(57)【要約】【課題】冷却能力に優れ、設備コストやランニングコストが安価な省エネ型デシカント空調装置を提供すること。【解決手段】外気を導入し室内に導く導入通路を有する導入部と、外気または室内空気からの還気と混合した再生外気を処理して排出する排気通路を有す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外気が導入通路を経由して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３を前記導入通路と前記排気通路とに跨がって配置し、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にこの外気を適温、低湿度にする機能を有する顕熱ロータ９または直交型熱交換器３０を必要に応じて介在し、この導入通路を通過した外気が多段式間接型熱交換装置２を経由して室内側に給気される構成である。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外気を導入し室内に導く導入通路を有する導入部と、外気または室内空気からの還気と混合した再生外気を処理して排出する排気通路を有す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外気が導入通路を経由して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導入通路と前記排気通路とに跨がって配置し、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にこの外気を適温、低湿度にする機能を有する顕熱ロータまたは直交型熱交換器を必要に応じて介在し、この導入通路を通過した外気が多段式間接型熱交換装置を経由して室内側に給気され、他方、排出部の排気通路に吸引された外気または室内からの還気と外気と混合した再生外気とを加熱する温水コイル、除湿ロータを経由して排気、又は前記顕熱ロータ若しくは前記直交型熱交換器を経由した還気または再生外気をさらに加熱する前記温水コイル、前記除湿ロータを通過させて排気するようにしたことを特徴とする多段式間接型熱交換装置を備えたデシカント空調装置。
【請求項２】
前記多段式間接型熱交換装置が、隔壁により互いに隔絶された複数の空気通路を平行な層状に形成し、一方の空気通路は乾燥した空気を導入し、冷却して排出する供給通路となし、この空気通路ａと直行する方向に形成される隣接する他方の空気通路ｂには水分を吸収し易い吸水性物質が配置され、前記吸水性物質は水槽部の水に浸され、前記空気通路ａを形成する隔壁には複数の通気孔が形成されている構成であることを特徴とする請求項１に記載の多段式間接型熱交換装置を備えたデシカント空調装置。
【請求項３】
前記直交型熱交換器が、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、この熱交換部の近傍に配設され水を貯水する水槽部と、からなり、複数の前記空気通路を平行な層状に形成し、一方の空気通路ａ乾燥した空気を導入し、冷却して排出する供給通路となし、この空気通路ａと直行する方向に形成される隣接する他方の空気通路ｂには水分を吸収し易い吸水性物質が配置され、前記吸水性物質は前記水槽部の水に浸されたものであることを特徴する請求項１に記載の多段式間接型熱交換装置を備えたデシカント空調装置。
【請求項４】
前記空気通路Ｂ内に配置する吸水性物質が不織布であることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の多段式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水の気化熱を利用した多段式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】
【従来の技術】
近年、太陽熱や排熱をエネルギー源とする空調システムにデシカント空調システムがある。このデシカント空調システムは、除湿ロータと顕熱交換ロータの２つのロータを備えている。除湿ロータ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。
顕熱交換ロータ使用せずに、間接式気化蒸発器を使用する除湿空調装置が提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−１３２５００号公報
【０００４】
前記特許文献１に記載される方法は、アフタークーラーを使用することは、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で下げた湿度を上げてしまうという問題もあった。
【０００５】
そこで、この問題を解決する手段として、この除湿空調装置は、デシカントロータにより、水分を吸収される処理空気（冷却空気）の経路と熱源によって加熱されたのち水分吸着のデシカントを通過してデシカントの中の水分を着脱して再生する再生空気（除湿乾燥空気）の経路と、デシカント後の処理空気と熱交換して処理空気を冷却する冷却空気の経路を有し、デシカントを処理空気と再生空気が交互に流通するようにした除湿空調装置において、処理空気と冷却空気とを熱交換させる熱交換器の冷却空気側の伝熱面に液状の水分を供給して伝熱面を水分で濡らす手段を設けたもので、顕熱ロータを経由した処理空気をプレート式の直交流形熱交換器を使用して、冷却空気側の伝熱面に液状の水分を供給して冷却するものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１の従来の気化蒸発器においては、水を霧状にして伝熱面を水分で濡らす手段（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。
【０００７】
本発明は、上述した従来の問題点に鑑みなされたもので、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多段式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ものである。
【０００８】
【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デシカント空調装置は、外気を導入し室内に導く導入通路を有する導入部と、外気または室内空気からの還気と外気と混合した再生外気を処理して排出する排気通路を有す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外気が導入通路を経由して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導入通路と前記排気通路とに跨がって配置し、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にこの外気を適温、低湿度にする機能を有する顕熱ロータまたは直交型熱交換器を必要に応じて介在し、この導入通路を通過した外気が多段式間接型熱交換装置を経由して室内側に給気され、他方、排出部の排気通路に吸引された外気または室内からの還気と外気と混合した再生外気を加熱する温水コイル、除湿ロータを経由して排気、又は前記顕熱ロータ若しくは前記直交型熱交換器を経由した還気または再生外気をさらに加熱する前記温水コイル、前記除湿ロータを通過させて排気するように形成されている構成である。
【０００９】
本発明の前記課題は、多段式間接型熱交換装置が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、前記熱交換部の近傍に配設され水を貯水する水槽部とからなり、複数の前記空気通路ａ、ｂを平行な層状に形成し、一方の空気通路ａは乾燥した空気を導入し、冷却して排出する供給通路となし、この空気通路ａと直行する方向に形成される隣接する他方の空気通路ｂには水分を吸収し易い吸水性物質が配置され、前記吸水性物質は前記水槽部の水に浸され、前記空気通路ａを形成する隔壁には複数の通気孔が形成されている構成によって達成できる。
【００１０】
また、前記課題は、直交型熱交換器が、隔壁により互いに隔絶された複数の空気通路ａ、ｂが設けられた熱交換部と、この熱交換部の近傍に配設され水を貯水する水槽部と、からなり、複数の前記空気通路ａ、ｂを平行な層状に形成し、一方の空気通路ａは乾燥した空気を導入し、冷却して排出する供給通路となし、この空気通路ａと直行する方向に形成される隣接する他方の空気通路ｂには水分を吸収し易い吸水性物質が配置され、前記吸水性物質は前記水槽部の水に浸されたものであるデシカント空調装置の構成で達成できる。
【００１１】
このように構成されたデシカント空調装置は、冷却が必要な乾燥した高温の空気は、気化する湿気を含んだ空気の気化現象により効率良く顕熱が奪われるので、空調に適合する適正な温度の空気を得ることが可能となり、水槽部の水も気化蒸発で使用されるので、大量に必要とせず、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】
このように構成されたデシカント空調装置は、多段式間接型熱交換装置を備えているので、少ない伝熱面積で飛躍的に大きな冷却能力を発揮することができ、省コストでコンパクトに形成することが可能となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明に係るデシカンと空調装置の実施の形態を図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明係るデシカント空調装置の１つの実施形態を示す概略説明図、図２は第２の実施形態の概略説明図である。図３は第３の実施形態を示す概略説明図、図４は本発明のデシカント空調装置に使用する熱交換装置の概略説明図、図５は図４の多段式間接型熱交換装置の要部を示す斜視図、図６は図５のＹ−Ｙ断面構造を示す要部拡大説明図、図７は本発明デシカンと空調装置に使用する直交型熱交換器の実施形態の要部拡大側面図である。
【００１４】
本発明のデシカント空調装置は、図１に示されるようなデシカント空調装置は、給気送風機４により給気口１から導入された外気を除湿ロータ３にて乾燥し、高温化された空気を多段式間接熱交換装置２にて冷却し室内側に給気する。この室内からの還気と外気と混合した再生外気または１００％外気が、フィルタ５を通過して導入され、温水コイル６を経由して除湿ロータ３を通過させ、排気送風機７により排気される。
除湿ロータ３に供給される再生外気を加熱する前記温水コイル６は通常ボイラーを使用した蒸気による加熱した温水を循環させるものであるが、マイクロガスタービン、ディゼルエンジン、発電機などの排熱機器を利用した温水によって再生外気などを加熱してもよい。また、このユニット本体Ａ内にガスバーナを配置して直火で空気を温めるようにしてもよい。
この温水コイル６により加熱された空気を除湿ロータ３に供給し、除湿ロータ３で通過する排気（再生外気）を冷却させて排気送風機７により排気口８より排気される。
【００１５】
図２に示す第２の実施形態のデシカント空調装置は、導入通路側で除湿ロータ３を通過した乾燥した給気を適温、適湿にする顕熱ロータ９を配置し、更に、多段式間接型熱交換装置２を導入通路側のみに配置してあり、その他の構成は図１と全く同一である。
この場合は、１１００％外気または室内からの還気と外気と混合した再生外気がフィルタ５を通して排気通路に吸引されて、顕熱ロータ９において冷却されて温水コイル６により加熱され除湿ロータ３を経由して排気送風機７によって排気口８より排気される。
【００１６】
図３は第３の実施形態を示し、図２の顕熱ロータ９に置き換えて直交型熱交換器３０を配置したデシカント空調装置である。この直交型熱交換器３０は図６、図７に示されるように隔壁により互いに隔絶された複数の空気通路ａ，ｂが設けられた熱交換部と、この熱交換部の近傍に配設され水を貯水する水槽部と、からなり、互に直交した複数の前記空気通路ａ、ｂを平行な層状に形成し、一方の空気通路ａは乾燥した空気を導入し、冷却して排出する供給通路となし、この空気通路ａと直行する方向に形成される隣接する他方の空気通路ｂには水分を吸収し易い吸水性物質が配置され、前記吸水性物質は前記水槽部の水に浸されたものでこの詳細については後述する。この場合、外気を導入し、除湿ロータ３によって高温化された給気は冷却され、多段式間接型熱交換装置２によって温度が下げられ、適温、適湿の空気を室内に送気することになる。このような多段式間接型熱交換装置２による熱交換によるため電気量やガス消費量を低減することが出来る。
【００１７】
本発明のデシカント空調装置に使用する多段式間接型熱交換装置２について説明する。
図４は多段式間接型熱交換装置２の実施例である。上方に配置した熱交換部２０と熱交換部２０の下部に配設された水槽部２１とから構成されている。熱交換部２０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２２をスタック状に設けたものである。この隔壁２２の一方の側には空気通路ａである通路２３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等の吸水性物質２４が交互に配置され、前記通路２３に直交する空気通路ｂである排気路２５を形成している。そしてこの吸水物質２４は水槽部２１の水に浸されている。
【００１８】
また、熱交換部２０は、図５に示すように、手前側が外気（または還気）の吸入口となっており、除湿ロータ３を通った高温の乾いた空気が吸入される。そして、吸入口の反対側が吐出口となっており、この吐出口から吐出した空気を室内に供給する給気として利用する。この熱交換部２０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２０の上面には、排気路を通過する排気が排出する蒸発孔が形成されている。そして、この熱交換部２０の下部には水槽部２１が配置され、これに浸された吸水性物質２４が熱交換部２０に配置し、排気路２５に空気を供給するための供給口が設けられている。
【００１９】
排気送風機７により排気路２５に空気を供給する。従って、通路２３を通る高温の乾燥した空気と排気路２５を通る湿気を含んだ空気の方向は、互いに直交する方向となっており、排気路２５を通過する排気によって隔壁２２は冷却され、この隔壁２２に接触して通路２３を通過する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。
【００２０】
熱交換部２０の下部に配設された水槽部２１は、水道水等の貯水タンクであり、図示しない給水パイプ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２１の水に浸された吸水性物質２４は、例えば、フェルト等の不織布から形成されており、水分を吸収し易いので、水槽部２１の水は吸水性物質２４の毛管現象により、常に上部の熱交換部２０に配置した隔壁２２の位置まで上昇し、排気路２５内の吸水性物質２４に達する。
【００２１】
このように構成された多段式間接型熱交換装置２は、通路２３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、排気路５には、水分を含んだ空気が通ることとなる。そして排気路２５を通る水分を含んだ湿った空気は、薄い隔壁２２を介して通路２３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隔壁２２が冷却され、通路２３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。
【００２２】
また、この状態においては、通路２３の乾燥した空気は、排気路２５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２０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。
【００２３】
さらに、熱交換部２０は冷却効果を高めるために、図６に示すように、通路３と排気路２５の間の隔壁２２に複数の通気孔２２ａが形成されており、乾燥した空気の一部（２５〜３０％程度）を排気路２５に導入されるようになっている。そのため、通路２３の乾燥した高温の除湿乾燥空気は、直接湿った吸水性物質２４に当たるので、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。また、この状態においても通路２３内の乾燥した空気は、排気路２５の湿った空気と直接触れることはないので、その湿度（潜熱）は下がらずそのままの状態が保たれる。
【００２４】
このように構成されたデシカント空調装置は、水のみを冷媒とする多段式間接型熱交換装置２を備えたことで飛躍的に冷却を向上することができ、このデシカント空調装置は、複雑な機構ユニットを追加する必要がないのでコスト的にも安価となり、熱エネルギーを有効に使用することから熱エネルギーの節約もできる。
【００２５】
本発明のデシカント空調装置に用いられる前述の直交型熱交換器３０について説明する。
図４に示されるような水槽部２１の上側に配置した熱交換部２０の構成において、隔壁３２（２２）によって空気通路３３（２３）を形成してあり、この空気通路３３（２３）に直交する方向に外気を導入し、反対側に排気する空気通路３５（２５）内に吸水性物質３４（２４）を配置してある。
【００２６】
このような直交型熱交換器３０を顕熱ロータ９の代わりに利用することにより水の気化熱を利用するから廉価なデシカント空調装置を製造することができる。特に、前記多段式間接型熱交換装置との併用は好ましい。
【００２７】
本発明のデシカント空調装置は、多段式間接型熱交換装置を一体化してユニットにおいて説明したが、該多段式間接型熱交換装置を分離して、接続管によって連結して配置し、従来のデシカント空調装置に連結して使用することもできる。例えば、ダクトによって連結して相互に空気を循環するようにして利用することができる。このように多段式間接型熱交換装置を併設することにより空調コストを低減することができる。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係わる多段式間接型熱交換装置を備えたデシカンと空調装置は、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構成され、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吸水性物質が配置され、前記吸水性物質は前記水槽部の水に浸され、前記通路の隔壁には複数の孔が穿孔される構成にしたことにより、冷却に必要な乾燥した高温の空気は、気化する湿気を含んだ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効率良く奪われるのでデシカント空調装置として廉価に製造することができる。
【００２９】
更に、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なので、乾燥した高温の空気と気化蒸発する湿気を含んだ空気と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。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明係る多段式間接型熱交換装置を備えたデシカント空調装置の１つの実施形態を示す概略説明図である。
【図２】第２の実施形態の概略説明図である。
【図３】第３の実施形態を示す概略説明図である。
【図４】本発明のデシカント空調装置に使用する熱交換装置の概略説明図である。
【図５】図４の多段式間接型熱交換装置の要部を示す斜視図である。
【図６】図５のＹ−Ｙ線断面構造を示す要部拡大説明図である。
【図７】本発明デシカンと空調装置に使用する直交型熱交換器の実施形態の要部拡大側面図である。
【符号の説明】
１        給気口
２        多段式間接型熱交換装置
３        除湿ロータ
４        給気送風機
５        フィルター
６        温水コイル
７        排気送風機
８        排気口
９        顕熱ロータ
２０        熱交換部
２１        水槽部
２２          隔壁
２２ａ      通気孔
２３，３３    通路
２４、３４    吸水性物質
２５      排気路
【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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