JP2000314568A - 空気調和装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】圧縮冷媒空気を十分に冷却することにより、エ
ネルギ効率の向上を図る。 【解決手段】圧縮機（21）と冷却器（40）と膨張機（2
2）と負荷熱交換器（23）とを備えている。圧縮機（2
1）が冷媒空気を圧縮し、冷媒空気が冷却器（40）で冷
却した後、膨張機（22）で膨張して低温になり、低温の
冷媒空気が負荷熱交換器（23）で負荷から吸熱した後、
吸熱した冷媒空気が冷却熱交換器（40）で圧縮機（21）
からの圧縮冷媒空気を冷却する単一ループの空気サイク
ル回路（20）を構成している。圧縮機（21）に吸引され
前の冷媒空気を除湿する除湿機構（30）を設けている。
除湿機構（30）は、冷却熱交換器（40）で昇温した冷媒
空気によってロータ部材（31）が再生される。負荷熱交
換器（23）で負荷を冷却した冷媒空気に水分を供給し、
冷媒空気を加湿冷却して冷却熱交換器（40）に導く加湿
冷却器（24）を設けている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、空気を冷媒として
空気サイクルを行う空気調和装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、特開昭６２−１０２０６１号
公報に開示されているように、空気サイクルを行う冷却
装置が知られている。この種の冷却装置は、図１０に示
すように、圧縮機（ａ）と冷却熱交換器（ｂ）と膨張機
（ｃ）とを備えている。

【０００３】上記圧縮機（ａ）は冷媒空気を吸い込んで
圧縮し、圧縮された冷媒空気が冷却熱交換器（ｂ）で冷
却された後に膨張機（ｃ）で膨張し、低温の冷媒空気を
得る。その後、上記低温の冷媒空気は、水噴霧器（ｄ）
から水が絞り部（ｅ）において噴霧されて更に低温とな
り、この低温の冷媒空気が負荷熱交換器（ｆ）で室内空
気と熱交換し、室内を冷房する。

【０００４】上記冷却装置において、冷却熱交換器
（ｂ）と膨張機（ｃ）の間に水蒸気分離膜を用いた水分
離器（ｇ）が設けられ、膨張機（ｃ）に送られる圧縮冷
媒空気から水分を分離している。この水分離器を設けた
理由は次の通りである。空気が膨張機（ｃ）で膨張する
と低温となるため、空気中で結露が生ずるおそれがあ
る。したがって、空気サイクルの動作流体である冷媒空
気については、膨張機（ｃ）に入るまでに除湿を行う必
要がある。そこで、上記水分離器（ｇ）を所定の位置に
設けて圧縮冷媒空気を除湿している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述した冷却装置は、
負荷熱交換器（ｆ）において室内空気を冷却した冷媒空
気を室外に放出するか、絞り部（ｅ）からの低温冷媒空
気を室内に直接に供給するようにしている。

【０００６】一方、上記冷却熱交換器（ｂ）は、圧縮機
（ａ）からの圧縮冷媒空気を単に周囲温度まで冷却する
ようにしているに過ぎない。したがって、上記圧縮冷媒
空気を周囲温度以上に冷却することができない。この結
果、上記圧縮冷媒空気の冷却が不十分となり、装置全体
のエネルギ効率が悪いという問題があった。

【０００７】本発明は、斯かる点に鑑みて成されたもの
で、圧縮冷媒空気を十分に冷却することにより、エネル
ギ効率の向上を図ることを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、冷媒空気の圧
縮、冷却及び膨張の各工程の後に、該冷媒空気が負荷か
らの吸熱を行い、その後に更に圧縮冷媒空気を冷却する
単一ループを構成するようにしたものである。

【０００９】具体的に、図１に示すように、本解決手段
が講じた手段は、先ず、圧縮機（21）と冷却器（40）と
膨張機（22）と負荷熱交換器（23）とを備えている。そ
して、上記圧縮機（21）で圧縮された冷媒空気が冷却器
（40）で冷却された後、膨張機（22）で膨張して低温に
なり、該低温の冷媒空気が負荷熱交換器（23）で負荷か
ら吸熱した後、該吸熱した冷媒空気が上記冷却熱交換器
（40）で圧縮機（21）からの圧縮冷媒空気を冷却する単
一ループの空気サイクル回路（20）が構成されている。

【００１０】また、本解決手段は、圧縮機（21）に吸い
込まれる前の冷媒空気を除湿する除湿手段（30）が設け
られていてもよい。

【００１１】また、上記除湿手段（30）は、冷却器（4
0）で昇温した冷媒空気によって除湿媒体（31）が再生
されるように構成されていてもよい。

【００１２】また、本解決手段は、図６に示すように、
圧縮機（21）の吸込側若しくは吐出側又は冷却器（40）
の除湿手段（30）に対する出口側には、冷媒空気の加熱
手段（50）が設けられていてもよい。

【００１３】また、本解決手段は、負荷熱交換器（23）
で負荷を冷却した冷媒空気に水分を供給し、該冷媒空気
を加湿冷却して冷却器（40）に導く加湿冷却器（24）が
設けられていてもよい。

【００１４】また、本解決手段は、負荷熱交換器（23）
で負荷を冷却した冷媒空気に水分を供給し、該冷媒空気
を介して水分の蒸発潜熱により負荷を冷却して該冷媒空
気を冷却器（40）に導く加湿冷却器（24）が設けられて
いてもよい。

【００１５】また、上記負荷熱交換器（23）は、図３に
示すように、冷媒空気に水分を供給し、該冷媒空気が水
分の蒸発潜熱と共に負荷を冷却するように構成されてい
てもよい。

【００１６】また、本解決手段は、図９に示すように、
空気サイクル回路（20）は、空気サイクル動作を行って
負荷を冷却する運転と、上記空気サイクル運転を停止し
た状態で取り込んだ冷媒空気を負荷熱交換器（23）に供
給して負荷を冷却する運転とを行うように構成されてい
てもよい。

【００１７】つまり、上記圧縮機（21）の吸込側と膨張
機（22）の出口側との間には、ファン（61）を備えるバ
イパス通路（60）が上記圧縮機（21）と冷却器（40）と
膨張機（22）とをバイパスするように切換え機構（62，
63）を介して接続されていてもよい。

【００１８】つまり、本解決手段では、冷媒空気が圧縮
機（21）に供給され、圧縮されて高温となる。この高温
の冷媒空気が冷却熱交換器（40）で冷却され、その後、
膨張機（22）で膨張して低温となる。この低温の冷媒空
気が負荷熱交換器（23）で負荷から吸熱した後、冷却熱
交換器（40）に流れ、上記圧縮機（21）からの圧縮冷媒
空気を冷却する。したがって、該圧縮冷媒空気が十分に
冷却される。

【００１９】また、上記除湿手段（30）が、圧縮機（2
1）に吸い込まれる冷媒空気を除湿してもよく、また、
上記除湿手段（30）の除湿媒体（31）が冷却器（40）で
昇温した冷媒空気を加熱して再生してもよい。

【００２０】また、上記加熱手段（50）が、圧縮機（2
1）の吸込側の冷媒空気などを加熱してもよく、この場
合、加熱手段（50）の熱量が冷媒空気を介して除湿手段
（30）の再生に寄与する。

【００２１】また、上記加湿冷却器（24）が負荷を冷却
した冷媒空気に水分を供給して該冷媒空気を水分の蒸発
潜熱によって冷却してもよい。

【００２２】また、上記加湿冷却器（24）が負荷熱交換
器（23）を経た冷媒空気に水分を供給し、該冷媒空気を
介して水分の蒸発潜熱によって負荷を冷却してもよい。

【００２３】また、上記負荷熱交換器（23）が膨張機
（22）からの冷媒空気に水分を供給し、該冷媒空気が水
分の蒸発潜熱と共に負荷を冷却してもよい。

【００２４】また、上記空気サイクル回路（20）は、取
り込んだ冷媒空気で直接に負荷を冷却してもよく、例え
ば、バイパス通路（60）を設け、低外気温時において、
水分の蒸発潜熱と冷媒空気の顕熱とによって負荷を冷却
してもよい。

【００２５】具体的には、通常の空気サイクル動作を行
う運転状態の他、低外気温時において、圧縮機（21）及
び膨張機（22）の駆動を停止した状態において、バイパ
ス通路（60）のみを冷媒空気が流れ、水分の蒸発潜熱と
冷媒空気の顕熱とによって負荷を冷却する。

【００２６】更に、上記バイパス通路（60）が設けられ
ていない場合、圧縮機（21）を低容量で駆動し、該圧縮
機（21）の搬送力によって冷媒空気を流し、水分の蒸発
潜熱と冷媒空気の顕熱とによって負荷を冷却する。

【００２７】更にまた、上記バイパス通路（60）を冷媒
空気が流れと同時に、圧縮機（21）を低容量で駆動して
低容量の空気サイクル動作を行い、低外気温の冷媒空気
と空気サイクルの冷媒空気との双方を利用し、水分の蒸
発潜熱及び冷媒空気の顕熱によって負荷を冷却する。

【００２８】

【発明の効果】したがって、本解決手段によれば、空気
サイクル回路（20）が単一ループを構成し、圧縮機（2
1）からの圧縮冷媒空気を、負荷と熱交換した後の冷媒
空気によって冷却するようにしている。この結果、上記
圧縮冷媒空気を従来よりも低温に冷却することができる
ので、冷凍能力を維持しつつ圧縮機（21）の入力を削減
することができる。このため、エネルギ効率を向上させ
ることができ、ＣＯＰ（成績係数）の向上を図ることが
できる。

【００２９】また、上記冷媒空気と負荷環境とを負荷熱
交換器（23）によって分離することができるので、クリ
ーンルームなどの負荷環境の要求に確実に応えることが
できる。

【００３０】また、上記除湿手段（30）が冷媒空気を除
湿した後に該冷媒空気を膨張させるようにすると、膨張
機（22）における結露や着霜を確実に防止し、より低温
の冷媒空気を得ることができる。

【００３１】また、上記除湿手段（30）が入口側の冷媒
空気から奪った水分を出口側の冷媒空気に放湿するよう
にすると、該水分をドレン水として処理する必要がなく
なる。この結果、ドレン処理のための構成が不要とな
り、構成の簡素化を図ることができる。

【００３２】また、上記冷却熱交換器（40）を通って相
対湿度が低下した冷媒空気に対して除湿手段（30）が放
湿するようにすると、除湿手段（30）から確実に水分を
脱着させて該除湿手段（30）の除湿媒体（31）の再生を
十分に行うことができる。この結果、入口側の冷媒空気
の除湿も確実に行うことが可能となる。

【００３３】また、上記加湿冷却器（24）を設けて冷媒
空気を水分の蒸発潜熱によって冷却するようにすると、
冷却熱交換器（40）において、圧縮機（21）からの冷媒
空気をより低温にまで冷却することができる。この結
果、膨張機（22）の入口での空気温度をより低くするこ
とが可能となる。このため、冷凍能力を維持しつつ圧縮
機（21）への入力をより削減でき、ＣＯＰ（成績係数）
の向上を一層確実に図ることができる。

【００３４】また、加湿冷却器（24）において、水分の
蒸発潜熱によって負荷を冷却するようにすると、冷凍能
力を向上させることができ、ＣＯＰ（成績係数）の向上
を図ることができる。

【００３５】また、上記負荷熱交換器（23）が加湿冷却
機能を兼ね備えるようにすると、加湿冷却器を省略する
ことができ、全体構成の簡略化を図ることができる。

【００３６】また、上記除湿手段（30）で除湿された冷
媒空気を加熱手段（50）によって加熱するようにする
と、該加熱手段（50）で入力した熱量によって除湿手段
（30）の除湿媒体（31）の再生を十分に行うことができ
る。このため、入口側の冷媒空気の除湿をより確実に行
うことが可能となる。

【００３７】特に、例えば、加湿冷却器（24）からの冷
媒空気の絶対湿度が大きい場合でも、除湿手段（30）の
再生を十分に行うことができる。このため、加湿冷却器
（24）で大量の水分を供給することができるので、冷媒
空気をより冷却することができ、冷却熱交換器（40）に
おいて、圧縮機（21）からの冷媒空気を更により低温に
まで冷却できる。このため、冷凍能力を維持しつつ圧縮
機（21）への入力をより削減でき、ＣＯＰ（成績係数）
の向上を一層確実に図ることができる。

【００３８】また、バイパス通路（60）を設けるように
すると、低外気温時において、水分の蒸発潜熱と冷媒空
気の顕熱とによって負荷に対応することができるので、
冷凍能力を維持しつつ圧縮機（21）の入力をより削減す
ることができる。この結果、ＣＯＰ（成績係数）の向上
をより一層確実に図ることができる。

【００３９】

【発明の実施の形態１】以下、本発明の実施形態１を図
面に基づいて詳細に説明する。

【００４０】図１に示すように、本実施形態の空気調和
装置（10）は、単一ループの空気サイクル回路（20）
と、除湿手段である除湿機構（30）とを備え、冷房を行
うように構成されている。

【００４１】上記空気サイクル回路（20）は、圧縮機
（21）と冷却熱交換器（40）と膨張機（22）と負荷熱交
換器（23）と加湿冷却器（24）と冷却熱交換器（40）と
が順にダクト（25）を介して連結されて構成されてい
る。そして、該空気サイクル回路（20）は、冷媒空気が
流れて空気サイクル冷凍動作を行うように構成されてい
る。

【００４２】上記圧縮機（21）の吸込側は、入口側ダク
ト（25）を介して室外に連通している。そして、上記圧
縮機（21）が外気を冷媒空気として取り入れて圧縮する
ように構成されている。

【００４３】上記冷却熱交換器（40）は、放熱通路（4
1）と吸熱通路（42）とが区画形成され、冷媒空気を冷
却する冷却器（40）を構成している。該放熱通路（41）
の入口が圧縮機（21）の吐出側にダクト（25）を介して
接続され、該放熱通路（41）の出口が膨張機（22）の入
口側にダクト（25）を介して接続されている。該放熱通
路（41）は、圧縮冷媒空気が流れて該圧縮冷媒空気を冷
却するように構成されている。

【００４４】上記膨張機（22）は、冷却された冷媒空気
を膨張させて低温の冷媒空気としている。尚、上記圧縮
機（21）と膨張機（22）との間には、モータ（11）が連
結されている。そして、圧縮機（21）は、モータ（11）
の駆動力と、膨張機（22）での冷媒空気の膨張仕事とに
よって駆動される。

【００４５】上記負荷熱交換器（23）は、室内などに設
置され、膨張機（22）から低温の冷媒空気が流れ、該冷
媒空気と負荷熱交換器（23）を流通する負荷である室内
空気とを熱交換させるように構成されている。

【００４６】上記加湿冷却器（24）は、水分が透過可能
な透湿膜を備え、この透湿膜によって隔てられて空気側
空間と水側空間とが区画形成されている。該空気側空間
はダクト（25）を介して負荷熱交換器（23）と冷却熱交
換器（40）とが接続されて冷媒空気が流れる。

【００４７】上記水側空間には、水配管（12）が接続さ
れて水道水等が供給されている。そして、上記加湿冷却
器（24）は、水側空間の水分が透湿膜を透過して空気側
空間の冷媒空気に供給され、水分が冷媒空気で蒸発して
該冷媒空気を冷却するように構成されている。

【００４８】一方、上記冷却熱交換器（40）の吸熱通路
（42）の入口が加湿冷却器（24）の出口側にダクト（2
5）を介して接続され、該吸熱通路（42）の出口が出口
側ダクト（25）を介して室外に連通している。つまり、
上記冷却熱交換器（40）は、加湿冷却器（24）によって
冷却された冷媒空気が圧縮機（21）からの圧縮冷媒空気
を冷却するように構成されている。

【００４９】上記除湿機構（30）は、入口側ダクト（2
5）と出口側ダクト（25）の途中に設けられている。該
除湿機構（30）は、ロータ部材（31）と吸湿部（32）と
放湿部（33）とを備え、いわゆるロータリ式の除湿器と
同様に構成されている。

【００５０】上記ロータ部材（31）は、円板状で且つ厚
さ方向に空気が通過させるように形成されている。該ロ
ータ部材（31）は、水分を吸着する固体吸着剤を備え、
通過する空気を固体吸着剤とを接触させる湿度媒体を構
成している。

【００５１】また、上記ロータ部材（31）には、図示し
ないが、駆動機構である駆動モータが連結され、該駆動
モータで回転駆動し、吸湿部（32）と放湿部（33）との
間を移動する。上記ロータ部材（31）の固体吸着剤は、
多孔性の無機化合物を主成分として構成される。該無機
化合物は、細孔径が０．１〜２０ｎｍ程度で水分を吸着
するものが選ばれる。

【００５２】上記吸湿部（32）は、入口側ダクト（25）
の途中に配置されている。該吸湿部（32）は、入口側ダ
クト（25）内の冷媒空気がロータ部材（31）を通過し、
該冷媒空気の水分がロータ部材（31）の固体吸着剤に吸
着される。これによって、該冷媒空気が除湿される。

【００５３】上記放湿部（33）は、出口側ダクト（25）
の途中に配置されている。該放湿部（33）では、出口側
ダクト（25）内の冷媒空気がロータ部材（31）を通過
し、ロータ部材（31）の固体吸着剤に吸着された水分が
脱着して該冷媒空気に放湿される。これによって、固体
吸着剤が再生される。

【００５４】つまり、上記吸湿部（32）において冷媒空
気から吸湿したロータ部材（31）の部分が放湿部（33）
に移動する。そして、該放湿部（33）ではロータ部材
（31）が固体吸着剤から水分を脱着して再生される。逆
にいえば、上記ロータ部材（31）が冷媒空気に対して放
湿する。その後、ロータ部材（31）の再生された部分
は、再び吸湿部（32）に移動する。以上の動作を繰り返
すことによって、除湿機構（30）が連続的に冷媒空気の
除湿を行う。

【００５５】〈作用〉次に、上述した空気調和装置（1
0）の運転動作について、図２の空気線図を参照しなが
ら説明する。

【００５６】先ず、点Ａの状態において、外気を冷媒空
気として入口側ダクト（25）から取り入れる。該冷媒空
気は、除湿機構（30）の吸湿部（32）でロータ部材（3
1）と接触して除湿され、絶対湿度が低下して温度が上
昇し、等エンタルピ線に沿って点Ａの状態から点Ｂの状
態となる。

【００５７】点Ｂの冷媒空気は、圧縮機（21）に流入し
て圧縮され、絶対湿度は一定のまま温度及び圧力が上昇
し、点Ｃの状態となる。この点Ｃの圧縮冷媒空気は、冷
却熱交換器（40）へ入って放熱通路（41）を流れ、吸熱
通路（42）の冷媒空気と熱交換を行う。この放熱通路
（41）の冷媒空気は、熱交換によって冷却され、絶対湿
度一定で温度が低下して点Ｄの状態となる。

【００５８】点Ｄの冷媒空気は、膨張機（22）で膨張
し、絶対湿度は一定のまま温度及び圧力が低下して点Ｅ
の状態となる。そして、点Ｅの冷媒空気は、負荷熱交換
器（23）を流れ、負荷である室内空気と熱交換して該室
内空気を冷却する一方、絶対湿度一定で温度が上昇して
点Ｆの状態となる。

【００５９】その後、点Ｆの冷媒空気は、加湿冷却器
（24）に入って水分を供給され、供給された水分が冷媒
空気中で蒸発する。そして、この冷媒空気は、絶対湿度
が上昇して温度が低下し、等エンタルピ線に沿って点Ｇ
の状態となる。

【００６０】この点Ｇの冷媒空気は、冷却熱交換器（4
0）へ入って吸熱通路（42）を流れ、放熱通路（41）の
冷媒空気と熱交換を行い、点Ｈの状態となる。

【００６１】この点Ｈの冷媒空気は、出口側ダクト（2
5）を通って除湿機構（30）の放湿部（33）に入る。該
放湿部（33）において、冷媒空気とロータ部材（31）と
が接触し、ロータ部材（31）が冷媒空気に対して放湿す
る。これによって、冷媒空気は、絶対湿度が上昇して温
度が低下し、等エンタルピ線に沿って点Ｈの状態から点
Ｉの状態となる。

【００６２】そして、この点Ｉの冷媒空気は、出口側ダ
クト（25）を通って室外に排出される。

【００６３】一方、上記除湿機構（30）は、ロータ部材
（31）が回転駆動する。このロータ部材（31）が吸湿部
（32）と放湿部（33）との間を移動し、吸湿部（32）で
の吸湿と放湿部（33）での放湿とを繰り返す。これによ
って、圧縮機（21）に入る冷媒空気の除湿が連続して行
われる。

【００６４】〈実施形態１の効果〉以上のように、本実
施形態は、空気サイクル回路（20）が単一ループを構成
し、圧縮機（21）からの圧縮冷媒空気を、負荷である室
内空気と熱交換した後の冷媒空気によって冷却するよう
にしている。この結果、上記圧縮冷媒空気を従来よりも
低温に冷却することができるので、冷凍能力を維持しつ
つ圧縮機（21）の入力を削減することができる。このた
め、エネルギ効率を向上させることができ、ＣＯＰ（成
績係数）の向上を図ることができる。

【００６５】また、上記冷媒空気と負荷環境である室内
とを負荷熱交換器（23）によって分離することができる
ので、クリーンルームなどの負荷環境の要求に確実に応
えることができる。

【００６６】また、上記除湿機構（30）が冷媒空気を除
湿した後に該冷媒空気を膨張させるので、膨張機（22）
における結露や着霜を確実に防止することができ、より
低温の冷媒空気を得ることができる。

【００６７】また、上記除湿機構（30）が入口側の冷媒
空気から奪った水分を出口側の冷媒空気に放湿するた
め、上記水分をドレン水として処理する必要がなくな
る。この結果、ドレン処理のための構成が不要となり、
構成の簡素化を図ることができる。

【００６８】また、上記冷却熱交換器（40）を通って相
対湿度が低下した冷媒空気に対してロータ部材（31）が
放湿する。このため、ロータ部材（31）の固体吸着剤か
ら確実に水分を脱着させてロータ部材（31）の再生を十
分に行うことができる。この結果、入口側の冷媒空気の
除湿も確実に行うことが可能となる。

【００６９】また、上記加湿冷却器（24）を設けて冷媒
空気を水分の蒸発潜熱によって冷却するので、冷却熱交
換器（40）において、圧縮機（21）からの冷媒空気をよ
り低温にまで冷却できる。この結果、膨張機（22）入口
での空気温度をより低くすることが可能となる。このた
め、冷凍能力を維持しつつ圧縮機（21）への入力をより
削減でき、ＣＯＰ（成績係数）の向上を一層確実に図る
ことができる。

【００７０】

【発明の実施の形態２】次に、本発明の実施形態２を図
３に基づいて詳細に説明する。

【００７１】本実施形態は、実施形態１の加湿冷却器
（24）が冷媒空気の冷却のみを行うのに代わり、加湿冷
却器（24）が、冷媒空気を介して室内空気を水分の蒸発
潜熱により冷却するようにしたものである。

【００７２】つまり、図１において、加湿冷却器（24）
は、負荷熱交換器（23）と同様に室内などに設置され、
負荷である室内空気が流通する一方、冷媒空気に供給さ
れた水分が該冷媒空気で蒸発し、該冷媒空気を介して室
内空気を冷却させるように構成されている。

【００７３】本実施形態の空気調和装置（10）は、図３
に示すように、実施形態１と同様に、点Ａの冷媒空気
は、除湿機構（30）で除湿され（点Ｂ）、圧縮機（21）
で圧縮される（点Ｃ）。続いて、上記冷媒空気は、冷却
熱交換器（40）で冷却され（点Ｄ）、膨張機（22）で膨
張し（点Ｅ）、負荷熱交換器（23）で室内空気と熱交換
して該室内空気を冷却する（点Ｆ）。

【００７４】その後、本実施形態の特徴とし、上記点Ｆ
の冷媒空気は、加湿冷却器（24）に流れて水分を供給さ
れ、供給された水分が冷媒空気中で蒸発する。この冷媒
空気が室内空気と熱交換するので、絶対湿度が上昇して
点Ｇの状態となる。

【００７５】この点Ｇの冷媒空気は、その後、実施形態
１と同様に、冷却熱交換器（40）で放熱通路（41）の冷
媒空気と熱交換を行い（点Ｈ）、除湿機構（30）で吸湿
し（点Ｉ）、室外に排出される。

【００７６】したがって、本実施形態によれば、加湿冷
却器（24）において、水分の蒸発潜熱によって負荷であ
る室内空気を冷却するので、冷凍能力を向上させること
ができ、ＣＯＰ（成績係数）の向上を図ることができ
る。

【００７７】その他の構成並びに作用及び効果は、実施
形態１と同様である。

【００７８】

【発明の実施の形態３】次に、本発明の実施形態３を図
４に基づいて詳細に説明する。

【００７９】本実施形態は、実施形態１の加湿冷却器
（24）が冷媒空気の冷却を行うのに代わり、負荷熱交換
器（23）が上記加湿冷却器を兼用するようにしたもので
ある。

【００８０】上記負荷熱交換器（23）は、水分が透過可
能な透湿膜が設けられ、透湿膜の一方に水側空間が形成
されると共に、透湿膜を隔てて水側空間の反対側は空気
側通路が形成されている。この水側空間には水配管（1
2）が接続され、水道水等が供給される。そして、上記
負荷熱交換器（23）は、水側空間の水分が透湿膜を透過
して空気側通路の冷媒空気に供給される。

【００８１】該空気側通路においては、冷媒空気が室内
空気と熱交換して加熱されると同時に、冷媒空気中で水
分が蒸発する。これによって冷媒空気の温度上昇が抑制
され、冷媒空気と室内空気との温度差が確保される。つ
まり、冷媒空気を介して水分の蒸発潜熱によって室内空
気を冷却している。

【００８２】本実施形態の空気調和装置（10）は、図５
に示すように、実施形態１と同様に、点Ａの冷媒空気
は、除湿機構（30）で除湿され（点Ｂ）、圧縮機（21）
で圧縮される（点Ｃ）。続いて、上記冷媒空気は、冷却
熱交換器（40）で冷却され（点Ｄ）、膨張機（22）で膨
張する（点Ｅ）。

【００８３】その後、本実施形態の特徴とし、上記点Ｅ
の冷媒空気は、負荷熱交換器（23）で室内空気と熱交換
すると同時に、水分を供給され、供給された水分が冷媒
空気中で蒸発する。そして、この冷媒空気が室内空気と
熱交換するので、相対湿度が一定のまま温度が上昇して
点Ｇの状態となる。

【００８４】この点Ｇの冷媒空気は、その後、実施形態
１と同様に、冷却熱交換器（40）で放熱通路（41）の冷
媒空気と熱交換を行い（点Ｈ）、除湿機構（30）で吸湿
し（点Ｉ）、室外に排出される。

【００８５】したがって、本実施形態によれば、負荷熱
交換器（23）が加湿冷却機能を兼ね備えるので、実施形
態１の加湿冷却器（24）を省略することができ、全体構
成の簡略化を図ることができる。

【００８６】その他の構成並びに作用及び効果は、実施
形態１と同様である。

【００８７】

【発明の実施の形態４】次に、本発明の実施形態４を図
６に基づいて詳細に説明する。

【００８８】本実施形態は、実施形態１の空気調和装に
おいて、冷媒空気の加熱手段である加熱器（50）を圧縮
機（21）の吸込側に設けたものである。

【００８９】該加熱器（50）は、除湿機構（30）を通っ
た冷媒空気が通る一方、熱源（51）からの熱媒体が通路
（52）を介して供給され、該熱媒体によって冷媒空気を
加熱するように構成されている。尚、上記熱源（51）
は、ボイラなどの他、コジェネレーションシステムの廃
熱などが利用されている。

【００９０】したがって、本実施形態では、除湿機構
（30）で除湿された冷媒空気が加熱器（50）によって加
熱されて絶対湿度が一定のまま温度が上昇する。その
後、この冷媒空気が圧縮機（21）で圧縮された後、冷却
熱交換器（40）において、加湿冷却器（24）からの冷媒
空気と熱交換して冷却される。

【００９１】この結果、上記加熱器（50）で入力した熱
量が加湿冷却器（24）からの冷媒空気に移動するので、
ロータ部材（31）の固体吸着剤からより確実に水分を脱
着させてロータ部材（31）の再生を十分に行うことがで
きる。このため、入口側の冷媒空気の除湿をより確実に
行うことが可能となる。

【００９２】特に、加湿冷却器（24）からの冷媒空気の
絶対湿度が大きい場合でも、ロータ部材（31）の再生を
十分に行うことができる。このため、加湿冷却器（24）
で大量の水分を供給することができるので、冷媒空気を
より冷却することができ、冷却熱交換器（40）におい
て、圧縮機（21）からの冷媒空気を更により低温にまで
冷却できる。このため、冷凍能力を維持しつつ圧縮機
（21）への入力をより削減でき、ＣＯＰ（成績係数）の
向上を一層確実に図ることができる。

【００９３】その他の構成並びに作用及び効果は、実施
形態１と同様である。

【００９４】

【発明の実施の形態５】次に、本発明の実施形態５を図
７に基づいて詳細に説明する。

【００９５】本実施形態は、実施形態４の加熱器（50）
を、圧縮機（21）の吐出側に設けたものである。つま
り、該加熱器（50）で加熱された冷媒空気が冷却熱交換
器（40）に流れることになる。したがって、実施形態４
と同様にロータ部材（31）の再生を十分に行うことがで
きる。その他の構成並びに作用及び効果は、実施形態４
と同様である。

【００９６】

【発明の実施の形態６】次に、本発明の実施形態６を図
８に基づいて詳細に説明する。

【００９７】本実施形態は、実施形態４の加熱器（50）
を、冷却熱交換器（40）の除湿機構（30）に対する出口
側に設けたものである。つまり、該加熱器（50）で加熱
された冷媒空気が除湿機構（30）に流れることになる。
したがって、実施形態４と同様にロータ部材（31）の再
生を十分に行うことができる。その他の構成並びに作用
及び効果は、実施形態４と同様である。

【００９８】

【発明の実施の形態７】次に、本発明の実施形態７を図
９に基づいて詳細に説明する。

【００９９】本実施形態は、実施形態３の空気調和装置
（10）にバイパス通路（60）を設けたものである。該バ
イパス通路（60）は、ファン（61）を備えている。該バ
イパス通路（60）の一端は、除湿機構（30）と圧縮機
（21）の間のダクト（25）に三方向切換弁である切換え
機構（62）を介して接続されている。一方、上記バイパ
ス通路（60）の他端は、圧縮機（21）と負荷熱交換器
（23）の間のダクト（25）に三方向切換弁である切換え
機構（63）を介して接続されている。そして、上記両切
換え機構（62，63）は、低外気温時に切り換わる。

【０１００】本実施形態の空気調和装置（10）は、外気
温度が通常の場合、実施形態３と同じ動作が行われ、低
外気温時になると、ファン（61）を駆動すると共に、両
切換え機構（62，63）を切り換える。この状態におい
て、外気である冷媒空気は、除湿機構（30）で除湿され
た後、バイパス通路（60）を通り、負荷熱交換器（23）
に流れる。この負荷熱交換器（23）において、水分の蒸
発潜熱と、低温の冷媒空気の顕熱とによって室内空気を
冷却する。その後、上記冷媒空気は冷却熱交換器（40）
を通り、除湿機構（30）を経て排出される。

【０１０１】したがって、本実施形態によれば、低外気
温時において、水分の蒸発潜熱と冷媒空気の顕熱とによ
って負荷に対応することができるので、冷凍能力を維持
しつつ圧縮機（21）の入力をより削減することができ
る。この結果、ＣＯＰ（成績係数）の向上をより一層確
実に図ることができる。

【０１０２】

【発明の他の実施の形態】上記各実施形態において、除
湿機構（30）は固体吸着剤を用いたが、本発明の除湿機
構（30）は液体吸着剤を用いたものでもよい。

【０１０３】また、実施形態４〜実施形態６の加熱器
（50）は、実施形態２及び実施形態３の空気調和装置
（10）に設けてもよいことは勿論である。

【０１０４】また、実施形態７のバイパス通路（60）
は、実施形態２の空気調和装置（10）に設けてもよい。

【０１０５】また、本発明は、実施形態７のバイパス通
路（60）を併用した運転の他、バイパス通路（60）を設
けなくともよい。つまり、圧縮機（21）の容量を小さく
し、該圧縮機（21）が冷媒空気を搬送するのみとしても
バイパス通路（60）と同様な効果を発揮させることがで
きる。

【０１０６】具体的には、低外気温時において、実施形
態７のように、圧縮機（21）及び膨張機（22）の駆動を
停止した状態において、冷媒空気がバイパス通路（60）
のみを流れ、水分の蒸発潜熱と冷媒空気の顕熱とによっ
て負荷を冷却する。

【０１０７】低外気温時の他の態様とし、上記バイパス
通路（60）が設けられていない場合、圧縮機（21）を低
容量で駆動し、該圧縮機（21）の搬送力によって冷媒空
気を流し、低外気温の冷媒空気を負荷熱交換器（23）に
供給する。そして、水分の蒸発潜熱と冷媒空気の顕熱と
によって負荷を冷却する。

【０１０８】更に、低外気温時の他の態様とし、冷媒空
気が上記バイパス通路（60）を流れと同時に、圧縮機
（21）を低容量で駆動して低容量の空気サイクル動作を
行う。この場合、低外気温の冷媒空気が直接に負荷熱交
換器（23）に供給されると同時に、圧縮及び膨張等を行
った空気サイクルの冷媒空気が負荷熱交換器（23）に供
給される。この２つの冷媒空気の双方を利用し、水分の
蒸発潜熱及び冷媒空気の顕熱によって負荷を冷却する。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態１に係る空気調和装置の構成を示す概
略構成図である。

【図２】実施形態１に係る空気調和装置の動作を示す空
気線図である。

【図３】実施形態２に係る空気調和装置の動作を示す空
気線図である。

【図４】実施形態３に係る空気調和装置の構成を示す概
略構成図である。

【図５】実施形態３に係る空気調和装置の動作を示す空
気線図である。

【図６】実施形態４に係る空気調和装置の構成を示す概
略構成図である。

【図７】実施形態５に係る空気調和装置の構成を示す概
略構成図である。

【図８】実施形態６に係る空気調和装置の構成を示す概
略構成図である。

【図９】実施形態７に係る空気調和装置の構成を示す概
略構成図である。

【図１０】従来の空気調和装置の構成を示す概略構成図
である。

【符号の説明】

10 空気調和装置 20 空気サイクル回路 21 圧縮機 22 膨張機 23 負荷熱交換器 24 加湿冷却器 30 除湿機構（除湿手段） 31 ロータ部材（除湿媒体） 40 冷却熱交換器（冷却器） 50 加熱器（加熱手段） 60 バイパス通路 62，63 切換え機構

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡部 裕司 大阪府堺市金岡町1304番地 ダイキン工業 株式会社堺製作所金岡工場内 (72)発明者 吉見 学 大阪府堺市金岡町1304番地 ダイキン工業 株式会社堺製作所金岡工場内 (72)発明者 米本 和生 大阪府堺市金岡町1304番地 ダイキン工業 株式会社堺製作所金岡工場内

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機（21）と冷却器（40）と膨張機
   （22）と負荷熱交換器（23）とを備え、 上記圧縮機（21）で圧縮された冷媒空気が冷却器（40）
   で冷却された後、膨張機（22）で膨張して低温になり、
   該低温の冷媒空気が負荷熱交換器（23）で負荷から吸熱
   した後、該吸熱した冷媒空気が上記冷却熱交換器（40）
   で圧縮機（21）からの圧縮冷媒空気を冷却する単一ルー
   プの空気サイクル回路（20）が構成されている空気調和
   装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の空気調和装置において、 圧縮機（21）が吸い込む前の冷媒空気を除湿する除湿手
   段（30）が設けられている空気調和装置。
3. 【請求項３】 請求項２記載の空気調和装置において、 除湿手段（30）は、冷却器（40）で昇温した冷媒空気に
   よって除湿媒体（31）が再生されるように構成されてい
   る空気調和装置。
4. 【請求項４】 請求項３記載の空気調和装置において、 圧縮機（21）の吸込側若しくは吐出側又は冷却器（40）
   の除湿手段（30）に対する出口側には、冷媒空気の加熱
   手段（50）が設けられている空気調和装置。
5. 【請求項５】 請求項１〜４の何れか１記載の空気調和
   装置において、 負荷熱交換器（23）で負荷を冷却した冷媒空気に水分を
   供給し、該冷媒空気を加湿冷却して冷却器（40）に導く
   加湿冷却器（24）が設けられている空気調和装置。
6. 【請求項６】 請求項１〜４の何れか１記載の空気調和
   装置において、 負荷熱交換器（23）で負荷を冷却した冷媒空気に水分を
   供給し、該冷媒空気を介して水分の蒸発潜熱により負荷
   を冷却し、該冷媒空気を冷却器（40）に導く加湿冷却器
   （24）が設けられている空気調和装置。
7. 【請求項７】 請求項１〜４の何れか１記載の空気調和
   装置において、 負荷熱交換器（23）は、冷媒空気に水分を供給し、該冷
   媒空気が水分の蒸発潜熱と共に負荷を冷却するように構
   成されている空気調和装置。
8. 【請求項８】 請求項１〜７の何れか１記載の空気調和
   装置において、 空気サイクル回路（20）は、空気サイクル動作を行って
   負荷を冷却する運転と、上記空気サイクル運転を停止し
   た状態で取り込んだ冷媒空気を負荷熱交換器（23）に供
   給して負荷を冷却する運転とを行うように構成されてい
   る空気調和装置。
9. 【請求項９】 請求項８記載の空気調和装置において、 圧縮機（21）の吸込側と膨張機（22）の出口側との間に
   は、ファン（61）を備えるバイパス通路（60）が上記圧
   縮機（21）と冷却器（40）と膨張機（22）とをバイパス
   するように切換え機構（62，63）を介して接続されてい
   る空気調和装置。