空調システム
【課題】燃料電池における電力の発生に伴って生じる水分を自己循環させながらも、燃料電池の排熱を利用してデシカント装置を適切に再生して、適切に空調された空調用空気を空調対象空間へ供給可能な空調システムを提供する。
【解決手段】燃料電池装置２００による発電に伴って発生する排ガスＥと外部から取り込んだ処理空気ＰＡとを熱交換させる空調用排熱回収熱交換器２８を備え、空調用排熱回収熱交換器２８にて燃料電池装置２００の排ガスＥが保有する排熱を回収した処理空気ＰＡをデシカントロータ１３の再生部１３ｂに直接通流させる形態で、デシカントロータ１３の通気性吸湿体１３ｃを再生するように構成されている。
【解決手段】燃料電池装置２００による発電に伴って発生する排ガスＥと外部から取り込んだ処理空気ＰＡとを熱交換させる空調用排熱回収熱交換器２８を備え、空調用排熱回収熱交換器２８にて燃料電池装置２００の排ガスＥが保有する排熱を回収した処理空気ＰＡをデシカントロータ１３の再生部１３ｂに直接通流させる形態で、デシカントロータ１３の通気性吸湿体１３ｃを再生するように構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原燃料を改質して水素を主成分とするガスを生成し、当該水素を主成分とするガスを用いて発電を行うとともに、発電に伴って発生する排熱を利用可能な燃料電池装置を備えるとともに、気体を回転駆動する通気性吸湿体からなるデシカントロータの吸湿部又は再生部を通流させ降温又は昇温させて空調用空気として空調対象空間へ供給するデシカント装置を備え、前記燃料電池装置の発電に伴って発生する排熱を前記デシカントロータの再生に用いる空調システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、原燃料を改質して水素を主成分とするガスを生成し、当該水素を主成分とするガスを用いて発電を行うとともに、発電にて発生する排熱を利用可能な固体酸化物形燃料電池（以下、ＳＯＦＣと略称）を備えるととともに、当該ＳＯＦＣの排熱をデシカントロータが設けられたデシカント装置の熱源として用いる空調システムが知られている（特許文献１を参照）。
当該特許文献１に記載の空調システムは、ＳＯＦＣの排ガスと排熱回収媒体とを熱交換する排熱回収熱交換器と、デシカントロータの再生部に通流する再生用空気と排熱回収媒体とを熱交換する再生用熱交換器と、排熱回収熱交換器と再生用熱交換器とに排熱回収媒体を循環する循環回路とを備えており、当該循環回路に排熱回収媒体を循環させて、排熱回収熱交換器にてＳＯＦＣの排ガスが保有する排熱を回収するとともに、再生用熱交換器においてＳＯＦＣの排ガスが保有する排熱によりデシカントロータの再生部を再生する再生用空気を加熱するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−３０２６６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
通常、ＳＯＦＣは、原燃料を水蒸気改質する際に水を必要とし、当該水は、ＳＯＦＣの排ガスを露点（４０℃程度）以下にすることで、排ガスに含まれる水分を回収し、再び水蒸気改質に用いられるように構成されている。これにより、ＳＯＦＣでは、水蒸気改質に用いる水を自己循環により賄うことができ、外部からの水の供給を不要とする自立運転が可能となる。
この観点において、上記特許文献１に記載の空調システムは、ＳＯＦＣの排ガスを通流する排ガス路には、上述した排熱回収熱交換器のみが設けられており、且つ、当該排熱回収熱交換器と再生用熱交換器との間にて循環回路を循環する排熱回収媒体が通流するように構成されている。このような構成においては、排熱回収熱交換器にて回収する熱量が、再生用熱交換器にて放出する熱量よりも多くなると、循環回路を循環する排熱回収媒体の温度が高くなり、結果として、排熱回収媒体の温度が高くなると、排熱回収熱交換にて当該排熱回収媒体と熱交換する排ガスの温度を露点以下にすることができず、ＳＯＦＣの水蒸気改質に用いる水を自己循環により賄うことができなくなる虞があった。
また、当該特許文献１に記載の空調システムでは、再生用空気が再生用熱交換器にて排熱回収媒体と熱交換する形態で加熱されるため、再生用熱交換器の伝熱効率によっては、再生用空気を十分に加熱することができず、デシカントロータを十分に活用することができない虞があった。
【０００５】
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、燃料電池における電力の発生に伴って生じる水分を自己循環させながらも、燃料電池の排熱を利用してデシカント装置のデシカントロータを適切に再生して、適切に空調された空調用空気を空調対象空間へ供給可能な空調システムを提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するための本発明の空調システムは、
原燃料を改質して水素を主成分とするガスを生成し、当該水素を主成分とするガスを用いて発電を行うとともに、発電に伴って発生する排熱を利用可能な燃料電池装置を備えるとともに、気体を回転駆動する通気性吸湿体からなるデシカントロータの吸湿部又は再生部を通流させ降温又は昇温させて空調用空気として空調対象空間へ供給するデシカント装置を備え、前記燃料電池装置の発電に伴って発生する排熱を前記デシカントロータの再生に用いる空調システムであって、その特徴構成は、
前記燃料電池装置による発電に伴って発生する排ガスと外部から取り込んだ第１処理空気とを熱交換させる空調用排熱回収熱交換器を備え、
前記空調用排熱回収熱交換器にて前記燃料電池装置の排ガスが保有する排熱を回収した第１処理空気を前記デシカントロータの再生部に直接通流させる形態で、前記デシカントロータの前記通気性吸湿体を再生するように構成されている点にある。
【０００７】
上記特徴構成によれば、燃料電池装置の発電に伴って発生する排ガスは、空調用排熱回収熱交換器にて、外部から導かれる比較的低温の第１処理空気と熱交換することができる。これにより、燃料電池（例えば、固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ））の高温排熱を高い温度レベルで利用が可能となり、例えば、空調用排熱回収熱交換器よりも後流に設けた給水加熱熱交換器により、排ガスの温度を露点以下にすることができる。結果、排ガスに水蒸気として含まれる水を適切に凝縮させて回収することができる。そして、このように回収した水を水蒸気改質用の水として再利用することで、水蒸気改質に必要な水を自己循環にて賄うことができ、自立運転を可能とできる。
さらに、空調用排熱回収熱交換器にて排ガスと第１処理空気とを熱交換させ、排ガスの排熱にて第１処理空気を昇温させることができる。当該昇温された第１処理空気は、デシカントロータの再生部を直接通流することで、その再生部にて通気性吸湿体を十分再生させるので、効率的なデシカントロータの運転を確保できる。これにより、デシカント装置にて気体を適切に昇温又は降温させて空調用空気として空調対象空間へ供給することができる。
以上より、燃料電池における電力の発生に伴って生じる水分を自己循環させながらも、燃料電池の排熱を利用してデシカント装置のデシカントロータを適切に再生して、適切に空調された空調用空気を空調対象空間へ供給可能な空調システムを実現できる。
【０００８】
本発明の空調システムの更なる特徴構成は、
前記空調用排熱回収熱交換器は、前記第１処理空気として、前記燃料電池装置に供給する空気を前記燃料電池装置による発電に伴って発生する排ガスにて加熱するように構成され、
前記空調用排熱回収熱交換器を通流した空気の一部を前記燃料電池装置に供給するとともに、残りの一部の空気を前記デシカントロータの前記再生部に供給する分配手段を備えている点にある。
【０００９】
上記特徴構成によれば、燃料電池装置としては、燃料電池装置に供給する空気を排ガスにて加熱する熱交換器を備えているので、その熱交換器を空調用排熱回収熱交換器として利用することができ、構成の簡素化を図ることができる。そして、燃料電池装置に供給する空気の一部を用いて、通気性吸湿体の再生を行うことができるので、燃料電池装置への空気の供給を適切に行うことができながら、通気性吸湿体の再生を行って、デシカントロータでの吸湿を適切に行うことができる。
【００１０】
本発明の空調システムの更なる特徴構成は、
前記デシカント装置は、前記デシカントロータの前記再生部を通流して前記通気性吸湿体を再生する気体と、前記空調用排熱回収熱交換器にて前記燃料電池装置の排ガスが保有する排熱を回収した前記第１処理空気とを混合可能な第１混合手段を備えている点にある。
【００１１】
上記特徴構成によれば、第１混合手段は、デシカントロータの再生部を通流する気体に、空調用排熱回収熱交換器にて燃料電池装置の排ガスが保有する排熱を回収した第１処理空気を混合するので、再生部を通流する気体を適切に昇温させ、昇温した気体にて再生部における通気性吸湿体を適切に再生できる。
【００１２】
本発明の空調システムの更なる特徴構成は、
前記燃料電池装置による発電に伴って発生する排ガスが保有する排熱を回収した湯水を貯湯可能な貯湯槽と、前記貯湯槽から熱負荷に供給する湯水を加熱する補助加熱装置と、前記補助加熱装置の排ガスと第２処理空気とを熱交換させる補助排熱回収熱交換器とを備え、
前記補助排熱回収熱交換器にて前記補助加熱装置の排ガスが保有する排熱を回収した前記第２処理空気を前記デシカントロータの前記再生部に直接通流させる形態で、前記通気性吸湿体を再生するように構成されている点にある。
【００１３】
上記特徴構成によれば、例えば、熱負荷として給湯熱需要や暖房熱需要がある場合あるいはそれらの需要が見込まれる場合に、貯湯槽に貯湯された湯水を補助加熱装置で加熱して熱負荷にて供給したり、蓄熱しながら、補助排熱回収熱交換器にて補助加熱装置の排ガスと第２処理空気とを熱交換して、排ガスが保有する排熱を第２処理空気にて回収し、当該第２処理空気にてデシカントロータを再生することで、補助加熱装置の排熱をデシカント装置の空調の熱源として適切に利用できる。これによりデシカントロータの再生能力を増すことができる。
【００１４】
本発明の空調システムの更なる特徴構成は、
前記デシカント装置は、前記デシカントロータの前記再生部を通流する気体と、前記補助排熱回収熱交換器にて前記補助加熱装置の排ガスが保有する排熱を回収した前記第２処理空気とを混合可能な第２混合手段を備えている点にある。
【００１５】
上記特徴構成によれば、第２混合手段は、デシカントロータの再生部を通流する気体に、補助排熱回収熱交換器にて補助加熱装置の排ガスが保有する排熱を回収した第１処理空気を混合するので、再生部を通流する気体を適切に昇温させ、昇温した気体にて再生部における通気性吸湿体を適切に再生できる。
【００１６】
本発明の空調システムの更なる特徴構成は、
前記デシカント装置は、前記デシカントロータに加えて、前記デシカントロータの前記吸湿部を通流した気体を冷却用媒体との熱交換により冷却する冷却器と、気体を加湿可能な加湿機とを備え、
気体を前記デシカントロータの前記吸湿部及び前記冷却器を記載順に通流させて空調する第１空調流路と、気体を前記冷却用媒体として前記冷却器に導いた後に前記デシカントロータの前記再生部を通流させる第２空調流路とを形成可能に構成され、
第１気体を前記第１空調流路にて空調した後に前記加湿機にて加湿して空調用空気として空調対象空間へ導くとともに再生用空気を前記第２空調流路に通流させる第１運転状態と、第２気体を前記第２空調流路にて空調した後に前記加湿機にて加湿して空調用空気として前記空調対象空間へ導くとともに吸湿用空気を前記第１空調流路に通流させる第２運転状態とを、択一的に切り替える切替手段が設けられている点にある。
【００１７】
上記特徴構成によれば、デシカント装置による空調を、除湿冷房運転と、加湿暖房運転との間で切り替えことができ、外気の状況において適切な空調を実現できる。
上記特徴構成によれば、例えば、室外空気の温度が高い夏場等にあっては、切替手段にて第１運転状態に切り替えることで、第１気体が、デシカントロータの吸湿部にて除湿され、冷却器にて冷却され、加湿機にて加湿され加湿による水分の蒸発潜熱が奪われる形態で冷却されて、適切に除湿冷却された状態で空調用空気として空調対象空間に導かれる。これにより、空調対象空間を適切に除湿冷房できる。
このとき、再生用空気は、冷却用媒体として冷却器を通流して加熱され、デシカントロータの再生部を通流することで、再生部における通気性吸湿体を適切に再生している。これにより、デシカントロータの吸湿部での吸湿能力を向上させ、デシカント装置の空調能力を向上させている。
一方、室外空気の温度が低い冬場等にあっては、切替手段にて第２運転状態に切り替えることで、第２気体が、冷却用媒体として冷却器にて加熱され、デシカントロータの再生部にて加湿され、加湿機にて加湿されて、適切に加湿加熱された状態で空調用空気として空調対象空間に導かれる。これにより、空調対象空間を適切に加湿暖房できる。
このとき、吸湿用空気は、デシカントロータの吸湿部に湿分を供給し、加熱用媒体として冷却器を通流して、冷却用媒体として冷却器を通流する第２気体を加熱している。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１運転（除湿冷房運転）状態時の回路を示す概略構成図である。
【図２】本発明の第１運転（除湿冷房運転）状態時の回路を通流する気体の状態を示す空気線図である。
【図３】本発明の第１運転（除湿冷房運転）状態時の回路を通流する気体の状態値を示す表である。
【図４】本発明の第１運転（除湿冷房運転）状態時において、補助バーナの排熱をデシカント装置へ導いているときの気体の状態を示す空気線図である。
【図５】本発明の第１運転（除湿冷房運転）状態時において、補助バーナの排熱をデシカント装置へ導いているときの気体の状態値を示す表である。
【図６】本発明の第２運転（加湿暖房運転）状態時の回路を示す概略構成図である。
【図７】本発明の第２運転（加湿暖房運転）状態時の回路を通流する気体の状態を示す空気線図である。
【図８】本発明の第２運転（加湿暖房運転）状態時の回路を通流する気体の状態値を示す表である。
【図９】本発明の第２運転（加湿暖房運転）状態時において、補助バーナの排熱をデシカント装置へ導いているときの気体の状態を示す空気線図である。
【図１０】本発明の第２運転（加湿暖房運転）状態時において、補助バーナの排熱をデシカント装置へ導いているときの気体の状態値を示す表である。
【図１１】本発明の別実施形態の回路を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の空調システムは、燃料電池装置２００の改質に必要な水分を自己循環にて賄いながらも、燃料電池装置２００の排熱を回収した第１処理空気ＰＡ１をデシカント装置１００のデシカントロータ１３の再生部１３ｂに直接通流させることで、デシカントロータ１３を適切に再生させる形態で、空調性能を向上させるように構成されている点を特徴とする。
そこで、以下では、まず、図１に基づいて、燃料電池装置２００の基本構成、デシカント装置１００の基本構成について説明した後、本発明の特徴構成を説明する。
【００２０】
〔燃料電池装置〕
燃料電池装置２００は、都市ガス等の燃料Ｆを改質して水素を主成分とするガスを生成する改質器２１と、当該水素を主成分とするガスを用いて発電を行う固体酸化物形燃料電池２０（以下、「ＳＯＦＣ」と呼ぶ。）とから構成され、当該燃料電池装置２００は、固体酸化物形ＳＯＦＣ２０による発電に伴って発生する排熱を利用可能に構成されている。
【００２１】
改質器２１は、公知のものと同様の構成のものが利用できるため詳細な説明及び図示は省略するが、水蒸気とともに供給される燃料Ｆを改質して水素を主成分とするガスを生成し、ＳＯＦＣ２０に供給するように構成されている。
【００２２】
ＳＯＦＣ２０についても、公知のものと同様の構成のものが利用できるため詳細な図示は省略するが、イオン導電性を有するイットリア安定化ジルコニア、スカンジア安定化ジルコニア、セリア系酸化物等の固体酸化物を電解質として用いた燃料電池であり、その電解質の両側には、多孔質の空気極（図示せず）と燃料極（図示せず）とが設けられている。
【００２３】
そして、このようなＳＯＦＣ２０では、下記の[化学式]に示すように、空気極（図示せず）において供給された酸素が電子と反応して酸素イオンになり、その酸素イオンが電解質を通じて燃料極（図示せず）に運ばれ、燃料極において供給された水素が電解質を通じて運ばれた酸素イオンと反応して水蒸気と電子とを生成することにより、空気極と燃料極との間に起電力を発生させて発電を行うように構成されている。尚、このＳＯＦＣ２０で発電された直流電力は、例えば、ＤＣ／ＡＤコンバータ２２により交流電力に変換された後に、電気機器等の電力負荷（図示せず）に供給され消費される。
【００２４】
[化学式１]
（空気極）Ｏ2＋４ｅ-→２Ｏ2-
（燃料極）２Ｈ2＋４Ｏ2-→２Ｈ2Ｏ＋４ｅ-
【００２５】
ＳＯＦＣ２０にて発電が行われると、燃料極からは高温の水蒸気が排出されるとともに、高温の排ガスＥが排出される。そして、当該高温の水蒸気及び高温の排気Ｅが、排ガスＥとして、外部へ排出されることとなる。
排ガスＥは、外部へ排出される前に、改質器２１、第１排熱回収熱交換器２３、第２排熱回収熱交換器２４、第３排熱回収熱交換器２５、第４排熱回収熱交換器２６（空調用排熱回収熱交換器の一例）、及び第５排熱回収熱交換器２８を記載順に通流し、排熱を回収されて露点以下となった後、気水分離器２９にて水が回収されて、外部へ排出されるようになっている。
気水分離器２９にて回収された水は、第１循環ポンプ３０にて、第３排熱回収熱交換器２５にて排ガスＥの排熱を回収して気化した水蒸気となり、燃料Ｆと混合される。燃料Ｆと水蒸気との混合ガスは、第１排熱回収熱交換器２３にて排ガスＥが保有する排熱を回収した後、改質器２１に供給される。
第４排熱回収熱交換器２６は、室外空気ＯＡを第１処理空気ＰＡ１として、排ガスＥと熱交換させ、排ガスＥと熱交換した後の第１処理空気ＰＡ１の一部を、デシカント装置１００の側へ導いて、第１処理空気ＰＡ１にて回収した排ガスＥが保有する排熱をデシカント装置１００の再生に利用可能に構成されているとともに、残部をＳＯＦＣ２０の空気極に供給可能に構成されている。
具体的には、第１処理空気ＰＡ１を圧送する第１ファン２７と、当該第１ファン２７にて圧送された第１処理空気ＰＡ１を通流する第１処理空気通流路Ｌ１が設けられている。
当該第１処理空気通流路Ｌ１には、第１処理空気ＰＡ１を排ガスＥと熱交換する第２排熱回収熱交換器２４と、第２排熱回収熱交換器２４を通流した後の第１処理空気ＰＡ１の一部をデシカント装置１００の側へ導くとともに残部をＳＯＦＣ２０の側へ導く三方弁５０（分配手段の一例）とを上流側から順に設けられている。
これにより、燃料電池装置２００においては、ＳＯＦＣ２０に適切に加熱された第１処理空気ＰＡ１を従来通り利用することで、適切に発電を行うことができながらも、デシカント装置１００においては、第１処理空気ＰＡ１をその再生に利用することができる。
【００２６】
ＳＯＦＣ２０の排熱は、貯湯槽３１に湯水Ｗとして貯留され、当該貯湯された湯水Ｗは、熱負荷等へ供給可能に構成されている。具体的には、第２循環ポンプ３４にて圧送される湯水Ｗを循環可能な湯水循環回路Ｌ３が、貯湯槽３１と第５排熱回収熱交換器２８との間で湯水Ｗを循環可能に配設されている。湯水Ｗは、第５排熱回収熱交換器２８にて排ガスＥが保有する排熱を回収して、貯湯槽３１に貯湯される。
さらに、貯湯槽３１から熱負荷に供給される湯水Ｗは、熱負荷にて高温の熱需要があるときで貯湯槽３１に貯湯された湯水Ｗの温度が低い場合に、補助バーナ３３（補助加熱装置の一例）にて加熱可能に構成されている。具体的には、燃料Ｆと燃焼用空気との混合気を燃焼可能な補助バーナ３３と、当該補助バーナ３３の排ガスが保有する排熱を回収可能な補助排熱回収熱交換器３３ａが設けられ、貯湯槽３１から熱負荷に導かれる湯水Ｗを、上記補助排熱回収熱交換器３３ａを通流させた後、補助バーナ３３を通流させるように構成されている。
さらに、補助排熱回収熱交換器３３ａには、室外空気ＯＡとしての第２処理空気ＰＡ２にて補助バーナ３３の排ガスが保有する排熱を回収してデシカント装置１００へ供給するべく、第２処理空気ＰＡ２を圧送する第２ファン３５と、圧送された第２処理空気ＰＡ２を補助排熱回収熱交換器３３ａへ導いた後にデシカント装置１００へ接続される第２処理空気通流路Ｌ２が設けられている。
【００２７】
〔デシカント装置〕
本発明のデシカント装置１００は、空気をデシカントロータ１３に通流して昇温又は降温させて空調用空気ＳＡとして空調対象空間Ｓへ供給するものであり、その第１の特徴は、当該デシカントロータ１３の再生部１３ｂを、ＳＯＦＣ２０の排ガスが保有する排熱を回収した第１処理空気ＰＡ１を直接通流させて、デシカントロータ１３を再生するように構成されている点にある。
さらに、第２の特徴として、切替手段として第１四方弁１１及び第２四方弁１６を備えるとともに、空調対象空間Ｓに供給される直前の空調用空気ＳＡを加湿可能な加湿機１７を備えることで、除湿冷房運転と加湿暖房運転とを切替可能に構成されている点にある。
以下に、これらの特徴を有するデシカント装置１００を図面に基づいて説明する。
【００２８】
デシカント装置１００は、除湿冷房運転においては、図１の流路構成において、室外空気ＯＡ（第１気体）を、第１空調流路Ｒ１（図１、６で二点鎖線で示す流路）に導いて空調した後、加湿機１７にて加湿して空調用空気ＳＡとし、当該空調用空気ＳＡを空調対象空間Ｓへ導いている。加湿暖房運転においては、図６の流路構成において、室外空気ＯＡ（第２気体）を、第２空調流路Ｒ２（図１、６で一点鎖線で示す流路）に導いて空調した後、加湿機１７にて加湿して空調用空気ＳＡとし、当該空調用空気ＳＡを空調対象空間Ｓに導くように構成されている。
【００２９】
デシカント装置１００の基本構成は、空気に直接水を噴霧して加湿可能な加湿機１７、デシカントロータ１３、冷却器１４、複数の気体を混合する混合器１５（第１混合手段、第２混合手段の一例）を備えたものである。具体的には、デシカント装置１００は、回転駆動する通気性吸湿体１３ｃからなり吸湿部１３ａに通流させる気体の水分を吸着するとともに吸着した水分を再生部１３ｂに通流させる気体に放出するデシカントロータ１３と、デシカントロータ１３の吸湿部１３ａを通流した気体を冷却用媒体との熱交換により冷却させる冷却器１４と、デシカントロータ１３の再生部１３ｂに導かれる気体とＳＯＦＣ２０の排ガスが保有する排熱を回収した第１処理空気ＰＡ１とを混合して昇温させる混合器１５とを備えている。
【００３０】
混合器１５について説明を加えると、混合器１５には、上述したＳＯＦＣ２０の排ガスが保有する排熱を回収した第１処理空気ＰＡ１を通流する第１処理空気通流路Ｌ１が接続されている。これにより、混合器１５は、冷却用媒体として冷却器１４を通流した気体と第１処理空気ＰＡ１とを混合して昇温させた後に、下流側のデシカントロータ１３の再生部１３ｂの側へ送り出す。
また、混合器１５には、上記第１処理空気通流路Ｌ１に加えて、補助排熱回収熱交換器３３ａの排ガスが保有する排熱を回収した第２処理空気ＰＡ２を通流する第２処理空気通流路Ｌ２が接続されている。これにより、混合器１５は、補助バーナ３３が作動している場合にあっては、冷却用媒体として冷却器１４を通流した気体と、ＳＯＦＣ２０の排ガスが保有する排熱を回収した第１処理空気ＰＡ１と、補助バーナ３３の排ガスが保有する排熱を回収した第２処理空気ＰＡ２とを混合して昇温させた後に、下流側のデシカントロータ１３の再生部１３ｂの側へ送り出す。
尚、以下では、説明の都合上、補助バーナ３３は作動させているものとして、デシカント空調装置の各構成について説明する。
【００３１】
デシカントロータ１３は、デシカントロータ１３の通気性吸湿体１３ｃは、図示しない駆動用モータにより回転駆動するように構成されている。図１、６では、上方側（図１、６で矢印Ｚの先端側）に位置するデシカントロータ１３の一部を吸湿部１３ａとし、下方側（図１、６で矢印Ｚの基端側）に位置するデシカントロータ１３の一部を再生部１３ｂとして示している。デシカントロータ１３の通気性吸湿体１３ｃが、駆動用モータ（図示せず）により回転駆動されると、吸湿部１３ａに相当する部位及び再生部１３ｂに相当する部位が回転方向に連続的に変化するように構成されている。そして、デシカントロータ１３は、例えば、１時間に数１０回転の一定速度で回転駆動される。前記デシカントロータ１３における通気性吸湿体１３ｃは、吸湿性高分子を主成分として構成されている。そして、吸湿性高分子として、例えば、ポリアクリル酸ナトリウムを用いる。デシカントロータ１３は、直径２００ｍｍのハニカム状の基材にポリアクリル酸ナトリウム粉末を保持して構成されている。ここで、デシカントロータ１３の厚みは、３０〜６０ｍｍ程度のものを好適に用いることができる。
【００３２】
第１空調流路Ｒ１（図１、図６で二点鎖線で示される流路）は、デシカントロータ１３の吸湿部１３ａ、冷却器１４の順に接続され、夫々に順に気体を通流させている。さらに、第１空調流路Ｒ１には、気体を第１空調流路Ｒ１に上述の如く通流させるべく、後述する第１四方弁１１の下流側でデシカントロータ１３の吸湿部１３ａの上流側に、気体をデシカントロータ１３の吸湿部１３ａの側へ送り出す第３ファン１２が設けられている。
【００３３】
これにより、第１空調流路Ｒ１を通流する気体は、デシカントロータ１３の吸湿部１３ａにて除湿され、冷却器１４にて冷却用媒体と熱交換する形態で冷却される。
詳細は後述するが、図１に示す第１運転状態にあっては、気体として室外空気ＯＡ（第１気体）を、第１空調流路Ｒ１にて空調した後、加湿機１７に導いて、加湿機１７の加湿に伴って加えられた湿分の蒸発に伴う蒸発潜熱が奪われる形態で冷却して、適切に除湿冷却された空調用空気ＳＡとして空調対象空間Ｓへ供給して、除湿冷房運転が実現する。
【００３４】
一方、第２空調流路Ｒ２（図１、図６において一点鎖線で表される流路）は、冷却器１４、混合器１５、デシカントロータ１３の再生部１３ｂに順に接続され、夫々に順に気体を通流させている。さらに、第２空調流路Ｒ２には、気体を第２空調流路Ｒ２へ上述の如く通流させるべく、デシカントロータ１３の再生部１３ｂの下流側で後述する第２四方弁１６の上流側に、気体を上流側から吸引して下流側へ圧送する第４ファン１８が設けられている。
これにより、第２空調流路Ｒ２を通流する気体は、冷却器１４に冷却用冷媒として導かれ、当該冷却器１４にて高温の気体と熱交換する形態で昇温し、混合器１５にてＳＯＦＣ２０の排ガスが保有する排熱を回収した第１処理空気ＰＡ１と混合する形態で昇温し、デシカントロータ１３の再生部１３ｂにて加湿されて、加湿加熱された状態となる。
詳細は後述するが、図６に示す第２運転状態にあっては、気体としての室外空気ＯＡ（第２気体）を、第２空調流路Ｒ２にて空調した後、加湿機１７へ導いて十分に加湿し、適切に加湿加熱された空調用空気ＳＡとして空調対象空間Ｓへ供給して、加湿暖房運転が実現する。
【００３５】
〔除湿冷房運転〕
除湿冷房運転を実行するには、まず、図示しない制御装置による制御により、第１四方弁１１と第２四方弁１６とを、図１に示す第１運転状態へと切り替え制御する。具体的には、制御装置は、第１四方弁１１を、室外空気ＯＡ（第１気体）を第１空調流路Ｒ１へ導くと共に室内空気ＲＡ（再生用空気）を第２空調流路Ｒ２へ導く状態へ切り替え制御し、第２四方弁１６を、第１空調流路Ｒ１にて空調された室外空気ＯＡ（第１気体）を加湿機１７へ導いた後に空調用空気ＳＡとして空調対象空間Ｓへ導き、室内空気ＲＡ（再生用空気）を排気ＶＡとして空調対象空間Ｓの外部へ導く状態に、切り替え制御する。
このとき、特に、室外空気ＯＡ（第１気体）が空調用空気ＳＡへと空調される過程について説明すると、第１四方弁１１及び第２四方弁１６が第１運転状態（図１に示す状態）へ切り替えられている状態で、第３ファン１２を働かせることにより、室外空気ＯＡ（第１気体）が、第１四方弁１１を介して第１空調流路Ｒ１に導かれ、デシカントロータ１３の吸湿部１３ａにて除湿され、冷却器１４にて冷却され、第２四方弁１６にて加湿機１７へ導かれ、当該加湿機１７にて加湿されて、加湿に伴って加えられた湿分の蒸発に伴う蒸発潜熱を奪われる形態で冷却して、適切に除湿冷却された状態で空調用空気ＳＡとして空調対象空間Ｓへ導かれる。
【００３６】
尚、当該除湿冷房運転では、室内空気ＲＡ（再生用空気）が、冷却用媒体として冷却器１４を通流して昇温した後、混合器１５を通流して第１処理空気ＰＡ１と混合して昇温し、デシカントロータ１３の再生部１３ｂを通流して、第４ファン１８にて第２四方弁１６へ向けて圧送され、第２四方弁１６を介して排気ＶＡとして外部へ圧送される。
【００３７】
〔除湿冷房運転における空調性能〕
これまで説明してきたように、本発明の空調システムでは、第１四方弁１１及び第２四方弁１６が図１の状態に切り替えられている状態で、ＳＯＦＣ２０の排ガスの排熱を回収した第１処理空気ＰＡ１の一部を、ＳＯＦＣ２０に導いてＳＯＦＣ２０を適切に働かせながらも、残部を混合器１５に導いて、室内空気ＲＡ（再生用空気）と混合して昇温させることで、デシカントロータ１３の再生部１３ｂにおいて通気性吸湿体１３ｃを再生するようになっている。
運転条件としては、ＳＯＦＣ２０は、発電電力を７００Ｗに設定された状態で働かせる。ＳＯＦＣ２０からデシカントロータ１３の再生部１３ｂへ供給される第１処理空気ＰＡ１（２６４℃、７ｍ3／ｈ）の熱量は、３００Ｗとする。当該第１処理空気ＰＡと混合器１５にて混合される室外空気ＯＡ（第１気体）は、混合後に、デシカントロータ１３の通気性吸湿体１３ｃを適切に再生すべく、所望の温度（例えば、６０℃程度）まで昇温してく必要がある。このため、その流量は、本例においては、６０ｍ3／ｈに設定している。室内空気ＲＡ（再生用空気）の流量も、室外空気ＯＡ（第１気体）の流量に合わせて、６０ｍ3／ｈに設定している。
また、加湿機１７にて噴霧する水量は、２８０ｇ／ｈである。
【００３８】
以下では、図１、２、３に基づいて、本発明の除湿冷房運転における除湿冷房性能を評価する。図２の空気線図、及び図３の表は、図１における測定点Ｐ１〜Ｐ８での室外空気ＯＡ（第１気体）・室内空気ＲＡ（再生用空気）の状態（温度、絶対湿度、相対湿度）の変化を示すものである。
【００３９】
まず、室内空気ＲＡ（再生用空気）の状態変化について説明する。
Ｐ５―Ｐ７間において、室内空気ＲＡ（再生用空気）は、冷却用媒体として冷却器１４に導かれ室外空気ＯＡ（第１気体）と熱交換する形態で、２７℃から１９．６℃だけ昇温して４６．６℃となり、混合器１５にて、ＳＯＦＣ２０の排熱を回収し２６４℃まで昇温した第１処理空気ＰＡ１と混合して、４６．６℃から１４．２℃だけ昇温して６０．４℃の高温となる。
Ｐ７−Ｐ８間において、室内空気ＲＡ（再生用空気）は、デシカントロータ１３の再生部１３ｂにて通気性吸湿体１３ｃを通過することで、その絶対湿度が１４ｇ／ｋｇ乾燥空気から５．６ｇ／ｋｇ乾燥空気だけ増加して１９．６ｇ／ｋｇ乾燥空気となる。結果的に、通気性吸湿体１３ｃは、５．６ｇ／ｋｇ乾燥空気だけ吸湿され、適切に再生される。
【００４０】
次に、室外空気ＯＡ（第１気体）の状態変化について説明する。
Ｐ１−Ｐ２間において、室外空気ＯＡ（第１気体）は、デシカントロータ１３の吸湿部１３ａにおいて、十分に再生された通気性吸湿体１３ｃを通過することで、１５．７ｇ／ｋｇ乾燥空気から６ｇ／ｋｇ乾燥空気だけ吸湿されて９．７ｇ／ｋｇ乾燥空気となる。
Ｐ２−Ｐ３間において、室外空気ＯＡ（第１気体）は、冷却器１４にて、室内空気ＲＡ（再生用空気）と熱交換する形態で、４９．７℃から１９．７℃だけ冷却されて３０℃となる。
Ｐ３−Ｐ４間において、室外空気ＯＡ（第１気体）は、加湿機１７にて、水が噴霧されて加湿され、加湿による水分の蒸発潜熱が奪われる形態で、３０℃から９．７℃だけ降温して２０．３℃となる。室外空気ＯＡ（第１気体）は、最終的に、温度が２０．３℃、絶対湿度が１３．８ｋｇ／乾燥空気となった状態で、空調対象空間Ｓへ導かれることとなる。
結果、本発明の空調システムでは、室外空気ＯＡ（第１気体）・室内空気ＲＡ（再生用空気）の流量を６０ｍ3／ｈに設定している状態で、空調対象空気Ｓから２７℃（Ｐ５の計測点の温度）の室内空気ＲＡ（再生用空気）を取り出し、２０．３℃の室外空気ＯＡ（第１気体）として空調対象空間Ｓへ導くことができ、１３０Ｗの冷房能力を発揮できる。このとき、実質除湿量は、１２０ｇ／ｈとなる。
【００４１】
さらに、本発明の空調システムにあっては、ＳＯＦＣ２０の排熱のみを回収した第１処理空気ＰＡ１に加えて、補助バーナ３３の排熱を回収した第２処理空気ＰＡ２（２２４℃、１０．５ｍ3／ｈ）をも、混合器１５へ導き、室内空気ＲＡ（再生用空気）と混合する。これにより、混合器１５にて、室内空気ＲＡ（再生用空気）を加熱する空気は、第１処理空気ＰＡ１と第２処理空気ＰＡ２とを合わせたものとなり、室内空気ＲＡ（再生用空気）に供給される熱量が増加される。結果、室内空気ＲＡ（再生用空気）の流量を増加させることができる。この例では、室内空気ＲＡ（再生用空気）を１００ｍ3／ｈに設定している。室外空気ＯＡ（第１気体）の流量も、室内空気ＲＡ（再生用空気）の流量に合わせるべく、１００ｍ3／ｈに設定している。
また、加湿機１７にて噴霧する水量は、５００ｇ／ｈに設定している。
【００４２】
この構成における、室外空気ＯＡ（第１気体）・室内空気ＲＡ（再生用空気）の状態変化を、図４の空気線図、図５の表に示す。
第２処理空気ＰＡ２の供給による特徴的な状態変化につき説明すると、当該状態変化においては、特に、Ｐ６−Ｐ７の間において、１００ｍ3／ｈの大流量の室内空気ＲＡ（再生用空気）が、混合器１５にて第１処理空気ＰＡ１と第２処理空気ＰＡ２の双方と混合されることにより、４８．８℃から１８．４℃も昇温させ６７．２℃にできている。
結果、室外空気ＯＡ（第１気体）・室内空気ＲＡ（再生用空気）の流量を１００ｍ3／ｈに設定している状態で、空調対象空気Ｓから２７℃（Ｐ５の計測点の温度）の室内空気ＲＡ（再生用空気）を取り出し、１９．５℃の室外空気ＯＡ（第１気体）として空調対象空間Ｓへ導くことができ、２４０Ｗの冷房能力を発揮できている。このとき、実質除湿量は、２８０ｇ／ｈとなる。
【００４３】
〔加湿暖房運転〕
加湿暖房運転を実行するには、除湿冷房運転を実行した場合と同様に、図示しない制御装置により、第１四方弁１１及び第２四方弁１６を図６に示す第２運転状態へと切り替え制御する。
具体的には、制御装置は、第１四方弁１１を、室外空気ＯＡ（第２気体）を第２空調流路Ｒ２へ導くと共に室内空気ＲＡ（吸湿用空気）を第１空調流路Ｒ１へ導く状態に切り替え制御し、第２四方弁１６を第２空調流路Ｒ２にて空調された室外空気ＯＡ（第２気体）を加湿機１７へ導いた後に空調用空気ＳＡとして空調対象空間Ｓへ導き、室内空気ＲＡ（吸湿用空気）を排気ＶＡとして空調対象空間Ｓの外部へ導く状態へ、切替制御する。
このとき、特に、室外空気ＯＡ（第２気体）が空調用空気ＳＡへと空調される過程について説明すると、第１四方弁１１及び第２四方弁１６が第２運転状態（図６に示す状態）に切り替えられている状態で、第４ファン１８を働かせることにより、室外空気ＯＡ（第２気体）が、第１四方弁１１を介して第２空調流路Ｒ２に導かれ、冷却器１４に冷却用媒体として導かれて昇温し、混合器１５にてＳＯＦＣ２０から排ガスが保有する排熱を回収した第１処理空気ＰＡ１、及び補助排熱回収熱交換器３３ａの排ガスが保有する排熱を回収した第２処理空気ＰＡ２と混合して昇温し、第２四方弁１６を介して加湿機１７へ導かれ、当該加湿機１７にて加湿された後に空調用空気ＳＡとして空調対象空間Ｓへ導かれる。
【００４４】
尚、加湿暖房運転において、室内空気ＲＡ（吸湿用空気）は、第１四方弁１１を介して第３ファン１２に導かれ、第３ファン１２にて下流側へ圧送され、デシカントロータ１３の吸湿部１３ａを通流し、被冷却用媒体として冷却器１４を通流して降温し、第２四方弁１６を介して、排気ＶＡとして空調対象空間Ｓの外部へ導かれる。
【００４５】
〔加湿暖房運転における空調性能〕
加湿暖房運転にあっては、第１四方弁１１及び第２四方弁１６が図６の状態に切り替えられている状態で、ＳＯＦＣ２０の排ガスの排熱を回収した第１処理空気ＰＡ１の一部を、ＳＯＦＣ２０に導いてＳＯＦＣ２０を適切に働かせながらも、残部を混合器１５に導いて、室外空気ＯＡ（吸湿用空気）と混合して、室外空気ＲＡ（吸湿用空気）を昇温させている。
運転条件としては、ＳＯＦＣ２０は、発電電力を７００Ｗに設定された状態で働かせる。ＳＯＦＣ２０からデシカントロータ１３の再生部１３ｂへ供給される第１処理空気ＰＡ１の熱量は、３００Ｗとする。当該熱量にて暖房運転を適切に実現させるべく、混合器１５にて第１処理空気ＰＡと混合される室外空気ＯＡ（第２気体）の流量は、本例においては、６０ｍ3／ｈに設定している。室内空気ＲＡ（吸湿用空気）の流量も、室外空気ＯＡ（第２気体）の流量に合わせる状態で、６０ｍ3／ｈに設定している。
また、加湿機１７にて噴霧する水量は、１００ｇ／ｈである。
【００４６】
以下では、図６、７、８に基づいて、本発明の加湿暖房運転における加湿暖房性能を評価する。図７の空気線図、及び図８の表は、図６における測定点Ｐ１〜Ｐ８での室内空気ＯＡ（吸湿用空気）・室外空気ＲＡ（第２気体）の状態（温度、絶対湿度、相対湿度）の変化を示すものである。
【００４７】
まず、室内空気ＲＡ（吸湿用空気）の状態変化について説明する。
Ｐ６−Ｐ７間において、室内空気ＲＡ（吸湿用空気）は、デシカントロータ１３の吸湿部１３ａにて通気性吸湿体１３ｃを通過して、８．５４ｇ／ｋｇ乾燥空気から５．４ｇ／ｋｇ乾燥空気だけ湿分を供給し３．１４ｇ／ｋｇ乾燥空気となる。このとき、通気性吸湿体１３ｃは、５．４ｇ／ｋｇ乾燥空気だけ湿分を供給される。
Ｐ７−Ｐ８間において、室内空気ＲＡ（吸湿用空気）は、熱源として冷却器１４に導かれ室外空気ＯＡ（第２気体）と熱交換する形態で、３３．７℃から２３．７℃分だけ降温して１０℃となった後、空調対象空間Ｓの外部へ導かれる。
【００４８】
次に、室外空気ＯＡ（第２気体）の状態変化について説明する。
Ｐ１−Ｐ３間において、室外空気ＯＡ（第２気体）は、冷媒として冷却器１４に導かれ室内空気ＲＡ（再生用空気）と熱交換する形態で、７℃から２３．６℃だけ昇温して３０．６℃となった後、混合器１５にて、ＳＯＦＣ２０の排熱を回収して２６４℃まで昇温した第１処理空気ＰＡ１と混合し、３０．６℃から１２．４℃だけ昇温して、４３℃の高温となる。
Ｐ３−Ｐ４間において、室外空気ＯＡ（第２気体）は、デシカントロータ１３の再生部１３ｂにて、通気性吸湿体１３ｃを通過することで、その絶対湿度が３．９１ｇ／ｋｇ乾燥空気から５．０４ｇ／ｋｇ乾燥空気分だけ増加し８．９５ｇ／ｋｇ乾燥空気となる。
Ｐ４−Ｐ５間において、室外空気ＯＡ（第２気体）は、加湿機１７にて、水が噴霧され加湿され、その絶対湿度は、８．９５ｇ／ｋｇ乾燥空気から１．８ｇ／ｋｇ乾燥空気だけ増加し、１０．３ｇ／ｋｇ乾燥空気となる。室外空気ＯＡ（第２気体）は、最終的に、温度が２８．２℃、絶対湿度が１０．３ｇ／ｋｇ乾燥空気となって状態で、空調対象空間Ｓへ導かれることとなる。
結果、本発明の空調システムでは、室外空気ＯＡ（第２気体）・室内空気ＲＡ（吸湿用空気）の流量を６０ｍ3／ｈに設定している状態で、空調対象空間Ｓから２０℃（Ｐ６の観測点における温度）の室内空気ＲＡ（吸湿用空気）を取り出し、２８．２℃の室外空気ＯＡ（第２気体）として空調対象空間Ｓへ導くことができ、１８０Ｗの暖房能力を発揮できている。このとき、実質加湿量は、４８０ｇ／ｈとなる。
【００４９】
さらに、本発明の空調システムにあっては、ＳＯＦＣ２０の排熱を回収した第１処理空気ＰＡ１に加えて、補助バーナ３３の排熱を回収した第２処理空気ＰＡ２（２２４℃、１０．５ｍ3／ｈ）をも、混合器１５へ導き、室外空気ＯＡ（第２気体）と混合することで、処理能力を向上させている。これにより、混合器１５にて、室外空気ＯＡ（第２気体）を加熱する空気は、第１処理空気ＰＡ１と第２処理空気ＰＡ２とを合わせたものとなり、室外空気ＯＡ（第２気体）に供給される熱量が増加させる。結果、室外空気ＯＡ（第２気体）の流量を増加させることができる。この例では、室外空気ＯＡ（第２気体）の流量を１００ｍ3／ｈに設定している。室内空気ＲＡ（吸湿用空気）の流量に合わせるべく、１００ｍ3／ｈに設定している。
また、加湿機１７にて噴霧する水量を、１００ｇ／ｈから２２０ｇ／ｈへ増加する。
【００５０】
この構成における、室外空気ＯＡ（第２気体）・室内空気ＲＡ（吸湿用空気）の状態変化は、図９の空気線図、図１０の表に示す。
第２処理空気ＰＡ２の供給による特徴的な状態変化について説明すると、当該状態変化においては、特に、Ｐ２−Ｐ３の間において、１００ｍ3／ｈの大流量の室外空気ＯＡ（第２気体）が、混合器１５にて第１処理空気ＰＡ１及び第２処理空気ＰＡ２と混合されることにより、室外空気ＯＡ（第２気体）は、３２℃から２３．６℃も昇温させることができ、５５．６℃とんしている。
結果的に、室外空気ＯＡ（第２気体）・室内空気ＲＡ（吸湿用空気）の流量を１００ｍ3／ｈに設定している状態で、空調対象空気Ｓから２０℃（Ｐ６の観測点における温度）の室外空気ＯＡ（吸湿用空気）を取り出し、３９．２℃室外空気ＯＡ（第２気体）として空調対象空間Ｓへ導くことができ、７４０Ｗの暖房能力を発揮できている。このとき、実質加湿量は、９３０ｇ／ｈである。
【００５１】
〔別実施形態〕
上記実施形態では、補助バーナ３３の排ガスＥが保有する排熱は、排ガスＥと第２処理空気ＰＡ２とを熱交換させる形態で、第２処理空気ＰＡ２にて回収し、当該第２処理空気ＰＡ２をデシカントロータ１３の再生部１３ｂの通気性吸湿体１３ｃを通流させる形態で、デシカントロータ１３を再生させた。
しかしながら、例えば、図１１に示すように、補助バーナ３３の排ガスＥが保有する排熱は排ガスＥを、デシカントロータ１３の再生部１３ｂの通気性吸湿体１３ｃに直接通流させる形態で、デシカントロータ１３を再生するように構成してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明の空調システムは、燃料電池における電力の発生に伴って生じる水分を自己循環させながらも、燃料電池の排熱を利用してデシカント装置のデシカンロータを適切に再生して、適切に空調された空調用空気を空調対象空間へ供給可能な空調システムとして、有効に利用可能である。
【符号の説明】
【００５３】
〔符号表〕
ＲＡ ：再生用空気
ＳＡ ：空調用空気
ＰＡ１ ：第１処理空気
ＰＡ２ ：第２処理空気
Ｒ１ ：第１空調流路
Ｒ２ ：第２空調流路
Ｒ３ ：第３空調流路
Ｒ４ ：第４空調流路
Ｓ ：空調対象空間
１１ ：第１四方弁
１３ ：デシカントロータ
１３ａ ：吸湿部
１３ｂ ：再生部
１３ｃ ：通気性吸湿体
１４ ：冷却器
１５ ：混合器
１６ ：第２四方弁
１７ ：加湿機
２０ ：ＳＯＦＣ
２６ ：第４排熱回収熱交換器
３１ ：貯湯槽
３３ ：補助バーナ
３３ａ ：補助排熱回収熱交換器
４０ ：第２デシカントロータ
４０ａ ：第２吸湿部
４０ｂ ：第２再生部
４０ｃ ：第２通気性吸湿体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原燃料を改質して水素を主成分とするガスを生成し、当該水素を主成分とするガスを用いて発電を行うとともに、発電に伴って発生する排熱を利用可能な燃料電池装置を備えるとともに、気体を回転駆動する通気性吸湿体からなるデシカントロータの吸湿部又は再生部を通流させ降温又は昇温させて空調用空気として空調対象空間へ供給するデシカント装置を備え、前記燃料電池装置の発電に伴って発生する排熱を前記デシカントロータの再生に用いる空調システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、原燃料を改質して水素を主成分とするガスを生成し、当該水素を主成分とするガスを用いて発電を行うとともに、発電にて発生する排熱を利用可能な固体酸化物形燃料電池（以下、ＳＯＦＣと略称）を備えるととともに、当該ＳＯＦＣの排熱をデシカントロータが設けられたデシカント装置の熱源として用いる空調システムが知られている（特許文献１を参照）。
当該特許文献１に記載の空調システムは、ＳＯＦＣの排ガスと排熱回収媒体とを熱交換する排熱回収熱交換器と、デシカントロータの再生部に通流する再生用空気と排熱回収媒体とを熱交換する再生用熱交換器と、排熱回収熱交換器と再生用熱交換器とに排熱回収媒体を循環する循環回路とを備えており、当該循環回路に排熱回収媒体を循環させて、排熱回収熱交換器にてＳＯＦＣの排ガスが保有する排熱を回収するとともに、再生用熱交換器においてＳＯＦＣの排ガスが保有する排熱によりデシカントロータの再生部を再生する再生用空気を加熱するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−３０２６６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
通常、ＳＯＦＣは、原燃料を水蒸気改質する際に水を必要とし、当該水は、ＳＯＦＣの排ガスを露点（４０℃程度）以下にすることで、排ガスに含まれる水分を回収し、再び水蒸気改質に用いられるように構成されている。これにより、ＳＯＦＣでは、水蒸気改質に用いる水を自己循環により賄うことができ、外部からの水の供給を不要とする自立運転が可能となる。
この観点において、上記特許文献１に記載の空調システムは、ＳＯＦＣの排ガスを通流する排ガス路には、上述した排熱回収熱交換器のみが設けられており、且つ、当該排熱回収熱交換器と再生用熱交換器との間にて循環回路を循環する排熱回収媒体が通流するように構成されている。このような構成においては、排熱回収熱交換器にて回収する熱量が、再生用熱交換器にて放出する熱量よりも多くなると、循環回路を循環する排熱回収媒体の温度が高くなり、結果として、排熱回収媒体の温度が高くなると、排熱回収熱交換にて当該排熱回収媒体と熱交換する排ガスの温度を露点以下にすることができず、ＳＯＦＣの水蒸気改質に用いる水を自己循環により賄うことができなくなる虞があった。
また、当該特許文献１に記載の空調システムでは、再生用空気が再生用熱交換器にて排熱回収媒体と熱交換する形態で加熱されるため、再生用熱交換器の伝熱効率によっては、再生用空気を十分に加熱することができず、デシカントロータを十分に活用することができない虞があった。
【０００５】
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、燃料電池における電力の発生に伴って生じる水分を自己循環させながらも、燃料電池の排熱を利用してデシカント装置のデシカントロータを適切に再生して、適切に空調された空調用空気を空調対象空間へ供給可能な空調システムを提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するための本発明の空調システムは、
原燃料を改質して水素を主成分とするガスを生成し、当該水素を主成分とするガスを用いて発電を行うとともに、発電に伴って発生する排熱を利用可能な燃料電池装置を備えるとともに、気体を回転駆動する通気性吸湿体からなるデシカントロータの吸湿部又は再生部を通流させ降温又は昇温させて空調用空気として空調対象空間へ供給するデシカント装置を備え、前記燃料電池装置の発電に伴って発生する排熱を前記デシカントロータの再生に用いる空調システムであって、その特徴構成は、
前記燃料電池装置による発電に伴って発生する排ガスと外部から取り込んだ第１処理空気とを熱交換させる空調用排熱回収熱交換器を備え、
前記空調用排熱回収熱交換器にて前記燃料電池装置の排ガスが保有する排熱を回収した第１処理空気を前記デシカントロータの再生部に直接通流させる形態で、前記デシカントロータの前記通気性吸湿体を再生するように構成されている点にある。
【０００７】
上記特徴構成によれば、燃料電池装置の発電に伴って発生する排ガスは、空調用排熱回収熱交換器にて、外部から導かれる比較的低温の第１処理空気と熱交換することができる。これにより、燃料電池（例えば、固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ））の高温排熱を高い温度レベルで利用が可能となり、例えば、空調用排熱回収熱交換器よりも後流に設けた給水加熱熱交換器により、排ガスの温度を露点以下にすることができる。結果、排ガスに水蒸気として含まれる水を適切に凝縮させて回収することができる。そして、このように回収した水を水蒸気改質用の水として再利用することで、水蒸気改質に必要な水を自己循環にて賄うことができ、自立運転を可能とできる。
さらに、空調用排熱回収熱交換器にて排ガスと第１処理空気とを熱交換させ、排ガスの排熱にて第１処理空気を昇温させることができる。当該昇温された第１処理空気は、デシカントロータの再生部を直接通流することで、その再生部にて通気性吸湿体を十分再生させるので、効率的なデシカントロータの運転を確保できる。これにより、デシカント装置にて気体を適切に昇温又は降温させて空調用空気として空調対象空間へ供給することができる。
以上より、燃料電池における電力の発生に伴って生じる水分を自己循環させながらも、燃料電池の排熱を利用してデシカント装置のデシカントロータを適切に再生して、適切に空調された空調用空気を空調対象空間へ供給可能な空調システムを実現できる。
【０００８】
本発明の空調システムの更なる特徴構成は、
前記空調用排熱回収熱交換器は、前記第１処理空気として、前記燃料電池装置に供給する空気を前記燃料電池装置による発電に伴って発生する排ガスにて加熱するように構成され、
前記空調用排熱回収熱交換器を通流した空気の一部を前記燃料電池装置に供給するとともに、残りの一部の空気を前記デシカントロータの前記再生部に供給する分配手段を備えている点にある。
【０００９】
上記特徴構成によれば、燃料電池装置としては、燃料電池装置に供給する空気を排ガスにて加熱する熱交換器を備えているので、その熱交換器を空調用排熱回収熱交換器として利用することができ、構成の簡素化を図ることができる。そして、燃料電池装置に供給する空気の一部を用いて、通気性吸湿体の再生を行うことができるので、燃料電池装置への空気の供給を適切に行うことができながら、通気性吸湿体の再生を行って、デシカントロータでの吸湿を適切に行うことができる。
【００１０】
本発明の空調システムの更なる特徴構成は、
前記デシカント装置は、前記デシカントロータの前記再生部を通流して前記通気性吸湿体を再生する気体と、前記空調用排熱回収熱交換器にて前記燃料電池装置の排ガスが保有する排熱を回収した前記第１処理空気とを混合可能な第１混合手段を備えている点にある。
【００１１】
上記特徴構成によれば、第１混合手段は、デシカントロータの再生部を通流する気体に、空調用排熱回収熱交換器にて燃料電池装置の排ガスが保有する排熱を回収した第１処理空気を混合するので、再生部を通流する気体を適切に昇温させ、昇温した気体にて再生部における通気性吸湿体を適切に再生できる。
【００１２】
本発明の空調システムの更なる特徴構成は、
前記燃料電池装置による発電に伴って発生する排ガスが保有する排熱を回収した湯水を貯湯可能な貯湯槽と、前記貯湯槽から熱負荷に供給する湯水を加熱する補助加熱装置と、前記補助加熱装置の排ガスと第２処理空気とを熱交換させる補助排熱回収熱交換器とを備え、
前記補助排熱回収熱交換器にて前記補助加熱装置の排ガスが保有する排熱を回収した前記第２処理空気を前記デシカントロータの前記再生部に直接通流させる形態で、前記通気性吸湿体を再生するように構成されている点にある。
【００１３】
上記特徴構成によれば、例えば、熱負荷として給湯熱需要や暖房熱需要がある場合あるいはそれらの需要が見込まれる場合に、貯湯槽に貯湯された湯水を補助加熱装置で加熱して熱負荷にて供給したり、蓄熱しながら、補助排熱回収熱交換器にて補助加熱装置の排ガスと第２処理空気とを熱交換して、排ガスが保有する排熱を第２処理空気にて回収し、当該第２処理空気にてデシカントロータを再生することで、補助加熱装置の排熱をデシカント装置の空調の熱源として適切に利用できる。これによりデシカントロータの再生能力を増すことができる。
【００１４】
本発明の空調システムの更なる特徴構成は、
前記デシカント装置は、前記デシカントロータの前記再生部を通流する気体と、前記補助排熱回収熱交換器にて前記補助加熱装置の排ガスが保有する排熱を回収した前記第２処理空気とを混合可能な第２混合手段を備えている点にある。
【００１５】
上記特徴構成によれば、第２混合手段は、デシカントロータの再生部を通流する気体に、補助排熱回収熱交換器にて補助加熱装置の排ガスが保有する排熱を回収した第１処理空気を混合するので、再生部を通流する気体を適切に昇温させ、昇温した気体にて再生部における通気性吸湿体を適切に再生できる。
【００１６】
本発明の空調システムの更なる特徴構成は、
前記デシカント装置は、前記デシカントロータに加えて、前記デシカントロータの前記吸湿部を通流した気体を冷却用媒体との熱交換により冷却する冷却器と、気体を加湿可能な加湿機とを備え、
気体を前記デシカントロータの前記吸湿部及び前記冷却器を記載順に通流させて空調する第１空調流路と、気体を前記冷却用媒体として前記冷却器に導いた後に前記デシカントロータの前記再生部を通流させる第２空調流路とを形成可能に構成され、
第１気体を前記第１空調流路にて空調した後に前記加湿機にて加湿して空調用空気として空調対象空間へ導くとともに再生用空気を前記第２空調流路に通流させる第１運転状態と、第２気体を前記第２空調流路にて空調した後に前記加湿機にて加湿して空調用空気として前記空調対象空間へ導くとともに吸湿用空気を前記第１空調流路に通流させる第２運転状態とを、択一的に切り替える切替手段が設けられている点にある。
【００１７】
上記特徴構成によれば、デシカント装置による空調を、除湿冷房運転と、加湿暖房運転との間で切り替えことができ、外気の状況において適切な空調を実現できる。
上記特徴構成によれば、例えば、室外空気の温度が高い夏場等にあっては、切替手段にて第１運転状態に切り替えることで、第１気体が、デシカントロータの吸湿部にて除湿され、冷却器にて冷却され、加湿機にて加湿され加湿による水分の蒸発潜熱が奪われる形態で冷却されて、適切に除湿冷却された状態で空調用空気として空調対象空間に導かれる。これにより、空調対象空間を適切に除湿冷房できる。
このとき、再生用空気は、冷却用媒体として冷却器を通流して加熱され、デシカントロータの再生部を通流することで、再生部における通気性吸湿体を適切に再生している。これにより、デシカントロータの吸湿部での吸湿能力を向上させ、デシカント装置の空調能力を向上させている。
一方、室外空気の温度が低い冬場等にあっては、切替手段にて第２運転状態に切り替えることで、第２気体が、冷却用媒体として冷却器にて加熱され、デシカントロータの再生部にて加湿され、加湿機にて加湿されて、適切に加湿加熱された状態で空調用空気として空調対象空間に導かれる。これにより、空調対象空間を適切に加湿暖房できる。
このとき、吸湿用空気は、デシカントロータの吸湿部に湿分を供給し、加熱用媒体として冷却器を通流して、冷却用媒体として冷却器を通流する第２気体を加熱している。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１運転（除湿冷房運転）状態時の回路を示す概略構成図である。
【図２】本発明の第１運転（除湿冷房運転）状態時の回路を通流する気体の状態を示す空気線図である。
【図３】本発明の第１運転（除湿冷房運転）状態時の回路を通流する気体の状態値を示す表である。
【図４】本発明の第１運転（除湿冷房運転）状態時において、補助バーナの排熱をデシカント装置へ導いているときの気体の状態を示す空気線図である。
【図５】本発明の第１運転（除湿冷房運転）状態時において、補助バーナの排熱をデシカント装置へ導いているときの気体の状態値を示す表である。
【図６】本発明の第２運転（加湿暖房運転）状態時の回路を示す概略構成図である。
【図７】本発明の第２運転（加湿暖房運転）状態時の回路を通流する気体の状態を示す空気線図である。
【図８】本発明の第２運転（加湿暖房運転）状態時の回路を通流する気体の状態値を示す表である。
【図９】本発明の第２運転（加湿暖房運転）状態時において、補助バーナの排熱をデシカント装置へ導いているときの気体の状態を示す空気線図である。
【図１０】本発明の第２運転（加湿暖房運転）状態時において、補助バーナの排熱をデシカント装置へ導いているときの気体の状態値を示す表である。
【図１１】本発明の別実施形態の回路を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の空調システムは、燃料電池装置２００の改質に必要な水分を自己循環にて賄いながらも、燃料電池装置２００の排熱を回収した第１処理空気ＰＡ１をデシカント装置１００のデシカントロータ１３の再生部１３ｂに直接通流させることで、デシカントロータ１３を適切に再生させる形態で、空調性能を向上させるように構成されている点を特徴とする。
そこで、以下では、まず、図１に基づいて、燃料電池装置２００の基本構成、デシカント装置１００の基本構成について説明した後、本発明の特徴構成を説明する。
【００２０】
〔燃料電池装置〕
燃料電池装置２００は、都市ガス等の燃料Ｆを改質して水素を主成分とするガスを生成する改質器２１と、当該水素を主成分とするガスを用いて発電を行う固体酸化物形燃料電池２０（以下、「ＳＯＦＣ」と呼ぶ。）とから構成され、当該燃料電池装置２００は、固体酸化物形ＳＯＦＣ２０による発電に伴って発生する排熱を利用可能に構成されている。
【００２１】
改質器２１は、公知のものと同様の構成のものが利用できるため詳細な説明及び図示は省略するが、水蒸気とともに供給される燃料Ｆを改質して水素を主成分とするガスを生成し、ＳＯＦＣ２０に供給するように構成されている。
【００２２】
ＳＯＦＣ２０についても、公知のものと同様の構成のものが利用できるため詳細な図示は省略するが、イオン導電性を有するイットリア安定化ジルコニア、スカンジア安定化ジルコニア、セリア系酸化物等の固体酸化物を電解質として用いた燃料電池であり、その電解質の両側には、多孔質の空気極（図示せず）と燃料極（図示せず）とが設けられている。
【００２３】
そして、このようなＳＯＦＣ２０では、下記の[化学式]に示すように、空気極（図示せず）において供給された酸素が電子と反応して酸素イオンになり、その酸素イオンが電解質を通じて燃料極（図示せず）に運ばれ、燃料極において供給された水素が電解質を通じて運ばれた酸素イオンと反応して水蒸気と電子とを生成することにより、空気極と燃料極との間に起電力を発生させて発電を行うように構成されている。尚、このＳＯＦＣ２０で発電された直流電力は、例えば、ＤＣ／ＡＤコンバータ２２により交流電力に変換された後に、電気機器等の電力負荷（図示せず）に供給され消費される。
【００２４】
[化学式１]
（空気極）Ｏ2＋４ｅ-→２Ｏ2-
（燃料極）２Ｈ2＋４Ｏ2-→２Ｈ2Ｏ＋４ｅ-
【００２５】
ＳＯＦＣ２０にて発電が行われると、燃料極からは高温の水蒸気が排出されるとともに、高温の排ガスＥが排出される。そして、当該高温の水蒸気及び高温の排気Ｅが、排ガスＥとして、外部へ排出されることとなる。
排ガスＥは、外部へ排出される前に、改質器２１、第１排熱回収熱交換器２３、第２排熱回収熱交換器２４、第３排熱回収熱交換器２５、第４排熱回収熱交換器２６（空調用排熱回収熱交換器の一例）、及び第５排熱回収熱交換器２８を記載順に通流し、排熱を回収されて露点以下となった後、気水分離器２９にて水が回収されて、外部へ排出されるようになっている。
気水分離器２９にて回収された水は、第１循環ポンプ３０にて、第３排熱回収熱交換器２５にて排ガスＥの排熱を回収して気化した水蒸気となり、燃料Ｆと混合される。燃料Ｆと水蒸気との混合ガスは、第１排熱回収熱交換器２３にて排ガスＥが保有する排熱を回収した後、改質器２１に供給される。
第４排熱回収熱交換器２６は、室外空気ＯＡを第１処理空気ＰＡ１として、排ガスＥと熱交換させ、排ガスＥと熱交換した後の第１処理空気ＰＡ１の一部を、デシカント装置１００の側へ導いて、第１処理空気ＰＡ１にて回収した排ガスＥが保有する排熱をデシカント装置１００の再生に利用可能に構成されているとともに、残部をＳＯＦＣ２０の空気極に供給可能に構成されている。
具体的には、第１処理空気ＰＡ１を圧送する第１ファン２７と、当該第１ファン２７にて圧送された第１処理空気ＰＡ１を通流する第１処理空気通流路Ｌ１が設けられている。
当該第１処理空気通流路Ｌ１には、第１処理空気ＰＡ１を排ガスＥと熱交換する第２排熱回収熱交換器２４と、第２排熱回収熱交換器２４を通流した後の第１処理空気ＰＡ１の一部をデシカント装置１００の側へ導くとともに残部をＳＯＦＣ２０の側へ導く三方弁５０（分配手段の一例）とを上流側から順に設けられている。
これにより、燃料電池装置２００においては、ＳＯＦＣ２０に適切に加熱された第１処理空気ＰＡ１を従来通り利用することで、適切に発電を行うことができながらも、デシカント装置１００においては、第１処理空気ＰＡ１をその再生に利用することができる。
【００２６】
ＳＯＦＣ２０の排熱は、貯湯槽３１に湯水Ｗとして貯留され、当該貯湯された湯水Ｗは、熱負荷等へ供給可能に構成されている。具体的には、第２循環ポンプ３４にて圧送される湯水Ｗを循環可能な湯水循環回路Ｌ３が、貯湯槽３１と第５排熱回収熱交換器２８との間で湯水Ｗを循環可能に配設されている。湯水Ｗは、第５排熱回収熱交換器２８にて排ガスＥが保有する排熱を回収して、貯湯槽３１に貯湯される。
さらに、貯湯槽３１から熱負荷に供給される湯水Ｗは、熱負荷にて高温の熱需要があるときで貯湯槽３１に貯湯された湯水Ｗの温度が低い場合に、補助バーナ３３（補助加熱装置の一例）にて加熱可能に構成されている。具体的には、燃料Ｆと燃焼用空気との混合気を燃焼可能な補助バーナ３３と、当該補助バーナ３３の排ガスが保有する排熱を回収可能な補助排熱回収熱交換器３３ａが設けられ、貯湯槽３１から熱負荷に導かれる湯水Ｗを、上記補助排熱回収熱交換器３３ａを通流させた後、補助バーナ３３を通流させるように構成されている。
さらに、補助排熱回収熱交換器３３ａには、室外空気ＯＡとしての第２処理空気ＰＡ２にて補助バーナ３３の排ガスが保有する排熱を回収してデシカント装置１００へ供給するべく、第２処理空気ＰＡ２を圧送する第２ファン３５と、圧送された第２処理空気ＰＡ２を補助排熱回収熱交換器３３ａへ導いた後にデシカント装置１００へ接続される第２処理空気通流路Ｌ２が設けられている。
【００２７】
〔デシカント装置〕
本発明のデシカント装置１００は、空気をデシカントロータ１３に通流して昇温又は降温させて空調用空気ＳＡとして空調対象空間Ｓへ供給するものであり、その第１の特徴は、当該デシカントロータ１３の再生部１３ｂを、ＳＯＦＣ２０の排ガスが保有する排熱を回収した第１処理空気ＰＡ１を直接通流させて、デシカントロータ１３を再生するように構成されている点にある。
さらに、第２の特徴として、切替手段として第１四方弁１１及び第２四方弁１６を備えるとともに、空調対象空間Ｓに供給される直前の空調用空気ＳＡを加湿可能な加湿機１７を備えることで、除湿冷房運転と加湿暖房運転とを切替可能に構成されている点にある。
以下に、これらの特徴を有するデシカント装置１００を図面に基づいて説明する。
【００２８】
デシカント装置１００は、除湿冷房運転においては、図１の流路構成において、室外空気ＯＡ（第１気体）を、第１空調流路Ｒ１（図１、６で二点鎖線で示す流路）に導いて空調した後、加湿機１７にて加湿して空調用空気ＳＡとし、当該空調用空気ＳＡを空調対象空間Ｓへ導いている。加湿暖房運転においては、図６の流路構成において、室外空気ＯＡ（第２気体）を、第２空調流路Ｒ２（図１、６で一点鎖線で示す流路）に導いて空調した後、加湿機１７にて加湿して空調用空気ＳＡとし、当該空調用空気ＳＡを空調対象空間Ｓに導くように構成されている。
【００２９】
デシカント装置１００の基本構成は、空気に直接水を噴霧して加湿可能な加湿機１７、デシカントロータ１３、冷却器１４、複数の気体を混合する混合器１５（第１混合手段、第２混合手段の一例）を備えたものである。具体的には、デシカント装置１００は、回転駆動する通気性吸湿体１３ｃからなり吸湿部１３ａに通流させる気体の水分を吸着するとともに吸着した水分を再生部１３ｂに通流させる気体に放出するデシカントロータ１３と、デシカントロータ１３の吸湿部１３ａを通流した気体を冷却用媒体との熱交換により冷却させる冷却器１４と、デシカントロータ１３の再生部１３ｂに導かれる気体とＳＯＦＣ２０の排ガスが保有する排熱を回収した第１処理空気ＰＡ１とを混合して昇温させる混合器１５とを備えている。
【００３０】
混合器１５について説明を加えると、混合器１５には、上述したＳＯＦＣ２０の排ガスが保有する排熱を回収した第１処理空気ＰＡ１を通流する第１処理空気通流路Ｌ１が接続されている。これにより、混合器１５は、冷却用媒体として冷却器１４を通流した気体と第１処理空気ＰＡ１とを混合して昇温させた後に、下流側のデシカントロータ１３の再生部１３ｂの側へ送り出す。
また、混合器１５には、上記第１処理空気通流路Ｌ１に加えて、補助排熱回収熱交換器３３ａの排ガスが保有する排熱を回収した第２処理空気ＰＡ２を通流する第２処理空気通流路Ｌ２が接続されている。これにより、混合器１５は、補助バーナ３３が作動している場合にあっては、冷却用媒体として冷却器１４を通流した気体と、ＳＯＦＣ２０の排ガスが保有する排熱を回収した第１処理空気ＰＡ１と、補助バーナ３３の排ガスが保有する排熱を回収した第２処理空気ＰＡ２とを混合して昇温させた後に、下流側のデシカントロータ１３の再生部１３ｂの側へ送り出す。
尚、以下では、説明の都合上、補助バーナ３３は作動させているものとして、デシカント空調装置の各構成について説明する。
【００３１】
デシカントロータ１３は、デシカントロータ１３の通気性吸湿体１３ｃは、図示しない駆動用モータにより回転駆動するように構成されている。図１、６では、上方側（図１、６で矢印Ｚの先端側）に位置するデシカントロータ１３の一部を吸湿部１３ａとし、下方側（図１、６で矢印Ｚの基端側）に位置するデシカントロータ１３の一部を再生部１３ｂとして示している。デシカントロータ１３の通気性吸湿体１３ｃが、駆動用モータ（図示せず）により回転駆動されると、吸湿部１３ａに相当する部位及び再生部１３ｂに相当する部位が回転方向に連続的に変化するように構成されている。そして、デシカントロータ１３は、例えば、１時間に数１０回転の一定速度で回転駆動される。前記デシカントロータ１３における通気性吸湿体１３ｃは、吸湿性高分子を主成分として構成されている。そして、吸湿性高分子として、例えば、ポリアクリル酸ナトリウムを用いる。デシカントロータ１３は、直径２００ｍｍのハニカム状の基材にポリアクリル酸ナトリウム粉末を保持して構成されている。ここで、デシカントロータ１３の厚みは、３０〜６０ｍｍ程度のものを好適に用いることができる。
【００３２】
第１空調流路Ｒ１（図１、図６で二点鎖線で示される流路）は、デシカントロータ１３の吸湿部１３ａ、冷却器１４の順に接続され、夫々に順に気体を通流させている。さらに、第１空調流路Ｒ１には、気体を第１空調流路Ｒ１に上述の如く通流させるべく、後述する第１四方弁１１の下流側でデシカントロータ１３の吸湿部１３ａの上流側に、気体をデシカントロータ１３の吸湿部１３ａの側へ送り出す第３ファン１２が設けられている。
【００３３】
これにより、第１空調流路Ｒ１を通流する気体は、デシカントロータ１３の吸湿部１３ａにて除湿され、冷却器１４にて冷却用媒体と熱交換する形態で冷却される。
詳細は後述するが、図１に示す第１運転状態にあっては、気体として室外空気ＯＡ（第１気体）を、第１空調流路Ｒ１にて空調した後、加湿機１７に導いて、加湿機１７の加湿に伴って加えられた湿分の蒸発に伴う蒸発潜熱が奪われる形態で冷却して、適切に除湿冷却された空調用空気ＳＡとして空調対象空間Ｓへ供給して、除湿冷房運転が実現する。
【００３４】
一方、第２空調流路Ｒ２（図１、図６において一点鎖線で表される流路）は、冷却器１４、混合器１５、デシカントロータ１３の再生部１３ｂに順に接続され、夫々に順に気体を通流させている。さらに、第２空調流路Ｒ２には、気体を第２空調流路Ｒ２へ上述の如く通流させるべく、デシカントロータ１３の再生部１３ｂの下流側で後述する第２四方弁１６の上流側に、気体を上流側から吸引して下流側へ圧送する第４ファン１８が設けられている。
これにより、第２空調流路Ｒ２を通流する気体は、冷却器１４に冷却用冷媒として導かれ、当該冷却器１４にて高温の気体と熱交換する形態で昇温し、混合器１５にてＳＯＦＣ２０の排ガスが保有する排熱を回収した第１処理空気ＰＡ１と混合する形態で昇温し、デシカントロータ１３の再生部１３ｂにて加湿されて、加湿加熱された状態となる。
詳細は後述するが、図６に示す第２運転状態にあっては、気体としての室外空気ＯＡ（第２気体）を、第２空調流路Ｒ２にて空調した後、加湿機１７へ導いて十分に加湿し、適切に加湿加熱された空調用空気ＳＡとして空調対象空間Ｓへ供給して、加湿暖房運転が実現する。
【００３５】
〔除湿冷房運転〕
除湿冷房運転を実行するには、まず、図示しない制御装置による制御により、第１四方弁１１と第２四方弁１６とを、図１に示す第１運転状態へと切り替え制御する。具体的には、制御装置は、第１四方弁１１を、室外空気ＯＡ（第１気体）を第１空調流路Ｒ１へ導くと共に室内空気ＲＡ（再生用空気）を第２空調流路Ｒ２へ導く状態へ切り替え制御し、第２四方弁１６を、第１空調流路Ｒ１にて空調された室外空気ＯＡ（第１気体）を加湿機１７へ導いた後に空調用空気ＳＡとして空調対象空間Ｓへ導き、室内空気ＲＡ（再生用空気）を排気ＶＡとして空調対象空間Ｓの外部へ導く状態に、切り替え制御する。
このとき、特に、室外空気ＯＡ（第１気体）が空調用空気ＳＡへと空調される過程について説明すると、第１四方弁１１及び第２四方弁１６が第１運転状態（図１に示す状態）へ切り替えられている状態で、第３ファン１２を働かせることにより、室外空気ＯＡ（第１気体）が、第１四方弁１１を介して第１空調流路Ｒ１に導かれ、デシカントロータ１３の吸湿部１３ａにて除湿され、冷却器１４にて冷却され、第２四方弁１６にて加湿機１７へ導かれ、当該加湿機１７にて加湿されて、加湿に伴って加えられた湿分の蒸発に伴う蒸発潜熱を奪われる形態で冷却して、適切に除湿冷却された状態で空調用空気ＳＡとして空調対象空間Ｓへ導かれる。
【００３６】
尚、当該除湿冷房運転では、室内空気ＲＡ（再生用空気）が、冷却用媒体として冷却器１４を通流して昇温した後、混合器１５を通流して第１処理空気ＰＡ１と混合して昇温し、デシカントロータ１３の再生部１３ｂを通流して、第４ファン１８にて第２四方弁１６へ向けて圧送され、第２四方弁１６を介して排気ＶＡとして外部へ圧送される。
【００３７】
〔除湿冷房運転における空調性能〕
これまで説明してきたように、本発明の空調システムでは、第１四方弁１１及び第２四方弁１６が図１の状態に切り替えられている状態で、ＳＯＦＣ２０の排ガスの排熱を回収した第１処理空気ＰＡ１の一部を、ＳＯＦＣ２０に導いてＳＯＦＣ２０を適切に働かせながらも、残部を混合器１５に導いて、室内空気ＲＡ（再生用空気）と混合して昇温させることで、デシカントロータ１３の再生部１３ｂにおいて通気性吸湿体１３ｃを再生するようになっている。
運転条件としては、ＳＯＦＣ２０は、発電電力を７００Ｗに設定された状態で働かせる。ＳＯＦＣ２０からデシカントロータ１３の再生部１３ｂへ供給される第１処理空気ＰＡ１（２６４℃、７ｍ3／ｈ）の熱量は、３００Ｗとする。当該第１処理空気ＰＡと混合器１５にて混合される室外空気ＯＡ（第１気体）は、混合後に、デシカントロータ１３の通気性吸湿体１３ｃを適切に再生すべく、所望の温度（例えば、６０℃程度）まで昇温してく必要がある。このため、その流量は、本例においては、６０ｍ3／ｈに設定している。室内空気ＲＡ（再生用空気）の流量も、室外空気ＯＡ（第１気体）の流量に合わせて、６０ｍ3／ｈに設定している。
また、加湿機１７にて噴霧する水量は、２８０ｇ／ｈである。
【００３８】
以下では、図１、２、３に基づいて、本発明の除湿冷房運転における除湿冷房性能を評価する。図２の空気線図、及び図３の表は、図１における測定点Ｐ１〜Ｐ８での室外空気ＯＡ（第１気体）・室内空気ＲＡ（再生用空気）の状態（温度、絶対湿度、相対湿度）の変化を示すものである。
【００３９】
まず、室内空気ＲＡ（再生用空気）の状態変化について説明する。
Ｐ５―Ｐ７間において、室内空気ＲＡ（再生用空気）は、冷却用媒体として冷却器１４に導かれ室外空気ＯＡ（第１気体）と熱交換する形態で、２７℃から１９．６℃だけ昇温して４６．６℃となり、混合器１５にて、ＳＯＦＣ２０の排熱を回収し２６４℃まで昇温した第１処理空気ＰＡ１と混合して、４６．６℃から１４．２℃だけ昇温して６０．４℃の高温となる。
Ｐ７−Ｐ８間において、室内空気ＲＡ（再生用空気）は、デシカントロータ１３の再生部１３ｂにて通気性吸湿体１３ｃを通過することで、その絶対湿度が１４ｇ／ｋｇ乾燥空気から５．６ｇ／ｋｇ乾燥空気だけ増加して１９．６ｇ／ｋｇ乾燥空気となる。結果的に、通気性吸湿体１３ｃは、５．６ｇ／ｋｇ乾燥空気だけ吸湿され、適切に再生される。
【００４０】
次に、室外空気ＯＡ（第１気体）の状態変化について説明する。
Ｐ１−Ｐ２間において、室外空気ＯＡ（第１気体）は、デシカントロータ１３の吸湿部１３ａにおいて、十分に再生された通気性吸湿体１３ｃを通過することで、１５．７ｇ／ｋｇ乾燥空気から６ｇ／ｋｇ乾燥空気だけ吸湿されて９．７ｇ／ｋｇ乾燥空気となる。
Ｐ２−Ｐ３間において、室外空気ＯＡ（第１気体）は、冷却器１４にて、室内空気ＲＡ（再生用空気）と熱交換する形態で、４９．７℃から１９．７℃だけ冷却されて３０℃となる。
Ｐ３−Ｐ４間において、室外空気ＯＡ（第１気体）は、加湿機１７にて、水が噴霧されて加湿され、加湿による水分の蒸発潜熱が奪われる形態で、３０℃から９．７℃だけ降温して２０．３℃となる。室外空気ＯＡ（第１気体）は、最終的に、温度が２０．３℃、絶対湿度が１３．８ｋｇ／乾燥空気となった状態で、空調対象空間Ｓへ導かれることとなる。
結果、本発明の空調システムでは、室外空気ＯＡ（第１気体）・室内空気ＲＡ（再生用空気）の流量を６０ｍ3／ｈに設定している状態で、空調対象空気Ｓから２７℃（Ｐ５の計測点の温度）の室内空気ＲＡ（再生用空気）を取り出し、２０．３℃の室外空気ＯＡ（第１気体）として空調対象空間Ｓへ導くことができ、１３０Ｗの冷房能力を発揮できる。このとき、実質除湿量は、１２０ｇ／ｈとなる。
【００４１】
さらに、本発明の空調システムにあっては、ＳＯＦＣ２０の排熱のみを回収した第１処理空気ＰＡ１に加えて、補助バーナ３３の排熱を回収した第２処理空気ＰＡ２（２２４℃、１０．５ｍ3／ｈ）をも、混合器１５へ導き、室内空気ＲＡ（再生用空気）と混合する。これにより、混合器１５にて、室内空気ＲＡ（再生用空気）を加熱する空気は、第１処理空気ＰＡ１と第２処理空気ＰＡ２とを合わせたものとなり、室内空気ＲＡ（再生用空気）に供給される熱量が増加される。結果、室内空気ＲＡ（再生用空気）の流量を増加させることができる。この例では、室内空気ＲＡ（再生用空気）を１００ｍ3／ｈに設定している。室外空気ＯＡ（第１気体）の流量も、室内空気ＲＡ（再生用空気）の流量に合わせるべく、１００ｍ3／ｈに設定している。
また、加湿機１７にて噴霧する水量は、５００ｇ／ｈに設定している。
【００４２】
この構成における、室外空気ＯＡ（第１気体）・室内空気ＲＡ（再生用空気）の状態変化を、図４の空気線図、図５の表に示す。
第２処理空気ＰＡ２の供給による特徴的な状態変化につき説明すると、当該状態変化においては、特に、Ｐ６−Ｐ７の間において、１００ｍ3／ｈの大流量の室内空気ＲＡ（再生用空気）が、混合器１５にて第１処理空気ＰＡ１と第２処理空気ＰＡ２の双方と混合されることにより、４８．８℃から１８．４℃も昇温させ６７．２℃にできている。
結果、室外空気ＯＡ（第１気体）・室内空気ＲＡ（再生用空気）の流量を１００ｍ3／ｈに設定している状態で、空調対象空気Ｓから２７℃（Ｐ５の計測点の温度）の室内空気ＲＡ（再生用空気）を取り出し、１９．５℃の室外空気ＯＡ（第１気体）として空調対象空間Ｓへ導くことができ、２４０Ｗの冷房能力を発揮できている。このとき、実質除湿量は、２８０ｇ／ｈとなる。
【００４３】
〔加湿暖房運転〕
加湿暖房運転を実行するには、除湿冷房運転を実行した場合と同様に、図示しない制御装置により、第１四方弁１１及び第２四方弁１６を図６に示す第２運転状態へと切り替え制御する。
具体的には、制御装置は、第１四方弁１１を、室外空気ＯＡ（第２気体）を第２空調流路Ｒ２へ導くと共に室内空気ＲＡ（吸湿用空気）を第１空調流路Ｒ１へ導く状態に切り替え制御し、第２四方弁１６を第２空調流路Ｒ２にて空調された室外空気ＯＡ（第２気体）を加湿機１７へ導いた後に空調用空気ＳＡとして空調対象空間Ｓへ導き、室内空気ＲＡ（吸湿用空気）を排気ＶＡとして空調対象空間Ｓの外部へ導く状態へ、切替制御する。
このとき、特に、室外空気ＯＡ（第２気体）が空調用空気ＳＡへと空調される過程について説明すると、第１四方弁１１及び第２四方弁１６が第２運転状態（図６に示す状態）に切り替えられている状態で、第４ファン１８を働かせることにより、室外空気ＯＡ（第２気体）が、第１四方弁１１を介して第２空調流路Ｒ２に導かれ、冷却器１４に冷却用媒体として導かれて昇温し、混合器１５にてＳＯＦＣ２０から排ガスが保有する排熱を回収した第１処理空気ＰＡ１、及び補助排熱回収熱交換器３３ａの排ガスが保有する排熱を回収した第２処理空気ＰＡ２と混合して昇温し、第２四方弁１６を介して加湿機１７へ導かれ、当該加湿機１７にて加湿された後に空調用空気ＳＡとして空調対象空間Ｓへ導かれる。
【００４４】
尚、加湿暖房運転において、室内空気ＲＡ（吸湿用空気）は、第１四方弁１１を介して第３ファン１２に導かれ、第３ファン１２にて下流側へ圧送され、デシカントロータ１３の吸湿部１３ａを通流し、被冷却用媒体として冷却器１４を通流して降温し、第２四方弁１６を介して、排気ＶＡとして空調対象空間Ｓの外部へ導かれる。
【００４５】
〔加湿暖房運転における空調性能〕
加湿暖房運転にあっては、第１四方弁１１及び第２四方弁１６が図６の状態に切り替えられている状態で、ＳＯＦＣ２０の排ガスの排熱を回収した第１処理空気ＰＡ１の一部を、ＳＯＦＣ２０に導いてＳＯＦＣ２０を適切に働かせながらも、残部を混合器１５に導いて、室外空気ＯＡ（吸湿用空気）と混合して、室外空気ＲＡ（吸湿用空気）を昇温させている。
運転条件としては、ＳＯＦＣ２０は、発電電力を７００Ｗに設定された状態で働かせる。ＳＯＦＣ２０からデシカントロータ１３の再生部１３ｂへ供給される第１処理空気ＰＡ１の熱量は、３００Ｗとする。当該熱量にて暖房運転を適切に実現させるべく、混合器１５にて第１処理空気ＰＡと混合される室外空気ＯＡ（第２気体）の流量は、本例においては、６０ｍ3／ｈに設定している。室内空気ＲＡ（吸湿用空気）の流量も、室外空気ＯＡ（第２気体）の流量に合わせる状態で、６０ｍ3／ｈに設定している。
また、加湿機１７にて噴霧する水量は、１００ｇ／ｈである。
【００４６】
以下では、図６、７、８に基づいて、本発明の加湿暖房運転における加湿暖房性能を評価する。図７の空気線図、及び図８の表は、図６における測定点Ｐ１〜Ｐ８での室内空気ＯＡ（吸湿用空気）・室外空気ＲＡ（第２気体）の状態（温度、絶対湿度、相対湿度）の変化を示すものである。
【００４７】
まず、室内空気ＲＡ（吸湿用空気）の状態変化について説明する。
Ｐ６−Ｐ７間において、室内空気ＲＡ（吸湿用空気）は、デシカントロータ１３の吸湿部１３ａにて通気性吸湿体１３ｃを通過して、８．５４ｇ／ｋｇ乾燥空気から５．４ｇ／ｋｇ乾燥空気だけ湿分を供給し３．１４ｇ／ｋｇ乾燥空気となる。このとき、通気性吸湿体１３ｃは、５．４ｇ／ｋｇ乾燥空気だけ湿分を供給される。
Ｐ７−Ｐ８間において、室内空気ＲＡ（吸湿用空気）は、熱源として冷却器１４に導かれ室外空気ＯＡ（第２気体）と熱交換する形態で、３３．７℃から２３．７℃分だけ降温して１０℃となった後、空調対象空間Ｓの外部へ導かれる。
【００４８】
次に、室外空気ＯＡ（第２気体）の状態変化について説明する。
Ｐ１−Ｐ３間において、室外空気ＯＡ（第２気体）は、冷媒として冷却器１４に導かれ室内空気ＲＡ（再生用空気）と熱交換する形態で、７℃から２３．６℃だけ昇温して３０．６℃となった後、混合器１５にて、ＳＯＦＣ２０の排熱を回収して２６４℃まで昇温した第１処理空気ＰＡ１と混合し、３０．６℃から１２．４℃だけ昇温して、４３℃の高温となる。
Ｐ３−Ｐ４間において、室外空気ＯＡ（第２気体）は、デシカントロータ１３の再生部１３ｂにて、通気性吸湿体１３ｃを通過することで、その絶対湿度が３．９１ｇ／ｋｇ乾燥空気から５．０４ｇ／ｋｇ乾燥空気分だけ増加し８．９５ｇ／ｋｇ乾燥空気となる。
Ｐ４−Ｐ５間において、室外空気ＯＡ（第２気体）は、加湿機１７にて、水が噴霧され加湿され、その絶対湿度は、８．９５ｇ／ｋｇ乾燥空気から１．８ｇ／ｋｇ乾燥空気だけ増加し、１０．３ｇ／ｋｇ乾燥空気となる。室外空気ＯＡ（第２気体）は、最終的に、温度が２８．２℃、絶対湿度が１０．３ｇ／ｋｇ乾燥空気となって状態で、空調対象空間Ｓへ導かれることとなる。
結果、本発明の空調システムでは、室外空気ＯＡ（第２気体）・室内空気ＲＡ（吸湿用空気）の流量を６０ｍ3／ｈに設定している状態で、空調対象空間Ｓから２０℃（Ｐ６の観測点における温度）の室内空気ＲＡ（吸湿用空気）を取り出し、２８．２℃の室外空気ＯＡ（第２気体）として空調対象空間Ｓへ導くことができ、１８０Ｗの暖房能力を発揮できている。このとき、実質加湿量は、４８０ｇ／ｈとなる。
【００４９】
さらに、本発明の空調システムにあっては、ＳＯＦＣ２０の排熱を回収した第１処理空気ＰＡ１に加えて、補助バーナ３３の排熱を回収した第２処理空気ＰＡ２（２２４℃、１０．５ｍ3／ｈ）をも、混合器１５へ導き、室外空気ＯＡ（第２気体）と混合することで、処理能力を向上させている。これにより、混合器１５にて、室外空気ＯＡ（第２気体）を加熱する空気は、第１処理空気ＰＡ１と第２処理空気ＰＡ２とを合わせたものとなり、室外空気ＯＡ（第２気体）に供給される熱量が増加させる。結果、室外空気ＯＡ（第２気体）の流量を増加させることができる。この例では、室外空気ＯＡ（第２気体）の流量を１００ｍ3／ｈに設定している。室内空気ＲＡ（吸湿用空気）の流量に合わせるべく、１００ｍ3／ｈに設定している。
また、加湿機１７にて噴霧する水量を、１００ｇ／ｈから２２０ｇ／ｈへ増加する。
【００５０】
この構成における、室外空気ＯＡ（第２気体）・室内空気ＲＡ（吸湿用空気）の状態変化は、図９の空気線図、図１０の表に示す。
第２処理空気ＰＡ２の供給による特徴的な状態変化について説明すると、当該状態変化においては、特に、Ｐ２−Ｐ３の間において、１００ｍ3／ｈの大流量の室外空気ＯＡ（第２気体）が、混合器１５にて第１処理空気ＰＡ１及び第２処理空気ＰＡ２と混合されることにより、室外空気ＯＡ（第２気体）は、３２℃から２３．６℃も昇温させることができ、５５．６℃とんしている。
結果的に、室外空気ＯＡ（第２気体）・室内空気ＲＡ（吸湿用空気）の流量を１００ｍ3／ｈに設定している状態で、空調対象空気Ｓから２０℃（Ｐ６の観測点における温度）の室外空気ＯＡ（吸湿用空気）を取り出し、３９．２℃室外空気ＯＡ（第２気体）として空調対象空間Ｓへ導くことができ、７４０Ｗの暖房能力を発揮できている。このとき、実質加湿量は、９３０ｇ／ｈである。
【００５１】
〔別実施形態〕
上記実施形態では、補助バーナ３３の排ガスＥが保有する排熱は、排ガスＥと第２処理空気ＰＡ２とを熱交換させる形態で、第２処理空気ＰＡ２にて回収し、当該第２処理空気ＰＡ２をデシカントロータ１３の再生部１３ｂの通気性吸湿体１３ｃを通流させる形態で、デシカントロータ１３を再生させた。
しかしながら、例えば、図１１に示すように、補助バーナ３３の排ガスＥが保有する排熱は排ガスＥを、デシカントロータ１３の再生部１３ｂの通気性吸湿体１３ｃに直接通流させる形態で、デシカントロータ１３を再生するように構成してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明の空調システムは、燃料電池における電力の発生に伴って生じる水分を自己循環させながらも、燃料電池の排熱を利用してデシカント装置のデシカンロータを適切に再生して、適切に空調された空調用空気を空調対象空間へ供給可能な空調システムとして、有効に利用可能である。
【符号の説明】
【００５３】
〔符号表〕
ＲＡ ：再生用空気
ＳＡ ：空調用空気
ＰＡ１ ：第１処理空気
ＰＡ２ ：第２処理空気
Ｒ１ ：第１空調流路
Ｒ２ ：第２空調流路
Ｒ３ ：第３空調流路
Ｒ４ ：第４空調流路
Ｓ ：空調対象空間
１１ ：第１四方弁
１３ ：デシカントロータ
１３ａ ：吸湿部
１３ｂ ：再生部
１３ｃ ：通気性吸湿体
１４ ：冷却器
１５ ：混合器
１６ ：第２四方弁
１７ ：加湿機
２０ ：ＳＯＦＣ
２６ ：第４排熱回収熱交換器
３１ ：貯湯槽
３３ ：補助バーナ
３３ａ ：補助排熱回収熱交換器
４０ ：第２デシカントロータ
４０ａ ：第２吸湿部
４０ｂ ：第２再生部
４０ｃ ：第２通気性吸湿体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原燃料を改質して水素を主成分とするガスを生成し、当該水素を主成分とするガスを用いて発電を行うとともに、発電に伴って発生する排熱を利用可能な燃料電池装置を備えるとともに、気体を回転駆動する通気性吸湿体からなるデシカントロータの吸湿部又は再生部を通流させ降温又は昇温させて空調用空気として空調対象空間へ供給するデシカント装置を備え、前記燃料電池装置の発電に伴って発生する排熱を前記デシカントロータの再生に用いる空調システムであって、
前記燃料電池装置による発電に伴って発生する排ガスと外部から取り込んだ第１処理空気とを熱交換させる空調用排熱回収熱交換器を備え、
前記空調用排熱回収熱交換器にて前記燃料電池装置の排ガスが保有する排熱を回収した第１処理空気を前記デシカントロータの前記再生部に直接通流させる形態で、前記デシカントロータの前記通気性吸湿体を再生するように構成されている空調システム。
【請求項２】
前記空調用排熱回収熱交換器は、前記第１処理空気として、前記燃料電池装置に供給する空気を前記燃料電池装置による発電に伴って発生する排ガスにて加熱するように構成され、
前記空調用排熱回収熱交換器を通流した空気の一部を前記燃料電池装置に供給するとともに、残りの一部の空気を前記デシカントロータの前記再生部に供給する分配手段を備えている請求項１に記載の空調システム。
【請求項３】
前記デシカント装置は、前記デシカントロータの前記再生部を通流して前記通気性吸湿体を再生する気体と、前記空調用排熱回収熱交換器にて前記燃料電池装置の排ガスが保有する排熱を回収した前記第１処理空気とを混合可能な第１混合手段を備えている請求項１又は２に記載の空調システム。
【請求項４】
前記燃料電池装置による発電に伴って発生する排ガスが保有する排熱を回収した湯水を貯湯可能な貯湯槽と、前記貯湯槽から熱負荷に供給する湯水を加熱する補助加熱装置と、前記補助加熱装置の排ガスと第２処理空気とを熱交換させる補助排熱回収熱交換器とを備え、
前記補助排熱回収熱交換器にて前記補助加熱装置の排ガスが保有する排熱を回収した前記第２処理空気を前記デシカントロータの前記再生部に直接通流させる形態で、前記通気性吸湿体を再生するように構成されている請求項１乃至３の何れか一項に記載の空調システム。
【請求項５】
前記デシカント装置は、前記デシカントロータの前記再生部を通流する気体と、前記補助排熱回収熱交換器にて前記補助加熱装置の排ガスが保有する排熱を回収した前記第２処理空気とを混合可能な第２混合手段を備えている請求項４に記載の空調システム。
【請求項６】
前記デシカント装置は、前記デシカントロータに加えて、前記デシカントロータの前記吸湿部を通流した気体を冷却用媒体との熱交換により冷却する冷却器と、気体を加湿可能な加湿機とを備え、
気体を前記デシカントロータの前記吸湿部及び前記冷却器を記載順に通流させて空調する第１空調流路と、気体を前記冷却用媒体として前記冷却器に導いた後に前記デシカントロータの前記再生部を通流させる第２空調流路とを形成可能に構成され、
第１気体を前記第１空調流路にて空調した後に前記加湿機にて加湿して空調用空気として前記空調対象空間へ導くとともに再生用空気を前記第２空調流路に通流させる第１運転状態と、第２気体を前記第２空調流路にて空調した後に前記加湿機にて加湿して空調用空気として前記空調対象空間へ導くとともに吸湿用空気を前記第１空調流路に通流させる第２運転状態とを、択一的に切り替える切替手段が設けられている請求項１乃至５の何れか一項に記載の空調システム。
【請求項１】
原燃料を改質して水素を主成分とするガスを生成し、当該水素を主成分とするガスを用いて発電を行うとともに、発電に伴って発生する排熱を利用可能な燃料電池装置を備えるとともに、気体を回転駆動する通気性吸湿体からなるデシカントロータの吸湿部又は再生部を通流させ降温又は昇温させて空調用空気として空調対象空間へ供給するデシカント装置を備え、前記燃料電池装置の発電に伴って発生する排熱を前記デシカントロータの再生に用いる空調システムであって、
前記燃料電池装置による発電に伴って発生する排ガスと外部から取り込んだ第１処理空気とを熱交換させる空調用排熱回収熱交換器を備え、
前記空調用排熱回収熱交換器にて前記燃料電池装置の排ガスが保有する排熱を回収した第１処理空気を前記デシカントロータの前記再生部に直接通流させる形態で、前記デシカントロータの前記通気性吸湿体を再生するように構成されている空調システム。
【請求項２】
前記空調用排熱回収熱交換器は、前記第１処理空気として、前記燃料電池装置に供給する空気を前記燃料電池装置による発電に伴って発生する排ガスにて加熱するように構成され、
前記空調用排熱回収熱交換器を通流した空気の一部を前記燃料電池装置に供給するとともに、残りの一部の空気を前記デシカントロータの前記再生部に供給する分配手段を備えている請求項１に記載の空調システム。
【請求項３】
前記デシカント装置は、前記デシカントロータの前記再生部を通流して前記通気性吸湿体を再生する気体と、前記空調用排熱回収熱交換器にて前記燃料電池装置の排ガスが保有する排熱を回収した前記第１処理空気とを混合可能な第１混合手段を備えている請求項１又は２に記載の空調システム。
【請求項４】
前記燃料電池装置による発電に伴って発生する排ガスが保有する排熱を回収した湯水を貯湯可能な貯湯槽と、前記貯湯槽から熱負荷に供給する湯水を加熱する補助加熱装置と、前記補助加熱装置の排ガスと第２処理空気とを熱交換させる補助排熱回収熱交換器とを備え、
前記補助排熱回収熱交換器にて前記補助加熱装置の排ガスが保有する排熱を回収した前記第２処理空気を前記デシカントロータの前記再生部に直接通流させる形態で、前記通気性吸湿体を再生するように構成されている請求項１乃至３の何れか一項に記載の空調システム。
【請求項５】
前記デシカント装置は、前記デシカントロータの前記再生部を通流する気体と、前記補助排熱回収熱交換器にて前記補助加熱装置の排ガスが保有する排熱を回収した前記第２処理空気とを混合可能な第２混合手段を備えている請求項４に記載の空調システム。
【請求項６】
前記デシカント装置は、前記デシカントロータに加えて、前記デシカントロータの前記吸湿部を通流した気体を冷却用媒体との熱交換により冷却する冷却器と、気体を加湿可能な加湿機とを備え、
気体を前記デシカントロータの前記吸湿部及び前記冷却器を記載順に通流させて空調する第１空調流路と、気体を前記冷却用媒体として前記冷却器に導いた後に前記デシカントロータの前記再生部を通流させる第２空調流路とを形成可能に構成され、
第１気体を前記第１空調流路にて空調した後に前記加湿機にて加湿して空調用空気として前記空調対象空間へ導くとともに再生用空気を前記第２空調流路に通流させる第１運転状態と、第２気体を前記第２空調流路にて空調した後に前記加湿機にて加湿して空調用空気として前記空調対象空間へ導くとともに吸湿用空気を前記第１空調流路に通流させる第２運転状態とを、択一的に切り替える切替手段が設けられている請求項１乃至５の何れか一項に記載の空調システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−２１５３３４（Ｐ２０１２−２１５３３４Ａ）
【公開日】平成２４年１１月８日（２０１２．１１．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−８０２６４（Ｐ２０１１−８０２６４）
【出願日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【出願人】（００００００２８４）大阪瓦斯株式会社 (2,453)
【出願人】（５０４１７６９１１）国立大学法人大阪大学 (1,536)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月８日（２０１２．１１．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【出願人】（００００００２８４）大阪瓦斯株式会社 (2,453)
【出願人】（５０４１７６９１１）国立大学法人大阪大学 (1,536)
【Ｆターム（参考）】
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