JP4066553B2 - 空気調和装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気サイクルを用いた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、空気サイクルを行う冷凍機は、例えば、日本冷凍協会発行「新版 冷凍空調便覧 第４版 基礎編」p.45〜p.48に開示されている。また、空気サイクルを利用してヒートポンプを構成する暖房装置が、The Australian Institute of Refrigeration Air Conditioning and Heating発行「エイアイアールエイエッチ ジャーナル（AIRAH JOURNAL）１９９７年６月号」p.16〜p.21に開示されている。以下、この暖房装置について説明する。
【０００３】
図９に示すように、上記暖房装置は、熱源側系統（a）と、利用側系統（f）とを備えている。この熱源側系統（a）は、圧縮機（b）と、第１熱交換器（c）と、第２熱交換器（d）と、膨張機（e）とを順に接続して成り、空気冷凍サイクルを行うように構成されている。一方、利用側系統（f）は、第２熱交換器（d）と、加湿器（g）と、第１熱交換器（c）とを順に接続して構成されている。
【０００４】
そして、熱源側系統（a）では、圧縮機（b）を駆動すると、換気のために室外へ排出される内気が圧縮機（b）に取り込まれ、この内気が圧縮機（b）で圧縮される。圧縮された空気は、第１熱交換器（c）、第２熱交換器（d）と順に流れ、膨張機（e）で膨張した後に、室外に排出される。一方、利用側系統（f）では、換気のために室内に送られる外気が取り込まれ、この外気が順に第２熱交換器（d）、加湿器（g）、第１熱交換器（c）と流れる。その間に、この外気は、両熱交換器（d,c）において熱源側系統（a）の空気と熱交換を行って暖められると共に、加湿器（g）において加湿される。そして、利用側系統（f）に取り込んだ外気を加熱し、且つ加湿して室内に供給し、暖房を行うようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、従来の暖房装置では、熱源側系統（a）に取り込んだ内気が圧縮機（b）、両熱交換器（c,d）、膨張機（e）と順に流れるのみであったため、以下に示すような問題があった。
【０００６】
つまり、実際の空気には、ある程度の水分が含まれている。一方、膨張機で膨張することによって空気が低温となる。このため、空気中の水分が凝縮し、膨張機からは空気と共に水滴が噴出されることとなる。更に、ヒートポンプとして運転する際には膨張する際の空気温度が氷点下となる場合が多く、この場合、空気中の水分は凝固して氷となり、空気と共に雪状となって噴出されるおそれがあった。
【０００７】
特に、上述の暖房装置のように圧縮機に内気を供給する構成とした場合には、この問題が顕著となる。つまり、暖房時において、室内の内気の絶対湿度は室外の外気の絶対湿度よりも高いのが通常である。このため、外気よりも絶対湿度の高い空気が膨張機から吹き出され、膨張する際に空気中で水分が凝縮するだけでなく、膨張機から空気が吹き出された後にも該空気中で水分が凝縮し、霧状に吹き出されるおそれがあった。
【０００８】
従って、従来の暖房装置では、膨張機から空気と共に吹き出される水滴や氷を処理するための構成が必要であった。特に、氷結した場合には融かしてから排水する等の処理を要し、この様な処理を行うための機器が必要となって構成が複雑化するという問題があった。
【０００９】
一方、膨張機入口での空気温度を高くして膨張機出口での空気温度を上昇させれば、膨張機からの空気中における水分の凝縮を防止して上述の問題を回避できる。しかしながら、これでは暖房能力を確保するために圧縮機への入力を増やす必要があり、ＣＯＰ（成績係数）の低下を招くという問題があった。
【００１０】
ここで、例えば、上述の暖房装置のように圧縮された空気の冷却のために熱交換器へ外気を供給する構成とした場合、暖房時における外気は比較的低温であるのが通常であるため、膨張機入口における空気の温度を低下させてＣＯＰを向上できる可能性がある。しかしながら、上述のような水分の凝縮による問題を回避するために凝縮器出口の空気温度を充分に低温とすることができず、膨張機入口での空気温度を低温に設定してＣＯＰの向上を図ることができなかった。
【００１１】
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、ＣＯＰを高く維持しつつ、排水処理や排雪処理を不要として構成の簡素化を図ることにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、空気サイクルを行う空気を膨張機（22）よりも上流で外気の絶対湿度以下にまで除湿するようにしたものである。
【００１３】
具体的に、本発明が講じた第１の解決手段は、圧縮機（21）と熱交換器（30）と膨張機（22）とを備えた空気サイクル回路（20）が構成され、上記熱交換器（30）における空気サイクル回路（20）の第１空気との熱交換によって第２空気を加熱し、加熱した第２空気を室内に供給することにより暖房を行う空気調和装置を対象としている。そして、上記空気サイクル回路（20）における膨張機（22）の上流側に配置され、第１空気の絶対湿度が外気の絶対湿度以下となるように該第１空気を除湿する除湿手段（55,60）が設けられ、第１空気は、室内から室外に排出される排気又は該排気と外気の混合空気であって膨張機（22）から室外に排出される一方、第２空気は、室外から室内に供給される給気又は該給気と内気との混合空気であって除湿手段（55,60）から室内に供給されるものである。
【００１４】
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（55,60）は、第１空気から除去した水分を第２空気に供給するように構成されるものである。
【００１５】
また、本発明が講じた第３の解決手段は、上記第１又は第２の解決手段において、除湿手段（55）は、空気サイクル回路（20）における圧縮機（21）と膨張機（22）との間に設けられ、圧縮機（21）で圧縮された第１空気を除湿するように構成されるものである。
【００１６】
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（55）は、空気中の水蒸気が水蒸気分圧の高い側から低い側へ透過可能に構成された分離膜を有し、第１空気中の水蒸気を凝縮させずに該第１空気から分離するように構成されるものである。
【００１７】
また、本発明が講じた第５の解決手段は、上記第４の解決手段において、除湿手段（55）は、分離膜の一方の表面と圧縮された第１空気と接触させ、且つ、他方の表面と第２空気とを接触させて、該第１空気中の水蒸気を該第２空気へ移動させるように構成されるものである。
【００１８】
また、本発明が講じた第６の解決手段は、上記第４の解決手段において、除湿手段（55）における分離膜の両側での水蒸気分圧差を確保するために該分離膜の一方側を減圧する減圧手段（36）を設けるものである。
【００１９】
また、本発明が講じた第７の解決手段は、上記第１又は第２の解決手段において、除湿手段（55）は、空気サイクル回路（20）における圧縮機（21）の上流側に設けられ、圧縮機（21）へ供給される第１空気を除湿するように構成されるものである。
【００２０】
また、本発明が講じた第８の解決手段は、上記第７の解決手段において、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、圧縮機（21）へ供給される第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。
【００２１】
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、除湿手段（60）の湿度媒体には、水分を吸着する固体吸着剤を設けるものである。
【００２２】
また、本発明が講じた第１０の解決手段は、上記第９の解決手段において、除湿手段（60）の湿度媒体を、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）により構成する一方、除湿手段（60）には、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設けるものである。
【００２３】
また、本発明が講じた第１１の解決手段は、上記第８の解決手段において、除湿手段（60）の湿度媒体を、水分を吸収する液体吸収剤により構成するものである。
【００２４】
また、本発明が講じた第１２の解決手段は、上記第８の解決手段において、除湿手段（60）の湿度媒体を、水分を吸収する液体吸収剤により構成する一方、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圧縮機（21）からの第１空気によって加熱するように構成されるものである。
【００２５】
また、本発明が講じた第１３の解決手段は、上記第１１又は第１２の解決手段において、除湿手段（60）は、水分が透過可能な疎水性多孔膜を備え、該疎水性多孔膜を介して液体吸収剤と第１空気とを接触させるように構成されるものである。
【００２６】
また、本発明が講じた第１４の解決手段は、上記第１１又は第１２の解決手段において、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）、及び液体吸収剤と第２空気とを接触させる放湿部（66）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。
【００２７】
また、本発明が講じた第１５の解決手段は、上記第８〜第１４の何れか１の解決手段において、 除湿手段（60）に供給された第２空気の一部を、湿度媒体から放湿される水分の一部を付与した後に室内に供給する一方、該第２空気の残りを、湿度媒体から放湿される残りの水分を付与し、且つ熱交換器（30）に供給される前の第２空気との熱交換により冷却して除湿した後に室内に供給する調湿手段（90）を設けるものである。
【００２８】
−作用−
上記第１の解決手段では、空気サイクル回路（20）において、圧縮機（21）、熱交換器（30）、膨張機（22）と順に第１空気が流れて空気サイクルを行う。熱交換器（30）では、第２空気と圧縮された第１空気とが熱交換を行い、第２空気が加熱される。そして、加熱された第２空気が室内に供給されて暖房が行われる。一方、第１空気は、除湿手段（55,60）によって、膨張機（22）に至るまでに外気の絶対湿度以下となるように除湿される。このため、膨張機（22）の出口における第１空気の温度を外気温度よりも低く設定した場合であっても、膨張機（22）出口における第１空気中での水滴や氷の生成が防止される。
【００２９】
また、上記第１の解決手段では、少なくとも室内からの排気を含む空気が第１空気として取り込まれ、圧縮機（21）、熱交換器（30）、膨張機（22）と順に流れた後に室外に排出される。尚、この空気は、膨張機（22）に至るまでに除湿手段（55,60）によって除湿される。また、少なくとの室外からの給気を含む空気が第２空気として取り込まれ、この第２空気は、熱交換器（30）で第１空気と熱交換して加熱された後に室内に供給される。
【００３０】
上記第２の解決手段では、除湿手段（55,60）が第１空気からの水分の除去と、該水分の第２空気への供給とを行う。つまり、除湿手段（55,60）では、第１空気から除去した水分を利用して第２空気の加湿が行われる。
【００３１】
上記第３の解決手段では、除湿手段（55）によって、圧縮機（21）で圧縮された第１空気から水分が除去される。
【００３２】
上記第４の解決手段では、除湿手段（55）が所定の分離膜を有するため、圧縮された第１空気中の水分は、水蒸気の状態を維持したまま分離される。
【００３３】
上記第５の解決手段では、分離膜の一方の表面に圧縮された第１空気が接触し、他方の表面に第２空気が接触する。従って、第２空気の水蒸気分圧が該第１空気の水蒸気分圧よりも低い運転状態においては、外部から何らの作用を加えなくても第１空気中の水分が第２空気へと移動する。
【００３４】
上記第６の解決手段では、減圧手段（36）によって、分離膜の両側における水蒸気分圧差が確保される。つまり、分離膜の一方の表面が圧縮された第１空気と接触し、他方の表面側が減圧手段（36）によって減圧される。従って、分離膜の他方の表面側の水蒸気分圧は、該第１空気の水蒸気分圧よりも低く維持される。
【００３５】
上記第７の解決手段では、除湿手段（55）によって除湿された第１空気が、圧縮機（21）へ供給される。
【００３６】
上記第８の解決手段では、除湿手段の湿度媒体は、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空気中の水分が湿度媒体を介して第２空気へ連続的に移動し、これによって第１空気の除湿と第２空気の加湿とが継続して行われる。
【００３７】
上記第９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。
【００３８】
上記第１０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。
【００３９】
上記第１１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。
【００４０】
上記第１２の解決手段では、圧縮機（21）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、圧縮機（21）で圧縮された高温の第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。
【００４１】
上記第１３の解決手段では、第１空気と液体吸収剤とが疎水性多孔膜を挟んで間接的に接触する。そして、第１空気中の水分が疎水性多孔膜を透過して液体吸収剤に吸収され、これによって第１空気が除湿される。
【００４２】
上記第１４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（64）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と共に、第２空気が加湿される。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。
【００４３】
上記第１５の解決手段では、除湿手段において湿度媒体が第２空気に対して放湿し、これによって湿度媒体が再生されると共に第２空気が加湿される。そして、加湿された第２空気は、調湿手段（90）を通じて室内に供給される。その際、一部の第２空気は、湿度媒体が放湿する水分の一部を受けた後にそのまま室内に供給される。一方、残りの第２空気は、湿度媒体が放湿する水分の残りを受けた後に熱交換器（30）へ供給される前の第２空気と熱交換して冷却され、該第２空気中の水分が凝縮して除去された上で室内に供給される。つまり、湿度媒体から放湿された水分の一部だけが、第２空気と共に室内に供給される。
【００４４】
【発明の効果】
従って、上記の解決手段によれば、除湿手段（55,60）によって外気の絶対湿度以下にまで除湿された第１空気が膨張機（22）で膨張するため、膨張機（22）の出口における第１空気中での水滴や氷の生成を防止し、更には膨張機（22）から吹き出された後における水分の凝縮を防止しつつ、膨張機（22）の出口における第１空気の温度を外気温度よりも低く設定することができる。このため、膨張機（22）の入口における第１空気の温度を一層低く設定することができ、熱交換器（30）で第２空気に与えられる熱量を維持しつつ圧縮機（21）への入力を削減することができる。この結果、ＣＯＰの向上を図ることができ、これと同時に膨張機（22）からの第１空気中での水滴等の生成を防止して排水処理や排雪処理を不要とし、これによって構成の簡素化を図ることができる。
【００４５】
また、上記の解決手段では、室外からの給気を含む空気を第２空気としている。ここで、暖房時には室外の気温は比較的低温であるのが通常であるため、室外からの給気を含む低温の空気が第２空気として熱交換器（30）へ供給される。このため、熱交換器（30）において第１空気を低温にまで冷却でき、膨張機（22）入口での第１空気の温度を低温に設定することができる。この結果、熱交換器（30）で第２空気に与えられる熱量を維持しつつ圧縮機（21）への入力を削減し、ＣＯＰを一層確実に向上させることができる。この場合でも、除湿手段（55,60）によって第１空気を外気の絶対湿度以下にまで除湿しているため、排水処理や排雪処理を省略して構成を簡素化できる。
【００４６】
更に、上記の解決手段では、室内からの排気を含む空気を第１空気とし、室外からの給気を含む空気を第２空気としていることから、空調を行うと同時に換気をも行うことができる。更に、排気を含む第１空気を圧縮機（21）で圧縮し、圧縮された第１空気と給気を含む第２空気とを熱交換器（30）で熱交換させているため、換気のために室外に排出される排気に含まれる温熱を回収することができる。この結果、換気に伴うエネルギのロスを削減することが可能となる。
【００４７】
また、上記第２の解決手段によれば、第１空気から除去した水分を利用して第２空気の加湿を行うことができる。このため、第２空気の加湿のために別途水分を供給する必要がなくなり、構成の簡素化を図ることができる。また、第１空気から除去した水分を全て第２空気に供給する場合には、該水分をドレンとして処理する必要がなくなり、これによっても構成の簡素化を図ることができる。
【００４８】
また、上記第４〜第６の解決手段によれば、第１空気中の水分を凝縮させることなく分離することができる。このため、第１空気の除湿に要するエネルギを、水分を凝縮させて除去する場合に比して大幅に削減でき、エネルギ効率の向上を図ることができる。
【００４９】
特に、上記第５の解決手段によれば、圧縮された第１空気中の水分を水蒸気の状態に維持したままで第２空気に供給することができる。従って、第２空気を加湿する際に第２空気中で水分が蒸発することはなく、第１空気中の水蒸気が有するエネルギを第２空気に回収することによって暖房能力を向上させることができ、エネルギ効率の向上を図ることができる。
【００５０】
また、上記第６の解決手段によれば、運転状態とは無関係に、減圧手段（36）によって分離膜の両側での水蒸気分圧差を確保でき、水分除去手段によって圧縮された第１空気から常に水蒸気を分離して第１空気の除湿を行うことができる。
【００５１】
また、上記第８〜第１４の解決手段によれば、除湿手段（60）の湿度媒体によって第１空気中の水分を第２空気へ連続して移動させることができ、第１空気の除湿と第２空気の加湿とを継続的に行うことができる。特に、第９〜第１４の解決手段によれば、除湿手段（60）の湿度媒体を、固体吸着剤や液体吸収剤を用いて構成することができ、更に、第１０，第１４の解決手段によれば、それぞれの湿度媒体に対応して除湿手段（60）を構成できる。
【００５２】
また、上記第１５の解決手段によれば、除湿手段（60）の湿度媒体が第２空気に放湿する水分の一部だけを室内に供給することができる。ここで、湿度媒体からの水分を受けた第２空気は、その絶対湿度が内気の絶対湿度よりも高くなることがある。そして、この様な場合に第２空気をそのまま室内に供給すると、内気の湿度が上昇して在室者に不快感を与えるおそれがある。これに対し、本解決手段によれば、湿度媒体が放湿する水分のうち、室内の湿度を維持するのに必要な分だけを室内に供給することができ、室内を快適に維持することが可能となる。
【００５３】
【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。
【００５４】
図１に示すように、本実施形態の空気調和装置（10）は、第１系統（20）と、第２系統（40）と、除湿手段である水蒸気分離器（55）とを備え、暖房を行うように構成されている。
【００５５】
上記第１系統（20）は、圧縮機（21）と、水蒸気分離器（55）と、熱交換器（30）と、膨張機（22）とを順にダクト接続して成り、空気冷凍サイクル動作を行う空気サイクル回路に構成されている。この第１系統（20）は、圧縮機（21）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、一端が室内に開口して内気を第１空気として取り入れる。この第１入口ダクト（23）から取り入れられる内気は、換気のために室内から排出される排気である。第１出口ダクト（24）は、一端が室外に開口して膨張機（22）からの低温の第１空気を室外へ導く。
【００５６】
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、一端が室外に開口して外気を第２空気として取り入れる。この第２入口ダクト（43）から取り入れられる外気は、換気のために室内に供給される給気である。第２出口ダクト（44）は、一端が室内に開口して熱交換器（30）からの高温の第２空気を室内に供給する。
【００５７】
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。
【００５８】
上記熱交換器（30）には、放熱側通路（31）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、一端が上記水蒸気分離器（55）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、これによって第２空気を加熱するように構成されている。
【００５９】
上記水蒸気分離器（55）は、分離膜を有し、この分離膜によって隔てられた高圧空間と低圧空間とを備えている。高圧空間の入口側には圧縮機（21）が接続され、出口側には熱交換器（30）の放熱側通路（31）が接続されており、高圧空間には圧縮機（21）で圧縮された第１空気が流れる。そして、この水蒸気分離器（55）は、該第１空気中の水蒸気が上記分離膜を透過して高圧空間から低圧空間へ移動することによって第１空気の除湿を行うように構成されている。この水蒸気分離器（55）は、第１空気の絶対湿度が外気の絶対湿度以下となるように第１空気の除湿を行い、除湿手段を構成している。
【００６０】
上記分離膜は、フッ素樹脂等の高分子膜によって形成されている。そして、該分離膜は、水分子の膜内部拡散によって水蒸気が透過するように構成されている。尚、この分離膜を、キセロゲル等から成るガス分離用多孔膜によって形成してもよい。この場合、空気中の水蒸気は、水分子の毛管凝縮と拡散とによって分離膜を透過する。
【００６１】
上記水蒸気分離器（55）の低圧空間には、真空ポンプ（36）が接続されている。この真空ポンプ（36）は、該低圧空間を減圧するためのものであって、低圧空間と高圧空間との水蒸気分圧差を確保する減圧手段を構成している。
【００６２】
上記真空ポンプ（36）の出口側には、排水管（51）の一端が接続されている。排水管（51）の他端は、第１分岐管（52）と第２分岐管（53）とに分岐されている。第１分岐管（52）は、第２出口ダクト（44）に接続され、真空ポンプ（36）から排出される水分の一部を第２空気に供給する。第２分岐管（53）は、室外にまで延びて室外に開口し、真空ポンプ（36）からの残りの水分を室外へ排出する。
【００６３】
−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。
【００６４】
第１系統（20）では、点Ａの状態の外気が第１入口ダクト（23）から第１空気として取り入れられる。この第１空気は、圧縮機（21）に吸入されて圧縮され、絶対湿度は一定のまま温度及び圧力が上昇して点Ｂの状態となる。点Ｂの状態の第１空気は、水蒸気分離器（55）へ入って高圧空間を流れる。その間、第１空気中の水蒸気が分離膜を透過して低圧空間へ移動し、第１空気は温度一定のまま絶対湿度が低下して点Ｃの状態となる。この状態で、第１空気の絶対湿度は、外気の絶対湿度よりも低くなっている。
【００６５】
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。そして、点Ｅの状態の第１空気が、第１出口ダクト（24）を通って室外に排出される。
【００６６】
水蒸気分離器（55）で第１空気から分離された水蒸気は、真空ポンプ（36）を通って排水管（51）へ流れる。該水蒸気は、その間に一部が凝縮し、第１分岐管（52）と第２分岐管（53）とに分流される。第１分岐管（52）には主に水蒸気の状態の水分が流入し、該水分は第２出口ダクト（44）内の第２空気に供給される。第２分岐管（53）には主に凝縮した水分が流入し、該水分はドレン水として室外に排出される。
【００６７】
第２系統（40）では、点Ｆの状態の外気が第２入口ダクト（43）から第２空気として取り入れられる。この第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。第２空気は、この熱交換によって加熱され、絶対湿度一定で温度が上昇して点Ｇの状態となる。
【００６８】
点Ｇの状態の第２空気は、吸熱側通路（32）から出て第２出口ダクト（44）内を流れる。その間、第２出口ダクト（44）内の第２空気には、第１分岐管（52）を通じて水蒸気の状態の水分が供給される。このため、点Ｇの状態の第２空気は温度がほぼ一定で絶対湿度が上昇して点Ｈの状態となる。そして、点Ｈの状態の第２空気第２出口ダクト（44）を通じて室内に供給される。
【００６９】
−実施形態１の効果−
本実施形態１によれば、第１入口ダクト（23）から外気を第１空気として取り入れ、この第１空気を水蒸気分離器（55）で除湿しているため、膨張機（22）の入口における第１空気の絶対湿度を外気の絶対湿度よりも低くすることができる。このため、第１空気中での水滴や氷の生成を防止しつつ、膨張機（22）の出口における第１空気の温度を外気温度よりも低く設定することができる。特に、本実施形態では、第２入口ダクト（43）から低温の外気のみを第２空気として取り入れている。このため、熱交換器（30）では低温の第２空気との熱交換によって第１空気がより低温にまで冷却される。
【００７０】
従って、本実施形態によれば、膨張機（22）の入口における第１空気の温度を一層低く設定することが可能となり、熱交換器（30）で第２空気に与えられる熱量を維持しつつ圧縮機（21）への入力を削減することができる。この結果、ＣＯＰの向上を図ることができ、これと同時に膨張機（22）からの第１空気中での水滴等の生成を防止して排水処理や排雪処理を不要とし、これによって構成の簡素化を図ることができる。
【００７１】
また、室内からの排気を第１空気とし、室外からの給気を第２空気としていることから、空調を行うと同時に換気をも行うことができる。更に、排気から成る第１空気を圧縮機（21）で圧縮し、圧縮された第１空気と給気から成る第２空気とを熱交換器（30）で熱交換させているため、換気のために室外に排出される排気に含まれる温熱を回収することができる。この結果、換気に伴うエネルギのロスを削減することが可能となる。
【００７２】
また、水蒸気分離器（55）で第１空気から除去した水分を、第２空気の加湿に利用することができる。このため、第２空気の加湿のために別途水分を供給する必要がなくなり、構成の簡素化を図ることができる。
【００７３】
また、水蒸気分離器（55）では分離膜を用いて第１空気から水蒸気を分離しているため、第１空気中の水分を凝縮させることなく分離することができる。このため、第１空気の除湿に要するエネルギを、水分を凝縮させて除去する場合に比して大幅に削減でき、エネルギ効率の向上を図ることができる。
【００７４】
また、真空ポンプ（36）によって水蒸気分離器（55）の低圧空間を減圧しているため、運転状態とは無関係に、水蒸気分離器（55）の分離膜の両側での水蒸気分圧差を確保できる。この結果、水蒸気分離器（55）において常に確実に第１空気の除湿を行うことができる。
【００７５】
−実施形態１の変形例−
また、上記実施形態では、水蒸気分離器（55）の低圧空間を真空ポンプ（36）で減圧し、これによって水蒸気分離器（55）で第１空気から水蒸気を分離するようにしている。これに対し、真空ポンプ（36）を設けず、水蒸気分離器（55）の構成を変更して、該水蒸気分離器（55）を、第１空気中の水蒸気が分離膜を透過して第２空気へ移動するように構成してもよい。
【００７６】
つまり、本変形例の水蒸気分離器には、分離膜によって隔てられた第１空間と第２空間とを形成する。上記第１系統（20）における圧縮機（21）と熱交換器（30）の間に、第１空間を接続する。この第１空間には、圧縮機（21）からの第１空気が流れる。上記第２系統（40）の第２入口ダクト（43）の途中に第２空間を接続する。第２空間には、熱交換器（30）からの第２空気が流れる。そして、第１空間と第２空間の水蒸気分圧差によって第１空気中の水蒸気が分離膜を透過して第２空気へ移動し、この分離された水蒸気が第２空気と共に室内に供給されて室内の加湿に利用される。
【００７７】
本変形例によれば、圧縮された第１空気中の水分を水蒸気の状態に維持したままで第２空気に供給することができる。従って、第２空気を加湿する際に第２空気中で水分が蒸発することはなく、第１空気中の水蒸気が有するエネルギを第２空気に回収することによって暖房能力を向上させることができ、エネルギ効率の向上を図ることができる。
【００７８】
【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、水蒸気分離器（55）に代えて除湿手段として除湿機構（60）を設けるものである。その他の構成は実施形態１と同様であり、以下では実施形態１と異なる構成について説明する。
【００７９】
図３に示すように、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。
【００８０】
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。
【００８１】
上記吸湿部（62）は、第１入口ダクト（23）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。
【００８２】
上記放湿部（63）は、第２出口ダクト（44）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と同時に、第２空気が加湿される。
【００８３】
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）が第１空気の除湿と第２空気の加湿とを連続的に行う。
【００８４】
−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４の空気線図を参照しながら説明する。
【００８５】
第１系統（20）では、点Ｉの状態の内気が第１入口ダクト（23）から第１空気として取り入れられる。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、等エンタルピ線に沿って点Ｉの状態から点Ｊの状態となる。この状態で、第１空気の絶対湿度は、外気の絶対湿度よりも低くなっている。
【００８６】
点Ｊ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て点Ｋの状態となる。点Ｋ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Ｌの状態となる。点Ｌ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Ｍの状態となる。そして、点Ｍの状態の第１空気が、第１出口ダクト（24）を通って室外に排出される。
【００８７】
第２系統（40）では、点Ｎの状態の外気が第２入口ダクト（43）から第２空気として取り入れられる。点Ｎの状態の第２空気は、熱交換器（30）へ入って吸熱側通路（32）を流れる。その間、この第２空気は、放熱側通路（31）の第１空気と熱交換を行い、絶対湿度一定で温度が上昇して点Ｏの状態となる。
【００８８】
点Ｏ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。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、等エンタルピ線に沿って点Ｏの状態から点Ｐの状態となる。点Ｐの状態の第２空気は、第２出口ダクト（44）を通って室内に供給される。
【００８９】
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。これによって、第１空気の除湿と第２空気の加湿とが連続して行われる。
【００９０】
−実施形態２の効果−
本実施形態２によれば、除湿機構（60）によって除湿した第１空気を圧縮機（21）へ供給しているため、膨張機（22）へ至るまでに第１空気を除湿することによる効果を上記実施形態１と同様に得ることができる。
【００９１】
−実施形態２の変形例−
上記の実施形態では固体吸着剤を用いて除湿機構（60）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。
【００９２】
図５に示すように、液体吸収剤を用いた除湿機構（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。
【００９３】
上記吸湿部（65）は、第１入口ダクト（23）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。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、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。これによって、吸湿部（65）は、第１空気の除湿を行う。
【００９４】
上記放湿部（66）は、熱交換器（30）に設けられている。放湿部（66）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て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て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空気へ供給される。これによって、放湿部（66）では、液体吸収剤が第２空気に対して放湿する。
【００９５】
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、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（68）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。
【００９６】
【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２において、調湿器（91）を設けると共に、除湿機構（60）の構成を変更したものである。以下、実施形態２と異なる構成について説明する。
【００９７】
図６に示すように、上記調湿器（91）には、低温側通路（92）と高温側通路（93）とが区画形成されている。低温側通路（92）は、第２系統（40）における第２入口ダクト（43）の途中に接続されている。この低温側通路（92）には、第２入口ダクト（43）から第２空気として取り入れられた低温の外気が流れる。高温側通路（93）は、第２系統（40）の第２出口ダクト（44）における除湿機構（60）の下流に接続されている。この高温側通路（93）には、除湿機構（60）の放湿部（63）で加湿された第２空気の一部が送られる。調湿器（91）では、低温側通路（92）の低温の第２空気と高温側通路（93）の高温で高湿度の第２空気とが熱交換を行い、高温側通路（93）の第２空気が冷却されて該第２空気中の水蒸気の一部が凝縮する。そして、調湿器（91）は、高温側通路（93）内の第２空気の絶対湿度が内気の絶対湿度と同等になるように該第２空気の湿度を調節するように構成されている。
【００９８】
本実施形態の除湿機構（60）は、いわゆるロータリ式の除湿器と同様に構成されている。この点は、実施形態２と同様である。一方、本実施形態の除湿機構（60）は、第１ロータ部材（61a）と第２ロータ部材（61b）とを備えている。
【００９９】
第１及び第２ロータ部材（61a,61b）は実施形態２のロータ部材（61）と同様に構成されているが、第１ロータ部材（61a）は第２ロータ部材（61b）よりもやや薄型の円板状に形成されている。そして、第１入口ダクト（23）における上流側に第１ロータ部材（61a）が位置して下流側に第２ロータ部材（61b）が位置すると共に、第２出口ダクト（44）における上流側に第２ロータ部材（61b）が位置して下流側に第１ロータ部材（61a）が位置するように、第１及び第２ロータ部材（61a,61b）が配置されている。
【０１００】
上記第１及び第２ロータ部材（61a,61b）には、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。この点は、実施形態２と同様である。
【０１０１】
上記除湿機構（60）では、２つのロータ部材（61a,61b）を設けたのに伴い、吸湿部（62）及び放湿部（63）が以下のように構成されている。つまり、本実施形態では、吸湿部（62）は、第１入口ダクト（23）からの第１空気が第１及び第２ロータ部材（61a,61b）を通過するように構成されている。また、放湿部（63）は、第２出口ダクト（44）からの第２空気が第１及び第２ロータ部材（61a,61b）を通過するように構成されている。
【０１０２】
上記放湿部（63）には、第１ロータ部材（61a）と第２ロータ部材（61b）の間に分岐ダクト（45）の一端が接続されている。分岐ダクト（45）の他端は、第２出口ダクト（44）における調湿器（91）の下流に接続されている。そして、この分岐ダクト（45）には、放湿部（63）において第２ロータ部材（61b）を通過した第２空気の一部が流れ、この一部の第２空気が分岐ダクト（45）を通って第１ロータ部材（61a）をバイパスさせるようにしている。この分岐ダクト（45）と調湿器（91）とが、調湿手段（90）を構成している。
【０１０３】
−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７の空気線図を参照しながら説明する。尚、第１系統（20）における動作は上記実施形態２と同様であり、その説明は省略する。
【０１０４】
第２系統（40）では、点Ｎの状態の外気が第２入口ダクト（43）から第２空気として取り入れられる。この第２空気は、調湿器（91）の低温側通路（92）に流れ、高温側通路（93）内の空気と熱交換を行って点Ｏの状態となる。点Ｏ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空気と熱交換を行って点Ｐの状態となる。以上の第２系統（40）における動作は、実施形態２と同様である。
【０１０５】
点Ｐ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空気と第２ロータ部材（61b）とが接触し、第２ロータ部材（61b）が第２空気に対して放湿する。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、等エンタルピ線に沿って点Ｐの状態から点Ｓの状態となる。点Ｓの状態では、第２空気の絶対湿度が点Ｉの状態の内気と等しくなっている。点Ｓの状態の第２空気は分流され、該第２空気の一部が分岐ダクト（45）へ流れ、残りが第１ロータ部材（61a）へ流れる。その際、該第２空気の大部分を分流して分岐ダクト（45）へ流し、第１ロータ部材（61a）へ流れる第２空気の流量よりも分岐ダクト（45）へ流れる第２空気の流量が多くなるようにする。
【０１０６】
第１ロータ部材（61a）へ流れた一部の第２空気は第１ロータ部材（61a）と接触し、第１ロータ部材（61a）が該第２空気に対して放湿する。この一部の第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、等エンタルピ線に沿って点Ｓの状態から点Ｔの状態となる。点Ｔの状態の第２空気は、第２出口ダクト（44）を通って調湿器（91）の高温側通路（93）に入る。調湿器（91）では、点Ｔの状態で高温側通路（93）に入った第２空気が点Ｎの状態で低温側通路（92）に入った第２空気との熱交換によって冷却される。高温側通路（93）では第２空気中の水蒸気が凝縮し、第２空気の温度及び湿度が低下して点Ｕの状態となる。点Ｕの状態では、第２空気の絶対湿度が点Ｉの状態の内気と等しく、且つ第２空気の温度が点Ｉの状態の内気よりも低くなっている。
【０１０７】
点Ｕの状態の第２空気は、第２出口ダクト（44）内を流れて分岐ダクト（45）からの第２空気と合流する。このため、調湿部からの点Ｕの状態の第２空気と、分岐ダクト（45）からの点Ｓの状態の第２空気とが混合され、点Ｖの状態となる。そして、内気と絶対湿度の等しい点Ｖの状態の第２空気が、第２出口ダクト（44）を通って室内に供給される。
【０１０８】
除湿機構（60）では、第１及び第２ロータ部材（61a,61b）が回転駆動される。そして、この両ロータ部材（61a,61b）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。これによって、第１空気の除湿と第２空気の加湿とが連続して行われる。
【０１０９】
−実施形態３の効果−
本実施形態３によれば、除湿機構（60）によって除湿した第１空気を圧縮機（21）へ供給しているため、膨張機（22）へ至るまでに第１空気を除湿することによる効果は、上記実施形態１と同様に得ることができる。
【０１１０】
また、除湿機構（60）の両ロータ部材（61a,61b）が第２空気に放湿する水分の一部だけを、第２空気と共に室内へ供給することができる。ここで、両ロータ部材（61a,61b）が放湿する水分の全てを室内に供給すると、内気の湿度が上昇して在室者に不快感を与える場合がある。これに対し、本実施形態では、第２ロータ部材（61b）と接触して内気と絶対湿度が等しくなった第２空気の一部を分岐ダクト（45）へ分流する一方、残りの第２空気を第１ロータ部材（61a）と接触させた後に調湿器（91）で内気と絶対湿度が等しくなるように除湿している。この結果、内気と絶対湿度が等しくなった第２空気を室内に供給することができ、室内の湿度を維持するのに必要な分だけを室内に供給することによって室内を快適に維持することが可能となる。
【０１１１】
−実施形態３の変形例−
上記の実施形態では固体吸着剤を用いて除湿機構（60）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。図８に示すように、本変形例では、液体吸収剤を用いて除湿機構（60）は、上記実施形態２の変形例と同様に構成される。また、分岐ダクト（45）の一端は、放湿部（66）における吸熱側通路（32）の途中に接続されている。そして、分岐ダクト（45）は、吸熱側通路（32）内の第２空気の一部を分流し、調湿器（91）の下流における第２出口ダクト（44）で残りの第２空気と合流させるように構成されている。その他の構成は、実施形態２と同様である。
【０１１２】
【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、第１系統（20）に内気を第１空気として取り込む一方、第２系統（40）に外気を第２空気として取り込んで暖房運転を行うようにしている。これに対し、以下のようにして暖房運転を行うようにしてもよい。
【０１１３】
先ず、第１系統（20）の第１入口ダクト（23）から内気を第１空気として取り込んで第１出口ダクト（24）から室外に排出する一方、第２系統（40）の第２入口ダクト（43）から内気と外気との混合空気を第２空気として取り込んで第２出口ダクト（44）から室内に供給するようにしてもよい。
【０１１４】
また、第１系統（20）の第１入口ダクト（23）から内気と外気との混合空気を第１空気として取り込んで第１出口ダクト（24）から室外に排出する一方、第２系統（40）の第２入口ダクト（43）から外気を第２空気として取り込んで第２出口ダクト（44）から室内に供給するようにしてもよい。
【０１１５】
また、第１系統（20）の第１入口ダクト（23）から内気と外気との混合空気を第１空気として取り込んで第１出口ダクト（24）から室外に排出する一方、第２系統（40）の第２入口ダクト（43）から内気と外気との混合空気を第２空気として取り込んで第２出口ダクト（44）から室内に供給するようにしてもよい。
【０１１６】
尚、第１入口ダクト（23）から内気と外気との混合空気を第１空気として取り込む場合であっても、水蒸気分離器（55）又は除湿機構（60）によって第１空気を外気の絶対湿度以下にまで除湿するようにする。
【０１１７】
−第２の変形例−
上記の各実施形態では、第２出口ダクト（44）を通じて第２空気のみを室内に供給するようにしている。ここで、運転状態によっては、膨張機（22）の出口における第２空気の温度がかなりの高温となる場合もある。この様な場合に高温の第２空気をそのまま室内に吹き出すと、却って在室者に不快感を与えるおそれがある。従って、膨張機（22）からの第２空気が高温となる場合には、予め第２空気と内気とを混合し、ある程度温度を下げてから室内に供給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に係る空気調和装置の動作を示す空気線図である。
【図５】 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６】 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７】 実施形態３に係る空気調和装置の動作を示す空気線図である。
【図８】 実施形態３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９】 従来の空気サイクルを利用してヒートポンプ動作を行う暖房装置の構成を示す概略構成図である。
【符号の説明】
（20） 第１系統（空気サイクル回路）
（21） 圧縮機
（22） 膨張機
（30） 熱交換器
（36） 真空ポンプ（減圧手段）
（55） 水蒸気分離器（除湿手段）
（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） 調湿手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気サイクルを用いた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、空気サイクルを行う冷凍機は、例えば、日本冷凍協会発行「新版 冷凍空調便覧 第４版 基礎編」p.45〜p.48に開示されている。また、空気サイクルを利用してヒートポンプを構成する暖房装置が、The Australian Institute of Refrigeration Air Conditioning and Heating発行「エイアイアールエイエッチ ジャーナル（AIRAH JOURNAL）１９９７年６月号」p.16〜p.21に開示されている。以下、この暖房装置について説明する。
【０００３】
図９に示すように、上記暖房装置は、熱源側系統（a）と、利用側系統（f）とを備えている。この熱源側系統（a）は、圧縮機（b）と、第１熱交換器（c）と、第２熱交換器（d）と、膨張機（e）とを順に接続して成り、空気冷凍サイクルを行うように構成されている。一方、利用側系統（f）は、第２熱交換器（d）と、加湿器（g）と、第１熱交換器（c）とを順に接続して構成されている。
【０００４】
そして、熱源側系統（a）では、圧縮機（b）を駆動すると、換気のために室外へ排出される内気が圧縮機（b）に取り込まれ、この内気が圧縮機（b）で圧縮される。圧縮された空気は、第１熱交換器（c）、第２熱交換器（d）と順に流れ、膨張機（e）で膨張した後に、室外に排出される。一方、利用側系統（f）では、換気のために室内に送られる外気が取り込まれ、この外気が順に第２熱交換器（d）、加湿器（g）、第１熱交換器（c）と流れる。その間に、この外気は、両熱交換器（d,c）において熱源側系統（a）の空気と熱交換を行って暖められると共に、加湿器（g）において加湿される。そして、利用側系統（f）に取り込んだ外気を加熱し、且つ加湿して室内に供給し、暖房を行うようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、従来の暖房装置では、熱源側系統（a）に取り込んだ内気が圧縮機（b）、両熱交換器（c,d）、膨張機（e）と順に流れるのみであったため、以下に示すような問題があった。
【０００６】
つまり、実際の空気には、ある程度の水分が含まれている。一方、膨張機で膨張することによって空気が低温となる。このため、空気中の水分が凝縮し、膨張機からは空気と共に水滴が噴出されることとなる。更に、ヒートポンプとして運転する際には膨張する際の空気温度が氷点下となる場合が多く、この場合、空気中の水分は凝固して氷となり、空気と共に雪状となって噴出されるおそれがあった。
【０００７】
特に、上述の暖房装置のように圧縮機に内気を供給する構成とした場合には、この問題が顕著となる。つまり、暖房時において、室内の内気の絶対湿度は室外の外気の絶対湿度よりも高いのが通常である。このため、外気よりも絶対湿度の高い空気が膨張機から吹き出され、膨張する際に空気中で水分が凝縮するだけでなく、膨張機から空気が吹き出された後にも該空気中で水分が凝縮し、霧状に吹き出されるおそれがあった。
【０００８】
従って、従来の暖房装置では、膨張機から空気と共に吹き出される水滴や氷を処理するための構成が必要であった。特に、氷結した場合には融かしてから排水する等の処理を要し、この様な処理を行うための機器が必要となって構成が複雑化するという問題があった。
【０００９】
一方、膨張機入口での空気温度を高くして膨張機出口での空気温度を上昇させれば、膨張機からの空気中における水分の凝縮を防止して上述の問題を回避できる。しかしながら、これでは暖房能力を確保するために圧縮機への入力を増やす必要があり、ＣＯＰ（成績係数）の低下を招くという問題があった。
【００１０】
ここで、例えば、上述の暖房装置のように圧縮された空気の冷却のために熱交換器へ外気を供給する構成とした場合、暖房時における外気は比較的低温であるのが通常であるため、膨張機入口における空気の温度を低下させてＣＯＰを向上できる可能性がある。しかしながら、上述のような水分の凝縮による問題を回避するために凝縮器出口の空気温度を充分に低温とすることができず、膨張機入口での空気温度を低温に設定してＣＯＰの向上を図ることができなかった。
【００１１】
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、ＣＯＰを高く維持しつつ、排水処理や排雪処理を不要として構成の簡素化を図ることにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、空気サイクルを行う空気を膨張機（22）よりも上流で外気の絶対湿度以下にまで除湿するようにしたものである。
【００１３】
具体的に、本発明が講じた第１の解決手段は、圧縮機（21）と熱交換器（30）と膨張機（22）とを備えた空気サイクル回路（20）が構成され、上記熱交換器（30）における空気サイクル回路（20）の第１空気との熱交換によって第２空気を加熱し、加熱した第２空気を室内に供給することにより暖房を行う空気調和装置を対象としている。そして、上記空気サイクル回路（20）における膨張機（22）の上流側に配置され、第１空気の絶対湿度が外気の絶対湿度以下となるように該第１空気を除湿する除湿手段（55,60）が設けられ、第１空気は、室内から室外に排出される排気又は該排気と外気の混合空気であって膨張機（22）から室外に排出される一方、第２空気は、室外から室内に供給される給気又は該給気と内気との混合空気であって除湿手段（55,60）から室内に供給されるものである。
【００１４】
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（55,60）は、第１空気から除去した水分を第２空気に供給するように構成されるものである。
【００１５】
また、本発明が講じた第３の解決手段は、上記第１又は第２の解決手段において、除湿手段（55）は、空気サイクル回路（20）における圧縮機（21）と膨張機（22）との間に設けられ、圧縮機（21）で圧縮された第１空気を除湿するように構成されるものである。
【００１６】
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（55）は、空気中の水蒸気が水蒸気分圧の高い側から低い側へ透過可能に構成された分離膜を有し、第１空気中の水蒸気を凝縮させずに該第１空気から分離するように構成されるものである。
【００１７】
また、本発明が講じた第５の解決手段は、上記第４の解決手段において、除湿手段（55）は、分離膜の一方の表面と圧縮された第１空気と接触させ、且つ、他方の表面と第２空気とを接触させて、該第１空気中の水蒸気を該第２空気へ移動させるように構成されるものである。
【００１８】
また、本発明が講じた第６の解決手段は、上記第４の解決手段において、除湿手段（55）における分離膜の両側での水蒸気分圧差を確保するために該分離膜の一方側を減圧する減圧手段（36）を設けるものである。
【００１９】
また、本発明が講じた第７の解決手段は、上記第１又は第２の解決手段において、除湿手段（55）は、空気サイクル回路（20）における圧縮機（21）の上流側に設けられ、圧縮機（21）へ供給される第１空気を除湿するように構成されるものである。
【００２０】
また、本発明が講じた第８の解決手段は、上記第７の解決手段において、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、圧縮機（21）へ供給される第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。
【００２１】
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、除湿手段（60）の湿度媒体には、水分を吸着する固体吸着剤を設けるものである。
【００２２】
また、本発明が講じた第１０の解決手段は、上記第９の解決手段において、除湿手段（60）の湿度媒体を、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）により構成する一方、除湿手段（60）には、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設けるものである。
【００２３】
また、本発明が講じた第１１の解決手段は、上記第８の解決手段において、除湿手段（60）の湿度媒体を、水分を吸収する液体吸収剤により構成するものである。
【００２４】
また、本発明が講じた第１２の解決手段は、上記第８の解決手段において、除湿手段（60）の湿度媒体を、水分を吸収する液体吸収剤により構成する一方、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圧縮機（21）からの第１空気によって加熱するように構成されるものである。
【００２５】
また、本発明が講じた第１３の解決手段は、上記第１１又は第１２の解決手段において、除湿手段（60）は、水分が透過可能な疎水性多孔膜を備え、該疎水性多孔膜を介して液体吸収剤と第１空気とを接触させるように構成されるものである。
【００２６】
また、本発明が講じた第１４の解決手段は、上記第１１又は第１２の解決手段において、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）、及び液体吸収剤と第２空気とを接触させる放湿部（66）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。
【００２７】
また、本発明が講じた第１５の解決手段は、上記第８〜第１４の何れか１の解決手段において、 除湿手段（60）に供給された第２空気の一部を、湿度媒体から放湿される水分の一部を付与した後に室内に供給する一方、該第２空気の残りを、湿度媒体から放湿される残りの水分を付与し、且つ熱交換器（30）に供給される前の第２空気との熱交換により冷却して除湿した後に室内に供給する調湿手段（90）を設けるものである。
【００２８】
−作用−
上記第１の解決手段では、空気サイクル回路（20）において、圧縮機（21）、熱交換器（30）、膨張機（22）と順に第１空気が流れて空気サイクルを行う。熱交換器（30）では、第２空気と圧縮された第１空気とが熱交換を行い、第２空気が加熱される。そして、加熱された第２空気が室内に供給されて暖房が行われる。一方、第１空気は、除湿手段（55,60）によって、膨張機（22）に至るまでに外気の絶対湿度以下となるように除湿される。このため、膨張機（22）の出口における第１空気の温度を外気温度よりも低く設定した場合であっても、膨張機（22）出口における第１空気中での水滴や氷の生成が防止される。
【００２９】
また、上記第１の解決手段では、少なくとも室内からの排気を含む空気が第１空気として取り込まれ、圧縮機（21）、熱交換器（30）、膨張機（22）と順に流れた後に室外に排出される。尚、この空気は、膨張機（22）に至るまでに除湿手段（55,60）によって除湿される。また、少なくとの室外からの給気を含む空気が第２空気として取り込まれ、この第２空気は、熱交換器（30）で第１空気と熱交換して加熱された後に室内に供給される。
【００３０】
上記第２の解決手段では、除湿手段（55,60）が第１空気からの水分の除去と、該水分の第２空気への供給とを行う。つまり、除湿手段（55,60）では、第１空気から除去した水分を利用して第２空気の加湿が行われる。
【００３１】
上記第３の解決手段では、除湿手段（55）によって、圧縮機（21）で圧縮された第１空気から水分が除去される。
【００３２】
上記第４の解決手段では、除湿手段（55）が所定の分離膜を有するため、圧縮された第１空気中の水分は、水蒸気の状態を維持したまま分離される。
【００３３】
上記第５の解決手段では、分離膜の一方の表面に圧縮された第１空気が接触し、他方の表面に第２空気が接触する。従って、第２空気の水蒸気分圧が該第１空気の水蒸気分圧よりも低い運転状態においては、外部から何らの作用を加えなくても第１空気中の水分が第２空気へと移動する。
【００３４】
上記第６の解決手段では、減圧手段（36）によって、分離膜の両側における水蒸気分圧差が確保される。つまり、分離膜の一方の表面が圧縮された第１空気と接触し、他方の表面側が減圧手段（36）によって減圧される。従って、分離膜の他方の表面側の水蒸気分圧は、該第１空気の水蒸気分圧よりも低く維持される。
【００３５】
上記第７の解決手段では、除湿手段（55）によって除湿された第１空気が、圧縮機（21）へ供給される。
【００３６】
上記第８の解決手段では、除湿手段の湿度媒体は、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空気中の水分が湿度媒体を介して第２空気へ連続的に移動し、これによって第１空気の除湿と第２空気の加湿とが継続して行われる。
【００３７】
上記第９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。
【００３８】
上記第１０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。
【００３９】
上記第１１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。
【００４０】
上記第１２の解決手段では、圧縮機（21）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、圧縮機（21）で圧縮された高温の第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。
【００４１】
上記第１３の解決手段では、第１空気と液体吸収剤とが疎水性多孔膜を挟んで間接的に接触する。そして、第１空気中の水分が疎水性多孔膜を透過して液体吸収剤に吸収され、これによって第１空気が除湿される。
【００４２】
上記第１４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（64）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と共に、第２空気が加湿される。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。
【００４３】
上記第１５の解決手段では、除湿手段において湿度媒体が第２空気に対して放湿し、これによって湿度媒体が再生されると共に第２空気が加湿される。そして、加湿された第２空気は、調湿手段（90）を通じて室内に供給される。その際、一部の第２空気は、湿度媒体が放湿する水分の一部を受けた後にそのまま室内に供給される。一方、残りの第２空気は、湿度媒体が放湿する水分の残りを受けた後に熱交換器（30）へ供給される前の第２空気と熱交換して冷却され、該第２空気中の水分が凝縮して除去された上で室内に供給される。つまり、湿度媒体から放湿された水分の一部だけが、第２空気と共に室内に供給される。
【００４４】
【発明の効果】
従って、上記の解決手段によれば、除湿手段（55,60）によって外気の絶対湿度以下にまで除湿された第１空気が膨張機（22）で膨張するため、膨張機（22）の出口における第１空気中での水滴や氷の生成を防止し、更には膨張機（22）から吹き出された後における水分の凝縮を防止しつつ、膨張機（22）の出口における第１空気の温度を外気温度よりも低く設定することができる。このため、膨張機（22）の入口における第１空気の温度を一層低く設定することができ、熱交換器（30）で第２空気に与えられる熱量を維持しつつ圧縮機（21）への入力を削減することができる。この結果、ＣＯＰの向上を図ることができ、これと同時に膨張機（22）からの第１空気中での水滴等の生成を防止して排水処理や排雪処理を不要とし、これによって構成の簡素化を図ることができる。
【００４５】
また、上記の解決手段では、室外からの給気を含む空気を第２空気としている。ここで、暖房時には室外の気温は比較的低温であるのが通常であるため、室外からの給気を含む低温の空気が第２空気として熱交換器（30）へ供給される。このため、熱交換器（30）において第１空気を低温にまで冷却でき、膨張機（22）入口での第１空気の温度を低温に設定することができる。この結果、熱交換器（30）で第２空気に与えられる熱量を維持しつつ圧縮機（21）への入力を削減し、ＣＯＰを一層確実に向上させることができる。この場合でも、除湿手段（55,60）によって第１空気を外気の絶対湿度以下にまで除湿しているため、排水処理や排雪処理を省略して構成を簡素化できる。
【００４６】
更に、上記の解決手段では、室内からの排気を含む空気を第１空気とし、室外からの給気を含む空気を第２空気としていることから、空調を行うと同時に換気をも行うことができる。更に、排気を含む第１空気を圧縮機（21）で圧縮し、圧縮された第１空気と給気を含む第２空気とを熱交換器（30）で熱交換させているため、換気のために室外に排出される排気に含まれる温熱を回収することができる。この結果、換気に伴うエネルギのロスを削減することが可能となる。
【００４７】
また、上記第２の解決手段によれば、第１空気から除去した水分を利用して第２空気の加湿を行うことができる。このため、第２空気の加湿のために別途水分を供給する必要がなくなり、構成の簡素化を図ることができる。また、第１空気から除去した水分を全て第２空気に供給する場合には、該水分をドレンとして処理する必要がなくなり、これによっても構成の簡素化を図ることができる。
【００４８】
また、上記第４〜第６の解決手段によれば、第１空気中の水分を凝縮させることなく分離することができる。このため、第１空気の除湿に要するエネルギを、水分を凝縮させて除去する場合に比して大幅に削減でき、エネルギ効率の向上を図ることができる。
【００４９】
特に、上記第５の解決手段によれば、圧縮された第１空気中の水分を水蒸気の状態に維持したままで第２空気に供給することができる。従って、第２空気を加湿する際に第２空気中で水分が蒸発することはなく、第１空気中の水蒸気が有するエネルギを第２空気に回収することによって暖房能力を向上させることができ、エネルギ効率の向上を図ることができる。
【００５０】
また、上記第６の解決手段によれば、運転状態とは無関係に、減圧手段（36）によって分離膜の両側での水蒸気分圧差を確保でき、水分除去手段によって圧縮された第１空気から常に水蒸気を分離して第１空気の除湿を行うことができる。
【００５１】
また、上記第８〜第１４の解決手段によれば、除湿手段（60）の湿度媒体によって第１空気中の水分を第２空気へ連続して移動させることができ、第１空気の除湿と第２空気の加湿とを継続的に行うことができる。特に、第９〜第１４の解決手段によれば、除湿手段（60）の湿度媒体を、固体吸着剤や液体吸収剤を用いて構成することができ、更に、第１０，第１４の解決手段によれば、それぞれの湿度媒体に対応して除湿手段（60）を構成できる。
【００５２】
また、上記第１５の解決手段によれば、除湿手段（60）の湿度媒体が第２空気に放湿する水分の一部だけを室内に供給することができる。ここで、湿度媒体からの水分を受けた第２空気は、その絶対湿度が内気の絶対湿度よりも高くなることがある。そして、この様な場合に第２空気をそのまま室内に供給すると、内気の湿度が上昇して在室者に不快感を与えるおそれがある。これに対し、本解決手段によれば、湿度媒体が放湿する水分のうち、室内の湿度を維持するのに必要な分だけを室内に供給することができ、室内を快適に維持することが可能となる。
【００５３】
【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。
【００５４】
図１に示すように、本実施形態の空気調和装置（10）は、第１系統（20）と、第２系統（40）と、除湿手段である水蒸気分離器（55）とを備え、暖房を行うように構成されている。
【００５５】
上記第１系統（20）は、圧縮機（21）と、水蒸気分離器（55）と、熱交換器（30）と、膨張機（22）とを順にダクト接続して成り、空気冷凍サイクル動作を行う空気サイクル回路に構成されている。この第１系統（20）は、圧縮機（21）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、一端が室内に開口して内気を第１空気として取り入れる。この第１入口ダクト（23）から取り入れられる内気は、換気のために室内から排出される排気である。第１出口ダクト（24）は、一端が室外に開口して膨張機（22）からの低温の第１空気を室外へ導く。
【００５６】
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、一端が室外に開口して外気を第２空気として取り入れる。この第２入口ダクト（43）から取り入れられる外気は、換気のために室内に供給される給気である。第２出口ダクト（44）は、一端が室内に開口して熱交換器（30）からの高温の第２空気を室内に供給する。
【００５７】
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。
【００５８】
上記熱交換器（30）には、放熱側通路（31）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、一端が上記水蒸気分離器（55）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、これによって第２空気を加熱するように構成されている。
【００５９】
上記水蒸気分離器（55）は、分離膜を有し、この分離膜によって隔てられた高圧空間と低圧空間とを備えている。高圧空間の入口側には圧縮機（21）が接続され、出口側には熱交換器（30）の放熱側通路（31）が接続されており、高圧空間には圧縮機（21）で圧縮された第１空気が流れる。そして、この水蒸気分離器（55）は、該第１空気中の水蒸気が上記分離膜を透過して高圧空間から低圧空間へ移動することによって第１空気の除湿を行うように構成されている。この水蒸気分離器（55）は、第１空気の絶対湿度が外気の絶対湿度以下となるように第１空気の除湿を行い、除湿手段を構成している。
【００６０】
上記分離膜は、フッ素樹脂等の高分子膜によって形成されている。そして、該分離膜は、水分子の膜内部拡散によって水蒸気が透過するように構成されている。尚、この分離膜を、キセロゲル等から成るガス分離用多孔膜によって形成してもよい。この場合、空気中の水蒸気は、水分子の毛管凝縮と拡散とによって分離膜を透過する。
【００６１】
上記水蒸気分離器（55）の低圧空間には、真空ポンプ（36）が接続されている。この真空ポンプ（36）は、該低圧空間を減圧するためのものであって、低圧空間と高圧空間との水蒸気分圧差を確保する減圧手段を構成している。
【００６２】
上記真空ポンプ（36）の出口側には、排水管（51）の一端が接続されている。排水管（51）の他端は、第１分岐管（52）と第２分岐管（53）とに分岐されている。第１分岐管（52）は、第２出口ダクト（44）に接続され、真空ポンプ（36）から排出される水分の一部を第２空気に供給する。第２分岐管（53）は、室外にまで延びて室外に開口し、真空ポンプ（36）からの残りの水分を室外へ排出する。
【００６３】
−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。
【００６４】
第１系統（20）では、点Ａの状態の外気が第１入口ダクト（23）から第１空気として取り入れられる。この第１空気は、圧縮機（21）に吸入されて圧縮され、絶対湿度は一定のまま温度及び圧力が上昇して点Ｂの状態となる。点Ｂの状態の第１空気は、水蒸気分離器（55）へ入って高圧空間を流れる。その間、第１空気中の水蒸気が分離膜を透過して低圧空間へ移動し、第１空気は温度一定のまま絶対湿度が低下して点Ｃの状態となる。この状態で、第１空気の絶対湿度は、外気の絶対湿度よりも低くなっている。
【００６５】
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。そして、点Ｅの状態の第１空気が、第１出口ダクト（24）を通って室外に排出される。
【００６６】
水蒸気分離器（55）で第１空気から分離された水蒸気は、真空ポンプ（36）を通って排水管（51）へ流れる。該水蒸気は、その間に一部が凝縮し、第１分岐管（52）と第２分岐管（53）とに分流される。第１分岐管（52）には主に水蒸気の状態の水分が流入し、該水分は第２出口ダクト（44）内の第２空気に供給される。第２分岐管（53）には主に凝縮した水分が流入し、該水分はドレン水として室外に排出される。
【００６７】
第２系統（40）では、点Ｆの状態の外気が第２入口ダクト（43）から第２空気として取り入れられる。この第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。第２空気は、この熱交換によって加熱され、絶対湿度一定で温度が上昇して点Ｇの状態となる。
【００６８】
点Ｇの状態の第２空気は、吸熱側通路（32）から出て第２出口ダクト（44）内を流れる。その間、第２出口ダクト（44）内の第２空気には、第１分岐管（52）を通じて水蒸気の状態の水分が供給される。このため、点Ｇの状態の第２空気は温度がほぼ一定で絶対湿度が上昇して点Ｈの状態となる。そして、点Ｈの状態の第２空気第２出口ダクト（44）を通じて室内に供給される。
【００６９】
−実施形態１の効果−
本実施形態１によれば、第１入口ダクト（23）から外気を第１空気として取り入れ、この第１空気を水蒸気分離器（55）で除湿しているため、膨張機（22）の入口における第１空気の絶対湿度を外気の絶対湿度よりも低くすることができる。このため、第１空気中での水滴や氷の生成を防止しつつ、膨張機（22）の出口における第１空気の温度を外気温度よりも低く設定することができる。特に、本実施形態では、第２入口ダクト（43）から低温の外気のみを第２空気として取り入れている。このため、熱交換器（30）では低温の第２空気との熱交換によって第１空気がより低温にまで冷却される。
【００７０】
従って、本実施形態によれば、膨張機（22）の入口における第１空気の温度を一層低く設定することが可能となり、熱交換器（30）で第２空気に与えられる熱量を維持しつつ圧縮機（21）への入力を削減することができる。この結果、ＣＯＰの向上を図ることができ、これと同時に膨張機（22）からの第１空気中での水滴等の生成を防止して排水処理や排雪処理を不要とし、これによって構成の簡素化を図ることができる。
【００７１】
また、室内からの排気を第１空気とし、室外からの給気を第２空気としていることから、空調を行うと同時に換気をも行うことができる。更に、排気から成る第１空気を圧縮機（21）で圧縮し、圧縮された第１空気と給気から成る第２空気とを熱交換器（30）で熱交換させているため、換気のために室外に排出される排気に含まれる温熱を回収することができる。この結果、換気に伴うエネルギのロスを削減することが可能となる。
【００７２】
また、水蒸気分離器（55）で第１空気から除去した水分を、第２空気の加湿に利用することができる。このため、第２空気の加湿のために別途水分を供給する必要がなくなり、構成の簡素化を図ることができる。
【００７３】
また、水蒸気分離器（55）では分離膜を用いて第１空気から水蒸気を分離しているため、第１空気中の水分を凝縮させることなく分離することができる。このため、第１空気の除湿に要するエネルギを、水分を凝縮させて除去する場合に比して大幅に削減でき、エネルギ効率の向上を図ることができる。
【００７４】
また、真空ポンプ（36）によって水蒸気分離器（55）の低圧空間を減圧しているため、運転状態とは無関係に、水蒸気分離器（55）の分離膜の両側での水蒸気分圧差を確保できる。この結果、水蒸気分離器（55）において常に確実に第１空気の除湿を行うことができる。
【００７５】
−実施形態１の変形例−
また、上記実施形態では、水蒸気分離器（55）の低圧空間を真空ポンプ（36）で減圧し、これによって水蒸気分離器（55）で第１空気から水蒸気を分離するようにしている。これに対し、真空ポンプ（36）を設けず、水蒸気分離器（55）の構成を変更して、該水蒸気分離器（55）を、第１空気中の水蒸気が分離膜を透過して第２空気へ移動するように構成してもよい。
【００７６】
つまり、本変形例の水蒸気分離器には、分離膜によって隔てられた第１空間と第２空間とを形成する。上記第１系統（20）における圧縮機（21）と熱交換器（30）の間に、第１空間を接続する。この第１空間には、圧縮機（21）からの第１空気が流れる。上記第２系統（40）の第２入口ダクト（43）の途中に第２空間を接続する。第２空間には、熱交換器（30）からの第２空気が流れる。そして、第１空間と第２空間の水蒸気分圧差によって第１空気中の水蒸気が分離膜を透過して第２空気へ移動し、この分離された水蒸気が第２空気と共に室内に供給されて室内の加湿に利用される。
【００７７】
本変形例によれば、圧縮された第１空気中の水分を水蒸気の状態に維持したままで第２空気に供給することができる。従って、第２空気を加湿する際に第２空気中で水分が蒸発することはなく、第１空気中の水蒸気が有するエネルギを第２空気に回収することによって暖房能力を向上させることができ、エネルギ効率の向上を図ることができる。
【００７８】
【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、水蒸気分離器（55）に代えて除湿手段として除湿機構（60）を設けるものである。その他の構成は実施形態１と同様であり、以下では実施形態１と異なる構成について説明する。
【００７９】
図３に示すように、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。
【００８０】
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。
【００８１】
上記吸湿部（62）は、第１入口ダクト（23）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。
【００８２】
上記放湿部（63）は、第２出口ダクト（44）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と同時に、第２空気が加湿される。
【００８３】
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）が第１空気の除湿と第２空気の加湿とを連続的に行う。
【００８４】
−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４の空気線図を参照しながら説明する。
【００８５】
第１系統（20）では、点Ｉの状態の内気が第１入口ダクト（23）から第１空気として取り入れられる。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、等エンタルピ線に沿って点Ｉの状態から点Ｊの状態となる。この状態で、第１空気の絶対湿度は、外気の絶対湿度よりも低くなっている。
【００８６】
点Ｊ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て点Ｋの状態となる。点Ｋ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Ｌの状態となる。点Ｌ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Ｍの状態となる。そして、点Ｍの状態の第１空気が、第１出口ダクト（24）を通って室外に排出される。
【００８７】
第２系統（40）では、点Ｎの状態の外気が第２入口ダクト（43）から第２空気として取り入れられる。点Ｎの状態の第２空気は、熱交換器（30）へ入って吸熱側通路（32）を流れる。その間、この第２空気は、放熱側通路（31）の第１空気と熱交換を行い、絶対湿度一定で温度が上昇して点Ｏの状態となる。
【００８８】
点Ｏ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。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、等エンタルピ線に沿って点Ｏの状態から点Ｐの状態となる。点Ｐの状態の第２空気は、第２出口ダクト（44）を通って室内に供給される。
【００８９】
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。これによって、第１空気の除湿と第２空気の加湿とが連続して行われる。
【００９０】
−実施形態２の効果−
本実施形態２によれば、除湿機構（60）によって除湿した第１空気を圧縮機（21）へ供給しているため、膨張機（22）へ至るまでに第１空気を除湿することによる効果を上記実施形態１と同様に得ることができる。
【００９１】
−実施形態２の変形例−
上記の実施形態では固体吸着剤を用いて除湿機構（60）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。
【００９２】
図５に示すように、液体吸収剤を用いた除湿機構（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。
【００９３】
上記吸湿部（65）は、第１入口ダクト（23）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。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、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。これによって、吸湿部（65）は、第１空気の除湿を行う。
【００９４】
上記放湿部（66）は、熱交換器（30）に設けられている。放湿部（66）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て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て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空気へ供給される。これによって、放湿部（66）では、液体吸収剤が第２空気に対して放湿する。
【００９５】
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、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（68）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。
【００９６】
【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２において、調湿器（91）を設けると共に、除湿機構（60）の構成を変更したものである。以下、実施形態２と異なる構成について説明する。
【００９７】
図６に示すように、上記調湿器（91）には、低温側通路（92）と高温側通路（93）とが区画形成されている。低温側通路（92）は、第２系統（40）における第２入口ダクト（43）の途中に接続されている。この低温側通路（92）には、第２入口ダクト（43）から第２空気として取り入れられた低温の外気が流れる。高温側通路（93）は、第２系統（40）の第２出口ダクト（44）における除湿機構（60）の下流に接続されている。この高温側通路（93）には、除湿機構（60）の放湿部（63）で加湿された第２空気の一部が送られる。調湿器（91）では、低温側通路（92）の低温の第２空気と高温側通路（93）の高温で高湿度の第２空気とが熱交換を行い、高温側通路（93）の第２空気が冷却されて該第２空気中の水蒸気の一部が凝縮する。そして、調湿器（91）は、高温側通路（93）内の第２空気の絶対湿度が内気の絶対湿度と同等になるように該第２空気の湿度を調節するように構成されている。
【００９８】
本実施形態の除湿機構（60）は、いわゆるロータリ式の除湿器と同様に構成されている。この点は、実施形態２と同様である。一方、本実施形態の除湿機構（60）は、第１ロータ部材（61a）と第２ロータ部材（61b）とを備えている。
【００９９】
第１及び第２ロータ部材（61a,61b）は実施形態２のロータ部材（61）と同様に構成されているが、第１ロータ部材（61a）は第２ロータ部材（61b）よりもやや薄型の円板状に形成されている。そして、第１入口ダクト（23）における上流側に第１ロータ部材（61a）が位置して下流側に第２ロータ部材（61b）が位置すると共に、第２出口ダクト（44）における上流側に第２ロータ部材（61b）が位置して下流側に第１ロータ部材（61a）が位置するように、第１及び第２ロータ部材（61a,61b）が配置されている。
【０１００】
上記第１及び第２ロータ部材（61a,61b）には、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。この点は、実施形態２と同様である。
【０１０１】
上記除湿機構（60）では、２つのロータ部材（61a,61b）を設けたのに伴い、吸湿部（62）及び放湿部（63）が以下のように構成されている。つまり、本実施形態では、吸湿部（62）は、第１入口ダクト（23）からの第１空気が第１及び第２ロータ部材（61a,61b）を通過するように構成されている。また、放湿部（63）は、第２出口ダクト（44）からの第２空気が第１及び第２ロータ部材（61a,61b）を通過するように構成されている。
【０１０２】
上記放湿部（63）には、第１ロータ部材（61a）と第２ロータ部材（61b）の間に分岐ダクト（45）の一端が接続されている。分岐ダクト（45）の他端は、第２出口ダクト（44）における調湿器（91）の下流に接続されている。そして、この分岐ダクト（45）には、放湿部（63）において第２ロータ部材（61b）を通過した第２空気の一部が流れ、この一部の第２空気が分岐ダクト（45）を通って第１ロータ部材（61a）をバイパスさせるようにしている。この分岐ダクト（45）と調湿器（91）とが、調湿手段（90）を構成している。
【０１０３】
−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７の空気線図を参照しながら説明する。尚、第１系統（20）における動作は上記実施形態２と同様であり、その説明は省略する。
【０１０４】
第２系統（40）では、点Ｎの状態の外気が第２入口ダクト（43）から第２空気として取り入れられる。この第２空気は、調湿器（91）の低温側通路（92）に流れ、高温側通路（93）内の空気と熱交換を行って点Ｏの状態となる。点Ｏ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空気と熱交換を行って点Ｐの状態となる。以上の第２系統（40）における動作は、実施形態２と同様である。
【０１０５】
点Ｐ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空気と第２ロータ部材（61b）とが接触し、第２ロータ部材（61b）が第２空気に対して放湿する。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、等エンタルピ線に沿って点Ｐの状態から点Ｓの状態となる。点Ｓの状態では、第２空気の絶対湿度が点Ｉの状態の内気と等しくなっている。点Ｓの状態の第２空気は分流され、該第２空気の一部が分岐ダクト（45）へ流れ、残りが第１ロータ部材（61a）へ流れる。その際、該第２空気の大部分を分流して分岐ダクト（45）へ流し、第１ロータ部材（61a）へ流れる第２空気の流量よりも分岐ダクト（45）へ流れる第２空気の流量が多くなるようにする。
【０１０６】
第１ロータ部材（61a）へ流れた一部の第２空気は第１ロータ部材（61a）と接触し、第１ロータ部材（61a）が該第２空気に対して放湿する。この一部の第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、等エンタルピ線に沿って点Ｓの状態から点Ｔの状態となる。点Ｔの状態の第２空気は、第２出口ダクト（44）を通って調湿器（91）の高温側通路（93）に入る。調湿器（91）では、点Ｔの状態で高温側通路（93）に入った第２空気が点Ｎの状態で低温側通路（92）に入った第２空気との熱交換によって冷却される。高温側通路（93）では第２空気中の水蒸気が凝縮し、第２空気の温度及び湿度が低下して点Ｕの状態となる。点Ｕの状態では、第２空気の絶対湿度が点Ｉの状態の内気と等しく、且つ第２空気の温度が点Ｉの状態の内気よりも低くなっている。
【０１０７】
点Ｕの状態の第２空気は、第２出口ダクト（44）内を流れて分岐ダクト（45）からの第２空気と合流する。このため、調湿部からの点Ｕの状態の第２空気と、分岐ダクト（45）からの点Ｓの状態の第２空気とが混合され、点Ｖの状態となる。そして、内気と絶対湿度の等しい点Ｖの状態の第２空気が、第２出口ダクト（44）を通って室内に供給される。
【０１０８】
除湿機構（60）では、第１及び第２ロータ部材（61a,61b）が回転駆動される。そして、この両ロータ部材（61a,61b）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。これによって、第１空気の除湿と第２空気の加湿とが連続して行われる。
【０１０９】
−実施形態３の効果−
本実施形態３によれば、除湿機構（60）によって除湿した第１空気を圧縮機（21）へ供給しているため、膨張機（22）へ至るまでに第１空気を除湿することによる効果は、上記実施形態１と同様に得ることができる。
【０１１０】
また、除湿機構（60）の両ロータ部材（61a,61b）が第２空気に放湿する水分の一部だけを、第２空気と共に室内へ供給することができる。ここで、両ロータ部材（61a,61b）が放湿する水分の全てを室内に供給すると、内気の湿度が上昇して在室者に不快感を与える場合がある。これに対し、本実施形態では、第２ロータ部材（61b）と接触して内気と絶対湿度が等しくなった第２空気の一部を分岐ダクト（45）へ分流する一方、残りの第２空気を第１ロータ部材（61a）と接触させた後に調湿器（91）で内気と絶対湿度が等しくなるように除湿している。この結果、内気と絶対湿度が等しくなった第２空気を室内に供給することができ、室内の湿度を維持するのに必要な分だけを室内に供給することによって室内を快適に維持することが可能となる。
【０１１１】
−実施形態３の変形例−
上記の実施形態では固体吸着剤を用いて除湿機構（60）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。図８に示すように、本変形例では、液体吸収剤を用いて除湿機構（60）は、上記実施形態２の変形例と同様に構成される。また、分岐ダクト（45）の一端は、放湿部（66）における吸熱側通路（32）の途中に接続されている。そして、分岐ダクト（45）は、吸熱側通路（32）内の第２空気の一部を分流し、調湿器（91）の下流における第２出口ダクト（44）で残りの第２空気と合流させるように構成されている。その他の構成は、実施形態２と同様である。
【０１１２】
【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、第１系統（20）に内気を第１空気として取り込む一方、第２系統（40）に外気を第２空気として取り込んで暖房運転を行うようにしている。これに対し、以下のようにして暖房運転を行うようにしてもよい。
【０１１３】
先ず、第１系統（20）の第１入口ダクト（23）から内気を第１空気として取り込んで第１出口ダクト（24）から室外に排出する一方、第２系統（40）の第２入口ダクト（43）から内気と外気との混合空気を第２空気として取り込んで第２出口ダクト（44）から室内に供給するようにしてもよい。
【０１１４】
また、第１系統（20）の第１入口ダクト（23）から内気と外気との混合空気を第１空気として取り込んで第１出口ダクト（24）から室外に排出する一方、第２系統（40）の第２入口ダクト（43）から外気を第２空気として取り込んで第２出口ダクト（44）から室内に供給するようにしてもよい。
【０１１５】
また、第１系統（20）の第１入口ダクト（23）から内気と外気との混合空気を第１空気として取り込んで第１出口ダクト（24）から室外に排出する一方、第２系統（40）の第２入口ダクト（43）から内気と外気との混合空気を第２空気として取り込んで第２出口ダクト（44）から室内に供給するようにしてもよい。
【０１１６】
尚、第１入口ダクト（23）から内気と外気との混合空気を第１空気として取り込む場合であっても、水蒸気分離器（55）又は除湿機構（60）によって第１空気を外気の絶対湿度以下にまで除湿するようにする。
【０１１７】
−第２の変形例−
上記の各実施形態では、第２出口ダクト（44）を通じて第２空気のみを室内に供給するようにしている。ここで、運転状態によっては、膨張機（22）の出口における第２空気の温度がかなりの高温となる場合もある。この様な場合に高温の第２空気をそのまま室内に吹き出すと、却って在室者に不快感を与えるおそれがある。従って、膨張機（22）からの第２空気が高温となる場合には、予め第２空気と内気とを混合し、ある程度温度を下げてから室内に供給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に係る空気調和装置の動作を示す空気線図である。
【図５】 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６】 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７】 実施形態３に係る空気調和装置の動作を示す空気線図である。
【図８】 実施形態３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９】 従来の空気サイクルを利用してヒートポンプ動作を行う暖房装置の構成を示す概略構成図である。
【符号の説明】
（20） 第１系統（空気サイクル回路）
（21） 圧縮機
（22） 膨張機
（30） 熱交換器
（36） 真空ポンプ（減圧手段）
（55） 水蒸気分離器（除湿手段）
（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） 調湿手段
Claims (15)
- 圧縮機（ 21 ）と熱交換器（ 30 ）と膨張機（ 22 ）とを備えた空気サイクル回路（ 20 ）が構成され、上記熱交換器（ 30 ）における空気サイクル回路（ 20 ）の第１空気との熱交換によって第２空気を加熱し、加熱した第２空気を室内に供給することにより暖房を行う空気調和装置であって、
上記空気サイクル回路（ 20 ）における膨張機（ 22 ）の上流側に配置され、第１空気の絶対湿度が外気の絶対湿度以下となるように該第１空気を除湿する除湿手段（ 55,60 ）を備えており、
第１空気は、室内から室外に排出される排気又は該排気と外気の混合空気であって膨張機（22）から室外に排出される一方、
第２空気は、室外から室内に供給される給気又は該給気と内気との混合空気であって除湿手段（55,60）から室内に供給される空気調和装置。 - 請求項１に記載の空気調和装置において、
除湿手段（55,60）は、第１空気から除去した水分を第２空気に供給するように構成されている空気調和装置。 - 請求項１又は２に記載の空気調和装置において、
除湿手段（55）は、空気サイクル回路（20）における圧縮機（21）と膨張機（22）との間に設けられ、圧縮機（21）で圧縮された第１空気を除湿するように構成されている空気調和装置。 - 請求項３に記載の空気調和装置において、
除湿手段（55）は、空気中の水蒸気が水蒸気分圧の高い側から低い側へ透過可能に構成された分離膜を有し、第１空気中の水蒸気を凝縮させずに該第１空気から分離するように構成されている空気調和装置。 - 請求項４に記載の空気調和装置において、
除湿手段（55）は、分離膜の一方の表面と圧縮された第１空気と接触させ、且つ、他方の表面と第２空気とを接触させて、該第１空気中の水蒸気を該第２空気へ移動させるように構成されている空気調和装置。 - 請求項４に記載の空気調和装置において、
除湿手段（55）における分離膜の両側での水蒸気分圧差を確保するために該分離膜の一方側を減圧する減圧手段（36）を備えている空気調和装置。 - 請求項１又は２に記載の空気調和装置において、
除湿手段（55）は、空気サイクル回路（20）における圧縮機（21）の上流側に設けられ、圧縮機（21）へ供給される第１空気を除湿するように構成されている空気調和装置。 - 請求項７に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、圧縮機（21）へ供給される第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。 - 請求項８に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。 - 請求項９に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。 - 請求項８に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。 - 請求項８に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る一方、
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圧縮機（21）からの第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。 - 請求項１１又は１２に記載の空気調和装置において、
除湿手段（60）は、水分が透過可能な疎水性多孔膜を備え、該疎水性多孔膜を介して液体吸収剤と第１空気とを接触させるように構成されている空気調和装置。 - 請求項１１又は１２に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）、及び液体吸収剤と第２空気とを接触させる放湿部（66）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。 - 請求項８乃至１４の何れか１つに記載の空気調和装置において、
除湿手段（60）に供給された第２空気の一部を、湿度媒体から放湿される水分の一部を付与した後に室内に供給する一方、該第２空気の残りを、湿度媒体から放湿される残りの水分を付与し、且つ熱交換器（30）に供給される前の第２空気との熱交換により冷却して除湿した後に室内に供給する調湿手段（90）を備えている空気調和装置。
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