JP7258122B2

JP7258122B2 - 空気処理装置

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Publication number: JP7258122B2
Application number: JP2021503316A
Authority: JP
Inventors: 勇人堀江; 守濱田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2019-03-05
Filing date: 2019-03-05
Publication date: 2023-04-14
Anticipated expiration: 2039-03-05
Also published as: US20220113042A1; EP3936772A1; JPWO2020178988A1; WO2020178988A1; EP3936772A4

Description

本発明は、静止型デシカントと全熱交換器とを備えた空気処理装置に関する。

室内の除湿を目的して、デシカントを利用する換気装置が知られている。この換気装置では、デシカントを塗布したシートをローター状に成形し、ローターを回転させることで、外気の除湿及びデシカントの再生を行う。ローターを回転させるためモーターが必要であること、及び、再生部と除湿部との間で空気漏れが生じ得ることのような、エネルギー効率が低下する要因が存在する。

そこで、デシカント材を塗布したシートをブロック状に成型し、風路の切り替えを行う事で、外気の除湿及び、デシカント材の再生を行うシステムが提案されている（例えば、非特許文献１）。このシステムによれば、ローターを使用する上で課題となるモーターが不要になり、空気漏れも減少させることができる。

プレリリース添付資料、収着型調湿システム開発プロジェクトの開始について、平成２１年１１月２７日岡山大学、［平成３１年２月１２日検索］インターネット（ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｏｋａｙａｍａ－ｕ．ａｃ．ｊｐ／ｕｐ＿ｌｏａｄ＿ｆｉｌｅｓ／ｓｏｕｍｕ－ｐｄｆ／ｐｒｅｓｓ－０９１１２７－９－２．ｐｄｆ）

非特許文献１に開示されている収着型調湿システムでは、静止型デシカントを採用しているが全熱交換器を採用していないため、エネルギー効率がよいとは必ずしも言えない。

本発明は、静止型除湿デバイスを搭載した外気処理機と全熱交換器を組み合わせ、エネルギー効率のよい空気処理装置の提供を目的とする。

この発明の空気処理装置は、
全熱交換器と、
第１の熱交換器と第２の熱交換器とを有する熱供給装置と、
ダンパーと、
第１の静止型除湿デバイスと第２の静止型除湿デバイスとを有する複合除湿デバイスと、
を備え、
前記全熱交換器、前記熱供給装置、前記ダンパー及び前記複合除湿デバイスは、
前記全熱交換器、前記熱供給装置、前記ダンパー及び前記複合除湿デバイスの順に、配置されており、
前記全熱交換器、前記第１の熱交換器、前記ダンパー及び前記複合除湿デバイスは、
還気の流れる還気流路の上流から下流に向かって、前記全熱交換器から順に、前記還気流路に配置され、
前記全熱交換器、前記第２の熱交換器、前記ダンパー及び前記複合除湿デバイスは、
外気の流れる外気流路の上流から下流に向かって、前記全熱交換器から順に、前記外気流路に配置され、
前記ダンパーは、
前記第１の静止型除湿デバイスと前記第２の静止型除湿デバイスとのうち、一方の前記静止型除湿デバイスに前記還気を流入させ、他方の前記静止型除湿デバイスに前記外気を流入させ、
かつ、
前記還気と前記外気とが前記第１の静止型除湿デバイスと前記第２の静止型除湿デバイスとのうち異なる前記静止型除湿デバイスを通過するように、前記還気流路と前記外気流路とを切り替える。

本発明の空気処理装置は全熱交換器と静止型除湿デバイスとを備えると共に、還気と外気とが異なる静止型除湿デバイスを通過するように、ダンパーが還気流路と外気流路とを切り替える。よって、効率のよい空気処理装置を提供することができる。

実施の形態１の図で、空気処理装置を透過した模式的な斜視図。実施の形態１の図で、空気処理装置の左側面を透過した模式的な側面図。実施の形態１の図で、空気処理装置の上面を透過した模式的な平面図。外気処理システムの側面図。実施の形態１の図で、空気処理装置の底面を透過した模式的な底面図。実施の形態１の図で、制御装置のハードウェア構成を示す図。実施の形態１の図で、複数のサブダンパーが図１と逆に開いている状態を示す図。外気処理システムの正面図。実施の形態１の図で、空気処理装置の模式的な正面図。実施の形態１の図で、空気処理装置の模式的な背面図。実施の形態１の図で、バイパス路が形成されるときの空気処理装置の模式的な側面図。実施の形態１の図で、バイパス路仕切り板が開き、バイパス路が形成された状態を示す図。実施の形態１の図で、バイパス判定テーブルを示す図。実施の形態１の図で、外気の空気線図を示す図。実施の形態１の図で、加熱器と冷却器とを左右に配置した構成を示す図。実施の形態１の図で、変形例２を示す図。実施の形態１の図で、変形例３を示す図。実施の形態１の図で、制御装置の変形例のハードウェア構成を示す図。

以下、本発明に係る空気処理装置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、以下に説明する実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
図面にＸＹＺ座標の記載がある場合、図面間でＸＹＺ座標は同一の座標系である。図面では、還気をＲＡ、外気をＯＡ、排気をＥＡ及び給気をＳＡと表記している。

実施の形態１．
以下に図面を参照して空気処理装置５００を説明する。空気処理装置５００の特徴は主に以下の３つである。
（１）空気処理装置５００は、静止型デシカントと全熱交換器とを組み合わせた構成を持つ。
静止型デシカントに、全熱交換器を組み合せることで、高効率の換気装置を提供できる。
（２）空気処理装置５００は、還気が通り抜ける静止型デシカントと、外気が通り抜ける静止型デシカントとを切り替える。還気を第１の静止型デシカント３０に流入させ、外気を第２の静止型デシカント３１に流入させ、次に、還気を第２の静止型デシカント３１に流入させ、外気を第１の静止型デシカント３０に流入させるように、静止型デシカントを切り替える。この切り替えを繰り返す。これにより、静止型デシカントを効率的に再生できる。
（３）空気処理装置５００は、還気の温湿度と、外気の温湿度とに基づき、還気が全熱交換器４０をバイパスするバイパス路を形成する。還気が全熱交換器４０に流入することをバイパスすることで、高効率の空気処理装置５００を提供できる。

＊＊＊構成の説明＊＊＊
図１は、空気処理装置５００の斜視図である。
図２は、空気処理装置５００の左側面を透過して模式的に示す。
図３は、空気処理装置５００の上面を透過して模式的に示す。
図４は、空気処理装置５００の底面を透過して模式的に示す。
図１、図２、図３及び図４を参照して、空気処理装置５００の構成を説明する。

空気処理装置５００は、（１）全熱交換器４０、（２）加熱器１０、（３）冷却器１１、（４）上流ダンパー２０、（５）第１の静止型デシカント３０、（６）第２の静止型デシカント３１、（７）下流ダンパー２１、（８）外気検知センサー８０、（９）還気検知センサー８１及び（１０）設定情報記憶部８２を備える。図２に示すように、（１）全熱交換器４０から（９）還気検知センサー８１は筐体４００の内部に配置されている。

（１）全熱交換器４０は、外気と還気との全熱を交換する。
（２）加熱器１０は、還気を加熱して、デシカントを再生させる高温低湿の空気にする。
（３）冷却器１１は、外気を冷却し、デシカントによって除湿（吸着）される低温高湿の空気にする。
（４）上流ダンパー２０は、還気と外気が流入するデシカントを切り替える。
（５）第１の静止型デシカント３０は、外気が通る場合に外気を除湿する。
（６）第２の静止型デシカント３１は、外気が通る場合に外気を除湿する。
（７）下流ダンパー２１は、上流ダンパー２０の切り替えに応じて切り替わり、還気及び外気が通る。
（８）外気検知センサー８０は、外気の温度及び湿度を検出する。
（９）還気検知センサー８１は、還気の温度及び湿度を検出する。
（１０）設定情報記憶部８２は、設定情報である設定温度及び設定湿度を記憶する。

加熱器１０と冷却器１１とは熱供給装置１２を構成する。加熱器１０は第１の熱交換器であり、冷却器１１は第２の熱交換器である。第１の静止型デシカント３０は第１の静止型除湿デバイスである。
第２の静止型デシカント３１は第２の静止型除湿デバイスである。第１の静止型デシカント３０と第２の静止型デシカント３１とは、複合除湿デバイス３２を構成する。

上流ダンパー２０はダンパー９２０である。上流ダンパー２０は、第１の静止型除湿デバイスと第２の静止型除湿デバイスとのうち、一方の静止型除湿デバイスに還気を流入させ、他方の前記静止型除湿デバイスに前記外気を流入させる。また、上流ダンパー２０は、還気と外気とが第１の静止型除湿デバイスと第２の静止型除湿デバイスとのうち異なる静止型除湿デバイスを通過するように、還気流路８１０と外気流路８１１とを切り替える。

図１に示すように、全熱交換器４０、熱供給装置１２、ダンパー９２０である上流ダンパー２０及び複合除湿デバイス３２は、全熱交換器４０、熱供給装置１２、ダンパー９２０である上流ダンパー２０及び複合除湿デバイス３２の順に、配置されている。図１及び図２に示すように、全熱交換器４０、第１の熱交換器である加熱器１０、ダンパー９２０である上流ダンパー２０及び複合除湿デバイス３２は、還気の流れる還気流路８１０の上流から下流に向かって、全熱交換器４０から順に、還気流路８１０に配置されている。同様に、全熱交換器４０、第２の熱交換器である冷却器１１、ダンパー９２０である上流ダンパー２０及び複合除湿デバイス３２は、外気の流れる外気流路８１１の上流から下流に向かって、全熱交換器４０から順に、外気流路８１１に配置されている。

＜仕切り板＞
図１に示すように、第１仕切り板８０１は、還気及び外気の流入口から上流ダンパー２０までの筐体４００の内部を、上下に分けている。第１仕切り板８０１の上部には加熱器１０が位置し、第１仕切り板８０１の下部には冷却器１１が位置する。第１仕切り板８０１は、Ａ、Ｂ，Ｃ，Ｄで示される四角形である。
第２仕切り板８０２は、上流ダンパー２０から下流ダンパー２１までの筐体４００の内部を左右に分けている。第２仕切り板８０２の左側には第１の静止型デシカント３０が位置し、第２仕切り板８０２の右側には第２の静止型デシカント３１が位置する。第２仕切り板８０２は、Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈで示される四角形である。
第３仕切り板８０３は、下流ダンパー２１から還気（排気）及び外気（給気）の流出口までの筐体４００の内部を上下に分けている。第３仕切り板８０３の上側から給気が流出し、第３仕切り板８０３の下側から排気が流出する。第３仕切り板８０３は、Ｉ，Ｊ，Ｋ，Ｌで示される四角形である。

空気処理装置５００は、さらに、上流ダンパー開閉装置３２０、下流ダンパー開閉装置３２１、仕切り板開閉装置３５０を備える。上流ダンパー開閉装置３２０及び下流ダンパー開閉装置３２１は、上流ダンパー２０及び下流ダンパー２１の各サブダンパーを開閉させる開閉機構である。
上流ダンパー開閉装置３２０は、上流ダンパー２０の有するサブダンパー２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄを開閉する。下流ダンパー開閉装置３２１は、下流ダンパー２１の有するサブダンパー２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄを開閉する。仕切り板開閉装置３５０は、バイパス路仕切り板８０４を開閉させる開閉機構である。バイパス路仕切り板８０４が開くことで、後述する還気のバイパス路５０が形成される。

空気処理装置５００は、さらに、上流ダンパー開閉装置３２０、下流ダンパー開閉装置３２１及び仕切り板開閉装置３５０を制御する制御装置１００を備える。後述する図５で説明するように、制御装置１００には、外気検知センサー８０、還気検知センサー８１、設定情報記憶部８２、給気検知センサー８３、排気検知センサー８４、上流ダンパー開閉装置３２０、下流ダンパー開閉装置３２１、仕切り板開閉装置３５０及び冷凍サイクル装置４５０が接続している。

＊＊＊構成の説明＊＊＊
図５は、制御装置１００のハードウェア構成を示す。制御装置１００はコンピュータである。制御装置１００は、バイパス制御装置であり、冷媒制御装置であり、ダンパー制御装置である。制御装置１００は、プロセッサ１１０を備えるとともに、主記憶装置１２０、補助記憶装置１３０、入力インタフェース１４０、出力インタフェース１５０及び通信インタフェース１６０といった他のハードウェアを備える。以下ではインタフェースはＩＦと表記する。プロセッサ１１０は、信号線１７０を介して他のハードウェアと接続され、これら他のハードウェアを制御する。

制御装置１００は、機能要素として、ダンパー制御部１１１、仕切り板制御部１１２及び冷媒制御部１１３を備える。ダンパー制御部１１１、仕切り板制御部１１２及び冷媒制御部１１３の機能は、制御プログラム１０１により実現される。制御プログラム１０１は補助記憶装置１３０に格納されている。

プロセッサ１１０は、制御プログラム１０１を実行する装置である。制御プログラム１０１は、ダンパー制御部１１１、仕切り板制御部１１２及び冷媒制御部１１３の機能を実現するプログラムである。プロセッサ１１０は、演算処理を行うＩＣ（ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）である。プロセッサ１１０の具体例は、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）、ＤＳＰ（ＤｉｇｉｔａｌＳｉｇｎａｌＰｒｏｃｅｓｓｏｒ）、ＧＰＵ（ＧｒａｐｈｉｃｓＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）である。

主記憶装置１２０は、データを記憶する記憶装置である。主記憶装置１２０の具体例は、ＳＲＡＭ（ＳｔａｔｉｃＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）、ＤＲＡＭ（ＤｙｎａｍｉｃＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）である。主記憶装置１２０は、プロセッサ１１０の演算結果を保持する。
補助記憶装置１３０は、データを不揮発的に保管する記憶装置である。補助記憶装置１３０の具体例は、ＨＤＤ（ＨａｒｄＤｉｓｋＤｒｉｖｅ）である。また、補助記憶装置１３０は、ＳＤ（登録商標）（ＳｅｃｕｒｅＤｉｇｉｔａｌ）メモリカード、ＮＡＮＤフラッシュ、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ブルーレイ（登録商標）ディスク、ＤＶＤ（ＤｉｇｉｔａｌＶｅｒｓａｔｉｌｅＤｉｓｋ）といった可搬記録媒体であっても良い。

入力ＩＦ１４０は、各種機器が接続され、各種機器のデータが入力されるポートである。
出力ＩＦ１５０は、各種機器が接続され、各種機器にプロセッサ１１０により制御信号が出力されるポートである。
通信ＩＦ１６０は、各種機器とプロセッサ１１０とが通信する通信ポートである。図５では、通信ＩＦ１６０には、外気検知センサー８０、還気検知センサー８１、設定情報記憶部８２、給気検知センサー８３、排気検知センサー８４、上流ダンパー開閉装置３２０、下流ダンパー開閉装置３２１、仕切り板開閉装置３５０及び冷凍サイクル装置４５０が接続している。

プロセッサ１１０は補助記憶装置１３０から制御プログラム１０１を主記憶装置１２０にロードし、主記憶装置１２０から制御プログラム１０１を読み込み実行する。主記憶装置１２０には、制御プログラム１０１だけでなく、ＯＳ（ＯｐｅｒａｔｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）も記憶されている。プロセッサ１１０は、ＯＳを実行しながら、制御プログラム１０１を実行する。

制御装置１００は、プロセッサ１１０を代替する複数のプロセッサを備えていても良い。複数のプロセッサは、制御プログラム１０１の実行を分担する。それぞれのプロセッサは、プロセッサ１１０と同じように、制御プログラム１０１を実行する装置である。

制御プログラム１０１により利用、処理または出力されるデータ、情報、信号値及び変数値は、主記憶装置１２０、補助記憶装置１３０、または、プロセッサ１１０内のレジスタあるいはキャッシュメモリに記憶される。制御プログラム１０１は、ダンパー制御部１１１、仕切り板制御部１１２及び冷媒制御部１１３の各部の「部」を「処理」、「手順」あるいは「工程」に読み替えた各処理、各手順あるいは各工程をコンピュータに実行させるプログラムである。

制御方法は、コンピュータである制御装置１００が制御プログラム１０１を実行することにより行われる方法である。制御プログラム１０１は、コンピュータ読取可能な記録媒体に格納されて提供されても良いし、プログラムプロダクトとして提供されても良い。

なお、制御装置１００の動作は制御方法に相当する。制御装置１００の動作は制御プログラムの処理に相当する。

上流ダンパー２０は、還気と外気とが第１の静止型デシカント３０と第２の静止型デシカント３１とのうち異なる静止型除湿デシカントを通るように、還気流路８１０と外気流路８１１とを切り替える。図１、図２、図３及び図４では、還気流路８１０は第１の静止型デシカント３０へ流入し、外気流路８１１は第２の静止型デシカント３１へ流入する状態を示している。

図１に示すように、加熱器１０が冷却器１１に対して上に設置されている。具体的には、加熱器１０は、重力の方向を基準にして、冷却器１１の上方に配置されている。
なお、逆に、冷却器１１が、重力の方向を基準にして、加熱器１０の上方に配置されても構わない。なお、冷却器１１は外気が通過するので、冷却器１１が加熱器１０の上方に配置される場合は、図２に示す還気流路８１０が外気流路８１１となり、図２に示す外気流路８１１が還気流路８１０になる。

＜還気流路８１０＞
還気流路８１０を説明する。図１、図２に示すように、
（１）還気は、全熱交換器４０の下から全熱交換器４０に流れ込み、全熱交換器４０を流出して、第１仕切り板８０１の上を流れる。
（２）還気は加熱器１０へ流入後、上流ダンパー２０へ流入する。
（３）上流ダンパー２０では、図１に示すように、４つのサブダンパー２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄのうち、サブダンパー２０ａ，２０ｃが、第１仕切り板８０１の上側にある。サブダンパー２０ａ，２０ｃのうちサブダンパー２０ｃが開いているので還気はサブダンパー２０ｃを通り抜けて、第１の静止型デシカント３０に向かい、第１の静止型デシカント３０へ流入する。なお、サブダンパー２０ｃが閉じておりサブダンパー２０ａが開いている場合は、還気はサブダンパー２０ａを通り抜けて第２の静止型デシカント３１に向かい、第２の静止型デシカント３１へ流入する。このように、加熱器１０を通過した還気が、上流ダンパー２０の有するサブダンパー２０ａ、２０ｃの開閉状態に応じて、第１の静止型デシカント３０と、第２の静止型デシカント３１との、どちらかに流入する。
（４）下流ダンパー２１では、左側のサブダンパー２１ｃ、２１ｄのうち、サブダンパー２１ｄが開いている。よって、第１の静止型デシカント３０へ流入した還気は、サブダンパー２１ｄを通り抜けて、排気として流出する。以上が還気の還気流路８１０である。

＜外気流路８１１＞
外気流路８１１を説明する。図１、図２に示すように、
（１）外気は、全熱交換器４０の上から全熱交換器４０に流れ込み、全熱交換器４０を流出して、第１仕切り板８０１の下を流れる。
（２）外気は冷却器１１へ流入後、上流ダンパー２０に流入する。
（３）上流ダンパー２０では、図１に示すように、４つのサブダンパー２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄのうち、サブダンパー２０ｂ，２０ｄが、第１仕切り板８０１の下側にある。サブダンパー２０ｂ，２０ｄのうちサブダンパー２０ｂが開いているので外気はサブダンパー２０ｂを通り抜けて、第２の静止型デシカント３１に向かい、第２の静止型デシカント３１へ流入する。なお、サブダンパー２０ｂが閉じておりサブダンパー２０ｄが開いている場合は、外気はサブダンパー２０ｄを通り抜けて第１の静止型デシカント３０に向かい、第１の静止型デシカント３０へ流入する。このように、冷却器１１へ流入した外気は、上流ダンパー２０のサブダンパー２０ｂ、２０ｄの開閉状態に応じて、第１の静止型デシカント３０と、第２の静止型デシカント３１とのどちらかに流通する。但し、還気と外気とが、同時に同じ静止型デシカントに流入する事は無い。
（４）下流ダンパー２１では、右側のサブダンパー２１ａ、２１ｂのうち、サブダンパー２１ａが開いている。よって、第２の静止型デシカント３１を通り抜けた外気は、サブダンパー２１ａを通過し、給気として流出する。以上が外気の還気流路８１０である。

なお、図１に示すように、上流ダンパー２０においてサブダンパー２０ｂ、２０ｃが開いているときは、下流ダンパー２１ではサブダンパー２１ａ，２１ｄが開いている。
図６は、複数のサブダンパーが図１と逆に開いている状態を示す。図６に示すように、上流ダンパー２０においてサブダンパー２０ａ、２０ｄが開いているときは、下流ダンパー２１ではサブダンパー２１ｂ，２１ｃが開いている。

図１において、還気及び外気の流入する側を正面と呼び、還気及び外気の流出する側を背面と呼ぶ。
図７は、空気処理装置５００の模式的な正面図である。
図８は、空気処理装置５００の模式的な背面図である。図７では、還気の流入する加熱器１０が、外気の流入する冷却器１１の上に配置されている状態を示している。図８では、下流ダンパー２１において、サブダンパー２１ａ，２１ｄが開いており、サブダンパー２１ｂ，２１ｃが閉じている状態である。

図１に示すように、上流ダンパー２０と下流ダンパー２１は、４つのサブダンパーが一組になっている。つまり、上流ダンパー２０は、サブダンパー２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄを備えており、下流ダンパー２１は、サブダンパー２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄを備えている。

加熱器１０は、温水が流れる水・空気熱交換器でも良いし、高温冷媒が流れる直膨式の冷媒・空気熱交換器でも良い。冷却器１１は、冷水が流れる水・空気熱交換器でも良いし、低温冷媒が流れる直膨式の冷媒・空気熱交換器でも良い。

＊＊＊の動作の説明＊＊＊
＜熱交換モード＞
以下に熱交換モードを説明する。熱交換モードとは、還気と外気とが全熱交換器４０において、全熱交換を行うことを意味する。
（１）図１及び図２に示すように、外気と、外気に比較して温度及び湿度が低い還気とが、全熱交換器４０に流入する。全熱交換器４０で、外気と外気とは、温度と湿度とを熱交換する。
（２）このとき、バイパス路５０を形成するバイパス路仕切り板８０４は、閉じられており、還気は全熱交換器４０をバイパスしない。つまり、バイパス路仕切り板８０４が閉じている場合、還気は、全熱交換器４０に流入し、全熱交換器４０から加熱器１０に流入する。加熱器１０へ流入した還気は、高温、かつ、相対湿度が低い。
（３）上述のように、上流ダンパー２０の４つのサブダンパー２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄは開閉制御が可能であり、下流ダンパー２１の４つのサブダンパー２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄも開閉制御が可能である。
（４）上述のように、下流ダンパー２１のサブダンパー２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄは、上流ダンパー２０のサブダンパー２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄの開閉状態と逆の開閉状態である。サブダンパー２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄには上流ダンパー開閉装置３２０が接続しており、サブダンパー２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄには下流ダンパー開閉装置３２１が接続している。上流ダンパー開閉装置３２０は、サブダンパー２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄを開閉する。下流ダンパー開閉装置３２１は、サブダンパー２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄを開閉する。制御装置１００のダンパー制御部１１１は、上流ダンパー開閉装置３２０を制御することでサブダンパー２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄの開閉を制御し、下流ダンパー開閉装置３２１を制御することでサブダンパー２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄの開閉を制御する。
（５）図１の場合、上流ダンパー２０のサブダンパー２０ｂとサブダンパー２０ｃが開いており、サブダンパー２０ａとサブダンパー２０ｄが、閉じている。
（６）下流ダンパー２１では、サブダンパー２１ａとサブダンパー２１ｄが開いており、サブダンパー２１ｂとサブダンパー２１ｃが閉じている。

還気は、上流ダンパー２０を通り抜けた後、第１の静止型デシカント３０または第２の静止型デシカント３１のどちらかへ流入する。図１では、還気が流入する第１の静止型デシカント３０では、吸着している水分が蒸発し、乾燥する。第１の静止型デシカント３０へ流入した還気は、温度が下がり、相対湿度が増大する。第１の静止型デシカント３０へ流入した還気は、下流ダンパー２１を通って排気される。図１に示すように、サブダンパー２１ｄが開いている場合、還気は、サブダンパー２１ｄから、排気として排気される。

図１において、外気は全熱交換器４０へ流入後、冷却器１１へ流入し、低温、かつ、相対湿度が高くなる。

外気は、上流ダンパー２０を通り抜けた後、サブダンパー２０ｂ，２０ｄの開閉状態にしたがって、第１の静止型デシカント３０または第２の静止型デシカント３１へ流入する。
図１ではサブダンパー２０ｂが開いているので、外気は第２の静止型デシカント３１へ流入する。外気が流入する第２の静止型デシカント３１では、第２の静止型デシカント３１が外気の水分を吸着し、外気を除湿する。第２の静止型デシカント３１へ流入して通過した外気の温度は上がり、相対湿度が低下する。第２の静止型デシカント３１を通過した外気は、下流ダンパー２１を通って排気される。図１ではサブダンパー２１ａが開いているので、外気は、サブダンパー２１ａから、給気として供給される。

上流ダンパー２０では、サブダンパー２０ａ、２０ｄが閉状態であればサブダンパー２０ｂ、２０ｃが開状態であり、このとき、下流ダンパー２１では、サブダンパー２１ａ、２０ｄが開状態であり、サブダンパー２１ｂ、２１ｃが閉状態である。この上流ダンパー２０及び下流ダンパー２１の状態を状態１と呼ぶ。また、サブダンパー２０ａ、２０ｄが開状態であればサブダンパー２０ｂ、２０ｃは閉状態であり、このとき、下流ダンパー２１では、サブダンパー２１ａ、２０ｄが閉状態であり、サブダンパー２１ｂ、２１ｃが開状態である。この上流ダンパー２０及び下流ダンパー２１の状態を状態２（図６）と呼ぶ。
つまり、状態１は、還気が第１の静止型デシカント３０に流入し、外気が第２の静止型デシカント３１に流入する状態である（図１）。状態２は、還気が第２の静止型デシカント３１に流入し、外気が第１の静止型デシカント３０に流入する状態である（図６）。このような状態１及び状態２は、予め定められた時間が経過した後に切り替わる方式でも良い。制御装置１００のダンパー制御部１１１が、予め定められた時間が経過した後に、上流ダンパー開閉装置３２０及び下流ダンパー開閉装置３２１を介して、状態１と状態２とを切り替える。
あるいは、給気検知センサー８３（図５）によって検知した給気温湿度または排気検知センサー８４（図５）によって検知した排気温湿度に応じて、ダンパー制御部１１１が上流ダンパー開閉装置３２０及び下流ダンパー開閉装置３２１を介して、状態１と状態２とを切り替える方式でも良い。

ダンパー制御部１１１が状態１と状態２とを切り替えることより、水分を吸着するデシカント（外気が通り抜けるデシカント）と、再生されるデシカント（加熱された還気が通り抜けるデシカント）が切り替わる。よって、空気処理装置５００において、連続的に除湿運転が可能になる。

＜バイパスモード＞
図１、図３、図４、図９、図１０を参照して、バイパスモードを説明する。
図９は、バイパス路５０が形成されるときの空気処理装置５００の模式的な側面図である。
図１０は、バイパス路５０が形成されるときの空気処理装置５００の模式的な斜視図である。
バイパスモードとは、還気が全熱交換器４０へ流入することなく加熱器１０へ流入し、還気が全熱交換器４０で外気と全熱交換しないモードである。

空気処理装置５００は、還気が全熱交換器４０をバイパスして加熱器１０に向かうバイパス路５０を有する。バイパス路５０は、制御を受けることによって、還気をバイパスさせるオン状態と、還気をバイパスさせないオフ状態に切り替わる。バイパス路仕切り板８０４が開いている状態は、バイパス路５０のオン状態である。バイパス路仕切り板８０４が閉じている状態は、バイパス路５０のオフ状態である。
仕切り板開閉装置３５０がバイパス路仕切り板８０４を開閉することで還気のバイパス路５０がオン、オフする。後述のように制御装置１００の仕切り板制御部１１２が仕切り板開閉装置３５０を制御することで、バイパス路仕切り板８０４が開閉する。
制御装置１００は、バイパス制御装置である。制御装置１００の仕切り板制御部１１２は、外気の温度及び湿度と、還気の温度及び湿度とに基づいて、バイパス路５０を、オン状態とオフ状態とのいずれかに切り替える。

以下に、バイパス路仕切り板８０４、板８０５及び開口８０６を説明する。図１では、これらを実線で示している。図１に示すように、第１仕切り板８０１の一部には、ｍ，ｎ，ｏ，ｐの四角形で示す開口８０６が形成されている。また、全熱交換器４０に対してＹ軸の方向には、ｎ，ｏ，ｒ，ｑで示す板８０５が配置されている。板８０５は、全熱交換器４０のＹ軸の方向の位置に固定されており、回転しない。板８０５は、外気が全熱交換器４０を通らずに加熱器１０の配置されている側に流入することを防止する。
第１仕切り板８０１の下側には、ｎ，ｏ，ｔ，ｓで示すバイパス路仕切り板８０４が配置されている。図１のバイパス路仕切り板８０４は、閉じた状態である。バイパス路仕切り板８０４は、閉じた状態、つまり、バイパス路５０を形成しない状態では、第１仕切り板８０１に対して板８０５と対称に配置され、還気が全熱交換器４０を通らずに冷却器１１の配置されている側に流入することを防止する。
図１０は、バイパス路仕切り板８０４が開いた状態となり、バイパス路５０が形成された状態を示す。バイパス路仕切り板８０４は、仕切り板開閉装置３５０によって、ｎ，ｏが回転の軸となって回転する。回転によってバイパス路仕切り板８０４のｔ，ｓは板８０５のｒ，ｑに近づき、最後にはｒ，ｑに重なる。バイパス路仕切り板８０４が開いた状態では、全熱交換器４０の下部から流入した還気は、全熱交換器４０へ流入することなく、バイパス路仕切り板８０４の開状態によって現れた開口８０６（ｍ、ｎ、ｏ、ｐ）を通り抜けて、加熱器１０へ流入する。この還気の流路がバイパス路５０である。

還気をバイパスさせるかどうかは、仕切り板制御部１１２が以下のように判断する。仕切り板制御部１１２は、外気検知センサー８０と、還気検知センサー８１とによって検知された値、及び設定情報記憶部８２に設定された値に従って、還気をバイパスさせるかどうかを判断する。
図１１は、仕切り板制御部１１２が有するバイパス判定情報を示すバイパス判定テーブルである。バイパス判定テーブルは補助記憶装置１３０に格納されている。バイパス判定テーブルに示すｖ１からｖ１２は、値の範囲を示す。仕切り板制御部１１２は、外気検知センサー８０、還気検知センサー８１及び設定情報記憶部８２から値を取得し、取得した値がバイパス判定テーブルにおける１行目のｖ１、ｖ２、ｖ３、３行目のｖ７、ｖ８、ｖ９に該当する場合は、還気をバイパスさせる。この場合、仕切り板制御部１１２は、仕切り板開閉装置３５０を制御することで、バイパス路仕切り板８０４を開状態にする。

バイパスモードでは、図１及び図９に示すように、外気と、外気と比較して温度と湿度が低い還気とは、全熱交換器４０で全熱交換を行わない。これにより、還気と外気とは、温度と湿度とを交換せずに、それぞれ加熱器１０と冷却器１１に流入する。それ以降の動作は、熱交換モードと同一である。

バイパスモードと熱交換モードの切替えは、加熱器１０と冷却器１１とに必要なエネルギーが最小になるか否かで決められる。
図１２は、外気の空気線図上の動きを示す。図１２において、記号は以下のとおりである。
Ｌｏ＿ＯＡ：全熱交換器４０の出口外気、
Ｌｏ＿ＲＡ：全熱交換器４０の出口還気、
ＨＥＸｏ：冷却器１１の出口空気、
ＥＴ：冷媒の蒸発温度、
Ｉ：空気エンタルピー、
ΔＩ＿Ｌｏ：全熱交換器４０の通過時に冷却器１１で必要なエンタルピー変化、
ΔＩ＿ｂｙｐａｓｓ：全熱交換器４０のバイパス時に冷却器１１で必要なエンタルピー変化。

図１２に示すように、全熱交換器４０を通過させることで、冷却器１１で必要な比エンタルピー変化ΔＩ＿ｂｙｐａｓｓが、ΔＩ＿Ｌｏに減少する。つまり、冷却器１１で必要な冷却能力が減少する。
一方で、全熱交換器４０を通過した還気は室内空気（還気よりも高温多湿な空気（Ｌｏ＿ＲＡ）となり、加熱器１０に流入する。加熱器１０では静止型デシカントを再生させるために流入空気が一定の相対湿度よりも低くなるように加熱能力が制御されるため、湿度が高い空気ほど加熱器１０で必要な加熱能力が大きくなる。従って、還気を全熱交換器４０に流入させることで、加熱器１０において必要な加熱能力が増加する。

外気の状態と、還気を全熱交換器４０へ流入させるかとによって、必要な加熱能力と冷却能力、つまりは必要なエネルギーが変化する。このため、バイパスモードが熱交換モードよりも必要エネルギーが小さい状況が存在する。空気処理装置５００では、上記で述べたように、外気検知センサー８０、還気検知センサー８１及び設定情報記憶部８２から取得した値が、バイパス判定テーブルのバイパス路ＯＮを満たすときに、仕切り板制御部１１２がバイパス路仕切り板８０４を開状態にしてバイパス路５０を形成する。

＊＊＊実施の形態１の効果＊＊＊
実施の形態１の空気処理装置５００によれば、必要な除湿量を満足しながら、外気の状態に応じてバイパスモードと熱交換モードとを切り替える。よって、必要エネルギーが最小となるような、エネルギー効率の高い空気処理装置を提供できる。

また、冷却器１１が加熱器１０よりも下側に配置する構成とすれば、冷却器１１で発生する凝縮水が加熱器１０にかからないため、凝縮水の回収が容易になる。

＜変形例１＞
図１３は、加熱器１０と冷却器１１とを左右に配置した空気処理装置５００の構成である。図１３に示すように、加熱器１０と冷却器１１を左右に配置しても良い。図１３の空気処理装置５００は、図１の空気処理装置５００をＸ軸まわりに９０度回転したような構成である。図１３では、還気及び外気の流入口から上流ダンパー２０までは、筐体４００の内部を左右に分ける第１仕切り板８０１ａが配置されている。上流ダンパー２０から下流ダンパー２１では、筐体４００の内部を上下に分ける第２仕切り板８０２が配置されている。下流ダンパー２１から還気及び外気の流出口では、筐体４００の内部を左右に分ける第３仕切り板８０３ａが配置されている。なお、図１３では、バイパス路仕切り板８０４、上流ダンパー開閉装置３２０、下流ダンパー開閉装置３２１、仕切り板開閉装置３５０等は省略している。

また図示はしないが、全熱交換器４０に外気と還気が対向して流入するようにしても良い。

＜変形例２＞
図１４は、変形例２の構成を示す。空気処理装置５００は、さらに、圧縮機、第１の熱交換器である凝縮器、膨張弁及び第２の熱交換器である蒸発器を有し、冷媒が循環する冷凍サイクル装置を備えてもよい。具体的には図１４に示すように、空気処理装置５００は、圧縮機７１、第１の熱交換器、膨張弁７０、及び、第２の熱交換器を配管で接続して冷媒を循環させる冷凍サイクル装置４５０を備える。空気処理装置５００は、第１の熱交換器を加熱器１０、第２の熱交換器を冷却器１１として用いる。

制御装置１００は冷媒制御装置である。制御装置１００の冷媒制御部１１３は、凝縮器である第１の熱交換器及び第２の熱交換器である蒸発器に流入する冷媒の流量と温度とを制御する。制御装置１００の冷媒制御部１１３は、圧縮機７１の回転数と膨張弁７０の開度とを調整することで、加熱器１０である凝縮器の加熱能力と、冷却器１１である蒸発器の冷却能力を制御する。加熱能力と冷却能力は、外気検知センサー８０、還気検知センサー８１、設定情報記憶部８２よって検知された、あるいは設定情報記憶部８２に設定された値によって、図５に示す冷媒制御部１１３が決定する。

冷凍サイクル装置４５０を備えることで、単一の冷媒回路で加熱と冷却を行なえるため、空気処理装置５００をコンパクトに構成できる。また、冷熱を生成する際に発生する排熱を加熱器１０に利用するため、エネルギー効率を高めることができる。

なお、図示はしてないが、加熱器１０と圧縮機７１の間に熱交換器と送風ファンを備えた室外機を設置し、加熱能力を調整できるようにしても良い。

＜変形例３＞
図１５は、変形例３を示す。変形例３では、冷凍サイクル装置４５０は、第１の熱交換器である凝縮器を蒸発器として機能させ、第２の熱交換器である蒸発器を凝縮器として機能させる四方弁を備える。空気処理装置５００は、さらに、外気流路８１１において複合除湿デバイス３２の下流に配置され、凝縮器が蒸発器として機能する場合に、外気が通過し、通過する外気を加湿する加湿装置９０を備える。図１５に示すように、変形例２の冷凍サイクル装置４５０に四方弁７２を加え、さらに下流ダンパー２１の下流に外気を加湿する加湿装置９０を設置する。

除湿時の動作は変形例２と同様である。四方弁７２を切り替えることで第２の熱交換器を凝縮器（加熱器）として用いる。これにより、外気を第２の熱交換器で加熱してから加湿装置９０に流入させることで加湿を行う。加湿時はデシカントを利用しなくても良い。デシカントを利用する場合は、除湿時とは反対に外気によってデシカントから放出される水分によって加湿し、さらに加湿装置９０で加湿を行う。

同一の空気処理装置５００で加湿と除湿を行う事ができるので、空気処理装置５００を通年利用できる効果がある。

＜ハードウェア構成の補足＞
以下に、制御装置１００のハードウェア構成の補足をしておく。図５の制御装置１００では、制御装置１００の機能がソフトウェアで実現されるが、制御装置１００の機能がハードウェアで実現されても良い。
図１６は、制御装置１００の変形例のハードウェア構成を示す。図１６の電子回路６００は、ダンパー制御部１１１、仕切り板制御部１１２及び冷媒制御部１１３、主記憶装置１２０、補助記憶装置１３０、入力ＩＦ１４０、出力ＩＦ１５０及び通信ＩＦ１６０の機能を実現する専用の電子回路である。電子回路６００は、信号線６０１に接続している。電子回路６００は、具体的には、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ロジックＩＣ、ＧＡ、ＡＳＩＣ、または、ＦＰＧＡである。ＧＡは、ＧａｔｅＡｒｒａｙの略語である。ＡＳＩＣは、ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＳｐｅｃｉｆｉｃＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔの略語である。ＦＰＧＡは、Ｆｉｅｌｄ－ＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＧａｔｅＡｒｒａｙの略語である。制御装置１００の構成要素の機能は、１つの電子回路で実現されても良いし、複数の電子回路に分散して実現されても良い。別の変形例として、制御装置１００の構成要素の一部の機能が電子回路で実現され、残りの機能がソフトウェアで実現されても良い。

プロセッサ１１０と電子回路６００の各々は、プロセッシングサーキットリとも呼ばれる。制御装置１００において、ダンパー制御部１１１、仕切り板制御部１１２及び冷媒制御部１１３の機能がプロセッシングサーキットリにより実現されても良い。あるいは、ダンパー制御部１１１、仕切り板制御部１１２及び冷媒制御部１１３、主記憶装置１２０、補助記憶装置１３０、入力ＩＦ１４０、出力ＩＦ１５０及び通信ＩＦ１６０の機能が、プロセッシングサーキットリにより実現されても良い。

以上、複数の変形例を含む実施の形態１を説明したが、複数の変形例を含む実施の形態１のうち、１つを部分的に実施しても構わない。あるいは、複数の変形例を含む実施の形態１のうち、２つ以上を部分的に組み合わせて実施しても構わない。なお、本発明は、実施の形態１に限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。

１０加熱器、１１冷却器、１２熱供給装置、２０上流ダンパー、２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄサブダンパー、２１下流ダンパー、２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄサブダンパー、３０第１の静止型デシカント、３１第２の静止型デシカント、３２複合除湿デバイス、４０全熱交換器、５０バイパス路、６０冷媒配管、７０膨張弁、７１圧縮機、７２四方弁、８０外気検知センサー、８１還気検知センサー、８２設定情報記憶部、８３給気検知センサー、８４排気検知センサー、９０加湿装置、１００制御装置、１０１制御プログラム、１１０プロセッサ、１１１ダンパー制御部、１１２仕切り板制御部、１１３冷媒制御部、１２０主記憶装置、１３０補助記憶装置、１４０入力ＩＦ、１５０出力ＩＦ、１６０通信ＩＦ、１７０信号線、３２０上流ダンパー開閉装置、３２１下流ダンパー開閉装置、３５０仕切り板開閉装置、４００筐体、４５０冷凍サイクル装置、５００空気処理装置、６００電子回路、６０１信号線、８０１第１仕切り板、８０２第２仕切り板、８０３第３仕切り板、８０４バイパス路仕切り板、８０５板、８０６開口、８０１ａ第１仕切り板、８０２ａ第２仕切り板、８０３ａ第３仕切り板、８１０還気流路、８１１外気流路、９２０ダンパー。

Claims

全熱交換器と、
第１の熱交換器と第２の熱交換器とを有する熱供給装置と、
ダンパーと、
第１の静止型除湿デバイスと第２の静止型除湿デバイスとを有する複合除湿デバイスと、
を備え、
前記全熱交換器、前記熱供給装置、前記ダンパー及び前記複合除湿デバイスは、
前記全熱交換器、前記熱供給装置、前記ダンパー及び前記複合除湿デバイスの順に、配置されており、
前記全熱交換器、前記第１の熱交換器、前記ダンパー及び前記複合除湿デバイスは、
還気の流れる還気流路の上流から下流に向かって、前記全熱交換器から順に、前記還気流路に配置され、
前記全熱交換器、前記第２の熱交換器、前記ダンパー及び前記複合除湿デバイスは、
外気の流れる外気流路の上流から下流に向かって、前記全熱交換器から順に、前記外気流路に配置され、
前記ダンパーは、
前記第１の静止型除湿デバイスと前記第２の静止型除湿デバイスとのうち、一方の前記静止型除湿デバイスに前記全熱交換器及び前記第１の熱交換器を通過した前記還気を流入させ、他方の前記静止型除湿デバイスに前記全熱交換器及び前記第２の熱交換器を通過した前記外気を流入させ、
かつ、
前記全熱交換器及び前記第１の熱交換器を通過した前記還気と前記全熱交換器及び前記第２の熱交換器を通過した前記外気とが前記第１の静止型除湿デバイスと前記第２の静止型除湿デバイスとのうち異なる前記静止型除湿デバイスを通過するように、前記還気流路と前記外気流路とを切り替え、
前記第１の熱交換器は、前記還気を加熱する加熱器であり、
前記第２の熱交換器は、前記外気を冷却する冷却器であり、
前記ダンパーによって前記複合除湿デバイスに流入する前記還気及び前記外気のうち前記還気が、
前記複合除湿デバイスの有する前記静止型除湿デバイスを通過する際に、前記静止型除湿デバイスを再生する空気処理装置であって、
前記空気処理装置は、さらに、
圧縮機、凝縮器、膨張弁及び蒸発器を有し冷媒が循環する冷凍サイクル装置を備え、
前記加熱器として前記凝縮器を使用し、前記冷却器として前記蒸発器を使用し、
前記空気処理装置は、さらに、
前記凝縮器及び前記蒸発器に流入する前記冷媒の流量と温度とを制御するとともに、検知された外気の温度及び湿度と、検知された還気の温度及び湿度と、すでに設定されている設定温度及び設定湿度との組が、予め保有する複数の組であって外気の温度及び湿度と、還気の温度及び湿度と、設定温度及び設定湿度とからなる複数の組のうち、バイパスするべき組に該当するときには、前記還気が前記全熱交換器を通過することなく前記加熱器に向かうように、前記還気を前記全熱交換器に対してバイパスさせる制御装置を備える空気処理装置。
前記加熱器は、
重力の方向を基準にして、前記冷却器の上方に配置された請求項１に記載の空気処理装置。
前記冷凍サイクル装置は、さらに、
前記凝縮器を前記蒸発器として機能させ、前記蒸発器を前記凝縮器として機能させる四方弁を備え、
前記空気処理装置は、さらに、
前記外気流路において前記複合除湿デバイスの下流に配置され、前記凝縮器が前記蒸発器として機能する場合に、前記外気が通過し、通過する前記外気を加湿する加湿装置を備える請求項１または請求項２に記載の空気処理装置。