JP3765930B2

JP3765930B2 - 除湿空調装置及び除湿空調システム

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Publication number: JP3765930B2
Application number: JP28052998A
Authority: JP
Inventors: 健作前田
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 1998-09-16
Filing date: 1998-09-16
Publication date: 2006-04-12
Anticipated expiration: 2018-09-16
Also published as: JP2000088285A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、除湿空調装置及び除湿空調システムに関し、特にデシカントを有する除湿空調装置及びそのような除湿空調装置を備える除湿空調システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１１に示すように従来から、低熱源と高熱源を利用するデシカント空調機があった。この空調機では、デシカントロータ１０３により水分を吸着される処理空気Ａの経路と、高熱源によって加熱されたのち、前記水分吸着後のデシカントロータ１０３を通過してデシカント中の水分を脱着して再生する再生空気Ｂの経路を有する。ここで再生空気を高熱源で加熱するためには、熱交換器１２０に高熱源供給口４２に接続された経路１５１を通して温熱媒体を熱交換器１２０に供給し、その温熱媒体は経路１５２を通して高熱源戻り口４３に戻される。
【０００３】
また、図１１の空調機は、水分を吸着された処理空気と、デシカントロータ１０３のデシカント（乾燥剤）を再生する前かつ熱交換器１２０により加熱される前の再生空気との間に顕熱熱交換器１０４を有し、再生空気を熱交換器１２０で加熱する前に熱交換器１０４である程度加熱し、またデシカントで乾燥された処理空気を、熱交換器１０４によりある程度冷却した後、低熱源供給口４０から経路１６１を通して熱交換器１１５に供給され、経路１６２を通して低熱源戻り口４１に排出される低熱源によってさらに冷却を行うものである。なお、図１１の従来例では熱交換器１１５を出た処理空気は加湿器１０６により加湿され、湿度を上げると同時に乾球温度を下げて空調空間１０１に供給される。
【０００４】
そして、この空調装置では、デシカントロータ１０３を出た後の処理空気と、熱交換器１２０に入る前の再生空気との間で熱交換する顕熱熱交換器１０４が、省エネルギー効果を高めている。なお図１１に示す従来の装置の高熱源、低熱源は、不図示の圧縮ヒートポンプが提供している。
【０００５】
ここで、図１１の装置で用いられる圧縮ヒートポンプのモリエ線図を図１２に示す。これは冷媒としてＨＦＣ１３４ａを用いた場合のモリエ線図である。点ａはヒートポンプの蒸発器で蒸発した冷媒の状態を示し、飽和ガスの状態にある。圧力は４．２ｋｇ／ｃｍ²、温度は１０℃、エンタルピは１４８．８３ｋｃａｌ／ｋｇである。このガスをヒートポンプの圧縮機で吸込圧縮した状態、圧縮機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２４．１ｋｇ／ｃｍ²、温度は８５℃であり、過熱ガスの状態にある。この冷媒ガスは、ヒートポンプの凝縮器内で温熱媒体により冷却され（温熱媒体を加熱し）、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２４．１ｋｇ／ｃｍ²、温度は７５℃である。この圧力下でさらに温熱媒体により熱を奪われ凝縮して、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と同じく、圧力は２４．１ｋｇ／ｃｍ²、温度は７５℃、そしてエンタルピは１２７．１３ｋｃａｌ／ｋｇである。この冷媒液は、膨張弁で減圧され、温度１０℃の飽和圧力である４．２ｋｇ／ｃｍ²まで減圧され、１０℃の冷媒液とガスの混合物として前述の蒸発器に到り、ここで冷熱媒体から熱を奪い、蒸発してモリエ線図上の点ａの状態の飽和ガスとなり、再び前述の圧縮機に吸入され、以上のサイクルを繰り返す。なお、図１３に冷媒と温熱媒体の熱交換における温度変化の様子を示す。
【０００６】
前記冷却された冷熱媒体は経路１６１を介して熱交換器１１５に供給され経路１６２を介してヒートポンプの蒸発器に戻る。また、７０℃程度に加熱された温熱媒体は経路１５１を介して熱交換器１２０に供給され、ここで６０〜６５℃程度まで冷却され、経路１５２を介してヒートポンプの凝縮器に戻る。また顕熱熱交換器１０４としては、図１１に示すようなロータリー熱交換器や、処理空気と再生空気を直交して流す直交流熱交換器が用いられていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
以上のような従来の空調システムによれば、処理空気を冷却器１１５で冷却する前に予備的に冷却する顕熱熱交換器１０４が重要な役割を演じているが、この顕熱熱交換器１０４は一般にシステム中で大きな容積を占めるため、システム構成を困難にし、ひいてはシステムの大型化が余儀なくされていた。また、温熱媒体の量は大きく、それを循環する温熱媒体配管の口径も大きく施工の困難性があり、温熱媒体を搬送するポンプの動力が大きくなり勝ちであった。
【０００８】
そこで本発明は、コンパクトにまとまった除湿空調装置、及び温熱媒体の搬送動力の小さい除湿空調システムを提供することを目的としている。
【０００９】
【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、図１に示すように、処理空気中の水分を吸着し、再生空気により水分を脱着されるデシカントを有する水分吸着装置１０３と；前記再生空気と温熱媒体とを熱交換させる第１の熱交換器１２０であって、水分吸着装置１０３に対して前記再生空気の流れの上流側に設けられた第１の熱交換器１２０と；前記処理空気と温熱媒体とを熱交換させる第２の熱交換器２２０であって、水分吸着装置１０３に対して前記処理空気の流れの下流側に設けられた第２の熱交換器２２０と；第１の熱交換器１２０と第２の熱交換器２２０に供給する温熱媒体を加熱する熱媒体供給装置ＨＰとを備え；熱媒体供給装置ＨＰから供給される前記温熱媒体を、第１の熱交換器１２０と第２の熱交換器２２０の順に流すように構成したことを特徴とする。
【００１０】
このように構成すると、熱媒体供給装置ＨＰから供給される前記温熱媒体を、第１の熱交換器と第２の熱交換器の順に流すように構成したので、第１の熱交換器で再生空気の加熱に使用した熱の一部に相当する熱を第２の熱交換器で処理空気から回収することができる。
【００１１】
さらに請求項２に記載のように、前記処理空気と冷熱媒体とを熱交換させる第３の熱交換器１１５であって、第２の熱交換器２２０に対して前記処理空気の流れの下流側に設けられた第３の熱交換器１１５を備えるようにしてもよい。このときは、第３の熱交換器１１５を備えるので、処理空気をさらに冷却することができる。
【００１２】
また請求項３に記載のように、請求項２に記載の除湿空調装置では、熱媒体供給装置ＨＰが前記冷熱媒体を供給するように構成され、かつ前記冷熱媒体から前記温熱媒体に熱を汲み上げるヒートポンプを構成するようにしてもよい。このように構成すると、ヒートポンプが冷熱媒体から温熱媒体に熱を汲み上げるので、熱の有効利用ができる。
【００１３】
さらに請求項４に記載のように、請求項２または請求項３に記載の除湿空調装置では、前記冷熱媒体の第３の熱交換器１１５入口温度と出口温度との温度差が１０℃以下であるようにしてもよい。このように構成すると、気温２５〜２７℃の空調空間に設置された他の顕熱処理機（例えばファンコイル）から冷水（２０〜１０℃）を介して熱回収を行うことができ、温熱媒体の加熱に再利用できるため、熱の多重効用化が可能となり、システムを省エネルギー化できる。
【００１４】
また請求項５に記載のように、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の除湿空調装置では、前記温熱媒体の第１の熱交換器１２０入口温度と第２の熱交換器の出口温度２２０との温度差が１５℃以上であるようにするのが好ましい。
【００１５】
このように構成すると、温熱媒体の利用温度差が１５℃以上と大きいので、温熱媒体用の配管が長く、また温熱媒体搬送装置（ポンプ等）を利用するシステムでは、温熱媒体の搬送動力が低減し、その配管口径が小さくなるので施工性が向上し、コストも低減する。
【００１６】
前記目的を達成するために、請求項６に係る発明による除湿空調システムは、図１０に示すように、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の除湿空調装置７０Ａ〜７０Ｅと；熱媒体供給装置１から第１の熱交換器１２０及び第２の熱交換器２２０に前記温熱媒体を供給する温熱媒体配管３０、３１と；熱媒体供給装置ＨＰから第３の熱交換器１１５に前記冷熱媒体を供給する冷熱媒体配管２０、２１とを備える。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１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を付し、重複した説明は省略する。
【００１８】
図１のフローチャートを参照して、本発明の第１の実施の形態である除湿空調装置の構成を説明する。この空調システムは、デシカント（乾燥剤）によって処理空気の湿度を下げ、処理空気の供給される空調空間６１Ａ〜Ｅを快適な環境に維持するものである。図中、空調空間６１Ａ〜Ｅから処理空気Ａの経路に沿って、処理空気を循環するための送風機１０２、デシカントを充填したデシカントロータ１０３、本発明の第２の熱交換器２２０、第３の熱交換器１１５、加湿器１０６とこの順番で配列され、そして空調空間６１Ａ〜Ｅに戻るように構成されている。
【００１９】
また、屋外ＯＡから再生空気Ｂの経路に沿って、経路１２５、デシカントロータ１０３に入る前の再生空気を加熱する本発明の第１の熱交換器１２０、デシカントロータ１０３、再生空気を循環するための送風機１４０とこの順番で配列され、そして屋外に排気ＥＸするように構成されている。
【００２０】
温熱媒体である温水を導く温水配管１５１が、図２（後で説明）に示すヒートポンプＨＰの温熱媒体供給口４２と熱交換器１２０の温水入口に接続されている。熱交換器１２０は、温水と再生空気とが対向流で熱交換するように構成された対向流型熱交換器である。熱交換器１２０の温水出口は、熱交換器２２０の温水入口に温水配管により接続されている。熱交換器２２０も、温水と処理空気とが対向流で熱交換するように構成されている。熱交換器２２０の温水出口は、温水配管１５２により、ヒートポンプの温熱媒体戻り口４３に接続されている。
【００２１】
また冷熱媒体である冷水を導く冷水配管１６１が、ヒートポンプＨＰの冷熱媒体供給口４０と熱交換器１１５の冷水入口に接続されている。熱交換器１１５は、熱交換対象である処理空気と対向流で熱交換するように構成されている。熱交換器１１５の冷水出口は、冷水配管１６２により、ヒートポンプの冷熱媒体戻り口４１に接続されている。
【００２２】
水分吸着装置であるデシカントロータ１０３には、これを数分間に１回転程度の割合で回転する駆動機であるギヤドモータ１０５が、チェーンやベルトのような伝導装置で連結されている。
【００２３】
次に図２のフローチャートを参照して、図１に示す装置に使用できるヒートポンプの例を示す。図中、冷媒圧縮機２６０の吐出口は冷媒ガス配管により冷媒凝縮器Ｃに接続されており、凝縮器Ｃの底部には凝縮器Ｃで凝縮した冷媒液の取り出し口があり、この口と冷媒蒸発器Ｅとが冷媒配管により接続されており、この冷媒配管の途中には絞りが設けられている。冷媒蒸発器Ｅの上部には冷媒蒸発器Ｅで蒸発した冷媒ガスの取り出し口があり、この口と圧縮機２６０の吸入口とが冷媒ガス配管により接続されている。
【００２４】
冷媒凝縮器Ｃには、温熱媒体と冷媒ガスとの熱交換チューブが装着されており、このチューブには温熱媒体を外部に供給する温熱媒体供給口４２と外部から温熱媒体を戻す温熱媒体戻り口４３とが接続されている。温熱媒体供給口４２には温熱媒体配管１５１が接続されており、温熱媒体戻り口４３には温熱媒体配管１５２が接続されている。
【００２５】
また冷媒凝縮器Ｅには、冷熱媒体と蒸発する冷媒液との熱交換チューブが装着されており、このチューブには冷熱媒体を外部に供給する冷熱媒体供給口４０と外部から冷熱媒体を戻す温熱媒体戻り口４１とが接続されている。冷熱媒体供給口４０には温熱媒体配管１６１が接続されており、冷熱媒体戻り口４１には冷熱媒体配管１６２が接続されている。
【００２６】
このような構成において、冷熱媒体戻り口４１からの冷熱媒体により、蒸発器Ｅ内で加熱され蒸発した冷媒ガスは、圧縮機２６０に吸入され圧縮されて凝縮器Ｃに吐出される。一方蒸発器Ｅ内で冷媒の蒸発により冷却された冷熱媒体は、冷熱媒体供給口４０から外部に供給される。
【００２７】
凝縮器Ｃでは、温熱媒体戻り口４３からの温熱媒体により、凝縮器Ｃ内で加熱され凝縮した冷媒液は、絞りを介して減圧され、蒸発器Ｅに供給される。一方凝縮器Ｃ内で冷媒の凝縮により加熱された温熱媒体は、温熱媒体供給口４２から外部に供給される。
【００２８】
図３の湿り空気線図を参照して、図１の第１の実施の形態の作用を、具体的な温度を考慮した実施例について説明する。構成については適宜図１を参照する。図３中、アルファベット記号Ｋ〜Ｎ、Ｐ、Ｑ〜Ｕ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。
【００２９】
先ず処理空気Ａの流れを説明する。図３において、空調空間６１Ａ〜Ｅからの約２７℃の処理空気（状態Ｋ）は、処理空気経路１０７を通して、送風機１０２により吸い込まれ、処理空気経路１０８を通して水分吸着装置であるデシカントロータ１０３に送り込まれる。ここでデシカントにより水分を吸着されて絶対湿度を下げるとともに、デシカントの吸着熱により乾球温度を上げて約５０℃の状態Ｌに到る。この空気は処理空気経路１０９を通して第２の熱交換器２２０に送られ、ここで絶対湿度一定のまま（後述のように第１の熱交換器で温度を下げられた）温熱媒体により冷却され約３８℃の状態Ｍの空気になり、経路１１０を通して第３の熱交換器１１５に入る。ここでやはり絶対湿度一定で、冷熱媒体によりさらに冷却されて約１５℃の状態Ｎの空気になる。この空気は、ダクト１１１を通って加湿器１０６に送り込まれ、ここで等エンタルピ変化をして、絶対湿度を上げ、乾球温度を下げて状態Ｐの空気になり、適度な湿度でかつ適度な温度の処理空気ＳＡとして、ダクト１１２を経由して空調空間６１Ａ〜Ｅに戻される。
【００３０】
次に再生空気Ｂの流れを説明する。図３において、屋外ＯＡからの約３２℃の再生空気（状態Ｑ）は、再生空気経路１２５を通して吸い込まれ、第１の熱交換器１２０に送り込まれる。ここでヒートポンプＨＰからの温度の高い温熱媒体と熱交換して乾球温度を上昇させ約７０℃の状態Ｔの空気になる。ここで、熱交換器１２０と熱交換器２２０との関係に注目すると、熱交換器１２０で温度を低下させた温熱媒体は、先に説明したように処理空気を冷却しつつ自身は温度を上昇させる。これは温熱媒体にとっては熱回収である。このように回収された熱をもって温熱媒体はヒートポンプＨＰに戻り、そこで加熱されて熱交換器１２０に供給される。そして再生空気を加熱する。先に説明したように、再生空気は約３２℃から約７０℃まで加熱されるが、この温度上昇のうち、処理空気から熱交換器２２０が回収した分によるものは、図３に示すように、約４６℃の状態Ｒまでの上昇である。
【００３１】
このように熱交換器１２０で約７０℃まで加熱された再生空気は、経路１２８を通ってデシカントロータ１０３に到り、ここでデシカントから水分を奪いこれを再生して、自身は絶対湿度を上げるとともに、デシカントの水分脱着熱により乾球温度を下げて状態Ｕに到る。この空気は経路１２９を通して、再生空気を循環するための送風機１４０に吸い込まれ、経路１３０を通して排気ＥＸされる。
【００３２】
ここでさらに図４を参照して、図３で考慮した実施例について、熱交換器１２０と熱交換器２２０の作用を説明する。まず熱交換器１２０では、ヒートポンプＨＰで約７５℃まで加熱された温熱媒体と再生空気として利用される約３２℃の外気とが対向流で熱交換する。温熱媒体は約７５℃から約３６℃に温度低下する。温熱媒体と熱交換する再生空気は、この間、約３２℃から約７０℃に温度上昇する。
【００３３】
次に、先に説明したように約３６℃に冷却された温熱媒体は、熱交換器２２０で、処理空気と対向流で熱交換する。温熱媒体は約３６℃から約４７℃に加熱される。温熱媒体と熱交換する処理空気は、この間、約５０℃から約３８℃に温度低下する。
【００３４】
次に図５を参照して、ヒートポンプＨＰの冷媒サイクルを説明する。図５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。ヒートポンプＨＰの構成については、適宜図２を参照する。
【００３５】
図中、点ａは図１の第３の熱交換器１１５に冷熱媒体を供給する蒸発器Ｅ（図２）の冷媒出口の状態であり、飽和ガスの状態にある。圧力は４．２ｋｇ／ｃｍ²、温度は１０℃、エンタルピは１４８．８３ｋｃａｌ／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２４．１ｋｇ／ｃｍ²、温度は８５℃であり、過熱ガスの状態にある。
【００３６】
この冷媒ガスは、冷媒凝縮器Ｃ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２４．１ｋｇ／ｃｍ²、温度は７５℃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と同じく、圧力は２４．１ｋｇ／ｃｍ²、温度は７５℃、そしてエンタルピは１２７．１３ｋｃａｌ／ｋｇである。凝縮器Ｃに戻ってくる温熱媒体は、先に説明したように約４７℃である。凝縮器Ｃはこの温熱媒体で冷媒液をサブクールできる構造になっており、冷媒液は約５５℃の状態ｅまで過冷却される。点ｅのエンタルピは１１９．０５ｋｃａｌ／ｋｇである。この状態の冷媒液は、絞りを介して減圧され蒸発器Ｅに戻る。この点はｆで示されている。冷媒液は、この点から冷熱媒体から熱を奪い、自身は蒸発して点ａに戻るこのようにして冷媒サイクルが繰り返される。
【００３７】
この実施例の場合、図１２のモリエ線図に示す従来の例と比較すると、冷房効果が、（１４８．８３−１１９．０５）／（１４８．８３−１２７．１３）＝２９．７８／２１．７０＝１．３７と、約３７％も向上する。このような冷房効果の増加は、図３の湿り空気線図でいえば、図中、点Ｎの左方向（乾球温度の低い方向）への移動につながり、温熱媒体の加熱容量の増加、効率の上昇、機器の小型化、ひいてはコスト低減を図ることができる。またここでは圧縮ヒートポンプの場合で説明したが、吸収ヒートポンプを用いる場合でも、同様に凝縮冷媒の顕熱を回収することで、冷房効果の増加や、温熱媒体の加熱容量の増加を図ることができる。
【００３８】
次に図６を参照して、以上説明した実施例について、凝縮器Ｃにおける冷媒と温熱媒体のエンタルピ変化に対する温度変化を説明する。先ず冷媒のエンタルピと温度の変化に注目する。図中、冷媒は図５の点ｂに示す過熱状態（温度は８５℃、エンタルピは１５８．５０ｋｃａｌ／ｋｇ）で凝縮器Ｃに供給される。この冷媒ガスは温熱媒体で冷却され、図５に示す点ｃの飽和ガスの状態（温度７５℃、エンタルピ１５４．８６ｋｃａｌ／ｋｇ）になる。ここから温度は７５℃一定で、エンタルピは１５４．８６ｋｃａｌ／ｋｇから１２７．１３ｋｃａｌ／ｋｇまで熱を奪われる。図５では、点ｄの飽和液の状態である。ここからさらに温熱媒体で約５５℃まで過冷却され図５に示す点ｅに到る。
【００３９】
このように冷媒の状態が変化する間、対向流の関係にある温熱媒体は、約４７℃で凝縮器Ｃに供給されたとき、点ｅに対応する点で冷媒と熱交換を開始する。冷媒の点ｄに対応する点では、約５２．７℃まで加熱され、さらに点ｃに対応する点で約７２．４℃まで温度上昇する。さらに過熱冷媒ガスにより加熱され、点ｂに対応する点で、７５℃まで温度上昇して、図１に示す第１の熱交換器１２０に供給されることになる。
【００４０】
温熱媒体のヒートポンプＨＰからの供給温度と戻り温度との差が、この実施例の場合、７５−４７＝２８℃と大きく、利用温度差が大きいため同じ熱量を搬送する温熱媒体の流量が少なくて済み、温熱配管１５１、１５２の口径を小さくでき、施工性の向上を図ることができ、また温熱配管１５１、１５２に設ける温熱媒体としての温水を搬送するポンプの動力が小さくなる。一般に、従来技術では温熱媒体の利用温度差は５〜７℃であったものを、例えば２３℃とすれば、温熱媒体の流量は１／３．３〜１／４．６になる。温熱媒体の利用温度差は、１５℃以上、好ましくは２０℃以上、さらに好ましくは２５℃以上とする。
【００４１】
なお本実施の形態では、温熱媒体の熱交換器である第２の熱交換器２２０が処理空気の系統に設けられているので、暖房運転モードでの運転が行える。このときは、再生空気を停止する。即ち、例えば送風機１４０を停止すればよい。そして、ヒートポンプの低熱源としては例えば外気を用いればよい。そのためには、不図示の低熱源用熱交換器を用いて外気からの熱を蒸発器Ｅに導入すればよい。
【００４２】
次に図７を参照して、以上説明した除湿空調装置の機械的な配置の例を説明する。図７において、装置を構成する機器は例えば薄い鋼板で作られた直方体のキャビネット７００の中に収容されている。その鉛直方向下部側方に再生空気として用いる外気ＯＡ吸込口が開口しており、外気は鉛直方向下部から上方に向けて流れ、その間熱交換器１２０、デシカントロータ１０３を通過し、送風機１４０によって、キャビネット７００の上方には開口した再生空気の排気口から排気されるように配置されている。デシカントロータ１０３は、その回転軸を鉛直方向に向けて配置されている。
【００４３】
また、キャビネット７００の上面中央部、外気ＯＡ吸込口に隣接して、処理空気ＲＡの入口が開口しており、その下方には送風機１０２が配置されており、さらにその下方にはデシカントロータ１０３、その下方に熱交換器２２０、さらにその下方に熱交換器１１５が配置されている。これらを通過した処理空気はキャビネット７００の底部で横に流れ上方に流れ方向を変え、キャビネット７００の上面に設けられた開口から、空調空間に供給されるように構成されている。なお、図中フィルター１７１が外気開口に、フィルター１７０が処理空気取り入れ開口に設けられている。また加湿器１０６が処理空気経路中、熱交換器１１５の下流側に設けられている。
【００４４】
以上のように、この第１の実施の形態では、従来の装置で用いられていたロータリー式や直交流型の熱交換器１０４（図１１）を必要とせず、コンパクトにまとまった除湿空調装置とすることができる。
【００４５】
次に、図８のフローチャートを参照して、本発明の第２の実施の形態である除湿空調装置の構成を説明する。この空調装置の第１の実施の形態との相違点は、除湿運転を容易に行えるように、温熱媒体の経路に切り換え弁が設けられていることである。即ち、図８に示されるように熱交換器１２０の温熱媒体出口と熱交換器２２０の温熱媒体入口との間の温熱媒体経路に３方弁１７０が設けられている。３方弁１７０の第３の口には経路１５３が接続されており、経路１５３は経路１５２に合流している。このような構成で、冷房運転の際は、３方弁１７０は経路１５２を閉として、第１の実施の形態の場合と同様に熱交換器１２０を通過した温熱媒体は全て熱交換器２２０に入るように運転される。
【００４６】
この装置を除湿運転するときは、３方弁１７０を切り換えて熱交換器１２０を通過した温熱媒体が、熱交換器２２０をバイパスして経路１５３を通して経路１５２に流れ、ヒートポンプの温熱媒体戻り口４３に向かうようにする。このときは、温熱媒体の熱は熱交換器１２０における再生空気の加熱だけに用いられ、また処理空気は熱交換器２２０で冷却されることなく、熱交換器１１５において冷熱媒体により冷却されるだけである。また除湿運転では、加湿器１０６
も停止している。
【００４７】
以上の作用を、図９の湿り空気線図で説明する。図９中、アルファベット記号Ｋ〜Ｎ、Ｐ、Ｑ、Ｒ、Ｔ、Ｕにより、各部における空気の状態を示す。この記号は、図８のフロー図中で丸で囲んだアルファベットに対応する。
【００４８】
先ず処理空気Ａの流れを説明する。図９において、空調空間６１Ａ〜Ｅからの約２７℃の処理空気（状態Ｋ）は、水分吸着装置であるデシカントロータ１０３に送り込まれる。ここでデシカントにより水分を吸着されて絶対湿度を下げるとともに、デシカントの吸着熱により乾球温度を上げて状態Ｌに到る。この空気は第２の熱交換器２２０に送られるが、ここには温熱媒体は流れていないので、素通りして（分かり易く状態Ｌの近傍に状態Ｍを示してあるが実際は重なっている）第３の熱交換器１１５に入る。ここで絶対湿度一定で、冷熱媒体により冷却されて状態Ｎの空気になる。加湿器１０６も停止しているので、状態Ｎの空気が空調空間６１Ａ〜Ｅに供給される。図９では、分かり易く状態Ｎの近傍に状態Ｐの点を示してあるが、実際にはこれらは重なっている。状態Ｎの空気は、乾球温度は状態Ｋの空気とほぼ等しく、絶対湿度が低くなっている。
【００４９】
以上の説明では、３方弁は温熱媒体の全量を熱交換器２２０に流すか、あるいは全量について熱交換器２２０をバイパスさせるかの切り換えをするものとしたが、一部をバイパスさせるような構成としてもよく、このときは、処理空気の冷却量及び再生空気の加熱量を調節できるので、状態Ｎの温度を自由に設定、あるいは調節できる。
【００５０】
次に図１０を参照して、図１あるいは図８の除湿空調装置をビルの空調に利用した除湿空調システムの実施の形態を説明する。図中、ヒートポンプ１が、ビル６０の屋上に据え付けられている。ヒートポンプ１は、蒸発器２と、そこで蒸発した冷媒ガスを吸入して圧縮する圧縮機３と、圧縮機３から吐出される冷媒ガスを凝縮する凝縮器４と、凝縮した冷媒液を減圧して蒸発器２に戻す膨張弁７とを含んで構成されている。これらの機器は、冷媒ガス配管あるいは冷媒液配管で接続されている。ヒートポンプ１は例えば図２で説明したヒートポンプＨＰと同様のものである。
【００５１】
また蒸発器２には、ここで冷媒の蒸発により冷却される本発明の冷熱媒体配管としての冷水配管（冷却前冷水配管２１、冷却後冷水配管２０）が接続されており、配管２１には冷水循環ポンプ１０が設けられている。凝縮器４には、ここで冷媒の凝縮により加熱される本発明の温熱媒体配管としての温水配管（加熱前温水配管３１、加熱後温水配管３０）が接続されており、配管３１には温水循環ポンプ１１が設けられている。冷水配管２０、２１と温水配管３０、３１は、ヒートポンプ１を起点として、最上階の空調空間６１Ａから最下階６１Ｅ（図１０では、Ａ〜Ｅの５階建のビルの場合を示しているがこれに限らない）までを貫いて敷設されている。
【００５２】
各階の北側の空間や中心（コア）のように潜熱負荷の大きい領域に、図１で説明したものと同様な除湿空調装置（ＤＳＣ）７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃ、７０Ｄ、７０Ｅがそれぞれ設置されている。除湿空調装置７０Ａには、外気ＯＡ取り入れ開口、排気ＥＸのための開口が備えられ、また処理された供給空気（ＳＡ）を空調空間に供給する処理空気ダクトが接続されている。また、除湿空調装置７０Ａには、冷水配管２０からの分岐管４０Ａが、冷水配管２１からの分岐管４１Ａが、温水配管３０からの分岐管４２Ａが、そして温水配管３１からの分岐管４３Ａが、接続されている。他の階の除湿空調装置７０Ｂ、７０Ｃ、７０Ｄ、７０Ｅについても同様である。
【００５３】
また各階の南側の窓際の空間のように顕熱負荷の大きい領域（ペリメータ）には、ファンコイルユニット５１Ａ、５１Ｂ、５１Ｃ、５１Ｄ、５１Ｅがそれぞれ設置されている。除湿空調装置５１Ａには、冷水配管２０からの分岐管４４Ａが、冷水配管２１からの分岐管４５Ａが接続されている。他の階の除湿空調装置５１Ｂ、５１Ｃ、５１Ｄ、５１Ｅについても同様である。
【００５４】
このような構成の空調システムでは、冷房負荷のうちいわゆる除湿効果を得るための潜熱負荷処理はデシカント空調機７０Ａ〜７０Ｅで行い、ペリメータ部分の日射し等による顕熱負荷処理はファンコイルユニット５１Ａ〜５１Ｅで行う。従来の冷房では潜熱負荷処理も冷水で行っていたため、空気を露点温度以下に冷却する必要があり、そのため冷水温度は５〜７℃で供給することが一般的であった。しかし本システムでは冷水は顕熱負荷処理のみ行えばよいので、冷水温度は気温より１０℃程度低い温度で十分で、したがって１０〜１５℃程度の冷水を循環させる。またデシカント空調機では、デシカント再生には６０〜８０℃の再生空気が必要でそのため、７０〜９０℃の温水を循環させる。
【００５５】
本発明の実施の形態では、温熱媒体は例えば７５℃の温水をデシカント空調機に供給し、４７℃でデシカント空調機からヒートポンプに戻される。この場合の利用温度差は２８℃であり、温度差が大きいので温水の循環量が小さくとれる。したがって、温水配管３０、３０及び温水配管の分岐管４０Ａ〜４３Ｅの口径を小さくでき、また温水ポンプ１１の動力を小さくすることができる。
【００５６】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、熱媒体供給装置から供給される前記温熱媒体を、第１の熱交換器と第２の熱交換器の順に流すように構成したので、第１の熱交換器で再生空気の加熱に使用した熱の一部に相当する熱を第２の熱交換器で処理空気から回収することができ、コンパクトにまとまった除湿空調装置、及び温熱媒体の搬送動力の小さい除湿空調システムを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態である除湿空調装置のフローチャートである。
【図２】図１の除湿空調装置に使用して好適なヒートポンプのフローチャートである。
【図３】図１の除湿空調装置の作動を説明する湿り空気線図である。
【図４】図３で考慮した実施例について、温熱媒体と処理空気間、温熱媒体と再生空気間の熱交換を説明する線図である。
【図５】図１の除湿空調装置に使用されているヒートポンプのモリエ線図である。
【図６】図３で考慮した実施例について、冷媒と温熱媒体間の熱交換を説明する線図である。
【図７】図１に示す第１の実施の形態である除湿空調装置の実際の構造の例を示す模式的正面断面図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態である除湿空調装置のフローチャートである。
【図９】図８の除湿空調装置の作動を説明する湿り空気線図である。
【図１０】本発明の実施の形態である除湿空調システムの例を示すフローチャートである。
【図１１】従来の除湿空調装置のフローチャートである。
【図１２】図１１の従来の除湿空調装置に使用されるヒートポンプのモリエ線図である。
【図１３】図１２のヒートポンプの冷媒と温熱媒体間の熱交換を説明する線図である。
【符号の説明】
１ヒートポンプ
２蒸発器
３圧縮機
４凝縮器
７膨張弁
２０、２１冷水配管
３０、３１温水配管
５１Ａ〜５１Ｅファンコイルユニット
６１Ａ〜６１Ｅ空調空間
７０Ａ〜７０Ｅ除湿空調装置
１０２、１４０送風機
１０３デシカントロータ
１０６加湿器
１１５第３の熱交換器
１２０第１の熱交換器
２２０第２の熱交換器
２６０圧縮機
７００キャビネット
Ｅ冷媒蒸発器
Ｃ冷媒凝縮器
ＨＰヒートポンプ

Claims

処理空気中の水分を吸着し、再生空気により水分を脱着されるデシカントを有する水分吸着装置と；
前記再生空気と温熱媒体とを熱交換させる第１の熱交換器であって、前記水分吸着装置に対して前記再生空気の流れの上流側に設けられた第１の熱交換器と；
前記処理空気と温熱媒体とを熱交換させる第２の熱交換器であって、前記水分吸着装置に対して前記処理空気の流れの下流側に設けられた第２の熱交換器と；
前記第１の熱交換器と前記第２の熱交換器に供給する温熱媒体を加熱する熱媒体供給装置とを備え；
前記熱媒体供給装置から供給される前記温熱媒体を、前記第１の熱交換器と前記第２の熱交換器の順に流すように構成したことを特徴とする；
除湿空調装置。
前記処理空気と冷熱媒体とを熱交換させる第３の熱交換器であって、前記第２の熱交換器に対して前記処理空気の流れの下流側に設けられた第３の熱交換器を備える、請求項１に記載の除湿空調装置。
前記熱媒体供給装置が前記冷熱媒体を供給するように構成され、かつ前記冷熱媒体から前記温熱媒体に熱を汲み上げるヒートポンプを構成していることを特徴とする、請求項２に記載の除湿空調装置。
前記冷熱媒体の第３の熱交換器入口温度と出口温度との温度差が１０℃以下であることを特徴とする、請求項２または請求項３に記載の除湿空調装置。
前記温熱媒体の第１の熱交換器入口温度と第２の熱交換器の出口温度との温度差が１５℃以上であることを特徴とする、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の除湿空調装置。
請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の除湿空調装置と；
前記熱媒体供給装置から前記第１の熱交換器及び前記第２の熱交換器に前記温熱媒体を供給する温熱媒体配管と；
前記熱媒体供給装置から前記第３の熱交換器に前記冷熱媒体を供給する冷熱媒体配管とを備えた；
除湿空調システム。