JP2000291980A - 空気調和装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 フロン冷媒等を使用することなく充分な空調
能力を発揮しうる空気調和装置を提供する。 【解決手段】 圧縮機（21）と熱交換器（30）と膨張機
（22）とを順に接続して第１系統（20）を構成する。第
１系統（20）は、室外空気と室内空気を第１空気として
取り込み、冷却して室内に供給する。加湿予冷器（41）
と熱交換器（30）とを順に接続して第２系統（40）を構
成する。第２系統（40）は、室内空気を第２空気として
取り込み、第１空気と熱交換させて室外へ排出する。除
湿機構（60）の吸湿部（62）を第１入口ダクト（23）、
放湿部（63）を第２入口ダクト（43）に設ける。ロータ
部材（61）が吸湿部（62）と放湿部（63）の間を回転移
動し、第１空気から吸湿して第２空気へ放湿する。第１
出口ダクト（24）には加湿冷却器（90）を設け、膨張機
（22）からの第１空気を更に冷却して室内へ供給する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、温度操作と湿度操
作の双方を行う空気調和装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、いわゆるデシカント空調を行
う空気調和装置が知られている。この空気調和装置は、
空気の湿度を操作することによって空調を行うように構
成されている。つまり、この種の空気調和装置によれ
ば、フロン冷媒をはじめとする人工合成冷媒を使用する
ことなく空気調和を行うことができる。このため、地球
環境への関心が高まる中、このような空気の温度や湿度
を直接操作する空気調和装置が注目を集めている。以
下、上述のデシカント空調を行う空気調和装置につい
て、図面を参照しながら説明する。

【０００３】図８に示すように、上記空気調和装置は、
ケーシング（a）に除湿ロータ（f）や顕熱熱交換器
（g）等の各構成機器を収納して構成されている。ケー
シング（a）内には、給気通路（b）と排気通路（c）と
が区画形成されている。そして、各通路（b,c）のファ
ン（d,e）を運転すると、給気通路（b）に室外空気が給
気として吸い込まれて室内に供給される一方、排気通路
（c）に室内空気が排気として吸い込まれて室外へ排出
される。

【０００４】除湿ロータ（f）は除湿剤を備え、回転駆
動されている。そして、除湿ロータは、給気通路（b）
の給気と接触して該給気を除湿する一方、排気通路
（c）の排気と接触して除湿剤を再生される。また、顕
熱熱交換器（g）は、給気通路（b）の給気と排気通路
（c）の排気とを熱交換させる。

【０００５】給気通路（b）における顕熱熱交換器（g）
の下流側には、加湿器（h）が配置されている。この加
湿器（h）は、給気を加湿することによって冷却する。
排気通路（c）における顕熱熱交換器（g）の上流側に
は、加湿器（i）が配置されている。この加湿器（i）
は、排気を加湿することによって冷却する。また、排気
通路（c）における顕熱熱交換器（g）と除湿ロータ
（f）の間には、再生用コイル（j）が配置されている。
この再生用コイル（j）は、温水等との熱交換によって
排気を加熱する。

【０００６】次に、図９の空気線図を参照しながら、上
記空気調和装置の動作を説明する。

【０００７】点Ａの状態の室外空気が、給気として給気
通路（b）に吸い込まれる。この給気は、除湿ロータ
（f）で除湿され、等エンタルピ変化によって絶対湿度
が低下して温度が上昇し、点Ａの状態から点Ｂの状態と
なる。点Ｂの状態の給気は、顕熱熱交換器（g）で冷却
され、温度が低下して点Ｃの状態となる。点Ｃの状態の
給気は、加湿器（h）で加湿され、等エンタルピ変化に
よって絶対湿度が上昇して温度が低下し、点Ｃの状態か
ら点Ｄの状態となる。そして、点Ｄの状態の給気が、室
内に供給される。

【０００８】一方、点Ｅの状態の室内空気が、排気とし
て排気通路（c）に吸い込まれる。この排気は、加湿器
（i）で加湿され、等エンタルピ変化によって絶対湿度
が上昇して温度が低下し、点Ｅの状態から点Ｆの状態と
なる。点Ｆの状態の排気は、顕熱熱交換器（g）で加熱
され、温度が上昇して点Ｇの状態となる。点Ｇの状態の
排気は、再生用コイル（j）で更に加熱され、温度が上
昇して点Ｈの状態となる。点Ｈの状態の排気は、除湿ロ
ータ（f）の除湿剤を再生し、等エンタルピ変化によっ
て絶対湿度が上昇して温度が低下し、点Ｈの状態から点
Ｉの状態となる。そして、点Ｉの状態の排気が、室外に
排出される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述の空気調和装置で
は、室内に供給される空気の湿度を直接操作すると共
に、該空気の温度操作にも排気等の空気を用いている。
このため、室内への供給空気の条件の制約から空調能力
の向上が困難で、冷房負荷に対して十分に対応できない
という問題があった。この点について、図９を参照しな
がら説明する。

【００１０】冷房能力を増大させるには、点Ｄでの温
度、即ち室内に供給する空気の温度を低下させればよ
い。このためには、点Ｃでの温度、即ち給気通路（b）
における顕熱熱交換器（g）出口の温度を低下させるこ
とが考えられる。ここで、点Ｃでの温度は、点Ｆでの温
度、即ち排気通路（c）における顕熱熱交換器（g）入口
の温度によって制約される。この点Ｆの温度は飽和状態
よりも低くできないことから、点Ｃでの温度を低下させ
ることはできない。一方、点Ｃから点Ｄまでの加湿量を
増やせば、点Ｄでの温度は低下する。しかし、室内の快
適性を考慮すると、点Ｄでの絶対湿度を高くすることは
できない。

【００１１】従って、冷房能力を向上させるには、点Ｃ
での絶対湿度を低下させた上で点Ｃから点Ｄまでの加湿
量を増やす必要がある。このためには、点Ａから点Ｂま
での除湿量、即ち除湿ロータ（f）における内気の除湿
量を増やさなければならない。

【００１２】しかしながら、除湿ロータ（f）の除湿剤
の性能には限界があり、また除湿ロータ（f）自体を大
型化すると装置全体の大型化を招く。このため、除湿ロ
ータ（f）の性能向上によって空調能力を増大させるの
は困難である。また、除湿ロータ（f）での除湿量を増
やすと、除湿剤を再生するために再生用コイル（j）で
の加熱量を増大させる必要が生じる。このため、空調能
力は増大するものの、消費エネルギの増大も招いてして
しまう。

【００１３】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、フロン冷媒等の人工
合成冷媒を使用することなく空気調和が可能であって、
しかも充分な空調能力を発揮しうる空気調和装置を提供
することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、いわゆるデシ
カント空調と空気サイクルとを組み合わせたものであ
る。

【００１５】具体的に、本発明が講じた第１の解決手段
は、第１空気から吸湿して第２空気へ放湿する除湿手段
（60）と、除湿手段（60）からの第１空気を第２空気に
対して放熱させ、第２空気を除湿手段（60）へ供給する
放熱手段（11）と、放熱手段（11）からの第１空気を加
湿により冷却する加湿冷却手段（90）とを備える空気調
和装置を対象としている。そして、放熱手段（11）が、
第１空気を圧縮した後に第２空気に対して放熱させ、膨
張させる空気サイクルを行うように構成されるものであ
る。

【００１６】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、除湿手段（60）が、空気
との接触により吸湿と放湿とを行う湿度媒体を有し、第
１空気中の水分を湿度媒体に吸湿させる一方、湿度媒体
の水分を第２空気に放湿させて連続的に第１空気の除湿
を行うように構成されるものである。

【００１７】また、本発明が講じた第３の解決手段は、
上記第２の解決手段において、除湿手段（60）の湿度媒
体が、水分を吸着する固体吸着剤を備えるものである。

【００１８】また、本発明が講じた第４の解決手段は、
上記第３の解決手段において、除湿手段（60）の湿度媒
体が、円板状で厚さ方向に空気が通過可能に形成されて
通過する空気と固体吸着剤とを接触させるロータ部材
（61）により構成される一方、除湿手段（60）は、上記
ロータ部材（61）が第１空気と接触して第１空気中の水
分を吸湿する吸湿部（62）と、上記ロータ部材（61）が
第２空気と接触して第２空気に対して放湿する放湿部
（63）と、上記ロータ部材（61）が吸湿部（62）と放湿
部（63）との間で移動するように該ロータ部材（61）を
回転駆動する駆動機構とを備えるものである。

【００１９】また、本発明が講じた第５の解決手段は、
上記第２の解決手段において、除湿手段（60）の湿度媒
体が、水分を吸収する液体吸収剤により構成されるもの
である。

【００２０】また、本発明が講じた第６の解決手段は、
上記第５の解決手段において、除湿手段（60）は、液体
吸収剤が第１空気から吸湿した水分を第２空気に放湿さ
せるために該液体吸収剤を放熱手段（11）の第１空気に
よって加熱するように構成されるものである。

【００２１】また、本発明が講じた第７の解決手段は、
上記第５の解決手段において、除湿手段（60）が、液体
吸収剤と第１空気とを接触させる吸湿部（65）と、液体
吸収剤と第２空気とを接触させる放湿部（66）とを有し
て上記吸湿部（65）と放湿部（66）の間で液体吸収剤を
循環させる循環回路（64）より構成されるものである。

【００２２】また、本発明が講じた第８の解決手段は、
上記第１の解決手段において、少なくとも室外空気を第
１空気として取り込んで該第１空気を室内に供給する一
方、少なくとも室内空気を第２空気として取り込んで該
第２空気を室外へ排出するように構成するものである。

【００２３】また、本発明が講じた第９の解決手段は、
上記第８の解決手段において、室外空気と室内空気とを
第１空気として取り込むように構成するものである。

【００２４】また、本発明が講じた第１０の解決手段
は、上記第１の解決手段において、放熱手段（11）にお
ける圧縮された第１空気の全部又は一部との熱交換によ
って放熱手段（11）へ供給される第１空気を予熱する予
熱手段（33）を設けるものである。

【００２５】また、本発明が講じた第１１の解決手段
は、上記第１の解決手段において、第２空気を加湿によ
り冷却してから放熱手段（11）へ供給する加湿予冷手段
（41）を設けるものである。

【００２６】また、本発明が講じた第１２の解決手段
は、上記第１の解決手段において、放熱手段（11）には
第１空気と第２空気とを熱交換させる熱交換器（30）を
設ける一方、熱交換器（30）における第１空気の冷却に
水の蒸発潜熱を利用するために該熱交換器（30）の第２
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。

【００２７】また、本発明が講じた第１３の解決手段
は、上記第１の解決手段において、放熱手段（11）から
の第２空気によって水を加熱して温水を生成する温水生
成手段（95）を設けるものである。

【００２８】−作用−上記第１の解決手段では、除湿手
段（60）によって除湿された第１空気が放熱手段（11）
へ供給される。放熱手段（11）は、除湿後の第１空気を
作動流体として空気サイクルを行う。その際、圧縮され
て温度上昇した第１空気は第２空気と熱交換を行い、第
２空気に対して放熱する。熱交換によって冷却された第
１空気は膨張して温度が低下し、更に加湿冷却手段（9
0）で冷却される。そして、低温となった第１空気を室
内に供給して冷房を行う。また、除湿手段（60）は、放
熱手段（11）での熱交換によって加熱された第２空気に
対して放湿する。つまり、除湿手段（60）は、第１空気
の水分を第２空気へと移動させている。

【００２９】上記第２の解決手段では、除湿手段（60）
の湿度媒体が第１空気中の水分を吸湿する一方、吸湿し
た水分を第２空気に対して放湿する。つまり、第１空気
中の水分は、湿度媒体を介して第２空気へ移動する。

【００３０】上記第３の解決手段では、水分が固体吸着
剤に吸着されることによって湿度媒体は吸湿を行う。ま
た、水分が固体吸着剤から脱着することによって湿度媒
体は放湿を行う。

【００３１】上記第４の解決手段では、円板状のロータ
部材（61）によって湿度媒体が構成される。ロータ部材
（61）の一部が吸湿部（62）で第１空気と接触して水分
を吸湿する。ロータ部材（61）は駆動機構に回転駆動さ
れ、ロータ部材（61）の吸湿した部分が放湿部（63）に
移動する。放湿部（63）ではロータ部材（61）が第２空
気と接触して水分を放湿する。これによって、湿度媒体
であるロータ部材（61）が再生される。その後、ロータ
部材（61）の再生された部分が再び吸湿部（62）に移動
し、この動作を繰り返す。

【００３２】上記第５の解決手段では、水分が液体吸収
剤に吸収されることによって湿度媒体は吸湿を行う。ま
た水分が液体吸収剤から脱着することによって湿度媒体
は放湿を行う。

【００３３】上記第６の解決手段では、放熱手段（11）
に供給される前の第１空気から液体吸収剤が水分を吸収
する。この液体吸収剤は、放熱手段（11）で圧縮されて
温度上昇した第１空気によって加熱され、放湿しやすい
状態とされて第２空気に放湿する。この放湿によって液
体吸収剤が再生される。

【００３４】上記第７の解決手段では、液体吸収剤が吸
湿部（65）で第１空気の水分を吸収し、これによって第
１空気が除湿される。この液体吸収剤は、循環回路（6
4）内を流れて放湿部（66）に至る。放湿部（66）で
は、液体吸収剤が第２空気に対して放湿し、これによっ
て液体吸収剤が再生される。再生された液体吸収剤は、
循環回路（64）内を流れて再び吸湿部（65）に至り、こ
の循環を繰り返す。

【００３５】上記第８の解決手段では、少なくとも室外
空気が第１空気として取り込まれ、少なくとも室内空気
が第２空気として取り込まれる。取り込まれた第１空気
は、除湿手段（60）と放熱手段（11）と加湿冷却手段
（90）とを順に流れ、冷却されて室内に供給される。一
方、取り込まれた第２空気は、放熱手段（11）で第１空
気と熱交換した後に室外へ排出される。つまり、放熱手
段（11）では、室内へ供給される室外空気と、室外へ排
出される室内空気とが熱交換を行う。

【００３６】上記第９の解決手段では、室外空気と室内
空気の混合空気が第１空気として取り込まれ、該第１空
気は冷却された後に室内へ供給される。

【００３７】上記第１０の解決手段では、第１空気が予
熱手段（33）で予熱され、予熱により温度上昇した第１
空気が放熱手段（11）に供給される。放熱手段（11）で
は第１空気を作動流体として空気サイクルが行われる
が、その際に圧縮された第１空気の温度は、第１空気を
予熱しない場合に比して高くなる。また、放熱手段（1
1）では第１空気が第２空気に対して放熱する。従っ
て、圧縮された第１空気の温度が高くなると、放熱手段
（11）からの第２空気の温度も高くなる。

【００３８】上記第１１の解決手段では、加湿予冷手段
（41）によって水分が第２空気に供給され、この水分が
蒸発することによって第２空気が冷却される。この冷却
された第２空気は、放熱手段（11）に供給されて第１空
気と熱交換を行う。

【００３９】上記第１２の解決手段では、放熱手段（1
1）の熱交換器（30）で第１空気と第２空気とが熱交換
する。つまり、熱交換器（30）において第１空気から第
２空気への放熱が行われる。その際、水分供給手段（4
2）によって、熱交換器（30）内の第２空気に水分が供
給される。熱交換器（30）では、第２空気が第１空気と
熱交換を行う一方、第２空気中で水分が蒸発する。そし
て、水の蒸発潜熱が第１空気の冷却に利用される。

【００４０】上記第１３の解決手段では、温水生成手段
（95）が、放熱手段（11）で第１空気から放熱されて温
度上昇した第２空気によって水を加熱する。つまり、第
２空気の有するエネルギが温水の生成に利用される。

【００４１】

【発明の効果】上記の解決手段によれば、放熱手段（1
1）において第２空気と熱交換して冷却された第１空気
を更に膨張させているため、単に第２空気と熱交換させ
る場合に比して第１空気の温度を低下させることができ
る。従って、加湿冷却手段（90）での加湿量を増やすこ
となく、室内へ供給される際の第１空気の絶対湿度を一
定値以下に維持しつつ、該第１空気の温度を低下させる
ことが可能となる。この結果、第１空気の温度をより低
下させることができ、空調能力の向上を図ることができ
る。

【００４２】また、放熱手段（11）では、除湿された後
に圧縮されて更に温度上昇した第１空気が第２空気と熱
交換を行う。このため、単に除湿された後の第１空気を
第２空気と熱交換させる場合に比して、放熱手段（11）
からの第２空気の温度を上昇させることができる。この
結果、より高温となった第２空気に対して除湿手段（6
0）が放湿することとなり、除湿手段（60）からの放湿
を確実に行うことができる。

【００４３】従って、上記解決手段によれば、フロン冷
媒等の人工合成冷媒を使用することなく、第１空気の温
度及び湿度を直接操作しつつ、充分な空調能力を発揮さ
せることができる。

【００４４】また、上記第２〜第７の解決手段によれ
ば、固体吸着剤や液体吸収剤などの湿度媒体を用いるこ
とによって除湿手段（60）の構成を具体化することがで
きる。

【００４５】また、上記第８，第９の解決手段では、室
外空気を取り込んで室内に供給すると同時に、室内空気
を取り込んで室外に排出するようにしている。このた
め、本解決手段によれば、冷房に加えて換気を行うこと
ができる。更に、放熱手段（11）では第２空気である室
内空気と第１空気である室外空気とが熱交換を行うた
め、換気のために排出される室内空気から冷熱を回収で
き、換気に伴うエネルギのロスを削減できる。

【００４６】また、上記第１０の解決手段によれば、放
熱手段（11）からの第２空気の温度を高くすることがで
きる。つまり、除湿手段（60）から放湿される第２空気
の温度を高めることができ、これによって除湿手段（6
0）からの放湿を確実に行うことができる。

【００４７】また、上記第１１，第１２の解決手段によ
れば、第２空気に水分を供給することによって、放熱手
段（11）において第１空気をより低温にまで冷却でき
る。従って、空気サイクルにおける圧縮比を小さくする
ことができ、冷凍能力を維持しつつ圧縮に要する動力を
削減できるため、ＣＯＰ（成績係数）の向上を図ること
ができる。

【００４８】また、上記第１３の解決手段によれば、放
熱手段（11）で温度上昇した第２空気をそのまま排出す
るのではなく、該第２空気により温水を生成してエネル
ギを有効に利用することができる。

【００４９】

【発明の実施の形態１】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。

【００５０】図１に示すように、本実施形態の空気調和
装置（10）は、放熱手段であるサイクル部（11）と、除
湿手段である除湿機構（60）と、加湿冷却手段である加
湿冷却器（90）とを備え、冷房を行うように構成されて
いる。また、サイクル部（11）は、第１系統（20）と、
第２系統（40）とより構成されている。

【００５１】上記第１系統（20）は、圧縮機（21）と、
熱交換器（30）と、膨張機（22）とを順にダクト接続し
て成り、第１空気が流れて空気サイクル動作を行うよう
に構成されている。この第１系統（20）は、圧縮機（2
1）の入口側に接続される第１入口ダクト（23）と、膨
張機（22）の出口側に接続される第１出口ダクト（24）
とを備えている。第１入口ダクト（23）は、一端側で室
外分岐ダクト（25）と室内分岐ダクト（26）とに分岐さ
れている。この室外分岐ダクト（25）は室外に開口し、
室内分岐ダクト（26）は室内に開口している。そして、
第１入口ダクト（23）は、室外分岐ダクト（25）からの
室外空気と室内分岐ダクト（26）からの室内空気とを第
１空気として取り入れる。第１出口ダクト（24）は、一
端が室内に開口して膨張機（22）からの低温の第１空気
を室内へ導く。

【００５２】上記第２系統（40）は、熱交換器（30）の
入口側に第２入口ダクト（43）を、出口側に第２出口ダ
クト（44）をそれぞれ接続して構成されている。第２入
口ダクト（43）は、一端が室内に開口して室内空気を第
２空気として取り入れる。第２出口ダクト（44）は、一
端が室外に開口して熱交換器（30）からの高温の第２空
気を室外へ排出する。

【００５３】上記圧縮機（21）には、モータ（35）が連
結されている。また、該圧縮機（21）は、上記膨張機
（22）と連結されている。そして、圧縮機（21）は、モ
ータ（35）の駆動力と、膨張機（22）で空気が膨張する
際の膨張仕事とによって駆動される。

【００５４】上記熱交換器（30）には、放熱側通路（3
1）と吸熱側通路（32）とが区画形成されている。放熱
側通路（31）は、一端が上記圧縮機（21）と、他端が膨
張機（22）とそれぞれダクト接続され、内部を第１空気
が流れる。吸熱側通路（32）は、一端に第２入口ダクト
（43）が、他端に第２出口ダクト（44）がそれぞれ接続
され、内部を第２空気が流れる。そして、この熱交換器
（30）は、放熱側通路（31）の第１空気と吸熱側通路
（32）の第２空気とを熱交換させるように構成されてい
る。つまり、熱交換器（30）において第１空気が第２空
気に対して放熱する。

【００５５】また、熱交換器（30）には、水導入部（4
2）が設けられている。水導入部（42）には、水分が透
過可能な透湿膜が設けられ、透湿膜の一方に水側空間が
形成されると共に、透湿膜を隔てて水側空間の反対側は
熱交換器（30）の吸熱側通路（32）に構成されている。
この水側空間には水配管（50）が接続され、その内部に
水道水等が供給される。そして、水導入部（42）では、
水側空間の水分が透湿膜を透過して吸熱側通路（32）の
第２空気へ供給される。

【００５６】上述のように、水導入部（42）は、吸熱側
通路（32）の第２空気に水分を供給する。従って、吸熱
側通路（32）では、第２空気が第１空気と熱交換して加
熱されると同時に、第２空気中で水分が蒸発する。これ
によって第２空気の温度上昇が抑制され、第２空気と第
１空気との温度差が確保される。つまり、上記水導入部
（42）は、第１空気の冷却に蒸発潜熱を利用するために
第２空気へ水分を供給する水分供給手段を構成してい
る。

【００５７】第２系統（40）における第２入口ダクト
（43）の途中には、加湿予冷器（41）が設けられてい
る。加湿予冷器（41）には、水分が透過可能な透湿膜が
設けられ、この透湿膜によって隔てられて空気側空間と
水側空間とが区画形成されている。空気側空間には第２
入口ダクト（43）が接続されて、その内部を第２空気が
流れる。この水側空間には水配管（50）が接続されて、
その内部に水道水等が供給される。そして、加湿予冷器
（41）では、水側空間の水分が透湿膜を透過して空気側
空間の第２空気へ供給され、供給された水分が第２空気
中で蒸発することによって第２空気が冷却される。

【００５８】第１系統（20）における第１出口ダクト
（24）の途中には、加湿冷却器（90）が設けられてい
る。加湿冷却器（90）は、加湿予冷器（41）と同様に、
透湿膜を備えると共に、空気側空間と水側空間とが区画
形成されている。加湿冷却器（９０）の空気側空間には
第１出口ダクト（２４）が接続されて、その内部を第１
空気が流れる。この水側空間には水配管（50）が接続さ
れて、その内部に水道水等が供給される。そして、加湿
冷却器（90）では、水側空間の水分が透湿膜を透過して
空気側空間の第１空気へ供給され、供給された水分が第
１空気中で蒸発することによって第１空気が冷却され
る。

【００５９】上記除湿機構（60）は、第１入口ダクト
（23）及び第２出口ダクト（44）の途中に設けられてい
る。この除湿機構（60）は、ロータ部材（61）、吸湿部
（62）及び放湿部（63）を備えて、いわゆるロータリ式
の除湿器と同様に構成されている。

【００６０】上記ロータ部材（61）は、円板状で且つ厚
さ方向に空気を通過させるように形成される。このロー
タ部材（61）は、水分を吸着する固体吸着剤を備え、通
過する空気を固体吸着剤とを接触させる湿度媒体を構成
している。また、ロータ部材（61）には、図示しない
が、駆動機構である駆動モータが連結され、駆動モータ
で回転駆動されて吸湿部（62）と放湿部（63）との間を
移動する。ロータ部材（61）の固体吸着剤は、多孔性の
無機化合物を主成分として構成される。該無機化合物
は、細孔径が０．１〜２０ｎｍ程度で水分を吸着するも
のが選ばれる。

【００６１】上記吸湿部（62）は、第１入口ダクト（2
3）の途中に配置されている。吸湿部（62）では、第１
入口ダクト（23）内の第１空気がロータ部材（61）を通
過し、該第１空気中の水分がロータ部材（61）の固体吸
着剤に吸着される。これによって、第１空気が除湿され
る。

【００６２】上記放湿部（63）は、第２出口ダクト（4
4）の途中に配置されている。放湿部（63）では、第２
出口ダクト（44）内の第２空気がロータ部材（61）を通
過し、ロータ部材（61）の固体吸着剤に吸着された水分
が脱着して該第２空気中に放湿される。これによって、
固体吸着剤が再生される。

【００６３】上述のように、ロータ部材（61）は、駆動
モータで駆動されて吸湿部（62）と放湿部（63）との間
を移動する。そして、吸湿部（62）で第１空気から吸湿
したロータ部材（61）の部分は、ロータ部材（61）の回
転に伴って放湿部（63）に移動する。放湿部（63）では
ロータ部材（61）の固体吸着剤から水分が脱着されて再
生される。つまり、ロータ部材（61）が第２空気に対し
て放湿する。その後、ロータ部材（61）の再生された部
分は、再び吸湿部（62）に移動する。以上の動作を繰り
返すことによって、除湿機構（60）が連続的に第１空気
の除湿を行う。

【００６４】−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の空気線図を参照しながら説明する。

【００６５】第１系統（20）では、点Ｋの状態の室外空
気が室外分岐ダクト（25）から取り込まれ、点Ｇの状態
の室内空気が室内分岐ダクト（26）から取り込まれる。
室外空気と室内空気とは第１入口ダクト（23）内で合流
して点Ａの状態の混合空気となる。つまり、第１系統
（20）では、室外空気と室内空気からなる点Ａの状態の
混合空気が第１空気として取り込まれる。この第１空気
は、除湿機構（60）の吸湿部（62）でロータ部材（61）
と接触して除湿され、等エンタルピ変化によって絶対湿
度が低下して温度が上昇し、点Ａの状態から点Ｂの状態
となる。

【００６６】点Ｂの状態の第１空気は、圧縮機（21）で
圧縮され、絶対湿度は一定のまま温度及び圧力が上昇
し、点Ｃの状態となる。点Ｃの状態の第１空気は、熱交
換器（30）へ入って放熱側通路（31）を流れ、吸熱側通
路（32）の第２空気と熱交換を行う。第１空気は、この
熱交換によって冷却され、絶対湿度一定で温度が低下し
て点Ｄの状態となる。点Ｄの状態の第１空気は、膨張機
（22）で膨張し、絶対湿度は一定のまま温度及び圧力が
低下して点Ｅの状態となる。

【００６７】点Ｅの状態の第１空気は、加湿冷却器（9
0）へ流入する。加湿冷却器（90）では第１空気に水分
が供給され、供給された水分が第１空気中で蒸発する。
そして、第１空気は、等エンタルピ変化によって絶対湿
度が上昇して温度が低下し、点Ｅの状態から点Ｆの状態
となる。その後、点Ｆの状態の第１空気が第１出口ダク
ト（24）を通って室内に供給される。

【００６８】第２系統（40）では、点Ｇの状態の室内空
気が第２入口ダクト（43）から第２空気として取り込ま
れる。この第２空気は、加湿予冷器（41）へ流入する。
加湿予冷器（41）では第２空気に水分が供給され、供給
された水分が第２空気中で蒸発する。そして、第２空気
は、等エンタルピ変化によって絶対湿度が上昇して温度
が低下し、点Ｇの状態から点Ｈの状態となる。点Ｈの状
態の第２空気は、熱交換器（30）へ入って吸熱側通路
（32）を流れ、放熱側通路（31）の第１空気と熱交換を
行う。その間、熱交換器（30）の水導入部（42）では第
２空気に水分が供給され、供給された水分が第２空気中
で蒸発する。そして、第２空気は、絶対湿度及び温度が
上昇し、点Ｈの状態から点Ｉの状態となる。

【００６９】点Ｉの状態の第２空気は、第２出口ダクト
（44）を通って除湿機構（60）の放湿部（63）に入る。
放湿部（63）では第２空気とロータ部材（61）とが接触
し、ロータ部材（61）が第２空気に対して放湿する。こ
れによって、第２空気は、等エンタルピ変化によって絶
対湿度が上昇して温度が低下し、点Ｉの状態から点Ｊの
状態となる。点Ｊの状態の第２空気は、再び第２出口ダ
クト（44）を通って室外に排出される。

【００７０】除湿機構（60）では、ロータ部材（61）が
回転駆動される。そして、このロータ部材（61）が吸湿
部（62）と放湿部（63）との間を移動し、吸湿部（62）
での吸湿と放湿部（63）での放湿とを繰り返す。

【００７１】−実施形態１の効果− 本実施形態１では、サイクル部（11）の熱交換器（30）
において第２空気と熱交換した第１空気を、更に膨張機
（22）で膨張させている。このため、上記従来のデシカ
ント空調の場合に比して、加湿冷却器（90）入口におけ
る第１空気の温度を低下させることができる。具体的に
は、加湿冷却器（90）入口における第１空気の温度（点
Ｅ）を、熱交換器（30）入口における第２空気の温度
（点Ｈ）よりも低くすることができる。この結果、室内
へ供給される際の第１空気（点Ｆ）の絶対湿度を上昇さ
せることなく該第１空気の温度を一層低下させることが
可能となり、空調能力の向上を図ることができる。

【００７２】また、サイクル部（11）では、除湿された
後に圧縮されて更に温度上昇した第１空気（点Ｃ）が熱
交換器（30）へ流入する。つまり、熱交換器（30）で
は、上記従来のデシカント空調の場合に比して高温の第
１空気が第２空気と熱交換を行う。従って、従来に比し
て、熱交換器（30）出口における第２空気の温度（点
Ｉ）を上昇させることができる。このため、従来のよう
に別途に加熱しなくても放湿部（63）入口での第２空気
の温度（点Ｉ）を維持することができ、ロータ部材（6
1）の固体吸着剤を確実に再生することができる。

【００７３】また、本実施形態では、室外空気と室内空
気の混合空気を第１空気としている。ここで、換気の際
には、室外から室内へ供給される空気量と、室内から室
外へ排出される空気量とが等しくなければならない。こ
れに対し、上記混合空気を第１空気としているため、第
２空気の流量よりも第１空気の流量を多く設定すること
が可能となる。この結果、室内へ供給される第１空気の
温度を低下させるだけでなく、該第１空気の流量を増加
させることによっても空調能力の増大を図ることができ
る。

【００７４】一方、上述のように第１空気の流量を第２
空気の流量よりも多くすると、第２空気の熱容量が不足
し、熱交換器（30）での第１空気の冷却が不充分となる
おそれがある。これに対し、本実施形態では、加湿予冷
器（41）及び水導入部（42）を設け、第２空気に水分を
供給するようにしている。このため、第２空気の熱容量
の不足を水の蒸発潜熱で補うことができ、第１空気の流
量を第２空気の流量よりも多くした場合であっても、熱
交換器（30）での第１空気の冷却を充分に行うことがで
きる。

【００７５】

【発明の実施の形態２】本発明の実施形態２は、上記実
施形態１において、予熱手段である予熱器（33）を設け
ると共に、熱交換器（30）を第１熱交換部（30a）及び
第２熱交換部（30b）によって構成するものである。以
下、実施形態１と異なる構成について説明する。

【００７６】図３に示すように、上記熱交換器（30）の
第１熱交換部（30a）及び第２熱交換部（30b）は、それ
ぞれが放熱側通路（31）及び吸熱側通路（32）を備えて
いる。放熱側通路（31）は、第１熱交換部（30a）側で
圧縮機（21）に接続され、第２熱交換部（30b）側で膨
張機（22）に接続されている。吸熱側通路（32）は、第
２熱交換部（30b）側で第２入口ダクト（43）に接続さ
れ、第１熱交換部（30a）側で第２出口ダクト（44）に
接続されている。

【００７７】上記予熱器（33）は、第１熱交換部（30
a）と第２熱交換部（30b）との間に設けられ、両熱交換
部（30a,30b）の放熱側通路（31）と接続されている。
更に、予熱器（33）の両端には、除湿機構（60）から圧
縮機（21）に至る第１入口ダクト（23）が接続されてい
る。そして、予熱器（33）は、除湿機構（60）で除湿さ
れて圧縮機（21）へ送られる第１空気を、圧縮機（21）
で圧縮されて高温となった第１空気との熱交換によって
加熱するように構成されている。

【００７８】−運転動作− 本実施形態では、上記実施形態２とほぼ同様に動作して
冷房運転を行う。ただし、本実施形態では、除湿された
第１空気が予熱器（33）を通った後に圧縮機（21）に供
給される。

【００７９】具体的に、除湿機構（60）の吸湿部（62）
で除湿された第１空気は、第１入口ダクト（23）を通っ
て予熱器（33）に入る。予熱器（33）では、第１入口ダ
クト（23）から入った第１空気が圧縮機（21）で圧縮さ
れた第１空気と熱交換して加熱される。加熱された第１
空気は、再び第１入口ダクト（23）を流れて圧縮機（2
1）に供給される。

【００８０】つまり、除湿された第１空気は、予熱器
（33）で予め加熱された後に圧縮機（21）に入る。従っ
て、本実施形態では、圧縮機（21）入口での第１空気の
温度が図２の点Ｂの状態よりも高温となり、これに伴っ
て圧縮機（21）出口での第１空気の温度も図２の点Ｃの
状態よりも高温となる。

【００８１】このことは、熱交換器（30）入口での第１
空気の温度が実施形態１よりも高くなることを意味す
る。従って、熱交換器（30）において、第２空気は、よ
り高温の第１空気と熱交換を行うこととなり、熱交換器
（30）出口での第２空気の温度は図２の点Ｉの状態より
も高くなる。熱交換器（30）から出た第２空気は、第２
出口ダクト（44）を通って除湿機構（60）の放湿部（6
3）に入り、この第２空気に対してロータ部材（61）が
放湿する。つまり、より高温の第２空気が放湿部（63）
でロータ部材（61）と接触する。

【００８２】ここで、熱交換器（30）入口での第１空気
は実施形態１よりも高温となるが、この第１空気は、熱
交換器（30）の第１熱交換部（30a）及び第２熱交換部
（30b）で第２空気と熱交換するだけでなく、予熱器（3
3）において圧縮される前の第１空気と熱交換を行う。
従って、熱交換器（30）出口、即ち膨張機（22）入口で
の第１空気の温度は実施形態１と等しくなり、冷房能力
は実施形態１と同等に確保される。

【００８３】−実施形態２の効果− 本実施形態２によれば、実施形態１の効果に加えて以下
の効果が得られる。つまり、より高温の第２空気をロー
タ部材（61）の固体吸着剤と接触させることができ、該
固体吸着剤の再生を確実に行うことができる。また、本
実施形態のように第２空気の流量が第１空気の流量より
も少ない場合であっても、第２空気を高温とすることに
よって固体吸着剤を確実に再生することができる。

【００８４】−実施形態２の変形例− 本実施形態では、予熱器（33）を以下のように配置して
もよい。

【００８５】図４に示すように、本変形例では、予熱器
（33）の両端に除湿機構（60）から圧縮機（21）へ至る
第１入口ダクト（23）を接続する。この点は、上記実施
形態と同様である。一方、本変形例では、圧縮機（21）
で圧縮された第１空気を分流し、その一部を予熱器（3
3）に導いて残りを熱交換器（30）に送る。そして、予
熱器（33）では、圧縮される前の第１空気が、圧縮され
た第１空気の一部と熱交換して加熱される。予熱器（3
3）で加熱された第１空気は、圧縮機（21）に供給され
る。また、予熱器（33）から出た圧縮後の第１空気は、
熱交換器（30）の放熱側通路（31）に導かれ、圧縮機
（21）から熱交換器（30）へ直接入った第１空気と合流
する。

【００８６】

【発明の実施の形態３】本発明の実施形態３は、上記実
施形態１において、温水生成手段である温水熱交換器
（95）を設けるものである。以下、実施形態１と異なる
構成について説明する。

【００８７】図５に示すように、上記温水熱交換器（9
5）は、第２出口ダクト（44）における除湿機構（60）
の下流側に設けられている。温水熱交換器（95）には、
内部を水が流通する給湯配管（55）が接続されている。
そして、温水熱交換器（95）は、第２出口ダクト（44）
からの第２空気と給湯配管（55）からの水とを熱交換さ
せ、第２空気によって水を加熱するように構成されてい
る。温水熱交換器（95）から出た第２空気は、再び第２
出口ダクト（44）を通って室外へ排出される。また、温
水熱交換器（95）で加熱された水は、給湯配管（55）を
通って給湯される。尚、温水熱交換器（95）での加熱量
が不足する場合は、ボイラ等で追い焚きするようにして
も良い。

【００８８】つまり、本実施形態では、第２出口ダクト
（44）内の比較的温度の高い第２空気をそのまま室外へ
排出するのではなく、該第２空気が有するエネルギを利
用して給湯配管（55）の水を加熱するようにしている。
このため、排出される第２空気のエネルギを有効に利用
することができる。

【００８９】

【発明のその他の実施の形態】−第１の変形例− 上記の各実施形態では固体吸着剤を用いて除湿機構（6
0）を構成するようにしたが、これに代えて、液体吸収
剤を用いて除湿機構（60）を構成するようにしてもよ
い。以下、液体吸収剤を用いた除湿機構（60）につい
て、上記実施形態１に適用した場合を例に説明する。

【００９０】図６に示すように、本変形例の除湿機構
（60）は、吸湿部（65）と放湿部（66）とポンプ（67）
とを順に液配管（68）で接続して成る循環回路（64）に
よって構成されている。この循環回路（64）には、液体
吸収剤として金属ハロゲン化物の水溶液が充填されてい
る。この種の金属ハロゲン化物としては、LiCl、LiBr、
CaCl₂等が例示される。尚、この液体吸収剤を親水性の
有機化合物の水溶液としてもよい。この種の有機化合物
としては、エチレングリコール、グリセリン、吸水性樹
脂等が例示される。

【００９１】上記吸湿部（65）は、第１入口ダクト（2
3）の途中に配置されている。吸湿部（65）には、水分
が透過可能な疎水性多孔膜が設けられ、この疎水性多孔
膜によって隔てられて空気側空間と液側空間とが区画形
成されている。空気側空間には第１入口ダクト（23）が
接続され、その内部を第１空気が流れる。液側空間には
液配管（68）が接続され、その内部を液体吸収剤が流れ
る。そして、吸湿部（65）では、空気側空間の第１空気
と液側空間の液体吸収剤とが疎水性多孔膜を介して間接
的に接触し、該第１空気に含まれる水分が疎水性多孔膜
を透過して該液体吸収剤に吸収される。つまり、吸湿部
（65）では、第１空気の除湿が行われる。

【００９２】上記放湿部（66）は、吸湿部（65）と同様
に構成されて第２出口ダクト（44）の途中に配置されて
いる。つまり、放湿部（66）は、疎水性多孔膜を備える
と共に、空気側空間と液側空間とが区画形成されてい
る。空気側空間には第２出口ダクト（44）が接続され、
その内部を第２空気が流れる。液側空間には液配管（6
8）が接続され、その内部を液体吸収剤が流れる。そし
て、放湿部（66）では、空気側空間の第２空気と液側空
間の液体吸収剤とが疎水性多孔膜を介して間接的に接触
し、液体吸収剤の水分が脱着して第２空気へと移動す
る。つまり、放湿部（66）では、液体吸収剤の再生が行
われる。

【００９３】上記循環回路（64）ではポンプ（67）によ
って内部を液体吸収剤が循環し、これによって、第１空
気の除湿が連続して行われる。つまり、吸湿部（65）で
第１空気中の水分を吸収した液体吸収剤は、液配管（6
8）を流れて放湿部（66）に入る。放湿部（66）では、
液体吸収剤は、加熱されると共に第２空気に対して放湿
する。これによって、液体吸収剤が再生される。再生さ
れた液体吸収剤は、液配管（68）を流れて再び吸湿部
（65）に入り、この循環を繰り返す。

【００９４】−第２の変形例− 本変形例は、上記第１の変形例において、放湿部（66）
の配置を変更したものである。その他の構成は、第１の
変形例と同様である。

【００９５】図７に示すように、本変形例の放湿部（6
6）は、熱交換器（30）に設けられている。該放湿部（6
6）には、水分が透過可能な疎水性多孔膜が設けられ、
疎水性多孔膜の一方に液側空間が形成されると共に、疎
水性多孔膜を隔てた液側空間の反対側は熱交換器（30）
の吸熱側通路（32）に構成されている。この液側空間に
は液配管（68）が接続され、その内部を液体吸収剤が流
れる。そして、放湿部（66）では、液側空間の液体吸収
剤が吸熱側通路（32）の第２空気と熱交換して加熱され
ると同時に、液側空間の液体吸収剤と吸熱側通路（32）
の第２空気とが疎水性多孔膜を介して間接的に接触し、
該液体吸収剤に含まれる水分が疎水性多孔膜を透過して
該第２空気へ移動する。

【００９６】−第３の変形例− 上記の各実施形態では、室外空気と室内空気の混合空気
を第１空気として取り込んで第１出口ダクト（24）から
室内に供給する一方、室内空気を第２空気として取り込
んで第２出口ダクト（44）から室外に排出して冷房運転
を行うようにしている。これに対し、以下のようにして
冷房運転を行うようにしてもよい。

【００９７】先ず、室外空気を第１空気として取り込ん
で第１出口ダクト（24）から室内に供給する一方、室内
空気を第２空気として取り込んで第２出口ダクト（44）
から室外に排出するようにしてもよい。

【００９８】また、室外空気を第１空気として取り込ん
で第１出口ダクト（24）から室内に供給する一方、室外
空気を第２空気として取り込んで第２出口ダクト（44）
から室外に排出するようにしてもよい。

【００９９】また、室内空気を第１空気として取り込ん
で第１出口ダクト（24）から室内に供給する一方、室内
空気を第２空気として取り込んで第２出口ダクト（44）
から室外に排出するようにしてもよい。

【０１００】また、室内空気を第１空気として取り込ん
で第１出口ダクト（24）から室内に供給する一方、室外
空気を第２空気として取り込んで第２出口ダクト（44）
から室外に排出するようにしてもよい。

【０１０１】また、室外空気と室内空気の混合空気を第
１空気として取り込んで第１出口ダクト（24）から室内
に供給する一方、室外空気を第２空気として取り込んで
第２出口ダクト（44）から室外に排出するようにしても
よい。

【０１０２】また、室外空気と室内空気の混合空気を第
１空気として取り込んで第１出口ダクト（24）から室内
に供給する一方、室外空気と室内空気の混合空気を第２
空気として取り込んで第２出口ダクト（44）から室外に
排出するようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態１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】実施形態１に係る空気調和装置の動作を示す空
気線図である。

【図３】実施形態２に係る空気調和装置の構成を示す概
略構成図である。

【図４】実施形態２の変形例に係る空気調和装置の構成
を示す概略構成図である。

【図５】実施形態３に係る空気調和装置の構成を示す概
略構成図である。

【図６】その他の実施形態（第１の変形例）に係る空気
調和装置の構成を示す概略構成図である。

【図７】その他の実施形態（第２の変形例）に係る空気
調和装置の構成を示す概略構成図である。

【図８】デシカント空調を行う従来の空気調和装置の構
成を示す概略構成図である。

【図９】デシカント空調を行う従来の空気調和装置の動
作を示す空気線図である。

【符号の説明】

（11）サイクル部（放熱手段） （30）熱交換器 （33）予熱器（予熱手段） （41）加湿予冷器（加湿予冷手段） （42）水導入部（水分供給手段） （60）除湿機構（除湿手段） （61）ロータ部材 （62）吸湿部 （63）放湿部 （64）循環回路 （65）吸湿部 （66）放湿部 （90）加湿冷却器（加湿冷却手段） （95）温水熱交換器（温水生成手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡部 裕司 大阪府堺市金岡町1304番地 ダイキン工業 株式会社堺製作所金岡工場内 (72)発明者 吉見 学 大阪府堺市金岡町1304番地 ダイキン工業 株式会社堺製作所金岡工場内 (72)発明者 米本 和生 大阪府堺市金岡町1304番地 ダイキン工業 株式会社堺製作所金岡工場内 Ｆターム(参考） 3L053 BC08 BC09

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１空気から吸湿して第２空気へ放湿す
   る除湿手段（60）と、 除湿手段（60）からの第１空気を第２空気に対して放熱
   させ、第２空気を除湿手段（60）へ供給する放熱手段
   （11）と、 放熱手段（11）からの第１空気を加湿により冷却する加
   湿冷却手段（90）とを備える空気調和装置であって、 放熱手段（11）は、第１空気を圧縮した後に第２空気に
   対して放熱させ、膨張させる空気サイクルを行うように
   構成されている空気調和装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の空気調和装置において、 除湿手段（60）は、空気との接触により吸湿と放湿とを
   行う湿度媒体を有し、第１空気中の水分を湿度媒体に吸
   湿させる一方、湿度媒体の水分を第２空気に放湿させて
   連続的に第１空気の除湿を行うように構成されている空
   気調和装置。
3. 【請求項３】 請求項２記載の空気調和装置において、 除湿手段（60）の湿度媒体は、水分を吸着する固体吸着
   剤を備えている空気調和装置。
4. 【請求項４】 請求項３記載の空気調和装置において、 除湿手段（60）の湿度媒体は、円板状で厚さ方向に空気
   が通過可能に形成されて通過する空気と固体吸着剤とを
   接触させるロータ部材（61）により構成される一方、 除湿手段（60）は、 上記ロータ部材（61）が第１空気と接触して第１空気中
   の水分を吸湿する吸湿部（62）と、 上記ロータ部材（61）が第２空気と接触して第２空気に
   対して放湿する放湿部（63）と、 上記ロータ部材（61）が吸湿部（62）と放湿部（63）と
   の間で移動するように該ロータ部材（61）を回転駆動す
   る駆動機構とを備えている空気調和装置。
5. 【請求項５】 請求項２記載の空気調和装置において、 除湿手段（60）の湿度媒体は、水分を吸収する液体吸収
   剤により構成されている空気調和装置。
6. 【請求項６】 請求項５記載の空気調和装置において、 除湿手段（60）は、液体吸収剤が第１空気から吸湿した
   水分を第２空気に放湿させるために該液体吸収剤を放熱
   手段（11）の第１空気によって加熱するように構成され
   ている空気調和装置。
7. 【請求項７】 請求項５記載の空気調和装置において、 除湿手段（60）は、液体吸収剤と第１空気とを接触させ
   る吸湿部（65）と、液体吸収剤と第２空気とを接触させ
   る放湿部（66）とを有して上記吸湿部（65）と放湿部
   （66）の間で液体吸収剤を循環させる循環回路（64）よ
   り構成されている空気調和装置。
8. 【請求項８】 請求項１記載の空気調和装置において、 少なくとも室外空気を第１空気として取り込んで該第１
   空気を室内に供給する一方、少なくとも室内空気を第２
   空気として取り込んで該第２空気を室外へ排出するよう
   に構成されている空気調和装置。
9. 【請求項９】 請求項８記載の空気調和装置において、 室外空気と室内空気とを第１空気として取り込むように
   構成されている空気調和装置。
10. 【請求項１０】 請求項１記載の空気調和装置におい
    て、 放熱手段（11）における圧縮された第１空気の全部又は
    一部との熱交換によって放熱手段（11）へ供給される第
    １空気を予熱する予熱手段（33）を備えている空気調和
    装置。
11. 【請求項１１】 請求項１記載の空気調和装置におい
    て、 第２空気を加湿により冷却してから放熱手段（11）へ供
    給する加湿予冷手段（41）を備えている空気調和装置。
12. 【請求項１２】 請求項１記載の空気調和装置におい
    て、 放熱手段（11）には第１空気と第２空気とを熱交換させ
    る熱交換器（30）が設けられる一方、 熱交換器（30）における第１空気の冷却に水の蒸発潜熱
    を利用するために該熱交換器（30）の第２空気に水分を
    供給する水分供給手段（42）を備えている空気調和装
    置。
13. 【請求項１３】 請求項１記載の空気調和装置におい
    て、 放熱手段（11）からの第２空気によって水を加熱して温
    水を生成する温水生成手段（95）を備えている空気調和
    装置。