JP2019066090A - 空調システム - Google Patents

Abstract

【課題】デシカント熱交換器と、ヒートポンプシステムとを組み合わせた空調システムで、熱交換器に霜が付着した際に、空調環境に影響を及ぼすことなく霜を除去する。【解決手段】第１熱交換器１への霜の付着が制御手段６で判断されると、高温・高圧の圧縮媒体が第１熱交換器１に供給される状態に経路切換え手段５の動作を制御し、高温・高圧の圧縮媒体を第１熱交換器１に供給して第１熱交換器１に付着した霜が除去すると共に、還気の水分を第２熱交換器２のデシカント材に吸着させるようにし、吸着熱により還気の温度を維持する。【選択図】 図４

Description

本発明は、デシカント熱交換器、及び、ヒートポンプシステムを用いて温度と湿度の調節を行う空調システムに関する。

従来から、冷却下で流体を接触させることで流体の水分を吸着すると共に、加熱下で流体を接触させることで吸着した水分を脱着するデシカント材を用いた空調システムが知られている（例えば、特許文献１）。

デシカント材を用いた（デシカント熱交換器を用いた）空調システムと、媒体を圧縮して熱交換器に流通させるヒートポンプシステムとを組み合わせることで、湿度を最適に調整できる空調システムを構築することができる。また、空気温度を調節するための温度調整装置を併用することで、冷房時、暖房時に、湿度を最適に調整できる空調システムを構築することが出来る。

このような空調システムでは、熱交換器には、媒体と熱交される流体（空気）の水分が霜になって付着することが考えられる。しかし、デシカント熱交換器と、ヒートポンプシステムとを組み合わせた空調システムでは、霜を除去する運転の技術については確立されていないのが現状である。

特開２０１３−１５５９４１号公報

本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、デシカント熱交換器と、ヒートポンプシステムとを組み合わせた空調システムで、熱交換器に霜が付着した際に、空調環境に影響を及ぼすことなく霜を除去することができる空調システムを提供することを目的とする。

デシカント熱交換器と、ヒートポンプシステムとを組み合わせた空調システムでは、暖め運転を行う時は、圧縮媒体がデシカント熱交換器を流通して凝縮する過程で、還気にデシカント材に吸着されていた水分が移動して還気が加熱・加湿される。デシカント熱交換器で凝縮されて低温となった媒体は、外気との間で熱交換される熱交換器に送られて蒸発する。蒸発器とされた熱交換器では、外気に含まれる水分が凝縮して霜になることが考えられる。

本発明は、デシカント熱交換器と、ヒートポンプシステムとを組み合わせた空調システムにおける上記の霜の付着に対する対策としてなされた技術であり、圧縮媒体の流通を制御することで、暖め運転時に、蒸発器とされた熱交換器に霜が付着した際に、還気の温度を維持した状態で（暖めの性能を低下させることなく）、霜を速やかに除去できるようにしたものである。

上記目的を達成するための請求項１に係る本発明の空調システムは、媒体が伝熱管を流通し、前記媒体が流体との間で熱交換される第１熱交換器と、前記媒体が流通する伝熱管の外側にデシカント材が塗布され、前記媒体が被空調部位の還気との間で熱交換される第２熱交換器と、前記第１熱交換器と前記第２熱交換器の間に備えられる減圧手段と、前記媒体を圧縮する圧縮手段と、前記圧縮手段で圧縮された媒体である圧縮媒体の前記第１熱交換器、もしくは、前記第２熱交換器への供給を切換える経路切換え手段と、前記経路切換え手段を動作させ、前記圧縮媒体を前記第１熱交換器の側に流通させ、前記媒体を減圧して前記第２熱交換器に送り、前記第１熱交換器に付着した霜を除去する制御手段とを備えたことを特徴とする。

請求項１に係る本発明では、経路切換え手段により圧縮媒体を第１熱交換器、もしくは、第２熱交換器供給することができる。
高温・高圧の圧縮媒体が第１熱交換器に供給された場合、第１熱交換器が媒体を凝縮する凝縮器として動作し、減圧手段により減圧されて低温・低圧となった媒体が第２熱交換器に送られる。第２熱交換器は媒体を蒸発させる蒸発器として動作し、被空調部位の還気の水分がデシカント材に吸着され、冷やし・除湿の運転とされる。
高温・高圧の圧縮媒体が第２熱交換器に供給された場合、第２熱交換器が媒体を凝縮する凝縮器として動作し、減圧手段により減圧されて低温・低圧となった媒体が第１熱交換器に送られる。被空調部位の還気が第２熱交換器で熱交換されることで、デシカント材に吸着されている水分が還気に放出され、暖め、加湿の運転とされる。
低温・低圧となった媒体が第１熱交換器に送られ、外気が第１熱交換器で熱交換されると、外気に含まれる水分が凝縮して霜が付着することがある。霜が付着した場合、制御手段により高温・高圧の圧縮媒体が第１熱交換器に供給され、圧縮媒体で霜が除去される。媒体は減圧手段により減圧されて第２熱交換器に送られ、還気の水分がデシカント材に吸着され吸着熱により媒体が蒸発する。還気の水分の吸着熱（還気の潜熱）により冷媒を蒸発させることで、還気の温度が維持される（暖めの効果が損なわれない）。

このため、熱交換器（第１熱交換器）に霜が付着した際に、還気の温度を維持した状態で、空調環境に影響を及ぼすことなく霜を除去することができる。

尚、ヒートポンプシステムを用いた空調システム（デシカント熱交換器が存在しない既存の空調システム）で、上述した霜を除去するための運転を行うため、室内側の熱交換器にデシカント材を塗布した第２熱交換器とすることも可能である。これにより、既存の空調システムの熱交換器に霜を除去するためにデシカント材の塗布を行うことで、還気の温度を維持した状態で（暖めの性能を低下させることなく）、霜を速やかに除去できるようにすることができる。

そして、請求項２に係る本発明の空調システムは、請求項１に記載の空調システムにおいて、運転モードとして、前記第２熱交換器を蒸発器として作用させ、被空調部位の還気を流通させることで前記還気の水分を前記デシカント材に吸着させる吸着モードを有し、前記制御手段は、前記圧縮媒体を前記第１熱交換器の側に流通させて前記第１熱交換器を凝縮器として作用させ、前記媒体を減圧して前記第２熱交換器に流通させて前記第２熱交換器を蒸発器として作用させることで、前記吸着モードを実行し、前記第１熱交換器に付着した霜を除去することを特徴とする。

請求項２に係る本発明では、媒体を減圧して第２熱交換器（デシカント熱交換器）に流通させて第２熱交換器を蒸発器として作用させて吸着モードを実行し、第１熱交換器に付着した霜を除去する。第２熱交換器では、還気の水分が吸着する時の吸着熱により還気の温度が維持される。

また、請求項３に係る本発明の空調システムは、請求項２に記載の空調システムにおいて、前記第２熱交換器を凝縮器として作用させ、被空調部位の還気を流通させることで前記デシカント材に吸着された水分を前記還気に放出する放出モードとを有し、前記制御手段は、前記圧縮媒体を前記第２熱交換器の側に流通させ、前記媒体を減圧して前記第１熱交換器に流通させて前記第１熱交換器を蒸発器として作用させると共に、前記第２熱交換器を凝縮器として作用させることで、前記放出モードを実行し、前記第２熱交換器に前記還気を流通させることで前記還気を加熱・加湿し、前記還気を加熱・加湿した状態から、前記圧縮媒体を前記第１熱交換器の側に流通させて前記第１熱交換器を凝縮器として作用させることで、前記第１熱交換器に付着した霜を除去し、前記媒体を減圧して前記第２熱交換器に流通させて前記第２熱交換器を蒸発器として作用させる前記吸着モードを実行し、還気の水分の吸着熱で前記第２熱交換器の冷媒を蒸発させ前記還気の温度を維持することを特徴とする。

請求項３に係る本発明では、還気を加熱・加湿した状態で（暖め運転で）、外気が第１熱交換器で熱交換されて霜が付着した場合、暖め運転に続いて、圧縮媒体を第１熱交換器の側に流通させて第１熱交換器に付着した霜を除去し、媒体を減圧して第２熱交換器に流通させて吸着モードを実行し、還気の水分の吸着熱で還気の温度が維持される状態で第２熱交換器に還気を流通させる。

また、請求項４に係る本発明の空調システムは、請求項２もしくは請求項３に記載の空調システムにおいて、前記第１熱交換器への霜の付着を導出する霜導出手段を備え、前記制御手段には、前記霜導出手段の霜の付着の導出情報が入力され、前記制御手段は、霜の付着の情報に基づいて、前記圧縮媒体を前記第１熱交換器の側に流通させ、霜取り運転を実施することを特徴とする。

請求項４に係る本発明では、霜導出手段により第１熱交換器への霜の付着が確認された時に、圧縮媒体を第１熱交換器の側に流通させて霜取り運転を実施する。霜導出手段としては、第１熱交換器での媒体の蒸発温度（霜が付着すると低下する）を検出する手段、暖め運転の継続時間を把握する手段、第１熱交換器のフィンの間の隙間寸法（霜が付着すると狭まる）を検出する手段、還気の圧力損失の増加を検出する手段等を適用することができる。これらの手段は、単独で用いることができ、必要に応じて、複数種類を組み合わせて適用することができる。

また、請求項５に係る本発明の空調システムは、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の空調システムにおいて、前記第１熱交換器は室外に配されて前記媒体が外気との間で熱交換され、前記第２熱交換器は室内に配されて前記媒体が前記室内の還気との間で熱交換され、前記第１熱交換器に付着した霜を除去する運転が実施される際に、前記第２熱交換器の前記デシカント材に前記還気の水分が吸着され、吸着熱により温度が維持された状態で前記還気が前記室内に送られて前記室内の温度が維持されることを特徴とする。

請求項５に係る本発明では、室内の暖め運転を行っている時に、外気により室外の第１熱交換器に霜が付着した場合、第１熱交換器に圧縮媒体が送られて霜が除去される。室内の熱交換器としての第２熱交換器に減圧された媒体が送られて第２熱交換器が蒸発器として働き、還気の水分が第２熱交換器に吸着され、吸着熱により還気の温度が維持され、室内の温度の低下が抑制される。

また、請求項６に係る本発明の空調システムは、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の空調システムにおいて、前記第１熱交換器は、前記媒体が車両の車室の外の外気との間で熱交換され、前記第２熱交換器は、前記媒体が前記外気、もしくは、前記車室の中の還気との間で熱交換され、前記第１熱交換器に付着した霜を除去する運転が実施される際に、前記第２熱交換器には前記還気が循環され、前記デシカント材に前記還気の水分が吸着され、前記還気の水分の吸着熱により温度が維持された状態で前記還気が前記車室に循環されて前記車室の内部の温度が維持されると共に、水分が吸着されて乾燥した前記還気により、前記車室のウインドウガラスのくもりが除かれることを特徴とする。

請求項６に係る本発明では、車室内の暖め運転を行っている時に、外気が導入される車室外（エンジンルーム内）の第１熱交換器に霜が付着した場合、第１熱交換器に圧縮媒体が送られて霜が除去される。車室内の熱交換器としての第２熱交換器に減圧された媒体が送られて第２熱交換器が蒸発器として働き、車室内の還気の水分が第２熱交換器に吸着され、吸着熱により還気の温度が維持され、室内の温度の低下が抑制される。そして、温度が維持され、水分が吸着されて乾燥した還気が、車室内のウインドウガラスに吹き付けられることにより、ウインドウガラスのくもりの付着が防止される（付着したくもりが除かれる）。

例えば、冬季に車両のウインドウガラスのくもりの付着を防止する場合（付着したくもりを取り除く場合）、温度が低い外気を暖めて車室内のウインドウガラスに吹き付け、くもりを取り除いている。請求項６に係る本発明では、比較的温度が高い還気の水分をデシカント材に吸着させ、水分が除去された還気を車室内のウインドウガラスに吹き付けてくもりを取り除くので、昇温のためのエネルギーを抑えた状態でウインドウガラスのくもりを除去することができる（特に、電気自動車において電力の消費を抑制して電費の悪化を抑えることができる）。しかも、乗員の息の水分が第２熱交換器のデシカント材に吸着されるため、還気を循環させてもウインドウガラスがくもりにくい状況となる。

請求項６に係る本発明のように、車両の空調システムとして適用することにより、車室内の暖めの効果の維持と、車室外（エンジンルーム内）の第１熱交換器の霜の除去と、ウインドウガラスのくもりの付着防止（付着したくもりの除去）とを効率よく（動力源である電力の負担を抑えて）実施することができる。

尚、請求項６に係る本発明における「車室の中の還気」は「車室の中の内気」の意味であり、以下、「還気」として記載してある。

本発明の空調システムは、デシカント熱交換器と、ヒートポンプシステムとを組み合わせた空調システムで、熱交換器に霜が付着した際に、空調環境に影響を及ぼすことなく霜を除去することが可能になる。

本発明の第１実施例に係る空調システムの概念的な構成図である。 室内を冷やす運転（冷房・除湿）時の概念的な構成図である。 室内を暖める運転（暖房・加湿）時の概念的な構成図である。 除霜運転時の概念的な構成図である。 本発明の第２実施例に係る空調システムの概念的な構成図である。 車室内を冷やす運転（冷房・除湿）時の概念的な構成図である。 車室内を暖める運転（暖房・加湿）時の概念的な構成図である。 除霜・くもり止め運転時の概念的な構成図である。

図１から図４に基づいて本発明の第１実施例に係る空調システムの概略構成を説明する。第１実施例は、空調システムとして家屋の室内等の空調を行う空調装置に適用した例を示してある。

図１には本発明の第１実施例に係る空調システムを家屋の室内の空調を行う空調装置に適用した場合の概略構成、図２には室内を冷やす運転（冷房・除湿）を行う時の経路を説明する概念的な構成、図３には室内を暖める運転（暖房・加湿）を行う時の経路を説明する概念的な構成を示してある。そして、図４には本発明の第１実施例に係る空調システムにおいて熱交換器の霜を除去する運転を行う時の経路を説明する概念的な構成を示してある。

図１に示すように、本実施例の空調システムは、媒体が伝熱管を流通する第１熱交換器１が室外に配され、第１熱交換器１は外気との間で媒体が熱交換される。また、媒体が流通する伝熱管の外側にデシカント材が塗布される第２熱交換器２が家屋の室内に配され、第２熱交換器は室内の還気との間で媒体が熱交換（水分の吸着・放出）される。そして、第１熱交換器１と第２熱交換器２の間には、減圧手段としての絞り弁３が備えられている。

一方、媒体を圧縮する圧縮手段４が備えられ、圧縮手段４で圧縮された媒体（圧縮媒体）は、経路切換え手段５を介して、第１熱交換器１、もしくは、第２熱交換器２のいずれかに供給が切り換えられる。経路切換え手段５は、圧縮手段４の出口側につながるポート、圧縮手段４の入口側につながるポート、第１熱交換器１につながるポート、第２熱交換器２につながるポートの４つのポートを備えた４方弁で構成されている。そして、４方弁の切換えにより、圧縮手段４の出口側の圧縮媒体が第１熱交換器１、もしくは、第２熱交換器２のいずれかに供給される。

経路切換え手段５の切り換えは、制御手段６により制御され、圧縮媒体の流通方向により、室内を冷やす運転（冷房・除湿）を行うモードと、室内を暖める運転（暖房・加湿）を行うモードとに運転が切り換えられる（後述する図２、図３参照）。

室外に配された第１熱交換器１には、霜の付着を検出する（導出する）霜導出手段としての付着検出手段７が設けられ、付着検出手段７により第１熱交換器１のフィンの間の隙間寸法（霜が付着すると狭まる）が検出される。また、制御手段６には、霜が付着する状態の運転の継続時間（後述する暖め運転の継続時間）の情報、第１熱交換器１での媒体の蒸発温度（霜が付着すると低下する）の情報が入力され、霜の付着が判断（導出）される（霜導出手段）。

付着検出手段７の情報は制御手段６に入力され、制御手段６で第１熱交換器１への霜の付着が導出された時、制御手段６により動作される。経路切換え手段５の動作により、第１熱交換器の霜を除去する運転になる状態に経路切換え手段５が切り換えられる（後述する図４参照）。

尚、霜導出手段としては、例えば、還気の圧力損失の増加を検出する手段等、上記以外の手段を適用することができる。

図２に基づいて室内を冷やす運転（冷房・除湿）を行う時の状況を説明する。
室内を冷やす運転（冷房・除湿）のモードが選択されると、経路切換え手段５の動作により、高温・高圧の圧縮媒体が第１熱交換器１に供給され、第１熱交換器１が媒体を凝縮する凝縮器として動作する。そして、絞り弁３により圧縮媒体が減圧され、低温・低圧となった媒体が第２熱交換器２に送られる。第２熱交換器２は媒体を蒸発させる蒸発器として動作し、被空調部位である室内の還気（図中白抜き矢印）の水分がデシカント材に吸着され、冷されて湿分が除かれた還気が室内に送られる（冷やし・除湿の運転）。

図３に基づいて室内を暖める運転（暖房・加湿）を行う時の状況を説明する。
室内を暖める運転（暖房・加湿）のモードが選択されると、経路切換え手段５の動作により、高温・高圧の圧縮媒体が第２熱交換器２に供給され、第２熱交換器２が媒体を凝縮する凝縮器として動作する。そして、絞り弁３により圧縮媒体が減圧され、低温・低圧となった媒体が第１熱交換器１に送られる。第２熱交換器２は媒体を凝縮する凝縮器として動作し、被空調部位である室内の還気（図中白抜き矢印）にデシカント材に吸着されていた水分が放出され（放出モード）、暖められて加湿された還気が室内に送られる（暖房・加湿の運転）。

低温・低圧となった媒体が第１熱交換器１に送られると、第１熱交換器１で熱交換される外気（図中実線矢印）に含まれる水分が凝縮し、第１熱交換器１に霜が付着することがある。暖める運転（暖房・加湿）の継続時間（霜が付着する状態の運転の継続時間）、第１熱交換器１での媒体の蒸発温度の情報、及び、付着検出手段７の情報により、第１熱交換器１への霜の付着が制御手段６で判断されると、第１熱交換器１の霜を除去する運転になる状態に経路切換え手段５が切り換えられる。

図４に基づいて第１熱交換器１の霜を除去する運転を行う時の状況を説明する。
室内を暖める運転（暖房・加湿）のモードの状態で、第１熱交換器１への霜の付着が制御手段６で判断されると、高温・高圧の圧縮媒体が第１熱交換器１に供給される状態に経路切換え手段５の動作が制御される。高温・高圧の圧縮媒体が第１熱交換器１に供給されることで、第１熱交換器１に付着した霜が除去される。

媒体は絞り弁３により減圧されて第２熱交換器２に送られ、還気（図中白抜き矢印）の水分が第２熱交換器２のデシカント材に吸着され（吸着モード）、吸着熱により媒体が蒸発する。還気の水分の吸着熱（還気の潜熱）により冷媒を蒸発させることで、還気の温度が維持される（暖めの効果が損なわれない）。

即ち、第１熱交換器１に霜が付着した際に、還気の温度を維持した状態で、空調環境に影響を及ぼすことなく霜を除去することができる。

これにより、デシカント熱交換器と、ヒートポンプシステムとを組み合わせた空調システムで圧縮媒体の流通を制御することにより、室内を暖める運転（暖房・加湿）の時に、蒸発器とされた第１熱交換器１に霜が付着しても、室内の還気の温度を維持した状態で（暖めの性能を低下させない状態で）、第１熱交換器１に付着した霜を速やかに除去することが可能になる。

従って、室内を暖める運転時に室外の第１熱交換器１に霜が付着しても、室内の熱を使用することなく（還気の温度を低下させることなく）、室外の第１熱交換器１の霜の除去を行うことが可能になる。

尚、ヒートポンプを使用した空調システムで、霜取りを室内の熱を用いて行う空調システムに対し、室内の既存の熱交換器にデシカント材を塗布し、圧縮媒体で室外の熱交換器の霜を取り除き、媒体を室内の熱交換器で蒸発させて還気の水分を吸着させることで、吸着熱により還気の温度を維持して室外の熱交換器の霜の除去を行うことも可能である。つまり、既存の空調システムの改良で、室内を暖める運転時に室外の熱交換器に霜が付着しても、室内の熱を使用することなく（還気の温度を低下させることなく）、室外の熱交換器の霜の除去を行うことが可能になる。

図５から図８に基づいて本発明の第２実施例に係る空調システムの概略構成を説明する。第２実施例は、空調システムとして車両（例えば、電動車両）の車室内の空調を行う空調装置に適用した例を示してある。

図５に示すように、本実施例の空調システムは、車両の空調装置用のケース２１の吹出し口２２から車室２３に空調用の流体が送風されるヒートポンプサイクルの装置とされている。例えば、走行用の動力源（電動モータ、内燃機関等）が収容される動力室２４には媒体が流通する室外熱交換器（第１熱交換器）１１が備えられ、ケース２１の内部には媒体が流通する室内熱交換器（第２熱交換器）１２が備えられている。

室外熱交換器１１は媒体が外気との間で熱交換され、室内熱交換器１２は媒体が流通する伝熱管の外側にデシカント材が塗布されている。室内熱交換器１２は媒体が外気もしくは車室２３の中の還気との間で熱交換（水分の吸着・放出）される。そして、室外熱交換器１１と室内熱交換器１２の間の動力室２４の内部には、減圧手段としての絞り弁１３が備えられている。

一方、動力室２４には媒体を圧縮する圧縮手段１４が備えられ、圧縮手段１４で圧縮された媒体（圧縮媒体）は、経路切換え手段１５を介して、室外熱交換器１１、もしくは、室内熱交換器１２のいずれかに供給が切り換えられる。経路切換え手段１５は、圧縮手段１４の出口側につながるポート、圧縮手段１４の入口側につながるポート、室外熱交換器１１につながるポート、室内熱交換器１２につながるポートの４つのポートを備えた４方弁で構成されている。そして、４方弁の切換えにより、圧縮手段１４の出口側の圧縮媒体が室外熱交換器１１、もしくは、室内熱交換器１２のいずれかに供給される。

経路切換え手段１５の切り換えは、制御手段１６により制御され、圧縮媒体の流通方向により、車室２３の内部を冷やす運転（冷房・除湿）を行うモードと、車室２３の内部を暖める運転（暖房・加湿）を行うモードとに運転が切り換えられる（後述する図６、図７参照）。

動力室２４に配された室外熱交換器１１には、霜の付着を検出する（導出する）霜導出手段としての付着検出手段１７が設けられ、付着検出手段１７により室外熱交換器１１のフィンの間の隙間寸法（霜が付着すると狭まる）が検出される。また、制御手段１６には、霜が付着する状態の運転の継続時間（後述する暖め運転の継続時間）の情報、室外熱交換器１１での媒体の蒸発温度（霜が付着すると低下する）の情報が入力され、霜の付着が判断（導出）される（霜導出手段）。

付着検出手段１７の情報は制御手段１６に入力され、制御手段１６で室外熱交換器１１への霜の付着が導出された時、制御手段１６により動作される。経路切換え手段１５の動作により、室外熱交換器１１の霜を除去する運転になる状態に経路切換え手段１５が切り換えられる（後述する図４参照）。

ケース２１の入口には外気導入口２５が備えられ、外気導入口２５に隣接して車室２３につながる還気導入口２６が備えられている。外気導入口２５と還気導入口２６は、流入ダンパー２７により一方が開放されると共に他方が閉じられる。ケース２１の入口の内側には、外気、還気を室内熱交換器１２側に送るブロア２８が備えられている。車室２３には換気口２９が設けられ、換気口２９は排気ダンパー３０により開閉される。そして、車室２３にはウインドウガラス３１が備えられている。

図６に基づいて車室２３の内部を冷やす運転（冷房・除湿）を行う時の状況を説明する。
車室２３の内部を冷やす運転（冷房・除湿）のモードが選択されると、経路切換え手段１５の動作により、高温・高圧の圧縮媒体が室外熱交換器１１に供給され、室外熱交換器１１が媒体を凝縮する凝縮器として動作する。そして、絞り弁１３により圧縮媒体が減圧され、低温・低圧となった媒体が室内熱交換器１２に送られる。室内熱交換器１２は媒体を蒸発させる蒸発器として動作し、ブロア２８で送られる外気、もしくは、還気の水分がデシカント材に吸着され、冷されて湿分が除かれた流体が車室２３の内部に送られる（冷やし・除湿の運転）。

図７に基づいて車室２３の内部を暖める運転（暖房・加湿）を行う時の状況を説明する。
車室２３の内部を暖める運転（暖房・加湿）のモードが選択されると、経路切換え手段１５の動作により、高温・高圧の圧縮媒体が室内熱交換器１２に供給され、室内熱交換器１２が媒体を凝縮する凝縮器として動作する。そして、絞り弁１３により圧縮媒体が減圧され、低温・低圧となった媒体が室外熱交換器１１に送られる。室内熱交換器１２は媒体を凝縮する凝縮器として動作し、ブロア２８で送られる外気、もしくは、還気にデシカント材に吸着されていた水分が放出され（放出モード）、暖められて加湿された流体が車室２３の内部に送られる（暖房・加湿の運転）。

低温・低圧となった媒体が室外熱交換器１１に送られると、室外熱交換器１１で熱交換される外気（図中実線矢印）に含まれる水分が凝縮し、室外熱交換器１１に霜が付着することがある。暖める運転（暖房・加湿）の継続時間（霜が付着する状態の運転の継続時間）、室外熱交換器１１での媒体の蒸発温度の情報、及び、付着検出手段１７の情報により、室外熱交換器１１への霜の付着が制御手段１６で判断されると、室外熱交換器１１の霜を除去する運転になる状態に経路切換え手段１５が切り換えられる。

図８に基づいて室外熱交換器１１の霜を除去する運転を行う時の状況を説明する。
車室２３の内部を暖める運転（暖房・加湿）のモードの状態で、室外熱交換器１１への霜の付着が制御手段１６で判断されると、高温・高圧の圧縮媒体が室外熱交換器１１に供給される状態に経路切換え手段１５の動作が制御される。高温・高圧の圧縮媒体が室外熱交換器１１に供給されることで、室外熱交換器１１に付着した霜が除去される。

媒体は絞り弁３により減圧されて室内熱交換器１２に送られる。流入ダンパー２７により外気導入口２５を閉じることで、ブロア２８により還気（図中白抜き矢印）が室内熱交換器１２に送られる。還気（図中白抜き矢印）の水分が室内熱交換器１２のデシカント材に吸着され（吸着モード）、吸着熱により媒体が蒸発する。還気の水分の吸着熱（還気の潜熱）により冷媒を蒸発させることで、還気の温度が維持される（暖めの効果が損なわれない）。

そして、温度が維持され、水分が吸着されて乾燥した還気が、車室２３のウインドウガラス３１の内側に吹き付けられることにより、ウインドウガラス３１のくもりの付着が防止される（付着したくもりが除かれる：くもり止め）。

例えば、冬季に車両のウインドウガラス３１のくもりの付着を防止する場合（付着したくもりを取り除く場合）、温度が低い外気を暖めて車室２３のウインドウガラス３１に吹き付け、くもりを取り除いている。上述した実施例では、比較的温度が高い還気の水分をデシカント材に吸着させ、水分が除去された還気を車室２３のウインドウガラス３１の内面に吹き付けてくもりを取り除くので、昇温のためのエネルギーを抑えた状態でウインドウガラス３１のくもりを除去することができる（特に、電気自動車において電力の消費を抑制して電費の悪化を抑えることができる）。しかも、乗員の息の水分が室内熱交換器１２のデシカント材に吸着されるため、還気を循環させてもウインドウガラス３１がくもりにくい状況となる。

即ち、室外熱交換器１１に霜が付着した際に、還気の温度を維持した状態で、空調環境に影響を及ぼすことなく霜を除去することができると共に、ウインドウガラス３１のくもりの付着を防止することができる。

これにより、デシカント熱交換器と、ヒートポンプシステムとを組み合わせた空調システムで圧縮媒体の流通を制御することにより、車室２３を暖める運転（暖房・加湿）の時に、蒸発器とされた室外熱交換器１１に霜が付着しても、車室２３の還気の温度を維持した状態で（暖めの性能を低下させない状態で）、室外熱交換器１１に付着した霜を速やかに除去することが可能になると共に、ウインドウガラス３１のくもりの付着を防止することが可能になる。

従って、デシカント熱交換器と、ヒートポンプシステムとを組み合わせた空調システムを車両の空調システムとして適用することにより、車室２３の内部の暖めの効果の維持と、動力室２４の室外熱交換器１１の霜の除去と、ウインドウガラス３１のくもりの付着防止（付着したくもりの除去）とを効率よく（動力源である電力の負担を抑えて）実施することができる。

上述した空調システムは、デシカント熱交換器と、ヒートポンプシステムとを組み合わせた空調システムで、熱交換器に霜が付着した際に、空調環境に影響を及ぼすことなく霜を除去することが可能になる。

本発明は、デシカント熱交換器、及び、ヒートポンプシステムを用いた空調システムの産業分野で利用することができる。

１ 第１熱交換器
２ 第２熱交換器
３、１３ 絞り弁
４、１４ 圧縮手段
５、１５ 経路切換え手段
６、１６ 制御手段
７、１７ 付着検出手段
１１ 室外熱交換器
１２ 室内熱交換器
２１ ケース
２２ 吹出し口
２３ 車室
２４ 動力室
２５ 外気導入口
２６ 還気導入口
２７ 流入ダンパー
２８ ブロア
２９ 換気口
３０ 排気ダンパー
３１ ウインドウガラス

Claims (6)

1. 媒体が伝熱管を流通し、前記媒体が流体との間で熱交換される第１熱交換器と、
   前記媒体が流通する伝熱管の外側にデシカント材が塗布され、前記媒体が被空調部位の還気との間で熱交換される第２熱交換器と、
   前記第１熱交換器と前記第２熱交換器の間に備えられる減圧手段と、
   前記媒体を圧縮する圧縮手段と、
   前記圧縮手段で圧縮された媒体である圧縮媒体の前記第１熱交換器、もしくは、前記第２熱交換器への供給を切換える経路切換え手段と、
   前記経路切換え手段を動作させ、前記圧縮媒体を前記第１熱交換器の側に流通させ、前記媒体を減圧して前記第２熱交換器に送り、前記第１熱交換器に付着した霜を除去する制御手段とを備えた
   ことを特徴とする空調システム。
2. 請求項１に記載の空調システムにおいて、
   運転モードとして、
   前記第２熱交換器を蒸発器として作用させ、被空調部位の還気を流通させることで前記還気の水分を前記デシカント材に吸着させる吸着モードを有し、
   前記制御手段は、
   前記圧縮媒体を前記第１熱交換器の側に流通させて前記第１熱交換器を凝縮器として作用させ、前記媒体を減圧して前記第２熱交換器に流通させて前記第２熱交換器を蒸発器として作用させることで、前記吸着モードを実行し、前記第１熱交換器に付着した霜を除去する
   ことを特徴とする空調システム。
3. 請求項２に記載の空調システムにおいて、
   前記第２熱交換器を凝縮器として作用させ、被空調部位の還気を流通させることで前記デシカント材に吸着された水分を前記還気に放出する放出モードとを有し、
   前記制御手段は、
   前記圧縮媒体を前記第２熱交換器の側に流通させ、前記媒体を減圧して前記第１熱交換器に流通させて前記第１熱交換器を蒸発器として作用させると共に、前記第２熱交換器を凝縮器として作用させることで、前記放出モードを実行し、前記第２熱交換器に前記還気を流通させることで前記還気を加熱・加湿し、
   前記還気を加熱・加湿した状態から、
   前記圧縮媒体を前記第１熱交換器の側に流通させて前記第１熱交換器を凝縮器として作用させることで、前記第１熱交換器に付着した霜を除去し、前記媒体を減圧して前記第２熱交換器に流通させて前記第２熱交換器を蒸発器として作用させる前記吸着モードを実行し、還気の水分の吸着熱で前記第２熱交換器の冷媒を蒸発させ前記還気の温度を維持する
   ことを特徴とする空調システム。
4. 請求項２もしくは請求項３に記載の空調システムにおいて、
   前記第１熱交換器への霜の付着を導出する霜導出手段を備え、
   前記制御手段には、
   前記霜導出手段の霜の付着の導出情報が入力され、
   前記制御手段は、
   霜の付着の情報に基づいて、前記圧縮媒体を前記第１熱交換器の側に流通させ、霜取り運転を実施する
   ことを特徴とする空調システム。
5. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の空調システムにおいて、
   前記第１熱交換器は室外に配されて前記媒体が外気との間で熱交換され、
   前記第２熱交換器は室内に配されて前記媒体が前記室内の還気との間で熱交換され、
   前記第１熱交換器に付着した霜を除去する運転が実施される際に、
   前記第２熱交換器の前記デシカント材に前記還気の水分が吸着され、
   吸着熱により温度が維持された状態で前記還気が前記室内に送られて前記室内の温度が維持される
   ことを特徴とする空調システム。
6. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の空調システムにおいて、
   前記第１熱交換器は、
   前記媒体が車両の車室の外の外気との間で熱交換され、
   前記第２熱交換器は、
   前記媒体が前記外気、もしくは、前記車室の中の還気との間で熱交換され、
   前記第１熱交換器に付着した霜を除去する運転が実施される際に、
   前記第２熱交換器には前記還気が循環され、前記デシカント材に前記還気の水分が吸着され、
   前記還気の水分の吸着熱により温度が維持された状態で前記還気が前記車室に循環されて前記車室の内部の温度が維持されると共に、水分が吸着されて乾燥した前記還気により、前記車室のウインドウガラスのくもりが除かれる
   ことを特徴とする空調システム。
   

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