(57)【要約】【課題】簡単な構成で除湿効率の向上を図ることができるデシカント空調装置と、このデシカント空調装置に好適な収着部材とを提供する。【解決手段】室外からの空気を室内へと流す導入路１１と、室内からの空気を室外へと流す排出路１２とが、互いの空気の流れが逆方向となるように隣接した向流状態で設けられたデシカント空調装置１において、これら導入路１１および排出路１２をまたぐようにして設けられる収着部材２であって、通気性を有する長尺の帯状に形成された収着材２０が、導入路１１および排出路１２の流路全面に、少なくとも折り返し反転して往復で閉塞するように設けられるとともに、閉塞した導入路１１の収着面２０ａ，２０ｂおよび排出路１２の脱着面２０ｃ，２０ｄを更新することができるように、ローラ２１間に巻回されて長手方向に沿って移動可能となされている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
室外からの空気を室内へと流す導入路と、室内からの空気を室外へと流す排出路とが、互いの空気の流れが逆方向となるように隣接した向流状態で設けられたデシカント空調装置において、これら導入路および排出路をまたぐようにして設けられる収着部材であって、
ローラ間に、通気性を有する長尺の帯状に形成された収着材が、少なくとも折り返し反転した往復状態に巻回して構成され、この収着材は、導入路および排出路の流路断面を往復する二層で閉塞するとともに、ローラの回転によって長手方向に沿って移動することで、閉塞した導入路の収着面および排出路の脱着面を更新することができる長さとなされたことを特徴とする収着部材。
【請求項２】
収着材が無端環状に形成され、循環移動可能となされた請求項１記載の収着部材。
【請求項３】
請求項１または２記載の収着部材を用いたデシカント空調装置。
【請求項４】
導入路の上流側収着面と下流側収着面とで面積が異なるように、導入路の断面積が変化するように形成された請求項３記載のデシカント空調装置。
【請求項５】
導入路の上流側収着面と下流側収着面との間に冷却器が設けられた請求項３または４記載のデシカント空調装置。
【請求項６】
導入路の上流側収着面と下流側収着面との間の折り返し反転部分が、導入路の外側に露出されるとともに、この露出部に低温空気を接触させて冷却するようになされた請求項３または４記載のデシカント空調装置。
【請求項７】
導入路の上流側収着面と下流側収着面との間の折り返し反転部分に設けられたローラが収着材を冷却するようになされた請求項３または４記載のデシカント空調装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、除湿と顕熱交換とを利用するデシカント空調装置と、このデシカント空調装置に好適な収着部材とに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
デシカント空調装置は、空気を除湿してから冷却するため、カビや細菌が繁殖する恐れがなく、しかもフロンを使用しないため、今後の空調装置として注目されている。
【０００３】
図７は、一般的なデシカント空調装置ａの構成を示している。すなわち、デシカント空調装置ａは、室外からの空気を室内へと流す導入路ｂと、室内からの空気を室外へと流す排出路ｃとを、互いの空気の流れが逆方向となるように隣接した向流状態で設け、これら導入路ｂおよび排出路ｃをまたぐようにして除湿ロータｄと顕熱ロータｅとを設けて構成されている。そして、室外から導入路ｂに取り込まれた空気は、除湿ロータｄで除湿された後、顕熱ロータｅで冷却されてから室内に供給される。一方、室内から排出路ｃに取り込まれた空気は、顕熱ロータｅで冷熱回収された後、加熱器ｆでさらに加熱された後、除湿ロータｄから吸湿して屋外に排気される。
【０００４】
この際、除湿ロータｄは、吸湿材料によって通気性を有する円盤状に形成され、導入路ｂおよび排出路ｃの空気の流れに対して直交するようにして設けられており、回転しながら、導入路ｂおよび排出路ｃを通過する空気と交互に接触して、収着( 吸湿）と脱着（放湿）とを繰り返すように構成されている。すなわち、除湿ロータｄは、導入路ｂを通過する空気から吸湿するが、ロータｄが回転することによって排出路ｃに移動した場合には、この排出路ｃを通過する空気に放湿して乾燥され、除湿能力が再生され、その後、再度ロータｄが回転することによって導入路ｂに移動し、以後、同様の動作を反復して繰り返すようになされている。
【０００５】
同様に、顕熱ロータｅも熱伝導率の高い材料によって通気性を有する円盤状に形成され、導入路ｂおよび排出路ｃの空気の流れに対して直交するようにして設けられており、回転しながら、導入路ｂおよび排出路ｃを通過する空気と交互に接触して、熱交換を繰り返すように構成されている。すなわち、顕熱ロータｅは、導入路ｂを通過する空気を冷却するが、ロータｅが回転することによって排出路ｃに移動した場合には、この排出路ｃを通過する空気から冷熱回収し、冷却能力が再生され、その後、再度ロータｅが回転することによって導入路に移動し、以後、同様の動作を繰り返すようになされている。
【０００６】
このようなデシカント空調装置ａにおいては、除湿ロータｄの性能によって除湿能力が左右されることとなるため、湿度や温度の調整能力には限界があった。特に除湿ロータｄは、導入路ｂを通過する空気から吸湿する時に吸湿熱を発生するため、吸湿能力が低下し、乾燥度を上げることにも限界があった。
【０００７】
そこで、従来より、除湿ロータと顕熱ロータとを二段に構成して除湿能力の向上を図るように構成されたデシカント空調装置が提案されている( 例えば、特許文献１参照) 。
【０００８】
このデシカント空調装置では、室外からの空気を第一の除湿ロータで除湿し、除湿によって温度の上がった乾燥空気を、第一の顕熱ロータで冷却するようになされていた。そして、このようにして給気路を通過する空気の温度を下げてから、再度、第二の除湿ロータで除湿し、除湿によって温度の上がった乾燥空気を第二の顕熱ロータで冷却し、その後室内へ供給するようになされていた。
【特許文献１】特開２００１−２７２０５５公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、上記特許文献１の空調装置の場合、除湿ロータと顕熱ロータとを二段に構成するため、通常でも大型化してしまうデシカント空調装置がさらに大型化してしまうこととなる。
【００１０】
また、除湿ロータは、円盤状に形成されており、向流する導入路および排出路の空気の流れに対して直交するようにして設けているため、一面側から吸湿しても、吸湿再生は他面側から行うこととなるため、優れた除湿効率が得られない。すなわち、除湿ロータは、導入路において、除湿ロータ内を一面側から他面側へと通過する導入空気から吸湿するが、吸湿熱を発生するため、導入空気の温度が上昇し、相対湿度が低下することとなる。したがって、導入空気が一面側から中間部を経て他面側へと向かうにしたがって、除湿ロータの吸湿力は低下することとなり、除湿ロータの一面側での吸湿力が最も高い。ところが、除湿ロータは、排出路において、除湿ロータ内を他面側から一面側へと通過する排出空気に放湿するが、その際の吸熱によって排出空気の温度が低下し、相対湿度が上昇することとなる。したがって、排出空気が中間部から一面側へと向かうにしたがって、除湿ロータの吸湿再生力は低下することとなり、吸湿力が最も高い一面側の吸湿再生能力が十分に得られないこととなる。
【００１１】
本発明は、係る実情に鑑みてなされたものであって、簡単な構成で除湿効率の向上を図ることができるデシカント空調装置と、このデシカント空調装置に好適な収着部材とを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するための本発明の収着部材は、室外からの空気を室内へと流す導入路と、室内からの空気を室外へと流す排出路とが、互いの空気の流れが逆方向となるように隣接した向流状態で設けられたデシカント空調装置において、これら導入路および排出路をまたぐようにして設けられる収着部材であって、ローラ間に、通気性を有する長尺の帯状に形成された収着材が、少なくとも折り返し反転した往復状態に巻回して構成され、この収着材は、導入路および排出路の流路断面を往復する二層で閉塞するとともに、ローラの回転によって長手方向に沿って移動することで、閉塞した導入路の収着面および排出路の脱着面を更新することができる長さとなされたものである。また、上記収着材が無端環状に形成され、循環移動可能となされたものである。
【００１３】
また、上記課題を解決するための本発明のデシカント空調装置は、上記収着部材を用いたものである。デシカント空調装置は、導入路の上流側収着面と下流側収着面とで面積が異なるように、導入路の断面積が変化するように形成されたものであってもよい。デシカント空調装置は、導入路の上流側収着面と下流側収着面との間に冷却器が設けられたものであってもよい。デシカント空調装置は、導入路の上流側収着面と下流側収着面との間の折り返し反転部分が、導入路の外側に露出されるとともに、この露出部に低温空気を接触させて冷却するようになされたものであってもよい。デシカント空調装置は、導入路の上流側収着面と下流側収着面との間の折り返し反転部分に設けられたローラが収着材を冷却するようになされたものであってもよい。
【発明の効果】
【００１４】
以上述べたように、本発明によると、通気性を有する長尺の帯状に形成された収着材を、少なくとも折り返し反転して往復した状態でローラ間に巻回し、導入路および排出路の流路断面を往復する二層で閉塞しているので、導入路での収着時も、排出路での脱着時も収着材の両面側から空気を通過させることができ、収着効率、脱着効率の向上を図ることができる。また、収着材を、ローラの回転によって長手方向に沿って移動可能としているので、この収着材の移動によって閉塞した導入路の収着面および排出路の脱着面を更新することができ、長手方向の長さを適宜変更することで、各種規模のデシカント空調装置に対応することが可能となる。したがって、従来のように装置の規模に応じて除湿ロータを専用設計する必要も無く、収着材の長さ調整だけで、各種容量のデシカント空調装置に簡単に対応することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
【００１６】
図１は本発明に係るデシカント空調装置１の全体構成の概略を示し、図２は同デシカント空調装置１に用いる収着部材２を示している。
【００１７】
すなわち、この収着部材２は、ローラ２１間に、通気性を有する長尺の帯状に形成された収着材２０が、少なくとも折り返し反転して往復した状態で巻回され、このローラ２１の回転によって長手方向に沿って移動できるように構成されており、デシカント空調装置１の導入路１１と排出路１２とをまたぐように設けられ、導入路１１および排出路１２の流路断面を、それぞれ二層で閉塞するように設けられる。
【００１８】
収着材２０は、長尺の帯状に形成したものが用いられる。この収着材２０は、導入路１１および排出路１２の流路断面を閉塞するようにして設けられるが、この導入路１１および排出路１２を流れる空気を通過させなければならないので、充分な通気性を確保したものでなければならない。このような通気性を有する収着材２０の形状としては、フィルム状のものに通気孔を穿孔したものであってもよいし、通気性を確保した不織布状のものであっても良いし、通気性を確保した織布状または編地状のものであってもよい。
【００１９】
収着材２０の材料としては、通常のデシカント空調装置１に用いられる収着性および脱着性を有する材料からなるのものであれば、特に限定されるものではなく、何れも好適に用いることができる。具体的には、合成品のシリカゲルや架橋ポリアクリレート系高吸放湿材、天然のシリカアルミナ系の乾燥剤や、モレキュラシーブスなどのセラミック系の乾燥剤などを挙げることができる。この中でも架橋ポリアクリレート系高吸放湿材は、優れた収着性および脱着性を発揮することができる。
【００２０】
ただし、この収着材２０は、長尺の帯状に形成され、ローラ２１間に巻回され、このローラ２１の回転によって長手方向に沿って移動させるので、このローラ２１の巻回に対して耐久性を有するだけの引張強度を確保したものを用いなければならない。したがって、充分な引張強度を確保できない材料のものを用いる場合には、長尺の帯状に形成れさた充分な引張強度を有する強化基材に、収着性および脱着性を有する材料のものを複合して収着材２０を構成してもよい。この場合、強化基材としては、例えばケブラー繊維、カーボン繊維など、通常のベルト素材として使用されいてるものを用いることができる。収着材料と強化基材とを複合する方法としては、例えば収着材２０がフィルム状の場合、フィルム状に成型した収着材２０の芯材として、通気性を確保したメッシュ状の強化基材を用いることができる。収着材２０が不織布状の場合には、繊維状の収着材料と強化材料とを混合して不織布にすることができる。収着材２０が織布または編地の場合は、収着繊維からなる糸と強化繊維からなる糸とを用いたり、収着繊維と強化繊維とからなる複合糸を用いて織布または編地にすることができる。
【００２１】
収着材２０としては、図２（ａ）に示すように、厚みを有する一枚ものであっても良いし、図２（ｂ）（ｃ）に示すように、複数枚を重ね合わせたものであってもよいし、図２（ｄ）に示すように、収着材料によって通気性を有するブロック状の収着片２０ａを形成し、この形成した収着片２０ａを通気性を有する基材２０ｂに固定して構成したものであってもよい。
【００２２】
この収着材２０は、少なくとも折り返し反転して往復した状態で巻回したものであれば、特にその形状を限定されるものではなく、例えば、図２（ａ）〜（ｄ）に示すように、無端環状に形成して一対のローラ２１間に巻回したものであっても良いし、図２（ｅ）に示すように、両端がローラ２１に巻き取り可能に接続され、中間ローラ２１によって折り返し反転して往復状態にしたものであってもよい。なお、図２（ｅ）では一つの中間ローラ２１によって往復するように折り返し反転させているが、二つ以上の中間ローラ２１によって往復以上に折り返し反転させたものであってもよい。
【００２３】
ローラ２１は、長尺の帯状に形成された収着材２０を巻回して長手方向に沿って移動させることができるものであれば、特に限定されるものではなく各種のものを用いることができる。ローラ２１は、全てが駆動源（図示省略）と連動して収着材２０を移動させるようになされたものであってもよいし、あらかじめ決められた一部のローラ２１または適宜切り替えることによって駆動可能となされた一部のローラ２１が駆動することで収着材２０を移動させるようになされたものであってもよい。このローラ２１は、収着材２０を移動させるだけではなく、異なった直径のものを使用することで、二層となった収着材２０の間隙を、デシカント空調装置１に応じて適宜調整することができる。また、ローラ２１は、後述する図４（ｂ）に示すように、の内部に冷却空気などの低温冷媒２０ａを流して収着材２０を冷却しながら移動させるように構成したものであってもよい。
【００２４】
このようにして構成される収着部材２は、収着材２０が、デシカント空調装置１の導入路１１の流路断面を上流側収着面２０ａと下流側収着面２０ｂの二層で閉塞し、排出路１２の流路断面を上流側脱着面２０ｃと下流側脱着面２０ｄの二層で閉塞するように設けられる。
【００２５】
次に、この収着部材２を用いたデシカント空調装置１について説明する。
【００２６】
デシカント空調装置１は、室外からの空気を室内へと流す導入路１１と、室内からの空気を室外へと流す排出路１２とが、互いの空気の流れが逆方向となるように隣接した向流状態で設けられている。空気の流れは、導入路１１および排出路１２にそれぞれ設けたファン１３によって形成される。導入路１１の下流側、排出路１２の上流側には、これら導入路１１および排出路１２の双方にまたがるように顕熱熱交換器３が設けられている。排出路１２において、収着部材２と顕熱熱交換器３との間には、加熱器４が設けられている。
【００２７】
導入路１１から導入された室外の空気は、収着部材２の上流側収着面２０ａと下流側収着面２０ｂとで水分が収着（吸湿）される。この際発生する収着熱によって、空気の温度が上昇するが、下流側の顕熱熱交換器３により冷却された後、室内へと導入される。
【００２８】
一方、排出路１２から排出される室内の空気は、顕熱熱交換器３によって冷熱回収された後、加熱器４によってさらに暖められる。これにより高温となった空気は、収着部材２の上流側脱着面２０ｃと下流側脱着面２０ｄとで、収着材２０に収着した水分を脱着（乾燥）し、収着材２０の収着能力を再生した後、室外へと排出される。
【００２９】
収着能力を再生した収着材２０は、ローラ２１の回転によって長手方向に沿って移動し、排出路１２から導入路１１へと供給される。この際、ローラ２１の回転による収着材２０の移動方向としては、図１に示す矢符Ｒ方向または矢符Ｌ方向の何れでも運転可能であるが、収着効率を考えた場合、矢符Ｒ方向に移動させて、収着能力を再生した収着材２０を直ぐに上流側収着面２０ａへと移動させた方が導入路１１から導入される空気中の水分を収着し易い。
【００３０】
上記デシカント空調装置１の動作において、収着部材２は、長尺の帯状に形成された収着材２０を、折り返し反転して往復した状態でローラ２１間に巻回しているので、導入路１１において、収着部材２の上流側収着面２０ａでは一面側から他面側へと空気を通過させることができ、下流側収着面２０ｂでは、他面側から一面側へと空気を通過させることができ、両面側から均等に収着を行うことが可能となる。排出路１２においても、収着部材２の上流側脱着面２０ｃでは一面側から他面側へと空気を通過させることができ、下流側脱着面２０ｄでは、他面側から一面側へと空気を通過させることができ、両面側から均等に脱着を行うことが可能となる。したがって、効率の良い収着および脱着が可能となる。
【００３１】
図３に示す空気線図には、図１において収着材２０の厚さを３０ｍｍとした循環ベルト式の収着部材２を用いたデシカント空調装置１の除湿能力を示すグラフＢと、この収着部材２として従来の円盤状に形成された厚さ１００ｍｍの除湿ロータを用いたデシカント空調装置ａの除湿能力を示すグラフＡとを示している。両装置は、それぞれ同じように架橋ポリアクリレート系高吸放湿材からなる収着材料を用いており、導入路１１および排出路１２の風速は２．０ｍ／ｓ、加熱器５の入口温度は８０℃、外気温３５℃、絶対湿度２０ｇ／ｋｇとした。その結果、従来の厚さ１００ｍｍの収着部材に対して本願発明の収着部材２は、厚さ３０ｍｍ、往復で合計６０ｍｍの厚みしかないが、従来のデシカント空調装置ａ以上の除湿能力の向上が得られることが確認できた。
【００３２】
また、本発明のデシカント空調装置１は、収着部材２の上流側収着面２０ａと下流側収着面２０ｂとの間に、ローラ２１の直径に相当する間隙が形成されることとなるので、図４ (ａ) に示すように、この間隙を利用して冷却器２２を設けてもよい。この場合、導入路１１から導入された室外の空気は、収着部材２の上流側収着面２０ａで水分が収着（吸湿）される。この際発生する収着熱によって、空気の温度が上昇するが、下流側の冷却器２２によって冷却される。したがって、収着部材２の下流側収着面２０ｂで水分の収着を行う前に、通過する空気を冷却して効率良く収着を行うとことができることとなる。図３に示すように、この冷却器２２を用いた場合の除湿能力を示すグラフＣは、冷却器２２が無い以外は同条件としたデシカント空調装置１の除湿能力を示すグラフＢと比較して約１６％以上の除湿能力の向上が得られることが確認できた。特に収着材２０として架橋ポリアクリレート系高吸放湿材を用いている場合、収着熱の発生量が多いため、この冷却器２２の利用は効果的である。
【００３３】
なお、図４（ａ）では、収着部材２の上流側収着面２０ａと下流側収着面２０ｂとの間に形成される間隙に、冷却器２２を設けているが、図４（ｂ）に示すように、この間隙を形成するローラ２１自体の内部に低温空気、低温水などの低温冷媒２１ａを流して冷却するものであってもよい。また、図４（ｃ）に示すように、導入路１１に隣接して冷却路１４を形成し、この冷却路１４を流れる低温空気によって収着部材２の収着材２０の折り返し部分を冷却するものであってもよい。
【００３４】
さらに、本発明のデシカント空調装置１は、収着部材２の上流側収着面２０ａの面積と下流側収着面２０ｂの面積とが同じとなされているが、上流側収着面２０ａの面積が、下流側収着面２０ｂの面積よりも１００〜２５０％の範囲で異なるように導入路１１を形成したものであってもよい。例えば、図５に示すように、上流側収着面２０ａの面積を、下流側収着面２０ｂの面積よりも２００％大きくなるような導入路１１を形成した場合は、図３に示すように、その除湿能力を示すグラフＤは、上流側収着面２０ａの面積と、下流側収着面２０ｂの面積とを同じにした以外は同条件としたデシカント空調装置１の除湿能力を示すグラフＢと比較して、約６％以上向上することが確認できた。
【００３５】
なお、本発明のデシカント空調装置１は、互いに向流する導入路１１と排出路１２との間を収着材２０が移動しながら、導入路１１で収着し、排出路１２で脱着するため、これら導入路１１と排出路１２との間の境界面と、収着材２０との間の気密性を保ちながら、収着材２０を移動させなければならない。そのためには、導入路１１と排出路１２との間の境界面と、収着材２０との間隙ができるだけ小さくなるように設計することが考えられるが、収着材２０は、収着具合に応じて体積膨張して厚みが変化することとなるので、この厚みの変化によって間隙が変化することとなってしまう。特に収着材２０が架橋ポリアクリレート系高吸放湿材によって構成されている場合、収着によって４０〜５０％の体積膨張を起こす。したがって、デシカント空調装置１としては、この収着材２０の厚みの変化に対応する必要がある。この収着材２０の厚みの変化に対応する構成としては、例えば、図６（ａ）に示すように、収着材２０に接する境界面の端部にローラ５０を設け、これをスプリングや弾性体などを利用した付勢手段５によって収着材２０の表面に当接することで気密性を保つように構成するものであっても良いし、図６（ｂ）に示すように、収着材２０に接する境界面の端部にリップシール材５１を設け、このリップシール材５１の弾性によって収着材２０の表面に当接することで気密性を保つように構成するものであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
デシカント空調装置に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明に係るデシカント空調装置の全体構成の概略を示す概略構成図である。
【図２】（ａ）は本発明に係るデシカント空調装置に用いる収着部材の側面図および正面図、（ｂ）は他の収着部材の側面図、（ｃ) はさらに他の収着部材の側面図、（ｄ）はさらに他の収着部材の側面図、（ｅ）はさらに他の収着部材の側面図である。
【図３】本発明に係るデシカント空調装置と従来のデシカント空調装置との除湿能力の特性を示す空気線図である。
【図４】（ａ）ないし（ｃ）は本発明に係るデシカント空調装置における収着部材の取り付け状態の他の実施の形態を示す概略構成図である。
【図５】本発明に係るデシカント空調装置における収着部材のさらに他の取り付け状態を示す概略構成図である。
【図６】（ａ）および（ｂ）は本発明に係るデシカント空調装置において収着材の気密性を維持するための概略構成図である。
【図７】従来のデシカント空調装置の全体構成の概略斜視図である。
【符号の説明】
【００３８】
１  デシカント空調装置
１１  導入路
１２  排出路
２  収着部材
２０  収着材
２０ａ  上流側収着面
２０ｂ  下流側収着面
２０ｃ  上流側脱着面
２０ｄ  下流側脱着面
２１  ローラ
２２  冷却器
【図１】
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【図２】
2009002558.tif 000004
【図３】
2009002558.tif 000005
【図４】
2009002558.tif 000006
【図５】
2009002558.tif 000007
【図６】
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【図７】
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