(57)【要約】【課題】冷凍・冷蔵機器の運転中は常時、排熱を利用してエネルギー節約効果の高いデシカント空調装置を提供しようとするものである。【解決手段】湿気吸着剤を担持した除湿ロータ１と、顕熱交換ロータ２と、除湿ロータに吸着された湿気を脱着する脱着空気をつくるためのヒータ８とを有し、外気ＯＡを除湿ロータ１に通して乾燥空気とし、この乾燥空気を顕熱交換ロータ２で冷却して供給空気ＳＡとする。室内１２からの還気ＲＡを顕熱交換ロータ２に通した後でヒータ８を通すようにし、供給空気ＳＡの量を還気ＲＡ量より多くするとともに、冷凍機の凝縮器１４を冷却した空気をヒータ８に通すようにしたものであり、供給空気ＳＡの量が還気ＲＡの量より多いため室内に外気が入らず、その空気量の差の分を凝縮器１４を通過した空気とすることで冷凍機の排熱を常時利用できるという効果を有する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
湿気吸着剤を担持した除湿ロータと、顕熱交換器と、前記除湿ロータに吸着された湿気を脱着する脱着空気をつくるための加熱器とを有し、被処理空気を前記除湿ロータに通して乾燥空気とし、この乾燥空気を前記顕熱交換器で冷却して供給空気とし、供給空気の供給先からの還気を前記顕熱交換器に通した後で前記加熱器を通すようにし、供給空気の量を還気量より多くするとともに、供給先に冷凍機のエバポレータを設け、前記エバポレータに送る冷媒の凝縮器を冷却した空気を前記加熱器に通すようにしたデシカント空調装置。
【請求項２】
冷凍機の凝縮器を出た冷媒の温度を測定しその温度が所定値以上であった場合に信号を出力する温度センサと、空冷式の第２凝縮器と、前記第２凝縮器を冷却する冷却ブロアとを設け、前記温度センサが所定値以上の温度を検出した時に前記冷却ブロアを動作させるようにした請求項１記載のデシカント空調装置。
【請求項３】
第２凝縮器へ冷媒を流すか第２凝縮器のバイパス路へ冷媒を流すか切り替える切替弁を設け、冷媒の温度が所定値以下の場合には第２凝縮器のバイパス路へ冷媒を流し、温度センサが所定値以上の温度を検出した時に前記冷却ブロアを動作させるとともに第２凝縮器へ冷媒を流すようにした請求項２記載のデシカント空調装置。
【請求項４】
湿気吸着剤を担持した除湿ロータと、顕熱交換器と、前記除湿ロータに吸着された湿気を脱着する脱着空気をつくるための加熱器とを有し、被処理空気を前記除湿ロータに通して乾燥空気とし、この乾燥空気を前記顕熱交換器で冷却して供給空気とし、供給空気の供給先からの還気を前記顕熱交換器に通した後で前記加熱器を通し、前記加熱器を通った空気を前記除湿ロータの回転方向の下流側に通すようにし、供給空気の量を還気量より多くするとともに、供給先に冷凍機のエバポレータを設け、前記エバポレータに送る冷媒の凝縮器を冷却した空気を前記除湿ロータの回転方向の上流側に通すようにし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、湿気吸着剤を担持した除湿ロータを用いたデシカント空調装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、デシカント空調装置は排熱をエネルギー源として用いることができるため省エネルギーであり、多くの外気を取り入れることが出来たり湿度を低くする能力が冷凍機以上に高いため室内空気の快適性が高いなどの理由で普及がはかられつつある。
【０００３】
またスーパーマーケットなどの冷凍・冷蔵食品売り場などでは、冷凍・冷蔵ショーケースがあり、売り場の湿度が高いとこのショーケース冷凍機に霜が多量に付着し、効率が低下するため多くのエネルギーを消費していた。このためにデシカント空調装置によって作られた乾燥空気を冷凍・冷蔵食品売り場供給することによって霜付きを減らし、冷凍機のエネルギー消費を減らすなどの効果が発揮できる。
【０００４】
さらに冷凍・冷蔵食品売り場では冷凍・冷蔵ショーケースの冷気が売り場通路に流れ出し、特に冬季には売り場の通路が寒くなる所謂コールド・アイル現象が発生し、商品の購入消費者が不快な思いをするという問題があり、除湿ロータの吸着熱で温度の上昇した乾燥空気を売り場の通路に流すことによって、売り場の快適性を向上することができるという利点がある。
【０００５】
このようにデシカント空調装置は冷凍・冷蔵食品売り場を有する施設に設置することの利点があるため、冷凍機の排熱を利用してエネルギー効率を高めるという技術が開発され、例えば特許文献１に開示されている。
【０００６】
【特許文献１】
特許３０７８２８０号公報（段落０００８、図５）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１に開示されたデシカント空調装置はコールド・アイルの解消やエネルギーの有効利用という面で効果があるが、エネルギーの有効利用という面では冷凍機の排熱の利用率が小さいという問題がある。
【０００８】
つまり、特許文献１に開示されたデシカント空調装置は「温水ボイラや加温器に供給する温水が室内に配置した冷凍・冷蔵機器の排熱による温水を供給するように」している。
【０００９】
ここで除湿ロータの脱着空気をつくる温水コイルへ流す温水の温度は少なくとも８０℃程度は必要で、温水コイルの出口温度は７５℃程度である。そして冷凍・冷蔵機器の排熱による温水はせいぜい５０℃程度であるので、冷凍・冷蔵機器の排熱による温水のエネルギーは通常の運転状態では使用不可能であり、ボイラの運転開始前にボイラ内の水を５０℃程度にまで上昇させ、運転開始時のみエネルギーを節約するに過ぎない。
【００１０】
本発明は上記の問題点に着目し、通常の運転状態でも常時冷凍・冷蔵機器の排熱を利用してエネルギー節約効果の高いデシカント空調装置を提供しようとするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本件発明は以上のような課題を解決するため、顕熱交換ロータに返す室内からの還気の量より供給空気の量を多くするとともに、その空気量の差の分を冷凍機の凝縮器を通過して温度の上昇した空気を脱着空気として用いるようにした。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、湿気吸着剤を担持した除湿ロータと、顕熱交換器と、除湿ロータに吸着された湿気を脱着する脱着空気をつくるための加熱器とを有し、被処理空気を前記除湿ロータに通して乾燥空気とし、この乾燥空気を顕熱交換器で冷却して供給空気とし、供給空気の供給先からの還気を顕熱交換器に通した後で加熱器を通すようにし、供給空気の量を還気量より多くするとともに、供給先に冷凍機のエバポレータを設け、エバポレータに送る冷媒の凝縮器を冷却した空気を加熱器に通すようにしたものであり、供給空気の量が還気の量より多いため室内に外気が入らず、冷凍機の排熱を常時利用できるという作用を有する。
【００１３】
【実施例】
以下本発明のデシカント空調装置の実施例１について図１に沿って詳細に説明する。１は除湿ロータでありシリカゲルやゼオライトなどの湿気吸着剤の担持されたハニカム（蜂の巣）状のものである。２は顕熱交換ロータであり、アルミニウムシートをハニカム状にしたものである。
【００１４】
除湿ロータ１や顕熱交換ロータ２はケーシング３に収納され、ギヤドモータ（図示せず）とベルトなど（図示せず）で回転駆動される。また除湿ロータ１は吸着ゾーン４と脱着ゾーン５とに２分割され、顕熱交換ロータ２は冷却ゾーン６と加熱ゾーン７とに２分割されている。
【００１５】
８はヒータで例えばボイラーからの温水が供給される温水コイルやガスバーナーあるいは電気ヒータである。９は供給ブロアで外気ＯＡを除湿ロータ１の吸着ゾーン４に送るものである。１０は排出ブロアで除湿ロータ１の脱着ゾーン５の空気を大気放出するものである。
【００１６】
１１は冷凍機のエバポレータで部屋１２内に設置されており、例えば部屋１２はスーパーマーケットやコンビニエンスストアなどの店舗であり、エバポレータ１１は冷凍ショーケースや冷蔵ショーケースなどである。
【００１７】
１３はエバポレータ１１からの冷媒を圧縮するコンプレッサであり、１４はコンプレッサ１１によって圧縮された冷媒を凝縮する凝縮器である。この凝縮器１４は空気によって冷却される空冷式のものであり、外気を取り入れて冷却し、外気は温度が上昇して排出される。凝縮器１４から出て温度の上昇した空気をヒータ８の前に投入している。エバポレータ１１、コンプレッサ１３、凝縮器１４によって冷凍機が構成されている。
【００１８】
１５はダンパーであり、部屋１２から顕熱交換ロータ７の加熱ゾーン７に入る還気の量を調節するものである。
【００１９】
本発明のデシカント空調装置の実施例１は以上のように構成され、その動作を説明する。外気ＯＡが供給ブロア９によって除湿ロータ１の吸着ゾーン４に送られる。すると外気ＯＡ中の湿気が除湿ロータ１によって吸着され、乾燥空気となるとともに吸着熱によって温度が上昇する。
【００２０】
温度の上昇した乾燥空気は顕熱交換ロータ２の冷却ゾーン６を通過して温度が下がり、供給空気ＳＡとなって部屋１２へ供給される。部屋１２の温度が例えば２８℃であった場合には、外気ＯＡの条件や室内の空気条件によって大幅に異なるのであるが夏場であると供給空気ＳＡの温度は例えば３０℃程度となる。また冬季であると供給空気ＳＡの温度は例えば１８℃程度となる。
【００２１】
この若干温度の上がった乾燥空気をスーパーマーケットやコンビニエンスストアなどの冷凍ショーケースや冷蔵ショーケースの設置された場所へ供給すると、冷凍ショーケースや冷蔵ショーケース前の冷気の溜まった寒い場所が暖かくなる。さらに空気が乾燥するため、エバポレータ１１に付着する霜の量が減り、エバポレータ１１の熱効率が上昇するためコンプレッサ１３の消費電力が削減される。
【００２２】
室内１２の空気は排出ブロア１０によって還気ＲＡとなって顕熱交換ロータ２の加熱ゾーン７を通る。これによって還気ＲＡは顕熱交換ロータ２を冷却するとともに、還気ＲＡの温度は上昇する。
【００２３】
還気ＲＡの量はダンパー１５によって調整される。例えば供給空気の量を６０００ｍ３／分とすると、還気ＲＡの量を４０００ｍ３／分程度にする。これによって、部屋１２内の圧は正圧に維持される。
【００２４】
従って、スーパーマーケットやコンビニエンスストアなどに客が出入りした時に、ドアから室内の空気が外に出るが、室外の空気は逆に室内へは入らない。つまり室外の多湿な空気は部屋１２へ入ることはない。
【００２５】
エバポレータ１１で気化した冷媒はコンプレッサ１３で圧縮され、凝縮器１４で液化し、再びエバポレータ１１へ送られる。凝縮器１４は外気ＯＡによって冷却され、凝縮器１４によって温度の上昇した外気ＯＡは顕熱交換ロータ２によって温度の上昇した還気ＲＡとともにヒータ８に入り、さらに温度が上昇して８０℃程度になり除湿ロータ１の脱着ゾーン５を通過する。ここで例えば夏場で外気が３２℃であった場合に、凝縮器１４を通過した外気ＯＡの温度は４０℃程度になる。
【００２６】
凝縮器１４によって温度の上昇した外気ＯＡを２０００ｍ３／分程度にすると、脱着ゾーン５を通過する空気の量は６０００ｍ３／分程度となり、供給空気ＳＡの量とほぼ等しくなって、除湿ロータ１の吸着ゾーン４と脱着ゾーン５とを通過する空気の量はほぼ１：１となる。
【００２７】
そして凝縮器１４の排熱によって温度の上昇した外気がヒータ８によって加熱されるため、凝縮器１４の排熱有効利用される。そしてこの排熱は、コンプレッサ１３が運転している期間全て利用されるため、排熱の利用効率が高い。
【００２８】
次に本発明のデシカント空調装置の実施例２について図２に沿って詳細に説明する。但し上記実施例１のものと共通する構成部材については同一の番号を付し、冗長性を避けるため重複した説明を省略する。また共通する作用についても重複説明を省略する。
【００２９】
実施例２のものは、実施例１のものに加えて第２凝縮器１６と凝縮器１４を出た冷媒の温度を測定し、測定値に応じたデータを出力する温度センサ１７とが設けられている。また第２凝縮器１６には冷却ブロア１８が設けられており、温度センサ１７の出力信号で冷却ブロア１８への通電が制御される。
【００３０】
つまり温度センサ１７の検出温度が所定値以下の場合は冷却ブロア１８へは通電されず、温度センサ１７の検出温度が所定値以上の場合は冷却ブロア１８に通電される。
【００３１】
この実施例２のものは除湿ロータ１及び顕熱交換ロータ２の作用によって乾燥し冷却された空気が部屋１２に供給される動作については、上記の実施例１のものと同じである。
【００３２】
通常の運転状態では、凝縮器１４は脱着ブロア１０の動作によって十分に冷却され、温度センサ１７の検出温度は所定値以下となり、冷却ブロア１８へ通電されず、冷却ブロア１８は停止状態である。
【００３３】
ここで点検などのために脱着ブロア１０を停止すると、凝縮器１４は冷却されず、ここを出た冷媒の温度が上昇する。この温度上昇を受けて温度センサ１７が信号を出力し、冷却ブロア１８が運転を開始し第２凝縮器１６が冷媒の冷却を行う。
【００３４】
スーパーマーケットなどの食品を入れた冷凍ショーケースなどは運転を停止すると内部の食品の商品価値がなくなってしまうため、例え短時間でも運転を停止できないが、この実施例２のものでは空調装置の運転を停止してもエバポレータ１１やコンプレッサ１３及び凝縮器１４、第２凝縮器１６で構成される冷凍サイクルは運転を継続することができる。
【００３５】
しかも、不用意に空調装置を停止しても自動的に凝縮器１４から第２凝縮器１６へ切り替えが行われるため、冷凍ショーケース内に入れた食品が商品価値をなくすような事故は避けられる。
【００３６】
次に本発明のデシカント空調装置の実施例３について図３に沿って詳細に説明する。但しこの実施例３についても上記実施例１のものと共通する構成部材については同一の番号を付し、冗長性を避けるため重複した説明を省略する。
【００３７】
実施例３のものは、実施例２のものに加えて冷媒切替バルブ１９が設けられている。また冷媒切替バルブ１９は冷却ブロア１８とともに温度センサ１７の出力信号で動作し、冷媒の通路を切り替えるように構成されている。
【００３８】
つまり温度センサ１７の検出温度が所定値以下の場合は冷却ブロア１８へは通電されずかつ第２凝縮器１６のバイパス路の方に冷媒切替バルブ１９が切り替わり、温度センサ１７の検出温度が所定値以上の場合は冷却ブロア１８に通電されるとともに第２凝縮器１６に冷媒が流れるように冷媒切替バルブ１９が切り替わる。
【００３９】
この実施例３のものは除湿ロータ１及び顕熱交換ロータ２の作用によって乾燥し冷却された空気が部屋１２に供給される動作については、上記の実施例１のものと同じである。
【００４０】
通常の運転状態では、凝縮器１４は脱着ブロア１０の動作によって十分に冷却され、温度センサ１７の検出温度は所定値以下となり、冷却ブロア１８へ通電されず、冷却ブロア１８は停止状態である。また冷媒切替バルブ１９によって冷媒の通路はバイパス側に切り替わり第２凝縮器１６には冷媒が流れない。
【００４１】
ここで点検などのために脱着ブロア１０を停止すると、凝縮器１４は冷却されず、ここを出た冷媒の温度が上昇する。この温度上昇を受けて温度センサ１７が信号を出力し、冷却ブロア１８が運転を開始するとともに、冷媒切替バルブ１９が動作して第２凝縮器１６に冷媒が流れ冷媒の冷却を行う。
【００４２】
この実施例３のものは凝縮器１４が冷媒の冷却動作を行っている際には冷媒が第２凝縮器１６をバイパスするため、冷媒の流体抵抗が小さく、エバポレータ１１の冷却効果が高くなる。
【００４３】
次に本発明のデシカント空調装置の実施例４について図４及び図５に沿って詳細に説明する。但しこの実施例４についても上記実施例１のものと共通する構成部材については同一の番号を付し、冗長性を避けるため重複した説明を省略する。また共通する作用についても重複説明を省略する。
【００４４】
実施例４のものが実施例１のものと相違する点は、凝縮器１４で温度の上昇した空気を脱着ゾーン５へ送るダクト２０とヒータ８との位置関係である。つまり図５に示すように除湿ロータ１の回転方向に対し、上流側にダクト２０を開口させ、下流側にヒータ８を位置させている。
【００４５】
凝縮器１４を出た空気のΔｔ即ち凝縮器１４によって上昇する空気温度はせいぜい１０℃程度であるのに対し、ヒータ８によって上昇する空気温度の方が圧倒的に高い。
【００４６】
一方、除湿ロータ１の脱着ゾーン５に入った直後は湿気を多く含んでおり、僅かに温度が上昇した空気によっても十分に脱着が可能である。従って除湿ロータ１の脱着ゾーン５に入った直後の部分は凝縮器１４によって温度が上昇した空気によってもある程度脱着される。
【００４７】
このためヒータ８は残った湿気を脱着するだけでよく、小型のものでよいため、省エネルギーであるだけでなく安価に構成することができる。
【００４８】
【発明の効果】
本発明のデシカント空調装置は上記の如く構成したので、スーパーマーケットやコンビニエンスストアなどの冷凍ショーケースや冷蔵ショーケースの設置された場所へ供給空気を導くことで、所謂コールドアイル現象を防止することができ、室内に出入りしても湿度の高い外気が室内へ入ることがなく、さらに冷凍機の運転中、その排熱のエネルギーを利用することができるため、極めて省エネルギー効果の高いものである。
【００４９】
さらに本発明のデシカント空調装置の実施例２のものは、第２凝縮器を設けて冷媒の温度が所定値以上になった時に第２凝縮器で冷媒を冷却するようにしているため、点検などで空調装置の運転を停止した場合にも冷凍機の運転を維持することができる。
【００５０】
しかも凝縮器を出た冷媒の温度を測定して、その温度が所定値以上になった場合に第２凝縮器の冷却ブロアを動作させるようにしているため、不用意に空調機の運転を停止しても自動的に冷却ブロアが動作を開始し、冷凍機の運転に支障がないため、冷凍機が食品の冷凍庫や冷凍ショーケースを冷却するものであっても、食品の品質に影響を与えることがない。
【００５１】
さらに、第２凝縮器が必要でない期間は冷却ブロアが動作せず、冷却ブロアの消費電力を削減することができる。
【００５２】
また、本発明のデシカント空調装置の実施例３のものは、上記の実施例２のものに加えて第２凝縮器が必要でない期間は冷媒をバイパスするようにしているため、冷媒の流体抵抗が小さく、冷凍機の効率が高い。
【００５３】
そして本発明のデシカント空調装置の実施例３のものは、上記の実施例１のものに加えて特に凝縮器からの排熱を効率的に用いることができるため、極めて高い省エネルギー効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のデシカント空調装置の実施例１を示すフロー図である。
【図２】本発明のデシカント空調装置の実施例２を示すフロー図である。
【図３】本発明のデシカント空調装置の実施例３を示すフロー図である。
【図４】本発明のデシカント空調装置の実施例４を示すフロー図である。
【図５】本発明のデシカント空調装置の実施例４を示す部分正面図である。
【符号の説明】
１  除湿ロータ
２  顕熱交換ロータ
３  ケーシング
４  吸着ゾーン
５  脱着ゾーン
６  冷却ゾーン
７  加熱ゾーン
８  ヒータ
９  供給ブロア
１０  排出ブロア
１１  エバポレータ
１２  部屋
１３  コンプレッサ
１４  凝縮器
１５  ダンパー
１６  第２凝縮器
【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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