JP4300631B2 - 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、空気調和装置に関し、特に、吸湿剤を備えた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８−１２１８２６号公報に開示されているように、吸湿剤により空気の除湿を行う調湿装置が知られている。この種の調湿装置では、例えば図６に示すように、図示しないケーシング内に吸湿剤としての吸着ロータ(101)を設け、ケーシング内部を隔壁により区画することによって、吸着ロータ(101)に吸湿部(102)と放湿部(103)とが形成されている。室内空気の一部(RA)は吸湿部(102)を通過して除湿される。一方、室内空気の他の一部は電気ヒータ(104)で加熱され、高温空気となって吸着ロータ(101)の放湿部(103)を通過する。この高温空気は放湿部(103)の水分を回収し、吸着ロータ(101)を再生させる。この際、吸着ロータ(101)が回転することにより、吸湿部(102)と放湿部(103)とは連続的に入れ替わり、除湿と再生とが同時かつ連続的に行われる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記調湿装置では、吸着ロータ(101)の再生のために電気ヒータ(104)が必要であったため、イニシャルコストやランニングコストが大きかった。
【０００４】
また、このような調湿装置は、室内空気の湿度調節しかできないため、室内空気の温度及び湿度の双方を同時に調節するためには、温度調節のための空気調和装置（調温装置）を別途設ける必要があった。そこで、温度及び湿度の双方を調節する空調システムについて、システム全体としての高効率化や低コスト化が望まれていた。
【０００５】
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、温湿度の調節を行う空気調和装置の高効率化や低コスト化を図ることにある。
【０００６】
【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、調温機構と調湿機構とを一体化すると共に、冷却前の空気を吸湿剤で除湿することにより冷媒の蒸発温度を上昇させ、さらに、冷媒回路の冷媒で加熱した空気を用いて吸湿剤を再生することとした。
【０００７】
具体的には、本発明に係る空気調和装置は、室外側に設置された室外熱交換器(32)と室内側に設置された室内蒸発器(8)、第１室内凝縮器(7)及び第２室内凝縮器(25)とを少なくとも有する冷媒回路(30)と、無端ベルト状に形成されると共に、ベルト走行方向に除湿部(21,23)、第１再生部(24)及び第２再生部(22)が順に形成される吸湿剤(9)とを備え、上記第１室内凝縮器(7)及び第２室内凝縮器(25)の順に冷媒を凝縮させると共に上記室内蒸発器(8)で冷媒を蒸発させる一方、室内空気の一部または室内空気の一部と外気との混合空気を上記吸湿剤(9)の除湿部(21,23)により除湿し、除湿後の空気を上記室内蒸発器(8)により冷却して室内に供給し、室内空気の他の一部を上記第１室内凝縮器(7)により加熱し、加熱後の空気によって上記吸湿剤(9)の第１再生部(24)を加熱し、該第１再生部(24)を加熱した空気を上記第２室内凝縮器(25)により加熱し、該加熱後の空気によって上記吸湿剤(9)の第２再生部(22)を加熱するものである。
【０００８】
上記事項により、室内空気の一部または室内空気の一部と外気との混合空気は、吸湿剤(9)の除湿部(21,23)によって除湿され、露点が低下した状態で室内蒸発器(8)に供給される。室内蒸発器(8)では冷媒が蒸発し、この冷媒の蒸発熱によって除湿後の空気が冷却される。この際、室内蒸発器(8)の冷却対象となる上記空気は、露点が低いため、主に顕熱変化を行う。従って、冷媒の蒸発温度を露点以下にする必要がなくなり、従来よりも冷媒の蒸発温度を上昇させても、吹出空気の温度や湿度を従来と同等に低下させることができ、装置のＣＯＰは上昇する。また、室外空気を室内に導入するので、室内の空気質が向上する。一方、室内空気の他の一部は第１室内凝縮器(7)によって加熱され、高温空気となって除湿剤(9)の第１再生部(24)に供給され、当該除湿剤(9)の第１再生部(24)を加熱する。この第１再生部(24)を加熱した空気は第２室内凝縮器(25)によって再加熱され、高温空気となって除湿剤(9)の第２再生部(22)に供給され、当該除湿剤(9)の第２再生部(22)を加熱する。これにより、吸湿剤(9)の第１再生部(24)及び第２再生部(22)は再生する。従って、冷媒回路(30)の熱を利用して除湿剤(9)を再生するので、電気ヒータを別途設ける必要がなくなり、装置全体のコストが低減する。また、装置全体の効率が向上する。
【０００９】
このように、上記空気調和装置は、吸湿剤(9)を加熱した空気を冷媒回路(30)の冷媒によって再加熱し、加熱後の空気によって該吸湿剤(9)を更に加熱するように構成されている。
【００１０】
吸湿剤(9)を加熱して温度が低下した空気は、そのままでは吸湿剤(9)を効率よく再生することは困難であるが、上記事項により再加熱されて温度が上昇するため、再び除湿剤(9)を効率よく再生することが可能となる。このように、同一の空気が再生を複数回繰り返すことにより、高効率な再生を実現することが可能となる。
【００１１】
また、ベルト状の除湿剤(9)が走行して吸湿部(21,23)と再生部(22,24)とが交互に入れ替わることにより、単一の吸湿剤(9)によって除湿と再生とを同時且つ連続的に行うことができる。
【００１２】
また、吸湿剤をベルト状に形成することにより、ローラの配置を工夫することによって室内ユニットの形状を自由にレイアウトすることが可能となり、設計自由度が拡大する。
【００１３】
上記空気調和装置は、室内空気の一部または室内空気の一部と外気との混合空気を、予め除湿前に冷媒回路(30)の冷媒によって冷却するように構成されていてもよい。
【００１４】
このように、空気を除湿前に予冷することにより、吸湿剤(9)の温度が低下する。そのため、除湿効率が向上する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態並びに参考形態を図面に基づいて説明する。
【００１６】
＜参考形態＞
図１に示すように、本参考形態に係る空気調和装置(1)は、室内ユニット(2)と室外ユニット(3)とが冷媒配管(4)を介して接続されて構成されている。
【００１７】
図２に示すように、室外ユニット(3)のケーシング(5)の内部には、圧縮機(31)、室外熱交換器としての室外凝縮器(32)、及び室外送風機（図示せず）が収容されている。
【００１８】
図２及び図３に示すように、室内ユニット(2)のケーシング(6)の内部には、第１熱交換器としての室内凝縮器(7)、減圧機構としての膨張弁(33)、第２熱交換器としての室内蒸発器(8)、吸湿剤(9)、第１室内送風機(11)、及び第２室内送風機(10)が収容されて構成されている。室内凝縮器(7)、膨張弁(33)及び室内蒸発器(8)は、室外ユニット(3)の圧縮機(31)及び室外凝縮器(32)と冷媒配管(4)を介して接続され、これらと共に、蒸気圧縮式冷凍サイクルを形成する冷媒回路(30)を構成している。
【００１９】
ケーシング(6)の中央には前後方向（図３の左右方向）に延びる仕切板(12)が設けられ、この仕切板(12)の左右（図３の上下）に空気導入通路(13)と空気導出通路(14)とが形成されている。空気導入通路(13)の両端側には、流入口(15)と吹出口(16)とが設けられている。空気導出通路(14)の両端側には、流入口(15)と左右方向（図３の上下方向）に隣り合う排出口(18)と、吹出口(16)と左右方向に隣り合う吸入口(17)とが設けられている。第２室内送風機(10)は、室内空気の一部と室外空気（外気）との混合空気を室内に供給するように、空気導入通路(13)に設けられている。一方、第１室内送風機(11)は、室内空気の一部を室外に排出するように、空気導出通路(14)に設けられている。
【００２０】
吸湿剤(9)は無端ベルト状に形成されたキセロゲルから成り、上下方向に延びる４本のローラ(19),(19),…に巻きかけられている。４本のローラ(19)のうちの１本または２本以上は可動ローラで形成され、ローラの回転によりベルト状吸湿剤(9)を所定速度で走行させるように構成されている。４本のローラ(19)は、ベルト状吸湿剤(9)の対向する１組の辺(25),(26)が空気導入通路(13)及び空気導出通路(14)に跨って延びるように、長方形の頂点を形成するように配置されている。ベルト状吸湿剤(9)の辺(25)における空気導入通路(13)の露出部分は第１除湿部(21)を形成し、空気導出通路(14)の露出部分は第２再生部(22)を形成している。一方、ベルト状吸湿剤(9)の辺(26)における空気導入通路(13)の露出部分は第２除湿部(23)を形成し、空気導出通路(14)の露出部分は第１再生部(24)を形成している。ベルト状吸湿剤(9)は、図３の反時計回り方向に走行するように構成されており、吸湿剤(9)の任意の箇所は、第１除湿部(21)→第２除湿部(23)→第１再生部(24)→第２再生部(22)の順に循環する。
【００２１】
室内蒸発器(8)は、空気導入通路(13)におけるベルト状吸湿剤(9)と導出口(16)との間に設けられている。室内凝縮器(7)は、空気導出通路(14)における導入口(17)とベルト状吸湿剤(9)との間に設けられている。
【００２２】
冷房除湿運転時には、冷媒回路(30)においては、圧縮機(31)から吐出された冷媒は、その一部が室外凝縮器(32)で凝縮し、気液二相冷媒となって冷媒配管(4)を流通し、室内ユニット(2)に導入される。室内ユニット(2)に導入された冷媒は、室内凝縮器(7)で凝縮し、膨張弁(33)で減圧された後、室内蒸発器(8)で蒸発する。蒸発した冷媒は、冷媒配管(4)を通じて室外ユニット(3)に導入され、圧縮機(31)に吸入される。
【００２３】
室内空気の一部は外気と混合され、混合空気となって流入口(15)から空気導入通路(13)に導入される。この混合空気は、ベルト状吸湿剤(9)の第１除湿部(21)及び第２除湿部(23)を通過し、除湿される。その結果、混合空気の露点は低下する。そして、除湿された空気は室内蒸発器(8)で冷却され、低温空気となって吹出口(16)から室内に供給される。一方、室内空気の一部は吸入口(17)から空気導出通路(14)に導入され、室内凝縮器(7)で加熱されて高温空気となる。この高温空気はベルト状吸湿剤(9)の第１再生部(24)及び第２再生部(22)を加熱し、ベルト状吸湿剤(9)を再生する。そして、ベルト状吸湿剤(9)を再生して加湿された空気は、排出口(18)を通じて室外に排出される。
【００２４】
以上のように、本空気調和装置(1)によれば、室内蒸発器(8)に供給される空気はベルト状吸湿剤(9)によって除湿されて露点が低下しているため、室内蒸発器(8)の潜熱負荷は著しく小さいか、あるいは零となる。そのため、室内蒸発器(8)における冷媒の蒸発温度が比較的高くても、空気の吹出温度及び湿度を従来と同等に低くすることができる。このように、蒸発温度を高くすることができるので、圧縮機(31)の負荷が小さくなり、装置のＣＯＰは向上する。
【００２５】
また、空気導入通路(13)を通じて室内に室外空気を取り入れているため、室内の空気質を向上させることができる。
【００２６】
さらに、室内空気の一部を冷媒回路(30)の冷媒によって加熱し、この加熱空気でベルト状吸湿剤(9)を再生させているため、吸湿剤(9)を再生するための電気ヒータが不要であり、装置を安価に構成することができる。また、ランニングコストも低減する。
【００２７】
＜実施形態＞
図４及び図５に示すように、実施形態は、参考形態において、空気導入通路(13)における流入口(15)とベルト状吸湿剤(9)との間に第２室内蒸発器(26)を設けると共に、空気導出通路(14)における第１再生部(24)と第２再生部(22)との間に第２室内凝縮器(25)を設けたものである。これら第２室内凝縮器(25)及び第２室内蒸発器(26)は、第１室内凝縮器(7)及び第１室内蒸発器(8)と同様、冷媒回路(30)の一部を構成している。その他の構成は参考形態と同様であるので、同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
【００２８】
冷房除湿運転時には、冷媒回路(30)の冷媒は、第１室内凝縮器(7)及び第２室内凝縮器(25)において凝縮し、第１室内蒸発器(8)及び第２室内蒸発器(26)において蒸発する。
【００２９】
室内空気の一部と室外空気との混合空気は、流入口(15)から空気導入通路(13)に導入され、第２室内蒸発器(26)で予冷される。予冷された空気は、第１除湿部(21)及び第２除湿部(23)で除湿され、露点が低下する。そして、この空気は第１室内蒸発器(8)で冷却され、低温空気となって室内に供給される。一方、吸入口(17)から空気導出通路(14)に導入された室内空気の一部は、第１室内凝縮器(7)で加熱され、第１再生部(24)を再生する。そして、第１再生部(24)を通過した空気は、第２室内凝縮器(25)において再び加熱され、温度が上昇してから第２再生部(22)を再生する。そして、第２再生部(22)を再生した空気は、排出口(18)を通じて室外に排出される。
【００３０】
このように、実施形態によれば、ベルト状吸湿剤(9)の除湿部(21),(23)の上流側に第２室内蒸発器(26)を設け、ベルト状吸湿剤(9)によって除湿される空気を予冷することとしたので、第１除湿部(21)及び第２除湿部(23)の温度を低温に保つことができる。従って、第１除湿部(21)及び第２除湿部(23)における除湿効果を高めることができる。
【００３１】
また、第１再生部(24)と第２再生部(22)との間に第２室内凝縮器(25)を設け、第１再生部(24)の再生を行って温度が低下した空気を再加熱することとしたので、第２再生部(22)に供給される空気は比較的高温の空気となり、第２再生部(22)においても十分な再生が行われる。従って、再生効率を向上させることができる。
【００３２】
なお、本実施形態では室内凝縮器及び室内蒸発器をそれぞれ２つづつ設けたが、室内凝縮器または室内蒸発器を３つ以上設け、それに応じてベルト状吸湿剤(9)の除湿部または再生部を３つ以上設けてもよいことは勿論である。
【００３３】
＜その他の実施形態＞
吸湿剤の材質はキセロゲルに限定されるものではなく、シリカゲル等の他の吸湿性材料であってもよい。
【００３４】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、冷却する空気を予め吸湿剤(9)で除湿しておくことにより、冷媒回路(30)の冷媒の蒸発温度を高く維持することができ、装置のＣＯＰを向上させることができる。また、室内空気の一部を冷媒回路(30)の冷媒で加熱し、加熱後の空気で吸湿剤(9)を再生させることとしたため、再生用の電気ヒータが不要となり、装置の省エネルギー化及び低コスト化を図ることができる。さらに、室外空気を室内に導入するため、室内の空気質を向上させることができる。従って、室内の空気調和を行う装置の総合的な効率向上と低コスト化を図ることができる。
【００３５】
吸湿剤(9)を加熱した空気を冷媒回路(30)の冷媒によって再加熱し、加熱後の空気によって該吸湿剤(9)を更に加熱することとすれば、吸湿剤(9)を再生して温度が低下した空気を昇温させ、昇温後の空気で吸湿剤(9)を再生することができるため、再生効率を向上させることができる。
【００３６】
室内空気の一部または室内空気の一部と外気との混合空気を予め除湿前に冷却することにより、吸湿剤(9)を比較的低い温度に維持することができ、除湿効率を向上させることができる。
【００３７】
交互に入れ替わる吸湿部(21,23)及び再生部(22,24)を備えた吸湿剤(9)を用いることにより、単一の吸湿剤(9)によって除湿と再生とを連続的に行うことができる。
【００３８】
ベルト状の吸湿剤(9)を用いることにより、ローラ(19)の配置を工夫することによって室内ユニット(2)の形状を自由にレイアウトすることが可能となる。また、除湿部(21,23)及び再生部(22,24)を容易に構成することができる。従って、設計自由度が拡大する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 空気調和装置の全体構成図である。
【図２】 参考形態の冷媒回路図である。
【図３】 参考形態に係る室内ユニットの構成図である。
【図４】 実施形態に係る室内ユニットの構成図である。
【図５】 実施形態の冷媒回路図である。
【図６】 従来の調湿装置の概略構成図である。
【符号の説明】
(1) 空気調和装置
(2) 室内ユニット
(3) 室外ユニット
(4) 冷媒配管
(7) 室内凝縮器
(8) 室内蒸発器
(9) ベルト状吸湿剤
(12) 仕切板
(13) 空気導入通路
(14) 空気導出通路
(21) 第１除湿部
(22) 第２再生部
(23) 第２除湿部
(24) 第１再生部
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気調和装置に関し、特に、吸湿剤を備えた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８−１２１８２６号公報に開示されているように、吸湿剤により空気の除湿を行う調湿装置が知られている。この種の調湿装置では、例えば図６に示すように、図示しないケーシング内に吸湿剤としての吸着ロータ(101)を設け、ケーシング内部を隔壁により区画することによって、吸着ロータ(101)に吸湿部(102)と放湿部(103)とが形成されている。室内空気の一部(RA)は吸湿部(102)を通過して除湿される。一方、室内空気の他の一部は電気ヒータ(104)で加熱され、高温空気となって吸着ロータ(101)の放湿部(103)を通過する。この高温空気は放湿部(103)の水分を回収し、吸着ロータ(101)を再生させる。この際、吸着ロータ(101)が回転することにより、吸湿部(102)と放湿部(103)とは連続的に入れ替わり、除湿と再生とが同時かつ連続的に行われる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記調湿装置では、吸着ロータ(101)の再生のために電気ヒータ(104)が必要であったため、イニシャルコストやランニングコストが大きかった。
【０００４】
また、このような調湿装置は、室内空気の湿度調節しかできないため、室内空気の温度及び湿度の双方を同時に調節するためには、温度調節のための空気調和装置（調温装置）を別途設ける必要があった。そこで、温度及び湿度の双方を調節する空調システムについて、システム全体としての高効率化や低コスト化が望まれていた。
【０００５】
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、温湿度の調節を行う空気調和装置の高効率化や低コスト化を図ることにある。
【０００６】
【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、調温機構と調湿機構とを一体化すると共に、冷却前の空気を吸湿剤で除湿することにより冷媒の蒸発温度を上昇させ、さらに、冷媒回路の冷媒で加熱した空気を用いて吸湿剤を再生することとした。
【０００７】
具体的には、本発明に係る空気調和装置は、室外側に設置された室外熱交換器(32)と室内側に設置された室内蒸発器(8)、第１室内凝縮器(7)及び第２室内凝縮器(25)とを少なくとも有する冷媒回路(30)と、無端ベルト状に形成されると共に、ベルト走行方向に除湿部(21,23)、第１再生部(24)及び第２再生部(22)が順に形成される吸湿剤(9)とを備え、上記第１室内凝縮器(7)及び第２室内凝縮器(25)の順に冷媒を凝縮させると共に上記室内蒸発器(8)で冷媒を蒸発させる一方、室内空気の一部または室内空気の一部と外気との混合空気を上記吸湿剤(9)の除湿部(21,23)により除湿し、除湿後の空気を上記室内蒸発器(8)により冷却して室内に供給し、室内空気の他の一部を上記第１室内凝縮器(7)により加熱し、加熱後の空気によって上記吸湿剤(9)の第１再生部(24)を加熱し、該第１再生部(24)を加熱した空気を上記第２室内凝縮器(25)により加熱し、該加熱後の空気によって上記吸湿剤(9)の第２再生部(22)を加熱するものである。
【０００８】
上記事項により、室内空気の一部または室内空気の一部と外気との混合空気は、吸湿剤(9)の除湿部(21,23)によって除湿され、露点が低下した状態で室内蒸発器(8)に供給される。室内蒸発器(8)では冷媒が蒸発し、この冷媒の蒸発熱によって除湿後の空気が冷却される。この際、室内蒸発器(8)の冷却対象となる上記空気は、露点が低いため、主に顕熱変化を行う。従って、冷媒の蒸発温度を露点以下にする必要がなくなり、従来よりも冷媒の蒸発温度を上昇させても、吹出空気の温度や湿度を従来と同等に低下させることができ、装置のＣＯＰは上昇する。また、室外空気を室内に導入するので、室内の空気質が向上する。一方、室内空気の他の一部は第１室内凝縮器(7)によって加熱され、高温空気となって除湿剤(9)の第１再生部(24)に供給され、当該除湿剤(9)の第１再生部(24)を加熱する。この第１再生部(24)を加熱した空気は第２室内凝縮器(25)によって再加熱され、高温空気となって除湿剤(9)の第２再生部(22)に供給され、当該除湿剤(9)の第２再生部(22)を加熱する。これにより、吸湿剤(9)の第１再生部(24)及び第２再生部(22)は再生する。従って、冷媒回路(30)の熱を利用して除湿剤(9)を再生するので、電気ヒータを別途設ける必要がなくなり、装置全体のコストが低減する。また、装置全体の効率が向上する。
【０００９】
このように、上記空気調和装置は、吸湿剤(9)を加熱した空気を冷媒回路(30)の冷媒によって再加熱し、加熱後の空気によって該吸湿剤(9)を更に加熱するように構成されている。
【００１０】
吸湿剤(9)を加熱して温度が低下した空気は、そのままでは吸湿剤(9)を効率よく再生することは困難であるが、上記事項により再加熱されて温度が上昇するため、再び除湿剤(9)を効率よく再生することが可能となる。このように、同一の空気が再生を複数回繰り返すことにより、高効率な再生を実現することが可能となる。
【００１１】
また、ベルト状の除湿剤(9)が走行して吸湿部(21,23)と再生部(22,24)とが交互に入れ替わることにより、単一の吸湿剤(9)によって除湿と再生とを同時且つ連続的に行うことができる。
【００１２】
また、吸湿剤をベルト状に形成することにより、ローラの配置を工夫することによって室内ユニットの形状を自由にレイアウトすることが可能となり、設計自由度が拡大する。
【００１３】
上記空気調和装置は、室内空気の一部または室内空気の一部と外気との混合空気を、予め除湿前に冷媒回路(30)の冷媒によって冷却するように構成されていてもよい。
【００１４】
このように、空気を除湿前に予冷することにより、吸湿剤(9)の温度が低下する。そのため、除湿効率が向上する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態並びに参考形態を図面に基づいて説明する。
【００１６】
＜参考形態＞
図１に示すように、本参考形態に係る空気調和装置(1)は、室内ユニット(2)と室外ユニット(3)とが冷媒配管(4)を介して接続されて構成されている。
【００１７】
図２に示すように、室外ユニット(3)のケーシング(5)の内部には、圧縮機(31)、室外熱交換器としての室外凝縮器(32)、及び室外送風機（図示せず）が収容されている。
【００１８】
図２及び図３に示すように、室内ユニット(2)のケーシング(6)の内部には、第１熱交換器としての室内凝縮器(7)、減圧機構としての膨張弁(33)、第２熱交換器としての室内蒸発器(8)、吸湿剤(9)、第１室内送風機(11)、及び第２室内送風機(10)が収容されて構成されている。室内凝縮器(7)、膨張弁(33)及び室内蒸発器(8)は、室外ユニット(3)の圧縮機(31)及び室外凝縮器(32)と冷媒配管(4)を介して接続され、これらと共に、蒸気圧縮式冷凍サイクルを形成する冷媒回路(30)を構成している。
【００１９】
ケーシング(6)の中央には前後方向（図３の左右方向）に延びる仕切板(12)が設けられ、この仕切板(12)の左右（図３の上下）に空気導入通路(13)と空気導出通路(14)とが形成されている。空気導入通路(13)の両端側には、流入口(15)と吹出口(16)とが設けられている。空気導出通路(14)の両端側には、流入口(15)と左右方向（図３の上下方向）に隣り合う排出口(18)と、吹出口(16)と左右方向に隣り合う吸入口(17)とが設けられている。第２室内送風機(10)は、室内空気の一部と室外空気（外気）との混合空気を室内に供給するように、空気導入通路(13)に設けられている。一方、第１室内送風機(11)は、室内空気の一部を室外に排出するように、空気導出通路(14)に設けられている。
【００２０】
吸湿剤(9)は無端ベルト状に形成されたキセロゲルから成り、上下方向に延びる４本のローラ(19),(19),…に巻きかけられている。４本のローラ(19)のうちの１本または２本以上は可動ローラで形成され、ローラの回転によりベルト状吸湿剤(9)を所定速度で走行させるように構成されている。４本のローラ(19)は、ベルト状吸湿剤(9)の対向する１組の辺(25),(26)が空気導入通路(13)及び空気導出通路(14)に跨って延びるように、長方形の頂点を形成するように配置されている。ベルト状吸湿剤(9)の辺(25)における空気導入通路(13)の露出部分は第１除湿部(21)を形成し、空気導出通路(14)の露出部分は第２再生部(22)を形成している。一方、ベルト状吸湿剤(9)の辺(26)における空気導入通路(13)の露出部分は第２除湿部(23)を形成し、空気導出通路(14)の露出部分は第１再生部(24)を形成している。ベルト状吸湿剤(9)は、図３の反時計回り方向に走行するように構成されており、吸湿剤(9)の任意の箇所は、第１除湿部(21)→第２除湿部(23)→第１再生部(24)→第２再生部(22)の順に循環する。
【００２１】
室内蒸発器(8)は、空気導入通路(13)におけるベルト状吸湿剤(9)と導出口(16)との間に設けられている。室内凝縮器(7)は、空気導出通路(14)における導入口(17)とベルト状吸湿剤(9)との間に設けられている。
【００２２】
冷房除湿運転時には、冷媒回路(30)においては、圧縮機(31)から吐出された冷媒は、その一部が室外凝縮器(32)で凝縮し、気液二相冷媒となって冷媒配管(4)を流通し、室内ユニット(2)に導入される。室内ユニット(2)に導入された冷媒は、室内凝縮器(7)で凝縮し、膨張弁(33)で減圧された後、室内蒸発器(8)で蒸発する。蒸発した冷媒は、冷媒配管(4)を通じて室外ユニット(3)に導入され、圧縮機(31)に吸入される。
【００２３】
室内空気の一部は外気と混合され、混合空気となって流入口(15)から空気導入通路(13)に導入される。この混合空気は、ベルト状吸湿剤(9)の第１除湿部(21)及び第２除湿部(23)を通過し、除湿される。その結果、混合空気の露点は低下する。そして、除湿された空気は室内蒸発器(8)で冷却され、低温空気となって吹出口(16)から室内に供給される。一方、室内空気の一部は吸入口(17)から空気導出通路(14)に導入され、室内凝縮器(7)で加熱されて高温空気となる。この高温空気はベルト状吸湿剤(9)の第１再生部(24)及び第２再生部(22)を加熱し、ベルト状吸湿剤(9)を再生する。そして、ベルト状吸湿剤(9)を再生して加湿された空気は、排出口(18)を通じて室外に排出される。
【００２４】
以上のように、本空気調和装置(1)によれば、室内蒸発器(8)に供給される空気はベルト状吸湿剤(9)によって除湿されて露点が低下しているため、室内蒸発器(8)の潜熱負荷は著しく小さいか、あるいは零となる。そのため、室内蒸発器(8)における冷媒の蒸発温度が比較的高くても、空気の吹出温度及び湿度を従来と同等に低くすることができる。このように、蒸発温度を高くすることができるので、圧縮機(31)の負荷が小さくなり、装置のＣＯＰは向上する。
【００２５】
また、空気導入通路(13)を通じて室内に室外空気を取り入れているため、室内の空気質を向上させることができる。
【００２６】
さらに、室内空気の一部を冷媒回路(30)の冷媒によって加熱し、この加熱空気でベルト状吸湿剤(9)を再生させているため、吸湿剤(9)を再生するための電気ヒータが不要であり、装置を安価に構成することができる。また、ランニングコストも低減する。
【００２７】
＜実施形態＞
図４及び図５に示すように、実施形態は、参考形態において、空気導入通路(13)における流入口(15)とベルト状吸湿剤(9)との間に第２室内蒸発器(26)を設けると共に、空気導出通路(14)における第１再生部(24)と第２再生部(22)との間に第２室内凝縮器(25)を設けたものである。これら第２室内凝縮器(25)及び第２室内蒸発器(26)は、第１室内凝縮器(7)及び第１室内蒸発器(8)と同様、冷媒回路(30)の一部を構成している。その他の構成は参考形態と同様であるので、同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
【００２８】
冷房除湿運転時には、冷媒回路(30)の冷媒は、第１室内凝縮器(7)及び第２室内凝縮器(25)において凝縮し、第１室内蒸発器(8)及び第２室内蒸発器(26)において蒸発する。
【００２９】
室内空気の一部と室外空気との混合空気は、流入口(15)から空気導入通路(13)に導入され、第２室内蒸発器(26)で予冷される。予冷された空気は、第１除湿部(21)及び第２除湿部(23)で除湿され、露点が低下する。そして、この空気は第１室内蒸発器(8)で冷却され、低温空気となって室内に供給される。一方、吸入口(17)から空気導出通路(14)に導入された室内空気の一部は、第１室内凝縮器(7)で加熱され、第１再生部(24)を再生する。そして、第１再生部(24)を通過した空気は、第２室内凝縮器(25)において再び加熱され、温度が上昇してから第２再生部(22)を再生する。そして、第２再生部(22)を再生した空気は、排出口(18)を通じて室外に排出される。
【００３０】
このように、実施形態によれば、ベルト状吸湿剤(9)の除湿部(21),(23)の上流側に第２室内蒸発器(26)を設け、ベルト状吸湿剤(9)によって除湿される空気を予冷することとしたので、第１除湿部(21)及び第２除湿部(23)の温度を低温に保つことができる。従って、第１除湿部(21)及び第２除湿部(23)における除湿効果を高めることができる。
【００３１】
また、第１再生部(24)と第２再生部(22)との間に第２室内凝縮器(25)を設け、第１再生部(24)の再生を行って温度が低下した空気を再加熱することとしたので、第２再生部(22)に供給される空気は比較的高温の空気となり、第２再生部(22)においても十分な再生が行われる。従って、再生効率を向上させることができる。
【００３２】
なお、本実施形態では室内凝縮器及び室内蒸発器をそれぞれ２つづつ設けたが、室内凝縮器または室内蒸発器を３つ以上設け、それに応じてベルト状吸湿剤(9)の除湿部または再生部を３つ以上設けてもよいことは勿論である。
【００３３】
＜その他の実施形態＞
吸湿剤の材質はキセロゲルに限定されるものではなく、シリカゲル等の他の吸湿性材料であってもよい。
【００３４】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、冷却する空気を予め吸湿剤(9)で除湿しておくことにより、冷媒回路(30)の冷媒の蒸発温度を高く維持することができ、装置のＣＯＰを向上させることができる。また、室内空気の一部を冷媒回路(30)の冷媒で加熱し、加熱後の空気で吸湿剤(9)を再生させることとしたため、再生用の電気ヒータが不要となり、装置の省エネルギー化及び低コスト化を図ることができる。さらに、室外空気を室内に導入するため、室内の空気質を向上させることができる。従って、室内の空気調和を行う装置の総合的な効率向上と低コスト化を図ることができる。
【００３５】
吸湿剤(9)を加熱した空気を冷媒回路(30)の冷媒によって再加熱し、加熱後の空気によって該吸湿剤(9)を更に加熱することとすれば、吸湿剤(9)を再生して温度が低下した空気を昇温させ、昇温後の空気で吸湿剤(9)を再生することができるため、再生効率を向上させることができる。
【００３６】
室内空気の一部または室内空気の一部と外気との混合空気を予め除湿前に冷却することにより、吸湿剤(9)を比較的低い温度に維持することができ、除湿効率を向上させることができる。
【００３７】
交互に入れ替わる吸湿部(21,23)及び再生部(22,24)を備えた吸湿剤(9)を用いることにより、単一の吸湿剤(9)によって除湿と再生とを連続的に行うことができる。
【００３８】
ベルト状の吸湿剤(9)を用いることにより、ローラ(19)の配置を工夫することによって室内ユニット(2)の形状を自由にレイアウトすることが可能となる。また、除湿部(21,23)及び再生部(22,24)を容易に構成することができる。従って、設計自由度が拡大する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 空気調和装置の全体構成図である。
【図２】 参考形態の冷媒回路図である。
【図３】 参考形態に係る室内ユニットの構成図である。
【図４】 実施形態に係る室内ユニットの構成図である。
【図５】 実施形態の冷媒回路図である。
【図６】 従来の調湿装置の概略構成図である。
【符号の説明】
(1) 空気調和装置
(2) 室内ユニット
(3) 室外ユニット
(4) 冷媒配管
(7) 室内凝縮器
(8) 室内蒸発器
(9) ベルト状吸湿剤
(12) 仕切板
(13) 空気導入通路
(14) 空気導出通路
(21) 第１除湿部
(22) 第２再生部
(23) 第２除湿部
(24) 第１再生部
Claims (2)
- 室外側に設置された室外熱交換器(32)と室内側に設置された室内蒸発器(8)、第１室内凝縮器(7)及び第２室内凝縮器(25)とを少なくとも有する冷媒回路(30)と、無端ベルト状に形成されると共に、ベルト走行方向に除湿部(21,23)、第１再生部(24)及び第２再生部(22)が順に形成される吸湿剤(9)とを備え、
上記第１室内凝縮器(7)及び第２室内凝縮器(25)の順に冷媒を凝縮させると共に上記室内蒸発器(8)で冷媒を蒸発させる一方、
室内空気の一部または室内空気の一部と外気との混合空気を上記吸湿剤(9)の除湿部(21,23)により除湿し、除湿後の空気を上記室内蒸発器(8)により冷却して室内に供給し、
室内空気の他の一部を上記第１室内凝縮器(7)により加熱し、加熱後の空気によって上記吸湿剤(9)の第１再生部(24)を加熱し、該第１再生部(24)を加熱した空気を上記第２室内凝縮器(25)により加熱し、該加熱後の空気によって上記吸湿剤(9)の第２再生部(22)を加熱する空気調和装置。 - 室内空気の一部または室内空気の一部と外気との混合空気を、予め除湿前に冷媒回路(30)の冷媒によって冷却する請求項１に記載の空気調和装置。
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