(57)【要約】【課題】熱エネルギーを有効に利用できる除湿暖房装置を提供する。【解決手段】除湿暖房装置１は、燃焼器３２の熱によって吸着式冷凍機３０を駆動させ、利用媒体を冷却する。冷却された利用媒体は、第１熱交換器２１に流通する。吸着式冷凍機３０で発生した排熱は、排熱媒体によって第２熱交換器２２を流通する。燃焼器３２で発生した高温の燃焼ガスは、第３熱交換器２３を流通する。ハウス内の空気は、第１熱交換器２１を介して冷却された利用媒体と熱交換することで冷却および除湿され低温の除湿空気となる。低温の除湿空気は、第２熱交換器２２を通過し、第２熱交換器２２を介して排熱媒体と熱交換することで加熱され、高温の除湿空気となる。高温の除湿空気は、第３熱交換器２３を通過し、第３熱交換器２３を介して燃焼ガスと熱交換することでさらに加熱され、より高温の除湿空気となり、ハウス内へと供給される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料を燃焼させることで熱源媒体を加熱するとともに燃焼ガスを発生させる燃焼器（３２）と、
前記熱源媒体が循環する熱源循環系統（３１）と、
前記熱源媒体を熱源として駆動され利用媒体を冷却する熱駆動冷凍機（３０）と、
前記利用媒体が循環する冷却循環系統（４）と、
前記熱駆動冷凍機の排熱を輸送する排熱媒体が循環する排熱循環系統（５）と、
前記冷却循環系統に設けられ、前記利用媒体と空調対象空間の気体との間で熱交換を行う第１熱交換器（２１）と、
前記排熱循環系統に設けられ、前記排熱媒体と前記気体との間で熱交換を行う第２熱交換器（２２）と、
前記燃焼ガスと前記気体との間で直接的または間接的に熱交換を行う第３熱交換器（２３、３２３）と、
を備える除湿暖房装置。
【請求項２】
前記第１熱交換器および前記第２熱交換器は、前記気体が、前記第１熱交換器を通過した後に、前記第２熱交換器を通過するように配置されている請求項１に記載の除湿暖房装置。
【請求項３】
前記第３熱交換器は、前記燃焼ガスと前記排熱媒体との間で熱交換を行う請求項１または２に記載の除湿暖房装置。
【請求項４】
前記第２熱交換器および前記第３熱交換器は、前記気体が、前記第２熱交換器を通過した後に、前記第３熱交換器を通過するように配置されている請求項２に記載の除湿暖房装置。
【請求項５】
前記第１熱交換器、前記第２熱交換器および前記第３熱交換器は、前記気体が流通可能なダクト（２０）内に配置されている請求項４に記載の除湿暖房装置。
【請求項６】
前記排熱循環系統は、前記排熱を前記空調対象空間の外部に放熱する第４熱交換器（５５）と、
前記排熱媒体が前記第２熱交換器を流通する際の流量と、前記排熱媒体が前記第４熱交換器を流通する際の流量との比率を調節する流量調節部（１０７）と、
を有する請求項１から５のいずれか１項に記載の除湿暖房装置。
【請求項７】
前記第３熱交換器を通過した前記燃焼ガスを前記空調対象空間に放出する屋内放出部（２７）をさらに備える請求項１から６のいずれか１項に記載の除湿暖房装置。
【請求項８】
前記第３熱交換器を通過した前記燃焼ガスを前記空調対象空間の外部に放出する屋外放出部（２６）と、
前記第３熱交換器を通過した前記燃焼ガスの前記空調対象空間への供給量と前記外部への供給量の比率を調節する調節部（２５）と、
をさらに備える請求項７に記載の除湿暖房装置。
【請求項９】
前記第１熱交換器に発生する水を受けるドレンパン（７０）と、
前記ドレンパンが受ける水を貯留するドレンタンク（７１）と、
前記ドレンタンクが貯留する水を前記空調対象空間に噴霧する噴霧器（７３）と、
をさらに備える請求項１から８のいずれか１項に記載の除湿暖房装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この明細書における開示は、空調対象空間の除湿および暖房が可能な除湿暖房装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、農業用のハウスを除湿暖房する除湿暖房装置を開示している。この除湿暖房装置は、バーナにより発生した熱風をハウス内に供給することで暖房し、吸湿装置の加熱再生可能な除湿剤が空気中の水分を吸着することによって除湿する。バーナが除湿剤を加熱することによって除湿剤から分離した水分は水蒸気となりハウス外へと放出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８‐２５９４５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の除湿暖房装置では、除湿剤の再生に使用される熱エネルギーは、暖房のために十分に回収されない。このため、熱エネルギーが有効に利用されていない。
【０００５】
開示される目的は、熱エネルギーを有効に利用可能な除湿暖房装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この明細書に開示された複数の態様は、それぞれの目的を達成するために、互いに異なる技術的手段を採用する。また、特許請求の範囲及びこの項に記載した括弧内の符号は、ひとつの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例であって、技術的範囲を限定するものではない。
【０００７】
開示された除湿暖房装置のひとつは、燃料を燃焼させることで熱源媒体へ熱を与えるとともに燃焼ガスを発生させる燃焼器（３２）と、熱源媒体が循環する熱源循環系統（３１）と、熱源媒体を熱源として駆動し利用媒体を冷却する熱駆動冷凍機（３０）と、利用媒体が循環する冷却循環系統（４）と、熱駆動冷凍機の排熱を輸送する排熱媒体が循環する排熱循環系統（５）と、冷却循環系統に設けられ、利用媒体と空調対象空間の気体との間で熱交換を行う第１熱交換器（２１）と、排熱循環系統に設けられ、排熱媒体と気体との間で熱交換を行う第２熱交換器（２２）と、燃焼ガスと気体との間で直接的または間接的に熱交換を行う第３熱交換器（２３、３２３）と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
この開示によれば、空調対象空間の気体を、熱駆動冷凍機によって冷却および除湿すること、熱駆動冷凍機の排熱および燃焼器で発生した燃焼ガスの熱で加熱すること、を実施できる。したがって、熱駆動冷凍機の排熱、および燃焼器で発生した燃焼ガスの熱を暖房に利用できるので、熱エネルギーを有効に利用可能な除湿暖房装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１実施形態に係る除湿暖房装置の構成図である。
【図２】第１実施形態の除湿暖房装置における吸着式冷凍機の構成図である。
【図３】第２実施形態に係る除湿暖房装置の構成図である。
【図４】第３実施形態に係る除湿暖房装置の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
第１実施形態
図１において、除湿暖房装置１は、ハウス内を空調する空調部２と、空調部２に熱を供給する熱供給部３とを有する。除湿暖房装置１は、熱供給部３の熱を輸送する媒体を空調部２に供給する冷却循環系統４と、排熱循環系統５とを有する。除湿暖房装置１は、例えば農業用のハウスに設置され、ハウス内の空間を空調対象空間とする。除湿暖房装置１は、例えば冬季の夜間にハウス内の除湿暖房を行う。
【００１１】
空調部２は、ハウス内の気体である空気の温度および湿度を調整する。空調部２は、ダクト２０と、送風装置２９と、第１熱交換器２１と、第２熱交換器２２と、第３熱交換器２３とを有する。ダクト２０は、内部に空気通路２０１を形成する形成部材である。ダクト２０は、ハウス内に設けられる。ダクト２０は両端に開口部を有し、各開口部はハウス内に開口している。空気通路２０１内には、送風装置２９が送風する空気が通過する。これにより、送風装置２９によって送風されたハウス内の空気は、一方の開口部からダクト２０内に流入し、空気通路２０１を流通した後他方の開口部から再びハウス内へと流通する。ダクト２０は、送風された空気が通過可能な空気通路２０１を形成できる構成であれば、いかなる形態も採用することができる。ダクト２０は、例えば金属製のプレートによって構成される。空気通路２０１には、第１熱交換器２１、第２熱交換器２２、第３熱交換器２３が設けられている。
【００１２】
第１熱交換器２１は、利用媒体とハウス内の気体との間で熱交換を行う熱交換器である。第１熱交換器２１は、内部を利用媒体が流通できるように構成されている。第１熱交換器２１は、表面をハウス内の空気が通過できるように構成されている。第１熱交換器２１は、ダクト２０内において空気通路２０１を横断するように設けられている。第１熱交換器２１は、第２熱交換器２２よりも送風装置２９による空気流れの上流側に設けられている。第１熱交換器２１は、吸着式冷凍機３０が生成する冷熱によって空気通路２０１内の空気を冷却する冷却器である。
【００１３】
第２熱交換器２２は、排熱媒体とハウス内の空気との間で熱交換を行う熱交換器である。第２熱交換器２２は、内部を排熱媒体が流通できるように構成されている。第２熱交換器２２は、表面をハウス内の空気が通過できるように構成されている。第２熱交換器２２は、ダクト２０内において空気通路２０１を横断するように設けられている。第２熱交換器２２は、第１熱交換器２１よりも送風装置２９による空気流れの下流側に設けられている。第２熱交換器２２は、吸着式冷凍機３０の排熱によって空気通路２０１内の空気を加熱する加熱器である。
【００１４】
第３熱交換器２３は、燃焼ガスと送風される空気との間で熱交換を行う熱交換器である。第３熱交換器２３は、内部を燃焼ガスが流通できるように構成されている。通路の一端には、燃焼ガスが流通可能となるように、燃焼器３２が接続されている。第３熱交換器２３は、第３熱交換器２３を通過した燃焼ガスをハウス外へ放出するための屋外放出部２６が接続されている。第３熱交換器２３は、表面をハウス内の空気が通過できるように構成されている。第３熱交換器２３は、燃焼ガスと送風される空気との間で直接的に熱交換を行う。第３熱交換器２３は、ダクト２０内において空気通路２０１を横断するように設けられている。第３熱交換器２３は、第２熱交換器２２よりも送風装置２９による空気流れの下流側に設けられている。第３熱交換器２３は、燃焼ガスの熱によって空気通路２０１内の空気を加熱する加熱器である。
【００１５】
熱供給部３は、第１熱交換器２１を冷却器として機能させるための冷熱を発生させる。熱供給部３は、第２熱交換器２２および第３熱交換器２３を加熱器として機能させるための熱を発生させる。熱供給部３は、熱発生手段として、吸着式冷凍機３０と、燃焼器３２とを有する。熱供給部３は、燃焼器３２で発生した熱の一部を吸着式冷凍機３０へ輸送する手段として熱源循環系統３１を有する。熱供給部３は、吸着式冷凍機３０で発生した冷熱および排熱を空調部２に輸送する手段として、冷却循環系統４と、排熱循環系統５とを有する。
【００１６】
燃焼器３２は、化石燃料を燃焼することで熱源媒体を加熱する加熱手段である。燃焼器３２は、内部に熱交換器を有し、その熱交換器には熱源媒体が流通可能な通路が設けられている。化石燃料を燃焼することで発生した熱は、熱交換器を介して熱源媒体へと与えられる。加熱された熱源媒体は、吸着式冷凍機３０の冷凍サイクルを稼働させる。このため、燃焼器３２は吸着式冷凍機３０を駆動させる熱源である。燃焼器３２では、化石燃料を燃焼する際に二酸化炭素（以下、ＣＯ２と表記する）を含む高温の燃焼ガスが発生する。燃焼器３２は、発生した燃焼ガスが第３熱交換器２３へと流入可能となるように、第３熱交換器２３と接続されている。
【００１７】
熱源循環系統３１は、熱源媒体を燃焼器３２と吸着式冷凍機３０との間で循環させる循環系統である。熱源循環系統３１は、熱源媒体が流通可能な熱源流路３１０と、熱源流路３１０を流通する熱源媒体を圧送するための熱源ポンプ１０３とを有する。熱源流路３１０は、熱源媒体が燃焼器３２と吸着式冷凍機３０との間で循環可能となるように、燃焼器３２と吸着式冷凍機３０とを接続する。熱源ポンプ１０３は、制御部９によって電気的に制御可能な電動式のポンプである。熱源循環系統３１は、燃焼器３２で加熱された熱源媒体を吸着式冷凍機３０に供給する。熱源循環系統３１は、吸着式冷凍機３０に熱を提供した熱源媒体を燃焼器３２に提供する。
【００１８】
利用媒体、排熱媒体、および熱源媒体は、熱供給部３で発生した熱を輸送する液相の熱輸送媒体である。利用媒体、排熱媒体、および熱源媒体には、例えば水が利用される。
【００１９】
吸着式冷凍機３０は、吸着冷凍サイクルを利用してハウス内の空気を冷却する冷却手段である。吸着式冷凍機３０は、熱源からの熱を利用して駆動される熱駆動冷凍機の一種である。熱源には燃焼器３２が使用される。吸着式冷凍機３０は、吸着材による冷媒の吸着現象を利用した吸着冷凍サイクルを使用する。例えば、冷媒には水が使用される。吸着式冷凍機３０は、熱源循環系統３１、排熱循環系統５、および冷却循環系統４に接続される。したがって吸着式冷凍機３０の内部には、熱源媒体、利用媒体、および冷却媒体が流通可能である。
【００２０】
図２において、吸着式冷凍機３０は第１吸着器３０１および第２吸着器３０２を備える。第１吸着器３０１および第２吸着器３０２は水を吸着脱離する吸着材を有する。吸着式冷凍機３０は、吸着材から脱離した水蒸気を凝縮させる凝縮器３０３と、水を蒸発させることで冷熱を発生させる蒸発器３０５とを備える。吸着式冷凍機３０は、第１吸着器３０１と凝縮器３０３とを連通する配管３０７ａと、凝縮器３０３と第２吸着器３０２とを連通する配管３０７ｂとを備える。吸着式冷凍機３０は、第２吸着器３０２と蒸発器３０５とを連通する配管３０７ｃと、蒸発器３０５と第１吸着器３０１とを連通する配管３０７ｄとを備える。吸着式冷凍機３０は、熱源媒体と排熱媒体の流通経路を切り替える切替弁として、第１四方弁１０５と第２四方弁１０６とを備える。
【００２１】
吸着式冷凍機３０は、第１吸着器３０１が脱離を行い、第２吸着器３０２が吸着を行う状態と、第１吸着器３０１が吸着を行い、第２吸着器３０２が脱離を行う状態とを切り替える。これにより、連続的な冷却を可能にしている。
【００２２】
第１吸着器３０１および第２吸着器３０２は、水分を吸着可能な吸着材と、吸着材が設けられた熱交換器とをそれぞれ有する。熱交換器には、脱離時には熱源媒体が流通し、吸着時には排熱媒体が流通する通路が設けられている。したがって熱交換器は、吸着時には吸着材と排熱媒体との間の熱交換を行い、脱離時には吸着材と熱源媒体との間の熱交換を行う。第１吸着器３０１は、吸着材から脱離した水蒸気が凝縮器３０３へと流通可能となるように、配管３０７ａによって凝縮器３０３と接続されている。第１吸着器３０１は、蒸発器３０５で蒸発した水が第１吸着器３０１へ流通可能となるように、配管３０７ｄによって蒸発器３０５と接続されている。第２吸着器３０２は、吸着材から脱離した水蒸気が凝縮器３０３へと流通可能となるように、配管３０７ｂによって凝縮器３０３と接続されている。第２吸着器３０２は、蒸発器３０５で蒸発した水が第２吸着器３０２へ流通可能となるように、配管３０７ｃによって蒸発器３０５と接続されている。
【００２３】
凝縮器３０３は、排熱媒体と水蒸気との間の熱交換を行う熱交換器である。凝縮器３０３には、排熱循環系統５の排熱流路５０を通過した排熱媒体が流通可能な通路が設けられている。凝縮器３０３には、第１吸着器３０１または第２吸着器３０２の吸着材から脱離した水蒸気が流入する。凝縮器３０３は、凝縮された水が蒸発器３０５へと流通可能となるように、戻し管３０４によって蒸発器３０５と接続されている。
【００２４】
蒸発器３０５は、凝縮器３０３で凝縮された水を蒸発させる。凝縮器３０３は、冷却循環系統４の冷却流路４０を通過した利用媒体が流通可能に構成されている。蒸発器３０５は、水蒸気が第１吸着器３０１または第２吸着器３０２へと流入できるように、第１吸着器３０１および第２吸着器３０２と接続されている。
【００２５】
水蒸気バルブ３０６ａは、配管３０７ａに設けられている。水蒸気バルブ３０６ａは、閉じることで水蒸気が凝縮器３０３から第１吸着器３０１へ流通することを規制するバルブである。水蒸気バルブ３０６ｂは、配管３０７ｂに設けられている。水蒸気バルブ３０６ｂは、閉じることで水蒸気が凝縮器３０３から第２吸着器３０２へ流通することを規制するバルブである。水蒸気バルブ３０６ｃは、配管３０７ｃに設けられている。水蒸気バルブ３０６ｃは、閉じることで水蒸気が第２吸着器３０２から蒸発器３０５へ流通することを規制するバルブである。水蒸気バルブ３０６ｄは、配管３０７ｄに設けられている。水蒸気バルブ３０６ｄは、閉じることで水蒸気が第１吸着器３０１から蒸発器３０５へ流通することを規制するバルブである。各水蒸気バルブは、例えば圧力差によって開閉する逆止弁によって構成される。
【００２６】
第１四方弁１０５および第２四方弁１０６は、吸着式冷凍機３０を流通する熱源媒体および排熱媒体の流通経路を切り替える切替弁である。第１四方弁１０５および第２四方弁１０６は、図２における実線経路を提供する第１位置と、図２における破線経路を提供する第２位置とを切り替え可能である。第１四方弁１０５および第２四方弁１０６は、制御部９によって電気的に制御可能な弁である。
【００２７】
図１に戻り、排熱循環系統５は、排熱媒体を循環させる循環系統である。排熱循環系統５は、排熱媒体が流通可能な排熱流路５０と、排熱流路５０を流通する排熱媒体を圧送する排熱ポンプ１０２と、第２熱交換器２２と、を有する。排熱流路５０は、排熱媒体が吸着式冷凍機３０と第２熱交換器２２との間で循環可能となるように、吸着式冷凍機３０と第２熱交換器２２とを接続する。排熱ポンプ１０２は、制御部９によって電気的に制御可能な電動式のポンプである。排熱循環系統５は、吸着式冷凍機３０の排熱を受け取った排熱媒体を第２熱交換器２２に流通させる。排熱循環系統５は、第２熱交換器２２を流通した排熱媒体を、吸着式冷凍機３０に流通させる。
【００２８】
冷却循環系統４は、利用媒体を循環させる循環系統である。冷却循環系統４は、利用媒体が流通可能な冷却流路４０と、冷却流路４０を流通する利用媒体を圧送するための冷却ポンプ１０１と、第１熱交換器２１とを有する。冷却流路４０は、利用媒体が蒸発器３０５と第１熱交換器２１との間で循環可能となるように、蒸発器３０５と第１熱交換器２１とを接続する。冷却ポンプ１０１は、制御部９によって制御可能な電動式のポンプである。冷却循環系統４は、吸着式冷凍機３０で冷却された利用媒体を第１熱交換器２１に流通させる。冷却循環系統４は、第１熱交換器２１を流通した利用媒体を蒸発器３０５に流通させる。
【００２９】
加湿部７は、除湿時に発生した水を回収しハウス内の加湿に使用する。加湿部７は、ドレンパン７０と、ドレンタンク７１と、ドレンポンプ１０４と、噴霧器７５とを有する。
【００３０】
ドレンパン７０は、第１熱交換器２１に結露した水を回収する水回収手段である。ドレンパン７０は、第１熱交換器２１に結露した水が落下した際に受けることが可能となるように、第１熱交換器２１の下方に設置されている。ドレンパン７０の底部には排水口が形成されており、ドレンパン７０に回収された水を排水口から排出可能となっている。ドレンパン７０は、排水口から排出された水がドレンタンク７１に流入可能となるように、ドレンタンク７１に接続されている。
【００３１】
ドレンタンク７１は、ドレンパン７０に回収された水を貯留可能な貯留手段である。ドレンタンク７１は、貯留された水がドレンポンプ１０４に流通可能となるように、ドレンポンプ１０４に接続されている。ドレンポンプ１０４は、ドレンタンク７１から流出した水を噴霧器７５へと圧送する。ドレンポンプ１０４は、制御部９によって電気的に制御可能な電動式のポンプである。噴霧器７５は、ドレンポンプ１０４に接続され、ドレンポンプ１０４から圧送された水が流入可能となっている。噴霧器７５は、ドレンポンプ１０４によって圧送され流入した水を霧化し、ハウス内に噴霧することができる。
【００３２】
制御部９は、電気的に制御可能な機器を制御する制御手段である。電気的に制御可能な機器とは、例えば、冷却ポンプ１０１、排熱ポンプ１０２、熱源ポンプ１０３、ドレンポンプ１０４等の複数のポンプと、三方弁１０７、第１四方弁１０５、第２四方弁１０６等の複数の弁である。制御部９は、複数のセンサ８によって取得される情報を基に機器を制御する。複数のセンサ８は、例えば、ハウス内の空気温度を検出する温度センサ、ハウス内の湿度を検出する湿度センサ、各種循環系統を循環する熱輸送媒体の温度を検出する温度センサ等である。制御部９は、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体を備えるマイクロコンピュータを主なハードウェア要素として備える。記憶媒体は、コンピュータによって読み取り可能な所定のプログラムを非一時的に記憶する非遷移的実体的記憶媒体である。記憶媒体は、半導体メモリまたは磁気ディスクなどによって提供されうる。制御部９が提供する手段および／または機能は、実体的なメモリ装置に記録されたソフトウェアおよびそれを実行するコンピュータ、ソフトウェアのみ、ハードウェアのみ、あるいはそれらの組合せによって提供することができる。例えば、制御部９がハードウェアである電子回路によって提供される場合、それは多数の論理回路を含むデジタル回路、またはアナログ回路によって提供することができる。
【００３３】
次に除湿暖房装置１の作動について説明する。除湿暖房装置１は、例えば冬季の夜間にハウス内の除湿暖房を行う。農業用のハウスでは、栽培する作物の光合成を促進するために、ハウス内にＣＯ２が供給される。作物に供給されるＣＯ２の吸収を促進するために、作物の葉の気孔の開度を大きくする必要がある。気孔の開度は一般的に飽差が３〜５ｇ／ｍ3であると大きくなると言われており、ハウス内の湿度はミスト発生器等によって加湿し、例えば２５℃の室温なら相対湿度で７５〜８５％になるように調整される。
【００３４】
ハウス内での作物の栽培方法として、養液栽培等の液体供給による方法が用いられることがある。この場合、ハウス内の湿度は、作物からの水分の蒸散や養液からの水分蒸発などによって高まりやすい。さらに夜間のハウス内の温度は、日射がないため低下する。したがってハウス内の相対湿度も１００％に近い高湿度の状態となりやすい。このような状況下では、作物の果実に結露が発生し裂果を引き起こす、作物が灰色かび病などの病気にかかる、といった作物の品質低下の原因となる現象が発生しやすくなる。したがって、冬季夜間にはハウス内環境を整えるために、ハウス内の除湿暖房が必要となる。除湿暖房装置１は、ハウス内の空気を冷却することで除湿し、除湿した空気を加熱することで除湿暖房を行う。
【００３５】
除湿暖房装置１は、例えば使用者が作動スイッチを投入することで作動し除湿暖房運転を行う。または、除湿暖房装置１は、使用者がタイマーによってあらかじめ作動する時間帯を決定し、その時間帯に作動し除湿暖房運転を行ってもよい。
【００３６】
作動を開始すると、送風装置２９がハウス内の空気をダクト２０内へと送風を開始する。燃焼器３２が化石燃料を燃焼し、熱源媒体の加熱を開始する。循環系統４、５、３１が、熱輸送媒体の循環を開始する。
【００３７】
燃焼器３２で加熱された熱源媒体は、熱源循環系統３１によって吸着式冷凍機３０へと輸送される。一方燃焼器３２で発生した高温の燃焼ガスは、第３熱交換器２３を通過し、屋外放出部２６を通過してハウス外へと排出される。燃焼ガスの熱は、第３熱交換器２３によって空気通路２０１内に放熱される。第３熱交換器２３は、燃焼ガスと第３熱交換器２３に対して送風される送風空気との間の熱交換を行うことでハウス内の空気を加熱する。
【００３８】
吸着式冷凍機３０は、熱源媒体の熱により冷凍サイクルを稼働させる。これにより吸着式冷凍機３０は、利用媒体の冷却を開始する。
【００３９】
次に吸着式冷凍機３０の作動を説明する。第１吸着器３０１が脱離を行い、第２吸着器３０２が吸着を行う場合について説明する。このとき第１四方弁１０５および第２四方弁１０６は、第１位置に切り替られる。このとき、熱源媒体は第１吸着器３０１を流通し、排熱媒体は、第２吸着器３０２を流通する。
【００４０】
第１吸着器３０１は、熱源媒体で加熱されることにより、吸着材に吸着された水を水蒸気として脱離する。脱離した水蒸気により第１吸着器３０１内が高圧となり、高圧によって水蒸気バルブ３０６ａが開く。脱離した水蒸気は配管３０７ａを流通し、凝縮器３０３へと流入する。
【００４１】
凝縮器３０３に流入した水蒸気は、凝縮器３０３内を流通する排熱媒体により冷却される。これにより、水蒸気は凝縮熱を放出し凝縮して水となる。このとき発生する凝縮熱は、排熱媒体を加熱する。換言すれば、排熱媒体は凝縮熱を受け取り輸送する。凝縮した水は、戻し管３０４を通過して蒸発器３０５へと流入する。
【００４２】
蒸発器３０５に流入した水は、利用媒体から蒸発潜熱分の熱を奪い蒸発する。蒸発した水によって蒸発器３０５内は高圧となる。高圧によって水蒸気バルブ３０６ｃが開き、蒸発器３０５と第２吸着器３０２とを接続する。水蒸気は、配管３０７ｃを通過して第２吸着器３０２に流入する。
【００４３】
第２吸着器３０２に流入した水蒸気は、吸着材に吸着される。これにより、蒸発器３０５内の圧力が低下し、蒸発器３０５内の水の蒸発がさらに促進される。これにより、蒸発器３０５を流通した利用媒体は冷却される。冷却された利用媒体は、冷却循環系統４の冷却流路４０へと流入する。
【００４４】
第２吸着器３０２内を流通する排熱媒体は、吸着材に水が吸着される際に発生する吸着熱によって加熱される。換言すれば、排熱媒体は第２吸着器３０２を冷却する。排熱媒体は、吸着式冷凍機３０で発生した凝縮熱と吸着熱を、排熱として受け取り輸送する。
【００４５】
第１吸着器３０１が吸着を行い、第２吸着器３０２が脱離を行う場合は、第１四方弁１０５は、熱輸送媒体の流通経路を、熱源媒体が第２吸着器３０２に流通し、排熱媒体が第１吸着器３０１を流通する流通経路に切り替える。第２四方弁１０６は、熱輸送媒体の流通経路を、第２吸着器３０２を通過した熱源媒体が熱源循環系統３１へと流通し、第１吸着器３０１を通過した排熱媒体が排熱循環系統５へと流通する流通経路に切り替える。さらに、第１吸着器３０１が脱離を行い、第２吸着器３０２が吸着を行う場合に開いていた水蒸気バルブ３０６ａ、３０６ｃが閉じる。さらに、第１吸着器３０１が脱離を行い、第２吸着器３０２が吸着を行う場合に閉じていた水蒸気バルブ３０６ｂ、３０６ｄが開く。これにより、熱源媒体により加熱された第２吸着器３０２から水蒸気として脱離した水は凝縮器３０３で凝縮され、蒸発器３０５へと流入する。蒸発器３０５の水は第１吸着器３０１の吸着作用によって水蒸気として吸着される。第１吸着器３０１を流通する排熱媒体は、吸着熱を吸収し排熱循環系統５を循環することで第２熱交換器２２へと輸送される。蒸発器３０５を流通する利用媒体は、蒸発器３０５中の水の蒸発によって冷却され、冷却循環系統４を循環し第１熱交換器２１へと輸送される。
【００４６】
吸着式冷凍機３０を流通し冷却された利用媒体は、冷却循環系統４を循環することで第１熱交換器２１を流通し、その後再び吸着式冷凍機３０へと流入する。第１熱交換器２１は、利用媒体が輸送する冷熱を利用して空気通路２０１内の空気を冷却する。
【００４７】
吸着式冷凍機３０を流通し加熱された排熱媒体は、排熱循環系統５を循環することで第２熱交換器２２を流通し、その後再び吸着式冷凍機３０へと流入する。第２熱交換器２２は、排熱媒体が輸送する排熱を空気通路２０１内に放熱する。
【００４８】
送風装置２９は、ハウス内の空気をダクト２０内に送風する。送風されたハウス内の空気は、まず第１熱交換器２１を通過する。ハウス内の空気は、第１熱交換器２１を介して利用媒体と熱交換を行うことで冷却される。冷却された空気の温度が露点温度を下回ると、空気中の水蒸気が凝縮し第１熱交換器２１に結露する。これにより、第１熱交換器２１を通過した空気は温度と絶対湿度が低下し、低温の除湿空気となる。なお、第１熱交換器２１に結露した水は、ドレンパン７０に落下し、ドレンタンク７１に貯留される。ドレンタンク７１に貯留された水は、例えばハウス内の加湿が必要になった際に、ドレンポンプ１０４によって噴霧器７５に圧送され、噴霧器７５によって霧化されハウス内に噴霧される。
【００４９】
第１熱交換器２１を通過した低温の除湿空気は、送風装置２９によってさらに送風され第２熱交換器２２を通過する。このとき低温の除湿空気は、第２熱交換器２２を介して排熱媒体と熱交換することで加熱され、高温の除湿空気となる。第２熱交換器２２を通過した高温の除湿空気は、さらに送風され第３熱交換器２３を通過する。このとき高温の除湿空気は、第３熱交換器２３を介して燃焼ガスと熱交換することでさらに加熱され、より高温の除湿空気となり、ダクト２０からハウス内へと供給される。こうして、除湿暖房装置１は、ハウス内の空気を第１熱交換器２１、第２熱交換器２２、および第３熱交換器２３に通過させることで、ハウス内の除湿暖房を可能にする。換言すれば、除湿暖房装置１は、ハウス内の空気を吸着式冷凍機３０によって冷却して除湿し、かつ吸着式冷凍機３０の排熱および燃焼器３２の燃焼ガスの熱で加熱することで除湿暖房を行う。吸着式冷凍機３０は、発生させた冷熱によって自身の排熱を冷却するため、効率を向上させることができる。除湿暖房装置１は、吸着式冷凍機３０の排熱と、燃焼器３２で発生する燃焼ガスの熱とを暖房に利用するため、発生する熱エネルギーを暖房に有効に活用することができる。
【００５０】
除湿暖房装置１において、吸着式冷凍機３０を流通した熱源媒体が、排熱流路５０へ流入してもよい。例えば、第１四方弁１０５は、熱源媒体が第１吸着器３０１を流通し排熱媒体が第２吸着器３０２を流通するように流通経路を切り替え、第２四方弁１０６は、熱源媒体が排熱流路５０に流通し、排熱媒体が熱源流路３１０に流通する流通経路に切り替える。または、第１四方弁１０５は、熱源媒体が第２吸着器３０２を流通し排熱媒体が第１吸着器３０１を流通するように流通経路を切り替え、第２四方弁１０６は、熱源媒体が排熱流路５０に流通し、排熱媒体が熱源流路３１０に流通する流通経路に切り替える。このとき、燃焼器３２によって加熱された高温の熱源媒体が第２熱交換器２２に流入する。燃焼器３２によって加熱された熱源媒体は、吸着式冷凍機３０の排熱によって加熱された排熱媒体よりも高温であるので、第２熱交換器２２にはより高温の媒体が流通する。したがって、第２熱交換器２２を介して熱源媒体と熱交換するハウス内の空気は、排熱媒体と熱交換した場合よりも高温となる。これより、ハウス内の温度をより上昇させることが可能となる。
【００５１】
次に第１実施形態の除湿暖房装置１がもたらす効果について説明する。除湿暖房装置１は、ハウス内の空気を、吸着式冷凍機３０によって冷却および除湿すること、吸着式冷凍機３０の排熱および燃焼器３２で発生した燃焼ガスの熱で加熱すること、を実施できる。したがって、吸着式冷凍機３０の排熱および燃焼器３２で発生した燃焼ガスの熱を暖房に利用できるため、熱エネルギーを有効に利用することができる。
【００５２】
第１熱交換器２１および第２熱交換器２２は、送風される空気が第１熱交換器２１を通過した後に第２熱交換器２２を通過するように配置されている。これによれば、吸着式冷凍機３０で冷却された空気によって、吸着式冷凍機３０の排熱を冷却することができる。したがって、吸着式冷凍機３０の効率を上げることができる。
【００５３】
第１熱交換器２１、第２熱交換器２２および第３熱交換器２３は、送風される空気が第１熱交換器２１を通過した後に第２熱交換器２２を通過し、第２熱交換器２２を通過した後に、第３熱交換器２３を通過するように配置されている。これによれば、温度の低い熱交換器から温度の高い熱交換器の順に空気を通過させ加熱することができるので、効率よく暖房することが可能になる。
【００５４】
除湿暖房装置１は、第１熱交換器２１に発生する水を受けるドレンパン７０と、ドレンパン７０が受ける水を貯留するドレンタンク７１と、ドレンタンク７１が貯留する水をハウス内に噴霧する噴霧器７５とを備える。これによれば、第１熱交換器２１に発生した水を貯留してハウス内に噴霧することができる。したがって、新たに水を供給することなくハウス内の水蒸気によってハウス内の加湿を行うことが可能となる。
【００５５】
第２実施形態
第２実施形態では、上述の実施形態の変形例について説明する。図３において上述の実施形態の図面中と同一符号を付した構成要素は、上述の実施形態の説明を参照することができる。以下、上述の実施形態と相違する内容について説明する。
【００５６】
排熱循環系統５は、排熱媒体とハウス外の空気との間の熱交換を行う第４熱交換器５５と、排熱媒体の流通経路を切り替える三方弁１０７と、排熱媒体が第２熱交換器２２をバイパスして流通可能なバイパス流路５４とを有する。
【００５７】
バイパス流路５４は、排熱流路５０から分岐して設けられた流路である。バイパス流路５４は、第４熱交換器５５が第２熱交換器２２と並列になるように排熱流路５０から分岐している。このためバイパス流路５４を流通する排熱媒体は、第２熱交換器２２をバイパスすることができる。
【００５８】
第４熱交換器５５は、排熱媒体とハウス外の空気との間の熱交換を行う熱交換器である。第４熱交換器５５は、内部に排熱媒体が流通可能に形成されている。第４熱交換器５５は、バイパス流路５４に設けられている。第４熱交換器５５は、ハウス外に設けられている。第４熱交換器５５は、送風装置５６によって送風されるハウス外の空気が通過できるように構成されている。第４熱交換器５５は、吸着式冷凍機３０の排熱をハウス外に放熱する。第４熱交換器５５は、排熱媒体とハウス外の水との間の熱交換を行うように構成されていてもよい。第４熱交換器５５は、排熱をハウス外に放熱できる構成であればいかなる形態も採用できる。
【００５９】
三方弁１０７は、排熱媒体が第２熱交換器２２を流通する流通経路と、第４熱交換器５５を流通する流通経路とを切り替え可能な切り替え弁である。換言すれば、三方弁１０７は、第２熱交換器２２を流通する排熱媒体の流量と、第４熱交換器５５を流通する排熱媒体の流量との比率を調節する流量調節部である。三方弁１０７は、バイパス流路５４の排熱流路５０との分岐部に設けられている。三方弁１０７は、吸着式冷凍機３０の排熱をハウス内とハウス外のどちらに放熱するかを切り替える。三方弁１０７は、制御部９によって電気的に制御可能な弁である。
【００６０】
第２実施形態の除湿暖房装置１では、暖房能力が比較的小さくてよい場合に、三方弁１０７を切り替え、排熱媒体を第４熱交換器５５に流通させる。したがって、吸着式冷凍機３０の排熱により加熱された排熱媒体は、第２熱交換器２２を通過せずに第４熱交換器５５を通過した後に、再び吸着式冷凍機３０に流入する。吸着式冷凍機３０の排熱は、ハウス外に放熱される。第２熱交換器２２には排熱媒体が流通しないため、空気通路２０１内を通過する空気は、吸着式冷凍機３０の排熱によって加熱されない。これにより、ハウス内の暖房に寄与する熱量が小さくなる。したがって暖房能力が比較的小さくてよい場合に、暖房能力を低下させて暖房することができる。また、ハウス外の空気温度が吸着式冷凍機３０によって冷却された空気よりも低い場合には、より低温の排熱媒体を吸着式冷凍機３０に投入できるため、吸着式冷凍機３０の冷凍効率を向上させることもできる。
【００６１】
次に、第２実施形態の除湿暖房装置１がもたらす効果について説明する。除湿暖房装置１は、排熱循環系統５に、排熱をハウス外に放出可能な第４熱交換器５５を備える。これによれば、ハウス外への排熱の放出を促進することが可能になる。
【００６２】
第３実施形態
第３実施形態では、上述の実施形態の変形例について説明する。図４において上述の実施形態の図面中と同一符号を付した構成要素は、上述の実施形態の説明を参照することができる。以下、上述の実施形態と相違する内容について説明する。
【００６３】
第３熱交換器３２３は、燃焼器３２の燃焼ガスと排熱媒体との間の熱交換を行う熱交換器である。第３熱交換器３２３は、燃焼ガスが流通するガス通路３２３ａと、吸着式冷凍機３０の排熱を受け取った排熱媒体が流通する排熱通路３２３ｂと、を有する。排熱通路３２３ｂは、排熱流路５０において、吸着式冷凍機３０を通過した排熱媒体が三方弁１０７に流入するまでの間に設けられている。換言すれば、排熱媒体は、排熱をハウス内またはハウス外に放熱する前に燃焼ガスと熱交換する。第３熱交換器３２３は、燃焼ガスを排熱媒体によって冷却する。第３熱交換器３２３を通過した排熱媒体が、第２熱交換器２２を介してハウス内の空気と熱交換することで、燃焼ガスの熱は空気通路２０１内に放出される。換言すれば、第３熱交換器３２３は、燃焼ガスとハウス内の空気との間の熱交換を間接的に行う熱交換器である。第３熱交換器３２３は、ダクト２０の外部に設けられている。
【００６４】
屋内放出部２７は、燃焼ガスを屋内に放出するための燃焼ガス通路を形成する。屋内放出部２７は、調節部２５を通過した燃焼ガスが流通可能となるように、調節部２５に接続されている。屋内放出部２７は、空気通路２０１内に開口している。これにより屋内放出部２７を通過した燃焼ガスは、空気通路２０１内に放出される。屋内放出部２７は、ハウス内に燃焼ガスが放出される構成であれば、空気通路２０１の外部に開口していてもよい。
【００６５】
調節部２５は、屋外放出部２６を通過する燃焼ガスの量と屋内放出部２７を通過する燃焼ガスの量との比率を調節する。調節部２５には、屋外放出部２６および屋内放出部２７が、燃焼ガスが流通可能に接続されている。
【００６６】
第３実施形態の除湿暖房装置１は、除湿暖房運転だけでなく、ハウス内のＣＯ２濃度を上昇させる場合にも作動される。
【００６７】
ハウス内にＣＯ２を供給する必要がある場合には、三方弁１０７を、排熱媒体が第４熱交換器５５を通過するように切り替える。さらに、調節部２５を、燃焼ガスが屋内放出部２７を流通するように調節する。
【００６８】
吸着式冷凍機３０の排熱で加熱された排熱媒体は、第３熱交換器２３を通過する。このとき、排熱媒体は第３熱交換器２３を介して燃焼ガスと熱交換することで、さらに加熱される。吸着式冷凍機３０の排熱および燃焼ガスの熱を受け取った排熱媒体は、第４熱交換器５５を流通する。第４熱交換器５５を流通する排熱媒体は、第４熱交換器５５を介して、送風装置５６によって送風されるハウス外の空気と熱交換する。換言すれば、排熱媒体は外気によって冷却される。冷却された排熱媒体は、再び吸着式冷凍機３０に流入する。
【００６９】
第３熱交換器２３を通過した燃焼ガスは、屋内放出部２７を通過して空気通路２０１へと流入する。空気通路２０１に流入した燃焼ガスは、送風装置２９によって送風されてハウス内へと供給される。
【００７０】
空気通路２０１内を通過する送風空気は、第１熱交換器２１を通過する。送風空気は、第１熱交換器２１を介して利用媒体と熱交換を行うことで冷却され除湿される。第２熱交換器２２には排熱媒体が流通しないため、送風空気は、排熱および燃焼ガスの熱によって加熱されない。第１熱交換器２１を通過した低温の除湿空気は、屋内放出部２７から放出された燃焼ガスとともにハウス内へと供給される。これにより、ハウス内に低温のＣＯ２ガスが供給される。
【００７１】
燃焼ガスは、第３熱交換器２３を介して液相媒体である排熱媒体と熱交換するため、気相である送風空気と熱交換する場合と比較してより低温になる。低温になった燃焼ガスは、ダクト２０内で、第１熱交換器２１を通過して冷却された空気と混合されハウス内へと供給される。燃焼ガスを室内に供給することで、ハウス内のＣＯ２濃度を高め栽培する作物の光合成を促進することができる。第３実施形態の燃焼器３２は、ＣＯ２発生手段でもある。
【００７２】
このときハウス内に供給される、燃焼ガスと混合された空気は比較的低温であるため、ハウス内の温度上昇が抑制される。ハウス内の温度が高すぎると外気を取り込み換気をすることで温度調整を行う必要があるが、温度上昇が抑制されることで換気を行う頻度も抑制することができる。これによりＣＯ２がハウス外に放出されることを抑えることが可能となるため、ハウス内のＣＯ２濃度がより高まりやすくなる。
【００７３】
また、ハウス内のＣＯ２濃度を高める必要がない場合には、調節部２５を調節し、燃焼ガスを屋外放出部２６からハウス外へと放出する。これにより、空気通路２０１を通過する空気は、第１熱交換器２１によって低温の除湿空気となりハウス内に供給される。したがって、第３実施形態の除湿暖房装置１では、除湿運転または冷房運転も可能となる。
【００７４】
また、調節部２５によって各放出部への流量の比率を調節することで、燃焼ガスの一部のみをハウス内に供給することもできる。これにより、ハウス内のＣＯ２濃度の上昇量をより正確に調整することが可能となる。
【００７５】
第３実施形態の除湿暖房装置１において除湿暖房運転を行う場合は、排熱媒体を第２熱交換器２２に流通させるように三方弁１０７を切り替える。これにより、排熱と燃焼ガスの熱が空気通路２０１内の空気を加熱する。このとき、調節部２５を、燃焼ガスが屋内放出部２７を流通するように調節することで、高温の除湿空気と燃焼ガスをハウス内に供給することができる。これにより、除湿暖房運転を行いながらハウス内のＣＯ２濃度を高めることもできる。
【００７６】
次に第３実施形態の除湿暖房装置１がもたらす効果について説明する。除湿暖房装置１の第３熱交換器２３は、燃焼ガスと排熱媒体との間の熱交換を提供する。これによれば、排熱媒体によって燃焼ガスを冷却することが可能となる。
【００７７】
除湿暖房装置１は、第３熱交換器２３を通過した燃焼ガスをハウス内に放出する屋内放出部２７をさらに備える。これによれば、ＣＯ２が含まれた燃焼ガスをハウス内に供給することができるので、ハウス内のＣＯ２濃度を高めることが可能となる。
【００７８】
除湿暖房装置１は、第３熱交換器２３を通過した燃焼ガスをハウス外に放出する屋外放出部２６と、第３熱交換器２３を通過した燃焼ガスのハウス内への供給量とハウス外への供給量の比率を調節する調節部２５と、をさらに備える。
【００７９】
これによれば、ハウス内に供給する燃焼ガスの量を調整することができる。したがって、ハウス内のＣＯ２濃度をより正確に調整することが可能となる。
【００８０】
他の実施形態
この明細書の開示は、例示された実施形態に制限されない。開示は、例示された実施形態と、それらに基づく当業者による変形態様を包含する。例えば、開示は、実施形態において示された部品、要素の組み合わせに限定されず、種々変形して実施することが可能である。開示は、多様な組み合わせによって実施可能である。開示は、実施形態に追加可能な追加的な部分をもつことができる。開示は、実施形態の部品、要素が省略されたものを包含する。開示は、ひとつの実施形態と他の実施形態との間における部品、要素の置き換え、または組み合わせを包含する。開示される技術的範囲は、実施形態の記載に限定されない。開示される技術的範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものと解されるべきである。
【００８１】
上述の実施形態では、熱駆動冷凍機は吸着式冷凍機３０である。これに代えて、他の熱駆動冷凍機であってもよい。例えば、吸収式冷凍機であってもよい。
【００８２】
上述の実施形態では、除湿暖房装置１は、燃焼ガスをハウス外へと放出する屋外放出部２６を有する。これに代えて、屋外放出部２６を有しない構成としてもよい。例えば、屋内放出部２７のみを設け、燃焼ガスを常にハウス内へと供給する構成としてもよい。
【００８３】
上述の実施形態では、熱源媒体、利用媒体および排熱媒体はそれぞれ水である。これに代えて、水以外の媒体であってもよい。例えば、熱源媒体、利用媒体および排熱媒体の少なくとも一つに不凍液を使用してもよい。
【００８４】
上述の実施形態において、噴霧器７５によって水を霧化してハウス内に供給するとしたが、ハウス内の他の湿度調整機器に給水する構成としてもよい。例えば、水道水等を使用してハウス内にミストを発生させるミスト発生器へ、ドレンタンクに貯留した水を供給する構成としてもよい。
【００８５】
上述の実施形態において、第１熱交換器２１、第２熱交換器２２、および第３熱交換器２３は、第１熱交換器２１を通過した空気が第２熱交換器２２を通過した後に第３熱交換器２３を通過するように配置されるが、この配置に限定されない。第１熱交換器２１、第２熱交換器２２、および第３熱交換器２３は、ハウス内の空気と熱交換可能であれば任意の位置に配置されていてよい。例えば、第１熱交換器２１、第２熱交換器２２、および第３熱交換器２３は、ダクト２０内を送風される空気が任意の順番で各熱交換器を通過するようにダクト２０内に配置されていてよい。また、例えば、第１熱交換器２１、第２熱交換器２２、および第３熱交換器２３は、それぞれ別のダクト内に設けられていてもよい。それぞれ別のダクト内に設けられた第１熱交換器２１、第２熱交換器２２、および第３熱交換器２３は、それぞれ個別にハウス内の空気と熱交換する。このとき各熱交換器を通過した空気は、合流した後にハウス内へと供給される。または、それぞれ個別にハウス内へと供給されてもよい。また、第１熱交換器２１、第２熱交換器２２、および第３熱交換器２３は、ダクト内に配置されていなくてもよい。例えば、ダクト２０がない構成でもよい。
【符号の説明】
【００８６】
４…冷却循環系統
５…排熱循環系統
２１…第１熱交換器
２２…第２熱交換器
２３、３２３…第３熱交換器
３０…吸着式冷凍機（熱駆動冷凍機）
３１…熱源循環系統
３２…燃焼器
【図１】
2017161160.tif 000003
【図２】
2017161160.tif 000004
【図３】
2017161160.tif 000005
【図４】
2017161160.tif 000006