JP2001147032A - ヒートポンプ及び除湿装置 - Google Patents

ヒートポンプ及び除湿装置

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JP2001147032A JP33043199A JP33043199A JP2001147032A JP 2001147032 A JP2001147032 A JP 2001147032A JP 33043199 A JP33043199 A JP 33043199A JP 33043199 A JP33043199 A JP 33043199A JP 2001147032 A JP2001147032 A JP 2001147032A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 動作係数の高いヒートポンプ及び除湿量当た
りのエネルギー消費量が小さい除湿装置を提供する。 【解決手段】 冷媒を昇圧する昇圧機２６０と；冷媒を
凝縮して高熱源流体を加熱する凝縮器２２０と；冷媒を
蒸発して低熱源流体を冷却する蒸発器２１０と；凝縮器
２２０と蒸発器２１０とを接続する冷媒経路中に設けら
れた、凝縮器２２０の凝縮圧力と蒸発器２１０の蒸発圧
力との中間の圧力で冷媒の蒸発と凝縮を行い、前記中間
圧力蒸発により前記低熱源流体を冷却し、前記中間圧力
凝縮により前記低熱源流体を加熱する熱交換手段３００
を備え；前記低熱源流体は、熱交換手段３００での冷却
と蒸発器２１０での冷却と熱交換手段３００での加熱と
をこの順番で受けるように構成されたヒートポンプ。蒸
発器での冷却の前に熱交換手段により予冷できるし、そ
の予冷の冷熱を、蒸発器で一旦冷却された低熱源流体か
ら回収することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ヒートポンプ及び
除湿装置に関し、特にＣＯＰの高いヒートポンプ及びそ
のようなヒートポンプを備え、エネルギー消費量当たり
の除湿能力の高い除湿装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来から図１１に示すように、冷媒を圧
縮する圧縮機１と、圧縮された冷媒を外気で凝縮する凝
縮器２と、凝縮した冷媒を膨張弁５で減圧し、これを蒸
発させて空調空間１０からの処理空気を露点温度以下に
冷却する蒸発器３と、露点以下に冷却された処理空気
を、凝縮器２の下流側で膨張弁５の上流側の冷媒で再熱
する再熱器４とを備える除湿装置があった。冷媒は凝縮
器と再熱器とで凝縮される。この装置では、圧縮機１、
凝縮器２、再熱器４、膨張弁５及び蒸発器３とでヒート
ポンプＨＰが構成されている。ヒートポンプＨＰは、蒸
発器３を流れる処理空気から凝縮器２を流れる外気に熱
を汲み上げる。
【０００３】ここで、図１２のモリエ線図を参照して図
１１に示されるヒートポンプＨＰの作用を説明する。図
１２に示すのは冷媒ＨＦＣ１３４ａのモリエ線図であ
る。点ａは蒸発器３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０．３４Ｍｐａ、温度は５
℃、エンタルピは４００．９ｋＪ／ｋｇである。このガ
スを圧縮機１で吸込圧縮した状態、圧縮機１の吐出口で
の状態が点ｂで示されている。点ｂは、過熱ガスの状態
にある。この冷媒ガスは、凝縮器２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０．９４ＭＰａ、温度は３８℃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と同じであ
り、エンタルピは２５０．５ｋＪ／ｋｇである。この冷
媒液は、膨張弁５で減圧され、温度５℃の飽和圧力であ
る０．３４ＭＰａとなり、５℃の冷媒液とガスの混合物
として蒸発器３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１に吸入され、以上のサイクルを繰り返す。
【０００４】図１３の湿り空気線図を参照して、図１１
の除湿装置の作用を説明する。図中のアルファベット符
号Ｋ、Ｌ、Ｍは、図１１に丸で囲んで示した符号に対応
する。空調空間１０からの空気（状態Ｋ）は、蒸発器３
で露点温度以下に冷却され、乾球温度を低下させると共
に絶対湿度を下げて状態Ｌに到る。状態Ｌは、湿り空気
線図で飽和線上にある。状態Ｌの空気は、再熱器４で再
熱され、絶対湿度一定のまま乾球温度を上昇させ、状態
Ｍに到り、空調空間１０に供給される。状態Ｍは、状態
Ｋと比べて、絶対湿度、乾球温度共に低い。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】以上のような従来のヒ
ートポンプ及び除湿装置では、露点までの冷却量が多い
ためヒートポンプの蒸発器における冷凍効果のうち半分
程度が顕熱負荷を奪うのに消費され、電力消費量当たり
の除湿能力（除湿性能）が低かった。またヒートポンプ
の圧縮機に単段圧縮機を用いる場合には、１段圧縮の圧
縮式冷凍サイクルになり、動作係数（ＣＯＰ）が低く、
除湿量当たりの電力消費量が大きかった。
【０００６】そこで本発明は、動作係数の高いヒートポ
ンプ及び除湿量当たりのエネルギー消費量が小さい除湿
装置を提供することを目的としている。
【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に係る発明によるヒートポンプは、例えば
図１に示されるように、冷媒を昇圧する昇圧機２６０
と；前記冷媒を凝縮して高熱源流体を加熱する凝縮器２
２０と；前記冷媒を蒸発して低熱源流体を冷却する蒸発
器２１０と；凝縮器２２０と蒸発器２１０とを接続する
冷媒経路中に設けられた、凝縮器２２０の凝縮圧力と蒸
発器２１０の蒸発圧力との中間の圧力で冷媒の蒸発と凝
縮を行い、前記中間圧力蒸発により前記低熱源流体を冷
却し、前記中間圧力凝縮により前記低熱源流体を加熱す
る熱交換手段３００を備え；前記低熱源流体は、熱交換
手段３００での冷却と蒸発器２１０での冷却と熱交換手
段３００での加熱とをこの順番で受けるように構成され
る。好ましくは、前記中間圧力で行われる蒸発と凝縮
は、交互に繰り返して行われるように、熱交換手段３０
０は構成される。典型的には、高熱源流体を加熱して凝
縮器２２０で凝縮した冷媒は昇圧機２６０で昇圧された
冷媒であり、低熱源流体を冷却して蒸発器２１０で蒸発
した冷媒は昇圧機２６０で昇圧される。
【０００８】このように構成すると、凝縮器の凝縮圧力
と蒸発器の蒸発圧力との中間の圧力で冷媒の蒸発と凝縮
を行い、前記中間圧力蒸発により前記低熱源流体を冷却
し、前記中間圧力凝縮により前記低熱源流体を加熱する
熱交換手段を備え、前記低熱源流体は、熱交換手段での
冷却と蒸発器での冷却と熱交換手段での加熱とをこの順
番で受けるので、蒸発器での冷却の前に熱交換手段によ
り予冷できるし、その予冷の熱を使って蒸発器を出た後
の低熱源流体を加熱することができる。
【０００９】また請求項２に記載のように、請求項１に
記載のヒートポンプでは、前記中間圧力が少なくとも第
１の中間圧力と、該第１の中間圧力よりも低い第２の中
間圧力とを含み、熱交換手段３００における冷却は前記
第１の中間圧力での蒸発、前記第２の中間圧力での蒸発
の順番で行われ、熱交換手段３００における加熱は前記
第２の中間圧力での凝縮、前記第１の中間圧力での凝縮
の順番で行われるように構成してもよい。
【００１０】このように構成すると、低熱源流体同士の
熱交換という観点から見ると、対向流熱交換であるの
で、高い熱交換効率を達成できる。
【００１１】前記目的を達成するために、請求項３に係
る発明による除湿装置は、例えば図１に示されるよう
に、冷媒を昇圧する昇圧機２６０と；前記冷媒を凝縮し
て高熱源流体ＯＡを加熱する凝縮器２２０と；前記冷媒
を蒸発して処理空気を露点温度以下まで冷却する蒸発器
２１０と；凝縮器２２０と蒸発器２１０とを接続する冷
媒経路１０７〜１１１中に設けられた、凝縮器２２０の
凝縮圧力と蒸発器２１０の蒸発圧力との中間の圧力で冷
媒の蒸発と凝縮を行い、前記中間圧力蒸発により前記処
理空気を冷却し、前記中間圧力凝縮により前記処理空気
を加熱する熱交換手段３００と；前記処理空気が熱交換
手段３００での冷却と蒸発器２１０での冷却と熱交換手
段３００での加熱とをこの順番で受けるように、熱交換
手段３００と蒸発器２１０とを接続する、処理空気経路
とを備える。典型的には、凝縮器２２０で凝縮される高
熱源流体を加熱する冷媒は昇圧機２６０で昇圧された冷
媒であり、蒸発器２１０で蒸発して低熱源流体を冷却し
た冷媒は昇圧機２６０で昇圧される。
【００１２】典型的には高熱源は外気であり、熱交換手
段３００での冷却は蒸発器２１０での冷却に先立って行
われる予冷である。但し予冷中にこの熱交換手段で結露
してもよい。また、好ましくは、前記中間圧力で行われ
る蒸発と凝縮は、交互に繰り返して行われるように、熱
交換手段３００は構成される。また、熱交換手段３００
は、前記中間圧力が少なくとも第１の中間圧力と、該第
１の中間圧力よりも低い第２の中間圧力とを含み、熱交
換手段３００における冷却は前記第１の中間圧力での蒸
発、前記第２の中間圧力での蒸発の順番で行われ、熱交
換手段３００における加熱は前記第２の中間圧力での凝
縮、前記第１の中間圧力での凝縮の順番で行われるよう
に構成してもよい。また、凝縮器２２０で凝縮された冷
媒を、例えば図８に示すように、熱交換手段３００をバ
イパスして蒸発器２１０に流すバイパス経路を備えるよ
うにしてもよい。
【００１３】また前記目的を達成するために、請求項４
に係る発明による除湿装置は、例えば図１に示されるよ
うに、冷媒を昇圧する昇圧機２６０と；前記冷媒を凝縮
する凝縮器２２０と；前記冷媒を蒸発させて処理空気を
露点温度以下まで冷却する蒸発器２１０と；蒸発器２１
０で冷却する前記処理空気の流れの上流側と下流側とで
前記処理空気の予冷と再加熱とを行う熱交換手段３００
とを備え；熱交換手段３００には蒸発器２１０に入る前
の冷媒を供給するように構成する。典型的には、高熱源
流体を加熱して凝縮器２２０で凝縮した冷媒は昇圧機２
６０で昇圧された冷媒であり、低熱源流体を冷却して蒸
発器２１０で蒸発した冷媒は昇圧機２６０で昇圧され
る。
【００１４】また請求項５に記載のように、請求項３ま
たは請求項４に記載の除湿装置では、例えば図８に示す
ごとく、凝縮器２２０で凝縮された冷媒を、熱交換手段
３００をバイパスして蒸発器２１０に流すバイパス経路
４０１を備えるようにしてもよい。
【００１５】このように構成すると、バイパス経路を備
えるので、例えば低熱源流体の水分を蒸発器で冷却する
ことによって除去する場合、低熱源流体の温度と湿度と
の関係を適切に調節することができる。
【００１６】もちろん請求項１乃至請求項２のいずれか
１項に記載のヒートポンプを備え；前記低熱源流体が処
理空気であり、蒸発器２１０は前記処理空気を露点温度
以下まで冷却するように構成され；さらに、前記処理空
気が熱交換手段３００での冷却と蒸発器２１０での冷却
と熱交換手段３００での加熱とをこの順番で受けるよう
に、熱交換手段３００と蒸発器２１０とを接続する処理
空気経路を備えた除湿装置としてもよい。
【００１７】
【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。
【００１８】図１は、本発明による第１の実施の形態で
あるヒートポンプＨＰ１とそれを備える、本発明の除湿
装置としての除湿空調装置のフロー図である。この除湿
空調装置は処理空気をその露点温度以下に冷却して除湿
する空調装置である。図２は、図１の空調装置に含まれ
るヒートポンプＨＰ１の冷媒モリエ線図であり、図３は
図１の空調装置の湿り空気線図である。
【００１９】図１を参照して、第１の実施の形態である
ヒートポンプ及びそれを備える除湿空調装置の構成を説
明する。この空調装置は、冷却器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
ら処理空気の経路に沿って、処理空気関連の機器構成を
説明する。先ず、空調空間１０１に接続された経路１０
７、熱交換器３００の第１の区画３１０、経路１０８、
処理空気をその露点温度以下に冷却する蒸発器２１０、
経路１０９、熱交換器３００の第２の区画３２０、経路
１１０、この経路に接続された処理空気を循環するため
の送風機１０２、経路１１１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。
【００２０】また、屋外ＯＡから冷却空気の経路に沿っ
て、経路１２４、冷媒を冷却して凝縮させる凝縮器２２
０、経路１２５、冷却空気を送風するための送風機１４
０、経路１２６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。
【００２１】次に冷媒蒸発器２１０から冷媒の経路に沿
って、ヒートポンプＨＰ１の機器構成を説明する。図中
冷媒蒸発器２１０、経路２０４、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、経路
２０１、冷媒凝縮器２２０、経路２０２、絞り３３０、
熱交換器３００の第１の区画３１０を流れる処理空気を
冷却する蒸発セクション２５１、熱交換器３００の第２
の区画３２０を流れる処理空気を加熱（再熱）する凝縮
セクション２５２、この蒸発セクション２５１と凝縮セ
クション２５２とを交互に通過した後、経路２０３、絞
り２５０がこの順番で配列され、そして再び冷媒蒸発器
２１０に戻るようにして、ヒートポンプＨＰ１が構成さ
れている。
【００２２】ここで、熱交換器３００の構成を説明す
る。熱交換器３００は、蒸発器２１０に流入する前後の
処理空気同士の間で、冷媒を介して間接的に熱交換をさ
せる熱交換器である。熱交換器３００は、図中紙面に直
交し、処理空気の流れに直交する複数の互いに異なる平
面ＰＡ、ＰＢ、ＰＣ・・内のそれぞれに、冷媒流路とし
ての熱交換チューブが複数本ほぼ平行に配列されてい
る。本図では、図示の便宜上各平面内に１本づつのチュ
ーブだけが示されている。
【００２３】この熱交換器３００は、蒸発器２１０を通
過する前の処理空気を流す第１の区画３１０と、蒸発器
２１０を通過した後の処理空気を流す第２の区画３２０
とが、別々の直方体空間を構成している。両区画は、隔
壁３０１と３０２が隣接して設けられており、熱交換チ
ューブはこの２つの隔壁を貫通して設けられている。
【００２４】熱交換器３００は、別の形態として１つの
直方体の空間を１つの隔壁３０１で分割して、熱交換チ
ューブがこの隔壁３０１を貫通して、第１の区画３１０
と第２の区画３２０とを交互に貫通するように構成して
もよい。
【００２５】図中、蒸発器２１０に導入される前の処理
空気は、右方から経路１０７を通して、第１の区画３１
０に供給され、左方から経路１０８を通して出て行く。
また蒸発器２１０を通って露点温度以下に冷却され絶対
湿度の低下した処理空気は、図中左方から経路１０９を
通して供給され、右方から経路１１０を通して出て行
く。
【００２６】図示のように、前記複数の熱交換チューブ
は、第１の区画３１０と第２の区画３２０及びそれら区
画間を仕切る隔壁３０１及び３０２を貫通して設けられ
ている。例えば平面ＰＡ内に配置された熱交換チューブ
は、第１の区画３１０を貫通している部分を、第１の冷
媒流路としての蒸発セクション２５１Ａ（以下複数の蒸
発セクションを個別に論じる必要がないときは単に２５
１という）と呼び、第２の区画３２０を貫通している部
分は第２の冷媒流路としての凝縮セクション２５２Ａ
（以下複数の凝縮セクションを個別に論じる必要のない
ときは単に２５２という）と呼ぶ。ここで蒸発セクショ
ン２５１Ａと凝縮セクション２５２Ａは、一対の第１の
区画貫通部と第２の区画貫通部であり、冷媒流路を構成
している。
【００２７】さらに、平面ＰＢ内に配置された熱交換チ
ューブは、第１の区画３１０を貫通している部分である
蒸発セクションを２５１Ｂとする。また、第２の区画３
２０を貫通している部分である、前記蒸発セクションと
一対の冷媒流路を形成している部分は、第２の冷媒流路
としての凝縮セクション２５２Ｂとする。以下、平面Ｐ
Ｃ・・についても平面ＰＢと同様に冷媒流路が構成され
ている。
【００２８】図示のように、蒸発セクション２５１Ａと
凝縮セクション２５２Ａとは、一対をなし、１本のチュ
ーブで一体の流路として構成されている。したがって、
第１の区画３１０と第２の区画３２０とが、２枚の隔壁
３０１、３０２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。
【００２９】本図の熱交換器の形態では、蒸発セクショ
ンは図中右から２５１Ａ、２５１Ｂ、２５１Ｃ・・の順
番で並んでおり、凝縮セクションも図中右から２５２
Ａ、２５２Ｂ、２５２Ｃ・・の順番で並んでいる。
【００３０】さらに図示のように、凝縮セクション２５
２Ａの端部（隔壁３０２の反対側の端部）と凝縮セクシ
ョン２５２Ｂの端部（隔壁３０２の反対側の端部）と
は、Ｕチューブ（ユーチューブ）で接続されている。ま
た、蒸発セクション２５１Ｂの端部と蒸発セクション２
５１Ｃの端部とは、同様にＵチューブで接続されてい
る。
【００３１】したがって、蒸発セクション２５１Ａから
凝縮セクション２５２Ａを、全体として一方向に流れる
冷媒は、Ｕチューブにより凝縮セクション２５２Ｂに導
かれ、ここから蒸発セクション２５１Ｂに流れ、Ｕチュ
ーブにより蒸発セクション２５１Ｃに流れるように構成
されている。このようにして、蒸発セクションと凝縮セ
クションとを含んで構成される冷媒流路は、第１の区画
３１０と第２の区画３２０とを交互に繰り返し貫通す
る。言い換えれば、冷媒流路は蛇行する細管群を構成し
ている。細管群は蛇行しながら、第１の区画３１０と第
２の区画３２０を通過し、温度の高い処理空気と温度の
低い処理空気に交互に接触する。
【００３２】次に先ず図１を参照して、各機器間の冷媒
の流れを説明し、続けて図２を参照して、ヒートポンプ
ＨＰ１の作用を説明する。
【００３３】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、冷却空気と
しての外気で冷却され凝縮する。
【００３４】冷媒凝縮器２２０の冷媒出口は、熱交換器
３００の蒸発セクション２５１Ａの入り口に冷媒経路２
０２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２５１Ａの入り口近傍には、絞り３３０が
設けられている。
【００３５】冷媒凝縮器２２０を出た液冷媒は、絞り３
３０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に到り、ここで液冷媒は蒸発セクション
２５１Ａ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３１０を流れる、蒸発器２１０に流入す
る前の処理空気を冷却（予冷）する。
【００３６】蒸発セクション２５１Ａと凝縮セクション
２５２Ａ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２５２Ａに流
入して、第２の区画３２０を流れる、蒸発器２１０で冷
却除湿され、蒸発器２１０に流入する前より温度が低く
なった処理空気を加熱（再熱）し、自身は熱を奪われ凝
縮する。
【００３７】このように、熱交換器３００は、第１の平
面ＰＡ内にある、第１の区画３１０を貫通する冷媒流路
である蒸発セクションと第２の区画３２０を貫通する冷
媒流路である凝縮セクション（少なくとも１対、例えば
２５１Ａと２５２Ａ）を有し、また第２の平面ＰＢ内に
ある、第２の区画３２０を貫通する冷媒流路である凝縮
セクションと第１の区画３１０を貫通する冷媒流路であ
る蒸発セクション（少なくとも１対、例えば２５２Ｂと
２５１Ｂ）を有する。
【００３８】熱交換器３００の最後の凝縮セクションの
出口側は、冷媒液配管２０３により、蒸発器２１０に接
続され、冷媒配管２０３中には第２の絞りとしての膨張
弁２５０が設置されている。
【００３９】凝縮セクションで凝縮した冷媒液は、絞り
２５０で減圧され膨張して温度を下げて、冷媒蒸発器２
１０に入り蒸発し、その蒸発熱で処理空気を冷却する。
絞り３３０、２５０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。
【００４０】冷媒蒸発器２１０で蒸発してガス化した冷
媒は、経路２０４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。
【００４１】図中、熱交換器３００の蒸発セクションと
凝縮セクション内の冷媒の挙動を説明する。先ず蒸発セ
クション２５１Ａには、液相の冷媒が流入する。一部が
気化した、気相を僅かに含む冷媒液であってもよい。こ
の冷媒液は、蒸発セクション２５１Ａを流れる間に、処
理空気を予冷し自身は加熱され気相を増やしながら凝縮
セクション２５２Ａに流入する。凝縮セクション２５２
Ａでは、冷却除湿されることにより蒸発セクション２５
１Ａの処理空気よりも温度の低くなった処理空気を加熱
し、自身は熱を奪われ気相冷媒を凝縮させながら、次の
凝縮セクション２５２Ｂに流入する。冷媒は、凝縮セク
ション２５２Ｂを流れる間に、低温の処理空気でさらに
熱を奪われ気相冷媒をさらに凝縮させる。そして次の蒸
発セクション２５１Ｂに流入する。このように冷媒は気
相と液相の相変化をしながら、冷媒流路を流れる。この
ようにして、蒸発器２１０で冷却される前の処理空気
と、蒸発器２１０で冷却されて絶対湿度を低下させた処
理空気との間で熱交換させる。
【００４２】次に図２を参照して、ヒートポンプＨＰ１
の作用を説明する。図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。この他に、本発明のヒートポ
ンプ、除湿装置に適した冷媒としては、ＨＦＣ４０７Ｃ
やＨＦＣ４１０Ａがある。これらの冷媒は、ＨＦＣ１３
４ａよりも作動圧力領域が高圧側にシフトする。
【００４３】図中、点ａは図１の冷媒蒸発器２１０の冷
媒出口の状態であり、飽和ガスの状態にある。圧力は
０．３４ＭＰａ、温度は５℃、エンタルピは４００．９
ｋＪ／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０．９４ＭＰａであり、
過熱ガスの状態にある。
【００４４】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。この点は飽和ガス
の状態であり、圧力は０．９４ＭＰａ、温度は３８℃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
同じであり、エンタルピは２５０．５ｋＪ／ｋｇであ
る。
【００４５】この冷媒液は、絞り３３０で減圧され熱交
換器３００の蒸発セクション２５１Ａ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１８℃で
ある。圧力は、本発明の中間圧力であり、本実施例では
０．３４ＭＰａと０．９４ＭＰａとの中間の値となる。
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。
【００４６】蒸発セクション２５１Ａ内で、前記中間圧
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ｆ１に到る。ここでは液の一部が蒸発して
いるが、冷媒液はかなり残っている。
【００４７】点ｆ１で示される状態の冷媒が、凝縮セク
ション２５２Ａに流入する。凝縮セクション２５２Ａで
は、冷媒は第２の区画３２０を流れる低温の処理空気に
より熱を奪われ、点ｇ１に到る。
【００４８】点ｇ１の状態の冷媒は、蒸発セクション２
５１Ｂに流入し、ここで熱を奪われ液相を増やして点ｆ
２に到り、凝縮セクション２５２Ｂに流入する。ここで
液相を増やして点ｇ２に到る。同様にさらに蒸発セクシ
ョン、凝縮セクションでの蒸発、凝縮を繰り返すが、図
２のモリエ線図では、面ＰＣの蒸発、凝縮セクション以
下を省略して、凝縮セクション２５２Ｂが膨張弁２５０
に接続してあるものとして示してある。
【００４９】点ｇ２はモリエ線図では飽和液線上にあ
る。温度は１８℃、エンタルピは２２３．３ｋＪ／ｋｇ
である。
【００５０】点ｇ２の冷媒液は、絞り２５０で、温度５
℃の飽和圧力である０．３４ＭＰａまで減圧され、点ｊ
に到る。この点ｊの冷媒は、５℃の冷媒液とガスの混合
物として冷媒蒸発器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。
【００５１】以上説明したように、熱交換器３００内で
は、冷媒は蒸発セクション２５１では点ｅから点ｆ１、
あるいはｇ１からｆ２までといったように蒸発の状態変
化を、凝縮セクション２５２では、点ｆ１から点ｇ１、
あるいは点ｆ２からｇ２までといったように凝縮の状態
変化をしており、蒸発伝熱と凝縮伝熱であるため、熱伝
達率が非常に高くまた熱交換効率が高い。
【００５２】さらに、圧縮機２６０、冷媒凝縮器２２
０、絞り３３０、２５０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、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４００．９−
２５０．５＝１５０．４ｋＪ／ｋｇしかないのに対し
て、熱交換器３００を設けた本実施の形態で用いるヒー
トポンプＨＰ１の場合は、４００．９−２２３．３＝１
７７．６ｋＪ／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１５％も小
さくすることができる。すなわち、サブクールサイクル
と同様な作用を持たせることができる。
【００５３】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、ヒートポンプＨＰ１を
備えた除湿空調装置の作用を説明する。図３中、アルフ
ァベット記号Ｋ、Ｘ、Ｌ、Ｍ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。また、湿り空気線図
は、後で説明する他の実施の形態である除湿空調装置に
ついても、図３が適用できる。
【００５４】図中、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、熱交換器３０
０の第１の区画３１０に送り込まれ、ここで蒸発セクシ
ョン２５１で蒸発する冷媒によりある程度まで冷却され
る。これは蒸発器２１０で露点温度以下まで冷却される
前の予備的冷却であるので予冷と呼ぶことができる。こ
の間、蒸発セクション２５１で予冷されながら、ある程
度は水分を除去され僅かながら絶対湿度を低下させなが
ら点Ｘに到る。点Ｘは飽和線上にある。あるいは予冷段
階では、点Ｋと点Ｘとの中間点まで冷却するものであっ
てもよい。または点Ｘを越えて、多少飽和線上を低湿度
側に移行した点まで冷却されるものであってもよい。
【００５５】予冷された処理空気は、経路１０８を通っ
て、蒸発器２１０に導入される。ここでは、膨張弁２５
０によって減圧され、低温で蒸発する冷媒により、処理
空気はその露点温度以下に冷却され、水分を奪われなが
ら、絶対湿度を低下させつつ乾球温度を下げて、点Ｌに
到る。点Ｘから点Ｌまでの変化を示す太線は、便宜上飽
和線とはずらして描いてあるが、実際は飽和線と重なっ
ている。
【００５６】点Ｌの状態の処理空気は、経路１０９を通
って熱交換器３００の第２の区画３２０に流入する。こ
こでは凝縮セクション２５２内で凝縮する冷媒により、
絶対湿度一定のまま加熱され点Ｍに到る。点Ｍは、点Ｋ
よりも絶対湿度は十分に低く、乾球温度は低すぎない、
適度な相対湿度の空気として、送風機１０２により吸い
込まれ、空調空間１０１に戻される。
【００５７】熱交換器３００では、蒸発セクション２５
１での冷媒の蒸発により処理空気を予冷し、凝縮セクシ
ョン２５２での冷媒の凝縮により処理空気を再熱する。
そして蒸発セクション２５１で蒸発した冷媒は、凝縮セ
クション２５２で凝縮する。このように同じ冷媒の蒸発
と凝縮作用により、蒸発器２１０で冷却される前後の処
理空気同士の熱交換を間接的に行う。
【００５８】凝縮器２２０には、経路１２４を通して外
気が導入される。この外気は凝縮する冷媒から熱を奪
い、加熱された外気は経路１２５を経由して送風機１４
０に吸い込まれ、経路１２６を経由して屋外に排出され
る（ＥＸ）。
【００５９】ここで図３の湿り空気線図上に示す空気側
のサイクルでは、第１の区画３１０で処理空気を予冷し
た熱量、即ち第２の区画３２０で処理空気を再熱した熱
量ΔＨが熱回収分であり、蒸発器２１０で処理空気を冷
却した熱量分がΔＱである。また空調空間１０１を冷房
する、冷房効果がΔｉである。
【００６０】図４、図５を参照して、本発明の第２の実
施の形態を説明する。この実施の形態の、図１に示した
実施の形態との相違点は、熱交換器３００ｂで、平面Ｐ
Ｂと平面ＰＣの蒸発セクション同士の間、また平面ＰＤ
と平面ＰＥの蒸発セクション同士の間に、それぞれ絞り
３３１、３３２が設けられていることである。即ち図
中、平面ＰＢ内の、蒸発セクション２５１Ｂの端部と平
面ＰＣ内の蒸発セクション２５１Ｃの端部とが、絞り３
３１を介して接続されており、平面ＰＤ内の、蒸発セク
ション２５１Ｄの端部と平面ＰＥ内の蒸発セクション２
５１Ｅの端部とが、絞り３３２を介して接続されてい
る。
【００６１】このような構成において、蒸発セクション
２５１Ｂに導入された冷媒は、蒸発セクション２５１Ｂ
内で一部が蒸発して、湿り状態になって絞り３３１で減
圧され、平面ＰＣ内の蒸発セクション２５１Ｃに流入す
る。ここでさらに蒸発して、凝縮セクション２５２Ｃに
流入する。さらにＵチューブで方向転換して凝縮セクシ
ョン２５２Ｄに流入して、さらに凝縮して蒸発セクショ
ン２５１Ｄに流入する。ここで一部の冷媒が蒸発し、絞
り３３２に到る。ここで減圧され平面ＰＥ内の蒸発セク
ション２５１Ｅに、そして次に凝縮セクション２５２Ｅ
に流入する。ここで十分に凝縮した冷媒は、経路２０
３、そして膨張弁２５０に到り、減圧されて蒸発器２１
０に流入する。
【００６２】ここで、蒸発セクション２５１Ａ、２５１
Ｂでの蒸発圧力、ひいては凝縮セクション２５２Ａ、２
５２Ｂに於ける凝縮圧力、即ち第１の中間圧力、あるい
は蒸発セクション２５１Ｃ、２５１Ｄ、凝縮セクション
２５２Ｃ、２５２Ｄにおける圧力即ち第２の中間圧力
は、蒸発器２１０に入る前の処理空気の温度と後の処理
空気の温度とによって定まる。
【００６３】図１に示す熱交換器３００あるいは図４に
示す熱交換器３００ｂ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、特に熱交
換器３００ｂでは対向流形式で熱交換するので熱交換効
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、また凝縮セクション２５２か
ら蒸発セクション２５１というように、冷媒流路内で全
体としてほぼ一方向に強制的に流されるので、温度の高
い処理空気と温度の低い処理空気との間の熱交換効率が
高い。ここで、全体としてほぼ一方向に流れるとは、例
えば乱流であれば局所的には逆流することがあっても、
また気泡の発生や瞬断により圧力波が発生し冷媒が流れ
方向に振動しても、全体的に見れば冷媒流路中をほぼ一
方向に流れることをいう。この実施の形態では、圧縮機
２６０により昇圧された圧力で強制的に一方向に流され
る。
【００６４】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Ｔ、低温側
の流体の熱交換器入り口温度をＴＣ１、出口温度をＴＣ
２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−ＴＰ
２）／（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＝（ＴＣ
２−ＴＣ１）／（ＴＰ１−ＴＣ１）と定義されるもので
ある。
【００６５】図５を参照して、図４の実施の形態のヒー
トポンプＨＰ２の作用を説明する。図中、点ａから点ｅ
までは、図２の場合と同様であるので、説明を省略す
る。
【００６６】熱交換器３００ｂの蒸発セクション２５１
Ａ１に流入した点ｅの状態の冷媒は図２で説明した通
り、第１の中間圧力で一部の液が蒸発して液とガスが混
合した状態にある。
【００６７】この冷媒が蒸発セクションでさらに蒸発
し、モリエ線図上では湿り領域において飽和ガス線に近
づいた点ｆ１に到る。この状態の冷媒が凝縮セクション
に入り、ここで凝縮されまたＵチューブで反転して凝縮
され、湿り領域ではあるが飽和液線に近い点ｇ１に到
る。ここで蒸発セクションに入り、湿り領域内で飽和ガ
ス線の方向に向かい、点ｈ１ａに到る。ここまではほぼ
第１の中間圧力における変化である。
【００６８】点ｈ１ａの状態の冷媒が、絞り３３１を介
して減圧され、第２の中間圧力にある点ｈ１ｂに到る。
即ち、平面ＰＡ、ＰＢ内の冷媒流路である蒸発セクショ
ンから平面ＰＣの冷媒流路である蒸発セクションに流入
する。この冷媒は、さらに蒸発セクション内において第
２の中間圧力で蒸発して点ｆ２に到る。以下同様に凝縮
・蒸発を交互に繰り返して、中間絞り３３２で減圧され
た後、蒸発セクション、凝縮セクションと冷媒流路を経
由した冷媒は、モリエ線図上で図２の点ｇ２に対応する
点ｇ３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１２℃、エンタルピは２１５．０ｋＪ／ｋｇ
である。
【００６９】点ｇ３の冷媒液は、図２の場合と同様に、
絞り２５０で温度５℃の飽和圧力である０．３４ＭＰａ
まで減圧され、点ｊの状態になり、５℃の冷媒液とガス
の混合物として冷媒蒸発器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。
【００７０】以上説明したように、熱交換器３００ｂ内
では、冷媒が蒸発・凝縮の状態変化を交互に繰り返して
おり、蒸発伝熱と凝縮伝熱であるため、熱伝達率が非常
に高い点は熱交換器３００ａと同様である。
【００７１】また熱交換器３００ｂでは、蒸発器２１０
で冷却される前の処理空気は、第１の区画３１０内で、
蒸発セクション２５１Ａ、２５１Ｂ、２５１Ｃ、２５１
Ｄ、２５１Ｅの順番に熱交換する。即ち処理空気の温度
勾配と蒸発セクションの温度勾配は同じ方向である。同
様に、蒸発器２１０で冷却された後の処理空気は、第２
の区画３２０内で、凝縮セクション２５２Ｅ、２５２
Ｄ、２５２Ｃ、２５２Ｂ、２５２Ａの順番に熱交換す
る。即ち処理空気の温度勾配と凝縮セクションの温度勾
配は同じ方向である。このことから、蒸発器２１０で冷
却される前後の処理空気同士では、対向流の関係で熱交
換していることになる。したがって、熱交換器３００ｂ
では、蒸発伝熱と凝縮伝熱とを利用していることとあい
まって、非常に高い熱交換効率を達成できる。
【００７２】また、冷媒蒸発器２１０で利用できるエン
タルピ差が従来のヒートポンプと比較して著しく大き
く、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２０％（１−（６２０．１−４７
２．２）／（６２０．１−４３４．９）＝０．２０）も
小さくすることができる点も、図２の場合と同様であ
る。
【００７３】ヒートポンプＨＰ２を備えた除湿空調装置
の作用は、定性的には図３の湿り空気線図で説明したの
と同様であるので、説明を省略する。
【００７４】次に図６に第３の実施の形態である除湿装
置のフローシートを示す。第１の実施の形態で用いた熱
交換器３００、第２の実施の形態で用いた熱交換器３０
０ｂに対応する熱交換器３００ｃでは、絞り３３１、３
３２が凝縮セクション側に設けられている。その他の構
成は、図４で説明した第２の実施の形態と同様である。
【００７５】図７は、図６に示すヒートポンプＨＰ３の
モリエ線図である。図５の場合と違って、中間圧力にお
ける凝縮過程の途中で減圧している。即ち、絞り３３１
で点ｇ１ａから点ｇ１ｂに減圧され、絞り３３２で点ｇ
２ａから点ｇ２ｂに減圧されている。
【００７６】蒸発器２１０で冷却される前後の処理空気
同士の熱交換が対向流である点も図６の実施の形態と同
様である。
【００７７】図８を参照して、第４の実施の形態を説明
する。この実施の形態は、冷媒を凝縮器２２０から蒸発
器２１０にバイパスする経路を備える点が、ここまで説
明した実施の形態と異なる。本図では、図１の実施の形
態にバイパス経路を用いた場合を示している。
【００７８】図１で説明した凝縮器２２０と膨張弁３３
０との間の冷媒経路２０２に、冷媒切り替え手段として
の３方弁４００を設ける。３方弁４００からは、バイパ
ス経路４０１が、膨張弁２５０と蒸発器２１０との間に
接続されている。このようにして、３方弁４００は、冷
媒の流れを凝縮器２２０から膨張弁３３０に向けて、熱
交換器３００に冷媒を流す場合と、冷媒の流れを直接蒸
発器２１０に流す場合とを切り替えることができるよう
にしている。３方弁４００と蒸発器２１０との間のバイ
パス経路の途中には、膨張弁２５０ａが備えられてい
る。もっともバイパス経路４０１を、熱交換器３００と
膨張弁２５０との間の経路２０３に合流させてもよく、
その場合は膨張弁２５０ａは不要である。
【００７９】３方弁４００には、コントローラ４０２が
接続されている。コントローラ４０２は、空調空間１０
１の温度を検出する温度センサ４０３と、空調空間１０
１の湿度を検出する湿度センサ４０４からの信号を受信
して、空調空間１０１の温度と湿度を所定の値に維持す
るように３方弁を制御する。具体的には、空調空間１０
１の顕熱負荷が比較的小さいときは、冷媒を凝縮器２２
０から熱交換器３００に流す。しかし、顕熱負荷が大き
いときは、乾球温度が上昇するので、熱交換器３００を
バイパスして直接蒸発器２１０に流すとよい。顕熱負荷
が中間的な値であるときは、それに応じて熱交換器３０
０を使用する時間とバイパスする時間との比率を変えれ
ばよい。
【００８０】図８では、バイパス４０１を図１の実施の
形態に適用する場合で説明したが、これに限らす図４、
あるいは図６の場合に適用することもできる。
【００８１】なお各図には、ドレンパン４５０が示され
ているが、これは蒸発器２１０に限らず、熱交換器３０
０の下方もカバーするように設けるのがよい。特に第１
の区画３１０の下方に設けるのがよい。熱交換器３００
の第１の区画３１０では、処理空気を主として予冷する
が、一部の水分はここで結露することもあるからであ
る。
【００８２】以上の実施の形態は、第１の区画３１０に
は、空調空間１０１からの戻り空気を導入するものとし
て説明したが、図９に示すように外気を導入してもよ
い。。湿度と温度の高い外気は、蒸発器２１０で冷却す
る前に予冷するのが好ましく、このように構成すること
により、全量外気を必要とする病院やレストランの空調
を高いＣＯＰをもって行うことができる。
【００８３】図１０を参照して、本発明の熱交換器３０
０の構造の一例を、さらに説明する。（ａ）は温度の低
い処理空気及び温度の高い処理空気の流れ方向に見た平
面図、（ｂ）は低温及び高温の処理空気の流れに直角な
方向から見た側面図である。（ａ）において、温度の低
い処理空気は紙面の手前から先方に流れ、温度の高い処
理空気は先方から手前側に流れる。この熱交換器では、
チューブは、低温及び高温の処理空気の流れに直交する
４つの平面ＰＡ、ＰＢ、ＰＣ、ＰＤ内にそれぞれ８列に
配列されている。即ち、処理空気の流れに沿って４行８
列に配列されている。図１、図４及び図６では、便宜
上、各平面ＰＡ、ＰＢ、ＰＣ、ＰＤ内の熱交換チューブ
は、各行１列であるものとして説明したが、典型的には
このように各行に複数のチューブ列が含まれる。
【００８４】第１の平面ＰＡから次の平面ＰＢに移る箇
所に中間絞り３３１が、平面ＰＢから平面ＰＣに移る箇
所に、不図示の中間絞り３３２が、また平面ＰＣから平
面ＰＤに移る箇所に中間絞り３３３が設けられている。
ここでは、１つの平面から次の平面に移る箇所に１つの
絞りが設けられているが、例えばＰＡに属するチューブ
列は、複数の層に構成されていてもよい。そして各層か
ら次の層に移る箇所に中間絞りが設けられる。その場
合、中間絞りの前後の平面を第１の平面・第２の平面と
呼ぶ。
【００８５】また、図１０に示されるような８列４層
（行）の熱交換器を、低温と高温の処理空気の流量に対
応させて、それらの流れに対して並列に並べてもよい
し、直列に並べてもよい。
【００８６】さらに、例えば図７のモリエ線図におい
て、冷媒の蒸発と凝縮の繰り返しは、飽和液線を越えて
過冷却領域に入り込んでもサイクルとしては成立する
が、処理空気同士の熱交換であることを考慮すると、冷
媒の相変化は湿り領域の中で行われるのが好ましい。し
たがって図１０に示す熱交換器では、絞り３３０に接続
される最初の蒸発セクションの伝熱面積を、その後の蒸
発セクションの伝熱面積よりも大きく構成するのが好ま
しい。また絞り２５０に流入する冷媒は、飽和かあるい
は過冷却領域にあるのが好ましいので、絞り２５０に接
続される凝縮セクションの伝熱面積を、その前の凝縮セ
クションの伝熱面積よりも大きく構成するのが好まし
い。
【００８７】以上説明した実施の形態では、処理空気を
露点以下に冷却する蒸発器と、処理空気を予冷却する予
冷却器と、再加熱を行う再加熱器の熱伝達媒体を同じ冷
媒を用いるようにしたので、冷媒系が単一に単純化さ
れ、また蒸発器、凝縮器間の圧力差を利用できるため循
環が能動的になり、さらに予冷、再加熱の熱交換に相変
化を伴う沸騰現象を応用できるようにしたので、効率を
高くすることができる。
【００８８】以上の実施の形態では、空調空間を空調す
る除湿空調装置として説明したが、必ずしも空調空間に
限らず、本発明の除湿装置は、他の除湿を必要とする空
間に応用することもできる。
【００８９】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、凝縮器の
凝縮圧力と蒸発器の蒸発圧力との中間の圧力で冷媒の蒸
発と凝縮を行い、前記中間圧力蒸発により前記低熱源流
体を冷却し、前記中間圧力凝縮により前記低熱源流体を
加熱する熱交換手段を備え、前記低熱源流体は、熱交換
手段での冷却と蒸発器での冷却と熱交換手段での加熱と
をこの順番で受けるので、蒸発器での冷却の前に熱交換
手段により予冷できるし、その予冷の冷熱を、蒸発器で
一旦冷却された低熱源流体から回収することができ、動
作係数の高いヒートポンプを提供することが可能とな
る。
【００９０】また処理空気を低熱源とし、蒸発器で処理
空気を露点温度以下に冷却するようにすれば、除湿量当
たりのエネルギー消費量が小さい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ヒートポンプ
とそれを備える除湿空調装置のフロー図である。
【図２】図１に示すヒートポンプのモリエ線図である。
【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】本発明の第２の実施の形態であるヒートポンプ
とそれを備える除湿空調装置のフロー図である。
【図５】図４に示すヒートポンプのモリエ線図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態であるヒートポンプ
とそれを備える除湿空調装置のフロー図である。
【図７】図６に示すヒートポンプのモリエ線図である。
【図８】本発明の第４の実施の形態であるヒートポンプ
とそれを備える除湿空調装置のフロー図である。
【図９】本発明の第５の実施の形態であるヒートポンプ
とそれを備える除湿空調装置のフロー図である。
【図１０】本発明の実施の形態であるヒートポンプに使
用して好適な熱交換器の模式的平面図及び側面図であ
る。
【図１１】従来のヒートポンプと除湿空調装置のフロー
チャートである。
【図１２】図１１に示す従来のヒートポンプのモリエ線
図である。
【図１３】図１１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。
【符号の説明】
１０１ 空調空間 １０２、１４０ 送風機 ２１０ 冷媒蒸発器 ２２０ 冷媒凝縮器 ２５１Ａ、２５１Ｂ、２５１Ｃ 蒸発セクション ２５２Ａ、２５２Ｂ、２５２Ｃ 凝縮セクション ２５０ 絞り ２６０ 圧縮機 ３００、３００ｂ、３００ｃ 熱交換器 ３１０ 第１の区画 ３２０ 第２の区画 ３３０ 絞り ３３１、３３２ 中間絞り ４００ ３方弁 ４０１ バイパス経路 ４０２ コントローラ ４０３ 温度センサ ４０４ 湿度センサ ＨＰ１、ＨＰ２、ＨＰ３、ＨＰ４ ヒートポンプ ＰＡ、ＰＢ、ＰＣ、ＰＤ 平面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西脇 俊朗 神奈川県横浜市旭区今宿１−37−６ Ｆターム(参考） 3L053 BC02

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 冷媒を昇圧する昇圧機と；前記冷媒を凝
    縮して高熱源流体を加熱する凝縮器と；前記冷媒を蒸発
    して低熱源流体を冷却する蒸発器と；前記凝縮器と前記
    蒸発器とを接続する冷媒経路中に設けられた、前記凝縮
    器の凝縮圧力と前記蒸発器の蒸発圧力との中間の圧力で
    冷媒の蒸発と凝縮を行い、前記中間圧力蒸発により前記
    低熱源流体を冷却し、前記中間圧力凝縮により前記低熱
    源流体を加熱する熱交換手段を備え；前記低熱源流体
    は、前記熱交換手段での冷却と前記蒸発器での冷却と前
    記熱交換手段での加熱とをこの順番で受けるように構成
    された；ヒートポンプ。
  2. 【請求項２】 前記中間圧力が少なくとも第１の中間圧
    力と、該第１の中間圧力よりも低い第２の中間圧力とを
    含み、前記熱交換手段における冷却は前記第１の中間圧
    力での蒸発、前記第２の中間圧力での蒸発の順番で行わ
    れ、前記熱交換手段における加熱は前記第２の中間圧力
    での凝縮、前記第１の中間圧力での凝縮の順番で行われ
    るように構成された、請求項１に記載のヒートポンプ。
  3. 【請求項３】 冷媒を昇圧する昇圧機と；前記冷媒を凝
    縮して高熱源流体を加熱する凝縮器と；前記冷媒を蒸発
    して処理空気を露点温度以下まで冷却する蒸発器と；前
    記凝縮器と前記蒸発器とを接続する冷媒経路中に設けら
    れた、前記凝縮器の凝縮圧力と前記蒸発器の蒸発圧力と
    の中間の圧力で冷媒の蒸発と凝縮を行い、前記中間圧力
    蒸発により前記処理空気を冷却し、前記中間圧力凝縮に
    より前記処理空気を加熱する熱交換手段と；前記処理空
    気が前記熱交換手段での冷却と前記蒸発器での冷却と前
    記熱交換手段での加熱とをこの順番で受けるように、前
    記熱交換手段と前記蒸発器とを接続する、処理空気経路
    とを備えた；除湿装置。
  4. 【請求項４】 冷媒を昇圧する昇圧機と；前記冷媒を凝
    縮する凝縮器と；前記冷媒を蒸発させて処理空気を露点
    温度以下まで冷却する蒸発器と；前記蒸発器で冷却する
    前記処理空気の流れの上流側と下流側とで前記処理空気
    の予冷と再加熱とを行う熱交換手段とを備え；前記熱交
    換手段には前記蒸発器に入る前の冷媒を供給するように
    構成した；除湿装置。
  5. 【請求項５】 前記凝縮器で凝縮された冷媒を、前記熱
    交換手段をバイパスして前記蒸発器に流すバイパス経路
    を備える、請求項３または請求項４に記載の除湿装置。
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