CN1349602A - 冷冻装置 - Google Patents

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Abstract

依次将膨胀机(22)、热交换器(30)及压缩机(21)连接起来而构成循环回路(20);设置除湿机构(60)而将自入口导气管(23)吸入的吸热空气除湿;设置内部热交换器(15),而将已除了湿的吸热空气冷却再供向膨胀机(22);吸热空气在膨胀机(22)中膨胀,温度下降;吸热空气事先被除湿,膨胀时水分不冷凝;膨胀了温度降低了的吸热空气流向热交换器(30)并从室内空气中吸热;之后,吸热空气在压缩机(21)中被压缩,使旋转部件(61)再生,最后将吸热空气排出去。

Description

冷冻装置
本发明涉及一种利用了空气循环的冷冻装置。
到现在为止，例如在由日本冷冻协会发行的《新版冷冻空调便览第4版基础编》一书的第P45～P48中，记述了进行空气循环的冷冻机；在日本国公开特许公报特开平5-238489号公报中，论述的也是利用了空气循环的空调装置。因利用该空气循环，能在不使用以氟利昂冷媒为首的人工合成冷媒的情况下进行冷冻工作，故在人们越来越关心环境问题的社会环境下，它越来越受人重视。
具体而言，上述公报中所述的空调装置，具备依次将膨胀机、热交换器、压缩机连接起来而进行空气循环的回路。制冷过程如下：第1空气被吸到该回路中作进行空气循环的工作流体，被吸入的第1空气经由膨胀机被降到一个大气压以下、低温，该已降为低温的第1空气又在热交换器中与第2空气进行热交换，通过该热交换使第2空气冷却，并将该已被冷却的第2空气供向室内，即可制冷。在热交换器中从第2空气吸收了热量的第1空气又受压缩机的压缩而被压缩到大气压，最后被从上述回路排出。
还有，在上述空调装置中，膨胀机为涡轮装置构成，压缩机为涡轮压缩机。膨胀机和压缩机的每一个叶轮通过涡轮轴相互连接在一起。而且，还将马达连接在涡轮轴上，通过该马达来驱动压缩机和膨胀机。还有，空气在膨胀机中膨胀时的膨胀工作又通过涡轮轴而作为压缩机的驱动力用。
在上述公报所述的装置中，是让被吸入的空气保持着原样在膨胀机中膨胀的。因此，在空气在膨胀机中膨胀这一段时间内，水分在该空气中冷凝。换句话说，空气膨胀时膨胀工作的一部分被该水分作为它的冷凝热吸走。这样，上述装置就不能将空气在膨胀机中的膨胀工作全部回收起来。而且，若膨胀工作不能完全被回收起来，驱动压缩机所需的动力就增大，COP(效能比)便会因此而下降。
本发明就是为解决上述问题而发明出来的。其目的在于：降低在利用了空气循环的冷冻装置中压缩空气所需的动力以提高COP。
本发明所述的第1解决方案，以冷却冷却对象的冷冻装置为对象。其中设有吸入吸热空气并使其减压，还压缩减压后从冷却对象吸热的吸热空气的空气循环部(11)；及对吸热空气除湿并将其供向上述空气循环部(11)的除湿机构(60)。
本发明所述的第2解决方案，以冷却冷却对象的冷冻装置为对象。其中设有空气循环部(11)，它又包括：吸入吸热空气并其使其减压的膨胀机(22)、在膨胀机(22)被减了压的吸热空气从冷却对象吸热的吸热部(30)、及压缩在吸热部(30)吸了热的吸热空气的压缩机(21)；及对吸热空气除湿并将其供向上述空气循环部(11)中的膨胀机(22)的除湿机构(60)。
本发明所述的第3解决方案，为在上述第1及第2解决方案中，包括：让在除湿机构(60)被除湿且被供向空气循环部(11)的吸热空气和自冷却对象吸了热的减压状态的吸热空气在其中进行热交换的内部热交换器(15)。
本发明所述的第4解决方案，为在上述第3解决方案中，构成内部热交换器(15)，做到：将水分供向自冷却对象吸了热的减压状态的吸热空气，并利用该水分的蒸发潜热冷却被供向空气循环部(11)的吸热空气。
本发明所述的第5解决方案，为在从上述第1到第4解决方案中的任一个解决方案中，包括：通过对在空气循环部(11)被减了压的吸热空气加湿而使它冷却的加湿冷却机构(90)；构成上述空气循环部(11)，做到：使在加湿冷却机构(90)被冷却了的吸热空气从冷却对象吸热。
本发明所述的第6解决方案，为在从上述第1到第5解决方案中的任一个解决方案中，构成空气循环部(11)，做到：将水分供向从冷却对象吸热的吸热空气，并利用该水分的蒸发潜热从冷却对象吸热。
本发明所述的第7解决方案，为在从上述第1到第6解决方案中的任一个解决方案中，构成空气循环部(11)，做到：从被冷却空气即冷却对象中吸热，还将在该冷却空气中冷凝了的水分供向从该被冷却空气吸热的吸热空气，并利用该水分的蒸发潜热从被冷却空气中吸热。
本发明所述的第8解决方案，为在上述第2解决方案中，构成空气循环部(11)，做到：在吸热部(30)从被冷却空气即冷却对象吸热；构成吸热部(30)，做到：由水分可透过的隔离部件隔离被冷却空气和吸热空气，并将借助该隔离部件两侧的压力差而在被冷却空气中冷凝了的水分供向吸热空气，并利用该水分的蒸发潜热从被冷却空气中吸热。
本发明所述的第9解决方案，为在从上述第1到第8解决方案中的任一个解决方案中，包括：将水分供向吸热空气，以便使水分在在空气循环部(11)中处于压缩过程的吸热空气中蒸发的供水机构(99)。
本发明所述的第10解决方案，为在从上述第1到第9解决方案中的任一个解决方案中，构成空气循环部(11)，做以下运转，即进行空气循环操作，减压状态的吸热空气从冷却对象吸热，和停止空气循环操作且使吸入的常压状态的吸热空气从冷却对象吸热。
本发明所述的第11解决方案，为在从上述第1到第10解决方案中的任一个解决方案中，除湿机构(60)备有进行吸湿和放湿的湿度媒体，靠该湿度媒体的吸湿而将吸热空气除湿；且靠该湿度媒体的放湿而使其本身得以再生。
本发明所述的第12解决方案，为在上述第11解决方案中，构成除湿机构(60)，做到：其中的湿度媒体对在空气循环部(11)被压缩了的吸热空气放湿。
本发明所述的第13解决方案，为在上述第12解决方案中，除湿机构(60)中的湿度媒体备有吸附水分的固体吸附剂。
本发明所述的第14解决方案，为在上述第13解决方案中，除湿机构(60)中的湿度媒体，由圆板状、空气可在其厚度方向上通过且让所通过的空气和固体吸附剂接触的旋转部件(61)构成；除湿机构(60)，包括：上述旋转部件(61)从通过该旋转部件(61)的吸热空气吸湿的吸湿部(62)、上述旋转部件(61)对通过该旋转部件(61)的吸热空气放湿的放湿部(63)、以及驱动上述旋转部件(61)旋转以让该旋转部件(61)在吸湿部(62)和放湿部(63)之间移动的驱动机构。
本发明所述的第15解决方案，为在上述第12解决方案中，除湿机构(60)中的湿度媒体由吸收水分的液体吸收剂构成。
本发明所述的第16解决方案，为在上述第15解决方案中，构成除湿机构(60)，做到：借助在空气循环部(11)被压缩了的吸热空气加热该液体吸收剂，为的是从液体吸收剂放湿。
本发明所述的第17解决方案，为在上述第15解决方案中，除湿机构(60)，由包括：液体吸收剂和吸热空气接触，该液体吸收剂吸湿的吸湿部(65)、液体吸收剂和吸热空气接触，该液体吸收剂放湿的放湿部(66)，且让液体吸收剂在上述吸湿部(65)和放湿部(66)之间循环的循环回路(64)构成。
本发明所述的第18解决方案，为在上述第11解决方案中，包括：加热在空气循环部(11)被压缩了的吸热空气并将它供向除湿机构(60)的加热机构(101)。
本发明所述的第19解决方案，为在上述第11解决方案中，包括：加热马上就要在空气循环部(11)被压缩的吸热空气的加热机构(101)。
在上述第1解决方案下，除湿机构(60)先对吸热空气除湿，然后再将它供向空气循环部(11)。空气循环部(11)将已除了湿的吸热空气吸入，且以该吸热空气作工作流体进行空气循环。也就是说，先使吸热空气减压，再让已减压了的吸热空气从冷却对象中吸热。冷却对象由于该吸热而被冷却下来。已吸了热的吸热空气被压缩后就被从空气循环部(11)排出去。因事先将空气循环部(11)所吸入的吸热空气除了湿，故膨胀时水分不会在吸热空气中冷凝。
在上述第2解决方案下，除湿机构(60)先对吸热空气除湿，然后再将它供向空气循环部(11)。空气循环部(11)将已除了湿的吸热空气吸入，且以该吸热空气作为工作流体进行空气循环。也就是说，让吸热空气在膨胀机(22)中减压；让已减压了的吸热空气在吸热部(30)中从冷却对象中吸热。冷却对象由于该吸热而被冷却下来。已在吸热部(30)吸了热的吸热空气在压缩机(21)中被压缩。被压缩了的吸热空气又被从空气循环部(11)排出去。因事先将空气循环部(11)所吸入的吸热空气除了湿，故在膨胀机(22)中膨胀时水分不会在吸热空气中冷凝。
在上述第3解决方案下，在内部热交换器(15)中，被供向空气循环部(11)之前的吸热空气与在空气循环部(11)已成为减压状态的吸热空气进行热交换。也就是说，尽管在空气循环部(11)被减了压的吸热空气从冷却对象中吸热，但也有吸热后其温度仍比供向空气循环部(11)之前的状态下的温度还低的时候。在这种情况下，被供向空气循环部(11)的吸热空气的温度通过在内部热交换器(15)中进行的热交换而下降。
在上述第4解决方案下，水分被供向内部热交换器(15)中的减压状态的吸热空气。已供来的水分从被供向空气循环部(11)之前的吸热空气中吸热而蒸发。也就是说，水分的蒸发潜热被用来冷却供向空气循环部(11)之前的吸热空气。
在上述第5解决方案下，加湿冷却机构(90)将水分供向在空气循环部(11)被减了压的吸热空气。另一方面，因吸热空气已在除湿机构(60)中被除湿，故吸热空气膨胀后也不会成为饱和空气。结果，该水分在吸热空气中蒸发，而使吸热空气被冷却下来。也就是说，吸热空气膨胀温度降低了以后，又在加湿冷却机构(90)中被冷却。之后，吸热空气从冷却对象中吸热。
在上述第6解决方案下，将水分供向在空气循环部(11)不断地从冷却对象吸热的吸热空气。已供来的水分从冷却对象中吸热而蒸发。也就是说，在空气循环部(11)，被减了压的吸热空气和被供给了该吸热空气的水分都从冷却对象中吸热，该水分的蒸发潜热也被用在冷却对象的冷却上。
在上述第7解决方案下，进行对被冷却空气即冷却对象的冷却。水分在已被冷却的被冷却空气中冷凝而成为要排出去的水。空气循环部(11)将上述要排出去的水供给被减压且不断地从被冷却空气中吸热的吸热空气中。已供来的要排出去的水在吸热空气中从被冷却空气中吸热而蒸发。也就是说，在空气循环部(11)，被减了压的吸热空气和被供给了该吸热空气的要排出去的水都从被冷却空气中吸热，该要排出去的水的蒸发潜热也被用在对被冷却空气的冷却上。
在上述第8解决方案下，进行对被冷却空气即冷却对象的冷却。具体而言，在吸热部(30)中吸热空气和被冷却空气借助隔离部件进行热交换。水分在已被冷却的被冷却空气冷凝而成为要排出去的水。在吸热部(30)，吸热空气为减压状态，而被冷却空气却为常压状态。结果，上述要排出的水在隔离部件两侧的压力差的作用下通过该隔离部件，而被供到为减压状态的吸热空气中。
已供来的要排出去的水在吸热空气中自被冷却空气中吸热而蒸发。也就是说，在吸热部(30)，被减了压的吸热空气和被供到该吸热空气中的水分都从被冷却空气中吸热，该要排出去的水的蒸发潜热也被用在对被冷却空气进行的冷却上。
在上述第9解决方案下，供水机构(99)将水分供到吸热空气中。该水分在在空气循环部(11)中不断地被压缩的吸热空气中蒸发。压缩后的吸热空气的焓便由于该水分的蒸发而下降。
在上述第10解决方案下，进行着进行空气循环操作的运转和停止空气循环操作的运转。在前一种运转下，空气循环部(11)吸入吸热空气并使它减压，该已减了压的吸热空气从冷却对象中吸热。在后一种运转下，空气循环部(11)将吸热空气吸入，已被吸入的吸热空气也从冷却对象中吸热，但却不用被减压。
停止空气循环操作的运转在以下情况下进行。例如，有空气循环部(11)将室外空气作为吸热空气吸入的时候。因此，在冬天等外面的温度较低的状态下，有不进行空气循环操作，仅靠低温的室外空气就能将冷却对象冷却下来的可能。那么，要在这样的运转状态下冷却冷却对象，就让空气循环操作停下来。
在上述第11解决方案下，除湿机构(60)中的湿度媒体从吸热空气中吸湿，吸热空气就被除湿；湿度媒体还将从吸热空气中吸来的水分放出，湿度媒体本身就通过该放湿而得以再生。已再生了的湿度媒体又从吸热空气中吸湿。
在上述第12解决方案下，除湿机构(60)中的湿度媒体对在空气循环部(11)被压缩了的吸热空气放湿。该吸热空气由于在空气循环部(11)的吸热和压缩而达到了高温。上述湿度媒体由此而对高温的吸热空气放湿得以再生。
在上述第13解决方案下，水分被固体吸附剂吸附后，湿度媒体就进行吸湿；水分从固体吸附剂中脱出后，湿度媒体就进行放湿。
在上述第14解决方案下，湿度媒体由圆板状的旋转部件(61)构成；旋转部件(61)的一部分在吸湿部(62)和吸热空气接触而吸收水分。旋转部件(61)在驱动机构的驱动下旋转，旋转部件(61)中的已吸了湿的那一部分就移到放湿部(63)。在放湿部(63)，旋转部件(61)和来自空气循环部(11)的吸热空气接触而释放出水分，为湿度媒体的旋转部件(61)由此而得到再生。之后，旋转部件(61)中得到了再生的那一部分又移到吸湿部(62)，重复进行以上动作。
在上述第15解决方案下，湿度媒体借助水分被液体吸收剂吸收而进行吸湿；借助水分从液体吸收剂中脱出而进行放湿。
在上述第16解决方案下，液体吸收剂将从被供向空气循环部(11)之前的吸热空气中吸收水分。该液体吸收剂由在空气循环部(11)被压缩了的温度很高的吸热空气加热，而成为较易放湿的状态之后，再向该吸热空气放湿。液体吸收剂就通过该放湿而得以再生。
在上述第17解决方案下，液体吸收剂在吸湿部(65)吸收吸热空气中的水分，吸热空气由此而被除湿。该液体吸收剂流经循环回路(64)到达放湿部(66)。在放湿部(66)，液体吸收剂对来自空气循环部(11)的吸热空气放湿，液体吸收剂由此而得以再生。已得到再生的液体吸收剂流过循环回路(64)后又到达吸湿部(65)，重复该循环。顺便提一下，空气和液体吸收剂在吸湿部(65)和放湿部(66)直接接触也行，隔着透湿膜等间接接触也行。
在上述第18解决方案下，加热机构(101)将在空气循环部(11)被压缩了的吸热空气加热。也就是说，被压缩温度上升了的吸热空气又在加热机构(101)中被加热而升温。之后，吸热空气被供向除湿机构(60)，湿度媒体对吸热空气放湿而得以再生。也就是说，加热机构(101)供到吸热空气中的热量被用在湿度媒体的再生上。
在上述第19解决方案下，加热机构(101)加热马上就要在空气循环部(11)中被压缩的吸热空气，由加热机构(101)而被加热了的吸热空气，这之后被压缩并被供向除湿机构(60)。也就是说，事先在加热机构(101)中被加热温度已上升了的吸热空气被压缩温度更高了，然后，在除湿机构(60)，湿度媒体向吸热空气放湿而得以再生。也就是说，由加热机构(101)供向吸热空气的热量被用在湿度媒体的再生上。
根据本发明，事先在除湿机构(60)中将吸热空气除湿，之后再让它在膨胀机(22)中膨胀，故能够防止水分在处于膨胀过程中的吸热空气中冷凝。因此，能够避免吸热空气膨胀时的膨胀工作被水分的冷凝消耗掉，也就确能将膨胀工作回收好。结果，已回收了的膨胀工作就可被用在空气循环部(11)中的吸热空气的压缩上，而使压缩所需的动力下降，从而使COP提高。
在上述第3、第4解决方案中，设置了内部热交换器(15)。这样，在吸热后的吸热空气的温度比膨胀前的吸热空气的温度还低的情况下，就可靠二者的热交换而使膨胀前的吸热空气得以冷却。因而可使膨胀前的吸热空气的温度低一些。特别是根据上述第4解决方案，利用水分的蒸发潜热就能将膨胀前的吸热空气冷却下来，而进一步地降低该吸热空气的温度。结果，可降低压缩吸热空气所需要的动力，也就能进一步地使COP提高。
根据上述第5解决方案，可利用膨胀温度下降后，又在加湿冷却机构(90)中被冷却了的吸热空气，对冷却对象进行冷却。根据上述第6、第7以及第8解决方案，可将水分供向不断地从冷却对象中吸热的吸热空气中，并利用该水分的蒸发潜热来冷却冷却对象。结果，根据上述各解决方案，仅靠供来的水分就能使冷却能力增大，而不需要增大压缩吸热空气所需的动力。最终是由于冷却能力的增大，而可使COP提高。
根据上述第7、第8解决方案，可将在被冷却空气中即冷却对象中所产生的要排出去的水供向吸热空气，并利用该要排出去的水的蒸发潜热来对被冷却空气进行冷却。因此，就不用进行排水处理了，即不用将由于被冷却空气的冷却而产生的水排出去了，而可使结构简单。
根据上述第9解决方案，可通过让水分在处于压缩过程的吸热空气中蒸发，来使压缩后的吸热空气的焓下降。结果，可缩小压缩前后的吸热空气的焓差，而使压缩所需的动力减小。因此，根据本解决方案，可更进一步地使COP提高。
根据上述第10解决方案，在即使不进行空气循环操作也能充分地冷却冷却对象的情况下，可进行停止了空气循环操作的运转。这样，就可避免无用的空气循环操作，从而就可减小冷却冷却对象所需的能量。
根据上述第11到第17解决方案中的每一个解决方案，用能进行吸、放湿的湿度媒体构成除湿机构(60)。特别是根据上述第12解决方案，可将来自空气循环部(11)的高温吸热空气所具有的能量用在湿度媒体的再生上，故能实现能量的有效利用。再就是，根据上述第13到第17解决方案中的每一个解决方案，可利用固体吸附剂、液体吸收剂等湿度媒体具体地构成除湿机构(60)。
根据上述第18、第19解决方案，可利用由加热机构(101)供向吸热空气的热量使湿度媒体再生。为确保湿度媒体的再生，有必要充分地提高被从空气循环部(11)送向除湿机构(60)的吸热空气的温度，以降低该吸热空气的相对湿度。与此相对，根据上述各实施例，可在加热机构(101)中加热吸热空气。因此，可在维持着压缩后的吸热空气的温度的同时，缩小空气循环部(11)中的吸热空气的压缩比。这样，就可在充分地进行湿度媒体的再生的同时，减小压缩吸热空气所需的动力而使COP提高。
下面，为对附图的简单说明。
图1概略地示出了实施例1所涉及的空调装置的结构。
图2为表示实施例1所涉及的空调装置的工作情况的空气线图。
图3概略地示出了实施例2所涉及的空调装置的结构。
图4为表示实施例2所涉及的空调装置的工作情况的空气线图。
图5概略地示出了实施例2的变形例所涉及的空调装置的结构。
图6概略地示出了实施例3所涉及的空调装置的结构。
图7为表示实施例3所涉及的空调装置的工作情况的空气线图。
图8概略地示出了实施例3的变形例所涉及的空调装置的结构。
图9概略地示出了实施例4所涉及的空调装置的结构。
图10为表示实施例4所涉及的空调装置的工作情况的空气线图。
图11概略地示出了实施例5所涉及的空调装置的结构。
图12概略地示出了实施例6所涉及的空调装置的结构。
图13概略地示出了实施例6所涉及的空调装置的结构。
图14概略地示出了其它实施例所涉及的空调装置的结构。
下面，参考附图，对本发明的实施例进行详细的说明。(实施例1)
如图1所示，该实施例中的冷冻装置，即为通过冷却室内空气而进行制冷的空调装置(10)。因此，在该实施例中，室内空气就是冷却对象即被冷却空气。上述空调装置(10)中，有空气循环部(11)、除湿机构(60)除湿机构即、内部热交换器(15)。上述空气循环部(11)中有循环回路(20)。
上述循环回路(20)，是通过用导气管依次将膨胀机(22)、热交换器(30)即吸热器、及压缩机(21)连接起来而构成的，吸热空气在流而实现空气循环操作。该循环回路(20)中，有接在膨胀机(22)的入口处的入口导气管(23)、接在压缩机(21)的出口处的出口导气管(24)。入口导气管(23)的一端口朝室外开着，它将室外空气作为吸热空气吸进来，并将已吸进来的吸热空气供向膨胀机(22)。出口导气管(24)的一端口朝室外开着，它将来自压缩机(21)的吸热空气排向室外。
上述压缩机(21)和膨胀机(22)通过旋转轴(36)而互相连接起来，马达(35)被装在该旋转轴(36)上。这样，压缩机(21)就是靠马达(35)的旋转来驱动的。
上述热交换器(30)中形成有吸热通路(32)，且吸热通路(32)的一端通过导气管和上述膨胀机(22)相连，另一端则通过导气管和压缩机(21)相连，吸热空气在内部流。还有，构成该热交换器(30)，做到：让吸热通路(32)中的吸热空气和室内空气即被冷却空气在其中进行热交换。
上述除湿机构(60)被设在入口导气管(23)和出口导气管(24)的中途。该除湿机构(60)由旋转部件(61)、吸湿部(62)及放湿部(63)构成，也就是说，其结构和旋转式除湿器一样。
上述旋转部件(61)，其形成为圆板状且让空气在厚度方向上通过。该旋转部件(61)备有吸附水分的固体吸附剂，它构成为让所通过的空气和固体吸附剂接触的湿度媒体。再就是，旋转部件(61)与驱动马达即驱动机构(未示)相连，并在该驱动马达的驱动下旋转，而在吸湿部(62)和放湿部(63)之间移动。旋转部件(61)的固体吸附剂的主成分为多孔性无机化合物，要选孔径在0.1～20nm左右很细且能吸附水分的物质作该无机化合物。
上述吸湿部(62)被设在入口导气管(23)的中途。在吸湿部(62)，入口导气管(23)内的吸热空气通过旋转部件(61)，该吸热空气中的水分被旋转部件(61)中的固体吸附剂吸附，吸热空气由此而被除湿。
上述放湿部(63)被设在出口导气管(24)的中途。在放湿部(63)，出口导气管(24)内的吸热空气通过旋转部件(61)，吸附在旋转部件(61)的固体吸附剂上的水分脱出而放到该吸热空气中，固体吸附剂由此而得到再生。
如上所述，旋转部件(61)在驱动马达的驱动下在吸湿部(62)和放湿部(63)之间移动。这样，在吸湿部(62)从吸热空气吸湿的那一部分旋转部件(61)伴随着旋转部件(61)的旋转而移到放湿部(63)；而在放湿部(63)，水分自旋转部件(61)中的固体吸附剂脱出而使这一部分得到再生。也就是说，旋转部件(61)对吸热空气放湿。之后，旋转部件(61)中被再生的那一部分又移到吸湿部(62)。除湿机构(60)就是通过重复以上的操作而连续地对吸热空气进行除湿的。
在上述内部热交换器(15)中形成有第1通路(16)和第2通路(17)。第1通路(16)接在入口导气管(23)中的吸湿部(62)和膨胀机(22)之间，在除湿机构(60)中被除湿且要被供向膨胀机(22)的吸热空气在该第1通路(16)中流；第2通路(17)接在循环回路(20)中的热交换器(30)和压缩机(21)之间，在热交换器(30)中与室内空气进行热交换的减压状态的吸热空气在该第2通路(17)中流。还有，构成内部热交换器(15)，让第1通路(16)中的吸热空气和第2通路(17)中的吸热空气在其中进行热交换。
—运转情况—
其次，参考图2中的空气线图，对上述空调装置(10)的运转情况加以说明。
在循环回路(20)中，点A状态下的室外空气被作为吸热空气从入口导气管(23)吸入，该吸热空气在除湿机构(60)的吸湿部(62)与旋转部件(61)接触而被除湿，并发生等焓变化而使其绝对湿度下降，温度上升，而从点A的状态变化为点B的状态。
点B状态下的吸热空气，继续通过入口导气管(23)而流向内部热交换器(15)中的第1通路(16)。第1通路(16)中的吸热空气和第2通路(17)中的吸热空气在内部热交换器(15)中进行热交换。结果，点B状态下的吸热空气在流过第1通路(16)的那一段时间内被冷却而成为点C的状态。
点C状态下的吸热空气，继续通过入口导气管(23)而被供向膨胀机(22)。点C状态下的吸热空气在膨胀机(22)中膨胀，绝对湿度保持不变，温度及压力下降而成为点D的状态。
点D状态下的吸热空气，流到热交换器(30)中的吸热通路(32)，且在流过吸热通路(32)的那一段时间内和室内空气进行热交换。结果，点D状态下的吸热空气从室内空气中吸热，温度上升而成为点E的状态，与此同时，室内空气被冷却。室内的制冷就是利用该室内空气的冷却而实现的。
点E状态下的吸热空气流向内部热交换器(15)中的第2通路(17)。如上所述，第1通路(16)中的吸热空气与第2通路(17)中的吸热空气在内部热交换器(15)里进行热交换。结果，点E状态下的吸热空气在流过第2通路(17)的那一段时间内被加热而成为点F的状态。
点F状态下的吸热空气被供向压缩机(21)。点F状态下的吸热空气在压缩机(21)中被压缩，绝对湿度保持不变，温度和压力上升而成为点G的状态。
点G状态下的吸热空气通过出口导气管(24)流向除湿机构(60)的放湿部(63)。在放湿部(63)，吸热空气和旋转部件(61)接触，旋转部件(61)就对吸热空气放湿。结果，点G状态下的吸热空气发生等焓变化而使其绝对湿度上升，温度下降，而从点G的状态成为点H的状态。点H状态下的吸热空气又继续通过出口导气管(24)而被排向室外。
除湿机构(60)中的旋转部件(61)被驱动而旋转。这样，该旋转部件(61)就在吸湿部(62)和放湿部(63)之间移动，重复进行在吸湿部(62)的吸湿和在放湿部(63)的放湿。由此而连续地进行对吸热空气的除湿。
—实施例1的效果—
在该实施例1中，事先在除湿机构(60)对吸热空气除湿，之后再将它供向膨胀机(22)，故可防止水分在膨胀机(22)中在处于膨胀过程的吸热空气中冷凝。结果是，能够避免吸热空气膨胀时的膨胀工作被水分的冷凝消耗掉，也就确能将膨胀工作回收好。如上所述，膨胀机(22)和压缩机(21)通过旋转轴(36)连接在一起，故可用在膨胀机(22)回收起来的膨胀工作作压缩机(21)的旋转驱动力，也就可减小对马达(35)的输入提高COP。
还有，在该实施例1中设置了内部热交换器(15)。因此，在除湿机构(60)中被除湿了的吸热空气就可先在内部热交换器(15)进行热交换而冷却，之后才被供向膨胀机(22)。于是，可使膨胀机(22)入口处的吸热空气的温度下降，且在保持膨胀机(22)出口处的吸热空气的温度不变的情况下，使膨胀机(22)的膨胀比减小。结果是，可使压缩机(21)的压缩比减小，因而降低对马达(35)的输入以进一步提高COP。(实施例2)
在上述实施例1中再加上一水导入部(42)，且让其它部分和实施例1一样，就构成本发明的实施例2。
如图3所示，上述水导入部(42)被设在热交换器(30)的吸热通路(32)中。水导入部(42)中设有能让水分透过的透湿膜，由此而在透湿膜的一侧形成了水空间，同时在隔着透湿膜且与水空间相反的那一侧形成为热交换器(30)的吸热通路(32)。水管(50)接在该水空间，自来水等被供向其内部。结果，在水导入部(42)，水空间的水分透过透湿膜而被供向吸热通路(32)中的吸热空气。
如上所述，水导入部(42)将水分供向吸热通路(32)中的吸热空气。这样，在吸热通路(32)，不仅吸热空气从室内空气吸热，供向吸热空气的水分也从室内空气吸热而蒸发。换句话说，上述水导入部(42)为一为利用能够冷却室内空气的蒸发潜热而将水分供向吸热通路(32)中的吸热空气的供水机构。
—运转情况—
其次，参考图4所示的空气线图，对上述空调装置(10)的运转情况进行说明。顺便提一下，图4中和图2的表示符号相同的符号表示它们的状态也是一样的。
在循环回路(20)中，点A状态下的室外空气自入口导气管(23)被作为吸热空气吸入。和上述实施例1一样，该吸热空气经由点B、点C而变化到点D的状态。换句话说，点A状态的吸热空气在除湿机构(60)中被除湿而变为点B的状态，又在内部热交换器(15)中被冷却而成为点C的状态，这之后又在膨胀机(22)中膨胀而成为点D的状态。
点D状态下的吸热空气流入热交换器(30)中的吸热通路(32)，在流过吸热通路(32)的那一段时间内与室内空气进行热交换。而且，水分被从水导入部(42)供向吸热通路(32)中的吸热空气，该水分在吸热空气中蒸发。这样，点D状态下的吸热空气和被供向该吸热空气的水分就从室内空气中吸热，而使室内空气被冷却下来。室内的制冷就是通过该室内空气的冷却而实现的。另一方面，点D状态下的吸热空气由于吸热和水分的蒸发而成为饱和空气，之后，保持着饱和空气的状态不变，绝对湿度和温度上升而成为点I的状态。
这里，点I状态下的温度和上述实施例1中热交换器(30)出口处的吸热空气的温度(图2中的点E)相等。然而，在该实施例中，不仅吸热空气自室内空气吸热，由水导入部(42)供来的水分也从室内空气吸热。换句话说，室内空气不仅靠吸热空气的显热变化被冷却，还靠上述水分的潜热变化来冷却。因此，和实施例1相比，在该实施例下，自室内空气吸入的热量增大，即冷却能力增大。
点I状态下的吸热空气流向内部热交换器(15)中的第2通路(17)。和实施例1一样，第1通路(16)中的吸热空气和第2通路(17)中的吸热空气在内部热交换器(15)中进行热交换。结果，点I状态下的吸热空气在流过第2通路(17)的那一段时间内被加热而变为点J的状态。
点J状态下的吸热空气被供向压缩机(21)。点J状态下的吸热空气在压缩机(21)中被压缩，绝对湿度一定不变，温度及压力上升而变为点K的状态。
点K状态下的吸热空气通过出口导气管(24)流向除湿机构(60)的放湿部(63)。在放湿部(63)，吸热空气和旋转部件(61)接触，该旋转部件(61)向吸热空气放湿。这样，点K状态下的吸热空气就发生等焓变化而使其绝对湿度上升，温度下降，而从点K的状态变为点L的状态。点L状态下的吸热空气继续通过出口导气管(24)而被排向室外。
除湿机构(60)中的旋转部件(61)被驱动而旋转。这样，该旋转部件(61)就在吸湿部(62)和放湿部(63)之间移动，重复进行在吸湿部(62)的吸湿和在放湿部(63)的放湿，由此连续地进行对吸热空气的除湿。
—实施例2的效果—
该实施例2除具有实施例1的效果外，还具有以下效果。
也就是说，在热交换器(30)中设置了水导入部(42)，并由该水导入部(42)将水分供向不断地从冷却对象吸热的吸热空气，故可利用由水导入部(42)供来的水分的蒸发潜热冷却室内空气。结果，不用增大对马达(35)的输入，仅利用由水导入部(42)供来的水分就能使冷却能力增大，且通过该冷却能力的增大来提高COP。
—实施例2的变形例1—
在上述实施例2中，在热交换器(30)中设置了水导入部(42)，来自水管(50)的水被供向吸热通路(32)内的吸热空气。不仅如此，还可以利用在热交换器(30)中冷却室内空气而产生的要排出去的水，将该要排出去的水供向吸热通路(32)内的吸热空气。
具体而言，在热交换器(30)中设置一透水膜即水分能透过的隔挡物。该透水膜和上述水导入部(42)中的透湿膜一样。这样，就由于该透水膜的存在而形成吸热通路(32)，室内空气即被冷却空气和吸热通路(32)中的吸热空气，隔着该透水膜进行热交换。
此时，室内空气中的水分由于被冷却而冷凝，由此产生了要排出去的水。该要排出去的水在透水膜两侧的压力差的作用下通过该透水膜，而被供向吸热通路(32)内的吸热空气。换句话说，室内空气为一个大气压，而吸热通路(32)中的吸热空气则由于它在膨胀机(22)中的膨胀而成为减压状态。这样，就在透水膜的两侧产生压力差，该压力差又成为驱动力而使要排出去的水通过透水膜。
已被供向吸热通路(32)中的吸热空气的要排出去的水，从室内空气吸热而蒸发。这样，该要排出去的水的蒸发潜热就被用来冷却室内空气了。结果，就不用进行排水处理，即不用将由于室内空气的冷却而产生的水排出去了，故可省去进行排水处理所需的部件，从而可使结构简单。
—实施例2的变形例2—
在上述实施例2中，是在构成为一体的热交换器(30)中设置水导入部(42)的。不仅如此，还可让热交换器(30)由第1热交换部(30a)和第2热交换部(30b)这两部分来构成，且仅在第2热交换部(30b)中设置水导入部(42)，如图5所示。
第1热交换部(30a)及第2热交换部(30b)都具有和上述实施例2中的热交换器(30)一样的结构。即构成每一个热交换部(30a，30b)，做到：其中形成有吸热通路(32)，且让吸热通路(32)中的吸热空气和室内空气即被冷却空气在其中进行热交换。每一个热交换部(30a，30b)被设在循环回路(20)中的膨胀机(22)和压缩机(21)之间。第1热交换部(30a)被设在靠近膨胀机(22)的那一侧；第2热交换部(30b)被设在靠近压缩机(21)的那一侧。
水导入部(42)被设在第2热交换部(30b)中，该水导入部(42)的结构和上述实施例2中的一样，由它将水分供向第2热交换部(30b)中的吸热通路(32)内的吸热空气中。
这样，在第1热交换部(30a)，吸热通路(32)中的吸热空气从室内空气吸热；在第2热交换部(30b)，吸热通路(32)中的吸热空气和由水导入部(42)供来的水分从室内空气吸热，且该水分蒸发。(实施例3)
在上述实施例2的基础上，再设置一加湿冷却器(90)即加湿冷却机构，和一加热热交换器(101)即加热机构，就构成本发明的实施例3。下面，该实施例中不同于实施例2的那些结构加以说明。
如图6所示，上述加湿冷却器(90)被设在循环回路(20)中膨胀机(22)和热交换器(30)之间，加湿冷却器(90)中设有水分能透过的透湿膜，由于该透湿膜的隔离而形成了空气空间和水空间，该空气空间的一端和膨胀机(22)相连，另一端则和热交换器(30)中的吸热通路(32)相连，吸热空气在其中流。水管(50)接在该水空间，自来水等被供向其内部。还有，构成加湿冷却器(90)，让水空间中的水分透过透湿膜并将它供向空气空间中的吸热空气，已供来的水分在吸热空气中蒸发，借此来冷却吸热空气。
上述加热热交换器(101)被设在出口导气管(24)中的放湿部(63)的上游。冷却水管(102)接在加热热交换器(101)上。冷却水管(102)的两端被接在燃料电池(100)，即废热源上，冷却水在流。构成加热热交换器(101)，让出口导气管(24)内的吸热空气和冷却水管(102)内的冷却水在其中进行热交换，并将来自燃料电池(100)的废热供向该吸热空气。于是，在加热热交换器(101)内被加热的吸热空气流向除湿机构(60)的放湿部(63)，来自燃料电池(100)的废热用在使旋转部件(61)中的固体吸附剂再生上。
—运转情况—
其次，参考图7中的空气线图对上述空调装置(10)的运转情况加以说明。顺便提一下，图7中和图4中相同的符号表示它们的状态一样。
在循环回路(20)中，点A状态下的室外空气自入口导气管(23)被作为吸热空气吸入。和上述实施例1一样，该吸热空气经由点B的状态而变为点C的状态。换句话说，点A状态下的吸热空气被除湿机构(60)除湿而变为点B的状态，然后在内部热交换器(15)中被冷却而成为点C的状态。
点C状态下的吸热空气被供向膨胀机(22)并发生膨胀，这里，将该实施例中的膨胀机(22)的膨胀比设定得比上述实施例2中的小。这样，点C状态下的吸热空气就在膨胀机(22)中膨胀，而成为其温度比点D状态下的温度还高的点D’的状态。
点D’状态下的吸热空气流向点加湿冷却器(90)。在加湿冷却器(90)，水分被供向吸热空气，且该水分在吸热空气中蒸发。这样，在加湿冷却器(90)中，吸热空气的绝对湿度上升，同时温度下降，而成为点M的状态。在点M的状态下，吸热空气成为饱和空气。
点M状态下的吸热空气流入热交换器(30)中的吸热通路(32)，在流过吸热通路(32)的那一段时间内与室内空气进行热交换。而且，水分被从水导入部(42)供向吸热通路(32)中的吸热空气，该水分在吸热空气中蒸发，点M状态下的吸热空气和被供向该吸热空气的水分都从室内空气中吸热，而使室内空气被冷却下来。室内的制冷就是通过该室内空气的冷却而实现的。另一方面，点M状态下的吸热空气由于吸热和水分的蒸发，而保持着饱和空气的状态不变，同时绝对湿度和温度上升，而成为点I的状态。
和上述实施例1一样，点I状态下的吸热空气在内部热交换器(15)中被加热，而成为点J的状态。
点J状态下的吸热空气被供向压缩机(21)并被压缩。这里，与上述膨胀机(22)中的膨胀比相对应，也将该实施例中的压缩机(21)的压缩比设定得比上述实施例2中的小。这样，点J状态下的吸热空气就在压缩机(21)中被压缩，而成为点K’的状态，该状态下的温度比点K状态下的低。
点K’状态下的吸热空气通过出口导气管(24)而流入加热热交换器(101)中。在加热热交换器(101)中，吸热空气和来自燃料电池(100)的冷却水进行热交换，吸热空气就加热而成为点K的状态。
点K状态下的吸热空气通过出口导气管(24)流向除湿机构(60)的放湿部(63)。和实施例1一样，旋转部件(61)在放湿部(63)得到了再生。然后，点K状态下的吸热空气就发生等焓变化而使其绝对湿度上升，温度下降，从点K的状态变为点L的状态。点L状态下的吸热空气继续通过出口导气管(24)而被排向室外。
—实施例3的效果—
该实施例3，除具有上述实施例2的效果外，还由于设置了加湿冷却器(90)和加热热交换器(101)而能使COP提高。下面，参考图7中的空气线图来说明它。
在上述实施例2中，膨胀机(22)入口(点C)和出口(点D)处的吸热空气的比焓差为Δhe’；而热交换器(30)入口(点D)和出口(点I)处的吸热空气的比焓差为Δhr’。
而在该实施例3中，设置了加湿冷却器(90)，且将膨胀机(22)的膨胀比设定得比实施例2中的小。这样，膨胀机(22)入口(点C)和出口(点D’)处的吸热空气的比焓差就成为Δhe；而热交换器(30)入口(点M)和出口(点I)处的吸热空气的比焓差就成为Δhr。也就是说，和上述实施例2相比，该实施例中的上述吸热空气的每一个比焓差分别减小了一个Δh。
这里，膨胀机(22)出入口处的比焓差和对马达(35)的输入之间存在着一比例关系。亦即，热交换器(30)出入口处的比焓差与膨胀机(22)出入口处的比焓差之比与COP成正比。对该实施例3和上述实施例2加以比较，比焓差Δhr’和比焓差Δhe’之间的关系为Δhr’＞Δhe’。由此可导出以下的关系：
(Δhr/Δhe)＝(Δhr’-Δh)/(Δhe’-Δh)＞(Δhr’/Δhe’)因此，和上述实施例2相比，在该实施例3下，能够将热交换器(30)出入口处的比焓差和膨胀机(22)出入口处的比焓差之比设定得大一些，从而可使COP提高。
再就是，在该实施例中，将膨胀机(22)的膨胀比设定得小一些以后，压缩机(21)出口处的吸热空气的温度就下降。然而，在该实施例中，设置了加热热交换器(101)，且靠燃料电池(100)的废热来加热吸热空气。这样，就能将吸热空气流向除湿机构(60)的放湿部(63)时的温度维持在和上述实施例2相等的那一温度(点K)下。也正因为如此，旋转部件(61)的再生可在和上述实施例2相同的条件下进行。
—实施例3的变形—
在上述实施例3中，将加热热交换器(101)设在了出口导气管(24)中。不仅如此，还可以将加热热交换器(101)设置在循环回路(20)中的内部热交换器(15)和压缩机(21)之间，如图8所示。
在该变形例中，先流过内部热交换器(15)的第2通路(17)而被加热，之后再在加热热交换器(101)被加热了的吸热空气，在压缩机(21)中被压缩。然后，在压缩机(21)中被压缩了的吸热空气流向除湿机构(60)的放湿部(63)，旋转部件(61)得以再生。
在该变形例中，加热循环回路(20)中的压缩机(21)上游的吸热空气。也就是说，被压缩前的吸热空气和来自燃料电池(100)的冷却水在加热热交换器(101)中进行热交换。压缩前的吸热空气的温度比压缩后的吸热空气的温度低。因此，在该实施例中，可使在加热热交换器(101)中进行热交换的流体的温度差增大。由此而可增大在加热热交换器(101)中的热交换量，而能更有效地利用燃料电池(100)的废热。(实施例4)
如图9所示，在将水导入部(18)设到内部热交换器(15)中，来代替在上述实施例3中设置加湿冷却器(90)的情况(参考图6)，就构成本发明的实施例4。该水导入部(18)基本上和设在热交换器(30)中的水导入部(42)一样。
具体而言，上述水导入部(18)中设有水分能透过的透湿膜，而在透湿膜的一侧形成了水空间，同时隔着该透湿膜且与水空间相反的另一侧形成为内部热交换器(15)的第2通路(17)。水管(50)被接在该水空间，自来水等被供向其内部。在水导入部(18)，水空间的水分透过透湿膜而被供向第2通路(17)中的吸热空气。结果，水分在第2通路(17)中的吸热空气中蒸发，并借助该水分的蒸发潜热来冷却第1通路(16)中的吸热空气。
—运转情况—
其次，参考图10中的空气线图对上述空调装置(10)的运转情况进行说明。顺便提一下，图10中和图7中相同的符号表示它们的状态也一样。
在循环回路(20)中，点A状态下的室外空气从入口导气管(23)被作为吸热空气吸入。和上述实施例1一样，该吸热空气在除湿机构(60)中被除湿而变为点B的状态。
点B状态下的吸热空气流向内部热交换器(15)中的第1通路(16)，并和第2通路(17)中的吸热空气进行热交换。这期间，水分被从水导入部(18)供向第2通路(17)中的吸热空气，该水分从第1通路(16)中的吸热空气吸热而蒸发。结果，点B状态下的吸热空气在流过第1通路(16)的那一段时间内被冷却而变为点C’的状态，该状态下的温度比点C状态下的低。
点C’状态下的吸热空气流到膨胀机(22)并发生膨胀，绝对湿度不变，温度及压力下降，而变为点D的状态。在该实施例下，吸热空气在内部热交换器(15)中被冷却到温度比点C状态下的温度还低的点C’的状态。因此，在该实施例中，就可将膨胀机(22)的膨胀比设定得比上述实施例2中的小。
点D状态下的吸热空气流入热交换器(30)中的吸热通路(32)，且在流过吸热通路(32)的那一段时间内与室内空气进行热交换。而且，水分被从水导入部(42)供向吸热通路(32)中的吸热空气，该水分在吸热空气中蒸发，点D状态下的吸热空气和被供向该吸热空气的水分就都从室内空气中吸热，而使室内空气被冷却下来。室内的制冷就是通过该室内空气的冷却而实现的。另一方面，点D状态下的吸热空气由于吸热和水分的蒸发而成为饱和空气，之后，在保持着饱和空气的状态不变的同时，绝对湿度和温度上升，而成为绝对湿度和温度都比点I状态下的低的点I’的状态。
点I’状态下的吸热空气流向内部热交换器(15)中的第2通路(17)。水分自水导入部(18)被供到第2通路(17)中的吸热空气中。在第2通路(17)，吸热空气和已被供来的水分从第1通路(16)中的吸热空气中吸热，吸热空气就由于该吸热和水分的蒸发而从点I’的状态经过点I的状态变到点J的状态。
和上述实施例3一样，点J状态下的吸热空气，经过点K’、点K的状态变为点L的状态。也就是说，点J状态下的吸热空气在压缩机(21)中被压缩而成为点K’的状态，在加热热交换器(101)被加热而成为点K的状态，在除湿机构(60)中的放湿部(63)被旋转部件(61)放湿而成为点L的状态。点L状态下的吸热空气通过出口导气管(24)而被排向室外。
—实施例4的效果—
利用该实施例4，能得到和上述实施例3一样的效果。换句话说，通过在内部热交换器(15)中设置水导入部(18)，就能使COP提高。下面，参考图10中的空气线图来说明它。
在上述实施例2中，膨胀机(22)入口(点C)和出口(点D)处的吸热空气的比焓差为Δhe’；热交换器(30)入口(点D)和出口(点I)处的吸热空气的比焓差为Δhr’。
而在该实施例4中，在内部热交换器(15)中设置了水导入部(18)且将热交换器(30)中的水导入部(42)的加湿量和膨胀机(22)的膨胀比设定得比实施例2中的小。这样，膨胀机(22)入口(点C’)和出口(点D)处的吸热空气的比焓差就成为Δhe；热交换器(30)入口(点D)和出口(点I’)处的吸热空气的比焓差就成为Δhr。而且，在内部热交换器(15)中，第2通路(17)内的吸热空气由于水分的蒸发而从点I’变到点I，同时，第1通路(16)中的吸热空气被冷却到温度比点C还低的点C’。这样，点I’和点I下的吸热空气的比焓差、点C和点C’下的吸热空气的比焓差都成为Δh，和上述实施例2相比，该实施例中的上述吸热空气的每一个比焓差分别减小了一个Δh。
如上所述，热交换器(30)出入口处的比焓差与膨胀机(22)出入口处的比焓差之比和COP成正比。这样，该实施例4便和上述实施例3一样，以下关系也成立。
(Δhr/Δhe)＝(Δhr’-Δh)/(Δhe’-Δh)＞(Δhr’/Δhe’)因此，和上述实施例2相比，在该实施例4下，能够将热交换器(30)出入口处的比焓差和膨胀机(22)出入口处的比焓差之比设定得大一些，从而可使COP提高。(实施例5)
在上述实施例2中再设置一供水器(99)即给水机构，就构成本发明的实施例5。下面，对不同于实施例2的结构进行说明。
如图11所示，上述供水器(99)被设在循环回路(20)中的内部热交换器(15)和压缩机(21)之间，且紧靠该压缩机(21)的上游。所构成的供水器(99)，能够将水分供向循环回路(20)中处于减压状态的吸热空气。自供水器(99)供向吸热空气的水分在该吸热空气被压缩机(21)压缩的过程中蒸发。
该实施例中的空调装置(10)的运转情况基本上和上述实施例2一样，只有水分在压缩机(21)内的吸热空气中蒸发这一点不同。
—实施例5的效果—
在该实施例5中，是在吸热空气在压缩机(21)中被压缩的过程中，让水分在该吸热空气中蒸发的。因此，可使压缩机(21)出口处的吸热空气的焓减小，亦即可使压缩机(21)出入口处的吸热空气的焓差减小。结果，可使压缩所需的动力，即对马达(35)的输入下降，而能更进一步地使COP提高。(实施例6)
本发明的实施例6中的空调装置(10)，构成为一被用来对一年到头需要制冷的房间，例如里面放着大型计算机的房间等进行制冷的装置。因此，为满足这样的要求，构成上述空调装置(10)做到能进行两种运转，即通过空气循环操作对室内空气进行制冷的运转，和让空气循环操作停止且利用所吸入的室外空气对室内空气进行制冷的运转。
如图12及图13所示，在上述实施例1的基础上，再加上切换阀(111，112)等，就构成上述空调装置(10)。下面，对不同于实施例1的结构加以说明。
第1切换阀(111)被设在入口导气管(23)中的内部热交换器(15)和膨胀机(22)之间。第1旁路导气管(113)之一端接在第1切换阀(111)上，第1旁路导气管(113)的另一端接在循环回路(20)中的膨胀机(22)和热交换器(30)之间。第1旁路导气管(113)中设有旁路用风扇(114)。还有，构成旁路用风扇(114)，让空气从第1旁路导气管(113)的一端流向另一端。
构成第1切换阀(111)，做到：可在以下两个状态之间切换，即接通入口导气管(23)的内部热交换器(15)和膨胀机(22)，但切断第1旁路导气管(113)和入口导气管(23)的状态(参考图12)；切断入口导气管(23)中的内部热交换器(15)和膨胀机(22)，但接通入口导气管(23)中的内部热交换器(15)和第1旁路导气管(113)的状态(参考图13)。
第2切换阀(112)被设在循环回路(20)中的热交换器(30)和内部热交换器(15)之间，第2旁路导气管(115)之一端接在第2切换阀(112)上，第2旁路导气管(115)的另一端接在出口导气管(24)中的压缩机(21)和放湿部(63)之间。
构成第2切换阀(112)，做到：可在以下两个状态之间切换，即接通热交换器(30)中的吸热通路(32)和内部热交换器(15)中的第2通路(17)，但切断吸热通路(32)、第2通路(17)和第2旁路导气管(115)的状态(参考图12)；切断热交换器(30)中的吸热通路(32)和内部热交换器(15)中的第2通路(17)，但接通吸热通路(32)和第2旁路导气管(115)的状态(参考图13)。
—运转情况—
其次，对上述空调装置(10)的运转情况进行说明。
在夏天等，外面的温度比室内温度高的情况下，按图12所示，切换第1切换阀(111)及第2切换阀(112)。在该状态下，吸热空气在空气循环部(11)的流通情况和上述实施例1一样，进行着空气循环操作。结果，压力已降、温度已低的吸热空气在热交换器(30)与室内空气进行热交换，使室内空气被冷却下来，由此而制冷。
而在冬天等，外面的温度比室内温度低的情况下，按图13所示，切换第1切换阀(111)及第2切换阀(112)。在该状态下，在空气循环部(11)，吸热空气不流经膨胀机(22)、内部热交换器(15)及压缩机(21)。这样，在空气循环部(11)空气循环操作停止，自入口导气管(23)吸入的室外空气直接被供向热交换器(30)中的吸热通路(32)。
具体而言，自入口导气管(23)吸入的作为吸热空气的室外空气，通过第1旁路导气管(113)而流入吸热通路(32)。在吸热通路(32)，吸热空气即室外空气和室内空气进行热交换，而使室内空气被冷却下来。之后，吸热空气流过第2旁路导气管(115)并通过出口导气管(24)而被排向室外。
—实施例6的效果—
在该实施例6下，在象冬天那样室外温度低的情况下，通过切换切换阀(111，112)等，就能进行将室外空气直接导向热交换器(30)中的吸热通路(32)这样的运转。因此，可避免作没用的空气循环操作，也就可利用较少的能量对室内制冷。结果，能降低一年到头都要制冷所需的能量，进而降低制冷所需的成本。(本发明中的其它实施例)
—第1个变形例—
在上述各实施例中，利用固体吸附剂构成了除湿机构(60)，不仅如此，还可以用液体吸收剂形成除湿机构(60)。下面，以将由液体吸收剂形成的除湿机构(60)应用到上述实施例1时的情况为例进行说明。
如图14所示，该变形例中的除湿机构(60)，是由通过用液管(68)依次将吸湿部(65)、放湿部(66)及泵(67)连接起来而形成的循环回路(64)构成的。该循环回路(64)中充填了金属卤化物的水溶液作液体吸收剂。这种金属卤化物可为例如：LiCl、LiBr、CaCl2等。顺便提一下，该液体吸收剂也可为亲水性有机化合物的水溶液。这种有机化合物，例如有：乙二醇、甘油、吸水性树脂等。
上述吸湿部(65)被设置在入口导气管(23)的中途。吸湿部(65)中设有水分可透过的疏水性多孔膜，由于该疏水性多孔膜的隔离而形成了空气空间和液体空间。入口导气管(23)接在该空气空间，吸热空气在其内部流。液管(68)接在该液体空间，液体吸收剂在其内部流。于是，在吸湿部(65)，空气空间中的吸热空气和液体空间中的液体吸收剂借助疏水性多孔膜而间接地接触，该吸热空气中所含的水分透过疏水性多孔膜被该液体吸收剂吸收。也就是说，对吸热空气的除湿在吸湿部(65)进行。
上述放湿部(66)的结构和吸湿部(65)一样，且被设置出口导气管(24)的中途。放湿部(66)中有疏水性多孔膜，由此而形成了空气空间和液体空间。出口导气管(24)接在该空气空间，吸热空气在其内部流。液管(68)接在该液体空间，液体吸收剂在内部流。在放湿部(66)，空气空间的吸热空气和液体空间中的液体吸收剂借助疏水性多孔膜而间接接触，且液体吸收剂由于和吸热空气之间所进行的热交换而被加热。结果该液体吸收剂中所含的水分由于该加热而从该液体吸收剂上脱离下来，该脱离下来的水分向吸热空气移动。也就是说，液体吸收剂的再生在放湿部(66)进行。
在上述循环回路(64)中，液体吸收剂在泵(67)的作用下在内部循环，由此而连续地进行对吸热空气的除湿。换句话说，在吸湿部(65)吸收了吸热空气中的水分的液体吸收剂流过液管(68)而进入放湿部(66)。在放湿部(66)，液体吸收剂被加热且对吸热空气放湿。液体吸收剂由此而得以再生。被再生的液体吸收剂流过液管(68)，又进入吸湿部(65)，这样的循环重复着进行。
—第2个变形例—
在上述各实施例中，是以室内空气为冷却对象，并通过在热交换器(30)中冷却室内空气而进行制冷的。不仅如此，还可以在热交换器(30)中对水进行冷却而生成凉水，再借助该凉水对室内空气进行冷却，而实现制冷。
还有，在上述各实施例中，是以室内空气作冷冻装置的冷却对象而进行空调的。不仅如此，也可以以用于冷却机器的冷却水作冷却对象，让需要冷却的机器放出热量给在热交换器(30)中已冷却的冷却水。
综上所述，本发明所涉及的冷冻装置，是一在对室内制冷、对机器进行冷却时非常有用的装置。而且特别适合被用到利用空气循环进行制冷运转的情况下。

Claims (19)

1、一种冷却冷却对象的冷冻装置，其中：
包括：
吸入吸热空气并使其减压，还压缩减压后从冷却对象吸热的吸热空气的空气循环部(11)；及
对吸热空气除湿并将其供向上述空气循环部(11)的除湿机构(60)。
2、一种冷却冷却对象的冷冻装置，其中：
包括：
空气循环部(11)，它又包括：吸入吸热空气并其使其减压的膨胀机(22)、在膨胀机(22)被减了压的吸热空气从冷却对象吸热的吸热部(30)、及压缩在吸热部(30)吸了热的吸热空气的压缩机(21)；及
对吸热空气除湿并将其供向上述空气循环部(11)中的膨胀机(22)的除湿机构(60)。
3、根据权利要求第1项或者第2项所述的冷冻装置，其中：
包括：
让在除湿机构(60)被除湿且被供向空气循环部(11)的吸热空气和自冷却对象吸了热的、减压状态的吸热空气在其中进行热交换的内部热交换器(15)。
4、根据权利要求第3项所述的冷冻装置，其中：
构成内部热交换器(15)，做到：将水分供向自冷却对象吸了热的减压状态的吸热空气，并利用该水分的蒸发潜热冷却被供向空气循环部(11)的吸热空气。
5、根据权利要求第1项或者第2项所述的冷冻装置，其中：
包括：通过对在空气循环部(11)被减了压的吸热空气加湿而使它冷却的加湿冷却机构(90)；
构成上述空气循环部(11)，做到：使在加湿冷却机构(90)被冷却了的吸热空气从冷却对象吸热。
6、根据权利要求第1项或者第2项所述的冷冻装置，其中：
构成空气循环部(11)，做到：将水分供向从冷却对象吸热的吸热空气，并利用该水分的蒸发潜热从冷却对象吸热。
7、根据权利要求第1项或者第2项所述的冷冻装置，其中：
构成空气循环部(11)，做到：从被冷却空气即冷却对象中吸热，还将在该冷却空气中冷凝了的水分供向从该被冷却空气吸热的吸热空气，并利用该水分的蒸发潜热从被冷却空气中吸热。
8、根据权利要求第2项所述的冷冻装置，其中：
构成空气循环部(11)，做到：在吸热部(30)从被冷却空气即冷却对象吸热；
构成吸热部(30)，做到：由水分可透过的隔离部件隔离被冷却空气和吸热空气，并将借助该隔离部件两侧的压力差而在被冷却空气中冷凝了的水分供向吸热空气，并利用该水分的蒸发潜热从被冷却空气中吸热。
9、根据权利要求第1项或者第2项所述的冷冻装置，其中：
包括：将水分供向吸热空气，以便使水分在在空气循环部(11)中处于压缩过程的吸热空气中蒸发的供水机构(99)。
10、根据权利要求第1项或者第2项所述的冷冻装置，其中：
构成空气循环部(11)，做以下运转，即进行空气循环操作，减压状态的吸热空气从冷却对象吸热，和停止空气循环操作且使吸入的常压状态的吸热空气从冷却对象吸热。
11、根据权利要求第1项或者第2项所述的冷冻装置，其中：
除湿机构(60)备有进行吸湿和放湿的湿度媒体，靠该湿度媒体的吸湿而将吸热空气除湿；且靠该湿度媒体的放湿而使其本身得以再生。
12、根据权利要求第11项所述的冷冻装置，其中：
构成除湿机构(60)，做到：其中的湿度媒体对在空气循环部(11)被压缩了的吸热空气放湿。
13、根据权利要求第12项所述的冷冻装置，其中：
除湿机构(60)中的湿度媒体备有吸附水分的固体吸附剂。
14、根据权利要求第13项所述的冷冻装置，其中：
除湿机构(60)中的湿度媒体，由圆板状、空气可在其厚度方向上通过且让所通过的空气和固体吸附剂接触的旋转部件(61)构成；
除湿机构(60)，包括：上述旋转部件(61)从通过该旋转部件(61)的吸热空气吸湿的吸湿部(62)、上述旋转部件(61)对通过该旋转部件(61)的吸热空气放湿的放湿部(63)、以及驱动上述旋转部件(61)旋转以让该旋转部件(61)在吸湿部(62)和放湿部(63)之间移动的驱动机构。
15、根据权利要求第12项所述的冷冻装置，其中：
除湿机构(60)中的湿度媒体由吸收水分的液体吸收剂构成。
16、根据权利要求第15项所述的冷冻装置，其中：
构成除湿机构(60)，做到：借助在空气循环部(11)被压缩了的吸热空气加热该液体吸收剂，为的是从液体吸收剂放湿。
17、根据权利要求第15项所述的冷冻装置，其中：
除湿机构(60)，由包括：液体吸收剂和吸热空气接触，该液体吸收剂吸湿的吸湿部(65)、液体吸收剂和吸热空气接触，该液体吸收剂放湿的放湿部(66)，且让液体吸收剂在上述吸湿部(65)和放湿部(66)之间循环的循环回路(64)构成。
18、根据权利要求第11项所述的冷冻装置，其中：
包括：加热在空气循环部(11)被压缩了的吸热空气并将它供向除湿机构(60)的加热机构(101)。
19、根据权利要求第11项所述的冷冻装置，其中：
包括：加热马上就要在空气循环部(11)被压缩的吸热空气的加热机构(101)。
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