(57)【要約】【課題】温度と湿度の調節ができ、簡素な機器構成でヒートポンプを効率よく動作させる。【解決手段】経路切換え手段６による媒体の流通方向、第１膨張弁３、第２膨張弁４の開放状態、絞り状態の動作を制御し、第１熱交換器１、第２熱交換器２、第３熱交換器７で熱交換される流体の潜顕熱を個別に制御し、温度と湿度の調節を行い、簡素な機器構成でヒートポンプを効率よく動作させる。【選択図】  図１
2018115821.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
媒体が伝熱管を流通する第１熱交換器と、
媒体が流通する伝熱管の外側にデシカント材が塗布される第２熱交換器と、
前記第２熱交換器の一方側の前記媒体の経路に備えられ、開放状態と絞り状態に動作が制御される第１膨張弁と、
前記第２熱交換器の他方側の前記媒体の経路に備えられ、開放状態と絞り状態に動作が制御される第２膨張弁と、
媒体を圧縮する圧縮手段と、
前記圧縮手段で圧縮された媒体である圧縮媒体の前記第１熱交換器、もしくは、前記第１膨張弁への供給を切換える経路切換え手段とを備え、
前記第１熱交換器の一方側に前記第２膨張弁が接続され、
前記第１熱交換器の他方側に前記経路切換え手段が接続されると共に、前記経路切換え手段が前記第１膨張弁に接続され、
前記第１熱交換器、及び、前記第２熱交換器の少なくとも一方で熱交換された流体が被空調部位に送風される
ことを特徴とする空調システム。
【請求項２】
請求項１に記載の空調システムにおいて、
運転モードの指示情報、前記被空調部位に送風される流体の湿度の情報、前記被空調部位に送風される流体の温度の情報、前記運転モードの運転時間の情報の少なくとも一つが入力され、入力された情報に基づいて、前記経路切換え手段、前記第１膨張弁、前記第２膨張弁の動作を制御する制御手段を備えた
ことを特徴とする空調システム。
【請求項３】
請求項２に記載の空調システムにおいて、
前記運転モードは、
蒸発器とされる前記第１熱交換器、水分を前記デシカント材に吸着させる前記第２熱交換器に、前記被空調部位の還気を流通させる冷房・除湿運転モードと、
蒸発器とされる前記第１熱交換器に、前記被空調部位の還気を流通させる冷房運転モードと、
凝縮器とされる前記第１熱交換器、前記デシカント材から水分を脱着させる前記第２熱交換器に、前記被空調部位の還気を流通させる暖房・加湿運転モードと、
凝縮器とされる前記第１熱交換器に、前記被空調部位の還気を流通させる暖房運転モードとを有している
ことを特徴とする空調システム。
【請求項４】
請求項３に記載の空調システムにおいて、
前記冷房運転モードでは、
前記デシカント材から水分を脱着させる前記第２熱交換器に、外気を流通させて水分を気体で排出し、
前記暖房運転モードでは、
水分を前記デシカント材に吸着させる前記第２熱交換器に外気を流通させて水分の補給を行う
ことを特徴とする空調システム。
【請求項５】
請求項４に記載の空調システムにおいて、
前記制御手段は、
前記冷房・除湿運転モードが選択された場合、
前記圧縮媒体を前記第１膨張弁、前記第２熱交換器、前記第２膨張弁、前記第１熱交換器の順に送るように前記経路切換え手段を動作させると共に、前記第１膨張弁、及び、前記第２膨張弁を絞り状態に動作させ、
前記冷房運転モードが選択された場合、
前記圧縮媒体を前記第１膨張弁、前記第２熱交換器、前記第２膨張弁、前記第１熱交換器の順に送るように前記経路切換え手段を動作させると共に、前記第１膨張弁を開放状態に動作させ、前記第２膨張弁を絞り状態に動作させ、
前記暖房・加湿運転モードが選択された場合、
前記圧縮媒体を前記第１熱交換器、前記第２膨張弁、前記第２熱交換器、前記第１膨張弁の順に送るように前記経路切換え手段を動作させると共に、前記第１膨張弁を絞り状態に動作させ、前記第２膨張弁を開放状態に動作させ、
前記暖房運転モードが選択された場合、
前記圧縮媒体を前記第１熱交換器、前記第２膨張弁、前記第２熱交換器、前記第１膨張弁の順に送るように前記経路切換え手段を動作させると共に、前記第１膨張弁、及び、前記第２膨張弁を絞り状態に動作させる
ことを特徴とする空調システム。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の空調システムにおいて、
前記経路切換え手段と前記第１膨張弁との間に、前記媒体の温度を調整する温度調整手段が備えられている
ことを特徴とする空調システム。
【請求項７】
請求項６に記載の空調システムにおいて、
前記温度調整手段は、
前記経路切換え手段と前記第１膨張弁との間に配される第３熱交換器である
ことを特徴とする空調システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デシカント熱交換器、及び、ヒートポンプシステムを用いて温度と湿度の調節を行う空調システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、冷却下で流体を接触させることで流体の水分を吸着すると共に、加熱下で流体を接触させることで吸着した水分を脱着するデシカント材を用いた空調システムが知られている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
デシカント材を用いた空調システムと、媒体を圧縮して熱交換器に流通させるヒートポンプシステムとを組み合わせることで、湿度を最適に調整できる空調システムを構築することができる。また、空気温度を調節するための温度調整装置を併用することで、冷房時、暖房時に、湿度を最適に調整できる空調システムを構築することが出来る。
【０００４】
ところで、ヒートポンプシステムでは、冷房運転（例えば、夏季）の場合、蒸発器の冷媒蒸発熱で室内空気を除湿・冷却し、暖房運転（例えば、冬季）の場合、凝縮器の冷媒凝縮熱で室内空気を暖めている。冷房運転時は、冷媒の蒸発温度を低く設定する必要があるため、蒸発器を流通した空気は温度が低くなり、空気を加熱して所定の温度（例えば、２０度から２５度）に調整する必要があった。また、暖房運転時は、凝縮器の凝縮温度を高くする必要がある。冷媒の蒸発温度を低く設定すると共に、凝縮温度を高くするので、ヒートポンプの効率を維持するためには高い能力を持った機器が必要であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−１５５９４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、温度と湿度の調節ができ、簡素な機器構成でヒートポンプを効率よく動作させることができる空調システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための請求項１に係る本発明の空調装置は、媒体が伝熱管を流通する第１熱交換器と、媒体が流通する伝熱管の外側にデシカント材が塗布される第２熱交換器と、前記第２熱交換器の一方側の前記媒体の経路に備えられ、開放状態と絞り状態に動作が制御される第１膨張弁と、前記第２熱交換器の他方側の前記媒体の経路に備えられ、開放状態と絞り状態に動作が制御される第２膨張弁と、媒体を圧縮する圧縮手段と、前記圧縮手段で圧縮された媒体である圧縮媒体の前記第１熱交換器、もしくは、前記第１膨張弁への供給を切換える経路切換え手段とを備え、前記第１熱交換器の一方側に前記第２膨張弁が接続され、前記第１熱交換器の他方側に前記経路切換え手段が接続されると共に、前記経路切換え手段が前記第１膨張弁に接続され、前記第１熱交換器、及び、前記第２熱交換器の少なくとも一方で熱交換された流体が被空調部位に送風されることを特徴とする。
【０００８】
請求項１に係る本発明では、経路切換え手段により圧縮媒体を第１熱交換器、もしくは、第１膨張弁に供給する。
圧縮媒体が第１膨張弁に供給された場合、第１膨張弁の動作により、第２熱交換器の媒体の温度が制御され、第２熱交換器が媒体を蒸発する蒸発器として動作する状況と（この場合、流体の水分は第２熱交換器のデシカント材に吸着される：除湿）、媒体を凝縮する凝縮器として動作する状況と（この場合、第２熱交換器のデシカント材に吸着された水分は放出される：デシカントの再生）が得られる。第２膨張弁を絞り状態に動作させることで媒体の温度を低下させ、第１熱交換器を蒸発器として動作させる（冷房）。
圧縮媒体が第１熱交換器に供給された場合、第１熱交換器に高温の媒体が送られ凝縮器として動作する（暖房）。第２膨張弁の絞り状態の動作、及び、開放状態の動作により、第２熱交換器が媒体を蒸発する蒸発器として動作する状況と（この場合、流体の水分は第２熱交換器のデシカント材に吸着される：加湿用の水分補給）、媒体を凝縮する凝縮器として動作する状況と（この場合、第２熱交換器のデシカント材に吸着された水分は放出される：加湿）が得られる。
【０００９】
このため、経路切換え手段の制御により、第１熱交換器で冷房と暖房の温度調節（顕熱の制御）を行い、第１膨張弁、第２膨張弁の動作を制御して、第２熱交換器で除湿、加湿（潜熱の制御）を行うことで、熱交換される流体の潜顕熱を個別に制御することができる。従って、温度と湿度の調節ができ、簡素な機器構成でヒートポンプを効率よく動作させることが可能になる。
【００１０】
そして、請求項２に係る本発明の空調システムは、請求項１に記載の空調システムにおいて、運転モードの指示情報、前記被空調部位に送風される流体の湿度の情報、前記被空調部位に送風される流体の温度の情報、前記運転モードの運転時間の情報の少なくとも一つが入力され、入力された情報に基づいて、前記経路切換え手段、前記第１膨張弁、前記第２膨張弁の動作を制御する制御手段を備えたことを特徴とする。
【００１１】
請求項２に係る本発明では、運転モードの指示情報、被空調部位（室内）に送風される流体の湿度の情報、被空調部位（室内）に送風される流体の温度の情報、運転モードの運転時間の情報の少なくとも一つに基づいて、経路切換え手段、第１膨張弁、第２膨張弁の動作が制御される。例えば、運転モードの指示情報に基づいて、冷房、暖房が切り換えられると共に、室内に送風される流体の絶対湿度の情報に基づいて、除湿、加湿が切り換えられ、また、室内に送風される流体の温度情報に基づいて、除湿、加湿が切り換えられる。更に、運転モードの運転時間の情報に基づいて、冷房、暖房が切り換えられる。
【００１２】
また、請求項３に係る本発明の空調システムは、請求項２に記載の空調システムにおいて、前記運転モードは、蒸発器とされる前記第１熱交換器、水分を前記デシカント材に吸着させる前記第２熱交換器に、前記被空調部位の還気を流通させる冷房・除湿運転モードと、蒸発器とされる前記第１熱交換器に、前記被空調部位の還気を流通させる冷房運転モードと、凝縮器とされる前記第１熱交換器、前記デシカント材から水分を脱着させる前記第２熱交換器に、前記被空調部位の還気を流通させる暖房・加湿運転モードと、凝縮器とされる前記第１熱交換器に、前記被空調部位の還気を流通させる暖房運転モードとを有していることを特徴とする。
【００１３】
請求項３に係る本発明では、冷房・除湿運転モード、冷房運転モード（除湿を伴わない）、暖房・加湿運転モード、暖房運転モード（加湿を伴わない）で、運転することができる。
【００１４】
また、請求項４に係る本発明の空調システムは、請求項３に記載の空調システムにおいて、前記冷房運転モードでは、前記デシカント材から水分を脱着させる前記第２熱交換器に、外気を流通させて水分を気体で排出し、前記暖房運転モードでは、水分を前記デシカント材に吸着させる前記第２熱交換器に外気を流通させて水分の補給を行うことを特徴とする。
【００１５】
請求項４に係る本発明では、冷房運転モードで、第２熱交換器のデシカント材から水分を脱着させて外気に水分を放出させ、デシカント材の再生を行い、暖房運転モードで、第２熱交換器のデシカント材に外気の水分を吸着させ、加湿時の水分の補給を行う。
【００１６】
また、請求項５に係る本発明の空調システムは、請求項４に記載の空調システムにおいて、前記制御手段は、前記冷房・除湿運転モードが選択された場合、前記圧縮媒体を前記第１膨張弁、前記第２熱交換器、前記第２膨張弁、前記第１熱交換器の順に送るように前記経路切換え手段を動作させると共に、前記第１膨張弁、及び、前記第２膨張弁を絞り状態に動作させ、前記冷房運転モードが選択された場合、前記圧縮媒体を前記第１膨張弁、前記第２熱交換器、前記第２膨張弁、前記第１熱交換器の順に送るように前記経路切換え手段を動作させると共に、前記第１膨張弁を開放状態に動作させ、前記第２膨張弁を絞り状態に動作させ、前記暖房・加湿運転モードが選択された場合、前記圧縮媒体を前記第１熱交換器、前記第２膨張弁、前記第２熱交換器、前記第１膨張弁の順に送るように前記経路切換え手段を動作させると共に、前記第１膨張弁を絞り状態に動作させ、前記第２膨張弁を開放状態に動作させ、前記暖房運転モードが選択された場合、前記圧縮媒体を前記第１熱交換器、前記第２膨張弁、前記第２熱交換器、前記第１膨張弁の順に送るように前記経路切換え手段を動作させると共に、前記第１膨張弁、及び、前記第２膨張弁を絞り状態に動作させることを特徴とする。
【００１７】
請求項５に係る本発明では、経路切換え手段により圧縮媒体の流通方向を制御し、第１膨張弁、第２膨張弁の動作により圧縮媒体の温度を調整することで、冷房・除湿運転モード、冷房運転モード、暖房・加湿運転モード、暖房運転モードを適切に切り換えることができる。
【００１８】
また、請求項６に係る本発明の空調システムは、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の空調システムにおいて、前記経路切換え手段と前記第１膨張弁との間に、前記媒体の温度を調整する温度調整手段が備えられていることを特徴とする。
【００１９】
請求項６に係る本発明では、温度調整手段により、高温の媒体を冷却して凝縮器として用いたり、低温の媒体を昇温して蒸発器として用いたりすることができる。
【００２０】
また、請求項７に係る本発明の空調システムは、請求項６に記載の空調システムにおいて、前記温度調整手段は、前記経路切換え手段と前記第１膨張弁との間に配される第３熱交換器であることを特徴とする。
【００２１】
請求項７に係る本発明では、経路切換え手段により媒体の流通方向を切り換えることで、第３熱交換器を凝縮器、もしくは、蒸発器として使用することができ、媒体の温度を細かく制御することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の空調システムは、温度と湿度の調節ができ、簡素な機器構成でヒートポンプを効率よく動作させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施例に係る空調システムの概念的な構成図である。
【図２】第１熱交換器と第２熱交換器を収容するケーシングの説明図である。
【図３】冷房時の概念的な構成図である。
【図４】冷房時のケーシングの説明図である。
【図５】暖房時の概念的な構成図である。
【図６】暖房時のケーシングの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１、図２に基づいて本発明の一実施例に係る空調システムの概略構成を説明する。
【００２５】
図１には本発明の一実施例に係る空調システムの概念的な構成、図２には第１熱交換器と第２熱交換器を収容するケーシングの概略構成を示してある。
【００２６】
図１に示すように、本実施例の空調システムは、媒体が伝熱管を流通する第１熱交換器１と、媒体が流通する伝熱管の外側にデシカント材が塗布される第２熱交換器２を備えている。第２熱交換器２の一方側の経路（第１熱交換器１と反対側の媒体の経路）には第１膨張弁３が備えられ、第１膨張弁３は、開放状態と絞り状態に動作が制御される。また、第２熱交換器２の他方側の経路（第１熱交換器１の側の媒体の経路）には第２膨張弁４が備えられ、第２膨張弁４は、開放状態と絞り状態に動作が制御される。
【００２７】
一方、媒体を圧縮する圧縮手段５が備えられ、圧縮手段５で圧縮された媒体（圧縮媒体）は、経路切換え手段６を介して、第１熱交換器１、もしくは、第１膨張弁３のいずれかに供給が切り換えられる。第１熱交換器１の一方側（第２熱交換器２の側の媒体の経路）には第２膨張弁４が接続され、第１熱交換器１の他方側（第２熱交換器２と反対側の媒体の経路）に経路切換え手段６が接続されている。そして、経路切換え手段６と第１膨張弁３との間には、温度調整手段としての第３熱交換器７が配されている。
【００２８】
尚、温度調整手段としては、第３熱交換器７に代えて、高温の媒体を冷却する手段、低温の媒体を昇温させる手段を適用することができる。また、媒体の温度バランスにより第３熱交換器７（温度調整手段）を省略することも可能である。
【００２９】
具体的には後述するが、経路切換え手段６は、圧縮手段５の出口側につながるポート、圧縮手段５の入口側につながるポート、第１熱交換器１につながるポート、第３熱交換器７（第１膨張弁３）につながるポートの４つのポートを備えた４方弁で構成されている。そして、４方弁の切換えにより、圧縮手段５の出口側の圧縮媒体が第３熱交換器７（第１膨張弁３）側に供給されると共に、第１熱交換器１からの媒体が圧縮手段５の入口側に供給される状態（冷房を使用する運転モード）にされる。また、４方弁の切換えにより、圧縮手段５の出口側の圧縮媒体が第１熱交換器１側に供給されると共に、第３熱交換器７（第１膨張弁３）からの媒体が圧縮手段５の入口側に供給される状態（暖房を使用する運転モード）にされる。
【００３０】
例えば、第１熱交換器１（第２熱交換器２）で、被空調部位である室内の還気が熱交換されて冷却（除湿）された流体が室内に送風されて冷房状態が得られる。もしくは、第１熱交換器１（第２熱交換器２）で、被空調部位である室内の還気が熱交換されて加熱（加湿）された流体が室内に送風されて暖房状態が得られる。また、第２熱交換器２に外気が送られて水分が吸着されたり、デシカント材から水分が脱着されたりする。
【００３１】
第１膨張弁３、第２膨張弁４の絞り状態、開放状態の動作の制御、及び、経路切換え手段６の切換え状態の制御は、制御手段９の指令により制御される。制御手段９には、運転モードの指示情報、被空調部位（室内）に送風される流体の湿度の情報、被空調部位（室内）に送風される流体の温度の情報が入力される。また、運転モードの運転時間の情報（例えば、タイマーの情報）が入力される。制御手段９に入力された情報に基づいて、第１膨張弁３、第２膨張弁４の絞り状態、開放状態の動作が制御されると共に、経路切換え手段６の切換え状態が制御される。
【００３２】
例えば、運転モードの指示情報に基づいて、冷房、暖房が切り換えられると共に、室内に送風される流体の絶対湿度の情報に基づいて、除湿、加湿が切り換えられ、また、室内に送風される流体の温度情報に基づいて、除湿、加湿が切り換えられる。更に、運転モードの運転時間の情報（除湿の総運転時間）に基づいて、除湿の有無等が切り換えられる。
【００３３】
上記の空調システムでは、経路切換え手段６により圧縮媒体が第１熱交換器１、もしくは、第３熱交換器７（第１膨張弁３）に供給される。圧縮媒体の流れの方向と、第１膨張弁３、第２膨張弁４の動作の状況（開放状態、絞り状態）とにより、第１熱交換器１、第２熱交換器２が凝縮器、もしくは、蒸発器として動作する。
【００３４】
このため、経路切換え手段６の制御により、第１熱交換器１で冷房と暖房の温度調節（顕熱の制御）を行い、第２熱交換器２で除湿、加湿（潜熱の制御）を行うことで、熱交換される流体の潜顕熱を個別に制御することができる。従って、温度と湿度の調節ができ、簡素な機器構成でヒートポンプを効率よく動作させることが可能になる。
【００３５】
上述した運転モードは、蒸発器とされる第１熱交換器１、水分をデシカント材に吸着させる第２熱交換器２に、室内の還気を流通させる冷房・除湿運転モードと、蒸発器とされる第１熱交換器１に、室内の還気を流通させる冷房運転モードと、凝縮器とされる第１熱交換器１、デシカント材から水分を脱着させる第２熱交換器２に、室内の還気を流通させる暖房・加湿運転モードと、凝縮器とされる第１熱交換器１に、室内の還気を流通させる暖房運転モードとを有している。
【００３６】
そして、冷房運転モードでは、デシカント材から水分を脱着させる第２熱交換器２に、外気を流通させて水分を気体で排出してデシカント材の再生が行われ、第２熱交換器２に水が溜まることが防止される。暖房運転モードでは、水分をデシカント材に吸着させる第２熱交換器２に外気を流通させて水分を吸着して加湿用の水分の補給が行われる。
【００３７】
図２に示すように、第１熱交換器１、及び、第２熱交換器２は、一つのケーシング１１に収容され、室内の還気ＲＡの流入、送風ＳＡの吹き出し、外気ＯＡの流入、排気ＥＡの排出が切り換えられる。即ち、第１熱交換器１は入口側のケース１２と出口側のケース１３を仕切る壁部に配され、第２熱交換器２は入口側のケース１４と出口側のケース１５を仕切る壁部に配されている。入口側のケース１２、１４は仕切壁１６で仕切られている。
【００３８】
第１熱交換器１の入口側のケース１２には還気ＲＡ１を吸込むための還気吸込み口２１が設けられ、出口側のケース１３には送風ＳＡ１を吹き出す送風口２２が設けられている。第２熱交換器２の入口側のケース１４には外気ＯＡ２を吸込むための第１開口２５が設けられ、出口側のケース１５には、室内に開口し送風ＳＡ２を吹き出す第２開口２６、及び、外部に開口し排気ＥＡ２を排出する第３開口２７が設けられている。また、仕切壁１６には、第１熱交換器１の入口側のケース１２に流入した還気ＲＡ１を第２熱交換器２の入口側のケース１４に還気ＲＡ２として送る連通開口２８が設けられている。
【００３９】
第１開口２５、第２開口２６、第３開口２７、連通開口２８には、第１ダンパー３５、第２ダンパー３６、第３ダンパー３７、連通ダンパー３８が設けられ、個別に開閉動作されて開口の開閉が連動して行われる。第１ダンパー３５、第２ダンパー３６、第３ダンパー３７、連通ダンパー３８の動作は、制御手段９（図１参照）の指令により制御される。
【００４０】
尚、図中の符号で、３１は第１熱交換器１の側のファン、３２は第２熱交換器２の側のファンである。また、３３は温度センサー、３４は湿度センサーである。
【００４１】
温度センサー３３は、第１熱交換器で熱交換されて室内に吹き出される送風ＳＡ１の温度を検出し、制御手段９（図１参照）に出力する。湿度センサー３４は、第２熱交換器２で水分交換される前と水分交換された後の流体の湿度を検出し、制御手段９（図１参照）に出力する。制御手段９（図１参照）では、湿度の差により絶対湿度が演算される。
【００４２】
制御手段９からは、送風ＳＡ１の温度、絶対湿度の情報に基づいて、第１膨張弁３、第２膨張弁４の絞り状態、開放状態の動作が制御されると共に、経路切換え手段６の切換え状態が制御される。そして、第１ダンパー３５、第２ダンパー３６、第３ダンパー３７、連通ダンパー３８の動作が制御される。これにより、冷房、暖房が切り換えられると共に、除湿、加湿が切り換えられる。
【００４３】
上述した空調システムでは、冷房・除湿運転モードが選択された場合、制御手段９は、圧縮媒体を、第３熱交換器７、第１膨張弁３、第２熱交換器２、第２膨張弁４、第１熱交換器１の順に送るように経路切換え手段６を動作させる。そして、第１膨張弁３、及び、第２膨張弁４を絞り状態に動作させる。
【００４４】
また、冷房運転モードが選択された場合、圧縮媒体を、第３熱交換器７、第１膨張弁３、第２熱交換器２、第２膨張弁４、前記第１熱交換器の順に送るように前記経路切換え手段６を動作させる。そして、第１膨張弁３を開放状態に動作させると共に、第２膨張弁４を絞り状態に動作させる。
【００４５】
また、暖房・加湿運転モードが選択された場合、圧縮媒体を、第１熱交換器１、第２膨張弁４、第２熱交換器２、第１膨張弁３、第３熱交換器７の順に送るように経路切換え手段６を動作させる。そして、第１膨張弁３を絞り状態に動作させると共に、第２膨張弁４を開放状態に動作させる。
【００４６】
暖房運転モードが選択された場合、圧縮媒体を、第１熱交換器１、第２膨張弁４、第２熱交換器２、第１膨張弁３、第３熱交換器７の順に送るように経路切換え手段６を動作させる。そして、第１膨張弁３、及び、第２膨張弁４を絞り状態に動作させる。
【００４７】
経路切換え手段６により圧縮媒体の流通方向を制御し、第１膨張弁３、第２膨張弁４の動作により圧縮媒体の温度を調整することで、冷房・除湿運転モード、冷房運転モード（冷房・脱着運転モード）、暖房・加湿運転モード、暖房運転モード（暖房・吸着運転モード）を適切に切り換えることができる。
【００４８】
図３から図６に基づいて、上述した空調システムにおける媒体、空調流体の流れの具体的な状況を説明する。
【００４９】
図３には、例えば、夏季における冷房を使用する運転モードの概念的な構成、図４には、例えば、夏季における冷房を使用する運転モードのケーシングの状況を示してあり、図３（ａ）図４（ａ）は冷房・除湿運転モードの状態、図３（ｂ）図４（ｂ）は冷房・脱着運転モードの状態である。図５には、例えば、冬季における暖房を使用する運転モードの概念的な構成、図６には、例えば、冬季における暖房を使用する運転モードのケーシングの状況を示してあり、図５（ａ）図６（ａ）は暖房・加湿運転モードの状態、図５（ｂ）図６（ｂ）は暖房・吸着運転モードの状態である。
【００５０】
図３、図５に示すように、経路切換え手段６は、４つのポートを有する４方弁４０で構成されている。即ち、経路切換え手段６の４方弁４０は、圧縮手段５の出口側（圧縮媒体の吐出側）につながる第１ポート４１、圧縮手段５の入口側（媒体の流入側）につながる第２ポート４２、第１熱交換器１につながる第３ポート４３、第３熱交換器７（第１膨張弁３）につながる第４ポート４４の４つのポートを備えている。
【００５１】
図３に示すように、４方弁の切換えにより、第１ポート４１と第４ポート４４を連通させると共に、第２ポート４２と第３ポート４３を連通させると、圧縮手段５の出口側の圧縮媒体が第３熱交換器７（第１膨張弁３）側に供給されると共に、第１熱交換器１からの媒体が圧縮手段５の入口側に供給される状態（冷房を使用する運転モード）にされる。
【００５２】
図５に示すように、４方弁の切換えにより、第１ポート４１と第３ポート４３を連通させると共に、第２ポート４２と第４ポート４４を連通させると、圧縮手段５の出口側の圧縮媒体が第１熱交換器１側に供給されると共に、第３熱交換器７（第１膨張弁３）からの媒体が圧縮手段５の入口側に供給される状態（暖房を使用する運転モード）にされる。
【００５３】
図３（ａ）、図４（ａ）に基づいて除湿を伴う冷房時の運転モード（冷房・除湿運転モード）を説明する。
【００５４】
図３（ａ）に示すように、圧縮手段５で圧縮された圧縮媒体は、４方弁の第１ポート４１から第４ポート４４に流れ、第３熱交換器７、第１膨張弁３、第２熱交換器２、第２膨張弁４、第１熱交換器１の順に送られる。第１熱交換器１を出た媒体は、４方弁の第３ポート４３、第２ポート４２に流れて圧縮手段５の入口側に供給される（循環される）。
【００５５】
第１膨張弁３、第２膨張弁４が絞り状態に動作されているため、第３熱交換器７には高温の圧縮媒体が供給されて第３熱交換器７は凝縮器とされ、第１熱交換器１には低温の媒体が供給されて蒸発器とされる。圧縮手段５からの高温・高圧の圧縮媒体は第３熱交換器７で凝縮し、外気ＯＡ１は凝縮熱を吸収して排気ＥＡ１として排出される（凝縮熱が放出される）。
【００５６】
第３熱交換器７を出た媒体は、第１膨張弁３で減圧されて低温・低圧の媒体となり、第２熱交換器２に送られる。
【００５７】
室内の還気ＲＡ２は第２熱交換器２のデシカント材に吸着され、乾燥空気となって室内に送風（除湿送風）される（ＳＡ２）。第２熱交換器２媒体は、除湿に伴う吸着熱によって蒸発し、第２膨張弁４で更に減圧されて低温・低圧の媒体となって第１熱交換器１に送られる。室内の還気ＲＡ１は第１熱交換器１で冷却されて室内に送風（冷房送風）される（ＳＡ１）。媒体は、過熱ガスとなって圧縮手段５の入口側に送られる。
【００５８】
図３（ａ）で示した状態では、図４（ａ）に示すように、第１ダンパー３５、第３ダンパー３７の閉じ動作により、ケース１４の第１開口２５、ケース１５の第３開口２７が閉じられる。連通ダンパー３８、第２ダンパー３６の開動作により、仕切壁１６の連通開口２８、ケース１５の第２開口２６が開かれる。
【００５９】
これにより、室内の還気ＲＡ１が還気吸込み口２１から吸込まれ、第１熱交換器１を通って送風口２２から送風ＳＡ１が吹き出される。還気ＲＡ２は連通開口２８から第２熱交換器２に送られて水分がデシカント材に吸着され、乾燥空気となって第２開口２６から送風ＳＡ２が吹き出される。
【００６０】
第２熱交換器２は還気ＲＡを除湿する一方で、デシカント材自体は水分を吸収するため、除湿が継続するとデシカント材が飽和状態になる。このため、水分を吐き出す（脱着する）運転モード（冷房・脱着運転モード）に移行する。
【００６１】
図３（ｂ）、図４（ｂ）に基づいて水分の脱着を伴う冷房時の運転モード（冷房・脱着運転モード）を説明する。
【００６２】
図３（ｂ）に示すように、圧縮手段５で圧縮された圧縮媒体は、４方弁の第１ポート４１から第４ポート４４に流れ、第３熱交換器７、第１膨張弁３、第２熱交換器２、第２膨張弁４、第１熱交換器１の順に送られる。第１熱交換器１を出た媒体は、４方弁の第３ポート４３、第２ポート４２に流れて圧縮手段５の入口側に供給される（循環される）。
【００６３】
第１膨張弁３が開き状態に動作され、第２膨張弁４が絞り状態に動作されているため、第３熱交換器７には高温の圧縮媒体が供給されて第３熱交換器７は凝縮器とされ、第１熱交換器１には低温の媒体が供給されて蒸発器とされる。圧縮手段５からの高温・高圧の圧縮媒体は第３熱交換器７で一部凝縮し、外気ＯＡ１は凝縮熱を吸収して排気ＥＡ１として排出される（凝縮熱が放出される）。
【００６４】
尚、運転条件によっては、圧縮手段５からの高温・高圧の圧縮媒体が第３熱交換器７をそのまま通過することもあり、この場合、外気ＯＡ１は導入されないので、第３熱交換器７を省略することも可能である。第３熱交換器７を設けることで、凝縮状況を制御して凝縮に伴う媒体の温度の調整を行うことが出来る。
【００６５】
第３熱交換器７を出た媒体は、第１膨張弁３で減圧されずに高温・高圧の媒体のまま第２熱交換器２に送られ、過冷状態になるまで凝縮される。第２熱交換器２では、吸着されている水分が冷媒の凝縮熱により脱着される。
【００６６】
外気ＯＡ２は第２熱交換器２を流通して脱着された水分を吸収し、高温・高湿状態となって排気ＥＡ２として排出される。第２熱交換器２を出た冷媒は、第２膨張弁４で減圧されて低温・低湿の媒体となって第１熱交換器１に送られる。室内の還気ＲＡ１は第１熱交換器１で冷却されて室内に送風（冷房送風）される（ＳＡ１）。媒体は、蒸発して圧縮手段５の入口側に送られる。
【００６７】
図３（ｂ）で示した状態では、図４（ｂ）に示すように、第２ダンパー３６の閉じ動作によりケース１５の第２開口２６が閉じられ、連通ダンパー３８の閉じ動作により仕切壁１６の連通開口２８が閉じられる。第１ダンパー３５、第３ダンパー３７の開動作により、ケース１４の第１開口２５、ケース１５の第３開口２７が開かれる。
【００６８】
これにより、室内の還気ＲＡ１が還気吸込み口２１から吸込まれ、第１熱交換器１を通って送風口２２から送風ＳＡ１が吹き出される。外気ＯＡ２が第１開口２５から流入し、第２熱交換器２に送られて水分を吸収し、第３開口２７から排気ＥＡ２として排出される。
【００６９】
冷房・脱着運転モードで第２熱交換器２の水分が脱着されると（再生されると）、必要に応じて、冷房・除湿運転モードに移行し、冷房・除湿運転モードと冷房・脱着運転モードが繰り返される。冷房・除湿運転モードと冷房・脱着運転モードとの切換えは、例えば、温度の情報、絶対湿度の情報に基づいて、閾値により切り換えることが可能である。
【００７０】
これにより、冷房・除湿運転モードと冷房・脱着運転モードが繰り返され、第１熱交換器１を蒸発器として用い（顕熱の制御）、第２熱交換器２で除湿、再生（潜熱の制御）を行うことで、熱交換される流体の潜顕熱を個別に制御することができる。従って、温度の調節と湿度の調節ができ、冷房運転時に、簡素な機器構成でヒートポンプを効率よく動作させることが可能になる。
【００７１】
図５（ａ）、図６（ａ）に基づいて加湿を伴う暖房時の運転モード（暖房・加湿運転モード）を説明する。
【００７２】
図５（ａ）に示すように、圧縮手段５で圧縮された圧縮媒体は、４方弁の第１ポート４１から第３ポート４３に流れ、第１熱交換器１、第２膨張弁４、第２熱交換器２、第１膨張弁３、第３熱交換器７の順に送られる。第３熱交換器７を出た媒体は、４方弁の第４ポート４４、第２ポート４２に流れて圧縮手段５の入口側に供給される（循環される）。
【００７３】
第１膨張弁３が絞り状態に動作され、第２膨張弁４が開き状態に動作されているため、第１熱交換器１、第２熱交換器２には高温の圧縮媒体が供給されて第１熱交換器１、第２熱交換器２は凝縮器とされ、第３熱交換器７には減圧された媒体が供給されて第３熱交換器７は蒸発器とされる。
【００７４】
圧縮手段５で圧縮された媒体は第１熱交換器１で凝縮する。室内の還気ＲＡ１は凝縮熱により第１熱交換器１で昇温されて送風（暖房送風）される（ＳＡ１）。第１熱交換器１を出た媒体は第２膨張弁４を通過して第２熱交換器２に送られ、過冷却の状態まで凝縮され、凝縮熱により室内の還気ＲＡ２が加湿される。即ち、第２熱交換器２で脱着された水分が吸収されて加湿されて送風（加湿・送風）される（ＳＡ２）。つまり、室内の還気ＲＡの顕熱と潜熱が個別に処理されている。
【００７５】
第２熱交換器２を出た媒体は、第１膨張弁３で減圧されて第３熱交換器７に送られ、圧縮手段５に循環される。第３熱交換器７では外気ＯＡ１から熱を奪って媒体が蒸発し、外気ＯＡ１は排気ＥＡ１として排出される。
【００７６】
図５（ａ）で示した状態では、図６（ａ）に示すように、第１ダンパー３５、第３ダンパー３７の閉じ動作により、ケース１４の第１開口２５、ケース１５の第３開口２７が閉じられる。連通ダンパー３８、第２ダンパー３６の開動作により、仕切壁１６の連通開口２８、ケース１５の第２開口２６が開かれる。
【００７７】
これにより、室内の還気ＲＡ１が還気吸込み口２１から吸込まれ、第１熱交換器１を通って送風口２２から送風（暖房送風）ＳＡ１が吹き出される。還気ＲＡ２は連通開口２８から第２熱交換器２に送られてデシカント材から水分が吸収され、加湿空気となって第２開口２６から送風（加湿・送風）ＳＡ２が吹き出される。
【００７８】
第２熱交換器２は還気ＲＡ２を加湿する一方で、デシカント材からは水分が放出されるため、加湿が継続するとデシカント材に水分を補う必要がある。このため、水分を補給する運転モード（暖房・吸着運転モード）に移行する。
【００７９】
図５（ｂ）、図６（ｂ）に基づいて水分の補給を伴う暖房時の運転モード（暖房・吸着運転モード）を説明する。
【００８０】
図５（ｂ）に示すように、圧縮手段５で圧縮された圧縮媒体は、４方弁の第１ポート４１から第３ポート４３に流れ、第１熱交換器１、第２膨張弁４、第２熱交換器２、第１膨張弁３、第３熱交換器７の順に送られる。第３熱交換器７を出た媒体は、４方弁の第４ポート４４、第２ポート４２に流れて圧縮手段５の入口側に供給される（循環される）。
【００８１】
第１膨張弁３、第２膨張弁４が絞り状態に動作されているため、第１熱交換器１には高温の圧縮媒体が供給されて第１熱交換器１は凝縮器とされる。第２熱交換器２、第３熱交換器７には減圧された媒体が供給されて第２熱交換器２、第３熱交換器７は蒸発器とされる。
【００８２】
圧縮手段５で圧縮された媒体は第１熱交換器１で凝縮する。室内の還気ＲＡ１は凝縮熱により第１熱交換器１で昇温されて送風（暖房送風）される（ＳＡ１）。第１熱交換器１を出た媒体は第２膨張弁４で減圧されて低温低圧の媒体とされ、第２熱交換器２に送られる。外気ＯＡ２が第２熱交換器２を通過し、空気中の水分がデシカント材に吸着され、低温、低湿度の空気となって排気ＥＡ２として排出される。
【００８３】
第２熱交換器２に送られた媒体は吸着熱により蒸発し、第１膨張弁３により更に減圧されて第３熱交換器７に送られ、圧縮手段５に循環される。第３熱交換器７では外気ＯＡ１から熱を奪って媒体が蒸発し、外気ＯＡ１は排気ＥＡ１として排出される。
【００８４】
図５（ｂ）で示した状態では、図６（ｂ）に示すように、第２ダンパー３６の閉じ動作によりケース１５の第２開口２６が閉じられ、連通ダンパー３８の閉じ動作により仕切壁１６の連通開口２８が閉じられる。第１ダンパー３５、第３ダンパー３７の開動作により、ケース１４の第１開口２５、ケース１５の第３開口２７が開かれる。
【００８５】
これにより、室内の還気ＲＡ１が還気吸込み口２１から吸込まれ、第１熱交換器１を通って送風口２２から送風（暖房送風）ＳＡ１が吹き出される。外気ＯＡ２が第１開口２５から流入し、第２熱交換器２に送られて水分がデシカント材に吸着され、第３開口２７から排気ＥＡ２として排出される。
【００８６】
暖房・吸着運転モードで第２熱交換器２に水分が補給されると、必要に応じて、暖房・加湿運転モードに移行する。
【００８７】
これにより、暖房・加湿運転モードと暖房・吸着運転モードが繰り返され、第１熱交換器１を凝縮器として用い（顕熱の制御）、第２熱交換器２で加湿、水分補給（潜熱の制御）を行うことで、熱交換される流体の潜顕熱を個別に制御することができる。従って、温度の調節と湿度の調節ができ、暖房運転時に、簡素な機器構成でヒートポンプを効率よく動作させることが可能になる。
【００８８】
上述した空調システムは、媒体の流通方向、及び、膨張弁の開放状態、絞り状態の動作を制御して、熱交換器での潜顕熱を個別に制御することにより、最小限の熱交換器を用いて、温度と湿度の調節ができ、簡素な機器構成でヒートポンプを効率よく動作させることが可能になる。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本発明は、デシカント熱交換器、及び、ヒートポンプシステムを用いて温度と湿度の調節を行う空調システムの産業分野で利用することができる。
【符号の説明】
【００９０】
１  第１熱交換器
２  第２熱交換器
３  第１膨張弁
４  第２膨張弁
５  圧縮手段
６  経路切換え手段
７  第３熱交換器
９  制御手段
１１  ケーシング
１２、１３、１４、１５  ケース
１６  仕切壁
２１  還気吸込み口
２２  送風口
２５  第１開口
２６  第２開口
２７  第３開口
２８  連通開口
３１、３２  ファン
３３  温度センサー
３４  湿度センサー
３５  第１ダンパー
３６  第２ダンパー
３７  第３ダンパー
３８  連通ダンパー
４０  ４方弁
４１  第１ポート
４２  第２ポート
４３  第３ポート
４４  第４ポート
【図１】
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【図２】
2018115821.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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