JP2000179962A - 空気調和装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 空気サイクルを利用して暖房を行う空気調和
装置において、充分な暖房能力を確保する。 【解決手段】 圧縮機（21）、熱交換器（30）、水分除
去器（22）及び膨張機（23）を順にダクト接続して熱源
側系統（20）を構成する。圧縮機（21）は、室外空気と
換気用の排出空気とを吸い込んで圧縮する。圧縮空気
は、熱交換器（30）で調和用空気と熱交換を行う。この
圧縮空気は、水分除去器（22）で水蒸気を除去される。
その後、圧縮空気は膨張機（23）で膨張し、低温空気と
なって室室外に排出される。一方、熱交換器（30）に
は、入口ダクト（43）を通じて調和用空気が送られる。
この調和用空気は、換気用の供給空気と室内空気とを混
合したものである。熱交換器（30）では、調和用空気が
圧縮空気と熱交換して加熱される。また、加湿部（42）
では、調和用空気が加湿される。その後、調和用空気を
室内に供給して暖房を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、空気を冷媒とする
空気サイクルを利用して暖房を行う空気調和装置に関
し、特に、暖房能力の向上策に係るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、空気を冷媒とする空気サイク
ル式の冷凍機が知られている。例えば、日本冷凍協会発
行「新版 冷凍空調便覧 第４版 基礎編」p.45〜p.48
に開示されている。また、空気サイクル式の冷凍機を熱
源として暖房を行う暖房装置が、The Australian Insti
tute of Refrigeration Air Conditioning and Heating
発行「エイアイアールエイエッチ ジャーナル（AIRAH
JOURNAL）１９９７年６月号」p.16〜p.21に開示されて
いる。以下、この暖房装置について説明する。

【０００３】図３に示すように、上記暖房装置は、熱源
側系統（a）と、排熱側系統（f）とを備えている。この
熱源側系統（a）は、圧縮機（b）と、第１熱交換器
（c）と、第２熱交換器（d）と、膨張機（e）とを順に
接続して成り、空気冷凍サイクルを行うように構成され
ている。一方、排熱側系統（f）は、第２熱交換器（d）
と、加湿器（g）と、第１熱交換器（c）とを順に接続し
て構成されている。

【０００４】そして、熱源側系統（a）では、圧縮機
（b）を駆動すると、この圧縮機（b）で換気用の排出空
気が圧縮される。圧縮された空気は、第１熱交換器
（c）、第２熱交換器（d）と順に流れ、膨張機（e）で
膨張した後に、室外に排出される。一方、排熱側系統
（f）では、室外からの換気用の供給空気は、第２熱交
換器（d）、加湿器（g）、第１熱交換器（c）と順に流
れる。その間に、この供給空気は、両熱交換器（d,c）
において熱源側系統（a）の圧縮空気との熱交換によっ
て暖められると共に、加湿器（g）において加湿され
る。そして、暖められて加湿された供給空気を室内に供
給し、暖房を行うようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
暖房装置では、暖房能力が不足して室内暖房が充分に行
えないという問題があった。この点について説明する
と、上記暖房装置では、熱源側系統（a）に換気用の排
出空気のみを流すようにしている。この換気量は、在室
者の人数等によって定まるものであって（例えば、床面
積１m²あたり４m³/hr）、暖房負荷とは無関係に定めら
れる。そして、暖房負荷に見合った暖房能力を発揮させ
るには、換気用の排出空気だけでは不足となる場合がほ
とんどである。それにも拘わらず、上記暖房装置では熱
源側系統（a）の空気流量を増やすことができず、暖房
能力の不足を招いていた。

【０００６】本発明は、かかる点に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、空気サイクルを利用
して暖房を行う空気調和装置において、充分な暖房能力
を確保することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、空気サイクル
を利用して温熱を生成する熱源側系統に、換気用の排出
空気と共に室外空気を流し、該熱源側系統での空気流量
を増大させるようにしたものである。

【０００８】具体的に、本発明が講じた第１の解決手段
は、空気を冷媒とする空気サイクルによって室内空気を
加熱して暖房を行う空気調和装置を対象としている。そ
して、室外及び室内から空気を吸入して圧縮する圧縮機
（21）と、少なくとも室内空気から成る調和用空気を上
記圧縮機（21）で圧縮された圧縮空気との熱交換により
加熱する加熱手段（30）と、該加熱手段（30）で熱交換
した後の圧縮空気を膨張させる膨張機（23）とを備え、
該膨張機（23）で膨張して低温となった低温空気を室外
へ排出すると共に、上記加熱手段（30）で加熱された調
和用空気を室内に供給するものである。

【０００９】また、本発明が講じた第２の解決手段は、
上記第１の解決手段において、室内から圧縮機（21）へ
吸入される空気を、換気のために室内から排出される排
出空気とするものである。

【００１０】また、本発明が講じた第３の解決手段は、
上記第１又は第２の解決手段において、調和用空気を、
室内空気と室外から室内へ供給される供給空気とより構
成するものである。

【００１１】また、本発明が講じた第４の解決手段は、
上記第１〜第３の何れか１の解決手段において、空気中
の水蒸気が水蒸気分圧の高い側から低い側へ透過可能に
構成された分離膜を有し、圧縮空気に含まれる水蒸気を
凝縮させずに該圧縮空気から分離する水分除去手段（2
2）を設けるものである。

【００１２】また、本発明が講じた第５の解決手段は、
上記第４の解決手段において、分離膜は、高分子膜から
成り、水分子の膜内部拡散によって水蒸気が透過するよ
うに構成されたものとするものである。

【００１３】また、本発明が講じた第６の解決手段は、
上記第４の解決手段において、分離膜は、分子自由行程
と同程度の大きさの孔を多数有し、水分子の毛管凝縮と
拡散とによって水蒸気が透過するように構成されたもの
とするものである。

【００１４】また、本発明が講じた第７の解決手段は、
上記第４〜第６の何れか１の解決手段において、水分除
去手段（22）における分離膜の両側での水蒸気分圧差を
確保するために該分離膜の一方側を減圧する減圧手段
（36）を設けるものである。

【００１５】また、本発明が講じた第８の解決手段は、
上記第７の解決手段において、水分除去手段（22）によ
って圧縮空気から分離した水分の一部又は全部を、膨張
機（23）からの低温空気に供給するものである。

【００１６】また、本発明が講じた第９の解決手段は、
上記第７の解決手段において、水分除去手段（22）によ
って圧縮空気から分離した水分を加熱手段（30）の調和
用空気に供給する水分供給手段（42）を設けるものであ
る。

【００１７】また、本発明が講じた第１０の解決手段
は、上記第４〜第７の何れか１の解決手段において、水
分除去手段（22）によって圧縮空気から分離した水分の
一部又は全部を、調和用空気と共に室内に供給するもの
である。

【００１８】また、本発明が講じた第１１の解決手段
は、上記第４〜第６の何れか１の解決手段において、水
分除去手段（22）を、分離膜の一方の表面と圧縮空気と
接触させると共に他方の表面と調和用空気とを接触さ
せ、該圧縮空気に含まれる水蒸気が該調和用空気へ移動
するように構成するものである。

【００１９】また、本発明が講じた第１２の解決手段
は、上記第１〜第８の何れか１の解決手段において、加
熱手段（30）の調和用空気に水分を供給する水分供給手
段（42）を設けるものである。

【００２０】また、本発明が講じた第１３の解決手段
は、上記第９又は第１２の解決手段において、水分供給
手段（42）が、水分が透過可能な透湿膜を介して調和用
空気に水分を供給するものである。

【００２１】−作用− 上記第１の解決手段では、圧縮機（21）が室内及び室外
から空気を吸入し、圧縮して高温高圧の圧縮空気とす
る。この圧縮空気は、加熱手段（30）において調和用空
気と熱交換する。そして、加熱手段（30）で暖められた
調和用空気を室内に供給し、暖房を行う。一方、熱交換
後の圧縮空気は、膨張機（23）で膨張して低温空気とな
り、その後、室外へ排出される。

【００２２】また、上記第２の解決手段では、換気用の
排出空気が圧縮機（21）に吸入される。つまり、この排
出空気を利用して暖房運転が行われる。

【００２３】また、上記第３の解決手段では、供給空気
は室内空気と共に加熱手段（30）によって暖められ、そ
の後、室内に供給される。

【００２４】また、上記第４の解決手段では、水分除去
手段（22）によって、圧縮機（21）で圧縮された圧縮空
気から水分が除去される。その際、水分除去手段（22）
は所定の分離膜を有するため、上記圧縮空気中の水分
は、水蒸気の状態を維持したまま該圧縮空気から分離さ
れる。

【００２５】また、上記第５又は第６の解決手段では、
分離膜が、所定の過程によって水蒸気を透過させるよう
に構成される。

【００２６】また、上記第７の解決手段では、減圧手段
（36）による減圧によって、分離膜の両側における水蒸
気分圧差が確保される。つまり、分離膜の一方の表面が
圧縮空気と接触し、他方の表面側が減圧手段（36）によ
って減圧される。従って、分離膜の他方の表面側の水蒸
気分圧は、圧縮空気の水蒸気分圧よりも低く維持され
る。

【００２７】また、上記第８の解決手段では、水分除去
手段（22）で圧縮空気から分離された水分が低温空気と
共に室外へ排出される。

【００２８】また、上記第９の解決手段では、水分除去
手段（22）で圧縮空気から分離された水分が、水分供給
手段（42）によって調和用空気に供給される。その際、
水分供給手段（42）は、加熱手段（30）において加熱さ
れつつある調和用空気に水分を供給する。

【００２９】また、上記第１０の解決手段では、水分除
去手段（22）で圧縮空気から分離された水分が調和用空
気に供給され、この調和用空気と共に室内に供給されて
室内が加湿される。

【００３０】また、上記第１１の解決手段では、分離膜
の一方の表面と圧縮空気とが、他方の表面と調和用空気
とがそれぞれ接触する。従って、調和用空気の水蒸気分
圧が圧縮空気の水蒸気分圧よりも低い運転状態において
は、外部から何らの作用を加えなくても圧縮空気中の水
分が排出空気へと移動する。

【００３１】また、上記第１２の解決手段では、水分が
水分供給手段（42）によって調和用空気に供給される。
その際、水分供給手段（42）は、加熱手段（30）におい
て加熱されつつある調和用空気に水分を供給する。

【００３２】また、上記第１３の解決手段では、水分供
給手段（42）によって、所定の透湿膜を介して水分が排
出空気へ徐々に供給される。

【００３３】

【発明の効果】従って、上記の解決手段によれば、圧縮
機（21）が室内からだけでなく室外からも空気を吸入す
るため、圧縮空気の流量を充分に確保することができ
る。つまり、加熱手段（30）で調和用空気と熱交換する
高温の圧縮空気の流量を確保することができる。このた
め、加熱手段（30）において調和用空気に与えられる熱
量を確保することができ、暖房能力を充分に発揮させる
ことができる。

【００３４】また、上記第２の解決手段によれば、換気
用の排出空気がもつ熱を回収し、回収した熱を調和用空
気の加熱に利用することができる。このため、換気によ
る暖房負荷の増大を防ぐことができる。

【００３５】また、上記第３の解決手段によれば、室内
空気と供給空気とを混合して調和用空気としているた
め、室外からの冷たい供給空気を暖めてから室内に供給
することができ、在室者の快適性を向上させることがで
きる。更に、本解決手段では、室内空気を調和用空気と
する場合に比して調和用空気の温度が低下する。このた
め、加熱手段（30）における調和用空気との熱交換によ
って圧縮空気は一層低温となり、これによって圧縮機
（21）の駆動入力を削減することができ、機器効率、即
ちＣＯＰ（成績係数）の向上を図ることができる。

【００３６】また、上記第４の解決手段によれば、圧縮
空気から水分を分離した後に膨張機（23）へ送ることが
できる。ここで、膨張機（23）からの低温空気の温度
は、かなりの低温（例えばマイナス１５℃程度）とな
る。このため、低温空気中に水分が多く含まれている
と、低温空気中で水分が凍ってしまう。そして、低温空
気中で水分が凍ると、雪状になって低温空気と共に室外
に吹き出されたり、吹出用の通路に溜まって通路が閉塞
するなどの弊害が生じる。これに対し、本解決手段では
圧縮空気から水分を除去した後に膨張させるため、上述
のような弊害を生ずることなく運転を行うことができ
る。

【００３７】また、上記第５又は第６の解決手段によれ
ば、所定の機能を有する分離膜を確実に構成することが
できる。

【００３８】また、上記第７の解決手段によれば、いか
なる運転状態においても、減圧手段（36）によって分離
膜の両側での水蒸気分圧差を確保でき、水分除去手段
（22）によって圧縮空気から常に水蒸気を分離すること
ができる。このため、上述のような低温空気中で水分が
凍ることによる弊害を確実に防止することができる。

【００３９】また、上記第８の解決手段によれば、圧縮
空気から分離された水蒸気を冷却空気と共に室外へ排出
することができる。このため、分離した水蒸気を処理す
るための構成を必要とせず、構成の簡略化を図ることが
できる。

【００４０】また、上記第９又は第１２の解決手段によ
れば、調和用空気に水分を供給することによって、室内
の加湿を行うことができる。この場合、供給された水分
が蒸発する際に調和用空気から潜熱分の熱を奪う。この
ため、何らの手段も施さなければ、調和用空気の温度が
低下する。これに対し、本解決手段では、加熱手段（3
0）の調和用空気に水分を供給している。従って、調和
用空気に対し、圧縮空気との熱交換によって供、給され
た水分の蒸発潜熱分の熱量を与えることができる。この
結果、加熱手段（30）から室内に送られる調和用空気の
温度を所定値に維持しつつ、調和用空気の加湿を行うこ
とができる。特に、上記第９の解決手段によれば、水分
除去手段（22）で圧縮空気から分離された水分を、室内
の加湿に利用することができる。

【００４１】また、上記第１０の解決手段によれば、水
分除去手段（22）で圧縮空気から分離された水分を、室
内の加湿に利用することができる。

【００４２】また、上記第１１の解決手段によれば、圧
縮空気から分離された水蒸気を水蒸気の状態のままで調
和用空気に供給することができる。つまり、調和用空気
を加湿する際に、調和用空気中で供給された水分が蒸発
することはない。従って、本解決手段によれば、加熱手
段（30）において、圧縮空気から調和用空気に対して、
水分の蒸発潜熱分の熱量を供給する必要がなくなる。こ
のため、加熱手段（30）における圧縮空気と調和用空気
との交換熱量が同一であっても、調和用空気を一層高温
にまで暖めることができる。この結果、暖房能力を高く
維持しつつ、室内を加湿することができる。

【００４３】また、上記第１３の解決手段によれば、調
和用空気に水分を徐々に供給するため、供給した水分を
調和用空気中で確実に蒸発させることができる。このた
め、蒸発できない水分が液滴の状態で調和用空気と共に
室内に吹き出される事態を防止することができる。

【００４４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて詳細に説明する。

【００４５】図１に示すように、本実施形態の空気調和
装置（10）は、熱源側系統（20）と、利用側系統（40）
とによって構成されている。

【００４６】上記熱源側系統（20）は、圧縮機（21）
と、熱交換器（30）と、水分除去器（22）と、膨張機
（23）とを順にダクト接続して成り、空気冷凍サイクル
を行うように構成されている。また、熱源側系統（20）
は、圧縮機（21）の入口側に接続される吸込ダクト（2
4）と、膨張機（23）の出口側に接続される吹出ダクト
（25）とを備えている。この吸込ダクト（24）は、始端
側で２つに分岐され、上記圧縮機（21）に室内及び室外
から空気を送るように構成されている。その際、換気の
ために室内から排出される排出空気が、室内から圧縮機
（21）へと送られる。また、吹出ダクト（25）は、膨張
機（23）からの低温空気を室外へ導くように構成されて
いる。

【００４７】上記利用側系統（40）は、上記熱交換器
（30）と、該熱交換器（30）にそれぞれ接続される入口
ダクト（43）及び出口ダクト（44）とによって構成され
ている。この入口ダクト（43）は、始端側で第１入口ダ
クトと第２入口ダクトとに分岐している。第１入口ダク
トの一端は室内に開口し、第２入口ダクトの一端は室外
に開口している。また、第２入口ダクトの途中には、一
端で上記吹出ダクト（25）に接続する分岐ダクト（45）
が接続されている。この第２ダクトは、ダクト内を流れ
る室外空気のうち、一部を換気のために室内に供給され
る供給空気として熱交換器（30）へ導き、残りを吹出ダ
クト（25）内へ送るように構成されている。そして、上
記入口ダクト（43）は、第１入口ダクトからの室内空気
と第２入口ダクトからの供給空気とを、調和用空気とし
て熱交換器（30）へ送るように構成されている。また、
出口ダクト（44）は、一端が室内に開口し、熱交換器
（30）からの調和用空気を室内へ供給するように構成さ
れている。

【００４８】上記圧縮機（21）には、モータ（35）が連
結されている。また、該圧縮機（21）は、上記膨張機
（23）と連結されている。そして、圧縮機（21）は、モ
ータ（35）の駆動力と、膨張機（23）で空気が膨張する
際の膨張仕事とによって駆動されるように構成されてい
る。

【００４９】上記熱交換器（30）には、圧縮空気が流れ
る圧縮空気通路（31）と、調和用空気が流れる調和用空
気通路（32）とが区画形成されている。この圧縮空気通
路（31）は、一端が上記圧縮機（21）と、他端が上記水
分除去器（22）とそれぞれダクト接続されている。ま
た、上記調和用空気通路（32）は、一端には上記入口ダ
クト（43）が、他端には上記出口ダクト（44）がそれぞ
れ接続されている。そして、この熱交換器（30）は、圧
縮空気通路（31）の圧縮空気と、調和用空気通路（32）
の調和用空気とを熱交換させるように構成されている。
つまり、上記熱交換器（30）は、圧縮空気との熱交換に
よって調和用空気を加熱する加熱手段を構成している。

【００５０】また、上記熱交換器（30）には、加湿部
（42）が設けられている。この加湿部（42）は、透湿膜
を備えている。この加湿部（42）では、調和用空気通路
（32）が透湿膜で形成され、該透湿膜を隔てて反対側に
水側空間が形成されている。上記透湿膜は水分が透過可
能に構成され、この透湿膜を透過させて水側空間の水分
を調和用空気通路（32）の調和用空気へ供給するように
している。そして、上記加湿部（42）は、熱交換器（3
0）において加熱されつつある調和用空気に水分を供給
する水分供給手段を構成している。

【００５１】上記水分除去器（22）は、分離膜を有し、
この分離膜によって隔てられた高圧空間と低圧空間とを
備えている。この高圧空間は、入口側が上記熱交換器
（30）の圧縮空気通路（31）と、出口側が上記膨張機
（23）とそれぞれダクト接続されている。従って、この
高圧空間には、上記熱交換器（30）からの圧縮空気が流
れる。そして、この水分除去器（22）は、該圧縮空気中
の水蒸気が上記分離膜を透過することによって、該水蒸
気を高圧空間側から低圧空間側へ移動させるように構成
されている。つまり、水分除去器（22）は、上記圧縮空
気から水分を除去する水分除去手段を構成している。

【００５２】上記分離膜は、フッ素樹脂等の高分子膜に
よって形成されている。そして、該分離膜は、水分子の
膜内部拡散によって水蒸気が透過するように構成されて
いる。尚、この分離膜を、キセロゲル等から成るガス分
離用多孔膜によって形成してもよい。この場合、圧縮空
気中の水蒸気は、水分子の毛管凝縮と拡散とによって分
離膜を透過する。

【００５３】上記水分除去器（22）の低圧空間には、真
空ポンプ（36）が接続されている。この真空ポンプ（3
6）は、該低圧空間を減圧するためのものであって、低
圧空間と高圧空間との水蒸気分圧差を確保する減圧手段
を構成している。

【００５４】また、上記真空ポンプ（36）の出口側に
は、第１水配管（51）と第２水配管（52）とが接続され
ている。第１水配管（51）は、上記熱交換器（30）の加
湿部（42）の水側空間に接続し、水分除去器（22）で圧
縮空気から分離した水分を該水側空間へ供給するように
構成されている。一方、第２水配管（52）は、上記分岐
ダクト（45）に接続し、水分除去器（22）で圧縮空気か
ら分離した水分を、室外空気と共に吹出ダクト（25）内
の低温空気へ供給するように構成されている。

【００５５】−運転動作− 次に、上記空気調和装置（10）の運転動作について、図
２を参照しながら説明する。

【００５６】上記熱源側系統（20）において、モータ
（35）で圧縮機（21）を駆動すると、吸込ダクト（24）
を通じて排出空気と室外空気とが圧縮機（21）に供給さ
れる。具体的に、流量：Ｍ0の排出空気と流量：Ｍの室
外空気とが混合され、圧縮機（21）へ供給される。圧縮
機（21）では、供給された空気が点１から点２に亘って
圧縮され、流量：Ｍ0＋Ｍの圧縮空気が生成する。この
圧縮空気は、圧縮されて高温となっており、上記熱交換
器（30）の圧縮空気通路（31）へと送られる。

【００５７】上記熱交換器（30）では、高温の圧縮空気
が圧縮空気通路（31）を流れる間に調和用空気通路（3
2）の調和用空気と熱交換を行う。つまり、圧縮空気
は、点２から点３に亘って調和用空気と熱交換を行い、
その温度が低下する。

【００５８】上記水分除去器（22）では、点３から点
３’に亘って圧縮空気から水分：ｄｍが除去される。具
体的に、水分除去器（22）では、低圧空間が真空ポンプ
（36）で減圧され、低圧空間の水蒸気分圧が高圧空間の
水蒸気分圧よりも常に低く維持されている。このため、
両空間の水蒸気分圧差によって圧縮空気中の水蒸気が分
離膜を透過し、圧縮空気から水分が除去される。その
際、圧縮空気中の水蒸気は、凝縮することなく水蒸気の
状態ままで圧縮空気から分離される。

【００５９】その後、水分が除去された圧縮空気は、膨
張機（23）へと送られる。この膨張機（23）では、圧縮
空気が点３’から点４に亘って膨張し、低温空気とな
る。そして、この低温空気が吹出ダクト（25）を通じて
室外へ排出される。その際、吹出ダクト（25）内には、
分岐ダクト（45）を通じて室外空気が送られる。従っ
て、低温空気は、所定量の室外空気と混合された後に室
外に排出される。

【００６０】一方、上記利用側系統（40）では、入口ダ
クト（43）を通じて、流量：Ｍ0の供給空気と、流量：
Ｍ1の室内空気とが上記熱交換器（30）の調和用空気通
路（32）へ送られる。つまり、排出空気と同流量の供給
空気が、所定流量の室内空気と共に熱交換器（30）へ送
られる。

【００６１】上記熱交換器（30）の調和用空気通路（3
2）では、調和用空気が点６から点７に亘って圧縮空気
通路（31）の圧縮空気と熱交換を行い、調和用空気が加
熱される。その間、上記熱交換器（30）の加湿部（42）
では、調和用空気通路（32）の調和用空気へ水分：ｄｍ
1が供給される。つまり、加湿部（42）において、加熱
されつつある調和用空気に水分が供給される。従って、
調和用空気には、圧縮空気との熱交換によって、供給さ
れた水分の蒸発潜熱分の熱量が与えられる。この様にし
て、調和用空気の加熱と加湿とが行われる。

【００６２】尚、加湿部（42）で調和用空気に供給され
る水分：ｄｍ1は、上記水分除去器（22）において圧縮
空気から分離された水分：ｄｍの一部である、そして、
この水分：ｄｍ1は、上記第１水配管（51）を通じて加
湿部（42）へ供給される。

【００６３】上記熱交換器（30）において、加熱及び加
湿された調和用空気は、上記出口ダクト（44）を通じて
室内に供給される。これによって、室内の暖房と加湿と
が行われる。

【００６４】−実施形態の効果− 本実施形態によれば、圧縮機（21）が室内からの排出空
気と共に室外空気を吸入するため、圧縮空気の流量を充
分に確保することができる。つまり、熱交換器（30）で
調和用空気と熱交換する高温の圧縮空気の流量を確保す
ることができる。このため、熱交換器（30）において調
和用空気に与えられる熱量を確保することができ、暖房
能力を充分に発揮させることができる。

【００６５】また、圧縮機（21）に排出空気を送ること
によって、換気用の排出空気がもつ熱を回収し、回収し
た熱を調和用空気の加熱に利用することができる。この
ため、換気による暖房負荷の増大を防ぐことができる。

【００６６】また、室内空気と供給空気とを混合して調
和用空気としているため、室外からの冷たい供給空気を
暖めてから室内に供給することができ、在室者の快適性
を向上させることができる。更に、本実施形態では、室
内空気を調和用空気とする場合に比して調和用空気の温
度が低下する。このため、熱交換器（30）における調和
用空気との熱交換によって圧縮空気は一層低温となり、
これによって圧縮機（21）の駆動入力を削減することが
でき、機器効率、即ちＣＯＰ（成績係数）の向上を図る
ことができる。

【００６７】また、水分除去器（22）において圧縮空気
から水分を分離し、その後に膨張機（23）へ送るように
している。ここで、膨張後の低温空気に水分が多く含ま
れていると、低温空気中で水分が凍ってしまう。そし
て、この様に水分が凍ると、空気の通路に溜まって通路
の閉塞を招くなどの弊害を生じる。これに対し、本実施
形態では圧縮空気から水分を除去した後に膨張させるた
め、上述のような弊害を生ずることなく運転を行うこと
ができる。

【００６８】また、真空ポンプ（36）によって分離膜の
両側での水蒸気分圧差を確保でき、水分除去器（22）に
よって圧縮空気から常に水蒸気を分離することができ
る。このため、上述のような低温空気中で水分が凍るこ
とによる弊害を確実に防止することができる。

【００６９】更に、本実施形態では、低温空気を所定量
の室外空気と混合してから室外へ排出するようにしてい
る。このため、室外に吹き出される空気の温度を、膨張
機（23）から出た直後の低温空気の温度よりも高くする
ことができる。従って、これによっても、上述のような
低温空気中で水分が凍ることによる弊害を確実に防止す
ることができる。

【００７０】また、水分除去器（22）によって圧縮空気
から分離した水分を、室内の加湿に利用することができ
る。その際、上記熱交換器（30）の加湿部（42）におい
て、水分を調和用空気に供給するようにしている。従っ
て、調和用空気に対し、圧縮空気との熱交換によって、
供給された水分の蒸発潜熱分の熱量を与えることができ
る。この結果、熱交換器（30）から室内に送られる調和
用空気の温度を所定値に維持しつつ、調和用空気の加湿
を行うことができる。

【００７１】また、上記加湿部（42）では、透湿膜を介
して調和用空気に水分を徐々に供給するため、供給した
水分を調和用空気中で確実に蒸発させることができる。
このため、蒸発できない水分が液滴の状態で調和用空気
と共に室内に吹き出される事態を防止することができ
る。

【００７２】

【発明のその他の実施の形態】−第１の変形例− 上記実施形態では、水分除去器（22）で圧縮空気から分
離した水分を、第１水配管（51）を通じて調和用空気
に、第２水配管（52）を通じて低温空気にそれぞれ供給
している。しかしながら、必ずしも両方に供給しなくて
もよく、排出空気と低温空気の何れか一方に供給しても
よい。

【００７３】−第２の変形例− また、上記実施形態では、熱交換器（30）の加湿部（4
2）には、第１水配管（51）を通じて水分を供給するよ
うにしている。これに対して、上記加湿部（42）に水道
水等を供給し、これを調和用空気に供給するようにして
もよい。

【００７４】−第３の変形例− また、上記実施形態では、水分除去器（22）で圧縮空気
から分離した水分を、加湿部（42）に供給するようにし
ている。これに対し、第１水配管（51）の一端を入口ダ
クト（43）に接続し、該入口ダクト（43）内の調和用空
気に上記分離した水分を供給するようにしてもよい。ま
た、第１水配管（51）の一端を出口ダクト（44）に接続
し、熱交換器（30）において加熱された後の調和用空気
に上記分離した水分を供給するようにしてもよい。

【００７５】−第４の変形例− また、上記実施形態では、水分除去器（22）を、熱源側
系統（20）における熱交換器（30）と膨張機（23）の間
に設けるようにしている。これに対し、圧縮機（21）と
熱交換器（30）の間に水分除去器（22）を設け、熱交換
器（30）で調和用空気と熱交換する前の圧縮空気から水
分を分離するようにしてもよい。また、本変形例におい
ても、上記第３の変形例と同様に、圧縮空気から分離し
た水分を入口ダクト（43）内の調和用空気に供給しても
よいし、出口ダクト（44）内の調和用空気に供給するよ
うにしてもよい。

【００７６】−第５の変形例− また、上記実施形態では、水分除去器（22）の低圧空間
を真空ポンプ（36）で減圧し、これによって水分除去器
（22）で圧縮空気から水分を分離するようにしている。
これに対し、真空ポンプ（36）を設けず、水分除去器
（22）の構成を変更して、該水分除去器（22）を、圧縮
空気中の水蒸気が分離膜を透過して調和用空気へ移動す
るように構成してもよい。

【００７７】つまり、水分除去器には、分離膜によって
隔てられた熱源側空間と利用側空間とを設ける。この熱
源側空間には、上記熱交換器（30）からの圧縮空気を導
くようにする。一方、利用側空間には、利用側系統（4
0）の入口ダクト（43）を接続、し該入口ダクト（43）
の途中に利用側空間を配置する。そして、熱源側空間と
利用側空間の水蒸気分圧差によって圧縮空気中の水蒸気
が分離膜を透過して調和用空気へ移動し、この分離され
た水蒸気が調和用空気と共に室内に供給されて室内の加
湿に利用される。

【００７８】本変形例によれば、圧縮空気から分離され
た水蒸気を水蒸気の状態のままで調和用空気に供給する
ことができる。つまり、調和用空気を加湿する際に、調
和用空気中で供給された水分が蒸発することはない。従
って、熱交換器（30）において、圧縮空気から調和用空
気に対して、水分の蒸発潜熱分の熱量を供給する必要が
なくなる。このため、熱交換器（30）における圧縮空気
と調和用空気との交換熱量が同一であっても、調和用空
気を一層高温にまで暖めることができる。この結果、暖
房能力を高く維持しつつ、室内を加湿することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態に係る空気調和装置の構成を示す概略
構成図である。

【図２】実施形態に係る空気調和装置の動作を示す空気
の状態図である。

【図３】従来の空気サイクル冷凍機を熱源とする暖房装
置の構成を示す概略構成図である。

【符号の説明】

（21） 圧縮機 （22） 水分除去器（水分除去手段） （23） 膨張機 （30） 熱交換器 （加熱手段） （36） 真空ポンプ（減圧手段） （42） 加湿部 （水分供給手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坂本 隆一 大阪府堺市金岡町1304番地 ダイキン工業 株式会社堺製作所金岡工場内 (72)発明者 米本 和生 大阪府堺市金岡町1304番地 ダイキン工業 株式会社堺製作所金岡工場内 (72)発明者 三科 正太郎 大阪府堺市金岡町1304番地 ダイキン工業 株式会社堺製作所金岡工場内 (72)発明者 神▲の▼ 亮 大阪府堺市金岡町1304番地 ダイキン工業 株式会社堺製作所金岡工場内

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 空気を冷媒とする空気サイクルによって
   室内空気を加熱して暖房を行う空気調和装置であって、 室外及び室内から空気を吸入して圧縮する圧縮機（21）
   と、 少なくとも室内空気から成る調和用空気を上記圧縮機
   （21）で圧縮された圧縮空気との熱交換により加熱する
   加熱手段（30）と、 該加熱手段（30）で熱交換した後の圧縮空気を膨張させ
   る膨張機（23）とを備え、 該膨張機（23）で膨張して低温となった低温空気を室外
   へ排出すると共に、上記加熱手段（30）で加熱された調
   和用空気を室内に供給する空気調和装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の空気調和装置において、 室内から圧縮機（21）へ吸入される空気は、換気のため
   に室内から排出される排出空気である空気調和装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は２記載の空気調和装置にお
   いて、 調和用空気は、室内空気と室外から室内へ供給される供
   給空気とより成る空気調和装置。
4. 【請求項４】 請求項１乃至３の何れか１記載の空気調
   和装置において、 空気中の水蒸気が水蒸気分圧の高い側から低い側へ透過
   可能に構成された分離膜を有し、圧縮空気に含まれる水
   蒸気を凝縮させずに該圧縮空気から分離する水分除去手
   段（22）を備えている空気調和装置。
5. 【請求項５】 請求項４記載の空気調和装置において、 分離膜は、高分子膜から成り、水分子の膜内部拡散によ
   って水蒸気が透過するように構成される空気調和装置。
6. 【請求項６】 請求項４記載の空気調和装置において、 分離膜は、分子自由行程と同程度の大きさの孔を多数有
   し、水分子の毛管凝縮と拡散とによって水蒸気が透過す
   るように構成される空気調和装置。
7. 【請求項７】 請求項４乃至６の何れか１記載の空気調
   和装置において、 水分除去手段（22）における分離膜の両側での水蒸気分
   圧差を確保するために該分離膜の一方側を減圧する減圧
   手段（36）を備えている空気調和装置。
8. 【請求項８】 請求項７記載の空気調和装置において、 水分除去手段（22）によって圧縮空気から分離した水分
   の一部又は全部を、膨張機（23）からの低温空気に供給
   する空気調和装置。
9. 【請求項９】 請求項７記載の空気調和装置において、 水分除去手段（22）によって圧縮空気から分離した水分
   を加熱手段（30）の調和用空気に供給する水分供給手段
   （42）を備えている空気調和装置。
10. 【請求項１０】 請求項４乃至７の何れか１記載の空気
    調和装置において、 水分除去手段（22）によって圧縮空気から分離した水分
    の一部又は全部を、調和用空気と共に室内に供給する空
    気調和装置。
11. 【請求項１１】 請求項４乃至６の何れか１記載の空気
    調和装置において、 水分除去手段（22）は、分離膜の一方の表面と圧縮空気
    と接触させると共に他方の表面と調和用空気とを接触さ
    せ、該圧縮空気に含まれる水蒸気が該調和用空気へ移動
    するように構成される空気調和装置。
12. 【請求項１２】 請求項１乃至８の何れか１記載の空気
    調和装置において、 加熱手段（30）の調和用空気に水分を供給する水分供給
    手段（42）を備えている空気調和装置。
13. 【請求項１３】 請求項９又は１２記載の空気調和装置
    において、 水分供給手段（42）は、水分が透過可能な透湿膜を介し
    て調和用空気に水分を供給する空気調和装置。