(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱手段によって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第１顕熱交換素子を備え、前記除湿ローターによって乾燥した空気を前記第１顕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第１顕熱交換素子の他方の通路内で水が気化するようにこの通路に空気を通しながら噴霧ノズルから水を噴霧するようにし、前記第１顕熱交換素子の他方の通路を通過した多湿空気を大気放出し、前記除湿ローターを出た乾燥空気と外気との間で顕熱交換を行う第２顕熱交換素子を前記除湿ローターと前記第１顕熱交換素子との間に設け、前記第２顕熱交換素子を通って温度の上昇した外気をチャンバーに送り、このチャンバー内で熱風と混合して前記除湿ローターの脱着に用いるようにした除湿空調装置。
【請求項２】
第１顕熱交換素子は直交形顕熱交換素子である請求項１記載の除湿空調装置。
【請求項３】
第２顕熱交換素子は直交形顕熱交換素子である請求項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２に沿って説明する。１はブロアであり、外気ＯＡを除湿ローター２の吸着ゾーン３へ送る。空気は吸着ゾーン３で湿気を吸着され吸着熱によって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。
【０００４】
除湿ローター２の吸着ゾーン３を出た空気は、直交形顕熱交換素子４の一方の通路５を通過し、これによって乾燥空気の温度が下がる。ここで直交形顕熱交換素子４は、図３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り、互いに直交する２つの通路を有し、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。８は直交形顕熱交換素子４の他方の通路９内に水を噴霧するスプレーである。
【０００５】
直交形顕熱交換素子４の一方の通路５を出た乾燥空気は冷却され快適な製品空気ＳＡとなって室内へ供給される。室内からの戻り空気ＲＡはブロア７によって吸引され、直交形顕熱交換素子４の他方の通路９を通過する。この時、直交形顕熱交換素子４の他方の通路９内にはスプレー８で水が噴霧され、また製品空気ＳＡの湿度が低いために室内からの戻り空気ＲＡも湿度が低く、空気は他方の通路９を通過する間に水の気化熱によって冷却される。
【０００６】
このように冷却された空気は直交形顕熱交換素子４の他方の通路９を通過し、直交形顕熱交換素子４の一方の通路５を通過する空気の温度を下げ、ブロア１２によって大気へ放出される。
【０００７】
一方、チャンバー１０内にはバーナーなどの加熱手段を通過した１２０〜１５０℃程度の熱風が送られる。このチャンバー１０に送られる熱風は内燃機関の排気やバーナーの排気のように燃焼ガスであってもよい。ただし、ＳＯxやＮＯｘの濃度が高いと除湿ローター２のシリカゲルが損傷を受けるので、燃焼温度が低くかつ天然ガスやＪＩＳ規格の灯油のように硫黄分の少ない燃料を用いるものである必要がある。
【０００８】
チャンバー１０に送られた熱風は、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７によって排気ＥＡとして大気へ放出される。
【０００９】
【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、直交形顕熱交換素子４の他方の通路９に噴霧ノズル８によって水を噴霧し、この水が直交形顕熱交換素子４の他方の通路９内で気化することによって一方の通路５内を通過する空気の温度を下げるようにしていた。
【００１０】
このため供給される空気の温度は下がるのであるが、次の理由によって十分に温度の低下が見られない。つまり日本の夏の外気条件は温度３２℃、相対湿度６０％程度もあり、この空気を吸着剤によって乾燥させると吸着剤の吸着熱によって温度が６０℃を超えるレベルまで上昇する。
【００１１】
この６０℃の高温の乾燥空気を直交形顕熱交換素子４で冷却するのであるが、供給空気の温度を２５℃以下にしないと中々部屋の快適性は得られない。従って直交形顕熱交換素子４によって３５℃も温度を下げなければならず、現実的には困難である。例えば、戻り空気ＲＡの湿球温度が２０℃とし、直交形顕熱交換素子４の交換効率を８５％とした場合、製品空気ＳＡの温度は２６℃になり、乾燥空気の温度が十分に低下しないという問題があった。
【００１２】
本発明は上記の問題点を解消するものであり、乾燥空気の温度が低く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。
【００１３】
【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、加熱手段によって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第1顕熱交換素子を備え、除湿ローターによって乾燥し高温になった空気を外気で冷却する第２熱交換素子を有し、第２熱交換素子で温度の上昇した外気を除湿ローターの脱着に用いるようにしたものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、加熱手段によって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第１顕熱交換素子を備え、除湿ローターによって乾燥した空気を第１顕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、室内からの空気を第１顕熱交換素子の他方の通路を通すようにし、除湿ローターを出た乾燥空気と外気との間で顕熱交換を行う第２顕熱交換素子を除湿ローターと第１顕熱交換素子との間に設け、第２顕熱交換素子を通った外気を除湿ローターの脱着に用いるようにしたものであり、除湿ローターを通って乾燥し高温になった空気を外気と顕熱交換して冷却するという作用を有する。
【００１５】
【実施例】
以下本発明の除湿空調装置の実施例について図１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、直交形顕熱交換素子４、一方の通路５、ブロア７、噴霧ノズル８、他方の通路９、チャンバー１０、脱着ゾーン１１、ブロア１２については従来の除湿空調装置を示す図４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。また実施例では２つの直交形顕熱交換素子を用いているため、区別を明確にするために直交形顕熱交換素子４を第1直交形顕熱交換素子とする。
【００１６】
図１において、１３は第２直交形顕熱交換素子であり、第1，第２の２つの空気通路を有している。第２直交形顕熱交換素子１３の第１空気通路は除湿ローター２の吸着ゾーン３から第１直交形顕熱交換素子４に至る空気を通すもので、第２直交形顕熱交換素子１３の第２空気通路は外気をチャンバー１０に通すものである。つまり除湿ローター２の吸着ゾーン３から第１直交形顕熱交換素子４に至る空気の顕熱とチャンバー１０に向かう外気との間で顕熱交換を行う。
【００１７】
本発明の除湿空調装置の実施例１のもの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。
【００１８】
ブロア１，７，１２を起動し、次にガスバーナーなどを点火してチャンバー１０に熱風を送る。また、水噴霧ノズル８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６０℃程度まで上昇する。
【００１９】
温度の上がった乾燥空気は第２直交形顕熱交換素子１３の第１空気通路を通って、第１直交形顕熱交換素子４の一方の通路５に入る。温度６０℃の乾燥空気は第２直交形顕熱交換素子１３の第１空気通路を通る間に、温度３０℃の外気と熱交換を行い、温度が５０℃まで低下する。
【００２０】
温度が５０℃まで下がった乾燥空気は第１直交形顕熱交換素子４の一方の通路５に入る。乾燥空気はその顕熱を直交形顕熱交換素子４に与え、さらに温度が下がる。つまり第１直交形顕熱交換素子４の一方の通路５を出た乾燥空気は噴霧ノズル８によって噴霧された水が他方の通路９内で気化する気化熱によって温度が下がり、温度２４．５℃の快適な供給空気ＳＡとなって室内に供給される。
【００２１】
第２直交形顕熱交換素子１３の第２通路を通過した温度３０℃の外気は、温度６０℃の乾燥空気と顕熱交換をすることによって５５℃まで温度が上昇しチャンバー１０に入る。一方、室内の空気ＲＡは、ブロア１２の吸引によって第１直交形顕熱交換素子４の他方の通路９に入り、噴霧ノズル８によって水が噴霧される。
【００２２】
この噴霧された水は第１直交形顕熱交換素子４の他方の通路９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。そして第１直交形顕熱交換素子４の一方の通路５と他方の通路９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５内の空気と他方の通路９内の空気とが混合することもない。従って、第１直交形顕熱交換素子４の一方の通路５を通過する空気は加湿されることなく冷却される。
【００２３】
チャンバー１０内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７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を通過した多湿空気も、ブロア１２によって大気に放出される。チャンバー１０内には上記のように５５℃まで温度が上昇した外気が入るため、熱風を作るためのエネルギーを節約することができる。
【００２４】
ここで第２直交形顕熱交換素子１３によるエネルギー回収量（Ｅ）について計算する。
Ｅ＝１/３×５５００×１.２×(５５−３０)×１/３６００＝１５.３ｋW
以上の式で１／３の意味は吸着ゾーン３を通過する風量に対して、第２直交形顕熱交換素子１３を通る外気の量が１／３であることを表す。５５００は吸着ゾーン３を通過する風量が５５００ｍ３／ｈであり、１.２は空気の密度を示し、１／３６００は空気の比熱と換算係数を表す。
【００２５】
つぎに部屋に供給する製品空気ＳＡの温度が従来のものよりどれだけ下がったか降下温度（Ｔ）を計算する。
従来の製品空気ＳＡの温度＝２６.０℃
本案の製品空気ＳＡの温度＝５０−(５０−２０)×０.８５＝２４.５℃
Ｔ＝２６.０−２４.５＝１.５℃
ここで０．８５は直交形顕熱交換素子の熱交換効率を示す。
【００２６】
以上の降下温度による冷房能力の増加（Ｐ）を計算する。
Ｐ＝１.５×５５００×１.２×１／３６００＝２.７５ｋW
【００２７】
また乾燥空気の温度が下がったことによる、気化冷却水の減少量つまり水の節約量（Ｓ）について計算する。
Ｓ＝(６０−５０)×１×５５００×１.２/２４２８.５＝２７.２kg/h
（３５℃における水の蒸発潜熱：２４２８.５kJ/kg)
【００２８】
【発明の効果】
本発明の除湿空調装置は高温になった乾燥空気を第１顕熱交換素子内部で水の気化熱によって冷却しているため、フロンなどの環境破壊の虞のある物質を使う必要がない。また第１顕熱交換素子に入る前に第２顕熱交換素子で外気によって乾燥空気を冷却しているため、供給空気の冷却効果が高く、快適な空気を供給することができる。
【００２９】
また第１顕熱交換素子に入る乾燥空気の温度が低くなるため、第１顕熱交換素子内部で気化する水の量を少なくでき、水の節減を図ることができる。
【００３０】
さらに第２顕熱交換素子を通過して温度が上昇した外気を除湿ローターの脱着に用いることができるため、エネルギーの無駄が少なく、除湿ローターの脱着エネルギーが少なくてすむ。
【００３１】
しかも再生空気へ投入したエネルギーが１５．３ｋＷ増加したことによって、その分だけ除湿ローターから脱着される水分量が増加し、よって除湿ローターの除湿性能も向上する。
【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を示す断面図である。
【図２】従来の除湿空調装置の断面図である。
【図３】本発明及び従来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。
【符号の説明】
１  ブロア
２  除湿ローター
３  吸着ゾーン
４  第１直交形顕熱交換素子
５  一方の通路
７  ブロア
８  噴霧ノズル
９  他方の通路
１０  チャンバー
１１  脱着ゾーン
１２  ブロア
１３  第２直交形顕熱交換素子
１４  排気通路
【図１】
0004698901.tif 000002
【図２】
0004698901.tif 000003
【図３】
0004698901.tif 000004