(57)【要約】【課題】低外気温時にも高効率に除湿を行うことができる乾式デシカント装置を提供する。【解決手段】本発明の乾式デシカント装置３０は、吸着ゾーン３６と脱着ゾーン３７とに交互に吸着剤３３を移動させる除湿ロータ３４を備え、吸着剤３３が吸着ゾーン３６を通過する除湿領域通過時間ｔａｄと脱着ゾーン３７を通過する再生領域通過時間ｔｄｅとの比率が、吸着ゾーン３６に供給される入口側処理空気Ａ１１の温度における吸着剤３３の吸着時定数Ｔａｄと脱着ゾーン３７に供給される入口側再生空気Ａ２１の温度における吸着剤３３の脱着時定数Ｔｄｅとの比率に概略比例する値であることを特徴とする。【選択図】図１
2010054135.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
除湿領域と再生領域とに交互に吸着剤を移動させる除湿ロータを備えた乾式デシカント装置であって、
前記吸着剤が前記除湿領域を通過する除湿領域通過時間ｔａｄと前記再生領域を通過する再生領域通過時間ｔｄｅとの比率が、前記除湿領域に供給される処理空気の温度における前記吸着剤の吸着時定数Ｔａｄと前記再生領域に供給される再生空気の温度における前記吸着剤の脱着時定数Ｔｄｅとの比率に概略比例する値であることを特徴とする乾式デシカント装置。
【請求項２】
ｔａｄ：ｔｄｅ＝Ｔａｄ：Ｔｄｅ、又は、ｔａｄ：ｔｄｅ＝Ｔａｄ／２：Ｔｄｅであることを特徴とする請求項１に記載の乾式デシカント装置。
【請求項３】
前記除湿ロータが軸周りに回動自在の略円盤状であるとともに、前記除湿ロータをその回転軸周りに前記除湿領域と前記再生領域とに区画する風路分離部材が設けられており、
前記除湿領域側の前記風路分離部材の仕切角度θａｄと前記再生領域側の仕切角度θｄｅとの比率が、除湿領域通過時間ｔａｄと再生領域通過時間ｔｄｅとの比率に概略比例する値であることを特徴とする請求項１又は２に記載の乾式デシカント装置。
【請求項４】
前記除湿ロータが軸周りに回動自在の略円盤状であるとともに、前記除湿ロータをその回転軸周りに前記除湿領域と前記再生領域とに区画する風路分離部材が設けられており、
前記風路分離部材が、前記除湿領域及び前記再生領域の仕切角度を可変に構成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の乾式デシカント装置。
【請求項５】
前記除湿領域における前記処理空気の入口側と前記再生領域の前記再生空気の入口側とに、前記処理空気及び前記再生空気の温度を測定する温度測定装置と、
前記温度測定装置から入力される温度情報に基づいて前記風路分離部材を移動させ、前記除湿領域及び前記再生領域の仕切角度を制御する風路制御装置と、
を備えていることを特徴とする請求項４に記載の乾式デシカント装置。
【請求項６】
前記除湿ロータが、内部に空間を有する略円盤状の吸着剤容器と、前記吸着剤容器に収容された粒状の吸着剤とを有しており、
前記吸着剤容器の盤面に、前記吸着剤容器内に空気を流通させる複数の貫通孔が形成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の乾式デシカント装置。
【請求項７】
前記吸着剤容器の盤面がメッシュ状であることを特徴とする請求項６に記載の乾式デシカント装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１項に記載の乾式デシカント装置を備えたことを特徴とする空気熱源ヒートポンプ装置。
【請求項９】
圧縮機と凝縮器と膨張弁と蒸発器とを配管を介して接続してなる作動媒体循環回路と、除湿領域と再生領域とに交互に吸着剤を移動させる除湿ロータを備えた乾式デシカント装置と、を具備した空気熱源ヒートポンプ装置であって、
前記除湿ロータの前記除湿領域を通過した処理空気の露点温度を測定する露点温度測定装置と、
前記蒸発器の蒸発温度が前記露点温度測定装置で測定された露点温度Ｔｄｐ以上となるように前記圧縮機の運転状態を制御する制御装置と、
を備えたことを特徴とする空気熱源ヒートポンプ装置。
【請求項１０】
圧縮機と凝縮器と膨張弁と蒸発器とを配管を介して接続してなる作動媒体循環回路と、除湿領域と再生領域とに交互に吸着剤を移動させる除湿ロータを備えた乾式デシカント装置と、を具備した空気熱源ヒートポンプ装置であって、
前記凝縮器により加熱される二次媒体を有しており、
前記乾式デシカント装置の前記再生領域に対して、前記二次媒体により加熱された再生空気が送風されることを特徴とする空気熱源ヒートポンプ装置。
【請求項１１】
貯水タンクと、前記貯水タンクの低温水領域及び高温水領域に接続されるとともに前記凝縮器に接続された加熱配管と、前記貯水タンクの中温水領域に接続された温水配管と、を有し、
前記温水配管との熱交換により前記再生空気が加熱されることを特徴とする請求項９に記載の空気熱源ヒートポンプ装置。
【請求項１２】
前記作動媒体循環回路に第１及び第２の前記凝縮器が設けられており、
前記第１の凝縮器により前記二次媒体が加熱される一方、前記第２の凝縮器により前記再生空気が加熱されることを特徴とする請求項９に記載の空気熱源ヒートポンプ装置。
【請求項１３】
前記除湿ロータの前記再生領域を通過した後の前記再生空気が、前記凝縮器又は前記第１の凝縮器が配設された室内に供給されることを特徴とする請求項８から１１のいずれか１項に記載の空気熱源ヒートポンプ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、乾式デシカント装置及び空気熱源ヒートポンプ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の空気熱源圧縮式ヒートポンプ装置は、低外気温度時の（例えば０℃の外気温時）暖房運転や給湯運転時、蒸発器に着霜するという問題があり、これにより能力が低下したり省エネに反するデフロスト運転が必要であるという課題があった。そこで、例えば特許文献１記載の空調装置では、蒸発器に送風する空気を予熱する手段を設けることで、着霜を防止していた。
【０００３】
一方、空気中の水分を除去する装置として、例えば特許文献２記載の乾式デシカント装置が知られている。かかる乾式デシカント装置では、シリカゲル、ゼオライト、メソポーラスシリカなどの吸着剤を、バインダーを用いてセラミックペーパーに担持したロータが使用されている。
【特許文献１】特開２００８−３９３７４号公報
【特許文献２】特開２００３−２０００１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の空調装置では、予熱された空気を送風することで蒸発器の着霜を防止することが可能であった。しかしながら、空気熱源ヒートポンプ装置の他にヒータなどを用意する必要があるため、エネルギー消費量が大きくなるという問題があった。
そこで、空気熱源ヒートポンプ装置に乾式デシカント装置を組み合わせることで、蒸発器の着霜を防止することが考えられるが、従来の乾式デシカント装置では、０℃以下の低外気温条件下で運転すると、外気温２０℃程度の条件に比べて除湿能力が低下し、また場合によってはロータに氷が吸着して吸着剤としての用を成さなくなることもあった。
【０００５】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み成されたものであって、低外気温時にも高効率に除湿を行うことができる乾式デシカント装置を提供することを目的としている。
また、乾式デシカント装置を備えた空気熱源ヒートポンプ装置であって、省エネルギー性に優れた空気熱源ヒートポンプ装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の乾式デシカント装置は、上記課題を解決するために、除湿領域と再生領域とに交互に吸着剤を移動させる除湿ロータを備えた乾式デシカント装置であって、前記吸着剤が前記除湿領域を通過する除湿領域通過時間ｔａｄと前記再生領域を通過する再生領域通過時間ｔｄｅとの比率が、前記除湿領域に供給される処理空気の温度における前記吸着剤の吸着時定数Ｔａｄと前記再生領域に供給される再生空気の温度における前記吸着剤の脱着時定数Ｔｄｅとの比率に概略比例する値であることを特徴とする。
【０００７】
従来の乾式デシカント装置では、除湿ロータの除湿領域と再生領域は固定されており、除湿ロータの回転円盤上の約半分が除湿領域であり残り半分が再生領域であった。通常空調温度（約２０℃）での吸着除湿と比較的低温の脱着再生温度（約８０℃）での運転においては、吸着時定数Ｔａｄと脱着時定数Ｔｄｅがほとんど等しいため、このような構成でも問題は生じなかった。
【０００８】
しかし、マイナス温度環境となる冬季運転では、０℃以下の空気中の水分吸着となるため、物質移動係数が小さく、吸着時定数Ｔａｄが脱着時定数Ｔｄｅより１オーダー程度長くなる。そのため、除湿領域と再生領域とが固定されている場合には、吸着ゾーンにおける除湿量が低下する一方で、再生能力が過剰になってしまう。
これに対して本発明では、使用温度における吸着時定数Ｔａｄと脱着時定数Ｔｄｅとの比率に対応して吸着剤の除湿領域通過時間と再生領域通過時間の比率が設定されているので、０℃以下の吸着時定数Ｔａｄが著しく長くなる温度環境においても、最大の除湿量を得ることができる。
【０００９】
ｔａｄ：ｔｄｅ＝Ｔａｄ：Ｔｄｅ、又は、ｔａｄ：ｔｄｅ＝Ｔａｄ／２：Ｔｄｅであることが好ましい。
すなわち、除湿領域通過時間ｔａｄと再生領域通過時間ｔｄｅとの比率が、吸着時定数Ｔａｄと脱着時定数Ｔｄｅとの比率に等しいことが好ましい。このような構成とすることで、吸着能力と再生能力とのバランスが最適化され、除湿量を最大化することができる。
あるいは、吸着時定数Ｔａｄと脱着時定数Ｔｄｅとの比率の１／２であってもよい。先に記載のように、吸着時定数Ｔａｄは、脱着時定数Ｔｄｅに対して１オーダー程度長いため、機器構成によっては、除湿領域通過時間と再生領域通過時間との比率を吸着時定数Ｔａｄと脱着時定数Ｔｄｅの比率に等しくすることができない場合もある。この場合には、吸着能力は低下するが、ｔａｄ：ｔｄｅ＝Ｔａｄ／２：Ｔｄｅとなるように上記の通過時間を設定するとよい。
【００１０】
前記除湿ロータが軸周りに回動自在の略円盤状であるとともに、前記除湿ロータをその回転軸周りに前記除湿領域と前記再生領域とに区画する風路分離部材が設けられており、前記除湿領域側の前記風路分離部材の仕切角度θａｄと前記再生領域側の仕切角度θｄｅとの比率が、除湿領域通過時間ｔａｄと再生領域通過時間ｔｄｅとの比率に概略比例する値であることが好ましい。
このような構成とすれば、最大の除湿量を得られる乾式デシカント装置を容易に得ることができる。本発明の乾式デシカント装置では、風路分離部材の角度位置の調整で容易に除湿領域通過時間ｔａｄと再生領域通過時間ｔｄｅとの比率を調整することができる。
【００１１】
前記除湿ロータが軸周りに回動自在の略円盤状であるとともに、前記除湿ロータをその回転軸周りに前記除湿領域と前記再生領域とに区画する風路分離部材が設けられており、前記風路分離部材が、前記除湿領域及び前記再生領域の仕切角度を可変に構成されていることが好ましい。
この構成によれば、環境温度変化に応じて除湿領域通過時間と再生領域通過時間との比率を変えることができ、最大除湿量を容易に得られる乾式デシカント装置となる。
【００１２】
前記除湿領域における前記処理空気の入口側と前記再生領域の前記再生空気の入口側とに、前記処理空気及び前記再生空気の温度を測定する温度測定装置と、前記温度測定装置から入力される温度情報に基づいて前記風路分離部材を移動させ、前記除湿領域及び前記再生領域の仕切角度を制御する風路制御装置と、を備えていることが好ましい。
この構成によれば、温度情報に基づいて現在の吸着時定数Ｔａｄと脱着時定数Ｔｄｅとを取得することができ、これらの時定数に基づいて風路分離部材の仕切角度を調整することができる。これにより、環境温度の変化に応じて自動的に除湿領域と再生領域との比率を設定し、最大の除湿量を得られるようにした乾式デシカント装置が得られる。
【００１３】
前記除湿ロータが、内部に空間を有する略円盤状の吸着剤容器と、前記吸着剤容器に収容された粒状の吸着剤とを有しており、前記吸着剤容器の盤面に、前記吸着剤容器内に空気を流通させる複数の貫通孔が形成されていることが好ましい。さらに、前記吸着剤容器の盤面がメッシュ状であることが好ましい。
このような構成とすれば、粒状の吸着剤をバインダを用いることなく除湿ロータに固定することができるため、マイナス温度域での水分吸着時にバインダが凍って吸着能力が低下してしまうのを避けることができる。
【００１４】
本発明の空気熱源ヒートポンプ装置は、先に記載の乾式デシカント装置を備えたことを特徴とする。
この構成によれば、環境温度の変化に伴う吸着時定数の変化を考慮して吸着剤の除湿領域通過時間と再生領域通過時間とが設定され、最大の除湿量を得ることができる乾式デシカント装置を具備した空気熱源ヒートポンプ装置を提供することができる。
【００１５】
本発明の空気熱源ヒートポンプ装置は、圧縮機と凝縮器と膨張弁と蒸発器とを配管を介して接続してなる作動媒体循環回路と、除湿領域と再生領域とに交互に吸着剤を移動させる除湿ロータを備えた乾式デシカント装置と、を具備した空気熱源ヒートポンプ装置であって、前記除湿ロータの前記除湿領域を通過した処理空気の露点温度を測定する露点温度測定装置と、前記蒸発器の蒸発温度が前記露点温度測定装置で測定された露点温度Ｔｄｐ以上となるように前記圧縮機の運転状態を制御する制御装置と、を備えたことを特徴とする。
【００１６】
この構成によれば、露点温度Ｔｄｐを測定し、露点温度Ｔｄｐよりも蒸発器の蒸発温度が高くなるように圧縮機の運転状態を制御する。これにより、乾式デシカント装置から乾燥空気を蒸発器に送風することによる着霜防止効果に加えて、環境温度や環境湿度の変化によって乾式デシカント装置の除湿能力が不足する状況下においても確実に蒸発器の着霜を防止できる効果が得られる。
【００１７】
本発明の空気熱源ヒートポンプ装置は、圧縮機と凝縮器と膨張弁と蒸発器とを配管を介して接続してなる作動媒体循環回路と、除湿領域と再生領域とに交互に吸着剤を移動させる除湿ロータを備えた乾式デシカント装置と、を具備した空気熱源ヒートポンプ装置であって、前記凝縮器により加熱される二次媒体を有しており、前記乾式デシカント装置の前記再生領域に対して、前記二次媒体により加熱された再生空気が送風されることを特徴とする。
【００１８】
この構成によれば、乾式デシカント装置の再生領域に対して供給する再生空気を、凝縮器で加熱された二次媒体によって加熱するので、再生空気の加熱用に別途ヒータ等を設ける必要がなく、省エネルギーの空気熱源ヒートポンプ装置とすることができる。
【００１９】
貯水タンクと、前記貯水タンクの低温水領域及び高温水領域に接続されるとともに前記凝縮器に接続された加熱配管と、前記貯水タンクの中温水領域に接続された温水配管と、を有し、前記温水配管との熱交換により前記再生空気が加熱されることが好ましい。
貯水タンクの冷水を熱交換器で温水にして貯水タンクに戻す給湯装置では、貯水タンク中の中温水は給湯用途には使用されないものである。そこで本発明では、本来の給湯用途に使用されない中温水により乾式デシカント装置の再生空気の加熱を行うようにした。これにより、給湯用途において不具合を生じさせることなく、また再生空気加熱用のヒータを設けることもなく、再生空気の加熱が可能な省エネルギーの空気熱源ヒートポンプ装置を実現することができる。
【００２０】
前記作動媒体循環回路に第１及び第２の前記凝縮器が設けられており、前記第１の凝縮器により前記二次媒体が加熱される一方、前記第２の凝縮器により前記再生空気が加熱される構成とすることもできる。
この構成によれば、作動媒体循環回路の一部である第２の凝縮器を用いて再生空気を加熱するので、再生空気加熱用のヒータ等を別途設ける必要がなく、省エネルギーの空気熱源ヒートポンプ装置を実現することができる。
ところで外気温の低い冬季運転では、蒸発器における作動媒体の乾き度が大きくなるため、夏季運転に比べて蒸発器内の冷媒分布量が少なくなる。しかし、作動媒体の封入量は、より多くの冷媒を要する夏季運転時に合わせた量であるため、冬季は冷媒が過剰になる。そこで、本発明のように、乾式デシカント装置の再生空気加熱用に第２の凝縮器を用いるようにすることで、蒸発器入口の冷媒乾き度を小さくすることにより蒸発器への冷媒滞留量を増やすとともに第２の凝縮器に過剰な冷媒を貯留することが可能になり、ＣＯＰを向上させることができる。
【００２１】
前記除湿ロータの前記再生領域を通過した後の前記再生空気が、前記凝縮器又は前記第１の凝縮器が配設された室内に供給されることが好ましい。
このような構成とすることで、蒸発器の着霜を防止するとともに、室内の加湿も可能な空気熱源ヒートポンプ装置を実現することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、環境温度に応じた最大除湿量が得られる乾式デシカント装置を提供することができる。
本発明によれば、乾式デシカント装置により除湿された乾燥空気を蒸発器に送風することで蒸発器の着霜を防止でき、着霜による性能低下を防止することにより省エネルギー運転を可能とした空気熱源ヒートポンプ装置を提供することができる。
また、乾式デシカント装置から蒸発器に送風される除湿空気の露点温度に基づいて圧縮機の運転状態を制御し、蒸発器における作動媒体の蒸発温度を露点温度よりも高くなるように制御することで、より確実に着霜を防止できるようにした空気熱源ヒートポンプ装置を提供することができる。
また、乾式デシカント装置の再生空気加熱用の熱源として、ヒートポンプの凝縮器と熱交換された二次媒体を用いることとしたことで、上記の熱源を別途設ける必要が無く、省エネルギー運転を可能とした空気熱源ヒートポンプ装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００２４】
（乾式デシカント装置）
図１（ａ）は、本発明に係る乾式デシカント装置の一実施形態を示す図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ方向矢視図である。
【００２５】
乾式デシカント装置３０は、図１（ａ）に示すように、円盤状の除湿ロータ３４と、除湿ロータ３４の外径に対応する直径を有する円筒状の筐体３１と、筐体３１内に配設された風路分離板３８と、風路分離板３８を駆動する第１モータ４０と、除湿ロータ３４を回転させる第２モータ４３と、乾式デシカント装置３０を制御するデシカント制御装置４４（風路制御装置）と、を備えている。
【００２６】
除湿ロータ３４は、筐体３１の軸方向（図示左右方向）の中央部に収容されている。除湿ロータ３４は、内部に空間を有する円盤状の吸着剤容器３２と、吸着剤容器３２の内部に収容された粒状の吸着剤３３とを有している。
吸着剤容器３２は、円筒状の側壁部材３２ａと、側壁部材３２ａの両側の開口部にそれぞれ被着された２枚のメッシュ状の蓋体３２ｂとを有する。吸着剤容器３２の中心には、筐体３１の軸方向に沿って配設されたシャフト３５が挿通されており、除湿ロータ３４はシャフト３５の軸周りに回転自在である。
【００２７】
吸着剤容器３２の側壁部材３２ａの外周面と、第２モータ４３の駆動軸４３ａとの間には駆動ベルト４３ｂが架け渡されており、除湿ロータ３４は、駆動ベルト４３ｂを介して伝達される第２モータ４３の駆動力によりシャフト３５の軸周りに回転駆動される。そして、第２モータ４３は、デシカント制御装置４４と接続されており、デシカント制御装置４４により第２モータ４３の回転数を制御することで、除湿ロータ３４の回転数が制御される。
【００２８】
吸着剤３３は粒状であり、水分吸着しても凍らないものを用いることが好ましい。このような吸着剤としては、例えばメソポーラスシリカを用いることができる。ここでいうメソポーラスシリカは、平均細孔径が１．５ｎｍ〜１００ｎｍであるシリカ多孔体を指し、かかるシリカ多孔体にアルミニウム、チタン、バナジウム、ホウ素、マンガンなどが導入されたものであってもよい。
【００２９】
本実施形態に係る吸着剤３３に用いるメソポーラスシリカは、細孔径１．５ｎｍ〜３ｎｍ程度である細孔が全体の７０％以上を占めるものであり、バインダーを導入しない純素材のシリカ多孔体からなるものであることが好ましい。このようなメソポーラスシリカを用いることで、−４０℃程度までの低温域で水分吸着しても凍らず、吸着性能を維持することができる吸着剤を構成することができる。
【００３０】
吸着剤３３は、バインダーを使用することなく吸着剤容器３２内に収容されている。これにより、除湿ロータ３４は、メッシュ状の蓋体３２ｂの開口部（隙間）から処理空気（又は再生空気）を内部に導入し、粒状の吸着剤３３の隙間を流通する空気を吸着剤３３に接触させることで、処理空気の除湿あるいは吸着剤３３の再生を行うようになっている。
【００３１】
なお、吸着剤３３の粒径は、水分吸着性や空気流通量の要請に応じて適宜選択することができる。吸着剤容器３２の蓋体３２ｂは、吸着剤３３の脱落を防止できる範囲のメッシュ開口幅、及び除湿ロータ３４における空気の流通を阻害しない程度のメッシュ開口率に設定される。また、蓋体３２ｂは板材に貫通孔を設けたパンチングメタルなどであってもよい。
【００３２】
風路分離板３８は、筐体３１の中心軸（シャフト３５）から内周壁に達する４枚の板状部材３８ａ〜３８ｄを有している。
板状部材３８ａ、３８ｂは、除湿ロータ３４の処理空気出口側（図示右側）に配設されており、除湿ロータ３４の処理空気出口側の空間を吸着ゾーン３６（除湿領域）と脱着ゾーン３７（再生領域）とに区画している。一方、板状部材３８ｃ、３８ｄは、除湿ロータ３４の処理空気入口側（図示左側）に配設されており、除湿ロータ３４の処理空気入口側の空間を吸着ゾーン３６（除湿領域）と脱着ゾーン３７（再生領域）とに区画している。風路分離板３８により区画される吸着ゾーン３６と脱着ゾーン３７は、図２（ｂ）に示すように、側面視（Ａ方向矢視）において、それぞれ、角度θａｄの扇形領域と、角度θｄｅの扇形領域となる。
【００３３】
板状部材３８ａと板状部材３８ｃとは、シャフト３５の軸周りにおいて同一の角度位置に設けられており、筐体３１に対して移動しないように固定されている。一方、板状部材３８ｂ、３８ｄは、その長辺端においてシャフト３５に連結され、シャフト３５の回転に連動してシャフト３５の軸周りに角度可変に揺動する。シャフト３５は第１モータ４０の駆動軸に連結され、第１モータ４０はデシカント制御装置４４に接続されている。そして、デシカント制御装置４４により第１モータ４０の移動角度を制御することで、板状部材３８ｂ、３８ｄの位置制御がなされる。
【００３４】
吸着ゾーン３６及び脱着ゾーン３７のそれぞれの入口と出口には、温度センサ（温度測定装置）が設けられている。温度センサ４１は、吸着ゾーン３６の入口に設けられ、除湿ロータ３４により除湿される前の入口側処理空気Ａ１１の温度を測定する。温度センサ４５は、吸着ゾーン３６の出口に設けられ、除湿ロータ３４により除湿された後の出口側処理空気Ａ１２の温度を測定する。
温度センサ４２は、脱着ゾーン３７の入口に設けられ、除湿ロータ３４の再生に供される入口側再生空気Ａ２１の温度を測定する。温度センサ４６は、脱着ゾーン３７の出口に設けられ、除湿ロータ３４の再生に利用された後の出口側再生空気Ａ２２の温度を測定する。
【００３５】
デシカント制御装置４４は、温度測定部４４ａと、時定数演算部４４ｂと、モータ制御部４４ｃとを備えている。
温度測定部４４ａは、筐体３１に設けられた４つの温度センサ４１，４２，４５，４６と接続されている。温度測定部４４ａは、温度センサ４１，４２，４５，４６により、乾式デシカント装置３０内を流通する空気の温度を測定する。
時定数演算部４４ｂは、温度測定部４４ａ及びモータ制御部４４ｃと接続されている。時定数演算部４４ｂは温度測定部４４ａから入力される温度情報に基づいて、除湿ロータ３４における吸着時定数Ｔａｄと脱着時定数Ｔｄｅとを演算により算出する。そして、算出された吸着時定数Ｔａｄと脱着時定数Ｔｄｅとをモータ制御部４４ｃに出力する。
モータ制御部４４ｃは、時定数演算部４４ｂから入力される吸着時定数Ｔａｄと脱着時定数Ｔｄｅとに基づいて、第１モータ４０の回転角度（すなわち仕切角度θａｄ、θｄｅ）と、第２モータ４３の回転数を演算し、算出された回転角度及び回転数に基づいて第１モータ４０及び第２モータ４３を駆動する。
【００３６】
以上の構成を備えた乾式デシカント装置３０は、吸着ゾーン３６において、外部から供給される入口側処理空気Ａ１１を除湿ロータ３４の吸着剤３３により除湿し、乾燥した出口側処理空気Ａ１２として排出する。また、脱着ゾーン３７において、外部から供給される入口側再生空気Ａ２１によって吸湿した吸着剤３３を再生させ、吸着剤３３から水分を吸収した空気を出口側再生空気Ａ２２として排出する。
【００３７】
本実施形態の乾式デシカント装置３０では、風路分離板３８が角度可変に構成されていることで、吸着ゾーン３６と脱着ゾーン３７の仕切角度（風路の大きさ）を自在に変更することができる。そして、この仕切角度の制御と、除湿ロータ３４の回転数の制御により、最大の除湿量を得られるようになっている。
【００３８】
ここで、図２は、吸着剤の水分吸着速度を示す図である。図２（ａ）は、時間ｔ［ｍｉｎ］の経過とともに吸着剤１ｋｇ当たりの水分吸着量ｑ［ｋｇＨ２Ｏ］が増加する様子を示している。図中、曲線Ｇ１は入口側処理空気Ａ１１の温度が比較的高い（例えば２０℃程度）である場合の水分吸着量ｑの曲線であり、曲線Ｇ２は、入口側処理空気Ａ１１の温度が低い（マイナス温度域）である場合の水分吸着量ｑの曲線である。
【００３９】
図２（ａ）に示すように、曲線Ｇ２における吸着時定数Ｔａｄ２は、曲線Ｇ１における吸着時定数Ｔａｄ１よりも長く、両者には１オーダーレベルの差異がある。もちろん、図２（ｂ）の吸着等温線図に示すように、曲線Ｇ１、Ｇ２における入口相対湿度Φ１が等しく、平衡吸着量ｑ＊Φ１は等しい状態においてである。
一方、マイナス温度環境においても、供給される入口側再生空気Ａ２１は比較的高温の空気であるため、脱着時定数Ｔｄｅ２は、図２（ａ）に示す吸着時定数Ｔａｄ１と同等レベルである。
【００４０】
したがって、マイナス温度環境で乾式デシカント装置を運転すると、０℃以下の低温での吸着と比較的高温（５０℃）での脱着を繰り返すデシカントサイクルとなり、吸着時定数Ｔａｄ２が非常に長い吸着動作と、脱着時定数Ｔｄｅ２（≒Ｔａｄ１）が短い脱着動作とが繰り返されることとなる。そうすると、従来の乾式デシカント装置のように吸着ゾーンと脱着ゾーンの風路が同じ断面積である場合には、２０℃程度の外気温環境で使用される場合と比べて除湿量が大きく低下してしまう。
【００４１】
これに対して、本実施形態の乾式デシカント装置３０では、風路分離板３８が角度可変であることから、吸着ゾーン３６と脱着ゾーン３７の仕切角度を調整することで、吸着時定数Ｔａｄと脱着時定数Ｔｄｅとの差異に起因する除湿量の低下を防ぎ、最大の除湿量を得ることができる。
【００４２】
より詳しくは、本実施形態の乾式デシカント装置３０では、除湿ロータ３４における吸着ゾーン通過時間ｔａｄ（除湿領域通過時間）と脱着ゾーン通過時間ｔｄｅ（再生領域通過時間）との比率が、吸着時定数Ｔａｄと脱着時定数Ｔｄｅとの比率に概略比例する値となるように、除湿ロータ３４の風路分離板３８の仕切角度θａｄとθｄｅとがデシカント制御装置４４によって設定される。
【００４３】
デシカント制御装置４４では、温度測定部４４ａにより各温度センサの位置における温度情報が収集され、時定数演算部４４ｂに出力される。時定数演算部４４ｂでは、温度センサ４１により測定された吸着ゾーン３６の入口側処理空気Ａ１１の温度に基づいて吸着時定数Ｔａｄが演算される。また、脱着ゾーン３７の入口側再生空気Ａ２１の温度に基づいて脱着時定数Ｔｄｅが演算される。算出された吸着時定数Ｔａｄと脱着時定数Ｔｄｅは、モータ制御部４４ｃに出力される。
【００４４】
モータ制御部４４ｃは、入力された吸着時定数Ｔａｄ及び脱着時定数Ｔｄｅと、下記の（式１）又は（式２）とに基づいて、吸着ゾーン通過時間ｔａｄ［ｍｉｎ］と脱着ゾーン通過時間ｔｄｅ［ｍｉｎ］の比率を設定する。
（式１）ｔａｄ：ｔｄｅ＝Ｔａｄ：Ｔｄｅ
（式２）ｔａｄ：ｔｄｅ＝Ｔａｄ／２：Ｔｄｅ
【００４５】
モータ制御部４４ｃにおいて、（式１）と（式２）は、吸着時定数Ｔａｄと脱着時定数Ｔｄｅとの比率の大小に応じて選択される。通常は、吸着ゾーン通過時間ｔａｄと脱着ゾーン通過時間ｔｄｅとの比率が、吸着時定数Ｔａｄと脱着時定数Ｔｄｅとの比率に一致する（式１）に基づいて通過時間の比率を設定することが好ましい。これにより、除湿ロータ３４の除湿と再生のバランスを最適化できるからである。
【００４６】
しかし、先に記載のように、マイナス温度域における吸着時定数Ｔａｄ２は、２０℃程度のときの吸着時定数Ｔａｄ１よりも１オーダーレベル長いため、（式１）に基づいて通過時間ｔａｄ及びｔｄｅを設定すると、風路分離板３８の可動範囲を超えたり、脱着動作が実質的に不可能な仕切角度となってしまう場合が想定される。この場合には、除湿量は多少低下するが、設定可能な仕切角度θａｄ、θｄｅとするために、（式２）を選択して仕切角度の演算を実行する。
【００４７】
なお、モータ制御部４４ｃにおいて設定可能な式は、（式１）及び（式２）に限定されない。例えば、（式２）に代えて、（式３）ｔａｄ：ｔｄｅ＝２Ｔａｄ／３：Ｔｄｅや、（式４）ｔａｄ：ｔｄｅ＝Ｔａｄ／３：Ｔｄｅを採用してもよい。
【００４８】
上記の演算により吸着ゾーン通過時間ｔａｄ及び脱着ゾーン通過時間ｔｄｅが決定されたならば、これらの値に基づいて除湿ロータ３４のロータ回転数Ｎと、風路分離板３８の仕切角度θａｄ、θｄｅが決定される。ロータ回転数Ｎは、（式５）Ｎ［ｒｐｈ］＝６０／（ｔａｄ＋ｔｄｅ）、ｔａｄ＝Ｔａｄ（若しくは、倍速のｔａｄ＝Ｔａｄ／２）なる式により算出することができる。一方、風路分離板３８の仕切角度θａｄは、（式６）θａｄ［°］＝ｔａｄ／（ｔａｄ＋ｔｄｅ）×３６０なる式により算出することができる。
【００４９】
そして、デシカント制御装置４４は、設定された仕切角度θａｄに基づいて第１モータ４０の回転角度を決定し、第１モータ４０に対して制御信号を出力する。第１モータ４０は、制御信号に基づいてシャフト３５を回転させ、板状部材３８ｂ、３８ｄを設定された仕切角度θａｄに対応する位置に移動させる。
また、デシカント制御装置４４は、設定されたロータ回転数Ｎに基づく制御信号を第２モータ４３に出力する。第２モータ４３は入力された制御信号に基づいて駆動軸４３ａを回転させ、除湿ロータ３４を設定されたロータ回転数Ｎで回転させる。
【００５０】
以上、詳細に説明したように、本実施形態の乾式デシカント装置３０は、角度可変の風路分離板３８を備え、温度センサ４１，４２で測定された入口側処理空気Ａ１１の温度と、入口側再生空気Ａ２１の温度とに基づいて、吸着ゾーン３６と脱着ゾーン３７の仕切角度を調整するように構成されている。これにより、外気温の変化により吸着剤３３の吸着時定数Ｔａｄが大きく変化する環境においても、最大の除湿能力を得ることができる。
【００５１】
また、除湿ロータ３４は、バインダーを用いることなく吸着剤容器３２に収容された粒状の吸着剤３３を備えている。これにより、０℃から−４０℃程度までの温度環境において、水分吸着しても凍らない除湿ロータ３４となっており、凍結による除湿能力の低下が起こらないものとなっている。
特に、バインダーを用いていない点は重要である。吸着剤３３にメソポーラスシリカのような凍りにくい吸着剤を用いていても、シリカゲル等のバインダーを介して除湿ロータ３４に固着されていると、バインダーが凍って除湿能力を低下させるおそれがあるからである。
【００５２】
なお、上記実施の形態では、風路分離板３８の仕切角度θａｄ、θｄｅが、デシカント制御装置４４により自動制御される構成について説明したが、風路分離板３８の仕切角度θａｄ、θｄｅを手動で調整する構成としてもよい。
この場合には、例えば、入口側処理空気Ａ１１の温度と入口側再生空気Ａ２１の温度とに対応する仕切角度θａｄ（又はθｄｅ）の設定値を記載した表を用意しておき、操作者が容易に最適な仕切角度θａｄに設定できるようにしておく。仕切角度θａｄの設定表は、モータ制御部４４ｃと同様の演算式に基づいて算出されるものである。
【００５３】
また、乾式デシカント装置３０が、入口側処理空気Ａ１１及び入口側再生空気Ａ２１の温度がほとんど変化しない環境で使用される場合には、風路分離板３８の仕切角度θａｄ、θｄｅが固定されていてもよい。
この場合には、運転時における入口側処理空気Ａ１１の温度と入口側再生空気Ａ２１の温度とに基づいて、モータ制御部４４ｃと同様の演算式により算出された仕切角度θａｄ、θｄｅに設定される。
【００５４】
（空気熱源ヒートポンプ装置）
次に、本発明に係る空気熱源ヒートポンプ装置の複数の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００５５】
［第１の実施形態］
図３は、本発明に係る空気熱源ヒートポンプ装置の第１の実施形態である空調装置の概略構成図である。なお、図中の鎖線枠内に示した数値は、代表的な環境温度で空調装置１００を動作させたときの各部における空気温度及び絶対湿度と、作動媒体の温度とを示したものである。
【００５６】
図３に示す空調装置（空気熱源ヒートポンプ装置）１００は、ヒートポンプ１０（作動媒体循環回路）と、本発明に係る乾式デシカント装置３０とを備えている。
ヒートポンプ１０は、インバータ制御の圧縮機１１と、第１の凝縮器１２と、第２の凝縮器１３と、電子膨張弁１４と、蒸発器１５とを配管１６を介して順に接続し、内部にＣＯ２等の作動媒体を封入した構成である。第２の凝縮器１３の排気側と蒸発器１５の給気側との間に、乾式デシカント装置３０が配置されている。
なお、図１は、暖房運転時のヒートポンプ１０の作動状態を示しており、冷房運転時には、室内熱交換器である第１の凝縮器１２は蒸発器、室外熱交換器である蒸発器１５は凝縮器として動作する。
【００５７】
第１の凝縮器１２は、空調対象の室内に配置されている。室内還気ＲＡが第１の凝縮器１２と熱交換して室内給気ＳＡとなる。また、第１の凝縮器１２の近傍には同時給排気扇２２が設けられている。同時給排気扇２２は、給気部２２ａと排気部２２ｂとを備えている。給気部２２ａは大気開放端２３とファン２６とを介して乾式デシカント装置３０の脱着ゾーン３７の出口と接続されている。排気部２２ｂは、大気開放端２４を介して外気と連通されている。さらに排気部２２ｂは排気ダンパー２７を介して乾式デシカント装置３０の吸着ゾーン３６の入口にも接続されている。
【００５８】
第２の凝縮器１３と蒸発器１５、及び乾式デシカント装置３０は室外に配置されている。
第２の凝縮器１３の給気側は外気ＯＡと連通しており、排気側は乾式デシカント装置３０の脱着ゾーン３７の入口と接続されている。乾式デシカント装置３０の脱着ゾーン３７の出口には、ファン２６が設けられている。ファン２６の動作により、外気ＯＡが第２の凝縮器１３に送風され、第２の凝縮器１３と熱交換して暖められた外気ＯＡが脱着ゾーン３７に入口側再生空気Ａ２１として供給される。脱着ゾーン３７から排出された出口側再生空気Ａ２２は、ファン２６により同時給排気扇２２の給気部２２ａに送風される。
【００５９】
蒸発器１５の給気側は乾式デシカント装置３０の吸着ゾーン３６の出口と接続されており、排気側にはファン２８が設けられている。また、乾式デシカント装置３０の吸着ゾーン３６の入口は外気ＯＡと連通している。したがって、蒸発器１５の排気側に設けられたファン２８の動作により、外気ＯＡが入口側処理空気Ａ１１として乾式デシカント装置３０に供給され、除湿ロータ３４を通過して吸着ゾーン３６の出口から排出される出口側処理空気Ａ１２が、蒸発器１５に送風される。蒸発器１５を通過した空気はファン２８を介して大気に放出される。
【００６０】
また、蒸発器１５の給気側（吸着ゾーン３６の出口）には、露点温度センサ２０（露点温度測定装置）が設けられており、出口側処理空気Ａ１２の露点温度を測定可能である。さらに、蒸発器１５には、電子膨張弁１４から搬送された作動媒体の温度を測定する蒸発温度センサ２５が設けられている。
【００６１】
以上の構成を備えた本実施形態の空調装置１００における動作について説明する。
ヒートポンプ１０において、圧縮機１１で高温高圧に圧縮された作動媒体は、室内に配置された第１の凝縮器１２で室内を暖房し、作動媒体自身は凝縮液化して、第２の凝縮器１３に搬送される。第２の凝縮器１３では、作動媒体は外気ＯＡと熱交換して過冷却液となり、電子膨張弁１４で低温低圧（−１５℃）の二相冷媒となって蒸発器１５に搬送される。そして、室外熱交換器である蒸発器１５において乾式デシカント装置３０から送風される出口側処理空気Ａ１２と熱交換し、圧縮機１１に戻される。
【００６２】
本実施形態の空調装置１００では、上記のヒートポンプサイクルにおいて、蒸発器１５に送風される空気が、乾式デシカント装置３０の吸着ゾーン３６から排出される出口側処理空気Ａ１２とされている。すなわち、乾式デシカント装置３０の除湿ロータ３４により除湿された乾燥空気が蒸発器１５に対して送風される。例えば図３に示す例では、吸着ゾーン３６の入口側処理空気Ａ１１（湿度１．７ｇ／ｋｇＤＡ）が、除湿ロータ３４を通過して出口側処理空気Ａ１２（湿度１．２ｇ／ｋｇＤＡ、空気露点温度−１５℃）とされた後、蒸発器１５に送風される。
これにより、０℃以下の温度環境においても蒸発器１５が着霜することがなく、着霜による能力低下が生じない空調装置を実現することができる。
【００６３】
さらに本実施形態では、蒸発器１５の給気側に設けられた露点温度センサ２０により出口側処理空気Ａ１２の露点温度Ｔｄｐを観測するとともに、蒸発温度センサ２５により蒸発器１５における蒸発温度ＥＴを観測し、これらの露点温度Ｔｄｐと蒸発温度ＥＴとに基づいて圧縮機１１の作動状態を制御する。すなわち、蒸発温度ＥＴが、露点温度Ｔｄｐよりも常に高くなるように、圧縮機１１のインバータ周波数を下げて圧縮機１１を運転する。
これにより、乾式デシカント装置３０による除湿能力が不足するような状況下であっても、蒸発器１５の着霜を確実に防止することができる。
【００６４】
また本実施形態では、第２の凝縮器１３により加熱され、相対湿度の低下した外気ＯＡを乾式デシカント装置３０の脱着ゾーン３７に入口側再生空気Ａ２１として供給するので、除湿ロータ３４の再生用に別途高温熱源を設ける必要がなく、省エネルギー運転が可能である。
さらに、除湿ロータ３４の脱着再生に用いた後の高温高湿の出口側再生空気Ａ２２は、ファン２６により室内の同時給排気扇２２の給気部２２ａに送られ、室内の加湿に利用される。これにより、特に室内が乾燥しやすい冬季において空調品質を向上させることができる。
なお、同時給排気扇２２の給気部２２ａとファン２６との間には、大気開放端２３が設けられており、ファン２６による送風量と給気部２２ａの送風量との差異は自動調整される。
【００６５】
なお、同時給排気扇２２の排気部２２ｂは、大気開放端２４において外気に連通するとともに、排気ダンパー２７を介して乾式デシカント装置３０の吸着ゾーン３６の入口に接続されている。排気ダンパー２７は、室内からの湿度回収が必要な場合に開いて排気部２２ｂから排気された室内空気を乾式デシカント装置３０に還流させる。一方、室内からの湿度回収が不要な場合には、排気ダンパー２７が閉じて排気部２２ｂの排気は大気開放端２４から大気に放出される。
【００６６】
また、第１実施形態の空調装置１００におけるＣＯＰを、以下に示すパラメータに基づいて算出した。下記に示すように、暖房運転、冷房運転のいずれにおいても高いＣＯＰが得られる。
【００６７】
（暖房運転）
外気温度            ：−７℃〜１６℃
ヒートポンプ蒸発温度：−１５℃〜６℃
ヒートポンプ凝縮温度：５０℃
ＣＯＰ              ：２．４〜４．３
【００６８】
（冷房運転）
外気温度            ：２４℃〜３５℃
ヒートポンプ蒸発温度：１４℃〜２５℃
ヒートポンプ凝縮温度：３９℃〜５０℃
ＣＯＰ              ：５．９〜７．３
【００６９】
また、第１実施形態の空調装置１００と、従来の空調装置との比較も行った。比較対象とした従来の空調装置は、空調装置１００から乾式デシカント装置を省略したものである。したがって、従来の空調装置では、マイナス温度域での運転では蒸発器の着霜により能力が低下する。
表１は、従来の空調装置と本発明に係る空調装置１００のＣＯＰを比較したものである。表１に示すように、乾式デシカント装置３０を備え、ノンフロスト運転を可能にした本実施形態の空調装置１００では、従来の空調装置に比してＣＯＰを大きく向上させることができる。
【００７０】
【表１】
2010054135.tif 000003
【００７１】
［変形例］
次に、第１実施形態の変形例について図４を参照して説明する。
図４は、変形例に係る空調装置１００Ａの概略構成を示す図である。
【００７２】
空調装置１００Ａは、図３に示した空調装置１００におけるヒートポンプ１０に代えて、機器の接続経路を変更したヒートポンプ１０Ａを備えたものである。なお、図４において、図３と共通の構成要素には同一の符号を付し、それらについての詳細な説明は省略する。
【００７３】
ヒートポンプ１０Ａは、圧縮機１１と、第１の凝縮器１２と、第２の凝縮器１３と、電子膨張弁１４と、蒸発器１５とを、作動媒体を封入した配管１６を介して接続した構造である。ヒートポンプ１０Ａの機器構成は図３のヒートポンプ１０と同様であるが、上記の機器の接続順序が異なっている。
具体的には、圧縮機１１から送出された作動媒体が、第２の凝縮器１３、第１の凝縮器１２の順で搬送され、第１の凝縮器１３で室内の暖房に使用された後、電子膨張弁１４、蒸発器１５に順次搬送されるようになっている。
【００７４】
このような構成とすることで、第２の凝縮器１３に、第１実施形態の場合よりも高温の作動媒体が供給されるため、乾式デシカント装置３０の入口側再生空気Ａ２１をより高温に加熱することができる。したがって、乾式デシカント装置３０における除湿ロータ３４の再生能力が向上し、吸着ゾーン３６をより広く確保することが可能になる。よって、乾式デシカント装置３０による除湿量が増加し、蒸発器１５における着霜をより確実に防止することが可能である。
【００７５】
［第２の実施形態］
図５は、本発明の空気熱源ヒートポンプ装置の第２の実施形態である給湯装置の概略構成図である。なお、図中の鎖線枠内に示した数値は、代表的な環境温度で給湯装置２００を動作させたときの各部における空気温度及び絶対湿度と、作動媒体の温度と、温水の温度とを示したものである。
【００７６】
図５に示す給湯装置２００は、ヒートポンプ５０（作動媒体循環回路）と、貯水タンク６２と、本発明に係る乾式デシカント装置３０とを備えている。
ヒートポンプ５０は、インバータ制御の圧縮機５１と、ガスクーラー５２（凝縮器）と、電子膨張弁５３と、蒸発器５４とを備えている。蒸発器５４の給気側には、露点温度センサ６４が設けられている。また、蒸発器５４に流入する作動媒体の温度を測定する蒸発温度センサ６５が設けられている。
【００７７】
貯水タンク６２には、低温水領域６２ｃから高温水領域６２ａに水を循環させる加熱配管６７が接続されている。加熱配管６７には、低温水領域６２ｃ側から順に、ポンプ６４とガスクーラー５２とが接続されている。ポンプ６４により搬送された冷水は、ガスクーラー５２においてヒートポンプ５０の作動媒体と熱交換し、温水となって貯水タンク６２の高温水領域６２ａに戻される。
【００７８】
また、貯水タンク６２の中温水領域６２ｂには、中温水領域６２ｂの水を外部に循環させる温水配管６８が接続されている。温水配管６８の経路にはポンプ６５と熱交換器６３とが設けられており、ポンプ６５により温水配管６８内に中温水が圧送される。
【００７９】
乾式デシカント装置３０の吸着ゾーン３６の入口は外気ＯＡに連通され、吸着ゾーン３６の出口は蒸発器５４の給気側に接続されている。蒸発器５４の排気側に設けられたファン５５により、外気ＯＡが入口側処理空気Ａ１１として吸着ゾーン３６に導入され、除湿ロータ３４により除湿された出口側処理空気が、蒸発器５４に送風される。
【００８０】
乾式デシカント装置３０の脱着ゾーン３７の入口には、内部に中温水が流通される熱交換器６３が設けられており、脱着ゾーン３７の出口にはファン６６が設けられている。ファン６６により、外気ＯＡが熱交換器６３に送風され、熱交換器６３との熱交換により暖められた空気が入口側再生空気Ａ２１として脱着ゾーン３７に導入される。除湿ロータ３４の再生に利用された後の出口側再生空気Ａ２２は、ファン６６により大気に放出される。
【００８１】
以上の構成を備えた本実施形態の給湯装置２００では、蒸発器５４に送風される空気が乾式デシカント装置３０から排出される乾燥空気となっている。すなわち、乾式デシカント装置３０の吸着ゾーン３６にて水分を吸着乾燥された外気ＯＡである出口側処理空気Ａ１２が、蒸発器５４に対して送風される。これにより、冬季の使用に際しての蒸発器５４の着霜を防止することができ、着霜によるヒートポンプ５０の能力低下を防止することができる。
【００８２】
さらに、本実施形態においては、露点温度センサ６４により蒸発器５４に送風される出口側処理空気Ａ１２の露点温度Ｔｄｐを測定するとともに、蒸発温度センサ６５により蒸発器５４における蒸発温度ＥＴを測定している。そして、これらの露点温度Ｔｄｐと蒸発温度ＥＴとに基づいて圧縮機５１の作動状態を制御する。すなわち、蒸発温度ＥＴが露点温度Ｔｄｐよりも常に高くなるように、圧縮機５１のインバータ周波数を下げて圧縮機５１を運転する。
これにより、乾式デシカント装置３０による除湿能力が不足するような状況下であっても、蒸発器５４の着霜を確実に防止することができる。
【００８３】
また、本実施形態では、乾式デシカント装置３０の入口側再生空気Ａ２１は、貯水タンク６２の中温水領域から供給された中温水を用いて熱交換器６３で外気ＯＡを昇温し、相対湿度を低下させた状態で乾式デシカント装置３０の脱着ゾーン３７に供給する。これにより、別途ヒータ等を設けることなく乾式デシカント装置３０の出口側再生空気Ａ２２の相対湿度を低下させ、効率よく除湿ロータの再生を行うことができる。また、貯水タンク６２の中温水は給湯用途において使用されないものであり、これを利用することから給湯装置２００の運転に悪影響を与えることもない。
【００８４】
また、第２実施形態の給湯装置２００におけるＣＯＰを、以下に示すパラメータに基づいて算出したところ、下記に示すように高いＣＯＰが得られることが確認された。
【００８５】
外気温度            ：−７℃〜３５℃
ヒートポンプ蒸発温度：−１５℃〜１５℃
ガスクーラー入口温度：９０℃
ＣＯＰ              ：４．３〜６．０
【００８６】
また、第１実施形態の給湯装置１００と、従来の給湯装置との比較も行った。比較対象とした従来の給湯装置は、給湯装置２００から乾式デシカント装置を省略したものである。したがって、従来の給湯装置では、マイナス温度域での運転では蒸発器の着霜により能力が低下する。
表２は、従来の給湯装置と本発明に係る給湯装置２００のＣＯＰを比較したものである。表２に示すように、乾式デシカント装置３０を備え、ノンフロスト運転を可能にした本実施形態の給湯装置２００では、従来の給湯装置に比して高いＣＯＰが得られる。
【００８７】
【表２】
2010054135.tif 000004
【００８８】
［変形例］
図６は、第２実施形態に係る給湯装置の変形例を示す図である。図６に示す給湯器２００Ａは、乾式デシカント装置３０の再生脱着熱源としての熱交換器を備えた構成である。
【００８９】
図６に示すように、給湯装置２００Ａは、ヒートポンプ５０Ａ（作動媒体循環回路）と、貯水タンク６２と、乾式デシカント装置３０とを備えている。
ヒートポンプ５０Ａは、圧縮機５１と、ガスクーラー５２１（第１の凝縮器）と、熱交換器５２２（第２の凝縮器）と、電子膨張弁５３と、蒸発器５４とを備えている。蒸発器５４の近傍には、露点温度センサ６４と、蒸発温度センサ６５とが設けられている。
【００９０】
貯水タンク６２は、加熱配管６７を介してガスクーラー５２１と接続されている。ポンプ６４により低温水領域６２ｃからガスクーラー５２１に冷水が供給され、ガスクーラー５２１との熱交換により製造された温水が高温水領域６２ａに戻される。
【００９１】
乾式デシカント装置３０の吸着ゾーン３６には、ファン５５の動作により外気ＯＡが入口側処理空気Ａ１１として供給され、除湿ロータ３４により乾燥空気となった出口側処理空気Ａ１２が蒸発器５４に対して送風される。
一方、乾式デシカント装置３０の脱着ゾーン３７の入口には、熱交換器５２２が配置されている。ファン６６の動作により、外気ＯＡが熱交換器５２２に送風され、熱交換器５２２との熱交換により暖められた空気が、入口側再生空気Ａ２１として脱着ゾーン３７に供給される。除湿ロータ３４の再生に利用された後の出口側再生空気Ａ２２は、ファン６６により大気に放出される。
【００９２】
このように、変形例に係る給湯装置２００Ａでは、ガスクーラー５２１の後段に熱交換器５２２を配置している。ヒートポンプ５０の一部である熱交換器５２２により外気ＯＡを加熱して乾式デシカント装置３０に供給することで、入口側再生空気Ａ２１を加熱するためのヒータ等を設ける必要がなくなり、省エネルギー運転が可能になる。
なお、熱交換器５２２の位置は、ガスクーラー５２１の後段に限定されるものではなく、吸着剤３３の特性等に応じて、ガスクーラー５２１が配置されている圧縮機５１と膨張弁５３との間の任意の位置を選択することができる。例えば、熱交換器５２２をガスクーラー５２１の前段に配置してもよい。あるいは、ガスクーラー５２１を複数に分割し、分割されたガスクーラー５２１の間に配置してもよい。
【００９３】
さらに、熱交換器５２２は、冬季における冷媒貯蔵部としても機能する。これは、熱交換器５２２では、貯水タンク６２内の低温水領域６２ｃの水温よりもさらに低温の冬季の外気ＯＡと熱交換するため、外気ＯＡの温度（５℃以下）にまで高圧のＣＯＰ冷媒を冷却することができるからである。この冷媒貯蔵機能について、図７を参照してさらに詳細に説明する。
【００９４】
図７は、ＣＯ２冷媒（作動媒体）のｐｈ線図であり、（ａ）夏季運転時と（ｂ）冬季運転時の冷媒動作点を示したものである。
ガスクーラー５２１側の超臨界冷媒回路内では、圧力一定で冷媒温度が２０℃から９０℃に変化する。したがって、第１のガスクーラー５２１の運転作動圧力と温度状態は、冷水沸き上げ温度（１５℃から９０℃）から考慮してもわかるように、夏季と冬季でほとんど変わらない。
【００９５】
その一方で、蒸発器５４側の圧力と温度は夏季と冬季とで全く異なるものとなる。夏季においては、蒸発器５４入口の外気温度は３０℃程度であり、冷媒蒸発温度は１５℃程度である。これに対して冬季では、外気温度が５℃程度であるため、冷媒蒸発温度は−１０℃程度となる。したがって、図７（ｂ）に示す冬季の蒸発器５４における作動圧力Ｐｅ２は、図７（ａ）に示す夏季の作動圧力Ｐｅ１よりも低くなる。よって、蒸発器５４入口における冷媒の乾き度は、冬季の乾き度ｘｅ２の方が夏季の乾き度ｘｅ１よりも大きく、蒸発器５４内の冷媒分布量は冬季の方が夏季よりも少ない。
【００９６】
そして、冷媒回路内への初期冷媒封入量はより多くの冷媒量が必要な夏季運転時に合わせた量とするため、冬季には冷媒が過剰な状態となる。この点、変形例に係る給湯装置２００Ａでは、熱交換器５２２を備えており、蒸発器５４に霜が付きやすい冬季運転時に、乾式デシカント装置３０の脱着ゾーンに供給される入口側再生空気Ａ２１の加熱に熱交換器５２２を用いる。これにより、図６（ｂ）に破線で示すように、冬季運転時の蒸発器５４の入口における乾き度を、夏季の乾き度ｘｅ１よりも低い乾き度ｘｅ３とすることができる。これにより、冬季にも蒸発器５４に多くの冷媒を貯留することができる。
したがって、変形例に係る給湯装置２００Ａによれば、冬季に発生する余剰冷媒を熱交換器５２２と蒸発器５４とにため込むことができ、高ＣＯＰ運転が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る空調装置の概略構成図。
【図２】乾式デシカント装置の概略構成図。
【図３】吸着温度曲線と入口相対湿度を説明するグラフ。
【図４】第１実施形態の変形例に係る空調装置の概略構成図。
【図５】本発明の第２実施形態に係る給湯装置の概略構成図。
【図６】第２実施形態の変形例に係る給湯装置の概略構成図。
【図７】第２実施形態の変形例に係る給湯装置のｐｈ線図。
【符号の説明】
【００９８】
３０  乾式デシカント装置、１００，１００Ａ  空調装置（空気熱源ヒートポンプ装置）、２００，２００Ａ  給湯装置（空気熱源ヒートポンプ装置）、１０，１０Ａ，５０，５０Ａ  ヒートポンプ（作動媒体循環回路）、１１，５１  圧縮機、１２  第１の凝縮器、１３  第２の凝縮器、１４，５３  電子膨張弁、１５，５４  蒸発器、２０，６４  露点温度センサ（露点温度測定装置）、２２  同時給排気扇、２５，６５  蒸発温度センサ、３１  筐体、３２  吸着剤容器、３２ｂ  蓋体（盤面）、３３  吸着剤、３４  除湿ロータ、３６  吸着ゾーン（除湿領域）、３７  脱着ゾーン（再生領域）、３８  風路分離板（風路分離部材）、４１，４２，４５，４６  温度センサ（温度測定装置）、４４  デシカント制御装置（風路制御装置）、５２  ガスクーラー（凝縮器）、６２  貯水タンク、６２ａ  高温水領域、６２ｂ  中温水領域、６２ｃ  低温水領域、６７  加熱配管、６８  温水配管、５２１  ガスクーラー（第１の凝縮器）、５２２  熱交換器（第２の凝縮器）、Ａ１１  入口側処理空気、Ａ１２  出口側処理空気、Ａ２１  入口側再生空気、Ａ２２  出口側再生空気
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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