(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転自在な減湿ロータを有する減湿装置によって処理空気を減湿した後に、顕熱交換器で熱交換することによって冷却し、その後当該冷却した空気を加湿して前記目的空間に供給するデシカント方式の空調方法であって、
前記減湿ロータの端面側に位置する空気の通過域は、当該減湿ロータの回転方向順に、減湿区域、冷却区域及び再生区域とに仕切られており、
前記処理空気として外気を使用し、
当該外気を前記減湿区域に導入して減湿した後、前記顕熱交換器において前記目的空間からの還気と熱交換し、前記熱交換されて降温した空気を、前記冷却区域に導入して加湿冷却した後に前記目的空間に供給し、前記顕熱交換器において熱交換された後の昇温した空気を、加熱装置によって加熱した後、前記再生区域へと導入することを特徴とする、デシカント空調方法。
【請求項２】
回転自在な減湿ロータを有する減湿装置によって処理空気を減湿した後に、顕熱交換器で熱交換することによって冷却し、その後当該冷却した空気を加湿して前記目的空間に供給するデシカント方式の空調方法であって、
前記減湿ロータの端面側に位置する空気の通過域は、当該減湿ロータの回転方向順に、減湿区域、冷却区域及び再生区域とに仕切られており、
前記処理空気として目的空間からの還気を使用し、
当該還気を前記減湿区域に導入して減湿した後、前記顕熱交換器において前記目的空間からの外気と熱交換し、前記熱交換されて降温した空気を、前記冷却区域に導入して加湿冷却した後に前記目的空間に供給し、前記顕熱交換器において熱交換された後の昇温した空気を、加熱装置によって加熱した後、前記再生区域へと導入することを特徴とする、デシカント空調方法。
【請求項３】
回転自在な減湿ロータを有する減湿装置によって処理空気を減湿した後に、顕熱交換器で熱交換することによって冷却し、その後当該冷却した空気を加湿して前記目的空間に供給するデシカント方式の空調方法であって、
前記減湿ロータの端面側に位置する空気の通過域は、当該減湿ロータの回転方向順に、減湿区域、冷却区域及び再生区域とに仕切られており、
前記処理空気として外気を使用し、
当該外気を前記減湿区域に導入して減湿した後、前記顕熱交換器において他の外気と熱交換し、前記熱交換されて降温した空気を、前記冷却区域に導入して加湿冷却した後に前記目的空間に供給し、前記顕熱交換器において熱交換された後の昇温された空気を、加熱装置によって加熱した後、前記再生区域へと導入することを特徴とする、デシカント空調方法。
【請求項４】
回転自在な減湿ロータを有する減湿装置によって処理空気を減湿した後に、顕熱交換器で熱交換することによって冷却し、その後当該冷却した空気を加湿して前記目的空間に供給するデシカント方式の空調方法であって、
前記減湿ロータの端面側に位置する空気の通過域は、当該減湿ロータの回転方向順に、減湿区域、冷却区域及び再生区域とに仕切られており、
前記処理空気として外気と前記目的空間からの還気との混合空気を使用し、
当該混合空気を前記減湿区域に導入して減湿した後、前記顕熱交換器において他の外気と熱交換し、前記熱交換されて降温した空気を、前記冷却区域に導入して加湿冷却した後に前記目的空間に供給し、前記顕熱交換器において熱交換された後の昇温された空気を、加熱装置によって加熱した後、前記再生区域へと導入することを特徴とする、デシカント空調方法。
【請求項５】
回転自在な減湿ロータを有する減湿装置によって処理空気を減湿した後に、顕熱交換器で熱交換することによって冷却し、その後当該冷却した空気を加湿して前記目的空間に供給するデシカント方式の空調方法であって、
前記減湿ロータの端面側に位置する空気の通過域は、当該減湿ロータの回転方向順に、減湿区域、冷却区域及び再生区域とに仕切られており、
前記処理空気として外気と前記目的空間からの還気との混合空気を使用し、
当該混合空気を前記減湿区域に導入して減湿した後、前記顕熱交換器において前記目的空間からの他の還気と熱交換し、前記熱交換されて降温した空気を、前記冷却区域に導入して加湿冷却した後に前記目的空間に供給し、前記顕熱交換器において熱交換された後の昇温した空気を、加熱装置によって加熱した後、前記再生区域へと導入することを特徴とする、デシカント空調方法。
【請求項６】
前記減湿ロータの端面側に位置する空気の通過域は、当該減湿ロータの回転方向順に、減湿区域、冷却区域、プレ再生区域、及び再生区域とに仕切られており、
前記顕熱交換器において熱交換された後の昇温した空気の一部を、前記プレ再生区域に導入し、残りの一部を加熱装置によって加熱した後に、前記再生区域に導入することを特徴とする、請求項１、２、３又は４に記載のデシカント空調方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、気化式の加湿器を用いることなく低温の空気を供給できるデシカント空調方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
デシカント方式の空調方法は、乾燥剤によって空気を減湿し、熱交換器で冷却した後、加湿して低温の空気を得る空調方法である。フロンを用いないことから、地球環境にとって好ましい空調方法であり、従来から、例えば特開平５−１１５７３７「脱臭除湿機能を有する吸着体を使用した脱臭除湿冷房方法」、特開平８−１６１１５１「熱交換式除湿装置」、特開平９−１７８２８９「デシカント空調装置」、特開平９−１７８２９０「デシカント空調装置」、特開平９−１７８２９１「デシカント空調装置」において開示されている。
【０００３】
これら従来のデシカント空調方式の代表的なシステム構成を図８に基づいて説明する。この図８に示したシステムは、全外気方式でシステムが構築されており、給気ファン１０１によって取り入れられた外気ＯＡは、減湿ロータ１０２によって減湿され、その後顕熱交換器１０３によって還気ＲＡと熱交換された後、気化式の加湿器１０４に導入されるようになっている。そして加湿器１０４において蒸発冷却した後、給気ＳＡとして室Ｒへと供給される。
【０００４】
室Ｒからの還気ＲＡは、気化式の加湿器１０５において蒸発冷却されて温度が下げられた後、顕熱交換器１０３で熱交換され、その後再生ヒータによって昇温された後、再生空気として減湿ロータ１０２へと導入され、排気ファン１０７によって排気ＥＡとして外部へと排気されるようになっている。
【０００５】
前記従来のシステムの空気の状態図を、図９、図１０に示した。このシステムでは、外気条件によって能力も効率も変化するため、２つの外気条件について調べた。図９は、外気条件が温度３２℃、相対湿度６５％（絶対湿度２０ｇ／ｋｇ’）の場合であり、図１０は外気条件が  温度３２℃、相対湿度４１％（絶対湿度１２ｇ／ｋｇ’）の場合である。また図９、図１０におけるイ〜リの符号は、各々図８に示したシステムにおける同じ符号の箇所における空気の状態を示している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら前記従来のシステムでは、気化式の加湿器を用いているため、水の管理が面倒であるという問題があった。すなわち例えば間欠運転を行うと加湿器の表面にある水分に細菌が発生し，悪臭が発生することがある。そのため使用する水の水質の管理や加湿器自体のメンテナンスが面倒であった。そのため前記従来のシステムは、必ずしも満足できるものではなかったのである。
【０００７】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、従来のような気化式の加湿器を用いることなく、デシカント空調を実施できる新規なデシカント空調方法を提供して、前記問題の解決を図ることをその目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、請求項１のデシカント空調方法は、回転自在な減湿ロータを有する減湿装置によって処理空気を減湿した後に、顕熱交換器で熱交換することによって冷却し、その後当該冷却した空気を加湿して前記目的空間に供給するデシカント方式の空調方法であって、前記減湿ロータの端面側に位置する空気の通過域は、当該減湿ロータの回転方向順に、減湿区域、冷却区域及び再生区域とに仕切られており、前記処理空気として外気を使用し、当該外気を前記減湿区域に導入して減湿した後、前記顕熱交換器において前記目的空間からの還気と熱交換し、前記熱交換されて降温した空気を、前記冷却区域に導入して加湿冷却した後に前記目的空間に供給し、前記顕熱交換器において熱交換された後の昇温した空気を、加熱装置によって加熱した後、前記再生区域へと導入することを特徴としている。
【０００９】
この場合、請求項２に記載したように、処理空気として目的空間からの還気を用い、減湿区域で減湿した後、顕熱交換器において外気と熱交換するようにすれば、室内空気循環タイプの方法を実現できる。
【００１０】
また請求項３に記載したように、処理空気として外気を用い、減湿区域で減湿した後、顕熱交換器において他の外気（前記外気と同一外気源から得る外気であってもよい）と熱交換すれば、全外気タイプの方法を実現できる。
【００１１】
さらに請求項４に記載したように、処理空気として外気と前記目的空間からの還気との混合空気を用い、減湿区域で減湿した後、顕熱交換器において他の外気（前記外気と同一外気源から得る外気であってもよい）と熱交換したり、請求項５に記載したように、顕熱交換器において他の還気と熱交換するように構成すれば、還気の効率のよい使用ができる。
【００１２】
前記各請求項のデシカント空調方法によれば、減湿ロータの減湿区域において、まず処理空気が減湿される。減湿された空気は顕熱交換器で各々目的空間からの還気（請求項１、請求項５）、外気（請求項２）、他の外気（請求項３、請求項４）と熱交換が行なわれ冷却されて降温される。次いで減湿ロータは、冷却区域において前記降温された空気の冷却に用いられるが、このとき減湿ロータは前記減湿によって水分を吸収しており、当該水分が冷却区域において空気中に放出され、結果的に加湿冷却される。他方、減湿ロータは冷却されたエンタルピーだけ水分が飛ばされて結果として少し再生されることになる。そして当該少し再生された減湿ロータは再生空気によって水分が飛ばされて再生される。再生空気は前記顕熱交換器で減湿後の処理空気と熱交換されて昇温した空気を用い、当該昇温した空気を加熱装置によって加熱するので、再生に適した温度の再生空気を得ることができる。
【００１３】
さらに請求項６のように、前記減湿ロータの端面側に位置する空気の通過域を４分割として、当該減湿ロータの回転方向順に、減湿区域、冷却区域、プレ再生区域、及び再生区域とに仕切り、前記顕熱交換器において熱交換された後の昇温された空気の一部をそのまま、減湿装置における減湿ロータのプレ再生区域に導入し、残りの一部を加熱装置によって加熱して、減湿装置における減湿ロータの再生区域に導入するようにすれば、過剰な再生風量を低減して、加熱装置に要するエネルギを必要最小限に抑えることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の好ましい実施の形態にかかるデシカント空調方法を説明する。図１は第１の実施の形態にかかるデシカント空調方法を実施するためのシステムの系統を示している。
【００１５】
この空調システムは、全外気方式でシステムが構築されており、給気ファン１によって取り入れられた処理空気としての外気ＯＡは、減湿装置２の減湿区域２ａに導入されるようになっている。この減湿装置２は、図２に示したように、適宜の駆動源（図示せず）によって回転する減湿ロータ３の両端面側に、チャンバ４、５を備えており、これらチャンバ４、５の内部は各々仕切り板等で３分割されている。これによって減湿ロータ３の両端面側に位置する空気の通過域は、減湿ロータ３の回転方向順に、減湿区域２ａ、冷却区域２ｂ、再生区域２ｃが形成されている。減湿ロータ３自体は、従前の乾式減湿装置に使用されている、例えばシリカゲルを充填したロータや塩化リチウム等の吸湿剤等を含浸させたロータを使用することができる。そして各チャンバ４、５には、各減湿区域２ａ、冷却区域２ｂ、再生区域２ｃ毎に、対応するダクト６、７が接続されている。
【００１６】
減湿区域２ａを通過して減湿された空気は、その後回転形の顕熱交換器１１によって目的空間Ｒからの還気ＲＡと熱交換された後、減湿装置２の冷却区域２ｂに導入されるようになっている。該冷却区域２ｂにおいては、減湿区域２ａにおいて吸収した水分が、冷却区域２ｂを通過する空気中に放出され、加湿冷却が行われる。冷却区域２ｂを通過した冷却された空気は、給気ＳＡとして室Ｒへと供給されるようになっている。
【００１７】
室Ｒからの還気ＲＡは、前記顕熱交換器１１において、減湿区域２ａを通過して減湿された空気と熱交換されるようになっている。該熱交換によって昇温した空気は、その後加熱装置としての再生ヒータ１２によって加熱された後、減湿装置２の再生区域２ｂへと供給され、減湿ロータ３の再生に供された後、排気ファン１３によって排気ＥＡとして外部に排出されるようになっている。
【００１８】
第１の実施の形態にかかるデシカント空調方法を実施するためのシステムは、以上のようにその主要部が構成されており、このシステムを用いて本実施の形態のデシカント空調方法を実施した際の空気の温度変化の状態を空気線図上に表したものを図３、図４に示し、図１中にそのときに対応する空気のシステム上の位置を同一符号で示した。
【００１９】
図３は外気ＯＡの温度が３２℃、絶対湿度が２０ｇ／ｋｇ’のときの場合を、図４は外気ＯＡの温度が３２℃、絶対湿度が１２ｇ／ｋｇ’のときの場合を各々示している。まず導入直後の外気ＯＡ（ａ）は、減湿装置の減湿区域２ａで減湿されて湿度は低下し（ｂ）、次いで顕熱交換器１１で熱交換されると温度が低下し（ｃ）、その後減湿装置２の冷却区域２ｂで加湿冷却されると、湿度は上昇するものの、温度はさらに低下し（ｄ）、給気ＳＡとして室Ｒに供給される。
【００２０】
室Ｒからの還気ＲＡについては（ｅ）、顕熱交換器１１で給気ＳＡとなる空気と熱交換されるので温度は上昇する（ｆ）。次いで再生ヒータ１２によって加熱されるから温度はさらに上昇し（ｇ）、その後減湿装置２の再生区域２ｂに送られ、減湿ロータ３の再生に供せられる。したがって、再生に供した分温度が低下すると共に湿度が上昇し（ｈ）、最後に排気ファン１３によって排気ＥＡとしてシステムの外部へと排気される。
【００２１】
このように第１の実施の形態にかかるデシカント空調方法によれば、従来のように気化式の加湿器を用いることなく、デシカント方式の空調を実施することができる。したがって水質管理や加湿器自体のメンテナンスという問題が生じない。
【００２２】
次にＣＯＰ（成績係数）について考察する。前出図８に示した従来のシステムを運転した際の空気の状態を示す空気線図（図９、図１０）に基づいて、ＣＯＰを計算すると、まず図９に示した外気条件が温度３２℃、相対湿度６５％の場合には、次のようになる。なお、減湿ロータの厚みは２００mm、面速は２ｍ／ｓで全て計算し、また処理と再生の風量は同風量であると仮定している。
ＣＯＰ＝
｛（３２−１９．５）＋（２０−１２．５）×２．４９｝／（８３−５２）
＝１．０１
【００２３】
また図１０に示した外気条件が温度３２℃、相対湿度４１％の場合には、次のようになる。
ＣＯＰ＝
｛（３２−１６）＋（１２−９．５）×２．４９｝／（８３−５６）
＝０．８２
【００２４】
次に第１の実施の形態について図３、図４に基づいて計算すると、図３に示した外気条件が温度３２℃、相対湿度６５％の場合には、次のようになる。
ＣＯＰ＝
｛（３２−２２）＋（２０−１１．５）×２．４９｝／（８３−６４）
＝１．６４
【００２５】
また図４に示した外気条件が温度３２℃、相対湿度４１％の場合には、次のようになる。
ＣＯＰ＝
｛（３２−２２）＋（１２−７）×２．４９｝／（８３−５３）
＝０．７５
【００２６】
したがって、温度３２℃、相対湿度４１％の場合には若干落ちるものの、温度３２℃、相対湿度６５％の場合には、ＣＯＰが大幅に向上しており、特に外気の湿度が高い場合において従来よりもＣＯＰが向上している。
【００２７】
次に第２の実施の形態について説明する。なお以下の各実施の形態において、第１の実施の形態と同一の符号で示される部材、装置等は、第１の実施の形態で用いたシステムと同一の部、装置等を示している。図５に示した第２の実施の形態を実施するための空調システムは、循環方式でシステムが構築されており、給気ファン１によって取り入れられた処理空気としての還気ＲＡは、減湿装置２の減湿区域２ａに導入された後、顕熱交換器１１によって外気ＯＡと熱交換された後、減湿装置２の冷却区域２ｂに導入されて、加湿冷却されるようになっている。他方、前記顕熱交換器１１において、減湿区域２ａを通過して減湿された空気と熱交換されて昇温した空気は、再生ヒータ１２によって加熱された後、減湿装置２の再生区域２ｂへと供給され、減湿ロータ３の再生に供された後、排気ファン１３によって排気ＥＡとして外部に排出されるようになっている。
【００２８】
この第２の実施の形態にかかるデシカント空調方法によれば、前記第１の実施の形態と同様、気化式の加湿器を用いることなく、デシカント空調方法を実施することができる。しかも空気循環方式でデシカント空調を実施できる。
【００２９】
次に第３の実施の形態について説明する。図６は、第３の実施の形態を実施するための空調システムの系統を示しており、このシステムは全外気方式として構成されている。即ち処理空気としての外気ＯＡが減湿装置２の減湿区域２ａに導入された後、顕熱交換器１１によって他の外気ＯＡと熱交換された後、減湿装置２の冷却区域２ｂに導入されて、加湿冷却されるようになっている。他方、前記顕熱交換器１１において、減湿区域２ａを通過して減湿された空気と熱交換されて昇温した空気は、再生ヒータ１２によって加熱された後、減湿装置２の再生区域２ｂへと供給され、減湿ロータ３の再生に供された後、排気ファン１３によって排気ＥＡとして外部に排出されるようになっている。
【００３０】
この第３の実施の形態にかかるデシカント空調方法によれば、前記第１の実施の形態と同様、気化式の加湿器を用いることなく、デシカント空調方法を実施することができる。そして全外気方式でデシカント空調を実施できる。
【００３１】
次に第４の実施の形態について説明する。図７に示したように、この第４の実施の形態を実施するための空調システムは、第１の実施の形態において使用した３分割タイプの減湿装置２に代えて、４分割タイプの減湿装置２１を用いている。すなわちこの４分割タイプの減湿装置２１は、減湿ロータ（図示せず）端面の空気の通過域が、ロータの回転順に減湿空気２１ａ、冷却区域２１ｂ、プレ再生区域２１ｃ、再生区域２１ｄの４つに仕切られている。
【００３２】
そして顕熱交換器１１によって減湿後の空気と熱交換されて昇温した空気は、その一部がそのままプレ再生区域２１ｃに導入され、残りの一部が再生ヒータ１２によって加熱された後、再生区域２１ｄに導入されるようになっている。なおこれら、プレ再生区域２１ｃ、再生区域２１ｄを通過した空気は、混合された後、排気ファン１３によって排気ＥＡとしてシステム外へと排気される。
【００３３】
第４の実施の形態にかかるデシカント空調方法によれば、プレ再生用の空気と、再生ヒータ１２によって昇温されたいわば本再生用の空気の比を条件等に応じて変更することで、システムに応じた最適な再生熱量を実現することができる。すなわち再生熱量を必要最小限に抑えることができ、第１の実施の形態にかかるデシカント空調方法よりも、省エネルギを図ることが可能である。
【００３４】
なおそのように、顕熱交換器１１を出た空気の一部を再生ヒータ１２で加熱してから再生区域２１ｄへ、残りの一部をそのままプレ再生区域２１ｃへと供給するには、例えば顕熱交換器１１から減湿装置２１へと向かう流路を２分割し、その一方に再生ヒータ１２を配置するようにすればよい。
【００３５】
また前記実施の形態においては、処理空気として外気ＯＡ又は還気ＲＡをもちいていたが、これに代えて外気ＯＡと還気ＲＡとの混合空気を処理空気として使用すれば、還気ＲＡの効率のよい使用が行える。
【００３６】
【発明の効果】
請求項１〜６のデシカント空調方法によれば、従来のように気化式の加湿装置を用いることなく、デシカント方式の空調方法を実施することができるから、水質管理や加湿器自体のメンテナンスという問題が生じない。さらに請求項６の場合には、再生に用いる空気の加熱に要するエネルギを必要最小限に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の実施の形態にかかるデシカント空調方法を実施するためのシステムの構成の概略を示す説明図である。
【図２】  図１のシステムに使用した減湿装置の斜視図である。
【図３】    外気条件が３２℃・２０ｇ／ｋｇ’のときに第１の実施の形態を実施した場合の空気の状態を示す空気線図である。
【図４】  外気条件が３２℃・１２ｇ／ｋｇ’のときに第１の実施の形態を実施した場合の空気の状態を示す空気線図である。
【図５】  本発明の第２の実施の形態にかかるデシカント空調方法を実施するためのシステムの構成の概略を示す説明図である。
【図６】  本発明の第３の実施の形態にかかるデシカント空調方法を実施するためのシステムの構成の概略を示す説明図である。
【図７】  本発明の第４の実施の形態にかかるデシカント空調方法を実施するためのシステムの構成の概略を示す説明図である。
【図８】  従来技術にかかるデシカント空調システムの構成の概略を示す説明図である。
【図９】  外気条件が３２℃・２０ｇ／ｋｇ’のときに図８の従来技術を稼働させた場合の空気の状態を示す空気線図である。
【図１０】  外気条件が３２℃・１２ｇ／ｋｇ’のときに図８の従来技術を稼働させた場合の空気の状態を示す空気線図である。
【符号の説明】
１    給気ファン
２    減湿装置
３    減湿ロータ
２ａ  減湿区域
２ｂ  冷却区域
２ｃ  再生区域
１１    顕熱交換器
１２    再生ヒータ
１３    排気ファン
Ｒ    室
ＯＡ    外気
ＳＡ    給気
ＲＡ    還気
ＥＡ    排気
【図１】
0004283361.tif 000002
【図２】
0004283361.tif 000003
【図３】
0004283361.tif 000004
【図４】
0004283361.tif 000005
【図５】
0004283361.tif 000006
【図６】
0004283361.tif 000007
【図７】
0004283361.tif 000008
【図８】
0004283361.tif 000009
【図９】
0004283361.tif 000010
【図１０】
0004283361.tif 000011