(57)【要約】【課題】中間蒸発器と中間凝縮器とを無理無く配置することのできる除湿空調装置を提供する。【解決手段】冷媒Ｃを蒸発して処理空気Ａを冷却する蒸発器２１０と、冷媒の昇圧機２６０と、冷媒Ｃの凝縮器２２０と、凝縮器と蒸発器との間の中間圧力で冷媒を蒸発させて処理空気を冷却する中間蒸発器３１０と、中間圧力で冷媒を凝縮させて処理空気を加熱する中間凝縮器３２０と、中間蒸発器と蒸発器と中間凝縮器とをこの順番で接続する処理空気経路１０７〜１１１と、中間凝縮器の下流側に設けられる第１の絞り機構２９２と、中間蒸発器の上流側に設けられる第２の絞り機構２９１とを備え、中間蒸発器と中間凝縮器はそれぞれ処理空気の流れ中を１往復を越えて蛇行して貫通する伝熱チューブ２５１、２５２を含んで構成され、伝熱チューブ２５１、２５２は接続されている。【選択図】　図１
2004028365.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を蒸発して処理空気を冷却する蒸発器と；
前記蒸発した冷媒を昇圧する昇圧機と；
前記昇圧された冷媒を凝縮する凝縮器と；
前記凝縮器と前記蒸発器との間の冷媒経路中に設けられ、前記凝縮器の凝縮圧力と前記蒸発器の蒸発圧力との中間の圧力で冷媒を蒸発させて前記処理空気を冷却する中間蒸発器と；
前記凝縮器と前記蒸発器との間の冷媒経路中に設けられ、前記凝縮器の凝縮圧力と前記蒸発器の蒸発圧力との中間の圧力で冷媒を凝縮させて前記処理空気を加熱する中間凝縮器と；
前記中間蒸発器と前記蒸発器と前記中間凝縮器とをこの順番で接続する処理空気経路と；
前記中間凝縮器の下流側の冷媒経路中に設けられる第１の絞り機構と；
前記中間蒸発器の上流側の冷媒経路中に設けられる第２の絞り機構とを備え；前記中間蒸発器は前記処理空気の流れ中を１往復を越えて蛇行して貫通する伝熱チューブを含んで構成され；
前記中間凝縮器は前記処理空気の流れ中を１往復を越えて蛇行して貫通する伝熱チューブを含んで構成され；
前記中間蒸発器の伝熱チューブと前記中間凝縮器の伝熱チューブとは接続されている；
除湿空調装置。
【請求項２】
前記中間蒸発器と前記蒸発器と前記中間凝縮器は、この順番で、前記処理空気の流路に沿って一直線上に配列された、請求項１に記載の除湿空調装置。
【請求項３】
前記中間蒸発器と中間凝縮器とは、前記伝熱チューブが蛇行して貫通する平行に配列した複数のプレートフィンを有する、請求項１または請求項２に記載の除湿空調装置。
【請求項４】
前記中間蒸発器と前記中間凝縮器の、それぞれが含む前記伝熱チューブは、それぞれ前記冷媒を並行して流す１以上のサーキットを構成し、前記中間蒸発器の１のサーキットの伝熱チューブと該中間蒸発器の１のサーキットと対応する前記中間凝縮器の１のサーキットの伝熱チューブとは、１の経路で接続されている、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の除湿空調装置。
【請求項５】
冷媒を蒸発して処理空気を冷却する蒸発器と；
前記蒸発した冷媒を昇圧する昇圧機と；
前記昇圧された冷媒を凝縮する凝縮器と；
前記凝縮器と前記蒸発器との間の冷媒経路中に設けられ、前記凝縮器の凝縮圧力と前記蒸発器の蒸発圧力との中間の圧力で冷媒を蒸発させて前記処理空気を冷却する中間蒸発器と；
前記凝縮器と前記蒸発器との間の冷媒経路中に設けられ、前記凝縮器の凝縮圧力と前記蒸発器の蒸発圧力との中間の圧力で冷媒を凝縮させて前記処理空気を加熱する中間凝縮器と；
前記中間蒸発器と前記蒸発器と前記中間凝縮器とをこの順番で接続する処理空気経路と；
前記中間凝縮器の下流側の冷媒経路中に設けられる第１の絞り機構と；
前記中間蒸発器の上流側の冷媒経路中に設けられる第２の絞り機構とを備え；前記中間蒸発器は前記処理空気の流れ中を１往復以上蛇行して貫通する伝熱チューブを含んで構成され；
前記中間凝縮器は前記処理空気の流れ中を１往復以上蛇行して貫通する伝熱チューブを含んで構成され；
前記中間蒸発器と前記中間凝縮器、それぞれが含む前記伝熱チューブは、それぞれ前記冷媒を並行して流す複数のサーキットを構成し、前記中間蒸発器の複数のサーキットの伝熱チューブと前記中間凝縮器の複数のサーキットとの伝熱チューブとは、それぞれまとめて１の経路で接続されている；
除湿空調装置。
【請求項６】
冷媒を蒸発して処理空気を冷却する蒸発器と；
前記蒸発した冷媒を昇圧する昇圧機と；
前記昇圧された冷媒を凝縮する凝縮器と；
前記凝縮器と前記蒸発器との間の冷媒経路中に設けられ、前記凝縮器の凝縮圧力と前記蒸発器の蒸発圧力との中間の圧力で冷媒を蒸発させて前記処理空気を冷却する中間蒸発器と；
前記凝縮器と前記蒸発器との間の冷媒経路中に設けられ、前記凝縮器の凝縮圧力と前記蒸発器の蒸発圧力との中間の圧力で冷媒を凝縮させて前記処理空気を加熱する中間凝縮器と；
前記中間蒸発器と前記蒸発器と前記中間凝縮器とをこの順番で接続する処理空気経路と；
前記中間凝縮器の下流側の冷媒経路中に設けられる第１の絞り機構と；
前記中間蒸発器の上流側の冷媒経路中に設けられる第２の絞り機構とを備え；前記中間蒸発器は前記処理空気の流れ中を蛇行して貫通する伝熱チューブを含んで構成され；
前記中間凝縮器は前記処理空気の流れ中を蛇行して貫通する伝熱チューブを含んで構成され；
前記中間蒸発器の伝熱チューブと前記中間凝縮器の伝熱チューブとは一方通行で接続されている；
除湿空調装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、中間蒸発器と中間凝縮器とを備える除湿空調装置に関し、特に中間蒸発器と中間凝縮器の配置が容易な除湿空調装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、図７に示すような除湿空調装置があった。この装置は、冷媒Ｃを圧縮する圧縮機１と、圧縮された冷媒Ｃを外気Ｂで凝縮する凝縮器２と、凝縮した冷媒Ｃをソレノイドバルブを有するバイパス付き膨張弁３で減圧し、中間圧力で蒸発と凝縮を繰り返して行う熱交換器３００”と、ここで凝縮した冷媒Ｃをソレノイドバルブを有するバイパス付き膨張弁４で減圧し、これを蒸発させて空調空間１０１からの処理空気Ａを露点温度に冷却する蒸発器５とを備える。
【０００３】
この装置では、除湿運転モード時には熱交換器３００”の蒸発と凝縮の圧力は凝縮器２の凝縮圧力と蒸発器５の蒸発圧力の中間圧力となる。このとき、熱交換器３００”の中間蒸発器３１０”では、蛇行する伝熱チューブが１往復する間に冷媒はある程度蒸発し、次に中間凝縮器３２０”で、伝熱チューブが１往復する間に前記蒸発した冷媒は凝縮する。このように冷媒は中間蒸発器と中間凝縮器との間で往復しながら蒸発と凝縮を繰り返す。一方蒸発器５では、処理空気Ａは露点温度に冷却され水分を除去される。
【０００４】
このようにして、中間蒸発器３１０”と中間凝縮器３２０”との間で冷媒を交互に繰り返し流す間に、熱交換器３００”は、蒸発器５で露点温度に冷却される前後の処理空気同士の間で、冷媒を媒体として熱交換を行う。その結果、蒸発器５で露点に冷却された処理空気Ａは、熱交換器３００”で再熱される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
以上のような従来の除湿空調装置では、中間蒸発器３１０”と中間凝縮器３２０”では、蛇行してそれぞれを貫通する伝熱チューブは、一往復する毎に両者を連絡する連絡チューブを必要としており、中間蒸発器３１０”と中間凝縮器３２０”の配置に制約があった。特に、中間蒸発器３１０”と中間凝縮器３２０”とを、直近に隣接して配列するときには問題は少ないが、両者の間に他の機器、例えば蒸発器５を挿入して配置しようとする場合に、無理があった。
【０００６】
そこで本発明は、中間蒸発器と中間凝縮器とを無理無く配置することのできる除湿空調装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明による除湿空調装置２１は、例えば図１に示されるように、冷媒Ｃを蒸発して処理空気Ａを冷却する蒸発器２１０と；蒸発した冷媒Ｃを昇圧する昇圧機２６０と；昇圧された冷媒Ｃを凝縮する凝縮器２２０と；凝縮器２２０と蒸発器２１０との間の冷媒経路中に設けられ、凝縮器２２０の凝縮圧力と蒸発器２１０の蒸発圧力との中間の圧力で冷媒Ｃを蒸発させて処理空気Ａを冷却する中間蒸発器３１０と；凝縮器２２０と蒸発器２１０との間の冷媒経路中に設けられ、凝縮器２２０の凝縮圧力と蒸発器２１０の蒸発圧力との中間の圧力で冷媒Ｃを凝縮させて処理空気Ａを加熱する中間凝縮器３２０と；中間蒸発器３１０と蒸発器２１０と中間凝縮器３２０とをこの順番で接続する処理空気経路１０７〜１１１と；中間凝縮器３２０の下流側の冷媒経路中に設けられる第１の絞り機構２９２と；中間蒸発器３１０の上流側の冷媒経路中に設けられる第２の絞り機構２９１とを備え；中間蒸発器３１０は処理空気Ａの流れ中を１往復を越えて蛇行して貫通する伝熱チューブ２５１を含んで構成され；中間凝縮器３２０は処理空気Ａの流れ中を１往復を越えて蛇行して貫通する伝熱チューブ２５２を含んで構成され；中間蒸発器３１０の伝熱チューブ２５１と中間凝縮器の伝熱チューブ２５２とは接続されている。
【０００８】
典型的には、中間蒸発器の伝熱チューブ２５１と中間凝縮器の伝熱チューブ２５２とは相互に行き来することなく接続されている。蒸発器２１０は処理空気Ａを典型的には露点まで冷却する。１往復を越えて処理空気中を貫通する伝熱チューブは、典型的には２往復以上であるが、１．５往復であってもよい。１往復を越えて貫通しているので、冷媒は中間蒸発器３１０で十分に蒸発し、中間凝縮器３２０では十分に凝縮する。中間蒸発器の伝熱チューブ２５１と中間凝縮器の伝熱チューブ２５２とは相互に行き来することなく接続されているときは、構造が単純となる。典型的には、中間蒸発器の伝熱チューブ２５１と中間凝縮器の伝熱チューブ２５２とは、１本の配管２０２Ｂで接続されている。
【０００９】
また請求項２に記載のように、請求項１に記載の除湿空調装置では、中間蒸発器３１０と蒸発器２１０と中間凝縮器３２０は、この順番で、処理空気Ａの流路に沿って一直線上に配列される（例えば図２（ｂ）（ｃ）参照）ようにしてもよい。
【００１０】
このように構成すると、蒸発器は中間蒸発器と中間凝縮器とに挟まれて配置されることになる。
【００１１】
中間蒸発器３１０と中間凝縮器３２０とは、蒸発器２１０を挟んで、伝熱チューブが相互に行き来することなく、典型的には１本の配管（伝熱チューブの一部であってもよい）２０２Ｂで接続されるので、構造が単純になる。
【００１２】
なお、１往復を越えてプレートフィンを貫通する伝熱チューブは、複数のセット（複数のサーキット）備えられていてもよい。この場合もセット毎に最小限の配管で済むので構造が単純になる。
【００１３】
また請求項３に記載のように、請求項１または請求項２に記載の除湿空調装置では、例えば図２（ｂ）（ｃ）に示すように、中間蒸発器３１０と中間凝縮器３２０とは、伝熱チューブ２５１、２５２が蛇行して貫通する平行に配列した複数のプレートフィンを有するようにしてもよい。
【００１４】
請求項３に記載の除湿空調装置では、典型的には、蒸発器２１０は、平行に配列した複数のプレートフィンと、複数のプレートフィンを蛇行して貫通する伝熱チューブとを有し、中間蒸発器３１０と蒸発器２１０と中間凝縮器３２０は、この順番で、処理空気Ａの流路に沿って、それぞれを構成する前記プレートフィン相互間に僅かな間隙をもって、隣接して配列されるようにしてもよい。
【００１５】
また請求項４に記載のように、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の除湿空調装置では、例えば図６（ａ）に示すように、中間蒸発器３１０’と中間凝縮器３２０’の、それぞれが含む伝熱チューブは、それぞれ冷媒Ｃを並行して流す１以上のサーキット２５１Ａ、２５１Ｂと２５２Ａ、２５２Ｂを構成し、中間蒸発器３１０’の１のサーキットの伝熱チューブ（例えば２５１Ａ）と該中間蒸発器の１のサーキットと対応する中間凝縮器３２０’の１のサーキット（例えば２５２Ａ）の伝熱チューブとは、１の経路（例えば２０２Ｂ−１）で接続されている。
【００１６】
前記目的を達成するために、請求項５に係る発明による除湿空調装置は、例えば図１、図６（ｂ）（ｃ）に示されるように、冷媒Ｃを蒸発して処理空気Ａを冷却する蒸発器２１０と；蒸発した冷媒Ｃを昇圧する昇圧機２６０と；昇圧された冷媒Ｃを凝縮する凝縮器２２０と；凝縮器２２０と蒸発器２１０との間の冷媒経路中に設けられ、凝縮器２２０の凝縮圧力と蒸発器２１０の蒸発圧力との中間の圧力で冷媒Ｃを蒸発させて処理空気Ａを冷却する中間蒸発器と；凝縮器２２０と蒸発器２１０との間の冷媒経路中に設けられ、凝縮器２２０の凝縮圧力と蒸発器２１０の蒸発圧力との中間の圧力で冷媒Ｃを凝縮させて処理空気Ａを加熱する中間凝縮器と；中間蒸発器と蒸発器２１０と中間凝縮器とをこの順番で接続する処理空気経路１０７〜１１１と；中間凝縮器の下流側の冷媒経路中に設けられる第１の絞り機構２９２と；中間蒸発器の上流側の冷媒経路中に設けられる第２の絞り機構２９１とを備え；中間蒸発器は処理空気Ａの流れ中を１往復以上蛇行して貫通する伝熱チューブを含んで構成され；中間凝縮器は処理空気Ａの流れ中を１往復以上蛇行して貫通する伝熱チューブを含んで構成され；中間蒸発器と中間凝縮器、それぞれが含む伝熱チューブは、それぞれ冷媒Ｃを並行して流す複数のサーキット２５１Ａ、２５１Ｂ、２５２Ａ、２５２Ｂを構成し、中間蒸発器の複数のサーキットの伝熱チューブと中間凝縮器の複数のサーキットとの伝熱チューブとは、それぞれまとめて１の経路２０２Ｂで接続されている。
【００１７】
前記目的を達成するために、請求項６に係る発明による除湿空調装置２１は、例えば図１に示されるように、冷媒Ｃを蒸発して処理空気Ａを冷却する蒸発器２１０と；蒸発した冷媒Ｃを昇圧する昇圧機２６０と；昇圧された冷媒Ｃを凝縮する凝縮器２２０と；凝縮器２２０と蒸発器２１０との間の冷媒経路中に設けられ、凝縮器２２０の凝縮圧力と蒸発器２１０の蒸発圧力との中間の圧力で冷媒Ｃを蒸発させて処理空気Ａを冷却する中間蒸発器３１０と；凝縮器２２０と蒸発器２１０との間の冷媒経路中に設けられ、凝縮器２２０の凝縮圧力と蒸発器２１０の蒸発圧力との中間の圧力で冷媒Ｃを凝縮させて処理空気Ａを加熱する中間凝縮器３２０と；中間蒸発器３１０と蒸発器２１０と中間凝縮器２２０とをこの順番で接続する処理空気経路１０７〜１１１と；中間凝縮器３２０の下流側の冷媒経路中に設けられる第１の絞り機構２９２と；中間蒸発器３１０の上流側の冷媒経路中に設けられる第２の絞り機構２９１とを備え；中間蒸発器３１０は処理空気Ａの流れ中を蛇行して貫通する伝熱チューブ２５１を含んで構成され；中間凝縮器３２０は処理空気Ａの流れ中を蛇行して貫通する伝熱チューブ２５２を含んで構成され；中間蒸発器の伝熱チューブ２５１と中間凝縮器の伝熱チューブ２５２とは一方通行で接続されている（２０２Ｂ）。
【００１８】
ここでいう一方通行は、典型的には、中間蒸発器３１０側の伝熱チューブ２５１から中間凝縮器３２０側の伝熱チューブ２５２に冷媒が流れる一方通行である。即ち、中間蒸発器３１０（蒸発セクション２５１）、中間凝縮器３２０（凝縮セクション２５２）、第１の絞り機構２９２と、一方通行で流れ、従来技術と違って、蒸発セクション２５１から凝縮セクション２５２と流れた後で、凝縮セクション２５２から蒸発セクション２５１に戻るという、繰り返して蒸発と凝縮を行うことをしない。
【００１９】
但し、蒸発セクション２５１の１往復を超えて蛇行する蒸発セクションの伝熱チューブに入る前に、図３のモリエ線図に見られるように、フラッシュ冷媒ガスを含む点ｅの冷媒から僅かに熱を奪って点ｇの状態にする程度の熱交換をさせる凝縮セクションを設けてもよい。その後、蒸発セクション２５１に入った冷媒は、一方通行で凝縮セクション２５２に流れ、再び蒸発セクション２５１に戻ることはない。
【００２０】
このように構成すると、一方通行であり、伝熱チューブが中間蒸発器と中間凝縮器との間で何度も往復しないので構造が単純となり、中間蒸発器と中間凝縮器との配置の融通性が高い。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、各図において互いに同一あるいは相当する部材には同一符号あるいは類似符号を付し、重複した説明は省略する。
【００２２】
図１は、本発明による第１の実施の形態である除湿空調装置２１のフロー図である。除湿空調装置２１はその構成要素としてヒートポンプＨＰ１を含む。除湿空調装置２１は処理空気Ａをその露点温度に冷却して水分を除いた後に再熱して除湿する除湿運転と、主として顕熱を奪う冷房運転ができる除湿空調装置である。ここで、「処理空気Ａをその露点温度に冷却して除湿」というとき、処理空気Ａは多少過冷却されることがあるがこのときは「露点温度以下に冷却して除湿」となるが、この概念も含むものとする。また露点温度に冷却されて水分が除かれた空気は当初の空気よりも露点温度が低下するので、当初の露点温度を基準にすると「露点温度以下に冷却して除湿」となるが、この概念も含む。
【００２３】
図１を参照して、第１の実施の形態である除湿空調装置２１の構成を説明する。この除湿空調装置２１は、蒸発器２１０によって低熱源流体としての処理空気Ａの湿度を下げ、処理空気Ａの供給される空調空間１０１を快適な環境に維持するものである。
【００２４】
図中、空調空間１０１から処理空気Ａの経路に沿って、処理空気関連の機器構成を説明する。先ず、空調空間１０１に接続された経路１０７、熱交換手段としての熱交換器３００の第１の区画３１０、経路１０８、処理空気Ａをその露点温度以下に冷却する蒸発器２１０、経路１０９、熱交換器３００の第２の区画３２０、経路１１０、経路１１０に接続された処理空気Ａを循環するための送風機１０２、経路１１１とこの順番で配列され、そして空調空間１０１に戻るように構成されている。図中、除湿空調装置２１から空調空間１０１に供給される空気をＳＡ、空調空間１０１から除湿空調装置に戻る空気をＲＡとして示してある。
【００２５】
また、屋外ＯＡから高熱源流体としての冷却空気（外気）Ｂの経路に沿って、経路１２４、冷媒Ｃを冷却して凝縮させる凝縮器２２０、経路１２５、冷却空気Ｂを送風するための送風機１４０、経路１２６とこの順番で配列され、そして屋外ＯＡに排気ＥＸするように構成されている。
【００２６】
次に蒸発器２１０から冷媒Ｃの経路に沿って、除湿空調装置２１の構成要素であるヒートポンプＨＰ１の機器構成を説明する。図中蒸発器２１０、経路２０４、蒸発器２１０で蒸発してガスになった冷媒Ｃを圧縮する（昇圧する）昇圧機としての圧縮機２６０、経路２０１、凝縮器２２０、経路２０２、経路２０２に挿入配置された絞り３３０、熱交換器３００の第１の区画（中間蒸発器）３１０を流れる処理空気Ａを冷却する蒸発セクション２５１、配管２０２Ｂ、熱交換器３００の第２の区画（中間凝縮器）３２０を流れる処理空気Ａを加熱（再熱）する凝縮セクション２５２、経路２０３、経路２０３に挿入配置された絞り２５０がこの順番で配列され、そして再び蒸発器２１０に戻るようにして、ヒートポンプＨＰ１が構成されている。
【００２７】
なお、蒸発セクション２５１は第１の区画３１０中を蛇行するチューブで形成され、凝縮セクション２５２は第２の区画３２０中を蛇行するチューブで形成されている。本実施の形態では、蒸発セクション２５１は第１の区画３１０を１往復を越える複数回蛇行した後、凝縮セクション２５２に接続される。本図では模式的に２．５往復の蛇行をしているものとして示されているが、これに限らず例えば１．５往復でもよく、往復回数は伝熱チューブの直径、直線部の長さ、伝熱量によって適宜選択すればよい。凝縮セクション２５２は第２の区画３２０を複数回蛇行した後、経路２０３に接続される。往復の回数は蒸発セクション２５１と同様に、１往復を越える回数であればよい。
【００２８】
図中、各セクションは、処理空気Ａの流れに沿った面内で蛇行するように示されているが、実際は処理空気Ａの流れに直交する面内で蛇行するようにするとよい（図２参照）。但し、直交する面を複数設けて蛇行層が複数あるようにしてもよい。
【００２９】
このように蒸発セクション２５１と凝縮セクション２５２とを連続した伝熱チューブで形成し、蒸発セクション２５１を第１の区画３１０内で複数回十分に蛇行させた後に、即ち内部を流れる冷媒を必要なだけ十分に蒸発させた後に、凝縮セクション２５２を第２の区画内で複数回蛇行させる構成にすると、蒸発セクション２５１と凝縮セクション２５２を接続する配管が１本乃至は最小限（２〜４本）の本数で足りるので、第１の区画３１０と第２の区画３２０とを離間して設置し易い（図２（ｂ）（ｃ）参照）。
【００３０】
なお、冷媒Ｃの経路２０２に絞り３３０をバイパスする経路２０２Ａを設け、経路２０２Ａに絞り３３５とソレノイドバルブ３３６を直列に設けてある。また、冷媒Ｃの経路２０３に絞り２５０をバイパスする経路２０３Ａを設け、経路２０３Ａにソレノイドバルブ２５３を設けてある。絞り３３０と、絞り３３５と、ソレノイドバルブ３３６とを含んで第２の絞り機構２９１が構成され、絞り２５０とソレノイドバルブ２５３を含んで第１の絞り機構２９２が構成されている。
【００３１】
ソレノイドバルブ２５３が開となると、開口面積は経路２０３の断面積にほぼ等しくなるように形成されている。言い替えれば、ソレノイドバルブ２５３が開となったときは、第１の絞り機構２９２の絞り度が減って（開口面積が増えて）、実質的に絞りとしては作用しない程度に大きい開口を有することになる。
【００３２】
ソレノイドバルブ３３６を開とした場合は、第２の絞り機構２９１を開口面積が大きい絞りを形成するように設定した場合（絞り３３０の開口面積、プラス絞り３３５の開口面積）である。このとき第２の絞り機構の絞り度は減って、即ち開口が大きくなる。ソレノイドバルブ３３６を閉とした場合は、第２の絞り機構２９１を開口面積が小さい絞りを形成するように設定した場合（絞り３３０の開口面積）である。このとき第２の絞り機構の絞り度は増えて、即ち開口が小さくなる。
【００３３】
言い替えれば、ソレノイドバルブ２５３を開とした場合は、第１の絞り機構２９２の開口面積を大きくし、第１の絞り機構２９２が実質的に絞りを形成しないように設定した場合である。ソレノイドバルブ２５３を閉とした場合が、第１の絞り機構２９２の開口面積を小さくし、第１の絞り機構２９２が絞りを形成するように設定した場合である。
【００３４】
ここで、熱交換器３００の構成を説明する。熱交換器３００は、蒸発器２１０に流入する前後の処理空気Ａ同士の間で、冷媒Ｃを介して間接的に熱交換をさせる熱交換器である。
【００３５】
この熱交換器３００は、蒸発器２１０を通過する前の処理空気Ａを流す第１の区画３１０と、蒸発器２１０を通過した後の処理空気Ａを流す第２の区画３２０とが、別々の直方体空間を構成している。両区画は、双方を流れる処理空気が混合しないように隔壁３０１、３０２が設けられており、熱交換チューブである蒸発セクション２５１と凝縮セクション２５２とを接続する配管２０２Ｂはこの２つの区画の隔壁を貫通している。
【００３６】
図中、蒸発器２１０に導入される前の処理空気Ａは、右方から経路１０７を通して、第１の区画３１０に供給され、左方から経路１０８を通して出て行く。また蒸発器２１０を通して露点温度（以下）に冷却され絶対湿度の低下した処理空気Ａは、図中左方から経路１０９を通して第２の区画３２０に供給され、その右方から経路１１０を通して出て行く。
【００３７】
次に図２の除湿空調装置の設置状態を示す模式的側面図と熱交換器の斜視図を参照して、蒸発器２１０と熱交換器３００の構成例を具体的に説明する。（ｂ）（ｃ）に示すように、伝熱チューブ（細管）で構成される蒸発セクション２５１は多数のプレートフィンを貫通して配置されている。プレートフィンは例えばアルミニュームのような熱伝導度の高い材料のシートメタルでできている。そして最も外側のフィンの外側でＵチューブ（ユーチューブ）により互いに接続されている。Ｕチューブにより接続されることにより、伝熱チューブは第１の区画３１０を蛇行しながら複数回貫通している。
【００３８】
第１の区画３１０は、長方形のプレートフィンを多数平行に並べることにより形成される直方体の空間である。また、そのプレートフィンと細管群を収納する直方体空間の外面をプレート製のハウジングで囲むようにするとよい。ただしそのハウジングの対向する２つの面は開口しており、該開口を処理空気が通過する。
【００３９】
同様に、伝熱チューブである凝縮セクション２５２は、第２の区画３２０を蛇行しながら複数回貫通している。第２の区画３２０も第１の区画３１０と同様な構造を有する直方体の空間である。
【００４０】
蒸発セクション２５１の端部と凝縮セクション２５２の端部とは、配管２０２Ｂで接続されている。本実施の形態では、配管２０２Ｂは、蒸発セクション２５１と凝縮セクション２５２を構成する連続したチューブの一部として構成されている。
【００４１】
本実施の形態では、蒸発セクション２５１の伝熱チューブは第１の区画３１０を２．５往復蛇行して貫通した後、１の経路としての１本の配管（蒸発セクション２５１、凝縮セクション２５２の伝熱チューブと同サイズのチューブ）で、第２の区画３２０の凝縮セクション２５２の伝熱チューブと接続されている。その後第２の区画３２０の伝熱チューブは、第２の区画３２０を２．５往復蛇行して貫通するように図示されている。
【００４２】
このように、第２の区画３２０を貫通した伝熱チューブは、第１の区画３１０に戻ることなく絞り２５０を介して蒸発器２１０に接続されている。したがって、第１の区画３１０と第２の区画３２０との間で、伝熱チューブは１方通行となっており、伝熱チューブが何度も往復することがないので、構造が単純となる。
したがって、第１の区画３１０と第２の区画３２０の配置の融通性が高い。
【００４３】
以上説明したように、冷媒流路である蒸発セクション２５１と凝縮セクション２５２は、それぞれ蛇行する細管群を構成している。このようにして、蒸発セクション２５１から凝縮セクション２５２を、全体として一方向に流れる冷媒Ｃは、細管群中を蛇行して流れながら、蒸発セクション２５１で蒸発し凝縮セクション２５２で凝縮する間に、第１の区画３１０を流れる温度の高い処理空気Ａからの熱を第２の区画３２０を流れる温度の低い処理空気Ａに伝える。
【００４４】
蒸発器２１０も同様に、伝熱チューブが多数の長方形のプレートフィンを貫通して構成されている。その構成は第１の区画３１０、第２の区画３２０と同様に直方体の空間として構成されている。そして最も外側のフィンの外側でＵチューブ（ユーチューブ）により接続されている。このようにして、伝熱チューブはフィンを蛇行しながら複数回貫通している。
【００４５】
本実施の形態では、蒸発セクション２５１、凝縮セクション２５２が、それぞれ処理空気Ａの流れに直交する１つの平面内に蛇行して配置された１層の細管群として構成されているのに対して、蒸発器２１０は、処理空気Ａの流れに直交する２つの平面内に蛇行して配置された２層の細管群として構成されている。但しこれに限らず、層数は伝熱量に応じて決めればよい。また、熱交換器３００と蒸発器２１０における細管群の伝熱面積の配分は、後で説明するように潜熱負荷と顕熱負荷との割合に応じて決めればよい。
【００４６】
また、蒸発器２１０は中間蒸発器である第１の区画３１０と中間凝縮器である第２の区画３２０との間に配置されている。このように配置すると、１つの直方体空間を３つに分割して、それぞれを第１の区画３１０、蒸発器２１０、第２の区画３２０として構成することができ、構造が単純になる。各区画３１０、３２０と蒸発器２１０との間では、フィンは図示のように不連続となるように切れ目を入れるのが好ましい。隣り合う各部の温度が異なるからである。本図では、各区画３１０、３２０と蒸発器２１０との間は、かなりの隙間があるように示されているが、これに限らず、切れ目程度の隙間があいていればよい。
【００４７】
また、切れ目を入れずにフィンは連続したままの構造としてもよい。その場合は、一体の平行なフィン群に伝熱チューブを貫通させ、第１の区画３１０を構成する伝熱チューブ、蒸発器２１０を構成する伝熱チューブ、第２の区画３２０を構成する伝熱チューブ、それぞれ毎にグループ分けしてＵチューブで接続する。
そして、各熱交換器の伝熱チューブ、それぞれを必要に応じて絞り等を介して連絡チューブで連絡するようにすれば、３種類の別々の熱交換器を組み合わせた一体の熱交換器が構成できる。
【００４８】
この構成では、フィンに切れ目を入れた場合も入れない場合も、細管群は等間隔でフィンに貫通させて拡管してフィンに固定し、各細管の間は単純なＵチューブで接続し、各区画３１０、３２０間、また蒸発器２１０との間は、１本又は少数の配管（あるいは細管の一部）で接続すればよいので、構成が単純で、製造も容易である。
【００４９】
また（ｂ）（ｃ）に図示するように、中間蒸発器３１０と蒸発器２１０と中間凝縮器３２０は、この順番で、処理空気Ａの流路に沿って一直線上に配列されている。特に、蒸発器２１０は、中間蒸発器３１０と中間凝縮器３２０とに挟まれて配置されている。このように配置されているので、熱交換器全体がコンパクトにまとまる。
【００５０】
次に（ａ）の模式的断面図を参照して、以上説明した除湿空調装置を空調空間１０１の空調機として応用した例を説明する。空調空間１０１中即ち室内に設置される室内機中には、第１の区画３１０、蒸発機２１０、第２の区画３２０が一体で形成された熱交換器組立と、戻り空気ＲＡ、供給空気ＳＡを循環させる送風機１０２が収納されている。送風機１０２としてはクロスフローファンを用いると室内機をコンパクトにまとめることができる。第１の区画３１０の戻り空気ＲＡの流れの上流側には除塵フィルタが設けられている。
熱交換器３００、蒸発器２１０の下方にはドレンパン４５０が備えられ、ドレンパン４５０からはドレンパイプが屋外に導かれている。
【００５１】
戻り空気ＲＡはフィルタを通って除塵され、第１の区画３１０で予冷され、蒸発器２１０でさらに冷却されて除湿され飽和空気となる。この飽和空気は第２の区画３２０で再熱されて適度な絶対湿度で適度な温度の即ち適度な相対湿度の供給空気ＳＡとして、送風機１０２により空調空間１０１に供給される。すなわち処理空気は、（各区画と蒸発器との間に切れ目はあるものの）一見すると通常の冷房用フィンチューブ熱交換器に見える一塊のプレートフィンと細管群を一方向に通過する間に、予冷、水分除去、再熱の３つのプロセスが一気に行われ、適度な湿度と温度の供給空気ＳＡとなる。
【００５２】
空調空間１０１外に設置される室外機中には、凝縮器２２０、圧縮機２６０、送風機１４０が収納されている。そして、凝縮器２２０と第１の区画３１０の蒸発セクション２５１とは配管２０２で接続され、蒸発器２１０と圧縮機２６０とは配管２０３で接続されている。即ち、室内機と室外機とは２本の配管２０２と２０３だけで接続されている。なお本図では、絞り機構２９１、２９２は図示を省略してある。
【００５３】
次に先ず図１を参照して、各機器間の冷媒Ｃの流れを説明し、続けて図３に示すヒートポンプＨＰ１の第１の運転形態としての除湿運転モード時の冷媒モリエ線図を参照して、ヒートポンプＨＰ１の作用を説明する。
【００５４】
図１において、先ず第１の運転形態としての除湿運転モード時の場合を説明する。このときは、ソレノイドバルブ３３６は閉、ソレノイドバルブ２５３も閉とする。圧縮機２６０により圧縮された冷媒ガスＣは、圧縮機２６０の吐出口に接続された冷媒ガス配管２０１を経由して凝縮器２２０に導かれる。圧縮機２６０で圧縮された冷媒ガスＣは、冷却空気としての外気Ｂで冷却され凝縮する。
【００５５】
凝縮器２２０の冷媒出口は、熱交換器３００の蒸発セクション２５１の入り口に冷媒経路２０２により接続されている。冷媒経路２０２の途中、蒸発セクション２５１の入り口近傍には、絞り３３０が冷媒経路２０２に、冷媒経路の絞り３３０をバイパスするバイパス経路２０２Ａには絞り３３５及びソレノイドバルブ３３６が直列に設けられ、ソレノイドバルブ３３６は閉となっている。ソレノイドバルブ３３６が閉であるのは、通常は除湿運転モードでは必要な冷媒流量は冷房運転モードよりも少ないからである。
【００５６】
凝縮器２２０を出た液冷媒Ｃは、絞り３３０で減圧され、膨張して一部の冷媒Ｃが蒸発（フラッシュ）する。その液とガスの混合した冷媒Ｃは、蒸発セクション２５１に到り、ここで液冷媒Ｃはプレートフィンを貫通しながら蛇行する蒸発セクション２５１のチューブの内壁を濡らすように流れ蒸発して、第１の区画３１０を流れる、蒸発器２１０に流入する前の処理空気Ａを冷却（予冷）する。
【００５７】
蒸発セクション２５１である程度蒸発し、ガスと液の混合物となった冷媒は、配管２０２Ｂに導かれて、凝縮セクション２５２に流入する。第２の区画３２０を流れる処理空気Ａ、即ち第１の区画３１０で予冷された後に蒸発器２１０で冷却除湿され、蒸発器２１０に流入する前より温度が低くなった処理空気Ａを加熱（再熱）し、冷媒自身は熱を奪われ凝縮する。本実施の形態では蒸発セクション２５１と凝縮セクション２５２とは一連のチューブ（Ｕチューブを含む）で形成されている。すなわち一体の流路として構成されているので、蒸発セクション２５１で蒸発した冷媒ガスＣ（及び蒸発しなかった冷媒液Ｃ）は、凝縮セクション２５２に流入して凝縮することにより、物質移動と同時に熱移動を行う。
【００５８】
熱交換器３００の最後の凝縮セクション２５２の出口側は、冷媒液配管２０３により、蒸発器２１０に接続され、冷媒配管２０３中には膨張弁２５０、膨張弁２５０をバイパスするソレノイドバルブ２５３が設置されている。
【００５９】
凝縮セクション２５２で凝縮した冷媒液Ｃは、絞り２５０で減圧され膨張して温度を下げて、蒸発器２１０に入り蒸発し、その蒸発熱で処理空気Ａを冷却する。絞り３３０、２５０としては、例えばオリフィス、キャピラリチューブ、膨張弁、フロート弁等を用いる。ソレノイドバルブ２５３は閉となっているので、冷媒液Ｃはソレノイドバルブ２５３を通過しない。
【００６０】
蒸発器２１０で蒸発してガス化した冷媒Ｃは、経路２０４を通して圧縮機２６０の吸込側に導かれ、以上のサイクルを繰り返す。
【００６１】
図中、熱交換器３００の蒸発セクション２５１と凝縮セクション２５２内の冷媒Ｃの挙動を説明する。先ず蒸発セクション２５１には、液相及び気相の冷媒Ｃが流入する。一部が気化した、気相を僅かに含む冷媒液Ｃであってもよい。この冷媒Ｃは、蒸発セクション２５１を流れる間に、処理空気Ａを予冷し自身は加熱され気相を増やしながら凝縮セクション２５２に流入する。凝縮セクション２５２では、冷却除湿されることにより蒸発セクション２５１の処理空気Ａよりも温度の低くなった処理空気Ａを加熱し、自身は熱を奪われ気相冷媒Ｃを凝縮させる。このように冷媒Ｃは気相と液相の相変化をしながら冷媒流路を流れ、蒸発器２１０で冷却される前の処理空気Ａと、蒸発器２１０で冷却されて絶対湿度を低下させた処理空気Ａとの間で熱交換させる。
【００６２】
第２の運転形態としての冷房運転の場合は、ソレノイドバルブ３３６を閉から開として絞り３３５に冷媒Ｃが流れるようにし、ソレノイドバルブ２５３を閉から開として冷媒Ｃが絞り２５０の前後で圧力低下を起こさないようにし、第１の運転形態としての除湿運転から、第２の運転形態としての冷房運転に運転形態を切り替える。ソレノイドバルブ２４３を開にするのと対応して、圧縮機２６０の運転回転数を上げて単位時間当たりの冷媒おしのけ量を増やすとよい。蒸発器２１０の蒸発圧力が適正となり、蒸発器を通過する冷媒流量としての冷媒質量流量も増える。
【００６３】
こうすることにより、絞り２５０前後の冷媒Ｃの圧力低下をほぼゼロとし、配管圧損を除いた冷媒Ｃの圧力低下を絞り３３０と３３５で発生させることができ、熱交換器３００の凝縮セクション２５２と、蒸発セクション２５１における冷媒Ｃの圧力が、蒸発器２１０における冷媒Ｃの圧力にほぼ等しくなり、蒸発器２１０に加えて凝縮セクション２５２と、蒸発セクション２５１においても冷媒Ｃの蒸発が発生する。よって、蒸発の伝熱面積が増えるので冷房能力すなわち顕熱処理能力を増加させることができる。
【００６４】
そして、除湿運転モード時では、熱交換器３００を蒸発器２１０を通過する前後の処理空気Ａのレヒート熱交換器として使うことによって冷却による結露水分量を冷房運転モード時より増やし、冷房運転モード時より除湿能力すなわち潜熱処理能力を増加させることができる。これによって、除湿運転モード時では、冷房運転モード時より速やかに湿度を下げることができ、いわゆる低顕熱比の湿度の高い室内空調負荷にも対応できる。
またさらに、除湿運転モード時には送風機１０２による送風量を冷房運転モード時よりも減らすことにより、結露水分量を冷房運転モード時より増やすようにしてもよい。そのために、送風機１０２も不図示の可変速モータにより駆動して、回転数の増減制御が可能に構成するとよい。
【００６５】
本第１の実施の形態の除湿空調装置を、家庭用のエアコンに適用した場合、除湿運転を行うことによって、梅雨時や夏期夜間の就寝時に室内が冷えすぎることなく、低湿度で快適な環境を作ることができる。
【００６６】
以上説明したように、本実施の形態の除湿空調装置は、空調負荷の顕熱比が可変であり、しかも除湿運転、冷房運転いずれの運転形態においても省エネルギーな運転ができる。
【００６７】
次に図３のモリエ線図を参照して、ヒートポンプＨＰ１の除湿運転モード時の作用を説明する。なお、機器等については適宜図１を参照する。図３は、冷媒ＨＦＣ１３４ａを用いた場合のモリエ線図である。この線図では横軸がエンタルピ、縦軸が圧力である。この他に、本発明のヒートポンプ、除湿空調装置に適した冷媒Ｃとしては、ＨＦＣ４０７ＣやＨＦＣ４１０Ａがある。これらの冷媒Ｃは、ＨＦＣ１３４ａよりも作動圧力領域が高圧側にシフトする。
【００６８】
図中、点ａは蒸発器２１０の冷媒出口の状態であり、冷媒Ｃは飽和ガスの状態にある。圧力は０．３４ＭＰａ、温度は５℃、エンタルピは４００．９ｋＪ／ｋｇである。このガスを圧縮機２６０で吸込圧縮した状態、圧縮機２６０の吐出口での状態が点ｂで示されている。この状態は、圧力が０．９４ＭＰａであり、過熱ガスの状態にある。
【００６９】
この冷媒ガスＣは、凝縮器２２０内で冷却され、モリエ線図上の点ｃに到る。
この点は飽和ガスの状態であり、圧力は０．９４ＭＰａ、温度は３８℃である。
この圧力下でさらに冷却され凝縮して、点ｄに到る。この点は飽和液の状態であり、圧力と温度は点ｃと同じであり、エンタルピは２５０．５ｋＪ／ｋｇである。
【００７０】
この冷媒液Ｃは、絞り３３０で減圧され熱交換器３００の蒸発セクション２５１に流入する。モリエ線図上では、点ｅで示されている。圧力は、本発明の中間圧力であり、本実施例では０．３４ＭＰａと０．９４ＭＰａとの中間の値となる。ここでは、一部の液が蒸発して液とガスが混合した状態にある。
【００７１】
蒸発セクション２５１内で、前記中間圧力下で冷媒液Ｃは蒸発して、同圧力で飽和液線と飽和ガス線の中間の点ｆに到る。ここでは液の一部が蒸発しているが、冷媒液Ｃはある程度残っている。
【００７２】
点ｆで示される状態の冷媒Ｃが、凝縮セクション２５２に流入する。凝縮セクション２５２では、冷媒Ｃは第２の区画３２０を流れる低温の処理空気Ａにより熱を奪われ、点ｇに到る。
【００７３】
点ｇはモリエ線図では飽和液線上にある。温度は１８℃、エンタルピは２２３．３ｋＪ／ｋｇである。
【００７４】
点ｇの冷媒液Ｃは、絞り２５０で、温度５℃の飽和圧力である０．３４ＭＰａまで減圧され、点ｊに到る。この点ｊの冷媒Ｃは、５℃の冷媒液Ｃと冷媒ガスＣの混合物として蒸発器２１０に到り、ここで処理空気Ａから熱を奪い、蒸発してモリエ線図上の点ａの状態の飽和ガスとなり、再び圧縮機２６０に吸入され、以上のサイクルを繰り返す。
【００７５】
以上説明したように、熱交換器３００内では、冷媒Ｃは蒸発セクション２５１では点ｅから点ｆまでと蒸発の状態変化を、凝縮セクション２５２では点ｆから点ｇ１までと凝縮の状態変化をしており、蒸発伝熱と凝縮伝熱であるため、熱伝達率が非常に高くまた熱交換効率が高い。
【００７６】
従来技術のように、蒸発セクション２５１と凝縮セクション２５２との間で冷媒を行き来させ、蒸発と凝縮を繰り返して行うようにすると、冷媒を繰り返し伝熱媒体として利用できるので、蒸発セクションの中が完全に乾いてしまうのを避けられるという利点があるものの、蒸発セクション２５１と凝縮セクション２５２の配置の融通性が低いという問題がある。
【００７７】
ここで、蒸発セクション２５１で冷媒を蒸発させて、処理空気Ａを予冷するが、その予冷に必要な冷熱量は、蒸発器２１０における水分除去に必要な冷熱量と比べて少ない（後で説明する図４参照）。予冷の冷熱量は多めに見ても、蒸発器２１０における水分除去冷熱量と同程度である。このような予冷の冷熱量と水分除去の冷熱量とのバランスを考慮して、本実施の形態では、冷媒の流れを蒸発セクション２５１から凝縮セクション２５２への一方通行としたので、両セクションの配置の融通性が高いという利点を享受できる。
【００７８】
さらに、圧縮機２６０、凝縮器２２０、絞り３３０、２５０及び蒸発器２１０を含む圧縮ヒートポンプＨＰ１としては、熱交換器３００を設けない場合は、凝縮器２２０における点ｄの状態の冷媒Ｃを、絞りを介して蒸発器２１０に戻すため、蒸発器２１０で利用できるエンタルピ差は４００．９−２５０．５＝１５０．４ｋＪ／ｋｇしかないのに対して、熱交換器３００を設けた本実施の形態で用いるヒートポンプＨＰ１の場合は、４００．９−２２３．３＝１７７．６ｋＪ／ｋｇになり、同一冷却負荷に対して圧縮機２６０に循環するガス量を、ひいては所要動力を１５％も小さくすることができる。すなわち、サブクールサイクルと同様な作用を持たせることができる。
【００７９】
次に、ヒートポンプＨＰ１の冷房運転モード時の作用を説明する。図中点ｄまでは除湿運転モード時と同様であるので点ｄまでの説明は省略する。凝縮器２２０を出た、冷媒Ｃは絞り３３０を通過する。絞りを通過すると圧力は０．９４ＭＰａから０．３４ＭＰａまで減少し、図中点ｄから点ｊ’に移行する。この点ｊ’のエンタルピは、２５０．５ｋＪ／ｋｇで、温度は５℃である。そして冷媒は熱交換器３００、蒸発器２１０で蒸発し点ａに至る。
【００８０】
ここで除湿負荷と冷房負荷につき説明する。特に日本のような温帯や亜熱帯地方における気候では、空調負荷のうち除湿負荷（潜熱負荷）の最大値は盛夏でも雨季でもそれほどの差はない。一方、顕熱負荷は例えば８月のような盛夏時には著しく増加する。そのため、冷房と除湿を兼用する空調機の設計上の最大負荷としては、盛夏時の負荷を採用しなければならない。
【００８１】
それに対して、除湿運転モード時の最大負荷は、冷房運転モードの最大負荷の半分以下である。一例をあげれば、盛夏時の総負荷を１００とすると、そのうち潜熱負荷は３０であり、梅雨時のような雨季の総負荷は４０であり、そのうち潜熱負荷は２５である。
したがって、蒸発器で奪うべき熱量は、冷房運転モード時の方が除湿運転モード時に比べてはるかに多い。顕熱負荷が大きい分だけ多くなるからである。しかしながら、潜熱負荷は雨季と盛夏時とであまり変わらない。
【００８２】
本発明の実施の形態によれば、冷房運転モード時には蒸発器として使用できる伝熱面積が蒸発器２１０に加えて熱交換器３００の分が加わるので、十分な伝熱が確保できる。また除湿運転モード時には、蒸発器として使用できる伝熱面積は蒸発器２１０の分であり、除湿負荷に適した伝熱面積とすることができる。熱交換器３００は除湿した後のいわば冷えすぎた処理空気の再熱に使用でき、同時に処理空気の予冷に使用できる。
【００８３】
別の方向から見れば、冷房専用の空調機に必要十分な伝熱面積を有する蒸発器の伝熱面積を３分割し、蒸発器２１０、蒸発セクション２５１、凝縮セクション２５２とすればよい。即ち、冷房専用の空調機の蒸発器そのままの大きさをもって、冷媒配管を調整するだけで、冷房・除湿兼用のコンパクトで効率的な空調機を構成することができる。
【００８４】
以上のような負荷割合の気候に対しては、熱交換器全体の伝熱面積の約４０〜６０％を蒸発器２１０に配分し、残り６０〜４０％の伝熱面積を蒸発セクション２５１と凝縮セクション２５２とに伝熱量に応じて配分すればよい。
【００８５】
図４に示す除湿空調装置２１の除湿運転モード時の湿り空気線図を参照して、また構成については適宜図１を参照して、除湿空調装置２１の除湿運転モード時の作用を説明する。図４中、アルファベット記号Ｋ、Ｘ、Ｌ、Ｍにより、各部における空気の状態を示す。この記号は、図１のフロー図中で丸で囲んだアルファベットに対応する。また、湿り空気線図は、後で説明する他の実施の形態である除湿空調装置についても、本図が適用できる。
【００８６】
図中、空調空間１０１からの処理空気Ａ（状態Ｋ）は、処理空気経路１０７を通して、熱交換器３００の第１の区画３１０に送り込まれ、ここで蒸発セクション２５１で蒸発する冷媒Ｃによりある程度まで冷却される。これは蒸発器２１０で露点温度（以下）まで冷却される前の予備的冷却であるので予冷と呼ぶことができる。この間、蒸発セクション２５１のある第１の区画３１０で予冷されながら、ある程度は水分を除去され僅かながら絶対湿度を低下させながら点Ｘに到る。点Ｘは飽和線上にある。あるいは予冷段階では、点Ｋと点Ｘとの中間点まで冷却するものであってもよい。又は点Ｘを越えて、多少飽和線上を低湿度側に移行した点まで冷却されるものであってもよい。
【００８７】
予冷された処理空気Ａは、経路１０８を通して、蒸発器２１０に導入される。
ここでは、膨張弁２５０によって減圧され、低温で蒸発する冷媒Ｃにより、処理空気Ａはその露点温度（以下）に冷却され、水分を奪われながら、絶対湿度を低下させつつ乾球温度を下げて、点Ｌに到る。点Ｘから点Ｌまでの変化を示す太線は、便宜上飽和線とはずらして描いてあるが、実際は飽和線と重なっている。
【００８８】
点Ｌの状態の処理空気Ａは、経路１０９を通して熱交換器３００の第２の区画３２０に流入する。ここでは凝縮セクション２５２内で凝縮する冷媒Ｃにより、絶対湿度一定のまま加熱され点Ｍに到る。点Ｍは、点Ｋよりも絶対湿度は十分に低く、乾球温度は低すぎない、適度な相対湿度の空気として、送風機１０２により吸い込まれ、空調空間１０１に戻される。
【００８９】
熱交換器３００では、蒸発セクション２５１での冷媒Ｃの蒸発により処理空気Ａを予冷し、凝縮セクション２５２での冷媒Ｃの凝縮により処理空気Ａを再熱する。そして蒸発セクション２５１で蒸発した冷媒Ｃは、凝縮セクション２５２で凝縮する。このように同じ冷媒Ｃの蒸発と凝縮作用により、蒸発器２１０で冷却される前後の処理空気Ａ同士の熱交換を間接的に行う。
【００９０】
凝縮器２２０には、経路１２４を通して外気Ｂが導入される。この外気Ｂは凝縮する冷媒Ｃから熱を奪い、加熱された外気Ｂは経路１２５を経由して送風機１４０に吸い込まれ、経路１２６を経由して屋外に排出される（ＥＸ）。
【００９１】
ここで図４の湿り空気線図上に示す空気側のサイクルでは、第１の区画３１０で処理空気Ａを予冷した熱量、すなわち第２の区画３２０で処理空気Ａを再熱した熱量ΔＨが熱回収分であり、蒸発器２１０で処理空気Ａを冷却した熱量分がΔＱである。また空調空間１０１を冷房する、冷房効果がΔｉである。
【００９２】
図示のように、一般にΔＨ≦ΔＱであるので、中間蒸発器の伝熱チューブとしての蒸発セクション２５１と中間凝縮器の伝熱チューブとしての凝縮セクション２５２とは一方通行で接続されていても、中間熱交換器で冷媒が乾ききってしまうことはなく、伝熱量が不足することはない。
【００９３】
本第１の実施の形態の除湿空調装置２１は、冷房運転モード時に空気・空気熱交換器としての熱交換器３００を蒸発器として使用することにより、蒸発器の伝熱面積を増やして蒸発温度を上げて、冷房処理能力すなわち顕熱処理能力を増加させることができる。これによって、速やかに室温を下げることができ、いわゆる高顕熱比の、乾燥し且つ高温の室内空調負荷に対応できる。
【００９４】
すなわち、冷房運転モード時においては、図４の湿り空気線図中、空調空間１０１（図１）（状態Ｋ）を出た処理空気Ａは熱交換器の第１の区画３１０（図１）、蒸発器２１０（図１）、熱交換器の第２の区画３２０（図１）において冷却され、熱交換器の第２の区画３２０を出た処理空気Ａは図中の点Ｘの近傍の点で表される状態にある。また冷房運転モード時には、送風機１０２の送風量を除湿運転モード時よりも多くするように構成するのが好ましい。このようにすると大量の顕熱を取りやすいからである。
【００９５】
本実施の形態の除湿空調装置２１は、除湿運転モード時に、熱交換器３００を蒸発器２１０を通過する前後の処理空気Ａのレヒート熱交換器として使うことによって冷却による結露水分量を冷房運転モード時より増やし、除湿能力すなわち潜熱処理能力を増加させることができる。これによって、除湿運転モード時では、速やかに湿度を下げることができ、いわゆる低顕熱比の湿度の高い室内空調負荷にも対応できる。
【００９６】
除湿空調装置２１は、空調負荷の顕熱比が可変であり、しかも除湿運転、冷房運転いずれの運転形態においても省エネルギーな運転ができる。
【００９７】
次に図５のフロー図を参照して、別の実施の形態を説明する。図５は、本発明による第２の実施の形態である除湿空調装置２２のフロー図である。除湿空調装置２２は、構成要素としてヒートポンプＨＰ２を備える。
【００９８】
空調空間１０１から処理空気Ａの経路に沿った、処理空気関連の機器構成、屋外ＯＡから高熱源流体としての冷却空気（外気）Ｂの経路に沿った機器構成は、いずれも第１の実施の形態の場合と同様であるので、重複した説明は省略する。
【００９９】
蒸発器２１０’−１から冷媒Ｃの経路に沿った、ヒートポンプＨＰ２の機器構成についても、蒸発器２１０’−１の構造を除けば基本的には同様である。以下同様な構成については説明を省略し、異なる部分を中心にして説明する。
【０１００】
ここで図５に示す蒸発器２１０’−１についてサーキットの概念を説明する。冷媒を伝熱チューブ中に流してその伝熱チューブの外側を流れる流体と冷媒とを熱交換させる熱交換器のサーキット数とは、冷媒を並行して流す流路の数である。図中冷媒経路２０３は、絞り２５０を出た後、蒸発器２１０’−１の伝熱チューブ２１０Ａ、２１０Ｂに入る直前に設けられたディストリビュータ６０１に接続されている。ディストリビュータ６０１から、冷媒経路６２１と冷媒経路６２２が分岐して、それぞれ伝熱チューブ２１０Ａ、２１０Ｂに冷媒を導入するように構成されている。
【０１０１】
伝熱チューブ２１０Ａ、２１０Ｂは、蒸発器２１０’−１中で並列に冷媒を流すように配置されている。また冷媒の流れ方向は、処理空気Ａの流れ方向に対して対向流となっている。これは温度的な対向流とするのが好ましい。
【０１０２】
この実施の形態では、蒸発器２１０’−１のサーキットの数は２である。一方、熱交換器３００では、伝熱チューブは１本が蛇行しており、サーキットの数は１である。即ち、熱交換器３００の中間蒸発器部分である第１の区画３１０のサーキットの数は１であるから、蒸発器２１０’−１のサーキットの数２よりも少ない。
【０１０３】
次に、図６（ａ）の部分図を参照して第３の実施の形態を説明する。この部分図は、熱交換器３００’−１と蒸発器２１０’−２及びその周辺を抽出して示したものである。その他の部分は、図５と同様であるので図示を省略してある。図中、冷媒経路２０２は絞り機構２９１の後でディストリビュータ６０３に接続され、ディストリビュータ６０３からは２本の冷媒配管６２５と６２６が分岐している。冷媒配管６２５は伝熱チューブ２５１Ａに、冷媒配管６２６は伝熱チューブ２５１Ｂに接続されている。伝熱チューブ２５１Ａと２５１Ｂとは、第１の区画（中間蒸発器部分）３１０’内で並列に冷媒を流すように配置されている。すなわち第１の区画３１０’のサーキットの数は２である。また冷媒の流れ方向は、処理空気Ａの流れ方向に対して対向流となっている。
【０１０４】
伝熱チューブ２５１Ａは第１の区画３１０’を出たところで配管２０２Ｂ−１を介して第２の区画（中間蒸発器部分）３２０’内に蛇行して配置された伝熱チューブ２５２Ａに接続され、伝熱チューブ２５１Ｂは配管２０２Ｂ−２を介して第２の区画３２０’内に蛇行して配置された伝熱チューブ２５２Ｂに接続されている。また、伝熱チューブ２５２Ａと２５２Ｂとは、第２の区画３２０’内で並列に冷媒を流すように配置されている。すなわち第２の区画３２０’のサーキットの数は２である。またここでも冷媒の流れ方向は、処理空気Ａの流れ方向に対して対向流となっている。
【０１０５】
本実施の形態では、第１の区画３１０’と第２の区画３２０’とを接続する冷媒配管は、各サーキット毎に１本の配管、即ちそれぞれ冷媒配管２０２Ｂ−１と２０２Ｂ−２である。サーキットが２であるので、接続配管は２本である。
【０１０６】
伝熱チューブ２５２Ａと２５２Ｂとは、第２の区画３２０’を出たところで、合流ヘッダー６０４に接続されて合流している。
【０１０７】
絞り機構２９２からの冷媒経路はディストリビュータ６０１に接続され、ここから４本の冷媒配管６２１、６２２、６２３、６２４に分岐している。この４本の冷媒配管は、蒸発器２１０’中で、並列する４本の蛇行する伝熱チューブにそれぞれ接続されている。即ち、蒸発器２１０’のサーキットの数は４である。この４本の伝熱チューブは、蒸発器２１０’を出た後、合流ヘッダー６０２に接続されて合流している。合流ヘッダー６０２には、冷媒経路２０４が接続されている。後は第２の実施の形態と同様であるので説明を省略する。
この実施の形態では、中間熱交換器３００’−１のサーキットの数は２であり、蒸発器２１０’のサーキットの数４よりも少ない。蒸発器２１０’のサーキットの数は３としてもよい。
【０１０８】
熱交換器３００’−１のサーキットを合流ヘッダー６０４に合流して絞り機構２９２で絞り、蒸発器２１０’のサーキットに再分流するように構成されているので、熱交換器３００’−１内での蒸発、凝縮がサーキット毎に不均一であったとしても、その不均一さを蒸発器２１０に持ち込むことがない。また絞り機構を集約することができ、構造を単純化することができる。
【０１０９】
（ａ）では、中間熱交換器３００’−１は、各サーキット毎に１本の配管、即ちそれぞれ冷媒配管２０２Ｂ−１と２０２Ｂ−２で接続されているものとして説明したが、（ｂ）に示す第４の実施の形態の中間熱交換器３００’−２のように、第１の区画出口で複数のサーキットの伝熱チューブを一つの配管にまとめて第２の区画に導くようにしてもよい。
【０１１０】
本実施の形態では、第１の区画の蒸発セクションの伝熱チューブは合流ヘッダ６０３−１にまとめられ、１本の配管２０２Ｂで分岐ヘッダ６０４−１に導かれる。分岐ヘッダ６０４−１から、凝縮セクション２５２の複数のチューブに分岐される。なお配管２０２Ｂの流路面積は伝熱チューブの流路面積×サーキット数にほぼ等しくするとよい。後は（ａ）の第３の実施の形態と同様であるので説明を省略する。
【０１１１】
（ｃ）の部分フロー図を参照して、第５の実施の形態の中間熱交換器３００’−３を説明する。本実施の形態では、第１の区画の蒸発セクションと第２の区画の凝縮セクションが、それぞれ３サーキットで構成されている。蒸発セクションの３サーキットは、１の合流ヘッダにまとめられ、１本の接続配管２０２Ｂで、凝縮セクションの分岐ヘッダに導かれている。該分岐ヘッダから、凝縮セクションの３サーキットの伝熱チューブが分岐している。
【０１１２】
以上、１．５往復以上の蛇行をする中間蒸発器のサーキットと中間凝縮器のサーキットをサーキット毎に１本のチューブで連結する場合も、１往復以上の蛇行をする中間蒸発器のサーキットと中間凝縮器のサーキットをそれぞれまとめて１本の配管で連結する場合も、両者を接続する配管を最小限に抑えることができるので、構造が単純となり、中間蒸発器と中間凝縮器の配置の融通性が高い。
【０１１３】
以上の実施の形態では、第１の区画には、空調空間１０１からの戻り空気を導入するものとして説明したが、空調空間１０１からの戻り空気を導入せずに外気を導入してもよい。湿度と温度の高い外気は、蒸発器２１０で冷却する前に予冷するのが好ましく、このように構成することにより、全量外気を必要とする病院やレストランの空調を高いＣＯＰをもって行うことができる。
【０１１４】
以上説明した実施の形態では、処理空気Ａを露点（以下）に冷却する蒸発器２１０と、処理空気Ａを予冷却する予冷却器とての熱交換器３００、再加熱を行う再加熱器としての熱交換器３００の熱伝達媒体を同じ冷媒を用いるようにしたので、冷媒系が単一に単純化され、また蒸発器２１０、凝縮器２２０間の圧力差を利用できるため循環が能動的になり、さらに予冷、再加熱の熱交換に相変化を伴う沸騰現象を応用できるようにしたので、効率を高くすることができる。
【０１１５】
以上の実施の形態では、空調空間を空調する除湿空調装置として説明したが、本発明の除湿空調装置は、必ずしも空調空間に限らず他の除湿を必要とする空間に、一般の除湿装置として応用することもでき、本発明の除湿空調装置とはそのような場合も含むものとする。
【０１１６】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、伝熱チューブが処理空気の流れ中を１往復を越えて蛇行して貫通しているので、冷媒は中間蒸発器で十分に蒸発し、中間凝縮器では十分に凝縮する。中間蒸発器の伝熱チューブと中間凝縮器の伝熱チューブとは相互に行き来することなく接続されているときは、構造が単純な除湿空調装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態である除湿空調装置のフロー図である。
【図２】図１に示す除湿空調装置の設置状態を示す模式的側面図と熱交換器の斜視図である。
【図３】図１に示す除湿空調装置のヒートポンプのモリエ線図である。
【図４】図１の除湿空調装置の除湿運転モード時の作動を説明する湿り空気線図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態である除湿空調装置のフロー図である。
【図６】本発明の別の実施の形態の中間熱交換器を示す部分フロー図である。
【図７】従来の除湿空調装置のフロー図である。
【符号の説明】
２１　除湿空調装置
１０１　空調空間
１０２、１４０　送風機
２１０　蒸発器
２２０　凝縮器
２５１Ａ、２５１Ｂ　蒸発セクション
２５２Ａ、２５２Ｂ　凝縮セクション
２５０　絞り
２５３　ソレノイドバルブ
２６０　圧縮機
２９１　第２の絞り機構
２９２　第１の絞り機構
３００、３００’−１　熱交換器
３１０、３１０’　第１の区画
３２０、３２０’　第２の区画
３３０　絞り
３３５　絞り
３３６　ソレノイドバルブ
ＨＰ１　ヒートポンプ
【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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