(57)【要約】【課題】本発明はエネルギー効率の高い、省スペース、かつ低コストの外気調和機を提供する。【解決手段】本件発明は以上の課題を解決するため、前段に室内空間からの還気と、外気との間で熱交換を行なう全熱交換器で全熱交換し、後段に再生熱源を不要としたパッシブデシカントロータで還気と給気の間で潜熱交換し、全熱交換された外気と還気との間で熱交換するヒートポンプ回路の熱交換器で熱交換することを特徴とする。また、室外機を不要にする事で機器のトータルコスト低減を実現し、さらに機器設置後の現地施工工事費の削減、工期短縮も実現する【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
室内空間からの還気を外部へ排気する排気路と、外気を前記室内空間へ給気する給気路と、前段に前記排気路中の前記換気と前記給気路中の前記外気との間で全熱交換する全熱交換ロータと、前記全熱交換ロータからの前記給気と前記還気の間で熱交換するヒートポンプ回路と、後段にデシカントロータとを有することを特徴とする外気調和機。
【請求項２】
前記デシカントロータがイオン交換樹脂を吸着材として担持したパッシブデシカントロータであることを特徴とする請求項１に記載の外気調和機。
【請求項３】
前記デシカントロータの前記排気路側入口に加湿器を設けたことを特徴とする請求項１、２のいずれか一項に記載の外気調和機。
【請求項４】
前記全熱交換ロータの前に前記排気路と前記給気路との間にバイパス路を設けて、外気を前記ヒートポンプ回路の前記排気路側の熱交換器に送るようにしたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の外気調和機。
【請求項５】
前記ヒートポンプ回路の前記給気側の熱交換器の温度と前記デシカントロータの給気路側の入口及び出口空気温度を温度センサーで計測して、前記室内空間からの還気ＲＡの露点を露点センサーで計測して、その出力値によって、露点制御装置で前記室内空間の露点を制御するようにしたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の外気調和機。
【請求項６】
前記室内空間からの還気ＲＡの二酸化炭素濃度を二酸化炭素濃度センサーで計測して、その出力値によって、前記デシカントロータの排気路側出口の空気を、前記ヒートポンプ回路の前記給気側の熱交換器の前に戻す量を制御するようにしたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の外気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、全熱交換器及び再生に外部熱源を使用することなく、２つ以上の空気流の相対湿度差を使用するパッシブデシカントロータを使用することにより、少ないエネルギーで外気の温湿度を調整することのできる外気調和機（以下「外調機」という）を提供するものである。
【背景技術】
【０００２】
業務ビルや商業ビルなどに用いる外調機は、室内空気の温湿度を空調するために、外気の温湿度によって室内の空調機などへ供給する空気の温湿度を適切になるよう調整する目的で用いられている。
【０００３】
例えば、このような外調機として、全熱交換器とデシカントロータからなる空調機として引用文献１のものがある。外気と室内からの還気とを全熱交換器により全熱交換して、全熱交換された外気を室内に供給する空調方法で、外気を全熱交換器に直接導入する一方、室内からの還気を、予めデシカントロータを用いて除湿又は加湿した後に全熱交換器に導入している。また、デシカントロータの再生用熱源に温調用のヒートポンプの排熱を利用して、イニシャルコストとランイングコストを抑えるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−５４１８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１は、室内からの還気ＲＡを利用してイニシャルコストとランイングコストを抑える外調機であるが、室内条件と同じ給気ＳＡ条件とするためには、夏期は冷水などによる追加冷却が必要で、冬期は同様に温水などによる追加加熱が必要になるという問題が有る。
【０００６】
また、一般的なファンコイルユニットや全熱交換器の場合は、イニシャルコストは安価だが、夏期の過冷却や冬期の再加熱など追加の温調装置が必要で、ランニングコストが高くなるという問題が有る。
【０００７】
本発明は、以上のような課題を解決するため、全熱交換器と再生熱源を不要としたパッシブデシカントロータを有し、ヒートポンプ方式のみで冷却と加熱を賄う外調機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の外調機では上記課題を解決するため、前段に室内空間からの還気と、外気との間で熱交換を行なう全熱交換器で全熱交換し、後段に再生熱源を不要としたパッシブデシカントロータで還気と給気の間で潜熱交換し、全熱交換された外気と還気との間で熱交換するヒートポンプ回路の熱交換器で熱交換することを最も主要な特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の換気装置は上記の如く構成したので、ヒートポンプ方式のみで冷却と加熱全てを賄い、機内に冷媒機器全てを組み込むため、室外機が不要で冷媒配管や外部配線などの現地での作業も不要となり、工事費の削減や工期の短縮も可能となる。また、デシカントロータの再生熱源も不要で、加熱再生しないことで還気ＲＡを常温再生した後でも、装置外へ排気することなく、外気ＯＡとの熱交換に使えるので省エネルギーとなる。さらに、パッシブデシカントロータの吸着剤として、イオン交換樹脂を担持させることにより常温再生でも還気に含まれる臭気の給気への移行が無くなる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は本発明の実施例１の外調機のフロー図である。
【図２】図２は本発明の外調機による夏期運転時の空気線図である。
【図３】図３は本発明の外調機による冬期運転時の空気線図である。
【図４】図４は本発明の別の実施例の外調機のフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明は、室内空間からの還気を外部へ排気する排気路と、外気を前記室内空間へ給気する給気路と、前段に前記排気路中の前記換気と前記給気路中の前記外気との間で全熱交換する全熱交換ロータと、前記全熱交換ロータからの前記給気と前記還気の間で熱交換するヒートポンプ回路と、後段にデシカントロータとを有することを特徴とする外気調和機に関するものである。
【００１２】
夏期の冷房時には、給気側のヒートポンプ回路の熱交換器を蒸発器として外気を冷却し、還気側の熱交換器を凝縮器として運転する。冬期の暖房時には、給気側のヒートポンプの熱交換器を凝縮器として外気を加熱し、還気側の熱交換器を蒸発器として運転する。また、パッシブデシカントロータで夏期は追加で除湿を行なう。以上のようにヒートポンプ技術により夏期の除湿冷却運転、冬期の暖房運転の切り替え制御に加え、パッシブデシカントロータによる夏期追加除湿を行なう。また、全熱交換器を搭載することで、室内空間から排出される還気のエネルギー回収も行なうことでエネルギー消費量を抑えることが可能で、ランニングコストも大きく低減できる装置となる。
【実施例１】
【００１３】
以下本発明の換気空調装置の実施例について図１に沿って詳細に説明する。３は全熱交換ロータであり、アルミ箔などのシートをコルゲート（波付け）加工しロータ状にしたもので、水分を吸着するシリカゲルやイオン交換樹脂などの吸着材が担持されている。
【００１４】
全熱交換ロータ３は、室内空間９からの還気ＲＡを排気ＥＡとして排気する排気路と、外気ＯＡを給気ＳＡとして室内空間９に給気する給気路にまたがってギヤモータ４で回転するように配置されている。ヒートポンプ回路の熱交換コイルなどの熱交換器５、１４とコンプレッサー（圧縮機）１６によって、全熱交換ロータ３を通過した還気と給気の間で熱交換されるようになっている。また、バイパス路Ａはヒートポンプ回路を安定させるために設けたもので、外気ＯＡをモータダンパなどの風量調整装置１５によって、直接排気ＥＡ側へ送ることができるようにしている。
【００１５】
６はパッシブデシカントロータであり、ガラス繊維など無機繊維の多孔質のシートをコルゲート（波付け）加工しロータ状にしたもので、水分を吸着するシリカゲルやゼオライト、イオン交換樹脂などの吸着材が担持されている。本実施例では、還気と給気の間で臭気移行しないようにイオン交換樹脂を用いた。
【００１６】
パッシブデシカントロータ６は、室内空間９からの還気ＲＡを排気ＥＡとして排気する排気路と、外気ＯＡを給気ＳＡとして室内空間９に給気する給気路にまたがってギヤモータ７で回転するように配置されている。１１は滴下浸透式などの加湿器で、冬期など室内空間が乾燥し過ぎた場合に加湿する。
【００１７】
まずは夏期の冷房運転について説明する。外気ＯＡは処理ファンとしての送風機８によって、定風量装置やモータダンパなどの風量調整装置１、エアフィルタ２を通って全熱交換ロータ３に送られる。全熱交換ロータ３で室内空間９からパッシブデシカントロータ６を通過した還気と全熱交換される。全熱交換された外気ＯＡは、ヒートポンプ回路の蒸発器としての熱交換器５（クーリングコイルなど）に送られて冷却される。熱交換器５を通過した空気は、パッシブデシカントロータ６に送られて除湿され給気ＳＡとして室内空間９に供給される。室内空間９からの還気ＲＡは、再生ファンとしての送風機１３によって、パッシブデシカントロータ６に送られ加湿冷却される。パッシブデシカントロータ６を通過した還気ＲＡは、全熱交換ロータ３に送られて外気ＯＡと全熱交換される。全熱交換ロータ３を通過した空気は、ヒートポンプ回路の凝縮器としての熱交換器１４に送られた後、排気ＥＡとして装置外に排気される。なお、熱交換器５、温度センサー１８、１９の温度を温度調節器２１で計測し、露点センサー２０で還気ＲＡの露点を計測することにより、露点制御装置２２で露点制御するようにしている。
【００１８】
夏期の場合の外調機２３の装置内外での空気の状態を図２の空気線図に示す。図２では、図１の装置内外の場所（１）〜（１１）での空気の状態を示している。還気ＲＡの（６）と給気ＳＡの（５）の温度がほぼ同じとなっており、冷水などによる追加の冷却は不要となる。
【００１９】
つぎに冬期の暖房運転について説明する。外気ＯＡは処理ファンとしての送風機８によって、定風量装置などの風量調整装置１、エアフィルタ２を通って全熱交換ロータ３に送られる。全熱交換ロータ３で室内空間９からパッシブデシカントロータ６を通過した還気と全熱交換される。全熱交換された外気ＯＡは、ヒートポンプ回路の凝縮器としての熱交換器５（ヒーティングコイルなど）に送られて加熱される。熱交換器５を通過した空気は、パッシブデシカントロータ６に送られて加湿され給気ＳＡとして室内空間９に供給される。室内空間９からの還気ＲＡは、再生ファンとしての送風機１３によって、パッシブデシカントロータ６に送られ除湿される。なお、室内空間９内の空気が乾燥し過ぎている場合は、加湿器１１でパッシブデシカントロータ６を加湿して給気ＳＡの湿度が上がるように調整する。パッシブデシカントロータ６を通過した還気ＲＡは、全熱交換ロータ３に送られて外気ＯＡと全熱交換される。全熱交換ロータ３を通過した空気は、ヒートポンプ回路の蒸発器としての熱交換器１４に送られた後、排気ＥＡとして装置外に排気される。
【００２０】
冬期の場合の外調機２３の装置内外での空気の状態を図３の空気線図に示す。図３でも、図１の装置内外の場所（１）〜（１１）での空気の状態を示している。還気ＲＡの（６）と給気ＳＡの（５）の温度がほぼ同じとなっており、温水などによる追加の加熱は不要となる。
【００２１】
なお、図４に示すように他の実施例として、露点センサー２０の横に二酸化炭素濃度センサー２５を設置して、図４の（８）から（２）へ途中にモータダンパなどの風量調整装置２４を設置したバイパス路Ｂを設けて、一般に知的生産性の効率が落ちると言われている室内二酸化炭素濃度が１０００ｐｐｍを超えない範囲で還気ＲＡを室内空間９へ戻るような構成としてもよい。この場合、風量調整装置１はモータダンパとする。このようにすることにより、室内空間の空気と外気との換気量を抑えることができ、その分、省エネルギーを達成することができる。例えば、休日や夜間の際、還気ＲＡの二酸化炭素濃度が低い場合は、バイパス路Ｂにより外気を取り入れる風量を抑えたクロマーサイクルモードで運転することが可能になる。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
本発明は、全熱交換器とパッシブデシカントロータを使い、ヒートポンプ回路のみで冷却と加熱を全て賄うことができる外調機を提供するものである。室外機を不要にすることで装置のトータルコストを低減でき機器設置時の現地施工費用の削減と工期短縮できる外調機を提供することができる。すなわち、装置を設置する現地での冷温水配管や冷媒配管施工が不要で、しかも室外機の設置場所も不要となる。
【符号の説明】
【００２３】
１、１２、１５、２４    風量調整装置
２、１０    エアフィルタ
３    全熱交換ロータ
４、７    ギヤモータ
５、１４    熱交換器
６    パッシブデシカントロータ
８、１３    送風機
９    室内空間
１１    加湿器
１６    コンプレッサー（圧縮機）
１７、１８、１９    温度センサー
２０    露点センサー
２１    温度調節器
２２    露点制御装置
２３    外調機
２５    二酸化炭素濃度センサー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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