JP5285734B2 - 空調システム - Google Patents
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Description
本発明は、エンジンにより駆動されて熱媒体を圧縮する圧縮機と、熱媒体から放熱させる凝縮器と、熱媒体を膨張させる膨張弁と、熱媒体に吸熱させる蒸発器と、前記圧縮機と前記凝縮器と前記膨張弁と前記蒸発器とに記載順に熱媒体を循環する熱媒体循環回路とを備え、前記凝縮器又は前記蒸発器を通流する熱媒体と熱交換した空調用空気を空調対象空間へ供給するエンジン駆動式ヒートポンプ装置を備えた空調システムに関する。
従来、例えば、エンジンにより駆動されて熱媒体を圧縮する圧縮機と、熱媒体から放熱させる凝縮器と、熱媒体を膨張させる膨張弁と、熱媒体に吸熱させる蒸発器の順に熱媒体を循環させる熱媒体循環回路を備えたＧＨＰ（ガスエンジン駆動式ヒートポンプ装置：ガスエンジンを駆動源として働くヒートポンプ装置）がある。そして、このようなＧＨＰにおいて、特に夏場の冷房運転時で、室外機としての凝縮器のフィンコイルに対し水を噴霧する噴霧機を備え、凝縮器を通流する熱媒体からの放熱を促進することで、圧縮機の消費動力を抑制し、省エネを実現する技術が知られている（非特許文献１を参照）。
当該技術では、例えば、熱媒体をＲ４１０Ａとし、室内の冷房熱負荷が不変の場合であって、室外機としての凝縮器のフィンコイルに噴霧する水の圧力を０．２ＭｐａＧとし、噴霧した水がすべて凝縮器のフィンコイルにて蒸発すると仮定すると、理論上、消費電力を約２０％削減できる。しかしながら、実際は、蒸発器のフィンコイルに噴霧した水のすべてが蒸発することはない。従って、実際、上述の如く消費電力を２０％削減するためには、連続的な噴霧を行った場合、理論噴霧量の１５倍もの多量の水を噴霧する必要がある。そこで、上記非特許文献１の技術では、室外機として蒸発器のフィンコイルにて効率的に水を蒸発させるべく、間欠的に水を噴霧する構成を採用し、水の噴霧量を１／５〜１／１０程度に抑制している。
一方、特に熱媒の冷房運転時において、ＧＨＰでラジエータにより大気に排出されるガスエンジンの排熱を有効利用すべく、当該排熱を吸収式冷凍機や吸着式冷凍機に導いて冷熱を発生させ、当該冷熱を冷房運転に利用する技術が知られている（特許文献１、２を参照。）。
当該技術では、例えば、熱媒体をＲ４１０Ａとし、室内の冷房熱負荷が不変の場合であって、室外機としての凝縮器のフィンコイルに噴霧する水の圧力を０．２ＭｐａＧとし、噴霧した水がすべて凝縮器のフィンコイルにて蒸発すると仮定すると、理論上、消費電力を約２０％削減できる。しかしながら、実際は、蒸発器のフィンコイルに噴霧した水のすべてが蒸発することはない。従って、実際、上述の如く消費電力を２０％削減するためには、連続的な噴霧を行った場合、理論噴霧量の１５倍もの多量の水を噴霧する必要がある。そこで、上記非特許文献１の技術では、室外機として蒸発器のフィンコイルにて効率的に水を蒸発させるべく、間欠的に水を噴霧する構成を採用し、水の噴霧量を１／５〜１／１０程度に抑制している。
一方、特に熱媒の冷房運転時において、ＧＨＰでラジエータにより大気に排出されるガスエンジンの排熱を有効利用すべく、当該排熱を吸収式冷凍機や吸着式冷凍機に導いて冷熱を発生させ、当該冷熱を冷房運転に利用する技術が知られている（特許文献１、２を参照。）。
冷凍−第７３巻第８５０号新技術・新製品・新設備紹介ｐｐ．４７−５３：空冷室外機への水噴霧による省エネ装置
特開平１１−２２３４１２号公報
特開２０１０−１７５０９１号公報
上記非特許文献１に示されている技術では、外気の相対湿度が上昇すれば、蒸発器のフィンコイルに噴霧された水の蒸発量が減少し、噴霧により蒸発器を通流する熱媒体の温度を効果的に低減できないという問題がある。
一方、上記特許文献１、２に示されているＧＨＰの排熱を吸収式冷凍機又は吸着式冷凍機では、例えば、水／ＬｉＢｒ系の吸収式冷凍機又は水冷媒を用いた吸着式冷凍機にあっては、真空を保持する構成を採用する必要があり、構成が複雑となるという問題があった。
また、上記特許文献１、２の技術において、アンモニア／水系の吸収式冷凍機にあっては、熱媒体であるアンモニアが漏洩した場合には、人体に悪影響が出る虞あるという問題があった。
一方、上記特許文献１、２に示されているＧＨＰの排熱を吸収式冷凍機又は吸着式冷凍機では、例えば、水／ＬｉＢｒ系の吸収式冷凍機又は水冷媒を用いた吸着式冷凍機にあっては、真空を保持する構成を採用する必要があり、構成が複雑となるという問題があった。
また、上記特許文献１、２の技術において、アンモニア／水系の吸収式冷凍機にあっては、熱媒体であるアンモニアが漏洩した場合には、人体に悪影響が出る虞あるという問題があった。
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、比較的簡易な構成により、安全性を維持しながらも、特に冷房運転時における冷房能力を向上させることができる空調システムを提供することにある。
上記目的を達成するための本発明の空調システムは、
エンジンにより駆動されて熱媒体を圧縮する圧縮機と、熱媒体から放熱させる凝縮器と、熱媒体を膨張させる膨張弁と、熱媒体に吸熱させる蒸発器と、前記圧縮機と前記凝縮器と前記膨張弁と前記蒸発器とに記載順に熱媒体を循環する熱媒体循環回路とを備え、前記凝縮器又は前記蒸発器を通流する熱媒体と熱交換した空調用空気を空調対象空間へ供給するエンジン駆動式ヒートポンプ装置を備えた空調システムであって、
回転駆動する通気性吸湿体からなり吸湿部に通流させる処理空気の水分を吸着するとともに吸着した水分を再生部に通流させる再生用空気に放出するデシカントロータと、前記デシカントロータの前記吸湿部を通過した処理空気を加湿する加湿機とを有するデシカント空調装置を備え、
前記デシカントロータの前記吸湿部を通流し前記加湿機にて加湿された処理空気と、前記熱媒体循環回路の前記凝縮器と前記膨張弁との間を通流する熱媒体とを熱交換可能な熱媒体冷却熱交換器を備え、
前記エンジンの排熱にて前記デシカントロータの前記再生部において前記通気性吸湿体を再生可能に構成され、
前記エンジンの排熱と排熱回収媒体とを熱交換させる排熱回収熱交換器と、前記デシカントロータの前記再生部に通流させる再生用空気と排熱回収媒体とを熱交換させる再生用空気加熱熱交換器と、前記排熱回収熱交換器と前記再生用空気加熱熱交換器との間で排熱回収媒体を循環させる排熱回収媒体循環回路とを備え、
前記デシカントロータの前記吸湿部を通過した処理空気と再生用空気とを熱交換する処理空気冷却熱交換器を備え、
再生用空気は、前記処理空気冷却熱交換器にて処理空気との熱交換により加熱され、前記再生用空気加熱熱交換器にて排熱回収媒体との熱交換により加熱された後、前記デシカントロータの前記再生部へ導かれるように構成されている点にある。
エンジンにより駆動されて熱媒体を圧縮する圧縮機と、熱媒体から放熱させる凝縮器と、熱媒体を膨張させる膨張弁と、熱媒体に吸熱させる蒸発器と、前記圧縮機と前記凝縮器と前記膨張弁と前記蒸発器とに記載順に熱媒体を循環する熱媒体循環回路とを備え、前記凝縮器又は前記蒸発器を通流する熱媒体と熱交換した空調用空気を空調対象空間へ供給するエンジン駆動式ヒートポンプ装置を備えた空調システムであって、
回転駆動する通気性吸湿体からなり吸湿部に通流させる処理空気の水分を吸着するとともに吸着した水分を再生部に通流させる再生用空気に放出するデシカントロータと、前記デシカントロータの前記吸湿部を通過した処理空気を加湿する加湿機とを有するデシカント空調装置を備え、
前記デシカントロータの前記吸湿部を通流し前記加湿機にて加湿された処理空気と、前記熱媒体循環回路の前記凝縮器と前記膨張弁との間を通流する熱媒体とを熱交換可能な熱媒体冷却熱交換器を備え、
前記エンジンの排熱にて前記デシカントロータの前記再生部において前記通気性吸湿体を再生可能に構成され、
前記エンジンの排熱と排熱回収媒体とを熱交換させる排熱回収熱交換器と、前記デシカントロータの前記再生部に通流させる再生用空気と排熱回収媒体とを熱交換させる再生用空気加熱熱交換器と、前記排熱回収熱交換器と前記再生用空気加熱熱交換器との間で排熱回収媒体を循環させる排熱回収媒体循環回路とを備え、
前記デシカントロータの前記吸湿部を通過した処理空気と再生用空気とを熱交換する処理空気冷却熱交換器を備え、
再生用空気は、前記処理空気冷却熱交換器にて処理空気との熱交換により加熱され、前記再生用空気加熱熱交換器にて排熱回収媒体との熱交換により加熱された後、前記デシカントロータの前記再生部へ導かれるように構成されている点にある。
上記特徴構成によれば、デシカント空調装置において、デシカントロータの再生部は、エンジンの排熱にて適切に再生できるので、デシカントロータの吸湿部では、空気を十分に除湿できる状態となる。このような状態において、処理空気は、デシカントロータの吸湿部を通過し十分に除湿された後、加湿機により加湿され、当該加湿による一部の水分の蒸発潜熱が奪われる形態で冷却されて、熱媒体冷却熱交換器に導かれる。これにより、熱媒体冷却熱交換器を通流する熱媒体は、比較的低温の処理空気と熱交換して冷却されるとともに、処理空気に含まれる水分が当該熱媒体冷却熱交換器にて蒸発して蒸発潜熱が奪われる形態でも熱媒体が冷却される。
これにより、特に、夏場で除湿冷房運転を行う場合に、エンジン駆動式ヒートポンプ装置の熱媒体循環回路を循環する熱媒体は、圧縮機にて圧縮されて高温となった後、凝縮器にて外気と熱交換する形態で凝縮して放熱し、熱媒体冷却熱交換器にて処理空気と熱交換するとともに水分の蒸発潜熱が奪われる形態で冷却され、膨張弁にて膨張して十分に低温となった後、蒸発器にて空調用空気と熱交換することとなる。
即ち、空調用空気は、蒸発器にて十分に冷却された熱媒体と熱交換することで、適切に冷却された状態で、空調対象空間に導かれる。
上述の構成を採用すれば、従来技術の如く、真空を保持する構成を採用する必要がなく構成を簡略化することができるとともに、アンモニア等の熱媒体を用いる必要がなく安全性を維持することができながら、デシカント空調装置による処理空気にて熱媒体を適切に冷却する形態で冷房運転時における冷房能力を向上させることができる空調システムを提供することができる。
さらに、上記特徴構成によれば、排熱回収熱交換器及び再生用空気加熱熱交換器に循環接続される排熱回収媒体循環回路に排熱回収媒体を循環させることで、排熱回収媒体にてエンジンの排熱を適切に回収し、回収した排熱にてデシカントロータの再生部に通流する再生用空気を加熱できる。結果、エンジン駆動式ヒートポンプ装置のエンジンの排熱を、デシカント空調装置のデシカントロータの再生部の再生に適切に利用できる。
さらに、上記特徴構成によれば、再生用空気は、処理空気熱交換器にて処理空気との熱交換により加熱され、再生用空気加熱熱交換器にて排熱回収媒体との熱交換により加熱され、十分に高温としてデシカントロータの再生部へ導かれるので、再生部は高温の再生用空気にて良好に再生することができる。
上記目的を達成するための別の本発明の空調システムは、
エンジンにより駆動されて熱媒体を圧縮する圧縮機と、熱媒体から放熱させる凝縮器と、熱媒体を膨張させる膨張弁と、熱媒体に吸熱させる蒸発器と、前記圧縮機と前記凝縮器と前記膨張弁と前記蒸発器とに記載順に熱媒体を循環する熱媒体循環回路とを備え、前記凝縮器又は前記蒸発器を通流する熱媒体と熱交換した空調用空気を空調対象空間へ供給するエンジン駆動式ヒートポンプ装置を備えた空調システムであって、その特徴構成は、
回転駆動する通気性吸湿体からなり吸湿部に通流させる処理空気の水分を吸着するとともに吸着した水分を再生部に通流させる再生用空気に放出するデシカントロータと、前記デシカントロータの前記吸湿部を通過した処理空気を加湿する加湿機とを有するデシカント空調装置を備え、
前記デシカントロータの前記吸湿部を通流し前記加湿機にて加湿された処理空気と、前記熱媒体循環回路の前記凝縮器と前記膨張弁との間を通流する熱媒体とを熱交換可能な熱媒体冷却熱交換器を備え、
前記エンジンの排熱にて前記デシカントロータの前記再生部において前記通気性吸湿体を再生可能に構成されており、
前記エンジンの排熱と排熱回収媒体とを熱交換させる排熱回収熱交換器と、前記デシカントロータの前記再生部に通流させる再生用空気と排熱回収媒体とを熱交換させる再生用空気加熱熱交換器と、前記排熱回収熱交換器と前記再生用空気加熱熱交換器との間で排熱回収媒体を循環させる排熱回収媒体循環回路とを備え、
前記デシカントロータの前記吸湿部を通過した処理空気と加湿機によって加湿された外気空気を熱交換する処理空気冷却熱交換器を備え、
再生用空気は、前記再生用空気加熱熱交換器にて排熱回収媒体との熱交換により加熱された後、前記デシカントロータの前記再生部へ導かれるように構成されている点にある。
そして、当該特徴構成によれば、処理空気冷却熱交換器において、処理空気は加湿機によって加湿された外気空気と熱交換するため、処理空気冷却熱交換器を出た後の処理空気の温度を低減することができ、熱媒体を良好に冷却できる。
これにより、特に、夏場で除湿冷房運転を行う場合に、エンジン駆動式ヒートポンプ装置の熱媒体循環回路を循環する熱媒体は、圧縮機にて圧縮されて高温となった後、凝縮器にて外気と熱交換する形態で凝縮して放熱し、熱媒体冷却熱交換器にて処理空気と熱交換するとともに水分の蒸発潜熱が奪われる形態で冷却され、膨張弁にて膨張して十分に低温となった後、蒸発器にて空調用空気と熱交換することとなる。
即ち、空調用空気は、蒸発器にて十分に冷却された熱媒体と熱交換することで、適切に冷却された状態で、空調対象空間に導かれる。
上述の構成を採用すれば、従来技術の如く、真空を保持する構成を採用する必要がなく構成を簡略化することができるとともに、アンモニア等の熱媒体を用いる必要がなく安全性を維持することができながら、デシカント空調装置による処理空気にて熱媒体を適切に冷却する形態で冷房運転時における冷房能力を向上させることができる空調システムを提供することができる。
さらに、上記特徴構成によれば、排熱回収熱交換器及び再生用空気加熱熱交換器に循環接続される排熱回収媒体循環回路に排熱回収媒体を循環させることで、排熱回収媒体にてエンジンの排熱を適切に回収し、回収した排熱にてデシカントロータの再生部に通流する再生用空気を加熱できる。結果、エンジン駆動式ヒートポンプ装置のエンジンの排熱を、デシカント空調装置のデシカントロータの再生部の再生に適切に利用できる。
さらに、上記特徴構成によれば、再生用空気は、処理空気熱交換器にて処理空気との熱交換により加熱され、再生用空気加熱熱交換器にて排熱回収媒体との熱交換により加熱され、十分に高温としてデシカントロータの再生部へ導かれるので、再生部は高温の再生用空気にて良好に再生することができる。
上記目的を達成するための別の本発明の空調システムは、
エンジンにより駆動されて熱媒体を圧縮する圧縮機と、熱媒体から放熱させる凝縮器と、熱媒体を膨張させる膨張弁と、熱媒体に吸熱させる蒸発器と、前記圧縮機と前記凝縮器と前記膨張弁と前記蒸発器とに記載順に熱媒体を循環する熱媒体循環回路とを備え、前記凝縮器又は前記蒸発器を通流する熱媒体と熱交換した空調用空気を空調対象空間へ供給するエンジン駆動式ヒートポンプ装置を備えた空調システムであって、その特徴構成は、
回転駆動する通気性吸湿体からなり吸湿部に通流させる処理空気の水分を吸着するとともに吸着した水分を再生部に通流させる再生用空気に放出するデシカントロータと、前記デシカントロータの前記吸湿部を通過した処理空気を加湿する加湿機とを有するデシカント空調装置を備え、
前記デシカントロータの前記吸湿部を通流し前記加湿機にて加湿された処理空気と、前記熱媒体循環回路の前記凝縮器と前記膨張弁との間を通流する熱媒体とを熱交換可能な熱媒体冷却熱交換器を備え、
前記エンジンの排熱にて前記デシカントロータの前記再生部において前記通気性吸湿体を再生可能に構成されており、
前記エンジンの排熱と排熱回収媒体とを熱交換させる排熱回収熱交換器と、前記デシカントロータの前記再生部に通流させる再生用空気と排熱回収媒体とを熱交換させる再生用空気加熱熱交換器と、前記排熱回収熱交換器と前記再生用空気加熱熱交換器との間で排熱回収媒体を循環させる排熱回収媒体循環回路とを備え、
前記デシカントロータの前記吸湿部を通過した処理空気と加湿機によって加湿された外気空気を熱交換する処理空気冷却熱交換器を備え、
再生用空気は、前記再生用空気加熱熱交換器にて排熱回収媒体との熱交換により加熱された後、前記デシカントロータの前記再生部へ導かれるように構成されている点にある。
そして、当該特徴構成によれば、処理空気冷却熱交換器において、処理空気は加湿機によって加湿された外気空気と熱交換するため、処理空気冷却熱交換器を出た後の処理空気の温度を低減することができ、熱媒体を良好に冷却できる。
本発明の空調システムの更なる特徴構成は、
前記加湿機にて処理空気を加湿する水分は、前記蒸発器にて発生するドレン水である点にある。
前記加湿機にて処理空気を加湿する水分は、前記蒸発器にて発生するドレン水である点にある。
上記特徴構成によれば、デシカント空調装置の加湿機にて処理空気を加湿するための水分として、蒸発器にて発生するドレン水を用いることで、システムの外部から別途水を供給する構成をとることなく、構成の簡略化を図ることができる。
また、外部から水を供給する必要がないので、経済性の観点でも優れた空調システムとできる。
また、外部から水を供給する必要がないので、経済性の観点でも優れた空調システムとできる。
本発明の空調システムの更なる特徴構成は、
熱媒体循環回路に、熱媒体と室内空気とを熱交換させる室内機と、熱媒体と室外空気とを熱交換させる室外熱交換器と、前記室内機を前記蒸発器として機能させ前記室外熱交換器を前記凝縮器として機能させる冷房運転状態と前記室内機を前記凝縮器として機能させ前記室外熱交換器を前記蒸発器として機能させる暖房運転状態とに熱媒体の通流状態を切り替える通流状態切替手段を備えている点にある。
熱媒体循環回路に、熱媒体と室内空気とを熱交換させる室内機と、熱媒体と室外空気とを熱交換させる室外熱交換器と、前記室内機を前記蒸発器として機能させ前記室外熱交換器を前記凝縮器として機能させる冷房運転状態と前記室内機を前記凝縮器として機能させ前記室外熱交換器を前記蒸発器として機能させる暖房運転状態とに熱媒体の通流状態を切り替える通流状態切替手段を備えている点にある。
上記特徴構成によれば、通流状態切替手段は、熱媒体循環回路を通流する熱媒体の通流状態を、冷房運転状態と暖房運転状態との間で切り替えるという比較的簡易な構成により、冷房運転と暖房運転とを適切に切り替えることができる。
本発明の空調システムの更なる特徴構成は、
前記通流状態切替手段が前記暖房運転状態に切り替えている状態において、前記熱媒体循環回路の前記蒸発器と前記圧縮機との間を通流する熱媒体と排熱回収媒体とを熱交換可能な熱媒体加熱熱交換器を備え、
前記排熱回収媒体循環回路には、前記排熱回収熱交換器と前記再生用空気加熱熱交換器との間で排熱回収媒体を循環させる第１回路と、前記排熱回収熱交換器と前記熱媒体加熱熱交換器との間で排熱回収媒体を循環させる第２回路とを切り替える循環回路切替手段が設けられている点にある。
前記通流状態切替手段が前記暖房運転状態に切り替えている状態において、前記熱媒体循環回路の前記蒸発器と前記圧縮機との間を通流する熱媒体と排熱回収媒体とを熱交換可能な熱媒体加熱熱交換器を備え、
前記排熱回収媒体循環回路には、前記排熱回収熱交換器と前記再生用空気加熱熱交換器との間で排熱回収媒体を循環させる第１回路と、前記排熱回収熱交換器と前記熱媒体加熱熱交換器との間で排熱回収媒体を循環させる第２回路とを切り替える循環回路切替手段が設けられている点にある。
上記特徴構成によれば、例えば、通流状態切替手段が冷房運転状態に切り替えている状態においては、循環回路切替手段が第１回路に切り替えて、排熱回収熱交換器と再生用空気加熱熱交換器との間で排熱回収媒体を循環させて、エンジンの排熱をデシカントロータの再生部に用いて、冷房能力を向上させることができる。
一方、通流状態切替手段が暖房運転状態に切り替えている状態においては、循環回路切替手段が第２回路に切り替えて、排熱回収熱交換器と熱媒体加熱熱交換器との間で排熱回収媒体を循環させて、エンジンの排熱にて熱媒体を適切に加熱し、暖房能力を向上させることができる。
一方、通流状態切替手段が暖房運転状態に切り替えている状態においては、循環回路切替手段が第２回路に切り替えて、排熱回収熱交換器と熱媒体加熱熱交換器との間で排熱回収媒体を循環させて、エンジンの排熱にて熱媒体を適切に加熱し、暖房能力を向上させることができる。
〔第１実施形態〕
本発明は、エンジン駆動式ヒートポンプ装置の駆動源であるエンジンの排熱を、デシカント空調装置のデシカントロータの再生に用いるとともに、デシカント空調装置にて処理された処理空気Ａ１にてエンジン駆動式ヒートポンプ装置の熱媒体Ｍを冷却して、特に夏場における冷房性能を向上させる点を特徴としている。
そこで、以下では、エンジン駆動式ヒートポンプ装置の構成、デシカント空調装置の構成を説明した後、本発明の特徴的な構成について説明する。
本発明は、エンジン駆動式ヒートポンプ装置の駆動源であるエンジンの排熱を、デシカント空調装置のデシカントロータの再生に用いるとともに、デシカント空調装置にて処理された処理空気Ａ１にてエンジン駆動式ヒートポンプ装置の熱媒体Ｍを冷却して、特に夏場における冷房性能を向上させる点を特徴としている。
そこで、以下では、エンジン駆動式ヒートポンプ装置の構成、デシカント空調装置の構成を説明した後、本発明の特徴的な構成について説明する。
〔エンジン駆動式ヒートポンプ装置〕
エンジン駆動式ヒートポンプ装置は、図１、４に示すように、エンジン２１により駆動されて熱媒体Ｍを圧縮する圧縮機１１と、熱媒体Ｍを凝縮させて放熱させる凝縮器１２と、熱媒体Ｍを膨張する膨張弁１３と、熱媒体Ｍを蒸発させて吸熱させる蒸発器１４と、圧縮機１１と凝縮器１２と膨張弁１３と蒸発器１４とに記載順に熱媒体Ｍを循環する熱媒体循環回路Ｌとから構成されている。
エンジン駆動式ヒートポンプ装置は、図１、４に示すように、エンジン２１により駆動されて熱媒体Ｍを圧縮する圧縮機１１と、熱媒体Ｍを凝縮させて放熱させる凝縮器１２と、熱媒体Ｍを膨張する膨張弁１３と、熱媒体Ｍを蒸発させて吸熱させる蒸発器１４と、圧縮機１１と凝縮器１２と膨張弁１３と蒸発器１４とに記載順に熱媒体Ｍを循環する熱媒体循環回路Ｌとから構成されている。
熱媒体循環回路Ｌには、熱媒体Ｍと室内空気との間で熱交換可能な室内機５０と、熱媒体Ｍと室外空気との間で熱交換可能な室外熱交換器５１と、室内機５０を蒸発器１４として機能させ室外熱交換器５１を凝縮器１２として機能させる冷房運転状態（図１に示す状態）と室内機５０を凝縮器１２として機能させ室外熱交換器５１を蒸発器１４として機能させる暖房運転状態（図４に示す状態）とを切り替える四方弁１５（循環回路切替手段の一例）が設けられている。
四方弁１５は、制御装置（図示せず）による制御により、熱媒体循環回路Ｌにおいて、圧縮機１１と室内機５０との間の流路及び室外熱交換器５１と圧縮機１１との間の流路における接続状態を切り替えることにより、冷房運転状態と暖房運転状態とを切り替えるように構成されている。
四方弁１５は、制御装置（図示せず）による制御により、熱媒体循環回路Ｌにおいて、圧縮機１１と室内機５０との間の流路及び室外熱交換器５１と圧縮機１１との間の流路における接続状態を切り替えることにより、冷房運転状態と暖房運転状態とを切り替えるように構成されている。
熱媒体循環回路Ｌには、室外熱交換器５１に設けられている熱媒体Ｍと室外空気との熱交換効率を高めるためのフィンコイル５１ａに対し、室外空気を送風するための室外熱交換用ファン５１ｂが設けられている。
そして、圧縮機１１、凝縮器１２、室外熱交換器５１、膨張弁１３、四方弁１５、及びエンジン２１は、室外機５２の内部に備えられている。
そして、圧縮機１１、凝縮器１２、室外熱交換器５１、膨張弁１３、四方弁１５、及びエンジン２１は、室外機５２の内部に備えられている。
さらに、本発明では、エンジン駆動式ヒートポンプ装置のエンジン２１の排熱は、以下に示すデシカント空調装置のデシカントロータ４０を再生に利用可能に構成されているとともに、以下に示すデシカント空調装置にて処理された処理空気Ａ１にて、エンジン駆動式ヒートポンプ装置の熱媒体循環回路Ｌを通流する熱媒体Ｍを冷却する。
〔デシカント空調装置〕
デシカント空調装置は、エンジン駆動式ヒートポンプ装置が冷房運転状態にある場合に働くものである。このとき、室内機５０は蒸発器１４として働き、室外熱交換器５１は凝縮器１２として働いている。
このような状態において、デシカント空調装置は、回転駆動する通気性吸湿体４０ｃからなり吸湿部４０ａに通流させる処理空気Ａ１の水分を吸着するとともに水分を再生部４０ｂに通流させる再生用空気Ａ２に放出するデシカントロータ４０と、デシカントロータ４０の吸湿部４０ａを通流した後の処理空気Ａ１を室外空気との熱交換により冷却する処理空気冷却熱交換器４１と、処理空気冷却熱交換器４１にて冷却された処理空気Ａ１を加湿する第１加湿機４２（加湿機の一例）と、第１加湿機４２を通流した処理空気Ａ１と室外熱交換器５１を通過した後の熱媒体Ｍとを熱交換する熱媒体冷却熱交換器４３とを備えている。
さらに、デシカント空調装置には、処理空気Ａ１を、デシカントロータ４０の吸湿部４０ａ、処理空気冷却熱交換器４１、第１加湿機４２、及び熱媒体冷却熱交換器４３の記載順に通流させる第１ファン４４を、処理空気Ａ１の通流方向でデシカントロータ４０の吸湿部４０ａの下流側で処理空気冷却熱交換器４１の上流側に備えている。
また、室外の空気である再生用空気を、処理空気冷却熱交換器４１、デシカントロータ４０の再生部４０ｂの記載順に通流させる第２ファン４５を、再生用空気Ａ２の通流方向でデシカントロータ４０の再生部４０ｂの下流側に備えている。
以上の構成により、処理空気Ａ１は、デシカントロータ４０の吸湿部４０ａにて除湿され、処理空気冷却熱交換器４１にて冷却された後、第１加湿機４２を通流することで、当該加湿による水分の蒸発潜熱が奪われる形態で冷却されるとともに、当該加湿による水分を十分に含んだ状態で、熱媒体冷却熱交換器４３に導かれる。これにより、熱媒体冷却熱交換器４３を通流する熱媒体Ｍは、適切に冷却された処理空気Ａ１にて冷却されるとともに、処理空気Ａ１に含まれる水分の蒸発潜熱を熱媒体Ｍから奪うことによっても冷却される。
このように、処理空気Ａ１にて熱媒体Ｍを冷却することで冷房性能の向上を図っている。
デシカント空調装置は、エンジン駆動式ヒートポンプ装置が冷房運転状態にある場合に働くものである。このとき、室内機５０は蒸発器１４として働き、室外熱交換器５１は凝縮器１２として働いている。
このような状態において、デシカント空調装置は、回転駆動する通気性吸湿体４０ｃからなり吸湿部４０ａに通流させる処理空気Ａ１の水分を吸着するとともに水分を再生部４０ｂに通流させる再生用空気Ａ２に放出するデシカントロータ４０と、デシカントロータ４０の吸湿部４０ａを通流した後の処理空気Ａ１を室外空気との熱交換により冷却する処理空気冷却熱交換器４１と、処理空気冷却熱交換器４１にて冷却された処理空気Ａ１を加湿する第１加湿機４２（加湿機の一例）と、第１加湿機４２を通流した処理空気Ａ１と室外熱交換器５１を通過した後の熱媒体Ｍとを熱交換する熱媒体冷却熱交換器４３とを備えている。
さらに、デシカント空調装置には、処理空気Ａ１を、デシカントロータ４０の吸湿部４０ａ、処理空気冷却熱交換器４１、第１加湿機４２、及び熱媒体冷却熱交換器４３の記載順に通流させる第１ファン４４を、処理空気Ａ１の通流方向でデシカントロータ４０の吸湿部４０ａの下流側で処理空気冷却熱交換器４１の上流側に備えている。
また、室外の空気である再生用空気を、処理空気冷却熱交換器４１、デシカントロータ４０の再生部４０ｂの記載順に通流させる第２ファン４５を、再生用空気Ａ２の通流方向でデシカントロータ４０の再生部４０ｂの下流側に備えている。
以上の構成により、処理空気Ａ１は、デシカントロータ４０の吸湿部４０ａにて除湿され、処理空気冷却熱交換器４１にて冷却された後、第１加湿機４２を通流することで、当該加湿による水分の蒸発潜熱が奪われる形態で冷却されるとともに、当該加湿による水分を十分に含んだ状態で、熱媒体冷却熱交換器４３に導かれる。これにより、熱媒体冷却熱交換器４３を通流する熱媒体Ｍは、適切に冷却された処理空気Ａ１にて冷却されるとともに、処理空気Ａ１に含まれる水分の蒸発潜熱を熱媒体Ｍから奪うことによっても冷却される。
このように、処理空気Ａ１にて熱媒体Ｍを冷却することで冷房性能の向上を図っている。
さらに、本発明では、エンジン２１の排熱をデシカントロータ４０の再生に用いるべく、エンジン２１の排熱と排熱回収媒体Ｅとを熱交換させる排熱回収熱交換器２２と、排熱回収媒体Ｅとデシカントロータ４０の再生部４０ｂに導かれる再生用空気Ａ２とを熱交換させる再生用空気加熱熱交換器２４と、排熱回収熱交換器２２と再生用空気加熱熱交換器２４との間で排熱回収媒体Ｅを循環可能な排熱回収媒体循環回路Ｃと、排熱回収媒体循環回路Ｃにて排熱回収媒体Ｅを圧送する循環ポンプ２６とを備えて構成されている。
排熱回収媒体Ｅは、排熱回収媒体循環回路Ｃを循環して、排熱回収熱交換器２２にてエンジン２１の排熱を回収した後、再生用空気加熱熱交換器２４にて再生用空気Ａ２と熱交換し、再生用空気Ａ２が加熱される。
排熱回収媒体Ｅは、排熱回収媒体循環回路Ｃを循環して、排熱回収熱交換器２２にてエンジン２１の排熱を回収した後、再生用空気加熱熱交換器２４にて再生用空気Ａ２と熱交換し、再生用空気Ａ２が加熱される。
再生用空気加熱熱交換器２４は、処理空気冷却熱交換器４１の下流側でデシカントロータ４０の再生部４０ｂの上流側に設けられている。
再生用空気Ａ２は、処理空気冷却熱交換器４１にて処理空気Ａ１と熱交換して加熱され、再生用空気加熱熱交換器２４にて排熱回収媒体Ｅと熱交換して加熱された後に、デシカントロータ４０の再生部４０ｂに導かれ、再生部４０ｂにて通気性吸湿体４０ｃを再生する。
これにより、デシカントロータ４０の再生能力を向上し、結果的に、デシカントロータ４０の吸湿部４０ａの吸湿性能の向上を図っている。
再生用空気Ａ２は、処理空気冷却熱交換器４１にて処理空気Ａ１と熱交換して加熱され、再生用空気加熱熱交換器２４にて排熱回収媒体Ｅと熱交換して加熱された後に、デシカントロータ４０の再生部４０ｂに導かれ、再生部４０ｂにて通気性吸湿体４０ｃを再生する。
これにより、デシカントロータ４０の再生能力を向上し、結果的に、デシカントロータ４０の吸湿部４０ａの吸湿性能の向上を図っている。
また、冷房運転状態において、再生用空気加熱熱交換器２４にて熱媒体Ｍと熱交換した後の処理空気Ａ１は、室外空気に比べて若干温度が低い。そこで、図示は省略するが、冷房運転状態において、再生用空気加熱熱交換器２４を通流した後の処理空気Ａ１は、凝縮器１２して機能する室外熱交換器５１に室外空気と混合した状態で供給する構成を採用することができる。
尚、上記デシカント空調装置は、エンジン駆動式ヒートポンプ装置が冷房運転状態（図１に示す状態）にあるときに働くものであり、暖房運転状態（図４に示す状態）にあるときは停止状態にある。そこで、本発明にあっては、エンジン２１の排熱は、冷房運転状態にあってはエンジン２１の排熱をデシカント空調装置のデシカントロータ４０の再生部４０ｂの再生に用いるとともに、暖房運転状態にあってはエンジン２１の排熱を熱媒体循環回路Ｌを循環する熱媒体Ｍの加熱に用いるように構成されている。
具体的には、凝縮器１２として機能する室内機５０と圧縮機１１との間を通流する熱媒体Ｍと排熱回収媒体Ｅとを熱交換する熱媒体加熱熱交換器２３を備え、排熱回収熱交換器２２と再生用空気加熱熱交換器２４との間で排熱回収媒体Ｅを循環させる第１回路Ｃ１（図１にて実線で示す回路）と、排熱回収熱交換器２２と熱媒体加熱熱交換器２３との間で排熱回収媒体Ｅを循環させる第２回路Ｃ２（図４にて実線で示す回路）と、第１回路Ｃ１と第２回路Ｃ２とを切り替える切替弁２５（循環回路切替手段の一例）とを備えて構成されている。
切替弁２５は、制御装置（図示せず）による切り替え制御により、冷房運転状態にあっては、排熱回収媒体循環回路Ｃを第１回路Ｃ１に切り替えて、排熱回収媒体Ｅを排熱回収熱交換器２２と再生用空気加熱熱交換器２４との間で循環させ、エンジン２１の排熱にて再生用空気Ａ２を加熱する（図１にて実線で示す状態）。一方、暖房運転状態にあっては、排熱回収媒体循環回路Ｃを第２回路Ｃ２に切り替えて、排熱回収媒体Ｅを排熱回収熱交換器２２と熱媒体加熱熱交換器２３との間で循環させ、エンジン２１の排熱にて熱媒体Ｍを加熱する（図４にて実線で示す状態）。
尚、上記第１回路Ｃ１には、熱媒体加熱熱交換器２３から排熱回収熱交換器２２へ導かれる排熱回収媒体Ｅの放熱を促進するフィン５３ａと、当該フィン５３ａに室外空気を導くファン５３ｂから成るラジエータ５３が設けられている。
具体的には、凝縮器１２として機能する室内機５０と圧縮機１１との間を通流する熱媒体Ｍと排熱回収媒体Ｅとを熱交換する熱媒体加熱熱交換器２３を備え、排熱回収熱交換器２２と再生用空気加熱熱交換器２４との間で排熱回収媒体Ｅを循環させる第１回路Ｃ１（図１にて実線で示す回路）と、排熱回収熱交換器２２と熱媒体加熱熱交換器２３との間で排熱回収媒体Ｅを循環させる第２回路Ｃ２（図４にて実線で示す回路）と、第１回路Ｃ１と第２回路Ｃ２とを切り替える切替弁２５（循環回路切替手段の一例）とを備えて構成されている。
切替弁２５は、制御装置（図示せず）による切り替え制御により、冷房運転状態にあっては、排熱回収媒体循環回路Ｃを第１回路Ｃ１に切り替えて、排熱回収媒体Ｅを排熱回収熱交換器２２と再生用空気加熱熱交換器２４との間で循環させ、エンジン２１の排熱にて再生用空気Ａ２を加熱する（図１にて実線で示す状態）。一方、暖房運転状態にあっては、排熱回収媒体循環回路Ｃを第２回路Ｃ２に切り替えて、排熱回収媒体Ｅを排熱回収熱交換器２２と熱媒体加熱熱交換器２３との間で循環させ、エンジン２１の排熱にて熱媒体Ｍを加熱する（図４にて実線で示す状態）。
尚、上記第１回路Ｃ１には、熱媒体加熱熱交換器２３から排熱回収熱交換器２２へ導かれる排熱回収媒体Ｅの放熱を促進するフィン５３ａと、当該フィン５３ａに室外空気を導くファン５３ｂから成るラジエータ５３が設けられている。
〔加湿機の構成〕
第１加湿機４２は、熱媒体冷却熱交換器４３に導かれる処理空気Ａ１に、直接水を噴霧して加湿するように構成されているが、当該噴霧される水は、蒸発器１４として機能する室内機５０のドレン水を利用可能になっている。
具体的には、室内機５０のドレン水を第１加湿機４２へ供給するドレン水供給路３０と、当該ドレン水供給路３０にてドレン水を第１加湿機４２の側へ圧送するドレン水圧送ポンプ３１とが設けられている。ドレン水供給路３０にて第１加湿機４２に導かれたドレン水は、連続噴霧又は間欠噴霧にて処理空気Ａ１に直接噴霧される形態で、処理空気Ａ１を加湿可能に構成されている。
第１加湿機４２は、熱媒体冷却熱交換器４３に導かれる処理空気Ａ１に、直接水を噴霧して加湿するように構成されているが、当該噴霧される水は、蒸発器１４として機能する室内機５０のドレン水を利用可能になっている。
具体的には、室内機５０のドレン水を第１加湿機４２へ供給するドレン水供給路３０と、当該ドレン水供給路３０にてドレン水を第１加湿機４２の側へ圧送するドレン水圧送ポンプ３１とが設けられている。ドレン水供給路３０にて第１加湿機４２に導かれたドレン水は、連続噴霧又は間欠噴霧にて処理空気Ａ１に直接噴霧される形態で、処理空気Ａ１を加湿可能に構成されている。
〔冷房運転状態における処理空気Ａ１の状態変化〕
本発明の空調システムは、冷房運転状態において高い冷房能力を発揮するものである。そこで、本発明の空調システムの冷房性能について、図１における測定点Ｐ１〜Ｐ１０での処理空気Ａ１・再生用空気Ａ２の状態（温度、絶対湿度、相対湿度）の変化を説明することで、評価する。尚、図１における測定点Ｐ１〜Ｐ１０での処理空気Ａ１・再生用空気Ａ２の状態（温度、絶対湿度、相対湿度）の変化は、図２に空気線図にて示すとともに、図３に表にて示している。尚、測定点Ｐ１１は、測定点Ｐ１における空気を、飽和状態まで加湿した状態である。
冷媒の圧縮動力を１２．４ｋＷ、処理空気Ａ１および再生用空気Ａ２の流量を７００ｍ3／ｈとした場合の各媒体の状態変化を示す。
室外空気の温度（処理空気Ａ１・再生用空気Ａ２の初期温度）は３５℃とし、相対湿度を４５％である。また、排熱回収媒体Ｅの温度は、再生用空気加熱熱交換器２４の入口で９２℃であり、ラジエータ５３の出口で８６℃とする。第１加湿機４２に導かれるドレン水の温度は、１６．７℃であり、流量は３０．６ｋｇ／ｈである。
Ｐ１−Ｐ２の間において、処理空気Ａ１は、デシカントロータ４０の吸湿部４０ａを通流することで、９．３ｇ／ｋｇ乾燥空気だけ除湿される。ここで、デシカントロータ４０の再生部４０ｂがエンジン２１の排熱にて加熱された再生用空気Ａ２にて適切に再生されているので、十分な除湿能力が発揮されている。
Ｐ２−Ｐ４の間において、処理空気Ａ１は、処理空気冷却熱交換器４１により室外空気ＯＡと熱交換する形態で冷却され、２０．９℃だけ温度が低下する。
Ｐ４−Ｐ５の間において、処理空気Ａ１は、第１加湿機４２にて水が噴霧されて加湿され、加湿による水分の蒸発潜熱が奪われる形態で、１９．６℃だけ冷却される。第１加湿機４２に導かれる処理空気Ａ１は、吸湿部４０ａにて十分に除湿されたものであるので、第１加湿機４２にて加湿された際に、加湿による水分が良好に蒸発して冷却されている。
Ｐ５−Ｐ６の間において、処理空気Ａ１は、熱媒体冷却熱交換器４３にて熱媒体Ｍと熱交換して熱媒体Ｍを冷却する形態で、１２．５℃だけ昇温する。このとき、処理空気Ａ１は、蒸発しきらない水を含む状態で熱媒体冷却熱交換器４３に導かれており、熱媒体冷却熱交換器４３にて当該水分の蒸発潜熱が奪われる形態で熱媒体Ｍがさらに冷却される。
例えば、熱媒体冷却熱交換器４３にて、水分の蒸発潜熱が奪われる形態で低下する熱媒体Ｍの温度は、４２℃から２５．２℃となる。
本発明の空調システムは、冷房運転状態において高い冷房能力を発揮するものである。そこで、本発明の空調システムの冷房性能について、図１における測定点Ｐ１〜Ｐ１０での処理空気Ａ１・再生用空気Ａ２の状態（温度、絶対湿度、相対湿度）の変化を説明することで、評価する。尚、図１における測定点Ｐ１〜Ｐ１０での処理空気Ａ１・再生用空気Ａ２の状態（温度、絶対湿度、相対湿度）の変化は、図２に空気線図にて示すとともに、図３に表にて示している。尚、測定点Ｐ１１は、測定点Ｐ１における空気を、飽和状態まで加湿した状態である。
冷媒の圧縮動力を１２．４ｋＷ、処理空気Ａ１および再生用空気Ａ２の流量を７００ｍ3／ｈとした場合の各媒体の状態変化を示す。
室外空気の温度（処理空気Ａ１・再生用空気Ａ２の初期温度）は３５℃とし、相対湿度を４５％である。また、排熱回収媒体Ｅの温度は、再生用空気加熱熱交換器２４の入口で９２℃であり、ラジエータ５３の出口で８６℃とする。第１加湿機４２に導かれるドレン水の温度は、１６．７℃であり、流量は３０．６ｋｇ／ｈである。
Ｐ１−Ｐ２の間において、処理空気Ａ１は、デシカントロータ４０の吸湿部４０ａを通流することで、９．３ｇ／ｋｇ乾燥空気だけ除湿される。ここで、デシカントロータ４０の再生部４０ｂがエンジン２１の排熱にて加熱された再生用空気Ａ２にて適切に再生されているので、十分な除湿能力が発揮されている。
Ｐ２−Ｐ４の間において、処理空気Ａ１は、処理空気冷却熱交換器４１により室外空気ＯＡと熱交換する形態で冷却され、２０．９℃だけ温度が低下する。
Ｐ４−Ｐ５の間において、処理空気Ａ１は、第１加湿機４２にて水が噴霧されて加湿され、加湿による水分の蒸発潜熱が奪われる形態で、１９．６℃だけ冷却される。第１加湿機４２に導かれる処理空気Ａ１は、吸湿部４０ａにて十分に除湿されたものであるので、第１加湿機４２にて加湿された際に、加湿による水分が良好に蒸発して冷却されている。
Ｐ５−Ｐ６の間において、処理空気Ａ１は、熱媒体冷却熱交換器４３にて熱媒体Ｍと熱交換して熱媒体Ｍを冷却する形態で、１２．５℃だけ昇温する。このとき、処理空気Ａ１は、蒸発しきらない水を含む状態で熱媒体冷却熱交換器４３に導かれており、熱媒体冷却熱交換器４３にて当該水分の蒸発潜熱が奪われる形態で熱媒体Ｍがさらに冷却される。
例えば、熱媒体冷却熱交換器４３にて、水分の蒸発潜熱が奪われる形態で低下する熱媒体Ｍの温度は、４２℃から２５．２℃となる。
一方、再生用空気Ａ２は、Ｐ１−Ｐ７の間において、処理空気冷却熱交換器４１にて処理空気Ａ１と熱交換する形態で加熱され、２１．５℃だけ昇温し、Ｐ７−Ｐ８の間において、再生用空気加熱熱交換器２４にて排熱回収媒体Ｅと熱交換する形態で、３０．１℃だけ昇温し８６．６℃となり、Ｐ８−Ｐ９の間において、デシカントロータ４０の再生部４０ｂを再生する。デシカントロータ４０は、再生部４０ｂが８６．６℃の非常に高温の再生用空気Ａ２にて再生されることで、９．３ｇ／ｋｇ乾燥空気の分だけ適切に再生されていることがわかる。
以上の如く、処理空気Ａ１及び再生用空気Ａ２がデシカント空調装置を通流することにより、計算上では熱媒体Ｍの温度を１６．８℃低下させることができ、夏季における冷房性能を大幅に向上できる。
〔本発明と従来技術との性能比較〕
次に、図５に示す表に基づいて、本発明と従来技術との性能を比較する。
図５に示す表において、基準（ヒートポンプ装置）は、通常のエンジン駆動式のヒートポンプ装置を用いた場合、従来技術（非特許文献１の技術）は、凝縮器１２として機能する室外熱交換器５１に直接水を噴霧する場合、本発明１（デシカント冷却）は、本発明にてデシカント空調装置により冷却した処理空気Ａ１にて熱媒体Ｍを冷却した場合、本発明２（デシカント冷却＋処理空気冷却）は、熱媒体Ｍを冷却した後の処理空気Ａ１を凝縮器１２に導いて熱媒体Ｍをさらに冷却する場合の夫々において、ＣＯＰ及び使用する水量を示すものである。
次に、図５に示す表に基づいて、本発明と従来技術との性能を比較する。
図５に示す表において、基準（ヒートポンプ装置）は、通常のエンジン駆動式のヒートポンプ装置を用いた場合、従来技術（非特許文献１の技術）は、凝縮器１２として機能する室外熱交換器５１に直接水を噴霧する場合、本発明１（デシカント冷却）は、本発明にてデシカント空調装置により冷却した処理空気Ａ１にて熱媒体Ｍを冷却した場合、本発明２（デシカント冷却＋処理空気冷却）は、熱媒体Ｍを冷却した後の処理空気Ａ１を凝縮器１２に導いて熱媒体Ｍをさらに冷却する場合の夫々において、ＣＯＰ及び使用する水量を示すものである。
ＣＯＰについては、従来技術（非特許文献１の技術）、本発明１（デシカント冷却）、本発明２（デシカント冷却＋処理空気冷却）の何れの場合も、基準（ヒートポンプ装置）に比べて、大きく向上していることがわかる。
一方、利用する水量については、本発明１（デシカント冷却）及び本発明２（デシカント冷却＋処理空気冷却）の何れの場合も、従来技術（非特許文献１の技術）に比べて、大幅に低減できている。本発明１及び本発明２の水量（２８ｋｇ／ｈ）は、従来技術の水量（２４５ｋｇ／ｈ）の約１／１０程度に低減できている。本発明１及び本発明２の水量（２８ｋｇ／ｈ）は、ヒートポンプ装置にて発生するドレン水量（３０ｋｇ／ｈ）にて賄える量である。
即ち、本発明１及び本発明２によれば、ヒートポンプ装置にて発生するドレン水量の範囲内の水にて、非常に高いＣＯＰを発揮できていると言える。
一方、利用する水量については、本発明１（デシカント冷却）及び本発明２（デシカント冷却＋処理空気冷却）の何れの場合も、従来技術（非特許文献１の技術）に比べて、大幅に低減できている。本発明１及び本発明２の水量（２８ｋｇ／ｈ）は、従来技術の水量（２４５ｋｇ／ｈ）の約１／１０程度に低減できている。本発明１及び本発明２の水量（２８ｋｇ／ｈ）は、ヒートポンプ装置にて発生するドレン水量（３０ｋｇ／ｈ）にて賄える量である。
即ち、本発明１及び本発明２によれば、ヒートポンプ装置にて発生するドレン水量の範囲内の水にて、非常に高いＣＯＰを発揮できていると言える。
次に、図６に示すＰＨ線図（圧力-エンタルピ線図）に基づいて、本発明と従来技術との性能比較を行う。
図６に示すＰＨ線図は、冷凍サイクルを循環する熱媒体Ｍの圧力及びエンタルピの変化を示すものであり、Ｐ１−Ｐ２間の変化は圧縮機１１を通流するときの変化に対応し、Ｐ２−Ｐ３間の変化は凝縮器１２を通流するときの変化に対応し、Ｐ３−Ｐ４間の変化は膨張弁１３を通流するときの変化に対応し、Ｐ４−Ｐ１間の変化は蒸発器１４を通流するときの変化に対応している。
尚、本発明１及び本発明２にあっては、凝縮器１２として機能する室外熱交換器５１の下流にて熱媒体冷却熱交換器４３が設けられているので、Ｐ２−Ｐ３間の変化は凝縮器１２及び熱媒体冷却熱交換器４３を通流するときの変化に対応する。
ここで、Ｐ２−Ｐ３間におけるエンタルピの低下量に着目すると、本発明１及び本発明２のエンタルピの低下量（Ｐ２D1−Ｐ３D1、Ｐ２D2−Ｐ３D2）は、基準のエンタルピの低下量（Ｐ２B−Ｐ３B間の変化）に対しＥ１だけ多く低下しており、従来技術のエンタルピの低下量（Ｐ２S−Ｐ３S）に対してもＥ２だけ多く低下していることがわかる。
即ち、本発明１及び本発明２では、基準及び従来技術よりも、凝縮器１２及び熱媒体冷却熱交換器４３における熱媒体Ｍの放熱をより多く行えており、この分だけ冷房能力も向上しているといえる。
図６に示すＰＨ線図は、冷凍サイクルを循環する熱媒体Ｍの圧力及びエンタルピの変化を示すものであり、Ｐ１−Ｐ２間の変化は圧縮機１１を通流するときの変化に対応し、Ｐ２−Ｐ３間の変化は凝縮器１２を通流するときの変化に対応し、Ｐ３−Ｐ４間の変化は膨張弁１３を通流するときの変化に対応し、Ｐ４−Ｐ１間の変化は蒸発器１４を通流するときの変化に対応している。
尚、本発明１及び本発明２にあっては、凝縮器１２として機能する室外熱交換器５１の下流にて熱媒体冷却熱交換器４３が設けられているので、Ｐ２−Ｐ３間の変化は凝縮器１２及び熱媒体冷却熱交換器４３を通流するときの変化に対応する。
ここで、Ｐ２−Ｐ３間におけるエンタルピの低下量に着目すると、本発明１及び本発明２のエンタルピの低下量（Ｐ２D1−Ｐ３D1、Ｐ２D2−Ｐ３D2）は、基準のエンタルピの低下量（Ｐ２B−Ｐ３B間の変化）に対しＥ１だけ多く低下しており、従来技術のエンタルピの低下量（Ｐ２S−Ｐ３S）に対してもＥ２だけ多く低下していることがわかる。
即ち、本発明１及び本発明２では、基準及び従来技術よりも、凝縮器１２及び熱媒体冷却熱交換器４３における熱媒体Ｍの放熱をより多く行えており、この分だけ冷房能力も向上しているといえる。
〔第２実施形態〕
第１実施形態において、デシカントロータ４０の処理空気量を減少させるとともに、装置のコンパクト化を図りながらも、ファン４４及びファン４５の所要動力を削減し、デシカントロータ４０の消費動力を減らす構成として、図７に示すような構成を採用することができる。図８は、当該構成を採用した場合の空気線図を示している。図９は当該構成を採用した場合の空気の状態値を示している。
冷媒の圧縮動力は１２．４ｋＷ、デシカントロータ４０を通過させる処理空気Ａ１および再生用空気Ａ２の流量を５６０ｍ3／ｈ、室外空気Ａ３の流量を２８０ｍ3／ｈとしており、合計の流量は１４００ｍ3／ｈである。第１実施形態では、デシカントロータ４０を通過させる処理空気Ａ１および再生用空気Ａ２の流量を７００ｍ3／ｈとしており、合計の流量は１４００ｍ3／ｈである。即ち、合計の流量は等しく、デシカントロータ４０を通過させる空気量を約２割削減した条件である。
当該第２実施形態による空調システムでは、新たにファン４６及び第２加湿機４７を設け、室外空気Ａ３を、当該第２加湿機４７にて蒸発器１４のドレン水により加湿して２５℃程度まで冷却し、ファン４６にて処理空気冷却熱交換器４１へ導き、２５℃程度まで冷却された室外空気Ａ３と処理空気Ａ１とを熱交換するように構成されている。これにより、処理空気Ａ１の温度は、図８の測定点Ｐ４に示すように２６．６℃まで冷却されることとなる。
Ｐ４−Ｐ５の間において、処理空気Ａ１は、第１加湿機４２にて水が噴霧されて加湿され、加湿による水分の蒸発潜熱が奪われる形態で、１０．８℃だけ冷却される。第１加湿機４２に導かれる処理空気Ａ１は、吸湿部４０ａにて十分に除湿されたものであるので、第１加湿機４２にて加湿された際に、加湿による水分が良好に蒸発して冷却されている。
一方、室外空気としての再生用空気Ａ２は、再生用空気加熱熱交換器２４にて８６．６℃まで加熱された状態で、デシカントロータ４０の再生部４０ｂの通気性吸湿体４０ｃを通過して再生し、ファン４５にて外部へ排出される。
これにより、熱媒体冷却熱交換器４３の出口における熱媒体Ｍの温度は、２３．８℃程度となり、ＣＯＰは５．５６となる。また、第１加湿機４２の水量は１６ｋｇ/ｈ、第２加湿機４７の水量は６ｋｇ／ｈとした。合計水量は２２ｋｇ/ｈであり，第１実施形態での必要水量を約２割削減できる。
このように、当該第２実施形態では、ＣＯＰを低下させることなく、デシカントロータを通過させる空気量や必要水量を大幅に削減できる。
尚、当該第２実施形態では、ファン４６及び第２加湿機４７を設ける構成としたが、第２加湿機４７を設けることなく、ファン４６に直接ドレン水を導くように構成し、ファン４６にて室外空気Ａ３を加湿するようにしても構わない。
第１実施形態において、デシカントロータ４０の処理空気量を減少させるとともに、装置のコンパクト化を図りながらも、ファン４４及びファン４５の所要動力を削減し、デシカントロータ４０の消費動力を減らす構成として、図７に示すような構成を採用することができる。図８は、当該構成を採用した場合の空気線図を示している。図９は当該構成を採用した場合の空気の状態値を示している。
冷媒の圧縮動力は１２．４ｋＷ、デシカントロータ４０を通過させる処理空気Ａ１および再生用空気Ａ２の流量を５６０ｍ3／ｈ、室外空気Ａ３の流量を２８０ｍ3／ｈとしており、合計の流量は１４００ｍ3／ｈである。第１実施形態では、デシカントロータ４０を通過させる処理空気Ａ１および再生用空気Ａ２の流量を７００ｍ3／ｈとしており、合計の流量は１４００ｍ3／ｈである。即ち、合計の流量は等しく、デシカントロータ４０を通過させる空気量を約２割削減した条件である。
当該第２実施形態による空調システムでは、新たにファン４６及び第２加湿機４７を設け、室外空気Ａ３を、当該第２加湿機４７にて蒸発器１４のドレン水により加湿して２５℃程度まで冷却し、ファン４６にて処理空気冷却熱交換器４１へ導き、２５℃程度まで冷却された室外空気Ａ３と処理空気Ａ１とを熱交換するように構成されている。これにより、処理空気Ａ１の温度は、図８の測定点Ｐ４に示すように２６．６℃まで冷却されることとなる。
Ｐ４−Ｐ５の間において、処理空気Ａ１は、第１加湿機４２にて水が噴霧されて加湿され、加湿による水分の蒸発潜熱が奪われる形態で、１０．８℃だけ冷却される。第１加湿機４２に導かれる処理空気Ａ１は、吸湿部４０ａにて十分に除湿されたものであるので、第１加湿機４２にて加湿された際に、加湿による水分が良好に蒸発して冷却されている。
一方、室外空気としての再生用空気Ａ２は、再生用空気加熱熱交換器２４にて８６．６℃まで加熱された状態で、デシカントロータ４０の再生部４０ｂの通気性吸湿体４０ｃを通過して再生し、ファン４５にて外部へ排出される。
これにより、熱媒体冷却熱交換器４３の出口における熱媒体Ｍの温度は、２３．８℃程度となり、ＣＯＰは５．５６となる。また、第１加湿機４２の水量は１６ｋｇ/ｈ、第２加湿機４７の水量は６ｋｇ／ｈとした。合計水量は２２ｋｇ/ｈであり，第１実施形態での必要水量を約２割削減できる。
このように、当該第２実施形態では、ＣＯＰを低下させることなく、デシカントロータを通過させる空気量や必要水量を大幅に削減できる。
尚、当該第２実施形態では、ファン４６及び第２加湿機４７を設ける構成としたが、第２加湿機４７を設けることなく、ファン４６に直接ドレン水を導くように構成し、ファン４６にて室外空気Ａ３を加湿するようにしても構わない。
〔別実施形態〕
デシカント空調装置におけるデシカントロータ４０の再生部４０ｂは、エンジン２１のエンジン冷却水の回収熱ではなく、エンジン２１の排ガスの排熱を利用するように構成することもでき、またその両方を利用することもできる。
デシカント空調装置におけるデシカントロータ４０の再生部４０ｂは、エンジン２１のエンジン冷却水の回収熱ではなく、エンジン２１の排ガスの排熱を利用するように構成することもでき、またその両方を利用することもできる。
本発明の空調システムは、比較的簡易な構成により、安全性を維持しながらも、特に冷房運転時における冷房能力を向上させることができる空調システムとして、有効に利用可能である。
Ｍ ：熱媒体
Ｅ ：排熱回収媒体
Ｌ ：熱媒体循環回路
Ｌ１ ：第１回路
Ｌ２ ：第２回路
１１ ：圧縮機
１２ ：凝縮器
１３ ：膨張弁
１４ ：蒸発器
１５ ：四方弁（通流状態切替手段の一例）
２１ ：エンジン
２２ ：排熱回収熱交換器
２３ ：熱媒体加熱熱交換器
２４ ：再生用空気加熱熱交換器
２５ ：切替弁（循環回路切替手段）
２７ ：エンジン排気
４０ ：デシカントロータ
４２ ：第１加湿機
４３ ：熱媒体冷却熱交換器
５０ ：室内機
５１ ：室外熱交換器
５３ ；ラジエータ
Ｅ ：排熱回収媒体
Ｌ ：熱媒体循環回路
Ｌ１ ：第１回路
Ｌ２ ：第２回路
１１ ：圧縮機
１２ ：凝縮器
１３ ：膨張弁
１４ ：蒸発器
１５ ：四方弁（通流状態切替手段の一例）
２１ ：エンジン
２２ ：排熱回収熱交換器
２３ ：熱媒体加熱熱交換器
２４ ：再生用空気加熱熱交換器
２５ ：切替弁（循環回路切替手段）
２７ ：エンジン排気
４０ ：デシカントロータ
４２ ：第１加湿機
４３ ：熱媒体冷却熱交換器
５０ ：室内機
５１ ：室外熱交換器
５３ ；ラジエータ
Claims (5)
- エンジンにより駆動されて熱媒体を圧縮する圧縮機と、熱媒体から放熱させる凝縮器と、熱媒体を膨張させる膨張弁と、熱媒体に吸熱させる蒸発器と、前記圧縮機と前記凝縮器と前記膨張弁と前記蒸発器とに記載順に熱媒体を循環する熱媒体循環回路とを備え、前記凝縮器又は前記蒸発器を通流する熱媒体と熱交換した空調用空気を空調対象空間へ供給するエンジン駆動式ヒートポンプ装置を備えた空調システムであって、
回転駆動する通気性吸湿体からなり吸湿部に通流させる処理空気の水分を吸着するとともに吸着した水分を再生部に通流させる再生用空気に放出するデシカントロータと、前記デシカントロータの前記吸湿部を通過した処理空気を加湿する加湿機とを有するデシカント空調装置を備え、
前記デシカントロータの前記吸湿部を通流し前記加湿機にて加湿された処理空気と、前記熱媒体循環回路の前記凝縮器と前記膨張弁との間を通流する熱媒体とを熱交換可能な熱媒体冷却熱交換器を備え、
前記エンジンの排熱にて前記デシカントロータの前記再生部において前記通気性吸湿体を再生可能に構成され、
前記エンジンの排熱と排熱回収媒体とを熱交換させる排熱回収熱交換器と、前記デシカントロータの前記再生部に通流させる再生用空気と排熱回収媒体とを熱交換させる再生用空気加熱熱交換器と、前記排熱回収熱交換器と前記再生用空気加熱熱交換器との間で排熱回収媒体を循環させる排熱回収媒体循環回路とを備え、
前記デシカントロータの前記吸湿部を通過した処理空気と再生用空気とを熱交換する処理空気冷却熱交換器を備え、
再生用空気は、前記処理空気冷却熱交換器にて処理空気との熱交換により加熱され、前記再生用空気加熱熱交換器にて排熱回収媒体との熱交換により加熱された後、前記デシカントロータの前記再生部へ導かれるように構成されている空調システム。 - エンジンにより駆動されて熱媒体を圧縮する圧縮機と、熱媒体から放熱させる凝縮器と、熱媒体を膨張させる膨張弁と、熱媒体に吸熱させる蒸発器と、前記圧縮機と前記凝縮器と前記膨張弁と前記蒸発器とに記載順に熱媒体を循環する熱媒体循環回路とを備え、前記凝縮器又は前記蒸発器を通流する熱媒体と熱交換した空調用空気を空調対象空間へ供給するエンジン駆動式ヒートポンプ装置を備えた空調システムであって、
回転駆動する通気性吸湿体からなり吸湿部に通流させる処理空気の水分を吸着するとともに吸着した水分を再生部に通流させる再生用空気に放出するデシカントロータと、前記デシカントロータの前記吸湿部を通過した処理空気を加湿する加湿機とを有するデシカント空調装置を備え、
前記デシカントロータの前記吸湿部を通流し前記加湿機にて加湿された処理空気と、前記熱媒体循環回路の前記凝縮器と前記膨張弁との間を通流する熱媒体とを熱交換可能な熱媒体冷却熱交換器を備え、
前記エンジンの排熱にて前記デシカントロータの前記再生部において前記通気性吸湿体を再生可能に構成されており、
前記エンジンの排熱と排熱回収媒体とを熱交換させる排熱回収熱交換器と、前記デシカントロータの前記再生部に通流させる再生用空気と排熱回収媒体とを熱交換させる再生用空気加熱熱交換器と、前記排熱回収熱交換器と前記再生用空気加熱熱交換器との間で排熱回収媒体を循環させる排熱回収媒体循環回路とを備え、
前記デシカントロータの前記吸湿部を通過した処理空気と加湿機によって加湿された外気空気を熱交換する処理空気冷却熱交換器を備え、
再生用空気は、前記再生用空気加熱熱交換器にて排熱回収媒体との熱交換により加熱された後、前記デシカントロータの前記再生部へ導かれるように構成されている空調システム。 - 前記加湿機にて処理空気を加湿する水分は、前記蒸発器にて発生するドレン水である請求項１又は２に記載の空調システム。
- 熱媒体循環回路に、熱媒体と室内空気とを熱交換させる室内機と、熱媒体と室外空気とを熱交換させる室外熱交換器と、前記室内機を前記蒸発器として機能させ前記室外熱交換器を前記凝縮器として機能させる冷房運転状態と前記室内機を前記凝縮器として機能させ前記室外熱交換器を前記蒸発器として機能させる暖房運転状態とに熱媒体の通流状態を切り替える通流状態切替手段を備えている請求項１乃至３の何れか一項に記載の空調システム。
- 前記通流状態切替手段が前記暖房運転状態に切り替えている状態において、前記熱媒体循環回路の前記蒸発器と前記圧縮機との間を通流する熱媒体と排熱回収媒体とを熱交換可能な熱媒体加熱熱交換器を備え、
前記排熱回収媒体循環回路には、前記排熱回収熱交換器と前記再生用空気加熱熱交換器
との間で排熱回収媒体を循環させる第１回路と、前記排熱回収熱交換器と前記熱媒体加熱熱交換器との間で排熱回収媒体を循環させる第２回路とを切り替える循環回路切替手段が設けられている請求項４に記載の空調システム。
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