JP2000257907A - 除湿装置 - Google Patents

除湿装置

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JP2000257907A
JP2000257907A JP11060324A JP6032499A JP2000257907A JP 2000257907 A JP2000257907 A JP 2000257907A JP 11060324 A JP11060324 A JP 11060324A JP 6032499 A JP6032499 A JP 6032499A JP 2000257907 A JP2000257907 A JP 2000257907A
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Kensaku Maeda
健作 前田
Yoshiro Fukasaku
善郎 深作
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Ebara Corp
株式会社荏原製作所
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 COPの高い除湿装置を提供する。 【解決手段】 処理空気Aから水分を吸着し、再生空気
Bで水分を脱着するように構成された水分吸着器103
と、冷媒を凝縮して、その凝縮熱で前記水分吸着器10
3へ送る再生空気Bを加熱するように構成された凝縮器
220と、凝縮器220で凝縮された前記冷媒を減圧す
る絞り270と、絞り270で減圧された前記冷媒を蒸
発させ、その蒸発熱で処理空気Aを冷却するように構成
された蒸発器210と、凝縮器220と絞り270との
間の冷媒経路に設けられたサブクーラ280とを備え、
サブクーラ280を流れる冷媒を、大気温度以下の温度
の冷却媒体Cにより冷却するように構成された処理空気
の除湿装置。例えば冷却媒体は外気そのまま、または気
化加湿して温度を下げた外気を用いる。このような装置
では冷媒が過冷却され、除湿装置のCOPが著しく高く
なる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、除湿装置に関し、
特に空調空間に供給する処理空気を除湿する除湿空調装
置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図6に示すように、従来からヒートポン
プを熱源としたいわゆるデシカント空調システムがあっ
た。
【0003】こ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。
【0004】この空調システムは、デシカントロータ1
03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H
P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。
【0005】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熱によって圧縮ヒ
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の駆動熱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の多重
効用化を図ることができ、高い省エネルギ効果が得られ
る。また、顕熱熱交換器104と加熱器220との間の
再生空気とデシカントロータ103を出た再生空気との
熱交換器121が設けられ、さらに省エネルギー効果を
高めている。
【0006】ここで、図7の湿り空気線図を参照して図
6に示されるデシカント空調機の作用を説明する。図7
中、アルファベットK〜P、Q〜Xで、空気の状態を示
す。この記号は、図6のフロー図中に丸で囲んだアルフ
ァベットに対応する。
【0007】図7において、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、加湿器105により加湿されることにより乾球温度
を下げて状態Pの空気となり、空調空間101に戻され
る。一方、状態Qの外気が顕熱熱交換器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、熱交換器121に入り、さらに加熱
されて状態Sに、そして加熱器220で加熱され状態T
になり、デシカントロータ103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となり、熱交換器121で再生空気を加熱する
ことにより自身は乾球温度を下げて状態Vの空気となっ
て排気EXされる。
【0008】さらに、図8のモリエ線図を参照して図6
に示される圧縮ヒートポンプHPの作用を説明する。図
8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℃、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19.3kg/cm2 、温度は78℃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冷却され凝縮して、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122.97kcal/kg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4.2kg/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。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】以上のような従来のヒ
ートポンプによれば、単位重量当たりの冷媒の冷却効果
を示すエンタルピ差は、冷媒の蒸発圧力における飽和ガ
ス線のエンタルピと凝縮圧力における飽和液線のエンタ
ルピとの差、即ち図8の例では148.83−122.
97=25.86kcal/kgであり、必ずしも大き
くはないので、圧縮ヒートポンプHPの成績係数COP
は低く、そのようなヒートポンプHPを用いるデシカン
ト空調機(除湿装置)もまたCOPが低くならざるを得
なかった。
【0010】そこで本発明は、COPの高い除湿装置を
提供することを目的としている。
【0011】
【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に係る発明による処理空気の除湿装置は、
図1に示すように、処理空気Aから水分を吸着し、再生
空気Bで水分を脱着するように構成された水分吸着器1
03と;冷媒を凝縮して、その凝縮熱で前記水分吸着器
103へ送る再生空気Bを加熱するように構成された凝
縮器220と;凝縮器220で凝縮された前記冷媒を減
圧する絞り270と;絞り270で減圧された前記冷媒
を蒸発させ、その蒸発熱で処理空気Aを冷却するように
構成された蒸発器210と;凝縮器220と絞り270
との間の冷媒経路に設けられたサブクーラ280とを備
え;サブクーラ280を流れる冷媒を、大気温度以下の
温度の冷却媒体Cにより冷却するように構成されたこと
を特徴とする。
【0012】典型的には冷却媒体は、大気あるいは屋外
の空気である外気であり、その外気をそのまま用いても
よいが、水分をスプレー即ち気化加湿して温度を下げて
用いるのが好ましい。また図4に示すように、気化加湿
せずに冷却媒体としての外気をサブクーラで加熱した後
に再生空気として用いてもよい。さらに典型的には、蒸
発器210で蒸発した冷媒を圧縮して凝縮器220に送
る圧縮機260を含んで構成される。
【0013】このように構成すると、サブクーラを備え
るので、冷媒が過冷却される。またサブクーラには大気
温度以下の温度の冷却媒体を用いるので、ヒートポンプ
のCOPひいては除湿装置のCOPが著しく高くなる。
【0014】さらに請求項2に記載のように、この除湿
装置では、蒸発器210は、水分吸着器103に対して
処理空気Aの流れの下流側に配置され;水分吸着器10
3と蒸発器210との間の処理空気の経路に、大気温度
以下の温度の冷却媒体Cにより処理空気Aを冷却する熱
交換器300を備えるようにしてもよい。
【0015】このように構成すると、大気温度以下の温
度の冷却媒体により処理空気を冷却する熱交換器を備え
るので、蒸発器で冷却する前の処理空気を前もって冷却
することができる。
【0016】さらに請求項3に記載のように、請求項1
または請求項2に記載の除湿装置では、冷却媒体Cに水
を気化して混入するように構成するのが好ましい。この
ときは、水を媒体中に散布する等により気化加湿するの
で冷却媒体の温度がさらに下がる。
【0017】また請求項4に記載のように、(例えば図
4に示すように)請求項1または請求項2に記載の除湿
装置では、サブクーラ280を流れる冷媒を冷却する冷
却媒体として再生空気Bを用いるように構成してもよ
い。このときは、凝縮器220は、サブクーラ280に
対して再生空気Bの流れの下流側に配置するのが好まし
い。
【0018】このように構成すると、サブクーラを流れ
る冷媒を冷却する冷却媒体として再生空気Bを用いるの
で、サブクーラが放出する熱を水分吸着装置の再生に利
用できる。またサブクーラは凝縮器の上流側に位置する
ので、サブクーラで冷却する冷媒の過冷却度を高くする
ことができる。
【0019】さらに請求項5に記載のように、(また例
えば図4に示すように)請求項4に記載の除湿装置で
は、凝縮器220とサブクーラ280との間の再生空気
の経路に、再生空気Bと水分吸着装置103を通過した
後の再生空気Bとの熱交換をする第2の熱交換器121
を備えるようにしてもよい。
【0020】このように構成すると、サブクーラで加熱
した再生空気を第2の熱交換器でさらに加熱することが
できる。またサブクーラは第2の熱交換器で加熱する前
の再生空気を流すので、冷媒の過冷却が十分に行える。
【0021】
【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。
【0022】図1を参照して、本発明の第1の実施の形
態である除湿空調装置(空調システム)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。
【0023】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、水分を散布して大気の湿球温度程度にな
った(本発明の大気温度以下の温度の冷却媒体として
の)外気により処理空気を冷却する熱交換器300、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。熱交換器(処理空気冷却器)300は、図
中では直交流型の熱交換器として示されている。直交流
型の熱交換器は、具体的には図14に示すような構造を
有している。これは、後述の熱交換器121のようなロ
ータリー型熱交換器であってもよい。
【0024】また、屋外OAから再生空気Bの経路に沿
って、再生空気を循環するための送風機140、デシカ
ントロータ103に入る前の再生空気と後の再生空気と
を熱交換する熱交換器121、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、熱
交換器121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。
【0025】また、屋外OAから冷却流体としての外気
Cの経路に沿って、冷却流体(冷却媒体)としての外気
を循環するための送風機160、送風機160で循環す
る外気に水分を散布して外気温度を湿球温度近くの温度
まで冷却する気化加湿器165、熱交換器300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。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。あるいはスプレーノズルに
より水を外気中に散布するように構成してもよい。
【0026】また加湿器165で冷却された外気の流れ
は、熱交換器300に送り込む手前で分岐され、その一
部が後述のサブクーラ280に導入され、冷媒液を冷却
した後に屋外に排気EXされるように構成されている。
【0027】一方冷媒蒸発器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冷媒を
圧縮する圧縮機260、冷媒凝縮器220、サブクーラ
280、絞り270がこの順番で配列され、そして再び
冷媒蒸発器210に戻るようになっている。
【0028】デシカントロータ103は、図9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
軸線が回転軸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103は回転軸AX回りに一方向に
回転するように構成されている。また、処理空気Aの流
路と再生空気Bの流路とは、回転軸AXを含む平面を含
み、デシカントロータ103の厚さ方向表面に端部が近
接して設けられた仕切り板で分離されており、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。このように、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
ている。
【0029】このような装置において、典型的には処理
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。
【0030】熱交換器121としては、大量の再生空気
を通過させなければならないので、図9のデシカントロ
ータと類似した構造で、乾燥エレメントの代わりに熱容
量の大きい蓄熱材を充填した回転熱交換器を用いる。こ
のときは、図9の処理空気Aに低温再生空気B1が、再
生空気Bに高温再生空気B2が対応する。また、例えば
図10に示すような直交流型の熱交換器を用いてもよ
い。このときは、処理空気Aに低温再生空気B1が、冷
却媒体Cに高温再生空気B2が対応する。
【0031】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の実施の形態であ
る除湿空調装置の作用を説明する。図2中、アルファベ
ット記号D〜G、E、K〜N、Q、R、T〜V、X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。
【0032】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9)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を通して熱交換器300に送られ、ここで絶対湿度一
定のまま気化加湿器165で大気温度よりも低温に冷却
された外気により冷却され状態Mの空気になり、経路1
10を通して冷媒蒸発器(処理空気から見れば冷却器)
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、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101に戻され
る。
【0033】次に再生空気Bの流れを説明する。図2に
おいて、屋外OAからの再生空気(状態Q)は、再生空
気経路124を通して送風機140により吸い込まれ、
経路125を通して熱交換器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(再生
空気から見れば加熱器)220に送り込まれ、ここで
(例えば65℃で)凝縮する加熱されて乾球温度を上昇
させ、状態T(例えば60℃)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9)中のデ
シカントから水分を奪い、即ち水分を脱着しこれを再生
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12
9を通して排気EXされる。
【0034】次に、大気温度以下の温度の冷却媒体とし
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171を通して送風機160に吸い込ま
れ、気化加湿器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、経路172を通してサブクー
ラ280に送られる。サブクーラ280は、冷媒液を過
冷却するのでそのような名前で呼ばれるが、冷却媒体か
ら見れば加熱器として作用する。冷却媒体Cは、サブク
ーラ280で湿度一定のまま加熱され点Fに到る。
【0035】一方、サブクーラ280への冷却媒体Cの
経路172は途中で経路173に分岐しており、経路1
73は熱交換器300に接続されている。熱交換器30
0に送り込まれた冷却媒体は、デシカントロータ103
を介して温度の上がった処理空気(状態L)と熱交換し
て湿度一定のまま加熱され点Eに到る。この状態の冷却
媒体Cは経路175を経由して経路176に合流する。
図2上では、点Eと点Fの状態の冷却媒体Cは混合さ
れ、点Gの状態の冷却媒体となり排気される。
【0036】以上のような空調装置では、図2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2
60の駆動エネルギーをΔhとすると、ΔH=Δq+Δ
h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。即
ち図中ΔQ−Δqが大きくなるほど大きくなる。したが
って、冷却媒体としての外気に気化加湿器165で散水
等するのは冷房効果を高めるのに有用である。
【0037】ここで図1に戻って、ヒートポンプHP1
の構成と作用を説明する。図中、冷媒圧縮機260によ
り圧縮された冷媒ガスは、圧縮機260の吐出口に接続
された冷媒ガス配管201を経由して凝縮器(再生空気
加熱器)220に導かれるように構成されている。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
熱を奪われ凝縮する。
【0038】加熱器220の冷媒出口は、サブクーラ2
80の冷媒入口に冷媒経路202により接続されてお
り、さらにサブクーラ280の冷媒出口は冷媒経路20
3により絞りである膨張弁270に導かれ、膨張弁27
0は冷媒経路204により冷媒蒸発器210に接続され
ている。サブクーラは、例えばシェルアンドチューブ構
造を有する。あるいは冷却媒体の流れる外側にフィンを
取り付けた1本のチューブを蛇行させた構造としてもよ
い。
【0039】凝縮器220から膨張弁270までは、ほ
ぼ凝縮圧力に維持されており、冷媒液は凝縮圧力下でサ
ブクーラ280において、加湿冷却された外気Cにより
過冷却される。過冷却された冷媒は、その後膨張弁27
0で蒸発器210における蒸発圧力まで減圧される。
【0040】蒸発器210で処理空気を冷却することに
より、自身は熱を得て蒸発ガス化した冷媒は、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。
【0041】図3のモリエ線図を参照して、図1の空調
システム中のヒートポンプHP1の作用をさらに説明す
る。図3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。ここでは先ず図3(a)の場合について説明
する。図3(b)のモリエ線図は、別の実施の形態に関
して、(a)の線図の点dに対応する点のある飽和液線
近傍を抽出して示したものである。(b)に付いては後
述する。
【0042】図3(a)中、点aは図1の冷媒蒸発器2
10の冷媒出口の状態であり、飽和ガスの状態にある。
蒸発圧力は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で吸込み、凝縮圧力まで圧縮した状態が点
bで示されている。この状態は、圧力は19.3kg/
cm2 、温度は約78℃であり、過熱ガスの状態にあ
る。
【0043】この冷媒ガスは、冷媒凝縮器220内で冷
却され、モリエ線図上の点cに到る。点c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冷却され凝縮して、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122.97kcal/kgで
ある。
【0044】点dの状態の冷媒液は、サブクーラ280
で凝縮圧力(流れによる圧力損失は無視する)のまま過
冷却され点eに到る。点eは、圧力は凝縮圧力である1
9.3kg/cm2 、温度は35℃、そしてエンタルピ
は111.74kcal/kgである。但し、図1のよ
うに気化加湿器165を備えるときは、冷却媒体Cは真
夏でも27℃程度まで温度を下げることが可能であるの
で、点eの温度は30℃程度とすることもできる。
【0045】この状態の冷媒液が、膨張弁270で減圧
されて点jに到る。点jは、圧力は蒸発圧力である4.
2kg/cm2 、温度は10℃、そしてエンタルピは1
11.74kcal/kgである。
【0046】この冷媒液は、処理空気を冷却することに
より自身は熱を得て蒸発し点aに到り、以上のサイクル
を繰り返す。
【0047】以上説明したように、圧縮機260、冷媒
凝縮器(再生空気加熱器)220、サブクーラ280、
絞り270及び冷媒蒸発器(処理空気冷却器)210を
含む圧縮ヒートポンプとしては、サブクーラを設けない
場合は、冷媒凝縮器220における点dの状態の冷媒
を、絞りを介して冷媒蒸発器210に戻すため、冷媒蒸
発器210で利用できるエンタルピ差は148.83−
122.97=25.86kcal/kgしかないのに
対して、サブクーラ280を設けたヒートポンプHP1
の場合は、148.83−111.74=37.09k
cal/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著しく(約30%
も)小さくすることができる。
【0048】また、サブクーラ280は冷媒液を大気温
度以下の外気で冷却している。即ち、熱交換器121で
加熱した後の外気ではなく、あるいは他の熱交換器で加
熱した後の外気でもなく、むしろ気化加湿器で加湿冷却
した外気で冷却しているので、上記の冷媒蒸発器210
で利用できるエンタルピ差を増加させる効果が著しく高
い。
【0049】図1の実施の形態では、気化加湿器165
を介した外気を冷却媒体として用いたが、気化加湿器1
65を介さずに直接外気をサブクーラに導入してもよ
い。この場合も外気は、大気温度以下の温度の冷却媒体
に当たる。
【0050】いずれにしても、自然界に大量に存在する
熱源を冷熱源たる冷却媒体として用いることができるの
で省エネルギー効果が高い。
【0051】次に図4を参照して、第2の実施の態様で
ある除湿空調装置を説明する。第1の実施の形態と違っ
て、サブクーラ280で冷媒液を冷却する冷却媒体とし
て、気化加湿器を介さない再生空気を用いる。即ち、サ
ブクーラ280は送風機140と熱交換器121とを結
ぶ再生空気の経路に挿入配置されている。送風機140
の再生空気出口とサブクーラ280の再生空気入口とは
再生空気経路125Aで接続され、サブクーラ280の
再生空気出口と熱交換器121の再生空気入口とは経路
125Bで接続されている。
【0052】また、凝縮器220の冷媒出口とサブクー
ラ280の冷媒入口とは冷媒経路202で接続され、サ
ブクーラ280の冷媒出口と膨張弁270とは冷媒経路
203で接続されている。そのほかの基本的構成は図1
の実施の形態と同様である。
【0053】図5の湿り空気線図を参照して、また構成
については適宜図4を参照して、第2の実施の形態であ
る除湿空調装置の作用を説明する。但し図1、図2の説
明と重複する部分は省略する。アルファベット記号が、
各部における空気の状態を示し、これらの記号は、図4
と図5で対応している点も第1の実施の形態の場合と同
様である。
【0054】先ず処理空気Aの流れは、基本的に第1の
実施の形態と同様であるので説明を省略する。
【0055】再生空気Bについては、図5において、屋
外OAからの再生空気(状態Q)は、送風機140を介
して経路125Aを通してサブクーラ280に送り込ま
れる。ここでは、再生空気が本発明の大気温度以下の温
度の冷却媒体(大気温度と同一温度)である。ここで、
凝縮器220からの温度の高い冷媒液により加熱されて
状態Fの空気になり、経路125Bを通して熱交換器1
21に送り込まれる。ここで排気すべき温度の高い再生
空気(状態Uの空気)と熱交換して乾球温度を上昇させ
状態Rの空気になる点、またその後デシカントロータ1
03等を介して排気されるまでは、第1の実施の形態と
同様である。
【0056】大気温度以下の温度の冷却媒体としての外
気Cの流れは、熱交換器300を介して状態Eになる点
は第1の実施の形態と同様であり、この状態で排気され
る。
【0057】モリエ線図は、図3と基本的な形は同様で
ある。但し、冷媒液の冷却に気化加湿器165を介さな
い外気を用いるので、点eの温度は図3の場合よりも若
干高目になる。しかしながら、再生空気は熱交換器12
1に流入する前に加熱されているので、再生空気の温度
を高めにすることができる、あるいは再生空気がデシカ
ントロータに導入される状態を同じとすれば、熱交換器
121を第1の実施の形態の場合よりもコンパクトに構
成することができる。
【0058】このように、サブクーラ280には自然界
に大量に存在する外気を冷却熱源に用いるし、他の熱交
換器で加熱される前の外気を用いるので、ヒートポンプ
HP2のCOPを著しく高めることができる。
【0059】以上、サブクーラ280で用いる大気温度
以下の温度の冷却媒体としては、外気あるいは水分を気
化することによって湿球温度近くまで冷却した外気を用
いる場合で説明したが、その他に、外気で冷却する冷却
塔の水を用いてもよいし、河川水を用いてもよい。この
ように、大気温度以下の温度の冷却媒体としては、自然
界に大量に存在する冷却媒体を利用できる。
【0060】以上の図1及び図4に示す実施の形態にお
いて、凝縮器220とサブクーラ280との間の冷媒経
路202に、不図示の絞りを挿入配置してもよい。この
場合のモリエ線図は、図3(b)のようになる。即ち、
点dから絞りを介して減圧され、冷媒液の一部がフラッ
シュ(気化)して、冷媒液と冷媒ガスの混合状態である
点d’の状態でサブクーラ280に流入する。ここで冷
却され、フラッシュしたガスは再び凝縮して飽和液線上
の点e’に到る。点e’から絞り270で減圧されて点
jに到る。あとは(a)の場合と同様である。この実施
の形態では、サブクーラ280では、液とガスの混合状
態の冷媒が熱交換にかかわるので、体積流量が多くなる
ため冷媒の流速が速くなることと、凝縮伝熱を利用でき
るところから冷媒側の熱伝達率が高くなる。
【0061】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、サブクー
ラを備えるので冷媒が過冷却され、冷媒の単位量当たり
のエンタルピ差を大きくでき、そのためCOPが著しく
改善された除湿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の除湿空調装置の作動を説明する湿り空気
線図である。
【図3】第1の実施の形態であるヒートポンプのモリエ
線図である。
【図4】本発明の第2の実施の形態である除湿空調装置
のフローチャートである。
【図5】図4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6】従来の除湿空調装置のフローチャートである。
【図7】図6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8】図6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9】デシカントロータの構造の一例を示す斜視図で
ある。
【図10】直交流型熱交換器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 121 熱交換器 165 気化加湿器 210 冷媒蒸発器 220 冷媒凝縮器 260 圧縮機 270 絞り 280 サブクーラ 300 処理空気冷却器 HP1、HP2 ヒートポンプ

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 処理空気から水分を吸着し、再生空気で
    水分を脱着するように構成された水分吸着器と;冷媒を
    凝縮して、その凝縮熱で前記水分吸着器へ送る前記再生
    空気を加熱するように構成された凝縮器と;前記凝縮器
    で凝縮された前記冷媒を減圧する絞りと;前記絞りで減
    圧された前記冷媒を蒸発させ、その蒸発熱で前記処理空
    気を冷却するように構成された蒸発器と;前記凝縮器と
    前記絞りとの間の冷媒経路に設けられたサブクーラとを
    備え;前記サブクーラを流れる冷媒を、大気温度以下の
    温度の冷却媒体により冷却するように構成されたことを
    特徴とする;処理空気の除湿装置。
  2. 【請求項2】 前記蒸発器は、前記水分吸着器に対して
    前記処理空気の流れの下流側に配置され;前記水分吸着
    器と前記蒸発器との間の処理空気の経路に、大気温度以
    下の温度の冷却媒体により前記処理空気を冷却する熱交
    換器を備えることを特徴とする、請求項1に記載の、処
    理空気の除湿装置。
  3. 【請求項3】 前記冷却媒体に水を気化して混入するよ
    うに構成された、請求項1または請求項2に記載の、処
    理空気の除湿装置。
  4. 【請求項4】 前記サブクーラを流れる冷媒を冷却する
    冷却媒体として再生空気を用いるように構成され;前記
    凝縮器を、前記サブクーラに対して前記再生空気の流れ
    の下流側に配置することを特徴とする請求項1または請
    求項2に記載の、処理空気の除湿装置。
  5. 【請求項5】 前記凝縮器と前記サブクーラとの間の再
    生空気の経路に、前記再生空気と前記水分吸着装置を通
    過した後の再生空気との熱交換をする第2の熱交換器を
    備えることを特徴とする、請求項4に記載の処理空気の
    除湿装置。
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