ハニカム吸着剤を用いたオープンサイクル除湿冷房装置の開発

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09555239
• Research Institution: Kumamoto University
• Principal Investigator: 広瀬 勉 熊本大学, 工学部, 教授 (40037841)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 隈 利実 (株)西部技研, 技術開発本部長 ; 児玉 昭雄 熊本大学, 工学部, 助手 (30274690) ; 後藤 元信 熊本大学, 工学部, 助教授 (80170471)
• Keywords: 冷房 / 空調 / 除湿 / ハニカム / 吸着 / ノンフロン / オープンサイクル / 太陽熱

Research Abstract

ハニカムローター除湿機を用いた吸着式除湿冷房の実用化を目的として、冷房能力20kWの冷房装置を組み立てた。各点での温度、湿度、流量、熱負荷などを測定して、冷房システム性能に対する各構成機器の性能の影響、操作条件および外気条件の影響を検討した。
吸着式除湿冷房システムの最も重要な要素機器であるハニカムローター除湿機の性能を調べた。ハニカムローター除湿機への水蒸気の吸着量は空気相対湿度の一次関数であり、吸着熱は水の蒸発潜熱とほぼ等しいこと、また、吸着は等エンタルピーで進行することがわかった。
20kW吸着式除湿冷房装置における実運転結果では、80℃という低い再生温度において冷房の冷却効果CE=16kJ/kg、成績係数COP=0.6の結果を得た。システム内の空気状態変化を空気線図上で検討し、各構成機器の性能が冷房システム全体に与える影響を明らかにした。冷房成績係数の観点から最適な再生温度が存在すること、100℃以上の高い再生温度の場合は再生空気の量を供給空気の半分にすることにより冷房性能を著しく改善できること、さらに外気湿度の増加に伴い冷房性能が低下することを明らかにした。
冷房システムの性能向上のため、蒸発冷却器の替りに水噴霧式交換器を用いた吸着式除湿冷房を提案した。伝熱壁を隔てて一部の空気に水を噴霧し、同伴する水滴を蒸発させながら高温側空気を冷却することにより、高温側の温度効率を大幅に改善した。エンタルピー一定で行われる直接接触の蒸発冷却器と異なり、供給空気のエンタルピーが低下、冷房システムの成績係数COPが1.3倍まで向上した。

Research Products

• [Publications] 広瀬 勉 他: "吸着式除湿冷房用水噴霧式熱交換器による冷却特性の実験的研究" 化学工学論文集. 24巻2号. (1998)
• [Publications] 広瀬 勉 他: "Experimental study of Performance of Adsorptive Desiccant Cooling System by Thermally Activated Honeycomb Rotors" Proc. 4th China-Japan-USA Symp. Adsorption. 220-225 (1997)