JP2021159830A - 空気質の調整システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】空気質の調整システム(120)は、空気中の対象物質を吸着すると共に吸着している対象物質が脱離する吸脱着部(122)を備える。吸脱着部(122)は、対象物質の吸着時にエネルギーを蓄積し且つ蓄積した当該エネルギーの少なくとも一部を対象物質の脱離時に放出する。
【選択図】図3
Description
実施形態1について図面を参照しながら説明する。図1に示すように、本実施形態に係る空気質の調整システムは、空調機と一体に構成されて加湿を行う湿度調節装置である。
室内熱交換器(3)と共に前述の圧縮機、膨張機構及び室外熱交換器が連絡配管(5)等によって接続されて、冷媒回路が構成されている。この冷媒回路は、図外の四路切換弁を備え、冷媒の循環方向を反転可能に構成されている。そして、冷媒回路では、冷媒が循環して冷凍サイクル動作とヒートポンプ動作とが切り換えて行われる。
図1に示す空気質の調整システムは、暖房運転において、室内機(1)における室内空気の加熱と、加湿ユニット(120)からの空気の供給との両方を行う。この場合、図1に示す空気質の調整システムの冷媒回路では、冷媒が循環してヒートポンプ動作が行われる。すなわち、室内熱交換器(3)には、圧縮機から吐出された高温高圧のガス冷媒が送り込まれる。また、室内ファン(4)を運転すると、室内機(1)の内部に室内空気が取り込まれる。取り込まれた室内空気は、室内熱交換器(3)を通過する際にガス冷媒と熱交換を行う。この熱交換によって、室内空気が加熱され、ガス冷媒が凝縮する。
以下、本実施形態の吸着材として、前述のフレキシブルMOFを用いる場合の特性等について説明する。
以上に説明した実施形態1によると、対象物質の吸着時には吸着熱エネルギーの一部が吸脱着部(122)に蓄積されるため、従来よりも高い温度域でも吸脱着部(122)を駆動できる。また、対象物質の脱離時には、吸脱着部(122)に蓄積されたエネルギーが放出されるため、従来よりも低い温度域でも吸脱着部(122)を駆動できる。従って、空気質の調整システムの消費電力を低減することができる。
図9に示すように、実施形態1の加湿ユニット(120)に代えて、除湿ユニット(130)を構成してもよい。尚、図9において、図2に示す加湿ユニット(120)と同じ構成要素には同じ符号を付す。
以上に説明した本変形例においても、回転ロータ(122)に担持させる吸着材として、前記実施形態1と同様の吸着材を用いることにより、前記実施形態1と同様の効果を得ることができる。
実施形態2について図面を参照しながら説明する。
調湿装置(10)について、図11を参照しながら詳細に説明する。尚、以下の説明で用いる「上」「下」「左」「右」「前」「後」「手前」「奥」は、特にことわらない限り、調湿装置(10)を前面側から見た場合の方向を意味している。
図12に示すように、冷媒回路(50)は、第1吸着熱交換器(51)、第2吸着熱交換器(52)、圧縮機(53)、四方切換弁(54)、及び、電動膨張弁(55)が設けられた閉回路である。この冷媒回路(50)は、充填された冷媒を循環させることによって、蒸気圧縮冷凍サイクルを行う。また、図示しないが、冷媒回路(50)には、複数の温度センサ及び圧力センサが取り付けられている。
調湿装置(10)には、図13に示すコントローラ(95)が設けられている。コントローラ(95)には、内気湿度センサ(92)、内気温度センサ(91)、外気湿度センサ(94)、及び、外気温度センサ(93)の計測値が入力されている。また、コントローラ(95)には、冷媒回路(50)に設けられた温度センサや圧力センサの計測値が入力されている。また、コントローラ(95)には、空気調和機(150)の運転状態を示す信号(例えば、空気調和機(150)が運転中か否かを示す信号や、空気調和機(150)の運転が冷房運転か暖房運転かを示す信号)が入力されている。コントローラ(95)は、入力されたこれらの計測値や信号に基づいて、調湿装置(10)の運転制御を行う。つまり、コントローラ(95)は、各ダンパ(41)〜(48)、各ファン(25)、(28)、圧縮機(53)、電動膨張弁(55)、及び、四方切換弁(54)の動作を制御する。
本実施形態の調湿装置(10)は、除湿運転と、加湿運転と、冷却運転と、加熱運転と、単純換気運転とを選択的に行う。除湿運転及び加湿運転は、室内空間(200)へ供給される室外空気の絶対湿度の調節を目的とした調湿運転である。つまり、除湿運転及び加湿運転は、主に室内空間(200)の潜熱負荷(除湿負荷又は加湿負荷)を処理するための運転である。冷却運転及び加熱運転は、室内空間(200)へ供給される室外空気の温度の調節を目的とした顕熱処理運転である。つまり、冷却運転及び加熱運転は、主に室内空間(200)の顕熱負荷(冷房負荷又は暖房負荷)を処理するための運転である。単純換気運転は、室内空間(200)の換気だけを行うための運転である。
除湿運転中の調湿装置(10)では、室外空気が外気吸込口(24)からケーシング(11)内へ第1空気として吸い込まれ、室内空気が内気吸込口(23)からケーシング(11)内へ第2空気として吸い込まれる。また、冷媒回路(50)では、圧縮機(53)が作動し、電動膨張弁(55)の開度が調節される。そして、除湿運転中の調湿装置(10)は、後述する第1動作と第2動作とを3分間ずつ交互に繰り返し行う。つまり、除湿運転では、第1動作及び第2動作の継続時間である第1所定時間が3分に設定される。
加湿運転中の調湿装置(10)では、室外空気が外気吸込口(24)からケーシング(11)内へ第2空気として吸い込まれ、室内空気が内気吸込口(23)からケーシング(11)内へ第1空気として吸い込まれる。また、冷媒回路(50)では、圧縮機(53)が作動し、電動膨張弁(55)の開度が調節される。そして、加湿運転中の調湿装置(10)は、後述する第1動作と第2動作とを3分30秒ずつで交互に繰り返し行う。つまり、加湿運転では、第1動作及び第2動作の継続時間である第1所定時間が3分30秒に設定される。
以上に説明した実施形態2においても、「第1吸脱着部」となる第1吸着熱交換器(51)及び「第2吸脱着部」となる第2吸着熱交換器(52)にそれぞれ担持させる吸着材として、前記実施形態1と同様の吸着材を用いることにより、前記実施形態1と同様の効果を得ることができる。
前記各実施形態(変形例を含む。以下同じ。)では、吸脱着の対象物質が水(水分)である場合を例示したが、これに限定されず、対象物質は、例えば、二酸化炭素や臭気物質(硫黄、アンモニア等)であってもよい。
(1)室外から空気を吸入して水分を吸着材に吸着させた後に当該空気を室外に排出すると共に、室内から空気を吸入して水分を吸着材から脱離させた後に当該空気を室内に排出する。この構成により、例えば、無給水加湿器を実現できる。
(2)室外から空気を吸入して水分を吸着材に吸着させた後に当該空気を室内に排出すると共に、室外から空気を吸入して水分を吸着材から脱離させた後に当該空気を室内に排出する。この構成により、例えば、外気空気を「乾いた空気」、「湿った空気」の2つに分けて室内へ供給できる。
(3)室内から空気を吸入して水分を吸着材に吸着させた後に当該空気を室外に排出すると共に、室内から空気を吸入して水分を吸着材から脱離させた後に当該空気を室内に排出する。この構成により、例えば、加湿用途のルームドライヤーを実現できる。
(4)室内から空気を吸入して水分を吸着材に吸着させた後に当該空気を室内に排出すると共に、室外から空気を吸入して水分を吸着材から脱離させた後に当該空気を室外に排出する。この構成により、例えば、水捨て不要の除湿器や換気レスの二酸化炭素吸収装置を実現できる。
(5)室内から空気を吸入して水分を吸着材に吸着させた後に当該空気を室内に排出すると共に、室内から空気を吸入して水分を吸着材から脱離させた後に当該空気を室内に排出する。この構成により、例えば、室内空気を「乾いた空気」、「湿った空気」の2つに分けて室内へ供給できる。
122a 吸着領域
122b 脱離領域
126 加熱部(調整部)
128 冷却部(調整部)
Claims (7)
- 空気中の対象物質を吸着すると共に吸着している前記対象物質が脱離する吸脱着部(122)を備え、
前記吸脱着部(122)は、前記対象物質の吸着時にエネルギーを蓄積し且つ蓄積した当該エネルギーの少なくとも一部を前記対象物質の脱離時に放出する
ことを特徴とする空気質の調整システム。 - 空気中の対象物質を吸着する吸着領域(122a)及び吸着している前記対象物質が脱離する脱離領域(122b)を有する吸脱着部(122)と、
前記吸着領域(122a)の上流側に設けられ且つ前記吸着領域(122a)に流入する空気を冷却する冷却部(128)とを備え、
前記吸脱着部(122)は、前記吸着領域(122a)から流出する空気の空気状態から、前記吸着領域(122a)に吸着される前記対象物質に残留するエネルギー、前記吸脱着部(122)における空気の摩擦熱、及び、前記吸脱着部(122)の熱容量による熱の出入を除いた空気状態における等エンタルピー線上よりも高い温度において前記対象物質を吸着する
ことを特徴とする空気質の調整システム。 - 請求項2において、
前記脱離領域(122b)の上流側に設けられ且つ前記脱離領域(122b)に流入する空気を加熱する加熱部(126)をさらに備え、
前記吸脱着部(122)は、前記脱離領域(122b)から流出する空気の空気状態から、前記脱離領域(122b)から脱離する前記対象物質に残留するエネルギー、前記吸脱着部(122)における空気の摩擦熱、及び、前記吸脱着部(122)の熱容量による熱の出入を除いた空気状態における等エンタルピー線上よりも低い温度において前記対象物質を脱離する
ことを特徴とする空気質の調整システム。 - 空気中の対象物質を吸着する吸着領域(122a)及び吸着している前記対象物質が脱離する脱離領域(122b)を有する吸脱着部(122)と、
前記脱離領域(122b)の上流側に設けられ且つ前記脱離領域(122b)に流入する空気を加熱する加熱部(126)とを備え、
前記吸脱着部(122)は、前記脱離領域(122b)から流出する空気の空気状態から、前記脱離領域(122b)から脱離する前記対象物質に残留するエネルギー、前記吸脱着部(122)における空気の摩擦熱、及び、前記吸脱着部(122)の熱容量による熱の出入を除いた空気状態における等エンタルピー線上よりも低い温度において前記対象物質を脱離する
ことを特徴とする空気質の調整システム。 - 空気中の対象物質を吸着すると共に吸着している前記対象物質が脱離する吸脱着部(122)と、
前記吸脱着部(122)の温度を調整する調整部(126,128)と
を備え、
前記調整部(126,128)は、前記吸脱着部(122)で吸脱着される前記対象物質に残留するエネルギー、前記吸脱着部(122)における空気の摩擦熱、及び、前記吸脱着部(122)の熱容量による熱の出入を除いたエネルギーバランスで見たときに、前記吸脱着部(122)への流入前後での空気のエネルギー差よりも小さいエネルギー量を、前記対象物質の吸着時には前記吸脱着部(122)から奪い、前記対象物質の脱離時には前記吸脱着部(122)に与える
ことを特徴とする空気質の調整システム。 - 請求項1〜5のいずれか1項において、
前記吸脱着部(122)は、前記対象物質の吸脱着に応じて発生する吸脱着熱エネルギーを構造変化エネルギーに変換する材料で構成される
ことを特徴とする空気質の調整システム。 - 請求項6において、
前記材料は、構造柔軟性を有する金属有機構造体である
ことを特徴とする空気質の調整システム。
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