JP2007255780A - 太陽熱利用のデシカント空調システム - Google Patents

Abstract

【課題】太陽熱による温水を循環し、環境汚染を防止する省力エネルギーのデシカント空調システムを提供すること。
【解決手段】外気を導入して除湿する導入通路を有する導入部２と、外気を温め再生外気として外部に排出する排気通路を有する排気部３とを隔壁４を設けて形成し、前記導入通路側を通過する外気を除湿すると共に排気通路側を通過する外気によって除湿剤を再生する除湿ロータ７を前記導入通路と前記排気通路とに跨がって配置し、前記導入通路側の前記除湿ロータを通過した高温・乾燥した外気を適温、低湿度にする機能を有する多段式間接型気化冷却装置８をこの導入通路に配置して適温・適湿にして室内に供給し、他方、前記排気通路において吸引された外気または室内からの還気を顕熱ロータおよび/または太陽熱によって温められた温水または温風を循環する温熱コイル７を通過させ、この温められた外気が除湿ロータを経由して装置外部に排気されるデシカント空調システム構成である。
【選択図】 図１

Description

本発明は、空調システム等に用いる水の気化熱を利用し、太陽熱を利用した環境汚染の少ないエネルギーの省力化に優れた太陽熱利用のデシカント空調システムに関する。

近年、炭酸ガスの排出量の削減を求められるとともに脱フロンの空調システムが求められ、ボイラー、ガスタービン等の廃熱をエネルギー源とする空調システムにデシカント空調システムがある。このデシカント空調システムは、除湿ロータと顕熱交換ロータの２つのロータを備えている。除湿ロータは回転面に除湿剤を充填し、顕熱交換ロータは伝熱性の良好な材料を組み込んだ回転式の熱交換器である。
太陽熱を利用した空調装置は特開昭５７−１２４６３７号公報（特許文献１）などに記載されるように一般に知られている。しかし、このような空調装置においては太陽熱利用の温水を全熱交換器に循環して、加湿器などを必要としていた。

また、除湿ロータの吸湿剤の再利用のための熱風を得るために温熱コイルが使用されている。しかし加湿冷却による吸収熱量と吸湿剤の再生エネルギーとの割合である成績係数が低い欠点があった。其のため太陽熱装置が大掛かりになっている。しかし、従来の太陽熱利用の場合は、太陽エネルギーの変動が大きく、そのために大きな蓄熱槽を必要とし、更に、定常運転が困難であるためにほとんど利用されていない。特に、除湿空気の冷却が充分でなく、温度が下がっても湿度が上がるという問題があった。
また、デシカント装置の顕熱ロータを使用せず、除湿ロータにおいて除湿され乾燥した外気を室温度までに冷却する装置として脱フロン装置として多段式間接型気化冷却装置が用いられる。
この多段式間接型気化冷却装置の冷却方式としては圧縮器（コンプレッサー）を用いて冷媒ガスを圧縮する方式が一般的である。しかし、コンプレッサーの中を通過する液状冷媒ガスの温度が低ければ低いほど、又は気体状冷媒ガスの圧力が低いほど、コンプレッサーの負荷は減る傾向にある。コンプレッサーを動かす為の動力エネルギーが減少するのが一般的である。しかし、水の場合は空気を冷却するのに湿球温度までしか蒸発（気化）冷却しかできなかった。また使用する水を大量に利用することになり、水資源の問題ともなっている。

また、特開平１１−１３２５００号公報（特許文献２）に示すように、顕熱ロータ使用せずに、間接式気化蒸発器を使用する除湿空調装置が提案されている。この除湿空調装置は、除湿ロータにより、水分を吸収される処理空気（冷却空気）の経路と熱源によって加熱されたのち水分吸着のデシカント装置を通過してデシカント装置の中の水分を着脱して再生する再生空気（除湿乾燥空気）の経路と、処理空気と熱交換して処理空気を冷却する冷却空気の経路を有し、デシカント装置を処理空気と再生空気が交互に流通するようにした除湿空調装置において、処理空気と冷却空気とを熱交換させる熱交換器の冷却空気側の伝熱面に液状の水分を供給して伝熱面を水分で濡らす手段を設けたもので、顕熱ロータを経由した処理空気をプレート式の直交流形熱交換器を使用して、冷却空気側の伝熱面に液状の水分を供給して冷却するものである。このような装置においても顕熱ロータを必要としていた。

特開昭５７−１２４６３７号公報 特開平１１−１３２５００号公報第１頁 特開２００１−９１１０２号公報（図面） 特公平１−２１４１３号公報図面 特許第２７０４２４４号公報図面

例えば、両端に配置した冷媒ジャケット間に多数本の冷媒ガスを供給する供給管を架設し、この供給管の上方から冷却水を散水して冷媒ガスを冷却する多段式間接型気化冷却装置や蒸発式凝縮装置が知られている（特許文献２）。
また、集熱面を有する太陽熱集熱部で加熱された温水による空気を用いて吸着材を脱着乾燥させるとともに乾燥した吸着材に室内空気を通して除湿するソーラシステムが知られている（特許文献５）。この装置は大きな熱交換器を必要とし、この熱交換器によって温められた空気を集熱ボックスに還元するようにし、冷却された空気を室内に供給するものである。

上述した従来の間接型気化冷却装置においては、水を霧状にして伝熱面を水分で濡らす手段（アトマイザー装置）が必要とされ、そのための設備費用がかかるという問題があつた。また冷却水による冷却には充分な温度低下は望めなかった。例えば、日本の夏季では外気温度３３℃、相対湿度６０％とすると、湿球温度は２６．４２℃となるのでこの外気を使用した間接型気化冷却装置では２６．４２℃までしか冷却できなかった。この温度を下げなければコンプレッサーの負荷を更に減少させることができなかった。また、常時霧状の水を噴霧するために、相当量の水を必要とし、ランニングコストか高くなるという問題もあった。
特許文献４の空調装置は、吸湿性電解質を利用して再生用電源と電気的に接続した電極を必要とし、吸湿剤の再生に電力を必要とするものである（特許文献４）。また、特許文献５は室外に大きな熱交換器を必要とするもので、簡易に家庭に設置できるものではなかった。
更に、水を霧状にして伝熱面を水分で濡らす手段（アトマイザー装置）が必要とされ、そのための設備費用がかかるという問題があつた。
また、上記アトマイザー装置により、常時霧状の水を噴霧するために、相当量の水を必要とし、ランニングコストか高くなるという問題もあった。

そこで、この問題を解決する手段として、このデシカント空調装置は、除湿ロータにより、水分を吸収する処理空気（冷却空気）の経路と熱源によって加熱された後、水分吸着のデシカント部を通過してデシカント部の中の水分を着脱して再生する再生空気（除湿乾燥空気）の経路と、デシカント部通過後の処理空気と熱交換して処理空気を冷却する冷却空気の経路を有し、デシカント部において処理空気と再生空気が交互に流通するようにした空調装置において、処理空気と冷却空気とを熱交換させる熱交換器の冷却空気側の伝熱面に液状の水分を供給して伝熱面を水分で濡らす手段を設けたもので、顕熱ロータを経由した処理空気をプレート式の直交流熱交換器を使用して、冷却空気側の伝熱面に液状の水分を供給して冷却するものである。

本発明は、冷却能力に優れ、しかも設備コストやランニングコストが安価な太陽熱の利用によるソーラシステムを利用し、炭酸ガスの発生を抑制したデシカント空調装置を提供するものである。
本発明の課題は、脱フロンの冷却能力に優れ、低温再生が可能なデシカント空調システムを提供することである。

本発明の前記課題を達成するために本発明におけるデシカント空調システムは、外気を導入して除湿する導入通路を有する導入部と、外気を温め再生外気として外部に排出する排気通路を有する排気部とを隔壁を設けて形成し、前記導入通路側を通過する外気を除湿すると共に排気通路側を通過する外気によって除湿剤を再生する除湿ロータを前記導入通路と前記排気通路とに跨がって配置し、前記導入通路側の前記除湿ロータを通過した高温・乾燥した外気を適温、低湿度にする機能を有する多段式間接型気化冷却装置をこの導入通路に配置して適温・適湿にして室内に供給し、他方、前記排気通路において吸引された外気または室内からの還気を顕熱ロータおよび/または太陽熱によって温められた温水または温風を循環する温熱コイルを通過させ、この温められた外気が除湿ロータを経由して装置外部に排気される太陽熱利用のデシカント空調システムである。

また、前記課題は、外気を導入して除湿する導入通路を有する導入部と、外気を温め再生外気として外部に排出する排気通路を有する排気部とを隔壁を設けて形成し、前記導入通路側を通過する外気を除湿すると共に排気通路側を通過する外気によって除湿剤を再生する除湿ロータを前記導入通路と前記排気通路とに跨がって配置し、前記導入通路側の前記除湿ロータを通過した高温・乾燥した外気を適温、低湿度にする機能を有する多段式間接型気化冷却装置をこの導入通路に配置して適温・適湿にして室内に供給し、他方、前記排気通路において吸引された外気または室内からの還気を顕熱ロータおよび/または太陽熱によって温められた温水または温風を循環する温熱コイルを通過させ、この温められた外気が除湿ロータを経由して装置外部に排気されるデシカント空調システムにおいて、前記多段式気化冷却装置が、筐体内に隔壁により互いに隔絶された空気通路を多段に配設し、隣接する空気通路の空気の流れる方向を交互に異なる方向に配列し、一方の空気通路Ａ内には吸水性物質を配置し、他方の空気通路Ｂ内には流入口と排出口を備えた供給管を配置し、この供給管の流入口から冷媒体を流入して排出口から排出し、前記空気通路Ｂに送入した乾燥空気を前記空気通路Ａ内に送入して筐体外に排気し、供給管内の冷媒体を冷却する多段式間接型気化冷却装置を備えたデシカント空調装置によって達成できる。

本発明の前記課題は、外気を導入して除湿する導入通路を有する導入部と、外気を温め外気として外部に排出する排気通路を有する排気部とを隔壁を設けて形成し、前記導入通路側を通過する外気を除湿すると共に排気通路側を通過する再生外気によって除湿剤を再生する除湿ロータを前記導入通路と前記排気通路とに跨がって配置し、前記導入通路側の前記除湿ロータを通過した高温・乾燥した外気を適温、低湿度にする機能を有する直交型熱交換器または多段式間接型熱交換部を配置し、他方、前記排気通路を通過する外気または室内からの還気を太陽熱によって温められた温水または温風を循環する温熱コイルを通過させ、この温められた外気が除湿ロータを経由して装置外部に排気するようにした太陽熱を利用したデシカント空調装置によって達成できる。

本発明の前記課題は、前記多段式間接型気化冷却装置が、隔壁により互いに隔絶された複数の空気通路を平行な層状に形成し、一方の空気通路は乾燥した空気を導入し、冷却して排出する供給通路となし、この空気通路Ｂと直行する方向に形成される隣接する他方の空気通路Ａには水分を吸収し易い吸水性物質が配置され、前記吸水性物質は水槽部の水に浸され、前記空気通路Ａを形成する隔壁には複数の通気孔が形成されている構成である太陽熱利用のデシカント空調システムによって達成できる。

本発明の前記課題は、前記多段式間接型気化冷却装置が前記直交型熱交換器であり、この直交型熱交換器が隔壁により互いに隔絶された複数の空気通路が設けられた熱交換部と、この熱交換部の近傍に配設され水を貯水する水槽部と、からなり、複数の前記空気通路を平行な層状に形成し、一方の空気通路Ｂに乾燥した空気を導入し、冷却して排出する供給通路となし、この空気通路Ｂと直行する方向に形成される隣接する他方の空気通路Ａには水分を吸収し易い吸水性物質が配置され、前記吸水性物質は前記水槽部の水に浸さているものである太陽熱利用のデシカント空調装置によって達成できる。

このように構成されたデシカント空調システムは、太陽熱を利用したソーラなどを利用するのでボイラーなどによる加熱した湯水を使用することがないから環境汚染を防止できる。特に、夜間の電力を利用して貯湯タンクに高温度の湯を貯蔵することによって、雨天にも利用することができる。更に、低温再生デシカントロータを使用するからエネルギー効率が優れている。

このように構成された本発明のデシカント空調システムにおいて、多段式間接型気化冷却装置、直交型熱交換器を備えているので、少ない伝熱面積で飛躍的に大きな冷却能力を発揮することができ、省コストでコンパクトに形成することが可能となる。

以上説明したように、本発明に係わるデシカント空調システムは、隔壁により互いに隔絶された複数の空気通路が設けられた熱交換部と、前記熱交換部の下部に配設され水を貯水する水槽部とから構成され、隣接する一方の空気通路は乾燥した空気の通路となし、隣接する他方の空気通路には水分を吸収し易い吸水性物質が配置され、前記吸水性物質は前記水槽部の水に浸され、前記通路の隔壁には複数の孔が穿孔される構成にしたことにより、冷却に必要な乾燥した高温の空気は、気化する湿気を含んだ空気が直接触れ合うことなく気化現象により顕熱のみが効率良く奪われるのでデシカント空調装置として廉価に製造することができる。脱フロンガスの冷却装置によって充分なる空調効果が得られる。

本発明に係る太陽熱利用のデシカント空調システムの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明に係る太陽熱利用のデシカント空調システムの１つの実施の形態を示す概略説明図である。図２は本発明のデシカント空調システムに使用する太陽熱温水システムの１実施形態の概略説明図、図３は本発明デシカント空調装置に使用する多段式間接型気化冷却装置の１実施の形態を示す斜視図、図４は図３の多段式間接型気化冷却装置の熱交換部の要部説明図である。図５は図４の縦断説明図、図６は本発明デシカント空調装置の第２の実施形態を示す概略説明図。図７は本発明デシカント空調装置の第３の実施形態を示す概略説明図である。

本発明の太陽熱利用のデシカント空調システムについて説明する。
図１に示されるようなデシカント空調システムは、給気送風機６により給気口から導入された外気をフィルタ５を通過させて除湿ロータ７に供給し、この除湿ロータ７にて乾燥し、高温化された空気を多段式間接型気化冷却装置８にて冷却し室内側に給気する。この室内からの還気または再生外気が、フィルタ１２を通過して排気送風機１０によって排気通路３に導入され、温熱コイル１１を経由して除湿ロータ７を通過させ、外部に排気する。
除湿ロータ７に供給される再生外気を加熱する前記温熱コイル１１は太陽熱を利用した温水器による加熱した温水を循環させるものである。この場合、太陽熱によって温められた温風を循環させてもよい。
この温熱コイル１１により加熱された空気を除湿ロータ７に吸引され、除湿剤が再生されるとともに除湿ロータ７を通過する還気（外気）が冷却されて排気送風機１０により排気口より排気される。

図６に示す題２の実施形態のデシカント空調装置は、導入通路側で除湿ロータ７を通過した乾燥した給気を適温、適湿にする顕熱ロータ９を配置し、更に、多段式間接型気化冷却装置８を配置してあり、その他の構成は図１と全く同一である。暖房用コイル１３の熱源は太陽熱温水器より供給されるようになっている。
この場合は、室内からの還気がフィルタ１２を通して排気通路に吸引されて、顕熱ロータ９において冷却され、この外気は温熱コイル１１により加熱され除湿ロータ７を経由し、除湿剤を再生し、排気送風機１０によって排気口より排気される。

本発明に使用する太陽熱エネルギーによって加温する太陽熱温水（温風）器は一般的に屋上や屋根に設置される太陽熱を集める集熱パネル３１を配置したものである。この集熱パネル３１によって加熱された温水を一時貯湯する貯湯タンク３２とこの貯湯タンク３２から温熱コイル（暖房用温熱コイル）に供給される温水の温度が低いときに供給する温水は夜間電力利用温水器３３によって得られる貯湯タンク３４から供給する。この場合は、切換弁３５によって切り換える。この夜間電力利用温水器３３は燃料電池の廃熱を利用することもできる。
このような太陽熱温水器に代えて空気自体を太陽熱で加熱する太陽熱温風発生器を使用して、この温風を直接温熱コイルに循環するようにしてもよい。

例えば、太陽熱温水器として図２に示されるようなものが使用できる。集熱パネル３１は格子状に区画された多数の湯室３６から形成されている。湯室３６の夫々に吸水口及び排水口を設け、個々の吸水口及び排水口を連通して一本の吸水管３７及び排水管３８に連結してある。この集熱パネル３１は集熱するためにセラミック板材で形成され、表面は透明なガラス板などで形成し、保温性能を高めるために内部を真空にして二重にしてある。このような集熱パネル３１を南側に向けて勾配を設けて傾斜させて設置し、下端側に吸水口を設け、上端に排水口を設けて配置すると温められて温水は、上端の排水口から排水管を経由して貯湯タンク３２に集湯され、効率的に温水が得られる。このようにして得られた温水は、デシカント空調装置１の温熱コイル１１に供給される。

また、特開２００６−１０２９７号公報に記載されるような太陽熱収集装置を利用して熱媒体を加熱する。この太陽熱収集装置は、塩化ビニールなどの合成樹脂性層の内面にグラスウール、ロックウールなどの断熱材を使用し、この内面に反射板としてアルミニウムシートなどを張り巡らせたものでも良い。この断熱性箱体の上面に太陽光透過性素材で形成された太陽光透過窓が設けられ、水、空気のような熱媒体が前記箱体の一方方向から導入され、他方から吐出するようにされ、この箱体内に熱伝導率が高い可撓性の線状体または帯状体からなる吸熱部材又は熱伝導率の高い粒状体からなる吸熱部材が箱体内で流通可能な空隙を有して充填されている。この吸熱部材としては、銅、アルミニウム、真鍮が利用できる。

このような太陽温水（温風）器が充分に働かない曇り空のときや、夜間においては、以下のような方法で温水を供給することができる。
例えば、切換弁３５によって切換え、夜間の電力を利用して温水を作り、貯湯タンク３４に保存する。また、太陽温水器の貯湯タンク３２内に補助ヒータを入れて所定の温度に達しないときはヒータにより加温する。他の方法として燃料電池などの廃熱を利用するようにしてもよい。

このような温熱コイル１１によって温められた温風を除湿ロータ７に吹き付けることにより、除湿ロータ７の除湿剤が再生されるとき吸着熱を発生するので温められた空気が排気されることになる。この空気を暖房用に利用することができる（導入部における暖房用コイルに利用できる。）。

本発明のデシカント空調装置に使用する多段式間接型気化冷却装置について説明する。
図３は多段式間接型気化冷却装置の実施例である。
上方に配置した熱交換部２０と熱交換部２０の下部に配設された水槽部２１とから構成されている。熱交換部２０は、アルミ等の金属ケースの内部に熱伝導率の良好なアルミや銅等の金属やプラスチック等から薄く形成された複数の隔壁２２をスタック状に設けたものである。この隔壁２２の一方の側には空気通路Ｂである通路２３が形成されており、他方の側には水分を吸収し易い不織布等の吸水性物質２４が交互に配置され、前記通路２３に直交する空気通路である排気路２５を形成している。そしてこの吸水物質２４は水槽部２１の水に浸されている。

また、熱交換部２０は、図４に示すように、手前側が外気（または還気）の吸入口となっており、除湿ロータ７を通った高温の乾いた空気が吸入される。そして、吸入口の反対側が吐出口となっており、この吐出口から吐出した空気を室内に供給する給気として利用する。この熱交換部２０で温度の下げられた空気が室内に導入されるようになっている。さらに、この熱交換部２０の上面には、排気路を通過する排気が排出する蒸発孔が形成されている。そして、この熱交換部２０の下部には水槽部２１が配置され、これに浸された吸水性物質２４が熱交換部２０に配置し、排気路２５に空気を供給するための供給口が設けられている。

排気送風機１０により排気路に空気を供給する。従って、通路２３を通る高温の乾燥した空気と排気路２５を通る湿気を含んだ空気の方向は、互いに直交する方向となっており、排気路２５を通過する排気によって隔壁２２は冷却され、この隔壁２２に接触して通路２３を通過する高温の乾燥した空気は効率よく冷却されるようになっている。

熱交換部２０の下部に配設された水槽部２１は、水道水等の貯水タンクであり、図示しない給水パイプにより水道水等が供給され、図示しないレベルセンサにより常に水面が一定レベルに保たれるようになっている。この水槽部２１の水に浸された吸水性物質２４は、例えば、フェルト等の不織布から形成されており、水分を吸収し易いので、水槽部２１の水は吸水性物質２４の毛管現象により、常に上部の熱交換部２０に配置した隔壁２２の位置まで上昇し、排気路２５内の吸水性物質２４に達する。

このように構成された多段式間接型気化冷却装置は、通路２３には除湿ロータ７を経由した高温（６５°Ｃ）の乾いた空気（絶対湿度８ｇ／Ｋｇ）が通り、排気路２５には、水分を含んだ空気が通ることとなる。そして排気路２５を通る水分を含んだ湿った空気は、薄い隔壁２２を介して通路２３の高温で乾燥した空気と間接的に接することとなり、水分を含んだ湿った空気は気化現象を起こして水分が蒸発する。この蒸発気化現象により気化熱が奪われることとなる。この気化熱が奪われることにより隔壁２２が冷却され、通路２３を通る高温で乾燥した空気が冷却され、温度（顕熱）が下がるものである。

また、この状態においては、通路２３の乾燥した空気は、排気路２５の湿った空気と直接触れないので、その湿度（潜熱）は下がらずそのままの状態が保たれる。従って、この熱交換部１に吸入された高温で乾燥した空気は、この熱交換部２０の中を通過する段階で顕熱が下がり、一般の空調に必要な２０〜２５°Ｃにすることができる。

さらに、熱交換部２０は冷却効果を高めるために、図５に示すように、通路２３と排気路２５の間の隔壁２２に複数の通気孔２２ａが形成されており、乾燥した空気の一部（２５〜３０％程度）を排気路２５に導入されるようになっている。そのため、通路２３の乾燥した高温の除湿乾燥空気は、直接湿った吸水性物質２４に当たるので、さらに気化現象を促進して冷却効果を高めることが可能となる。また、この状態においても通路２３内の乾燥した空気は、排気路２５の湿った空気と直接触れることはないので、その湿度（潜熱）は下がらずそのままの状態が保たれる。

このように構成されたデシカント空調装置は、水のみを冷媒とする多段式間接型熱交換装置２を備えたことで飛躍的に冷却を向上することができ、このデシカント空調装置は、複雑な機構ユニットを追加する必要がないのでコスト的にも安価となり、熱エネルギーを有効に使用することから熱エネルギーの節約もできる。

熱交換部２０の下部に配設された水槽部２１は、水道水等の貯水タンクであり、給水パイプにより水道水等が供給され、図示しないレベルセンサにより常に水面が一定レベルに保たれるようになっている。この水槽部２１の水に浸された吸水性物質３２４は、例えば、織編物、フェルト、紙材等の不織布から形成されており、水分を吸収し易いので、水槽部２１の水は吸水性物質２４の毛管現象により、常に上部の熱交換部２０に配置した隔壁２２の位置まで上昇し、排気路内の吸水性物質２４に達する。

このように構成された多段式間接型気化冷却装置は、例えば、３５℃の乾いた空気（絶対湿度２０ｇ／Ｋｇ）が通り、除湿ロータを通過した時点で５ｇ／ｋｇ、と減湿されるとすると５５℃になり、室内に供給できないからこの温度を２５℃に下げる必要がある。そのため本発明の多段式間接型気化冷却装置を使用すると絶対湿度を上げることなく、空気の温度を下げることができる。
多段式間接型気化冷却装置では排気路には、水分を含んだ空気が通ることとなる。そして排気路を通る水分を含んだ湿った空気は、薄い隔壁２２を介して空気通路の乾燥した空気は供給管と間接的に接することとなり、水分を含んでいる湿った空気は気化現象を起こして水分が蒸発する。この蒸発気化現象により気化熱が奪われることとなる。この気化熱が奪われることにより隔壁２２が冷却され、通路２３を通る乾燥した空気は冷却され、供給管内の冷却媒体が冷却され、温度（顕熱）が下がるものである。

図１のデシカント空調システムについて説明すると、冷房モードのとき、外気として湿度１４．３％、３０℃、湿度１６ｇ／ｋｇを導入部に吸引して除湿ロータ７を通過して多段式間接型気化冷却装置によって湿度４３％の排気は外部に放出する。

また、この状態においては、空気通路の乾燥した空気は、供給管内を通過し、排気路の湿った空気と直接触れないので、その湿度（潜熱）は下がらずそのままの状態が保たれる。従って、この熱交換部２０に吸入された冷媒は、この熱交換部２０の中を通過する段階で顕熱が下がり、一般の室内の空調に必要な２０〜２５°Ｃにすることができる。

太陽熱を利用して除湿ロータ７の吸湿材を低温度に再生できるので低いエネルギーで可能となる。
給気送風機６により給気口から導入された外気を除湿ロータ７にて乾燥し、高温化された空気を多段式間接型気化冷却装置にて冷却し室内側に給気する。この室内からの還気または外気が、フィルタを通過して導入され、温熱コイル１１を経由して除湿ロータ７を通過させ、排気送風機１０により排気される。上記温熱コイル１１により加熱された空気を除湿ロータ７に供給し、除湿ロータ７で通過する還気を冷却させて排気送風機１０により排気口８より排気される。

図６に示す第２の実施形態のデシカント空調装置は、導入通路側で除湿ロータ７を通過した乾燥した給気を適温、適湿にする顕熱ロータ９を配置し、更に、多段式間接型気化冷却装置を導入通路側のみに配置してあり、その他の構成は図１と全く同一である。
この場合は、室内からの還気がフィルタ１２を通して排気通路に吸引されて、顕熱ロータ９において冷却されて温熱コイル１１により加熱され除湿ロータ７を経由して排気送風機１０によって排気口より排気される。

図７は第３の実施形態を示し、図６の顕熱ロータ９に置き換えて直交型熱交換器４０を配置したデシカント空調装置である。この直交型熱交換器４０は図４、図５に示されるように隔壁により互いに隔絶された複数の空気通路が設けられた熱交換部と、この熱交換部の近傍に配設され水を貯水する水槽部２１と、からなり、複数の前記空気通路を平行な層状に形成し、一方の空気通路は乾燥した空気を導入し、冷却して排出する供給通路となし、この空気通路と直行する方向に形成される隣接する他方の空気通路には水分を吸収し易い吸水性物質が配置され、前記吸水性物質は前記水槽部の水に浸されたものでこの詳細については後述する。この場合、外気を導入し、除湿ロータ７によって高温化された給気は冷却され、多段式間接型気化冷却装置８によって温度が下げられ、適温、適湿の空気を室内に送気することになる。このような多段式間接型気化冷却装置による熱交換によるため電気量やガス消費量を低減することが出来る。

このように構成された多段式間接型気化冷却装置は、通路２３には除湿ロータを経由した高温（６５°Ｃ）の乾いた空気（絶対湿度８ｇ／Ｋｇ）が通り、排気部の通路２５には、水分を含んだ空気が通ることとなる。そして排気路を通る水分を含んだ湿った空気は、薄い隔壁を介して通路２３の高温で乾燥した空気と間接的に接することとなり、水分を含んだ湿った空気は気化現象を起こして水分が蒸発する。この蒸発気化現象により気化熱が奪われることとなる。この気化熱が奪われることにより隔壁が冷却され、通路２３を通る高温で乾燥した空気が冷却され、温度（顕熱）が下がるものである。

また、この状態においては、通路２３の乾燥した空気は、排気路の湿った空気と直接触れないので、その湿度（潜熱）は下がらずそのままの状態が保たれる。従って、この熱交換部に吸入された高温で乾燥した空気は、この熱交換部の中を通過する段階で顕熱が下がり、一般の空調に必要な２０〜２５℃にすることができる。

さらに、熱交換部は冷却効果を高めるために、図５に示すように、通路２３と排気路の間の隔壁２２に複数の通気孔２２ａが形成されており、乾燥した空気の一部（２５〜３０％程度）を排気路２５に導入されるようになっている。そのため、通路２３の乾燥した高温の除湿乾燥空気は、直接湿った吸水性物質２４に当たるので、さらに気化現象を促進して冷却効果を高めることが可能となる。また、この状態においても通路内の乾燥した空気は、排気路の湿った空気と直接触れることはないので、その湿度（潜熱）は下がらずそのままの状態が保たれる。

このように構成されたデシカント空調装置は、水のみを冷媒とする多段式間接型気化冷却装置を備えたことで飛躍的に冷却を向上することができ、このデシカント空調装置は、複雑な機構ユニットを追加する必要がないのでコスト的にも安価となり、熱エネルギーを有効に使用することから熱エネルギーの節約もできる。

本発明のデシカント空調装置に用いられる前述の直交型熱交換器４０について説明する。
図４に示されるような水槽部の上側に配置した熱交換部２０の構成において、隔壁２３によって供給管を形成してあり、この供給管に直交する方向に外気を導入し、反対側に排気する空気通路内に吸水性物質２４を配置してある。

このような直交型熱交換器４０を顕熱ロータの代わりに利用することにより水の気化熱を利用するから廉価なデシカント空調装置を製造することができる。特に、前記多段式間接型気化冷却装置との併用は好ましい。

本発明のデシカント空調装置は、多段式間接型気化冷却装置を一体化してユニットにおいて説明したが、該多段式間接型気化冷却装置を分離して、接続管によって連結して配置し、従来のデシカント空調装置に連結して使用することもできる。例えば、ダクトによって連結して相互に空気を循環するようにして利用することができる。このように多段式間接型気化冷却装置を併設することにより空調コストを低減することができる。

本発明の多段式間接型気化冷却装置を利用した場合、従来のフロンガスを使用した冷却効率は、必要なエネルギーを比較した結果を以下に示す。
家庭用消費電力
冷房時 ３６０Ｗ×１０ｈ／ｄ×９０ｄ／ｙ×１０⁻³＝３２４ＫＷｈ／ｙ
暖房時 ４５０Ｗ×１０ｈ／ｄ×９０ｄ／ｙ×１０⁻³＝４０５ＫＷｈ／ｙ
合計 ７２９ＫＷｈ／ｙ
これに対して本発明のデシカント空調装置を使用したとき
冷房時 ９０Ｗ×１０ｈ／ｄ×９０ｄ／ｙ×１０⁻³＝８１ＫＷｈ／ｙ
暖房時 ９０Ｗ×１０ｈ／ｄ×９０ｄ／ｙ×１０⁻³＝８１ＫＷｈ／ｙ
合計 １６２ＫＷｈ／ｙ
となり 消費電力は２２．２％、すなわち７７．８％の削減になった。

本発明のデシカント空調装置によれば、夏季における冷気を得ることだけではなく、冬場は、外気の導入部２に除湿ロータ７を経由しないバイパスを設けて太陽熱温水器（太陽熱温風器）による温風を利用して暖房用空気を排気するようにすることができる。

このような冬場は外気が乾燥し、東京都内では絶対湿度が３ｇ／ｋｇ程度であるから除湿ロータの必要はなく、除湿ロータを回転させずに、暖房用コイルを通過させることによって温風を得ることができるが、加湿を必要とするので、前記多段式間接型気化冷却装置を利用してある程度の湿度を維持することができる。すなわち、夏場は排気していた湿気を含んだ空気を導入通路２に供給し、低温の供給空気と混合して暖めるとともに湿気を含んだ空気を室内に還元することによって加湿が可能である。

本発明のデシカント空調装置において、除湿ロータ７内の除湿剤の再生に太陽熱利用の温風を通過させることにより、外気中に浮遊するビールスやバクテリアなどの七割以上が死滅することが判明している。また、悪臭源である有機物もフィルタを通過し、吸着剤に吸着されるので室内への吸気から悪臭を排除することができる。

本発明のデシカント空調装置において、除湿ロータ７内の除湿剤として除湿効果の優れる酸化チタンを使用することにより、この酸化チタンに蛍光灯などの光線を照射することにより除湿ロータ７内のハニカム構造によるケミカルランプ作用により、光触媒作用で通過するが域の除菌、脱臭効果を発揮することができる。

本発明に係る太陽熱利用のデシカント空調システムの１つの実施の形態を示す概略説明図である。 本発明のデシカント空調システムに使用する太陽熱温水システムの１実施形態の概略説明図である。 本発明デシカント空調装置に使用する多段式間接型気化冷却装置の１実施の形態を示す斜視図である。 図３の多段式間接型気化冷却装置の熱交換部の要部説明図である。 図４の縦断説明図である。 本発明デシカント空調装置の第２の実施形態を示す概略説明図である。 本発明デシカント空調装置の第３の実施形態を示す概略説明図である。

符号の説明

１ デシカント空調装置
２ 導入部
３ 排気部
４ 仕切壁
５ フィルタ
６ 給気送風機
７ 除湿ロータ
8 多段式間接型気化冷却装置
９ 顕熱ロータ
１０ 排気送風機
１１ 温熱コイル
１２ フィルタ
１３ 暖房用コイル
２０ 熱交換部
２１ 水槽部
２２ 隔壁
２２ａ 通気孔
２３ 通路
２４ 吸水性物質
２５ 排気路
４０ 直交型熱交換装置

Claims (5)

1. 外気を導入して除湿する導入通路を有する導入部と、外気を温め再生外気として外部に排出する排気通路を有する排気部とを隔壁を設けて形成し、前記導入通路側を通過する外気を除湿すると共に排気通路側を通過する外気によって除湿剤を再生する除湿ロータを前記導入通路と前記排気通路とに跨がって配置し、前記導入通路側の前記除湿ロータを通過した高温・乾燥した外気を適温、低湿度にする機能を有する多段式間接型気化冷却装置をこの導入通路に配置して適温・適湿にして室内に供給し、他方、前記排気通路において吸引された外気または室内からの還気を顕熱ロータおよび/または太陽熱によって温められた温水または温風を循環する温熱コイルを通過させ、この温められた外気が除湿ロータを経由して装置外部に排気されることを特徴とする太陽熱利用のデシカント空調システム。
2. 外気を導入して除湿する導入通路を有する導入部と、外気を温め再生外気として外部に排出する排気通路を有する排気部とを隔壁を設けて形成し、前記導入通路側を通過する外気を除湿すると共に排気通路側を通過する外気によって除湿剤を再生する除湿ロータを前記導入通路と前記排気通路とに跨がって配置し、前記導入通路側の前記除湿ロータを通過した高温・乾燥した外気を適温、低湿度にする機能を有する多段式間接型気化冷却装置をこの導入通路に配置して適温・適湿にして室内に供給し、他方、前記排気通路において吸引された外気または室内からの還気を顕熱ロータおよび/または太陽熱によって温められた温水または温風を循環する温熱コイルを通過させ、この温められた外気が除湿ロータを経由して装置外部に排気されるデシカント空調システムにおいて、
   前記多段式気化冷却装置が、筐体内に隔壁により互いに隔絶された空気通路を多段に配設し、隣接する空気通路の空気の流れる方向を交互に異なる方向に配列し、一方の空気通路Ａ内には吸水性物質を配置し、他方の空気通路Ｂ内には流入口と排出口を備えた供給管を配置し、この供給管の流入口から冷媒体を流入して排出口から排出し、前記空気通路Ｂに送入した乾燥空気を前記空気通路Ａ内に送入して筐体外に排気し、供給管内の冷媒体を冷却することを特徴とする太陽熱利用のデシカント空調装置。
3. 外気を導入して除湿する導入通路を有する導入部と、外気を温め外気として外部に排出する排気通路を有する排気部とを隔壁を設けて形成し、前記導入通路側を通過する外気を除湿すると共に排気通路側を通過する再生外気によって除湿剤を再生する除湿ロータを前記導入通路と前記排気通路とに跨がって配置し、前記導入通路側の前記除湿ロータを通過した高温・乾燥した外気を適温、低湿度にする機能を有する直交型熱交換器または多段式間接型熱交換部を配置し、他方、前記排気通路を通過する外気または室内からの還気を太陽熱によって温められた温水または温風を循環する温熱コイルを通過させ、この温められた外気が除湿ロータを経由して装置外部に排気するようにしたことを特徴とするデシカント空調装置。
4. 前記多段式間接型熱交換器が、隔壁により互いに隔絶された複数の空気通路を平行な層状に形成し、一方の空気通路は乾燥した空気を導入し、冷却して排出する供給通路となし、この空気通路Ｂと直行する方向に形成される隣接する他方の空気通路Ａには水分を吸収し易い吸水性物質が配置され、前記吸水性物質は水槽部の水に浸され、前記空気通路Ａを形成する隔壁には複数の通気孔が形成されている構成であることを特徴とする請求項５に記載の太陽熱利用のデシカント空調装置。
5. 前記多段式間接型気化冷却装置が前記直交型熱交換器であり、
   この直交型熱交換器が隔壁により互いに隔絶された複数の空気通路が設けられた熱交換部と、この熱交換部の近傍に配設され水を貯水する水槽部と、からなり、複数の前記空気通路を平行な層状に形成し、一方の空気通路Ｂに乾燥した空気を導入し、冷却して排出する供給通路となし、この空気通路Ｂと直行する方向に形成される隣接する他方の空気通路Ａには水分を吸収し易い吸水性物質が配置され、前記吸水性物質は前記水槽部の水に浸さているものであることを特徴する請求項１または請求項３に記載の太陽熱利用のデシカント空調装置。
   

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