CN103890495A - 制冷空调装置和调湿装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供制冷空调装置，具备向蒸发器(15)送出要在蒸发器(15)中与制冷剂进行热交换的冷却流体的输送部件(16)、和在周围空气与在蒸发器(15)中热交换了的冷却流体之间进行热交换的第1热交换器(22)，由配管将蒸发器(15)、热交换器(22)、输送部件(16)连接成环状而形成显热交换循环(2000)，还具备向第1热交换器(22)送出空气的第1送风机(25)、位于由第1送风机(25)送出的空气的流路上并被配置在第1热交换器(22)的前后的水分吸附脱附装置(23a)和水分吸附脱附装置(23b)、和使通过水分吸附脱附装置(23a)、第1热交换器(22)和水分吸附脱附装置(23b)的空气的通过方向反转的空气路径切换装置(24a、24b)。

Description

制冷空调装置和调湿装置

技术领域

本发明涉及制冷空调装置和调湿装置，特别是涉及通过加热、冷却水、载冷剂等液体介质而向负荷侧供给冷热能的制冷空调装置和调湿装置。

背景技术

以往，在供给冷水的冷却装置中，为了获得冷却到希望的温度的冷水而具备冷机等冷却部件。在该冷却部件中，具备压缩机、冷凝器、减压部件和蒸发器，形成使制冷剂在它们中循环的制冷循环。

在蒸发器中，低压低温的制冷剂液体和以水为主成分的冷却流体热交换自如地流通。即，制冷剂液体从冷却流体接受热能(蒸发热)而蒸发，另一方面，冷却流体由于被夺取热能而被冷却。在冷却流体被使用在空调装置中的情况下，通过在空调对象空间中由空调对象空气与冷却流体进行热交换，对空调对象空间进行制冷或制热。

此外，作为高效率进行制冷运转的制冷空调装置的例子，提出有以下的方案，即，“一种冷却器，包括被配置在室外并利用室外空气进行冷却的冷凝器、和设于与该冷凝器具有高低差的低位置的蒸发器，并具备构成为能够切换成热虹吸管制冷循环运转或制冷剂压缩强制循环制冷循环运转的制冷循环，其中，相对于单一的上述冷凝器，多级并列地配置上述制冷循环，蒸发器构成为，将上述多级的制冷循环的蒸发器的蒸发温度设定成第1级高，之后依次降低，将冷却负荷配管从第1级起依次串联地连接于上述制冷循环的蒸发器”。(例如参照专利文献1)

先行技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2006－329601号公报(说明书摘要、图1)

发明内容

发明要解决的课题

在上述的专利文献1中被提出的制冷空调装置通过用多个制冷循环将蒸发温度设定成从第1级起依次降低，进行高效率运转，但是存在以下那样的问题点。在由多个制冷循环构成生成希望的温度的冷却流体的制冷空调装置的情况下，需要多个制冷循环，由于装置的大型化，产生无法设置设备的情况。

此外，在由冷水对空调对象进行除湿的情况下，与直接膨胀方式(家庭用室内空调装置等)相比，由于冷却流体不伴随相变化地进行热交换，所以产生被冷却水的温度上升与热交换量相应的量。因此，为了确保除湿量，需要考虑到温度上升的量地设定冷水温度，即使将制冷剂蒸发温度设定为依次降低，下级的蒸发温度也比直接膨胀方式低，产生制冷循环的效率的降低。

另外，由于在目标空气质量的露点温度是低温的情况下制冷剂的蒸发温度成为更低温，所以在制冷剂与冷却流体进行热交换时，产生需要结冰保护控制的情况。

本发明是为了解决上述那样的课题而提出的，其第一目的在于，提供一种即使在制冷循环的蒸发温度高的运转中也能够确保除湿量并确保空调对象空间的舒适性的、紧凑且高效率的制冷空调装置和调湿装置。此外，本发明的第二目的在于，提供一种根据目标除湿量容易控制并能够避免结冰保护的制冷空调装置和调湿装置。

用于解决课题的手段

本发明的制冷空调装置具备：压缩机，压缩制冷剂；冷凝器，冷凝由上述压缩机压缩了的制冷剂；送风部件，朝向上述冷凝器送出空气；节流部件，对由上述冷凝器冷凝了的制冷剂进行减压；以及蒸发器，使由上述节流部件减压了的制冷剂蒸发，由包含上述压缩机、上述冷凝器、上述节流部件和上述蒸发器的制冷剂回路形成制冷循环，该制冷空调装置还具备：冷却流体送出部件，向上述蒸发器送出要在上述蒸发器中与上述制冷剂进行热交换的冷却流体；以及第1热交换器，在周围空气与在上述蒸发器中热交换了的冷却流体之间进行热交换，由配管将上述蒸发器、上述第1热交换器、上述冷却流体送出部件连接成环状，形成第1冷却流体循环回路，该制冷空调装置还具有：第1送风机，向上述第1热交换器送出空气；第1水分吸附脱附装置和第2水分吸附脱附装置，位于由上述第1送风机送出的空气的流路上，并被配置在上述第1热交换器的前后；以及空气路径切换装置，使通过上述第1水分吸附脱附装置、上述第1热交换器和上述第2水分吸附脱附装置的空气的通过方向反转。

发明的效果

通过与热源机连接的负荷侧设备的至少一台配置水分吸附脱附装置、风路切换装置，使流入热交换器的空气的露点温度上升，成为即使冷却流体温度是空调对象空气的露点温度附近也能够连续除湿的调湿装置，能够实现制冷空调装置的高效率除湿。此外，通过使调湿装置的风路切换装置的切换周期变化，而能够在冷却流体的温度稳定的状态下调整除湿量。另外，在连接多台室内机时，通过在冷却流体的流路上游配置调湿机，控制冷却流体温度或调湿装置的风量以使从调湿装置被排出的冷却流体的温度成为室内的露点温度附近或被设定的值，能够将结露水的产生位置固定在特定的调湿装置上。

附图说明

图1是本发明的实施方式1的空气调节系统的设备配置图。

图2是本发明的实施方式1的空气调节系统的制冷剂回路图。

图3是本发明的实施方式1的调湿装置的装置结构图。

图4是表示本发明的实施方式1的调湿装置使用的空气的相对湿度与吸附剂的平衡吸附量的关系的图。

图5是表示本发明的实施方式1的调湿装置的除湿运转时的动作状态的、湿润空气线图。

图6是表示本发明的实施方式1的调湿装置的除湿运转时的动作状态的、各部的温度和绝对湿度的图。

图7是表示本发明的实施方式1、2的空气调节系统的蒸发器内的制冷剂的温度、和冷却流体的温度变化的温度线图。

图8是表示本发明的实施方式1、2的空气调节系统的热交换器内的冷却流体的温度变化的温度线图。

图9是表示基于本发明的实施方式1、2的空气调节系统的空气流路切换周期的不同的输入、全热处理量、显热处理量、潜热处理量的关系的图。

图10是表示在本发明的实施方式1、2的空气调节系统的空气流路切换周期T和T+ΔT中的输入、全热处理量、显热处理量、潜热处理量的关系的图。

图11是本发明的实施方式1、2的空气调节系统的控制流程图。

图12是本发明的实施方式1、2的空气调节系统的控制框图。

图13是表示本发明的实施方式1、2的空气调节系统的室内机和调湿装置的制冷除湿运转时的制冷剂蒸发温度中的除湿量的关系的图。

图14是表示本发明的实施方式1、2的空气调节系统的制冷剂蒸发温度与系统的能量效率的关系的图。

图15是表示本发明的实施方式1、2的调湿装置使用的吸附剂的通过风速与吸附、脱附速度的关系的图。

图16是本发明的实施方式2的空气调节系统的制冷剂回路图。

具体实施方式

实施方式1

《系统构成》

图1是本发明的实施方式1的空气调节系统(制冷空调装置)的设备配置图。室外机10被连接于调湿装置20、室内机30。在室外机10和调湿装置20之间以及室外机10和室内机30之间，分别由供冷却流体循环的配管100和输送线101连接，在室外机10和控制器40之间也由输送线101被连接。温湿度传感器3c被配置在控制器40的下部。

在图1中，调湿装置20、室内机的连接台数是各1台，然而也可以根据室外机能力、必要除湿量而使连接台数独立地变化，并不限定台数。

《制冷剂回路构成：室外机10》

图2是本发明的实施方式1的空气调节系统的制冷剂回路图。

室外机10由压缩制冷剂的压缩机11、冷凝被压缩机11压缩了的制冷剂的冷凝器12、朝向冷凝器12送出空气的送风部件13、对被冷凝器12冷凝了的制冷剂进行减压的节流部件14、使被节流部件14减压了的制冷剂蒸发的蒸发器15、和向蒸发器12输送冷却流体的输送部件16构成。由使制冷剂经由压缩机11、冷凝器12、节流部件14和蒸发器15返回到压缩机11的制冷剂回路构成制冷循环1000。

(压缩机11)

压缩机11是能够改变运转容量的压缩机，且是被由变频器控制的马达(未图示)驱动的容积式压缩机。另外，本发明的压缩机1的台数并不限定于1台，也可以是2台以上的压缩机并联或串联地连接。

(冷凝器12)

冷凝器12是由传热管和多个翅片构成的交叉翅片式的翅管型热交换器。

(送风部件13)

送风部件13是能够改变供给到冷凝器12的空气的流量的风扇，且是由DC风扇马达等马达驱动的离心风扇或多翼风扇等。

(节流部件14)

节流部件14是能够进行流过制冷剂回路内的制冷剂的流量的调节等，且能够利用步进马达(未图示)调整节流的开度的电子膨胀阀或受压部采用了隔膜的机械式膨胀阀或毛细管。

(蒸发器15)

蒸发器15是隔有间隔地排列多个薄板，对周缘部进行密封，将形成于各薄板间的空间交替作为低压制冷剂的流路和水的流路而成的板式热交换器、或在成为二重的管的内外进行热交换的二重管式热交换器。在本发明的实施方式1中，蒸发器15只有1个，然而不限定于此，也可以是2个以上的蒸发器并联或串联地连接。此外，在本发明的实施方式1中，制冷剂和冷却流体的流动方向是并行流，但是也可以是对向流，并不限定流动方向。

(输送部件16)

输送部件16是能够控制在冷却流体回路内循环的流体的流量的、由DC马达等马达驱动的泵。

(冷却流体、制冷剂)

冷却流体例如使用混合了使凝固点下降的添加物的水，也可以是单纯的水。流过制冷剂回路的制冷剂例如有R410A、R407C、R404A等HFC制冷剂、R22、R134a等HCFC制冷剂、碳化氢、氦那样的自然制冷剂等。

《冷却流体回路构成：调湿装置20》

在调湿装置20中，由供与蒸发器15热交换了的冷却流体同空调对象空间的空气进行热交换的第1热交换器22、朝向第1热交换器22送出空气的送风部件25、和使冷却流体经由输送部件16(其被收容于室外机10)、蒸发器15和第1热交换器22返回到输送部件16的冷却流体回路构成显热交换循环2000。

此外，调湿装置20具备水分吸附脱附装置23a、23b、空气流路切换装置24a、24b，从空调区域或空调区域外吸入空气，并通过了空气流路切换装置24a之后，使空气通过水分吸附脱附装置23a、23b和第1热交换器22，通过空气流路切换装置24b，向空调区域送风。

在调湿装置20的空气吸入侧具备吸入温湿度传感器3a。此外，运转控制信号从图1所示的控制器40被发送到控制基板26。

空气流路切换装置24a、24b能够切换成为水分吸附脱附装置23a、第1热交换器22、水分吸附脱附装置23b的顺序的空气流路A、和成为水分吸附脱附装置23b、第1热交换器22、水分吸附脱附装置23a的顺序的空气流路B。

在调湿装置20中具备能够控制冷却流体是否在显热交换循环2000内循环的二通阀21。

(二通阀21)

二通阀21是能够改变冷却流体回路的循环路径的阀，在打开了的阀的情况下，冷却流体能够流入第1热交换器22，在关闭了阀的情况下，冷却流体不能够流入第1热交换器22。阀的开闭使用马达(未图示)等，能够控制开闭。

此外，二通阀21通过调整马达的转速而调节开度，能够调整流入蒸发器15的冷却流体的流量。另外，为了调整流入蒸发器15的冷却流体的流量，也可以是使用三通阀而设置旁通流路等方法，只要获得同样的效果，就不限定于二通阀。

(第1热交换器22)

第1热交换器22例如是由传热管和多个翅片构成的交叉翅片式的翅管型热交换器。

(水分吸附脱附装置23a、23b)

水分吸附脱附装置23a、23b为了相对于装置的风路截面积较多地获得通风截面积，由沿着风路截面的多边形的多孔质平板等形成，并构成为空气能够沿装置的厚度方向通过。此外，使用在多孔质平板表面上涂敷、进行表面处理或浸渍有沸石、硅胶、活性碳等那样的具有从相对湿度高的空气吸湿并对相对湿度低的空气排湿的特性的吸附剂的材料。另外，在这里，对四边形的水分吸附脱附装置进行了说明，然而只要获得同样的效果，就不限定于四边形。

(空气流路切换装置24a、24b)

空气流路切换装置24a、24b是为了切换空气流路A、B而由步进马达等的驱动力进行风路的风路流入-流出口的开闭的调节风门。从控制基板26接收运转控制信号，能够控制开闭的切换时机。在本实施例中，由2个空气流路切换装置24a、24b进行了空气流路A、B的切换，但是也可以通过控制4个调节风门或使用一个马达来进行空气流路切换，只要获得同样的效果，就不限定个数。此外，空气流路切换装置24a、24b也可以是使用进行滑动的门打开一方的流路而关闭另一方的流路那样的机构。

(送风部件25)

送风部件25是能够改变供给到第1热交换器22的空气的流量的风扇，且是由DC风扇马达等马达驱动的离心风扇或多翼风扇等。

《冷却流体回路构成：室内机30》

在室内机30中，由供与蒸发器15热交换了的冷却流体同空调对象空间的空气热交换的第2热交换器32、朝向第2热交换器32送出空气的送风部件33、和使冷却流体经由输送部件16、蒸发器15和第2热交换器32返回到输送部件16的冷却流体回路构成显热交换循环2001。

此外，室内机30从空调区域吸入空气，使空气通过第2热交换器32，向空调区域送风。在室内机30的空气吸入侧具备吸入温湿度传感器3b。此外，运转控制信号从图1所示的控制器40被发送到控制基板34。

在室内机30中具备能够控制冷却流体是否在显热交换循环2001内循环的二通阀31。

(二通阀31)

二通阀31是能够改变冷却流体回路的循环路径的阀。在打开了二通阀31的情况下，冷却流体能够流入第2热交换器32，在关闭了二通阀31的情况下，冷却流体能够不流入第1热交换器22。阀的开闭能够使用马达(未图示)等控制。

此外，二通阀31通过调整马达的转速而调节开度，能够调整流入第1热交换器22的冷却流体的流量。另外，为了调整流入第1热交换器22的冷却流体的流量，也可以是使用三通阀而设置旁通流路等的方法，只要获得同样的效果，就不限定于二通阀。

(第2热交换器32)

第2热交换器32例如是由传热管和多个翅片构成的交叉翅片式的翅管型热交换器。

《制冷剂回路传感器配置》

在压缩机11的喷出侧具备压力传感器1a，在吸入侧具备压力传感器1b。此外，具备检测流入蒸发器15的低压制冷剂液体的温度的温度传感器2a、和检测从蒸发器15流出的低压制冷剂液体的温度的温度传感器2b。此外，在冷凝器12的空气吸入侧具备温度传感器2e。

《冷却流体回路传感器配置》

冷却流体回路具备检测流入蒸发器15的冷却流体的温度的温度传感器2c、和检测从蒸发器15流出的冷却流体的温度的温度传感器2d。另外，在调湿装置20的空气吸入侧具备温湿度传感器3a，在室内机30的空气吸入侧具备温湿度传感器3b。此外，具备检测流入第1热交换器22的冷却流体的温度的温度传感器2f、检测从第1热交换器22流出的冷却流体的温度的温度传感器2g。同样，具备检测流入第2热交换器32的冷却流体的温度的温度传感器2h、检测从第2热交换器32流出的冷却流体的温度的温度传感器2i。

《系统构成设备》

在室外机10中设置用于使空气流向冷凝器12的送风部件13，此外，运转控制信号从图1所示的控制器40被发送到控制基板17。

在调湿装置20中设置送风部件25，吸入空调对象空间、室外空气、或空调对象空间与室外空气的混合气体，通过了空气流路切换装置24a之后，使空气通过水分吸附脱附装置23a、23b、第1热交换器22，之后，通过空气流路切换装置24b，向空调对象空间送风。此外，运转控制信号从控制器40被发送到控制基板26。

调湿装置20具备能够切换空气流路A和空气流路B的空气流路切换装置24a、24b，该空气流路A的内部的空气流路成为水分吸附脱附装置23a、第1热交换器22、水分吸附脱附装置23b的顺序，该空气流路B的内部的空气流路成为水分吸附脱附装置23b、第1热交换器22、水分吸附脱附装置23a的顺序。

在室内机30中设置送风部件33，从空调对象空间吸入空气，并使空气通过第1热交换器22，向空调对象空间送风。此外，运转控制信号从控制器40被发送到控制基板34。

《制冷循环1000的动作》

在图2中说明制冷循环1000的动作。从压缩机11被喷出的制冷剂流向冷凝器12而与空气进行热交换时，冷凝液化，在节流部件14被减压之后，流向蒸发器15的制冷剂与冷却流体进行热交换而蒸发之后，再次被吸入压缩机11。

《显热交换循环2000的动作》

在图2中说明显热交换循环2000的动作。从输送部件16流出的冷却流体流向蒸发器15并与制冷剂进行热交换，成为低温，流向第1热交换器22的冷却流体与空调对象空气进行热交换，升温之后，再次被吸入输送部件16。

《显热交换循环2001的动作》

在图2中说明显热交换循环2001的动作。从输送部件16流出的冷却流体流向蒸发器15并与制冷剂进行热交换，成为低温，流向第2热交换器32的冷却流体与空调对象空气进行热交换，升温之后，再次被吸入输送部件16。

接着说明调湿装置20的制冷除湿动作。

《除湿动作》

首先，用图3说明空气流路A。空气从吸入口20a被吸入，经由水分吸附脱附装置23a，由于水分吸附脱附装置23a的吸附剂产生脱附反应，向空气中放出水分，对通过空气进行加湿。通过了水分吸附脱附装置23a的空气，通过由比空调对象空间低温的冷却流体流动而作为冷却部件发挥作用的第1热交换器22将通过空气冷却到露点温度以下而被除湿，并流入水分吸附脱附装置23b。由于水分吸附脱附装置23b的吸附剂吸附空气中的水分，通过空气被除湿，从喷出口20b经由送风部件25，作为供气SA向室内侧供给。

接着，用图3说明空气流路B。空气从吸入口20a被吸入，经由水分吸附脱附装置23b，由于水分吸附脱附装置23b的吸附剂产生脱附反应，向空气中放出水分，对通过空气进行加湿。通过了水分吸附脱附装置23b的空气，通过由比空调对象空间低温的冷却流体流动而作为冷却部件发挥作用的第1热交换器22将通过空气冷却到露点温度以下而被除湿，并流入水分吸附脱附装置23a。由于水分吸附脱附装置23a的吸附剂吸附空气中的水分，通过空气被除湿，从喷出口20b经由送风部件25，作为供气SA向室内侧供给。

在这里，从吸入口被吸入的空气也可以是空调对象空间内的空气或室外空气或它们的混合物，不限定吸入口的安装位置。

图4是表示本发明的实施方式1的调湿装置使用的空气的相对湿度与吸附剂的平衡吸附量的关系的图。一般而言，若空气相对湿度提高，则平衡吸附量增加。由于在本发明的实施方式1中使用的吸附剂采用相对湿度是80％以上的平衡吸附量与相对湿度是40～60％的平衡吸附量之差大的材料，所以能够使水分吸附脱附装置23a、23b的吸附能力和脱附能力上升。这样，上述吸附剂优选的是，相对于相对湿度是40～100％的空气的平衡吸附量，相对于相对湿度的上升呈大致直线状大幅增加。

此外，通过控制送风部件25的风量，通过水分吸附脱附装置23a、23b的空气流速也产生变化。若空气流速增加，则水分吸附脱附装置23a、23b的吸附、脱附时的空气与吸附剂间的水分移动速度增加，因此，能够使除湿能力和加湿能力上升。

如图3所示，送风部件25被配置在最下游，但是由于只要获得两个空气流路的目标的风量即可，因此也可以将送风部件25配置在最上游。

另外，也可以将多个送风部件25配置在上游和下游，不限定配置送风部件25的位置和数量。

在本发明的实施方式1的调湿装置20中使用的风路切换部件34a、34b通过使用调节风门等而能够切换风路，通过控制调节风门动作所用的马达旋转动作，能够控制切换时间。

《调湿装置动作》

用图3、图5、图6，说明本发明的实施方式1的调湿装置的除湿运转时的动作。

图5是表示本发明的实施方式1的调湿装置的除湿运转时的动作状态的、湿润空气线图。

图6是表示本发明的实施方式1的调湿装置的除湿运转时的动作状态的、各部的温度和绝对湿度的图。

在图5中，表示空气状态的“状态(1)～状态(4)”分别对应于图3中的由括号括起来的数字“1～4”。在图6中表示各状态下的通过空气的温度、绝对湿度(图6表示空气流路A的情况)。

在图3中，调湿装置20整体具有反复水分的吸附和排出的水分吸附脱附装置23a、23b、第1热交换器22、送风部件25和空气流路切换装置24a、24b。此外，为了使水分吸附脱附装置23a、23b的吸脱附能力上升，送风部件25的风量能够变化，空气流路切换装置24a、24b的切换时机能够变化。

调湿装置20内部的风路，通过操作空气流路切换装置24a、24b而能够切换图3的空气流路A和空气流路B。在空气流路A中，导入空气依次通过水分吸附脱附装置23a、第2热交换器32、水分吸附脱附装置23b。此外，在空气流路B中，导入空气依次通过水分吸附脱附装置23b、第1热交换器22、水分吸附脱附装置23a。

《空气侧回路的动作说明》

(空气流路A)

用图5、图6，说明除湿运转时的空气侧回路的动作。

在本发明的实施方式1的调湿装置的除湿路径中，从吸入口被导入的导入空气(状态1)被送入水分吸附脱附装置23a。由于水分吸附脱附装置23a根据水分含量而排出水分，所以相对湿度是40～60％的导入空气被加湿(状态2)。另外，被加湿了的空气与导入空气相比，温度降低，相对湿度增高。此外，由于露点温度上升而变得容易冷凝。被加湿了的导入空气流入第1热交换器22，通过空气被冷却到露点温度以下，从而成为水分被除湿了的除湿空气(状态3)，被送入水分吸附脱附装置23b。由于被冷却除湿了的空气的相对湿度成为70～90％RH左右这样的高，所以水分吸附脱附装置23b的吸附剂变得容易吸附水分。被冷却了的导入空气的水分被水分吸附脱附装置23b的吸附剂吸附、除湿，成为供气SA(状态4)，被供给到室内。

(空气流路B)

在本发明的调湿装置的除湿路径中，从吸入口被导入的导入空气被送入水分吸附脱附装置23b(状态1)。由于水分吸附脱附装置23b根据水分含量而排出水分，所以相对湿度是40～60％的导入空气被加湿(状态2)。另外，被加湿了的空气与导入空气相比，温度降低，相对湿度提高。此外，由于露点温度上升而变得容易冷凝。被加湿了的导入空气流入第1热交换器22，通过空气被冷却到露点温度以下，从而成为水分被除湿了的除湿空气(状态3)，被送入水分吸附脱附装置23a。由于被冷却除湿了的空气的相对湿度被提高到70～90％RH左右，所以水分吸附脱附装置23a的吸附剂变得容易吸附水分。被冷却了的导入空气的水分被水分吸附脱附装置23a的吸附剂吸附、除湿，成为供气SA(状态4)，被供给到室内。

如上所述，通过使空气流路切换装置24a、24b动作而切换空气流路A和B，在空气流路A中进行了吸附反应的水分吸附脱附装置23b在空气流路B中进行脱附反应，相反地在空气流路A中进行了脱附反应的水分吸附脱附装置23a在空气流路B中进行吸附反应，因此，吸附剂不成为平衡状态，能够连续地除湿。

空气流路切换装置24a被配置在水分吸附脱附装置23a、23b、第1热交换器22的上游，空气流路切换装置24被配置在水分吸附脱附装置23a、23b、第1热交换器22的下游。

《蒸发器15□

图7表示本发明的实施方式1、2(关于实施方式2后述)的空气调节系统的蒸发器15内的制冷剂的温度和冷却流体的温度变化的温度线图，表示蒸发器15内部的制冷剂、冷却流体的温度变化。通过蒸发器内部的制冷剂在蒸发时吸热，从液体向气体进行相变化，在所有的制冷剂变化为气体之后，制冷剂温度上升(过热度)。另一方面，冷却流体不产生相变化而温度降低地流向出口。此外，冷却流体的冷却温度下限值成为制冷剂蒸发温度。

《第1热交换器22、32□

图8是表示本发明的实施方式1、2的空气调节系统的热交换器内的冷却流体的温度变化的温度线图。图8表示被配置于调湿装置20的第1热交换器22、被配置于室内机30的第2热交换器32内的冷却流体的温度变化。通过热交换器22、32的冷却流体与通过热交换器的空气进行热交换，温度上升。通过热交换器22、32的空气被冷却，作为供气SA被供给到空调对象空间。在通过时，若进行热交换的冷却流体的温度是通过空气的露点温度，则产生结露，被冷却除湿，若进行热交换的冷却流体的温度是通过空气的露点温度以上，则不除湿而仅产生温度变化。

在图8中，比较直接膨胀方式的热交换器内的制冷剂温度变化与冷却流体在热交换器内的温度变化，在入口的温度为相同的情况下，直膨方式由于基于相变化的吸热，制冷剂温度不产生变化，在整个热交换器中能够除湿，但是冷却流体A因热交换而温度成为露点以上，因此无法除湿。即，为了获得与直膨方式同量的除湿量，还需要使冷却流体的温度降低dT(冷却流体B)。

图9是表示基于本发明的实施方式1、2的空气调节系统的空气流路切换周期的不同的输入、全热处理量、显热处理量、潜热处理量的关系的图。

图10是表示本发明的实施方式1、2的空气调节系统的空气流路切换周期T和T+ΔT的输入、全热处理量、显热处理量、潜热处理量的关系的图。

若延缓空气流路A和B的切换时机，则吸附剂饱和，不产生吸附、脱附反应，仅第1热交换器22产生进行热处理的时间。此时，由于通过第1热交换器22的空气的露点温度与室内空气相同，所以除湿量在空气流路切换后与初期相比减少。

此外，在制冷剂蒸发温度是室内空气露点温度以上的情况下，在吸附剂饱和之后，不进行潜热处理，仅进行显热处理。因而，若延缓空气流路A和B的切换时机，则产生吸附剂饱和而潜热处理量减少或变没的时间，单位时间的除湿量降低。

可是，在空气流路的切换初期的通过第1热交换器22的空气和吸附剂饱和之后通过第1热交换器22的空气中，温度湿度不同，但是空气的焓大致相同。

这是因为在空气和吸附剂吸附、脱附反应时，空气温度湿度大致沿着等焓线而变化。因而，潜热处理量、显热处理量像图9、图10那样随着切换时间周期的变化而变化，但是全热处理量不变化而能够进行热处理。另外，图9、图10的纵轴的“输入”表示装置整体的消耗电力。

另外，直到载置于水分吸附脱附装置23a、23b的吸附剂的饱和为止所需的时间，根据流过蒸发器15的制冷剂蒸发温度和作为温度传感器2a的测量结果的空气的温度湿度而获知，通过根据该时间而使ΔT变化，能够缩短到达目的的温度湿度的时间。

《潜显分离控制》

该空调系统具备基于室内空气的状态量而变更空调系统的冷却流体的蒸发器15出口的温度的控制部件。以下，基于图11的流程图，说明该潜显分离控制的控制内容。

首先，根据通过由控制器40从外部设定的室内的设定温度和设定相对湿度计算的运转开始判定焓ENmin与通过温湿度传感器3a～3c中的任一个的测量结果运算的室内焓ENra的关系，进行空调系统是要开始运转还是要停止的判定(步骤ST1)。

在室内焓ENra比运转开始判定焓ENmin大的情况下，空调系统开始运转(步骤ST2)，在室内焓ENra比运转开始判定焓ENmin小的情况下，停止空调运转(步骤ST7)。

在步骤ST2中，根据通过由控制器40从外部设定的室内的设定温度和设定相对湿度计算的潜显分离判定焓ENmax与通过温湿度传感器3b的测量结果运算的室内焓ENra的关系，进行空调系统要开始潜显分离运转还是要停止潜显分离运转的判定。

在室内焓ENra比潜显分离判定焓ENmax小的情况下，开始潜显分离运转(步骤ST3)。此时，使蒸发器15的出口的冷却流体的目标温度为室内空气的露点温度附近的值或露点温度以上的值。

在室内焓ENra比潜显分离判定焓ENmax大的情况下，空调系统不进行潜显分离，将冷却流体的蒸发器15的出口温度Tw作为设定温度Tws而开始运转(步骤ST6)。

在步骤ST3中，根据通过由控制器40从外部设定的室内的设定温度计算的室内机运转判定温度Tmin与作为温湿度传感器3b的测量结果的室内温度Tra的关系，进行室内机要开始运转或要停止的判定。

在室内温度Tra比室内机运转判定温度Tmin大的情况下，室内机开始运转，调湿装置20将风路切换时机TIME＿C作为TIME＿L，使处理热量的SHF提高(步骤ST4)。

在室内温度Tra是室内机运转判定温度Tmin以下的情况下，室内机停止运转。此外，调湿装置20将风路切换时机TIME＿C作为比TIME＿L短的TIME＿S，使处理热量的SHF降低(步骤ST5)。

《系统控制方法》

图12是本发明的实施方式1、2的空气调节系统的控制框图。在图12中表示基于压力传感器1a、1b、温度传感器2a～2i、温湿度传感器3a～3c的测量控制系统构成。

这些传感器连接于控制器40。由控制器40取得它们的温度湿度和压力的信息，向控制基板17、控制基板26、控制基板34发送控制信号，从而能够进行压缩机11、节流部件14、送风部件13、输送部件16、二通阀21、送风部件25、空气流路切换装置24a、24b、二通阀31、送风部件33的动作控制。

《实施方式1的效果》

如上所述，本发明的实施方式1的空调系统像图13那样，即使在制冷除湿运转时，使流入调湿装置20、第1热交换器22和室内机30的第2热交换器32的冷却流体的温度上升到露点温度附近，也能够进行除湿。

因使冷却流体的蒸发器15的出口温度上升而使制冷循环侧的制冷剂蒸发温度上升，像图14那样通过使制冷剂蒸发温度上升，制冷循环能够实现系统的高效率化，能够降低相对于热处理量的消耗电力。

此外，在以往的空调系统中，为了系统的高效率化，配置2台室外机，一台室外机较低地控制制冷循环的蒸发温度，与降低冷却流体的热交换器流入温度的室内机连接而确保除湿量，另一台室外机较高地控制制冷循环的蒸发温度，通过与提高冷却流体的热交换器流入温度的室内机连接而谋求高效率化。

对此，在本发明的实施方式1的空调系统中，由于调湿装置20和室内机30与同一室外机连接，且即使较高地控制制冷循环的蒸发温度也能够确保除湿量，所以无需为了除湿用而配置室外机或追加制冷循环。

此外，由于能够较高地控制蒸发温度，所以能够实现系统高效率化和紧凑化的兼顾。

在以往的水分吸附脱附装置中，脱附时需要来自热源的加热，产生因加热部件的追加造成的设备大型化、消耗电力的增加。此外，即使在进行了室外机的冷凝器的废热利用的情况下，也产生与调湿装置连接的配管数的增加。

对此，在本发明的实施方式1的空调系统中，通过使用具有即使非加热也能够脱附的特性的水分吸附脱附装置，不会产生连接配管数的增加、消耗电力的增大这样的问题，能够实现与以往的室内机相同的连接，来自以往的空调系统的更换变得容易。

此外，在本发明的实施方式1的空调系统中，无论水分吸附脱附装置23a、23b和第1热交换器22设于空气流路A、B中的哪一路径的情况下，都被配置成在空气的流动方向上成为大致串联，第1热交换器22设于水分吸附脱附装置23a与水分吸附脱附装置23b之间。

这样，通过将水分吸附脱附装置23a、23b和第1热交换器22配置成各自的空气通过的面相向或大致平行，能够在风路内将这些装置收纳在小空间中，能够使除湿装置小型化。另外，所谓该相向，也可以是角度稍微偏离，获得同样的效果。

此外，在本发明的实施方式1的空调系统中，由于在相对于热源机连接有多个室内机、调湿装置的情况下，能够变更室内机和调湿装置的设置台数的平衡，根据环境而变更除湿能力，所以相对于目标温度湿度的设定，即使不进行压缩机的蒸发温度的变更、基于压缩机的发动-停止运转的能力控制，也能够维持目标温度湿度，能够减少基于压缩机频率的变更的效率降低和因基于发动-停止运转的能力上升而造成的损失的产生，能够节能。

此外，在本发明的实施方式1的空调系统中，像图15那样，通过采用在高湿度区域使用吸平衡吸附量多的吸附剂的水分吸附脱附装置，仅基于水分吸附脱附装置23a或23b的水分含有量与由空气相对湿度决定的平衡吸附量之差能够脱附，通过省略加热部件，能够实现装置小型化。

此外，在本发明的实施方式1的空调系统中，通过在除湿装置中使用相对湿度为80％以上特别是平衡吸附量多的吸附剂，能够无需加热部件地进行脱附，因此，调湿装置20无需对因脱附热源而通过空气所获得的热量进行处理，所以冷却部件只进行返气RA的热处理，变得节能。

另外，如图15所示，在水分吸附脱附装置23a、23b中使用的吸附剂的吸附速度、脱附速度除了具有风速依赖性之外，还具有温度依赖性，温度越高，吸附速度、脱附速度越高。因此，在被吸附时的空气温度与被脱附时的空气温度的温度差大的情况下，吸附速度、脱附速度之差也变大。可是，吸附、脱附的水分移动的合计量会在吸附速度、脱附速度慢的一方产生平衡。

在本发明的实施方式1的空调系统中，在除湿装置中，空气温度之差在吸附和脱附中比由于脱附时不加热而具有加热部件的情况小，吸附和脱附的速度之差变小。因此，吸附速度、脱附速度均匀地接近，能够高效率地利用吸附剂的潜在能力(ポテンシャル)。

此外，在本发明的实施方式1的空调系统中，由于没有脱附热源，所以在制冷除湿时切换空气流路时的水分吸附脱附装置23a和23b的温度差变小，此外，由于与通过空气温度的温度差也变小，所以对水分吸附脱附装置23a和23b而言，因与通过空气的温度差而产生的水分吸附脱附装置的热阻小，能够高效率地进行除湿。

此外，在本发明的实施方式1的空调系统中，由于水分吸附脱附装置23a、23b在风路内被固定而静止，所以像干燥剂转子那样没有用于进行旋转等动作的形状的限制，能够使水分吸附脱附装置23a、23b的通风面积与风路的形状对应。并且，确保较多的通风面积而减小风速，能够使压力损失降低，增加水分吸附脱附装置23a、23b的吸附剂与空气的接触面积，使吸脱附量增加。

此外，在本发明的实施方式1的空调系统中，水分吸附脱附装置23a、23b在吸附时和脱附时空气的流入方向成为相反，吸附时和脱附时的通风方向反转，所以能够使除湿加湿效率上升。

此外，在本发明的实施方式1的空调系统中，在空气流路A和B的切换动作时，通过调湿装置20内时的风量暂时产生变化，但是通过提高空气流路切换装置24a、24b所使用的马达的转速等，能够使空气流路切换装置24a、24b的动作时间相对于风路切换的周期变得充分短，能够不对制冷循环造成影响地切换空气流路A和B。

此外，在本发明的实施方式1的空调系统中，能够在不变更控制制冷剂回路的制冷剂的流动的压缩机11的频率、节流部件14的开度地将全热能力保持为恒定的状态下，变更显热处理能力和潜热处理能力的平衡，能够不破坏制冷循环的稳定地控制与目的温度湿度对应的空调能力。

此外，在本发明的实施方式1的空调系统中，像图9那样能够仅通过变更空气流路切换装置24a、24b的切换周期而控制潜热处理量和显热处理量。因此，即使在到达相同的目标湿度的情况下，通过选择是优先进行除湿还是优先进行温度调节，也能够根据空调对象空间的要求而进行潜热和显热的选择处理。

《实施方式2》

图16是本发明的实施方式2的空气调节系统的制冷剂回路图。在这里，室外空气处理装置50与实施方式1的调湿装置20相对应。

以下，对于作为与本发明的实施方式1相同的位置的调湿装置的空气流路侧的传感器配置、空气回路侧的动作说明、系统控制方法等，省略说明。

如图16所示，室外机10、室外空气处理装置50、室内机30被连接起来。室外空气处理装置50具有水分吸附脱附装置53a、53b、第3热交换器52、空气流路切换装置54a、54b、在室外空气OA与返气RA之间进行全热交换的、设于空气流路切换装置54a、54b的上游的全热交换部件57、送风部件55a、送风部件55b、控制基板56。

在室外空气处理装置50的内部，室外空气OA通过了全热交换部件57之后，通过空气流路切换装置54a，通过成为水分吸附脱附装置53a、第3热交换器52、水分吸附脱附装置53b的顺序的空气流路A或成为水分吸附脱附装置53b、第1热交换器22、水分吸附脱附装置53a的顺序的空气流路B，通过空气流路切换装置54b，作为供气SA被供给到室内。

在室外空气处理装置50的内部，返气RA通过全热交换部件57，作为排气EA而被排出到室外。

《实施方式2的效果》

在本发明的实施方式2的空调系统中，通过像图16那样设置全热交换部件57，能够在室外空气与室内空气之间进行全热交换，由于降低因换气而产生的负荷，所以能够减少压缩机的输入。

此外，在室外空气比室内空气高温高湿度的情况下，通过全热交换部件57后的室外空气比室内空气高温高湿度。

因而，流过第3热交换器52的冷却流体的温度与通过空气温度之差与室内空气相比增加，能够进行较多的热处理，能够相对于热交换器容量，高效率地进行热处理。

此外，在本发明的实施方式2的空调系统中，由于室外空气处理装置50未装载压缩机，所以室内机、室外空气处理装置、配置在天花板内侧的所有设备无需装载压缩机，能够实现轻量且小型化。

附图标记的说明

1a、1b压力传感器、2a～2i温度传感器、3a～3c温湿度传感器、10室外机、11压缩机、12冷凝器、13送风部件、14节流部件、15蒸发器、16输送部件、17控制基板、20调湿装置、21二通阀、22第1热交换器、23a、23b水分吸附脱附装置、24a、24b空气流路切换装置、25送风部件、26控制基板、30室内机、31二通阀、32第2热交换器、33送风部件、34控制基板、40控制器、50室外空气处理装置、51二通阀、52第3热交换器、53a、53b水分吸附脱附装置、54a、54b空气流路切换装置、55a、55b送风部件、56控制基板、57全热交换部件、100配管、101输送线、1000制冷循环、2000显热交换循环、2001显热交换循环。

Claims (13)

1.一种制冷空调装置，其特征在于，

该制冷空调装置具备：

压缩机，压缩制冷剂；

冷凝器，冷凝由上述压缩机压缩了的制冷剂；

送风部件，朝向上述冷凝器送出空气；

节流部件，对由上述冷凝器冷凝了的制冷剂进行减压；以及

蒸发器，使由上述节流部件减压了的制冷剂蒸发，

由包含上述压缩机、上述冷凝器、上述节流部件和上述蒸发器的制冷剂回路形成制冷循环，

该制冷空调装置还具备：

冷却流体送出部件，向上述蒸发器送出要在上述蒸发器中与上述制冷剂进行热交换的冷却流体；以及

第1热交换器，在周围空气与在上述蒸发器中热交换了的冷却流体之间进行热交换，

由配管将上述蒸发器、上述第1热交换器、上述冷却流体送出部件连接成环状，形成第1冷却流体循环回路，

该制冷空调装置还具有：

第1送风机，向上述第1热交换器送出空气；

第1水分吸附脱附装置和第2水分吸附脱附装置，位于由上述第1送风机送出的空气的流路上，并被配置在上述第1热交换器的前后；以及

空气路径切换装置，使通过上述第1水分吸附脱附装置、上述第1热交换器和上述第2水分吸附脱附装置的空气的通过方向反转。

2.根据权利要求1所述的制冷空调装置，其特征在于，

该制冷空调装置具备：

第2冷却流体循环回路，由配管将上述蒸发器、进行与上述蒸发器热交换了的上述冷却流体和周围空气的热交换的第2热交换器、上述冷却流体送出部件连接成环状而成；以及

第2送风机，向上述第2热交换器送出空气，

上述第2热交换器被收容在进行室内的空气调节的室内机中。

3.根据权利要求1或2所述的制冷空调装置，其特征在于，

该制冷空调装置包含室外空气处理装置，该室外空气处理装置具有：

排气用送风机，向上述室内机外送出被包含在上述室内机内的空气；以及

全热交换部件，设于上述空气路径切换装置的上游，进行全热交换。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的制冷空调装置，其特征在于，

该制冷空调装置具备控制部件，该控制部件至少基于室内空气的状态量变更上述空气路径切换装置的切换周期。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的制冷空调装置，其特征在于，

在根据从外部设定的温度湿度运算的运转开始判定焓低于室内空气的焓，且根据从外部设定的温度湿度运算的潜显分离判定焓为室内空气的焓以下的情况下，将上述蒸发器出口的上述冷却流体的目标温度作为设定的初期的值，

在根据从外部设定的温度湿度运算的运转开始判定焓低于室内空气的焓，且根据从外部设定的温度湿度运算的潜显分离判定焓超过室内空气的焓的情况下，将上述蒸发器出口的上述冷却流体的目标温度作为室内空气的露点温度附近的值或露点温度以上的值。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的制冷空调装置，其特征在于，

在根据从外部设定的温度湿度运算的运转开始判定焓低于室内空气的焓，根据从外部设定的温度湿度运算的潜显分离判定焓超过室内空气的焓，且根据从外部设定的温度湿度运算的目标温度低于室内空气的温度的情况下，

上述室内机开始运转，延长上述空气路径切换装置的切换周期，

在根据从外部设定的温度湿度运算的运转开始判定焓低于室内空气的焓，根据从外部设定的温度湿度运算的潜显分离判定焓超过室内空气的焓，且根据从外部设定的温度湿度运算的目标温度为室内空气的温度以上的情况下，

上述室内机停止运转，缩短上述空气路径切换装置的切换周期。

7.一种调湿装置，其特征在于，

该调湿装置具备本体和风路，

该本体具有：吸入口，从调湿对象空间吸入空气；以及喷出口，向上述调湿对象空间供给从上述吸入口吸入的空气，

该风路设于上述本体内，连通上述吸入口和上述喷出口，

在上述风路内，具有水分吸附剂的第1水分吸附脱附装置、热交换器和具有水分吸附剂的第2水分吸附脱附装置依次间隔地被配置，

上述第1水分吸附脱附装置和上述第2水分吸附脱附装置向相对湿度低的空气排湿，从相对湿度高的空气吸湿，

该调湿装置还具有空气路径切换装置，该空气路径切换装置在使从上述吸入口被吸入的空气依次通过上述第1水分吸附脱附装置、上述热交换器、上述第2水分吸附脱附装置的路径、和使从上述吸入口被吸入的空气依次通过上述第2水分吸附脱附装置、上述热交换器、上述第1水分吸附脱附装置的路径之间进行切换。

8.根据权利要求7所述的调湿装置，其特征在于，

上述吸附剂具有以下的特性：

相对于相对湿度是40～100％的空气的平衡吸附量，相对于相对湿度的上升呈大致直线状地增加。

9.根据权利要求7或8所述的调湿装置，其特征在于，

上述第1水分吸附脱附装置和上述第2水分吸附脱附装置在上述风路内被固定而静止。

10.根据权利要求7～9中任一项所述的调湿装置，其特征在于，

上述第1水分吸附脱附装置和上述第2水分吸附脱附装置是具有多个小通孔的通风体。

11.根据权利要求7～10中任一项所述的调湿装置，其特征在于，

上述第1水分吸附脱附装置和上述第2水分吸附脱附装置被配置成，使各自的空气通过面与上述热交换器的空气通过面相向。

12.根据权利要求7～11中任一项所述的调湿装置，其特征在于，

上述第1水分吸附脱附装置、上述热交换器和上述第2水分吸附脱附装置被配置成，

通过切换空气的路径，使通过上述第1水分吸附脱附装置、上述热交换器和上述第2水分吸附脱附装置的空气的通过方向反转。

13.根据权利要求7～12中任一项所述的调湿装置，其特征在于，

在上述风路上设有：

第1分支部，设于上述第1水分吸附脱附装置和上述第2水分吸附脱装置的上游侧，将路径分支为两个方向；以及

第2分支部，设于上述第1水分吸附脱附装置和上述第2水分吸附脱装置的下游侧，将路径分支为两个方向，

上述切换装置被配置在上述第1分支部和上述第2分支部中的每一个分支部，选择上述两个方向中的某一个方向。

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