(57)【要約】【課題】除湿運転をしながら暖房運転が可能な除湿空調装置及びそのような除湿空調装置を備える車両を提供する。【解決手段】冷媒ガス昇圧機２６０と、冷媒ガス凝縮器２２０と、処理空気を露点温度まで冷却する蒸発器２１０と、凝縮器２２０の凝縮圧力と蒸発器２１０の蒸発圧力との中間圧力で冷媒の蒸発と凝縮を行い、中間圧力蒸発により処理空気を冷却し、中間圧力凝縮により処理空気を加熱する熱交換器３００と、処理空気加熱器５０３とを備え、処理空気は熱交換器３００での冷却と蒸発器２１０での冷却と熱交換器３００での加熱と空気加熱器５３０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
2004338531.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒ガスを昇圧する昇圧機と；
前記冷媒ガスを凝縮する凝縮器と；
冷媒液を蒸発して処理空気を露点温度まで冷却する蒸発器と；
前記凝縮器と前記蒸発器とを接続する冷媒経路中に設けられた、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熱交換器と；
前記処理空気を加熱する空気加熱器とを備え；
前記処理空気は、前記熱交換器での冷却と前記蒸発器での冷却と前記熱交換器での加熱と前記空気加熱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】
前記熱交換器が前記蒸発器の蒸発圧力とほぼ同圧で冷媒を蒸発させ前記処理空気を冷却するように冷媒流路を切り替える冷媒切替装置をさらに備える；
請求項１に記載の除湿空調装置。
【請求項３】
前記空気加熱器は、前記処理空気を加熱しないように処理空気の経路を切り替える処理空気切替装置を有する；
請求項１又は請求項２に記載の除湿空調装置。
【請求項４】
前記空気加熱器は、熱媒体で前記処理空気を加熱するように構成され、前記処理空気を加熱しないように前記熱媒体の経路を切り替える熱媒体切替装置を有する；
請求項１又は請求項２に記載の除湿空調装置。
【請求項５】
前記空気加熱器は、車両を駆動する車両駆動装置で発生する熱により前記処理空気を加熱する、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の除湿空調装置。
【請求項６】
請求項５に記載の除湿空調装置と；
前記空気加熱器に熱を供給する車両駆動装置と；
前記空気加熱器で加熱された処理空気を供給される空調空間とを備える；
車両。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の空調に適した除湿空調装置及び除湿空調装置を備える車両に関し、特に除湿しながらの暖房が可能な除湿空調装置及びそのような除湿空調装置を備える車両に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、暖房運転と冷房運転とを切り替えることが可能な車両用空調装置があった。そのような装置では冷房運転と暖房運転とを同時に行うことにより、実質的に除湿を行うことも可能であった（例えば特許文献１参照）。
このような装置では、冬季には暖房運転を行い、夏季は冷房運転を行う。また夏季で且つ湿度の高いときは冷房運転を行いながら、暖房運転で空気の加熱を行うことにより実質的に除湿運転を行なっていた。
【０００３】
【特許文献１】
ＵＳ６，３８６，２７９Ｂ１公報（第１図、第３図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特に車両の場合、冬季の気温が低いときには暖房運転を行う。そのようなとき、例えば乗車して来た人の雪により濡れた衣服や髪からの湿気が暖房された車内にこもって、フロントガラスが曇ってしまうことがある。このようなとき、以上のような従来の空調装置では、ガラスの曇りがなかなかとれなかったり、湿気のこもった車内で我慢しなければならなかったりという問題があった。
【０００５】
そのような場合に、除湿効果のある冷房運転をしながら暖房運転をするという、梅雨時のような運転をすると、車内の温度が維持できず寒すぎると言う問題があった。
【０００６】
そこで本発明は、除湿運転をしながらの暖房運転が可能な除湿空調装置及びそのような除湿空調装置を備える車両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は、例えば図１に示されるように、冷媒ガスを昇圧する昇圧機２６０と；冷媒ガスを凝縮する凝縮器２２０と；冷媒液を蒸発して処理空気を露点温度まで冷却する蒸発器２１０と；凝縮器２２０と蒸発器２１０とを接続する冷媒経路中に設けられた、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熱交換器３００と；前記処理空気を加熱する空気加熱器５０３とを備え；前記処理空気は、熱交換器３００での冷却と蒸発器２１０での冷却と熱交換器３００での加熱と空気加熱器５３０での加熱とをこの順番で受けるように構成される。
【０００８】
このように構成すると、凝縮器と蒸発器とを接続する冷媒経路中に設けられた、凝縮器の凝縮圧力と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熱交換器、前記処理空気を加熱する空気加熱器とを備え、前記処理空気は、熱交換器での冷却と蒸発器での冷却と熱交換器での加熱と空気加熱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、処理空気は十分に除湿されながら加熱され、いわゆる除湿暖房が可能となる。
【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、熱交換器３００が蒸発器２１０の蒸発圧力とほぼ同圧で冷媒を蒸発させ前記処理空気を冷却するように冷媒流路を切り替える冷媒切替装置３４３Ｂをさらに備えるようにしてもよい。
【００１０】
典型的には、熱交換器３００は前記中間圧力で冷媒を蒸発させる中間蒸発器部３１０と前記中間圧力で冷媒を凝縮させる中間凝縮器部３２０とを有し、冷媒切替装置３４３Ｂは前記中間蒸発器と前記中間凝縮器とで前記蒸発器の蒸発圧力と同圧で冷媒を蒸発させるように冷媒流路を切り替える。このように冷媒流路を切り替えると、中間凝縮器３２０も蒸発器として作用する。
【００１１】
このように構成すると、熱交換器が蒸発器の蒸発圧力とほぼ同圧で冷媒を蒸発させ前記処理空気を冷却するように冷媒流路を切り替える冷媒切替装置を備えるので、除湿空調装置を冷房モードに切り替えることができる。
【００１２】
また請求項３に記載のように、請求項１又は請求項２に記載の除湿空調装置では、空気加熱器５０３は、前記処理空気を加熱しないように処理空気の経路を切り替える処理空気切替装置５０３Ａを有するようにしてもよい。
【００１３】
このように構成すると、処理空気切替装置５０３Ａを有するので、暖房モードと冷房モード乃至は除湿冷房モードとの間での切り替えが可能となる。
【００１４】
冷媒切替装置３４３Ｂと処理空気切替装置５０３Ａの切替を制御するコントローラ５２１をさらに備えてもよい（図１参照）。コントローラ５２１は典型的には次のような制御を行う。除湿をしながらの暖房モードでは、熱交換器３００で中間圧力蒸発と中間圧力凝縮が起こるように冷媒切替装置３４３Ｂを切り替えて、空気加熱器５０３に処理空気が通り加熱されるように処理空気切替装置５０３Ａを切り替える。また除湿冷房モードでは、冷媒切替装置３４３Ｂは除湿をしながらの暖房モードの場合と同じとし、処理空気切替装置５０３Ａを空気加熱器５０３に処理空気が通らない（加熱されない）ように切り替える。また冷房モードでは、熱交換器３００の中間蒸発器と中間凝縮器とで蒸発器の蒸発圧力と同圧で冷媒を蒸発させるように冷媒切替装置３４３Ｂを切り替え、処理空気切替装置５０３Ａを空気加熱器５０３に処理空気が通らない（加熱されない）ように切り替える。
【００１５】
また請求項４に記載のように、請求項１又は請求項２に記載の除湿空調装置では、空気加熱器５０３は、熱媒体で前記処理空気を加熱するように構成され、前記処理空気を加熱しないように前記熱媒体の経路を切り替える熱媒体切替装置５１１Ａを有するようにしてもよい（例えば図１（ｂ）参照）。
【００１６】
また請求項５に記載のように、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の除湿空調装置では、空気加熱器５０３は、車両ＶＣを駆動する車両駆動装置５０１で発生する熱により前記処理空気を加熱するようにしてもよい。
車両駆動装置で発生する熱は、典型的には車両駆動用エンジンを冷却することにより発生する温水の温熱、又は車両駆動用の燃料電池ユニットから発生する温水の温熱である。
また典型的には、前記温水を冷却するラジエターを備え、前記空気加熱器は温水を前記ラジエターで冷却される前に前記空気加熱器に通す。
【００１７】
このように構成すると、空気加熱器は、車両を駆動する車両駆動装置で発生する熱により前記処理空気を加熱するので、車両の暖房に適する。また車両を駆動する車両駆動装置で発生する熱は、通常は車両の排熱であるので、エネルギーの有効利用を図ることができる。
【００１８】
また前記目的を達成するために、請求項６に係る発明による車両は、例えば図２（ｂ）に示されるように、請求項５に記載の除湿空調装置と；空気加熱器５０３に熱を供給する車両駆動装置５０１と；空気加熱器５０３で加熱された処理空気を供給される空調空間１００とを備える。
【００１９】
このように構成すると、冬季で湿度の高いときに快適な暖房ができる車両を提供することが可能となる。
【００２０】
【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。
【００２１】
図１（ａ）は、本発明による第１の実施の形態である除湿空調装置１１のフロー図である。（ｂ）は第２の実施の形態を示す部分フロー図である。この除湿空調装置１１は処理空気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、また処理空気の除湿と除湿された処理空気を加熱する除湿暖房運転（以下単に「暖房運転」ともいう）ができる除湿空調装置である。
【００２２】
ここで、「処理空気をその露点温度に冷却して除湿」というとき、処理空気は多少過冷却されることがあり、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（ａ）を参照して、第１の実施の形態である除湿空調装置１１の構成を説明する。この除湿空調装置１１は、除湿冷房部１１ａと暖房部１１ｂとを含んで構成される。
【００２４】
除湿空調装置１１は、図１（ａ）に示すように、空調空間１００内に供給する処理空気を、除湿し、又は冷房のために冷却する除湿冷房部１１ａと、前記処理空気を暖房のために加熱する暖房部１１ｂとを含んで構成される。
なお、本図は除湿暖房モードで運転されている場合を示す。
【００２５】
除湿空調部１１ａは、冷媒を蒸発させる冷媒蒸発器２１０と、冷媒と処理空気との間で熱交換を行う熱交換器３００と、処理空気を循環するための送風機１０２とを備えている。熱交換器３００は、蒸発器２１０に流入する前後の処理空気同士の間で、冷媒を介して間接的に熱交換を行うものであり、冷媒を蒸発させて処理空気を冷却（予冷）する第１の熱交換部３１０と、冷媒を凝縮させて処理空気を加熱（再熱）する第２の熱交換部３２０とを備えている。
【００２６】
また、除湿冷房部１１ａは、冷媒ガスを昇圧（圧縮）する昇圧機としての圧縮機２６０と、圧縮された冷媒ガスから熱を奪い凝縮させる冷媒凝縮器２２０と、冷却空気を送風するための送風機１４０とを備えている。
【００２７】
処理空気が流通する経路（処理空気経路）は、空調空間１００と熱交換器３００の第１の熱交換部３１０とを接続する経路１０７と、第１の熱交換部３１０と蒸発器２１０を接続する経路１０８と、蒸発器２１０と熱交換器３００の第２の熱交換部３２０とを接続する経路１０９と、第２の熱交換部３２０と暖房部１１ｂの空気加熱器（空気ヒータ）５０３とを接続する経路１１０ａと、加熱器５０３と送風機１０２とを接続する経路１１０ｂと、送風機１０２と空調空間１００とを接続する経路１１１とを含んで構成されている。このような処理空気経路によって、熱交換器３００の第１の熱交換部３１０と蒸発器２１０と熱交換器３００の第２の熱交換部３２０と後述の暖房部１１ｂのヒータ５０３とがこの順番に接続されている。
【００２８】
一方、除湿冷房部１１ａの冷媒経路は、蒸発器２１０と昇圧機２６０とを接続する経路２０４と、昇圧機２６０と凝縮器２２０とを接続する経路２０１と、凝縮器２２０と冷媒レシーバ３４１とを接続する経路３４１ａと、冷媒レシーバ３４１と熱交換器３００とを接続する経路３４２、３４２Ａと、熱交換器３００と蒸発器２１０とを接続する経路３４３、３４４とから構成されている。
【００２９】
冷媒レシーバ３４１と熱交換器３００との間の経路３４２、３４２Ａには膨張弁組立４００が配置されている。また膨張弁組立４００は、熱交換器３００と蒸発器２１０との間の経路３４３、３４４に配置されている。すなわち、膨張弁組立４００は、後述のように２つの膨張弁機能が複合されて構成されており、第１の膨張弁機能は、冷媒レシーバ３４１と熱交換器３００との間の膨張、すなわち減圧を受け持ち、第２の膨張弁機能は、熱交換器３００と蒸発器２１０との間の膨張、すなわち減圧を受け持っている。
【００３０】
冷媒レシーバ３４１は、サイクル全体の作用圧力の変化による凝縮器２２０と蒸発器２１０及び熱交換器３００、それぞれの適正冷媒チャージ量の差を吸収し調整する働きをもつ。
【００３１】
膨張弁組立には、ポートＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄが設けられており、経路３４２はポートＡに、経路３４２ＡはポートＢに、経路３４３はポートＣに、経路３４４はポートＤにそれぞれ接続されている。ポートＡとＢとの間に、第１の膨張弁が、ポートＣとＤとの間に、第２の膨張弁が形成されている。
またポートＣとポートＤとは、バイパス経路３４３Ａにより短絡されている。バイパス経路３４３Ａには、バイパス弁３４３Ｂが設けられている。
図中バイパス弁３４３Ｂは黒で塗りつぶされているが、これは弁が閉であることを示す。白抜きの場合は開を示す。以下の図においても同様である。本図の場合は、バイパス弁３４３Ｂが閉であり、膨張弁組立４００に冷媒が流れる状態である。即ち、膨張弁組立４００が２つの膨張弁として作用している。
膨張弁組立については、別図を参照して後で詳しく説明する。
【００３２】
凝縮機２２０の冷媒出口には、（本実施の形態では経路３４１ａに）圧力検出器が設けられており、その検出器からの圧力信号を受信して送風機１４０の回転速度を調節する圧力コントローラ１４０Ａが設けられている。圧力コントローラ１４０Ａは、冷媒圧力に応じて送風機１４０を発停するものであってもよい。
【００３３】
次に暖房部１１ｂの構成を説明する。暖房部１１ｂは、車両の動力源であり温水を発生する燃料電池ユニット５０１、処理空気を加熱する空気加熱器５０３、空気加熱器５０３からの温水をさらに冷却するラジエター５０４、ラジエターに送風する送風機５０５を備える。燃料電池ユニット５０１と空気加熱器５０３とは温水配管５１１で接続されている。温水配管５１１には、燃料電池５０１から空気加熱器５０３に温水を送水するためのポンプ５０２が配置されている。空気加熱器５０３とラジエター５０４とは温水配管５１２で接続され、ラジエター５０４と燃料電池ユニット５０１とは温水配管５１３で接続されている。
【００３４】
空気加熱器５０３は、フィンアンドチューブとして構成されており、処理空気の経路１１０ａ、１１０ｂに配置されている。空気加熱器５０３では、チューブ中を流れる温水とフィン側を流れる処理空気との間で熱交換がされ、処理空気が加熱される。空気加熱器５０３のフィン側の前面には、切替ダンパ５０３Ａが設けられている。切替ダンパ５０３Ａは、閉じると空気加熱器５０３の前面を塞ぎ、処理空気経路１１０ａから１１０ｂの処理空気バイパスを開くように構成されている。このときは、処理空気が空気加熱器５０３を流れず、空気加熱器５０３による処理空気の加熱は行われない。
図示の例では、切替ダンパ５０３Ａは、加熱器５０３とヒンジを介して一体に構成されているが、分離して構成してもよい。その場合も、加熱器５０３が切替ダンパ５０３Ａを有する場合の一形態とする。
【００３５】
切替ダンパ５０３Ａが、開くと空気加熱器５０３の前面を解放し、逆に処理空気経路１１０ａから１１０ｂに処理空気がバイパスして流れるのを阻止する。このときは、処理空気が空気加熱器５０３を流れるので、空気加熱器５０３による処理空気の加熱が行われる。
【００３６】
空気加熱器５０３にはリミットスイッチ５０３Ｂが設けられており、ダンパ５０３Ａが空気加熱器５０３の前面を塞ぐのを、あるいは前面を開放するのを検出し、開閉信号をコントローラ５２１に送る。コントローラ５２１は、バイパス弁３４３Ｂへ開閉指令信号を送信する。典型的には、ダンパ５０３Ａが空気加熱器５０３の前面を解放したとき、すなわち空気加熱器５０３が処理空気を加熱するとき、冷媒バイパス弁３４３Ｂを閉とする。このときは、後で詳細に説明するように、除湿運転をしながら暖房運転を行うモードである。
【００３７】
処理空気は、送風機１０２により送風され、空調空間（例えば車両の乗員室）１００に送られる。空調空間１００からの処理空気は、第１の熱交換部３１０、蒸発器２１０、第２の熱交換部３２０、空気加熱器５０３を経由して、送風機１０２に戻る。
【００３８】
本図の場合は、ダンパ５０３Ａが開となっており、処理空気が空気加熱器５０３により加熱される状態にある。除湿冷房部１１ａが除湿運転状態にあることとあいまって、本装置は全体として除湿をしながらの暖房モードにある。
【００３９】
なおここでは、温水の発生源を燃料電池として説明したが、これに限らず温水を発生するものであればよく、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジンであってもよい。このときは、これらエンジンの水冷ジャケット用の冷却水が、前記温水として利用できる。
【００４０】
図１（ｂ）の部分図を参照して第２の実施の形態を説明する。この実施の形態では、空気加熱器５０３は、処理空気経路全体をふさぐように配置されている。また、空気加熱器５０３には、ダンパ５０３Ａは設置されていない。
【００４１】
温水配管５１１に温水経路切替弁５１１Ａ（図示の例では三方弁）が配置されている。温水経路切替弁５１１Ａは、ポンプ５０２から送水される温水が空気加熱器５０３をバイパスして温水配管５１２に流れる状態と、空気加熱器５０３に流れる状態との間で、温水配管を切り替える。温水が空気加熱器５０３をバイパスする状態は、（ａ）の実施の形態で、ダンパ５０３Ａが閉じて、空気加熱器５０３の前面を塞いでいる状態と同じである。すなわち、空気加熱器５０３が加熱に利用されていない状態である。温水経路切替弁５１１Ａとバイパス弁３４３Ｂとは、ダンパ５０３Ａとバイパス弁３４３Ｂとの場合と同様に連動するように構成する。
本図では三方弁５１１Ａは温水をバイパスする状態になく、空気加熱器５０３が処理空気の加熱に利用されている。すなわち暖房部１１ｂは、暖房状態にある。
【００４２】
次に図２のフロー図（ａ）を参照して除湿冷房部１１ａを説明する。また、（ｂ）を参照して、第３の実施の形態の車両を説明する。
【００４３】
図１を参照して説明したように、冷媒経路は、蒸発器２１０と昇圧機２６０とを接続する経路２０４と、昇圧機２６０と凝縮器２２０を接続する経路２０１と、凝縮器２２０と熱交換器３００とを接続する経路３４２、３４２Ａと、熱交換部３２０と蒸発器２１０とを接続する経路３４３、３４４とから構成されている。また、熱交換器３００内において冷媒経路は第１の熱交換部３１０と第２の熱交換部３２０とをそれぞれ貫通しており、第１の熱交換部３１０内には、冷媒を蒸発させることによって第１の熱交換部３１０を流れる処理空気を冷却する蒸発セクション３６１が形成され、第２の熱交換部３２０内には、冷媒を凝縮させることによって第２の熱交換部３２０を流れる処理空気を加熱（再熱）する凝縮セクション３６２が形成されている。
【００４４】
また、熱交換器３００の第１の熱交換部３１０の上流側の冷媒経路３４２には第１の絞り機構である第１の膨張弁を含む膨張弁組立４００が配置されている。膨張弁組立４００は第２の絞り機構である第２の膨張弁も含み、この第２の膨張弁は、第２の熱交換部３２０の下流側の冷媒経路３４３に配置されている。この上流側の第１の膨張弁の開口面積は下流側の第２の膨張弁の開口面積よりも小さくなっており、上流側の絞り作用（減圧作用）が下流側の絞り作用よりも大きくなるように設定されている。膨張弁組立４００は後で詳述する。
【００４５】
凝縮器２２０には、冷却空気としての外気が導入される。この外気は凝縮する冷媒から熱を奪い、加熱された外気は送風機１４０に吸い込まれて車外に排出される。
【００４６】
蒸発セクション３６１と凝縮セクション３６２とを含んで構成される冷媒経路は、第１の熱交換部３１０と第２の熱交換部３２０のそれぞれの中を蛇行している。
【００４７】
ここで、蒸発器２１０を通過する前の処理空気を流す第１の熱交換部３１０と、蒸発器２１０を通過した後の処理空気を流す第２の熱交換部３２０とは、別々の直方体空間に収容されている。これらの直方体空間内には、空気の流れに直交する面に複数本の熱交換チューブが冷媒経路として平行に配置されており、結果として蛇行している。
【００４８】
図２（ｂ）を参照して、第３の実施の形態である除湿空調装置を備える車両を説明する。車両ＶＣのエンジンルームには、最前部に暖房部１１ｂを構成するラジエター５０４、その後ろに燃料電池ユニット５０１、その後ろに除湿冷房部１１ａを構成する第１の熱交換部３１０、蒸発器２１０、第２の熱交換部３２０、そして再び暖房部１１ｂを構成する空気加熱器５０３が設置されている。空気加熱器５０３を通過した処理空気は、車両の乗員室１００に供給される。除湿冷房部１１ａで除湿された処理空気は、暖房部１１ｂの空気加熱器５０３で加熱されて、乗員室１００に供給される。すなわち、処理空気が十分に除湿された上で加熱される除湿暖房運転されるので、冬季にぬれた衣服等の湿気の影響を受けない暖房が可能となる。
【００４９】
次に図３の斜視図を参照して、蒸発器２１０と熱交換器３００（３１０、３２０）の構成例を具体的に説明する。
【００５０】
（ａ）の斜視図に示すのは、いわゆるサーペンタイン型と呼ばれる熱交換器であり、特に車両用空調装置の熱交換器として適している。ここで用いられる熱交換チューブは、（ｂ）のＸ矢視拡大断面図に示すように、ある厚みを持つ帯状の部材として形成されている。本図では扁平な部材を断面で見て横長に置いて示している。
帯状部材、即ち扁平で長尺な部材として形成された熱交換チューブ７０の内部には断面で見て横方向に（扁平方向に）並べて複数の流路室７１が形成されている。このような熱交換チューブは、例えばアルミニウムの押し出し成形により製造される。
【００５１】
扁平な熱交換チューブ７０は、（ａ）に示されるように蛇行した形に折り曲げ成形される。すなわち一定の長さだけ直線状に水平に置いた後、水平反対方向に向かうように、ヘヤピン状に折り曲げる。この作業を繰り返して、長尺の熱交換チューブ７０を折り曲げることにより、複数の水平方向部分がヘヤピン状に折り曲げられた部分で接続された蛇行細管群を形成する。
【００５２】
蛇行細管群を構成する熱交換チューブ７０の水平部分の間には、アルミニウム製のフィン７２が設けられている。本実施の形態では、帯状のアルミニウムシートを波状に蛇行させて、折り曲げ部分を熱交換チューブ７０の外表面に接触させている。接触部分はろう付けするとよい。ろう付けは、熱交換チューブ７０とフィン７２の全体を成形した後で溶けたろう材にドブ漬けする方法で行うことができる。
【００５３】
第１の熱交換部３１０と第２の熱交換部は、このようにして製造されたサーペンタイン型の熱交換器で構成する。また蒸発器２１０も、同様なサーペンタイン型の熱交換器として、ドレン（結露した水）が抜け易いように傾斜をつけて設置してもよい。そのとき、第１の熱交換部３１０と第２の熱交換部と、蒸発器２１０の伝熱量の違いに従って、伝熱面積を変えてもよい。図示の例は、蒸発器２１０の熱交換量が、第１の熱交換部３１０と第２の熱交換部それぞれの熱交換量よりも、２〜３倍大きい場合である。熱交換量を変えることは、熱交換チューブの扁平方向の長さを変えることによって容易にすることができる。
【００５４】
熱交換チューブ７０で構成され、第１の熱交換部３１０、蒸発器２１０、第２の熱交換部の順番に並べられた熱交換組立では、アルミニウム製フィン７２の間を処理空気が通過する。冷媒は複数の流路室７２を流れる。
【００５５】
図３（ｃ）を参照して、本発明の実施の形態で使用できる熱交換器３００の別の例を説明する。本熱交換器では、図示のように、伝熱チューブ（細管）で構成される蒸発セクション３６１は多数のプレートフィンを貫通して配置されている。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）により互いに接続されている。このようにして、伝熱チューブは第１の熱交換部３１０を蛇行しながら複数回貫通している。
【００５６】
第１の熱交換部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。
【００５７】
同様に、伝熱チューブである凝縮セクション３６２は、第２の熱交換部３２０を蛇行しながら複数回貫通している。第２の熱交換部３２０も第１の熱交換部３１０と同様な構造を有する直方体の空間である。
【００５８】
蒸発セクション３６１の端部と凝縮セクション３６２の端部とは、配管３４２Ｂで接続されている。本実施の形態では、配管３４２Ｂは、蒸発セクション３６１と凝縮セクション３６２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。
【００５９】
以上説明したように、冷媒流路である蒸発セクション３６１と凝縮セクション３６２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３６１から凝縮セクション３６２を、全体として一方向に流れる冷媒は、細管群中を蛇行して流れながら、蒸発セクション３６１で蒸発し凝縮セクション３６２で凝縮する間に、第１の熱交換部３１０を流れる温度の高い処理空気からの熱を第２の熱交換部３２０を流れる温度の低い処理空気に伝える。
【００６０】
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の熱交換部３１０、第２の熱交換部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。
【００６１】
本実施の形態では、蒸発セクション３６１、凝縮セクション３６２が、それぞれ処理空気の流れに直交する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。１層であってもよいし、３層以上であってもよい。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、潜熱負荷と顕熱負荷との割合に応じて決めればよい。
【００６２】
また、処理空気経路中で蒸発器２１０は第１の熱交換部３１０と第２の熱交換部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の熱交換部３１０、蒸発器２１０、第２の熱交換部３２０として構成することができ、構造が単純になる。各熱交換部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。
【００６３】
この構成では、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、各熱交換部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。
【００６４】
図４のフロー図を参照して、装置が冷房モードにある状態を説明する。図１の場合と異なるのは、除湿冷房部１１ａのバイパス弁３４３Ｂが開、即ち膨張弁組立４００が一つの膨張弁としてしか作動していない（第１の膨張弁だけが膨張弁として作動している）状態にあり、ダンパ５０３Ａが閉、即ち空気加熱器５０３が処理空気を加熱しない状態にある点である。コントローラ５２１により、ダンパ５０３Ａとバイパス弁３４３Ｂは連動している。
【００６５】
バイパス弁３４３Ｂが開となっているので、第２の熱交換部３２０と蒸発器２１０とは同圧となる。したがって、第１の熱交換部３１０、第２の熱交換部３２０、蒸発器２１０の全体が、蒸発器として作動する。膨張弁組立４００はポートＡとポートＢとの間で、一つの膨張弁として働いている。
【００６６】
暖房部１１ｂは、空気加熱器５０３が加熱に供されていない。
以上のような設定では、処理空気は蒸発器として作動している第１の熱交換部３１０、蒸発器２１０、第２の熱交換部３２０で十分に冷却される。即ち、冷房運転がされる。
燃料電池５０１で発生する温水は、空気加熱器５０３を素通りしてラジエター５０４で冷却され燃料電池５０１に戻る。
【００６７】
次に、図５のフロー図を参照して、装置が除湿冷房モードにある状態を説明する。図１の場合と異なるのは、除湿冷房部１１ａのバイパス弁３４３Ｂが閉、即ち膨張弁組立４００が２つの膨張弁として作動している（第１の膨張弁と第２の膨張弁とが作動している）状態にあり、ダンパ５０３Ａが閉、即ち空気加熱器５０３が処理空気を加熱しない状態にある点である。コントローラ５２１により、ダンパ５０３Ａとバイパス弁３４３Ｂは連動している。
【００６８】
バイパス弁３４３Ｂが閉となっているので、膨張弁組立４００の作用により、第１の熱交換部３１０と第２の熱交換部３２０とを含んで構成される熱交換器内の冷媒圧力は、凝縮器２２０と蒸発器２１０との中間圧となる。
【００６９】
暖房部１１ｂは、空気加熱器５０３が加熱に供されていない。
以上のような設定では、処理空気は先ず第１の熱交換部３１０で予冷され、次に蒸発器２１０でさらに冷却され、結露により水分が除かれる。このようにして絶対湿度の低下した処理空気は第２の熱交換部３２０で再熱されて相対湿度が低下する。即ち、除湿が行われる。空調空間１００に供給される処理空気の温度は、装置に導入された処理空気の温度よりも低い。したがって、この状態は除湿冷房モードということができる。梅雨時のような気候の空調に適する。
【００７０】
図６のフロー図を参照して、冷房サイクル選択のロジックと圧縮機運転停止のロジックを説明する。
（ａ）は、冷房サイクル選択のロジックを示す。まず暖房運転をしたいか否かを定める（Ｓ１１）。暖房運転をしたい場合（Ｓ１１がＹＥＳ）は、冷媒バイパス弁３４３Ｂ（図１参照）を閉とする（Ｓ１２）。これは熱交換器３００が処理空気の予冷と再熱をし得る状態である。この状態は後でモリエ線図を参照して説明するように、冷凍効果を高めることのできるいわゆるマルチエコノマイザーサイクルでもある。
実際に暖房運転となるか否かは、ダンパ５０３Ａの開閉、圧縮機２６０が運転されるか否かで決まる。
【００７１】
暖房運転をしたくない場合（Ｓ１１がＮＯ）は、除湿優先冷房か否かを定める（Ｓ１３）。除湿優先冷房の場合（Ｓ１３がＹＥＳ）は、冷媒バイパス弁３４３Ｂを閉とする（Ｓ１２）。除湿優先冷房をしない場合（Ｓ１３がＮＯ）は、冷媒バイパス弁３４３Ｂを開とする（Ｓ１４）。これは前述のように、熱交換器３００と蒸発器２１０が蒸発器として作用しており、従来の冷凍サイクルである。
【００７２】
この選択は、典型的には手動で行う。すなわち暖房運転をしたいか否か、除湿優先の運転をしたいか否かを好みで選択し、バイパス弁３４３Ｂの開閉操作を行う。
【００７３】
（ｂ）は、圧縮機運転停止のロジックを示す。まず空調空間１００の湿度が設定値を越えているか否かを判断する（Ｓ２１）。越えている場合（Ｓ２１がＹＥＳ）は、圧縮機２６０を運転する（ｓ２２）。
【００７４】
湿度が設定値を越えていない場合（Ｓ２１がＮＯ）は、空調空間１００内の温度が設定値を越えているか否かを判断する（Ｓ２３）。温度が設定値を越えている場合（Ｓ２３がＹＥＳ）は、圧縮機２６０を運転する（Ｓ２２）。
温度が設定値を越えていない場合（Ｓ２３がの）は、圧縮機２６０を停止する（Ｓ２４）。
【００７５】
この選択は、典型的には自動で行う。すなわち車内の湿度検出器（不図示）と温度検出器（不図示）の検出結果により圧縮機２６０の始動停止を自動的に行う。
【００７６】
次に図７の断面図を参照して、一体型膨張弁（膨張弁組立）４００の構成と作用を説明する。一体型膨張弁４００は、中空部であるスピンドル収納室４０５、４０６、４０７が形成された弁本体４０１と該中空部に収納されたスピンドル（弁体）４１１、弁本体４０１の一端に搭載され、スピンドル４１１をその軸線方向に移動させるステッピングモータ４２０を含んで構成されている。ステッピングモータ４２０はステータ４２１とロータ４２２を備え、ロータ４２２の回転軸線はスピンドル４１１の軸線と一致している。
【００７７】
弁本体４０１は、円柱または角柱状のブロックで構成され、その内部には円筒形の中空部としてスピンドル収納室４０５、４０６、４０７が形成されている。各スピンドル収納室の円筒の中心軸線は一致している。またスピンドル収納室４０５、４０６は一体の室であり、後述のシール４１４Ａで分離されているものである。
円筒形のスピンドル収納室４０７の内径は、スピンドル収納室４０５、４０６の内径よりも大きく形成されている。
【００７８】
スピンドル４１１の先端には角度（頂角）α１のテーパを有する弁部４１２が形成され、逆の端には角度α２のテーパを有する弁部４１３が形成されている。弁部４１３が当たる弁本体側、スピンドル収納室４０６と４０７の境界部には、弁座４０３形成され、弁部４１２が当たる弁本体側、スピンドル収納室４０５とスピンドル収納室４０５に経路３４２からの冷媒を導く導入路部との境界部には、弁座４０２が形成されている。弁部４１２と弁座４０２とで第１の絞り機構が構成され、弁部４１３と弁座４０３とで第２の絞り機構が構成されている。
弁座４０２の直径はｄ１、弁座４０３の直径はｄ２である。本実施の形態では、ｄ１＜ｄ２であり、α１＝α２である。
【００７９】
弁座４０２につながる冷媒導入路に冷媒を導くように、弁本体４０１のポートＡに冷媒経路３４２が接続されている。また同様に、スピンドル収納室４０５から冷媒を導出するように、弁本体４０１のポートＢに冷媒経路３４２Ａが、スピンドル収納室４０６に冷媒を導くように、弁本体４０１のポートＣに冷媒経路３４３が、スピンドル収納室４０７から冷媒を導出するように、弁本体４０１のポートＤに冷媒経路３４４が、接続されている。
【００８０】
スピンドル４１１の軸線方向中央部、弁部４１２と弁部４１３との間の円柱個所には、該円柱箇所の外径よりも大きな外径のシール部４１４が形成され、シール部４１４の外周にはＯリング（オーリング）用の溝が掘られ、該溝にはシールとしてのＯリング４１４Ａが嵌められている。
【００８１】
スピンドル４１１の軸線方向の弁部４１３側の端部には、スピンドル４１１軸線と一致するように駆動ねじ用の雌ねじが切られている。該雌ねじには、駆動ねじ（雄ねじ）４２３が噛合している。駆動ねじ４２３は、ステッピングモータ４２０のロータ４２２軸に連結されている。
【００８２】
このような構成の一体型膨張弁４００では、ステッピングモータ４２０が回転すると、駆動ねじ４２３が回転し、スピンドル４１１が軸線方向に移動する。スピンドル４１１は、駆動ねじ４２３とスピンドル収納室４０５、４０６の内面４０４によりガイドされる。スピンドル４１１の移動量は、ロータ４２２の回転量に対応する。ステッピングモータ４２０は、コントローラ４５１（図１参照）からの信号により、その回転量が定められる。またスピンドル４１１の移動量に応じて弁部４１２と弁部４１３における絞り開口面積が定まる。弁部４１２と弁部４１３は、スピンドル４１１に一体に形成されているので、各絞り開口面積は連動して変化する。
【００８３】
コントローラ４５１は、蒸発器２１０からの冷媒ガスの圧力を検出する圧力検出器４５２、温度を検出する温度検出器４５３からの、圧力と温度から冷媒ガスの乾き度を検知し、乾き度が所定の設定値になるように膨張弁４００を調節する。
【００８４】
膨張弁４００では、両弁部による絞り作用は連動して生じる。言い換えれば、両弁部は一体に構成され、１の駆動源としてのステッピングモータ４２０により駆動される。また本実施の形態では、両弁部は、ニードル弁機構となっており、該ニードル弁機構では、弁部４１２の着座する弁座４０２の着座部分の直径ｄ１が弁部４１３の着座する弁座４０３の着座部分の直径ｄ２よりも小さい。したがって、スピンドル４１１が軸線方向に移動すると、弁部４１２の開口面積の増加分は、弁部４１３のそれよりも小さい。言い換えれば、弁部４１２の絞り作用は、弁部４１３の絞り作用よりも小さいという関係を維持しながら変化する。
【００８５】
一体型膨張弁４２０では、スピンドル収納室４０５内の圧力は蒸発セクション３６１の圧力であり、スピンドル収納室４０６の圧力は凝縮セクション３６２の圧力である。したがって、両スピンドル収納室４０５、４０７の圧力はほぼ同じ（蒸発セクション３６１と凝縮セクション３６２との流れ損失分の差だけ）であるため、シール４１４Ａのシール力はごく軽いもので差し支えない。
【００８６】
本実施の形態によれば、一体型膨張弁４００を使用するので、装置がコンパクトに構成できる。また絞り作用を連動して変化させることができるので、装置内の冷媒循環量を調節する際に、熱交換器３００内に冷媒液が滞留しないように（適切な２相状態に維持できるように）、熱交換器３００に流入する冷媒量と流出する冷媒量のバランスをとることができる。
【００８７】
以上の例では、角度α１＝α２として説明したが、頂角α１＜α２にすると、ｄ１＝ｄ２とすることもできるし、逆にｄ１＞ｄ２とすることもできる。そのようにすれば、弁部４１２と弁部４１３の配置を図７とは逆にすることができる。要は、両弁部４１２、４１３が開くにつれて生じる開口の面積が、弁部４１２の方が弁部４１３の開口面積よりも小さければよい。
【００８８】
ここで図１、図２に戻って、各機器間の冷媒の流れを説明し、続けて図８に示す冷媒モリエ線図を参照して、除湿暖房モード時の除湿冷房部１１ａの作用を説明する。
【００８９】
図１、図２を参照して、除湿暖房モード時の場合を説明する。前述のように、本実施の形態の除湿装置は、経路３４３と経路３４４との間にバイパス経路３４３Ａを設け、バイパス経路３４３Ａには、バイパス弁としてのソレノイドバルブ３４３Ｂが挿入配置されている。ソレノイドバルブ３４３Ｂは、コントローラ４５１と信号回路により接続されている。
【００９０】
図示のように（弁３４３Ｂが黒塗）、ソレノイドバルブ３４３Ｂを閉とした場合は、冷媒は弁部４１３（図７参照）と弁部４１２とで絞られて膨張する。このとき冷媒は、熱交換器３００の第１熱交換部３１０では中間圧力で蒸発し、第２の熱交換部３２０では前記中間圧力で凝縮する。中間圧力は、蒸発器２１０の蒸発圧力と凝縮器２２０の凝縮圧力との中間の圧力である。
【００９１】
コントローラ４５１は、空調空間１００からの処理空気に関する、不図示の湿度検出器（及び温度検出器）からの信号に基き除湿運転モードを選択すべきか冷房運転モードを選択すべきか判定し、その判定結果に従ってソレノイドバルブ３４３Ｂに開閉を指示する信号を送信する。即ち、湿度が高く温度（気温）が比較的低いときは除湿運転モードを選択し、ソレノイドバルブ３４３Ｂを閉じ、気温が高いときは冷房運転モードを選択し、ソレノイドバルブ３４３Ｂを開とする。もちろん、除湿と冷房のモード選択は、コントローラによらず、手動で設定するようにしてもよい。
【００９２】
図４に示すように、ソレノイドバルブ３４３Ｂを開とした場合は、弁部４１３（図７参照）をバイパスして冷媒が流れる。したがって、弁部４１３が絞り作用をしない（絞り度がゼロ）のと同じことになる。即ち、弁部４１３が実質的に絞りを形成しない状態である。このときは、弁部４１２が絞り作用を行い、熱交換器３００は蒸発器２１０とほぼ同じ圧力で蒸発作用を行う。即ち、本装置は冷房モードで運転される。
【００９３】
図５に示すのは、除湿冷房モードであるが、図１と違って暖房部１１ｂが処理空気を加熱する状態にないだけで、除湿冷房部１１ａは、図１と同様な状態にある。
【００９４】
次に図８のモリエ線図を参照して、除湿冷房部１１ａの除湿モード（除湿暖房モード、除湿冷房モード）時の作用を説明する。なお、機器等については適宜図２を参照する。図８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。
【００９５】
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。
【００９６】
この冷媒ガスは、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。
【００９７】
この冷媒液は、膨張弁組立４００の弁部４１２で減圧され熱交換器３００の蒸発セクション３６１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。
【００９８】
蒸発セクション３６１内で、前記中間圧力下で冷媒液は蒸発して、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、冷媒液はある程度残っている。
【００９９】
点ｆで示される状態の冷媒が、凝縮セクション３６２に流入する。凝縮セクション３６２では、冷媒は第２の熱交換部３２０を流れる低温の処理空気により熱を奪われ、点ｇに到る。
【０１００】
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。
【０１０１】
点ｇの冷媒液は、膨張弁組立４００の弁部４１３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の冷媒は、５℃の冷媒液と冷媒ガスの混合物として蒸発器２１０に到り、ここで処理空気から熱を奪い、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。
【０１０２】
以上説明したように、熱交換器３００内では、冷媒は蒸発セクション３６１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３６２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。
【０１０３】
さらに、圧縮機２６０、凝縮器２２０、弁部４１２、弁部４１３及び蒸発器２１０を含む除湿冷房部１１ａ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。したがって、本サイクルをマルチエコノマイザーサイクルとも呼ぶ。
【０１０４】
次に、除湿冷房部１１ａの冷房モード時の作用を説明する。図中点ｄまでは除湿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、冷媒は膨張弁組立４００の弁部４１２を通過する。この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。
【０１０５】
図９に示す除湿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、除湿冷房部１１ａの除湿モード時の作用を説明する。（除湿モードは、図１に示すダンパ５０３Ａの開閉により、（除湿）暖房モード又は除湿冷房モードとなる。）図中、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２のフロー図中で丸で囲んだアルファベットに対応する。
【０１０６】
図中、空調空間１００からの処理空気（状態Ｋ）は、処理空気経路１０７を通して、熱交換器３００の第１の熱交換部３１０に送り込まれ、ここで蒸発セクション３６１で蒸発する冷媒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３６１のある第１の熱交換部３１０で予冷されながら、また状態Ｋの温度が低いときは、ある程度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（図示はその場合である）。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。
【０１０７】
予冷された処理空気は、経路１０８を通して、蒸発器２１０に導入される。ここでは、膨張弁組立の弁部４１３によって減圧され、低温で蒸発する冷媒により、処理空気はその露点温度（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、実際は飽和線と少なくとも一部で重なっている。
【０１０８】
点Ｌの状態の処理空気は、経路１０９を通して熱交換器３００の第２の熱交換部３２０に流入する。ここでは凝縮セクション３６２内で凝縮する冷媒により、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１００に戻される。但し、冬季は点Ｍの空気は乾球温度が低すぎないとは言えず、加熱する必要がある。即ち、図１、図２で説明した（除湿）暖房モードの運転である。空気過熱器５０３による加熱部分は湿り空気線図上には不図示である。
【０１０９】
熱交換器３００では、蒸発セクション３６１での冷媒の蒸発により処理空気を予冷し、凝縮セクション３６２での冷媒の凝縮により処理空気を再熱する。そして蒸発セクション３６１で蒸発した冷媒は、凝縮セクション３６２で凝縮する。このように同じ冷媒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同士の熱交換を間接的に行う。
【０１１０】
ここで図９の湿り空気線図上に示す空気側のサイクルでは、第１の熱交換部３１０で処理空気を予冷した熱量、すなわち第２の熱交換部３２０で処理空気を再熱した熱量ΔＨが熱回収分であり、蒸発器２１０で処理空気を冷却した熱量分がΔＱである。また空調空間１００を冷房する、冷房効果がΔｉである。
エンタルピ差Δｉは、除湿冷房部１１ａへ入る処理空気と出る処理空気のエンタルピの差である。これは熱交換器３００の有無にかかわらず一定である。
【０１１１】
点Ｍを通る等エンタルピ線と線ＸＬの交点をＭ’とする。点Ｍ’は熱交換器３００が無いと仮定したとき除湿冷房部１１ａから出る処理空気の状態を表す。点Ｋと点Ｍ’を結ぶ線は、顕熱比ＳＨＦ−０を表す。また点Ｋと点Ｍとを結ぶ線は、顕熱比ＳＨＦ−１を表す。
【０１１２】
除湿冷房部１１ａについては、顕熱比ＳＨＦ−０＞顕熱比ＳＨＦ−１の関係がある。顕熱比が小さい方が、言い換えれば潜熱比が大きい（湿り空気線図上で傾斜が大きい）方が同じ冷房エンタルピ差（Δｉ）において除湿量が多くできる。即ち、本実施の形態のように熱交換器３００を設けると、図中ＳＨＦ−１のように顕熱比が小さくなり、除湿量を多くできる。
【０１１３】
なお、ΔＨ＋ΔＱ−Δｉ＝Δｈは、熱交換器３００を設けたことによる、除湿能力の増加分である。仮に、除湿冷房部１１ａにおいて、熱交換器３００の面積を小さくして行ったとすると、Δｈは小さくなり、熱交換器３００の面積がゼロになったところで、点Ｍは点Ｍ’と重なる。これは、除湿冷房部１１ａが特別の除湿効果の無い通常の冷房装置となったのと同じである。
【０１１４】
Δｉは、図８のモリエ線図上では、点ｄと点ａとの間のエンタルピ差でもある。言い換えれば、凝縮器２２０を出た冷媒液と圧縮機２１０に吸入される前の冷媒ガスのエンタルピの差（１５０．４ｋＪ／ｋｇ）である。これは熱交換器３００の有無にかかわらず一定である。
【０１１５】
本実施の形態の除湿冷房部１１ａは、冷房モード時に空気・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、乾燥し且つ高温の車内空調負荷に対応できる。
【０１１６】
本実施の形態の除湿冷房部１１ａは、除湿モード時に、熱交換器３００を蒸発器２１０を通過する前後の処理空気の再熱（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、除湿モード時では、速やかに湿度を下げることができ、梅雨時のようないわゆる低顕熱比の湿度の高い車内空調負荷に対応できる。さらに加熱器５０３を作動させることにより、冬季で気温が低く且つ湿度の高いときの車内暖房に対応できる。
【０１１７】
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って、除湿運転と暖房運転時の除湿運転、いずれの運転形態においても小さな顕熱比での運転ができるので、省エネルギーな運転が可能である。冷房運転においては、大きい伝熱面積で運転できるので蒸発温度を高くでき、圧縮機の駆動力を小さくできる。したがって、いずれの運転においても、省エネルギーな運転が可能である。
【０１１８】
一般に車両では、空調装置の消費動力が燃費に大きな影響を与える。したがって、省エネルギーな運転ができる本発明の実施の形態である除湿空調装置を備える車両では、車両全体の燃費向上を図ることができる。
【０１１９】
以上の実施の形態では、空調空間、特に車両室内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、必ずしもそのような空調空間に限らない。他の除湿を必要とする空間、特に除湿された処理空気を加熱する必要のある除湿装置として応用することもできる。
【０１２０】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、凝縮器と蒸発器とを接続する冷媒経路中に設けられた、凝縮器の凝縮圧力と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熱交換器、前記処理空気を加熱する空気加熱器とを備え、前記処理空気は、熱交換器での冷却と蒸発器での冷却と熱交換器での加熱と空気加熱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、処理空気は除湿されながら加熱され、いわゆる除湿暖房をすることのできる、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と第２の実施の形態である除湿空調装置を除湿暖房モードで運転する場合のフロー図である。
【図２】図１に示す除湿空調装置の一部である除湿冷房部のフロー、第３の実施の形態である車両を示す模式的側面断面図である。
【図３】本発明の実施の形態で用いるのに適した熱交換器の斜視図である。
【図４】図１に示す除湿空調装置の冷房モードでの運転を示すフロー図である。
【図５】図１に示す除湿空調装置の除湿冷房モードでの運転を示すフロー図である。
【図６】本発明の実施の形態である除湿空調装置の、冷媒サイクル選択のロジック、圧縮機運転停止のロジックを示すフロー図である。
【図７】膨張弁組立の詳細断面図である。
【図８】図１の除湿空調装置の除湿冷房部の作動を説明するモリエ線図である。
【図９】図１の除湿空調装置の除湿モード時の作動を説明する湿り空気線図である。
【符号の説明】
１００  空調空間
１０２、１４０  送風機
２１０  蒸発器
２２０  凝縮器
２６０  圧縮機
３００  熱交換器
３１０  第１の熱交換部
３２０  第２の熱交換部
３４３Ｂ  冷媒バイパス弁
３６１  蒸発セクション
３６２  凝縮セクション
４００  膨張弁組立
５０１  燃料電池ユニット
５０３  空気加熱器
５０３Ａ  切替ダンパ
５０４  ラジエター
５２１  コントローラ
ＶＣ  車両
【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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【図８】
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【図９】
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