特開 2022-44288 低湿空調機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022044288

(43)【公開日】2022-03-17

(54)【発明の名称】低湿空調機

(51)【国際特許分類】

   F24F 3/147 20060101AFI20220310BHJP

   F24F 6/10 20060101ALI20220310BHJP

【ＦＩ】

F24F3/147

F24F6/10

【審査請求】未請求

【請求項の数】2

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020149841

(22)【出願日】2020-09-07

(71)【出願人】

【識別番号】503021102

【氏名又は名称】五和工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000475

【氏名又は名称】特許業務法人みのり特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】小笠原 稔

【テーマコード（参考）】

3L053

3L055

【Ｆターム（参考）】

3L053BC03

3L053BC09

3L055CA04

(57)【要約】

【課題】室温付近の５０％以下の低湿度空気が容易に、低コストで得られる低湿空調機を提供する。
【解決手段】外気を取り込み室内に供給する給気管路１と、給気管路に設けられたファン２及び熱交換器３と、熱交換器を通ってのびる冷媒循環管路４と、冷媒循環管路に設けられた冷媒冷却源５と、除湿ロータ６と、給気管路における熱交換器の下流側から分岐し、除湿ロータの吸着ゾーン６ａを経て、給気管路に再接続するバイパス管路７と、給気管路とバイパス管路の下流端との接続部に設けられ、接続部の下流側に給気管路及びバイパス管路からそれぞれ供給される空気の混合比を調節する風量混合比制御手段８と、除湿ロータの再生ゾーン６ｂに再生用空気を供給する空気導入管路１１と、空気導入管路に設けられたヒータ１２と、除湿ロータの再生ゾーンから再生用空気を排出する空気排出管路１３と、空気排出管路に設けられたファン１４を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

外気を取り込み室内に給気する給気管路と、
前記給気管路に設けられた第１のファンと、
前記給気管路に設けられた熱交換器と、
前記熱交換器を通ってのび、内部に冷媒が流れる冷媒循環管路と、
前記冷媒循環管路に設けられた冷媒冷却源と、
吸着ゾーンおよび再生ゾーンを有する除湿ロータと、
前記給気管路における前記熱交換器の下流側から分岐し、前記除湿ロータの吸着ゾーンを経て、前記給気管路に再接続するバイパス管路と、
前記給気管路と前記バイパス管路の下流端との接続部に設けられ、前記接続部の下流側に前記給気管路および前記バイパス管路からそれぞれ供給される空気の混合比を調節する風量混合比制御手段と、
前記除湿ロータの再生ゾーンに再生用空気を供給する空気導入管路と、
前記空気導入管路に設けられたヒータと、
前記除湿ロータの再生ゾーンから再生用空気を排出する空気排出管路と、
前記空気排出管路に設けられた第２のファンと、を備えたものであることを特徴とする低湿空調機。

【請求項2】

外気を取り込み室内に供給する給気管路と、
前記給気管路に設けられた第１のファンと、
前記給気管路に設けられた、前記給気管路を流れる空気を冷却するための蒸発器と、
吸着ゾーンおよび再生ゾーンを有する除湿ロータと、
前記給気管路における前記蒸発器の下流側から分岐し、前記除湿ロータの吸着ゾーンを経て、前記給気管路に再接続するバイパス管路と、
前記給気管路と前記バイパス管路の下流側との接続部に設けられ、前記接続部の下流側に前記給気管路および前記バイパス管路からそれぞれ供給される空気の混合比を調節する風量混合比制御手段と、
前記除湿ロータの再生ゾーンに再生用空気を供給する空気導入管路と、
前記空気導入管路に設けられた、前記空気導入管路を流れる空気を加熱するための凝縮器と、
前記除湿ロータの再生ゾーンから再生用空気を排出する空気排出管路と、
前記空気排出管路に設けられた第２のファンと、
前記蒸発器および前記凝縮器間において冷媒を循環させる冷媒循環管路と、
前記冷媒循環管路における、前記蒸発器の下流側であってかつ前記凝縮器の上流側に設けられた冷凍機と、を備えたものであることを特徴とする低湿空調機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、低湿空調機、特に、除湿ロータを備え、室温付近の５０％以下の低湿度空気を供給する低湿空調機に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来のビル、工場および事業所における空調は、主として冷却式除湿によって行われるので、得られる空気の湿度が比較的高く、そのため、快適性に欠ける、結露が発生しやすい等の問題を生じていた。

【0003】

この問題を解決するため、従来技術においては、除湿ロータ（デシカントロータ）を備えた低湿空調機がまた使用されている（例えば、特許文献１、２参照）。

【0004】

従来の低湿空調機においては、給気管路に取り込まれた外気が、冷却器で冷却された後、除湿ロータの吸着ゾーンを経て室内に供給される。

【0005】

除湿ロータは吸着材からなるロータを有し、ロータは、除湿ロータの運転中、連続回転し、吸着ゾーンおよび再生ゾーンを順次何回も通過する。

【0006】

吸着ゾーンにおいて、ロータが給気管路から流入した低温高湿度空気中の水分を吸着する一方、低温高湿度空気は、ロータによって吸着除湿される際に加熱され、高温低湿度空気として吸着ゾーンから下流側に排出される。そして、吸着ゾーンにおいて水分を吸着したロータは、再生ゾーンに移動する。

【0007】

また、再生空気用管路に取り込まれた外気が加熱され、除湿ロータの再生ゾーンに導入され、ロータに含まれた水分を吸収する一方、ロータは、この高温の再生用空気によって再生（乾燥）され、再生ゾーンから吸着ゾーンに移動する。水分を含んだ再生用空気は、再生用空気排出管路を通じて再生ゾーンから外部に排出される。

【0008】

給気管路における除湿ロータ（吸着ゾーン）の下流側には冷却器が設けられ、吸着ゾーンから排出された高温低湿度空気は、この冷却器によって所望の温度（室温程度）まで冷却された後、室内に供給される。

【0009】

すなわち、除湿ロータを備えた従来の低湿空調機においては、外気を冷却後、除湿ロータに通して冷却除湿しても、除湿ロータから排出される乾き空気は、除湿ロータへの導入前よりも高温になるので、除湿ロータの後段に冷却手段を配置し、高温の乾き空気を室温まで冷却する必要があり、そのため、消費エネルギーが増大して、運転コストがかかるという問題があった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0010】

【特許文献1】特開２００８－９６０６９号公報

【特許文献2】特開２０１９－７４２７８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

したがって、本発明の課題は、室温付近の５０％以下の低湿度空気が容易にかつ低コストで得られる低湿空調機を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0012】

上記課題を解決するため、第１の発明によれば、外気を取り込み室内に給気する給気管路と、前記給気管路に設けられた第１のファンと、前記給気管路に設けられた熱交換器と、前記熱交換器を通ってのび、内部に冷媒が流れる冷媒循環管路と、前記冷媒循環管路に設けられた冷媒冷却源と、吸着ゾーンおよび再生ゾーンを有する除湿ロータと、前記給気管路における前記熱交換器の下流側から分岐し、前記除湿ロータの吸着ゾーンを経て、前記給気管路に再接続するバイパス管路と、前記給気管路と前記バイパス管路の下流端との接続部に設けられ、前記接続部の下流側に前記給気管路および前記バイパス管路からそれぞれ供給される空気の混合比を調節する風量混合比制御手段と、前記除湿ロータの再生ゾーンに再生用空気を供給する空気導入管路と、前記空気導入管路に設けられたヒータと、前記除湿ロータの再生ゾーンから再生用空気を排出する空気排出管路と、前記空気排出管路に設けられた第２のファンと、を備えたものであることを特徴とする低湿空調機が提供される。

【0013】

上記課題を解決するため、また、第２の発明によれば、外気を取り込み室内に供給する給気管路と、前記給気管路に設けられた第１のファンと、前記給気管路に設けられた、前記給気管路を流れる空気を冷却するための蒸発器と、吸着ゾーンおよび再生ゾーンを有する除湿ロータと、前記給気管路における前記蒸発器の下流側から分岐し、前記除湿ロータの吸着ゾーンを経て、前記給気管路に再接続するバイパス管路と、前記給気管路と前記バイパス管路の下流側との接続部に設けられ、前記接続部の下流側に前記給気管路および前記バイパス管路からそれぞれ供給される空気の混合比を調節する風量混合比制御手段と、前記除湿ロータの再生ゾーンに再生用空気を供給する空気導入管路と、前記空気導入管路に設けられた、前記空気導入管路を流れる空気を加熱するための凝縮器と、前記除湿ロータの再生ゾーンから再生用空気を排出する空気排出管路と、前記空気排出管路に設けられた第２のファンと、前記蒸発器および前記凝縮器間において冷媒を循環させる冷媒循環管路と、前記冷媒循環管路における、前記蒸発器の下流側であってかつ前記凝縮器の上流側に設けられた冷凍機と、を備えたものであることを特徴とする低湿空調機が提供される。

【発明の効果】

【0014】

第１および第２の発明によれば、給気管路内に取り込んだ外気を冷却して低温高湿度空気とし、低温高湿度空気の一部をバイパス管路に導入する一方、低温高湿度空気の残りはそのまま給気管路内に流す。そして、バイパス管路に導入した低温高湿度空気を除湿ロータによって除湿（吸着除湿）して高温低湿度空気とし、この高温低湿度空気をバイパス管路から給気管路に供給し、低温高湿度空気と混合し、この混合空気を給気管路を通じて室内に供給する。

【0015】

そして、混合空気の温度制御は、熱交換器による外気冷却時の冷却温度を制御することによって、あるいは、低温高湿度空気と高温低湿度空気の混合比を制御することによって行い、混合空気の湿度制御は、低温高湿度空気と高温低湿度空気の混合比を制御することによって行う。

【0016】

こうして、非常に簡単な構成において、室温付近の５０％以下の低湿度空気を容易にかつ低コストで得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の１実施例による低湿空調機の概略構成を示す図である。

【図2】図１の低湿空調機の風量混合比制御手段の構成例を示す図である。

【図3】本発明の別の実施例による低湿空調機の概略構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、添付図面を参照しつつ、本発明の構成を好ましい実施例に基づいて説明する。
図１は、本発明の１実施例による低湿空調機の概略構成を示す図である。
図１を参照して、本発明の低湿空調機は、外気を取り込み室内に給気する給気管路１と、給気管路に設けられた第１のファン２と、給気管路１に設けられた熱交換器３と、熱交換器３を通ってのび、内部に冷媒が流れる冷媒循環管路４と、冷媒循環管路４に設けられた冷媒冷却源５とを備えている。

【0019】

本発明の低湿空調機は、さらに、吸着ゾーン６ａおよび再生ゾーン６ｂを有する除湿ロータ６と、給気管路１における熱交換器３の下流側から分岐し、除湿ロータ６の吸着ゾーン６ａを経て、給気管路１に再接続するバイパス管路７とを備えている。

【0020】

給気管路１とバイパス管路７の下流端との接続部には、接続部の下流側に給気管路１およびバイパス管路７からそれぞれ供給される空気の混合比を制御する風量混合比制御手段８が設けられている。

【0021】

図２は、風量混合比制御手段８の構成例を示す図である。
風量混合比制御手段８は、例えば、図２（Ａ）に示すように、給気管路１およびバイパス管路７にそれぞれ設けられた風量制御ダンパ９ａおよび風量制御ダンパ９ｂからなっている。

【0022】

あるいは、風量混合比制御手段８は、例えば、図２（Ｂ）に示すように、給気管路１とバイパス管路７の合流点に設けられた旋回軸１０ａと、基端が旋回軸１０ａに固定されて、旋回軸１０ａと一体的に旋回し得るフラップ１０ｂと、管路の外部に配置され、旋回軸１０ａに平行な駆動軸を有するモータ１０ｃと、一端がモータ１０ｃの駆動軸に固定されたアーム１０ｄと、フラップ１０ｂの中間部およびアーム１０ｃの他端を連結するリンク１０ｅとを有する風量制御ダンパ１０からなっている。

【0023】

本発明の低湿空調機は、さらに、除湿ロータ６の再生ゾーン６ｂに再生用空気を供給する空気導入管路１１と、空気導入管路１１に設けられたヒータ１２と、除湿ロータ６の再生ゾーン６ｂから再生用空気を排出する空気排出管路１３と、空気排出管路１３に設けられた第２のファン１４とを備えている。

【0024】

次に、この低湿空調機の動作を説明する。
低湿空調機の運転が開始されると、外気が給気管路１に取り込まれ、熱交換器３を通過する間に冷却され、低温高湿度空気として熱交換器３から下流側に排出される。そして、低温高湿度空気の一部がバイパス管路７に分配され、低温高湿度空気の残りはそのまま給気管路１内を流れる。
バイパス管路７に導入された低温高湿度空気は、除湿ロータ６の吸着ゾーン６ａに流入する。

【0025】

また、除湿ロータ６は吸着材からなるロータを備え、ロータは、除湿ロータ６の運転中、連続回転して吸着ゾーン６ａおよび再生ゾーン６ｂを順次何回も通過する。

【0026】

そして、空気導入管路１１に取り込まれた外気がヒータ１２によって加熱され、除湿ロータ６の再生ゾーン６ｂに導入される。吸着ゾーン６ａで水分を吸着したロータは、再生ゾーン６ｂに移動し、この高温空気（再生用空気）によって再生（乾燥）され、再生ゾーン６ｂから吸着ゾーン６ａに移動する。
再生ゾーン６ｂを通過した水分を含む空気は、空気排出管路１３を通じて外部に排出される。

【0027】

吸着ゾーン６ａにおいて、ロータが、給気管路１から流入した低温高湿度空気中の水分を吸着する一方、低温高湿度空気は、ロータによって吸着除湿される際に加熱され、高温低湿度空気として吸着ゾーン６ａから下流側に排出される。

【0028】

また、給気管路１とバイパス管路７の下流端との接続部において、バイパス管路７から高温低湿度空気が給気管路１に流入し、給気管路１内を流れる低温高湿度空気と混合され、混合空気が給気管路１を通じて室内に供給される。

【0029】

そして、混合空気の温度制御が、熱交換器による外気冷却時の冷却温度を制御することによって、あるいは、低温高湿度空気と高温低湿度空気の混合比を制御することによって行われ、混合空気の湿度制御は、低温高湿度空気と高温低湿度空気の混合比を制御することによって行われる。

【0030】

こうして、本発明によれば、非常に簡単な構成において、室温付近の５０％以下の低湿度空気を容易にかつ低コストで得ることができる。

【0031】

図３は、本発明の別の実施例による低湿空調機の概略構成を示す図である。
図３の実施例は、図１の実施例と、給気管路に取り込んだ外気を冷却する冷却部と、除湿ロータの再生用空気を加熱する加熱部を、ヒートポンプの一部構成で置き換えた点が異なるだけである。
よって、図２中、図１に示したものと同じ構成要素には同一番号を付し、以下ではそれらの詳細な説明を省略する。

【0032】

図２を参照して、この実施例では、図１の実施例の熱交換器３、冷媒循環管路４および冷媒冷却源の代わりに蒸発器１５が設けられ、また、図１の実施例のヒータ１２の代わりに凝縮器１６が設けられる。

【0033】

さらに、蒸発器１５および凝縮器１６間において冷媒を循環させる冷媒循環管路１７が設けられ、冷媒循環管路１７における、蒸発器１５の下流側であってかつ凝縮器１６の上流側に冷凍機１８が設けられる。

【0034】

そして、蒸発器１５、凝縮器１６、冷凍機１８、および冷媒循環管路１７からヒートポンプが構成され、蒸発器１５は、給気管路１に取り込まれた外気を冷却する冷却器として機能する一方、凝縮器１６は、空気導入管路１１に取り込まれた外気を加熱するヒータとして機能する。

【0035】

図３の実施例によれば、ヒートポンプの作用により、冷媒循環管路１７を還流する冷媒を介して、蒸発器１５において給気管路１を流れる外気から吸収された熱が、凝縮器１５において空気導入管路１１を流れる外気に熱交換される。

【0036】

図３の実施例によれば、図１の実施例によって得られる効果に加えて、消費エネルギーがさらに節減できるという効果が得られる。

【符号の説明】

【0037】

１ 給気管路
２ 第１のファン
３ 熱交換器
４ 冷媒循環管路
５ 冷媒冷却源
６ 除湿ロータ
６ａ 吸着ゾーン
６ｂ 再生ゾーン
７ バイパス管路
８ 風量混合比制御手段
９ａ、９ｂ 風量制御ダンパ
１０ 風量制御ダンパ
１０ａ 旋回軸
１０ｂ フラップ
１０ｃ モータ
１０ｄ アーム
１０ｅ リンク
１１ 空気導入管路
１２ ヒータ
１３ 空気排出管路
１４ 第２のファン
１５ 蒸発器
１６ 凝縮器
１７ 冷媒循環管路
１８ 冷凍機

【図1】

【図2】

【図3】