JP2014180978A - 空調システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】室内4の暖房及び冷房の少なくとも一方を行う空調システム1。空調システム1は、空調空気の加熱及び冷却の少なくとも一方を行う化学蓄熱装置2と、空調空気の除湿を行う調湿装置3とを備えている。化学蓄熱装置2は、水和反応により発熱し脱水反応により蓄熱する蓄熱材を充填してなる反応器21と、反応器21に供給する水蒸気を生成する蒸発器22と、反応器21から脱水された水蒸気を凝縮する凝縮器23とを有する。調湿装置3は、熱により駆動可能である。空調システム1は、化学蓄熱装置2から生じる熱の一部を、調湿装置3の駆動エネルギーとして利用するよう構成してある。
【選択図】図1
Description
また、上記凝縮器は、反応器における蓄熱材の脱水反応時(再生時)において発生する水蒸気を凝縮させて液水とするが、このとき凝縮熱が発生する。しかし、この凝縮熱は、従来の化学蓄熱装置においては、特に利用されることなく廃棄されている。また、反応器において生じる水和反応熱も、一部が利用されずに廃棄されているのが現状である。
その一方で、上記のように、化学蓄熱装置の凝縮器等から生じる熱は、充分に有効活用されていないという現状がある。それゆえ、システム全体として、エネルギーをより効率的に利用できるようにすることが望まれる。
水和反応により発熱し脱水反応により蓄熱する蓄熱材を充填してなる反応器と、該反応器に供給する水蒸気を生成する蒸発器と、上記反応器から脱水された水蒸気を凝縮する凝縮器とを有し、空調空気の加熱及び冷却の少なくとも一方を行う化学蓄熱装置と、
熱により駆動可能であって、上記空調空気の除湿を行う調湿装置と、を備え、
上記化学蓄熱装置から生じる熱の一部を、上記調湿装置の駆動エネルギーとして利用するよう構成してあることを特徴とする空調システムにある(請求項1)。
そして、上記調湿装置は、駆動エネルギーとして熱を必要とするが、その熱として、上記化学蓄熱装置から生じる熱の一部を利用することができる。すなわち、化学蓄熱装置において発生する熱は、そのすべてを上記空調空気の加熱に用いることができるわけではない。それゆえ、上記化学蓄熱装置から生じる熱の一部を調湿装置の駆動に利用することにより、上記調湿装置の駆動エネルギーを新たに供給する必要がなくなる。あるいは、そのようなエネルギー供給量を少なくすることができる。それゆえ、効率的に上記調湿装置による上記空調空気の湿度調整を行うことができる。
なお、上記調湿装置において、「熱により駆動可能」とは、調湿装置における吸着材や吸収材等の水分を温度によって吸着脱着させ、繰り返し調湿可能であることを意味する。
なお、上記の効果を得るために、水蒸気が凝縮する際の上記凝縮器の温度は、上記調湿装置における吸着材や吸収材等の再生温度よりも高いことが好ましい。
なお、上記の効果を得るために、上記反応器の水和反応温度は、上記調湿装置における吸着材や吸収材等の再生温度よりも高いことが好ましい。
なお、上記の効果を得るために、上記反応器の脱水反応時に発生する水蒸気の温度は、上記調湿装置における吸着材や吸収材等の再生温度よりも高いことが好ましい。
上記空調システムの実施例につき、図1〜図4を用いて説明する。
本例の空調システム1は、室内4の暖房及び冷房を行う冷暖房空調システムである。
そして、図1に示すごとく、空調システム1は、空調空気の加熱及び冷却を行う化学蓄熱装置2と、空調空気の除湿を行う調湿装置3とを備えている。
そして、空調システム1は、化学蓄熱装置2から生じる熱の一部を、調湿装置3の駆動エネルギーとして利用するよう構成してある。すなわち、空調システム1は、化学蓄熱装置2から生じる熱の一部を、調湿装置3における吸着材の再生に利用するよう構成してある。
また、空調システム1は、反応器21における水和反応熱の少なくとも一部を、調湿装置3における吸着材の再生に利用するよう構成してある。そのため、反応器21の水和反応温度は、調湿装置3における吸着材の再生温度よりも高い。
さらに、空調システム1は、反応器21における脱水反応の際に生じる水蒸気の熱の一部を、調湿装置3における吸着材の再生に利用するよう構成してある。そのため、反応器21の脱水反応時に発生する水蒸気の温度は、調湿装置3における吸着材の再生温度よりも高い。
すなわち、室内4の暖房は、反応器21における水和反応熱を空調空気の加熱に利用することにより行う。室内4の冷房は、蒸発器22における蒸発潜熱を空調空気の冷却に利用することにより行う。そして、室内4の除湿は、調湿装置3における空調空気の除湿によって行う。
室内4と調湿装置3との間の空調空気の循環経路、調湿装置3と反応器21との間の空調空気の循環経路、及び、調湿装置3と熱交換器12と間の空調空気の循環経路には、それぞれエアポンプ141、142、143が設けてある。
反応器21における2つの部分は、蓄熱材が配置され水蒸気が導入される反応部211と、反応部211における水和反応熱を受ける空調空気又は熱媒空気が導入される受熱部212とを表す。蒸発器22における2つの部分は、水が導入される蒸発部221と、蒸発部221における蒸発潜熱を授受する熱媒流体が導入される熱媒授熱部222とを表す。凝縮器23における2つの部分は、水蒸気が導入される凝縮部231と、凝縮部231における凝縮潜熱を授受する熱媒空気が導入される熱媒受熱部232とを表す。ただし、図1はあくまでも概念図であって、各部の実際の形状とは関係ない。
なお、車両走行時においてはエアコンシステム5を用いて、室内4の温度調整を行うことができる。また、エアコンシステム5によって室内4の除湿も可能であるが、上記のように調湿装置3によっても除湿を行うことで、エアコンシステム5の除湿負荷を軽減し、燃費の向上が図られる。
まず、車両停止時かつ暖房時における空調システム1の状態につき、図3を用いて説明する。車両停止時においては、水タンク24から蒸発器22へ送られた水が蒸発し、水蒸気となって反応器21へ送られる。そして、反応器21において蓄熱材が水和反応する。このときの水和反応熱を、室内4の暖房と、調湿装置3における吸着材の再生とに用いる。
また、反応器21において水和反応熱を受熱した熱媒空気を調湿装置3における再生部32に通過させることで、吸着材の再生を行う。吸着材から離脱した水蒸気は熱媒空気と共に、外へ排出される。なお、熱媒空気は、室内4から反応器21へ循環した空調空気の一部を用いてもよいし、空調空気と別途に外気から取り込んだ空気を用いてもよい。
このようにして、車両停止時における暖房と除湿とが、化学蓄熱装置2と調湿装置3とからなる空調システム1によって行われる。ただし、このとき、エアコンシステム5を併用して、暖房と除湿を行ってもよい。
このときの蒸発器22における蒸発潜熱による冷熱を利用して、室内4の冷房を行う。すなわち、室内4の空調空気は、調湿装置3における除湿部31を通過して低湿となった状態で、熱交換器12へ送られる。そして、熱交換器12において、空調空気が蒸発潜熱による冷熱よって冷却される。すなわち、熱交換器12は、熱媒流体を介して蒸発器22と空調空気との熱交換を行う。これにより、低温低湿の空調空気が室内4へ循環することで、室内4の冷房、除湿が行われる。
このようにして、車両停止時における冷房と除湿とが、化学蓄熱装置2と調湿装置3とからなる空調システム1によって行われる。ただし、このとき、エアコンシステム5を併用して、冷房と除湿を行ってもよい。
上記空調システム1は、化学蓄熱装置2に加えて調湿装置3を備えているため、室内4の温度のみならず、湿度をも調整することができる。
そして、調湿装置3の吸着材を再生する際の熱として、化学蓄熱装置2から生じる熱の一部を利用することができる。すなわち、化学蓄熱装置2において発生する熱は、そのすべてを空調空気の加熱に用いることができるわけではない。それゆえ、化学蓄熱装置2から生じる熱の一部を利用して、吸着材を再生させることにより、吸着材の再生のためにエネルギーを新たに供給する必要がなくなる。あるいは、そのようなエネルギー供給量を少なくすることができる。それゆえ、効率的に調湿装置3による空調空気の湿度調整を行うことができる。
また、空調システム1は、反応器21における水和反応熱の少なくとも一部を、吸着材の再生に利用する。これにより、空調空気の加熱のみならず、吸着材の再生にも、上記水和反応熱を利用することができる。特に、空調システム1を室内4の冷房に使用する際には、水和反応熱を空調空気の加熱に用いないため、この熱を吸着材の再生に用いることで、一層の有効利用が図れる。
また、空調システム1は、反応器21における脱水反応の際に生じる水蒸気の熱の一部をも、吸着材の再生に利用する。これにより、反応器21において生じた水蒸気の顕熱と潜熱とを有効利用して、吸着材を再生することができる。
実施例1において、凝縮器23と水タンク24とは別体として説明しているが、凝縮器と水タンクとを一体化した構成とすることもできる。また、実施例1において、凝縮器23と蒸発器22とは別体として説明しているが、凝縮器23と蒸発器22とを一体化した構成とすることもできる。すなわち、例えば、蒸発器22及び凝縮器23は一つの熱交換器として構成されており、水蒸気を生じさせる際には蒸発器として機能し、水蒸気を凝縮させる際には凝縮器として機能するものとすることもできる。
また、調湿装置としては、デシカント空調装置以外であっても、熱駆動可能なものであれば、例えば、吸着式ヒートポンプ、吸収式ヒートポンプ等の調湿装置を用いることもできる。
2 化学蓄熱装置
21 反応機
22 蒸発器
23 凝縮器
3 調湿装置
4 室内
Claims (7)
- 室内(4)の暖房及び冷房の少なくとも一方を行う空調システム(1)であって、
水和反応により発熱し脱水反応により蓄熱する蓄熱材を充填してなる反応器(21)と、該反応器(21)に供給する水蒸気を生成する蒸発器(22)と、上記反応器(21)から脱水された水蒸気を凝縮する凝縮器(23)とを有し、空調空気の加熱及び冷却の少なくとも一方を行う化学蓄熱装置(2)と、
熱により駆動可能であって、上記空調空気の除湿を行う調湿装置(3)と、を備え、
上記化学蓄熱装置(2)から生じる熱の一部を、上記調湿装置(3)の駆動エネルギーとして利用するよう構成してあることを特徴とする空調システム(1)。 - 請求項1に記載の空調システム(1)において、上記凝縮器(23)における凝縮熱の少なくとも一部を、上記調湿装置(3)の駆動エネルギーとして利用するよう構成してあることを特徴とする空調システム(1)。
- 請求項1又は2に記載の空調システム(1)において、上記反応器(21)における水和反応熱の少なくとも一部を、上記調湿装置(3)の駆動エネルギーとして利用するよう構成してあることを特徴とする空調システム(1)。
- 請求項1〜3のいずれか一項に記載の空調システム(1)において、上記反応器(21)における脱水反応の際に生じる水蒸気の熱の一部を、上記調湿装置(3)の駆動エネルギーとして利用するよう構成してあることを特徴とする空調システム(1)。
- 請求項1〜4のいずれか一項に記載の空調システム(1)において、室内(4)の暖房及び冷房の双方を行うことができるよう構成してあり、上記反応器(21)における水和反応熱を上記空調空気の加熱に利用し、上記蒸発器(22)における蒸発潜熱を上記空調空気の冷却に利用するよう構成してあることを特徴とする空調システム(1)。
- 請求項1〜5のいずれか一項に記載の空調システム(1)において、車両に搭載され、上記車両の室内(4)の暖房及び冷房の少なくとも一方と除湿とを行うよう構成してあることを特徴とする空調システム(1)。
- 請求項1〜6のいずれか一項に記載の空調システム(1)において、上記調湿装置(3)は、再生可能な吸着材を有することを特徴とする空調システム(1)。
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