JP4835688B2 - 空気調和装置、空調システム - Google Patents

Description

本発明は、デシカントを使用した空気調和装置、空調システムに関するものである。

従来、全熱交換器とヒートポンプとデシカントとを組み合わせて、外気処理や換気空調を行う空調システムが知られている。従来の発明の構成は、全熱交換器の後段にヒートポンプとデシカントとを配置して、外気と室内空気とを全熱交換器に導入して全熱交換させた後に、ヒートポンプへ送り込み、さらにデシカントで調湿する風路構造となっている（例えば、特許文献１、２参照）。

特開平１０−１９７０１１号公報（第３−４頁、図２） 特開平１０−２０５８２０号公報（図１）

しかし、従来の発明では、凝縮器をデシカントの再生側上流に配置して、蒸発器をデシカントの吸着側下流に配置した構造であるから、例えば、冷房運転時においては、デシカントの再生排熱がそのまま排気として室外に排出されるため、前記再生排熱が有効利用されていないといった問題があった（例えば特許文献１、２）。

また、デシカントの吸脱着能力を増大させるためには、再生空気温度を高くする必要があるが、そのためにはヒートポンプの高圧側冷媒凝縮温度を上げる必要があり、ヒートポンプの負荷が増大するため、効率が低下するといった問題があった。

また、従来の発明では、凝縮器をデシカントの再生側上流に配置して、蒸発器をデシカントの再生側下流に配置した構造であるから、デシカントの吸着側上流に蒸発器が配置されず、吸着側空気はなりゆきで流入するため、デシカントの吸脱着能力の大小が吸着側流入空気の状態に大きく影響を受けるといった問題があった（例えば特許文献１、２）。

さらに、従来の発明においては、室内を除湿する運転と加湿する運転の切替えに際して空気風路側の回路を切替えずに冷媒回路側の回路を切替えることにより対応していたが、冷媒−空気の熱交換器（４個）に対し、除湿加湿それぞれの運転に必要な熱交換器（２個）以外は停止しているため、他の熱交換器（２個）が有効に利用されていないという課題があった（例えば特許文献２）。また、蒸発器における結露処理のためのドレンが発生せず、かつ、デシカントにおける除加湿性能が高い空気調和装置は存在しなかったといった問題があった。

本発明は、前記問題を解決するためになされたものであり、デシカントにおける除加湿性能が高く、かつ、効率の良い空気調和装置および空調システムを提供することを目的とする。

本発明に係る空気調和装置は、室外から室内へ向かう空気の流れを形成する第１の空気流路と、室内から室外に向かう空気の流れを形成する第２の空気流路と、第１の空気流路と第２の空気流路とに跨がって配置され、第１の空気流路および第２の空気流路の何れか一方に位置するときに吸着除湿し、いずれか他方に位置するときに加熱再生されるとともに、第１の空気流路および第２の空気流路にて行われる吸着除湿および加熱再生の動作を交互に繰り返す水分吸着手段と、第１の空気流路と第２の空気流路の空気の流れに配置され水分吸着手段のそれぞれの上流側と下流側に設けられた複数の熱交換器と、圧縮機にて複数の熱交換器に冷媒を循環させるとともに、第１の空気流路と第２の空気流路に設けられ水分吸着手段の両方の空気の流れの上流側に配置された熱交換器の一方を凝縮器とし他方を第1の蒸発器とするように絞り装置および冷媒の流れを切り替える四方弁とを有する冷媒回路と、凝縮器から第１の蒸発器へ流れる冷媒を、第１の空気流路と第２の空気流路の両方に配置された前記水分吸着手段のそれぞれの下流側に配置された熱交換器へ分岐する回路であって、凝縮器の下流側を第２の蒸発器とし第１の蒸発器の下流側を第３の蒸発器として動作させ圧縮機へ戻す冷媒分岐回路と、を備えたものである。

本発明に係る空気調和装置は、水分吸着手段（デシカントに同じ）の再生側の上流に凝縮器を配置すると共に、下流側に蒸発器を配置している。そのため、再生側の上流では、凝縮器における冷媒の温熱放出が促進され、水分吸着手段に流入する空気が加熱される。一方、再生側の下流では、圧縮機に吸引される冷媒が水分吸着手段を通過した空気によって温められ、水分吸着手段を通過した空気は冷却されるなど、水分吸着手段（デシカント）の除加湿性能を高くし、ヒートポンプの効率を向上させることができる空気調和装置を得ることができる。

実施の形態１．
《システム構成》
図１〜図４は本発明の実施の形態１に係る空気調和装置を説明するものであって、図１は冷房除湿運転モードの風路構成を模式的に示す構成図、図３は暖房加湿運転モードの風路構成を模式的に示す構成図、図２の（ａ）は冷房除湿時の外気導入経路Ａにおける作動状態の動きを示す湿り空気線図、図２の（ｂ）は冷房除湿時の排気放出経路Ｂにおける作動状態の動きを示す湿り空気線図である。図４の（ａ）は暖房加湿時の外気導入経路Ａにおける作動状態の動きを示す湿り空気線図、図４の（ｂ）は暖房加湿時の排気放出経路Ｂにおける作動状態の動きを示す湿り空気線図である。なお、図２、図４において、縦軸は絶対湿度、横軸は乾球温度である。また、空気状態を示す状態１〜状態１０は、図２、図４における丸で囲った数字１〜１０にそれぞれ対応している。

図１、図３において、空気調和装置は、圧縮機１、四方弁２ａ、膨張弁３ａ、３ｂ、３ｃ、逆止弁４ａ、４ｂ、第１の熱交換器５ａ、第２の熱交換器５ｂ、第３の熱交換器５ｃ、第４の熱交換器５ｄで構成される冷媒回路と、室外から室内への外気導入経路である風路Ａと室内から室外への排気放出経路である風路Ｂとにまたがって配置され両方の風路の顕熱と潜熱を相互に熱交換する全熱交換器１０と、両方の風路にまたがって配置され例えば回転するデシカントロータを有して水分の吸着と放出（再生）を繰り返す水分吸着手段２０とを有している。また各熱交換器の下流側に温度と湿度を検出できるセンサ７を設け、各熱交換器における冷媒温度を検出できるセンサ６を設けている。

第１の熱交換器５ａは膨張弁３ａを介して第２の熱交換器５ｂと直列に接続されており、冷房除湿運転時には第１の熱交換器５ａが凝縮器、第２の熱交換器５ｂが第１の蒸発器として動作し（図１）、暖房加湿運転時には第２の熱交換器５ｂが凝縮器、第１の熱交換器５ａが第１の蒸発器として動作するように構成されている（図３）。そして、第１の蒸発器と並列接続となるように、膨張弁３ｂと第３の熱交換器と膨張弁３ｃと第４の熱交換器とがそれぞれ設けられており、冷房除湿運転時には第３の熱交換器５ｃが第２の蒸発器、第４の熱交換器５ｄが第３の蒸発器として動作し（図１）、暖房加湿運転時には第３の熱交換器５ｃが第３の蒸発器、第４の熱交換器５ｄが第２の蒸発器として動作するように構成されている（図３）。なお、本実施例では、冷房除湿運転と暖房加湿運転とで役割を変える３個の蒸発器の役割を、各運転モードにおいて、水分吸着手段２０に対して吸着側風上に位置する蒸発器を第１の蒸発器、再生側風下に位置する蒸発器を第２の蒸発器、吸着側風下に位置する蒸発器を第３の蒸発器として定義している。

逆止弁４ａ，４ｂは、第１の熱交換器５ａと膨張弁３ａの間に逆止弁４ａの入口側が、第２の熱交換器５ｂと膨張弁３ａの間に逆止弁４ｂの入口側が設けられている。そして、それぞれの出口側は一旦合流した後、膨張弁３ｂと３ｃへ分岐接続されている。さらに、膨張弁３ｂの下流には第３の熱交換器５ｃが、膨張弁３ｃの下流には第４の熱交換器５ｄが接続されており、第３の熱交換器５ｃと第４の熱交換器５ｄの出口側は合流して圧縮機１の吸入側に接続されている。

水分吸着手段２０は、例えばデシカントロータなどである。デシカントロータは、軸方向に通気性を有するハニカム構造のロータであり、モータ等の回転機構を有する。ロータの空気と接する表面には吸着材が担持され、水分の吸着と放出とを繰り返すことが可能である。なお、同様な役割を果たす機構が備えられていれば、この形式に限定されものではない。デシカントロータは吸着材として、例えばゼオライト、シリカゲル、活性炭等を用い、多孔質のロータ基材に塗布あるいは表面処理あるいは含浸されたものを使用する。ロータへの吸着剤の坦持はロータ全体でも良いし、一部にとどめ残りは通風だけにしても良い。

なお、水分吸着手段２０における吸着側領域と再生側領域の割合は本発明においては１：１としているが、任意の割合に変更してもよい。

冷媒回路において使用される冷媒は、限定するものではなく、二酸化炭素、炭化水素、ヘリウムのような自然冷媒、ＨＦＣ４１０Ａ、ＨＦＣ４０７Ｃなどの塩素を含まない冷媒、もしくは既存の製品に使用されているＲ２２、Ｒ１３４ａなどのフロン系冷媒などである。そして、かかる冷媒を循環させる圧縮機などの流体機器は、レシプロ、ロータリー、スクロール、スクリューなどの各種タイプが適用可能である。

空気調和装置には、外気（図中、符号「ＯＡ」にて示す）を室内導入空気（図中、符号「ＳＡ」にて示す）として室内に導入する外気導入経路Ａ（第１の空気流路に相当する）と、室内空気（図中、符号「ＲＡ」にて示す）を室外に排気（図中、符号「ＥＡ」にて示す）として排出する排気放出経路Ｂ（第２の空気流路に相当する）とが交差して設けられている。外気導入経路Ａと排気放出経路Ｂと（以下、まとめた又は一方を空気経路や空気流路と称する場合がある）には、それぞれ例えばファンのような送風手段（図示せず）が設けられ、空気経路のそれぞれにおいて空気を流す。両方の空気経路にまたがって全熱交換器１０と水分吸着手段２０とが設けられ、水分吸着手段２０の吸脱着を補助促進する熱源として冷媒回路が設けられている。
《冷媒回路の動作説明》

次に、冷媒回路の冷房除湿運転と暖房加湿運転の運転切替え動作について説明する。冷房除湿運転と暖房加湿運転の運転切替えは、四方弁２ａの切替え、及び逆止弁４ａ、ｂの動作により行っている。

（冷房除湿運転モード）
冷房除湿運転（図１）では、四方弁２ａを圧縮機１の吐出側と第１の熱交換器５ａが接続される設定とする。第１の熱交換器５ａは凝縮器として動作し膨張弁３ａを経た冷媒は低温低圧に減圧された後に第２の熱交換器へと流入する。ここで第２の熱交換器は第１の蒸発器として動作する。このとき、膨張弁３ａ前後では大きな差圧が発生するため、逆止弁４ｂには逆方向に差圧が働き「閉」となり、逆止弁４ａには順方向に差圧が発生するため「開」となる。そして、逆止弁４ａを経た高温高圧の冷媒は２分岐されて膨張弁３ｃ，３ｄで減圧されて低温低圧となり、それぞれ第３の熱交換器、第４の熱交換器へと流入する。ここで、第３の熱交換器は第２の蒸発器として、第４の熱交換器は第３の蒸発器として動作する。各蒸発器を経た冷媒は圧縮機１の吸入側に戻る。

（暖房加湿運転モード）
暖房加湿運転（図３）では、四方弁２ａを圧縮機１の吐出側と第２の熱交換器５ｂが接続される設定とする。第２の熱交換器５ｂは凝縮器として動作し膨張弁３ａを経た冷媒は低温低圧に減圧された後に第１の熱交換器５ａへと流入する。ここで第１の熱交換器は第１の蒸発器として動作する。このとき、膨張弁３ａ前後では大きな差圧が発生するため、逆止弁４ａには逆方向に差圧が働き「閉」となり、逆止弁４ｂには順方向に差圧が発生するため「開」となる。そして、逆止弁４ｂを経た高温高圧の冷媒は２分岐されて膨張弁３ｃ，３ｄで減圧されて低温低圧となり、それぞれ第３の熱交換器、第４の熱交換器へと流入する。ここで、第３の熱交換器は第３の蒸発器として、第４の熱交換器は第２の蒸発器として動作する。各蒸発器を経た冷媒は圧縮機１の吸入側に戻る。
《空気側回路の動作説明》
続いて、各運転モードにおける空気側回路の動作について説明する。
（冷房除湿運転モード）
冷房除湿運転（図１、図２）において、空気調和装置の外気導入経路Ａでは、外気ＯＡより導入された導入空気が全熱交換器１０で除湿された後、第２の熱交換器５ｂ（第１の蒸発器）に送り込まれる。ここで導入空気は第１の蒸発器と熱交換して冷却される。このとき、冷却された空気は８０〜１００％ＲＨ程度と相対湿度が高くなるため、吸着材は水分を吸着しやすくなる（空気と吸着材の相対湿度差が大きくなる）。冷却された導入空気が水分吸着手段２０における吸着側領域に流入し、吸着材により水分が吸着・除湿される。さらに除湿された導入空気は第４の熱交換器５ｄ（第３の蒸発器）と熱交換して冷却され、室内導入空気ＳＡとなり、供給される。一方、排気放出経路Ｂでは、室内空気ＲＡより導入された導入空気が全熱交換器１０で加湿された後、第１の熱交換器５ａ（凝縮器）に送り込まれる。ここで導入空気は凝縮器と熱交換して加熱される。このとき、加熱された空気は５〜２５％ＲＨ程度と相対湿度が低くなるため、吸着材は水分を脱着（放出）しやすくなる（空気と吸着材の相対湿度差が大きくなる）。加熱された導入空気が水分吸着手段２０における再生側領域に流入し、吸着材により水分が脱着・加湿される。そして、加湿された導入空気は第３の熱交換器５ｃ（第２の蒸発器）と熱交換して冷却され、排気ＥＡとなり、室外へ排出される。このとき第３の熱交換器５ｃでは高温の排気から排熱を回収しており、冷媒回路側の蒸発温度を高めることにより、冷凍サイクル運転効率を高めている。

（暖房運転モード）
暖房加湿運転（図３、図４）において、空気調和装置の外気導入経路Ａでは、外気ＯＡより導入された導入空気が全熱交換器１０で加湿された後、第２の熱交換器５ｂ（凝縮器）に送り込まれる。ここで導入空気は凝縮器と熱交換して加熱される。このとき、加熱された空気は５〜２５％ＲＨ程度と相対湿度が低くなるため、吸着材は水分を脱着（放出）しやすくなる（空気と吸着材の相対湿度差が大きくなる）。加熱された導入空気が水分吸着手段２０における再生側領域に流入し、吸着材により水分が脱着・加湿される。そして、加湿された導入空気は第４の熱交換器５ｄ（第２の蒸発器）と熱交換して冷却され、室内導入空気ＳＡとなり、室内へ供給される。このとき第４の熱交換器５ｄでは高温の空気から熱を回収しており、冷媒回路側の蒸発温度を高めることにより、冷凍サイクル運転効率を高めている。また、熱を回収した後のＳＡは室内設定温度よりも高い温度になるように第４の熱交換器５ｄにおける熱交換量を制御することにより暖房効果（顕熱加熱）も得ることができ、ＳＡの暖房加熱効果と熱回収による加湿量増大効果の両方を得ることができる。一方、排気放出経路Ｂでは、室内空気ＲＡより導入された導入空気が全熱交換器１０で除湿された後、第１の熱交換器５ａ（第１の蒸発器）に送り込まれる。ここで導入空気は第１の蒸発器と熱交換して冷却される。このとき、冷却された空気は８０〜１００％ＲＨ程度と相対湿度が高くなるため、吸着材は水分を吸着しやすくなる（空気と吸着材の相対湿度差が大きくなる）。冷却された導入空気が水分吸着手段２０における吸着側領域に流入し、吸着材により水分が吸着・除湿される。さらに除湿された導入空気は第３の熱交換器５ｃ（第３の蒸発器）と熱交換して冷却され、排気ＥＡとなり、室外へ排出される。

図５は水分吸着手段２０に担持する吸着材の吸着特性の一例である。横軸に相対湿度[％]、縦軸に水蒸気吸着量[wt％]を取ると、図５のように、ある相対湿度を境に急激に水蒸気吸着量が増加し立ち上がる特性を示している。

水分吸着手段２０の吸着側領域上流に冷却用の蒸発器（第１の蒸発器）を配置することで、水分吸着手段２０の吸着空気となる導入空気の相対湿度を８０〜１００％ＲＨ近くまで上昇させることが可能となる。また、水分吸着手段２０の再生側領域上流に加熱用の凝縮器を配置することで、水分吸着手段２０の再生空気となる導入空気の相対湿度を５〜２５％ＲＨ程度まで低下させることが可能となる。これにより、吸着空気と再生空気との相対湿度差ΔRHが大きくなるため、水分吸着手段２０における吸着材の吸脱着能力Δqが増大し、大きな除加湿能力を得ることが可能となる。以上の効果は、特に図５に示すような水蒸気吸着量がある相対湿度を境に急激に立上がる特性の吸着材を用いた場合に、より大きな効果を確実に奏することが可能となる。

《システム動作による作用の説明》
図２、図４の空気線図を用いてシステム動作を説明する。
（冷房除湿運転モード）
図２の（ａ）において、空気調和装置の冷房除湿時における外気導入経路Ａでは、外気ＯＡから導入された導入空気（状態１）が、全熱交換器１０において室内空気ＲＡより導入された排出空気（状態６）と全熱交換して、全熱交換器の公知の状態変化過程の通り、状態１と状態２を結ぶ直線上に沿って状態変化して、エンタルピが減少し、温度および絶対湿度が低下する（状態２）。エンタルピが減少し、除湿冷却された導入空気（状態２）は第２の熱交換器５ｂ（第１の蒸発器）に送り込まれ、冷却されることにより相対湿度が上昇する（状態３）。相対湿度が上昇した導入空気（状態３）が水分吸着手段２０の吸着領域に流入し、等エンタルピ過程で水分を吸着され、絶対湿度が低下する（状態４）。絶対湿度が低下した導入空気（状態４）はデシカント（吸着材）の吸着熱により温度が上昇しているため、第４の熱交換器５ｄ（第３の蒸発器）に送り、再び冷却する（状態５）。この冷却された導入空気（状態５）が室内導入空気ＳＡとして室内空間に供給される。

以上のように、空気調和装置においては、水分吸着手段２０の吸着側領域の下流に第４の熱交換器５ｄ（第３の蒸発器）を配置することにより、特に冷房運転時において、導入空気における吸着材の吸着熱による温度上昇分の顕熱を除去することができ、冷房負荷を軽減させることが可能となる。また、吸着材の吸着熱を回収することにより、冷凍サイクル（冷媒回路側）の効率改善の効果も得ることができる。

このようにして得られる導入空気ＳＡ（状態５）は、全熱交換器１０による除湿に加え、さらにそこで残った水分をデシカント（吸着材）によってさらに除湿することが可能なため、全熱交換による除湿＋デシカントによる吸着除湿というように、二重の除湿効果によって絶対湿度が大きく低下し、高い除湿効果を得ることができる。

図２の（ｂ）において、排気放出経路Ｂでは室内空気ＲＡより導入された排出空気（状態６）が全熱交換器１０において、外気ＯＡから導入された導入空気（状態１）と全熱交換して、エンタルピが増加し、温度が上昇、絶対湿度が増加する（状態７）。エンタルピが増加し、加湿加熱された空気（状態７）は第１の熱交換器５ａ（凝縮器）に送られて、熱交換して加熱され、相対湿度は低下する（状態８）。相対湿度が低下した排出空気（状態８）は、水分吸着手段２０の再生領域に流入し、等エンタルピ過程で水分を脱着され、相対湿度が上昇する（状態９）。相対湿度が上昇した排出空気（状態９）は、水分吸着手段２０の再生領域下流に設置される第３の熱交換器５ｃ（第２の蒸発器）に送られ、熱交換することにより温度が低下し、排気ＥＡとして室外へ排出される（状態１０）。

また、排気放出経路Ｂにおいては、デシカントの再生に凝縮器の排熱を利用するとともに、再生後の高温空気である再生排熱を第２の蒸発器に導入して、排熱回収を行うため、冷媒回路における圧縮機１の入力を低減させることができ、省エネ効果が得られ、システムにおける高効率化につながる。

（暖房加湿運転モード）
図４の（ａ）において、空気調和装置の冷房除湿時における外気導入経路Ａでは、外気ＯＡから導入された導入空気（状態１）が、全熱交換器１０において室内空気ＲＡより導入された排出空気（状態６）と全熱交換して、全熱交換器の公知の状態変化過程の通り、状態１と状態２を結ぶ直線上に沿って状態変化して、エンタルピが増加し、温度が上昇、絶対湿度が増加する（状態２）。エンタルピが増加し、加湿加熱された空気（状態２）は第２の熱交換器５ｂ（凝縮器）に送られて、熱交換して加熱され、相対湿度は低下する（状態３）。相対湿度が低下した排出空気（状態３）は、水分吸着手段２０の再生領域に流入し、等エンタルピ過程で水分を脱着され、相対湿度が上昇する（状態４）。相対湿度が上昇した排出空気（状態４）は、水分吸着手段２０の再生領域下流に設置される第４の熱交換器５ｄ（第２の蒸発器）に送られ、熱交換することにより温度が低下し（状態５）、室内導入空気ＳＡとして室内空間に供給される。

このようにして得られる導入空気ＳＡ（状態５）は、全熱交換器１０による加湿に加え、さらにデシカント（吸着材）によって加湿することが可能なため、全熱交換による加湿＋デシカントによる脱着加湿というように、二重の加湿効果によって絶対湿度が大きくなり、高い加湿効果を得ることができる。また空気中の水分を全熱交換器もしくはデシカントにて吸着し、導入空気ＳＡ側に放出して空気を加湿するため、無給水加湿が可能となり、水道配管工事を不要にすることが可能となる。

また、デシカントの再生に凝縮器の排熱を利用するとともに、再生後の高温空気である再生熱を第２の蒸発器に導入して、熱回収を行うため、冷媒回路における圧縮機１の入力を低減させることができ、省エネ効果が得られ、システムにおける高効率化につながる。

図４の（ｂ）において、排気放出経路Ｂでは室内空気ＲＡより導入された排出空気（状態６）が全熱交換器１０において、外気ＯＡから導入された導入空気（状態１）と全熱交換して、エンタルピが減少し、温度および絶対湿度が低下する（状態７）。エンタルピが減少し、除湿冷却された導入空気（状態７）は第１の熱交換器５ａ（第１の蒸発器）に送り込まれ、冷却されることにより相対湿度が上昇する（状態８）。相対湿度が上昇した導入空気（状態８）が水分吸着手段２０の吸着領域に流入し、等エンタルピ過程で水分を吸着され、絶対湿度が低下する（状態９）。絶対湿度が低下した導入空気（状態９）はデシカント（吸着材）の吸着熱により温度が上昇しているため、第３の熱交換器５ｄ（第３の蒸発器）に送り、再び冷却する（状態１０）。この冷却された排出空気（状態１０）が排気ＥＡとして室外へ排出される（状態１０）。

以上のように、排気放出経路Ｂにおける水分吸着手段２０の吸着材の吸着熱を第４の熱交換器（第３の蒸発器）に回収することにより、冷凍サイクル（冷媒回路側）の効率改善の効果を得ることができる。

《システム制御方法》
図１、図３に記載された、制御のために必要なセンサ類の説明をする。本発明の空気調和装置には、冷媒回路側に、第１の熱交換器の配管温度を検出する温度センサ６ａ、第２の熱交換器の配管温度を検出する温度センサ６ｂ、第３の熱交換器の配管温度を検出する温度センサ６ｃ、第４の熱交換器の配管温度を検出する温度センサ６ｄが、圧縮機１の吐出側に吐出温度検出用の温度センサ６ｅが設けられている。また、空気回路側には、第１の熱交換器の出口空気温度と湿度（相対湿度もしくは絶対湿度、または露点でもよい。以降、温湿度センサの湿度という記述では同様の意味を表す）を検出する温湿度センサ７ａ、第２の熱交換器の出口空気温度と湿度を検出する温湿度センサ７ｂ、第３の熱交換器の出口空気温度と湿度を検出する温湿度センサ７ｃ、第４の熱交換器の出口空気温度と湿度を検出する温湿度センサ７ｄ、外気ＯＡの空気温度と湿度を検出する温湿度センサ７ｅ、室内空気ＲＡの空気温度と湿度を検出する温湿度センサ７ｆが設けられている。これらの温湿度センサは、空気調和装置を制御する制御基板（図示せず）に接続される。制御基板ではこれらの温湿度情報を取得し、制御アクチュエータである圧縮機１、膨張弁３ａ、ｂ、ｃ、外気導入経路Ａ、排気放出経路Ｂにそれぞれ設けられた送風ファン（図示せず）の制御を行うことが可能である。

本発明の冷媒回路構成では、第１〜第３の蒸発器に対し、流量を制御する膨張弁３ａ〜３ｃをそれぞれ設けている。したがって、各蒸発器の温度もしくは各蒸発器出口の空気温湿度に基づき冷媒循環量を制御することにより、各々の蒸発器の冷却能力を制御できるため、各蒸発器において通過空気を飽和する直前まで冷却し、結露させないようにして、ドレン処理を不要にすることが可能となる。各蒸発器の冷媒温度を露点温度以上にすることで結露を防止するが、温度と湿度を計測すればこの露点温度は得られるので、各蒸発器の管温を計測してそのときの露点温度以上となる制御を行えばよい。

図６に本実施例の空気調和装置１００と顕熱処理装置２００を組み合わせた空調システムの例を示す。空調対象室の天井裏に本発明の空気調和装置が配置されこの風路である室内空気ＲＡを吸い込み室外へ吹き出す風ＥＡの吸い込み口と室外空気ＯＡの室内への吹き出し風ＳＡを吹き出す吹き出し口が天井に設けられている。またこれとは別の空調装置である顕熱処理装置２００が同様天井に取り付けられており、室内から空気を噴出して室内の顕熱負荷を処理した空気を室内に吹き出している。本システム構成では、本発明の空気調和装置１００を外気を導入し、室内空気を室外へ排気する空気調和外気処理空気調和装置として利用して外気を室内へ導入する際の湿度調整を主に行い（潜熱処理）、これとは別に顕熱処理用の空気調和装置を別の冷媒回路を設けて併設する。これにより、顕熱処理用の空気調和装置２００では除湿を行う必要がないため冷媒の蒸発温度を高める運転が可能となり、圧縮機は高低差圧の少ない高効率な運転を行うことが可能となる。したがって、このような外気処理空気調和装置と顕熱処理用の空気調和装置を別置するシステム構成では空調負荷の大きな割合を占める顕熱負荷を高効率運転が可能な顕熱処理用空気調和装置で賄うことが可能となり、空調システム全体の効率を高めることが可能となる。なお、顕熱処理装置２００は、天井に設けられた本体の中に室内空気を冷却する熱交換器と送風を行う送風機が内蔵されており、この熱交換器の熱を処理するヒートポンプユニットの熱源機は屋外に配置されて配管で接続されている。ただし、この顕熱処理装置は壁掛け型や床置き形でも良いし、セパレート型でなく熱源機と一体の構成でも良い。なお、空気調和装置１００と顕熱処理装置２００はリモコンなどで目標温度や目標湿度を設定し、この目標値が得られるように冷媒回路を流れる冷媒を絞り装置などで制御する。このとき高効率が得られるように圧縮機などの運転が行われる。

冷凍サイクル運転を行う場合、冷媒は、密度の大きい高圧ガス冷媒と、これが液化凝縮された液冷媒（密度大）が流れる凝縮器に多く存在する。このため、冷凍サイクルの封入冷媒量は、凝縮器の大きさに大きく依存する。本実施例では、冷房時に第１の熱交換器５ａが凝縮器、暖房時には第２の熱交換器５ｂが凝縮器となる回路構成であり、第１の熱交換器５ａと第２の熱交換器５ｂの内容積を概略同等としている。したがって、冷房運転時と暖房運転時の必要冷媒量をほぼ同等とすることができるため、冷凍サイクルに液溜めなどの部品を追加することなく構成することが可能となる。これにより、回路部品の点数を少なく簡素にすることが可能となり、装置の小型・低コスト化が可能となる。

図１、図３に示す空気調和装置は、内容積が大きくかつ容量がほぼ等しい第１の熱交換器５ａと第２の熱交換器５ｂをほぼ同一厚みに、また、内容積が小さくかつ容量がほぼ等しい第３の熱交換器５ｃと第４の熱交換器５ｄについてもほぼ同一厚みにすることが可能となる。また、第３の熱交換器５ｃと第４の熱交換器５ｄについては容量が小さくて良いため薄型にすることが可能である。このように各熱交換器の厚みを設計し、図１、図３に示す順番で第１〜第４の熱交換器５ａ〜５ｄと水分吸着手段２０を配置して構成することにより、熱交換器５ａ〜５ｄと水分吸着手段２０で構成される部分の構成部品を無駄なスペースなく収めることが可能となり、かつ、合計厚さを薄くすることが可能となる。このような構成は、水分吸着手段２０に対し空気の流れが並行で流れる機器構成のために可能となる。

また、熱交換器５ａ〜５ｄと水分吸着手段２０を水平方向設置とし、かつ、垂直方向の設置の順番を、最上部に第３の熱交換器５ｃと第４の熱交換器５ｄ、中間部に水分吸着手段２０、最下部に第１の熱交換器５ｃと第２の熱交換器５ｄの順番として、空気の流れが熱交換器５ａ〜５ｄと水分吸着手段２０に対し、垂直下方から上方へ向かう流れとする（図１、図３を上下方向逆にした構成）。これにより、熱交換器５ａ〜５ｄに対し、空気が垂直上方へ吹き上げる流れとなる。したがって、熱交換器５ａ〜５ｄが蒸発器であった場合には、熱交換器が若干結露した場合でも気流が上方へ流れるため水滴が滴下しにくい。また、風速を上げれば水滴を吹き飛ばすことも可能となり、ドレン水発生を抑制することが可能となる。

実施の形態２．
《システム構成》
図７〜図９は本発明の実施の形態２に係る空気調和装置を説明するものである。図７は冷房除湿運転モードの風路構成を模式的に示す構成図、図８は暖房加湿運転モードの風路構成を模式的に示す構成図、図９は本冷媒回路構成における冷凍サイクル運転時の動作を表すＰｈ線図である。なお、実施の形態１と同じ部分または相当する部分については同じ符号を付し、説明を省略する。また、本実施例は冷媒回路側に特徴があり、空気回路側の湿り空気線図上の作動状態（冷房除湿運転、暖房加湿運転）は基本的に実施の形態１と同じであるため、空気線図およびこれに関する説明については省略する。

図７、図８において、空気調和装置は、圧縮機１、四方弁２ａ、２ｂ、膨張弁３ａ、３ｄ、３ｅ、逆止弁４ａ、４ｂ、第１の熱交換器５ａ、第２の熱交換器５ｂ、第３の熱交換器５ｃ、第４の熱交換器５ｄで構成される冷媒回路と、全熱交換器１０と、水分の吸着と放出（再生）を繰り返す水分吸着手段２０とを有している。

第１の熱交換器５ａは膨張弁３ａを介して第２の熱交換器５ｂと直列に接続されており、冷房除湿運転時には第１の熱交換器５ａが凝縮器、第２の熱交換器５ｂが第１の蒸発器として動作し（図７）、暖房加湿運転時には第２の熱交換器５ｂが凝縮器、第１の熱交換器５ａが第１の蒸発器として動作するように構成されている（図８）。

逆止弁４ａ、４ｂは、第１の熱交換器５ａと膨張弁３ａの間に逆止弁４ａの入口側が、第２の熱交換器５ｂと膨張弁３ａの間に逆止弁４ｂの入口側が設けられている。そして、それぞれの出口側は一旦合流した後、膨張弁３ｅへ接続されている。膨張弁３ｅの下流には四方弁２ｂが接続される。四方弁２ｂは、冷房除湿運転時には第３の熱交換器５ｃ、膨張弁３ｄ、第４の熱交換器５ｄ、再び四方弁２ｂ、圧縮機１の吸入側がこの順番で回路構成（図７）され、暖房加湿運転時には第４の熱交換器５ｄ、膨張弁３ｄ、第３の熱交換器５ｃ、再び四方弁２ｂ、圧縮機１の吸入側がこの順番で回路構成（図８）されるように回路に組み込まれて動作する。冷房除湿運転時には第３の熱交換器５ｃが第２の蒸発器、第４の熱交換器５ｄが第３の蒸発器として動作し、暖房加湿運転時には第３の熱交換器５ｃが第３の蒸発器、第４の熱交換器５ｄが第２の蒸発器として動作する。なお、本実施例でも実施の形態１同様に、冷房除湿運転と暖房加湿運転とで役割を変える３個の蒸発器の役割を、各運転モードにおいて、水分吸着手段２０に対して吸着側風上に位置する蒸発器を第１の蒸発器、再生側風下に位置する蒸発器を第２の蒸発器、吸着側風下に位置する蒸発器を第３の蒸発器として定義している。
《冷媒回路の動作説明》

次に、冷媒回路の冷房除湿運転と暖房加湿運転の運転切替え動作について説明する。
冷房除湿運転と暖房加湿運転の運転切替えは、四方弁２ａ、２ｂの切替え、及び逆止弁４ａ、ｂの動作により行っている。

（冷房除湿運転モード）
冷房除湿運転（図７）では、四方弁２ａを圧縮機１の吐出側と第１の熱交換器５ａが接続される設定とする。第１の熱交換器５ａは凝縮器として動作し膨張弁３ａを経た冷媒は低温低圧に減圧された後に第２の熱交換器へ流入する。ここで第２の熱交換器５ｂは第１の蒸発器として動作する。このとき、膨張弁３ａ前後では大きな差圧が発生するため、逆止弁４ｂには逆方向に差圧が働き「閉」となり、逆止弁４ａには順方向に差圧が発生するため「開」となる。そして、逆止弁４ａを経た高温高圧の冷媒は膨張弁３ｅを経て中温中圧となり、四方弁２ｂを経由して第３の熱交換器５ｃへ流入する。第３の熱交換器５ｃは第２の蒸発器として動作し、冷媒は膨張弁３ｄを経て低温低圧となり第４の熱交換器５ｄへ流入する。第４の熱交換器５ｄは第３の蒸発器として動作し、冷媒は圧縮機１の吸入側へ戻る。第２の熱交換器５ｂを経た冷媒も同様に圧縮機１の吸入側へ戻る。

（暖房加湿運転モード）
暖房加湿運転（図８）では、四方弁２ａを圧縮機１の吐出側と第２の熱交換器５ｂが接続される設定とする。第２の熱交換器５ｂは凝縮器として動作し膨張弁３ａを経た冷媒は低温低圧に減圧された後に第１の熱交換器５ａへ流入する。ここで第１の熱交換器５ａは第１の蒸発器として動作する。このとき、膨張弁３ａ前後では大きな差圧が発生するため、逆止弁４ａには逆方向に差圧が働き「閉」となり、逆止弁４ｂには順方向に差圧が発生するため「開」となる。そして、逆止弁４ｂを経た高温高圧の冷媒は膨張弁３ｅを経て中温中圧となり、四方弁２ｂを経由して第４の熱交換器５ｄへ流入する。第４の熱交換器５ｄは第２の蒸発器として動作し、冷媒は膨張弁３ｄを経て低温低圧となり第３の熱交換器５ｃへ流入する。第３の熱交換器５ｃは第３の蒸発器として動作し、冷媒は圧縮機１の吸入側へ戻る。第１の熱交換器５ａを経た冷媒も同様に圧縮機１の吸入側へ戻る。

（冷凍サイクル上の動作）
図９は、上記説明の冷房除湿運転もしくは暖房加湿運転における冷凍サイクル上の動作をＰｈ線図上に表したものである。本実施例では冷媒回路にて構成される冷凍サイクルの低圧側が２系統の並列回路となっており、さらにその１系統には膨張弁３ｅと第２の蒸発器と、膨張弁３ｄと第３の蒸発器とが直列２段で接続されている。したがって、第２の蒸発器と第３の蒸発器が接続される側の系統では、膨張弁３ｅと３ｄの開度比率を変化させることにより、膨張弁３ｅの下流に接続される第２の蒸発器の冷媒圧力（中間圧）を調整することが可能となる。これにより、第２の蒸発器と第３の蒸発器を異なる蒸発温度で運転することが可能となる（第２の蒸発器の蒸発温度＞第３の蒸発器の蒸発温度）。

第２の蒸発器の空気回路の上流側には、水分吸着手段２０の再生側が配置されている。このため、第２の蒸発器の入口空気は他の蒸発器（第１、第３）に比べて湿度が高い状態となる。上記説明のように第２の蒸発器と第３の蒸発器を直列２段構成とすることにより、結露しやすい第２の蒸発器の冷媒温度を上昇させて運転することが可能となる。例えば、第２の蒸発器の配管温度（温度センサ５ｃもしくは５ｄ）を露点以上に制御して運転することにより、第２の蒸発器における結露を確実に防止することが可能となる。これにより、空気調和装置からドレンパンを排除し、装置構成を簡素化することが可能となる。また、第２の蒸発器と第３の蒸発器を異なる蒸発温度で最適に運転することにより、冷凍サイクルの効率を高めることが可能な運転切り替えが便利な実用的な装置が得られる。

実施の形態３．
《システム構成》
図１０、図１１は本発明の実施の形態３に係る空気調和装置を説明するものである。図１０は冷房除湿運転モードの風路構成を模式的に示す構成図、図１１は暖房加湿運転モードの風路構成を模式的に示す構成図である。なお、実施の形態１、２と同じ部分または相当する部分については同じ符号を付し、説明を省略する。本実施例の冷媒回路は構成が異なるが実施の形態２に等価な回路であり、その効果は実施の形態２に同じである。また、空気回路側の湿り空気線図上の作動状態（冷房除湿運転、暖房加湿運転）は基本的に実施の形態１、２と同じであるため、空気線図およびこれに関する説明については省略する。

図１０、図１１において、空気調和装置は、圧縮機１、四方弁２ａ、膨張弁３ａ、３ｄ、３ｆ、３ｇ、第１の熱交換器５ａ、第２の熱交換器５ｂ、第３の熱交換器５ｃ、第４の熱交換器５ｄ、電磁弁８ａ、８ｂで構成される冷媒回路と、全熱交換器１０と、水分の吸着と放出（再生）を繰り返す水分吸着手段２０とを有している。

第１の熱交換器５ａは膨張弁３ａを介して第２の熱交換器５ｂと直列に接続されており、冷房除湿運転時には第１の熱交換器５ａが凝縮器、第２の熱交換器５ｂが第１の蒸発器として動作し（図１０）、暖房加湿運転時には第２の熱交換器５ｂが凝縮器、第１の熱交換器５ａが第１の蒸発器として動作するように構成されている（図１１）。

膨張弁３ｆ、３ｇは、第１の熱交換器５ａと膨張弁３ａの間に膨張弁３ｆの入口側が、第２の熱交換器５ｂと膨張弁３ａの間に膨張弁３ｇの入口側が設けられている。そして、
膨張弁３ｆの出口側は第３の熱交換器５ｃに、膨張弁３ｇの出口側は第４の熱交換器５ｄに接続されている。冷房除湿運転時には第３の熱交換器５ｃ、膨張弁３ｄ、第４の熱交換器５ｄ、電磁弁８ｂ（開）、圧縮機１の吸入側がこの順番で回路構成され（図１０）、暖房加湿運転時には第４の熱交換器５ｄ、膨張弁３ｄ、第３の熱交換器５ｃ、電磁弁８ａ（開）、圧縮機１の吸入側がこの順番で回路構成される（図１１）。冷房除湿運転時には第３の熱交換器５ｃが第２の蒸発器、第４の熱交換器５ｄが第３の蒸発器として動作し、暖房加湿運転時には第３の熱交換器５ｃが第３の蒸発器、第４の熱交換器５ｄが第２の蒸発器として動作する。なお、本実施例でも実施の形態１、２と同様に、冷房除湿運転と暖房加湿運転とで役割を変える３個の蒸発器の役割を、各運転モードにおいて、水分吸着手段２０に対して吸着側風上に位置する蒸発器を第１の蒸発器、再生側風下に位置する蒸発器を第２の蒸発器、吸着側風下に位置する蒸発器を第３の蒸発器として定義している。
《冷媒回路の動作説明》

次に、冷媒回路の冷房除湿運転と暖房加湿運転の運転切替え動作について説明する。
冷房除湿運転と暖房加湿運転の運転切替えは、膨張弁３ｆ、３ｇの開度、及び電磁弁８ａ，８ｂの開閉動作により行っている。

（冷房除湿運転モード）
冷房除湿運転（図１０）では、四方弁２ａを圧縮機１の吐出側と第１の熱交換器５ａが接続される設定とする。第１の熱交換器５ａは凝縮器として動作し膨張弁３ａを経た冷媒は低温低圧に減圧された後に第２の熱交換器５ｂへ流入する。ここで第２の熱交換器５ｂは第１の蒸発器として動作する。また、冷媒は膨張弁３ｆを経て中温中圧となり第３の熱交換器５ｃへ流入する。第３の熱交換器５ｃは第２の蒸発器として動作し、冷媒は膨張弁３ｄを経て低温低圧となり第４の熱交換器５ｄへ流入する。第４の熱交換器５ｄは第３の蒸発器として動作し、冷媒は電磁弁８ｂ（開）を経て圧縮機１の吸入側へ戻る。第２の熱交換器５ｂを経た冷媒も同様に圧縮機１の吸入側へ戻る。ここで、膨張弁３ｇは全閉、電磁弁３ａは閉であり、これらを通る配管には冷媒が流れないため、上記説明の回路が成立する。

（暖房加湿運転モード）
暖房加湿運転（図１１）では、四方弁２ａを圧縮機１の吐出側と第２の熱交換器５ｂが接続される設定とする。第２の熱交換器５ｂは凝縮器として動作し膨張弁３ａを経た冷媒は低温低圧に減圧された後に第１の熱交換器５ａへ流入する。ここで第１の熱交換器５ａは第１の蒸発器として動作する。また、冷媒は膨張弁３ｇを経て中温中圧となり第４の熱交換器５ｄへ流入する。第４の熱交換器５ｄは第２の蒸発器として動作し、冷媒は膨張弁３ｄを経て低温低圧となり第３の熱交換器５ｃへ流入する。第３の熱交換器５ｃは第３の蒸発器として動作し、冷媒は電磁弁８ａ（開）を経て圧縮機１の吸入側へ戻る。第２の熱交換器５ｂを経た冷媒も同様に圧縮機１の吸入側へ戻る。ここで、膨張弁３ｆは全閉、電磁弁３ｂは閉であり、これらを通る配管には冷媒が流れないため、上記説明の回路が成立する。

（冷凍サイクル上の動作）
本実施例の冷媒回路構成では、実施の形態２と同様に、第２の蒸発器と第３の蒸発器を直列２段接続して運転することが可能である。このため、実施の形態２と同様の効果、すなわち、第２の蒸発器と第３の蒸発器を異なる蒸発温度で運転することが可能となり（第２の蒸発器の蒸発温度＞第３の蒸発器の蒸発温度）、第２の蒸発器における結露を確実に防止することが可能となる。これにより、空気調和装置からドレンパンを排除し、装置構成を簡素化することが可能となる。また、第２の蒸発器と第３の蒸発器を異なる蒸発温度で最適に運転することにより、冷凍サイクルの効率を高めることが可能となる。図１０、図１１では、図７などで使用した四方弁２ｂの代わりに電磁弁８ａ、８ｂを使用するので小さな圧力差でも確実に閉鎖でき効率の良い実用的な装置が可能になる。

なお、図１、図３、図７、図８、図１０、図１１に示す、上記実施の形態１〜３のシステム構成において、図中では水分吸着手段に対し外気導入経路Ａと外気導入経路Ｂの風の流れが同一方向（並行流）としているが、これに限定するものではなく、外気導入経路Ａと外気導入経路Ｂの風の流れを逆方向とする対向流としてもよい。

本発明は、デシカントの再生側の吸入風路側に凝縮器を設けるだけでなく吹き出し側に蒸発器を設け、さらにデシカントの吸着側の吹き出し風路側に蒸発器を設けるだけでなく吸入側にも蒸発器を設け、室内目標温度に近づける制御を可能にし、再生排熱を利用して冷媒回路の効率を上げ、かつ、各蒸発器の冷却能力を結露させないように調整するとともに、吸着側の吸入風路の第１蒸発器と再生側の凝縮器により吸着と再生の相対湿度差を大きくして除湿と加湿の性能を大きくする。また、上記効果を冷房除湿運転と暖房加湿運転の運転切替えにおいて、空気側回路の切替えではなく、冷媒回路側の切替えでのみ実現しているため、装置が大型化するダンパが不要となり、装置の小型簡素化が可能となる。

また、各蒸発器に対応する膨張弁を個別に設けることにより冷媒流量と冷媒温度を制御することが可能となり、冷房除湿運転時は蒸発器の結露防止、暖房加湿運転時は結露防止に加え、着霜防止の効果が得られる。

本発明の空気調和装置は、第１の空間から第２の空間に向かう空気の流れを形成する第１の空気流路と、第２の空間から第１の空間に向かう空気の流れを形成する第２の空気流路と、第１の空気流路を流れる空気と第２の空気流路を流れる空気との間で全熱交換を行う全熱交換器と、冷媒を圧縮する圧縮機、四方弁、絞り装置、第１の熱交換器、第２の熱交換器、第３の熱交換器、第４の熱交換器から構成された冷媒回路と、第１の空気流路と第２の空気流路とに跨がって配置され、第１または第２の空気流路の何れか片方に位置する領域において吸着除湿し、該領域が他方の空気流路に移動されて加熱再生される動作を交互に繰り返す水分吸着手段とを備え、冷媒回路は、第１の熱交換器を凝縮器、第２の熱交換器を第１の蒸発器、第３の熱交換器を第２の蒸発器、第４の熱交換器を第３の蒸発器として用いる第１の冷媒回路構成と、第１の熱交換器を第１の蒸発器、第２の熱交換器を凝縮器、第３の熱交換器を第３の蒸発器、第４の熱交換器を第２の蒸発器として用いる第２の冷媒回路構成との、切替えが可能であり、第１の冷媒回路構成を用いるときには、第１の空気流路に、全熱交換器、凝縮器、水分吸着手段、第２の蒸発器が、風上側から風下側に向かって順次構成されると共に、第２の空気流路に、第１の蒸発器、水分吸着手段、第３の蒸発器が、風上側から風下側に向かって順次構成され、第２の冷媒回路構成を用いるときには、第１の空気流路に、全熱交換器、第１の蒸発器、水分吸着手段、第３の蒸発器が、風上側から風下側に向かって順次構成されると共に、第２の空気流路に、凝縮器、水分吸着手段、第２の蒸発器が、風上側から風下側に向かって順次構成されるので、空調対象空間の潜熱を効率よく処理することができるとともに、顕熱の処理も可能である。

本発明の絞り装置は複数個から構成され、各絞り装置が前記第１から第３の蒸発器の上流側にそれぞれ対応して設けられているので、各蒸発器を露点温度以上とすることができる。各絞り装置として開度を調整可能な調整弁としても良いし、各蒸発器の冷媒温度がほぼ所定値以上が確保されるようにキャピラリチューブなどのように固定値に設定するものを使用しても良い。

本発明の空気調和装置は、第１の蒸発器と並列に設けられた第２の蒸発器および第３の蒸発器は、この順番で直列または並列に接続することができるので、フレキシブルな運用が可能である。

本発明の、水分吸着手段の全部または一部に設けられる吸着材の相対湿度に対する水分の平衡吸着量の変化率が、第１の相対湿度と該第１の相対湿度よりも高湿度である第２の相対湿度との間の範囲において、前記第１の相対湿度よりも低湿度の範囲および前記第２の相対湿度よりも高湿度の範囲よりも、大きいようにすることで水分の吸着と脱着が効果的に行える。この場合、第１の相対湿度が略３０％で、第２の相対湿度が略６０％程度とすると良い。

また、水分吸着手段に固体吸着材が設けられ、該固体吸着材が、１．５〜２．５ナノメートルの穴径の細孔が多数設けられたケイ素材料で構成すると水分の吸着と脱着が有効に行われる。

本発明の、空気調和装置では、各蒸発器における冷媒蒸発温度が、蒸発器の吸込空気温度の露点以下にならないように冷媒循環量もしくは冷媒温度を制御することができ、ドレン水の処理が非常に簡単になるので装置全体が簡素化できる。

本発明の、第１の空間を空調室とし、第２の空間を室外として、該空調室を冷房除湿（前記第１の冷媒回路構成）、もしくは暖房加湿（前記第２の冷媒回路構成）することができる。また、本発明の空気調和装置を外気処理空気調和装置とし、顕熱処理用の空気調和装置を併設すすることでさらに効率の良い空気調和システムが得られる。

本発明は、冷房運転時に凝縮器になる熱交換器と、暖房運転時に凝縮器になる熱交換器の内容積を概略同一とする。また複数の熱交換器の何れかに対して、空気の流れが垂直下方から上方へ流れる構成とする。

本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の冷房除湿運転時の回路構成図。 本発明の図１に示す冷房除湿運転における動作状態を示す湿り空気線図。 本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の暖房加湿運転時の回路構成図。 本発明の図１に示す暖房加湿運転における動作状態を示す湿り空気線図。 本発明の図１、３に示す空気調和装置における吸着材の吸着特性の一例を示す図。 本発明の実施の形態１に係る空調システム構成例の図。 本発明の実施の形態２に係る空気調和装置の冷房除湿運転時の回路構成図。 本発明の実施の形態２に係る空気調和装置の暖房加湿運転時の回路構成図。 本発明の図８、９に示す空気調和装置における冷媒回路動作状態を示したｐｈ線図。 本発明の実施の形態３に係る空気調和装置の冷房除湿運転時の回路構成図。 本発明の実施の形態３に係る空気調和装置の暖房加湿運転時の回路構成図。

符号の説明

１ 圧縮機、２ａ、ｂ 四方弁、３ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｆ、ｇ 膨張弁、４ａ、ｂ 逆止弁、５ａ 第１の熱交換器、５ｂ 第２の熱交換器、５ｃ 第３の熱交換器、５ｄ 第４の熱交換器、６ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ 温度センサ、７ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ 温湿度センサ、８ａ、８ｂ 電磁弁、１０ 全熱交換器、２０ 水分吸着手段、１００ 空気調和装置、２００ 顕熱処理装置、Ａ：外気導入経路、Ｂ：排気放出経路、ＯＡ：外気、ＲＡ：室内空気、ＳＡ：室内導入空気。

Claims (12)

1. 室外から室内へ向かう空気の流れを形成する第１の空気流路と、
   前記室内から前記室外に向かう空気の流れを形成する第２の空気流路と、
   前記第１の空気流路と前記第２の空気流路とに跨がって配置され、前記第１の空気流路および第２の空気流路の何れか一方に位置するときに吸着除湿し、いずれか他方に位置するときに加熱再生されるとともに、前記第１の空気流路および第２の空気流路にて行われる前記吸着除湿および前記加熱再生の動作を交互に繰り返す水分吸着手段と、
   前記第１の空気流路と前記第２の空気流路の空気の流れに配置され前記水分吸着手段のそれぞれの上流側と下流側に設けられた複数の熱交換器と、
   圧縮機にて前記複数の熱交換器に冷媒を循環させるとともに、前記第１の空気流路と前記第２の空気流路に設けられ前記水分吸着手段の両方の空気の流れの上流側に配置された熱交換器の一方を凝縮器とし他方を第1の蒸発器とするように絞り装置および前記冷媒の流れを切り替える四方弁とを有する冷媒回路と、
   前記凝縮器から前記第１の蒸発器へ流れる冷媒を、前記第１の空気流路と前記第２の空気流路の両方に配置された前記水分吸着手段のそれぞれの下流側に配置された熱交換器へ分岐する回路であって、前記凝縮器の下流側を第２の蒸発器とし前記第１の蒸発器の下流側を第３の蒸発器として動作させ前記圧縮機へ戻す冷媒分岐回路と、を備えたことを特徴とする空気調和装置。
2. 第１の空間から第２の空間に向かう空気の流れを形成する第１の空気流路と、
   前記第２の空間から前記第１の空間に向かう空気の流れを形成する第２の空気流路と、
   前記第１の空気流路を流れる空気と前記第２の空気流路を流れる空気との間で全熱交換を行う全熱交換器と、
   冷媒を圧縮する圧縮機、前記冷媒の流れを切り替える四方弁、前記冷媒の流れを調整する絞り装置、および前記第１の空気流路と前記第２の空気流路に流れる空気と前記冷媒との間で熱交換する第１の熱交換器、第２の熱交換器、第３の熱交換器、第４の熱交換器である複数の熱交換器を配管で接続した冷媒回路と、
   前記第１の空気流路と前記第２の空気流路とに跨がって配置され、前記第１または第２の空気流路の何れか片方に位置する領域において吸着除湿し、該領域が他方の空気流路に移動されて加熱再生される動作を交互に繰り返す水分吸着手段と、
   前記第１の熱交換器を凝縮器、前記第２の熱交換器を第１の蒸発器、前記第３の熱交換器を第２の蒸発器、前記第４の熱交換器を第３の蒸発器とする第１の冷媒回路の場合、
   前記第１の空気流路に、前記全熱交換器、前記凝縮器、前記水分吸着手段、前記第２の蒸発器が、風上側から風下側に向かって順次配置され、
   前記第２の空気流路に、前記全熱交換器、前記第１の蒸発器、前記水分吸着手段、前記第３の蒸発器が、風上側から風下側に向かって順次配置される第１の冷媒・風回路構成と、
   前記第１の熱交換器を第１の蒸発器、前記第２の熱交換器を凝縮器、前記第３の熱交換器を第３の蒸発器、前記第４の熱交換器を第２の蒸発器とする第２の冷媒回路の場合、
   前記第１の空気流路に、前記全熱交換器、前記第１の蒸発器、前記水分吸着手段、前記第３の蒸発器が、風上側から風下側に向かって順次配置され、
   前記第２の空気流路に、前記全熱交換器、前記凝縮器、前記水分吸着手段、前記第２の蒸発器が、風上側から風下側に向かって順次配置される第２の冷媒・風回路構成と、を備え、前記第１の冷媒・風回路構成と前記第２の冷媒・風回路構成が切替えが可能であることを特徴とする空気調和装置。
3. 前記第１の蒸発器、前記第２の蒸発器、および前記第３の蒸発器の蒸発温度を露点温度以上になるように前記冷媒の量または温度を制御することを特徴とする請求項１または２に記載の空気調和装置。
4. 前記第１の空気流路と前記第２の空気流路の両方の前記水分吸着手段の上流側に設けたそれぞれの熱交換器よりもさらに上流側に設けられ、前記第１の空気流路と前記第２の空気流路との間で全熱交換する全熱交換器と、前記冷媒分岐回路に設けられ前記冷媒の流れにおけるそれぞれの蒸発器の上流側に配置した絞り装置と、を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の空気調和装置。
5. 前記第１の蒸発器、前記第２の蒸発器、および前記第３の蒸発器は蒸発温度がそれぞれ異なるものとすることを特徴とする請求項１または２または３に記載の空気調和装置。
6. 前記第１の空気流路と前記第２の空気流路に設けられ前記水分吸着手段の両方の空気の流れの上流側に配置された熱交換器の一方を凝縮器とし他方を第1の蒸発器とする両方の熱交換器のそれぞれの内容積をほぼ同一とすることを特徴とする請求項１または２または３に記載の空気調和装置。
7. 前記第１の蒸発器の内容積よりも、前記第２の蒸発器および前記第３の蒸発器の内容積が小さいことを特徴とする請求項１または２または３に記載の空気調和装置。
8. 前記水分吸着手段の表面に設けられた水分吸着剤の少なくとも一部に、ナノメートルの穴径の細孔が多数設けられていることを特徴とする請求項１または２または３に記載の空気調和装置。
9. 前記絞り装置が複数個から構成され、前記冷媒が第１の絞り装置から前記第１の蒸発器を通して前記圧縮機に戻る戻り回路と、前記冷媒が第２の絞り装置から前記第２の蒸発器と、直列または並列に、第３の絞り装置から前記第３の蒸発器を通して前記圧縮機に戻る第２の戻り回路が、並列に接続されることを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の空気調和装置。
10. 前記第１の空間を空気調和を行う室内とし、前記第２の空間を室外として、前記第１の冷媒・風回路構成にて前記室内を冷房除湿し、もしくは前記第２の冷媒・風回路構成にて前記室内を暖房加湿することを特徴とする請求項２に記載の空気調和装置。
11. 前記複数の熱交換器のいずれかは空気の流れを垂直下方から上方に流す配置とすることを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の空気調和装置。
12. 請求項１または２または３または８の何れかに記載の空気調和装置にて空気調和を行う前記室内の顕熱負荷を、別に設けた冷媒回路を有する第２の空気調和装置にて処理することを特徴とする空調システム。

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