JP2010223443A - Cold water supply system and cold/warm water supply system - Google Patents
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Abstract
Description
本願は、例えば、各家庭に備えられる床暖房パネルに温水を供給する温水供給システム及び、 室内空気の加湿、除湿、冷房等をデシカントロータを使用して実現する空調システムの利用技術に関する。 The present application relates to, for example, a hot water supply system that supplies hot water to a floor heating panel provided in each home, and a utilization technology of an air conditioning system that realizes humidification, dehumidification, cooling, and the like of indoor air using a desiccant rotor.
出願人は、この種の温水供給システムの一例である「エコウィル」（登録商標）と呼ぶガスエンジン発電システムを提案している。
このガスエンジン発電システムの概要を、図３に示した。この図には、ガスエンジン発電システムを一般家庭に備えた場合の構成が示されている。システムは、都市ガス等を燃料として運転されるエンジン発電ユニット５１を備え、このエンジン発電ユニット５１が運転されることで、家庭内に発電される電力を供給することができるとともに、給水５２を発生する排熱により加熱することで温水（以下：湯と呼ぶことがある）を得ることができる。発生された湯は、排熱利用給湯暖房ユニット５３に備えられる貯湯タンク５４に貯湯される。
The applicant has proposed a gas engine power generation system called “Eco Will” (registered trademark), which is an example of this type of hot water supply system.
An outline of this gas engine power generation system is shown in FIG. This figure shows a configuration when a gas engine power generation system is provided in a general household. The system includes an engine power generation unit 51 that is operated using city gas or the like as a fuel. When the engine power generation unit 51 is operated, electric power generated in the home can be supplied and
貯湯タンク５４からは、貯湯水が各室に送られ、各室での熱需要に供される。例えば、浴室５５に関しては、風呂給湯、風呂追い焚き、あるいは浴室暖房乾燥等の用に供される。サニタリー５６に関しては、ふく射暖房の用に供される。台所５７に関しては、給湯、床暖房、台所の空調の用に供される。各室５８に関しては、床暖房、各室の空調の用に供される。
貯湯タンク５４から供給する湯の湯温は、通常、７０〜７５℃程度である。
From the hot water storage tank 54, hot water is sent to each room and used for heat demand in each room. For example, the bathroom 55 is used for bath hot water supply, bathing, or bathroom heating / drying. The sanitary 56 is used for radiation heating. The
The hot water temperature of the hot water supplied from the hot water storage tank 54 is usually about 70 to 75 ° C.
風呂給湯に関しては、給湯用の熱交換器に湯を循環させて給水を加熱することで、給湯の用に供することができ、風呂追い焚きに関しては、例えば、追い焚き用の熱交換器に湯を循環させて浴槽水を加熱することで、追い焚きの用に供することができる。浴室暖房乾燥に関しては、湯と浴室内気とを熱交換して、浴室暖房乾燥の目的を達成できる。 With regard to bath water supply, hot water can be circulated through a heat exchanger for hot water supply to heat the water supply, which can be used for hot water supply. For bath reheating, for example, hot water is supplied to a heat exchanger for reheating. The bath water is heated by circulating the water and can be used for reheating. With respect to bathroom heating and drying, the purpose of bathroom heating and drying can be achieved by exchanging heat between hot water and the air in the bathroom.
ふく射暖房に関しては、温水ラジエータを備えることで、トイレや洗面所において風を起こさないでマイルドな暖房の目的を達成することができる。 With regard to radiant heating, by providing a hot water radiator, the purpose of mild heating can be achieved without causing wind in the toilet or washroom.
床暖房に関しては、床に備えられた床暖房パネルに湯を循環させ、暖房の用に供することができる。空調に関しては、台所に備えられる室内機に暖房運転においては湯が循環され、室内気との熱交換により暖房の用に供される。一方、冷房運転においては、室外機５９で発生された冷媒が循環され、室内気との熱交換により冷房の用に供される。
Regarding floor heating, hot water can be circulated through a floor heating panel provided on the floor and used for heating. Regarding air conditioning, hot water is circulated in an indoor unit provided in a kitchen during heating operation, and is used for heating by exchanging heat with room air. On the other hand, in the cooling operation, the refrigerant generated in the
一方、出願人は、「エアキュア」と呼ぶデシカントロータを使用した、加湿または除湿を伴った空調システム６０を提案している。
この加湿または除湿を行う空調システムは、図４に示すように、例えば除湿の用に供する場合は、デシカントと呼ばれる通気性吸湿体と熱源からの熱を利用して、外気６１を取り込み内気６２と熱交換させながら、高湿状態にある外気を除湿して低湿の空気６３として室内に供給するとともに、熱交換後の内気６４を外部に放出することができる。
On the other hand, the applicant has proposed an
As shown in FIG. 4, the air conditioning system that performs humidification or dehumidification takes in
特許文献１には、一対のデシカントロータを備えたシステムを使用して、脱臭除湿冷房を実行する方法が提案されており、一方のデシカントロータを顕熱回収ロータとし、他方のデシカントロータを吸着ロータとして使用することで、室内気の一部を環気して、その保有する冷熱を回収しながら、外気を冷却して室内に戻す冷房運転を実現できる。
このシステムでは、一対のデシカントロータ間にヒータを備えて、顕熱回収後の室内気を加熱している。
In this system, a heater is provided between a pair of desiccant rotors to heat room air after sensible heat recovery.
特許文献２には、一対のデシカントロータ、一対の冷却器を使用し、温水の保有する温熱を利用して、除湿・冷房運転を行うことができる冷房空調システムが開示されている。
上記のガスエンジン発電システムでは、例えば、各家庭の電力需要に関して、通年の電力需要の最低需要を基準にエンジンの定格を決めたとしても、夏場に発生する冷熱需要に対して、システムから発生する排熱を充分利用することができない。これは、冬場には、温水の需要が見込めるが、夏場には、その温水の保有する温熱を充分に利用することができないためである。 In the above-described gas engine power generation system, for example, regarding the electric power demand of each household, even if the engine rating is determined based on the minimum demand for electric power demand throughout the year, it is generated from the system against the cold demand generated in summer. The exhaust heat cannot be fully utilized. This is because the demand for hot water can be expected in winter, but the hot water possessed by the hot water cannot be fully utilized in summer.
特許文献１、特許文献２に開示の技術は、共に、室内空気を外部に放出し、外気を取り入れて除湿・冷却して室内に送り込む形態であり、例えば、温水の供給を受けて、床暖房を実現できるシステムに備えられる床暖房パネルは、夏季には利用されず無駄となる。
The techniques disclosed in
本発明の目的は、現状で、夏季に、その需要が大幅に低減する温水が保有する温熱を利用して冷水を得ることができ、例えば、床暖房パネルを夏季にも冷房の用に供する機器として使用することができる冷水供給システムを得ることにある。 It is an object of the present invention to obtain cold water by using the hot heat possessed by hot water whose demand is greatly reduced in summer, for example, an apparatus that uses a floor heating panel for cooling even in summer The object is to obtain a cold water supply system that can be used as
上記目的を達成するための、本願に係る冷水供給システムは、
空気を加湿する加湿器と、
回転駆動する通気性吸湿体からなり、吸湿部に通流される空気の水分を吸着し、その吸着した水分を再生部に通流される空気に放出する第１デシカントロータ及び第２デシカントロータと、
第１冷却器及び第２冷却器と、温水を受入れて内部を流れる空気を昇温する再生空気熱交換器と、空気との熱交換により冷水を発生する冷水発生熱交換器とを備え、
外部より空気を吸引して、前記加湿器、前記第１デシカントロータの吸湿部、前記第１冷却器、前記第２デシカントロータの吸湿部、前記第２冷却器、前記第１デシカントロータの再生部、前記冷水発生熱交換器の冷熱供給側、前記第２冷却器の冷熱供給側、前記再生空気熱交換器の温熱受熱側、前記第２デシカントロータの再生部を、記載順に流通させる第１空気通流手段とを備え、
前記冷水発生熱交換器の冷熱受熱側に循環される水を冷水とすることにある。
In order to achieve the above object, the cold water supply system according to the present application is as follows:
A humidifier to humidify the air;
A first desiccant rotor and a second desiccant rotor, each of which comprises a breathable hygroscopic body that is driven to rotate, adsorbs moisture in the air flowing through the hygroscopic part, and discharges the adsorbed water to the air that flows through the regeneration unit;
A first cooler and a second cooler; a regenerative air heat exchanger that receives warm water and raises the temperature of air flowing therein; and a cold water generation heat exchanger that generates cold water by heat exchange with air.
Air is sucked in from the outside, and the humidifier, the hygroscopic part of the first desiccant rotor, the first cooler, the hygroscopic part of the second desiccant rotor, the second cooler, and the regeneration part of the first desiccant rotor The first air that circulates in the order of description, the cold supply side of the cold water generating heat exchanger, the cold supply side of the second cooler, the heat receiving side of the regenerative air heat exchanger, and the regeneration part of the second desiccant rotor A flow means,
The water circulated to the cold heat receiving side of the cold water generating heat exchanger is to be cold water.
この冷水供給システムは、第１空気通流手段により、外部（例えば屋外）より空気を吸引して、その空気が、加湿器、第１デシカントロータの吸湿部、第１冷却器、第２デシカントロータの吸湿部、第２冷却器、第１デシカントロータの再生部、冷水発生熱交換器の冷熱供給側、第２冷却器の冷熱供給側、再生空気熱交換器の温熱受熱側、第２デシカントロータの再生部の順に通流される。 In this cold water supply system, air is sucked from the outside (for example, outdoors) by the first air flow means, and the air is supplied to the humidifier, the moisture absorbing portion of the first desiccant rotor, the first cooler, and the second desiccant rotor. Moisture absorption section, second cooler, first desiccant rotor regeneration section, cold water generation heat exchanger cold heat supply side, second cooler cold heat supply side, regenerative air heat exchanger warm heat reception side, second desiccant rotor In the order of the playback unit.
ここで、冷水発生熱交換器の冷熱供給側、第２冷却器の冷熱供給側、再生空気熱交換器の温熱受熱側と記載しているのは、それぞれ媒体が流れる特定の流路側を意味し、例えば、冷水発生熱交換器の冷熱供給側とは、冷水発生熱交換器において冷熱供給側となる流路を意味する。以下、同様の記載に従っている。 Here, the cold heat supply side of the cold water generating heat exchanger, the cold heat supply side of the second cooler, and the hot heat receiving side of the regenerative air heat exchanger mean the specific flow path side through which the medium flows, respectively. For example, the cold supply side of the cold water generation heat exchanger means a flow path that becomes the cold supply side in the cold water generation heat exchanger. Hereinafter, the same description is followed.
そして、加湿器で吸引された空気が加湿され、第１デシカントロータの吸湿部を通過することで、水分が吸着され、吸着に伴い発生する熱により昇温される。次に、第１冷却器で冷却され、第２デシカントロータの吸湿部、第２冷却部を流通することで、昇温後、さらに冷却される。この状態で、第２冷却部を通過した空気は、加湿器に吸引される空気より低温とすることができる。そして、このようにして、第２冷却器を流通した空気を、第１デシカントロータの再生部に導くことで、再生部における水分の放出で、外部より吸引された空気を最も温度が低い状態とできる。この低温の空気と水との熱交換を冷水発生熱交換器で行わせることで冷水を得ることができる。従って、空気は昇温される。 Then, the air sucked by the humidifier is humidified and passes through the hygroscopic portion of the first desiccant rotor, so that moisture is adsorbed and the temperature is raised by the heat generated by the adsorption. Next, it cools with a 1st cooler and is further cooled after temperature rising by distribute | circulating the moisture absorption part and 2nd cooling part of a 2nd desiccant rotor. In this state, the air that has passed through the second cooling unit can be at a lower temperature than the air that is sucked into the humidifier. In this way, the air that has flowed through the second cooler is guided to the regeneration unit of the first desiccant rotor, so that the air sucked from the outside due to the release of moisture in the regeneration unit has the lowest temperature. it can. Cold water can be obtained by performing heat exchange between the low-temperature air and water using a cold water generating heat exchanger. Accordingly, the air is heated.
冷水発生熱交換器を流通した空気は、第２冷却器の冷熱供給側、再生空気熱交換器の温熱受熱側を流通するように構成されており、第２冷却器で第２デシカントロータの吸湿部を経た空気の冷却に利用された後、再生空気熱交換器において温水との熱交換を行い昇温される。そして、この昇温された空気が、第２デシカントロータの再生部に送られて、空気が昇温状態にあることで、通気性吸湿体を再生することができる。 The air that has flowed through the cold water generating heat exchanger is configured to flow through the cold heat supply side of the second cooler and the hot heat receiving side of the regenerative air heat exchanger, and the second cooler absorbs moisture of the second desiccant rotor. After being used for cooling the air passing through the section, the temperature is raised by exchanging heat with warm water in the regenerative air heat exchanger. Then, the heated air is sent to the regeneration unit of the second desiccant rotor, and the air-permeable hygroscopic material can be regenerated when the air is in the temperature-raised state.
従って、この冷水供給システムでは、第１冷却器を流通した空気と、再生空気熱交換器で温水の熱により昇温された空気の温度差及び水分量の差を利用して、第２デシカントロータの良好な運転状態を確保し、さらに、加湿器を流通した空気と、第２冷却器で、冷水発生熱交換器で未回収の冷熱により降温された空気の温度差及び水分量の差を利用して、第１デシカントロータの良好な運転状態を確保して、冷水発生熱交換器で冷水を発生することができる。結果、エネルギーの有効利用を図れる。 Therefore, in this cold water supply system, the second desiccant rotor is utilized by utilizing the difference in the temperature and the amount of water between the air flowing through the first cooler and the air heated by the heat of the warm water in the regenerative air heat exchanger. In addition, use the difference in temperature and moisture between the air that has passed through the humidifier and the air that has been cooled down by the cold water that has not been recovered by the cold water generation heat exchanger in the second cooler. And the favorable operating state of a 1st desiccant rotor can be ensured and cold water can be generated with a cold water generation heat exchanger. As a result, energy can be used effectively.
さらに、上記構成において、前記加湿器により加湿された加湿空気の一部を前記第１デシカントロータの吸湿部に導く第１導入路と、前記加湿空気の残部を前記第１冷却器の冷熱供給側に導く第２導入路とを備え、
前記第２導入路、前記第１冷却器の冷熱供給側に、記載順に流通させる第２空気流通手段を備えた構成とすることが好ましい。
この構成を採用することで、外部より吸引した空気を加湿して第１冷却器での冷却の用に供することができ、余分な冷熱源を設けることなく、冷水供給システムを実現できる。
Furthermore, in the above-described configuration, a first introduction path that guides a part of the humidified air humidified by the humidifier to the moisture absorbing part of the first desiccant rotor, and the remaining part of the humidified air is connected to the cold heat supply side of the first cooler And a second introduction path leading to
It is preferable that the second introduction passage and the second air circulation means for circulation in the order of description are provided on the cold supply side of the first cooler.
By adopting this configuration, air sucked from the outside can be humidified and used for cooling by the first cooler, and a cold water supply system can be realized without providing an extra cold heat source.
これまでは、冷水の供給に関して説明したが、例えば、単一のシステムで、夏場に冷水が供給可能、冬場に温水の供給が可能となっていることが好ましい。
このようなシステムは、
温水を発生して供給する温水供給システムと、先に説明した冷水供給システムとを備え、
前記冷水供給システムに備えられる前記再生空気熱交換器が受入れる温水が、前記温水供給システムにより供給される構成で、
温水が供給されて温熱を消費可能、且つ冷水が供給されて冷熱を消費可能な熱消費機器に、前記温水供給システムにより供給される温水を供給可能に構成されるとともに、前記温水供給システムにより供給される温水が前記再生空気熱交換器に供給される状態で、前記冷水供給システムで発生する冷水を前記熱消費機器に供給可能に構成されていることとできる。
So far, the cold water supply has been described. For example, it is preferable that cold water can be supplied in summer and hot water can be supplied in winter in a single system.
Such a system
A hot water supply system that generates and supplies hot water, and the cold water supply system described above,
Hot water received by the regenerative air heat exchanger provided in the cold water supply system is supplied by the hot water supply system,
It is configured to be able to supply hot water supplied by the hot water supply system to a heat consuming device that is supplied with hot water and can consume hot heat and can also consume cold heat by supplying cold water and is supplied by the hot water supply system The cold water generated in the cold water supply system can be supplied to the heat consuming device in a state where the hot water to be supplied is supplied to the regeneration air heat exchanger.
この冷温水供給システムでは、温水が必要な場合は、温水供給システムから温水を得て熱消費機器で消費することとし、冷水が必要な場合は、温水供給システムが働く状態で温水の供給を冷水供給システムで受ける状態で、冷水供給システムで冷水を発生して、冷水を得て熱消費機器で消費することとできる。 In this cold / hot water supply system, when hot water is required, the hot water is obtained from the hot water supply system and consumed by the heat consuming device. When cold water is required, the hot water supply is operated with the hot water supply system working. Cold water can be generated by the cold water supply system in a state received by the supply system, and cold water can be obtained and consumed by the heat consuming device.
以下、本願に係る冷水供給システムＳ２を備えた冷温水供給システムＳ０に関して説明する。
この冷温水供給システムＳ０は、先に説明したガスエンジン発電システムを代表とする、電力と熱との両方が供給可能な熱電併供給システムＳ１（温水供給システムの一例）と、この熱電併供給システムＳ１から温水の供給を受けて、冷水を発生する冷水供給システムＳ２とから成立している。
Hereinafter, the cold / hot water supply system S0 provided with the cold water supply system S2 which concerns on this application is demonstrated.
The cold / hot water supply system S0 is a combined heat and power supply system S1 (an example of a hot water supply system) that can supply both electric power and heat, such as the gas engine power generation system described above, and the combined heat and power supply system. The system consists of a cold water supply system S2 that receives the supply of hot water from S1 and generates cold water.
熱電併供給システムＳ１としては、原動機と発電機とを備えて構成されるエンジン発電システムＳ３や、燃料電池等を採用することができる。エンジン発電システムＳ３では、発電機Ｇより発電して電力を供給することができる。また、原動機であるエンジンＥの運転により排気の熱により温水を得ることができるとともに、エンジン冷却水として温水を得ることもできる。燃料電池では、発電に伴って電池を冷却する必要があるため、燃料電池単体から電力と温水との両方が供給される。 As the combined thermoelectric supply system S1, an engine power generation system S3 including a prime mover and a generator, a fuel cell, or the like can be employed. In the engine power generation system S3, electric power can be generated from the generator G and supplied. In addition, hot water can be obtained by the heat of exhaust gas by operating the engine E which is a prime mover, and warm water can also be obtained as engine cooling water. In a fuel cell, since it is necessary to cool the battery with power generation, both power and hot water are supplied from the fuel cell alone.
冷水供給システムＳ２は、上記の熱電併供給システムＳ１から電力と温水の供給を受けて運転することができる。この運転状態を図１に示した。図１において、太実線で床暖房パネル５０に供給される冷水及び再生空気熱交換器２６に供給される温水の循環状態を示している。この冷水供給システムＳ２に関しては、後に詳細に説明する。
The cold water supply system S2 can be operated by receiving power and hot water from the combined heat and power supply system S1. This operating state is shown in FIG. In FIG. 1, the circulation state of the cold water supplied to the
図１は、本願に係る冷温水供給システムＳ０の構成を示した図である。この図の上側に、温水供給システムの一例であるエンジン発電システムＳ３の構成を、同図下側に、冷水供給システムＳ２の構成を示している。 FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a cold / hot water supply system S0 according to the present application. The configuration of the engine power generation system S3, which is an example of the hot water supply system, is shown on the upper side of the figure, and the configuration of the cold water supply system S2 is shown on the lower side of the figure.
〔温水供給システム〕
先に図３で説明したガスエンジン発電システムに対して、図１では、熱需要として、浴室に関する、風呂給湯、風呂追い焚き、浴室暖房乾燥（図中高温暖房端末と記載）及び、台所に関する給湯について例示的に示している。先に示したように、供給する湯を、サニタリーに関してふく射暖房、台所に関して床暖房、空調、さらには、各室に関しては床暖房、空調の用に供することもできる。
[Hot water supply system]
Compared to the gas engine power generation system described above with reference to FIG. 3, in FIG. 1, as heat demand, bath water supply, bath reheating, bathroom heating drying (described as a high-temperature heating terminal in the figure), and hot water supply for the kitchen. Is illustratively shown. As indicated above, the hot water to be supplied can be used for radiant heating for sanitary, floor heating and air conditioning for the kitchen, and floor heating and air conditioning for each room.
エンジン発電システムＳ３は、都市ガス等を燃料として運転されるエンジン発電ユニット１を備え、このエンジン発電ユニット１が運転されることで、家庭内に発電される電力を供給することができるとともに、循環路２内の水を発生する熱により加熱することで、温水を得ることができる。発生された温水は、排熱利用給湯暖房ユニット３に備えられる貯湯タンク４に貯湯される。循環路２内の水は、暖房水ポンプ５で循環するように構成されており、この暖房水ポンプ５から吐出される温水は、加熱器６を経る回路７ａと、この加熱器６をバイパスする回路７ｂとの両方を介して、熱需要側（追い焚き用の風呂熱交換器８、給湯用の熱交換器９、高温暖房端末１０及び再生空気熱交換器２６）へ送られる構成が採用されている。さらに、同図に示す例では、暖房水ポンプ５、加熱器６をバイパスして、直接、貯湯タンク４の流入側へも湯を送ることが可能となっている。加熱器６は、温水に追加昇温が必要とされる場合に使用する。
The engine power generation system S3 includes an engine
貯湯タンク４からは、必要に応じて貯湯水である温水が需要側に送られ、各熱需要に供される。図１に示す例では、風呂給湯、風呂追い焚き、あるいは浴室暖房乾燥の用に供される。給湯の用にも供され、床暖房の用にも供される。
貯湯タンク４から供給する湯の湯温は、通常、７０〜７５℃程度である。
From the hot water storage tank 4, hot water which is hot water storage is sent to the demand side as needed, and is provided for each heat demand. In the example shown in FIG. 1, it is used for bath hot water supply, bathing, or bathroom heating drying. It is also used for hot water supply and floor heating.
The hot water temperature of the hot water supplied from the hot water storage tank 4 is usually about 70 to 75 ° C.
風呂給湯に関しては、給湯用の熱交換器９に温水を循環させて給水を加熱することで、給湯の用に供することができる。風呂追い焚きに関しては、風呂ポンプ１２を運転して、追い焚き用の風呂熱交換器８に浴槽水を循環させ加熱することで、追い焚きの用に供することができる。浴室暖房乾燥に関しては、高温暖房端末１０で温水と浴室内気とを熱交換して、浴室暖房乾燥の用に供することができる。
With respect to the hot water supply for the bath, the hot water can be circulated through the heat exchanger 9 for hot water supply to heat the supplied water, thereby providing the hot water supply. Regarding bath reheating, the bath pump 12 is operated, and the bath water is circulated and heated in the reheating bath heat exchanger 8 so that it can be used for reheating. With regard to bathroom heating and drying, the high-
台所等に対する給湯に関しては、給湯用の熱交換器９で給水を加熱することで、給湯の用に供することができる。 With respect to hot water supply to the kitchen or the like, the hot water supply can be used for hot water supply by heating the hot water supply with the heat exchanger 9 for hot water supply.
冬場に、床暖房を実行する場合は、温水の循環路２から床暖房パネル（熱消費機器の一例）５０に循環させて、温水の有する温熱により床暖房を実現できる。この運転状態を図２に示した。図２において、太実線で床暖房パネル５０に供給される温水の循環状態を示している。
When floor heating is performed in winter, the floor heating can be realized by the heat of the hot water by circulating it from the hot
さて、冷水供給システムＳ２を運転する場合には、このエンジン発電システムＳ３で発生する温水を、冷水供給システムＳ２に備えられる再生空気熱交換器２６に供給することで、温水の保有する熱を冷水供給システムＳ２の運転の用に供することができる。この再生空気熱交換器２６に流入する温水の温度は、最低で７０℃程度である。
以上が、エンジン発電システムＳ３の概要であるが、以下、冷水供給システムＳ２について説明する。
When operating the cold water supply system S2, the hot water generated in the engine power generation system S3 is supplied to the regenerative
The above is the outline of the engine power generation system S3. Hereinafter, the cold water supply system S2 will be described.
〔冷水供給システム〕
冷水供給システムＳ２は、図１に示すように、加湿器２０、第１デシカントロータ２１、第１冷却器２２、第２デシカントロータ２３、第２冷却器２４、冷水発生熱交換器２５、再生空気熱交換器２６を備えて構成されている。
さらに詳細には、空気を加湿する加湿器２０と、回転駆動する通気性吸湿体からなり、吸湿部２１ａ，２３ａに通流される空気の水分を吸着し、その吸着した水分を再生部２１ｂ，２３ｂに通流される空気に放出する第１デシカントロータ２１及び第２デシカントロータ２３と、第１冷却器２２及び第２冷却器２４と、温水を受入れて内部を流れる空気を昇温する再生空気熱交換器２６と、空気との熱交換により冷水を発生する冷水発生熱交換器２５とを備え、外部より空気を吸引して、前記加湿器２０、前記第１デシカントロータ２１の吸湿部２１ａ、前記第１冷却器２２、前記第２デシカントロータ２３の吸湿部２３ａ、前記第２冷却器２４、前記第１デシカントロータ２１の再生部２１ｂ、前記冷水発生熱交換器２５の冷熱供給側、前記第２冷却器２４の冷熱供給側、前記再生空気熱交換器２６の温熱受熱側、前記第２デシカントロータ２３の再生部２３ｂを、記載順に流通させる第１空気通流手段３１とを備え、冷水発生熱交換器２５の冷熱受熱側に循環される水を冷水とするように構成されている。さらに、図示する例では、前記加湿器２０により加湿された加湿空気の一部を前記第１デシカントロータ２１の吸湿部２１ａに導く第１導入路２１ｃと、前記加湿空気の残部を前記第１冷却器２２の冷熱供給側に導く第２導入路２２ｃとを備え、前記第２導入路２２ｃ、前記第１冷却器２２の冷熱供給側に、記載順に流通させる第２空気流通手段３２を備えている。
[Cold water supply system]
As shown in FIG. 1, the chilled water supply system S2 includes a
More specifically, it comprises a
この冷水供給システムＳ２では、システム内に取り込まれた空気（具体的には高温・高湿の外気）が、加湿器２０において給水が散布されて飽和状態とされ（従って、この加湿器２０は飽和器として働く）、第１デシカントロータ２１の吸湿部２１ａで水分を吸着されて昇温され、第１冷却器２２で冷却され、さらに第２デシカントロータ２３の吸湿部２３ａで水分を吸着されて昇温され、第２冷却器２４で冷却され、第１デシカントロータ２１の再生部２１ｂで通気性吸湿体に吸着された状態にある水分が蒸発することで冷却され、冷水発生熱交換器２５で戻り水を冷却して冷水を発生する。その後、低温状態にある空気は、第２冷却器２４において冷熱の給熱側の熱媒として第２デシカントロータ２３の吸湿部２３ａを経た空気を冷却し、再生空気熱交換器２６においてエンジン発電システムＳ３から供給される温水で昇温され、第２デシカントロータ２３の再生部２３ｂを経ることで、冷却されて外部に放出される。この空気の流れは、第１空気流通手段である第１ファン３１により発生される。
In this cold water supply system S2, the air taken into the system (specifically, high temperature and high humidity outside air) is sprinkled with water in the
前記加湿器２０は、例えば、外気吸引口２７から吸引される約６２０ｍ3／ｈの空気に給水２．５ｋｇ／ｈを散水して、空気を飽和状態とするように構成されている。ここで、空気が３５℃、相対湿度５０％の状態で、給水温度が１９℃程度である場合に、空気は２６℃程度の飽和空気となる。
For example, the
第１デシカントロータ２１は、第１駆動用モータ（図示省略）により回転駆動する通気性吸湿体からなり、吸湿部２１ａに通流される空気の水分を吸着し、その吸着した水分を再生部２１ｂに通流される空気に放出するように構成されている。具体的には、図１に示す状態で、第１デシカントロータ２１は、機能的に、回転駆動する方向の断面において上下に２分割された機能領域となり、上部側に位置する吸湿部２１ａ、下部側に位置する再生部２１ｂとなる。この第１デシカントロータ１は、例えば１時間に数１０回転で一定に回転駆動されている。２６℃程度の飽和空気が吸湿部２１ａを流通すると、通気性吸湿体による水分の吸着により発生する熱により、温度は上昇し、たとえば吸着効率５０％の場合、５１℃程度の空気となる。一方、２３℃程度の空気が再生部２１ｂを流通すると、通気性吸湿体による水分の放出及び水分の蒸発により、温度は低下し、１４℃程度となる。
The
図１に示すように、第１冷却器２２には、２６℃程度の飽和空気のほぼ半量が冷却用空気として導入されるように構成されており、吸湿部２１ａで昇温した空気を、３０℃程度まで冷却するように構成されている。冷却用空気として働いた空気は、第２空気流通手段である第２ファン３２で外部に放出される。
第１冷却器２２は、熱伝導性の高い金属（アルミニウム、銅、鉄、これらを含む合金など）や樹脂系材料にて形成した熱伝導用板状体を積層した熱交換器にて構成されている。例えば、厚さ０．１ｍｍの樹脂製コルゲート板を積層した一辺が２００ｍｍの立方体形状の顕熱交換器としている。
As shown in FIG. 1, the
The
第２デシカントロータ２３も、第２駆動用モータ（図示省略）により回転駆動する通気性吸湿体からなり、吸湿部２３ａに通流される空気の水分を吸着し、その吸着した水分を再生部２３ｂに通流される空気に放出するように構成されている。具体的には、図１に示す状態で、第２デシカントロータ２３は、機能的に、上下に２分割された領域となり、それぞれの領域が、下部側に位置する吸湿部２３ａ、上部側に位置する再生部２３ｂとなる。この第２デシカントロータ２３も、例えば１時間に数１０回転で一定に回転駆動されている。
The
本願に係る冷水供給システムＳ２では、第１冷却器２２を流通した空気が、第２デシカントロータ２３の吸湿部２３ａを流通する。例えば、３０℃程度の空気が吸湿部２３ａを流通すると、吸着に伴う発熱により、温度は上昇し、たとえば吸着効率５０％の場合、４３℃程度の空気となる。一方、６７℃程度の空気が再生部２３ｂを流通すると、吸着された水分の脱離、蒸発により、温度は低下し、５５℃程度となる。
In the cold water supply system S <b> 2 according to the present application, the air that has circulated through the
第１デシカントロータ２１及び第２デシカントロータ２３における通気性吸湿体（デシカント）は、吸湿性高分子を主成分として構成されている。そして、吸湿性高分子として、例えば、ポリアクリル酸ナトリウムを用いる。前記第１デシカントロータ１及び第２デシカントロータ３は、直径２００ｍｍ、厚さ６０ｍｍのハニカム状の基材にポリアクリル酸ナトリウム粉末を保持して構成されている。
The breathable hygroscopic body (desiccant) in the
図１に示すように、第２冷却器２４には、第２デシカントロータ２３の吸湿部２３ａを流通した空気がその温熱の給熱側（冷熱の受熱側）に、冷水発生熱交換器２５を流通した空気がその温熱の受熱側（冷熱の給熱側）に流れるように構成されており、例えば、吸湿部２３ａで４３℃程度まで昇温した空気を２３℃程度まで冷却するように構成されている。冷却用空気とされた空気は３６℃となって、再生空気熱交換器２６に送られ、さらに、第２デシカントロータ２３の再生部２３ｂに送られる。
第２冷却器２４も、熱伝導性の高い金属（アルミニウム、銅、鉄、これらを含む合金など）や樹脂系材料にて形成した熱伝導用板状体を積層した熱交換器にて構成されている。例えば、厚さ０．１ｍｍの樹脂製コルゲート板を積層した一辺が２００ｍｍの立方体形状の顕熱交換器としている。
As shown in FIG. 1, in the
The
図１に示すように、冷水発生熱交換器２５は、第２冷却器２４を流通した空気がその冷熱の給熱側に、床暖房パネル５０等からの戻り水がその冷熱の受熱側に流れるように構成されており、例えば、第２デシカントロータ２３の再生部２１ｂで１４℃程度まで冷却された空気により、２５℃で戻ってくる戻り水を２０℃程度まで冷却するように構成されている。冷却用空気として働いた空気は、第２冷却器２４、再生空気熱交換器２６、さらに、第２デシカントロータ２３の再生部２３ｂに送られる。
As shown in FIG. 1, in the cold water generating
冷水発生熱交換器２５および再生空気熱交換器２６は、通常熱伝導性の高い銅製コルゲート式の顕熱交換器としている。
The cold water generating
図１に示すように、再生空気熱交換器２６の給熱側流路には、エンジン発電システムＳ３からの温水が流通され、受熱側流路には、第２冷却器２４を経た空気が通流される流路が構成されている。従って、この再生空気熱交換器２６では、第２冷却器２４を流通して、例えば、３６℃となっている空気の温度が、７０℃の温水との熱交換により６７℃となる。
再生空気熱交換器２６を出た空気は、第２デシカントロータ２３の再生部２３ｂを経て外部に放出される。
As shown in FIG. 1, hot water from the engine power generation system S3 is circulated through the heat supply side flow path of the regenerative
The air that has exited the regeneration
次に、図１の冷水供給システムＳ２を実際に運転した場合の実施例について説明する。
図１の冷水供給システムＳ２において、第１デシカントロータ２１及び第２デシカントロータ２３を、いずれも直径２００ｍｍ、厚さ６０ｍｍのハニカム状の基材を有するハニカムロータとし、当該基材の表面に通気性吸湿体としてのポリアクリル酸ナトリウムを主成分とする粉末を設置して構成した。また、第１冷却器２２及び第２冷却器２４は、厚さ０．１ｍｍの樹脂製コルゲート板からなる一辺が２００ｍｍの立方体形状の顕熱交換素子を用いて構成した。第１ファン３１及び第２ファン３２により、温度３５℃、相対湿度５０％の外気を約６２０ｍ3／ｈの流量で吸引するとともに、外気の一部を、３０３ｍ3／ｈの流量で第１冷却器２１に連続的に供給した。エンジン発電システムＳ３からは、７０℃の温水を、再生空気熱交換器２６に５リットル／ｍｉｎで供給した。この運転状態における温水利用量は３．０ｋＷである。また、デシカントロータは、共に、２０ＲＰＨの回転速度で回転させた。
Next, an embodiment when the cold water supply system S2 of FIG. 1 is actually operated will be described.
In the cold water supply system S2 of FIG. 1, each of the
これまで説明した図１には、この運転状態における各部位の温度を示している。本冷水供給システムＳ２により床暖房パネル５０に、２０℃の冷水を、５．２リットル／ｍｉｎで供給できた。この運転状態における冷水発生量１．８ｋＷである。従って、この冷水供給システムのＣＯＰは、０．６〔冷水発生量１．８／温水利用量３．０ｋＷ〕となった。この運転状態で結露の問題は発生しなかった。
また、外気３５℃、相対湿度４０％の外気に対して水散布を行わない場合は、本冷水供給システムＳ２により床暖房パネル５０に、２０℃の冷水を、２．４リットル／ｍｉｎで供給できた。この運転状態における冷水発生量０．８５ｋＷである。従って、この冷水供給システムのＣＯＰは、０．２９〔冷水発生量０．８５／温水利用量２．９ｋＷ〕となった。このことから加湿器を設けたこのシステムの効果が確認できた。
FIG. 1 described so far shows the temperature of each part in this operating state. With this cold water supply system S2, cold water at 20 ° C. could be supplied to the
When water is not sprayed on the outside air at 35 ° C. and relative humidity 40%, the cold water supply system S2 can supply 20 ° C. cold water to the
したがって、本冷水供給システムＳ１、冷温水供給システムＳ０により、冷水を供給できることが確認できた。 Therefore, it was confirmed that cold water could be supplied by the cold water supply system S1 and the cold / hot water supply system S0.
〔別実施形態〕
（１）上記実施形態では、第１デシカントロータ２１及び第２デシカントロータ２３における通気性吸湿体が、吸湿性高分子であるポリアクリル酸ナトリウムを主成分として用いた場合について説明しているが、これに限らず、吸湿特性の高い通気性吸湿体であれば特に制限なく用いることができ、例えば、感温性高分子としてのポリアクリルアミドを用いることもできる。このような感温性高分子を用い、その転移温度を、デシカントロータの吸湿部と再生部との温度の中間温度としておくと、吸湿部に於ける水分の吸着量及び再生部に於ける水分の放出量を多くでき、デシカントロータ自体の能力をアップできる。
なお、第１デシカントロータ２１、第２デシカントロータ２３の通気性吸湿体に、上記の吸湿性高分子や感温性高分子を用いたが、これに限らず、例えば、イソブチレン／マレイン酸塩系、デンプン／ポリアクリル酸塩系、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）／ポリアクリル酸塩系、デンプン／アクリルアミド／ポリアクリル酸塩系、架橋ＰＶＡ系、架橋ＣＭＣ（Ｓｏｄｉｕｍ Ｃａｒｂｏｘｙｍｅｔｈｙｌｃｅｌｌｕｌｏｓｅ）系等の高分子材料や、吸湿性を有するシリカ化合物、チタン化合物、アルミノケイ酸塩類（ゼオライト）等の無機材料、活性炭材料等、これら単独または複数組み合わせる等、適宜変更して好適に用いることができる。
（２） 上記の実施形態では、温水及び冷水の消費部が床暖房パネル５０である例を示したが、温水及び冷水を流すことで、温熱及び冷熱需要に対応できる機器としては、床暖房パネルの他、温水ラジエータ等もある。本願では、これらを総称して、熱消費機器と呼んでいる。
（３） 本願における温水供給システムは、温水を供給できればよく、必ずしも電力の供給を必須とするものではない。
[Another embodiment]
(1) In the above embodiment, the case where the breathable hygroscopic material in the
The above-described hygroscopic polymer and thermosensitive polymer are used for the breathable hygroscopic bodies of the
(2) In the above embodiment, the consumption unit of hot water and cold water is an example of the
(3) The hot water supply system in the present application only needs to be able to supply hot water, and does not necessarily require the supply of electric power.
夏季に、その需要が大幅に低減する温水が保有する温熱を利用して冷水を得ることができ、例えば、床暖房パネルを夏季にも冷房の用に供する機器として使用することができる冷水供給システムを得ることができた。 In the summer, cold water can be obtained by using the heat held by hot water whose demand is greatly reduced. For example, a cold water supply system that can be used as equipment for cooling the floor heating panel in the summer Could get.
１ エンジン発電ユニット
２ 循環路
３ 排熱利用給湯暖房ユニット
４ 貯湯タンク
５ 暖房水ポンプ
８ 風呂熱交換器
９ 給湯熱交換器
２０ 加湿器
２１ 第１デシカントロータ
２１ａ 吸湿部
２１ｂ 再生部
２２ 第１冷却器
２３ 第２デシカントロータ
２３ａ 吸湿部
２３ｂ 再生部
２４ 第２冷却器
２５ 冷水発生熱交換器
２６ 再生空気熱交換器
５０ 床暖房パネル
DESCRIPTION OF
Claims (3)
回転駆動する通気性吸湿体からなり、吸湿部に通流される空気の水分を吸着し、その吸着した水分を再生部に通流される空気に放出する第１デシカントロータ及び第２デシカントロータと、
第１冷却器及び第２冷却器と、温水を受入れて内部を流れる空気を昇温する再生空気熱交換器と、空気との熱交換により冷水を発生する冷水発生熱交換器とを備え、
外部より空気を吸引して、前記加湿器、前記第１デシカントロータの吸湿部、前記第１冷却器、前記第２デシカントロータの吸湿部、前記第２冷却器、前記第１デシカントロータの再生部、前記冷水発生熱交換器の冷熱供給側、前記第２冷却器の冷熱供給側、前記再生空気熱交換器の温熱受熱側、前記第２デシカントロータの再生部を、記載順に流通させる第１空気通流手段とを備え、
前記冷水発生熱交換器の冷熱受熱側に循環される水を冷水とする冷水供給システム。 A humidifier to humidify the air;
A first desiccant rotor and a second desiccant rotor, each of which comprises a breathable hygroscopic body that is driven to rotate, adsorbs moisture in the air flowing through the hygroscopic part, and discharges the adsorbed water to the air that flows through the regeneration unit;
A first cooler and a second cooler; a regenerative air heat exchanger that receives warm water and raises the temperature of air flowing therein; and a cold water generation heat exchanger that generates cold water by heat exchange with air.
Air is sucked in from the outside, and the humidifier, the hygroscopic part of the first desiccant rotor, the first cooler, the hygroscopic part of the second desiccant rotor, the second cooler, and the regeneration part of the first desiccant rotor The first air that circulates in the order of description, the cold supply side of the cold water generating heat exchanger, the cold supply side of the second cooler, the heat receiving side of the regenerative air heat exchanger, and the regeneration part of the second desiccant rotor A flow means,
A cold water supply system in which water circulated to the cold heat receiving side of the cold water generating heat exchanger is cold water.
前記第２導入路、前記第１冷却器の冷熱供給側に、記載順に流通させる第２空気流通手段を備えた請求項１記載の冷水供給システム。 A first introduction path that leads a part of the humidified air humidified by the humidifier to the moisture absorption part of the first desiccant rotor, and a second introduction path that leads the remaining part of the humidified air to the cold supply side of the first cooler And
The cold water supply system according to claim 1, further comprising second air circulation means for circulating in the order of description on the cold supply side of the second introduction path and the first cooler.
前記冷水供給システムに備えられる前記再生空気熱交換器が受入れる温水が、前記温水供給システムにより供給される構成で、
温水が供給されて温熱を消費可能、且つ冷水が供給されて冷熱を消費可能な熱消費機器に、前記温水供給システムにより供給される温水を供給可能に構成されるとともに、前記温水供給システムにより供給される温水が前記再生空気熱交換器に供給される状態で、前記冷水供給システムで発生する冷水を前記熱消費機器に供給可能に構成されている冷温水供給システム。 A hot water supply system for generating and supplying hot water; and the cold water supply system according to claim 1 or 2,
Hot water received by the regenerative air heat exchanger provided in the cold water supply system is supplied by the hot water supply system,
It is configured to be able to supply hot water supplied by the hot water supply system to a heat consuming device that is supplied with hot water and can consume hot heat and can also consume cold heat by supplying cold water and is supplied by the hot water supply system A cold / hot water supply system configured to be able to supply cold water generated in the cold water supply system to the heat consuming device in a state where the warm water to be supplied is supplied to the regeneration air heat exchanger.
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