JP2000065395A

JP2000065395A - 除湿空調装置

Info

Publication number: JP2000065395A
Application number: JP10250424A
Authority: JP
Inventors: Kensaku Maeda; 健作前田
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 1998-08-20
Filing date: 1998-08-20
Publication date: 2000-03-03

Abstract

(57)【要約】【課題】ＣＯＰが高く、かつコンパクトにまとまって
おり、さらに暖房運転も可能な除湿空調装置を提供す
る。【解決手段】第２の冷媒出入口２１０ｂと第３の冷媒
出入口２２０ａへの、冷媒圧縮機２６０の吸込口２６０
ａと吐出口２６０ｂとの選択的接続関係を切り換える第
１の切り換え機構２６５と、第４の冷媒出入口２２０ｂ
と第１の冷媒出入口２１０ａへの、第５の冷媒出入口２
３０ａと第６の冷媒出入口２４０ａとの選択的接続関係
を切り換える第２の切り換え機構２８０とを備える。第
１と第２の切替機構により、除湿空調装置の運転モード
を変えることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、除湿空調装置に関
し、特にデシカントを用いた冷暖房切り換え可能な除湿
空調装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図９に示すように、従来から熱源として
ヒートポンプを所謂デシカント空調機と組合せた空調シ
ステムがあった。図９の空調システムでは、ヒートポン
プとして、圧縮機２６０を用いた圧縮ヒートポンプＨＰ
が用いられている。この空調システムは、デシカントロ
ータ１０３により水分を吸着される処理空気Ａの経路
と、加熱源によって加熱されたのち前記水分吸着後のデ
シカントロータ１０３を通過してデシカント中の水分を
脱着して再生する再生空気Ｂの経路を有し、水分を吸着
された処理空気とデシカントロータ１０３のデシカント
（乾燥剤）を再生する前かつ加熱源により加熱される前
の再生空気との間に顕熱熱交換器１０４を有する空調機
と、圧縮ヒートポンプＨＰとを有し、前記圧縮ヒートポ
ンプＨＰの高熱源を加熱源として前記空調機の再生空気
を加熱器２２０で加熱してデシカントの再生を行うとと
もに、圧縮ヒートポンプＨＰの低熱源を冷却熱源として
冷却器２１０で前記空調機の処理空気の冷却を行うもの
である。

【０００３】そして、この空調システムでは、圧縮ヒー
トポンプＨＰがデシカント空調機の処理空気の冷却と再
生空気の加熱を同時に行うよう構成したことで、圧縮ヒ
ートポンプＨＰに外部から加えた駆動エネルギーによっ
て圧縮ヒートポンプＨＰが処理空気の冷却効果を発生さ
せ、さらにヒートポンプ作用で処理空気から汲み上げた
熱と圧縮ヒートポンプＨＰの駆動エネルギーを合計した
熱でデシカントの再生が行えるため、外部から加えた駆
動エネルギーの多重効用化を図ることができ、高い省エ
ネルギー効果が得られる。また、顕熱熱交換器１０４と
加熱器２２０との間の再生空気とデシカントロータ１０
３を出た再生空気との熱交換器１２１が設けられ、さら
に省エネルギー効果を高めている。

【０００４】ここで、図１０の湿り空気線図を参照して
図９に示されるデシカント空調機の作用を説明する。図
１０中、アルファベットＫ〜Ｐ、Ｑ〜Ｘで、空気の状態
を示す。この記号は、図９のフロー図中に丸で囲んだア
ルファベットに対応する。

【０００５】図１０において、空調空間１０１からの処
理空気（状態Ｋ）は、デシカントロータ１０３でデシカ
ントにより水分を吸着されて絶対湿度を下げるととも
に、デシカントの吸着熱により乾球温度を上げて状態Ｌ
に到り、さらに顕熱熱交換器１０４で、絶対湿度一定の
まま冷却され状態Ｍの空気になり、冷却器２１０に入
る。ここでさらに絶対湿度一定で冷却されて状態Ｎの空
気になり、加湿器１０５により加湿されることにより乾
球温度を下げて状態Ｐの空気となり、空調空間１０１に
戻される。一方、状態Ｑの外気が顕熱熱交換器１０４に
送られ、ここで処理空気を冷却することにより自身は加
熱されて状態Ｒになり、熱交換器１２１に入り、さらに
加熱されて状態Ｓに、そして加熱器２２０で加熱され状
態Ｔになり、デシカントロータ１０３でデシカントを再
生することにより自身は絶対湿度が高く、乾球温度は下
がって状態Ｕとなり、熱交換器１２１で再生空気を加熱
することにより自身は乾球温度を下げて状態Ｖの空気と
なって排気ＥＸされる。

【０００６】ここで、図１１のモリエ線図を参照して図
９に示される圧縮ヒートポンプＨＰの作用を説明する。
図１１に示すのは冷媒ＨＦＣ１３４ａのモリエ線図であ
る。点ａは冷却器２１０で蒸発した冷媒の状態を示し、
飽和ガスの状態にある。圧力は４．２ｋｇ／ｃｍ²、温
度は１０℃、エンタルピは１４８．８３ｋｃａｌ／ｋｇ
である。このガスを圧縮機２６０で吸込圧縮した状態、
圧縮機２６０の吐出口での状態が点ｂで示されている。
この状態は、圧力が１９．３ｋｇ／ｃｍ²、温度は７８
℃であり、過熱ガスの状態にある。この冷媒ガスは、加
熱器（冷媒側から見れば冷却器あるいは凝縮器）２２０
内で冷却され、モリエ線図上の点ｃに到る。この点は飽
和ガスの状態であり、圧力は１９．３ｋｇ／ｃｍ²、温
度は６５℃である。この圧力下でさらに冷却され凝縮し
て、点ｄに到る。この点は飽和液の状態であり、圧力と
温度は点ｃと同じく、圧力は１９．３ｋｇ／ｃｍ²、温
度は６５℃、そしてエンタルピは１２２．９７ｋｃａｌ
／ｋｇである。この冷媒液は、膨張弁２７０で減圧さ
れ、温度１０℃の飽和圧力である４．２ｋｇ／ｃｍ²ま
で減圧され、１０℃の冷媒液とガスの混合物として冷却
器（冷媒から見れば蒸発器）２１０に到り、ここで処理
空気から熱を奪い、蒸発してモリエ線図上の点ａの状態
の飽和ガスとなり、再び圧縮機２６０に吸入され、以上
のサイクルを繰り返す。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】以上のような従来の空
調システムによれば、処理空気を冷却器２１０で冷却す
る前に予備的に冷却する顕熱熱交換器１０４が重要な役
割を演じているが、この顕熱熱交換器は一般にシステム
中で大きな容積を占めるため、システム構成を困難に
し、ひいてはシステムの大型化が余儀なくされていた。
また、以上のような従来の空調システムによれば、冷房
運転あるいは除湿運転はできるが、暖房運転及びそれに
伴って必要となる除霜運転はできなかった。

【０００８】そこで本発明は、ＣＯＰが高く、かつコン
パクトにまとまっており、さらに暖房運転も可能な除湿
空調装置を提供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
めに、請求項１に係る発明による除湿空調装置は、図１
に示されるように、第１の冷媒出入口２１０ａと第２の
冷媒出入口２１０ｂとを有し、冷媒と処理空気間で熱交
換させる第１の冷媒空気熱交換器２１０と；冷媒をそれ
ぞれ吸込み吐出する吸込口２６０ａと吐出口２６０ｂと
を有する冷媒圧縮機２６０であって、第２の冷媒出入口
２１０ｂが吸込口２６０ａと吐出口２６０ｂとのいずれ
かと選択的に接続されるように配置された冷媒圧縮機２
６０と；第３の冷媒出入口２２０ａと第４の冷媒出入口
２２０ｂとを有し、冷媒と空気間で熱交換させる第２の
冷媒空気熱交換器２２０であって、吸込口２６０ａと吐
出口２６０ｂのうち第２の冷媒出入口２１０ｂと接続さ
れなかった方が第３の冷媒出入口２２０ａと接続される
ように配置された第２の冷媒空気熱交換器２２０と；第
１の冷媒空気熱交換器２１０を通過する処理空気の流れ
の上流側に配置され、処理空気と冷媒と冷却流体間で熱
交換させる、第５の冷媒出入口２３０ａと第６の冷媒出
入口２４０ａとを有する第３の冷媒空気熱交換器３００
であって、第４の冷媒出入口２２０ｂが第５の冷媒出入
口２３０ａと第６の冷媒出入口２４０ａとのいずれかと
選択的に接続されるように配置された第３の冷媒空気熱
交換器３００と；第３の冷媒空気熱交換器３００を通過
する前記処理空気の流れの上流側に配置され、前記処理
空気中の水分を吸着するデシカントを有する水分吸着装
置１０３とを備え；第５の冷媒出入口２３０ａと前記第
６の冷媒出入口２４０ａのうち第４の冷媒出入口２２０
ｂと接続されなかった方が第１の冷媒出入口２１０ａと
接続されるように構成されており；第３の冷媒空気熱交
換器３００は、第４の冷媒出入口２２０ｂと第５の冷媒
出入口２３０ａとが接続されているとき、第４の冷媒出
入口２２０ｂから第５の冷媒出入口２３０ａに供給され
た冷媒の蒸発により第３の冷媒空気熱交換器３００を通
過する処理空気を冷却し、蒸発した前記冷媒を冷却流体
Ｃにより冷却して凝縮し、凝縮した冷媒を第１の冷媒空
気熱交換器２１０に供給することが可能なように構成さ
れたことを特徴とする。

【００１０】このように構成すると、第３の冷媒空気熱
交換器を備え、該第３の冷媒空気熱交換器は、処理空気
を冷媒の蒸発により冷却し、蒸発した冷媒を冷却流体に
より冷却して凝縮するように構成されているので、伝熱
係数の高い蒸発伝熱と凝縮伝熱を利用できるため、高い
熱伝達率をもって処理空気と冷却流体との伝熱を達成で
きる。また、処理空気と冷却流体との伝熱を冷媒を介し
て行うので、除湿空調装置の構成要素の配置が容易にな
る。さらに、冷媒圧縮機を第２の冷媒出入口２１０ｂが
吸込口２６０ａと吐出口２６０ｂとのいずれかと選択的
に接続されるように配置しており、また第３の冷媒空気
熱交換器３００を第４の冷媒出入口２２０ｂが第５の冷
媒出入口２３０ａと第６の冷媒出入口２４０ａのいずれ
かと選択的に接続されるように配置しているので、除湿
空調装置の運転モードを変えることができる。

【００１１】さらに請求項２に記載のように、以上の除
湿空調装置では、第２の冷媒出入口２１０ｂと第３の冷
媒出入口２２０ａへの、冷媒圧縮機２６０の吸込口２６
０ａと吐出口２６０ｂとの選択的接続関係を切り換える
第１の切り換え機構２６５と；第４の冷媒出入口２２０
ｂと第１の冷媒出入口２１０ａへの、第５の冷媒出入口
２３０ａと第６の冷媒出入口２４０ａとの選択的接続関
係を切り換える第２の切り換え機構２８０とを備えるこ
とを特徴とする。

【００１２】さらに請求項３に記載のように、請求項２
に記載の除湿空調装置では、第６の冷媒出入口２４０ａ
と第２の切り換え機構２８０との間の冷媒経路に、第１
の感温部２７５Ａと第２の感温部２７５Ｂとを有する膨
張弁２７０を備え；第１の感温部２７５Ａを、第２の冷
媒出入口２１０ｂと冷媒圧縮機２６０との間の冷媒経路
に設け、第２の感温部２７５ｂを、冷媒圧縮機２６０と
第３の冷媒出入口２２０ａとの間の冷媒経路に設け；第
１の感温部２７５ａと第２の感温部２７５ｂとを選択的
に切り換え可能に構成してもよい。

【００１３】このように構成すると、第１の感温部と第
２の感温部とを選択的に切り換え可能に構成するので、
本除湿空調装置の切り換えた運転モードに合わせて適切
な感温部を活かすことができる。

【００１４】さらに、請求項４に記載のように、以上の
除湿空調装置では、第２の冷媒空気熱交換器２２０には
再生空気を流し、第２の冷媒空気熱交換器２２０に対し
て前記再生空気の下流側に前記再生空気で前記デシカン
トを再生する水分吸着装置１０３を配置し；第２の冷媒
空気熱交換器２２０に対して前記再生空気の上流側に配
置した、水分吸着装置１０３を通過した再生空気と、第
２の冷媒空気熱交換器２２０で熱交換する前の再生空気
とを熱交換させるように配置された顕熱熱交換器１２１
と；顕熱熱交換器１２１を作動と非作動に切り換える、
切り換え機構１４５を備えることを特徴としてもよい。

【００１５】このように構成すると、顕熱熱交換器１２
１を備えるので、除湿空調装置の効率を高くできるし、
顕熱熱交換器１２１に作動と非作動の切り換え機構１４
５を設けたので、除湿空調装置の運転モードによって顕
熱熱交換器を使用したり使用しなかったり自由に設定で
きる。

【００１６】さらに請求項５に記載のように、以上の除
湿空調装置では、前記冷却流体として空気を用い、第３
の冷媒空気熱交換器３００において冷媒を凝縮する際
に、前記空気とともに液状の水分を供給するように構成
してもよい。このように構成すると、液状の水分の蒸発
による気化熱で冷却流体としての空気の温度が下がり、
冷却効果が高まる。

【００１７】また、請求項６に記載の除湿空調装置の運
転方法は請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の
除湿空調装置の運転方法であり、冷房運転モードでは、
第２の冷媒出入口２１０ｂと吸込口２６０ａとを、吐出
口２６０ｂと第３の冷媒出入口２２０ａとを、第４の冷
媒出入口２２０ｂと第５の冷媒出入口２３０ａとを、第
６の冷媒出入口２４０ａと第１の冷媒出入口２１０ａと
を、それぞれ接続し；暖房運転モードでは、第２の冷媒
出入口２１０ｂと吐出口２６０ｂとを、吸込口２６０ａ
と第３の冷媒出入口２２０ａとを、第４の冷媒出入口２
２０ｂと第６の冷媒出入口２４０ａとを、第５の冷媒出
入口２３０ａと第１の冷媒出入口２１０ａとを、それぞ
れ接続し、且つ第３の冷媒空気熱交換器３００を非作動
状態に置くことを特徴とする。このようにすると、冷房
運転モードと暖房運転モードを確実に設定することがで
きる。

【００１８】さらにこの運転方法では、除湿運転モード
では、第２の冷媒出入口２１０ｂと吸込口２６０ａと
を、吐出口２６０ｂと第３の冷媒出入口２２０ａとを、
第４の冷媒出入口２２０ｂと第５の冷媒出入口２３０ａ
とを、第６の冷媒出入口２４０ａと第１の冷媒出入口２
１０ａとを、それぞれ接続し、且つ第３の冷媒空気熱交
換器３００を非作動状態に置くことにしてもよく；また
除霜運転モードでは、第２の冷媒出入口２１０ａと吐出
口２６０ｂとを、吸込口２６０ａと第３の冷媒出入口２
２０ａとを、第４の冷媒出入口２２０ｂと第６の冷媒出
入口２４０ａとを、第５の冷媒出入口２３０ａと第１の
冷媒出入口２１０ａとを、それぞれ接続し、且つ前記処
理空気の流れを停止状態に置くようにしてもよい。この
除霜運転モードでは、典型的には再生空気の流れも停止
状態に置く。

【００１９】また、請求項７に記載のように、請求項６
に記載の運転方法において、除霜運転モードでは、前記
第２の冷媒出入口と前記吸込口とを、前記吐出口と前記
第３の冷媒出入口とを、前記第４の冷媒出入口と前記第
６の冷媒出入口とを、前記第５の冷媒出入口と前記第１
の冷媒出入口とを、それぞれ接続するようにしてもよ
い。暖房運転をすると通常は低熱源としての熱交換器に
霜が付くが、除霜運転モードにして運転すれば、その霜
を取り除くことが可能となる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して説明する。なお、各図において互い
に同一あるいは相当する部材には同一符号あるいは類似
符号を付し、重複した説明は省略する。

【００２１】図１は、本発明による第１の実施の形態で
ある除湿空調装置、即ちデシカント空調機を有する空調
システムのフローチャート、図２は、図１の空調システ
ムに用いる本発明の第３の冷媒空気熱交換機の一例を示
す模式断面図、図３は、図１の空調システムに含まれる
ヒートポンプＨＰ１の冷媒モリエ線図、図４は図１のの
空調システムを冷房モードで運転した場合の湿り空気線
図である。

【００２２】図１を参照して、第１の実施の形態である
除湿空調装置の構成を説明する。この空調システムは、
主として、デシカント（乾燥剤）によって処理空気の湿
度を下げ、処理空気の供給される空調空間１０１を快適
な環境に維持するものである。図中、空調空間１０１か
ら処理空気Ａの経路に沿って、処理空気を循環するため
の送風機１０２、デシカントを充填したデシカントロー
タ１０３、本発明の第３の冷媒空気熱交換器（処理空気
からみれば、冷房運転モードでは冷却器、暖房運転では
熱交換器としては使用されない）３００、第１の冷媒空
気熱交換器（処理空気から見れば、冷房運転モードでは
冷却器、暖房運転モードでは加熱器）２１０とこの順番
で配列され、そして空調空間１０１に戻るように構成さ
れている。

【００２３】また、屋外ＯＡから再生空気Ｂの経路に沿
って、デシカントロータ１０３に入る前の再生空気と後
の再生空気とを熱交換する熱交換器である顕熱熱交換器
１２１、第２の冷媒空気熱交換器（再生空気Ｂの側から
見れば、冷房運転モードと除霜運転モードでは加熱器、
暖房運転では冷却器）２２０、デシカントロータ１０
３、再生空気を循環するための送風機１４０、熱交換器
１２１とこの順番で配列され、そして屋外に排気ＥＸす
るように構成されている。なお、送風機１４０の吐出口
と熱交換器１２１との間の再生空気経路には、熱交換器
１２１をバイパスして再生空気を直接排気するようにす
るバイパス弁としての３方弁１４５が設けられている。

【００２４】また、屋外ＯＡから冷却流体Ｃとしての外
気の経路に沿って、第３の冷媒空気熱交換器３００、冷
却流体を循環するための送風機１６０がこの順番で配列
され、そして屋外に排気ＥＸするように構成されてい
る。

【００２５】次に冷媒経路を説明する。なお図１では、
冷媒の流れは冷房運転モードの場合に設定されている。
先ず冷媒の流れの経路に沿って、第１の冷媒空気熱交換
器（冷房運転モードでは冷媒蒸発器として作用）２１０
の第２の冷媒出入口（冷房運転モードでは冷媒ガス出口
として作用）２１０ｂに接続された冷媒経路２０７が、
第１の冷媒空気熱交換器で蒸発してガスになった冷媒を
圧縮する圧縮機２６０に接続されている。冷媒圧縮機２
６０は、冷媒経路２０１により、第２の冷媒空気熱交換
器（冷房運転モードでは冷媒凝縮器として作用）２２０
に設けられた第３の冷媒出入口（冷房運転モードでは冷
媒ガスの入口として作用）２２０ａに接続されている。
さらに第２の冷媒空気熱交換器に設けられた第４の冷媒
出入口（冷房運転モードでは冷媒液出口として作用）２
２０ｂは冷媒経路２０２によって第３の冷媒空気熱交換
器（冷房運転モードでは処理空気冷却器として作用）３
００に設けられた第５の冷媒出入口（冷房運転モードで
は冷媒液入口として作用）２３０ａに接続され、冷媒経
路２０２中にまたは第５の冷媒出入口２３０ａに隣接し
て絞り２３０が設けられている。さらに第３の冷媒空気
熱交換器３００に設けられた第６の冷媒出入口（冷房運
転モードでは冷媒液出口として作用）２４０ａは、冷媒
経路２３０、２０６によって第１の冷媒空気熱交換器の
第１の冷媒出入口（冷房運転モードでは冷媒液入口とし
て作用）２１０ａに接続されている。なお、冷媒経路２
０３と２０４との間には膨張弁２７０が設けられてい
る。

【００２６】ここで、冷媒圧縮機２６０は冷媒吸込口２
６０ａと冷媒吐出口２６０ｂとを有しており、第２の冷
媒出入口２１０ｂに接続された冷媒経路２０７が、冷媒
吸込口２６０ａと冷媒吐出口２６０ｂとのいずれかと選
択的に接続されるように、さらに冷媒経路２０１が、冷
媒吸込口２６０ａと冷媒吐出口２６０ｂのうち、冷媒経
路２０７と接続されなかった方の冷媒口に接続されるよ
うにする、第１の切り換え機構である４方弁２６５が設
けられている。さらに説明すれば、冷媒吸込口２６０ａ
には冷媒経路２６２が、冷媒吐出口２６０ｂには冷媒経
路２６１が接続されており、４方弁２６５は、冷媒経路
２０７と２６２とを連通させ、且つ冷媒経路２６１と２
０１とを連通させる場合と（冷房運転モード、除湿運転
モード、除霜運転モード）、冷媒経路２０７と２６１と
を連通させ、且つ冷媒経路２６２と２０１とを連通させ
る場合と（暖房運転モード）とを選択的に切り換えがで
きるように構成されている（図７の表を参照）。

【００２７】また、図１の実施の形態では第２の切り換
え機構である４方弁２８０が、第３の冷媒空気熱交換器
３００に隣接して設けられており、冷媒経路２０２が第
３の冷媒空気熱交換器３００の第５の冷媒出入口２３０
ａと第６の冷媒出入口２４０ａとのいずれかと選択的に
接続されるように、さらに冷媒経路２０６が、第５の冷
媒出入口２３０ａと第６の冷媒出入口２４０ａとのう
ち、冷媒経路２０２と接続されなかった方の冷媒出入口
に接続されるようにする。さらに説明すれば、第５の冷
媒出入口２３０ａには冷媒経路２０５が、第６の冷媒出
入口２４０ａには冷媒経路２０４が接続され、さらに膨
張弁２７０を介して冷媒経路２０３が接続されており、
４方弁２８０は、冷媒経路２０２と冷媒経路２０５とを
連通させ、且つ冷媒経路２０４、２０３と冷媒経路２０
６とを連通させる場合と（冷房運転モード、除湿運転モ
ード）、冷媒経路２０２と２０３とを連通させ、且つ冷
媒経路２０５と２０６とを連通させる場合（暖房運転モ
ード、除霜運転モード）とを選択的に切り換えができる
ように構成されている（図７の表を参照）。

【００２８】ここで、バイパス弁としての３方弁１４５
の接続関係について説明する。３方弁１４５の空気入口
側は空気経路１２９が接続されており、分岐する２つの
出口の一方には空気経路１３０Ａが接続されており、空
気を熱交換器１２１に導くようになっており、２つの出
口の他方には空気経路１３０Ｂが接続されており、空気
を熱交換器１２１をバイパスして排気に導くようになっ
ている。空気経路１２９は、空気経路１３０Ａ（冷房運
転モード、除湿運転モード）と連通させる場合と、空気
経路１３０Ｂ（暖房運転モード、除霜運転モード）と連
通させる場合とを、選択的に切り換えられるように構成
されている（図７の表を参照）。

【００２９】デシカントロータ１０３は、図１２に示す
ように回転軸ＡＸ回りに回転する厚い円盤状のロータと
して形成されており、そのロータ中には、気体が通過で
きるような隙間をもってデシカントが充填されている。
例えばチューブ状の乾燥エレメント１０３ａを、その中
心軸が回転軸ＡＸと平行になるように多数束ねて構成し
ている。このロータは回転軸ＡＸ回りに一方向に回転
し、また処理空気Ａと再生空気Ｂとが回転軸ＡＸに平行
に流れ込み流れ出るように構成されている。各乾燥エレ
メント１０３ａは、ロータ１０３が回転するにつれて、
処理空気Ａ及び再生空気Ｂと交互に接触するように配置
される。なお図１２では、デシカントロータ１０３の外
周部の一部を破断して示してある。図ではデシカントロ
ータ１０３の外周部と乾燥エレメント１０３ａの一部に
隙間があるかのように図示されているが、実際には乾燥
エレメント１０３ａは束になって円盤全体にぎっしりと
詰まっている。一般に処理空気Ａ（図中白抜き矢印で示
す）と再生空気Ｂ（図中黒塗りつぶし矢印で示す）と
は、回転軸ＡＸに平行に、それぞれ円形のデシカントロ
ータ１０３のほぼ半分の領域を、対向流形式で流れるよ
うに構成されている。

【００３０】デシカントは、チューブ状の乾燥エレメン
ト１０３ａ中に充填してもよいし、チューブ状乾燥エレ
メント１０３ａそのものをデシカントで形成してもよい
し、乾燥エレメント１０３ａにデシカントを塗布しても
よいし、乾燥エレメント１０３ａを多孔質の材料で構成
し、その材料にデシカントを含ませてもよい。乾燥エレ
メント１０３ａは、図示のように断面が円形の筒状に形
成してもよいし、六角形の筒状に形成し、束ねて全体と
してハニカム状に構成してもよい。いずれにしても、円
盤状のロータ１０３の厚さ方向に、空気は流れるように
構成されている。

【００３１】熱交換器１２１としては、大量の再生空気
を通過させなければならないので、例えば図１３に示す
ように、低温の再生空気Ｂ１と高温の再生空気Ｂ２とを
直交して流す直交流型の熱交換器や、図１２のデシカン
トロータと類似した構造で、乾燥エレメントの代わりに
熱容量の大きい蓄熱材を充填した回転熱交換器を用い
る。このときは、図１２の処理空気Ａに低温再生空気Ｂ
１が、再生空気Ｂに高温再生空気Ｂ２が対応する。

【００３２】次に図２を参照して、ヒートポンプＨＰ１
に利用して好適な第３の冷媒空気熱交換器としての熱交
換器の構成を説明する。図中、熱交換器３００は、処理
空気Ａを流す第１の区画３１０と、冷却流体である外気
を流す第２の区画３２０とが、１枚の隔壁３０１を介し
て隣接して設けられている。

【００３３】第１の区画３１０と第２の区画及び隔壁３
０１を貫通して、冷媒２５０を流す、流体流路としての
熱交換チューブが複数本ほぼ水平に設けられている。こ
の熱交換チューブは、第１の区画を貫通している部分は
第１の流体流路としての蒸発セクション２５１（複数の
蒸発セクションを２５１Ａ、２５１Ｂ、２５１Ｃとす
る）であり、第２の区画を貫通している部分は第２の流
体流路としての凝縮セクション２５２（複数の凝縮セク
ションを２５２Ａ、２５２Ｂ、２５２Ｃとする）であ
る。

【００３４】図２に示す熱交換器の形態では、蒸発セク
ション２５１Ａと凝縮セクション２５２Ａとは、１本の
チューブで一体の流路として構成されている。蒸発セク
ション２５１Ｂ、Ｃと凝縮セクション２５２Ｂ、Ｃとに
ついても同様である。したがって、第１の区画３１０と
第２の区画３２０とが、１枚の隔壁３０１を介して隣接
して設けられていることと相まって、熱交換器３００を
全体として小型コンパクトに形成することができる。

【００３５】図２の熱交換器の形態では、蒸発セクショ
ンは図中上から２５１Ａ、２５１Ｂ、２５１Ｃの順番で
並んでおり、凝縮セクションも図中上から２５２Ａ、２
５２Ｂ、２５２Ｃの順番で並んでいる。

【００３６】一方、処理空気Ａは、図中で第１の区画に
ダクト１０９を通して上から入り下から流出するように
構成されている。また、冷却流体である外気は、図中で
第２の区画にダクト１７１を通して下から入り上から流
出するように構成されている。

【００３７】さらに、第２の区画には、その上部、凝縮
セクション２５２を構成する熱交換チューブの上方に、
散水パイプ３２５が配置されている。散水パイプ３２５
には、適切な間隔でノズル３２７が取り付けられてお
り、散水パイプ３２５中を流れる水を凝縮セクション２
５２を構成する熱交換チューブに散布するように構成さ
れている。

【００３８】また、第２の区画の第２の流体である冷却
流体の入り口には気化加湿器１６５が設置されている。
気化加湿器１６５は、例えばセラミックペーパーや不織
布のように、吸湿性がありしかも通気性のある材料で構
成されている。

【００３９】ここで、蒸発セクション２５１での蒸発圧
力、ひいては凝縮セクション２５２に於ける凝縮圧力、
即ち第２の圧力は、処理空気Ａの温度と冷却流体である
外気の温度とによって定まる。図２に示す熱交換器３０
０は、蒸発伝熱と凝縮伝熱とを利用しているので、熱伝
達率が非常に優れており、熱交換効率が非常に高い。ま
た冷媒は、蒸発セクション２５１から凝縮セクション２
５２に向けて貫流するので、即ちほぼ一方向に強制的に
流されるので、処理空気と冷却流体としての外気との間
の熱交換効率が高い。ここで、熱交換効率φとは、高温
側の流体の熱交換器入り口温度をＴＰ１、出口温度をＴ
Ｐ２、低温側の流体の熱交換器入り口温度をＴＣ１、出
口温度をＴＣ２としたとき、高温側の流体の冷却に注目
した場合、即ち熱交換の目的が冷却の場合は、φ＝（Ｔ
Ｐ１−ＴＰ２）／（ＴＰ１−ＴＣ１）、低温の流体の加
熱に注目した場合、即ち熱交換の目的が加熱の場合は、
φ＝（ＴＣ２−ＴＣ１）／（ＴＰ１−ＴＣ１）と定義さ
れるものである。

【００４０】蒸発セクション２５１、凝縮セクション２
５２を構成する熱交換チューブの内面には、ライフル銃
の銃身の内面にある線状溝のようなスパイラル溝を形成
する等により高性能伝熱面とするのが好ましい。内部を
流れる冷媒液は、通常は内面を濡らすように流れるが、
スパイラル溝を形成すれば、その流れの境界層が乱され
るので熱伝達率が高くなる。

【００４１】また、第１の区画には処理空気が流れる
が、熱交換チューブの外側に取り付けるフィンは、ルー
バー状に加工して流体の流れを乱すようにするのが好ま
しい。第２の区画に、外気は流すが水を散布しないとき
は、同様にフィンは流体の流れを乱すように構成するの
が好ましい。ただし、水を散布する場合は、フラットプ
レートフィンとして、さらに耐食コーティングを施すの
が好ましい。水中に混入している可能性のある腐食物質
が、蒸発により凝縮濃縮してフィン乃至はチューブを腐
食しないようにするためである。また、フィンはアルミ
ニウムまたは銅を用いるのが好ましい。

【００４２】ここでは、冷媒は蒸発セクション２５１側
から凝縮セクション２５２側に一方向に貫流するものと
して説明したが、たとえば蒸発セクション２５１と凝縮
セクション２５２とを両端が閉じた１本のチューブで、
いわゆるヒートパイプとして形成し、凝縮セクション２
５２で凝縮した冷媒は毛細管現象等を利用して蒸発セク
ション２５１に戻し、ここで再び蒸発させ、このように
１本のチューブ内で冷媒が循環するように構成してもよ
い。このときも、やはり蒸発伝熱と凝縮伝熱を利用する
ことに変わりはなく、高い熱伝達率を享受できるし、処
理空気と冷却流体との熱交換をする熱交換器として構造
が単純になるという利点がある。

【００４３】図４を参照して、また構成については適宜
図１を参照して、まず第１の実施の形態の作用を冷房運
転モードの場合で説明する。図４中、アルファベット記
号Ｄ、Ｅ、Ｋ〜Ｎ、Ｑ〜Ｘにより、各部における空気の
状態を示す。この記号は、図１のフロー図中で丸で囲ん
だアルファベットに対応する。

【００４４】先ず処理空気Ａの流れを説明する。図４に
おいて、空調空間１０１からの処理空気（状態Ｋ）は、
処理空気経路１０７を通して、送風機１０２により吸い
込まれ、処理空気経路１０８を通してデシカントロータ
１０３に送り込まれる。ここで乾燥エレメント１０３ａ
（図１２）中のデシカントにより水分を吸着されて絶対
湿度を下げるとともに、デシカントの吸着熱により乾球
温度を上げて状態Ｌに到る。この空気は処理空気経路１
０９を通して処理空気冷却器３００の第１の区画３１０
に送られ、ここで絶対湿度一定のまま蒸発セクション２
５１（図２）内で蒸発する冷媒により冷却され状態Ｍの
空気になり、経路１１０を通して冷却器２１０に入る。
ここでやはり絶対湿度一定でさらに冷却されて状態Ｎの
空気になる。この空気は、乾燥し冷却され、適度な湿度
でかつ適度な温度の処理空気ＳＡとして、ダクト１１１
を経由して空調空間１０１に戻される。

【００４５】次に再生空気Ｂの流れを説明する。図４に
おいて、屋外ＯＡからの再生空気（状態Ｑ）は、再生空
気経路１２４を通して吸い込まれ、熱交換器１２１に送
り込まれる。ここで排気すべき温度の高い再生空気（後
述の状態Ｕの空気）と熱交換して乾球温度を上昇させ状
態Ｒの空気になる。この空気は経路１２６を通して、第
２の冷媒空気熱交換器（再生空気から見れば加熱器）２
２０に送り込まれ、ここで加熱されて乾球温度を上昇さ
せ状態Ｔの空気になる。この空気は経路１２７を通し
て、デシカントロータ１０３に送り込まれ、ここで乾燥
エレメント１０３ａ（図１２）中のデシカントから水分
を奪いこれを再生して、自身は絶対湿度を上げるととも
に、デシカントの水分脱着熱により乾球温度を下げて状
態Ｕに到る。この空気は経路１２８を通して、再生空気
を循環するための送風機１４０に吸い込まれ、経路１２
９、第３の切り換え機構である３方弁１４５を通して熱
交換器１２１に送り込まれ、先に説明したように、デシ
カントロータ１０３に送り込まれる前の再生空気（状態
Ｑの空気）と熱交換して、自身は温度を下げて状態Ｖの
空気となり、経路１３０を通して排気ＥＸされる。

【００４６】次に冷却流体としての外気Ｃの流れを説明
する。外気Ｃ（状態Ｑ）は、屋外ＯＡから経路１７１を
通して処理空気冷却器３００の第２の区画３２０に送り
込まれる。ここでは先ず加湿器１６５で水分を吸収し、
等エンタルピ変化をして絶対湿度を上げるとともに乾球
温度を下げて、状態Ｄの空気となる。状態Ｄは湿り蒸気
線図のほぼ飽和線上にある。この空気は、第２の区画３
２０内でさらに散水パイプ３２５で供給される水を吸収
しつつ、凝縮セクション２５２内の冷媒を冷却する。こ
の空気は、ほぼ飽和線にそって絶対湿度と乾球温度を上
昇させ、状態Ｅの空気になり、経路１７２を通して、経
路１７２の途中に設けられている送風機１６０により排
気ＥＸされる。

【００４７】ここでさらに図４を参照して、加湿器１６
５、散水パイプ３２５の作用を説明する。以上のような
空調装置では、図４の湿り空気線図上に示す空気側のサ
イクルで判るように、該装置のデシカントの再生のため
に再生空気に加えられた熱量をΔＨ、処理空気から汲み
上げる熱量をΔｑ、圧縮機の駆動エネルギーをΔｈとす
ると、ΔＨ＝Δｑ＋Δｈである。この熱量ΔＨによる再
生の結果得られる冷房効果ΔＱは、水分吸着後の処理空
気（状態Ｌ）と熱交換させる外気（状態Ｑ）の温度が低
いほど大きくなる。即ち図中ΔＱ−Δｑが大きくなるほ
ど大きくなる。したがって、冷却流体としての外気に散
水等するのは冷房効果を高めるのに有用である。図４中
で、状態Ｍ’と状態Ｎ’として示した点は、気化加湿器
１６５と散水パイプ３２５を用いない場合の、それぞれ
状態Ｍ、状態Ｎの位置を概念的に示したものである。

【００４８】次に先ず図１を参照して、各機器間の冷媒
の流れを説明し、続けて図３を参照して、ヒートポンプ
ＨＰ１の作用を説明する。

【００４９】先ず第１の切り換え機構である４方弁２６
５、第２の切り換え機構である４方弁２８０、第３の切
り換え機構である３方弁が、冷房運転モードに設定され
ている場合を説明する。図１において、冷媒圧縮機２６
０により圧縮された冷媒ガスは、圧縮機の吐出口に接続
された冷媒ガス配管２６１、４方弁２６５、冷媒ガス配
管２０１を経由して第２の冷媒空気熱交換器（再生空気
加熱器、冷媒凝縮器）２２０に導かれる。圧縮機２６０
で圧縮された冷媒ガスは、圧縮熱により昇温しており、
この熱で第２の冷媒空気熱交換器２２０において再生空
気を加熱する。冷媒ガス自身は熱を奪われ凝縮する。

【００５０】第２の冷媒空気熱交換器２２０の冷媒出口
２２０ｂから出た冷媒液は、冷媒経路２０２、第２の切
り換え機構２８０、冷媒経路２０５を通って、第３の冷
媒空気熱交換器３００の蒸発セクション２５１の入り口
に導かれる。冷媒経路２０５の途中、蒸発セクション２
５１の入り口近傍には、ヘッダがありその中に絞り２３
０が設けられている。但し絞り２３０は、ヘッダとは別
に冷媒経路２０５の途中に設けてもよい。

【００５１】第２の冷媒空気熱交換器２２０を出た液冷
媒は、絞り２３０で減圧され、膨張して一部の液冷媒が
蒸発（フラッシュ）する。その液とガスの混合した冷媒
は、蒸発セクション２５１に到り、ここで液冷媒は蒸発
セクションのチューブの内壁を濡らすように流れ蒸発し
て、第１の区画を流れる処理空気を冷却する。

【００５２】蒸発セクション２５１と凝縮セクション２
５２とは、一連のチューブである。即ち一体の流路とし
て構成されているので、蒸発した冷媒ガス（及び蒸発し
なかった冷媒液）は、凝縮セクション２５２に流入し
て、第２の区画を流れる外気及びスプレーされた水によ
り熱を奪われ凝縮する。

【００５３】凝縮セクション２５２の出口側にはヘッダ
２４０が設けられており、ヘッダ２４０の冷媒出口２４
０ａは、冷媒液配管２０４、膨張弁２７０、４方弁２８
０、冷媒経路２０６を介して第２の冷媒空気熱交換器２
１０に接続されている。なお、膨張弁２７０の代わりに
固定絞りを設ける場合もある。そのときは、絞りは例え
ばヘッダ２４０の中に設けてもよいし、冷媒経路２０
４、２０３のいずれかに設けてもよい。即ち、絞りある
いは膨張弁２７０の取付位置は、冷房モードだけを考え
れば、凝縮セクション２５２の直後から第２の冷媒空気
熱交換器２１０の入り口までのどこでもよいが、本実施
の形態では、他の運転モードも考慮して、凝縮セクショ
ン２５２の直後から４方弁２８０との間としている。但
し、第１の冷媒空気熱交換器２１０の入り口２１０ａに
できるだけ近い位置にすれば、絞りまたは膨張弁２７０
の後の大気温度よりかなり低い冷媒のための配管保冷を
最小限にすることができる。凝縮セクション２５２で凝
縮した冷媒液は、絞りまたは膨張弁２７０で減圧され膨
張して温度を下げて、第１の冷媒空気熱交換器２１０に
入り蒸発し、その蒸発熱で処理空気を冷却する。第３の
冷媒空気熱交換器３００の前後に設ける絞り２３０、２
７０としては、例えばオリフィス、キャピラリチュー
ブ、膨張弁等を用いる。

【００５４】図１の実施の形態では、第３の冷媒空気熱
交換器３００の後に設ける絞りとして膨張弁２７０を用
いているが、先に説明したように膨張弁２７０は感温部
を２つ有している。図１に示す冷房運転モードでは、感
温部としては第１の冷媒空気熱交換器２１０と冷媒圧縮
機２６０との間の冷媒経路に取り付けた感温部２７５Ａ
の方を活かしている。感温部２７５Ａにより、冷房運転
モードでは冷媒蒸発器として用いられる第１の冷媒空気
熱交換器２１０から出てくる冷媒ガスの過熱度を検知し
て、冷媒ガスが乾きガスとなるように膨張弁２７０の開
度を調節する。

【００５５】第１の冷媒空気熱交換器２１０で蒸発して
ガス化した冷媒は、冷媒経路２０７、第１の切り換え機
構２６５、冷媒経路２６２を通って、冷媒圧縮機２６０
の吸込口２６０ａに導かれ、以上のサイクルを繰り返
す。

【００５６】次に図３を参照して、冷房運転モードにお
けるヒートポンプＨＰ１の作用を説明する。図３は、冷
媒ＨＦＣ１３４ａを用いた場合のモリエ線図である。こ
の線図では横軸がエンタルピ、縦軸が圧力である。

【００５７】図中、点ａは図１の第１の冷媒空気熱交換
器２１０の冷媒出口の状態であり、飽和ガスの状態にあ
る。圧力は４．２ｋｇ／ｃｍ²、温度は１０℃、エンタ
ルピは１４８．８３ｋｃａｌ／ｋｇである。このガスを
圧縮機２６０で吸込圧縮した状態、圧縮機２６０の吐出
口での状態が点ｂで示されている。この状態は、圧力が
１９．３ｋｇ／ｃｍ²、温度は７８℃であり、過熱ガス
の状態にある。

【００５８】この冷媒ガスは、第２の冷媒空気熱交換器
２２０内で冷却され、モリエ線図上の点ｃに到る。この
点は飽和ガスの状態であり、圧力は１９．３ｋｇ／ｃｍ
²、温度は６５℃である。この圧力下でさらに冷却され
凝縮して、点ｄに到る。この点は飽和液の状態であり、
圧力と温度は点ｃと同じく、圧力は１９．３ｋｇ／ｃｍ
²、温度は６５℃、そしてエンタルピは１２２．９７ｋ
ｃａｌ／ｋｇである。

【００５９】この冷媒液は、絞り２３０で減圧され熱交
換器である処理空気冷却器３００の蒸発セクション２５
１に流入する。モリエ線図上では、点ｅで示されてい
る。温度は約３０℃になる。圧力は、本実施例では４．
２ｋｇ／ｃｍ²と１９．３ｋｇ／ｃｍ²との中間の値、
即ち３０℃に対応する飽和圧力となる。ここでは、一部
の液が蒸発して液とガスが混合した状態にある。蒸発セ
クション２５１内で、前記中間圧力下で冷媒液は蒸発し
て、同圧力で飽和液線と飽和ガス線の中間の点ｆに到
る。ここでは液は殆ど蒸発してしまっている。なお、点
ｅにおいては、冷媒液とガスとの割合は、３０℃の飽和
圧力線が飽和液線と飽和ガス線を切る点のエンタルピと
点ｄのエンタルピの差の逆比となるので、図７から明ら
かなように、重量比では液の方が多い。しかしながら、
容積比ではガスの方が圧倒的に多いので、蒸発セクショ
ンでは大量のガスに液が混合して、その液が蒸発セクシ
ョンのチューブの内面を濡らすような状態にありながら
蒸発する。

【００６０】点ｆで示される状態の冷媒が、凝縮セクシ
ョン２５２に流入する。凝縮セクション２５２では、冷
媒は第２の区画を流れる外気及び／又はスプレーされた
水により熱を奪われ、点ｇに到る。この点はモリエ線図
では飽和液線上にある。温度は３０℃、エンタルピは１
０９．９９ｋｃａｌ／ｋｇである。

【００６１】点ｇの冷媒液は、絞り２４０で、温度１０
℃の飽和圧力である４．２ｋｇ／ｃｍ²まで減圧され、
１０℃の冷媒液とガスの混合物として第１の冷媒空気熱
交換器２１０に到り、ここで処理空気から熱を奪い、蒸
発してモリエ線図上の点ａの状態の飽和ガスとなり、再
び圧縮機２６０に吸入され、以上のサイクルを繰り返
す。

【００６２】以上説明したように、第３の冷媒空気熱交
換器３００内では、冷媒は蒸発セクション２５１では点
ｅから点ｆまでの蒸発を、凝縮セクション２５２では、
点ｆから点ｇまでの状態変化をしており、蒸発伝熱と凝
縮伝熱であるため、熱伝達率が非常に高い。

【００６３】さらに、第１の冷媒空気熱交換器２１０、
圧縮機２６０、第２の冷媒空気熱交換器２２０、及び膨
張弁２７０を含む圧縮ヒートポンプとしては、第３の冷
媒空気熱交換器３００を設けない場合は、冷房運転モー
ドの場合、第２の冷媒空気熱交換器２２０における点ｄ
の状態の冷媒を、膨張弁２７０を介して第１の冷媒空気
熱交換器２１０に戻すため、第１の冷媒空気熱交換器２
１０で利用できるエンタルピ差は１４８．８３−１２
２．９７＝２５．８６ｋｃａｌ／ｋｇしかないのに対し
て、第３の冷媒空気熱交換器３００を設けた本実施の形
態で用いるヒートポンプＨＰ１の場合は、１４８．８３
−１０９．９９＝３８．８４ｋｃａｌ／ｋｇになり、同
一冷却負荷に対して圧縮機に循環するガス量を、ひいて
は所要動力を３３％も小さくすることができる。すなわ
ち、圧縮機２６０が単段型であっても、２段型で中間段
にフラッシュガスを吸入させるエコノマイザと同様な作
用を持たせることができる。むしろ、高圧段にフラッシ
ュガスを吸入させる必要がないところから、２段型より
も高いＣＯＰを達成できる。

【００６４】次に同じく図１を参照して、除湿運転モー
ドの場合を説明する。除湿運転モードでは、第１の切り
換え機構２６５、第２の切り換え機構２８０、第３の切
り換え機構１４５の接続関係は冷房運転モードと同様で
ある。また、デシカントロータ１０３、送風機１０２、
送風機１４０、圧縮機２６０は、運転されているが、送
風機１６０は停止され、水スプレイ３２５は作動してい
ない。このときは、図１において、冷却流体である外気
Ｃが流れておらず、水も第２の区画３２０に散布されな
いので、絞り２３０と膨張弁２７０の間で冷媒から熱が
奪われることがない。もっとも過渡的には、第１の区画
３１０を流れる処理空気により、冷媒は加熱（または冷
却）されるかもしれないが、結局は絞り２３０と膨張弁
２７０の間での冷媒の蒸発温度が処理空気の温度と同レ
ベルとなってバランスして、熱の出入りはなくなる。し
たがって、図４の湿り空気線図で考えれば、状態Ｌと状
態Ｍとの間の冷却がなくなり、処理空気はデシカントロ
ータ１０３により除湿された後に第１の冷媒空気熱交換
器２１０による冷却がされるだけになるので、処理空気
の空調空間に戻される状態は、状態Ｋと比べて絶対湿度
が低く、乾球温度は状態Ｋとあまり変わらない状態とな
る。即ちこの運転モードは、基本的に除湿運転モードで
ある。

【００６５】次に図５を参照して暖房運転モードを説明
する。暖房運転モードでは、第１の切り換え機構２６
５、第２の切り換え機構２８０及び第３の切り換え機構
１４５は先に説明した通り、図５に示すような接続関係
にある。また、送風機１０２、送風機１４０、圧縮機２
６０は、運転されているが、デシカントロータ１０３、
送風機１６０は停止され、水スプレイ３２５は作動して
いない。膨張弁２７０の感温部は、第２の冷媒空気熱交
換器２２０と冷媒圧縮機２６０との間の冷媒経路に設置
された感温部２７５Ｂが活かされている。

【００６６】図５において、冷媒圧縮機２６０の吐出口
２６０ｂから吐出された冷媒は、冷媒経路２６１、４方
弁２６５、冷媒経路２０７を通して第２の冷媒出入口２
１０ｂに送られ、第１の冷媒空気熱交換器（暖房運転モ
ードでは冷媒凝縮器として作用）２１０で熱を放出して
凝縮する。この熱で第１の冷媒空気熱交換器２１０で冷
媒と熱交換関係にある処理空気を加熱する。

【００６７】第１の冷媒空気熱交換器２１０で凝縮した
冷媒は、冷媒経路２０６、４方弁２８０、冷媒経路２０
５を通して、第３の冷媒空気熱交換器３００に送られ
る。暖房運転モードでは送風機１６０が運転されていな
いので、冷媒は特に他の流体と熱交換することなく第３
の冷媒空気熱交換器３００をそのまま素通りして、冷媒
経路２０４、膨張弁２７０、冷媒経路２０３、４方弁２
８０、冷媒経路２０２を通って、第２の冷媒空気熱交換
器（暖房運転モードでは冷媒蒸発器として作用）２２０
に送られる。第２の冷媒空気熱交換器２２０では、熱を
得て蒸発する。この熱は、冷房時には再生空気として用
いられる外気から得る。冷媒と熱交換関係にあるその外
気は逆に蒸発する冷媒により冷却される。

【００６８】第２の冷媒空気熱交換器２２０で蒸発した
冷媒は、冷媒経路２０１、４方弁２６５、冷媒経路２６
２を通って、吸込口２６０ａに到り、冷媒圧縮機２６０
で圧縮される。このようにして冷媒循環が繰り返され
る。なお、膨張弁２７０の感温部２７５Ｂにより、第２
の冷媒空気熱交換器２２０の出口の冷媒の過熱度を検知
して、この冷媒ガスが乾き状態になるように、膨張弁２
７０の開度が調節される。

【００６９】暖房運転モードにおける処理空気Ａの流れ
は、冷房運転の場合と同様であるが、デシカントロータ
１０３は停止しており、除湿は行われない。デシカント
ロータを素通りした処理空気は、第１の冷媒空気熱交換
器２１０で冷媒により加熱され、乾球温度を上昇させ、
適度な乾球温度の空気として空調空間１０１に供給され
る。なお、暖房運転のために、不図示の加湿器を熱交換
機２１０と空調空間１０１との間に備えてもよい。

【００７０】暖房運転における外気Ｂの流れは、第３の
切り換え機構１４５によって、熱交換器１２１をバイパ
スする点を除き、冷房運転の場合と同様である。熱交換
器１２１では熱交換が行われないので、外気はこれを素
通りして第２の冷媒空気熱交換器２２０に到り、第２の
冷媒空気熱交換器２２０では冷媒を蒸発させることによ
り自身は冷却されデシカントロータ１０３に到る。デシ
カントロータ１０３は停止しているので、ここでは水分
の授受は行われず、素通りして、送風機１４０を通して
排気される。

【００７１】次に図６を参照して除霜運転モードを説明
する。除霜運転モードでは、第１の切り換え機構２６
５、第２の切り換え機構２８０及び第３の切り換え機構
１４５は先に説明した通り、図６に示すような接続関係
にある。また、送風機１６０、圧縮機２６０は、運転さ
れているが、デシカントロータ１０３、送風機１０２、
送風機１４０は通常は停止され、水スプレイ３２５は作
動していない。膨張弁２７０の感温部としては感温部２
７５Ａが活かされている。なお、送風機１０２、１４０
は運転されていてもよい。

【００７２】図６において、冷媒圧縮機２６０の吐出口
２６０ｂから吐出された冷媒は、冷媒経路２６１、４方
弁２６５、冷媒経路２０１を通して第３の冷媒出入口２
２０ａに送られ、第２の冷媒空気熱交換器２２０で熱を
放出して凝縮する。この熱で第２の冷媒空気熱交換器２
２０の空気側の伝熱面に付着した霜を溶かし、あるいは
昇華させて除霜する。第２の冷媒空気熱交換器２２０で
凝縮した冷媒は、冷媒経路２０２、４方弁２８０、冷媒
経路２０３、膨張弁２７０、冷媒経路２０４を通して、
第３の冷媒空気熱交換器３００に送られる。除霜運転モ
ードでは送風機１６０が運転されており、水はスプレー
されていないので、冷媒は外気Ｃと熱交換して熱を得て
蒸発する。蒸発した冷媒は、冷媒経路２０５、４方弁２
８０、冷媒経路２０６を通って、第１の冷媒空気熱交換
器２１０に送られる。除霜運転モードでは、送風機１０
２が停止されているので、第１の冷媒空気熱交換器２１
０では熱交換することなく素通りして冷媒経路２０７、
４方弁２６５、冷媒経路２６２を通って冷媒圧縮機２６
０に戻り、以上の冷媒循環を繰り返す。なお、膨張弁２
７０の感温部２７５Ａにより、第３の冷媒空気熱交換器
３００の出口の冷媒の過熱度を検知して、この冷媒ガス
が乾き状態になるように、膨張弁２７０の開度が調節さ
れる。以上のように除霜運転では、ヒートポンプＨＰ１
は外気Ｃから熱を汲み上げて第２の冷媒空気熱交換器２
２０の霜を除くことができる。そのため短時間で大量の
熱を汲み上げて除霜することができ、除霜時間が短くて
済む。

【００７３】さらに、除霜運転モードでは、送風機１０
２が運転されていないので処理空気Ａは循環しておら
ず、また送風機１４０が運転されていないので再生空気
Ｂは循環していない。したがって、この実施の形態では
除霜運転モードで処理空気を冷やさないので、暖房効果
を高く維持でき、また空調空間１０１にいる人間に不快
感を与えることがない。

【００７４】以上各運転モードの場合で、各機器の作動
を説明したが、図７の表に、本発明の第１の実施の形態
である除湿空調装置の各運転モードと各機器の作動をま
とめてある。表に示されるように、第１の実施の形態の
除湿空調装置は、冷房運転モード、除湿運転モード、暖
房運転モード及び除霜運転モードの運転が可能である。
各運転モードにおける主要機器の運転、停止状態、各切
り換え機構の接続関係、膨張弁の使用される感温部は、
既に説明した通りである。

【００７５】図８を参照して、以上説明した除湿空調装
置の機械的な配置の例を説明する。図８において、装置
を構成する機器はキャビネット７００の中に収容されて
いる。キャビネット７００は、例えば薄い鋼板で作られ
た直方体の筺として形成されており、その鉛直方向下部
側方に処理空気ＲＡの吸込口が開口している。その開口
には、空調空間の埃を装置内に持ち込まないようにフィ
ルター５０１が設けられている。フィルター５０１の内
側のキャビネット７００内には、送風機１０２が設置さ
れており、その吸入口がフィルター５０１を介してキャ
ビネットの処理空気吸込口に通じている。

【００７６】送風機１０２とほぼ水平方向に横に並べて
圧縮機２６０、送風機１４０が、キャビネットの下部の
空間に配置されている。圧縮機２６０の近傍には、４方
弁２６５が設置されている。また、圧縮機２６０と送風
機１４０の上方に、デシカントロータ１０３が回転軸を
鉛直方向に向けて配置されている。デシカントロータ１
０３は、その近傍にやはり回転軸を鉛直方向に向けて配
置された駆動機である電動機１０５と、ベルト、チェー
ン等により結合され、数分間に１回転程度の低速で回転
可能に構成されている。このように、デシカントロータ
１０３を、鉛直方向に向いた回転軸回りに、ほぼ水平な
面内で回転させるように配置すると、装置全体の高さを
低く抑えることができ、コンパクトにまとまる。また重
量の大きい圧縮機２６０を含めて、可動要素あるいは回
転体である送風機１０２、１４０、そしてデシカントロ
ータ１０３の殆どを装置の下部、キャビネット７００の
下部、即ち基礎近くに集めると、振動の影響を受けにく
くすることができ、また装置の据えつけ安定性が増す。

【００７７】送風機１０２の吐出口は通路１０８により
デシカントロータ１０３に接続されている。通路１０８
は、キャビネット７００を形成しているのと同様な例え
ば薄い鋼板で他の部分と区切られるようにして形成され
ている。処理空気が流入するのは、円形のデシカントロ
ータ１０３の、約半分（半円）の領域である。

【００７８】デシカントロータ１０３の鉛直方向上方、
特に処理空気が流入する方の半分（半円）の領域の上方
には、第３の冷媒空気熱交換器３００の第１の区画３１
０、即ち蒸発セクション２５１が配置されている。デシ
カントロータ１０３と第１の区画３１０とを接続する経
路１０９は、図８の構造においては水平に置かれたロー
タとやはり水平に置かれた蒸発セクションのチューブ
（及びこれらチューブに取り付けられたフィン）との間
の狭い空間として形成されている。

【００７９】第１の区画３１０の鉛直方向上方には、第
１の冷媒空気熱交換器２１０がその冷却管を水平にして
配置されている。図８に示す例では、経路１１０は、第
１の区画３１０と第１の冷媒空気熱交換器２１０との間
の空間であるが、両者は密接して配置されているので、
その空間はほとんど存在しない。第１の冷媒空気熱交換
器２１０の鉛直方向上方には、供給空気ＳＡを空調空間
に吹き出す開口がキャビネット７００にあけられてい
る。

【００８０】一方キャビネット７００の、処理空気入口
とは反対側の側方の上部には、外気ＯＡ導入口が開口し
ており、ここには外気の埃を遮断するためのフィルター
５０２が設けられている。フィルター５０２の内側の空
間が経路１２４を構成しており、その空間１２４の一部
を画成する形で直交流型の熱交換器１２１が設置されて
いる。熱交換器１２１の一方の出口側に第２の冷媒空気
熱交換器２２０が配置されている。第２の冷媒空気熱交
換器２２０は、熱交換器チューブがほぼ水平に配設さ
れ、ほぼ第１の冷媒空気熱交換器２１０と並べて配置さ
れている。第２の冷媒空気熱交換器２２０の鉛直方向下
方の、デシカントロータ１０３との間の空間が経路１２
７を構成しており、ここを経由してデシカントロータ１
０３の、先述の処理空気側の半分に対して、残りの半分
の領域に再生空気が導かれるように構成されている。前
記再生空気の通過すべきデシカントロータ１０３の半分
の領域の鉛直方向下方の空間は、経路１２８を構成して
おり、この空間内に送風機１４０が吸込口をこの空間に
向けて設置されている。送風機１４０の吐出口は、側方
を向いており、キャビネット７００内で鉛直方向に画成
された経路１２９により、熱交換器１２１に接続されて
いる。ここを通った再生空気は、熱交換器１２１におい
て、先に説明した経路１２４を通って導かれた空気の流
路と直交する流路を通って、熱交換器１２１とキャビネ
ット７００で画成される空間である経路１３１に到り、
キャビネット７００に開けられた開口を通して排気ＥＸ
される。

【００８１】ここで、経路１２９の最上部のキャビネッ
ト７００部分には、排気口が開口しており、この開口と
熱交換器１２１の経路１２９からの再生空気入口とを選
択的に開きあるいは閉じる蝶番運動をする蓋が設けられ
ている。この蓋が３方弁１４５として作用する。即ち経
路１２９の流れを熱交換器１２１あるいは外気に選択的
に連通させる。

【００８２】さらに、キャビネット７００の側方、処理
空気ＲＡの吸入口のほぼ直上部に、外気ＯＡ取り入れ口
が開口している。この開口には、外気の埃を装置内に持
ち込まないようにフィルター５０３が設けられている。
フィルター５０３の内側の空間が経路１７１を構成して
おり、この空間の上方には加湿器１６５がほぼ水平に設
けられている。加湿器１６５の上方の空間は、第２の区
画３２０を構成しており、この空間内には凝縮セクショ
ン２５２の熱交換チューブがほぼ水平方向に配置されて
いる。凝縮セクション２５２と先に説明した蒸発セクシ
ョン２５１とは一体のチューブで構成されている。凝縮
セクション２５２の上方の空間には散水パイプ３２５が
配置されており、凝縮セクション２５２のチューブ（及
びフィン）の上方から水を散布できるようになってい
る。散水パイプ３２５には、調節弁が備わっており、散
布される水の量を適切に調節するように構成されてい
る。例えば、加湿器１６５が適度に湿り、かつ湿り過ぎ
ないように調節する。なお、経路１７１を構成する空間
の下部は、ドレンパンになっており、散水パイプで水を
散布し過ぎたとき、余剰の水をキャビネット７００の外
部に排出できるように構成されている。第２の区画３２
０の鉛直方向上方の空間は、同時に経路１７２でもあ
り、この空間の上方のキャビネット７００の部分には空
気排出口が開けられている。この空気排出口には、送風
機１６０が設けられている。

【００８３】一方、圧縮機２６０に隣接して４方弁２６
５が設置されており、４方弁２６５からは（冷房運転モ
ードで）圧縮機２６０から吐出した冷媒ガスを第２の冷
媒空気熱交換器２２０に送る冷媒配管２０１が、キャビ
ネット７００の底部を横に這って、さらに立ち上がって
設けられている。第２の冷媒空気熱交換器２２０の上部
の再生空気経路１３１内には４方弁２８０が設置されて
おり、４方弁２８０の下方には、絞り（冷媒ヘッダも兼
ねる）２３０が設けられており、凝縮した冷媒を減圧し
て第３の冷媒空気熱交換器３００の蒸発セクション２５
１に導く。絞りを経由して減圧された冷媒は、複数のチ
ューブからなる蒸発セクション２５１に送られ蒸発す
る。続けて凝縮セクション２５２で凝縮した冷媒を集合
するヘッダ２４０が、凝縮セクション２５２の出口に設
けられている。ヘッダ２４０からの冷媒配管は、ヘッダ
２４０から立ち上がり、その最上部近傍に設けられた膨
張弁２７０で減圧される。なお絞りは、ヘッダ２４０内
に設けて、図８の絞り２７０は省いてもよい。このとき
は、絞り２４０で減圧されてから４方弁２８０を経由し
て第１の冷媒空気熱交換器２１０に到るまでの保冷は十
分にしなければならない。

【００８４】４方弁２６５を介して第１の冷媒空気熱交
換器２１０と圧縮機２６０を接続する冷媒配管２０７
が、第１の冷媒空気熱交換器２１０から鉛直方向下方に
向けて配設されている。なお絞り２７０は、（冷房運転
モードでは）第１の冷媒空気熱交換器２１０の出口の冷
媒ガス配管に感温部を付けた温度調節器により開度、即
ち絞り度を調節するように構成してもよい。このように
すれば、過剰な冷媒液が第１の冷媒空気熱交換器２１０
に供給され、その結果圧縮機２６０に液冷媒が吸入され
るのを防ぐことができる。

【００８５】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、第３の冷
媒空気熱交換器を備え、また第２の冷媒出入口と第３の
冷媒出入口への、冷媒圧縮機の吸込口と吐出口との選択
的接続関係を切り換えことができ、また第４の冷媒出入
口と第１の冷媒出入口への、第５の冷媒出入口と第６の
冷媒出入口との選択的接続関係を切り換えができるの
で、冷房運転と暖房運転が可能な、ＣＯＰが高く、かつ
コンパクトにまとまった除湿空調装置を提供することが
可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態である除湿空調装置
のフローチャートである。

【図２】図１の除湿空調装置に使用されているヒートポ
ンプに使用して好適な熱交換器の模式的断面図である。

【図３】図１の除湿空調装置に使用されているヒートポ
ンプのモリエ線図である。

【図４】図１の除湿空調装置の作動を説明する湿り空気
線図である。

【図５】本発明の第１の実施の形態である除湿空調装置
を暖房運転モードで運転している場合のフローチャート
である。

【図６】本発明の第１の実施の形態である除湿空調装置
を除霜運転モードで運転している場合のフローチャート
である。

【図７】本発明の実施の形態である除湿空調装置の運転
モードと各機器の作動を示す表を示す図である。

【図８】本発明の第１の実施の形態である除湿空調装置
の実際の構造の例を示す模式的正面断面図である。

【図９】従来の除湿空調装置のフローチャートである。

【図１０】図９に示す従来の除湿空調装置の作動を説明
する湿り空気線図である。

【図１１】図９に示す従来の除湿空調装置に使用されて
いるヒートポンプのモリエ線図である。

【図１２】デシカントロータの構造の一例を示す斜視図
である。

【図１３】直交流型熱交換器の一例を示す斜視図であ
る。

【符号の説明】

１０１空調空間１０２、１４０、１６０送風機１０３デシカントロータ１２１熱交換器１６５気化加湿器２１０第１の冷媒空気熱交換器２２０第２の冷媒空気熱交換器２３０ヘッダ絞り２４０ヘッダ２５１蒸発セクション２５２凝縮セクション２６０圧縮機３００、３００ｂ第３の冷媒空気熱交換機３１０第１の区画３２０第２の区画３２５散水パイプ４７０冷却塔５０１、５０２、５０３フィルター７００キャビネットＨＰ、ＨＰ１ヒートポンプ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１の冷媒出入口と第２の冷媒出入口と
を有し、冷媒と処理空気間で熱交換させる第１の冷媒空
気熱交換器と；冷媒をそれぞれ吸込み吐出する吸込口と
吐出口とを有する冷媒圧縮機であって、前記第２の冷媒
出入口が前記吸込口と前記吐出口とのいずれかと選択的
に接続されるように配置された冷媒圧縮機と；第３の冷
媒出入口と第４の冷媒出入口とを有し、冷媒と空気間で
熱交換させる第２の冷媒空気熱交換器であって、前記吸
込口と前記吐出口のうち前記第２の冷媒出入口と接続さ
れなかった方が前記第３の冷媒出入口と接続されるよう
に配置された第２の冷媒空気熱交換器と；前記第１の冷
媒空気熱交換器を通過する処理空気の流れの上流側に配
置され、処理空気と冷媒と冷却流体間で熱交換させる、
第５の冷媒出入口と第６の冷媒出入口とを有する第３の
冷媒空気熱交換器であって、前記第４の冷媒出入口が前
記第５の冷媒出入口と前記第６の冷媒出入口とのいずれ
かと選択的に接続されるように配置された第３の冷媒空
気熱交換器と；前記第３の冷媒空気熱交換器を通過する
前記処理空気の流れの上流側に配置され、前記処理空気
中の水分を吸着するデシカントを有する水分吸着装置と
を備え；前記第５の冷媒出入口と前記第６の冷媒出入口
のうち前記第４の冷媒出入口と接続されなかった方が前
記第１の冷媒出入口と接続されるように構成されてお
り；前記第３の冷媒空気熱交換器は、前記第４の冷媒出
入口と前記第５の冷媒出入口とが接続されているとき、
前記第４の冷媒出入口から前記第５の冷媒出入口に供給
された冷媒の蒸発により前記第３の冷媒空気熱交換器を
通過する処理空気を冷却し、蒸発した前記冷媒を冷却流
体により冷却して凝縮し、凝縮した冷媒を前記第１の冷
媒空気熱交換器に供給することが可能なように構成され
たことを特徴とする；除湿空調装置。
【請求項２】前記第２の冷媒出入口と前記第３の冷媒
出入口への、前記冷媒圧縮機の前記吸込口と前記吐出口
との選択的接続関係を切り換える第１の切り換え機構
と；前記第４の冷媒出入口と前記第１の冷媒出入口へ
の、前記第５の冷媒出入口と前記第６の冷媒出入口との
選択的接続関係を切り換える第２の切り換え機構とを備
えることを特徴とする；請求項１に記載の除湿空調装
置。
【請求項３】前記第６の冷媒出入口と前記第２の切り
換え機構との間の冷媒経路に、第１の感温部と第２の感
温部とを有する膨張弁を備え；前記第１の感温部を、前
記第２の冷媒出入口と前記冷媒圧縮機との間の冷媒経路
に設け、前記第２の感温部を、前記冷媒圧縮機と前記第
３の冷媒出入口との間の冷媒経路に設け；前記第１の感
温部と前記第２の感温部とを選択的に切り換え可能に構
成したことを特徴とする；請求項２に記載の除湿空調装
置。
【請求項４】前記第２の冷媒空気熱交換器には再生空
気を流し、前記第２の冷媒空気熱交換器に対して前記再
生空気の下流側に前記再生空気で前記デシカントを再生
する前記水分吸着装置を配置し；前記第２の冷媒空気熱
交換器に対して前記再生空気の上流側に配置した、前記
水分吸着装置を通過した再生空気と、前記第２の冷媒空
気熱交換器で熱交換する前の再生空気とを熱交換させる
ように配置された顕熱熱交換器と；前記顕熱熱交換器を
作動と非作動に切り換える、切り換え機構を備えること
を特徴とする；請求項１乃至請求項３のいずれか１項に
記載の除湿空調装置。
【請求項５】前記冷却流体として空気を用い、前記第
３の冷媒空気熱交換器において冷媒を凝縮する際に、前
記空気とともに液状の水分を供給するように構成された
ことを特徴とする、請求項１乃至請求項４のいずれか１
項に記載の除湿空調装置。
【請求項６】冷房運転モードでは、前記第２の冷媒出
入口と前記吸込口とを、前記吐出口と前記第３の冷媒出
入口とを、第４の冷媒出入口と前記第５の冷媒出入口と
を、前記第６の冷媒出入口と前記第１の冷媒出入口と
を、それぞれ接続し；暖房運転モードでは、前記第２の
冷媒出入口と前記吐出口とを、前記吸込口と前記第３の
冷媒出入口とを、前記第４の冷媒出入口と前記第６の冷
媒出入口とを、前記第５の冷媒出入口と前記第１の冷媒
出入口とを、それぞれ接続し、且つ第３の冷媒空気熱交
換器を非作動状態に置くことを特徴とする；請求項１乃
至請求項３のいずれか１項に記載の除湿空調装置の運転
方法。
【請求項７】さらに除霜運転モードでは、前記第２の
冷媒出入口と前記吸込口とを、前記吐出口と前記第３の
冷媒出入口とを、前記第４の冷媒出入口と前記第６の冷
媒出入口とを、前記第５の冷媒出入口と前記第１の冷媒
出入口とを、それぞれ接続することを特徴とする、請求
項６に記載の運転方法。