JP6826853B2 - 外気処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、デシカントロータを用いて外気を除湿処理して空調空間に給気する外気処理装置に関する。

従来、デシカントロータを用いて外気を潜熱処理して、空調空間に給気する外気処理装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）

特開２０１２−１７２８８０号公報

外気処理装置は、ヒートポンプサイクルを有し、例えば凝縮器または蒸発器として機能する外部熱源熱交換器を有する。この外部熱源熱交換器が外部熱源として熱源水を使用する場合、別途、ボイラや冷却塔で熱源水を温度制御する必要がある。

近年、ヒートポンプの成績係数（ＣＯＰ、Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ Ｏｆ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ）は要素技術の改善などで向上している。しかし、外気処理装置のみならず、ボイラや冷却塔、室内機を含めたシステム全体のエネルギー効率（システム効率）のさらなる向上が望まれている。

本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、空調システム全体のエネルギー効率を向上させることができる外気処理装置を提供することを目的とする。

本発明に係る外気処理装置は、上述した課題を解決するために、圧縮機と、冷媒の流路を切り替える第一および第二四方弁と、外部の熱源水と前記冷媒との間で熱交換する第一水熱交換器と、前記冷媒と空気との間で熱交換する第一から第四空気熱交換器と、前記外部の熱源水と前記給気路を流れる空気との間で熱交換する熱源水コイルと、前記冷媒を膨張させる第一および第二膨張弁と、排気路と給気路とにまたがって回転自在に配置され、空気を潜熱処理するデシカントロータと、前記圧縮機後段および前記圧縮機前段に接続された冷媒配管と、前記圧縮機後段で前記冷媒配管から２つに分岐し、前記圧縮機前段で前記冷媒配管に合流した第一分岐配管と第二分岐配管と、を備え、前記第一分岐配管は、前記第一四方弁と、前記第一空気熱交換器と、前記第二空気熱交換器と、前記第一膨張弁と、前記第三空気熱交換器とを順次接続し、前記第二分岐配管は、前記第二四方弁と、前記第一水熱交換器と、前記第二膨張弁と、前記第四空気熱交換器とを順次接続し、前記給気路を流れる空気は、前記第二空気熱交換器、前記デシカントロータ、前記熱源水コイル、および前記第一空気熱交換器を順次流れ、前記排気路を流れる空気は、前記第三空気熱交換器、前記デシカントロータ、および前記第四空気熱交換器を順次流れ、前記熱源水は、前記熱源水コイルおよび前記第一水熱交換器を順次流れる。
また、本発明に係る外気処理装置は、圧縮機と、冷媒の流路を切り替える第一および第二四方弁と、外部の熱源水と前記冷媒との間で熱交換する第一水熱交換器と、前記冷媒と空気との間で熱交換する第一から第五空気熱交換器と、前記冷媒を膨張させる第一および第二膨張弁と、排気路と給気路とにまたがって回転自在に配置され、空気を潜熱処理するデシカントロータと、前記圧縮機後段および前記圧縮機前段に接続された冷媒配管と、前記圧縮機後段で前記冷媒配管から２つに分岐し、前記圧縮機前段で前記冷媒配管に合流した第一分岐配管と第二分岐配管と、を備え、前記第一分岐配管は、前記第一四方弁と、前記第一空気熱交換器と、前記第二空気熱交換器と、前記第一膨張弁と、前記第三空気熱交換器とを順次接続し、前記第二分岐配管は、前記第二四方弁と、前記第一水熱交換器と、第五空気熱交換器と、前記第二膨張弁と、前記第四空気熱交換器とを順次接続し、前記給気路を流れる空気は、前記第二空気熱交換器、前記デシカントロータ、前記第五空気熱交換器、および前記第一空気熱交換器を順次流れ、前記排気路を流れる空気は、前記第三空気熱交換器、前記デシカントロータ、および前記第四空気熱交換器を順次流れ、前記熱源水は、前記第一水熱交換器を流れる。
さらに、本発明に係る外気処理装置は、圧縮機と、冷媒の流路を切り替える第一および第二四方弁と、前記冷媒と空気との間で熱交換する第一から第五空気熱交換器と、前記冷媒を膨張させる第一および第二膨張弁と、排気路と給気路とにまたがって回転自在に配置され、空気を潜熱処理するデシカントロータと、前記圧縮機後段および前記圧縮機前段に接続された冷媒配管と、前記圧縮機後段で前記冷媒配管から２つに分岐し、前記圧縮機前段で前記冷媒配管に合流した第一分岐配管と第二分岐配管と、を備え、前記第一分岐配管は、前記第一四方弁と、前記第一空気熱交換器と、前記第二空気熱交換器と、前記第一膨張弁と、前記第三空気熱交換器とを順次接続し、前記第二分岐配管は、前記第二四方弁と、第五空気熱交換器と、前記第二膨張弁と、前記第四空気熱交換器とを順次接続し、前記給気路を流れる空気は、前記第二空気熱交換器、前記デシカントロータ、前記第五空気熱交換器、および前記第一空気熱交換器を順次流れ、前記排気路を流れる空気は、前記第三空気熱交換器、前記デシカントロータ、および前記第四空気熱交換器を順次流れる。

本発明に係る外気処理装置においては、空調システム全体のエネルギー効率を向上させることができる。

第１実施形態における外気処理装置が適用される建物内の空調システムの説明図。 第1実施形態における外気処理装置が暖房加湿運転している例を説明する概略構成図。 図２の外気処理装置が冷房除湿運転している例を説明する概略構成図。 第２実施形態における外気処理装置が暖房加湿運転をしている例を説明する概略構成図。 図４の外気処理装置が冷房除湿運転している例を説明する概略構成図。 第３施形態における外気処理装置が暖房加湿運転をしている例を説明する概略構成図。 図６の外気処理装置が冷房除湿運転している例を説明する概略構成図。

本発明に係る外気処理装置の実施形態を添付図面に基づいて説明する。

［第１実施形態］
図１は、第１実施形態における外気処理装置１０が適用される建物内の空調システム１の説明図である。

空調システム１は、圧縮機内蔵の複数の水熱源ヒートポンプユニット２ａ〜２ｇと、外気処理装置１０とを建物３内に配置し、個別空調を行う。この空調システム１においては、外部熱源としての熱源水が、各水熱源ヒートポンプユニット２ａ〜２ｇおよび外気処理装置１０に対して配管４、ポンプ５を通じて供給されている。熱源水は、冷熱源装置（冷却塔）７で冷却された熱源水、温熱源装置（ボイラ）８で加熱された熱源水、または外気処理装置１０にて加熱または冷却された熱源水が適宜選択されて供給される。また、外気処理装置１０で空調された給気ＳＡが、各水熱源ヒートポンプユニット２ａ〜２ｇに供給される。これにより、各水熱源ヒートポンプユニット２ａ〜２ｇは、冷房または暖房による個別空調を行う。また、各水熱源ヒートポンプユニット２ａ〜２ｇは、送風のみの運転をしたり、または運転を停止したりする。

なお、水熱源ヒートポンプユニット２ａ、２ｂは天井に設置される形式であり、水熱源ヒートポンプユニット２ｃ、２ｄ、２ｅは床に設置される形式である。水熱源ヒートポンプユニット２ｆは天井に設置され横吹するダクトを有する形式であり、水熱源ヒートポンプユニット２ｇは放射パネルを有する形式である。

図２は、第１実施形態における外気処理装置１０が暖房加湿運転をしている例を説明する概略構成図である。

外気処理装置１０は、筐体１１の内部に給気路１２と、排気路１３とを有している。給気路１２は、送風機により取り込まれた外気ＯＡを加湿処理して空調空間に給気ＳＡとして供給する。排気路１３は、送風機により空調空間から排出された還気ＲＡを、排気ＥＡとして外部に排気する。

外気処理装置１０は、圧縮機２１と、第一および第二四方弁２２ａ、２２ｂと、第一および第二水熱交換器２３ａ、２３ｂと、第一から第四空気熱交換器２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄと、熱源水コイル２５と、第一および第二膨張弁２６ａ、２６ｂと、デシカントロータ２８と、を有する。

第一および第二四方弁２２ａ、２２ｂは、４つの出入口Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４を有し、冷媒の流路を切り替える。第一および第二水熱交換器２３ａ、２３ｂは、外部から供給される熱源水と冷媒との間で熱交換する。第一から第四空気熱交換器２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄは、冷媒と空気との間で熱交換する。熱源水コイル２５は、外部から供給される熱源水と給気路１２を流れる空気との間で熱交換する。第一および第二膨張弁２６ａ、２６ｂは、冷媒を膨張させる。デシカントロータ２８は、排気路１３と給気路１２とにまたがって回転自在に配置され、空気を潜熱処理する。デシカントロータ２８は、乾燥剤を保持することにより通気性を有し、円筒形状を有する。デシカントロータ２８の半分は排気路１３に配置され、デシカントロータ２８の残りの半分は給気路１２に配置されている。デシカントロータ２８は回転することにより、デシカントロータ２８の側面が給気路１２と排気路１３を交互に移動するようになっている。

また、外気処理装置１０は、供給された水分を保持し、通過する空気を加湿する自然蒸発加湿器２９を有している。

さらに、外気処理装置１０は、冷媒配管３１と、第一および第二分岐配管３２ａ、３２ｂとを有する。冷媒配管３１は、圧縮機２１後段および圧縮機２１前段に接続されている。第一および第二分岐配管３２ａ、３２ｂは、圧縮機２１後段で冷媒配管３１から２つに分岐し、圧縮機２１前段で冷媒配管３１に合流している。

第一分岐配管３２ａは、第一四方弁２２ａと、第一空気熱交換器２４ａと、第二空気熱交換器２４ｂと、第一膨張弁２６ａと、第二水熱交換器２３ｂと、第三空気熱交換器２４ｃとを順次接続する。第二分岐配管３２ｂは、第二四方弁２２ｂと、第一水熱交換器２３ａと、第二膨張弁２６ｂと、第四空気熱交換器２４ｄとを順次接続する。これにより、外気処理装置１０は、１つの圧縮機２１で２つのヒートポンプ回路４０ａ、４０ｂ（ヒートポンプ回路４０）を有する。

なお、第一四方弁２２ａの出入口Ｐ２に接続された第一分岐配管３２ａ、および第二四方弁２２ｂの出入口Ｐ２に接続された第二分岐配管３２ｂは、圧縮機２１前段で冷媒配管３１に合流している。

給気路１２を流れる空気（外気ＯＡ）は、第二空気熱交換器２４ｂ、デシカントロータ２８、熱源水コイル２５、および第一空気熱交換器２４ａを順次流れる。また、第一空気熱交換器２４ａの吹出側には、自然蒸発加湿器２９が設けられている。

排気路１３を流れる空気（還気ＲＡ）は、第三空気熱交換器２４ｃ、デシカントロータ２８、および第四空気熱交換器２４ｄを順次流れる。

外気処理装置１０は、ヒートポンプ回路４０とは別に、外部熱源として供給された熱源水が流れる熱源水流路４１を有する。熱源水は、ヒートポンプ回路４０とは別系統の熱源装置である冷熱源装置７や温熱源装置８で温度制御された水である（図１参照）。熱源水は、この熱源水流路４１において、熱源水コイル２５、第二水熱交換器２３ｂ、および第一水熱交換器２３ａを順次流れる。熱源水流路４１には、熱源水コイル２５から第一水熱交換器２３ａへ熱源水をバイパスするバイパス弁４５（三方弁）が設けられる。

このような外気処理装置１０は、暖房加湿運転時、ヒートポンプ回路４０の排熱を利用して、熱源水に熱を与え温水を製造することができる。これにより、外気処理装置１０は、上述した温熱源装置を不要または小容量とすることができる。以下、外気処理装置１０の作用を説明する。

暖房加湿運転の状態では、四方弁２２ａ、２２ｂは、出入口Ｐ１と出入口Ｐ４とを接続し、出入口Ｐ２と出入口Ｐ３とを接続する。

第一分岐配管３２ａで接続されたヒートポンプ回路４０ａにおいては、冷媒は、圧縮機２１を起点として、第一四方弁２２ａ、第一空気熱交換器２４ａ、第二空気熱交換器２４ｂ、第一膨張弁２６ａ、第二水熱交換器２３ｂ、および第三空気熱交換器２４ｃの順に流れる。このとき、第一空気熱交換器２４ａと第二空気熱交換器２４ｂとは、凝縮器として機能する。第二水熱交換器２３ｂと第三空気熱交換器２４ｃとは、蒸発器として機能する。第二水熱交換器２３ｂは、冷媒の蒸発温度を上げ、圧縮機の効率を向上させる。

第二分岐配管３２ｂで接続されたヒートポンプ回路４０ｂにおいては、冷媒は、圧縮機２１を起点として、第二四方弁２２ｂ、第一水熱交換器２３ａ、第二膨張弁２６ｂ、および第四空気熱交換器２４ｄの順に流れる。このとき、第一水熱交換器２３ａは、凝縮器として機能する。第四空気熱交換器２４ｄは、蒸発器として機能する。

このような外気処理装置１０の給気路１２においては、室外から取り込まれた外気ＯＡは、第二空気熱交換器２４ｂ、デシカントロータ２８、熱源水コイル２５、第一空気熱交換器２４ａ、自然蒸発加湿器２９の順に流れる。具体的には、外気ＯＡ（例えば０℃ＤＢ／−３．０１℃ＷＢ）は、プレヒータとしての第二空気熱交換器２４ｂにおいて、冷媒の凝縮により加熱される。ここで外気ＯＡは、デシカントロータ２８の再生温度まで上昇される。第二空気熱交換器２４ｂを通過した空気５０ａは、デシカントロータ２８から脱着された水分により加湿される（デシカントロータ２８は再生する）。デシカントロータ２８を通過した空気５０ｂは、熱源水コイル２５において高温の熱源水と熱交換して加熱される。熱源水コイル２５を通過した空気５０ｃは、アフターヒータとしての第一空気熱交換器２４ａにおいて、冷媒の凝縮により加熱される。第一空気熱交換器２４ａを通過した空気は、自然蒸発加湿器２９において加湿され、最終的には加湿された給気ＳＡとして室内に送られる。自然蒸発式加湿器２９は、室内の必要湿分に応じて加湿量を制御する。

一方、排気路１３においては、室内から取り込まれた還気ＲＡは、第三空気熱交換器２４ｃ、デシカントロータ２８、および第四空気熱交換器２４ｄの順に流れる。具体的には、還気ＲＡ（２２℃ＤＢ／１９．４℃ＷＢ）は、プレクーラとしての第三空気熱交換器２４ｃにおいて、冷媒の蒸発により冷却される。第三空気熱交換器２４ｃを通過した空気５０ｄは、デシカントロータ２８で水分が吸着されることにより除湿される。デシカントロータ２８を通過した空気５０ｅ（２４℃ＤＢ）は、アフタークーラとしての第四空気熱交換器２４ｄにおいて、冷媒の蒸発により冷却され、最終的には冷却加湿された排気ＥＡ（１０℃ＤＢ）として室外に送られる。

熱源水流路４１においては、温度制御された熱源水（例えば２５℃）が、外部熱源として供給される。熱源水は、熱源水コイル２５で空気５０ｂと熱交換し、冷却される（例えば２２．３℃）。また、熱源水は、第二水熱交換器２３ｂで冷媒と熱交換されずにヒートポンプ回路４０ｂの凝縮器としての第一水熱交換器２３ａにおいて冷媒と熱交換することにより、加熱される（例えば３０℃）。これにより、外気処理装置１０に供給された熱源水は、入口温度（２５℃）よりも高温の出口温度（３０℃）を得ることができる。

これは、四方弁を２つ設けたことに伴い、外気処理装置１０が、外気ＯＡおよび還気ＲＡを空調するために主に用いられるヒートポンプ回路４０ａと、上記の通り温水としての熱源水を得るために主に用いられるヒートポンプ回路４０ｂとを有することができたためである。すなわち、ヒートポンプ回路４０ｂの第一水熱交換器２３ａで、空気５０ｂ（外気ＯＡ）と熱交換し低温となった熱源水を加熱することができるためである。これにより、暖房加湿運転時において温熱源水を製造する温熱源装置８を不要または小容量とすることができ、空調システム１全体のエネルギーを低減することができる。

さらに、ヒートポンプ回路４０ｂは、第四空気熱交換器２４ｄによりデシカントロータ２８下流側の空気５０ｅで蒸発するため、排熱を有効に利用できる。

なお、第１実施形態における外気処理装置１０は、冷房除湿運転中においては冷水を製造することができる。
図３は、図２の外気処理装置１０が冷房除湿運転している例を説明する概略構成図である。図３に示す外気処理装置１０は、図２に示す自然蒸発加湿器２９を有していない点以外は、図２に示す外気処理装置１０と同様の構成を有している。

冷房除湿運転の状態では、四方弁２２ａ、２２ｂは、出入口Ｐ３と出入口Ｐ４とを接続し、出入口Ｐ１と出入口Ｐ２とを接続する。

第一分岐配管３２ａで接続されたヒートポンプ回路４０ａにおいては、冷媒は、圧縮機２１を起点として、第一四方弁２２ａ、第三空気熱交換器２４ｃ、第二水熱交換器２３ｂ、第一膨張弁２６ａ、第二空気熱交換器２４ｂ、および第一空気熱交換器２４ａの順に流れる。このとき、第三空気熱交換器２４ｃと第二水熱交換器２３ｂとは、凝縮器として機能する。第二空気熱交換器２４ｂと第一空気熱交換器２４ａとは、蒸発器として機能する。なお、暖房加湿運転時と同様、第二水熱交換器２３ｂは、バイパス弁４５により熱源水が供給されない場合がある。

第二分岐配管３２ｂで接続されたヒートポンプ回路４０ｂにおいては、冷媒は、圧縮機２１を起点として、第二四方弁２２ｂ、第四空気熱交換器２４ｄ、第二膨張弁２６ｂ、および第一水熱交換器２３ａの順に流れる。このとき、第四空気熱交換器２４ｄは、凝縮器として機能する。第一水熱交換器２３ａは、蒸発器として機能する。

このような外気処理装置１０の給気路１２において、外気ＯＡは、プレクーラとしての第二空気熱交換器２４ｂにおいて、冷媒の蒸発により冷却される。第二空気熱交換器２４ｂを通過した空気５０ａは、デシカントロータ２８で水分が吸着されることにより除湿される。デシカントロータ２８を通過した空気５０ｂは、熱源水コイル２５において低温の熱源水と熱交換して冷却される。熱源水コイル２５を通過した空気５０ｃは、アフタークーラとしての第一空気熱交換器２４ａにおいて、冷媒の蒸発によりさらに冷却され、最終的には冷却除湿された給気ＳＡとして室内に送られる。

一方、排気路１３において、還気ＲＡは、プレヒータとしての第三空気熱交換器２４ｃにおいて、冷媒の凝縮により加熱される。ここで還気ＲＡは、デシカントロータ２８の再生温度まで上昇される。第三空気熱交換器２４ｃを通過した空気５０ｄは、デシカントロータ２８から脱着された水分により加湿される（デシカントロータ２８は再生する）。デシカントロータ２８を通過した空気５０eは、アフターヒータとしての第四空気熱交換器２４ｄにおいて、冷媒の凝縮により加熱され、最終的には加熱された排気ＥＡとして室外に送られる。

ここで、熱源水流路４１においては、温度制御された熱源水（例えば３２℃）が、外部熱源として供給される。熱源水は、熱源水コイル２５で空気５０ｂと熱交換し、加熱される（例えば３５℃）。また、熱源水は、第二水熱交換器２３ｂで冷媒と熱交換することにより、加熱される（例えば３７℃）。最後に、熱源水は、ヒートポンプ回路４０ｂの蒸発器としての第一水熱交換器２３ａにおいて冷媒と熱交換することにより、冷却される（例えば３２℃）。これにより、外気処理装置１０に供給された熱源水は、入口温度（３２℃）と同じ出口温度（３２℃）を得ることができる。

これは、ヒートポンプ回路４０ｂの第一水熱交換器２３ａで、空気５０ｂ（外気ＯＡ）と熱交換し高温となった熱源水を冷却することができるためである。これにより、冷房除湿運転時において冷水を製造する温冷熱源装置を不要または小容量とすることができ、空調システム１全体のエネルギーを低減することができる。

［第２実施形態］
図４は、第２実施形態における外気処理装置６０が暖房加湿運転をしている例を説明する概略構成図である。

外気処理装置６０が第１実施形態における外気処理装置１０と異なる点は、熱源水コイル２５が第五空気熱交換器６１である点である。外気処理装置６０における第１実施形態と対応する構成および部分については同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

第五空気熱交換器６１は、第二分岐配管３２ｂを流れる冷媒と給気路１２を流れる空気５０ｂとの間で熱交換する。これにより、給気路１２を流れる空気（外気ＯＡ）は、第二空気熱交換器２４ｂ、デシカントロータ２８、第五空気熱交換器６１、第一空気熱交換器２４ａ、自然蒸発加湿器２９を順次流れる。第二分岐配管３２ｂは、第二四方弁２２ｂと、第一水熱交換器２３ａと、第五空気熱交換器６１と、第二膨張弁２６ｂと、第四空気熱交換器２４ｄとを順次接続する。また、熱源水は、熱源水流路４１において、第二水熱交換器２３ｂ、および第一水熱交換器２３ａを順次流れる。

このような外気処理装置６０は、第１実施形態における外気処理装置１０と同様、暖房加湿運転時、ヒートポンプ回路４０の排熱を利用して、熱源水に熱を与え温水を製造することができる。また、ヒートポンプ回路４０ｂの冷媒の排熱を利用して、第五空気熱交換器６１において空気５０ｂは熱交換する。すなわち、ヒートポンプ回路４０ｂの冷媒は、第五空気熱交換器６１で必要な温度まで空気５０ｂを加熱する。

図５は、図４の外気処理装置６０が冷房除湿運転している例を説明する概略構成図である。図５に示す外気処理装置６０は、図４に示す自然蒸発加湿器２９を有していない点以外は、図４に示す外気処理装置６０と同様の構成を有している。外気処理装置６０が冷房除湿運転する場合においては、ヒートポンプ回路４０の冷媒の排熱を利用して、熱源水を冷却し冷水を製造することができる。また、ヒートポンプ回路４０ｂの冷媒の排熱を利用して、第五空気熱交換器６１において空気５０ｂは熱交換する。すなわち、ヒートポンプ回路４０ｂの冷媒は、第五空気熱交換器６１で必要な温度まで空気５０ｂを冷却する。

これにより、冷房除湿運転時において冷水を製造する温冷熱源装置を不要または小容量とすることができ、空調システム１全体のエネルギーを低減することができる。このような、暖房加湿運転および冷房除湿運転を行う外気処理装置６０は、第１実施形態における外気処理装置１０に比べ、温水および冷水の製造の観点から、特に給気路１２を流れる空気（外気ＯＡ）を加温しかつ温水を製造し、または冷却しかつ冷水を製造することができるという利点を有する。

［第３実施形態］
図６は、第３施形態における外気処理装置７０が暖房加湿運転をしている例を説明する概略構成図である。

外気処理装置７０が第１実施形態における外気処理装置１０と異なる点は、熱源水コイル２５が第五空気熱交換器６１である点である。また、さらに異なる点は、熱源水流路４１、第一水熱交換器２３ａ、第二水熱交換器２３ｂおよびバイパス弁４５が設けられておらず、外部の熱源水を利用しない点である。外気処理装置７０における第１および第２実施形態と対応する構成および部分については同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

第五空気熱交換器６１は、第二分岐配管３２ｂを流れる冷媒と給気路１２を流れる空気５０ｂとの間で熱交換する。これにより、給気路１２を流れる空気（外気ＯＡ）は、第二空気熱交換器２４ｂ、デシカントロータ２８、第五空気熱交換器６１、第一空気熱交換器２４ａ、自然蒸発加湿器２９を順次流れる。

また、外気処理装置７０は、第１および第２実施形態のように外部の熱源を利用しない。このため、第二分岐配管３２ｂは、第１実施形態における外気処理装置１０とは異なり、第二四方弁２２ｂと、第五空気熱交換器６１と、第二膨張弁２６ｂと、第四空気熱交換器２４ｄとを順次接続する。

このような外気処理装置７０は、暖房加湿運転時、ヒートポンプ回路４０ｂの冷媒の排熱を利用して、第五空気熱交換器６１において空気５０ｂは熱交換する。すなわち、ヒートポンプ回路４０ｂの冷媒は、第五空気熱交換器６１で必要な温度まで空気５０ｂを加熱する。これにより、外気処理装置７０は、上述した温熱源装置を設けなくてもアフターヒータとしての第五空気熱交換器６１を設けることができる。

図７は、図６の外気処理装置７０が冷房除湿運転している例を説明する概略構成図である。図７に示す外気処理装置７０は、図６に示す自然蒸発加湿器２９を有していない点以外は、図６に示す外気処理装置７０と同様の構成を有している。外気処理装置６０が冷房除湿運転する場合においては、ヒートポンプ回路４０ｂの冷媒の排熱を利用して、第五空気熱交換器６１において空気５０ｂは熱交換する。すなわち、ヒートポンプ回路４０ｂの冷媒は、第五空気熱交換器６１で必要な温度まで空気５０ｂを冷却する。これにより、外気処理装置７０は、上述した冷熱源装置を設けなくてもアフタークーラとしての第五空気熱交換器６１を設けることができる。

この結果、図６および７に示す外気処理装置７０は、空調システム全体のエネルギー効率を向上させることができる。また、このような、暖房加湿運転および冷房除湿運転を行う外気処理装置７０は、第１および第２実施形態における外気処理装置１０、６０に比べ、給気路１２を流れる空気（外気ＯＡ）を水熱源による熱交換器なしに加熱または冷却できるので、構造が簡単になり、コストが低減できる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

例えば、第１実施形態において第二水熱交換器２３ｂおよびバイパス弁４５は、省略してもよい。

１ 空調システム
２ａ〜２ｆ 水熱源ヒートポンプユニット
７ 冷熱源装置
８ 温熱源装置
１０、６０、７０ 外気処理装置
１２ 給気路
１３ 排気路
２１ 圧縮機
２２ａ、２２ｂ 第一、第二四方弁
２３ａ〜２３ｂ 第一〜第二水熱交換器
２４ａ〜２４ｄ 第一〜第四空気熱交換器
２５ 熱源水コイル
２６ａ、２６ｂ 第一、第二膨張弁
２８ デシカントロータ
２９ 自然蒸発加湿器
３１ 冷媒配管
３２ａ、３２ｂ 第一、第二分岐配管
４０ａ、４０ｂ ヒートポンプ回路
４５ バイパス弁
５０ 空気
６１ 第五空気熱交換器

Claims (6)

1. 圧縮機と、
   冷媒の流路を切り替える第一および第二四方弁と、
   外部の熱源水と前記冷媒との間で熱交換する第一水熱交換器と、
   前記冷媒と空気との間で熱交換する第一から第四空気熱交換器と、
   前記外部の熱源水と給気路を流れる空気との間で熱交換する熱源水コイルと、
   前記冷媒を膨張させる第一および第二膨張弁と、
   排気路と前記給気路とにまたがって回転自在に配置され、空気を潜熱処理するデシカントロータと、
   前記圧縮機後段および前記圧縮機前段に接続された冷媒配管と、
   前記圧縮機後段で前記冷媒配管から２つに分岐し、前記圧縮機前段で前記冷媒配管に合流した第一分岐配管と第二分岐配管と、を備え、
   前記第一分岐配管は、前記第一四方弁と、前記第一空気熱交換器と、前記第二空気熱交換器と、前記第一膨張弁と、前記第三空気熱交換器とを順次接続し、
   前記第二分岐配管は、前記第二四方弁と、前記第一水熱交換器と、前記第二膨張弁と、前記第四空気熱交換器とを順次接続し、
   前記給気路を流れる空気は、前記第二空気熱交換器、前記デシカントロータ、前記熱源水コイル、および前記第一空気熱交換器を順次流れ、
   前記排気路を流れる空気は、前記第三空気熱交換器、前記デシカントロータ、および前記第四空気熱交換器を順次流れ、
   前記熱源水は、前記熱源水コイルおよび前記第一水熱交換器を順次流れる外気処理装置。
2. 外部の熱源水と前記冷媒との間で熱交換する第二水熱交換器をさらに備え、
   前記第一分岐配管は、前記第一膨張弁と前記第三空気熱交換器との間に前記第二水熱交換器を接続し、
   前記熱源水は、前記熱源水コイル、前記第二水熱交換器、および前記第一水熱交換器を順次流れる請求項１記載の外気処理装置。
3. 前記熱源水コイルから前記第一水熱交換器へ熱源水をバイパスするバイパス弁をさらに備えた請求項２記載の外気処理装置。
4. 前記給気路の前記第一空気熱交換器の吹出側に設けられた自然蒸発加湿器をさらに備えた請求項１記載の外気処理装置。
5. 圧縮機と、
   冷媒の流路を切り替える第一および第二四方弁と、
   外部の熱源水と前記冷媒との間で熱交換する第一水熱交換器と、
   前記冷媒と空気との間で熱交換する第一から第五空気熱交換器と、
   前記冷媒を膨張させる第一および第二膨張弁と、
   排気路と給気路とにまたがって回転自在に配置され、空気を潜熱処理するデシカントロータと、
   前記圧縮機後段および前記圧縮機前段に接続された冷媒配管と、
   前記圧縮機後段で前記冷媒配管から２つに分岐し、前記圧縮機前段で前記冷媒配管に合流した第一分岐配管と第二分岐配管と、を備え、
   前記第一分岐配管は、前記第一四方弁と、前記第一空気熱交換器と、前記第二空気熱交換器と、前記第一膨張弁と、前記第三空気熱交換器とを順次接続し、
   前記第二分岐配管は、前記第二四方弁と、前記第一水熱交換器と、第五空気熱交換器と、前記第二膨張弁と、前記第四空気熱交換器とを順次接続し、
   前記給気路を流れる空気は、前記第二空気熱交換器、前記デシカントロータ、前記第五空気熱交換器、および前記第一空気熱交換器を順次流れ、
   前記排気路を流れる空気は、前記第三空気熱交換器、前記デシカントロータ、および前記第四空気熱交換器を順次流れ、
   前記熱源水は、前記第一水熱交換器を流れる外気処理装置。
6. 圧縮機と、
   冷媒の流路を切り替える第一および第二四方弁と、
   前記冷媒と空気との間で熱交換する第一から第五空気熱交換器と、
   前記冷媒を膨張させる第一および第二膨張弁と、
   排気路と給気路とにまたがって回転自在に配置され、空気を潜熱処理するデシカントロータと、
   前記圧縮機後段および前記圧縮機前段に接続された冷媒配管と、
   前記圧縮機後段で前記冷媒配管から２つに分岐し、前記圧縮機前段で前記冷媒配管に合流した第一分岐配管と第二分岐配管と、を備え、
   前記第一分岐配管は、前記第一四方弁と、前記第一空気熱交換器と、前記第二空気熱交換器と、前記第一膨張弁と、前記第三空気熱交換器とを順次接続し、
   前記第二分岐配管は、前記第二四方弁と、第五空気熱交換器と、前記第二膨張弁と、前記第四空気熱交換器とを順次接続し、
   前記給気路を流れる空気は、前記第二空気熱交換器、前記デシカントロータ、前記第五空気熱交換器、および前記第一空気熱交換器を順次流れ、
   前記排気路を流れる空気は、前記第三空気熱交換器、前記デシカントロータ、および前記第四空気熱交換器を順次流れる外気処理装置。

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