JP2004239541A - デシカント型空調支援ユニット - Google Patents
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Abstract
【課題】比較的簡単な構成の下で室内の空調を効果的に支援する能力をもつコンパクトで単一のユニット構成からなるデシカント型空調装置の提案。
【解決手段】除湿剤を架担させた全熱交換器と顕熱交換器及び熱源を選択できる除湿剤の再生器を具え、冷房、暖房、調湿機能の効果を高めるため電子的制御装置及び冷房効果を高めるための凝縮器と凝縮水も利用できる水蒸発器を付加し、それらの要素を作動させるための送風機、ポンプ、駆動用のモータを含めて単一のユニットになるようケースに収納する。
【選択図】 図１
【解決手段】除湿剤を架担させた全熱交換器と顕熱交換器及び熱源を選択できる除湿剤の再生器を具え、冷房、暖房、調湿機能の効果を高めるため電子的制御装置及び冷房効果を高めるための凝縮器と凝縮水も利用できる水蒸発器を付加し、それらの要素を作動させるための送風機、ポンプ、駆動用のモータを含めて単一のユニットになるようケースに収納する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、除湿機能を有する全熱交換器によって除湿した外気を顕熱熱交換器を通過させて室内空気と熱交換させて室内に供給し、室内からの空気は顕熱交換器と前記全熱交換器を通って外気に放出させることによって、室内の空調負荷を減少させる技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種デシカント型空調装置の基本技術は、各方面で研究され既に公知であり、その応用手段についても多くの公知例が存在する。（例えば、特許文献１，２，３及び実用新案文献１，２参照）
【０００３】
【特許文献１】
特公昭５６−１０５２９号公報（第３頁、第３図）
【特許文献２】
ＵＳ特許第５５０２９７５号公報（第１−２頁、ＦＩＧ．１）
【特許文献３】
特開２００１−２７２０５５号公報（第４頁、第１図）
【実用新案文献１】
実用新案登録公報第２５０６４６６号（第３頁、第１図）
【実用新案文献２】
実用新案公報昭５７−５９８７８（第２頁、第２図）
【０００４】
このような公知の技術においては、空調能力が外気の温度・湿度等の環境条件によって性能が大きく変化すること及び大量の空気処理によって空調効果を得る必要があることのため必然的に装置が複雑且つ大型化し、その用途も工業用、農業用あるいはビルディング全体の空調用にほぼ限られたものであった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、従来のデシカント型空調装置が大げさなものとなり幾多の普及阻害要因を有する点を改良して、例えば住宅や小事務室等の比較的小規模室内の空調について、冷房時は潜熱負荷を減少させ、換気時及び暖房時には換気による熱的負荷を少なくし、室内の湿度制御も可能なユニット型のシステムを提供することによって、通常設置すべき空調機器への熱的負荷を大幅に削減し、空調設備全体のコストの低減と省エネルギーを目指すことを課題としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために請求項１の発明は、除湿剤を架担させて除湿機能を有する全熱交換器に供給された外気はこの部で除湿され、その後冷房時には顕熱交換器を通過して室内から供給される所定の空調温度に保たれた空気と熱交換して冷やされ、更に水蒸発器を経由して低温の空気となって室内に供給することが可能ないわゆるデシカント型の空調システムにおいて、除湿機能を有する全熱交換器の除湿剤の再生には、ガスバーナによる直接あるいは間接的加熱又は他の熱源による加熱が任意に選択できる熱風式等の再生用加熱ユニットを用い、再生時に発生する凝縮水は前記の水蒸発器に供給できるように配管し、全熱交換器、顕熱交換器、水蒸発器、送風機、再生用加熱ユニット、駆動用モータ等の機能要素が単一のユニットになるよう、通気部が室内側と連結できる接続口を具えた外箱ケース内に収納して構成したことを特徴とするデシカント型空調支援ユニットについてのものである。
【０００７】
請求項２の発明は、室内外の空気の温度や湿度等の環境条件に対応して、送風機の風量、再生用加熱の熱量、ローター式熱交換器の回転数及び水蒸発器への外部からの水供給量等を自在に制御し、室内環境が冷房時、換気時及び暖房時において、空調時性能を補完あるいは単独で発揮できるように働く電子的制御装置を有することを特徴とする請求項１に記載のデシカント型空調支援ユニットについてのものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
請求項１の発明によれば、この発明の一実施例を示す図１において、室外からの空気は凝縮器１を通って除湿剤を架担させた多数の小穴を有するハネカム形状ローター式の全熱交換器２に至り、この部において除湿され温度が上昇したのち高温の乾燥空気となって顕熱交換器３に至る。
【０００９】
全熱交換器は通常繊維質の材料を用い除湿剤としてシリカゲル、ゼオライトないし類似の吸湿物質あるいは塩化リチウム等の液状吸湿剤を繊維の中に架担させたハネカムローター状に形成してあるが、その端面を気密的に接触摺動する仕切り板によって室内外の空気が混合しないような構成の下で、駆動モータ４によってゆっくりと回転させている。また、顕熱交換器は除湿剤を用いず比較的熱伝導のよいアルミニウム等の金属材料を用いてハネカムローター又はクロスフロー型式の熱交換器に形成され、ハネカムローターの場合は全熱交換器２と同様気密構成の下でモータ４’によって回転させている。
【００１０】
冷房時には、顕熱交換器３を通過する高温の乾燥空気は、室内からの快適な常温の空気と熱交換して温度が下がり室内に乾燥空気として供給できるが、更に空気の温度を下げるため冷却用の水蒸発器５を通過して送風機６によって室内に供給される。水蒸発器は多孔質の蒸発用材料からなりこの部で水と乾燥空気が接触することによって水の蒸発潜熱にて空気が冷却される仕組みであるが、供給される水はポンプ７により外部からと前記凝縮器１からの凝縮水とを給水弁８を経て適宜選択又は同時に供給できる構成としてある。
【００１１】
室内からの排出空気は仕切り板９によって室内への供給空気と混合しない状態で顕熱交換器３にて熱交換されて温度が高くなり、送風機１０を経て全熱交換器２に至るが、その間除湿剤の再生用加熱ユニット１１により、十分に加熱されて全熱交換器に至りこの部を通過する間に除湿剤の中の水分を蒸発させて室外空気との熱交換により温度が低下した状態で、凝縮器１を経て外部に放出される。
【００１２】
再生用加熱ユニット１１は、図１に示すガスバーナにて顕熱交換器よりの空気を加熱する方式においては、再生加熱量及び温度を除湿剤の再生に適した６０℃ないし１３０℃の間の所定温度に保つためのガス量・空気量制御装置を有し、他の熱源例えば電熱ヒーターによる場合はＯＮ−ＯＦＦ式ないし入力制御による調節装置を有し、除湿剤の再生加熱及び暖房時の空気加熱用に用い得るようにし、それら各熱源による再生用加熱ユニット１１が、全熱交換器２と顕熱交換器３との間に存在する空間に収納出来るようコンパクトに構成してある。
【００１３】
凝縮器１、全熱交換器２、顕熱交換器３、駆動モータ４，４’、水蒸発器５、送風機６、ポンプ７、給水弁８、送風機１０、再生用加熱ユニット１１及びその他の構成要素は外板ケース１２に全て収納できるよう形状寸法及び配置を工夫し、前記の外板ケースには、少なくとも室内側に２カ所室外側に２カ所の給排気口を設け、室内側の給気口及び排気口は接続口１４，１５にて室の壁面の開口に接続できるように構成する。
【００１４】
この発明のデシカント型空調支援ユニットは、室内に設置する空調機の性能補完目的で使用される他、空調の要求する条件によっては単独での使用も可能であるが、そのいずれの場合でも、室内外の環境条件や要求される空調条件によって送風機６，１０の風量、再生加熱の熱量、水供給量、ローター式熱交換器での回転数等を制御する必要があり、請求項２に示すような電子的制御装置１３を設けることも特徴の一つである。
【００１５】
１６は凝縮水の貯水タンクで、冷房運転時はポンプ７によって水蒸発器へ吸引されるため満水状態にはならないが、換気運転時や暖房運転時はポンプを停止させる場合があるため、満水になる可能性があり、その際凝縮水はオーバーフロー管１７を経て室外に放出される。
【００１６】
図中１８は凝縮水を水蒸発器５に送るための輸送管、矢印１９，１９’は室外側から室内への空気の流れ方向を示す矢印、また、２０，２０’は室内側から室外への空気の流れ方向を示す矢印である。なお、２１は全熱交換器２の除湿剤を再生するための熱風の方向を示す矢印である。
【００１７】
【発明の効果】
この発明のデシカント型空調支援ユニットは上記の如く構成したので、デシカント型空調システム単独使用での欠点である室内外の環境条件によって性能が大きく変化する点をカバーすべく、一般の空調システムでの性能補完機能を重視したものであるからコンパクトで安価なユニットを提供できる。勿論設置場所の気象条件や室内環境の要求する空調機能によっては、単独での使用も可能となっている。
【００１８】
さらに、冷房時全熱交換器の再生時に発生する凝縮水を室内への供給空気の冷却用に利用することができる他、再生加熱装置がユニット化されガス、電熱、太陽温水器等の各種熱源や、他のエネルギー消費機器からの廃熱利用も可能となっているため、極めて省エネルギー効果が高い。また、必要機能を十分発揮させるための電子的制御装置を内蔵し、内部の各要素を単一のユニットになるよう外板ケース１２に収納し、室内との空気の連通作業は接続口１４，１５にて簡単に行える等商品性も向上し、従来にない多くの効果をもたらすものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 凝縮器
２ 全熱交換器
３ 顕熱交換器
４，４’ 駆動モータ
５ 水蒸発器
６ 送風機
７ ポンプ
８ 給水弁
９ 仕切り板
１０ 送風機
１１ 再生用加熱ユニット
１２ 外板ケース
１３ 電子的制御装置
１４，１５ 接続口
１６ 貯水タンク
１７ オーバーフロー管
１８ 輸送管
１９，１９’ 空気の流れ方向を示す矢印
２０，２０’ 空気の流れ方向を示す矢印
２１ 熱風の方向を示す矢印
【発明の属する技術分野】
この発明は、除湿機能を有する全熱交換器によって除湿した外気を顕熱熱交換器を通過させて室内空気と熱交換させて室内に供給し、室内からの空気は顕熱交換器と前記全熱交換器を通って外気に放出させることによって、室内の空調負荷を減少させる技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種デシカント型空調装置の基本技術は、各方面で研究され既に公知であり、その応用手段についても多くの公知例が存在する。（例えば、特許文献１，２，３及び実用新案文献１，２参照）
【０００３】
【特許文献１】
特公昭５６−１０５２９号公報（第３頁、第３図）
【特許文献２】
ＵＳ特許第５５０２９７５号公報（第１−２頁、ＦＩＧ．１）
【特許文献３】
特開２００１−２７２０５５号公報（第４頁、第１図）
【実用新案文献１】
実用新案登録公報第２５０６４６６号（第３頁、第１図）
【実用新案文献２】
実用新案公報昭５７−５９８７８（第２頁、第２図）
【０００４】
このような公知の技術においては、空調能力が外気の温度・湿度等の環境条件によって性能が大きく変化すること及び大量の空気処理によって空調効果を得る必要があることのため必然的に装置が複雑且つ大型化し、その用途も工業用、農業用あるいはビルディング全体の空調用にほぼ限られたものであった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、従来のデシカント型空調装置が大げさなものとなり幾多の普及阻害要因を有する点を改良して、例えば住宅や小事務室等の比較的小規模室内の空調について、冷房時は潜熱負荷を減少させ、換気時及び暖房時には換気による熱的負荷を少なくし、室内の湿度制御も可能なユニット型のシステムを提供することによって、通常設置すべき空調機器への熱的負荷を大幅に削減し、空調設備全体のコストの低減と省エネルギーを目指すことを課題としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために請求項１の発明は、除湿剤を架担させて除湿機能を有する全熱交換器に供給された外気はこの部で除湿され、その後冷房時には顕熱交換器を通過して室内から供給される所定の空調温度に保たれた空気と熱交換して冷やされ、更に水蒸発器を経由して低温の空気となって室内に供給することが可能ないわゆるデシカント型の空調システムにおいて、除湿機能を有する全熱交換器の除湿剤の再生には、ガスバーナによる直接あるいは間接的加熱又は他の熱源による加熱が任意に選択できる熱風式等の再生用加熱ユニットを用い、再生時に発生する凝縮水は前記の水蒸発器に供給できるように配管し、全熱交換器、顕熱交換器、水蒸発器、送風機、再生用加熱ユニット、駆動用モータ等の機能要素が単一のユニットになるよう、通気部が室内側と連結できる接続口を具えた外箱ケース内に収納して構成したことを特徴とするデシカント型空調支援ユニットについてのものである。
【０００７】
請求項２の発明は、室内外の空気の温度や湿度等の環境条件に対応して、送風機の風量、再生用加熱の熱量、ローター式熱交換器の回転数及び水蒸発器への外部からの水供給量等を自在に制御し、室内環境が冷房時、換気時及び暖房時において、空調時性能を補完あるいは単独で発揮できるように働く電子的制御装置を有することを特徴とする請求項１に記載のデシカント型空調支援ユニットについてのものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
請求項１の発明によれば、この発明の一実施例を示す図１において、室外からの空気は凝縮器１を通って除湿剤を架担させた多数の小穴を有するハネカム形状ローター式の全熱交換器２に至り、この部において除湿され温度が上昇したのち高温の乾燥空気となって顕熱交換器３に至る。
【０００９】
全熱交換器は通常繊維質の材料を用い除湿剤としてシリカゲル、ゼオライトないし類似の吸湿物質あるいは塩化リチウム等の液状吸湿剤を繊維の中に架担させたハネカムローター状に形成してあるが、その端面を気密的に接触摺動する仕切り板によって室内外の空気が混合しないような構成の下で、駆動モータ４によってゆっくりと回転させている。また、顕熱交換器は除湿剤を用いず比較的熱伝導のよいアルミニウム等の金属材料を用いてハネカムローター又はクロスフロー型式の熱交換器に形成され、ハネカムローターの場合は全熱交換器２と同様気密構成の下でモータ４’によって回転させている。
【００１０】
冷房時には、顕熱交換器３を通過する高温の乾燥空気は、室内からの快適な常温の空気と熱交換して温度が下がり室内に乾燥空気として供給できるが、更に空気の温度を下げるため冷却用の水蒸発器５を通過して送風機６によって室内に供給される。水蒸発器は多孔質の蒸発用材料からなりこの部で水と乾燥空気が接触することによって水の蒸発潜熱にて空気が冷却される仕組みであるが、供給される水はポンプ７により外部からと前記凝縮器１からの凝縮水とを給水弁８を経て適宜選択又は同時に供給できる構成としてある。
【００１１】
室内からの排出空気は仕切り板９によって室内への供給空気と混合しない状態で顕熱交換器３にて熱交換されて温度が高くなり、送風機１０を経て全熱交換器２に至るが、その間除湿剤の再生用加熱ユニット１１により、十分に加熱されて全熱交換器に至りこの部を通過する間に除湿剤の中の水分を蒸発させて室外空気との熱交換により温度が低下した状態で、凝縮器１を経て外部に放出される。
【００１２】
再生用加熱ユニット１１は、図１に示すガスバーナにて顕熱交換器よりの空気を加熱する方式においては、再生加熱量及び温度を除湿剤の再生に適した６０℃ないし１３０℃の間の所定温度に保つためのガス量・空気量制御装置を有し、他の熱源例えば電熱ヒーターによる場合はＯＮ−ＯＦＦ式ないし入力制御による調節装置を有し、除湿剤の再生加熱及び暖房時の空気加熱用に用い得るようにし、それら各熱源による再生用加熱ユニット１１が、全熱交換器２と顕熱交換器３との間に存在する空間に収納出来るようコンパクトに構成してある。
【００１３】
凝縮器１、全熱交換器２、顕熱交換器３、駆動モータ４，４’、水蒸発器５、送風機６、ポンプ７、給水弁８、送風機１０、再生用加熱ユニット１１及びその他の構成要素は外板ケース１２に全て収納できるよう形状寸法及び配置を工夫し、前記の外板ケースには、少なくとも室内側に２カ所室外側に２カ所の給排気口を設け、室内側の給気口及び排気口は接続口１４，１５にて室の壁面の開口に接続できるように構成する。
【００１４】
この発明のデシカント型空調支援ユニットは、室内に設置する空調機の性能補完目的で使用される他、空調の要求する条件によっては単独での使用も可能であるが、そのいずれの場合でも、室内外の環境条件や要求される空調条件によって送風機６，１０の風量、再生加熱の熱量、水供給量、ローター式熱交換器での回転数等を制御する必要があり、請求項２に示すような電子的制御装置１３を設けることも特徴の一つである。
【００１５】
１６は凝縮水の貯水タンクで、冷房運転時はポンプ７によって水蒸発器へ吸引されるため満水状態にはならないが、換気運転時や暖房運転時はポンプを停止させる場合があるため、満水になる可能性があり、その際凝縮水はオーバーフロー管１７を経て室外に放出される。
【００１６】
図中１８は凝縮水を水蒸発器５に送るための輸送管、矢印１９，１９’は室外側から室内への空気の流れ方向を示す矢印、また、２０，２０’は室内側から室外への空気の流れ方向を示す矢印である。なお、２１は全熱交換器２の除湿剤を再生するための熱風の方向を示す矢印である。
【００１７】
【発明の効果】
この発明のデシカント型空調支援ユニットは上記の如く構成したので、デシカント型空調システム単独使用での欠点である室内外の環境条件によって性能が大きく変化する点をカバーすべく、一般の空調システムでの性能補完機能を重視したものであるからコンパクトで安価なユニットを提供できる。勿論設置場所の気象条件や室内環境の要求する空調機能によっては、単独での使用も可能となっている。
【００１８】
さらに、冷房時全熱交換器の再生時に発生する凝縮水を室内への供給空気の冷却用に利用することができる他、再生加熱装置がユニット化されガス、電熱、太陽温水器等の各種熱源や、他のエネルギー消費機器からの廃熱利用も可能となっているため、極めて省エネルギー効果が高い。また、必要機能を十分発揮させるための電子的制御装置を内蔵し、内部の各要素を単一のユニットになるよう外板ケース１２に収納し、室内との空気の連通作業は接続口１４，１５にて簡単に行える等商品性も向上し、従来にない多くの効果をもたらすものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 凝縮器
２ 全熱交換器
３ 顕熱交換器
４，４’ 駆動モータ
５ 水蒸発器
６ 送風機
７ ポンプ
８ 給水弁
９ 仕切り板
１０ 送風機
１１ 再生用加熱ユニット
１２ 外板ケース
１３ 電子的制御装置
１４，１５ 接続口
１６ 貯水タンク
１７ オーバーフロー管
１８ 輸送管
１９，１９’ 空気の流れ方向を示す矢印
２０，２０’ 空気の流れ方向を示す矢印
２１ 熱風の方向を示す矢印
Claims (2)
- 除湿剤を架担させて除湿機能を有する全熱交換器に供給された外気はこの部で除湿され、その後冷房時には顕熱交換器を通過して室内から供給される所定の空調温度に保たれた空気と熱交換して冷やされ、更に水蒸発器を経由して低温の空気となって室内に供給することが可能ないわゆるデシカント型の空調システムにおいて、除湿機能を有する全熱交換器の除湿剤の再生には、ガスバーナによる加熱又は他の熱源による加熱が任意に選択できる再生用加熱ユニットを用い、再生時に発生する凝縮水は前記の水蒸発器に供給できるように配管し、全熱交換器、顕熱交換器、水蒸発器、送風機、再生用加熱ユニット、駆動用モータ等の機能要素が単一のユニットになるよう、通気部が室内側と連結できる接続口を具えた外箱ケース内に収納して構成したことを特徴とするデシカント型空調支援ユニット。
- 室内外の空気の温度や湿度等の環境条件に対応して、送風機の風量、再生用加熱の熱量及び水蒸発器への外部からの水供給量等を自在に制御し、室内環境が冷房時、換気時及び暖房時において、空調時性能を補完あるいは単独で発揮できるように働く電子的制御装置を有することを特徴とする請求項１に記載のデシカント型空調支援ユニット。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003030430A JP2004239541A (ja) | 2003-02-07 | 2003-02-07 | デシカント型空調支援ユニット |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003030430A JP2004239541A (ja) | 2003-02-07 | 2003-02-07 | デシカント型空調支援ユニット |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004239541A true JP2004239541A (ja) | 2004-08-26 |
Family
ID=32957321
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003030430A Pending JP2004239541A (ja) | 2003-02-07 | 2003-02-07 | デシカント型空調支援ユニット |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
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