(57)【要約】【課題】始動時間を短縮することが可能な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、冷媒の凝縮器２２０と、凝縮器と蒸発器の中間圧力での蒸発・凝縮により処理空気Ａを冷却・加熱する中間熱交換器３００と、中間熱交換器と蒸発器の間の第１の絞り機構２５０と、凝縮器と中間熱交換器の間の第２の絞り機構７１３と、昇圧機の始動の際に第１の絞り機構の絞り度を低くするか、又は第１の絞り機構をバイパスして冷媒を流す冷媒流量増加手段を備え、処理空気は中間熱交換器での冷却と蒸発器での冷却と中間熱交換器での加熱とをこの順番で受ける除湿空調装置。【選択図】　図１
2004036914.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吸入して昇圧する昇圧機と；
前記昇圧された冷媒を凝縮する凝縮器と；
前記蒸発器と前記凝縮器とを接続する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の蒸発と凝縮を行い、前記中間圧力蒸発により前記処理空気を冷却し、前記中間圧力凝縮により前記処理空気を加熱する中間熱交換器と；
前記中間熱交換器と前記蒸発器との間の前記冷媒経路中に設けられた第１の絞り機構と；
前記凝縮器と前記中間熱交換器との間の前記冷媒経路中に設けられた、第２の絞り機構と；
前記昇圧機の始動の際に前記第１の絞り機構の絞り度を低くするか、又は第１の絞り機構をバイパスして冷媒を流す、冷媒流量増加手段とを備え；
前記処理空気は、前記中間熱交換器での冷却と前記蒸発器での冷却と前記中間熱交換器での加熱とをこの順番で受けるように構成された；
除湿空調装置。
【請求項２】
前記昇圧機の始動と連動して前記冷媒流量増加手段を作動させる、コントローラを備える、請求項１に記載の除湿空調装置。
【請求項３】
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吸入して昇圧する昇圧機と；
前記昇圧された冷媒を凝縮する凝縮器と；
前記蒸発器と前記凝縮器とを接続する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の蒸発と凝縮を行い、前記中間圧力蒸発により前記処理空気を冷却し、前記中間圧力凝縮により前記処理空気を加熱する中間熱交換器と；
前記中間熱交換器と前記蒸発器との間の前記冷媒経路中に設けられた第１の絞り機構と；
前記凝縮器と前記中間熱交換器との間の前記冷媒経路中に設けられた、第２の絞り機構と；
前記昇圧機の始動の際に、前記第１の絞り機構を介すことなく前記凝縮器から前記蒸発器に液状冷媒を供給する冷媒経路を備え；
前記処理空気は、前記中間熱交換器での冷却と前記蒸発器での冷却と前記中間熱交換器での加熱とをこの順番で受けるように構成された；
除湿空調装置。
【請求項４】
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吸入して昇圧する昇圧機と；
前記昇圧された冷媒を凝縮する凝縮器と；
前記蒸発器と前記凝縮器とを接続する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の蒸発と凝縮を行い、前記中間圧力蒸発により前記処理空気を冷却し、前記中間圧力凝縮により前記処理空気を加熱する中間熱交換器と；
前記中間熱交換器と前記蒸発器との間の前記冷媒経路中に設けられた第１の絞り機構と；
前記凝縮器と前記中間熱交換器との間の前記冷媒経路中に設けられた、第２の絞り機構と；
前記第１の絞り機構をバイパスするバイパス回路と；
前記昇圧機の始動の際に前記バイパス回路を作動させる、コントローラとを備え；
前記処理空気は、前記中間熱交換器での冷却と前記蒸発器での冷却と前記中間熱交換器での加熱とをこの順番で受けるように構成された；
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、除湿空調装置に関し、特に成績係数（ＣＯＰ）が高く、また短時間で始動可能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６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を絞り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を絞り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。このようにして処理空気の水分が除去される。
【０００３】
この除湿空調装置では、絞り３と絞り４の作用により、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の蒸発圧力の中間の圧力となる。このような配列により、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。この熱交換により、処理空気Ａは蒸発器５で冷却される前に予冷され、さらに蒸発器５で露点に冷却された処理空気Ａは、熱交換器３００”で再熱されて、適度に除湿された適温の空気となり空調空間１０１に供給される。
【０００４】
【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、長時間停止していると、重力の作用により蒸発器５や熱交換器３００”の内部は液状冷媒が少ない乾いた状態となる。このような状態で、この除湿空調装置を始動すると、絞り４の作用によって蒸発器５に流入する液状冷媒の質量流量が制限され、さらに乾いた状態となる。そして蒸発器５の蒸発圧力、即ち圧縮機１の吸い込み圧力が低い状態が続く。そのため圧縮機１が吐き出す冷媒の質量流量がなかなか増加せず、始動に時間がかかっていた。この状態が長く続くと、低圧カットにより異常停止が働く可能性もある。
【０００５】
そこで本発明は、始動時間を短縮することが可能な除湿空調装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【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を吸入して昇圧する昇圧機２６０と；昇圧された冷媒Ｃを凝縮する凝縮器２２０と；蒸発器２１０と凝縮器２２０とを接続する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の蒸発と凝縮を行い、前記中間圧力蒸発により処理空気Ａを冷却し、前記中間圧力凝縮により処理空気Ａを加熱する中間熱交換器３００と；中間熱交換器３００と蒸発器２１０との間の前記冷媒経路中に設けられた第１の絞り機構２５０と；凝縮器２２０と中間熱交換器３００との間の前記冷媒経路中に設けられた、第２の絞り機構７１３と；昇圧機２６０の始動の際に第１の絞り機構の絞り度を低くするか（例えば図５の場合では絞り装置２９２）、又は第１の絞り機構２５０をバイパスして冷媒Ｃを流す、冷媒流量増加手段５５１（図５の場合は２５３）とを備え；処理空気Ａは、中間熱交換器３００での冷却と蒸発器２１０での冷却と中間熱交換器３００での加熱とをこの順番で受けるように構成される。
【０００７】
このように構成すると、昇圧機の始動の際に第１の絞り機構の絞り度を低くするか、又は第１の絞り機構をバイパスして冷媒Ｃを流す、冷媒流量増加手段を備えるので、始動の際に冷媒（典型的には冷媒液）が第１の絞り機構であまり制限されることなく流れ、始動時間が短縮される。また、処理空気は、中間熱交換器での冷却と蒸発器での冷却と中間熱交換器での加熱とをこの順番で受けるように構成されるので、ＣＯＰの高い除湿運転が可能となる。
【０００８】
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、昇圧機２６０の始動と連動して冷媒流量増加手段５５１を作動させる、コントローラ５０１−１を備えるようにしてもよい。
【０００９】
前記目的を達成するために、請求項３に係る発明による除湿空調装置は、例えば図５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；蒸発した冷媒を吸入して昇圧する昇圧機２６０と；昇圧された冷媒Ｃを凝縮する凝縮器２２０と；蒸発器２１０と凝縮器２２０とを接続する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の蒸発と凝縮を行い、前記中間圧力蒸発により処理空気Ａを冷却し、前記中間圧力凝縮により処理空気Ａを加熱する中間熱交換器３００と；中間熱交換器３００と蒸発器２１０との間の前記冷媒経路中に設けられた第１の絞り機構２５０と；凝縮器２２０と中間熱交換器３００との間の前記冷媒経路中に設けられた、第２の絞り機構７１３と；昇圧機２６０の始動の際に、第１の絞り機構２５０を介すことなく凝縮器２２０から蒸発器２１０に液状冷媒を供給する冷媒経路２０３Ａ、２５３を備え；処理空気Ａは、中間熱交換器３００での冷却と蒸発器２１０での冷却と中間熱交換器３００での加熱とをこの順番で受けるように構成される。
【００１０】
例えば図１に示すように、昇圧機２６０の始動の際に、第１の絞り機構２５０の他第２の絞り機構７１３も介すことなく凝縮器２２０から蒸発器２１０に液状冷媒を供給する冷媒経路５５２、５５１を備えるようにしてもよい。第１の絞り機構２５０と第２の絞り機構７１３を介すことなく凝縮器２２０から蒸発器２１０に液状冷媒を供給するので、始動時間がさらに短縮できる。
【００１１】
前記目的を達成するために、請求項４に係る発明による除湿空調装置は、例えば図５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を吸入して昇圧する昇圧機２６０と；昇圧された冷媒Ｃを凝縮する凝縮器２２０と；蒸発器２１０と凝縮器２２０とを接続する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の蒸発と凝縮を行い、前記中間圧力蒸発により処理空気Ａを冷却し、前記中間圧力凝縮により処理空気Ａを加熱する中間熱交換器３００と；中間熱交換器３００と蒸発器２１０との間の前記冷媒経路中に設けられた第１の絞り機構２５０と；凝縮器２２０と中間熱交換器３００との間の前記冷媒経路中に設けられた、第２の絞り機構７１３と；第１の絞り機構２５０をバイパスするバイパス回路５５２、５５１と；昇圧機２６０の始動の際にバイパス回路５５２、５５１を作動させる、コントローラ５０１−２とを備え；処理空気Ａは、中間熱交換器３００での冷却と蒸発器２１０での冷却と中間熱交換器３００での加熱とをこの順番で受けるように構成される。
【００１２】
【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。
【００１３】
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。この除湿空調装置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が可能な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。
【００１４】
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、除湿運転で蒸発器２１０によって処理空気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。
【００１５】
以下、本装置の構成を説明する。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、中間熱交換器３００の中間蒸発器としての第１の区画３１０、経路１０８、処理空気Ａをその露点温度に冷却する蒸発器２１０、経路１０９、中間熱交換器３００の中間凝縮器としての第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。
【００１６】
また、屋外ＯＡから冷却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から熱を奪っ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。
【００１７】
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に挿入配置された第２の絞り機構としての膨張弁７１３、熱交換器３００の第１の区画３１０を流れる処理空気Ａを冷却する蒸発セクション２５１、冷媒経路２０２Ｂ、熱交換器３００の第２の区画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に挿入配置された第１の絞り機構としての絞り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。
【００１８】
また、冷媒経路２０２の凝縮器２２０と膨張弁７１３との間には、バイパス（液）冷媒取出部５５３、冷媒経路２０３の絞り２５０と蒸発器２１０との間には、バイパス冷媒注入部５５４が設けられている。バイパス冷媒取出部５５３とバイパス冷媒注入部５５４とはバイパスライン５５２で接続されている。バイパスライン５５２には、バイパス弁５５１が挿入配置されている。
【００１９】
また蒸発器２１０と圧縮機２６０との間の経路２０４には、経路２０４内の冷媒圧力、即ち蒸発器２１０の蒸発圧力又は圧縮機２６０の吸い込み圧力を検出する圧力センサ５６２が設けられている。
蒸発器２１０と圧縮機２６０との間の経路２０４には、さらに膨張弁７１３に経路２０４内の温度、即ち蒸発器２１０の蒸発温度を送信する感温筒７２２も設けられている。また経路２０４と膨張弁７１３との間には、膨張弁７１３に経路２０４内の冷媒圧力を送る均圧管７２２Ａが設けられている。
【００２０】
さらに本除湿空調装置２１は、コントローラ５０１−１を備えており、コントローラ５０１−１は、圧力センサ５６２からの圧力信号に基いてバイパス弁５５１を開閉制御する。
【００２１】
コントローラ５０１−１は、本除湿空調装置の始動時において所定の時間だけバイパス弁５５１を開とするタイマー５０２−１を内蔵している。即ち、コントローラ５０１−１は、本除湿装置２１が始動されると、バイパス弁５５１を開とする。その際にタイマー５０２−１が作動する。タイマー５０２−１は、所定の設定時間が経過するとバイパス弁５５１を閉とする信号を発する。
【００２２】
バイパス弁５５１は全開と全閉の間で作動するソレノイドバルブである。所定の時間は、蒸発器２１０に十分な冷媒を溜め込むに十分な時間とする。この時間は、蒸発器２１０の容量、凝縮器２２０の容量、圧縮機２６０のおしのけ量等に基いて、計算によって求めてもよいし、実験的に求めてもよい。タイマーを使用するときは、図示の圧力センサ５６２は設けなくてもよい。
【００２３】
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を複数回蛇行した後、経路２０２Ｂを介して凝縮セクション２５２に接続される。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。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。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。
【００２４】
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。
【００２５】
本実施の形態では、絞り２５０が第１の絞り機構を構成し、膨張弁７１３が第２の絞り機構を構成している。
【００２６】
次に、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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
次に図１のフロー図を参照して、除湿運転における各機器間の冷媒Ｃの流れを説明する。なお始動時の冷媒Ｃの流れについては後で別途詳しく説明するものとし、先ず常用の除湿運転を説明する。常用の除湿運転では、バイパス弁５５１は閉となっている。
【００３０】
蒸発器２１０で蒸発した冷媒は、圧縮機２６０により圧縮される。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経路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、冷却流体としての外気Ｂで冷却され凝縮する。
【００３１】
凝縮した冷媒は、凝縮器２２０の冷媒出口に設けられた膨張弁７１３で絞られる。膨張弁７１３は、感温筒７２２からの経路２０４内の冷媒の温度に応じた信号（圧力）と経路２０４内の冷媒の圧力を均圧管７２２Ａを通して受けている。経路２０４内の冷媒の過熱度はその圧力と温度の関数であるので、両者を受信することにより、膨張弁７１３は冷媒の過熱度に応じた開閉作用を行うことができる。即ち、経路２０４内の冷媒（蒸発器２１０で蒸発した冷媒）の過熱度が高いときは開方向として冷媒流量を増やし、過熱度が低いとき（冷媒が湿っているときも含む）は閉方向として冷媒流量を減らすようにする。
【００３２】
膨張弁７１３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。
【００３３】
凝縮器２２０を出た液冷媒Ｃは、膨張弁７１３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繰り返し流れ蒸発して、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。
【００３４】
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。
【００３５】
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に接続されている。
【００３６】
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の伝熱チューブに入り蒸発し、その蒸発熱で処理空気Ａを冷却する。絞り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。
【００３７】
蒸発器２１０で蒸発してガス化した冷媒Ｃは、経路２０４を通って圧縮機２６０の吸込側に導かれ、以上のサイクルを繰り返す。
【００３８】
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。
【００３９】
本第１の実施の形態の除湿空調装置２１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。
【００４０】
本実施の形態の除湿空調装置２１を例えば家庭用空調装置として用いる場合、中間熱交換器３００、蒸発器２１０、ファン１０２を含んで屋内に設置する室内機が構成される。感温筒７２２、バイパス冷媒取出部５５３、膨張弁７１３も、室内機側に設置するのが好ましい。コントローラ５０１−１は、制御ソフトをインストールしたパソコンやマイコンであり、電子機器であるため、やはり室内機側に設置するのが好ましい。
また凝縮機２２０、圧縮機２６０、ファン１４０を含んで屋外に設置する室外機が構成される。室外機は不図示の冷媒液レシーバを含んでいてもよい。
【００４１】
このような構成では、室内機は通常は室内の天井近傍に設置され、室外機は地上や、ベランダに設置されるので、室外機は室内機よりも低い位置にある。このような場合に、何もしないで除湿空調装置２１が長時間停止していると、重力の作用により冷媒液は室外機に集まってしまい、室内機の内部には冷媒液が少ない乾いた状態となる。
このような状態で、本除湿空調装置２１を始動して除湿運転をしようとすると、絞り２５０の作用により、蒸発器２１０に流入する冷媒液の質量流量が制限され、始動に長時間を要する。
【００４２】
本実施の形態の除湿空調装置２１は、コントローラ５０１−１を備えており、本除湿空調装置が始動されると所定の時間だけバイパス弁５５１を開とする。また内蔵のタイマー５０２−１により、始動から所定の設定時間が経過するとバイパス弁５５１を閉とする。タイマー５０２−１は、装置２１の始動で計時の作動を開始する。
【００４３】
凝縮器２２０（及び／又は不図示のレシーバ）に溜まった冷媒液は、圧縮機２６０から吐出される冷媒ガスにより押し出されて、バイパスライン５５２を通して直接蒸発器２１０に流入する。即ち、冷媒液は、絞り２５０を経由することなく、また膨張弁７１３や中間熱交換器３００をバイパスして蒸発器２１０に流入する。
【００４４】
バイパス弁５５１が開となっている間に、冷媒液が蒸発器２１０に十分に溜め込まれるので、蒸発器２１０の内部が乾いた状態が短時間で解消される。したがって、蒸発圧力すなわち圧縮機の吸込圧力の低い状態が長く続くことがなく、異常停止（低圧カット）が働く可能性を低くすることができる。
【００４５】
バイパス弁５５１は、本除湿空調装置２１を始動したときに開とするとして説明したが、バイパス弁５５１は、装置２１が停止中は常時開としておき、始動から所定の時間経過で閉とする構成としてもよい。これも「昇圧機の始動の際に第１の絞り機構を介すことなく凝縮器から蒸発器に液状冷媒を供給する」あるいは「昇圧機の始動の際にバイパス回路を作動させる」の概念に含まれるものとする。コントローラ５０１−１は、この際に、始動から所定の設定時間が経過するとバイパス弁５５１を閉とする。
【００４６】
装置２１の始動は、通常は圧縮機２６０の始動と一致する。一般には、同時にファン１４０、１０２も始動するが、外気温度によってはファン１４０の始動はタイミングを遅らせる場合もある。またファン１０２は、中間熱交換器３００、蒸発器２１０を通過する処理空気Ａの温度が、空調空間への供給空気の温度として適した値になって初めて始動するようにしてもよい。
【００４７】
コントローラ５０１−１は、タイマー５０２−１を内蔵するものとして説明したが、これに限らず、蒸発器２１０に本除湿運転装置２１の運転に十分な量の冷媒液が溜め込まれることが保証されればよい。
例えば、別の実施の形態として、圧力センサ５６２からの圧力を検出して、この圧力があらかじめ設定した所定の圧力に達した、あるいは超えたときに、バイパス弁５５１を閉とするように構成してもよい。あらかじめ設定する所定の圧力は、除湿運転の常用圧力よりも多少低めの圧力とすればよい。例えば冷媒としてＨＦＣ４０７Ｃを用いるときは常用圧力は約０．６７ＭＰａであるが、このときの所定の設定圧力は例えば０．６０ＭＰａとする。圧力センサ５６２の圧力は、一旦低下した後に再び上昇して前記所定の圧力に達する。したがってコントローラ５０１−１は、装置始動後ある程度の時間（例えば１秒）が経過した以後の圧力が前記所定の圧力に達するのを検知するものとすればよい。
【００４８】
図２の模式的側面図を参照して、例えば家庭用エアコンに適した構成を説明する。図示のように、中間熱交換器３００、蒸発器２１０、ファン１０２は、通常は室内に設置される室内機を構成しており、凝縮器２２０、圧縮機２６０、ファン１４０は屋外に設置される室外機を構成している。また図示のように、室外機は室内機よりも低い位置に設置されている。
【００４９】
このような構成で、本除湿空調装置が長時間停止されていると冷媒液は、凝縮器２２０やその他の低所（特に不図示の冷媒液レシーバ）に溜まる。そのように低所に溜まった冷媒は、圧縮機２６０が始動されると、冷媒ガスに押し出され、経路２０２を通して室内機側に流れる。このときバイパス弁５５１が開となっているので、室内機にまで流入した冷媒液は、バイパス弁５５１、バイパスライン５５２を通って、絞り２５０を経由することなく蒸発器２１０に直接流入する。
【００５０】
蒸発器２１０に流入した冷媒は、ここで蒸発して経路２０３を通って圧縮機２６０に吸入される。このように本実施の形態では、始動時に冷媒が絞り２５０を通らずに低部の冷媒液溜まりから直接蒸発器２１０に流入するので、始動時間を短縮することができる。
【００５１】
次に図３の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。なお、機器等については適宜図１を参照する。図３は、混合冷媒ＨＦＣ４０７Ｃ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。始動時のサイクルは過渡的なものであるので、説明を省略する。
【００５２】
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０．６７ＭＰａ、温度は１１．２℃、エンタルピは４１４．０ｋＪ／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１．６６ＭＰａであり、過熱ガスの状態にある。
【００５３】
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１．６６ＭＰａ、温度は４２．９℃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、圧力は点ｃと同じであり、温度は３８℃、エンタルピは２５６．９ｋＪ／ｋｇである。使用している冷媒が混合冷媒であるので、同圧力での凝縮でも飽和ガス線上の温度と飽和液線上の温度が異なる。
【００５４】
この冷媒液Ｃは、膨張弁機構７１１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０．６７ＭＰａと１．６６ＭＰａ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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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２２６．１ｋＪ／ｋｇである。
【００５８】
点ｇの冷媒液Ｃは、絞り２５０で、温度５．２℃の飽和圧力である０．６７ＭＰａまで減圧され、点ｊに到る。この点ｊの冷媒Ｃは、５．２℃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。凝縮器におけるのと同様に、混合冷媒を使用しているので、同圧力での蒸発でも飽和ガス線上の温度と飽和液線上の温度とが異なる。
【００５９】
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。
【００６０】
さらに、圧縮機２６０、凝縮器２２０、膨張弁機構７１１、絞り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４１４．０−２５６．９＝１５７．１ｋＪ／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、４１４．０−２２６．１＝１８７．９ｋＪ／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１６％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。
【００６１】
図４に示す除湿空調装置２１の除湿運転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、ヒートポンプＨＰ１を備えた除湿空調装置２１の除湿運転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、図４が適用できる。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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）。
【００６７】
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。
【００６８】
図５のフロー図を参照して、第２の実施の形態である除湿空調装置２２を説明する。
除湿空調装置２２が、第１の実施の形態の除湿空調装置２１と異なる点は、バイパス弁５５１、バイパスライン５５２が無いことである。その代わりに、絞り２５０をバイパスするバイパスライン２０３Ａが備えられ、バイパスライン２０３Ａには、バイパス弁２５３が挿入配置されている。除湿空調装置２２は、コントローラ５０１−２を備え、コントローラ５０１−２は、圧力センサ５６２からの信号を受信し、バイパス弁２５３を開閉するように構成されている。
【００６９】
バイパス弁２５３は、全開・全閉動作をするソレノイドバルブである。
またコントローラ５０１−２は、始動時においてバイパス弁２５３を全開にしておくためのタイマー５０２−２を内蔵している。タイマーは５０２−２は、基本的にはタイマー５０２−１と同様なものである。
【００７０】
本第２の実施の形態の除湿空調装置２２では、絞り２５０とバイパス弁２５３を含んで絞り装置２９２が構成されている。この除湿空調装置２２では、バイパス弁２５３が全開になると、絞り装置２９２の絞り度が小さくなり、極端には絞り度が実質的にゼロとなる。このような状態では、中間熱交換器３００は蒸発器２１０と機能的に一体となり、蒸発器として機能する。
【００７１】
このように、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。
【００７２】
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。
【００７３】
本実施の形態の除湿空調装置２２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。
【００７４】
除湿空調装置２２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。
【００７５】
除湿空調装置２２を除湿運転で始動しようとすると、第１の実施の形態で説明したように、蒸発器２１０における冷媒液不足により生じる問題がある。そこで、コントローラ５０１−２により、所定時間だけバイパス弁２５３を開とするようにして、その後バイパス弁２５３を閉とすれば、絞り２５０に妨げられずに冷媒液が蒸発器２１０に供給されるので、始動時間を短縮することができる。また不適切な異常停止（低圧カット）を防止できる。
【００７６】
冷房運転のときは、バイパス弁２５３は、始動時に引き続き開のままとしておけばよい。
【００７７】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、昇圧機の始動の際に第１の絞り機構の絞り度を低くするか、又は第１の絞り機構をバイパスして冷媒Ｃを流す、冷媒流量増加手段を備えるので、始動の際に冷媒（典型的には冷媒液）が第１の絞り機構であまり制限されることなく流れ、始動時間が短縮される。また、処理空気は、中間熱交換器での冷却と蒸発器での冷却と中間熱交換器での加熱とをこの順番で受けるように構成されるので、ＣＯＰの高い除湿運転が可能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】従来の除湿空調装置のフロー図である。
【符号の説明】
２１、２２　除湿空調装置
１０１　空調空間
１０２、１４０　送風機
２１０　蒸発器
２２０　凝縮器
２５１　蒸発セクション
２５２　凝縮セクション
２５０　絞り
２５３　ソレノイドバルブ
２６０　圧縮機
２９２　絞り装置
３００　中間熱交換器
３１０　第１の区画
３２０　第２の区画
５０１−１　コントローラ
５０２−１　タイマー
５０１−２　コントローラ
５０２−２　タイマー
５５１　ソレノイドバルブ
７１３　膨張弁
ＨＰ１、ＨＰ２　ヒートポンプ
【図１】
2004036914.tif 000003
【図２】
2004036914.tif 000004
【図３】
2004036914.tif 000005
【図４】
2004036914.tif 000006
【図５】
2004036914.tif 000007
【図６】
2004036914.tif 000008