デシカントロータは、導入路の空気が通過する調湿領域と排出路の空気が通過する再生領域とが、交互に各二つ形成され、導入路を流れる空気は、二つの調湿領域を直列に流れ、排出路を流れる空気は加熱用熱交換器で加熱された後、分岐して二つの再生領域を並列に流れるようになされたものである。
　上記課題を解決するための本発明のデシカント空調装置は、室外からの空気を室内へと導入する導入路と、室内からの空気を室外へと排出する排出路と、導入路を流れる空気中の水分を吸着して除湿を行うとともに、排出路を流れる空気中に水分を放出して除湿能力を再生するようになされたデシカントロータと、排出路の空気を加熱する加熱用熱交換器と、導入路を流れる空気と排出路を流れる空気との間で熱交換を行う顕熱熱交換器とを備えたデシカント空調装置において、デシカントロータは、導入路の空気が通過する調湿領域と排出路の空気が通過する再生領域とが、交互に各二つ形成され、導入路を流れる空気は、二つの調湿領域を直列に流れ、排出路を流れる空気は二つの再生領域を直列に流れ、デシカントロータの再生領域の大きさが、調湿領域の大きさよりも小さくなされたものである。
　上記課題を解決するための本発明のデシカント空調装置は、室外からの空気を室内へと導入する導入路と、室内からの空気を室外へと排出する排出路と、導入路を流れる空気中の水分を吸着して除湿を行うとともに、排出路を流れる空気中に水分を放出して除湿能力を再生するようになされたデシカントロータと、排出路の空気を加熱する加熱用熱交換器と、導入路を流れる空気と排出路を流れる空気との間で熱交換を行う顕熱熱交換器と、これらを制御する制御装置とを備えたデシカント空調装置において、制御装置は、暖房加湿運転時に、排出路を流れる空気が顕熱熱交換器で冷却された際に発生する凝縮ドレンに対し、冷房除湿運転用に設けられた加熱用熱交換器へ温水を供給して加熱または蒸発させる制御を具備したものである。
　以上述べたように、本発明によると、デシカントロータの能力を有効に発揮させることができる。
（ａ）は本発明に係るデシカント空調装置の水平断面における概略構成図、（ｂ）は同垂直断面における概略構成図である。 本発明に係るデシカント空調装置の全体構成の概略を説明する冷媒回路図である。 本発明に係るデシカント空調装置の冷房運転時の排出空気と導入空気との特性を示す空気線図である。 （ａ）は冷房時のデシカントロータの回転方向の違いによる除湿能力と、デシカントロータを通過する空気温度との関係を示すグラフ、（ｂ）は暖房時のデシカントロータの回転方向の違いによる加湿能力と、デシカントロータを通過する空気温度との関係を示すグラフである。 （ａ）は冷房時のデシカントロータの回転数と冷房除湿効率との関係を示すグラフ、（ｂ）は暖房時のデシカントロータの回転数と暖房加湿効率との関係を示すグラフである。 本発明の他の実施の形態に係るデシカント空調装置の全体構成の概略を説明する冷媒回路図である。 本発明のさらに他の実施の形態に係るデシカント空調装置の全体構成の概略を説明する冷媒回路図である。 （ａ）は本発明のデシカント空調装置に用いられる通常のデシカントロータを示す平面図、（ｂ）は本発明のデシカント空調装置に用いられる他の実施の形態のデシカントロータを示す平面図である。 従来のデシカント空調装置の全体構成を示す概略説明図である。
　以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
　図１は本発明に係るデシカント空調装置１の全体構成の概略を示し、図２は同デシカント空調装置１の冷媒回路を示し、図３は同デシカント空調装置１を冷房運転した際の空気線図を示している。
　すなわち、このデシカント空調装置１は、室外からの空気ＳＡを室内へと導入する導入路１１と、室内からの空気ＲＡを室外へと排出する排出路１２と、導入路１１を流れる空気ＳＡ中の水分を吸着して除湿を行うとともに、排出路１２を流れる空気ＲＡ中に水分を放出して除湿能力を再生するようになされたデシカントロータ２と、排出路１２の空気ＲＡを加熱する加熱用熱交換器３と、導入路１１を流れる空気ＳＡと排出路１２を流れる空気ＲＡとの間で熱交換を行う顕熱熱交換器４とを備えており、デシカントロータ２には、導入路１１の空気ＳＡが通過する第一調湿領域２ａ、第二調湿領域２ｂと、排出路１２の空気ＲＡが通過する第一再生領域２ｃ、第二再生領域２ｄとが交互に配置するように形成したものである。
　デシカント空調装置１は、長さ１３７０ｍｍ、幅８２０ｍｍ、高さ４６０ｍｍのケーシング１０内に納まるように構成されており、導入路１１の空気ＳＡおよび排出路１２の空気ＲＡの流れは、これら導入路１１および排出路１２にそれぞれ設けたファン１３，１４によって形成される。デシカントロータ２は、その外周縁部に歯合するモータ１５の駆動によって正逆方向自在に回動することができるようになされている。これらファン１３，１４およびモータ１５の駆動は、制御装置１６によって制御される。屋外から導入路１１に導入される空気ＳＡは、浄化フィルター１７によって浄化される。
　デシカントロータ２の材料としては、通常のデシカント空調装置１に用いられる収着性および脱着性を有する材料からなるのものであれば、特に限定されるものではなく、何れも好適に用いることができる。具体的には、合成品のシリカゲルや架橋ポリアクリレート系高吸放湿材、天然のシリカアルミナ系の乾燥剤や、モレキュラシーブスなどのセラミック系の乾燥剤などを挙げることができる。この中でも特に、アクリル繊維を原料にして、ニトリル基を一部加水分解してアミド基およびカルボン酸基を生成させ、さらにその一部をヒドラジンなどで架橋させた架橋ポリアクリレート系高吸放湿材は、優れた収着性および脱着性を発揮することができる。この架橋ポリアクリレート系高吸放湿材の定義については、特にこの種のデシカントロータ２に使用されるものであれば限定されるものではないが、通常ヒドラジン架橋による窒素含有量の増加が１．０～１０．０重量％であり、１．０～５．０ｍｍｏｌ／ｇのカルボン酸基が、残部にはアミド基が導入されたものを用いた場合、ｐＨを常に７．５～８．０に保つｐＨ緩衝力を持った性能を有しており、また抗菌性、消臭作用なども併せて有するため、好適に使用することができる。
　このデシカントロータ２は、厚みを有する円盤の中央に、このデシカントロータ２を貫通する貫通路２０が形成されたリング状に形成されている。この貫通路２０は、デシカントロータ２をケーシング１０内に設けた状態で、上流側の第一再生領域２ｃから下流側の第二再生領域２ｄへと向かう空気ＲＡが流れるように構成されている。また、デシカントロータ２は、このケーシング１０内に設けられた状態で、第一調湿領域２ａと第二調湿領域２ｂとが対向し、第一再生領域２ｃと第二再生領域２ｄとが対向するように、周方向に沿って、ぞれぞれが９０度の中心角で、調湿領域２ａ，２ｂと再生領域２ｃ，２ｄとを交互に構成するようになされている。そして、第一調湿領域２ａおよび第二調湿領域２ｂにおいて、デシカントロータ２の一面２１から他面２２へと空気ＳＡが通過し、第一再生領域２ｃおよび第二再生領域２ｄにおいて、デシカントロータ２の他面２２から一面２１へと空気ＲＡが通過するように、ケーシング１０内で、空気ＳＡが通過する導入路１１と、空気ＲＡが通過する排出路１２とが取り回されている。
　このデシカントロータ２は、モータ１５の駆動によって正転方向Ｎに回転することで、第一調湿領域２ａ、第一再生領域２ｃ、第二調湿領域２ｂ、第二再生領域２ｄの順に移動し、逆転方向Ｒに回転することで、第一調湿領域２ａ、第二再生領域２ｄ、第二調湿領域２ｂ、第一再生領域２ｃの順に移動する。
　加熱用熱交換器３は、コージェネレーションシステムやガスヒートポンプの熱源３１から、エンジン排熱回収器３２によって回収した熱が、ポンプ３３によって循環供給されるように構成されている。この加熱用熱交換器３は、三箇所に設けられ、二つの加熱用熱交換器３は排出路１２に設けられ、一つの加熱用熱交換器３は導入路１１に設けられる。排出路１２に設けられる加熱用熱交換器３の一方は、後述する顕熱熱交換器４とデシカントロータ２との間の経路に設けられる。また、他方の加熱用熱交換器３は、デシカントロータ２の貫通路２０に配置され、デシカントロータ２の第一再生領域２ｃと第二再生領域２ｄとの間の経路に設けられる。導入路１１に設けられる熱交換器３は、後述する顕熱熱交換器４とデシカントロータ２の第二調湿領域２ｂとの間の経路に設けられる。これら加熱用熱交換器３は、電磁弁３４の開閉によって選択的に熱が供給される。
　顕熱熱交換器４は、導入路１１を通過する空気ＳＡと排出路１２を通過する空気ＲＡとの間で互いに熱交換するようになされており、室内から排出路１２に入って熱交換器３に到るまでの排出路１２と、第一調湿領域２ａを通過して熱交換器３に到るまでの導入路１１との部分との間に設けられている。
　制御装置１６は、デシカントロータ２を回転させるモータ１５の制御や加熱用熱交換器３への経路の開閉、ポンプ３３の制御、ファン１３，１４の制御など行うようになされている。
　次に、このようにして構成されるデシカント空調装置１の冷房時の動作を、図３の空気線図を参照して説明する。なお、冷房の場合、導入路１１に設けられた加熱用熱交換器３には、回収した熱が供給されず、排出路１２に設けられた加熱用熱交換器３にのみ回収した熱が供給される。また、デシカントロータ２は、逆転方向Ｒに回転しているものとする。
　室外から導入路１１に導入された空気ＳＡは（状態Ａ）、デシカントロータ２の第一調湿領域２ａで除湿され、この空気ＳＡ中の水分がデシカントロータ２に吸着される際に発生する吸着熱によって温度が上昇する（状態Ｂ）。
　このようにして除湿されて温度が上昇した空気ＳＡは（状態Ｂ）、顕熱熱交換器４に送られ、室内から排出路１２を通過する空気ＲＡと熱交換して冷却される（状態Ｃ）。
　冷却された空気ＳＡは、再度デシカントロータ２の第二調湿領域２ｂで除湿され、さらに湿度低下した状態となってから室内に供給される（状態Ｄ）。この第二調湿領域２ｂでの除湿の際、第一調湿領域２ａでの除湿と、この第二調湿領域２ｂでの除湿との間には、後述する第二再生領域２ｄにおいてデシカントロータ２に吸着された水分を除去して除湿能力の再生を図っているので、第二調湿領域２ｂでの除湿は、有効に行うことができる。また、この第二調湿領域２ｂでの除湿の際、やはり吸着熱によって空気ＳＡの温度は上昇するが、先の第一調湿領域２ａでの除湿によって空気ＳＡの湿度自体が充分に低下しているので、この第二調湿領域２ｂでの吸着熱による空気ＳＡの温度上昇は、第一調湿領域２ａでの吸着熱による空気ＳＡの温度上昇よりも低く抑えることができる。
　なお、冷房能力をさらに向上させるのであれば、この第二調湿領域２ｂを通過した後の空気ＳＡをさらに他のヒートポンプサイクルの冷却器（図示省略）で冷却してから室内に供給してもよい。また、この場合、冷却器（図示省略）による冷却と顕熱熱交換器４による冷却の順が逆となるように、これら冷却器（図示省略）と顕熱熱交換器４とを入れ替えて配置したものであってもよい。
　一方、排出路１２に導入された室内の空気ＲＡは（状態Ｅ）、顕熱熱交換器４に送られ、室外から導入路１１を通過する空気ＳＡを冷却して自らは温度上昇する（状態Ｆ）。この温度上昇した空気ＲＡは（状態Ｆ）、さらに加熱用熱交換器３に送られて加熱され、温度上昇する（状態Ｇ）。
　この温度上昇した空気ＲＡは（状態Ｇ）、デシカントロータ２の第一再生領域２ｃを通過し、このデシカントロータ２に吸着された水分を除去し、デシカントロータ２を再生させる。
　この再生によって水分を吸収した空気ＲＡは（状態Ｈ）、その後、他の加熱用熱交換器３でさらに加熱された後（状態Ｉ）、第二再生領域２ｄを通過し、この第二再生領域２ｄでも、デシカントロータ２に吸着された水分を除去してデシカントロータ２を再生させる。再生後の水分を吸収した空気ＲＡは（状態Ｊ）、室外に排出される。
　この際、デシカントロータ２は、モータ１５の回転によって逆転方向Ｒに回転することで、第一調湿領域２ａ、第二再生領域２ｄ、第二調湿領域２ｂ、第一再生領域２ｃの順に移動するので、第二調湿領域２ｂを経たデシカントロータ２を第一再生領域２ｃで再生し、第一調湿領域２ａを経たデシカントロータ２を第二再生領域２ｄで再生することができることとなり、第一再生領域２ｃと第二再生領域２ｄとを連続して空気ＲＡが通過することにならないので、二段階再生によって有効にデシカントロータ２を再生することができる。
　また、導入路１１を通過する空気ＳＡは、第一再生領域２ｃで再生したデシカントロータ２を使って第一調湿領域２ａで除湿し、第二再生領域２ｄで再生したデシカントロータ２を使って第二調湿領域２ｂで除湿するので、第一調湿領域２ａと第二調湿領域２ｂとを連続して通過することにならないので、二段階除湿によって有効に除湿することができる。
　上記した冷房時の二段階再生および二段階除湿の効果は、デシカントロータ２を逆転方向Ｒに回転させた場合だけではなく、正転方向Ｎに回転させた場合にも得られる。
　ただし、図４（ａ）に示すように、デシカントロータ２を逆転方向Ｒに回転させた方が、正転方向Ｎに回転させた場合より冷房時の除湿エネルギ効率が良くなる。
　一方、このデシカント空調装置１による暖房時の動作は、以下のようになる。すなわち、暖房時、デシカント空調装置１は、排出路１２に設けられた加熱用熱交換器３に回収した熱が供給されず、導入路１１に設けられた加熱用熱交換器３にのみ回収した熱が供給される。
　室内から排出路１２に導入された空気ＲＡは、顕熱熱交換器４に送られ、室外から導入路１１を通過する低温の空気ＳＡと熱交換して冷却される。この冷却によって相対湿度が上昇した空気ＲＡは、デシカントロータ２の第一再生領域２ｃおよび第二再生領域２ｄを通過する際、これら第一再生領域２ｃおよび第二再生領域２ｄに水分を放湿してこれら第一再生領域２ｃおよび第二再生領域２ｄを再生した後、室外に排出される。一方、室外から導入路１１に導入された低温の空気ＳＡは、デシカントロータ２の第一調湿領域２ａを通過し、顕熱熱交換器４に送られ、室内から排出路１２を通過する空気ＲＡと熱交換して加熱される。この温度上昇した空気ＳＡは、さらに加熱用熱交換器３に送られて加熱され、温度上昇する。この温度上昇した空気ＳＡは、デシカントロータ２の第二調湿領域２ｂを通過する際、デシカントロータ２に吸着された水分を吸湿して加湿された後、室内に供給される。
　このように、暖房時は、冷房時からの空気流路の切り替えを行うことなく、単に加熱用熱交換器３の切り替えを行うだけで、排出路１２から排出される空気ＲＡ中の水分を回収して導入路１１から室内へと供給される空気ＳＡを、第一調湿領域２ａと第二調湿領域２ｂとで加湿することができる。
　上記した暖房時の二段階再生および二段階加湿の効果は、デシカントロータ２を逆転方向Ｒに回転させた場合だけではなく、正転方向Ｎに回転させた場合にも得られる。
　ただし、図４（ｂ）に示すように、上記した冷房時とは逆に、デシカントロータ２を正転方向Ｎに回転させた方が、逆転方向Ｒに回転させた場合より暖房時の加湿エネルギ効率が良くなる。
　したがって、制御装置１６によってモータ１５の制御を行う際には、冷房時には逆転方向Ｒにデシカントロータ２を回転させ、暖房時には正転方向Ｎにデシカントロータ２を回転させることにより、それぞれ冷暖房効率の向上を図ることができる。
　また、図５（ａ）はデシカント空調装置１の冷房時の除湿エネルギ効率とデシカントロータ２の回転数との関係を示し、図５（ｂ）はデシカント空調装置１の暖房時の加湿エネルギ効率とデシカントロータ２の回転数との関係を示している。このグラフからも判るように、冷房時と暖房時とでは、最も効率の良い運転を行う場合のデシカントロータ２の回転数が異なる。したがって、制御装置１６によってモータ１５の制御を行う際には、冷房時と暖房時とで、それぞれに適した回転数となるようにデシカントロータ２を制御する。これにより、冷房時および暖房時で個々にデシカントロータ２の回転が最適化され、冷暖房効率の向上を図ることができる。この制御は、あらかじめ構築された制御マップに従うようにフィードバック制御するものであってもよいし、単にプログラミングされた制御を実行するだけのものであってもよい。
　図６は、本発明に係るデシカント空調装置１の他の実施の形態を示している。すなわち、このデシカント空調装置１は、第一調湿領域２ａと第二調湿領域２ｂとの間の導入路１１であって、顕熱熱交換器４を通過した下流側の位置に、冷水または低温冷媒が流れるように構成された冷却用熱交換器５を設けたものである。この冷却用熱交換器５を設けることにより、室外からの空気ＳＡの温度をより一層低下させることができるので、第二調湿領域２ｂでの除湿能力の向上を図ることが可能となり、より一層除湿した冷気を室内に供給することができることとなる。この場合、冷却用熱交換器５を流れる冷水または低温冷媒は、他のヒートポンプサイクルから供給するようになされたものであってもよいし、専用に設けたものであってもよい。
　図７は、本発明に係るデシカント空調装置１のさらに他の実施の形態を示している。すなわち、このデシカント空調装置１は、室内から顕熱熱交換器４および加熱用熱交換器３を経た排出路１２の空気が、第一再生領域２ｃおよび第二再生領域２ｄに並列分岐して流入するように、排出路１２が分岐されている。この構成の場合、直列に接続された第一再生領域２ｃおよび第二再生領域２ｄの上流側にそれぞれ加熱用熱交換器３を設けたデシカント空調装置１（図２参照）と比べると、加熱用熱交換器３を二つから一つに減らすことができ、しかも排気路１２の取り回しが簡単になるため、装置の小型化、低コスト化を図ることができる。例えば、同図に示すように、デシカントロータ２の形状を、貫通路２０が形成されたリング状ではなく、円盤状のものにすることが可能となる。このデシカント空調装置１は、図２に示すデシカント空調装置１と比べると加熱用熱交換器３が一つしか無いが、必要除湿量が比較的少ない用途で使用する場合や、排気路１２を通過する空気ＲＡの加熱温度が充分に高い場合、または排気路１２を通過する空気ＲＡの流量が充分に確保できる場合では、有効に使用することができる。
　図８は、本発明に係るデシカント空調装置１に使用する通常のデシカントロータ２（図８（ａ）参照）と、小型化したデシカントロータ２３（図８（ｂ）参照）を示している。この小型化したデシカントロータ２３は、第一調湿領域２ａおよび第二調湿領域２ｂが、第一再生領域２ｃおよび第二再生領域２ｄよりも小さくなるように、中心角が９０度未満に設定されている。これによって、小型化したデシカントロータ２３は、第一再生領域２ｃおよび第二再生領域２ｄを大きくできるので、小型化したデシカントロータ２３の外径ｄ１および内径ｄ２を通常のデシカントロータ２の外径Ｄ１および内径Ｄ２よりも小径化して全体を小型化しても、通常のデシカントロータ２と同じ大きさの第一再生領域２ｃおよび第二再生領域２ｄを確保することができる。したがって、加熱用熱交換器３で充分高温に加熱することができ、排出路１２を流れる空気ＲＡの流量の低減を図ることができるデシカント空調装置１においては、この小型化したデシカントロータ２３を使用することによって装置全体の小型化を図ることができる。
　以上説明したように、このデシカント空調装置１によるデシカントロータ２の優れた除湿能力および再生能力は、第一調湿領域２ａおよび第二調湿領域２ｂに空気ＳＡを供給する導入路１１と、第一再生領域２ｃおよび第二再生領域２ｄに空気ＲＡを供給する排出路１２との流路構成だけで簡単に得られるため、住宅の屋根裏、床下、壁面内部などの空間に設置可能な上記したような小型化した大きさに形成することができる。なお、このデシカント空調装置１の大きさとしては、特に限定されるものではなく、室内環境に求められる空調能力や風量などに応じて適宜設計することができる。また、図１に示すデシカント空調装置１の場合、デシカントロータ２に設けられた貫通路２０を、上流側の第一再生領域２ｃから下流側の第二再生領域２ｄへと向かう空気ＲＡが流れるように構成し、しかもこの貫通路２０に加熱用熱交換器３を設けているので、流路の取り回しや加熱用熱交換器３の納まりを容易にし、さらにコンパクト設計が可能となる。
　また、図１に示すデシカント空調装置１の構成において、暖房運転時、室内から排出路１２に導入された空気ＲＡは、顕熱熱交換器４に送られ、室外から導入路１１を通過する低温の空気ＳＡと熱交換して冷却される。この冷却によって相対湿度が上昇した空気ＲＡは、顕熱熱交換器４からデシカントロータ２の第一再生領域２ｃに導入されるまでの範囲で、凝縮してドレインを発生することが懸念される。したがって、このようなドレインを発生した場合には、この位置にある加熱用熱交換器３へ温水を供給してドレインを加熱または蒸発させることができる。この際、制御装置１６は、タイマによって所定時間毎に加熱用熱交換器３を作動させるものであっても良いし、ドレインを検知して加熱用熱交換器３を作動させるものであっても良い。ドレインを検知する場合は、ドレインの発生温度や湿度条件などあらかじめ構築されたデータを基にしてドレインの発生を検知するものであっても良いし、センサなどで直接ドレインの発生を検知するものであってもよい。なお、図２に示すデシカント空調装置１において、顕熱熱交換器４とデシカントロータ２との間の経路に設けられた加熱用熱交換器３は、デシカントロータ２の貫通路２０に設けられた加熱用熱交換器３と直列に接続されているため、顕熱熱交換器４とデシカントロータ２との間の経路に設けられた加熱用熱交換器３にのみ温水を供給するためには、これら二つの加熱用熱交換器３は並列に接続しておく。
　なお、本実施の形態において、加熱用熱交換器３は、コージェネレーションシステムやガスヒートポンプの熱源３１から、エンジン排熱回収器３２によって回収した熱が、ポンプ３３によって循環供給されるように構成されているが、この加熱用熱交換器３としては、導入路１１の空気ＳＡや排出路１２の空気ＲＡを加熱することができるものであれば、特に限定されるものではなく、電気ヒーター（図示省略）やガスバーナー（図示省略）によるものであってもよい。
　本発明は、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、上述の実施例はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。
　デシカント空調装置に利用できる。
１　デシカント空調装置
１１　導入路
１２　排出路
１６　制御装置
２　デシカントロータ
２０　貫通路
２３　デシカントロータ
２ａ　第一調湿領域
２ｂ　第二調湿領域
２ｃ　第一再生領域
２ｄ　第二再生領域
３　加熱用熱交換器
４　顕熱熱交換器
５　冷却用熱交換器
ＳＡ　空気
ＲＡ　空気
Ｎ　正転方向
Ｒ　逆転方向

Claims (6)

  1. 　室外からの空気を室内へと導入する導入路と、室内からの空気を室外へと排出する排出路と、導入路を流れる空気中の水分を吸着して除湿を行うとともに、排出路を流れる空気中に水分を放出して除湿能力を再生するようになされたデシカントロータと、排出路の空気を加熱する加熱用熱交換器と、導入路を流れる空気と排出路を流れる空気との間で熱交換を行う顕熱熱交換器と、これらを制御する制御装置とを備えたデシカント空調装置において、
    　デシカントロータは、導入路の空気が通過する調湿領域と排出路の空気が通過する再生領域とが、交互に各二つ形成され、
    　導入路を流れる空気は、二つの調湿領域を直列に流れ、排出路を流れる空気は二つの再生領域を直列に流れ、
    　制御装置は、冷房除湿または暖房加湿の運転区分によって、デシカントロータの回転方向を反転させる制御を具備したことを特徴とするデシカント空調装置。
  2. 　室外からの空気を室内へと導入する導入路と、室内からの空気を室外へと排出する排出路と、導入路を流れる空気中の水分を吸着して除湿を行うとともに、排出路を流れる空気中に水分を放出して除湿能力を再生するようになされたデシカントロータと、排出路の空気を加熱する加熱用熱交換器と、導入路を流れる空気と排出路を流れる空気との間で熱交換を行う顕熱熱交換器と、これらを制御する制御装置とを備えたデシカント空調装置において、
    　デシカントロータは、導入路の空気が通過する調湿領域と排出路の空気が通過する再生領域とが、交互に各二つ形成され、
    　導入路を流れる空気は、二つの調湿領域を直列に流れ、排出路を流れる空気は二つの再生領域を直列に流れ、
    　制御装置は、冷房除湿または暖房加湿の運転区分によって、デシカントロータの回転速度を変える制御を具備したことを特徴とするデシカント空調装置。
  3. 　室外からの空気を室内へと導入する導入路と、室内からの空気を室外へと排出する排出路と、導入路を流れる空気中の水分を吸着して除湿を行うとともに、排出路を流れる空気中に水分を放出して除湿能力を再生するようになされたデシカントロータと、排出路の空気を加熱する加熱用熱交換器と、導入路を流れる空気と排出路を流れる空気との間で熱交換を行う顕熱熱交換器とを備えたデシカント空調装置において、
    　デシカントロータは、導入路の空気が通過する調湿領域と排出路の空気が通過する再生領域とが、交互に各二つ形成され、
    　導入路を流れる空気は、二つの調湿領域を直列に流れ、排出路を流れる空気は二つの再生領域を直列に流れ、
    　導入路の上流側の調湿領域と、下流側の調湿領域との間に、冷水または低温冷媒との熱交換により、上流側の調湿領域からの空気の温度を低下させる冷却用熱交換器を設けたことを特徴とするデシカント空調装置。
  4. 　室外からの空気を室内へと導入する導入路と、室内からの空気を室外へと排出する排出路と、導入路を流れる空気中の水分を吸着して除湿を行うとともに、排出路を流れる空気中に水分を放出して除湿能力を再生するようになされたデシカントロータと、排出路の空気を加熱する加熱用熱交換器と、導入路を流れる空気と排出路を流れる空気との間で熱交換を行う顕熱熱交換器とを備えたデシカント空調装置において、
    　デシカントロータは、導入路の空気が通過する調湿領域と排出路の空気が通過する再生領域とが、交互に各二つ形成され、
    　導入路を流れる空気は、二つの調湿領域を直列に流れ、排出路を流れる空気は加熱用熱交換器で加熱された後、分岐して二つの再生領域を並列に流れるようになされたことを特徴とするデシカント空調装置。
  5. 　室外からの空気を室内へと導入する導入路と、室内からの空気を室外へと排出する排出路と、導入路を流れる空気中の水分を吸着して除湿を行うとともに、排出路を流れる空気中に水分を放出して除湿能力を再生するようになされたデシカントロータと、排出路の空気を加熱する加熱用熱交換器と、導入路を流れる空気と排出路を流れる空気との間で熱交換を行う顕熱熱交換器とを備えたデシカント空調装置において、
    　デシカントロータは、導入路の空気が通過する調湿領域と排出路の空気が通過する再生領域とが、交互に各二つ形成され、
    　導入路を流れる空気は、二つの調湿領域を直列に流れ、排出路を流れる空気は二つの再生領域を直列に流れ、
    　デシカントロータの再生領域の大きさが、調湿領域の大きさよりも小さくなされたことを特徴とするデシカント空調装置。
  6. 　室外からの空気を室内へと導入する導入路と、室内からの空気を室外へと排出する排出路と、導入路を流れる空気中の水分を吸着して除湿を行うとともに、排出路を流れる空気中に水分を放出して除湿能力を再生するようになされたデシカントロータと、排出路の空気を加熱する加熱用熱交換器と、導入路を流れる空気と排出路を流れる空気との間で熱交換を行う顕熱熱交換器と、これらを制御する制御装置とを備えたデシカント空調装置において、
    　制御装置は、暖房加湿運転時に、排出路を流れる空気が顕熱熱交換器で冷却された際に発生する凝縮ドレンに対し、冷房除湿運転用に設けられた加熱用熱交換器へ温水を供給して加熱または蒸発させる制御を具備したことを特徴とするデシカント空調装置。
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