WO2005103577A1 - 調湿装置 - Google Patents

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WO2005103577A1
WO2005103577A1 PCT/JP2005/007895 JP2005007895W WO2005103577A1 WO 2005103577 A1 WO2005103577 A1 WO 2005103577A1 JP 2005007895 W JP2005007895 W JP 2005007895W WO 2005103577 A1 WO2005103577 A1 WO 2005103577A1
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WO
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refrigerant
air
heat exchanger
adsorbent
compressor
Prior art date
Application number
PCT/JP2005/007895
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English (en)
French (fr)
Inventor
Satoshi Ishida
Nobuki Matsui
Tomohiro Yabu
Original Assignee
Daikin Industries, Ltd.
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Publication date
Application filed by Daikin Industries, Ltd. filed Critical Daikin Industries, Ltd.
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F3/00—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems
    • F24F3/12—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the treatment of the air otherwise than by heating and cooling
    • F24F3/14—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the treatment of the air otherwise than by heating and cooling by humidification; by dehumidification
    • F24F3/1411—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the treatment of the air otherwise than by heating and cooling by humidification; by dehumidification by absorbing or adsorbing water, e.g. using an hygroscopic desiccant
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/26—Drying gases or vapours
    • B01D53/265—Drying gases or vapours by refrigeration (condensation)
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
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    • F24F3/1429—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the treatment of the air otherwise than by heating and cooling by humidification; by dehumidification by absorbing or adsorbing water, e.g. using an hygroscopic desiccant alternatively operating a heat exchanger in an absorbing/adsorbing mode and a heat exchanger in a regeneration mode
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B13/00—Compression machines, plants or systems, with reversible cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2600/00—Control issues
    • F25B2600/25—Control of valves
    • F25B2600/2513—Expansion valves

Definitions

  • the present invention relates to a humidity control device having a heat exchanger having a surface on which an adsorbent is supported, and more particularly to a measure for improving the dehumidifying ability and the humidifying ability.
  • the humidity control device includes two adsorption elements having an adsorbent and a refrigerant circuit that performs a refrigeration cycle. This humidity control device performs a first operation of dehumidifying the first air with the first adsorption element and regenerating the second adsorption element with the second air heated by the condenser in the refrigerant circuit, and a second adsorption operation. A second operation of dehumidifying the first air with the arrival element and regenerating the first adsorption element with the second air heated by the condenser. These two operations are alternately repeated, and the dehumidified first air or the humidified second air is supplied to the room.
  • the adsorption heat exchange is configured as a V and so-called fin “and” tube type heat exchange having a large number of plate-like fins and a copper tube penetrating the fins.
  • An adsorbent is supported on the surfaces of the fins and the copper tube.
  • moisture is adsorbed and desorbed by the adsorbent to dehumidify and circulate the flowing air, and the refrigerant flowing in the copper tube heats and cools the adsorbent.
  • the present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to increase the discharge temperature of a compressor to increase the sensible heat amount of a discharged refrigerant, thereby absorbing moisture in an adsorbent. This is to increase the amount of desorption.
  • a first solution is that a compressor (63), a first heat exchange (61), an expansion mechanism (65), and a second heat exchanger (62) are connected by piping and a refrigerant
  • the circulation is configured to be reversible, and a refrigerant circuit (60) that performs a vapor compression refrigeration cycle, and absorbs moisture carried on the surfaces of the first heat exchanger (61) and the second heat exchanger (62).
  • the compressor (63) further includes superheat control means (71) for increasing the superheat of the suction gas refrigerant of the compressor (63).
  • the adsorbent in the first heat exchanger (61) or the second heat exchanger (62) functioning as an evaporator, the adsorbent is cooled by the circulating refrigerant and moisture in the air is adsorbed. Adsorbed on the agent.
  • the second heat exchanger (62) or the first heat exchanger m ⁇ (61) functioning as a condenser the adsorbent is heated by the flowing refrigerant and the adsorbent is released into the air. Is done.
  • the degree of superheat of the suction gas refrigerant of the compressor (63) since the degree of superheat of the suction gas refrigerant of the compressor (63) is increased, the temperature of the superheated gas refrigerant discharged from the compressor (63) is also increased.
  • the heat exchange (61, 62) serving as a condenser since the higher temperature superheated gas refrigerant flows to the heat exchange (61, 62) serving as a condenser, the amount of sensible heat increases, the adsorbent in the condenser is further heated by the refrigerant, and the water content is reduced. The amount of desorption increases. Also, if the amount of desorbed water in the adsorbent increases, the amount of water adsorbed in the adsorbent converted from the condenser to the evaporator increases. As described above, the amount of adsorbed and desorbed water is increased, and the dehumidifying ability and the humidifying ability are improved.
  • the superheat degree control means (71) makes an opening of an expansion valve (65) as an expansion mechanism smaller than a normal opening.
  • a third solution is the first invention, wherein the superheat degree control means (71) is the first heat exchanger (61) or the second heat exchanger (62) serving as an evaporator. Increase the air volume.
  • the fourth solution is the invention according to any one of the first to third aspects, wherein the superheat degree control means (71) controls the superheat degree of the suction gas refrigerant of the compressor (63) for a predetermined time.
  • a switching means (72) for switching the circulation direction of the refrigerant after being raised for a while is provided.
  • the suction gas refrigerant of the compressor (63) is operated at a normal degree of superheat for a while after the refrigerant circulation is switched, and thereafter, at a superheat degree increased for a predetermined time. Operate and switch the refrigerant circulation again. In this way, after the water is desorbed to some extent from the adsorbent at the time of normal superheat, the remaining water that cannot be completely desorbed is desorbed at the elevated superheat. Therefore, moisture is more efficiently and effectively desorbed than when the degree of superheat is increased throughout the entire operation.
  • each of the heat exchangers (61, 62) is an upstream side through which a refrigerant flows when functioning as a condenser. It is configured as a parallel flow type in which air flows toward the downstream side where the refrigerant flows out from the air.
  • the superheat degree control means (71) for increasing the superheat degree of the suction gas refrigerant of the compressor (63) is provided. Since the temperature of the superheated gas refrigerant increases and the amount of sensible heat of the refrigerant increases, the adsorbent for heat exchange (61, 62) serving as a condenser can be further heated. Thereby, the amount of desorbed water in the adsorbent can be increased. Accordingly, the amount of moisture adsorbed by the adsorbent of the heat exchange (61, 62) switched from the condenser to the evaporator can be increased. As a result, the humidifying ability and the dehumidifying ability can be improved.
  • the expansion valve is used as a means for increasing the degree of superheat.
  • the degree of opening of (65) is reduced or the amount of air blown by the heat exchange (61, 62) serving as an evaporator is increased, the degree of superheat can be easily and reliably increased.
  • the circulation direction of the refrigerant is switched after the superheat degree of the suction gas refrigerant of the compressor (63) is increased by the superheat degree control means (71) for a predetermined time. Since the switching means (72) is provided, the water can be desorbed to some extent from the adsorbent at the time of normal superheat, and then the remaining water can be desorbed at the time of the superheat with the increased moisture. Thereby, the regeneration of the adsorbent in the condenser without increasing the input of the compressor (63) so much can be performed effectively as compared with the case where the degree of superheat is increased throughout the entire operation.
  • the heat exchangers (61, 62) function as condensers, the refrigerant flow and the air flow are made to flow in parallel. Air having a low relative humidity can flow through the portion where the gas refrigerant flows. As a result, it is possible to ensure that the water desorbed by the high-temperature gas refrigerant in a larger amount than the other parts is given to the air. Therefore, compared with the case of the counterflow type, the amount of desorbed water can be increased by effectively using the high-temperature superheated gas refrigerant.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a humidity control apparatus according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a perspective view showing an adsorption heat exchanger according to the embodiment.
  • FIG. 3 is a circuit diagram showing a refrigerant circuit of the humidity control apparatus according to the embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram schematically showing a condenser when a flow of a refrigerant and a flow of air are parallel flows.
  • FIG. 5 is a diagram schematically showing a condenser in a case where the flow of the refrigerant and the flow of air are countercurrent.
  • FIG. 6 is an adsorption isotherm showing the adsorption characteristics of zeolite and silica gel.
  • FIG. 7 is a schematic configuration diagram of a humidity control apparatus showing a flow of air in a first operation during a dehumidifying operation according to the first embodiment.
  • FIG. 8 is a schematic configuration diagram of a humidity control apparatus showing a flow of air in a second operation during a dehumidifying operation according to the first embodiment.
  • FIG. 9 is a schematic configuration diagram of a humidity control apparatus showing a flow of air in a first operation during a humidification operation according to Embodiment 1.
  • FIG. 10 is a schematic configuration diagram of a humidity control apparatus showing a flow of air in a second operation during a humidification operation according to Embodiment 1.
  • FIG. 11 is a Mollier diagram showing behavior of a refrigerant in a refrigerant circuit.
  • the humidity control apparatus (10) of the present embodiment performs dehumidification and humidification of room air, and includes a hollow rectangular parallelepiped box-shaped casing (11).
  • the casing (11) houses a refrigerant circuit (60) and the like.
  • the refrigerant circuit (60) includes a compressor (63), a four-way switching valve (64) as a flow path switching means,
  • This is a closed circuit in which the adsorption heat exchange (61), the expansion valve (65) as an expansion mechanism, and the second adsorption heat exchange (62) are connected in order, and are filled with a refrigerant.
  • the refrigerant circuit (60) is configured so that the charged refrigerant circulates to perform a vapor compression refrigeration cycle. The details of the refrigerant circuit (60) will be described later.
  • the lower side is the front side of the casing (11), and the upper side is the casing (11).
  • the casing (11) is formed in a flat box shape having a substantially square shape in plan view.
  • the left side plate (12) and the right side plate (13), and the front plate (14) and the rear plate (15) are located in the thickness direction of the casing (11), and are mutually separated. It comprises two opposing end faces.
  • the left side plate (12) has an outdoor air intake (21) formed near the rear plate (15), and an indoor air intake (22) formed near the front plate (14).
  • an exhaust air outlet (23) is formed near the back plate (15), and an air supply air outlet (24) is formed near the front plate (14).
  • the outdoor air inlet (21) and the indoor air inlet (22) constitute an air inlet, and the exhaust outlet (23) and the supply air outlet (24) constitute an air outlet. ing.
  • a first partition plate (31) is provided upright toward the right side plate (13) from the center in the left-right direction.
  • the internal space (16) of the casing (11) is partitioned left and right by a first partition plate (31).
  • the right side of the first partition plate (31) becomes the first space (17), and the left side of the first partition plate (31) becomes the second space (18).
  • the first space (17) of the casing (11) is divided into a front space and a back space by a seventh partition plate (37).
  • the compressor (63) and the exhaust fan (26) of the refrigerant circuit (60) are arranged in a space on the back side of the first space (17).
  • an expansion valve (65) and a four-way switching valve (64) of the refrigerant circuit (60) are also arranged in the space on the rear side (not shown).
  • an air supply fan (25) is arranged in a space on the front side in the first space (17).
  • the exhaust fan (26) is connected to an exhaust outlet (23), and the air supply fan (25) is connected to an air outlet (24).
  • a second partition (32), a third partition (33), and a sixth partition (36) are provided in the second space (18) of the casing (11).
  • the second partition plate (32) is set up near the front plate (14), and the third partition plate (33) is set up near the back plate (15).
  • the second space (18) is partitioned into three spaces by a second partition plate (32) and a third partition plate (33) with a frontal force and a backward force.
  • the sixth partition plate (36) is provided in a space between the second partition plate (32) and the third partition plate (33).
  • the sixth partition (36) is provided upright at the center in the left-right direction of the second space (18).
  • the space between the second partition plate (32) and the third partition plate (33) is formed by a sixth partition plate (36). Is divided into right and left. Of these, the space on the right side constitutes a first heat exchange chamber (41), in which the first adsorption heat exchanger (61) is arranged. On the other hand, the space on the left side constitutes a second heat exchange chamber (42), in which the second adsorption heat exchange (62) is arranged. That is, the first heat exchange chamber (41) and the second heat exchange chamber (42) are arranged adjacent to each other.
  • a fifth partition plate (35) is provided in a space between the third partition plate (33) and the rear plate (15) of the casing (11) in the second space (18). .
  • the fifth partition plate (35) is provided so as to cross the center in the height direction of the space, and partitions the space up and down (see FIG. 1 (A)).
  • the space above the fifth partition plate (35) forms a first inflow channel (43), and the space below the fifth partition plate (35) forms a first outflow channel (44).
  • the first inflow path (43) communicates with the outdoor air suction port (21), and the first outflow path (44) communicates with the exhaust air outlet (23) via the exhaust fan (26).
  • a fourth partition plate (34) is provided in the space between the second partition plate (32) and the front plate (14) of the casing (11) in the second space (18). ing.
  • the fourth partition plate (34) is provided so as to cross the center in the height direction of the space, and partitions the space up and down (see FIG. 1 (C)).
  • the space above the fourth partition plate (34) forms a second inflow channel (45), and the space below the fourth partition plate (34) forms a second outflow channel (46).
  • the second inflow path (45) communicates with the indoor air suction port (22), and the second outflow path (46) communicates with the air supply outlet (24) via the air supply fan (25). I have.
  • openings (51 to 54) are formed in the third partition plate (33) (see Fig. 1 (A)). These four openings (51 to 54) are located close to each other in the row and column direction, that is, are arranged in a grid pattern at the top, bottom, left and right.
  • the first opening (51) connects the first inflow path (43) to the first heat exchange chamber (41), and the second opening (52) connects the first inflow path (43) to the first inflow path (43). 2 It communicates with the heat exchange chamber (42).
  • the third opening (53) connects the first outflow passage (44) to the first heat exchange chamber (41), and the fourth opening (54) connects the first outflow passage (44) to the first outflow passage (44). 2 Communicates with the heat exchange chamber (42).
  • openings (55 to 58) are formed in the second partition plate (32) (see Fig. 1 (C)). These four openings (55 to 58) are located close to each other in the row and column direction, that is, are arranged in two grids at the top, bottom, left and right.
  • the fifth opening (55) is connected to the second inflow path (45) and the first inflow path (45).
  • the sixth opening (56) communicates the second inflow path (45) and the second heat exchange chamber (42) with the heat exchange chamber (41).
  • the seventh opening (57) connects the second outflow passage (46) with the first heat exchange chamber (41), and the eighth opening (58) connects the second outflow passage (46) with the second outflow passage (46). 2 Communicates with the heat exchange chamber (42).
  • Each of the openings (51 to 58) of the third partition plate (33) and the second partition plate (32) is provided with a damper as an opening / closing means, though not shown. These dampers are configured to switch each opening (51-58) between an open state and a closed state by opening and closing, and to switch a flow path of the first air and the second air.
  • each of the first adsorption heat exchanger (61) and the second adsorption heat exchanger (62) is a cross-fin type fin-and-tube heat exchanger. It is composed of Specifically, the first adsorption heat exchanger (61) and the second adsorption heat exchanger (62) include a large number of aluminum fins (6a) formed in a rectangular plate shape, and the fins (6a). And a copper heat transfer tube (6b) penetrating therethrough.
  • an adsorbent capable of absorbing and desorbing moisture is carried by dip molding (immersion molding).
  • the first adsorption heat exchanger (61) constitutes the first heat exchange
  • the second adsorption heat exchange (62) constitutes the second heat exchange.
  • the adsorbent is carried on the outer surfaces of the fins (13) and the heat transfer tubes (15) by dip molding.
  • the present invention is not limited to this, as long as the performance as the adsorbent is not impaired.
  • the adsorbent may be supported on the outer surface by any method.
  • the four-way switching valve (64) of the refrigerant circuit (60) has a first port connected to the discharge side of the compressor (63), and a second port connected to the suction side of the compressor (63). It is connected.
  • the third port of the four-way switching valve (64) is connected to the first adsorption heat exchanger (61), and the fourth port is connected to the second adsorption heat exchange (62).
  • the refrigerant circuit (60) is configured such that the circulation direction of the refrigerant is switched by switching the four-way switching valve (64). That is, the four-way switching valve (64) is in a state where the first port and the third port are in communication with each other and at the same time the second port and the fourth port are in communication (the state shown in FIG. 3 (A)). And the first port and the fourth port communicate with each other while the second port and the third port The state switches to the state where the port communicates (the state shown in Fig. 3 (B)). When the four-way switching valve (64) switches to the state shown in FIG.
  • the refrigerant circuit (60) passes the refrigerant discharged from the compressor (63) to the first adsorption heat exchanger (61). After the condensation, a first refrigeration cycle operation is performed in which the refrigerant circulates so as to evaporate in the second adsorption heat exchanger (62). Also, when the four-way switching valve (64) switches to the state shown in FIG. 3 (B), the refrigerant circuit (60) operates the compressor (63) with the refrigerant discharged by the second adsorption heat exchanger (62). ), A second refrigeration cycle operation in which the refrigerant circulates so as to evaporate in the first adsorption heat exchanger (61).
  • the humidity control device (10) is configured to switch between a dehumidifying operation and a humidifying operation.
  • the humidity control device (10) removes the moisture of the air flowing through the second adsorption heat exchanger (62) or the first adsorption heat exchanger (61) in which the refrigerant evaporates.
  • the adsorbent is adsorbed and the refrigerant is condensed.
  • the air flowing through the first adsorption heat exchanger (61) or the second adsorption heat exchanger (62) releases moisture to regenerate the adsorbent, and the air dehumidified by the adsorbent
  • the refrigerant circulation of the refrigerant circuit (60) and the air circulation path are switched so as to supply the air into the room.
  • the humidity control device (10) adsorbs moisture of air flowing through the first adsorption heat exchanger (61) or the second adsorption heat exchanger (62) in which the refrigerant evaporates.
  • the adsorbent is adsorbed and the refrigerant is condensed.
  • the air flowing through the second adsorption heat exchanger (62) or the first adsorption heat exchanger (61) releases moisture to regenerate the adsorbent and is humidified by the adsorbent.
  • the circulation of the refrigerant in the refrigerant circuit (60) and the flow path of the air are switched so as to supply the air to the room.
  • the humidity control apparatus (10) switches the refrigerant circulation of the refrigerant circuit (60) in any operation, and switches the first adsorption heat exchanger (61) and the second adsorption heat exchanger (62). ), The dehumidifying operation and the humidifying operation are performed continuously by alternately absorbing and desorbing water.
  • the refrigerant circuit (60) includes a controller (90).
  • the controller (90) is provided with a superheat control section (71) and a circulation switching section (72) as features of the present invention.
  • the superheat degree control section (71) is configured as superheat degree control means for increasing the superheat degree of the suction gas refrigerant of the compressor (63) by making the opening of the expansion valve (65) smaller than the normal opening. Have been. Specifically, in the present embodiment, the opening degree of the expansion valve (65) is set so that the degree of superheat of the suction gas refrigerant is normally less than 2 ° C. Then, the superheat degree control section (71) The opening of the expansion valve (65) is controlled so that the degree of superheat is 2 ° C to 20 ° C (optimal range is 5 ° C to 10 ° C).
  • the circulation switching section (72) serves as switching means for switching the circulation direction of the refrigerant after the superheat degree of the suction gas refrigerant of the compressor (63) is increased by the superheat degree control section (71) for a predetermined time. It is configured. In other words, for a while after switching the refrigerant circulation, the suction gas refrigerant of the compressor (63) is set to the normal degree of superheat (less than 2 ° C), and water is desorbed to some extent from the adsorbent in the condenser. Increases the degree of superheat and desorbs the water remaining during the predetermined time. This predetermined time is set to a time necessary for the remaining water to be desorbed. This makes it possible to effectively regenerate the adsorbent in the condenser without significantly increasing the input of the compressor (63), as compared with the case where the degree of superheat is increased throughout the entire operation.
  • each of the adsorption heat exchangers (61, 62) acts on the upstream side where the refrigerant flows in when functioning as a condenser, and the air on the downstream side where the refrigerant flows out. It is configured in a parallel flow system in which is distributed.
  • the refrigerant temperature goes from a high temperature region (that is, the sensible heat region S1) to a low refrigerant temperature region (the S2 (+ S3) portion). Air is flowing.
  • the S1 portion represents a portion through which the high-temperature superheated gas refrigerant discharged from the compressor (63) flows
  • the S2 portion represents a portion through which the refrigerant in the two-phase state flows
  • the S3 portion represents a portion through which the refrigerant in the supercooled liquid state flows.
  • the relative humidity of the flowing air (the surface humidity of the adsorbent significantly increases in the S1 portion, and gradually increases in the S2 (+ S3) portion.
  • the temperature of the adsorbent rapidly decreases in the part S1, and hardly decreases thereafter.
  • the amount of water desorbed by the flow of the high-temperature superheated gas refrigerant is greater than in the other parts. This desorbed water is reliably applied to the air with low relative humidity due to the flow of the dewatered water. The relative humidity will rise extremely.
  • the counter-flow adsorption heat exchanger is configured such that air flows from the downstream side where the refrigerant flows out to the upstream side where the refrigerant flows in. That is, in the adsorption heat exchanger, air flows from the low temperature region (S2 (+ S3) portion) of the refrigerant temperature to the high temperature region (S1 portion). In this case, the relative humidity of the inflowing air gradually increases in the S2 (+ S3) portion, but decreases in the S1 portion. This is because the air humidified to some extent in S2 (+ S3) flows through the S1 part and cannot capture much moisture, and is also heated by the high-temperature superheated gas refrigerant, which lowers the relative humidity of the air. Will do.
  • the adsorption heat exchange (61, 62) serving as a condenser is of a parallel flow type, and air having a low relative humidity is caused to flow through a portion (S1) through which a high-temperature superheated gas coolant flows.
  • the amount of water desorbed in the adsorbent can be increased by effectively utilizing the high-temperature gas refrigerant. That is, the regeneration capacity of the adsorbent is improved.
  • zeolite and silica gel are used as adsorbents, and the zeolite is supported, and the silica gel is supported and the silica gel is supported.
  • zeolite is supported on the part where the refrigerant flows in when adsorption heat exchange (61, 62) functions as a condenser (S1 part in Fig. 4), and silica gel is used on the side where the refrigerant flows out. (S2 in Fig. 4). That is, the zeolite is supported on the portion of the adsorption heat exchanger (61, 62) on the air inflow side, and the silica gel is supported on the portion on the air outflow side.
  • the adsorption characteristics of zeolite and silica gel will be described with reference to FIG.
  • the slope of the adsorption isotherm is larger for zeolite than for silica gel.
  • the slope of the adsorption isotherm is larger for silica gel than for zeolite.
  • zeolite is supported on the inflow side where low relative humidity air flows, and silica gel is supported on the outflow side where high relative humidity air flows, so that zeolite or silica gel is It is possible to increase the amount of desorbed water as compared with the case in which is carried.
  • a combination of zeolite and silica gel is used as the adsorbent.
  • adsorbents with so-called type I (Langmuir type) adsorption characteristics such as alumina and ion-exchange resin-based materials, may be combined.
  • This type I sorbent is one of six types classified by the International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC).
  • the amount of adsorption does not increase.
  • the humidity control operation of the humidity control device (10) will be described.
  • this humidity control device (10) switching between dehumidification operation and humidification operation is possible.
  • the superheat degree of the intake gas refrigerant of the compressor (63) is increased by the superheat degree control unit (71). The operation when this is done will be described.
  • the air supply fan (25) and the exhaust fan (26) are operated in the humidity control device (10).
  • the humidity control device (10) takes in the outdoor air (OA) as the first air and supplies it to the room, while taking in the room air (RA) as the second air and discharges it to the outside.
  • the first refrigeration cycle operation during the dehumidifying operation will be described with reference to FIGS. 3 and 7.
  • the adsorbent is regenerated in the first adsorption heat exchange (61), and the outdoor air (OA) as the first air is dehumidified in the second adsorption heat exchanger (62). .
  • the four-way switching valve (64) is switched to the state shown in Fig. 3 (A).
  • the compressor (63) When the compressor (63) is operated in this state, the refrigerant circulates in the refrigerant circuit (60), the first adsorption heat exchanger (61) becomes a condenser, and the second adsorption heat exchange (62) becomes an evaporator.
  • the first refrigeration cycle operation is performed.
  • the refrigerant discharged from the compressor (63) radiates heat in the first adsorption heat exchanger (61) to condense, and is then sent to the expansion valve (65) to be decompressed. .
  • the decompressed refrigerant absorbs heat in the second adsorption heat exchanger (62), evaporates, and is then sucked into the compressor (63) to be compressed. Then, the compressed refrigerant is discharged again from the compressor (63).
  • the second air flowing from the indoor air suction port (22) flows from the second inflow path (45) to the first heat exchange chamber (41) through the fifth opening (55). Sent in. In the first heat exchange chamber (41), the second air passes through the first adsorption heat exchange (61) downward from above. In the first adsorption heat exchanger (61), the adsorbent carried on the outer surface is heated by the refrigerant, and moisture is desorbed from the adsorbent. The desorbed moisture is released to the second air passing through the first adsorption heat exchange (61). The second air to which water has been given by the first adsorption heat exchange (61) flows out of the first heat exchange chamber (41) through the third opening (53) to the first outflow path (44). Thereafter, the second air is sucked into the exhaust fan (26), and is exhausted from the exhaust air outlet (23) to the outside as exhaust air (EA).
  • exhaust air exhaust air
  • the first air that has flowed in from the outdoor air suction port (21) is sent from the first inflow path (43) to the second heat exchange chamber (42) through the second opening (52).
  • the first air passes upward through the second adsorption heat exchanger (62).
  • the second adsorption heat exchange (62) moisture in the first air is adsorbed on the adsorbent carried on the outer surface. The heat of adsorption generated at that time is absorbed by the refrigerant.
  • the first air dehumidified by the second adsorption heat exchanger (62) flows out of the second heat exchange chamber (42) through the eighth opening (58) to the second outflow path (46). Thereafter, the first air is sucked into the air supply fan (25), and is supplied from the air supply outlet (24) to the room as supply air (SA).
  • the second refrigeration cycle operation during the dehumidifying operation will be described with reference to FIGS. 3 and 8. I will explain it.
  • the adsorbent is regenerated in the second adsorption heat exchanger (62), and the dehumidification of the outdoor air (OA), which is the first air, in the first adsorption heat exchanger (61). Done.
  • the four-way switching valve (64) is switched to the state shown in FIG. 3 (B).
  • the compressor (63) is operated in this state, the refrigerant circulates in the refrigerant circuit (60), the first adsorption heat exchanger (61) functions as an evaporator, and the second adsorption heat exchange (62) functions as a condenser.
  • a second refrigeration cycle operation is performed.
  • the refrigerant discharged from the compressor (63) dissipates heat by the second adsorption heat exchange (62) and condenses, and then is sent to the expansion valve (65) to be decompressed.
  • the decompressed refrigerant absorbs heat in the first adsorption heat exchanger (61), evaporates, and is then sucked into the compressor (63) to be compressed. Then, the compressed refrigerant is discharged again from the compressor (63).
  • the dampers of the respective openings (51 to 58) are switched to form the first opening (51), the fourth opening (54), and the sixth opening (56).
  • the seventh opening (57) is in an open state, and the second opening (52), the third opening (53), the fifth opening (55), and the eighth opening (58) are in a closed state.
  • outdoor air (OA) as first air is supplied to the first adsorption heat exchanger (61), and indoor air (OA) as second air is supplied to the second adsorption heat exchanger (62).
  • RA is supplied.
  • the second air flowing from the indoor air suction port (22) passes through the sixth opening (56) from the second inflow path (45) to the second heat exchange chamber (42). Sent in.
  • the second air passes through the second adsorption heat exchange (62) downward from above.
  • the second adsorption heat exchanger (62) the adsorbent carried on the outer surface is heated by the refrigerant, and moisture is desorbed from the adsorbent. The desorbed water is released to the second air passing through the second adsorption heat exchange (62).
  • the second air to which water has been imparted by the second adsorption heat exchanger (62) flows out to the first outflow path (44) through the second heat exchange chamber (42) and the fourth opening (54). Thereafter, the second air is sucked into the exhaust fan (26), and is exhausted from the exhaust air outlet (23) to the outside as exhaust air (EA).
  • the first air flowing from the outdoor air suction port (21) is sent from the first inflow path (43) to the first heat exchange chamber (41) through the first opening (51).
  • the first air passes upward through the first adsorption heat exchanger (61).
  • moisture in the first air is adsorbed on the adsorbent carried on the outer surface.
  • the heat of adsorption generated at that time is absorbed by the refrigerant.
  • the first air dehumidified by the first adsorption heat exchanger (61) flows out of the first heat exchange chamber (41) through the seventh opening (57) to the second outflow passage (46). Thereafter, the first air is sucked into the air supply fan (25), and is supplied from the air supply outlet (24) to the room as supply air (SA).
  • the humidity control device (10) operates the air supply fan (25) and the exhaust fan (26).
  • the humidity control device (10) takes in the room air (RA) as the first air and discharges it outside the room, while taking in the outdoor air (OA) as the second air and supplies it to the room.
  • the first refrigeration cycle operation during the humidification operation will be described with reference to FIG. 3 and FIG.
  • the outdoor air (OA) as the second air is humidified in the first adsorption heat exchange (61), and the indoor air as the first air in the second adsorption heat exchanger (62).
  • Moisture recovery is performed from air (RA).
  • the four-way switching valve (64) is switched to the state shown in FIG. 3A, and the first refrigeration cycle operation is performed.
  • the dampers of the respective openings (51 to 58) are switched to form the first opening (51), the fourth opening (54), and the sixth opening (56).
  • the seventh opening (57) is in an open state, and the second opening (52), the third opening (53), the fifth opening (55), and the eighth opening (58) are in a closed state.
  • outdoor air (OA) as the second air is supplied to the first adsorption heat exchanger (61), and the second adsorption heat exchanger (62) is supplied as the first air.
  • Indoor air (RA) is supplied.
  • the first air flowing from the indoor air suction port (22) flows from the second inflow path (45) to the second heat exchange chamber (42) through the sixth opening (56). Sent in.
  • the first air passes through the second adsorption heat exchange (62) downward from above.
  • the second adsorption heat exchange (62) the moisture in the first air is adsorbed by the adsorbent carried on the outer surface. The heat of adsorption generated at that time is absorbed by the refrigerant.
  • the dehydrated first air passes through the fourth opening (54), the first outflow passage (44), and the exhaust fan (26) in this order, and is discharged as exhaust air (EA). The air is discharged outside from the air outlet (23).
  • the second air that has flowed in from the outdoor air suction port (21) is sent from the first inflow path (43) to the first heat exchange chamber (41) through the first opening (51).
  • the second air passes upward through the first adsorption heat exchanger (61).
  • the adsorbent carried on the outer surface is heated by the refrigerant, and moisture is desorbed from the adsorbent.
  • the desorbed water is released to the second air passing through the first adsorption heat exchange (61).
  • the humidified second air passes through the seventh opening (57), the second outflow channel (46), and the air supply fan (25) in this order, and is supplied from the air supply outlet (24) as supply air (SA). It is supplied to the room.
  • the second refrigeration cycle operation during the humidification operation will be described with reference to FIG. 3 and FIG.
  • the outdoor air (OA) as the second air is humidified in the second adsorption heat exchanger (62), and the indoor air as the first air in the first adsorption heat exchanger (61).
  • Air (RA) power Moisture recovery is performed.
  • the four-way switching valve (64) is switched to the state shown in FIG. 3B, and the second refrigeration cycle operation is performed.
  • the dampers of the openings (51 to 58) are switched so that the second opening (52), the third opening (53), and the fifth opening (55) are switched.
  • the eighth opening (58) is in an open state, and the first opening (51), the fourth opening (54), the sixth opening (56), and the seventh opening (57) are in a closed state.
  • room air (RA) as first air is supplied to the first adsorption heat exchange (61), and second air as the second air is supplied to the second adsorption heat exchanger (62).
  • Outdoor air (OA) is supplied.
  • the first air flowing from the indoor air suction port (22) passes through the fifth opening (55) from the second inflow path (45) to the first heat exchange chamber (41). Sent in.
  • the first air passes through the first adsorption heat exchanger (61) from top to bottom.
  • the first adsorption heat exchange (61) moisture in the first air is adsorbed by the adsorbent carried on the outer surface. The heat of adsorption generated at that time is absorbed by the refrigerant.
  • the deprived first air passes through the third opening (53), the first outflow passage (44), and the exhaust fan (26) in that order, and as exhaust air (EA), the exhaust air outlet (23). From the room.
  • the second air that has flowed in from the outdoor air suction port (21) is sent from the first inflow path (43) to the second heat exchange chamber (42) through the second opening (52).
  • the second air passes upward through the second adsorption heat exchanger (62).
  • the adsorbent carried on the outer surface is heated by the refrigerant, and moisture is desorbed from the adsorbent.
  • the desorbed water is given to the second air passing through the second adsorption heat exchange (62).
  • the humidified second air passes through the eighth opening (58), the second outflow passage (46), and the air supply fan (25) in this order, and is supplied from the air supply outlet (24) as supply air (SA). It is supplied to the room.
  • the superheat degree of the suction gas refrigerant of the compressor (63) is increased by the superheat degree control unit (71). Then, after operating for the predetermined time at the increased degree of superheat, the first refrigeration cycle operation and the second refrigeration cycle operation are switched by switching the refrigerant circulation by the circulation switching unit (72).
  • the opening of the expansion valve (65) is set to the normal opening, and the compressor (63) is driven.
  • the superheat degree of the suction gas refrigerant of the compressor (63) is the normal superheat degree (less than 2 ° C).
  • the degree of opening of the expansion valve (65) is reduced by the superheat degree control section (71) to increase the degree of superheat of the suction gas refrigerant to, for example, 10 ° C.
  • the refrigeration cycle operation is switched again by the circulation switching unit (72).
  • the refrigeration cycle (a ⁇ b ⁇ c ⁇ d) indicated by the broken line in the figure represents the case of normal superheat (less than 2 ° C), and the refrigeration cycle (A ⁇ B ⁇ C ⁇ D) indicated by the solid line. ) Indicates the case of an increased degree of superheat (10 ° C).
  • the compressor (63) compresses and discharges to the refrigerant point (eg, 65 ° C.).
  • the refrigerant at the point a is radiated and condensed to the adsorbent by the adsorption heat exchange (61, 62) as a condenser, and becomes the refrigerant at the point b.
  • the refrigerant at point b is decompressed by the expansion valve (65), and becomes refrigerant at point c (for example, 0 ° C.).
  • the refrigerant at the point c absorbs the heat of adsorption of the adsorbent in the adsorption heat exchange (61, 62) serving as an evaporator and evaporates to become the refrigerant at the point d (below 2 ° C). And is again sucked into the compressor (63) and compressed.
  • the compressor (63) compresses and discharges the refrigerant to point A (eg, 100 ° C.).
  • the refrigerant at the point A is radiated and condensed to the adsorbent by adsorption heat exchange (61, 62) serving as a condenser, and becomes the refrigerant at the point B.
  • the refrigerant at point B is decompressed by the expansion valve (65), and becomes refrigerant at point C (for example, 0 ° C).
  • the refrigerant at point C absorbs the heat of adsorption of the adsorbent in the adsorption heat exchange (61, 62), which becomes an evaporator, and evaporates, and becomes refrigerant at point D (for example, 10 ° C). It is sucked into (63) and compressed.
  • the adsorption heat exchange (61, 62) is made to be a parallel flow type when functioning as a condenser, the high temperature of the superheated gas refrigerant (S1 part) is used for water desorption in the adsorbent. It can be used effectively. Thereby, the amount of desorbed water can be increased.
  • the portion (S1 portion) where the superheated gas refrigerant flows which is the sensible heat region, carries zeolite, and the other portion (S2 (+ S3) portion) Since silica gel is supported on the substrate, the amount of desorbed water can be effectively obtained in each part of those characteristic forces.
  • the discharge from the compressor (63) is performed.
  • the amount of sensible heat can be increased by raising the temperature of Heat exchange ⁇ (61,62) adsorbent can be heated more.
  • the amount of desorbed water in the adsorbent can be increased.
  • the amount of water adsorbed by the adsorbent of the adsorption heat exchange (61, 62) switched from the condenser to the evaporator increases.
  • the humidifying ability and the dehumidifying ability can be improved.
  • the degree of opening of the expansion valve (65) is reduced, so that the degree of superheat can be easily and reliably increased.
  • a circulation switching unit (72) for switching the circulation direction of the refrigerant after increasing the superheat degree of the suction gas refrigerant of the compressor (63) by the superheat degree control unit (71) for a predetermined time is provided.
  • the water can be desorbed from the adsorbent to some extent during the normal superheat, and the remaining water can be desorbed at the elevated superheat. This makes it possible to effectively regenerate the adsorbent in the condenser without increasing the input of the compressor (63) so much as compared with a case where the degree of superheat is increased throughout the entire operation.
  • the adsorption heat exchangers (61, 62) function as condensers, the refrigerant flow and the air flow are made to flow in parallel. Low-flow air. As a result, it is possible to surely give the air more water desorbed than the other parts by the high-temperature gas refrigerant. Therefore, compared with the case of the counter-flow type, the high-temperature superheated gas refrigerant can be effectively used, and the amount of desorbed water can be increased.
  • each adsorption heat exchange (61, 62)
  • zeolite as an adsorbent is carried on the air inlet side (the side where low humidity air flows when functioning as a condenser), and the air Since silica gel as an adsorbent is supported on the outflow side (the side on which air with a high relative humidity flows), zeolite or silica gel is supported over the entire body.
  • the desorption amount can be earned effectively.
  • the humidity control apparatus (10) of the second embodiment is a modification of the configuration of the superheat control section (71) of the controller (90) in the first embodiment. That is, in the present embodiment, the superheat degree control unit (71) is configured to increase the amount of air blown by the first adsorption heat exchanger (61) or the second adsorption heat exchanger (62) serving as an evaporator. did. [0095] Specifically, in the case of the dehumidification operation, the superheat degree control section (71) performs the operation during each refrigeration cycle operation.
  • the present invention is useful as a humidity control device provided with a heat exchanger having an adsorbent supported on the surface.

Abstract

　圧縮機（63）と膨張弁（65）と水分の吸脱着可能な吸着剤が担持された２つの吸着熱交換器（61,62）とが接続されて冷凍サイクルを行う冷媒回路（60）の冷媒循環を切り換えて各吸着熱交換器（61,62）で水分の吸脱着を交互に行う。そして、膨張弁（65）の開度を通常開度より小さくすることにより、圧縮機（63）の吸入ガス冷媒の過熱度を上昇させる過熱度制御部（71）を備えている。これにより、圧縮機（63）の吐出冷媒の顕熱量が増大し、この冷媒によって吸着剤が一層加熱されるので、水分の脱離量が増大する。また、これに伴い、水分の吸着量も増大する。

Description

調湿装置
技術分野
[0001] 本発明は、吸着剤が表面に担持された熱交換器を有する調湿装置に関し、特に、 除湿能力および加湿能力の向上対策に係るものである。
背景技術
[0002] 従来より、吸着剤と冷凍サイクルとを用いて空気の湿度調節を行う調湿装置が、例 えば特開 2004— 60954号公報に開示されている。
[0003] 上記調湿装置は、吸着剤を有する 2つの吸着素子と冷凍サイクルを行う冷媒回路と を備えている。この調湿装置は、第 1の吸着素子で第 1空気を除湿すると共に冷媒回 路の凝縮器で加熱された第 2空気で第 2の吸着素子を再生する第 1動作と、第 2の吸 着素子で第 1空気を除湿すると共に凝縮器で加熱された第 2空気で第 1の吸着素子 を再生する第 2動作とを行う。そして、この 2つの動作が交互に繰り返され、除湿した 第 1空気または加湿した第 2空気が室内へ供給される。
[0004] 一方、上記吸着素子と熱交換器とを一体化し、吸着剤が担持された吸着熱交換器 を用いることが考えられている。この場合、吸着熱交 は、多数の板状のフィンと該 フィンを貫通する銅管とを備えた、 V、わゆるフィン 'アンド'チューブ型の熱交^^に 構成されている。そして、このフィンおよび銅管の表面に吸着剤が担持されている。こ の熱交換器では、吸着剤によって水分が吸脱着がされて流通空気の除加湿が行わ れると共に、銅管内を流れる冷媒によって吸着剤の加熱や冷却が行われる。
[0005] 解決課題
し力しながら、上述した吸着剤が表面に担持された吸着熱交 を単に従来の冷 凍サイクルに用いるだけでは、除加湿能力の向上が図れて ヽな ヽと 、う問題があつ た。つまり、従来の空調機などに用いられる冷凍サイクルにおいては、圧縮機の吐出 温度 (圧縮機の吸入温度）がある程度定められ、凝縮によって吸着剤における水分 の脱離量が定まっていた。したがって、圧縮機の吐出冷媒の顕熱を積極的に利用し て!、な！/、ことから、水分の脱離能力が低！、と！/、う問題があった。 [0006] 本発明は、斯カ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、圧縮機 の吐出温度を上げて吐出冷媒の顕熱量を増大させ、吸着剤における水分の吸脱着 量を増大させることである。
発明の開示
[0007] 本発明が講じた解決手段は、以下に示すものである。
[0008] 具体的に、第 1の解決手段は、圧縮機 (63)と第 1熱交翻 (61)と膨張機構 (65)と 第 2熱交換器 (62)とが配管接続されて冷媒循環が可逆に構成され、蒸気圧縮式冷 凍サイクルを行う冷媒回路 (60)と、上記第 1熱交換器 (61)および第 2熱交換器 (62) のそれぞれ表面に担持された水分の吸脱着可能な吸着剤とを備え、上記冷媒回路（ 60)の冷媒の循環方向を切り換えることにより第 1熱交換器 (61)および第 2熱交換器 ( 62)で水分の吸脱着を交互に行って空気の湿度調整を行う調湿装置を前提として!/、 る。そして、上記圧縮機 (63)の吸入ガス冷媒の過熱度を上昇させる過熱度制御手段 (71)を備えている。
[0009] 上記の解決手段では、蒸発器として機能する第 1熱交換器 (61)または第 2熱交換 器 (62)において、流通する冷媒によって吸着剤が冷却されると共に空気中の水分が 吸着剤に吸着される。一方、凝縮器として機能する第 2熱交換器 (62)または第 1熱交 m^ (61)において、流通する冷媒によって吸着剤が加熱されると共に吸着剤力 脱 離した水分が空気中へ放出される。ここで、圧縮機 (63)の吸入ガス冷媒の過熱度が 上昇されるので、圧縮機 (63)カゝら吐出された過熱ガス冷媒の温度も上昇している。そ して、このより高温となった過熱ガス冷媒が凝縮器となる熱交 (61,62)に流れるの で、顕熱量が増大し、凝縮器における吸着剤が冷媒により一層加熱され、水分の脱 離量が増大する。また、吸着剤における水分の脱離量が増大すると、凝縮器から蒸 発器となった吸着剤においては水分の吸着量が増大することになる。このように、水 分の吸脱着量が増大し、除湿能力および加湿能力が向上する。
[0010] また、第 2の解決手段は、上記第 1の発明において、上記過熱度制御手段 (71)が 膨張機構としての膨張弁 (65)の開度を通常開度より小さくする。
[0011] 上記の解決手段では、膨張弁 (65)の開度を小さくして蒸発器における冷媒流量を 減らすことにより、冷媒が吸着剤の吸着熱および流通空気に一層加熱されて圧縮機 (63)の吸入ガス冷媒の過熱度が確実に上昇する。
[0012] また、第 3の解決手段は、上記第 1の発明において、上記過熱度制御手段 (71)が 蒸発器となる第 1熱交換器 (61)または第 2熱交換器 (62)の送風量を増大させる。
[0013] 上記の解決手段では、蒸発器の送風量が増大するので、該蒸発器を流れる冷媒 が流通空気によって一層加熱されて圧縮機 (63)の吸入ガス冷媒の過熱度が確実に 上昇する。
[0014] また、第 4の解決手段は、上記第 1〜3の何れか 1の発明において、上記過熱度制 御手段 (71)により圧縮機 (63)の吸入ガス冷媒の過熱度を所定時間の間上昇させた 後に冷媒の循環方向を切り換える切換手段（72)が設けられている。
[0015] 上記の解決手段では、冷媒循環の切換後のしばらくの間、圧縮機 (63)の吸入ガス 冷媒が通常の過熱度で運転が行われ、その後所定時間の間上昇させた過熱度で運 転を行って再び冷媒循環を切り換える。これにより、通常の過熱度時において吸着 剤よりある程度水分を脱離させた後、脱離しきれずに残った水分を上昇させた過熱 度時に脱離させる。したがって、運転全般に亘つて過熱度を上昇させる場合より、無 駄なく効果的に水分が脱離する。
[0016] また、第 5の解決手段は、上記第 1〜4の何れか 1の発明において、上記各熱交換 器 (61,62)は、凝縮器として機能する際に冷媒が流入する上流側から冷媒が流出す る下流側に向力つて空気が流通する並行流式に構成されている。
[0017] 上記の解決手段では、図 4に示すように、冷媒温度の高い領域 (S1部）から低い領 域（S2 ( + S3)部）へ向かって空気が流れるようになつている。上記 S1部では、高温 の冷媒が流れるため、他部と比べて水分が一層脱離し易くなつている。一方、上記 S 1部には、相対湿度の低い空気が流入する、つまり水分を取り込みやすい空気が流 れる。このことから、 S1部において、他部より多めの水分が脱離して流通空気に取り 込まれることになる。これに対して、対向流式とした場合には、図 5に示すように、 S1 部で水分が脱離し易くなつている力 流通空気の相対湿度が割と高くなつているので 、あまり水分が流通空気に取り込まれないことになる。以上のことから、並行流とした 場合の方が冷媒温度の高温域 (顕熱域)が有効に利用され、水分の脱離量が増大 する。 [0018] 効果
したがって、第 1の解決手段によれば、圧縮機 (63)の吸入ガス冷媒の過熱度を上 昇させる過熱度制御手段 (71)を設けるようにしたので、圧縮機 (63)から吐出された 過熱ガス冷媒の温度が上昇し、冷媒の顕熱量が増大することから、凝縮器となる熱 交翻 (61,62)の吸着剤をより加熱することができる。これにより、吸着剤における水 分の脱離量を増大させることができる。また、これに伴い、凝縮器から蒸発器へ切り 換わった熱交 (61,62)の吸着剤における水分の吸着量を増大させることができる 。この結果、加湿能力および除湿能力を向上させることができる。
[0019] また、第 2または第 3の解決手段によれば、過熱度を上昇させる手段として、膨張弁
(65)の開度を小さくするようにし、または蒸発器となる熱交翻(61,62)の送風量を 増大させるようにしたので、簡易に且つ確実に過熱度を上昇させることができる。
[0020] また、第 4の解決手段によれば、過熱度制御手段 (71)により圧縮機 (63)の吸入ガ ス冷媒の過熱度を所定時間の間上昇させた後に冷媒の循環方向を切り換える切換 手段 (72)を設けるようにしたので、通常の過熱度時にある程度吸着剤より水分を脱 離させた後残った水分を上昇させた過熱度時に脱離させることができる。これにより、 運転全般に亘つて過熱度を上昇させる場合に比べて、圧縮機 (63)の入力をそれ程 増やすことなぐ凝縮器における吸着剤の再生を効果的に行うことができる。
[0021] また、第 5の解決手段によれば、各熱交換器 (61,62)が凝縮器として機能する際に 冷媒流れと空気流れとが並行流となるようにしたので、高温の過熱ガス冷媒が流れる 部分に相対湿度の低い空気を流すことができる。これにより、高温のガス冷媒によつ て他部よりも多量に脱離した水分を確実に空気に付与させることができる。したがつ て、対向流式とした場合と比べて、高温の過熱ガス冷媒を有効に利用し、水分の脱 離量を増大させることができる。
図面の簡単な説明
[0022] [図 1]図 1は、実施形態に係る調湿装置を示す概略構成図である。
[図 2]図 2は、実施形態に係る吸着熱交換器を示す斜視図である。
[図 3]図 3は、実施形態に係る調湿装置の冷媒回路を示す回路図である。
[図 4]図 4は、冷媒と空気の流れを並行流とした場合の凝縮器を模式的に示す図であ る。
[図 5]図 5は、冷媒と空気の流れを対向流とした場合の凝縮器を模式的に示す図であ る。
[図 6]図 6は、ゼォライトおよびシリカゲルの吸着特性を示す吸着等温線図である。
[図 7]図 7は、実施形態 1に係る除湿運転時の第 1動作における空気の流れを示す調 湿装置の概略構成図である。
[図 8]図 8は、実施形態 1に係る除湿運転時の第 2動作における空気の流れを示す調 湿装置の概略構成図である。
[図 9]図 9は、実施形態 1に係る加湿運転時の第 1動作における空気の流れを示す調 湿装置の概略構成図である。
[図 10]図 10は、実施形態 1に係る加湿運転時の第 2動作における空気の流れを示す 調湿装置の概略構成図である。
[図 11]図 11は、冷媒回路における冷媒の挙動を示すモリエル線図である。
発明を実施するための最良の形態
[0023] 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。
[0024] 《発明の実施形態 1》
図 1〜3に示すように、本実施形態の調湿装置（10)は、室内空気の除湿と加湿とを 行うものであり、中空直方体状の箱状のケーシング（11)を備えている。そして、このケ 一シング（11)には、冷媒回路 (60)等が収納されて 、る。
[0025] 上記冷媒回路 (60)は、圧縮機 (63)と、流路切換手段である四路切換弁 (64)と、第
1吸着熱交 (61)と、膨張機構である膨張弁 (65)と、第 2吸着熱交 (62)とが 順に接続された閉回路であって、冷媒が充填されている。この冷媒回路 (60)は、充 填された冷媒が循環して蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行うように構成されて ヽる。な お、上記冷媒回路 (60)の詳細については後述する。
[0026] 先ず、図 1に基づいて、上記ケーシング（11)の内部構造について説明する。なお、 図 1(B)においては、下側がケーシング（11)の正面側であって、上側がケーシング（
11)の背面側である。また、以下の説明における「右」「左」「上」「下」は、何れも参照 する図面におけるものを意味する。 [0027] 上記ケーシング（11)は、平面視が概ね正方形状で扁平な箱型に形成されている。 このケーシング（11)においては、左側面板（12)と右側面板（13)とが、また正面板（14 )と背面板（15)とがそれぞれケーシング（11)の厚さ方向に位置して互いに対向する 2 つの端面を構成している。上記左側面板（12)には、背面板（15)寄りに室外空気吸 込口（21)が形成され、正面板（14)寄りに室内空気吸込口（22)が形成されている。一 方、上記ケーシング（11)の右側面板（13)には、背面板（15)寄りに排気吹出口（23) が形成され、正面板（14)寄りに給気吹出口（24)が形成されている。そして、上記室 外空気吸込口（21)および室内空気吸込口（22)が空気の流入口を構成し、排気吹 出口（23)および給気吹出口（24)が空気の流出口を構成している。
[0028] 上記ケーシング（11)の内部には、左右方向の中心部よりも右側面板（13)寄りに第 1仕切板 (31)が立設されている。上記ケーシング（11)の内部空間（16)は、第 1仕切 板 (31)によって左右に仕切られている。そして、この第 1仕切板 (31)の右側が第 1空 間（17)となり、第 1仕切板 (31)の左側が第 2空間（18)となって 、る。
[0029] 上記ケーシング（11)の第 1空間（17)は、第 7仕切板 (37)によって正面側の空間と 背面側の空間とに仕切られている。上記第 1空間（17)における背面側の空間には、 冷媒回路 (60)の圧縮機 (63)と排気ファン (26)とが配置されている。また、図示しない 力 この背面側の空間には、冷媒回路 (60)の膨張弁 (65)ゃ四路切換弁 (64)も配置 されている。一方、上記第 1空間（17)における正面側の空間には、給気ファン (25)が 配置されている。上記排気ファン (26)は排気吹出口（23)に接続され、上記給気ファ ン (25)は給気吹出口（24)に接続されて!ヽる。
[0030] 上記ケーシング（11)の第 2空間（18)には、第 2仕切板 (32)と第 3仕切板 (33)と第 6 仕切板 (36)とが設けられて 、る。上記第 2仕切板 (32)は正面板（14)寄りに立設され 、第 3仕切板 (33)は背面板（15)寄りに立設されている。そして、上記第 2空間（18)は 、第 2仕切板 (32)および第 3仕切板 (33)により、正面側力 背面側に向力つて 3つの 空間に仕切られている。上記第 6仕切板 (36)は、第 2仕切板 (32)と第 3仕切板 (33) に挟まれた空間に設けられている。この第 6仕切板 (36)は、第 2空間（18)の左右方 向の中央に立設されて 、る。
[0031] 上記第 2仕切板 (32)と第 3仕切板 (33)に挟まれた空間は、第 6仕切板 (36)によつ て左右に仕切られる。このうち、右側の空間は、第 1熱交換室 (41)を構成しており、そ の内部に第 1吸着熱交換器 (61)が配置されている。一方、左側の空間は、第 2熱交 換室 (42)を構成しており、その内部に第 2吸着熱交 (62)が配置されている。つ まり、上記第 1熱交換室 (41)と第 2熱交換室 (42)とは、隣接して配置されている。
[0032] 上記第 2空間（18)のうち第 3仕切板 (33)とケーシング（11)の背面板（15)に挟まれ た空間には、第 5仕切板 (35)が設けられている。この第 5仕切板 (35)は、空間の高さ 方向の中央部を横断するように設けられ、空間を上下に仕切っている（図 1(A)を参 照)。そして、上記第 5仕切板 (35)の上側の空間が第 1流入路 (43)を構成し、下側の 空間が第 1流出路 (44)を構成している。また、上記第 1流入路 (43)は室外空気吸込 口（21)に連通し、第 1流出路 (44)は排気ファン (26)を介して排気吹出口（23)に連通 している。
[0033] 一方、上記第 2空間（18)のうち第 2仕切板 (32)とケーシング（11)の正面板（14)に 挟まれた空間には、第 4仕切板 (34)が設けられている。この第 4仕切板 (34)は、空間 の高さ方向の中央部を横断するように設けられ、空間を上下に仕切っている（図 1(C) を参照)。そして、上記第 4仕切板 (34)の上側の空間が第 2流入路 (45)を構成し、下 側の空間が第 2流出路 (46)を構成している。また、上記第 2流入路 (45)は室内空気 吸込口（22)に連通し、第 2流出路 (46)は給気ファン (25)を介して給気吹出口（24)に 連通している。
[0034] 上記第 3仕切板 (33)には、 4つの開口（51〜54)が形成されている（図 1(A)を参照） 。この 4つの開口（51〜54)は、行列方向に近接して位置し、つまり、上下左右に 2つ ずつ升目状に配置されている。そして、上記第 1開口（51)は、第 1流入路 (43)と第 1 熱交換室 (41)とを連通させ、上記第 2開口（52)は、第 1流入路 (43)と第 2熱交換室（ 42)とを連通させている。また、上記第 3開口（53)は、第 1流出路 (44)と第 1熱交換室 (41)とを連通させ、上記第 4開口（54)は、第 1流出路 (44)と第 2熱交換室 (42)とを連 通させている。
[0035] 上記第 2仕切板 (32)には、 4つの開口（55〜58)が形成されている（図 1(C)を参照） 。この 4つの開口（55〜58)は、行列方向に近接して位置し、つまり、上下左右に 2つ ずつ升目状に配置されている。そして、上記第 5開口（55)は、第 2流入路 (45)と第 1 熱交換室 (41)とを連通させ、上記第 6開口（56)は、第 2流入路 (45)と第 2熱交換室（ 42)とを連通させている。また、上記第 7開口（57)は、第 2流出路 (46)と第 1熱交換室 (41)とを連通させ、上記第 8開口（58)は、第 2流出路 (46)と第 2熱交換室 (42)とを連 通させている。
[0036] 上記第 3仕切板 (33)および第 2仕切板 (32)の各開口（51〜58)は、図示しないが、 それぞれ開閉手段であるダンパを備えている。これらのダンパは、開閉することによつ て各開口（51〜58)を開口状態と閉鎖状態とに切り換え、第 1空気および第 2空気の 流通経路を切り換えるように構成されて 、る。
[0037] 上記第 1吸着熱交換器 (61)および第 2吸着熱交換器 (62)は、図 2に示すように、そ れぞれクロスフィン式のフィン ·アンド ·チューブ型熱交^^により構成されて 、る。具 体的に、上記第 1吸着熱交換器 (61)および第 2吸着熱交換器 (62)は、長方形板状 に形成されたアルミニウム製の多数のフィン (6a)と、該フィン (6a)を貫通する銅製の 伝熱管 (6b)とを備えている。
[0038] 上記フィン (6a)および伝熱管（6b)の外表面には、水分の吸脱着可能な吸着剤が ディップ成形 (浸漬成形）により担持されている。そして、上記第 1吸着熱交換器 (61) が第 1熱交翻を構成し、第 2吸着熱交翻 (62)が第 2熱交翻を構成している。な お、本実施形態では、各フィン（13)および伝熱管（15)の外表面に吸着剤をディップ 成形により担持しているが、これに限らず、吸着剤としての性能を損なわない限り、如 何なる方法でその外表面に吸着剤を担持してもよい。
[0039] 次に、図 3に基づいて、上記冷媒回路 (60)について説明する。
[0040] 上記冷媒回路 (60)の四路切換弁 (64)は、第 1のポートが圧縮機 (63)の吐出側に 接続され、第 2のポートが圧縮機 (63)の吸入側に接続されている。また、上記四路切 換弁 (64)の第 3のポートは第 1吸着熱交換器 (61)に接続され、第 4のポートは第 2吸 着熱交翻 (62)に接続されている。
[0041] 上記冷媒回路 (60)は、四路切換弁 (64)の切り換えによって冷媒の循環方向が切り 換わるように構成されている。つまり、上記四路切換弁 (64)は、第 1のポートと第 3の ポートとが連通すると同時に第 2のポートと第 4のポートとが連通する状態（図 3(A)に 示す状態）と、第 1のポートと第 4のポートとが連通すると同時に第 2のポートと第 3の ポートとが連通する状態（図 3(B)に示す状態）とに切り換わる。上記四路切換弁 (64) が図 3(A)に示す状態に切り換わると、冷媒回路 (60)は、圧縮機 (63)から吐出された 冷媒が第 1吸着熱交換器 (61)で凝縮した後、第 2吸着熱交換器 (62)で蒸発するよう に冷媒が循環する第 1冷凍サイクル動作を行う。また、上記四路切換弁 (64)が図 3(B )に示す状態に切り換わると、冷媒回路 (60)は、圧縮機 (63)力 吐出された冷媒が第 2吸着熱交換器 (62)で凝縮した後、第 1吸着熱交換器 (61)で蒸発するように冷媒が 循環する第 2冷凍サイクル動作を行う。
[0042] また、上記調湿装置（10)は、除湿運転と加湿運転とが切り換わるように構成されて いる。
[0043] 例えば、除湿運転時において、上記調湿装置（10)は、冷媒が蒸発する第 2吸着熱 交換器 (62)または第 1吸着熱交換器 (61)を流れる空気の水分を吸着剤で吸着し、 冷媒が凝縮する第 1吸着熱交換器 (61)または第 2吸着熱交換器 (62)を流れる空気 に水分を放出させて吸着剤を再生し、上記吸着剤で除湿された空気を室内に供給 するように冷媒回路 (60)の冷媒循環および空気の流通経路を切り換える。
[0044] 一方、加湿運転時において、上記調湿装置（10)は、冷媒が蒸発する第 1吸着熱交 換器 (61)または第 2吸着熱交換器 (62)を流れる空気の水分を吸着剤で吸着し、冷 媒が凝縮する第 2吸着熱交換器 (62)または第 1吸着熱交換器 (61)を流れる空気に 水分を放出させて吸着剤を再生し、上記吸着剤で加湿された空気を室内に供給す るように冷媒回路 (60)の冷媒循環および空気の流通経路を切り換える。
[0045] 上記調湿装置（10)は、何れの運転時においても、冷媒回路 (60)の冷媒循環を切り 換えて、第 1吸着熱交換器 (61)および第 2吸着熱交換器 (62)で水分の吸脱着を交 互に行うことにより、除湿運転および加湿運転を連続的に行うように構成されている。
[0046] 上記冷媒回路 (60)は、コントローラ (90)を備えて!/、る。このコントローラ (90)には、 本発明の特徴として、過熱度制御部（71)と循環切換部 (72)とが設けられて 、る。
[0047] 上記過熱度制御部 (71)は、膨張弁 (65)の開度を通常開度より小さくして圧縮機（ 63)の吸入ガス冷媒の過熱度を上昇させる過熱度制御手段に構成されている。具体 的に、本実施形態では、通常時において吸入ガス冷媒の過熱度が 2°C未満となるよ うに膨張弁 (65)の開度が設定されている。そして、上記過熱度制御部（71)によって 過熱度が 2°C〜20°C (最適範囲は 5°C〜10°C)となるように膨張弁 (65)の開度が制 御されている。
[0048] 上記圧縮機 (63)の吸入ガス冷媒の過熱度が上昇することにより、圧縮機 (63)の吐 出ガス冷媒の温度が上昇し、顕熱量が増大するので、凝縮器となる吸着熱交換器（ 61,62)において吐出ガス冷媒による吸着材の加熱量が増大し、その吸着材における 水分の脱離量が増大することになる。つまり、吸着材の再生能力を増大させることが できる。また、吸着剤における水分の脱離量が増大することにより、その後凝縮器か ら蒸発器として切り換わった吸着熱交 (61,62)での水分の吸着量も増大すること になる。このように、吸着剤の再生能力および吸着能力が向上する。
[0049] 上記循環切換部 (72)は、過熱度制御部（71)により圧縮機 (63)の吸入ガス冷媒の 過熱度を所定時間の間上昇させた後に冷媒の循環方向を切り換える切換手段に構 成されている。つまり、冷媒循環を切り換えてからしばらくの間は圧縮機 (63)の吸入 ガス冷媒を通常の過熱度（2°C未満）に設定し、凝縮器において吸着剤よりある程度 水分を脱離させ、その後は過熱度を上昇させて所定時間の間に残った水分を脱離さ せることになる。この所定時間は、残った水分が脱離されるに必要な時間に設定され ている。これにより、運転全般に亘つて過熱度を上昇させる場合に比べて、圧縮機（ 63)の入力をそれ程増やすことなぐ凝縮器における吸着剤の再生を効果的に行うこ とがでさる。
[0050] また、上記各吸着熱交換器 (61,62)は、図 4に示すように、凝縮器として機能する際 に冷媒が流入する上流側力 冷媒が流出する下流側に向力つて空気が流通する並 行流式に構成されている。つまり、凝縮器となる吸着熱交 (61,62)では、冷媒温 度の高 ヽ領域 (つまり、顕熱領域である S 1部)から低 、領域 (S2 ( + S3)部)へ向か つて空気が流れるようになつている。なお、上記 S1部は圧縮機 (63)から吐出された 高温の過熱ガス冷媒が、 S2部は二相状態の冷媒力 S3部は過冷却液状態の冷媒 が流れる部分をそれぞれ表して 、る。
[0051] 上記凝縮器となる吸着熱交翻 (61,62)では、流通空気の相対湿度（吸着剤表面 湿度が S1部において著しく上昇し、 S2 ( + S3)部において徐々に高くなつている。ま た、吸着剤の温度は、 S1部で急激に低下し、その後殆ど低下しない。つまり、この S1 部においては、高温の過熱ガス冷媒が流れることにより水分の脱離量が他部より多く なる力 この脱離した水分が流入したば力りの相対湿度の低い空気に確実に付与さ れるため、相対湿度が極端に上昇することになる。
[0052] ここで、吸着熱交換器を対向流式にした場合と比べてみる。図 5に示すように、この 対向流式の吸着熱交換器は、冷媒が流出する下流側から冷媒が流入する上流側へ 向かって空気が流通するように構成される。つまり、この吸着熱交換器では、冷媒温 度の低 ヽ領域 (S2 ( + S3)部）から高 ヽ領域 (S 1部）へ向力つて空気が流れるように なっている。この場合、流入した空気の相対湿度は、 S2 ( + S3)部において徐々に 高くなるが、 S1部において低くなる。これは、 S2 ( + S3)である程度加湿された空気 が S1部を流れるためにあまり水分を取り込めず、加えて高温の過熱ガス冷媒によつ て加熱されることから、空気の相対湿度が低下することになる。
[0053] このように、凝縮器となる吸着熱交翻 (61,62)を並行流式とし、高温の過熱ガス冷 媒が流れる部分 (S1部）に相対湿度の低い空気を流通させることにより、高温のガス 冷媒を効果的に利用して吸着剤における水分の脱離量を増大させることができる。 つまり、吸着剤の再生能力が向上する。
[0054] また、上記各吸着熱交翻 (61,62)は、吸着剤としてゼォライトとシリカゲルとが用 V、られ、ゼォライトが担持されて 、る部分とシリカゲルが担持されて 、る部分の 2つに よって構成されている。具体的に、ゼォライトは吸着熱交翻(61,62)が凝縮器として 機能する際に冷媒が流入する側の部分に担持され (図 4の S1部）、シリカゲルはその 冷媒が流出する側の部分に担持されている（図 4の S2部)。つまり、上記ゼォライトは 吸着熱交換器 (61,62)における空気の流入側の部分に担持され、シリカゲルはその 空気の流出側の部分に担持されている。
[0055] ここで、ゼォライトおよびシリカゲルの吸着特性について、図 5を参照しながら説明 する。相対湿度が低いときは、シリカゲルよりゼォライトの方が吸着等温線の傾きが大 きぐ相対湿度が高くなると、ゼォライトよりシリカゲルの方が吸着等温線の傾きが大き くなつている。つまり、相対湿度が低いときはゼオライトの方が相対湿度の変化に対 する水分の脱離量が多ぐ相対湿度が高いときではシリカゲルの方が相対湿度の変 化に対する水分の脱離量が多いということが分かる。このことから、吸着熱交 ( 61,62)において、相対湿度の低い空気が流れる流入側の部分にゼォライトを担持さ せ、相対湿度の高い空気が流れる流出側の部分にシリカゲルを担持させることにより 、全体に亘つてゼオライトまたはシリカゲルを担持させた場合に比べて、水分の脱離 量を増大させることができる。
[0056] なお、本実施形態では、吸着剤としてゼォライトとシリカゲルの組み合わせを用いた
1S これに限らず、アルミナやイオン交換榭脂系材料など、いわゆる I型 (ラングミュア 型）の吸着特性をもつ吸着剤をそれぞれ組み合わせるようにしてもょ ヽ。この I型の吸 着剤は、国際純正応用化学連合 (IUPAC)によって区分された 6つの型の 1つであり
、ある相対湿度以上になると吸着量が増加しないものである。
[0057] 運転動作
上記調湿装置（10)の調湿動作について説明する。この調湿装置（10)では、除湿 運転と加湿運転とが切り換え可能になっている。ここでは、除湿運転および加湿運転 の第 1冷凍サイクル動作および第 2冷凍サイクル動作の通常動作について説明した 後に、過熱度制御部（71)による圧縮機 (63)の吸入ガス冷媒の過熱度を上昇させた 場合の動作について説明する。
[0058] 《除湿運転》
この除湿運転時において、調湿装置（10)では、給気ファン (25)および排気ファン（ 26)が運転される。そして、この調湿装置（10)は、室外空気 (OA)を第 1空気として取 り込んで室内に供給する一方、室内空気 (RA)を第 2空気として取り込んで室外に排 出する。
[0059] 先ず、除湿運転時の第 1冷凍サイクル動作について、図 3および図 7を参照しなが ら説明する。この第 1冷凍サイクル動作では、第 1吸着熱交 (61)において吸着 材の再生が行われ、第 2吸着熱交換器 (62)において第 1空気である室外空気 (OA) の除湿が行われる。
[0060] 上記冷媒回路 (60)では、四路切換弁 (64)が図 3(A)の状態に切り換えられる。この 状態で圧縮機 (63)を運転すると、冷媒回路 (60)で冷媒が循環し、第 1吸着熱交換器 (61)が凝縮器となって第 2吸着熱交 (62)が蒸発器となる第 1冷凍サイクル動作 が行われる。 [0061] 具体的に、上記圧縮機 (63)から吐出された冷媒は、第 1吸着熱交換器 (61)で放熱 して凝縮し、その後に膨張弁 (65)へ送られて減圧される。この減圧された冷媒は、第 2吸着熱交換器 (62)で吸熱して蒸発し、その後に圧縮機 (63)へ吸入されて圧縮され る。そして、この圧縮された冷媒は、再び圧縮機 (63)から吐出される。
[0062] また、上記第 1冷凍サイクル動作時において、各開口（51〜58)のダンパを切り換え ることにより、第 2開口 (52)と第 3開口 (53)と第 5開口 (55)と第 8開口 (58)とを開口状 態とし、第 1開口（51)と第 4開口（54)と第 6開口（56)と第 7開口（57)とを閉鎖状態と する。そして、図 7に示すように、第 1吸着熱交換器 (61)へ第 2空気としての室内空気 (RA)が供給され、第 2吸着熱交換器 (62)へ第 1空気としての室外空気 (OA)が供給 される。
[0063] 具体的に、上記室内空気吸込口（22)より流入した第 2空気は、第 2流入路 (45)か ら第 5開口（55)を通って第 1熱交換室 (41)へ送り込まれる。この第 1熱交換室 (41)で は、第 2空気が第 1吸着熱交 (61)を上から下へ向力つて通過する。この第 1吸着 熱交換器 (61)では、外表面に担持された吸着材が冷媒により加熱され、この吸着材 から水分が脱離する。この吸着材力 脱離した水分は、第 1吸着熱交 (61)を通 過する第 2空気に放出される。この第 1吸着熱交 (61)で水分を付与された第 2空 気は、第 1熱交換室 (41)から第 3開口（53)を通って第 1流出路 (44)へ流出する。そ の後、第 2空気は、排気ファン (26)へ吸い込まれ、排気吹出口（23)から排出空気（ EA)として室外へ排出される。
[0064] 一方、上記室外空気吸込口（21)より流入した第 1空気は、第 1流入路 (43)から第 2 開口（52)を通って第 2熱交換室 (42)へ送り込まれる。この第 2熱交換室 (42)では、 第 1空気が第 2吸着熱交換器 (62)を上力 下へ向かって通過する。この第 2吸着熱 交 (62)では、外表面に担持された吸着材に第 1空気中の水分が吸着される。そ の際に生じる吸着熱は、冷媒が吸熱する。上記第 2吸着熱交換器 (62)で除湿された 第 1空気は、第 2熱交換室 (42)から第 8開口（58)を通って第 2流出路 (46)へ流出す る。その後、第 1空気は、給気ファン (25)へ吸い込まれ、給気吹出口（24)から供給空 気 (SA)として室内へ供給される。
[0065] 次に、上記除湿運転時の第 2冷凍サイクル動作について、図 3および図 8を参照し ながら説明する。この第 2冷凍サイクル動作では、第 2吸着熱交換器 (62)において吸 着材の再生が行われ、第 1吸着熱交換器 (61)において第 1空気である室外空気（ OA)の除湿が行われる。
[0066] 上記冷媒回路 (60)では、四路切換弁 (64)が図 3(B)の状態に切り換えられる。この 状態で圧縮機 (63)を運転すると、冷媒回路 (60)で冷媒が循環し、第 1吸着熱交換器 (61)が蒸発器となって第 2吸着熱交 (62)が凝縮器となる第 2冷凍サイクル動作 が行われる。
[0067] 具体的に、上記圧縮機 (63)から吐出された冷媒は、第 2吸着熱交 (62)で放熱 して凝縮し、その後に膨張弁 (65)へ送られて減圧される。この減圧された冷媒は、第 1吸着熱交換器 (61)で吸熱して蒸発し、その後に圧縮機 (63)へ吸入されて圧縮され る。そして、この圧縮された冷媒は、再び圧縮機 (63)から吐出される。
[0068] また、上記第 2冷凍サイクル動作時において、各開口（51〜58)のダンパを切り換え ることにより、第 1開口 (51)と第 4開口 (54)と第 6開口 (56)と第 7開口 (57)とを開口状 態とし、第 2開口（52)と第 3開口（53)と第 5開口（55)と第 8開口（58)とを閉鎖状態と する。そして、図 8に示すように、第 1吸着熱交換器 (61)へ第 1空気としての室外空気 (OA)が供給され、第 2吸着熱交 (62)へ第 2空気としての室内空気 (RA)が供給 される。
[0069] 具体的に、上記室内空気吸込口（22)より流入した第 2空気は、第 2流入路 (45)か ら第 6開口（56)を通って第 2熱交換室 (42)へ送り込まれる。この第 2熱交換室 (42)で は、第 2空気が第 2吸着熱交 (62)を上から下へ向力つて通過する。この第 2吸着 熱交換器 (62)では、外表面に担持された吸着材が冷媒により加熱され、この吸着材 から水分が脱離する。この吸着材力 脱離した水分は、第 2吸着熱交 (62)を通 過する第 2空気に放出される。上記第 2吸着熱交換器 (62)で水分を付与された第 2 空気は、第 2熱交換室 (42)力 第 4開口（54)を通って第 1流出路 (44)へ流出する。 その後、第 2空気は、排気ファン (26)へ吸い込まれ、排気吹出口（23)から排出空気（ EA)として室外へ排出される。
[0070] 一方、上記室外空気吸込口（21)より流入した第 1空気は、第 1流入路 (43)から第 1 開口（51)を通って第 1熱交換室 (41)へ送り込まれる。この第 1熱交換室 (41)では、 第 1空気が第 1吸着熱交換器 (61)を上力 下へ向かって通過する。この第 1吸着熱 交 (61)では、外表面に担持された吸着材に第 1空気中の水分が吸着される。そ の際に生じる吸着熱は、冷媒が吸熱する。上記第 1吸着熱交換器 (61)で除湿された 第 1空気は、第 1熱交換室 (41)から第 7開口（57)を通って第 2流出路 (46)へ流出す る。その後、第 1空気は、給気ファン (25)へ吸い込まれ、給気吹出口（24)から供給空 気 (SA)として室内へ供給される。
[0071] 《加湿運転》
上記加湿運転時において、調湿装置（10)では、給気ファン（25)および排気ファン（ 26)が運転される。そして、この調湿装置（10)は、室内空気 (RA)を第 1空気として取 り込んで室外に排出する一方、室外空気（OA)を第 2空気として取り込んで室内に供 給する。
[0072] 先ず、加湿運転時の第 1冷凍サイクル動作について、図 3および図 9を参照しなが ら説明する。この第 1冷凍サイクル動作では、第 1吸着熱交 (61)において第 2空 気である室外空気 (OA)の加湿が行われ、第 2吸着熱交換器 (62)において第 1空気 である室内空気 (RA)から水分の回収が行われる。上記冷媒回路 (60)では、四路切 換弁 (64)が図 3(A)の状態に切り換えられ、第 1冷凍サイクル動作が行われる。
[0073] また、上記第 1冷凍サイクル動作時において、各開口（51〜58)のダンパを切り換え ることにより、第 1開口 (51)と第 4開口 (54)と第 6開口 (56)と第 7開口 (57)とを開口状 態とし、第 2開口（52)と第 3開口（53)と第 5開口（55)と第 8開口（58)とを閉鎖状態と する。そして、図 9に示すように、第 1吸着熱交換器 (61)には第 2空気としての室外空 気 (OA)が供給され、第 2吸着熱交換器 (62)には第 1空気としての室内空気 (RA)が 供給される。
[0074] 具体的に、上記室内空気吸込口（22)より流入した第 1空気は、第 2流入路 (45)か ら第 6開口（56)を通って第 2熱交換室 (42)へ送り込まれる。この第 2熱交換室 (42)で は、第 1空気が第 2吸着熱交 (62)を上から下へ向力つて通過する。この第 2吸着 熱交 (62)では、外表面に担持された吸着材に第 1空気中の水分が吸着される。 その際に生じる吸着熱は、冷媒が吸熱する。その後、水分を奪われた第 1空気は、第 4開口（54)、第 1流出路 (44)、排気ファン (26)を順に通過し、排出空気 (EA)として排 気吹出口（23)から室外へ排出される。
[0075] 一方、上記室外空気吸込口（21)より流入した第 2空気は、第 1流入路 (43)から第 1 開口（51)を通って第 1熱交換室 (41)へ送り込まれる。この第 1熱交換室 (41)では、 第 2空気が第 1吸着熱交換器 (61)を上力 下へ向かって通過する。この第 1吸着熱 交換器 (61)では、外表面に担持された吸着材が冷媒により加熱され、この吸着材か ら水分が脱離する。この吸着材力 脱離した水分は、第 1吸着熱交 (61)を通過 する第 2空気に放出される。その後、加湿された第 2空気は、第 7開口（57)、第 2流出 路 (46)、給気ファン (25)を順に通過し、供給空気 (SA)として給気吹出口（24)から室 内へ供給される。
[0076] 次に、上記加湿運転時の第 2冷凍サイクル動作について、図 3および図 10を参照 しながら説明する。この第 2冷凍サイクル動作では、第 2吸着熱交換器 (62)において 第 2空気である室外空気 (OA)の加湿が行われ、第 1吸着熱交換器 (61)において第 1空気である室内空気 (RA)力 水分の回収が行われる。上記冷媒回路 (60)では、 四路切換弁 (64)が図 3(B)の状態に切り換えられ、第 2冷凍サイクル動作が行われる
[0077] また、上記第 2冷凍サイクル動作時において、各開口（51〜58)のダンパを切り換え ることにより、第 2開口 (52)と第 3開口 (53)と第 5開口 (55)と第 8開口 (58)とを開口状 態とし、第 1開口（51)と第 4開口（54)と第 6開口（56)と第 7開口（57)とを閉鎖状態と する。そして、図 10に示すように、第 1吸着熱交翻(61)には第 1空気としての室内 空気 (RA)が供給され、第 2吸着熱交換器 (62)には第 2空気としての室外空気 (OA) が供給される。
[0078] 具体的に、上記室内空気吸込口（22)より流入した第 1空気は、第 2流入路 (45)か ら第 5開口（55)を通って第 1熱交換室 (41)に送り込まれる。この第 1熱交換室 (41)で は、第 1空気が第 1吸着熱交換器 (61)を上から下に向かって通過する。この第 1吸着 熱交 (61)では、外表面に担持された吸着材に第 1空気中の水分が吸着される。 その際に生じる吸着熱は、冷媒が吸熱する。その後、水分を奪われた第 1空気は、第 3開口（53)、第 1流出路 (44)、排気ファン (26)を順に通過し、排出空気 (EA)として排 気吹出口（23)から室外へ排出される。 [0079] 一方、上記室外空気吸込口（21)より流入した第 2空気は、第 1流入路 (43)から第 2 開口（52)を通って第 2熱交換室 (42)に送り込まれる。この第 2熱交換室 (42)では、 第 2空気が第 2吸着熱交換器 (62)を上力 下へ向かって通過する。この第 2吸着熱 交換器 (62)では、外表面に担持された吸着材が冷媒により加熱され、この吸着材か ら水分が脱離する。この吸着材力 脱離した水分は、第 2吸着熱交 (62)を通過 する第 2空気に付与される。その後、加湿された第 2空気は、第 8開口（58)、第 2流出 路 (46)、給気ファン (25)を順に通過し、供給空気 (SA)として給気吹出口（24)から室 内へ供給される。
[0080] 《過熱度制御部による過熱度の上昇》
上述した除湿運転および加湿運転の各冷凍サイクル動作では、途中に過熱度制 御部（71)によって圧縮機 (63)の吸入ガス冷媒の過熱度が上昇される。そして、この 上昇した過熱度で所定時間の間運転した後に、循環切換部（72)による冷媒循環の 切換によって第 1冷凍サイクル動作と第 2冷凍サイクル動作とが切り換えられる。
[0081] 具体的に、循環切換部 (72)によって冷凍サイクル動作が切り換わると、膨張弁 (65) の開度が通常開度に設定されて圧縮機 (63)が駆動される。この状態では、圧縮機（ 63)の吸入ガス冷媒の過熱度が通常の過熱度（2°C未満）になっている。そして、しば らくした後、過熱度制御部 (71)によって膨張弁 (65)の開度を小さくして吸入ガス冷媒 の過熱度を例えば 10°Cまで上昇させる。この過熱度で所定時間の間運転した後、再 び循環切換部 (72)によって冷凍サイクル動作が切り換えられる。
[0082] ここで、圧縮機 (63)の吸入ガス冷媒の過熱度を上昇させた場合の冷媒挙動につ!、 て、図 11を参照しながら説明する。ここに、図中の破線で示す冷凍サイクル (a→b→ c→d)は通常の過熱度（2°C未満）時の場合を表し、実線で示す冷凍サイクル (A→B →C→D)は上昇した過熱度（10°C)時の場合を表している。
[0083] 上記通常の過熱度時では、まず、圧縮機 (63)によって冷媒力 点（例えば、 65°C) まで圧縮されて吐出される。この a点の冷媒は、凝縮器となる吸着熱交翻 (61,62) で吸着剤へ放熱して凝縮し、 b点の冷媒となる。この b点の冷媒は、膨張弁 (65)によ つて減圧され、 c点の冷媒 (例えば、 0°C)となる。この c点の冷媒は、蒸発器となる吸 着熱交 (61,62)で吸着剤の吸着熱を吸熱して蒸発し、 d点の冷媒 (2°C未満)とな り、再び圧縮機 (63)に吸入されて圧縮される。
[0084] 一方、上記上昇した過熱度時では、圧縮機 (63)によって冷媒が A点（例えば、 100 °C)まで圧縮されて吐出される。この A点の冷媒は、凝縮器となる吸着熱交 ( 61,62)で吸着剤へ放熱して凝縮し、 B点の冷媒となる。この B点の冷媒は、膨張弁（ 65)によって減圧され、 C点の冷媒 (例えば、 0°C)となる。この C点の冷媒は、蒸発器 となる吸着熱交翻 (61,62)で吸着剤の吸着熱を吸熱して蒸発し、 D点の冷媒 (例え ば、 10°C)となり、再び圧縮機 (63)に吸入されて圧縮される。
[0085] このように、圧縮機 (63)の吸入ガス冷媒の過熱度を上昇させることにより、凝縮器に おける冷媒の過熱ガス (S1部）の温度が高くなり、冷媒の顕熱量が増大し、また冷媒 の過冷却液 (S3部）の温度が低くなり、結果として凝縮器の能力が増大する。したが つて、冷媒による吸着剤の加熱量を増やすことができ、吸着剤における水分の脱離 量を増大させることができる。また、水分の脱離量が増大することから、同様に水分の 吸着量ち増大させることができる。
[0086] 特に、凝縮器として機能する際に吸着熱交翻 (61,62)が並行流式となるようにし ているので、過熱ガス冷媒 (S1部）の高温を吸着剤における水分脱離に有効に利用 することができる。これにより、水分の脱離量を増大させることができる。
[0087] さらに、各吸着熱交換器 (61,62)において、顕熱領域である過熱ガス冷媒が流れる 部分 (S1部）にゼオライトを担持させ、それ他の部分 (S2 ( + S3)部）にシリカゲルを 担持させて 、るので、それらの特性力 各部で水分の脱離量を効果的に稼ぐことが できる。
[0088] ところで、蒸発器となる吸着熱交 (61,62)において、膨張弁 (65)の開度が小さ くなることによって冷媒流量が減少し、蒸発能力がやや低下するように思えるが、上 述したように吸着剤における水分の吸着量が増大することによって吸着熱が増大す るので、蒸発能力は低下しない。
[0089] 一実施形態の効果
以上説明したように、本実施形態 1によれば、圧縮機 (63)の吸入ガス冷媒の過熱 度を上昇させる過熱度制御部（71)を設けるようにしたので、圧縮機 (63)から吐出さ れた過熱ガス冷媒の温度を上げて顕熱量を増大させることができ、凝縮器となる吸着 熱交^^ (61,62)の吸着剤をより加熱することができる。これにより、吸着剤における 水分の脱離量を増大させることができる。また、これに伴い、凝縮器から蒸発器へ切 り換わった吸着熱交 (61,62)の吸着剤における水分の吸着量が増大することに なる。この結果、加湿能力および除湿能力を向上させることができる。
[0090] また、上記過熱度を上昇させる手段として、膨張弁 (65)の開度を小さくするようにし たので、簡易に且つ確実に過熱度を上昇させることができる。
[0091] また、上記過熱度制御部（71)により圧縮機 (63)の吸入ガス冷媒の過熱度を所定時 間の間上昇させた後に冷媒の循環方向を切り換える循環切換部（72)を設けるように したので、通常の過熱度時にある程度吸着剤より水分を脱離させた後残った水分を 上昇させた過熱度時に脱離させることができる。これにより、運転全般に亘つて過熱 度を上昇させる場合に比べて、圧縮機 (63)の入力をそれ程増やすことなぐ凝縮器 における吸着剤の再生を効果的に行うことができる。
[0092] また、各吸着熱交換器 (61,62)が凝縮器として機能する際に冷媒流れと空気流れと が並行流となるようにしたので、高温の過熱ガス冷媒が流れる部分に相対湿度の低 い空気を流すことができる。これにより、高温のガス冷媒によって他部よりも多量に脱 離した水分を確実に空気に付与させることができる。したがって、対向流式とした場 合より、高温の過熱ガス冷媒を有効に利用し、水分の脱離量を増大させることができ る。
[0093] 特に、各吸着熱交翻 (61,62)において、凝縮器として機能する際の空気の流入 側湘対湿度の低い空気が流れる側）に吸着剤としてのゼォライトを担持させ、空気 の流出側 (相対湿度の高い空気が流れる側）に吸着剤としてのシリカゲルを担持させ たので、全体に亘つてゼオライトまたはシリカゲルを担持させるより、両者の特性でも つて相対湿度の高低に応じた水分の脱離量を効果的に稼ぐことができる。
[0094] 《発明の実施形態 2》
本実施形態 2の調湿装置（10)は、上記実施形態 1におけるコントローラ (90)の過熱 度制御部（71)の構成を変更したものである。つまり、本実施形態は、蒸発器となる第 1吸着熱交換器 (61)または第 2吸着熱交換器 (62)の送風量を増大させるように過熱 度制御部（71)を構成するようにした。 [0095] 具体的に、上記過熱度制御部（71)は、除湿運転の場合、各冷凍サイクル動作の途 中で
給気ファン (25)の周波数を増加させ、加湿運転の場合、各冷凍サイクル動作の途中 で排気ファン (26)の周波数を増力!]させる。これにより、第 1吸着熱交翻(61)または 第 2吸着熱交換器 (62)における送風量が増大する。したがって、蒸発器能力が増加 し、冷媒がより加熱されて過熱度が上昇する。その他の構成、作用および効果は、実 施形態 1と同様である。
産業上の利用可能性
[0096] 以上説明したように、本発明は、表面に吸着剤が担持された熱交換器を備えた調 湿装置として有用である。

Claims

請求の範囲
[1] 圧縮機 (63)と第 1熱交 (61)と膨張機構 (65)と第 2熱交 (62)とが配管接 続されて冷媒循環が可逆に構成され、蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う冷媒回路 (60) と、
上記第 1熱交換器 (61)および第 2熱交換器 (62)のそれぞれ表面に担持された水 分の吸脱着可能な吸着剤とを備え、
上記冷媒回路 (60)の冷媒の循環方向を切り換えることにより第 1熱交換器 (61)お よび第 2熱交換器 (62)で水分の吸脱着を交互に行って空気の湿度調整を行う調湿 装置であって、
上記圧縮機 (63)の吸入ガス冷媒の過熱度を上昇させる過熱度制御手段 (71)を 備えている
ことを特徴とする調湿装置
[2] 請求項 1において、
上記過熱度制御手段 (71)は、膨張機構としての膨張弁 (65)の開度を通常開度よ り小さくする
ことを特徴とする調湿装置。
[3] 請求項 1において、
上記過熱度制御手段 (71)は、蒸発器となる第 1熱交換器 (61)または第 2熱交換 器 (62)の送風量を増大させる
ことを特徴とする調湿装置。
[4] 請求項 1〜3の何れ力 1項において、
上記過熱度制御手段 (71)により圧縮機 (63)の吸入ガス冷媒の過熱度を所定時 間の間上昇させた後に冷媒の循環方向を切り換える切換手段 (72)が設けられている ことを特徴とする調湿装置。
[5] 請求項 1〜4の何れ力 1項において、
上記各熱交換器 (61,62)は、凝縮器として機能する際に冷媒が流入する上流側 力 冷媒が流出する下流側に向力つて空気が流通する並行流式に構成されている ことを特徴とする調湿装置。
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