(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱された空気によって脱着されるよう脱着ゾーンを有する除湿ローターと２つの流路の間で熱交換を行う静止形熱交換素子を備え、前記除湿ローターによって乾燥した空気を前記熱交換素子の一方の通路を通して室内に供給するようにするとともに、室内からの空気を前記熱交換素子の他方の通路を通すようにし、前記熱交換素子の他方の通路の少なくとも一部に水を供給するようにし、その一部の通路を通った空気が除湿ローターの前記脱着ゾーンと異なる通路を通るようにしたことを特徴とする除湿空調装置。
【請求項２】
除湿ローターの一部に排熱源からの熱風を当てるようにした請求項１記載の除湿空調装置。
【請求項３】
熱交換素子の一方の通路から出た空気を加湿するようにした請求項１記載の除湿空調装置。
【請求項４】
熱交換素子の他方の通路に通す水の微粒子の浮遊した空気をつくる水噴霧ノズルによって熱交換素子の一方の通路から出た空気を加湿するようにした請求項３記載の除湿空調装置。
【請求項５】
外気に水の微粒子を浮遊させ、熱交換素子の他方の通路の一部に通すようにした請求項１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】
本発明は除湿ローターを用いて乾燥空気を作り、それを冷却して室内に供給するようにした除湿空調装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
除湿空調装置はフロンを使用しない点や、駆動エネルギー源として熱を使うためガスの燃焼熱や排熱あるいは太陽熱など多種のエネルギーを用いることができ、よって二酸化炭素の排出を減少することができ、夏場の電力ピークを抑制することができるなど、多くの特徴を有している。
【０００３】
従来の除湿空調装置について図６及び図７に沿って説明する。１はブロアであり、大気ＯＡを除湿ローター２の吸着ゾーン３へ送る。これによって空気は吸着熱で温度が上昇するとともに乾燥空気となる。ここで除湿ローター２は、ハニカム（蜂の巣）状に形成された紙にシリカゲルやゼオライトなどの吸湿剤を担持したものであり、モーター（図示せず）によってベルト等（図示せず）を介して回転駆動されるものである。また除湿ローター２は図６に示されるような形状である。
【０００４】
除湿ローター２の吸着ゾーン３を出た空気は、回転形顕熱交換素子４を通過する。ここで回転形顕熱交換素子４とはアルミニウムなどの薄板をハニカム状に形成したものであり、モーター（図示せず）によってベルト等（図示せず）を介して回転駆動されるものである。そして回転形顕熱交換素子４も図７に示されるような形状である。
【０００５】
吸着ゾーン３を出て温度の上昇した乾燥空気は、冷却ゾーン５で回転形顕熱交換素子４と熱交換を行い、乾燥空気の温度は低下するとともに回転形顕熱交換素子４の温度が低下する。この乾燥して温度の下がった空気は製品空気ＳＡとして室内に供給される。
【０００６】
室内からの環気ＲＡはスプレー６によって加湿冷却される。湿度が上がり、温度の下がった空気は回転形顕熱交換素子４を通過して加熱ゾーン７で回転形顕熱交換素子４と熱交換を行う。つまり回転形顕熱交換素子４を冷却するとともに空気の温度は上昇する。
【０００７】
温度の上昇した多湿空気はヒーター８によってさらに温度が上昇し、除湿ローター２の脱着ゾーン９に入る。ここで除湿ローター２に吸着された水分を脱着し、ファン１０によって排気ＥＡとして大気へ放出される。ここでヒーター８は蒸気の送られる熱交換器や電気ヒーターなどである。
【０００８】
【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、乾燥空気の冷却手段として回転形顕熱交換素子４を用いていたために、スプレー６によって加湿された空気の一部を製品空気ＳＡ側に持ち込むという問題があった。
【０００９】
つまり回転形顕熱交換素子４はハニカム体であり、細い管（フルート）が集合した形状であって、フルート内を通過する空気とハニカム体を構成するシートとの間で熱交換を行う。加熱ゾーン７では低温多湿空気がフルート内を通過する。加熱ゾーン７から冷却ゾーン５に移動した直後のフルート内には低温多湿空気が残留している。この低温多湿空気の持つ湿分が冷却ゾーン５を通過する高温乾燥空気に入り、高温乾燥空気に湿分を与える。
【００１０】
このため供給される空気の温度は下がるのであるが、湿度が上がりあまり快適な空気にはならないという問題があった。特にヒーター８の温度をできる限り低くしてエネルギー効率を上げようとすると、除湿ローター２によって作られる乾燥空気の絶対湿度を１ｇ／Ｋｇでも下げる努力を払うのである。このような状況で乾燥空気に湿分が混入すると全体のエネルギー効率が下がるという問題がある。本発明は上記の問題点を解消するものであり、高い効率で快適性の高い空気を供給することのできる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、加熱された空気によって脱着される除湿ローターと２つの流路の間で熱交換を行う熱交換素子を備え、除湿ローターによって乾燥した空気を熱交換素子の一方の通路を通して室内に供給するようにするとともに、室内からの空気を熱交換素子の他方の通路を通し、熱交換素子の他方の通路に水を供給するようにしたものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、加熱された空気によって脱着される除湿ローターと２つの流路の間で熱交換を行う熱交換素子を備え、除湿ローターによって乾燥した空気を熱交換素子の一方の通路を通して室内に供給するようにするとともに、室内からの空気を熱交換素子の他方の通路を通すようにし、熱交換素子の他方の通路に水を供給するようにしたものであり、熱交換素子の他方の通路内の水が気化することによって他方の通路とともに一方の通路も冷却し、一方の通路内を通過する空気を加湿することなく冷却する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第１実施例について図１及び図２に沿って詳細に説明する。ここで、ブロア１、除湿ローター２、吸着ゾーン３、スプレー６、ヒーター８、脱着ゾーン９、ブロア１０については従来の除湿空調装置を示す図６に示したものと同一のものであり、冗長性を避けるため重複した説明を省略する。
【００１４】
１１は直交形顕熱交換素子であり、図２に示すように波状に形成されたアルミ箔や合成樹脂フィルムと平面状のアルミ箔や合成樹脂フィルムを交互にかつ波の方向が交互になるように積層して構成されたものである。これによって直交形顕熱交換素子１１は互いに直交する第１通路１２及び第２通路１３を有し、それぞれの通路の間で顕熱交換が行われる。またその２つの通路を通過する気体がそれぞれ混合することはない。
【００１５】
直交形顕熱交換素子１１の一方の通路１２は除湿ローター２の吸着ゾーン３と連通し、また直交形顕熱交換素子１１の一方の通路１２から出た空気は製品空気ＳＡとなる。スプレー６は直交形顕熱交換素子１１の他方の通路１３に水を噴霧するように設けられ、直交形顕熱交換素子１１の他方の通路１３の出口はヒーター８に連通している。
【００１６】
ヒーター８の出口は除湿ローター２の脱着ゾーン９と連通し、脱着ゾーン９の出口はファン１０の吸い込み口と連通している。
【００１７】
本発明の実施例１は以上のように構成され、以下その動作について説明する。先ずブロア１及びブロア１０に通電し、スプレー６に水を供給する。また除湿ローター２を回転させるとともにヒーター８に通電したり、蒸気を送ってヒーター８を発熱状態にする。
【００１８】
外気ＯＡはブロア１によって除湿ローター２の吸着ゾーン３に送られ、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。この温度の上昇した乾燥空気は直交形顕熱交換素子１１の一方の通路１２を通過する。
【００１９】
直交形顕熱交換素子１１の一方の通路１２を出た乾燥空気は他方の通路１３を通過する空気と熱交換し温度が下がる。この温度の下がった乾燥空気を供給空気ＳＡとして室内に供給する。
【００２０】
室内の空気ＲＡはブロア１０によって吸引され、先ずスプレー６の設置されている場所を通過する。室内の空気は一般的には相対湿度６０〜７０％程度であるため、スプレー６によって水が気化され冷却される。
【００２１】
スプレー６によって冷却された空気は直交形顕熱交換素子１１の他方の通路１３を通過する。スプレー６による水の噴霧量を噴霧による気化量以上とする。これによって水滴が空気とともに他方の通路１３内に入る。直径の小さな水滴は空気中に浮遊して他方の通路１３内に入り、直径の大きな水滴は他方の通路１３内に落下する。
【００２２】
空気中に浮遊した直径の小さな水滴は、熱交換によって他方の通路１３内の温度が上昇すると気化する。また他方の通路１３内に落下した大きな水滴は、他方の通路１３内壁を濡らし、水の薄い層を形成する。この水の薄い層は熱交換によって他方の通路１３内壁の温度の上昇に伴って気化する。
【００２３】
このように水の気化熱によって、直交形顕熱交換素子１１の他方の通路１３内の温度が下がる。他方の通路１３と一方の通路１２との間で熱交換が行われるため、一方の通路１２の温度が下がる。
【００２４】
直交形顕熱交換素子１１の他方の通路１３を通過した空気はヒーター８に入る。ここでヒーター８は、天然ガスやプロパンガスなどの可燃性ガスを燃焼するガスバーナー、蒸気や温水の通されるラジエターあるいは電気ヒーターである。あるいはヒーター８は加熱手段であれば、他の燃焼機器からの高温排気ガス、または高温排気ガスと空気との混合ガスのような手段であってもよい。
【００２５】
ヒーター８によって加熱された空気は、除湿ローター２の脱着ゾーン１１を通り、除湿ローター２の吸湿剤に吸着された湿分を脱着し、ブロア１０によって排気ＥＡとして大気へ放出される。このようにして外気ＯＡは乾燥冷風となって室内に供給され、室内からの環気ＲＡは高温多湿空気となって大気へ放出される。
【００２６】
以下本発明の除湿空調装置の第２実施例について図３に沿って詳細に説明する。ここで、ブロア１、除湿ローター２、吸着ゾーン３、脱着ゾーン９、ブロア１０、直交形顕熱交換素子１１、第１通路１２、第２通路１３については上記の第１実施例のものと同一であり重複した説明を省略する。
【００２７】
この第２実施例のものは直交形顕熱交換素子１１の第２通路１３出口からブロア１０の吸い込み口に至る排気通路１４が設けられている。また脱着ゾーン９に連通する領域にガスタービン発電機などの排気ガスを入れる高温排気ガス連通口１５が設けられている。さらに排気通路１４の底面は傾斜がつけられており、その最も低い部分にドレン管１６が設けられている。
【００２８】
本発明の第２実施例の除湿空調装置は以上のように構成され、以下その動作について説明する。先ずブロア１及びブロア１０に通電し、スプレー６に水を供給する。また除湿ローター２を回転させるとともに高温排気ガス連通口１５にガスタービン発電機などの高温の排気ガスを入れる。
【００２９】
外気ＯＡはブロア１によって除湿ローター２の吸着ゾーン３に送られ、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。この温度の上昇した乾燥空気は直交形顕熱交換素子１１の一方の通路１２を通過する。
【００３０】
直交形顕熱交換素子１１の一方の通路１２を出た乾燥空気は他方の通路１３を通過する空気と熱交換し温度が下がる。この温度の下がった乾燥空気を供給空気ＳＡとして室内に供給する。
【００３１】
室内の空気ＲＡはブロア１０によって吸引され、先ずスプレー６の設置されている場所を通過する。室内の空気は一般的には相対湿度６０〜７０％程度であるため、スプレー６によって水が気化され冷却される。
【００３２】
スプレー６によって冷却された空気は直交形顕熱交換素子１１の他方の通路１３を通過する。スプレー６による水の噴霧量を噴霧による気化量以上とする。これによって水滴が空気とともに他方の通路１３内に入る。直径の小さな水滴は空気中に浮遊して他方の通路１３内に入り、直径の大きな水滴は他方の通路１３内に落下する。
【００３３】
空気中に浮遊した直径の小さな水滴は、熱交換によって他方の通路１３内の温度が上昇すると気化する。また他方の通路１３内に落下した大きな水滴は、他方の通路１３内壁を濡らし、水の薄い層を形成する。この水の薄い層は熱交換によって他方の通路１３内壁の温度の上昇に伴って気化する。
【００３４】
このように水の気化熱によって、直交形顕熱交換素子１１の他方の通路１３内の温度が下がる。他方の通路１３と一方の通路１２との間で熱交換が行われるため、一方の通路１２の温度が下がる。直交形顕熱交換素子１１の他方の通路１３を通過した空気は排気通路１４を通ってブロア１０によって大気に放出される。
【００３５】
高温の排気ガスが高温排気ガス連通口１５に入り、脱着ゾーン９を通過して除湿ローター２に吸着された湿気を脱着する。そして脱着ゾーン９を通過した排気ガスは多湿ガスとなってブロア１０によって大気に放出される。
【００３６】
直交形顕熱交換素子１１から滴下した水滴は排気通路１４の底部に溜まる。この排気通路１４の底部は傾斜しているため、滴下した水は低い方に移動し、ドレン管１６より外部へ導出される。
【００３７】
以下本発明の除湿空調装置の第３実施例について図４に沿って詳細に説明する。ここで、ブロア１、除湿ローター２、吸着ゾーン３、脱着ゾーン９、ブロア１０、直交形顕熱交換素子１１、第１通路１２、第２通路１３、ヒーター８上記の第１実施例のものと同一であり、排気通路１４については上記の第２実施例のものと同一であり重複した説明を省略する。
【００３８】
図４において、１７は仕切板であり、直交形顕熱交換素子１１の他方の通路１３入り口の一部を分割している。そして分割された他方の通路１３入り口の一部内にはスプレー６が設けられ、冷却通路１８を構成している。このスプレー６による噴霧量は、相対湿度が１００％の空気中に水の微粒子が浮遊する状態にする。
【００３９】
排気通路１４は冷却通路１８の出口からブロア１０の吸込側に至るものである。そして排気通路１４の途中には、排気通路１４を開閉あるいはここ通る空気の量を調節するバルブ１９が設けられている。
【００４０】
本発明の第３実施例の除湿空調装置は以上のように構成され、以下その動作について説明する。ブロア２０を起動し、次にガスバーナーなどのヒーター８を点火し、スプレー６に水を送る。すると外気ＯＡはブロア１に吸引されてブロア１に入り、ブロア１に押し出されて除湿ローター２の吸着ゾーン３に入る。ここで、外気の湿気が除湿ローター２に吸着され、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。
【００４１】
温度の上がった乾燥空気は直交形顕熱交換素子１１の一方の通路１２に入る。ここで、乾燥空気はその顕熱を直交形顕熱交換素子１１に与え、温度が下がる。つまり直交形顕熱交換素子１１の一方の通路１２を出た乾燥空気はスプレー６によって噴霧された水の気化熱によって温度が下がり、快適な供給空気ＳＡとなって室内に供給される。
【００４２】
室内の空気ＲＡは、ブロア１０の吸引によって直交形顕熱交換素子１１の他方の通路１３に入る。この時、排気通路１４内も負圧であるため、室内の空気ＲＡは冷却通路１８にも入る。冷却通路１８内の空気はスプレー６によって加湿され温度が下がるとともに、水の微粒子が浮遊している。また冷却通路１８の内面は水で濡れた状態である。
【００４３】
この水の微粒子及び冷却通路１８内面を濡らす水は冷却通路１８を通過する間に、直交形顕熱交換素子１１の一方の通路１２を通過する空気によって気化され、気化熱を奪い排気通路１４に入る。そして直交形顕熱交換素子１１の一方の通路１２と他方の通路１３との間は顕熱交換のみが行われ、両気体の混合はないため、当然一方の通路１２内の空気と冷却通路１８内の空気とが混合することもない。従って、直交形顕熱交換素子１１の一方の通路１２を通過する空気は加湿されることなく冷却される。
【００４４】
直交形顕熱交換素子１１の他方の通路１３を出た空気は、除湿ローター２の吸着熱によって温度が上昇した乾燥空気と熱交換して温度が上昇し、ヒーター８によってさらに温度が上昇して、高温空気となる。この高温空気は除湿ローター２の脱着ゾーン１１を通過し、除湿ローター２の持つ湿分を脱着する。除湿ローター２の脱着ゾーン１１を出た高温多湿空気はブロア１０を通過して排気ＥＡとなって大気に放出される。また排気通路１４を通過した空気も、ブロア１０によって除湿ローター２の脱着ゾーン１１を出た高温多湿空気とともに排気ＥＡとなって大気に放出される。
【００４５】
そしてバルブ１９を調節することによって、排気通路１４内に流れる空気の量を調節することができ、この調節とスプレー６からの噴霧量によって供給空気ＳＡの温度を制御することができる。
【００４６】
図５は本発明の第４実施例を示す断面図である。図５の第４実施例のものは図４に示された第３実施例のものと比較して、排気通路１４内の空気を吸い出す専用のブロア２０が設けられている点と外気導入管２１が設けら、バルブ１９が設けられていない点が相違する。
【００４７】
つまり、排気通路１４の専用のブロア２０を設けることによって排気通路１４内に流れる空気の量はブロア２０を制御することによって行うことができる。
【００４８】
また図５に示されるものは、冷却通路１８に直接外気ＯＡを導入する外気導入管２１を有している。室内に換気扇など（図示せず）が設置され、室内へ供給する空気ＳＡの量より室内からの還気ＲＡの量の方が少ない場合に、外気導入管２１より直接外気ＯＡを冷却通路１８に供給するとよい。
【００４９】
あるいは室内に多量の湿気の発生源があると室内からの還気ＲＡの湿度が外気よりも高く、このような場合も外気導入管２１より直接外気ＯＡを冷却通路１８に供給すると冷却通路１８での冷却効果が高い。
【００５０】
さらに図５に示されるものは、直交形顕熱交換素子１１の一方の通路１２出口に加湿エレメント２２が取り付けられている。この加湿エレメント２２は不織布など通気性を有するとともに保水能力の高いものであり、加湿エレメント２２の先端は冷却通路１８内に突出し、スプレー６からの噴霧水によって水が供給されるようになっている。
【００５１】
これによって、直交形顕熱交換素子１１の一方の通路１２から出る空気は加湿冷却され、さらに温度が低下する。つまり供給空気ＳＡは多少湿度が上がるが温度はさらに下がる。この実施例は、外気の湿度が低くかつ温度が高い場合に適する。
【００５２】
この実施例で、加湿エレメント２２として不織布の例を示したが、これ以外に親水性のものであれば例えば不織布を蜂の巣（ハニカム）状に形成したものや、目の粗いフェルト状のもの、あるいは開口の大きなスポンジ状のものを用いることができる。
【００５３】
以上の各実施例では、静止形熱交換素子として直交形顕熱交換素子１１を使用したが、これ以外に対向流形熱交換素子やヒートパイプを用いた熱交換素子などを使用することができる。
【００５４】
【発明の効果】
本発明の除湿空調装置は供給される空気の温度を顕熱交換によって下げるようにしているため、供給空気の湿度が上がることはなく快適性の高い空気を供給することができる。そして図３〜図６に示す実施例のように静止形熱交換器を通過した室内空気が除湿ローターを通過しないものの場合、例えば遊技場のように室内空気に煙草の煙などの汚染物質が多く含まれる場所などで用いても室内空気が除湿ローターと接触せず、除湿ローターの汚染を防ぐことができるとともに室内の汚染物質が供給空気に混入することもない。
【００５５】
また静止形顕熱交換素子によって排熱回収（室内冷気による供給空気の冷却）と間接気化冷却との両方を行っており、装置全体がコンパクトかつ低コストで実現できる。
【００５６】
特に熱交換器として静止形顕熱交換素子を使用しているため、熱交換を行う気体間で湿気の持ち込みがなく、供給空気の湿度を低く維持することができる。
【００５７】
そして外気の湿度が低い場合には、加湿冷却を付加することもでき、この場合いはさらに供給空気の温度を低くすることができる。
【００５８】
さらに室内に湿気の発生源があって外気より室内空気の方が湿度が高い場合は、熱交換素子の他方の通路に外気を通すようにすると、冷却効果が高くなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の除湿空調装置の第１実施例を示す断面図である。
【図２】本発明の除湿空調装置に用いられる直交形顕熱交換素子の斜視図である。
【図３】本発明の除湿空調装置の第２実施例を示す断面図である。
【図４】本発明の除湿空調装置の第３実施例を示す断面図である。
【図５】本発明の除湿空調装置の第４実施例を示す断面図である。
【図６】従来の除湿空調装置の断面図である。
【図７】本発明及び従来の除湿空調装置に用いられる除湿ローターの斜視図である。
【符号の説明】
１  ブロア
２  除湿ローター
３  吸着ゾーン
６  スプレー
８  ヒーター
９  脱着ゾーン
１０  ブロア
１１  直交形顕熱交換素子
１２  第１通路
１３  第２通路
１４  排気通路
１５  高温排気ガス連通口
１６  ドレン管
１７  仕切板
１８  冷却通路
１９  バルブ
【図１】
0004607356.tif 000002
【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】
0004607356.tif 000007
【図７】
0004607356.tif 000008