(57)【要約】【課題】調温、調湿、脱臭及び換気を行う空気調和装置の構成を簡単化する。【解決手段】一部の室内空気を排出する排出用通路(19)と、一部の室内空気を調温、調湿及び脱臭する循環用通路(18)とを備える。熱源回路(37)によって水温が調節される水循環回路(30)を設け、当該水循環回路(30)に、透湿膜を備えた水分交換器(31)と、室内熱交換器(14)と、水循環回路(30)の水量が所定量になるように給水または排水を行う給排水手段(38)とを設ける。排出用通路(19)には、上流側から順に、加熱ヒータ(13)、吸着素子(10)の再生領域(12)を設ける。循環用通路(18)には、上流側から順に、吸着素子(10)の吸着領域(11)、室内熱交換器(14)、水分交換器(31)を設ける。【選択図】図４
2006112780.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一部の室内空気を強制的に室外に排出するとともに自然流入口(21,21,…)から室外空気を導入する一方、他の室内空気を室内に戻しながら室内空気の調温、調湿、脱臭及び換気を行う空気調和装置であって、
室内空気の排出用送風機(17)と、
室内空気の循環用送風機(16)と、
上記排出用送風機(17)が吸引した室内空気を室外に導くための排出用通路(19)及び上記循環用送風機(16)が吸引した室内空気を室内に戻すための循環用通路(18)を備えた通風路(9) と、
臭気吸着及び湿気吸着を行う吸着エレメントを有し、上記循環用通路(18)に配置された吸着エレメントの吸着領域(11)、及び上記排出用通路(19)に配置された吸着エレメントの再生領域(12)を備えた吸着手段(10)と、
上記排出用通路(19)における上記再生領域(12)の上流側に設けられた空気加熱手段(13)と、
上記循環用通路(18)に設けられた熱交換手段(14)とを備えている
ことを特徴とする空気調和装置。
【請求項２】
請求項１に記載の空気調和装置において、
熱交換手段は、ヒートポンプ式の冷媒回路(5) に設けられた熱交換器(14)である
ことを特徴とする空気調和装置。
【請求項３】
請求項１に記載の空気調和装置において、
熱交換手段は、水が循環する水循環回路(30)に設けられ、該水により室内空気を冷却または加熱する熱交換器(14)であり、
循環用通路(18)には、上記水循環回路(30)に設けられ、内部に該水循環回路(30)の水が流通し、外部に室内空気が流通する透湿膜を備えた水分交換手段(31)が配設されている
ことを特徴とする空気調和装置。
【請求項４】
請求項１に記載の空気調和装置において、
熱交換手段(14)は、室内空気を冷却及び加湿する加湿冷却器(44)で構成されている
ことを特徴とする空気調和装置。
【請求項５】
請求項４に記載の空気調和装置において、
通風路(9) には、室外に排出する室内空気と室内に供給する室内空気との間で熱交換を行わせる顕熱熱交換器(47)が設けられ、
上記顕熱熱交換器(47)は、循環用通路(18)における吸着手段(10)の吸着領域(11)の下流側に設けられた循環側熱交換部(48)と、排出用通路(19)における吸着手段(10)の再生領域(12)の下流側に設けられた排出側熱交換部(49)とを備えている
ことを特徴とする空気調和装置。
【請求項６】
室内空気の調温、調湿、脱臭及び換気を行う空気調和装置であって、
水が循環する水循環回路(30)と、
上記水循環回路(30)に設けられ、該水循環回路(30)の水と室内空気とを熱交換させて該室内空気を冷却または加熱する熱交換器(14)と、
上記水循環回路(30)に設けられ、該水循環回路(30)の水と室内空気との間で水分移動を行わせる除加湿手段(31,69) と、
臭気吸着及び湿気吸着を行う吸着エレメントを有し、室内空気の臭気及び湿気を吸着する吸着手段(10)とを備えている
ことを特徴とする空気調和装置。
【請求項７】
請求項６に記載の空気調和装置において、
除加湿手段は、透湿膜を備え、該透湿膜の外側を流通する室内空気と該透湿膜の内側を流通する該水循環回路(30)の水との間で水分移動を行わせて、該室内空気を除湿または加湿する水分交換器(31)で構成されている
ことを特徴とする空気調和装置。
【請求項８】
請求項３または７のいずれか一つに記載の空気調和装置において、
熱交換器(14)は、水分交換器(31)の上方に設けられている
ことを特徴とする空気調和装置。
【請求項９】
請求項３または７のいずれか一つに記載の空気調和装置において、
水循環回路(30)には、熱交換器(14)及び水分交換器(31)を流れる水の温度が所定温度になるように該水循環回路(30)の水を冷却または加熱する熱源(37)が接続されている
ことを特徴とする空気調和装置。
【請求項１０】
請求項３または７のいずれか一つに記載の空気調和装置において、
水循環回路(30)には、該水循環回路(30)の水量が所定量になるように給排水を行う給排水手段(38)が設けられている
ことを特徴とする空気調和装置。
【請求項１１】
請求項３または７のいずれか一つに記載の空気調和装置において、
水循環回路(30)には、水分交換器(31)を流れる水の流量を調節する流量調節手段(36)が設けられている
ことを特徴とする空気調和装置。
【請求項１２】
請求項６に記載の空気調和装置において、
除加湿手段は、室内空気を冷却及び加湿する加湿冷却器(60)で構成されている
ことを特徴とする空気調和装置。
【請求項１３】
請求項６に記載の空気調和装置において、
室内空気を室外に排出する排出用通路(19)、室内空気を室内に戻す循環用通路(18)、及び室外空気を室内に導入する流入用通路(63)を備えた通風路(9) と、
該排出用通路(19)を流通する室内空気と該流入用通路(63)を流通する室外空気とを熱交換させる全熱交換器(61)とを備え、
上記循環用通路(18)には、上流側から順に吸着手段(10)の吸着エレメントの吸着領域(11)と、熱交換器(14)と、除加湿手段(31,60)とが設けられ、
上記排出用通路(19)には、上流側から順に上記全熱交換器(61)の排出側流路(65)と、室内空気を加熱する加熱手段(13)と、吸着手段(10)の吸着エレメントの再生領域(12)とが設けられ、
上記流入用通路(63)には、上記全熱交換器(61)の流入側流路(64)が設けられている
ことを特徴とする空気調和装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の空気調和装置において、
流入用通路(63)の出口は、循環用通路(18)における吸着手段(10)の吸着エレメントの吸着領域(11)の上流側に設けられている
ことを特徴とする空気調和装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は空気調和装置に係り、特に、調温、調湿、脱臭及び換気を行う空気調和装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、湿気吸着性及び臭気吸着性を有する吸着剤を塗布したデシカントロータを用いて、調温、調湿、脱臭及び換気を行う空気調和装置が知られている（例えば、特許文献１や特許文献２）。
【０００３】
例えば、図１４に示すように、特許文献１に開示された空気調和装置は、ロータ型吸着素子ａ、再生用加熱手段ｂ、顕熱熱交換器ｃ、冷却手段ｄ、及び送気手段ｅ，ｆを備えている。そして、送気手段ｆにより、室内空気を顕熱熱交換器ｃ、再生用加熱手段ｂ、ロータ型吸着素子ａの順に流通させる一方、送気手段ｅにより、室外ｉから導入した室外空気ｇをロータ型吸着素子ａにて脱臭及び除湿し、顕熱熱交換器ｃ及び冷却手段ｄで冷却した後、室内ｈに供給している。
【０００４】
顕熱熱交換器ｃは、室外ｉから導入した室外空気と室内ｈから導出した室内空気とを熱交換させることにより、換気に伴う熱ロスを低減している。ロータ型吸着素子ａでは、ロータが回転することにより、室外空気ｇが通過する領域と室内空気が通過する領域とが順次入れ替わる。このことにより、吸着素子の吸着及び再生のサイクルが繰り返され、室外空気ｇから吸着した湿気や臭気は室内ｈから導出される室内空気に放出されて室外ｉに排出される。
【特許文献１】特開平５−１１５７３７号公報
【特許文献２】特開平７−１２００２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、上記空気調和装置の構成では、吸着素子の吸着及び再生のために、送気手段ｅ，ｆによる室外空気の強制的導入と室内空気の強制的排出とを同時に行う必要があった。そのため、室外空気の強制的導入を行わない空気調和装置に対しては、適用することができなかった。
【０００６】
また、冷房運転と暖房運転とが可能な可逆運転自在な空気調和装置を構成するためには、冷房運転時と暖房運転時とで排気と吸気の空気流通経路を逆転させる必要があり、装置の構造が複雑になっていた。
【０００７】
また、除湿や加湿を行うために、ドレン水の排水配管系統や加湿器への補給水配管系統が必要なため、装置の構成が複雑になっていた。
【０００８】
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、調温、調湿、脱臭及び換気を行うための構成を簡単化することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は、一部の室内空気を室外に排出するとともに、他の室内空気を脱臭、調温及び調湿して室内に戻すこととした。また、室内熱交換器(14)と水分交換器(31)を備えた水循環回路(30)を設け、当該水循環回路(30)を利用して加湿または除湿を行うこととした。
【００１０】
具体的には、第１の発明は、一部の室内空気を強制的に室外に排出するとともに自然流入口(21,21,…)から室外空気を導入する一方、他の室内空気を室内に戻しながら室内空気の調温、調湿、脱臭及び換気を行う空気調和装置であって、室内空気の排出用送風機(17)と、室内空気の循環用送風機(16)と、上記排出用送風機(17)が吸引した室内空気を室外に導くための排出用通路(19)及び上記循環用送風機(16)が吸引した室内空気を室内に戻すための循環用通路(18)を備えた通風路(9) と、臭気吸着及び湿気吸着を行う吸着エレメントを有し、上記循環用通路(18)に配置された吸着エレメントの吸着領域(11)、及び上記排出用通路(19)に配置された吸着エレメントの再生領域(12)を備えた吸着手段(10)と、上記排出用通路(19)における上記再生領域(12)の上流側に設けられた空気加熱手段(13)と、上記循環用通路(18)に設けられた熱交換手段(14)とを備えていることとしたものである。
【００１１】
上記発明特定事項により、排出用通路(19)に流入した室内空気は、空気加熱手段(13)によって加熱されて高温空気となり、吸着手段(10)の再生領域(12)を流通して吸着手段(10)を再生させた後、室外に排出される。一方、循環用通路(18)に流入した室内空気は、吸着手段(10)の吸着領域(11)において脱臭及び除湿され、熱交換手段(14)において冷却または加熱され、所定の温湿度の清浄な空気となって室内(22)に供給される。排出用通路(19)を通じて室外(23)に強制的に排出された分の空気は、自然流入口(21,21,…)を通じて室内(22)に自然に導入される。従って、冷房運転時と暖房運転時とで空気の流通経路を逆転させる必要がなく、装置が簡単化される。
【００１２】
第２の発明は、上記第１の発明において、熱交換手段は、ヒートポンプ式の冷媒回路(5) に設けられた熱交換器(14)であることとしたものである。
【００１３】
上記発明特定事項により、冷房運転時には、上記熱交換器(14)は蒸発器となり、冷媒の蒸発により室内空気が冷却される。一方、暖房運転時には、上記熱交換器(14)は凝縮器となり、冷媒の凝縮により室内空気が加熱される。従って、冷房運転と暖房運転との切換が容易になる。
【００１４】
第３の発明は、上記第１の発明において、熱交換手段は、水が循環する水循環回路(30)に設けられ、該水により室内空気を冷却または加熱する熱交換器(14)であり、循環用通路(18)には、上記水循環回路(30)に設けられ、内部に該水循環回路(30)の水が流通し、外部に室内空気が流通する透湿膜を備えた水分交換手段(31)が配設されていることとしたものである。
【００１５】
上記発明特定事項により、冷房運転時には、水循環回路(30)を循環する水によって室内空気が冷却される。また、水分交換器(31)の透湿膜の外側を流通する室内空気の水蒸気分圧は、透湿膜の内側を流通する水循環回路(30)の水の温度に相当する飽和空気の水蒸気分圧よりも大きい。そのため、内外の水蒸気分圧の差が駆動力となって、透湿膜を介して室内空気から冷水に向かって水分が移動する。その結果、室内空気は除湿され、空気中の水分は水分交換器(31)の透湿膜を通じて水循環回路(30)に導入される。従って、ドレンが発生しないので、ドレン排水用の配管系統が不要となる。その結果、装置の構成が簡単化される。
【００１６】
一方、暖房運転時には、水循環回路(30)を循環する水によって室内空気が加熱される。また、水分交換器(31)の透湿膜の内側を流通する水の温度に相当する飽和空気の水蒸気分圧は、透湿膜の外側を流通する室内空気の水蒸気分圧よりも大きくなる。そのため、内外の水蒸気分圧の差が駆動力となって、透湿膜を介して温水から室内空気に向かって水分が移動する。その結果、水循環回路(30)の水が放出され、室内空気が加湿される。従って、水循環回路(30)の水が利用されるため、補給水の配管系統が不要となる。その結果、装置の構成が簡単化される。
【００１７】
第４の発明は、上記第１の発明において、熱交換手段(14)は、室内空気を冷却及び加湿する加湿冷却器(44)で構成されていることとしたものである。
【００１８】
上記発明特定事項により、冷凍機を用いることなく室内空気の冷却が行われる。従って、装置の構成が簡単化される。
【００１９】
第５の発明は、上記第４の発明において、通風路(9) には、室外に排出する室内空気と室内に供給する室内空気との間で熱交換を行わせる顕熱熱交換器(47)が設けられ、上記顕熱熱交換器(47)は、循環用通路(18)における吸着手段(10)の吸着領域(11)の下流側に設けられた循環側熱交換部(48)と、排出用通路(19)における吸着手段(10)の再生領域(12)の下流側に設けられた排出側熱交換部(49)とを備えていることとしたものである。
【００２０】
上記発明特定事項により、顕熱熱交換器(47)を介して、吸着手段(10)の吸着領域(11)を流出した空気が再生領域(12)を流出した高温空気によって加熱される。そのため、循環用通路(18)に空気加熱手段を別途設ける必要がないので、装置の構成が簡単化される。
【００２１】
第６の発明は、室内空気の調温、調湿、脱臭及び換気を行う空気調和装置であって、水が循環する水循環回路(30)と、上記水循環回路(30)に設けられ、該水循環回路(30)の水と室内空気とを熱交換させて該室内空気を冷却または加熱する熱交換器(14)と、上記水循環回路(30)に設けられ、該水循環回路(30)の水と室内空気との間で水分移動を行わせる除加湿手段(31,69) と、臭気吸着及び湿気吸着を行う吸着エレメントを有し、室内空気の臭気及び湿気を吸着する吸着手段(10)とを備えていることとしたものである。
【００２２】
上記発明特定事項により、室内空気は、吸着手段(10)により脱臭及び除湿され、熱交換器(14)により調温され、除加湿手段(31,69) により調湿される。除湿時には、除加湿手段(31,69) により吸収した水分は水循環回路(30)に導入される一方、加湿時には、室内空気に放出される水分は水循環回路(30)を通じて除加湿手段(31,69) に供給される。そのため、ドレン排水用の配管系統や加湿用の補給水配管系統が不要となる。従って、装置の構成が簡単化される。
【００２３】
第７の発明は、上記第６の発明において、除加湿手段は、透湿膜を備え、該透湿膜の外側を流通する室内空気と該透湿膜の内側を流通する該水循環回路(30)の水との間で水分移動を行わせて、該室内空気を除湿または加湿する水分交換器(31)で構成されていることとしたものである。
【００２４】
上記発明特定事項により、透湿膜の外側の室内空気の水蒸気分圧が透湿膜の内側の水の温度に相当する飽和空気の水蒸気分圧よりも大きいときは、この水蒸気分圧の差が駆動力となって、透湿膜を介して室内空気から水に向かって水分が移動する。その結果、室内空気は除湿される。一方、室内空気の水蒸気分圧が上記相当飽和空気の水蒸気分圧よりも小さいときは、この水蒸気分圧の差が駆動力となり、透湿膜を介して上記水から室内空気に向かって水分が移動する。その結果、室内空気が加湿される。
【００２５】
第８の発明は、上記第３または第７の発明において、熱交換器(14)は、水分交換器(31)の上方に設けられていることとしたものである。
【００２６】
上記発明特定事項により、熱交換器(14)にドレンが発生した場合には、当該ドレンが水分交換器(31)に滴下し、水分交換器(31)の透湿膜を介して循環水に吸収される。そのため、ドレンパンが不要になり、装置の構成が簡単化される。
【００２７】
第９の発明は、上記第３または第７の発明において、水循環回路(30)には、熱交換器(14)及び水分交換器(31)を流れる水の温度が所定温度になるように該水循環回路(30)の水を冷却または加熱する熱源(37)が接続されていることとしたものである。
【００２８】
上記発明特定事項により、水循環回路(30)の水が熱源(37)によって冷却または加熱され、所定温度に調節される。
【００２９】
第１０の発明は、上記第３または第７の発明において、水循環回路(30)には、該水循環回路(30)の水量が所定量になるように給排水を行う給排水手段(38)が設けられていることとしたものである。
【００３０】
上記発明特定事項により、室内空気から水分を吸収して水循環回路(30)の水量が増加した場合には、増加分の水が給排水手段(38)により排出される。一方、室内空気に水分を放出して水循環回路(30)の水量が減少した場合には、減少分の水が給排水手段(38)により供給される。従って、水循環回路(30)の水量が所定量に維持され、水分交換器(31)による除湿または加湿が安定して行われる。
【００３１】
第１１の発明は、上記第３または第７の発明において、水循環回路(30)には、水分交換器(31)を流れる水の流量を調節する流量調節手段(36)が設けられていることとしたものである。
【００３２】
上記発明特定事項により、水分交換器(31)を流れる水の流量を調節することによって、透湿膜の温度が容易に制御される。そのため、室内空気の除湿量または加湿量の制御が容易になる。
【００３３】
第１２の発明は、上記第６の発明において、除加湿手段は、室内空気を冷却及び加湿する加湿冷却器(60)で構成されていることとしたものである。
【００３４】
上記発明特定事項により、吸着手段(10)により除湿された空気は、加湿冷却器(60)によって加湿及び冷却される。そのため、吸着手段(10)による除湿量が多い場合には、室内空気は所定の湿度になるまで加湿冷却器(60)により加湿される。そのため、吸着手段(10)による除湿量が多い場合であっても、除湿量の制御が容易に行われる。また、室内空気の冷却には、水の蒸発潜熱が用いられるので、室内空気と水との温度差を小さくすることができる。従って、水循環回路(30)の水を高めに設定することができ、運転効率が向上する。
【００３５】
第１３の発明は、上記第６の発明において、室内空気を室外に排出する排出用通路(19)、室内空気を室内に戻す循環用通路(18)、及び室外空気を室内に導入する流入用通路(63)を備えた通風路(9) と、該排出用通路(19)を流通する室内空気と該流入用通路(63)を流通する室外空気とを熱交換させる全熱交換器(61)とを備え、上記循環用通路(18)には、上流側から順に吸着手段(10)の吸着エレメントの吸着領域(11)と、熱交換器(14)と、除加湿手段(31,60)とが設けられ、上記排出用通路(19)には、上流側から順に上記全熱交換器(61)の排出側流路(65)と、室内空気を加熱する加熱手段(13)と、吸着手段(10)の吸着エレメントの再生領域(12)とが設けられ、上記流入用通路(63)には、上記全熱交換器(61)の流入側流路(64)が設けられていることとしたものである。
【００３６】
上記発明特定事項により、一部の室内空気は排出用通路(19)を通じて室外(23)に排出される一方、流入用通路(63)を通じて室外(23)から室外空気が室内(22)に導入される。また、一部の室内空気は循環用通路(18)を通じて室内(22)に供給される。排出用通路(19)を通じて室外(23)に排出される室内空気と、流入用通路(63)を通じて室内(22)に導入される室外空気とは、全熱交換器(61)を介して熱交換を行い、室外(23)に排出される室内空気が有する冷熱または温熱が回収される。従って、換気の効率が向上するとともに、運転効率が向上する。
【００３７】
第１４の発明は、上記第１３の発明において、流入用通路(63)の出口は、循環用通路(18)における吸着手段(10)の吸着エレメントの吸着領域(11)の上流側に設けられていることとしたものである。
【００３８】
上記発明特定事項により、流入用通路(63)を通じて室外(23)から導入した室外空気は、循環用通路(18)の室内空気と合流し、吸着手段(10)において脱臭される。そのため、室内(22)に供給される空気の清浄度が向上する。
【発明の効果】
【００３９】
以上のように、第１の発明によれば、一部の室内空気を強制的に排出する一方、他の室内空気を吸着手段により脱臭及び除湿し、熱交換器により冷却または加熱して、室内に供給する。そのため、冷房運転時と暖房運転時とで空気の流通経路を逆転させる必要がないので、装置を簡単化することができる。
【００４０】
第２の発明によれば、冷媒回路の冷媒の循環経路を切り換えることにより、冷房運転と暖房運転との切換を容易に実行することができる。
【００４１】
第３の発明によれば、ドレンの排水及び加湿用補給水の供給を、水循環回路を利用して行うことができる。そのため、ドレン排水用の配管系統及び加湿用補給水の配管系統が不要となるので、装置の構成を簡単化することができる。また、水循環回路の水の温度を調節することにより、冷房運転と暖房運転とを容易に切り換えることができる。
【００４２】
第４の発明によれば、冷凍機を用いることなく室内空気を冷却することができる。そのため、装置の構成をより簡単化することができる。
【００４３】
第５の発明によれば、吸着手段の吸着領域を流出した空気を再生領域を流出した高温空気によって加熱するので、循環用通路に空気加熱手段を別途設ける必要がない。そのため、装置の構成をより簡単化することができる。
【００４４】
第６の発明によれば、除湿時には、除加湿手段によって吸収した水分を水循環回路を通じて排出する。一方、加湿時には、除加湿手段により室内空気に放出する水分を水循環回路を通じて供給する。そのため、ドレン排水用の配管系統や加湿用補給水の配管系統を不要にすることができる。従って、装置の構成を簡単化することができる。また、水循環回路の水の温度を調節することにより、冷房運転と暖房運転とを容易に切り換えることができる。
【００４５】
第７の発明によれば、水分交換器の透湿膜の内外の温度差に起因する水蒸気分圧の差により、室内空気の除湿または加湿を行うことができる。そのため、簡単な構成で除加湿手段を得ることができる。
【００４６】
第８の発明によれば、熱交換器にドレンが発生した場合には、当該ドレンが水分交換器に滴下し、水分交換器の透湿膜を介して循環水に吸収される。そのため、ドレンパンが不要になるので、装置の構成をより簡単化することができる。
【００４７】
第９の発明によれば、熱源によって水循環回路の水を冷却または加熱することにより、水循環回路の水の温度を調節することができる。そのため、熱交換器における熱交換量と水分交換器における除湿量または加湿量とを調節することができ、調温及び調湿の制御性を向上させることができる。
【００４８】
第１０の発明によれば、給排水手段が水循環回路の給排水を自動的に行うので、水分交換器によって吸収した水分の排出と、水分交換器によって放出する水分の補給とを、自動的に行うことができる。また、水循環回路の水量を所定量に維持することができるので、水分交換器による除湿または加湿を安定して行うことができる。
【００４９】
第１１の発明によれば、水分交換器を流れる水の流量を調節することにより、室内空気の除湿量または加湿量を容易に制御することができる。
【００５０】
第１２の発明によれば、吸着手段による除湿量が多い場合であっても、除湿量の制御を容易に行うことができる。また、室内空気の冷却には、水の蒸発潜熱が用いられるので、室内空気と水との温度差を小さくすることができる。従って、水循環回路の水を高めに設定することができ、運転効率を向上させることができる。
【００５１】
第１３の発明によれば、室外空気を強制的に導入するので、換気の効率を向上させることができる。また、室外に排出される室内空気が有する冷熱または温熱を回収するので、運転効率を向上させることができる。さらに、取り入れた外気を空調してから導入することができるので、導入外気によるドラフト感を解消することができる。
【００５２】
第１４の発明によれば、室外から導入した室外空気は、吸着手段によって脱臭された後に室内に供給されるので、室内の空気の清浄度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５３】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００５４】
＜実施形態１＞
図１に示すように、実施形態１に係る空気調和装置(51)は、一部の室内空気を調温、調湿及び脱臭して室内(22)に戻す一方、他の室内空気を送風機(17)で室外(23)に強制的に排出し、排出した分の空気を自然流入口(21,21,…)から室内(22)に導入する第三種換気を行うものである。
【００５５】
まず、空気調和装置(51)の構成について説明する。
【００５６】
空気調和装置(51)の通風路(9) は、循環用通路(18)と排出用通路(19)とから構成されている。
【００５７】
循環用通路(18)には、上流側から順に、ロータ型の吸着素子(10)、室内熱交換器(14)、循環用送風機(16)、加湿器(25)が設けられている。吸着素子(10)は、臭気吸着性及び湿気吸着性を有する吸着剤、例えばシリカゲル、ゼオライト、活性炭等を中空構造体に形成した吸着エレメントを備え、吸着手段を構成している。吸着素子(10)のうち循環用通路(18)内に位置する領域は、空気中の臭気及び湿気を吸着する吸着領域(11)となる。
【００５８】
排出用通路(19)は、メイン通路(20)と、このメイン通路(20)と並列に設けられたバイパス通路(24)とを備えている。メイン通路(20)には、上流側から順に、加熱ヒータ(13)と吸着素子(10)とが設けられている。吸着素子(10)のうち循環用通路(18)内に位置する領域は、吸着された臭気及び湿気を脱着させて吸着素子(10)を再生させる再生領域(12)となる。バイパス通路(24)には、ダンパ(15)が設けられている。このダンパ(15)は、バイパス通路(24)の通風量を調節することによって、吸着素子(10)の再生領域(12)が再生に適した所定温度になるように、メイン通路(20)の通風量を調節する。排出用通路(19)の下流側には、室内空気を室外(23)に排出する排出用送風機(17)が設けられている。
【００５９】
図２に示すように、室内熱交換器(14)は冷媒回路(5) に設けられている。冷媒回路(5) は、圧縮機(1) 、四路切換弁(2) 、室外熱交換器(3) 、膨張弁(4) 、及び上記室内熱交換器(14)が接続されて成り、四路切換弁(2) を切り換えることによって可逆運転自在に構成されている。つまり、冷媒回路(5) はヒートポンプ式の冷媒回路である。
【００６０】
次に、空気調和装置(51)の動作について説明する。
【００６１】
−冷房運転−
冷房運転時には、冷媒回路(5) では、四路切換弁(2) は図中の実線側に設定される。圧縮機(1) から吐出された冷媒は、室外熱交換器(3) で凝縮し、膨張弁(4) により減圧膨張され、室内熱交換器(14)で蒸発し、圧縮機(1) に戻る循環を行う。
【００６２】
通風路(9) にあっては、一部の室内空気は循環用通路(18)を流れ、吸着素子(10)の吸着領域(11)において脱臭及び除湿される。このとき、吸着領域(11)において、吸着に伴う発熱が起こり、室内空気は加熱される。そのため、図３に示すように、状態点１Ａで表される室内空気は、除湿されるとともに温度が上昇し、状態点２Ａの状態となる。その後、この空気は室内熱交換器(14)において冷媒回路(5) の冷媒によって冷却され、状態点３Ａの状態となって室内(22)に供給される。
【００６３】
一方、排出用通路(19)に流入した室内空気は、加熱ヒータ(13)によって加熱されて高温の空気となり、吸着素子(10)の再生領域(12)に流入する。この高温空気は再生領域(12)に付着している臭い成分及び水分を脱着し、吸着剤を再生させる。そして、臭い成分及び水分を含んだ空気は室外(23)に排出される。
【００６４】
なお、排出用通路(19)を通じて室外(23)に室内空気が強制的に排出されるので、室内(22)は負圧状態になり、自然流入口(21,21,…)から外気が自然に導入される。つまり、送風機によって室外空気を強制的に導入することなく、換気が行われる。
【００６５】
−暖房運転−
暖房運転では、冷媒回路(5) にあっては、四路切換弁(2) が破線側に設定される。圧縮機(1) から吐出された冷媒は、室内熱交換器(14)で凝縮し、膨張弁(4) で減圧膨張された後、室外熱交換器(3) で蒸発して、圧縮機(1) に吸入される。
【００６６】
通風路(9) では、一部の室内空気が循環用通路(18)を流れ、吸着素子(10)の吸着領域(11)において吸着及び除湿される。そして、吸着領域(11)を流出後、室内熱交換器(14)で加熱される。加熱されて温度が上昇した空気は、加湿器(25)によって加湿され、所定の温湿度状態となって室内(22)に供給される。
【００６７】
一方、排出用通路(19)に流入した室内空気は、冷房運転と同様にして、吸着素子(10)の再生を行った後、室外(23)に排出される。
【００６８】
このように、実施形態１の空気調和装置(51)によれば、強制的な室外空気の導入を行わずに、室内空気を循環させることにより、調温、調湿、脱臭及び換気を行うことができる。つまり、室外空気を導入するための送風機が不要となる。
【００６９】
また、可逆運転自在な冷媒回路(5) に設けられた室内熱交換器(14)によって室内空気の冷却または加熱を行うので、空気の流通経路を逆転させることなく、冷房運転または暖房運転を選択的に実行することができる。つまり、空気の流通経路を変更するための装置が不要になり、空気調和装置(51)の構成を簡単化することができる。
【００７０】
また、冷房運転時には、室内空気を冷却しながら除湿するのではなく、吸着素子(10)でいったん除湿した後に、室内熱交換器(14)で冷却することとしている。従って、室内熱交換器(14)における熱交換量は、室内空気を顕熱変化させるだけで足りるので、潜熱変化の分だけ熱交換量が小さくなる。そのため、室内熱交換器(14)の蒸発温度を上げることができ、冷媒回路(5) の圧縮機(1) の負荷を小さくすることができる。従って、空気調和装置(51)の効率を向上させることができる。
【００７１】
＜実施形態２＞
図４に示すように、実施形態２に係る空気調和装置(52)は、実施形態１の空気調和装置(51)において、冷媒回路(5) を水循環回路(30)に置き換え、循環用通路(18)の室内熱交換器(14)の下流側に水分交換器(31)を設けたものである。
【００７２】
まず、空気調和装置(52)の構成について説明する。
【００７３】
水循環回路(30)は、水搬送手段たるポンプ(32)、熱源側熱交換器(33)、電磁弁(35)、水分交換手段たる水分交換器(31)、及び室内熱交換器(14)が順に接続されて構成されている。また、電磁弁(35)及び水分交換器(31)と並列に、バイパス回路(34)が設けられている。バイパス回路(34)には、流量調整弁(36)が設けられている。この流量調整弁(36)は、バイパス回路(34)の流量を調節することにより、水分交換器(31)を流れる水の量を調節する流量調節手段である。
【００７４】
熱源側熱交換器(33)は、水循環回路(30)の水を冷却または加熱する熱源回路(37)に接続され、熱源回路(37)の熱媒体と水循環回路(30)の水との間で熱交換を行わせるように構成されている。熱源回路(37)としては、ヒートポンプチラーや冷温水機等を用いる。
【００７５】
水分交換器(31)は、水蒸気の通過を許容する透湿膜を備え、透湿膜の外側を流れる空気と透湿膜の内側を流れる水との間で水分移動をさせるように構成されている。つまり、水分交換器(31)は、水循環回路(30)の水と室内空気とが透湿膜を介して接触するように構成されている。この水分交換器(31)では、以下のようにして水分移動が行われる。すなわち、水分交換器(31)の透湿膜の外側（表面側）を流れる室内空気の水蒸気分圧と、透湿膜の内側を流れる水の温度に相当する飽和空気の水蒸気分圧との間に差が生ずる。そして、この分圧差が駆動力となって、いずれか一方の側から他方の側に向かって水分が移動する。このようにして、透湿膜を介して、水と空気との間で水分の移動が行われることになる。
【００７６】
通風路(9) にあっては、上述したように、水分交換器(31)は循環用通路(18)の室内熱交換器(14)の下流側に配置されている。また、この水分交換器(31)は、室内熱交換器(14)で発生したドレンが水分交換器(31)に滴下し、透湿膜を介して水循環回路(30)に導入されるように、室内熱交換器(14)の真下に配置されている。つまり、室内熱交換器(14)は水分交換器(31)の上方、特に真上に配置されている。
【００７７】
また、水循環回路(30)には、水循環回路(30)の水量が所定量になるように給排水を行う給排水手段(38)が設けられている。給排水手段(38)は、排水用電磁弁(40)が設けられた排水配管(39)と、給水用電磁弁(42)が設けられた給水配管(41)と、水循環回路(30)の水量を検出し、排水用電磁弁(40)及び給水用電磁弁(42)の開閉制御を行うコントローラ(43)とを備えている。なお、給水配管(41)には、図示しない給水源が接続されている。
【００７８】
次に、空気調和装置(52)の動作について説明する。本空気調和装置(52)は、以下に説明する冷房運転または暖房運転を選択的に実行する。
【００７９】
−冷房運転−
まず、水循環回路(30)における水の循環動作を説明する。水循環回路(30)では、ポンプ(32)から吐出された水は、熱源側熱交換器(33)において冷却される。熱源側熱交換器(33)から流出した冷水は分流し、一部の水は電磁弁(35)を通過して水分交換器(31)に流入する一方、他の冷水はバイパス回路(34)を流れる。水分交換器(31)を流出した冷水はバイパス回路(34)の冷水と合流した後、室内熱交換器(14)を流通する。室内熱交換器(14)を流出した冷水はポンプ(32)に吸入され、再びポンプ(32)から吐出されて上記循環動作を繰り返す。
【００８０】
通風路(9) においては、排出用通路(19)に流入した一部の室内空気は、実施形態１と同様に、加熱ヒータ(13)で加熱された後、吸着素子(10)の再生領域(12)を流通する。この際、この空気は吸着素子(10)を加熱し、再生する。その後、この空気は再生領域(12)を流出し、室外(23)に排出される。
【００８１】
一方、循環用通路(18)に流入した室内空気は、図５の状態点１Ｂから状態点４Ｂに示すような状態変化を行う。具体的には、循環用通路(18)に流入した状態点１Ｂで表される室内空気は、吸着素子(10)の吸着領域(11)において脱臭及び除湿される。この際、吸着熱により加熱されて温度が上昇し、状態点２Ｂの状態となる。その後、この空気は室内熱交換器(14)において除湿されることなく冷却され、状態点３Ｂの状態となる。つまり、顕熱変化を行う。
【００８２】
そして、状態点３Ｂの空気は、水分交換器(31)において除湿及び冷却される。詳しくは、室内空気の温度は水分交換器(31)内の水の温度よりも高く、室内空気の水蒸気分圧は上記水に相当する水蒸気分圧よりも大きい。そのため、水蒸気分圧の差が駆動力となって、室内空気中の水分が透湿膜を介して上記水に吸収される。従って、室内空気中の水分は水分交換器(31)を通じて水循環回路(30)に導入される。このようにして、状態点３Ｂで表される室内空気は、状態点４Ｂの状態となり、室内(22)に供給される。
【００８３】
なお、室内熱交換器(14)及び水分交換器(31)における調温及び調湿の制御は、室内熱交換器(14)及び水分交換器(31)を流れる水の温度及び流量を調節することによって行われる。例えば、室内空気の温度が設定値に比べて相当高い場合には、熱源回路(37)による水循環回路(30)の水の冷却量を大きくし、室内熱交換器(14)及び水分交換器(31)を流れる水の温度を低下させる。このことにより、室内空気と室内熱交換器(14)及び水分交換器(31)との温度差が大きくなり、室内空気はより冷却されて温度が低下する。また、例えば、室内空気の湿度と設定値との差が小さい場合には、流量調整弁(36)の開度を大きくして、水分交換器(31)を流れる冷水の量を少なくする。その結果、除湿量が減少する。
【００８４】
ところで、上記のように水分交換器(31)を通じて水循環回路(30)に水分が導入されることにより、水循環回路(30)の水量は徐々に増加していく。そこで、本空気調和装置(52)では、水循環回路(30)の水量が予め設定した所定量以上になると、コントローラ(43)により排水用電磁弁(40)が開口され、水循環回路(30)の水が排水配管(39)を通じて排出される。そして、水循環回路(30)の水量が所定量になると、コントローラ(43)により排水用電磁弁(40)が閉鎖され、排水を終了する。このようにして、水分交換器(31)が安定した除湿を行うように、水循環回路(30)の水量が所定量に維持される。
【００８５】
−暖房運転−
水循環回路(30)では、ポンプ(32)から吐出された水は、熱源側熱交換器(33)において加熱される。熱源側熱交換器(33)を流出した水は、その後は上記冷房運転と同様にして水分交換器(31)及び室内熱交換器(14)を流れ、ポンプ(32)に吸入される。
【００８６】
通風路(9) においては、排出用通路(19)に流入した室内空気は、上記冷房運転と同様に、加熱ヒータ(13)で加熱され、吸着素子(10)の再生領域(12)を再生した後、室外(23)に排出される。
【００８７】
一方、循環用通路(18)に流入した室内空気は、図５の状態点１Ｃから状態点４Ｃに示すような状態変化を行う。具体的には、循環用通路(18)に流入した状態点１Ｃの室内空気は、吸着素子(10)の吸着領域(11)において脱臭及び除湿される。このとき、吸着熱により加熱され、温度が上昇して、状態点２Ｃの状態となる。その後、この空気は室内熱交換器(14)で加熱され、顕熱変化を行って状態点３Ｃの状態となる。
【００８８】
そして、状態点３Ｃの空気は、水分交換器(31)により加湿される。詳しくは、水分交換器(31)の透湿膜の内側を流れる水は、透湿膜の外側を流れる室内空気よりも水蒸気分圧が大きいため、透湿膜を介して上記水から室内空気に向かって水分の移動が起こる。つまり、室内空気が加湿される。このようにして、状態点３Ｃで表される室内空気は、状態点４Ｃの状態となり、室内(22)に供給される。
【００８９】
なお、室内熱交換器(14)及び水分交換器(31)における調温及び調湿の制御は、上記冷房運転の場合と同様にして行われる。すなわち、室内熱交換器(14)及び水分交換器(31)を流れる水の温度及び流量を調節することによって行われる。
【００９０】
ところで、上記のように水分交換器(31)を通じて水循環回路(30)の水が室内(22)に放出されることにより、水循環回路(30)の水量は徐々に減少していく。そこで、本空気調和装置(52)では、水循環回路(30)の水量が予め設定した所定量以下になると、コントローラ(43)により給水用電磁弁(42)が開口され、給水配管(41)を通じて水循環回路(30)に水が供給される。そして、水循環回路(30)の水量が所定量になると、コントローラ(43)により給水用電磁弁(42)が閉鎖され、給水を終了する。このようにして、水分交換器(31)が安定した加湿を行うように、水循環回路(30)の水量が所定量に維持される。
【００９１】
以上のように、本空気調和装置(52)によれば、実施形態１で述べた効果に加えて、以下のような効果を得ることができる。
【００９２】
冷房運転時には、吸着素子(10)で除湿し、室内熱交換器(14)で冷却した後の室内空気を、水分交換器(31)で冷却及び除湿している。従って、除湿量を増加することができる。また、水分交換器(31)を室内熱交換器(14)の真下に配置しているので、室内熱交換器(14)でドレンが発生したとしても、このドレンは水分交換器(31)に滴下する。水分交換器(31)で除湿した水分及び上記ドレンは、水分交換器(31)を通じて水循環回路(30)に導入され、給排水手段(38)によって水循環回路(30)の外部に排出される。従って、水循環回路(30)をドレンの排水経路として利用することができるので、ドレンパンやドレン排出用の配管系統を別途設ける必要がなくなる。そのため、空気調和装置(52)の構成を簡単化することができる。
【００９３】
暖房運転時には、水循環回路(30)の水を利用して、室内空気の加湿を行っている。そのため、加湿器を別途設ける必要がなくなる。また、水循環回路(30)の水の補給は給排水手段(38)によって行われるため、室内ユニットに対して加湿用の給水配管系統を別途設ける必要がない。従って、空気調和装置(52)の構成を簡単化することができる。
【００９４】
水循環回路(30)には、水分交換器(31)と並列にバイパス回路(34)が設けられており、このバイパス回路(34)には流量調整弁(36)が設けられている。そのため、この流量調整弁(36)を制御することによって、水分交換器(31)を流れる水量を調節することができる。従って、水分交換器(31)における除湿量または加湿量を精密に制御することが可能となる。
【００９５】
＜実施形態３＞
図６に示すように、実施形態３に係る空気調和装置(53)は、実施形態１の空気調和装置(51)において、室内熱交換器(14)を備えた冷媒回路(5) を、加湿冷却器(44)に置き換えたものである。
【００９６】
すなわち、本空気調和装置(53)では、循環用通路(18)における吸着素子(10)の吸着領域(11)の下流側には、加湿冷却器(44)が設けられている。加湿冷却器(44)としては、例えば、噴霧した水滴を蒸発させることにより空気から熱を奪う方式の加湿冷却器等を用いることができる。加湿冷却器(44)には、給水配管(46)が接続されている。この給水配管(46)には、加湿冷却器(44)の水量が所定量になるように開閉制御される電磁弁(45)が設けられている。すなわち、加湿冷却器(44)には、給水配管(46)及び電磁弁(45)から成る給水手段が設けられている。
【００９７】
循環用通路(18)を流れる室内空気は、図７に示す状態点１Ｄから状態点３Ｄの状態に変化する。すなわち、室内(22)から循環用通路(18)に流入した状態点１Ｄの空気は、吸着素子(10)の吸着領域(11)において脱臭及び除湿される。このとき、吸着素子(10)の吸着熱により加熱され、温度が上昇する。その結果、この空気は状態点２Ｄの状態になる。その後、状態点２Ｄの空気は加湿冷却器(44)によって冷却及び加湿され、状態点３Ｄの状態になって室内(22)に供給される。
【００９８】
このような構成により、実施形態３に係る空気調和装置(53)では、冷凍機を用いることなく除湿冷房が可能となる。従って、冷凍機を設ける必要がなくなるので、空気調和装置(53)の構成を簡単化することができる。
【００９９】
＜実施形態４＞
図８に示すように、実施形態４に係る空気調和装置(54)は、実施形態３の空気調和装置(53)において、吸着素子(10)の下流側にロータ型の顕熱熱交換器(47)を設けたものである。
【０１００】
顕熱熱交換器(47)は、循環側熱交換部(48)と排出側熱交換部(49)とを備えている。循環側熱交換部(48)は、循環用通路(18)における吸着素子(10)の吸着領域(11)の下流側に配置されている。一方、排出側熱交換部(49)は、排出用通路(19)における吸着素子(10)の再生領域(12)の下流側に配置されている。顕熱熱交換器(47)は、排出用通路(19)を流れる室内空気から温熱を回収し、これらの熱を循環用通路(18)を流れる室内空気に供給している。
【０１０１】
暖房運転時には、循環用通路(18)を流れる空気は、図９に示す状態点１Ｅから状態点４Ｅの状態に変化する。すなわち、室内(22)から循環用通路(18)に流入した状態点１Ｅの室内空気は、吸着素子(10)の吸着領域(11)において脱臭、除湿及び加熱され、状態点２Ｅの状態になる。その後、この空気は、顕熱熱交換器(47)の循環側熱交換部(48)において加熱され、状態点３Ｅの状態になる。そして、循環側熱交換部(48)を流出した状態点３Ｅの空気は、加湿冷却器(44)によって冷却及び加湿され、状態点４Ｅの状態となって室内(22)に供給される。
【０１０２】
このように、実施形態４に係る空気調和装置(54)によれば、循環用通路(18)を流通する室内空気を、顕熱熱交換器(47)を介して、排出用通路(19)を流れる加熱空気により加熱している。そのため、排出用通路(19)に電気ヒータ等の加熱手段を設ける必要がない。従って、空気調和装置(54)の構成を簡単化することができる。また、室内(22)の熱を有効に回収して利用しているので、運転の効率を向上させることができる。
【０１０３】
＜実施形態５＞
図１０に示すように、実施形態５に係る空気調和装置(55)は、実施形態２の空気調和装置(52)において、水分交換器(31)を加湿冷却器(60)に置き換えたものである。
【０１０４】
加湿冷却器(60)は、水循環回路(30)に接続されている。従って、加湿冷却器(60)には、補給水のための配管を別途設ける必要はない。つまり、加湿冷却器(60)への水の補給には、水循環回路(30)が利用される。
【０１０５】
その他の構成は、実施形態２と同様である。
【０１０６】
次に、本空気調和装置(55)の運転を説明する。水循環回路(30)における水の循環、及び通風路(9) の排出用通路(19)における室内空気の排出については、実施形態２と同様である。ここでは、循環用通路(18)における室内空気の循環について説明する。
【０１０７】
冷房運転においては、循環用通路(18)に流入した室内空気は、図１１に示す状態点１Ｆから状態点４Ｆの状態に変化する。具体的には、室内(22)から循環用通路(18)に流入した室内空気は、吸着素子(10)の吸着領域(11)を通過する際に脱臭、除湿及び加熱され、状態点１Ｆから状態点２Ｆの状態に変化する。そして、この空気は室内熱交換器(14)によって冷却され、状態点３Ｆの状態になる。その後、室内熱交換器(14)を流出した状態点３Ｆの空気は、加湿冷却器(60)によって冷却及び加湿され、状態点４Ｆの状態になる。
【０１０８】
一方、暖房運転においては、循環用通路(18)に流入した室内空気は、状態点１Ｇから状態点４Ｇの状態に変化する。具体的には、室内(22)から循環用通路(18)に流入した室内空気は、吸着素子(10)の吸着領域(11)を通過する際に脱臭、除湿及び加熱され、状態点１Ｇから状態点２Ｇの状態に変化する。その後、この空気は室内熱交換器(14)によって加熱され、状態点３Ｇの状態になる。そして、室内熱交換器(14)を流出した状態点３Ｇの空気は、加湿冷却器(60)によって加湿され、状態点４Ｇの状態になる。
【０１０９】
このように、実施形態５に係る空気調和装置(55)によれば、冷房運転時に、吸着素子(10)の吸着領域(11)における除湿量が多い場合であっても、加湿冷却器(60)によって空気を加湿するので、室内(22)に供給する空気の湿度を容易に調節することができる。また、加湿冷却器(60)において水の蒸発潜熱を利用して空気の冷却を行っているので、水循環回路(30)の水の温度を高めに設定することができる。つまり、熱源回路(37)による冷却量を減少することができる。従って、運転効率を向上させることができる。
【０１１０】
なお、本実施形態においても、加湿に伴い水循環回路(30)の水量が減少していく。しかし、実施形態２と同様、水循環回路(30)の水量が所定量以下になると給排水手段(38)により給水が行われるため、水循環回路(30)の水量は所定量に維持される。
【０１１１】
＜実施形態６＞
図１２に示すように、実施形態６に係る空気調和装置(56)は、実施形態２の空気調和装置(52)において、自然流入口(21,21,…)から室内(22)に室外空気を導入するのではなく、送風機(62)を用いて室外(23)から室内(22)に室外空気を強制的に導入するようにしたものである。
【０１１２】
図１２に示すように、通風路(9) には、循環用通路(18)及び排出用通路(19)に加えて、室外(23)の空気を室内(22)に導入するための流入用通路(63)が設けられている。排出用通路(19)及び流入用通路(63)には、室外(23)から導入した室外空気と室内(22)から導出した室内空気とを熱交換させ、室内空気の熱を回収する全熱交換器(61)が設けられている。全熱交換器(61)は、室外空気を流通させる排出側流路(65)と、室内空気を流通させる流入側流路(64)とを備えている。流入側流路(64)は、流入用通路(63)に設けられている。一方、排出側流路(65)は、排出用通路(19)における加熱ヒータ(13)の上流側に設けられている。
【０１１３】
流入用通路(63)には、上流側から順に全熱交換器(61)の流入側流路(64)と、送風機(62)が設けられている。流入用通路(63)の出口は、循環用通路(18)の吸着素子(10)と室内熱交換器(14)との間に設けられている。従って、流入用通路(63)を流れてきた室外空気は、循環用通路(18)の吸着素子(10)を流通した室内空気と、室内熱交換器(14)の上流側で合流するように構成されている。
【０１１４】
従って、本空気調和装置(56)は、室内空気の排出と室外空気の導入とを送風機により強制的に行う換気方法を前提としている。つまり、本空気調和装置(56)は、第１種換気を実行する空気調和装置である。
【０１１５】
ところで、本空気調和装置(56)では、吸着素子(10)の吸着領域(11)を流出した室内空気と流入用通路(63)を流通した室外空気とを合流させ、水循環回路(30)に設けられた室内熱交換器(14)及び水分交換器(31)によって調温及び調湿している。従って、実施形態２において説明したように、ドレン排水用の配管系統やドレンパンを削除することができ、また、加湿用の補給水配管系統を削除することができる。また、送風機(62)によって積極的に室外空気を室内(22)に導入しているので、換気の効率を向上させることができる。
【０１１６】
＜実施形態７＞
図１３に示すように、実施形態７に係る空気調和装置(57)は、実施形態６の空気調和装置(56)において、流入用通路(63)の出口を、循環用通路(18)の吸着素子(10)の上流側に設けたものである。つまり、本空気調和装置(57)では、流入用通路(63)に流入した室外空気は、全熱交換器(61)の流入側流路(64)を流れた後、室内(22)から循環用通路(18)に流入した室内空気と合流する。そして、合流した空気は、吸着素子(10)の吸着領域(11)において脱臭及び除湿された後、室内熱交換器(14)及び水分交換器(31)を流れ、適当な温湿度条件を有する清浄な空気となって室内(22)に供給される。
【０１１７】
このように、本空気調和装置(57)では、流入用通路(63)を通じて室外(23)から導入した空気を、吸着素子(10)によって脱臭している。そのため、室外空気を室内(22)に供給する前に、その臭い成分を除去することができる。従って、室内(22)に供給する空気を、より清浄化することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１１８】
以上説明したように、本発明は、調温、調湿、脱臭及び換気を行う空気調和装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１１９】
【図１】通風路の構成図である。
【図２】実施形態１に係る空気調和装置の全体構成図である。
【図３】実施形態１における室内空気の状態変化を表す空気線図である。
【図４】実施形態２に係る空気調和装置の全体構成図である。
【図５】実施形態２における室内空気の状態変化を表す空気線図である。
【図６】実施形態３に係る空気調和装置の全体構成図である。
【図７】実施形態３における室内空気の状態変化を表す空気線図である。
【図８】実施形態４に係る空気調和装置の全体構成図である。
【図９】実施形態４における室内空気の状態変化を表す空気線図である。
【図１０】実施形態５に係る空気調和装置の全体構成図である。
【図１１】実施形態５における室内空気の状態変化を表す空気線図である。
【図１２】実施形態６に係る空気調和装置の全体構成図である。
【図１３】実施形態７に係る空気調和装置の全体構成図である。
【図１４】従来の空気調和装置の構成図である。
【符号の説明】
【０１２０】
(10)  吸着素子
(13)  加熱ヒータ
(14)  室内熱交換器
(18)  循環用通路
(19)  排出用通路
(30)  水循環回路
(31)  水分交換器
(32)  ポンプ
(36)  流量調整弁
(37)  熱源回路
(38)  給排水手段
(39)  排水配管
(41)  給水配管
【図１】
2006112780.tif 000003
【図２】
2006112780.tif 000004
【図３】
2006112780.tif 000005
【図４】
2006112780.tif 000006
【図５】
2006112780.tif 000007
【図６】
2006112780.tif 000008
【図７】
2006112780.tif 000009
【図８】
2006112780.tif 000010
【図９】
2006112780.tif 000011
【図１０】
2006112780.tif 000012
【図１１】
2006112780.tif 000013
【図１２】
2006112780.tif 000014
【図１３】
2006112780.tif 000015
【図１４】
2006112780.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】平成17年12月6日(2005.12.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
室内空気の調温、調湿、脱臭及び換気を行う空気調和装置であって、
水が循環する水循環回路(30)と、
上記水循環回路(30)に設けられ、該水循環回路(30)の水と室内空気とを熱交換させて該室内空気を冷却または加熱する熱交換器(14)と、
上記水循環回路(30)に設けられ、該水循環回路(30)の水と室内空気との間で水分移動を行わせる除加湿手段(31,69) と、
臭気吸着及び湿気吸着を行う吸着エレメントを有し、室内空気の臭気及び湿気を吸着する吸着手段(10)とを備えている
ことを特徴とする空気調和装置。
【請求項２】
請求項１に記載の空気調和装置において、
除加湿手段は、透湿膜を備え、該透湿膜の外側を流通する室内空気と該透湿膜の内側を流通する該水循環回路(30)の水との間で水分移動を行わせて、該室内空気を除湿または加湿する水分交換器(31)で構成されている
ことを特徴とする空気調和装置。
【請求項３】
請求項２に記載の空気調和装置において、
熱交換器(14)は、水分交換器(31)の上方に設けられている
ことを特徴とする空気調和装置。
【請求項４】
請求項２に記載の空気調和装置において、
水循環回路(30)には、熱交換器(14)及び水分交換器(31)を流れる水の温度が所定温度になるように該水循環回路(30)の水を冷却または加熱する熱源(37)が接続されている
ことを特徴とする空気調和装置。
【請求項５】
請求項２に記載の空気調和装置において、
水循環回路(30)には、該水循環回路(30)の水量が所定量になるように給排水を行う給排水手段(38)が設けられている
ことを特徴とする空気調和装置。
【請求項６】
請求項２に記載の空気調和装置において、
水循環回路(30)には、水分交換器(31)を流れる水の流量を調節する流量調節手段(36)が設けられている
ことを特徴とする空気調和装置。
【請求項７】
請求項１に記載の空気調和装置において、
除加湿手段は、室内空気を冷却及び加湿する加湿冷却器(60)で構成されている
ことを特徴とする空気調和装置。
【請求項８】
請求項１に記載の空気調和装置において、
室内空気を室外に排出する排出用通路(19)、室内空気を室内に戻す循環用通路(18)、及び室外空気を室内に導入する流入用通路(63)を備えた通風路(9) と、
該排出用通路(19)を流通する室内空気と該流入用通路(63)を流通する室外空気とを熱交換させる全熱交換器(61)とを備え、
上記循環用通路(18)には、上流側から順に吸着手段(10)の吸着エレメントの吸着領域(11)と、熱交換器(14)と、除加湿手段(31,60)とが設けられ、
上記排出用通路(19)には、上流側から順に上記全熱交換器(61)の排出側流路(65)と、室内空気を加熱する加熱手段(13)と、吸着手段(10)の吸着エレメントの再生領域(12)とが設けられ、
上記流入用通路(63)には、上記全熱交換器(61)の流入側流路(64)が設けられている
ことを特徴とする空気調和装置。
【請求項９】
請求項８に記載の空気調和装置において、
流入用通路(63)の出口は、循環用通路(18)における吸着手段(10)の吸着エレメントの吸着領域(11)の上流側に設けられている
ことを特徴とする空気調和装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は空気調和装置に係り、特に、調温、調湿、脱臭及び換気を行う空気調和装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、湿気吸着性及び臭気吸着性を有する吸着剤を塗布したデシカントロータを用いて、調温、調湿、脱臭及び換気を行う空気調和装置が知られている（例えば、特許文献１や特許文献２）。
【０００３】
例えば、図１４に示すように、特許文献１に開示された空気調和装置は、ロータ型吸着素子ａ、再生用加熱手段ｂ、顕熱熱交換器ｃ、冷却手段ｄ、及び送気手段ｅ，ｆを備えている。そして、送気手段ｆにより、室内空気を顕熱熱交換器ｃ、再生用加熱手段ｂ、ロータ型吸着素子ａの順に流通させる一方、送気手段ｅにより、室外ｉから導入した室外空気ｇをロータ型吸着素子ａにて脱臭及び除湿し、顕熱熱交換器ｃ及び冷却手段ｄで冷却した後、室内ｈに供給している。
【０００４】
顕熱熱交換器ｃは、室外ｉから導入した室外空気と室内ｈから導出した室内空気とを熱交換させることにより、換気に伴う熱ロスを低減している。ロータ型吸着素子ａでは、ロータが回転することにより、室外空気ｇが通過する領域と室内空気が通過する領域とが順次入れ替わる。このことにより、吸着素子の吸着及び再生のサイクルが繰り返され、室外空気ｇから吸着した湿気や臭気は室内ｈから導出される室内空気に放出されて室外ｉに排出される。
【特許文献１】特開平５−１１５７３７号公報
【特許文献２】特開平７−１２００２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、上記空気調和装置の構成では、吸着素子の吸着及び再生のために、送気手段ｅ，ｆによる室外空気の強制的導入と室内空気の強制的排出とを同時に行う必要があった。そのため、室外空気の強制的導入を行わない空気調和装置に対しては、適用することができなかった。
【０００６】
また、除湿や加湿を行うために、ドレン水の排水配管系統や加湿器への補給水配管系統が必要なため、装置の構成が複雑になっていた。
【０００７】
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、調温、調湿、脱臭及び換気を行うための構成を簡単化することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は、室内熱交換器(14)と水分交換器(31)を備えた水循環回路(30)を設け、当該水循環回路(30)を利用して加湿または除湿を行うこととした。
【０００９】
具体的には、第１の発明は、室内空気の調温、調湿、脱臭及び換気を行う空気調和装置であって、水が循環する水循環回路(30)と、上記水循環回路(30)に設けられ、該水循環回路(30)の水と室内空気とを熱交換させて該室内空気を冷却または加熱する熱交換器(14)と、上記水循環回路(30)に設けられ、該水循環回路(30)の水と室内空気との間で水分移動を行わせる除加湿手段(31,69) と、臭気吸着及び湿気吸着を行う吸着エレメントを有し、室内空気の臭気及び湿気を吸着する吸着手段(10)とを備えていることとしたものである。
【００１０】
上記発明特定事項により、室内空気は、吸着手段(10)により脱臭及び除湿され、熱交換器(14)により調温され、除加湿手段(31,69) により調湿される。除湿時には、除加湿手段(31,69) により吸収した水分は水循環回路(30)に導入される一方、加湿時には、室内空気に放出される水分は水循環回路(30)を通じて除加湿手段(31,69) に供給される。そのため、ドレン排水用の配管系統や加湿用の補給水配管系統が不要となる。従って、装置の構成が簡単化される。
【００１１】
第２の発明は、上記第１の発明において、除加湿手段は、透湿膜を備え、該透湿膜の外側を流通する室内空気と該透湿膜の内側を流通する該水循環回路(30)の水との間で水分移動を行わせて、該室内空気を除湿または加湿する水分交換器(31)で構成されていることとしたものである。
【００１２】
上記発明特定事項により、透湿膜の外側の室内空気の水蒸気分圧が透湿膜の内側の水の温度に相当する飽和空気の水蒸気分圧よりも大きいときは、この水蒸気分圧の差が駆動力となって、透湿膜を介して室内空気から水に向かって水分が移動する。その結果、室内空気は除湿される。一方、室内空気の水蒸気分圧が上記相当飽和空気の水蒸気分圧よりも小さいときは、この水蒸気分圧の差が駆動力となり、透湿膜を介して上記水から室内空気に向かって水分が移動する。その結果、室内空気が加湿される。
【００１３】
第３の発明は、上記第２の発明において、熱交換器(14)は、水分交換器(31)の上方に設けられていることとしたものである。
【００１４】
上記発明特定事項により、熱交換器(14)にドレンが発生した場合には、当該ドレンが水分交換器(31)に滴下し、水分交換器(31)の透湿膜を介して循環水に吸収される。そのため、ドレンパンが不要になり、装置の構成が簡単化される。
【００１５】
第４の発明は、上記第２の発明において、水循環回路(30)には、熱交換器(14)及び水分交換器(31)を流れる水の温度が所定温度になるように該水循環回路(30)の水を冷却または加熱する熱源(37)が接続されていることとしたものである。
【００１６】
上記発明特定事項により、水循環回路(30)の水が熱源(37)によって冷却または加熱され、所定温度に調節される。
【００１７】
第５の発明は、上記第２の発明において、水循環回路(30)には、該水循環回路(30)の水量が所定量になるように給排水を行う給排水手段(38)が設けられていることとしたものである。
【００１８】
上記発明特定事項により、室内空気から水分を吸収して水循環回路(30)の水量が増加した場合には、増加分の水が給排水手段(38)により排出される。一方、室内空気に水分を放出して水循環回路(30)の水量が減少した場合には、減少分の水が給排水手段(38)により供給される。従って、水循環回路(30)の水量が所定量に維持され、水分交換器(31)による除湿または加湿が安定して行われる。
【００１９】
第６の発明は、上記第２の発明において、水循環回路(30)には、水分交換器(31)を流れる水の流量を調節する流量調節手段(36)が設けられていることとしたものである。
【００２０】
上記発明特定事項により、水分交換器(31)を流れる水の流量を調節することによって、透湿膜の温度が容易に制御される。そのため、室内空気の除湿量または加湿量の制御が容易になる。
【００２１】
第７の発明は、上記第１の発明において、除加湿手段は、室内空気を冷却及び加湿する加湿冷却器(60)で構成されていることとしたものである。
【００２２】
上記発明特定事項により、吸着手段(10)により除湿された空気は、加湿冷却器(60)によって加湿及び冷却される。そのため、吸着手段(10)による除湿量が多い場合には、室内空気は所定の湿度になるまで加湿冷却器(60)により加湿される。そのため、吸着手段(10)による除湿量が多い場合であっても、除湿量の制御が容易に行われる。また、室内空気の冷却には、水の蒸発潜熱が用いられるので、室内空気と水との温度差を小さくすることができる。従って、水循環回路(30)の水を高めに設定することができ、運転効率が向上する。
【００２３】
第８の発明は、上記第１の発明において、室内空気を室外に排出する排出用通路(19)、室内空気を室内に戻す循環用通路(18)、及び室外空気を室内に導入する流入用通路(63)を備えた通風路(9) と、該排出用通路(19)を流通する室内空気と該流入用通路(63)を流通する室外空気とを熱交換させる全熱交換器(61)とを備え、上記循環用通路(18)には、上流側から順に吸着手段(10)の吸着エレメントの吸着領域(11)と、熱交換器(14)と、除加湿手段(31,60)とが設けられ、上記排出用通路(19)には、上流側から順に上記全熱交換器(61)の排出側流路(65)と、室内空気を加熱する加熱手段(13)と、吸着手段(10)の吸着エレメントの再生領域(12)とが設けられ、上記流入用通路(63)には、上記全熱交換器(61)の流入側流路(64)が設けられていることとしたものである。
【００２４】
上記発明特定事項により、一部の室内空気は排出用通路(19)を通じて室外(23)に排出される一方、流入用通路(63)を通じて室外(23)から室外空気が室内(22)に導入される。また、一部の室内空気は循環用通路(18)を通じて室内(22)に供給される。排出用通路(19)を通じて室外(23)に排出される室内空気と、流入用通路(63)を通じて室内(22)に導入される室外空気とは、全熱交換器(61)を介して熱交換を行い、室外(23)に排出される室内空気が有する冷熱または温熱が回収される。従って、換気の効率が向上するとともに、運転効率が向上する。
【００２５】
第９の発明は、上記第８の発明において、流入用通路(63)の出口は、循環用通路(18)における吸着手段(10)の吸着エレメントの吸着領域(11)の上流側に設けられていることとしたものである。
【００２６】
上記発明特定事項により、流入用通路(63)を通じて室外(23)から導入した室外空気は、循環用通路(18)の室内空気と合流し、吸着手段(10)において脱臭される。そのため、室内(22)に供給される空気の清浄度が向上する。
【発明の効果】
【００２７】
以上のように、第１の発明によれば、除湿時には、除加湿手段によって吸収した水分を水循環回路を通じて排出する。一方、加湿時には、除加湿手段により室内空気に放出する水分を水循環回路を通じて供給する。そのため、ドレン排水用の配管系統や加湿用補給水の配管系統を不要にすることができる。従って、装置の構成を簡単化することができる。また、水循環回路の水の温度を調節することにより、冷房運転と暖房運転とを容易に切り換えることができる。
【００２８】
第２の発明によれば、水分交換器の透湿膜の内外の温度差に起因する水蒸気分圧の差により、室内空気の除湿または加湿を行うことができる。そのため、簡単な構成で除加湿手段を得ることができる。
【００２９】
第３の発明によれば、熱交換器にドレンが発生した場合には、当該ドレンが水分交換器に滴下し、水分交換器の透湿膜を介して循環水に吸収される。そのため、ドレンパンが不要になるので、装置の構成をより簡単化することができる。
【００３０】
第４の発明によれば、熱源によって水循環回路の水を冷却または加熱することにより、水循環回路の水の温度を調節することができる。そのため、熱交換器における熱交換量と水分交換器における除湿量または加湿量とを調節することができ、調温及び調湿の制御性を向上させることができる。
【００３１】
第５の発明によれば、給排水手段が水循環回路の給排水を自動的に行うので、水分交換器によって吸収した水分の排出と、水分交換器によって放出する水分の補給とを、自動的に行うことができる。また、水循環回路の水量を所定量に維持することができるので、水分交換器による除湿または加湿を安定して行うことができる。
【００３２】
第６の発明によれば、水分交換器を流れる水の流量を調節することにより、室内空気の除湿量または加湿量を容易に制御することができる。
【００３３】
第７の発明によれば、吸着手段による除湿量が多い場合であっても、除湿量の制御を容易に行うことができる。また、室内空気の冷却には、水の蒸発潜熱が用いられるので、室内空気と水との温度差を小さくすることができる。従って、水循環回路の水を高めに設定することができ、運転効率を向上させることができる。
【００３４】
第８の発明によれば、室外空気を強制的に導入するので、換気の効率を向上させることができる。また、室外に排出される室内空気が有する冷熱または温熱を回収するので、運転効率を向上させることができる。さらに、取り入れた外気を空調してから導入することができるので、導入外気によるドラフト感を解消することができる。
【００３５】
第９の発明によれば、室外から導入した室外空気は、吸着手段によって脱臭された後に室内に供給されるので、室内の空気の清浄度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、本発明の前提技術の形態を説明した後に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００３７】
＜前提技術の形態＞
図１に示すように、前提技術の形態に係る空気調和装置(51)は、一部の室内空気を調温、調湿及び脱臭して室内(22)に戻す一方、他の室内空気を送風機(17)で室外(23)に強制的に排出し、排出した分の空気を自然流入口(21,21,…)から室内(22)に導入する第三種換気を行うものである。
【００３８】
まず、空気調和装置(51)の構成について説明する。
【００３９】
空気調和装置(51)の通風路(9) は、循環用通路(18)と排出用通路(19)とから構成されている。
【００４０】
循環用通路(18)には、上流側から順に、ロータ型の吸着素子(10)、室内熱交換器(14)、循環用送風機(16)、加湿器(25)が設けられている。吸着素子(10)は、臭気吸着性及び湿気吸着性を有する吸着剤、例えばシリカゲル、ゼオライト、活性炭等を中空構造体に形成した吸着エレメントを備え、吸着手段を構成している。吸着素子(10)のうち循環用通路(18)内に位置する領域は、空気中の臭気及び湿気を吸着する吸着領域(11)となる。
【００４１】
排出用通路(19)は、メイン通路(20)と、このメイン通路(20)と並列に設けられたバイパス通路(24)とを備えている。メイン通路(20)には、上流側から順に、加熱ヒータ(13)と吸着素子(10)とが設けられている。吸着素子(10)のうち循環用通路(18)内に位置する領域は、吸着された臭気及び湿気を脱着させて吸着素子(10)を再生させる再生領域(12)となる。バイパス通路(24)には、ダンパ(15)が設けられている。このダンパ(15)は、バイパス通路(24)の通風量を調節することによって、吸着素子(10)の再生領域(12)が再生に適した所定温度になるように、メイン通路(20)の通風量を調節する。排出用通路(19)の下流側には、室内空気を室外(23)に排出する排出用送風機(17)が設けられている。
【００４２】
図２に示すように、室内熱交換器(14)は冷媒回路(5) に設けられている。冷媒回路(5) は、圧縮機(1) 、四路切換弁(2) 、室外熱交換器(3) 、膨張弁(4) 、及び上記室内熱交換器(14)が接続されて成り、四路切換弁(2) を切り換えることによって可逆運転自在に構成されている。つまり、冷媒回路(5) はヒートポンプ式の冷媒回路である。
【００４３】
次に、空気調和装置(51)の動作について説明する。
【００４４】
−冷房運転−
冷房運転時には、冷媒回路(5) では、四路切換弁(2) は図中の実線側に設定される。圧縮機(1) から吐出された冷媒は、室外熱交換器(3) で凝縮し、膨張弁(4) により減圧膨張され、室内熱交換器(14)で蒸発し、圧縮機(1) に戻る循環を行う。
【００４５】
通風路(9) にあっては、一部の室内空気は循環用通路(18)を流れ、吸着素子(10)の吸着領域(11)において脱臭及び除湿される。このとき、吸着領域(11)において、吸着に伴う発熱が起こり、室内空気は加熱される。そのため、図３に示すように、状態点１Ａで表される室内空気は、除湿されるとともに温度が上昇し、状態点２Ａの状態となる。その後、この空気は室内熱交換器(14)において冷媒回路(5) の冷媒によって冷却され、状態点３Ａの状態となって室内(22)に供給される。
【００４６】
一方、排出用通路(19)に流入した室内空気は、加熱ヒータ(13)によって加熱されて高温の空気となり、吸着素子(10)の再生領域(12)に流入する。この高温空気は再生領域(12)に付着している臭い成分及び水分を脱着し、吸着剤を再生させる。そして、臭い成分及び水分を含んだ空気は室外(23)に排出される。
【００４７】
なお、排出用通路(19)を通じて室外(23)に室内空気が強制的に排出されるので、室内(22)は負圧状態になり、自然流入口(21,21,…)から外気が自然に導入される。つまり、送風機によって室外空気を強制的に導入することなく、換気が行われる。
【００４８】
−暖房運転−
暖房運転では、冷媒回路(5) にあっては、四路切換弁(2) が破線側に設定される。圧縮機(1) から吐出された冷媒は、室内熱交換器(14)で凝縮し、膨張弁(4) で減圧膨張された後、室外熱交換器(3) で蒸発して、圧縮機(1) に吸入される。
【００４９】
通風路(9) では、一部の室内空気が循環用通路(18)を流れ、吸着素子(10)の吸着領域(11)において吸着及び除湿される。そして、吸着領域(11)を流出後、室内熱交換器(14)で加熱される。加熱されて温度が上昇した空気は、加湿器(25)によって加湿され、所定の温湿度状態となって室内(22)に供給される。
【００５０】
一方、排出用通路(19)に流入した室内空気は、冷房運転と同様にして、吸着素子(10)の再生を行った後、室外(23)に排出される。
【００５１】
このように、前提技術の形態の空気調和装置(51)によれば、強制的な室外空気の導入を行わずに、室内空気を循環させることにより、調温、調湿、脱臭及び換気を行うことができる。つまり、室外空気を導入するための送風機が不要となる。
【００５２】
また、可逆運転自在な冷媒回路(5) に設けられた室内熱交換器(14)によって室内空気の冷却または加熱を行うので、空気の流通経路を逆転させることなく、冷房運転または暖房運転を選択的に実行することができる。つまり、空気の流通経路を変更するための装置が不要になり、空気調和装置(51)の構成を簡単化することができる。
【００５３】
また、冷房運転時には、室内空気を冷却しながら除湿するのではなく、吸着素子(10)でいったん除湿した後に、室内熱交換器(14)で冷却することとしている。従って、室内熱交換器(14)における熱交換量は、室内空気を顕熱変化させるだけで足りるので、潜熱変化の分だけ熱交換量が小さくなる。そのため、室内熱交換器(14)の蒸発温度を上げることができ、冷媒回路(5) の圧縮機(1) の負荷を小さくすることができる。従って、空気調和装置(51)の効率を向上させることができる。
【００５４】
＜実施形態１＞
図４に示すように、本発明の実施形態１に係る空気調和装置(52)は、前提技術の形態の空気調和装置(51)において、冷媒回路(5) を水循環回路(30)に置き換え、循環用通路(18)の室内熱交換器(14)の下流側に水分交換器(31)を設けたものである。
【００５５】
まず、空気調和装置(52)の構成について説明する。
【００５６】
水循環回路(30)は、水搬送手段たるポンプ(32)、熱源側熱交換器(33)、電磁弁(35)、水分交換手段たる水分交換器(31)、及び室内熱交換器(14)が順に接続されて構成されている。また、電磁弁(35)及び水分交換器(31)と並列に、バイパス回路(34)が設けられている。バイパス回路(34)には、流量調整弁(36)が設けられている。この流量調整弁(36)は、バイパス回路(34)の流量を調節することにより、水分交換器(31)を流れる水の量を調節する流量調節手段である。
【００５７】
熱源側熱交換器(33)は、水循環回路(30)の水を冷却または加熱する熱源回路(37)に接続され、熱源回路(37)の熱媒体と水循環回路(30)の水との間で熱交換を行わせるように構成されている。熱源回路(37)としては、ヒートポンプチラーや冷温水機等を用いる。
【００５８】
水分交換器(31)は、水蒸気の通過を許容する透湿膜を備え、透湿膜の外側を流れる空気と透湿膜の内側を流れる水との間で水分移動をさせるように構成されている。つまり、水分交換器(31)は、水循環回路(30)の水と室内空気とが透湿膜を介して接触するように構成されている。この水分交換器(31)では、以下のようにして水分移動が行われる。すなわち、水分交換器(31)の透湿膜の外側（表面側）を流れる室内空気の水蒸気分圧と、透湿膜の内側を流れる水の温度に相当する飽和空気の水蒸気分圧との間に差が生ずる。そして、この分圧差が駆動力となって、いずれか一方の側から他方の側に向かって水分が移動する。このようにして、透湿膜を介して、水と空気との間で水分の移動が行われることになる。
【００５９】
通風路(9) にあっては、上述したように、水分交換器(31)は循環用通路(18)の室内熱交換器(14)の下流側に配置されている。また、この水分交換器(31)は、室内熱交換器(14)で発生したドレンが水分交換器(31)に滴下し、透湿膜を介して水循環回路(30)に導入されるように、室内熱交換器(14)の真下に配置されている。つまり、室内熱交換器(14)は水分交換器(31)の上方、特に真上に配置されている。
【００６０】
また、水循環回路(30)には、水循環回路(30)の水量が所定量になるように給排水を行う給排水手段(38)が設けられている。給排水手段(38)は、排水用電磁弁(40)が設けられた排水配管(39)と、給水用電磁弁(42)が設けられた給水配管(41)と、水循環回路(30)の水量を検出し、排水用電磁弁(40)及び給水用電磁弁(42)の開閉制御を行うコントローラ(43)とを備えている。なお、給水配管(41)には、図示しない給水源が接続されている。
【００６１】
次に、空気調和装置(52)の動作について説明する。本空気調和装置(52)は、以下に説明する冷房運転または暖房運転を選択的に実行する。
【００６２】
−冷房運転−
まず、水循環回路(30)における水の循環動作を説明する。水循環回路(30)では、ポンプ(32)から吐出された水は、熱源側熱交換器(33)において冷却される。熱源側熱交換器(33)から流出した冷水は分流し、一部の水は電磁弁(35)を通過して水分交換器(31)に流入する一方、他の冷水はバイパス回路(34)を流れる。水分交換器(31)を流出した冷水はバイパス回路(34)の冷水と合流した後、室内熱交換器(14)を流通する。室内熱交換器(14)を流出した冷水はポンプ(32)に吸入され、再びポンプ(32)から吐出されて上記循環動作を繰り返す。
【００６３】
通風路(9) においては、排出用通路(19)に流入した一部の室内空気は、前提技術の形態と同様に、加熱ヒータ(13)で加熱された後、吸着素子(10)の再生領域(12)を流通する。この際、この空気は吸着素子(10)を加熱し、再生する。その後、この空気は再生領域(12)を流出し、室外(23)に排出される。
【００６４】
一方、循環用通路(18)に流入した室内空気は、図５の状態点１Ｂから状態点４Ｂに示すような状態変化を行う。具体的には、循環用通路(18)に流入した状態点１Ｂで表される室内空気は、吸着素子(10)の吸着領域(11)において脱臭及び除湿される。この際、吸着熱により加熱されて温度が上昇し、状態点２Ｂの状態となる。その後、この空気は室内熱交換器(14)において除湿されることなく冷却され、状態点３Ｂの状態となる。つまり、顕熱変化を行う。
【００６５】
そして、状態点３Ｂの空気は、水分交換器(31)において除湿及び冷却される。詳しくは、室内空気の温度は水分交換器(31)内の水の温度よりも高く、室内空気の水蒸気分圧は上記水に相当する水蒸気分圧よりも大きい。そのため、水蒸気分圧の差が駆動力となって、室内空気中の水分が透湿膜を介して上記水に吸収される。従って、室内空気中の水分は水分交換器(31)を通じて水循環回路(30)に導入される。このようにして、状態点３Ｂで表される室内空気は、状態点４Ｂの状態となり、室内(22)に供給される。
【００６６】
なお、室内熱交換器(14)及び水分交換器(31)における調温及び調湿の制御は、室内熱交換器(14)及び水分交換器(31)を流れる水の温度及び流量を調節することによって行われる。例えば、室内空気の温度が設定値に比べて相当高い場合には、熱源回路(37)による水循環回路(30)の水の冷却量を大きくし、室内熱交換器(14)及び水分交換器(31)を流れる水の温度を低下させる。このことにより、室内空気と室内熱交換器(14)及び水分交換器(31)との温度差が大きくなり、室内空気はより冷却されて温度が低下する。また、例えば、室内空気の湿度と設定値との差が小さい場合には、流量調整弁(36)の開度を大きくして、水分交換器(31)を流れる冷水の量を少なくする。その結果、除湿量が減少する。
【００６７】
ところで、上記のように水分交換器(31)を通じて水循環回路(30)に水分が導入されることにより、水循環回路(30)の水量は徐々に増加していく。そこで、本空気調和装置(52)では、水循環回路(30)の水量が予め設定した所定量以上になると、コントローラ(43)により排水用電磁弁(40)が開口され、水循環回路(30)の水が排水配管(39)を通じて排出される。そして、水循環回路(30)の水量が所定量になると、コントローラ(43)により排水用電磁弁(40)が閉鎖され、排水を終了する。このようにして、水分交換器(31)が安定した除湿を行うように、水循環回路(30)の水量が所定量に維持される。
【００６８】
−暖房運転−
水循環回路(30)では、ポンプ(32)から吐出された水は、熱源側熱交換器(33)において加熱される。熱源側熱交換器(33)を流出した水は、その後は上記冷房運転と同様にして水分交換器(31)及び室内熱交換器(14)を流れ、ポンプ(32)に吸入される。
【００６９】
通風路(9) においては、排出用通路(19)に流入した室内空気は、上記冷房運転と同様に、加熱ヒータ(13)で加熱され、吸着素子(10)の再生領域(12)を再生した後、室外(23)に排出される。
【００７０】
一方、循環用通路(18)に流入した室内空気は、図５の状態点１Ｃから状態点４Ｃに示すような状態変化を行う。具体的には、循環用通路(18)に流入した状態点１Ｃの室内空気は、吸着素子(10)の吸着領域(11)において脱臭及び除湿される。このとき、吸着熱により加熱され、温度が上昇して、状態点２Ｃの状態となる。その後、この空気は室内熱交換器(14)で加熱され、顕熱変化を行って状態点３Ｃの状態となる。
【００７１】
そして、状態点３Ｃの空気は、水分交換器(31)により加湿される。詳しくは、水分交換器(31)の透湿膜の内側を流れる水は、透湿膜の外側を流れる室内空気よりも水蒸気分圧が大きいため、透湿膜を介して上記水から室内空気に向かって水分の移動が起こる。つまり、室内空気が加湿される。このようにして、状態点３Ｃで表される室内空気は、状態点４Ｃの状態となり、室内(22)に供給される。
【００７２】
なお、室内熱交換器(14)及び水分交換器(31)における調温及び調湿の制御は、上記冷房運転の場合と同様にして行われる。すなわち、室内熱交換器(14)及び水分交換器(31)を流れる水の温度及び流量を調節することによって行われる。
【００７３】
ところで、上記のように水分交換器(31)を通じて水循環回路(30)の水が室内(22)に放出されることにより、水循環回路(30)の水量は徐々に減少していく。そこで、本空気調和装置(52)では、水循環回路(30)の水量が予め設定した所定量以下になると、コントローラ(43)により給水用電磁弁(42)が開口され、給水配管(41)を通じて水循環回路(30)に水が供給される。そして、水循環回路(30)の水量が所定量になると、コントローラ(43)により給水用電磁弁(42)が閉鎖され、給水を終了する。このようにして、水分交換器(31)が安定した加湿を行うように、水循環回路(30)の水量が所定量に維持される。
【００７４】
以上のように、本空気調和装置(52)によれば、前提技術の形態で述べた効果に加えて、以下のような効果を得ることができる。
【００７５】
冷房運転時には、吸着素子(10)で除湿し、室内熱交換器(14)で冷却した後の室内空気を、水分交換器(31)で冷却及び除湿している。従って、除湿量を増加することができる。また、水分交換器(31)を室内熱交換器(14)の真下に配置しているので、室内熱交換器(14)でドレンが発生したとしても、このドレンは水分交換器(31)に滴下する。水分交換器(31)で除湿した水分及び上記ドレンは、水分交換器(31)を通じて水循環回路(30)に導入され、給排水手段(38)によって水循環回路(30)の外部に排出される。従って、水循環回路(30)をドレンの排水経路として利用することができるので、ドレンパンやドレン排出用の配管系統を別途設ける必要がなくなる。そのため、空気調和装置(52)の構成を簡単化することができる。
【００７６】
暖房運転時には、水循環回路(30)の水を利用して、室内空気の加湿を行っている。そのため、加湿器を別途設ける必要がなくなる。また、水循環回路(30)の水の補給は給排水手段(38)によって行われるため、室内ユニットに対して加湿用の給水配管系統を別途設ける必要がない。従って、空気調和装置(52)の構成を簡単化することができる。
【００７７】
水循環回路(30)には、水分交換器(31)と並列にバイパス回路(34)が設けられており、このバイパス回路(34)には流量調整弁(36)が設けられている。そのため、この流量調整弁(36)を制御することによって、水分交換器(31)を流れる水量を調節することができる。従って、水分交換器(31)における除湿量または加湿量を精密に制御することが可能となる。
【００７８】
＜実施形態２＞
図６に示すように、本発明の実施形態２に係る空気調和装置(55)は、実施形態１の空気調和装置(52)において、水分交換器(31)を加湿冷却器(60)に置き換えたものである。
【００７９】
加湿冷却器(60)は、水循環回路(30)に接続されている。従って、加湿冷却器(60)には、補給水のための配管を別途設ける必要はない。つまり、加湿冷却器(60)への水の補給には、水循環回路(30)が利用される。
【００８０】
その他の構成は、実施形態１と同様である。
【００８１】
次に、本空気調和装置(55)の運転を説明する。水循環回路(30)における水の循環、及び通風路(9) の排出用通路(19)における室内空気の排出については、実施形態１と同様である。ここでは、循環用通路(18)における室内空気の循環について説明する。
【００８２】
冷房運転においては、循環用通路(18)に流入した室内空気は、図７に示す状態点１Ｆから状態点４Ｆの状態に変化する。具体的には、室内(22)から循環用通路(18)に流入した室内空気は、吸着素子(10)の吸着領域(11)を通過する際に脱臭、除湿及び加熱され、状態点１Ｆから状態点２Ｆの状態に変化する。そして、この空気は室内熱交換器(14)によって冷却され、状態点３Ｆの状態になる。その後、室内熱交換器(14)を流出した状態点３Ｆの空気は、加湿冷却器(60)によって冷却及び加湿され、状態点４Ｆの状態になる。
【００８３】
一方、暖房運転においては、循環用通路(18)に流入した室内空気は、状態点１Ｇから状態点４Ｇの状態に変化する。具体的には、室内(22)から循環用通路(18)に流入した室内空気は、吸着素子(10)の吸着領域(11)を通過する際に脱臭、除湿及び加熱され、状態点１Ｇから状態点２Ｇの状態に変化する。その後、この空気は室内熱交換器(14)によって加熱され、状態点３Ｇの状態になる。そして、室内熱交換器(14)を流出した状態点３Ｇの空気は、加湿冷却器(60)によって加湿され、状態点４Ｇの状態になる。
【００８４】
このように、実施形態２に係る空気調和装置(55)によれば、冷房運転時に、吸着素子(10)の吸着領域(11)における除湿量が多い場合であっても、加湿冷却器(60)によって空気を加湿するので、室内(22)に供給する空気の湿度を容易に調節することができる。また、加湿冷却器(60)において水の蒸発潜熱を利用して空気の冷却を行っているので、水循環回路(30)の水の温度を高めに設定することができる。つまり、熱源回路(37)による冷却量を減少することができる。従って、運転効率を向上させることができる。
【００８５】
なお、本実施形態においても、加湿に伴い水循環回路(30)の水量が減少していく。しかし、実施形態１と同様、水循環回路(30)の水量が所定量以下になると給排水手段(38)により給水が行われるため、水循環回路(30)の水量は所定量に維持される。
【００８６】
＜実施形態３＞
図８に示すように、本発明の実施形態３に係る空気調和装置(56)は、実施形態１の空気調和装置(52)において、自然流入口(21,21,…)から室内(22)に室外空気を導入するのではなく、送風機(62)を用いて室外(23)から室内(22)に室外空気を強制的に導入するようにしたものである。
【００８７】
図８に示すように、通風路(9) には、循環用通路(18)及び排出用通路(19)に加えて、室外(23)の空気を室内(22)に導入するための流入用通路(63)が設けられている。排出用通路(19)及び流入用通路(63)には、室外(23)から導入した室外空気と室内(22)から導出した室内空気とを熱交換させ、室内空気の熱を回収する全熱交換器(61)が設けられている。全熱交換器(61)は、室外空気を流通させる排出側流路(65)と、室内空気を流通させる流入側流路(64)とを備えている。流入側流路(64)は、流入用通路(63)に設けられている。一方、排出側流路(65)は、排出用通路(19)における加熱ヒータ(13)の上流側に設けられている。
【００８８】
流入用通路(63)には、上流側から順に全熱交換器(61)の流入側流路(64)と、送風機(62)が設けられている。流入用通路(63)の出口は、循環用通路(18)の吸着素子(10)と室内熱交換器(14)との間に設けられている。従って、流入用通路(63)を流れてきた室外空気は、循環用通路(18)の吸着素子(10)を流通した室内空気と、室内熱交換器(14)の上流側で合流するように構成されている。
【００８９】
従って、本空気調和装置(56)は、室内空気の排出と室外空気の導入とを送風機により強制的に行う換気方法を前提としている。つまり、本空気調和装置(56)は、第１種換気を実行する空気調和装置である。
【００９０】
ところで、本空気調和装置(56)では、吸着素子(10)の吸着領域(11)を流出した室内空気と流入用通路(63)を流通した室外空気とを合流させ、水循環回路(30)に設けられた室内熱交換器(14)及び水分交換器(31)によって調温及び調湿している。従って、実施形態１において説明したように、ドレン排水用の配管系統やドレンパンを削除することができ、また、加湿用の補給水配管系統を削除することができる。また、送風機(62)によって積極的に室外空気を室内(22)に導入しているので、換気の効率を向上させることができる。
【００９１】
＜実施形態４＞
図９に示すように、本発明の実施形態４に係る空気調和装置(57)は、実施形態３の空気調和装置(56)において、流入用通路(63)の出口を、循環用通路(18)の吸着素子(10)の上流側に設けたものである。つまり、本空気調和装置(57)では、流入用通路(63)に流入した室外空気は、全熱交換器(61)の流入側流路(64)を流れた後、室内(22)から循環用通路(18)に流入した室内空気と合流する。そして、合流した空気は、吸着素子(10)の吸着領域(11)において脱臭及び除湿された後、室内熱交換器(14)及び水分交換器(31)を流れ、適当な温湿度条件を有する清浄な空気となって室内(22)に供給される。
【００９２】
このように、本空気調和装置(57)では、流入用通路(63)を通じて室外(23)から導入した空気を、吸着素子(10)によって脱臭している。そのため、室外空気を室内(22)に供給する前に、その臭い成分を除去することができる。従って、室内(22)に供給する空気を、より清浄化することができる。
【産業上の利用可能性】
【００９３】
以上説明したように、本発明は、調温、調湿、脱臭及び換気を行う空気調和装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】通風路の構成図である。
【図２】前提技術の形態に係る空気調和装置の全体構成図である。
【図３】前提技術の形態における室内空気の状態変化を表す空気線図である。
【図４】実施形態１に係る空気調和装置の全体構成図である。
【図５】実施形態１における室内空気の状態変化を表す空気線図である。
【図６】実施形態２に係る空気調和装置の全体構成図である。
【図７】実施形態２における室内空気の状態変化を表す空気線図である。
【図８】実施形態３に係る空気調和装置の全体構成図である。
【図９】実施形態４に係る空気調和装置の全体構成図である。
【図１０】従来の空気調和装置の構成図である。
【符号の説明】
【００９５】
(10)  吸着素子
(13)  加熱ヒータ
(14)  室内熱交換器
(18)  循環用通路
(19)  排出用通路
(30)  水循環回路
(31)  水分交換器
(32)  ポンプ
(36)  流量調整弁
(37)  熱源回路
(38)  給排水手段
(39)  排水配管
(41)  給水配管
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６】
2006112780.tif 000017
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図７】
2006112780.tif 000018
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図８】
2006112780.tif 000019
【手続補正６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図９】
2006112780.tif 000020
【手続補正７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１０】
2006112780.tif 000021
【手続補正８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正９】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１２
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１０】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１３
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１４
【補正方法】削除
【補正の内容】