(57)【要約】絶対湿度で４ｇ／ｋｇＤＡ以下の乾燥した空気を連続して供給する除湿装置を提供する。処理空気の水分を吸着し、再生空気Ｂで水分を脱着されて再生される水分吸着装置及び、冷媒を凝縮することによって再生空気を水分吸着装置の上流側で加熱する凝縮器と、冷媒を蒸発することによって再生空気を水分吸着装置の下流側で露点以下の温度まで冷却する蒸発器と、蒸発器で蒸発した冷媒を昇圧して凝縮器に送る昇圧機と、水分吸着装置と蒸発器との間を流れる再生空気と、蒸発器と凝縮器のとの間を流れる再生空気とを熱交換させる熱交換器とを有するヒートポンプとを備え、再生空気は循環利用されるように構成されている除湿装置。処理空気は水分吸着装置によって水分を除去されるので氷点下以下の低い露点温度４ｇ／ｋｇＤＡ以下の低い絶対湿度の空気を得ることができる。
2002093081.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理空気の水分を吸着し、再生空気で水分を脱着されて再生される水分吸着装置と；
冷媒を凝縮することによって前記再生空気を前記水分吸着装置の上流側で加熱する凝縮器と、前記冷媒を蒸発することによって前記再生空気を前記水分吸着装置の下流側で露点以下の温度まで冷却する蒸発器と、前記蒸発器で蒸発した前記冷媒を昇圧して前記凝縮器に送る昇圧機と、前記水分吸着装置と前記蒸発器との間を流れる前記再生空気と、前記蒸発器と前記凝縮器との間を流れる前記再生空気とを熱交換させる第１の熱交換器とを有するヒートポンプとを備え；
前記再生空気は循環利用されるように構成されている；
除湿装置。
【請求項２】
前記第１の熱交換器は、前記凝縮器と前記蒸発器とを接続して前記冷媒を流す細管群で構成され；
前記細管群は前記凝縮器で凝縮された前記冷媒を前記蒸発器に導くように構成され、かつ前記水分吸着装置と前記蒸発器との間を流れる前記再生空気と、前記蒸発器と前記凝縮器との間を流れる前記再生空気とに交互に接触するように構成されている；
請求項１に記載の除湿装置。
【請求項３】
前記第１の熱交換器は、前記水分吸着装置と前記蒸発器との間で前記再生空気を流す第１の区画と、前記蒸発器と前記凝縮器との間で前記再生空気を流す第２の区画とを有し、前記細管群は前記凝縮器と第１の絞りを介して接続され、かつ前記第１の区画と第２の区画とを交互に繰り返し貫通した後、第２の絞りを介して前記蒸発器と接続されるように構成された；
請求項２に記載の除湿装置。
【請求項４】
前記第１の絞りを介して前記凝縮器と接続され、前記第１の区画と第２の区画とを交互に繰り返し貫通した後前記対応する第２の絞りを介して前記蒸発器と接続されるように構成された前記細管群を複数備え、且つ該複数の細管群それぞれに対応する前記第１の絞りと前記第２の絞りとの組合せを複数備えた、請求項３に記載の除湿装置。
【請求項５】
前記第１の区画と前記第２の区画とは、前記各区画を流れる再生空気同士が互いに対向して流れるように構成され；
前記細管群は前記第１の区画と前記第２の区画内で、前記再生空気の流れにほぼ直交する第１の面内に少なくとも１対の第１の区画貫通部と第２の区画貫通部とを有し、前記第１の面とは異なる前記再生空気の流れにほぼ直交する第２の面内に少なくとも１対の第１の区画貫通部と第２の区画貫通部とを有し、前記第１の面内から前記第２の面内に移動する箇所に中間絞りを有する；
請求項３に記載の除湿装置。
【請求項６】
前記循環利用される再生空気の流路に配置された、前記再生空気と他の流体と熱交換させる第２の熱交換器を備える、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の除湿装置。
【請求項７】
前記第２の熱交換器は、前記凝縮器と前記第１の熱交換器とを接続して前記冷媒を流す第２の細管群で構成され；
前記第２の細管群は前記凝縮器で凝縮された前記冷媒を前記第１の熱交換器に導くように構成され、かつ前記水分吸着装置と前記第１の熱交換器との間を流れる前記再生空気と、前記他の流体とに交互に接触するように構成されている；
請求項６に記載の除湿装置。
【請求項８】
前記他の流体は外気である、請求項６または請求項７に記載の除湿装置。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、除湿装置に関し、特に除湿能力の高い除湿装置に関するものである。
背景技術
従来から図１７に示すように、冷媒Ｃを圧縮する圧縮機１と、圧縮された冷媒Ｃを凝縮し処理空気Ａを加熱する凝縮器２と、凝縮した冷媒Ｃを膨張弁５で減圧し、これを蒸発させて処理空気Ａを露点温度以下に冷却する蒸発器３と、を備える除湿装置１１があった。蒸発器３は空調空間１０からの処理空気Ａを露点以下に冷却して、処理空気Ａ中の水分を除去し、露点以下に冷却された処理空気Ａを凝縮器２で加熱し、空調空間１０に供給していた。この除湿装置１１では、圧縮機１、凝縮器２、膨張弁５及び蒸発器３とでヒートポンプＨＰが構成されている。ヒートポンプＨＰは、蒸発器３を流れる処理空気Ａから凝縮器２を流れる処理空気Ａに熱を汲み上げている。
以上のような従来の、ヒートポンプＨＰを備える除湿装置１１では、絶対湿度で４ｇ／ｋｇＤＡ以下の乾燥した空気を供給できなっかた。この場合、ヒートポンプＨＰの蒸発器３の作用温度が氷点以下にあるため、除湿された水分が伝熱面で氷となって着床して伝熱を阻害して、連続運転が不可能となるためである。
そこで本発明は、空気の除湿を行ってもヒートポンプの蒸発器の伝熱面に除湿した水分を氷として着床させず、絶対湿度で４ｇ／ｋｇＤＡ以下の乾燥した空気を連続して供給することができる除湿装置を提供することを目的としている。
発明の開示
上記目的を達成するために、本発明の１つの態様による除湿装置では、例えば図１に示されるように、処理空気Ａの水分を吸着し、再生空気Ｂで水分を脱着されて再生される水分吸着装置１０３と；冷媒Ｃを凝縮することによって再生空気Ｂを水分吸着装置１０３の上流側で加熱する凝縮器２２０と、冷媒Ｃを蒸発することによって再生空気Ｂを水分吸着装置１０３の下流側で露点以下の温度まで冷却する蒸発器２１０と、蒸発器２１０で蒸発した冷媒Ｃを昇圧して凝縮器２２０に送る昇圧機２６０と、水分吸着装置１０３と蒸発器２１０との間を流れる再生空気Ｂと、蒸発器２１０と凝縮器２２０のとの間を流れる再生空気Ｂとを熱交換させる第１の熱交換器３００とを有するヒートポンプＨＰ１とを備え；再生空気Ｂは循環利用されるように構成されている。
このように構成すると、凝縮器と、蒸発器と、第１の熱交換器を備えるので、再生空気は、凝縮器による加熱、水分吸着装置を再生することによる水分の含有量の増加、第１の熱交換器による冷却、蒸発器により冷却され水分が結露することによる水分の含有量の減少、第１の熱交換器による加熱を受け、循環する。再生空気は、第１の熱交換器による冷却によって水分の一部が結露し、水分の含有量が減少し得る。蒸発器により冷却される前に、第１の熱交換器による冷却（予冷）を受け、蒸発器により冷却された後に、熱交換器による加熱（予加熱）を受けるので、低顕熱比の運転ができる。
また、処理空気は水分吸着装置によって水分を吸着されるので、処理空気の湿度が大幅に下がり、乾燥した空気を供給することができる。再生空気が循環利用されるとは、水分吸着装置例えばデシカントロータのデシカントを再生した後の再生空気がそのまま大気中に排気されることなく（全く排気されなくてもよいし、一部は排気されてもよい）、大部分が再び再生空気として利用されるべく、循環回路を流れるように構成されていることをいう。
第１の熱交換器では、典型的には凝縮器での凝縮圧力と、蒸発器での蒸発圧力の中間の圧力で、冷媒の蒸発と凝縮が行われる。
また前記除湿装置では、第１の熱交換器３００は、凝縮器２２０と蒸発器２１０とを接続して前記冷媒を流す細管群で構成され；前記細管群は凝縮器２２０で凝縮された前記冷媒を蒸発器２１０に導くように構成され、かつ水分吸着装置１０３と蒸発器２１０との間を流れる前記再生空気と、蒸発器２１０と凝縮器２２０との間を流れる前記再生空気とに交互に接触するように構成されていてもよい。
このように構成すると、冷媒が導かれる細管群が水分吸着装置と蒸発器との間を流れる再生空気と、蒸発器と凝縮器のとの間を流れる再生空気とに交互に接触するので、冷媒を介して、再生空気同士で熱交換することができる。ここで接続するとは配管、配管継ぎ手等を介して間接的に接続することを含む概念である。
また前記除湿装置では、例えば図１に示すように、第１の熱交換器３００は、水分吸着装置１０３と蒸発器２１０との間で前記再生空気を流す第１の区画３１０と、蒸発器２１０と凝縮器２２０との間で前記再生空気を流す第２の区画３２０とを有し、前記細管群は凝縮器２２０と第１の絞り３３０を介して接続され、かつ第１の区画３１０と第２の区画３２０とを交互に繰り返し貫通した後、第２の絞り２５０を介して蒸発器２１０と接続されるように構成されてもよい。
このように構成すると、第１の絞りと第２の絞りを有するので、冷媒が第１の絞りを通過中、及び第２の絞りを通過中に、冷媒の圧力低下がそれぞれ発生し、第１の区画を貫通中の冷媒の蒸発、及び第２の区画を貫通中の冷媒の凝縮が、凝縮器での冷媒の凝縮圧力と、蒸発器での冷媒の蒸発圧力の中間の圧力で行われる。よって、熱交換器は、エコノマイザとして作用し、ヒートポンプの動作係数（ＣＯＰ）が向上する。
また前記除湿装置では，例えば図１３に示すように、第１の絞り３３１ａ（３３２ａ、３３３ａ）を介して凝縮器２２０と接続され、第１の区画３１０と第２の区画３２０とを交互に繰り返し貫通した後対応する第２の絞り３３１ｂ（３３２ｂ、３３３ｃ）を介して蒸発器２１０と接続されるように構成された細管群５１（５２、５３）を複数備え、且つ該複数の細管群５１、５２、５３それぞれに対応する前記第１の絞り３３１ａ、３３２ａ、３３３ａと前記第２の絞り３３１ｂ、３３２ｂ、３３３ｃとの組合せを複数備えるようにしてもよい。このときさらに、図１３に示すように、第１の区画３１０と第２の区画３２０とは、各区画３１０、３２０を流れる再生空気同士が互いに対向して流れるように構成するのが好ましい。
また前記除湿装置では、例えば図８に示すように、第１の区画３１０と第２の区画３２０とは、各区画３１０、３２０を流れる再生空気同士が互いに対向して流れるように構成され；前記細管群は第１の区画３１０と第２の区画内３２０で、前記再生空気の流れにほぼ直交する第１の面ＰＢ内に少なくとも１対の第１の区画貫通部２５１Ｂと第２の区画貫通部２５２Ｂとを有し、第１の面ＰＢとは異なる前記再生空気の流れにほぼ直交する第２の面ＰＣ内に少なくとも１対の第１の区画貫通部２５１Ｃと第２の区画貫通部２５２Ｃとを有し、第１の面ＰＢ内から第２の面ＰＣ内に移動する箇所に中間絞り３３１を有するようにしてもよい。
このように構成すると、再生空気同士の熱交換という観点から見ると、対向流熱交換であるので、高い熱交換効率を達成できる。第１の面内に少なくとも１対の第１の区画貫通部と第２の区画貫通部とを有し、１対の冷媒経路となし、第１の面とは異なる再生空気の流れにほぼ直交する第２の面内に少なくとも１対の第１の区画貫通部と第２の区画貫通部とを有し、１対の冷媒経路となすので、熱交換器を全体として小型コンパクトに形成することができる。また、第１の面内から第２の面内に移動する箇所に中間絞りを有するので、第２の面内の第１、第２区画貫通部の蒸発あるいは凝縮の圧力を、第１の面内の第１、第２区画貫通部の蒸発あるいは凝縮の圧力より低い値とすることができるので、各区画を流れる再生空気同士の熱交換を対向流熱交換に近いものとすることができ、熱交換効率を高くすることができる。第１の面と、第２の面の形状は、典型的には矩形の平面である。
以上の除湿装置では、例えば図１に示すように、前記循環利用される再生空気の流路に配置された、前記再生空気と他の流体と熱交換させる第２の熱交換器３４０を備えるようにしてもよい。
このように構成すると、第２の熱交換器を備えるので、再生空気と他の流体との熱交換ができ、再生空気を冷却または加熱することが可能となる。第２の熱交換器は、典型的には再生空気を冷却する。
ここで、例えば図６に示すように、第２の熱交換器３４０ａは、凝縮器２２０と第１の熱交換器３００とを接続して前記冷媒を流す第２の細管群で構成され；前記第２の細管群は凝縮器２２０で凝縮された前記冷媒を第１の熱交換器３００に導くように構成され、かつ水分吸着装置１０３と第１の熱交換器３００との間を流れる前記再生空気と、前記他の流体とに交互に接触するように構成されているようにしてもよい。
このように構成すると、第２の熱交換器により、冷媒を介して再生空気と前記他の流体との熱交換を行なうことができる。
ここで、前記他の流体は外気とするのが好ましい。このように構成すると、再生空気の余剰熱量を半無尽蔵の熱源である外気に放出することができる。
この出願は、日本国で２０００年２月３日に出願された特許出願第２０００−０２５８１１号に基づいており、その内容は本出願の内容として、その一部を形成する。
また、本発明は以下の詳細な説明によりさらに完全に理解できるであろう。本発明のさらなる応用範囲は、以下の詳細な説明により明らかとなろう。しかしながら、詳細な説明及び特定の実例は、本発明の望ましい実施の形態であり、説明の目的のためにのみ記載されているものである。この詳細な説明から、種々の変更、改変が、本発明の精神と範囲内で、当業者にとって明らかであるからである。
出願人は、記載された実施の形態のいずれをも公衆に献上する意図はなく、開示された改変、代替案のうち、特許請求の範囲内に文言上含まれないかもしれないものも、均等論下での発明の一部とする。
発明を実施するための最良の形態
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。
図１は、本発明による第１の実施の形態である除湿装置２１のフロー図である。この除湿装置２１は、再生空気Ｂを循環させてデシカントを再生し、デシカントを用いて処理空気Ａを除湿する除湿装置２１である。図２は図１の除湿装置２１の模式的正面断面図である。図３は、図１の除湿装置２１に含まれるヒートポンプＨＰ１の冷媒モリエ線図であり、図４は図１の除湿装置２１の湿り空気線図である。
図１を参照して、第１の実施の形態である除湿装置２１の構成を説明する。この除湿装置２１は、デシカントを再生した後の再生空気Ｂをその露点温度以下に冷却して再生空気Ｂ中の水分を結露水にして回収し、再生したデシカントで処理空気Ａを除湿し、処理空気Ａの供給される空調空間１０１を低湿度に維持するものである。
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、処理空気Ａを循環するための送風機１０２、経路１０８、通過する処理空気Ａの水分を吸着し、処理空気Ａの湿度を下げるデシカントを充填したデシカントロータ１０３、経路１０９、とこの順番で配列され、そして処理空気Ａは経路１０９から空調空間１０１に戻るように構成されている。各経路１０７〜１０９は、前述において各経路１０７〜１０９のそれぞれ前に記載された機器等と、後に記載された機器等を接続する。デシカントロータ１０３は本発明の水分吸着装置である。
次に、再生空気Ｂの経路に沿って、再生空気関連の機器構成を説明する。
ヒートポンプＨＰ１のエコノマイザとして作用する熱交換器３００の第２の区画３２０、経路１２４、凝縮器２２０、経路１２５、通過する再生空気Ｂにより再生されるデシカントを充填したデシカントロータ１０３、経路１２６ａ、他の流体としての外気と再生空気とを熱交換させる第２の熱交換器３４０、経路１２６ｂ、第１の熱交換器３００の第１の区画３１０、経路１２７、再生空気Ｂを循環するための送風機１４０、経路１２８、再生空気Ｂをその露点温度以下に冷却して再生空気Ｂ中の水分を結露水にして回収する蒸発器２１０、経路１２９、とこの順番で配列され、そして再生空気Ｂは経路１２９から熱交換器３００の第２の区画３２０に戻り、さらに循環するように構成されている。よって、再生空気Ｂの循環システムから外部への排気を必要とせず、また室内（空調空間１０１内）に湿度の高い排気を放出することがないため、除湿装置２１の設置場所を選ばず、除湿装置を移動式とすることも可能である。
各経路１２４〜１２９は、前述において各経路１２４〜１２９のそれぞれ前に記載された機器と、後に記載された機器とを接続する。なお、蒸発器２１０によって結露された再生空気Ｂ中の水分は、蒸発器２１０の鉛直方向下方に設置されたドレンパン４５１によって集められ、ドレンタンク４５０に蓄積される。
次に、冷媒Ｃの経路に沿って、冷媒Ｃを使って熱を移動させる（汲み上げる）ヒートポンプＨＰ１の機器構成を説明する。
冷媒Ｃを再生空気により加熱して蒸発する蒸発器２１０、経路２０１、蒸発器２１０で蒸発してガスになった冷媒Ｃを圧縮する、本発明の昇圧機としての圧縮機２６０、経路２０２、冷媒Ｃを再生空気により冷却して凝縮する凝縮器２２０、絞り３３０を途中に配置した経路２０３、第１の熱交換器３００の第２の区画３２０を流れる再生空気Ｂを加熱する凝縮セクション２５２、第１の熱交換器３００の第１の区画３１０を流れる再生空気Ｂを冷却する蒸発セクション２５１、絞り２５０を途中に配置した経路２０４、がこの順番で配列され、そして冷媒Ｃが再び蒸発器２１０に戻るように構成されている。各経路２０１〜２０４は、前述において各経路２０１〜２０４のそれぞれ前に記載された機器と、後に記載された機器とを接続する。
デシカントロータ１０３については、後で図１６を参照して詳しく説明する。
続けて図１を参照し、熱交換器３００の構成を説明する。熱交換器３００は、蒸発器２１０に流入する前後の再生空気Ｂ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。熱交換器３００は、図中紙面に直交し、再生空気Ｂの流れに直交する複数の互いに異なる平面ＰＡ、ＰＢ、ＰＣ、ＰＤ（図示では４面であるがこれに限らず）内のそれぞれに、冷媒経路としての、あるいは細管としての熱交換チューブが複数本ほぼ平行に配列されている。本図では、図示の便宜上各平面内に１本づつのチューブだけが示されている。
この熱交換器３００は、蒸発器２１０を通過する前の再生空気Ｂを流す第１の区画３１０と、蒸発器２１０を通過した後の再生空気Ｂ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。両区画には、隔壁３０１と隔壁３０２が隣接してそれぞれ設けられており、熱交換チューブはこの２つの隔壁３０１、３０２を貫通して設けられている。
熱交換器３００は、別の形態として１つの直方体の空間を１つの隔壁で分割して、細管群としての熱交換チューブがこの隔壁を貫通して、第１の区画と第２の区画とを交互に貫通するように構成してもよい（図５、図１２参照）。
デシカントロータ１０３を出た再生空気Ｂは、図中右方から経路１２６ａを通して、熱交換器３４０を通ることにより予冷却され、次に経路１２６ｂを通して、熱交換器３００の第１の区画３１０に供給され、図中左方から経路１２７を通して出て行く。一方、蒸発器２１０を通って露点温度以下に冷却され絶対湿度の低下した再生空気Ｂは、図中左方から経路１２９を通して熱交換器３００の第２の区画３２０に供給され、図中右方から経路１２４を通して出て行く。
図示のように、前記の熱交換チューブは、第１の区画３１０と第２の区画３２０及びそれら区画間を仕切る隔壁３０１及び隔壁３０２を貫通して設けられている。例えば平面ＰＡ内に配置された熱交換チューブは、第１の区画３１０を貫通している部分を、蒸発セクション２５１Ａ（以下複数の蒸発セクションを個別に論じる必要がないときは単に蒸発セクション２５１という）と呼び、第２の区画３２０を貫通している部分は凝縮セクション２５２Ａ（以下複数の凝縮セクションを個別に論じる必要のないときは単に凝縮セクション２５２という）と呼ぶ。ここで蒸発セクション２５１Ａと凝縮セクション２５２Ａは、１対の第１の区画貫通部と第２の区画貫通部であり、冷媒経路を構成している。
さらに、平面ＰＢ内に配置された熱交換チューブは、第１の区画３１０を貫通している部分である蒸発セクションを２５１Ｂとする。また、第２の区画３２０を貫通している部分である、前記蒸発セクション２５１Ｂと一対の冷媒経路を形成している部分は、凝縮セクション２５２Ｂとする。以下、平面ＰＣ・・についても平面ＰＢと同様に冷媒経路が構成されている。
図示のように、蒸発セクション２５１Ａと凝縮セクション２５２Ａとは、１対をなし、１本のチューブで一体の経路として構成されている。したがって、第１の区画３１０と第２の区画３２０とが、２枚の隔壁３０１、３０２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。
本図の熱交換器の形態では、第１の区画貫通部としての蒸発セクションは図中右から２５１Ａ、２５１Ｂ、２５１Ｃ・・の順番で並んでおり、第２の区画貫通部としての凝縮セクションも図中右から２５２Ａ、２５２Ｂ、２５２Ｃ・・の順番で並んでいる。
さらに図示のように、蒸発セクション２５１Ａの端部（隔壁３０１とは反対側の端部）と蒸発セクション２５１Ｂの端部（隔壁３０１とは反対側の端部）とは、Ｕチューブ（ユーチューブ）で接続されている。また、凝縮セクション２５２Ｂの端部と凝縮セクション２５２Ｃの端部とは、同様にＵチューブで接続されている。
したがって、凝縮セクション２５２Ａから蒸発セクション２５１Ａを、全体として一方向に流れる冷媒Ｃは、Ｕチューブにより蒸発セクション２５１Ｂに導かれ、ここから凝縮セクション２５２Ｂに流れ、Ｕチューブにより凝縮セクション２５２Ｃに流れるように構成されている。このようにして、蒸発セクションと凝縮セクションとを含んで構成される冷媒経路は、第１の区画３１０と第２の区画３２０とを交互に繰り返し貫通する。言い換えれば、冷媒経路は蛇行する細管群を構成している。細管群は蛇行しながら、第１の区画３１０と第２の区画３２０を通過し、温度の高い再生空気Ｂと温度の低い再生空気Ｂに交互に接触する。
ここでは、絞り３３０からの冷媒は、先ず凝縮セクション２５２Ａに導かれるものとしたが、蒸発セクション２５１Ａに先ず導かれる構成としてもよい。そのときは、凝縮セクション２５２Ａの端部（隔壁３０２の反対側の端部）と凝縮セクション２５２Ｂの端部（隔壁３０２の反対側の端部）とが、Ｕチューブで接続され、さらに、蒸発セクション２５１Ｂの端部と蒸発セクション２５１Ｃの端部とが、同様にＵチューブで接続されるような構成となる。
次に引き続き図１を参照して、各機器間の冷媒Ｃの流れを説明する。
図中、冷媒圧縮機２６０により圧縮された冷媒ガスＣは、圧縮機２６０の吐出口に接続された冷媒ガス配管２０２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、デシカントロータ１０３に流入する直前の、冷却空気としての再生空気Ｂで冷却され凝縮し、冷媒Ｃは当該再生空気Ｂを加熱する。
凝縮器２２０の冷媒出口は、熱交換器３００の凝縮セクション２５２Ａの入り口に冷媒経路２０３によって接続されており、冷媒経路２０３の途中、凝縮セクション２５２Ａの入り口近傍には、絞り３３０が設けられている。
凝縮器２２０を出た液冷媒Ｃは、絞り３３０で減圧され、膨張して一部の液冷媒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、凝縮セクション２５２Ａに到り、ここで液冷媒Ｃは凝縮セクション２５２Ａのチューブの内壁を濡らすように流れ、蒸発器２１０から流出した直後の冷却された再生空気Ｂにより冷却されてフラッシュした冷媒が凝縮する。この冷媒の凝縮により、第２の区画３２０を流れる再生空気Ｂ、すなわち蒸発器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再生空気Ｂを加熱（予加熱）する。
凝縮セクション２５２Ａと蒸発セクション２５１Ａとは、一連のチューブである。すなわち一体の経路として構成されているので、凝縮した冷媒液Ｃ（及び凝縮しなかった冷媒液Ｃも）は、蒸発セクション２５１Ａに流入する。そして、デシカントロータ１０３から流出し、熱交換器３４０で、ある程度冷却された再生空気Ｂにより加熱されて蒸発して、第１の区画３１０を流れる当該再生空気Ｂをさらに冷却（予冷）する。当該再生空気Ｂは蒸発器２１０に流入する前の再生空気Ｂである。
このように、熱交換器３００は、第１の平面ＰＡ内にある、第１の区画３１０を貫通する冷媒経路である蒸発セクションと第２の区画３２０を貫通する冷媒経路である凝縮セクション（少なくとも１対、例えば２５１Ａと２５２Ａ）を有し、また第２の平面ＰＢ内にある、第２の区画３２０を貫通する冷媒経路である凝縮セクションと第１の区画３１０を貫通する冷媒経路である蒸発セクション（少なくとも１対、例えば２５２Ｂと２５１Ｂ）を有する。
熱交換器３００の最後の凝縮セクション２５２Ｄの出口側は、冷媒液配管２０４により、蒸発器２１０に接続され、冷媒配管２０４中には絞りとしての膨張弁２５０が設置されている。
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、その蒸発熱で再生空気Ｂ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、膨張弁等を用いる。
蒸発器２１０で蒸発してガス化した冷媒Ｃは、経路２０１を通して冷媒圧縮機２６０の吸込側に導かれ、以上のサイクルを繰り返す。このようにして、ヒートポンプＨＰ１は、低熱源たる低温再生空気から、高熱源たる高温再生空気に熱を汲み上げる。
本除湿装置２１では、ヒートポンプＨＰ１を用いて、デシカントの再生と、再生空気からの水分除去を同時に行い、しかも、再生前の再生空気Ｂの予加熱と、再生後の再生空気Ｂの予冷を、内部の作動媒体を用いて行うため、装置が簡単で、しかもヒートポンプの冷却能力の大部分を空気中の水分を凝縮させるために用いることが出来るため、除湿能力が高い。
空気を冷却除湿する場合、そのまま露点まで冷却すると冷却量が多いため、ヒートポンプの冷却効果のうちかなりの部分をそのために消費し、電力消費量当たりの除湿能力（除湿性能）が低い。そこで、蒸発器２１０の前後に空気・空気熱交換器３００を設けて、再生空気Ｂの予冷とレヒート（予加熱）を行って、顕熱比を小さくし露点までの冷却量を減少させた。
本除湿装置２１は、除湿能力が高いことに加えて、露点まで冷却する熱を回収して再生空気の加熱の熱として用いることができるため、少ない電力でデシカントの除湿能力を発揮することができる。よって、従来電気ヒータで必要とした熱量より少ない加熱量で済む上、ヒートポンプＨＰ１はエネルギー効率が高いので、消費電力が少ない。
図２を参照して、以上説明した除湿装置２１の機械的な配置の例を説明する。図において、装置を構成する機器はキャビネット７００の中に収容されている。キャビネット７００は、例えば薄い鋼板で作られた直方体の筺として形成されており、水平な平面形状の仕切板７０１によって鉛直方向上下に配置された上部領域７００Ａと、下部領域７００Ｂに密閉されて区分されている。上部領域７００Ａが、処理空気Ａが図中左端から右端まで流れて通過する処理空気室７０２であり、下部領域７００Ｂが、主として再生空気室７０３であり、再生空気室７０３内を後述のように再生空気Ｂが循環する。下部領域７００Ｂには、再生空気室７０３を避けて、圧縮機２６０、ドレンタンク４５０を収納する空間が確保されている。仕切板７０１は、例えばキャビネット７００を構成している薄い鋼板を使用するとよい。
まず処理空気室７０２内の機器の配置について説明する。キャビネット７００の図中左側の側面７０４Ａの鉛直方向最上部に吸気口１０４が開口し、吸気口１０４は空調空間１０１（図１参照）の処理空気Ａを吸気する。吸気口１０４は、処理空気室７０２の開口であり、吸い込まれた処理空気Ａは、処理空気室７０２内を流れる。処理空気室７０２内の吸気口１０４の近傍には、空調空間１０１の埃を装置内に持ち込まないようにフィルター５０１が設けられている。フィルター５０１の内側には、送風機１０２が設置されており、吸気口１０４からフィルター５０１を通過して処理空気室７０２内に流れ込んだ処理空気Ａが送風機１０２に吸い込まれる。吸気口１０４と送風機１０２の間は経路１０７が形成されている。なお、送風機１０２によって処理空気Ａが処理空気室７０２内を流れる。
送風機１０２から吐き出された処理空気Ａは、経路１０８を流れ、デシカントロータ１０３の上側半分に水平方向から流れ込み、デシカントロータ１０３のデシカントにより除湿される。デシカントロータ１０３の上側半分から水平方向に流れ出た処理空気Ａは、経路１０９を経て、キャビネット７００の図中右側の側面７０４Ｂの鉛直方向最上部に開口している吐出口１１０から処理空気室７０２を出（すなわちキャビネット７００を出）、空調空間１０１へ戻り給気される。
デシカントロータ１０３は回転軸ＡＸを水平方向に向けて、仕切板７０１に形成された開口部７０６を貫通して配置され、半円形状の上側半分が処理空気室７０２に、半円形状の下側半分が再生空気室７０３の後述の上側の区域７０３Ａに配置されている。再生空気室７０３の後述の上側の区域７０３Ａ内でデシカントロータ１０３の近傍には、駆動機である電動機１０５が回転軸を水平にして配置されている。電動機１０５とデシカントロータ１０３は、チェーン１３１を介して結合され、電動機１０５の回転がデシカントロータ１０３に伝達され、デシカントロータ１０３は１５〜２０ｈｒ−１の回転速度で回転する。デシカントロータ１０３を回転軸ＡＸを水平方向に向けて配置したのでキャビネット７００の水平方向の長さを短くコンパクトに製作することができる。
処理空気室７０２の高さは、デシカントロータ１０３の半径より僅かに大きく形成され、再生空気室７０３の高さはデシカントロータ１０３の半径の２倍より少し小さく形成されている。再生空気室７０３には、仕切板７０１からデシカントロータ１０３の半径より僅かに大きい距離だけ下側に離れて、水平な平面形状の仕切板７０７が設けられ、再生空気室７０３は、仕切板７０７によって鉛直方向上下の二区域７０３Ａ、７０３Ｂに区分されている。仕切板７０７の両端部には開口部７０５Ａ、Ｂが形成され、開口部７０５Ａ、７０５Ｂを通過して上下の二区域７０３Ａ、７０３Ｂを再生空気Ｂが循環するように形成されている。
次に再生空気室７０３内の機器の配置について説明する。再生空気室７０３の上側の区域７０３Ａの図中右側にはフィルター５０２が設置され、図中右側の開口部７０５Ｂを通過して下側の区域７０３Ｂから上がって水平方向に向きを変えて流れる再生空気Ｂの埃を除去する。フィルター５０２の図中左隣には、コイル状に形成された熱交換チューブを有する凝縮器２２０が設置されている。フィルター５０２を通過後の再生空気Ｂが凝縮器２２０を通過し、加熱される。凝縮器２２０を通過し、経路１２５を通過した再生空気Ｂは、デシカントロータ１０３の下側半分に水平方向から流れ込み、デシカントを再生させる。デシカントロータ１０３の下側半分から水平方向に流れ出た再生空気Ｂは、経路１２６ａを経て熱交換器３４０に流れ込み、冷却される。熱交換器３４０を通過し、経路１２６ｂを通過した再生空気Ｂは、熱交換器３００の第１の区画３１０に流れ込み、予冷却される。
熱交換器３４０には、他の流体としての外気が不図示のダクトを介して導入されている。キャビネット７００が、空調空間１０１に設置されていないときは、熱交換器３４０で使用する外気用のダクトは不要である。このときは、キャビネット７００が設置されている環境の空気をそのまま再生空気と熱交換させる流体として利用する。もちろん、熱交換器３４０には、外気の代わりに、冷却水を用いてもよい。そのときは、熱交換器３４０には冷却水供給配管と戻り配管を接続する。
ここで、熱交換器３００の配置を説明する。熱交換器３００は仕切板７０７に形成された開口部７０８を貫通し再生空気室７０３の上側の区域７０３Ａと下側の区域７０３Ｂに収納され、熱交換器３００の第１の区画３１０は上側の区域７０３Ａに、熱交換器３００の第２の区画３２０は下側の区域７０３Ｂに収納されている。
熱交換器３００の第１の区画３１０を流れ出た再生空気Ｂは、経路１２７を経て、再生空気Ｂを再生空気室７０３内で循環させる送風機１４０に吸い込まれる。送風機１４０から吐き出された再生空気Ｂは、極めて短い経路１２８を経て、コイル状に形成された熱交換チューブを有する蒸発器２１０を通過して冷却され、経路１２９を流れている間に、流れの方向を真下に変え、図中左側の開口部７０５Ａを通過する。開口部７０５Ａを通過した再生空気Ｂは、流れの方向を水平方向に変え、再生空気室７０３の下側の区域７０３Ｂを水平方向に流れ、熱交換器３００の第２の区画３２０に流れ込み予加熱される。なお、ドレンタンク４５０、圧縮機２６０は再生空気室７０３を図中水平方向手前側に避けて配置されている。熱交換器３００の第２の区画３２０を流れ出た再生空気Ｂは、経路１２４を流れ、流れの方向を真上に変え、図中右側の開口部７０５Ｂを通過し、流れの方向を水平方向に変え、フィルター５０２に到達し、以後同じ流れを繰り返して循環する。
次に、冷媒Ｃが流れるヒートポンプＨＰ１を構成する各機器の配置を説明する。仕切板７０７の下側に、再生空気室７０３の下側の区域７０３Ｂを避けて、圧縮機２６０とドレンタンク４５０が配置されている。圧縮機２６０は、図中手前から見るとデシカントロータ１０３のほぼ真下に配置され、ドレンタンク４５０は蒸発器２１０のほぼ真下に配置されている。経路２０１〜２０４が各機器を図１に示すように接続して配置されている。
以上、処理空気Ａは水平方向に流れるように配置し、再生空気Ｂは主として水平方向に流れ、僅かに鉛直方向に流れて循環するように機器を配置したとして説明したが、処理空気Ａが鉛直方向に流れるように配置し、再生空気Ｂが主として鉛直方向に流れ、僅かに水平方向に流れて循環するように機器を配置してもよい。
次に図３を参照して、ヒートポンプＨＰ１の作用を説明する。図３は、冷媒Ｃに、ＨＦＣ１３４ａを用いた場合のモリエ線図である。なお、機器については図１を参照する。この線図では横軸がエンタルピｈ（ｋＪ／ｋｇ）、縦軸が圧力ｐ（ＭＰａ）である。この他に、本発明のヒートポンプ、除湿装置２１（図１参照）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。
図中、点ａは図１の蒸発器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０．３０ＭＰａ、温度は１℃、エンタルピは３９９．２ｋＪ／ｋｇである。このガスを圧縮機２６０で吸い込み圧縮した状態、すなわち圧縮機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１．８９ＭＰａであり、過熱ガスの状態にある。
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１．８９ＭＰａ、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と同じであり、エンタルピは２９５．８ｋＪ／ｋｇである。
この冷媒液Ｃは、絞り３３０で減圧され熱交換器３００の凝縮セクション２５２Ａ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０．３０ＭＰａと１．８９ＭＰａとの中間の値となる。この例では、温度１５℃の飽和圧力である。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。
凝縮セクション２５２Ａ内で、前記中間圧力下で冷媒液Ｃは凝縮して、同圧力で飽和液線上の点ｆ１に到る。
点ｆ１で示される状態の冷媒Ｃが、蒸発セクション２５１Ａに流入する。蒸発セクション２５１Ａでは、冷媒Ｃは第１の区画３１０を流れる相対的に高温の再生空気Ｂから熱を奪い、自身は蒸発し、さらに蒸発セクション２５１Ｂに流入し、飽和液線と飽和ガス線の中間の点ｇ１に到る。ここでは液の一部が蒸発しているが、冷媒液Ｃはかなり残っている。
点ｇ１の状態の冷媒Ｃは、凝縮セクション２５２Ｂに流入し更に２５２Ｃに流入する。冷媒Ｃは、ここで冷却され液相を増やして飽和液線上の点ｆ２に到り、続けて蒸発セクション２５１Ｃに流入し更に２５１Ｄに流入する。冷媒Ｃは、ここで液相を増やして点ｇ２に到る。同様に、冷媒Ｃは、次の凝縮セクション２５２Ｄで凝縮して飽和液線上の点ｆ３に到る。このようにして、冷媒Ｃは凝縮と蒸発を繰り返しながら、低温の再生空気と高温の再生空気との間の熱交換を行なう。凝縮した点ｆ３の状態の冷媒Ｃは、膨張弁２５０に導かれる。
点ｆ３はモリエ線図では飽和液線上にある。温度は１５℃、エンタルピは２２０．５ｋＪ／ｋｇである。点ｆ３の冷媒液Ｃは、絞り２５０で、温度１℃の飽和圧力である０．３０ＭＰａまで減圧され、点ｊに到る。この点ｊの冷媒Ｃは、１℃の冷媒液Ｃとガスの混合物として蒸発器２１０に流入し、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。
なお本実施の形態のように、状態ｅの冷媒を蒸発セクション２５１で蒸発させるのではなく、先ず凝縮セクション２５２で凝縮させる配置とするときは、冷媒が湿り状態に近づくため、容量制御を行なった場合に絞り２５０を通過する気相冷媒が減り、冷凍効果を高く維持することができる。
以上説明したように、熱交換器３００内では、冷媒Ｃは凝縮セクション２５２では点ｅから点ｆ１、あるいはｇ１からｆ２までといったように凝縮の状態変化を、蒸発セクション２５１では、点ｆ１から点ｇ１、あるいは点ｆ２からｇ２までといったように蒸発の状態変化をしており、凝縮伝熱と蒸発伝熱であるため、熱伝達率が非常に高い。
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２５０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３９９．２−２９５．８＝１０３．４ｋＪ／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、３９９．２−２２０．５＝１７８．７ｋＪ／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４２％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。
ヒートポンプのエコノマイザ効果により、蒸発器２１０入口の冷媒エンタルピが小さくなり、単位流量あたりの冷媒の冷凍効果が高いため、除湿効果、及びエネルギー効率が高くなるのである。
図４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を備えた除湿装置２１の作用を説明する。図中、アルファベット記号Ｋ、Ｌ、Ｐ、Ｒ等により、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、湿り空気線図としては、後で説明する第２、第３の実施の形態である除湿装置についても、本図が適用できる。
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、送風機１０２に吸い込まれ、さらに送風機１０２から吐き出されて経路１０８を通してデシカントロータ１０３に送り込まれる。デシカントロータ１０３で水分が吸着され乾燥した処理空気Ａは、絶対湿度を２ｇ／ｋｇＤＡに下げ、乾球温度を上げる（状態Ｌ）。処理空気Ａは、次に経路１０９を通して空調空間１０１に戻る。なお、絶対湿度の単位中のＤＡは乾燥空気（Ｄｒｙ  Ａｉｒ）であることを示す。
一方、蒸発器２１０を出た絶対湿度５ｇ／ｋｇＤＡ、乾球温度５℃の再生空気Ｂ（状態Ｐ）は、経路１２９を通して、熱交換器３００の第２の区画３２０に送り込まれ、ここで凝縮セクション２５２で凝縮する冷媒Ｃによりある程度まで加熱され、絶対湿度一定のまま乾球温度を上げる（５℃と６０℃の中間の温度）（状態Ｒ）。これは、凝縮器２２０で加熱される前の予備的加熱であるので予加熱と呼ぶことができる。
予加熱された再生空気Ｂは、経路１２４を通って、凝縮器２２０に導入される。再生空気Ｂは、凝縮器２２０で加熱されて、絶対湿度一定のままさらに乾球温度を６０℃に上げる（状態Ｔ）。再生空気Ｂはさらに経路１２５を通って、デシカントロータ１０３へ送り込まれ、ここで乾燥エレメント中のデシカント（図１に不図示）から水分を奪いこれを再生して、自分自身は絶対湿度を１０ｇ／ｋｇＤＡに上げるとともに、デシカントの水分着脱熱により乾球温度を下げる（状態Ｕａ）。
デシカントロータ１０３を出た再生空気Ｂは、経路１２６ａを通して、熱交換器３４０に送り込まれ、絶対湿度一定のまま乾球温度を下げる（状態Ｕｂ）。
熱交換器３４０を出た再生空気Ｂは、経路１２６ｂ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、絶対湿度一定のまま乾球温度を下げる（状態Ｖ）。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。再生空気Ｂは経路１２７を通って送風機１４０によって吸い込まれ経路１２８に吐き出される。吐き出された再生空気Ｂは、経路１２８を通って蒸発器２１０に送り込まれ、蒸発器２１０で露点温度以下まで除湿冷却され、絶対湿度を５ｇ／ｋｇＤＡに下げ、乾球温度を５℃に下げる（状態Ｐ）。蒸発器２１０を出た再生空気Ｂは、同じサイクルを繰り返す。
熱交換器３００では、蒸発セクション２５１での冷媒Ｃの蒸発により再生空気Ｂを予冷し、凝縮セクション２５２での冷媒Ｃの凝縮により再生空気Ｂを加熱する。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再生空気Ｂ同士の熱交換を間接的に行う。
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２の区画３２０で再生空気を加熱した熱量ΔＱが、排熱利用による加熱であり、蒸発器２１０で再生空気を冷却した熱量Δｉが、冷却除湿効果であり、エコノマイザとしての熱交換器３００による熱回収が、ΔＨである。また熱交換器３４０では、熱量ΔＱ１を奪い再生空気Ｂを冷却する。このように熱交換器３４０で、再生空気Ｂをある程度冷却した後に、熱交換器３００に流入させるので、蒸発器２１０に流入する再生空気Ｂの温度が下がり、露点温度に近づくため、ヒートポンプの冷凍効果当たりの除湿能力が高くなる。また、空調空間の気相水分を液相にしてタンク４５０に溜める際に全体として放出される熱量と、図３には不図示としたが、圧縮機２６０の駆動動力分の熱量を、熱交換器３４０を通して、本除湿システムから外部に排出することができる。
図５を参照して、熱交換器３００の蒸発セクションと凝縮セクション内の冷媒Ｃの挙動を説明する。先ず凝縮セクション２５２Ａには、絞り３３０で減圧されて一部の冷媒液が膨張し液相と気相の混合物となった冷媒Ｃが流入する。この冷媒Ｃは、凝縮セクション２５２Ａを流れる間に、再生空気Ｂを予加熱し自身は熱を奪われ気相を減らしながら蒸発セクション２５１Ａに流入する。蒸発セクション２５１Ａでは、凝縮セクション２５２Ａ側の再生空気Ｂよりも温度の高い再生空気Ｂを冷却し、自身は熱を与えられて液相冷媒Ｃを蒸発させながら、次の蒸発セクション２５１Ｂに流入する。冷媒Ｃは、蒸発セクション２５１Ｂを流れる間に、温度の高い再生空気Ｂからさらに熱を与えられ液相冷媒Ｃをさらに蒸発させる。そして次の凝縮セクション２５２Ｂに流入する。
このように熱交換器３００において冷媒Ｃは気相と液相の相変化をしながら、冷媒経路を流れる。このようにして、蒸発器２１０で冷却される前の再生空気Ｂと、蒸発器２１０で冷却されて絶対湿度を低下させた再生空気Ｂとの間で熱交換させる。
本除湿装置２１では、熱交換器３００は予冷・予加熱熱交換器として使用され、熱交換器３００の作動流体と、ヒートポンプＨＰ１の作動流体（即ち冷媒）が同じとなり、冷媒チャージの工程の共通化ができるので製造コスト、メンテナンスコストが低い。また、予冷・予加熱熱交換器が一体として製造可能である。また作動流体の冷媒は、ヒートポンプの冷媒として、冷媒経路中を一方向に流れるので、ヒートパイプが有する内部のウイックを必要とせず、内部にウイックのない通常の空気・冷媒熱交換器コイルの生産設備で製造できるため、製造コストが安い。
図６を参照して、第２の実施の形態を説明する。第１の実施の形態と異なる点は、熱交換器３４０の代わりに、熱交換器３４０ａを用いていることである。熱交換器３４０ａは、熱交換器３００と同様な構造を有する。
熱交換器３４０ａは、蒸発セクション３４１Ａ、３４１Ｂと、凝縮セクション３４２Ａ、３４２Ｂを備える。蒸発セクション３４１Ａ、３４１Ｂは、熱交換器３００の蒸発セクション２５１Ａ、２５１Ｂに相当し、凝縮セクション３４２Ａ、３４２Ｂは、熱交換器３００の凝縮セクション２５２Ａ、２５２Ｂに相当する。図中蒸発セクションと凝縮セクションはかなり離れているように示されているが、熱交換器３００と同様に、一体の細管群で構成するのが好ましい。
また蒸発セクションは、第１の区画３４３を貫通して配置され、凝縮セクションは、第２の区画３４４を貫通して配置されている。第１の区画３４３は、デシカントロータ１０３と熱交換器３００の第１の区画３１０との間に挿入配置され、デシカントロータ１０３を通過した再生空気Ｂは、熱交換器３４０ａの第１の区画３４３を通過した後に、熱交換器３００の第１の区画３１０に流入する。
熱交換器３４０ａの第２の区画３４４は、送風機１４４により外気が通過するように構成されている。
凝縮セクション３４２Ａに流入する冷媒配管２０３には絞り３３６を配置する。冷媒の流れに沿って見ると、第１の実施の形態の冷媒配管２０３に、熱交換器３４０ａを挿入配置した形となっている。冷媒Ｃは、凝縮セクション３４２Ａ、蒸発セクション３４１Ａ、蒸発セクション３４１Ｂ、凝縮セクション３４２Ｂを経由して、絞り３３０に到る。この間に、冷媒の凝縮と蒸発により、第１の区画３４３を通過する再生空気Ｂから、第２の区画３４４を通過する外気に熱を移動させるのは、熱交換器３００の場合と同様である。
図７を参照して、ヒートポンプＨＰ２の作用を説明する。図７は、図３と同様に、冷媒Ｃとして、ＦＣ１３４ａを用いた場合のモリエ線図である。図３と重複した説明は省略する。
図中、点ａ、ｂ、ｃ、ｄは、図３の場合と同様である。点ｄの状態の冷媒液Ｃは、絞り３３６で減圧され熱交換器３４０ａの凝縮セクション３４２Ａ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０．３０ＭＰａと１．８９ＭＰａとの中間の値となる。この例では、温度１３℃の飽和圧力よりもいくらか高い圧力である。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。
凝縮セクション３４２Ａ内で、前記中間圧力下で冷媒液Ｃは凝縮して、同圧力で飽和液線上の点ｆ１に到る。
点ｆ１で示される状態の冷媒Ｃが、蒸発セクション３４１Ａに流入する。蒸発セクション３４１Ａでは、冷媒Ｃは第１の区画３４３を流れる相対的に高温の再生空気Ｂから熱を奪い、自身は蒸発し、さらに蒸発セクション３４１Ｂに流入し、飽和液線と飽和ガス線の中間の点ｇ１に到る。ここでは液の一部が蒸発しているが、冷媒液Ｃはかなり残っている。
点ｇ１の状態の冷媒Ｃは、凝縮セクション３４２Ｂに流入し、冷却され液相を増やして飽和液線上の点ｆ２に到る。この液冷媒Ｃは、絞り３３０で減圧されて、熱交換器３００の凝縮セクション２５２Ａに流入する。その後の作用は、図３での説明と同様であるので、説明を省略する。但し、図３のｆ１、ｇ１、ｆ２、ｇ２、ｆ３は、それぞれｆ３、ｇ３、ｆ４、ｇ４、ｆ５と符号が変わっている。また、熱交換器３４０ａで効率的に冷却される結果、熱交換器３００の作動温度は、１５℃から１３℃に多少低下している。
このように構成すると、凝縮伝熱と蒸発伝熱を利用する熱交換器３４０ａを備えるので、再生空気Ｂの冷却が高い熱伝達率で達成できる。また冷媒の冷凍効果をさらに高めることができる。
図８、図９を参照して、本発明の第３の実施の形態を説明する。この実施の形態の、図１に示した第１の実施の形態との相違点は、熱交換器３００ｂで、絞り３３０から先ず蒸発セクション２５１Ａに冷媒を流入させていること、それに伴い平面ＰＡから平面ＰＢへの移行が凝縮セクション２５２Ａと２５２Ｂ間で行なわれていること（他の平面同士間での移行の順次ずれている）、平面ＰＥが追加されていること、平面ＰＢと平面ＰＣの蒸発セクション同士の間、また平面ＰＤと平面ＰＥの蒸発セクション同士の間に、それぞれ絞り３３１、３３２が設けられていることである。即ち図中、平面ＰＢ内の、蒸発セクション２５１Ｂの端部と平面ＰＣ内の蒸発セクション２５１Ｃの端部とが、絞り３３１を介して接続されており、平面ＰＤ内の、蒸発セクション２５１Ｄの端部と平面ＰＥ内の蒸発セクション２５１Ｅの端部とが、絞り３３２を介して接続されている。その他の部分は、図１に示すものと同様であるので図示を省略してある。
以上の変更点のうち、平面間に絞り３３１、３３２が設けられていることが大きな変更である。その他の点は、絞り３３０から先ず蒸発セクション２５１Ａに冷媒を流入させるようにしたことによって、熱交換器３００ｂ内での蒸発と凝縮が全体として気相側に寄る点を除き、作用上で大きな差はない。なお、平面をＰＥよりもさらに増やしてもよく、その場合絞りもそれに応じて増やしてもよい。
このような構成において、蒸発セクション２５１Ａに導入された冷媒Ｃは、蒸発セクション２５１Ａ内で一部が蒸発して、湿り状態になって凝縮セクション２５２Ａに流入する。さらにＵチューブで方向転換して凝縮セクション２５２Ｂに、そして蒸発セクション２５１Ｂに流入する。ここで一部の冷媒が蒸発したのち、絞り３３１で減圧され、平面ＰＣ内の蒸発セクション２５１Ｃに流入する。ここでさらに蒸発して、凝縮セクション２５２Ｃに流入する。さらにＵチューブで方向転換して凝縮セクション２５２Ｄに流入して、さらに凝縮して蒸発セクション２５１Ｄに流入する。ここで一部の冷媒Ｃが蒸発し、絞り３３２に到る。ここで減圧され平面ＰＥ内の蒸発セクション２５１Ｅに、そして次に凝縮セクション２５２Ｅに流入する。ここで十分に凝縮した冷媒Ｃは、経路２０４、そして膨張弁２５０に向かう。
ここで、蒸発セクション２５１Ａ、２５１Ｂでの蒸発圧力、ひいては凝縮セクション２５２Ａ、２５２Ｂに於ける凝縮圧力、すなわち第１の中間圧力、あるいは蒸発セクション２５１Ｃ、２５１Ｄ、凝縮セクション２５２Ｃ、２５２Ｄにおける圧力すなわち第２の中間圧力は、蒸発器２１０に入る前の再生空気Ｂの温度と、蒸発器２１０に入って冷却されて出てきた後の再生空気Ｂの温度とによって定まる。
図１に示す熱交換器３００あるいは図８に示す熱交換器３００ｂ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、特に熱交換器３００ｂでは、再生空気Ｂ同士の熱交換を、後述のように、対向流形式で行なうので熱交換効率が非常に高い。また冷媒Ｃは、蒸発セクション２５１から凝縮セクション２５２、また凝縮セクション２５２から蒸発セクション２５１というように、冷媒経路内で全体としてほぼ一方向に強制的に流されるので、温度の高い再生空気Ｂと温度の低い再生空気Ｂとの間の熱交換効率が高い。ここで、全体としてほぼ一方向に流れるとは、例えば乱流であれば局所的には逆流することがあっても、また気泡の発生や瞬断により圧力波が発生し冷媒Ｃが流れ方向に振動しても、全体的に見れば冷媒経路中をほぼ一方向に流れることをいう。この実施の形態では、冷媒Ｃは圧縮機２６０により昇圧された圧力で強制的に一方向に流される。
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Ｔ、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、すなわ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、すなわ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。
図９を参照して、図８の第３の実施の形態のヒートポンプＨＰ３（図８にはヒートポンプＨＰ３の構成要素のうち一部のみが図示されている。その他は図１参照。）の作用を説明する。図中、点ａから点ｅまでは、図３の第１の実施の形態の場合と同様であるので、説明を省略する。なお、熱交換器３００ｂの蒸発セクション２５１Ａに流入した点ｅの状態の冷媒Ｃは図３で説明した通り、第１の中間圧力で一部の液が蒸発して液とガスが混合した状態にある。
この冷媒Ｃが蒸発セクション２５１Ａでさらに蒸発し、モリエ線図上では湿り領域において飽和ガス線に近づいた点ｆ１に到る。この状態の冷媒Ｃが凝縮セクション２５２Ａに入り、ここで凝縮されまたＵチューブで反転して凝縮セクション２５２Ｂに入りさらに凝縮され、湿り領域ではあるが飽和液線に近い点ｇ１に到る。ここで蒸発セクション２５１Ｂに入り、湿り領域内で飽和ガス線の方向に向かい、点ｈ１ａに到る。ここまではほぼ第１の中間圧力における変化である。
点ｈ１ａの状態の冷媒Ｃが、絞り３３１を介して減圧され、第２の中間圧力にある点ｈ１ｂに到る。すなわち、平面ＰＢ内の冷媒経路である蒸発セクション２５１Ｂから絞り３３１を経て平面ＰＣの冷媒経路である蒸発セクション２５１Ｃに流入する。この冷媒Ｃは、さらに蒸発セクション２５１Ｃ内において第２の中間圧力で蒸発して点ｆ２に到る。以下同様に凝縮・蒸発を交互に繰り返して、中間絞り３３２で減圧された後、圧力が第３の中間圧力となり、蒸発セクション２５１Ｅ、凝縮セクション２５２Ｅと冷媒経路を経由した冷媒Ｃは、モリエ線図上で、図３の点ｆ３に対応する、点ｇ３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１１℃、エンタルピは２１５．０ｋＪ／ｋｇである。
点ｇ３の冷媒液Ｃは、図３の場合と同様に、絞り２５０で温度１℃の飽和圧力である０．３０ＭＰａまで減圧され、点ｊの状態になり、１℃の冷媒液Ｃとガスの混合物として蒸発器２１０に到り、ここで再生空気Ｂ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。
以上説明したように、熱交換器３００ｂ内では、冷媒Ｃが蒸発・凝縮の状態変化を交互に繰り返しており、蒸発伝熱と凝縮伝熱であるため、熱伝達率が非常に高い点は第１の実施の形態の熱交換器３００と同様である。
また熱交換器３００ｂでは、蒸発器２１０で冷却される前の再生空気Ｂは、第１の区画３１０内で、蒸発セクション２５１Ａ、２５１Ｂ、２５１Ｃ、２５１Ｄ、２５１Ｅの順番に熱交換する。すなわち再生空気Ｂの温度勾配と蒸発セクション２５１の温度勾配は同じ方向である。同様に、蒸発器２１０で冷却された後の再生空気Ｂは、第２の区画３２０内で、凝縮セクション２５２Ｅ、２５２Ｄ、２５２Ｃ、２５２Ｂ、２５２Ａの順番に熱交換する。すなわち再生空気Ｂの温度勾配と凝縮セクション２５２の温度勾配は同じ方向である。このことから、蒸発器２１０で冷却される前後の再生空気Ｂ同士では、対向流の関係で熱交換していることになる。したがって、熱交換器３００ｂでは、蒸発伝熱と凝縮伝熱とを利用していることと相まって、非常に高い熱交換効率を達成できる。
また、蒸発器２１０で利用できるエンタルピ差が従来のヒートポンプと比較して著しく大きく、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２０％（１−（６２０．１−４７２．２）／（６２０．１−４３４．９）＝０．２０）も小さくすることができる点も、図３の場合と同様である。
ヒートポンプＨＰ３を備えた除湿装置の作用は、定性的には図４の湿り空気線図で説明したのと同様であるので、説明を省略する。
次に図１０に第４の実施の形態である除湿装置２３のフロー図を示す。第１の実施の形態で用いた熱交換器３００、第２の実施の形態で用いた熱交換器３００ｂに対応する熱交換器３００ｃでは、絞り３３１、３３２が凝縮セクション２５２側に設けられている。その他の構成は、図８で説明した第２の実施の形態と同様である。
図１１は、図１０に示すヒートポンプＨＰ４のモリエ線図である。図９の場合と違って、中間圧力における凝縮過程の途中で減圧している。すなわち、絞り３３１で点ｇ１ａから点ｇ１ｂに減圧され、絞り３３２で点ｇ２ａから点ｇ２ｂに減圧さている。蒸発器２１０で冷却される前後の再生空気Ｂ同士の熱交換が対向流である点は、図９の実施の形態と同様である。
絞りは、図８と図１０を合わせた形で、蒸発セクション側と凝縮セクション側の両側に設置してもよい。そのように構成すると、冷媒が一の平面から次の平面に移行する毎に絞りがあり、蒸発温度／凝縮温度が平面毎に異なるので、熱交換する再生空気の流れが完全な対向流に近づく。
なお図１、図６には、ドレンパン４５１が示されているが、これは蒸発器２１０に限らず、熱交換器３００、３００ｂ、３００ｃの下方もカバーするように設けるのがよい。特に第１の区画３１０の下方に設けるのがよい。熱交換器３００、３００ｂ、３００ｃの第１の区画３１０では、再生空気Ｂを予冷するが、一部の水分はここで結露することもあるからである。
図１２を参照して、本発明で使用する熱交換器の構造の一例３００ｄを、さらに説明する。（ａ）は温度の低い再生空気Ｂ及び温度の高い再生空気Ｂの流れ方向に見た平面図、（ｂ）は低温及び高温の再生空気の流れに直角な方向から見た側面図である。すなわち、（ａ）は（ｂ）のＡ−Ａ矢視図である。（ａ）において、温度の高い再生空気Ｂは区画３１０を紙面の手前から先方に流れ、温度の低い再生空気Ｂは区画３２０を先方から手前側に流れる。この熱交換器３００ｄでは、チューブは、低温及び高温の再生空気Ｂの流れに直交する４つの平面ＰＡ、ＰＢ、ＰＣ、ＰＤ内にそれぞれ８列に配列されている。すなわちち、再生空気Ｂの流れに沿って４行８列に配列されている。平面ＰＤの下に不図示の平面ＰＥを設け、平面ＰＥ内にさらに８列のチューブを配置してもよい。図１、図５、図６、図８及び図１０では、便宜上、各平面ＰＡ、ＰＢ、ＰＣ、ＰＤ内の熱交換チューブは、各行１列であるものとして説明したが、典型的にはこのように各行に複数のチューブ列が含まれる。このようにして、チューブが細管群を構成している。
第１の平面ＰＡから次の平面ＰＢに移る箇所に中間絞り３３１が、平面ＰＢから平面ＰＣに移る箇所に、不図示の中間絞り３３２が、また平面ＰＣから平面ＰＤに移る箇所に中間絞り３３３が設けられている。ここでは、１つの平面から次の平面に移る箇所に１つの絞りが設けられているが、例えばＰＡに属するチューブ列は、複数の層に構成されていてもよい。そして各層から次の層に移る箇所に中間絞りが設けられる。その場合、中間絞りの前後の平面を第１の平面・第２の平面と呼ぶ。
また、図１２に示されるような８列４層（行）の熱交換器を、低温と高温の再生空気の流量に対応させて、それらの流れに対して並列に並べてもよいし、直列に並べてもよい。
さらに、例えば図１１のモリエ線図において、冷媒Ｃの蒸発と凝縮の繰り返しは、飽和液線を越えて過冷却領域に入り込んでもサイクルとしては成立するが、再生空気同士の熱交換であることを考慮すると、冷媒Ｃの相変化は湿り領域の中で行われるのが好ましい。したがって図１２に示す熱交換器３００ｄでは、絞り３３０に接続される最初の蒸発セクションの伝熱面積を、その後の蒸発セクションの伝熱面積よりも大きく構成するのが好ましい。また絞り２５０に流入する冷媒Ｃは、飽和かあるいは過冷却領域にあるのが好ましいので、絞り２５０に接続される凝縮セクションの伝熱面積を、その前の凝縮セクションの伝熱面積よりも大きく構成するのが好ましい。
本熱交換器は安価であり、高価なヒートパイプの代わりに用いると、経済的であり、ヒートパイプと違い、作動流体をヒートポンプと同じにすることができるのでメンテナンスに手間がかからない。
次に、本発明に係る除湿装置の第５の実施の形態について図１３乃至図１５を参照して説明する。図１３は第５の実施の形態における除湿装置内のフローを模式的に示すフロー図、図１４は図１３の除湿装置に含まれるヒートポンプＨＰ５の冷媒モリエ線図である。なお、本図には、熱交換器３００ｅ及びその周辺の冷媒及び空気の経路のみを示し、その他は図示を省略してある。第５の実施の形態は、図８の第３の実施の形態における熱交換器３００ｂを熱交換器３００ｅに置き換えたものである。また、第３の実施の形態における部材又は要素と同一の作用又は機能を有する部材又は要素には同一の符号を付し、特に説明しない部分については第３の実施の形態と同様である。
本実施の形態においては、冷媒経路が、凝縮器２２０の下流側において複数列（図１３においては３列）に分岐しており、分岐冷媒経路５１〜５３が形成されている点で他の実施の形態と異なっている。この分岐冷媒経路５１〜５３は蒸発器２１０の上流側において１本の冷媒経路２０４に合流している。即ち、凝縮器２２０と蒸発器２１０との間で複数列に分岐する分岐冷媒経路を備え、前記分岐冷媒経路中に第１の熱交換手段及び第２の熱交換手段を設けている。
または別の言い方をすれば、本実施の形態の除湿装置は、第１の絞り３３１ａ（３３２ａ、３３３ａ）を介して凝縮器２２０と接続され、第１の区画３１０と第２の区画３２０とを交互に繰り返し貫通した後対応する第２の絞り３３１ｂ（３３２ｂ、３３３ｃ）を介して蒸発器２１０と接続されるように構成された細管群５１（５２、５３）を複数備え、且つ該複数の細管群５１、５２、５３それぞれに対応する前記第１の絞り３３１ａ、３３２ａ、３３３ａと前記第２の絞り３３１ｂ、３３２ｂ、３３３ｃとの組合せを複数備えている。
分岐冷媒経路５１〜５３は、熱交換器３００ｅの第１の熱交換部（第１の区画）３１０と第２の熱交換部（第２の区画）３２０とをそれぞれ交互に繰り返し貫通している。また、各分岐冷媒経路５１〜５３には、第１の熱交換部３１０の上流側に絞り３３１ａ〜３３３ａがそれぞれ配置され、第２の熱交換部３２０の下流側に絞り３３１ｂ〜３３３ｂがそれぞれ配置されている。これらの絞り３３１ａ〜３３３ｂとして、例えば、オリフィス、キャピラリチューブ、膨張弁などを用いることができる。
また、第１の区画３１０と第２の区画３２０とは、各区画３１０、３２０を流れる再生空気同士が互いに対向して流れるように構成されている。ここで、第１の区画３１０では、再生空気の流れの上流側から下流側に向けて冷媒経路５１、５２、５３がこの順番で配列されており、第２の区画３２０では、再生空気の流れの下流側から上流側に向けて冷媒経路５１、５２、５３がこの順番で配列されている。
図１５は、図１３の除湿装置の熱交換器３００ｅにおける分岐冷媒経路５１〜５３を示す拡大図である。分岐冷媒経路５１〜５３は、第１の熱交換部３１０と第２の熱交換部３２０とを貫通する。即ち、分岐冷媒経路５１は、図１５に示すように、凝縮器２２０側から順番に、蒸発セクション２５１Ａａ、凝縮セクション２５２Ａａ、凝縮セクション２５２Ａｂ、蒸発セクション２５１Ａｂ、蒸発セクション２５１Ａｃ、凝縮セクション２５２Ａｃを有している。また同様に、分岐冷媒経路５２は、蒸発セクション２５１Ｂａ、凝縮セクション２５２Ｂａ、凝縮セクション２５２Ｂｂ、蒸発セクション２５１Ｂｂ、蒸発セクション２５１Ｂｃ、凝縮セクション２５２Ｂｃを有し、分岐冷媒経路５３は、蒸発セクション２５１Ｃａ、凝縮セクション２５２Ｃａ、凝縮セクション２５２Ｃｂ、蒸発セクション２５１Ｃｂ、蒸発セクション２５１Ｃｃ、凝縮セクション２５２Ｃｃを有している。
図１４において点ａから点ｄまでは、図９に示される第３の実施の形態の場合と同様であるので説明を省略する。凝縮器２２０内で冷却されることによって点ｄで示される状態になった冷媒液は、分岐冷媒経路５１〜５３に分かれて熱交換器３００ｅに流入するが、まず、冷媒経路５２を通る冷媒について説明する。冷媒経路５２に流入した冷媒液は、絞り３３２ａで減圧され、第１の熱交換部３１０の蒸発セクション２５１Ｂａに流入する。このときの状態は点ｅで示されており、一部の液が蒸発して液とガスが混合した状態となっている。このときの圧力は、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あり、本実施の形態では、１．８９ＭＰａと０．３０ＭＰａの間の値となる。
蒸発セクション２５１Ｂａ内で、上記中間圧力下で冷媒液が蒸発して、同圧力で飽和液線と飽和ガス線の中間に位置する点ｆ１の状態となる。この状態では液の一部が蒸発しているが、冷媒液はかなり残っている。そして、点ｆ１で示される状態の冷媒が、凝縮セクション２５２Ｂａ及び２５２Ｂｂに流入する。凝縮セクション２５２Ｂａ及び２５２Ｂｂでは、冷媒は第２の熱交換部３２０を流れる点Ｐの状態にある低温の空気により熱を奪われ、点ｇ１の状態に至る。
点ｇ１の状態の冷媒は、蒸発セクション２５１Ｂｂ及び２５１Ｂｃに流入し、ここで熱を奪われ液相を増やして点ｆ２の状態に至り、更に、凝縮セクション２５２Ｂｃに流入する。凝縮セクション２５２Ｂｃにおいて、冷媒は液相を増やして点ｇ２の状態に至る。点ｇ２はモリエ線図では飽和液線上に位置しており、このときの冷媒の温度は１１℃、エンタルピは２１５．０ｋＪ／ｋｇである。
点ｇ２の状態の冷媒液は、絞り３３２ｂで、温度１℃の飽和圧力である０．３０ＭＰａまで減圧されて点ｑで示される状態に至る。点ｑの状態における冷媒は、１℃の冷媒液とガスの混合物として蒸発器２１０に至り、ここで点Ｖの状態にある空気から熱を奪い、蒸発して点ａで示される状態の飽和ガスとなる。この飽和ガスは再び昇圧機２６０に吸入され、上述したサイクルが繰り返される。
同様に、冷媒経路５１を通る冷媒は、絞り３３１ａ、蒸発セクション、凝縮セクション、絞り３３１ｂを通り、点ｊ、点ｉ１、点ｋ１、点ｉ２、点ｋ２で示される状態を経て点ｌで示される状態に至る。冷媒経路５３を通る冷媒は、絞り３３３ａ、蒸発セクション、凝縮セクション、絞り３３３ｂを通り、点ｍ、点ｎ１、点ｏ１、点ｎ２、点ｏ２で示される状態を経て点ｒで示される状態に至る。
このように、熱交換器３００ｅ内において、冷媒は蒸発セクションでは点ｅから点ｆ１、あるいは点ｇ１から点ｆ２までといったように蒸発の状態変化を、凝縮セクションでは、点ｆ１から点ｇ１、あるいは点ｆ２から点ｇ２までといったように凝縮の状態変化をしており、蒸発伝熱と凝縮伝熱が行われているため、熱伝達率が非常に高く、また熱交換効率が高い。
ここで、昇圧機２６０、凝縮器２２０、絞り３３１ａ〜３３３ｂ及び蒸発器２１０を含む圧縮ヒートポンプＨＰ５（図１３では熱交換器３００ｅ及び周辺の冷媒・空気経路以外は図示を省略）として考えると、本発明に係る熱交換器３００ｅを設けた場合には、同一冷却負荷に対して昇圧機に循環するガス量を、ひいては所要動力を第３の実施の形態と同様に大幅に小さくすることができる。即ち、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。このように、本発明の除湿装置は、ヒートポンプＨＰ５のエコノマイザ効果により、蒸発器２１０の入口の冷媒エンタルピが小さくなり、単位流量あたりの冷媒の冷凍効果が高いため、除湿効果、及びエネルギ効率が高くなる。
さてこれまで本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいものである。例えば、各冷媒経路の第１の熱交換部における蒸発セクションの数、第２の熱交換部における凝縮セクションの数は図示のものに限られるものではない。また、第５の実施の形態における分岐冷媒経路の分岐数は図示のものに限られるものではなく、冷媒経路を何列に分岐させてもよい。
図１６を参照して、本発明の実施の形態で使用するデシカントロータ１０３の構造例を説明する。デシカントロータ１０３は、回転軸ＡＸ回りに回転する厚い円盤状のロータとして形成されており、そのロータ中には、気体が通過できるような隙間をもってデシカントが充填されている。例えばチューブ状の乾燥エレメント１０３ａを、その中心軸が回転軸ＡＸと平行になるように多数束ねて構成されている。このロータ１０３は回転軸ＡＸ回りに一方向に回転し、また処理空気Ａと再生空気Ｂとが回転軸ＡＸに平行にそれぞれ流れ込み、そしてそれぞれ流れ出るように構成されている。各乾燥エレメントは、デシカントロータ１０３が回転するにつれて、処理空気Ａ及び再生空気Ｂと交互に接触するように配置される。一般に処理空気Ａと再生空気Ｂとは、回転軸ＡＸに平行に、それぞれ円形のデシカントロータ１０３のほぼ半分の領域を、対向流形式で流れるように構成されている。
処理空気Ａの流れる領域と再生空気Ｂの流れる領域とは、仕切板（図１６には不図示）で分離されており、デシカントロータ１０３ａは、その仕切板を横切って回転し、乾燥エレメント１０３ａは、処理空気Ａと再生空気Ｂとに交互に接触する。なお図中、乾燥エレメント１０３ａを分かりやすく図示するために、ロータの一部を破断して示してある。
デシカントは、前述のチューブ状の乾燥エレメント中に充填するとよい。デシカントロータ１０３は円盤状のロータの厚さ方向に、処理空気Ａ及び再生空気Ｂが流れるように構成されている。
以上説明した実施の形態では、再生空気Ｂを露点以下に冷却する蒸発器２１０と、再生空気Ｂを予冷却する熱交換器３００、３００ｂ、３００ｃ、３００ｄ、３００ｅの第１の区画３１０と、再生空気Ｂを加熱する凝縮器２２０と、再生空気Ｂを予加熱する熱交換器３００、３００ｂ、３００ｃ、３００ｄ、３００ｅの第２の区画３２０とで同じ冷媒Ｃ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、さらに予冷却、予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。
以上の実施の形態では、空調空間を除湿する除湿装置として説明したが、必ずしも空調空間に限らず、本発明の除湿装置は、他の除湿を必要とする空間に応用することもできる。
産業上の利用の可能性
以上のように本発明によれば、処理空気の水分を吸着し、再生空気で再生される水分吸着装置と、再生空気を水分吸着装置の上流側で加熱する凝縮器と、再生空気を水分吸着装置の下流側で露点以下の温度まで冷却する蒸発器と、蒸発器で蒸発した冷媒を昇圧して凝縮器に送る昇圧機と、水分吸着装置と蒸発器との間を流れる再生空気と、蒸発器と凝縮器のとの間を流れる再生空気とを熱交換させる熱交換器とを有するヒートポンプとを備え、再生空気は循環利用されるように構成されている。よって、蒸発器での冷却の前に熱交換手段により再生空気を予冷できるし、その予冷の冷熱を、蒸発器で一旦冷却された再生空気から回収することができ、動作係数の高いヒートポンプを備えた除湿装置を提供することが可能となり、エネルギー消費量当たりの除湿能力の高い除湿装置とすることができる。
処理空気は蒸発器によって冷却されて水分を除去されるのではなく、水分吸着装置によって水分を除去されるので氷点下以下の低い露点温度すなわち４ｇ／ｋｇＤＡ以下の低い絶対湿度の空気を得ることもできる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の第１の実施の形態である除湿装置のフロー図である。
図２は、図１に示す除湿装置の構造を示す模式的正面断面図である。
図３は、図１に示す除湿装置のヒートポンプのモリエ線図である。
図４は、図１の除湿装置の作動を説明する湿り空気線図である。
図５は、本発明の実施の形態で使用する第１熱交換器、第２の熱交換器での、冷媒の挙動を説明する模式的断面図である。
図６は、本発明の第２の実施の形態である除湿装置のフロー図である。
図７は、図６に示す除湿装置のヒートポンプのモリエ線図である。
図８は、本発明の第３の実施の形態である除湿装置の主用部分を抽出して示すフロー図である。
図９は、図８に示す除湿装置のヒートポンプのモリエ線図である。
図１０は、本発明の第４の実施の形態である除湿装置の熱交換器部分を抽出して示すフロー図である。
図１１は、図１０に示す除湿装置のヒートポンプのモリエ線図である。
図１２は、本発明の実施の形態である除湿装置のヒートポンプに使用して好適な熱交換器の模式的平断面面図及び側面断面図である。
図１３は、本発明の第５の実施の形態である除湿装置の熱交換器部分を抽出して示すフロー図である。
図１４は、図１３に示す除湿装置のヒートポンプのモリエ線図である。
図１５は、図１３に示す熱交換器の模式的拡大平面図である。
図１６は、本発明の実施の形態である除湿装置で使用する典型的なデシカントロータの構造を示す一部破断斜視図である。
図１７は、従来の除湿空調装置のフロー図である。
符号の説明
２１、２２、２３  除湿装置
１０１  空調空間
１０３  デシカントロータ
１０２、１４０  送風機
２１０  蒸発器
２２０  凝縮器
２５１、２５１Ａ、２５１Ｂ、２５１Ｃ、２５１Ｄ、２５１Ｅ  蒸発セクション
２５２、２５２Ａ、２５２Ｂ、２５２Ｃ、２５２Ｄ、２５２Ｅ  凝縮セクション
２５０  絞り
２６０  圧縮機
３００、３００ｂ、３００ｃ、３００ｄ、３００ｅ  熱交換器
３１０  第１の区画
３２０  第２の区画
３３０  絞り
３３１、３３２  中間絞り
３４０、３４０ａ  熱交換器
ＨＰ１、ＨＰ２、ＨＰ３、ＨＰ４  ヒートポンプ
ＰＡ、ＰＢ、ＰＣ、ＰＤ、ＰＥ  平面
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【国際調査報告】
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