(57)【要約】【課題】装置の小型化および運転に要するコストの低減を図りながら、熱を効率良く回収すること。【解決手段】除湿ロータと、水分吸着領域に通過させて除湿した処理空気を対象室内に供給する除湿処理ユニットと、水分放出領域に通過させて水分を放出させる再生処理ユニットと、内部に作動流体が減圧状態で封入されて成り、水分吸着領域の下流域に配設され、作動流体と処理空気とで熱交換させる第１熱交換部と、水分放出領域の上流域に配設され、作動流体と再生空気とで熱交換させる第２熱交換部と、第１熱交換部で熱を回収した作動流体を第２熱交換部まで移動させる第１ラインと、第２熱交換部で放熱した作動流体を第１熱交換部まで移動させる第２ラインとを有し、作動流体を密度差により自然循環させる熱交換ユニットとを備え、第１熱交換部は、第１ラインと第２ラインとの間を複数の枝管で並列接続している。【選択図】        図１
2009030906.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
区画された水分吸着領域と水分放出領域との間で、水分吸着体を循環移動させる除湿器と、
前記水分吸着領域に外部より導入した処理空気を通過させることにより、通過する処理空気の水分を前記水分吸着体に吸着させて該処理空気を除湿し、除湿した処理空気を対象室内に供給する除湿処理ユニットと、
前記水分放出領域に導入した再生空気を通過させることにより、前記水分吸着体に水分を放出させる再生処理ユニットと、
内部に作動流体が減圧状態で封入して成り、前記水分吸着領域の下流域に配設され、内部を通過する作動流体と前記水分吸着領域を通過した処理空気との間で熱交換させる第１熱交換部と、前記水分放出領域の上流域に配設され、内部を通過する作動流体と前記水分放出領域に向けて通過する再生空気との間で熱交換させる第２熱交換部と、前記第１熱交換部で前記処理空気と熱交換して該処理空気より熱を回収した作動流体を前記第２熱交換部まで移動させる第１ラインと、前記第２熱交換部で前記再生空気と熱交換して放熱した作動流体を前記第１熱交換部まで移動させる第２ラインとを有し、前記作動流体を密度差により自然循環させる熱交換ユニットとを備え、
前記第１熱交換部は、前記第１ラインと前記第２ラインとの間を複数の枝管で並列接続したことを特徴とする除湿空気調和装置。
【請求項２】
前記第１ラインは、前記複数の枝管から移動してきた作動流体を集める蒸気ヘッダ管を有し、
前記第２ラインは、作動流体を前記複数の枝管へ分けて移動させる液ヘッダ管を有し、
前記第１熱交換部は、該蒸気ヘッダ管と該液ヘッダ管との間を前記複数の枝管で並列接続したことを特徴とする請求項１に記載の除湿空気調和装置。
【請求項３】
前記蒸気ヘッダ管の内径は、前記液ヘッダ管の内径よりも大きく設定されたことを特徴とする請求項２に記載の除湿空気調和装置。
【請求項４】
前記蒸気ヘッダ管は、該蒸気ヘッダ管の軸線が略水平に配設され、
前記液ヘッダ管は、該液ヘッダ管の軸線が前記蒸気ヘッダ管の軸線と略平行且つ略同一の高さにして配設され、
前記枝管は、その両端部が鉛直方向上方に向けられ、一方の端部が前記蒸気ヘッダ管に接続され、他方の端部が前記液ヘッダ管に接続され、各枝管が互いに平行に延びた２つの直管部分を有するＵ字状の管であることを特徴とする請求項２または３に記載の除湿空気調和装置。
【請求項５】
前記蒸気ヘッダ管は、該蒸気ヘッダ管の軸線が略水平に配設され、
前記液ヘッダ管は、該液ヘッダ管の軸線が前記蒸気ヘッダ管の軸線と略平行であり、該蒸気ヘッダ管に対して略鉛直方向に所定距離分下方に配設され、
前記枝管は、該蒸気ヘッダ管と該液ヘッダ管との間を接続する略直管状の管であることを特徴とする請求項２または３に記載の除湿空気調和装置。
【請求項６】
前記各枝管は、前記水分吸着領域であって前記水分吸着体の温度の高い領域に向かい合う前記枝管が相対的に密に配置されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の除湿空気調和装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、除湿空気調和装置に関し、より詳細には、スーパーマーケット、コンビニエンスストア、ショッピングセンター等の店舗に設置され、室内への外気導入による換気、除湿、空気調和の各機能を有する除湿空気調和装置の改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、スーパーマーケット、コンビニエンスストア、ショッピングセンター等の店舗等に適用される除湿空気調和装置として、除湿ロータと、顕熱交換ロータと、除湿処理ユニットと、再生処理ユニットとを備えたものが知られている。
【０００３】
除湿ロータは、円板状の水分吸着体が設けられている。水分吸着体は、空気の流路を構成する水分吸着領域と水分放出領域とに仕切られた各領域を交互に通過する態様で回転する。すなわち、水分吸着体が回転すると、水分吸着領域に位置した部分は水分放出領域に移動し、次いで、再び水分吸着領域に移動することを順次繰り返す。
【０００４】
顕熱交換ロータは、円板状の熱交換体が設けられている。熱交換体は、空気の流路を構成する冷却領域と加熱領域とに仕切られた各領域を交互に通過する態様で回転する。ここで、冷却領域は、水分吸着領域の下流域に設けられ、加熱領域は、水分放出領域の上流域に設けてられている。
【０００５】
除湿処理ユニットは、送風機を用いて、外気などの処理空気を導入し、導入した処理空気を除湿ロータの水分吸着領域に通過させることにより、通過する空気の水分を水分吸着体に吸着させて除湿し、この水分吸着領域を通過した処理空気を冷却領域で所定温度に冷却して、冷却した処理空気を対象室内に導入するものである。
【０００６】
再生処理ユニットは、送風機を用いて、外気などの再生空気を導入し、導入した再生空気を加熱領域で加熱し、加熱した再生空気を除湿ロータの水分放出領域に通過させることにより、水分吸着体に水分を放出させて乾燥し、かかる水分放出領域を通過した再生空気を外部に送出するものである。
【０００７】
このような除湿空気調和装置は、除湿ロータと顕熱交換ロータとを有して構成されていることから２ロータ式除湿空気調和装置と称されるものである（例えば、特許文献１，２参照）。
【０００８】
しかしながら、２ロータ式除湿空気調和装置では、装置筐体の外形寸法及び設置面積が大きくなること、空気流路抵抗が大きいために送風機が大型化すること、さらに、ロータの回転動力が過大になることなどの問題があった。
【０００９】
そこで、装置の小型化及びロータの回転動力の低減を図るべく、顕熱交換ロータの代わりに、冷却領域に冷却器が配設され、かつ加熱領域に加熱器が配設された除湿空気調和装置、つまり１ロータ式除湿空気調和装置が知られている（例えば、特許文献３，４参照）。
【００１０】
【特許文献１】特開２００２−０１３７５９号公報
【特許文献２】特開２００４−２７０９５０号公報
【特許文献３】特開２００１−１９３９６５号公報
【特許文献４】特開２００３−２２７６７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところが、このような１ロータ式除湿空気調和装置では、冷却器で冷却を行うための圧縮機等の冷却ユニットが必要となるだけでなく、加熱器で加熱を行うためのボイラやヒータなどの加熱源が必要となり、結果的に運転に要するコストが増大してしまうという問題があった。
【００１２】
本発明は、上記実情に鑑みて、装置の小型化を図りつつ、運転に要するコストを低減させることができる除湿空気調和装置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】
【００１３】
上記の目的を達成するために、本発明にかかる除湿空気調和装置は、区画された水分吸着領域と水分放出領域との間で、水分吸着体を循環移動させる除湿器と、前記水分吸着領域に外部より導入した処理空気を通過させることにより、通過する処理空気の水分を前記水分吸着体に吸着させて該処理空気を除湿し、除湿した処理空気を対象室内に供給する除湿処理ユニットと、前記水分放出領域に導入した再生空気を通過させることにより、前記水分吸着体に水分を放出させる再生処理ユニットと、内部に作動流体が減圧状態で封入して成り、前記水分吸着領域の下流域に配設され、内部を通過する作動流体と前記水分吸着領域を通過した処理空気との間で熱交換させる第１熱交換部と、前記水分放出領域の上流域に配設され、内部を通過する作動流体と前記水分放出領域に向けて通過する再生空気との間で熱交換させる第２熱交換部と、前記第１熱交換部で前記処理空気と熱交換して該処理空気より熱を回収した作動流体を前記第２熱交換部まで移動させる第１ラインと、前記第２熱交換部で前記再生空気と熱交換して放熱した作動流体を前記第１熱交換部まで移動させる第２ラインとを有し、前記作動流体を密度差により自然循環させる熱交換ユニットとを備え、前記第１熱交換部は、前記第１ラインと前記第２ラインとの間を複数の枝管で並列接続したことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明にかかる除湿空気調和装置は、上記の発明において、前記第１ラインは、前記複数の枝管から移動してきた作動流体を集める蒸気ヘッダ管を有し、前記第２ラインは、作動流体を前記複数の枝管へ分けて移動させる液ヘッダ管を有し、前記第１熱交換部は、該蒸気ヘッダ管と該液ヘッダ管との間を前記複数の枝管で並列接続したことを特徴とする。
【００１５】
また、本発明にかかる除湿空気調和装置は、上記の発明において、前記蒸気ヘッダ管の内径は、前記液ヘッダ管の内径よりも大きく設定されたことを特徴とする。
【００１６】
また、本発明にかかる除湿空気調和装置は、上記の発明において、前記蒸気ヘッダ管は、該蒸気ヘッダ管の軸線が略水平に配設され、前記液ヘッダ管は、該液ヘッダ管の軸線が前記蒸気ヘッダ管の軸線と略平行且つ略同一の高さにして配設され、前記枝管は、その両端部が鉛直方向上方に向けられ、一方の端部が前記蒸気ヘッダ管に接続され、他方の端部が前記液ヘッダ管に接続され、各枝管が互いに平行に延びた２つの直管部分を有するＵ字状の管であることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明にかかる除湿空気調和装置は、上記の発明において、前記蒸気ヘッダ管は、該蒸気ヘッダ管の軸線が略水平に配設され、前記液ヘッダ管は、該液ヘッダ管の軸線が前記蒸気ヘッダ管の軸線と略平行であり、該蒸気ヘッダ管に対して略鉛直方向に所定距離分下方に配設され、前記枝管は、該蒸気ヘッダ管と該液ヘッダ管との間を接続する略直管状の管であることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明にかかる除湿空気調和装置は、上記の発明において、前記各枝管は、前記水分吸着領域であって前記水分吸着体の温度の高い領域に向かい合う前記枝管が相対的に密に配置されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、熱交換ユニットで作動流体が密度差により自然循環することで、作動流体が、第１熱交換部の複数の枝管を通じて処理空気と熱交換して熱を回収し、第２熱交換部を通じて再生空気に放熱しているため、動力等を必要とせずに熱輸送を行うことができ、特に第１熱交換部の複数の枝管を通じて熱を効率良く回収することができる。従って、装置の小型化を図りつつ、運転に要するコストを低減させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に添付図面を参照して、本発明に係る除湿空気調和装置の好適な実施の形態について詳細に説明する。尚、除湿空気調和装置の空調対象は、スーパーマーケット、コンビニエンスストア、ショッピングセンター等の店舗内として説明する。
【００２１】
(実施の形態１)
図１は、本発明の実施の形態１にかかる除湿空気調和装置の構成を示す模式図である。図１において、除湿空気調和装置１０は、店舗内へ外気を導入することにより換気、除湿、空気調和を行うものである。
【００２２】
除湿空気調和装置１０は、区画された水分吸着領域２１ａと水分放出領域２１ｂとの間で、水分吸着体２１を循環移動させる除湿ロータ２０と、除湿処理ファン３０ｂを駆動させて水分吸着領域２１ａに外部より導入した処理空気を通過させることにより、通過する処理空気の水分を水分吸着体２１に吸着させて処理空気を除湿して対象室内に供給する除湿処理ユニット３０と、再生処理ファン４０ｂを駆動させて水分放出領域２１ｂに外部より導入した再生空気を通過させて水分吸着体２１に水分を放出させる再生処理ユニット４０と、内部に作動流体が減圧状態で封入して成り、水分吸着領域２１ａの下流域に配設され、内部を通過する作動流体と処理空気との間で熱交換させる複数のＵ字状枝管１１０ａを有する第１熱交換部１１０と、水分放出領域２１ｂの上流域に配設され、内部を通過する作動流体と再生空気との間で熱交換させる蛇行状に屈曲して形成された蛇行管１２０ａを有する第２熱交換部１２０と、複数のＵ字状枝管１１０ａで処理空気の熱を回収した作動流体を蒸気ヘッダ管１３０ｂに集めてから蒸気管１３０ａにて蛇行管１２０ａまで移動させる第１ライン１４０と、蛇行管１２０ａで放熱した作動流体を液還流管１４０ａから液ヘッダ管１４０ｂを介して複数のＵ字状枝管１１０ａに分けて移動させる第２ライン１３０とを有し、作動流体を密度差により自然循環させる熱交換ユニット１００とを備えている。ここで、処理空気の熱としては、主に水分吸着領域２１ａで除湿されることにより生ずる吸着熱である。
【００２３】
除湿ロータ２０は、円板状に形成した例えば紙やゼオライト系等の水分吸着体２１が設けてある。水分吸着体２１は、モータ（図示せず）の駆動により回転するものである。より詳細に説明すると、水分吸着体２１は、２つに仕切られた空気の流路を構成する水分吸着領域２１ａと水分放出領域２１ｂとを交互に通過する態様で回転するものである。すなわち、水分吸着体２１が回転すると、水分吸着領域２１ａに位置した部分は水分放出領域２１ｂに移動し、次いで、再び、水分吸着領域２１ａに移動することを順次繰り返すことになる。
【００２４】
除湿処理ユニット３０は、処理空気取入口３１から導入した処理空気を、処理空気吐出口３２を通じて店舗内に導く経路となる除湿処理経路３０ａを有し、この除湿処理経路３０ａの内部には、処理空気取入口３１から処理空気吐出口３２に向けて、処理空気を浄化するフィルタ３０ｃ、除湿ロータ２０の水分吸着領域２１ａ、除湿処理ファン３０ｂが順次配置されている。
【００２５】
除湿ロータ２０の水分吸着領域２１ａは、通過する処理空気の水分を水分吸着体２１に吸着させる領域である。これにより、処理空気取入口３１を通じて導入した処理空気は、水分吸着領域２１ａで除湿される。
【００２６】
再生処理ユニット４０は、再生空気取入口４１から導入した再生空気を、再生空気吐出口４２を通じて外部へ送出するための経路であり除湿処理経路３０ａと並設する再生処理経路４０ａを有し、この再生処理経路４０ａの内部には、再生空気取入口４１から再生空気吐出口４２に向けて、再生空気を浄化するフィルタ４０ｃ、除湿ロータ２０の水分放出領域２１ｂ、再生処理ファン４０ｂが順次配置されている。
【００２７】
除湿ロータ２０の水分放出領域２１ｂは、再生空気が通過することにより、水分吸着体２１に水分を放出させて乾燥させるための領域である。
【００２８】
熱交換ユニット１００は、作動流体としては、二酸化炭素、水、アンモニア、メチルアルコール等の自然冷媒が用いられるが、この実施の形態１ではメチルアルコールを用いている。
【００２９】
第１熱交換部１１０は、図１に示すように、水分吸着領域２１ａと除湿処理ファン３０ｂの間に配設される。第１熱交換部１１０は、図２および図３に示すように、蒸気ヘッダ管１３０ｂと液ヘッダ管１４０ｂとの間を複数のＵ字状枝管１１０ａで並列接続している。Ｕ字状枝管１１０ａは、図４に示すように、その両端部が鉛直方向上方に向けられ、一方の端部が蒸気ヘッダ管１３０ｂに接続され、他方の端部が液ヘッダ管１４０ｂに接続され、各枝管が、互いに平行に延びた２つの直管部分Ｌ１を有するＵ字状の管である。
【００３０】
また、Ｕ字状枝管１１０ａは、Ｕ字状枝管１１０ａの鉛直方向下方領域に液相状態の作動流体の液溜め部１７０を有している。さらに、第１熱交換部１１０は、第１熱交換部１１０の周辺を通過する処理空気との接触面積を増加させるため、板状のフィン群１５０が、複数のＵ字状枝管１１０ａの直管部分Ｌ１の間をつなぐ態様で設けられる。
【００３１】
第２熱交換部１２０は、図１に示すように、フィルタ４０ｃと水分放出領域２１ｂとの間に配設してある。この実施の形態１では、第２熱交換部１２０は、板状のフィン群１６０が蛇行管１２０ａの直管部分の間をつなぐ態様で設けられる。
【００３２】
ここで、第１熱交換部１１０は、第２熱交換部１２０よりも相対的に鉛直下方側に配設してある。これは、Ｕ字状枝管１１０ａを移動する作動流体の密度の方が、蛇行管１２０ａを移動する作動流体の密度より大きいためである。
【００３３】
蒸気ヘッダ管１３０ｂは、軸線が略水平に配設され、蒸気ヘッダ管１３０ｂの軸線方向では複数のＵ字状枝管１１０ａの一方の端部が接続されている。この実施の形態１では、蒸気ヘッダ管１３０ｂの内径は、液ヘッダ管１４０ｂの内径より大きく設定される。
【００３４】
蒸気管１３０ａは、直管部分の軸線が作動流体の流れ方向下流側を上方に向けて直立または傾斜するように配設される。
【００３５】
液還流管１４０ａは、液還流管１４０ａの直管部分の軸線が作動流体の流れ方向下流側を下方に向けて直立または傾斜するように配設される。
【００３６】
液ヘッダ管１４０ｂは、液ヘッダ管１４０ｂの軸線が蒸気ヘッダ管１３０ｂの軸線と略平行且つ略同一の高さにして配設される。液ヘッダ管１４０ｂの軸線方向では複数のＵ字状枝管１１０ａの一方の端部が接続される。
【００３７】
このような熱交換ユニット１００では、複数のＵ字状枝管１１０ａの内部にある作動流体が、複数のＵ字状枝管１１０ａの周辺を通過する処理空気と熱交換する。これにより、処理空気は、除湿されることにより吸着熱によって高温となるが、複数のＵ字状枝管１１０ａの周辺で同時に作動流体と熱交換する結果、冷却される。一方，作動流体は、複数のＵ字状枝管１１０ａの内部で同時に液相状態から気相状態に相変化して処理空気と熱交換することにより処理空気から効率良く熱を回収する。この熱を回収した作動流体は、浮力を伴って複数のＵ字状枝管１１０ａの直管部分Ｌ１を鉛直上方に速やかに移動し、蒸気ヘッダ管１３０ｂの内部に至る。このように、相変化して体積を増した作動流体が、液ヘッダ管１４０ｂの内径よりも大きい内径に設定してある蒸気ヘッダ管１３０ｂに速やかに移動することで流動抵抗を小さく抑えている。
【００３８】
気相状態の作動流体は、蒸気ヘッダ管１３０ｂの内部を蒸気管１３０ａに向けて移動し、蒸気管１３０ａの内部をさらに上方へ移動して蛇行管１２０ａの内部に至り、蛇行管１２０ａを通過する再生空気と熱交換する。これにより、再生空気は、熱を回収して加熱される。一方、再生空気に放熱して温度が低下した作動流体は、蛇行管１２０ａの内部で気相状態から液相状態に相変化して、蛇行管１２０ａの内部を下方に移動する。
【００３９】
液相状態の作動流体は、液還流管１４０ａの内部をさらに下方へ移動して液ヘッダ管１４０ｂに至り、液ヘッダ管１４０ｂから複数のＵ字状枝管１１０ａに分かれて移動し、再び処理空気より熱を回収して上述した移動を繰り返す。
【００４０】
そして、除湿空気調和装置１０は、次のようにして店舗内を換気、除湿する。除湿処理ファン３０ｂの駆動により、処理空気が処理空気取入口３１からフィルタ３０ｃを介して導入され、水分吸着領域２１ａに至る。
【００４１】
水分吸着領域２１ａで、処理空気に含有される水分が水分吸着体２１に吸着され、処理空気の湿度が低下する。すなわち、処理空気は除湿される。このとき処理空気は、吸着熱により温度が上昇する。また、水分吸着領域２１ａに吸着された水分は、水分吸着体２１の回転とともに、水分放出領域２１ｂに移動する。
【００４２】
水分吸着領域２１ａで除湿された処理空気は、除湿処理ファン３０ｂの駆動により下流に送られ、第１熱交換部１１０に至り、複数のＵ字状枝管１１０ａで作動流体との間で熱交換して冷却され、その後、処理空気吐出口３２から店舗内に供給される。
【００４３】
一方、再生処理ファン４０ｂが駆動することにより、再生空気が再生空気取入口４１からフィルタ４０ｃを介して導入され、第２熱交換部１２０に至る。第２熱交換部１２０に至った再生空気は、蛇行管１２０ａで作動流体との間で熱交換して加熱され、水分放出領域２１ｂに至る。
【００４４】
水分放出領域２１ｂにおいて、第２熱交換部１２０で加熱された再生空気が通過することにより、水分吸着体２１に吸着されていた水分が放出され、水分放出領域２１ｂを通過した再生空気とともに、再生空気吐出口４２から外部に送出される。
【００４５】
水分放出領域２１ｂは、水分が放出されて乾燥する。この乾燥した部分は水分吸着体２１の回転とともに、水分吸着領域２１ａに移動して上述した動作を繰り返す。
【００４６】
以上説明したように、本発明の実施の形態１にかかる除湿空気調和装置１０によれば、熱交換ユニット１００で作動流体が密度差により自然循環することにより、第１熱交換部１１０を介して処理空気から回収した熱を、第２熱交換部１２０に輸送しているので、動力等を必要とせずに熱輸送を行うことができる。従って、装置の小型化を図りつつ、運転に要するコストを低減させることができる。
【００４７】
また、作動流体が、複数のＵ字状枝管１１０ａの内部で同時に液相状態から気相状態に相変化することで、複数のＵ字状枝管１１０ａで同時に処理空気と熱交換することができる。従って、熱を効率良く回収することができる。
【００４８】
さらに、Ｕ字状枝管１１０ａが、その両端部が鉛直方向上方に向けられ、各Ｕ字状枝管１１０ａが、互いに平行に延びた２つの直管部分Ｌ１を有するＵ字状の管であるため、作動流体は、液相状態から気相状態へ相変化する際に、Ｕ字状枝管１１０ａの直管部分Ｌ１を鉛直上方に速やかに移動して、液ヘッダ管１４０ｂの内径より内径を大きく設定された蒸気ヘッダ管１３０ｂに至ることができる。従って、作動流体が移動する際に発生する流動抵抗を小さく抑えることができる。
【００４９】
(実施の形態２)
本発明の実施の形態２にかかる除湿空気調和装置は、実施の形態１と同様に店舗内へ外気を導入することにより換気、除湿、空気調和を行うものであり、除湿ロータ２０と、除湿処理ユニット３０と、再生処理ユニット４０と、熱交換ユニット２００とを備えている。すなわち、本実施の形態２にかかる除湿空気調和装置は、実施の形態１にかかる除湿空気調和装置１０とは、熱交換ユニットの構成が異なるだけである。尚、上述した実施の形態１にかかる除湿空気調和装置１０と同一の構成を有するものには同一の符号を付している。
【００５０】
熱交換ユニット２００は、内部に作動流体が減圧状態で封入して成り、作動流体としては、二酸化炭素、水、アンモニア、メチルアルコール等の自然冷媒が用いられるが、この実施の形態２ではメチルアルコールを用いている。
【００５１】
熱交換ユニット２００は、水分吸着領域２１ａの下流域に配設され、図５および図６に示すように、内部を通過する作動流体と処理空気との間で熱交換させる複数の直管状枝管２１０ａを有する第１熱交換部２１０と、水分放出領域２１ｂの上流域に配設され、内部を通過する作動流体と再生空気との間で熱交換させる蛇行状に屈曲して形成された蛇行管２２０ａを有する第２熱交換部２２０と、複数の直管状枝管２１０ａで処理空気の熱を回収した作動流体を蒸気ヘッダ管２３０ｂに集めてから蒸気管２３０ａにて蛇行管２２０ａまで移動させる第１ライン２４０と、蛇行管２２０ａで放熱した作動流体を液還流管２４０ａから液ヘッダ管２４０ｂを介して複数の直管状枝管２１０ａに分けて移動させる第２ライン２３０とを有し、作動流体を密度差により自然循環させている。ここで、処理空気の熱としては、主に水分吸着領域２１ａで除湿されることにより生ずる吸着熱である。
【００５２】
第１熱交換部２１０は、水分吸着領域２１ａと除湿処理ファン３０ｂとの間に配設してある。第１熱交換部２１０は、図５および図６に示すように蒸気ヘッダ管２３０ｂと液ヘッダ管２４０ｂとの間を複数の直管状枝管２１０ａで並列接続している。直管状枝管２１０ａは、直管状枝管２１０ａの大部分が直管部分Ｌ２で形成され、その直管部分Ｌ２の軸線が略鉛直方向に向けられ、鉛直上方側の端部は、蒸気ヘッダ管２３０ｂに接続され、鉛直下方側の端部は、液ヘッダ管２４０ｂに接続される。
【００５３】
また、直管状枝管２１０ａは、直管状枝管２１０ａの鉛直方向下方領域に液相状態の作動流体の液溜め部２７０を有している。さらに、第１熱交換部２１０は、第１熱交換部２１０の周辺を通過する処理空気との接触面積を増加させるため、板状のフィン群２５０が複数の直管状枝管２１０ａの直管部分Ｌ２をつなぐ態様で設けられる。
【００５４】
第２熱交換部２２０は、フィルタ４０ｃと水分放出領域２１ｂとの間に配設してある。この実施の形態２では、第２熱交換部２２０は、板状のフィン群２６０が蛇行管２２０ａの直管部分の間をつなぐ態様で設けられる。
【００５５】
ここで、第１熱交換部２１０は、第２熱交換部２２０よりも相対的に鉛直下方側に配設してある。これは、直管状枝管２１０ａを移動する作動流体の密度の方が、蛇行管２２０ａを移動する作動流体の密度より大きいためである。
【００５６】
蒸気ヘッダ管２３０ｂは、軸線が略水平に配設され、蒸気ヘッダ管２３０ｂの軸線方向で複数の直管状枝管２１０ａの一方の端部と接続される。この実施の形態２では、蒸気ヘッダ管２３０ｂの内径は、液ヘッダ管１４０ｂの内径より大きく設定される。
【００５７】
蒸気管２３０ａは、直管部分の軸線が作動流体の流れ方向下流側を上方に向けて直立または傾斜するように配設される。
【００５８】
液還流管２４０ａは、直管部分の軸線が作動流体の流れ方向下流側を下方に向けて直立または傾斜するように配設される。
【００５９】
液ヘッダ管２４０ｂは、液ヘッダ管２４０ｂの軸線が蒸気ヘッダ管２３０ｂの軸線と略平行であり、蒸気ヘッダ管２３０ｂに対して略鉛直方向に所定距離分下方に配設される。液ヘッダ管２４０ｂは、液ヘッダ管２４０ｂの軸線方向で複数の直管状枝管２１０ａの一方の端部と接続される。
【００６０】
このような熱交換ユニット２００では、複数の直管状枝管２１０ａの内部にある作動流体が、複数の直管状枝管２１０ａの周辺を通過する処理空気と熱交換する。これにより、処理空気は、除湿されることにより吸着熱によって高温となるが、複数の直管状枝管２１０ａの周辺で同時に作動流体と熱交換する結果、冷却される。一方，作動流体は、複数の直管状枝管２１０ａの内部で同時に液相状態から気相状態に相変化して処理空気と熱交換することにより処理空気から効率良く熱を回収する。この熱を回収した作動流体は、浮力を伴って直管状枝管２１０ａの大部分を形成する直管部分Ｌ２を鉛直上方に速やかに移動し、蒸気ヘッダ管２３０ｂの内部に至る。このように、相変化して体積を増した作動流体が、液ヘッダ管２４０ｂの内径より内径を大きく設定された蒸気ヘッダ管２３０ｂに速やかに移動することで流動抵抗を小さく抑えている。
【００６１】
気相状態の作動流体は、蒸気ヘッダ管２３０ｂの内部を蒸気管２３０ａに向けて移動してから、蒸気管２３０ａの内部をさらに上方へ移動して蛇行管２２０ａの内部に至り、蛇行管２２０ａを通過する再生空気と熱交換する。これにより、再生空気は、熱を回収して加熱される。一方、再生空気に放熱して温度が低下した作動流体は、蛇行管２２０ａの内部で気相状態から液相状態に相変化して、蛇行管２２０ａの内部を下方に移動する。
【００６２】
液相状態の作動流体は、液還流管２４０ａの内部をさらに下方に移動して液ヘッダ管２４０ｂに至り、液ヘッダ管２４０ｂから複数の直管状枝管２１０ａに分かれて移動し、再び処理空気より熱を回収して上述した移動を繰り返す。
【００６３】
以上説明したように、本発明の実施の形態２にかかる除湿空気調和装置によれば、熱交換ユニット２００にて作動流体が密度差により自然循環することにより、第１熱交換部２１０を介して処理空気から回収した熱を、第２熱交換部２２０に輸送しているので、動力等を必要とせずに熱輸送を行うことができる。従って、装置の小型化を図りつつ、運転に要するコストを低減させることができる。
【００６４】
また、作動流体が、複数の直管状枝管２１０ａの内部で同時に液相状態から気相状態に相変化することで、複数の直管状枝管２１０ａで同時に処理空気と熱交換することができる。従って、熱を効率良く回収することができる。
【００６５】
さらに、直管状枝管２１０ａは、直管状枝管２１０ａの大部分が直管部分Ｌ２で形成され、その直管部分Ｌ２の軸線が略鉛直方向に向けられているため、作動流体は、直管状枝管２１０ａの内部を鉛直上方に速やかに移動して、液ヘッダ管２４０ｂの内径より内径を大きく設定した蒸気ヘッダ管２３０ｂに至ることができる。従って、作動流体が移動する際に発生する流動抵抗を小さく抑えることができる。
【００６６】
(実施の形態３)
本発明の実施の形態３にかかる除湿空気調和装置は、実施の形態１と同様に店舗内へ外気を導入することにより換気、除湿、空気調和を行うものであり、除湿ロータ２０と、除湿処理ユニット３０と、再生処理ユニット４０と、熱交換ユニット３００とを備えている。すなわち、実施の形態１にかかる除湿空気調和装置１０とは、熱交換ユニット３００の構成が異なるだけである。尚、上述した実施の形態１にかかる除湿空気調和装置１０と同一の構成を有するものには同一の符号を付している。
【００６７】
熱交換ユニット３００は、内部に作動流体が減圧状態で封入して成り、作動流体としては、例えば二酸化炭素、水、アンモニア、メチルアルコール等の自然冷媒が用いられるが、この実施の形態３ではメチルアルコールを用いたものとして説明する。
【００６８】
熱交換ユニット３００は、水分吸着領域２１ａの下流域に配設され、図８および図９に示すように、内部を通過する作動流体と処理空気との間で熱交換させる複数のＵ字状枝管３１０ａを有する第１熱交換部３１０と、水分放出領域２１ｂの上流域に配設され、内部を通過する作動流体と再生空気との間で熱交換させる蛇行状に屈曲して形成された蛇行管３２０ａを有する第２熱交換部３２０と、複数のＵ字状枝管３１０ａで処理空気の熱を回収した作動流体を蒸気ヘッダ管３３０ｂに集めてから蒸気管３３０ａにて蛇行管３２０ａまで移動させる第１ライン３４０と、蛇行管３２０ａで放熱した作動流体を液還流管３４０ａから液ヘッダ管３４０ｂを介して複数のＵ字状枝管３１０ａに分けて移動させる第２ライン３３０とを有し、作動流体を密度差により自然循環させている。ここで、処理空気の熱としては、主に水分吸着領域２１ａで除湿されることにより生ずる吸着熱である。
【００６９】
第１熱交換部３１０は、図１に示した、水分吸着領域２１ａと除湿処理ファン３０ｂの間に配設してある。第１熱交換部３１０は、図８および図９に示すように、蒸気ヘッダ管３３０ｂと液ヘッダ管３４０ｂとの間を複数のＵ字状枝管３１０ａおよび作動流体を通さないダミーとしてのダミー管３１０ｂ（Ｕ字状枝管３１０ａのみ図示）で並列接続している。Ｕ字状枝管３１０ａは、図１０に示すように、その両端部が鉛直方向上方に向けられ、一方の端部が蒸気ヘッダ管３３０ｂに接続され、他方の端部が液ヘッダ管３４０ｂに接続され、各枝管が、互いに平行に延びた２つの直管部分Ｌ３を有するＵ字状の管である。
【００７０】
ここで、図１１に示すように、水分吸着領域２１ａであって水分吸着体２１の回転の後半領域（図中Ｂの領域）は、回転の前半領域（図中Ａの領域）に比べて温度が高くなる傾向がある。すなわち、水分吸着領域２１ａであって水分吸着体２１の回転後半領域を通過した処理空気は、水分吸着体２１の回転前半領域を通過した処理空気よりも温度上昇が大きくなる傾向がある。そこで、この実施の形態３では、各Ｕ字状枝管３１０ａは、図１２に示すように、水分吸着領域２１ａであって水分吸着体２１の回転前半領域に向かい合うＵ字状枝管３１０ａよりも水分吸着体２１の回転後半領域に向かい合うＵ字状枝管３１０ａが相対的に密に配置される。
【００７１】
また、Ｕ字状枝管３１０ａの配置密度が粗の部分には、図１３に示すように、Ｕ字状枝管３１０ａの配置密度が密の部分と空気抵抗を揃えるようにダミー管３１０ｂが配置される。さらに、Ｕ字状枝管３１０ａは、図１０に示すように、Ｕ字状枝管１１０ａの鉛直方向下方領域に液相状態の作動流体の液溜め部３７０を有している。また、第１熱交換部３１０は、第１熱交換部３１０の周辺を通過する処理空気との接触面積を増加させるため、板状のフィン群３５０が複数のＵ字状枝管３１０ａの直管部分Ｌ３をつなぐ態様で設けられる。
【００７２】
第２熱交換部３２０は、フィルタ４０ｃと水分放出領域２１ｂとの間に配設してある。この実施の形態３では、第２熱交換部３２０は、板状のフィン群３６０が蛇行管３２０ａの直管部分の間をつなぐ態様で設けられる。
【００７３】
ここで、第１熱交換部３１０は、第２熱交換部３２０よりも相対的に鉛直下方側に配設してある。これは、Ｕ字状枝管３１０ａを移動する作動流体の密度の方が、蛇行管３２０ａを移動する作動流体の密度より大きいためである。
【００７４】
蒸気ヘッダ管３３０ｂは、軸線が略水平に配設され、蒸気ヘッダ管３３０ｂの軸線方向では複数のＵ字状枝管３１０ａの一方の端部およびダミー管３１０ｂと接続される。この実施の形態３では、蒸気ヘッダ管３３０ｂの内径は、液ヘッダ管３４０ｂの内径より大きく設定される。
【００７５】
蒸気管３３０ａは、直管部分の軸線が作動流体の流れ方向下流側を上方に向けて直立または傾斜するように配設される。
【００７６】
液還流管３４０ａは、直管部分の軸線が作動流体の流れ方向下流側を下方に向けて直立または傾斜するように配設される。
【００７７】
液ヘッダ管３４０ｂは、液ヘッダ管３４０ｂの軸線が蒸気ヘッダ管３３０ｂの軸線と略平行且つ略同一の高さにして配設される。液ヘッダ管３４０ｂの軸線方向では複数のＵ字状枝管３１０ａの一方の端部が接続される。
【００７８】
このような熱交換ユニット３００では、複数のＵ字状枝管３１０ａの内部にある作動流体が、複数のＵ字状枝管３１０ａの周辺を通過する処理空気と熱交換する。これにより、処理空気は、除湿されることにより吸着熱によって高温となるが、複数のＵ字状枝管３１０ａの周辺で同時に作動流体と熱交換する結果、冷却される。一方，作動流体は、複数のＵ字状枝管３１０ａの内部で同時に液相状態から気相状態に相変化して処理空気と熱交換することにより処理空気から効率良く熱を回収する。ここで、水分吸着領域２１ａであって水分吸着体２１の回転前半領域に向かい合うＵ字状枝管３１０ａよりも周辺を通過する処理空気の温度上昇が大きい傾向にある回転後半領域に向かい合うＵ字状枝管３１０ａが密に配置されているため、Ｕ字状枝管３１０ａの内部を移動する作動流体は、温度上昇傾向の大きい処理空気からの熱回収効率を高めている。この熱を回収した作動流体は、浮力を伴って複数のＵ字状枝管３１０ａの直管部分Ｌ３を鉛直上方に速やかに移動し、蒸気ヘッダ管３３０ｂの内部に至る。このように、相変化して体積を増した作動流体が、液ヘッダ管３４０ｂの内径より内径を大きく設定された蒸気ヘッダ管３３０ｂに速やかに移動することで流動抵抗を小さく抑えている。
【００７９】
気相状態の作動流体は、蒸気ヘッダ管３３０ｂの内部を蒸気管３３０ａに向けて移動してから、蒸気管３３０ａの内部をさらに上方へ移動して蛇行管３２０ａの内部に至り、蛇行管３２０ａを通過する再生空気と熱交換する。これにより、再生空気は、熱を回収して加熱される。一方、再生空気に放熱して温度が低下した作動流体は、蛇行管３２０ａの内部で気相状態から液相状態に相変化して、蛇行管３２０ａの内部を下方に移動する。
【００８０】
液相状態の作動流体は、液還流管３４０ａの内部をさらに下方に移動して液ヘッダ管３４０ｂに至り、液ヘッダ管３４０ｂから複数のＵ字状枝管３１０ａに分かれて移動し、再び処理空気より熱を回収して上述した移動を繰り返す。
【００８１】
以上説明したように、本発明の実施の形態３にかかる除湿空気調和装置によれば、熱交換ユニット３００で作動流体が密度差により自然循環することにより、第１熱交換部３１０を介して処理空気から回収した熱を、第２熱交換部３２０に輸送しているので、動力等を必要とせずに熱輸送を行うことができる。従って、装置の小型化を図りつつ、運転に要するコストを低減させることができる。
【００８２】
また、作動流体が、複数のＵ字状枝管３１０ａの内部で同時に液相状態から気相状態に相変化することで、複数のＵ字状枝管３１０ａで同時に処理空気と熱交換することができる。従って、熱を効率良く回収することができる。
【００８３】
さらに、各Ｕ字状枝管３１０ａが、水分吸着体２１の回転前半領域に向かい合うＵ字状枝管３１０ａよりも周辺を通過する処理空気の温度上昇が大きい傾向にある水分吸着体２１の回転後半領域に向かい合うＵ字状枝管３１０ａが密に配置されるため、温度上昇傾向の大きい処理空気からの熱回収効率を高めることができる。
【００８４】
また、Ｕ字状枝管３１０ａが、その両端部が鉛直方向上方に向けられ、各Ｕ字状枝管３１０ａが、互いに平行に延びた２つの直管部分Ｌ３を有するＵ字状の管であるため、作動流体は、液相状態から気相状態へ相変化する際に、Ｕ字状枝管３１０ａの直管部分Ｌ３を鉛直上方に速やかに移動して、液ヘッダ管３４０ｂの内径より内径を大きく設定した蒸気ヘッダ管３３０ｂに至ることができる。従って、作動流体が移動する際に発生する流動抵抗を小さく抑えることができる。
【００８５】
尚、上述した実施の形態では、第１熱交換部の枝管の数を具体的に例示したが、必ずしもこの数に限らない。例えば、設置スペース等を考慮して適宜枝管の数を調整するようにしても良い。
【００８６】
また、上述した実施の形態３では、第１熱交換部にＵ字状枝管３１０ａを有する熱交換ユニット適用しているが、必ずしもこれに限らない、例えば、実施の形態２に示したような直管状枝管２１０ａを有する熱交換ユニットを適用して、直管状枝管２１０ａの配置密度を調整するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる除湿空気調和装置の構成を示した模式図である。
【図２】図１にかかる熱交換ユニットを示した斜視図である。
【図３】図１にかかる熱交換ユニットの要部を示した正面図である。
【図４】図１にかかる熱交換ユニットの要部を示した断面側面図である。
【図５】本発明の実施の形態２にかかる熱交換ユニットを示した斜視図である。
【図６】図５にかかる熱交換ユニットの要部を示した正面図である。
【図７】図５にかかる熱交換ユニットの要部を示した断面側面図である。
【図８】本発明の実施の形態３にかかる熱交換ユニットを示した斜視図である。
【図９】図８にかかる熱交換ユニットの要部を示した正面図である。
【図１０】図８にかかる熱交換ユニットの要部を示した断面側面図である。
【図１１】水分吸着体の水分吸着領域を通過する処理空気の温度上昇分布傾向を説明する説明図である。
【図１２】図８にかかる熱交換ユニットの要部と水分吸着体との相対位置関係を示した図である。
【図１３】図９にかかる熱交換ユニットのＣ−Ｃ線断面図である。
【符号の説明】
【００８８】
１０    除湿空気調和装置
２０    除湿ロータ
２１    水分吸着体
２１ａ    水分吸着領域
２１ｂ    水分放出領域
３０    除湿処理ユニット
３０ａ    除湿処理経路
３０ｂ    除湿処理ファン
３０ｃ    フィルタ
３１    処理空気取入口
３２    処理空気吐出口
４０    再生処理ユニット
４０ａ    再生処理経路
４０ｂ    再生処理ファン
４０ｃ    フィルタ
４１    再生空気取入口
４２    再生空気吐出口
５０    処理空気流れ方向
６０    再生空気流れ方向
７０    除湿ロータ回転方向
１００，２００，３００    熱交換ユニット
１１０，２１０，３１０    第１熱交換部
１１０ａ，３１０ａ    Ｕ字状枝管
１２０，２２０，３２０    第２熱交換部
１２０ａ，２２０ａ，３２０ａ    蛇行管
１３０，２３０，３３０    第１ライン
１３０ａ，２３０ａ，３３０ａ    蒸気管
１３０ｂ，２３０ｂ，３３０ｂ    蒸気ヘッダ管
１４０，２４０，３４０    第２ライン
１４０ａ，２４０ａ，３４０ａ    液還流管
１４０ｂ，２４０ｂ，３４０ｂ    液ヘッダ管
１５０，１６０，２５０，２６０，３５０，３６０    フィン群
１７０，２７０，３７０    液溜め部
２１０ａ    直管状枝管
３１０ｂ    ダミー管
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３    直管部分
Ａ，Ｂ    領域
【図１】
2009030906.tif 000003
【図２】
2009030906.tif 000004
【図３】
2009030906.tif 000005
【図４】
2009030906.tif 000006
【図５】
2009030906.tif 000007
【図６】
2009030906.tif 000008
【図７】
2009030906.tif 000009
【図８】
2009030906.tif 000010
【図９】
2009030906.tif 000011
【図１０】
2009030906.tif 000012
【図１１】
2009030906.tif 000013
【図１２】
2009030906.tif 000014
【図１３】
2009030906.tif 000015