(57)【要約】【課題】外気の絶対湿度が極めて高い場合であっても、十分な除湿を行い、乾燥した空気の供給が可能な除湿空調装置を提供しようとするものである。また特にエネルギーを多く投入することなく所望の湿度の空気を供給できるものである。【解決手段】除湿ロータ１の吸着ゾーン３を通過した空気を顕熱交換ロータ２によって温度を下げ、室内に供給するものであって、作られた乾燥空気の一部をリターン路１２を介して再び吸着ゾーン３へ戻すようにするとともに乾燥空気の残りを室内に供給するようにした。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
湿気吸着剤を担持するとともに湿気を吸着する吸着ゾーンと吸着した湿気を脱着する脱着ゾーンとを有する除湿ロータを有し、前記除湿ロータによって作られた乾燥空気の一部を再び前記吸着ゾーンへ戻すようにするとともに前記乾燥空気の残りを室内に供給するようにした除湿空調装置。
【請求項２】
除湿ロータによって作られた乾燥空気と低温の空気とを熱交換し乾燥空気の温度を下げるようにした請求項１記載の除湿空調装置。
【請求項３】
除湿ロータによって作られた乾燥空気の一部を再び吸着ゾーンへ戻す流路を開閉する弁を設けた請求項１記載の除湿空調装置。
【請求項４】
除湿ロータによって作られた乾燥空気の一部を再び吸着ゾーンへ戻す流路を開閉する弁を開けたときに除湿ロータの回転を速くするようにした請求項３記載の除湿空調装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえばシリカゲルなどの湿気吸着剤を用いて湿度調節を行う  除湿空調装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
除湿空調装置は余熱や廃熱を用いて湿気を除去できるため、エネルギー消費が小さく、さらに冷凍機を用いた空調装置よりも除湿能力が高いために近年、多用されるようになった。
【０００３】
このような除湿空調装置の代表的なものとしては、例えば特許文献１参照のようなものがある。これはシリカゲルなどを担持した除湿ロータ４と顕熱交換ロータ６とを組み合わせたもので、除湿ロータ４によって外気を除湿し、除湿に伴う吸着熱を顕熱ロータ６によって除去して室内に快適な空気を供給するものである。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−３４９９０４号公報（第３頁、図１）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
以上のような除湿空調装置は、外気を除湿ロータで除湿して室内へ供給するものであるため、多湿の日本の夏季には快適な空気が室内へ供給されるのであるが、梅雨時のように極端に湿度が高い時には、十分に除湿できないという問題がある。
【０００６】
これは除湿ロータの除湿量に実用上の限界があり、一般的には除湿ロータの入口空気の絶対湿度に対して出口空気の絶対湿度は１０ｇ／Ｋｇ程度しか下がらないためである。
【０００７】
除湿量を上げるために除湿ロータの再生風量を上げる手段が考えられる。図５は再生風量比と除湿量比の関係を表す実測データをグラフ化したものである。これによると、被除湿空気量に対する再生空気量が０．３程度の場合は除湿量比は０．６程度であり、再生空気量を増加させるにつれて除湿量比が増加して行く。しかし、再生空気量と被除湿空気量との比が１に近づくに連れて除湿量比の増加は頭打ちとなる。
【０００８】
また再生空気温度を上げると図６に示すように次第に除湿量比は上がって行くが、再生空気温度が１１０℃を越えた付近から再生空気温度の上昇に対する除湿量比の上昇が少なくなり、よって再生空気温度をこれ以上上げると除湿空調装置のエネルギー効率が悪くなる。
【０００９】
このように例えば梅雨時や夏場の雨天が続いた時のように極めて外気の絶対湿度が高い場合、除湿ロータの除湿能力を上げようとしても限界があり、その結果室内への供給空気の湿度が高くなるという問題があった。
【００１０】
本発明は、以上の問題点に着目してなされたものであり、外気の絶対湿度が極めて高い場合であっても、十分な除湿を行い、乾燥した空気の供給が可能な除湿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、除湿ロータによって作られた乾燥空気の一部を再び吸着ゾーンへ戻すようにするとともに乾燥空気の残りを室内に供給するようにして、除湿ロータの除湿能力を超える湿度の空気でも所望の湿度の空気を供給可能にした。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、湿気吸着剤を担持するとともに湿気を吸着する吸着ゾーンと吸着した湿気を脱着する脱着ゾーンとを有する除湿ロータを有し、除湿ロータによって作られた乾燥空気の一部を再び吸着ゾーンへ戻すようにするとともに乾燥空気の残りを室内に供給するようにしたものであり、除湿ロータで作られた乾燥空気からさらに湿気を取り除くという作用を有する。
【００１３】
【実施例】
以下本発明の除湿空調装置の実施例について図に沿って詳細に説明する。図１は本発明の除湿空調装置の実施例１における空気流れ図である。
【００１４】
図１において、１は除湿ロータでありセラミックあるいはガラス繊維紙にシリカゲルを合成したものである。２は顕熱交換ロータで、アルミニウム箔をハニカム（蜂の巣）状に形成したものである。
【００１５】
除湿ロータ１は吸着ゾーン３と脱着ゾーン４とを有し、顕熱交換ロータ２は吸熱ゾーン５と放熱ゾーン６とを有する。７、８はそれぞれブロアであり、ブロア７は外気を吸着ゾーン３へ通し、ブロア８は脱着ゾーン４の空気を外に放出する。
【００１６】
９，１０はそれぞれ加湿ノズルで水を噴霧するものであり、加湿ノズル９は顕熱交換ロータ２の吸熱ゾーン５を通過した空気を必要に応じて加湿冷却するものである。また加湿ノズル１０は、室内からの還気を加湿冷却するものである。
【００１７】
１１は開閉弁であり、顕熱交換ロータ２の吸熱ゾーン５を出た空気の一部をブロア７の吸入側へ戻すリターン路１２の途中に設けられている。また開閉弁１１に連動して切替スイッチ１３が設けられ、開閉弁１１を開にすると除湿ロータ１の駆動モータ１４を高速運転にし、開閉弁１１を閉にすると除湿ロータ１の駆動モータ１４を低速運転にする。この高速・低速運転の制御はインバータ１５で行われる。
【００１８】
１６はヒータであり、温水コイルや蒸気ヒータあるいは電気ヒータなどである。近くにエンジン発電機などがある時は、温水コイルなどを用いて、その廃熱を利用するとよい。
【００１９】
実施例１の除湿空調装置は以上のように構成され、以下その動作を説明する。ブロア７によって外気ＯＡが除湿ロータ１の吸着ゾーン３へ送られ、外気ＯＡの湿気が除湿ロータ１に吸着される。この時、除湿ロータ１は駆動モータ１４によって回転している。
【００２０】
湿気の吸着された外気ＯＡは乾燥空気となるが吸着熱で温度が上昇し、顕熱交換ロータ２の吸熱ゾーン５で乾燥空気の熱が顕熱交換ロータ２に伝わる。この時、顕熱交換ロータ２も駆動モータ（図示せず）によって回転している。
【００２１】
乾燥空気の熱は顕熱交換ロータ２に伝わり、乾燥空気の温度が低下して快適な空気となって室内へ供給される。この時に湿度が十分に低く、かつ温度が高い場合は加湿ノズル９から水を噴霧して温度を下げて室内へ供給する。
【００２２】
もし外気の湿度が極めて高く、吸熱ゾーン５を出た乾燥空気の湿度が十分に低くならなかった場合には、開閉弁１１を開にする。すると乾燥空気の一部がリターン路１２を通ってブロア７の吸い込み口へ戻る。またスイッチ１３が切り替わり、インバータ１５がモータ１４、ブロア７及びブロア８の回転速度を上げる。
【００２３】
ここで乾燥空気は外気と混合し、ブロア７を通過する空気の量はリターン路１２を通った乾燥空気の量だけ増加する。つまりブロア７から除湿ロータ１の吸着ゾーン３へ送られる空気の絶対湿度が低下する。これによって外気の絶対湿度が高い場合であっても、吸着ゾーン３に入る空気の絶対湿度が外気より下がるため供給空気の絶対湿度も下がる。
【００２４】
室内の空気はブロア８によって吸引され還気となって加湿ノズル１０で加湿冷却された後、顕熱交換ロータ２の放熱ゾーン６を通過する。冷却された室内還気は、この放熱ゾーン６で顕熱交換ロータ２と顕熱交換することによって顕熱交換ロータ２を冷却するとともに、室内還気は温度が上昇する。
【００２５】
室内還気はヒータ１６によって温度がさらに上昇し高温の脱着空気となって、除湿ロータ１の脱着ゾーン４に入る。そして脱着ゾーン４で除湿ロータ１の湿気を脱着する。脱着ゾーン４を通過した脱着空気は多湿空気となって、ブロア８によって大気放出される。
【００２６】
外気の絶対湿度があまり高くない場合は、開閉弁１１を閉にする。これによって除湿ロータ１の吸着ゾーン３を通過した乾燥空気は十分絶対湿度が低くなり全量、室内へ供給される。
【００２７】
開閉弁１１を閉にすると開閉弁１１に連動した切替スイッチ１３が切り替わり、インバータ１５が除湿ロータ１の駆動モータ１４、ブロア７及びブロア８を低速運転にする。
【００２８】
この実施例１では開閉弁１１は開と閉との２つのモードで動作し、インバータ１５も高速低速の２つのモードであったが、外気の絶対湿度に応じてリターン路１２に戻す空気量を連続的に調整し、インバータ１５によるモータ１４、ブロア７及びブロア８の速度制御も連続的にすることができる。このためには、開閉弁１１の弁と連動する可変抵抗器を設け、市販のインバータ１５のアナログ入力端子にその可変抵抗器を接続することによって簡単に実現することができる。
【００２９】
図２にリターン路１２に戻す空気量つまり循環風量と除湿量との関係を示す。図２は除湿ロータ１の吸着ゾーン３と脱着ゾーン４とを通過する空気量比を１：１に固定し、室内への供給空気量Ｑｓと吸着ゾーン３通過空気量Ｑｐの割合と、除湿量の比の関係を示したものである。これによると、室内への供給空気量に対して脱着空気量を１．６倍にすると除湿量はリターン路１２に戻さない場合と比較して１．４倍の除湿量となる。
【００３０】
次に図３の実施例２の説明を行う。この実施例２のものは基本的に実施例１のものと同じであり、共通の構成部材について共通の番号を付与する。この実施例２のものは実施例１のものと比較して、次の構成が異なっている。
【００３１】
実施例１のものは顕熱交換ロータ２の放熱ゾーン６を通過した空気の全量がヒータ１６を通過するのに対し、実施例２のものは放熱ゾーン６を通過した空気の一部はヒータ１７を通過せず、残りの空気がヒータ１７を通過する。そしてヒータ１７を通過しない空気は顕熱交換ロータ２の回転方向に対して上流側を通過した空気である。
【００３２】
つまり実施例２のものは、吸熱ゾーン５を通過直後の温度の高い顕熱ロータ２を通過した空気はヒータ１７を通過せずに直接脱着ゾーンに入り、温度の低い空気はヒータ１７を通過して十分に温度が上昇して脱着ゾーンに入るようにしている。この実施例２のものは、ヒータ１７に与えるエネルギーが小さくても十分な脱着を行うことができる。
【００３３】
図４に本発明の実施例３を示す。この実施例３のものは顕熱交換器として直交型のものが用いられている。実施例３のもので実施例１のものと共通の構成部材については同一の番号を付与し、冗長性を避けるために重複説明を省略する。
【００３４】
１８は直交型顕熱交換器であり、２つの流路間で顕熱交換を行うものである。１９はヒータであり、ここでは排ガスなどの有する余熱を利用するため、これも直交型顕熱交換器が使われている。２０はブロアである。
【００３５】
除湿ロータ１の吸着ゾーン３を通過した空気は直交型顕熱交換器１８の一方の通路を通過して室内へ供給されるように構成され、室内からの還気は直交型顕熱交換器１８の他方の通路を通過してブロア２０によって大気放出される。外気はヒータ１９によって加熱され、脱着ゾーン４に入る。
【００３６】
以上の構成の実施例３のものは、吸着熱によって温度の上昇した乾燥空気が直交型顕熱交換器１８の一方の通路を通過して温度が下がり快適な空気となって室内へ供給される。そして外気の絶対湿度が高い場合は、実施例１及び２のものと同様、乾燥空気の一部がリターン路１２に戻される。
【００３７】
室内からの還気は加湿冷却器１０によって冷却され、また水とともに直交型顕熱交換器１８の他方の通路に入って他方の流路内で気化し、一方の通路内の空気を冷却する。
【００３８】
この実施例３のものは実施例１及び２の開閉弁１１やインバータ１５を示していないが、それらを設けることによって実施例１及び２のものと同様の効果を期待することができる。
【００３９】
【発明の効果】
本発明の除湿空調装置は上記の如く構成したので、外気の絶対湿度が高くなった場合に乾燥空気の一部を戻すことによって供給空気の湿度を低く抑えることができるものである。
【００４０】
特に除湿空調装置は廃熱を利用して空調を行い、エネルギーを有効に使うことができるが、廃熱を利用する場合は熱量や温度が限定されている。本発明のものは、このように限定された熱量や温度を利用している場合であっても、供給空気の湿度を所望の値にすることができる。
【００４１】
除湿空調装置を冷凍機の着霜防止などに用いている場合は、供給空気の絶対湿度を下げる必要があり、このような場合であっても限定された熱量や温度の廃熱を利用することができ、エネルギー消費の抑制に寄与するものである。
【００４２】
さらに本発明の除湿空調装置は、外気の絶対湿度に応じて戻す空気量を調節することができ、さらに戻す空気量に応じて除湿ロータの回転速度を制御する構成を有するため常に最適な運転状態となり、これによっても限定された熱の廃熱を有効利用することができる。
【００４３】
また、本発明のものは廃熱を利用する場合の利点を説明したが、電気ヒータや蒸気ヒータなどの熱源を用いる場合であっても、少ないエネルギーで効果的な除湿を行うことができ、このような場合であっても消費エネルギーの抑制に効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の除湿空調装置の実施例１を示す説明図である。
【図２】本発明の除湿空調装置の特性を示すグラフである。
【図３】本発明の除湿空調装置の実施例２を示す説明図である。
【図４】本発明の除湿空調装置の実施例２を示す説明図である。
【図５】本発明の除湿空調装置の実施例３を示す説明図である。
【符号の説明】
１  除湿ロータ
２  顕熱交換ロータ
３  吸着ゾーン
４  脱着ゾーン
５  吸熱ゾーン
６  放熱ゾーン
７，８  ブロア
９，１０  加湿ノズル
１１  開閉弁
１２  リターン路
１３  切替スイッチ
１４  駆動モータ
１５  インバータ
１６  ヒータ
【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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