JP2000257907A

JP2000257907A - 除湿装置

Info

Publication number: JP2000257907A
Application number: JP11060324A
Authority: JP
Inventors: Kensaku Maeda; 健作前田; Yoshiro Fukasaku; 善郎深作
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 1999-03-08
Filing date: 1999-03-08
Publication date: 2000-09-22
Also published as: WO2000053978A1; AU2938600A

Abstract

(57)【要約】【課題】ＣＯＰの高い除湿装置を提供する。【解決手段】処理空気Ａから水分を吸着し、再生空気
Ｂで水分を脱着するように構成された水分吸着器１０３
と、冷媒を凝縮して、その凝縮熱で前記水分吸着器１０
３へ送る再生空気Ｂを加熱するように構成された凝縮器
２２０と、凝縮器２２０で凝縮された前記冷媒を減圧す
る絞り２７０と、絞り２７０で減圧された前記冷媒を蒸
発させ、その蒸発熱で処理空気Ａを冷却するように構成
された蒸発器２１０と、凝縮器２２０と絞り２７０との
間の冷媒経路に設けられたサブクーラ２８０とを備え、
サブクーラ２８０を流れる冷媒を、大気温度以下の温度
の冷却媒体Ｃにより冷却するように構成された処理空気
の除湿装置。例えば冷却媒体は外気そのまま、または気
化加湿して温度を下げた外気を用いる。このような装置
では冷媒が過冷却され、除湿装置のＣＯＰが著しく高く
なる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、除湿装置に関し、
特に空調空間に供給する処理空気を除湿する除湿空調装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図６に示すように、従来からヒートポン
プを熱源としたいわゆるデシカント空調システムがあっ
た。

【０００３】この空調システムでは、ヒートポンプとし
て、圧縮機２６０を用いた圧縮ヒートポンプＨＰが用い
られている。

【０００４】この空調システムは、デシカントロータ１
０３により水分を吸着される処理空気Ａの経路と、加熱
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
ロータ１０３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の経路を有し、水分を吸着された処
理空気とデシカントロータ１０３のデシカント（乾燥
剤）を再生する前かつ加熱源により加熱される前の再生
空気との間に顕熱熱交換器１０４を有する空調機と、圧
縮ヒートポンプＨＰとを有し、前記圧縮ヒートポンプＨ
Ｐの高熱源を加熱源として前記空調機の再生空気を加熱
器２２０で加熱してデシカントの再生を行うとともに、
圧縮ヒートポンプＨＰの低熱源を冷却熱源として冷却器
２１０で前記空調機の処理空気の冷却を行うものであ
る。

【０００５】そして、この空調システムでは、圧縮ヒー
トポンプＨＰがデシカント空調機の処理空気の冷却と再
生空気の加熱を同時に行うよう構成したことで、圧縮ヒ
ートポンプＨＰに外部から加えた駆動熱によって圧縮ヒ
ートポンプＨＰが処理空気の冷却効果を発生させ、さら
にヒートポンプ作用で処理空気から汲み上げた熱と圧縮
ヒートポンプＨＰの駆動熱を合計した熱でデシカントの
再生が行えるため、外部から加えた駆動エネルギの多重
効用化を図ることができ、高い省エネルギ効果が得られ
る。また、顕熱熱交換器１０４と加熱器２２０との間の
再生空気とデシカントロータ１０３を出た再生空気との
熱交換器１２１が設けられ、さらに省エネルギー効果を
高めている。

【０００６】ここで、図７の湿り空気線図を参照して図
６に示されるデシカント空調機の作用を説明する。図７
中、アルファベットＫ〜Ｐ、Ｑ〜Ｘで、空気の状態を示
す。この記号は、図６のフロー図中に丸で囲んだアルフ
ァベットに対応する。

【０００７】図７において、空調空間１０１からの処理
空気（状態Ｋ）は、デシカントロータ１０３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状態Ｌに到
り、さらに顕熱熱交換器１０４で、絶対湿度一定のまま
冷却され状態Ｍの空気になり、冷却器２１０に入る。こ
こでさらに絶対湿度一定で冷却されて状態Ｎの空気にな
り、加湿器１０５により加湿されることにより乾球温度
を下げて状態Ｐの空気となり、空調空間１０１に戻され
る。一方、状態Ｑの外気が顕熱熱交換器１０４に送ら
れ、ここで処理空気を冷却することにより自身は加熱さ
れて状態Ｒになり、熱交換器１２１に入り、さらに加熱
されて状態Ｓに、そして加熱器２２０で加熱され状態Ｔ
になり、デシカントロータ１０３でデシカントを再生す
ることにより自身は絶対湿度が高く、乾球温度は下がっ
て状態Ｕとなり、熱交換器１２１で再生空気を加熱する
ことにより自身は乾球温度を下げて状態Ｖの空気となっ
て排気ＥＸされる。

【０００８】さらに、図８のモリエ線図を参照して図６
に示される圧縮ヒートポンプＨＰの作用を説明する。図
８に示すのは冷媒ＨＦＣ１３４ａのモリエ線図である。
点ａは冷却器２１０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４．２ｋｇ／ｃｍ² 、温度は
１０℃、エンタルピは１４８．８３ｋｃａｌ／ｋｇであ
る。このガスを圧縮機２６０で吸込圧縮した状態、圧縮
機２６０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１９．３ｋｇ／ｃｍ² 、温度は７８℃で
あり、過熱ガスの状態にある。この冷媒ガスは、加熱器
（冷媒側から見れば凝縮器）２２０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１９．３ｋｇ／ｃｍ² 、温度は６５℃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１９．３ｋｇ／ｃｍ² 、温度は６５℃、
そしてエンタルピは１２２．９７ｋｃａｌ／ｋｇであ
る。この冷媒液は、膨張弁２７０で減圧され、温度１０
℃の飽和圧力である４．２ｋｇ／ｃｍ² まで減圧され、
１０℃の冷媒液とガスの混合物として冷却器（冷媒から
見れば蒸発器）２１０に到り、ここで処理空気から熱を
奪い、蒸発してモリエ線図上の点ａの状態の飽和ガスと
なり、再び圧縮機２６０に吸入され、以上のサイクルを
繰り返す。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】以上のような従来のヒ
ートポンプによれば、単位重量当たりの冷媒の冷却効果
を示すエンタルピ差は、冷媒の蒸発圧力における飽和ガ
ス線のエンタルピと凝縮圧力における飽和液線のエンタ
ルピとの差、即ち図８の例では１４８．８３−１２２．
９７＝２５．８６ｋｃａｌ／ｋｇであり、必ずしも大き
くはないので、圧縮ヒートポンプＨＰの成績係数ＣＯＰ
は低く、そのようなヒートポンプＨＰを用いるデシカン
ト空調機（除湿装置）もまたＣＯＰが低くならざるを得
なかった。

【００１０】そこで本発明は、ＣＯＰの高い除湿装置を
提供することを目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に係る発明による処理空気の除湿装置は、
図１に示すように、処理空気Ａから水分を吸着し、再生
空気Ｂで水分を脱着するように構成された水分吸着器１
０３と；冷媒を凝縮して、その凝縮熱で前記水分吸着器
１０３へ送る再生空気Ｂを加熱するように構成された凝
縮器２２０と；凝縮器２２０で凝縮された前記冷媒を減
圧する絞り２７０と；絞り２７０で減圧された前記冷媒
を蒸発させ、その蒸発熱で処理空気Ａを冷却するように
構成された蒸発器２１０と；凝縮器２２０と絞り２７０
との間の冷媒経路に設けられたサブクーラ２８０とを備
え；サブクーラ２８０を流れる冷媒を、大気温度以下の
温度の冷却媒体Ｃにより冷却するように構成されたこと
を特徴とする。

【００１２】典型的には冷却媒体は、大気あるいは屋外
の空気である外気であり、その外気をそのまま用いても
よいが、水分をスプレー即ち気化加湿して温度を下げて
用いるのが好ましい。また図４に示すように、気化加湿
せずに冷却媒体としての外気をサブクーラで加熱した後
に再生空気として用いてもよい。さらに典型的には、蒸
発器２１０で蒸発した冷媒を圧縮して凝縮器２２０に送
る圧縮機２６０を含んで構成される。

【００１３】このように構成すると、サブクーラを備え
るので、冷媒が過冷却される。またサブクーラには大気
温度以下の温度の冷却媒体を用いるので、ヒートポンプ
のＣＯＰひいては除湿装置のＣＯＰが著しく高くなる。

【００１４】さらに請求項２に記載のように、この除湿
装置では、蒸発器２１０は、水分吸着器１０３に対して
処理空気Ａの流れの下流側に配置され；水分吸着器１０
３と蒸発器２１０との間の処理空気の経路に、大気温度
以下の温度の冷却媒体Ｃにより処理空気Ａを冷却する熱
交換器３００を備えるようにしてもよい。

【００１５】このように構成すると、大気温度以下の温
度の冷却媒体により処理空気を冷却する熱交換器を備え
るので、蒸発器で冷却する前の処理空気を前もって冷却
することができる。

【００１６】さらに請求項３に記載のように、請求項１
または請求項２に記載の除湿装置では、冷却媒体Ｃに水
を気化して混入するように構成するのが好ましい。この
ときは、水を媒体中に散布する等により気化加湿するの
で冷却媒体の温度がさらに下がる。

【００１７】また請求項４に記載のように、（例えば図
４に示すように）請求項１または請求項２に記載の除湿
装置では、サブクーラ２８０を流れる冷媒を冷却する冷
却媒体として再生空気Ｂを用いるように構成してもよ
い。このときは、凝縮器２２０は、サブクーラ２８０に
対して再生空気Ｂの流れの下流側に配置するのが好まし
い。

【００１８】このように構成すると、サブクーラを流れ
る冷媒を冷却する冷却媒体として再生空気Ｂを用いるの
で、サブクーラが放出する熱を水分吸着装置の再生に利
用できる。またサブクーラは凝縮器の上流側に位置する
ので、サブクーラで冷却する冷媒の過冷却度を高くする
ことができる。

【００１９】さらに請求項５に記載のように、（また例
えば図４に示すように）請求項４に記載の除湿装置で
は、凝縮器２２０とサブクーラ２８０との間の再生空気
の経路に、再生空気Ｂと水分吸着装置１０３を通過した
後の再生空気Ｂとの熱交換をする第２の熱交換器１２１
を備えるようにしてもよい。

【００２０】このように構成すると、サブクーラで加熱
した再生空気を第２の熱交換器でさらに加熱することが
できる。またサブクーラは第２の熱交換器で加熱する前
の再生空気を流すので、冷媒の過冷却が十分に行える。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明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あるいは類似
符号を付し、重複した説明は省略する。

【００２２】図１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（空調システム）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１０１を快適な環境に維持するものである。

【００２３】図中、空調空間１０１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１０２、
デシカントを充填した水分吸着装置としてのデシカント
ロータ１０３、水分を散布して大気の湿球温度程度にな
った（本発明の大気温度以下の温度の冷却媒体として
の）外気により処理空気を冷却する熱交換器３００、冷
媒蒸発器（処理空気から見れば冷却器）２１０とこの順
番で配列され、そして空調空間１０１に戻るように構成
されている。熱交換器（処理空気冷却器）３００は、図
中では直交流型の熱交換器として示されている。直交流
型の熱交換器は、具体的には図１４に示すような構造を
有している。これは、後述の熱交換器１２１のようなロ
ータリー型熱交換器であってもよい。

【００２４】また、屋外ＯＡから再生空気Ｂの経路に沿
って、再生空気を循環するための送風機１４０、デシカ
ントロータ１０３に入る前の再生空気と後の再生空気と
を熱交換する熱交換器１２１、冷媒凝縮器（再生空気か
ら見れば加熱器）２２０、デシカントロータ１０３、熱
交換器１２１とこの順番で配列され、そして屋外に排気
ＥＸするように構成されている。

【００２５】また、屋外ＯＡから冷却流体としての外気
Ｃの経路に沿って、冷却流体（冷却媒体）としての外気
を循環するための送風機１６０、送風機１６０で循環す
る外気に水分を散布して外気温度を湿球温度近くの温度
まで冷却する気化加湿器１６５、熱交換器３００がこの
順番で配列され、そして屋外に排気ＥＸするように構成
されている。気化加湿器１６５は、例えばセラミックペ
ーパーや不織布のように、吸湿性がありしかも通気性の
ある材料で構成されている。あるいはスプレーノズルに
より水を外気中に散布するように構成してもよい。

【００２６】また加湿器１６５で冷却された外気の流れ
は、熱交換器３００に送り込む手前で分岐され、その一
部が後述のサブクーラ２８０に導入され、冷媒液を冷却
した後に屋外に排気ＥＸされるように構成されている。

【００２７】一方冷媒蒸発器２１０から冷媒の経路に沿
って、冷媒蒸発器２１０で蒸発してガスになった冷媒を
圧縮する圧縮機２６０、冷媒凝縮器２２０、サブクーラ
２８０、絞り２７０がこの順番で配列され、そして再び
冷媒蒸発器２１０に戻るようになっている。

【００２８】デシカントロータ１０３は、図９に示すよ
うに回転軸ＡＸ回りに回転する厚い円盤状のロータとし
て形成されており、そのロータ中には、気体が通過でき
るような隙間をもってデシカントが充填されている。例
えばチューブ状の乾燥エレメント１０３ａを、その中心
軸線が回転軸ＡＸと平行になるように多数束ねて構成し
ている。このロータ１０３は回転軸ＡＸ回りに一方向に
回転するように構成されている。また、処理空気Ａの流
路と再生空気Ｂの流路とは、回転軸ＡＸを含む平面を含
み、デシカントロータ１０３の厚さ方向表面に端部が近
接して設けられた仕切り板で分離されており、処理空気
Ａと再生空気Ｂとが回転軸ＡＸに平行に流れ込み流れ出
るように構成されている。このように、各乾燥エレメン
ト１０３ａは、ロータ１０３が回転するにつれて、処理
空気Ａ及び再生空気Ｂと交互に接触するように配置され
ている。

【００２９】このような装置において、典型的には処理
空気Ａ（図中白抜き矢印で示す）と再生空気Ｂ（図中黒
塗りつぶし矢印で示す）とは、回転軸ＡＸに平行に、そ
れぞれ円形のデシカントロータ１０３のほぼ半分の領域
を、対向流形式で流れるように構成されている。

【００３０】熱交換器１２１としては、大量の再生空気
を通過させなければならないので、図９のデシカントロ
ータと類似した構造で、乾燥エレメントの代わりに熱容
量の大きい蓄熱材を充填した回転熱交換器を用いる。こ
のときは、図９の処理空気Ａに低温再生空気Ｂ１が、再
生空気Ｂに高温再生空気Ｂ２が対応する。また、例えば
図１０に示すような直交流型の熱交換器を用いてもよ
い。このときは、処理空気Ａに低温再生空気Ｂ１が、冷
却媒体Ｃに高温再生空気Ｂ２が対応する。

【００３１】図２の湿り空気線図を参照して、また構成
については適宜図１を参照して、第１の実施の形態であ
る除湿空調装置の作用を説明する。図２中、アルファベ
ット記号Ｄ〜Ｇ、Ｅ、Ｋ〜Ｎ、Ｑ、Ｒ、Ｔ〜Ｖ、Ｘによ
り、各部における空気の状態を示す。この記号は、図１
のフロー図中で丸で囲んだアルファベットに対応する。

【００３２】先ず処理空気Ａの流れを説明する。図２に
おいて、空調空間１０１からの処理空気（状態Ｋ）は、
処理空気経路１０７を通して、送風機１０２により吸い
込まれ、処理空気経路１０８を通してデシカントロータ
１０３に送り込まれる。ここで乾燥エレメント１０３ａ
（図９）中の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
度を上げて状態Ｌに到る。この空気は処理空気経路１０
９を通して熱交換器３００に送られ、ここで絶対湿度一
定のまま気化加湿器１６５で大気温度よりも低温に冷却
された外気により冷却され状態Ｍの空気になり、経路１
１０を通して冷媒蒸発器（処理空気から見れば冷却器）
２１０に入る。ここでやはり絶対湿度一定でさらに冷却
されて状態Ｎの空気になる。この空気は、乾燥し冷却さ
れ、適度な湿度でかつ適度な温度の処理空気ＳＡとし
て、ダクト１１１を経由して空調空間１０１に戻され
る。

【００３３】次に再生空気Ｂの流れを説明する。図２に
おいて、屋外ＯＡからの再生空気（状態Ｑ）は、再生空
気経路１２４を通して送風機１４０により吸い込まれ、
経路１２５を通して熱交換器１２１に送り込まれる。こ
こで排気すべき温度の高い再生空気（後述の状態Ｕの空
気）と熱交換して乾球温度を上昇させ状態Ｒの空気にな
る。この空気は経路１２６を通して、冷媒凝縮器（再生
空気から見れば加熱器）２２０に送り込まれ、ここで
（例えば６５℃で）凝縮する加熱されて乾球温度を上昇
させ、状態Ｔ（例えば６０℃）の空気になる。この空気
は経路１２７を通して、デシカントロータ１０３に送り
込まれ、ここで乾燥エレメント１０３ａ（図９）中のデ
シカントから水分を奪い、即ち水分を脱着しこれを再生
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１２８を通して熱交換器１２１に送り込ま
れ、先に説明したように、デシカントロータ１０３に送
り込まれる前の再生空気（状態Ｑの空気）と熱交換し
て、自身は温度を下げて状態Ｖの空気となり、経路１２
９を通して排気ＥＸされる。

【００３４】次に、大気温度以下の温度の冷却媒体とし
ての外気Ｃの流れを説明する。外気Ｃ（状態Ｑ）は、屋
外ＯＡから経路１７１を通して送風機１６０に吸い込ま
れ、気化加湿器１６５で水分を吸収し、等エンタルピ変
化をして絶対湿度を上げるとともに乾球温度を下げて、
状態Ｄの空気となる。状態Ｄは湿り蒸気線図のほぼ飽和
線上にある。この空気は、経路１７２を通してサブクー
ラ２８０に送られる。サブクーラ２８０は、冷媒液を過
冷却するのでそのような名前で呼ばれるが、冷却媒体か
ら見れば加熱器として作用する。冷却媒体Ｃは、サブク
ーラ２８０で湿度一定のまま加熱され点Ｆに到る。

【００３５】一方、サブクーラ２８０への冷却媒体Ｃの
経路１７２は途中で経路１７３に分岐しており、経路１
７３は熱交換器３００に接続されている。熱交換器３０
０に送り込まれた冷却媒体は、デシカントロータ１０３
を介して温度の上がった処理空気（状態Ｌ）と熱交換し
て湿度一定のまま加熱され点Ｅに到る。この状態の冷却
媒体Ｃは経路１７５を経由して経路１７６に合流する。
図２上では、点Ｅと点Ｆの状態の冷却媒体Ｃは混合さ
れ、点Ｇの状態の冷却媒体となり排気される。

【００３６】以上のような空調装置では、図２の湿り空
気線図上に示す空気側のサイクルで判るように、該装置
のデシカントの再生のために再生空気に加えられた熱量
をΔＨ、処理空気から汲み上げる熱量をΔｑ、圧縮機２
６０の駆動エネルギーをΔｈとすると、ΔＨ＝Δｑ＋Δ
ｈである。この熱量ΔＨによる再生の結果得られる冷房
効果ΔＱは、水分吸着後の処理空気（状態Ｌ）と熱交換
させる外気（状態Ｑ）の温度が低いほど大きくなる。即
ち図中ΔＱ−Δｑが大きくなるほど大きくなる。したが
って、冷却媒体としての外気に気化加湿器１６５で散水
等するのは冷房効果を高めるのに有用である。

【００３７】ここで図１に戻って、ヒートポンプＨＰ１
の構成と作用を説明する。図中、冷媒圧縮機２６０によ
り圧縮された冷媒ガスは、圧縮機２６０の吐出口に接続
された冷媒ガス配管２０１を経由して凝縮器（再生空気
加熱器）２２０に導かれるように構成されている。圧縮
機２６０で圧縮された冷媒ガスは、圧縮熱により昇温し
ており、この熱で再生空気を加熱する。冷媒ガス自身は
熱を奪われ凝縮する。

【００３８】加熱器２２０の冷媒出口は、サブクーラ２
８０の冷媒入口に冷媒経路２０２により接続されてお
り、さらにサブクーラ２８０の冷媒出口は冷媒経路２０
３により絞りである膨張弁２７０に導かれ、膨張弁２７
０は冷媒経路２０４により冷媒蒸発器２１０に接続され
ている。サブクーラは、例えばシェルアンドチューブ構
造を有する。あるいは冷却媒体の流れる外側にフィンを
取り付けた１本のチューブを蛇行させた構造としてもよ
い。

【００３９】凝縮器２２０から膨張弁２７０までは、ほ
ぼ凝縮圧力に維持されており、冷媒液は凝縮圧力下でサ
ブクーラ２８０において、加湿冷却された外気Ｃにより
過冷却される。過冷却された冷媒は、その後膨張弁２７
０で蒸発器２１０における蒸発圧力まで減圧される。

【００４０】蒸発器２１０で処理空気を冷却することに
より、自身は熱を得て蒸発ガス化した冷媒は、冷媒圧縮
機２６０の吸込側に導かれ、以上のサイクルを繰り返
す。

【００４１】図３のモリエ線図を参照して、図１の空調
システム中のヒートポンプＨＰ１の作用をさらに説明す
る。図３は、冷媒ＨＦＣ１３４ａを用いた場合のモリエ
線図である。この線図では横軸がエンタルピ、縦軸が圧
力である。ここでは先ず図３（ａ）の場合について説明
する。図３（ｂ）のモリエ線図は、別の実施の形態に関
して、（ａ）の線図の点ｄに対応する点のある飽和液線
近傍を抽出して示したものである。（ｂ）に付いては後
述する。

【００４２】図３（ａ）中、点ａは図１の冷媒蒸発器２
１０の冷媒出口の状態であり、飽和ガスの状態にある。
蒸発圧力は４．２ｋｇ／ｃｍ² 、温度は１０℃、エンタ
ルピは１４８．８３ｋｃａｌ／ｋｇである。このガスを
圧縮機２６０で吸込み、凝縮圧力まで圧縮した状態が点
ｂで示されている。この状態は、圧力は１９．３ｋｇ／
ｃｍ² 、温度は約７８℃であり、過熱ガスの状態にあ
る。

【００４３】この冷媒ガスは、冷媒凝縮器２２０内で冷
却され、モリエ線図上の点ｃに到る。点ｃは飽和ガスの
状態であり、圧力は１９．３ｋｇ／ｃｍ² 、温度は６５
℃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１９．３ｋｇ／ｃｍ² 、温度は６５
℃、そしてエンタルピは１２２．９７ｋｃａｌ／ｋｇで
ある。

【００４４】点ｄの状態の冷媒液は、サブクーラ２８０
で凝縮圧力（流れによる圧力損失は無視する）のまま過
冷却され点ｅに到る。点ｅは、圧力は凝縮圧力である１
９．３ｋｇ／ｃｍ² 、温度は３５℃、そしてエンタルピ
は１１１．７４ｋｃａｌ／ｋｇである。但し、図１のよ
うに気化加湿器１６５を備えるときは、冷却媒体Ｃは真
夏でも２７℃程度まで温度を下げることが可能であるの
で、点ｅの温度は３０℃程度とすることもできる。

【００４５】この状態の冷媒液が、膨張弁２７０で減圧
されて点ｊに到る。点ｊは、圧力は蒸発圧力である４．
２ｋｇ／ｃｍ² 、温度は１０℃、そしてエンタルピは１
１１．７４ｋｃａｌ／ｋｇである。

【００４６】この冷媒液は、処理空気を冷却することに
より自身は熱を得て蒸発し点ａに到り、以上のサイクル
を繰り返す。

【００４７】以上説明したように、圧縮機２６０、冷媒
凝縮器（再生空気加熱器）２２０、サブクーラ２８０、
絞り２７０及び冷媒蒸発器（処理空気冷却器）２１０を
含む圧縮ヒートポンプとしては、サブクーラを設けない
場合は、冷媒凝縮器２２０における点ｄの状態の冷媒
を、絞りを介して冷媒蒸発器２１０に戻すため、冷媒蒸
発器２１０で利用できるエンタルピ差は１４８．８３−
１２２．９７＝２５．８６ｋｃａｌ／ｋｇしかないのに
対して、サブクーラ２８０を設けたヒートポンプＨＰ１
の場合は、１４８．８３−１１１．７４＝３７．０９ｋ
ｃａｌ／ｋｇになり、同一冷却負荷に対して圧縮機に循
環するガス量を、ひいては所要動力を著しく（約３０％
も）小さくすることができる。

【００４８】また、サブクーラ２８０は冷媒液を大気温
度以下の外気で冷却している。即ち、熱交換器１２１で
加熱した後の外気ではなく、あるいは他の熱交換器で加
熱した後の外気でもなく、むしろ気化加湿器で加湿冷却
した外気で冷却しているので、上記の冷媒蒸発器２１０
で利用できるエンタルピ差を増加させる効果が著しく高
い。

【００４９】図１の実施の形態では、気化加湿器１６５
を介した外気を冷却媒体として用いたが、気化加湿器１
６５を介さずに直接外気をサブクーラに導入してもよ
い。この場合も外気は、大気温度以下の温度の冷却媒体
に当たる。

【００５０】いずれにしても、自然界に大量に存在する
熱源を冷熱源たる冷却媒体として用いることができるの
で省エネルギー効果が高い。

【００５１】次に図４を参照して、第２の実施の態様で
ある除湿空調装置を説明する。第１の実施の形態と違っ
て、サブクーラ２８０で冷媒液を冷却する冷却媒体とし
て、気化加湿器を介さない再生空気を用いる。即ち、サ
ブクーラ２８０は送風機１４０と熱交換器１２１とを結
ぶ再生空気の経路に挿入配置されている。送風機１４０
の再生空気出口とサブクーラ２８０の再生空気入口とは
再生空気経路１２５Ａで接続され、サブクーラ２８０の
再生空気出口と熱交換器１２１の再生空気入口とは経路
１２５Ｂで接続されている。

【００５２】また、凝縮器２２０の冷媒出口とサブクー
ラ２８０の冷媒入口とは冷媒経路２０２で接続され、サ
ブクーラ２８０の冷媒出口と膨張弁２７０とは冷媒経路
２０３で接続されている。そのほかの基本的構成は図１
の実施の形態と同様である。

【００５３】図５の湿り空気線図を参照して、また構成
については適宜図４を参照して、第２の実施の形態であ
る除湿空調装置の作用を説明する。但し図１、図２の説
明と重複する部分は省略する。アルファベット記号が、
各部における空気の状態を示し、これらの記号は、図４
と図５で対応している点も第１の実施の形態の場合と同
様である。

【００５４】先ず処理空気Ａの流れは、基本的に第１の
実施の形態と同様であるので説明を省略する。

【００５５】再生空気Ｂについては、図５において、屋
外ＯＡからの再生空気（状態Ｑ）は、送風機１４０を介
して経路１２５Ａを通してサブクーラ２８０に送り込ま
れる。ここでは、再生空気が本発明の大気温度以下の温
度の冷却媒体（大気温度と同一温度）である。ここで、
凝縮器２２０からの温度の高い冷媒液により加熱されて
状態Ｆの空気になり、経路１２５Ｂを通して熱交換器１
２１に送り込まれる。ここで排気すべき温度の高い再生
空気（状態Ｕの空気）と熱交換して乾球温度を上昇させ
状態Ｒの空気になる点、またその後デシカントロータ１
０３等を介して排気されるまでは、第１の実施の形態と
同様である。

【００５６】大気温度以下の温度の冷却媒体としての外
気Ｃの流れは、熱交換器３００を介して状態Ｅになる点
は第１の実施の形態と同様であり、この状態で排気され
る。

【００５７】モリエ線図は、図３と基本的な形は同様で
ある。但し、冷媒液の冷却に気化加湿器１６５を介さな
い外気を用いるので、点ｅの温度は図３の場合よりも若
干高目になる。しかしながら、再生空気は熱交換器１２
１に流入する前に加熱されているので、再生空気の温度
を高めにすることができる、あるいは再生空気がデシカ
ントロータに導入される状態を同じとすれば、熱交換器
１２１を第１の実施の形態の場合よりもコンパクトに構
成することができる。

【００５８】このように、サブクーラ２８０には自然界
に大量に存在する外気を冷却熱源に用いるし、他の熱交
換器で加熱される前の外気を用いるので、ヒートポンプ
ＨＰ２のＣＯＰを著しく高めることができる。

【００５９】以上、サブクーラ２８０で用いる大気温度
以下の温度の冷却媒体としては、外気あるいは水分を気
化することによって湿球温度近くまで冷却した外気を用
いる場合で説明したが、その他に、外気で冷却する冷却
塔の水を用いてもよいし、河川水を用いてもよい。この
ように、大気温度以下の温度の冷却媒体としては、自然
界に大量に存在する冷却媒体を利用できる。

【００６０】以上の図１及び図４に示す実施の形態にお
いて、凝縮器２２０とサブクーラ２８０との間の冷媒経
路２０２に、不図示の絞りを挿入配置してもよい。この
場合のモリエ線図は、図３（ｂ）のようになる。即ち、
点ｄから絞りを介して減圧され、冷媒液の一部がフラッ
シュ（気化）して、冷媒液と冷媒ガスの混合状態である
点ｄ’の状態でサブクーラ２８０に流入する。ここで冷
却され、フラッシュしたガスは再び凝縮して飽和液線上
の点ｅ’に到る。点ｅ’から絞り２７０で減圧されて点
ｊに到る。あとは（ａ）の場合と同様である。この実施
の形態では、サブクーラ２８０では、液とガスの混合状
態の冷媒が熱交換にかかわるので、体積流量が多くなる
ため冷媒の流速が速くなることと、凝縮伝熱を利用でき
るところから冷媒側の熱伝達率が高くなる。

【００６１】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、サブクー
ラを備えるので冷媒が過冷却され、冷媒の単位量当たり
のエンタルピ差を大きくでき、そのためＣＯＰが著しく
改善された除湿装置を提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態である除湿空調装置
のフローチャートである。

【図２】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３】第１の実施の形態であるヒートポンプのモリエ
線図である。

【図４】本発明の第２の実施の形態である除湿空調装置
のフローチャートである。

【図５】図４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６】従来の除湿空調装置のフローチャートである。

【図７】図６に示す従来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８】図６に示す従来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９】デシカントロータの構造の一例を示す斜視図で
ある。

【図１０】直交流型熱交換器の一例を示す斜視図であ
る。

【符号の説明】

１０１空調空間１０２、１４０、１６０送風機１０３デシカントロータ１２１熱交換器１６５気化加湿器２１０冷媒蒸発器２２０冷媒凝縮器２６０圧縮機２７０絞り２８０サブクーラ３００処理空気冷却器ＨＰ１、ＨＰ２ヒートポンプ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】処理空気から水分を吸着し、再生空気で
水分を脱着するように構成された水分吸着器と；冷媒を
凝縮して、その凝縮熱で前記水分吸着器へ送る前記再生
空気を加熱するように構成された凝縮器と；前記凝縮器
で凝縮された前記冷媒を減圧する絞りと；前記絞りで減
圧された前記冷媒を蒸発させ、その蒸発熱で前記処理空
気を冷却するように構成された蒸発器と；前記凝縮器と
前記絞りとの間の冷媒経路に設けられたサブクーラとを
備え；前記サブクーラを流れる冷媒を、大気温度以下の
温度の冷却媒体により冷却するように構成されたことを
特徴とする；処理空気の除湿装置。
【請求項２】前記蒸発器は、前記水分吸着器に対して
前記処理空気の流れの下流側に配置され；前記水分吸着
器と前記蒸発器との間の処理空気の経路に、大気温度以
下の温度の冷却媒体により前記処理空気を冷却する熱交
換器を備えることを特徴とする、請求項１に記載の、処
理空気の除湿装置。
【請求項３】前記冷却媒体に水を気化して混入するよ
うに構成された、請求項１または請求項２に記載の、処
理空気の除湿装置。
【請求項４】前記サブクーラを流れる冷媒を冷却する
冷却媒体として再生空気を用いるように構成され；前記
凝縮器を、前記サブクーラに対して前記再生空気の流れ
の下流側に配置することを特徴とする請求項１または請
求項２に記載の、処理空気の除湿装置。
【請求項５】前記凝縮器と前記サブクーラとの間の再
生空気の経路に、前記再生空気と前記水分吸着装置を通
過した後の再生空気との熱交換をする第２の熱交換器を
備えることを特徴とする、請求項４に記載の処理空気の
除湿装置。