(57)【要約】【課題】本発明は換気に伴うエネルギー消失がなく、エネルギー効率の高いデシカント空調機を提供しようとするものである。【解決手段】本発明は以上のような課題を解決するため、湿気吸着剤と二酸化炭素吸着剤とを担持したハニカムロータを有し、ハニカムロータを少なくとも吸着ゾーンと脱着ゾーンとに分割し、室内空気を吸着ゾーンに通し、吸着ゾーンを通過した空気を再び室内へ戻すようにし、脱着ゾーンを通過した空気を外気放出するようにしたため、室内空気中の二酸化炭素は湿気と伴に室外へ放出することができ、これによって換気をすることなく室内の二酸化炭素を除去するようにした。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも湿気吸着又は吸収機能と二酸化炭素吸着又は吸収機能を併せ持つハニカムロータを有し、前記ハニカムロータを少なくとも吸着ゾーンと脱着ゾーンとに分割し、室内空気を前記吸着ゾーンに通し、前記吸着ゾーンを通過した空気を再び室内へ戻すようにし、前記脱着ゾーンを通過した空気を外気放出するようにしたデシカント空調機。
【請求項２】
少なくとも湿気吸着又は吸収機能を有するハニカムロータと二酸化炭素吸着又は吸収機能を有するハニカムロータを有し、前記それぞれのハニカムロータを少なくとも吸着ゾーンと脱着ゾーンとに分割し、室内空気を前記吸着ゾーンにそれぞれ通し、前記吸着ゾーンを通過した空気を再び室内へ戻すようにし、前記それぞれ脱着ゾーンを通過した空気を外気放出するようにしたデシカント空調機。
【請求項３】
換気を行う場合に、外気が清浄でない場合には外気を室内空気と伴に吸着ゾーンへ通すようにした請求項１記載のデシカント空調機。
【請求項４】
換気を行う場合に、外気が清浄であった場合には外気を直接室内へ供給するようにした請求項１記載のデシカント空調機。
【請求項５】
ハニカムロータにパージゾーンを設け、室内空気を前記パージゾーンに通し、前記パージゾーンを通過した空気を加熱して脱着ゾーンに通し、前記脱着ゾーンを通過した空気を室外へ放出するようにした請求項１記載のデシカント空調機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえばシリカゲルやゼオライトなどの湿気吸着剤或いは湿気吸収剤を用いたデシカント空調機に関するもので、特に換気をすることなく室内空気の質を上げることのできるデシカント空調機を提供するものである。
【背景技術】
【０００２】
デシカント空調機は湿気吸着剤や吸収剤を用いることによって乾燥空気をつくるもので、冷凍式の除湿機と比較して低露点の空気をつくることができる。また湿気吸着剤の脱着に内燃機関などの廃熱を用いることができ、このような場合には省エネルギー効果が高くなる。
【０００３】
さらに乾燥空気をつくる場合に高湿空気もつくられるため、この高湿空気を室内に供給することによって加湿を行うことも可能である。上記のように廃熱が利用できる場合は省エネルギー効果が高いのであるが、廃熱が利用できない場合にはエネルギー効率を高めるのが困難であった。
【０００４】
特に図５に示すような全換気型デシカント空調機は外気負荷の影響を大きく受け、日本や東南アジアの高温多湿気候では、例えば８０℃の空気で除湿ロータを再生するとき外気負荷が室内要求湿度に対し９ｇ/ｋｇ-DA以上高くなると室内要求湿度を保てなくなる。
【０００５】
例えば、外気(OA)の条件が温度３０℃、絶対湿度１８．８g/ｋg（比エンタルピー７８．２ｋJ/kg）、室内は冷房装置で２５．０℃、５０％RHに冷房している。このとき全換気型デシカント空調機に還気（RA）２５．０℃、９．９g/kg（比エンタルピー５１．５ｋJ/kg）を戻して外気を取り入れるよう運転すると室内への供給空気（SA）は温度３１..4℃、絶対湿度９．３g/kg（比エンタルピー５５．４ｋJ/kg）となり、室内への供給空気（SA）と還気（RA）との比エンタルピーを比較すると、供給空気の方が大きくなり冷房効果がない。
【０００６】
つまり、日本や東南アジアの高温多湿気候では全換気式デシカント空調機ででは冷房装置の負荷を減らすことができないということになる。
【０００７】
これに対し室内空気循環型デシカント空調機は高外気負荷時も室内湿度を保てるものの、換気装置は別に設ける必要がありエネルギー的にも設備コスト的にもメリットが出ないためこの種デシカント空調機の普及を妨げていた。
【０００８】
また幹線道路沿いや繁華街では外気も清浄とは言えず、住宅街でも光化学スモッグ発生時は換気によって屋外の汚染物質を取り込む可能性があり換気出来ないという問題がある。
【０００９】
このような状況から室内空気循環と換気の切替を行うデシカント空調機が建築物の室内空調に用いられたり、近年ではハイブリッド自動車の空調装置として研究がなされたりしている。つまりハイブリッド自動車は全体的なエネルギー効率が高いため、廃熱量が少なく暖房装置から排出される空気の温度が低く、窓の防曇が十分に行われないという問題があった。このような技術として例えば特許文献１及び特許文献２に開示されたものがある。
【特許文献１】特開２０００−２８０７２４号公報
【特許文献２】特開２００１−４７８４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１に開示されたものは車両用の空調装置に関し、室内空気を循環させることによって換気に伴うエネルギーの消失を防止し、室内の二酸化炭素の増加を防止するのに必要な空気量のみ換気を行うようにしたものである。
【００１１】
しかし特許文献１に記載のものは、依然として換気を行う必要があるため、これに伴うエネルギーの消失があるという問題がある。
【００１２】
さらに特許文献２に開示されたものは車両用の空調装置に関し、省エネルギーで除湿性能を向上させたものである。例えば段落０００３に換気を行うことの問題点が記載されている。このために段落０００４に室内空気の換気量を減らすことが記載されている。
【００１３】
しかしこのような地域であっても人の呼気によって室内空気中の二酸化炭素濃度が高くなるため清浄空気による空調が必要である。このような場合には人の健康を維持するのに必要な外気を取り入れるための換気を行っており、換気に伴うエネルギーの損失は解消されていないという問題がある。
【００１４】
本発明は換気を行わずにエネルギーの損失を抑えつつ、室内の空気を浄化することのできるデシカント空調機を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本件発明は以上のような課題を解決するため、少なくとも湿気吸着・吸収及び二酸化炭素吸着・吸収能力を有するハニカムロータを備え、このハニカムロータを少なくとも吸着ゾーンと脱着ゾーンとに分け、吸着ゾーンに室内空気を循環して通し、脱着ゾーンを通過した空気を外気放出するようにした。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のデシカント空調機は上記の如く構成したので、室内で人が発生する湿気と二酸化炭素はハニカムロータに吸着・吸収され、脱着ゾーンで脱着されて外気へ放出される。ここで室内の空気は外気と換気されないため、室内空気中の酸素が次第に減少して行くが、空気中の酸素濃度は約２０％あり多少の減少は人の呼吸に全く影響がなく、人の出入りや隙間風でも補充される。
【００１７】
一方、二酸化炭素の濃度は許容値が建築基準法では０．１％、（米国国立職業安全衛生研究所及び米国産業衛生専門家会議による許容値０．５％）と言われ、空気中にわずかに増加するだけで人の健康に影響をもたらすため、在室人員１名あたり３０ｍ３／Ｈの換気が必要とされている。従って、室内から二酸化炭素だけ排出することが出来れば３０ｍ３／Ｈの換気をしなくても室内環境は維持される。
【００１８】
さらに本発明のデシカント空調機は、湿気吸着剤・吸収剤もハニカムロータに担持しているため、室内の除湿も同時に行うことができる。特に循環型デシカント空調装置で室内を低い湿度に保つことが出来、夏場は冷房装置の潜熱負荷が軽減される。さらに換気も必要としない省エネルギー高空気質空調が可能になる。
【００１９】
またハニカムロータに有機溶剤ガス（以下ＶＯＣと書く）の吸着剤も担持することによって室内からＶＯＣや臭気を排出することができ、この場合にはさらに室内環境を向上することができる。
【００２０】
特に近年、光化学スモッグなどの発生が都市圏で相次ぎ、このような場合には換気を行うことで、室内に光化学スモッグが入って来ることが懸念される。また幹線道路沿いでは自動車の排気ガスが、繁華街では調理排気による臭気が換気によって室内に入ってくる可能性がある。しかし、本発明のデシカント空調機であれば換気を行わずに、室内空気を浄化することができるため、このような問題はない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の請求項１に記載の発明は、少なくとも湿気吸着又は吸収機能と二酸化炭素吸着又は吸収機能とを併せ持つハニカムロータを有し、ハニカムロータを少なくとも吸着ゾーンと脱着ゾーンとに分割し、室内空気を吸着ゾーンに通し、吸着ゾーンを通過した空気を再び室内へ戻すようにし、脱着ゾーンを通過した空気を外気放出するようにしたため、室内空気中の二酸化炭素は湿気と伴に室外へ放出することができるという作用を有する。
【実施例１】
【００２２】
以下本発明のデシカント空調機の実施例について図に沿って詳細に説明する。1はハニカムロータであり、セラミック繊維紙などの不燃性のシートをコルゲート（波付け）加工しロータ状にしたもので、それに例えばシリカゲルや親水性ゼオライト等の無機系湿気吸着剤、或いはイオン交換樹脂や高分子吸水剤などの高分子系湿気吸着剤又は塩化リチウム等の吸湿剤が担持されている。
【００２３】
またハニカムロータ１には、炭酸カリウム（重炭酸カリウム）、炭酸ナトリウム（重炭酸ナトリウム）、トリエタノール・アミン、モノエタノール・アミン、ハイドロタルサイト、イオン交換樹脂等の二酸化炭素吸着剤或いは吸収剤が担持されている。
【００２４】
これらの担持を行う方法は上記吸着剤を粉砕し、無機バインダー或いは有機バインダー中に分散し、その中にハニカム体を浸漬するとよい。吸収剤の場合は水溶液にして含浸することで簡単に担持できる。またハニカムロータ１は、シリカゲルなどの湿気吸着剤をハニカム体に担持するのではなく、シリカゲルそのものによってハニカム体を構成したり、シート状イオン交換樹脂などをハニカム状に成型したりして構成してもよい。
【００２５】
これに加えてハニカムロータ１に、活性炭、疎水性ゼオライトを担持してもよい。この場合にはハニカムロータは室内の臭気やＶＯＣを吸着する機能をも有するようになる。
【００２６】
ハニカムロータ１は脱着ゾーン２、パージゾーン３、吸着ゾーン４とに分割されている。パージゾーン３および吸着ゾーン４には室内空気がブロアなど（一般的であるので図示せず）で供給される。
【００２７】
パージゾーン３を通過した空気はヒータ５によって加熱され、脱着ゾーン２を通過して外気へ放出される。吸着ゾーン４を通過した空気は、吸着熱によって温度が上がりすぎる場合にはエバポレータやクーリングコイルなどの冷却手段６によって冷却されて室内に再び返される。
【００２８】
外気導入口７は、パージゾーン３と吸着ゾーン４とに空気を送る管路と連通しており、外気が清浄でない状態でも酸素量が不足しないよう最小限の外気導入の必要があった場合に用いる。外気導入口８は外気をそのまま室内に送るものであり、酸素量が不足しないよう最小限の外気導入の必要な場合であって外気が清浄な場合に用いる。
【００２９】
本発明のデシカント空調機は以上のように構成され、以下その動作について説明する。
【００３０】
先ず、冬期に結露を防止する場合や室内で洗濯物を乾燥させる場合など、室内空気を乾燥させる必要がある。このような場合にはハニカムロータ１を回転させながら、室内空気を吸着ゾーン４及びパージゾーン３に通す。吸着ゾーン４を通過した空気は乾燥し、二酸化炭素が除去されて室内へ再び戻される。同時にヒータ５に通電し、加熱された空気は脱着ゾーン２を通過して吸着された湿気と二酸化炭素とを脱着して外気へ放出される。
【００３１】
このようにして室内空気は乾燥し、室内空気中の二酸化炭素は室外へ放出される。そして吸着ゾーン４を通過した空気は、吸着熱によって温度が上昇し、暖房効果も発揮する。
【００３２】
室内に多人数の人が居て酸素濃度の維持の必要から外気導入が必要である場合には、外気導入口７か８を開けて外気導入を行う。外気が十分に清浄であった場合には、外気導入口８から外気を室内へ供給する。外気が清浄でない場合には、外気導入口７から外気を入れる。すると外気中の有害物質は吸着ゾーン４でハニカムロータ１に吸着され、清浄空気となって室内に供給される。隙間風で外気が導入される場合は、外気導入口７、８は無くてもよい。
【００３３】
室内に居る人数がそれほど多くない場合には、人の呼気から排出される二酸化炭素はハニカムロータ１によって十分に吸着され、外気へ放出される。よって外気導入もする必要がなく、換気に伴うエネルギーの損失がなくなる。
【００３４】
夏期や梅雨時に室内を除湿しようとする場合には、室内空気を吸着ゾーン４に通すことによって温度が上昇するが、吸着ゾーン４を通過した空気は冷却手段６によって冷却され、乾燥した冷たい空気となって室内へ供給される。
【００３５】
冷却手段６を通過する空気は乾燥しているため、冷却手段６での潜熱負荷（空気中の水分を結露させることによる負荷）がない。よって冷却手段６の能力は小さなものでよい。
【００３６】
室内に新しい家具を搬入したり、壁紙を張り替えたりすることによって室内にＶＯＣが放出される場合がある。このような場合に、室内空気中のＶＯＣはハニカムロータ１に吸着され、脱着ゾーン２で脱着されて外気へと排出される。
【００３７】
以上の説明のとおり、換気を行わなくても室内の二酸化炭素やＶＯＣが排出され、換気に伴うエネルギーの消失を防止することができる。また外気中に汚染物質が含まれていても、換気を行わないために問題がない。
【００３８】
自動車の場合冬期窓の結露を防止するため換気暖房することが望ましい。つまり外気の絶対湿度が低いため外気を加熱することによって室内空気の相対湿度を下げることができる。しかし、換気すると暖房エネルギーの多くが消失する。また梅雨時の結露防止や夏季の冷房除湿空調であっても炭酸ガス濃度を下げるため換気が必要で、冷房エネルギーが消失する。本発明を自動車の空調に適用すれば、車室内を空調・除湿しながら炭酸ガスを排出することが出来るので換気が不要で、暖房・冷房エネルギーを消失（ロス）することなく結露防止と、炭酸ガス濃度低減の目的を達することが出来る。
【００３９】
図２は本発明の実施２を示す。ここで実施１と同じ構成部材については、同じ引用番号を付与する。
【００４０】
１はハニカムロータであり、実施１と同様、湿気の吸着作用と二酸化炭素の吸着作用を有する。このハニカムロータ２は脱着ゾーンと吸着ゾーン４とに分割されている。５はヒータであり、脱着ゾーン２へ送られる空気を加熱するものである。
【００４１】
９は顕熱ロータであり、放熱ゾーン１０と吸熱ゾーン１１とに分割されている。部屋１２は排気口１３と吸気口１４とが設けられている。
【００４２】
本発明の実施２のものは、上記説明のとおり構成され、以下その動作を説明する。部屋１２の中に多数の人が長時間いると、湿度及び二酸化炭素濃度が上昇する。
【００４３】
ここではハニカムロータ１及び顕熱ロータ９を回転させながら、ヒータ２温水を通す。
【００４４】
室内１２の空気は排気口１３とハニカムロータ１の吸着ゾーン４を通過する。このとき室内空気の湿気及び二酸化炭素はハニカムロータ１に吸着され、乾燥空気となる。この乾燥空気は吸着熱によって温度が上昇している。乾燥空気は顕熱ロータ９の吸熱ゾーン１１に入り、温度が下がって吸気口１４を通過して、部屋１２に戻される。
【００４５】
外気ＯＡは顕熱ロータ９の放熱ゾーン１０を通過し、温度が上昇しヒータ５によってさらに温度が上昇する。この温度が上昇した外気はハニカムロータ１の脱着ゾーン２を通過するとき、ハニカムロータ１に吸着された湿気及び二酸化炭素を脱着し、外気へと放出される。以上のようにして、室内１２の湿気及び二酸化炭素は大気へと放出される。
【００４６】
実施例２のものは、ヒータ５の熱や吸着熱の部屋１２内への持込が少なく、夏季には空調設備の顕熱負荷が少ない。
【００４７】
図３に示される実施例３は、ハニカムロータ１として除湿ロータと二酸化炭素吸着ロータを結合したものである。ハニカムロータ１は吸着上流側の前ロータ１３と、吸着下流側の後ロータ１４が結合されて構成されている。
【００４８】
二酸化炭素吸着ロータとして化学吸着作用を有する物を採用した場合、一般に脱着温度を高くする必要があり、二酸化炭素吸着ロータを後ロータ１４とし除湿ロータを前ロータ１３とする。
【００４９】
二酸化炭素吸着ロータとしてゼオライトやイオン交換樹脂などの物理吸着作用を有する物を採用した場合、空気が乾燥していると二酸化炭素の吸着作用が低下するため二酸化炭素吸着ロータを前ロータ１３とし除湿ロータを後ロータ１３とする。
【００５０】
５はヒータであり、上記の実施例１及び実施例２のものと同じである。９は顕熱ロータであり、上記実施例２のものと同じである。実施例３のものは以上のように構成され、ハニカムロータ１が除湿ロータと二酸化炭素吸着ロータを結合したものであるため、実施例２のものと比較して除湿能力が高くなる。
【００５１】
図４に示される実施例４は、吸着上流側の前ロータ１３、吸着下流側の後ロータ１４と顕熱交換ロータ９の３つのロータを有している。そして前ロータ１３用の脱着ヒータ５と、後ロータ１４用の脱着ヒータ５'の２つのヒータを有している。
【００５２】
この実施例４のものは上記実施例３のものと比較して、前ロータ１３用の脱着ヒータ５と、後ロータ１４用の脱着ヒータ５'の２つのヒータを有しているため、前ロータ１３と後ロータ１４とで脱着温度を個々に設定できる。
【００５３】
二酸化炭素吸着ロータとしてゼオライトやイオン交換樹脂などの物理吸着作用を有する物を採用した場合、二酸化炭素吸着ロータを前ロータ１３とする方が好ましいことは上記の実施例３で説明したとおりであるが、供給空気の露点を下げたい場合に除湿ロータの再生温度を高くする必要があり、この場合には除湿ロータを前ロータ１３とするとよい。
【００５４】
この実施例４のものは、  例えば、外気(OA)の条件が温度３０℃、絶対湿度１８．８g/ｋg（比エンタルピー７８．２ｋJ/kg）の時に、室内は冷房装置で２５．０℃、５０％RHに冷房している。このとき循環型デシカント空調機に還気（RA）２５．０℃、９．９g/kg（比エンタルピー５１．５ｋJ/kg）を戻すよう運転すると室内への供給空気（SA）は温度３４..３℃、絶対湿度４．６g/kg（比エンタルピー４６．２ｋJ/kg）となり、室内への供給空気（SA）と還気（RA）との比エンタルピーを比較すると、供給空気の方が小さくなり冷房効果を発揮する。
【００５５】
つまり、日本や東南アジアの高温多湿気候であっても循環式デシカント空調機ででは冷房装置の負荷を減らすことができることになる。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明は、換気を行わなくても室内の二酸化炭素を外気放出可能なデシカント空調機を提供するものであり、よって換気に伴うエネルギー消失を防止できるデシカント空調機を提供することができる。又この場合循環式でシカント空調装置でありながら湿気とともに二酸化炭素も排出できるため、換気の必要がなく、換気による空調負荷がなくエネルギーの無駄をなくすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明のデシカント空調機の実施例１を示す系統図である。
【図２】本発明のデシカント空調機の実施例２を示す系統図である。
【図３】本発明のデシカント空調機の実施例３を示す系統図である。
【図４】本発明のデシカント空調機の実施例４を示す系統図である。
【符号の説明】
【００５８】
１    ハニカムロータ
２    脱着ゾーン
３    パージゾーン
４    吸着ゾーン
５    ヒータ
６    冷却手段
７    外気導入口
８    外気導入口
９    顕熱ロータ
１０  放熱ゾーン
１１  吸熱ゾーン
１２  部屋
【図１】
2009019788.tif 000003
【図２】
2009019788.tif 000004
【図３】
2009019788.tif 000005
【図４】
2009019788.tif 000006
【図５】
2009019788.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成19年8月9日(2007.8.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５７】
【図１】本発明のデシカント空調機の実施例１を示す系統図である。
【図２】本発明のデシカント空調機の実施例２を示す系統図である。
【図３】本発明のデシカント空調機の実施例３を示す系統図である。
【図４】本発明のデシカント空調機の実施例４を示す系統図である。
【図５】従来のデシカント空調機を示す系統図である。