(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間接型熱交換装置を提供すること。【解決手段】隔壁２により互いに隔絶された複数の空気の通路３が設けられた熱交換部１と、この熱交換部１の近傍に配設され水を貯水する水槽部１０とからなり、複数の前記通路３を平行な層状に形成し、一方の通路３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、この通路３と直行する方向に形成される隣接する他方の空気の排気路５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３を形成する隔壁２には複数の通気孔２ａが形成されている構成である。【選択図】　　図３
2004116856.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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ことを特徴とする多段式間接型熱交換装置。
【請求項２】
外気を導入する導入部と、外気または室内空気からの還気が排気通路を経由して再生外気として外部に排出され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導入通路を経由する外気を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通路に跨がって配置し、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を適温、低湿度にすると共に室内からの排気通路を含む再生外気を高温、中湿度にする機能を有する熱交換部を室内側に配置し、排出側の排気通路の前記熱交換部によって温度を上昇させられた再生外気を排気し、または加熱された還気をさらに加熱する温水コイルを経て前記除湿ロータを通過させて排気するようにしたデシカント空調装置において、
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ことを特徴とするデシカント空調装置。
【請求項３】
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１または請求項２に記載の多段式間接型熱交換装置。
【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多段式間接型熱交換装置及びこ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５０は、図６に示すように、除湿ロータ５１と顕熱交換ロータ５２の２つのロータを備えている。除湿ロータ５１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５２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。このデシカント空調システム５０においては、例えば、温度３０°Ｃ、絶対湿度１６ｇ／Ｋｇの外気は除湿ロータ５１を通過することにより、絶対湿度は８ｇ／Ｋｇと半分に減少するが、温度は６５°Ｃに上昇してしまう。この温度では熱すぎて空調に使えないので、顕熱交換ロータ５２を通すことにより顕熱だけを３０°Ｃ前後に下げるが、絶対湿度は９ｇ／Ｋｇと若干上昇する。この段階でも温度が３０°Ｃ前後あり、一般の冷房用としてはまだ温度が高すぎるので、さらに、アフタークーラー５３等を使用して２０〜２５°Ｃに下げることが行われている。
【０００３】
しかしながら、アフタークーラー５３等を使用することは、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５２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５１で下げた湿度を上げてしまうという問題もあった。
【０００４】
そこで、この問題を解決する手段として、特開平１１−１３２５００号公報に示すように、顕熱交換ロータ５２を使用せずに、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。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。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した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。
【０００６】
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間接型熱交換装置およびこの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。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明における間接型熱交換装置は、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多段式間接型熱交換装置である。
【０００８】
このように構成された間接型熱交換装置は、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。
【０００９】
また、本発明におけるデシカント空調装置は、外気を導入する導入部と、外気または室内空気からの還気が排気通路を経由して再生外気として外部に排出され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導入通路を経由する外気を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通路に跨がって配置し、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を適温、低湿度にすると共に室内からの排気通路を含む再生外気を高温、中湿度にする機能を有する熱交換部を室内側に配置し、排出側の排気通路の前記熱交換部によって温度を上昇させられた再生外気を排気し、または加熱された還気をさらに加熱する温水コイルを経て前記除湿ロータを通過させて排気するようにしたデシカント空調装置において、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デシカント空調装置の構成により達成できる。
【００１０】
このように構成されたデシカント空調装置は、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なデシカント空調装置を提供することが可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明に係る間接型熱交換装置の実施の形態を図に基づいて詳細に説明する。図１は本発明係わる間接型熱交換装置の実施の形態を示す斜視図、図２は図１の間接型熱交換装置のＸ−Ｘ断面図、図３は図１の間接型熱交換装置の要部を示す斜視図、図４は図３の間接型熱交換装置のＹ−Ｙ断面図、図５は本発明の間接型熱交換装置を備えたデシカント空調装置の構成を示すブロック図である。図６は従来のデシカント空調装置を示す説明図である。
【００１２】
本発明の間接型熱交換装置は、図１または図２に示すように、上部に熱交換部１が配置され、前記熱交換部１の下部に配設された水槽部１０と、から構成されている。熱交換部１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２をスタック状に設けたものである。この隔壁２の一方の側には空気通路Ａである通路３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４が交互に配置され、前記通路３に直交する空気通路Ｂである排気路５を形成している。そしてこの吸水物質４は水槽部１０の水に浸されている。
【００１３】
また、熱交換部１は、図１に示すように、手前側が外気（または還気）の吸入口６となっており、図示しない除湿ロータを通った高温の乾いた空気が吸入される。そして、吸入口６の反対側が吐出口７となっており、この熱交換部１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１の上面には、排気路５を通過する排気が排出する蒸発孔８が形成されている。そして、この熱交換部１の下部には吸水性物質４が配置された排気路５に空気を供給するための供給口９が設けられており、図示しないファンにより排気路５に空気を供給する。従って、通路３を通る高温の乾燥した空気と排気路５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５を通過する排気によって隔壁２は冷却され、この隔壁２に接触して通路３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。
【００１４】
熱交換部１の下部に配設された水槽部１０は、水道水等の貯水タンクであり、給水パイプ１１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１０の水に浸された吸水性物質４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１０の水は吸水性物質４の毛管現象により、常に上部の熱交換部１に配置した隔壁２の位置まで上昇し、排気路５内の吸水性物質４に達する。
【００１５】
このように構成された間接型熱交換装置は、通路３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５を通る水分を含んだ湿った空気は、薄い隔壁２を介して通路３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２が冷却され、通路３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。
【００１６】
また、この状態においては、通路３の乾燥した空気は、排気路５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１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。
【００１７】
さらに、熱交換部１は冷却効果を高めるために、図３または図４に示すように、通路３と排気路５の間の隔壁２に複数の通気孔２ａ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５に導入されるようになっている。そのため、通路３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４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３内の乾燥した空気は、排気路５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。
【００１８】
つぎに、上述した間接型熱交換装置を備えたデシカント空調装置を、図５を参照して説明する。図においてデシカント空調装置は、給気送風機１３により給気口１２から導入された外気を除湿ロータ１４にて乾燥し、高温化された空気を前述した熱交換部１にて冷却し室内に給気する。室内（または外気）からの還気はフィルタ１５を通過して熱交換部１に導入され、除湿ロータ１４を通過させることなく排気送風機１６により排気される。また、マイクロガスタービンなどの排熱を利用した温水コイル１７により加熱された空気を除湿ロータ１４に供給し、除湿ロータ１４でこの排気を冷却させて排気送風機１６により排気口１８より排気される。この温水コイル１７にはボイラの温水や発電機、マイクロガスタービンの排気熱を利用した温水を循環させることもできる。
【００１９】
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間接型熱交換装置を備えたことで飛躍的に冷却を向上することができ、しかも様々な汎用空調機器に使用することができるのでその用途が飛躍的に拡大するものである。また、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。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係わる間接型熱交換装置は、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、からなり、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、空調に適合する適正な空気を得ることができる。
【００２１】
また、アトマイザー等の余分な設備を必要とせず、冷却用の水も気化蒸発を利用しているので、多大な量を必要とせず、設備コストの低減とランニングコストの低減を図ることができる。
更に、本発明における間接型熱交換装置は、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】本発明に係わる間接型熱交換装置の実施の形態を示す斜視図である。
【図２】図１の間接型熱交換装置のＸ−Ｘ断面図である。
【図３】図１の間接型熱交換装置要部の斜視図である。
【図４】図３の間接型熱交換装置のＹ−Ｙ断面図である。
【図５】本発明の間接型熱交換装置を備えたデシカント空調装置の構成を示すブロック図である。
【図６】従来のデシカント空調装置を示す説明図である。
【符号の説明】
１　　　熱交換部
２　　　隔壁
２ａ　　通気孔
３　　　通路
４　　　吸水性物質
５　　　排気路
６　　　吸入口
７　　　吐出口
８　　　蒸発孔
９　　　供給口
１０　　　水槽部
１１　　　給水パイプ
【図１】
2004116856.tif 000003
【図２】
2004116856.tif 000004
【図３】
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【図４】
2004116856.tif 000006
【図５】
2004116856.tif 000007
【図６】
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