(57)【要約】【技術課題】デシカント空調システムにおいて、システム効率を高め、小型化を可能とし、ルームエアコンやカーエアコン用としても実用化の可能なハイブリッド型デシカント空調システムを提供する。【解決手段】圧縮式冷凍機１１の冷媒としてＣＯ２を用い、冷凍回路１２の冷却器９を再生空気の加熱源の一部に利用する。ＣＯ２は環境に無害で安全であり、臨界圧力が低いことから、冷却器９で再生空気の加熱に必要な多くの熱を放出できる。この結果、ハイブリッド型のデシカント空調システムにおいて、システムの効率をアップすることができる。また、室内３の空気を処理空気とした場合、或いは室内３の空気を圧縮式冷凍機の作動流体とした場合、或いは燃料電池２２や吸収式冷凍機２９を組み合わせた場合、システムの簡素化と効率のアップ及びルームエアコンやカーエアコンとしても実用化が可能である。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮式冷凍機を組み合わせて用いるデシカント空調システムにおいて、前記圧縮式冷凍機の作動冷媒にＣＯ２を用いて成り、除湿と冷房効率を高め、且つシステムの小型化を可能にしたことを特徴とするハイブリッド型デシカント空調システム。
【請求項２】
空調対象室内に送り込むための処理空気は、先ずデシカントローターに導いて除湿し、この除湿により高温となった処理空気は、顕熱熱交換器を通過させることにより再生空気で冷却し、更に、圧縮式冷凍機の冷凍回路に設けられた蒸発器を通過させることにより適温に冷却して前記空調対象室内に供給し、一方、前記空調対象室内からとり出した再生空気は、水蒸発冷却器で冷却し、この冷却された再生空気は、前記顕熱熱交換器を通過させて前記処理空気を冷却したのち、更に、前記圧縮式冷凍機の冷凍回路に設けられた冷却器（凝縮器）を通過させて加熱し、更に、前記圧縮式冷凍機の駆動源から排出される排熱を熱源とする排熱熱交換器でデシカントの再生に必要な温度になるまで加熱したのち、前記デシカントローターに供給してデシカントを再生し、その後排気する構成のハイブリッド型デシカント空調システムにおいて、前記圧縮式冷凍機の作動冷媒にはＣＯ２が用いられていることを特徴とするハイブリッド型デシカント空調システム。
【請求項３】
空調対象室内からとり出した処理空気を圧縮式冷凍機の蒸発器で冷却した後、デシカントローターに導いて除湿し、これを直接前記空調対象室内に戻して空調を行い、一方、デシカントの再生空気は、大気中からとり込んで前記圧縮式冷凍機の凝縮器で加熱し、更に、前記圧縮式冷凍機の駆動源から排出される排熱を熱源とする排熱熱交換器でデシカントの再生に必要な温度になるまで加熱したのち、前記デシカントローターに供給してデシカントを再生し、その後排気することを特徴とするハイブリッド型デシカント空調システム。
【請求項４】
空調対象室内からとり出した処理空気は、デシカントローターで除湿したのち、顕熱熱交換器で加熱し、更に圧縮式冷凍機の蒸発器間を循環する冷媒が導入されている冷却器で冷却し、その後前記空調対象室内に戻し、更に、前記処理空気は、前記デシカントローターの前で一部分流し、この分流した処理空気を再生空気となして前記圧縮式冷凍機を駆動する駆動源から排出される排熱を熱源とする排熱熱交換器でデシカントの再生に必要な温度になるまで加熱したのち、前記デシカントローターに供給してデシカントを再生し、更に、前記顕熱熱交換器で前記処理空気と熱交換したのち、前記顕熱熱交換器と冷却器間において処理空気に合流させて空調対象室内に戻すことを特徴とするハイブリッド型デシカント空調システム。
【請求項５】
空調対象室内からとり出した処理空気は、デシカントローターに導いて除湿し、更に、排熱熱交換器を通過させることにより加熱し、更に圧縮機で加圧し、更に顕熱熱交換器で再生空気により冷却し、更に、膨張機を経由して膨張を行うことにより温度を低下させて空調対象室内に戻すことにより、この膨張機で取り出した動力を回収して圧縮機動力を低減し、更に、前記顕熱熱交換器でデシカントの再生に必要な温度まで加熱した再生空気は、前記デシカントローターに供給してデシカントを再生し、その後大気中に排出することを特徴とするハイブリッド型デシカント空調システム。
【請求項６】
空調対象室内に送り込むための処理空気は、デシカントローターに導いて除湿し、更に、顕熱熱交換器で冷却し、更に、燃料電池から排出される水を蒸発水とする処理空気側蒸発冷却器で冷却してから空調対象室内に供給し、空調対象室内からとり出した再生空気は、再生空気側蒸発冷却器で冷却し、前記顕熱熱交換器で処理空気を冷却し、前記燃料電池から排出される排熱を熱源とする排熱熱交換器で加熱したのち、デシカントローターに供給してデシカントを再生し、その後大気中に排出し、前記燃料電池は、圧縮式冷凍機の駆動源に電力を供給し、この燃料電池から反応時に排出される水は、前記処理空気側蒸発冷却器に導入して処理空気の冷却に供し、前記空調対象室内からは再生空気とは別に空気又は冷媒をとり出し、この空気又は冷媒は、前記圧縮式冷凍機の蒸発器を経由させて冷却を行い、その後、空調対象室内に戻し、冷房を行うことを特徴とするハイブリッド型デシカント空調システム。
【請求項７】
空調対象室内に送り込むための処理空気ラインは、デシカントローターで除湿し、更に、顕熱熱交換器で冷却したのち、空調対象室内に供給し、前記空調対象室内からとり出した再生空気は、前記顕熱熱交換器と排熱熱交換器を経由させることにより加熱し、その上で、前記デシカントローターに供給してデシカントを再生し、その後、大気中に排出し、空調対象室内の冷房用に用いられる吸収式冷凍機の蒸発器は、前記空調対象室内に設け、この吸収式冷凍機の駆動熱源にはマイクロガスタービンの排熱を用い、この吸収式冷凍機から排出される排ガスは、前記排熱熱交換器に導いて再生空気を加熱したのち大気中に排出することを特徴とするハイブリッド型デシカント空調システム。
【請求項８】
空調対象室内に送り込むための処理空気は、デシカントローターで除湿したのち、顕熱熱交換器で冷却してから空調対象室内に供給し、再生空気は、前記顕熱熱交換器で処理空気を冷却し、更に圧縮式冷凍機の駆動源から排出される排熱を熱源とする排熱熱交換器で加熱し、前記デシカントローターに供給してデシカントを再生し、その後大気中に排出し、更に、前記空調対象室内からは、別に冷却用空気をとり出し、この空気は、前記圧縮式冷凍機の蒸発器で冷却した後、前記顕熱熱交換器から空調対象室内に供給される処理空気に合流させてこの処理空気の冷却を行い、この冷却された処理空気を空調対象室内に供給することを特徴とするハイブリッド型デシカント空調システム。
【請求項９】
空調対象室内に送り込むための処理空気は、デシカントローターで除湿したのち、顕熱熱交換器で冷却してから空調対象室内に供給し、再生空気ラインは、圧縮式冷凍機の蒸発器で冷却したのち、前記顕熱熱交換器で処理空気を冷却し、更に、前記圧縮式冷凍機の駆動源から排出される排熱を熱源とする排熱熱交換器で加熱したのち、前記デシカントローターに供給してデシカントを再生し、その後大気中に排出し、更に、前記空調対象室内からは、別に冷却用空気をとり出し、この冷却用空気は、前記圧縮式冷凍機の蒸発器で冷却したのち、前記顕熱熱交換器から空調対象室内に供給される処理空気に合流させて処理空気の冷却を行い、この冷却された空気を空調室内に供給することを特徴とするハイブリッド型デシカント空調システム。
【請求項１０】
空調対象室内に送り込むための処理空気は、デシカントローターで除湿したのち、顕熱熱交換器で冷却し、更に、圧縮式冷凍機の蒸発器間を冷媒が循環する冷却器で冷却してから空調対象室内に供給し、前記室内からとり出した再生空気は、前記顕熱熱交換器で加熱し、更に、前記圧縮式冷凍機の駆動源から排出される排熱を熱源とする排熱熱交換器で加熱したのち、更に、必要に応じて補助加熱手段で加熱してから前記デシカントローターに供給してデシカントを再生し、その後大気中に排出することを特徴とするハイブリッド型デシカント空調システム。
【請求項１１】
空調対象室内に送り込む処理空気は、デシカントローターで除湿し、更に、顕熱熱交換器で冷却したのち、圧縮式冷凍機の蒸発器で冷却してから空調対象室内に供給し、前記空調対象室内からとり出した再生空気は、前記蒸発器で発生した凝縮水を蒸発水とする蒸発冷却器で冷却したのち、前記顕熱熱交換器で処理空気を冷却し、更に、圧縮式冷凍機の駆動源から排出される排熱を熱源とする排熱熱交換器でデシカントの再生に必要な温度まで加熱し、その後、前記デシカントローターに供給してデシカントを再生し、その後、大気中に排出することを特徴とするハイブリッド型デシカント空調システム。
【請求項１２】
空調対象室内からとり出した処理空気は、圧縮式冷凍機の蒸発器で冷却したのち、デシカントローターで除湿してから空調対象室内に戻し、再生空気は、前記圧縮式冷凍機の冷却器で加熱し、更に前記圧縮式冷凍機の駆動源から排出される排熱を熱源とする排熱熱交換器で加熱してから前記デシカントローターに供給してデシカントを再生し、その後大気中に排出することを特徴とするハイブリッド型デシカント空調システム。
【請求項１３】
空調対象室内に送り込むための処理空気は、デシカントローターで除湿し、更に、顕熱熱交換器で冷却したのち、空調対象室内に供給し、前記空調対象室内からとり出した再生空気は、前記顕熱熱交換器で処理空気を冷却したのち、圧縮式冷凍機の冷却器で加熱し、更に圧縮式冷凍機の駆動源から排出される排熱を熱源とする排熱熱交換器で加熱したのち、前記デシカントローターに供給してデシカントを再生し、その後、大気中に排出し、更に、前記空調対象室内からは、別に冷却空気又は冷媒をとり出し、この冷却用空気又は冷媒を前記圧縮式冷凍機の蒸発器で冷却して空調対象室内に戻し、空調対象室内を冷房することを特徴とするハイブリッド型デシカント空調システム。
【請求項１４】
空調対象室内に送り込むための処理空気は、デシカントローターで除湿し、更に、顕熱熱交換器で冷却して空調対象室内に供給し、前記空調対象室内からとり出した再生空気は、前記顕熱熱交換器で処理空気を冷却した後、前記圧縮式冷凍機の外部放熱機能付冷却器で加熱し、更に、前記圧縮式冷凍機の駆動源から排出される排熱を熱源とする排熱熱交換器で加熱した後、前記デシカントローターに供給してデシカントを再生し、その後大気中に排出し、更に、前記空調対象室内からは、別に冷却空気又は冷媒とり出し、この冷却用空気又は冷媒を前記圧縮式冷凍機の蒸発器で冷却して再び前記空調対象室内に戻して空調対象室内の冷房を行うことを特徴とするハイブリッド型デシカント空調システム。
【請求項１５】
請求項３、４、６、８、９、１０、１１、１２、１３、１４に記載の圧縮式冷凍機の冷媒には、フロン系又はＣＯ２が冷媒として用いられていることを特徴とするハイブリッド型デシカント空調システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスエンジン、マイクロガスタービン、燃料電池、吸収式冷凍機に代表される排熱を伴う機器と併合した所謂ハイブリッド型デシカント空調システムに関し、更に詳しくは、システム効率の向上と中型及び大型の空調システム以外に、小型化が命題となるルームエアコンとかカーエアコン等のような小型のシステムにも実用化が可能なハイブリッド型デシカント空調システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ハイブリッド型デシカント空調システムとしては、ガスエンジンやマイクロガスタービン等を用いて圧縮式冷凍機を駆動し、この冷凍回路の蒸発器でデシカントにより除湿されて高温となった処理空気（供給空気）を設定温度まで低下させて室内に供給し、一方、室内からとり出した再生空気は、デシカントローターに入る直前に前記ガスエンジン等から排出される排熱（例えば排気熱・冷却水熱）でデシカントの再生に必要な温度まで加熱してデシカントローターに供給し、デシカントの再生に供すると云う方式のものが一般に知られている。また、これらのシステムに太陽熱やゴミ焼却熱、燃料電池、コージェネレーションシステムからの排熱等を採り入れて再生空気の加熱に用いたりする例も知られている。
以上のような構成のハイブリッド型デシカント空調システムは、何れも効率化を目的としているが、次のような問題がある。
【０００３】
１．デシカント空調システム側と併合するシステム側との間には、当然のこととして負荷変動があるため、この負荷変動に追従して双方をバランス良く運転することが効率のアップにつながる。しかし、この負荷変動に対応して双方を効率良く運転することは非常に難しく、この結果、空調の快適性が損なわれたり
、トータルで見ると、エネルギー効率はそれ程高くならない。
【０００４】
２．空調対象はスーパーマーケットであったり、オフィスであったり、劇場であったりして、例えば商品の品揃えや室内の広さ、お客さんの数、照明、あるいはＰＣに代表される機械類の数等から、オフィスを除き空調負荷は、一日を通した場合、あるいは季節により大きく変動する。一方、デシカント空調システムだけでこの負荷変動に対応しようとした場合、このデシカント空調システムは大型のものを設備して余力を持たせ、負荷に応じて制御する必要があるが、この場合に、例えば燃料電池と併合させてこの排熱を加熱器の熱源に用いた場合には、燃料電池の運転をデシカント空調システム側に合わせて排熱を適正に
制御する必要がある。
【０００５】
３．ハイブリッド型デシカント空調システムの問題点として、その構成上の必然から、ある程度の大型化は仕方がないところであるが、この空調システムを一般家庭のルームエアコンとして利用したり、カーエアコン等として用いるため
には、効率化に併せて、更なる小型化が必須である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は斯る点に鑑みて提供されるものであって、その目的は、除湿効率とシステムの効率のアップを図り、負荷変動に効率良く対応し、併せて、中型や大型のシステム以外に、ルームエアコンやカーエアコンのように、小型化が要求される空調用にも実用化の道を開くハイブリッド型デシカント空調システムを提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明においては、ハイブリッド型デシカント空調システムにおいて、圧縮式冷凍機を組み合わせて用いるデシカント空調システムにおいて、前記圧縮式冷凍機の作動冷媒にＣＯ２を用いて成り、除湿と冷房効率を高め、且つシステムの小型化を可能にしたことを特徴とするものである。
この発明によると、冷媒としてＣＯ２を用いたことにより、環境に対して無害であり、安全性を高めることができる。また、従来のフロン系冷媒に比較して臨界圧力が低い分、冷却器においてより多くの高温の冷却熱の回収が可能となる。
【０００８】
更に、請求項２に記載の発明においては、ハイブリッド型デシカント空調システムにおいて、空調対象室内に送り込むための処理空気は、先ずデシカントローターに導いて除湿し、この除湿により高温となった処理空気は、顕熱熱交換器を通過させることにより再生空気で冷却し、更に、圧縮式冷凍機の冷凍回路に設けられた蒸発器を通過させることにより適温に冷却して前記空調対象室内に供給し、一方、前記空調対象室内からとり出した再生空気は、水蒸発冷却器で冷却し、この冷却された再生空気は、前記顕熱熱交換器を通過させて前記処理空気を冷却したのち、更に、前記圧縮式冷凍機の冷凍回路に設けられた冷却器（凝縮器）を通過させて加熱し、更に、前記圧縮式冷凍機の駆動源から排出される排熱を熱源とする排熱熱交換器でデシカントの再生に必要な温度になるまで加熱したのち、前記デシカントローターに供給してデシカントを再生し、その後排気する構成のハイブリッド型デシカント空調システムにおいて、前記圧縮式冷凍機の作動冷媒にはＣＯ２が用いられていることを特徴とするものである。
この発明によると、冷媒としてＣＯ２を用いたことにより、環境に対して無害であり、安全性を高めることができる。また、従来のフロン系冷媒に比較して臨界圧力が低い分、冷却器においてより多くの高温の冷却熱の回収が可能となる。このことにより、圧縮式冷凍機の小型化と、駆動エネルギーの節約によるシステム効率の向上が可能となる。
【０００９】
更に、請求項３に記載の発明においては、ハイブリッド型デシカント空調システムにおいて、空調対象室内からとり出した処理空気を圧縮式冷凍機の蒸発器で冷却した後、デシカントローターに導いて除湿し、これを直接前記空調対象室内に戻して空調を行い、一方、デシカントの再生空気は、大気中からとり込んで前記圧縮式冷凍機の凝縮器で加熱し、更に、前記圧縮式冷凍機の駆動源から排出される排熱を熱源とする排熱熱交換器でデシカントの再生に必要な温度になるまで加熱したのち、前記デシカントローターに供給してデシカントを再生し、その後排気することを特徴とするものである。
この発明によると、室内空気を直接とり込んで圧縮式冷凍機の蒸発器でこの空気を冷却し、その後デシカントローターで除湿を行い、室内に戻すため、カーエアコンのような、小型のシステムとしての実用化が可能である。
なお、本発明において、圧縮式冷凍機の冷媒として、フロン系以外にＣＯ２を用いることもでき、この冷媒の選択は任意である。
【００１０】
更に、請求項４に記載の発明においては、ハイブリッド型デシカント空調システムにおいて、空調対象室内からとり出した処理空気は、デシカントローターで除湿したのち、顕熱熱交換器で加熱し、更に圧縮式冷凍機の蒸発器間を循環する冷媒が導入されている冷却器で冷却し、その後前記空調対象室内に戻し、更に、前記処理空気は、前記デシカントローターの前で一部分流し、この分流した処理空気を再生空気となして前記圧縮式冷凍機を駆動する駆動源から排出される排熱を熱源とする排熱熱交換器でデシカントの再生に必要な温度になるまで加熱したのち、前記デシカントローターに供給してデシカントを再生し、更に、前記顕熱熱交換器で前記処理空気と熱交換したのち、前記顕熱熱交換器と冷却器間において処理空気に合流させて空調対象室内に戻すことを特徴とするものである。
この発明によると、外部から処理空気をとり入れる必要がなく、又、処理空気ラインから再生空気ラインを分岐するまでの間の空気流路は一系列のため、システムの簡素化が図られて小型化が可能となる。また、処理空気ライン側に廻った室内空気は、デシカントの再生後、再び処理空気ラインに戻され、処理空気と一緒に圧縮式冷凍機側の蒸発器との間で冷媒が循環する冷却器を通過し、室内に戻るため、システムでの処理空気及び再生空気は、すべて室内空気で完結する。この結果、システムは簡素化されて小型化が可能になる。
なお、本発明において、圧縮式冷凍機の冷媒として、フロン系以外にＣＯ２を用いることもでき、この冷媒の選択は任意である。
【００１１】
更に、請求項５に記載の発明においては、ハイブリッド型デシカント空調システムにおいて、空調対象室内からとり出した処理空気は、デシカントローターに導いて除湿し、更に、排熱熱交換器を通過させることにより加熱し、更に圧縮機で加圧し、更に顕熱熱交換器で再生空気により冷却し、更に、膨張機を経由して膨張を行うことにより温度を低下させて空調対象室内に戻し、更に、前記顕熱熱交換器でデシカントの再生に必要な温度まで加熱した再生空気は、前記デシカントローターに供給してデシカントを再生し、その後大気中に排出することを特徴とするものである。
本発明によると、室内から処理空気をとり出し、除湿後、圧縮機で圧縮を行い、更に膨張機で膨張を行い、この空気を室内において蒸発させて室内の空気を冷却するため、動作流体は、室内空気のみとなる。この結果、圧縮式冷凍機が独立して存在しないため、システムの小型化と、脱フロンが可能となる。
【００１２】
更に、請求項６に記載の発明においては、ハイブリッド型デシカント空調システムにおいて、空調対象室内に送り込むための処理空気は、デシカントローターに導いて除湿し、更に、顕熱熱交換器で冷却し、更に、燃料電池から排出される水を蒸発水とする処理空気側蒸発冷却器で冷却してから空調対象室内に供給し、空調対象室内からとり出した再生空気は、再生空気側蒸発冷却器で冷却し、前記顕熱熱交換器で処理空気を冷却し、前記燃料電池から排出される排熱を熱源とする排熱熱交換器で加熱したのち、デシカントローターに供給してデシカントを再生し、その後大気中に排出し、前記燃料電池は、圧縮式冷凍機の駆動源に電力を供給し、この燃料電池から反応時に排出される水は、前記処理空気側蒸発冷却器に導入して処理空気の冷却に供し、前記空調対象室内からは再生空気とは別に空気又は冷媒をとり出し、この空気又は冷媒は、前記圧縮式冷凍機の蒸発器を経由させて冷却を行い、その後、空調対象室内に戻し、冷房を行うことを特徴とするものである。
本発明によると、燃料電池から排出される水をデシカントシステムにおいて、処理空気用蒸発冷却器に用いることにより、カーエアコンのように、他に水を求めることが困難な空調システムにおいて有効である。また、燃料電池コージェネレーションシステムとデシカント空調システムの組み合わせにおいては、燃料電池の反応時に排出される水を処理空気の蒸発冷却器に用い、一方、圧縮式冷凍機の蒸発器で得られる冷熱は、処理空気ラインとは別に設けた冷房回路の冷熱源として用いているため、特に大型の室内用空調に適している。
なお、本発明において、圧縮式冷凍機の冷媒として、フロン系以外に、ＣＯ２を用いることもでき、この冷媒の選択は任意である。
【００１３】
更に、請求項７に記載の発明においては、ハイブリッド型デシカント空調システムにおいて、空調対象室内に送り込むための処理空気ラインは、デシカントローターで除湿し、更に、顕熱熱交換器で冷却したのち、空調対象室内に供給し、前記空調対象室内からとり出した再生空気は、前記顕熱熱交換器と排熱熱交換器を経由させることにより加熱し、その上で、前記デシカントローターに供給してデシカントを再生し、その後、大気中に排出し、空調対象室内の冷房用に用いられる吸収式冷凍機の蒸発器は、前記空調対象室内に設け、この吸収式冷凍機の駆動熱源にはマイクロガスタービンの排熱を用い、この吸収式冷凍機から排出される排ガスは、前記排熱熱交換器に導いて再生空気を加熱したのち大気中に排出することを特徴とするものである。
本発明によると、マイクロガスタービンから排出される排熱は高温のため、これを吸収式冷凍機の駆動用熱源として用いることができる。この結果、ハイブリッド型デシカント空調システムにおいて、吸収式冷凍機との組み合わせが可能となり、システムの多様化が図れる。更に、吸収式冷凍機を出た排熱は、再生空気の加熱用に用いることにより、熱エネルギーの有効利用を図ることができる。
また、室内の冷房は、吸収式冷凍機で行うため、負荷変動に対する追従性が良く、小型から大型の室内の冷房用に適用が可能である。
【００１４】
更に、請求項８に記載の発明においては、ハイブリッド型デシカント空調システムにおいて、空調対象室内に送り込むための処理空気は、デシカントローターで除湿したのち、顕熱熱交換器で冷却してから空調対象室内に供給し、再生空気は、前記顕熱熱交換器で処理空気を冷却し、更に圧縮式冷凍機の駆動源から排出される排熱を熱源とする排熱熱交換器で加熱し、前記デシカントローターに供給してデシカントを再生し、その後大気中に排出し、更に、前記空調対象室内からは、別に冷却用空気をとり出し、この空気は、前記圧縮式冷凍機の蒸発器で冷却した後、前記顕熱熱交換器から空調対象室内に供給される処理空気に合流させてこの処理空気の冷却を行い、この冷却された処理空気を空調対象室内に供給することを特徴とするものである。
本発明によると、処理空気の冷却を室内からとり出した空気を圧縮式冷凍機の蒸発器で冷却し、これを処理空気に混合して処理空気の温度を低下させて室内に送り込むため、処理空気ラインに水等を熱源とする蒸発冷却器を取り付けることが不要になると共に蒸発用の水を他に求める必要がないため、システムの小型化が可能となる。また、室内からとり出した空気を冷却してこれを処理空気に混入して再び室内に戻すため、デシカントローターの負荷が小さくて済み、このデシカントローターの寿命にも好影響を与えることができる。
なお、本発明において、圧縮式冷凍機の冷媒として、フロン系以外に、ＣＯ２を用いることもでき、この冷媒の選択は任意である。
【００１５】
更に、請求項９に記載の発明においては、ハイブリッド型デシカント空調システムにおいて、空調対象室内に送り込むための処理空気は、デシカントローターで除湿したのち、顕熱熱交換器で冷却してから空調対象室内に供給し、再生空気ラインは、圧縮式冷凍機の蒸発器で冷却したのち、前記顕熱熱交換器で処理空気を冷却し、更に、前記圧縮式冷凍機の駆動源から排出される排熱を熱源とする排熱熱交換器で加熱したのち、前記デシカントローターに供給してデシカントを再生し、その後大気中に排出し、更に、前記空調対象室内からは、別に冷却用空気をとり出し、この冷却用空気は、前記圧縮式冷凍機の蒸発器で冷却したのち、前記顕熱熱交換器から空調対象室内に供給される処理空気に合流させて処理空気の冷却を行い、この冷却された空気を空調室内に供給することを特徴とするものである。
本発明によると、上記した請求項８に係る発明の作用効果に併せて、再生空気ラインに蒸発冷却器を取り付けたことにより、ここで再生空気の冷却が行われることから、システム効率のアップを図ることが可能である。
なお、本発明において、圧縮式冷凍機の冷媒として、フロン系以外に、ＣＯ２を用いることもでき、この冷媒の選択は任意である。
【００１６】
更に、請求項１０に記載の発明においては、ハイブリッド型デシカント空調システムにおいて、空調対象室内に送り込むための処理空気は、デシカントローターで除湿したのち、顕熱熱交換器で冷却し、更に、圧縮式冷凍機の蒸発器間を冷媒が循環する冷却器で冷却してから空調対象室内に供給し、前記室内からとり出した再生空気は、前記顕熱熱交換器で加熱し、更に、前記圧縮式冷凍機の駆動源から排出される排熱を熱源とする排熱熱交換器で加熱したのち、更に、必要に応じて補助加熱手段で加熱してから前記デシカントローターに供給してデシカントを再生し、その後大気中に排出することを特徴とするものである。
本発明によると、圧縮式冷凍機の蒸発器で発生した冷熱を用いて処理空気を直接冷却することにより、冷房負荷に良く対応できるばかりでなく、デシカントの再生空気をガスを熱源として加熱しているため、デシカントの再生温度が低い場合に、この温度を上昇させて再生率を高め、結果として処理空気の除湿率を高めることができる。
なお、本発明において、圧縮式冷凍機の冷媒として、フロン系以外に、ＣＯ２を用いることもでき、この冷媒の選択は任意である。
【００１７】
更に、請求項１１に記載の発明においては、ハイブリッド型デシカント空調システムにおいて、空調対象室内に送り込む処理空気は、デシカントローターで除湿し、更に、顕熱熱交換器で冷却したのち、圧縮式冷凍機の蒸発器で冷却してから空調対象室内に供給し、前記空調対象室内からとり出した再生空気は、前記蒸発器で発生した凝縮水を蒸発水とする蒸発冷却器で冷却したのち、前記顕熱熱交換器で処理空気を冷却し、更に、圧縮式冷凍機の駆動源から排出される排熱を熱源とする排熱熱交換器でデシカントの再生に必要な温度まで加熱し、その後、前記デシカントローターに供給してデシカントを再生し、その後、大気中に排出することを特徴とするものである。
本発明によると、圧縮式冷凍機の蒸発器を処理空気ラインに取り付けて、処理空気を直接冷却し、併せて、蒸発器で発生した凝縮水を再生空気ラインに取り付けた蒸発冷却器の水として供給することにより、システム効率を高めることができる。
なお、本発明において、圧縮式冷凍機の冷媒として、フロン系以外に、ＣＯ２を用いることもでき、この冷媒の選択は任意である。
【００１８】
更に、請求項１２に記載の発明においては、ハイブリッド型デシカント空調システムにおいて、空調対象室内からとり出した処理空気は、圧縮式冷凍機の蒸発器で冷却したのち、デシカントローターで除湿してから空調対象室内に戻し、再生空気は、前記圧縮式冷凍機の冷却器で加熱し、更に前記圧縮式冷凍機の駆動源から排出される排熱を熱源とする排熱熱交換器で加熱してから前記デシカントローターに供給してデシカントを再生し、その後大気中に排出することを特徴とするものである。
本発明によると、室内から処理空気をとり出し、この空気を圧縮式冷凍機の蒸発器で除湿前に冷却し、その後デシカントローターで除湿を行い、室内に戻し、再生空気は圧縮式冷凍機の冷却器で加熱し、更に排熱で加熱してデシカントローターに供給されるため、システムは簡素化されて特に小型の空調システムに適している。
なお、本発明において、圧縮式冷凍機の冷媒として、フロン系以外に、ＣＯ２を用いることもでき、この冷媒の選択は任意である。
【００１９】
更に、請求項１３に記載の発明においては、ハイブリッド型デシカント空調システムにおいて、空調対象室内に送り込むための処理空気は、デシカントローターで除湿し、更に、顕熱熱交換器で冷却したのち、空調対象室内に供給し、前記空調対象室内からとり出した再生空気は、前記顕熱熱交換器で処理空気を冷却したのち、圧縮式冷凍機の冷却器で加熱し、更に圧縮式冷凍機の駆動源から排出される排熱を熱源とする排熱熱交換器で加熱したのち、前記デシカントローターに供給してデシカントを再生し、その後、大気中に排出し、更に、前記空調対象室内からは、別に冷却空気又は冷媒をとり出し、この冷却用空気又は冷媒を前記圧縮式冷凍機の蒸発器で冷却して空調対象室内に戻し、空調対象室内を冷房することを特徴とするものである。
本発明によると、再生空気は圧縮式冷凍機の冷却器で加熱し、冷房ライン内の空気又は冷媒としての水は蒸発器で冷却される。この結果、システム効率の向上が図られる。
なお、本発明において、圧縮式冷凍機の冷媒として、フロン系以外に、ＣＯ２を用いることもでき、この冷媒の選択は任意である。
【００２０】
更に、請求項１４に記載の発明においては、ハイブリッド型デシカント空調システムにおいて、空調対象室内に送り込むための処理空気は、デシカントローターで除湿し、更に、顕熱熱交換器で冷却して空調対象室内に供給し、前記空調対象室内からとり出した再生空気は、前記顕熱熱交換器で処理空気を冷却した後、前記圧縮式冷凍機の外部放熱機能付冷却器で加熱し、更に、前記圧縮式冷凍機の駆動源から排出される排熱を熱源とする排熱熱交換器で加熱した後、前記デシカントローターに供給してデシカントを再生し、その後大気中に排出し、更に、前記空調対象室内からは、別に冷却空気又は冷媒とり出し、この冷却用空気又は冷媒を前記圧縮式冷凍機の蒸発器で冷却して再び前記空調対象室内に戻して空調対象室内の冷房を行うことを特徴とするものである。
本発明によると、上記請求項１３に記載した効果に併せて、冷却器の一部の高温の熱を用いて低温の熱は外部に放熱することにより、負荷変動に安定的に対応することができる。
【００２１】
更に、請求項１５に記載の発明においては、ハイブリッド型デシカント空調システムにおいて、請求項３、４、６、８、９、１０、１１、１２、１３、１４に記載の圧縮式冷凍機の冷媒には、フロン系又はＣＯ２が冷媒として用いられていることを特徴とするものである。
本発明において、請求項１、２に併せて、請求項３、４、６、８、９、１０、１１、１２、１３、１４に記載の圧縮式冷凍機用の冷媒として、フロン系以外に、ＣＯ２を用いることもでき、この冷媒の選択は任意である。
【００２２】
【発明の実施の形態】
【実施例１】
本実施例１は、ＣＯ２を冷媒に用いた圧縮式冷凍機をデシカントシステムに組み合わせて効率のアップを図るシステムであって、請求項１、２に記載した発明の実施例となるものである。
本実施例１は、図１に示されている。この図１において、１はデシカント空調システムであって、このデシカント空調システム１は、空調対象室内３に至る処理空気ライン２と、室内３から空気をとり込む再生空気ライン４と、前記処理空気ライン２の空気とり込み側から順に取り付けられたデシカントローター５、顕熱熱交換器６、蒸発器７と、前記再生空気ライン４に室内３側から順に取り付けられた蒸発冷却器９、前記顕熱熱交換器６、後述する圧縮式冷凍機の冷却器（凝縮器）８、及び排熱熱交換器１０、前記デシカントローター５から成る。なお、蒸発器９の蒸発水には、蒸発器７で凝縮した水が用いられる。
【００２３】
１１はＣＯ２を作動冷媒とする圧縮式冷凍機であって、この圧縮式冷凍機１１の冷凍回路１２には、ガスエンジン又はマイクロガスタービンその他の駆動源１５により駆動されるコンプレッサ１３が取り付けられていて、このコンプレッサ１３で圧縮された冷媒は、前記冷却器９、膨張弁１４、前記蒸発器７を経由してコンプレッサ１３に戻る。そして、上記圧縮式冷凍機１１の駆動源１５から排出される排熱は、前記排熱熱交換器１０に供給されて再生空気ライン４を経由してデシカントローター５に至る再生空気をデシカントの再生に必要な温度まで加熱するために利用される。
【００２４】
本実施例１において、処理空気は、処理空気ライン２を介して大気中から取り込まれ、最終的には低温、低湿度となって室内３に供給される空気である。一方、デシカントローター５を通過し、この間に処理空気から水分を吸着したデシカントの再生に用いられる再生空気は、再生空気ライン４を介して室内３から取り出され、デシカントローター５においてデシカントの乾燥すなわち再生を行うために用いられる空気である。したがって、この再生空気にとっては加湿されることとなる。更に具体的にデシカントサイクルを説明すると、大気中から取り入れられた高温多湿の処理空気は、デシカントローター５に供給される。ここで、デシカントにより水分を吸着され、乾燥（除湿）された処理空気は、デシカントローター５から送出される。このデシカントローター５から送出される処理空気は、先述したようにデシカントに水分を吸着される際の吸着熱等により加熱されることとなる。このようにして低湿高温となった処理空気は、次に顕熱熱交換器６において再生空気と熱交換を行うことによって温度が下げられる。この状態では、室内３に供給されるには十分に温度が低下していないため、蒸発器７において冷凍回路１２内を駆動する冷媒の蒸発潜熱により冷却され、その上で室内３に供給される。室内３を冷却した空気は、再生空気として再生空気ライン４から室外に排出されることとなる。この再生空気は、まず、蒸発冷却器８で外部から導入した水の蒸発潜熱で冷却されて温度が低下する。次に、顕熱熱交換器６で処理空気の冷却を行い、温度が上昇する。その後、冷却器９で凝縮潜熱により加熱されたのち、更に排熱熱交換器１０で駆動源１５から排出された排熱でデシカントローター５におけるデシカントの再生に必要な温度にまで昇温され、デシカントローター５でデシカントの再生（乾燥作用）を行い、加湿（吸湿）され、その後大気中に排出される。なお、デシカントローター５において、デシカントの再生に必要な温度は８０℃程度である。
本実施例１によると、ＣＯ２を圧縮式冷凍機の冷媒として用いていることにより、圧縮式冷凍機の効率のアップと安全性を高めることができる。
【００２５】
【実施例２】
本実施例２は、空調対象室内から処理空気をとり出して除湿と冷却を行って再び室内に戻すように構成したものであって、請求項３に記載した発明の実施例となるものである。
本実施例２は、図２に示されている。この図２において、処理空気ライン２は、空調対象室内３にとり込み側が結ばれていて、再び室内３に戻る構成である。そして、この処理空気ライン２には、とり込み側から順に圧縮式冷凍機１１の冷凍回路１２の蒸発器７、デシカントローター５が取り付けられている。再生空気ライン４には、大気とり込み側から順に前記冷凍回路１２の凝縮器（冷却器）９、冷凍回路１２のコンプレッサ１３を駆動するガスエンジン又はマイクロガスタービン等の駆動源１５から排出される排熱を導入して再生空気ライン４内を通過する再生空気を加熱する排熱熱交換器１０、前記デシカントローター５が取り付けられている。図２において、１４は膨張弁である。
【００２６】
この実施例２においては、室内３の空気は、処理空気ライン４を経由して外に一旦とり出されたのち、この処理空気は、圧縮式冷凍機１１の冷媒回路１２内の蒸発器７において、蒸発潜熱で冷却され、次に、デシカントローター５において除湿されたのち、室内３に戻されて空調が行われる。
【００２７】
一方、再生空気は、大気中から再生空気ライン４にとり込まれたのち、圧縮式冷凍機１１の冷媒回路１２の凝縮器９において凝縮潜熱で加熱され、更に、駆動源１５からの排熱をとり込む排熱熱交換器１０を通過してデシカントの再生に必要な温度に加熱されてデシカントローター５内に供給され、デシカントの再生を行い、その後大気中に排出される。
本実施例２は、処理空気を大気中からとり込まないため、例えば、室内空気を循環させて空調を行うタイプのカーエアコン等として最適であり、システム構成も簡単なため、小型化が可能であり、制御も簡単化できる。
【００２８】
【実施例３】
本実施例３は、空調対象室内から処理空気をとり出して除湿と冷却を行い、更に、このとり出した空気の一部を分岐して再生空気として用いた後、再び処理空気に合流させて室内に戻すものであって、請求項４に記載した発明の実施となるものである。
本実施例３は、図３に示されている。この図３において、処理空気ライン２は、室内３からとり出され、途中で再生空気ライン４が分岐部１９で分岐され、その後、前記再生空気ライン４は再び処理空気ライン２に合流する構成となっている。そして、処理空気ライン２には、とり出し側から順にデシカントローター５、潜熱熱交換器６、圧縮式冷凍機１１の蒸発器７を循環する冷却冷媒循環回路１６の冷却器１７が取り付けられている。なお、前記冷却冷媒循環回路１６には、循環ポンプの図示が省略されている。
【００２９】
一方、前記再生空気ライン４には、分岐部１９側から順に圧縮式冷凍機１１のコンプレッサー１３を駆動する駆動源１５から排出される排熱をとり込む排熱熱交換器１０、デシカントローター５、顕熱熱交換器６が取り付けられていて、この再生空気ライン４は、処理空気ライン２において、顕熱熱交換器６と冷却器１７間において合流部１８で結ばれていて、処理空気に再生空気が合流する構成となっている。
図３において、２０は、前記顕熱熱交換器６で凝縮した水を排出するための排水ライン、８は凝縮器、１４は膨張弁である。
【００３０】
上記実施例３おいては、室内３からとり出された処理空気は、デシカントローター５で除湿された後、顕熱熱交換器６で冷却され、その後、再生空気ライン４からの再生空気が合流部１８で合流し、その後、冷却器１７で冷却されて室内３に戻り、室内３を空調する。
分岐部１９で分岐され、再生空気ライン４側に流れた再生空気は、排熱熱交換器１０でデシカントの再生に必要な温度まで加熱された後、デシカントローター１０に供給されてデシカントの再生を行い、次に排熱熱交換器６で処理空気と熱交換して冷却し、合流部１８で処理空気ライン２に合流し、先程の冷却器１７で冷却されて室内３に戻り、空調に供される。
【００３１】
圧縮式冷凍機１１のコンプレッサ１３は、駆動源１５で駆動され、冷凍回路１２内の作動冷媒（ＣＯ２又はフロン系又はその他の自然冷媒）を圧縮し、凝縮器８で凝縮したのち、膨張弁１４で膨張し、蒸発器７で蒸発し、この蒸発潜熱で冷却冷媒循環回路１６内の冷媒を冷却する。この冷却された冷媒は、前記冷却器１７において室内３に戻る処理空気を冷却する。
本実施例３によると、処理空気及び再生空気を外部からとり込んだり、外部に排出しないため、この給排気経路がいらないことから、システムの小型化が可能である。但し、除湿の際の水分は冷却除湿の場合のように排水ライン２０から系外に排出する必要がある。
【００３２】
【実施例４】
本実施例４は、空調対象室内の空気が圧縮式冷凍機の作動流体として直接機能し、併せて除湿と空調が行われるように構成したもので、請求項５に記載した発明の実施例となるものである。本実施例４は、図４に示されている。この図４において、室内３からとり出された処理空気ライン２には、とり出し側から順にデシカントローター５、駆動源１５で駆動される排熱熱交換器１０、膨張機２１が取り付けられていて、再び室内３に戻る構成となっている。
一方、外気をとり込む再生空気ライン４には、とり込み側から順に前記顕熱熱交換器６、デシカントローター５が取り付けられていて、再生空気は、大気中に排出される構成となっている。
【００３３】
上記実施例においては、室内３内からとり出された処理空気は、処理空気ライン２からデシカントローター５内に入り、ここで除湿されたのち、排熱熱交換器１０で加熱され、次に、圧縮機１３で加圧されて顕熱熱交換器６内に入り、再生空気に熱を与え、膨張機２１で膨張冷却されたあと、室内３内に供給される。
一方、再生空気は、顕熱熱交換器６でデシカントの再生温度まで加熱されたのち、デシカントローター５に供給されてデシカントを再生したあと、大気中に排出される。
本実施例４は、処理空気が圧縮式冷凍機１１の作動流体となることから、空気のみがシステムで使われており、脱フロンとして有効であると共にシステムが簡素化されているため、小型化によりカーエアコン等に有効である。
【００３４】
【実施例５】
本実施例５は、燃料電池から排出される水をデシカントシステムにおいて、処理空気の冷却に用い、更に、空調対象室には、別回路として圧縮式冷凍機を用いた冷房回路を付加したもので、請求項６に記載した発明の実施例となるものである。本実施例５は、図５に示されている。この図５において、処理空気ライン２には、空気とり込み側から順にデシカントローター５、顕熱熱交換器６、蒸発冷却器２５が取り付けられている。
一方、再生空気ライン４には、とり出し側から順に蒸発冷却器２６、顕熱熱交換器６、燃料電池２２からの排熱を受け入れる排熱熱交換器１０、デシカントローター５が取り付けられている。
【００３５】
また、室内３に別に設けられた冷房回路２３は、室内３から空気又は冷媒をとり出し、圧縮式冷凍機１１の蒸発器７を経由して再び室内３に戻り、空気の場合はそのまま室内に流出し、冷媒の場合は室内３に取り付けた放熱器（ファンコンベクター）２４で室内空気を冷却し、再び冷房回路２３に戻る構成となっている。
燃料電池２２は、水素と酸素の反応で電気を発生し、この電気で圧縮式冷凍機１１のコンプレッサー１３を駆動し、また、水素と酸素の反応時に発生する高温の排熱は、前記した排熱熱交換器１０に送り出されて再生空気の加熱に用いられる。
また、上記した燃料電池２２において水素と酸素の反応時に発生した水は、導水ライン２７を経由して前記した蒸発冷却器２５に導かれ、蒸発水として用いられる。
【００３６】
上記実施例５においては、室内３に供給される処理空気は、デシカントローター５で除湿されたあと、顕熱熱交換器６で冷却され、更に、蒸発冷却器２５で冷却されて室内３に供給される。
一方、室内３からとり出された再生空気は、外部から供給された水が用いられている蒸発器２６で冷却されたあと、顕熱熱交換器６で処理空気を冷却し、次に排熱熱交換器１０で燃料電池２２の排熱でデシカントの再生に必要な温度に加熱され、デシカントローター５に供給されてデシカントの再生を行い、大気中に排出される。
【００３７】
室内３から冷房回路２３でとり出された室内空気は、圧縮式冷凍機１１の蒸発器７で冷却されて再び室内３に戻る。冷媒を用いている場合には、この冷媒が放熱器２４と蒸発器７間を循環することにより、室内３の冷房を行う。
本実施例５は、燃料電池２２から排出される水を処理空気の冷却水として用いていることにより、外部から導入する水が不要又は少なくて済む。そして、燃料電池自動車に本発明を実施化することにより、暖房も含めたカーエアコンの駆動源を燃料電池ですべて賄うことができ、エネルギー効率のアップが可能である。
【００３８】
また、本実施例５のシステムは、冷房回路２３を別に設けることにより、スーパーマーケット等のような大型の店舗において、空調エリアを例えば冷凍食品エリアと常温商品エリアに別け、冷凍食品エリアに冷房回路２３を設けて強力な冷房を行い、その他のエリアは除湿の利いた快適なエリアとしたりして、店舗内を効率的に、そして良好な空調環境に形成する場合に有効である。
【００３９】
【実施例６】
本実施例６は、マイクロガスタービンで発電機を駆動し、このマイクロガスタービンから排出される排熱を吸収式冷凍機の駆動用熱源及び再生空気の加熱源として利用するものであって、請求項７に記載した発明の実施例となるものである。
本実施例６は図７に示されている。この図６において、１は、デシカントシステム、２は処理空気ラインであって、この処理空気ライン２には順にデシカントローター５、顕熱熱交換器６が取り付けられている。
一方、再生空気ライン４には、順に顕熱熱交換器６、排熱熱交換器１０、デシカントローター５が取り付けられている。
【００４０】
また、室内３には別に冷房回路２３が設けられていて、この冷房回路２３は、吸収式冷凍機２９と室内３間に冷媒循環用又は室内空気循環用として用いられており、冷媒循環用にあっては、室内３に放熱器（図示せず）が設けられ、室内空気循環用にあっては、室内３の空気が冷房回路２３内を直接循環して直接冷却される。
吸収式冷凍機２９は、ガスタービン２８から排出される排気を排気ライン３０で送り込まれて来た排熱で作動液（例えばリチュウム溶液）を加熱して駆動する構成となっていて、排気ライン３０は、吸収式冷凍機２９を出たあと、前記排熱熱交換器１０を経由して大気中に排出される。
上記実施例においては、処理空気は、デシカントローター５内で除湿されたあと、顕熱熱交換器６で冷却されて室内３に供給される。
【００４１】
一方、室内３からとり出された再生空気は、顕熱熱交換器６で加熱され、更に、排熱熱交換器１０でデシカントの再生に必要な温度に加熱されてデシカントローター５に供給されてデシカントの再生を行い、大気中に排出される。
冷房回路２３内にとり出された室内３の空気又は冷媒は、吸収式冷凍機２９で冷却されて室内３に戻り、空気の場合は直接室内３に流出し、冷媒の場合には、室内３に取り付けられた放熱器（図示せず）を循環して室内３の冷房を行う。
本実施例によると、マイクロガスタービン２８は低効率であるが、先ず高温の排熱を二重又は三重効用式の吸収式冷凍機２９で用い、低温化した排熱をデシカントシステムの再生空気の加熱に用いるため、マイクロガスタービン２８を効率的に利用することが可能となる。
【００４２】
【実施例７】
本実施例７は、デシカントローターで除湿された処理空気に空調対象室内からとり出した空気を圧縮式冷凍機の蒸発器で冷却し、これを処理空気中に混合して前記室内に供給することにより空調を行うシステムであって、請求項８に記載した発明の実施例となるものである。
本実施例７は、図７に示されている。この図７において、デシカントシステム１の処理空気ライン２には、入り側から順にデシカントローター５、顕熱熱交換器６が取り付けられていて、この先は、空調対象室内３に結ばれている。
一方、室内３からとり出された再生空気ライン４には、とり出し側から順に前記顕熱熱交換器６、圧縮式冷凍機１１の駆動源１５から排出される熱を受け入れる排熱熱交換器１０、デシカントローター５が取り付けられ、この先は大気中に開放されている。
【００４３】
圧縮式冷凍機１１は、冷媒回路１２にコンプレッサ１３、冷却器８、膨張弁１４、蒸発器７が取り付けられていて、前記コンプレッサ１３は、前記駆動源１５（ガスエンジン、マイクロガスタービン等）で駆動される。
３１は、室内３からとり出した冷房回路であって、この冷房回路３１は、前記圧縮式冷凍機１１の蒸発器７を経由して前記処理空気ライン２に三方弁３２を介して結ばれている。
上記実施例によると、処理空気は、処理空気ライン２内に大気中からとり入れられたのち、デシカントローター５において除湿され、次に顕熱熱交換器６で再生空気により冷却されて室内３に供給される。
【００４４】
一方、室内３から再生空気ライン４でとり出された再生空気は、先ず顕熱熱交換器６において処理空気に冷熱を与えて加熱されたのち、排熱熱交換器１０においてデシカントの再生に必要な温度になるまで加熱されたのち、デシカントローター５に供給されてデシカントの再生を行い、大気中に排出される。
室内３から冷房回路３１内にとり込まれた空気は、圧縮式冷凍機１１の蒸発器７において蒸発潜熱により冷却されたのち、三方弁３２で処理空気に合流される。この合流により、除湿され、乾燥された処理空気に冷却された空気が混合することにより温度が低下して、設定された空調温度に調整されて室内３に供給される。三方弁３２は、冷房回路３１から処理空気ライン２に混入する冷却された空気量を制御することによって室内３に供給される空気の温度を調整する。因に、冷房回路３１からの冷却空気の混合量を大方向に制御することで、室内３に供給される処理空気の温度を低温方向に調整し、混合量を小方向に制御することで処理空気の温度を高温方向に調整することができる。
【００４５】
【実施例８】
本実施例８は、デシカントローターで除湿された処理空気に空調対象室内からとり出した空気を圧縮式冷凍機の蒸発器で冷却し、これを処理空気中に混合して前記室内に供給することにより空調を行うシステムであって、請求項９に記載した発明の実施例となるものである。
本実施例８は、図８に示されている。この図８において、デシカントシステム１の処理空気ライン２には、とり入れ側から順にデシカントローター５、顕熱熱交換器６が取り付けられていて、この先は、空調対象室内３に結ばれている。
一方、室内３からとり出され、再生空気ライン４には、とり出し側から順に外部からとり入れた水を蒸発させる蒸発冷却器９、前記顕熱熱交換器６、圧縮式冷凍機１１の駆動源１５から排出される熱を受け入れる排熱熱交換器１０、デシカントローター５が取り付けられ、この先は大気中に開放されている。
【００４６】
圧縮式冷凍機１１は、冷媒回路１２にコンプレッサ１３、冷却器８、膨張弁１４、蒸発器７が取り付けられていて、前記コンプレッサ１３は、前記駆動源１５（ガスエンジン、マイクロガスタービン等）で駆動され、通常の冷凍動作を行う。
３１は、室内３からとり出した冷房回路であって、この冷房回路３１は、前記圧縮式冷凍機１１の蒸発器７を経由して前記処理空気ライン２に三方弁３２を介して結ばれている。
【００４７】
上記実施例によると、処理空気は、処理空気ライン２内に大気中からとり入れられて、デシカントローター５において除湿され、次に顕熱熱交換器６で再生空気により冷却されて室内３に供給される。
一方、室内３から再生空気ライン４でとり出された再生空気は、先ず蒸発冷却器９で冷却されたのち、顕熱熱交換器６において処理空気に冷熱を与えて加熱され、次に、排熱熱交換器１０においてデシカントの再生に必要な温度になるまで加熱されたのち、デシカントローター５に供給されてデシカントの再生を行い、その後、大気中に排出される。
【００４８】
室内３から冷房回路３１内にとり込まれた空気は、圧縮式冷凍機１１の蒸発器７において蒸発潜熱により冷却されたのち、三方弁３２で処理空気に合流する。この合流により、除湿され、乾燥された処理空気に冷却された空気が混合することにより温度が低下して、設定された空調温度に調整されて室内３に供給される。三方弁３２は、冷房回路３１から処理空気ライン２に混入する冷却された空気量を制御することによって室内３に供給される空気の温度を調整する。因に、冷房回路３１からの冷却空気の混合量を大方向に制御することで、室内３に供給される処理空気の温度を低温方向に調整し、混合量を小方向に制御することで処理空気の温度を高温方向に調整することができる。
本実施例８と前記実施例７との違いは、本実施例８の場合、再生空気ライン４に蒸発冷却器９が取り付けられている点であるが、このように、再生空気ライン４に蒸発冷却器９を取り付けることにより、実施例７より更に効率をアップさせることができる。
【００４９】
【実施例９】
本実施例９は、圧縮式冷凍機が負荷変動した際であってもデシカントの再生に必要な温度を再生空気において確保することにより、システム運転の安定化を図ったもので、請求項１０に記載した発明の実施例となるものである。
本実施例９は、図９に示されている。この図９において、デシカントシステム１の処理空気ライン２には、とり入れ側から順にデシカントローター５、顕熱熱交換器６、冷却器３４が取り付けられていて、この先は、空調対象室内３に結ばれている。
一方、室内３からとり出された再生空気ライン４には、とり出し側から順に前記顕熱熱交換器６、圧縮式冷凍機１１の駆動源１５から排出される熱を受け入れる排熱熱交換器１０、補助加熱手段３３、デシカントローター５が取り付けられ、この先は大気中に開放されている。なお、実施例の補助加熱手段３３はガス熱源としているが、その他電気等を熱源としてもよい。
【００５０】
圧縮式冷凍機１１は、冷媒回路１２にコンプレッサ１３、冷却器８、膨張弁１４、蒸発器７が取り付けられていて、前記コンプレッサ１３は、前記駆動源１５（ガスエンジン、マイクロガスタービン等）で駆動され、通常の冷凍動作を行う。３５は、圧縮式冷凍機１１の蒸発器７と処理空気ライン２の冷却器３４間を循環する冷媒循環ラインであって、蒸発器７→冷却器３４と熱移動を行うために設けられている。
上記実施例によると、処理空気は、処理空気ライン２内に大気中からとり入れられて先ずデシカントローター５において除湿され、次に顕熱熱交換器６で再生空気により冷却されたのち、冷却器３４で更に冷却されてから室内３に供給される。
【００５１】
一方、室内３から再生空気ライン４でとり出された再生空気は、先ず顕熱熱交換器６において処理空気に冷熱を与えて加熱されたのち、排熱熱交換器１０においてデシカントの再生に必要な温度になるまで加熱されたのち、デシカントローター５に供給されてデシカントの再生を行ったのち、大気中に排出される。但し、圧縮式冷凍機１１の負荷減少により排熱が十分にとれない場合には、補助加熱手段３３を駆動して再生空気をデシカントの再生に必要な温度になるまで加熱することにより、システムの安定を図る。
【００５２】
【実施例１０】
本実施例１０は、圧縮式冷凍機の蒸発器で直接処理空気を冷却し、更に、再生空気ラインに蒸発冷却器を取り付け、この蒸発冷却器での水を前記蒸発器で発生した水又は外部からの水で確保するものであって、請求項１１に記載した発明の実施例となるものである。
本実施例１０は、図１０に示されている。この図１０において、デシカントシステム１の処理空気ライン２には、とり入れ側から順にデシカントローター５、顕熱熱交換器６、蒸発器７が取り付けられていて、この先は、空調対象室内３に結ばれている。
一方、室内３からとり出された再生空気ライン４には、とり出し側から順に蒸発冷却器９、顕熱熱交換器６、圧縮式冷凍機１１の駆動源１５から排出される熱を受け入れる排熱熱交換器１０、デシカントローター５が取り付けられ、この先は大気中に開放されている。
【００５３】
圧縮式冷凍機１１は、冷媒回路１２にコンプレッサ１３、冷却器８、膨張弁１４、前記蒸発器７が取り付けられていて、前記コンプレッサ１３は、前記駆動源１５（ガスエンジン、マイクロガスタービン等）で駆動され、通常の冷凍動作を行う。
上記実施例によると、処理空気は、処理空気ライン２内に大気中からとり入れられて先ずデシカントローター５において除湿され、次に顕熱熱交換器６で再生空気により冷却されて室内３に供給される。
【００５４】
一方、室内３から再生空気ライン４でとり出された再生空気は、先ず蒸発器７からの凝縮水３６を受け入れて蒸発させ、冷却する蒸発冷却器９で冷却されたのち、顕熱熱交換器６において処理空気に冷熱を与えて加熱されたのち、排熱熱交換器１０においてデシカントの再生に必要な温度になるまで加熱されてから、デシカントローター５に供給されてデシカントの再生を行ったのち、大気中に排出される。
上記実施例において、蒸発冷却器７の蒸発用水として、圧縮式冷凍機１１の蒸発器７で発生した水を利用するとき、外部から水を供給する必要がなく、自己完結型のシステムを成立させることができる。
【００５５】
【実施例１１】
本実施例１１は、大気中からではなく、空調対象室内の空気をとり出して処理空気となし、これを直接、除湿、冷却して室内に戻す極めてシンプルなシステムに関するもので、請求項１２に記載した発明の実施例となるものである。
本実施例１１は図１２に示されている。この図１２において、デシカントシステム１の処理空気ライン２は、室内３から処理空気をとり込み、とり込み側から順に圧縮式冷凍機１１の蒸発器７、デシカントローター５が取り付けられていて、その先端は室内３に結ばれている。
【００５６】
一方、再生空気ライン４は、大気中から再生空気をとり込み、とり込み側から順に圧縮式冷凍機１１の冷却器８、圧縮式冷凍機１１の駆動源１５から排出される排熱を受け入れる排熱熱交換器１０、デシカントローター５、大気開放中となっている。
圧縮式冷凍機１１は、冷媒回路１２、コンプレッサ１３、冷却器８、膨張弁１４、蒸発器７から成り、通常の冷凍動作を行う。
上記実施例によると、室内３から一旦処理空気ライン２にとり込まれた処理空気は、圧縮式冷凍機１１の蒸発器７において冷却されたのち、デシカントローター５で除湿されて室内３に戻る。
【００５７】
一方、大気中から再生ライン４内にとり込まれた再生空気は、圧縮式冷凍機１１の冷却器８で加熱されたのち、排熱熱交換器１０で更に加熱されて、デシカントローター５に供給されてデシカントの再生を行い、大気中に排出される。
本実施例１１によると、処理空気は室内３の空気となり、この空気を圧縮式冷凍機１１の蒸発器７で直接冷却することにより空調が可能であることから、シンプルなシステム構成を実現でき、システムの小型化により、カーエアコン等への適用が可能となる。
【００５８】
【実施例１２】
本実施例１２は、デシカント空調システムに併せて、空調対象室内を別に冷房するための冷房回路を設け、圧縮式冷凍機の冷却器でデシカントの再生空気を加熱し、蒸発器で前記冷房回路内にとり込んだ空調対象室内の空気を冷却又は冷媒を冷却して空調対象室内に返送することにより室内冷房を行うシステム構成であって、請求項１３に記載した発明の実施例となるものである。
本実施例１２は、図１２に示されている。この図１２において、デシカントシステム１の空気処理ライン２には、空気とり込み側から順にデシカントローター５、顕熱熱交換器６が取り付けられていて、その先端は空調対象室内３に結ばれている。
【００５９】
一方、室内３内から再生空気をとり込む再生空気ライン４には、とり込み側から順に顕熱熱交換器６、圧縮式冷凍機１１の冷却器８、圧縮式冷凍機１１のコンプレッサ１３の駆動源１５から排出された排熱を導入する排熱熱交換器１０、デシカントローター５が取り付けられていて、その先端は大気中に開放している。また、室内３には、冷房回路３７が別に設けられていて、この冷房回路３７は、前記圧縮式冷凍機１１の蒸発器７を経由して室内３に戻る構成となっていて、本実施例１２においては、室内３の空気が直接冷房回路３７内に吸引されて冷却されたのち、室内３に戻る構成となっているが、これとは別に、室内３に放熱器（ファンコンベクター）３８を取り付け、冷房回路３７内に冷媒として例えば冷水を注入しておくことにより冷房を行うように構成しても良い。
【００６０】
上記実施例１２によると、処理空気は、大気中から処理空気ライン２内にとり込まれたのち、デシカントローター５で除湿され、顕熱熱交換器６で再生空気により冷却されて室内３に供給される。
一方、室内３から再生空気ライン４内にとり込まれた再生空気は、顕熱熱交換器６で処理空気により温められたのち、圧縮式冷凍機１１の冷却器８で凝縮潜熱より加熱され、更に、排熱熱交換器１０でデシカントの再生に必要な温度になるまで加熱されたのち、デシカントローター５に供給されてデシカントを再生し、その後大気中に排出される。
次に、冷房回路３７内に室内３からとり込まれた空気は、圧縮式冷凍機１１の蒸発器７で蒸発潜熱により冷却されて再び室内３に戻り、室内３を冷房する。
【００６１】
上記実施例１２においては、圧縮式冷凍機１１は、蒸発器７が室内３の冷房に関与し、冷却器８及び駆動源１５からの排熱が再生空気の加熱に関与することによって、デシカントシステムと圧縮式冷凍機の組み合わせの効果を最大限に発揮させて効率のアップを図ることができる。
また、室内３の冷房用に別に冷房回路３７を設けたことにより、大きな冷房負荷にも対応でき、大型の店舗用等に適した空調システムとして有効である。
【００６２】
【実施例１３】
本実施例１３は、デシカント空調システムに併せて、空調対象室内を別に冷房するための冷房回路を設け、圧縮式冷凍機の冷却器でデシカントの再生空気を加熱し、蒸発器で前記冷房回路内にとり込んだ空調対象室内の空気を冷却又は冷媒を冷却して空調対象室内に返送することにより室内の冷房を行うシステム構成であって、負荷変動に対応できる請求項１４に記載した発明の実施例となるものである。
本実施例１３は、図１３に示されている。この図１３において、デシカントシステム１の空気処理ライン２には、空気とり込み側から順にデシカントローター５、顕熱熱交換器６が取り付けられていて、その先端は空調対象室内３に結ばれている。
【００６３】
一方、室内３内から再生空気をとり込む再生空気ライン４には、とり込み側から順に顕熱熱交換器６、圧縮式冷凍機１１の冷却器８、圧縮式冷凍機１１のコンプレッサ１３の駆動源１５から排出された排熱を導入する排熱熱交換器１０、デシカントローター５が取り付けられていて、その先端は大気中に開放している。また、室内３には、冷房回路３７が別に設けられていて、この冷房回路３７は、前記圧縮式冷凍機１１の蒸発器７を経由して室内３に戻る構成となっていて、本実施例１３においては、室内３の空気が直接冷房回路３７内に吸引されて冷却されたのち、室内３に戻る構成となっているが、これとは別に、室内３に放熱器（ファンコンベクター）３８を取り付け、冷房回路３７内に冷媒として例えば冷水を注入しておくことにより冷房を行うように構成しても良い。
【００６４】
３９は冷却器８に設けられた負荷変動制御手段であって、デシカント空調側及び圧縮式冷房機１１側の負荷変動時にシステムの運転を安定させるために、冷却器８内から熱を任意に放出することができる。
上記実施例１３によると、処理空気は、大気中から処理空気ライン２内にとり込まれたのち、デシカントローター５で除湿され、顕熱熱交換器６で再生空気により冷却されて室内３に供給される。
【００６５】
一方、室内３から再生空気ライン４内にとり込まれた再生空気は、顕熱熱交換器６で処理空気により温められたのち、圧縮式冷凍機１１の冷却器８で凝縮潜熱より加熱され、更に、排熱熱交換器１０でデシカントの再生に必要な温度になるまで加熱されたのち、デシカントローター５に供給されてデシカントを再生し、その後大気中に排出される。
次に、冷房回路３７内に室内３からとり込まれた空気は、圧縮式冷凍機１１の蒸発器７で蒸発潜熱により冷却されて再び室内３に戻り、室内３を冷房する。
【００６６】
上記実施例１３においては、圧縮式冷凍機１１は、蒸発器７が室内３の冷房に関与し、冷却器８及び駆動源１５からの排熱が再生空気の加熱に関与することによって、デシカントシステムと圧縮式冷凍機の組み合わせの効果を最大限に発揮させて効率のアップを図ることができる。
また、室内３の冷房用に別に冷房回路３７を設けたことにより、大きな冷房負荷にも対応でき、大型の店舗用等に適した空調システムとして有効である。
そして、本実施例１３によると、圧縮式冷凍機１１の冷却器８には負荷変動制御手段３９が設けられており、冷却器８で発生した凝縮熱がデシカントの再生温度以上に再生空気を加熱するような場合には、負荷変動制御手段３９で他に放熱を行い、反対の場合には放熱を止めて加熱温度の制御を行う。これにより、デシカントシステムの負荷変動に追従した制御を安定的に行うことができる。
【００６７】
【実施例１４】
本実施例１４は、請求項１４に記載した発明の実施例となるもので、上記各実施例において、圧縮式冷凍機１１をデシカントシステム１に組み合わせたハイブリッド型において、圧縮式冷凍機の作動冷媒にＣＯ２を用いて成るものである。従来、圧縮式冷凍機の作動冷媒としては、例えばＲ−１２等のフロン系が用いられて来たが、環境問題等から、所謂脱フロン化が進められており、ＣＯ２の利用は、この方向に適うものである。そして、ＣＯ２は、臨界圧力が非常に低いことから、圧縮機の駆動源１５から排出される排熱が高温となり、そして多く排出されるため、効率のアップが可能となる。勿論、条件によっては、フロン系の冷媒を用いることも可能である。
【００６８】
【発明の効果】
本発明の効果は次のとおりである。
１．請求項１及び２並びに１４の発明によると、ＣＯ２は、環境に対して無害であり、安全性が高く、そしてこれを圧縮式冷凍機の冷媒として使用することにより、ＣＯ２の特性である臨界圧力がフロン系冷媒に比較して低いことから、圧縮機の駆動源から排出される排熱が高温となり、そして多く排出されるため、この熱で再生空気を加熱することができ、この分、システム効率を高めることができる。
２．請求項３、４、５の発明によると、小型化が可能であることから、カーエア
コンのような小型化が求められる空調用に最適である。
３．請求項６の発明によると、燃料電池自動車等への適用が可能であると共にコージェネレーションシステムとの組み合わせにより、大型店舗、工場、集会所、劇場等の空調用にも適している。
４．請求項７の発明によると、マイクロガスタービンと吸収式冷凍機の組み合わせにより、システム効率のアップと負荷変動に対して追従性の高いシステムを得ることができる。
５．請求項８の発明によると、蒸発水を他に求める手段が不要となり、デシカントローターの負荷を減少させることができ、耐久性も向上する。
６．請求項９、１０、１１の発明によると、システム効率のアップを図ることができる。
７．請求項１２、１３の発明によると、システムの小型化が可能である。
８．請求項１４に記載の発明によると、システムの負荷変動に対応して効率的な
運転が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＣＯ２を冷媒に用いた請求項１、２に記載の発明の実施例の説明図。
【図２】室内空気を処理空気として運転する請求項３に記載の発明の実施例の説明図。
【図３】給排気のない請求項４に記載の発明の実施例の説明図。
【図４】空気のみを作動流体とする請求項５に記載の発明の実施例の説明図。
【図５】燃焼電池を組み合わせた請求項６に記載の発明の実施例の説明図。
【図６】吸収式冷凍機を組み合わせた請求項７に記載の発明の実施例の説明図。
【図７】室内空気を冷却して処理空気に混合する請求項８に記載の発明の実施例の説明図。
【図８】蒸発器を再生空気ラインに取り付けた請求項９に記載の発明の実施例の説明図。
【図９】補助加熱手段を有する請求項１０に記載の発明の実施例の説明図。
【図１０】蒸発器で発生した水を蒸発冷却器で用いる請求項１１に記載の発明の実施例の説明図。
【図１１】室内空気を処理空気とする請求項１２に記載の発明の実施例の説明図。
【図１２】別に冷房回路を室内に設けた請求項１３に記載の発明の実施例の説明図。
【図１３】冷却器に負荷制御手段を設けた請求項１４に記載の発明の実施例の説明図。
【符号の説明】
１　デシカント空調システム
２　処理空気ライン
３　室内
４　再生空気ライン
５　デシカントローター
６　顕熱熱交換器
７　蒸発器
８　蒸発冷却器
９　冷却器
１０　排熱熱交換器
１１　圧縮式冷凍機
１２　冷凍回路
１３　コンプレッサ
１４　膨張弁
１５　駆動源
１６　冷媒回路
１７　冷却器
１８　合流部
１９　分岐部
２０　排水ライン
２１　膨張機
２２　燃料電池
２３　冷房回路
２４　放熱器（ファンコンベクター）
２５　処理空気側蒸発冷却器
２６　再生空気側蒸発冷却器
２７　排水（給水）ライン
２８　マイクロガスタービン
２９　吸収式冷凍機
３０　排ガスライン
３１　冷房回路
３２　三方弁
３３　補助加熱手段
３４　冷却器
３５　冷媒循環回路
３６　凝縮水
３７　冷房回路
３８　放熱器（ファンコンベクター）
３９　負荷制御手段
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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