JP2000171057A

JP2000171057A - 除湿空調システム

Info

Publication number: JP2000171057A
Application number: JP10345937A
Authority: JP
Inventors: Kensaku Maeda; 健作前田
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 1998-12-04
Filing date: 1998-12-04
Publication date: 2000-06-23

Abstract

(57)【要約】【課題】被処理空間の温度と湿度のバランスをとるこ
とができる除湿空調システムを提供する。【解決手段】処理空気中の水分を吸着し、再生空気で
水分を脱着されるデシカントを有する水分吸着装置１０
３と、第１の低熱源Ｌ１から第１の高熱源Ｈ１に熱を汲
み上げる第１のヒートポンプＨＰ１と、第１の低熱源Ｌ
１より低温の第２の低熱源Ｌ２から第２の高熱源Ｈ２に
熱を汲み上げる第２のヒートポンプ１０とを備え、第１
の低熱源Ｌ１と第２の高熱源Ｈ２との間で熱交換するよ
うに構成され、第１の高熱源Ｈ１として、前記デシカン
トを再生する前の前記再生空気を用いるように構成さ
れ、第２の低熱源Ｌ２として、前記処理空気以外の且つ
前記再生空気以外の第３の熱媒体を用いるように構成さ
れたことを特徴とする除湿空調システム。第２のヒート
ポンプは例えば冷凍・冷蔵ショウケース用冷凍機であ
り、第３の熱媒体は例えばショウケース内冷凍空気であ
る。典型的には、デシカントで水分を吸着され除湿され
た処理空気をショウケース周りに給気する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、除湿空調システム
に関し、特にコールドアイル解消に好適な除湿空調シス
テムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１７に示すように、従来からスーパー
マーケット等の食品売場６０にはオープン形の冷凍、冷
蔵ショウケース５０Ａ〜５０Ｃが設置され、ショウケー
ス５０Ａ〜５０Ｃに冷凍用の冷媒を供給する冷凍機１０
が店舗６０の外部に設置されている。冷凍機１０に冷媒
凝縮用の冷却水を供給する冷却塔２０が冷却水配管２
１、２２により冷凍機１０に接続されており、配管２１
の途中には冷却水循環用ポンプが備えられている。ショ
ウケース５０Ａ〜５０Ｃは、顧客が商品を容易に見てま
た出し入れできるようにオープン形に構成されている。
また、食品売場６０の空調用として空調機７０が備えら
れ、空調用の空気を供給する給気口を備えたダクトが食
品売場６０の天井に敷設されており、一方、空調機７０
の換気口７６が食品売場６０に接続されており、空調空
間からの還気を空調機７０に戻すように構成されてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】以上のような従来のシ
ステムでは、ショウケース５０Ａ〜５０Ｃがオープン形
に構成されているので、ケースからは冷気が溢れ出す。
そのためケース周辺には、溢れ出した冷気が澱むいわゆ
るコールドアイル６５が発生し、足元の気温が異常に低
く、例えば２０℃以下にもなり不快であった。このよう
にショウケース５０Ａ〜５０Ｃの周辺は乾球温度が低い
ので、それ以上冷房するわけにゆかず、空調機７０で冷
却除湿された冷風を供給できなかった。即ち、通常時に
は給気口７５Ａ〜７５Ｃは閉じられていた。その結果、
食品売場６０は湿度が高い状態にあった。一般にスーパ
ーマーケットの冷凍、冷蔵ショウケースの周りは、相対
湿度が約６０％以上になっており、この湿度では冷蔵シ
ョウケースに多量の霜が付着する。したがってデフロス
トを頻繁に行う必要があり、霜を溶かすヒーター等に多
量の電力を消費するとともに、冷凍食品等に霜が付着
し、またデフロストで霜が溶けて濡れることによって、
商品価値を損なうという問題があった。

【０００４】そこで本発明は、被処理空間の温度と湿度
のバランスをとることができる除湿空調システムを提供
することを目的とする。

【０００５】

【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システムは、
図１、図２、図５に示されるように、処理空気中の水分
を吸着し、再生空気で水分を脱着されるデシカントを有
する水分吸着装置１０３と；第１の低熱源Ｌ１から第１
の高熱源Ｈ１に熱を汲み上げる第１のヒートポンプＨＰ
１と；第１の低熱源Ｌ１より低温の第２の低熱源Ｌ２か
ら第２の高熱源Ｈ２に熱を汲み上げる第２のヒートポン
プ１０とを備え；第１の低熱源Ｌ１と第２の高熱源Ｈ２
との間で熱交換するように構成され；第１の高熱源Ｈ１
として、前記デシカントを再生する前の前記再生空気を
用いるように構成され；第２の低熱源Ｌ２として、前記
処理空気以外の且つ前記再生空気以外の第３の熱媒体を
用いるように構成されたことを特徴とする。

【０００６】第２のヒートポンプは例えば冷凍・冷蔵シ
ョウケース用冷凍機であり、第３の熱媒体は例えばショ
ウケース内冷凍空気である。典型的には、デシカントで
水分を吸着され除湿された処理空気をショウケース周り
に給気する。

【０００７】このように構成すると、第１の低熱源Ｌ１
と第２の高熱源Ｈ２との間で熱交換するように構成され
るので、いわば第２のヒートポンプの出す廃熱を第１の
ヒートポンプが利用することになり、熱の有効利用を図
ることができる。

【０００８】また、請求項２に記載のように、前記第３
の熱媒体は、被冷却空間を冷却するように構成され、前
記被冷却空間あるいは前記被冷却空間周辺部に前記デシ
カントで水分を吸着された処理空気を給気するように構
成してもよい。このときは、湿度の低い処理空気が被冷
却空間あるいは被冷却空間周辺部の湿度を低下させる。

【０００９】前記目的を達成するために、請求項３に係
る発明による除湿空調システムは、図１、図２、図５に
示されるように、被調湿空間に供給する処理空気を除湿
するデシカントを有する水分吸着装置１０３と；第１の
低熱源Ｌ１から熱を汲み上げて、前記デシカントを再生
する再生空気を加熱する第１のヒートポンプＨＰ１と；
前記被調湿空間中の被冷却空間から熱を奪い高熱源Ｈ２
に熱を捨てる第２のヒートポンプ１０と；第１の低熱源
Ｌ１と高熱源Ｈ２との間に熱交換関係を有するように構
成されたことを特徴とする。ここで、前記被冷却空間
は、例えば、冷凍ショウケースであり、被調湿空間は、
冷凍ショウケース周りの空間である。即ち、被調湿空間
は、本発明を実施しなければ例えば「コールドアイル」
（低温高湿度（相対湿度が高い）の環境）となるべき空
間である。被冷却空間は、典型的には前記低温高湿度の
環境よりもさらに温度が低い。また一般的には相対湿度
も高い。したがってこの被冷却空間の存在により、本発
明を実施しなければ、被調湿空間は低温高湿度の環境と
なる。

【００１０】また、請求項４に記載のように、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システム
では、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外気で冷却する処理空気冷却器を
備えてもよい。処理空気冷却器は例えば顕熱熱交換器で
あり、顕熱熱交換器では処理空気と外気とは直接的に熱
交換される。

【００１１】さらに請求項５に記載のように、請求項４
に記載の除湿空調システムでは、前記処理空気冷却器３
００ｂ、ｃ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外気により冷却して凝縮するよ
うに構成してもよい。処理空気冷却器３００ｂ、ｃが冷
媒の蒸発と凝縮を利用した熱交換器であり、処理空気と
外気とは間接的に熱交換される。前記第１のヒートポン
プが典型的には冷媒圧縮式であり、処理空気冷却器に用
いる冷媒は、第１のヒートポンプに用いる冷媒を使用す
る。

【００１２】このように構成すると、処理空気冷却器３
００ｂ、ｃが冷媒の蒸発伝熱と凝縮伝熱を利用するの
で、高い熱伝達率を利用でき、間接的に熱交換させるの
で、熱交換機の構造、配置が自由に決められる。

【００１３】また請求項６に記載のように、請求項１乃
至請求項５のいずれか１項に記載の除湿空調システムで
は、さらに第１の低熱源Ｌ１に加えて第１のヒートポン
プＨＰ１の低熱源として処理空気を用いるように構成し
てもよい。例えば、複数の熱交換器（典型的には蒸発
器）が備えられ、少なくともそのうち１つの熱交換器で
第１の低熱源Ｌ１と第２の高熱源Ｈ２とが熱交換し、他
の熱交換器で処理空気と第２の高熱源Ｈ２とが熱交換
し、処理空気が冷却される。さらに、前記他の熱交換器
の冷却能力を調節可能に構成し、空調空間に設けた温度
センサーからの信号によって調節するようにしてもよ
い。

【００１４】

【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。

【００１５】図１の模式的配置図を参照して、本発明の
第１の実施の形態である除湿空調システムの構成をスー
パーマーケットの食品売場の例で説明する。図中、空調
空間である食品売場６０の床に、冷凍、冷蔵ショウケー
ス５０Ａ〜５０Ｃが設置されている。また食品売場６０
の外部に、食品売場６０を空調する除湿空調装置（ＨＤ
−ＡＣ）８０が備えられ、除湿空調装置８０の還気口７
６が、還気ＲＡを取り込むように食品売場６０の、特に
床に近い高さに接続されている。除湿空調装置８０の具
体例は図３他を参照して、後で詳細に説明する。

【００１６】除湿空調装置８０の処理空気ＳＡを供給す
るダクトが、食品売場６０の天井付近に敷設されてお
り、該ダクトには給気口７５Ａ、７５Ｂが設けられてい
る。給気口７５Ａ、７５Ｂは、ショウケース５０Ａ〜５
０Ｃ同士の間、あるいはショウケース５０Ａ〜５０Ｃの
周辺に向けられている。ショウケース５０Ａ〜５０Ｃに
は、不図示の蒸発器５１０が備えられており、ショウケ
ース５０Ａ〜５０Ｃ内の食品貯蔵スペースあるいは展示
スペース内の空気を低温に冷却し、あるいは低温に冷却
した空気を食品貯蔵、展示スペースに供給するように構
成されている。

【００１７】一方、食品売場６０の外部には、蒸発器５
１０に液冷媒を供給し、またガス冷媒を戻す冷凍機１０
が設置されている。冷凍機１０は、冷媒ガスを圧縮する
圧縮機１６、圧縮機１６で圧縮された冷媒ガスから熱を
奪って凝縮させる凝縮器１５を備え、凝縮器１５と蒸発
器５１０とは、不図示の絞りを備えた冷媒液配管１１で
接続されており、凝縮器１５から蒸発器５１０に液冷媒
を供給するように構成されている。また、蒸発器５１０
と圧縮機１６とは、冷媒ガス配管１２で接続されてお
り、蒸発器５１０で蒸発してガスになった冷媒を圧縮機
１６に戻すように構成されている。

【００１８】また、冷凍機１０の冷却水用冷却塔２０が
備えられ、凝縮器１５と冷却塔２０とは、凝縮器１５で
冷媒を凝縮することにより昇温した冷却水を冷却塔２０
に送る冷却水配管２３で接続されている。さらに、冷却
塔２０と除湿空調装置８０とは、冷却塔２０で冷却され
た冷却水を除湿空調装置８０に送る配管２１により接続
されている。配管２１の途中、特に冷却塔２０の鉛直方
向下方には、冷却水循環ポンプ２５が設置されている。

【００１９】次に図２を参照して、図１に示す除湿空調
システム用の除湿空調装置８０として用いて好適な装置
８０Ａの構成を説明する。この除湿空調装置８０Ａ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６０を快適な環境に維持
するものである。

【００２０】まず処理空気の流れの経路に沿って配置さ
れた構成機器を説明する。図中、空調空間６０から処理
空気Ａの経路に沿って、処理空気Ａ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１
０３、処理空気Ａと外気である再生空気Ｂとを熱交換す
る熱交換器１０４がこの順番で配列され、そして空調空
間６０に戻るように構成されている。

【００２１】次に再生空気の流れの経路に沿って配置さ
れた構成機器を説明する。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に入る前であって
加熱される前の再生空気Ｂと処理空気Ａとを熱交換する
熱交換器１０４、冷媒凝縮器（再生空気Ｂから見れば加
熱器）２２０、デシカントロータ１０３、再生空気Ｂを
循環するための送風機１４０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。

【００２２】次に冷媒の流れの経路に沿って配置された
構成機器を説明する。前記の冷媒凝縮器２２０で凝縮さ
れた冷媒液を減圧し膨張させる膨張弁２７０、減圧され
た冷媒を蒸発させ、（第４の熱媒体としての）冷水を冷
却する冷媒蒸発器２１０、冷媒蒸発器（冷水から見れば
冷却器）２１０で蒸発してガスになった冷媒を圧縮する
圧縮機２６０がこの順番で配列され、そして再び冷媒凝
縮器２２０に戻るように配置されている。なお膨張弁２
７０は、冷媒蒸発器２１０の後流側に配置された温度検
出器によって制御されており、冷媒蒸発器２１０の出口
側の冷媒が飽和ガスあるいは乾きガスになるようにして
いる。

【００２３】デシカントロータ１０３は、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、電動機等の駆動機１０５により一方向に
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。

【００２４】乾燥エレメントは束になってデシカントロ
ータ１０３の円盤全体にぎっしりと詰まっている。一般
に処理空気Ａと再生空気Ｂ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。

【００２５】熱交換器１０４は、デシカントロータ１０
３と同様なロータ構造を有したロータリー熱交換器であ
る。ただし、ロータリー熱交換器１０４では、デシカン
トの代わりに、熱容量が大きくまた熱伝導率の高い金属
製ハニカムのような蓄熱体を充填してある。ロータリー
熱交換器１０４は、やはり回転軸ＢＸ回りに、電動機等
の駆動機により一方向に回転するように構成されてい
る。別の実施の形態では、ロータリー熱交換器１０４の
代わりに、直交流型の熱交換器を使用してもよい。

【００２６】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２を参照して、除湿空調装置８０Ａの
作用を説明する。図３中、アルファベット記号Ｋ、Ｌ、
Ｍ、Ｑ、Ｒ、Ｓ、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２のフロー図中で丸で囲んだ
アルファベットに対応する。なお実施例として具体的な
温度を適宜示す。

【００２７】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６０からの温度が約２７℃の処理空気
（状態Ｋ）は、処理空気経路１０７を通して、送風機１
０２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
を上げて温度が約５０℃の状態Ｌに到る。この空気は処
理空気経路１０９を通して熱交換器１０４に送られ、こ
こで絶対湿度一定のまま冷却され、温度が約３８℃の状
態Ｍの空気になり、経路１１０を通して、空調空間６０
に戻される。

【００２８】次に再生空気Ｂの流れを説明する。図３に
おいて、屋外ＯＡからの温度が約３２度の再生空気（状
態Ｑ）は、再生空気経路１２５を通して吸い込まれ、熱
交換器１０４に送り込まれる。ここで状態Ｌの処理空気
と熱交換して乾球温度を上昇させ温度が約４６℃の状態
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）２２０に送り込ま
れ、ここで加熱されて乾球温度を上昇させ、温度が約６
５℃の状態Ｔの空気になる。この空気は経路１２８を通
して、デシカントロータ１０３に送り込まれ、ここでデ
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１２９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１３０を通して排気ＥＸされる。

【００２９】以上のように、処理空気では状態Ｋと状態
Ｍの温度差と湿度差が冷房効果であり、状態Ｋの高い絶
対湿度と状態Ｍの低い絶対湿度の差で除湿負荷を処理す
る。またこの実施例では、状態Ｋの乾球温度は約２７
℃、状態Ｍの乾球温度は３８℃であり、顕熱負荷がなく
（または顕熱負荷がマイナスであり）除湿負荷が大きい
空調負荷に対処するのに適する。

【００３０】また、再生空気では状態Ｒと状態Ｔとの温
度差（エンタタルピ差）がヒートポンプの排熱に相当
し、これは圧縮ヒートポンプＨＰ１が冷媒蒸発器２１０
で回収する熱と圧縮機２６０を駆動する駆動機の動力と
の合計に等しい。

【００３１】図４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４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の鉛直方向下部側方に処理空
気ＲＡの吸込口７６が開口しており、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が
設けられている。フィルターの内側のキャビネット７０
０内には、送風機１０２が設置されており、その吸入口
がフィルターを介してキャビネットの処理空気吸込口に
通じている。

【００３２】送風機１０２とほぼ水平方向に横に並べて
冷媒蒸発器２１０、圧縮機２６０が、また蒸発器２１０
の上方に送風機１４０が、キャビネットの下部の空間に
配置されている。また、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１０３は、その近傍に回転軸
を鉛直方向に向けて配置された電動機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。このようにして、装
置全体の高さを低く抑えた、据えつけ面積の小さいコン
パクトで据えつけ安定性の高い除湿空調装置としてい
る。

【００３３】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。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。

【００３４】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の領域の上方には、ロ
ータリー熱交換機１０４が配置されており、その約半分
（半円）の領域に処理空気が流入するように構成されて
いる。デシカントロータ１０３とロータリー熱交換機１
０４との間が、経路１０９として構成されている。

【００３５】ロータリー熱交換機１０４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。ロータリー熱交換機１
０４と供給空気ＳＡの吹き出し開口との間が経路１１０
として構成されている。

【００３６】一方キャビネット７００の上面中央部に
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が設けられている。そのフ
ィルターの内側で鉛直方向下方にロータリー熱交換機１
０４の前記処理空気領域とは反対側の半分の領域が配置
されており、前記フィルタと熱交換機１０４との間の空
間が経路１２５を構成している。

【００３７】熱交換器１０４の一方の鉛直方向下方には
冷媒凝縮器２２０が、熱交換チューブがほぼ水平になる
ように配置されている。冷媒凝縮器２２０の鉛直方向下
方にはデシカントロータ１０３が配置されており、その
さらに下方に前述の送風機１４０がある。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１３０により、排気ＥＸさ
れるように構成されている。一方、圧縮機２６０と冷媒
凝縮器２２０、膨張弁２７０、冷媒蒸発器２１０をそれ
ぞれ接続する冷媒配管がキャビネット７００内に敷設さ
れている。

【００３８】ここで、図１に戻って除湿空調システムの
作用を説明する。以上説明したように、図１に示す空調
空間６０においては、除湿空調装置８０からのダクトに
設けられた供給空気出口７５Ａ、７５Ｂは、ショウケー
ス５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃの周辺部に処理空気を供給す
るように配置されているが、供給される処理空気は、除
湿された比較的温度の高い（図３の実施例では３８℃
の）空気である。このように本空調システムによれば、
ショウケース周りに除湿された比較的暖かい処理空気が
供給されるので、コールドアイルが解消する。またショ
ウケース周りの湿度が低下するため、ケース内の着霜が
減少し、デフロストの回数を減らすことができる。ま
た、着霜が減少するので水分の凝固潜熱（約８０ｋｃａ
ｌ／ｋｇ）分の冷凍負荷が低減される。したがって冷凍
機１０の容量が小さくて済む。ある試算によれば、湿度
６０％を４０％に下げることによって、冷凍機１０の容
量は約１８％も小さくできる。

【００３９】さらに冷凍機１０の高熱源の温度を低くで
きるため、ひいては冷媒の凝縮温度を低くできるため、
圧縮機の圧縮比が小さくなり、圧縮動力が小さくなり省
エネルギーになる。

【００４０】なお、蒸発器５１０の代わりに、ブライン
−空気熱交換機とし、冷凍機１０はブライン−空気熱交
換機に低温のブラインを供給するように構成してもよ
い。

【００４１】次に図５を参照して、以上の実施の形態を
一般化して、特にヒートポンプＨＰ１と冷凍機１０との
関係を説明する。先ず図５（ａ）に示すように、このシ
ステムは、再生空気を加熱する冷媒凝縮器２２０を備え
る。ここで加熱された再生空気は、水分吸着装置である
デシカントロータ１０３（図２）に供給される。デシカ
ントロータ１０３は、処理空気中の水分を吸着し、再生
空気で水分を脱着されるデシカントを有する。再生空気
は、凝縮器２２０には経路１２６を介して供給され、経
路１２８を介してデシカントロータ１０３に送られる。

【００４２】冷凍機１０の圧縮機１６が圧縮した冷媒ガ
スが第１の低熱源Ｌ１であり、第１のヒートポンプＨＰ
１は、この第１の低熱源Ｌ１から第１の高熱源Ｈ１であ
る再生空気に熱を汲み上げるように構成されている。即
ち、蒸発器２１０で第１の低熱源Ｌ１から熱をもらって
蒸発した第１の冷媒が圧縮機２６０により圧縮され、凝
縮器２２０に送られ、ここで第１の高熱源Ｈ１に熱を与
えることにより凝縮した第１の冷媒は、絞り２７０で減
圧され、蒸発器２１０に戻る。

【００４３】また、第２のヒートポンプとしての冷凍機
１０は、第２の低熱源Ｌ２としての、また第３の熱媒体
としての冷凍、冷蔵ショウケース内の空気、あるいは冷
凍、冷蔵ショウケース内の送られる空気から、第２の高
熱源Ｈ２としてのヒートポンプＨＰ１の蒸発器２１０内
の第１の冷媒に熱を汲み上げる。即ち、蒸発器５１０で
第２の低熱源Ｌ２から熱をもらって蒸発した第２の冷媒
が圧縮機１６により圧縮され、蒸発器２１０（冷凍機１
０から見れば凝縮器）２１０に送られ、ここで第２の高
熱源Ｈ２に熱を与えることにより凝縮した第２の冷媒
は、絞り５７０で減圧され、蒸発器５１０に戻る。

【００４４】このことにより、冷凍、冷蔵ショウケース
内を冷凍、冷蔵温度に保持する。ここで、第２の低熱源
Ｌ２は冷凍、冷蔵ケース内の空気であるから、その温度
は第１の低熱源Ｌ１の温度よりも低い。また、第１の低
熱源Ｌ１と第２の高熱源Ｈ２とは、蒸発器２１０内で熱
交換する。即ち、第１の低熱源Ｌ１から第２の高熱源Ｈ
２に熱が移動する。

【００４５】以上のように、本除湿空調システムでは、
第１の高熱源Ｈ１として、前記デシカントを再生する前
の前記再生空気を用いるように構成され、また第２の低
熱源Ｌ２として、前記処理空気以外の且つ前記再生空気
以外の第３の熱媒体、例えば冷凍、冷蔵ショウケース内
の空気、あるいはそのような空気を冷却するブラインを
用いるように構成されている。

【００４６】また、図５（ｂ）に示すように、ヒートポ
ンプＨＰ１の第１の冷媒を蒸発する冷媒蒸発器２１０の
他に、冷凍機１０が第２の冷媒を凝縮する冷媒凝縮器１
５を備え、冷媒蒸発器２１０と冷媒凝縮器１５との間
を、熱媒体としての冷水を循環する冷水配管２１、２２
で接続してもよい。冷水配管２１には、冷水循環ポンプ
２５が備えられている。このときは、凝縮器１５から蒸
発器２１０に向けて、冷水が熱を運搬する。即ち蒸発器
２１０内を流れる冷水が第１の低熱源Ｌ１として、また
凝縮器１５内を流れる冷水が第２の高熱源Ｈ２として作
用する。蒸発器２１０内で第１の低熱源Ｌ１としての冷
水から、蒸発する冷媒Ｈ２’が熱を奪い、凝縮器１５内
で冷水Ｈ２が冷媒から熱を奪い凝縮させる。

【００４７】このときも、冷水を介して間接的に、第１
のヒートポンプＨＰ１は、第１の低熱源Ｌ１’から第１
の高熱源Ｈ１に熱を汲み上げ、第２のヒートポンプとし
ての冷凍機１０は、第２の低熱源Ｌ２から第２の高熱源
Ｈ２’に熱を汲み上げるように構成されていると言うこ
とができる。また第１の低熱源Ｌ１’と第２の高熱源Ｈ
２’との間で熱交換するように構成されていると言え
る。

【００４８】次に図６を参照して、本発明の実施の形態
の空調システムに使用して好適な第２の除湿空調装置８
０Ｂの例を説明する。図中、空調空間６０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１
０２、デシカントロータ１０３、本発明の処理空気冷却
器３００ｃ、冷媒蒸発器（処理空気から見れば冷却器）
２１０Ａとこの順番で配列され、そして空調空間６０に
戻るように構成されている。

【００４９】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３００ｃの冷却流体と
して処理空気冷却器３００ｃ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）２２０、
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Ｅ
Ｘするように構成されている。

【００５０】さらに、冷媒蒸発器２１０Ａから冷媒の経
路に沿って、冷媒蒸発器２１０Ａで蒸発してガスになっ
た冷媒を導く経路２０５、経路２０５で導かれた冷媒を
圧縮する圧縮機２６０、冷媒凝縮器２２０、ヘッダー２
３５、ヘッダー２３５から分岐した複数の絞り２３０
Ａ、２３０Ｂ、２３０Ｃが並列的に、そして処理空気冷
却器３００ｃ、複数の絞り２３０Ａ、２３０Ｂ、２３０
Ｃに対応する複数の絞り２４０Ａ、２４０Ｂ、２４０
Ｃ、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。なお、除湿空調装置８０Ｂ
では、ヘッダー２４５と冷媒蒸発器２１０との間に膨張
弁２７０Ａが設けられている。冷媒蒸発器２１０Ａ、圧
縮機２６０、冷媒凝縮器２２０、複数の絞り２３０Ａ、
２３０Ｂ、２３０Ｃ、処理空気冷却器３００ｃ、複数の
絞り２４０Ａ、２４０Ｂ、２４０Ｃを含んでヒートポン
プＨＰ２が構成されている。

【００５１】また、ヘッダー２４５から膨張弁２７０Ａ
への経路の途中には、３方弁２８０が設けられている。
即ち、ヘッダー２４５と３方弁２８０の１つの口とが経
路２０３で接続されており、３方弁の第２の口が経路２
０４で膨張弁２７０Ａと接続されている。３方弁の第３
の口が経路２０６で第２の冷媒蒸発器２１０Ｂと接続さ
れており、経路２０６の途中には膨張弁２７０Ｂが設け
られている。さらに第２の冷媒蒸発器２１０Ｂで蒸発し
た冷媒の出口は、経路２０７により経路２０５に接続さ
れている。

【００５２】第２の冷媒蒸発器２１０Ｂには、本発明の
第３の熱媒体である冷水を第２の冷媒蒸発器２１０Ｂに
供給する配管２１、また戻す配管２２が接続されてい
る。このように、本実施の形態では、高熱源側でデシカ
ントの再生を行うヒートポンプＨＰ２の低熱源側に複数
の冷媒蒸発器（図６では２個の蒸発器２１０Ａ、２１０
Ｂ）を設け、少なくともそのうちの一つの蒸発器２１０
Ｂで第３の熱媒体を冷却し、他の蒸発器２１０Ａでは処
理空気を冷却する。なお、処理空気の冷却はデシカント
による水分吸着後でも吸着前でも、あるいはその両方で
あってもよい。

【００５３】次に図７を参照して、ヒートポンプＨＰ２
に利用して好適な熱交換器３００ｃの構成を説明する。
図中、熱交換器３００ｃ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（再生空気として用い
る）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。

【００５４】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（伝熱管）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、２５１
Ｂ、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、２５２
Ｃとする）である。

【００５５】図７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３００ｃ
を全体として小型コンパクトに形成することができる。

【００５６】図７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。

【００５７】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。

【００５８】このような処理空気冷却器乃至は熱交換器
３００ｃ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。熱交換器３００ｃ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。

【００５９】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−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。

【００６０】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。

【００６１】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、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。

【００６２】また、第１の区画の熱交換チューブの外側
に取り付けるフィンは、流体の流れを乱すような形状に
するのが好ましい。第２の区画のフィンも同様である。

【００６３】図８の湿り空気線図を参照して、また構成
については適宜図６を参照して、除湿空調装置８０Ｂの
作用を説明する。図８中、アルファベット記号Ｋ〜Ｎ、
Ｑ、Ｒ、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６のフロー図中で丸で囲んだアルフ
ァベットに対応する。

【００６４】先ず空調空間６０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。ここでデシカントロー
タ１０３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１０
９を通して処理空気冷却器３００ｃ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７）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２１０Ａに入
る。ここでやはり絶対湿度一定でさらに冷却されて温度
が約１５℃の状態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６０に戻され
る。

【００６５】次に再生空気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、処理空気冷却器３０
０ｃ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）２２０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１２８を通して、デシカントロータ１０３
に送り込まれ、ここで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１２９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１３０を通して排
気ＥＸされる。

【００６６】以上のように空調装置８０Ｂでは、図８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＝（蒸発器
２１０Ａと２１０Ｂから回収される熱量）＋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３００ｃ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。

【００６７】次に図６と図９を参照して、各機器間の冷
媒の流れ及びヒートポンプＨＰ２の作用を説明する。図
６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、この熱で再生空気を加熱する。冷媒
ガス自身は熱を奪われ冷却され、さらに凝縮する。

【００６８】冷媒凝縮器２２０の冷媒出口は、熱交換器
である処理空気冷却器３００ｃの蒸発セクション２５１
の入り口に冷媒経路２０２により接続されており、冷媒
経路２０２の途中、蒸発セクション２５１の入り口近傍
には、複数の絞り２３０Ａ、２３０Ｂ、２３０Ｃが設け
られている。図６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。

【００６９】冷媒凝縮器（再生空気から見れば加熱器）
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。

【００７０】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により熱を奪われ凝縮す
る。

【００７１】図６に示すヒートポンプＨＰ２用の熱交換
器３００ｃは、ヘッダ２３５と蒸発セクション２５１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。

【００７２】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３００ｃ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
凝縮圧力は高さの順に配列されるように構成されている
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。

【００７３】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３方弁２８０に導かれ２つ
の経路２０４と２０６に分岐する。経路２０４に流れた
冷媒は膨張弁２７０Ａで減圧され冷媒蒸発器２１０Ａで
処理空気を冷却して蒸発し、経路２０５を経て圧縮機２
６０に吸入される。

【００７４】一方冷媒配管２０６に流れた冷媒は膨張弁
２７０Ｂで減圧され第２の冷媒蒸発器２１０Ｂで冷水を
冷却して蒸発し、経路２０７を経て経路２０５に合流し
圧縮機２６０に吸入される。

【００７５】なお、図６の除湿空調装置８０Ｂは３方弁
２８０を制御するコントローラ９０をさらに備えてい
る。コントローラ９０は、空調空間６０内の空気温度を
検出する感温部９５と接続されており、冷媒蒸発器２１
０Ａに送られる冷媒量を調節可能に、ひいては冷媒蒸発
器２１０Ａの冷却能力を調節可能にしている。このよう
にして、この除湿空調装置を例えば図１の実施の形態に
用いた場合、冷凍、冷蔵ショウケースの周りを適温に保
つことができる。

【００７６】図６の除湿空調装置８０Ｂでは、絞り２４
０Ａ、Ｂ、Ｃとして開度一定のオリフィス等が用いてお
り、これら固定絞りの他に、膨張弁２７０Ａあるいは２
７０Ｂを設けてある。そして、冷媒蒸発器２１０Ａ、２
１０Ｂの熱交換部あるいはそれらの冷媒出口箇所に温度
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２７０の開度を調
節できるように構成する。このようにすれば、冷媒蒸発
器２１０Ａ、２１０Ｂに過剰な冷媒液が供給されて、圧
縮機２６０に蒸発しきれなかった冷媒液が吸い込まれる
ようなことを防止することができる。冷房負荷がほぼ一
定の場合は、膨張弁２７０Ａ、２７０Ｂを省略した簡易
な装置としてもよい。

【００７７】次に図９のモリエ線図を参照して、ヒート
ポンプＨＰ２の作用を説明する。実施例として適宜具体
的な温度、圧力、エンタルピを挙げて説明する。図９
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ａは図６に示す冷却器２１０Ａあるいは２
１０Ｂの冷媒出口の状態、あるいは両者からの冷媒が合
流した後の冷媒の状態であり、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１
９．３ｋｇ／ｃｍ² 、温度は７８℃である。

【００７８】この冷媒ガスは、加熱器（冷媒凝縮器）２
２０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℃、そしてエンタルピは１２２．９
７ｋｃａｌ／ｋｇである。

【００７９】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、本発明の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２３０Ｂ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、本発明の異なる複数の
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２
５１Ｃ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、本発明の
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。

【００８０】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。

【００８１】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４３
℃、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。

【００８２】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、冷却器（冷媒蒸発器）２１０Ａ、２１
０Ｂで処理空気、あるいは第３の熱媒体から熱を奪い、
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。

【００８３】以上説明したように、熱交換器３００ｃ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。

【００８４】さらに、圧縮機２６０、加熱器（冷媒凝縮
器）２２０、絞り及び冷却器（冷媒蒸発器）２１０Ａ、
２１０Ｂを含む圧縮ヒートポンプＨＰ２としては、熱交
換器３００ｃを設けない場合は、加熱器（凝縮器）２２
０における点ｄの状態の冷媒を、絞りを介して冷却器
（蒸発器）２１０に戻すため、冷却器（蒸発器）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３００ｂを設けた本発明の実施
例の場合は、１４８．８３−１１３．５１＝３５．３２
ｋｃａｌ／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。こ
のように、ヒートポンプＨＰ２に、いわゆるエコノマイ
ザサイクルの作用を持たせることができる。

【００８５】図１０に、除湿空調装置８０Ｂの機械的な
配置の例を示す。基本的な構造は、図４の装置と同様な
ので詳細な説明は省略する。図中の符号は、図６の符号
に対応する。図４の場合との主な相違点は、ロータリー
熱交換器１０４がなくなり、その代わりに処理空気冷却
器３００ｃと冷媒蒸発器２１０Ａが配設された点であ
る。

【００８６】図１１を参照して、本発明の除湿空調シス
テムに使用して好適な、除湿空調装置の第３の例８０Ｃ
を説明する。この装置で用いる処理空気冷却器３００ｂ
は、複数の蒸発セクションにおける蒸発圧力（蒸発温
度）が各蒸発セクション間で同一圧力である点が図６の
除湿空調装置と異なる。

【００８７】図１１を参照して、先ず処理空気の経路を
説明する。図中、空調空間６０から吸込経路であるダク
ト１０７を通して、送風機１０２により処理すべき空気
ＲＡを取り出す。空気ＲＡは状態Ｋにある。送風機１０
２の吐出口はダクト１０８によりデシカントロータ１０
３の処理空気側入り口に接続されている。デシカントロ
ータ１０３の処理空気側出口はダクト１０９により、処
理空気冷却器である熱交換器３００ｂの第１の区画３１
０の入り口に接続されている。デシカントロータ１０３
を出た処理空気は状態Ｌにある。

【００８８】デシカントロータ１０３で水分を吸着され
乾燥して状態Ｍになった処理空気はダクト１０９を経由
して熱交換器３００ｂに到る。

【００８９】第１の区画３１０では、処理空気は、蒸発
セクション２５１で蒸発する冷媒により冷却される。第
１の区画３１０の処理空気出口はダクト１１０により空
調空間６０に接続されており、処理空気ＳＡは空調空間
６０に戻る。

【００９０】次に、デシカントを再生する再生空気の経
路を説明する。屋外から外気ダクト１２４により取り込
まれた状態Ｑの外気は、顕熱交換器１２１に送り込まれ
る。顕熱交換器１２１は、ロータリー熱交換器である。
顕熱交換器１２１により、ある程度まで加熱され状態Ｒ
になった外気は、ダクト１２６を経て加熱器２２０に到
り、ここでさらに冷媒ガスにより加熱され昇温て状態Ｔ
になった外気は、ダクト１２７を経て再生空気としてデ
シカントロータ１０３の再生側に導入される。

【００９１】デシカントロータ１０３で、デシカントを
再生して状態Ｕになった再生空気は、デシカントロータ
１０３と顕熱交換器１２１の前記他方の区画とを接続す
るダクト１２８、１２９を経て、顕熱交換器１２１に導
かれる。ダクト１２８とダクト１２９との間には、送風
機１４０が設けられており、外気を取り込み、また再生
空気経路を流すのに用いられる。

【００９２】顕熱交換器１２１で、外気と熱交換して
（外気を加熱して）状態Ｖになった再生空気はダクト１
３０を経て、排気ＥＸとして排出される。

【００９３】熱交換器３００ｂの第２の区画は、熱交換
チューブに直交するように設けられた邪魔板をぬって、
第３の熱媒体である冷水が熱交換チューブの外側をチュ
ーブに直交して流れるように構成されている。第２の区
画の冷水入口には、外部から冷水を供給する冷水配管２
１が接続されており、冷水出口には冷却水配管２３が接
続されている。このような構成により、熱交換器３００
ｂの凝縮セクションで凝縮する冷媒により加熱されて温
度が上昇した冷水を、後述の冷媒蒸発器２１０に導くよ
うに構成されている。冷媒蒸発器２１０で冷却された冷
水は冷水配管２２により外部に供給されるように構成さ
れている。

【００９４】このようにして、図６の装置においては、
外気により凝縮セクションで冷媒を凝縮させたのに対し
て、図１１の装置では、冷水により凝縮セクションで冷
媒を凝縮させている。

【００９５】次に、ヒートポンプＨＰ３の冷媒の経路を
説明する。図中、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２
０１を経由して再生空気加熱器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、この熱で前述のように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。

【００９６】加熱器２２０の冷媒出口は、熱交換器３０
０ｂの蒸発セクション２５１の入り口に冷媒経路２０２
により接続されており、冷媒経路２０２の途中、蒸発セ
クション２５１の入り口近傍には、ヘッダーが設けられ
ておりその中に絞り２３０が組み込まれている。

【００９７】加熱器（冷媒側から見れば冷却器あるいは
凝縮器）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。

【００９８】蒸発セクション２５１と凝縮セクション２
５２とは、図６で説明したのと同様に一連のチューブで
ある。

【００９９】凝縮セクション２５２の出口側は、ヘッダ
ー２４０でまとめられた後、冷媒液配管２０３により冷
却器２１０に接続されている。冷媒配管２０３の途中に
は、絞りである膨張弁２７０が設けられている。凝縮セ
クション２５２で凝縮した冷媒液は、絞り２７０で減圧
され膨張して温度を下げて、冷却器２１０に入り蒸発
し、その蒸発熱で冷水を冷却する。

【０１００】冷却器（冷媒側から見れば蒸発器）２１０
で蒸発してガス化した冷媒は、冷媒経路２０５を通して
冷媒圧縮機２６０の吸込側に導かれ、以上のサイクルを
繰り返す。

【０１０１】図１２を参照して、図１１の除湿空調装置
８０Ｃ中のヒートポンプＨＰ３の作用を説明する。図１
２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。

【０１０２】図中、点ａ、点ｂ、点ｃ、点ｄは、図９の
場合と同じであるので説明を省略する。点ｄの状態の冷
媒液は、絞り２３０で減圧され熱交換器３００ｂの蒸発
セクション２５１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、本発
明の第２の圧力であり、本実施例では４．２ｋｇ／ｃｍ
² 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２５
１内で、前記第２の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。

【０１０３】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、本モリエ線図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。

【０１０４】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の区画を流れる冷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１０９．９９ｋｃａｌ／ｋｇで
ある。

【０１０５】点ｇの冷媒液は、絞り２７０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。

【０１０６】以上説明したように、熱交換器３００ｂ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。

【０１０７】さらに、圧縮機２６０、加熱器（冷媒凝縮
器）２２０、絞り２３０、２４０及び冷却器（冷媒蒸発
器）２１０を含む圧縮ヒートポンプとしては、熱交換器
３００ｂを設けない場合は、加熱器（凝縮器）２２０に
おける点ｄの状態の冷媒を、絞りを介して冷却器（蒸発
器）２１０に戻すため、冷却器（蒸発器）で利用できる
エンタルピ差は１４８．８３−１２２．９７＝２５．８
６ｋｃａｌ／ｋｇしかないのに対して、熱交換器３００
ｂを設けた本発明の実施例のヒートポンプＨＰ３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、いわゆるエコノマイザの作用を持
たせることができる。

【０１０８】図１３に、除湿空調装置８０Ｃの機械的な
配置の例を示す。デシカントロータ１０３を回転軸を鉛
直方向に向けて配置する等の基本的な構成は、図４、図
１０の装置と同様である。特に図１０の装置との主な相
違点は、直交流型の熱交換機１２１が、キャビネット７
００の上部に配置されている点、第２の区画３２０が、
デシカントロータ１０３よりも外側に張り出して配置さ
れている点、冷媒蒸発径２１０が、第２の区画の下方で
デシカントロータ１０３の側方に配置されている点であ
る。

【０１０９】さらに図１４を参照して、本発明の第２の
実施の形態である除湿空調システムの構成を説明する。
除湿空調装置８０及び食品売場６０内の構成は、図１の
場合と同様であるので重複した説明は省略する。異なる
のは、冷凍機１０の構成と冷媒機配管１１の途中にサブ
クーラ３０が備えられている点である。

【０１１０】冷凍機１０は、冷凍、冷蔵ショウケース５
０Ａ〜５０Ｃの蒸発器５１０から戻される冷媒ガス配管
１２に接続された圧縮機１６と、圧縮機１６で圧縮され
た冷媒ガスから熱を奪い凝縮させる空冷凝縮器１５と、
空冷凝縮器１５で凝縮された冷媒液を貯留する冷媒レシ
ーバー１７とを含んで構成される。

【０１１１】冷媒レシーバー１７には、冷媒液を蒸発器
５１０に送る冷媒配管１１が接続されている。冷媒液配
管１１の途中には、冷媒液を過冷却するサブクーラ３０
が設置されている。サブクーラ３０には、冷水配管２
２、２１が接続されており、冷水配管２１には、冷水循
環ポンプ２５が設置されている。冷水配管２２を通し
て、除湿空調装置８０で冷却された冷水がサブクーラ３
０に送られ、ここで冷媒液が冷水で冷却されて、過冷却
状態の冷媒液がショウケース５０Ａ〜５０Ｃに送られ
る。サブクーラ３０で昇温した冷水は、冷水配管２１を
通してポンプ２５により除湿空調装置８０に送られる。
このようにして冷水は除湿空調装置８０とサブクーラ３
０との間を循環する。

【０１１２】この実施の形態では、冷凍機１０の凝縮器
１５が空冷式であるので、図１の場合と違って冷却塔を
必要としない。また、図１の場合と同様に、除湿空調装
置８０の、ヒートポンプの低熱源は、冷凍機１０の凝縮
した液冷媒であり、冷凍ショウケース５０Ａ〜５０Ｃに
供給する液冷媒のエンタルピを下げてショウケースの冷
凍効果を増大させており、結局冷凍ショウケースを冷却
するための熱媒体をヒートポンプの低熱源として利用し
ている。除湿空調装置８０からは、湿度の低いまた比較
的暖かい処理空気が、冷凍ショウケース５０Ａ〜５０Ｃ
の周辺に供給されるので、コールドアイルが解消され
る。

【０１１３】次に図１５を参照して、本発明の第３の実
施の形態である除湿空調システムの構成を説明する。除
湿空調装置８０及び食品売場６０内の構成は、第１、第
２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。この実施の形態のシステムでは、冷凍機１０は、冷
媒ガス配管１２に接続された圧縮機１６と、圧縮機１６
で圧縮された冷媒ガスから熱を奪い凝縮させる空冷凝縮
器１５と、空冷凝縮器１５で凝縮された冷媒液を過冷却
するサブクーラ３０と、過冷却された冷媒液を貯留する
冷媒レシーバー１７とを含んで構成される。

【０１１４】冷媒レシーバー１７には、冷媒液を蒸発器
５１０に送る冷媒配管１１が接続されている。第２の実
施の形態とことなり、サブクーラ３０が凝縮器１５とレ
シーバー１７との間に設置されているので、レシーバー
１７には過冷却された冷媒が貯留される。なお、サブク
ーラ３０は、レシーバ１７と一体に構成してもよい。

【０１１５】次に図１６を参照して、本発明の第４の実
施の形態である除湿空調システムの構成を説明する。除
湿空調装置８０及び食品売場６０内の構成は、第１〜第
３の実施の形態と同様でありるので重複した説明は省略
する。この実施の形態のシステムでは、空冷凝縮器１５
と空気冷却器３０’とが一体に構成されている。空気冷
却器３０’には、除湿空調装置８０で冷却された冷水
が、冷水配管２２導かれ、また冷水配管２１を通して、
冷水循環ポンプ２５で戻されるように構成されている。

【０１１６】この冷凍機１０では、空冷凝縮器１５で冷
媒を凝縮する空気は、先ず空気冷却器３０’を通過し
て、冷却される。その冷却された空気により、空冷凝縮
器内で冷媒が凝縮される。したがって、空冷凝縮器１５
をコンパクトにすることができ、あるいは空冷凝縮器１
５内で冷媒を過冷却することができる。凝縮された、あ
るいはさらに過冷却された冷媒は、冷媒レシーバー１７
に貯留される。

【０１１７】以上説明したように、本発明の実施の形態
で用いる除湿空調装置８０Ａ〜８０Ｃは、５０℃以下
（４０℃前後）の廃熱、例えば冷凍冷蔵用の冷凍機の凝
縮熱を利用し、比較的温度の高い乾燥空気を必要とする
システムに適したものである。そこで第１〜第４の実施
の形態で説明したような、スーパーマーケットの冷凍食
品売場の冷凍用冷凍機と組み合わせたシステムとして構
成すると、コールドアイルが解消されると共に、冷凍機
の動力の低減、食品の商品価値の維持という極めて優れ
た効果を奏する。

【０１１８】また、低温高湿度の問題がある雪国の冬の
ペリメータの結露防止に利用することもできる。そのと
きは熱源は室内換気を用いればよい。

【０１１９】

【発明の効果】第１の低熱源Ｌ１と第２の高熱源Ｈ２と
の間で熱交換するように構成されるので、いわば第２の
ヒートポンプの出す廃熱を第１のヒートポンプが利用す
ることになり、熱の有効利用を図ることができる。

【０１２０】第３の熱媒体は、被冷却空間を冷却するよ
うに構成され、前記被冷却空間あるいは前記被冷却空間
周辺部に前記デシカントで水分を吸着された処理空気を
給気するように構成するときは、湿度の低い処理空気が
被冷却空間あるいは被冷却空間周辺部の湿度を低下させ
ることができ、被処理空間の温度と湿度のバランスをと
ることができる。

【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シス
テムの模式的構成図である。

【図２】本発明の実施の形態である除湿空調システムに
用いて好適な除湿空調装置のフロー図である。

【図３】図２の除湿空調装置の湿り空気線図である。

【図４】図２の除湿空調装置の模式的構造図である。

【図５】本発明の除湿空調システムの第１のヒートポン
プと第２のヒートポンプとの関係を一般的に説明するフ
ロー図である。

【図６】本発明の実施の形態である除湿空調システムに
用いて好適な除湿空調装置の第２の例のフロー図であ
る。

【図７】本発明の除湿空調システムの実施の形態に使用
する除湿空調装置に用いて好適な処理空気冷却器の模式
的構造図である。

【図８】図６の除湿空調装置の湿り空気線図である。

【図９】図６の除湿空調装置に用いるヒートポンプのモ
リエ線図である。

【図１０】図６の除湿空調装置の模式的構造図である。

【図１１】本発明の実施の形態である除湿空調システム
に用いて好適な除湿空調装置の第３の例のフロー図であ
る。

【図１２】図１１の除湿空調装置に用いるヒートポンプ
のモリエ線図である。

【図１３】図１１の除湿空調装置の模式的構造図であ
る。

【図１４】本発明の第２の実施の形態である除湿空調シ
ステムの模式的構成図である。

【図１５】本発明の第３の実施の形態である除湿空調シ
ステムの模式的構成図である。

【図１６】本発明の第４の実施の形態である除湿空調シ
ステムの模式的構成図である。

【図１７】従来の除湿空調装置のフローチャートであ
る。

【符号の説明】

１０冷凍機５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ冷凍、冷蔵ショウケース６０空調空間８０除湿空調装置１０３デシカントロータ２１０、２１０Ａ、２１０Ｂ冷媒蒸発器２２０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３００ｂ、３００ｃ処理空気冷却器３１０第１の区画３２０第２の区画ＨＰ１、ＨＰ２、ＨＰ３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
水分を脱着されるデシカントを有する水分吸着装置と；
第１の低熱源から第１の高熱源に熱を汲み上げる第１の
ヒートポンプと；前記第１の低熱源より低温の第２の低
熱源から第２の高熱源に熱を汲み上げる第２のヒートポ
ンプとを備え；前記第１の低熱源と前記第２の高熱源と
の間で熱交換するように構成され；前記第１の高熱源と
して、前記デシカントを再生する前の前記再生空気を用
いるように構成され；前記第２の低熱源として、前記処
理空気以外の且つ前記再生空気以外の第３の熱媒体を用
いるように構成されたことを特徴とする；除湿空調シス
テム。
【請求項２】前記第３の熱媒体は、被冷却空間を冷却
するように構成され、前記被冷却空間あるいは前記被冷
却空間周辺部に前記デシカントで水分を吸着された処理
空気を給気するように構成された、請求項１に記載の除
湿空調システム。
【請求項３】被調湿空間に供給する処理空気を除湿す
るデシカントを有する水分吸着装置と；第１の低熱源か
ら熱を汲み上げて、前記デシカントを再生する再生空気
を加熱する第１のヒートポンプと；前記被調湿空間中の
被冷却空間から熱を奪い高熱源に熱を捨てる第２のヒー
トポンプと；前記第１の低熱源と前記高熱源との間に熱
交換関係を有するように構成されたことを特徴とする；
除湿空調システム。
【請求項４】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外気で冷却する処理空気冷
却器を備えたことを特徴とする、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システム。
【請求項５】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外気によ
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、請求項４に記載の除湿空調システム。
【請求項６】さらに前記第１の低熱源に加えて第１の
ヒートポンプの低熱源として処理空気を用いるように構
成された請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の
除湿空調システム。