JP3767114B2 - 空気調和装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は空気調和装置に係り、特に、調温、調湿、脱臭及び換気を行う空気調和装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、例えば、特開平５−１１５７３７号公報や特開平７−１２００２１号公報に開示されているように、湿気吸着性及び臭気吸着性を有する吸着剤を塗布したデシカントロータを用いて、調温、調湿、脱臭及び換気を行う空気調和装置が知られている。
【０００３】
例えば、図１４に示すように、特開平５−１１５７３７号公報に開示された空気調和装置は、ロータ型吸着素子ａ、再生用加熱手段ｂ、顕熱熱交換器ｃ、冷却手段ｄ、及び送気手段ｅ，ｆを備えている。そして、送気手段ｆにより、室内空気を顕熱熱交換器ｃ、再生用加熱手段ｂ、ロータ型吸着素子ａの順に流通させる一方、送気手段ｅにより、室外ｉから導入した室外空気ｇをロータ型吸着素子ａにて脱臭及び除湿し、顕熱熱交換器ｃ及び冷却手段ｄで冷却した後、室内ｈに供給している。
【０００４】
顕熱熱交換器ｃは、室外ｉから導入した室外空気と室内ｈから導出した室内空気とを熱交換させることにより、換気に伴う熱ロスを低減している。ロータ型吸着素子ａでは、ロータが回転することにより、室外空気ｇが通過する領域と室内空気が通過する領域とが順次入れ替わる。このことにより、吸着素子の吸着及び再生のサイクルが繰り返され、室外空気ｇから吸着した湿気や臭気は室内ｈから導出される室内空気に放出されて室外ｉに排出される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記空気調和装置の構成では、吸着素子の吸着及び再生のために、送気手段ｅ，ｆによる室外空気の強制的導入と室内空気の強制的排出とを同時に行う必要があった。そのため、室外空気の強制的導入を行わない空気調和装置に対しては、適用することができなかった。
【０００６】
また、冷房運転と暖房運転とが可能な可逆運転自在な空気調和装置を構成するためには、冷房運転時と暖房運転時とで排気と吸気の空気流通経路を逆転させる必要があり、装置の構造が複雑になっていた。
【０００７】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、調温、調湿、脱臭及び換気を行うための構成を簡単化することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、一部の室内空気を室外に排出するとともに、他の室内空気を脱臭、調温及び調湿して室内に戻すこととした。
【０００９】
具体的には、請求項１に記載の発明は、一部の室内空気を強制的に室外に排出するとともに自然流入口(21,21,…)から室外空気を導入する一方、他の室内空気を室内に戻しながら室内空気の調温、調湿、脱臭及び換気を行う空気調和装置であって、室内空気の排出用送風機(17)と、室内空気の循環用送風機(16)と、上記排出用送風機(17)が吸引した室内空気を室外に導くための排出用通路(19)及び上記循環用送風機(16)が吸引した室内空気を室内に戻すための循環用通路(18)を備えた通風路(9) と、臭気吸着及び湿気吸着を行う吸着エレメントを有し、上記循環用通路(18)に配置された吸着エレメントの吸着領域(11)、及び上記排出用通路(19)に配置された吸着エレメントの再生領域(12)を備えた吸着手段(10)と、上記排出用通路(19)における上記再生領域(12)の上流側に設けられた空気加熱手段(13)と、上記循環用通路(18)に設けられ、室内空気を冷却及び加湿する加湿冷却器 (44) で構成された熱交換手段(14)とを備えていることとしたものである。
【００１０】
さらに、請求項１に記載の発明は、通風路 (9) には、室外に排出する室内空気と室内に供給する室内空気との間で熱交換を行わせる顕熱熱交換器 (47) が設けられ、上記顕熱熱交換器 (47) は、循環用通路 (18) における吸着手段 (10) の吸着領域 (11) の下流側に設けられた循環側熱交換部 (48) と、排出用通路 (19) における吸着手段 (10) の再生領域 (12) の下流側に設けられた排出側熱交換部 (49) とを備えていることとしたものである。
【００１１】
上記発明特定事項により、排出用通路(19)に流入した室内空気は、空気加熱手段(13)によって加熱されて高温空気となり、吸着手段(10)の再生領域(12)を流通して吸着手段(10)を再生させた後、室外に排出される。一方、循環用通路(18)に流入した室内空気は、吸着手段(10)の吸着領域(11)において脱臭及び除湿され、熱交換手段(14)において冷凍機を用いることなく冷却され、所定の温湿度の清浄な空気となって室内(22)に供給される。排出用通路(19)を通じて室外(23)に強制的に排出された分の空気は、自然流入口(21,21,…)を通じて室内(22)に自然に導入される。従って、冷房運転時と暖房運転時とで空気の流通経路を逆転させる必要がなく、装置が簡単化される。
【００１２】
さらに、上記発明特定事項により、顕熱熱交換器(47)を介して、吸着手段(10)の吸着領域(11)を流出した空気が再生領域(12)を流出した高温空気によって加熱される。そのため、循環用通路(18)に空気加熱手段を別途設ける必要がないので、装置の構成が簡単化される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の前提技術の形態例を説明した後に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１４】
＜前提技術の形態例１＞
図１に示すように、前提技術の形態例１に係る空気調和装置(51)は、一部の室内空気を調温、調湿及び脱臭して室内(22)に戻す一方、他の室内空気を送風機(17)で室外(23)に強制的に排出し、排出した分の空気を自然流入口(21,21,…)から室内(22)に導入する第三種換気を行うものである。
【００１５】
まず、空気調和装置(51)の構成について説明する。
【００１６】
空気調和装置(51)の通風路(9) は、循環用通路(18)と排出用通路(19)とから構成されている。
【００１７】
循環用通路(18)には、上流側から順に、ロータ型の吸着素子(10)、室内熱交換器(14)、循環用送風機(16)、加湿器(25)が設けられている。吸着素子(10)は、臭気吸着性及び湿気吸着性を有する吸着剤、例えばシリカゲル、ゼオライト、活性炭等を中空構造体に形成した吸着エレメントを備え、吸着手段を構成している。吸着素子(10)のうち循環用通路(18)内に位置する領域は、空気中の臭気及び湿気を吸着する吸着領域(11)となる。
【００１８】
排出用通路(19)は、メイン通路(20)と、このメイン通路(20)と並列に設けられたバイパス通路(24)とを備えている。メイン通路(20)には、上流側から順に、加熱ヒータ(13)と吸着素子(10)とが設けられている。吸着素子(10)のうち循環用通路(18)内に位置する領域は、吸着された臭気及び湿気を脱着させて吸着素子(10)を再生させる再生領域(12)となる。バイパス通路(24)には、ダンパ(15)が設けられている。このダンパ(15)は、バイパス通路(24)の通風量を調節することによって、吸着素子(10)の再生領域(12)が再生に適した所定温度になるように、メイン通路(20)の通風量を調節する。排出用通路(19)の下流側には、室内空気を室外(23)に排出する排出用送風機(17)が設けられている。
【００１９】
図２に示すように、室内熱交換器(14)は冷媒回路(5) に設けられている。冷媒回路(5) は、圧縮機(1) 、四路切換弁(2) 、室外熱交換器(3) 、膨張弁(4) 、及び上記室内熱交換器(14)が接続されて成り、四路切換弁(2) を切り換えることによって可逆運転自在に構成されている。つまり、冷媒回路(5) はヒートポンプ式の冷媒回路である。
【００２０】
次に、空気調和装置(51)の動作について説明する。
【００２１】
−冷房運転−
冷房運転時には、冷媒回路(5) では、四路切換弁(2) は図中の実線側に設定される。圧縮機(1) から吐出された冷媒は、室外熱交換器(3) で凝縮し、膨張弁(4) により減圧膨張され、室内熱交換器(14)で蒸発し、圧縮機(1) に戻る循環を行う。
【００２２】
通風路(9) にあっては、一部の室内空気は循環用通路(18)を流れ、吸着素子(10)の吸着領域(11)において脱臭及び除湿される。このとき、吸着領域(11)において、吸着に伴う発熱が起こり、室内空気は加熱される。そのため、図３に示すように、状態点１Ａで表される室内空気は、除湿されるとともに温度が上昇し、状態点２Ａの状態となる。その後、この空気は室内熱交換器(14)において冷媒回路(5) の冷媒によって冷却され、状態点３Ａの状態となって室内(22)に供給される。
【００２３】
一方、排出用通路(19)に流入した室内空気は、加熱ヒータ(13)によって加熱されて高温の空気となり、吸着素子(10)の再生領域(12)に流入する。この高温空気は再生領域(12)に付着している臭い成分及び水分を脱着し、吸着剤を再生させる。そして、臭い成分及び水分を含んだ空気は室外(23)に排出される。
【００２４】
なお、排出用通路(19)を通じて室外(23)に室内空気が強制的に排出されるので、室内(22)は負圧状態になり、自然流入口(21,21,…)から外気が自然に導入される。つまり、送風機によって室外空気を強制的に導入することなく、換気が行われる。
【００２５】
−暖房運転−
暖房運転では、冷媒回路(5) にあっては、四路切換弁(2) が破線側に設定される。圧縮機(1) から吐出された冷媒は、室内熱交換器(14)で凝縮し、膨張弁(4) で減圧膨張された後、室外熱交換器(3) で蒸発して、圧縮機(1) に吸入される。
【００２６】
通風路(9) では、一部の室内空気が循環用通路(18)を流れ、吸着素子(10)の吸着領域(11)において吸着及び除湿される。そして、吸着領域(11)を流出後、室内熱交換器(14)で加熱される。加熱されて温度が上昇した空気は、加湿器(25)によって加湿され、所定の温湿度状態となって室内(22)に供給される。
【００２７】
一方、排出用通路(19)に流入した室内空気は、冷房運転と同様にして、吸着素子(10)の再生を行った後、室外(23)に排出される。
【００２８】
このように、前提技術の形態例１の空気調和装置(51)によれば、強制的な室外空気の導入を行わずに、室内空気を循環させることにより、調温、調湿、脱臭及び換気を行うことができる。つまり、室外空気を導入するための送風機が不要となる。
【００２９】
また、可逆運転自在な冷媒回路(5) に設けられた室内熱交換器(14)によって室内空気の冷却または加熱を行うので、空気の流通経路を逆転させることなく、冷房運転または暖房運転を選択的に実行することができる。つまり、空気の流通経路を変更するための装置が不要になり、空気調和装置(51)の構成を簡単化することができる。
【００３０】
また、冷房運転時には、室内空気を冷却しながら除湿するのではなく、吸着素子(10)でいったん除湿した後に、室内熱交換器(14)で冷却することとしている。従って、室内熱交換器(14)における熱交換量は、室内空気を顕熱変化させるだけで足りるので、潜熱変化の分だけ熱交換量が小さくなる。そのため、室内熱交換器(14)の蒸発温度を上げることができ、冷媒回路(5) の圧縮機(1) の負荷を小さくすることができる。従って、空気調和装置(51)の効率を向上させることができる。
【００３１】
＜前提技術の形態例２＞
図４に示すように、前提技術の形態例２に係る空気調和装置(52)は、前提技術の形態例１の空気調和装置(51)において、冷媒回路(5) を水循環回路(30)に置き換え、循環用通路(18)の室内熱交換器(14)の下流側に水分交換器(31)を設けたものである。
【００３２】
まず、空気調和装置(52)の構成について説明する。
【００３３】
水循環回路(30)は、水搬送手段たるポンプ(32)、熱源側熱交換器(33)、電磁弁(35)、水分交換手段たる水分交換器(31)、及び室内熱交換器(14)が順に接続されて構成されている。また、電磁弁(35)及び水分交換器(31)と並列に、バイパス回路(34)が設けられている。バイパス回路(34)には、流量調整弁(36)が設けられている。この流量調整弁(36)は、バイパス回路(34)の流量を調節することにより、水分交換器(31)を流れる水の量を調節する流量調節手段である。
【００３４】
熱源側熱交換器(33)は、水循環回路(30)の水を冷却または加熱する熱源回路(37)に接続され、熱源回路(37)の熱媒体と水循環回路(30)の水との間で熱交換を行わせるように構成されている。熱源回路(37)としては、ヒートポンプチラーや冷温水機等を用いる。
【００３５】
水分交換器(31)は、水蒸気の通過を許容する透湿膜を備え、透湿膜の外側を流れる空気と透湿膜の内側を流れる水との間で水分移動をさせるように構成されている。つまり、水分交換器(31)は、水循環回路(30)の水と室内空気とが透湿膜を介して接触するように構成されている。この水分交換器(31)では、以下のようにして水分移動が行われる。すなわち、水分交換器(31)の透湿膜の外側（表面側）を流れる室内空気の水蒸気分圧と、透湿膜の内側を流れる水の温度に相当する飽和空気の水蒸気分圧との間に差が生ずる。そして、この分圧差が駆動力となって、いずれか一方の側から他方の側に向かって水分が移動する。このようにして、透湿膜を介して、水と空気との間で水分の移動が行われることになる。
【００３６】
通風路(9) にあっては、上述したように、水分交換器(31)は循環用通路(18)の室内熱交換器(14)の下流側に配置されている。また、この水分交換器(31)は、室内熱交換器(14)で発生したドレンが水分交換器(31)に滴下し、透湿膜を介して水循環回路(30)に導入されるように、室内熱交換器(14)の真下に配置されている。つまり、室内熱交換器(14)は水分交換器(31)の上方、特に真上に配置されている。
【００３７】
また、水循環回路(30)には、水循環回路(30)の水量が所定量になるように給排水を行う給排水手段(38)が設けられている。給排水手段(38)は、排水用電磁弁(40)が設けられた排水配管(39)と、給水用電磁弁(42)が設けられた給水配管(41)と、水循環回路(30)の水量を検出し、排水用電磁弁(40)及び給水用電磁弁(42)の開閉制御を行うコントローラ(43)とを備えている。なお、給水配管(41)には、図示しない給水源が接続されている。
【００３８】
次に、空気調和装置(52)の動作について説明する。本空気調和装置(52)は、以下に説明する冷房運転または暖房運転を選択的に実行する。
【００３９】
−冷房運転−
まず、水循環回路(30)における水の循環動作を説明する。水循環回路(30)では、ポンプ(32)から吐出された水は、熱源側熱交換器(33)において冷却される。熱源側熱交換器(33)から流出した冷水は分流し、一部の水は電磁弁(35)を通過して水分交換器(31)に流入する一方、他の冷水はバイパス回路(34)を流れる。水分交換器(31)を流出した冷水はバイパス回路(34)の冷水と合流した後、室内熱交換器(14)を流通する。室内熱交換器(14)を流出した冷水はポンプ(32)に吸入され、再びポンプ(32)から吐出されて上記循環動作を繰り返す。
【００４０】
通風路(9) においては、排出用通路(19)に流入した一部の室内空気は、前提技術の形態例１と同様に、加熱ヒータ(13)で加熱された後、吸着素子(10)の再生領域(12)を流通する。この際、この空気は吸着素子(10)を加熱し、再生する。その後、この空気は再生領域(12)を流出し、室外(23)に排出される。
【００４１】
一方、循環用通路(18)に流入した室内空気は、図５の状態点１Ｂから状態点４Ｂに示すような状態変化を行う。具体的には、循環用通路(18)に流入した状態点１Ｂで表される室内空気は、吸着素子(10)の吸着領域(11)において脱臭及び除湿される。この際、吸着熱により加熱されて温度が上昇し、状態点２Ｂの状態となる。その後、この空気は室内熱交換器(14)において除湿されることなく冷却され、状態点３Ｂの状態となる。つまり、顕熱変化を行う。
【００４２】
そして、状態点３Ｂの空気は、水分交換器(31)において除湿及び冷却される。詳しくは、室内空気の温度は水分交換器(31)内の水の温度よりも高く、室内空気の水蒸気分圧は上記水に相当する水蒸気分圧よりも大きい。そのため、水蒸気分圧の差が駆動力となって、室内空気中の水分が透湿膜を介して上記水に吸収される。従って、室内空気中の水分は水分交換器(31)を通じて水循環回路(30)に導入される。このようにして、状態点３Ｂで表される室内空気は、状態点４Ｂの状態となり、室内(22)に供給される。
【００４３】
なお、室内熱交換器(14)及び水分交換器(31)における調温及び調湿の制御は、室内熱交換器(14)及び水分交換器(31)を流れる水の温度及び流量を調節することによって行われる。例えば、室内空気の温度が設定値に比べて相当高い場合には、熱源回路(37)による水循環回路(30)の水の冷却量を大きくし、室内熱交換器(14)及び水分交換器(31)を流れる水の温度を低下させる。このことにより、室内空気と室内熱交換器(14)及び水分交換器(31)との温度差が大きくなり、室内空気はより冷却されて温度が低下する。また、例えば、室内空気の湿度と設定値との差が小さい場合には、流量調整弁(36)の開度を大きくして、水分交換器(31)を流れる冷水の量を少なくする。その結果、除湿量が減少する。
【００４４】
ところで、上記のように水分交換器(31)を通じて水循環回路(30)に水分が導入されることにより、水循環回路(30)の水量は徐々に増加していく。そこで、本空気調和装置(52)では、水循環回路(30)の水量が予め設定した所定量以上になると、コントローラ(43)により排水用電磁弁(40)が開口され、水循環回路(30)の水が排水配管(39)を通じて排出される。そして、水循環回路(30)の水量が所定量になると、コントローラ(43)により排水用電磁弁(40)が閉鎖され、排水を終了する。このようにして、水分交換器(31)が安定した除湿を行うように、水循環回路(30)の水量が所定量に維持される。
【００４５】
−暖房運転−
水循環回路(30)では、ポンプ(32)から吐出された水は、熱源側熱交換器(33)において加熱される。熱源側熱交換器(33)を流出した水は、その後は上記冷房運転と同様にして水分交換器(31)及び室内熱交換器(14)を流れ、ポンプ(32)に吸入される。
【００４６】
通風路(9) においては、排出用通路(19)に流入した室内空気は、上記冷房運転と同様に、加熱ヒータ(13)で加熱され、吸着素子(10)の再生領域(12)を再生した後、室外(23)に排出される。
【００４７】
一方、循環用通路(18)に流入した室内空気は、図５の状態点１Ｃから状態点４Ｃに示すような状態変化を行う。具体的には、循環用通路(18)に流入した状態点１Ｃの室内空気は、吸着素子(10)の吸着領域(11)において脱臭及び除湿される。このとき、吸着熱により加熱され、温度が上昇して、状態点２Ｃの状態となる。その後、この空気は室内熱交換器(14)で加熱され、顕熱変化を行って状態点３Ｃの状態となる。
【００４８】
そして、状態点３Ｃの空気は、水分交換器(31)により加湿される。詳しくは、水分交換器(31)の透湿膜の内側を流れる水は、透湿膜の外側を流れる室内空気よりも水蒸気分圧が大きいため、透湿膜を介して上記水から室内空気に向かって水分の移動が起こる。つまり、室内空気が加湿される。このようにして、状態点３Ｃで表される室内空気は、状態点４Ｃの状態となり、室内(22)に供給される。
【００４９】
なお、室内熱交換器(14)及び水分交換器(31)における調温及び調湿の制御は、上記冷房運転の場合と同様にして行われる。すなわち、室内熱交換器(14)及び水分交換器(31)を流れる水の温度及び流量を調節することによって行われる。
【００５０】
ところで、上記のように水分交換器(31)を通じて水循環回路(30)の水が室内(22)に放出されることにより、水循環回路(30)の水量は徐々に減少していく。そこで、本空気調和装置(52)では、水循環回路(30)の水量が予め設定した所定量以下になると、コントローラ(43)により給水用電磁弁(42)が開口され、給水配管(41)を通じて水循環回路(30)に水が供給される。そして、水循環回路(30)の水量が所定量になると、コントローラ(43)により給水用電磁弁(42)が閉鎖され、給水を終了する。このようにして、水分交換器(31)が安定した加湿を行うように、水循環回路(30)の水量が所定量に維持される。
【００５１】
以上のように、本空気調和装置(52)によれば、前提技術の形態例１で述べた効果に加えて、以下のような効果を得ることができる。
【００５２】
冷房運転時には、吸着素子(10)で除湿し、室内熱交換器(14)で冷却した後の室内空気を、水分交換器(31)で冷却及び除湿している。従って、除湿量を増加することができる。また、水分交換器(31)を室内熱交換器(14)の真下に配置しているので、室内熱交換器(14)でドレンが発生したとしても、このドレンは水分交換器(31)に滴下する。水分交換器(31)で除湿した水分及び上記ドレンは、水分交換器(31)を通じて水循環回路(30)に導入され、給排水手段(38)によって水循環回路(30)の外部に排出される。従って、水循環回路(30)をドレンの排水経路として利用することができるので、ドレンパンやドレン排出用の配管系統を別途設ける必要がなくなる。そのため、空気調和装置(52)の構成を簡単化することができる。
【００５３】
暖房運転時には、水循環回路(30)の水を利用して、室内空気の加湿を行っている。そのため、加湿器を別途設ける必要がなくなる。また、水循環回路(30)の水の補給は給排水手段(38)によって行われるため、室内ユニットに対して加湿用の給水配管系統を別途設ける必要がない。従って、空気調和装置(52)の構成を簡単化することができる。
【００５４】
水循環回路(30)には、水分交換器(31)と並列にバイパス回路(34)が設けられており、このバイパス回路(34)には流量調整弁(36)が設けられている。そのため、この流量調整弁(36)を制御することによって、水分交換器(31)を流れる水量を調節することができる。従って、水分交換器(31)における除湿量または加湿量を精密に制御することが可能となる。
【００５５】
＜前提技術の形態例３＞
図６に示すように、前提技術の形態例３に係る空気調和装置(53)は、前提技術の形態例１の空気調和装置(51)において、室内熱交換器(14)を備えた冷媒回路(5) を、加湿冷却器(44)に置き換えたものである。
【００５６】
すなわち、本空気調和装置(53)では、循環用通路(18)における吸着素子(10)の吸着領域(11)の下流側には、加湿冷却器(44)が設けられている。加湿冷却器(44)としては、例えば、噴霧した水滴を蒸発させることにより空気から熱を奪う方式の加湿冷却器等を用いることができる。加湿冷却器(44)には、給水配管(46)が接続されている。この給水配管(46)には、加湿冷却器(44)の水量が所定量になるように開閉制御される電磁弁(45)が設けられている。すなわち、加湿冷却器(44)には、給水配管(46)及び電磁弁(45)から成る給水手段が設けられている。
【００５７】
循環用通路(18)を流れる室内空気は、図７に示す状態点１Ｄから状態点３Ｄの状態に変化する。すなわち、室内(22)から循環用通路(18)に流入した状態点１Ｄの空気は、吸着素子(10)の吸着領域(11)において脱臭及び除湿される。このとき、吸着素子(10)の吸着熱により加熱され、温度が上昇する。その結果、この空気は状態点２Ｄの状態になる。その後、状態点２Ｄの空気は加湿冷却器(44)によって冷却及び加湿され、状態点３Ｄの状態になって室内(22)に供給される。
【００５８】
このような構成により、前提技術の形態例３に係る空気調和装置(53)では、冷凍機を用いることなく除湿冷房が可能となる。従って、冷凍機を設ける必要がなくなるので、空気調和装置(53)の構成を簡単化することができる。
【００５９】
＜本発明の実施形態＞
図８に示すように、本発明の実施形態に係る空気調和装置(54)は、前提技術の形態例３の空気調和装置(53)において、吸着素子(10)の下流側にロータ型の顕熱熱交換器(47)を設けたものである。
【００６０】
顕熱熱交換器(47)は、循環側熱交換部(48)と排出側熱交換部(49)とを備えている。循環側熱交換部(48)は、循環用通路(18)における吸着素子(10)の吸着領域(11)の下流側に配置されている。一方、排出側熱交換部(49)は、排出用通路(19)における吸着素子(10)の再生領域(12)の下流側に配置されている。顕熱熱交換器(47)は、排出用通路(19)を流れる室内空気から温熱を回収し、これらの熱を循環用通路(18)を流れる室内空気に供給している。
【００６１】
暖房運転時には、循環用通路(18)を流れる空気は、図９に示す状態点１Ｅから状態点４Ｅの状態に変化する。すなわち、室内(22)から循環用通路(18)に流入した状態点１Ｅの室内空気は、吸着素子(10)の吸着領域(11)において脱臭、除湿及び加熱され、状態点２Ｅの状態になる。その後、この空気は、顕熱熱交換器(47)の循環側熱交換部(48)において加熱され、状態点３Ｅの状態になる。そして、循環側熱交換部(48)を流出した状態点３Ｅの空気は、加湿冷却器(44)によって冷却及び加湿され、状態点４Ｅの状態となって室内(22)に供給される。
【００６２】
このように、本発明の実施形態に係る空気調和装置(54)によれば、循環用通路(18)を流通する室内空気を、顕熱熱交換器(47)を介して、排出用通路(19)を流れる加熱空気により加熱している。そのため、排出用通路(19)に電気ヒータ等の加熱手段を設ける必要がない。従って、空気調和装置(54)の構成を簡単化することができる。また、室内(22)の熱を有効に回収して利用しているので、運転の効率を向上させることができる。
【００６３】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、一部の室内空気を強制的に排出する一方、他の室内空気を吸着手段により脱臭及び除湿し、熱交換器により冷却または加熱して、室内に供給する。そのため、冷房運転時と暖房運転時とで空気の流通経路を逆転させる必要がないので、装置を簡単化することができる。
【００６４】
また、冷凍機を用いることなく室内空気を冷却することができる。そのため、装置の構成をより簡単化することができる。
【００６５】
さらに、本発明によれば、吸着手段の吸着領域を流出した空気を再生領域を流出した高温空気によって加熱するので、循環用通路に空気加熱手段を別途設ける必要がない。そのため、装置の構成をより簡単化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 通風路の構成図である。
【図２】 前提技術の形態例１に係る空気調和装置の全体構成図である。
【図３】 前提技術の形態例１における室内空気の状態変化を表す空気線図である。
【図４】 前提技術の形態例２に係る空気調和装置の全体構成図である。
【図５】 前提技術の形態例２における室内空気の状態変化を表す空気線図である。
【図６】 前提技術の形態例３に係る空気調和装置の全体構成図である。
【図７】 前提技術の形態例３における室内空気の状態変化を表す空気線図である。
【図８】 本発明の実施形態に係る空気調和装置の全体構成図である。
【図９】 本発明の実施形態における室内空気の状態変化を表す空気線図である。
【図１０】 従来の空気調和装置の構成図である。
【符号の説明】
(10) 吸着素子
(13) 加熱ヒータ
(14) 室内熱交換器
(18) 循環用通路
(19) 排出用通路
(30) 水循環回路
(31) 水分交換器
(32) ポンプ
(36) 流量調整弁
(37) 熱源回路
(38) 給排水手段
(39) 排水配管
(41) 給水配管
【発明の属する技術分野】
本発明は空気調和装置に係り、特に、調温、調湿、脱臭及び換気を行う空気調和装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、例えば、特開平５−１１５７３７号公報や特開平７−１２００２１号公報に開示されているように、湿気吸着性及び臭気吸着性を有する吸着剤を塗布したデシカントロータを用いて、調温、調湿、脱臭及び換気を行う空気調和装置が知られている。
【０００３】
例えば、図１４に示すように、特開平５−１１５７３７号公報に開示された空気調和装置は、ロータ型吸着素子ａ、再生用加熱手段ｂ、顕熱熱交換器ｃ、冷却手段ｄ、及び送気手段ｅ，ｆを備えている。そして、送気手段ｆにより、室内空気を顕熱熱交換器ｃ、再生用加熱手段ｂ、ロータ型吸着素子ａの順に流通させる一方、送気手段ｅにより、室外ｉから導入した室外空気ｇをロータ型吸着素子ａにて脱臭及び除湿し、顕熱熱交換器ｃ及び冷却手段ｄで冷却した後、室内ｈに供給している。
【０００４】
顕熱熱交換器ｃは、室外ｉから導入した室外空気と室内ｈから導出した室内空気とを熱交換させることにより、換気に伴う熱ロスを低減している。ロータ型吸着素子ａでは、ロータが回転することにより、室外空気ｇが通過する領域と室内空気が通過する領域とが順次入れ替わる。このことにより、吸着素子の吸着及び再生のサイクルが繰り返され、室外空気ｇから吸着した湿気や臭気は室内ｈから導出される室内空気に放出されて室外ｉに排出される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記空気調和装置の構成では、吸着素子の吸着及び再生のために、送気手段ｅ，ｆによる室外空気の強制的導入と室内空気の強制的排出とを同時に行う必要があった。そのため、室外空気の強制的導入を行わない空気調和装置に対しては、適用することができなかった。
【０００６】
また、冷房運転と暖房運転とが可能な可逆運転自在な空気調和装置を構成するためには、冷房運転時と暖房運転時とで排気と吸気の空気流通経路を逆転させる必要があり、装置の構造が複雑になっていた。
【０００７】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、調温、調湿、脱臭及び換気を行うための構成を簡単化することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、一部の室内空気を室外に排出するとともに、他の室内空気を脱臭、調温及び調湿して室内に戻すこととした。
【０００９】
具体的には、請求項１に記載の発明は、一部の室内空気を強制的に室外に排出するとともに自然流入口(21,21,…)から室外空気を導入する一方、他の室内空気を室内に戻しながら室内空気の調温、調湿、脱臭及び換気を行う空気調和装置であって、室内空気の排出用送風機(17)と、室内空気の循環用送風機(16)と、上記排出用送風機(17)が吸引した室内空気を室外に導くための排出用通路(19)及び上記循環用送風機(16)が吸引した室内空気を室内に戻すための循環用通路(18)を備えた通風路(9) と、臭気吸着及び湿気吸着を行う吸着エレメントを有し、上記循環用通路(18)に配置された吸着エレメントの吸着領域(11)、及び上記排出用通路(19)に配置された吸着エレメントの再生領域(12)を備えた吸着手段(10)と、上記排出用通路(19)における上記再生領域(12)の上流側に設けられた空気加熱手段(13)と、上記循環用通路(18)に設けられ、室内空気を冷却及び加湿する加湿冷却器 (44) で構成された熱交換手段(14)とを備えていることとしたものである。
【００１０】
さらに、請求項１に記載の発明は、通風路 (9) には、室外に排出する室内空気と室内に供給する室内空気との間で熱交換を行わせる顕熱熱交換器 (47) が設けられ、上記顕熱熱交換器 (47) は、循環用通路 (18) における吸着手段 (10) の吸着領域 (11) の下流側に設けられた循環側熱交換部 (48) と、排出用通路 (19) における吸着手段 (10) の再生領域 (12) の下流側に設けられた排出側熱交換部 (49) とを備えていることとしたものである。
【００１１】
上記発明特定事項により、排出用通路(19)に流入した室内空気は、空気加熱手段(13)によって加熱されて高温空気となり、吸着手段(10)の再生領域(12)を流通して吸着手段(10)を再生させた後、室外に排出される。一方、循環用通路(18)に流入した室内空気は、吸着手段(10)の吸着領域(11)において脱臭及び除湿され、熱交換手段(14)において冷凍機を用いることなく冷却され、所定の温湿度の清浄な空気となって室内(22)に供給される。排出用通路(19)を通じて室外(23)に強制的に排出された分の空気は、自然流入口(21,21,…)を通じて室内(22)に自然に導入される。従って、冷房運転時と暖房運転時とで空気の流通経路を逆転させる必要がなく、装置が簡単化される。
【００１２】
さらに、上記発明特定事項により、顕熱熱交換器(47)を介して、吸着手段(10)の吸着領域(11)を流出した空気が再生領域(12)を流出した高温空気によって加熱される。そのため、循環用通路(18)に空気加熱手段を別途設ける必要がないので、装置の構成が簡単化される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の前提技術の形態例を説明した後に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１４】
＜前提技術の形態例１＞
図１に示すように、前提技術の形態例１に係る空気調和装置(51)は、一部の室内空気を調温、調湿及び脱臭して室内(22)に戻す一方、他の室内空気を送風機(17)で室外(23)に強制的に排出し、排出した分の空気を自然流入口(21,21,…)から室内(22)に導入する第三種換気を行うものである。
【００１５】
まず、空気調和装置(51)の構成について説明する。
【００１６】
空気調和装置(51)の通風路(9) は、循環用通路(18)と排出用通路(19)とから構成されている。
【００１７】
循環用通路(18)には、上流側から順に、ロータ型の吸着素子(10)、室内熱交換器(14)、循環用送風機(16)、加湿器(25)が設けられている。吸着素子(10)は、臭気吸着性及び湿気吸着性を有する吸着剤、例えばシリカゲル、ゼオライト、活性炭等を中空構造体に形成した吸着エレメントを備え、吸着手段を構成している。吸着素子(10)のうち循環用通路(18)内に位置する領域は、空気中の臭気及び湿気を吸着する吸着領域(11)となる。
【００１８】
排出用通路(19)は、メイン通路(20)と、このメイン通路(20)と並列に設けられたバイパス通路(24)とを備えている。メイン通路(20)には、上流側から順に、加熱ヒータ(13)と吸着素子(10)とが設けられている。吸着素子(10)のうち循環用通路(18)内に位置する領域は、吸着された臭気及び湿気を脱着させて吸着素子(10)を再生させる再生領域(12)となる。バイパス通路(24)には、ダンパ(15)が設けられている。このダンパ(15)は、バイパス通路(24)の通風量を調節することによって、吸着素子(10)の再生領域(12)が再生に適した所定温度になるように、メイン通路(20)の通風量を調節する。排出用通路(19)の下流側には、室内空気を室外(23)に排出する排出用送風機(17)が設けられている。
【００１９】
図２に示すように、室内熱交換器(14)は冷媒回路(5) に設けられている。冷媒回路(5) は、圧縮機(1) 、四路切換弁(2) 、室外熱交換器(3) 、膨張弁(4) 、及び上記室内熱交換器(14)が接続されて成り、四路切換弁(2) を切り換えることによって可逆運転自在に構成されている。つまり、冷媒回路(5) はヒートポンプ式の冷媒回路である。
【００２０】
次に、空気調和装置(51)の動作について説明する。
【００２１】
−冷房運転−
冷房運転時には、冷媒回路(5) では、四路切換弁(2) は図中の実線側に設定される。圧縮機(1) から吐出された冷媒は、室外熱交換器(3) で凝縮し、膨張弁(4) により減圧膨張され、室内熱交換器(14)で蒸発し、圧縮機(1) に戻る循環を行う。
【００２２】
通風路(9) にあっては、一部の室内空気は循環用通路(18)を流れ、吸着素子(10)の吸着領域(11)において脱臭及び除湿される。このとき、吸着領域(11)において、吸着に伴う発熱が起こり、室内空気は加熱される。そのため、図３に示すように、状態点１Ａで表される室内空気は、除湿されるとともに温度が上昇し、状態点２Ａの状態となる。その後、この空気は室内熱交換器(14)において冷媒回路(5) の冷媒によって冷却され、状態点３Ａの状態となって室内(22)に供給される。
【００２３】
一方、排出用通路(19)に流入した室内空気は、加熱ヒータ(13)によって加熱されて高温の空気となり、吸着素子(10)の再生領域(12)に流入する。この高温空気は再生領域(12)に付着している臭い成分及び水分を脱着し、吸着剤を再生させる。そして、臭い成分及び水分を含んだ空気は室外(23)に排出される。
【００２４】
なお、排出用通路(19)を通じて室外(23)に室内空気が強制的に排出されるので、室内(22)は負圧状態になり、自然流入口(21,21,…)から外気が自然に導入される。つまり、送風機によって室外空気を強制的に導入することなく、換気が行われる。
【００２５】
−暖房運転−
暖房運転では、冷媒回路(5) にあっては、四路切換弁(2) が破線側に設定される。圧縮機(1) から吐出された冷媒は、室内熱交換器(14)で凝縮し、膨張弁(4) で減圧膨張された後、室外熱交換器(3) で蒸発して、圧縮機(1) に吸入される。
【００２６】
通風路(9) では、一部の室内空気が循環用通路(18)を流れ、吸着素子(10)の吸着領域(11)において吸着及び除湿される。そして、吸着領域(11)を流出後、室内熱交換器(14)で加熱される。加熱されて温度が上昇した空気は、加湿器(25)によって加湿され、所定の温湿度状態となって室内(22)に供給される。
【００２７】
一方、排出用通路(19)に流入した室内空気は、冷房運転と同様にして、吸着素子(10)の再生を行った後、室外(23)に排出される。
【００２８】
このように、前提技術の形態例１の空気調和装置(51)によれば、強制的な室外空気の導入を行わずに、室内空気を循環させることにより、調温、調湿、脱臭及び換気を行うことができる。つまり、室外空気を導入するための送風機が不要となる。
【００２９】
また、可逆運転自在な冷媒回路(5) に設けられた室内熱交換器(14)によって室内空気の冷却または加熱を行うので、空気の流通経路を逆転させることなく、冷房運転または暖房運転を選択的に実行することができる。つまり、空気の流通経路を変更するための装置が不要になり、空気調和装置(51)の構成を簡単化することができる。
【００３０】
また、冷房運転時には、室内空気を冷却しながら除湿するのではなく、吸着素子(10)でいったん除湿した後に、室内熱交換器(14)で冷却することとしている。従って、室内熱交換器(14)における熱交換量は、室内空気を顕熱変化させるだけで足りるので、潜熱変化の分だけ熱交換量が小さくなる。そのため、室内熱交換器(14)の蒸発温度を上げることができ、冷媒回路(5) の圧縮機(1) の負荷を小さくすることができる。従って、空気調和装置(51)の効率を向上させることができる。
【００３１】
＜前提技術の形態例２＞
図４に示すように、前提技術の形態例２に係る空気調和装置(52)は、前提技術の形態例１の空気調和装置(51)において、冷媒回路(5) を水循環回路(30)に置き換え、循環用通路(18)の室内熱交換器(14)の下流側に水分交換器(31)を設けたものである。
【００３２】
まず、空気調和装置(52)の構成について説明する。
【００３３】
水循環回路(30)は、水搬送手段たるポンプ(32)、熱源側熱交換器(33)、電磁弁(35)、水分交換手段たる水分交換器(31)、及び室内熱交換器(14)が順に接続されて構成されている。また、電磁弁(35)及び水分交換器(31)と並列に、バイパス回路(34)が設けられている。バイパス回路(34)には、流量調整弁(36)が設けられている。この流量調整弁(36)は、バイパス回路(34)の流量を調節することにより、水分交換器(31)を流れる水の量を調節する流量調節手段である。
【００３４】
熱源側熱交換器(33)は、水循環回路(30)の水を冷却または加熱する熱源回路(37)に接続され、熱源回路(37)の熱媒体と水循環回路(30)の水との間で熱交換を行わせるように構成されている。熱源回路(37)としては、ヒートポンプチラーや冷温水機等を用いる。
【００３５】
水分交換器(31)は、水蒸気の通過を許容する透湿膜を備え、透湿膜の外側を流れる空気と透湿膜の内側を流れる水との間で水分移動をさせるように構成されている。つまり、水分交換器(31)は、水循環回路(30)の水と室内空気とが透湿膜を介して接触するように構成されている。この水分交換器(31)では、以下のようにして水分移動が行われる。すなわち、水分交換器(31)の透湿膜の外側（表面側）を流れる室内空気の水蒸気分圧と、透湿膜の内側を流れる水の温度に相当する飽和空気の水蒸気分圧との間に差が生ずる。そして、この分圧差が駆動力となって、いずれか一方の側から他方の側に向かって水分が移動する。このようにして、透湿膜を介して、水と空気との間で水分の移動が行われることになる。
【００３６】
通風路(9) にあっては、上述したように、水分交換器(31)は循環用通路(18)の室内熱交換器(14)の下流側に配置されている。また、この水分交換器(31)は、室内熱交換器(14)で発生したドレンが水分交換器(31)に滴下し、透湿膜を介して水循環回路(30)に導入されるように、室内熱交換器(14)の真下に配置されている。つまり、室内熱交換器(14)は水分交換器(31)の上方、特に真上に配置されている。
【００３７】
また、水循環回路(30)には、水循環回路(30)の水量が所定量になるように給排水を行う給排水手段(38)が設けられている。給排水手段(38)は、排水用電磁弁(40)が設けられた排水配管(39)と、給水用電磁弁(42)が設けられた給水配管(41)と、水循環回路(30)の水量を検出し、排水用電磁弁(40)及び給水用電磁弁(42)の開閉制御を行うコントローラ(43)とを備えている。なお、給水配管(41)には、図示しない給水源が接続されている。
【００３８】
次に、空気調和装置(52)の動作について説明する。本空気調和装置(52)は、以下に説明する冷房運転または暖房運転を選択的に実行する。
【００３９】
−冷房運転−
まず、水循環回路(30)における水の循環動作を説明する。水循環回路(30)では、ポンプ(32)から吐出された水は、熱源側熱交換器(33)において冷却される。熱源側熱交換器(33)から流出した冷水は分流し、一部の水は電磁弁(35)を通過して水分交換器(31)に流入する一方、他の冷水はバイパス回路(34)を流れる。水分交換器(31)を流出した冷水はバイパス回路(34)の冷水と合流した後、室内熱交換器(14)を流通する。室内熱交換器(14)を流出した冷水はポンプ(32)に吸入され、再びポンプ(32)から吐出されて上記循環動作を繰り返す。
【００４０】
通風路(9) においては、排出用通路(19)に流入した一部の室内空気は、前提技術の形態例１と同様に、加熱ヒータ(13)で加熱された後、吸着素子(10)の再生領域(12)を流通する。この際、この空気は吸着素子(10)を加熱し、再生する。その後、この空気は再生領域(12)を流出し、室外(23)に排出される。
【００４１】
一方、循環用通路(18)に流入した室内空気は、図５の状態点１Ｂから状態点４Ｂに示すような状態変化を行う。具体的には、循環用通路(18)に流入した状態点１Ｂで表される室内空気は、吸着素子(10)の吸着領域(11)において脱臭及び除湿される。この際、吸着熱により加熱されて温度が上昇し、状態点２Ｂの状態となる。その後、この空気は室内熱交換器(14)において除湿されることなく冷却され、状態点３Ｂの状態となる。つまり、顕熱変化を行う。
【００４２】
そして、状態点３Ｂの空気は、水分交換器(31)において除湿及び冷却される。詳しくは、室内空気の温度は水分交換器(31)内の水の温度よりも高く、室内空気の水蒸気分圧は上記水に相当する水蒸気分圧よりも大きい。そのため、水蒸気分圧の差が駆動力となって、室内空気中の水分が透湿膜を介して上記水に吸収される。従って、室内空気中の水分は水分交換器(31)を通じて水循環回路(30)に導入される。このようにして、状態点３Ｂで表される室内空気は、状態点４Ｂの状態となり、室内(22)に供給される。
【００４３】
なお、室内熱交換器(14)及び水分交換器(31)における調温及び調湿の制御は、室内熱交換器(14)及び水分交換器(31)を流れる水の温度及び流量を調節することによって行われる。例えば、室内空気の温度が設定値に比べて相当高い場合には、熱源回路(37)による水循環回路(30)の水の冷却量を大きくし、室内熱交換器(14)及び水分交換器(31)を流れる水の温度を低下させる。このことにより、室内空気と室内熱交換器(14)及び水分交換器(31)との温度差が大きくなり、室内空気はより冷却されて温度が低下する。また、例えば、室内空気の湿度と設定値との差が小さい場合には、流量調整弁(36)の開度を大きくして、水分交換器(31)を流れる冷水の量を少なくする。その結果、除湿量が減少する。
【００４４】
ところで、上記のように水分交換器(31)を通じて水循環回路(30)に水分が導入されることにより、水循環回路(30)の水量は徐々に増加していく。そこで、本空気調和装置(52)では、水循環回路(30)の水量が予め設定した所定量以上になると、コントローラ(43)により排水用電磁弁(40)が開口され、水循環回路(30)の水が排水配管(39)を通じて排出される。そして、水循環回路(30)の水量が所定量になると、コントローラ(43)により排水用電磁弁(40)が閉鎖され、排水を終了する。このようにして、水分交換器(31)が安定した除湿を行うように、水循環回路(30)の水量が所定量に維持される。
【００４５】
−暖房運転−
水循環回路(30)では、ポンプ(32)から吐出された水は、熱源側熱交換器(33)において加熱される。熱源側熱交換器(33)を流出した水は、その後は上記冷房運転と同様にして水分交換器(31)及び室内熱交換器(14)を流れ、ポンプ(32)に吸入される。
【００４６】
通風路(9) においては、排出用通路(19)に流入した室内空気は、上記冷房運転と同様に、加熱ヒータ(13)で加熱され、吸着素子(10)の再生領域(12)を再生した後、室外(23)に排出される。
【００４７】
一方、循環用通路(18)に流入した室内空気は、図５の状態点１Ｃから状態点４Ｃに示すような状態変化を行う。具体的には、循環用通路(18)に流入した状態点１Ｃの室内空気は、吸着素子(10)の吸着領域(11)において脱臭及び除湿される。このとき、吸着熱により加熱され、温度が上昇して、状態点２Ｃの状態となる。その後、この空気は室内熱交換器(14)で加熱され、顕熱変化を行って状態点３Ｃの状態となる。
【００４８】
そして、状態点３Ｃの空気は、水分交換器(31)により加湿される。詳しくは、水分交換器(31)の透湿膜の内側を流れる水は、透湿膜の外側を流れる室内空気よりも水蒸気分圧が大きいため、透湿膜を介して上記水から室内空気に向かって水分の移動が起こる。つまり、室内空気が加湿される。このようにして、状態点３Ｃで表される室内空気は、状態点４Ｃの状態となり、室内(22)に供給される。
【００４９】
なお、室内熱交換器(14)及び水分交換器(31)における調温及び調湿の制御は、上記冷房運転の場合と同様にして行われる。すなわち、室内熱交換器(14)及び水分交換器(31)を流れる水の温度及び流量を調節することによって行われる。
【００５０】
ところで、上記のように水分交換器(31)を通じて水循環回路(30)の水が室内(22)に放出されることにより、水循環回路(30)の水量は徐々に減少していく。そこで、本空気調和装置(52)では、水循環回路(30)の水量が予め設定した所定量以下になると、コントローラ(43)により給水用電磁弁(42)が開口され、給水配管(41)を通じて水循環回路(30)に水が供給される。そして、水循環回路(30)の水量が所定量になると、コントローラ(43)により給水用電磁弁(42)が閉鎖され、給水を終了する。このようにして、水分交換器(31)が安定した加湿を行うように、水循環回路(30)の水量が所定量に維持される。
【００５１】
以上のように、本空気調和装置(52)によれば、前提技術の形態例１で述べた効果に加えて、以下のような効果を得ることができる。
【００５２】
冷房運転時には、吸着素子(10)で除湿し、室内熱交換器(14)で冷却した後の室内空気を、水分交換器(31)で冷却及び除湿している。従って、除湿量を増加することができる。また、水分交換器(31)を室内熱交換器(14)の真下に配置しているので、室内熱交換器(14)でドレンが発生したとしても、このドレンは水分交換器(31)に滴下する。水分交換器(31)で除湿した水分及び上記ドレンは、水分交換器(31)を通じて水循環回路(30)に導入され、給排水手段(38)によって水循環回路(30)の外部に排出される。従って、水循環回路(30)をドレンの排水経路として利用することができるので、ドレンパンやドレン排出用の配管系統を別途設ける必要がなくなる。そのため、空気調和装置(52)の構成を簡単化することができる。
【００５３】
暖房運転時には、水循環回路(30)の水を利用して、室内空気の加湿を行っている。そのため、加湿器を別途設ける必要がなくなる。また、水循環回路(30)の水の補給は給排水手段(38)によって行われるため、室内ユニットに対して加湿用の給水配管系統を別途設ける必要がない。従って、空気調和装置(52)の構成を簡単化することができる。
【００５４】
水循環回路(30)には、水分交換器(31)と並列にバイパス回路(34)が設けられており、このバイパス回路(34)には流量調整弁(36)が設けられている。そのため、この流量調整弁(36)を制御することによって、水分交換器(31)を流れる水量を調節することができる。従って、水分交換器(31)における除湿量または加湿量を精密に制御することが可能となる。
【００５５】
＜前提技術の形態例３＞
図６に示すように、前提技術の形態例３に係る空気調和装置(53)は、前提技術の形態例１の空気調和装置(51)において、室内熱交換器(14)を備えた冷媒回路(5) を、加湿冷却器(44)に置き換えたものである。
【００５６】
すなわち、本空気調和装置(53)では、循環用通路(18)における吸着素子(10)の吸着領域(11)の下流側には、加湿冷却器(44)が設けられている。加湿冷却器(44)としては、例えば、噴霧した水滴を蒸発させることにより空気から熱を奪う方式の加湿冷却器等を用いることができる。加湿冷却器(44)には、給水配管(46)が接続されている。この給水配管(46)には、加湿冷却器(44)の水量が所定量になるように開閉制御される電磁弁(45)が設けられている。すなわち、加湿冷却器(44)には、給水配管(46)及び電磁弁(45)から成る給水手段が設けられている。
【００５７】
循環用通路(18)を流れる室内空気は、図７に示す状態点１Ｄから状態点３Ｄの状態に変化する。すなわち、室内(22)から循環用通路(18)に流入した状態点１Ｄの空気は、吸着素子(10)の吸着領域(11)において脱臭及び除湿される。このとき、吸着素子(10)の吸着熱により加熱され、温度が上昇する。その結果、この空気は状態点２Ｄの状態になる。その後、状態点２Ｄの空気は加湿冷却器(44)によって冷却及び加湿され、状態点３Ｄの状態になって室内(22)に供給される。
【００５８】
このような構成により、前提技術の形態例３に係る空気調和装置(53)では、冷凍機を用いることなく除湿冷房が可能となる。従って、冷凍機を設ける必要がなくなるので、空気調和装置(53)の構成を簡単化することができる。
【００５９】
＜本発明の実施形態＞
図８に示すように、本発明の実施形態に係る空気調和装置(54)は、前提技術の形態例３の空気調和装置(53)において、吸着素子(10)の下流側にロータ型の顕熱熱交換器(47)を設けたものである。
【００６０】
顕熱熱交換器(47)は、循環側熱交換部(48)と排出側熱交換部(49)とを備えている。循環側熱交換部(48)は、循環用通路(18)における吸着素子(10)の吸着領域(11)の下流側に配置されている。一方、排出側熱交換部(49)は、排出用通路(19)における吸着素子(10)の再生領域(12)の下流側に配置されている。顕熱熱交換器(47)は、排出用通路(19)を流れる室内空気から温熱を回収し、これらの熱を循環用通路(18)を流れる室内空気に供給している。
【００６１】
暖房運転時には、循環用通路(18)を流れる空気は、図９に示す状態点１Ｅから状態点４Ｅの状態に変化する。すなわち、室内(22)から循環用通路(18)に流入した状態点１Ｅの室内空気は、吸着素子(10)の吸着領域(11)において脱臭、除湿及び加熱され、状態点２Ｅの状態になる。その後、この空気は、顕熱熱交換器(47)の循環側熱交換部(48)において加熱され、状態点３Ｅの状態になる。そして、循環側熱交換部(48)を流出した状態点３Ｅの空気は、加湿冷却器(44)によって冷却及び加湿され、状態点４Ｅの状態となって室内(22)に供給される。
【００６２】
このように、本発明の実施形態に係る空気調和装置(54)によれば、循環用通路(18)を流通する室内空気を、顕熱熱交換器(47)を介して、排出用通路(19)を流れる加熱空気により加熱している。そのため、排出用通路(19)に電気ヒータ等の加熱手段を設ける必要がない。従って、空気調和装置(54)の構成を簡単化することができる。また、室内(22)の熱を有効に回収して利用しているので、運転の効率を向上させることができる。
【００６３】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、一部の室内空気を強制的に排出する一方、他の室内空気を吸着手段により脱臭及び除湿し、熱交換器により冷却または加熱して、室内に供給する。そのため、冷房運転時と暖房運転時とで空気の流通経路を逆転させる必要がないので、装置を簡単化することができる。
【００６４】
また、冷凍機を用いることなく室内空気を冷却することができる。そのため、装置の構成をより簡単化することができる。
【００６５】
さらに、本発明によれば、吸着手段の吸着領域を流出した空気を再生領域を流出した高温空気によって加熱するので、循環用通路に空気加熱手段を別途設ける必要がない。そのため、装置の構成をより簡単化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 通風路の構成図である。
【図２】 前提技術の形態例１に係る空気調和装置の全体構成図である。
【図３】 前提技術の形態例１における室内空気の状態変化を表す空気線図である。
【図４】 前提技術の形態例２に係る空気調和装置の全体構成図である。
【図５】 前提技術の形態例２における室内空気の状態変化を表す空気線図である。
【図６】 前提技術の形態例３に係る空気調和装置の全体構成図である。
【図７】 前提技術の形態例３における室内空気の状態変化を表す空気線図である。
【図８】 本発明の実施形態に係る空気調和装置の全体構成図である。
【図９】 本発明の実施形態における室内空気の状態変化を表す空気線図である。
【図１０】 従来の空気調和装置の構成図である。
【符号の説明】
(10) 吸着素子
(13) 加熱ヒータ
(14) 室内熱交換器
(18) 循環用通路
(19) 排出用通路
(30) 水循環回路
(31) 水分交換器
(32) ポンプ
(36) 流量調整弁
(37) 熱源回路
(38) 給排水手段
(39) 排水配管
(41) 給水配管
Claims (1)
- 一部の室内空気を強制的に室外に排出するとともに自然流入口 (21,21, … ) から室外空気を導入する一方、他の室内空気を室内に戻しながら室内空気の調温、調湿、脱臭及び換気を行う空気調和装置であって、
室内空気の排出用送風機 (17) と、
室内空気の循環用送風機 (16) と、
上記排出用送風機 (17) が吸引した室内空気を室外に導くための排出用通路 (19) 及び上記循環用送風機 (16) が吸引した室内空気を室内に戻すための循環用通路 (18) を備えた通風路 (9) と、
臭気吸着及び湿気吸着を行う吸着エレメントを有し、上記循環用通路 (18) に配置された吸着エレメントの吸着領域 (11) 、及び上記排出用通路 (19) に配置された吸着エレメントの再生領域 (12) を備えた吸着手段 (10) と、
上記排出用通路 (19) における上記再生領域 (12) の上流側に設けられた空気加熱手段 (13) と、
上記循環用通路 (18) に設けられ、室内空気を冷却及び加湿する加湿冷却器 (44) で構成された熱交換手段 (14) とを備え、
上記通風路(9) には、室外に排出する室内空気と室内に供給する室内空気との間で熱交換を行わせる顕熱熱交換器(47)が設けられ、
上記顕熱熱交換器(47)は、循環用通路(18)における吸着手段(10)の吸着領域(11)の下流側に設けられた循環側熱交換部(48)と、排出用通路(19)における吸着手段(10)の再生領域(12)の下流側に設けられた排出側熱交換部(49)とを備えている
ことを特徴とする空気調和装置。
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