JP2010065927A - 調湿装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】低外気温度時における空気通路の凍結および結露の防止。
【解決手段】圧縮機(53)と、主電動膨張弁(55)と、空気中の水分を吸着する吸着剤が担持された第1吸着熱交換器(51)および第2吸着熱交換器(52)とが冷媒管(57)で接続され、冷媒管(57)内を冷媒が可逆に循環して蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う冷媒回路(50)を備え、冷媒回路(50)の冷媒循環を可逆に切り換えることによって、2つの吸着熱交換器(51,52)で吸着剤の吸着動作と、再生動作とが交互に行われ、該吸熱交換器(51,52)を通過する空気の湿度を調節する調湿装置を対象としている。冷媒回路(50)は、吸着熱交換器(51,52)の再生空気の上流側に設けられ、吸着熱交換器(51,52)に供給される再生空気を予め加熱する補助熱交換器(61)と、補助熱交換器(61)への冷媒の流入量を調節する冷媒調節手段(62)とを備えている。
【選択図】図4

Description

本発明は、調湿装置に関し、特に、低外気温度時の調湿対策に係るものである。
従来より、室外空気や室内空気を調湿し、調湿後の空気を室内へ供給する調湿装置が知られている。この種の調湿装置として、特許文献1には、吸着剤が担持された吸着熱交換器を備えた調湿装置が開示されている。
この特許文献1の調湿装置は、冷媒が循環して冷凍サイクルが行われる冷媒回路を有している。冷媒回路には、圧縮機と、第1吸着熱交換器と、第2吸着熱交換器と、膨張弁と、四路切換弁とが接続されている。圧縮機は、ケーシング内の所定の収容室に設けられている。また、第1吸着熱交換器と、第2吸着熱交換器とは、ケーシング内の第1吸着熱交換器室と、第2吸着熱交換器室とにそれぞれ設けられている。
この冷媒回路では、四路切換弁の設定に応じて冷媒の循環方向が可逆に切り換えられる。具体的に、冷媒回路では、四路切換弁が所定時間おきに切り換わることで、第1吸着熱交換器が凝縮器として第2吸着熱交換器が蒸発器としてそれぞれ機能する動作と、第1吸着熱交換器が蒸発器として第2吸着熱交換器が凝縮器としてそれぞれ機能する動作とが交互に行われる。蒸発器となる吸着熱交換器では、空気中の水分が吸着剤に吸着される。凝縮器となる吸着熱交換器では、吸着剤から水分が脱離して空気に付与される。このように、各吸着熱交換器では、四路切換弁の切換によって、水分を吸着する吸着動作と水分が脱離する再生動作とが交互に行われる。
そして、この調湿装置では、各吸着熱交換器を通過した空気の一方を室内へ供給して他方を室外へ排出することにより、除湿運転または加湿運転が行われる。例えば、除湿運転の場合は、蒸発器となる吸着熱交換器を通過した空気が室内へ供給され、加湿運転の場合は、凝縮器となる吸着熱交換器を通過した空気が室内へ供給される。
ところが、上記調湿装置を室外空気の温度(外気温度)が低温度(例えば、氷点下15℃)の環境において加湿動作を行わせると、室外空気温度と室内空気温度との温度差が大きくなるため、室外空気を取り込む際に上記第1動作と第2動作とを切り換えるダンパ等が結露してしまうという問題があった。
このような問題に対して、特許文献2に示す調湿装置では、室外空気と室内空気との間で熱交換させる全熱交換器を調湿装置の空気の上流側に設置することで、予め加熱させた室外空気を調湿装置内に取り込むようにしている。
特開2005−291532号公報 特開2006−170517号公報
しかしながら、上記特許文献2に示す調湿装置では、室外空気と室内空気との間で熱交換を行うため、両者間の熱交換効率が低くなる。このため、上記外気温度が氷点下15℃の環境において、室外空気を十分に加熱するためには、熱交換器容量を大きくする必要がある。これにより、大型化した熱交換器の設置スペースを確保するという問題や、製造コストが増大するという問題があった。
また、上記特許文献2に示す調湿装置では、室外空気は、室内空気によって常に加熱されることになる。これにより、加熱する必要のない場合であっても室外空気は強制的に加熱されてしまうため、不要な加熱が行われるという問題があった。
本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、低外気温度環境において、調湿装置内に取り込む室外空気を効率的に予熱することを目的とする。
本発明は、低温度の外気を処理する場合には、冷媒循環を制御して再生動作の行われる吸着熱交換器(51,52)に供給される空気を、冷媒回路を循環する冷媒によって予め加熱するように構成したものである。
第1の発明は、圧縮機(53)と、主膨張機構(55)と、空気中の水分を吸着する吸着剤が担持された第1吸着熱交換器(51)および第2吸着熱交換器(52)とが冷媒管(57)で接続され、該冷媒管(57)内を冷媒が可逆に循環して蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う冷媒回路(50)を備え、上記冷媒回路(50)の冷媒循環を可逆に切り換えることによって、上記2つの吸着熱交換器(51,52)で吸着剤の吸着動作と、再生動作とが交互に行われ、該吸着熱交換器(51,52)を通過する空気の湿度を調節する調湿装置であって、上記冷媒回路(50)は、上記吸着熱交換器(51,52)の再生空気の上流側に設けられ、該吸着熱交換器(51,52)に供給される再生空気を予め加熱する補助熱交換器(61)と、該補助熱交換器(61)への冷媒の流入量を調節する冷媒調節手段(62)とを備えている。
上記第1の発明では、冷媒回路(50)の冷媒循環方向を可逆に切り換えることで、吸着剤の吸着動作と再生動作を交互に行う。具体的に、冷媒回路(50)では、第1吸着熱交換器(51)が放熱器(凝縮器)として機能する一方、第2吸着熱交換器(52)が蒸発器として機能する蒸気圧縮式冷凍サイクルと、第1吸着熱交換器(51)が蒸発器として機能する一方、第2吸着熱交換器(52)が放熱器(凝縮器)として機能する蒸気圧縮式冷凍サイクルとが交互に行われる。
蒸発器となる吸着熱交換器(51,52)では、低圧冷媒が蒸発して該吸着熱交換器(51,52)の吸着剤を冷却する。この状態の吸着熱交換器(51,52)を空気が通過すると、該吸着熱交換器(51,52)の吸着剤に空気が接触し、空気中の水分が吸着剤に付着する。つまり、吸着剤の吸着動作が行われて空気が除湿される。この除湿された空気が室内へ供給されて除湿運転が行われる。
一方、放熱器(凝縮器)となる吸着熱交換器(51,52)では、高圧冷媒が凝縮して該吸着熱交換器(51,52)の吸着剤を加熱する。この状態の吸着熱交換器(51,52)を空気が通過すると、該吸着熱交換器(51,52)の吸着剤から水分が脱離して空気中へ付与される。つまり、吸着剤の再生動作が行われて空気が加湿される。この加湿された空気が室内へ供給されて加湿運転が行われる。したがって、この調湿装置では、冷媒の循環方向が可逆に切り換えられることで、第1吸着熱交換器(51)で吸着動作が行われ且つ第2吸着熱交換器(52)で再生動作が行われる状態と、第1吸着熱交換器(51)で再生動作が行われ且つ第2吸着熱交換器(52)で吸着動作が行われる状態とが交互に切り換わる。
ここで、吸着熱交換器(51,52)へ流入する再生空気の温度が低い場合は、冷媒調節手段(62)が、冷媒回路(50)を循環する冷媒を補助熱交換器(61)へ流入させる。そして、補助熱交換器(61)では、再生空気と冷媒との間で熱交換が行われて再生空気を加熱する。そして、補助熱交換器(61)で予め加熱された再生空気が、放熱器(凝縮器)となる吸着熱交換器(51,52)を通過して再生動作が行われる。
第2の発明は、上記第1の発明において、上記冷媒回路(50)は、圧縮機(53)、主膨張機構(55)および両吸着熱交換器(51,52)を有する主回路(50a)と、該主回路(50a)に接続されて高圧冷媒が流入する補助回路(60)とを備え、上記補助熱交換器(61)は補助回路(60)に設けられる一方、上記冷媒調節手段(62)は、高圧冷媒の補助回路(60)への流入を許容する状態と高圧冷媒の補助回路(60)への流入を阻止する状態と切り換えるように構成されている。
上記第2の発明では、吸着熱交換器(51,52)へ流入する再生空気の温度が低い場合は、冷媒調節手段(62)が、主回路(50a)の冷媒循環を切り換えて、高圧冷媒を補助回路(60)に流入する。そして、補助回路(60)を流れる高圧冷媒は、補助熱交換器(61)に流入して上記再生空気と熱交換し、該再生空気を加熱する。そして、補助熱交換器(61)で予め加熱された再生空気が、放熱器(凝縮器)となる吸着熱交換器(51,52)を通過して再生動作が行われる。
第3の発明は、上記第2の発明において、上記補助回路(60)は、上記主回路(50a)の主膨張機構(55)をバイパスする膨張バイパスライン(64)で構成され、上記冷媒調節手段(62)は、膨張バイパスライン(64)の補助熱交換器(61)の下流側に設けられた補助膨張機構(66)で構成されている。
上記第3の発明では、冷媒回路(50)の圧縮機(53)を吐出した高圧冷媒は、再生動作が行われる吸着熱交換器(51,52)を通過した後、主膨張機構(55)で膨張し、吸着動作が行われる吸着熱交換器(51,52)に流入する。
ここで、吸着熱交換器(51,52)へ流入する再生空気の温度が低い場合は、冷媒調節手段(62)が、冷媒回路(50)の主膨張機構(55)を閉鎖する一方、補助膨張機構(66)を開放して、該主回路(50a)を流れる冷媒を補助回路(60)である膨張バイパスライン(64)に流入させる。そして、膨張バイパスライン(64)を流れる冷媒は、補助熱交換器(61)に流入して再生空気と熱交換し、該再生空気を加熱する。その後、補助熱交換器(61)を通過した冷媒は、膨張バイパスライン(64)の補助熱交換器(61)の下流側の補助膨張機構(66)で膨張した後、主回路(50a)の吸着動作の行われる吸着熱交換器(51,52)に流入する。そして、補助熱交換器(61)で予め加熱された再生空気が、放熱器(凝縮器)となる吸着熱交換器(51,52)を通過して再生動作が行われる。
第4の発明は、上記第3の発明において、上記主回路(50a)の液ライン(50b)には、常に冷媒が一方向に流れるブリッジ回路(110)を備え、上記主膨張機構(55)は、上記ブリッジ回路(110)の中点を結ぶ一方向通路(119)に配置される一方、上記膨張バイパスライン(64)の両端は、主膨張機構(55)をバイパスするようにブリッジ回路(110)の一方向通路(119)に接続されている。
上記第4の発明では、冷媒回路(50)の圧縮機(53)を吐出した高圧冷媒は、再生動作が行われる吸着熱交換器(51,52)を通過した後、ブリッジ回路(110)に流入する。ブリッジ回路(110)の一方向通路(119)を流れる冷媒は、主膨張機構(55)で膨張した後、吸着動作の行われる吸着熱交換器(51,52)に流入する。
ここで、吸着熱交換器(51,52)へ流入する再生空気の温度が低い場合は、冷媒調節手段(62)が、主回路(50a)の主膨張機構(55)を閉鎖する一方、補助膨張機構(66)を開放して、ブリッジ回路(110)の一方向通路(119)を流れる冷媒を膨張バイパスライン(64)に流入させる。そして、膨張バイパスライン(64)を流れる冷媒は、補助熱交換器(61)で再生空気と熱交換し、該再生空気を加熱する。その後、補助熱交換器(61)を通過した冷媒は、補助膨張機構(66)で膨張した後、再び主回路(50a)に戻り、吸着動作の行われる吸着熱交換器(51,52)に流入する。そして、補助熱交換器(61)で予め加熱された再生空気が放熱器(凝縮器)となる吸着熱交換器(51,52)を通過して再生動作が行われる。
第5の発明は、上記第4の発明において、上記ブリッジ回路(110)は、逆止弁(115〜118)を有する配管(111〜114)が接続されて構成され、上記主回路(50a)には、一方向通路(119)における主膨張機構(55)の上流側と、ブリッジ回路(110)と一方の吸着熱交換器(51,52)との間の液ライン(50b)とを接続し、キャピラリチューブ(59)を有する補助ライン(58)が設けられている。
上記第5の発明では、冷媒回路(50)の圧縮機(53)を吐出した高圧冷媒は、放熱器(凝縮器)となる吸着熱交換器(51,52)を通過した後、主膨張機構(55)で膨張した後、蒸発器となる吸着熱交換器(51,52)を通過する。ここで、一方向通路(119)において主膨張機構(55)の上流側と逆止弁(115,117)の下流側との間に溜まった液冷媒は、キャピラリチューブ(59)を介して主回路(50a)の吸着熱交換器(51,52)の液ライン(50b)に戻される。
第6の発明は、上記第3の発明において、上記膨張バイパスライン(64)は、常に冷媒が一方向に流れるブリッジ回路(110)を備え、上記補助熱交換器(61)は、上記ブリッジ回路(110)の中点を結ぶ一方向通路(119)に配置される一方、上記補助膨張機構(66)は、上記一方向通路(119)における補助熱交換器(61)の下流側に配置されている。
上記第6の発明では、冷媒回路(50)の圧縮機(53)を吐出した高圧冷媒は、再生動作が行われる吸着熱交換器(51,52)を通過した後、主膨張機構(55)で膨張し、吸着動作が行われる吸着熱交換器(51,52)に流入する。
ここで、吸着熱交換器(51,52)へ流入する再生空気の温度が低い場合は、冷媒調節手段(62)が、主回路(50a)の主膨張機構(55)を閉鎖する一方、補助膨張機構(66)を開放して、一方向通路(119)を流れる冷媒を補助回路である膨張バイパスライン(64)に流入させる。膨張バイパスライン(64)を流れる冷媒は、補助熱交換器(61)に流入して再生空気と熱交換し、該再生空気を加熱する。その後、冷媒は、補助熱交換器(61)を通過して補助膨張機構(66)で膨張した後、再びブリッジ回路(110)の一方向通路(119)に戻り、ブリッジ回路(110)を流出し、吸着動作の行われる吸着熱交換器(51,52)に流入する。そして、補助熱交換器(61)で予め加熱された空気が放熱器(凝縮器)となる吸着熱交換器(51,52)を通過して再生動作が行われる。
第7の発明は、上記第2の発明において、上記補助回路(60)の両端は、上記圧縮機(53)の吐出側の高圧ライン(50c)に接続され、上記冷媒調節手段(62)は、上記圧縮機(53)からの吐出冷媒が高圧ライン(50c)の主回路(50a)を流れる状態と、補助回路(60)を流れる状態とに切り換えるよう構成されている。
上記第7の発明では、吸着熱交換器(51,52)へ流入する再生空気の温度が低い場合は、冷媒調節手段(62)が、主回路(50a)の高圧ライン(50c)を流れる冷媒循環を切り換えて、循環する冷媒を補助回路(60)に流入させる。そして、補助回路(60)を流れる冷媒は、補助熱交換器(61)に流入して再生空気と熱交換し、該再生空気を加熱する。そして、補助熱交換器(61)で予め加熱された再生空気が放熱器(凝縮器)となる吸着熱交換器(51,52)を通過して再生動作が行われる。
第8の発明は、記補助回路(60)は、両端が主回路(50a)の一方の吸着熱交換器(51,52)と主膨張機構(55)との間の液ライン(50b)に接続された第1補助回路(60a)と第2補助回路(60b)とによって構成され、上記補助熱交換器(61)は、第1補助回路(60a)に設けられた第1補助熱交換器(61a)と、第2補助回路(60b)に設けられた第2補助熱交換器(61b)とによって構成される一方、上記冷媒調節手段(62)は、上記液冷媒が液ライン(50b)の主回路(50a)を流れる状態と、第1補助回路(60a)又は第2補助回路(60b)を流れる状態とに切り換えるように構成されている
上記第8の発明では、吸着熱交換器(51)へ流入する再生空気の温度が低い場合は、冷媒調節手段(62)が、再生動作の行われる一方の吸着熱交換器(51)と主膨張機構(55)との間の液ライン(50b)を流れる冷媒循環を切り換えて、該冷媒を第1補助回路(60a)に流入させる。そして、第1補助回路(60a)を流れる冷媒は、第1補助熱交換器(61a)で再生空気と熱交換し、該再生空気を加熱する。第1補助熱交換器(61a)を通過した冷媒は、第1補助回路(60a)を介して、再び主回路(50a)に戻り、主膨張機構(55)で膨張する。
また、再生動作と吸着動作とが切り換わると、冷媒調節手段(62)が、再生動作の行われる他方の吸着熱交換器(52)と主膨張機構(55)との間の液ライン(50b)を流れる冷媒循環を切り換えて、該冷媒を第2補助回路(60b)に流入させる。そして、第2補助回路(60b)を流れる冷媒は、第2補助熱交換器(61b)で再生空気と熱交換し、該再生空気を加熱する。第2補助熱交換器(61b)を通過した冷媒は、第2補助回路(60b)を介して、再び主回路(50a)に戻り、主膨張機構(55)で膨張する。
第9の発明は、上記第2の発明において、上記主回路(50a)の液ライン(50b)には、常に冷媒が一方向に流れるブリッジ回路(110)を備え、上記主膨張機構(55)は、上記ブリッジ回路(110)の中点を結ぶ一方向通路(119)に配置される一方、上記補助回路(60)の両端は、ブリッジ回路(110)の一方向通路(119)における主膨張機構(55)の上流側に接続され、上記冷媒調節手段(62)は、上記液冷媒がブリッジ回路(110)の一方向通路(119)の主回路(50a)を流れる状態と、補助回路(60)を流れる状態とに切り換えるように構成されている。
上記第9の発明では、吸着熱交換器(51,52)へ流入する再生空気の温度が低い場合は、冷媒調節手段(62)が、ブリッジ回路(110)の一方向通路(119)を流れる冷媒循環を切り換えて、循環する冷媒を補助回路(60)に流入させる。そして、補助回路(60)を流れる冷媒は、補助熱交換器(61)で再生空気と熱交換し、該再生空気を加熱する。そして、補助熱交換器(61)で予め加熱された空気が放熱器(凝縮器)となる吸着熱交換器(51,52)を通過して再生動作が行われる。
第10の発明は、上記第9の発明において、上記補助回路(60)には、補助熱交換器(61)の上流側に消音手段(65)が設けられている。
上記第10の発明では、消音手段(65)が、ブリッジ回路(110)から生ずる騒音を消音する。
第11の発明は、上記第1の発明において、上記主膨張機構(55)は、第1膨張機構(55a)と第2膨張機構(55b)とによって構成され、該第1膨張機構(55a)と補助熱交換器(61)と第2膨張機構(55b)とが順に直列に接続される一方、上記冷媒調節手段(62)は、再生動作を行う吸着熱交換器(51,52)と補助熱交換器(61)との間に位置する第1膨張機構(55a)または第2膨張機構(55b)で構成されている。
上記第11の発明では、再生動作の行われる一の吸着熱交換器(51)へ流入する再生空気の温度が低い場合は、冷媒調節手段(62)が、第2膨張機構(55b)を全開して一の吸着熱交換器(51,52)で凝縮した液冷媒を補助熱交換器(61)に流入させる。補助熱交換器(61)では、冷媒と再生空気とが熱交換し、該再生空気が加熱される。その後、補助熱交換器(61)を通過した冷媒は、第1膨張機構(55a)で膨張した後、吸着動作の行われる他の一の吸着熱交換器(52)で蒸発する。そして、補助熱交換器(61)で予め加熱された空気が、放熱器(凝縮器)となる一の吸着熱交換器(51)を通過して再生動作が行われる。
一方、再生動作と吸着動作とが切り換わると、冷媒調節手段(62)が、第1膨張機構(55a)を全開して他の一の吸着熱交換器(52)で凝縮した液冷媒を補助熱交換器(61)に流入させる。補助熱交換器(61)では、冷媒と再生空気とが熱交換し、該再生空気が加熱される。その後、補助熱交換器(61)を通過した冷媒は、第2膨張機構(55b)で膨張した後、吸着動作の行われる一の吸着熱交換器(51)に流入する。そして、補助熱交換器(61)で予め加熱された空気が、放熱器(凝縮器)となる他の一の吸着熱交換器(52)を通過して再生動作が行われる。
第12の発明は、第1の発明において、上記主回路(50a)の液ライン(50b)には、常に冷媒が一方向に流れるブリッジ回路(110)を備え、上記主膨張機構(55)は、上記ブリッジ回路(110)の中点を結ぶ一方向通路(119)に配置され、上記補助熱交換器(61)は、ブリッジ回路(110)の一方向通路(119)における主膨張機構(55)の上流側に設けられる一方、上記冷媒調節手段(62)は、一端が圧縮機(53)の吐出側に接続され、他端がブリッジ回路(110)の一方向通路(119)における補助熱交換器(61)の上流側に接続された熱交換バイパスライン(67)と、圧縮機(53)の吐出冷媒が熱交換バイパスライン(67)を流れる状態と上記吐出冷媒の熱交換バイパスライン(67)の流通を阻止する状態と切り換える切換手段(68)とより構成されている。
上記第12の発明では、吸着熱交換器(51,52)へ流入する再生空気の温度が低い場合は、冷媒調節手段(62)の切換手段(68)が、圧縮機(53)の吐出側を流れる冷媒の循環を、熱交換バイパスライン(67)に切り換えて、循環する冷媒を熱交換バイパスライン(67)に流入させる。そして、熱交換バイパスライン(67)を流れる冷媒は、ブリッジ回路(110)の一方向通路(119)における補助熱交換器(61)の上流側に流入される。そして、補助熱交換器(61)では、再生空気と熱交換し、該再生空気を加熱する。補助熱交換器(61)を通過した冷媒は、一方向通路(119)を流通して主膨張機構(55)で膨張する。そして、補助熱交換器(61)で予め加熱された空気が、放熱器(凝縮器)となる吸着熱交換器(51,52)を通過して再生動作が行われる。
上記第1の発明では、吸着熱交換器(51,52)に供給される再生空気の上流側に補助熱交換器(61)を設けるようにした。このため、補助熱交換器(61)に流入される冷媒で吸着熱交換器(51,52)に供給される再生空気を予め加熱することができる。つまり、冷媒回路(50)を循環する冷媒によって再生空気を加熱するため、該再生空気を所定温度まで確実に加熱することができる。これにより、吸着熱交換器(51,52)に供給される再生空気の温度が低い場合であっても、該再生空気の通過する空気通路が凍結等するのを確実に防止することができる。
また、補助熱交換器(61)への冷媒の流入を制御する冷媒調節手段(62)を設けるようにした。このため、再生空気への予備加熱が必要な場合にのみ、補助熱交換器(61)へ冷媒を流入させることができる。つまり、吸着熱交換器(51,52)に供給される再生空気の温度が通常温度(常温〜高温)である場合は、再生空気への予備加熱を行わず、一方で吸着熱交換器(51,52)に供給される再生空気の温度が低温度である場合は、補助熱交換器(61)へ冷媒を流入させて再生空気を加熱させることができる。これにより、補助熱交換器(61)で必要のない無駄な加熱がなされるのを確実に防止することができるため、調湿装置の省エネルギー化を図ることができる。
上記第2の発明では、冷媒調節手段(62)が、主回路(50a)を流れる高圧冷媒の循環を、補助回路(60)に切り換えるようにした。このため、吸着熱交換器(51,52)に供給される再生空気の予備加熱が必要な場合にのみ、主回路(50a)を流れる冷媒の循環を補助回路(60)に切り換えることができる。つまり、吸着熱交換器(51,52)に供給される再生空気の温度が通常温度(常温〜高温)である場合は、主回路(50a)で冷媒を循環させ、再生空気への予備加熱を行わず、一方で吸着熱交換器(51,52)に供給される再生空気の温度が低温度である場合は、冷媒の循環を補助回路(60)へ切り換えて再生空気を加熱させることができる。これにより、吸着熱交換器(51,52)に供給される再生空気の温度が低い場合であっても、該再生空気の通過する空気通路が凍結等するのを確実に防止することができると共に、補助熱交換器(61)で必要のない無駄な加熱がなされるのを確実に防止することができるため、調湿装置の省エネルギー化を図ることができる。
上記第3の発明では、主回路(50a)の主膨張機構(55)をバイパスする膨張バイパスライン(64)と、該膨張バイパスライン(64)の下流側に設けられる補助膨張機構(66)とを備えるようにした。このため、吸着熱交換器(51,52)に供給される再生空気の予備加熱が必要な場合にのみ、主回路(50a)を循環する冷媒を膨張バイパスライン(64)に切り換えることができる。つまり、吸着熱交換器(51,52)に供給される再生空気の温度が通常温度(常温〜高温)である場合は、主回路(50a)で冷媒を循環させ、再生空気への予備加熱を行わず、一方で吸着熱交換器(51,52)に供給される再生空気の温度が低温度である場合は、冷媒の循環を膨張バイパスライン(64)へ切り換えて再生空気を加熱させることができる。これにより、吸着熱交換器(51,52)に供給される再生空気の温度が低い場合であっても、該再生空気の通過する空気通路が凍結等するのを確実に防止することができると共に、補助熱交換器(61)で必要のない無駄な加熱がなされるのを確実に防止することができるため、調湿装置の省エネルギー化を図ることができる。
上記第4の発明では、主回路(50a)の液ライン(50b)にブリッジ回路(110)を設け、該ブリッジ回路(110)の一方向通路(119)に主膨張機構(55)を配置し、さらに、主膨張機構(55)をバイパスする膨張バイパスライン(64)を設けるようにした。このため、主膨張機構(55)を通過する冷媒の流れを常に同一方向にすることができる一方、膨張バイパスライン(64)を通過する冷媒の流れを同一方向にすることができる。つまり、膨張バイパスライン(64)を通過する冷媒の流れが可逆に切り換わることがないため、上記冷媒の流れ方向の補助熱交換器(61)の下流側にのみ補助膨張機構(66)を設けるようにすればよい。これにより、補助回路(60)の構成を簡略化することができるため、調湿装置の製造コストを低減させることができる。
上記第5の発明では、一方向通路(119)における主膨張機構(55)の上流側と、ブリッジ回路(110)と一方の吸着熱交換器(51,52)との間の液ライン(50b)とを接続し、且つキャピラリチューブ(59)を有する補助ライン(58)を設けたため、主膨張機構(55)の流入側と、逆止弁(115,117)の流出側との間に溜まった液冷媒を主回路(50a)側に戻すことができる。これにより、主膨張機構(55)の流入側に大量の液冷媒が溜まる、いわゆる液封を確実に防止することができる。
上記第6の発明では、膨張バイパスライン(64)にブリッジ回路(110)を設けて、膨張バイパスライン(64)を通過する冷媒の流れを同一方向にするようにした。このため、膨張バイパスライン(64)の補助膨張機構(66)へ流入する冷媒の流れを同一方向にすることができる。つまり、補助膨張機構(66)を通過する冷媒の流れは可逆に切り換わることがないため、上記冷媒の流れ方向の補助熱交換器(61)の下流側にのみ補助膨張機構(66)を設けるようにすればよい。これにより、補助回路(60)を簡略化することができるため、調湿装置の製造コストを低減させることができる。
上記第7の発明では、高圧ライン(50c)を流れる高圧冷媒の循環を、補助回路(60)に切り換えるようにした。このため、吸着熱交換器(51,52)に供給される再生空気の予備加熱が必要な場合にのみ、高圧ライン(50c)を流れる冷媒の循環を補助回路(60)に切り換えることができる。つまり、吸着熱交換器(51,52)に供給される再生空気の温度が通常温度(常温〜高温)である場合は、冷媒に高圧ライン(50c)を循環させ、再生空気への予備加熱を行わず、一方で吸着熱交換器(51,52)に供給される再生空気の温度が低温度である場合は、冷媒の循環を主回路(50a)から補助回路(60)へ切り換えて再生空気を加熱させることができる。これにより、吸着熱交換器(51,52)に供給される再生空気の温度が低い場合であっても、該再生空気の通過する空気通路が凍結等するのを確実に防止することができると共に、補助熱交換器(61)で必要のない無駄な加熱がなされるのを確実に防止することができるため、調湿装置の省エネルギー化を図ることができる。
上記第8の発明によれば、主回路(50a)の液ライン(50b)に第1補助回路(60a)および第2補助回路(60b)を接続するようにしたため、吸着熱交換器(51,52)に供給される再生空気の予備加熱が必要な場合にのみ、主回路(50a)を流れる冷媒の循環を補助回路(60)に切り換えることができると共に、再生空気を吸着熱交換器(51,52)で凝縮した後の冷媒で加熱することができる。つまり、吸着熱交換器(51,52)で再生動作(放熱(凝縮))を行った後の冷媒に残る熱を利用して、再生空気を加熱することができる。これにより、冷媒回路(50)を循環する冷媒の熱を有効に利用することができるため、調湿装置の省エネルギー化を図ることができる。
上記第9の発明によれば、主回路(50a)の液ライン(50b)にブリッジ回路(110)を設けて主膨張機構(55)に流入する冷媒の流れを同一方向にする一方、該ブリッジ回路(110)の一方向通路(119)を流れる冷媒の循環を補助回路(60)に切り換えるようにしたため、補助回路(60)を通過する冷媒の流れを同一方向にすることができる。つまり、補助回路(60)を通過する冷媒の流れが可逆に切り換わることがないため、上記冷媒の流れ方向の主膨張機構(55)の上流側にのみ補助熱交換器(61)を設けるようにすればよい。これにより、補助回路(60)の構成を簡略化することができるため、調湿装置の製造コストを低減させることができる。
上記第10の発明によれば、補助熱交換器(61)の冷媒の上流側に消音手段(65)を設けたため、ブリッジ回路(110)で発生する空気振動に起因する騒音を消音することができる。
上記第11の発明によれば、第1膨張機構(55a)と補助熱交換器(61)と第2膨張機構(55b)とを直列に繋げるようにしたため、冷媒回路(50)を循環する冷媒の流れが可逆の何れの方向であっても、高圧冷媒を補助熱交換器(61)に流入させることができると共に、該補助熱交換器(61)に流入させる冷媒量を調節することができる。
上記第12の発明では、ブリッジ回路(110)の一方向通路(119)における補助熱交換器(61)の上流側と、圧縮機(53)の吐出側とを繋ぐ熱交換バイパスライン(67)を設け、冷媒回路(50)を循環する冷媒を主回路(50a)と熱交換バイパスライン(67)とを切り換えるようにした。このため、冷媒回路(50)の循環を熱交換バイパスライン(67)に切り換えることができる。つまり、圧縮機(53)を吐出した高圧冷媒が吸着熱交換器(51,52)で放熱していない状態で、補助熱交換器(61)に流入させることができる。これにより、吸着熱交換器(51,52)に供給される再生空気の加熱能力を向上させることができる。
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。
〈発明の実施形態1〉
図1に示すように、本実施形態1の調湿装置(10)は、室内の湿度調節と共に、室内の換気を行うものであり、取り込んだ室外空気(OA)を湿度調節して室内へ供給すると同時に、取り込んだ室内空気(RA)を室外に排出する。また、本実施形態の調湿装置(10)が対象とする室内は、別途設けられた空調機(図示せず)によって温度調節が行われる。
〈調湿装置の全体構成〉
上記調湿装置(10)について、図1または図2を適宜参照しながら説明する。尚、ここでの説明に用いる「上」「下」「左」「右」「前」「後」「手前」「奥」は、調湿装置(10)を前面から見た場合の方向を意味している。
上記調湿装置(10)は、内部に冷媒回路(50)を収容したケーシング(11)を備えている。この冷媒回路(50)には、第1吸着熱交換器(51)、第2吸着熱交換器(52)、圧縮機(53)、四路切換弁(54)および主電動膨張弁(55)が順に冷媒管(57)によって接続されている。尚、冷媒回路(50)については後述する。
上記ケーシング(11)は、やや扁平で高さが比較的低い直方体状に形成されている。図1に示すケーシング(11)では、左手前の側面(即ち、前面)が前面パネル部(12)となり、右奥の側面(即ち、背面)が背面パネル部(13)となり、右手前の側面が第1側面パネル部(14)となり、左奥の側面が第2側面パネル部(15)となっている。
上記ケーシング(11)には、外気吸込口(24)と、内気吸込口(23)と、給気口(22)と、排気口(21)とが形成されている。外気吸込口(24)および内気吸込口(23)は、背面パネル部(13)に開口している。外気吸込口(24)は、背面パネル部(13)の下側部分に配置されている。内気吸込口(23)は、背面パネル部(13)の上側部分に配置されている。給気口(22)は、第1側面パネル部(14)における前面パネル部(12)側の端部付近に配置されている。排気口(21)は、第2側面パネル部(15)における前面パネル部(12)側の端部付近に配置されている。
上記ケーシング(11)の内部空間には、上流側仕切板(71)と、下流側仕切板(72)と、中央仕切板(73)と、第1仕切板(74)と、第2仕切板(75)とが設けられている。これらの仕切板(71〜75)は、何れもケーシング(11)の底板に立設されており、ケーシング(11)の内部空間をケーシング(11)の底板から天板に亘って区画している。
上記上流側仕切板(71)および下流側仕切板(72)は、前面パネル部(12)および背面パネル部(13)と平行な姿勢で、ケーシング(11)の前後方向に所定の間隔を置いて配置されている。上流側仕切板(71)は、背面パネル部(13)寄りに配置されている。下流側仕切板(72)は、前面パネル部(12)寄りに配置されている。
上記第1仕切板(74)および第2仕切板(75)は、第1側面パネル部(14)および第2側面パネル部(15)と平行な姿勢で配置されている。第1仕切板(74)は、上記上流側仕切板(71)と下流側仕切板(72)の間の空間を右側から塞ぐように、第1側面パネル部(14)から所定間隔をおいて配置されている。第2仕切板(75)は、上流側仕切板(71)と下流側仕切板(72)との間の空間を左側から塞ぐように、第2側面パネル部(15)から所定の間隔をおいて配置されている。
上記中央仕切板(73)は、上流側仕切板(71)および下流側仕切板(72)と直交する姿勢で、上流側仕切板(71)と下流側仕切板(72)の間に配置されている。中央仕切板(73)は、上流側仕切板(71)から下流側仕切板(72)に亘って設けられ、上流側仕切板(71)と下流側仕切板(72)との間の空間を左右に区画している。
上記ケーシング(11)内において、上流側仕切板(71)と背面パネル部(13)の間の空間は、上下2つの空間に仕切られており、上側の空間が内気側通路(32)を構成し、下側の空間が外気側通路(34)を構成している。内気側通路(32)は、内気吸込口(23)に接続するダクトを介して室内と連通している。内気側通路(32)には、内気側フィルタ(27)、と内気湿度センサ(96)および内気温度センサ(98)とが設置されている。外気側通路(34)は、外気吸込口(24)に接続するダクトおよび補助熱交換器(61)を介して室外空間と連通している。つまり、上記ダクトを介して外気吸込口(24)から外気側通路(34)に向けて吹き出される室外空気は、必ず補助熱交換器(61)を通過してから外気側通路(34)内に流入されることになる。外気側通路(34)には、外気側フィルタ(28)と、外気湿度センサ(97)および外気温度センサ(99)とが配置されている。
上記補助熱交換器(61)は、図2および図3に示すように、両吸着熱交換器(51,52)に供給される再生空気を予め加熱するためのものである。補助熱交換器(61)は、いわゆるクロスフィン型のフィン・アンド・チューブ熱交換器に構成され、全体として長方形の厚板状あるいは扁平な直方体状に形成されている。補助熱交換器(61)は、その前面および背面が背面パネル部(13)および上流側仕切板(71)と平行になる姿勢で、外気吸込口(24)と外気側通路(34)との間に立設されている。
上記内気湿度センサ(96)は、内気側通路(32)における室内空気の相対湿度を検出するものである。外気湿度センサ(97)は、外気側通路(34)における室外空気の相対湿度を検出するものである。内気温度センサ(98)は、内気側通路(32)における室内空気の温度を検出するものである。外気温度センサ(99)は、外気側通路(34)における室外空気の温度を検出するものである。
上記ケーシング(11)内における上流側仕切板(71)と下流側仕切板(72)の間の空間は、中央仕切板(73)によって左右に区画されており、中央仕切板(73)の右側の空間が第1熱交換器室(37)を構成し、中央仕切板(73)の左側の空間が第2熱交換器室(38)を構成している。第1熱交換器室(37)には、第1吸着熱交換器(51)が収容されている。第2熱交換器室(38)には、第2吸着熱交換器(52)が収容されている。また、図示しないが、第1熱交換器室(37)には、冷媒回路(50)の主電動膨張弁(55)が収容されている。
上記各吸着熱交換器(51,52)は、いわゆるクロスフィン型のフィン・アンド・チューブ熱交換器の表面に吸着剤を担持させたものであって、全体として長方形の厚板状あるいは扁平な直方体状に形成されている。各吸着熱交換器(51,52)は、その前面および背面が上流側仕切板(71)および下流側仕切板(72)と平行になる姿勢で、熱交換器室(37,38)内に立設されている。
上記ケーシング(11)の内部空間において、下流側仕切板(72)の前面に沿った空間は、上下に仕切られており、この上下に仕切られた空間のうち、上側の部分が給気側通路(31)を構成し、下側の部分が排気側通路(33)を構成している。
上記上流側仕切板(71)には、開閉式のダンパ(41〜44)が4つ設けられている。各ダンパ(41〜44)は、概ね横長の長方形状に形成されている。具体的に、上流側仕切板(71)のうち内気側通路(32)に面する部分(上側部分)では、中央仕切板(73)よりも右側に第1内気側ダンパ(41)が取り付けられ、中央仕切板(73)よりも左側に第2内気側ダンパ(42)が取り付けられる。また、上流側仕切板(71)のうち外気側通路(34)に面する部分(下側部分)では、中央仕切板(73)よりも右側に第1外気側ダンパ(43)が取り付けられ、中央仕切板(73)よりも左側に第2外気側ダンパ(44)が取り付けられる。
上記下流側仕切板(72)には、開閉式のダンパ(45〜48)が4つ設けられている。各ダンパ(45〜48)は、概ね横長の長方形状に形成されている。具体的に、下流側仕切板(72)のうち給気側通路(31)に面する部分(上側部分)では、中央仕切板(73)よりも右側に第1給気側ダンパ(45)が取り付けられ、中央仕切板(73)よりも左側に第2給気側ダンパ(46)が取り付けられる。また、下流側仕切板(72)のうち排気側通路(33)に面する部分(下側部分)では、中央仕切板(73)よりも右側に第1排気側ダンパ(47)が取り付けられ、中央仕切板(73)よりも左側に第2排気側ダンパ(48)が取り付けられている。
上記ケーシング(11)内において、給気側通路(31)および排気側通路(33)と前面パネル部(12)との間の空間は、仕切板(77)によって左右に仕切られており、仕切板(77)の右側の空間が給気ファン室(36)を構成し、仕切板(77)の左側の空間が排気ファン室(35)を構成している。
上記給気ファン室(36)には、給気ファン(26)が収容されている。また、排気ファン室(35)には排気ファン(25)が収容されている。給気ファン(26)および排気ファン(25)は何れも遠心型の多翼ファン(いわゆるシロッコファン)である。給気ファン室(36)は、下流側仕切板(72)側から吸い込んだ空気を給気口(22)へ吹き出す。排気ファン室(35)は、下流側仕切板(72)側から吸い込んだ空気を排気口(21)へ吹き出す。
また、上記給気ファン室(36)には、冷媒回路(50)の圧縮機(53)と四路切換弁(54)とが収容されている。
上記圧縮機(53)は、冷媒回路(50)を流れる冷媒を高圧状態に圧縮するものである。この圧縮機(53)は、全密閉型の圧縮機に構成され、給気ファン室(36)における給気ファン(26)と仕切板(77)との間に配置されている。
上記ケーシング(11)内において、第1仕切板(74)と第1側面パネル部(14)の間の空間は、第1バイパス通路(81)を構成している。第1バイパス通路(81)の始端は、外気側通路(34)だけに連通しており、内気側通路(32)からは遮断されている。第1バイパス通路(81)の終端は、仕切板(78)によって給気側通路(31)、排気側通路(33)および給気ファン室(36)から区画されている。仕切板(78)のうち給気ファン室(36)に臨む部分には、第1バイパス用ダンパ(83)が設けられている。
上記ケーシング(11)内において、第2仕切板(75)と第2側面パネル部(15)の間の空間は、第2バイパス通路(82)を構成している。第2バイパス通路(82)の始端は、内気側通路(32)だけに連通しており、外気側通路(34)からは遮断されている。第2バイパス通路(82)の終端は、仕切板(79)によって、給気側通路(31)、排気側通路(33)、および排気ファン室(35)から区画されている。仕切板(79)のうち排気ファン室(35)に臨む部分には、第2バイパス用ダンパ(84)が設けられている。
〈冷媒回路の全体構成〉
次に本発明の特徴部分である冷媒回路の構成について説明する。
図4に示すように、冷媒回路(50)は、主回路(50a)と補助回路(60)とで構成されている。冷媒回路(50)を流れる冷媒の循環はコントローラ(100)によって制御されている。
上記主回路(50a)は、第1吸着熱交換器(51)、第2吸着熱交換器(52)、圧縮機(53)、四路切換弁(54)および主電動膨張弁(55)が互いに冷媒管(57)で接続され、該冷媒管(57)を循環する冷媒によって蒸気圧縮冷凍サイクルを行うものである。
上記圧縮機(53)は、その吐出側が四路切換弁(54)の第1ポートに、その吸入側がレシーバ(56)を介して四路切換弁(54)の第2ポートにそれぞれ接続されている。圧縮機(53)の吐出側と、上記第1ポートを繋ぐ高圧ライン(50c)には、補助回路(60)の両端が接続されている。また、第1吸着熱交換器(51)と主電動膨張弁(55)と第2吸着熱交換器(52)とが、四路切換弁(54)の第3ポートから第4ポートへ向かって順に接続されている。尚、主電動膨張弁(55)は、冷媒回路(50)の主回路(50a)を循環する冷媒を蒸発させる主膨張機構を構成するものである。
上記補助回路(60)は、補助熱交換器(61)および切換用電磁弁(62)が補助冷媒管(63)を介して主回路(50a)に接続され、該主回路(50a)を流れる冷媒の一部が流れるよう構成されたものである。
上記補助冷媒管(63)は、その内部を気液が循環する管状に形成され、その一端が、主回路(50a)の高圧ライン(50c)における圧縮機(53)の吐出側寄りに接続され、他端が上記高圧ライン(50c)における四路切換弁(54)の第1ポート側寄りに接続されている。つまり、補助冷媒管(63)には、上記圧縮機(53)から高圧状態で吐出される冷媒が流入する。そして、補助冷媒管(63)の途中には補助熱交換器(61)が接続されている。
上記補助熱交換器(61)は、補助冷媒管(63)を流れる高圧冷媒を凝縮(放熱)するためのものである。補助熱交換器(61)は、圧縮機(53)から吐出した高圧冷媒を利用して室外空気を加熱するよう構成されている。
上記切換用電磁弁(62)は、圧縮機(53)を吐出して高圧ライン(50c)を流れる冷媒が補助回路(60)に流れるよう、冷媒の循環を切り換える冷媒調節手段を構成するものである。上記切換用電磁弁(62)は、開閉可能な電磁弁に構成され、本実施形態1の冷媒回路(50)では、第1切換用電磁弁(62a)と第2切換用電磁弁(62b)の2つが設けられている。尚、各切換用電磁弁(62a,62b)はコントローラ(100)によって開閉動作を制御される。
上記第1切換用電磁弁(62a)は、高圧ライン(50c)における補助冷媒管(63)の一端側の接続位置と、他端側の接続位置との間に設けられている。
上記第2切換用電磁弁(62b)は、補助回路(60)の補助熱交換器(61)の冷媒の上流側に設けられている。
上記コントローラ(100)は、上記冷媒回路(50)に接続され、圧縮機(53)の発停、主電動膨張弁(55)の開閉動作および切換用電磁弁(62)の開閉動作を制御するよう構成されている。
上記四路切換弁(54)は、給気ファン室(36)における給気ファン(26)と仕切板(77)との間に配置されている。四路切換弁(54)は、第1ポートと第3ポートが連通して第2ポートと第4ポートが連通する第1状態(図4に実線で示す状態)と、第1ポートと第4ポートが連通して第2ポートと第3ポートが連通する第2状態(図4に破線で示す状態)とに切換可能となっている。
−運転動作−
この調湿装置(10)では、除湿運転、加湿運転および換気運転が選択的に行われる。除湿運転中や加湿運転中の調湿装置(10)は、取り込んだ室外空気(OA)を湿度調節してから供給空気(SA)として室内へ供給すると同時に、取り込んだ室内空気(RA)を排出空気(EA)として室外へ排出する。換気運転中の調湿装置(10)は、取り込んだ室外空気(OA)をそのまま供給空気(SA)として室内へ供給すると同時に、取り込んだ室内空気(RA)をそのまま排出空気(EA)として室外へ排出する。
〈除湿運転〉
除湿運転中の調湿装置(10)では、後述する第1動作と第2動作が所定の時間間隔(4分間隔)で交互に繰り返される。この除湿運転中において、第1バイパス用ダンパ(83)および第2バイパス用ダンパ(84)は、常に閉状態となる。
除湿運転中の調湿装置(10)では、室外空気が外気吸込口(24)から補助熱交換器(61)を介してケーシング(11)内へ第1空気(吸着側)として取り込まれ、室内空気が内気吸込口(23)からケーシング(11)内へ第2空気(再生側)として取り込まれる。
先ず、除湿運転の第1動作について説明する。図5に示すように、この第1動作中には、第1内気側ダンパ(41)、第2外気側ダンパ(44)、第2給気側ダンパ(46)および第1排気側ダンパ(47)が開状態となり、第2内気側ダンパ(42)、第1外気側ダンパ(43)、第1給気側ダンパ(45)および第2排気側ダンパ(48)が閉状態となる。また、この第1動作中の冷媒回路(50)では、第1切換用電磁弁(62a)を開状態とする一方、第2切換用電磁弁(62b)を閉状態とし、四路切換弁(54)が第1状態(図4に実線で示す状態)に設定され、第1吸着熱交換器(51)が凝縮器となって第2吸着熱交換器(52)が蒸発器となる。
第1空気(室外空気)は、外気吸込口(24)から補助熱交換器(61)を介して外気側通路(34)へ流入する。ところが、このとき、補助熱交換器(61)の内部に冷媒は流通していないため、第1空気(室外空気)が熱交換されることはない。そして、外気側通路(34)へ流入して外気側フィルタ(28)を通過した第1空気は、第2外気側ダンパ(44)を通って第2熱交換器室(38)へ流入し、第2吸着熱交換器(52)を通過する。第2吸着熱交換器(52)では、第1空気中の水分が吸着剤に吸着され、その際に生じた吸着熱が冷媒に吸熱される。つまり、第2吸着熱交換器(52)では、吸着剤の吸着動作が行われている。第2吸着熱交換器(52)で除湿された第1空気は、第2給気側ダンパ(46)を通って給気側通路(31)へ流入し、給気ファン室(36)を通過後に給気口(22)を通って室内へ供給される。
一方、内気側通路(32)へ流入して内気側フィルタ(27)を通過した第2空気(室内空気)は、第1内気側ダンパ(41)を通って第1熱交換器室(37)へ流入し、その後に第1吸着熱交換器(51)を通過する。第1吸着熱交換器(51)では、冷媒で加熱された吸着剤から水分が脱離し、この脱離した水分が第2空気に付与される。つまり、第1吸着熱交換器(51)では、吸着剤の再生動作が行われている。第1吸着熱交換器(51)で水分を付与された第2空気は、第1排気側ダンパ(47)を通って排気側通路(33)へ流入し、排気ファン室(35)を通過後に排気口(21)を通って室外へ排出される。
次に、除湿運転の第2動作について説明する。図6に示すように、この第2動作中には、第2内気側ダンパ(42)、第1外気側ダンパ(43)、第1給気側ダンパ(45)および第2排気側ダンパ(48)が開状態となり、第1内気側ダンパ(41)、第2外気側ダンパ(44)、第2給気側ダンパ(46)および第1排気側ダンパ(47)が閉状態となる。また、この第2動作中の冷媒回路(50)では、第1切換用電磁弁(62a)を開状態とする一方、第2切換用電磁弁(62b)を閉状態とし、四路切換弁(54)が第2状態(図4に破線で示す状態)に設定され、第1吸着熱交換器(51)が蒸発器となって第2吸着熱交換器(52)が凝縮器となる。
第1空気(室外空気)は、外気吸込口(24)から補助熱交換器(61)を介して外気側通路(34)へ流入する。ところが、このとき、補助熱交換器(61)の内部に冷媒は流通していないため、第1空気(室外空気)が熱交換されることはない。そして、外気側通路(34)へ流入して外気側フィルタ(28)を通過した第1空気は、第1外気側ダンパ(43)を通って第1熱交換器室(37)へ流入し、第1吸着熱交換器(51)を通過する。第1吸着熱交換器(51)では、第1空気中の水分が吸着剤に吸着され、その際に生じた吸着熱が冷媒に吸熱される。つまり、第1吸着熱交換器(51)では、吸着剤の吸着動作が行われる。第1吸着熱交換器(51)で除湿された第1空気は、第1給気側ダンパ(45)を通って給気側通路(31)へ流入し、給気ファン室(36)を通過後に給気口(22)を通って室内へ排出される。
一方、内気側通路(32)へ流入して内気側フィルタ(27)を通過した第2空気(室内空気)は、第2内気側ダンパ(42)を通って第2熱交換器室(38)へ流入し、その後に第2吸着熱交換器(52)を通過する。第2吸着熱交換器(52)では、冷媒で加熱された吸着剤から水分が脱離し、この脱離した水分が第2空気に付与される。つまり、第2吸着熱交換器(52)では、吸着剤の再生動作が行われている。第2吸着熱交換器(52)で水分を付与された第2空気は、第2排気側ダンパ(48)を通って排気側通路(33)へ流入し、排気ファン室(35)を通過後に排気口(21)を通って室外へ排出される。
〈加湿運転〉
加湿運転中の調湿装置(10)では、後述する第1動作と第2動作が所定の時間間隔(3分間隔)で交互に繰り返される。この加湿運転中において、第1バイパス用ダンパ(83)および第2バイパス用ダンパ(84)は、常に閉状態となる。加湿運転中の調湿装置(10)では、室外空気が外気吸込口(24)からケーシング(11)内へ第2空気(再生側)として取り込まれ、室内空気が内気吸込口(23)からケーシング(11)内へ第1空気(吸着側)として取り込まれる。
先ず、加湿運転の第1動作について説明する。図7に示すように、この第1動作中には、第2内気側ダンパ(42)、第1外気側ダンパ(43)、第1給気側ダンパ(45)および第2排気側ダンパ(48)が開状態となり、第1内気側ダンパ(41)、第2外気側ダンパ(44)、第2給気側ダンパ(46)および第1排気側ダンパ(47)が閉状態となる。また、この第1動作中の冷媒回路(50)では、第1切換用電磁弁(62a)を開状態とする一方、第2切換用電磁弁(62b)を閉状態とし、四路切換弁(54)が第1状態(図4に実線で示す状態)に設定され、第1吸着熱交換器(51)が凝縮器となって第2吸着熱交換器(52)が蒸発器となる。
内気側通路(32)へ流入して内気側フィルタ(27)を通過した第1空気は、第2内気側ダンパ(42)を通って第2熱交換器室(38)へ流入し、その後に第2吸着熱交換器(52)を通過する。第2吸着熱交換器(52)では、第1空気中の水分が吸着剤に吸着され、その際に生じた吸着熱が冷媒に吸熱される。つまり、第2吸着熱交換器(52)では、吸着剤の吸着動作が行われている。第2吸着熱交換器(52)で水分を奪われた第1空気は、第2排気側ダンパ(48)を通って排気側通路(33)へ流入し、排気ファン室(35)を通過後に排気口(21)を通って室外へ排出される。
一方、第2空気(室外空気)は、外気吸込口(24)から補助熱交換器(61)を介して外気側通路(34)へ流入する。ところが、このとき、補助熱交換器(61)の内部に冷媒は流通していないため、第2空気が熱交換されることはない。そして、外気側通路(34)へ流入して外気側フィルタ(28)を通過した第2空気は、第1外気側ダンパ(43)を通って第1熱交換器室(37)へ流入し、その後、第1吸着熱交換器(51)を通過する。第1吸着熱交換器(51)では、冷媒で加熱された吸着剤から水分が脱離し、この脱離した水分が第2空気に付与される。つまり、第1吸着熱交換器(51)では、吸着剤の再生動作が行われている。第1吸着熱交換器(51)で加湿された第2空気は、第1給気側ダンパ(45)を通って給気側通路(31)へ流入し、給気ファン室(36)を通過後に給気口(22)を通って室内へ供給される。
次に、加湿運転の第2動作について説明する。図8に示すように、この第2動作中には、第1内気側ダンパ(41)、第2外気側ダンパ(44)、第2給気側ダンパ(46)および第1排気側ダンパ(47)が開状態となり、第2内気側ダンパ(42)、第1外気側ダンパ(43)、第1給気側ダンパ(45)および第2排気側ダンパ(48)が閉状態となる。また、この第2動作中の冷媒回路(50)では、第1切換用電磁弁(62a)を開状態とする一方、第2切換用電磁弁(62b)を閉状態とし、四路切換弁(54)が第2状態(図4に破線で示す状態)に設定され、第1吸着熱交換器(51)が蒸発器となって第2吸着熱交換器(52)が凝縮器となる。
内気側通路(32)へ流入して内気側フィルタ(27)を通過した第1空気は、第1内気側ダンパ(41)を通って第1熱交換器室(37)へ流入し、その後に第1吸着熱交換器(51)を通過する。第1吸着熱交換器(51)では、第1空気中の水分が吸着剤に吸着され、その際に生じた吸着熱が冷媒に吸熱される。つまり、第1吸着熱交換器(51)では、吸着剤の吸着動作が行われている。第1吸着熱交換器(51)で水分を奪われた第1空気は、第1排気側ダンパ(47)を通って排気側通路(33)へ流入し、排気ファン室(35)を通過後に排気口(21)を通って室外へ排出される。
一方、第2空気(室外空気)は、外気吸込口(24)から補助熱交換器(61)を介して外気側通路(34)へ流入する。ところが、このとき、補助熱交換器(61)の内部に冷媒は流通していないため、第2空気(室外空気)が熱交換されることはない。そして、外気側通路(34)へ流入して外気側フィルタ(28)を通過した第2空気は、第2外気側ダンパ(44)を通って第2熱交換器室(38)へ流入し、その後に第2吸着熱交換器(52)を通過する。第2吸着熱交換器(52)では、冷媒で加熱された吸着剤から水分が脱離し、この脱離した水分が第2空気に付与される。つまり、第2吸着熱交換器(52)では、吸着剤の再生動作が行われている。第2吸着熱交換器(52)で加湿された第2空気は、第2給気側ダンパ(46)を通って給気側通路(31)へ流入し、給気ファン室(36)を通過後に給気口(22)を通って室内へ供給される。
ここで、冬季で外気温度の低い(例えば氷点下5℃以下)環境における加湿運転での予備加熱運転について説明する。まず、第1動作中の冷媒回路(50)では、外気温度センサ(99)が、室外空気の温度が氷点下5℃以下であることを検知すると、コントローラ(100)が、第1切換用電磁弁(62a)を閉状態とする一方、第2切換用電磁弁(62b)を開状態とし、四路切換弁(54)が第1状態(図4に実線で示す状態)に設定され、第1吸着熱交換器(51)が凝縮器となって第2吸着熱交換器(52)が蒸発器となる。圧縮機(53)から高圧冷媒が吐出されると、該冷媒は、補助回路(60)を流通し、補助熱交換器(61)に流入する。補助熱交換器(61)では、冷媒によって低温度である室外空気(第2空気)が加熱される。補助熱交換器(61)を通過した冷媒は、補助回路(60)を流出して再び主回路(50a)に戻る。
第1動作中の第2空気(室外空気)は、外気吸込口(24)から補助熱交換器(61)を介して外気側通路(34)へ流入する。このとき、補助熱交換器(61)の内部では、冷媒が流通しているため、該冷媒と第2空気との間で熱交換が行われて、第2空気が加熱される。そして、補助熱交換器(61)で予め加熱された第2空気が、外気側通路(34)へ流入して外気側フィルタ(28)を通過し、第1外気側ダンパ(43)を通って第1熱交換器室(37)へ流入し、その後に第1吸着熱交換器(51)を通過する。
また、第2動作中の冷媒回路(50)では、第1切換用電磁弁(62a)を閉状態とする一方、第2切換用電磁弁(62b)を開状態とし、四路切換弁(54)が第2状態(図4に破線で示す状態)に設定され、第1吸着熱交換器(51)が蒸発器となって第2吸着熱交換器(52)が凝縮器となる。
第2動作中の第2空気(室外空気)は、外気吸込口(24)から補助熱交換器(61)を介して外気側通路(34)へ流入する。このとき、補助熱交換器(61)の内部では、冷媒が流通しているため、該冷媒と第2空気との間で熱交換が行われて、第2空気が加熱される。そして、補助熱交換器(61)で予め加熱された第2空気が、外気側通路(34)へ流入して外気側フィルタ(28)を通過し、第2外気側ダンパ(44)を通って第2熱交換器室(38)へ流入し、その後に第2吸着熱交換器(52)を通過する。
尚、本実施形態1では、外気温度が氷点下5℃以下の環境において、予備加熱運転を行うようにしたが、本発明に係る予備加熱運転は、例えば、加湿運転時に、常に予備加熱運転が行われるように制御してもよい。
〈換気運転〉
換気運転中における調湿装置(10)の動作について説明する。
換気運転中の調湿装置(10)では、図9に示すように、第1バイパス用ダンパ(83)および第2バイパス用ダンパ(84)が開状態となり、第1内気側ダンパ(41)、第2内気側ダンパ(42)、第1外気側ダンパ(43)、第2外気側ダンパ(44)、第1給気側ダンパ(45)、第2給気側ダンパ(46)、第1排気側ダンパ(47)および第2排気側ダンパ(48)が閉状態となる。また、換気運転中において、冷媒回路(50)の圧縮機(53)は停止状態となる。
換気運転中の調湿装置(10)では、室外空気が外気吸込口(24)からケーシング(11)内へ取り込まれる。外気吸込口(24)を通って外気側通路(34)へ流入した室外空気は、第1バイパス通路(81)から第1バイパス用ダンパ(83)を通って給気ファン室(36)へ流入し、その後に給気口(22)を通って室外へ排出される。
また、換気運転中の調湿装置(10)では、室内空気が内気吸込口(23)からケーシング(11)内へ取り込まれる。内気吸込口(23)を通って内気側通路(32)へ流入した室内空気は、第2バイパス通路(82)から第2バイパスから第2バイパス用ダンパ(84)を通って排気ファン室(35)へ流入し、その後に排気口(21)を通って室外へ排出される。
−実施形態1の効果−
上記本実施形態1では、高圧ライン(50c)を流れる高圧冷媒の循環を、補助回路(60)に切り換え可能にした。このため、両吸着熱交換器(51,52)に供給される第2空気(室外空気)の予備加熱が必要な場合にのみ、高圧ライン(50c)を流れる冷媒の循環を補助回路(60)に切り換えることができる。つまり、両吸着熱交換器(51,52)に供給される第2空気の温度が通常温度(常温〜高温)である場合は、冷媒を高圧ライン(50c)に循環させ、第2空気への予備加熱を行わず、その一方で両吸着熱交換器(51,52)に供給される再生空気の温度が低温度である場合は、冷媒の循環を主回路(50a)から補助回路(60)へ切り換えて再生空気を加熱させることができる。これにより、両吸着熱交換器(51,52)に供給される第2空気の温度が低い場合であっても、該第2空気が通過する外気側通路(34)、外気側フィルタ(28)または第1外気側ダンパ(43)等の凍結を防止することができる。また、第2空気と第1空気との間で温度差が縮まるため、ダンパ切換時の第1熱交換器室(37)および第2熱交換器室(38)内が結露するのを確実に防止することができる。さらに、補助熱交換器(61)で必要のない無駄な加熱がなされるのを確実に防止することができるため、調湿装置(10)の省エネルギー化を図ることができる。
〈発明の実施形態2〉
次に実施形態2について図面を用いて説明する。
図10示すように、本実施形態2に係る調湿装置(10)では、上記実施形態1の調湿装置(10)の冷媒回路(50)における補助回路(60)の構成が異なるものである。
具体的に、実施形態2に係る調湿装置(10)は、図11に示すように、外気側通路(34)が、外気吸込口(24)に接続するダクト、第1補助熱交換器(61a)および第2補助熱交換器(61b)を介して室外空間と連通している。つまり、上記ダクトを通過して外気吸込口(24)から吹き出される室外空気は、必ず第1補助熱交換器(61a)と第2補助熱交換器(61b)とを通過してから外気側通路(34)内に流入されることになる。実施形態2に係る冷媒回路(50)では、第1吸着熱交換器(51)、第2吸着熱交換器(52)、圧縮機(53)、四路切換弁(54)および主電動膨張弁(55)が設けられた主回路(50a)と、補助熱交換器(61a,61b)、切換用電磁弁(62a,62b)が設けられた補助回路(60)とで構成されている。
上記補助回路(60)は、主回路(50a)に接続される第1補助回路(60a)と、第2補助回路(60b)とで構成されている。
上記第1補助回路(60a)は、第1補助熱交換器(61a)および第1切換用電磁弁(62a)が第1補助冷媒管(63a)によって主回路(50a)に接続され、第1吸着熱交換器(51)から流出した液冷媒が流れるよう構成されたものである。
上記第1補助冷媒管(63a)は、その内部を気液が循環する管状に形成され、その両端が、第1吸着熱交換器(51)と主電動膨張弁(55)との間の液ライン(50b)に接続されている。第1補助冷媒管(63a)の途中には、第1補助熱交換器(61a)が接続されている。
上記第1補助熱交換器(61a)は、第1補助冷媒管(63a)内を流れる高圧冷媒を凝縮(放熱)させるためのものである。第1補助熱交換器(61a)は、第1吸着熱交換器(51)を流出する液冷媒のうち、第1補助冷媒管(63a)を通過する液冷媒が凝縮することで室外空気を加熱するよう構成されている。
上記第1切換用電磁弁(62a)は、第1吸着熱交換器(51)を流出した液冷媒が第1補助回路(60a)に流れるよう、冷媒の循環を切り換える冷媒調節手段を構成するものである。第1切換用電磁弁(62a)は、開閉可能な電磁弁に構成され、第1補助熱交換器(61a)の冷媒循環の上流側に設けられている。
上記第2補助回路(60b)は、第2補助熱交換器(61b)および第2切換用電磁弁(62b)が第2補助冷媒管(63b)によって主回路(50a)に接続され、第2吸着熱交換器(52)から流出した液冷媒が流れるよう構成されたものである。
上記第2補助冷媒管(63b)は、その内部を気液が循環する管状に形成され、その両端が、第2吸着熱交換器(52)と主電動膨張弁(55)との間の液ライン(50b)に接続されている。第2補助冷媒管(63b)の途中には、第2補助熱交換器(61b)が設けられている。
上記第2補助熱交換器(61b)は、第2補助冷媒管(63b)内を流れる高圧冷媒を凝縮(放熱)させるためのものである。第2補助熱交換器(61b)は、第2吸着熱交換器(52)を流出する液冷媒のうち、第2補助冷媒管(63b)を通過する液冷媒が凝縮することで室外空気を加熱するよう構成されている。
上記第2切換用電磁弁(62b)は、第2吸着熱交換器(52)を流出した液冷媒が第2補助回路(60b)に流れるよう、冷媒の循環を切り換える冷媒調節手段を構成するものである。第2切換用電磁弁(62b)は、開閉可能な電磁弁に構成され、第2補助熱交換器(61b)の冷媒循環の上流側に設けられている。
ここで、実施形態2における、冬季で外気温度の低い(例えば氷点下5℃以下)環境における加湿運転での予備加熱運転について説明する。まず、外気温度センサ(99)が、室外空気の温度が氷点下5℃以下であることを検知すると、第1動作中の冷媒回路(50)では、コントローラ(100)が、第1切換用電磁弁(62a)を開状態とする一方、第2切換用電磁弁(62b)を閉状態とし、四路切換弁(54)が第1状態(図10に実線で示す状態)に設定され、第1吸着熱交換器(51)が凝縮器となって第2吸着熱交換器(52)が蒸発器となる。圧縮機(53)から高圧冷媒が吐出されると、該冷媒は、第1吸着熱交換器(51)で凝縮(放熱)した後、第1補助回路(60a)に流入し、第1補助熱交換器(61a)を通過する。第1補助熱交換器(61a)では、第1吸着熱交換器(51)を流出した冷媒と低温度である第2空気(室外空気)との間で熱交換を行う。第1補助熱交換器(61a)を通過した冷媒は、第1補助回路(60a)を流出して再び主回路(50a)に戻る。
第1動作中の第2空気(室外空気)は、外気吸込口(24)から第1補助熱交換器(61a)および第2補助熱交換器(61b)を介して外気側通路(34)へ流入する。このとき、第1補助熱交換器(61a)の内部では、第1吸着熱交換器(51)を流出した冷媒が流通しているため、該冷媒と第2空気(室外空気)との間で熱交換が行われて、第2空気(室外空気)が加熱される一方、第2補助熱交換器(61b)の内部に冷媒は流通していないため、第2空気(室外空気)が熱交換されることはない。そして、第1補助熱交換器(61a)で予め加熱された第2空気(室外空気)が、外気側通路(34)へ流入して外気側フィルタ(28)を通過し、第1外気側ダンパ(43)を通って第1熱交換器室(37)へ流入し、その後に第1吸着熱交換器(51)を通過する。
また、第2動作中の冷媒回路(50)では、第1切換用電磁弁(62a)を閉状態とする一方、第2切換用電磁弁(62b)を開状態とし、四路切換弁(54)が第2状態(図10に破線で示す状態)に設定され、第1吸着熱交換器(51)が蒸発器となって第2吸着熱交換器(52)が凝縮器となる。
第2動作中の第2空気(室外空気)は、外気吸込口(24)から第1補助熱交換器(61a)および第2補助熱交換器(61b)を介して外気側通路(34)へ流入する。このとき、第1補助熱交換器(61a)の内部に冷媒は流通していないため、第2空気(室外空気)が熱交換されることはない一方、第2補助熱交換器(61b)の内部では、第2吸着熱交換器(52)を流出した冷媒が流通しているため、該冷媒と第2空気(室外空気)との間で熱交換が行われて、第2空気(室外空気)が加熱される。そして、第2補助熱交換器(61b)で予め加熱された第2空気が、外気側通路(34)へ流入して外気側フィルタ(28)を通過し、第2外気側ダンパ(44)を通って第2熱交換器室(38)へ流入し、その後に第2吸着熱交換器(52)を通過する。
上記実施形態2によれば、主回路(50a)の液ライン(50b)に第1補助回路(60a)および第2補助回路(60b)を接続するようにしたため、吸着熱交換器(51,52)に供給される第2空気(室外空気)の予備加熱が必要な場合にのみ、主回路(50a)を流れる冷媒の循環を補助回路(60)に切り換えることができると共に、吸着熱交換器(51,52)で凝縮した後の冷媒で第2空気を加熱することができる。つまり、吸着熱交換器(51,52)で再生動作(放熱(凝縮))を行った後の冷媒に残る熱を利用して、第2空気を加熱することができる。これにより、冷媒回路(50)を循環する冷媒の熱を有効に利用することができるため、調湿装置(10)の省エネルギー化を図ることができる。その他の構成・作用および効果は実施形態1と同様である。
〈発明の実施形態3〉
次に、実施形態3について図面を用いて説明する。
図12に示すように、本実施形態3に係る調湿装置(10)では、上記実施形態1の調湿装置(10)の冷媒回路(50)における補助回路(60)の構成が異なると共に、主回路(50a)にブリッジ回路(110)が設けられたものである。
上記ブリッジ回路(110)は、四路切換弁(54)の切り換え状態(第1状態または第2状態)によって、可逆の何れの方向に循環する冷媒も、主電動膨張弁(55)に対して同一方向に通過させるよう冷媒の流れを制御するものである。このブリッジ回路(110)は、第1吸着熱交換器(51)と第2吸着熱交換器(52)との間に配置されている。ブリッジ回路(110)は、ブリッジ状に接続された第1から第4までの配管(111,112,113,114)と、各配管(111,112,113,114)にそれぞれ設けられた第1から第4までの逆止弁(115,116,117,118)と、第1配管(111)および第3配管(113)の流出側と第2配管(112)および第4配管(114)の流入側とを繋ぐ一方向通路(119)とで構成されている。この一方向通路(119)は、主回路(50a)を流れる冷媒のうち、両吸着熱交換器(51,52)で凝縮された冷媒が一方向に流れる冷媒通路である。
第1配管(111)の流入側および第2配管(112)の流出側は、第1吸着熱交換器(51)と接続されている。一方、第3配管(113)の流入側および第4配管(114)の流出側は、第2吸着熱交換器(52)と接続されている。また、第2配管(112)および第4配管(114)の流入側は、主電動膨張弁(55)の流出側に接続されている。一方、第1配管(111)および第3配管(113)の流出側は、主電動膨張弁(55)の流入側に接続されている。
実施形態3の冷媒回路(50)は、第1吸着熱交換器(51)、第2吸着熱交換器(52)、圧縮機(53)、四路切換弁(54)および主電動膨張弁(55)が設けられる主回路(50a)と、補助熱交換器(61)および切換用電磁弁(62)が設けられた補助回路(60)で構成されている。
上記補助回路(60)は、ブリッジ回路(110)の第1配管(111)および第3配管(113)から一方向通路(119)に流出された冷媒が流れるよう構成されたものである。補助回路(60)は、補助熱交換器(61)および切換用電磁弁(62)とが補助冷媒管(63)で接続されて形成されている。
上記補助冷媒管(63)は、その内部を気液が循環する管状に形成され、その一端が、一方向通路(119)における第1配管(111)および第3配管(113)の流出側に接続され、他端が、一方向通路(における主電動膨張弁(55)の流入側に接続されている。つまり、補助冷媒管(63)には、両吸着熱交換器(51,52)で凝縮(放熱)された冷媒が流入する。そして、補助冷媒管(63)の途中には補助熱交換器(61)が接続されている。
上記補助熱交換器(61)は、補助冷媒管(63)を流れる高圧冷媒を凝縮(放熱)するためのものである。補助熱交換器(61)は、補助冷媒管(63)に設けられ、両吸着熱交換器(51,52)を流出して補助冷媒管(63)内を流れる高圧冷媒によって室外空気を加熱するよう構成されている。
上記切換用電磁弁(62)は、ブリッジ回路(110)を循環して第1配管(111)および第3配管(113)から流出されて一方向通路(119)の主回路(50a)を流れる冷媒が、補助回路(60)に流れるよう、冷媒の循環を切り換える冷媒調節手段を構成するものである。上記切換用電磁弁(62)は、開閉可能な電磁弁に構成され、実施形態3の冷媒回路(50)では、第1切換用電磁弁(62a)と、第2切換用電磁弁(62b)の2つが設けられている。各切換用電磁弁(62a,62b)は、コントローラ(100)によって、その開閉動作を制御される。第1切換用電磁弁(62a)は、第1配管(111)および第3配管(113)の流出側と、主電動膨張弁(55)とを繋ぐ一方向通路(119)において、補助冷媒管(63)の一端の接続位置と、他端の接続位置との間に設けられている。そして、第2切換用電磁弁(62b)は、補助回路(60)の補助熱交換器(61)の冷媒の上流側に設けられている。尚、図13に示すように、本実施形態3に係る冷媒回路(50)の補助熱交換器(61)と第2切換用電磁弁(62b)との間に、凝縮した液冷媒を貯えるレシーバ(65)を設けるようにしてもよい。このレシーバ(65)は、内部が中空の縦型円筒形の容器に形成され、本発明に係る消音手段を構成するものである。レシーバ(65)は、その内部空間で第1動作と第2動作とを切り換える際に生じるブリッジ回路(110)の逆止弁(115,116,117,118)の動作音をを消音する。これにより、調湿装置(10)の静音化を図ることができる。
ここで、実施形態3での、冬季で外気温度の低い(例えば氷点下5℃以下)環境における加湿運転での予備加熱運転について説明する。まず、外気温度センサ(99)が、室外空気の温度が氷点下5℃以下であることを検知すると、第1動作中の冷媒回路(50)では、コントローラ(100)が、第1切換用電磁弁(62a)を閉状態とする一方、第2切換用電磁弁(62b)を開状態とし、四路切換弁(54)が第1状態(図12に実線で示す状態)に設定され、第1吸着熱交換器(51)が凝縮器となって第2吸着熱交換器(52)が蒸発器となる。圧縮機(53)から高圧冷媒が吐出されると、該冷媒は、第1吸着熱交換器(51)で凝縮して、ブリッジ回路(110)に流入する。そして、上記冷媒は、ブリッジ回路(110)の第1配管(111)から一方向通路(119)に流出して、補助回路(60)に流入し補助熱交換器(61)を通過する。補助熱交換器(61)では、冷媒と低温度である室外空気(第2空気)との間で熱交換が行われる。補助熱交換器(61)を通過した冷媒は、補助回路(60)を流出して再び主回路(50a)に戻る。
第1動作中の第2空気(室外空気)は、外気吸込口(24)から補助熱交換器(61)を介して外気側通路(34)へ流入する。このとき、補助熱交換器(61)の内部では、冷媒が流通しているため、該冷媒と第2空気(室外空気)との間で熱交換が行われて、第2空気(室外空気)が加熱される。そして、補助熱交換器(61)で予め加熱された第2空気(室外空気)が、外気側通路(34)へ流入して外気側フィルタ(28)を通過し、第1外気側ダンパ(43)を通って第1熱交換器室(37)へ流入し、その後に第1吸着熱交換器(51)を通過する。
また、第2動作中の冷媒回路(50)では、第1動作と同様に、コントローラ(100)が、第1切換用電磁弁(62a)を閉状態とする一方、第2切換用電磁弁(62b)を開状態とし、四路切換弁(54)が第2状態(図12に破線で示す状態)に設定され、第1吸着熱交換器(51)が蒸発器となって第2吸着熱交換器(52)が凝縮器となる。圧縮機(53)から高圧冷媒が吐出されると、該冷媒は、第2吸着熱交換器(52)で凝縮して、ブリッジ回路(110)に流入する。そして、上記冷媒は、ブリッジ回路(110)の第1配管(111)および第3配管(113)から一方向通路(119)に流出して、補助回路(60)に流入して補助熱交換器(61)を通過する。補助熱交換器(61)では、上記冷媒と低温度である室外空気(第2空気)との間で熱交換が行われる。補助熱交換器(61)を通過した冷媒は、補助回路(60)を流出して再び主回路(50a)に戻る。
上記実施形態3によれば、主回路(50a)の液ライン(50b)にブリッジ回路(110)を設けて主電動膨張弁(55)に流入する冷媒の流れを同一方向にする一方、該ブリッジ回路(110)の一方向通路(119)を流れる冷媒の循環を補助回路(60)に切り換えるようにしたため、補助回路(60)を通過する冷媒の流れを同一方向にすることができる。つまり、補助回路(60)を通過する冷媒の流れが可逆に切り換わることがないため、上記冷媒の流れ方向の主電動膨張弁(55)の冷媒の上流側にのみ補助熱交換器(61)を設けるようにすればよい。これにより、補助回路(60)の構成を簡略化することができるため、調湿装置(10)の製造コストを低減させることができる。
〈発明の実施形態4〉
次に、実施形態4について図面を用いて説明する。
図14に示すように、本実施形態4に係る調湿装置(10)では、上記実施形態1の調湿装置(10)の冷媒回路(50)における補助回路(60)の構成が異なるものである。
具体的に、実施形態4に係る冷媒回路(50)は、第1吸着熱交換器(51)、第2吸着熱交換器(52)、圧縮機(53)、四路切換弁(54)および主電動膨張弁(55)が設けられる主回路(50a)と、補助熱交換器(61)および補助膨張弁(66)が設けられた膨張バイパスライン(64)で構成されている。
上記膨張バイパスライン(64)は、両吸着熱交換器(51,52)から流出した高圧冷媒を主電動膨張弁(55)からバイパスさせるものであり、補助回路を構成している。膨張バイパスライン(64)は、その内部を気液が循環する管状に形成され、その一端が、第1吸着熱交換器(51)と主電動膨張弁(55)との間に接続され、他端が、第2吸着熱交換器(52)と主電動膨張弁(55)との間に接続されている。上記膨張バイパスライン(64)は、その途中に第1補助膨張弁(66a)、補助熱交換器(61)および第2補助膨張弁(66b)が順に接続されている。
上記補助熱交換器(61)は、膨張バイパスライン(64)を流れる高圧冷媒を凝縮(放熱)するためのものである。補助熱交換器(61)は、膨張バイパスライン(64)に設けられ、両吸着熱交換器(51,52)を流出した高圧冷媒によって室外空気を加熱するよう構成されている。
上記補助膨張弁(66)は、膨張バイパスライン(64)の補助熱交換器(61)を流出した冷媒を膨張させる補助膨張機構であって、冷媒調節手段を構成するものである。補助膨張弁(66)は、第1補助膨張弁(66a)と第2補助膨張弁(66b)とで構成されている。上記第1補助膨張弁(66a)は、第1吸着熱交換器(51)から流出する高圧冷媒の上流側に設けられている。上記第2補助膨張弁(66b)は、第2吸着熱交換器(52)から流出する高圧冷媒の上流側に設けられている。
ここで、実施形態4での、冬季で外気温度の低い(例えば氷点下5℃以下)環境における加湿運転での予備加熱運転について説明する。まず、外気温度センサ(99)が、室外空気の温度が氷点下5℃以下であることを検知すると、第1動作中の冷媒回路(50)では、コントローラ(100)が、主電動膨張弁(55)を全閉とし、第1補助膨張弁(66a)を全開状態とする一方、第2補助膨張弁(66b)を開状態とし、四路切換弁(54)が第1状態(図14に実線で示す状態)に設定され、第1吸着熱交換器(51)が凝縮器となって第2吸着熱交換器(52)が蒸発器となる。圧縮機(53)から高圧冷媒が吐出されると、該冷媒は、第1吸着熱交換器(51)で凝縮した後、膨張バイパスライン(64)に流入する。そして、上記冷媒は、膨張バイパスライン(64)を通過して補助熱交換器(61)に流入する。補助熱交換器(61)では、上記冷媒と低温度である室外空気(第2空気)との間で熱交換が行われる。補助熱交換器(61)を通過した冷媒は、膨張バイパスライン(64)を流出して再び主回路(50a)に戻る。
第1動作中の第2空気(室外空気)は、外気吸込口(24)から補助熱交換器(61)を介して外気側通路(34)へ流入する。このとき、補助熱交換器(61)の内部では、高圧冷媒が流通しているため、該冷媒と第2空気(室外空気)との間で熱交換が行われて、第2空気(室外空気)が加熱される。そして、補助熱交換器(61)で予め加熱された第2空気(室外空気)が、外気側通路(34)へ流入して外気側フィルタ(28)を通過し、第1外気側ダンパ(43)を通って第1熱交換器室(37)へ流入し、その後に第1吸着熱交換器(51)を通過する。
また、第2動作中の冷媒回路(50)では、主電動膨張弁(55)を全閉とし、第1補助膨張弁(66a)を開状態とする一方、第2補助膨張弁(66b)を全開状態とし、四路切換弁(54)が第2状態(図14に破線で示す状態)に設定され、第1吸着熱交換器(51)が蒸発器となって第2吸着熱交換器(52)が凝縮器となる。圧縮機(53)から高圧冷媒が吐出されると、該冷媒は、第2吸着熱交換器(52)で凝縮した後、膨張バイパスライン(64)に流入する。そして、上記冷媒は、膨張バイパスライン(64)を通過して補助熱交換器(61)に流入する。補助熱交換器(61)では、上記冷媒と低温度である室外空気(第2空気)との間で熱交換が行われ、補助熱交換器(61)を通過した冷媒は、膨張バイパスライン(64)を流出して再び主回路(50a)に戻る。
第2動作中の第2空気(室外空気)は、外気吸込口(24)から補助熱交換器(61)を介して外気側通路(34)へ流入する。このとき、補助熱交換器(61)の内部では、高圧冷媒が流通しているため、該冷媒と第2空気(室外空気)との間で熱交換が行われて、第2空気(室外空気)が加熱される。そして、補助熱交換器(61)で予め加熱された第2空気(室外空気)が、外気側通路(34)へ流入して外気側フィルタ(28)を通過し、第2外気側ダンパ(44)を通って第2熱交換器室(38)へ流入し、その後に第2吸着熱交換器(52)を通過する。
上記実施形態4によれば、主回路(50a)の主電動膨張弁(55)をバイパスする膨張バイパスライン(64)と、補助熱交換器(61)と、該膨張バイパスライン(64)の冷媒の下流側に設けられる第1補助膨張弁(66a)および第2補助膨張弁(66b)とを備えるようにした。このため、両吸着熱交換器(51,52)に供給される第2空気(室外空気)の予備加熱が必要な場合にのみ、主回路(50a)を循環する冷媒を膨張バイパスライン(64)に切り換えることができる。つまり、両吸着熱交換器(51,52)に供給される第2空気の温度が通常温度(常温〜高温)である場合は、主回路(50a)で冷媒を循環させ、第2空気への予備加熱を行わず、一方で吸着熱交換器(51,52)に供給される第2空気の温度が低温度である場合は、冷媒の循環を膨張バイパスライン(64)へ切り換えて第2空気を予め加熱させることができる。これにより、吸着熱交換器(51,52)に供給される第2空気の温度が低い場合であっても、該第2空気の通過する外気側通路(34)、外気側フィルタ(28)または第1外気側ダンパ(43)等の凍結を防止することができる。また、第2空気と第1空気との間で温度差が縮まるため、ダンパ切換時の第1熱交換器室(37)または第2熱交換器室(38)内が結露するのを確実に防止することができる。さらに、補助熱交換器(61)で必要のない無駄な加熱がなされるのを確実に防止することができるため、調湿装置(10)の省エネルギー化を図ることができる。その他の構成・作用および効果は実施形態1と同様である。
〈発明の実施形態5〉
次に、実施形態5について図面を用いて説明する。
図15に示すように、本実施形態5に係る調湿装置(10)では、上記実施形態4の調湿装置(10)の主回路(50a)の液ライン(50b)に、ブリッジ回路(110)を設けるようにしたものである。
上記ブリッジ回路(110)は、四路切換弁(54)の切り換え状態(第1状態または第2状態)によって、可逆の何れの方向に循環する冷媒も、主電動膨張弁(55)に対して同一方向に通過させるよう冷媒の流れを制御するものである。このブリッジ回路(110)は、第1吸着熱交換器(51)と第2吸着熱交換器(52)との間の液ライン(50b)に配置されている。ブリッジ回路(110)は、ブリッジ状に接続された第1から第4までの配管(111,112,113,114)と、各配管(111,112,113,114)にそれぞれ設けられた第1から第4までの逆止弁(115,116,117,118)と、第1配管(111)および第3配管(113)の流出側と第2配管(112)および第4配管(114)の流入側とを繋ぐ一方向通路(119)とで構成されている。この一方向通路(119)は、主回路(50a)を流れる冷媒のうち、両吸着熱交換器(51,52)で凝縮された冷媒が一方向に流れる冷媒通路である。
第1配管(111)の流入側および第2配管(112)の流出側は、第1吸着熱交換器(51)と接続されている。一方、第3配管(113)の流入側および第4配管(114)の流出側は、第2吸着熱交換器(52)と接続されている。また、第2配管(112)および第4配管(114)の流入側は、主電動膨張弁(55)の流出側に接続されている。一方、第1配管(111)および第3配管(113)の流出側は、主電動膨張弁(55)の流入側に接続されている。
上記膨張バイパスライン(64)は、ブリッジ回路(110)の一方向通路(119)を流れる冷媒を主電動膨張弁(55)からバイパスさせるものであり、補助回路を構成している。膨張バイパスライン(64)は、その一端が、ブリッジ回路(110)の第1配管(111)および第3配管(113)の流出側と主電動膨張弁(55)との間に接続され、他端がブリッジ回路(110)の第2配管(112)および第4配管(114)の流入側と主電動膨張弁(55)との間に接続されている。上記膨張バイパスライン(64)は、その途中に補助熱交換器(61)が設けられ、該補助熱交換器(61)の冷媒の下流側には、補助膨張弁(66)が接続されている。
尚、実施形態5では、図16に示すように、主回路(50a)における主電動膨張弁(55)の流入側と、第3配管(113)の流入側とを繋ぐ補助ライン(58)を設けるようにしてもよい。この補助ライン(58)は、その内部を気液が循環する管状で、その一部がキャピラリチューブ(59)に形成されている。つまり、主電動膨張弁(55)の流入側と、逆止弁(115,117)の流出側との間に溜まる凝縮した液冷媒を、ブリッジ回路(110)の第3配管(113)の流入側に戻すことができる。
ここで、実施形態5での、冬季で外気温度の低い(例えば氷点下5℃以下)環境における加湿運転での予備加熱運転について説明する。まず、外気温度センサ(99)が、室外空気の温度が氷点下5℃以下であることを検知すると、第1動作中の冷媒回路(50)では、コントローラ(100)が、主電動膨張弁(55)を全閉する一方、補助膨張弁(66)を開状態とし、四路切換弁(54)が第1状態(図15に実線で示す状態)に設定され、第1吸着熱交換器(51)が凝縮器となって第2吸着熱交換器(52)が蒸発器となる。圧縮機(53)から高圧冷媒が吐出されると、該冷媒は、第1吸着熱交換器(51)で凝縮した後、ブリッジ回路(110)の第1配管(111)から一方向通路(119)に流入し、膨張バイパスライン(64)に流入する。そして、上記冷媒は、膨張バイパスライン(64)を通過中に補助熱交換器(61)に流入する。補助熱交換器(61)では、上記冷媒と低温度である室外空気(第2空気)との間で熱交換を行う。補助熱交換器(61)を通過した冷媒は、膨張バイパスライン(64)を流出して再び主回路(50a)に戻る。
また、第2動作中の冷媒回路(50)では、コントローラ(100)が、主電動膨張弁(55)を全閉とする一方、補助膨張弁(66)を全開状態とし、四路切換弁(54)が第2状態(図15に破線で示す状態)に設定され、第1吸着熱交換器(51)が蒸発器となって第2吸着熱交換器(52)が凝縮器となる。圧縮機(53)から高圧冷媒が吐出されると、該冷媒は、第2吸着熱交換器(52)で凝縮した後、ブリッジ回路(110)の第3配管(113)から一方向通路(119)に流出し、膨張バイパスライン(64)に流入する。そして、上記冷媒は、膨張バイパスライン(64)を通過中に補助熱交換器(61)に流入する。補助熱交換器(61)では、上記冷媒と低温度である室外空気(第2空気)との間で熱交換を行う。補助熱交換器(61)を通過した冷媒は、膨張バイパスライン(64)を流出して再び主回路(50a)に戻る。
上記実施形態5によれば、主回路(50a)の液ライン(50b)にブリッジ回路(110)を設け、該ブリッジ回路(110)の一方向通路(119)に主電動膨張弁(55)を配置し、さらに、主電動膨張弁(55)をバイパスする膨張バイパスライン(64)を設けるようにした。このため、主電動膨張弁(55)を通過する冷媒の流れを常に同一方向にすることができる一方、膨張バイパスライン(64)を通過する冷媒の流れを同一方向にすることができる。つまり、膨張バイパスライン(64)を通過する冷媒の流れが可逆に切り換わることがないため、上記冷媒の流れ方向の補助熱交換器(61)の冷媒の下流側にのみ補助膨張弁(66)を設けるようにすればよい。これにより、補助膨張弁(66)を簡略化することができるため、調湿装置(10)の製造コストを低減させることができる。
また、ブリッジ回路(110)の一方向通路(119)における主電動膨張弁(55)の流入側と、ブリッジ回路(110)と第2吸着熱交換器(52)との間の液ライン(50b)とを接続し、且つキャピラリチューブ(59)を有する補助ライン(58)を設けたため、主電動膨張弁(55)の流入側と逆止弁(113,115)の流出側に溜まった液冷媒を主回路(50a)側に戻すことができる。これにより、主電動膨張弁(55)の流入側に大量の液冷媒が溜まる、いわゆる液封を確実に防止することができる。その他の構成・作用および効果は、実施形態4と同様である。
〈発明の実施形態6〉
図17に示すように、本実施形態6に係る調湿装置(10)では、上記実施形態5の調湿装置(10)の冷媒回路(50)に代えて、膨張バイパスライン(64)にブリッジ回路(110)を設けるようにしたものである。
上記膨張バイパスライン(64)は、主回路(50a)の主電動膨張弁(55)をバイパスさせるものであり、補助回路を構成している。膨張バイパスライン(64)は、その一端が、第1吸着熱交換器(51)と主電動膨張弁(55)との間に接続され、他端が、第2吸着熱交換器(52)と主電動膨張弁(55)との間に接続されている。
上記ブリッジ回路(110)は、四路切換弁(54)の切り換え状態(第1状態または第2状態)によって、可逆の何れの方向に循環する冷媒も、補助膨張弁(66)に対して同一方向に通過させるよう冷媒の流れを制御するものである。具体的に、ブリッジ回路(110)は膨張バイパスライン(64)に配置されている。このブリッジ回路(110)は、ブリッジ状に接続された第1から第4までの配管(111,112,113,114)と、各配管(111,112,113,114)にそれぞれ設けられた第1から第4までの逆止弁(115,116,117,118)と、第1配管(111)および第3配管(113)の流出側と第2配管(112)および第4配管(114)の流入側とを繋ぐ一方向通路(119)とで構成されている。この一方向通路(119)は、膨張バイパスライン(64)を流れる冷媒が一方向に流れる冷媒通路である。
第1配管(111)の流入側および第2配管(112)の流出側は、膨張バイパスライン(64)の一端側に接続されている。一方、第3配管(113)の流入側および第4配管(114)の流出側は、膨張バイパスライン(64)の他端側に接続されている。また、第2配管(112)および第4配管(114)の流入側は、主電動膨張弁(55)の流出側に接続されている。一方、第1配管(111)および第3配管(113)の流出側は、主電動膨張弁(55)の流入側に接続されている。
上記補助熱交換器(61)は、上記一方向通路(119)に設けられ、ブリッジ回路(110)の第1配管(111)および第3配管(113)から流出した冷媒を凝縮(放熱)するよう構成されている。
上記補助膨張弁(66)は、上記一方向通路(119)において補助熱交換器(61)の下流側に設けられ、該補助熱交換器(61)から流出する冷媒を膨張させるよう構成されている。
ここで、実施形態6における、冬季で外気温度の低い(例えば氷点下5℃以下)環境における加湿運転での予備加熱運転について説明する。まず、外気温度センサ(99)が、室外空気の温度が氷点下5℃以下であることを検知すると、第1動作中の冷媒回路(50)では、コントローラ(100)が、主電動膨張弁(55)を全閉とし、補助膨張弁(66)を開状態とする一方、ブリッジ回路(110)の逆止弁(115,116,117,118)を開状態とし、四路切換弁(54)が第1状態(図17に実線で示す状態)に設定され、第1吸着熱交換器(51)が凝縮器となって第2吸着熱交換器(52)が蒸発器となる。圧縮機(53)から高圧冷媒が吐出されると、該冷媒は、第1吸着熱交換器(51)で凝縮した後、膨張バイパスライン(64)に流入する。そして、上記冷媒は、膨張バイパスライン(64)の途中のブリッジ回路(110)に流入する。そして、冷媒は、ブリッジ回路(110)の第1配管(111)から流出して補助熱交換器(61)に流入する。補助熱交換器(61)では、上記冷媒と低温度である室外空気(第2空気)との間で熱交換を行う。補助熱交換器(61)を通過した冷媒は、膨張バイパスライン(64)の補助膨張弁(66)で膨張してブリッジ回路(110)の第4配管(114)を通過して再び主回路(50a)に戻る。
また、第2動作中の冷媒回路(50)では、コントローラ(100)が、主電動膨張弁(55)を全閉とし、補助膨張弁(66)を全開状態とする一方、ブリッジ回路(110)の逆止弁(115,116,117,118)を開状態とし、四路切換弁(54)が第2状態(図17に破線で示す状態)に設定され、第1吸着熱交換器(51)が蒸発器となって第2吸着熱交換器(52)が凝縮器となる。圧縮機(53)から高圧冷媒が吐出されると、該冷媒は、第2吸着熱交換器(52)で凝縮した後、膨張バイパスライン(64)に流入する。そして、上記冷媒は、膨張バイパスライン(64)を通過して、ブリッジ回路(110)に流入する。そして、冷媒は、ブリッジ回路(110)の第3配管(113)から流出して補助熱交換器(61)に流入する。補助熱交換器(61)では、上記冷媒と低温度である室外空気(第2空気)との間で熱交換を行う。補助熱交換器(61)を通過した冷媒は、膨張バイパスライン(64)の補助膨張弁(66)で膨張してブリッジ回路(110)の第2配管(112)を通過して再び主回路(50a)に戻る。
上記実施形態6によれば、膨張バイパスライン(64)にブリッジ回路(110)を設けて、膨張バイパスライン(64)を通過する冷媒の流れを同一方向にするようにした。このため、膨張バイパスライン(64)の補助膨張弁(66)へ流入する冷媒の流れを同一方向にすることができる。つまり、補助膨張弁(66)を通過する冷媒の流れは可逆に切り換わることがないため、上記冷媒の流れ方向の補助熱交換器(61)の下流側にのみ補助膨張弁(66)を設けるようにすればよい。これにより、補助回路(60)を簡略化することができるため、調湿装置(10)の製造コストを低減させることができる。その他の構成・作用および効果は、実施形態5と同様である。
〈発明の実施形態7〉
図18に示すように、本実施形態7に係る調湿装置(10)では、上記実施形態1の調湿装置(10)の冷媒回路(50)に代えて、主回路(50a)、熱交換バイパスライン(67)およびブリッジ回路(110)で構成される冷媒回路(50)を備えるようにしたものである。
上記ブリッジ回路(110)は、四路切換弁(54)の切り換え状態(第1状態または第2状態)によって、可逆の何れの方向に循環する冷媒も、主電動膨張弁(55)に対して同一方向に通過させるよう冷媒の流れを制御するものである。具体的に、第1吸着熱交換器(51)と第2吸着熱交換器(52)との間に配置されている。このブリッジ回路(110)は、ブリッジ状に接続された第1から第4までの配管(111,112,113,114)と、各配管(111,112,113,114)にそれぞれ設けられた第1から第4までの逆止弁(115,116,117,118)と、第1配管(111)および第3配管(113)の流出側と第2配管(112)および第4配管(114)の流入側とを繋ぐ一方向通路(119)とで構成されている。この一方向通路(119)は、主回路(50a)を流れる冷媒が一方向に流れる冷媒通路である。
第1配管(111)の流入側および第2配管(112)の流出側は、第1吸着熱交換器(51)と接続されている。一方、第3配管(113)の流入側および第4配管(114)の流出側は、第2吸着熱交換器(52)と接続されている。また、第2配管(112)および第4配管(114)の流入側は、主電動膨張弁(55)の流出側に接続されている。一方、第1配管(111)および第3配管(113)の流出側は、補助熱交換器(61)の流入側に接続されている。
上記補助熱交換器(61)は、ブリッジ回路(110)の第1配管(111)および第3配管(113)流出側と、主電動膨張弁(55)との間に設けられている。この補助熱交換器(61)は、第1吸着熱交換器(51)または第2吸着熱交換器(52)で凝縮して放熱した冷媒と、室外空気との間で熱交換を行うよう構成されるものである。
上記熱交換バイパスライン(67)は、圧縮機(53)から吐出した冷媒を第1および第2吸着熱交換器(52)からバイパスして補助熱交換器(61)へ直接流入させるよう構成されている。熱交換バイパスライン(67)は、その内部を気液が循環する管状に形成され、その一端が、圧縮機(53)の吐出側に接続され、他端がブリッジ回路(110)の一方向通路(119)における補助熱交換器(61)の流入側に接続されている。熱交換バイパスライン(67)は、その途中に補助電磁弁(68)が接続されている。
ここで、実施形態7での、冬季で外気温度の低い(例えば氷点下5℃以下)環境における加湿運転での予備加熱運転について説明する。まず、外気温度センサ(99)が、室外空気の温度が氷点下5℃以下であることを検知すると、第1動作中の冷媒回路(50)では、コントローラ(100)が、補助電磁弁(68)を開状態とし、四路切換弁(54)が第1状態(図18に実線で示す状態)に設定され、第1吸着熱交換器(51)が凝縮器となって第2吸着熱交換器(52)が蒸発器となる。圧縮機(53)から高圧冷媒が吐出されると、その一部が熱交換バイパスライン(67)に流入する。そして、上記一部の冷媒は、熱交換バイパスライン(67)を通過して一方向通路(119)に流入し、該一方向通路(119)の補助熱交換器(61)に流入する。補助熱交換器(61)では、凝縮器である第1吸着熱交換器(51)をバイパスした凝縮(放熱)前の冷媒と低温度である室外空気(第2空気)との間で熱交換が行われる。補助熱交換器(61)を通過した冷媒は、冷媒回路(50)を循環して主電動膨張弁(55)で膨張され、第2吸着熱交換器(52)で蒸発する。
また、第2動作中の冷媒回路(50)では、コントローラ(100)が、補助電磁弁(68)を開状態とし、四路切換弁(54)が第2状態(図18に破線で示す状態)に設定され、第1吸着熱交換器(51)が蒸発器となって第2吸着熱交換器(52)が凝縮器となる。圧縮機(53)から高圧冷媒が吐出されると、該冷媒は、その一部が熱交換バイパスライン(67)に流入する。そして、上記一部の冷媒は、熱交換バイパスライン(67)を通過して一方向通路(119)に流入し、該一方向通路(119)の補助熱交換器(61)に流入する。補助熱交換器(61)では、凝縮器である第2吸着熱交換器(52)をバイパスした凝縮(放熱)前の冷媒と低温度である室外空気(第2空気)との間で熱交換が行われる。補助熱交換器(61)を通過した冷媒は、冷媒回路(50)を循環して主電動膨張弁(55)で膨張し、第1吸着熱交換器(51)で蒸発する。
上記実施形態7によれば、ブリッジ回路(110)の一方向通路(119)における補助熱交換器(61)の上流側と、圧縮機(53)の吐出側とを繋ぐ熱交換バイパスライン(67)を設け、冷媒回路(50)を循環する冷媒を主回路(50a)と熱交換バイパスライン(67)とを切り換えるようにした。このため、冷媒回路(50)の冷媒循環を熱交換バイパスライン(67)に切り換えることができる。つまり、圧縮機(53)を吐出した高圧冷媒が両吸着熱交換器(51,52)で放熱していない状態で、該高圧冷媒を補助熱交換器(61)に流入させることができる。これにより、両吸着熱交換器(51,52)に供給される第2空気の加熱能力を向上させることができる。その他の構成・作用および効果は実施形態1と同様である。
〈発明の実施形態8〉
図19に示すように、本実施形態8に係る調湿装置(10)では、上記実施形態1の調湿装置(10)の冷媒回路(50)の補助回路(60)に代えて、第2電動膨張弁(55b)を備えるようにしたものである。
具体的に、本実施形態8に係る調湿装置(10)は、外気側通路(34)が、外気吸込口(24)に接続するダクト、補助熱交換器(61)を介して室外空間と連通している。つまり、上記ダクトを通過して外気吸込口(24)から吹き出される室外空気は、必ず補助熱交換器(61)と過してから外気側通路(34)内に流入されることになる。
また、実施形態8に係る冷媒回路(50)では、第1吸着熱交換器(51)、第2吸着熱交換器(52)、圧縮機(53)、四路切換弁(54)、主電動膨張弁(55)および補助熱交換器(61)が設けられた閉回路で構成されている。
上記補助熱交換器(61)は、冷媒回路(50)の第1吸着熱交換器(51)と第2吸着熱交換器(52)との間に接続され、冷媒回路(50)を流れる冷媒と、室外空気との間で熱交換を行うものである。
上記主電動膨張弁(55)は、第1電動膨張弁(55a)と第2電動膨張弁(55b)と備えて冷媒調節手段を構成している。
上記第1電動膨張弁(55a)は、冷媒回路(50)を循環して第1吸着熱交換器(51)および補助熱交換器(61)を流出した冷媒を膨張させる第1膨張機構に構成されている。第1電動膨張弁(55a)は、第2吸着熱交換器(52)と補助熱交換器(61)との間に接続されている。
第2電動膨張弁(55b)は、冷媒回路(50)を循環して第2吸着熱交換器(52)および補助熱交換器(61)を流出した冷媒を膨張させる第2膨張機構に構成されている。第2電動膨張弁(55b)は、第1吸着熱交換器(51)と補助熱交換器(61)との間に接続されている。上記第1電動膨張弁(55a)、補助熱交換器(61)および第2電動膨張弁(55b)は順に直列接続されている。
ここで、実施形態8での、冬季で外気温度の低い(例えば氷点下5℃以下)環境における加湿運転での予備加熱運転について説明する。まず、外気温度センサ(99)が、室外空気の温度が氷点下5℃以下であることを検知すると、第1動作中の冷媒回路(50)では、コントローラ(100)が、第2電動膨張弁(55b)を全開状態とし、第1電動膨張弁(55a)を開状態とし、四路切換弁(54)が第1状態(図19に実線で示す状態)に設定され、第1吸着熱交換器(51)が凝縮器となって第2吸着熱交換器(52)が蒸発器となる。圧縮機(53)から高圧冷媒が吐出されると、該冷媒は、第1吸着熱交換器(51)で凝縮された後、第2電動膨張弁(55b)を通過して、補助熱交換器(61)に流入する。このとき、第2電動膨張弁(55b)は、全開状態であるため、通過する冷媒を膨張させることはない。補助熱交換器(61)では、上記冷媒と低温度である室外空気(第2空気)との間で熱交換を行う。補助熱交換器(61)を通過した冷媒は、第1電動膨張弁(55a)で膨張して第2吸着熱交換器(52)で蒸発する。
また、第2動作中の冷媒回路(50)では、コントローラ(100)が、第1電動膨張弁(55a)を全開状態とし、第2電動膨張弁(55b)を開状態とし、四路切換弁(54)が第2状態(図19に破線で示す状態)に設定され、第1吸着熱交換器(51)が蒸発器となって第2吸着熱交換器(52)が凝縮器となる。圧縮機(53)から高圧冷媒が吐出されると、該冷媒は、第2吸着熱交換器(52)で凝縮された後、第1電動膨張弁(55a)を通過して、補助熱交換器(61)に流入する。このとき、第1電動膨張弁(55a)は、全開状態であるため、通過する冷媒を膨張させることはない。補助熱交換器(61)では、上記冷媒と低温度である室外空気(第2空気)との間で熱交換を行う。補助熱交換器(61)を通過した冷媒は、第2電動膨張弁(55b)で膨張して第1吸着熱交換器(51)で蒸発する。
上記実施形態8によれば、第1電動膨張弁(55a)と補助熱交換器(61)と第2膨張機構(55b)とを直列に繋げるようにしたため、冷媒回路(50)を循環する冷媒の流れが可逆の何れの方向であっても、高圧冷媒を補助熱交換器(61)に流入させることができると共に、該補助熱交換器(61)に流入させる冷媒量を調節することができる。その他の構成・作用および効果は実施形態1と同様である。
〈その他の実施形態〉
本発明は、上記実施形態1〜8について、以下のような構成としてもよい。
上記実施形態1〜8では、外気温度が低温度(氷点下5℃以下)の環境における加湿運転時に予備加熱運転を行うようにしたが、本発明に係る調湿装置では、任意の外気温度環境に予備加熱運転を行うようにしてもよいし、除湿運転時において予備加熱運転を行うようにしてもよい。
尚、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
以上説明したように、本発明は、調湿装置の予備加熱運転について有用である。
実施形態1に係る前面側から視た調湿装置を示す斜視図である。 実施形態1に係る調湿装置を示す平面図、左側面図および右側面図である。 実施形態1〜8に係る補助熱交換器と吸着熱交換器との関係を示す配置図である。 実施形態1に係る冷媒回路を示す配管系統図である。 実施形態1に係る調湿装置の除湿運転の第1動作における空気の流れを示す平面図、左側面図および右側面図である。 実施形態1に係る調湿装置の除湿運転の第2動作における空気の流れを示す平面図、左側面図および右側面図である。 実施形態1に係る調湿装置の加湿運転の第1動作における空気の流れを示す平面図、左側面図および右側面図である。 実施形態1に係る調湿装置の加湿運転の第2動作における空気の流れを示す平面図、左側面図および右側面図である。 実施形態1に係る調湿装置の換気運転における空気の流れを示す平面図、左側面図および右側面図である。 実施形態2に係る冷媒回路を示す配管系図である。 実施形態2に係る調湿装置を示す平面図、左側面図および右側面図である。 実施形態3に係る冷媒回路を示す配管系統図である。 図12に示す冷媒回路の変形例を示す配管系統図である。 実施形態4に係る冷媒回路を示す配管系統図である。 実施形態5に係る冷媒回路を示す配管系統図である。 図15に示す冷媒回路の変形例を示す配管系統図である。 実施形態6に係る冷媒回路を示す配管系統図である。 実施形態7に係る冷媒回路を示す配管系統図である。 実施形態8に係る冷媒回路を示す配管系統図である。
符号の説明
50 冷媒回路
50a 主回路
51 第1吸着熱交換器
52 第2吸着熱交換器
53 圧縮機
55 主電動膨張弁
60 補助回路
61 補助熱交換器
62 切換用電磁弁
64 膨張バイパスライン
110 ブリッジ回路
111〜114 第1〜4配管
115〜118 第1〜4逆止弁
119 一方向通路

Claims (12)

  1. 圧縮機(53)と、主膨張機構(55)と、空気中の水分を吸着する吸着剤が担持された第1吸着熱交換器(51)および第2吸着熱交換器(52)とが冷媒管(57)で接続され、該冷媒管(57)内を冷媒が可逆に循環して蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う冷媒回路(50)を備え、
    上記冷媒回路(50)の冷媒循環を可逆に切り換えることによって、上記2つの吸着熱交換器(51,52)で吸着剤の吸着動作と、再生動作とが交互に行われ、該吸着熱交換器(51,52)を通過する空気の湿度を調節する調湿装置であって、
    上記冷媒回路(50)は、上記吸着熱交換器(51,52)の再生空気の上流側に設けられ、該吸着熱交換器(51,52)に供給される再生空気を予め加熱する補助熱交換器(61)と、該補助熱交換器(61)への冷媒の流入量を調節する冷媒調節手段(62)とを備えている
    ことを特徴とする調湿装置。
  2. 請求項1において、
    上記冷媒回路(50)は、圧縮機(53)、主膨張機構(55)および両吸着熱交換器(51,52)を有する主回路(50a)と、該主回路(50a)に接続されて高圧冷媒が流入する補助回路(60)とを備え、
    上記補助熱交換器(61)は補助回路(60)に設けられる一方、
    上記冷媒調節手段(62)は、高圧冷媒の補助回路(60)への流入を許容する状態と高圧冷媒の補助回路(60)への流入を阻止する状態と切り換えるように構成されている
    ことを特徴とする調湿装置。
  3. 請求項2において、
    上記補助回路(60)は、上記主回路(50a)の主膨張機構(55)をバイパスする膨張バイパスライン(64)で構成され、
    上記冷媒調節手段(62)は、膨張バイパスライン(64)の補助熱交換器(61)の下流側に設けられた補助膨張機構(66)で構成されている
    ことを特徴とする調湿装置。
  4. 請求項3において、
    上記主回路(50a)の液ライン(50b)には、常に冷媒が一方向に流れるブリッジ回路(110)を備え、
    上記主膨張機構(55)は、上記ブリッジ回路(110)の中点を結ぶ一方向通路(119)に配置される一方、
    上記膨張バイパスライン(64)の両端は、主膨張機構(55)をバイパスするようにブリッジ回路(110)の一方向通路(119)に接続されている
    ことを特徴とする調湿装置。
  5. 請求項4において、
    上記ブリッジ回路(110)は、逆止弁(115〜118)を有する配管(111〜114)が接続されて構成され、
    上記主回路(50a)には、一方向通路(119)における主膨張機構(55)の上流側と、ブリッジ回路(110)と一方の吸着熱交換器(51,52)との間の液ライン(50b)とを接続し、キャピラリチューブ(59)を有する補助ライン(58)が設けられている
    ことを特徴とする調湿装置。
  6. 請求項3において、
    上記膨張バイパスライン(64)は、常に冷媒が一方向に流れるブリッジ回路(110)を備え、
    上記補助熱交換器(61)は、上記ブリッジ回路(110)の中点を結ぶ一方向通路(119)に配置される一方、
    上記補助膨張機構(66)は、上記一方向通路(119)における補助熱交換器(61)の下流側に配置されている
    ことを特徴とする調湿装置。
  7. 請求項2において、
    上記補助回路(60)の両端は、上記圧縮機(53)の吐出側の高圧ライン(50c)に接続され、
    上記冷媒調節手段(62)は、上記圧縮機(53)からの吐出冷媒が高圧ライン(50c)の主回路(50a)を流れる状態と、補助回路(60)を流れる状態とに切り換えるよう構成されている
    ことを特徴とする調湿装置。
  8. 請求項2において、
    上記補助回路(60)は、両端が主回路(50a)の一方の吸着熱交換器(51,52)と主膨張機構(55)との間の液ライン(50b)に接続された第1補助回路(60a)と第2補助回路(60b)とによって構成され、
    上記補助熱交換器(61)は、第1補助回路(60a)に設けられた第1補助熱交換器(61a)と、第2補助回路(60b)に設けられた第2補助熱交換器(61b)とによって構成される一方、
    上記冷媒調節手段(62)は、上記液冷媒が液ライン(50b)の主回路(50a)を流れる状態と、第1補助回路(60a)又は第2補助回路(60b)を流れる状態とに切り換えるように構成されている
    ことを特徴とする調湿装置。
  9. 請求項2において、
    上記主回路(50a)の液ライン(50b)には、常に冷媒が一方向に流れるブリッジ回路(110)を備え、
    上記主膨張機構(55)は、上記ブリッジ回路(110)の中点を結ぶ一方向通路(119)に配置される一方、
    上記補助回路(60)の両端は、ブリッジ回路(110)の一方向通路(119)における主膨張機構(55)の上流側に接続され、
    上記冷媒調節手段(62)は、上記液冷媒がブリッジ回路(110)の一方向通路(119)の主回路(50a)を流れる状態と、補助回路(60)を流れる状態とに切り換えるように構成されている
    ことを特徴とする調湿装置。
  10. 請求項9において、
    上記補助回路(60)には、補助熱交換器(61)の上流側に消音手段(65)が設けられている
    ことを特徴とする調湿装置。
  11. 請求項1において、
    上記主膨張機構(55)は、第1膨張機構(55a)と第2膨張機構(55b)とによって構成され、該第1膨張機構(55a)と補助熱交換器(61)と第2膨張機構(55b)とが順に直列に接続される一方、
    上記冷媒調節手段(62)は、再生動作を行う吸着熱交換器(51,52)と補助熱交換器(61)との間に位置する第1膨張機構(55a)または第2膨張機構(55b)で構成されている
    ことを特徴とする調湿装置。
  12. 請求項1において、
    上記主回路(50a)の液ライン(50b)には、常に冷媒が一方向に流れるブリッジ回路(110)を備え、
    上記主膨張機構(55)は、上記ブリッジ回路(110)の中点を結ぶ一方向通路(119)に配置され、
    上記補助熱交換器(61)は、ブリッジ回路(110)の一方向通路(119)における主膨張機構(55)の上流側に設けられる一方、
    上記冷媒調節手段(62)は、一端が圧縮機(53)の吐出側に接続され、他端がブリッジ回路(110)の一方向通路(119)における補助熱交換器(61)の上流側に接続された熱交換バイパスライン(67)と、圧縮機(53)の吐出冷媒が熱交換バイパスライン(67)を流れる状態と上記吐出冷媒の熱交換バイパスライン(67)の流通を阻止する状態と切り換える切換手段(68)とより構成されている
    ことを特徴とする調湿装置。
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