JP2002147794A - 除湿空調装置 - Google Patents
除湿空調装置Info
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Abstract
供しようとするものである。 【解決手段】ヒーター8などによって加熱された空気に
よって脱着される除湿ローター2と2つの流路の間で熱
交換を行う熱交換素子4を備え、除湿ローター2によっ
て乾燥した空気を熱交換素子4の一方の通路12を通し
て室内に供給するようにするとともに、室内からの空気
を熱交換素子4の他方の通路13を通すようにし、熱交
換素子4の他方の通路13に水を噴霧した。
Description
て乾燥空気を作り、それを冷却して室内に供給するよう
にした除湿空調装置に関するものである。
や、駆動エネルギー源として熱を使うためガスの燃焼熱
や排熱あるいは太陽熱など多種のエネルギーを用いるこ
とができ、よって二酸化炭素の排出を減少することがで
き、夏場の電力ピークを抑制することができるなど、多
くの特徴を有している。
に沿って説明する。1はブロアであり、大気OAを除湿
ローター2の吸着ゾーン3へ送る。これによって空気は
吸着熱で温度が上昇するとともに乾燥空気となる。ここ
で除湿ローター2は、ハニカム(蜂の巣)状に形成され
た紙にシリカゲルやゼオライトなどの吸湿剤を担持した
ものであり、モーター(図示せず)によってベルト等
(図示せず)を介して回転駆動されるものである。また
除湿ローター2は図6に示されるような形状である。
は、回転形顕熱交換素子4を通過する。ここで回転形顕
熱交換素子4とはアルミニウムなどの薄板をハニカム状
に形成したものであり、モーター(図示せず)によって
ベルト等(図示せず)を介して回転駆動されるものであ
る。そして回転形顕熱交換素子4も図7に示されるよう
な形状である。
気は、冷却ゾーン5で回転形顕熱交換素子4と熱交換を
行い、乾燥空気の温度は低下するとともに回転形顕熱交
換素子4の温度が低下する。この乾燥して温度の下がっ
た空気は製品空気SAとして室内に供給される。
加湿冷却される。湿度が上がり、温度の下がった空気は
回転形顕熱交換素子4を通過して加熱ゾーン7で回転形
顕熱交換素子4と熱交換を行う。つまり回転形顕熱交換
素子4を冷却するとともに空気の温度は上昇する。
ってさらに温度が上昇し、除湿ローター2の脱着ゾーン
9に入る。ここで除湿ローター2に吸着された水分を脱
着し、ファン10によって排気EAとして大気へ放出さ
れる。ここでヒーター8は蒸気の送られる熱交換器や電
気ヒーターなどである。
装置は、乾燥空気の冷却手段として回転形顕熱交換素子
4を用いていたために、スプレー6によって加湿された
空気の一部を製品空気SA側に持ち込むという問題があ
った。
であり、細い管(フルート)が集合した形状であって、
フルート内を通過する空気とハニカム体を構成するシー
トとの間で熱交換を行う。加熱ゾーン7では低温多湿空
気がフルート内を通過する。加熱ゾーン7から冷却ゾー
ン5に移動した直後のフルート内には低温多湿空気が残
留している。この低温多湿空気の持つ湿分が冷却ゾーン
5を通過する高温乾燥空気に入り、高温乾燥空気に湿分
を与える。
であるが、湿度が上がりあまり快適な空気にはならない
という問題があった。特にヒーター8の温度をできる限
り低くしてエネルギー効率を上げようとすると、除湿ロ
ーター2によって作られる乾燥空気の絶対湿度を1g/
Kgでも下げる努力を払うのである。このような状況で
乾燥空気に湿分が混入すると全体のエネルギー効率が下
がるという問題がある。本発明は上記の問題点を解消す
るものであり、高い効率で快適性の高い空気を供給する
ことのできる除湿空調装置を提供しようとするものであ
る。
課題を解決するため、加熱された空気によって脱着され
る除湿ローターと2つの流路の間で熱交換を行う熱交換
素子を備え、除湿ローターによって乾燥した空気を熱交
換素子の一方の通路を通して室内に供給するようにする
とともに、室内からの空気を熱交換素子の他方の通路を
通し、熱交換素子の他方の通路に水を供給するようにし
たものである。
は、加熱された空気によって脱着される除湿ローターと
2つの流路の間で熱交換を行う熱交換素子を備え、除湿
ローターによって乾燥した空気を熱交換素子の一方の通
路を通して室内に供給するようにするとともに、室内か
らの空気を熱交換素子の他方の通路を通すようにし、熱
交換素子の他方の通路に水を供給するようにしたもので
あり、熱交換素子の他方の通路内の水が気化することに
よって他方の通路とともに一方の通路も冷却し、一方の
通路内を通過する空気を加湿することなく冷却するとい
う作用を有する。
いて図1及び図2に沿って詳細に説明する。ここで、ブ
ロア1、除湿ローター2、吸着ゾーン3、スプレー6、
ヒーター8、脱着ゾーン9、ブロア10については従来
の除湿空調装置を示す図6に示したものと同一のもので
あり、冗長性を避けるため重複した説明を省略する。
示すように波状に形成されたアルミ箔や合成樹脂フィル
ムと平面状のアルミ箔や合成樹脂フィルムを交互にかつ
波の方向が交互になるように積層して構成されたもので
ある。これによって直交形顕熱交換素子11は互いに直
交する第1通路12及び第2通路13を有し、それぞれ
の通路の間で顕熱交換が行われる。またその2つの通路
を通過する気体がそれぞれ混合することはない。
は除湿ローター2の吸着ゾーン3と連通し、また直交形
顕熱交換素子11の一方の通路12から出た空気は製品
空気SAとなる。スプレー6は直交形顕熱交換素子11
の他方の通路13に水を噴霧するように設けられ、直交
形顕熱交換素子11の他方の通路13の出口はヒーター
8に連通している。
ゾーン9と連通し、脱着ゾーン9の出口はファン10の
吸い込み口と連通している。
れ、以下その動作について説明する。先ずブロア1及び
ブロア10に通電し、スプレー6に水を供給する。また
除湿ローター2を回転させるとともにヒーター8に通電
したり、蒸気を送ってヒーター8を発熱状態にする。
2の吸着ゾーン3に送られ、乾燥空気となるとともに吸
着熱によって温度が上昇する。この温度の上昇した乾燥
空気は直交形顕熱交換素子11の一方の通路12を通過
する。
を出た乾燥空気は他方の通路13を通過する空気と熱交
換し温度が下がる。この温度の下がった乾燥空気を供給
空気SAとして室内に供給する。
され、先ずスプレー6の設置されている場所を通過す
る。室内の空気は一般的には相対湿度60〜70%程度
であるため、スプレー6によって水が気化され冷却され
る。
形顕熱交換素子11の他方の通路13を通過する。スプ
レー6による水の噴霧量を噴霧による気化量以上とす
る。これによって水滴が空気とともに他方の通路13内
に入る。直径の小さな水滴は空気中に浮遊して他方の通
路13内に入り、直径の大きな水滴は他方の通路13内
に落下する。
交換によって他方の通路13内の温度が上昇すると気化
する。また他方の通路13内に落下した大きな水滴は、
他方の通路13内壁を濡らし、水の薄い層を形成する。
この水の薄い層は熱交換によって他方の通路13内壁の
温度の上昇に伴って気化する。
熱交換素子11の他方の通路13内の温度が下がる。他
方の通路13と一方の通路12との間で熱交換が行われ
るため、一方の通路12の温度が下がる。
を通過した空気はヒーター8に入る。ここでヒーター8
は、天然ガスやプロパンガスなどの可燃性ガスを燃焼す
るガスバーナー、蒸気や温水の通されるラジエターある
いは電気ヒーターである。あるいはヒーター8は加熱手
段であれば、他の燃焼機器からの高温排気ガス、または
高温排気ガスと空気との混合ガスのような手段であって
もよい。
湿ローター2の脱着ゾーン11を通り、除湿ローター2
の吸湿剤に吸着された湿分を脱着し、ブロア10によっ
て排気EAとして大気へ放出される。このようにして外
気OAは乾燥冷風となって室内に供給され、室内からの
環気RAは高温多湿空気となって大気へ放出される。
ついて図3に沿って詳細に説明する。ここで、ブロア
1、除湿ローター2、吸着ゾーン3、脱着ゾーン9、ブ
ロア10、直交形顕熱交換素子11、第1通路12、第
2通路13については上記の第1実施例のものと同一で
あり重複した説明を省略する。
子11の第2通路13出口からブロア10の吸い込み口
に至る排気通路14が設けられている。また脱着ゾーン
9に連通する領域にガスタービン発電機などの排気ガス
を入れる高温排気ガス連通口15が設けられている。さ
らに排気通路14の底面は傾斜がつけられており、その
最も低い部分にドレン管16が設けられている。
のように構成され、以下その動作について説明する。先
ずブロア1及びブロア10に通電し、スプレー6に水を
供給する。また除湿ローター2を回転させるとともに高
温排気ガス連通口15にガスタービン発電機などの高温
の排気ガスを入れる。
2の吸着ゾーン3に送られ、乾燥空気となるとともに吸
着熱によって温度が上昇する。この温度の上昇した乾燥
空気は直交形顕熱交換素子11の一方の通路12を通過
する。
を出た乾燥空気は他方の通路13を通過する空気と熱交
換し温度が下がる。この温度の下がった乾燥空気を供給
空気SAとして室内に供給する。
され、先ずスプレー6の設置されている場所を通過す
る。室内の空気は一般的には相対湿度60〜70%程度
であるため、スプレー6によって水が気化され冷却され
る。
形顕熱交換素子11の他方の通路13を通過する。スプ
レー6による水の噴霧量を噴霧による気化量以上とす
る。これによって水滴が空気とともに他方の通路13内
に入る。直径の小さな水滴は空気中に浮遊して他方の通
路13内に入り、直径の大きな水滴は他方の通路13内
に落下する。
交換によって他方の通路13内の温度が上昇すると気化
する。また他方の通路13内に落下した大きな水滴は、
他方の通路13内壁を濡らし、水の薄い層を形成する。
この水の薄い層は熱交換によって他方の通路13内壁の
温度の上昇に伴って気化する。
熱交換素子11の他方の通路13内の温度が下がる。他
方の通路13と一方の通路12との間で熱交換が行われ
るため、一方の通路12の温度が下がる。直交形顕熱交
換素子11の他方の通路13を通過した空気は排気通路
14を通ってブロア10によって大気に放出される。
に入り、脱着ゾーン9を通過して除湿ローター2に吸着
された湿気を脱着する。そして脱着ゾーン9を通過した
排気ガスは多湿ガスとなってブロア10によって大気に
放出される。
は排気通路14の底部に溜まる。この排気通路14の底
部は傾斜しているため、滴下した水は低い方に移動し、
ドレン管16より外部へ導出される。
ついて図4に沿って詳細に説明する。ここで、ブロア
1、除湿ローター2、吸着ゾーン3、脱着ゾーン9、ブ
ロア10、直交形顕熱交換素子11、第1通路12、第
2通路13、ヒーター8上記の第1実施例のものと同一
であり、排気通路14については上記の第2実施例のも
のと同一であり重複した説明を省略する。
形顕熱交換素子11の他方の通路13入り口の一部を分
割している。そして分割された他方の通路13入り口の
一部内にはスプレー6が設けられ、冷却通路18を構成
している。このスプレー6による噴霧量は、相対湿度が
100%の空気中に水の微粒子が浮遊する状態にする。
ロア10の吸込側に至るものである。そして排気通路1
4の途中には、排気通路14を開閉あるいはここ通る空
気の量を調節するバルブ19が設けられている。
のように構成され、以下その動作について説明する。ブ
ロア20を起動し、次にガスバーナーなどのヒーター8
を点火し、スプレー6に水を送る。すると外気OAはブ
ロア1に吸引されてブロア1に入り、ブロア1に押し出
されて除湿ローター2の吸着ゾーン3に入る。ここで、
外気の湿気が除湿ローター2に吸着され、乾燥空気とな
るとともに吸着熱によって温度が上昇する。
素子11の一方の通路12に入る。ここで、乾燥空気は
その顕熱を直交形顕熱交換素子11に与え、温度が下が
る。つまり直交形顕熱交換素子11の一方の通路12を
出た乾燥空気はスプレー6によって噴霧された水の気化
熱によって温度が下がり、快適な供給空気SAとなって
室内に供給される。
って直交形顕熱交換素子11の他方の通路13に入る。
この時、排気通路14内も負圧であるため、室内の空気
RAは冷却通路18にも入る。冷却通路18内の空気は
スプレー6によって加湿され温度が下がるとともに、水
の微粒子が浮遊している。また冷却通路18の内面は水
で濡れた状態である。
らす水は冷却通路18を通過する間に、直交形顕熱交換
素子11の一方の通路12を通過する空気によって気化
され、気化熱を奪い排気通路14に入る。そして直交形
顕熱交換素子11の一方の通路12と他方の通路13と
の間は顕熱交換のみが行われ、両気体の混合はないた
め、当然一方の通路12内の空気と冷却通路18内の空
気とが混合することもない。従って、直交形顕熱交換素
子11の一方の通路12を通過する空気は加湿されるこ
となく冷却される。
を出た空気は、除湿ローター2の吸着熱によって温度が
上昇した乾燥空気と熱交換して温度が上昇し、ヒーター
8によってさらに温度が上昇して、高温空気となる。こ
の高温空気は除湿ローター2の脱着ゾーン11を通過
し、除湿ローター2の持つ湿分を脱着する。除湿ロータ
ー2の脱着ゾーン11を出た高温多湿空気はブロア10
を通過して排気EAとなって大気に放出される。また排
気通路14を通過した空気も、ブロア10によって除湿
ローター2の脱着ゾーン11を出た高温多湿空気ととも
に排気EAとなって大気に放出される。
て、排気通路14内に流れる空気の量を調節することが
でき、この調節とスプレー6からの噴霧量によって供給
空気SAの温度を制御することができる。
ある。図5の第4実施例のものは図4に示された第3実
施例のものと比較して、排気通路14内の空気を吸い出
す専用のブロア20が設けられている点と外気導入管2
1が設けら、バルブ19が設けられていない点が相違す
る。
を設けることによって排気通路14内に流れる空気の量
はブロア20を制御することによって行うことができ
る。
に直接外気OAを導入する外気導入管21を有してい
る。室内に換気扇など(図示せず)が設置され、室内へ
供給する空気SAの量より室内からの還気RAの量の方
が少ない場合に、外気導入管21より直接外気OAを冷
却通路18に供給するとよい。
と室内からの還気RAの湿度が外気よりも高く、このよ
うな場合も外気導入管21より直接外気OAを冷却通路
18に供給すると冷却通路18での冷却効果が高い。
交換素子11の一方の通路12出口に加湿エレメント2
2が取り付けられている。この加湿エレメント22は不
織布など通気性を有するとともに保水能力の高いもので
あり、加湿エレメント22の先端は冷却通路18内に突
出し、スプレー6からの噴霧水によって水が供給される
ようになっている。
一方の通路12から出る空気は加湿冷却され、さらに温
度が低下する。つまり供給空気SAは多少湿度が上がる
が温度はさらに下がる。この実施例は、外気の湿度が低
くかつ温度が高い場合に適する。
不織布の例を示したが、これ以外に親水性のものであれ
ば例えば不織布を蜂の巣(ハニカム)状に形成したもの
や、目の粗いフェルト状のもの、あるいは開口の大きな
スポンジ状のものを用いることができる。
して直交形顕熱交換素子11を使用したが、これ以外に
対向流形熱交換素子やヒートパイプを用いた熱交換素子
などを使用することができる。
の温度を顕熱交換によって下げるようにしているため、
供給空気の湿度が上がることはなく快適性の高い空気を
供給することができる。そして図3〜図6に示す実施例
のように静止形熱交換器を通過した室内空気が除湿ロー
ターを通過しないものの場合、例えば遊技場のように室
内空気に煙草の煙などの汚染物質が多く含まれる場所な
どで用いても室内空気が除湿ローターと接触せず、除湿
ローターの汚染を防ぐことができるとともに室内の汚染
物質が供給空気に混入することもない。
(室内冷気による供給空気の冷却)と間接気化冷却との
両方を行っており、装置全体がコンパクトかつ低コスト
で実現できる。
使用しているため、熱交換を行う気体間で湿気の持ち込
みがなく、供給空気の湿度を低く維持することができ
る。
却を付加することもでき、この場合いはさらに供給空気
の温度を低くすることができる。
り室内空気の方が湿度が高い場合は、熱交換素子の他方
の通路に外気を通すようにすると、冷却効果が高くな
る。
図である。
交換素子の斜視図である。
図である。
図である。
図である。
湿ローターの斜視図である。
Claims (6)
- 【請求項1】加熱された空気によって脱着される除湿ロ
ーターと2つの流路の間で熱交換を行う熱交換素子を備
え、前記除湿ローターによって乾燥した空気を前記熱交
換素子の一方の通路を通して室内に供給するようにする
とともに、室内からの空気を前記熱交換素子の他方の通
路を通すようにし、前記熱交換素子の他方の通路に水を
供給するようにしたことを特徴とする除湿空調装置。 - 【請求項2】熱交換素子は静止形顕熱交換素子である請
求項1記載の除湿空調装置。 - 【請求項3】除湿ローターの一部に排熱源からの熱風を
当てるようにした請求項1記載の除湿空調装置。 - 【請求項4】熱交換素子の一方の通路から出た空気を加
湿するようにした請求項1あるいは2記載の除湿空調装
置。 - 【請求項5】熱交換素子の他方の通路に通す水の微粒子
の浮遊した空気をつくる水噴霧ノズルによって熱交換素
子の一方の通路から出た空気を加湿するようにした請求
項4記載の除湿空調装置。 - 【請求項6】外気に水の微粒子を浮遊させ、熱交換素子
の他方の通路の一部に通すようにした請求項1記載の除
湿空調装置。
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