JP2994303B2 - 空調システム及びその運転方法 - Google Patents

空調システム及びその運転方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、空調システムに係
り、特にデシカントによる水分の吸着処理とヒートポン
プによるデシカントの再生処理を連続的に行えるように
した空調システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】図８は、ＵＳＰ４,４３０,８６４に開示
された従来技術であり、これは、処理空気経路Ａと、再
生空気経路Ｂと、２つのデシカントベッド１０３Ａ,１
０３Ｂと、デシカントの再生及び処理空気の冷却を行う
ヒートポンプ２００とを有している。このヒートポンプ
２００は、２つのデシカントベッド１０３Ａ,１０３Ｂ
に埋設された熱交換器２２０,２１０を高低熱源として
用いるもので、一方のデシカントベッドは処理空気を通
過させて吸着工程を行い、他方のデシカントは再生空気
を通過させて再生工程を行う。この空調処理が所定時間
行われた後、４方切り換え弁１０５,１０６を切り換え
て、再生及び処理空気を逆のデシカントベッドに流して
逆の工程を行う。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の技
術においては、ヒートポンプ２００の高低の熱源と各デ
シカントがそれぞれ一体化されていたために、冷房効果
ΔＱに相当する熱量がヒートポンプ（冷凍機）にそのま
ま負荷される。すなわち、ヒートポンプ（冷凍機）の能
力以上の効果が出せない。したがって、装置を複雑にし
ただけの効果が得られない。
【０００４】そこで、このような問題点を解決するため
に、図９に示すように、再生空気経路Ｂにヒートポンプ
の高温熱源２２０を配して再生空気を加熱し、処理空気
経路Ａにヒートポンプの低温熱源２４０を配して処理空
気を冷却するとともに、デシカント１０３通過後の処理
空気とデシカント１０３通過前の再生空気との間で顕熱
交換を行う熱交換器１０４を設けることが考えられる。
ここでは、デシカント１０３が、処理空気経路Ａと再生
空気経路Ｂの双方にまたがって回転するデシカントロー
タを用いている。
【０００５】これにより、図１０の湿り空気線図に示す
ように、ヒートポンプによる冷却効果の他に、処理空気
と再生空気の間の顕熱交換による冷却効果を併せた冷却
効果（ΔＱ）を得ることができるので、コンパクトな構
成で図８の空調システムより高い効率を得ることができ
る。
【０００６】このような用途に用いるヒートポンプに
は、デシカントの再生に必要な高熱源温度として６５℃
以上の温度と、処理空気の冷却に必要な低熱源温度とし
て１０℃程度の温度が必要となる。このような高熱源温
度と低熱源温度を持った蒸気圧縮式冷凍サイクルを冷媒
ＨＦＣ１３４ａのモリエル線図上に描くと図１１のよう
になる。図１１に示すように、ヒートポンプの昇温幅は
５５℃となり、圧力比や圧縮動力は冷媒ＨＣＦＣ２２を
用いた従来の空調（エアコン）用ヒートポンプに近くな
る。従って冷媒ＨＣＦＣ２２用の圧縮機を用いてデシカ
ント空調用のヒートポンプを構成できる可能性があり、
しかも圧縮機出口の過熱蒸気（図中８０℃）の顕熱を利
用すれば再生空気を凝縮温度よりも高温に加熱できる可
能性もある。
【０００７】しかしながら、この構成の空調システムに
おいても、図９に示すヒートポンプの高熱源熱交換器に
再生空気の全量を通過させて熱交換させる場合の冷媒お
よび再生空気の温度変化とエンタルピ変化の関係を示す
と図１２のようになる。図１２に示すように、高熱源熱
交換器２２０の冷媒が凝縮する凝縮熱伝達部分の温度効
率を８０％とすると、再生空気は４０℃から６０℃程度
まで２０℃の加熱されるが、ヒートポンプ側の加熱能力
のうち冷媒の過熱蒸気で加熱できる熱量は図１１に示す
ように全体の発熱の１２％を占めるに過ぎない。このた
め、この残り１２％の熱で再生空気を加熱しても、 （２０℃／０．８８）×０．１２＝２．７℃ しか昇温できないことになり、従って圧縮機出口の過熱
蒸気の顕熱は再生空気の昇温には殆ど寄与せず、結果的
に凝縮温度よりも低い温度の再生空気（図中６２．７
℃）でデシカントを再生せざるを得ない。
【０００８】一方、デシカントにシリカゲルのような材
料を用いる場合、再生温度としては９０℃までの温度範
囲では温度が高いほど再生後のデシカントの吸湿能力が
高くなる傾向があるため、再生空気の温度は高いほどデ
シカント空調機の潜熱処理能力が高くなり、冷房能力が
向上する。そのため、もしこのような目的で再生温度を
高めるため凝縮温度を７５℃程度まで高くしようとする
と、図１１の点線で示すようなサイクルとなり冷媒の凝
縮圧力が異常に高く（２４．１kg/Ｃm2）なり、もはや
冷媒ＨＣＦＣ２２用の圧縮機を用いてデシカント空調用
のヒートポンプを構成できなくなるとともに、圧縮動力
が増加して成績係数も低下してしまう。
【０００９】この発明は、上記課題に鑑み、ヒートポン
プの圧縮後の冷媒の過熱蒸気の温度すなわちエンタルピ
を増加させ、ヒートポンプの高熱源で放出する熱量に占
める顕熱の割合を増加させたのち再生空気を加熱してデ
シカントの吸湿能力の増加を可能にして、除湿能力に優
れ、かつ省エネルギな空調システムを提供するともに、
処理空気と再生空気のいずれからもデシカント再生用の
熱源を得られるようにすることによって、始動前にデシ
カント単独の再生を可能にし、さらに顕熱比が小さい場
合の除湿主体の運転をも同時に対応可能にすることを目
的とする。
【００１０】本発明は前述した点に鑑みてなされたもの
で、デシカントによる水分の吸着処理とヒートポンプに
よるデシカントの再生処理を連続的に行えるようにした
空調システムのヒートポンプの圧縮機に流入する冷媒を
デシカント再生後の再生空気で加熱して、圧縮後の冷媒
過熱蒸気の温度すなわちエンタルピを増加させ、ヒート
ポンプの高熱源で放出する熱量に占める顕熱の割合を増
加させたのち再生空気と熱交換させることによって、デ
シカントの再生温度を高め、デシカントの吸湿能力の増
加を可能にするとともに、ヒートポンプの低熱源熱交換
器を処理空気と再生空気の両方に設置して、圧縮機に流
入する冷媒の流れの向きを切り換えることによって、処
理空気と再生空気のいずれからもデシカント再生用の熱
源を得られるようにして、始動前にデシカント単独の再
生を可能にし、さらに顕熱比が小さい場合の除湿主体の
運転をも同時に対応可能にして、除湿能力に優れ、かつ
始動特性にも優れ、かつ柔軟に空調負荷に対応でき、か
つ省エネルギな空調システムおよび運転方法を提供する
ことを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
になされたもので、請求項１に記載の発明は、処理空気
中の水分を吸着するデシカントと、圧縮機を有し、処理
空気を低熱源、再生空気を高熱源として動作して再生空
気にデシカント再生用の熱を供給するヒートポンプとを
備えた空調システムにおいて、前記ヒートポンプの圧縮
機に流入する冷媒をデシカント再生後の再生空気で加熱
することによって、圧縮後の冷媒の温度を高めたのちデ
シカント再生前の再生空気と熱交換させることを特徴と
する空調システムである。
【００１２】このようにヒートポンプの圧縮機に流入す
る冷媒をデシカント再生後の再生空気で加熱して、圧縮
後の冷媒過熱蒸気の温度すなわちエンタルピを高め、ヒ
ートポンプの高熱源で放出する熱量に占める顕熱の割合
を増加させたのち再生空気と熱交換させることによっ
て、デシカントの再生温度を高め、デシカントの吸湿能
力を増加させることができる。
【００１３】請求項２に記載の発明は、処理空気中の水
分を吸着するデシカントと、圧縮機を有し、処理空気を
低熱源、再生空気を高熱源として動作して再生空気にデ
シカント再生用の熱を供給するヒートポンプとを備えた
空調システムにおいて、前記ヒートポンプの低熱源熱交
換器を少なくとも第１の低熱源熱交換器と第２の低熱源
熱交換器とを含んで構成し、第１の低熱源熱交換器はデ
シカントの下流側の処理空気と熱交換関係をなし、第２
の低熱源熱交換器はデシカントの下流側の再生空気と熱
交換関係をなし、圧縮機に流入する冷媒が第１の低熱源
熱交換器から第２の低熱源熱交換器を経て圧縮機に流入
する経路、または逆に圧縮機に流入する冷媒が第２の低
熱源熱交換器から第１の低熱源熱交換器を経て圧縮機に
流入する経路のいずれかを選択的に流動するように構成
したことを特徴とする空調システムである。
【００１４】このように、処理空気および再生空気と熱
交換関係にあるヒートポンプの２つの低熱源熱交換器に
流動する冷媒の流れの向きを選択的に切り換えることに
よって、処理空気と再生空気のいずれからもデシカント
再生用の熱源を得られるようにすることができ、顕熱比
が小さい場合の除湿主体の運転や始動前のデシカント単
独の再生運転にも対応可能にすることができる。
【００１５】請求項３に記載の発明は、処理空気中の水
分を吸着するデシカントと、圧縮機を有し、処理空気を
低熱源、再生空気を高熱源として動作して再生空気にデ
シカント再生用の熱を供給するヒートポンプとを備えた
空調システムにおいて、デシカントを通過する処理空気
および再生空気の流路区画を少なくとも処理空気の水分
吸着工程を行う第１の区画と、再生空気の再生工程を行
う第２の区画とに分割し、デシカントが第１の区画、第
２の区画を経て第１の区画に戻るよう構成し、かつ前記
ヒートポンプを少なくとも圧縮機と第１および第２の２
つの低熱源熱交換器と１つの高熱源熱交換器で構成し、
かつ処理空気の経路をデシカントの前記第１の区画を経
て前記ヒートポンプの第１の低熱源熱交換器を経たのち
空調空間に供給するよう構成し、かつ再生空気の経路を
前記ヒートポンプの高熱源熱交換器を経てデシカントの
前記第２の区画を経たのち更に前記ヒートポンプの第２
の低熱源熱交換器を経たのち外部に導くよう構成し、か
つ前記ヒートポンプの圧縮機に流入する冷媒が第１の低
熱源熱交換器から第２の低熱源熱交換器を経て圧縮機に
流入する経路、または逆に圧縮機に流入する冷媒が第２
の低熱源熱交換器から第１の低熱源熱交換器を経て圧縮
機に流入する経路のいずれかを選択的に流動することを
特徴とする空調システムである。
【００１６】このように、デシカントの吸着工程と再生
工程を連続的に行えるように構成するとともに、処理空
気および再生空気と熱交換関係にあるヒートポンプの２
つの低熱源熱交換器に流動する冷媒の流れの向きを選択
的に切り換えることによって、処理空気と再生空気のい
ずれからもデシカント再生用の熱源を得られるようにす
ることができ、それによって多様な運転形態の一つとし
て、ヒートポンプの圧縮機に流入する冷媒をデシカント
再生後の再生空気で加熱して、圧縮後の冷媒過熱蒸気の
温度すなわちエンタルピを高め、ヒートポンプの高熱源
で放出する熱量に占める顕熱の割合を増加させたのち再
生空気と熱交換させて、デシカントの再生温度を高め、
デシカントの吸湿能力を増加させることができるととも
に、他の運転形態として冷媒の流れの向きを切り換える
ことによって、顕熱比が小さい場合の除湿主体の運転や
始動前にデシカント単独の再生運転にも対応可能にする
ことができる。
【００１７】以上の空調システムでは、デシカントがロ
ータ形状をしており、デシカントが回転することによっ
て第１の区画、第２の区画を経て第１の区画に戻るよう
構成してもよい。
【００１８】このように、デシカントをロータ形状とし
デシカントが回転するようにしたことによってデシカン
トによる水分の吸着処理とヒートポンプの冷媒の過熱蒸
気を用いた加熱によるデシカントの再生処理を連続的に
行えるようにすることができる。
【００１９】以上の空調システムでは、ヒートポンプの
圧縮機に流入する冷媒が第１の低熱源熱交換器から第２
の低熱源熱交換器を経て圧縮機に流入する経路を選択す
ることによって、圧縮機に流入する冷媒をデシカント再
生後の再生空気で加熱して、圧縮後の冷媒の温度を高め
たのちヒートポンプの高熱源熱交換器でデシカント再生
前の再生空気と熱交換させることを特徴としてもよい。
【００２０】このように、処理空気と再生空気と熱交換
関係にあるヒートポンプの２つの低熱源熱交換器に流動
する冷媒の流れの向きを選択することによって、ヒート
ポンプの圧縮機に流入する冷媒をデシカント再生後の再
生空気で加熱して、圧縮後の冷媒過熱蒸気の温度すなわ
ちエンタルピを高め、ヒートポンプの高熱源で放出する
熱量に占める顕熱の割合を増加させたのち再生空気と熱
交換させることによって、デシカントの再生温度を高
め、デシカントの吸湿能力を増加させることができる。
【００２１】以上の空調システムでは、ヒートポンプの
圧縮機に流入する冷媒が第２の低熱源熱交換器から第１
の低熱源熱交換器を経て圧縮機に流入する経路を選択す
ることによって、デシカント通過後の再生空気から熱回
収してデシカント通過前の再生空気を加熱することを特
徴としてもよい。
【００２２】このように、処理空気および再生空気と熱
交換関係にあるヒートポンプの２つの低熱源熱交換器に
流動する冷媒の流れの向きを選択することによって、再
生空気からデシカント再生用の熱源を得られるようにす
ることができ、顕熱比が小さい場合の除湿主体の運転や
始動前のデシカント単独の再生運転にも対応可能にする
ことができる。
【００２３】請求項４に記載の発明は、請求項２又は３
に記載の空調システムの運転方法であって、再生空気を
流動させ、かつ処理空気の流動を停止して、ヒートポン
プの圧縮機に流入する冷媒が第２の低熱源熱交換器から
第１の低熱源熱交換器を経て圧縮機に流入する経路を選
択し、デシカント通過後の再生空気から熱回収してデシ
カント通過前の再生空気を加熱することによって、シス
テム運転前のデシカントの再生を行うことを特徴とする
空調システムの運転方法である。
【００２４】このように、始動時に除湿が不十分な処理
空気を空調空間に放出することなく、しかもデシカント
への水分吸着を抑制しつつ、再生空気からデシカント再
生用の熱源を得てデシカントを再生するため、再生に要
する時間が短くなり、始動特性に優れ、快適なデシカン
ト空調を提供することができる。
【００２５】請求項５に記載の空調システムは、ヒート
ポンプの圧縮機に流入する冷媒が第１の低熱源熱交換器
から第２の低熱源熱交換器を経て圧縮機に流入する経
路、または第２の低熱源熱交換器から第１の低熱源熱交
換器を経て圧縮機に流入する経路を選択する手段として
例えば４方弁を設け、該４方弁によって膨張弁と第１の
低熱源熱交換器または第２の低熱源熱交換器を結ぶ経路
を選択可能にするとともに第２の低熱源熱交換器または
第１の低熱源熱交換器と圧縮機を結ぶ経路を選択可能に
し、かつ高熱源熱交換器から膨張弁を経て４方弁を結ぶ
経路から分岐して、第１の低熱源熱交換器と第２の低熱
源熱交換器を結ぶ経路に合流するバイパス経路と該バイ
パス経路に弁を設け、第１の低熱源熱交換器および第２
の低熱源熱交換器を作用させて処理空気および再生空気
の両方から熱回収してデシカント通過前の再生空気を加
熱する際に、該バイパス弁開度を調節して未蒸発の冷媒
を第１の低熱源熱交換器と第２の低熱源熱交換器を結ぶ
経路中に導くことを特徴とする請求項２又は３に記載の
空調システムである。
【００２６】このように、圧縮機に流入する経路を選択
する手段として４方弁を設け、かつ高熱源熱交換器から
膨張弁を経て４方弁を結ぶ経路から分岐して２つの低熱
源熱交換器の中間部に未蒸発の冷媒を選択的に導くこと
ができるようにすることによって、処理空気からデシカ
ント再生用の熱源を得る所謂冷房主体の運転形態、及び
処理空気と再生空気の両方からデシカント再生用の熱源
を得る所謂冷房除湿の運転形態、再生空気からデシカン
ト再生用の熱源を得る所謂除湿主体の運転形態、及び処
理空気の流動を停止して再生空気からデシカント再生用
の熱源を得て行うデシカント再生運転の運転形態のいず
れの運転にも対応可能にすることができる。
【００２７】以上の空調システムでは、空調システムの
顕熱比を小さくして除湿主体の運転を行うのが好まし
い。
【００２８】このように、制御装置によって空調システ
ムの運転方法を選択することによって、多様な顕熱比の
空調負荷に対応することができる。
【００２９】
【実施例】以下、本発明に係るデシカント空調装置の実
施例を図面を参照して説明する。図１は本発明に係る空
調システムの第１の実施例の基本構成を示す図であり、
このうち蒸気圧縮式ヒートポンプ２００の部分は、圧縮
機２６０、第１の低熱源熱交換器（蒸発器）２４０、第
２の低熱源熱交換器（蒸発器）２３０、高熱源熱交換器
（凝縮器）２２０、膨張弁２５０を構成機器とした蒸気
圧縮式冷凍サイクルに加え、このサイクルの膨張弁２５
０から圧縮機２６０に至る経路中に４方弁２７０を設
け、該４方弁２７０によって圧縮機２６０の吸い込み口
に向かう冷媒の流れ方向を、膨張弁２５０を出た冷媒が
４方弁２７０、第１の低熱源熱交換器（蒸発器）２４
０、第２の低熱源熱交換器（蒸発器）２３０の順に通過
して４方弁２７０の他の経路を経て圧縮機入口の経路２
０７に接続されるか、または膨張弁２５０を出た冷媒が
４方弁２７０、第２の低熱源熱交換器（蒸発器）２３
０、第１の低熱源熱交換器（蒸発器）２４０の順に通過
して４方弁２７０の他の経路を経て圧縮機入口の経路２
０７に接続されるかの何れかの経路を選択的に切り換え
可能に構成したものである。そして第１の低熱源熱交換
器（蒸発器）２４０において低圧の冷媒蒸気がデシカン
ト１０３通過後の処理空気と熱交換関係をなし、かつ第
２の低熱源熱交換器（蒸発器）２３０において低圧の冷
媒蒸気がデシカント１０３通過後の再生空気と熱交換関
係をなし、かつ高熱源熱交換器（凝縮器）２２０におい
て高圧の冷媒蒸気がデシカント通過前の再生空気と熱交
換関係をなすよう形成したものである。
【００３０】デシカントロータ１０３は、図９において
説明したものと同じように、デシカントが、処理空気経
路Ａと再生空気経路Ｂの双方に跨がって所定のサイクル
で回転するよう構成されている。処理空気経路Ａは、空
調空間と還気導入用の送風機１０２の吸い込み口と経路
１０７を介して接続し、送風機１０２の吐出口はデシカ
ントロータ１０３の水分吸着工程を行う第１の区画と経
路１０８を介して接続し、デシカントロータ１０３の処
理空気の出口は再生空気と熱交換関係にある顕熱熱交換
器１０４と経路１０９を介して接続し、顕熱熱交換器１
０４の処理空気の出口は第１の低熱源熱交換器（蒸発
器）２４０と経路１１０を介して接続し、第１の低熱源
熱交換器（蒸発器）２４０の処理空気の出口は加湿器１
０５と経路１１１を介して接続し、加湿器１０５の処理
空気の出口は給気口となる処理空気出口と経路１１２を
介して接続して処理空気のサイクルを形成する。
【００３１】一方、再生空気経路Ｂは、再生空気となる
外気導入用の送風機１４０の吸い込み口と経路１２４を
介して接続し、送風機１４０の吐出口は処理空気と熱交
換関係にある顕熱熱交換器１０４と接続し、顕熱熱交換
器１０４の再生空気の出口は高熱源熱交換器（凝縮器）
２２０と経路１２６を介して接続し、高熱源熱交換器
（凝縮器）の再生空気の出口はデシカントロータ１０３
の再生空気の再生工程を行う第２の区画と経路１２７を
介して接続し、デシカントロータ１０３の再生空気の再
生工程を行う第２の区画の再生空気の出口は第２の低熱
源熱交換器（蒸発器）２３０と経路１２８を介して接続
し、第２の低熱源熱交換器（蒸発器）２３０の再生空気
の出口は外部空間と経路１２９を介して接続して再生空
気を外部から取り入れて、外部に排気するサイクルを形
成する。なお、図中、丸で囲ったアルファベットＫ〜Ｕ
は、図３と対応する空気の状態を示す記号である。
【００３２】上述のように構成されたデシカント空調装
置の蒸気圧縮式冷凍サイクル部分のサイクルを次に説明
する。まず図１と同じように、前記４方弁２７０によっ
て圧縮機２６０の吸い込み口に向かう冷媒の流れ方向
を、膨張弁２５０を出た冷媒が４方弁２７０、第１の低
熱源熱交換器（蒸発器）２４０、第２の低熱源熱交換器
（蒸発器）２３０の順に通過して４方弁２７０の他の経
路を経て圧縮機入口の経路２０７に接続される場合につ
いて説明する。この場合冷媒は第１の低熱源熱交換器
（蒸発器）２４０でデシカント１０３で除湿された処理
空気から蒸発潜熱を奪って蒸発し、経路２０５を経て第
２の低熱源熱交換器（蒸発器）２３０に至りここでデシ
カントロータ１０３を出た高温の再生空気と熱交換して
加熱されたのち、経路２０６、４方弁２７０、経路２０
７を経て圧縮機２６０に吸引され圧縮される。圧縮され
た冷媒は経路２０１を経て高熱源熱交換器（凝縮器）２
２０に流入し冷媒の過熱蒸気の顕熱および凝縮潜熱をデ
シカント１０３に流入前の再生空気に放出したのち経路
２０２を経て膨張弁２５０に至りそこで減圧膨張した
後、４方弁２７０、経路２０４を経て第１の低熱源熱交
換器（蒸発器）２４０に還流する。
【００３３】このような冷媒のサイクルをモリエル線図
である図２を用いて説明する。冷媒は第１の低熱源熱交
換器（蒸発器）２４０で蒸発し（状態ｆ）、経路２０５
を経て第２の低熱源熱交換器２３０に至りここでデシカ
ントロータ１０３を出た高温の再生空気と熱交換して加
熱され過熱蒸気となった（状態ａ）のち、経路２０６、
４方弁２７０、経路２０７を経て圧縮機２６０に吸引さ
れ圧縮される。圧縮された冷媒（状態ｂ）は経路２０１
を経て高熱源熱交換器（凝縮器）２２０に流入し、冷媒
の過熱蒸気の顕熱および凝縮潜熱をデシカント１０３に
流入前の再生空気に放出して凝縮する（状態ｄ）。凝縮
した冷媒は膨張弁２５０に至り、そこで減圧膨張した後
（状態ｅ）、４方弁２７０、経路２０４を経て第１の低
熱源熱交換器（蒸発器）２４０に還流する。なお、膨張
弁２５０の感温筒２５５は、図１に示すように、第１の
低熱源熱交換器（蒸発器）２４０と第２の低熱源熱交換
器２３０を結ぶ経路２０５に設けられており、その作用
によって経路２０５を流れる冷媒の状態は乾き飽和蒸気
から若干過熱された過熱蒸気となり、第２の低熱源熱交
換器２３０を流動する冷媒の状態は過熱蒸気となる。ま
た第２の低熱源熱交換器２３０の伝熱形態は冷媒の過熱
蒸気と再生空気の相変化を伴わない伝熱となるため、熱
通過率が低く、しかもデシカント再生後の再生空気の温
度はさほど高くないため、冷媒の過熱は適度に保たれる
が、冷媒の過熱によって駆動電動機のオーバーヒートを
招くおそれがある場合には、その対策として、モータの
まわりにジャケットを形成して低圧の飽和蒸気を流動さ
せるように構成したり、或いは冷媒液を噴射して冷却す
るよう構成しても差し支えない。
【００３４】この実施例では、圧縮機２６０入口の冷媒
エンタルピ（状態ａ）が再生空気との熱交換によって増
加するため、それにつれて圧縮機出口で高熱源熱交換器
（凝縮器）２２０入口の冷媒エンタルピも上昇し、図１
１の実施例に比べて高熱源熱交換器（凝縮器）２２０の
伝熱量の内、顕熱が占める割合が増加し、顕熱がヒート
ポンプ２００の全加熱量の３０％、潜熱（凝縮熱）が７
０％の伝熱量となる。
【００３５】次に前述のように構成され、設定されたヒ
ートポンプ２００を熱源とするデシカント空調システム
の動作を図３の湿り空気線図を参照して説明する。導入
される還気（処理空気：状態Ｋ）は経路１０７を経て送
風機１０２に吸引され昇圧されて経路１０８を経てデシ
カントロータ１０３の水分吸着工程を行う第１の区画に
送られ、デシカントロータの吸湿剤で空気中の水分を吸
着され絶対湿度が低下するとともに吸着熱によって空気
は温度上昇する（状態Ｌ）。湿度が下がり温度上昇した
空気は経路１０９を経て顕熱熱交換器１０４に送られ、
外気（再生空気）と熱交換して冷却される（状態Ｍ）。
冷却された空気は経路１１０を経て第１の低熱源熱交換
器（蒸発器）２４０を通過して冷却される（状態Ｎ）。
冷却された処理空気は加湿器１０５に送られ水噴射また
は気化式加湿によって等エンタルピ過程で温度低下し
（状態Ｐ）、経路１１２を経て給気として空調空間に戻
される。
【００３６】一方、デシカントロータ１０３の再生は次
のように行われる。再生空気として用いられる外気（状
態Ｑ）は経路１２４を経て送風機１４０に吸引され昇圧
されて顕熱熱交換器１０４に送られ、処理空気を冷却し
て自らは温度上昇し（状態Ｒ）、経路１２６を経て高熱
源熱交換器（凝縮器）２２０に送られて、冷媒蒸気によ
って加熱されて温度上昇する（状態Ｓ）。さらに高熱源
熱交換器（凝縮器）２２０を出た再生空気はデシカント
ロータ１０３の再生工程を行う第２の区画を通過してデ
シカントロータの水分を除去し再生作用を行い（状態
Ｔ）、経路１２８を経て第２の低熱源熱交換器（蒸発
器）２３０に送られ、ここで第１の低熱源熱交換器（蒸
発器）２４０を出た冷媒蒸気を加熱して自らは温度低下
し（状態Ｕ）、経路１２９を経て、排気として外部に捨
てられる。
【００３７】このようにして、デシカントの再生と処理
空気の除湿、冷却をくりかえし行うことによって、デシ
カントによる空調を行うことができるが、本実施例で
は、前記のように高熱源熱交換器（凝縮器）２２０の伝
熱量の内、顕熱が占める割合が増加し、顕熱がヒートポ
ンプ２００の全加熱量の３０％、潜熱（凝縮熱）が７０
％の伝熱量となるため、高熱源熱交換器（凝縮器）２２
０を図１に示すように冷媒の流れ方向と再生空気の流れ
方向が向流形となるようにして高温の冷媒蒸気がデシカ
ントに近い側を流れるように構成することによって、過
熱蒸気の持つ顕熱で再生空気の温度を凝縮温度よりも高
い温度まで加熱することが可能となる。そのため、デシ
カントの除湿能力が従来に比べて向上する。以下に事例
を用いて説明する。
【００３８】図４は図１の実施例の再生空気および加熱
源となるヒートポンプ２００の高圧冷媒のエンタルピ
（熱量）変化量と温度との関係を示す図である。ヒート
ポンプ２００の冷媒と再生空気が熱交換する場合には、
熱収支バランスから、冷媒及び再生空気のエンタルピの
変化量は同じになる。また空気は比熱がほぼ一定の顕熱
変化を経るため、図中連続した直線となり、冷媒は潜熱
変化と顕熱変化を経るため、潜熱変化の部分は水平とな
る。従って、高熱源熱交換器（凝縮器）２２０の凝縮部
分を出る再生空気の温度が決まると、高熱源熱交換器
（凝縮器）２３０の顕熱交換部分の出口の再生空気温度
は熱交換する相手側の冷媒の加熱蒸気の温度によらず、
熱バランスから計算できる。
【００３９】従って図４において、冷媒サイクルが前記
図２のサイクルで、再生空気の凝縮器２２０入口温度が
４０℃で、冷媒凝縮温度が６５℃である場合、本実施例
によれば、凝縮器２２０の凝縮部の温度効率を８０％と
想定すると、凝縮部の出口温度Ｔｃは、 Ｔｃ＝４０＋（６５−４０）×８０／１００＝６０℃ となる。
【００４０】このあと再生空気を全加熱量の３０％相当
の空気を過熱蒸気で過熱するとすれば、過熱部の出口温
度Ｔｓは、前記の通り熱バランスから、 Ｔｓ＝６０＋２０×３０／７０＝６８．６℃ となる。従って、凝縮温度６５℃よりも３．６℃高い温
度の再生空気が得られる。
【００４１】このように、本実施例によれば、凝縮温度
よりも高い温度温度でデシカントロータ１０３のデシカ
ントを再生することができるため、デシカントの除湿能
力を従来に比べて向上させることができ、従って除湿能
力に優れ、かつ省エネルギな空調システムを提供するこ
とができる。
【００４２】なお、再生用空気として室内換気にともな
う排気を用いる方法も従来からデシカント空調では広く
行われているが、本発明においても室内からの排気を再
生用空気として使用してもさしつかえなく、本実施例と
同様の効果が得られる。
【００４３】次に、図１と反対に、前記４方弁２７０に
よって圧縮機２６０の吸い込み口に向かう冷媒の流れ方
向を、膨張弁２５０を出た冷媒が、４方弁２７０、第２
の低熱源熱交換器（蒸発器）２３０、第１の低熱源熱交
換器２４０の順に通過して４方弁２７０の他の経路を経
て圧縮機入口の経路２０７に接続される場合について説
明する。このような運転形態は、長期停止後デシカント
が吸湿していて、十分な水分吸着能力がない場合の運転
開始前の始動準備として用いるもので、再生空気のみ運
転し、処理空気は停止する。
【００４４】この場合、冷媒は第２の低熱源熱交換器
（蒸発器）２３０でデシカント１０３を再生した後の再
生空気から蒸発潜熱を奪って蒸発し、経路２０５を経て
第１の低熱源熱交換器２４０に至るが、処理空気は停止
しているため熱交換せずに通過して、経路２０４、４方
弁２７０、経路２０７を経て圧縮機２６０に吸引され圧
縮される。圧縮された冷媒は経路２０１を経て高熱源熱
交換器（凝縮器）２２０に流入し、冷媒の過熱蒸気の顕
熱および凝縮潜熱をデシカント１０３に流入前の再生空
気に放出したのち、経路２０２を経て膨張弁２５０に至
り、そこで減圧膨張した後、４方弁２７０、経路２０６
を経て第２の低熱源熱交換器（蒸発器）２３０に還流す
る。なお、膨張弁２５０の感温筒２５５は図１に示すよ
うに、第２の低熱源熱交換器（蒸発器）２３０と第１の
低熱源熱交換器２４０を結ぶ経路２０５に設けられてお
り、その作用によって経路２０５を流れる冷媒の状態は
乾き飽和蒸気から若干過熱された過熱蒸気となり、その
状態で第１の低熱源熱交換器２４０を通過して圧縮機２
６０に吸入される。このように１つの膨張弁によって２
つの運転形態に対応することができる。
【００４５】次に前述のように構成され、設定されたデ
シカント空調システムの動作を図５の湿り空気線図を参
照して説明する。デシカントロータの再生は次のように
行われる。処理空気（状態Ｋ）は停止しており、空調空
間には給気されない。そのため除湿不十分な空気が供給
されることがなく、またデシカントへの水分供給も抑制
される。再生空気として用いられる外気（状態Ｑ）は経
路１２４を経て送風機１４０に吸引され昇圧されて顕熱
熱交換器１０４に送られるが、処理空気は停止している
ため熱交換せずにそのまま通過し（状態Ｒ＝Ｑ）、経路
１２６を経て高熱源熱交換器（凝縮器）２２０に送ら
れ、冷媒蒸気によって加熱されて温度上昇する（状態
Ｓ）。さらに高熱源熱交換器（凝縮器）２２０を出た再
生空気はデシカントロータ１０３の再生工程を行う第２
の区画を通過してデシカントロータの水分を除去し再生
作用を行い（状態Ｔ）、経路１２８を経て第２の低熱源
熱交換器（蒸発器）２３０に送られ、ここで冷媒の湿り
蒸気と熱交換して自らは温度低下し（状態Ｔ）、経路１
２９を経て、排気として外部に捨てられる。
【００４６】このようにして、再生空気のみを流動させ
てデシカントの再生を行なうが、同時にデシカントへの
水分供給を抑制しつつ再生するため、短時間のうちにデ
シカントの再生を行うことができる。すなわち、通常デ
シカントロータは毎時２０回転程度で運転するため、デ
シカントが１回転するに要する時間は３分程度であり、
水分供給が抑制されていれば、１回転のうちに再生を完
了することができ、ヒートポンプ２００の立ち上がりが
円滑に行えれば、ヒートポンプ２００の立ち上げ時間お
よびデシカントロータの温度上昇に要する時間にこの３
分間を加えた時間でデシカントの再生を済ませることが
できる。
【００４７】図６は本発明の第２の実施例である。この
実施例では、蒸気圧縮式ヒートポンプ２００の部分は、
圧縮機２６０、第１の低熱源熱交換器（蒸発器）２４
０、第２の低熱源熱交換器（蒸発器）２３０、高熱源熱
交換器（凝縮器）２２０、膨張弁２５０を構成機器とし
た蒸気圧縮式冷凍サイクルに加え、このサイクルの膨張
弁２５０から圧縮機２６０に至る経路中に４方弁２７０
を設け、該４方弁２７０によって圧縮機２６０の吸い込
み口に向かう冷媒の流れ方向を、膨張弁２５０を出た冷
媒が４方弁２７０、第１の低熱源熱交換器（蒸発器）２
４０、第２の低熱源熱交換器（蒸発器）２３０の順に通
過して４方弁２７０の他の経路を経て圧縮機入口の経路
２０７に接続されるか、または膨張弁２５０を出た冷媒
が４方弁２７０、第２の低熱源熱交換器（蒸発器）２３
０、第１の低熱源熱交換器（蒸発器）２４０の順に通過
して４方弁２７０の他の経路を経て圧縮機入口の経路２
０７に接続されるかの何れかの経路を選択的に切り換え
可能に構成した第１の実施例と同様のものであるが、本
実施例では、さらに膨張弁２５０と４方弁２７０を結ぶ
経路２０３から分岐して、第１の低熱源熱交換器２４０
と第２の低熱源熱交換器２３０を結ぶ経路２０５に合流
するバイパス経路２０８,２０９と該バイパス経路に弁
２８０を設けるとともに、膨張弁２５０を電子式膨張弁
とし、複数個の感温部２９０Ａ,２９０Ｂ,２９０Ｃを各
々経路２０６,２０５,２０４に設置してコントローラ３
００を介して選択的に検出して弁開度を調節するように
構成し、更にコントローラ３００では、「冷房」、「冷
房主体除湿」、「除湿主体冷房」、「除湿」、「デシカ
ント再生」の各運転モードに対応して、下表に示すよう
に４方弁２７０、感温部２９０Ａ〜Ｃ、弁２８０開度、
および送風機１０２を制御するよう構成したものであ
る。
【００４８】
【表１】
【００４９】即ち、「冷房」モードでは４方弁２７０を
経路２０３と２０４が連通し経路２０６と２０７が連通
するよう設定し、感温部２９０Ｂを検出端とし、弁２８
０は全閉し、送風機１０２は運転する。また「冷房主体
除湿」モードでは４方弁２７０を経路２０３と２０４が
連通し経路２０６と２０７が連通するよう設定し、感温
部２９０Ａを検出端とし、弁２８０は負荷（顕熱比）に
応じて開閉し（顕熱比が小さい場合に開度が大きくなる
ように調節する）、送風機１０２は運転する。また「除
湿主体冷房」モードでは４方弁２７０を経路２０３と２
０６が連通し経路２０４と２０７が連通するよう設定
し、感温部２９０Ｃを検出端とし、弁２８０は負荷（顕
熱比）に応じて開閉し（顕熱比が大きい場合に開度が大
きくなるように調節する）、送風機１０２は運転する。
また「除湿」モードでは４方弁２７０を経路２０３と２
０６が連通し経路２０４と２０７が連通するよう設定
し、感温部２９０Ｃを検出端とし、弁２８０は全閉し、
送風機１０２は運転する。また「デシカント再生」モー
ドでは４方弁２７０を経路２０３と２０６が連通し経路
２０４と２０７が連通するよう設定し、感温部２９０Ｃ
を検出端とし、弁２８０は全閉し、送風機１０２は停止
する。
【００５０】なお、第１の低熱源熱交換器（蒸発器）２
４０において低圧の冷媒蒸気がデシカント１０３通過後
の処理空気と熱交換関係をなし、かつ第２の低熱源熱交
換器（蒸発器）２３０において低圧の冷媒蒸気がデシカ
ント１０３通過後の再生空気と熱交換関係をなし、かつ
高熱源熱交換器（凝縮器）２２０において高圧の冷媒蒸
気がデシカント通過前の再生空気と熱交換関係をなすサ
イクルは第１の実施例と同様である。
【００５１】空気側サイクルの構成は第１の実施例と差
異がないため、ここでは前記各種運転モードにおける作
用について説明する。「冷房」モードおよび「デシカン
ト再生」モードは前記図１の実施例と同じであり、説明
は省略する。
【００５２】まず「冷房主体除湿」モードについて説明
する。この運転モードは空調負荷の顕熱比が小さく、
「冷房」モードでは空調空間が冷え過ぎてしまう場合
に、顕熱処理能力を落とし、潜熱負荷能力の割合を増や
すことができる運転モードである。
【００５３】この「冷房主体除湿」モードにおけるデシ
カント空調装置の蒸気圧縮式冷凍サイクル部分のサイク
ルを次に説明する。この運転モードでは、前記の通り４
方弁２７０を経路２０３と２０４が連通し経路２０６と
２０７が連通するよう設定し、感温部２９０Ａを検出端
とし、弁２８０は負荷（顕熱比）に応じて開閉し（顕熱
比が小さい場合に開度が大きくなるように調節する）、
送風機１０２は運転する。この場合、冷媒は第１の低熱
源熱交換器（蒸発器）２４０でデシカント１０３で除湿
された処理空気から蒸発潜熱を奪って蒸発し、経路２０
５においてバイパス経路２０９から流入する未蒸発の冷
媒と混合し、再び湿り蒸気となって第２の低熱源熱交換
器（蒸発器）２３０に至り、ここでデシカントロータ１
０３を出た高温の再生空気と熱交換して加熱され蒸発し
たのち、経路２０６、４方弁２７０、経路２０７を経て
圧縮機２６０に吸引され圧縮される。圧縮された冷媒は
経路２０１を経て高熱源熱交換器（凝縮器）２２０に流
入し冷媒の過熱蒸気の顕熱および凝縮潜熱をデシカント
１０３に流入前の再生空気に放出したのち経路２０２を
経て膨張弁２５０に至り、そこで減圧膨張した後、４方
弁２７０、経路２０４を経て第１の低熱源熱交換器（蒸
発器）２４０に還流する。このようにして、ヒートポン
プ２００では、処理空気と再生空気の両方の経路に設け
られた低熱源熱交換器２３０,２４０によって熱を回収
し、その回収熱と圧縮機動力を加えた熱量を高熱源熱交
換器（凝縮器）２２０で放出する。
【００５４】このサイクルでは第２の低熱源熱交換器
（蒸発器）２３０でも冷媒が蒸発するため、圧縮機入口
の冷媒の過熱度は「冷房」モードによる運転ほどには上
昇せず、従って圧縮後の冷媒の過熱温度が高くならない
ため、高熱源熱交換器（凝縮器）２２０で利用できる顕
熱は減少するが、この「冷房主体除湿」モードでの空調
負荷は「冷房」モードほど高くないため、実用上支障な
く再生空気を加熱しデシカントを再生できる。
【００５５】次に前述のように設定された「冷房主体除
湿」モードにおけるデシカント空調システムの動作を図
７の湿り空気線図を参照して説明する。導入される還気
（処理空気：状態Ｋ）は経路１０７を経て送風機１０２
に吸引され、昇圧されて経路１０８を経てデシカントロ
ータ１０３の水分吸着工程を行う第１の区画に送られ、
デシカントロータの吸湿剤で空気中の水分を吸着されて
絶対湿度が低下するとともに吸着熱によって空気は温度
上昇する（状態Ｌ）。湿度が下がり温度上昇した空気は
経路１０９を経て顕熱熱交換器１０４に送られ、外気
（再生空気）と熱交換して冷却される（状態Ｍ）。冷却
された空気は経路１１０を経て第１の低熱源熱交換器
（蒸発器）２４０を通過して冷却される（状態Ｎ）が冷
却量は冷媒が第１の低熱源熱交換器（蒸発器）２４０を
バイパスする分だけ能力低下するため「冷房」モードよ
りも少なくなり、乾球温度は高く維持される。また冷却
された処理空気は加湿器１０５に送られるが、この運転
は除湿を目的とするため、空調空間の気温が冷え過ぎな
いように、加湿器１０５は停止させ（状態Ｐ＝Ｎ）、そ
のまま空調空間との絶対湿度差ΔXを保ったまま経路１
１２を経て給気として空調空間に戻される。
【００５６】一方、デシカントロータ１０３の再生は次
のように行われる。再生空気として用いられる外気（状
態Ｑ）は経路１２４を経て送風機１４０に吸引され昇圧
されて顕熱熱交換器１０４に送られ、処理空気を冷却し
て自らは温度上昇し（状態Ｒ）、経路１２６を経て高熱
源熱交換器（凝縮器）２２０に送られて、冷媒蒸気によ
って加熱されて温度上昇する（状態Ｓ）。さらに高熱源
熱交換器（凝縮器）２２０を出た再生空気はデシカント
ロータ１０３の再生工程を行う第２の区画を通過してデ
シカントロータの水分を除去し再生作用を行い（状態
Ｔ）、経路１２８を経て第２の低熱源熱交換器（蒸発
器）２３０に送られてここで冷媒蒸気を加熱して自らは
温度低下し（状態Ｕ）、経路１２９を経て排気として外
部に捨てられる。
【００５７】このようにして、デシカントの再生と処理
空気の除湿、冷却をくりかえし行うことによって、デシ
カントによる空調を行うことができるが、本実施例で
は、前記のように高熱源熱交換器（凝縮器）２２０に
は、処理空気から第１の低熱源熱交換器（蒸発器）２４
０で回収した熱と再生空気から第２の低熱源熱交換器
（蒸発器）２３０で回収した熱の両方が放出されるた
め、空調負荷のうち顕熱負荷が減少して、第１の低熱源
熱交換器（蒸発器）２４０において回収出来る熱量（過
程Ｍ−Ｎ）が減少しても、それを補う形で第２の低熱源
熱交換器（蒸発器）２３０で熱を回収してデシカントの
再生を行うことができる。
【００５８】つぎに「除湿」モードについて説明する。
この運転モードは空調負荷の顕熱比が小さく、「冷房主
体除湿」モード或いは後述の「除湿主体冷房」モードで
は空調空間が冷え過ぎてしまう場合に、顕熱処理能力を
さらに落とし、潜熱負荷を処理することができる運転モ
ードである。
【００５９】この「除湿」モードにおけるデシカント空
調装置の蒸気圧縮式冷凍サイクル部分のサイクルを次に
説明する。この運転モードでは、前記の通り４方弁２７
０を経路２０３と２０６が連通し経路２０４と２０７が
連通するよう設定し、感温部２９０Ｃを検出端とし、弁
２８０は全閉とし、送風機１０２は運転する。この場
合、冷媒は第２の低熱源熱交換器（蒸発器）２３０でデ
シカント１０３を再生した後の再生空気から蒸発潜熱を
奪って蒸発し、経路２０５を経て第１の低熱源熱交換器
２４０に至り処理空気と熱交換して、経路２０４、４方
弁２７０、経路２０７を経て圧縮機２６０に吸引され圧
縮される。圧縮された冷媒は経路２０１を経て高熱源熱
交換器（凝縮器）２２０に流入し冷媒の過熱蒸気の顕熱
および凝縮潜熱をデシカント１０３に流入前の再生空気
に放出したのち経路２０２を経て膨張弁２５０に至りそ
こで減圧膨張した後、４方弁２７０、経路２０６を経て
第２の低熱源熱交換器（蒸発器）２３０に還流する。こ
のサイクルでは第１の低熱源熱交換器２４０では処理空
気と熱交換し温度差によって一部が再凝縮する可能性が
あるが、圧縮機に流入する冷媒は第１の低熱源熱交換器
２４０の出口にある感温部２９０Ｃで過熱度を調節する
ため、再凝縮によって感温部２９０Ｃの過熱度が小さく
なると膨張弁２５０を閉めることによって吸入圧力が低
下し冷媒の飽和温度が下がって再凝縮しなくなり、圧縮
機２６０に液バックをおこすことは避けられる。
【００６０】次に前述のように設定された「除湿」モー
ドにおけるデシカント空調システムの動作を説明する。
導入される還気（処理空気）は経路１０７を経て送風機
１０２に吸引され昇圧されて経路１０８を経てデシカン
トロータ１０３の水分吸着工程を行う第１の区画に送ら
れ、デシカントロータの吸湿剤で空気中の水分を吸着さ
れて絶対湿度が低下するとともに吸着熱によって空気は
温度上昇する。湿度が下がり温度上昇した空気は経路１
０９を経て顕熱熱交換器１０４に送られ、外気（再生空
気）と熱交換して冷却される（状態Ｍ）。冷却された空
気は経路１１０を経て第１の低熱源熱交換器（蒸発器）
２４０に至るが、第１の低熱源熱交換器（蒸発器）２４
０には第２の低熱源熱交換器（蒸発器）２３０で蒸発し
た乾き蒸気の冷媒が流動しているため殆ど熱交換せず通
過する。第１の低熱源熱交換器（蒸発器）２４０を出た
処理空気は加湿器１０５に送られるが、この運転は除湿
を目的とするため、空調空間の気温が冷え過ぎないよう
に、加湿器１０５は停止させ、そのまま空調空間との絶
対湿度差ΔXを保ったまま経路１１２を経て給気として
空調空間に戻される。
【００６１】一方、デシカントロータの再生は次のよう
に行われる。再生空気として用いられる外気（状態Ｑ）
は経路１２４を経て送風機１４０に吸引され昇圧されて
顕熱熱交換器１０４に送られ、処理空気を冷却して自ら
は温度上昇し、経路１２６を経て高熱源熱交換器（凝縮
器）２２０に送られて、冷媒蒸気によって加熱されて温
度上昇する（状態Ｓ）。さらに高熱源熱交換器（凝縮
器）２２０を出た再生空気はデシカントロータ１０３の
再生工程を行う第２の区画を通過してデシカントロータ
の水分を除去し再生作用を行い、経路１２８を経て第２
の低熱源熱交換器（蒸発器）２３０に送られ、ここで冷
媒蒸気を加熱して自らは温度低下し、経路１２９を経て
排気として外部に捨てられる。
【００６２】このようにして、デシカントの再生と処理
空気の除湿、冷却をくりかえし行うことによって、デシ
カントによる空調を行うことができるが、本実施例で
は、前記のように高熱源熱交換器（凝縮器）２２０には
処理空気から第２の低熱源熱交換器（蒸発器）２３０で
回収した熱が放出されるため、空調負荷のうち顕熱負荷
が消滅して、第１の低熱源熱交換器（蒸発器）２４０に
おいて回収出来る熱量が消滅しても、それを補う形で第
２の低熱源熱交換器（蒸発器）２３０で熱を回収してデ
シカントの再生を行うことができる。
【００６３】つぎに、「除湿主体冷房」モードについて
説明する。この運転モードは空調負荷の顕熱比が小さ
く、「冷房主体除湿」モードでは空調空間が冷え過ぎて
しまう場合に、顕熱処理能力をさらに落とし、潜熱負荷
を処理することができる運転モードである。
【００６４】この「除湿主体冷房」モードにおけるデシ
カント空調装置の蒸気圧縮式冷凍サイクル部分のサイク
ルを次に説明する。この運転モードでは、前記の通り４
方弁２７０を経路２０３と２０６が連通し経路２０４と
２０７が連通するよう設定し、感温部２９０Ｃを検出端
とし、弁２８０は負荷（顕熱比）に応じて開閉し（顕熱
比が大きい場合に開度が大きくなるように調節する）、
送風機１０２は運転する。この場合、冷媒は第２の低熱
源熱交換器（蒸発器）２３０でデシカント１０３を再生
した後の再生空気から蒸発潜熱を奪って蒸発し、経路２
０５においてバイパス経路２０９から流入する未蒸発の
冷媒と混合し、再び湿り蒸気となって第１の低熱源熱交
換器（蒸発器）２４０に至り、ここで処理空気と熱交換
して蒸発し、経路２０４、４方弁２７０、経路２０７を
経て圧縮機２６０に吸引され圧縮される。圧縮された冷
媒は経路２０１を経て高熱源熱交換器（凝縮器）２２０
に流入し、冷媒の過熱蒸気の顕熱および凝縮潜熱をデシ
カント１０３に流入前の再生空気に放出したのち経路２
０２を経て膨張弁２５０に至り、そこで減圧膨張した
後、４方弁２７０、経路２０６を経て第２の低熱源熱交
換器（蒸発器）２３０に還流する。このようにして、ヒ
ートポンプ２００では、処理空気と再生空気の両方の経
路に設けられた低熱源熱交換器２３０,２４０によって
熱を回収し、その回収熱と圧縮機動力を加えた熱量を高
熱源熱交換器（凝縮器）２２０で放出する。このサイク
ルでも、「冷房主体除湿」モードと同様に圧縮機入口の
冷媒の過熱度は「冷房」モードによる運転ほどには上昇
せず、従って圧縮後の冷媒の過熱温度が高くならないた
め、高熱源熱交換器（凝縮器）２２０で利用できる顕熱
は減少するが、この「冷房主体除湿」モードでの空調負
荷は「冷房」モードほど高くないため、実用上支障なく
再生空気を加熱しデシカントを再生できる。
【００６５】前述のように設定された「除湿主体冷房」
モードにおけるデシカント空調システムの動作は「冷房
主体除湿」モードと同様に図７の湿り空気線図を参照し
て説明できるので省略するが、本運転モードでは主体的
に熱回収を行う低熱源は、膨張弁２５０を出た冷媒がま
ず流入する第２の低熱源熱交換器２３０であるため、再
生空気からの熱回収量が多く取れ、そのため「冷房主体
除湿」モードよりも更に顕熱比が小さい場合に適してい
る。
【００６６】このようにして、本実施例によれば、「冷
房」、「冷房主体除湿」、「除湿主体冷房」、「除
湿」、「デシカント再生」の各運転モードによって、様
々な顕熱比の空調負荷に対応することができる。なお、
弁２８０を設けたバイパス経路２０８、２０９は、膨張
弁２５０と４方弁２７０を結ぶ経路から分岐するよう構
成したが、本実施例のように弁２８０の開度と電子膨張
弁２５０の開度を連動して制御する場合には、バイパス
経路を凝縮器出口と電子膨張弁２５０の間の経路２０２
から分岐しても差し支えない。
【００６７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
デシカントによる水分の吸着処理とヒートポンプによる
デシカントの再生処理を連続的に行えるようにした空調
システムのヒートポンプの圧縮機に流入する冷媒をデシ
カント再生後の再生空気で加熱して、圧縮後の冷媒過熱
蒸気の温度すなわちエンタルピを増加させ、ヒートポン
プの高熱源で放出する熱量に占める顕熱の割合を増加さ
せたのち再生空気と熱交換させることによって、デシカ
ントの再生温度を高め、デシカントの吸湿能力の増加を
可能にするとともに、ヒートポンプの低熱源熱交換器を
処理空気と再生空気の両方に設置して、圧縮機に流入す
る冷媒の流れの向きを切り換えることによって、処理空
気と再生空気のいずれからもデシカント再生用の熱源を
得られるようにして、始動前にデシカント単独の再生を
可能にし、さらに顕熱比が小さい場合の除湿主体の運転
をも同時に対応可能にして、除湿能力に優れ、かつ始動
特性にも優れ、かつ柔軟に空調負荷に対応でき、かつ省
エネルギな空調システムおよび運転方法を提供すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る空調システムの第１の実施例の基
本構成を示す説明図である。
【図２】図１の空調機のヒートポンプにおける冷媒のサ
イクルを示すモリエル線図である。
【図３】図１の実施例のデシカント空調システムの動作
を示す湿り空気線図である。
【図４】図１の実施例の再生空気および加熱源となるヒ
ートポンプの高圧冷媒のエンタルピ（熱量）変化量と温
度との関係を示す図である。
【図５】図１の実施例のデシカント空調システムの他の
設定の場合の動作を示す湿り空気線図である。
【図６】本発明に係る空調システムの第２の実施例の基
本構成を示す説明図である。
【図７】図６の実施例のデシカント空調システムにおけ
る「冷房主体除湿」モードにおける動作を示す湿り空気
線図である。
【図８】従来のデシカント空調システムの基本構成を示
す説明図である。
【図９】さらに他の従来のデシカント空調システムの基
本構成を示す説明図である。
【図１０】図９に示す従来のデシカント空調の空気のデ
シカント空調サイクルを湿り空気線図で示す説明図であ
る。
【図１１】図９に示す従来例のデシカント空調システム
の蒸気圧縮式冷凍サイクルを説明するモリエル線図であ
る。
【図１２】図９の従来例の再生空気および加熱源となる
ヒートポンプの高圧冷媒のエンタルピ（熱量）変化量と
温度との関係を示す図である。
【符号の説明】
２００ ヒートポンプ １０２,１４０ 送風機 １０３ デシカントロータ １０４ 顕熱熱交換器 ２２０ 高熱源熱交換器 ２３０ 第２の低熱源熱交換器 ２４０ 第１の低熱源熱交換器 ２６０ 圧縮機 ２７０ ４方弁 Ａ 処理空気経路 Ｂ 再生空気経路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F24F 3/14 F24F 3/00

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 処理空気中の水分を吸着するデシカント
    と、圧縮機を有し、処理空気を低熱源、再生空気を高熱
    源として動作して再生空気にデシカント再生用の熱を供
    給するヒートポンプとを備えた空調システムにおいて、
    前記ヒートポンプの圧縮機に流入する冷媒をデシカント
    再生後の再生空気で加熱することによって、圧縮後の冷
    媒の温度を高めたのちデシカント再生前の再生空気と熱
    交換させるように構成したことを特徴とする空調システ
    ム。
  2. 【請求項２】 処理空気中の水分を吸着するデシカント
    と、圧縮機を有し、処理空気を低熱源、再生空気を高熱
    源として動作して再生空気にデシカント再生用の熱を供
    給するヒートポンプとを備えた空調システムにおいて、
    前記ヒートポンプの低熱源熱交換器を少なくとも第１の
    低熱源熱交換器と第２の低熱源熱交換器とを含んで構成
    し、第１の低熱源熱交換器はデシカントの下流側の処理
    空気と熱交換関係をなし、第２の低熱源熱交換器はデシ
    カントの下流側の再生空気と熱交換関係をなし、圧縮機
    に流入する冷媒が第１の低熱源熱交換器から第２の低熱
    源熱交換器を経て圧縮機に流入する経路、または逆に圧
    縮機に流入する冷媒が第２の低熱源熱交換器から第１の
    低熱源熱交換器を経て圧縮機に流入する経路のいずれか
    を選択的に流動するように構成したことを特徴とする空
    調システム。
  3. 【請求項３】 処理空気中の水分を吸着するデシカント
    と、圧縮機を有し、処理空気を低熱源、再生空気を高熱
    源として動作して再生空気にデシカント再生用の熱を供
    給するヒートポンプとを備えた空調システムにおいて、
    デシカントを通過する処理空気および再生空気の流路区
    画を少なくとも処理空気の水分吸着工程を行う第１の区
    画と、再生空気の再生工程を行う第２の区画とに分割
    し、デシカントが第１の区画、第２の区画を経て第１の
    区画に戻るよう構成し、かつ前記ヒートポンプを少なく
    とも圧縮機と第１および第２の２つの低熱源熱交換器と
    １つの高熱源熱交換器で構成し、かつ処理空気の経路を
    デシカントの前記第１の区画を経て前記ヒートポンプの
    第１の低熱源熱交換器を経たのち空調空間に供給するよ
    う構成し、かつ再生空気の経路を前記ヒートポンプの高
    熱源熱交換器を経てデシカントの前記第２の区画を経た
    のち更に前記ヒートポンプの第２の低熱源熱交換器を経
    たのち外部に導くよう構成し、かつ前記ヒートポンプの
    圧縮機に流入する冷媒が第１の低熱源熱交換器から第２
    の低熱源熱交換器を経て圧縮機に流入する経路、または
    逆に圧縮機に流入する冷媒が第２の低熱源熱交換器から
    第１の低熱源熱交換器を経て圧縮機に流入する経路のい
    ずれかを選択的に流動するように構成したことを特徴と
    する空調システム。
  4. 【請求項４】 請求項２又は３に記載の空調システムの
    運転方法であって、再生空気を流動させ、かつ処理空気
    の流動を停止して、ヒートポンプの圧縮機に流入する冷
    媒が第２の低熱源熱交換器から第１の低熱源熱交換器を
    経て圧縮機に流入する経路を選択し、デシカント通過後
    の再生空気から熱回収してデシカント通過前の再生空気
    を加熱することによってシステム運転前のデシカントの
    再生を行うことを特徴とする空調システムの運転方法。
  5. 【請求項５】 ヒートポンプの圧縮機に流入する冷媒が
    第１の低熱源熱交換器から第２の低熱源熱交換器を経て
    圧縮機に流入する経路、または第２の低熱源熱交換器か
    ら第１の低熱源熱交換器を経て圧縮機に流入する経路を
    選択する手段を設け、該選択する手段によって膨張弁と
    第１の低熱源熱交換器または第２の低熱源熱交換器を結
    ぶ経路を選択可能にするとともに、第２の低熱源熱交換
    器または第１の低熱源熱交換器と圧縮機を結ぶ経路を選
    択可能にし、かつ高熱源熱交換器から膨張弁を経て前記
    選択する手段を結ぶ経路から分岐して第１の低熱源熱交
    換器と第２の低熱源熱交換器を結ぶ経路に合流するバイ
    パス経路と該バイパス経路に弁を設け、第１の低熱源熱
    交換器および第２の低熱源熱交換器を作用させて処理空
    気および再生空気の両方から熱回収してデシカント通過
    前の再生空気を加熱する際に、該バイパス弁開度を調節
    して未蒸発の冷媒を第１の低熱源熱交換器と第２の低熱
    源熱交換器を結ぶ経路中に導くことを特徴とする請求項
    ２又は３に記載の空調システム。
  6. 【請求項６】 デシカントで処理空気中の水分を吸着す
    る工程と、 冷媒を圧縮し、前記処理空気を低熱源とし、再生空気を
    高熱源として動作するヒートポンプで前記デシカントを
    再生する前の前記再生空気を加熱する工程と、 前記圧縮される前の冷媒を前記デシカントの下流側の再
    生空気と熱交換させる工程とを備えることを特徴とする
    処理空気の除湿方法。
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