WO2000036346A1

WO2000036346A1 - Conditionneur d'air

Info

Publication number: WO2000036346A1
Application number: PCT/JP1999/006934
Authority: WO
Inventors: Chun-Cheng Piao; Manabu Yoshimi; Ryuichi Sakamoto; Kazuo Yonemoto; Shotaro Mishina; Akira Kamino
Original assignee: Daikin Industries, Ltd.
Priority date: 1998-12-16
Filing date: 1999-12-09
Publication date: 2000-06-22
Also published as: JP2000179962A; US6484528B1; CN1330757A; EP1170559A1; CN1122799C; EP1170559A4

Description

明細

技術分野

本発明は、空気を冷媒とする空気サイクルを利用して暖房を行う空気調和装置に関し、特に、暖房能力の向上策に係るものである。背景技術

従来より、空気を冷媒とする空気サイクル式の冷凍機が知られている。例えば、日本冷凍協会発行「新版冷凍空調便覧第 4版基礎編」 ρ.45〜ρ.48 に開示されている。また、空気サイクル式の冷凍機を熱源として暖房を行う暖房装置が、 The Australian institute oi Remgeranon / r Conditioning and Heating発 ίτ 「エイァィアールエイエッチジャーナル（AIRAH JOURNAL) 1 9 9 7年 6月号」 ρ.16〜 p.21に開示されている。以下、この暖房装置について説明する。

図 3に示すように、上記暖房装置は、熱源側系統（a) と、排熱側系統（f) とを備えている。この熱源側系統（a) は、圧縮機（b) と、第 1熱交換器（c) と、第 2 熱交換器（d) と、膨張機（e) とを順に接続して成り、空気冷凍サイクルを行うように構成されている。一方、排熱側系統（f) は、第 2熱交換器（と、加湿器（g) と、第 1熱交換器（c) とを順に接続して構成されている。

そして、熱源側系統（a) では、圧縮機（b) を駆動すると、この圧縮機（b) で換気用の排出空気が圧縮される。圧縮された空気は、第 1熱交換器（c)、第 2熱交換器（d) と順に流れ、膨張機（e) で膨張した後に、室外に排出される。一方、排熱側系統（f) では、室外からの換気用の供給空気は、第 2熱交換器（d)、加湿器（g)、第 1熱交換器（c) と順に流れる。その間に、この供給空気は、両熱交換器（d,c) において熱源側系統（a)の圧縮空気との熱交換によって暖められると共に、加湿器（g) において加湿される。そして、暖められて加湿された供給空気を室内に供給し、暖房を行うようにしている。

一解決課題一

しかしながら、上述の暖房装置では、暖房能力が不足して室内暖房が充分に行えないという問題があった。この点について説明すると、上記暖房装置では、熱源側系統（a) に換気用の排出空気のみを流すようにしている。この換気量は、在室者の人数等によって定まるものであって（例えば、床面積 l m²あたり 4 m³/hr)、暖房負荷とは無関係に定められる。そして、暖房負荷に見合った暖房能力を発揮させるには、換気用の排出空気だけでは不足となる場合がほとんどである。それにも拘わらず、上記暖房装置では熱源側系統（a) の空気流量を増やすことができず、暖房能力の不足を招いていた。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、空気サイクルを利用して暖房を行う空気調和装置において、充分な暖房能力を確保することにある。発明の開示

本発明は、空気サイクルを利用して温熱を生成する熱源側系統に、換気用の排出空気と共に室外空気を流し、該熱源側系統での空気流量を増大させるようにしたものである。

具体的に、本発明が講じた第 1の解決手段は、空気を冷媒とする空気サイクルによって室内空気を加熱して暖房を行う空気調和装置を対象としている。そして、室外及び室内から空気を吸入して圧縮する圧縮機（21 ) と、少なくとも室内空気から成る調和用空気を上記圧縮機（21 ) で圧縮された圧縮空気との熱交換により加熱する加熱手段（30) と、該加熱手段（30) で熱交換した後の圧縮空気を膨張させる膨張機（23) とを備え、該膨張機（23 ) で膨張して低温となった低温空気を室外へ排出すると共に、上記加熱手段（30 ) で加熱された調和用空気を室内に供給するものである。

また、本発明が講じた第 2の解決手段は、上記第 1の解決手段において、室内から圧縮機（21) へ吸入される空気を、換気のために室内から排出される排出空気とするものである。

また、本発明が講じた第 3の解決手段は、上記第 1又は第 2の解決手段において、調和用空気を、室内空気と室外から室内へ供給される供給空気とより構成するものでめる o

また、本発明が講じた第 4の解決手段は、上記第 1〜第 3の何れか 1の解決手段において、空気中の水蒸気が水蒸気分圧の高い側から低い側へ透過可能に構成された分離膜を有し、圧縮空気に含まれる水蒸気を凝縮させずに該圧縮空気から分離する水分除去手段（22) を設けるものである。

また、本発明が講じた第 5の解決手段は、上記第 4の解決手段において、分離膜は、高分子膜から成り、水分子の膜内部拡散によって水蒸気が透過するように構成されたものとするものである。

また、本発明が講じた第 6の解決手段は、上記第 4の解決手段において、分離膜は、分子自由行程と同程度の大きさの孔を多数有し、水分子の毛管凝縮と拡散とによつて水蒸気が透過するように構成されたものとするものである。

また、本発明が講じた第 7の解決手段は、上記第 4〜第 6の何れか 1の解決手段において、水分除去手段（22) における分離膜の両側での水蒸気分圧差を確保するために該分離膜の一方側を減圧する減圧手段（36) を設けるものである。

また、本発明が講じた第 8の解決手段は、上記第 7の解決手段において、水分除去手段（22) によって圧縮空気から分離した水分の一部又は全部を、膨張機（23) からの低温空気に供給するものである。

また、本発明が講じた第 9の解決手段は、上記第 7の解決手段において、水分除去手段（22) によって圧縮空気から分離した水分を加熱手段（30) の調和用空気に供給する水分供給手段（42) を設けるものである。

また、本発明が講じた第 1 0の解決手段は、上記第 4〜第 7の何れか 1の解決手段において、水分除去手段（22) によって圧縮空気から分離した水分の一部又は全部を、調和用空気と共に室内に供給するものである。また、本発明が講じた第 1 1の解決手段は、上記第 4〜第 6の何れか 1の解決手段において、水分除去手段（22) を、分離膜の一方の表面と圧縮空気と接触させると共に他方の表面と調和用空気とを接触させ、該圧縮空気に含まれる水蒸気が該調和用空気へ移動するように構成するものである。

また、本発明が講じた第 1 2の解決手段は、上記第 1〜第 8の何れか 1の解決手段において、加熱手段（30) の調和用空気に水分を供給する水分供給手段（42) を設けるものである。

また、本発明が講じた第 1 3の解決手段は、上記第 9又は第 1 2の解決手段において、水分供給手段（42) が、水分が透過可能な透湿膜を介して調和用空気に水分を供給するものである。

—作用一

上記第 1の解決手段では、圧縮機（21) が室内及び室外から空気を吸入し、圧縮して高温高圧の圧縮空気とする。この圧縮空気は、加熱手段（30) において調和用空気と熱交換する。そして、加熱手段（30) で暖められた調和用空気を室内に供給し、暖房を行う。一方、熱交換後の圧縮空気は、膨張機（23) で膨張して低温空気となり、その後、室外へ排出される。

また、上記第 2の解決手段では、換気用の排出空気が圧縮機（21) に吸入される。つまり、この排出空気を利用して暖房運転が行われる。

また、上記第 3の解決手段では、供給空気は室内空気と共に加熱手段（30) によって暖められ、その後、室内に供給される。

また、上記第 4の解決手段では、水分除去手段（22) によって、圧縮機（21) で圧縮された圧縮空気から水分が除去される。その際、水分除去手段（22) は所定の分離膜を有するため、上記圧縮空気中の水分は、水蒸気の状態を維持したまま該圧縮空気から分離される。

また、上記第 5又は第 6の解決手段では、分離膜が、所定の過程によって水蒸気を透過させるように構成される。

また、上記第 7の解決手段では、減圧手段（36) による減圧によって、分離膜の両側における水蒸気分圧差が確保される。つまり、分離膜の一方の表面が圧縮空気と接触し、他方の表面側が減圧手段（36) によって減圧される。従って、分離膜の他方の表面側の水蒸気分圧は、圧縮空気の水蒸気分圧よりも低く維持される。

また、上記第 8の解決手段では、水分除去手段（22) で圧縮空気から分離された水分が低温空気と共に室外へ排出される。

また、上記第 9の解決手段では、水分除去手段（22) で圧縮空気から分離された水分が、水分供給手段（42) によって調和用空気に供給される。その際、水分供給手段（₄2) は、加熱手段（30) において加熱されつつある調和用空気に水分を供給する。

また、上記第 1 0の解決手段では、水分除去手段（22 ) で圧縮空気から分離された水分が調和用空気に供給され、この調和用空気と共に室内に供給されて室内が加湿される。

また、上記第 1 1の解決手段では、分離膜の一方の表面と圧縮空気とが、他方の表面と調和用空気とがそれそれ接触する。従って、調和用空気の水蒸気分圧が圧縮空気の水蒸気分圧よりも低い運転状態においては、外部から何らの作用を加えなくても圧縮空気中の水分が排出空気へと移動する。

また、上記第 1 2の解決手段では、水分が水分供給手段（42 ) によって調和用空気に供給される。その際、水分供給手段（42) は、加熱手段（30) において加熱されつつある調和用空気に水分を供給する。

また、上記第 1 3の解決手段では、水分供給手段（42) によって、所定の透湿膜を介して水分が排出空気へ徐々に供給される。

一効果—

従って、上記の解決手段によれば、圧縮機（21) が室内からだけでなく室外からも空気を吸入するため、圧縮空気の流量を充分に確保することができる。つまり、加熱手段（30) で調和用空気と熱交換する高温の圧縮空気の流量を確保することができる。このため、加熱手段（30) において調和用空気に与えられる熱量を確保することができ、暖房能力を充分に発揮させることができる。また、上記第 2の解決手段によれば、換気用の排出空気がもつ熱を回収し、回収した熱を調和用空気の加熱に利用することができる。このため、換気による暖房負荷の増大を防ぐことができる。

また、上記第 3の解決手段によれば、室内空気と供給空気とを混合して調和用空気としているため、室外からの冷たい供給空気を暖めてから室内に供給することができ、在室者の快適性を向上させることができる。更に、本解決手段では、室内空気を調和用空気とする場合に比して調和用空気の温度が低下する。このため、加熱手段 (30) における調和用空気との熱交換によって圧縮空気は一層低温となり、これによって圧縮機（21) の駆動入力を削減することができ、機器効率、即ち C O P (成績係数）の向上を図ることができる。

また、上記第 4の解決手段によれば、圧縮空気から水分を分離した後に膨張機 (23) へ送ることができる。ここで、膨張機（23) からの低温空気の温度は、かなりの低温（例えばマイナス 1 5 °C程度）となる。このため、低温空気中に水分が多く含まれていると、低温空気中で水分が凍ってしまう。そして、低温空気中で水分が凍ると、雪状になって低温空気と共に室外に吹き出されたり、吹出用の通路に溜まって通路が閉塞するなどの弊害が生じる。これに対し、本解決手段では圧縮空気から水分を除去した後に膨張させるため、上述のような弊害を生ずることなく運転を行うことができる。

また、上記第 5又は第 6の解決手段によれば、所定の機能を有する分離膜を確実に構成することができる。

また、上記第 7の解決手段によれば、いかなる運転状態においても、減圧手段 (36) によって分離膜の両側での水蒸気分圧差を確保でき、水分除去手段（22) によって圧縮空気から常に水蒸気を分離することができる。このため、上述のような低温空気中で水分が凍ることによる弊害を確実に防止することができる。

また、上記第 8の解決手段によれば、圧縮空気から分離された水蒸気を冷却空気と共に室外へ排出することができる。このため、分離した水蒸気を処理するための構成を必要とせず、構成の簡略化を図ることができる。また、上記第 9又は第 1 2の解決手段によれば、調和用空気に水分を供給することによって、室内の加湿を行うことができる。この場合、供給された水分が蒸発する際に調和用空気から潜熱分の熱を奪う。このため、何らの手段も施さなければ、調和用空気の温度が低下する。これに対し、本解決手段では、加熱手段（30) の調和用空気に水分を供給している。従って、調和用空気に対し、圧縮空気との熱交換によつて、供給された水分の蒸発潜熱分の熱量を与えることができる。この結果、加熱手段 ( 30) から室内に送られる調和用空気の温度を所定値に維持しつつ、調和用空気の加湿を行うことができる。特に、上記第 9の解決手段によれば、水分除去手段（22) で圧縮空気から分離された水分を、室内の加湿に利用することができる。

また、上記第 1 0の解決手段によれば、水分除去手段（22 ) で圧縮空気から分離された水分を、室内の加湿に利用することができる。

また、上記第 1 1の解決手段によれば、圧縮空気から分離された水蒸気を水蒸気の状態のままで調和用空気に供給することができる。つまり、調和用空気を加湿する際に、調和用空気中で供給された水分が蒸発することはない。従って、本解決手段によれば、加熱手段（30 ) において、圧縮空気から調和用空気に対して、水分の蒸発潜熱分の熱量を供給する必要がなくなる。このため、加熱手段（30) における圧縮空気と調和用空気との交換熱量が同一であっても、調和用空気を一層高温にまで暖めることができる。この結果、暖房能力を高く維持しつつ、室内を加湿することができる。

また、上記第 1 3の解決手段によれば、調和用空気に水分を徐々に供給するため、供給した水分を調和用空気中で確実に蒸発させることができる。このため、蒸発できない水分が液滴の状態で調和用空気と共に室内に吹き出される事態を防止することができる。図面の簡単な説明

図 1は、実施形態に係る空気調和装置の構成を示す概略構成図である。

図 2は、実施形態に係る空気調和装置の動作を示す空気の状態図である。図 3は、従来の空気サイクル冷凍機を熱源とする暖房装置の構成を示す概略構成図である。発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図 1に示すように、本実施形態の空気調和装置（10) は、熱源側系統（2Q) と、利用側系統（40) とによって構成されている。

上記熱源側系統（20) は、圧縮機 (21) と、熱交換器（30) と、水分除去器（22) と、膨張機（23) とを順にダクト接続して成り、空気冷凍サイクルを行うように構成されている。また、熱源側系統（20) は、圧縮機（21) の入口側に接続される吸込ダクト（24) と、膨張機（23) の出口側に接続される吹出ダクト（25) とを備えている。この吸込ダク卜（24) は、始端側で 2つに分岐され、上記圧縮機（21) に室内及び室外から空気を送るように構成されている。その際、換気のために室内から排出される排出空気が、室内から圧縮機（21)へと送られる。また、吹出ダクト（25) は、膨張機（23) からの低温空気を室外へ導くように構成されている。

上記利用側系統（40) は、上記熱交換器（30) と、該熱交換器（30) にそれそれ接続される入口ダクト（43) 及び出口ダクト（44) とによって構成されている。この入口ダクト（43) は、始端側で第 1入口ダクトと第 2入口ダクトとに分岐している。第 1入口ダクトの一端は室内に開口し、第 2入口ダクトの一端は室外に開口している。また、第 2入口ダクトの途中には、一端で上記吹出ダクト（25) に接続する分岐ダクト（45) が接続されている。この第 2ダクトは、ダクト内を流れる室外空気のうち、一部を換気のために室内に供給される供給空気として熱交換器（30) へ導き、残りを吹出ダクト（25) 内へ送るように構成されている。そして、上記入口ダクト（43) は、第 1入口ダクトからの室内空気と第 2入口ダクトからの供給空気とを、調和用空気として熱交換器（30) へ送るように構成されている。また、出口ダクト（44) は、一端が室内に開口し、熱交換器（30) からの調和用空気を室内へ供給するように構成されている。上記圧縮機（21 ) には、モ一夕（35) が連結されている。また、該圧縮機（21) は、上記膨張機（23) と連結されている。そして、圧縮機（21 ) は、モ一夕（35) の駆動力と、膨張機（23) で空気が膨張する際の膨張仕事とによって駆動されるように構成されている。

上記熱交換器（30) には、圧縮空気が流れる圧縮空気通路（31) と、調和用空気が流れる調和用空気通路（32 ) とが区画形成されている。この圧縮空気通路（31 ) は、一端が上記圧縮機（21) と、他端が上記水分除去器（22) とそれそれダクト接続されている。また、上記調和用空気通路（32) は、一端には上記入口ダクト（43) が、他端には上記出口ダクト（44) がそれそれ接続されている。そして、この熱交換器（30) は、圧縮空気通路（31 ) の圧縮空気と、調和用空気通路（32) の調和用空気とを熱交換させるように構成されている。つまり、上記熱交換器（30 ) は、圧縮空気との熱交換によつて調和用空気を加熱する加熱手段を構成している。

また、上記熱交換器（30) には、加湿部（42 ) が設けられている。この加湿部 (42 ) は、透湿膜を備えている。この加湿部（42 ) では、調和用空気通路（32) が透湿膜で形成され、該透湿膜を隔てて反対側に水側空間が形成されている。上記透湿膜は水分が透過可能に構成され、この透湿膜を透過させて水側空間の水分を調和用空気通路（32) の調和用空気へ供給するようにしている。そして、上記加湿部（42 ) は、熱交換器（30) において加熱されつつある調和用空気に水分を供給する水分供給手段を構成している。

上記水分除去器（22 ) は、分離膜を有し、この分離膜によって隔てられた高圧空間と低圧空間とを備えている。この高圧空間は、入口側が上記熱交換器（30) の圧縮空気通路（31 ) と、出口側が上記膨張機（23) とそれそれダクト接続されている。従って、この高圧空間には、上記熱交換器（30 ) からの圧縮空気が流れる。そして、この水分除去器（22 ) は、該圧縮空気中の水蒸気が上記分離膜を透過することによって、該水蒸気を高圧空間側から低圧空間側へ移動させるように構成されている。つまり、水分除去器（22 ) は、上記圧縮空気から水分を除去する水分除去手段を構成している。上記分離膜は、フッ素樹脂等の高分子膜によって形成されている。そして、該分離膜は、水分子の膜内部拡散によって水蒸気が透過するように構成されている。尚、この分離膜を、キセロゲル等から成るガス分離用多孔膜によって形成してもよい。この場合、圧縮空気中の水蒸気は、水分子の毛管凝縮と拡散とによって分離膜を透過する。

上記水分除去器（22) の低圧空間には、真空ポンプ（36) が接続されている。この真空ポンプ（36) は、該低圧空間を減圧するためのものであって、低圧空間と高圧空間との水蒸気分圧差を確保する減圧手段を構成している。

また、上記真空ポンプ（36) の出口側には、第 1水配管（51) と第 2水配管（52) とが接続されている。第 1水配管（51) は、上記熱交換器（30) の加湿部（42) の水側空間に接続し、水分除去器（22) で圧縮空気から分離した水分を該水側空間へ供給するように構成されている。一方、第 2水配管（52) は、上記分岐ダクト（45) に接続し、水分除去器（22) で圧縮空気から分離した水分を、室外空気と共に吹出ダクト（25) 内の低温空気へ供給するように構成されている。

一運転動作—

次に、上記空気調和装置（10) の運転動作について、図 2を参照しながら説明する。

上記熱源側系統（20) において、モータ（35) で圧縮機（21) を駆動すると、吸込ダクト（24) を通じて排出空気と室外空気とが圧縮機（21) に供給される。具体的に、流量： M0の排出空気と流量： Mの室外空気とが混合され、圧縮機 (21) へ供給される。圧縮機（21) では、供給された空気が点 1から点 2に亘つて圧縮され、流量： M0 + Mの圧縮空気が生成する。この圧縮空気は、圧縮されて高温となっており、上記熱交換器（30) の圧縮空気通路（31) へと送られる。

上記熱交換器（30) では、高温の圧縮空気が圧縮空気通路（31) を流れる間に調和用空気通路（32) の調和用空気と熱交換を行う。つまり、圧縮空気は、点 2から点 3に亘つて調和用空気と熱交換を行い、その温度が低下する。

上記水分除去器（22) では、点 3から点 3，に亘つて圧縮空気から水分： d m が除去される。具体的に、水分除去器（22) では、低圧空間が真空ポンプ（36) で減圧され、低圧空間の水蒸気分圧が高圧空間の水蒸気分圧よりも常に低く維持されている。このため、両空間の水蒸気分圧差によって圧縮空気中の水蒸気が分離膜を透過し、圧縮空気から水分が除去される。その際、圧縮空気中の水蒸気は、凝縮することなく水蒸気の状態ままで圧縮空気から分離される。

その後、水分が除去された圧縮空気は、膨張機（23) へと送られる。この膨張機（23) では、圧縮空気が点 3，から点 4に亘つて膨張し、低温空気となる。そして、この低温空気が吹出ダクト（25) を通じて室外へ排出される。その際、吹出ダクト（25) 内には、分岐ダクト（45) を通じて室外空気が送られる。従って、低温空気は、所定量の室外空気と混合された後に室外に排出される。

一方、上記利用側系統（40) では、入口ダクト（43) を通じて、流量： M0の供給空気と、流量： M lの室内空気とが上記熱交換器（30) の調和用空気通路（32) へ送られる。つまり、排出空気と同流量の供給空気が、所定流量の室内空気と共に熱交換器（30) へ送られる。

上記熱交換器（30) の調和用空気通路（32) では、調和用空気が点 6から点 7 に亘つて圧縮空気通路（31) の圧縮空気と熱交換を行い、調和用空気が加熱される。その間、上記熱交換器（30) の加湿部（42) では、調和用空気通路（32) の調和用空気へ水分： d mlが供給される。つまり、加湿部（42) において、加熱されつつある調和用空気に水分が供給される。従って、調和用空気には、圧縮空気との熱交換によって、供給された水分の蒸発潜熱分の熱量が与えられる。この様にして、調和用空気の加熱と加湿とが行われる。

尚、加湿部（42)で調和用空気に供給される水分： d mlは、上記水分除去器（22) において圧縮空気から分離された水分： d mの一部である、そして、この水分： d m 1は、上記第 1水配管（51) を通じて加湿部（42) へ供給される。

上記熱交換器（30) において、加熱及び加湿された調和用空気は、上記出口ダクト（44) を通じて室内に供給される。これによつて、室内の暖房と加湿とが行われる。一実施形態の効果一

本実施形態によれば、圧縮機（21) が室内からの排出空気と共に室外空気を吸入するため、圧縮空気の流量を充分に確保することができる。つまり、熱交換器（30) で調和用空気と熱交換する高温の圧縮空気の流量を確保することができる。このため、熱交換器（30) において調和用空気に与えられる熱量を確保することができ、暖房能力を充分に発揮させることができる。

また、圧縮機（21) に排出空気を送ることによって、換気用の排出空気がもつ熱を回収し、回収した熱を調和用空気の加熱に利用することができる。このため、換気による暖房負荷の増大を防ぐことができる。

また、室内空気と供給空気とを混合して調和用空気としているため、室外からの冷たい供給空気を暖めてから室内に供給することができ、在室者の快適性を向上させることができる。更に、本実施形態では、室内空気を調和用空気とする場合に比して調和用空気の温度が低下する。このため、熱交換器（30) における調和用空気との熱交換によって圧縮空気は一層低温となり、これによつて圧縮機（21) の駆動入力を削減することができ、機器効率、即ち C O P (成績係数）の向上を図ることができる。

また、水分除去器（22) において圧縮空気から水分を分離し、その後に膨張機 (23) へ送るようにしている。ここで、膨張後の低温空気に水分が多く含まれていると、低温空気中で水分が凍ってしまう。そして、この様に水分が凍ると、空気の通路に溜まって通路の閉塞を招くなどの弊害を生じる。これに対し、本実施形態では圧縮空気から水分を除去した後に膨張させるため、上述のような弊害を生ずることなく運転を行うことができる。

また、真空ポンプ（36) によって分離膜の両側での水蒸気分圧差を確保でき、水分除去器（22) によって圧縮空気から常に水蒸気を分離することができる。このため、上述のような低温空気中で水分が凍ることによる弊害を確実に防止することができる。

更に、本実施形態では、低温空気を所定量の室外空気と混合してから室外へ排出するようにしている。このため、室外に吹き出される空気の温度を、膨張機（23) から出た直後の低温空気の温度よりも高くすることができる。従って、これによつても、上述のような低温空気中で水分が凍ることによる弊害を確実に防止することができる。

また、水分除去器（22) によって圧縮空気から分離した水分を、室内の加湿に利用することができる。その際、上記熱交換器（30) の加湿部（42 ) において、水分を調和用空気に供給するようにしている。従って、調和用空気に対し、圧縮空気との熱交換によって、供給された水分の蒸発潜熱分の熱量を与えることができる。この結果、熱交換器（30) から室内に送られる調和用空気の温度を所定値に維持しつつ、調和用空気の加湿を行うことができる。

また、上記加湿部（42 ) では、透湿膜を介して調和用空気に水分を徐々に供給するため、供給した水分を調和用空気中で確実に蒸発させることができる。このため、蒸発できない水分が液滴の状態で調和用空気と共に室内に吹き出される事態を防止することができる。

—第 1の変形例一

上記実施形態では、水分除去器（22 ) で圧縮空気から分離した水分を、第 1水配管（51 ) を通じて調和用空気に、第 2水配管（52 ) を通じて低温空気にそれそれ供給している。しかしながら、必ずしも両方に供給しなくてもよく、排出空気と低温空気の何れか一方に供給してもよい。

—第 2の変形例一

また、上記実施形態では、熱交換器（30) の加湿部（42) には、第 1水配管（51) を通じて水分を供給するようにしている。これに対して、上記加湿部（42 ) に水道水等を供給し、これを調和用空気に供給するようにしてもよい。

一第 3の変形例一

また、上記実施形態では、水分除去器（22 ) で圧縮空気から分離した水分を、加湿部（42) に供給するようにしている。これに対し、第 1水配管（51 ) の一端を入口ダクト（43) に接続し、該入口ダクト（43) 内の調和用空気に上記分離した水分を供給するようにしてもよい。また、第 1水配管（51) の一端を出口ダクト（44) に接続し、熱交換器（30) において加熱された後の調和用空気に上記分離した水分を供給するようにしてもよい。

一第 4の変形例—

また、上記実施形態では、水分除去器（22 ) を、熱源側系統（20) における熱交換器（30) と膨張機（23) の間に設けるようにしている。これに対し、圧縮機（21) と熱交換器（30) の間に水分除去器（22) を設け、熱交換器（30) で調和用空気と熱交換する前の圧縮空気から水分を分離するようにしてもよい。また、本変形例においても、上記第 3の変形例と同様に、圧縮空気から分離した水分を入口ダクト（43) 内の調和用空気に供給してもよいし、出口ダクト（44) 内の調和用空気に供給するようにしてもよい。

—第 5の変形例—

また、上記実施形態では、水分除去器（22 ) の低圧空間を真空ポンプ（36) で減圧し、これによつて水分除去器（22 ) で圧縮空気から水分を分離するようにしている。これに対し、真空ポンプ（36) を設けず、水分除去器（22 ) の構成を変更して、該水分除去器（22 ) を、圧縮空気中の水蒸気が分離膜を透過して調和用空気へ移動するように構成してもよい。

つまり、水分除去器には、分離膜によって隔てられた熱源側空間と利用側空間とを設ける。この熱源側空間には、上記熱交換器（30) からの圧縮空気を導くようにする。一方、利用側空間には、利用側系統（40) の入口ダクト（43) を接続、し該入口ダクト（43 ) の途中に利用側空間を配置する。そして、熱源側空間と利用側空間の水蒸気分圧差によって圧縮空気中の水蒸気が分離膜を透過して調和用空気へ移動し、この分離された水蒸気が調和用空気と共に室内に供給されて室内の加湿に利用される。

本変形例によれば、圧縮空気から分離された水蒸気を水蒸気の状態のままで調和用空気に供給することができる。つまり、調和用空気を加湿する際に、調和用空気中で供給された水分が蒸発することはない。従って、熱交換器（30) において、圧縮空気から調和用空気に対して、水分の蒸発潜熱分の熱量を供給する必要がなくなる。このため、熱交換器（30) における圧縮空気と調和用空気との交換熱量が同一であつても、調和用空気を一層高温にまで暖めることができる。この結果、暖房能力を高く維持しつつ、室内を加湿することができる。産業上の利用可能性

以上のように、本発明に係る空気調和装置は、室内を暖房するものとして有用であり、特に、空気サイクルによる暖房運転を行うものに適している。

Claims

請求の範囲

1 . 空気を冷媒とする空気サイクルによって室内空気を加熱して暖房を行う空気調和装置であって、

室外及び室内から空気を吸入して圧縮する圧縮機（21) と、

少なくとも室内空気から成る調和用空気を上記圧縮機（21) で圧縮された圧縮空気との熱交換により加熱する加熱手段（30) と、

該加熱手段（30) で熱交換した後の圧縮空気を膨張させる膨張機（23) とを備え、該膨張機（23) で膨張して低温となった低温空気を室外へ排出すると共に、上記加熱手段（30) で加熱された調和用空気を室内に供給する空気調和装置。

2 . 室内から圧縮機（21) へ吸入される空気は、換気のために室内から排出される排出空気である請求の範囲第 1項に記載の空気調和装置。

3 . 調和用空気は、室内空気と室外から室内へ供給される供給空気とより成る請求の範囲第 1項又は第 2項に記載の空気調和装置。

4 . 空気中の水蒸気が水蒸気分圧の高い側から低い側へ透過可能に構成された分離膜を有し、圧縮空気に含まれる水蒸気を凝縮させずに該圧縮空気から分離する水分除去手段（22) を備えている請求の範囲第 1項から第 3項の何れか 1つに記載の空気調和装置。

5 . 分離膜は、高分子膜から成り、水分子の膜内部拡散によって水蒸気が透過するように構成される請求の範囲第 4項に記載の空気調和装置。

6 . 分離膜は、分子自由行程と同程度の大きさの孔を多数有し、水分子の毛管凝縮と拡散とによって水蒸気が透過するように構成される請求の範囲第 4項に記載の空気調和装置。

7 . 水分除去手段（22) における分離膜の両側での水蒸気分圧差を確保するために該分離膜の一方側を減圧する減圧手段（36) を備えている請求の範囲第 4項から第 6項の何れか 1つに記載の空気調和装置。

8 . 水分除去手段（22) によって圧縮空気から分離した水分の一部又は全部を、膨張機（23) からの低温空気に供給する請求の範囲第 7項に記載の空気調和装置。

9 . 水分除去手段（22) によって圧縮空気から分離した水分を加熱手段（30) の調和用空気に供給する水分供給手段（42) を備えている請求の範囲第 7項に記載の空気調和装置。

1 0 . 水分除去手段（22) によって圧縮空気から分離した水分の一部又は全部を、調和用空気と共に室内に供給する請求の範囲第 4項から第 7項の何れか 1つに記載の空気調和装置。

1 1 . 水分除去手段（22) は、分離膜の一方の表面と圧縮空気と接触させると共に他方の表面と調和用空気とを接触させ、該圧縮空気に含まれる水蒸気が該調和用空気へ移動するように構成される請求の範囲第 4項から第 6項の何れか 1つに記載の空気

1 2 . 加熱手段（30) の調和用空気に水分を供給する水分供給手段（42) を備えている請求の範囲第 1項から第 8項の何れか 1つに記載の空気調和装置。

1 3 . 水分供給手段（42) は、水分が透過可能な透湿膜を介して調和用空気に水分を供給する請求の範囲第 9項又は第 1 2項に記載の空気調和装置。