(57)【要約】【課題】動力を用いることなく空気の圧縮と搬送を行えるようにした。【解決手段】空調システム１は、貯留槽４と低温空気圧縮容器７及び高温空気圧縮容器８との間に高低差を設け、その高低差による水圧によって充填させた外気を圧縮する。低温空気圧縮容器７は水槽１２内に設けて低温圧縮空気を製造する。高温空気圧縮容器８は高温圧縮空気を製造する。建物２の屋上にデシカント空調機３を設け、低温空気圧縮容器７及び高温空気圧縮容器８内の圧縮空気と建物２の室内２ａとの間の圧力差によって低温圧縮空気と高温圧縮空気を低温圧縮空気配管１３と高温圧縮空気配管１４を介してデシカント空調機３にそれぞれ搬送する。デシカント空調機３内で低温圧縮空気は処理流路で膨張させてデシカントローター１９に除湿させ、冷却コイルで冷却して室内２ａに冷気を放出する。高温圧縮空気は再生流路に供給してデシカントローター１９を再生させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水貯留手段と、
前記水貯留手段との間の高低差による水圧によって空気を圧縮する空気圧縮容器と
前記空気圧縮容器内で製造した圧縮空気を搬送する圧縮空気配管と、
前記圧縮空気配管によって搬送された圧縮空気を除湿または／及び温度調整して建物の室内に供給する空調機とを備え、
前記空気圧縮容器内の圧縮空気と建物の室内との圧力差によって圧縮空気を前記空調機に搬送することを特徴とする空調システム。
【請求項２】
前記空気圧縮容器は低温空気圧縮容器と高温空気圧縮容器を備え、
前記空調機は、前記低温空気圧縮容器から搬送される低温圧縮空気を膨張させてデシカントローターで除湿して前記室内に供給する処理流路と、前記高温空気圧縮容器から搬送される高温圧縮空気によってデシカントローターを再生する再生流路とを備えたデシカント空調機である請求項１に記載された空調システム。
【請求項３】
前記低温空気圧縮容器内の低温圧縮空気をデシカント空調機の処理流路に供給する低温圧縮空気配管と、前記高温空気圧縮容器内の高温圧縮空気をデシカント空調機の再生流路に供給する高温圧縮空気配管とをそれぞれ設けた請求項２に記載された空調システム。
【請求項４】
前記空調機は、前記空気圧縮容器から搬送される高温圧縮空気を膨張させて低温にしてデシカントローターで除湿して前記室内に供給する処理流路と、前記空気圧縮容器から搬送される高温圧縮空気によってデシカントローターを再生する再生流路とを備えたデシカント空調機である請求項１に記載された空調システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動力エネルギーを低減して屋内の冷暖房や換気等を行うようにした省エネ性能を備えた空調システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ビルや家屋等の建物では高い省エネルギー性能を実現するために高気密化や高断熱化が進められている。一方で、建物内の高気密化や高断熱化に伴って人体や室内の各種機器から発する発熱を調整して室内環境をコントロールする必要性が高まっている。
省エネ性能を高めた空調システムとして、例えば放射パネルとデシカント空調機を組み合わせた潜熱顕熱分離空調方式が提案されている。この空調方式では、デシカント空調機で潜熱を処理し、放射パネルで顕熱を処理することで、従来の空調方式と比較して高い省エネ性能を発揮することができる。
【０００３】
しかしながら、このような空調方式においても、図４に示すようにデシカント空調機は給気ファンや排気ファン、デシカントローターの各駆動モーター、冷温水用のポンプ等の各種の駆動手段を駆動する動力が必要であり、また、放射パネルにおいても冷温水用ポンプを駆動する動力が必要であった。そのため、省エネ性能を向上させるには一層の動力削減が必要である。
【０００４】
上述した空調システムにおいて、空気等の搬送動力を削減する手段として例えば特許文献１に記載されたものが知られている。特許文献１に記載された空調システムでは、外気を空気圧縮機で圧縮して冷却装置で高圧冷却空気にして室内機に搬送し、室内機の誘引吹出し口で高圧冷却空気を噴出して減圧膨張させると同時に、低圧冷却空気と室内空気を誘引して混合した空調空気を冷風として室内に吹き出す構成を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１１６２９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、図４に示すデシカント空調機では、冷却コイルや加熱コイルや再生コイルに冷水や温水を供給するポンプ、デシカントローターや給気ファンや排気ファンの駆動モータ、更には温水や冷水をデシカント空調機に供給するポンプ等、多くの動力源を必要としていた。そのため、空調機の消費エネルギーが大きいという欠点があった。
また、特許文献１に記載された空調システムでは、空気圧縮機で製造した高圧冷却空気を室内機に供給すると共にその一部を誘引圧として低圧冷却空気を室内機に誘導する機構を備えているため一定の省エネ効果を発揮できるが、空気圧縮機やドライヤー等を備えているため、動力の十分な削減を達成できなかった。
【０００７】
本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、動力を用いることなく空気の圧縮と搬送を行えるようにした空調システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る空調システムは、水貯留手段と、水貯留手段との間の高低差による水圧によって空気を圧縮する空気圧縮容器と、空気圧縮容器内で製造した圧縮空気を搬送する圧縮空気配管と、圧縮空気配管によって搬送された圧縮空気を除湿または／及び温度調整して建物の室内に供給する空調機とを備え、空気圧縮容器内の圧縮空気と建物の室内との圧力差によって圧縮空気を空調機に搬送することを特徴とする。
本発明による空調システムによれば、水貯留手段との間の高低差による水圧によって空気圧縮容器内の空気を圧縮させ、この圧縮空気を圧縮空気配管によって空調機に搬送し、空調機で圧縮空気の湿度と温度の少なくとも一方を調整した空気を建物の室内に供給することができ、しかも、空気の圧縮は水貯留手段と空気圧縮容器との高低差による水圧で行うので動力を必要とせず、更に製造した空気圧縮容器内の圧縮空気を建物の室内との圧力差によって空調機を通して室内に供給できるので、動力が少なくて済み省エネ性能を向上できる。
なお、本発明による空調システムは、空調機内に設けられていて圧縮空気を温度調整する熱交換器を備えていてもよく、熱交換器によって圧縮空気を温度調整して空気を室内に供給できる。
【０００９】
また、本発明による空調システムでは、空気圧縮容器は低温空気圧縮容器と高温空気圧縮容器を備え、空調機は、低温空気圧縮容器から搬送される低温圧縮空気を膨張させてデシカントローターで除湿して室内に供給する処理流路と、高温空気圧縮容器から搬送される高温圧縮空気によってデシカントローターを再生する再生流路とを備えたデシカント空調機であってもよい。
デシカント空調機によれば、低温空気圧縮容器で製造した低温圧縮空気を処理流路に搬送してデシカントローターによって吸湿することができ、高温空気圧縮容器で製造した高温圧縮空気を再生流路に搬送してデシカントローターを再生することができる。
【００１０】
また、低温空気圧縮容器内の低温圧縮空気をデシカント空調機の処理流路に供給する低温圧縮空気配管と、高温空気圧縮容器内の高温圧縮空気をデシカント空調機の再生流路に供給する高温圧縮空気配管とをそれぞれ設けてもよい。
低温空気圧縮容器内の低温圧縮空気を低温圧縮空気と建物の室内との圧力差によって低温圧縮空気配管で処理流路に搬送すると共に、高温空気圧縮容器内の高温圧縮空気を高温圧縮空気と建物の室内との圧力差によって高温圧縮空気配管で再生流路に搬送することができ、低温と高温の各圧縮空気を各圧力差によって個別に搬送できる。
【００１１】
また、本発明による空調システムでは、空調機は、空気圧縮容器から搬送される高温圧縮空気を膨張させて低温にしてデシカントローターで除湿して室内に供給する処理流路と、空気圧縮容器から搬送される高温圧縮空気によってデシカントローターを再生する再生流路とを備えたデシカント空調機であってもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る空調システムによれば、水貯留手段と空気圧縮容器との高低差による水圧によって空気を圧縮することができると共に、空気圧縮容器内で製造した圧縮空気と建物の室内との圧力差によって圧縮空気を空調機に搬送することができるため、空調システムを作動するための動力源を削減することができて省エネ性能を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態による空調システムを示す説明図である。
【図２】図１に示す空調システムに設けたデシカント空調機の構成を示す図である。
【図３】変形例による空調機の構成を示す図である。
【図４】一般的なデシカント空調機の構成を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態による空調システムについて図１及び図２に基づいて説明する。
図１は本発明の実施形態による空調システム１を示すものであり、空調システム１は建物２の例えば屋上に設置された空調機である例えばデシカント空調機３と、地上等に設置された貯水槽４と、貯水槽４よりも下方、例えば地下に設置された空気圧縮機構５とを備えている。
本実施形態による空調システム１において、地上に設置された貯水槽４は例えば雨水や中水を貯留したものであるが、雨水や中水等に代えて上水道、河川、湖沼、海水等の水を用いてもよい。
【００１５】
また、空気圧縮機構５では、低温圧縮空気を製造するための低温空気圧縮容器７が１または複数、例えば２基設置され、高温圧縮空気を製造するための高温空気圧縮容器８が１または複数、例えば２基設置されている。そして、貯水槽４の下部には配水管９ａが設置され、配水管９ａはその下流側で分岐されて各圧縮容器７，８の上端に接続されている。また、各圧縮容器７，８の下端にもそれぞれ配水管９ｂが接続されており、各圧縮容器７，８内の下側に水が貯水されている。
空気圧縮機構５には外気を取り込む配気管１０が配設され、その下流側は分岐されて各圧縮容器７，８にそれぞれ接続されている。各圧縮容器７，８に配気管１０から外気を充填して閉弁状態にして、貯水槽４と各圧縮容器７，８の高低差による水圧を利用して各圧縮容器７，８内に充填した空気の圧縮を行えるようになっている。
【００１６】
また、２基の低温空気圧縮容器７は冷却用水槽１２内に収容されており、各容器７の外側を水冷することで低温空気圧縮容器７内の空気の冷却を圧縮と同時に行うことができる。本実施形態では、低温として例えば２０℃程度の空気を製造することができる。また高温空気圧縮容器８は内部の空気を貯水槽４の水で圧縮することで高温の空気を製造することができ、高温として例えば５０℃程度の空気を製造できる。なお、低温空気圧縮容器７と高温空気圧縮容器８で圧縮して製造する空気圧は大気圧よりも若干高い程度とされている。
【００１７】
そして、各低温空気圧縮容器７の側部には低温圧縮空気配管１３の一端が接続され、各低温圧縮空気配管１３は合流して建物２の屋上に設置したデシカント空調機３に他端が接続されている。同様に、各高温空気圧縮容器８の側部には高温圧縮空気配管１４の一端が接続され、各高温圧縮空気配管１４は合流して建物２の屋上に設置したデシカント空調機３に他端が接続されている。各圧縮容器７，８の上下流側の配気管１０と低温圧縮空気配管１３及び高温圧縮空気配管１４とにはそれぞれ開閉可能な弁体１１ａ、１１ｂが設置されている。
【００１８】
各圧縮容器７，８内で圧縮された低温圧縮空気や高温圧縮空気は、各圧縮容器７，８とデシカント空調機３との高低差を乗り越えて上昇してデシカント空調機３に流入する程度の高圧に圧縮されている。即ち、低温圧縮空気と高温圧縮空気は建物２の室内２ａの気圧との差圧によって低温空気圧縮容器７と高温空気圧縮容器８から室内２ａ内に搬送される程度の差圧を有している。
しかも、低温空気圧縮容器７と高温空気圧縮容器８の配管系統はそれぞれ少なくとも２系統有しており、一方の系統で空気を圧縮していると共に、他方の系統で圧縮空気をデシカント空調機３に向けて搬送する処理を交互に行うように、各弁体１１ａ、１１ｂを開閉制御する。
【００１９】
次にデシカント空調機３について図２により説明する。
図２において、デシカント空調機３は、低温圧縮空気配管１３から供給される低温圧縮空気を流入させて膨張させる処理流路１６と、高温圧縮空気配管１４から高温圧縮空気を流入させる再生流路１７とを備えている。処理流路１６と再生流路１７とにまたがる領域にデシカントローター１９が図示しない駆動源によって回転可能に配設されている。
【００２０】
処理流路１６に導入される低温圧縮空気は処理流路１６内で膨張することで温度と圧力が低下させられ、デシカントローター１９を通すことによって水分が吸着されて除湿処理される。そして、デシカントローター１９の下流側には、熱交換器としての冷却コイル２０と室内２ａに冷気を供給する給気ダンパ２１とが順次配設され、これらを通過する低温圧縮空気は屋外の空気と共に配管２４を介して各階の室内２ａに供給される。
冷却コイル２０は、例えば図示しないクーリングタワー（冷凍機）等から供給される冷気を低温圧縮空気に接触させて所要の温度に調整するものであり、図示しない冷水ポンプによって作動させられる。給気ダンパ２１はその開度と低温圧縮空気配管１３による供給量、そして外気の取り込み量とによって室内への給気量を調整するものである。  
【００２１】
また、デシカント空調機３の再生流路１７に導入される高温圧縮空気はそのままデシカントローター１９に搬送され、高温圧縮空気の温風によってデシカントローター１９は吸着した水分を放出して再生する。デシカントローター１９を通過した高温圧縮空気はその下流側に配設された排気ダンパ２３の開口を通して排気される。再生流路１７から屋外への排気量は排気ダンパ２３の開度と高温圧縮空気配管１４による供給量とによって調整される。
なお、給気ダンパ２１と排気ダンパ２３に関し、室内２ａへの給気流量と屋外への排気流量が一定であれば、各ダンパ２１、２３の開度は一定でよく、動力を使って開度を調整する必要はない。また、各ダンパ２１、２３の開度を手動等で制御するようにしてもよい。
【００２２】
本実施形態による空調システム１は上述した構成を備えており、次にこの空調システム１の空調方法について説明する。
まず図１において、空気圧縮工程では、空気圧縮機構５の配気管１０を通して一方の低温空気圧縮容器７内と高温空気圧縮容器８内に外気を充填した後、配気管１０の各外気側の弁体１１ａと低温圧縮空気配管１３及び高温圧縮空気配管１４側の弁体１１ｂを閉弁し、貯水槽４と各空気圧縮容器７，８との高低差による水圧を利用して空気の圧縮を行う。しかも、高温空気圧縮容器８内の空気は圧縮によって例えば５０℃程度の高温に設定されると共に、低温空気圧縮容器７は水槽１２に供給される冷水によって容器が冷却されているために例えば２０℃程度の低温に調整される。
【００２３】
次の空気搬送工程において、圧縮空気がそれぞれ製造された一方の低温空気圧縮容器７と高温空気圧縮容器８では、デシカント空調機３側の弁体１１ｂを開弁すると、各圧縮容器７，８と建物２の各室内２ａとの圧力差によって低温圧縮空気配管１３内を低温圧縮空気が搬送され、高温圧縮空気配管１４内を高温圧縮空気が搬送される。
【００２４】
低温圧縮空気は高湿な空気であり、図２に示すデシカント空調機３内の処理流路１６内に供給されることで膨張させて温度を低下させる。そして、膨張した低温空気をデシカントローター１９の半円部分に通すことで低温空気中の水分が乾燥剤に吸着され除湿される。除湿された低温空気は冷却コイル２０を通すことで冷却コイル２０内の冷水に間接的に接触して所要の低温になるよう温度調整され、給気ダンパ２１を通って配管２４から建物２の室内２ａに供給される。また、吸湿したデシカントローター１９は図示しない駆動源によって再生流路１７側に回転させられる。
【００２５】
一方、高温圧縮空気配管１４を通して搬送される高温圧縮空気はデシカント空調機３内の再生流路１７に供給され、高温で低湿の圧縮空気のまま、デシカントローター１９の吸湿した半円部分に通すことで乾燥剤から水分を放出させ、デシカントローター１９を再生する。吸湿された高温圧縮空気は排気ダンパ２３の開口から外気に放出される。乾燥したデシカントローター１９は駆動源によって回転させられて再び除湿用の処理流路１６に戻る。
【００２６】
本実施形態による空調システム１によれば、空気圧縮機構５における各２系統の低温空気圧縮容器７と高温空気圧縮容器８は交互に充填された外気の圧縮と供給を繰り返すことで、低温圧縮空気配管１３と高温圧縮空気配管１４を介してデシカント空調機３に順次圧縮空気を供給して、デシカントローター１９の吸湿と再生を行いながら、建物２の各室内２ａに温度と湿度を調整した冷却空気を供給できる。
なお、上述した説明ではデシカント空調機３によって空気の冷房と除湿を行うようにしたが、両者の一方だけを制御するようにしてもよい。
【００２７】
上述のように本実施形態による空調システム１によれば、低温空気圧縮容器７と高温空気圧縮容器８における空気の圧縮を空気圧縮機を用いずに貯水槽４との高低差によって水圧で行うことができ、しかも各空気圧縮容器７，８内で製造した圧縮空気を建物２の室内２ａとの圧力差によってデシカント空調機３に搬送できる。そのため、冷房空調用の動力としてデシカントローター１９の駆動源と冷却コイル２０の駆動ポンプだけを用いればよいため、省エネ性能を向上させることができる。
【００２８】
なお、本発明による空調システム１は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜の変更や置換等が可能である。以下に、上述した実施形態で用いた部材や部品と同一または同様なものについては同一の符号を用いて本発明の変形例等について説明を行う。
【００２９】
上述した実施形態では、デシカント空調機３の処理流路１６において、低温用の圧縮空気を膨張させた上で水冷方式の冷却コイル２０に接触させて空気を冷却させるようにしたが、これに代えて冷却コイル２０を設けなくてもよく、例えば寒冷地等であれば外気によって直接空冷するようにしてもよい。あるいは、低温空気圧縮容器７内に注入する貯水槽４の水による冷却だけで十分に低温空気圧縮容器７を冷却することができる場合には、冷却コイル２０のような外部冷却装置は不要である。これらの場合には冷却コイル２０等の外部冷却装置に用いる冷水ポンプ等も不要であるため、一層省エネ性能を向上できる。
【００３０】
また、上述した実施形態において、低温空気圧縮容器７と高温空気圧縮容器８の配管系統は２系統に代えてそれぞれ１系統であってもよく、各１系統の低温空気圧縮容器７と高温空気圧縮容器８によって空気を圧縮する工程と圧縮空気をデシカント空調機３に向けて搬送する工程とを交互に行うように各弁体１１ａ、１１ｂを開閉制御してもよい。
また、デシカント空調機３の処理流路１６において、熱交換器として冷却コイル２０と共に加熱コイルを設置して加温できるようにしてもよい。
また、上述した実施形態では、地上に貯水槽４を設置したが、貯水槽４の設置位置は建物２の屋上や建物２の内部等であってもよい。また、貯水槽４に代えて上水道、河川、湖沼、海を直接使用してもよく、これらを総称して水貯留手段という。
【００３１】
また、上述した実施形態では、低温空気圧縮容器７と高温空気圧縮容器８を別個に設けてデシカント空調機３に低温圧縮空気と高温圧縮空気をそれぞれ搬送するように構成したが、圧縮空気の高圧化を図れる場合には圧縮容器を１種類だけ設置するようにしてもよい。
この場合、圧縮容器によって外気を充填して圧縮且つ冷却しながら、吸湿したデシカントローター１９を再生できる５０℃以上になるまで加圧する。そして、高圧の圧縮空気をデシカント空調機３に供給する際、再生流路１７にはこの圧縮空気をそのまま供給し、処理流路１６では圧縮空気を一旦大気圧より若干高い程度の空気圧になるまで膨張させることで圧縮空気を冷却させ、デシカントローター１９に通して吸湿させて室内２ａに給気するようにすればよい。
【００３２】
なお、上述した実施形態では空調機としてデシカント空調機３を用いたが、これに代えてデシカントローター１９を用いない空調機を採用してもよい。この場合には、図３に示すように、空調機２５に再生流路１７は設置する必要がなく、圧縮容器から圧縮空気配管２６を介して圧縮空気を空調機２５の処理流路１６に供給して膨張させることで圧縮空気の温度を低下させる。そして、冷却コイル２０や加熱コイル２７によって圧縮空気を所要の温度に調整して配管２４を通して各室内２に供給できる。そのため、デシカントローター１９の駆動源が不要になり、省エネ性能を更に向上できる。
【符号の説明】
【００３３】
１  空調システム
２  建物
２ａ  部屋
３  デシカント空調機
４  貯水槽
５  空気圧縮機構
７  低温空気圧縮容器
８  高温空気圧縮容器
１０  配気管
１３  低温圧縮空気配管
１４  高温圧縮空気配管
１６  処理流路
１７  再生流路
１９  デシカントローター
２０  冷却コイル
２１  給気ダンパ
２３  排気ダンパ
２５  空調機
【図１】
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【図２】
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【図３】
2016173194.tif 000005
【図４】
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