JP2000171058A

JP2000171058A - 除湿空調装置及び空調システム

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Publication number: JP2000171058A
Application number: JP10346020A
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】空調負荷が主として除湿負荷である場合に高
いシステム効率で空調することのできる除湿空調装置、
及び空調負荷の顕熱を処理することのできる空調システ
ムを提供する。【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、低熱源から高熱源に熱を汲み上げるヒートポ
ンプＨＰ１とを備え、前記高熱源として、前記デシカン
トを再生する前の前記再生空気Ｂを用いるように構成さ
れ、前記低熱源として、前記処理空気Ａ以外の且つ前記
再生空気Ｂ以外の第３の熱媒体を用いるように構成され
る除湿空調装置。ヒートポンプの低熱源として第３の熱
媒体を用いるようにしているので、処理空気を低熱源と
して用い難いような場合に対処することができるし、除
湿処理のなされた処理空気を供給することができる。ま
た第３の熱媒体は例えば冷水であり、これを顕熱負荷の
処理に用いることもできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、除湿空調装置及び
空調システムに関し、特にデシカントを用いた除湿空調
装置及び空調システムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１４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１４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Ａ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Ｂ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Ｂを加熱器２２０で加熱してデシカントととも
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Ａ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Ａの冷却と
再生空気Ｂ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】

【発明が解決しようとする課題】以上のような、処理空
気をヒートポンプの低熱源とする従来のハイブリッドデ
シカント空調機では、空調負荷が顕熱負荷の小さい除湿
負荷を中心とするものである場合、処理空気から熱回収
できず、そのため例えばデシカント再生後の再生空気か
ら熱回収する方法が取られていたため、システム効率が
悪かった。

【０００５】また、従来の処理空気をヒートポンプの低
熱源とするハイブリッドデシカント空調装置では、顕熱
処理を、処理空気を冷却することにより行っていたが、
他の顕熱処理、例えばペリメータのファンコイルによる
冷却や、輻射冷却を併用する場合には、別の熱源機を必
要としていた。よって、以上によりランニングコストや
イニシャルコストがかさんでいた。

【０００６】したがって本発明は、空調負荷が主として
除湿負荷である場合に高いシステム効率で空調すること
のできる除湿空調装置、及び空調負荷の顕熱を処理する
ことのできる空調システムを提供することを目的とす
る。

【０００７】

【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；低熱源から高熱源に熱を汲み上げるヒー
トポンプＨＰ１とを備え；前記高熱源として、前記デシ
カントを再生する前の前記再生空気Ｂを用いるように構
成され；前記低熱源として、前記処理空気Ａ以外の且つ
前記再生空気Ｂ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。

【０００８】このように構成すると、ヒートポンプの低
熱源として第３の熱媒体を用いるようにしているので、
処理空気を低熱源として用い難いような場合に対処する
ことができるし、除湿処理のなされた処理空気を供給す
ることができる。また第３の熱媒体は例えば冷水であ
り、これを顕熱負荷の処理に用いることもできる。

【０００９】さらに請求項２に記載のように、請求項
１に記載の除湿空調装置においては、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。

【００１０】このように構成すると、デシカントにより
水分を吸着され、温度の上昇した処理空気を外気と処理
空気冷却器によって熱交換させることにより冷却するの
で、外気の温度に近い温度まで処理空気を冷却すること
ができる。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３に記載のように、請求項２
に記載の除湿空調装置においては、前記処理空気冷却器
は、冷媒の蒸発伝熱と凝縮伝熱とを利用した、処理空気
と外気との間で冷媒を介して間接的に熱交換をさせるも
のであってもよい。

【００１２】このように構成すると、処理空気を冷媒の
蒸発によって冷却し、蒸発した冷媒を外気により冷却し
て凝縮するので、蒸発伝熱と凝縮伝熱とを利用できるの
で、高い熱交換効率を達成できる。また処理空気冷却器
もコンパクトに構成することができる。前記ヒートポン
プは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、ヒートポンプに用いる冷媒を使用する。

【００１３】また請求項４に記載の除湿空調装置は、請
求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の除湿空調装
置において、さらに前記低熱源として前記第３の熱媒体
に加えて処理空気を用いるように構成されている。この
ように構成するとヒートポンプの低熱源として処理空気
も用いられるので、処理空気の供給温度をさらに下げる
ことができる。例えば、低熱源に複数の熱交換器（典型
的には蒸発器）を備え、少なくともそのうち１つの熱交
換器で第３の熱媒体を冷却し、他の冷却器で処理空気を
冷却することができる。

【００１４】請求項５に記載の空調システムは、請求項
１乃至請求項４のいずれか１項に記載の除湿空調装置
と、前記第３の熱媒体で空調負荷の顕熱処理をする顕熱
処理装置とを備えたことを特徴とする。顕熱処理装置と
しては、典型的には空調空間の空調負荷のうち輻射熱を
奪う輻射パネルや、特に顕熱を奪うファンコイルユニッ
トを用いる。

【００１５】

【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。

【００１６】図１のフロー図を参照して、第１の実施の
形態である除湿空調装置の構成を説明する。この空調シ
ステムは、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。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１０３、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。

【００１７】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。

【００１８】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、本発明の第３の熱媒体である冷水を
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
２７０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。

【００１９】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。

【００２０】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。

【００２１】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。

【００２２】図２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、第１の実施の形態の作
用を説明する。図２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。なお実施例として具体的な
温度を適宜示す。

【００２３】先ず処理空気Ａの流れを説明する。図２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３０℃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。

【００２４】次に再生空気Ｂの流れを説明する。図２に
おいて、屋外ＯＡからの温度が約２５℃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４５℃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。

【００２５】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３０℃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。

【００２６】また、再生空気では状態Ｒと状態Ｔとの温
度差（エンタルピ差）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。

【００２７】図３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３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５
０１が設けられている。フィルター５０１の内側のキャ
ビネット７００内には、送風機１０２が設置されてお
り、その吸入口がフィルター５０１を介してキャビネッ
ト７００の処理空気吸込口に通じている。キャビネット
７００内で吸込口７６から送風機１０２の吸入口までの
部分が経路１０７を構成している。

【００２８】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７００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。

【００２９】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。

【００３０】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。

【００３１】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７５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１０４と供給空気ＳＡの吹き出し開口との間が経路１
１０として構成されている。

【００３２】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５０２が設けられている。
そのフィルター５０２の内側で鉛直方向下方にロータリ
ー熱交換機１０４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、前記フィルター５０２と熱交
換機１０４との間の空間が経路１２５を構成している。

【００３３】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、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、キャビネット７００
の上面に形成された開口１４２から排気ＥＸされるよう
に構成されている。

【００３４】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２０１、２０２、２０３がキャビネット７００内
に敷設されている。

【００３５】次に図４を参照して、本発明の実施の形態
の除湿空調装置を用いた、第２の実施の形態である除湿
空調システムを説明する。図中、第１の実施の形態の除
湿空調装置（ＨＤ−ＡＣ）８０が、吸込口７６を空調空
間６０に連通して基礎上に設置されており、供給空気Ｓ
Ａを空調空間６０に吹き出す開口からのダクトが空調空
間６０の天井部に水平に敷設されている。その水平ダク
トの要所要所には供給空気出口７５Ａ、７５Ｂが開けら
れており、除湿された空気を空調空間６０に供給できる
ようになっている。

【００３６】一方空調空間６０には、顕熱処理装置とし
ての輻射パネル９０、９１が、空調空間６０の壁に取り
付けられ、あるいはパーティション状に配置されてい
る。輻射パネル９０、９１は、平面状に形成され鉛直方
向に設置されるパネルであり、その中に例えば１本の冷
水配管（伝熱管）が複数パスで、あるいは入口ヘッダか
ら出口ヘッダに多数の伝熱管が均一に分布するように配
列された構造を有している。輻射パネルの伝熱管には、
除湿空調装置ＨＤ−ＡＣに内蔵された冷媒蒸発器２１０
（図１）からの冷水配管２１、２２が接続されており、
冷水が除湿空調装置ＨＤ−ＡＣから供給され、また戻る
ように構成されている。なお冷水配管２２により除湿空
調装置ＨＤ−ＡＣから輻射パネル９１に、冷水配管２３
により輻射パネル９１から輻射パネル９０に、冷水配管
２４と冷水配管２１により輻射パネル９０から除湿空調
装置ＨＤ−ＡＣにと冷水が循環するように構成され、冷
水配管２４と冷水配管２１との間には冷水循環ポンプ２
５が設けられている。

【００３７】輻射パネル９０、９１には、約１５℃程度
の冷水を供給して、パネル表面の温度を下げる。したが
って、空調空間の空気の乾球温度が比較的高くても、輻
射熱が少ないので空調空間６０は快適な空間となる。た
だし、空調空間内の湿度が高いと、輻射パネルに結露す
るという問題があり、また輻射熱は少なくても湿度が高
過ぎると不快な空間となり得る。しかしながら、第２の
実施の形態によれば、供給空気出口７５Ａ、７５Ｂから
供給される空気は、除湿空調装置ＨＤ−ＡＣで十分に除
湿された処理空気であるので、低輻射熱と低湿度とが相
まって極めて快適な空間を提供することができる。

【００３８】しかも第２の実施の形態の空調システムで
は、ヒートポンプＨＰ１の冷熱源の熱と高熱源の熱の両
方を空調に利用するので、熱の出入りは除湿空調装置Ｈ
Ｄ−ＡＣでの外気ＯＡの取り入れと排気ＥＸ、及びヒー
トポンプＨＰ１の圧縮機駆動の動力が殆どであり、熱バ
ランスがとれた無駄な熱の出入りの少ない空調システ
ム、ランニングコストの低い空調システムが実現でき
る。また、顕熱用の熱源機を省略できるので、空調シス
テムのイニシャルコストを低減することができる。

【００３９】以上のような図４に示される輻射パネルを
含んで構成される空調システムを別の言い方をすれば、
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、低熱源から高熱
源に熱を汲み上げるヒートポンプとを備え、前記高熱源
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
除湿空調装置を用いて、その除湿空調装置において、前
記第３の熱媒体を、空調空間の輻射熱を奪うように配置
されたパネルに供給するように構成されたことを特徴と
する空調システムである。ここでいうパネルは輻射パネ
ルとも呼ばれるものであり、空調空間中の空調負荷であ
る顕熱の中でも特に輻射熱を奪う処理をすることができ
る。

【００４０】ここで除湿空調装置は、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るようにしてもよい
し、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してもよいし、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して
もよいし、さらには、前記低熱源として前記第３の熱媒
体だけでなくそれに加えて処理空気を用いるように構成
してもよい。

【００４１】また輻射パネルの代わりに、顕熱処理装置
としてのファンコイルユニットを用いて、特に日の当た
る窓際の空間等の顕熱処理をしてもよく、多様な顕熱処
理方法への対応が可能となる。なお図４には、輻射パネ
ルが鉛直方向に立てて配置される場合が示されている
が、水平方向に寝かして、例えば天井に配置するように
構成してもよいし、傾斜させて壁掛けの額縁のように配
置してもよい。

【００４２】次に図５を参照して、本発明の実施の形態
の除湿空調装置ＨＤ−ＡＣを用いた、第３の実施の形態
である空調システムを説明する。図中、除湿空調装置Ｈ
Ｄ−ＡＣ、供給空気ＳＡを空調空間６０に吹き出す開口
からのダクト、水平ダクトの供給空気出口７５Ａ、７５
Ｂの配置は第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。

【００４３】ここで空調空間６０は、例えばスーパーマ
ーケットの食品売場であり、床上にはオープン形の冷
凍、冷蔵ショウケース５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃが配置さ
れている。また、空調空間６０の外部には、ショウケー
ス５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃに低温冷媒を供給する、ある
いは低温ブラインを供給する圧縮冷凍機１０が設置され
ている。冷凍機１０と各ショウケース５０Ａ、５０Ｂ、
５０Ｃとの間は、冷媒配管あるいはブライン配管１１、
１２で接続されている。

【００４４】また、除湿空調装置ＨＤ−ＡＣの冷水配管
２２は、圧縮冷凍機１０の凝縮器の冷却水入口に接続さ
れており、前記冷水が圧縮冷凍機１０の冷却水として冷
媒凝縮に用いられる。なお、冷媒冷却水としての冷熱不
足を補うために冷却塔２０を設けても良く、前記冷媒凝
縮器とは冷却水配管２３で接続されており、冷却塔２０
で可能な限り冷却された冷却水は、冷却塔２０の鉛直方
向下方に設置された冷却水ポンプ２５により配管２１を
通して、冷水として除湿空調装置ＨＤ−ＡＣに戻される
ように構成されている。

【００４５】空調空間６０においては、供給空気出口７
５Ａ、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。
処理空気は、除湿された比較的温度の高い（図２の実施
例では３０℃の）空気である。

【００４６】一般にオープン形の冷凍、冷蔵ショウケー
ス周りには、ケースから溢れた冷気が澱むいわゆるコー
ルドアイルが発生して、足元の気温が異常に低く不快で
あった。また冷凍、冷蔵ショウケース周りは相対湿度が
約６０％以上になっているので、ショウケースに多量の
霜が付着し、頻繁にデフロストを行う必要があり、霜を
溶かすヒーター等に多量の電力を消費していた。また冷
凍食品に霜がつき、またそれを溶かすことによって商品
価値を損なうという問題があった。しかしながら、本発
明の第３の実施の形態の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８０ｋｃａｌ／ｋ
ｇ）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。

【００４７】さらに冷凍機１０の高熱源の温度（圧縮冷
凍機にお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。

【００４８】図６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を説明する。この実施の形態の装
置も、第２、第３の実施の形態の空調システムの除湿空
調装置ＨＤ−ＡＣとして用いて好適である。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１０２、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、図６に示す実施の形
態では、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２３０
Ａ、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。図７に示す熱交換器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。

【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、本発明の第４の実施の
形態の除湿空調装置の作用を説明する。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】以上のような空調装置では、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２１０
Ａ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ΔＱは、水
分吸着後の処理空気（状態Ｌ）と熱交換させる外気（状
態Ｑ）の温度が低いほど大きくなる。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３０
０ｃ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の実施の形態の装置は３方弁２
８０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２１０Ａ
に送られる冷媒量を調節可能に、ひいては冷媒蒸発器２
１０Ａ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５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】第４の実施の形態では、絞り２４０Ａ、
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２７０Ｂ
を設けてある。そして、冷媒蒸発器２１０Ａ、２１０Ｂ
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２
１０Ａ、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、第４の実施の形態の除湿空調装
置の機械的な配置の例を示す。基本的な構造は、図３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３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を参照して第５の実施の形態であ
る、ヒートポンプＨＰ３を組み込んだデシカント空調装
置の例を説明する。この実施の形態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の実施の形態と異なる。

【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の第４の実施の形態
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の第５の実施の形態では、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の空調システム
中のヒートポンプＨＰ３の作用を説明する。図１２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、図１２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
３００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、第５の実施の形態の除湿空調装
置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３、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７００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】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、ヒートポ
ンプの低熱源として第３の熱媒体を用いるようにしてい
るので、処理空気を低熱源として用い難いような場合に
対処することができるし、除湿処理のなされた処理空気
を供給することができる。また第３の熱媒体を例えば顕
熱負荷の処理に用いることもできる。

【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装置
のフローチャートである。

【図２】図１の除湿空調装置の湿り空気線図である。

【図３】図１の除湿空調装置の模式的構造図である。

【図４】本発明の第２の実施の形態である除湿空調シス
テムの模式的配置図である。

【図５】本発明の第３の実施の形態である除湿空調シス
テムの模式的配置図である。

【図６】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７】第４の実施の形態の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】第４の実施の形態の除湿空調装置の湿り空気線
図である。

【図９】第４の実施の形態である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】第４の実施の形態の除湿空調装置の模式的構
造図である。

【図１１】第５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１２】第５の実施の形態である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】第５の実施の形態の除湿空調装置の模式的構
造図である。

【図１４】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】

６０空調空間９０、９１輻射パネル８０除湿空調装置１０２、１４０送風機１０３デシカントロータ１０４熱交換器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７００キャビネット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；
低熱源から高熱源に熱を汲み上げるヒートポンプとを備
え；前記高熱源として、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
湿空調装置。
【請求項２】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に記載の除湿
空調装置。
【請求項３】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２に記載の除湿空調装置。
【請求項４】前記低熱源として前記第３の熱媒体に加
え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３のいずれか１項に記載の除湿空調装置。
【請求項５】請求項１乃至請求項４のいずれか１項に
記載の除湿空調装置と；前記第３の熱媒体で空調負荷の
顕熱処理をする顕熱処理装置とを備えたことを特徴とす
る；空調システム。