JP5229368B2 - 調湿装置 - Google Patents

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Description

本発明は、吸着剤を担持する吸着熱交換器を用いて空気の除湿や加湿を行う調湿装置に関するものである。
従来より、吸着剤を用いて空気を除湿し又は加湿する調湿装置が知られている。例えば、特許文献１には、吸着剤を担持する吸着熱交換器を備えた調湿装置が開示されている。
特許文献１の調湿装置では、冷凍サイクルを行う冷媒回路に二つの吸着熱交換器が設けられる。冷媒回路は、第１吸着熱交換器が放熱器となって第２吸着熱交換器が蒸発器となる冷凍サイクル動作と、第２吸着熱交換器が放熱器となって第１吸着熱交換器が蒸発器となる冷凍サイクル動作とを、所定の時間毎（例えば、３分間毎）に交互に行う。
また、特許文献１の調湿装置は、室内空間の換気を行う。つまり、この調湿装置は、室外空気を室内空間へ供給し、室内空気を室外空間へ排出する。具体的に、この調湿装置は、開閉式のダンパを複数備えている。そして、この調湿装置は、ダンパを開閉することによって、空気の流通経路を切り換える。具体的に、この調湿装置における空気の流通経路は、室外空気が上記第１吸着熱交換器を通過後に室内空間へ供給されて室内空気が上記第２吸着熱交換器を通過後に室外空間へ排出される第１経路と、室外空気が上記第２吸着熱交換器を通過後に室内空間へ供給されて室内空気が上記第１吸着熱交換器を通過後に室外空間へ排出される第２経路とに切り換わる。
特許文献１の調湿装置は、冷媒回路における冷凍サイクル動作の切り換えと、空気の流通経路の切り換えとを連動して行う。そして、除湿運転中の調湿装置は、蒸発器となっている吸着熱交換器において除湿された室外空気を室内空間へ供給し、放熱器となっている吸着熱交換器から脱離した水分を室内空気と共に室外空間へ排出する。また、加湿運転中の調湿装置は、放熱器となっている吸着熱交換器において加湿された室外空気を室内空間へ供給し、蒸発器となっている吸着熱交換器に水分を奪われた室内空気を室外空間へ排出する。
特開２００７−０１０２３１号公報
特許文献１に開示されているような冷媒回路を備える調湿装置では、調湿能力（即ち、単位時間当たりの除湿量や加湿量）の制御が行われる場合がある。調湿能力の制御は、圧縮機の運転容量（具体的には、圧縮機の回転速度）を調節することによって行われる。
ところが、圧縮機を正常に動作させるには、圧縮機の回転速度をある程度以上に保つ必要がある。つまり、圧縮機の運転容量の調節範囲には下限が存在し、圧縮機の運転容量を調節範囲の下限未満に設定することはできない。例えば、圧縮機の運転容量の調節範囲の下限が最大容量の２０％である場合は、圧縮機の運転容量を最大容量の１０％に設定することはできない。従って、圧縮機を備えた調湿装置では、その調湿能力を所定の下限値未満には設定できない。
このため、従来の調湿装置では、圧縮機の運転容量を最低容量に設定しても調湿能力が過剰である場合に、圧縮機を停止させていた。一方、特許文献１に開示されているような空気の湿度調節だけでなく室内空間の換気を行う調湿装置では、圧縮機が停止した状態でも室内空間の換気を継続して行う必要がある。そこで、圧縮機を作動させていると調湿能力が過剰となる場合、従来の調湿装置は、圧縮機を停止させる一方、室内空間へ室外空気の供給と室外空間への室内空気の排出とを継続して行う。
圧縮機を停止して換気を継続する運転中において、従来の調湿装置は、空気の流通経路の切り換えを行わない。従って、この運転中には、一方の吸着熱交換器を室外空気が通過し続け、他方の吸着熱交換器を室内空気が通過し続ける。このため、室外空気が温度も湿度も調節されずにそのまま室内空間へ供給され、室内空間の快適性が損なわれるおそれがあった。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、冷媒回路を備えて室内空間へ供給される室外空気の除湿や加湿を行う調湿装置において、冷媒回路の冷凍サイクル動作が停止した状態でも室内空間へ供給される室外空気の温度と湿度を調節し、室内空間の快適性を確保することにある。
第１の発明は、調湿装置を対象とする。そして、圧縮機（53）と、それぞれが吸着剤を担持する第１吸着熱交換器（51）及び第２吸着熱交換器（52）とを有し、上記第１吸着熱交換器（51）が放熱器となって上記第２吸着熱交換器（52）が蒸発器となる第１冷凍サイクル動作と、上記第２吸着熱交換器（52）が放熱器となって上記第１吸着熱交換器（51）が蒸発器となる第２冷凍サイクル動作とを行う冷媒回路（50）と、室外空気を室内空間へ供給するための給気ファン（26）と、室内空気を室外空間へ排出するための排気ファン（25）と、空気の流通経路を、室外空気が上記第１吸着熱交換器（51）を通過後に室内空間へ供給されて室内空気が上記第２吸着熱交換器（52）を通過後に室外空間へ排出される第１経路と、室外空気が上記第２吸着熱交換器（52）を通過後に室内空間へ供給されて室内空気が上記第１吸着熱交換器（51）を通過後に室外空間へ排出される第２経路とに切り換える切換機構（40）とを備え、上記給気ファン（26）及び上記排気ファン（25）が作動し、上記冷媒回路（50）が上記第１冷凍サイクル動作と上記第２冷凍サイクル動作とを所定時間毎に交互に行い、上記冷媒回路（50）における冷凍サイクル動作の切り換えに連動して上記切換機構（40）が空気の流通経路を上記第１経路と上記第２経路とに交互に設定し、室内空間へ供給される室外空気を除湿し又は加湿する第１運転と、上記給気ファン（26）及び上記排気ファン（25）が作動し、上記冷媒回路（50）の圧縮機（53）が停止し、上記冷媒回路（50）では上記第１吸着熱交換器（51）と上記第２吸着熱交換器（52）が互いに連通し、上記切換機構（40）が所定時間毎に空気の流通経路を上記第１経路と上記第２経路とに交互に設定する第２運転とを行うものである。
第１の発明では、調湿装置（10）が第１運転と第２運転とを行う。第１運転中の調湿装置（10）では、冷媒回路（50）の圧縮機（53）が作動し、冷媒回路（50）が第１冷凍サイクル動作と第２冷凍サイクル動作とを交互に行う。つまり、冷媒回路（50）では、所定時間が経過する毎に、第１冷凍サイクル動作と第２冷凍サイクル動作とが相互に切り換わる。放熱器となっている吸着熱交換器（51,52）では、その表面に担持された吸着剤が冷媒によって加熱され、吸着剤から水分が脱離する。吸着剤から脱離した水分は、吸着熱交換器（51,52）を通過する空気に付与される。一方、蒸発器となっている吸着熱交換器（51,52）では、そこを通過する空気中の水分が吸着剤に吸着される。この吸着熱交換器（51,52）を流れる冷媒は、空気中の水分が吸着剤に吸着される際に発生した吸着熱を吸熱して蒸発する。
第１運転中の調湿装置（10）において、切換機構（40）は、空気の流通経路を第１経路と第２経路とに切り換える。その際、切換機構（40）は、冷媒回路（50）における冷凍サイクル動作の切り換えに連動して、空気の流通経路を切り換える。つまり、冷媒回路（50）の動作が第１冷凍サイクル動作と第２冷凍サイクル動作の一方から他方へ切り換わると、空気の流通経路が第１経路と第２経路の一方から他方へ切り換わる。
第１運転中の調湿装置（10）において、冷媒回路（50）が第１冷凍サイクル動作を行っているときに切換機構（40）が空気の流通経路を第２経路に設定し、冷媒回路（50）が第２冷凍サイクル動作を行っているときに切換機構（40）が空気の流通経路を第１経路に設定すると、除湿された室外空気が室内空間へ供給され、加湿された室内空気が室外空間へ排出される。また、第１運転中の調湿装置（10）において、冷媒回路（50）が第１冷凍サイクル動作を行っているときに切換機構（40）が空気の流通経路を第１経路に設定し、冷媒回路（50）が第２冷凍サイクル動作を行っているときに切換機構（40）が空気の流通経路を第２経路に設定すると、加湿された室外空気が室内空間へ供給され、除湿された室内空気が室外空間へ排出される。
第１の発明において、第２運転中の調湿装置（10）では、冷媒回路（50）の圧縮機（53）が停止する一方、給気ファン（26）及び排気ファン（25）は作動し続ける。また、第２運転中においても、切換機構（40）は、空気の流通経路を第１経路と第２経路に交互に設定する。従って、第２運転中の調湿装置（10）は、室外空気が第１吸着熱交換器（51）を通過後に室内空間へ供給されて室内空気が第２吸着熱交換器（52）を通過後に室外空間へ排出される動作と、室外空気が第２吸着熱交換器（52）を通過後に室内空間へ供給されて室内空気が第１吸着熱交換器（51）を通過後に室外空間へ排出される動作とを交互に行う。
先ず、調湿装置（10）の第２運転について、室外空気の温度と絶対湿度が室内空気に比べて若干高い場合（例えば、晩春や初秋に室内が冷房されている場合）を例に説明する。この場合、第２運転中の調湿装置（10）では、室内空間へ供給される室外空気の冷却と除湿が行われる。ここでは、その理由を説明する。
空気の流通経路が第１経路に設定された状態から説明を始める。この状態では、室外空気が第１吸着熱交換器（51）を通過し、室内空気が第２吸着熱交換器（52）を通過する。
圧縮機（53）の停止中においても、第１吸着熱交換器（51）には液冷媒が残存している。室外空気が第１吸着熱交換器（51）を通過すると、第１吸着熱交換器（51）に存在する液冷媒は、室外空気中の水分が吸着剤に吸着される際に生じる吸着熱を吸収し、更には室外空気から吸熱して蒸発する。
一方、第２吸着熱交換器（52）では、室外空気よりも温度の低い室内空気が流れている。このため、第１吸着熱交換器（51）において蒸発した冷媒は、第２吸着熱交換器（52）へ流入して凝縮する。第２吸着熱交換器（52）では、冷媒から放出された凝縮熱によって吸着剤が加熱され、吸着剤から水分が脱離して室内空気に付与される。また、第２吸着熱交換器（52）では、冷媒によって第１吸着熱交換器（51）から搬送されてきた熱が、室内空気へ放出される。
その後、空気の流通経路が第１経路から第２経路へ切り換わる。つまり、第１吸着熱交換器（51）を通過する空気が室外空気から室内空気へ切り換わり、第２吸着熱交換器（52）を通過する空気が室内空気から室外空気へ切り換わる。
上述したように、空気の流通経路が第１経路に設定されている状態では、第２吸着熱交換器（52）の吸着剤から水分が脱離する。このため、空気の流通経路が第２経路に切り換わった後は、室外空気に含まれる水分が第２吸着熱交換器（52）に吸着される。第２吸着熱交換器（52）に存在する冷媒は、室外空気中の水分が吸着剤に吸着される際に生じる吸着熱を吸収し、更には室外空気から吸熱して蒸発する。従って、第２吸着熱交換器（52）では、そこを通過する室外空気の温度と絶対湿度が低下する。その結果、室外空気の温度と絶対湿度が、室内空間の空気の温度と絶対湿度に近付く。
一方、第１吸着熱交換器（51）では、室外空気よりも温度の低い室内空気が流れている。このため、第２吸着熱交換器（52）において蒸発した冷媒は、第１吸着熱交換器（51）へ流入して凝縮する。第１吸着熱交換器（51）では、冷媒から放出された凝縮熱によって吸着剤が加熱され、吸着剤から水分が脱離する。つまり、第１吸着熱交換器（51）は、空気の流通経路が第１経路に設定されているときに室外空気中の水分を吸着し、空気の流通経路が第２経路に設定されているときに室内空気へ水分を放出する。また、第１吸着熱交換器（51）では、冷媒によって第２吸着熱交換器（52）から搬送されてきた熱が、室内空気へ放出される。
その後、第２運転中の調湿装置（10）では、空気の流通経路が第２経路から第１経路へ再び切り換わる。つまり、第１吸着熱交換器（51）を通過する空気が室内空気から室外空気へ切り換わり、第２吸着熱交換器（52）を通過する空気が室外空気から室内空気へ切り換わる。そして、上述したように、第１吸着熱交換器（51）では、室外空気が冷却され且つ除湿される。その結果、室外空気の温度と絶対湿度が、室内空間の空気の温度と絶対湿度に近付く。また、第２吸着熱交換器（52）では、第１吸着熱交換器（51）から冷媒によって搬送されてきた熱と、空気の流通経路が第２経路に設定されているときに吸着された水分とが、室内空気へ放出される。
次に、調湿装置（10）の第２運転について、室外空気の温度と絶対湿度が室内空気に比べて若干低い場合（例えば、初春や晩秋に室内が暖房されている場合）を例に説明する。この場合、第２運転中の調湿装置（10）では、室内空間へ供給される室外空気の加熱と加湿が行われる。ここでは、その理由を説明する。
空気の流通経路が第１経路に設定された状態から説明を始める。この状態では、室外空気が第１吸着熱交換器（51）を通過し、室内空気が第２吸着熱交換器（52）を通過する。
圧縮機（53）の停止中においても、第２吸着熱交換器（52）には液冷媒が残存している。室内空気が第２吸着熱交換器（52）を通過すると、第２吸着熱交換器（52）に存在する液冷媒は、室内空気中の水分が吸着剤に吸着される際に生じる吸着熱を吸収し、更には室内空気から吸熱して蒸発する。
一方、第１吸着熱交換器（51）では、室内空気よりも温度の低い室外空気が流れている。このため、第２吸着熱交換器（52）において蒸発した冷媒は、第１吸着熱交換器（51）へ流入して凝縮する。第１吸着熱交換器（51）では、冷媒から放出された凝縮熱によって吸着剤が加熱され、吸着剤から水分が脱離して室外空気に付与される。また、第１吸着熱交換器（51）では、冷媒によって第２吸着熱交換器（52）から搬送されてきた熱が、室外空気へ放出される。
その後、空気の流通経路が第１経路から第２経路へ切り換わる。つまり、第１吸着熱交換器（51）を通過する空気が室外空気から室内空気へ切り換わり、第２吸着熱交換器（52）を通過する空気が室内空気から室外空気へ切り換わる。
上述したように、空気の流通経路が第１経路に設定されている状態では、第１吸着熱交換器（51）の吸着剤から水分が脱離する。このため、空気の流通経路が第２経路に切り換わった後は、室内空気に含まれる水分が第１吸着熱交換器（51）に吸着される。第１吸着熱交換器（51）に存在する冷媒は、室内空気中の水分が吸着剤に吸着される際に生じる吸着熱を吸収し、更には室内空気から吸熱して蒸発する。
一方、第２吸着熱交換器（52）では、室内空気よりも温度の低い室外空気が流れている。このため、第１吸着熱交換器（51）において蒸発した冷媒は、第２吸着熱交換器（52）へ流入して凝縮する。第２吸着熱交換器（52）では、冷媒から放出された凝縮熱によって吸着剤が加熱され、吸着剤から水分が脱離する。つまり、第２吸着熱交換器（52）は、空気の流通経路が第１経路に設定されているときに室内空気中の水分を吸着し、空気の流通経路が第２経路に設定されているときに室外空気へ水分を放出する。また、第２吸着熱交換器（52）では、冷媒によって第１吸着熱交換器（51）から搬送されてきた熱が、室外空気へ放出される。従って、第２吸着熱交換器（52）では、そこを通過する室外空気の温度と絶対湿度が上昇する。その結果、室外空気の温度と絶対湿度が、室内空間の空気の温度と絶対湿度に近付く。
その後、第２運転中の調湿装置（10）では、空気の流通経路が第２経路から第１経路へ再び切り換わる。つまり、第１吸着熱交換器（51）を通過する空気が室内空気から室外空気へ切り換わり、第２吸着熱交換器（52）を通過する空気が室外空気から室内空気へ切り換わる。そして、上述したように、第２吸着熱交換器（52）では、吸着剤が室内空気中の水分を吸着し、冷媒が室内空気から吸熱する。また、第１吸着熱交換器（51）では、第２吸着熱交換器（52）から冷媒によって搬送されてきた熱と、空気の流通経路が第２経路に設定されているときに吸着された水分とが、室外空気へ付与される。その結果、室外空気の温度と絶対湿度が、室内空間の空気の温度と絶対湿度に近付く。
このように、圧縮機（53）が停止している第２運転中においても、調湿装置（10）では、室内空間へ供給される室外空気の温度と絶対湿度が調節される。ただし、第２運転中の冷媒回路（50）において第１吸着熱交換器（51）と第２吸着熱交換器（52）の間を行き来する冷媒の流量は、第１運転中に冷媒回路（50）を循環する冷媒の流量に比べて少ない。このため、第２運転中の調湿装置（10）が発揮する調湿能力は、第１運転中の調湿装置（10）が発揮する調湿能力に比べて小さくなる。
また、第１の発明は、上記の構成に加えて、上記第１運転中に上記圧縮機（53）の運転容量を調湿負荷に応じて調節する制御器（90）を備え、上記制御器（90）は、上記第１運転中に上記圧縮機（53）の運転容量を最低容量に設定しても調湿能力が調湿負荷に対して過大であると判断すると、上記調湿装置（10）の運転を上記第１運転から上記第２運転へ切り換え、上記第２運転中に調湿能力が調湿負荷に対して過小であると判断すると、上記調湿装置（10）の運転を上記第２運転から上記第１運転へ切り換えるものである。
第１の発明では、制御器（90）が圧縮機（53）の運転容量を調湿負荷に応じて調節する。圧縮機（53）の運転容量を変更すると、調湿装置（10）の調湿能力が変化する。なお、調湿負荷とは、調湿装置（10）に要求される除湿量または加湿量を意味する。
第１の発明において、制御器（90）は、第１運転中に圧縮機（53）の運転容量を最低容量に設定しても調湿能力が調湿負荷に対して過大であると判断すると、圧縮機（53）を停止させて調湿装置（10）の運転を第２運転に切り換える。第２運転中の調湿装置（10）の調湿能力は、第１運転中に圧縮機（53）の運転容量が最低容量であるときの調湿装置（10）の調湿能力よりも低くなる。また、制御器（90）は、第２運転中に調湿能力が調湿負荷に対して過小であると判断すると、圧縮機（53）を起動して調湿装置（10）の運転を第１運転に切り換える。
第２の発明は、上記第１の発明において、上記冷媒回路（50）では、上記第１吸着熱交換器（51）と上記第２吸着熱交換器（52）の間に開度可変の膨張弁（55）が設けられ、上記第２運転中には、上記膨張弁（55）が全開状態に保持されるものである。
第３の発明では、第２運転中に膨張弁（55）が全開状態に保持される。上述したように、第２運転中の冷媒回路（50）では、第１吸着熱交換器（51）と第２吸着熱交換器（52）の間をガス冷媒が行き来する。このため、第１吸着熱交換器（51）と第２吸着熱交換器（52）の間に配置された膨張弁（55）が全開状態に保持されていると、第１吸着熱交換器（51）と第２吸着熱交換器（52）の間を行き来する冷媒が膨張弁（55）を通過する際の圧力損失が低く抑えられる。
第３の発明は、上記第１又は第２の発明において、上記第２運転中に上記切換機構（40）が空気の流通経路を上記第１経路と上記第２経路とに交互に切り換える時間間隔は、上記第１運転中に上記切換機構（40）が空気の流通経路を上記第１経路と上記第２経路とに交互に切り換える時間間隔以下となっているものである。
第３の発明において、切換機構（40）が空気の流通経路を第１経路と第２経路とに交互に切り換える時間間隔は、第２運転中における時間間隔が第１運転中における時間間隔以下に設定される。切換機構（40）は、例えば第１運転中に空気の流通経路を３分間毎に第１経路と第２経路に交互に切り換える場合、第２運転中に空気の流通経路を３分間以下の時間間隔で第１経路と第２経路に交互に切り換える。
本発明では、調湿装置（10）が第１運転と第２運転とを行う。上述したように、第２運転中の調湿装置（10）が発揮する調湿能力は、第１運転中に調湿能力が発揮する調湿能力に比べて小さくなる。このため、従来の調湿装置（10）では圧縮機（53）を停止させて室外空気をそのまま室内空間へ供給せざるを得ない運転条件（即ち、調湿負荷が小さい運転条件）においても、本発明の調湿装置（10）は、除湿し又は加湿した室外空気を室内空間へ供給することができる。このため、圧縮機（53）が停止した状態において室内空間へ供給される室外空気の温度と絶対湿度を、室内空間の空気の温度と絶対湿度に近付けることができる。従って、本発明によれば、室外空気をそのまま室内空間へ供給することに起因する快適性の低下を抑えることができ、圧縮機（53）が停止した状態においても室内空間の快適性を確保することができる。
また、本発明において、制御器（90）は、調湿装置（10）の調湿能力と調湿負荷の関係を考慮して、調湿装置（10）の運転を第１運転と第２運転のどちらに設定するかを決めている。そして、制御器（90）は、第１運転中に調湿装置（10）の調湿能力を最小にしても調湿能力が過剰である場合に、調湿装置（10）の運転を第１運転から第２運転に切り換えている。上述したように、第２運転中の調湿装置（10）の調湿能力は、第１運転中の調湿装置（10）の調湿能力に比べて小さい。従って、本発明によれば、調湿装置（10）の調湿能力の調節範囲を拡大することができ、様々な運転条件に応じた適切な調湿能力を調湿装置（10）に発揮させることができる。
上記第２の発明では、冷媒回路（50）に膨張弁（55）が設けられ、第２運転中に膨張弁（55）が全開状態に保持される。このため、第２運転中に第１吸着熱交換器（51）と第２吸着熱交換器（52）の間を行き来する冷媒の流量を充分に確保することができ、第２運転中に調湿装置（10）が発揮する調湿能力を高めることができる。
上記第３の発明において、第２運転中に切換機構（40）が空気の流通経路を第１経路と第２経路とに交互に切り換える時間間隔は、第１運転中に切換機構（40）が空気の流通経路を第１経路と第２経路とに交互に切り換える時間間隔以下に設定される。ここで、吸着熱交換器とそこを通過する空気の間で授受される水分の量は、空気が吸着熱交換器へ供給され始めてから短時間の間に急激に増加し、その後は緩やかに減少してゆく。一方、この発明において、切換機構（40）が空気の流通経路を第１経路と第２経路とに交互に切り換える頻度は、第１運転中と第２運転中とで同じか、第１運転中に比べて第２運転中の方が高くなる。従って、この発明によれば、第２運転中の調湿装置（10）が発揮する調湿能力を高めることができる。
図１は、実施形態の調湿装置の概略構造を示す平面図、右側面図、及び左側面図である。 図２は、冷媒回路の構成を示す配管系統図であって、(Ａ)は第１冷凍サイクル動作中の動作を示し、(Ｂ)は第２冷凍サイクル動作中の動作を示す。 図３は、除湿運転の第１バッチ動作中の空気の流れを示す調湿装置の概略の平面図、右側面図、及び左側面図である。 図４は、除湿運転の第２バッチ動作中の空気の流れを示す調湿装置の概略の平面図、右側面図、及び左側面図である。 図５は、加湿運転の第１バッチ動作中の空気の流れを示す調湿装置の概略の平面図、右側面図、及び左側面図である。 図６は、加湿運転の第２バッチ動作中の空気の流れを示す調湿装置の概略の平面図、右側面図、及び左側面図である。 図７は、低能力運転中に空気の流通経路が第１経路に設定された状態を示す調湿装置の概略の平面図、右側面図、及び左側面図である。 図８は、低能力運転中に空気の流通経路が第２経路に設定された状態を示す調湿装置の概略の平面図、右側面図、及び左側面図である。 図９は、室外空気の温度と絶対湿度が室内空気よりも高いときに行われる低能力運転中の冷媒の流れを示す冷媒回路の配管系統図であって、(Ａ)は空気の流通経路が第１経路に設定された場合の冷媒の流れを示し、(Ｂ)は空気の流通経路が第２経路に設定された場合の冷媒の流れを示す。 図１０は、室外空気の温度と絶対湿度が室内空気よりも低いときに行われる低能力運転中の冷媒の流れを示す冷媒回路の配管系統図であって、(Ａ)は空気の流通経路が第１経路に設定された場合の冷媒の流れを示し、(Ｂ)は空気の流通経路が第２経路に設定された場合の冷媒の流れを示す。 図１１は、コントローラが行う制御動作を示すフロー図である。
本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施形態および変形例は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
本実施形態の調湿装置（10）は、室内空間の湿度調節と共に室内空間の換気を行うものであり、取り込んだ室外空気（OA）を湿度調節して室内空間へ供給すると同時に、取り込んだ室内空気（RA）を室外空間へ排出する。
〈調湿装置の全体構成〉
調湿装置（10）について、図１を参照しながら説明する。なお、ここでの説明で用いる「上」「下」「左」「右」「前」「後」「手前」「奥」は、特にことわらない限り、調湿装置（10）を前面側から見た場合の方向を意味している。
調湿装置（10）は、ケーシング（11）を備えている。また、ケーシング（11）内には、冷媒回路（50）が収容されている。この冷媒回路（50）には、第１吸着熱交換器（51）、第２吸着熱交換器（52）、圧縮機（53）、四方切換弁（54）、及び電動膨張弁（55）が接続されている。冷媒回路（50）の詳細は後述する。
ケーシング（11）は、やや扁平で高さが比較的低い直方体状に形成されている。このケーシング（11）には、外気吸込口（24）と、内気吸込口（23）と、給気口（22）と、排気口（21）とが形成されている。
外気吸込口（24）及び内気吸込口（23）は、ケーシング（11）の背面パネル部（13）に設けられている。外気吸込口（24）は、背面パネル部（13）の下側部分に設けられている。内気吸込口（23）は、背面パネル部（13）の上側部分に設けられている。給気口（22）は、ケーシング（11）の第１側面パネル部（14）に設けられている。第１側面パネル部（14）において、給気口（22）は、ケーシング（11）の前面パネル部（12）側の端部付近に配置されている。排気口（21）は、ケーシング（11）の第２側面パネル部（15）に設けられている。第２側面パネル部（15）において、排気口（21）は、前面パネル部（12）側の端部付近に配置されている。
ケーシング（11）の内部空間には、上流側仕切板（71）と、下流側仕切板（72）と、中央仕切板（73）とが設けられている。これらの仕切板（71〜73）は、何れもケーシング（11）の底板に起立した状態で設置されており、ケーシング（11）の内部空間をケーシング（11）の底板から天板に亘って区画している。
上流側仕切板（71）及び下流側仕切板（72）は、前面パネル部（12）及び背面パネル部（13）と平行な姿勢で、ケーシング（11）の前後方向に所定の間隔をおいて配置されている。上流側仕切板（71）は、背面パネル部（13）寄りに配置されている。下流側仕切板（72）は、前面パネル部（12）寄りに配置されている。中央仕切板（73）の配置については、後述する。
ケーシング（11）内において、上流側仕切板（71）と背面パネル部（13）の間の空間は、上下二つの空間に仕切られており、上側の空間が内気側通路（32）を構成し、下側の空間が外気側通路（34）を構成している。内気側通路（32）は、内気吸込口（23）に接続するダクトを介して室内空間と連通している。外気側通路（34）は、外気吸込口（24）に接続するダクトを介して室外空間と連通している。
内気側通路（32）には、内気側フィルタ（27）と、内気温度センサ（91）と、内気湿度センサ（92）とが設置されている。内気温度センサ（91）は、内気側通路（32）を流れる室内空気の温度を計測する。内気湿度センサ（92）は、内気側通路（32）を流れる室内空気の相対湿度を計測する。一方、外気側通路（34）には、外気側フィルタ（28）と、外気温度センサ（93）と、外気湿度センサ（94）とが設置されている。外気温度センサ（93）は、外気側通路（34）を流れる室外空気の温度を計測する。外気湿度センサ（94）は、外気側通路（34）を流れる室外空気の相対湿度を計測する。なお、図３〜８では、内気温度センサ（91）、内気湿度センサ（92）、外気温度センサ（93）、及び外気湿度センサ（94）の図示を省略している。
ケーシング（11）内における上流側仕切板（71）と下流側仕切板（72）の間の空間は、中央仕切板（73）によって左右に区画されており、中央仕切板（73）の右側の空間が第１熱交換器室（37）を構成し、中央仕切板（73）の左側の空間が第２熱交換器室（38）を構成している。第１熱交換器室（37）には、第１吸着熱交換器（51）が収容されている。第２熱交換器室（38）には、第２吸着熱交換器（52）が収容されている。また、図示しないが、第１熱交換器室（37）には、冷媒回路（50）の電動膨張弁（55）が収容されている。
各吸着熱交換器（51,52）は、いわゆるクロスフィン型のフィン・アンド・チューブ熱交換器の表面に吸着剤を担持させたものである。各吸着熱交換器（51,52）は、全体として長方形の厚板状あるいは扁平な直方体状に形成されている。そして、各吸着熱交換器（51,52）は、その前面及び背面が上流側仕切板（71）及び下流側仕切板（72）と平行になる姿勢で、熱交換器室（37,38）内に起立した状態で設置されている。
ケーシング（11）の内部空間において、下流側仕切板（72）の前面に沿った空間は、上下に仕切られており、この上下に仕切られた空間のうち、上側の部分が給気側通路（31）を構成し、下側の部分が排気側通路（33）を構成している。
上流側仕切板（71）には、開閉式のダンパ（41〜44）が四つ設けられている。各ダンパ（41〜44）は、概ね横長の長方形状に形成されている。具体的に、上流側仕切板（71）のうち内気側通路（32）に面する部分（上側部分）では、中央仕切板（73）よりも右側に第１内気側ダンパ（41）が取り付けられ、中央仕切板（73）よりも左側に第２内気側ダンパ（42）が取り付けられる。また、上流側仕切板（71）のうち外気側通路（34）に面する部分（下側部分）では、中央仕切板（73）よりも右側に第１外気側ダンパ（43）が取り付けられ、中央仕切板（73）よりも左側に第２外気側ダンパ（44）が取り付けられる。上流側仕切板（71）に設けられた四つのダンパ（41〜44）は、空気の流通経路を切り換える切換機構（40）を構成している。
下流側仕切板（72）には、開閉式のダンパ（45〜48）が四つ設けられている。各ダンパ（45〜48）は、概ね横長の長方形状に形成されている。具体的に、下流側仕切板（72）のうち給気側通路（31）に面する部分（上側部分）では、中央仕切板（73）よりも右側に第１給気側ダンパ（45）が取り付けられ、中央仕切板（73）よりも左側に第２給気側ダンパ（46）が取り付けられる。また、下流側仕切板（72）のうち排気側通路（33）に面する部分（下側部分）では、中央仕切板（73）よりも右側に第１排気側ダンパ（47）が取り付けられ、中央仕切板（73）よりも左側に第２排気側ダンパ（48）が取り付けられる。下流側仕切板（72）に設けられた四つのダンパ（45〜48）は、空気の流通経路を切り換える切換機構（40）を構成している。
ケーシング（11）内において、給気側通路（31）及び排気側通路（33）と前面パネル部（12）との間の空間は、仕切板（77）によって左右に仕切られており、仕切板（77）の右側の空間が給気ファン室（36）を構成し、仕切板（77）の左側の空間が排気ファン室（35）を構成している。
給気ファン室（36）には、給気ファン（26）が収容されている。また、排気ファン室（35）には排気ファン（25）が収容されている。給気ファン（26）及び排気ファン（25）は、何れも遠心型の多翼ファン（いわゆるシロッコファン）である。給気ファン（26）は、下流側仕切板（72）側から吸い込んだ空気を給気口（22）へ吹き出す。排気ファン（25）は、下流側仕切板（72）側から吸い込んだ空気を排気口（21）へ吹き出す。
給気ファン室（36）には、冷媒回路（50）の圧縮機（53）と四方切換弁（54）とが収容されている。圧縮機（53）及び四方切換弁（54）は、給気ファン室（36）における給気ファン（26）と仕切板（77）との間に配置されている。
〈冷媒回路の構成〉
図２に示すように、冷媒回路（50）は、第１吸着熱交換器（51）、第２吸着熱交換器（52）、圧縮機（53）、四方切換弁（54）、及び電動膨張弁（55）が設けられた閉回路である。この冷媒回路（50）は、充填された冷媒を循環させることによって、蒸気圧縮冷凍サイクルを行う。また、図示しないが、冷媒回路（50）には、複数の温度センサ及び圧力センサが取り付けられている。
冷媒回路（50）において、圧縮機（53）は、その吐出側が四方切換弁（54）の第１のポートに、その吸入側が四方切換弁（54）の第２のポートにそれぞれ接続されている。また、冷媒回路（50）では、四方切換弁（54）の第３のポートから第４のポートへ向かって順に、第１吸着熱交換器（51）と、電動膨張弁（55）と、第２吸着熱交換器（52）とが配置されている。
四方切換弁（54）は、第１のポートと第３のポートが連通して第２のポートと第４のポートが連通する第１状態（図２(Ａ)に示す状態）と、第１のポートと第４のポートが連通して第２のポートと第３のポートが連通する第２状態（図２(Ｂ)に示す状態）とに切り換え可能となっている。
圧縮機（53）は、圧縮機構とそれを駆動する電動機とが一つのケーシングに収容された全密閉型の圧縮機である。この圧縮機（53）の電動機には、インバータを介して交流が供給される。インバータの出力周波数（即ち、圧縮機の運転周波数）を変更すると、電動機とそれによって駆動される圧縮機構の回転速度が変化し、圧縮機（53）の運転容量が変化する。
〈コントローラの構成〉
調湿装置（10）には、制御器であるコントローラ（90）が設けられている（図２を参照）。コントローラ（90）には、内気湿度センサ（92）、内気温度センサ（91）、外気湿度センサ（94）、及び外気温度センサ（93）の計測値が入力されている。また、コントローラ（90）には、冷媒回路（50）に設けられた温度センサや圧力センサの計測値が入力されている。コントローラ（90）は、入力されたこれらの計測値に基づいて、調湿装置（10）の運転制御を行う。
コントローラ（90）は、調湿装置（10）の運転を、後述する除湿運転と加湿運転と低能力運転と単純換気運転とに切り換える。また、コントローラ（90）は、これらの運転中において、各ダンパ（41〜48）、各ファン（25,26）、圧縮機（53）、電動膨張弁（55）、及び四方切換弁（54）の動作を制御する。
−運転動作−
本実施形態の調湿装置（10）は、除湿運転と、加湿運転と、低能力運転と、単純換気運転とを選択的に行う。除湿運転および加湿運転は、圧縮機（53）が作動し且つ切換機構（40）が空気の流通経路を切り換える第１運転である。低能力運転は、圧縮機（53）が停止し且つ切換機構（40）が空気の流通経路を切り換える第２運転である。単純換気運転は、圧縮機（53）と切換機構（40）の両方が停止する運転である。
除湿運転、加湿運転、低能力運転、および単純換気運転のそれぞれでは、給気ファン（26）及び排気ファン（25）が作動する。そして、調湿装置（10）は、取り込んだ室外空気（OA）を供給空気（SA）として室内空間へ供給し、取り込んだ室内空気（RA）を排出空気（EA）として室外空間へ排出する。
〈除湿運転〉
除湿運転中の調湿装置（10）では、室外空気が外気吸込口（24）からケーシング（11）内へ第１空気として取り込まれ、室内空気が内気吸込口（23）からケーシング（11）内へ第２空気として取り込まれる。また、冷媒回路（50）では、圧縮機（53）が作動し、電動膨張弁（55）の開度が調節される。そして、除湿運転中の調湿装置（10）は、後述する第１バッチ動作と第２バッチ動作を３分間ずつ交互に繰り返し行う。
先ず、除湿運転の第１バッチ動作について説明する。
図３に示すように、除湿運転の第１バッチ動作では、切換機構（40）が空気の流通経路を第２経路に設定する。具体的には、第１内気側ダンパ（41）、第２外気側ダンパ（44）、第２給気側ダンパ（46）、及び第１排気側ダンパ（47）が開状態となり、第２内気側ダンパ（42）、第１外気側ダンパ（43）、第１給気側ダンパ（45）、及び第２排気側ダンパ（48）が閉状態となる。また、この第１バッチ動作では、冷媒回路（50）が第１冷凍サイクル動作を行う。つまり、冷媒回路（50）では、四方切換弁（54）が第１状態（図２(Ａ)に示す状態）に設定され、第１吸着熱交換器（51）が凝縮器となって第２吸着熱交換器（52）が蒸発器となる。
外気側通路（34）へ流入して外気側フィルタ（28）を通過した第１空気は、第２外気側ダンパ（44）を通って第２熱交換器室（38）へ流入し、その後に第２吸着熱交換器（52）を通過する。第２吸着熱交換器（52）では、第１空気中の水分が吸着剤に吸着され、その際に生じた吸着熱が冷媒に吸熱される。第２吸着熱交換器（52）において除湿された第１空気は、第２給気側ダンパ（46）を通って給気側通路（31）へ流入し、給気ファン室（36）を通過後に給気口（22）を通って室内空間へ供給される。
一方、内気側通路（32）へ流入して内気側フィルタ（27）を通過した第２空気は、第１内気側ダンパ（41）を通って第１熱交換器室（37）へ流入し、その後に第１吸着熱交換器（51）を通過する。第１吸着熱交換器（51）では、冷媒によって加熱された吸着剤から水分が脱離し、この脱離した水分が第２空気に付与される。第１吸着熱交換器（51）において水分を付与された第２空気は、第１排気側ダンパ（47）を通って排気側通路（33）へ流入し、排気ファン室（35）を通過後に排気口（21）を通って室外空間へ排出される。
次に、除湿運転の第２バッチ動作について説明する。
図４に示すように、除湿運転の第２バッチ動作では、切換機構（40）が空気の流通経路を第１経路に設定する。具体的には、第２内気側ダンパ（42）、第１外気側ダンパ（43）、第１給気側ダンパ（45）、及び第２排気側ダンパ（48）が開状態となり、第１内気側ダンパ（41）、第２外気側ダンパ（44）、第２給気側ダンパ（46）、及び第１排気側ダンパ（47）が閉状態となる。また、この第２バッチ動作では、冷媒回路（50）が第２冷凍サイクル動作を行う。つまり、冷媒回路（50）では、四方切換弁（54）が第２状態（図２(Ｂ)に示す状態）に設定され、第１吸着熱交換器（51）が蒸発器となって第２吸着熱交換器（52）が凝縮器となる。
外気側通路（34）へ流入して外気側フィルタ（28）を通過した第１空気は、第１外気側ダンパ（43）を通って第１熱交換器室（37）へ流入し、その後に第１吸着熱交換器（51）を通過する。第１吸着熱交換器（51）では、第１空気中の水分が吸着剤に吸着され、その際に生じた吸着熱が冷媒に吸熱される。第１吸着熱交換器（51）において除湿された第１空気は、第１給気側ダンパ（45）を通って給気側通路（31）へ流入し、給気ファン室（36）を通過後に給気口（22）を通って室内空間へ供給される。
一方、内気側通路（32）へ流入して内気側フィルタ（27）を通過した第２空気は、第２内気側ダンパ（42）を通って第２熱交換器室（38）へ流入し、その後に第２吸着熱交換器（52）を通過する。第２吸着熱交換器（52）では、冷媒によって加熱された吸着剤から水分が脱離し、この脱離した水分が第２空気に付与される。第２吸着熱交換器（52）において水分を付与された第２空気は、第２排気側ダンパ（48）を通って排気側通路（33）へ流入し、排気ファン室（35）を通過後に排気口（21）を通って室外空間へ排出される。
〈加湿運転〉
加湿運転中の調湿装置（10）では、室外空気が外気吸込口（24）からケーシング（11）内へ第２空気として取り込まれ、室内空気が内気吸込口（23）からケーシング（11）内へ第１空気として取り込まれる。また、冷媒回路（50）では、圧縮機（53）が作動し、電動膨張弁（55）の開度が調節される。そして、加湿運転中の調湿装置（10）は、後述する第１バッチ動作と第２バッチ動作を４分間隔で交互に繰り返し行う。
先ず、加湿運転の第１バッチ動作について説明する。
図５に示すように、加湿運転の第１バッチ動作では、切換機構（40）が空気の流通経路を第１経路に設定する。具体的には、第２内気側ダンパ（42）、第１外気側ダンパ（43）、第１給気側ダンパ（45）、及び第２排気側ダンパ（48）が開状態となり、第１内気側ダンパ（41）、第２外気側ダンパ（44）、第２給気側ダンパ（46）、及び第１排気側ダンパ（47）が閉状態となる。また、この第１バッチ動作では、冷媒回路（50）が第１冷凍サイクル動作を行う。つまり、冷媒回路（50）では、四方切換弁（54）が第１状態（図２(Ａ)に示す状態）に設定され、第１吸着熱交換器（51）が凝縮器となって第２吸着熱交換器（52）が蒸発器となる。
内気側通路（32）へ流入して内気側フィルタ（27）を通過した第１空気は、第２内気側ダンパ（42）を通って第２熱交換器室（38）へ流入し、その後に第２吸着熱交換器（52）を通過する。第２吸着熱交換器（52）では、第１空気中の水分が吸着剤に吸着され、その際に生じた吸着熱が冷媒に吸熱される。第２吸着熱交換器（52）において水分を奪われた第１空気は、第２排気側ダンパ（48）を通って排気側通路（33）へ流入し、排気ファン室（35）を通過後に排気口（21）を通って室外空間へ排出される。
一方、外気側通路（34）へ流入して外気側フィルタ（28）を通過した第２空気は、第１外気側ダンパ（43）を通って第１熱交換器室（37）へ流入し、その後に第１吸着熱交換器（51）を通過する。第１吸着熱交換器（51）では、冷媒によって加熱された吸着剤から水分が脱離し、この脱離した水分が第２空気に付与される。第１吸着熱交換器（51）において加湿された第２空気は、第１給気側ダンパ（45）を通って給気側通路（31）へ流入し、給気ファン室（36）を通過後に給気口（22）を通って室内空間へ供給される。
次に、加湿運転の第２バッチ動作について説明する。
図６に示すように、加湿運転の第２バッチ動作では、切換機構（40）が空気の流通経路を第２経路に設定する。具体的には、第１内気側ダンパ（41）、第２外気側ダンパ（44）、第２給気側ダンパ（46）、及び第１排気側ダンパ（47）が開状態となり、第２内気側ダンパ（42）、第１外気側ダンパ（43）、第１給気側ダンパ（45）、及び第２排気側ダンパ（48）が閉状態となる。また、この第２バッチ動作では、冷媒回路（50）が第２冷凍サイクル動作を行う。つまり、冷媒回路（50）では、四方切換弁（54）が第２状態（図２(Ｂ)に示す状態）に設定され、第１吸着熱交換器（51）が蒸発器となって第２吸着熱交換器（52）が凝縮器となる。
内気側通路（32）へ流入して内気側フィルタ（27）を通過した第１空気は、第１内気側ダンパ（41）を通って第１熱交換器室（37）へ流入し、その後に第１吸着熱交換器（51）を通過する。第１吸着熱交換器（51）では、第１空気中の水分が吸着剤に吸着され、その際に生じた吸着熱が冷媒に吸熱される。第１吸着熱交換器（51）において水分を奪われた第１空気は、第１排気側ダンパ（47）を通って排気側通路（33）へ流入し、排気ファン室（35）を通過後に排気口（21）を通って室外空間へ排出される。
一方、外気側通路（34）へ流入して外気側フィルタ（28）を通過した第２空気は、第２外気側ダンパ（44）を通って第２熱交換器室（38）へ流入し、その後に第２吸着熱交換器（52）を通過する。第２吸着熱交換器（52）では、冷媒によって加熱された吸着剤から水分が脱離し、この脱離した水分が第２空気に付与される。第２吸着熱交換器（52）において加湿された第２空気は、第２給気側ダンパ（46）を通って給気側通路（31）へ流入し、給気ファン室（36）を通過後に給気口（22）を通って室内空間へ供給される。
〈低能力運転〉
低能力運転中の調湿装置（10）では、冷媒回路（50）の圧縮機（53）が停止し、電動膨張弁（55）が全開状態に保持される。また、低能力運転中の調湿装置（10）では、切換機構（40）が空気の流通経路を切り換える。切換機構（40）は、空気の流通経路を、３分間毎に第１経路と第２経路に交互に切り換える。つまり、低能力運転中に切換機構（40）が空気の流通経路を切り換える時間間隔は、除湿運転中に切換機構（40）が空気の流通経路を切り換える時間間隔と同じである。なお、圧縮機（53）は停止しているため、四方切換弁（54）は第１状態と第２状態のどちらであっても構わない。
図７に示すように、切換機構（40）が空気の流通経路を第１経路に設定している状態では、第２内気側ダンパ（42）、第１外気側ダンパ（43）、第１給気側ダンパ（45）、及び第２排気側ダンパ（48）が開状態となり、第１内気側ダンパ（41）、第２外気側ダンパ（44）、第２給気側ダンパ（46）、及び第１排気側ダンパ（47）が閉状態となる。そして、室外空気が第１吸着熱交換器（51）を通過後に室内空間へ供給され、室内空気が第２吸着熱交換器（52）を通過後に室外空間へ排出される。
一方、図８に示すように、切換機構（40）が空気の流通経路を第２経路に設定している状態では、第１内気側ダンパ（41）、第２外気側ダンパ（44）、第２給気側ダンパ（46）、及び第１排気側ダンパ（47）が開状態となり、第２内気側ダンパ（42）、第１外気側ダンパ（43）、第１給気側ダンパ（45）、及び第２排気側ダンパ（48）が閉状態となる。そして、室外空気が第２吸着熱交換器（52）を通過後に室内空間へ供給され、室内空気が第１吸着熱交換器（51）を通過後に室外空間へ排出される。
先ず、調湿装置（10）の低能力運転について、室外空気の温度と絶対湿度が室内空気に比べて若干高い場合（例えば、晩春や初秋に室内が冷房されている場合）を例に説明する。この場合、低能力運転中の調湿装置（10）では、室内空間へ供給される室外空気の冷却と除湿が行われる。ここでは、図９を参照しながら、その理由を説明する。
空気の流通経路が第１経路に設定された状態から説明を始める。図９(Ａ)に示すように、この状態では、室外空気が第１吸着熱交換器（51）を通過し、室内空気が第２吸着熱交換器（52）を通過する。
圧縮機（53）の停止中においても、第１吸着熱交換器（51）には液冷媒が残存している。室外空気が第１吸着熱交換器（51）を通過すると、第１吸着熱交換器（51）に存在する液冷媒は、室外空気中の水分が吸着剤に吸着される際に生じる吸着熱を吸収し、更には室外空気から吸熱して蒸発する。
一方、第２吸着熱交換器（52）では、室外空気よりも温度の低い室内空気が流れている。このため、第１吸着熱交換器（51）において蒸発した冷媒は、電動膨張弁（55）を通過し、その後に第２吸着熱交換器（52）へ流入して凝縮する。第２吸着熱交換器（52）では、冷媒から放出された凝縮熱によって吸着剤が加熱され、吸着剤から水分が脱離して室内空気に付与される。また、第２吸着熱交換器（52）では、冷媒によって第１吸着熱交換器（51）から搬送されてきた熱が、室内空気へ放出される。
その後、低能力運転中の調湿装置（10）では、空気の流通経路が第１経路から第２経路へ切り換わる。つまり、図９(Ｂ)に示すように、第１吸着熱交換器（51）を通過する空気が室外空気から室内空気へ切り換わり、第２吸着熱交換器（52）を通過する空気が室内空気から室外空気へ切り換わる。
上述したように、空気の流通経路が第１経路に設定されている状態（図９(Ａ)の状態）では、第２吸着熱交換器（52）の吸着剤から水分が脱離する。このため、空気の流通経路が第２経路に切り換わった後は、室外空気に含まれる水分が第２吸着熱交換器（52）に吸着される。第２吸着熱交換器（52）に存在する冷媒は、室外空気中の水分が吸着剤に吸着される際に生じる吸着熱を吸収し、更には室外空気から吸熱して蒸発する。従って、第２吸着熱交換器（52）では、そこを通過する室外空気の温度と絶対湿度が低下する。その結果、室外空気の温度と絶対湿度が、室内空間の空気の温度と絶対湿度に近付く。
一方、第１吸着熱交換器（51）では、室外空気よりも温度の低い室内空気が流れている。このため、第２吸着熱交換器（52）において蒸発した冷媒は、電動膨張弁（55）を通過し、その後に第１吸着熱交換器（51）へ流入して凝縮する。第１吸着熱交換器（51）では、冷媒から放出された凝縮熱によって吸着剤が加熱され、吸着剤から水分が脱離する。つまり、第１吸着熱交換器（51）は、空気の流通経路が第１経路に設定されているときに室外空気中の水分を吸着し、空気の流通経路が第２経路に設定されているときに室内空気へ水分を放出する。また、第１吸着熱交換器（51）では、冷媒によって第２吸着熱交換器（52）から搬送されてきた熱が、室内空気へ放出される。
その後、低能力運転中の調湿装置（10）では、空気の流通経路が第２経路から第１経路へ再び切り換わる。つまり、図９(Ａ)に示すように、第１吸着熱交換器（51）を通過する空気が室内空気から室外空気へ切り換わり、第２吸着熱交換器（52）を通過する空気が室外空気から室内空気へ切り換わる。
上述したように、図９(Ａ)に示す状態では、第１吸着熱交換器（51）において室外空気が冷却され且つ除湿される。つまり、図９(Ｂ)に示す状態において室内空気へ水分を放出した第１吸着熱交換器（51）は、室外空気中の水分を吸着する。また、第１吸着熱交換器（51）に存在する冷媒は、室外空気から吸熱する。その結果、室外空気の温度と絶対湿度が、室内空間の空気の温度と絶対湿度に近付く。
また、上述したように、図９(Ａ)に示す状態では、第２吸着熱交換器（52）から室内空気へ水分と熱が放出される。つまり、第２吸着熱交換器（52）では、第１吸着熱交換器（51）から冷媒によって搬送されてきた熱と、空気の流通経路が第２経路に設定されているときに吸着された水分とが、室内空気へ放出される。
次に、調湿装置（10）の低能力運転について、室外空気の温度と絶対湿度が室内空気に比べて若干低い場合（例えば、初春や晩秋に室内が暖房されている場合）を例に説明する。この場合、低能力運転中の調湿装置（10）では、室内空間へ供給される室外空気の加熱と加湿が行われる。ここでは、図１０を参照しながら、その理由を説明する。
空気の流通経路が第１経路に設定された状態から説明を始める。図１０(Ａ)に示すように、この状態では、室外空気が第１吸着熱交換器（51）を通過し、室内空気が第２吸着熱交換器（52）を通過する。
圧縮機（53）の停止中においても、第２吸着熱交換器（52）には液冷媒が残存している。室内空気が第２吸着熱交換器（52）を通過すると、第２吸着熱交換器（52）に存在する液冷媒は、室内空気中の水分が吸着剤に吸着される際に生じる吸着熱を吸収し、更には室内空気から吸熱して蒸発する。
一方、第１吸着熱交換器（51）では、室内空気よりも温度の低い室外空気が流れている。このため、第２吸着熱交換器（52）において蒸発した冷媒は、第１吸着熱交換器（51）へ流入して凝縮する。第１吸着熱交換器（51）では、冷媒から放出された凝縮熱によって吸着剤が加熱され、吸着剤から水分が脱離して室外空気に付与される。また、第１吸着熱交換器（51）では、冷媒によって第２吸着熱交換器（52）から搬送されてきた熱が、室外空気へ放出される。
その後、低能力運転中の調湿装置（10）では、空気の流通経路が第１経路から第２経路へ切り換わる。つまり、図１０(Ｂ)に示すように、第１吸着熱交換器（51）を通過する空気が室外空気から室内空気へ切り換わり、第２吸着熱交換器（52）を通過する空気が室内空気から室外空気へ切り換わる。
上述したように、空気の流通経路が第１経路に設定されている状態（図１０(Ａ)の状態）では、第１吸着熱交換器（51）の吸着剤から水分が脱離する。このため、空気の流通経路が第２経路に切り換わった後は、室内空気に含まれる水分が第１吸着熱交換器（51）に吸着される。第１吸着熱交換器（51）に存在する冷媒は、室内空気中の水分が吸着剤に吸着される際に生じる吸着熱を吸収し、更には室内空気から吸熱して蒸発する。
一方、第２吸着熱交換器（52）では、室内空気よりも温度の低い室外空気が流れている。このため、第１吸着熱交換器（51）において蒸発した冷媒は、電動膨張弁（55）を通過し、その後に第２吸着熱交換器（52）へ流入して凝縮する。第２吸着熱交換器（52）では、冷媒から放出された凝縮熱によって吸着剤が加熱され、吸着剤から水分が脱離する。つまり、第２吸着熱交換器（52）は、空気の流通経路が第１経路に設定されているときに室内空気中の水分を吸着し、空気の流通経路が第２経路に設定されているときに室外空気へ水分を放出する。また、第２吸着熱交換器（52）では、冷媒によって第１吸着熱交換器（51）から搬送されてきた熱が、室外空気へ放出される。従って、第２吸着熱交換器（52）では、そこを通過する室外空気の温度と絶対湿度が上昇する。その結果、室外空気の温度と絶対湿度が、室内空間の空気の温度と絶対湿度に近付く。
その後、低能力運転中の調湿装置（10）では、空気の流通経路が第２経路から第１経路へ再び切り換わる。つまり、図１０(Ａ)に示すように、第１吸着熱交換器（51）を通過する空気が室内空気から室外空気へ切り換わり、第２吸着熱交換器（52）を通過する空気が室外空気から室内空気へ切り換わる。
上述したように、図１０(Ａ)に示す状態では、第２吸着熱交換器（52）では、吸着剤が室内空気中の水分を吸着し、冷媒が室内空気から吸熱する。つまり、第２吸着熱交換器（52）は、室内空気から水分と熱を奪う。
また、上述したように、図１０(Ａ)に示す状態では、第１吸着熱交換器（51）において室外空気が加熱され且つ加湿される。つまり、第１吸着熱交換器（51）は、図１０(Ｂ)に示す状態において室内空気から奪った水分を、室外空気へ付与する。また、第１吸着熱交換器（51）では、第２吸着熱交換器（52）から冷媒によって搬送されてきた熱が、室外空気へ付与される。その結果、室外空気の温度と絶対湿度が、室内空間の空気の温度と絶対湿度に近付く。
このように、圧縮機（53）が停止している低能力運転中においても、調湿装置（10）では、室内空間へ供給される室外空気の温度と絶対湿度が調節される。ただし、低能力運転中の冷媒回路（50）において第１吸着熱交換器（51）と第２吸着熱交換器（52）の間を行き来する冷媒の流量は、圧縮機（53）が作動する除湿運転中や加湿運転中に冷媒回路（50）を循環する冷媒の流量に比べて少ない。このため、低能力運転中の調湿装置（10）が発揮する除湿能力は、除湿運転中に調湿装置（10）が発揮する除湿能力に比べて小さくなる。また、低能力運転中の調湿装置（10）が発揮する加湿能力は、加湿運転中の調湿装置（10）が発揮する加湿能力に比べて小さくなる。
〈単純換気運転〉
単純換気運転中の調湿装置（10）では、冷媒回路（50）の圧縮機（53）が停止する。また、電動膨張弁（55）は、通常、全閉状態に保持される。
また、低能力運転中の調湿装置（10）では、切換機構（40）が停止し、空気の流通経路が第１経路と第２経路の何れか一方に固定される。空気の流通経路が第１経路に設定されている場合、調湿装置（10）では、図７に示すように室外空気と室内空気が流れる。つまり、室外空気が第１吸着熱交換器（51）を通過後に室内空間へ供給され、室内空気が第２吸着熱交換器（52）を通過後に室外空間へ排出される。一方、空気の流通経路が第２経路に設定されている場合、調湿装置（10）では、図８に示すように室外空気と室内空気が流れる。つまり、室外空気が第２吸着熱交換器（52）を通過後に室内空間へ供給され、室内空気が第１吸着熱交換器（51）を通過後に室外空間へ排出される。
低能力運転中には切換機構（40）が空気の流通経路を所定時間毎に切り換えるのに対し、この単純換気運転中には切換機構（40）が停止して空気の流通経路が固定される。このため、単純換気運転中において、吸着熱交換器（51,52）は、そこを通過する空気との間で水分や熱の授受は行わない。従って、室外空気は、温度と湿度を調節されることなく、そのままの状態で室内空間へ供給される。また、室内空気は、温度と湿度を調節されることなく、そのままの状態で室外空間へ排出される。
−コントローラの制御動作−
コントローラ（90）が行う制御動作について説明する。ここでは、コントローラ（90）が調湿装置（10）の運転モードを選択する動作について、図１１のフロー図を参照しながら説明する。コントローラ（90）は、図１１に示す制御動作を、所定の時間（例えば２分間）が経過する毎に繰り返し行う。
ステップST１において、コントローラ（90）は、給気口（23）から室内空間へ供給される空気の絶対湿度の目標値（目標絶対湿度：Ｘ_tg）を算出する。その際、コントローラ（90）は、室内空間の空気の絶対湿度の設定値Ｘ_setと、室外空気の絶対湿度Ｘ_oaと、室内空気の絶対湿度Ｘ_raとを用い、室内空気の絶対湿度Ｘ_raが絶対湿度の設定値Ｘ_setとなるように、目標絶対湿度Ｘ_tgの値を設定する。なお、コントローラ（90）は、外気温度センサ（93）と外気湿度センサ（94）の計測値を用いて室外空気の絶対湿度Ｘ_oaを算出し、内気温度センサ（91）と内気湿度センサ（92）の計測値を用いて室内空気の絶対湿度Ｘ_raを算出する。
次のステップST２において、コントローラ（90）は、圧縮機（53）の必要運転周波数Ｆ_nを算出する。その際、コントローラ（90）は、ステップST１において算出した目標絶対湿度Ｘ_tgと、室外空気の絶対湿度Ｘ_oaと、室内空気の絶対湿度Ｘ_raとを用い、給気口（23）から室内空間へ供給される空気の絶対湿度が目標絶対湿度Ｘ_tgとなるような圧縮機（53）の運転周波数を算出し、その値を必要運転周波数Ｆ_nとする。
ここで、圧縮機（53）の運転容量は、その運転周波数が高いほど大きくなり、その運転周波数が低いほど小さくなる。圧縮機（53）の運転容量が大きくなると、冷媒回路（50）を循環する冷媒の質量流量が増加し、吸着熱交換器（51,52）における単位時間当たりの冷媒の吸熱量や放熱量が増加する。その結果、蒸発器となっている吸着熱交換器（51,52）に吸着される水分の量が増加し、放熱器となっている吸着熱交換器（51,52）から脱離する水分の量が増加する。つまり、調湿装置（10）の調湿能力が増加する。一方、圧縮機（53）の運転容量が小さくなると、冷媒回路（50）を循環する冷媒の質量流量が減少し、吸着熱交換器（51,52）における単位時間当たりの冷媒の吸熱量や放熱量が減少する。その結果、蒸発器となっている吸着熱交換器（51,52）に吸着される水分の量が減少し、放熱器となっている吸着熱交換器（51,52）から脱離する水分の量が減少する。つまり、調湿装置（10）の調湿能力が減少する。そこで、コントローラ（90）は、調湿装置（10）から室内空間へ供給される空気の絶対湿度が目標絶対湿度Ｘ_tgとなるように、圧縮機（53）の運転周波数を調節する。
次のステップST３において、コントローラ（90）は、圧縮機（53）の最低運転周波数Ｆ_minを算出する。その際、コントローラ（90）は、室外空気の温度Ｔ_oa及び絶対湿度Ｘ_oaと、室内空気の温度Ｔ_ra及び絶対湿度Ｘ_raとを用いて圧縮機（53）の運転周波数の下限値を算出し、その値を最低運転周波数Ｆ_minとする。圧縮機（53）の信頼性を確保するには、例えば吸入圧力と吐出圧力の差などの圧縮機（53）の運転条件を、所定の範囲内に収める必要がある。そこで、コントローラ（90）は、圧縮機（53）の運転条件が所定の範囲内となるように、圧縮機（53）の最低運転周波数Ｆ_minを設定する。
次のステップST４において、コントローラ（90）は、室外空気の絶対湿度Ｘ_oaが設定湿度範囲内の値か否か（即ち、Ｘ_set1＜Ｘ_oa＜Ｘ_set2という条件が成立するか否か）を判定する。なお、Ｘ_set1は室内空間の空気の絶対湿度の設定範囲の下限値であり、Ｘ_set2は室内空間の空気の絶対湿度の設定範囲の上限値である。
ステップST４の条件が成立している場合は、室外空気をそのまま室内空間へ供給しても、室内空気の絶対湿度は設定範囲内に保たれる。そこで、この条件が成立した場合、コントローラ（90）は、ステップST５の動作を行う。即ち、この場合、コントローラ（90）は、調湿装置（10）の運転を単純換気運転に設定する。
一方、ステップST４の条件が成立しない場合は、室外空気をそのまま室内空間へ供給すると、室内空間の空気の絶対湿度が設定範囲から外れてしまう。そこで、この条件が成立しない場合、コントローラ（90）は、ステップST６の動作を行う。
ステップST６において、コントローラ（90）は、ステップST２において算出した圧縮機（53）の必要運転周波数Ｆ_nと、ステップST３において算出した圧縮機（53）の最低運転周波数Ｆ_minとを比較する。具体的に、コントローラ（90）は、Ｆ_n≧Ｆ_min×Ａという条件が成立するか否かを判定する。なお、Ａは、１.０未満の定数であり、例えば０.５に設定される。
ステップST６の条件が成立している場合、コントローラ（90）は、ステップST７の動作を行う。この条件が成立している場合は、室外空気の絶対湿度Ｘ_oaが設定湿度範囲から外れており、しかも圧縮機（53）の必要運転周波数Ｆ_nが比較的高い値となっているため、調湿装置（10）に要求されている調湿能力（即ち、調湿負荷）がある程度大きいと判断できる。そこで、ステップST７では、コントローラ（90）が、調湿装置（10）の運転を除湿運転と加湿運転の何れか一方に設定する。その際、コントローラ（90）は、ユーザーがリモコン等へ入力した設定情報や、室内外の空気の絶対湿度などに基づいて、除湿運転と加湿運転の何れか一方を選択する。
ここで、低能力運転中にステップST６の条件が成立する場合は、調湿装置（10）の調湿が調湿負荷に対して過小であると判断できる。そこで、低能力運転中にステップST６の条件が成立する場合、コントローラ（90）は、圧縮機（53）を起動させ、調湿装置（10）の運転を低能力運転から除湿運転または加湿運転へ切り換える。
なお、除湿運転中および加湿運転中の調湿装置（10）において、コントローラ（90）は、圧縮機（53）の運転周波数Ｆを次のように制御する。つまり、圧縮機（53）の必要運転周波数Ｆ_nが最低運転周波数Ｆ_min以上の場合（Ｆ_min≦Ｆ_n）の場合、コントローラ（90）は、圧縮機（53）の運転周波数Ｆを必要運転周波数Ｆ_nに設定する（Ｆ＝Ｆ_n）。一方、圧縮機（53）の必要運転周波数Ｆ_nが最低運転周波数Ｆ_min未満で且つＦ_min×Ａより高い場合（Ｆ_min×Ａ＜Ｆ_n＜Ｆ_min）の場合、コントローラ（90）は、圧縮機（53）の運転周波数Ｆを最低運転周波数Ｆ_minに設定する（Ｆ＝Ｆ_min）。
一方、ステップST６の条件が成立していない場合、コントローラ（90）は、ステップST８の動作を行う。この条件が成立していない場合は、室外空気の絶対湿度Ｘ_oaが設定湿度範囲から外れているが、圧縮機（53）の必要運転周波数Ｆ_nが比較的低い値となっており、調湿装置（10）の調湿能力が調湿負荷に対して過大になっていると判断できる。そこで、ステップST８では、コントローラ（90）が、調湿装置（10）の運転を低能力運転に設定する。
上述したように、除湿運転中や加湿運転中にＦ_min×Ａ＜Ｆ_n＜Ｆ_minの関係が成立している場合、コントローラ（90）は、圧縮機（53）の運転周波数Ｆを最低運転周波数Ｆ_minに設定する（Ｆ＝Ｆ_min）。そして、この場合にステップST６の条件が成立しない場合は、圧縮機（53）の運転容量を最低容量に設定しても調湿装置（10）の調湿能力が調湿負荷に対して過大であると判断できる。そこで、この場合、コントローラ（90）は、圧縮機（53）を停止させ、調湿装置（10）の運転を除湿運転または加湿運転から低能力運転へ切り換える。
−実施形態の効果−
本実施形態の調湿装置（10）は、圧縮機（53）と切換機構（40）の両方が作動する除湿運転および加湿運転と、圧縮機（53）が停止して切換機構（40）が作動する低能力運転とを行う。上述したように、低能力運転中に調湿装置（10）が発揮する調湿能力は、除湿運転中や加湿運転中に調湿装置（10）が発揮する調湿能力に比べて小さい。
ここで、低能力運転を行わない従来の調湿装置（10）は、除湿運転や加湿運転において得られる調湿能力が調湿負荷に対して過大になると、除湿運転や加湿運転を停止して単純換気運転を行っていた。しかし、調湿装置（10）の調湿能力が調湿負荷に対して過大であっても、室外空間の空気と室内空間の空気との間には、通常、ある程度の温度差と絶対湿度差が存在する。このため、調湿装置（10）の調湿能力が調湿負荷に対して過大になった場合に、直ちに除湿運転や加湿運転を停止して単純換気運転を開始すると、室外空気が温度と絶対湿度を調節されずにそのまま室内空間へ供給されることになり、在室者に不快感を与えるおそれがある。
これに対し、本実施形態の調湿装置（10）は、低能力運転を実行可能となっている。そして、調湿装置（10）の調湿能力が調湿負荷に対して過大になった場合、調湿装置（10）は、除湿運転や加湿運転を停止して低能力運転を行う。単純換気運転中には室外空気がそのまま室内空間へ供給されるが、低能力運転中には室外空気がその温度と絶対湿度を調節された後に室内空間へ供給される。
このため、本実施形態の調湿装置（10）によれば、調湿装置（10）の調湿能力が調湿負荷に対して過大になって除湿運転や加湿運転を停止せざるを得ない運転条件においても、室内空間へ供給される室外空気の温度と絶対湿度を、室内空間の空気の温度と絶対湿度に近付けることができる。従って、本実施形態によれば、室外空気をそのまま室内空間へ供給することに起因する快適性の低下を回避でき、除湿運転や加湿運転を停止せざるを得ない運転条件においても室内空間の快適性を確保することができる。
また、調湿負荷と調湿装置（10）の調湿能力の調節範囲の下限との差が小さい場合は、圧縮機（53）の停止と再起動が頻繁に繰り返されるおそれがある。つまり、圧縮機（53）が停止して調湿装置（10）の調湿能力がゼロになると、室外空気がそのまま室内空間へ供給されて室内空気の湿度が変化し、圧縮機（53）が再起動される。圧縮機（53）が再起動されると、室内空気の湿度が比較的短時間で目標値に到達し、再び圧縮機（53）が停止されることになる。そして、圧縮機（53）の停止と再起動が頻繁に繰り返されると、圧縮機（53）が損傷する可能性が高くなる。
これに対し、本実施形態の調湿装置（10）は、調湿装置（10）の調湿能力が調湿負荷に対して過大になって除湿運転や加湿運転を停止せざるを得ない運転条件になっても、低能力運転を行って室内空間へ供給される室外空気の除湿または加湿を継続する。このため、圧縮機（53）が停止した後においても、室内空気の湿度の急激な変化が抑えられ、圧縮機（53）の再起動が必要になるまでの時間を稼ぐことができる。従って、本実施形態によれば、圧縮機（53）の頻繁な発停を回避でき、圧縮機（53）の信頼性を向上させることができる。
また、本実施形態の調湿装置（10）では、低能力運転中に冷媒回路（50）に電動膨張弁（55）が全開状態に保持される。このため、低能力運転中に第１吸着熱交換器（51）と第２吸着熱交換器（52）の間を行き来する冷媒の流量を充分に確保することができ、低能力運転中に調湿装置（10）が発揮する調湿能力を高めることができる。
−実施形態の変形例−
本実施形態の調湿装置（10）において、低能力運転中に切換機構（40）が空気の流通経路を切り換える時間間隔は、除湿運転中に切換機構（40）が空気の流通経路を切り換える時間間隔よりも短くてもよい。つまり、本実施形態では、低能力運転中に切換機構（40）が空気の流通経路を切り換える時間間隔が３分未満に設定されていてもよい。
ここで、吸着熱交換器（51,52）とそこを通過する空気の間で授受される水分の量は、空気が吸着熱交換器（51,52）へ供給され始めてから短時間の間に急激に増加し、その後は緩やかに減少してゆく。一方、本変形例の調湿装置（10）において、切換機構（40）が空気の流通経路を第１経路と第２経路とに交互に切り換える頻度は、除湿運転中に比べて低能力運転中の方が高くなる。従って、本変形例によれば、低能力運転中の調湿装置（10）が発揮する調湿能力を高めることができる。
また、本実施形態の調湿装置（10）において、低能力運転中に冷媒回路（50）の電動膨張弁（55）の開度は、全開状態でなくてもよい。つまり、低能力運転中における電動膨張弁（55）の開度は、第１吸着熱交換器（51）と第２吸着熱交換器（52）の間を行き来する冷媒の流量を充分に確保できる程度の開度に設定されていればよく、必ずしも全開状態に保持されていなくてもよい。
以上説明したように、本発明は、吸着剤を担持する吸着熱交換器を用いて空気の除湿や加湿を行う調湿装置について有用である。
10 調湿装置
25 排気ファン
26 給気ファン
40 切換機構
50 冷媒回路
51 第１吸着熱交換器
52 第２吸着熱交換器
53 圧縮機
55 電動膨張弁（膨張弁）
90 コントローラ（制御器）

Claims (3)

  1. 圧縮機（53）と、それぞれが吸着剤を担持する第１吸着熱交換器（51）及び第２吸着熱交換器（52）とを有し、上記第１吸着熱交換器（51）が放熱器となって上記第２吸着熱交換器（52）が蒸発器となる第１冷凍サイクル動作と、上記第２吸着熱交換器（52）が放熱器となって上記第１吸着熱交換器（51）が蒸発器となる第２冷凍サイクル動作とを行う冷媒回路（50）と、
    室外空気を室内空間へ供給するための給気ファン（26）と、
    室内空気を室外空間へ排出するための排気ファン（25）と、
    空気の流通経路を、室外空気が上記第１吸着熱交換器（51）を通過後に室内空間へ供給されて室内空気が上記第２吸着熱交換器（52）を通過後に室外空間へ排出される第１経路と、室外空気が上記第２吸着熱交換器（52）を通過後に室内空間へ供給されて室内空気が上記第１吸着熱交換器（51）を通過後に室外空間へ排出される第２経路とに切り換える切換機構（40）とを備え、
    上記給気ファン（26）及び上記排気ファン（25）が作動し、上記冷媒回路（50）が上記第１冷凍サイクル動作と上記第２冷凍サイクル動作とを所定時間毎に交互に行い、上記冷媒回路（50）における冷凍サイクル動作の切り換えに連動して上記切換機構（40）が空気の流通経路を上記第１経路と上記第２経路とに交互に設定し、室内空間へ供給される室外空気を除湿し又は加湿する第１運転と、
    上記給気ファン（26）及び上記排気ファン（25）が作動し、上記冷媒回路（50）の圧縮機（53）が停止し、上記冷媒回路（50）では上記第１吸着熱交換器（51）と上記第２吸着熱交換器（52）が互いに連通し、上記切換機構（40）が所定時間毎に空気の流通経路を上記第１経路と上記第２経路とに交互に設定する第２運転とを行う一方、
    上記第１運転中に上記圧縮機（53）の運転容量を調湿負荷に応じて調節する制御器（90）を備え、
    上記制御器（90）は、
    上記第１運転中に上記圧縮機（53）の運転容量を最低容量に設定しても調湿能力が調湿負荷に対して過大であると判断すると、上記調湿装置（10）の運転を上記第１運転から上記第２運転へ切り換え、
    上記第２運転中に調湿能力が調湿負荷に対して過小であると判断すると、上記調湿装置（10）の運転を上記第２運転から上記第１運転へ切り換える
    ことを特徴とする調湿装置。
  2. 請求項１において、
    上記冷媒回路（50）では、上記第１吸着熱交換器（51）と上記第２吸着熱交換器（52）の間に開度可変の膨張弁（55）が設けられ、
    上記第２運転中には、上記膨張弁（55）が全開状態に保持される
    ことを特徴とする調湿装置。
  3. 請求項１又は２において、
    上記第２運転中に上記切換機構（40）が空気の流通経路を上記第１経路と上記第２経路とに交互に切り換える時間間隔は、上記第１運転中に上記切換機構（40）が空気の流通経路を上記第１経路と上記第２経路とに交互に切り換える時間間隔以下となっている
    ことを特徴とする調湿装置。
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