(57)【要約】【課題】水分吸着手段およびヒートポンプサイクルによる除湿機能を有し、凝縮風量と再生風量を別々に制御することを可能とし、水分吸着手段による除湿量を増加させることができる空気調和装置を提供する。【解決手段】ヒートポンプサイクルにおいて、凝縮行程を加熱用熱交換器２１と凝縮器２２とに分離し、直列に接続され、冷却用熱交換器２４が水分吸着手段４の風上に配置されており、水分吸着手段４が吸着風路１および再生風路２に跨って配置され、吸着風路１から給気され、冷却用熱交換器２４で冷却されて相対湿度の上昇した空気の水分を吸着し、除湿空気として室内に送風し、水分吸着手段４に吸着した水分を、加熱用熱交換器２１で昇温された加熱空気により脱着し、室外に排気する構造を備えた空気調和装置とする。【選択図】図１
2008224074.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を圧縮する圧縮機、直列接続の複数の凝縮器、絞り装置及び蒸発器から構成される冷凍回路と、
前記複数の凝縮器及び前記蒸発器に空気を供給する複数の送風手段と、
前記蒸発器が配設され、第１の送風手段により室内空気を導入し、導入した空気を室内へ戻す第１の空気流路と、
第１の凝縮器が配置され、第２の送風手段により室内空気を導入し、室外へ排気する第２の空気流路と、
第２の凝縮器が配置され、第３の送風手段により室内空気を導入し、室外へ排気する第３の空気流路と、
前記第１の空気流路と前記第２の空気流路に跨り配置された水分吸着手段と、
前記水分吸着手段を駆動して、該水分吸着手段の前記第１の空気流路を流れる第１の空気と前記第２の空気流路を流れる第２の空気とが供給される領域を変更する駆動手段と、を備え、
前記第１の凝縮器が前記水分吸着手段に対し前記第２の空気流路の風上側に配置され、前記蒸発器が前記水分吸着手段に対して前記第１の空気流路の風上側に配置されたことを特徴とする空気調和装置。
【請求項２】
冷媒を圧縮する圧縮機、直列接続の複数の凝縮器、絞り装置及び蒸発器から構成される冷凍回路と、
前記複数の凝縮器及び前記蒸発器に空気を供給する複数の送風手段と、
前記蒸発器が配置され、第１の送風手段により室内空気を導入し、導入した空気を室内へ戻す第１の空気流路と、
第１の凝縮器が配置され、第２の送風手段により室内空気を導入し、室外へ排気する第２の空気流路と、
第２の凝縮器が配置され、第３の送風手段により室内空気を導入し、室外へ排気する第３の空気流路と、
前記第１の空気流路と前記第２の空気流路に跨り配置された水分吸着手段と、
前記水分吸着手段を駆動して、該水分吸着手段の前記第１の空気流路を流れる第１の空気と前記第２の空気流路を流れる第２の空気とが供給される領域を変更する駆動手段と、
を備え、
前記第１の凝縮器が前記水分吸着手段に対し前記第２の空気流路の風上側に配置され、前記蒸発器が前記水分吸着手段に対して前記第１の空気流路の風下側に配置されたことを特徴とする空気調和装置。
【請求項３】
冷媒を圧縮する圧縮機、直列接続の複数の凝縮器、絞り装置及び並列接続の複数の蒸発器から構成される冷凍回路と、
前記複数の凝縮器及び前記複数の蒸発器に空気を供給する複数の送風手段と、
第１の蒸発器及び第２の蒸発器が配置され、第１の送風手段により室内空気を導入し、導入した空気を室内へ戻す第１の空気流路と、
第２の凝縮器が配置され、第２の送風手段により室内空気を導入し、室外へ排気する第２の空気流路と、
前記第２の凝縮器が配置され、第３の送風手段により室内空気を導入し、室外へ排気する第３の空気流路と、
前記第１の凝縮器が前記水分吸着手段に対し前記第２の空気流路の風上側に配置され、前記第１の蒸発器が前記水分吸着手段に対して前記第１の空気流路の風上側に配置され、前記第２の蒸発器が前記水分吸着手段に対して前記第１の空気流路の風下側に配置され、前記第１の蒸発器と前記第２の蒸発器に対する冷媒流路切換手段を備えたことを特徴とする空気調和装置。
【請求項４】
前記第１の送風手段と前記第２の送風手段が、前記第１の空気流路と前記第２の空気流路とに跨り配置され共用される構成となっていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の空気調和装置。
【請求項５】
前記水分吸着手段に設ける吸着剤は、
低湿度である第１の相対湿度と前記第１の相対湿度よりも高湿度である第２の相対湿度との間の範囲における相対湿度に対する水分の平衡吸着量の変化率が、前記第１の相対湿度と前記第２の相対湿度の間の範囲以外における相対湿度に対する水分の平衡吸着量の変化率よりも大きく、かつ、前記第１の相対湿度及び前記第２の相対湿度が３０％から６０％の範囲であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の空気調和装置。
【請求項６】
前記水分吸着手段に設ける吸着剤は、
前記第１の相対湿度よりも低湿度である第３の相対湿度以下の範囲における相対湿度に対する水分の平衡吸着量の変化率が、前記第３の相対湿度以上の範囲における相対湿度に対する前記平衡吸着量の前記変化率よりも大きいものであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の空気調和装置。
【請求項７】
前記水分吸着手段に設ける固体吸着材を、１．５〜２．５ナノメートルの穴径の細孔が多数設けられたケイ素材料で構成したことを特徴とする請求項５または６記載の空気調和装置。
【請求項８】
前記水分吸着手段は、
第１の吸着剤が担持された第１の水分吸着手段と、第１の吸着剤とは異なる種類の第２の吸着剤が担持された第２の水分吸着手段とが直列に配置されて構成されることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の空気調和装置。
【請求項９】
前記水分吸着手段は、
第１の吸着剤が担持された第１の水分吸着手段と、第１の吸着剤とは異なる種類の第２の吸着剤が担持された第２の水分吸着手段とが並列に配置されて構成されることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の空気調和装置。
【請求項１０】
前記請求項１〜９のいずれかに記載の空気調和装置において、
前記第１の空気流路と前記第２の空気流路と前記第３の空気流路の風量をそれぞれ個別に制御することを特徴とする空気調和装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、除湿機能を有する空気調和装置および空気調和装置の制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来技術として、冷媒を圧縮する圧縮機、凝縮器、絞り装置及び蒸発器から構成された冷凍サイクルと、吸着剤を担持した水分吸着手段で構成され、除湿機能を有した空気調和装置が存在する（例えば特許文献１参照）。この空気調和装置は、凝縮器と蒸発器は１つずつ設置されており、凝縮器は水分吸着手段の風上に配置され、蒸発器は水分吸着手段の風下に配置されている。
【０００３】
また、冷媒を圧縮する圧縮機、凝縮器、絞り装置及び蒸発器から構成された冷凍サイクルと、吸着剤を担持した水分吸着手段で構成され、凝縮器と蒸発器が共に１つずつ水分吸着手段の風上に配置された空気調和機が存在する（例えば特許文献２参照）。
【０００４】
また、従来の一般的な除湿機能をもった空気調和機として、圧縮機、凝縮器、絞り装置及び蒸発器から構成された冷凍サイクルと、１種類の吸着剤を担持した１つの水分吸着手段で構成されているものが数多く存在する（例えば特許文献３参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−３０８２２９号公報（００１６欄−００１８欄、図１）
【特許文献２】特開２００５−１９５２８５号公報（０００９欄−００１１欄、図１）
【特許文献３】特開２００６−１２５６７０号公報（０００９欄−００１１欄、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の技術では、蒸発器を水分吸着手段の風下に配置することにより、蒸発器に流れ込む空気の水分をあらかじめ水分吸着手段により除去し、蒸発温度が０℃よりも低くなった場合の蒸発器への着霜を低減することによって、デフロスト運転をなくすことができ、それにより消費電力が削減され、省エネを図ることができる。しかし、吸込空気の相対湿度が低くなると、吸着剤による除湿量が低下するという問題があった。
【０００７】
また、１つの凝縮器を水分吸着手段の風上に配置し、凝縮排熱を利用することにより、ヒータが不要であるというメリットがあった。しかし、凝縮風量がそのまま再生風量となり、風量を別々に制御することができず、また、凝縮風量を増加させると、凝縮温度が下がり、吸着剤による除湿量は低下するという問題があった。
【０００８】
また、水分吸着手段に設けられた吸着剤を１種類のみにすると、その吸着量は吸着剤の特性に完全に依存する。例えば一般的なシリカゲル系の吸着剤であれば、比較的高湿度の空気に対しては吸着量が多いが、低湿度の空気に対しては吸着量が少なくなる。一方、一般的なゼオライト系の吸着剤であれば、比較的低湿度空気でも吸着量を確保できるが、空気湿度の増加に伴って吸着量がほとんど増加せず、高湿度空気に対する吸着量の絶対量が少ない。このように１種類の吸着剤を使用した場合、吸込空気の湿度によっては吸着量がほとんど確保できないという問題があった。
【０００９】
本発明は、上記のような課題を解消するためになされたもので、蒸発器を水分吸着手段の風上に配置することで、あらかじめ冷却し、相対湿度を上げることで水分吸着手段による除湿量を増加させることができる空気調和装置を提供することを目的とする。
【００１０】
また、本発明は、凝縮器と加熱再生用熱交換器を分離し、凝縮風量と再生風量を別々に制御することを可能とし、凝縮風量を調整することにより、吸着剤の再生風量を変えることなく、再生空気温度の調整をすることができる空気調和装置を提供することを目的とする。
【００１１】
また、本発明は、吸着剤を１種類だけではなく、異なる特性を持った２種類を、その特性に合わせて使用することにより、広範囲の空気湿度に対して吸着量を確保することができる空気調和装置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】
【００１２】
本発明に係る空気調和装置は、冷媒を圧縮する圧縮機、直列接続の複数の凝縮器、絞り装置及び蒸発器から構成される冷凍サイクルと、前記複数の凝縮器及び前記蒸発器に空気を供給する複数の送風手段と、前記蒸発器が配設され、第１の送風手段により室内空気を導入し、導入した空気を室内へ戻す第１の空気流路と、第１の凝縮器が配置され、第２の送風手段により室内空気を導入し、室外へ排気する第２の空気流路と、第２の凝縮器が配置され、第３の送風手段により室内空気を導入し、室外へ排気する第３の空気流路と、前記第１の空気流路と前記第２の空気流路に跨り配置された水分吸着手段と、前記水分吸着手段を駆動して、該水分吸着手段の前記第１の空気流路を流れる第１の空気と前記第２の空気流路を流れる第２の空気とが供給される領域を変更する駆動手段と、を備え、
前記第１の凝縮器が前記水分吸着手段に対し前記第２の空気流路の風上側に配置され、前記蒸発器が前記水分吸着手段に対して前記第１の空気流路の風上側に配置されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る空気調和装置は、蒸発器を水分吸着手段の風上に配置することで、吸着する空気をあらかじめ冷却し、相対湿度を上げて、その吸着量が相対湿度に大きく依存する吸着剤を担持した水分吸着手段による除湿量を増加させることができる。
【００１４】
また、凝縮器と加熱再生用熱交換器を分離し、再生風路の風量と凝縮風量を別々にすることで、再生風量を変化させることなく、凝縮風量を変化させて、再生空気温度の調整をすることができ、除湿量を増加させることが可能となる。
【００１５】
また、吸着剤を１種類だけではなく、異なる特性を持った２種類を、その特性に合わせて使用することにより、広範囲の空気湿度に対して吸着量を確保することができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１における、除湿機能を有する空気調和装置の概略構成図である。
この空気調和装置の本体１０は、その内部が３つの風路１、２、３に区画されており、そのうちの第１の空気流路である吸着風路１と第２の空気流路である再生風路２は隣り合わせで配設されている。そして、水分吸着手段４とその駆動手段５が吸着風路１と再生風路２に跨るように配置されている。水分吸着手段４としては、例えば吸着剤を担持され、軸方向に通気性を有するハニカム構造のデシカントロータがある。デシカントロータは吸着剤として、例えばゼオライト、シリカゲル、活性炭等からなる吸着剤を多孔質基材に塗布あるいは表面処理あるいは含浸されたものを使用する。
冷凍回路は、冷媒を圧縮する圧縮機２０、第１の凝縮器である加熱用熱交換器２１、第２の凝縮器２２、絞り装置である膨張弁２３、蒸発器である冷却用熱交換器２４から構成され、加熱用熱交換器（第１の凝縮器）２１と第２の凝縮器２２は直列に配管接続されている。
また、吸着風路１には冷却用熱交換器（蒸発器）２４と第１の送風手段（吸着ファン）６が配置され、第１の送風手段６により室内の空気（第１の空気）１１を冷却用熱交換器（蒸発器）２４を通して吸い込み、水分吸着手段４を通過させ、この通過した空気を再び室内へ送風するようになっている。
再生風路２には加熱用熱交換器（第１の凝縮器）２１と第２の送風手段（再生ファン）７が配置され、第２の送風手段７により室内の空気（第２の空気）１２を加熱用熱交換器（第１の凝縮器）２１を通して吸い込み、水分吸着手段４を通過させ、この通過した空気を室外へ排気するようになっている。
第３の風路である排気風路３には加熱用熱交換器である第２の凝縮器２２と第３の送風手段（凝縮ファン）８が配置され、第３の送風手段により室内の空気（第３の空気）１３を第２の凝縮器２２を通して吸い込み、そのまま室外へ排気するようになっている。
【００１７】
次に動作の一例について説明する。吸着風路１では、室内より第１の空気（吸着側）１１として吸い込み、冷却用熱交換器２４で冷却され、水分吸着手段４で水分を吸着し、除湿された第１の空気１ｂを吸着ファン７で室内に送り出す。再生風路２では、室内より第２の空気（再生側）１２として吸い込み、加熱用熱交換器２１で加熱、昇温される。水分吸着手段４が駆動手段５により回転し、吸着風路１で吸着した水分が再生風路２側に移行し、加熱された第２の空気（再生側）１２により水分を脱着して高湿空気となる。高湿空気となった第２の空気（再生側）１２は再生ファン７によって室外へ排気される。このように除湿された空気を室内に送り込み、加湿された空気を室外に排気することで、除湿機能を有した空気調和装置となる。
【００１８】
実施の形態１においては、ヒートポンプサイクルにおける、絞り装置２３を通過した後の冷媒を、吸着風路１内の水分吸着手段４の上流に誘導して、冷却用熱交換器２４として吸着させる前の吸着空気と熱交換させ、温度を下げて相対湿度を上げている。吸着剤の吸着量は相対湿度に依存するため、相対湿度が高いほど吸着量は多く、除湿量は増加する。
【００１９】
実施の形態１においては、ヒートポンプサイクルにおける、凝縮行程を加熱用熱交換器２１と凝縮器２２の２つに分け、直列に接続して、それぞれの熱交換器２１、２２を通過する風量を再生ファン７と凝縮ファン８で別々に制御することを可能にしている。これにより、再生ファン７で再生風路の風量を高く維持したまま、凝縮ファン８で凝縮風量を制限して、凝縮温度を上げることができる。吸着剤はその吸着量が再生温度に依存するため、除湿量が増加する。例えば、吸込空気条件が２５℃、８０％の場合、凝縮風量を１９．４ｍ3／ｍｉｎからその１／２まで減少させると、凝縮温度は約４９℃から約６０℃まで上昇する。
【００２０】
また、実施の形態１においては、吸着風路と再生風路への送風を共通の１つのファン（図示せず）で行っても良い。この共通の１つのファンは、吸着風路１と再生風路２に跨って配置され、例えばダクトによる空気の吸い込み口が一方は吸着風路１に、他方は再生風路２に設けられ、またダクトによる空気の吹き出し口が一方は吸着風路１に、他方は再生風路２に設けられる構成とするものである。そうすることにより、配置するファンが１つ減るため、ファン入力が減り、システムＣＯＰ（成績係数）が上がる。また、ユニット内のスペースもファンが減った分だけ空くため、ユニット自体のコンパクト化を図ることができる。
【００２１】
以上のように、ヒートポンプサイクルにおける、絞り装置１０を通過した後の冷媒を、吸着風路１内の水分吸着手段４の上流に誘導して吸着空気と熱交換させ、温度を下げて相対湿度を上げることにより、吸着剤での除湿量が多くなるため、システムとしての除湿量を増加させることができる。
【００２２】
また、ヒートポンプサイクルにおける、凝縮行程を加熱用熱交換器２１と凝縮器２２の２つに分け、直列に接続して、それぞれの熱交換器を通過する風量を再生ファン７と凝縮ファン８で別々に制御し、再生ファン７で再生風路２の風量を高く維持したまま、凝縮ファン８で凝縮風量を制限して、凝縮温度を高めに設定することにより、高い再生温度を確保でき、除湿量を増加させることができる。
【００２３】
また、圧縮機２０を通過した後の高温の吐出冷媒を、再生風路２内の水分吸着手段４の上流に誘導して再生空気と熱交換させ、凝縮排熱を再生空気として利用することにより、従来再生空気の加熱に必要であったヒータを使用する必要がなくなり、消費電力削減が可能となる。
【００２４】
なお、本発明のヒートポンプサイクルでは、圧縮機２０から吐出された高温高圧のガス冷媒が凝縮器２１、２２で凝縮され、膨張弁２３で減圧され、液相になり、蒸発器２４で蒸発した後、圧縮機２０に戻る冷媒循環が行われている。使用される冷媒は二酸化炭素、炭化水素、ヘリウムのような自然冷媒、ＨＦＣ４１０Ａ、ＨＦＣ４０７Ｃなどの代替冷媒など、塩素を含まない冷媒、もしくは既存の製品に使用されているＲ２２、Ｒ１３４ａなどのフロン系冷媒を使用し、冷媒を循環させる圧縮機などの流体機器は、レシプロ、ロータリー、スクロール、スクリューなどの各種タイプとする。
【００２５】
実施の形態２．
図２は、本発明の実施の形態２における、除湿機能を有する空気調和装置の概略構成図である。なお、実施の形態１と同一の箇所については同一符号を付して説明は省略する。
この空気調和装置では、吸着風路１は、第1の空気（吸着側）１１に対して、水分吸着手段４、第1の送風手段（ファン）６、冷却用熱交換器（蒸発器）２４がこの順番になるように配置されている。
【００２６】
次に動作の一例について説明する。実施の形態１と同一の箇所については説明を省略する。この空気調和装置は、吸着風路１では室内より第１の空気（吸着側）１１として吸い込み、水分吸着手段４で水分を吸着し、除湿された第１の空気１１を冷却用熱交換器２４で冷却され、吸着ファン６で室内に送り出すようになっている。
【００２７】
実施の形態２においては、吸着風路１で、第1の空気（吸着側）１１に対して、冷却用熱交換器（蒸発器）２４が水分吸着手段４の風下になるように配置されている。吸込空気が低温、例えば１０℃、６０％の場合、実施の形態１のように冷却用熱交換器（蒸発器）２４が水分吸着手段４の風上にあると、蒸発温度が−３℃程度となって、熱交換器に着霜が生じるため、運転を継続するには、除霜運転等の処置が必要となる。そこで冷却用熱交換器（蒸発器）２４を水分吸着手段４の風下に配置することにより、熱交換器に達する前にあらかじめ除湿し、着霜および除霜運転の回数を低減することが可能となる。
【００２８】
また、実施の形態２においては、前述のように吸着風路と再生風路への送風を共通の１つのファンで行っても良い。そうすることにより、配置するファンが１つ減るため、ファン入力が減り、システムＣＯＰが上がる。また、ユニット内のスペースもファンが減った分だけ空くため、ユニット自体のコンパクト化を図ることができる。
【００２９】
以上のように、吸着風路１において、吸着剤であらかじめ導入空気の湿分を奪うことにより、蒸発温度が氷点下になった場合の冷却用熱交換器（蒸発器）２４への着霜および除霜運転の回数を低減することができる。
【００３０】
また、実施の形態２においても実施の形態１と同様に、ヒートポンプサイクルにおける、凝縮行程を加熱用熱交換器２１と凝縮器２２の２つに分け、直列に接続して、それぞれの熱交換器を通過する風量を再生ファン７と凝縮ファン８で別々に制御し、再生ファン７で再生風路２の高風量を維持したまま，凝縮ファン８で凝縮風量を制限して、凝縮温度を高めに設定することにより、高い再生温度を確保でき、除湿量を増加させることができる。
【００３１】
また、圧縮機２０を通過した後の高温の吐出冷媒を、再生風路２内の水分吸着手段４の上流に誘導して再生空気と熱交換させ、凝縮排熱を再生空気として利用することにより、従来再生空気の加熱に必要であったヒータを使用する必要がなくなり、消費電力削減が可能となる。
【００３２】
なお、本発明のヒートポンプサイクルでは、圧縮機２０から吐出された高温高圧のガス冷媒が凝縮器２１、２２で凝縮され、膨張弁２３で減圧され、液相になり、蒸発器２４で蒸発した後、圧縮機２０に戻る冷媒循環が行われている。使用される冷媒は二酸化炭素、炭化水素、ヘリウムのような自然冷媒、ＨＦＣ４１０Ａ、ＨＦＣ４０７Ｃなどの代替冷媒など、塩素を含まない冷媒、もしくは既存の製品に使用されているＲ２２、Ｒ１３４ａなどのフロン系冷媒を使用し、冷媒を循環させる圧縮機などの流体機器は、レシプロ、ロータリー、スクロール、スクリューなどの各種タイプとする。
【００３３】
実施の形態３．
図３は、本発明の実施の形態３における、除湿機能を有する空気調和装置の概略構成図である。なお、実施の形態１および実施の形態２と同一の箇所については同一符号を付して説明は省略する。
この空気調和装置では、吸着風路１において、第1の空気（吸着側）１１に対して、第１の蒸発器２４ａ、水分吸着手段４、第1の送風手段（ファン）６、第２の蒸発器２４ｂがこの順番になるように配置されている。
【００３４】
次に動作の一例について説明する。実施の形態１および実施の形態２と同一の箇所については説明を省略する。この空気調和装置は、ヒートポンプサイクルにおいて２つの蒸発器２４ａ、２４ｂを並列に配置し、冷媒を不図示の切り換え弁（冷媒流路切換手段）により２つの蒸発器のうちどちらかに循環させる。吸着風路１で室内より第１の空気（吸着側）１１として吸込んだ空気を、第１の蒸発器２４ａで熱交換させる時に蒸発温度が０℃以下とならないような場合、例えば第１の空気１１が２５℃、８０％のような場合において、水分吸着手段４に対し、風上に配置した第１の蒸発器２４ａに冷媒を循環させ、第１の空気１１と熱交換を行い、水分吸着手段４で水分を吸着し、除湿された第１の空気１１を吸着ファン６で室内に送り出す。このように、室内より取り込んだ第１の空気１１の温度を下げて相対湿度を上げることにより、吸着剤での除湿量を増加させることができる。
【００３５】
また、吸着風路１で室内より第１の空気（吸着側）１１として吸い込んだ空気を、第１の蒸発器２４ａで熱交換させる時に蒸発温度が０℃以下となる場合、例えば第１の空気１１が１０℃、６０％のような場合においては、水分吸着手段４に対し、風下に配置した第２の蒸発器２４ｂに冷媒を循環させ、吸着風路１で室内より取り込んだ第１の空気１１をあらかじめ水分吸着手段４で水分を吸着し、除湿された第１の空気１１が冷媒を循環させた第２の蒸発器で冷却され、吸着ファン６で室内に送り出す。これにより、熱交換器に達する前にあらかじめ除湿し、着霜および除霜運転の回数を低減することが可能となる。
【００３６】
また、実施の形態３においては、前述のように吸着風路と再生風路への送風を共通の１つのファンで行っても良い。そうすることにより、配置するファンが１つ減るため、ファン入力が減り、システムＣＯＰが上がる。また、ユニット内のスペースもファンが減った分だけ空くため、ユニット自体のコンパクト化を図ることができる。
【００３７】
以上のように、室内より取り込む空気が常温の場合、ヒートポンプサイクルにおける、絞り装置を通過した後の冷媒を、吸着風路内の水分吸着手段上流に誘導して吸着空気と熱交換させ、温度を下げて相対湿度を上げることにより、吸着剤での除湿量が多くなるため、システムとしての除湿量を増加させることができ、室内より取り込む空気が低温の場合は、吸着風路において吸着剤であらかじめ導入空気の湿分を奪うことにより、蒸発温度が氷点下になった場合の蒸発器への着霜および除霜運転の回数を低減することができる。
【００３８】
このように、吸込空気温度によって冷媒流路を切り換え、適した配置の蒸発器を用いることにより、吸込温度によらず最大限の除湿能力を得ることができる。
【００３９】
また、実施の形態３においても実施の形態１及び実施の形態２と同様に、ヒートポンプサイクルにおける、凝縮行程を加熱用熱交換器と凝縮器の２つに分け、直列に接続して、それぞれの熱交換器を通過する風量を再生ファンと凝縮ファンで別々に制御し、再生ファンで再生風路の高風量を維持したまま、凝縮ファンで凝縮風量を制限して、凝縮温度を高めに設定することにより、高い再生温度を確保でき、除湿量を増加させることができる。
【００４０】
また、圧縮機を通過した後の高温の吐出冷媒を、再生風路内の水分吸着手段上流に誘導して再生空気と熱交換させ、凝縮排熱を再生空気として利用することにより、従来再生空気の加熱に必要であったヒータを使用する必要がなくなり、消費電力削減が可能となる。
【００４１】
なお、本発明のヒートポンプサイクルでは、圧縮機から吐出された高温高圧のガス冷媒が凝縮器で凝縮され、膨張弁で減圧され、液相になり、蒸発器で蒸発した後、圧縮機に戻る冷媒循環が行われている。使用される冷媒は二酸化炭素、炭化水素、ヘリウムのような自然冷媒、ＨＦＣ４１０Ａ、ＨＦＣ４０７Ｃなどの代替冷媒など、塩素を含まない冷媒、もしくは既存の製品に使用されているＲ２２、Ｒ１３４ａなどのフロン系冷媒を使用し、冷媒を循環させる圧縮機などの流体機器は、レシプロ、ロータリー、スクロール、スクリューなどの各種タイプとする。
【００４２】
実施の形態４．
図４は本発明の実施の形態４における、水分吸着手段の設置方法を示す概略図である。水分吸着手段は、第１の吸着剤１４ａが担持された第１の水分吸着手段４ａと第２の吸着剤１４ｂが担持された第２の水分吸着手段４ｂが直列に配置されている。また、図６は第１の吸着剤１４ａと第２の吸着剤１４ｂの吸着特性を示した概念図である。第１の吸着剤１４ａは低湿度である第１の相対湿度１５ａと第１の相対湿度よりも高湿度である第２の相対湿度１５ｂとの間の範囲における相対湿度に対する水分の平衡吸着量の変化率が、第１の相対湿度１５ａと第２の相対湿度１５ｂの間の範囲以外における相対湿度に対する水分の平衡吸着量の変化率よりも大きい吸着特性を有する。また、第２の吸着剤１４ｂは第１の相対湿度１５ａよりも低湿度である第３の相対湿度１５ｃ以下の範囲における相対湿度に対する水分の平衡吸着量の変化率が、第３の相対湿度１５ｃ以上の範囲における相対湿度に対する平衡吸着量の変化率よりも大きい吸着特性を有する。
【００４３】
次に動作の一例について説明する。図１における水分吸着手段を図４の水分吸着手段に置き換えたとして、実施の形態１と同一の箇所については説明を省略する。吸着風路１において、第１の空気（吸着側）１１が図６に示すような高湿度域で吸着量が多い第１の吸着剤１４ａが担持された第１の水分吸着手段４ａ、比較的低湿度域で吸着量が多い第２の吸着剤１４ｂが担持された第２の水分吸着手段４ｂを、この順番で通過することで、高湿度域で吸着量が多い第１の吸着剤１４ａにその水分が吸着して湿度が減少した後、その水分が奪われた空気が、さらに低湿度域で比較的吸着量が多い第２の吸着剤１４ｂにも吸着するという２重の除湿効果が得られるため、１種類の吸着剤の場合よりも除湿量が増加する。
【００４４】
例えば、第１の相対湿度１５ａが３０％、第２の相対湿度１５ｂが６０％なら、吸着風路１において、第１の空気（吸着側）１１が相対湿度１００％で吸気すると、第１の水分吸着手段４ａを通過して６０％程度となり、そこからさらに第２の水分吸着手段４ｂによって、除湿が可能ということになる。
【００４５】
また、水分吸着手段に設ける固体吸着材は、１．５〜２．５ナノメートルの孔径の細孔が多数設けられたケイ素材料で構成されており、この孔径を拡大・減少することにより、図６における第１の相対湿度１５ａと第２の相対湿度１５ｂを変化させることができる。したがって孔径を大きくし、１５ａ、１５ｂを高湿度側に設定しておけば、再生空気の温度が低下しても、十分な吸着剤の再生が得られ、吸着量を維持することが可能となる。
【００４６】
なお、実施の形態４では第１の吸着剤１４ａと第２の吸着剤１４ｂの特性や、第１の相対湿度１５ａ、第２の相対湿度１５ｂ、第３の相対湿度１５ｃの例を出して説明したが、本発明はこれに限定するものではない。第１の水分吸着手段４ａと第２の水分吸着手段４ｂにおいて、それぞれに異なる２種類の吸着剤を使用すれば、同様の効果が期待できる。
【００４７】
以上のように、水分吸着手段４は異なる２種類の吸着剤が担持された第１の水分吸着手段４ａと第２の水分吸着手段４ｂを直列に配置することにより、広範囲の空気湿度に対して吸着量を確保することが可能となり、除湿量を増加させることができる。
【００４８】
実施の形態５．
図５は本発明の実施の形態５における、水分吸着手段の設置方法を示す概略図である。水分吸着手段は、第１の吸着剤１４ａが担持された第１の水分吸着手段４ａと第２の吸着剤１４ｂが担持された第２の水分吸着手段４ｂが並列に配置されている。
【００４９】
次に動作の一例について説明する。図２における水分吸着手段を図５の水分吸着手段に置き換えたとして、実施の形態２と同一の箇所については説明を省略する。吸着風路１および再生風路２をそれぞれ２つずつに分離し、各水分吸着手段４ａ、４ｂに導入する風路を不図示の切り換え弁により切り換え可能に配設する。不図示の湿度センサを切換前の風路内に設置し、吸込空気の相対湿度によって、第２の相対湿度１５ｂ以上の高湿度の場合は第１の吸着剤１４ａが担持された第１の水分吸着手段４ａへ、それ以下の低湿度の場合は、第２の吸着剤１４ｂが担持された第２の水分吸着手段４ｂへ空気を送り込む方式とする。それにより、吸込空気が低湿度になった場合も効果的に除湿をすることが可能となる。
【００５０】
例えば、第１の相対湿度１５ａが３０％、第２の相対湿度１５ｂが６０％の場合、吸着風路１において、第１の空気（吸着側）１１の相対湿度が６０％以上であれば、第１の水分吸着手段４ａの方へ風路を切り換え、相対湿度が６０％以下であれば、第２の水分吸着手段４ｂの方へ風路を切り換える。このように、吸込空気の相対湿度によって、その相対湿度に適当な吸着特性を有する吸着剤を使用することにより、効果的に除湿することが可能となる。
【００５１】
また、水分吸着手段に設ける固体吸着材は、１．５〜２．５ナノメートルの孔径の細孔が多数設けられたケイ素材料で構成されており、この孔径を拡大・減少することにより、図６における第１の相対湿度１５ａと第２の相対湿度１５ｂを変化させることができる。したがって孔径を大きくし、１５ａ、１５ｂを高湿度側に設定しておけば、再生空気の温度が低下しても、十分な吸着剤の再生が得られ、吸着量を維持することが可能となる。
【００５２】
なお、実施の形態５では第１の吸着剤１４ａと第２の吸着剤１４ｂの特性や、第１の相対湿度１５ａ、第２の相対湿度１５ｂ、第３の相対湿度１５ｃの例を出して説明したが、本発明はこれに限定するものではない。第１の水分吸着手段４ａと第２の水分吸着手段４ｂにおいて、それぞれに異なる２種類の吸着剤を使用すれば、同様の効果が期待できる。
【００５３】
以上のように、水分吸着手段４は異なる２種類の吸着剤が担持された第１の水分吸着手段４ａと第２の水分吸着手段４ｂを並列に配置し、吸込空気の相対湿度によって第１の水分吸着手段４ａと第２の水分吸着手段４ｂを切り換えることにより、効果的に除湿することができ、除湿量を増加させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の実施の形態１における空気調和装置の概略構成図。
【図２】本発明の実施の形態２における空気調和装置の概略構成図。
【図３】本発明の実施の形態３における空気調和装置の概略構成図。
【図４】本発明の実施の形態４における水分吸着手段の直列配置を示す概略図。
【図５】本発明の実施の形態５における水分吸着手段の並列配置を示す概略図。
【図６】本発明における水分吸着手段に担持される各種吸着剤の等温吸着線を示す概念図。
【符号の説明】
【００５５】
１  吸着風路（第１の空気流路）、２  再生風路（第２の空気流路）、３  排気風路（第３の空気流路）、４  水分吸着手段、４ａ  第１の水分吸着手段、４ｂ  第２の水分吸着手段、５  駆動手段、６  第１の送風手段（吸着ファン）、７  第２の送風手段（再生ファン）、８  第３の送風手段（凝縮ファン）、１０  本体、１１  第１の空気、１２  第２の空気、１３  第３の空気、１４ａ  第１の吸着剤、１４ｂ  第２の吸着剤、１５ａ  第１の相対湿度、１５ｂ  第２の相対湿度、１５ｃ  第３の相対湿度、２０  圧縮機、２１  加熱用熱交換器（第１の凝縮器）、２２  第２の凝縮器、２３  膨張弁（絞り装置）、２４  冷却用熱交換器（蒸発器）、２４ａ  第１の蒸発器、２４ｂ  第２の蒸発器。
【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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