JP2006189189A

JP2006189189A - 空気調和機

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Publication number: JP2006189189A
Application number: JP2005000556A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Watanabe; 泰渡辺; Tateji Morishima; 立二森島; Takuya Okada; 拓也岡田
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2005-01-05
Filing date: 2005-01-05
Publication date: 2006-07-20

Abstract

【課題】ガスヒートポンプエアコンにデシカント除湿器を適用するに際し、除湿剤の再生熱源にガスエンジンの排熱を有効利用してエネルギー効率の向上や再生効率の向上を図ることができる空気調和機を提供する。
【解決手段】デシカントロータ３０の除湿剤を再生するための空気を、再生空気加熱器１６でガスエンジン１２の冷却水と熱交換させて加熱した後にデシカントロータ３０に供給して前記除湿剤を再生するように構成する。また、除湿空気を室内熱交換器２へと導く第１空気ダクト１９には、放熱フィン２０を設ける。また、第１再生空気加熱器１６で加熱された空気の一部を、第２再生空気加熱器４１でガスエンジン１２の排ガスと熱交換させて更に加熱して高温にした後、デシカントロータ３０の再生領域３０Ｂにおける再生過程後端部３０Ｂ−１に供給して除湿剤を再生するように構成する。
【選択図】図６

Description

本発明は空気調和機に関し、具体的には冷媒を圧縮する圧縮機の動力源がガスエンジンである空気調和機に関する。

室内の冷房や暖房を行う空気調和機において、冷媒を圧縮する圧縮機の動力源がガスエンジンであるものを、一般にガスヒートポンプエアコンと称する。

一方、最近、蒸気圧縮式空調機の蒸発器を通る空気を予めデシカント除湿器でデシカント除湿を行うことにより省動力化を図る技術が、例えば下記の［特許文献１］などに公表されている。デシカント除湿器は除湿剤を備えたものであり、この除湿剤よって空気に含まれる水分を吸着することにより、当該空気を除湿するものである。この場合、水分を吸着した除湿剤は、そのままでは除湿能力が低下するため、当該除湿剤に吸着されている水分を加熱して蒸発（脱湿）させることにより、再生（除湿能力を回復）させる必要がある。そこで、従来は除湿剤の加熱に電気加熱器や蒸気圧縮式空調機の吐出ガス等が用いられている。

特開２００２−３０３４３３号公報

しかしながら、ガスヒートポンプエアコンにデシカント除湿器を適用したデシカント空調システムを実現しようとする場合、デシカント除湿器の除湿剤の再生熱源には熱量、温度レベル、エネルギー消費の観点から改善の余地があった。

つまり、ガスエンジンには、その冷却水や排ガスによって多くの排熱がある。換言すれば、ガスヒートポンプエアコンは再生熱源が豊富である。また、前記冷却水は熱量は比較的大きい反面、温度は比較的低くい一方、前記排ガスは熱量は比較的小さい反面、温度は比較的高いという特徴を有している。このため、ガスヒートポンプエアコンにデシカント除湿器を適用するに際しては、これらのエンジン排熱をデシカント除湿器の除湿剤の再生熱源として有効に利用することが望まれる。また、デシカント除湿した空気を冷却する際、モータによって回転する顕熱ロータなどを用いた場合には、消費電力（エネルギー消費）の増加を招いてしまう。

従って本発明は上記の事情に鑑み、ガスヒートポンプエアコンにデシカント除湿器を適用するに際し、除湿剤の再生熱源にガスエンジンの排熱を有効利用してエネルギー効率の向上や再生効率の向上を図ることができる空気調和機を提供することを課題とする。

上記課題を解決する第１発明の空気調和機は、冷媒を圧縮する圧縮機と、冷媒と空気との熱交換を行う室内熱交換器及び室外熱交換器と、冷媒を減圧する膨張弁とを有してなる冷媒循環回路を有し、且つ、前記圧縮機の動力源がガスエンジンである空気調和機において、デシカント除湿器と、第１再生空気加熱器とを備え、空気を前記デシカント除湿器で除湿した後に前記室内熱交換器に供給する一方、前記デシカント除湿器の除湿剤を再生するための空気を、前記第１再生空気加熱器で前記ガスエンジンの冷却水と熱交換させて加熱した後に前記デシカント除湿器に供給して前記除湿剤を再生するように構成したことを特徴とする。

また、第２発明の空気調和機は、第１発明の空気調和機において、前記デシカント除湿器で除湿された空気を前記室内熱交換器へと導く空気ダクトには、空気ダクト内を流れる前記空気を外気と熱交換させて冷却するための放熱フィンを、空気ダクトの外面もしくは外面及び内面に設けたことを特徴とする。

また、第３発明の空気調和機は、第１又は第２発明の空気調和機において、前記デシカント除湿器は除湿剤が設けられた円柱状の回転体が回転軸回りに回転して、除湿領域から再生領域への移動と再生領域から除湿領域への移動とを繰り返すデシカントロータであるとともに、第２再生空気加熱器を備え、前記第１再生空気加熱器で加熱された前記空気の一部を、この第２再生空気加熱器で前記ガスエンジンの排ガスと熱交換させることにより更に加熱して高温にした後、前記デシカントロータの再生領域における再生過程後端部に供給して除湿剤を再生するように構成したことを特徴とする。

第１発明の空気調和機によれば、デシカント除湿器と、第１再生空気加熱器とを備え、空気を前記デシカント除湿器で除湿した後に前記室内熱交換器に供給する一方、前記デシカント除湿器の除湿剤を再生するための空気を、前記第１再生空気加熱器で前記ガスエンジンの冷却水と熱交換させて加熱した後に前記デシカント除湿器に供給して前記除湿剤を再生するように構成したため、デシカント除湿器によるデシカント除湿を行って冷凍サイクル効率の向上を図るだけでなく、デシカント除湿器の除湿剤の再生にガスエンジンの排熱（冷却水の熱量）を有効に利用することができるため、デシカント除湿器を用いた空気調和機（例えばデシカント除湿器とガスヒートポンプエアコンとを組み合わせたデシカント空調システム）の運転点を高効率な状態にすることができる。このため、全エネルギー効率が向上し、省エネルギーとなる。

第２発明の空気調和機によれば、デシカント除湿器で除湿された空気を室内熱交換器へと導く空気ダクトの外面もしくは外面及び内面には、空気ダクト内を流れる空気を外気と熱交換させて冷却するための放熱フィンを設けたことにより、デシカント除湿によって温度が上昇した除湿空気を、そのまま室内熱交換器に供給するのではなく、冷却して室内熱交換器に供給することができるため、室内熱交換器において、より効率的に空気を冷却することができる。しかも、顕熱ロータなどのように電力を消費するものではなく、放熱フィンによる自然冷却であるため、消費電力の増加を招くことなく、除湿空気の冷却を行うことができる。

第３発明の空気調和機によれば、デシカント除湿器は除湿剤が設けられた円柱状の回転体が回転軸回りに回転して、除湿領域から再生領域への移動と再生領域から除湿領域への移動とを繰り返すデシカントロータであるとともに、第２再生空気加熱器を備え、第１再生空気加熱器で加熱された前記空気の一部を、この第２再生空気加熱器でガスエンジンの排ガスと熱交換させることにより更に加熱して高温にした後、前記デシカントロータの再生領域における再生過程後端部に供給して除湿剤を再生するように構成したため、温度の高いガスエンジンの排ガスを有効に利用して除湿剤の再生効率を向上させることができ、除湿剤の除湿能力を向上させることができる。

以下、本発明の実施の形態例を図面に基づき詳細に説明する。なお、以下では、冷媒の流れを切り替えて冷房運転と暖房運転とを行うことができるガスヒートポンプエアコンにデシカント除湿器を備えた空気調和機（デシカント空調システム）に本発明を適用した場合について説明するが、これに限定するものではなく、本発明はガスエンジンを圧縮機の動力源とするものであれば、冷房運転のみを行う空気調和機（デシカント空調システム）にも適用することができる。

＜実施の形態例１＞
図１は本発明の実施の形態例１に係る空気調和機（デシカント空調システム）のシステム構成図、図２は前記空気調和機に備えたデシカント除湿器（デシカントロータ）の構成を示す斜視図、図３は前記空気調和機に備えた空気ダクト部分の断面図である。また、図４はデシカント除湿による導入外気の状態変化を説明するための空気線図、図５はデシカント除湿による省動力化の説明をするためのモリエル線図である。

図１に示す空気調和機は、ガスヒートポンプエアコン１に回転式のデシカント除湿器であるデシカントロータ３０を備えたデシカント空調システムとなっている。

図１に示すように、ガスヒートポンプエアコン１は、冷媒を圧縮するための圧縮機６の動力源として、都市ガスなどのガスを燃料とするガスエンジン１２を備えたものである。また、ガスエンジン１２には発電機１３が接続されている。従って、ガスエンジン１２に回転駆動されることにより圧縮機６が冷媒を圧縮して高温高圧のガスにし、同時にガスエンジン１２に回転駆動されることにより発電機１３が発電する。このため、ガスエンジン１２は、圧縮機６の回転駆動のみを行う場合に比べ、発電機１３も回転駆動する分、より多くの動力を要することから、より多くのエンジン排熱を有している。換言すれば、ガスエンジン１２の動力余裕を発電に利用している。

一方、ガスヒートポンプエアコン１の冷媒循環回路２３は、圧縮機６と、室内熱交換器２と、第１室外熱交換器３と、膨張弁５とを有する構成となっている。室内熱交換器２と、膨張弁５と、第１室内熱交換器３とは冷媒配管２４を介してそれぞれ接続されている。圧縮機６は、四方弁７及び冷媒配管２４を介して室内熱交換器２と、第１室外熱交換器３とにそれぞれ接続されている。また、第１室外熱交換器３には、弁１０，１１及び冷媒配管２５を介して第２室外熱交換器４が並列に接続されている。

室内熱交換器２にはファン８が装備され、第１室外熱交換器３にはファン９が装備されている。第２室外熱交換器４には、冷却水配管２７を介してガスエンジン１２の冷却水が供給されるようになっている。

室内熱交換器２及びファン８が設けられた室内２６には、第１空気ダクト１９が接続されている。第１空気ダクト１９の端部内（室内２６との接続部内）には、ダンパ１８が設けられている。ダンパ１８は、暖房運転時には一点鎖線で示すように第１空気ダクト１９を閉鎖して、第１空気ダクト１９による室内２６への外気の導入を遮断する一方、冷房運転時には実線で示すように第１空気ダクト１９を開放して、第１空気ダクト１９による室内２６への外気の導入を可能にする。また、第１空気ダクト１９に隣接して第２空気ダクト２２も設けられている。

そして、第１空気ダクト２２内には、再生空気加熱器１６と、この再生空気加熱器１６に装備されたファン１７とが設けられている。再生空気加熱器１６には、冷却水配管２７を介してガスエンジン１２の冷却水が供給されるようになっている。ガスエンジン１２の冷却水を再生空気加熱器１６に供給するか、第２室外熱交換器４に供給するかは冷却水配管２７に設けられた三方弁１４，１５によって切り替えることができる。即ち、三方弁１４，１５の切り替えによって、冷房運転時には再生空気加熱器１６にガスエンジン１２の冷却水を供給し、暖房運転時には第２室外熱交換器４にガスエンジン１２の冷却水を供給する。ガスエンジン１２の冷却水は、ガスエンジン１２によって回転駆動される冷却水ポンプ３１によって送給（循環）される。なお、ガスエンジン１２の冷却水が有する余剰の熱量は、熱交換器２８において、熱交換器２８に装備されたファン２９により、熱交換器２８に供給される外気と当該冷却水との熱交換によって大気中に放出される。

図１及び図２に示すように、デシカントロータ３０は第１空気ダクト１９と第２空気ダクト２２とに跨るようにして設けられている。デシカントロータ３０はシリカゲル、ゼオライト、活性炭、活性アルミナなどの除湿剤が設けられた多孔質で円柱状の回転体であり、矢印Ａのように回転軸３０ａ回りに回転して、第１空気ダクト１９側である除湿領域３０Ａから第２空気ダクト２２側である再生領域３０Ｂへの移動と、再生領域３０Ｂから除湿領域３０Ａへの移動とを繰り返す。例えば図示例の状態では、デシカントロータ３０の一方の半円柱側の除湿剤が、除湿領域３０Ａとなり、第１空気ダクト１９の導入口１９ａから第２空気ダクト１９内に導入される外気に含まる水分を吸着することによって当該導入外気を除湿する一方、他方の半円柱側の除湿剤が、再生領域３０Ｂとなり、加熱された再生空気（詳細後述）によって、除湿剤に吸着されている水分が加熱されて蒸発することにより、再生される。このときのデシカントロータ３０では、室内熱交換器２において導入外気中の水分が凝縮しない絶対湿度になるまで導入外気を除湿する。その後、デシカントロータ３０の回転により、一方の半円柱側は徐々に再生領域３０Ｂ（第２空気ダクト２２側）へと移動し、他方の半円柱側は徐々に除湿領域３０Ａ（第１空気ダクト１９側）へと移動する。

また、図１及び図３に示すように、デシカントロータ３０で除湿された空気（導入外気）を室内熱交換器２へと導く第１空気ダクト１９には、第１空気ダクト１９内を流れる前記空気を、第１ダクト１９の外側の空気（外気）と熱交換させて冷却するための放熱フィン２０が、第１空気ダクト１９の外面１９ｂ及び内面１９ｃに設けられている。なお、これに限定するものではなく、第１空気ダクト１９の外面１９ａにのみ放熱フィン２０を設けるようにしてもよい。

従って、上記構成の空気調和機（デシカント空調システム）では、次のようにして冷房運転又は暖房運転を行う。なお、冷房運転と暖房運転の切り替えは、例えば手動スイッチよる冷房運転と暖房運転の切り替え操作などに応じて、図示しない制御装置が、四方弁７及び三方弁１４，１５の切り替え制御や、弁１０，１１及やダンパ１８の開閉制御などを行うことによって実施することができる。

冷房運転の場合には、四方弁７は圧縮機６の吐出側を室内熱交換器２に接続し、圧縮機６の吸込み側を第１室外熱交換器３に接続するように切り替えられ、三方弁１４，１５はガスエンジン１２の冷却水を再生空気加熱器１６に供給するように切り替えられる。また、ダンパ１８は開けられ、弁１０，１１は閉じられる。

従って、この場合、圧縮機６で圧縮されて高温高圧のガスとなった冷媒は、図１中に実線の矢印Ｂで示すように四方弁７を介して、凝縮器として機能する第１室外熱交換器３に送られ、この第１室外熱交換器３において、ファン９により第１室外熱交換器３に供給される空気（外気）と熱交換して凝縮し、液体となる。その後、冷媒は、膨張弁５において減圧された後、蒸発器として機能する室外熱交換器２に送られ、この室内熱交換器２において、ファン８により室内熱交換器２に供給される空気と熱交換して蒸発した後、四方弁７を介して圧縮機６へ戻される。このとき、室内熱交換器２では、ファン８によって供給された空気が冷媒によって冷却されることになるため、室内２６が冷房される。

この冷房運転時には、ファン８によって室内熱交換器２に供給される空気は、室内２６の内気導入路２１を介して導入される室内２６の空気（内気）と、第１空気ダクト１９によって導入される室外の空気（外気）との混合空気となる。なお、必要な換気量によっては、室内熱交換器２に供給する空気の全てを導入外気としてもよい。

そして、このときに第１空気ダクト１９によって導入される外気は、デシカントロータ３０において、当該導入外気に含まれる水分が除湿剤に吸着されて除湿され、更には第１空気ダクト１９の放熱フィン２０を設けた部分において外気により冷却された後、室内熱交換器２に導入される。

図４に例示すように、導入外気は、デシカントロータ３０において例えば湿度７５％ＲＨから５０％ＲＨまで除湿する場合、エンタルピはＨ₂のまま変化せず、温度がＴ₁（例えば２７℃）からＴ₂（例えば４７℃）まで上昇して高温低湿度となる。

室内冷房空調空気（室内熱交換器２に供給する空気）に高温高湿度の外気を導入すると、蒸発器としての室内熱交換器２では特に潜熱負荷が増加する。そこで、この導入外気を、第１ダクト１９側に位置するデシカントロータ３０の除湿領域３０Ｂで除湿して高温低湿度の空気とすることにより、冷凍サイクルの潜熱負荷を下げ、凝縮水の低減、蒸発圧力の上昇による冷凍サイクル効率の向上を図っている。即ち、導入外気をデシカントロータ３０で除湿して高温低湿度の空気とすることにより、図５に例示するように冷凍サイクルにおける冷媒の蒸発圧力を一点鎖線のように高く設定することができ、その分、圧縮機６において冷媒の圧縮に要する動力が減少するため、冷房運転（冷凍サイクル）の効率が向上する。また、中低温高湿度の中間期に一定量の換気を行った場合、潜熱／顕熱負荷比が大きくなり、必要能力を得るために冷凍サイクルにおいて蒸発器が実現可能な潜熱／顕熱能力比で運転した場合、蒸発器の吹出空気温度が低くなり過ぎ、快適感を得るために前記吹出空気を再加熱する必要が生じるが、換気（外気）を事前にデシカント除湿することで上記再加熱の必要がなくなるため、消費エネルギーを削減することができる。

また、第１空気ダクト１９に放熱フィン２０を設け、デシカント除湿されて高温低湿度となった導入外気と、第１空気ダクト１９の外側の外気との熱交換を促進させることにより、前記導入外気を顕熱冷却（例えば４７℃から４３℃まで冷却）して、室内熱交換器２での空気冷却のため消費電力の低減を図っている。

また、このとき、ファン１７によって第２空気ダクト２２の導入口２２ａから第２空気ダクト２２内に導入される外気が、再生空気加熱器１６において、ガスエンジン１２の冷却水との熱交換により加熱された後、再生空気として、第２ダクト２２側に位置するデシカントロータ２２の再生領域３０Ｂに供給される。その結果、この加熱空気（再生空気）により、デシカントロータ２２の再生領域３０Ｂでは除湿剤に吸着されている水分が加熱されて蒸発するため、当該除湿剤が再生される。蒸発した水分は再生空気とともに大気中に放出される。なお、この場合、加熱空気（再生空気）としては、外気に限定するものではなく、例えば室内２６の空気を第２ダクト２２内に導入したものでもよい。

暖房運転の場合には、四方弁７は圧縮機６の吐出側を第１室外熱交換器３及び第２室外熱交換器４に接続し、圧縮機６の吸込み側を室内熱交換器２に接続するように切り替えられ、三方弁１４，１５はガスエンジン１２の冷却水を第２室外熱交換器４に供給するように切り替えられる。また、ダンパ１８は閉じられ、弁１０，１１は開けられる。

従って、この場合、圧縮機６で圧縮されて高温高圧のガスとなった冷媒は、図１中に点線の矢印Ｃで示すように四方弁７を介して、凝縮器として機能する室内熱交換器２に送られ、この室内熱交換器２において、ファン８により室内熱交換器２に供給される空気（内気）と熱交換して凝縮し、液体となる。即ち、室内熱交換器２では、ファン８によって供給された空気が冷媒によって加熱されることになるため、室内２６が暖房される。その後、冷媒は、膨張弁５において減圧された後、蒸発器として機能する第１室外熱交換器３及び第２室外熱交換器４に送られ、第１室外熱交換器３では、ファン９により第１室外熱交換器３に供給される空気と熱交換して蒸発し、且つ、第２室外熱交換器４では、ガスエンジン１２の冷却水と熱交換して蒸発した後、四方弁７を介して圧縮機６へ戻される。第１室外熱交換器３で冷媒を蒸発させるだけでなく、第２室外熱交換器４でもガスエンジン１２の冷却水の熱量を有効に利用して冷媒を蒸発させるため、暖房運転の効率が向上する。

なお、この暖房運転時には、ダンパ１８によって第１空気ダクト１９が塞がれるため、外気は導入されず、ファン８によって室内熱交換器２に供給される空気は、室内２６の空気導入路２１を介して導入される室内２６の空気（内気）のみとなる。

以上のように、本実施の形態例１の空気調和機（デシカント空調システム）によれば、デシカントロータ３０と、再生空気加熱器１６とを備え、導入外気をデシカントロータ３０で除湿した後に室内熱交換器２に供給する一方、デシカントロータ３０の除湿剤を再生するための空気を、再生空気加熱器１６でガスエンジン１２の冷却水と熱交換させて加熱した後にデシカントロータ３０に供給して前記除湿剤を再生するように構成したため、デシカントロータ３０によるデシカント除湿を行って冷凍サイクル効率の向上を図るだけでなく、デシカントロータ３０の除湿剤の再生にガスエンジン１２の排熱（冷却水の熱量）を有効に利用することができるため、デシカントロータ３０とガスヒートポンプエアコン１とを組み合わせたデシカント空調システムの運転点を高効率な状態にすることができる。このため、全エネルギー効率が向上し、省エネルギーとなる。

また、デシカントロータ３０で除湿された空気を室内熱交換器２へと導く第１空気ダクト１９の外面１９ｂもしくは外面１９ｂ及び内面１９ｃには、第１空気ダクト１９内を流れる前記空気を外気と熱交換させて冷却するための放熱フィン２０を設けたことにより、デシカント除湿によって温度が上昇した除湿空気を、そのまま室内熱交換器２に供給するのではなく、冷却して室内熱交換器２に供給することができるため、室内熱交換器２において、より効率的に空気を冷却することができる。しかも、顕熱ロータなどのように電力を消費するものではなく、放熱フィン２０による自然冷却であるため、消費電力の増加を招くことなく、除湿空気の冷却を行うことができる。なお、顕熱ロータは除湿空気の熱量を電気加熱器などで加熱される再生空気に輸送して電気加熱器の消費電力を低減する場合に有効であるが、本実施の形態例１では再生空気の加熱にガスエンジン１２の排熱を有効利用しているため、電気加熱器の消費電力の低減を図る必要がないことからも、顕熱ロータは必要としない。

＜実施の形態例２＞
図６は本発明の実施の形態例２に係る空気調和機（デシカント空調システム）のシステム構成図、図７は前記空気調和機における空気ダクトの横断面図であり、図７（ａ）は第１再生空気加熱器付近の横断面図、図７（ｂ）は第２再生空気加熱器付近の横断面図、図７（ｃ）はデシカントロータ付近の横断面図である。また、図８はデシカントロータへの加熱空気（再生空気）の供給の様子を示す説明図である。なお、図中、上記実施の形態例１（図１〜図３）と同様の部分には、同一の符号を付している。

図６に示すように、本実施の形態例２では、第２空気ダクト２２内に上記実施の形態例１の再生空気加熱器１６と同じ第１再生空気加熱器１６を有するだけでなく、第２再生空気加熱器４１も備えている。そして、この第２再生空気加熱器４１には、排ガスダクト４３を介してガスエンジン１２の排ガスが供給されるようになっている。第２再生空気加熱器４１を通過した排ガスは、排ガスダクト４３を介して大気中に放出される。

図６及び図７（ａ）に示すように、第１再生空気加熱器１６は第２空気ダクト２２内の全体に設けられており、ファン１７によって第２空気ダクト２２に導入された外気全体を、ガスエンジン１２の冷却水との熱交換によって加熱する。これに対し、図６及び図７（ｂ）に示すように、第２再生空気加熱器４１は、第２空気ダクト２２内の左側の上部に形成された加熱空気通路４２内に設置されている。従って、第１再生空気加熱器１６で加熱された加熱空気（再生空気）の一部（例えば加熱空気全体の１０％程度）が、加熱空気通路４２内を流れ、残りの加熱空気（再生空気）が加熱空気通路４２の外側を流れる。そして、加熱空気通路４２内を流れる加熱空気（再生空気）は、第２再生空気加熱器４１において、ガスエンジン１２の排ガスとの熱交換により更に加熱されて高温になる。

図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、第１再生空気加熱器１６付近や第２再生空気加熱器４１付近などでは、第１及び第２空気ダクト１９，２２は全体が矩形の横断面形状となっており、加熱空気通路４２も矩形の横断面形状となっているが、図７（ｃ）に示すように、デシカントロータ３０付近では、第１及び第２空気ダクト１９，２２は全体がデシカントロータ３０の形状に合わせて円形の横断面形状となっており、加熱空気通路４２も、前記円形の中心から前記円形の外周方向に向かって広がる扇形の横断面形状となっている。なお、これに限定するものではなく、例えば第１再生空気加熱器１６付近や第２再生空気加熱器４１付近などにおいても、第１及び第２空気ダクト１９，２２全体の横断面形状を円形とし、加熱空気通路４２の横断面形状を扇形としてもよい。

ガスエンジン１２の冷却水の温度は例えば７０〜８０℃程度であるため、第１再生空気加熱器１６において前記冷却水により加熱された空気は例えば６０℃程度となる一方、ガスエンジン１２の排ガスは例えば１２０℃程度であるため、第２再生空気加熱器４１で更に加熱される加熱空気は例えば９０℃程度になる。排ガスは冷却水に比べて温度が高い反面、熱量が小さいため、第１再生空気加熱器１６で加熱された空気の一部だけを、加熱空気通路４２で分離して第２再生空気加熱器４１で排ガスにより加熱することにより、再生効率の高い高温の加熱空気（再生空気）を得ている。デシカントロータ３０（除湿剤）の再生効率は、加熱空気（再生空気）の温度が高いほどよい。なお、再生空気全体を排ガスによって加熱した場合には、排ガスの熱量が小さいため、再生空気は高温にはならず、例えば７０℃程度にしかならない。

そして、図８に示すように、第２再生空気加熱器４１で加熱された高温の加熱空気（再生空気）は、加熱空気通路４２に導かれて、デシカントロータ３０の再生領域３０Ｂにおいける再生過程後端部（回転方向（矢印Ａ方向）の後端部）３０Ｂ−１に供給され、デシカントロータ３０の回転により再生過程後端部３０Ｂ−１に順次達するデシカントロータ３０の各部の除湿剤の再生に寄与する。加熱空気通路４２の外側を通る低温の加熱空気（再生空気）は、デシカントロータ３０の再生領域３０Ｂにおける再生過程後端部３０Ｂ−１以外の部分（再生過程前部）３０Ｂ−２に供給され、デシカントロータ３０の回転により再生過程前部３０Ｂ−２に順次達するデシカントロータ３０の各部の除湿剤の再生に寄与する。

なお、本実施の形態例２のその他の構成や作用などについては、上記実施の形態例１と同様であるため、ここでの説明は省略する。

以上のように、本実施の形態例１の空気調和機（デシカント空調システム）によれば、第２再生空気加熱器４１を備え、第１再生空気加熱器１６で加熱された空気の一部を、この第２再生空気加熱器４１でガスエンジン１２の排ガスと熱交換させて更に加熱して高温にした後、デシカントロータ３０の再生領域３０Ｂにおける再生過程後端部３０Ｂ−１に供給して除湿剤を再生するように構成したため、温度の高いガスエンジン１２の排ガスを有効に利用して除湿剤の再生効率を向上させることができ、除湿剤の除湿能力を向上させることができる。

本発明は空気調和機に関するものであり、特にガスヒートポンプエアコンにデシカントロータなどのデシカント除湿器を適用したデシカント空調システムに適用して有用なものである。

本発明の実施の形態例１に係る空気調和機（デシカント空調システム）のシステム構成図である。前記空気調和機に備えたデシカント除湿器（デシカントロータ）の構成を示す斜視図である。前記空気調和機に備えた空気ダクト部分の断面図である。デシカント除湿による導入外気の状態変化を説明するための空気線図である。デシカント除湿による省動力化の説明をするためのモリエル線図である。本発明の実施の形態例２に係る空気調和機（デシカント空調システム）のシステム構成図である。前記空気調和機における空気ダクトの横断面図であり、（ａ）は第１再生空気加熱器付近の横断面図、（ｂ）は第２再生空気加熱器付近の横断面図、（ｃ）はデシカントロータ付近の横断面図である。デシカントロータへの加熱空気（再生空気）の供給の様子を示す説明図である。

符号の説明

１ガスヒートポンプエアコン
２室内熱交換器
３第１室外熱交換器
４第２室外熱交換器
５膨張弁
６圧縮機
７四方弁
８，９ファン
１０，１１弁
１２ガスエンジン
１３発電機
１４，１５三方弁
１６再生空気加熱器（第１再生空気加熱器）
１７ファン
１８ダンパ
１９第１空気ダクト
１９ａ導入口
１９ｂ外面
１９ｃ内面
２０放熱フィン
２１内気導入路
２２第２空気ダクト
２３冷媒循環回路
２４，２５冷媒配管
２６室内
２７冷却水配管
２８熱交換器
２９ファン
３０デシカントロータ
３０ａ回転軸
３０Ａ一方の半円柱側（除湿領域）
３０Ｂ他方の半円柱側（再生領域）
３０Ｂ−１再生過程後端部
３０Ｂ−２再生過程前部
３１冷却水ポンプ
４１第２再生空気加熱器
４２加熱空気通路
４３排ガスダクト

Claims

冷媒を圧縮する圧縮機と、冷媒と空気との熱交換を行う室内熱交換器及び室外熱交換器と、冷媒を減圧する膨張弁とを有してなる冷媒循環回路を有し、且つ、前記圧縮機の動力源がガスエンジンである空気調和機において、
デシカント除湿器と、第１再生空気加熱器とを備え、
空気を前記デシカント除湿器で除湿した後に前記室内熱交換器に供給する一方、前記デシカント除湿器の除湿剤を再生するための空気を、前記第１再生空気加熱器で前記ガスエンジンの冷却水と熱交換させて加熱した後に前記デシカント除湿器に供給して前記除湿剤を再生するように構成したことを特徴とする空気調和機。
請求項１に記載の空気調和機において、
前記デシカント除湿器で除湿された空気を前記室内熱交換器へと導く空気ダクトには、空気ダクト内を流れる前記空気を外気と熱交換させて冷却するための放熱フィンを、空気ダクトの外面もしくは外面及び内面に設けたことを特徴とする空気調和機。
請求項１又は２に記載の空気調和機において、
前記デシカント除湿器は除湿剤が設けられた円柱状の回転体が回転軸回りに回転して、除湿領域から再生領域への移動と再生領域から除湿領域への移動とを繰り返すデシカントロータであるとともに、第２再生空気加熱器を備え、
前記第１再生空気加熱器で加熱された前記空気の一部を、この第２再生空気加熱器で前記ガスエンジンの排ガスと熱交換させることにより更に加熱して高温にした後、前記デシカントロータの再生領域における再生過程後端部に供給して除湿剤を再生するように構成したことを特徴とする空気調和機。