空気集熱式ソーラー除湿涼房システム
【課題】太陽エネルギーで空気を加熱して暖房が得られる空気集熱式ソーラーシステムで、夏季等高温時に冷房ができるものであり、しかも、フロンガスを使用しない環境保全に適した冷房であり、かかる冷房設備として暖房のシステム設備を利用するので安価かつ省エネルギー的であり、室内に送る空気として低温中湿となったほど良い涼感が得られる空気を得ることを簡単かつ確実にできる。
【解決手段】第１デシカントモジュール５０、冷却コイル５１、第２デシカントモジュール５２、ファン７を組み込んだデシカント空調機としてのハンドリングボックス５Ａ，５Ｂの２組からなり、再生運転と除湿運転を切り換えるバッチ方式で再生運転と除湿運転を同時に行う。
【解決手段】第１デシカントモジュール５０、冷却コイル５１、第２デシカントモジュール５２、ファン７を組み込んだデシカント空調機としてのハンドリングボックス５Ａ，５Ｂの２組からなり、再生運転と除湿運転を切り換えるバッチ方式で再生運転と除湿運転を同時に行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、屋根面を太陽熱集熱部としその直下で集熱した空気を、屋根裏空間である小屋裏に設置したダンパー、ファンを設けたハンドリングボックスを介して立下りダクトにより床下に送り、蓄熱し、また、室内に吹き出すことにより、太陽エネルギーで空気を加熱して暖房が得られる空気集熱式ソーラーシステムで、除湿涼房機能を加えた空気集熱式ソーラー除湿涼房システムおよびそれに使用するハンドリングボックスおよび空気集熱式ソーラー除湿涼房方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
太陽エネルギーで空気を加熱して暖房が得られる空気集熱式ソーラーシステムで、夏季等高温時に冷房ができるものとして下記特許文献のソーラーシステムハウスがある。その冷房設備は、フロンガスを使用しないので、環境保全に適した快適な冷房であり、さらに、かかる冷房設備として暖房のシステム設備を利用するので安価かつ省エネルギー的なものである。
【特許文献１】特許第２７３１９９３号公報
【特許文献２】特開平６−３１３６３２号公報
【０００３】
図１４についてその内容を説明する。これらは太陽エネルギーで空気を加熱して暖房が得られる空気集熱機構として、屋根板１の直下に屋根勾配を有する空気流路２を形成し、その下面はグラスウール等の断熱材を配した断熱層として構成する。この空気流路２の一端は軒先下面または小屋裏換気のための小屋裏空間に外気取入口３として開口し、他端は断熱材による集熱ボックスとしての棟ダクト４に連通させる。
【０００４】
入口ダンパー６、ファン７及び出口ダンパー８を設けたハンドリングボックス５を第１のハンドリングボックスとして屋根裏空間に設置するとともに、このハンドリングボックス５の入口ダンパー６の流入側を前記棟ダクト４に連通させ、出口ダンパー８の流出側の一方は立下りダクト１０の上端に接続する。立下りダクト１０の下端は蓄熱土間コンクリート１１と床パネル１２との間の空気流通空間１３に開口し、該空気流通空間１３から室内への吹出口１４を設けた。前記屋根板１の頂上部近傍は金属板の上方にガラス板２５を設ける。
【０００５】
前記ハンドリングボックス５の入口ダンパー６の流入側は前記のごとく、棟ダクト４に接続されるが、この入口ダンパー６の流入側は天井等で吸込口２３により室内に開口する循環用ダクト２２にも接続され、該入口ダンパー６はこの棟ダクト４側と循環用ダクト２２側との流路を切り換える流路切り換えダンパーとして構成した。
【０００６】
第２のハンドリングボックスとして、ファン２６を内蔵したハンドリングボックス２７を屋根裏空間に設置する。前記循環用ダクト２２を分岐して第２のハンドリングボックス２７の流入側に接続し、また、外気取入れダクト２８もこの第２のハンドリングボックス２７の流入側に接続し、第２のハンドリングボックス２７内に循環用ダクト２２との接続部と外気取入れダクト２８の接続部の流入量を調整する流入量調整ダンパー２９を設けた。
【０００７】
図中、３０，３１はシリカゲル、ゼオドライト、活性炭などの巨大な表面積を持った、つまり、無数の細孔を有する物質である吸着剤３２を充填した吸着剤充填容器であり、この吸着剤充填容器３０，３１はダクトで流入側相互、流出側相互を接続して並列に接続した。この吸着剤充填容器３０，３１相互の接続中点にはサイクル切り換えダンパー３３，３４を配設するが、これら吸着剤充填容器３０，３１の流入側のサイクル切り換えダンパー３３を配設した合流部には第１のハンドリングボックス５の出口ダンパー８の流出側の他の一方と、第２のハンドリングボックス２７の流出側を該サイクル切り換えダンパー３３で切り換え可能に接続する。
【０００８】
一方、吸着剤充填容器３０，３１の流出側のサイクル切り換えダンパー３４を配設した合流部には吸着剤充填容器３０，３１の流出側と立下りダクト１０の上部とを連結する送気ダクト３５と排気ダクト３６とを該サイクル切り換えダンパー３４で切り換え可能に接続する。
【０００９】
送気ダクト３５の途中に、外気に放熱する放熱コイル３７との冷媒水の循環をポンプ３９で行う冷却コイル３８と散水設備４０とを吸着剤充填容器３０，３１側から見て順次配設した。
【００１０】
前記排気ダクト３６に給湯コイル１５を設け、この給湯コイル１５は図示は省略するが、循環配管で貯湯槽と連結し、該貯湯槽には、追焚き用の補助ボイラーを途中へ設けて、風呂や洗面所、台所へとつながる給湯配管を接続する。
【００１１】
また、第１のハンドリングボックス５内で、入口ダンパー６とファン７との間に補助暖房コイル４１を設け、この補助暖房コイル４１は補助ボイラーに組込む暖房専用ボイラーに接続させる。
【００１２】
次に、使用法について説明する。夏季等高温時に冷房を行う場合には、第１のハンドリングボックス５の入口ダンパー６は該ハンドリングボックス５の流入側を前記棟ダクト４に連通させ、循環用ダクト２２側を閉じる。また、出口ダンパー８は立下りダクト１０側を閉じる。さらに、吸着剤充填容器３０，３１は例えば図示のごとく吸着剤充填容器３１の流入側を第１のハンドリングボックス５に接続し、吸着剤充填容器３０の流入側を第２のハンドリングボックス２７に接続するようにサイクル切り換えダンパー３３を設定し、吸着剤充填容器３１の流出側を排気ダクト３６に接続し、吸着剤充填容器３０の流出側を送気ダクト３５に接続するようにサイクル切り換えダンパー３４を設定する。
【００１３】
このようにして、第２のハンドリングボックス２７に内蔵したファン２６を駆動すれば、室内に開口する循環用ダクト２２からの室内の空気と外気取入れダクト２８からの外気が流入量調整ダンパー２９で調整されて第２のハンドリングボックス２７内に入り、ここから吸着剤充填容器３０に送られる。該吸着剤充填容器３０では吸着剤３２により室内や屋外からの湿った空気は乾燥済の吸着剤３２の吸着作用で除湿される。
【００１４】
吸着という現象は、吸着剤３２のごとき巨大な表面積を持った、つまり、無数の細孔を有する物質に分子が物理的に取り込まれる現象であり、温度を上げ、あるいは真空にすると吸着された分子は飛び出す。これが脱着である。空気中にある水分子、すなわち水蒸気は激しく運動しているので、運動エネルギー（潜熱）を有する。水分子が吸着剤３２に吸着されて動けなくなると潜熱を放出し、空気温度が上がるが、この原理を利用したのが吸着式除湿冷房である。
【００１５】
除湿され温度が上がった空気は、吸着剤充填容器３０から出て送気ダクト３５を流れ、外気に放熱する放熱コイル３７との冷媒水の循環をポンプ３９で行う冷却コイル３８を通過してある程度温度を下げる。相対湿度はこの温度降下にともない多少上昇するが、まだ、乾燥空気である。
【００１６】
次いで、散水設備４０で水を噴霧して加湿することで、この空気は冷風となり、立下りダクト１０内を流下し、蓄熱土間コンクリート１１と床パネル１２との間の空気流通空間１３へ入る。この空気流通空間１３では加冷熱空気が床パネルを介して直接床面下を冷やすのと、蓄熱土間コンクリート１１に蓄冷熱させるのと、吹出口１４から冷風として直接室内へ吹き出されるのとの３通りの冷房作用を行う。
【００１７】
このようにして、吸着剤充填容器３０では吸着剤３２の全体が湿ってきた場合には、吸着剤充填容器３０の流入側を第１のハンドリングボックス５に接続するようにサイクル切り換えダンパー３３を切り換え、吸着剤充填容器３０の流出側を排気ダクト３６に接続するようにサイクル切り換えダンパー３４を切り換える。これにより、吸着剤充填容器３１が今度は前記吸着を行うようになる。
【００１８】
そして、第１のハンドリングボックス５のファン７を駆動すれば、金属板である屋根板１が屋根板の直下で屋根勾配を有する空気流路２へ入った外気（温度約３０°、湿度約７５％）を温め、温度約８０°、湿度約１０％以下の高温の超乾燥した空気にする。
【００１９】
この超乾燥空気は、棟ダクト４に集められてからファン７により第１のハンドリングボックス５に入り、この第１のハンドリングボックス５から吸着剤充填容器３０に入り、湿っている吸着剤３２を該吸着剤３２の脱着作用で乾燥させる。
【００２０】
このように湿った吸着剤３２を脱着して自分が加湿される時は超乾燥空気は、絶対湿度が上がるとともに潜熱をうばわれて温度が下がり、湿った空気として排気ダクト３６から排出される。これにより吸着剤充填容器３０内の吸着剤３２は乾燥したものとなり、次の吸着に備える。
【００２１】
なお、前記排気ダクト３６から排出される空気はまだ高温のものであり、給湯コイル１５で、ここに循環配管を介して貯湯槽（図示せず）から送り込まれる水が加熱され、湯として貯湯槽へ蓄えられ、さらにここから必要に応じて追焚き用の補助ボイラーで再加熱されて給湯配管から各所へ給湯される。
【００２２】
このように２つの吸着剤充填容器３０，３１が交互に吸着と脱着を繰り返すが、脱着乾燥した吸着剤３２はその水分量だけエネルギーを失ったことになるが、吸着時にこの失ったエネルギーを回収する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
しかし、この図１４に示すソーラーシステムハウスでは、吸着塔で除湿され温度が上がった空気は、冷却コイルを通過してある程度温度を下げるが、まだ、乾燥空気であり、低温中湿となった空気を得るには、散水設備で水を噴霧して加湿することが必要となる。
【００２４】
このような散水設備を設けなければならないのでは、水回りその他の配慮が必要となり、また、場所も取るし、面倒でもある。
【００２５】
本発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、太陽エネルギーで空気を加熱して暖房が得られる空気集熱式ソーラーシステムで、夏季等高温時に冷房ができるものであり、しかも、フロンガスを使用しない環境保全に適した冷房であり、かかる冷房設備として暖房のシステム設備を利用するので安価かつ省エネルギー的であり、室内に送る空気として低温中湿となったほど良い涼感が得られる空気を得ることを簡単かつ確実にできる空気集熱式ソーラー除湿涼房システムおよびそれに使用するハンドリングボックスおよび空気集熱式ソーラー除湿涼房方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
前記目的を達成するため、請求項１記載の本発明は、太陽熱集熱部に接続して室内に空気を送る空調機として、第１デシカントモジュール、冷却コイル、第２デシカントモジュール、ファンを組み込んだデシカント空調機の２組のからなり、再生運転と除湿運転を切り換えるバッチ方式で再生運転と除湿運転を同時に行うもので、再生運転時には高温低湿の集熱空気が第１デシカントモジュールを乾燥させた後、中温中湿となり、この中温中湿の空気は冷却コイルにより冷却され、低温高湿となって第２デシカントモジュールに水分を吸着させてから排気され、除湿運転時には低温高湿の外気を取り入れて第１デシカントモジュールで除湿し、中温低湿となった空気を冷却コイルで冷却し、さらに再生運転時に第２デシカントモジュールに吸着させておいた水分を用いて気化冷却を行い、低温中湿となった空気を室内に送ることを要旨とするものである。
【００２７】
請求項１記載の本発明によれば、デシカント空調機は第１デシカントモジュール、冷却コイル、第２デシカントモジュールと２組のデシカントモジュールを組み込むことに特徴があり、再生運転時のデシカント空調機では、高温低湿の集熱空気が第１デシカントモジュールを乾燥させた後、中温中湿となり、この中温中湿の空気は冷却コイルにより冷却され、低温高湿となって第２デシカントモジュールに水分を吸着させる。
【００２８】
除湿運転時のデシカント空調機では、低温高湿の外気を取り入れて第１デシカントモジュールで除湿し、中温低湿となった空気を冷却コイルで冷却するが、空気を室内に送る前に、再生運転時に第２デシカントモジュールに吸着させておいた水分を用いて気化冷却を行い、ほど良い涼感が得られる低温中湿となった空気を室内に送ることができる。
【００２９】
請求項２記載の本発明は、太陽熱集熱部に接続して室内に空気を送る空調機としてのハンドリングボックスであり、前後にダンパーボックスを設け、第１デシカントモジュール、冷却コイル、第２デシカントモジュール、ファンを組み込んだことを要旨とするものである。
【００３０】
請求項２記載の本発明によれば、再生運転と除湿運転を切り換えるバッチ方式で再生運転と除湿運転を同時に行う２組からなり、同一機構のものを使用できるとともに、前後にダンパーボックスを設けることで、コンパクトなハンドリングボックスとして形成でき、別途に配管上にファンやダンパーを設けることで配管を複雑にするようなことを防止できる。
【００３１】
請求項３記載の本発明は、請求項１の空気集熱式ソーラー除湿涼房システムにおいて、第１デシカントモジュール、第２デシカントモジュールの再生運転と除湿運転の切替運転は、いずれかのデシカントモジュールの出口湿度が設定値に達する時間と切替設定時間を比べて、どちらかが設定値に達すれば行うことを要旨とするものである。
【００３２】
請求項３記載の本発明によれば、第１デシカントモジュール、第２デシカントモジュールの再生運転と除湿運転の切替運転を確実に行うことができる。
【発明の効果】
【００３３】
以上述べたように本発明の空気集熱式ソーラー除湿涼房システムおよびそれに使用するハンドリングボックスおよび空気集熱式ソーラー除湿涼房方法は、太陽エネルギーで空気を加熱して暖房が得られる空気集熱式ソーラーシステムで、夏季等高温時に冷房ができるものであり、しかも、フロンガスを使用しない環境保全に適した冷房であり、かかる冷房設備として暖房のシステム設備を利用するので安価かつ省エネルギー的であり、室内に送る空気として低温中湿となったほど良い涼感が得られる空気を得ることを簡単かつ確実にできるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、図面について本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１、図２は本発明の空気集熱式ソーラー除湿涼房システムの１実施形態を示す説明図で、夏季の動きの状態を示す。
【００３５】
先に、空気集熱式ソーラーシステムの概要を図５について説明すると、太陽熱集熱部として、屋根板１の直下に屋根勾配を有する空気流路２を形成し、その下面はグラスウール等の断熱材を配した断熱層として構成する。この空気流路２の一端は軒先下面または小屋裏換気のための小屋裏空間に外気取入口３として開口し、他端は断熱材による集熱ボックスとしての棟ダクト４に連通させる。前記屋根１の頂上部近傍は金属板の上方にガラス板２５を設けた。棟ダクト４には温度センサー６１を設ける。
【００３６】
屋根部での集熱空気温度は金属板による屋根板１の太陽熱取得と同時に屋根板１を通しての外気への熱損失の結果として、屋根板１のみの集熱面での上昇温度には限界があるが、屋根板１の上を更にガラス板２５で覆うことにより、集熱空気温度の上昇限界を上昇させさらに高温の集熱が可能となり、また外部の風による集熱温度への影響を少なくすることができる。
【００３７】
棟ダクト４に棟温度センサー６１を設け、室内に室温センサー６２を設け、屋外に外気温センサー６３を設ける。
【００３８】
図中５Ａ，５Ｂは、太陽熱集熱部に接続して室内に空気を送る空調機としてのハンドリングボックスであり、図６、図７にその詳細を示すように、前後に入口ダンパー６と出口ダンパー８をそれぞれ内蔵したダンパーボックス６ａ，８ａを設け、第１デシカントモジュール５０、冷却コイル５１、第２デシカントモジュール５２、ファン７を組み込んだ。
【００３９】
第１デシカントモジュール５０、第２デシカントモジュール５２は、メッシュ材により偏平かご状に形成した容器に吸着材を収めたものであり、図示の例では相互の下端が結合するようにＶ型に配置されるものとしたが、他の実施形態として平行に斜めに配置するなど他の配置も可能である。
【００４０】
吸着材にはシリカゲルを使用し、第１デシカントモジュールと第２デシカントモジュールに充填した。
【００４１】
冷却水は井戸水を想定して冷却コイル５１と井戸（図示せず）の内部に配置する放熱コイルとを、冷媒水の循環をポンプで行う循環配管で連結してもよいが、井戸の代わりにクーリングタワー冷却した水を代用してもよい。
【００４２】
ハンドリングボックス５Ａ，５Ｂの出口ダンパー８の流出側の一方は排気ダクト９により屋外に開口し、他を立下りダクト１０の上端に連結する。立下りダクト１０の下端は蓄熱土間コンクリート１１と床パネル１２との間の空気流通空間１３に開口し、該空気流通空間１３から室内への吹出口１４を設けた。
【００４３】
ハンドリングボックス５Ａ，５Ｂの入口ダンパー６側の流入側の一方を接続ダクト５３を介して前記棟ダクト４に連通させ、他方は立下りダクト５４の上端に連結する。ハンドリングボックス５Ａに接続する立下りダクト５４と、ハンドリングボックス５Ｂに接続する立下りダクト５４とは、いずれか一方を他方の途中に合流させてもよい。
【００４４】
本実施形態では、前記蓄熱土間コンクリート１１の下に免震ピット５５を有する床下２層構造のものであり、前記立下りダクト５４の下端はこの免震ピット５５に開口させた。
【００４５】
なお、前記立下りダクト５４の下端は免震ピット５５ではなく、空気流通空間５５ａに開口させることも考えられる。
【００４６】
図中５６は余剰集熱時の排気ダクトで、一端は棟ダクト４に接続し、他端は屋外に開口する。排気ダクト５６同士は途中で合流させ、その先に強制排気ファン５７を設けた。
【００４７】
棟ダクト４からハンドリングボックス５Ａへの接続ダクト５３の途中を分岐し、この分岐ダクト６０の途中にモーターダンパ５８ａを設けてその先を、棟ダクト４からハンドリングボックス５Ｂへの接続ダクト５３の途中に合流させる。なお、この分岐ダクト６０とモーターダンパ５８ａは棟ダクト４と連絡させることで省略できる。
【００４８】
排気ダクト５６の途中にも、モーターダンパ５８ｂ、５８ｃを設けた。この場合も棟ダクト４と連絡させることでモーターダンパ５８ｃを無くすことができ、排気ダクト５６も複雑にすることを防止できる。
【００４９】
次に、使用法について説明すると、図４に示すように、冬の集熱時にはモーターダンパ５８ａは閉じ、入口ダンパー６は立下りダクト５４の接続口を閉じ、棟ダクト４へ連結する接続ダクト５３の接続口を開く。また、出口ダンパー８は排気ダクト９の接続口を閉鎖し、ファン７と立下りダクト１０の接続口を連通させる。冷却コイル５１は作用させない。
【００５０】
金属板である屋根板１が空気流路２へ入った外気を温め、この温められた空気は勾配に沿って上昇して棟ダクト４に集められてからファン７によりハンドリングボックス５Ａ，５Ｂに入り、ハンドリングボックス５Ａ，５Ｂから立下りダクト１０内を流下し、蓄熱土間コンクリート１１と床パネル１２との間の空気流通空間１３へ入る。この空気流通空間１３では加熱空気が床パネル１２を介して直接床面下を温めるのと、蓄熱土間コンクリート１１に蓄熱させるのと、吹出口１４から温風として直接室内へ吹き出されるのとの３通りの暖房作用を行う。
【００５１】
棟ダクト４の温度センサー６１が３０℃以上で前記集熱運転を行う。
【００５２】
夏季では、ハンドリングボックス５Ａ，５Ｂのいずれか一方、図１ではハンドリングボックス５Ａが除湿運転を行い、免震ピット５５の空気を吸い込み、除湿低温高湿の空気を取り入れて第１デシカントモジュール５０で除湿し、中温低湿となった空気を冷却コイル５１で冷却し、さらに再生運転時に第２デシカントモジュール５２に吸着させておいた水分を用いて気化冷却を行い、低温中湿となった空気を立下りダクト１０を介して床下空間を経由して室内に送る。
【００５３】
もう一つのハンドリングボックス５Ｂは、再生運転を行い、金属板である屋根板１が空気流路２へ入った外気を温め、この温められた空気は勾配に沿って上昇して棟ダクト４に集められた高温低湿の集熱空気がハンドリングボックス５Ｂに入り、第１デシカントモジュール５０を乾燥させた後、中温中湿となる。
【００５４】
この中温中湿の空気は冷却コイル５１により冷却され、低温高湿となって第２デシカントモジュール５２に水分を吸着させてから排気ダクト９により排気される。
【００５５】
以上の除湿涼房運転は棟温≧４０℃の時に行い、棟温≧９０℃になると、棟温度が上がり過ぎないように、モーターダンパ５８ｂ、５８ｃを開き、強制排気ファン５７で排気ダクト５６から屋外に排気する。
【００５６】
デシカントが水蒸気を吸着できなくなったら、図２に示すようにハンドリングボックス５Ａ，５Ｂの除湿運転と再生運転とを交代させる。乾燥したデシカントは、水蒸気を吸着して除湿冷却する動作になり、飽和したデシカントは集熱空気で乾燥再生する動作になる。
【００５７】
夏季の夜間は図３に示すように、外気取り込み運転となる。棟温≦室温−２℃かつ外気温≦室温−３℃の時である。ただし、室温≦２３℃になると外気取り込み運転は停止する。
【００５８】
このような運転フローについては、再生運転時の第１デシカントモジュール５０と第２デシカントモジュール５２のいずれか、例えば第１デシカントモジュール５０の出口湿度と時間による切り替え制御を行う。
【００５９】
第１デシカントモジュール５０の出口湿度が設定値に達する時間と切替設定時間を比べて、どちらかが設定値に達すれば、切替運転を行う。
【００６０】
第１デシカントモジュール５０の出口湿度は湿度センサーによる測定値を用いる方法と第１デシカントモジュールの入口温度・出口温度・外気温湿度から第１デシカントモジュール５０の出口湿度を求める計算値を用いる方法がある。測定値を用いる方法は測定値をそのまま制御に使える便利さはあるが、高性能の湿度センサーは高価であり、１年毎にセンサー部分の補正が必要で相当なメンテナンスー費用が発生する弱点がある。計算値を用いる方法の特徴は安価で半永久的な温度センサーで制御を行うことである。
【００６１】
以下に本発明の効果を確認するための実験結果について説明する。運転方法としては、集熱空気の温度によりソーラー除湿涼房システムを作動するが、再生運転と除湿運転の切換はデシカント空調機のデシカントモジュールを少しでも再生したら除湿涼房に使う方法（除湿涼房優先）と完全に再生してから除湿涼房に使う方法（再生優先）が考えられる。
【００６２】
実験では棟温（集熱空気温度）が４０℃以上であれば、ソーラー除湿涼房システムを稼動させ、除湿涼房優先として３０分の時間間隔で切換運転を行うことと、再生優先として第１デシカントモジュールの出口相対湿度が１０％まで低下したら、再生完了と判断し切換運転を行うことの２種類の実験を行った。
【００６３】
図８と図９に除湿涼房優先の実験と再生優先の実験の気象データを示す。両方とも概ね晴天日であり、気温と相対湿度の気象条件が類似している。図１０と図１１に除湿涼房優先の実験結果を示す。朝７時２０分頃に棟温が４０℃に達し運転開始となり、１７時３０分頃に棟温が４０℃未満になり運転停止となった。切換運転はハンドリングボックス５Ａが除湿運転から、ハンドリングボックス５Ｂが再生運転からの開始となり、３０分毎に交代で再生運転と除湿運転を行っている。棟温は１１時前後に局所的な雲の影響で急激に低下するものの、徐々に上昇し９０℃まで達している。１２時１０分〜２０分の間に棟温が９０℃で上下変動するのは、棟温が９０℃以上になると、オーバーヒート防止対策用の強制排気ファン５７を稼動するように制御したためである。
【００６４】
再生運転時のハンドリングボックス５Ａの入口・出口空気の温度差は朝から昼にかけて大きくなり、昼から夕方にかけて小さくなっている。これは図１０ｂ）と図１１ｂ）の第１デシカントモジュール５０の出口相対湿度の変動からもわかる。第１デシカントモジュール５０ように、朝から再生と除湿の切換運転をしながら昼頃に再生完了の状態に近づいたことと夕方に棟温が低下するからであると考えられる。除湿運転時の第１デシカントモジュール５０の入口・出口空気の温度差は朝から徐々に大きくなり、夕方に運転が停止するまでその差が朝より大きい。
【００６５】
第２デシカントモジュール５２の入口・出口空気の温度差は再生運転時と除湿運転時とともにほぼ同じであり、再生運転時に吸着された分が除湿運転時にそのまま使われていることがわかる。また、朝方は除湿運転時に第１デシカントモジュール５０の入口・出口空気の温度差と第２デシカントモジュール５２の入口・出口空気の温度差の差が小さい。この結果、図１０ｃ）と図１１ｃ）のハンドリングボックス５Ａ，５Ｂの入口・出口絶対湿度の変動からわかるように、１１時までシステム全体の除湿効果はほとんど見られなかった。
【００６６】
図１２と図１３に再生優先の実験結果を示す。朝７時３０分頃に運転開始となり、１７時３０分頃に運転停止となった。朝方はシステム全体の除湿効果が見られなかった除湿涼房優先の実験結果を踏まえて、１組のハンドリングボックス５Ａ，５Ｂの第１デシカントモジュール５０をしっかり再生してから除湿運転を開始することにしたため、ハンドリングボックス５Ａが再生運転時にハンドリングボックス５Ｂは運転停止となっている。
【００６７】
その後からは再生運転と除湿運転を同時に行うが、再生運転のハンドリングボックスが再生完了となったら、運転の切換を行った。図１２に示すように、ハンドリングボックス５Ａは７時３０分から１０時まで約２時間３０分で第１デシカントモジュール５０の出口の相対湿度が約４０％から１０％となり、再生完了となったが、特に９時から１０時にかけて第１デシカントモジュール５０の出口の空気温度が急上昇し、相対湿度は急降下している。
【００６８】
しっかり再生してから除湿運転を開始したため、ハンドリングボックス５Ａの入口・出口絶対湿度の変動からわかるように、１０時からシステム全体の除湿効果が見られる。再生運転から除湿運転に切り換わった時の１０時に予想外の実測値を示しているのは、５分ほどハンドリングボックス５Ａのファンが停止していたからである。
【００６９】
図１３に示すように、ハンドリングボックス５Ｂは再生運転開始から棟温が高かったため、１０時から約１時間で再生が完了している。１１時から１５時３０分までは約３０〜５０分で再生完了となるが、その後は第１デシカントモジュール５０の出口の相対湿度が１０％となるまで再生することが困難であることと、夕方は再生能力が低下しても除湿能力は高いことを除湿涼房優先の実験結果でわかったため、１時間毎に切換運転を行った。
【００７０】
その結果、図１２ｃ）と図１３ｃ）のハンドリングボックス５Ａ，５Ｂ入口・出口絶対湿度の変動からわかるように、棟温が４０℃未満となり運転が停止するまでシステム全体の除湿効果が見られた。運転停止中である１０時までにハンドリングボックス５Ｂに除湿効果が見られるのは、換気扇により２４時間換気を行っており、外気が空調対象室内の換気口からだけではなくハンドリングボックスを通過して導入されるからである。
【００７１】
また、オーバーヒート防止対策用の強制排気ファン５７は弱（棟温９０℃以上）・中（棟温９５℃以上）・強（棟温１００℃以上）の３段階の制御をしており、１１時〜１２時３０分に棟温が３段階の動きとなっている。
【００７２】
本発明の空気集熱式ソーラー除湿涼房システムを試作し、除湿涼房優先（時間間隔による制御）と再生優先（デシカントモジュール出口相対湿度による制御）の運転実験を行い、しっかり再生を行ってから除湿運転を開始する再生優先の運転方法がより有効であることがわかった。また、オーバーヒート防止対策用の強制排気ファン５７が制御の通りに作動することが確認できた。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の空気集熱式ソーラー除湿涼房システムの１実施形態を示す夏季の昼間の動きの除湿涼房その１の説明図である。
【図２】本発明の空気集熱式ソーラー除湿涼房システムの１実施形態を示す夏季の昼間の動きの除湿涼房その２の説明図である。
【図３】本発明の空気集熱式ソーラー除湿涼房システムの１実施形態を示す夏季の夜間の動きの説明図である。
【図４】本発明の空気集熱式ソーラー除湿涼房システムの１実施形態を示す冬季の動きの説明図である。
【図５】空気集熱式ソーラーの概要を示す説明図である。
【図６】ハンドリングボックスの側面図である。
【図７】ハンドリングボックスの平面図である。
【図８】実験結果の気象データその１を示すグラフである。
【図９】実験結果の気象データその２を示すグラフである。
【図１０】実験結果その３を示すグラフである。
【図１１】実験結果その４を示すグラフである。
【図１２】実験結果その５を示すグラフである。
【図１３】実験結果その６を示すグラフである。
【図１４】従来例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００７４】
１…屋根板 ２…空気流路
３…外気取入口 ４…棟ダクト
５…ハンドリングボックス ５Ａ，５Ｂ…ハンドリングボックス
６…入口ダンパー ６ａ…ダンパーボックス
７…ファン ８…出口ダンパー
８ａ…ダンパーボックス ９…排気ダクト
１０…立下りダクト １１…蓄熱土間コンクリート
１２…床パネル １３…空気流通空間
１４…吹出口 １５…給湯コイル
２２…循環用ダクト ２３…吸込口
２５…ガラス板 ２６…ファン
２７…ハンドリングボックス ２８…外気取入れダクト
２９…流入量調整ダンパー ３０，３１…吸着剤充填容器
３２…吸着剤 ３３，３４…サイクル切り換えダンパー
３５…送気ダクト ３６…排気ダクト
３７…放熱コイル ３８…冷却コイル
３９…ポンプ ４０…散水設備
４１…補助暖房コイル
５０…第１デシカントモジュール ５１…冷却コイル
５２…第２デシカントモジュール ５３…接続ダクト
５４…立下りダクト ５５…免震ピット
５５ａ…空気流通空間
５６…排気ダクト ５７…強制排気ファン
５８ａ，５８ｂ，５８ｃ…モーターダンパ
６０…分岐ダクト ６１…棟温度センサー
６２…室温センサー ６３…外気温センサー
【技術分野】
【０００１】
本発明は、屋根面を太陽熱集熱部としその直下で集熱した空気を、屋根裏空間である小屋裏に設置したダンパー、ファンを設けたハンドリングボックスを介して立下りダクトにより床下に送り、蓄熱し、また、室内に吹き出すことにより、太陽エネルギーで空気を加熱して暖房が得られる空気集熱式ソーラーシステムで、除湿涼房機能を加えた空気集熱式ソーラー除湿涼房システムおよびそれに使用するハンドリングボックスおよび空気集熱式ソーラー除湿涼房方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
太陽エネルギーで空気を加熱して暖房が得られる空気集熱式ソーラーシステムで、夏季等高温時に冷房ができるものとして下記特許文献のソーラーシステムハウスがある。その冷房設備は、フロンガスを使用しないので、環境保全に適した快適な冷房であり、さらに、かかる冷房設備として暖房のシステム設備を利用するので安価かつ省エネルギー的なものである。
【特許文献１】特許第２７３１９９３号公報
【特許文献２】特開平６−３１３６３２号公報
【０００３】
図１４についてその内容を説明する。これらは太陽エネルギーで空気を加熱して暖房が得られる空気集熱機構として、屋根板１の直下に屋根勾配を有する空気流路２を形成し、その下面はグラスウール等の断熱材を配した断熱層として構成する。この空気流路２の一端は軒先下面または小屋裏換気のための小屋裏空間に外気取入口３として開口し、他端は断熱材による集熱ボックスとしての棟ダクト４に連通させる。
【０００４】
入口ダンパー６、ファン７及び出口ダンパー８を設けたハンドリングボックス５を第１のハンドリングボックスとして屋根裏空間に設置するとともに、このハンドリングボックス５の入口ダンパー６の流入側を前記棟ダクト４に連通させ、出口ダンパー８の流出側の一方は立下りダクト１０の上端に接続する。立下りダクト１０の下端は蓄熱土間コンクリート１１と床パネル１２との間の空気流通空間１３に開口し、該空気流通空間１３から室内への吹出口１４を設けた。前記屋根板１の頂上部近傍は金属板の上方にガラス板２５を設ける。
【０００５】
前記ハンドリングボックス５の入口ダンパー６の流入側は前記のごとく、棟ダクト４に接続されるが、この入口ダンパー６の流入側は天井等で吸込口２３により室内に開口する循環用ダクト２２にも接続され、該入口ダンパー６はこの棟ダクト４側と循環用ダクト２２側との流路を切り換える流路切り換えダンパーとして構成した。
【０００６】
第２のハンドリングボックスとして、ファン２６を内蔵したハンドリングボックス２７を屋根裏空間に設置する。前記循環用ダクト２２を分岐して第２のハンドリングボックス２７の流入側に接続し、また、外気取入れダクト２８もこの第２のハンドリングボックス２７の流入側に接続し、第２のハンドリングボックス２７内に循環用ダクト２２との接続部と外気取入れダクト２８の接続部の流入量を調整する流入量調整ダンパー２９を設けた。
【０００７】
図中、３０，３１はシリカゲル、ゼオドライト、活性炭などの巨大な表面積を持った、つまり、無数の細孔を有する物質である吸着剤３２を充填した吸着剤充填容器であり、この吸着剤充填容器３０，３１はダクトで流入側相互、流出側相互を接続して並列に接続した。この吸着剤充填容器３０，３１相互の接続中点にはサイクル切り換えダンパー３３，３４を配設するが、これら吸着剤充填容器３０，３１の流入側のサイクル切り換えダンパー３３を配設した合流部には第１のハンドリングボックス５の出口ダンパー８の流出側の他の一方と、第２のハンドリングボックス２７の流出側を該サイクル切り換えダンパー３３で切り換え可能に接続する。
【０００８】
一方、吸着剤充填容器３０，３１の流出側のサイクル切り換えダンパー３４を配設した合流部には吸着剤充填容器３０，３１の流出側と立下りダクト１０の上部とを連結する送気ダクト３５と排気ダクト３６とを該サイクル切り換えダンパー３４で切り換え可能に接続する。
【０００９】
送気ダクト３５の途中に、外気に放熱する放熱コイル３７との冷媒水の循環をポンプ３９で行う冷却コイル３８と散水設備４０とを吸着剤充填容器３０，３１側から見て順次配設した。
【００１０】
前記排気ダクト３６に給湯コイル１５を設け、この給湯コイル１５は図示は省略するが、循環配管で貯湯槽と連結し、該貯湯槽には、追焚き用の補助ボイラーを途中へ設けて、風呂や洗面所、台所へとつながる給湯配管を接続する。
【００１１】
また、第１のハンドリングボックス５内で、入口ダンパー６とファン７との間に補助暖房コイル４１を設け、この補助暖房コイル４１は補助ボイラーに組込む暖房専用ボイラーに接続させる。
【００１２】
次に、使用法について説明する。夏季等高温時に冷房を行う場合には、第１のハンドリングボックス５の入口ダンパー６は該ハンドリングボックス５の流入側を前記棟ダクト４に連通させ、循環用ダクト２２側を閉じる。また、出口ダンパー８は立下りダクト１０側を閉じる。さらに、吸着剤充填容器３０，３１は例えば図示のごとく吸着剤充填容器３１の流入側を第１のハンドリングボックス５に接続し、吸着剤充填容器３０の流入側を第２のハンドリングボックス２７に接続するようにサイクル切り換えダンパー３３を設定し、吸着剤充填容器３１の流出側を排気ダクト３６に接続し、吸着剤充填容器３０の流出側を送気ダクト３５に接続するようにサイクル切り換えダンパー３４を設定する。
【００１３】
このようにして、第２のハンドリングボックス２７に内蔵したファン２６を駆動すれば、室内に開口する循環用ダクト２２からの室内の空気と外気取入れダクト２８からの外気が流入量調整ダンパー２９で調整されて第２のハンドリングボックス２７内に入り、ここから吸着剤充填容器３０に送られる。該吸着剤充填容器３０では吸着剤３２により室内や屋外からの湿った空気は乾燥済の吸着剤３２の吸着作用で除湿される。
【００１４】
吸着という現象は、吸着剤３２のごとき巨大な表面積を持った、つまり、無数の細孔を有する物質に分子が物理的に取り込まれる現象であり、温度を上げ、あるいは真空にすると吸着された分子は飛び出す。これが脱着である。空気中にある水分子、すなわち水蒸気は激しく運動しているので、運動エネルギー（潜熱）を有する。水分子が吸着剤３２に吸着されて動けなくなると潜熱を放出し、空気温度が上がるが、この原理を利用したのが吸着式除湿冷房である。
【００１５】
除湿され温度が上がった空気は、吸着剤充填容器３０から出て送気ダクト３５を流れ、外気に放熱する放熱コイル３７との冷媒水の循環をポンプ３９で行う冷却コイル３８を通過してある程度温度を下げる。相対湿度はこの温度降下にともない多少上昇するが、まだ、乾燥空気である。
【００１６】
次いで、散水設備４０で水を噴霧して加湿することで、この空気は冷風となり、立下りダクト１０内を流下し、蓄熱土間コンクリート１１と床パネル１２との間の空気流通空間１３へ入る。この空気流通空間１３では加冷熱空気が床パネルを介して直接床面下を冷やすのと、蓄熱土間コンクリート１１に蓄冷熱させるのと、吹出口１４から冷風として直接室内へ吹き出されるのとの３通りの冷房作用を行う。
【００１７】
このようにして、吸着剤充填容器３０では吸着剤３２の全体が湿ってきた場合には、吸着剤充填容器３０の流入側を第１のハンドリングボックス５に接続するようにサイクル切り換えダンパー３３を切り換え、吸着剤充填容器３０の流出側を排気ダクト３６に接続するようにサイクル切り換えダンパー３４を切り換える。これにより、吸着剤充填容器３１が今度は前記吸着を行うようになる。
【００１８】
そして、第１のハンドリングボックス５のファン７を駆動すれば、金属板である屋根板１が屋根板の直下で屋根勾配を有する空気流路２へ入った外気（温度約３０°、湿度約７５％）を温め、温度約８０°、湿度約１０％以下の高温の超乾燥した空気にする。
【００１９】
この超乾燥空気は、棟ダクト４に集められてからファン７により第１のハンドリングボックス５に入り、この第１のハンドリングボックス５から吸着剤充填容器３０に入り、湿っている吸着剤３２を該吸着剤３２の脱着作用で乾燥させる。
【００２０】
このように湿った吸着剤３２を脱着して自分が加湿される時は超乾燥空気は、絶対湿度が上がるとともに潜熱をうばわれて温度が下がり、湿った空気として排気ダクト３６から排出される。これにより吸着剤充填容器３０内の吸着剤３２は乾燥したものとなり、次の吸着に備える。
【００２１】
なお、前記排気ダクト３６から排出される空気はまだ高温のものであり、給湯コイル１５で、ここに循環配管を介して貯湯槽（図示せず）から送り込まれる水が加熱され、湯として貯湯槽へ蓄えられ、さらにここから必要に応じて追焚き用の補助ボイラーで再加熱されて給湯配管から各所へ給湯される。
【００２２】
このように２つの吸着剤充填容器３０，３１が交互に吸着と脱着を繰り返すが、脱着乾燥した吸着剤３２はその水分量だけエネルギーを失ったことになるが、吸着時にこの失ったエネルギーを回収する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
しかし、この図１４に示すソーラーシステムハウスでは、吸着塔で除湿され温度が上がった空気は、冷却コイルを通過してある程度温度を下げるが、まだ、乾燥空気であり、低温中湿となった空気を得るには、散水設備で水を噴霧して加湿することが必要となる。
【００２４】
このような散水設備を設けなければならないのでは、水回りその他の配慮が必要となり、また、場所も取るし、面倒でもある。
【００２５】
本発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、太陽エネルギーで空気を加熱して暖房が得られる空気集熱式ソーラーシステムで、夏季等高温時に冷房ができるものであり、しかも、フロンガスを使用しない環境保全に適した冷房であり、かかる冷房設備として暖房のシステム設備を利用するので安価かつ省エネルギー的であり、室内に送る空気として低温中湿となったほど良い涼感が得られる空気を得ることを簡単かつ確実にできる空気集熱式ソーラー除湿涼房システムおよびそれに使用するハンドリングボックスおよび空気集熱式ソーラー除湿涼房方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
前記目的を達成するため、請求項１記載の本発明は、太陽熱集熱部に接続して室内に空気を送る空調機として、第１デシカントモジュール、冷却コイル、第２デシカントモジュール、ファンを組み込んだデシカント空調機の２組のからなり、再生運転と除湿運転を切り換えるバッチ方式で再生運転と除湿運転を同時に行うもので、再生運転時には高温低湿の集熱空気が第１デシカントモジュールを乾燥させた後、中温中湿となり、この中温中湿の空気は冷却コイルにより冷却され、低温高湿となって第２デシカントモジュールに水分を吸着させてから排気され、除湿運転時には低温高湿の外気を取り入れて第１デシカントモジュールで除湿し、中温低湿となった空気を冷却コイルで冷却し、さらに再生運転時に第２デシカントモジュールに吸着させておいた水分を用いて気化冷却を行い、低温中湿となった空気を室内に送ることを要旨とするものである。
【００２７】
請求項１記載の本発明によれば、デシカント空調機は第１デシカントモジュール、冷却コイル、第２デシカントモジュールと２組のデシカントモジュールを組み込むことに特徴があり、再生運転時のデシカント空調機では、高温低湿の集熱空気が第１デシカントモジュールを乾燥させた後、中温中湿となり、この中温中湿の空気は冷却コイルにより冷却され、低温高湿となって第２デシカントモジュールに水分を吸着させる。
【００２８】
除湿運転時のデシカント空調機では、低温高湿の外気を取り入れて第１デシカントモジュールで除湿し、中温低湿となった空気を冷却コイルで冷却するが、空気を室内に送る前に、再生運転時に第２デシカントモジュールに吸着させておいた水分を用いて気化冷却を行い、ほど良い涼感が得られる低温中湿となった空気を室内に送ることができる。
【００２９】
請求項２記載の本発明は、太陽熱集熱部に接続して室内に空気を送る空調機としてのハンドリングボックスであり、前後にダンパーボックスを設け、第１デシカントモジュール、冷却コイル、第２デシカントモジュール、ファンを組み込んだことを要旨とするものである。
【００３０】
請求項２記載の本発明によれば、再生運転と除湿運転を切り換えるバッチ方式で再生運転と除湿運転を同時に行う２組からなり、同一機構のものを使用できるとともに、前後にダンパーボックスを設けることで、コンパクトなハンドリングボックスとして形成でき、別途に配管上にファンやダンパーを設けることで配管を複雑にするようなことを防止できる。
【００３１】
請求項３記載の本発明は、請求項１の空気集熱式ソーラー除湿涼房システムにおいて、第１デシカントモジュール、第２デシカントモジュールの再生運転と除湿運転の切替運転は、いずれかのデシカントモジュールの出口湿度が設定値に達する時間と切替設定時間を比べて、どちらかが設定値に達すれば行うことを要旨とするものである。
【００３２】
請求項３記載の本発明によれば、第１デシカントモジュール、第２デシカントモジュールの再生運転と除湿運転の切替運転を確実に行うことができる。
【発明の効果】
【００３３】
以上述べたように本発明の空気集熱式ソーラー除湿涼房システムおよびそれに使用するハンドリングボックスおよび空気集熱式ソーラー除湿涼房方法は、太陽エネルギーで空気を加熱して暖房が得られる空気集熱式ソーラーシステムで、夏季等高温時に冷房ができるものであり、しかも、フロンガスを使用しない環境保全に適した冷房であり、かかる冷房設備として暖房のシステム設備を利用するので安価かつ省エネルギー的であり、室内に送る空気として低温中湿となったほど良い涼感が得られる空気を得ることを簡単かつ確実にできるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、図面について本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１、図２は本発明の空気集熱式ソーラー除湿涼房システムの１実施形態を示す説明図で、夏季の動きの状態を示す。
【００３５】
先に、空気集熱式ソーラーシステムの概要を図５について説明すると、太陽熱集熱部として、屋根板１の直下に屋根勾配を有する空気流路２を形成し、その下面はグラスウール等の断熱材を配した断熱層として構成する。この空気流路２の一端は軒先下面または小屋裏換気のための小屋裏空間に外気取入口３として開口し、他端は断熱材による集熱ボックスとしての棟ダクト４に連通させる。前記屋根１の頂上部近傍は金属板の上方にガラス板２５を設けた。棟ダクト４には温度センサー６１を設ける。
【００３６】
屋根部での集熱空気温度は金属板による屋根板１の太陽熱取得と同時に屋根板１を通しての外気への熱損失の結果として、屋根板１のみの集熱面での上昇温度には限界があるが、屋根板１の上を更にガラス板２５で覆うことにより、集熱空気温度の上昇限界を上昇させさらに高温の集熱が可能となり、また外部の風による集熱温度への影響を少なくすることができる。
【００３７】
棟ダクト４に棟温度センサー６１を設け、室内に室温センサー６２を設け、屋外に外気温センサー６３を設ける。
【００３８】
図中５Ａ，５Ｂは、太陽熱集熱部に接続して室内に空気を送る空調機としてのハンドリングボックスであり、図６、図７にその詳細を示すように、前後に入口ダンパー６と出口ダンパー８をそれぞれ内蔵したダンパーボックス６ａ，８ａを設け、第１デシカントモジュール５０、冷却コイル５１、第２デシカントモジュール５２、ファン７を組み込んだ。
【００３９】
第１デシカントモジュール５０、第２デシカントモジュール５２は、メッシュ材により偏平かご状に形成した容器に吸着材を収めたものであり、図示の例では相互の下端が結合するようにＶ型に配置されるものとしたが、他の実施形態として平行に斜めに配置するなど他の配置も可能である。
【００４０】
吸着材にはシリカゲルを使用し、第１デシカントモジュールと第２デシカントモジュールに充填した。
【００４１】
冷却水は井戸水を想定して冷却コイル５１と井戸（図示せず）の内部に配置する放熱コイルとを、冷媒水の循環をポンプで行う循環配管で連結してもよいが、井戸の代わりにクーリングタワー冷却した水を代用してもよい。
【００４２】
ハンドリングボックス５Ａ，５Ｂの出口ダンパー８の流出側の一方は排気ダクト９により屋外に開口し、他を立下りダクト１０の上端に連結する。立下りダクト１０の下端は蓄熱土間コンクリート１１と床パネル１２との間の空気流通空間１３に開口し、該空気流通空間１３から室内への吹出口１４を設けた。
【００４３】
ハンドリングボックス５Ａ，５Ｂの入口ダンパー６側の流入側の一方を接続ダクト５３を介して前記棟ダクト４に連通させ、他方は立下りダクト５４の上端に連結する。ハンドリングボックス５Ａに接続する立下りダクト５４と、ハンドリングボックス５Ｂに接続する立下りダクト５４とは、いずれか一方を他方の途中に合流させてもよい。
【００４４】
本実施形態では、前記蓄熱土間コンクリート１１の下に免震ピット５５を有する床下２層構造のものであり、前記立下りダクト５４の下端はこの免震ピット５５に開口させた。
【００４５】
なお、前記立下りダクト５４の下端は免震ピット５５ではなく、空気流通空間５５ａに開口させることも考えられる。
【００４６】
図中５６は余剰集熱時の排気ダクトで、一端は棟ダクト４に接続し、他端は屋外に開口する。排気ダクト５６同士は途中で合流させ、その先に強制排気ファン５７を設けた。
【００４７】
棟ダクト４からハンドリングボックス５Ａへの接続ダクト５３の途中を分岐し、この分岐ダクト６０の途中にモーターダンパ５８ａを設けてその先を、棟ダクト４からハンドリングボックス５Ｂへの接続ダクト５３の途中に合流させる。なお、この分岐ダクト６０とモーターダンパ５８ａは棟ダクト４と連絡させることで省略できる。
【００４８】
排気ダクト５６の途中にも、モーターダンパ５８ｂ、５８ｃを設けた。この場合も棟ダクト４と連絡させることでモーターダンパ５８ｃを無くすことができ、排気ダクト５６も複雑にすることを防止できる。
【００４９】
次に、使用法について説明すると、図４に示すように、冬の集熱時にはモーターダンパ５８ａは閉じ、入口ダンパー６は立下りダクト５４の接続口を閉じ、棟ダクト４へ連結する接続ダクト５３の接続口を開く。また、出口ダンパー８は排気ダクト９の接続口を閉鎖し、ファン７と立下りダクト１０の接続口を連通させる。冷却コイル５１は作用させない。
【００５０】
金属板である屋根板１が空気流路２へ入った外気を温め、この温められた空気は勾配に沿って上昇して棟ダクト４に集められてからファン７によりハンドリングボックス５Ａ，５Ｂに入り、ハンドリングボックス５Ａ，５Ｂから立下りダクト１０内を流下し、蓄熱土間コンクリート１１と床パネル１２との間の空気流通空間１３へ入る。この空気流通空間１３では加熱空気が床パネル１２を介して直接床面下を温めるのと、蓄熱土間コンクリート１１に蓄熱させるのと、吹出口１４から温風として直接室内へ吹き出されるのとの３通りの暖房作用を行う。
【００５１】
棟ダクト４の温度センサー６１が３０℃以上で前記集熱運転を行う。
【００５２】
夏季では、ハンドリングボックス５Ａ，５Ｂのいずれか一方、図１ではハンドリングボックス５Ａが除湿運転を行い、免震ピット５５の空気を吸い込み、除湿低温高湿の空気を取り入れて第１デシカントモジュール５０で除湿し、中温低湿となった空気を冷却コイル５１で冷却し、さらに再生運転時に第２デシカントモジュール５２に吸着させておいた水分を用いて気化冷却を行い、低温中湿となった空気を立下りダクト１０を介して床下空間を経由して室内に送る。
【００５３】
もう一つのハンドリングボックス５Ｂは、再生運転を行い、金属板である屋根板１が空気流路２へ入った外気を温め、この温められた空気は勾配に沿って上昇して棟ダクト４に集められた高温低湿の集熱空気がハンドリングボックス５Ｂに入り、第１デシカントモジュール５０を乾燥させた後、中温中湿となる。
【００５４】
この中温中湿の空気は冷却コイル５１により冷却され、低温高湿となって第２デシカントモジュール５２に水分を吸着させてから排気ダクト９により排気される。
【００５５】
以上の除湿涼房運転は棟温≧４０℃の時に行い、棟温≧９０℃になると、棟温度が上がり過ぎないように、モーターダンパ５８ｂ、５８ｃを開き、強制排気ファン５７で排気ダクト５６から屋外に排気する。
【００５６】
デシカントが水蒸気を吸着できなくなったら、図２に示すようにハンドリングボックス５Ａ，５Ｂの除湿運転と再生運転とを交代させる。乾燥したデシカントは、水蒸気を吸着して除湿冷却する動作になり、飽和したデシカントは集熱空気で乾燥再生する動作になる。
【００５７】
夏季の夜間は図３に示すように、外気取り込み運転となる。棟温≦室温−２℃かつ外気温≦室温−３℃の時である。ただし、室温≦２３℃になると外気取り込み運転は停止する。
【００５８】
このような運転フローについては、再生運転時の第１デシカントモジュール５０と第２デシカントモジュール５２のいずれか、例えば第１デシカントモジュール５０の出口湿度と時間による切り替え制御を行う。
【００５９】
第１デシカントモジュール５０の出口湿度が設定値に達する時間と切替設定時間を比べて、どちらかが設定値に達すれば、切替運転を行う。
【００６０】
第１デシカントモジュール５０の出口湿度は湿度センサーによる測定値を用いる方法と第１デシカントモジュールの入口温度・出口温度・外気温湿度から第１デシカントモジュール５０の出口湿度を求める計算値を用いる方法がある。測定値を用いる方法は測定値をそのまま制御に使える便利さはあるが、高性能の湿度センサーは高価であり、１年毎にセンサー部分の補正が必要で相当なメンテナンスー費用が発生する弱点がある。計算値を用いる方法の特徴は安価で半永久的な温度センサーで制御を行うことである。
【００６１】
以下に本発明の効果を確認するための実験結果について説明する。運転方法としては、集熱空気の温度によりソーラー除湿涼房システムを作動するが、再生運転と除湿運転の切換はデシカント空調機のデシカントモジュールを少しでも再生したら除湿涼房に使う方法（除湿涼房優先）と完全に再生してから除湿涼房に使う方法（再生優先）が考えられる。
【００６２】
実験では棟温（集熱空気温度）が４０℃以上であれば、ソーラー除湿涼房システムを稼動させ、除湿涼房優先として３０分の時間間隔で切換運転を行うことと、再生優先として第１デシカントモジュールの出口相対湿度が１０％まで低下したら、再生完了と判断し切換運転を行うことの２種類の実験を行った。
【００６３】
図８と図９に除湿涼房優先の実験と再生優先の実験の気象データを示す。両方とも概ね晴天日であり、気温と相対湿度の気象条件が類似している。図１０と図１１に除湿涼房優先の実験結果を示す。朝７時２０分頃に棟温が４０℃に達し運転開始となり、１７時３０分頃に棟温が４０℃未満になり運転停止となった。切換運転はハンドリングボックス５Ａが除湿運転から、ハンドリングボックス５Ｂが再生運転からの開始となり、３０分毎に交代で再生運転と除湿運転を行っている。棟温は１１時前後に局所的な雲の影響で急激に低下するものの、徐々に上昇し９０℃まで達している。１２時１０分〜２０分の間に棟温が９０℃で上下変動するのは、棟温が９０℃以上になると、オーバーヒート防止対策用の強制排気ファン５７を稼動するように制御したためである。
【００６４】
再生運転時のハンドリングボックス５Ａの入口・出口空気の温度差は朝から昼にかけて大きくなり、昼から夕方にかけて小さくなっている。これは図１０ｂ）と図１１ｂ）の第１デシカントモジュール５０の出口相対湿度の変動からもわかる。第１デシカントモジュール５０ように、朝から再生と除湿の切換運転をしながら昼頃に再生完了の状態に近づいたことと夕方に棟温が低下するからであると考えられる。除湿運転時の第１デシカントモジュール５０の入口・出口空気の温度差は朝から徐々に大きくなり、夕方に運転が停止するまでその差が朝より大きい。
【００６５】
第２デシカントモジュール５２の入口・出口空気の温度差は再生運転時と除湿運転時とともにほぼ同じであり、再生運転時に吸着された分が除湿運転時にそのまま使われていることがわかる。また、朝方は除湿運転時に第１デシカントモジュール５０の入口・出口空気の温度差と第２デシカントモジュール５２の入口・出口空気の温度差の差が小さい。この結果、図１０ｃ）と図１１ｃ）のハンドリングボックス５Ａ，５Ｂの入口・出口絶対湿度の変動からわかるように、１１時までシステム全体の除湿効果はほとんど見られなかった。
【００６６】
図１２と図１３に再生優先の実験結果を示す。朝７時３０分頃に運転開始となり、１７時３０分頃に運転停止となった。朝方はシステム全体の除湿効果が見られなかった除湿涼房優先の実験結果を踏まえて、１組のハンドリングボックス５Ａ，５Ｂの第１デシカントモジュール５０をしっかり再生してから除湿運転を開始することにしたため、ハンドリングボックス５Ａが再生運転時にハンドリングボックス５Ｂは運転停止となっている。
【００６７】
その後からは再生運転と除湿運転を同時に行うが、再生運転のハンドリングボックスが再生完了となったら、運転の切換を行った。図１２に示すように、ハンドリングボックス５Ａは７時３０分から１０時まで約２時間３０分で第１デシカントモジュール５０の出口の相対湿度が約４０％から１０％となり、再生完了となったが、特に９時から１０時にかけて第１デシカントモジュール５０の出口の空気温度が急上昇し、相対湿度は急降下している。
【００６８】
しっかり再生してから除湿運転を開始したため、ハンドリングボックス５Ａの入口・出口絶対湿度の変動からわかるように、１０時からシステム全体の除湿効果が見られる。再生運転から除湿運転に切り換わった時の１０時に予想外の実測値を示しているのは、５分ほどハンドリングボックス５Ａのファンが停止していたからである。
【００６９】
図１３に示すように、ハンドリングボックス５Ｂは再生運転開始から棟温が高かったため、１０時から約１時間で再生が完了している。１１時から１５時３０分までは約３０〜５０分で再生完了となるが、その後は第１デシカントモジュール５０の出口の相対湿度が１０％となるまで再生することが困難であることと、夕方は再生能力が低下しても除湿能力は高いことを除湿涼房優先の実験結果でわかったため、１時間毎に切換運転を行った。
【００７０】
その結果、図１２ｃ）と図１３ｃ）のハンドリングボックス５Ａ，５Ｂ入口・出口絶対湿度の変動からわかるように、棟温が４０℃未満となり運転が停止するまでシステム全体の除湿効果が見られた。運転停止中である１０時までにハンドリングボックス５Ｂに除湿効果が見られるのは、換気扇により２４時間換気を行っており、外気が空調対象室内の換気口からだけではなくハンドリングボックスを通過して導入されるからである。
【００７１】
また、オーバーヒート防止対策用の強制排気ファン５７は弱（棟温９０℃以上）・中（棟温９５℃以上）・強（棟温１００℃以上）の３段階の制御をしており、１１時〜１２時３０分に棟温が３段階の動きとなっている。
【００７２】
本発明の空気集熱式ソーラー除湿涼房システムを試作し、除湿涼房優先（時間間隔による制御）と再生優先（デシカントモジュール出口相対湿度による制御）の運転実験を行い、しっかり再生を行ってから除湿運転を開始する再生優先の運転方法がより有効であることがわかった。また、オーバーヒート防止対策用の強制排気ファン５７が制御の通りに作動することが確認できた。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の空気集熱式ソーラー除湿涼房システムの１実施形態を示す夏季の昼間の動きの除湿涼房その１の説明図である。
【図２】本発明の空気集熱式ソーラー除湿涼房システムの１実施形態を示す夏季の昼間の動きの除湿涼房その２の説明図である。
【図３】本発明の空気集熱式ソーラー除湿涼房システムの１実施形態を示す夏季の夜間の動きの説明図である。
【図４】本発明の空気集熱式ソーラー除湿涼房システムの１実施形態を示す冬季の動きの説明図である。
【図５】空気集熱式ソーラーの概要を示す説明図である。
【図６】ハンドリングボックスの側面図である。
【図７】ハンドリングボックスの平面図である。
【図８】実験結果の気象データその１を示すグラフである。
【図９】実験結果の気象データその２を示すグラフである。
【図１０】実験結果その３を示すグラフである。
【図１１】実験結果その４を示すグラフである。
【図１２】実験結果その５を示すグラフである。
【図１３】実験結果その６を示すグラフである。
【図１４】従来例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００７４】
１…屋根板 ２…空気流路
３…外気取入口 ４…棟ダクト
５…ハンドリングボックス ５Ａ，５Ｂ…ハンドリングボックス
６…入口ダンパー ６ａ…ダンパーボックス
７…ファン ８…出口ダンパー
８ａ…ダンパーボックス ９…排気ダクト
１０…立下りダクト １１…蓄熱土間コンクリート
１２…床パネル １３…空気流通空間
１４…吹出口 １５…給湯コイル
２２…循環用ダクト ２３…吸込口
２５…ガラス板 ２６…ファン
２７…ハンドリングボックス ２８…外気取入れダクト
２９…流入量調整ダンパー ３０，３１…吸着剤充填容器
３２…吸着剤 ３３，３４…サイクル切り換えダンパー
３５…送気ダクト ３６…排気ダクト
３７…放熱コイル ３８…冷却コイル
３９…ポンプ ４０…散水設備
４１…補助暖房コイル
５０…第１デシカントモジュール ５１…冷却コイル
５２…第２デシカントモジュール ５３…接続ダクト
５４…立下りダクト ５５…免震ピット
５５ａ…空気流通空間
５６…排気ダクト ５７…強制排気ファン
５８ａ，５８ｂ，５８ｃ…モーターダンパ
６０…分岐ダクト ６１…棟温度センサー
６２…室温センサー ６３…外気温センサー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽熱集熱部に接続して室内に空気を送る空調機として、第１デシカントモジュール、冷却コイル、第２デシカントモジュール、ファンを組み込んだデシカント空調機の２組からなり、再生運転と除湿運転を切り換えるバッチ方式で再生運転と除湿運転を同時に行うもので、再生運転時には高温低湿の集熱空気が第１デシカントモジュールを乾燥させた後、中温中湿となり、この中温中湿の空気は冷却コイルにより冷却され、低温高湿となって第２デシカントモジュールに水分を吸着させてから排気され、除湿運転時には低温高湿の外気を取り入れて第１デシカントモジュールで除湿し、中温低湿となった空気を冷却コイルで冷却し、さらに再生運転時に第２デシカントモジュールに吸着させておいた水分を用いて気化冷却を行い、低温中湿となった空気を室内に送ることを特徴とした空気集熱式ソーラー除湿涼房システム。
【請求項２】
太陽熱集熱部に接続して室内に空気を送る空調機としてのハンドリングボックスであり、前後にダンパーボックスを設け、第１デシカントモジュール、冷却コイル、第２デシカントモジュール、ファンを組み込んだことを特徴とする空気集熱式ソーラー除湿涼房システムに使用するハンドリングボックス。
【請求項３】
請求項１の空気集熱式ソーラー除湿涼房システムにおいて、第１デシカントモジュール、第２デシカントモジュールの再生運転と除湿運転の切替運転は、いずれかのデシカントモジュールの出口湿度が設定値に達する時間と切替設定時間を比べて、どちらかが設定値に達すれば行うことを特徴とする空気集熱式ソーラー除湿涼房方法。
【請求項１】
太陽熱集熱部に接続して室内に空気を送る空調機として、第１デシカントモジュール、冷却コイル、第２デシカントモジュール、ファンを組み込んだデシカント空調機の２組からなり、再生運転と除湿運転を切り換えるバッチ方式で再生運転と除湿運転を同時に行うもので、再生運転時には高温低湿の集熱空気が第１デシカントモジュールを乾燥させた後、中温中湿となり、この中温中湿の空気は冷却コイルにより冷却され、低温高湿となって第２デシカントモジュールに水分を吸着させてから排気され、除湿運転時には低温高湿の外気を取り入れて第１デシカントモジュールで除湿し、中温低湿となった空気を冷却コイルで冷却し、さらに再生運転時に第２デシカントモジュールに吸着させておいた水分を用いて気化冷却を行い、低温中湿となった空気を室内に送ることを特徴とした空気集熱式ソーラー除湿涼房システム。
【請求項２】
太陽熱集熱部に接続して室内に空気を送る空調機としてのハンドリングボックスであり、前後にダンパーボックスを設け、第１デシカントモジュール、冷却コイル、第２デシカントモジュール、ファンを組み込んだことを特徴とする空気集熱式ソーラー除湿涼房システムに使用するハンドリングボックス。
【請求項３】
請求項１の空気集熱式ソーラー除湿涼房システムにおいて、第１デシカントモジュール、第２デシカントモジュールの再生運転と除湿運転の切替運転は、いずれかのデシカントモジュールの出口湿度が設定値に達する時間と切替設定時間を比べて、どちらかが設定値に達すれば行うことを特徴とする空気集熱式ソーラー除湿涼房方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２００８−１９６８１７（Ｐ２００８−１９６８１７Ａ）
【公開日】平成２０年８月２８日（２００８．８．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３４３３８（Ｐ２００７−３４３３８）
【出願日】平成１９年２月１５日（２００７．２．１５）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り ２００６年１０月１２日・１３日 日本太陽エネルギー学会、日本風力エネルギー学会主催の「平成１８年度 日本太陽エネルギー学会 日本風力エネルギー学会 合同研究発表会」に文書をもって発表
【出願人】（３９９０１５９８６）オーエム計画株式会社 (7)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年８月２８日（２００８．８．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年２月１５日（２００７．２．１５）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り ２００６年１０月１２日・１３日 日本太陽エネルギー学会、日本風力エネルギー学会主催の「平成１８年度 日本太陽エネルギー学会 日本風力エネルギー学会 合同研究発表会」に文書をもって発表
【出願人】（３９９０１５９８６）オーエム計画株式会社 (7)
【Ｆターム（参考）】
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