(57)【要約】【課題】冷凍機を使用することなく、デシカント空調単体で十分な冷房能力を有するようにし、単独で冷房装置として使用可能とする【解決手段】空調室内２からの還気ＲＡを再び前記空調室内２へ給気ＳＡとして戻す循環流路と、前記循環流路の往流路Ｇと復流路Ｒとの間に配設された回転式顕熱交換器４と、前記回転式顕熱交換器４の往流路Ｇ入側に配設された還気用蒸発冷却器５と、前記回転式顕熱交換器４の復流路Ｒ出側に配設された給気用蒸発冷却器６と、前記回転式顕熱交換器４の往流路Ｇ出側に配設された湿式除湿装置７と、前記回転式顕熱交換器４の復流路Ｒ入側に配設された冷却塔冷却水又は井水による冷却コイル１１と、前記循環流路中に配設された送風機１０と、前記循環流路の系外に配設され、前記湿式除湿装置７に使用される液体吸湿剤を濃縮するための再生装置８とから構成する。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空調室内からの還気を吸収又は吸着により除湿した後、再び前記空調室内へ給気として戻す循環流路を形成するとともに、前記循環流路の往流路と復流路との間に配設された回転式顕熱交換器により、前記還気と除湿された還気との間で熱交換を行い、除湿・冷却された還気を給気として前記空調室内に供給することを特徴とするデシカント空調方法。
【請求項２】
空調室内からの還気を再び前記空調室内へ給気として戻す循環流路と、前記循環流路の往流路と復流路との間に配設された回転式顕熱交換器と、前記回転式顕熱交換器の往流路入側に配設された還気用蒸発冷却器と、前記回転式顕熱交換器の復流路出側に配設された給気用蒸発冷却器と、前記回転式顕熱交換器の往流路出側に配設された湿式除湿装置と、前記回転式顕熱交換器の復流路入側に配設された冷却塔冷却水又は井水による冷却コイルと、前記循環流路中に配設された送風機と、前記循環流路の系外に配設され、前記湿式除湿装置に使用される液体吸湿剤を濃縮するための再生装置とからなることを特徴とするデシカント空調機。
【請求項３】
空調室内からの還気を再び前記空調室内へ給気として戻す循環流路と、前記循環流路の往流路と復流路との間に配設された回転式顕熱交換器と、前記回転式顕熱交換器の往流路入側に配設された還気用蒸発冷却器と、前記回転式顕熱交換器の復流路出側に配設された給気用蒸発冷却器と、前記回転式顕熱交換器の往流路出側に配設され、加熱された外気を再生空気とする乾式回転除湿装置と、前記回転式顕熱交換器の復流路入側に配設された冷却塔冷却水又は井水による冷却コイルと、前記循環流路中に配設された送風機とからなることを特徴とするデシカント空調機。
【請求項４】
空調室内からの還気を再び前記空調室内へ給気として戻す循環流路と、前記循環流路の往流路と復流路との間に配設された回転式顕熱交換器と、前記回転式顕熱交換器の往流路入側に配設された還気用蒸発冷却器と、前記回転式顕熱交換器の復流路出側に配設された給気用蒸発冷却器と、前記回転式顕熱交換器の往流路出側に配設され、加熱された外気を再生空気とする乾式回転除湿装置と、前記回転式顕熱交換器の復流路入側に配設され、外気を冷却熱源とする回転式顕熱交換器とからなることを特徴とするデシカント空調機。
【請求項５】
前記外気を冷却熱源とする回転式顕熱交換器によって昇温された外気を前記乾式回転除湿装置の再生用外気として導流する請求項４記載のデシカント空調機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷房能力を向上させ単独で冷房装置として使用可能としたデシカント空調方法およびデシカント空調機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、省エネルギーのための排熱利用が可能である、ランニングコストの低減が可能である、フロンを使用しないことにより地球の温暖化を防止できる、二酸化炭素排出量の削減が可能である等の利点を有するデシカント空調機が主に潜熱負荷の多いスーパーマーケット、食品工場、病院、介護施設、ホテル等の建物を中心に設置されている。
【０００３】
前記デシカント空調は、潜熱処理に特徴を有する空調方法で、従来一般の冷凍機を使用した空調方法と対比すると、従来一般の空調機では、露点温度より低い温度までの過冷却により凝縮させて除湿を行った後、所定の温度まで加熱することによって所定の湿度・温度の給気を得るようにしていたため、「除湿のための過冷却」というエネルギー的に無駄な行程を伴っていたのに対し、デシカント空調では潜熱処理と顕熱処理とを別々に分け、潜熱処理は吸湿剤（デシカント）を使用した除湿器によって処理を行い、顕熱処理は顕熱交換器、または冷凍機冷水を用いた冷却コイルによって処理を行う点に特徴を有し、湿度コントロールに優位性を有する空調システムとなっている。
【０００４】
前記デシカント空調においては、固体吸湿剤による吸着（乾式）や塩化リチウム等の液体吸湿剤による吸収（湿式）により高温乾燥状態となった空気を顕熱冷却する際の熱源としては、空調空間からの還気や、冷却能力を補うために水噴霧により冷却加湿した還気を使用したり、冷却塔などの冷却水や井水、冷凍機によって得られた冷却水を使用した冷却器を用いるなどの方法が採用されている。具体的に、図６に示される第１のデシカント空調プロセスは、空調空間からの還気ＲＡを顕熱冷却する際の熱源とした例であり、外気ＯＡ側から順に、回転式除湿器５０、加熱器５１（還気側のみ）、回転式顕熱交換器５２を配設し、外気ＯＡを回転式除湿器５０により減湿した後、回転式顕熱交換器５２によって冷却するようにし、一方還気ＲＡは回転式顕熱交換器５２で熱交換された後、更に加熱器５１により昇温し再生空気とした後、回転式除湿器５０に導入し、その後は排気ＥＡとして大気に放出するようにしている。また、図７に示されるデシカント空調プロセスでは、循環水噴霧により蒸発冷却した還気ＲＡを顕熱冷却する際の熱源とした例であり、還気ＲＡ側に水噴霧器５３を追加し、還気ＲＡを蒸発冷却した後、回転式顕熱交換器５２に導入するようにするとともに、外気ＯＡも回転式顕熱交換器５２で冷却した後、更に水噴霧器５３にて蒸発冷却するようにしている。更に、図８に示されるデシカント空調プロセスでは、冷却塔、井水を用いた冷却装置５４と、冷凍機冷水を用いた冷却装置５５を追加し、外気ＯＡを回転式顕熱交換器５２に導入する前に、プレ冷却するようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述したデシカント空調プロセスの場合、外気湿度が与える影響が大きく、外気が高温多湿であるような場合には、冷房能力が不足する事態となるため、図９に示されるように、従来の空調機４８と併用され、デシカント空調機４９は外気の冷却除湿処理や外気処理として使用されることが多い。
【０００６】
一方、前記デシカント空調プロセスの内、冷凍機を併用する方法は、冷房能力の増大が期待できるけれども、冷凍機の駆動には地球温暖化原因とされるフロンガスが必要であるとともに、冷凍機を駆動する電力エネルギーが必要になるなど本来のデシカント空調の利点を損なう結果となってしまう。
【０００７】
そこで本発明の主たる課題は、冷凍機を使用することなく、十分な冷房能力を有するようにし、単独で冷房装置として使用可能とすることにより、デシカント空調の適用範囲の拡大を図ることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために請求項１に係る本発明として、空調室内からの還気を吸収又は吸着により除湿した後、再び前記空調室内へ給気として戻す循環流路を形成するとともに、前記循環流路の往流路と復流路との間に配設された回転式顕熱交換器により、前記還気と除湿された還気との間で熱交換を行い、除湿・冷却された還気を給気として前記空調室内に供給することを特徴とするデシカント空調方法が提供される。
【０００９】
従来のデシカント空調においては、空調空間からの還気ＲＡは、顕熱交換器の冷却熱源として利用した後、再加熱し吸湿剤の再生空気として用い、最後は大気に放出するようにしているのが一般的であるが、上記請求項１記載の発明においては、還気と除湿された還気との間で顕熱熱交換を行い、除湿・冷却された還気を給気として前記空調室内に供給するようにしている。従来のデシカント空調では閉合した空気線図が描かれることはないが、図２に示される空気線図から分かるように、本発明においては閉合した空気線図となり、図中番号▲９▼の給気として、十分に減湿・冷却された空気を空調空間に供給できるようになる。
【００１０】
請求項２に係る本発明として、空調室内からの還気を再び前記空調室内へ給気として戻す循環流路と、前記循環流路の往流路と復流路との間に配設された回転式顕熱交換器と、前記回転式顕熱交換器の往流路入側に配設された還気用蒸発冷却器と、前記回転式顕熱交換器の復流路出側に配設された給気用蒸発冷却器と、前記回転式顕熱交換器の往流路出側に配設された湿式除湿装置と、前記回転式顕熱交換器の復流路入側に配設された冷却塔冷却水又は井水による冷却コイルと、前記循環流路中に配設された送風機と、前記循環流路の系外に配設され、前記湿式除湿装置に使用される液体吸湿剤を濃縮するための再生装置とからなることを特徴とするデシカント空調機が提供される。
【００１１】
請求項３に係る本発明として、空調室内からの還気を再び前記空調室内へ給気として戻す循環流路と、前記循環流路の往流路と復流路との間に配設された回転式顕熱交換器と、前記回転式顕熱交換器の往流路入側に配設された還気用蒸発冷却器と、前記回転式顕熱交換器の復流路出側に配設された給気用蒸発冷却器と、前記回転式顕熱交換器の往流路出側に配設され、加熱された外気を再生空気とする乾式回転除湿装置と、前記回転式顕熱交換器の復流路入側に配設された冷却塔冷却水又は井水による冷却コイルと、前記循環流路中に配設された送風機とからなることを特徴とするデシカント空調機が提供される。
【００１２】
請求項４に係る本発明として、空調室内からの還気を再び前記空調室内へ給気として戻す循環流路と、前記循環流路の往流路と復流路との間に配設された回転式顕熱交換器と、前記回転式顕熱交換器の往流路入側に配設された還気用蒸発冷却器と、前記回転式顕熱交換器の復流路出側に配設された給気用蒸発冷却器と、前記回転式顕熱交換器の往流路出側に配設され、加熱された外気を再生空気とする乾式回転除湿装置と、前記回転式顕熱交換器の復流路入側に配設され、外気を冷却熱源とする回転式顕熱交換器とからなることを特徴とするデシカント空調機が提供される。
【００１３】
請求項５に係る本発明として、前記外気を冷却熱源とする回転式顕熱交換器によって昇温された外気を前記乾式回転除湿装置の再生用外気として導流する請求項４記載のデシカント空調機が提供される。
【００１４】
上記請求項２〜５に記載の各発明は、本デシカント空調方法を適用した具体的装置に係るものであり、各発明によれば、単体で冷房装置として使用可能な冷房能力を有するデシカント空調機を提供できる。また、フロンガスを用いた冷凍機を不要とできるとともに、未利用熱エネルギー、ＣＧＳ（コージェネレーション）の排熱利用、太陽熱利用、ゴミ焼却炉の排熱利用、産業排熱などの有効利用の途が図れるようになる。更に、上記発明の内、請求項２記載のデシカント空調機の場合は、塩化リチウム等の液体吸湿剤との直接接触により除湿を行う湿式除湿装置を用いているため、空気中の微生物を殺菌する効果も期待できるようになる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳述する。
【００１６】
〔第１形態例〕
図１は本発明の第１形態例に係るデシカント空調機の流路構成図であり、図２はその空気線図である。
【００１７】
本デシカント空調機１においては、図示例のように、ケーシング３内を隔壁３ａによって仕切って上下２段の流路を形成するか、或いはケーシング内を隔壁によって仕切って水平方向に隣接した流路を形成し、空調室内２からの還気ＲＡを循環させて再び前記空調室内２へ給気ＳＡとして戻す循環流路が形成されている。以下、流路の折返し点を基準に行き側を往流路Ｇ、帰り側を復流路Ｒと定義して説明を行う。
【００１８】
前記往流路Ｇと復流路Ｒとの間には両者間に跨るように回転式顕熱交換器４が配設されている。この回転式顕熱交換器４は、還気ＲＡを冷却熱源として給気ＳＡ（除湿された還気ＲＡ）の冷却を行うためのものである。
【００１９】
前記回転式顕熱交換器４の往流路Ｇ入側には、散水等（蒸発冷却）により還気ＲＡを蒸発冷却する還気用蒸発冷却器５が設けられているとともに、回転式顕熱交換器４の復流路Ｒ出側にも、同じく散水等（蒸発冷却）により給気ＳＡを蒸発冷却する給気用蒸発冷却器６が設けられている。
【００２０】
前記回転式顕熱交換器４の往流路Ｇ出側には、塩化リチウム等の液体吸湿剤を用いた湿式除湿装置７が配設され、前記回転式顕熱交換器４による顕熱処理後の還気ＲＡに外気ＯＡを混合した後、還気ＲＡの除湿を行うようにしている。
【００２１】
前記湿式除湿装置７には、循環流路の系外に、前記湿式除湿装置７に使用される液体吸湿剤を濃縮するための再生装置８が設けられている。前記湿式除湿装置７において希釈された塩化リチウム溶液は、前記再生装置８に設けられた加熱装置により水分を蒸発させることにより濃縮された後、前記湿式除湿装置７に戻されるようになっている。前記再生装置８の加熱装置熱源としては、未利用熱エネルギー、ＣＧＳ（コージェネレーション）の排熱利用、太陽熱利用、ゴミ焼却炉の排熱利用、産業排熱など、有効利用の途を図り得るものとするのが望ましい。
【００２２】
高温乾燥状態に処理された還気ＲＡは、エリミネータ９により空気中に混入したミストが除去された後、復流路Ｒに至り、送風機１０を介して吹出口に送られるようになっている。その過程で、還気ＲＡは、冷却塔１２からの冷却水（又は井水）が流れる冷却コイル１１により冷却されるとともに、続いて前記回転式顕熱交換器４により冷却され、更に前記給気用蒸発冷却器６により蒸発冷却された後、給気ＳＡとして空調室内２に供給されるようになっている。
【００２３】
以上詳述したデシカント空調機１における空気線図の試算例を図２に示す。同図から分かるように、本デシカント空調機１においては、一般的な空調機と同様に、空気線図が閉合した空調サイクルを作り出すことができる。また、同例の試算では、外気▲４▼（乾球温度３３℃、絶対湿度１３．９ｇ／ｋｇ）、還気▲１▼（乾球温度２６℃、全体湿度１０．５ｇ／ｋｇ）の条件時に、給気▲９▼（乾球温度１４℃、絶対湿度９．５ｇ／ｋｇ）の冷房能力を得ることができる。
【００２４】
ところで、上記例では送風機１０を冷却コイル１１の入側に設けたが、配設位置は任意に設定することが可能である。
【００２５】
〔第２形態例〕
次いで、図３に示される第２形態例に係るデシカント空調機１Ａは、第１形態例における湿式除湿器７に代えて、シリカゲル等の固形除湿剤を内蔵した乾式回転除湿器１４を用いた例である。
【００２６】
前記乾式回転除湿器１４は、前記固形除湿剤の再生に加熱空気を要する。本発明に係るデシカント空調では、循環流路中の空気を排気しない構造であるため、前記循環流路中の空気を加熱乾燥して再生空気とした場合には、その加熱空気を冷却するためのエネルギーが余分に掛かることになる。
【００２７】
従って、本第２形態例では、往流路Ｇに隣接して設けた外気流路Ｈと前記往流路Ｇとの間に跨って乾式回転除湿器１４を設けるようにしている。再生用外気ＯＡは加熱器１３により昇温された後、前記乾式回転除湿器１４に導入され、その後は大気に放出されるようになっている。なお、参考までに本第２形態例の空気線図を図４に示す。基本的には第１形態例の場合と同様の空気線図を描くことが分かる。
【００２８】
上記以外の構成については、第１形態例と同様であるため、同符号を付して説明は省略する。
【００２９】
〔第３形態例〕
次いで、図５に示される第３形態例に係るデシカント空調機１Ｂは、第２形態例に係るデシカント空調機１Ａにおいて、冷却コイル１１に代えて、回転式顕熱交換器１５を用いた例である。
【００３０】
同図に示されるように、外気流路Ｆを復流路Ｒの隣接位置に形成し、外気流路Ｆと復流路Ｒとの間に跨って回転式顕熱交換器１５を配設する。乾式回転除湿器１４によって除湿された還気ＲＡは、前記回転式顕熱交換器１５によって外気と熱交換が行われ所定温度だけ降温される。なお、前記回転式顕熱交換器１５を出た昇温空気は、大気に放出することもできるが、そのまま乾式回転除湿器１４の再生空気ＯＡとして外気流路Ｈに導入するのが望ましい。上記以外の構成については、第２形態例と同様であるため、同符号を付して説明は省略する。
【００３１】
【発明の効果】
以上詳説のとおり本発明によれば、冷凍機を使用することなく、デシカント空調単体で十分な冷房能力を有するようになるため、単独で冷房装置として使用可能となるなど、デシカント空調の適用範囲の拡大を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１形態例に係るデシカント空調機の流路構成図である。
【図２】その空気線図である。
【図３】本発明の第２形態例に係るデシカント空調機の流路構成図である。
【図４】その空気線図である。
【図５】本発明の第３形態例に係るデシカント空調機の流路構成図である。
【図６】従来の第１例に係るデシカント空調プロセスを示す流路構成図である。
【図７】従来の第２例に係るデシカント空調プロセスを示す流路構成図である。
【図８】従来の第３例に係るデシカント空調プロセスを示す流路構成図である。
【図９】デシカント空調と従来空調機との組み合わせ例図である。
【符号の説明】
１・１Ａ・１Ｂ…デシカント空調機、２…空調室内、３…ケーシング、３ａ…隔壁、４…回転式顕熱交換器、５…還気用蒸発冷却器、６…給気用蒸発冷却器、７…湿式除湿装置、８…再生装置、９…エミリネータ、１０…送風機、１１…冷却コイル、１２…冷却塔、１３…加熱器、１４…乾式回転除湿器、１５…回転式顕熱交換器、ＲＡ…還気、ＳＡ…給気、ＯＡ…外気、ＥＡ…排気、Ｇ…往流路、Ｒ…復流路、Ｈ…外気流路、Ｆ…外気流路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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