(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を圧縮する冷媒圧縮機と；
前記冷媒圧縮機で圧縮された冷媒から高温流体により熱を奪って該冷媒を第１の圧力下で凝縮させる第１の熱交換器と；
前記第１の熱交換器で凝縮した冷媒を第２の圧力に減圧する第１の絞りと；
前記第２の圧力下で第１の流体からの熱により前記第１の絞りで減圧された冷媒を蒸発させ、前記蒸発させた後に前記冷媒から第２の流体により熱を奪って該冷媒を凝縮させる第２の熱交換器と；
前記第２の熱交換器で凝縮した後に前記冷媒を第３の圧力に減圧する第２の絞りと；
前記第３の圧力下で、低温流体から熱を与えて、前記第２の絞りで減圧した冷媒を蒸発させるように構成された第３の熱交換器とを備えることを特徴とする；
ヒートポンプ。
【請求項２】
前記第２の熱交換器は、
前記第１の流体を流す第１の区画と；
前記第２の流体を流す第２の区画と；
前記第１の区画を貫通する、前記第１の流体と熱交換する前記冷媒を流す第１の流体流路と；
前記第２の区画を貫通する、前記第２の流体と熱交換する前記冷媒を流す第２の流体流路とを備え；
前記冷媒は、前記第１の流体流路から前記第２の流体流路に貫通して流れ、前記第１の流体流路の流路側伝熱面では前記冷媒は前記第２の圧力下で蒸発し、前記第２の流体流路の流路側伝熱面では前記冷媒はほぼ前記第２の圧力下で凝縮するように構成されていることを特徴とする；
請求項１に記載のヒートポンプ。
【請求項３】
前記第１の絞りと前記第２の熱交換機との間に、前第２の圧力に減圧された前記冷媒を冷媒液と冷媒ガスとに分離する気液分離器を備えること特徴とする、請求項１または請求項２に記載のヒートポンプ。
【請求項４】
前記第１の絞りと前記第２の熱交換器との間に、前第２の圧力に減圧された前記冷媒を冷媒液と冷媒ガスとに分離する気液分離器と；
前記第２の流体流路と並列に設けられた第３の流体流路とを備え；
前記気液分離器で分離された冷媒液は、前記第１の流体流路に流され、前記機液分離器で分離された冷媒ガスは、前記第１の流体流路をバイパスし、前記第３の流体流路に流されるように構成された；
請求項２に記載のヒートポンプ。
【請求項５】
前記第２の熱交換器は、
前記第１の流体を流す第１の区画と；
前記第２の流体を流す第２の区画と；
前記第１の区画を貫通する、前記第１の流体と熱交換する前記冷媒を流す第１の流体流路と；
前記第２の区画を貫通する、前記第２の流体と熱交換する前記冷媒を流す第２の流体流路とを備え；
前記冷媒は、前記第１の流体流路から前記第２の流体流路に貫通して流れ、前記第１の流体流路の流路側伝熱面では前記冷媒は前記第２の圧力下で蒸発し、前記第２の流体流路の流路側伝熱面では前記冷媒はほぼ前記第２の圧力下で凝縮するように構成されており；
前記第１の流体流路は複数備えられ、前記複数の流体流路における前記第２の圧力は、それぞれ異なるように構成されていることを特徴とする；
請求項１に記載のヒートポンプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧縮ヒートポンプに関し、特に熱交換器を利用したエコノマイザを有する圧縮ヒートポンプに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１１に示すように、従来からヒートポンプを熱源とした所謂デシカント空調機と組合せた空調システムがあった。図１１の空調システムでは、ヒートポンプとして、圧縮機２６０を用いた圧縮ヒートポンプＨＰが用いられている。この空調システムは、デシカントロータ１０３により水分を吸着される処理空気Ａの経路と、加熱源によって加熱されたのち前記水分吸着後のデシカントロータ１０３を通過してデシカント中の水分を脱着して再生する再生空気Ｂの経路を有し、水分を吸着された処理空気とデシカントロータ１０３のデシカント（乾燥剤）を再生する前かつ加熱源により加熱される前の再生空気との間に顕熱熱交換器１０４を有する空調機と、圧縮ヒートポンプＨＰとを有し、前記圧縮ヒートポンプＨＰの高熱源を加熱源として前記空調機の再生空気を加熱器２２０で加熱してデシカントの再生を行うとともに、圧縮ヒートポンプの低熱源を冷却熱源として冷却器２１０で前記空調機の処理空気の冷却を行うものである。
【０００３】
そして、この空調システムでは、圧縮ヒートポンプＨＰがデシカント空調機の処理空気の冷却と再生空気の加熱を同時に行うよう構成したことで、圧縮ヒートポンプＨＰに外部から加えた駆動熱によって圧縮ヒートポンプＨＰが処理空気の冷却効果を発生させ、さらにヒートポンプ作用で処理空気から汲み上げた熱と圧縮ヒートポンプＨＰの駆動熱を合計した熱でデシカントの再生が行えるため、外部から加えた駆動エネルギの多重効用化を図ることができ、高い省エネルギ効果が得られる。また、顕熱熱交換器１０４と加熱器２２０との間の再生空気とデシカントロータ１０３を出た再生空気との熱交換器１２１が設けられ、さらに省エネルギー効果を高めている。
【０００４】
ここで、図１２のモリエ線図を参照して図１１に示される圧縮ヒートポンプＨＰの作用を説明する。図１２に示すのは冷媒ＨＦＣ１３４ａのモリエ線図である。点ａは冷却器２１０で蒸発した冷媒の状態を示し、飽和ガスの状態にある。圧力は４．２ｋｇ／ｃｍ2 、温度は１０℃、エンタルピは１４８．８３ｋｃａｌ／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１９．３ｋｇ／ｃｍ2 、温度は７８℃であり、過熱ガスの状態にある。この冷媒ガスは、加熱器（冷媒側から見れば凝縮器）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１９．３ｋｇ／ｃｍ2 、温度は６５℃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と同じく、圧力は１９．３ｋｇ／ｃｍ2 、温度は６５℃、そしてエンタルピは１２２．９７ｋｃａｌ／ｋｇである。この冷媒液は、膨張弁２７０で減圧され、温度１０℃の飽和圧力である４．２ｋｇ／ｃｍ2 まで減圧され、１０℃の冷媒液とガスの混合物として冷却器（冷媒から見れば蒸発器）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。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
以上のような従来のヒートポンプによれば、単位重量当たりの冷媒の冷却効果を示すエンタルピ差は、冷媒の蒸発圧力における飽和ガス線のエンタルピと凝縮圧力における飽和液線のエンタルピとの差、即ち図１２の例では１４８．８３−１２２．９７＝２５．８６ｋｃａｌ／ｋｇであり、必ずしも大きくはないので、圧縮ヒートポンプＨＰの成績係数ＣＯＰが低くならざるを得なかった。
【０００６】
そこで本発明は、ＣＯＰの高いヒートポンプ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に係る発明によるヒートポンプは、図１に示されるように、冷媒を圧縮する冷媒圧縮機２６０と；冷媒圧縮機２６０で圧縮された冷媒から高温流体により熱を奪って該冷媒を第１の圧力下で凝縮させる第１の熱交換器２２０と；第１の熱交換器２２０で凝縮した冷媒を第２の圧力に減圧する第１の絞り２３０と；第２の圧力下で第１の流体からの熱により第１の絞り２３０で減圧された冷媒を蒸発させ、前記蒸発させた後に前記冷媒から第２の流体により熱を奪って該冷媒を凝縮させる第２の熱交換器３００と；第２の熱交換器３００で凝縮した後に前記冷媒を第３の圧力に減圧する第２の絞り２４０と；前記第３の圧力下で、低温流体から熱を与えて、第２の絞り２４０で減圧した冷媒を蒸発させるように構成された第３の熱交換器２１０とを備える。
【０００８】
このように構成すると、第１の圧力よりも減圧した第２の圧力下で冷媒を蒸発させ、また凝縮する第２の熱交換器を備えるので、冷媒の単位量当たりのエンタルピ差を大きくできる。
【０００９】
また、請求項２に記載のように、請求項１に記載のヒートポンプでは、第２の熱交換器３００は、前記第１の流体を流す第１の区画３１０と；前記第２の流体を流す第２の区画３２０と；第１の区画３１０を貫通する、前記第１の流体と熱交換する前記冷媒を流す第１の流体流路２５１と；第２の区画３２０を貫通する、前記第２の流体と熱交換する前記冷媒を流す第２の流体流路２５２とを備え；前記冷媒は、第１の流体流路２５１から第２の流体流路２５２に貫通して流れ、第１の流体流路２５１の流路側伝熱面では前記冷媒は前記第２の圧力下で蒸発し、第２の流体流路２５２の流路側伝熱面では前記冷媒はほぼ前記第２の圧力下で凝縮するように構成してもよい。ここで、第２の流体流路２５２の流路側伝熱面での凝縮圧力をほぼ前記第２の圧力としたのは、第１の流路と第２の流路との間には冷媒の流れがあり、僅かながら流れ損失があるからであり、実際には前記蒸発圧力と凝縮圧力とは実質的に等しい。
【００１０】
さらに、請求項３に記載のように、また図８に示すように、請求項１または請求項２に記載のヒートポンプでは、第１の絞り３６０と第２の熱交換器３００ｄとの間に、前記第２の圧力に減圧された前記冷媒を冷媒液と冷媒ガスとに分離する気液分離器３５０を備えるようにしてもよく、このときは気液分離器を備えるので、第１の絞りで減圧することにより冷媒の一部がフラッシュして発生した冷媒ガスと残りの液とを分離することができる。
【００１１】
また、請求項４に記載のように、請求項２に記載のヒートポンプでは、第１の絞り３６０と第２の熱交換器３００との間に、前記第２の圧力に減圧された前記冷媒を冷媒液と冷媒ガスとに分離する気液分離器３５０と；第２の流体流路２５２Ａ〜Ｃと並列に設けられた第３の流体流路２５２Ｄ（図９）とを備え；気液分離器３６０で分離された冷媒液は、第１の流体流路２５１に流され、気液分離器３６０で分離された冷媒ガスは、第１の流体流路２５１をバイパスし、第３の流体流路２５２Ｄに流されるように構成されている。
【００１２】
このよう構成すると、第１の流体流路には冷媒液が流れ、冷媒ガスはほとんど流れないので、第１の流体を均一に冷却することができるし、第２の流体流路に流れる冷媒ガスの量も均一になる。また冷媒ガスは第３の流体流路に流されるので、第２の流体により均一に熱を奪われ凝縮し、また第３の流体を均一に加熱することができる。
【００１３】
さらに請求項５に記載のように、請求項１に記載のヒートポンプでは、第２の熱交換器３００は、第１の流体を流す第１の区画３１０と；第２の流体を流す第２の区画３２０と；第１の区画３１０を貫通する、前記第１の流体と熱交換する前記冷媒を流す第１の流体流路２５１と；第２の区画３２０を貫通する、前記第２の流体と熱交換する前記冷媒を流す第２の流体流路２５２とを備え；前記冷媒は、第１の流体流路２５１から第２の流体流路２５２に貫通して流れ、第１の流体流路２５１の流路側伝熱面では前記冷媒は前記第２の圧力下で蒸発し、前記第２の流体流路の流路側伝熱面では前記冷媒はほぼ前記第２の圧力下で凝縮するように構成されており；第１の流体流路２５１は複数２５１Ａ、２５１Ｂ、２５１Ｃ備えられ、前記複数の流体流路における前記第２の圧力は、それぞれ異なるように構成してもよい。ここで前記複数の流体流路における前記第２の圧力は、それぞれ異なるように構成されており、前記複数の流体流路は前記異なる第２の圧力の高さの順に配列されているといってもよい。
【００１４】
このように構成すると、第１の流体流路は複数備えられ、その複数の流体流路における蒸発圧力、ひいては凝縮圧力は、それぞれ異なるように構成されているので、典型的には第１と第２の流体が複数の流体流路に関して順逆の方向に流れるように構成すれば、高温側の第１の流体の流れに沿って蒸発圧力は高い側の圧力から低い側の圧力に並び、第１の流体より低温側の第２の流体の流れに沿って凝縮圧力は低い側の圧力から高い側の圧力に並ぶ。即ち、複数の異なる第２の圧力が２以上特に３以上であれば、その圧力は高さの順に配列されることになる。したがって、第１の流体と第２の流体とを、実質的に対向流とすることができ、熱交換効率を高くすることができる。
【００１５】
【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。
【００１６】
図１は、本発明による第１の実施の形態である圧縮ヒートポンプＨＰ１を利用したデシカント空調機を含む空調システムのフローチャート、図２は、圧縮ヒートポンプＨＰ１に用いる本発明の第２の熱交換器の例を示す模式断面図、図３は、ヒートポンプＨＰ１の冷媒モリエ線図である。
【００１７】
先ず図２を参照して、本発明のヒートポンプＨＰ１に利用して好適な熱交換器の構成を説明する。図中、熱交換器３００は、第１の流体である処理空気Ａを流す第１の区画３１０と、第２の流体である外気Ｂを流す第２の区画３２０とが、１枚の隔壁３０１を介して隣接して設けられている。
【００１８】
第１の区画３１０と第２の区画３２０及び隔壁３０１を貫通して、冷媒２５０を流す、流体流路としての熱交換チューブが複数本ほぼ水平に設けられている。この熱交換チューブは、第１の区画を貫通している部分は第１の流体流路としての蒸発セクション２５１（複数の蒸発セクションを２５１Ａ、２５１Ｂ、２５１Ｃとする）であり、第２の区画を貫通している部分は第２の流体流路としての凝縮セクション２５２（複数の凝縮セクションを２５２Ａ、２５２Ｂ、２５２Ｃとする）である。
【００１９】
図２に示す実施の形態では、蒸発セクション２５１Ａと凝縮セクション２５２Ａとは、１本のチューブで一体の流路として構成されている。蒸発セクション２５１Ｂ、Ｃと凝縮セクション２５２Ｂ、Ｃとについても同様である。したがって、第１の区画３１０と第２の区画３２０とが、１枚の隔壁３０１を介して隣接して設けられていることと相まって、熱交換器３００を全体として小型コンパクトに形成することができる。
【００２０】
図２の実施の形態では、蒸発セクションは図中上から２５１Ａ、２５１Ｂ、２５１Ｃの順番で並んでおり、凝縮セクションは図中上から２５２Ａ、２５２Ｂ、２５２Ｃの順番で並んでいる。
【００２１】
一方、第１の流体としての処理空気Ａは、図中で第１の区画にダクト１０９を通して上から入り下から流出するように構成されている。また、第２の流体である外気Ｂは、図中で第２の区画にダクト１７１を通して下から入り上から流出するように構成されている。
【００２２】
さらに、第２の区画には、その上部、凝縮セクション２５２を構成する熱交換チューブの上方に、散水パイプ３２５が配置されている。散水パイプ３２５には、適切な間隔でノズル３２７が取り付けられており、散水パイプ３２５中を流れる水を凝縮セクション２５２を構成する熱交換チューブに散布するように構成されている。
【００２３】
また、第２の区画の第２の流体Ｂの入り口には気化加湿器１６５が設置されている。気化加湿器１６５は、例えばセラミックペーパーや不織布のように、吸湿性がありしかも通気性のある材料で構成されている。
【００２４】
ここで、蒸発セクション２５１での蒸発圧力、ひいては凝縮セクション２５２に於ける凝縮圧力、即ち本発明の第２の圧力は、処理空気Ａの温度と外気Ｂの温度とによって定まる。図２に示す熱交換器３００は、蒸発伝熱と凝縮伝熱とを利用しているので、熱伝達率が非常に優れており、熱交換効率が非常に高い。また冷媒は、蒸発セクション２５１から凝縮セクション２５２に向けて貫流するので、即ちほぼ一方向に強制的に流されるので、第１の流体としての処理空気と第２の流体としての外気との間の熱交換効率が高い。ここで、熱交換効率φとは、高温側の流体の熱交換器入り口温度をＴＰ１、出口温度をＴＰ２、低温側の流体の熱交換器入り口温度をＴＣ１、出口温度をＴＣ２としたとき、高温側の流体の冷却に注目した場合、即ち熱交換の目的が冷却の場合は、φ＝（ＴＰ１−ＴＰ２）／（ＴＰ１−ＴＣ１）、低温の流体の加熱に注目した場合、即ち熱交換の目的が加熱の場合は、φ＝（ＴＣ２−ＴＣ１）／（ＴＰ１−ＴＣ１）と定義されるものである。
【００２５】
蒸発セクション２５１、凝縮セクション２５２を構成する熱交換チューブの内面には、ライフル銃の銃身の内面にある線状溝のようなスパイラル溝を形成する等により高性能伝熱面とするのが好ましい。内部を流れる冷媒液は、通常は内面を濡らすように流れるが、スパイラル溝を形成すれば、その流れの境界層が乱されるので熱伝達率が高くなる。
【００２６】
また、第１の区画には処理空気が流れるが、熱交換チューブの外側に取り付けるフィンは、ルーバー状に加工して流体の流れを乱すようにするのが好ましい。
【００２７】
第２の区画に、外気は流すが水を散布しないときは、同様にフィンは流体の流れを乱すように構成するのが好ましい。ただし、水を散布する場合は、フラットプレートフィンとして、さらに耐食コーティングを施すのが好ましい。水中に混入している可能性のある腐食物質が、蒸発により凝縮濃縮してフィン乃至はチューブを腐食しないようにするためである。また、フィンはアルミニウムまたは銅を用いるのが好ましい。
【００２８】
図１を参照して、図２に示す熱交換器３００を用いた、本発明の第１の実施の形態であるヒートポンプＨＰ１を組み込んだデシカント空調機の例を説明する。図３は、第１の実施の形態であるヒートポンプＨＰ１の冷媒サイクルを説明するモリエ線図である。
【００２９】
この空調システムは、デシカント（乾燥剤）によって処理空気の湿度を下げ、処理空気の供給される空調空間を快適な環境に維持するものである。
【００３０】
図１を参照して、先ず第１の流体としての処理空気の経路を説明する。図中、空調空間１０１から吸込経路であるダクト１０７を通して、送風機１０２により処理すべき空気ＲＡを取り出す。送風機１０２の吐出口はダクト１０８によりデシカントロータ１０３の処理空気側入り口に接続されている。デシカントロータ１０３の処理空気側出口はダクト１０９により、図２により説明した熱交換器３００の第１の区画３１０の入り口に接続されている。
【００３１】
デシカントロータ１０３で水分を吸着され乾燥した処理空気はダクト１０９を経由して熱交換器３００に到る。処理空気は、デシカントにより水分を吸着される際には吸着熱により加熱され、昇温している。
【００３２】
第１の区画３１０では、処理空気は、蒸発セクション２５１で蒸発する冷媒により、冷却される。第１の区画３１０の処理空気出口はダクト１１０により処理空気冷却器２１０に導かれるように構成されている。乾燥し、かつある程度まで冷却された処理空気は、ここでさらに冷却され、適度な湿度でかつ適度な温度の処理空気ＳＡとなって、ダクト１１１を経由して空調空間１０１に戻る。
【００３３】
次に、熱交換器３００の第２の区画３２０側の、第２の流体としての外気の経路を説明する。第２の区画３２０の入り口には、屋外ＯＡから外気を導入するダクト１７１が接続されている。ダクト１７１により導入された外気は、気化加湿器１６５により加湿され顕熱を奪われ温度が下がる。この温度の下がった外気は、第２の区画３２０を通過する際、凝縮セクション２５２の中の冷媒から熱を奪い、これを凝縮させる。
【００３４】
また、熱交換チューブ２５２には散水パイプ３２５により水がスプレーされるようになっており、外気はこれによっても温度を下げられ、この外気の顕熱と、スプレーされた水の蒸発熱により、凝縮セクション２５２内の冷媒は凝縮する。
【００３５】
第２の区画の外気出口には、ダクト１７２が接続されており、またダクト１７２の途中には、送風機１６０が設けられており、冷媒の凝縮に使われた外気は、ダクト１７２を経由して、排気ＥＸとして屋外に排出される。
【００３６】
次に、ヒートポンプＨＰ１の冷媒の経路を説明する。図中、冷媒圧縮機２６０により圧縮された冷媒ガスは、圧縮機の吐出口に接続された冷媒ガス配管２０１を経由して再生空気加熱器２２０に導かれる。圧縮機２６０で圧縮された冷媒ガスは、圧縮熱により昇温しており、この熱で再生空気（後で説明）を加熱する。冷媒ガス自身は熱を奪われ凝縮する。
【００３７】
加熱器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により接続されており、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２３０が設けられている。
【００３８】
加熱器（冷媒側から見れば冷却器あるいは凝縮器）２２０を出た、液冷媒は絞り２３０で減圧され、膨張して一部の液冷媒が蒸発（フラッシュ）する。その液とガスの混合した冷媒は、蒸発セクション２５１に到り、ここで液冷媒は蒸発セクションのチューブの内壁を濡らすように流れ蒸発して、第１の区画を流れる処理空気を冷却する。
【００３９】
蒸発セクション２５１と凝縮セクション２５２とは、一連のチューブである、即ち一体の流路として構成されているので、蒸発した冷媒ガス（及び蒸発しなかった冷媒液）は、凝縮セクション２５２に流入して、第２の区画を流れる外気及びスプレーされた水により熱を奪われ凝縮する。
【００４０】
凝縮セクション２５２の出口側は、冷媒液配管２０３により冷却器２１０に接続されている。冷媒配管２０３の途中には、絞り２４０が設けられている。絞り２４０の取付位置は、凝縮セクション２５２の直後から冷却器２１０の入り口までのどこでもよいが、できるだけ冷却器２１０の入り口直前が好ましい。絞り２４０後の冷媒は大気温度よりかなり低くなるので、配管の保冷が厚くなるからである。凝縮セクション２５２で凝縮した冷媒液は、絞り２４０で減圧され膨張して温度を下げて、冷却器２１０に入り蒸発し、その蒸発熱で処理空気を冷却する。絞り２３０、２４０としては、例えばオリフィス、キャピラリチューブ、膨張弁等を用いる。
【００４１】
冷却器（冷媒側から見れば蒸発器）２１０で蒸発してガス化した冷媒は、冷媒圧縮機２６０の吸込側に導かれ、以上のサイクルを繰り返す。
【００４２】
次に、デシカントを再生する再生空気の経路を説明する。屋外から外気ダクト１２４により取り込まれた外気は、顕熱交換器１２１に送り込まれる。顕熱交換器は、ロータ形状をした熱交換器であり、２つの区画に分割されたハウジング内を、蓄熱体を充填した容積の大きいロータが回転しており、一方の区画に屋外から取り込まれたばかりの外気、他方の区画にこの外気と熱交換する流体を流すように構成されている。
【００４３】
顕熱交換器１２１により、ある程度まで加熱された外気は、ダクト１２６を経て加熱器２２０に到り、ここでさらに冷媒ガスにより加熱され昇温した外気は、ダクト１２７を経て再生空気としてデシカントロータ１０３の再生側に導入される。
【００４４】
デシカントロータ１０３で、デシカントを再生した再生空気は、デシカントロータと顕熱交換器１２１の前記他方の区画とを接続するダクト１２８、１２９を経て、顕熱交換器１２１に導かれる。ダクト１２８とダクト１２９との間には、送風機１４０が設けられており、外気を取り込み、また再生空気経路を流すのに用いられる。
【００４５】
顕熱交換器１２１で、外気と熱交換した（外気を加熱した）再生空気はダクト１３０を経て、排気ＥＸとして排出される。
【００４６】
図３を参照して、図１の空調システム中の本発明の実施の形態であるヒートポンプＨＰ１の作用を説明する。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。
【００４７】
図中、点ａは図１の冷却器２１０の冷媒出口の状態であり、飽和ガスの状態にある。圧力は４．２ｋｇ／ｃｍ2 、温度は１０℃、エンタルピは１４８．８３ｋｃａｌ／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１９．３ｋｇ／ｃｍ2 、温度は７８℃であり、過熱ガスの状態にある。
【００４８】
この冷媒ガスは、加熱器（冷媒側から見れば凝縮器）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１９．３ｋｇ／ｃｍ2 、温度は６５℃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と同じく、圧力は１９．３ｋｇ／ｃｍ2 、温度は６５℃、そしてエンタルピは１２２．９７ｋｃａｌ／ｋｇである。
【００４９】
この冷媒液は、絞り２３０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。温度は約３０℃になる。圧力は、本発明の第２の圧力であり、本実施例では４．２ｋｇ／ｃｍ2 と１９．３ｋｇ／ｃｍ2 との中間の値、即ち３０℃に対応する飽和圧力となる。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。蒸発セクション２５１内で、前記第２の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。ここでは液は殆ど蒸発してしまっている。なお、点ｅにおいては、冷媒液とガスとの割合は、３０℃の飽和圧力線が飽和液線と飽和ガス線を切る点のエンタルピと点ｄのエンタルピの差の逆比となるので、モリエ線図から明らかなように、重量比では液の方が多い。しかしながら、容積比ではガスの方が圧倒的に多いので、蒸発セクションでは大量のガスに液が混合して、その液が蒸発セクションのチューブの内面を濡らすような状態にありながら蒸発する。
【００５０】
点ｆで示される気相の冷媒あるいは気相と液相の混合状態にある冷媒が、凝縮セクション２５２に流入する。凝縮セクション２５２では、冷媒は第２の区画を流れる外気及び／又はスプレーされた水により熱を奪われ、点ｇに到る。この点はモリエ線図では飽和液線上にある。温度は３０℃、エンタルピは１０９．９９ｋｃａｌ／ｋｇである。
【００５１】
点ｇの冷媒液は、絞り２４０で、温度１０℃の飽和圧力である４．２ｋｇ／ｃｍ2 まで減圧され、１０℃の冷媒液とガスの混合物として冷却器（冷媒から見れば蒸発器）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。
【００５２】
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２５１では点ｅから点ｆまでの蒸発を、凝縮セクション２５２では、点ｆから点ｇまで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い。
【００５３】
さらに、圧縮機２６０、加熱器（冷媒凝縮器）２２０、絞り２３０、２４０及び冷却器（冷媒蒸発器）２１０を含む圧縮ヒートポンプとしては、熱交換器３００を設けない場合は、加熱器（凝縮器）２２０における点ｄの状態の冷媒を、絞りを介して冷却器（蒸発器）２１０に戻すため、冷却器（蒸発器）で利用できるエンタルピ差は１４８．８３−１２２．９７＝２５．８６ｋｃａｌ／ｋｇしかないのに対して、熱交換器３００を設けた本発明の実施例のヒートポンプＨＰ１の場合は、１４８．８３−１０９．９９＝３８．８４ｋｃａｌ／ｋｇになり、同一冷却負荷に対して圧縮機に循環するガス量を、ひいては所要動力を３３％も小さくすることができる。すなわち、圧縮機２６０が単段型であっても、複数段型（例えば２段型）で中間段にフラッシュガスを吸入させるエコノマイザと同様な作用を持たせることができる。
【００５４】
次に図４を参照して、本発明の第２の実施の形態であるヒートポンプＨＰ２を組み込んだデシカント空調機の例を説明する。熱交換器３００ｂの第２の区画に流す第２の流体として水を用いる点を除けば、第１の実施の形態と構成と作用は同様である。図中、屋外に設置された冷却塔４７０で、夏場で約３２℃に冷却された冷却水が、冷却塔４７０の底部に接続された冷却水配管４７１を通して、冷却水ポンプ４６０の吸込口に導かれ、その吐出口に接続された冷却水配管４７２を通して、熱交換器３００ｂの第２の区画に送り込まれる。
【００５５】
熱交換器３００ｂの第２の区画では、熱交換チューブに直交するように設けられた邪魔板をぬって、冷却水は熱交換チューブの外側をチューブに直交して流れる。第２の区画の冷却水出口には冷却水配管４７３が接続されており、熱交換器３００ｂで温度が上昇した冷却水を冷却塔に戻すように構成されている。このようにして、図１の第１の実施の形態においては、外気により凝縮セクションで冷媒を凝縮させたのに対して、第２の実施の形態では、冷却水により凝縮セクションで冷媒を凝縮させている。ヒートポンプＨＰ２の冷媒サイクルは、図３と同様であるので重複した説明は省略する。
【００５６】
次に、図５を参照して、本発明の第３の実施の形態であるヒートポンプＨＰ３を組み込んだデシカント空調機の例を説明する。ヒートポンプＨＰ３には、図６に示すような熱交換器３００ｃが用いられている。熱交換器３００ｃは、図２の熱交換器３００とは、水を散布する散水パイプ３２５、ノズル３２７、及び気化加湿器１６５がない点を除けば、基本的に同様な構造を有する。
【００５７】
図５においては、第１の流体としての処理空気の経路は、図１の場合と同じであるので説明を省略する。図５に示すヒートポンプＨＰ３用の熱交換器３００ｃは、ヘッダ２３５と蒸発セクション２５１との間に、オリフィス等の絞りを挿入してある。絞りは、複数の蒸発セクション２５１Ａ、２５１Ｂ、２５１Ｃにそれぞれ２３０Ａ、２３０Ｂ、２３０Ｃを振り当ててある。またそれぞれに対応する凝縮セクション２５２Ａ、２５２Ｂ、２５２Ｃには、ヘッダ２４５との間に、それぞれ絞り２４０Ａ、２４０Ｂ、２４０Ｃを振り当ててある。
【００５８】
このような構造において、処理空気Ａは、第１の区画内では蒸発セクションを２５１Ａ、２５１Ｂ、２５１Ｃの順番に接触するように熱交換チューブに直交して流れ、冷媒との間の熱交換を行い、入り口温度が処理空気より低温の外気Ｂは、第２の区画内で凝縮セクションを２５２Ｃ、２５２Ｂ、２５２Ａの順番に接触するように熱交換チューブに直交して流れる。このような場合、冷媒の蒸発圧力（温度）あるいは凝縮圧力（温度）は、絞りでグループ化されたセクション毎に定まるが、蒸発セクションでは２５１Ａ、２５１Ｂ、２５１Ｃの順番に、高から低になり、また凝縮セクションでは２５２Ｃ、２５２Ｂ、２５２Ａの順番に、低から高になる。処理空気Ａと外気Ｂの流れに注目すると、いわば対向流であるので、著しく高い熱交換効率φ、例えば８０％以上の熱交換効率φも実現できる。
【００５９】
ここで、複数の蒸発セクション２５１Ａ、２５１Ｂ、２５１Ｃにおける、本発明の第２の圧力である各蒸発圧力は、各蒸発セクションの入り口に独立した絞り２３０Ａ、２３０Ｂ、２３０Ｃを設けた結果、それぞれ異なった値をとることができ、第１の区画に処理空気を、蒸発セクション２５１Ａ、２５１Ｂ、２５１Ｃにこの順番で接触するように流し、処理空気は顕熱を奪われる結果、温度が入り口から出口にかけて低下する。その結果、蒸発セクション２５１Ａ、２５１Ｂ、２５１Ｃ内の蒸発圧力は、この順番で低下することになり、蒸発温度は順番に並ぶことになる。
【００６０】
全く同様に、凝縮温度はセクション２５２Ｃ、２５２Ｂ、２５２Ａの順番に低温から高温に並ぶが、蒸発セクションと同様に、各凝縮セクションは独立した絞り２４０Ａ、２４０Ｂ、２４０Ｃを備える結果、独立した凝縮圧力即ち凝縮温度を持つことができ、ここに外気を第２の区画の入り口から出口に向かって凝縮セクション２５２Ｃ、２５２Ｂ、２５２Ａの順番に接触するように流す結果として、凝縮圧力はこの順番に並ぶことになる。したがって、処理空気Ａと外気Ｂに注目すると、前記のように、いわゆる対向流形の熱交換器を形成することになり、高い熱交換効率を達成できる。
【００６１】
図６においては、第１の区画と第２の区画とは仕切板３０１を介して隣接して設けられており、蒸発セクションと凝縮セクションとは一体の連続した熱交換チューブで形成されているが、不図示の別の形態として、第１の区画と第２の区画を分離して、さらに第１の流路と第２の流路も分離した熱交換器としてもよい。即ち、蒸発セクション２５１Ａ、２５１Ｂ、２５１Ｃを、適切なヘッダーと接続配管を介して、それぞれ凝縮セクション２５２Ａ、２５２Ｂ、２５２Ｃに接続した構造とする。この場合も、図６の場合と基本的な熱交換器としての性能は変わらない。
【００６２】
図５の実施の形態では、第２の流体としての外気がデシカントの再生空気として利用される。図中、第２の区画３２０の入り口には、屋外ＯＡから外気を導入するダクト１２４が接続されている。ダクト１２４により導入された外気は、第２の区画３２０に導入され、ここを通過する際、凝縮セクション２５２の中の冷媒から熱を奪い、凝縮させる。ここで、凝縮セクション２５２は、セクション２５２Ｃ、２５２Ｂ、２５２Ａを含んで構成され、この順番に凝縮温度は低温から高温に並んでいる。したがって外気は、第２の区画３２０からは、最も高い温度の凝縮セクション２５２Ａに接触した後に出ることになる。第２の区画の出口は加熱器２２０とはダクト１２６で接続されており、第２の区画３２０である程度加熱された外気は、加熱器２２０に導入され、ここでさらに加熱され再生空気として、加熱器２２０とデシカントロータ１０３とを接続するダクト１２７を経由してデシカントロータ１０３に到る。
【００６３】
このようにして、デシカントロータ１０３に導入された再生空気は、デシカントを加熱再生した後、デシカントロータ１０３から外気に通じるダクト１２８、１２９を通して排出される。ダクト１２８とダクト１２９との間には、送風機１４０が設けられており、外気を取り込み、また再生空気経路を流すのに用いられる。
【００６４】
次に、冷媒の経路を説明する。図中、冷媒圧縮機２６０により圧縮された冷媒ガスは、圧縮機の吐出口に接続された冷媒ガス配管２０１を経由して再生空気加熱器（冷媒からみれば凝縮器）２２０に導かれる。圧縮機２６０で圧縮された冷媒ガスは、圧縮熱により昇温しており、この熱で再生空気を加熱する。冷媒ガス自身は熱を奪われ凝縮する。
【００６５】
加熱器２２０の冷媒出口には、冷媒配管２０２が接続されており、さらにヘッダ２３５に到り、ここで複数（図５では３本）の冷媒系統に分割され、それぞれに別の絞り２３０Ａ、２３０Ｂ、２３０Ｃが設けられている。各絞り２３０Ａ、２３０Ｂ、２３０Ｃは、それぞれ図６に示す蒸発セクション２５１Ａ、２５１Ｂ、２５１Ｃに接続されている。したがって、各蒸発セクション２５１Ａ、２５１Ｂ、２５１Ｃでは、異なった蒸発圧力ひいては異なった蒸発温度で蒸発することができるように構成されている。各絞り２３０Ａ、２３０Ｂ、２３０Ｃは、各蒸発セクション２５１Ａ、２５１Ｂ、２５１Ｃの入り口近傍に設けられている。絞りとしてはオリフィス、膨張弁、キャピラリチューブ等が用いられる。
【００６６】
加熱器（冷媒凝縮器）２２０を出た、液冷媒は各絞り２３０Ａ、２３０Ｂ、２３０Ｃで減圧され、膨張して一部の液冷媒が蒸発（フラッシュ）する。その液とガスの混合した冷媒は、各蒸発セクション２５１Ａ、２５１Ｂ、２５１Ｃに到り、ここで液冷媒は蒸発セクションのチューブの内壁を濡らすように流れ蒸発して、第１の区画を流れる処理空気を冷却する。
【００６７】
各蒸発セクション２５１Ａ、２５１Ｂ、２５１Ｃと各凝縮セクション２５２Ａ、２５２Ｂ、２５２Ｃとは、一連のチューブであるので、蒸発した冷媒ガス（及び蒸発しなかった冷媒液）は、凝縮セクション２５２Ａ、２５２Ｂ、２５２Ｃに流入して、第２の区画を流れる外気により熱を奪われ凝縮する。
【００６８】
各凝縮セクション２５２Ａ、２５２Ｂ、２５２Ｃの出口側には、それぞれ絞り２４０Ａ、２４０Ｂ、２４０Ｃが設けられている。その先にはヘッダ２４５が設けられており、ヘッダ２４５には、冷媒配管２０３が接続されており、液冷媒を冷却器２１０に導くように構成されている。
【００６９】
このような構成において、各凝縮セクション２５２Ａ、２５２Ｂ、２５２Ｃで凝縮した冷媒液は、各絞り２４０Ａ、２４０Ｂ、２４０Ｃで減圧され膨張して温度を下げて、ヘッダ２４５で合流した後冷却器２１０に入り蒸発し、その蒸発熱で処理空気を冷却する。
【００７０】
冷却器（冷媒蒸発器）２１０で蒸発してガス化した冷媒は、冷媒圧縮機２６０の吸込側に導かれ、以上のサイクルを繰り返す。
【００７１】
図７を参照して、図５の空調装置中の第３の実施の形態であるヒートポンプＨＰ３の冷媒の流れと作用を説明する。図７は、図３と同様な冷媒ＨＦＣ１３４ａを用いた場合のモリエ線図である。
【００７２】
図中、点ａは図７の冷却器２１０の冷媒出口の状態であり、飽和ガスの状態である。圧力は４．２ｋｇ／ｃｍ2 、温度は１０℃、エンタルピは１４８．８３ｋｃａｌ／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１９．３ｋｇ／ｃｍ2 、温度は７８℃である。
【００７３】
この冷媒ガスは、加熱器（冷媒凝縮器）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１９．３ｋｇ／ｃｍ2 、温度は６５℃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と同じく、圧力は１９．３ｋｇ／ｃｍ2 、温度は６５℃、そしてエンタルピは１２２．９７ｋｃａｌ／ｋｇである。
【００７４】
この冷媒液のうち、絞り２３０Ａで減圧され蒸発セクション２５１Ａに流入した冷媒の状態は、モリエ線図上では、点ｅ１で示されている。温度は約４３℃になる。圧力は、本発明の異なる第２の圧力の一つであり、温度４３℃に対応する飽和圧力である。同様に、絞り２３０Ｂで減圧され蒸発セクション２５１Ｂに流入した冷媒の状態は、モリエ線図上では、点ｅ２で示されており、温度は４０℃、圧力は、本発明の異なる第２の圧力の別の一つであり、温度４０℃に対応する飽和圧力である。同様に、絞り２３０Ｃで減圧され蒸発セクション２５１Ｃに流入した冷媒の状態は、モリエ線図上では、点ｅ３で示されており、温度は３７℃、圧力は、本発明の異なる第２の圧力に別の一つであり、温度３７℃に対応する飽和圧力である。
【００７５】
点ｅ１、ｅ２、ｅ３のいずれにおいても、冷媒は、一部の液が蒸発して液とガスが混合した状態にある。各蒸発セクション内で、前記各第２の圧力下で冷媒液は蒸発して、それぞれ各圧力の飽和液線と飽和ガス線の中間の点ｆ１、ｆ２、ｆ３に到る。
【００７６】
この状態の冷媒が、各凝縮セクション２５２Ａ、２５２Ｂ、２５２Ｃに流入する。各凝縮セクションでは、冷媒は第２の区画を流れる外気により熱を奪われ、それぞれ点ｇ１、ｇ２、ｇ３に到る。これらの点はモリエ線図では飽和液線上にある。温度はそれぞれ４３℃、４０℃、３７℃である。これらの冷媒液は、各絞りを経て、それぞれ点ｊ１、ｊ２、ｊ３に到る。これらの点の圧力は１０℃の飽和圧力の４．２ｋｇ／ｃｍ2 である。
【００７７】
ここでは冷媒は、液とガスが混合した状態にある。これらの冷媒は一つのヘッダ２４５に合流するが、ここでのエンタルピは点ｇ１、ｇ２、ｇ３をそれぞれに対応する冷媒の流量で重み付けして平均した値となるが、この例では約１１３．５１である。３段であるにも拘わらず、図３の場合よりもエンタルピが高いのは、第２の区画で水をスプレーしていないからである。
【００７８】
この冷媒は、冷却器（冷媒蒸発器）２１０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。
【００７９】
以上説明したように、熱交換器３００ｃ内では、冷媒は各蒸発セクションで蒸発を、各凝縮セクションで凝縮をしており、蒸発伝熱と凝縮伝熱であるため、熱伝達率が非常に高い。しかも、第１の区画では図中上から下に流れるにしたがって高い温度から低い温度に冷却される処理空気を、それぞれ４３℃、４０℃、３７℃と順番に並んだ温度で冷却するので、一つの温度例えば４０℃で冷却する場合と比較して熱交換効率を高めることができる。凝縮セクションも同様である。即ち、第２の区画では図中下から上に流れるにしたがって低い温度から高い温度に加熱される外気（再生空気）を、それぞれ３７℃、４０℃、４３℃と順番に並んだ温度で加熱するので、一つの温度例えば４０℃で加熱する場合と比較して熱交換効率を高めることができる。
【００８０】
さらに、圧縮機２６０、加熱器（冷媒凝縮器）２２０、絞り及び冷却器（冷媒蒸発器）２１０を含む圧縮ヒートポンプＨＰ３としては、熱交換器３００ｃを設けない場合は、加熱器（凝縮器）２２０における点ｄの状態の冷媒を、絞りを介して冷却器（蒸発器）２１０に戻すため、冷却器（蒸発器）で利用できるエンタルピ差は２５．８６ｋｃａｌ／ｋｇしかないのに対して、熱交換器３００ｂを設けた本発明の実施例の場合は、１４８．８３−１１３．５１＝３５．３２ｋｃａｌ／ｋｇになり、同一冷却負荷に対して圧縮機に循環するガス量を、ひいては所要動力を２７％も小さくすることができる。すなわち、圧縮機２６０が単段型であっても、複数型で中間段にフラッシュガスを吸入させるエコノマイザを有する場合と同様な作用を持たせることができるのは、図１あるいは図４の実施の形態と同様である。
【００８１】
図８を参照して、本発明の第４の実施の形態であるヒートポンプＨＰ４を組み込んだデシカント空調機の例を説明する。図９は、ヒートポンプＨＰ４に使用して好適な熱交換器３００ｄ、図１０は第４の実施の形態であるヒートポンプＨＰ４の冷媒サイクルを説明するモリエ線図である。
【００８２】
処理空気の経路と再生空気の経路は、図１の実施の形態の空調機の場合と同様であるので説明を省略する。
【００８３】
ここで、ヒートポンプＨＰ４の冷媒の経路を説明する。図中、冷媒圧縮機２６０により圧縮された冷媒ガスは、圧縮機の吐出口に接続された冷媒ガス配管２０１を経由して再生空気加熱器２２０に導かれる。圧縮機２６０で圧縮された冷媒ガスは、圧縮熱により昇温しており、この熱で再生空気（後で説明）を加熱する。冷媒ガス自身は熱を奪われ凝縮する。
【００８４】
加熱器２２０の冷媒出口は、熱交換器３００ｄの蒸発セクション２５１Ａ、Ｂ、Ｃの入り口に冷媒経路２０２により接続されており、冷媒経路２０２の途中には、膨張弁等の絞り３６０が設けられており、絞り３６０と蒸発セクション２５１Ａ、Ｂ、Ｃとの間には気液分離器３５０が設けられている。熱交換器３００ｄの構成については、後で図９を参照して詳しく説明する。
【００８５】
加熱器（冷媒側から見れば冷却器あるいは凝縮器）２２０を出た、液冷媒は第１の絞りとしての膨張弁３６０で減圧され、膨張して一部の液冷媒が蒸発（フラッシュ）する。その液とガスの混合した冷媒は、気液分離器３５０で冷媒液と冷媒ガスとに分離され、冷媒液は蒸発セクション２５１Ａ、Ｂ、Ｃに到り、冷媒は蒸発セクションのチューブ内で蒸発して、第１の区画を流れる処理空気を冷却する。
【００８６】
蒸発セクション２５１と凝縮セクション２５２とは、一連のチューブである、即ち一体の流路として構成されているので、蒸発した冷媒ガス（及び蒸発しなかった冷媒液）は、凝縮セクション２５２に流入して、第２の区画を流れる外気及びスプレーされた水により熱を奪われ凝縮する。
【００８７】
凝縮セクション２５２の出口側は、冷媒液配管２０３により第２の絞りとしての膨張弁２７０に、さらに冷媒配管２０４により冷却器２１０に接続されている。凝縮セクション２５２で凝縮した冷媒液は、絞り２７０で減圧され膨張して温度を下げて、冷却器２１０に入り蒸発し、その蒸発熱で処理空気を冷却する。絞り３６０、２７０としては、膨張弁の他例えばオリフィス、キャピラリチューブであってもよい。
【００８８】
冷却器（冷媒側から見れば蒸発器）２１０で蒸発してガス化した冷媒は、冷媒圧縮機２６０の吸込側に導かれ、以上のサイクルを繰り返す。
【００８９】
気液分離器３５０は、ガスと液の混合体が流入する容器と、前記ガス液混合体の流入口に対向して前記容器中に配置された邪魔板３５５を含んで構成されている。ガス液混合体は、邪魔板３５５に衝突して液がガスから分離され、ガスは前記容器のガス液混合体流入口と並んで設けられたガス流出口から流出し、ガス流出口に接続された冷媒配管３４０を通して熱交換器３００ｄに流れる。冷媒液は、気液分離器の前記容器の鉛直方向下方に設けられた液流出口から流出する。液流出口には、冷媒配管４５０Ａ、４５０Ｂ、４５０Ｃが接続されており、それぞれ蒸発セクション２５１Ａ、Ｂ、Ｃに連通している。
【００９０】
図９を参照して、第４の実施の形態のヒートポンプに使用して好適な第２の熱交換器としての熱交換器３００ｄの構成を説明する。図中、熱交換器３００ｄは、第１の流体である処理空気Ａを流す第１の区画３１０と、第２の流体である外気Ｂを流す第２の区画３２０とが、１枚の隔壁３０１を介して隣接して設けられている点は、図２に示す熱交換器と同様である。
【００９１】
また蒸発セクション２５１Ａ、Ｂ、Ｃの配置、凝縮セクション２５２Ａ、Ｂ、Ｃの配置、散水パイプ３２５、気化加湿器１６５、処理空気経路１０９、１１０、外気経路１７１の配置も図２に示す熱交換器と同様である。
【００９２】
蒸発セクション２５１Ａ、Ｂ、Ｃには、ヘッダー４５０Ａ、Ｂ、Ｃが接続されており、各ヘッダー４５０Ａ、Ｂ、Ｃに冷媒配管４３０Ａ、４３０Ｂ、４３０Ｃが接続されている。また、各蒸発セクション２５１Ａ、Ｂ、Ｃは、それぞれ１本以上の典型的には複数本（図９の例では６本）の熱交換チューブを含んで構成されており、それら複数の熱交換チューブが各ヘッダー４５０Ａ、Ｂ、Ｃにまとめられている。
【００９３】
冷媒ガス配管３４０は、熱交換器３００ｄの第１の区画３１０をチューブ３４１を介して通過する。チューブ３４１は、隔壁３０１を貫通して第２の区画３２０を貫通して配置されている。図９の例ではチューブ３４１は２本並列的に配置され、各々第２の区画３２０を３パスして構成されている。ここでチューブ３４１の第２の区画３２０内の部分は、凝縮セクション２５２Ａ、Ｂ、Ｃと同様に、チューブの外側にフィンが装着され熱交換を促進する構造となっている。この部分を凝縮セクション２５２Ｄと呼ぶ。この凝縮セクション２５２Ｄは、凝縮セクション２５２Ｃの外気流れの上流側、凝縮セクション２５２Ｃと気化加湿器１６５との間に配置されている。凝縮セクション２５２Ｄ内では、冷媒ガスが第２の流体である外気により熱を奪われ凝縮する。なお、凝縮セクション２５２Ｄは、凝縮セクション２５２Ａの、外気下流側に配置してもよい。
【００９４】
チューブ３４１は、第１の区画では、ほとんど熱交換に寄与しないので、第１の区画３１０を事実上バイパスしていることになる。したがって第１の区画３１０を実際に構造的に迂回し、即ち第１の区画３１０の外部を通し、第２の区画内の凝縮セクション２５２Ｄに接続するように配置してもよい。
【００９５】
凝縮セクション２５２Ａ、Ｂ、Ｃの冷媒液出口側には、それぞれヘッダー４５５Ａ、Ｂ、Ｃが設けられ、それぞれ複数本のチューブで構成されている凝縮セクション２５２Ａ、Ｂ、Ｃをまとめている。各ヘッダーからの配管はさらに一つのヘッダー３７０（図８）にまとめられ、前述のようにヘッダー３７０は冷媒配管２０３により膨張弁２７０に接続されている。凝縮セクション２５２Ｄからの冷媒液は、凝縮セクション２５２Ｄに接続された冷媒配管３４５により導き出され、ヘッダー３７０の下流側で経路２０３に合流する。なお、配管３４５はヘッダー３７０に接続してもよい。
【００９６】
図１０のモリエ線図を参照して、図８の空調システム中の本発明の実施の形態であるヒートポンプＨＰ４の作用を説明する。図１０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。
【００９７】
図中、点ａは、点ｂ、点ｃ、点ｄは、図３のモリエ線図と同様であるので説明を省略する。点ｄの状態の冷媒液は、絞り３６０で減圧され気液分離器３５０に流入する。ここで、分離された冷媒ガスは、本発明の第２の圧力である、４０℃に対応する飽和圧力の等圧力線と飽和ガス線との交点ｈの状態のガスとして、配管３４０を介してチューブ３４１に、そして凝縮セクション２５２Ｄに流入する。ここで外気（気化加湿器及び散水パイプからの水で冷却された外気）により熱を奪われ凝縮し、飽和液線に到りまた典型的には過冷却されて、飽和液線を越えて過冷却液相の点ｉに到る。
【００９８】
また気液分離器３５０で分離された液は、飽和液線上の点ｇの状態の液である。点ｉの状態の液と点ｇの状態の液とはヘッダー３７０で混合され、膨張弁２７０で減圧さてれ圧力４．２ｋｇ／ｃｍ2 、温度１０℃の冷媒（ガスと液の混合体）になる。
【００９９】
以上説明したように、本実施の形態では第２の熱交換器の蒸発セクション２５１Ａ、Ｂ、Ｃを構成する熱交換チューブ（伝熱管）に導かれる冷媒に含まれる気相分がほとんどなくなる。そのため、蒸発セクション２５１Ａ、Ｂ、Ｃに導かれる冷媒量は均一になり、よって蒸発セクション２５１Ａ、Ｂ、Ｃでの蒸発による第１の流体の冷却は均一になり、また凝縮セクション２５２Ａ、Ｂ、Ｃの伝熱管で凝縮する冷媒量は蒸発セクションで２５１Ａ、Ｂ、Ｃで蒸発した冷媒で占められる。気相が含まれていると、特に気相を多く含む凝縮セクションでの凝縮量が多くなる不均一な伝熱となるが、液層だけであればそのような問題は起こらない。
【０１００】
このようにして、各伝熱管のヒートパイプ作用（冷媒の相変化、特に蒸発と凝縮による伝熱作用）で熱伝達する熱量が伝熱管同士の間で均一化するので、熱交換器３００ｄ全体で均一な熱伝達が可能となり、伝熱に関与せずに第１の流体、第２の流体としての空気が通過してしまう不都合を防止することができる。したがって、実施の形態である除湿空調装置においては、第１の流体としての処理空気と第２の流体としての冷却媒体（外気）あるいは再生空気との熱交換効率の向上と作動の信頼性向上を図ることができる。
【０１０１】
以下、具体的な数値を用いて本発明の実施例を説明する。計算条件としては、伝熱量を２ＵＳＲｔ、蒸発温度を１０℃、エコノマイザ温度を４０℃、凝縮温度を６５℃、冷媒をＨＦＣ１３４ａ、配管の直径を１２ｍｍとする。また伝熱管の内径を８．３ｍｍ、伝熱管の本数を４０本（図９に示すように３段配列の場合、例えば各段に１３本、１４本、１３本と千鳥配列にする）とする。ここで、図１０のモリエ線図を参照して各点のエンタルピを読みとり計算すると、冷媒循環量は、２×３０２４／（１３８．８３−１１３．５１）＝１７１．２３ｋｇ／ｈ＝０．０４７６ｋｇ／ｓとなる。
【０１０２】
比較例：
膨張弁で膨張させた後の気液２相の冷媒を、ディストリビュータを使って、熱交換器の１パスに構成された多数の伝熱管に分岐させる。第２の熱交換器では伝熱管を１パスに配置しなければならないので、分岐数が多い。
【０１０３】
膨張弁直後の乾き度：（１２２．９７−１１３．５１）／３９．４２＝０．２４２  （３９．４２は図１０において点ｈと点ｇのエンタルピ差）
膨張弁直後の２相混合冷媒の比容積：０．０００８７２６１×（１−０．２４２）＋０．０２００３２×０．２４２）＝０．００５５１ｍ3 ／ｋｇ
流速１（内径１２ｍｍの配管３本中）：０．００５５１×０．０４７６×４／（０．０１２×０．０１２×３．１４×３）＝０．７７３ｍ／ｓ
流速２（４０本、内径８．３の伝熱管中）：０．００５５１×０．０４７６×４／（０．００８３×０．００８３×３．１４×４０）＝０．１２１ｍ／ｓ
流速１では、冷媒は配管内をほぼ均一に気液混合して流動するが、伝熱管に分岐する流速２では、流速が遅すぎるので冷媒は気液２相が重力によって分離した流れとなって、上側に気相が下側に液相が流れる。このように分岐後の流速が極めて遅くなるので、気相冷媒を液層冷媒に均一に混合した状態で分配することは困難である。ひいては、分岐前と分岐後では流れの様相が異なるため、冷媒が均一に分配できない。
【０１０４】
実施例：
膨張弁直後の乾き度：０
膨張弁直後の液冷媒の比容積：０．０００８７２６１ｍ3 ／ｋｇ
流速３（内径１２ｍｍの配管３本中）：０．０００８７２６１×０．０４７６（１−０．２４２）×４／（０．０１２×０．０１２×３．１４×３）＝０．０９２８ｍ／ｓ
流速４（４０本、内径８．３の伝熱管中）：０．０００８７２６１×０．０４７６（１−０．２４２）×４／（０．００８３×０．００８３×３．１４×４０）＝０．０１４６ｍ／ｓ
このように、流速３、流速４のいずれの流速も遅く、しかも液相のみが流動するので、伝熱管に均一に分配できる。
【０１０５】
以上第４の実施の形態では、第２の流体は気化加湿器、散水パイプを使用して、水の気化熱で温度を下げた外気を用いる場合で説明したが、そのような場合だけでなく、図５に示す第３の実施の形態のように再生空気を第２の区画で加熱するように構成することもできる。
【０１０６】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、第１の圧力よりも減圧した第２の圧力下で冷媒を蒸発させ、また凝縮する第２の熱交換器を備えるので、冷媒の単位量当たりのエンタルピ差を大きくでき、そのためＣＯＰが著しく改善されたヒートポンプを提供することが可能となる。
【０１０７】
したがって、本発明のヒートポンプを例えばデシカント空調機の熱源として使用すると、デシカント空調機の効率を著しく高めることが可能となる。
【０１０８】
また第２の熱交換器に気液分離器を備えるときは、冷媒ガスと冷媒液が分離されるので、第２の熱交換器内の熱交換が均一になる。
【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ヒートポンプを使用したデシカント空調システムのフローチャートである。
【図２】図１示すヒートポンプに使用して好適な熱交換器の模式的断面図である。
【図３】図１に示すヒートポンプのモリエ線図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態であるヒートポンプを使用したデシカント空調システムのフローチャートである。
【図５】本発明の第３の実施の形態であるヒートポンプを使用したデシカント空調システムのフローチャートである。
【図６】図５に示すヒートポンプに使用して好適な熱交換器の模式的断面図である。
【図７】図５に示すヒートポンプのモリエ線図である。
【図８】本発明の第４の実施の形態であるヒートポンプを使用したデシカント空調システムのフローチャートである。
【図９】図８に示すヒートポンプに使用して好適な熱交換器の模式的断面図である。
【図１０】図８に示すヒートポンプのモリエ線図である。
【図１１】従来のヒートポンプを使用したデシカント空調システムのフローチャートである。
【図１２】図１１に示すヒートポンプのモリエ線図である。
【符号の説明】
１６５  気化加湿器
２５１  蒸発セクション
２５２  凝縮セクション
２３０Ａ、２３０Ｂ、２３０Ｃ  絞り
２４０Ａ、２４０Ｂ、２４０Ｃ  絞り
３００、３００ｂ、３００ｃ  熱交換器
３１０  第１の区画
３２０  第２の区画
３２５  散水パイプ
ＨＰ、ＨＰ１、ＨＰ２、ＨＰ３  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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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