(57)【要約】【課題】デシカントローター調湿装置の小型化と設備規模の簡略化、ならびに小型化、および設備費の軽減を図ることが出来る装置を提供する。【解決手段】上記した課題を解決するために、空気中の水蒸気を収着し、かつ空気中に水蒸気を脱着できる円柱状のハニカム構造体に有機系高分子収着剤が担持されたデシカントローターを用いて、外部無動力でそのデシカントローターを回転させ、かつ、自動調湿機能を具備するデシカントローター調湿装置を開発する。【選択図】図１
2012127513.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
本発明は、外部無動力でデシカントローターを回転させることを特徴とする、デシカントローター調湿装置である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デシカント空調装置、および、その運転方法に関するものであり、詳しくは、空調空間を所定の湿度状態に保つ換気空調システム技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
デシカント空調とは、湿気を含んだ空気を乾燥剤や吸湿剤を利用して調湿し、室内空気の湿度や温度を制御する空調である。デシカント空調技術は、排熱や自然エネルギーの利用が可能なことから省エネルギー技術として位置付けられている。しかしながら、その効率の悪さや設備に要する費用の高さ、そして設備規模の大きさ等から普及が遅れている現状にある。最近になって、換気や湿度管理を伴う住環境の向上、低温再生吸収剤やシステムの開発による省エネルギー性、そして脱化石燃料や脱フロンなどの環境調和性から、デシカント空調は最も注目されている空調技術となっている。
【０００３】
デシカント空調において調湿機能をなすデシカントローター調湿装置というものは、円柱状のハニカム構造体に吸着材や収着材を担持させ、回転のために特段の動力を排したデシカントローターに、除湿すべき空気を回転中のデシカントローターの送風口からデシカントローターの、たとえば半円部に通過させ水分を吸着・収着させることにより空気を除湿し、別送風口から加熱空気をデシカントローター別半円部に通過させ吸着材や収着材から水分を脱着させることにより吸着材や収着材を再生する構造になっている。
【０００４】
特許文献１乃至３記載のデシカントローターの調湿は、モーター駆動式のデシカント空調装置であり、デシカントローターを所定の速度で回転させる駆動モーターが設けられている。デシカントローターの駆動機構として歯車を介してモーターにより回転する機構が設けられ、その駆動モーターはインバーター制御により、所定の速度で回転する様に構成される。
【０００５】
特許文献２のデシカント空調システムでは、デシカントローターの回転制御手段として、被空調空間等に設置した各種センサー等を用い、運転制御をしている。この運転制御は、被空調空間等に設置した湿度センサーが検出した湿度が設定した許容上限値より高い時にデシカントローターを回転させ、検出した湿度が設定した許容値より低い時にデシカントローターを停止させるようになっている。
【０００６】
特許文献１のデシカント空調装置では、吸着材として特定のゼオライトを使用し、デシカントローターを低速（５〜１５回／時間）で回転させるため、吸着材の吸脱性能を十分に発揮でき、そして、駆動機構を含む装置構成を一層小型化でき、一層の省エネルギー化を図ることが出来る。と提案されている。
【０００７】
しかしながら、デシカント空調装置やシステムに、特許文献１乃至３に示されるようなデシカントローターのモーター駆動機構、および、モーター回転速度制御機器を装備することにより、設備コストや運転コストの増大、更には設置スペースの大型化などを招いている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１０−１９６９９３号公報
【特許文献２】特開２００７−１２７４００号公報
【特許文献３】特開２００７−３０３７７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明が解決しようとする課題は、デシカントローター調湿装置の設備規模の簡略化ならびに小型化、および、設備費の軽減を図ることが出来る装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の課題を解決するために、請求項１に係る本発明として、空気中の水蒸気を収着し、かつ空気中に水蒸気を脱着できる円柱状のハニカム構造体に有機系高分子収着剤が担持されたデシカントローターで、前記デシカントローターの外装管の両端には収着、脱着のための送風口がそれぞれ設けられ、前記デシカントローターは外装管内部で水蒸気を収着する収着領域と水蒸気を脱着する脱着領域とに仕切られており、収着領域側に設けられた送風口から収着領域に流入する空気の流路と、脱着領域側に設けられた送風口から脱着領域に流入する空気の流路とは平行流をなし、収着領域では水蒸気を収着し、その収着した水蒸気による収着領域の重量増加（位置エネルギー）によりデシカントローターは回転し、脱着領域では水蒸気を脱着し、その脱着した水蒸気を大気中に放出することで生じた脱着領域における水蒸気の重量減少（位置エネルギー）によりデシカントローターが回転する外部無動力デシカントローター調湿装置が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に記載の発明においては、外部無動力でデシカントローターを回転させるようにしたことでモーター等の駆動機構を含む装置機構が不要となり、デシカントローター調湿装置の小型化を実現し、製造コストを大幅に低下することが可能となる。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明に係るデシカントローター調湿装置、および、その運転方法の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１３】
本発明のデシカントローターに担持する調湿剤は、吸着剤（無機系）とはことなる、高湿度領域で大量に水分を収着する特性を有する有機系高分子収着剤を用いる。
【００１４】
本発明のデシカントローター調湿装置Ａは、除湿すべき空気を、図１に示す外装管の収着側入口１１ａから図２に示すデシカントローターの収着領域１１ｂに流入させ、そのままデシカントローター内を収着側出口１１ｃに向かって通過させる収着導入流路１１（図４参照）と、収着剤再生用の空気（加熱空気）を、図１に示す外装管の脱着側入口１２ａから図２に示すデシカントローターの脱着領域１２ｂに通過させる脱着導入流路１２（図４参照）から構成される。
【００１５】
収着・脱着それぞれの導入流路１１・１２（図４参照）は、ハニカム構造体から成るデシカントローターの端面に存する通気用多数のセル１３（図３参照）に対し、図１に示す収着側入口１１ａ・脱着側入口１２ａより図２に示す収着１１ｂ、および、脱着領域１２ｂに除湿すべき空気、および、収着剤再生用の空気（加熱空気）を送り込むように流路構成される。
【００１６】
収着領域１１ｂを通過する除湿すべき空気は、デシカントローターのセル１３（図３参照）の有機系高分子収着剤への収着現象により除湿される。これは、図５に示すように、まず高分子鎖にあるカルボン酸イオン基のイオン原子（親水基）周囲へ水蒸気が結合するとともに、その架橋点１４を支点として高分子架橋体が膨潤変形しながら高分子網上に形成された水膜の空間部へ、水蒸気が毛管凝縮のようにトラップするという収着現象によるものである。
【００１７】
高分子架橋体に収着した水蒸気は、３０℃〜５０℃の低温で高分子架橋体が収縮しながら水除気を脱着し、脱着領域１２ｂを通過する収着剤再生用の空気（加熱空気）を媒体として、脱着側出口１２ｃを介して大気中に放出される（図６参照）。
【００１８】
本発明のデシカントローター調湿装置のデシカントローターの回転の作用機序は、除湿すべき空気を、図１に示す外装管の収着側入口１１ａから図２に示すデシカントローターの収着領域１１ｂに流入させ、そのままデシカントローター内を収着側出口に向かって通過させる（図４参照）ことにより、収着領域１１ｂに存していたデシカントローターの水蒸気重量が増加するため（位置エネルギー）無動力で右回転して図２に示す脱着領域側１２ｂに移動し、図１に示す外装管の脱着側入口１２ａから収着剤再生用の空気（加熱空気）を、デシカントローターの図２に示す脱着領域１２ｂに通過させることによりデシカントローターから水蒸気が放出され重量減少するため（位置エネルギー）、再び右回転してもとの収着領域１１ｂに戻るものである（図８参照）。
【００１９】
デシカントローターの回転速度、および、回転数は、除湿すべき空気の温度と湿度、および、収着剤再生用の空気（加熱空気）の温度と湿度によっておおむね決まるが、収着領域１１ｂと脱着領域１２ｂの位置関係・面積割合、および、ローターの外径と長さの比率・ハニカム構造体の開口面積さらに、収着１１ｂ・脱着領域１２ｂを通過する空気の流速、および、ハニカム構造体の開口面積と除湿空気の流路と収着剤再生用空気の流路の長さ（図４参照）等によって決まる。
【００２０】
本発明によりデシカントローター調湿装置の小型化が具現化されるため、空調システムにおける建物の２４時間計画換気や室内循環へのデシカントローター調湿装置の導入が低コストで可能となる
【００２１】
さらに、本発明によりデシカントローター調湿装置を２４時間計画換気に導入することで、副次的に防塵機能が付加される。
【００２２】
また、本発明のデシカントローター調湿装置の、デシカントローターに担持された有機系高分子収着剤（高分子架橋体１４）再生を目的に脱着側入口からエクスローターに導入する収着剤再生用の空気（加熱空気）の主熱源に太陽熱・再生エネルギー（工場排熱）を利用することで、デシカント空調の省エネルギー性が向上する。
【００２３】
ただし、本発明のデシカントローター調湿装置は、空気中の水蒸気を除湿する機能しかないことから、これに冷房・暖房の出来る空調装置を組み合わせることで、対象となる空調空間の湿度や温度を制御する空調装置・システムが出来る。（図９、図１０、図１１参照）
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係るデシカントローター調湿装置の外観図である。
【図２】デシカントローターの外観図であり、端面部における収着・脱着の導入口と各領域を示す。
【図３】デシカントローターの斜視図と端面図、および、デシカントローターのハニカム構造体部分の拡大図である。
【図４】デシカントローター内の収着・脱着（再生）領域における空気の流路を示す斜視図であり、調湿機能を左右する流路の長さを示すものである。
【図５】デシカントローターに担持する有機系高分子収着剤の収着現象の膨潤時のメカニズムモデルである。
【図６】デシカントローターに担持する有機系高分子収着剤の収着現象の収縮時のメカニズムモデルである。
【図７】本発明におけるデシカントローターが、位置エネルギーにより回転する動作を説明する図である。
【図８】本発明のデシカントローター調湿装置を建物に設置した場合の建物断面図である。
【図９】本発明のデシカントローター調湿装置が設置された              建物断面図の、設置部分拡大図である。
【図１０】本発明のデシカントローター調湿装置が設置された建物断面図の、設置部分拡大図である。
【符号の説明】
【００２５】
Ａ      デシカントローター調湿装置
１１    収着導入流路
１１ａ  収着側入口
１１ｂ  収着領域
１１ｃ  収着側出口
１２    脱着導入流路
１２ａ  脱着側入口
１２ｂ  脱着領域
１２ｃ  脱着側入口
１３    セル
１４    架橋点
【図１】
2012127513.tif 000003
【図２】
2012127513.tif 000004
【図３】
2012127513.tif 000005
【図４】
2012127513.tif 000006
【図５】
2012127513.tif 000007
【図６】
2012127513.tif 000008
【図７】
2012127513.tif 000009
【図８】
2012127513.tif 000010
【図９】
2012127513.tif 000011
【図１０】
2012127513.tif 000012