JP2004012106A - 除湿空調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】冷房運転と除湿運転の両方に容易に対応でき、しかも除湿運転の場合にも蒸発器に着霜が起こりにくい除湿空調装置を提供する。
【解決手段】冷媒ガス昇圧機２６０と、冷媒ガス凝縮器２２０と、冷媒液を蒸発し処理空気Ａを露点温度まで冷却する蒸発器２１０と、凝縮器２２０と蒸発器２１０との間の凝縮器２２０の凝縮圧力と蒸発器２１０の蒸発圧力との中間圧力で冷媒の蒸発凝縮を行い中間圧力蒸発で処理空気Ａを冷却し、中間圧力凝縮で加熱する熱交換手段３００と、熱交換手段３００と蒸発器２１０との間の第１の絞り機構２９２と、凝縮器２２０と熱交換手段３００との間の第２の絞り機構２９１と、昇圧冷媒ガスを第１の絞り機構２９２の下流側に注入するホットガスバイパス回路５５２を備え、処理空気Ａ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除湿空調装置。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、除湿空調装置に関し、特に冷房運転と除湿運転の両方に容易に対応でき、しかも除湿運転の場合にも蒸発器に着霜が起こりにくい除湿空調装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、図７に示すような除湿空調装置があった（特開２００１−２０８３７３号公報）。この装置は、冷媒Ｃを圧縮する圧縮機２６０と、圧縮された冷媒Ｃを外気Ｂで凝縮する凝縮器２２０と、凝縮した冷媒Ｃをソレノイドバルブを有するバイパス付き膨張弁２９１で減圧し、中間圧力で蒸発と凝縮を繰り返して行う熱交換器３００’’と、ここで凝縮した冷媒Ｃをソレノイドバルブを有するバイパス付き膨張弁２９２で減圧し、これを蒸発させて空調空間１０１からの処理空気Ａを露点温度に冷却する蒸発器２１０とを備える。
【０００３】
この装置では、除湿運転モード時には膨張弁２９２のバイパスソレノイドバルブを閉として熱交換器３００’’の蒸発と凝縮の圧力を凝縮器２２０の凝縮圧力と蒸発器２１０の蒸発圧力の中間圧力とする。また、冷房運転モード時には膨張弁２９２のソレノイドバルブを開として、熱交換器３００’’の圧力を蒸発器２１０の蒸発圧力と等しくすることにより、熱交換器３００’’を蒸発器の一部として作動させる。
したがって除湿運転モード時には、熱交換器３００’’は、蒸発器２１０で露点温度に冷却される前後の処理空気同士の間で、冷媒を媒体として熱交換を行う。このようにして、蒸発器２１０で露点に冷却された処理空気Ａは、熱交換器３００’’で再熱される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
以上のような従来の除湿空調装置では、冷房運転時には処理空気を冷却するための伝熱面積は蒸発器２１０と熱交換器３００’’の合計面積になる。一方、除湿運転時には処理空気を露点温度に冷却して水分を除去するための伝熱面積は、蒸発器２１０だけになる。したがって、圧縮機２６０からの冷房運転に適した大きい冷媒の体積流量（圧縮機おしのけ量）を受けて蒸発器２１０の蒸発温度が低下し、着霜が起こりやすいという問題があった。
【０００５】
そこで本発明は、冷房運転と除湿運転の両方に容易に対応でき、しかも除湿運転の場合にも蒸発器に着霜が起こりにくい除湿空調装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【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、例えば図１に示されるように、冷媒ガスを昇圧する昇圧機２６０と；前記冷媒ガスを凝縮して高熱源流体を加熱する凝縮器２２０と；冷媒液を蒸発して処理空気Ａを露点温度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処理空気Ａを冷却し、前記中間圧力凝縮により処理空気Ａを加熱する熱交換手段３００と；熱交換手段３００と蒸発器２１０との間の前記冷媒経路中に設けられた第１の絞り機構２９２と；凝縮器２２０と熱交換手段３００との間の前記冷媒経路中に設けられた第２の絞り機構２９１と；昇圧機２６０で昇圧された冷媒ガスを第１の絞り機構２９２の下流側に注入するホットガスバイパス回路５５２を備え；処理空気Ａ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。
【０００７】
ホットガスバイパスは典型的には第２の絞り機構の上流側、さらには凝縮器の上流側から導出する。
【０００８】
このように構成すると、昇圧機で昇圧された冷媒ガスを第１の絞り機構の下流側に注入するホットガスバイパス回路を備えるので、第１の絞り機構を通して流れる冷媒に昇圧機で昇圧した冷媒を加えることができる。
【０００９】
また請求項２に記載のように、請求項１に記載の除湿空調装置では、ホットガスバイパス回路５５２の注入部５５４は、蒸発器２１０の上流側に設けるようにしてもよい。
【００１０】
特に蒸発器２１０が、例えば図１（ｂ）に示されるように、第１の絞り機構２９２の下流側でディストリビュータ６０１で分岐される複数のサーキットを含むとき、該ディストリビュータの上流側に注入するのがよい。
【００１１】
また請求項３に記載のように、請求項１又は請求項２に記載の除湿空調装置では、蒸発器２１０の着霜を検出する着霜検出器５６１、５６２を備え；ホットガスバイパス回路５５２は、着霜検出器５６１、５６２が着霜を検出したときに作動するように構成するとよい。
【００１２】
このように構成すると、ホットガスバイパス回路は、着霜検出器が着霜を検出したときに作動するように構成するので、例え着霜してもそれを除去して効率のよい運転を継続することができる。
【００１３】
【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。
【００１４】
図１は、本発明による第１の実施の形態である除湿空調装置２１のフロー図である。この除湿空調装置２１は処理空気Ａをその露点温度に冷却して水分を除いた後に再熱して除湿する除湿運転と、主として顕熱を奪う冷房運転ができる除湿空調装置である。ここで、「処理空気Ａをその露点温度に冷却して除湿」というとき、処理空気Ａは多少過冷却されることがあり、このときは「露点温度以下に冷却して除湿」となるが、この概念も含むものとする。また露点温度に冷却されて水分が除かれた空気は当初の空気よりも露点温度が低下するので、当初の露点温度を基準にすると「露点温度以下に冷却して除湿」となるが、この概念も含む。
【００１５】
図１（ａ）を参照して、第１の実施の形態である除湿空調装置２１及びその構成要素であるヒートポンプＨＰ１の構成を説明する。この除湿空調装置２１は、蒸発器２１０によって低熱源流体としての処理空気Ａの絶対湿度を下げ、処理空気Ａ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。
【００１６】
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１０７、熱交換手段としての熱交換器３００の第１の区画３１０、経路１０８、処理空気Ａをその露点温度に冷却する蒸発器２１０、経路１０９、熱交換器３００の第２の区画３２０、経路１１０、経路１１０に接続された処理空気Ａ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。図中、除湿空調装置２１から空調空間１０１に供給される空気をＳＡ、空調空間１０１から除湿空調装置２１に戻る空気をＲＡとして示してある。
【００１７】
また、屋外ＯＡから高熱源流体としての冷却空気（外気）Ｂの経路に沿って、経路１２４、冷媒Ｃを冷却して凝縮させる凝縮器２２０、経路１２５、冷却空気Ｂを送風するための送風機１４０、経路１２６とこの順番で配列され、そして屋外ＯＡに排気ＥＸするように構成されている。
【００１８】
次に蒸発器２１０から冷媒Ｃの経路に沿って、ヒートポンプＨＰ１の機器構成を説明する。図中蒸発器２１０、経路２０４、蒸発器２１０で蒸発してガスになった冷媒Ｃを圧縮する（昇圧する）昇圧機としての圧縮機２６０、経路２０１、凝縮器２２０、経路２０２、絞り３３０、熱交換器３００の第１の区画３１０（中間蒸発器）を流れる処理空気Ａ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（中間凝縮器）を流れる処理空気Ａを加熱（再熱）する凝縮セクション２５２、経路２０３、絞り２５０がこの順番で配列され、そして再び蒸発器２１０に戻るようにして、ヒートポンプＨＰ１が構成されている。
【００１９】
なお、蒸発セクション２５１は第１の区画３１０中を蛇行するチューブで形成され、凝縮セクション２５２は第２の区画３２０中を蛇行するチューブで形成されている。本実施の形態では、蒸発セクション２５１は第１の区画３１０を複数回蛇行した後、凝縮セクション２５２に接続される。凝縮セクション２５２は第２の区画３２０を複数回蛇行した後、経路２０３に接続される。図中、各セクションは、処理空気Ａの流れに沿った面内で蛇行するように示されているが、実際は処理空気Ａの流れに直交する面内で蛇行するようにするとよい（図２参照）。但し、直交する面を複数設けて蛇行層が複数あるようにしてもよい。
【００２０】
このように蒸発セクション２５１と凝縮セクション２５２とを連続した伝熱チューブで形成し、蒸発セクション２５１を第１の区画３１０内で複数回十分に蛇行させた後に、即ち内部を流れる冷媒を蒸発させた後に、凝縮セクション２５２を第２の区画内で複数回蛇行させる構成にすると、蒸発セクション２５１と凝縮セクション２５２を接続する配管が１本乃至は最小限（２〜４本）の本数で足りるので、第１の区画３１０と第２の区画３２０とを離間して設置し易い（図２（ｂ）（ｃ）参照）。蒸発セクション２５１と凝縮セクション２５２を接続する配管が２本以上となる場合の典型例は、後述するように蒸発セクション２５１と凝縮セクション２５２（熱交換器３００）のサーキット数が２以上の場合である。
【００２１】
なお、冷媒Ｃの経路２０２に絞り３３０をバイパスする経路２０２Ａを設け、経路２０２Ａに絞り３３５とソレノイドバルブ３３６を直列に設けてある。また、冷媒Ｃの経路２０３に絞り２５０をバイパスする経路２０３Ａを設け、経路２０３Ａにソレノイドバルブ２５３を設けてある。絞り３３０と、絞り３３５と、ソレノイドバルブ３３６とを含んで第２の絞り機構２９１が構成され、絞り２５０とソレノイドバルブ２５３を含んで第１の絞り機構２９２が構成されている。ソレノイドバルブ２５３が開となると、開口面積は経路２０３の断面積にほぼ等しくなるように形成されている。言い替えれば、ソレノイドバルブ２５３が開となったときは、第１の絞り機構２９２の絞り度が減って（開口面積が増えて）、実質的に絞りとしては作用しない程度に大きい開口を有することになる。
【００２２】
ソレノイドバルブ３３６を開とした場合は、第２の絞り機構２９１を開口面積が大きい絞りを形成するように設定した場合（絞り３３０の開口面積、プラス絞り３３５の開口面積）である。このとき第２の絞り機構の絞り度は減って、即ち開口が大きくなる。ソレノイドバルブ３３６を閉とした場合は、第２の絞り機構２９１を開口面積が小さい絞りを形成するように設定した場合（絞り３３０の開口面積）である。このとき第２の絞り機構の絞り度は増えて、即ち開口が小さくなる。
【００２３】
言い替えれば、ソレノイドバルブ２５３を開とした場合は、第１の絞り機構２９２の開口面積を大きくし、第１の絞り機構２９２が実質的に絞りを形成しないように設定した場合である。ソレノイドバルブ２５３を閉とした場合が、第１の絞り機構２９２の開口面積を小さくし、第１の絞り機構２９２が絞りを形成するように設定した場合である。
【００２４】
次にホットガスバイパスとその制御機構を説明する。圧縮機２６０の吐出側で凝縮器２２０の上流側の冷媒ガス経路２０１にホットガス取り出し口５５３が設けられ、絞り機構２９２と蒸発器２１０との間の冷媒経路にホットガス注入部５５４が設けられている。ホットガス取り出し口５５３とホットガス注入部５５４との間にはホットガスバイパスライン５５２が敷設されている。ホットガスバイパスライン５５２には、ホットガスバイパス弁５５１が挿入配置されている。ホットガスバイパス弁５５１は、オンオフ動作をするソレノイド弁であるが、これに限らず、自由に開度を調節できる調節弁であってもよい。
【００２５】
絞り機構２９２とホットガス注入部５５４との間の冷媒経路には、その中を流れる冷媒の温度を検出する温度センサ５６１が設けられている。本実施の形態では、温度センサ５６１はホットガス注入部５５４の上流側に設けられており、これは検出温度がホットガス注入の影響を直接受けない位置である。
【００２６】
また蒸発器２１０の下流側の冷媒ガス経路２０４には、その中を流れる冷媒の圧力を検出する圧力センサ５６２が設けられている。
【００２７】
また除湿空調装置２１は、ホットガスバイパスを制御するコントローラ５０１を備えている。コントローラ５０１は、温度センサ５６１、圧力センサ５６２、ホットガスバイパス弁５５１及びソレノイドバルブ３３６と信号配線で接続されている。そして、温度センサ５６１、圧力センサ５６２からの温度信号、圧力信号を受信し、制御信号をホットガスバイパス弁５５１とソレノイドバルブ３３６に送信するように構成されている。コントローラ５０１は、デジタルコントローラとするのが好ましく、制御ソフトをインストールしたパソコンやマイコンであってもよい。
【００２８】
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Ａ同士の間で、冷媒Ｃを介して間接的に熱交換をさせる熱交換器である。
【００２９】
この熱交換器３００は、蒸発器２１０を通過する前の処理空気Ａ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Ａ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。両区画には、双方を流れる処理空気が混合しないように隔壁３０１、３０２が設けられており、熱交換チューブである蒸発セクション２５１と凝縮セクション２５２とを接続する配管２０２Ｂはこの２つの区画の隔壁を貫通している。
【００３０】
図中、蒸発器２１０に導入される前の処理空気Ａは、右方から経路１０７を通して、第１の区画３１０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を通して露点温度（以下）に冷却され絶対湿度の低下した処理空気Ａは、図中左方から経路１０９を通して第２の区画３２０に供給され、その右方から経路１１０を通して出て行く。
【００３１】
次に蒸発器２１０について説明する。蒸発器２１０は、熱交換器３００と同様に、多数の例えばアルミ薄板であるプレートフィンと、それを貫通して蛇行する細管である伝熱チューブで形成されている（図２参照）。図中、各伝熱チューブは、処理空気Ａの流れに沿った面内で蛇行するように示されているが、実際は処理空気Ａの流れに直交する面内で蛇行するようにするとよい（図２参照）。
【００３２】
本除湿空調装置では、ソレノイドバルブ２５３を閉じると、熱交換器３００と蒸発器２１０との間の冷媒配管は、絞り２５０を介して接続されることになり、熱交換器３００における蒸発圧力及び凝縮圧力は中間圧力となる。
【００３３】
温度（気温）が比較的高いときは冷房運転モードを選択し、ソレノイドバルブ２５３を開き、またソレノイドバルブ３３６も開く。特に日本の気候では、気温の高いときは、通常は絶対湿度も高い。このときは冷房運転モードを選択して、顕熱と潜熱の両方を積極的に奪うのがよい。
【００３４】
なお、除湿運転モード、冷房運転モードの選択は、処理空気の温度又は温度と絶対湿度に基いてコントローラで自動的に行うようにしてもよいし、手動で行うようにしてもよい。湿度の高い低いは個人的好みもある。また、湿度や温度にかかわらず、強制的にとにかく温度を下げたい場合や、室内を強制的に乾燥させるためにとにかく湿度を下げたい場合もあるからである。
【００３５】
ソレノイドバルブ２５３を開にすると、熱交換器３００と蒸発器２１０との間の冷媒配管は、実質的に絞り無しで接続されることになり、熱交換器３００内の伝熱チューブ内の圧力は蒸発セクション２５１と凝縮セクション２５２共に蒸発器２１０の蒸発圧力と実質的に等しくなり、熱交換器３００も蒸発器２１０と共に蒸発器として作用する。
【００３６】
図１（ｂ）の部分図を参照して、別の実施の形態を説明する。本実施の形態は（ａ）の場合とは、蒸発器の構造が異なるだけである。したがって蒸発器とその周辺の機器だけを図示し、その他は省略してある。
【００３７】
図１（ｂ）に示す場合の蒸発器２１０についてサーキットの概念を説明する。冷媒を伝熱チューブ中に流してその伝熱チューブの外側を流れる流体と冷媒とを熱交換させる熱交換器のサーキット数とは、冷媒を並行して流す流路の数である。図中冷媒経路２０３は、絞り２５０を出た後、蒸発器２１０の伝熱チューブ２１０Ａ、２１０Ｂに入る直前に設けられたディストリビュータ６０１に接続されている。ディストリビュータ６０１から、冷媒経路６２１と冷媒経路６２２が分岐して、それぞれ伝熱チューブ２１０Ａ、２１０Ｂに冷媒を導入するように構成されている。
【００３８】
伝熱チューブ２１０Ａ、２１０Ｂは、蒸発器２１０中で並列に冷媒を流すように配置されている。また冷媒の流れ方向は、処理空気Ａの流れ方向に対して対向流となっている。これは温度的な対向流とするのが好ましい。
【００３９】
この実施の形態では、蒸発器２１０のサーキットの数は２である。一方、熱交換器３００では、伝熱チューブは１本が蛇行しており、サーキットの数は１である。即ち、熱交換器３００の中間蒸発器部分である第１の区画３１０のサーキットの数は１であるから、蒸発器２１０のサーキットの数２よりも少ない。
【００４０】
なお、熱交換器３００も複数のサーキットを有するように構成してもよい。このときは熱交換器３００のサーキット数よりも蒸発器２１０のサーキット数を多くするとよい。流れる冷媒の比体積に対応するためである。例えば前者を２としたときは、後者を３以上、例えば４とする。このとき、熱交換器３００のサーキットを出口で一度合流させて、ディストリビュータにより分岐した後に、蒸発器２１０の伝熱管に分岐するようにするとよい。
【００４１】
このようにすると、熱交換器３００のサーキットを合流ヘッダーに合流して絞り機構２９２で絞り、蒸発器２１０のサーキットに再分流するように構成されているので、熱交換器３００内での蒸発、凝縮がサーキット毎に不均一であったとしても、その不均一さを蒸発器２１０に持ち込むことがない。また絞り機構を集約することができ、構造を単純化することができる。
【００４２】
次に図１（ａ）を参照して、ホットガスバイパスの作用を説明する。除湿運転モードでは、ソレノイドバルブ２５３を閉として熱交換器３００と蒸発器２１０との間に圧力差を生じさせる。また通常は除湿運転モードの冷媒流量（質量流量）に合うように、ソレノイドバルブ３３６も閉とする。
【００４３】
圧縮機２６０としては、一般的に往復動圧縮機のような容積式を用いるが、そのおしのけ量（体積流量）は一定であるので、冷媒の質量流量が減ると吸い込み圧力が下がる。その結果蒸発器２１０に霜がつく着霜現象が発生する。着霜は、熱伝達率を低下させ、装置の成績係数を低下させる。エネルギー経済上好ましくない。
【００４４】
蒸発器２１０の蒸発圧力は、温度センサ５６１の温度に反映される。したがって温度センサ５６１の温度を監視すれば、蒸発器２１０の伝熱チューブの外側に霜が着いているか、又は霜が着こうとしているかが分かる。コントローラ５０１は、温度センサ５６１からの温度信号を受信して、所定の設定値（１〜−１０℃、好ましくは０〜−５℃）になったらホットガスバイパス弁５５１を開とする。
【００４５】
ホットガスバイパス弁５５１を開くと、圧縮機２６０の吐出側の冷媒ガス（ホットガス）が取り出し口５５３からホットガスバイパスライン５５２を通してホットガス注入部５５４に流れる。即ち、圧縮機２６０の吐出側のガスが、凝縮器２２０及び熱交換器３００をバイパスして、蒸発器２１０に供給される。
【００４６】
ホットガスが供給されると、蒸発器２１０に温度の高い冷媒ガスが流れるので、例え着霜が生じていてもそれを解かすことができる。またホットガスは蒸発器２１０を介して圧縮機２６０に流れるので、圧縮機２６０の吸い込み体積流量が増え吸い込み圧力の過剰な低下を抑えることができる。
【００４７】
温度センサ５６１は、ホットガスの注入の影響を直接的には受けない位置に設置されているが、前記のように圧縮機２６０の吸い込み圧力を高めることから、ホットガスバイパスが機能すると、その検出温度は徐々に上昇する。特に着霜が解消されると正常な温度になる。そこでコントローラ５０１は、ホットガスバイパス弁５５１を閉とする。
【００４８】
またホットガスバイパス弁５５１は、開としてから一定の時間だけ開いたままとし、その後閉とするように、コントローラ５０１を構成してもよい。開とする一定の時間は、ホットガスを流し始めてから霜が完全に解けるまでの時間を装置毎に設計的に計算して、また試運転して決めればよい。また実機を運転した後に、その装置に適合した時間に設定し直せるようにしておくとよい。
【００４９】
以上、ホットガスバイパス弁５５１の開閉は、温度センサ５６１で検出される温度に基いて行う場合で説明したが、これに限らず圧力センサ５６２で検出される圧力に基いて行ってもよい。
即ち、冷媒の種類毎に蒸発温度と蒸発圧力と間には一定の関係がある。したがって圧力センサ５６２の圧力が着霜を生じさせる温度に対応する圧力になったところで、コントローラ５０１にホットガスバイパス弁５５１を開かせるようにすることができる。
【００５０】
蒸発器２１０の着霜を検知するには、温度センサ５６１、圧力センサ５６２のいずれか一方を用いれば足りるが、両方を用いて着霜を確実に、かつ正確に把握してコントロールするようにしてもよい。
【００５１】
図１（ｂ）の部分フロー図を参照して、別の実施の形態の作用を説明する。蒸発器２１０のサーキット数が熱交換器３００のそれよりも多いので、蒸発器２１０と熱交換器３００内の冷媒の流速を双方とも適切な値にすることができるので蒸発器２１０、熱交換器３００の熱伝達率を両方とも高く維持することができる。またホットガスバイパスの注入位置が、蒸発器２１０のサーキットの分岐点であるディストリビュータ６０１よりも上流側にあるので、ホットガスを蒸発器２１０の伝熱チューブに均等に配分して流すことができ、且つ絞り機構２９２よりも下流側にあるので、絞り機構によって流量を制限されることなく、ホットガスを流すことができる。
【００５２】
以上ホットガスバイパス弁５５１は、オンオフ弁として説明したが、温度センサ５６１の検出温度が所定の設定値（０℃以上の例えば１℃）になるように、または圧力センサ５６２の圧力が所定の設定値になるように、ホットガスの流量を連続的に調節する調節弁であってもよい。
【００５３】
ホットガスは、蒸発器２１０の上流側に注入するものとして説明したが、蒸発器２１０の下流側で圧縮機２６０の入口側に注入するものとしてもよい。この場合は、圧縮機２６０と凝縮器２２０が室外機を構成している場合、ホットガスバイパスラインを室外から室内に引きまわす必要がない。このときは、霜取り効果は落ちるが、圧縮機２６０の吸い込み冷媒の体積流量が増えるので、圧縮機２６０の吸い込み圧力が上がる結果、結局霜取りは可能である。
【００５４】
また着霜の前兆を検知して（ホットガスを流すための設定温度又は圧力を高めに設定）ホットガスを流すようにすれば、霜取り効果は低くても、着霜そのものを抑えることができるので運転継続が可能である。
またホットガスバイパス弁５５１を調節弁として、ホットガスの流量を連続的に調節できるようにした場合は、すでに発生してしまった霜を取る必要がないので、ホットガスを蒸発器２１０の下流側で圧縮機２６０の入口側に注入するものとしても問題はない。
【００５５】
このようにして、除湿運転モードの運転では、絞り機構２９２の開度を小さくするのに対応して、ホットガスを注入するので、蒸発器２１０の蒸発圧力が低下するのを防止し、例えば蒸発器２１０への霜付きを防止することができる。
【００５６】
次に図２の除湿空調装置の設置状態を示す模式的側面図と熱交換器の斜視図を参照して、蒸発器２１０と熱交換器３００の構成例を具体的に説明する。（ｂ）（ｃ）に示すように、伝熱チューブ（細管）で構成される蒸発セクション２５１は多数のプレートフィンを貫通して配置されている。そして最も外側のフィンの外側でＵチューブ（ユーチューブ）により互いに接続されている。このようにして、伝熱チューブは第１の区画３１０を蛇行しながら複数回貫通している。
【００５７】
第１の区画３１０は、長方形のプレートフィンを多数平行に並べることにより形成される直方体の空間である。また、そのプレートフィンと細管群を収納する直方体空間の外面をプレート製のハウジングで囲むようにするとよい。ただしそのハウジングの対向する２つの面は開口しており、該開口を処理空気が通過する。
【００５８】
同様に、伝熱チューブである凝縮セクション２５２は、第２の区画３２０を蛇行しながら複数回貫通している。第２の区画３２０も第１の区画３１０と同様な構造を有する直方体の空間である。
【００５９】
蒸発セクション２５１の端部と凝縮セクション２５２の端部とは、配管２０２Ｂで接続されている。本実施の形態では、配管２０２Ｂは、蒸発セクション２５１と凝縮セクション２５２を構成する連続したチューブの一部として構成されている。
【００６０】
以上説明したように、冷媒流路である蒸発セクション２５１と凝縮セクション２５２は、それぞれ蛇行する細管群を構成している。このようにして、蒸発セクション２５１から凝縮セクション２５２を、全体として一方向に流れる冷媒Ｃは、細管群中を蛇行して流れながら、蒸発セクション２５１で蒸発し凝縮セクション２５２で凝縮する間に、第１の区画３１０を流れる温度の高い処理空気Ａからの熱を第２の区画３２０を流れる温度の低い処理空気Ａに伝える。
【００６１】
蒸発器２１０も同様に、伝熱チューブが多数の長方形のプレートフィンを貫通して構成されている。その構成は第１の区画３１０、第２の区画３２０と同様に直方体の空間として構成されている。そして最も外側のフィンの外側でＵチューブ（ユーチューブ）により接続されている。このようにして、伝熱チューブはフィンを蛇行しながら複数回貫通している。
【００６２】
本実施の形態では、蒸発セクション２５１、凝縮セクション２５２が、それぞれ処理空気Ａの流れに直交する１つの平面内に蛇行して配置された１層の細管群として構成されているのに対して、蒸発器２１０は、処理空気Ａの流れに直交する２つの平面内に蛇行して配置された２層の細管群として構成されている。但しこれに限らず、層数は伝熱量に応じて決めればよい。また、熱交換器３００と蒸発器２１０における細管群の伝熱面積の配分は、後で説明するように潜熱負荷と顕熱負荷との割合に応じて決めればよい。
【００６３】
また、蒸発器２１０は第１の区画３１０と第２の区画３２０との間に配置されている。このように配置すると、１つの直方体空間を３つに分割して、それぞれを第１の区画３１０、蒸発器２１０、第２の区画３２０として構成することができ、構造が単純になる。各区画３１０、３２０と蒸発器２１０との間では、フィンは図示のように不連続となるように切れ目を入れるのが好ましい。隣り合う各部の温度が異なるからである。
【００６４】
この構成では、細管群は等間隔でフィンに貫通させて拡管してフィンに固定し、各細管の間は単純なＵチューブで接続し、各区画３１０、３２０間、また蒸発器２１０との間は、１本又は少数の配管（あるいは細管の一部）で接続すればよいので、構成が単純で、製造も容易である。
【００６５】
次に（ａ）の模式的断面図を参照して、以上説明した除湿空調装置を空調空間１０１の空調機として応用した例を説明する。空調空間１０１中即ち室内に設置される室内機中には、第１の区画３１０、蒸発機２１０、第２の区画３２０が一体で形成された熱交換器組立と、戻り空気ＲＡ、供給空気ＳＡを循環させる送風機１０２が収納されている。送風機１０２としてはクロスフローファンを用いると室内機をコンパクトにまとめることができる。第１の区画３１０の戻り空気ＲＡの流れの上流側には除塵フィルタが設けられている。
熱交換器３００、蒸発器２１０の下方にはドレンパン４５０が備えられ、ドレンパン４５０からはドレンパイプが屋外に導かれている。
【００６６】
戻り空気ＲＡはフィルタを通って除塵され、第１の区画３１０で予冷され、蒸発器２１０でさらに冷却されて除湿され飽和空気となる。この飽和空気は第２の区画３２０で再熱されて適度な絶対湿度で適度な温度の即ち適度な相対湿度の供給空気ＳＡとして、送風機１０２により空調空間１０１に供給される。すなわち処理空気は、（各区画と蒸発器との間に切れ目はあるものの）一見すると通常の冷房用フィンチューブ熱交換器に見える一塊のプレートフィンと細管群を一方向に通過する間に、予冷、水分除去、再熱の３つのプロセスが一気に行われ、適度な湿度と温度の供給空気ＳＡとなる。
【００６７】
空調空間１０１外に設置される室外機中には、凝縮器２２０、圧縮機２６０、送風機１４０が収納されている。そして、凝縮器２２０と第１の区画３１０の蒸発セクション２５１とは配管２０２で接続され、蒸発器２１０と圧縮機２６０とは配管２０３で接続されている。即ち、室内機と室外機とは２本の配管２０２と２０３だけで接続されている。なお本図では、絞り機構２９１、２９２は図示を省略してある。
【００６８】
図１のフロー図を参照して説明したホットガスバイパスライン５５２（図２には不図示）は、経路２０２、２０３と同様に、室外機から室内機に向けて敷設されている。ただし、圧縮機２６０の吐出側から吸い込み側に直接バイパスする場合は、室外機の中で処理できるので、室外機と室内機を結ぶガスラインは経路２０２、２０３だけで済む。
【００６９】
次に先ず図１を参照して、各機器間の冷媒Ｃの流れを説明し、続けて図３に示すヒートポンプＨＰ１の第１の運転形態としての除湿運転モード時の冷媒モリエ線図を参照して、ヒートポンプＨＰ１の作用を説明する。
【００７０】
図１において、先ず第１の運転形態としての除湿運転モード時の場合を説明する。このときは、ソレノイドバルブ３３６は閉、ソレノイドバルブ２５３も閉とする。圧縮機２６０により圧縮された冷媒ガスＣ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２２０に導かれる。圧縮機２６０で圧縮された冷媒ガスＣは、冷却空気としての外気Ｂで冷却され凝縮する。
【００７１】
凝縮器２２０の冷媒出口は、熱交換器３００の蒸発セクション２５１の入り口に冷媒経路２０２により接続されている。冷媒経路２０２の途中、蒸発セクション２５１の入り口近傍には、絞り３３０が冷媒経路２０２に、冷媒経路の絞り３３０をバイパスするバイパス経路２０２Ａには絞り３３５及びソレノイドバルブ３３６が直列に設けられ、ソレノイドバルブ３３６は閉となっている。ソレノイドバルブ３３６が閉であるのは、後述のように、通常は除湿運転モードでは必要な冷媒流量は冷房運転モードよりも少ないからである。
【００７２】
凝縮器２２０を出た液冷媒Ｃは、絞り３３０で減圧され、膨張して一部の冷媒Ｃが蒸発（フラッシュ）する。その液とガスの混合した冷媒Ｃは、蒸発セクション２５１に到り、ここで液冷媒Ｃはプレートフィンを貫通しながら蛇行する蒸発セクション２５１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Ａを冷却（予冷）する。
【００７３】
蒸発セクション２５１である程度蒸発し、ガスと液の混合物となった冷媒は、配管２０２Ｂに導かれて、凝縮セクション２５２に流入する。第２の区画３２０を流れる処理空気Ａ、即ち第１の区画３１０で予冷された後に蒸発器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Ａを加熱（再熱）し、冷媒自身は熱を奪われ凝縮する。本実施の形態では蒸発セクション２５１と凝縮セクション２５２とは一連のチューブ（Ｕチューブを含む）で形成されている。すなわち一体の流路として構成されているので、蒸発セクション２５１で蒸発した冷媒ガスＣ（及び蒸発しなかった冷媒液Ｃ）は、凝縮セクション２５２に流入して凝縮することにより、物質移動と同時に熱移動を行う。
【００７４】
熱交換器３００の最後の凝縮セクション２５２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中には膨張弁２５０、膨張弁２５０をバイパスするソレノイドバルブ２５３が設置されている。
【００７５】
凝縮セクションで凝縮した冷媒液Ｃは、絞り２５０で減圧され膨張して温度を下げて、蒸発器２１０に入り蒸発し、その蒸発熱で処理空気Ａ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。ソレノイドバルブ２５３は閉となっているので、冷媒液Ｃはソレノイドバルブ２５３を通過しない。
【００７６】
蒸発器２１０で蒸発してガス化した冷媒Ｃは、経路２０４を通して圧縮機２６０の吸込側に導かれ、以上のサイクルを繰り返す。
【００７７】
図中、熱交換器３００の蒸発セクション２５１と凝縮セクション２５２内の冷媒Ｃの挙動を説明する。先ず蒸発セクション２５１には、液相及び気相の冷媒Ｃが流入する。一部が気化した、気相を僅かに含む冷媒液Ｃであってもよい。この冷媒Ｃは、蒸発セクション２５１を流れる間に、処理空気Ａ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２５２に流入する。凝縮セクション２５２では、冷却除湿されることにより蒸発セクション２５１の処理空気Ａよりも温度の低くなった処理空気Ａを加熱し、自身は熱を奪われ気相冷媒Ｃを凝縮させる。このように冷媒Ｃは気相と液相の相変化をしながら冷媒流路を流れ、蒸発器２１０で冷却される前の処理空気Ａ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Ａとの間で熱交換させる。
【００７８】
第２の運転形態としての冷房運転の場合は、ソレノイドバルブ３３６を閉から開として絞り３３５に冷媒Ｃが流れるようにし、ソレノイドバルブ２５３を閉から開として冷媒Ｃが絞り２５０の前後で圧力低下を起こさないようにし、第１の運転形態としての除湿運転から、第２の運転形態としての冷房運転に運転形態を切り替える。ソレノイドバルブ２４３を開にするのと対応して、圧縮機２６０の運転回転数を上げて冷媒おしのけ量を増やす。蒸発器２１０の蒸発圧力が適正となり、蒸発器を通過する冷媒流量としての冷媒質量流量も増える。
【００７９】
こうすることにより、絞り２５０前後の冷媒Ｃの圧力低下をほぼゼロとし、配管圧損を除いた冷媒Ｃの圧力低下を絞り３３０と３３５で発生させることができ、熱交換器３００の凝縮セクション２５２と、蒸発セクション２５１における冷媒Ｃの圧力が、蒸発器２１０における冷媒Ｃの圧力にほぼ等しくなり、蒸発器２１０に加えて凝縮セクション２５２と、蒸発セクション２５１においても冷媒Ｃの蒸発が発生する。よって、蒸発の伝熱面積が増えるので冷房能力すなわち顕熱処理能力を増加させることができる。
【００８０】
そして、除湿運転モード時では、熱交換器３００を蒸発器２１０を通過する前後の処理空気Ａのレヒート熱交換器として使うことによって冷却による結露水分量を冷房運転モード時より増やし、冷房運転モード時より除湿能力すなわち潜熱処理能力を増加させることができる。これによって、除湿運転モード時では、冷房運転モード時より速やかに湿度を下げることができ、いわゆる低顕熱比の湿度の高い室内空調負荷にも対応できる。
またさらに、除湿運転モード時には送風機１０２による送風量を冷房運転モード時よりも減らすことにより、結露水分量を冷房運転モード時より増やすようにしてもよい。そのために、送風機１０２も不図示の可変速モータにより駆動して、回転数の増減制御が可能に構成するとよい。
【００８１】
本第１の実施の形態の除湿空調装置を、家庭用のエアコンに適用した場合、除湿運転を行うことによって、梅雨時や夏期夜間の就寝時に室内が冷えすぎることなく、低湿度で快適な環境を作ることができる。
【００８２】
以上説明したように、本実施の形態の除湿空調装置は、空調負荷の顕熱比が可変であり、しかも除湿運転、冷房運転いずれの運転形態においても省エネルギーな運転ができる。
【００８３】
次に図３のモリエ線図を参照して、除湿空調装置２１の除湿運転モード時の作用を説明する。なお、機器等については適宜図１を参照する。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。この他に、本発明のヒートポンプ、除湿空調装置に適した冷媒Ｃとしては、ＨＦＣ４０７ＣやＨＦＣ４１０Ａがある。これらの冷媒Ｃは、ＨＦＣ１３４ａよりも作動圧力領域が高圧側にシフトする。
【００８４】
図中、点ａは蒸発器２１０の冷媒出口の状態であり、冷媒Ｃは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。
【００８５】
この冷媒ガスＣは、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。
【００８６】
この冷媒液Ｃは、絞り３３０で減圧され熱交換器３００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。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。
【００８７】
蒸発セクション２５１内で、前記中間圧力下で冷媒液Ｃ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。ここでは液の一部が蒸発しているが、冷媒液Ｃはある程度残っている。
【００８８】
点ｆで示される状態の冷媒Ｃ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Ｃは第２の区画３２０を流れる低温の処理空気Ａにより熱を奪われ、点ｇに到る。
【００８９】
点ｇ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。
【００９０】
点ｇの冷媒液Ｃ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Ｃは、５℃の冷媒液Ｃと冷媒ガスＣの混合物として蒸発器２１０に到り、ここで処理空気Ａ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。
【００９１】
以上説明したように、熱交換器３００内では、冷媒Ｃは蒸発セクション２５１では点ｅから点ｆまでと蒸発の状態変化を、凝縮セクション２５２では点ｆから点ｇ１までと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。
【００９２】
さらに、圧縮機２６０、凝縮器２２０、絞り３３０、２５０及び蒸発器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、凝縮器２２０における点ｄの状態の冷媒Ｃを、絞りを介して蒸発器２１０に戻すため、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＝１７７．６ｋＪ／ｋｇになり、同一冷却負荷に対して圧縮機２６０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。
【００９３】
次に、ヒートポンプＨＰ１の冷房運転モード時の作用を説明する。図中点ｄまでは除湿運転モード時と同様であるので点ｄまでの説明は省略する。凝縮器２２０を出た、冷媒Ｃは絞り３３０を通過する。絞りを通過すると圧力は０．９４ＭＰａから０．３４ＭＰａまで減少し、図中点ｄから点ｊ’に移行する。この点ｊ’のエンタルピは、２５０．５ｋＪ／ｋｇで、温度は５℃である。そして冷媒は熱交換器３００、蒸発器２１０で蒸発し点ａに至る。
【００９４】
特に日本のような温帯や亜熱帯地方における気候では、空調負荷のうち除湿負荷（潜熱負荷）の最大値は盛夏でも雨季でもそれほどの差はない。一方、顕熱負荷は例えば８月のような盛夏時には著しく増加する。そのため、冷房と除湿を兼用する空調機の設計上の最大負荷としては、盛夏時の負荷を採用しなければならない。
【００９５】
それに対して、除湿運転モード時の最大負荷は、冷房運転モードの最大負荷の半分以下である。一例をあげれば、盛夏時の総負荷を１００とすると、そのうち潜熱負荷は３０であり、梅雨時のような雨季の総負荷は４０であり、そのうち潜熱負荷は２５である。
したがって、蒸発器で奪うべき熱量は、冷房運転モード時の方が除湿運転モード時に比べてはるかに多い。顕熱負荷が大きい分だけ多くなるからである。しかしながら、潜熱負荷は雨季と盛夏時とであまり変わらない。
【００９６】
本発明の実施の形態によれば、冷房運転モード時には蒸発器として使用できる伝熱面積が蒸発器２１０に加えて熱交換器３００の分が加わるので、十分な伝熱が確保できる。また除湿運転モード時には、蒸発器として使用できる伝熱面積は蒸発器２１０の分であり、除湿負荷に適した伝熱面積とすることができる。熱交換器３００は除湿した後のいわば冷えすぎた処理空気の再熱に使用でき、同時に処理空気の予冷に使用できる。
【００９７】
別の方向から見れば、冷房専用の空調機に必要十分な伝熱面積を有する蒸発器の伝熱面積を３分割し、蒸発器２１０、蒸発セクション２５１、凝縮セクション２５２とすればよい。即ち、冷房専用の空調機の蒸発器そのままの大きさをもって、冷媒配管を調整するだけで、冷房・除湿兼用のコンパクトで効率的な空調機を構成することができる。
【００９８】
以上説明したような負荷割合の気候に対しては、熱交換器全体の伝熱面積の約４０〜６０％を蒸発器２１０に配分し、残り６０〜４０％の伝熱面積を蒸発セクション２５１と凝縮セクション２５２とに伝熱量に応じて配分すればよい。
【００９９】
次に図４のモリエ線図を参照して、除湿空調装置２１のホットガスバイパスを使用した除湿運転モード時の作用を説明する。蒸発器から圧縮機の吐出までの間以外は、図３の場合と同様であるので重複した説明は省略する。またここでは定性的な説明で足りるので、圧力、温度，エンタルピ等の数字は記載を省略してある。
【０１００】
図中、点ｋは点ｇの冷媒（但し絞り２５０を通過して減圧した後）と点ｂの冷媒（但しホットガスバイパス弁５５１を通過して減圧した後）とを混合した冷媒の状態を表わす。点ｋのエンタルピは、点ｇと点ｂのエンタルピをそれぞれの質量流量で内分したものとなる。圧力は、冷媒の合計流量と冷媒温度及び圧縮機の単位時間あたりの吸い込み体積（ピストンのおしのけ量と回転速度との積）により定まる。
【０１０１】
図中、点ｋは点ｊ（図３参照）と点ａとを結んだ直線上の点である。点ｖは点ｂから等エンタルピ変化をして減圧した点であり、点ｖの状態の冷媒と点ｊの状態の冷媒とが混合して点ｋの状態の冷媒となることを図示してある。点ｖは点ａよりも多少高い圧力の点として示してあるが、これは仮想の点である。点ａの圧力は、図３の点ａの圧力よりも高い。蒸発器２１０に着霜しない温度に対応する圧力である。
【０１０２】
蒸発器２１０を通過する（圧縮機２６０で圧縮する）冷媒ガスの質量流量は、絞り２５０を通過してきた冷媒とバイパスして注入されるホットガスとの合計となる。その合計流量を基準にすると、冷凍効果は点ａと点ｋのエンタルピの差となる。
【０１０３】
図５に示す除湿空調装置２１の除湿運転モード時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、除湿空調装置２１の除湿運転モード時の作用を説明する。図中、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。
【０１０４】
図中、空調空間１０１からの処理空気Ａ（状態Ｋ）は、処理空気経路１０７を通して、熱交換器３００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Ｃ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。又は点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。
【０１０５】
予冷された処理空気Ａは、経路１０８を通して、蒸発器２１０に導入される。ここでは、膨張弁２５０によって減圧され、低温で蒸発する冷媒Ｃにより、処理空気Ａ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。
【０１０６】
点Ｌの状態の処理空気Ａは、経路１０９を通して熱交換器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Ｃ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。
【０１０７】
熱交換器３００では、蒸発セクション２５１での冷媒Ｃの蒸発により処理空気Ａを予冷し、凝縮セクション２５２での冷媒Ｃの凝縮により処理空気Ａを再熱する。そして蒸発セクション２５１で蒸発した冷媒Ｃは、凝縮セクション２５２で凝縮する。このように同じ冷媒Ｃ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Ａ同士の熱交換を間接的に行う。
【０１０８】
凝縮器２２０には、経路１２４を通して外気Ｂが導入される。この外気Ｂは凝縮する冷媒Ｃから熱を奪い、加熱された外気Ｂは経路１２５を経由して送風機１４０に吸い込まれ、経路１２６を経由して屋外に排出される（ＥＸ）。
【０１０９】
ここで図５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Ａを予冷した熱量、すなわち第２の区画３２０で処理空気Ａ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Ａ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。
【０１１０】
本第１の実施の形態の除湿空調装置２１は、冷房運転モード時に空気・空気熱交換器としての熱交換器３００を蒸発器として使用することにより、蒸発器の伝熱面積を増やして蒸発温度を上げて、冷房処理能力すなわち顕熱処理能力を増加させることができる。これによって、速やかに室温を下げることができ、いわゆる高顕熱比の、乾燥し且つ高温の室内空調負荷に対応できる。
【０１１１】
すなわち、冷房運転モード時においては、図５の湿り空気線図中、空調空間１０１（図１）（状態Ｋ）を出た処理空気Ａは熱交換器の第１の区画３１０（図１）、蒸発器２１０（図１）、熱交換器の第２の区画３２０（図１）において冷却され、熱交換器の第２の区画３２０を出た処理空気Ａは図中の点Ｘの近傍の点で表される状態にある。また冷房運転モード時には、送風機１０２の送風量を除湿運転モード時よりも多くするように構成するのが好ましい。このようにすると大量の顕熱を取りやすいからである。
【０１１２】
本実施の形態の除湿空調装置２１は、除湿運転モード時に、熱交換器３００を蒸発器２１０を通過する前後の処理空気Ａのレヒート熱交換器として使うことによって冷却による結露水分量を冷房運転モード時より増やし、除湿能力すなわち潜熱処理能力を増加させることができる。これによって、除湿運転モード時では、速やかに湿度を下げることができ、いわゆる低顕熱比の湿度の高い室内空調負荷にも対応できる。
【０１１３】
除湿空調装置２１は、空調負荷の顕熱比が可変であり、しかも除湿運転の際にも着霜等の問題を起こすことなく、あるいは着霜しても容易に霜取りをすることができ、安定した運転が可能となる。
【０１１４】
図６は、本発明による第２の実施の形態である除湿空調装置２２のフロー図である。第１の実施の形態の除湿空調装置との相違点は、第１に、ホットガスバイパスライン５５２のホットガス注入部５５４のホットガス上流側に絞りとしてのオリフィス５７１を設け、さらにオリフィス５７１と絞り機構２９２とをバイパスして、絞り機構２９２の上流側（高圧側）にホットガスを導くライン５５２Ａを設けたことである。ライン５５２Ａには、ホットガスの上流側から絞りとしてのオリフィス５７２とチェッキ弁５７３が配列されている。
【０１１５】
相違点の第２は、凝縮器２２０と熱交換器３００との間の第２の絞り機構として、絞り３３０、３３５、ソレノイドバルブ３３６の代わりに、膨張弁７１３を配置したことである。また、経路２０４には同経路中を流れる冷媒の温度を検出する感温筒７２２が搭載され、経路２０４と膨張弁７１３との間には、該冷媒の圧力を膨張弁７１３に導く均圧管７２２Ａが敷設されている。
【０１１６】
膨張弁７１３は、感温筒７２２から温度信号（圧力）を受けて、また均圧管７２２Ａを通して冷媒圧力を受けて、経路２０４中を流れる冷媒の、ひいては蒸発器２１０で蒸発して出てくる冷媒の乾き度を適切に維持するように膨張弁７１３を開閉する。経路２０４中の冷媒はちょうど飽和状態であるのが好ましいが、多少は過熱側にあってもよい。圧縮機２６０が液冷媒を吸い込むと、過負荷になったり、圧縮機２６０の損傷を招く場合があるからである。
【０１１７】
絞り５７１は、ホットガスをライン５５２Ａに流れるようにするためであり、絞り５７２は、ライン５５２Ａを流す冷媒量を適切な値とするためである。また、チェッキ弁５７３は、絞り２５０の上流側の冷媒が下流側に絞り２５０をバイパスして流れないようにするためである。特に、バイパス弁５５１が閉じているときに、チェッキ弁５７３が有効に作用する。
【０１１８】
このような構成においては、コントローラ５０１は、温度センサ５６１又は圧力センサ５６２からの信号を受信して、蒸発器２１０への着霜の兆候を感知したり、着霜が既に生じていることを感知すると、ホットガスバイパス弁５５１を開とする。
【０１１９】
弁５５１が開となると、ホットガスバイパスライン５５２にホットガスが流れる。そのホットガスは、絞り５７１を通ってホットガス注入部５５４から蒸発器２１０の上流側に流入する。同時に絞り５７２を通って絞り２５０の上流側に流入する。絞り５７２は、絞り５７１と比べると絞り度が高く（開口が小さく）、絞り２５０の上流側に流入するホットガスの量は、その下流側に流入する量と比べると少量である。
【０１２０】
ホットガスバイパス弁５５１が開となると、凝縮器２２０、熱交換器３００を経由して絞り２５０の上流側に流れる冷媒質量流量が、バイパスライン５５２に流れる分だけ減少する。そのため絞り２５０の開口面積が相対的に大きすぎることになり、熱交換器３００内で蒸発、凝縮をする中間圧力が低下する傾向となる。ライン５５２Ａから絞り２５０の上流側に供給される冷媒は、その分を補償し、絞り２５０の絞り作用を高める働きをする。即ち、ホットガスバイパスにより減少した冷媒流量に見合う絞り作用を、絞り２５０に行わしめる。
その他は、第１の実施の形態と同様であるので、重複した説明を省略する。
【０１２１】
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、本発明の除湿空調装置は、必ずしも空調空間に限らず他の除湿を必要とする空間に、一般の除湿装置として応用することもでき、本発明の除湿空調装置とはそのような場合も含むものとする。
【０１２２】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、昇圧機で昇圧された冷媒ガスを第１の絞り機構の下流側に注入するホットガスバイパス回路を備えるので、第１の絞り機構を通して流れる冷媒に昇圧機で圧縮した冷媒を加えることができる除湿空調装置を提供することが可能となる。
【０１２３】
特に、ホットガスバイパス回路の注入部が、蒸発器の上流側に設けられるときは、蒸発器に着霜したとしても、これを解かすことができる除湿空調装置を提供することが可能となる。
【０１２４】
また蒸発器の着霜を検出する着霜検出器を備え、ホットガスバイパス回路は、着霜検出器が着霜を検出したときに作動するように構成すると、着霜があるときにホットガスバイパスを作動させることができる。
【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装置のフロー図である。
【図２】図１に示す除湿空調装置の設置状態を示す模式的側面図と熱交換器の斜視図である。
【図３】図１に示す除湿空調装置のヒートポンプのモリエ線図である。
【図４】図１に示す除湿空調装置のホットガスバイパスを作動させたときのモリエ線図である。
【図５】図１の除湿空調装置の除湿運転モード時の作動を説明する湿り空気線図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態である除湿空調装置の部分フロー図である。
【図７】従来のヒートポンプと除湿空調装置のフロー図である。
【符号の説明】
２１、２２　除湿空調装置
１０１　空調空間
１０２、１４０　送風機
２１０　蒸発器
２２０　凝縮器
２５１　蒸発セクション
２５２　凝縮セクション
２５０　絞り
２５３　ソレノイドバルブ
２６０　圧縮機
２９１　第２の絞り機構
２９２　第１の絞り機構
３００　熱交換器
３１０　第１の区画
３２０　第２の区画
３３０　絞り
３３５　絞り
３３６　ソレノイドバルブ
５０１　コントローラ
５５１　ホットガスバイパス弁
５５２　ホットガスバイパスライン
５５３　ホットガス取出口
５５４　ホットガス注入部
５６１　温度センサ
５６２　圧力センサ
ＨＰ１、ＨＰ２　ヒートポンプ

Claims (3)

1. 冷媒ガスを昇圧する昇圧機と；
   前記冷媒ガスを凝縮して高熱源流体を加熱する凝縮器と；
   冷媒液を蒸発して処理空気を露点温度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；
   前記熱交換手段と前記蒸発器との間の前記冷媒経路中に設けられた第１の絞り機構と；
   前記凝縮器と前記熱交換手段との間の前記冷媒経路中に設けられた第２の絞り機構と；
   前記昇圧機で昇圧された冷媒ガスを前記第１の絞り機構の下流側に注入するホットガスバイパス回路を備え；
   前記処理空気は、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；
   除湿空調装置。
2. 前記ホットガスバイパス回路の注入部は、前記蒸発器の上流側に設けられた、請求項１に記載の除湿空調装置。
3. 前記蒸発器の着霜を検出する着霜検出器を備え；
   前記ホットガスバイパス回路は、前記着霜検出器が着霜を検出したときに作動するように構成された；
   請求項１又は請求項２に記載の除湿空調装置。

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