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WO2010100739A1 - 空気調和機 - Google Patents

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Publication number
WO2010100739A1
WO2010100739A1 PCT/JP2009/054163 JP2009054163W WO2010100739A1 WO 2010100739 A1 WO2010100739 A1 WO 2010100739A1 JP 2009054163 W JP2009054163 W JP 2009054163W WO 2010100739 A1 WO2010100739 A1 WO 2010100739A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
air
zone
adsorption
room
passed
Prior art date
Application number
PCT/JP2009/054163
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
浩志 岡野
Original Assignee
株式会社西部技研
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社西部技研 filed Critical 株式会社西部技研
Priority to PCT/JP2009/054163 priority Critical patent/WO2010100739A1/ja
Publication of WO2010100739A1 publication Critical patent/WO2010100739A1/ja

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • B01D53/06—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with moving adsorbents, e.g. rotating beds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/26—Drying gases or vapours
    • B01D53/261—Drying gases or vapours by adsorption
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/81—Solid phase processes
    • B01D53/83—Solid phase processes with moving reactants
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H3/00—Other air-treating devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F3/00—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems
    • F24F3/12—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the treatment of the air otherwise than by heating and cooling
    • F24F3/14—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the treatment of the air otherwise than by heating and cooling by humidification; by dehumidification
    • F24F3/1411—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the treatment of the air otherwise than by heating and cooling by humidification; by dehumidification by absorbing or adsorbing water, e.g. using an hygroscopic desiccant
    • F24F3/1423—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the treatment of the air otherwise than by heating and cooling by humidification; by dehumidification by absorbing or adsorbing water, e.g. using an hygroscopic desiccant with a moving bed of solid desiccants, e.g. a rotary wheel supporting solid desiccants
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/50—Carbon oxides
    • B01D2257/504—Carbon dioxide
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/80—Water
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2259/00—Type of treatment
    • B01D2259/45—Gas separation or purification devices adapted for specific applications
    • B01D2259/4508—Gas separation or purification devices adapted for specific applications for cleaning air in buildings
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
    • Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
    • Y02C20/40—Capture or disposal of greenhouse gases of CO2

Definitions

  • the present invention relates to an air conditioner using a moisture adsorbent or a moisture absorbent such as silica gel or zeolite, and provides an air conditioner that can improve the quality of indoor air without ventilation. is there.
  • Some air conditioners use a refrigerator to lower the humidity and temperature, or produce dry air by using a moisture adsorbent or absorbent.
  • Those using a moisture adsorbent or absorbent have the following advantages compared to those using a refrigerator. First, you can create low dew point air. Next, waste heat from an internal combustion engine or the like can be used for desorption of the moisture adsorbent, and in such a case, the energy saving effect is enhanced.
  • a fully ventilated air conditioner as shown in FIG. 6 is greatly affected by the outside air load.
  • the outside air load is generated when the dehumidifying rotor is regenerated with air at 80 ° C.
  • the indoor required humidity cannot be maintained.
  • the outside air condition is a temperature of 33.5 ° C., an absolute humidity of 19.9 (specific enthalpy of 84.6 kJ / kg), and the room is cooled to 28.0 ° C. and the absolute humidity is 10 g / Kg with a cooling device.
  • the return air (RA) 28.0 ° C. and 10 g / kg (specific enthalpy 53.6 kJ / kg) are returned to the fully ventilated air conditioner and the outside air is taken in
  • the supply air (SA) ) Has a temperature of 31.0 ° C and an absolute humidity of 10.4 g / kg (specific enthalpy of 57.7 kJ / kg). Comparing the specific enthalpy of indoor supply air (SA) and return air (RA), supply air Is larger and has no cooling effect.
  • the indoor air circulation type air conditioner can maintain the room humidity even under high outdoor air load, but it is necessary to provide a separate ventilation device, so there is no merit in terms of energy and equipment cost. It was preventing the spread.
  • patent document 1 The thing disclosed by patent document 1 is related with the air conditioner for vehicles.
  • disappearance of the energy accompanying ventilation is prevented by circulating indoor air, and only the air quantity required in order to prevent the increase in indoor carbon dioxide is ventilated. Is to do.
  • Patent Document 1 since the thing described in Patent Document 1 still needs to be ventilated, there is a problem that there is a loss of energy accompanying this.
  • Patent Document 2 relates to a vehicle air conditioner, which is energy-saving and has improved dehumidifying performance.
  • paragraph 0003 describes the problem of ventilation.
  • paragraph 0004 describes reducing the ventilation of room air.
  • the present invention is intended to provide an air conditioner that can purify indoor air while suppressing energy loss without ventilation.
  • the present invention includes a honeycomb rotor having at least moisture adsorption / absorption and carbon dioxide adsorption / absorption capabilities, and the honeycomb rotor is divided into at least an adsorption zone and a desorption zone. The air was circulated to release the air that passed through the desorption zone.
  • the air conditioner of the present invention is configured as described above, moisture and carbon dioxide generated by a person in the room are adsorbed and absorbed by the honeycomb rotor, desorbed in the desorption zone, and released to the outside air.
  • the indoor air is not ventilated with the outside air, so the oxygen in the indoor air gradually decreases, but the oxygen concentration in the air is about 20%, and a slight decrease has no effect on human breathing. It is replenished even when going in and out or in a draft.
  • the concentration of carbon dioxide is said to be 0.1% in the Building Standard Act, and 0.5% by the National Institute of Occupational Safety and Health and the American Industrial Hygienists Conference. Therefore, ventilation of 30m 3 / H per person in the room is required to increase human health. Therefore, if only carbon dioxide can be discharged from the room, the indoor environment can be maintained without ventilation of 30 m 3 / H.
  • the air conditioner of the present invention also carries the moisture adsorbent / absorbent on the honeycomb rotor, it can simultaneously dehumidify the room.
  • the circulation type desiccant air conditioner can keep the room at a low humidity, and in summer, the latent heat load of the air conditioner is reduced. Furthermore, energy-saving high air quality air conditioning that does not require ventilation is possible.
  • VOC organic solvent gas
  • the air conditioner of the present invention is configured as described above, acidic gas such as carbon dioxide generated by a person in the room, SOx generated by a stove or the like or entering from outside air is also adsorbed to the honeycomb rotor at the same time, Desorbed in the desorption zone and released to the outside air.
  • the indoor air is not ventilated with the outside air, so the oxygen in the indoor air gradually decreases.
  • the oxygen concentration in the air is about 20.9% and 18% or more, there is no effect on human breathing. .
  • the concentration of carbon dioxide is said to be 0.1% in the Building Standards Act (0.5% allowed by the National Institute of Occupational Safety and Health and the US Occupational Health Experts Council), Therefore, ventilation of 30m3 / H is required for each person in the room. Therefore, if only carbon dioxide can be discharged from the room, the indoor environment and the necessary oxygen concentration can be maintained if ventilation is performed at least 1 m3 / H, even if ventilation of 30 m3 / H is not performed.
  • the air conditioner of the present invention uses a honeycomb rotor having carbon dioxide and acid gas absorption / desorption action, there is no member to be replaced like an object using a filter, and the operation cost can be reduced. it can.
  • Example 1 of the air conditioner of this invention It is a systematic diagram which shows Example 1 of the air conditioner of this invention. It is a systematic diagram which shows Example 2 of the air conditioner of this invention. It is a systematic diagram which shows Example 3 of the air conditioner of this invention. It is a systematic diagram which shows Example 4 of the air conditioner of this invention. It is a systematic diagram which shows Example 5 of the air conditioner of this invention. It is a systematic diagram which shows the conventional air conditioner.
  • the invention according to claim 1 of the present invention includes a honeycomb rotor having at least a moisture adsorption / absorption function and a carbon dioxide adsorption / absorption function, and the honeycomb rotor is divided into at least an adsorption zone and a desorption zone. Since the air that passed through the adsorption zone is returned to the room again and the air that passed through the desorption zone is released to the outside air, carbon dioxide in the room air is released to the outside along with moisture. Has the effect of being able to
  • a honeycomb rotor which is a corrugated (corrugated) processed non-combustible sheet such as ceramic fiber paper, and is made into an inorganic moisture adsorbent such as silica gel or hydrophilic zeolite, or an ion exchange resin.
  • a polymeric moisture absorbent such as a polymeric water absorbent or a moisture absorbent such as lithium chloride.
  • the honeycomb rotor 1 has a carbon dioxide adsorbent such as potassium carbonate (potassium bicarbonate), sodium carbonate (sodium bicarbonate), triethanol amine, monoethanol amine, hydrotalcite, solid amine, ion exchange resin, or the like. An absorbent is supported.
  • a carbon dioxide adsorbent such as potassium carbonate (potassium bicarbonate), sodium carbonate (sodium bicarbonate), triethanol amine, monoethanol amine, hydrotalcite, solid amine, ion exchange resin, or the like.
  • An absorbent is supported.
  • the adsorbent may be pulverized and dispersed in an inorganic binder or an organic binder, and the honeycomb body may be immersed therein.
  • an absorbent it can be easily supported by impregnating it in an aqueous solution.
  • the honeycomb rotor 1 is not formed by supporting a moisture adsorbent such as silica gel on the honeycomb body, but by forming a honeycomb body with the silica gel itself or molding a sheet-like ion exchange resin or the like into a honeycomb shape. Also good.
  • activated carbon and hydrophobic zeolite may be supported on the honeycomb rotor 1.
  • the honeycomb rotor also has a function of adsorbing indoor odors and VOCs.
  • the honeycomb rotor 1 is divided into a desorption zone 2, a purge zone 3, and an adsorption zone 4. Room air is supplied to the purge zone 3 and the adsorption zone 4 by a blower or the like (not shown because it is general).
  • the air that has passed through the purge zone 3 is heated by the heater 5, passes through the desorption zone 2, and is discharged to the outside air.
  • the air that has passed through the adsorption zone 4 is cooled by the cooling means 6 such as an evaporator or a cooling coil and returned to the room again when the temperature is too high due to the heat of adsorption.
  • the outside air introduction port 7 communicates with a pipe that sends air to the purge zone 3 and the adsorption zone 4, and it is necessary to introduce a minimum amount of outside air so that the amount of oxygen is not insufficient even when the outside air is not clean.
  • the outside air inlet 8 is for sending outside air into the room as it is, and is used when the introduction of a minimum amount of outside air is necessary so that the amount of oxygen is not insufficient and the outside air is clean.
  • the air conditioner of the present invention is configured as described above, and its operation will be described below.
  • the indoor air is passed through the adsorption zone 4 and the purge zone 3 while rotating the honeycomb rotor 1.
  • the air passing through the adsorption zone 4 is dried, carbon dioxide is removed, and the air is returned to the room.
  • the heater 5 is energized, and the heated air passes through the desorption zone 2 and desorbs the adsorbed moisture and carbon dioxide, and is released to the outside air.
  • outside air inlet 7 or 8 to introduce outside air. If the outside air is sufficiently clean, outside air is supplied from the outside air inlet 8 into the room. When the outside air is not clean, outside air is introduced from the outside air inlet 7. Then, harmful substances in the outside air are adsorbed by the honeycomb rotor 1 in the adsorption zone 4 and are supplied into the room as clean air. When the outside air is introduced by the draft air, the outside air introduction ports 7 and 8 may not be provided.
  • an oxygen sensor can be provided, and ventilation can be controlled to start ventilation when the oxygen concentration falls below a predetermined value.
  • the temperature rises by passing the room air through the adsorption zone 4, but the air that has passed through the adsorption zone 4 is cooled by the cooling means 6, and dried cold air and It is supplied to the room.
  • the capacity of the cooling means 6 may be small.
  • VOC may be released into the room by bringing new furniture into the room or changing wallpaper.
  • the VOC in the room air is adsorbed by the honeycomb rotor 1, desorbed in the desorption zone 2, and discharged to the outside air.
  • FIG. 2 shows Embodiment 2 of the present invention.
  • the same reference numerals are assigned to the same constituent members as those in the first embodiment.
  • the honeycomb rotor 1 has a moisture adsorption action and a carbon dioxide adsorption action as in the first embodiment.
  • the honeycomb rotor 1 is divided into a desorption zone 2 and an adsorption zone 4.
  • the heater 5 heats the air sent to the desorption zone 2.
  • the sensible heat rotor 9 is divided into a heat radiation zone 10 and a heat absorption zone 11.
  • the room 12 is provided with an exhaust port 13 and an intake port 14.
  • the second embodiment of the present invention is configured as described above, and its operation will be described below.
  • the humidity and the carbon dioxide concentration increase.
  • the air in the room 12 passes through the exhaust port 13 and the adsorption zone 4 of the honeycomb rotor 1. At this time, moisture and carbon dioxide in the room air are adsorbed by the honeycomb rotor 1 and become dry air. The temperature of the dry air is increased by the heat of adsorption. The dry air enters the heat absorption zone 11 of the sensible heat rotor 9, decreases in temperature, passes through the air inlet 14, and is returned to the room 12.
  • the outside air OA passes through the heat dissipation zone 10 of the sensible heat rotor 9, the temperature rises, and the heater 5 further raises the temperature.
  • the outside air whose temperature has risen passes through the desorption zone 2 of the honeycomb rotor 1, moisture and carbon dioxide adsorbed on the honeycomb rotor 1 are desorbed and released to the outside air. As described above, moisture and carbon dioxide in the room 12 are released to the atmosphere.
  • Example 2 the heat of the heater 5 and the heat of adsorption are not brought into the room 12 and the sensible heat load of the air conditioning equipment is small in summer.
  • Example 3 shown in FIG. 3 is a honeycomb rotor 1 in which a dehumidification rotor and a carbon dioxide adsorption rotor are combined.
  • the honeycomb rotor 1 is configured by combining a front rotor 13 on the adsorption upstream side and a rear rotor 14 on the adsorption downstream side.
  • the carbon dioxide adsorption rotor When a substance having a chemical adsorption action is adopted as the carbon dioxide adsorption rotor, it is generally necessary to increase the desorption temperature, and the carbon dioxide adsorption rotor is the rear rotor 14 and the dehumidification rotor is the front rotor 13.
  • the carbon dioxide adsorption rotor When a material having a physical adsorption action such as zeolite or ion exchange resin is employed as the carbon dioxide adsorption rotor, the carbon dioxide adsorption rotor is used as the front rotor 13 and the dehumidification rotor because the carbon dioxide adsorption action is reduced when the air is dry. Is the rear rotor 13.
  • a material having a physical adsorption action such as zeolite or ion exchange resin
  • the heater 5 is the same as that in the first and second embodiments.
  • the sensible heat rotor 9 is the same as that of the second embodiment.
  • the thing of Example 3 is comprised as mentioned above, and since the honeycomb rotor 1 couple
  • FIG. 1 the honeycomb rotor 1 couple
  • a front rotor 13 on the adsorption upstream side has three rotors: a front rotor 13 on the adsorption upstream side, a rear rotor 14 on the adsorption downstream side, and a sensible heat exchange rotor 9. And it has two heaters, a desorption heater 5 for the front rotor 13 and a desorption heater 5 'for the rear rotor 14.
  • the fourth embodiment has two heaters, a desorption heater 5 for the front rotor 13 and a desorption heater 5 ′ for the rear rotor 14. 13 and the rear rotor 14 can individually set the desorption temperature.
  • the carbon dioxide adsorption rotor when a substance having a physical adsorption action such as zeolite or ion exchange resin is adopted as the carbon dioxide adsorption rotor, it is preferable to use the carbon dioxide adsorption rotor as the rear rotor 13.
  • the dehumidifying rotor may be the rear rotor 13.
  • Example 4 for example, when the outside air (OA) condition is a temperature of 30 ° C. and an absolute humidity of 18.8 g / kg (specific enthalpy of 78.2 kJ / kg), the room is 25.0 ° C. with a cooling device, Cooled to 50% RH. At this time, if the circulating air conditioner is operated so as to return the return air (RA) at 25.0 ° C. and 9.9 g / kg (specific enthalpy of 51.5 kJ / kg), the supply air (SA) to the room has a temperature of 34.3.
  • RA return air
  • SA specific enthalpy of 51.5 kJ / kg
  • the circulation air conditioner can reduce the load on the cooling device.
  • the honeycomb rotor 1 includes, for example, an inorganic adsorbent such as zeolite and hydrotalcite that adsorb carbon dioxide, an inorganic absorbent such as potassium carbonate (potassium bicarbonate) and sodium carbonate (sodium bicarbonate), and triethanolamine. Further, an organic absorbent such as monoethanolamine or a weakly basic ion exchange resin is supported.
  • an inorganic adsorbent such as zeolite and hydrotalcite that adsorb carbon dioxide
  • an inorganic absorbent such as potassium carbonate (potassium bicarbonate) and sodium carbonate (sodium bicarbonate)
  • triethanolamine such as sodium bicarbonate (sodium bicarbonate)
  • an organic absorbent such as monoethanolamine or a weakly basic ion exchange resin is supported.
  • a honeycomb rotor can be made from the sheet-like ion exchange resin.
  • the honeycomb rotor when weakly basic ion exchange resin and weak acid ion exchange resin are mixed and supported on the honeycomb rotor, acidic gas such as carbon dioxide and alkaline gas such as ammonia can be removed. Furthermore, VOC and odor can be simultaneously removed by mixing VOC adsorbents such as activated carbon, hydrophobic zeolite, and synthetic adsorbents HP20 and SP207 manufactured by Mitsubishi Chemical. Alternatively, the rotor can be manufactured separately without mixing the adsorbent, and can be made by superimposing them together.
  • the honeycomb rotor 1 is divided into a desorption zone 2, a purge zone 3, and an adsorption zone 4. Room air is supplied to the purge zone 3 and the adsorption zone 4 by a blower or the like (not shown because it is general).
  • the air that has passed through the purge zone 3 is heated by the heater 5, passes through the desorption zone 2, and is discharged to the outside air.
  • the air that has passed through the adsorption zone 4 is returned again into the room 12.
  • the outside air introduction port 7 sends outside air into the room as it is, and is used when a minimum amount of outside air is necessary so that the amount of oxygen is not insufficient and the outside air is clean.
  • the air conditioner of the present invention is configured as described above, and its operation will be described below. If there is a person in the room and there is a possibility that the carbon dioxide concentration in the room will increase due to the carbon dioxide in the breath, or if the open carbon stove is used indoors in the winter, the carbon dioxide concentration in the room due to the carbon dioxide in the exhaust It is necessary to ventilate room air, such as when there is a possibility of rising.
  • the indoor air is passed through the adsorption zone 4 and the purge zone 3 while rotating the honeycomb rotor 1.
  • the air that has passed through the adsorption zone 4 is returned to the room again after removing acidic gases such as carbon dioxide, SOx, and NOx.
  • the heater 5 is energized, and the heated air passes through the desorption zone 2 and desorbs carbon dioxide, SOx, NOx and other acidic gases adsorbed and is released to the outside air. In this way, carbon dioxide, SOx, NOx and other acidic gases in the indoor air are released to the outside of the room.
  • the oxygen in the room air is consumed by people in the room, but oxygen is about 20% in the atmosphere, so there is no problem with a little consumption. Further, the discharge of air containing a large amount of carbon dioxide that has passed through the desorption zone 2 results in a negative pressure in the room, and outside air enters from the windows and doors as gap air, or oxygen is supplied by diffusion due to a concentration difference. In other words, an amount of outside air substantially equal to the amount of air discharged from the desorption zone 2 to the outside is supplied as a gap air, and there is almost 20% of oxygen in the air, so there is no shortage of oxygen.
  • the amount of air exhausted from the desorption zone 2 is small compared to the amount of air passing through the adsorption zone 4. Therefore, when the air that has passed through the desorption zone 2 is discharged to the outside through a duct, the energy required for this exhaust is reduced. Less is enough. Moreover, since the diameter of a duct may be small, the installation work of a duct is easy and the installation cost of a duct is low.
  • the ventilation ducts are also large, and the building must be designed with the duct space in mind, but if the air conditioner of the present invention is used, the space will be small. Since the ventilation design is possible, the cost of the building itself can be reduced.
  • Some residential air conditioners have a ventilation function, but the ventilation duct is passed through a construction hole for passing refrigerant piping for the outdoor unit of the air conditioner.
  • the ventilator of the present invention can concentrate and exhaust the carbon dioxide gas, so that effective ventilation operation is possible even with a small air volume.
  • the exhaust of the air conditioner of the present invention has a high carbon dioxide concentration, when the exhaust is led to a plant growth room such as a green house, the growth of the plant is accelerated and the release of carbon dioxide to the environment is reduced. Can be suppressed.
  • ammonia has a low human detection range, and many people feel uncomfortable at a concentration of only a few ppm. In such a case, a lot of air is exchanged to discharge a small amount of material, which is a waste of energy. However, in the present invention, only such an odorous material is discharged, so that a waste of energy is generated. Less is.
  • the honeycomb rotor 1 is the same as that of the first embodiment, and is formed by corrugating (corrugating) a non-combustible sheet such as ceramic fiber paper into a rotor shape.
  • a non-combustible sheet such as ceramic fiber paper into a rotor shape.
  • a honeycomb rotor can be made from the sheet-like ion exchange resin.
  • the honeycomb rotor when weakly basic ion exchange resin and weak acid ion exchange resin are mixed and supported on the honeycomb rotor, acidic gas such as carbon dioxide and alkaline gas such as ammonia can be removed. Furthermore, VOC and odor can be simultaneously removed by mixing VOC adsorbents such as activated carbon, hydrophobic zeolite, and synthetic adsorbents HP20 and SP207 manufactured by Mitsubishi Chemical. Alternatively, the rotor can be manufactured separately without mixing the adsorbent, and can be made by superimposing them together.
  • the honeycomb rotor 1 is divided into a desorption zone 2, a purge zone 3, and an adsorption zone 4. Room air is supplied to the purge zone 3 and the adsorption zone 4 by a blower or the like (not shown because it is general).
  • the air that has passed through the purge zone 3 is heated by the heater 5, passes through the desorption zone 2, and is discharged to the outside air.
  • the air that has passed through the adsorption zone 4 is returned again into the room 6.
  • the outside air inlet 7 is for sending outside air into the room as it is, and is used when the introduction of a minimum amount of outside air is necessary so that the amount of oxygen is not insufficient and the outside air is clean.
  • the air conditioner of Embodiment 6 of the present invention is configured as described above, and the operation thereof will be described below. If there is a person in the room and there is a possibility that the carbon dioxide concentration in the room will increase due to the carbon dioxide in the breath, or if the open carbon stove is used indoors in the winter, the carbon dioxide concentration in the room due to the carbon dioxide in the exhaust It is necessary to ventilate room air, such as when there is a possibility of rising.
  • the indoor air is passed through the adsorption zone 4 and the purge zone 3 while rotating the honeycomb rotor 1.
  • the air that has passed through the adsorption zone 4 is returned to the room again after removing acidic gases such as carbon dioxide, SOx, and NOx.
  • the heater 5 is energized, and the heated air passes through the desorption zone 2 and desorbs carbon dioxide, SOx, NOx and other acidic gases adsorbed and is released to the outside air. In this way, carbon dioxide, SOx, NOx and other acidic gases in the indoor air are released to the outside of the room.
  • the oxygen in the room air is consumed by people in the room, but oxygen is about 20% in the atmosphere, so there is no problem with a little consumption. Further, the discharge of air containing a large amount of carbon dioxide that has passed through the desorption zone 2 results in a negative pressure in the room, and outside air enters from the windows and doors as gap air, or oxygen is supplied by diffusion due to a concentration difference. In other words, an amount of outside air substantially equal to the amount of air discharged from the desorption zone 2 to the outside is supplied as a gap air, and there is almost 20% of oxygen in the air, so there is no shortage of oxygen.
  • the amount of air exhausted from the desorption zone 2 is small compared to the amount of air passing through the adsorption zone 4. Therefore, when the air that has passed through the desorption zone 2 is discharged to the outside through a duct, the energy required for this exhaust is reduced. Less is enough. Moreover, since the diameter of a duct may be small, the installation work of a duct is easy and the installation cost of a duct is low.
  • the ventilation ducts are also large, and the building must be designed with the duct space in mind, but if the air conditioner of the present invention is used, the duct space is small. Because the ventilation design can be done, the cost of the building itself can be reduced.
  • Some residential air conditioners have a ventilation function, but the ventilation duct is passed through a construction hole for passing refrigerant piping for the outdoor unit of the air conditioner.
  • the ventilator of the present invention can concentrate and exhaust the carbon dioxide gas, so that effective ventilation operation is possible even with a small air volume.
  • the exhaust of the air conditioner of Example 6 of the present invention has a high carbon dioxide concentration, when the exhaust is led to a plant growing room such as a plastic house, the growth of the plant is accelerated and the carbon dioxide to the environment is increased. Carbon emission can be suppressed.
  • ammonia has a low human detection range, and many people feel uncomfortable at a concentration of only a few ppm. In such a case, a lot of air is exchanged to discharge a small amount of material, which is a waste of energy. However, in the present invention, only such an odorous material is discharged, so that a waste of energy is generated. Less is.
  • the present invention provides an air conditioner that can release indoor carbon dioxide to the outside without ventilating, and thus can provide an air conditioner that can prevent energy loss associated with ventilation. Further, in this case, carbon dioxide can be discharged together with moisture even though it is a circulation type air conditioner, so there is no need for ventilation, and there is no air conditioning load due to ventilation, so that waste of energy can be eliminated.

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Abstract

本発明は換気に伴うエネルギー消失がなく、エネルギー効率の高い空気調和機を提供しようとするものである。本発明は以上のような課題を解決するため、湿気吸着剤と二酸化炭素吸着剤とを担持したハニカムロータを有し、ハニカムロータを少なくとも吸着ゾーンと脱着ゾーンとに分割し、室内空気を吸着ゾーンに通し、吸着ゾーンを通過した空気を再び室内へ戻すようにし、脱着ゾーンを通過した空気を外気放出するようにしたため、室内空気中の二酸化炭素は湿気と伴に室外へ放出することができ、これによって換気をすることなく室内の二酸化炭素を除去するようにした。

Description

空気調和機
　本発明は、たとえばシリカゲルやゼオライトなどの湿気吸着剤或いは湿気吸収剤を用いた空気調和機に関するもので、特に換気をすることなく室内空気の質を上げることのできる空気調和機を提供するものである。
　空気調和機には冷凍機によって湿度や温度を下げる物、或いは湿気吸着剤や吸収剤を用いることによって乾燥空気をつくるものがある。湿気吸着剤や吸収剤を用いるものは冷凍機による物と比較して次の利点がある。先ず低露点の空気をつくることができる。次に湿気吸着剤の脱着に内燃機関などの廃熱を用いることができ、このような場合には省エネルギー効果が高くなる。
　さらに乾燥空気をつくる場合に高湿空気もつくられるため、この高湿空気を室内に供給することによって加湿を行うことも可能である。上記のように廃熱が利用できる場合は省エネルギー効果が高いのであるが、廃熱が利用できない場合にはエネルギー効率を高めるのが困難であった。
　特に図６に示すような全換気型空気調和機は外気負荷の影響を大きく受け、日本や東南アジア或いはアメリカ合衆国の南東部など高温多湿気候では、例えば８０℃の空気で除湿ロータを再生するとき外気負荷が室内要求湿度に対し９ｇ/ｋｇ-DA以上高くなると室内要求湿度を保てなくなる。
　例えば、図６に示すように外気の条件が温度３３．５℃、絶対湿度１９．９（比エンタルピー８４．６ｋJ/kg）、室内は冷房装置で２８．０℃、絶対湿度１０ｇ／Kgに冷房していると想定する。このとき全換気型空気調和機に室内からの還気（RA）２８．０℃、１０g/kg（比エンタルピー５３．６ｋJ/kg）を戻して外気を取り入れるよう運転すると室内への供給空気（SA）は温度３１.０℃、絶対湿度１０．４g/kg（比エンタルピー５７．７ｋJ/kg）となり、室内への供給空気（SA）と還気（RA）との比エンタルピーを比較すると、供給空気の方が大きくなり冷房効果がない。
　つまり、日本や東南アジア或いはアメリカ合衆国の南東部の高温多湿気候では全換気式空気調和機では冷房装置の負荷を減らすことができないということになる。
　これに対し室内空気循環型空気調和機は高外気負荷時も室内湿度を保てるものの、換気装置は別に設ける必要がありエネルギー的にも設備コスト的にもメリットが出ないためこの種空気調和機の普及を妨げていた。
　また幹線道路沿いや繁華街では外気も清浄とは言えず、住宅街でも光化学スモッグ発生時は換気によって屋外の汚染物質を取り込む可能性があり換気出来ないという問題がある。
　このような状況から室内空気循環と換気の切替を行う空気調和機が建築物の室内空調に用いられたり、近年ではハイブリッド自動車の空調装置として研究がなされたりしている。つまりハイブリッド自動車は全体的なエネルギー効率が高いため、廃熱量が少なく暖房装置から排出される空気の温度が低く、窓の防曇が十分に行われないという問題があった。このような技術として例えば特許文献１及び特許文献２に開示されたものがある。
特開２０００－２８０７２４号公報 特開２００１－４７８４４号公報
　特許文献１に開示されたものは車両用の空調装置に関し、室内空気を循環させることによって換気に伴うエネルギーの消失を防止し、室内の二酸化炭素の増加を防止するのに必要な空気量のみ換気を行うようにしたものである。
　しかし特許文献１に記載のものは、依然として換気を行う必要があるため、これに伴うエネルギーの消失があるという問題がある。
　さらに特許文献２に開示されたものは車両用の空調装置に関し、省エネルギーで除湿性能を向上させたものである。例えば段落０００３に換気を行うことの問題点が記載されている。このために段落０００４に室内空気の換気量を減らすことが記載されている。
　しかしこのような地域であっても人の呼気によって室内空気中の二酸化炭素濃度が高くなるため清浄空気による空調が必要である。このような場合には人の健康を維持するのに必要な外気を取り入れるための換気を行っており、換気に伴うエネルギーの損失は解消されていないという問題がある。
　本発明は換気を行わずにエネルギーの損失を抑えつつ、室内の空気を浄化することのできる空気調和機を提供しようとするものである。
　本件発明は以上のような課題を解決するため、少なくとも湿気吸着・吸収及び二酸化炭素吸着・吸収能力を有するハニカムロータを備え、このハニカムロータを少なくとも吸着ゾーンと脱着ゾーンとに分け、吸着ゾーンに室内空気を循環して通し、脱着ゾーンを通過した空気を外気放出するようにした。
　本発明の空気調和機は上記の如く構成したので、室内で人が発生する湿気と二酸化炭素はハニカムロータに吸着・吸収され、脱着ゾーンで脱着されて外気へ放出される。ここで室内の空気は外気と換気されないため、室内空気中の酸素が次第に減少して行くが、空気中の酸素濃度は約２０％あり多少の減少は人の呼吸に全く影響がなく、人の出入りや隙間風でも補充される。
　一方、二酸化炭素の濃度は許容値が建築基準法では０．１％、（米国国立職業安全衛生研究所及び米国産業衛生専門家会議による許容値０．５％）と言われ、空気中にわずかに増加するだけで人の健康に影響をもたらすため、在室人員１名あたり３０ｍ３／Ｈの換気が必要とされている。従って、室内から二酸化炭素だけ排出することが出来れば３０ｍ３／Ｈの換気をしなくても室内環境は維持される。
　さらに本発明の空気調和機は、湿気吸着剤・吸収剤もハニカムロータに担持しているため、室内の除湿も同時に行うことができる。特に循環型デシカント空調装置で室内を低い湿度に保つことが出来、夏場は冷房装置の潜熱負荷が軽減される。さらに換気も必要としない省エネルギー高空気質空調が可能になる。
　またハニカムロータに有機溶剤ガス（以下ＶＯＣと書く）の吸着剤も担持することによって室内からＶＯＣや臭気を排出することができ、この場合にはさらに室内環境を向上することができる。
　特に近年、光化学スモッグなどの発生が都市圏で相次ぎ、このような場合には換気を行うことで、室内に光化学スモッグが入って来ることが懸念される。また幹線道路沿いでは自動車の排気ガスが、繁華街では調理排気による臭気が換気によって室内に入ってくる可能性がある。しかし、本発明の空気調和機であれば換気を行わずに、室内空気を浄化することができるため、このような問題はない。
　本発明の空気調和機は上記の如く構成したので、室内で人が発生する二酸化炭素や、ストーブなどで発生したり外気から侵入したりするＳＯｘ、ＮＯｘなど酸性ガスも同時にハニカムロータに吸着され、脱着ゾーンで脱着されて外気へ放出される。ここで室内の空気は外気と換気されないため、室内空気中の酸素が次第に減少して行くが、空気中の酸素濃度は約２０．９％あり１８％以上あれば人の呼吸に全く影響がない。
　一方、二酸化炭素の濃度は許容値が建築基準法では０．１％、（米国国立職業安全衛生研究所及び米国産業衛生専門家会議による許容値０．５％）と言われ、空気中にわずかに増加するだけで人の健康に影響をもたらすため、在室人員１名あたり３０ｍ３／Ｈの換気が必要とされている。従って、室内から二酸化炭素だけ排出することが出来れば３０ｍ３／Ｈの換気をしなくても、最低１ｍ３／Ｈ換気すれば室内環境と必要酸素濃度は維持される。
　さらに本発明の空気調和機は、二酸化炭素および酸性ガスの吸・脱着作用を有するハニカムロータを用いているため、フィルターを用いた物のように交換する部材が無く、運転経費も小さくすることができる。
　特に近年、光化学スモッグなどの発生が都市圏で相次ぎ、このような場合には換気を行うことで、室内に光化学スモッグが入って来ることが懸念される。また幹線道路沿いでは自動車の排気ガスが、繁華街では調理排気による臭気が換気によって室内に入ってくる可能性がある。しかし、本発明の空気調和機であれば換気量が小さいためにこのような問題はない。
本発明の空気調和機の実施例１を示す系統図である。 本発明の空気調和機の実施例２を示す系統図である。 本発明の空気調和機の実施例３を示す系統図である。 本発明の空気調和機の実施例４を示す系統図である。 本発明の空気調和機の実施例５を示す系統図である。 従来の空気調和機を示す系統図である。
符号の説明
１　　ハニカムロータ
２　　脱着ゾーン
３　　パージゾーン
４　　吸着ゾーン
５　　ヒータ
６　　冷却手段
７　　外気導入口
８　　外気導入口
９　　顕熱ロータ
１０　放熱ゾーン
１１　吸熱ゾーン
１２　部屋
　本発明の請求項１に記載の発明は、少なくとも湿気吸着又は吸収機能と二酸化炭素吸着又は吸収機能とを併せ持つハニカムロータを有し、ハニカムロータを少なくとも吸着ゾーンと脱着ゾーンとに分割し、室内空気を吸着ゾーンに通し、吸着ゾーンを通過した空気を再び室内へ戻すようにし、脱着ゾーンを通過した空気を外気放出するようにしたため、室内空気中の二酸化炭素は湿気と伴に室外へ放出することができるという作用を有する。
　以下本発明の空気調和機の実施例について図に沿って詳細に説明する。1はハニカムロータであり、セラミック繊維紙などの不燃性のシートをコルゲート（波付け）加工しロータ状にしたもので、それに例えばシリカゲルや親水性ゼオライト等の無機系湿気吸着剤、或いはイオン交換樹脂や高分子吸水剤などの高分子系湿気吸着剤又は塩化リチウム等の吸湿剤が担持されている。
　またハニカムロータ１には、炭酸カリウム（重炭酸カリウム）、炭酸ナトリウム（重炭酸ナトリウム）、トリエタノール・アミン、モノエタノール・アミン、ハイドロタルサイト、固体アミン、イオン交換樹脂等の二酸化炭素吸着剤或いは吸収剤が担持されている。
　これらの担持を行う方法は上記吸着剤を粉砕し、無機バインダー或いは有機バインダー中に分散し、その中にハニカム体を浸漬するとよい。吸収剤の場合は水溶液にして含浸することで簡単に担持できる。またハニカムロータ１は、シリカゲルなどの湿気吸着剤をハニカム体に担持するのではなく、シリカゲルそのものによってハニカム体を構成したり、シート状イオン交換樹脂などをハニカム状に成型したりして構成してもよい。
　これに加えてハニカムロータ１に、活性炭、疎水性ゼオライトを担持してもよい。この場合にはハニカムロータは室内の臭気やＶＯＣを吸着する機能をも有するようになる。
　ハニカムロータ１は脱着ゾーン２、パージゾーン３、吸着ゾーン４とに分割されている。パージゾーン３および吸着ゾーン４には室内空気がブロアなど（一般的であるので図示せず）で供給される。
　パージゾーン３を通過した空気はヒータ５によって加熱され、脱着ゾーン２を通過して外気へ放出される。吸着ゾーン４を通過した空気は、吸着熱によって温度が上がりすぎる場合にはエバポレータやクーリングコイルなどの冷却手段６によって冷却されて室内に再び返される。
　外気導入口７は、パージゾーン３と吸着ゾーン４とに空気を送る管路と連通しており、外気が清浄でない状態でも酸素量が不足しないよう最小限の外気導入の必要があった場合に用いる。外気導入口８は外気をそのまま室内に送るものであり、酸素量が不足しないよう最小限の外気導入の必要な場合であって外気が清浄な場合に用いる。
　本発明の空気調和機は以上のように構成され、以下その動作について説明する。
　先ず、冬期に結露を防止する場合や室内で洗濯物を乾燥させる場合など、室内空気を乾燥させる必要がある。このような場合にはハニカムロータ１を回転させながら、室内空気を吸着ゾーン４及びパージゾーン３に通す。吸着ゾーン４を通過した空気は乾燥し、二酸化炭素が除去されて室内へ再び戻される。同時にヒータ５に通電し、加熱された空気は脱着ゾーン２を通過して吸着された湿気と二酸化炭素とを脱着して外気へ放出される。
　このようにして室内空気は乾燥し、室内空気中の二酸化炭素は室外へ放出される。そして吸着ゾーン４を通過した空気は、吸着熱によって温度が上昇し、暖房効果も発揮する。
　室内に多人数の人が居て酸素濃度の維持の必要から外気導入が必要である場合には、外気導入口７か８を開けて外気導入を行う。外気が十分に清浄であった場合には、外気導入口８から外気を室内へ供給する。外気が清浄でない場合には、外気導入口７から外気を入れる。すると外気中の有害物質は吸着ゾーン４でハニカムロータ１に吸着され、清浄空気となって室内に供給される。隙間風で外気が導入される場合は、外気導入口７、８は無くてもよい。この目的のために酸素センサを設け、酸素濃度が所定値以下になると換気を開始するよう換気を制御することもできる。
　室内に居る人数がそれほど多くない場合には、人の呼気から排出される二酸化炭素はハニカムロータ１によって十分に吸着され、外気へ放出される。よって外気導入もする必要がなく、換気に伴うエネルギーの損失がなくなる。
　夏期や梅雨時に室内を除湿しようとする場合には、室内空気を吸着ゾーン４に通すことによって温度が上昇するが、吸着ゾーン４を通過した空気は冷却手段６によって冷却され、乾燥した冷たい空気となって室内へ供給される。
　冷却手段６を通過する空気は乾燥しているため、冷却手段６での潜熱負荷（空気中の水分を結露させることによる負荷）がない。よって冷却手段６の能力は小さなものでよい。
　室内に新しい家具を搬入したり、壁紙を張り替えたりすることによって室内にＶＯＣが放出される場合がある。このような場合に、室内空気中のＶＯＣはハニカムロータ１に吸着され、脱着ゾーン２で脱着されて外気へと排出される。
　以上の説明のとおり、換気を行わなくても室内の二酸化炭素やＶＯＣが排出され、換気に伴うエネルギーの消失を防止することができる。また外気中に汚染物質が含まれていても、換気を行わないために問題がない。
　自動車の場合冬期窓の結露を防止するため換気暖房することが望ましい。つまり外気の絶対湿度が低いため外気を加熱することによって室内空気の相対湿度を下げることができる。しかし、換気すると暖房エネルギーの多くが消失する。また梅雨時の結露防止や夏季の冷房除湿空調であっても炭酸ガス濃度を下げるため換気が必要で、冷房エネルギーが消失する。本発明を自動車の空調に適用すれば、車室内を空調・除湿しながら炭酸ガスを排出することが出来るので換気が不要で、暖房・冷房エネルギーを消失（ロス）することなく結露防止と、炭酸ガス濃度低減の目的を達することが出来る。
　図２は本発明の実施２を示す。ここで実施１と同じ構成部材については、同じ引用番号を付与する。
　ハニカムロータ１は、実施１と同様、湿気の吸着作用と二酸化炭素の吸着作用を有する。このハニカムロータ１は脱着ゾーン２と吸着ゾーン４とに分割されている。ヒータ５は、脱着ゾーン２へ送られる空気を加熱するものである。
　顕熱ロータ９は、放熱ゾーン１０と吸熱ゾーン１１とに分割されている。部屋１２は排気口１３と吸気口１４とが設けられている。
　本発明の実施２のものは、上記説明のとおり構成され、以下その動作を説明する。部屋１２の中に多数の人が長時間いると、湿度及び二酸化炭素濃度が上昇する。
　ここではハニカムロータ１及び顕熱ロータ９を回転させながら、ヒータ２温水を通す。
　室内１２の空気は排気口１３とハニカムロータ１の吸着ゾーン４を通過する。このとき室内空気の湿気及び二酸化炭素はハニカムロータ１に吸着され、乾燥空気となる。この乾燥空気は吸着熱によって温度が上昇している。乾燥空気は顕熱ロータ９の吸熱ゾーン１１に入り、温度が下がって吸気口１４を通過して、部屋１２に戻される。
　外気ＯＡは顕熱ロータ９の放熱ゾーン１０を通過し、温度が上昇しヒータ５によってさらに温度が上昇する。この温度が上昇した外気はハニカムロータ１の脱着ゾーン２を通過するとき、ハニカムロータ１に吸着された湿気及び二酸化炭素を脱着し、外気へと放出される。以上のようにして、室内１２の湿気及び二酸化炭素は大気へと放出される。
　実施例２のものは、ヒータ５の熱や吸着熱の部屋１２内への持込が少なく、夏季には空調設備の顕熱負荷が少ない。
　図３に示される実施例３は、ハニカムロータ１として除湿ロータと二酸化炭素吸着ロータを結合したものである。ハニカムロータ１は吸着上流側の前ロータ１３と、吸着下流側の後ロータ１４が結合されて構成されている。
　二酸化炭素吸着ロータとして化学吸着作用を有する物を採用した場合、一般に脱着温度を高くする必要があり、二酸化炭素吸着ロータを後ロータ１４とし除湿ロータを前ロータ１３とする。
　二酸化炭素吸着ロータとしてゼオライトやイオン交換樹脂などの物理吸着作用を有する物を採用した場合、空気が乾燥していると二酸化炭素の吸着作用が低下するため二酸化炭素吸着ロータを前ロータ１３とし除湿ロータを後ロータ１３とする。
　ヒータ５は、上記の実施例１及び実施例２のものと同じである。顕熱ロータ９は、上記実施例２のものと同じである。実施例３のものは以上のように構成され、ハニカムロータ１が除湿ロータと二酸化炭素吸着ロータを結合したものであるため、実施例２のものと比較して除湿能力が高くなる。
　図４に示される実施例４は、吸着上流側の前ロータ１３、吸着下流側の後ロータ１４と顕熱交換ロータ９の３つのロータを有している。そして前ロータ１３用の脱着ヒータ５と、後ロータ１４用の脱着ヒータ５'の２つのヒータを有している。
　この実施例４のものは上記実施例３のものと比較して、前ロータ１３用の脱着ヒータ５と、後ロータ１４用の脱着ヒータ５'の２つのヒータを有しているため、前ロータ１３と後ロータ１４とで脱着温度を個々に設定できる。
　二酸化炭素吸着ロータとしてゼオライトやイオン交換樹脂などの物理吸着作用を有する物を採用した場合、二酸化炭素吸着ロータを後ロータ１３とする方が好ましいことは上記の実施例３で説明したとおりであるが、供給空気の露点を下げたい場合に除湿ロータの再生温度を高くする必要があり、この場合には除湿ロータを後ロータ１３とするとよい。
　この実施例４のものは、　例えば、外気(OA)の条件が温度３０℃、絶対湿度１８．８g/ｋg（比エンタルピー７８．２ｋJ/kg）の時に、室内は冷房装置で２５．０℃、５０％RHに冷房している。このとき循環型空気調和機に還気（RA）２５．０℃、９．９g/kg（比エンタルピー５１．５ｋJ/kg）を戻すよう運転すると室内への供給空気（SA）は温度３４.３℃、絶対湿度４．６g/kg（比エンタルピー４６．２ｋJ/kg）となり、室内への供給空気（SA）と還気（RA）との比エンタルピーを比較すると、供給空気の方が小さくなり冷房効果を発揮する。
　つまり、日本や東南アジア或いはアメリカ合衆国の南東部の高温多湿気候であっても循環式空気調和機では冷房装置の負荷を減らすことができることになる。
　以下、実施例５について図５に沿って詳細に説明する。実施例１～４と同じ構成部材については同じ番号を付与する。ハニカムロータ１には、例えば二酸化炭素を吸着するゼオライト、ハイドロタルサイト等の無機系吸着剤や、炭酸カリウム（重炭酸カリウム）、炭酸ナトリウム（重炭酸ナトリウム）などの無機系吸収剤、トリエタノールアミン、モノエタノールアミンなどの有機系吸収剤、或いは弱塩基性イオン交換樹脂が担持されている。
　弱塩基性イオン交換樹脂の場合は、それ自体をシート状に作ることができ、この場合はシート状のイオン交換樹脂からハニカムロータを作ることができる。
　また弱塩基性イオン交換樹脂と弱酸性イオン交換樹脂を混ぜてハニカムロータに担持すると炭酸ガスなど酸性ガスとアンモニアなどアルカリ性ガスも除去できる。さらに活性炭、疎水性ゼオライト、三菱化学製合成吸着剤HP20、SP207などのＶＯＣ吸着剤を混ぜることでＶＯＣや臭気も同時に除去することが出来る。または前記吸着剤を混ぜずに別々にロータを製作し、重ね合わせて一体化する方法でも作ることが出来る。
　ハニカムロータ１は脱着ゾーン２、パージゾーン３、吸着ゾーン４に分割されている。パージゾーン３および吸着ゾーン４には室内空気がブロアなど（一般的であるので図示せず）で供給される。
　パージゾーン３を通過した空気はヒータ５によって加熱され、脱着ゾーン２を通過して外気へ放出される。吸着ゾーン４を通過した空気は、部屋１２内に再び返される。外気導入口７は外気をそのまま室内に送るものであり、酸素量が不足しないよう最小限の外気導の必要な場合であって外気が清浄な場合に用いる。
　本発明の空気調和機は以上のように構成され、以下その動作について説明する。室内に人が居て、呼気中の二酸化炭素によって室内の二酸化炭素濃度が上がる可能性がある場合や、冬期に室内で開放型のストーブを使用して排気中の二酸化炭素によって室内の二酸化炭素濃度が上昇する可能性がある場合など、室内空気を換気させる必要がある。
　このような場合にはハニカムロータ１を回転させながら、室内空気を吸着ゾーン４及びパージゾーン３に通す。吸着ゾーン４を通過した空気は二酸化炭素や、ＳＯｘ、ＮＯｘなど酸性ガスが除去されて室内へ再び戻される。
　同時にヒータ５に通電し、加熱された空気は脱着ゾーン２を通過して吸着された二酸化炭素や、ＳＯｘ、ＮＯｘなど酸性ガスを脱着して外気へ放出される。このようにして室内空気中の二酸化炭素や、ＳＯｘ、ＮＯｘなど酸性ガスは室外へ放出される。
　室内に居る人によって室内空気中の酸素が消費されるが、酸素は大気中に約２０％もあり、少々の消費では問題とならない。さらに脱着ゾーン２を通過した二酸化炭素を多く含む空気の排出によって室内は負圧になり、窓やドアから外気が隙間風として侵入し、又は濃度差による拡散によって酸素が供給される。つまり脱着ゾーン２から室外に排出される空気の量とほぼ等しい量の外気が隙間風として供給され、この中にほぼ２０％の酸素があるため酸素量が不足することはない。
　脱着ゾーン２から排出される空気の量は吸着ゾーン４を通過する空気の量と比較して少なく、よって脱着ゾーン２を通過した空気をダクトを通して屋外へ排出する場合、この排気に必要なエネルギーが少なくて済む。また、ダクトの径も小さくてよいため、ダクトの設置工事が容易であるとともにダクトの設置費用が安く済む。
　集中換気空調システムを有する大型事務所ビルなどでは、換気用のダクトも大型となり、ダクトスペースを見込んで建屋を設計しなくてはならないが、本発明の空気調和機を使用すれば、少ないスペースで換気設計が出来るため建屋自体のコストを低減することもできる。
　また住宅用エアコンに換気機能をもたせたものがあるが、換気用ダクトをエアコンの室外機用に冷媒配管などを通すための工事用穴に通すため、その穴の径が小さく十分な換気量が望めなかったが、本発明の換気装置では炭酸ガスを濃縮して排気できるため少ない風量でも効果的な換気運転が可能になる。
　そして本件発明の空気調和機の排気は、二酸化炭素濃度が高くなっているため、排気をグリーンハウスなどの植物の育成室に導くと植物の成長が早くなるとともに、環境への二酸化炭素の放出を抑制できる。
　このように室内のわずか数～数百ｐｐｍの汚染物質を排気するために、多量の空気を室外へ排出するのと比較して、エネルギーの無駄を削減することができる。また二酸化炭素センサーを設けて、二酸化炭素濃度が所定値以上になった時だけ運転するようにすると、さらにエネルギーの無駄を防止できる。
　特にアンモニアは人間の感知域値が低く、わずか数ｐｐｍの濃度で多くの人が不快に感じる。このような場合には、わずかの物質を排出するために多くの空気を入れ替えることになり、エネルギーの無駄となるが、本発明のものでは、そのような臭気物質だけを排出するためエネルギーの無駄が少ない。
　以上の説明のとおり、少ない換気量によって室内の二酸化炭素やＶＯＣが排出され、換気に伴うエネルギーの消失を防止することができる。また外気中に汚染物質が含まれていても、換気量が少ないために問題がない。
　室内で開放式ストーブを使用しながら多人数が居た場合など、極端に室内の二酸化炭素濃度が上昇するような場合には、一時的に外気を取り込むようにする。
　以下本発明の空気調和機の実施例６について図６に沿って詳細に説明する。実施例１と同じ構成部材については同じ番号を付与する。ハニカムロータ１は実施例１と同様のもので、セラミック繊維紙などの不燃性のシートをコルゲート（波付け）加工しロータ状にしたもので、それに例えば二酸化炭素を吸着するゼオライト、ハイドロタルサイト等の無機系吸着剤や、炭酸カリウム（重炭酸カリウム）、炭酸ナトリウム（重炭酸ナトリウム）などの無機系吸収剤、トリエタノールアミン、モノエタノールアミンなどの有機系吸収剤、或いは弱塩基性イオン交換樹脂が担持されている。
　弱塩基性イオン交換樹脂の場合は、それ自体をシート状に作ることができ、この場合はシート状のイオン交換樹脂からハニカムロータを作ることができる。
　また弱塩基性イオン交換樹脂と弱酸性イオン交換樹脂を混ぜてハニカムロータに担持すると炭酸ガスなど酸性ガスとアンモニアなどアルカリ性ガスも除去できる。さらに活性炭、疎水性ゼオライト、三菱化学製合成吸着剤HP20、SP207などのＶＯＣ吸着剤を混ぜることでＶＯＣや臭気も同時に除去することが出来る。または前記吸着剤を混ぜずに別々にロータを製作し、重ね合わせて一体化する方法でも作ることが出来る。
　ハニカムロータ１は脱着ゾーン２、パージゾーン３、吸着ゾーン４に分割されている。パージゾーン３および吸着ゾーン４には室内空気がブロアなど（一般的であるので図示せず）で供給される。
　パージゾーン３を通過した空気はヒータ５によって加熱され、脱着ゾーン２を通過して外気へ放出される。吸着ゾーン４を通過した空気は、部屋６内に再び返される。外気導入口７は外気をそのまま室内に送るものであり、酸素量が不足しないよう最小限の外気導入が必要な場合であって外気が清浄な場合に用いる。
　本発明の実施例６の空気調和機は以上のように構成され、以下その動作について説明する。室内に人が居て、呼気中の二酸化炭素によって室内の二酸化炭素濃度が上がる可能性がある場合や、冬期に室内で開放型のストーブを使用して排気中の二酸化炭素によって室内の二酸化炭素濃度が上昇する可能性がある場合など、室内空気を換気させる必要がある。
　このような場合にはハニカムロータ１を回転させながら、室内空気を吸着ゾーン４及びパージゾーン３に通す。吸着ゾーン４を通過した空気は二酸化炭素や、ＳＯｘ、ＮＯｘなど酸性ガスが除去されて室内へ再び戻される。
　同時にヒータ５に通電し、加熱された空気は脱着ゾーン２を通過して吸着された二酸化炭素や、ＳＯｘ、ＮＯｘなど酸性ガスを脱着して外気へ放出される。このようにして室内空気中の二酸化炭素や、ＳＯｘ、ＮＯｘなど酸性ガスは室外へ放出される。
　室内に居る人によって室内空気中の酸素が消費されるが、酸素は大気中に約２０％もあり、少々の消費では問題とならない。さらに脱着ゾーン２を通過した二酸化炭素を多く含む空気の排出によって室内は負圧になり、窓やドアから外気が隙間風として侵入し、又は濃度差による拡散によって酸素が供給される。つまり脱着ゾーン２から室外に排出される空気の量とほぼ等しい量の外気が隙間風として供給され、この中にほぼ２０％の酸素があるため酸素量が不足することはない。
　脱着ゾーン２から排出される空気の量は吸着ゾーン４を通過する空気の量と比較して少なく、よって脱着ゾーン２を通過した空気をダクトを通して屋外へ排出する場合、この排気に必要なエネルギーが少なくて済む。また、ダクトの径も小さくてよいため、ダクトの設置工事が容易であるとともにダクトの設置費用が安く済む。
　集中換気空調システムを有する大型事務所ビルなどでは、換気用のダクトも大型となり、ダクトスペースを見込んで建屋を設計しなくてはならないが、本発明の空気調和機を使用すれば、少ないダクトスペースで換気設計が出来るため建屋自体のコストを低減することもできる。
　また住宅用エアコンに換気機能をもたせたものがあるが、換気用ダクトをエアコンの室外機用に冷媒配管などを通すための工事用穴に通すため、その穴の径が小さく十分な換気量が望めなかったが、本発明の換気装置では炭酸ガスを濃縮して排気できるため少ない風量でも効果的な換気運転が可能になる。
　そして本件発明の実施例６の空気調和機の排気は、二酸化炭素濃度が高くなっているため、排気をビニールハウスなどの植物の育成室に導くと植物の成長が早くなるとともに、環境への二酸化炭素の放出を抑制できる。
　このように室内のわずか数～数百ｐｐｍの汚染物質を排気するために、多量の空気を室外へ排出するのと比較して、エネルギーの無駄を削減することができる。また二酸化炭素センサーを設けて、二酸化炭素濃度が所定値以上になった時だけ運転するようにすると、さらにエネルギーの無駄を防止できる。
　特にアンモニアは人間の感知域値が低く、わずか数ｐｐｍの濃度で多くの人が不快に感じる。このような場合には、わずかの物質を排出するために多くの空気を入れ替えることになり、エネルギーの無駄となるが、本発明のものでは、そのような臭気物質だけを排出するためエネルギーの無駄が少ない。
　以上の説明のとおり、少ない換気量によって室内の二酸化炭素やＶＯＣが排出され、換気に伴うエネルギーの消失を防止することができる。また外気中に汚染物質が含まれていても、換気量が少ないために問題がない。
　本発明は、換気を行わなくても室内の二酸化炭素を外気放出可能な空気調和機を提供するものであり、よって換気に伴うエネルギー消失を防止できる空気調和機を提供することができる。又この場合循環式でシカント空調装置でありながら湿気とともに二酸化炭素も排出できるため、換気の必要がなく、換気による空調負荷がなくエネルギーの無駄をなくすことができる。

Claims (10)

  1. 少なくとも湿気吸着又は吸収機能と二酸化炭素吸着又は吸収機能を併せ持つハニカムロータを有し、前記ハニカムロータを少なくとも吸着ゾーンと脱着ゾーンとに分割し、室内空気を前記吸着ゾーンに通し、前記吸着ゾーンを通過した空気を再び室内へ戻すようにし、前記脱着ゾーンを通過した空気を外気放出するようにした空気調和機。
  2. 少なくとも湿気吸着又は吸収機能を有するハニカムロータと二酸化炭素吸着又は吸収機能を有するハニカムロータを有し、前記それぞれのハニカムロータを少なくとも吸着ゾーンと脱着ゾーンとに分割し、室内空気を前記吸着ゾーンにそれぞれ通し、前記吸着ゾーンを通過した空気を再び室内へ戻すようにし、前記それぞれ脱着ゾーンを通過した空気を外気放出するようにした空気調和機。
  3. 換気を行う場合に、外気が清浄でない場合には外気を室内空気と伴に吸着ゾーンへ通すようにした請求項１記載の空気調和機。
  4. 換気を行う場合に、外気が清浄であった場合には外気を直接室内へ供給するようにした請求項１記載の空気調和機。
  5. ハニカムロータにパージゾーンを設け、室内空気を前記パージゾーンに通し、前記パージゾーンを通過した空気を加熱して脱着ゾーンに通し、前記脱着ゾーンを通過した空気を室外へ放出するようにした請求項１記載の空気調和機。
  6. 二酸化炭素等酸性ガスの吸着又は吸収機能を持つハニカムロータを有し、前記ハニカムロータを少なくとも吸着ゾーンと脱着ゾーンとに分割し、室内空気を前記吸着ゾーンに通し、前記吸着ゾーンを通過した空気を再び室内へ戻すようにし、前記脱着ゾーンを通過した空気を外気放出するようにした空気調和機。
  7. 二酸化炭素等酸性ガスの吸着又は吸収機能およびアルカリ性ガスの吸着又は吸収機能と有機溶剤蒸気の吸着機能を持つハニカムロータを有し、前記ハニカムロータを少なくとも吸着ゾーンと脱着ゾーンとに分割し、室内空気を前記吸着ゾーンに通し、前記吸着ゾーンを通過した空気を再び室内へ戻すようにし、前記脱着ゾーンを通過した空気を外気放出するようにした空気調和機。
  8. 二酸化炭素等酸性ガスの吸着又は吸収機能を有するハニカムロータとアルカリ性ガスの吸着又は吸収機能を有するハニカムロータと有機溶剤蒸気吸着機能を有するロータを組み合わせたロータを有する請求項７記載の空気調和機。
  9. 換気を行う場合に、外気が清浄でない場合には外気を室内空気と伴に吸着ゾーンへ通すようにし、外気が清浄であった場合には外気を直接室内へ供給するようにした請求項６記載の空気調和機。
  10. ハニカムロータにパージゾーンを設け、室内空気を前記パージゾーンに通し、前記パージゾーンを通過した空気を加熱して脱着ゾーンに通し、前記脱着ゾーンを通過した空気を室外へ放出するようにした請求項６記載の空気調和機。
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