JP4103563B2 - 空気調和装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デシカントロータを備えた空気調和装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
水補給型の気化式加湿器を用いた空気調和装置は、使用する水の水質管理や加湿器自体のメンテナンスが面倒であるという問題があった。そこで、水補給型の加湿器を用いることなく加湿冷却を行うデシカント空調システムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−２０５５９９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記デシカント空調システムでは、１つのデシカントロータ内に減湿区域、冷却区域、再生区域の３つの区域を形成し、ロータの回転に伴ってそれらを連続的に使用していたため、以下のような課題があった。
【０００５】
第１に、加湿冷却の温度と再生温度との温度差が大きいため、冷却区域において加湿冷却を行ったデシカント部分が再生区域に移動した際に、当該部分を再生温度にまで温度上昇させるのに多くの熱量が必要であった。すなわち、再生のための加熱だけでなく、デシカント部分を昇温させるために多くの熱量が必要となり、デシカント部分の熱容量に見合った量の加熱を行わなければならなかった。
【０００６】
第２に、加湿冷却時の高湿度域から減湿完了時の低湿度域までの幅広い湿度範囲を、１つのデシカントロータによってカバーする必要があった。そのため、広い細孔径分布を持ったデシカント材料が必要であった。しかも、低湿度領域で操作しているときは、高湿度操作に適した領域は有効に機能しておらず、その結果、再生熱量が余分なデシカント材料の温度変化に用いられることになり、投入熱の利用効率の低下を招いていた。
【０００７】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、デシカントロータの温度変化に際しての熱ロスを低減することにある。また、デシカントロータの全体を効率よく活用することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
第１の発明に係る空気調和装置は、吸込側流路と吹出側流路とを有し、該吸込側流路に吸い込んだ第１の空気を該吹出側流路から吹き出す第１流路と、第２の空気が流通する第２流路と、前記吸込側流路と前記吹出側流路とにわたって配置され、前記吸込側流路内に第１の除湿部を有し、前記吹出側流路内に加湿冷却部を有する第１のデシカントロータと、前記吸込側流路における前記第１除湿部よりも下流側の位置と前記第２流路とにわたって配置され、前記吸込側流路内に第２の除湿部を有し、前記第２流路内に再生部を有する第２のデシカントロータと、前記第１流路における前記第２除湿部の下流側に設けられ、前記第１流路を流れる第１空気を冷却する冷却手段とを備えているものである。
【０００９】
第２の発明に係る空気調和装置は、第１の発明において、第１デシカントロータと第２デシカントロータとは材料が異なっており、高湿度領域における吸湿特性は第１デシカントロータの方が第２デシカントロータよりも優れており、低湿度領域における吸湿特性は第２デシカントロータの方が第１デシカントロータよりも優れているものである。
【００１０】
第３の発明に係る空気調和装置は、第２の発明において、第１デシカントロータは、シリカゲルを主成分とした無機材料からなり、第２デシカントロータは、ゼオライトを主成分とした無機材料からなっているものである。
【００１１】
第４の発明に係る空気調和装置は、第２の発明において、第１デシカントロータは、両性イオン交換体である有機高分子材料からなり、第２デシカントロータは、ゼオライトを主成分とした無機材料からなっているものである。
【００１２】
第５の発明に係る空気調和装置は、第２の発明において、第１デシカントロータは、シリカゲルを主成分とした無機材料からなり、第２デシカントロータは、Ａ型シリカゲルを主成分とした無機材料からなっているものである。
【００１３】
第６の発明に係る空気調和装置は、第２の発明において、第１デシカントロータは、両性イオン交換体である有機高分子材料からなり、第２デシカントロータは、Ａ型シリカゲルを主成分とした無機材料からなっているものである。
【００１４】
上記各空気調和装置では、第１流路に吸い込まれた空気は、第１デシカントロータの第１除湿部で除湿された後、第２デシカントロータの第２除湿部で更に除湿され、２段階にわたって除湿されることになる。そのため、第１デシカントロータの除湿対象は比較的高湿度の空気であるのに対し、第２デシカントロータの除湿対象は、第１除湿部で除湿された後の比較的低湿度の空気となる。したがって、各々のデシカントロータに対して、各々の対象空気の湿度域に合わせた適切な材料を使用することができ、デシカントロータの全体を無駄なく活用することができる。また、温度操作範囲が異なるため、第１デシカントロータと第２デシカントロータとは異なる温度域で使用されることになり、デシカントロータの温度変化の際の熱ロスを低減することができる。
【００１５】
第７の発明に係る空気調和装置は、第１〜６のいずれか一の発明において、冷却手段は、第２流路における再生部よりも上流側の第２空気と第１流路を流れる第１空気とを熱交換させる熱交換器によって構成されているものである。
【００１６】
上記空気調和装置では、上記熱交換器によって、第２流路を流れる第２空気を利用して第１空気が冷却される。そのため、外部の冷却源が不要となり、運転効率が向上する。
【００１７】
第８の発明に係る空気調和装置は、第１〜７のいずれか一の発明において、第２流路における再生部の上流側に、第２空気を加熱する加熱手段が設けられているものである。
【００１８】
上記空気調和装置では、上記加熱手段によって、第２流路を流れる第２空気が加熱される。その結果、再生部には高温の第２空気が流通することになり、第２デシカントロータの再生が行われる。
【００１９】
第９の発明に係る空気調和装置は、第８の発明において、第２空気を加熱する加熱手段は、固体電解質型燃料電池又はマイクロガスタービンの排熱を利用するものである。
【００２０】
上記空気調和装置は、排ガス温度が高温である発電装置として、固体電解質型燃料電池又はマイクロガスタービンを併設したものであり、発電時に生じる排熱を第２デシカントロータの再生に利用することにより、排熱を有効に利用すると共に、低湿度で操作する第２デシカントロータを再生するのに適した高温（例えば約１５０℃）にまで再生ガスの温度を上昇させることができる。
【００２１】
第１０の発明に係る空気調和装置は、第１〜８のいずれか一の発明において、第２流路における再生部の上流側に、第２空気と混合される高温ガスを導入するガス導入部が設けられているものである。
【００２２】
上記空気調和装置では、第２流路を流れる第２空気は、ガス導入部から導入された高温ガスと混合され、高温の混合ガスとなる。そして、この混合ガスは再生部を通過し、再生部を再生する。再生部は高温の混合ガスによって再生されるので、再生効率が向上する。
【００２３】
第１１の発明に係る空気調和装置は、第１０の発明において、ガス導入部には、固体電解質型燃料電池又はマイクロガスタービンの排気が導入されるものである。
【００２４】
上記空気調和装置も、排ガス温度が高温である発電装置として固体電解質型燃料電池又はマイクロガスタービンを併設したものであり、発電時に生じる排ガスを第２デシカントロータの再生に利用することにより、排熱を有効に利用すると共に、低湿度で操作する第２デシカントロータを再生するのに適した高温にまで再生ガスの温度を上昇させることができる。
【００２５】
第１２の発明に係る空気調和装置は、第１〜１１のいずれか一の発明において、第２流路における再生部の上流側の第２空気と前記再生部の下流側の第２空気とを熱交換させる熱交換器が設けられているものである。
【００２６】
上記空気調和装置では、再生部を再生した後の第２空気から再生部に流入する前の第２空気に対して、上記熱交換器を介して熱回収が行われる。そのため、排熱の有効利用が図られ、運転効率が向上する。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２８】
＜実施形態１＞
図１に示すように、実施形態１に係る空気調和装置（51）は、第１デシカントロータ（1）、第２デシカントロータ（2）、顕熱熱交換器（3）及び加熱器（4）を備えている。また、空気調和装置（51）には、第１の空気が流通する第１空気流路（7）と、第２の空気が流通する第２空気流路（8）と設けられている。なお、詳細は後述するが、本実施形態では室内空気が第１空気となり、室外空気が第２空気となる。
【００２９】
第１空気流路（7）は、室内に開口する吸込口（11）が設けられた吸込側流路（5）と、室内に開口する吹出口（12）が設けられた吹出側流路（6）とから構成されている。吸込側流路（5）と吹出側流路（6）とは連続しており、吸込口（11）から吸い込まれた室内空気は、吸込側流路（5）及び吹出側流路（6）を流通した後、吹出口（12）から室内に供給される。
【００３０】
第２空気流路（8）には、室外に開口する吸込口（13）と、室外に開口する吹出口（14）とが設けられている。この第２空気流路（8）には吸込口（13）から吸い込まれた室外空気が流通し、当該室外空気は吹出口（14）から室外に排出される。
【００３１】
第１デシカントロータ（1）は吸込側流路（5）と吹出側流路（6）とにわたって配置され、回転することによって吸込側流路（5）内に位置する部分と吹出側流路（6）内に位置する部分とが入れ替わる。吸込側流路（5）内に位置する部分は第１除湿部（21）を構成し、吹出側流路（6）内に位置する部分は加湿冷却部（22）を構成している。
【００３２】
第２デシカントロータ（2）は、吸込側流路（5）と第２空気流路（8）とにわたって配置され、回転することによって吸込側流路（5）内に位置する部分と第２空気流路（8）内に位置する部分とが入れ替わる。吸込側流路（5）内に位置する部分は第２除湿部（23）を構成し、第２空気流路（8）内に位置する部分は再生部（24）を構成している。なお、吸込側流路（5）において、第２除湿部（23）は第１除湿部（21）よりも下流側に設けられている。
【００３３】
第１デシカントロータ（1）には、高湿度領域における吸放湿特性に優れた材料が用いられることが好ましい。第１デシカントロータ（1）の除湿対象は比較的高湿度の室内空気だからである。このような材料として、例えば、シリカゲルを主成分とした無機材料や、両性イオン交換体である有機高分子材料などを用いることができる。本実施形態では、第１デシカントロータ（1）はシリカゲルによって構成されている。
【００３４】
第２デシカントロータ（2）には、低湿度領域における吸放湿特性に優れた材料が用いられることが好ましく、第１デシカントロータ（1）とは材料が異なっていることが好ましい。第２デシカントロータ（2）の除湿対象は、第１デシカントロータ（1）によってある程度除湿された後の空気だからである。第２デシカントロータ（2）の材料として、例えば、ゼオライトを主成分とした無機材料や、Ａ型シリカゲルを主成分とした無機材料などを用いることができる。本実施形態では、第２デシカントロータ（2）はゼオライトによって構成されている。
【００３５】
図３は、シリカゲル及びゼオライトの吸放湿特性を模式的に表したグラフである。図３に示すように、高湿度領域における吸放湿特性に優れた材料とは、例えば、相対湿度と吸湿量とがほぼ正比例関係にあるような材料を言う。また、低湿度領域における吸放湿特性に優れた材料とは、例えば、吸湿量の増加率が徐々に小さくなるような材料を言う。ただし、これらは一例であって、上記材料はこれらに限定されるものではない。
【００３６】
顕熱熱交換器（3）は、一方の熱交換流路（25）が吸込側流路（5）の第２除湿部（23）よりも下流側に設けられ、他方の熱交換流路（26）が第２空気流路（8）の再生部（24）よりも上流側に設けられている。
【００３７】
加熱器（4）は、第２空気流路（8）における顕熱熱交換器（3）と再生部（24）との間に設けられている。加熱器（4）の種類は特に限定されず、例えば電気ヒータ式加熱器等を用いることができる。
【００３８】
なお、第１空気流路（7）には送風機（28）が設けられ、第２空気流路（8）には送風機（29）が設けられている。
【００３９】
次に、図２の空気線図を参照しながら、空気調和装置（51）の運転動作について説明する。
【００４０】
吸込口（11）から吸込側流路（5）に吸い込まれた室内空気（ＲＡ）は、第１デシカントロータ（1）の第１除湿部（21）で除湿され、空気状態が状態ａから状態ｂに移行する。次に、この空気は第２デシカントロータ（2）の第２除湿部（23）で除湿され、状態ｂから状態ｃに移行する。次に、上記空気は顕熱熱交換器（3）において、第２空気流路（8）を流れる室外空気と熱交換を行って冷却される。その結果、空気の状態は状態ｃから状態ｄに移行する。冷却された上記空気は、第１デシカントロータ（1）の加湿冷却部（22）において加湿されるとともに冷却される。その結果、空気の状態は状態ｄから状態ｅに移行する。そして、当該空気は供給空気（ＳＡ）として、吹出口（12）から室内に供給される。その結果、室内の冷房と除湿とが行われる。
【００４１】
一方、吸込口（13）から第２空気流路（8）に吸い込まれた室外空気（ＯＡ）は、顕熱熱交換器（3）において、吸込側流路（5）を流れる室内空気と熱交換を行う。その結果、空気の状態は状態ｆから状態ｇに移行する。次に、上記空気は加熱器（4）によって加熱され、状態ｇから状態ｈに移行して高温の空気となる。そして、この高温空気は第２デシカントロータ（2）の再生部（24）を通過し、再生部（24）に含まれる水分を吸収して、第２デシカントロータ（2）を再生する。この際、高温空気の状態は、状態ｈから状態ｉに移行する。そして、当該空気は排気（ＥＡ）として、吹出口（14）から室外に排出される。
【００４２】
以上のように、空気調和装置（51）によれば、第１デシカントロータ（1）は吸込側流路（5）に吸い込んだ室内空気を除湿する一方、第２デシカントロータ（2）は第１デシカントロータ（1）で除湿された後の空気を除湿する。そのため、第１デシカントロータ（1）には比較的低温の空気が通過するが、第２デシカントロータ（2）には、第１デシカントロータ（1）を通過して温度が上昇した空気が通過することになる。その結果、第１デシカントロータ（1）は比較的低温で操作される一方、第２デシカントロータ（2）は比較的高温で操作され、両デシカントロータ（1,2）はそれぞれ異なる温度域で別々に操作されることになる。したがって、１つのデシカントロータで低温域から高温域まで操作される従来技術と異なり、デシカントロータの温度変化のための熱ロスを低減することができる。
【００４３】
また、第１デシカントロータ（1）は相対的に高湿度の領域で除湿を行い、第２デシカントロータ（2）は相対的に低湿度の領域で除湿を行うので、各々のデシカントロータ（1,2）に対して、各々の対象空気の湿度域に合わせた適切な吸湿材料を使用することができる。したがって、デシカントロータの全体が対象空気に応じた適切な吸湿特性を有するので、デシカントロータ全体を有効に活用することができる。
【００４４】
＜実施形態２＞
図４に示すように、実施形態２に係る空気調和装置（52）は、実施形態１において、第２空気流路（8）の空気を加熱する手段として、加熱器（4）の代わりに高温ガス導入部（31）を設けるようにしたものである。
【００４５】
本実施形態では、高温ガスの供給源として、マイクロガスタービン（30）が用いられる。すなわち、高温ガスにはマイクロガスタービン（30）の排ガス（３００℃程度の高温の排ガス）が用いられる。ただし、本実施形態及び下記の各実施形態において、高温ガスの供給源はマイクロガスタービン（30）に限定されず、固体電解質型燃料電池等の他の発電装置の排ガスなどを利用するようにしてもよい。その他の構成は実施形態１と同様なので、それらの説明は省略する。
【００４６】
本実施形態においても、実施形態１と同様、吸込口（11）から吸い込まれた室内空気は、吸込側流路（5）及び吹出側流路（6）を通過する際に除湿冷却され、吹出口（12）から室内に供給される。
【００４７】
一方、吸込口（13）から第２空気流路（8）に吸い込まれた室外空気は、顕熱熱交換器（3）で加熱された後（図５の状態ｆ→状態ｇ）、高温ガス導入部（31）から導入された高温ガスと混合される。そして、混合後のガス（図５の状態ｈ）は、第２デシカントロータ（2）の再生部（24）を通過し、第２デシカントロータ（2）を再生する。その結果、混合ガスの状態は状態ｈから状態ｉに移行する。そして、第２デシカントロータ（2）を再生した混合ガスは、吹出口（14）から室外に排出される。
【００４８】
本実施形態によれば、第２デシカントロータ（2）の再生に高温ガスを用いることにより、再生温度を高くすることができる。したがって、再生効率が向上するので、第２デシカントロータ（2）によって更に低湿度までの除湿が可能となり、その結果、加湿冷却後の温度を更に下げることが可能となる。
【００４９】
＜実施形態３＞
図６に示すように、実施形態３に係る空気調和装置（53）は、実施形態２において、ガスエンジン（30）を冷却して高温となった温水を、第２空気流路（8）の空気の加熱に利用したものである。
【００５０】
本実施形態では、ガスエンジン（30）には排ガス回路（32）と冷却水の循環回路（33）とが設けられている。第２空気流路（8）には、循環回路（33）を流れる水と第２空気流路（8）を流通する空気とを熱交換させる熱交換器（34）が設けられている。第２空気流路（8）において、高温ガス導入部（31）は熱交換器（34）よりも下流側に設けられている。その他の構成は実施形態２と同様なので、説明は省略する。
【００５１】
本実施形態においても、吸込口（11）から吸い込まれた室内空気は、吸込側流路（5）及び吹出側流路（6）を通過する際に除湿冷却され、吹出口（12）から室内に供給される。
【００５２】
一方、吸込口（13）から第２空気流路（8）に吸い込まれた室外空気は、顕熱熱交換器（3）及び熱交換器（34）で加熱された後、高温ガス導入部（31）から導入された高温ガスと混合される。そして、混合後のガスは第２デシカントロータ（2）の再生部（24）を再生し、吹出口（14）から室外に排出される。
【００５３】
本実施形態によれば、第２空気流路（8）を流れる空気を熱交換器（34）で加熱する分だけ、再生温度を更に上昇させることができる。したがって、再生効率が向上するので、より低湿度までの除湿が可能となる。その結果、加湿冷却後の温度を更に下げることが可能となる。
【００５４】
＜実施形態４＞
実施形態１〜３では、第１空気流路（7）の吸込元及び吹出先は室内であり、第２空気流路（8）の吸込元及び吹出先は室外であった。上記各実施形態では、室内空気を還気（ＲＡ）として第１空気流路（7）に吸い込み、この室内空気を除湿及び冷却してから再び室内に供給していた。そのため、店舗やコンビニなど、外気導入の少ない建築物に対して特に効果的であった。
【００５５】
しかし、第１空気流路（7）及び第２空気流路（8）の吸込元及び吹出先は上記実施形態１〜３の態様に限定されず、種々の変更が可能である。実施形態４は、第１空気流路（7）及び第２空気流路（8）の吸込元及び吹出先に変更を加えたものである。
【００５６】
図７に示す空気調和装置（54a）は、第１空気流路（7）の吸込口（11）から室外空気（ＯＡ）を吸い込み、この室外空気を除湿冷却し、供給空気（ＳＡ）として室内に供給する一方、第２空気流路（8）に室内空気（ＲＡ）を吸い込み、この室内空気を用いて第２デシカントロータ（2）の再生を行った後、排気（ＥＡ）として室外に排出するものである。
【００５７】
図８に示す空気調和装置（54b）は、第１空気流路（7）の吸込口（11）から室外空気（ＯＡ）を吸い込み、この室外空気を除湿冷却し、供給空気（ＳＡ）として室内に供給する一方、第２空気流路（8）に室外空気（ＯＡ）を吸い込み、この室外空気を用いて第２デシカントロータ（2）の再生を行った後、排気（ＥＡ）として室外に排出するものである。
【００５８】
図９に示す空気調和装置（54c）は、第１空気流路（7）の吸込口（11）から室外空気（ＯＡ）を吸い込み、この室外空気を除湿冷却し、供給空気（ＳＡ）として室内に供給する一方、第２空気流路（8）に室内空気（ＲＡ）と室外空気（ＯＡ）との混合空気を吸い込み、この混合空気を用いて第２デシカントロータ（2）の再生を行った後、排気（ＥＡ）として室外に排出するものである。
【００５９】
図１０に示す空気調和装置（54d）は、第１空気流路（7）に室内空気（ＲＡ）と室外空気（ＯＡ）との混合空気を吸い込み、この混合空気を除湿冷却し、供給空気（ＳＡ）として室内に供給する一方、第２空気流路（8）に室外空気（ＯＡ）を吸い込み、この室外空気を用いて第２デシカントロータ（2）の再生を行った後、排気（ＥＡ）として室外に排出するものである。
【００６０】
上記空気調和装置（54a〜54d）によれば、導入外気の除湿及び冷却処理を行うことができるので、事務所ビルやレストラン等、外気導入による負荷が多い建築物に対して特に効果的である。
【００６１】
＜実施形態５＞
図１１に示すように、実施形態５に係る空気調和装置（55a）は、第１空気流路（7）及び第２空気流路（8）に流路切替機構（図示せず）を設け、除湿冷却運転と加湿暖房運転とを実行可能にしたものである。
【００６２】
除湿冷却運転の際には、空気は第１空気流路（7）及び第２空気流路（8）を図１１（ａ）に示すように流通する。すなわち、第１空気流路（7）においては、室外空気（ＯＡ）が吸い込まれ、この室外空気は第１デシカントロータ（1）の第１除湿部（21）及び第２デシカントロータ（2）の第２除湿部（23）で除湿され、顕熱熱交換器（3）で冷却された後、第１デシカントロータ（1）の加湿冷却部（22）で加湿冷却され、室内に供給される。第２空気流路（8）においては、室内空気（ＲＡ）が吸い込まれ、この室内空気は顕熱熱交換器（3）で加熱され、高温ガスと混合された後、第２デシカントロータ（2）の再生を行い、室外に排出される。
【００６３】
加湿暖房運転の際には、第１デシカントロータ（1）は運転を停止し（回転を停止し）、空気は第１空気流路（7）及び第２空気流路（8）を図１１（ｂ）に示すように流通する。すなわち、第１空気流路（7）においては、室外空気（ＯＡ）が吸い込まれ、この室外空気は顕熱熱交換器（3）で加熱された後（図１２の状態ａ→状態ｂ）、第２デシカントロータ（2）によって加湿され（状態ｂ→状態ｃ）、室内に供給される。第２空気流路（8）においては、室内空気（ＲＡ）が吸い込まれ、この室内空気は第２デシカントロータ（2）で除湿され（図１２の状態ｄ→状態ｅ）、高温ガス導入部（31）からの高温ガスと混合され（状態ｅ→状態ｆ）、顕熱熱交換器（3）において第１空気流路（7）の空気と熱交換を行って冷却された後（状態ｆ→状態ｇ）、室外に排出される。
【００６４】
上記空気調和装置（55a）によれば、加湿暖房運転の際に、室内から室外に排出する空気に含まれる水分を回収し、この水分で室内の加湿を行うことができる。したがって、いわゆる無給水加湿を実行することができる。
【００６５】
なお、図１３に示すように、第１空気流路（7）及び第２空気流路（8）の吸込元及び吹出先を変更してもよい。図１３に示す空気調和装置（55b）では、除湿冷却運転及び加湿暖房運転は以下のようにして行われる。
【００６６】
除湿冷却運転の際には、空気は図１３（ａ）に示すように流通する。すなわち、第１空気流路（7）においては、室内空気（ＲＡ）が吸い込まれ、この室内空気は第１デシカントロータ（1）の第１除湿部（21）及び第２デシカントロータ（2）の第２除湿部（23）で除湿され、顕熱熱交換器（3）で冷却された後、第１デシカントロータ（1）の加湿冷却部（22）で加湿冷却され、室内に供給される。第２空気流路（8）においては、室外空気（ＯＡ）が吸い込まれ、この室外空気は顕熱熱交換器（3）で加熱され、高温ガスと混合された後、第２デシカントロータ（2）の再生を行い、室外に排出される。
【００６７】
加湿暖房運転の際には、第１デシカントロータ（1）は運転を停止し（回転を停止し）、空気は図１３（ｂ）に示すように流通する。第１空気流路（7）においては、室内空気（ＲＡ）が吸い込まれ、この室内空気は顕熱熱交換器（3）で加熱された後、第２デシカントロータ（2）によって加湿され、室内に供給される。第２空気流路（8）においては、室外空気（ＯＡ）が吸い込まれ、この室外空気は第２デシカントロータ（2）で除湿され、高温ガス導入部（31）からの高温ガスと混合され、顕熱熱交換器（3）において第１空気流路（7）の空気と熱交換を行って冷却された後、室外に排出される。
【００６８】
上記空気調和装置（55b）によれば、加湿暖房運転の際に、室外空気に含まれる水分を回収し、この水分で室内の加湿を行うことができる。したがって、無給水加湿を実行することができる。
【００６９】
＜実施形態６＞
図１４に示すように、実施形態６に係る空気調和装置（56）は、第２デシカントロータ（2）を再生した後の空気から熱回収を行い、回収した熱を再び第２デシカントロータ（2）の再生に利用するものである。
【００７０】
本実施形態では、第２空気流路（8）に熱回収用の熱交換器（35）が設けられている。熱回収熱交換器（35）の一方の熱交換流路は顕熱熱交換器（3）と高温ガス導入部（31）との間に設けられ、他方の熱交換流路は第２デシカントロータ（2）の下流側に設けられている。
【００７１】
運転時には、第１空気流路（7）に吸い込まれた室内空気（ＲＡ）は、第１デシカントロータ（1）の第１除湿部（21）及び第２デシカントロータ（2）の第２除湿部（23）で除湿され（図１５の状態ａ→状態ｂ→状態ｃ）、顕熱熱交換器（3）で冷却された後（状態ｃ→状態ｄ）、第１デシカントロータ（1）の加湿冷却部（22）で加湿冷却され（状態ｄ→状態ｅ）、室内に供給される。第２空気流路（8）に吸い込まれた室外空気（ＯＡ）は、顕熱熱交換器（3）で加熱された後（状態ｆ→状態ｇ）、熱回収熱交換器（35）で加熱され（状態ｇ→状態ｈ）、高温ガス導入部（31）からの高温ガスと混合される（状態ｈ→状態ｉ）。混合ガスは第２デシカントロータ（2）を再生した後（状態ｉ→状態ｊ）、熱回収熱交換器（35）において顕熱熱交換器（3）からの空気を加熱することにより冷却され（状態ｊ→状態ｋ）、室外に排出される。
【００７２】
したがって本実施形態によれば、室外に排出される空気から熱を回収し、その熱を第２デシカントロータ（2）の再生に利用しているので、熱損失が低減し、運転効率が向上する。
【００７３】
＜実施形態７＞
図１６に示すように、実施形態７に係る空気調和装置（57）は、実施形態６の空気調和装置（56）を改良したものであり、室外に排出される空気からドレンを回収し、そのドレンを室内に供給される空気の加湿冷却に利用したものである。
【００７４】
本実施形態では、第２空気流路（8）の下流端にドレン回収器（36）が設けられている。また、第１空気流路（7）の下流端に加湿冷却器（37）が設けられている。ドレン回収器（36）と加湿冷却器（37）とは配管（38）によって接続され、ドレン回収器（36）から加湿冷却器（37）に対してドレンが供給されるように構成されている。
【００７５】
本実施形態によれば、排気中の水分を供給空気の加湿冷却に利用するので、運転効率をより一層向上させることができる。
【００７６】
＜実施形態８＞
図１７に示すように、実施形態８に係る空気調和装置（58）は、実施形態２に係る空気調和装置（52）において、第２空気流路（8）の入口側に気化式の加湿冷却器（39）を設けたものである。
【００７７】
運転時には、第２空気流路（8）に吸い込まれた室外空気は、加湿冷却器（39）によって加湿冷却された後、顕熱熱交換器（3）において第１空気流路（7）の空気と熱交換を行い、第１空気流路（7）の空気を冷却する。顕熱熱交換器（3）を流出した空気は高温ガスと混合された後、第２デシカントロータ（2）を再生し、室外に排出される。
【００７８】
本実施形態によれば、顕熱熱交換器（3）に流入する前の空気を加湿冷却するので、第２空気流路（8）における顕熱熱交換器（3）の入口温度が低くなる。つまり、顕熱熱交換器（3）における第２空気の温度を低下させることができる。そのため、顕熱熱交換器（3）における熱交換温度が低くなり、第１空気流路（7）を流れる第１空気をより低温にまで冷却することができる。その結果、室内に供給される第１空気の湿度を高くすることなく、その温度を低下させることができる。したがって、冷房効率を向上させることができる。
【００７９】
また、室内に供給される空気に直接液体の水を噴霧するわけではないので、かびなどの発生を防止することができ、清潔な環境を保つことができる。
【００８０】
なお、加湿冷却器（39）に対しては、外部の水供給源（図示せず）から水を供給するようにしてもよいが、図１８に示すように、第２空気流路（8）の下流端にドレン回収器（40）を設け、室外に排出される空気からドレンを回収し、このドレンを加湿冷却器（39）に供給するようにしてもよい。このことにより、無給水で加湿を行うことができるため、外部からの水配管が不要となる。
【００８１】
＜実施形態９＞
図１９に示すように、実施形態９に係る空気調和装置（59）は、第２デシカントロータ（2）を再生した後の高温空気の排熱を利用して貯湯を行うものである。
【００８２】
本空気調和装置（59）は、実施形態８の空気調和装置（58）において、第２空気流路（8）における下流端に、貯湯回路（42）の水と第２空気流路（8）を流れる空気とを熱交換させる熱交換器（41）を備えている。貯湯回路（42）には図示しない貯湯タンクが設けられており、貯湯回路（42）は貯湯タンクの水が循環するように構成されている。熱交換器（41）の空気側流路には、第２デシカントロータ（2）を再生した後の空気（以下、再生空気という）が流入する。そして、この空気は貯湯回路（42）の水によって冷却され、空気中に含まれる水分は凝縮し、ドレンとなる。このドレンは、ドレン配管（43）を通じて加湿冷却器（39）に供給される。
【００８３】
本実施形態によれば、再生空気の熱を貯湯に利用することにより、排熱の利用促進を図ることができる。
【００８４】
＜実施形態１０＞
図２０に示すように、実施形態１０に係る空気調和装置（60a）は、実施形態５の空気調和装置（55b）と他の空気調和装置（71）とを組み合わせたものである。
【００８５】
空気調和装置（71）は、図示しない熱源側熱交換器が設けられた室外機（72）と利用側熱交換器（73）とを備えており、例えばヒートポンプ式の冷媒回路によって構成される。利用側熱交換器（73）は、吹出側流路（6）における第１デシカントロータ（1）よりも室内側に設けられている。高温ガス導入部（31）にはガス配管（75）が接続されており、ガス配管（75）の上流側は高温ガス発生源（74）に接続されている。
【００８６】
図２１に示す空気調和装置（60b）は、空気調和装置（71）の利用側熱交換器（73）を室内（76）に設置したものである。つまり、空気調和装置（71）の利用側熱交換器（73）を、室内熱交換器として室内の冷暖房に直接利用するようにしたものである。本空気調和装置（60b）によれば、除湿は主として空気調和装置（55b）のデシカントロータ（1,2）で行うことにより、空気調和装置（71）の冷媒の蒸発温度を上げることができる。したがって、空気調和装置（71）の高効率の運転が可能となる。また、空気調和装置（71）では除湿を行う必要がないので、空気調和装置（71）にドレン処理機構（例えばドレンパン、ドレンホース等）を設ける必要がなくなる。そのため、空気調和装置（71）の構成を簡単化することができる。
【００８７】
＜その他の実施形態＞
本発明の実施形態は前述の各実施形態に限定されるものではなく、他の実施の形態も勿論可能である。また、前述の各実施形態を適宜組み合わせた実施の形態も可能である。
【００８８】
【発明の効果】
第１〜第６の各発明によれば、第１及び第２のデシカントロータを用いて空気を２段階に分けて除湿するので、各々のデシカントロータに対して、各々の対象空気の湿度域に合わせた適切な材料を使用することができ、デシカントロータの全体を有効に活用することができる。また、第１デシカントロータと第２デシカントロータとを異なる温度域で使用することができるので、単一のデシカントロータを低温域から高温域にわたって除湿及び再生させる従来技術と異なり、除湿及び再生（加湿）に伴うデシカントロータの熱ロスを低減することができる。
【００８９】
更に、第７の発明によれば、第１空気を冷却するための外部の冷却源が不要となるので、運転効率の向上を図ることができる。
【００９０】
更に、第８〜第１１の各発明によれば、再生部の再生効率を向上させることができる。
【００９１】
更に、第１２の発明によれば、排熱の有効利用を図ることができ、運転効率をより一層向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態１に係る空気調和装置の構成図である。
【図２】実施形態１に係る空気線図である。
【図３】シリカゲル及びゼオライトの吸放湿特性線図である。
【図４】実施形態２に係る空気調和装置の構成図である。
【図５】実施形態２に係る空気線図である。
【図６】実施形態３に係る空気調和装置の構成図である。
【図７】実施形態４に係る空気調和装置の構成図である。
【図８】実施形態４に係る他の空気調和装置の構成図である。
【図９】実施形態４に係る他の空気調和装置の構成図である。
【図１０】実施形態４に係る他の空気調和装置の構成図である。
【図１１】（ａ）及び（ｂ）は実施形態５に係る空気調和装置の構成図である。
【図１２】実施形態５に係る空気線図である。
【図１３】（ａ）及び（ｂ）は実施形態５に係る他の空気調和装置の構成図である。
【図１４】実施形態６に係る空気調和装置の構成図である。
【図１５】実施形態６に係る空気線図である。
【図１６】実施形態７に係る空気調和装置の構成図である。
【図１７】実施形態８に係る空気調和装置の構成図である。
【図１８】実施形態８に係る他の空気調和装置の構成図である。
【図１９】実施形態９に係る空気調和装置の構成図である。
【図２０】実施形態１０に係る空気調和装置の構成図である。
【図２１】実施形態１０に係る他の空気調和装置の構成図である。
【符号の説明】
（1） 第１デシカントロータ
（2） 第２デシカントロータ
（3） 顕熱熱交換器（冷却手段）
（4） 加熱器
（5） 吸込側流路
（6） 吹出側流路
（7） 第１空気流路（第１流路）
（8） 第２空気流路（第２流路）
（21） 第１除湿部
（22） 加湿冷却部
（23） 第２除湿部
（24） 再生部
（31） 高温ガス導入部
（35） 熱回収熱交換器
【発明の属する技術分野】
本発明は、デシカントロータを備えた空気調和装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
水補給型の気化式加湿器を用いた空気調和装置は、使用する水の水質管理や加湿器自体のメンテナンスが面倒であるという問題があった。そこで、水補給型の加湿器を用いることなく加湿冷却を行うデシカント空調システムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−２０５５９９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記デシカント空調システムでは、１つのデシカントロータ内に減湿区域、冷却区域、再生区域の３つの区域を形成し、ロータの回転に伴ってそれらを連続的に使用していたため、以下のような課題があった。
【０００５】
第１に、加湿冷却の温度と再生温度との温度差が大きいため、冷却区域において加湿冷却を行ったデシカント部分が再生区域に移動した際に、当該部分を再生温度にまで温度上昇させるのに多くの熱量が必要であった。すなわち、再生のための加熱だけでなく、デシカント部分を昇温させるために多くの熱量が必要となり、デシカント部分の熱容量に見合った量の加熱を行わなければならなかった。
【０００６】
第２に、加湿冷却時の高湿度域から減湿完了時の低湿度域までの幅広い湿度範囲を、１つのデシカントロータによってカバーする必要があった。そのため、広い細孔径分布を持ったデシカント材料が必要であった。しかも、低湿度領域で操作しているときは、高湿度操作に適した領域は有効に機能しておらず、その結果、再生熱量が余分なデシカント材料の温度変化に用いられることになり、投入熱の利用効率の低下を招いていた。
【０００７】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、デシカントロータの温度変化に際しての熱ロスを低減することにある。また、デシカントロータの全体を効率よく活用することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
第１の発明に係る空気調和装置は、吸込側流路と吹出側流路とを有し、該吸込側流路に吸い込んだ第１の空気を該吹出側流路から吹き出す第１流路と、第２の空気が流通する第２流路と、前記吸込側流路と前記吹出側流路とにわたって配置され、前記吸込側流路内に第１の除湿部を有し、前記吹出側流路内に加湿冷却部を有する第１のデシカントロータと、前記吸込側流路における前記第１除湿部よりも下流側の位置と前記第２流路とにわたって配置され、前記吸込側流路内に第２の除湿部を有し、前記第２流路内に再生部を有する第２のデシカントロータと、前記第１流路における前記第２除湿部の下流側に設けられ、前記第１流路を流れる第１空気を冷却する冷却手段とを備えているものである。
【０００９】
第２の発明に係る空気調和装置は、第１の発明において、第１デシカントロータと第２デシカントロータとは材料が異なっており、高湿度領域における吸湿特性は第１デシカントロータの方が第２デシカントロータよりも優れており、低湿度領域における吸湿特性は第２デシカントロータの方が第１デシカントロータよりも優れているものである。
【００１０】
第３の発明に係る空気調和装置は、第２の発明において、第１デシカントロータは、シリカゲルを主成分とした無機材料からなり、第２デシカントロータは、ゼオライトを主成分とした無機材料からなっているものである。
【００１１】
第４の発明に係る空気調和装置は、第２の発明において、第１デシカントロータは、両性イオン交換体である有機高分子材料からなり、第２デシカントロータは、ゼオライトを主成分とした無機材料からなっているものである。
【００１２】
第５の発明に係る空気調和装置は、第２の発明において、第１デシカントロータは、シリカゲルを主成分とした無機材料からなり、第２デシカントロータは、Ａ型シリカゲルを主成分とした無機材料からなっているものである。
【００１３】
第６の発明に係る空気調和装置は、第２の発明において、第１デシカントロータは、両性イオン交換体である有機高分子材料からなり、第２デシカントロータは、Ａ型シリカゲルを主成分とした無機材料からなっているものである。
【００１４】
上記各空気調和装置では、第１流路に吸い込まれた空気は、第１デシカントロータの第１除湿部で除湿された後、第２デシカントロータの第２除湿部で更に除湿され、２段階にわたって除湿されることになる。そのため、第１デシカントロータの除湿対象は比較的高湿度の空気であるのに対し、第２デシカントロータの除湿対象は、第１除湿部で除湿された後の比較的低湿度の空気となる。したがって、各々のデシカントロータに対して、各々の対象空気の湿度域に合わせた適切な材料を使用することができ、デシカントロータの全体を無駄なく活用することができる。また、温度操作範囲が異なるため、第１デシカントロータと第２デシカントロータとは異なる温度域で使用されることになり、デシカントロータの温度変化の際の熱ロスを低減することができる。
【００１５】
第７の発明に係る空気調和装置は、第１〜６のいずれか一の発明において、冷却手段は、第２流路における再生部よりも上流側の第２空気と第１流路を流れる第１空気とを熱交換させる熱交換器によって構成されているものである。
【００１６】
上記空気調和装置では、上記熱交換器によって、第２流路を流れる第２空気を利用して第１空気が冷却される。そのため、外部の冷却源が不要となり、運転効率が向上する。
【００１７】
第８の発明に係る空気調和装置は、第１〜７のいずれか一の発明において、第２流路における再生部の上流側に、第２空気を加熱する加熱手段が設けられているものである。
【００１８】
上記空気調和装置では、上記加熱手段によって、第２流路を流れる第２空気が加熱される。その結果、再生部には高温の第２空気が流通することになり、第２デシカントロータの再生が行われる。
【００１９】
第９の発明に係る空気調和装置は、第８の発明において、第２空気を加熱する加熱手段は、固体電解質型燃料電池又はマイクロガスタービンの排熱を利用するものである。
【００２０】
上記空気調和装置は、排ガス温度が高温である発電装置として、固体電解質型燃料電池又はマイクロガスタービンを併設したものであり、発電時に生じる排熱を第２デシカントロータの再生に利用することにより、排熱を有効に利用すると共に、低湿度で操作する第２デシカントロータを再生するのに適した高温（例えば約１５０℃）にまで再生ガスの温度を上昇させることができる。
【００２１】
第１０の発明に係る空気調和装置は、第１〜８のいずれか一の発明において、第２流路における再生部の上流側に、第２空気と混合される高温ガスを導入するガス導入部が設けられているものである。
【００２２】
上記空気調和装置では、第２流路を流れる第２空気は、ガス導入部から導入された高温ガスと混合され、高温の混合ガスとなる。そして、この混合ガスは再生部を通過し、再生部を再生する。再生部は高温の混合ガスによって再生されるので、再生効率が向上する。
【００２３】
第１１の発明に係る空気調和装置は、第１０の発明において、ガス導入部には、固体電解質型燃料電池又はマイクロガスタービンの排気が導入されるものである。
【００２４】
上記空気調和装置も、排ガス温度が高温である発電装置として固体電解質型燃料電池又はマイクロガスタービンを併設したものであり、発電時に生じる排ガスを第２デシカントロータの再生に利用することにより、排熱を有効に利用すると共に、低湿度で操作する第２デシカントロータを再生するのに適した高温にまで再生ガスの温度を上昇させることができる。
【００２５】
第１２の発明に係る空気調和装置は、第１〜１１のいずれか一の発明において、第２流路における再生部の上流側の第２空気と前記再生部の下流側の第２空気とを熱交換させる熱交換器が設けられているものである。
【００２６】
上記空気調和装置では、再生部を再生した後の第２空気から再生部に流入する前の第２空気に対して、上記熱交換器を介して熱回収が行われる。そのため、排熱の有効利用が図られ、運転効率が向上する。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２８】
＜実施形態１＞
図１に示すように、実施形態１に係る空気調和装置（51）は、第１デシカントロータ（1）、第２デシカントロータ（2）、顕熱熱交換器（3）及び加熱器（4）を備えている。また、空気調和装置（51）には、第１の空気が流通する第１空気流路（7）と、第２の空気が流通する第２空気流路（8）と設けられている。なお、詳細は後述するが、本実施形態では室内空気が第１空気となり、室外空気が第２空気となる。
【００２９】
第１空気流路（7）は、室内に開口する吸込口（11）が設けられた吸込側流路（5）と、室内に開口する吹出口（12）が設けられた吹出側流路（6）とから構成されている。吸込側流路（5）と吹出側流路（6）とは連続しており、吸込口（11）から吸い込まれた室内空気は、吸込側流路（5）及び吹出側流路（6）を流通した後、吹出口（12）から室内に供給される。
【００３０】
第２空気流路（8）には、室外に開口する吸込口（13）と、室外に開口する吹出口（14）とが設けられている。この第２空気流路（8）には吸込口（13）から吸い込まれた室外空気が流通し、当該室外空気は吹出口（14）から室外に排出される。
【００３１】
第１デシカントロータ（1）は吸込側流路（5）と吹出側流路（6）とにわたって配置され、回転することによって吸込側流路（5）内に位置する部分と吹出側流路（6）内に位置する部分とが入れ替わる。吸込側流路（5）内に位置する部分は第１除湿部（21）を構成し、吹出側流路（6）内に位置する部分は加湿冷却部（22）を構成している。
【００３２】
第２デシカントロータ（2）は、吸込側流路（5）と第２空気流路（8）とにわたって配置され、回転することによって吸込側流路（5）内に位置する部分と第２空気流路（8）内に位置する部分とが入れ替わる。吸込側流路（5）内に位置する部分は第２除湿部（23）を構成し、第２空気流路（8）内に位置する部分は再生部（24）を構成している。なお、吸込側流路（5）において、第２除湿部（23）は第１除湿部（21）よりも下流側に設けられている。
【００３３】
第１デシカントロータ（1）には、高湿度領域における吸放湿特性に優れた材料が用いられることが好ましい。第１デシカントロータ（1）の除湿対象は比較的高湿度の室内空気だからである。このような材料として、例えば、シリカゲルを主成分とした無機材料や、両性イオン交換体である有機高分子材料などを用いることができる。本実施形態では、第１デシカントロータ（1）はシリカゲルによって構成されている。
【００３４】
第２デシカントロータ（2）には、低湿度領域における吸放湿特性に優れた材料が用いられることが好ましく、第１デシカントロータ（1）とは材料が異なっていることが好ましい。第２デシカントロータ（2）の除湿対象は、第１デシカントロータ（1）によってある程度除湿された後の空気だからである。第２デシカントロータ（2）の材料として、例えば、ゼオライトを主成分とした無機材料や、Ａ型シリカゲルを主成分とした無機材料などを用いることができる。本実施形態では、第２デシカントロータ（2）はゼオライトによって構成されている。
【００３５】
図３は、シリカゲル及びゼオライトの吸放湿特性を模式的に表したグラフである。図３に示すように、高湿度領域における吸放湿特性に優れた材料とは、例えば、相対湿度と吸湿量とがほぼ正比例関係にあるような材料を言う。また、低湿度領域における吸放湿特性に優れた材料とは、例えば、吸湿量の増加率が徐々に小さくなるような材料を言う。ただし、これらは一例であって、上記材料はこれらに限定されるものではない。
【００３６】
顕熱熱交換器（3）は、一方の熱交換流路（25）が吸込側流路（5）の第２除湿部（23）よりも下流側に設けられ、他方の熱交換流路（26）が第２空気流路（8）の再生部（24）よりも上流側に設けられている。
【００３７】
加熱器（4）は、第２空気流路（8）における顕熱熱交換器（3）と再生部（24）との間に設けられている。加熱器（4）の種類は特に限定されず、例えば電気ヒータ式加熱器等を用いることができる。
【００３８】
なお、第１空気流路（7）には送風機（28）が設けられ、第２空気流路（8）には送風機（29）が設けられている。
【００３９】
次に、図２の空気線図を参照しながら、空気調和装置（51）の運転動作について説明する。
【００４０】
吸込口（11）から吸込側流路（5）に吸い込まれた室内空気（ＲＡ）は、第１デシカントロータ（1）の第１除湿部（21）で除湿され、空気状態が状態ａから状態ｂに移行する。次に、この空気は第２デシカントロータ（2）の第２除湿部（23）で除湿され、状態ｂから状態ｃに移行する。次に、上記空気は顕熱熱交換器（3）において、第２空気流路（8）を流れる室外空気と熱交換を行って冷却される。その結果、空気の状態は状態ｃから状態ｄに移行する。冷却された上記空気は、第１デシカントロータ（1）の加湿冷却部（22）において加湿されるとともに冷却される。その結果、空気の状態は状態ｄから状態ｅに移行する。そして、当該空気は供給空気（ＳＡ）として、吹出口（12）から室内に供給される。その結果、室内の冷房と除湿とが行われる。
【００４１】
一方、吸込口（13）から第２空気流路（8）に吸い込まれた室外空気（ＯＡ）は、顕熱熱交換器（3）において、吸込側流路（5）を流れる室内空気と熱交換を行う。その結果、空気の状態は状態ｆから状態ｇに移行する。次に、上記空気は加熱器（4）によって加熱され、状態ｇから状態ｈに移行して高温の空気となる。そして、この高温空気は第２デシカントロータ（2）の再生部（24）を通過し、再生部（24）に含まれる水分を吸収して、第２デシカントロータ（2）を再生する。この際、高温空気の状態は、状態ｈから状態ｉに移行する。そして、当該空気は排気（ＥＡ）として、吹出口（14）から室外に排出される。
【００４２】
以上のように、空気調和装置（51）によれば、第１デシカントロータ（1）は吸込側流路（5）に吸い込んだ室内空気を除湿する一方、第２デシカントロータ（2）は第１デシカントロータ（1）で除湿された後の空気を除湿する。そのため、第１デシカントロータ（1）には比較的低温の空気が通過するが、第２デシカントロータ（2）には、第１デシカントロータ（1）を通過して温度が上昇した空気が通過することになる。その結果、第１デシカントロータ（1）は比較的低温で操作される一方、第２デシカントロータ（2）は比較的高温で操作され、両デシカントロータ（1,2）はそれぞれ異なる温度域で別々に操作されることになる。したがって、１つのデシカントロータで低温域から高温域まで操作される従来技術と異なり、デシカントロータの温度変化のための熱ロスを低減することができる。
【００４３】
また、第１デシカントロータ（1）は相対的に高湿度の領域で除湿を行い、第２デシカントロータ（2）は相対的に低湿度の領域で除湿を行うので、各々のデシカントロータ（1,2）に対して、各々の対象空気の湿度域に合わせた適切な吸湿材料を使用することができる。したがって、デシカントロータの全体が対象空気に応じた適切な吸湿特性を有するので、デシカントロータ全体を有効に活用することができる。
【００４４】
＜実施形態２＞
図４に示すように、実施形態２に係る空気調和装置（52）は、実施形態１において、第２空気流路（8）の空気を加熱する手段として、加熱器（4）の代わりに高温ガス導入部（31）を設けるようにしたものである。
【００４５】
本実施形態では、高温ガスの供給源として、マイクロガスタービン（30）が用いられる。すなわち、高温ガスにはマイクロガスタービン（30）の排ガス（３００℃程度の高温の排ガス）が用いられる。ただし、本実施形態及び下記の各実施形態において、高温ガスの供給源はマイクロガスタービン（30）に限定されず、固体電解質型燃料電池等の他の発電装置の排ガスなどを利用するようにしてもよい。その他の構成は実施形態１と同様なので、それらの説明は省略する。
【００４６】
本実施形態においても、実施形態１と同様、吸込口（11）から吸い込まれた室内空気は、吸込側流路（5）及び吹出側流路（6）を通過する際に除湿冷却され、吹出口（12）から室内に供給される。
【００４７】
一方、吸込口（13）から第２空気流路（8）に吸い込まれた室外空気は、顕熱熱交換器（3）で加熱された後（図５の状態ｆ→状態ｇ）、高温ガス導入部（31）から導入された高温ガスと混合される。そして、混合後のガス（図５の状態ｈ）は、第２デシカントロータ（2）の再生部（24）を通過し、第２デシカントロータ（2）を再生する。その結果、混合ガスの状態は状態ｈから状態ｉに移行する。そして、第２デシカントロータ（2）を再生した混合ガスは、吹出口（14）から室外に排出される。
【００４８】
本実施形態によれば、第２デシカントロータ（2）の再生に高温ガスを用いることにより、再生温度を高くすることができる。したがって、再生効率が向上するので、第２デシカントロータ（2）によって更に低湿度までの除湿が可能となり、その結果、加湿冷却後の温度を更に下げることが可能となる。
【００４９】
＜実施形態３＞
図６に示すように、実施形態３に係る空気調和装置（53）は、実施形態２において、ガスエンジン（30）を冷却して高温となった温水を、第２空気流路（8）の空気の加熱に利用したものである。
【００５０】
本実施形態では、ガスエンジン（30）には排ガス回路（32）と冷却水の循環回路（33）とが設けられている。第２空気流路（8）には、循環回路（33）を流れる水と第２空気流路（8）を流通する空気とを熱交換させる熱交換器（34）が設けられている。第２空気流路（8）において、高温ガス導入部（31）は熱交換器（34）よりも下流側に設けられている。その他の構成は実施形態２と同様なので、説明は省略する。
【００５１】
本実施形態においても、吸込口（11）から吸い込まれた室内空気は、吸込側流路（5）及び吹出側流路（6）を通過する際に除湿冷却され、吹出口（12）から室内に供給される。
【００５２】
一方、吸込口（13）から第２空気流路（8）に吸い込まれた室外空気は、顕熱熱交換器（3）及び熱交換器（34）で加熱された後、高温ガス導入部（31）から導入された高温ガスと混合される。そして、混合後のガスは第２デシカントロータ（2）の再生部（24）を再生し、吹出口（14）から室外に排出される。
【００５３】
本実施形態によれば、第２空気流路（8）を流れる空気を熱交換器（34）で加熱する分だけ、再生温度を更に上昇させることができる。したがって、再生効率が向上するので、より低湿度までの除湿が可能となる。その結果、加湿冷却後の温度を更に下げることが可能となる。
【００５４】
＜実施形態４＞
実施形態１〜３では、第１空気流路（7）の吸込元及び吹出先は室内であり、第２空気流路（8）の吸込元及び吹出先は室外であった。上記各実施形態では、室内空気を還気（ＲＡ）として第１空気流路（7）に吸い込み、この室内空気を除湿及び冷却してから再び室内に供給していた。そのため、店舗やコンビニなど、外気導入の少ない建築物に対して特に効果的であった。
【００５５】
しかし、第１空気流路（7）及び第２空気流路（8）の吸込元及び吹出先は上記実施形態１〜３の態様に限定されず、種々の変更が可能である。実施形態４は、第１空気流路（7）及び第２空気流路（8）の吸込元及び吹出先に変更を加えたものである。
【００５６】
図７に示す空気調和装置（54a）は、第１空気流路（7）の吸込口（11）から室外空気（ＯＡ）を吸い込み、この室外空気を除湿冷却し、供給空気（ＳＡ）として室内に供給する一方、第２空気流路（8）に室内空気（ＲＡ）を吸い込み、この室内空気を用いて第２デシカントロータ（2）の再生を行った後、排気（ＥＡ）として室外に排出するものである。
【００５７】
図８に示す空気調和装置（54b）は、第１空気流路（7）の吸込口（11）から室外空気（ＯＡ）を吸い込み、この室外空気を除湿冷却し、供給空気（ＳＡ）として室内に供給する一方、第２空気流路（8）に室外空気（ＯＡ）を吸い込み、この室外空気を用いて第２デシカントロータ（2）の再生を行った後、排気（ＥＡ）として室外に排出するものである。
【００５８】
図９に示す空気調和装置（54c）は、第１空気流路（7）の吸込口（11）から室外空気（ＯＡ）を吸い込み、この室外空気を除湿冷却し、供給空気（ＳＡ）として室内に供給する一方、第２空気流路（8）に室内空気（ＲＡ）と室外空気（ＯＡ）との混合空気を吸い込み、この混合空気を用いて第２デシカントロータ（2）の再生を行った後、排気（ＥＡ）として室外に排出するものである。
【００５９】
図１０に示す空気調和装置（54d）は、第１空気流路（7）に室内空気（ＲＡ）と室外空気（ＯＡ）との混合空気を吸い込み、この混合空気を除湿冷却し、供給空気（ＳＡ）として室内に供給する一方、第２空気流路（8）に室外空気（ＯＡ）を吸い込み、この室外空気を用いて第２デシカントロータ（2）の再生を行った後、排気（ＥＡ）として室外に排出するものである。
【００６０】
上記空気調和装置（54a〜54d）によれば、導入外気の除湿及び冷却処理を行うことができるので、事務所ビルやレストラン等、外気導入による負荷が多い建築物に対して特に効果的である。
【００６１】
＜実施形態５＞
図１１に示すように、実施形態５に係る空気調和装置（55a）は、第１空気流路（7）及び第２空気流路（8）に流路切替機構（図示せず）を設け、除湿冷却運転と加湿暖房運転とを実行可能にしたものである。
【００６２】
除湿冷却運転の際には、空気は第１空気流路（7）及び第２空気流路（8）を図１１（ａ）に示すように流通する。すなわち、第１空気流路（7）においては、室外空気（ＯＡ）が吸い込まれ、この室外空気は第１デシカントロータ（1）の第１除湿部（21）及び第２デシカントロータ（2）の第２除湿部（23）で除湿され、顕熱熱交換器（3）で冷却された後、第１デシカントロータ（1）の加湿冷却部（22）で加湿冷却され、室内に供給される。第２空気流路（8）においては、室内空気（ＲＡ）が吸い込まれ、この室内空気は顕熱熱交換器（3）で加熱され、高温ガスと混合された後、第２デシカントロータ（2）の再生を行い、室外に排出される。
【００６３】
加湿暖房運転の際には、第１デシカントロータ（1）は運転を停止し（回転を停止し）、空気は第１空気流路（7）及び第２空気流路（8）を図１１（ｂ）に示すように流通する。すなわち、第１空気流路（7）においては、室外空気（ＯＡ）が吸い込まれ、この室外空気は顕熱熱交換器（3）で加熱された後（図１２の状態ａ→状態ｂ）、第２デシカントロータ（2）によって加湿され（状態ｂ→状態ｃ）、室内に供給される。第２空気流路（8）においては、室内空気（ＲＡ）が吸い込まれ、この室内空気は第２デシカントロータ（2）で除湿され（図１２の状態ｄ→状態ｅ）、高温ガス導入部（31）からの高温ガスと混合され（状態ｅ→状態ｆ）、顕熱熱交換器（3）において第１空気流路（7）の空気と熱交換を行って冷却された後（状態ｆ→状態ｇ）、室外に排出される。
【００６４】
上記空気調和装置（55a）によれば、加湿暖房運転の際に、室内から室外に排出する空気に含まれる水分を回収し、この水分で室内の加湿を行うことができる。したがって、いわゆる無給水加湿を実行することができる。
【００６５】
なお、図１３に示すように、第１空気流路（7）及び第２空気流路（8）の吸込元及び吹出先を変更してもよい。図１３に示す空気調和装置（55b）では、除湿冷却運転及び加湿暖房運転は以下のようにして行われる。
【００６６】
除湿冷却運転の際には、空気は図１３（ａ）に示すように流通する。すなわち、第１空気流路（7）においては、室内空気（ＲＡ）が吸い込まれ、この室内空気は第１デシカントロータ（1）の第１除湿部（21）及び第２デシカントロータ（2）の第２除湿部（23）で除湿され、顕熱熱交換器（3）で冷却された後、第１デシカントロータ（1）の加湿冷却部（22）で加湿冷却され、室内に供給される。第２空気流路（8）においては、室外空気（ＯＡ）が吸い込まれ、この室外空気は顕熱熱交換器（3）で加熱され、高温ガスと混合された後、第２デシカントロータ（2）の再生を行い、室外に排出される。
【００６７】
加湿暖房運転の際には、第１デシカントロータ（1）は運転を停止し（回転を停止し）、空気は図１３（ｂ）に示すように流通する。第１空気流路（7）においては、室内空気（ＲＡ）が吸い込まれ、この室内空気は顕熱熱交換器（3）で加熱された後、第２デシカントロータ（2）によって加湿され、室内に供給される。第２空気流路（8）においては、室外空気（ＯＡ）が吸い込まれ、この室外空気は第２デシカントロータ（2）で除湿され、高温ガス導入部（31）からの高温ガスと混合され、顕熱熱交換器（3）において第１空気流路（7）の空気と熱交換を行って冷却された後、室外に排出される。
【００６８】
上記空気調和装置（55b）によれば、加湿暖房運転の際に、室外空気に含まれる水分を回収し、この水分で室内の加湿を行うことができる。したがって、無給水加湿を実行することができる。
【００６９】
＜実施形態６＞
図１４に示すように、実施形態６に係る空気調和装置（56）は、第２デシカントロータ（2）を再生した後の空気から熱回収を行い、回収した熱を再び第２デシカントロータ（2）の再生に利用するものである。
【００７０】
本実施形態では、第２空気流路（8）に熱回収用の熱交換器（35）が設けられている。熱回収熱交換器（35）の一方の熱交換流路は顕熱熱交換器（3）と高温ガス導入部（31）との間に設けられ、他方の熱交換流路は第２デシカントロータ（2）の下流側に設けられている。
【００７１】
運転時には、第１空気流路（7）に吸い込まれた室内空気（ＲＡ）は、第１デシカントロータ（1）の第１除湿部（21）及び第２デシカントロータ（2）の第２除湿部（23）で除湿され（図１５の状態ａ→状態ｂ→状態ｃ）、顕熱熱交換器（3）で冷却された後（状態ｃ→状態ｄ）、第１デシカントロータ（1）の加湿冷却部（22）で加湿冷却され（状態ｄ→状態ｅ）、室内に供給される。第２空気流路（8）に吸い込まれた室外空気（ＯＡ）は、顕熱熱交換器（3）で加熱された後（状態ｆ→状態ｇ）、熱回収熱交換器（35）で加熱され（状態ｇ→状態ｈ）、高温ガス導入部（31）からの高温ガスと混合される（状態ｈ→状態ｉ）。混合ガスは第２デシカントロータ（2）を再生した後（状態ｉ→状態ｊ）、熱回収熱交換器（35）において顕熱熱交換器（3）からの空気を加熱することにより冷却され（状態ｊ→状態ｋ）、室外に排出される。
【００７２】
したがって本実施形態によれば、室外に排出される空気から熱を回収し、その熱を第２デシカントロータ（2）の再生に利用しているので、熱損失が低減し、運転効率が向上する。
【００７３】
＜実施形態７＞
図１６に示すように、実施形態７に係る空気調和装置（57）は、実施形態６の空気調和装置（56）を改良したものであり、室外に排出される空気からドレンを回収し、そのドレンを室内に供給される空気の加湿冷却に利用したものである。
【００７４】
本実施形態では、第２空気流路（8）の下流端にドレン回収器（36）が設けられている。また、第１空気流路（7）の下流端に加湿冷却器（37）が設けられている。ドレン回収器（36）と加湿冷却器（37）とは配管（38）によって接続され、ドレン回収器（36）から加湿冷却器（37）に対してドレンが供給されるように構成されている。
【００７５】
本実施形態によれば、排気中の水分を供給空気の加湿冷却に利用するので、運転効率をより一層向上させることができる。
【００７６】
＜実施形態８＞
図１７に示すように、実施形態８に係る空気調和装置（58）は、実施形態２に係る空気調和装置（52）において、第２空気流路（8）の入口側に気化式の加湿冷却器（39）を設けたものである。
【００７７】
運転時には、第２空気流路（8）に吸い込まれた室外空気は、加湿冷却器（39）によって加湿冷却された後、顕熱熱交換器（3）において第１空気流路（7）の空気と熱交換を行い、第１空気流路（7）の空気を冷却する。顕熱熱交換器（3）を流出した空気は高温ガスと混合された後、第２デシカントロータ（2）を再生し、室外に排出される。
【００７８】
本実施形態によれば、顕熱熱交換器（3）に流入する前の空気を加湿冷却するので、第２空気流路（8）における顕熱熱交換器（3）の入口温度が低くなる。つまり、顕熱熱交換器（3）における第２空気の温度を低下させることができる。そのため、顕熱熱交換器（3）における熱交換温度が低くなり、第１空気流路（7）を流れる第１空気をより低温にまで冷却することができる。その結果、室内に供給される第１空気の湿度を高くすることなく、その温度を低下させることができる。したがって、冷房効率を向上させることができる。
【００７９】
また、室内に供給される空気に直接液体の水を噴霧するわけではないので、かびなどの発生を防止することができ、清潔な環境を保つことができる。
【００８０】
なお、加湿冷却器（39）に対しては、外部の水供給源（図示せず）から水を供給するようにしてもよいが、図１８に示すように、第２空気流路（8）の下流端にドレン回収器（40）を設け、室外に排出される空気からドレンを回収し、このドレンを加湿冷却器（39）に供給するようにしてもよい。このことにより、無給水で加湿を行うことができるため、外部からの水配管が不要となる。
【００８１】
＜実施形態９＞
図１９に示すように、実施形態９に係る空気調和装置（59）は、第２デシカントロータ（2）を再生した後の高温空気の排熱を利用して貯湯を行うものである。
【００８２】
本空気調和装置（59）は、実施形態８の空気調和装置（58）において、第２空気流路（8）における下流端に、貯湯回路（42）の水と第２空気流路（8）を流れる空気とを熱交換させる熱交換器（41）を備えている。貯湯回路（42）には図示しない貯湯タンクが設けられており、貯湯回路（42）は貯湯タンクの水が循環するように構成されている。熱交換器（41）の空気側流路には、第２デシカントロータ（2）を再生した後の空気（以下、再生空気という）が流入する。そして、この空気は貯湯回路（42）の水によって冷却され、空気中に含まれる水分は凝縮し、ドレンとなる。このドレンは、ドレン配管（43）を通じて加湿冷却器（39）に供給される。
【００８３】
本実施形態によれば、再生空気の熱を貯湯に利用することにより、排熱の利用促進を図ることができる。
【００８４】
＜実施形態１０＞
図２０に示すように、実施形態１０に係る空気調和装置（60a）は、実施形態５の空気調和装置（55b）と他の空気調和装置（71）とを組み合わせたものである。
【００８５】
空気調和装置（71）は、図示しない熱源側熱交換器が設けられた室外機（72）と利用側熱交換器（73）とを備えており、例えばヒートポンプ式の冷媒回路によって構成される。利用側熱交換器（73）は、吹出側流路（6）における第１デシカントロータ（1）よりも室内側に設けられている。高温ガス導入部（31）にはガス配管（75）が接続されており、ガス配管（75）の上流側は高温ガス発生源（74）に接続されている。
【００８６】
図２１に示す空気調和装置（60b）は、空気調和装置（71）の利用側熱交換器（73）を室内（76）に設置したものである。つまり、空気調和装置（71）の利用側熱交換器（73）を、室内熱交換器として室内の冷暖房に直接利用するようにしたものである。本空気調和装置（60b）によれば、除湿は主として空気調和装置（55b）のデシカントロータ（1,2）で行うことにより、空気調和装置（71）の冷媒の蒸発温度を上げることができる。したがって、空気調和装置（71）の高効率の運転が可能となる。また、空気調和装置（71）では除湿を行う必要がないので、空気調和装置（71）にドレン処理機構（例えばドレンパン、ドレンホース等）を設ける必要がなくなる。そのため、空気調和装置（71）の構成を簡単化することができる。
【００８７】
＜その他の実施形態＞
本発明の実施形態は前述の各実施形態に限定されるものではなく、他の実施の形態も勿論可能である。また、前述の各実施形態を適宜組み合わせた実施の形態も可能である。
【００８８】
【発明の効果】
第１〜第６の各発明によれば、第１及び第２のデシカントロータを用いて空気を２段階に分けて除湿するので、各々のデシカントロータに対して、各々の対象空気の湿度域に合わせた適切な材料を使用することができ、デシカントロータの全体を有効に活用することができる。また、第１デシカントロータと第２デシカントロータとを異なる温度域で使用することができるので、単一のデシカントロータを低温域から高温域にわたって除湿及び再生させる従来技術と異なり、除湿及び再生（加湿）に伴うデシカントロータの熱ロスを低減することができる。
【００８９】
更に、第７の発明によれば、第１空気を冷却するための外部の冷却源が不要となるので、運転効率の向上を図ることができる。
【００９０】
更に、第８〜第１１の各発明によれば、再生部の再生効率を向上させることができる。
【００９１】
更に、第１２の発明によれば、排熱の有効利用を図ることができ、運転効率をより一層向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態１に係る空気調和装置の構成図である。
【図２】実施形態１に係る空気線図である。
【図３】シリカゲル及びゼオライトの吸放湿特性線図である。
【図４】実施形態２に係る空気調和装置の構成図である。
【図５】実施形態２に係る空気線図である。
【図６】実施形態３に係る空気調和装置の構成図である。
【図７】実施形態４に係る空気調和装置の構成図である。
【図８】実施形態４に係る他の空気調和装置の構成図である。
【図９】実施形態４に係る他の空気調和装置の構成図である。
【図１０】実施形態４に係る他の空気調和装置の構成図である。
【図１１】（ａ）及び（ｂ）は実施形態５に係る空気調和装置の構成図である。
【図１２】実施形態５に係る空気線図である。
【図１３】（ａ）及び（ｂ）は実施形態５に係る他の空気調和装置の構成図である。
【図１４】実施形態６に係る空気調和装置の構成図である。
【図１５】実施形態６に係る空気線図である。
【図１６】実施形態７に係る空気調和装置の構成図である。
【図１７】実施形態８に係る空気調和装置の構成図である。
【図１８】実施形態８に係る他の空気調和装置の構成図である。
【図１９】実施形態９に係る空気調和装置の構成図である。
【図２０】実施形態１０に係る空気調和装置の構成図である。
【図２１】実施形態１０に係る他の空気調和装置の構成図である。
【符号の説明】
（1） 第１デシカントロータ
（2） 第２デシカントロータ
（3） 顕熱熱交換器（冷却手段）
（4） 加熱器
（5） 吸込側流路
（6） 吹出側流路
（7） 第１空気流路（第１流路）
（8） 第２空気流路（第２流路）
（21） 第１除湿部
（22） 加湿冷却部
（23） 第２除湿部
（24） 再生部
（31） 高温ガス導入部
（35） 熱回収熱交換器
Claims (12)
- 吸込側流路（5）と吹出側流路（6）とを有し、該吸込側流路（5）に吸い込んだ第１の空気を該吹出側流路（6）から吹き出す第１流路（7）と、
第２の空気が流通する第２流路（8）と、
前記吸込側流路（5）と前記吹出側流路（6）とにわたって配置され、前記吸込側流路（5）内に第１の除湿部（21）を有し、前記吹出側流路（6）内に加湿冷却部（22）を有する第１のデシカントロータ（1）と、
前記吸込側流路（5）における前記第１除湿部（21）よりも下流側の位置と前記第２流路（8）とにわたって配置され、前記吸込側流路（5）内に第２の除湿部（23）を有し、前記第２流路（8）内に再生部（24）を有する第２のデシカントロータ（2）と、
前記第１流路（7）における前記第２除湿部（23）の下流側に設けられ、前記第１流路（7）を流れる第１空気を冷却する冷却手段（3）と、
を備えている空気調和装置。 - 請求項１に記載の空気調和装置であって、
第１デシカントロータ（1）と第２デシカントロータ（2）とは材料が異なっており、
高湿度領域における吸湿特性は第１デシカントロータ（1）の方が第２デシカントロータ（2）よりも優れており、
低湿度領域における吸湿特性は第２デシカントロータ（2）の方が第１デシカントロータ（1）よりも優れている空気調和装置。 - 請求項２に記載の空気調和装置であって、
第１デシカントロータ（1）は、シリカゲルを主成分とした無機材料からなり、
第２デシカントロータ（2）は、ゼオライトを主成分とした無機材料からなっている空気調和装置。 - 請求項２に記載の空気調和装置であって、
第１デシカントロータ（1）は、両性イオン交換体である有機高分子材料からなり、
第２デシカントロータ（2）は、ゼオライトを主成分とした無機材料からなっている空気調和装置。 - 請求項２に記載の空気調和装置であって、
第１デシカントロータ（1）は、シリカゲルを主成分とした無機材料からなり、
第２デシカントロータ（2）は、Ａ型シリカゲルを主成分とした無機材料からなっている空気調和装置。 - 請求項２に記載の空気調和装置であって、
第１デシカントロータ（1）は、両性イオン交換体である有機高分子材料からなり、
第２デシカントロータ（2）は、Ａ型シリカゲルを主成分とした無機材料からなっている空気調和装置。 - 請求項１〜６のいずれか一つに記載の空気調和装置であって、
冷却手段は、第２流路における再生部よりも上流側の第２空気と第１流路を流れる第１空気とを熱交換させる熱交換器（3）によって構成されている空気調和装置。 - 請求項１〜７のいずれか一つに記載の空気調和装置であって、
第２流路（8）における再生部（24）の上流側に、第２空気を加熱する加熱手段（4）が設けられている空気調和装置。 - 請求項８に記載の空気調和装置であって、
第２空気を加熱する加熱手段（4）は、固体電解質型燃料電池又はマイクロガスタービンの排熱を利用する加熱手段である空気調和装置。 - 請求項１〜８のいずれか一つに記載の空気調和装置であって、
第２流路（8）における再生部（24）の上流側に、第２空気と混合される高温ガスを導入するガス導入部（31）が設けられている空気調和装置。 - 請求項１０に記載の空気調和装置であって、
ガス導入部（31）には、固体電解質型燃料電池又はマイクロガスタービンの排気が導入される空気調和装置。 - 請求項１〜１１のいずれか一つに記載の空気調和装置であって、
第２流路（8）における再生部（24）の上流側の第２空気と前記再生部（24）の下流側の第２空気とを熱交換させる熱交換器（35）が設けられている空気調和装置。
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