以上の例では、吸湿部120において除湿対象空気116から吸湿し、この吸湿した水分を、放熱器103で加熱した高温の循環空気110を放湿部121に供給することによって放湿させ、この放湿させた水分を含んだ高湿の循環空気110を吸熱器105において冷却して水分を飽和させるとことにより除湿するようにしている。したがって循環空気110を放熱器103、放湿部121、吸熱器105に循環させる循環経路111を密閉性よく本体101内に形成する必要があり、装置構成が複雑化するという問題点があった。そして循環経路111の密閉度が低い場合には、除湿対象空気116と循環空気110との湿度移行が発生して除湿効率が低下するという問題点があった。
本発明は上記課題を解決するものであり、循環経路111のない単純な構成で、効率の良い除湿が行える除湿装置を提供することを目的としている。
上記した目的を達成するために、本発明が講じた第1の課題解決手段は、冷媒(117)を圧縮する圧縮機(102)と前記冷媒(117)が供給空気に対して放熱する放熱器(103)と前記冷媒(117)が膨張する膨張機構(104)と前記冷媒(117)が供給空気から吸熱する吸熱器(105)とを有するヒートポンプ(118)と、供給空気から吸湿する吸湿部(120)および供給空気に放湿する放湿部(121)を有する吸放湿手段(119)と、除湿対象空気(116)を前記放熱器(103)、前記放湿部(121)、前記吸熱器(105)、前記吸湿部(120)の順に供給する第1送風手段(1)とを備え、室内空気と前記放湿部(121)を通過し、前記吸熱器(105)に向かう空気との熱交換を行う第1熱回収熱交換器(2)を設け、前記第1熱回収熱交換器(2)の熱交換量制御手段として、前記第1熱回収熱交換器(2)をバイパスする風量を制御する第1風量調整ダンパー(3)を設けたものである。
この手段では、放熱器(103)と吸熱器(105)を備えたヒートポンプ(118)と吸湿部(120)と放湿部(121)を備えた吸放湿手段(119)が設けられる。放熱器(103)では除湿対象空気に対してヒートポンプ(118)の作動により放熱する。放湿部(121)では放熱器(103)における放熱により加熱した除湿対象空気に対して吸放湿手段(119)が放湿する。吸熱器(105)では放湿部(121)における放湿により加湿した除湿対象空気からヒートポンプ(118)の作動により吸熱する。吸湿部(120)では吸熱器(105)における吸熱により冷却した除湿対象空気から吸放湿手段(119)が吸湿する。このようにして放湿部(121)には放熱器(103)で加熱された低い相対湿度の除湿対象空気を供給し、吸湿部(120)には吸熱器(105)において冷却された高い相対湿度の除湿対象空気を供給する。これにより、吸湿部(120)と放湿部(121)に供給される空気の相対湿度の差が拡大する。この相対湿度の差の拡大により吸放湿手段(119)の吸放湿量が増加して除湿効率が向上する。
ここで、第1熱回収熱交換器(2)において、室内空気は放湿部(121)を通過した空気より温度が低いため、吸熱器(105)に向かう空気は冷やされるので、より湿度の高い状態で冷却され結露(除湿)量が増加する。また、第1熱回収熱交換器(2)のバイパス風量を増やせば熱交換量減少し、バイパス風量を減らせば熱交換量が増加する。このようにバイパス風量を第1風量調整ダンパー(3)で調整し、第1熱回収熱交換器(2)の熱交換量を制御する。
また、本発明が講じた第2の課題解決手段は、上記第1の課題解決手段において、第1熱回収熱交換器(2)にて、前記放湿部(121)を通過し前記吸熱器(105)に向かう空気との熱交換をした室内空気を前記放熱器(103)に通過させたものである。
この手段では、第1熱回収熱交換器(2)において、放熱器(103)に流入する空気は放湿部(121)を通過した空気より温度が低いため、放熱器(103)に流入する空気は温められるので、放湿部(121)にはさらに加熱されて低い相対湿度となった除湿対象空気を供給する。また、吸熱器(105)に向かう空気は冷やされるので、より湿度の高い状態で冷却され結露(除湿)量が増加する。
また、本発明が講じた第3の課題解決手段は、冷媒(117)を圧縮する圧縮機(102)と前記冷媒(117)が供給空気に対して放熱する放熱器(103)と前記冷媒(117)が膨張する膨張機構(104)と前記冷媒(117)が供給空気から吸熱する吸熱器(105)とを有するヒートポンプ(118)と、供給空気から吸湿する吸湿部(120)および供給空気に放湿する放湿部(121)を有する吸放湿手段(119)と、除湿対象空気(116)を前記放熱器(103)、前記放湿部(121)、前記吸熱器(105)、前記吸湿部(120)の順に供給する第1送風手段(1)とを備え、前記吸湿部(120)を通過した空気と前記放湿部(121)を通過し、前記吸熱器(105)に向かう空気との熱交換を行う第2熱回収熱交換器(4)を設けたものである。
この手段では、第2熱回収熱交換器(4)において、吸湿部(120)を通過した空気は放湿部(121)を通過した空気より温度が低いため、放湿部(121)を通過した空気は冷やされるので、より湿度の高い状態で冷却され結露(除湿)量が増加する。
また、本発明が講じた第4の課題解決手段は、上記第3の課題解決手段において、第2熱回収熱交換器(4)の熱交換量制御手段として、第2熱回収熱交換器(4)をバイパスする風量を制御する第2風量調整ダンパー(5)を設けたものである。
この手段では、第2熱回収熱交換器(4)のバイパス風量を増やせば熱交換量が減少し、バイパス風量を減らせば熱交換量が増加する。このようにバイパス風量を第2風量調整ダンパー(5)で調整し、第2熱回収熱交換器(4)の熱交換量を制御する。
また、本発明が講じた第5の課題解決手段は、冷媒(117)を圧縮する圧縮機(102)と前記冷媒(117)が供給空気に対して放熱する放熱器(103)と前記冷媒(117)が膨張する膨張機構(104)と前記冷媒(117)が供給空気から吸熱する吸熱器(105)とを有するヒートポンプ(118)と、供給空気から吸湿する吸湿部(120)および供給空気に放湿する放湿部(121)を有する吸放湿手段(119)と、除湿対象空気(116)を前記放熱器(103)、前記放湿部(121)、前記吸熱器(105)、前記吸湿部(120)の順に供給する第1送風手段(1)とを備え、前記放熱器(103)に流入する空気と前記放湿部(121)を通過し、前記吸熱器(105)に向かう空気との熱交換を行う第1熱回収熱交換器(2)を設け、前記吸湿部(120)を通過した空気と前記放湿部(121)を通過し、前記吸熱器(105)に向かう空気との熱交換を行う第2熱回収熱交換器(4)を設けたものである。
この手段では、第1熱回収熱交換器(2)において、放熱器(103)に流入する空気は放湿部(121)を通過した空気より温度が低いため、放熱器(103)に流入する空気は温められるので、放湿部(121)にはさらに加熱されて低い相対湿度となった除湿対象空気を供給する。また、吸熱器(105)に向かう空気は冷やされるので、より湿度の高い状態で冷却され結露(除湿)量が増加する。
さらに、第2熱回収熱交換器(4)においても、吸湿部(120)を通過した空気は放湿部(121)を通過した空気より温度が低いため、放湿部(121)を通過した空気は冷やされるので、より湿度の高い状態で冷却され結露(除湿)量が増加する。
また、本発明が講じた第6の課題解決手段は、上記第5の課題解決手段において、第1熱回収熱交換器(2)と第2熱回収熱交換器(4)を直列に設けたものである。
第1熱回収熱交換器(2)に入る放熱器(103)に流入する空気と、第2熱回収熱交換器(4)に入る吸湿部(120)を通過した空気のどちらか温度の低い方を下流側にすることで、吸熱器(105)に向かう空気はより効率よく冷やされるので、より湿度の高い状態で冷却され結露(除湿)量が増加する。
また、本発明が講じた第7の課題解決手段は、上記第5または第6の課題解決手段において、第1熱回収熱交換器(2)の熱交換量制御手段として第1熱回収熱交換器(2)をバイパスする風量を制御する第1風量調整ダンパー(3)と、第1熱回収熱交換器(2)の熱交換量制御手段として第2熱回収熱交換器(4)をバイパスする風量を制御する第2風量調整ダンパー(5)のどちらか一方もしくは双方を設けたものである。
この手段では、第1熱回収熱交換器(2)のバイパス風量を増やせば熱交換量減少し、バイパス風量を減らせば熱交換量が増加する。このようにバイパス風量を第1風量調整ダンパー(3)で調整し、第1熱回収熱交換器(2)の熱交換量を制御する。同様に、第2熱回収熱交換器(4)のバイパス風量を増やせば熱交換量減少し、バイパス風量を減らせば熱交換量が増加する。このようにバイパス風量を第2風量調整ダンパー(5)で調整し、第2熱回収熱交換器(4)の熱交換量を制御する。
また、本発明が講じた第8の課題解決手段は、冷媒(117)を圧縮する圧縮機(102)と前記冷媒(117)が供給空気に対して放熱する放熱器(103)と前記冷媒(117)が膨張する膨張機構(104)と前記冷媒(117)が供給空気から吸熱する吸熱器(105)とを有するヒートポンプ(118)と、供給空気から吸湿する吸湿部(120)および供給空気に放湿する放湿部(121)を有する吸放湿手段(119)と、除湿対象空気(116)を前記放熱器(103)、前記放湿部(121)、前記吸熱器(105)、前記吸湿部(120)の順に供給する第1送風手段(1)とを備え、前記吸湿部(120)の一部に室内空気を通過させ、そのまま室内に吹出すパージ部(11)を設け、前記パージ部(11)に流入する空気と、前記吸湿部(120)を通過した空気との熱交換を行う第3熱回収熱交換器(12)を設けたものである。
この手段では、吸湿部(120)の一部に設けたパージ部(11)に流入する空気と、吸湿部(120)を通過した空気との熱交換を行うことによって、パージ部(11)に温度が低く湿度の高い状態で空気が流入するので、吸放湿手段(119)の吸湿量が増加して除湿能力が向上する。
また、本発明が講じた第9の課題解決手段は、上記第1、第2、第3、第4、第5、第6または第7の課題解決手段において、前記吸湿部(120)の一部に室内空気を通過させ、そのまま室内に吹出すパージ部(11)を設け、前記パージ部(11)に流入する空気と、前記吸湿部(120)を通過した空気との熱交換を行う第3熱回収熱交換器(12)を設けたものである。
この手段では、吸湿部(120)の一部に設けたパージ部(11)に流入する空気と、吸湿部(120)を通過した空気との熱交換を行うことによって、パージ部(11)に温度が低く湿度の高い状態で空気が流入するので、吸放湿手段(119)の吸湿量が増加して除湿能力が向上する。
また、本発明が講じた第10の課題解決手段は、上記第8または第9の課題解決手段において、第3熱回収熱交換器(12)の熱交換量制御手段として第3熱回収熱交換器(12)をバイパスする風量を制御する第3風量調整ダンパー(13)を設けたものである。
この手段では、第3熱回収熱交換器(12)のバイパス風量を増やせば熱交換量減少し、バイパス風量を減らせば熱交換量が増加する。このようにバイパス風量を第3風量調整ダンパー(13)で調整し、第3熱回収熱交換器(12)の熱交換量を制御する。
また、本発明が講じた第11の課題解決手段は、冷媒(117)を圧縮する圧縮機(102)と前記冷媒(117)が供給空気に対して放熱する放熱器(103)と前記冷媒(117)が膨張する膨張機構(104)と前記冷媒(117)が供給空気から吸熱する吸熱器(105)とを有するヒートポンプ(118)と、供給空気から吸湿する吸湿部(120)および供給空気に放湿する放湿部(121)を有する吸放湿手段(119)と、除湿対象空気(116)を前記放熱器(103)、前記放湿部(121)、前記吸熱器(105)、前記吸湿部(120)の順に供給する第1送風手段(1)とを備え、前記放熱器(103)の一部に室内空気を通過させ、そのまま室内に吹出す排熱部(14)を設け、前記排熱部(14)に流入する空気と、前記吸湿部(120)を通過した空気との熱交換を行う第4熱回収熱交換器(15)を設けたものである。
この手段では、排熱部(14)に流入する空気と、吸湿部(120)を通過した空気との熱交換を行うことによって、排熱部(14)に温度が低い状態で空気が流入するので、放熱器(103)の放熱量が増加して除湿効率が向上する。
また、本発明が講じた第12の課題解決手段は、上記第1、第2、第3、第4、第5、第6、第7、第8、第9または第10の課題解決手段において、前記放熱器(103)の一部に室内空気を通過させ、そのまま室内に吹出す排熱部(14)を設け、前記排熱部(14)に流入する空気と、前記吸湿部(120)を通過した空気との熱交換を行う第4熱回収熱交換器(15)を設けたものである。
この手段では、排熱部(14)に流入する空気と、吸湿部(120)を通過した空気との熱交換を行うことによって、排熱部(14)に温度が低い状態で空気が流入するので、放熱器(103)の放熱量が増加して除湿効率が向上する。
また、本発明が講じた第13の課題解決手段は、上記第11または第12の課題解決手段において、第4熱回収熱交換器(15)の熱交換量制御手段として第4熱回収熱交換器(15)をバイパスする風量を制御する第4風量調整ダンパー(16)を設けたものである。
この手段では、第4熱回収熱交換器(15)のバイパス風量を増やせば熱交換量減少し、バイパス風量を減らせば熱交換量が増加する。このようにバイパス風量を第4風量調整ダンパー(16)で調整し、第4熱回収熱交換器(15)の熱交換量を制御する。
また、本発明が講じた第14の課題解決手段は、冷媒(117)を圧縮する圧縮機(102)と前記冷媒(117)が供給空気に対して放熱する放熱器(103)と前記冷媒(117)が膨張する膨張機構(104)と前記冷媒(117)が供給空気から吸熱する吸熱器(105)とを有するヒートポンプ(118)と、供給空気から吸湿する吸湿部(120)および供給空気に放湿する放湿部(121)を有する吸放湿手段(119)と、除湿対象空気(116)を前記放熱器(103)、前記放湿部(121)、前記吸熱器(105)、前記吸湿部(120)の順に供給する第1送風手段(1)とを備え、前記吸熱器(105)の一部に室内空気を直接通過させるショートカット部(17)を設け、前記ショートカット部(17)に流入する空気と、前記吸湿部(120)を通過した空気との熱交換を行う第5熱回収熱交換器(18)を設けたものである。
この手段では、ショートカット部(17)に流入する空気と、吸湿部(120)を通過した空気との熱交換を行うことによって、ショートカット部(17)に温度が低く湿度の高い状態で空気が流入するので、吸熱器(105)の除湿量が増加して除湿効率が向上する。
また、本発明が講じた第15の課題解決手段は、上記第1、第2、第3、第4、第5、第6、第7、第8、第9、第10、第11、第12または第13の課題解決手段において、前記吸熱器(105)の一部に室内空気を通過させるショートカット部(17)を設け、前記ショートカット部(17)に流入する空気と、前記吸湿部(120)を通過した空気との熱交換を行う第5熱回収熱交換器(18)を設けたものである。
この手段では、ショートカット部(17)に流入する空気と、吸湿部(120)を通過した空気との熱交換を行うことによって、ショートカット部(17)に温度が低く湿度の高い状態で空気が流入するので、吸熱器(105)の除湿量が増加して除湿効率が向上する。
また、本発明が講じた第16の課題解決手段は、上記第14または第15の課題解決手段において、第5熱回収熱交換器(18)の熱交換量制御手段として第5熱回収熱交換器(18)をバイパスする風量を制御する第5風量調整ダンパー(19)を設けたものである。
この手段では、第5熱回収熱交換器(18)のバイパス風量を増やせば熱交換量減少し、バイパス風量を減らせば熱交換量が増加する。このようにバイパス風量を第5風量調整ダンパー(19)で調整し、第5熱回収熱交換器(18)の熱交換量を制御する。
また、本発明が講じた第17の課題解決手段は、上記第1、第2、第4、第7、第13または第16の課題解決手段において、機器から吹出す空気の吹出温度センサー(6)と吹出湿度センサー(7)と機器へ吸入する空気の吸入温度センサー(8)と吸入湿度センサー(9)と機器の運転モード選択スイッチ(10)のいずれか一つ以上を制御入力として、第1風量調整ダンパー(3)と第2風量調整ダンパー(5)と第3風量調整ダンパー(13)と第4風量調整ダンパー(16)と第5風量調整ダンパー(19)の一つ以上の出力を制御し、第1熱回収熱交換器(2)と第2熱回収熱交換器(4)と第3熱回収熱交換器(12)と第4熱回収熱交換器(15)と第5熱回収熱交換器(18)の一つ以上の熱交換量制御を行うものである。
この手段では、機器から吹出す空気の吹出温度センサー(6)と吹出湿度センサー(7)と機器へ吸入する空気の吸入温度センサー(8)と吸入湿度センサー(9)と機器の運転モード選択スイッチ(10)のいずれか一つ以上を制御入力として、第1熱回収熱交換器(2)のバイパス風量を第1風量調整ダンパー(3)で調整し、第1熱回収熱交換器(2)の熱交換量を制御する。同様に、第2熱回収熱交換器(4)のバイパス風量を第2風量調整ダンパー(5)で調整し、第2熱回収熱交換器(4)の熱交換量を制御する。同様に、第3熱回収熱交換器(12)のバイパス風量を第3風量調整ダンパー(13)で調整し、第3熱回収熱交換器(12)の熱交換量を制御する。同様に、第4熱回収熱交換器(15)のバイパス風量を第4風量調整ダンパー(16)で調整し、第4熱回収熱交換器(15)の熱交換量を制御する。同様に、第5熱回収熱交換器(18)のバイパス風量を第5風量調整ダンパー(19)で調整し、第5熱回収熱交換器(18)の熱交換量を制御する。
本願発明は、かかる構成とすることにより以下に記載されるような効果を奏するものである。
(イ)本願の第1の発明にかかる除湿装置によれば、放湿部(121)には放熱器(103)で加熱された低い相対湿度の除湿対象空気(116)を供給し、吸湿部(120)には吸熱器(105)において冷却された高い相対湿度の除湿対象空気(116)を供給できる。これにより、吸湿部(120)と放湿部(121)に供給される空気の相対湿度の差を拡大することができる。この相対湿度の差の拡大によって吸放湿手段(119)の吸放湿量を増大させ、除湿効率を高めることができる。
また、第1熱回収熱交換器(2)と吸熱器(105)で冷却することができる。これによって冷却能力が向上し、結露(除湿)量を増加することができる。
また、放熱器(103)に流入する空気を必要以上に加熱することや、吸熱器(105)に向かう空気を必要以上に冷やすことことなく最適な状態に制御することができる。
(ロ)本願の第2の発明にかかる除湿装置によれば、上記(イ)に記載した効果に加えて、放湿部(121)には第1熱回収熱交換器(2)と放熱器(103)で加熱されたさらに低い相対湿度の除湿対象空気(116)を供給することで、さらなる相対湿度の差の拡大によって吸放湿手段(119)の吸放湿量を増大させ、除湿効率を高めることができる。
(ハ)本願の第3の発明にかかる除湿装置によれば、上記(イ)に記載した効果に加えて、放湿部(121)を通過した除湿対象空気(116)は第2熱回収熱交換器(4)と吸熱器(105)で冷却することができる。これによって冷却能力が向上し、結露(除湿)量を増加することができる。
(ニ)本願の第4の発明にかかる除湿装置によれば、上記(ハ)に記載した効果に加えて、吸湿部(120)を通過した空気を必要以上に加熱することや、吸熱器(105)に向かう空気を必要以上に冷やすことことなく最適な状態に制御することができる。
(ホ)本願の第5の発明にかかる除湿装置によれば、上記(イ)に記載した効果に加えて、放湿部(121)には第1熱回収熱交換器(2)と放熱器(103)で加熱されたさらに低い相対湿度の除湿対象空気(116)を供給することで、さらなる相対湿度の差の拡大によって吸放湿手段(119)の吸放湿量を増大させ、除湿効率を高めることができる。
また、第1熱回収熱交換器(2)と吸熱器(105)で冷却することができる。これによって冷却能力が向上し、結露(除湿)量を増加することができる。
また、放湿部(121)を通過した除湿対象空気(116)は第2熱回収熱交換器(4)と吸熱器(105)で冷却することができる。これによって冷却能力が向上し、結露(除湿)量を増加することができる。
(ヘ)本願の第6の発明にかかる除湿装置によれば、上記(ホ)に記載した効果に加えて、吸熱器(105)に向かう空気をより効率よく冷やすことができ、より湿度の高い状態で冷却され結露(除湿)量を増加することができる。
(ト)本願の第7の発明にかかる除湿装置によれば、上記(ホ)または(ヘ)に記載した効果に加えて、放熱器(103)に流入する空気を必要以上に加熱することや、吸湿部(120)を通過した空気を必要以上に加熱することや、吸熱器(105)に向かう空気を必要以上に冷やすことことなく最適な状態に制御することができる。
(チ)本願の第8の発明にかかる除湿装置によれば、上記(イ)に記載した効果に加えて、パージ部(11)に温度が低く湿度の高い状態で空気が流入するので、吸放湿手段(119)の吸湿量が増加して除湿能力を向上することができる。
(リ)本願の第9の発明にかかる除湿装置によれば、上記(イ)、(ロ)、(ハ)、(ニ)、(ホ)、(ヘ)または(ト)に記載した効果に加えて、パージ部(11)に温度が低く湿度の高い状態で空気が流入するので、吸放湿手段(119)の吸湿量が増加して除湿能力を向上することができる。
(ヌ)本願の第10の発明にかかる除湿装置によれば、上記(チ)または(リ)に記載した効果に加えて、吸湿部(120)を通過した空気を必要以上に加熱することや、パージ部(11)に向かう空気を必要以上に冷やすことことなく最適な状態に制御することができる。
(ル)本願の第11の発明にかかる除湿装置によれば、上記(イ)に記載した効果に加えて、排熱部(14)に温度が低い状態で空気が流入するので、放熱器(103)の放熱量が増加して除湿効率を向上することができる。
(ヲ)本願の第12の発明にかかる除湿装置によれば、上記(イ)、(ロ)、(ハ)、(ニ)、(ホ)、(ヘ)、(ト)、(チ)、(リ)または(ヌ)に記載した効果に加えて、排熱部(14)に温度が低い状態で空気が流入するので、放熱器(103)の放熱量が増加して除湿効率を向上することができる。
(ワ)本願の第13の発明にかかる除湿装置によれば、上記(ル)または(ヲ)に記載した効果に加えて、吸湿部(120)を通過した空気を必要以上に加熱することや、排熱部(14)に向かう空気を必要以上に冷やすことことなく最適な状態に制御することができる。
(カ)本願の第14の発明にかかる除湿装置によれば、上記(イ)に記載した効果に加えて、ショートカット部(17)に温度が低く湿度の高い状態で空気が流入するので、吸熱器(105)の除湿量が増加して除湿効率を向上することができる。
(ヨ)本願の第15の発明にかかる除湿装置によれば、上記(イ)、(ロ)、(ハ)、(ニ)、(ホ)、(ヘ)、(ト)、(チ)、(リ)、(ヌ)、(ル)、(ヲ)または(ワ)に記載した効果に加えて、ショートカット部(17)に温度が低く湿度の高い状態で空気が流入するので、吸熱器(105)の除湿量が増加して除湿効率が向上することができる。
(タ)本願の第16の発明にかかる除湿装置によれば、上記(カ)または(ヨ)に記載した効果に加えて、吸湿部(120)を通過した空気を必要以上に加熱することや、ショートカット部(17)に向かう空気を必要以上に冷やすことことなく最適な状態に制御することができる。
(レ)本願の第17の発明にかかる除湿装置によれば、上記(イ)、(ロ)、(ニ)、(ト)、(ワ)または(タ)に記載した効果に加えて、機器の吹出し空気や吸込み空気や、運転モードに応じた制御をすることができる。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、従来の例と同一の構成要素については同一の符号を用い、詳細な説明は省略する。
(実施の形態1)
ここでは、本発明の実施の形態について説明する。
図1は、本発明の実施の形態1にかかる除湿装置の概略構成を示した図である。
図1に示すように、除湿装置の本体101内に、圧縮機102、放熱器103、膨張機構104、吸熱器105を配管接続した冷媒回路106と、供給空気から吸湿する吸湿部120および供給空気に放湿する放湿部121を有する吸放湿手段119を設け、冷媒回路106内に冷媒117を充填している。また、本体101には吸込口112と吹出口113A、113Bを開口し、メイン送風ファン1とサブ送風ファン21の運転によって、吸込口112から除湿対象空気116として除湿対象空気M1およびショートカット部17に除湿対象空気E1を、本体101内にそれぞれ供給するとともに、排熱部14に室内空気B1およびパージ部11に室内空気P1を、それぞれ供給する構成としている。そして、本体101内に供給された除湿対象空気M1が、メイン送風ファン1によってM2→M3→M4→M5→M6→M7→M8→M9→M10→M11→M12の順に供給されて吹出口113Aより本体101外部に流出し、また、ショートカット部17ではメイン送風ファン1によって除湿対象空気E1がE2→E3の順に供給されてE3とM7で合流し、M8→M9→M10→M11→M12の順に供給されて吹出口113Aより本体101外部に流出する。また、本体101内の排熱部14に供給された室内空気B1は、サブ送風ファン21によって、B1→B2→B3→B4の順に供給されて吹出口113Bより本体101外部に流出し、パージ部11に供給されたP1が、サブ送風ファン21によって、P1→P2→P3→B4の順に供給されて吹出口113Bより本体101外部に流出するように風路を形成している。
本体101内には除湿対象空気M1とM4の空気を熱交換する第1熱回収熱交換器2と、第1熱回収熱交換器2の熱交換量を制御する第1風量調整ダンパー3と、M10とM5の空気を熱交換する第2熱回収熱交換器4と、第2熱回収熱交換器4の熱交換量を制御する第2風量調整ダンパー5と、M9とP1の空気を熱交換する第3熱回収熱交換器12と、第3熱回収熱交換器12の熱交換量を制御する第3風量調整ダンパー13と、M11とB1の空気を熱交換する第4熱回収熱交換器15と、第4熱回収熱交換器15の熱交換量を制御する第4風量調整ダンパー16と、M8とE1の空気を熱交換する第5熱回収熱交換器18と、第5熱回収熱交換器18の熱交換量を制御する第5風量調整ダンパー19を設けている。
制御装置として、運転モード選択スイッチ10、吹出温度センサー6、吹出湿度センサー7、吸込温度センサー8および吸込湿度センサー9を設け、各々の出力によってマイコン20がそれぞれの風量調整ダンパーを制御するようになっている。
ヒートポンプ118は圧縮機102により冷媒117を圧縮することによって、冷媒117が、放熱器103、膨張機構104、吸熱器105の順に冷媒回路106内を循環し、放熱器103でB2、M2の空気を加熱するとともに吸熱器105でM6、E2の空気を冷却する構成となっている。
吸放湿手段119は、図2に示すように、吸着剤107が担持された軸方向に通風可能な円筒状のハニカムローター108を備えており、このハニカムローター108を回動自在に回転軸123で支持している。そして、ハニカムローター108の外周にギア124を形成し、このギア124と回転駆動する駆動モーター125の歯車部126をベルト127を介してハニカムローター108を回転する。この吸放湿手段119は、通過する空気に水分を放湿する放湿部121と吸湿する吸湿部120に分けられ、吸湿部120の一部をパージ部11として、3つの領域に分けられる。それぞれの領域を通過する空気は相互流通を抑制するように風路を仕切っており、特にパージ部11は放湿部121と吸湿部120間の直接の相互流通を抑制する機能も果たしている。駆動モーター125を駆動するとベルト127を介してギア124に駆動力が伝達してハニカムローター108が回転することになる。このハニカムローター108の回転によって吸着剤107は、放湿部121における空気M3との接触と吸湿部120における空気M7とE3との接触を繰り返すことになる。この吸着剤107は、晒される空気の相対湿度が高ければ多くの水分を保持でき、相対湿度が低くなると保持可能な水分量が減少する特性を有しているので、相対湿度の異なる複数の空気との接触を繰り返せば、各々の相対湿度における吸着剤107の保持可能な水分量の差に応じて水分の吸脱着が行われることになる。ここで、吸湿部120で吸着剤107と接触する空気M7とE3は、吸熱器105において冷媒117の吸熱により冷却された高い相対湿度の空気であり、放湿部121で吸着剤107と接触する空気M3は、放熱器103において冷媒117の放熱により加熱された低い相対湿度の空気であるので、この相対湿度の差によって、吸着剤107の吸脱着作用がなされて吸放湿手段119が作動することになるのである。
次に除湿装置の動作を説明する。
図3は、本発明の実施形態1にかかる除湿装置の冷媒117の状態変化を示すモリエル線図(圧力−エンタルピ線図)である。点a、点b、点c、点dを矢符で結んだサイクルは、冷媒回路106内を循環する冷媒117の状態変化を示しており、冷媒117は圧縮機102において圧縮されることにより圧力とエンタルピが上昇して点aから点bの状態変化を行い、放熱器103において供給される空気B2とM2に対して放熱することによりエンタルピが減少して点bから点cの状態となる。次に膨張機構104において膨張して減圧することにより圧力が低下して点cから点dの状態変化を行い、吸熱器105において供給される空気M6とE2から吸熱することによりエンタルピが増加して点dから点aの状態に戻る。このような冷媒117の状態変化により、吸熱器105において吸熱し、放熱器103において放熱するヒートポンプ118が動作し、この時、点bと点cのエンタルピ差に冷媒117の循環量を乗じた値が放熱器103における放熱量、点aと点d(点c)のエンタルピ差に冷媒117の循環量を乗じた値が吸熱器105における吸熱量となり、放熱量と吸熱量の差、即ち点bと点aのエンタルピ差に冷媒117の循環量を乗じた値が圧縮機102の圧縮仕事量になる。
図4は、本発明の実施形態1にかかる除湿装置における空気の状態変化を示す湿り空気線図であり、各々の空気状態の変化を説明する。
まず、各熱回収熱交換器を各風量調整ダンパーにてバイパスさせた状態での各々の空気状態の変化を説明する。
図の丸1で示す点は、吸込口112より本体101に流入する空気M1、B1、P1、E1の状態である。
本体101に流入した空気M1は第1熱回収熱交換器2を通過し空気M2となるが第1風量調整ダンパー3によって空気M4がバイパスされるので熱交換しないため状態変化はせず、放熱器103によって加熱されM3の状態になる。空気M3は放湿部121に供給されてハニカムローター108に担持された吸着剤107が保有している水分を放出することにより加湿されて、湿度が上昇するとともに温度が低下してM4の状態となる。空気M4は第1熱回収熱交換器2を第1風量調整ダンパー3によってバイパスし、さらに第2熱回収熱交換器4を第2風量調整ダンパー5によってバイパスされるので熱交換しないため状態変化はせず、M5、M6となる。そして、吸熱器105に供給され、冷媒117の吸熱により露点温度以下まで冷却されてM7の飽和状態となる。この時に飽和した水分は凝縮水としてタンク122に回収される。飽和状態となった空気M7は吸湿部120に供給され、吸着剤107に水分を吸着されることによって除湿され、湿度が低下するとともに温度が上昇してM8の状態の乾燥空気となり、第5熱回収熱交換器18を第5風量調整ダンパー19によってバイパスし、さらに第3熱回収熱交換器12を第3風量調整ダンパー13によってバイパスし、第2熱回収熱交換器4を通過するが第2風量調整ダンパー5によって空気M5がバイパスされるので熱交換せず、第4熱回収熱交換器15を第4風量調整ダンパー16によってバイパスするので、M8、M9、M10、M11、M12と状態変化することなく装置外部に吹出す。
排熱部14では空気B1から第4熱回収熱交換器15を通過し空気B2となるが第4風量調整ダンパー16によって空気M11がバイパスされるので熱交換しないため状態変化せず、放熱器103によって加熱されB3の状態になる。
パージ部11ではP1の状態の空気が第3熱回収熱交換器12を通過するが第3風量調整ダンパー13によって空気M9がバイパスされるので熱交換しないため状態変化はせず、P2となる。そして、吸湿部120の一部であるパージ部11に供給されて吸着剤107が保有する放熱器103の余熱を除去するとともに吸着剤107に水分を吸着されることによって除湿され、温度が上昇するとともに湿度が低下してP3の乾燥空気となる。
B3の状態となった排熱部14の空気とP3の状態となったパージ部11の空気は、ともにサブ送風ファン21に吸引されて装置外部に排出される。
また、ショートカット部17ではE1の状態の空気が第5熱回収熱交換器18を通過するが第5風量調整ダンパー19によって空気M8がバイパスされるので熱交換しないため状態変化はせず、E2となる。そして、吸熱器105に供給され、冷媒117の吸熱により露点温度以下まで冷却されてE3の飽和状態となる。この時に飽和した水分は凝縮水としてタンク122に回収される。飽和状態となった空気E3は吸湿部120に供給され、吸着剤107に水分を吸着されることによって除湿され、湿度が低下するとともに温度が上昇してM8の状態の乾燥空気となり、第5熱回収熱交換器18を第5風量調整ダンパー19によってバイパスし、さらに第3熱回収熱交換器12を第3風量調整ダンパー13によってバイパスし、第2熱回収熱交換器4を通過するが第2風量調整ダンパー5によって空気M5がバイパスされるので熱交換せず、第4熱回収熱交換器15を第4風量調整ダンパー16によってバイパスするので、M8、M9、M10、M11、M12と状態変化することなく装置外部に吹出す。
以上の各空気の状態変化において、吸熱器105において回収される凝縮水の量は、M6とM7の絶対湿度差に空気の重量換算風量を乗じた値とE2とE3の絶対湿度差に空気の重量換算風量を乗じた値との加算値となり、放湿部121における放湿量は、M3とM4の絶対湿度差に空気の重量換算風量を乗じた値となる。また、吸湿部120における吸湿量は、M7とM8の絶対湿度差に空気の重量換算風量を乗じた値とE3とM8の絶対湿度差に空気の重量換算風量を乗じた値とP2とP3の絶対湿度差に空気の重量換算風量を乗じた値との加算値となる。
以上の動作において、理想状態では、放湿部121の出口空気状態を示すM4は、飽和状態により近い状態、吸湿部120の出口空気状態を示すM8は、放湿部121の入口空気状態を示すM3と同一の相対湿度に近づく。したがってM3の相対湿度を上昇させ、M2の相対湿度を低下させること、即ち、M7で示した吸湿部120への供給空気とM3で示した放湿部121への供給空気との相対湿度差を拡大することが吸放湿量を高めることになり、結果的に除湿効率が向上することになる。
また、放熱器103においてM2の空気のみでは不足する冷媒117の放熱分を排熱部14の空気B2が補うことにより、放湿部121における放湿の過程における最適な値に設定することができるのである。
また、ショートカット部17によって吸熱器105においてM6の空気のみでは不足する冷媒117の吸熱分と吸湿部120の吸湿分をショートカット部17の空気E2、E3が補うことにより、吸湿部120における吸湿の過程における最適な値に設定することができるのである。
次に、図5の本発明の実施形態1にかかる除湿装置における空気の状態変化を示す湿り空気線図にて第1熱回収熱交換器2の動作について説明する。
図5は図4に対し、第1風量調整ダンパー3を制御し、M4の空気を第1熱回収熱交換器2に通すことによってM1とM4熱交換するようにしたものである。
M1は第1熱回収熱交換器2を通過することで高温のM4との熱交換をし、加熱された空気M2となり、さらに加熱器103にて過熱され高温低湿のM3の状態となる。これにより、M3はより高温で低湿の状態となるため放湿部121の放湿性能が向上する。また、M4の空気温度も上昇するためM2の温度は相乗効果で加熱されることとなる。そして、高温高湿となった空気M4は第1熱回収熱交換器2にて冷やされ、より高湿で飽和状態に近づく。これによって、図4の説明で述べたように除湿効率を向上する理想状態に近づけることができる。
ここで、本発明の実施形態1では第1熱回収熱交換器2で熱交換させる室内空気として除湿対象空気116を用い、加熱された空気を加熱器103に通して、請求項2にかかる実施の形態としている。請求項1では第1熱回収熱交換器2で熱交換させる室内空気を規定するものではないため、別途風路を設け、加熱された空気をそのまま機外へ排出しても良い。しかし、その場合、得られる効果は空気M4の冷却による効果のみとなる。
このような挙動をする第1熱回収熱交換器2の熱交換量を第1風量調整ダンパー3にて制御する。その第1風量調整ダンパー3は吸込温度センサー8と吸込湿度センサー9の検知値に基づいてマイコン20で制御される。このとき吸込みの温湿度が高い場合はバイパス風量が増えるようにし、温湿度が低い場合はバイパスしないように制御することによって、除湿効率と冷凍サイクルの安定との調和をとることができる。
次に、図6の本発明の実施形態1にかかる除湿装置における空気の状態変化を示す湿り空気線図にて第2熱回収熱交換器4の動作について説明する。
図6は図4に対し、第2風量調整ダンパー5を制御し、M5の空気を第2熱回収熱交換器4に通すことによってM10とM5との熱交換するようにしたものである。
M10は第2熱回収熱交換器4を通過することで高温のM5との熱交換をし、加熱された空気M11となり、そのまま吹出口113Aより吹出される。また、高温高湿となった空気M5は第2熱回収熱交換器4にて冷やされる。ここでM10の空気は吸熱器105にて冷やされM1より低温となった空気であるため、図5で述べた第1熱回収熱交換器2より冷却能力が高いので高温高湿の空気M6はより高湿で飽和状態に近づく。これによって、図4の説明で述べたように除湿効率を向上する理想状態に近づけることができる。
また、本発明では第2風量調整ダンパー5は運転モード切替スイッチ10の信号または吹出温度センサー6の検知値に基づいてマイコン20で制御する。このとき吹出し温度が高い場合や、より冷たい吹出し温度を必要とする運転モードの場合は、バイパス風量が増えるようにし、逆の場合はバイパスしないように制御することによって、除湿効率と除湿装置の機能との調和をとることができる。
次に、図7の本発明の実施形態1にかかる除湿装置における空気の状態変化を示す湿り空気線図にて第1熱回収熱交換器2と第2熱回収熱交換器4の双方を有効にした動作について説明する。
図7は図4に対し、第1風量調整ダンパー3を制御し、M4の空気を第1熱回収熱交換器2に通すことによってM1とM4との熱交換するようにし、第2風量調整ダンパー5を制御し、M5の空気を第2熱回収熱交換器4に通すことによってM10とM5との熱交換するようにしたものである。
M1は第1熱回収熱交換器2を通過することで高温のM4との熱交換をし、加熱された空気M2となり、さらに加熱器103にて過熱され高温低湿のM3の状態となる。これにより、M3はより高温で低湿の状態となるため放湿部121の放湿性能が向上する。また、M4の空気温度も上昇するためM2の温度は相乗効果で加熱されることとなる。そして、高温高湿となった空気M4は第1熱回収熱交換器2にて冷やされ、さらに第2熱回収熱交換器4にて冷やされ、空気M6はより高湿で飽和状態に近づく。
ここで本実施の形態では、第1熱回収熱交換器2、第2熱回収熱交換器4の順に直列配置し、請求項6にかかる実施の形態となっている。これは、M10の空気は吸熱器105にて冷やされM1より低温となった空気であるため、熱交換する温度効率が良いためである。また、請求項5では第1熱回収熱交換器2と第2熱回収熱交換器4の配列を規定するものではないため、第1熱回収熱交換器2と第2熱回収熱交換器4を並列に設けても良い。その場合は、それぞれの第1熱回収熱交換器2と第2熱回収熱交換器4に流れる空気M4は分割されるため、M4から各回収熱交換器の出口空気の冷却としての熱交換効率は良化するが、第1熱回収熱交換器2の加熱能力が直列配置のときより低下する。以上のことから、図4の説明で述べたように除湿効率を向上する理想状態に近づけることができる。
次に、図8の本発明の実施形態1にかかる除湿装置における空気の状態変化を示す湿り空気線図にて第3熱回収熱交換器12の動作について説明する。
図8は図4に対し、第3風量調整ダンパー13を制御し、M9の空気を第3熱回収熱交換器12に通すことによってM9とP1との熱交換するようにしたものである。
M9は第3熱回収熱交換器12を通過することでP1との熱交換をし、加熱された空気M10となり、そのまま吹出し口113Aより吹出される。また、空気P1は第3熱回収熱交換器12にて冷やされ、より低温高湿の状態となる。これによって、パージ部11での吸湿性能が向上し放湿部121の放湿能力が向上することでM6の空気をより高湿にすることができるとともに、図4の説明で述べたように除湿効率を向上する理想状態に近づけることができる。
また、本発明では第3風量調整ダンパー13は運転モード切替スイッチ10の信号または吹出温度センサー6の検知値に基づいてマイコン20で制御する。このとき吹出し温度度が高い場合や、より冷たい吹出し温度を必要とする運転モードの場合は、バイパス風量が増えるようにし、逆の場合はバイパスしないように制御することによって、除湿効率と除湿装置の機能との調和をとることができる。
次に、図9の本発明の実施形態1にかかる除湿装置における空気の状態変化を示す湿り空気線図にて第4熱回収熱交換器15の動作について説明する。
図9は図4に対し、第4風量調整ダンパー16を制御し、M11の空気を第4熱回収熱交換器15に通すことによってM11とB1との熱交換するようにしたものである。
M11は第4熱回収熱交換器15を通過することでB1との熱交換をし、加熱された空気M12となり、そのまま吹出し口113Aより吹出される。また、空気B1は第4熱回収熱交換器15にて冷やされ、より低温の状態となる。これによって、排熱部14での放熱性能が向上し放熱器103の冷媒圧力を低下させることができる。これにより、冷凍サイクルが安定し、圧縮機の仕事量が減るため消費電力を低減できるため除湿効率を向上することができる。
また、本発明では第4風量調整ダンパー16は運転モード切替スイッチ10の信号または吸込温度センサー8と吸込湿度センサー9の検知値に基づいてマイコン20で制御する。このとき吸込み温度が低い場合や、より冷たい吹出し温度を必要とする運転モードの場合は、バイパス風量が増えるようにし、逆の場合はバイパスしないように制御することによって、除湿効率と除湿装置の機能との調和をとることができる。
また、本実施の形態では放熱器103の冷媒入口側に排熱部14を設けているが、反対にし、冷媒出口側に排熱部14を設けた方がより効率的に放熱器103の能力を引出すことができる。
次に、図10の本発明の実施形態1にかかる除湿装置における空気の状態変化を示す湿り空気線図にて第5熱回収熱交換器18の動作について説明する。
図10は図4に対し、第5風量調整ダンパー19を制御し、M8の空気を第5熱回収熱交換器18に通すことによってM8とE1との熱交換するようにしたものである。
M8は第5熱回収熱交換器18を通過することでE1との熱交換をし、加熱された空気M9となり、そのまま吹出し口113Aより吹出される。また、空気E1は第5熱回収熱交換器18にて冷やされ、より低温高湿の状態となる。これによって、ショートカット部17での吸熱器105の潜熱性能が向上し、より凝縮水を発生させることができる。これにより、図4の説明で述べたように除湿効率を向上する理想状態に近づけることができる。
また、本発明では第5風量調整ダンパー19は運転モード切替スイッチ10の信号または吹出温度センサー6の検知値に基づいてマイコン20で制御する。このとき吹出し温度度が高い場合や、より冷たい吹出し温度を必要とする運転モードの場合は、バイパス風量が増えるようにし、逆の場合はバイパスしないように制御することによって、除湿効率と除湿装置の機能との調和をとることができる。
なお、本実施の形態では吸熱器105の冷媒出口側にショートカット部17を設けているが、冷媒入口側にショートカット部17を設けた方がより効率的に吸熱器105の能力を引出すことができる。
また、ハニカムローター108に担持する吸着剤107としては、吸湿性があってハニカムローター108に担持でき、さらに水分脱着のためにある程度の耐熱性がある物質であれば良く、シリカゲル、ゼオライトなどの無機質の吸着型吸湿剤、有機高分子電解質(イオン交換樹脂)などの吸湿剤、塩化リチウムなどの吸収型吸湿剤等を用いることができる。さらに吸着剤107は1種類に限るものではなく、上述した吸着剤107の2種類以上を組み合わせて用いてもよいものである。
また、冷媒回路106に充填する冷媒117としては、HCFC系冷媒(分子中に塩素、水素、フッ素、炭素の各原子を含む)、HFC系冷媒(分子中に水素、炭素、フッ素の各原子を含む)、炭化水素、二酸化炭素等を用いることができる。
また、各熱回収熱交換器は望ましくは対交流による熱交換をする物が良いが、直交流や平行流によるものでもよい。