JP3408024B2 - デシカント型空調機 - Google Patents
デシカント型空調機Info
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Description
る際に給気と排気との間で熱交換を行わせると共に水分
の授受を行わせるデシカント型の空調機に関するもので
ある。
ント(吸湿材)を用いて冷房時の除湿や暖房時の加湿を
行う空調方式が公知である。図1はその構造を示したも
ので、ハウジングを仕切壁3で二分して形成した両通路
A及びBの一方に室内への給気を、他方に室内からの排
気を互いに逆向きに通過させて、同図(b)に示すよう
に、軸方向に通気性を有するハニカム構造の回転ドラム
状ロータ4,5を、暖房を兼ねる場合には更にロータ9
を、両通路A,Bを遮るように仕切壁3に貫設して、吸
放湿用のロータ4にはハニカム体の表面にシリカゲル,
活性炭等の吸湿剤を塗着、あるいは表面処理により付着
せしめ、熱交換用のロータ4(及び9)にはアルミニウ
ム箔等の金属薄板あるいはセラミックのような蓄熱体を
使用し、更に排気側の通路Bにおいて、流入側すなわち
熱交換ロータ5の室内側に加湿器7を、両ロータ4,5
間に空気乾燥用の加熱器6を、また暖房用として給気通
路Bの吸放湿ロータ4と熱交換ロータ9との間に暖房用
加熱器8をそれぞれ設けたものである。
機において、冷房時すなわち室内が別途空調機によって
冷房されている場合には、給気通路Bに戸外から高温の
空気が流れ込み、排気通路Aには室内側から空調された
冷たい排気が流れ込む。この排気は加湿器7で加湿され
たのち、冷房用熱交換ロータ5で戸外からの給気と熱交
換して温度上昇し、更に乾燥用加熱器6によって加熱さ
れたのち、吸放湿ロータ4において吸湿剤の脱水を行
う。このとき加湿器7は、室内からの低湿度の排気の湿
度を高めてその温度を低くすることにより、熱交換ロー
タ5での給気との熱交換量を多くするように作用し、乾
燥用加熱器6は熱交換ロータ5で給気から吸熱して温度
上昇した排気の温度を更に高めることによってその相対
湿度を低くすることにより、次に吸放湿ロータ4におい
て給気との間で授受する水分量を多くするように作用す
る。このようにして、戸外から供給される高温高湿度の
空気は、まず吸放湿ロータ4で除湿されたのち、冷房用
熱交換ロータ5で冷却されることになる。
たデシカント型空調機を冷房時に運転する際には、従来
は図5に示すように、外気の温度T及び湿度(露点温
度)Dを検出して、乾球温度T又は露点温度Dが設定値
(例えばT=26℃,D=16.5℃)を超えた領域イ
(領域ニを含む)では除湿モードの制御を行い、温度T
及び露点Dが上記設定値以下の領域ロではファン1,2
のみを運転して外気をそのまま取り入れる換気モードで
運転していた。なお同図において、ハは暖房モードで運
転を行う領域である。しかし夏期においても、必ずしも
湿度が高い時ばかりでなく、高温ではあるが湿度が比較
的低い時もあり、そのような場合(領域ニ)でも同じよ
うに乾燥用加熱器6や吸放湿ロータ4を運転するのは、
熱量や電力等のエネルギーを無駄に消費することにな
る。本発明はかかる点に鑑み、不必要な場合にはできる
だけ乾燥用加熱器6や吸放湿ロータ4の無駄な運転を省
くことにより、ランニングコストを節減することができ
るような省エネタイプのデシカント型空調機を提供する
ことを目的とするものである。
型空調機は、図1に示すように、互いに逆方向にファン
1,2を設けた排気通路Aと給気通路Bを仕切壁3を介
して隣接させ、室内側に吸湿性の多孔体よりなる吸放湿
ロータ4を、室外側に蓄熱性の多孔体よりなる冷房用熱
交換ロータ5を、それぞれ仕切壁3を貫通して両通路
A,Bを遮るように設け、更に排気通路Aにおいて、両
ロータ4,5間に乾燥用加熱器6を、冷房用熱交換ロー
タ5の上流側に加湿器7を設けたデシカント型空調機に
おいて、外気の温度T及び露点Dを測定し、図2(a)
に示すように、露点Dが一定値(例えばD=16.5
℃)以上の場合(領域イ)は両ロータ4,5と乾燥用加
熱器6及び加湿器7を運転して露点Dを目標値に近付け
る除湿モードで制御を行い、露点Dが上記一定値(1
6.5℃)以下で温度Tが一定値(例えばT=26℃)
以上の場合(領域ニ)は乾燥用加熱器6及び吸放湿ロー
タ4を停止して、温度を目標値(26℃以下)に近付け
る熱交換モードで制御を行い、温度T及び露点Dがいず
れも上記一定値(T=26℃,D=16.5℃)以下の
場合(領域ロ)はファン1及び2のみを運転する換気モ
ードで制御を行うようにし(請求項1)、あるいは図2
(b)に示すように、露点Dが一定値(T=26℃)以
上の場合(領域イ)は両ロータ4,5と上記加熱器6及
び加湿器7を運転して露点Dを目標値(D=16.5
℃)に近付ける除湿モードで制御を行い、温度T及び露
点Dが上記一定値以下(領域ロ)の場合はファンのみを
運転する換気モードで制御を行うようにすると共に、露
点Dが上記一定値(16.5℃)以下で温度Tが上記一
定値(26℃)以上の場合(領域ニ)には、外気の温度
湿度から算出されるエンタルピーiが一定値(例えばi
=13.3Kcal/Kg)以上の場合は除湿モード
で、以下の場合は換気モードでそれぞれ制御を行うよう
にした(請求項2)ものである。
でも、温度が一定値を超えている場合(領域ニ)には一
律に両ロータ4,5を運転していたのであるが、この領
域では給気に含まれている水分が少ないために、吸放湿
ロータ4での水分の授受が少なく、従って吸放湿ロータ
4とその前工程の乾燥用加熱器6は殆ど用をなしていな
かった。そこで請求項1の発明は、図2(a)に示すよ
うに、外気の湿度が低い場合(領域ニ)には乾燥用加熱
器6を停止して熱交換のみを行わせ、エネルギーの無駄
使いを防止したものである。しかしそのためには制御モ
ードが一つ増えることになるので、請求項2の発明は次
善の策として、簡略な制御でしかもできるだけエネルギ
ーのロスを防止しようとしたものであり、湿った空気を
室内へ取り入れる場合、同じ湿度ならば温度が高いほ
ど、また同じ温度ならば湿度が高いほど空調機の負荷が
大きくなり、同時に人にも不快感を与えるので、湿り空
気の持つ総エネルギーであるエンタルピーiが一定の曲
線を境にして、図2(b)に示すように、上記熱交換モ
ードに相当する領域を除湿モード領域と換気モード領域
とに分割したものである。
一実施例を示したものである。外気が図2(a)の領域
イの状態にある場合、すなわち湿度Tが設定値(16.
5℃)よりも高い除湿モード領域においては、図3
(a)に示すように、給気通路Bに戸外の高温高湿度の
空気b1 を送り込み、排気通路Aには室内側から空調さ
れた冷たい空気a1 を送り込むと、排気Aは一旦加湿器
7で加湿により冷却されてa2 に達したのち、熱交換ロ
ータ5で高温の外気から熱を受けてa3 まで温度上昇
し、更に乾燥用加熱器6によってa4 まで加熱されて、
吸放湿ロータ4で給気から水分を受け取ってa5 に至
る。一方高温高湿度の外気b1 は、まず吸放湿ロータ4
で等エンタルピー線よりやや傾斜の緩やかな曲線(熱の
授受も伴うので)に沿ってb2 まで除湿されたのち、熱
交換ロータ5でb3 まで冷却されて、低温低湿度の空気
として室内に供給される。このときa2 →a3 とb2 →
b3 は水分の授受なしに熱交換されるので、大きさはほ
ぼ等しく且つ温度軸に平行で互いに逆向きとなり、また
a4 →a5 とb1 →b2 は水分の授受と共に潜熱と顕熱
との変換が行われるので、互いに逆向きとなり大きさは
ほぼ等しい。
る場合、すなわち外気の露点Dが一定値(上記16.5
℃)以下で温度Tが一定値(例えば26℃)以上である
熱交換モード領域にある場合は、図3(b)に示すよう
に、a1 の状態の室内空気をa2 まで加湿し、次に熱交
換ロータ5によって排気a2 →a3 と給気b1 →b2の
熱交換を行わせ、すなわち露点Dを目標値(例えば1
0.5℃)に近付けるような熱交換モード制御を行っ
て、給気b2 を室内に供給する。なおこのとき両ロータ
4,5が一つの駆動系によって駆動されている場合に
は、わざわざ吸放湿ロータ4を停止させるには及ばな
い。この領域ニでは従来、図5に示すように、外気が高
温であれば湿度が低くても乾燥用加熱器6と吸放湿ロー
タ4を運転していたのであるが、給気に含まれている水
分が少ないために吸放湿ロータ4での水分の授受が少な
く、従って乾燥用加熱器6は殆ど本来の機能を発揮して
いなかったものであり、本発明(請求項1)では、この
ように外気の湿度が低い場合(領域ニ)に、吸放湿ロー
タ4及び乾燥用加熱器6を停止させて、熱交換のみを行
わせることにより、エネルギーの無駄使いを防止するよ
うにしたものである。なお図3(b)において、加湿プ
ロセスa1 →a2 は排気の温度を下げて給気との熱交換
量a2 →a3 を確保するために必要なものである。なお
露点及び温度が上記一定値(T=26℃,D=16.5
℃)以下の場合(領域ロ)に、ファン1,2のみを運転
する換気モードで制御を行う点は、図5の従来方式と同
様である。
ように、室外からの給気通路Bにおいて、吸放湿ロータ
4の上流側に暖房用加熱器8、更にその室外側に暖房用
熱交換ロータ9が設けられており、図2(a)(b)に
領域ハとして示されているように、外気の温度T及び露
点Dが一定値(例えばT=22℃,D=8.5℃)以下
の場合は、加湿器7,吸放湿ロータ4,暖房用加熱器8
及び暖房用熱交換ロータ9を運転して、露点Dを目標値
(例えばD=10.5℃)に近付けるような暖房モード
で制御を行うようになっている。図4(a)は暖房立ち
上がり時、同図(b)は暖房定常時の動作状態を示した
ものである。なお加湿器7は、通常は起動時にのみ運転
(同図a1 →a2 )し、室内の湿度が設定値に達したの
ちは停止させる。このようにすれば、未だ低温の給気通
路Bで加湿を行うのではなく、高温側の排気通路Aで室
内からの暖かい排気に加湿を行うので、十分な加湿量を
確保することができ、これが吸放湿ロータ4を通じて、
加熱乾燥されている給気に伝達されるので、十分に給気
を加湿することができるのである。こうして戸外からの
冷たい給気b1 は熱交換ロータ9で排気から熱を受け取
ってb2 まで温度上昇し、加熱器8によって更にb3 ま
で加熱されたのち、吸放湿ロータ4で排気から水分を受
け取ってb4 まで加湿され、室内に温かくて適度に湿っ
た空気が供給されることになる。なお暖房用熱交換ロー
タ9は熱回収効率を上げるためのもので、省略すること
も可能である。また熱交換効率を上げるために、冷房時
及び暖房時を通して吸放湿ロータ4と熱交換ロータ5又
は9とは互いに逆回転するようになっている。
2)を示したもので、図2(a)の実施例に比し制御モ
ードの数を減らすことにより、制御の簡略化を図ったも
のである。本実施例では、除湿モードすなわち露点Dが
一定値(T=26℃)以上の場合(領域イ)に、両ロー
タ4,5と乾燥用加熱器6及び加湿器7を運転して、露
点Dを目標値(D=10.5℃)に近付けるように制御
を行う点、及び換気モードすなわち温度T及び露点Dが
上記一定値以下の場合(領域ロ)には、ファン1,2の
みを運転するように制御を行う点は、上記実施例と同じ
であるが、図2(a)の熱交換モードに対応する領域
(ニ)、すなわち露点Dが上記一定値(16.5℃)以
下で温度Tが上記一定値(26℃)以上の場合に、エン
タルピーiが一定の値(例えばi=13.3Kcal/
Kg)をとる曲線を境界として、その上方は除湿モード
領域に繰り入れ、その下方は換気モード領域に繰り入れ
たものである。すなわち外気の温度及び湿度から算出さ
れるエンタルピーiが上記一定値(13.3Kcal/
Kg)以上の場合は、たとえ露点温度Dが前記16.5
℃より低くても、除湿モードで制御を行い、エンタルピ
ーiが上記一定値(13.3Kcal/Kg)以下の場
合には換気モードで制御を行うのである。一般に夏期の
湿った空気を室内へ取り入れる場合、同じ湿度ならば温
度が高いほど、また同じ温度ならば湿度が高いほど空調
機の負荷が大きくなり、同時に人にも不快感を与える。
従って図2(a)の熱交換モード(領域ニ)を廃して制
御を簡略化するに当たり、図2(b)に示すように、湿
り空気の持つ総エネルギーであるエンタルピーiが一定
の曲線(例えばi=13.3Kcal/Kg)を境にし
て除湿モード領域と換気モード領域とに分割したもので
ある。なお図1に破線で示されている水冷式冷却機10
は、室内への給気吹き出し温度を更に低くしたい場合に
付設されるものである。
冷房時において外気が高温で比較的低湿度の場合に、乾
燥用加熱器6を停止して熱交換のみを行わせるようにし
たものであるから、水分の授受を殆ど行わないにも拘ら
ず、吸放湿ロータ4と乾燥用加熱器6を徒に運転してエ
ネルギーを無駄使いするのを防止することができるとい
う利点があり、また請求項2の発明によれば、外気が高
温低湿度の領域を等エンタルピー曲線を境にして除湿モ
ード領域と換気モード領域とに分割したので、簡単な制
御でエネルギーのロスをできるだけ少なくし、しかも室
内の空調負荷や体感にマッチした制御を行うことができ
るという利点がある。
図、(b)はその要部斜視図。
(b)は本発明の第二実施例の動作説明図。
機の運転状態説明図。
機の運転状態説明図。
Claims (5)
- 【請求項1】 互いに逆向きにファンを設けた排気通路
と給気通路を仕切壁を介して隣接させ、室外側に通気性
と吸湿性を有する吸放湿ロータを、室内側に通気性と蓄
熱性を有する冷房用熱交換ロータを、それぞれ上記仕切
壁を貫通して両通路を遮るように設け、更に排気通路に
おいて、両ロータ間に乾燥用加熱器を、冷房用熱交換ロ
ータの上流側に加湿器をそれぞれ設けてなるデシカント
型空調機において、冷房時に外気の温度及び露点(ある
いは湿度、以下同じ)を測定し、露点が一定値以上の場
合は両ロータと上記加熱器及び加湿器を運転して露点を
目標値に近付ける除湿モードで制御を行い、露点が上記
一定値以下で温度が一定値以上の場合は上記冷房用熱交
換ロータ及び加湿器を運転すると共に乾燥用加熱器を停
止して、温度を目標値に近付ける熱交換モードで制御を
行い、露点及び温度が上記一定値以下の場合はファンの
みを運転する換気モードで制御を行うようにして成るデ
シカント型空調機。 - 【請求項2】 互いに逆向きにファンを設けた排気通路
と給気通路を仕切壁を介して隣接させ、室外側に通気性
と吸湿性を有する吸放湿ロータを、室内側に通気性と蓄
熱性を有する冷房用熱交換ロータを、それぞれ上記仕切
壁を貫通して両通路を遮るように設け、更に排気通路に
おいて、両ロータ間に乾燥用加熱器を、冷房用熱交換ロ
ータの上流側に加湿器をそれぞれ設けてなるデシカント
型空調機において、冷房時に外気の温度及び露点を測定
し、露点が一定値以上の場合は両ロータと上記加熱器及
び加湿器を運転して露点を目標値に近付ける除湿モード
で制御を行い、露点が上記一定値以下で温度が一定値以
上の場合は上記冷房用熱交換ロータ及び加湿器を運転す
ると共に乾燥用加熱器を停止して、温度を目標値に近付
ける熱交換モードで制御を行い、露点及び温度が上記一
定値以下の場合はファンのみを運転する換気モードで制
御を行うようにしたデシカント型空調機において、露点
が上記一定値以下で温度が上記一定値以上の場合には、
外気の温度湿度から算出されるエンタルピーが一定値以
上の場合は除湿モードで、エンタルピーが一定値以下の
場合は換気モードでそれぞれ制御を行うようにして成る
デシカント型空調機。 - 【請求項3】 給気通路の上記冷房用熱交換器の室内側
に水冷式冷却器を設けて、除湿モード又は熱交換モード
においてはこの水冷式冷却器をも運転するようにして成
る請求項1又は2記載のデシカント型空調機。 - 【請求項4】 給気通路の上記吸放湿ロータの上流側に
暖房用加熱器を設け、外気の温度及び露点が一定値以下
の場合は吸放湿ロータ、加湿器及び暖房用加熱器を運転
して、露点を目標値に近付ける暖房モードで制御を行う
ようにして成る請求項1又は2記載のデシカント型空調
機。 - 【請求項5】 上記暖房用加熱器の室外側に上記冷房用
熱交換ロータと同様な構造の暖房用熱交換ロータを設
け、暖房モードにおいてはこの暖房用熱交換ロータをも
運転するようにして成る請求項4記載のデシカント型空
調機。
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JP21095795A JP3408024B2 (ja) | 1995-07-26 | 1995-07-26 | デシカント型空調機 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP21095795A JP3408024B2 (ja) | 1995-07-26 | 1995-07-26 | デシカント型空調機 |
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JPH0942709A JPH0942709A (ja) | 1997-02-14 |
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Family Applications (1)
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JP21095795A Expired - Fee Related JP3408024B2 (ja) | 1995-07-26 | 1995-07-26 | デシカント型空調機 |
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1995
- 1995-07-26 JP JP21095795A patent/JP3408024B2/ja not_active Expired - Fee Related
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