(57)【要約】【課題】熱交換器ユニット（20）とロータユニット（30）を備えた除湿システム（1）において、外気が低温である場合でも熱交換器ユニット（20）の凍結防止のためにヒータによる外気の加熱を不要にすることにより、システムのコストアップや消費電力の増加を抑える。【解決手段】吸着ロータ（70）の再生ゾーン（72）を通過した再生空気及び再生側の吸着熱交換器（102,101）を通過した再生空気の少なくとも一部を、吸着側の吸着熱交換器（101,102）に供給される外気に給気通路（P1）で合流させる混合通路（P50）を設ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気が流れる空気通路（P）と、該空気通路（P）上に配置された除湿ユニット（10）とを備え、
上記除湿ユニット（10）が、吸着側と再生側とに交互に切り換えられる２つの吸着熱交換器（101,102）を有する熱交換器ユニット（20）と、吸着ゾーン（71）と再生ゾーン（72）を有する吸着ロータ（70）を備えたロータユニット（30）とを備え、
上記空気通路（P）が、吸着側の吸着熱交換器（101,102）に供給した外気が該吸着側の吸着熱交換器（101,102）を通過した後に上記吸着ロータ（70）の吸着ゾーン（71）を通過して調湿空間（S0）に供給される給気通路（P1）と、再生用の空気を加熱して上記吸着ロータ（70）の再生ゾーン（72）と再生側の吸着熱交換器（102,101）を順に流れる再生通路（P2）とを備えた除湿システムであって、
上記吸着ロータ（70）の再生ゾーン（72）を通過した再生空気及び再生側の吸着熱交換器（102,101）を通過した再生空気の少なくとも一部を、吸着側の吸着熱交換器（101,102）に供給される外気に上記給気通路（P1）で合流させる混合通路（P50）を備えていることを特徴とする除湿システム。
【請求項２】
請求項１において、
外気が所定の温度よりも高温または所定の湿度よりも高湿であるときに、上記混合通路（P50）における再生空気の流通量を減少させる流量調整機構（50）を備えていることを特徴とする除湿システム。
【請求項３】
請求項２において、
上記流量調整機構（50）は、外気が所定の温度よりも高温または所定の湿度よりも高湿であるときに、上記混合通路（P50）における再生空気の流通を停止させるように構成されていることを特徴とする除湿システム。
【請求項４】
請求項１において、
上記混合通路（P50）は、上記再生通路（P2）における吸着ロータ（70）の再生ゾーン（72）と再生側の吸着熱交換器（102,101）の間から分岐して上記給気通路（P1）に合流していることを特徴とする除湿システム。
【請求項５】
請求項４において、
上記混合通路（P50）には、該混合通路（P50）を流れる再生空気を冷却する再生空気冷却器（55）が設けられていることを特徴とする除湿システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、除湿システムに関し、特に、熱交換器ユニットとロータユニットを備えた除湿ユニットにおいて、外気が低温である場合に熱交換器ユニットの凍結を防止する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、空気が流れる空気通路と、該空気通路上に配置された除湿ユニットとを備え、上記除湿ユニットが、吸着側と再生側とに交互に切り換えられる２つの吸着熱交換器を有する熱交換器ユニットと、吸着ゾーンと再生ゾーンを有する吸着ロータを備えたロータユニットとからなる除湿システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この除湿システムでは、上記空気通路が、吸着側の吸着熱交換器に供給した外気がその吸着側の吸着熱交換器を通過した後に上記吸着ロータの吸着ゾーンを通過して調湿空間に供給される給気通路と、再生用の空気を加熱して上記吸着ロータの再生ゾーンと再生側の吸着熱交換器を順に流れる再生通路とを備えている。
【０００４】
そして、この除湿システムでは、外気を吸着側の吸着熱交換器で除湿した後、吸着ロータの吸着ゾーンでさらに除湿して、調湿空間である室内に供給するようにしている。また、特許文献１の除湿システムでは、給気通路における熱交換器ユニットの上流側に外気冷却器（プレクーラ）が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第５６９５７５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記の除湿システムでは、外気は常に吸着側の吸着熱交換器を通過する。したがって、上記除湿システムにおいて外気が低温（例えば−５℃以下）の条件では、吸着熱交換器が凍結するおそれがある。これに対して、吸着熱交換器が凍結するのを防止するためには、外気をヒータで加熱することが考えられる。しかしその場合は、ヒータを設けることによるシステムのコストアップや、ヒータの運転による消費電力の増加など、コストに関する問題が生じることになる。
【０００７】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、熱交換器ユニットとロータユニットを備えた除湿システムにおいて、外気が低温である場合でもヒータによる外気の加熱を不要にすることにより、システムのコストアップや消費電力の増加を抑えることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の発明は、空気が流れる空気通路（P）と、該空気通路（P）上に配置された除湿ユニット（10）とを備え、上記除湿ユニット（10）が、吸着側と再生側とに交互に切り換えられる２つの吸着熱交換器（101,102）を有する熱交換器ユニット（20）と、吸着ゾーン（71）と再生ゾーン（72）を有する吸着ロータ（70）を備えたロータユニット（30）とを備え、上記空気通路（P）が、吸着側の吸着熱交換器（101,102）に供給した外気が該吸着側の吸着熱交換器（101,102）を通過した後に上記吸着ロータ（70）の吸着ゾーン（71）を通過して調湿空間（S0）に供給される給気通路（P1）と、再生用の空気を加熱して上記吸着ロータ（70）の再生ゾーン（72）と再生側の吸着熱交換器（102,101）を順に流れる再生通路（P2）とを備えた除湿システムを前提としている。
【０００９】
そして、この除湿ユニット（10）は、上記吸着ロータ（70）の再生ゾーン（72）を通過した再生空気及び再生側の吸着熱交換器（102,101）を通過した再生空気の少なくとも一部を、吸着側の吸着熱交換器（101,102）に供給される外気に上記給気通路（P1）で合流させる混合通路（P50）を備えていることを特徴としている。
【００１０】
この第１の発明では、吸着ロータ（70）の再生ゾーン（72）を通過した再生空気及び再生側の吸着熱交換器（102,101）を通過した再生空気の少なくとも一部が混合通路（P50）を通って、吸着側の吸着熱交換器（101,102）に供給される外気に給気通路（P1）で合流する。したがって、外気が低温である場合でも、再生空気が混合されることで空気の温度が上昇するので、常に低温の外気が供給される吸着側の吸着熱交換器（101,102）において凍結が生じにくくなる。
【００１１】
第２の発明は、第１の発明において、外気が所定の温度よりも高温または所定の湿度よりも高湿であるときに、上記混合通路（P50）における再生空気の流通量を減少させる流量調整機構（50）を備えていることを特徴としている。
【００１２】
この第２の発明では、外気温度が低いときは流量調整機構（50）を開くことにより高温の再生空気を利用して、ヒータで外気を加熱しなくても吸着側の吸着熱交換器（101,102）の凍結を防止できる一方、夏期などで外気温度が高くなると流量調整機構（50）を閉じ気味にして混合通路（P50）における再生空気の流通量を減少させることで、吸着熱交換器（101,102）を通過する空気の温度上昇により吸着能力が低下するのを抑えられる。
【００１３】
第３の発明は、第２の発明において、外気が所定の温度よりも高温または所定の湿度よりも高湿であるときに、上記流量調整機構（50）が、上記混合通路（P50）における再生空気の流通を停止させるように構成されていることを特徴としている。
【００１４】
この第３の発明では、外気温度が低いときは流量調整機構（50）を開くことにより高温の再生空気を利用して、ヒータで外気を加熱しなくても空気温度を上昇させて吸着側の吸着熱交換器（101,102）の凍結を防止できる一方、夏期などで外気温度が高くなると流量調整機構（50）を閉じて混合通路（P50）における再生空気の流通量を低下させることで、空気の温度上昇のために吸着熱交換器（101,102）における吸着能力が低下するのを抑えられる。
【００１５】
第４の発明は、第１の発明において、上記混合通路（P50）が、上記再生通路（P2）における吸着ロータ（70）の再生ゾーン（72）と再生側の吸着熱交換器（102,101）の間から分岐して上記給気通路（P1）に合流していることを特徴としている。
【００１６】
この第４の発明では、吸着ロータ（70）の再生排気が外気の条件に関係なく低湿度であるため、外気温度が高いときでも再生排気を給気に混合する動作を止めなくてもよくなる。
【００１７】
第５の発明は、第４の発明において、上記混合通路（P50）には、該混合通路（P50）を流れる再生空気を冷却する再生空気冷却器（55）が設けられていることを特徴としている。
【００１８】
上記第５の発明では、夏期には低湿の再生排気（吸着ロータ（70）の再生排気）と高湿の外気が混合することで、熱交換器ユニット（20）の入口空気の温度が高くなってしまうことが考えられるのに対して、この第５の発明では、混合通路（P50）の空気を冷却することにより、熱交換器ユニット（20）の入口空気の温度が高くなって能力が低下するのを抑えられる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、外気が低温である場合でも再生空気が混合されることにより空気の温度が上昇するので、常に低温の外気が供給される吸着側の吸着熱交換器（101,102）において凍結が生じにくくなる。したがって、外気が低温である場合でもヒータによる外気の加熱を不要にすることができるから、システムのコストアップや消費電力の増加を抑えることが可能になる。
【００２０】
上記第２，第３の発明によれば、外気が所定の温度よりも高温または所定の湿度よりも高湿であるときに、上記混合通路（P50）における再生空気の流通量を減少させる流量調整機構（50）を設けたことにより、外気が低温である場合には再生空気を外気に混合してヒータによる外気の加熱を不要にすることでシステムのコストアップや消費電力の増加を抑えることが可能になるとともに、外気温度が高い場合には、混合通路（P50）における再生空気の流通量を減少させることで、空気の温度上昇により吸着熱交換器（101,102）における吸着能力が低下するのを抑えられるから、システムの性能低下を防止できる。
【００２１】
上記第４の発明によれば、吸着ロータ（70）の再生排気が外気の条件に関係なく低湿度であり、外気温度が高いときでも再生排気を給気に混合する動作を止めなくてもよいため、制御を簡単にすることができる。また、この第４の発明によれば、外気温度の高い夏期には熱交換器ユニット（20）の入口空気の湿度を下げることができる効果と、外気の取り込み量を減らすことで熱交換器ユニット（20）の容量と消費電力を抑える効果（イニシャルコスト低減及び省エネルギ化）を実現することができる。
【００２２】
上記第５の発明によれば、混合通路（P50）の空気を冷却することにより、熱交換器ユニット（20）の入口空気の温度が高くなってしまうことを抑えられるから、熱交換器ユニット（20）の除湿能力を高められる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、実施形態１に係る除湿システムの回路構成図である。
【図２】図２は、実施形態１の変形例に係る除湿システムの回路構成図である。
【図３】図３は、実施形態２に係る除湿システムの回路構成図である。
【図４】図４は、実施形態２の変形例に係る除湿システムの回路構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２５】
《発明の実施形態１》
本発明の実施形態１について説明する。
【００２６】
図１は、実施形態１の除湿システム（1）の構成例を示している。この除湿システム（1）は、空気（この例では、室外空気（OA））を除湿して調湿空間（S0）に供給するものである。この例では、調湿空間（S0）は、室内空間（S1）によって構成されている。室内空間（S1）は、露点温度が低い空気（例えば、露点温度が−５０℃以下の空気）の供給を要求されている空間であり、例えば、リチウム電池の製造ラインに設けられるドライクリーンルームである。
【００２７】
除湿システム（1）は、空気が流れる空気通路（P）と、該空気通路（P）上に配置された除湿ユニット（10）とを備えている。除湿ユニット（10）は、熱交換器ユニット（20）とロータユニット（30）とを有している。また、空気通路（P）は、給気通路（P1）と再生通路（P2）とを有している。
【００２８】
上記熱交換器ユニット（20）は、冷媒回路（100）と、冷媒回路（100）に接続されて吸着側と再生側とに交互に切り換えられる２つの吸着熱交換器（第１吸着熱交換器（101）及び第２吸着熱交換器（102））と、２つの熱交換室（第１熱交換室（S11）及び第２熱交換室（S12））と、２つの吸着ブロック（第１吸着ブロック（301）及び第２吸着ブロック（302））とを有している。
【００２９】
また、上記ロータユニット（30）は、吸着ゾーン（71）と再生ゾーン（72）とパージゾーン（73）とに区画された吸着ロータ（70）を有している。パージゾーン（73）は、再生ゾーン（72）の半分程度の面積に設定されている。上記空気通路（P）には、ロータ給気通路（P71）と、ロータ再生通路（P72）と、パージ通路（P73）と、冷却空気通路（P80）とが設けられている。
【００３０】
＜空気通路＞
給気通路（P1）には、上述したように、調湿空間（S0）に供給するための空気（この例では、室内空間（S1）に供給するための空気）が流れる。この例では、給気通路（P1）は、室外空間から室外空気（OA）を取り込んで供給空気（SA）を室内空間（S1）に供給するように構成されている。具体的には、給気通路（P1）は、流入端が室外空間に接続される第１給気通路部（P11）と、流出端が後述のロータ給気通路（P71）を介して室内空間（S1）に接続される第２給気通路部（P12）とを有している。この例では、給気通路（P1）の第１給気通路部（P11）には外気冷却器（11）が設けられ、外気冷却器（11）の近傍にはドレンパン（12）が設けられている。
【００３１】
外気冷却器（11）は、室外空気（OA）を冷却して除湿する。例えば、外気冷却器（11）は、冷媒回路（図示を省略）の蒸発器として機能する熱交換器（具体的には、フィンアンドチューブ式の熱交換器）によって構成することができる。ドレンパン（12）は、外気冷却器（11）において凝縮した水を回収する。例えば、ドレンパン（12）は、外気冷却器（11）において凝縮した水を受け止めることができるように、上面が開口する容器によって構成されて外気冷却器（11）の下方に配置されている。
【００３２】
ロータ給気通路（P71）には、調湿空間（S0）に供給するための空気（この例では、室内空間（S1）に供給するための空気）が流れる。この例では、ロータ給気通路（P71）は、給気通路（P1）の流出端から空気を取り込んで供給空気（SA）を室内空間（S1）に供給するよう構成されている。具体的には、ロータ給気通路（P71）は、その流入端が給気通路（P1）の流出端に接続され、その流出端が室内空間（S1）に接続されている。
【００３３】
再生通路（P2）には、吸着剤を再生するための空気が流れる。この例では、再生通路（P2）は、給気通路（P1）の流出端から分岐した空気がパージ通路（P73）とロータ再生通路（P72）とを通過した後、その空気が排出空気（EA）として室外空間に排出されるように構成されている。再生通路（P2）は、流入端がロータ再生通路（P72）に接続される第１再生通路部（P21）と、流出端が室外空間に接続される第２再生通路部（P22）とを有している。なお、この例では、室内空間（S1）の空気の一部は、室内空間（S1）から室外へ直接、排出空気（EA）として室外空間に排出される。
【００３４】
ロータ再生通路（P72）には、吸着剤を再生するための空気（この例では、パージ通路（P73）から供給された空気）が流れる。この例では、ロータ再生通路（P72）は、パージ通路（P73）の流出端から空気を取り込んで再生空気（吸着剤を再生するための空気）を再生通路（P2）に供給するように構成されている。具体的には、ロータ再生通路（P72）は、その流入端がパージ通路（P73）の流出端に接続され、その流出端が再生通路（P2）の流入端に接続されている。
【００３５】
パージ通路（P73）には、ロータ再生通路（P72）に供給される空気（この例では、給気通路（P1）から供給された空気）が流れる。この例では、パージ通路（P73）は、給気通路（P1）の流出端から空気を取り込んで再生空気をロータ再生通路（P72）に供給するように構成されている。具体的には、パージ通路（P73）は、その流入端が給気通路（P1）の流出端に接続され、その流出端がロータ再生通路（P72）の流入端に接続されている。
【００３６】
冷却空気通路（P80）には、冷却および除湿された空気が流れる。この例では、冷却空気通路（P80）は、室内空間（S1）から室内空気（RA）を取り込んでその空気を給気通路（P1）の中間部（詳しくは、蒸発器となっている吸着熱交換器（101,102）が設けられた熱交換室（S11,S12）を通過した空気が通過する部分）に供給するように構成されている。具体的には、冷却空気通路（P80）は、その流入端が室内空間（S1）に接続され、その流出端が給気通路（P1）の中途部に接続されている。
【００３７】
冷却空気通路（P80）には補助冷却器（80）が設けられている。この補助冷却器（80）は、冷却空気通路（P80）を流れる空気（この例では、室内空気（RA））を冷却する。例えば、補助冷却器（80）は、冷媒回路（図示を省略）の蒸発器として機能する熱交換器（具体的には、フィンアンドチューブ式の熱交換器）によって構成することができる。冷却空気通路（P80）において冷却された空気は、給気通路（P1）を流れる空気（この例では、除湿ユニット（10）の第１および第２熱交換室（S11,S12）のうち蒸発器となっている吸着熱交換器（101,102）が設けられた熱交換室（S11,S12）を通過した空気）と合流する。
【００３８】
給気通路（P1）には、冷却空気通路（P80）の接続点と、パージ通路（P73）の接続点との間に、空気を冷却する第２補助冷却器（85）が設けられている。第２補助冷却器（85）は、例えば、冷媒回路（図示を省略）の蒸発器として機能する熱交換器（具体的には、フィンアンドチューブ式の熱交換器）によって構成することができる。なお、この実施形態では、吸着ロータ（70）の吸着ゾーン（71）への入口側に補助冷却器（80）と第２補助冷却器（85）の両方を設ける例を示しているが、実際の製品では、第２補助冷却器（85）を設ける場合には補助冷却器（80）は設けなくてよい。つまり、補助冷却器（80）と第２補助冷却器（85）は何れか一方を設ければよい。
【００３９】
以上のように、本実施形態の除湿システム（1）は、上記空気通路（P）が、吸着側の吸着熱交換器（101,102）に供給した外気が該吸着側の吸着熱交換器（101,102）を通過した後に吸着ロータ（70）の吸着ゾーン（71）を通過して調湿空間（S0）に供給される給気通路（P1）と、再生用の空気を加熱して上記吸着ロータ（70）の再生ゾーン（72）と再生側の吸着熱交換器（102,101）を順に流れる再生通路（P2）とを備えた除湿システムである。そして、この実施形態の除湿システム（1）では、上記再生側の吸着熱交換器（102,101）を通過した再生空気の少なくとも一部を、吸着側の吸着熱交換器（101,102）に供給する外気に上記給気通路（P1）において合流させる混合通路（P50）を備えている。つまり、再生通路（P2）における吸着熱交換器（102）の下流側と、給気通路（P1）における吸着熱交換器（101）の上流側（外気冷却器（11）の下流側）とが、混合通路（P50）で接続されている。
【００４０】
＜熱交換器ユニット＞
第１および第２熱交換室（S11,S12）は、一方の熱交換室を給気通路（P1）の一部として給気通路（P1）に組み込むとともに他方の熱交換室を再生通路（P2）の一部として再生通路（P2）に組み込むことができるように構成されている。具体的には、第１および第２熱交換室（S11,S12）の各々は、第１給気通路部（P11）の流出端と第２給気通路部（P12）の流入端との間に接続されることによって給気通路（P1）に組み込まれて空気（すなわち、調湿空間（S0）に供給するための空気）が流通し、第１再生通路部（P21）の流出端と第２再生通路部（P22）の流入端との間に接続されることによって再生通路（P2）に組み込まれて空気（すなわち、吸着剤を再生するための空気）が流通する。なお、以下の説明では、第１および第２熱交換室（S11,S12）の総称を単に「熱交換室（S11,S12）」と表記する。
【００４１】
冷媒回路（100）は、冷媒を循環させて冷凍サイクル動作を実行するものであり、第１および第２吸着熱交換器（101,102）と、圧縮機（103）と、膨張弁（104）と、四方切換弁（105）とを備えている。
【００４２】
第１および第２吸着熱交換器（101,102）の各々は、熱交換器（例えば、クロスフィン型のフィンアンドチューブ式の熱交換器）の表面に吸着剤を担持させることによって構成されている。また、第１および第２吸着熱交換器（101,102）は、第１および第２熱交換室（S11,S12）にそれぞれ設けられている。なお、吸着剤として、ゼオライト，シリカゲル，活性炭，親水性の官能基を有する有機高分子材料を用いてもよいし、水分を吸着する機能だけではなく水分を吸収する機能も有する材料（所謂、収着剤）を用いてもよい。なお、以下の説明では、第１および第２吸着熱交換器（101,102）の総称を単に「吸着熱交換器（101,102）」と表記する。
【００４３】
圧縮機（103）は、冷媒を圧縮して吐出する。また、圧縮機（103）は、コントローラ（図示せず）の制御によって回転数（運転周波数）を変更可能に構成されている。例えば、圧縮機（103）は、インバータ回路（図示を省略）により回転数を調節可能な可変容量式の圧縮機（ロータリー式，スイング式，スクロール式などの圧縮機）によって構成されている。
【００４４】
膨張弁（104）は、冷媒の圧力を調整する。例えば、膨張弁（104）は、コントローラ（図示せず）による制御に応答して開度を変更可能な電子膨張弁によって構成されている。
【００４５】
四方切換弁（105）は、第１〜第４ポートを有し、第１ポートは、圧縮機（103）の吐出側に接続され、第２ポートは、圧縮機（103）の吸入側に接続され、第３ポートは、第２吸着熱交換器（102）の端部に接続され、第４ポートは、第１吸着熱交換器（101）の端部に接続されている。四方切換弁（105）は、上記コントローラによる制御に応答して、第１接続状態（図１の実線で示された状態）と、第２接続状態（図１の破線で示された状態）とに設定可能に構成されている。
【００４６】
四方切換弁（105）が第１接続状態になっている場合、冷媒回路（100）は、第１吸着熱交換器（101）が蒸発器となって空気を除湿し第２吸着熱交換器（102）が凝縮器となって空気を加湿する（すなわち、吸着剤を再生させる）第１冷凍サイクル動作（第１動作）を実行する。一方、四方切換弁（105）が第２接続状態になっている場合、冷媒回路（100）は、第２吸着熱交換器（102）が蒸発器となって空気を除湿し第１吸着熱交換器（101）が凝縮器となって空気を加湿する（すなわち、吸着剤を再生させる）第２冷凍サイクル動作（第２動作）を実行する。このように、冷媒回路（100）は、上記コントローラによる制御に応答して、第１および第２冷凍サイクル動作を実行可能に構成されている。具体的には、冷媒回路（100）は、第１および第２冷凍サイクル動作を交互に行うように構成されている。
【００４７】
四方切換弁（105）が第１接続状態になると、第１ポートと第３ポートとが連通するとともに第２ポートと第４ポートとが連通する。これにより、圧縮機（103）によって圧縮された冷媒は、四方切換弁（105）を通過して第２吸着熱交換器（102）に流れ込む。第２吸着熱交換器（102）では、冷媒によって吸着剤が加熱され、吸着剤中の水分が空気へ放出される再生動作が行われる。第２吸着熱交換器（102）において放熱して凝縮した冷媒は、膨張弁（104）によって減圧された後、第１吸着熱交換器（101）に流れ込む。第１吸着熱交換器（101）では、空気中の水分が吸着剤に吸着される吸着動作が行われ、その際に生じる吸着熱が冷媒に付与される。第１吸着熱交換器（101）において吸熱して蒸発した冷媒は、圧縮機（103）に吸入されて圧縮される。
【００４８】
四方切換弁（105）が第２接続状態になると、第１ポートと第４ポートとが連通するとともに第２ポートと第３ポートとが連通する。これにより、圧縮機（103）によって圧縮された冷媒は、四方切換弁（105）を通過して第１吸着熱交換器（101）に流れ込む。第１吸着熱交換器（101）では、冷媒によって吸着剤が加熱され、吸着剤中の水分が空気へ放出される再生動作が行われる。第１吸着熱交換器（101）において放熱して凝縮した冷媒は、膨張弁（104）によって減圧された後、第２吸着熱交換器（102）に流れ込む。第２吸着熱交換器（102）では、空気中の水分が吸着剤に吸着される吸着動作が行われ、その際に生じる吸着熱が冷媒に付与される。第２吸着熱交換器（102）において吸熱して蒸発した冷媒は、圧縮機（103）に吸入されて圧縮される。
【００４９】
切換機構（200）は、上記コントローラによる制御に応答して、第１および第２熱交換室（S11,S12）と給気通路（P1）および再生通路（P2）との接続状態を、第１通路状態（図１の実線で示された状態）と第２通路状態（図１の破線で示された状態）とに設定可能に構成されている。
【００５０】
第１および第２熱交換室（S11,S12）の接続状態が第１通路状態になると、第１熱交換室（S11）は、第１および第２給気通路部（P11,P12）の間に接続されて給気通路（P1）に組み込まれ、第２熱交換室（S12）は、第１および第２再生通路部（P21,P22）の間に接続されて再生通路（P2）に組み込まれる。
【００５１】
第１および第２熱交換室（S11,S12）の接続状態が第２通路状態になると、第１熱交換室（S11）は、第１および第２再生通路部（P21,P22）の間に接続されて再生通路（P2）に組み込まれ、第２熱交換室（S12）は、第１および第２給気通路部（P11,P12）の間に接続されて給気通路（P1）に組み込まれる。
【００５２】
また、切換機構（200）は、四方切換弁（105）が第１接続状態である場合に、第１および第２熱交換室（S11,S12）の接続状態を第１通路状態に設定し、四方切換弁（105）が第２接続状態である場合に、第１および第２熱交換室（S11,S12）の接続状態を第２通路状態に設定する。このように、切換機構（200）は、第１および第２熱交換室（S11,S12）のうち蒸発器となっている吸着熱交換器が設けられた熱交換室が給気通路（P1）の一部として組み込まれ、凝縮器となっている吸着熱交換器が設けられた熱交換室が再生通路（P2）の一部として組み込まれるように、冷媒回路（100）の冷凍サイクル動作の切り換えと連動して第１および第２熱交換室（S11,S12）と給気通路（P1）および再生通路（P2）との接続状態を切換可能に構成されている。すなわち、切換機構（200）は、第１および第２熱交換室（S11,S12）のうち蒸発器となっている吸着熱交換器（101,102）が設けられた熱交換室（S11,S12）を通過した空気が調湿空間（S0）に供給され、凝縮器となっている吸着熱交換器（102,101）が設けられた熱交換室（S12,S11）に吸着剤を再生するための空気が流通するように、空気の流れを切り換える。
【００５３】
第１および第２吸着ブロック（301,302）の各々は、吸着剤が担持されて空気を吸着剤と接触させるように構成されている。例えば、第１および第２吸着ブロック（301,302）の各々は、構造体（具体的には、ハニカム構造を有する構造体）の表面に吸着剤を担持させることによって構成されている。また、第１および第２吸着ブロック（301,302）は、第１および第２熱交換室（S11,S12）にそれぞれ設けられる。なお、以下の説明では、第１および第２吸着ブロック（301,302）の総称を単に「吸着ブロック（301,302）」と表記する。
【００５４】
第１吸着ブロック（301）は、第１熱交換室（S11）において、第１吸着熱交換器（101）が蒸発器となっている場合に第１吸着熱交換器（101）の下流側（風下側）となる位置（すなわち、第１熱交換室（S11）が給気通路（P1）の一部として組み込まれている場合に第１吸着熱交換器（101）によって除湿された空気が通過する位置）に配置されている。換言すると、第１吸着ブロック（301）は、第１熱交換室（S11）において、第１および第２熱交換室（S11,S12）の接続状態が第１通路状態（図１の実線で示した状態）である場合に第１吸着熱交換器（101）の下流側となる位置に配置されている。
【００５５】
これと同様に、第２吸着ブロック（302）は、第２熱交換室（S12）において、第２吸着熱交換器（102）が蒸発器となっている場合に第２吸着熱交換器（102）の下流側（風下側）となる位置（すなわち、第２熱交換室（S12）が給気通路（P1）の一部として組み込まれている場合に第２吸着熱交換器（102）によって除湿された空気が通過する位置）に配置されている。換言すると、第２吸着ブロック（302）は、第２熱交換室（S12）において、第１および第２熱交換室（S11,S12）の接続状態が第２通路状態（図１の破線で示した状態）である場合に第２吸着熱交換器（102）の下流側となる位置に配置されている。
【００５６】
＜ロータユニット＞
ロータユニット（30）は再生ヒータ（21）を備えている。再生ヒータ（21）は、ロータ再生通路（P72）に設けられ、吸着剤を再生するための空気（この例では、パージ通路（P73）からロータ再生通路（P72）に供給された空気）を加熱するように構成されている。なお、再生ヒータ（21）における加熱温度は、吸着熱交換器（101,102）の凝縮温度の上限値よりも低い温度（例えば、６０℃）に設定されている。
【００５７】
上記吸着ロータ（70）は、円板状の多孔性の基材の表面に吸着剤を担持させることによって構成され、ロータ給気通路（P71）とロータ再生通路（P72）とパージ通路（P73）とに跨って配置されている。そして、吸着ロータ（70）は、駆動機構（図示省略）によって駆動されて、ロータ給気通路（P71）とロータ再生通路（P72）とパージ通路（P73）の間の軸心を中心として回転するように構成されている。具体的には、吸着ロータ（70）は、ロータ給気通路（P71）に配置される吸着ゾーン（71）と、ロータ再生通路（P72）に配置される再生ゾーン（72）と、パージ通路（P73）に配置されるパージゾーン（73）とを有している。そして、吸着ロータ（70）に担持された吸着剤は、吸着ロータ（70）の回転に伴って吸着ゾーン（71）と再生ゾーン（72）とパージゾーン（73）とを順に移動する。すなわち、吸着ロータ（70）は、吸着ゾーン（71）に位置する部分が再生ゾーン（72）へ移動し、再生ゾーン（72）に位置する部分がパージゾーン（73）へ移動し、パージゾーン（73）に位置する部分が吸着ゾーン（71）へ移動するように回転する。
【００５８】
吸着ゾーン（71）は、ロータ給気通路（P71）を流れる空気（この例では、除湿ユニット（10）の第１および第２熱交換室（S11,S12）のうち蒸発器となっている吸着熱交換器（101,102）が設けられた熱交換室（S11,S12）を通過した空気に冷却空気通路（P80）を通過した空気を混合した空気）を吸着剤と接触させてその空気を除湿するための部分である。吸着ゾーン（71）を通過して除湿された空気は、供給空気（SA）として室内空間（S1）に供給される。
【００５９】
再生ゾーン（72）は、ロータ再生通路（P72）において再生ヒータ（21）の下流側となる位置に配置され、ロータ再生通路（P72）を流れる空気（この例では、再生ヒータ（21）を通過した空気）と吸着剤と接触させて吸着剤を再生するための部分である。再生ゾーン（72）を通過した空気は、再生通路（P2）に供給される。
【００６０】
パージゾーン（73）は、再生ゾーン（72）の排熱（具体的には、再生ゾーン（72）において吸着剤の再生に利用されなかった排熱）を利用して再生ゾーン（72）に供給される空気を予熱するための部分である。詳しく説明すると、パージゾーン（73）では、パージ通路（P73）を流れる空気が吸着剤と接触して除湿される。また、再生ゾーン（72）に位置する部分（すなわち、再生ヒータ（21）を通過した空気によって加熱される部分）は、吸着ロータ（70）の回転に伴ってパージゾーン（73）へ移動する。したがって、パージ通路（P73）を流れる空気は、パージゾーン（73）から熱（すなわち、再生ゾーン（72）の排熱）を付与され予熱される。また、パージゾーン（73）に位置する部分は、パージ通路（P73）を通過する空気に熱を付与して冷却された後に、吸着ロータ（70）の回転に伴って吸着ゾーン（71）へ移動する。
【００６１】
−運転動作−
〈除湿ユニットによる除湿運転〉
次に、図１を参照して、実施形態１の除湿ユニット（10）の除湿運転について説明する。この除湿ユニット（10）は、第１および第２除湿動作を所定の時間間隔（例えば、５分間隔）で交互に繰り返す。
【００６２】
《第１除湿動作》
第１除湿動作では、圧縮機（103）が駆動され、膨張弁（104）の開度が調節され、四方切換弁（105）が第１接続状態（図１の実線で示した状態）となる。これにより、冷媒回路（100）は、第１吸着熱交換器（101）が蒸発器となり第２吸着熱交換器（102）が凝縮器となる第１冷凍サイクル動作を行う。また、切換機構（200）は、第１および第２熱交換室（S11,S12）の接続状態を第１通路状態（図１の実線で示した状態）に設定する。
【００６３】
給気通路（P1）に取り込まれた空気（この例では、室外空気（OA））は、外気冷却器（11）によって冷却除湿された後に、第１熱交換室（S11）に供給される。第１熱交換室（S11）に供給された空気は、蒸発器として機能している第１吸着熱交換器（101）を通過する。このとき、第１吸着熱交換器（101）を通過する空気の中の水分が第１吸着熱交換器（101）の吸着剤に吸着する。また、その吸着の際に生じた吸着熱が第１吸着熱交換器（101）を流れる冷媒に吸熱される。このように、蒸発器として機能している第１吸着熱交換器（101）を通過する空気は、第１吸着熱交換器（101）の吸着剤に水分を奪われて湿度が低下するとともに、第１吸着熱交換器（101）を流れる冷媒の吸熱作用により冷却されて温度も低下する。次に、第１吸着熱交換器（101）によって除湿および冷却された空気は、第１吸着ブロック（301）を通過する。このとき、この空気中の水分が第１吸着ブロック（301）の吸着剤に吸着する。これにより、第１吸着熱交換器（101）によって除湿された空気は、第１吸着ブロック（301）によってさらに除湿される。
【００６４】
第１吸着熱交換器（101）および第１吸着ブロック（301）を通過して除湿された空気は、第２補助冷却器（85）を通過し、さらにロータ給気通路（P71）を通過して、室内空間（S1）に供給空気（SA）として供給される。
【００６５】
再生通路（P2）には、給気通路（P1）の流出端でパージ通路（P73）に分流した空気が吸着ロータ（70）で処理されてから流れていく。具体的には、給気通路（P1）の流出端の空気は除湿冷却された空気であり、この空気がパージ通路（P73）を通って吸着ロータ（70）のパージゾーン（73）を冷却するとともに、空気自体は加熱される。パージゾーン（73）で加熱された空気は、再生ヒータ（21）でさらに加熱されてからロータ再生通路（P72）を通って吸着ロータ（70）の再生ゾーン（72）を通過し、吸着剤を再生する。
【００６６】
ロータ再生通路（P72）を通過した空気は、再生通路（P2）を流れ、第２熱交換室（S12）に供給される。第２熱交換室（S12）に供給された空気は、まずは、第２吸着ブロック（302）を通過する。このとき、第２吸着ブロック（302）の吸着剤中の水分が空気中に放出され、第２吸着ブロック（302）の吸着剤が再生される。次に、第２吸着ブロック（302）を通った空気は、凝縮器として機能している第２吸着熱交換器（102）を通過する。このとき、第２吸着熱交換器（102）を通過する空気が第２吸着熱交換器（102）を流れる冷媒によって加熱される。また、第２吸着熱交換器（102）の吸着剤中の水分が第２吸着熱交換器（102）を通過する空気に放出される。これにより、第２吸着熱交換器（102）の吸着剤が再生される。このように、凝縮器として機能している第２吸着熱交換器（102）を通過する空気は、第２吸着熱交換器（102）の吸着剤から水分を付与されて湿度がさらに上昇するとともに、第２吸着熱交換器（102）を流れる冷媒の放熱作用により加熱されて温度も上昇し、再生通路（P2）の第２再生通路部（P22）を通過して排出空気（EA）として室外空間に排出される。
【００６７】
ここで、第２再生通路部（P22）から排出される排出空気（EA）の一部は混合通路（P50）を流れ、第１給気通路部（P11）を流れる空気に合流する。排出空気（EA）は高温の空気であるため、第１給気通路部（P11）を流れる外気の温度が低い場合、外気と排出空気（EA）が混合されることで空気の温度が上昇する。第１給気通路部（P11）を流れる空気が低温であると、吸着側の吸着熱交換器（101,102）において凍結が生じるおそれがあるのに対して、第１給気通路部（P11）の空気に排出空気（EA）を合流させると空気の温度が上昇するので凍結が発生しにくくなる。
【００６８】
《第２除湿動作》
第２除湿動作では、圧縮機（103）が駆動され、膨張弁（104）の開度が調節され、四方切換弁（105）が第２接続状態（図１の破線で示した状態）となる。これにより、冷媒回路（100）は、第１吸着熱交換器（101）が凝縮器となり第２吸着熱交換器（102）が蒸発器となる第２冷凍サイクル動作を行う。また、切換機構（200）は、第１および第２熱交換室（S11,S12）の接続状態を第２通路状態（図１の破線で示した状態）に設定する。
【００６９】
給気通路（P1）に取り込まれた空気（この例では、室外空気（OA））は、外気冷却器（11）によって冷却除湿された後に、第２熱交換室（S12）に供給される。第２熱交換室（S12）に供給された空気は、蒸発器として機能している第２吸着熱交換器（102）を通過する。このとき、蒸発器として機能している第２吸着熱交換器（102）を通過する空気は、第２吸着熱交換器（102）の吸着剤に水分を奪われて湿度が低下するとともに、第２吸着熱交換器（102）を流れる冷媒の吸熱作用により冷却されて温度も低下する。次に、第２吸着熱交換器（102）によって除湿および冷却された空気は、第２吸着ブロック（302）を通過する。このとき、この空気中の水分が第２吸着ブロック（302）の吸着剤に吸着する。これにより、第２吸着熱交換器（102）によって除湿された空気は、第２吸着ブロック（302）によってさらに除湿される。
【００７０】
第２吸着熱交換器（102）および第２吸着ブロック（302）を通過して除湿された空気は、第２補助冷却器（85）を通過し、さらにロータ給気通路（P71）を通過して、室内空間（S1）に供給空気（SA）として供給される。
【００７１】
再生通路（P2）には、給気通路（P1）の流出端でパージ通路（P73）に分流した空気が吸着ロータ（70）で処理されてから流れていく。具体的には、給気通路（P1）の流出端の空気は除湿冷却された空気であり、この空気がパージ通路（P73）を通って吸着ロータ（70）のパージゾーン（73）を冷却するとともに、空気自体は加熱される。パージゾーン（73）で加熱された空気は、再生ヒータ（21）でさらに加熱されてからロータ再生通路（P72）を通って吸着ロータ（70）の再生ゾーン（72）を通過し、吸着剤を再生する。
【００７２】
ロータ再生通路（P72）を通過した空気は、再生通路（P2）を流れ、第１熱交換室（S11）に供給される。第１熱交換室（S11）に供給された空気は、まずは、第１吸着ブロック（301）を通過する。このとき、第１吸着ブロック（301）の吸着剤中の水分が空気中に放出され、第１吸着ブロック（301）の吸着剤が再生される。次に、第１吸着ブロック（301）を通った空気は、凝縮器として機能している第１吸着熱交換器（101）を通過する。このとき、第１吸着熱交換器（101）を通過する空気が第１吸着熱交換器（101）を流れる冷媒によって加熱される。また、第１吸着熱交換器（101）の吸着剤中の水分が第１吸着熱交換器（101）を通過する空気に放出される。これにより、第１吸着熱交換器（101）の吸着剤が再生される。このように、凝縮器として機能している第１吸着熱交換器（101）を通過する空気は、第１吸着熱交換器（101）の吸着剤から水分を付与されて湿度がさらに上昇するとともに、第１吸着熱交換器（101）を流れる冷媒の放熱作用により加熱されて温度も上昇し、再生通路（P2）を通過して排出空気（EA）として室外空間に排出される。
【００７３】
ここで、第２再生通路部（P22）から排出される排出空気（EA）の一部は混合通路（P50）を流れ、第１給気通路部（P11）を流れる空気に合流する。排出空気（EA）は高温の空気であるため、第１給気通路部（P11）を流れる空気の温度が低い場合、外気と排出空気（EA）が混合されることで空気の温度が上昇する。そして、第１給気通路部（P11）を流れる空気（外気）が低温であると、常に低温の外気が流入する吸着側の吸着熱交換器（101,102）において凍結が生じるおそれがあるのに対して、第１給気通路部（P11）の空気に排出空気（EA）を合流させると空気の温度が上昇するので凍結が発生しにくくなる。
【００７４】
−実施形態１の効果−
本実施形態によれば、外気温度が低いときでも、吸着側の吸着熱交換器（101,102）において凍結が生じるのを抑えられるので、外気を加熱するヒータが不要になり、コストを低減できる。例えば、再生側の吸着熱交換器（102,101）から流出する空気の温度は３０℃以上であるため、図１に各部の空気の流量を示しているように外気の流量とそれに合流させる排出空気の流量の比率が２：１である場合においては、外気が−１５℃の条件でもヒータを用いずに、吸着側の吸着熱交換器（101,102）へ供給する空気の温度を０℃以上に確保して、凍結を防止できる。
【００７５】
−実施形態１の変形例−
実施形態１の変形例は、図２に示すように、上記混合通路（P50）に流量調整機構としてダンパ（50）を設けた例である。このダンパ（50）は、夏期のように外気が所定の温度よりも高温または所定の湿度よりも高湿であるときに、上記混合通路（P50）における再生空気の流通量を低下させるように構成されている。具体的には、上記ダンパ（50）は、この除湿システム（1）の運転を制御するコントローラ（図示せず）により、外気温度に応じて開度が制御される。
【００７６】
この変形例の除湿システム（1）のその他の構成は、図１の実施形態１と同じである。
【００７７】
このようにすると、外気温度が低いときはダンパ（50）を開くことにより高温の再生空気を利用して、実施形態１と同様に、ヒータで外気を加熱しなくても吸着側の吸着熱交換器（101,102）の凍結を防止できる一方、夏期などで外気温度が高くなるとダンパ（50）を閉じ気味にして混合通路（P50）における再生空気の流通量を低下させることで、吸着熱交換器（101,102）における吸着能力が低下するのを抑えられる。
【００７８】
また、この変形例では、上記ダンパ（50）により、外気が所定の温度よりも高温または所定の湿度よりも高湿であるときに、上記混合通路（P50）における再生空気の流通量を低下させるようにしているが、外気が所定の温度よりも高温または所定の湿度よりも高湿であるときには、混合通路（P50）における再生空気の流通を停止させるようにしてもよい。
【００７９】
このようにすれば、外気温度が高いときに吸着熱交換器（101,102）の吸着能力が低下するのをより確実に抑えられる。
【００８０】
例えば、冬期に給気通路（P1）における熱交換器ユニット（20）の入口の目標湿度が7.2g/kgであり、排出空気の湿度が5g/kg以下である場合は、外気と排出空気の混合空気を目標湿度以下にできるため、ダンパ（50）を開いて、10ｍ３/min程度の空気を流せばよい。一方、夏期に熱交換器ユニット（20）の入口の目標湿度が冬期と同じで排出空気の湿度が8g/kg以上である場合は、外気と排出空気の混合空気が目標湿度を超えるため、ダンパ（50）を閉じて混合通路（P50）の流通量をゼロにするとよい。
【００８１】
《発明の実施形態２》
本発明の実施形態２について説明する。
【００８２】
本発明の実施形態２は、実施形態１とは混合通路の構成が異なる例である。
この実施形態２の除湿システム（1）では、図３に示すように、混合通路（P50）は、上記吸着ロータ（70）の再生ゾーン（72）を通過した再生空気の少なくとも一部を、吸着側の吸着熱交換器（101,102）に供給する外気に上記給気通路（P1）で合流させるように構成されている。つまり、再生通路（P2）における吸着熱交換器（102）の上流側（再生通路（P2）における吸着ロータ（70）の再生ゾーン（72）と再生側の吸着熱交換器（102）の間）と、給気通路（P1）における吸着熱交換器（101）の上流側（外気冷却器（11）の下流側）とが、混合通路（P50）で接続されている。
【００８３】
この実施形態２の除湿システム（1）のその他の構成は実施形態１と同じである。
【００８４】
この実施形態２では、吸着ロータ（70）の再生排気が外気の条件に関係なく低湿度であるため、実施形態１の変形例とは違って、外気温度が高いときでも再生排気を給気に混合する動作を止めなくてよい。
【００８５】
また、この実施形態２では、外気湿度の高い夏期には熱交換器ユニット（20）の入口空気の湿度を下げることができる効果と、外気の取り込み量を減らすことで熱交換器ユニット（20）の容量と消費電力を抑える効果（イニシャルコスト低下及び省エネルギ化）を実現することができる。
【００８６】
−実施形態２の変形例−
実施形態２の変形例は、図３の実施形態２において、図４に示すように、混合通路（P50）に、該混合通路（P50）を流れる再生空気を冷却する再生空気冷却器（55）を設けるようにした例である。この再生空気冷却器（55）は、フィンアンドチューブ式の熱交換器で構成されている。その他の構成は、図３の実施形態２と同じである。
【００８７】
この実施形態２の変形例では、実施形態２において、夏期には低湿の再生排気（吸着ロータ（30）の再生排気）と高湿の外気が混合することで、熱交換器ユニット（20）の入口空気の温度が高くなってしまうことが考えられるのに対して、混合通路（P50）の空気を冷却することにより、夏期にそのような問題が生じるのを防止でき、熱交換器ユニット（20）の除湿能力が低下するのを防止できる。
【００８８】
《その他の実施形態》
上記実施形態については、以下のような構成としてもよい。
【００８９】
例えば、上記各実施形態では、熱交換器ユニット（20）に吸着ブロック（301,302）を設けているが、吸着ブロック（301,302）は必ずしも設けなくてもよい。
【００９０】
また、上記各実施形態の除湿システム（1）の具体的な回路構成は適宜変更してもよい。さらに、上記各実施形態の図面に示した空気の流量は一例であり、適宜変更してもよい。
【００９１】
なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００９２】
以上説明したように、本発明は、熱交換器ユニットとロータユニットを備えた除湿ユニットにおいて、外気が低温である場合に熱交換器ユニットの凍結を防止する技術について有用である。
【符号の説明】
【００９３】
1     除湿システム
10    除湿ユニット
20    熱交換器ユニット
30    ロータユニット
50    流量調整機構
55    再生空気冷却器
70    吸着ロータ
71    吸着ゾーン
72    再生ゾーン
73    パージゾーン
101   第１吸着熱交換器
102   第２吸着熱交換器
P     空気通路
P1    給気通路
P2    再生通路
P50   混合通路
S0    調湿空間
【図１】
2017044386.tif 000003
【図２】
2017044386.tif 000004
【図３】
2017044386.tif 000005
【図４】
2017044386.tif 000006