JP2000088284A

JP2000088284A - 除湿空調装置

Info

Publication number: JP2000088284A
Application number: JP10274359A
Authority: JP
Inventors: Kensaku Maeda; 健作前田
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 1998-09-10
Filing date: 1998-09-10
Publication date: 2000-03-31

Abstract

(57)【要約】【課題】再生温度が比較的高くとれ、しかもＣＯＰの
高いかつコンパクトにまとまった除湿空調装置を提供す
る。【解決手段】処理空気Ａ中の水分を吸着し再生空気Ｂ
で再生されるデシカントを有する水分吸着装置１０３
と、処理空気Ａを低熱源とし、再生空気Ｂを高熱源と
し、低熱源から高熱源に熱を汲み上げる、冷媒を圧縮す
る圧縮機を有するヒートポンプＨＰ１と、水分吸着装置
１０３に対して前記処理空気の流れの後流側に設けら
れ、前記デシカントにより水分を吸着された前記処理空
気を冷却する処理空気冷却器３００とを備え、圧縮機２
６０で圧縮された後に、前記デシカントを再生する前の
再生空気と熱交換しほぼ飽和蒸気となった冷媒で、圧縮
機２６０に吸入される前の冷媒を加熱するように構成さ
れ、処理空気冷却器３００は、前記処理空気を冷媒の蒸
発により冷却し、蒸発した前記冷媒を冷却流体により冷
却して凝縮するように構成されたことを特徴とする除湿
空調装置。

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、特に圧縮機を有するヒートポンプを備える除湿空調
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１２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１２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。

【０００４】ここで、図１３の湿り空気線図を参照して
図１２に示されるデシカント空調機の作用を説明する。
図１３中、アルファベットＫ〜Ｎ、Ｐ、Ｑ〜Ｘで、空気
の状態を示す。この記号は、図１２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１３において（構成については適宜図１
２参照）、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、空調空間１
０１に戻される。図１３には、図１２に不図示の加湿器
が冷却器２１０と空調空間に設けられた場合が示されて
いる。即ち状態Ｎの空気は加湿器において絶対湿度が上
昇し乾球温度が低下した状態Ｐに到り空調空間１０１に
供給される。

【０００６】一方、状態Ｑの外気が送風機１４０により
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、次に加熱
器２２０で加熱され状態Ｔになり、デシカントロータ１
０３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の空気となって排気
ＥＸされる。

【０００７】次に、図１４のモリエ線図を参照して図１
２に示される圧縮ヒートポンプＨＰの作用を説明する。
図１４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℃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８０℃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熱を
奪われ凝縮して、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℃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４．２
ｋｇ／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
吸入される。このようにして以上のサイクルを繰り返
す。

【０００８】

【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、図１２に示すヒートポンプの高熱
源熱交換器２２０に再生空気の全量を通過させて熱交換
させる場合の冷媒および再生空気の温度変化とエンタル
ピ変化の関係を示すと図１５のようになる。この図に示
すように、高熱源熱交換器２２０の冷媒が凝縮する凝縮
熱伝達部分の温度効率を８０％とすると、再生空気は４
０℃から６０℃程度まで２０℃の温度差だけ加熱される
が、ヒートポンプ側の加熱能力のうち冷媒の過熱蒸気で
加熱できる熱量は、図１４に示すように、全体の熱量の
１２％を占めるに過ぎないため、この残りの１２％の熱
量で再生空気を加熱しても、（２０℃／０．８８）×
０．１２＝２．７℃しか昇温できないことになり、した
がって圧縮機出口の過熱蒸気の顕熱は再生空気の昇温に
は殆ど寄与せず、結果的に凝縮温度（６５℃）よりも低
い温度（６２．７℃）の再生空気でデシカントを再生せ
ざるを得ない。デシカントの種類によっては、再生温度
は９０℃までの温度範囲で出来るだけ温度を高めたいと
の要請がある。その目的で凝縮温度を７５℃程度まで高
くしようとすると、図１４に点線で示すようなサイクル
となり、冷媒の凝縮圧力が異常に高く（２４．１ｋｇ／
ｃｍ²）なり圧縮動力が増加し、しかも冷媒の冷却効果
（点Ａ−点Ｅ）が小さくなる。

【０００９】また、前記従来のシステムでは、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１０４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。そこで本発明は、再生温度
が比較的高くとれ、しかもＣＯＰの高いかつコンパクト
にまとまった除湿空調装置を提供することを目的として
いる。

【００１０】

【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、処理空気Ａ中の水分を吸着し、再生
空気Ｂで再生される、デシカントを有する水分吸着装置
１０３と；前記処理空気Ａを低熱源とし、前記再生空気
Ｂを高熱源とし、前記低熱源から前記高熱源に熱を汲み
上げる、冷媒を圧縮する圧縮機を有するヒートポンプＨ
Ｐ１と；水分吸着装置１０３に対して前記処理空気の流
れの後流側に設けられ、前記デシカントにより水分を吸
着された前記処理空気を冷却する処理空気冷却器３００
とを備え；圧縮機２６０で圧縮された後に、前記デシカ
ントを再生する前の再生空気と熱交換した後の冷媒で、
圧縮機２６０に吸入される前の冷媒を加熱するように構
成され；処理空気冷却器３００は、前記処理空気を冷媒
の蒸発により冷却し、蒸発した前記冷媒を冷却流体によ
り冷却して凝縮するように構成されたことを特徴とす
る。圧縮機２６０で圧縮された後に、前記デシカントを
再生する前の再生空気と熱交換した後には、その冷媒は
典型的には飽和蒸気となり、あるいは冷媒液混じりの飽
和蒸気となり、あるいは少なくともあと僅かに熱を奪え
ば飽和蒸気となる状態にある。このようにほぼ飽和蒸気
となった冷媒で、圧縮機２６０に吸入される前の冷媒を
加熱するような構成は、例えば図１に示される冷媒熱交
換器２７０で実現される。

【００１１】このように構成すると、圧縮機で圧縮され
た後に、デシカントを再生する前の再生空気と熱交換す
ることによってほぼ飽和蒸気となった冷媒で、圧縮機に
吸入される前の冷媒を加熱できるので、圧縮機で圧縮さ
れた冷媒の吐出温度が高くなり、デシカントを再生する
前の再生空気の温度を高くできる。また、処理空気冷却
器を備えるので、処理空気と冷却流体との熱交換が蒸発
と凝縮伝熱によって行われ、高い熱伝達率の熱交換が行
える。

【００１２】以上の除湿空調装置では、請求項２に記載
のように、処理空気冷却器３００で凝縮した冷媒を蒸発
させて、処理空気冷却器３００で冷却した処理空気をさ
らに冷却する冷媒蒸発器２１０と；圧縮機２６０で圧縮
された冷媒を再生空気で冷却して凝縮する冷媒凝縮器２
２０Ｂとを備え；冷媒凝縮器２２０Ｂで凝縮された冷媒
を処理空気冷却器３００に供給するように構成してもよ
い。

【００１３】このように構成すると、冷媒蒸発器を備え
るので、処理空気を適切な温度まで冷却することがで
き、冷媒凝縮器を備えるので、冷媒を凝縮することによ
って再生空気を加熱することができる。

【００１４】また請求項３に記載のように、請求項２に
記載の除湿空調装置は、前記冷却流体として冷媒凝縮器
２２０Ｂに流入する前の前記再生空気を用いるように構
成してもよい。このときは、処理空気冷却器で再生空気
を加熱することができる。

【００１５】請求項４に記載のように、請求項１または
請求項２に記載の除湿空調装置は、前記冷却流体として
空気を用い、処理空気冷却器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。このときは、冷却用の空気とともに
液状の水分を供給するので、冷媒の凝縮に水分の潜熱が
利用できる。

【００１６】

【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。

【００１７】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処理空気冷却器としての熱交換器の
一例を示す模式断面図、図３は第１の実施の形態である
除湿空調装置の湿り空気線図、図４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
５は第１の実施の形態が備える熱交換器２２０Ｂ、２２
０Ａにおける冷媒と再生空気のエンタルピと温度変化を
示す線図である。

【００１８】図１を参照して、本発明の実施の形態であ
る除湿空調装置の構成を説明する。この空調システム
は、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水分吸着装置としての
デシカントロータ１０３、本発明の処理空気冷却器３０
０、冷媒蒸発器（処理空気から見れば冷却器）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。

【００１９】また、屋外ＯＡから再生空気Ｂの経路に沿
って、先ず外気は処理空気冷却器３００の冷却流体とし
て処理空気冷却器３００に導かれ、次に再生空気として
冷媒凝縮器（再生空気から見れば加熱器）２２０Ｂ、冷
媒顕熱熱交換器２２０Ａ、デシカントロータ１０３、再
生空気を循環するための送風機１４０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。冷媒顕熱熱交換器２２０Ａを第１高熱源熱交換器、
冷媒凝縮器２２０Ｂを第２高熱源熱交換器とも呼ぶ。

【００２０】さらに、冷媒蒸発器２１０から冷媒の経路
に沿って、冷媒蒸発器２１０で蒸発してガスになった低
温の冷媒ガスと冷媒顕熱熱交換器２２０Ａから導かれた
高温の冷媒とを熱交換させる冷媒熱交換器２７０、冷媒
熱交換器２７０を通過して加熱された冷媒ガスを圧縮す
る圧縮機２６０、圧縮機２６０で圧縮された後に吐出さ
れた冷媒の主として顕熱を奪い飽和冷媒蒸気にする冷媒
顕熱熱交換器２２０Ａ、前述のように冷媒顕熱熱交換器
２２０Ａからの冷媒ガスと冷媒蒸発器２１０からの冷媒
ガスとを熱交換させる冷媒熱交換器２７０、さらに冷媒
を凝縮させる冷媒凝縮器２２０Ｂ、ヘッダー２３５、ヘ
ッダー２３５から分岐した複数の絞り２３０Ａ、２３０
Ｂ、２３０Ｃが並列的に、そして処理空気冷却器３０
０、複数の絞り２３０Ａ、２３０Ｂ、２３０Ｃに対応す
る複数の絞り２４０Ａ、２４０Ｂ、２４０Ｃ、これらの
絞りからの流れを集合するヘッダー２４５がこの順番で
配列され、そして再び冷媒蒸発器２１０に戻るように構
成されている。ヘッダー２４５と冷媒蒸発器２１０との
間には、図示のように膨張弁２５０を設けてもよい。こ
のように、冷媒蒸発器２１０、圧縮機２６０、冷媒顕熱
熱交換器２２０Ａ、冷媒凝縮器２２０Ｂ、複数の絞り２
３０Ａ、２３０Ｂ、２３０Ｃ、処理空気冷却器３００、
複数の絞り２４０Ａ、２４０Ｂ、２４０Ｃを含んでヒー
トポンプＨＰ１が構成されている。

【００２１】デシカントロータ１０３は、図１６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。このデシカントロータ１０３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９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１０
３ａ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。処理空気と再生空気の
流路は、両系統の空気が相互に混じり合わないように、
不図示の適切な仕切り板で区分されている。

【００２２】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。

【００２３】次に図２を参照して、ヒートポンプＨＰ１
に利用して好適な本発明の処理空気冷却器としての熱交
換器３００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３０
１を介して隣接して設けられている。

【００２４】第１の区画３１０と第２の区画３２０及び
隔壁３０１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、２５１
Ｃ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。

【００２５】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。

【００２６】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。

【００２７】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１２４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。処理空気と冷却流体との
流れ方向の関係は、互いに逆方向であればよい。即ち、
処理空気と冷却流体との関係で見れば対向流になる方向
ならよい。図２の例でいえば、処理空気が仮に図中下方
向から入り上から流出するように構成されているなら
ば、冷却流体は逆に上から入り下から流出するようにす
ればよい。

【００２８】このような処理空気冷却器乃至は熱交換器
では、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に於ける凝縮圧力は、処理空気Ａの
温度と冷却流体である外気Ｂの温度とによって定まる。
図２に示す熱交換器３００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２５
１から凝縮セクション２５２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ＴＰ２、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＝（ＴＰ１−ＴＰ２）／（ＴＰ１−Ｔ
Ｃ１）、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）／（Ｔ
Ｐ１−ＴＣ１）と定義されるものである。

【００２９】ここで、冷媒は蒸発セクション２５１から
凝縮セクション２５２に向けて流れるので、蒸発圧力の
方が凝縮圧力よりも若干高いが、蒸発セクション２５１
と凝縮セクション２５２とは連続した熱交換チューブで
構成されているので、蒸発圧力と凝縮圧力とは実質的に
はほぼ同一と考えられる。

【００３０】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。

【００３１】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の区画にも、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。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。

【００３２】図３の湿り空気線図を参照して、また構成
については適宜図１を参照して、本発明の実施の形態の
作用を説明する。図４中、アルファベット記号Ｋ〜Ｎ、
Ｑ、Ｒ、Ｘ、Ｔ、Ｕ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。

【００３３】先ず処理空気Ａの流れを説明する。図３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１６）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、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。

【００３４】次に再生空気Ｂの流れを説明する。図３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、処理空気冷却器３０
０の第２の区画３２０に送り込まれる。ここで凝縮する
冷媒と熱交換して（間接的に処理空気と熱交換して）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、冷媒凝縮器（再生空気から見れば加熱
器）２２０Ｂ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Ｓの空気になり、さらに顕熱熱交換器２
２０Ａに入り、ここでさらに加熱されて状態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１６）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１２９を通して排気ＥＸ
される。

【００３５】以上のような空調装置では、図３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Δ
Ｑ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。また、状
態Ｑと状態Ｍとの温度差、状態Ｒと状態Ｌとの温度差が
小さいほど大きくなる。本実施の形態では、処理空気冷
却器３００の熱交換効率が非常に高いので、冷房効果を
著しく高めることができる。

【００３６】次に図１のフローチャートと図４のモリエ
線図を参照して、各機器間の冷媒の流れ及びヒートポン
プＨＰ１の作用を説明する。図１において、冷媒圧縮機
２６０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２０１を経由して顕熱熱交換器
２２０Ａ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、この熱により再生空
気を加熱する。ここでは、主として冷媒の顕熱が奪われ
る。その結果この冷媒はほぼ飽和状態になるが、実際に
は、あと僅かに熱を奪われれば飽和状態になる過熱状
態、あるいは完全な飽和ガス、または完全な飽和ガスと
一部の冷媒が凝縮した液とが混在した湿り状態にある。
この飽和ガスの近傍の状態をほぼ飽和状態と呼ぶ。この
ほぼ飽和状態になった冷媒は、冷媒配管２２５を通し
て、冷媒熱交換器２７０に導かれ、ここで、冷媒蒸発器
２１０で蒸発し圧縮機２６０に吸入される前の低温の冷
媒ガスと熱交換して一部が凝縮した湿り状態になって、
冷媒経路２０６Ａを通って冷媒凝縮器（再生空気から見
れば加熱器）２２０Ｂに導かれる。ここで、冷媒ガスは
さらに熱を奪われ凝縮する。

【００３７】冷媒凝縮器２２０Ｂの冷媒出口は、熱交換
器である処理空気冷却器３００の蒸発セクション２５１
の入り口に設けられたヘッダ２３５に冷媒経路２０２に
より接続されている。ヘッダ２３５と蒸発セクション２
５１の間、蒸発セクション２５１の入口近傍には、各蒸
発セクション２５１Ａ、２５１Ｂ、２５１Ｃに対応して
それぞれ絞り２３０Ａ、２３０Ｂ、２３０Ｃが設けられ
ている。図１には絞りは３個のみ示されているが、蒸発
セクション２５１乃至は凝縮セクション２５２の数に応
じて、２個以上いくつにでも構成可能である。

【００３８】冷媒凝縮器（再生空気から見れば加熱器）
２２０Ｂを出た液冷媒は、絞り２３０Ａ、２３０Ｂ、２
３０Ｃ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２５１Ａ、２５１Ｂ、２５１Ｃ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。

【００３９】蒸発セクション２５１Ａ、２５１Ｂ、２５
１Ｃと凝縮セクション２５２Ａ、２５２Ｂ、２５２Ｃと
は、それぞれ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２５２Ａ、２５
２Ｂ、２５２Ｃに流入して、第２の区画を流れる外気に
より熱を奪われ凝縮する。

【００４０】図１に示すヒートポンプＨＰ１用の熱交換
器３００は、前述のようにヘッダ２３５と蒸発セクショ
ン２５１Ａ、２５１Ｂ、２５１Ｃとの間に、オリフィス
等の絞りを挿入してある。絞りは、複数の蒸発セクショ
ン２５１Ａ、２５１Ｂ、２５１Ｃにそれぞれ２３０Ａ、
２３０Ｂ、２３０Ｃを振り当ててある。またそれぞれに
対応する凝縮セクション２５２Ａ、２５２Ｂ、２５２Ｃ
には、ヘッダ２４５との間に、それぞれ絞り２４０Ａ、
２４０Ｂ、２４０Ｃを振り当ててある。

【００４１】このような構造において、処理空気Ａは、
第１の区画内では蒸発セクションを２５１Ａ、２５１
Ｂ、２５１Ｃの順番に接触するように熱交換チューブに
直交して流れ、冷媒との間の熱交換を行い、入り口温度
が処理空気より低温の外気Ｂは、第２の区画内で凝縮セ
クションを２５２Ｃ、２５２Ｂ、２５２Ａの順番に接触
するように熱交換チューブに直交して流れる。このよう
な場合、冷媒の蒸発圧力（温度）あるいは凝縮圧力（温
度）は、絞りでグループ化されたセクション毎に定まる
が、蒸発セクションでは２５１Ａ、２５１Ｂ、２５１Ｃ
の順番に、高から低になり、また凝縮セクションでは２
５２Ｃ、２５２Ｂ、２５２Ａの順番に、低から高にな
る。即ち、処理空気冷却器３００は、処理空気Ａを冷却
する冷媒の蒸発圧力が複数あり、かつ冷却流体である外
気Ｂにより冷却して凝縮する冷媒の凝縮圧力が前記蒸発
圧力に対応して複数あり、その複数の蒸発圧力乃至は凝
縮圧力は順番に高さの順に高から低、あるいは低から高
というような配列に構成されていることになる。このよ
うにして、処理空気Ａと外気Ｂの流れに注目すると、い
わば両者は対向流の関係で熱交換することになるので、
著しく高い熱交換効率φ、例えば８０％以上の熱交換効
率φも実現できる。

【００４２】ここで、複数の蒸発圧力が高さの順に配列
されることをさらに説明すれば、複数の蒸発セクション
２５１Ａ、２５１Ｂ、２５１Ｃにおける、各蒸発圧力
は、各蒸発セクションの入り口に独立した絞り２３０
Ａ、２３０Ｂ、２３０Ｃを設けた結果、それぞれ異なっ
た値をとることができ、第１の区画３１０に処理空気
を、蒸発セクション２５１Ａ、２５１Ｂ、２５１Ｃにこ
の順番で接触するように流し、処理空気は顕熱を奪われ
る結果、温度が入り口から出口にかけて低下する。その
結果、蒸発セクション２５１Ａ、２５１Ｂ、２５１Ｃ内
の蒸発圧力は、この順番で低下することになり、蒸発温
度は高から低に順番に並ぶことになる。

【００４３】全く同様に、凝縮温度はセクション２５２
Ｃ、２５２Ｂ、２５２Ａの順番に低温から高温に並ぶ
が、蒸発セクションと同様に、各凝縮セクションは独立
した絞り２４０Ａ、２４０Ｂ、２４０Ｃを備える結果、
独立した凝縮圧力即ち凝縮温度を持つことができ、ここ
に外気を第２の区画３２０の入り口から出口に向かって
凝縮セクション２５２Ｃ、２５２Ｂ、２５２Ａの順番に
接触するように流す結果として、凝縮圧力はこの順番に
低から高に並ぶことになる。したがって、処理空気Ａと
外気Ｂに注目すると、前記のように、いわゆる対向流形
式の熱交換器を形成することになり、高い熱交換効率を
達成できる。

【００４４】ここで、処理空気冷却器３００前後の絞り
は、２３０Ａ、２３０Ｂ、２３０Ｃ及び２４０Ａ、２４
０Ｂ、２４０Ｃとそれぞれ複数設けたが、その代わり
に、ヘッダ２３５の直前、あるいはヘッダ２３５内に、
またヘッダ２４５の後、あるいはヘッダ２４５内にそれ
ぞれ１個の絞りを設けて、複数の蒸発セクション、凝縮
セクションの蒸発圧力、凝縮圧力を１つにして簡素化し
てもよい。このときは処理空気と再生空気は必ずしも対
向流の関係にはならないが、処理空気冷却器の蒸発伝熱
と凝縮伝熱とが利用できるので、処理空気と再生空気と
の間の伝熱に高い熱伝達率を利用できる点は変わらな
い。

【００４５】図２においては、第１の区画と第２の区画
とは仕切板３０１を介して隣接して設けられており、蒸
発セクションと凝縮セクションとは一体の連続した熱交
換チューブで形成されているが、不図示の別の形態とし
て、第１の区画と第２の区画を分離して、さらに第１の
流路と第２の流路も分離した熱交換器としてもよい。即
ち、蒸発セクション２５１Ａ、２５１Ｂ、２５１Ｃを、
それぞれ適切なヘッダーと接続配管を介して、それぞれ
対応する凝縮セクション２５２Ａ、２５２Ｂ、２５２Ｃ
に接続した構造とする。この場合も図２と熱交換器とし
ての機能、作用は変わらない。しかしながら、第１の区
画３１０と第２の区画３２０とを分離した結果、機器配
置の多様性が高まる。

【００４６】凝縮セクション２５２側のヘッダー２４５
は、冷媒液配管２０３により冷媒蒸発器（処理空気から
みれば冷却器）２１０に接続されている。絞り２４０
Ａ、２４０Ｂ、２４０Ｃの取付位置は、凝縮セクション
２５２Ａ、２５２Ｂ、２５２Ｃの直後から冷媒蒸発器２
１０の入り口までのどこでもよいが、冷媒蒸発器２１０
の入り口直前にすれば、大気温度よりかなり温度が低く
なる絞り２４０Ａ、Ｂ、Ｃ後の冷媒のための、配管保冷
を薄くできる。凝縮セクション２５２Ａ、Ｂ、Ｃで凝縮
した冷媒液は、絞り２４０Ａ、Ｂ、Ｃで減圧され膨張し
て温度を下げて、冷媒蒸発器２１０に入り蒸発し、その
蒸発熱で処理空気を冷却する。絞り２３０Ａ、Ｂ、Ｃ、
あるいは２４０Ａ、Ｂ、Ｃ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。

【００４７】ここで、絞り２４０Ａ、Ｂ、Ｃとしては通
常は開度一定のオリフィス等が用いられる。ここにキャ
ピラリチューブを用いると、凝縮セクション内の凝縮圧
力と冷媒蒸発器２１０の蒸発圧力との圧力差が変動して
も余剰の冷媒液が冷媒蒸発器に流入するのを防止できる
ので有利である。また、これら固定絞りの他に、ヘッダ
ー２４５と冷媒蒸発器２１０との間に膨張弁２５０を設
けて、また冷媒蒸発器２１０の熱交換部あるいは冷媒蒸
発器２１０の冷媒出口箇所、冷媒熱交換器２７０よりも
前に温度検知器（不図示）を取り付けて過熱温度を検知
できるようにし、その温度検知器により膨張弁２５０の
開度を調節できるように構成してもよい。このようにす
れば、冷媒蒸発器２１０に過剰な冷媒液が供給されて、
冷媒熱交換器２７０に蒸発しきれなかった冷媒液が流入
するのを防止でき、冷媒熱交換器２７０後の冷媒ガスの
温度を高く維持できる。冷媒蒸発器２１０で蒸発してガ
ス化した冷媒は、冷媒熱交換器２７０で加熱され、温度
を上昇させて冷媒圧縮機２６０の吸込側に導かれる。こ
のようにして以上のサイクルを繰り返す。

【００４８】次に図４を参照して、ヒートポンプＨＰ１
の作用を説明する。図４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。図中、点ｑは図１に示す冷媒
蒸発器２１０の冷媒出口の状態であり、飽和ガスの状態
である。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
スを冷媒熱交換器２７０で加熱した状態が点ａで示され
ている。この状態の圧力は４．２ｋｇ／ｃｍ²（実際は
冷媒配管、熱交換器内の圧力損失分だけ低くなるがここ
では無視する。以下も同様）、温度は５５℃である。こ
の状態の冷媒ガスが圧縮機２６０で吸込まれ圧縮され
て、圧縮機２６０の吐出口での状態ｂに到る。この点ｂ
の状態は、圧力が１９．３ｋｇ／ｃｍ²、温度は１１５
℃である。図１４に示す従来技術の場合と比較すると、
温度が従来技術では８０℃であるところ、本実施例では
１１５℃になっている。これは冷媒熱交換器２７０で冷
媒が加熱されたためである。

【００４９】この冷媒ガスは、顕熱熱交換器２２０Ａで
主として顕熱が奪われ、点ｃに到る。この点はほぼ飽和
ガスの状態であり、圧力は１９．３ｋｇ／ｃｍ²、温度
は６５℃である。この圧力下で冷媒熱交換器２７０によ
り、前述のように、圧縮機２６０に吸い込まれる前の低
温の冷媒と熱交換して熱を奪われ点ｐに到る。この点は
冷媒ガスと冷媒液とが共存する湿り状態である。この冷
媒は冷媒凝縮器２２０Ｂ内でさらに熱を奪われ、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
または点ｑ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。

【００５０】この冷媒液のうち、絞り２３０Ａで減圧さ
れ蒸発セクション２５１Ａに流入した冷媒の状態は、モ
リエ線図上では、点ｅ１で示されている。温度は約４３
℃になる。圧力は、異なる複数の圧力の一つであり、温
度４３℃に対応する飽和圧力である。同様に、絞り２３
０Ｂで減圧され蒸発セクション２５１Ｂに流入した冷媒
の状態は、モリエ線図上では、点ｅ２で示されており、
温度は４０℃、圧力は、やはり異なる複数の圧力の一つ
であり、温度４０℃に対応する飽和圧力である。同様
に、絞り２３０Ｃで減圧され蒸発セクション２５１Ｃに
流入した冷媒の状態は、モリエ線図上では、点ｅ３で示
されており、温度は３７℃、圧力は、やはり異なる複数
の圧力の一つであり、温度３７℃に対応する飽和圧力で
ある。

【００５１】点ｅ１、ｅ２、ｅ３のいずれにおいても、
冷媒は、一部の液が蒸発（フラッシュ）して液とガスが
混合した状態にある。各蒸発セクション２５１Ａ、Ｂ、
Ｃ内で、前記各複数の異なる圧力の一つである圧力下で
冷媒液は蒸発して、それぞれ各圧力の飽和液線と飽和ガ
ス線の中間の点ｆ１、ｆ２、ｆ３に到る。

【００５２】この状態の冷媒が、各凝縮セクション２５
２Ａ、２５２Ｂ、２５２Ｃに流入する。各凝縮セクショ
ンでは、冷媒は第２の区画を流れる外気により熱を奪わ
れ、それぞれ点ｇ１、ｇ２、ｇ３に到る。これらの点は
モリエ線図では飽和液線上にある。温度はそれぞれ約４
３℃、４０℃、３７℃である。これらの冷媒液は、各絞
りを経て、それぞれ点ｊ１、ｊ２、ｊ３に到る。これら
の点の圧力は１０℃の飽和圧力の４．２ｋｇ／ｃｍ²で
ある。

【００５３】ここでは冷媒は、液とガスが混合した状態
にある。これらの冷媒は一つのヘッダ２４５に合流する
が、ここでのエンタルピは点ｇ１、ｇ２、ｇ３をそれぞ
れに対応する冷媒の流量で重み付けして平均した値とな
るが、この例では約１１３．５１ｋｃａｌ／ｋｇであ
る。この冷媒は、冷媒蒸発器２１０で処理空気から熱を
奪い、蒸発してモリエ線図上の点ｑの状態の飽和ガスと
なり、再び冷媒熱交換器２７０に流入する。このように
して、以上のサイクルを繰り返す。

【００５４】以上説明したように、熱交換器３００内で
は、冷媒は各蒸発セクションで蒸発を、各凝縮セクショ
ンで凝縮をしており、蒸発伝熱と凝縮伝熱であるため、
熱伝達率が非常に高い。しかも、第１の区画３１０では
図中上から下に流れるにしたがって高い温度から低い温
度に冷却される処理空気を、それぞれ４３℃、４０℃、
３７℃と順番に並んだ温度で冷却するので、一つの温度
例えば４０℃で冷却する場合と比較して熱交換効率を高
めることができる。凝縮セクションも同様である。即
ち、第２の区画３２０では図中下から上に流れるにした
がって低い温度から高い温度に加熱される外気（再生空
気）を、それぞれ３７℃、４０℃、４３℃と順番に並ん
だ温度で加熱するので、一つの温度例えば４０℃で加熱
する場合と比較して熱交換効率を高めることができる。

【００５５】さらに、圧縮機２６０、冷媒凝縮器２２０
Ｂ、絞り及び冷媒蒸発器２１０を含む圧縮ヒートポンプ
ＨＰ１としては、熱交換器３００を設けない場合は、凝
縮器２２０Ｂにおける点ｄの状態の冷媒を、絞りを介し
て蒸発器２１０に戻すため、蒸発器２１０で利用できる
エンタルピ差は２５．８６ｋｃａｌ／ｋｇしかないのに
対して、熱交換器３００を設けた本発明の実施例の場合
は、１４８．８３−１１３．５１＝３５．３２ｋｃａｌ
／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２７％も小さくすること
ができる。逆に同一動力で達成できる冷却効果で見れ
ば、冷却効果を３７％も高めることができる。すなわ
ち、圧縮機２６０が単段型であっても、複数型で中間段
にフラッシュガスを吸入させるエコノマイザを有する場
合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。

【００５６】また、冷媒熱交換器２７０で圧縮機２６０
に吸入される前の冷媒を加熱した結果、顕熱熱交換器２
７０で冷媒の凝縮温度以上に加熱できる再生空気の加熱
量と、凝縮器２２０Ｂで一定の凝縮温度で加熱する再生
空気の加熱量との比は、３５％：６５％となる。図１５
に示す従来技術の場合の１２％：８８％と比較するとそ
の差は大きい。

【００５７】図５を参照して、以上説明した除湿空調装
置の再生空気の温度上昇を説明する。図５は再生空気
と、その加熱源となるヒートポンプＨＰ１の高圧冷媒の
エンタルピ（熱量）変化量との関係を示す図である。ヒ
ートポンプの冷媒と再生空気が熱交換する場合には、熱
収支バランスから、冷媒と再生空気のエンタルピの変化
量は同じになる。また空気は比熱がほぼ一定の顕熱変化
を経るため、図中連続した直線となり、冷媒は潜熱変化
と顕熱変化を経るため、潜熱変化の部分は水平となる。
したがって、凝縮器２２０Ｂ出口の再生空気の温度が決
まると、顕熱熱交換器２２０Ａの出口の再生空気温度
は、熱交換する相手側の冷媒の過熱蒸気の温度によら
ず、熱バランスから計算できる。

【００５８】したがって図５において、冷媒サイクルが
図４のサイクルで再生空気の凝縮器２２０Ｂ入口温度が
４０℃で、冷媒凝縮温度が６５℃である場合、本実施例
によれば、ヒートポンプの凝縮器２２０Ｂの温度効率を
８０％と想定すると、状態Ｓの温度Ｔ_Sは、Ｔ_S＝４０
＋（６５−４０）×８０／１００＝６０℃ となる。こ
のあと、再生空気を全加熱量の３５％相当だけ過熱冷媒
蒸気で加熱するとすれば、状態Ｔの空気の温度Ｔ_tは、
前記の通り熱バランスから、Ｔ_t＝６０＋２０×３５／
６５＝７０．８℃となる。したがって、凝縮温度６５℃
よりも５．８℃高い温度の再生空気が得られる。

【００５９】このように、本実施例によれば、凝縮温度
よりも高い温度でデシカントを再生することができるた
め、デシカントの除湿能力を従来よりも向上させること
ができ、したがって除湿能力に優れ、かつ省エネルギー
な空調システムを提供することができる。なお再生空気
用として、室内換気に伴う室内からの排気を使用しても
よく、以上説明した実施例と同様な効果が得られる。

【００６０】図６を参照して、本発明の第２の実施の形
態である除湿空調装置の構成を説明する。図１の第１の
実施の形態との違いは、第１の実施の形態では、顕熱熱
交換器２２０Ａから出てきた顕熱を奪われほぼ飽和状態
になった冷媒を全量冷媒熱交換器２７０に導いているの
に対して、第２の実施の形態では、顕熱熱交換器２２０
Ａからの冷媒経路２２５から冷媒熱交換器２７０に接続
された冷媒経路２０６を分岐し、顕熱熱交換器２２０Ａ
からの冷媒の一部を冷媒熱交換器２７０に通す点であ
る。冷媒熱交換器２７０からの、熱を奪われた冷媒は冷
媒経路２０７によりヘッダ２３５に導かれ、凝縮器２２
０Ｂからの冷媒と合流する。したがって、第１の実施の
形態では、顕熱熱交換器２２０Ａからの冷媒は、冷媒熱
交換器２７０で湿り状態になる程度に熱を奪われたのに
対して、第２の実施の形態では冷媒熱交換器２７０で熱
を奪われた結果ほぼ完全に凝縮してしまう。この実施の
形態では、冷媒熱交換器２７０に流す冷媒の量と、凝縮
器２２０Ｂに流す冷媒の量との比を適切に選ぶことによ
って、図４のモリエ線図おける点ｂの温度を適切に設定
することができる。その他の全体的な作用効果は、第１
の実施の形態とほぼ同様である。

【００６１】図７を参照して、本発明の第３の実施の形
態である除湿空調装置の構成を説明する。この実施の形
態は、図６の第２の実施の形態と同様に、顕熱熱交換器
２２０Ａから出てきたほぼ顕熱を奪われた冷媒の一部を
冷媒経路２０６を通して冷媒熱交換器２７０に導き、熱
を奪い凝縮させるが、第２の実施の形態と違って、この
冷媒熱交換器２７０からの冷媒は、経路２０７、絞り２
７５、経路２０８を通って、ヘッダ２４５と膨張弁２５
０あるいは蒸発器２１０との間で経路２０３に合流す
る。

【００６２】したがって、図４のモリエ線図上では、冷
媒熱交換器２７０からの冷媒は点ｄの状態から絞り２７
５（及び膨張弁２５０）で絞られて蒸発器２１０で蒸発
するので、冷房効果は第１あるいは第２の実施の形態よ
り多少は低くなる。但し、熱交換器の配置上の問題を解
決することができる。

【００６３】図８を参照して、本発明の第４の実施の形
態である除湿空調装置の構成を説明する。この実施の形
態では、先ず、使用されている冷媒冷却器３００’が、
これまで説明した冷媒冷却器３００と異なる。この冷媒
冷却器３００’は、第２の区画３２０の構造が異なる。
また、複数の蒸発セクション２５１Ａ、２５１Ｂ、２５
１Ｃに１個の共通の絞り（図８の例ではヘッダ２３０中
に設けられている）が、また複数の凝縮セクション２５
２Ａ、２５２Ｂ、２５２Ｃの出口側のヘッダ２４０に１
個の共通の絞りが設けられている点が第１から第３の実
施の形態と異なる。また、処理空気冷却器で用いる冷却
媒体が外気であり、この外気は再生空気として用いられ
ず排気される。

【００６４】第４の実施の形態に用いる処理空気冷却器
３００’の第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２５２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。

【００６５】また、第２の区画の冷却流体である外気の
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。

【００６６】処理空気冷却器３００と同様に、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２
５２に於ける凝縮圧力は、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。この熱交換器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
２５２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。

【００６７】第２の区画には、外気を流し且つ水を散布
するので、熱交換器チューブの外側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。

【００６８】この実施の形態では、処理空気の流れは第
１から第３の実施の形態と同様であるので重複した説明
は省略する。ここで、再生空気Ｂの流れを説明する。図
８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、冷媒凝縮器２２０Ｂ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Ｓの空気になり、顕熱熱交換
器２２０Ａに流入して加熱され状態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１
６）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１
４０に吸い込まれ、経路１２９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。

【００６９】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１７１ａ
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３２０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。この実施の形態では、加湿器１６
５、散水パイプ３２５の作用により、冷却流体としての
外気の温度が下げられるので冷房効果を高めるのに有用
である。また凝縮セクション２５２の第２の区画側では
水の蒸発による潜熱による冷却効果もある。

【００７０】冷媒サイクルでは、顕熱熱交換器２２０Ａ
からの冷媒は、第３の実施の形態と同様にその一部が冷
媒熱交換器２７０に送られ、冷媒熱交換器２７０で凝縮
した冷媒は、絞り２７５を介して、凝縮セクションのヘ
ッダを兼ねる絞り２４０と膨張弁２５０乃至は蒸発器２
１０との間の経路２０３に合流するように構成されてい
る。モリエ線図では、図４の場合でいえば、絞り２３０
を経由する冷媒は点ｄから例えば点ｅ２の状態に減圧さ
れ、この点において処理空気から熱を得てｆ２まで行
き、さらに冷却流体により熱を奪われ、ｇ２に到る。そ
して絞り２４０で減圧され、点ｊ２に到る。即ち、処理
空気冷却器３００’内の蒸発圧力、凝縮圧力は１つであ
るので、処理空気と冷却流体との熱交換は対向流を形成
しているとは言えない。しかしながら、処理空気冷却器
３００’では、蒸発伝熱、凝縮伝熱が利用される点は第
１から第３の実施の形態と変わらず、また水を散布して
冷却媒体の温度を下げ、かつ散布される水は蒸発伝熱に
より熱を奪うので、やはり高い冷房効果が得られる。

【００７１】また、第４の実施の形態の変形として、第
１の実施の形態と同様に、顕熱熱交換器２２０Ａからの
冷媒を全量冷媒熱交換器２７０に導き、それを凝縮器２
２０Ｂに導くようにしてもよく、また第２の実施の形態
と同様に、一部の冷媒を冷媒熱交換器２７０を経由さ
せ、ここで凝縮した冷媒を絞り２３０に導き、凝縮器２
２０Ｂで凝縮した冷媒と合流するようにしてもよい。

【００７２】次に図９を参照して、第１及び第２の実施
の形態である除湿空調装置の機械的な配置の例を説明す
る。図９は第２の実施の形態の場合で示されているが、
第１の実施の形態の場合は、図９で顕熱熱交換器２２０
Ａからの冷媒流れが、全量冷媒熱交換器２７０に流れる
か否かの違いだけで、基本的配置は同様である。図９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１７０が設けられている。フィルタ
ー１７０の内側のキャビネット７００内には、送風機１
０２が設置されている。

【００７３】送風機１０２とほぼ水平方向に横に並べて
冷媒熱交換器２７０、圧縮機２６０、送風機１４０が、
キャビネット７００の下部の空間に配置されている。ま
た、冷媒熱交換器２７０、圧縮機２６０、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。この実施の形態でも、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ているので、振動の影響を受け
にくく、また装置の据えつけ安定性が増している。

【００７４】送風機１０２の吐出口は通路１０８により
デシカントロータに接続されている。処理空気が流入す
るのは、やはり円形のデシカントロータ１０３の、約半
分（半円）の領域（図中右半分の領域）である。

【００７５】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、処理空気冷却器３００の第１の区画３１０、さら
に上方には蒸発器２１０がその冷却管を水平にして配置
されている。冷媒蒸発器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７
００にあけられている。

【００７６】一方キャビネット７００の上面中央、供給
空気ＳＡを空調空間に吹き出す開口に並んで、外気導入
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１７１が設けられている。フィルター１７１
の内側の空間が経路１２４を構成しており、フィルター
１７１の下方凝縮セクション３２０が、その直下に冷媒
凝縮器２２０Ｂが、さらにその直下に顕熱熱交換器２２
０Ａが配置されている。冷媒凝縮器２２０Ｂと顕熱熱交
換器２２０Ａは一体構造の熱交換器２２０として作られ
ており、熱交換器２２０の熱交換器チューブはほぼ水平
に配設され、ほぼ経路１０９と水平方向横に並べて配置
されている。熱交換器２２０Ａの鉛直方向下方に、デシ
カントロータ１０３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１２８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、キャビネット７００の上部に通じており、ここを
通った再生空気は、キャビネット７００の上面に開けら
れた開口を通して排気ＥＸされる。

【００７７】一方、経路１２９中、キャビネット７００
の最下部に設置された圧縮機２６０から吐出した冷媒ガ
スを顕熱熱交換器２２０Ａ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。冷媒凝縮器２２０Ｂからの冷媒配
管は冷媒熱交換器２７０で凝縮された冷媒の冷媒配管と
合流して立ち上がり、蒸発セクション３１０の入口近傍
に設けられたヘッダ２３５に接続され、ヘッダ２３５か
ら分岐した絞り２３０Ａ、Ｂ、Ｃに到る。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
２５２Ａ、Ｂ、Ｃで凝縮した冷媒を絞る絞り２４０Ａ、
Ｂ、Ｃを集合するヘッダ２４５からの冷媒配管は立ち上
がり、さらに横に引かれ蒸発器２１０に上方から接続さ
れている。この横引き冷媒配管に膨張弁２５０が取り付
けられている。蒸発器２１０からの冷媒配管は横に引か
れているが、この部分に膨張弁２５０用の感温部が取り
付けられている。この配管は、再生空気経路１２９内に
設けられている冷媒熱交換器２７０に接続されている。
冷媒熱交換器２７０を出た冷媒配管は、再生空気経路１
２９内で立ち下がり、圧縮機２６０の吸込口に接続され
ている。

【００７８】図１０は、第３の実施の形態である除湿空
調装置の機械的な配置の例を説明する図である。図９の
例と相違する点は、冷媒熱交換器２７０で凝縮した冷媒
を導く配管が絞り２７５を介してヘッダ２４５に接続さ
れていることである。ヘッダ２４５は、第２の区画３２
０内の凝縮セクション２５２からの冷媒を絞り２４０
Ａ、Ｂ、Ｃを介して集合するヘッダであり、図１０の例
では、冷媒熱交換器２７０の近傍に配置されている。

【００７９】図１１は、第４の実施の形態である除湿空
調装置の機械的な配置の例を説明する図である。第１、
第２の実施の形態と比べて、直交流型の熱交換器１２１
が設けられている点が大きく異なる。処理空気に関する
構成は第１から第３の実施の形態と同様であるので、説
明を省略する。

【００８０】ここで再生空気に関する構成を説明する。
図中、キャビネット７００の上部側方に設けられた外気
採り入れ口に設けられたフィルター１７１の内側に空間
１２４が形成され、その空間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１２
１の一方の出口側に冷媒凝縮器２２０Ｂ、その直下に顕
熱熱交換器２２０Ａが配置されている。冷媒凝縮器２２
０Ｂと顕熱熱交換器２２０Ａの構造は第１から第３の実
施の形態と同様である。この熱交換器はほぼ冷媒蒸発器
２１０と並べて配置されている。

【００８１】冷媒凝縮器２２０Ｂの鉛直方向下方に、デ
シカントロータ１０３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１
０３の半分の領域の鉛直方向下方の空間内に送風機１４
０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７
００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１３０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。

【００８２】次に冷却流体としての外気に関する構造を
説明する。キャビネット７００の側方、処理空気の吸入
口のほぼ直上部に、外気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１７１ａ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と処理空気側の蒸発セクション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３２
５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１
６５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１７１ａ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３２０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から吐出した冷媒ガス
を顕熱熱交換器２２０Ａ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。冷媒凝縮器２２０Ｂの下部には、絞
り（冷媒ヘッダも兼ねる）２３５が設けられており、凝
縮した冷媒を減圧して蒸発セクション２５１Ａ、Ｂ、Ｃ
に導く。ヘッダ２３５と蒸発セクション２５１Ａ、Ｂ、
Ｃとの間にはキャピラリチューブで絞る構成になってい
る（この点は図８の構成と異なる）。これらの絞りを経
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２５１Ａ、Ｂ、Ｃに送られ蒸発する。続けて
凝縮セクション２５２Ａ、Ｂ、Ｃで凝縮した冷媒を集合
するヘッダ２４５が、凝縮セクション２５２の出口に設
けられている。各凝縮セクション２５２Ａ、Ｂ、Ｃとヘ
ッダ２４５との間には絞りとしてのキャピラリチューブ
が設けられている（この点は図８の構成と異なる）。ヘ
ッダ２４５からの冷媒配管は、ヘッダ２４５から立ち上
がり、その最上部近傍に設けられた絞り２５０で減圧さ
れる。なお図８に示されるように、キャピラリチューブ
の代わりに１個の絞りをヘッダ２４０内に設けてもよ
い。蒸発セクションの入口側の絞りも同様である。図１
１に示すように、絞りとして複数の凝縮セクションの各
出口にキャピラリチューブを別個に設けたことにより、
第１から第３の実施の形態と同様に処理空気と再生空気
とは対向流の関係で熱交換することになる。また、キャ
ピラリチューブにより冷媒ガス（蒸気）が蒸発器２１０
に流入するのを防止できる。

【００８４】蒸発器２１０と圧縮機２６０を接続する冷
媒配管２０５が、蒸発器２１０から鉛直方向下方に向け
て配設されている。冷媒配管２０５の途中には、冷媒熱
交換器２７０が設けられている。なお絞り２５０は、冷
媒蒸発器２１０の蒸発管またはその出口配管に感温部を
付けた温度調節器により開度、即ち絞り度を調節するよ
うに構成されている。このような構成により、過剰な冷
媒液が冷媒蒸発器２１０に供給され、その結果冷媒熱交
換器で温度を上昇させたい圧縮機の吸入温度の上昇幅が
小さくな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では、圧縮機で圧縮
された後に、デシカントを再生する前の再生空気と熱交
換することによってほぼ飽和蒸気となった冷媒で、圧縮
機に吸入される前の冷媒を加熱できるので、圧縮機で圧
縮された冷媒の吐出温度が高くなり、デシカントを再生
する前の再生空気の温度を高くできる。また、処理空気
冷却器を備えるので、処理空気と冷却流体との熱交換が
蒸発と凝縮伝熱によって行われ、高い熱伝達率の熱交換
が行え、ＣＯＰの高い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して好適な処理空気
冷却器の模式的断面図である。

【図３】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４】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５】図１の除湿空調装置の再生空気と冷媒の、エン
タルピの変化量に対する温度変化を説明する線図であ
る。

【図６】本発明の第２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７】本発明の第３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８】本発明の第４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９】本発明の第２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１０】本発明の第３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１１】本発明の第４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１２】従来の除湿空調装置のフローチャートであ
る。

【図１３】図１２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１４】図１２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１５】図１２に示す従来の除湿空調装置の再生空気
と冷媒の、エンタルピの変化量に対する温度変化を説明
する線図である。

【図１６】デシカントロータの構造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２１０冷媒蒸発器２２０Ａ顕熱熱交換器２２０Ｂ冷媒凝縮器２５１蒸発セクション２５２凝縮セクション２３０Ａ、２３０Ｂ、２３０Ｃ絞り２４０Ａ、２４０Ｂ、２４０Ｃ絞り２６０圧縮機２７０冷媒熱交換器３００、３００’ 処理空気冷却器３１０第１の区画３２０第２の区画１７０、１７１フィルター７００キャビネットＨＰ１ヒートポンプ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】処理空気中の水分を吸着し、再生空気で
再生される、デシカントを有する水分吸着装置と；前記
処理空気を低熱源とし、前記再生空気を高熱源とし、前
記低熱源から前記高熱源に熱を汲み上げる、冷媒を圧縮
する圧縮機を有するヒートポンプと；前記水分吸着装置
に対して前記処理空気の流れの後流側に設けられ、前記
デシカントにより水分を吸着された前記処理空気を冷却
する処理空気冷却器とを備え；前記圧縮機で圧縮された
後に、前記デシカントを再生する前の再生空気と熱交換
した後の冷媒で、前記圧縮機に吸入される前の冷媒を加
熱するように構成され；前記処理空気冷却器は、前記処
理空気を冷媒の蒸発により冷却し、蒸発した前記冷媒を
冷却流体により冷却して凝縮する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】前記処理空気冷却器で凝縮した冷媒を蒸
発させて、前記処理空気冷却器で冷却した処理空気をさ
らに冷却する冷媒蒸発器と；前記圧縮機で圧縮された冷
媒を再生空気で冷却して凝縮する冷媒凝縮器とを備え；
前記冷媒凝縮器で凝縮された冷媒を前記処理空気冷却器
に供給するように構成されたことを特徴とする；請求項
１に記載の除湿空調装置。
【請求項３】前記冷却流体として前記冷媒凝縮器に流
入する前の前記再生空気を用いるように構成されたこと
を特徴とする、請求項２に記載の除湿空調装置。
【請求項４】前記冷却流体として空気を用い、前記処
理空気冷却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または請求項２に記載の除湿空調装
置。