(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外気を導入する導入部と、室内空気からの還気が排気通路を経由して再生外気として外部に排出される排気部とを隔壁を設けて形成し、前記導入部から導入された導入通路を経由する外気を除湿すると共に他方、排気通路の再生外気を吸引して温度を下げる機能を有する除湿ロータを前記両通路に跨って配置し、この除湿ロータによって除湿された外気を室内へ供給する給気側の適温，低湿度にすると共に室内からの排気通路の前記還気を含む再生外気を高温，中湿度にする機能を有する熱交換部を室内側に配置し、排出部側の排気通路の前記熱交換部によって温度を上昇させられた再生外気を排気するか、加熱された還気を更に加熱する温水コイルを経て前記除湿ロータを通過させて排気するようにしたデシカント空調装置において、
前記熱交換部として、隔壁により互いに隔絶された複数の空気通路が設けられた熱交換部と、前記熱交換部の下部に配設され水を貯水する水槽部とから形成され、隣接する一方の空気通路は乾燥した空気の通路となし、隣接する他方の空気通路には水分を吸収し易い不織布が配置され、これら二つの空気通路における空気の流れは、互いに直交する方向にし、前記不織布は前記水槽部の水に浸され、前記乾燥した空気の出口には前記隣接した空気のへの流入口が設けられている熱交換部を配置したことを特徴とする間接型熱交換装置を備えたデシカント空調装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空調システム等に使用される間接型熱交換装置に関する。特に、新規に開発した間接型熱交換装置を備えたデシカント空調装置に関する。
【０００２】
近年、太陽熱、自家発電機やマイクロガスタービンの排熱を利用する空調システムにデシカント空調システムが知られている。このデシカント空調システム５０は、図５及び図６に示すように、ハニカム除湿ロータ５１と顕熱交換ロータ５２の２つのロータを備え、温水ヒータ、蒸発気化冷却器を備えている。前記除湿ロータ５１は回転面にシリカゲル等の無機吸湿剤を塗布した除湿器であり、顕熱交換ロータ５２は伝熱性の良好な材料を組み込んだ回転式の熱交換器である。このデシカント空調システム５０においては、例えば、温度３０°Ｃ、絶対湿度１６ｇ／Ｋｇの外気は除湿ロータ５１を通過することにより、絶対湿度は８ｇ／Ｋｇと半分に減少するが、温度は６５°Ｃに上昇してしまう。この温度では熱すぎて空調に使えないので、顕熱交換ロータ５２を通すことにより顕熱だけを３０°Ｃ前後に下げるが、絶対湿度は９ｇ／Ｋｇと若干上昇する。この段階でも温度が３０°Ｃ前後あり、一般の冷房用としてはまだ高すぎるので、さらに、気化冷却器５３等を使用して２０〜２５°Ｃに下げることが行われている。
【０００３】
しかしながら、気化冷却器５３等を使用することは、当然のことながらそのためのエネルギーを使用することであり、不経済であるという問題があった。さらに、顕熱交換ロータ５２を使用することで、再生側より若干の湿度を持ち込むため、せっかく除湿ロータ５１で下げた湿度を上げてしまうという問題もあった。
【０００４】
そこで、この問題を解決する手段として、顕熱交換ロータ５２使用せずに、図７に示すように、間接式気化蒸発器５５を使用する方法がある。この方法は、アルミ箔等の伝熱性の良好な材料をスタック状に組み込んだ直交型熱交換器であり、一方の熱交換器流路内に空気と共に水を送り込み、その水の気化潜熱により他方の流路を通る空気を冷却するものである。即ち、外気は単にこの熱交換器流路を通過するだけではなく、外気と一緒に水を霧状にするアトマイザー装置５６が具備されており、水道水をアトマイザー装置５６で霧状にし、ファン５７で空気と共に一方の熱交換器流路５５ａ内に送り込んでいる。また、他方の流通路５５ｂからは、除湿ロータ５１を通過した６５°Ｃの乾いた空気が送り込まれ、これらの２つの空気は直接触れ合うことはなく、アルミの隔壁を通して熱交換が行われるものである。この間接式気化蒸発器５５においては、一方の霧状の水を含んだ空気が、他方の高温で乾燥した空気にアルミの隔壁を通して接することにより気化蒸発するので気化熱が奪われ、高温で乾燥した空気の顕熱が大幅に下げられるものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の間接式気化蒸発器においては、水を霧状にして噴霧するためにアトマイザー装置が必要とされ、そのための設備費用がかかるという問題があつた。
また、上記アトマイザー装置により、常時霧状の水を噴霧するために、相当量の水を必要とし、ランニングコストか高くなるという問題もあった。
【０００６】
本発明は、以上の要請に鑑みて発明されたものであり、四季を通じて充分な熱効率良く運転可能な間接型熱交換装置を提供するものである。また、冷却能力に優れ、しかも設備コストやランニングコストが安価なデシカント空調装置を提供するものである。
従来技術のように過冷却−再熱のような高負荷のサイクルを使用することがなく省エネルギーが可能になると共に、比較的中温の温水を熱源として利用でき、他のショーケース冷凍機や発電機、燃焼ボイラの排熱の有効利用装置として、機能しシステム効率の向上が図れるデシカント空調装置を提供する。
本発明の課題は、新規な間接型熱交換装置を備えたデシカント空調装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するために本発明における間接型熱交換装置を備えたデシカント装置は、外気を導入する導入部と、室内空気からの還気が排気通路を経由して再生外気として外部に排出される排気部とを隔壁を設けて形成し、前記導入部から導入された導入通路を経由する外気を除湿すると共に他方、排気通路の再生外気を吸引して温度を下げる機能を有する除湿ロータを前記両通路に跨って配置し、この除湿ロータによって除湿された外気を室内へ供給する給気側の適温，低湿度にすると共に室内からの排気通路の前記還気を含む再生外気を高温，中湿度にする機能を有する熱交換部を室内側に配置し、排出部側の排気通路の前記熱交換部によって温度を上昇させられた再生外気を排気するか、加熱された還気を更に加熱する温水コイルを経て前記除湿ロータを通過させて排気するようにしたデシカント空調装置において、前記熱交換部として、隔壁により互いに隔絶された複数の空気通路が設けられた熱交換部と、前記熱交換部の下部に配設され水を貯水する水槽部とから形成され、隣接する一方の空気通路は乾燥した空気の通路となし、隣接する他方の空気通路には水分を吸収し易い不織布が配置され、これら二つの空気通路における空気の流れは、互いに直交する方向にし、前記不織布は前記水槽部の水に浸され、前記乾燥した空気の出口には前記隣接した空気のへの流入口が設けられている熱交換部を配置した構成である。
【０００９】
本発明の前記課題は、前記デシカント空調装置において、前記導入通路と前記排気通路とに跨って配置してある除湿ロータと熱交換部との間に両通路に跨った顕熱ロータを配置したデシカント空調装置によって達成できる。
【００１０】
また、本発明の間接型熱交換装置を備えたデシカント空調装置は、隣接する空気通路の空気の流れは、互いに直交する方向であることを特徴としている。
上記構成によれば、乾燥した高温の空気と気化蒸発する湿った空気は互いに直交する方向に動くので、効率よく冷却することが可能となる。
【００１１】
さらに、本発明のデシカント空調装置の間接型熱交換装置は、前記乾燥した空気通路の出口には、前記隣接した空気通路への流入口が設けられていることを特徴としている。
上記構成によれば、乾燥した空気の一部を湿った空気の通路に流入することにより、気化蒸発現象を促進し、一層冷却効果を高めることが可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明に係る間接型熱交換装置を備えたデシカント空調装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の間接型熱交換装置の実施の形態を示す斜視図、図２は、図１の間接型熱交換装置のＸ−Ｘ断面図、図３は、図１の間接型熱交換装置の要部の水平断面拡大図である。図４は本発明の間接型熱交換装置を備えたデシカント空調装置の説明用配置図である。図５はデシカント空調装置の他の実施の形態の説明用配置図である。
【００１３】
本発明のデシカンと空調装置に採用した間接型熱交換装置は、図１または図２に示すように、上部に熱交換部１が配置され、前記熱交換部１の下部に配設された水槽部１０と、から構成されている。熱交換部１は、アルミ等の金属ケースの内部に熱伝導率の良好なアルミや銅等の金属やプラスチック等から薄く形成された複数の隔壁２をスタック状に設けたものである。この隔壁２の一方の側には空気通路３が形成されており、他方の側には水分を吸収し易い不織布４が交互に配置され、もう一方の空気通路５を形成している。そしてこの不織布４は水槽部１０の水に浸されている。
【００１４】
また、熱交換部１は、図１に示すように、手前側が外気の吸入口６となっており、図示しない除湿ロータを通った高温の乾いた空気が吸入される。そして、吸入口６の反対側が吐出口７となっており、この熱交換部１で温度の下げられた空気が室内に導入されるようになっている。さらに、この熱交換部１の上面には、内部で温められた水分が蒸発できるように、蒸発孔８が形成されている。そして、この熱交換部１の下部には不織布４が配置された空気通路５に空気を供給するための供給部９が入口側の下部に設け水槽部１０の上部に供給せられており、図示しないファンからの空気通路５に空気を供給する。従って、除湿した空気通路３を通る高温の乾燥した空気と空気通路５を通る湿った空気の方向は、互いに直交する方向となっており、高温の乾燥した空気は効率よく冷却されるようになっている。この供給部９は側面から吸気されるようにしてもよい。
【００１５】
熱交換部１の下部に配設された水槽部１０は、水道水等の貯水タンクであり、給水パイプ１１により水道水等が供給され、図示しないレベルセンサにより常に水面が一定レベルに保たれるようになっている。この水槽部１０の水に浸された不織布４は、フェルト等から形成されており、水分を吸収し易いので、水槽部１０の水は不織布４の毛管現象により、常に上部の熱交換部１の隔壁２の位置まで上昇するようになっている。
【００１６】
このように構成された間接型熱交換装置は、空気通路３には除湿ロータを経由した高温（６５°Ｃ）の乾いた空気（絶対湿度８ｇ／Ｋｇ）が通り、空気通路５には、水分を含んだ湿った空気が通ることとなる。そして空気通路５を通る水分を含んだ湿った空気は、薄い隔壁２を介して空気通路３の高温で乾燥した空気と間接的に接することとなり、水分を含んだ湿った空気は気化現象を起こして水分が蒸発する。この蒸発気化現象により気化熱が奪われることとなる。この気化熱が奪われることにより空気通路３を通る高温で乾燥した空気が冷却され、温度（顕熱）が下がるものである。
【００１７】
また、この状態においては、空気通路３の乾燥した空気は、空気通路５の湿った空気と直接触れないので、その湿度（潜熱）は下がらずそのままの状態が保たれる。従って、この熱交換部１に吸入された高温で乾燥した空気は、この熱交換部１の中を通過する段階で顕熱が下がり、一般の空調に必要な２０〜２５°Ｃにすることができる。
【００１８】
また、冷却効果をさらに高めるためには、熱交換部１の上方より水道水等を滴下してもよい。
さらに冷却効果を高めるためには、図３に示すように、空気通路３の出口付近において、乾燥した空気の一部（２５％程度）を空気通路５に導入するために、隔壁２の先端部２ａを曲げて流入路３ａを形成してもよい。このように構成した熱交換部１は、さらに気化現象を促進して冷却効果を高めることが可能となる。
【００１９】
図４に示す本発明のデシカント空調装置について説明すると、給気送風機１３により給気口１２から導入された外気を除湿ロータ１４にて乾燥して高温化された空気を熱交換部１にて冷却して室内へ給気する。室内からの還気はフィルタ１５を通過して熱交換部１に導入され、この還気は除湿ロータ１４を通過させることなく排気送風機１６により排気させる。また、他の実施例ではマイクロガスタービンの排熱を利用した温水コイル１７により加熱された空気を除湿ロータ１４に供給し、除湿ロータ１４でこの排気を冷却させて前記排気送風機１６により排気口１８より排気される。この温水コイル１７にはボイラ−の温水や発電機の排気熱を利用した温水を循環することもできる。
【００２０】
また、除湿ロータと熱交換部１との間に図５に示すように顕熱ロータ１９を配置してもよい。
このように本発明のデシカント空調装置は、新規に開発した間接型熱交換装置である熱交換部１を配置するから冷却効率に優れ、ランニングコストの低減を図ることができる。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明における新規な間接型熱交換装置を備えたデシカント空調装置は、隔壁により互いに隔絶された複数の空気通路が設けられた熱交換部と、前記熱交換部の下部に配設され水を貯水する水槽部と、からなり、隣接する一方の空気通路は乾燥した空気の通路となし、隣接する他方の空気通路には水分を吸収し易い不織布が配置され、前記不織布は前記水槽部の水に浸されるように構成したことにより、冷却に必要な乾燥した高温の空気は、湿った空気が直接触れ合うことなく気化現象により顕熱のみが奪われるので、空調に適合する適正な空気を得ることができる。
【００２２】
また、アトマイザー等の余分な設備を必要とせず、冷却用の水も気化蒸発を利用しているので、多大な量を必要とせず、設備コストの低減とランニングコストの低減を図ることができる。
【００２３】
また、本発明におけるデシカント空調装置は、前記隣接する空気通路の空気の流れは、互いに直交する方向であるから、乾燥した高温の空気と気化蒸発する湿った空気は互いに直交する方向に動くので、効率よく冷却することができるので運転効率に優れる。
【００２４】
さらに、本発明におけるデシカント空調装置は、前記乾燥した空気通路の出口には、前記隣接した空気通路への流入口が設けられているので、乾燥した空気の一部を湿った空気の通路に流入することになり、気化蒸発現象を促進し、一層冷却効果を高めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の間接型熱交換装置の実施の形態を示す斜視図である。
【図２】図１の間接型熱交換装置のＸ−Ｘ断面図である。
【図３】図１の間接型熱交換装置の要部の拡大平面断面図である。
【図４】本発明のデシカント空調装置の説明用配置図である。
【図５】本発明のデシカント空調装置の他の実施形態の説明用配置図である。
【図６】従来のデシカント空調システムを示す説明図である。
【図７】従来の間接型熱交換装置を示す説明図である。
【符号の説明】
１      熱交換部
２      隔壁
２ａ    先端部
３      空気通路
３ａ    流入路
４      不織布
５      空気通路
６      吸入口
７      吐出口
８      蒸発孔
９      供給口
１０      水槽部
１１      給水パイプ
１２      給気口
１３      給気送風機
１４      除湿ロータ
１５      フィルタ
１６      排気送風機
１７      温水コイル
１８      排気口
１９      顕熱ロータ
【図１】
0003559255.tif 000002
【図２】
0003559255.tif 000003
【図３】
0003559255.tif 000004
【図４】
0003559255.tif 000005
【図５】
0003559255.tif 000006
【図６】
0003559255.tif 000007
【図７】
0003559255.tif 000008