WO2000016016A1

WO2000016016A1 - Climatiseur deshumidifiant et systeme de climatisation deshumidifiant

Info

Publication number: WO2000016016A1
Application number: PCT/JP1999/005040
Authority: WO
Inventors: Kensaku Maeda
Original assignee: Ebara Corporation
Priority date: 1998-09-16
Filing date: 1999-09-16
Publication date: 2000-03-23
Also published as: US6370900B1; AU5651999A

Description

明細書除湿空調装置及び除湿空調システム技術分野

本発明は、除湿空調装置及び除湿空調システムに関し、特にデシカントを有する除湿空調装置及びそのような除湿空調装置を備える除湿空調システムに関するものである。背景技術

従来、図 1 6に示すような低熱源と高熱源を利用するデシカント空調機が用いられている。この空調機は、デシカント口一夕 1 0 3により水分を吸着される処理空気 Aの経路と、高熱源によって加熱されたのち、前記水分吸着後のデシカントロー夕 1 0 3を通過してデシカント中の水分を脱着して再生する再生空気 Bの経路を有する。再生空気を高熱源で加熱するために、温熱媒体を、熱交換器 1 2 0に高熱源供給口 4 2に接続された経路 1 5 1を通して熱交換器 1 2 0に供給し、経路 1 5 2を通して高熱源戻り口 4 3に戻している。

また、図 1 6の空調機は、水分を吸着された処理空気と、デシカント口一夕 1 0 3のデシカント（乾燥剤）を再生する前かつ熱交換器 1 2 0 により加熱される前の再生空気との間で熱交換を行なう顕熱熱交換器 1 0 4を有している。これにより、再生空気を熱交換器 1 2 0で加熱する前に顕熱熱交換器 1 0 4である程度加熱するとともに、デシカントで乾燥された処理空気を、顕熱熱交換器 1 0 4によりある程度冷却した後、低熱源供給口 4 0から経路 1 6 1を通して熱交換器 1 1 5に供給し、経 WO 00/16016 _n PCT/JP99/O504O 路 1 6 2を通して低熱源戻り口 4 1に排出される低熱源によってさらに冷却を行うようにしている。なお、図 1 6の従来例では、熱交換器 1 1 5を出た処理空気は加湿器 1 0 6により加湿され、湿度を上げると同時に乾球温度を下げて空調空間 1 0 1に供給される。

この空調装置では、デシカントロー夕 1 0 3を出た後の処理空気と、熱交換器 1 2 0に入る前の再生空気との間で熱交換する顕熱熱交換器 1 04が、省エネルギー効果を高めている。なお、図 1 6に示す従来の装置の高熱源、低熱源は、不図示の圧縮ヒートポンプが提供している。

ここで、図 1 6の装置で用いられる圧縮ヒ一トポンプのモリェ線図を図 1 Ίに示す。これは冷媒として H F C 1 34 aを用いた場合のモリェ線図である。点 aはヒートボンプの蒸発器で蒸発した冷媒の状態を示し、飽和ガスの状態にある。圧力は 4. 2 k g/ cm 、温度は 1 0 °C、ェン夕ルビは 1 48. 83 k c a l/k gである。このガスをヒートボンプの圧縮機で吸込圧縮した状態、圧縮機の吐出口での状態が点 bで示されている。この状態は、圧力が 2 4. 1 k g/ cm 、温度は 8 5 であり、過熱ガスの状態にある。この冷媒ガスは、ヒートポンプの凝縮器内で温熱媒体により冷却され（温熱媒体を加熱し）、モリエ線図上の点 cに到る。この点は飽和ガスの状態であり、圧力は 24. 1 k g/ c m 、温度は 7 5 °Cである。この圧力下でさらに温熱媒体により熱を奪われ凝縮して、点 dに到る。この点は飽和液の状態であり、圧力と温度は点 cと同じく、圧力は 24. l k g/c m 、温度は 7 5°C、そしてェン夕ルビは 1 2 7. 1 3 k c a 1/k gである。この冷媒液は、膨張弁で減圧され、温度 1 0 °Cの飽和圧力である 4. 2 k g/cm まで減圧され、 1 0°Cの冷媒液とガスの混合物として前述の蒸発器に到り、ここで冷熱媒体から熱を奪い、蒸発してモリェ線図上の点 aの状態の飽和ガスとなり、再び前述の圧縮機に吸入され、以上のサイクルを繰り返す。なお、図 1 8に冷媒と温熱媒体の熱交換における温度変化の様子を示す。前記冷却された冷熱媒体は、経路 1 6 1 を介して熱交換器 1 1 5に供給され、経路 1 6 2を介してヒートポンプの蒸発器に戻る。また、 7 0 °C 程度に加熱された温熱媒体は、経路 1 5 1 を介して熱交換器 1 2 0に供給され、ここで 6 0〜 6 5 °C程度まで冷却され、経路 1 5 2を介してヒ一トポンプの凝縮器に戻る。顕熱熱交換器 1 0 4としては、図 1 6に示すようなロー夕リ一熱交換器や、処理空気と再生空気を直交して流す直交流熱交換器が用いられていた。

以上のような従来の空調システムによれば、処理空気を冷却器 1 1 5 で冷却する前に予備的に冷却する顕熱熱交換器 1 0 4が重要な役割を演じているが、この顕熱熱交換器 1 0 4は一般にシステム中で大きな容積を占めるため、システム構成を困難にし、ひいてはシステムの大型化が余儀なくされていた。また、温熱媒体や冷熱媒体の量は大きく、それを循環する温熱媒体配管の口径も大きくなって施工に困難性があり、温熱媒体を搬送するポンプの動力も大きくなりがちであった。発明の開示

そこで本発明は、コンパクトにまとまった除湿空調装置、及び温熱媒体あるいは冷熱媒体の搬送動力の小さい除湿空調装置及び除湿空調システムを提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、請求項 1に係る発明による除湿空調装置は、図 1に示すように、処理空気中の水分を吸着し、再生空気により水分を脱着されるデシカントを有する水分吸着装置 1 0 3と；前記再生空気と温熱媒体とを熱交換させる第 1の熱交換器 1 2 0であって、水分吸着装置 1 0 3に対して前記再生空気の流れの上流側に設けられた第 1の熱交換器 1 2 0と；前記処理空気と温熱媒体とを熱交換させる第 2の熱交換器 2 2 0であって、水分吸着装置 1 0 3に対して前記処理空気の流れの下流側に設けられた第 2の熱交換器 2 2 0 と；第 1の熱交換器 1 2 0と第 2の熱交換器 2 2 0に供給する温熱媒体を加熱する熱媒体供給装置 H Pとを備え；熱媒体供給装置 H Pから供給される前記温熱媒体を、第 1の熱交換器 1 2 0と第 2の熱交換器 2 2 0の順に流すように構成したことを特徴とする。

このように構成すると、熱媒体供給装置 H Pから供給される前記温熱媒体を、第 1の熱交換器と第 2の熱交換器の順に流すように構成したので、第 1の熱交換器で再生空気の加熱に使用した熱の一部に相当する熱を第 2の熱交換器で処理空気から回収することができる。

さらに請求項 2に記載のように、前記処理空気と冷熱媒体とを熱交換させる第 3の熱交換器 1 1 5であって、第 2の熱交換器 2 2 0に対して前記処理空気の流れの下流側に設けられた第 3の熱交換器 1 1 5を備えるようにしてもよい。このときは、第 3の熱交換器 1 1 5を備えるので、処理空気をさらに冷却することができる。

また請求項 3に記載のように、請求項 2に記載の除湿空調装置では、熱媒体供給装置 H Pが前記冷熱媒体を供給するように構成され、かつ前記冷熱媒体から前記温熱媒体に熱を汲み上げるヒートポンプを構成するようにしてもよい。このように構成すると、ヒートポンプが冷熱媒体から温熱媒体に熱を汲み上げるので、熱の有効利用ができる。

さらに請求項 4に記載のように、請求項 2または請求項 3に記載の除湿空調装置では、前記冷熱媒体の第 3の熱交換器 1 1 5入口温度と出口温度との温度差が 1 0 °C以下であるようにしてもよい。このように構成すると、気温 2 5 ~ 2 7 °Cの空調空間に設置された他の顕熱処理機（例えばフアンコイル）から冷水（ 2 0 1 0 °C ) を介して熱回収を行うことができ、温熱媒体の加熱に再利用できるため、熱の多重効用化が可能となり、システムを省エネルギー化できる。

また請求項 5に記載のように、請求項 1乃至請求項 4のいずれか 1項に記載の除湿空調装置では、前記温熱媒体の第 1の熱交換器 1 2 0入口温度と第 2の熱交換器の出口温度 2 2 0との温度差が 1 5 °C以上であるようにするのが好ましい。

このように構成すると、温熱媒体の利用温度差が 1 5 °C以上と大きいので、温熱媒体用の配管が長く、また温熱媒体搬送装置（ポンプ等）を利用するシステムでは、温熱媒体の搬送動力が低減し、その配管口径が小さくなるので施工性が向上し、コストも低減する。

前記目的を達成するために、請求項 6に係る発明による除湿空調システムは、図 1 4に示すように、請求項 1乃至請求項 5のいずれか 1項に記載の除湿空調装置 7 0 A 7 0 Eと；熱媒体供給装置 1から第 1の熱交換器 1 2 0及び第 2の熱交換器 2 2 0に前記温熱媒体を供給する温熱媒体配管 3 0 3 1 と；熱媒体供給装置 1 ( H P )から第 3の熱交換器 1 1 5に前記冷熱媒体を供給する冷熱媒体配管 2 0 2 1 とを備える。また、別の視点からの本発明は、請求項 7に規定されており、図 1に示すように、処理空気中の水分を吸着し、再生空気により水分を脱着されるデシカントを有する水分吸着装置 1 0 3と；前記再生空気と気相の温熱媒体とを熱交換させる第 1の熱交換器であって、前記水分吸着装置に対して前記再生空気の流れの上流側に設けられた第 1の熱交換器 1 2 0と；前記処理空気と、第 1の熱交換器 1 2 0で熱交換された前記温熱媒体とを熱交換させる第 2の熱交換器であって、水分吸着装置 1 0 3に対して前記処理空気の流れの下流側に設けられた第 2の熱交換器 2 2 0 とを備えることを特徴とする。典型的には、第 1の熱交換器 1 2 0で熱交換された温熱媒体は、凝縮して液相となり、第 2の熱交換器 2 2 0では、その液相になった温熱媒体と処理空気とを熱交換するように構成される。

このように構成すると、温熱媒体を、第 1の熱交換器と第 2の熱交換器の順に流すように構成したので、第 1の熱交換器で再生空気の加熱に使用した熱の一部に相当する熱を第 2の熱交換器で処理空気から回収することができる。また典型的には、熱が熱媒体の相変化を利用して搬送される。

また、請求項 8に記載のように、上記の装置では、前記処理空気と液相の冷熱媒体とを熱交換させる第 3の熱交換器であって、第 2の熱交換器 2 2 0に対して前記処理空気の流れの下流側に設けられた第 3の熱交換器 1 1 5を備えるようにしてもよい。このときは、第 3の熱交換器 1 1 5は、第 2の熱交換器 2 2 0で冷却された処理空気をさらに冷却する。また、請求項 9に記載のように、請求項 7または請求項 8に記載の除湿空調装置では、図 1 2に示すように、第 1の熱交換器 1 2 0と第 2の熱交換器 2 2 0との間に、第 1の熱交換器 1 2 0で熱交換された前記温熱媒体の流れを切り換える切替装置 1 7 2を備えるようにしてもよい。このように構成すると、温熱媒体の流れを切り換える切替装置により温熱媒体の流れを切り換えて、第 2の熱交換器 2 2 0を温熱媒体がバイパスするようにできる。

また前記目的を達成するために、請求項 1 0に係る発明による除湿空調システムは、図 1 5に示すように、請求項 8に記載された除湿空調装置と；第 3の熱交換器 1 1 5に供給する冷熱媒体から、第 1の熱交換器 1 2 0に供給する温熱媒体に熱を汲み上げるヒートポンプ 1 とを備えることを特徴とする。

このよう構成すると、ヒートポンプを備えるので、第 3の熱交換器で冷熱媒体から取り込んだ熱を、汲み上げて第 1の熱交換器で温熱媒体に与えることができる。また、熱媒体の相変化を利用して熱を搬送するし、典型的には重力による自然循環作用を利用することもでき、搬送動力が極めて少なくなる。

また、請求項 1 1に記載のように、請求項 1 0に記載の除湿空調システムでは、 1台のヒートポンプ 1に対して、複数台の前記除湿空調装置を備えるものとしてもよい。このように構成すると、 1台のヒートボンプで集中的に加熱する温熱媒体と集中的に冷却する冷熱媒体とを、複数の除湿空調装置で利用するシステムを構成することができる。

さらに、請求項 1 2に記載のように、請求項 1 0または請求項 1 1に記載の除湿空調システムでは、ヒートポンプ 1は、前記温熱媒体に熱を与える第 4の熱交換器 3 5と；前記冷熱媒体から熱を奪う第 5の熱交換器 2 5 とを備えるようにしてもよい。

また、請求項 1 3に記載のように、請求項 1 2に記載の除湿空調システムでは、第 4の熱交換器 3 5は、前記除湿空調装置に対して相対的に鉛直方向下方に設置され、第 5熱交換器 2 5は、前記除湿空調装置に対して相対的に鉛直方向上方に設置されるのが好ましい。

このよう構成すると、典型的には第 4の熱交換器では温熱媒体は熱を与えられ気化するが、気化した温熱媒体は液体の温熱媒体より軽いので自然循環作用により相対的に鉛直方向上方の除湿空調装置に送られ、典型的には第 5の熱交換器では冷熱媒体は熱を奪われ液化するが、液化した冷熱媒体は気体の冷熱媒体より重いので自然循環作用により相対的に鉛直方向下方の除湿空調装置に送られる。

さらに、請求項 1 4に記載のように、請求項 1 0乃至請求項 1 3のいずれか 1項に記載の除湿空調システムでは、前記冷熱媒体から熱を奪う冷凍機 9をさらに備えてもよい。このときは、冷凍機 9を備えるので、冷房負荷が大きいとき、ヒートポンプ 1に加えて、これを運転することにより対処できる。このとき冷凍機は冷熱媒体経路のどこに設けてもよいが、典型的には第 5の熱交換器 2 5に接続され、例えば冷凍機の蒸発器を第 5の熱交換器に組み込むようにしてもよい。図面の簡単な説明

図 1は本発明の第 1の実施の形態である除湿空調装置のフロー図である。

図 2は図 1の除湿空調装置に使用して好適なヒートポンプのフ口一図である。

図 3は図 1の除湿空調装置の作動を説明する湿り空気線図である。図 4は図 3で考慮した実施例について、温熱媒体と処理空気間、温熱媒体と再生空気間の熱交換を説明する線図である。

図 5は図 1の除湿空調装置に使用されているヒートポンプのモリエ線図である。

図 6は図 3で考慮した実施例について、冷媒と温熱媒体間の熱交換を説明する線図である。

図 7は図 1に示す第 1の実施の形態である除湿空調装置の実際の構造の例を示す模式的正面断面図である。

図 8は図 1の除湿空調装置に使用して好適なヒートポンプのフ口一図である。図 9は図 3で考慮した実施例について、温熱媒体と処理空気間、温熱媒体と再生空気間の熱交換を説明する線図である。

図 1 0は図 3で考慮した実施例について、冷媒と温熱媒体間の熱交換を説明する線図である。

図 1 1は図 1に示す第 2の実施の形態である除湿空調装置の実際の構造の例を示す模式的正面断面図である。

図 1 2は本発明の第 3の実施の形態である除湿空調装置のフロー図である。

図 1 3は図 1 2の除湿空調装置の作動を説明する湿り空気線図である。図 1 4は本発明の実施の形態である除湿空調システムの例を示すフ口 —図である。

図 1 5は本発明の実施の形態である除湿空調システムの例を示すフロ一図である。

図 1 6は従来の除湿空調装置のフロー図である。

図 1 7は図 1 6の従来の除湿空調装置に使用されるヒ一トポンプのモリェ線図である。

図 1 8は図 1 7のヒートポンプの冷媒と温熱媒体間の熱交換を説明する線図である。発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の第 1の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、各図において互いに同一あるいは相当する部材には同一符号を付し、重複した説明は省略する。

図 1のフロー図を参照して、本発明の第 1の実施の形態である除湿空調装置の構成を説明する。この空調システムは、デシカント（乾燥剤）によって処理空気の湿度を下げ、処理空気の供給される空調空間 6 1 A 〜Eを快適な環境に維持するものである。図中、空調空間 6 1 A〜Eから処理空気 Aの経路に沿って、処理空気を循環するための送風機 1 0 2、デシカントを充填したデシカントロ一夕 1 0 3、本発明の第 2の熱交換器 2 2 0、第 3の熱交換器 1 1 5、加湿器 1 0 6がこの順番で配列され、そして空調空間 6 1 A〜Eに戻るように構成されている。

また、屋外 O Aから再生空気 Bの経路に沿って、経路 1 2 5、デシ力ントロ一夕 1 0 3に入る前の再生空気を加熱する本発明の第 1の熱交換器 1 2 0、デシカントロー夕 1 0 3、再生空気を循環するための送風機 1 4 0がこの順番で配列され、そして屋外に排気 E Xするように構成されている。

温熱媒体である温水を導く温水配管 1 5 1が、図 2 (後で説明）に示すヒートポンプ H Pの温熱媒体供給口 4 2 と熱交換器 1 2 0の温水入口に接続されている。熱交換器 1 2 0は、温水と再生空気とが対向流で熱交換するように構成された向流形熱交換器である。熱交換器 1 2 0の温水出口は、熱交換器 2 2 0の温水入口に温水配管により接続されている。熱交換器 2 2 0も、温水と処理空気とが対向流で熱交換するように構成されている。熱交換器 2 2 0の温水出口は、温水配管 1 5 2により、ヒ ―トポンプの温熱媒体戻り口 4 3に接続されている。

また冷熱媒体である冷水を導く冷水配管 1 6 1が、ヒートポンプ H P の冷熱媒体供給口 4 0と熱交換器 1 1 5の冷水入口に接続されている。熱交換器 1 1 5は、熱交換対象である処理空気と対向流で熱交換するように構成されている。熱交換器 1 1 5の冷水出口は、冷水配管 1 6 2により、ヒートポンプの冷熱媒体戻り口 4 1に接続されている。

水分吸着装置であるデシカントロ一夕 1 0 3には、これを数分間に 1 回転程度の割合で回転する駆動機であるギヤドモ一夕 1 0 5が、チヱ一ンゃベルトのような伝導装置で連結されている。

次に、図 2のフロー図を参照して、図 1に示す装置に使用できるヒートポンプ H Pの例を示す。図中、冷媒圧縮機 2 6 0の吐出口は冷媒ガス配管 1 4 1により冷媒凝縮器 Cに接続されており、凝縮器 Cの底部には凝縮器 Cで凝縮した冷媒液の取り出し口があり、この口と冷媒蒸発器 E とが冷媒配管 1 4 2により接続されており、この冷媒配管の途中には絞り 1 4 3が設けられている。冷媒蒸発器 Eの上部には冷媒蒸発器 Eで蒸発した冷媒ガスの取り出し口があり、この口と圧縮機 2 6 0の吸入口とが冷媒ガス配管 1 4 4により接続されている。

冷媒凝縮器 Cには、温熱媒体と冷媒ガスとの熱交換チューブ 1 4 5が装着されており、このチューブには温熱媒体を外部に供給する温熱媒体供給口 4 2 と外部から温熱媒体を戻す温熱媒体戻り口 4 3 とが接続されている。温熱媒体供給口 4 2には温熱媒体配管 1 5 1が接続されており、温熱媒体戻り口 4 3には温熱媒体配管 1 5 2が接続されている。

また冷媒蒸発器 Eには、冷熱媒体と蒸発する冷媒液との熱交換チュ一ブ 1 4 6が装着されており、このチューブには冷熱媒体を外部に供給する冷熱媒体供給口 4 0と外部から冷熱媒体を戻す温熱媒体戻り口 4 1 とが接続されている。冷熱媒体供給口 4 0には温熱媒体配管 1 6 1が接続されており、冷熱媒体戻り口 4 1には冷熱媒体配管 1 6 2が接続されている。

このような構成において、冷熱媒体戻り口 4 1からの冷熱媒体により、蒸発器 E内で加熱され蒸発した冷媒ガスは、圧縮機 2 6 0に吸入され圧縮されて凝縮器 Cに吐出される。一方、蒸発器 E内で冷媒の蒸発により冷却された冷熱媒体は、冷熱媒体供給口 4 0から外部に供給される。凝縮器 Cでは、温熱媒体戻り口 4 3からの温熱媒体により、凝縮器 C 内で冷却され凝縮した冷媒液は、絞り 1 4 3を介して減圧され、蒸発器 Eに供給される。一方、凝縮器 C内で冷媒の凝縮により加熱された温熱媒体は、温熱媒体供給口 4 2から外部に供給される。

図 3の湿り空気線図を参照して、図 1の第 1の実施の形態の作用を、具体的な温度を考慮した実施例について説明する。構成については適宜図 1を参照する。図 3中、アルファベット記号 K N P Q Uにより、各部における空気の状態を示す。この記号は、図 1のフ口一図中で丸で囲んだアルファべットに対応する。

先ず、処理空気 Aの流れを説明する。図 3において、空調空間 6 1 A Eからの約 2 7 °Cの処理空気（状態 K ) は、処理空気経路 1 0 7を通して、送風機 1 0 2により吸い込まれ、処理空気経路 1 0 8を通して水分吸着装置であるデシ力ントロ一夕 1 0 3に送り込まれる。ここでデシカントにより水分を吸着されて絶対湿度を下げるとともに、デシカントの吸着熱により乾球温度を上げて約 5 0 °Cの状態 Lに到る。この空気は処理空気経路 1 0 9を通して第 2の熱交換器 2 2 0に送られ、ここで絶対湿度一定のまま（後述のように第 1の熱交換器で温度を下げられた）温熱媒体により冷却され約 3 8 °Cの状態 Mの空気になり、経路 1 1 0を通して第 3の熱交換器 1 1 5に入る。ここで、やはり絶対湿度一定のまま、冷熱媒体によりさらに冷却されて約 1 5 °Cの状態 Nの空気になる。この空気は、ダクト 1 1 1を通って加湿器 1 0 6に送り込まれ、ここで等ェン夕ルビ変化をして、絶対湿度を上げ、乾球温度を下げて状態 Pの空気になり、適度な湿度でかつ適度な温度の処理空気 S Aとして、ダクト 1 1 2を経由して空調空間 6 1 A Eに戻される。

次に、再生空気 Bの流れを説明する。図 3において、屋外 O Aからの約 3 2 °Cの再生空気（状態 Q ) は、再生空気経路 1 2 5を通して吸い込まれ、第 1の熱交換器 1 2 0に送り込まれる。ここでヒートポンプ H P からの温度の高い温熱媒体と熱交換して乾球温度を上昇させ、約 7 0 °C の状態 Tの空気になる。ここで、熱交換器 1 2 0と熱交換器 2 2 0 との関係に注目すると、熱交換器 1 2 0で温度を低下させた温熱媒体は、先に説明したように処理空気を冷却しつつ自身は温度を上昇させる。これは温熱媒体にとっては熱回収である。このように回収された熱を持った温熱媒体は、ヒートポンプ H Pに戻り、そこで加熱されて熱交換器 1 2 0に供給され、ここで再生空気を加熱する。先に説明したように、再生空気は約 3 2 °Cから約 7 0 °Cまで加熱されるが、この温度上昇のうち、処理空気から熱交換器 2 2 0が回収した分によるものは、図 3に示すように、約 4 6 °Cの状態 Rまでの上昇である。

このように、熱交換器 1 2 0で約 7 0 °Cまで加熱された再生空気は、経路 1 2 8を通ってデシカント口一夕 1 0 3に到り、ここでデシカントから水分を奪いこれを再生して、自身は絶対湿度を上げるとともに、デシカントの水分脱着熱により乾球温度を下げて状態 Uに到る。この空気は経路 1 2 9を通して、再生空気を循環するための送風機 1 4 0に吸い込まれ、経路 1 3 0を通して排気 E Xされる。

ここで、さらに図 4を参照して、図 3で考慮した実施例について、熱交換器 1 2 0 と熱交換器 2 2 0の作用を説明する。まず、熱交換器 1 2 0では、ヒートポンプ H Pで約 7 5 °Cまで加熱された温熱媒体と、再生空気として利用される約 3 2 °Cの外気とが対向流で熱交換する。温熱媒体は約 7 5 °Cから約 3 6 °Cに温度低下する。温熱媒体と熱交換する再生空気は、この間、約 3 2 °Cから約 7 0 °Cに温度上昇する。

次に、先に説明したように約 3 6 °Cに冷却された温熱媒体は、熱交換器 2 2 0で、処理空気と対向流で熱交換する。温熱媒体は約 3 6 °Cから約 4 7 °Cに加熱される。温熱媒体と熱交換する処理空気は、この間、約 5 0°Cから約 3 8 °Cに温度低下する。

次に、図 5を参照して、ヒ一トポンプ H Pの冷媒サイクルを説明する。図 5は、冷媒 H F C 1 3 4 aを用いた場合のモリエ線図である。この線図では、横軸がェン夕ルビ、縦軸が圧力である。ヒートポンプ H Pの構成については、適宜図 2を参照する。

図中、点 aは図 1の第 3の熱交換器 1 1 5に冷熱媒体を供給する蒸発器 E (図 2 ) の冷媒出口の状態であり、飽和ガスの状態にある。圧力は

4. 2 k g/ c m 、温度は 1 0°C、ェン夕ルビは 1 4 8. 8 3 k c a 1/k gである。このガスを圧縮機 2 6 0で吸込圧縮した状態、圧縮機 2 6 0の吐出口での状態が点 bで示されている。この状態は、圧力が 2

4. 1 k g/ cm 、温度は 8 5 °Cであり、過熱ガスの状態にある。この冷媒ガスは、冷媒凝縮器 C内で冷却され、モリエ線図上の点 cに到る。この点は飽和ガスの状態であり、圧力は 24. 1 k g/c m 、温度は 7 5°Cである。この圧力下でさらに冷却され凝縮して、点 dに到る。この点は飽和液の状態であり、圧力と温度は点 cと同じく、圧力は

24. 1 k g/c m² 、温度は 7 5 °C、そしてェン夕ルビは 1 2 7. 1

3 k c a 1/k gである。凝縮器 Cに戻ってくる温熱媒体は、先に説明したように約 47 °Cである。凝縮器 Cはこの温熱媒体で冷媒液をサブクールできる構造になっており、冷媒液は約 5 5 °Cの状態 eまで過冷却される。点 eのェン夕ルビは 1 1 9. 0 5 k c a l/k gである。この状態の冷媒液は、絞り 14 3を介して減圧され、蒸発器 Eに戻る。この点は f で示されている。冷媒液は、この点から冷熱媒体から熱を奪い、自身は蒸発して点 aに戻る。このようにして冷媒サイクルが繰り返される。この実施例の場合、図 1 7のモリェ線図に示す従来の例と比較すると、冷房効果が、（ 1 4 8. 8 3 - 1 1 9. 0 5 ) / ( 1 48. 83 - 1 2 7. 1 3 ) = 29. 7 8 / 2 1. 7 0 = 1. 3 7と、約 3 7 %も向上する。このような冷房効果の増加は、図 3の湿り空気線図でいえば、図中、点 Nの左方向（乾球温度の低い方向）への移動につながり、温熱媒体の加熱容量の増加、効率の上昇、機器の小型化、ひいてはコスト低減を図ることができる。また、ここでは圧縮ヒートポンプの場合で説明したが、吸収ヒートポンプを用いる場合でも、同様に凝縮冷媒の顕熱を回収することで、冷房効果の増加や、温熱媒体の加熱容量の増加を図ることができる。

次に、図 6を参照して、以上説明した実施例について、凝縮器 Cにおける冷媒と温熱媒体のェン夕ルビ変化に対する温度変化を説明する。先ず、冷媒のェン夕ルビと温度の変化に注目する。図中、冷媒は図 5の点 bに示す過熱状態（温度は 8 5 °C、ェン夕ルビは 1 5 8. 5 0 k c a 1 /k g) で凝縮器 Cに供給される。この冷媒ガスは温熱媒体で冷却され、図 5に示す点 cの飽和ガスの状態（温度 7 5°C、ェン夕ルビ 1 5 4. 8 6 k c a 1/k g) になる。ここから温度は 7 5°C—定で、ェン夕ルビは 1 54. 8 6 k c a l/k gから 1 2 7. 1 3 k c a 1/k gまで熱を奪われる。図 5では、点 dの飽和液の状態である。ここからさらに温熱媒体で約 5 5 °Cまで過冷却され図 5に示す点 eに到る。

このように冷媒の状態が変化する間、対向流の関係にある温熱媒体は、約 47 °Cで凝縮器 Cに供給されたとき、点 eに対応する点で冷媒と熱交換を開始する。冷媒の点 dに対応する点では、約 5 2. 7°Cまで加熱され、さらに点 cに対応する点で約 7 2. 4°Cまで温度上昇する。さらに過熱冷媒ガスにより加熱され、点 bに対応する点で、 7 5°Cまで温度上昇して、図 1に示す第 1の熱交換器 1 2 0に供給されることになる。温熱媒体のヒートポンプ H Pからの供給温度と戻り温度との差が、この実施例の場合、 7 5— 4 7 = 2 8 °Cと大きく、利用温度差が大きいため、同じ熱量を搬送する温熱媒体の流量が少なくて済む。従って、温熱媒体配管 1 5 1 1 5 2の口径を小さくでき、施工性の向上を図ることができ、また、温熱媒体配管 1 5 1 1 5 2に設ける温熱媒体としての温水を搬送するポンプの動力が小さくなる。一般に、従来技術では温熱媒体の利用温度差は 5 7 °Cであったものを、例えば 2 3 °Cとすれば、温熱媒体の流量は 1 / 3 . 3 1 / 4 . 6になる。温熱媒体の利用温度差は、 1 5 °C以上、好ましくは 2 0 °C以上、さらに好ましくは 2 5 °C以上とする。

なお、本実施の形態では、温熱媒体の熱交換器である第 2の熱交換器 2 2 0が処理空気の系統に設けられているので、暖房運転モードでの運転を行なうことができる。このときは、例えば送風機 1 4 0を停止して、再生空気の供給を停止する。ヒートポンプの低熱源としては、例えば外気を用いればよい。そのためには、不図示の低熱源用熱交換器を用いて外気からの熱を蒸発器 Eに導入すればよい。

次に、図 7を参照して、以上説明した除湿空調装置の機械的な配置の例を説明する。図 7において、装置を構成する機器は例えば薄い鋼板で作られた直方体のキャビネット 7 0 0の中に収容されている。その鉛直方向下部側方に再生空気として用いる外気 O A吸込口が開口しており、外気は鉛直方向下部から上方に向けて流れ、その間、熱交換器 1 2 0 デシカントロ一夕 1 0 3を通過し、送風機 1 4 0によって、キヤビネット 7 0 0の上方に開口した再生空気の排気口から排気されるようになつている。デシカントロー夕 1 0 3は、その回転軸を鉛直方向に向けて配 WO 00/16016 I? PCT/JP99/05 & 40 置されている。

また、キャビネット 7 0 0の上面中央部、外気 O A吸込口に隣接して、処理空気 R Aの入口が開口しており、その下方には送風機 1 0 2が配置されており、さらにその下方にはデシカント口一夕 1 0 3、その下方に熱交換器 2 2 0、さらにその下方に熱交換器 1 1 5が配置されている。これらを通過した処理空気は、キヤビネヅト 7 0 0の底部で横に流れ上方に流れ方向を変え、キャビネット 7 0 0の上面に設けられた開口から、空調空間に供給されるようになっている。なお、図中、フィル夕一 1 7 1が外気開口に、フィルタ一 1 7 0が処理空気取り入れ開口に設けられている。また加湿器 1 0 6が処理空気経路中、熱交換器 1 1 5の下流側に設けられている。

以上のように、この第 1の実施の形態では、従来の装置で用いられていた口一夕リ一式や直交流型の顕熱熱交換器 1 0 4 (図 1 6 ) を必要とせず、コンパクトにまとまった除湿空調装置とすることができる。

以下、本発明の第 2の実施の形態について、図 8を参照して説明する。この実施の形態では、図 1に示す全体の構成は同じであるが、ヒートポンプの構成が異なる。図中、冷媒圧縮機 3の吐出口は冷媒ガス配管 1 4 1により冷媒凝縮器である第 4の熱交換器 3 5に接続されており、第 4 の熱交換器 3 5の下方には第 4の熱交換器 3 5で凝縮した冷媒液の取り出し口があり、この口と冷媒蒸発器である第 5の熱交換器 2 5とが冷媒配管 1 4 2により接続されており、この冷媒配管の途中には絞りである膨張弁 7が設けられている。第 5の熱交換器 2 5の上方には第 5の熱交換器 2 5で蒸発した冷媒ガスの取り出し口があり、この口と圧縮機 3の吸入口とが冷媒ガス配管 1 4 4により接続されている。ここで典型的には、第 5の熱交換器 2 5は、第 4の熱交換器 3 5よりも鉛直方向上方に設置される。

第 4の熱交換器 3 5は、図 8に示すように、例えばシェルアンドチュ —ブ構造を有しており、チューブ 1 4 7内をヒートポンプ H Pの作動媒体である冷媒が流れて凝縮し、シェル側のチューブの外部に液相の温熱媒体が接触して蒸発する。シヱルの上部には気相の温熱媒体をヒートポンプ H Pから外部に供給する温熱媒体供給口 4 2が、シェルの底部には液相の温熱媒体を外部からヒートポンプ H Pに戻す温熱媒体戻り口 4 3 が設けられている。温熱媒体供給口 4 2には温熱媒体配管 1 5 1が接続されており、温熱媒体戻り口 4 3には温熱媒体配管 1 5 2が接続されている。

第 5の熱交換器 2 5も、やはり例えばシェルアンドチューブ構造を有しており、チューブ 1 4 8内をヒートポンプ H Pの作動媒体である冷媒が流れて蒸発し、シェル側のチューブの外部に温熱媒体が接触して凝縮する。シェルの下部には液相の冷熱媒体をヒートポンプ H Pから外部に供給する冷熱媒体供給口 4 0が、シェルの上部には気相の冷熱媒体を外部からヒートポンプ H Pに戻す冷熱媒体戻り口 4 1が設けられている。冷熱媒体供給口 4 0には冷熱媒体配管 1 6 1が接続されており、冷熱媒体戻り口 4 1には冷熱媒体配管 1 6 2が接続されている。

このような構成において、冷熱媒体戻り口 4 1からの気相の冷熱媒体により、第 5の熱交換器 2 5内で加熱され蒸発した冷媒ガスは、圧縮機 3に吸入され圧縮されて第 4の熱交換器 3 5に吐出される。一方第 5の熱交換器 2 5内で冷媒の蒸発により冷却され凝縮した冷熱媒体は、冷熱媒体供給口 4 0から外部に供給される。

第 4の熱交換器 3 5では、温熱媒体戻り口 4 3からの液相の温熱媒体の蒸発により、第 4の熱交換器 3 5内で冷却され凝縮した冷媒液は、絞り 7を介して減圧され、第 5の熱交換器 2 5に供給される。一方第 4の熱交換器 3 5内で冷媒の凝縮により加熱された液相の温熱媒体は、気相となり温熱媒体供給口 4 2から外部に供給される。なお、第 4の熱交換器 3 5からの凝縮した冷媒液と第 4の熱交換器に戻る液相の温熱媒体とを熱交換し、冷媒液を過冷却するサブクーラ 3 6が、第 4の熱交換器 3 5に隣接して設けられている。

上記のような構成のヒートポンプを備えた除湿空調装置の、図 1に示す空調部における空気の温度と湿度の関係は、先に図 3を参照して説明した場合と同じなので省略する。次に、図 8のヒートポンプを備えた除湿空調装置における熱交換器 1 2 0 と熱交換器 2 2 0 との作用を、図 9 及び図 3を参照して説明する。

先ず熱交換器 1 2 0で約 7 2 °Cの飽和温度で凝縮され、凝縮によって液体になつた温熱媒体はさらに約 3 6 °Cまで過冷却される。この 3 6 °C の温熱媒体は、先に説明したように処理空気を冷却しつつ自身は約 4 7 °Cまで温度を上昇させる。これは温熱媒体にとっては熱回収である。このように回収された熱をもつて温熱媒体は液相でヒ一トポンプ H P (図 8 ) に戻り、そこで第 4の熱交換器 3 5で加熱、蒸発されて先に説明したように約 7 2 °Cの気相状態で熱交換器 1 2 0に供給され、再生空気を加熱する。先に説明したように、再生空気は約 3 2 °Cから約 7 0 °C まで加熱されるが、この温度上昇のうち、処理空気から熱交換器 2 2 0 が回収した分によるものは、図 3に示すように、約 3 2 °Cの状態 Qから約 4 6 °Cの状態 Rまでの上昇である。

熱交換器 1 2 0中では、約 7 2 °Cの温熱媒体は、再生空気として利用される約 3 2 °Cの外気と対向流で熱交換する。温熱媒体は最初は気相であり、先ず約 7 2 °Cの状態で凝縮する。凝縮により液相になった温熱媒 —

20 -- - — ― 体は約 7 2°Cから約 3 6 °Cまで過冷却される。温熱媒体と熱交換する再生空気は、この間、約 3 2°Cから約 7 0°Cに温度上昇する。

次に、先に説明したように約 3 6 °Cに過冷却された温熱媒体は、熱交換器 2 2 0で、処理空気と対向流で熱交換する。温熱媒体は約 3 6°Cから約 4 7 °Cに加熱される。温熱媒体と熱交換する処理空気は、この間、約 5 0°Cから約 3 8 °Cに温度低下する。

以上の処理は、複数の空調空間 6 1 A〜 E全体に対して 1基設けられた除湿空調装置で集中的に行ってもよいが、典型的には各空調空間毎に設けられた個別の除湿空調装置で行うように構成する。

この実施の形態におけるヒートポンプ H Pの冷媒サイクルは、先に図 5を参照して説明したものと同じなので、説明を省略する。この実施例の場合も、図 1 7のモリエ線図に示す従来の例と比較すると、冷房効果が約 3 7 %も向上する。

次に、図 1 0及び図 5を参照して、この実施例について、第 4の熱交換器 3 5における冷媒と温熱媒体のェン夕ルビ変化に対する温度変化を説明する。先ず冷媒のェン夕ルビと温度の変化に注目する。図中、冷媒は図 5の点 bに示す過熱状態（温度は約 8 5°C、ェン夕ルビは約 1 5 8. 5 0 k c a l/k g) で第 4の熱交換器 3 5に供給される。この冷媒ガスは温熱媒体で冷却され、図 5に示す点 cの飽和ガスの状態（温度約 7 5°C、ェン夕ルビ約 1 5 4. 8 6 k c a 1 /k g) になる。ここから温度は約 Ί 5°C—定で熱を奪われ、ェン夕ルビは約 1 54. 8 6 k c a 1 /k gから約 1 2 7. 1 3 k c a 1 / k gまで変化する。図 5では、点 dの飽和液の状態である。ここからさらに温熱媒体で約 5 5°Cまで過冷却され図 5に示す点 eに到る。

このように冷媒の状態が変化する間、対向流の関係にある温熱媒体は、約 4 7 °Cでまずサブクーラ 3 6に供給され、点 eに対応する点で冷媒と熱交換を開始する。冷媒の点 e と点 dの中間（実際にはかなり点 dに近い位置）に対応する点では、約 6 7 °Cまで加熱される。この温熱媒体は、サブクーラ 3 6を出て第 4の熱交換器（コンデンサ） 3 5に入り、さらに冷媒の点 dに対応する点に向かって熱交換し、温熱媒体は約 7 2 まで温度上昇し、蒸発を開始する。このようにして温熱媒体は気化する。温熱媒体はヒ一トポンプ H Pのコンデンサである第 4の熱交換器 3 5 から除湿空調装置に気相で供給され、除湿空調装置から液相で戻されるため、同じ熱量を搬送する温熱媒体の流量が少なくて済む上、第 4の熱交換器 3 5を除湿空調装置よりも鉛直方向下方に設置すれば、液相の温熱媒体は第 4の熱交換器 3 5へ重力で戻り、気相の温熱媒体は第 4の熱交換器 3 5から除湿空調装置へ僅かな圧力差で供給できる。即ち、温熱媒体は重力の作用により自然流動するので、熱の搬送動力は極めて少なくて済む。また、特に液相の温熱媒体を通す配管 1 5 2の口径を小さくでき、施工性の向上を図ることができる。

なお本実施の形態においても、温熱媒体の熱交換器である第 2の熱交換器 2 2 0が処理空気の系統に設けられているので、暖房運転モ一ドでの運転が行える。暖房運転モードでは、再生空気を停止する。即ち、例えば送風機 1 4 0を停止すればよい。そして、ヒートポンプの低熱源としては例えば外気を用いればよい。そのためには、不図示の低熱源用熱交換器を用いて外気からの熱を第 5の熱交換器 2 5に導入すればよい。または、不図示の高熱源用熱交換部を第 4の熱交換器 3 5に設けて、温熱媒体を加熱できるようにすればよい。

冷熱媒体はヒートポンプ H Pの蒸発器である第 5の熱交換器 2 5から除湿空調装置に液相で供給され、除湿空調装置から気相で戻されるため、同じ熱量を搬送する冷熱媒体の流量が少なくて済む上、第 5の熱交換器 2 5を除湿空調装置よりも鉛直方向上方に設置すれば、液相の冷熱媒体は第 5の熱交換器 2 5から除湿空調装置へ重力で供給され、除湿空調装置で気化した気相の冷熱媒体は第 5の熱交換器 2 5へ僅かな圧力差で戻る。即ち、冷熱媒体は重力の作用により自然流動するので、熱の搬送動力は極めて少なくて済む。また、特に液相の冷熱媒体を通す配管 1 6 1 の口径を小さくでき、施工性の向上を図ることができる。

図 1 1は、以上説明した除湿空調装置の機械的な配置の例であるが、図 7に示す第 1の実施の形態の場合と大差がないので説明を省略する。この実施の形態においても、従来の装置で用いられていたロー夕リ一式や直交流型の顕熱熱交換器 1 0 4 (図 1 6 ) を必要とせず、コンパクトにまとまった除湿空調装置とすることができる。

次に、図 1 2のフロー図を参照して、本発明の第 3の実施の形態である除湿空調装置の構成を説明する。この空調装置の第 1又は第 2の実施の形態との相違点は、除湿運転を容易に行えるように、温熱媒体の経路に切り換え弁が設けられていることである。ヒートポンプについては、図 2に示すもの、図 8に示すもののいずれを用いても良い。

この実施の形態では、図 1 2に示されるように、熱交換器 1 2 0の温熱媒体出口と熱交換器 2 2 0の温熱媒体入口との間の温熱媒体経路に 3 方弁 1 7 2が設けられている。 3方弁 1 7 2の第 3の口には経路 1 5 3 が接続されており、経路 1 5 3は経路 1 5 2に合流している。このような構成で、冷房運転の際は、 3方弁 1 7 2は経路 1 5 2を閉として、第 1の実施の形態の場合と同様に熱交換器 1 2 0を通過した温熱媒体は全て熱交換器 2 2 0に入るように運転される。

この装置を除湿運転するときは、 3方弁 1 7 2を切り換えて熱交換器 1 2 0を通過した温熱媒体が、熱交換器 2 2 0をバイパスして経路 1 5 3を通して経路 1 5 2に流れ、ヒートポンプの温熱媒体戻り口 4 3に向かうようにする。このときは、温熱媒体の熱は熱交換器 1 2 0における再生空気の加熱だけに用いられ、また処理空気は熱交換器 2 2 0で冷却されることなく、熱交換器 1 1 5において冷熱媒体により冷却されるだけである。また除湿運転では、加湿器 1 0 6も停止している。

以上の作用を、図 1 3の湿り空気線図で説明する。図 1 3中、アルファベット記号 K N P Q R T Uにより、各部における空気の状態を示す。この記号は、図 1 2のフロー図中で丸で囲んだアルファべットに対応する。

まず処理空気 Aの流れを説明する。図 1 3において、空調空間 6 1 A Eからの約 2 7 °Cの処理空気（状態）は、水分吸着装置であるデシカント口一夕 1 0 3に送り込まれる。ここでデシカン卜により水分を吸着されて絶対湿度を下げるとともに、デシカントの吸着熱により乾球温度を上げて状態 Lに到る。この空気は第 2の熱交換器 2 2 0に送られるが、ここには温熱媒体は流れていないので、素通りして（分かり易く状態 Lの近傍に状態 Mを示してあるが実際は重なっている）第 3の熱交換器 1 1 5に入る。ここで絶対湿度一定で、冷熱媒体により冷却されて状態 Nの空気になる。加湿器 1 0 6も停止しているので、状態 Nの空気が空調空間 6 1 A Eに供給される。図 1 3では、分かり易く状態 Nの近傍に状態 Pの点を示してあるが、実際にはこれらは重なっている。状態 Nの空気は、乾球温度は状態 Kの空気とほぼ等しく、絶対湿度が低くなつている。

以上の説明では、 3方弁は温熱媒体の全量を熱交換器 2 2 0に流すか、あるいは全量について熱交換器 2 2 0をバイパスさせるかの切り換えをするものとしたが、一部をバイパスさせるような構成としてもよく、このときは、処理空気の冷却量及び再生空気の加熱量を調節できるので、状態 Nの温度を自由に設定、あるいは調節できる。

次に、図 1 4を参照して、図 2のヒートポンプを用いた図 1あるいは図 1 2の除湿空調装置をビルの空調に利用した除湿空調システムの実施の形態を説明する。図中、ヒートポンプ 1が、ビル 6 0の屋上に据え付けられている。ヒートポンプ 1は、蒸発器 2 と、そこで蒸発した冷媒ガスを吸入して圧縮する圧縮機 3 と、圧縮機 3から吐出される冷媒ガスを凝縮する凝縮器 4 と、凝縮した冷媒液を減圧して蒸発器 2に戻す膨張弁 7 とを含んで構成されている。これらの機器は、冷媒ガス配管あるいは冷媒液配管で接続されている。

また、蒸発器 2には、ここで冷媒の蒸発により冷却される本発明の冷熱媒体配管としての冷水配管（冷却前冷水配管 2 1、冷却後冷水配管 2 0 ) が接続されており、配管 2 1には冷水循環ポンプ 1 0が設けられている。凝縮器 4には、ここで冷媒の凝縮により加熱される本発明の温熱媒体配管としての温水配管（加熱前温水配管 3 1、加熱後温水配管 3 0 ) が接続されており、配管 3 1には温水循環ポンプ 1 1が設けられている。冷水配管 2 0、 2 1 と温水配管 3 0、 3 1は、ヒートポンプ 1を起点として、最上階の空調空間 6 1 Aから最下階 6 1 E (図 1 4では、 A〜E の 5階建のビルの場合を示しているがこれに限らない）までを貫いて敷設されている。

各階の北側の空間や中心（コア）のように潜熱負荷の大きい領域に、図 1で説明したものと同様な除湿空調装置（D S C ) 7 0 A、 7 0 B、 7 0 C、 7 0 D、 7 0 Eがそれぞれ設置されている。除湿空調装置 7 0 Aには、外気 O A取り入れ開口、排気 E Xのための開口が備えられ、また処理された供給空気（ S A) を空調空間に供給する処理空気ダクトが接続されている。また、除湿空調装置 7 O Aには、冷水配管 20からの分岐管 4 O Aが、冷水配管 2 1からの分岐管 4 1 Aが、温水配管 3 0からの分岐管 4 2 Aが、そして温水配管 3 1からの分岐管 4 3 Aが、接続されている。他の階の除湿空調装置 7 0 B、 7 0 C、 7 0 D、 7 0 Eについても同様である。

また各階の南側の窓際の空間のように顕熱負荷の大きい領域（ペリメ一夕）には、ファンコィルュニヅト 5 1 A、 5 1 B、 5 1 C、 5 1 D、 5 1 Eがそれぞれ設置されている。ファンコィルュニヅト 5 1 Aには、冷水配管 2 0からの分岐管 44 Aが、冷水配管 2 1からの分岐管 4 5 A が接続されている。他の階のファンコイルユニット 5 1 B、 5 1 C、 5 1 D、 5 1 Eについても同様である。

このような構成の空調システムでは、冷房負荷のうちいわゆる除湿効果を得るための潜熱負荷処理はデシカント空調機 7 0 A〜 7 0 Eで行い、ペリメータ部分の日射し等による顕熱負荷処理はファンコイルュニット 5 1 A〜 5 I Eで行う。従来の冷房では潜熱負荷処理も冷水で行っていたため、空気を露点温度以下に冷却する必要があり、そのため冷水温度は 5〜 7°Cで供給することが一般的であった。しかし本システムでは、冷水は顕熱負荷処理のみ行えばよいので、冷水温度は気温より 1 0°C程度低い温度で十分で、したがって 1 0〜 1 5 °C程度の冷水を循環させる。またデシカント空調機では、デシカント再生には 6 0〜 8 0°Cの再生空気が必要であり、そのため、 7 0〜9 0°Cの温水を循環させる。

この実施の形態では、温熱媒体は例えば 7 5 °Cの温水をデシカント空調機に供給し、 4 7°Cでデシカント空調機からヒートポンプに戻される。この場合の利用温度差は 2 8 °Cであり、温度差が大きいので温水の循環量が小さくとれる。したがって、温水配管 3 0、 3 0及び温水配管の分岐管 4 0 A〜 4 3 Eの口径を小さくでき、また温水ポンプ 1 1の動力を小さくすることができる。

次に図 1 5を参照して、図 8のヒートポンプを用いた図 1あるいは図 1 2の除湿空調装置をビルの空調に利用した除湿空調システムの実施の形態を説明する。図中、ヒートポンプ（H P ) 1が、ビル 6 0の屋上に据え付けられている。ヒートポンプ 1は、作動媒体である冷媒の蒸発器である第 5の熱交換器 2 5 と、そこで蒸発した冷媒ガスを吸入して圧縮する圧縮機 3 と、圧縮機 3から吐出される冷媒ガスを凝縮する凝縮器である第 4の熱交換器 3 5 と、凝縮した冷媒液を減圧して蒸発器 2 5に戻す膨張弁 7 とを含んで構成されている。また、凝縮器 3 5に隣接して冷媒を過冷却するサブクーラ 3 6が設けられている。これらの機器は、冷媒ガス配管あるいは冷媒液配管で接続されている。

また蒸発器 2 5には、ここで冷媒の蒸発により熱を奪われる冷熱媒体用の冷熱媒体配管（気相配管 2 1、液相配管 2 0 ) が接続されている。凝縮器 3 5には、ここで冷媒の凝縮により加熱される温熱媒体用の温熱媒体配管（加熱前液相配管 3 1、加熱後気相配管 3 0 ) が接続されている。冷熱媒体配管 2 0、 2 1 と温熱媒体配管 3 0、 3 1は、最上階の空調空間 6 1 Aから最下階 6 1 E (図 1 5では、 A〜Eの 5階建のビルの場合を示しているがこれに限らない）までを貫いて敷設されている。各階の北側の空間や中心（コア）のように潜熱負荷の大きい領域に、図 1、図 1 2で説明したものと同様な除湿空調装置（D S C ) 7 0 A、 7 0 B、 7 0 C、 7 0 D、 7 0 Eがそれぞれ設置されている。除湿空調装置 7 O Aには、外気 O A取り入れ開口、排気 E Xのための開口が備えられ、また処理された供給空気（ S A ) を空調空間に供給する処理空気ダクトが接続されている。また、除湿空調装置 7 O Aには、冷熱媒体配管 2 0からの分岐管 40 Aが、冷熱媒体配管 2 1からの分岐管 4 1 Aが、温熱媒体配管 3 0からの分岐管 4 2 Aが、そして温熱媒体配管 3 1からの分岐管 4 3 Aが、接続されている。他の階の除湿空調装置 7 0 B、 7 0 C、 70 D、 7 0 Eについても同様である。分岐管 40 Aは図 1 2の配管 1 6 1に対応し、分岐管 4 1 Aは配管 1 6 2に、分岐管 42 Aは酉己管 1 5 1に、分岐管 4 3 Aは配管 1 5 2にそれぞれ対応する。

また各階の南側の窓際の空間のように顕熱負荷の大きい領域（ベリメ一夕）には、ファンコィルュニット 5 1 A、 5 1 B、 5 1 C、 5 1 D、 5 1 Eがそれぞれ設置されている。ファンコィルュニット 5 1 Aには、冷熱媒体配管 2 0からの分岐管 44 Aが、冷熱媒体配管 2 1からの分岐管 4 5 Aが接続されている。他の階の除湿空調装置 5 1 B、 5 1 C、 5 1 D、 5 1 Eについても同様である。

このような構成の空調システムでは、冷房負荷のうちいわゆる除湿効果を得るための潜熱負荷処理はデシカント空調機 7 0 A〜 7 0 Eで行い、ぺリメータ部分の日射し等による顕熱負荷処理はフアンコィルュニット 5 1 A〜 5 I Eで行う。従来の冷房では潜熱負荷処理も冷水で行っていたため、空気を露点温度以下に冷却する必要があり、そのため冷水温度は 5〜 7°Cで供給することが一般的であった。しかし本システムでは冷熱媒体は顕熱負荷処理のみ行えばよいので、冷熱媒体の温度は気温より 1 0°C程度低い温度で十分である。またデシカント空調機では、デシ力ント再生には 6 0〜 8 0 °Cの再生空気が必要でそのため、 7 0〜 9 0°C の温熱媒体を供給する。

本発明の実施の形態の除湿空調システムでは、ヒートポンプ 1の冷媒の蒸発器であり冷熱媒体の凝縮器である第 5の熱交換器 2 5がビルの屋上に据えつけられているので、低温で液相の冷熱媒体は重力による自然対流により除湿空調装置 7 0 Α〜 7 0 Ε、あるいはフアンコイル 5 1 A 〜 5 1 Eに供給され、温度が上昇し気相になった冷熱媒体は重力による自然対流により第 5の熱交換器 2 5に戻る。

本実施の形態では、冷熱媒体は液相で重力により各除湿空調装置 7 0 A〜 7 0 E、及びフアンコィルュニヅト 5 1 A〜 5 1 Eに供給されるが、各除湿空調装置及びファンコイルュニットには、例えばトラップを設けて、過剰な液相の冷熱媒体が供給されないようにする。

またヒートポンプ 1の冷媒の凝縮器であり温熱媒体の蒸発器である第 4の熱交換器 3 5がビルの地下に据えつけられているので、高温で気相の温熱媒体は重力による自然対流により除湿空調装置 7 0 A〜 7 0 Eに供給され、温度が低下し液相になつた温熱媒体は重力による自然対流により第 4の熱交換器 3 5に戻る。

このように、熱媒体の移送用のポンプや圧縮機を必要とせず、また設ける場合も低へッドのポンプを液相ラインに設置するだけで済むので、熱の搬送動力が極めて少なくて済む。

図 1 5の実施の形態では、第 5の熱交換器 2 5に接続され、第 5の熱交換器 2 5内の冷熱媒体から熱を奪う冷凍機 9が設けられている。冷凍機 9は圧縮式冷凍機であり、その蒸発器が第 5の熱交換器 2 5に組み込まれた熱交換チューブ Lで構成されている。ビルの冷房負荷が大きくなり、ヒートポンプ 1の熱の汲み上げ量では、その冷房負荷をまかなえなくなったときに冷凍機 9を運転し、冷熱媒体を冷却し凝縮するのを助ける。冷凍機 9は圧縮式に限らず、吸収式であってもよい。

また、第 4の熱交換器 3 5には、不図示の高熱源を設けてもよい。その高熱源は、第 4の熱交換器 2 5に別途組み込まれた熱交換チューブで構成される。暖房運転をするときや、潜熱負荷が大きく除湿運転が必要となったりしたとき、ヒートポンプ 1の熱の汲み上げ量では、暖房負荷や除湿負荷をまかなえなくなったときに、高熱源を稼働して、温熱媒体を加熱し蒸発させるのを助けることができる。

以上説明した実施の形態においては、温熱媒体あるいは冷熱媒体は、冷凍機用の冷媒を用いることができる。また温熱媒体と冷熱媒体は別系統に分離されているので、異なる媒体を用いることができる。またヒートポンプ 1で用いる冷媒と同じにしてもよいが、異なる冷媒とすることもできる。通常のビルの空調では、温熱媒体に適した媒体は、例えば H F C 1 34 a、 H F C 2 4 5 c aであり、冷熱媒体に適した媒体は、例えば H F C 4 0 7 C、 H F C 4 1 0 A、 H F C 1 34 aである。

以上のように本発明によれば、熱媒体供給装置から供給される前記温熱媒体を、第 1の熱交換器と第 2の熱交換器の順に流すように構成したので、第 1の熱交換器で再生空気の加熱に使用した熱の一部に相当する熱を第 2の熱交換器で処理空気から回収することができ、コンパク卜にまとまった除湿空調装置、及び温熱媒体の搬送動力の小さい除湿空調システムを提供することが可能となる。また、熱媒体の相変化を利用して熱を搬送するので、搬送動力が極めて少ない除湿空調システムを提供することが可能となる。産業上の利用の可能性

本発明は、建築物の空調に用いる省エネルギーな除湿空調装置及び除湿空調システムとして有用である。

Claims

請求の範囲

1 . 処理空気中の水分を吸着し、再生空気により水分を脱着されるデシカントを有する水分吸着装置と；

前記再生空気と温熱媒体とを熱交換させる第 1の熱交換器であって、前記水分吸着装置に対して前記再生空気の流れの上流側に設けられた第 1の熱交換器と；

前記処理空気と温熱媒体とを熱交換させる第 2の熱交換器であって、前記水分吸着装置に対して前記処理空気の流れの下流側に設けられた第 2の熱交換器と；

前記第 1の熱交換器と前記第 2の熱交換器に供給する温熱媒体を加熱する熱媒体供給装置とを備え；

前記熱媒体供給装置から供給される前記温熱媒体を、前記第 1の熱交換器と前記第 2の熱交換器の順に流すように構成したことを特徴とする；

除湿空調装置。

2 .前記処理空気と冷熱媒体とを熱交換させる第 3の熱交換器であって、前記第 2の熱交換器に対して前記処理空気の流れの下流側に設けられた第 3の熱交換器を備えることを特徴とする、請求項 1に記載の除湿空調

3 . 前記熱媒体供給装置が前記冷熱媒体を供給するように構成され、かつ前記冷熱媒体から前記温熱媒体に熱を汲み上げるヒートポンプを構成していることを特徴とする、請求項 2に記載の除湿空調装置。

4 . 前記冷熱媒体の第 3の熱交換器入口温度と出口温度との温度差が 1 0 °C以下であることを特徴とする、請求項 2または請求項 3に記載の除湿空調装置。

5 . 前記温熱媒体の第 1の熱交換器入口温度と第 2の熱交換器の出口温度との温度差が 1 5 °C以上であることを特徴とする、請求項 1乃至請求項 4のいずれか 1項に記載の除湿空調装置。

6 . 請求項 1乃至請求項 5のいずれか 1項に記載の除湿空調装置と；前記熱媒体供給装置から前記第 1の熱交換器及び前記第 2の熱交換器に前記温熱媒体を供給する温熱媒体配管と；

前記熱媒体供給装置から前記第 3の熱交換器に前記冷熱媒体を供給する冷熱媒体配管とを備えたことを特徴とする；

除湿空調システム。

7 . 処理空気中の水分を吸着し、再生空気により水分を脱着されるデシカントを有する水分吸着装置と；

前記再生空気と気相の温熱媒体とを熱交換させる第 1の熱交換器であつて、前記水分吸着装置に対して前記再生空気の流れの上流側に設けられた第 1の熱交換器と；

前記処理空気と、前記第 1の熱交換器で熱交換された前記温熱媒体とを熱交換させる第 2の熱交換器であって、前記水分吸着装置に対して前記処理空気の流れの下流側に設けられた第 2の熱交換器とを備えることを特徴とする；除湿空調装置。

8 . 前記処理空気と液相の冷熱媒体とを熱交換させる第 3の熱交換器であって、前記第 2の熱交換器に対して前記処理空気の流れの下流側に設けられた第 3の熱交換器を備えることを特徴とする、請求項 7に記載の除湿空調装置。

9 . 前記第 1の熱交換器と前記第 2の熱交換器との間に、前記第 1の熱交換器で熱交換された前記温熱媒体の流れを切り換える切替装置を備えることを特徴とする、請求項 7または請求項 8に記載の除湿空調装置。

1 0 . 請求項 8に記載された除湿空調装置と；

前記第 3の熱交換器に供給する冷熱媒体から、前記第 1 の熱交換器に供給する温熱媒体に熱を汲み上げるヒートポンプとを備えることを特徴とする；

除湿空調システム。

1 1 . 1台の前記ヒートポンプに対して、複数台の前記除湿空調装置を備えることを特徴とする、請求項 1 0に記載の除湿空調システム。

1 2 . 前記ヒートポンプは、前記温熱媒体に熱を与える第 4の熱交換器と；

前記冷熱媒体から熱を奪う第 5の熱交換器とを備えることを特徴とする；

請求項 1 0または請求項 1 1に記載の除湿空調システム。

1 3 . 前記第 4の熱交換器は、前記除湿空調装置に対して相対的に鉛直方向下方に設置され、前記第 5熱交換器は、前記除湿空調装置に対して相対的に鉛直方向上方に設置されていることを特徴とする、請求項 1 2 に記載の除湿空調システム。

1 4 . 前記冷熱媒体から熱を奪う冷凍機をさらに備えることを特徴とする、請求項 1 0乃至請求項 1 3のいずれか 1項に記載の除湿空調システム。