JP2000337660A

JP2000337660A - 除湿装置及び除湿方法

Info

Publication number: JP2000337660A
Application number: JP11143732A
Authority: JP
Inventors: Kensaku Maeda; 健作前田; Yoshiro Fukasaku; 善郎深作
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 1999-05-24
Filing date: 1999-05-24
Publication date: 2000-12-08

Abstract

(57)【要約】【課題】ＣＯＰの高い、かつコンパクトにまとまった
除湿装置及び除湿方法を提供する。【解決手段】処理空気中の水分を吸着するデシカント
を有する水分吸着装置１０３と、水分吸着装置１０３に
対して前記処理空気の流れの下流側に設けられた処理空
気冷却器３００ｄであって、前記デシカントにより水分
を吸着された処理空気を冷媒の蒸発により冷却し、蒸発
した前記冷媒を該処理空気冷却器中で全体として一方向
に流して下流側で冷却流体により冷却して凝縮するよう
に構成された処理空気冷却器３００ｄと、前記凝縮した
冷媒液を処理空気冷却器３００ｄ内での蒸発に供するよ
うに処理空気冷却器３００ｄに対して前記一方向の流れ
の上流側に戻す冷媒液戻し装置３８０とを備える除湿装
置。処理空気冷却器内での蒸発と凝縮はほぼ同一の圧力
下で行なわれる。冷媒液戻し装置は、例えば冷媒液ポン
プやエジェクターである。凝縮した冷媒液を戻す冷媒液
戻し装置を備えるので、処理空気冷却器内の冷媒側の熱
伝達率が著しく高くなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、除湿装置及び除湿
方法に関し、特にデシカントを用いた除湿装置及び除湿
方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図８に示すように、従来から熱源として
ヒートポンプを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８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、前記空調機の再生
空気を前記圧縮ヒートポンプＨＰの高熱源として用い、
即ち再生空気を加熱器２２０で加熱して、加熱された再
生空気でデシカントの再生を行うとともに、前記空調機
の処理空気を前記圧縮ヒートポンプＨＰの低熱源として
用い、即ち処理空気を冷却器２１０で冷却するものであ
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されている。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１
２１が設けられ、省エネルギー化を図っている。

【０００４】ここで、図９のモリエ線図を参照して図８
に示される圧縮ヒートポンプＨＰの作用を説明する。図
９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
（冷媒側から見れば冷却器あるいは凝縮器）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と同じである。そしてエンタルピは１２２．９７
ｋｃａｌ／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／ｃ
ｍ²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空
調システムによれば、処理空気を冷却器２１０で冷却す
る前に予備的に冷却する顕熱熱交換器１０４が重要な役
割を演じているが、この顕熱熱交換器は一般にシステム
中で大きな容積を占めるため、システム構成を困難に
し、ひいてはシステムの大型化が余儀なくされていた。
また顕熱熱交換器１０４を用いても冷媒の冷凍効果が必
ずしも高くなく、結果として除湿装置のＣＯＰが必ずし
も高くなかった。

【０００６】そこで本発明は、ＣＯＰの高いかつコンパ
クトにまとまった除湿装置を提供することを目的として
いる。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
めに、請求項１に係る発明による除湿装置は、例えば図
１に示されるように、処理空気中の水分を吸着するデシ
カントを有する水分吸着装置１０３と；前記処理空気を
低熱源とし、前記デシカントを再生する再生空気を高熱
源として作動するヒートポンプＨＰ１とを備え；ヒート
ポンプＨＰ１は、前記処理空気で冷媒を蒸発させる蒸発
器２１０と、前記再生空気で前記冷媒を凝縮させる凝縮
器２２０と、凝縮器２２０から蒸発器２１０に到る冷媒
経路中に凝縮器２２０で凝縮した冷媒を減圧する絞り３
６０を介して設けられた処理空気冷却器３００ｄを有
し、処理空気冷却器３００ｄは前記処理空気Ａと冷却媒
体Ｃとを熱交換関係に置くように構成され、かつ処理空
気冷却器３００ｄは蒸発器２１０における冷媒蒸発圧力
と凝縮器２２０における冷媒凝縮圧力との中間の圧力で
前記デシカント通過後で蒸発器２１０に到る前の処理空
気から熱を奪って冷媒を蒸発させ冷却媒体Ｃを加熱する
ことによって該冷媒を凝縮するように構成され、さらに
ヒートポンプＨＰ１は、処理空気冷却器３００ｄを通過
する冷媒量を相対的に増す増量手段を有することを特徴
とする。

【０００８】ここで、冷却媒体は再生空気Ｂであっても
よい。ヒートポンプのサイクルを形成するに必要な量と
は、典型的には、凝縮器２２０で凝縮される量あるいは
蒸発器２１０で蒸発される量である。但し処理空気冷却
器３００ｄの冷媒上流側に気液分離器３５０を備えると
きは、そこで分離された液体の量がヒートポンプのサイ
クルを形成するに必要な量に該当する。

【０００９】冷媒量を相対的に増す増量手段は、例えば
ヒートポンプＨＰ１のサイクルを形成するに必要な量よ
りも増す増量手段である。増量手段は例えば冷媒液戻し
装置であり、さらに具体的には例えば冷媒液ポンプ、凝
縮器の凝縮圧力を利用するエジェクターである。

【００１０】増量手段を備えるので、処理空気冷却器に
おける、潜熱と冷媒量の積で定まる処理空気の冷却容量
が増える。また処理空気冷却器内の冷媒側の熱伝達率も
高くなる。

【００１１】また請求項２に記載のように、請求項１に
記載の除湿装置では、処理空気冷却器３００ｄは、前記
処理空気から熱を奪って冷媒を蒸発させる蒸発セクショ
ン２５１と；前記冷却媒体を加熱することによって冷媒
を凝縮する凝縮セクション２５２とを有し；増量手段３
８０は蒸発セクション２５１と凝縮セクション２５２と
の間で冷媒を循環させるように構成されたことを特徴と
してもよい。

【００１２】上記目的を達成するために、請求項３に係
る発明による除湿装置は、例えば図１に示されるよう
に、処理空気中の水分を吸着するデシカントを有する水
分吸着装置１０３と；水分吸着装置１０３に対して前記
処理空気の流れの下流側に設けられた処理空気冷却器３
００ｄであって、前記デシカントにより水分を吸着され
た処理空気を冷媒の蒸発により冷却し、蒸発した前記冷
媒を該処理空気冷却器中で全体として一方向に流して下
流側で冷却流体により冷却して凝縮するように構成され
た処理空気冷却器３００ｄと；前記凝縮した冷媒液を処
理空気冷却器３００ｄ内での蒸発に供するように処理空
気冷却器３００ｄに対して前記一方向の流れの上流側に
戻す冷媒液戻し装置３８０とを備えることを特徴とす
る。典型的には、処理空気冷却器３００ｄ内での冷媒の
蒸発と凝縮はほぼ同一の圧力下で行なわれる。

【００１３】このように構成すると、凝縮した冷媒液を
処理空気冷却器内での蒸発に供するように処理空気冷却
器に対して前記一方向の流れの上流側に戻す冷媒液戻し
装置を備えるので、処理空気冷却器を通過する冷媒の循
環量が増えるので、潜熱と冷媒循環量の積で定まる処理
空気の冷却容量が増える。また処理空気冷却器内の冷媒
側の熱伝達率も高くなる。冷媒液戻し装置は、例えば冷
媒液ポンプ、凝縮器の凝縮圧力を利用するエジェクター
である。ここで、蒸発した冷媒を処理空気冷却器中で全
体として一方向に流して下流側で冷却流体により冷却し
て凝縮するとあるが、蒸発させる部分と凝縮させる部分
とは、典型的には１体のチューブで構成されるが、これ
に限らず、それぞれ別々のチューブで構成し、両者を配
管で接続するような構成であってもよい。

【００１４】また請求項４に記載のように、請求項３に
記載の除湿装置では、処理空気冷却器３００ｄで凝縮し
た冷媒を蒸発させて、処理空気冷却器３００ｄで冷却し
た処理空気をさらに冷却する冷媒蒸発器２１０と；冷媒
蒸発器２１０で蒸発して気体になった冷媒を昇圧する昇
圧機２６０と；昇圧機２６０で昇圧された冷媒を再生空
気で冷却して凝縮する凝縮器２２０とを備え；凝縮器２
２０で凝縮された冷媒を処理空気冷却器３００ｄに供給
するように構成してもよい。典型的には、処理空気冷却
器３００ｄと冷媒蒸発器２１０との間には、冷媒圧力を
減圧する絞り２７０が備えられている。

【００１５】昇圧機は、例えば圧縮機であり、昇圧は圧
縮機でガスを圧縮して行う。しかしながら、吸収ヒート
ポンプにおけるように、冷媒を吸収液で吸収する吸収器
と、吸収液を再生する再生器と、冷媒を吸収した吸収液
を昇圧して、吸収器から再生器に送り込むポンプとの組
合せであってもよい。

【００１６】この発明では、典型的には、処理空気冷却
器３００ｄで凝縮した冷媒は減圧されて冷媒蒸発器２１
０に送られ、この減圧された第１の圧力下で蒸発する。
昇圧機２６０で第２の圧力に昇圧され、凝縮器２２０で
第２の圧力下で凝縮された冷媒は減圧されて処理空気冷
却器３００ｄに送られ、前記ほぼ同一の圧力（第１と第
２の圧力の中間の圧力）で蒸発と凝縮とが行なわれる。
また典型的には、凝縮器で冷媒を冷却し、自身は加熱さ
れた再生空気は、水分吸着装置に流れるように構成さ
れ、水分吸着装置のデシカントを再生するのに用いられ
る。

【００１７】また請求項５に記載のように、請求項４に
記載の除湿装置では、凝縮器２２０と処理空気冷却器３
００ｄとの間に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い。典型的
には、凝縮器２２０と気液分離器３５０との間には、冷
媒圧力を減圧する絞り３６０が備えられている。

【００１８】このように構成すると、気液分離器を備え
るので、蒸発により処理空気を冷却するために処理空気
冷却器に流入させる冷媒を液相を主体とするようにで
き、また冷却流体により凝縮させる冷媒の気相分を一様
にすることができる。

【００１９】上記目的を達成するために、請求項６に係
る発明による処理空気を除湿する方法は、デシカントで
処理空気中の水分を吸着する第１の工程と；冷媒液を所
定の圧力で蒸発させて、第１の工程で水分を吸着された
処理空気を冷却する第２の工程と；前記所定の圧力で蒸
発した前記冷媒を、該所定の圧力とほぼ同じ圧力で凝縮
させる第３の工程と；第３の工程で凝縮された冷媒を第
２の工程で蒸発させるために提供する第４の工程とを備
える。典型的な第４の工程では、第３の工程で凝縮され
た冷媒液を、第２の工程で蒸発させる前に、その他の蒸
発凝縮などの工程を経ることなく第２の工程の蒸発に供
するために、冷媒液ポンプ等で直接第２の工程に送る。

【００２０】この方法では、第１の工程で処理空気中の
水分を吸着（除去）するのにデシカントを用いて該水分
を吸着し；さらに前記処理空気を、前記所定の圧力より
低い第１の圧力で蒸発する冷媒で冷却する第５の工程
と；第５の工程で蒸発した冷媒を、前記所定の圧力より
高い第２の圧力まで昇圧する第６の工程と；前記第２の
圧力で凝縮する前記冷媒で、前記水分を吸着したデシカ
ントを再生する再生空気を加熱する第７の工程と；第７
の工程で加熱された再生空気で前記水分を吸着したデシ
カントから水分を脱着して、該デシカントを再生する第
８の工程とを備えるようにしてもよい。典型的には、第
３の工程で凝縮された冷媒は第５の工程で蒸発させるた
めにも提供される。また第７の工程で前記第２の圧力で
凝縮した冷媒を、第２の工程で蒸発させる冷媒として提
供する。

【００２１】このように構成すると、例えば、第１の圧
力を空調空間１０１に供給するに適した処理空気の温度
に対応する冷媒蒸発圧力とし、第２の圧力を再生空気の
再生温度に対応した冷媒凝縮圧力とし、前記中間の圧力
を大気温度に対応する圧力とすることによって、いわゆ
るエコノマイザサイクルを利用するができるので、冷媒
の冷凍効果を著しく高くすることができ、ひいては高い
ＣＯＰをもって処理空気を除湿することができる。また
所定の圧力、即ち第１と第２の圧力の中間の圧力で冷媒
を蒸発させて処理空気を冷却しその中間の圧力とほぼ同
じ圧力でその冷媒を凝縮させ、その凝縮した冷媒を再び
蒸発させるために提供する工程を備えるので、高い熱伝
達率をもって処理空気を冷却することができ、高いＣＯ
Ｐをもって処理空気を除湿する方法を提供することが可
能となる。

【００２２】さらに、以上の除湿空調装置においては、
前記冷却流体として空気を用い、処理空気冷却器３００
ｄにおいて冷媒を凝縮する際に、前記空気とともに液状
の水分を供給するように構成してもよく、このように構
成すると、液状の水分の蒸発による気化熱で冷却流体と
しての空気の温度が下がり、冷却効果が高まる。

【００２３】

【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。

【００２４】図１は、本発明による実施の形態である除
湿空調装置、即ちデシカント空調機を有する空調システ
ムのフローチャート、図２は、図１の空調システムに用
いる本発明の処理空気冷却器としての熱交換器の一例を
示す模式的断面図、図３は図１の除湿空調装置で図２の
熱交換器に代えて用いることのできる熱交換器の別の例
を示す模式的断面図、図４は図１の除湿空調装置で空調
する場合の湿り空気線図の例、図５は図１の空調装置に
含まれるヒートポンプＨＰ１の冷媒モリエ線図である。

【００２５】図１を参照して、第１の実施の形態である
除湿空調装置の構成を説明する。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１０１を快適な環境に維
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、処理空気を循環するための送風機１
０２、デシカントを充填したデシカントロータ１０３、
処理空気冷却器３００ｄ、冷媒蒸発器（処理空気から見
れば冷却器）２１０とこの順番で配列され、そして空調
空間１０１に戻るように構成されている。

【００２６】また、屋外ＯＡから再生空気Ｂの経路に沿
って、デシカントロータ１０３に入る前の再生空気と後
の再生空気とを熱交換する熱交換器１２１、冷媒凝縮器
（再生空気から見れば加熱器）２２０、デシカントロー
タ１０３、再生空気を循環するための送風機１４０、熱
交換器１２１とこの順番で配列され、そして屋外に排気
ＥＸするように構成されている。

【００２７】また、屋外ＯＡから冷却流体Ｃとしての外
気の経路に沿って、処理空気冷却器３００ｄ、冷却流体
を循環するための送風機１６０がこの順番で配列され、
そして屋外に排気ＥＸするように構成されている。

【００２８】冷媒蒸発器２１０から冷媒の経路に沿っ
て、冷媒蒸発器２１０で蒸発してガスになった冷媒を圧
縮する圧縮機２６０、冷媒凝縮器２２０、絞り３６０、
気液分離器３５０、処理空気冷却器３００ｄ、処理空気
冷却器３００ｄの熱交換チューブからの配管を集合する
ヘッダ３７０、絞り２７０がこの順番で配列され、そし
て再び冷媒蒸発器２１０に戻すようにして、ヒートポン
プＨＰ１が構成されている。

【００２９】この実施の形態では、気液分離器３５０
は、処理空気冷却器３００ｄの熱交換チューブへの配管
を集合するヘッダの役割も果たしている。そしてヘッダ
３７０と気液分離器３５０とを接続する冷媒配管３８５
が敷設され、冷媒配管３８５の途中には、冷媒液ポンプ
３８０が、冷媒液をヘッダ３７０から気液分離器３５０
に送って戻すように設置されている。

【００３０】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。

【００３１】熱交換器１２１としては、大量の再生空気
を通過させなければならないので、低温の再生空気と高
温の再生空気とを直交して流す直交流型の熱交換器や、
デシカントロータ１０３と類似した構造で、乾燥エレメ
ントの代わりに熱容量の大きい蓄熱材を充填した回転熱
交換器を用いる。

【００３２】次に図２を参照して、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３００ｄは、処理空気Ａを流す第１の区画３１０
と、冷却流体である外気を流す第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。

【００３３】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。熱
交換チューブのうち、蒸発セクションと凝縮セクション
とを備える図中２５１Ａ、Ｂ、Ｃ、２５２Ａ、Ｂ、Ｃに
ついて先ず説明する（矢視Ｙ−Ｙに示される冷媒ガス配
管３４０、チューブ３４１、凝縮セクション２５２Ｄは
後で別途説明する）。

【００３４】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（処理空気の流れに沿って複数の蒸発セクション
を２５１Ａ、２５１Ｂ、２５１Ｃとする。以下複数の蒸
発セクションを個別に論じる必要のないときは単に２５
１という）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（冷却流体
の流れに沿って複数の凝縮セクションを２５２Ａ、２５
２Ｂ、２５２Ｃとする。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２５２という）であ
る。

【００３５】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、４３
０Ｃが接続されている。また、各蒸発セクション２５１
Ａ、Ｂ、Ｃは、矢視Ｘ−Ｘに示されるように処理空気の
流れに直角な方向にそれぞれ１本以上の典型的には複数
本（図２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。

【００３６】図２に示す熱交換器の形態では、蒸発セク
ション２５１Ａの各熱交換チューブとそれに対応する凝
縮セクション２５２Ａの熱交換チューブとは、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３００ｄを
全体として小型コンパクトに形成することができる。

【００３７】図２の熱交換器の形態では、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、凝縮セクションも図中上から２５２Ａ、２
５２Ｂ、２５２Ｃの順番で並んでいる。

【００３８】一方、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、冷却流体である外気は、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。

【００３９】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２
５２を構成する熱交換チューブに、ないしは熱交換チュ
ーブの周囲を流れる空気中に散布するように構成されて
いる。

【００４０】また、第２の区画の第２の流体である冷却
流体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。

【００４１】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、
即ち本発明でいう中間の圧力は、処理空気Ａの温度と冷
却流体である外気の温度あるいはその湿球温度とによっ
て定まる。図２に示す熱交換器３００ｄ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、処
理空気と冷却流体としての外気との間の熱交換効率が高
い。

【００４２】冷媒ポンプ３８０は、蒸発セクション２５
１及び凝縮セクション２５２を流れる冷媒液の流量を増
やすので、冷却容量が増え、また冷媒流速が高くなり、
冷媒と各セクションを構成する熱交換チューブとの間の
熱伝達率が高くなる。

【００４３】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。

【００４４】蒸発セクション２５１、凝縮セクション２
５２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。

【００４５】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。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
ニウムまたは銅あるいはこれらの合金を用いるのが好ま
しい。

【００４６】次に冷媒ガス配管３４０の系統を説明す
る。冷媒ガス配管３４０には、気液分離器３５０で分離
された冷媒ガスが流れる。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、さらに第２の区画３２０を貫通して配置されてい
る。図８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２５２
Ｃ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。

【００４７】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。

【００４８】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１）に
まとめられ、前述のようにヘッダー３７０は冷媒配管２
０３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に合流するようにしても
よいし、他の凝縮セクション２５２Ａ、Ｂ、Ｃと同様
に、配管３４５はヘッダー３７０に接続してもよい（図
１は配管３４５をヘッダ３７０に接続する場合で示され
ている）。

【００４９】次に図３を参照して、ヒートポンプＨＰ１
に利用して好適な別の熱交換器の構成を説明する。図
中、熱交換器３００は、熱交換器３００ｄと違って、チ
ューブ３４１とそれに連なる凝縮セクション２５２Ｄが
備わっていない。したがって、気液分離器３５０、冷媒
ガス配管３４０も不要である。気液分離器３５０の代わ
りに、ヘッダ３７０と同様に、蒸発セクション２５１
Ａ、Ｂ、Ｃへの配管を集合するヘッダ３５０’が備わっ
ている。そのヘッダ３５０’は、図１に示される気液分
離器中の衝突板３５５の無い容器部分と考えればよい。

【００５０】その他は、図１と同様であるので重複した
説明はしない。冷媒配管３８５は、ヘッダ３７０、と気
液分離器３５０の代わりに設けられたヘッダ３５０’と
を接続しており、その途中には冷媒液ポンプ３８０が設
けられている点も図１の実施の形態と同様である。

【００５１】図３の熱交換器３００を処理空気冷却器と
して用いる場合は、絞り３６０で減圧された冷媒は、一
部が気化（フラッシュ）した気液混合状態で、蒸発セク
ション２５１に流入し、さらに冷媒液が蒸発し、蒸発し
た冷媒及び先にフラッシュした冷媒ガスが、凝縮セクシ
ョン２５２で凝縮する。そこで凝縮した冷媒液はヘッダ
３７０に集合し、冷媒ポンプ３８０でヘッダ３５０’に
戻され、先の気液混合冷媒と一緒に再び蒸発セクション
２５１に流入する。蒸発セクション２５１と凝縮セクシ
ョン２５２を流れる液冷媒の量が増えるので、処理空気
冷却器３００ｄの場合と同様に、冷却容量が増えると共
に、熱伝達率が高くなる。処理空気冷却器３００を用い
るときは、処理空気冷却器３００ｄの場合と比較して、
装置が単純になる。

【００５２】図４を参照して、また構成については適宜
図１を参照して、第１の実施の形態の作用を説明する。
図４中、アルファベット記号Ｄ、Ｅ、Ｋ〜Ｎ、Ｑ〜Ｘ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。

【００５３】先ず処理空気Ａの流れを説明する。図４に
おいて、空調空間１０１からの処理空気（状態Ｋ）は、
処理空気経路１０７を通して、送風機１０２により吸い
込まれ、処理空気経路１０８を通してデシカントロータ
１０３に送り込まれる。ここでデシカントロータ１０３
中のデシカントにより水分を吸着されて絶対湿度を下げ
るとともに、デシカントの吸着熱により乾球温度を上げ
て状態Ｌに到る。この空気は処理空気経路１０９を通し
て処理空気冷却器３００（または３００ｄ）の第１の区
画３１０に送られ、ここで絶対湿度一定のまま蒸発セク
ション２５１（図２、図３）内で蒸発する冷媒により冷
却され状態Ｍの空気になり、経路１１０を通して冷却器
２１０に入る。ここでやはり絶対湿度一定でさらに冷却
されて状態Ｎの空気になる。この空気は、乾燥し冷却さ
れ、適度な湿度でかつ適度な温度の処理空気ＳＡとし
て、ダクト１１１を経由して空調空間１０１に戻され
る。

【００５４】次に再生空気Ｂの流れを説明する。図４に
おいて、屋外ＯＡからの再生空気（状態Ｑ）は、再生空
気経路１２４を通して吸い込まれ、熱交換器１２１に送
り込まれる。ここで排気すべき温度の高い再生空気（後
述の状態Ｕの空気）と熱交換して乾球温度を上昇させ状
態Ｒの空気になる。この空気は経路１２６を通して、冷
媒凝縮器（再生空気から見れば加熱器）２２０に送り込
まれ、ここで加熱されて乾球温度を上昇させ状態Ｔの空
気になる。この空気は経路１２７を通して、デシカント
ロータ１０３に送り込まれ、ここで乾燥エレメント中の
デシカントから水分を奪いこれを再生して、自身は絶対
湿度を上げるとともに、デシカントの水分脱着熱により
乾球温度を下げて状態Ｕに到る。この空気は経路１２８
を通して、再生空気を循環するための送風機１４０に吸
い込まれ、経路１２９を通して熱交換器１２１に送り込
まれ、先に説明したように、デシカントロータ１０３に
送り込まれる前の再生空気（状態Ｑの空気）と熱交換し
て、自身は温度を下げて状態Ｖの空気となり、経路１３
０を通して排気ＥＸされる。

【００５５】次に冷却流体としての外気Ｃの流れを説明
する。外気Ｃ（状態Ｑ）は、屋外ＯＡから経路１７１を
通して処理空気冷却器３００（または３００ｄ）の第２
の区画３２０に送り込まれる。ここでは先ず加湿器１６
５で水分を吸収し、等エンタルピ変化をして絶対湿度を
上げるとともに乾球温度を下げて、状態Ｄの空気とな
る。状態Ｄは湿り蒸気線図のほぼ飽和線上にある。この
空気は、第２の区画３２０内でさらに散水パイプ３２５
で供給される水を吸収しつつ、凝縮セクション２５２内
の冷媒を冷却する。この空気は、ほぼ飽和線にそって絶
対湿度と乾球温度を上昇させ、状態Ｅの空気になり、経
路１７２を通して、経路１７２の途中に設けられている
送風機１６０により排気ＥＸされる。

【００５６】ここでさらに図４を参照して、加湿器１６
５、散水パイプ３２５の作用を説明する。以上のような
空調装置では、図４の湿り空気線図上に示す空気側のサ
イクルで判るように、該装置のデシカントの再生のため
に再生空気に加えられた熱量をΔＨ、処理空気から汲み
上げる熱量をΔｑ、圧縮機の駆動エネルギーをΔｈとす
ると、ΔＨ＝Δｑ＋Δｈである。この熱量ΔＨによる再
生の結果得られる冷房効果ΔＱは、水分吸着後の処理空
気（状態Ｌ）と熱交換させる外気（状態Ｑ）の温度が低
いほど大きくなる。即ち図中ΔＱ−Δｑが大きくなるほ
ど大きくなる。したがって、冷却流体としての外気に散
水等するのは冷房効果を高めるのに有用である。図４中
で、状態Ｍ’と状態Ｎ’として示した点は、気化加湿器
１６５と散水パイプ３２５を用いない場合の、それぞれ
状態Ｍ、状態Ｎの位置を概念的に示したものである。

【００５７】次に先ず図１を参照して、各機器間の冷媒
の流れを説明し、続けて図５を参照して、ヒートポンプ
ＨＰ１の作用を説明する。

【００５８】図１において、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。

【００５９】冷媒凝縮器２２０の冷媒出口は、熱交換器
である処理空気冷却器３００ｄ（または３００）の蒸発
セクション２５１の入り口より上流側に設けられた絞り
３６０に冷媒経路２０２により接続されている。

【００６０】絞り３６０で減圧されて一部の液冷媒がフ
ラッシュする。そのガスと液の混合した冷媒は気液分離
器３５０に流入し、ここで冷媒液と冷媒ガスとに分離さ
れる。分離された冷媒液は、蒸発セクション２５１に到
り、この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。

【００６１】蒸発セクション２５１で蒸発した冷媒は、
蒸発セクション２５１と一連のチューブとして構成され
ている凝縮セクション２５２に、冷媒ガス（あるいは蒸
発しなかった冷媒液）は流入し、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。

【００６２】凝縮セクション２５２の出口側は、ヘッダ
４５５Ａ、Ｂ、Ｃに接続され（図２）、これらのヘッダ
は配管により、さらにヘッダ３７０に集合する（図
１）。ヘッダ３７０に集められた冷媒液の一部は、冷媒
液ポンプ３８０で気液分離器３５０に戻され、分離され
た冷媒液と混合して再び蒸発セクション２５１と凝縮セ
クション２５２とに流入循環する。

【００６３】ヘッダ３７０に集められた冷媒液の他の一
部は、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により蒸発器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、
蒸発器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。

【００６４】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３００
ｄ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４３０Ａ、４３０Ｂ、４３０Ｃが接続され
ており、それぞれヘッダ４５０Ａ、Ｂ、Ｃを介して蒸発
セクション２５１Ａ、Ｂ、Ｃに連通している。

【００６５】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。

【００６６】処理空気冷却器３００を用いる場合は、気
液分離器３５０が不要であり、またもっぱら冷媒ガスを
流入させこれを凝縮する凝縮セクション２５２Ｄが無い
ので、絞り３６０で一部の冷媒液がフラッシュした気液
混合体が、蒸発セクション２５１さらには凝縮セクショ
ン２５２に流入する。その他は、処理空気冷却器３００
ｄを用いる場合と基本的には同様の作用を有する。

【００６７】次に図５を参照して、ヒートポンプＨＰ１
の作用を説明する。図５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。また（Ａ）は処理空気冷却器
３００ｄを用いた場合であり、（Ｂ）は処理空気冷却器
３００を用いた場合である。

【００６８】図５（Ａ）中、点ａは図１の冷媒蒸発器２
１０の冷媒出口の状態であり、飽和ガスの状態にある。
圧力は本発明の第１の圧力であり、４．２ｋｇ／ｃ
ｍ²、温度は１０℃、エンタルピは１４８．８３ｋｃａ
ｌ／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、圧力が本発明の第２の圧力である
１９．３ｋｇ／ｃｍ²、温度は７８℃であり、過熱ガス
の状態にある。

【００６９】この冷媒ガスは、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／ｋ
ｇである。

【００７０】図中、点ｄの状態の冷媒液は、絞り３６０
で減圧され点ｓで示される状態で気液分離器３５０に流
入する。ここで、分離された冷媒ガスは、本発明の中間
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に流入する。そして凝縮セクシ
ョン２５２Ｄ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。

【００７１】また気液分離器３５０で分離された液は、
飽和液線上の点ｅの状態の液である。この液は蒸発セク
ション２５１Ａ、Ｂ、Ｃに流入し蒸発して点ｆの状態の
気液混合体（あるいは全て蒸発して飽和ガス線上の状態
さらに過熱状態にもなり得る）となり、凝縮セクション
２５２Ａ、Ｂ、Ｃに流入し凝縮して点ｇの状態の液とな
る。

【００７２】点ｉの状態の液と点ｇの状態の液とはヘッ
ダー３７０で、あるいは冷媒配管２０３で、あるいは蒸
発器２１０で混合される。ヘッダ３７０中の冷媒液の一
部は冷媒ポンプ３８０で点ｅの状態の液と混合され、蒸
発セクション２５１Ａ、Ｂ、Ｃと凝縮セクション２５２
Ａ、Ｂ、Ｃを循環する。

【００７３】ヘッダ３７０中の冷媒液の他の一部は、膨
張弁２７０で減圧されて圧力４．２ｋｇ／ｃｍ²、温度
１０℃の冷媒（ガスと液の混合体）になる。なお図５
（Ａ）は、凝縮セクション２５２Ｄからの冷媒液（点ｉ
の状態）が、ヘッダ３７０に集合されるのではなく、配
管３４５（図２）の途中に絞り２７０とは別の絞り２７
０’（不図示）を有しており、絞り２７０を介した冷媒
と絞り２７０’を介した冷媒とが、各絞りの後で合流す
る（あるいは蒸発器２１０中で混合する）ものとして示
されている。

【００７４】以上説明したように、本発明の実施の形態
である熱交換器３００ｄと気液分離器３５０とを用いる
場合は、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２５
１Ａ、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
体である処理空気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、液相だけであればそのような問題は起こらない。

【００７５】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、熱交換器３００ｄを用いた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。また冷媒ポ
ンプ３８０が、冷媒液の流量を増やすので、処理空気を
冷却する冷却容量が増え、また熱伝達率が向上する。

【００７６】次に図５（Ｂ）を参照して、処理空気冷却
器３００を用いる場合を説明する。点ｄまでは、処理空
気冷却器３００ｄの場合と同様であるので重複した説明
は省略する。点ｄの状態の冷媒液は、絞り３６０で減圧
され熱交換器である処理空気冷却器３００の蒸発セクシ
ョン２５１に気液混合状態で流入する。モリエ線図上で
は、点ｓで示されている。温度は約４０℃になる。圧力
は、本発明の中間の圧力であり、本実施例では４．２ｋ
ｇ／ｃｍ²と１９．３ｋｇ／ｃｍ²との中間の値、即ち
４０℃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。

【００７７】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。ここでは液は殆どあるいは一部
が蒸発している。なお、点ｓにおいては、冷媒液とガス
との割合は、４０℃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。

【００７８】点ｆで示される状態の冷媒が、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４０℃、エンタルピは１
１３．５１ｋｃａｌ／ｋｇである。

【００７９】点ｇの状態の冷媒液は、冷媒ポンプ３８０
により蒸発セクション２５１と凝縮セクション２５２と
を循環する。図中太い実線と矢印で循環状態であること
を示している。

【００８０】点ｇの冷媒液は、絞り２７０で、温度１０
℃の飽和圧力である４．２ｋｇ／ｃｍ²まで減圧され、
冷媒蒸発器２１０に到る点は、処理空気冷却器が３００
ｄの場合と同様である。以上説明したように、処理空気
冷却器３００内では、冷媒は蒸発セクション２５１では
点ｓ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。さらに
冷媒液が点ｇと点ｆとを繰り返し循環するので、繰り返
し循環がなければ点ｆが飽和ガス線を越えてガス側に入
り込む（過熱ガスとなる）ような空調負荷の場合でも、
点ｆを湿り領域内にとどめておくことができ、また熱伝
達率の改善効果も倍加される。

【００８１】なお、ポンプ３８０で戻され循環する冷媒
量と合わせた、蒸発セクション２５１と凝縮セクション
２５２とを流れる冷媒量は、処理空気冷却器３００ある
いは３００ｄのいずれの場合も、蒸発器２１０に送られ
る冷媒量の１．１〜３倍程度とするが、１．３〜２倍が
好ましい。

【００８２】さらに、圧縮機２６０、冷媒凝縮器（再生
空気加熱器）２２０、絞り３６０、２７０及び冷媒蒸発
器２１０を含む圧縮ヒートポンプとしては、処理空気冷
却器３００または３００ｄを設けない場合は、冷媒凝縮
器２２０における点ｄの状態の冷媒を、絞りを介して冷
媒蒸発器２１０に戻すため、冷媒蒸発器２１０で利用で
きるエンタルピ差は１４８．８３−１２２．９７＝２
５．８６ｋｃａｌ／ｋｇしかないのに対して、処理空気
冷却器３００または３００ｄ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、１４８．８３−１１
３．５１＝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、処
理空気冷却器３００または３００ｄにより、ヒートポン
プＨＰ１に、エコノマイザと同様な作用を持たせること
ができる。

【００８３】図６を参照して、以上説明した除湿空調装
置の機械的な配置の例を説明する。図６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の下部の空間にほぼ水平方向
に横に並べて送風機１０２、圧縮機２６０、送風機１４
０が、配置されている。また、これらの上方に、デシカ
ントロータ１０３が回転軸を鉛直方向に向けて配置され
ている。

【００８４】デシカントロータ１０３の鉛直方向上方に
は処理空気冷却器３００ｄが、特に処理空気が流入する
方の半分（半円）の領域の上方には、処理空気冷却器３
００ｄの第１の区画３１０、即ち蒸発セクション２５１
が配置されている。

【００８５】第１の区画３１０の鉛直方向上方には、冷
媒蒸発器２１０がその冷却管を水平にして配置されてい
る。

【００８６】冷媒凝縮器２２０は、熱交換器チューブが
ほぼ水平に配設され、ほぼ冷媒蒸発器２１０と並べて配
置されている。冷媒凝縮器２２０の鉛直方向下方の、デ
シカントロータ１０３との間の空間が経路１２７を構成
しており、ここを経由してデシカントロータ１０３の、
先述の処理空気側の半分に対して、残りの半分の領域に
再生空気が導かれるように構成されている。

【００８７】さらに、キャビネット７００の側方、送風
機１０２の上方、処理空気の吸入口のほぼ直上部に、外
気取り入れ口が開口しており、その開口の近傍で、送風
機１０２の上方に、加湿器１６５がほぼ水平に設けられ
ている。加湿器１６５の上方の空間は、第２の区画３２
０を構成しており、この空間内には凝縮セクション２５
２の熱交換チューブがほぼ水平方向に配置されている。
凝縮セクション２５２の上方の空間には散水パイプ３２
５が配置されており、凝縮セクション２５２のチューブ
（及びフィン）の上方から水を散布できるようになって
いる。第２の区画３２０の鉛直方向上方には空気排出口
が開けられている。この空気排出口には、送風機１６０
が設けられている。

【００８８】冷媒凝縮器２２０の下部には、第１の絞り
３６０が設けられており、その下方には気液分離器３５
０が設置されている。絞り３６０で減圧されて一部の冷
媒液が蒸発した気液混合体が気液分離器３５０に導か
れ、冷媒液と冷媒ガスとに分離される。気液分離器３５
０は、加熱器２２０の下方で熱交換器３００ｄの第１の
区画３１０の近傍に配置されている。

【００８９】凝縮セクション２５２で凝縮した冷媒を集
合するヘッダ３７０が、凝縮セクション２５２の出口に
設けられている。ヘッダ３７０からの冷媒配管は、ヘッ
ダ３７０から立ち上がり、その配管の最上部近傍に設け
られた絞り２７０で減圧される。

【００９０】また、第２の区画３２０の下方には、冷媒
液ポンプ３８０が設置されており、凝縮セクション２５
２と蒸発セクション２５１の熱交換チューブに沿ってほ
ぼ水平方向に敷設された冷媒液配管を通して、冷媒液を
ヘッダ３７０から気液分離器３５０に戻すように構成さ
れている。

【００９１】図７に、別の実施の形態である除湿空調装
置の典型的な機械的配置の例を示す。この図に示す例
は、熱交換器３００ｄを用い、また冷媒液戻し装置とし
てエジェクタを用いたものである。その他の基本的構成
は図６の場合と同様である。

【００９２】凝縮器２２０を出た冷媒液配管は、蒸発器
２１０及び第２の区画３２０の上方をほぼ水平方向に敷
設され、立ち下がりヘッダ３７０の近傍に配置された絞
り３６０に接続されている。この実施の形態では、ヘッ
ダ３７０の中にエジェクタ３７５が設けられている。

【００９３】エジェクタ３７５では、絞り３６０で減圧
され一部の冷媒が気化して膨張した気液混合体がほぼ水
平方向に吹き出されるように構成されている。ただし吹
き出しは水平方向に限らず鉛直方向上方であってもよい
し、下方あるいは斜め方向であってもよい。主として機
械的配置を考慮して定めればよい。

【００９４】ほぼ水平方向に吹き出された気液混合体
は、ヘッダ３７０内に集合して溜まっている冷媒液を吸
引し、これを伴ってヘッダ３５０（本実施の形態では気
液分離器としての機能はない）に送られる。このように
して、一度ヘッダ３７０に集められた冷媒液が再び蒸発
セクション２５１と凝縮セクション２５２とを循環でき
る。このように構成すると、冷媒の膨張力を利用して冷
媒循環ができるので、別途駆動力を要する冷媒液ポンプ
を設ける必要がない。

【００９５】以上の実施の形態では、本発明の処理空気
冷却器は、図２または図３に示すように、蒸発セクショ
ン２５１Ａの各熱交換チューブとそれに対応する凝縮セ
クション２５２Ａの熱交換チューブ（蒸発セクション２
５１Ｂ、Ｃと凝縮セクション２５２Ｂ、Ｃとについても
同様）とは、１本のチューブで一体の流路として構成さ
れているものとして説明したが、これに限らず、蒸発セ
クション２５１と凝縮セクション２５２とは、別体に構
成してもよい。即ち蒸発セクション２５１と凝縮セクシ
ョン２５２とを分離して、蒸発セクション２５１を構成
するチューブの冷媒下流側をヘッダに集合し、同様に凝
縮セクション２５２を構成するチューブの冷媒上流側を
別のヘッダに集合し、それぞれのヘッダを配管で接続し
てもよい。その場合は、第１の区画３１０と第２の区画
３２０とは、１枚の隔壁３０１で仕切られるのではな
く、それぞれ個別の壁を有するチャンバーとして形成さ
れる。このようにすると、蒸発セクション２５１及び第
１の区画３１０と凝縮セクション２５２及び第２の区画
３２０とは、分離して自由に位置を定めて設置すること
ができる。

【００９６】

【発明の効果】処理空気冷却器を備え、処理空気冷却器
は、処理空気を冷媒の蒸発により冷却し、蒸発した冷媒
を冷却流体により冷却して凝縮するように構成されてい
るので、伝熱係数の高い蒸発伝熱と凝縮伝熱を利用で
き、さらに冷媒を冷媒流れの上流側に戻す冷媒液戻し装
置を備えるので、処理空気を冷却する冷却効果を高くす
ることができると共に、高い熱伝達率をもって処理空気
と冷却流体との伝熱を達成できる。また、処理空気と冷
却流体との伝熱を冷媒を介して行うので、除湿空調装置
の構成要素の配置が容易になる。

【００９７】処理空気を第１の圧力で蒸発する冷媒で冷
却し、再生空気を第２の圧力で凝縮する冷媒で加熱し、
第１と第２の圧力の中間の圧力で冷媒を蒸発させて処理
空気を冷却しその中間の圧力とほぼ同じ圧力でその冷媒
を凝縮させ、その凝縮した冷媒を再び蒸発させるために
提供する工程を備えるので、冷凍効果を高くできると共
に、高い熱伝達率をもって処理空気を冷却することがで
き、高いＣＯＰをもって処理空気を除湿する方法を提供
することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態である除湿空調装置
のフローチャートである。

【図２】図１の除湿空調装置に使用されているヒートポ
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２の熱交換器に代えて用いて好適な熱交換器
の模式的断面図である。

【図４】図１の除湿空調装置の作動を説明する湿り空気
線図である。

【図５】図２の熱交換器と図３の熱交換器とを用いた除
湿空調装置に使用されているヒートポンプのモリエ線図
である。

【図６】図１にフローチャートを示す除湿空調装置の実
際の構造の例を示す模式的正面断面図である。

【図７】図３に示す熱交換器とエジェクタを用いた除湿
空調装置の実際の構造の例を示す模式的正面断面図であ
る。

【図８】従来の除湿空調装置のフローチャートである。

【図９】図８に示す従来の除湿空調装置に使用されてい
るヒートポンプのモリエ線図である。

【符号の説明】

１０１空調空間１０２、１４０、１６０送風機１０３デシカントロータ１２１熱交換器１６５気化加湿器２１０冷媒蒸発器２２０冷媒凝縮器２５１Ａ、２５１Ｂ、２５１Ｃ蒸発セクション２５２Ａ、２５２Ｂ、２５２Ｃ、２５２Ｄ凝縮セクシ
ョン２７０、３６０絞り２６０圧縮機３００、３００ｄ処理空気冷却器３１０第１の区画３２０第２の区画３２５散水パイプ３５０気液分離器３７０ヘッダ３７５エジェクタ３８０冷媒液ポンプ７００キャビネットＨＰ１ヒートポンプ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】処理空気中の水分を吸着するデシカント
を有する水分吸着装置と；前記処理空気を低熱源とし、
前記デシカントを再生する再生空気を高熱源として作動
するヒートポンプとを備え；前記ヒートポンプは、前記
処理空気で冷媒を蒸発させる蒸発器と、前記再生空気で
前記冷媒を凝縮させる凝縮器と、前記凝縮器から前記蒸
発器に到る冷媒経路中に前記凝縮器で凝縮した冷媒を減
圧する絞りを介して設けられた処理空気冷却器を有し、
前記処理空気冷却器は前記処理空気と冷却媒体とを熱交
換関係に置くように構成され、かつ前記処理空気冷却器
は前記蒸発器における冷媒蒸発圧力と前記凝縮器におけ
る冷媒凝縮圧力との中間の圧力で前記デシカント通過後
で前記蒸発器に到る前の処理空気から熱を奪って冷媒を
蒸発させ前記冷却媒体を加熱することによって該冷媒を
凝縮するように構成され、さらに前記ヒートポンプは、
前記処理空気冷却器を通過する冷媒量を相対的に増す増
量手段を有することを特徴とする；除湿装置。
【請求項２】前記処理空気冷却器は、前記処理空気
から熱を奪って冷媒を蒸発させる蒸発セクションと；前
記冷却媒体を加熱することによって冷媒を凝縮する凝縮
セクションとを有し；前記増量手段は前記蒸発セクショ
ンと前記凝縮セクションとの間で冷媒を循環させるよう
に構成されたことを特徴とする、請求項１に記載の除湿
装置。
【請求項３】処理空気中の水分を吸着するデシカント
を有する水分吸着装置と；前記水分吸着装置に対して前
記処理空気の流れの下流側に設けられた処理空気冷却器
であって、前記デシカントにより水分を吸着された処理
空気を冷媒の蒸発により冷却し、蒸発した前記冷媒を該
処理空気冷却器中で全体として一方向に流して下流側で
冷却流体により冷却して凝縮するように構成された処理
空気冷却器と；前記凝縮した冷媒液を前記処理空気冷却
器内での蒸発に供するように前記処理空気冷却器に対し
て前記一方向の流れの上流側に戻す冷媒液戻し装置とを
備えることを特徴とする；除湿装置。
【請求項４】前記処理空気冷却器で凝縮した冷媒を蒸
発させて、前記処理空気冷却器で冷却した処理空気をさ
らに冷却する蒸発器と；前記冷媒蒸発器で蒸発して気体
になった冷媒を昇圧する昇圧機と；前記昇圧機で昇圧さ
れた冷媒を再生空気で冷却して凝縮する凝縮器とを備
え；前記凝縮器で凝縮された冷媒を前記処理空気冷却器
に供給するように構成されたことを特徴とする；請求項
３に記載の除湿装置。
【請求項５】前記凝縮器と前記処理空気冷却器との間
に前記冷媒を冷媒液と冷媒ガスとに分離する気液分離器
を備えることを特徴とする、請求項４に記載の除湿装
置。
【請求項６】デシカントで処理空気中の水分を吸着す
る第１の工程と；冷媒液を所定の圧力で蒸発させて、第
１の工程で水分を吸着された処理空気を冷却する第２の
工程と；前記所定の圧力で蒸発した前記冷媒を、該所定
の圧力とほぼ同じ圧力で凝縮させる第３の工程と；第３
の工程で凝縮された冷媒を第２の工程で蒸発させるため
に提供する第４の工程とを備えることを特徴とする；処
理空気の除湿方法。