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JP2005134005A - 調湿装置 - Google Patents

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JP2005134005A JP2003368605A JP2003368605A JP2005134005A JP 2005134005 A JP2005134005 A JP 2005134005A JP 2003368605 A JP2003368605 A JP 2003368605A JP 2003368605 A JP2003368605 A JP 2003368605A JP 2005134005 A JP2005134005 A JP 2005134005A
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Shuji Ikegami
周司 池上
Tomohiro Yabu
知宏 薮
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Daikin Industries Ltd
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Abstract

【課題】 冷媒回路の熱交換器に吸着剤を直接担持させた調湿装置において、吸着剤による吸着/再生動作の切替時おける除湿能力や加湿能力の低下を抑制し、この調湿装置の信頼性の向上を図る。
【解決手段】 冷媒回路の熱交換器に吸着剤を直接担持させた調湿装置において、第１空気と第２空気との潜熱交換を行う潜熱交換手段を設け、これらの空気の除湿または加湿を行うことで、バッチ運転切替時において吸着剤へ流入する空気の急激な湿度変化に追随して処理できるようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、空気の湿度調節を行う調湿装置に関し、特に水分の吸着と脱離とを行う吸着剤を備えた調湿装置に係るものである。
従来より、吸着剤による水分の吸着作用と脱着作用とを利用して空気の除湿または加湿を行う調湿装置が知られている。
この調湿装置は、ケーシング内に室外空気または室内空気を流通させる流通通路を有しており、この流通通路には、冷媒を循環させて蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行う冷媒回路の配管（熱交換器）が配置されている。この配管は、冷媒の循環方向により蒸発器または凝縮器として機能する。さらに、流通通路には、吸着剤が封入された網目状部材からなるメッシュ容器が配管の周囲に設けられている。なお、この吸着剤及び配管は、第１吸着剤及び第１配管と、第２吸着剤及び第２配管との２組で構成されている。
上記メッシュ容器の吸着剤は、配管が蒸発器として機能する際に、冷媒に吸熱されて冷却される。この冷却時に、室内空気または室外空気の水分が網目状部材を介して吸着剤に吸着される。そして、吸着剤により水分が吸着された室内空気または室外空気は、例えば夏期の除湿運転時に室内へ供給される。一方、上記吸着剤は、配管が凝縮器として機能する際に、冷媒に加温される。この加温時に、吸着剤に吸着された水分が、室内空気または室外空気へ放出され、この吸着剤が再生される。そして、吸着剤により水分が付与された室内空気または室外空気は、例えば冬期の加湿運転時に室内へ供給される。
なお、この調湿装置は、第１配管の第１吸着剤で水分を吸着する際に第２配管の第２吸着剤を再生する動作（第１動作）と、第２配管の第２吸着剤で水分を吸着する際に第１配管の第１吸着剤を再生する動作（第２動作）とを交互に切り替える（バッチ運転を行う）ことで、吸着剤による所定の吸脱着効果を維持しながら、除湿運転または加湿運転を連続的に行うようにしている（特許文献１参照）。
ところで、特許文献１に開示された調湿装置は、冷媒の循環により吸着剤を冷却または加温する配管と、水分の吸着手段であるメッシュ容器とを個別に設けている。このため、この調湿装置は、熱交換器とメッシュ容器が別部材であることから、部品点数が多くなり、装置全体の構造が複雑化する、あるいは装置全体が大型化するという問題があった。
このような問題を解決する調湿装置として、上記吸着剤を熱交換器の表面に直接担持させるものが考えられる。この調湿装置では、熱交換器の蒸発熱または凝縮熱を直接的に吸着剤の吸着または再生に利用することができるとともに、この熱交換器と吸着剤を一体形成できる。したがって、この調湿装置の部品点数が少なくなり、装置全体の構造を単純化、あるいは小型化できると考えられる。
特開平８−１８９６６７号公報
しかしながら、熱交換器に吸着剤を直接担持させた調湿装置においては、熱交換器による空気の冷却または加温と、吸着剤による水分の吸脱着が同時に行われるため、熱交換器の熱交換率が不十分となると、吸着剤による吸脱着効果が損なわれやすいと考えられる。特に、上述した第１動作と第２動作とを交互に切り替えてバッチ運転を行う場合、それぞれの吸着剤に流入する空気の湿度の急激な変化により、これらの吸着剤の吸脱着効果が著しく損なわれる可能性がある。この場合、この調湿装置のバッチ運転切替時における除湿能力または加湿能力が一時的に低下し、この調湿装置の信頼性が損なわれてしまうという問題がある。この問題は、１つの吸着剤を備え、この吸着剤で吸着と再生とを交互に切り替えて間欠的な除湿運転や加湿運転を行う調湿装置についても同様にいえる。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、冷媒回路の熱交換器に吸着剤を直接担持させた調湿装置において、吸着剤による吸着動作と再生動作との切替時おける除湿能力や加湿能力の低下を抑制し、この調湿装置の信頼性を向上することである。
本発明は、冷媒回路の熱交換器に吸着剤を直接担持させた調湿装置において、第１空気と第２空気との潜熱交換を行う潜熱交換手段を設け、これらの空気の除湿または加湿を行うことで、バッチ運転切替時における急激な湿度変化に追随できるようしたものである。
より具体的に、第１の発明は、水分の吸着と脱離とを行う吸着剤を備え、第１空気及び第２空気を所定の流通通路に取り込んで、空気の湿度調節を行う調湿装置を前提としている。そして、この調湿装置は、冷媒の循環により冷凍サイクルを行う冷媒回路(1)と、該冷媒回路(1)の冷媒の循環方向を切替可能な冷媒制御手段(9)と、上記流通通路を切替可能な空気制御手段(20)とを備え、上記冷媒回路(1)には、第１熱交換器(3)と第２熱交換器(5)とが設けられ、上記空気制御手段(20)は、第１空気を第１熱交換器(3)と第２熱交換器(5)のいずれか一方、または両方に流通させ、第２空気を第１熱交換器(3)と第２熱交換器(5)のいずれか一方、または両方に流通させるように構成され、上記吸着剤は、少なくとも第１熱交換器(3)の表面に担持され、上記流通通路には、第１空気と第２空気とを互いに潜熱交換させる潜熱交換手段(6)が設けられていることを特徴とするものである。
上記第１の発明では、調湿装置へ第１空気と第２空気とが取り込まれる。この第１空気と第２空気とは、空気制御手段(20)による流通通路の切替によって、例えば第１空気が第１熱交換器(3)へ流入し、第２空気が第２熱交換器(5)へ流入する。また、第１熱交換器(3)と第２熱交換器(5)とは、冷媒制御手段(9)により冷媒回路(1)内の冷媒の循環方向を切り替えることで、一方の熱交換器が凝縮器として機能し、他方の熱交換器が蒸発器として機能する。そして、第１熱交換器(3)が蒸発器として機能する場合には、第１空気が第１熱交換器(3)の冷媒に蒸発熱を奪われて冷却されるとともに、吸着剤によって第１空気の水分が吸着される。一方、第２熱交換器(5)が凝縮器として機能する場合には、第２空気が第２熱交換器(5)の冷媒の凝縮熱を吸熱して加温されるとともに、吸着剤の水分が第２空気に放出される。このようにして、この調湿装置では、例えば第１空気の除湿や第２空気の加湿を行うようにしている。
ここで、この調湿装置においては、第１空気と第２空気とが、潜熱交換手段(6)によって潜熱交換する。ここで、例えば第１空気の相対湿度が第２空気の相対湿度より高い条件においては、第１空気の水分が第２空気へ付与されて、第１空気が減湿される一方、第２空気が加湿される。したがって、第１空気は、潜熱交換手段(6)と例えば第１熱交換器(3)の双方において減湿される。また、第２空気は、潜熱交換手段(6)と例えば第２熱交換器(5)の双方において加湿される。
第２の発明は、第１の発明の調湿装置において、潜熱交換手段(6)が、水分の吸着と脱離とを行う吸着素子を備え、上記吸着素子は、第１空気の流通通路と第２空気の流通通路とに跨って配置されるとともに回転可能に構成されていることを特徴とするものである。
上記第２の発明では、回転式の吸着素子を回転させることで、第１空気が流通して除湿または加湿される部位と、第２空気が流通して加湿または除湿される部位とが変位し、第１空気と第２空気とが間接的に潜熱交換する。
第３の発明は、第１の発明の調湿装置において、潜熱交換手段(6)は、水分の吸着と脱離とを行う第１、第２の吸着素子を備え、第１の吸着素子で第１空気の水分を吸着すると同時に第２の吸着素子の水分を第２空気で脱離する動作と、第１の吸着素子の水分を第２空気で脱離すると同時に第２の吸着素子で第１空気の水分を吸着する動作とを交互に行うように構成されていることを特徴とするものである。
上記第３の発明では、第１吸着素子及び第２吸着素子におけるバッチ式の吸着／再生動作を繰り返すことで、第１空気と第２空気とが潜熱交換する。
第４の発明は、第１から第３のいずれか１の発明の調湿装置において、第１空気または第２空気を加温する加熱手段(8)が設けられ、加熱手段(8)は、流通通路における潜熱交換手段(6)の上流側に配置されていることを特徴とするものである。
上記第４の発明では、加熱手段(8)によって加温された第１空気または第２空気が潜熱交換手段(6)へ流入する。ここで、例えば第２空気を加熱手段(8)によって加温することで、第２空気の相対湿度が低下する。したがって、第１空気の相対湿度は第２空気の相対湿度よりも確実に高くなる。
第５の発明は、第１から第４のいずれか１の発明の調湿装置において、吸着剤が、第１熱交換器(3)の表面に担持され、冷媒制御手段(9)及び空気制御手段(20)は、第２熱交換器(5)の冷媒を凝縮させると同時に、第１熱交換器(3)の冷媒を蒸発させて空気の水分を吸着剤により吸着する吸着動作と、第２熱交換器(5)の冷媒を蒸発させると同時に、第１熱交換器(3)の冷媒を凝縮させて吸着剤の水分を空気へ放出する再生動作とを切替可能に構成されていることを特徴とするものである。
上記第５の発明では、空気制御手段(20)及び冷媒制御手段(9)によって吸着動作と再生動作とを切り替えながら間欠的な調湿運転が行われる。
ここで、吸着動作時において、例えば第１空気の相対湿度が第２空気の相対湿度よりも高い条件では、潜熱交換手段(6)によって、第１空気の水分が第２空気へ付与され、第１空気が減湿される。したがって、この吸着動作時において、第１空気は、第１熱交換器(3)と潜熱交換手段(6)との双方で除湿される。
また、再生動作時において、例えば第２空気の相対湿度が第１空気の相対湿度よりも低い条件では、潜熱交換手段(6)によって、第１空気の水分が第２空気へ付与され、第２空気が加湿される。したがって、この再生動作時において、第２空気は、第１熱交換器(3)と潜熱交換手段(6)との双方で加湿される。
第６の発明は、第１から第４のいずれか１の発明の調湿装置において、吸着剤が、第１熱交換器(3)の表面と第２熱交換器(5)の表面とにそれぞれ担持され、冷媒制御手段(9)及び空気制御手段(20)は、１熱交換器(3)の冷媒を凝縮させて吸着剤の水分を空気へ放出すると同時に、第２熱交換器(5)の冷媒を蒸発させて空気の水分を吸着剤により吸着する第１動作と、第１熱交換器(3)の冷媒を蒸発させて空気の水分を吸着剤により吸着すると同時に、第２熱交換器(5)の冷媒を凝縮させて吸着剤の水分を空気へ放出する第２動作とを切替可能に構成され、第１，第２動作によって吸着剤で水分が吸着された空気を室内に供給する除湿運転を行うように構成されていることを特徴とするものである。
上記第６の発明では、空気制御手段(20)と冷媒制御手段(9)とによって第１動作と第２動作とを切り替えながら連続的に除湿運転が行われる。
ここで、第１動作及び第２動作時において、第１空気の相対湿度が第２空気の相対湿度よりも高い条件では、潜熱交換手段(6)によって、第１空気の水分が第２空気へ付与され、第１空気が除湿される。したがって、第１空気は、例えば第１熱交換器(3)と潜熱交換手段(6)との双方によって除湿される。
第７の発明は、第１から第４のいずれか１の発明の調湿装置において、吸着剤が、第１熱交換器(3)の表面と第２熱交換器(5)の表面とにそれぞれ担持され、冷媒制御手段(9)及び空気制御手段(20)は、１熱交換器(3)の冷媒を凝縮させて吸着剤の水分を空気へ放出すると同時に、第２熱交換器(5)の冷媒を蒸発させて空気の水分を吸着剤により吸着する第１動作と、第１熱交換器(3)の冷媒を蒸発させて空気の水分を吸着剤により吸着すると同時に、第２熱交換器(5)の冷媒を凝縮させて吸着剤の水分を空気へ放出する第２動作とを切替可能に構成され、第１，第２動作によって吸着剤の水分が放出された空気を室内に供給する加湿運転を行うように構成されていることを特徴とするものである。
上記第７の発明では、空気制御手段(20)と冷媒制御手段(9)とによって第１動作と第２動作とを切り替えながら連続的に加湿運転が行われる。
ここで、第１動作及び第２動作時において、第２空気の相対湿度が第１空気の相対湿度よりも低い条件では、潜熱交換手段(6)によって、第１空気の水分が第２空気へ付与され、第２空気が加湿される。したがって、第２空気は、例えば第２熱交換器(5)と潜熱交換手段(6)との双方によって加湿される。
第８の発明は、第１から第４のいずれか１の発明の調湿装置において、吸着剤が、第１熱交換器(3)の表面と第２熱交換器(5)の表面とにそれぞれ担持され、冷媒制御手段(9)及び空気制御手段(20)は、１熱交換器(3)の冷媒を凝縮させて吸着剤の水分を空気へ放出すると同時に、第２熱交換器(5)の冷媒を蒸発させて空気の水分を吸着剤により吸着する第１動作と、第１熱交換器(3)の冷媒を蒸発させて空気の水分を吸着剤により吸着すると同時に、第２熱交換器(5)の冷媒を凝縮させて吸着剤の水分を空気へ放出する第２動作とを切替可能に構成され、第１，第２動作によって吸着剤で水分が吸着された空気を室内に供給する除湿運転と、第１，第２動作によって吸着剤の水分が放出された空気を室内に供給する加湿運転とを切り替えて行うように構成されていることを特徴とするものである。
上記第８の発明では、空気制御手段(20)と冷媒制御手段(9)とによって第１動作と第２動作とを切り替えながら除湿運転または加湿運転が行われる。
ここで、第１動作及び第２動作時において、第１空気の相対湿度が第２空気の相対湿度よりも高い条件では、潜熱交換手段(6)によって、第１空気の水分が第２空気へ付与され、第１空気が除湿される一方、第２空気が加湿される。したがって、第１空気は、例えば第１熱交換器(3)と潜熱交換手段(6)との双方によって除湿される一方、第２空気は、例えば第２熱交換器(3)と潜熱交換手段(6)との双方によって減湿される。
上記第１の発明によれば、水分の吸着と脱離とを行う吸着剤を、第１，第２熱交換器(3,5)の少なくとも一方に設けることで、冷媒の蒸発熱または凝縮熱を直接的に吸着剤の吸着または再生に利用できるとともに、この調湿装置の部品点数が少なくなり、調湿装置全体の構造を単純化、あるいは小型化することができる。
ここで、本発明では、この調湿装置に潜熱交換手段(6)を設けているため、第１空気と第２空気とを潜熱交換することができる。この際、例えば第１空気の相対湿度が第２空気の相対湿度より高い条件では、第１空気が減湿される。したがって、例えば第１空気を除湿する運転において、第１空気の除湿性能を向上することができる。また、例えば第２空気の相対湿度が第１空気の相対湿度より低い条件では、第２空気が加湿される。したがって、例えば第２空気を加湿する運転において、第２空気の加湿性能を向上することができる。
さらに、例えば第１熱交換器(3)に担持された吸着剤によって吸着動作と再生動作とを切り替えて行う場合、上述した除湿性能と加湿性能の向上により、吸着剤に流入する空気の急激な湿度変化に追随して除湿または加湿を行うことができる。したがって、吸着動作と再生動作との切り替え時における除湿性能または加湿性能の低下を抑制し、この調湿装置の信頼性を向上することができる。
上記第２の発明によれば、潜熱交換手段(6)として回転式の吸着素子を用いることで、第１空気と第２空気とを潜熱交換することができる。ここで、この回転式の吸着素子は、回転速度を変速することで、第１空気と第２空気との潜熱交換率を変化させることができる。したがって、この調湿装置の調湿性能を調整することができる。
上記第３の発明によれば、潜熱交換手段(6)としてバッチ式の吸着素子を用いることで、第１空気と第２空気とを潜熱交換することができる。ここで、このバッチ式の吸着素子は、第１空気と第２空気の流通を切り替えることで、容易に吸着動作と再生動作とを行うことができる。したがって、潜熱交換手段(6)に関係するコストを削減することができる。
上記第４の発明によれば、潜熱交換手段(6)に流入する空気の相対湿度を加熱手段(8)の加温によって低下させることができる。ここで、例えば加熱手段(8)によって第２空気の相対湿度を低下させた場合、潜熱交換手段(6)の吸着剤より第２空気へ放出される水分量が多くなるとともに、この吸着剤の再生効率が向上する。したがって、例えば第１空気の除湿性能、あるいは第２空気の加湿性能を向上することができる。
上記第５の発明によれば、空気制御手段(20)及び冷媒制御手段(9)によって吸着動作と再生動作とを切り替えながら間欠的な調湿運転を行うことができる。
ここで、吸着動作時において、第１空気の相対湿度が第２空気の相対湿度よりも高い条件では、潜熱交換手段(6)によって、第１空気を減湿することができる。また、第２空気の相対湿度が第１空気の相対湿度よりも低い条件では、潜熱交換手段(6)によって、第２空気を加湿することができる。したがって、吸着動作時における除湿性能と、再生動作時における加湿性能を向上することができる。
また、この潜熱交換手段(6)を設けることで、吸着／再生動作の切替時における空気の湿度の急激な負荷変動に追随することができる。したがって、吸着／再生動作の切替時における除湿または加湿性能の低下を抑制することができる。
上記第６の発明によれば、空気制御手段(20)及び冷媒制御手段(9)によって第１動作と第２動作とを切り替えながら連続的な除湿運転を行うことができる。
ここで、第１動作及び第２動作時において、第１空気の相対湿度が第２空気の相対湿度よりも高い条件では、潜熱交換手段(6)によって、第１空気を減湿することができる。したがって、第１動作及び第２動作における除湿性能を向上することができる。
また、この潜熱交換手段(6)によって、第１，第２動作の切替時における空気の湿度の急激な負荷変動を緩和することができる。したがって、第１，第２動作の切替時における除湿性能の低下を抑制することができる。
上記第７の発明によれば、空気制御手段(20)及び冷媒制御手段(9)によって第１動作と第２動作とを切り替えながら連続的な加湿運転を行うことができる。
ここで、第１動作及び第２動作時において、第２空気の相対湿度が第１空気の相対湿度よりも低い条件では、潜熱交換手段(6)によって、第２空気を加湿することができる。したがって、第１動作及び第２動作における第２空気の加湿性能を向上することができる。
また、この潜熱交換手段(6)によって、第１，第２動作の切替時における空気の湿度の急激な負荷変動に追随することができる。したがって、第１，第２動作の切替時における加湿性能の低下を抑制することができる。
上記第８の発明によれば、空気制御手段(20)及び冷媒制御手段(9)によって第１動作と第２動作とを切り替えながら連続的な除湿運転または加湿運転を行うことができる。
ここで、第１動作及び第２動作時において、第１空気の相対湿度が第２空気の相対湿度よりも高い条件では、潜熱交換手段(6)によって、第１空気を除湿するとともに第２空気を加湿することができる。したがって、この調湿装置の除湿性能及び加湿性能を向上することができる。
また、この潜熱交換手段(6)によって、第１，第２動作の切替時における空気の湿度の急激な負荷変動に追随することができる。したがって、第１，第２動作の切替時における除湿性能及び加湿性能の低下を抑制することができ、この調湿装置の信頼性を向上することができる。
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。
<発明の実施形態１>
本実施形態１に係る調湿装置は、減湿された空気を室内へ供給する除湿運転と、加湿された空気を室内へ供給する加湿運転とを切り替えて行うように構成されている。この調湿装置は、冷媒回路(1)と２つの吸着剤とを備えており、この吸着剤によってバッチ式の吸着及び再生の動作を交互に繰り返して運転を行う。まず、調湿装置に備えられた冷媒回路(1)について、図１を参照しながら説明する。
冷媒回路(1)は、圧縮機構である圧縮機(7)と、冷媒制御手段である四路切換弁(9)と、第１熱交換器(3)と、膨張機構である膨張弁(11)と、第２熱交換器(5)と、加熱手段である空気熱交換器(8)が接続されて閉回路となっている。この冷媒回路(1)は、冷媒が充填されており、この冷媒が循環して蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行うように構成されている。なお、上記四路切換弁(9)には、冷媒回路(1)の配管が接続可能な第１から第４のポート(9a,9b,9c,9d)が設けられている。
この冷媒回路(1)において、圧縮機(7)の吐出口側の配管は、２方向に分岐した後に、一方が四路切換弁(9)の第１ポート(9a)に接続され、他方が空気熱交換器(8)の一端に接続されている。四路切換弁(9)の第３ポート(9c)は、第１熱交換器(3)の一端と接続されている。第１熱交換器(3)の他端は、空気熱交換器(8)の他端と配管を介して合流した後に、膨張弁(11)の一端と接続されている。この膨張弁(11)の他端は、第２熱交換器(5)の一端と接続されている。第２熱交換器(5)の他端は、四路切換弁(9)の第４ポート(9d)に接続されている。また、四路切換弁(9)の第２ポート(9b)は、圧縮機(7)の吸引口と接続されている。
上記四路切換弁(9)は、第１ポート(9a)と第３ポート(9c)とが連通すると同時に第２ポート(9b)と第４ポート(9d)とが連通する状態（図１（Ａ）に示す状態）と、第１ポート(9a)と第４ポート(9d)とが連通すると同時に第２ポート(9b)と第３ポート(9c)とが連通する状態（図１(Ｂ)に示す状態）とに切り替え自在となっている。すなわち、上記冷媒制御手段(9)は、冷媒回路(1)内の冷媒の循環方向を切り替えることにより、第１熱交換器(3)及び空気熱交換器(8)の冷媒を凝縮させると同時に第２熱交換器(5)の冷媒を蒸発させる状態と、第１熱交換器(3)の冷媒を蒸発させると同時に第２熱交換器(5)及び空気熱交換器(8)の冷媒を凝縮させる状態とを切替可能に構成されている。
図９に示すように、第１熱交換器(3)及び第２熱交換器(5)は、それぞれクロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器により構成されている。具体的に、第１熱交換器(3)及び第２熱交換器(5)は、長方形板状に形成されたアルミニウム製の多数のフィン(13)と、このフィン(13)を貫通する銅製の伝熱管(15)とを備えている。
上記各フィン(13)及び伝熱管(15)の外表面には、吸着剤がディップ成形（浸漬成形）により担持されている。この吸着剤としては、ゼオライト、シリカゲル、活性炭、親水性または吸水性を有する有機高分子ポリマー系材料、カルボン酸基またはスルホン酸基を有するイオン交換樹脂系材料、感温性高分子等の機能性高分子材料などが挙げられる。
なお、上記第１熱交換器(3)及び第２熱交換器(5)は、クロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器により構成されているが、これに限らず、他の形式の熱交換器、例えば、コルゲートフィン式の熱交換器等であってもよい。
また、本実施形態では、各フィン(13)及び伝熱管(15)の外表面に吸着剤をディップ成形により担持しているが、これに限らず、吸着剤としての性能を損なわない限り、如何なる方法でその外表面に吸着剤を担持してもよい。
本実施形態に係る調湿装置は、図示しない給気／排気ファンによって第１空気及び第２空気が流れる流通経路に、上記第１熱交換器(3)と上記第２熱交換器(5)とが設置されている。また、この流通経路には、第１空気と第２空気の流通通路に跨って、回転式吸着ロータ（潜熱交換手段）(6)が設けられている。回転式吸着ロータ(6)は、通気性のある略円盤状のロータに吸着素子が担持されており、このロータの軸心を中心として回転可能に構成されている。そして、この回転式吸着ロータ(6)は、回転により第１空気と第２空気が貫流する部位が変位することで、第１空気と第２空気との潜熱を交換させる。さらに、第２空気の流通経路における回転式吸着ロータ(6)の上流側には、上述した空気熱交換器(8)が設置されている。この空気熱交換器(8)は、第２空気を加温する。
また、調湿装置には、第１空気と第２空気との流通通路を切り替えるための空気制御手段(20)が設けられている。この空気制御手段(20)は、上述した給気／排気ファンと、開閉自在な例えばダンパやシャッタなどの流路切替手段とで構成されている。この空気制御手段(20)は、室外空気(ＯＡ)または室内空気(ＲＡ)を第１空気として第１熱交換器(3)と第２熱交換器(5)のいずれか一方、または両方へ流入させることができる。また、この空気制御手段(20)は、室外空気(ＯＡ)または室内空気(ＲＡ)を第２空気として第１熱交換器(3)と第２熱交換器(5)のいずれか一方、または両方へ流入させることができる。さらに、空気制御手段(20)は、第１熱交換器(3)を流出した空気を、調湿空気(ＳＡ)として室内へ供給する、あるいは排出空気(ＥＡ)として室外へ排出させることができる。また、空気制御手段(20)は、第２熱交換器(5)を流出した空気を調湿空気(ＳＡ)として室内へ供給する、あるいは排出空気(ＥＡ)として室外へ排出させることができる。
−運転動作−
次に、実施形態１に係る調湿装置の運転動作について図１から図４を参照しながら説明する。この調湿装置は、冷媒制御手段(9)及び空気制御手段(20)によって、第１動作と第２動作とを交互に繰り返しながら除湿運転及び加湿運転を切り替えて連続的に行うように構成されている。
また、この調湿装置は、空気制御手段(20)により第１空気と第２空気の流通通路を切り替えて、換気モード、循環モード、給気モード、及び排気モードの４種類の運転を行うことが可能となっている。
《換気モードの除湿運転》
換気モードは、室内空気(ＲＡ)を排出空気(ＥＡ)として室外へ排出する一方、室外空気(ＯＡ)を調湿空気(ＳＡ)として室内へ供給することにより、室内空間の換気を行いながら調湿を行う運転モードである。
まず、夏期における換気モードの除湿運転について、図１を参照しながら説明する。
換気モードの除湿運転における第１動作では、冷媒回路(1)が図１(Ａ)の状態となり、第１熱交換器(3)及び空気熱交換器(8)が凝縮器（図１において色塗りで表示）として機能する一方、第２熱交換器(5)が蒸発器（図１において白塗りで表示）として機能する。
図示しない給気ファンを起動すると、室外空気(ＯＡ)が調湿装置内に取り込まれる。この室外空気(ＯＡ)は第１空気として回転式吸着ロータ(6)へ流入する。一方、図示しない排気ファンを駆動すると、室内空気(ＲＡ)が調湿装置内に取り込まれる。この室内空気(ＲＡ)は第２空気として空気熱交換器(8)へ流入する。空気熱交換器(8)へ流入した第２空気は、冷媒の凝縮熱を吸熱して加温される。空気熱交換器(8)で加温された第２空気は、回転式吸着ロータ(6)へ流入する。
回転式吸着ロータ(6)では、第１空気と第２空気との潜熱交換が行われる。ここで、第２空気は空気熱交換器(8)によって加温されているため、第１空気の相対湿度は、第２空気の相対湿度よりも高い状態となっている。このため、第１空気の水分が吸着素子に吸着されて第１空気が減湿されるとともに、吸着剤の水分が第２空気に放出されて吸着素子の再生が行われる。
回転式吸着ロータ(6)によって減湿された第１空気は、第２熱交換器(5)へ流入する。第２熱交換器(5)へ流入した第１空気は、第２熱交換器(5)に担持された吸着剤に水分が吸着されてさらに減湿される。このようにして、回転式吸着ロータ(6)及び第２熱交換器(5)によって減湿された第１空気は、調湿装置より調湿空気（除湿空気）(ＳＡ)として室内へ供給される。
一方、回転式吸着ロータ(6)を再生した第２空気は、第１熱交換器(3)へ流入する。第１熱交換器(3)へ流入した第２空気は、第１熱交換器(3)に担持された吸着剤を再生する。このようにして、回転式吸着ロータ(6)及び第１熱交換器(3)の再生に利用された第２空気は、調湿装置より排出空気(ＥＡ)として室外へ排出される。
換気モードの除湿運転における第２動作では、冷媒回路(1)が図１(Ｂ)の状態となり、第１熱交換器(3)が蒸発器として機能する一方、第２熱交換器(5)及び空気熱交換器(8)が凝縮器として機能する。
図示しない給気ファンを起動すると、室外空気(ＯＡ)が調湿装置内に取り込まれる。この室外空気(ＯＡ)は第１空気として回転式吸着ロータ(6)へ流入する。一方、図示しない排気ファンを駆動すると、室内空気(ＲＡ)が調湿装置内に取り込まれる。この室内空気(ＲＡ)は第２空気として空気熱交換器(8)へ流入する。空気熱交換器(8)へ流入した第２空気は、冷媒の凝縮熱を吸熱して加温される。空気熱交換器(8)で加温された第２空気は、回転式吸着ロータ(6)へ流入する。
回転式吸着ロータ(6)では、第１空気と第２空気との潜熱交換が行われる。ここで、第２空気は空気熱交換器(8)によって加温されているため、第１空気の相対湿度は、第２空気の相対湿度よりも高い状態となっている。このため、第１空気の水分が吸着素子に吸着されて第１空気が減湿されるとともに、吸着剤の水分が第２空気に放出されて吸着素子の再生が行われる。
回転式吸着ロータ(6)によって減湿された第１空気は、第１熱交換器(3)へ流入する。第１熱交換器(3)へ流入した第１空気は、第１熱交換器(3)に担持された吸着剤に水分が吸着されてさらに減湿される。このようにして、回転式吸着ロータ(6)及び第１熱交換器(3)によって減湿された第１空気は、調湿装置より調湿空気（除湿空気）(ＳＡ)として室内へ供給される。
一方、回転式吸着ロータ(6)を再生した第２空気は、第２熱交換器(5)へ流入する。第２熱交換器(5)へ流入した第２空気は、第２熱交換器(5)に担持された吸着剤を再生する。このようにして、回転式吸着ロータ(6)及び第２熱交換器(5)の再生に利用された第２空気は、調湿装置より排出空気(ＥＡ)として室外へ排出される。
《換気モードの加湿運転》
次に、冬期における換気モードの加湿運転について、図１を参照しながら説明する（加湿運転時における室外空気(ＯＡ)、室内空気(ＲＡ)、調湿空気(ＳＡ)、及び排出空気(ＥＡ)は、図１の()内に示す）。
換気モードの加湿運転における第１動作では、冷媒回路(1)が図１(Ｂ)の状態となり、第１熱交換器(3)が蒸発器として機能する一方、第２熱交換器(5)及び空気熱交換器(8)が凝縮器として機能する。
図示しない給気ファンを起動すると、室外空気(ＯＡ)が調湿装置内に取り込まれる。この室外空気(ＯＡ)は第２空気として空気熱交換器(8)へ流入する。空気熱交換器(8)へ流入した第２空気は、冷媒の凝縮熱を吸熱して加温される。空気熱交換器(8)で加温された第２空気は、回転式吸着ロータ(6)へ流入する。一方、図示しない排気ファンを駆動すると、室内空気(ＲＡ)が調湿装置内に取り込まれる。この室内空気(ＲＡ)は第１空気として回転式吸着ロータ(6)へ流入する。
回転式吸着ロータ(6)では、第１空気と第２空気との潜熱交換が行われる。ここで、第２空気は空気熱交換器(8)によって加温されているため、第２空気の相対湿度は、第１空気の相対湿度よりも低い状態となっている。このため、第１空気の水分が吸着素子に吸着されて第１空気が減湿されるとともに、吸着剤の水分が第２空気に放出されて第２空気が加湿される。
回転式吸着ロータ(6)で加湿された第２空気は、第２熱交換器(5)へ流入する。第２熱交換器(5)へ流入した第２空気は、第２熱交換器(5)に担持された吸着剤を再生する。そして、吸着剤より脱着した水分が、第２空気へ付与され、第２空気はさらに加湿される。このようにして、回転式吸着ロータ(6)及び第２熱交換器(5)により加湿された第２空気は、調湿装置より調湿空気（加湿空気）(ＳＡ)として室内へ供給される。
一方、回転式吸着ロータ(6)によって減湿された第１空気は、第１熱交換器(3)へ流入する。第１熱交換器(3)へ流入した第１空気は、第１熱交換器(3)に担持された吸着剤に水分が吸着される。このようにして、回転式吸着ロータ(6)及び第１熱交換器(3)に水分を付与した第１空気は、調湿装置より排出空気(ＥＡ)として室外へ排出される。
換気モードの加湿運転における第２動作では、冷媒回路(1)が１(Ａ)の状態となり、第１熱交換器(3)及び空気熱交換器(8)が凝縮器として機能する一方、第２熱交換器(5)が蒸発器として機能する。
図示しない給気ファンを起動すると、室外空気(ＯＡ)が調湿装置内に取り込まれる。この室外空気(ＯＡ)は第２空気として空気熱交換器(8)へ流入する。空気熱交換器(8)へ流入した第２空気は、冷媒の凝縮熱を吸熱して加温される。空気熱交換器(8)で加温された第２空気は、回転式吸着ロータ(6)へ流入する。一方、図示しない排気ファンを駆動すると、室内空気(ＲＡ)が調湿装置内に取り込まれる。この室内空気(ＲＡ)は第１空気として回転式吸着ロータ(6)へ流入する。
回転式吸着ロータ(6)では、第１空気と第２空気との潜熱交換が行われる。ここで、第２空気は空気熱交換器(8)によって加温されているため、第２空気の相対湿度は、第１空気の相対湿度よりも低い状態となっている。このため、第１空気の水分が吸着素子に吸着されて第１空気が減湿されるとともに、吸着剤の水分が第２空気に放出されて第２空気が加湿される。
回転式吸着ロータ(6)で加湿された第２空気は、第１熱交換器(3)へ流入する。第１熱交換器(3)へ流入した第２空気は、第１熱交換器(3)に担持された吸着剤を再生する。そして、吸着剤より脱着した水分が、第２空気へ付与され、第２空気はさらに加湿される。このようにして、回転式吸着ロータ(6)及び第１熱交換器(3)により加湿された第２空気は、調湿装置より調湿空気（加湿空気）(ＳＡ)として室内へ供給される。
一方、回転式吸着ロータ(6)によって減湿された第１空気は、第２熱交換器(5)へ流入する。第２熱交換器(5)へ流入した第１空気は、第２熱交換器(5)に担持された吸着剤に水分が吸着される。このようにして、回転式吸着ロータ(6)及び第２熱交換器(5)に水分を付与した第１空気は、調湿装置より排出空気(ＥＡ)として室外へ排出される。
《循環モード》
循環モードは、室内空気(ＲＡ)を調湿空気(ＳＡ)として室内へ供給する一方、室外空気(ＯＡ)を排出空気(ＥＡ)として室外へ排出することにより、室内空間の空気を循環させながら調湿を行う運転モードである。
循環モードにおける夏期の除湿運転時には、図２に示すように、室内空気(ＲＡ)を第１空気とし、室外空気(ＯＡ)を第２空気として調湿装置内へ取り込み、第１空気を調湿空気（除湿空気）(ＳＡ)として室内へ供給するとともに、第２空気を排出空気(ＥＡ)として室外へ排出する。
また、除湿運転時における第１動作では、冷媒回路(1)が図２(Ａ)の状態となり、第１熱交換器(3)及び空気熱交換器(8)が凝縮器として機能する一方、第２熱交換器(5)が蒸発器として機能する。また、第２動作では、冷媒回路(1)が図２(Ｂ)の状態となり、第１熱交換器(3)が蒸発器として機能する一方、第２熱交換器(5)及び空気熱交換器(8)が凝縮器として機能する。この循環モードにおける除湿運転の具体的な運転動作は、上述した換気モードにおける除湿運転の運転動作と同様となる。
循環モードにおける冬期の加湿運転時には、図２の()内に示すように、室内空気(ＲＡ)を第２空気とし、室外空気(ＯＡ)を第１空気として調湿装置内へ取り込み、第２空気を調湿空気（加湿空気）(ＳＡ)として室内へ供給するとともに、第１空気を排出空気(ＥＡ)として室外へ排出する。
また、加湿運転時における第１動作では、冷媒回路(1)が図２(Ｂ)の状態となり、第１熱交換器(3)が蒸発器として機能する一方、第２熱交換器(5)及び空気熱交換器(8)が凝縮器として機能する。また、第２動作では、冷媒回路(1)が図２(Ａ)の状態となり、第１熱交換器(3)及び空気熱交換器(8)が凝縮器として機能する一方、第２熱交換器(5)が蒸発器として機能する。この循環モードにおける加湿運転の具体的な運転動作は、上述した換気モードにおける加湿運転の運転動作と同様となる。
《給気モード》
給気モードは、室内空気(ＲＡ)を取り込まずに、室外空気(ＯＡ)のみを取り込んで、この室外空気(ＯＡ)の一部を処理して調湿空気(ＳＡ)として室内へ供給するとともに、この室外空気(ＯＡ)の残りを処理して排出空気(ＥＡ)として室外へ排出する運転モードである。この給気モードは、室外空気(ＯＡ)を室内空間へ強制的に供給するため、室内空間が正圧となり室内空間へ外気が入りにくく、クリーンルームなどに適した運転モードである。
給気モードにおける夏期の除湿運転時には、図３に示すように、室外空気(ＯＡ)を第１空気及び第２空気として調湿装置内へ取り込み、第１空気を調湿空気（除湿空気）(ＳＡ)として室内へ供給するとともに、第２空気を排出空気(ＥＡ)として室外へ排出する。
また、除湿運転時における第１動作では、冷媒回路(1)が図３(Ａ)の状態となり、第１熱交換器(3)及び空気熱交換器(8)が凝縮器として機能する一方、第２熱交換器(5)が蒸発器として機能する。また、第２動作では、冷媒回路(1)が図３(Ｂ)の状態となり、第１熱交換器(3)が蒸発器として機能する一方、第２熱交換器(5)及び空気熱交換器(8)が凝縮器として機能する。この給気モードにおける除湿運転の具体的な運転動作は、上述した換気モードにおける除湿運転の運転動作と同様となる。
給気モードにおける冬期の加湿運転時には、図３の()内に示すように、室外空気(ＯＡ)を第１空気及び第２空気として調湿装置内へ取り込み、第２空気を調湿空気（加湿空気）(ＳＡ)として室内へ供給するとともに、第１空気を排出空気(ＥＡ)として室外へ排出する。
また、加湿運転時における第１動作では、冷媒回路(1)が図３(Ｂ)の状態となり、第１熱交換器(3)が蒸発器として機能する一方、第２熱交換器(5)及び空気熱交換器(8)が凝縮器として機能する。また、第２動作では、冷媒回路(1)が図３(Ａ)の状態となり、第１熱交換器(3)及び空気熱交換器(8)が凝縮器として機能する一方、第２熱交換器(5)が蒸発器として機能する。この給気モードにおける加湿運転の具体的な運転動作は、上述した換気モードにおける加湿運転の運転動作と同様となる。
《排気モード》
排気モードは、室外空気(ＯＡ)を取り込まずに、室内空気(ＲＡ)のみを取り込んで、この室内空気(ＲＡ)の一部を処理して調湿空気(ＳＡ)として室内へ供給し、この室内空気(ＲＡ)の残りを処理して排出空気(ＥＡ)として室外へ排出する運転モードである。この排気モードは、室内空気(ＲＡ)を室内空間より強制的に排出するため、室内空間が負圧となりやすく、臭気が発生しやすい厨房、トイレなどに適した運転モードである。
排気モードにおける夏期の除湿運転時には、図４に示すように、室内空気(ＲＡ)を第１空気及び第２空気として調湿装置内へ取り込み、第１空気を調湿空気（除湿空気）(ＳＡ)として室内へ供給するとともに、第２空気を排出空気(ＥＡ)として室外へ排出する。
また、除湿運転時における第１動作では、冷媒回路(1)が図４(Ａ)の状態となり、第１熱交換器(3)及び空気熱交換器(8)が凝縮器として機能する一方、第２熱交換器(5)が蒸発器として機能する。また、第２動作では、冷媒回路(1)が図４(Ｂ)の状態となり、第１熱交換器(3)が蒸発器として機能する一方、第２熱交換器(5)及び空気熱交換器(8)が凝縮器として機能する。この排気モードにおける除湿運転の具体的な運転動作は、上述した換気モードにおける除湿運転の運転動作と同様となる。
排気モードにおける冬期の加湿運転時には、図４の()内に示すように、室内空気(ＲＡ)を第１空気及び第２空気として調湿装置内へ取り込み、第２空気を調湿空気（加湿空気）(ＳＡ)として室内へ供給するとともに、第１空気を排出空気(ＥＡ)として室外へ排出する。
また、加湿運転時における第１動作では、冷媒回路(1)が図４(Ｂ)の状態となり、第１熱交換器(3)が蒸発器として機能する一方、第２熱交換器(5)及び空気熱交換器(8)が凝縮器として機能する。また、第２動作では、冷媒回路(1)が図４(Ａ)の状態となり、第１熱交換器(3)及び空気熱交換器(8)が凝縮器として機能する一方、第２熱交換器(5)が蒸発器として機能する。この排気モードにおける加湿運転の具体的な運転動作は、上述した換気モードにおける加湿運転の運転動作と同様となる。
−実施形態１の効果−
本実施形態１に係る調湿装置では、以下の効果が発揮される。
実施形態１では、第１熱交換器(3)及び第２熱交換器(5)の表面に吸着剤を担持させた調湿装置において、冷媒制御手段(9)及び空気制御手段(20)により、第１熱交換器(3)の冷媒を凝縮させて吸着剤の水分を空気へ放出すると同時に、第２熱交換器(5)の冷媒を蒸発させて空気の水分を吸着剤により吸着する第１動作と、第１熱交換器(3)の冷媒を蒸発させて空気の水分を吸着剤により吸着すると同時に、第２熱交換器(5)の冷媒を凝縮させて吸着剤の水分を空気へ放出する第２動作とを切替えながら、除湿運転または加湿運転を行うことができる。この際、冷媒制御手段(9)及び空気制御手段(20)により、換気モード、循環モード、給気モード、及び排気モードからなる４種類の運転モードにおいて、除湿運転または加湿運転を行うことができる。
また、実施形態１では、第１空気と第２空気とを潜熱交換する回転式吸着ロータ(6)を設けている。このため、第１空気の相対湿度が第２空気の相対湿度より高い条件において、回転式吸着ロータ(6)を介して、第１空気の水分を第２空気へ付与させることができる。したがって、除湿運転時には第１空気を例えば第１熱交換器(3)と回転式吸着ロータ(6)との双方で除湿することができ、第１空気の除湿性能を向上することができる。また、加湿運転時には第２空気を例えば第２熱交換器(5)と回転式吸着ロータ(6)との双方で加湿することができ、第２空気の加湿性能を向上することができる。
また、実施形態１では、空気熱交換器(8)によって、回転式吸着ロータ(6)に流入する前の第２空気を加温するようにしている。このため、第２空気の相対湿度を低くすることができ、第１空気の相対湿度を第２空気の相対湿度よりも確実に高くすることができる。したがって、除湿運転時の第１空気の除湿性能、あるいは加湿運転時の第２空気の加湿性能を確実に向上することができる。
さらに、実施形態１では、回転式吸着ロータ(6)及び空気熱交換器(8)を設けることで、上述したように除湿性能及び加湿性能が向上するため、第１動作と第２動作との運転切替時において、第１，第２熱交換器(3,5)に担持された吸着剤へ流入する空気の急激な湿度負荷変動に対して追随して処理することができる。したがって、第１動作と第２動作との運転切替時における除湿または加湿性能の低下を抑制することができ、この調湿装置の信頼性を向上することができる。
<発明の実施形態２>
実施形態２に係る調湿装置は、実施形態１に係る調湿装置の冷媒回路(1)に設けられた空気熱交換器(8)をなくし、加熱手段(8)として第１熱交換器(3)または第２熱交換器(5)を利用しているものである。なお、この実施形態２は、以下に示す説明内容以外は、実施形態１と全く同様となっている。まず、実施形態２に係る調湿装置の冷媒回路(1)について説明する。
冷媒回路(1)は、図５に示すように、圧縮機構である圧縮機(7)と、冷媒制御手段(9)である四路切換弁(9)と、第１熱交換器(3)と、膨張機構である膨張弁(11)と、第２熱交換器(5)とが順に接続されて閉回路となっている。この冷媒回路(1)は、冷媒が充填されており、この冷媒が循環して蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行うように構成されている。なお、上記四路切換弁(9)には、冷媒回路(1)の配管が接続可能な第１から第４のポート(9a,9b,9c,9d)が設けられている。
この冷媒回路(1)において、圧縮機(7)の吐出口は、四路切換弁(9)の第１ポート(9a)に接続されている。また、四路切換弁(9)の第３ポート(9c)は、第１熱交換器(3)の一端と接続されている。第１熱交換器(3)の他端は、膨張弁(11)を介して第２熱交換器(5)の一端と接続されている。第２熱交換器(5)の他端は、四路切換弁(9)の第４ポート(9d)に接続されている。また、四路切換弁(9)の第２ポート(9b)は、圧縮機(7)の吸引口と接続されている。
上記四路切換弁(9)は、第１ポート(9a)と第３ポート(9c)とが連通すると同時に第２ポート(9b)と第４ポート(9d)とが連通する状態（図５（Ａ）に示す状態）と、第１ポート(9a)と第４ポート(9d)とが連通すると同時に第２ポート(9b)と第３ポート(9c)とが連通する状態（図５(Ｂ)に示す状態）とに切り換え自在となっている。すなわち、上記冷媒制御手段(9)は、冷媒回路(1)内の冷媒の循環方向を切り替えることにより、第１熱交換器(3)の冷媒を凝縮させると同時に第２熱交換器(5)の冷媒を蒸発させる状態と、第１熱交換器(3)の冷媒を蒸発させると同時に第２熱交換器(5)の冷媒を凝縮させる状態とを切替可能に構成されている。そして、第１熱交換器(3)または第２熱交換器(5)が凝縮器となる際に、これらの熱交換器(3,5)が第１空気または第２空気を加温する加熱手段(8)として機能する。
−運転動作−
次に、実施形態２に係る調湿装置の運転動作について説明する。この調湿装置は、冷媒制御手段(9)及び空気制御手段(20)によって、第１動作と第２動作とを交互に切替えながら除湿運転及び加湿運転を切り替えて連続的に行うように構成されている。
また、この調湿装置は、空気制御手段(20)により第１空気と第２空気の流通通路を切り替えて、換気モード、循環モード、給気モード、及び排気モードの４種類の運転を行うことが可能となっている。
《換気モードの除湿運転》
換気モードは、上述したように、室内空気(ＲＡ)を排出空気(ＥＡ)として室外へ排出する一方、室外空気(ＯＡ)を調湿空気(ＳＡ)として室内へ供給することにより、室内空間の換気を行いながら調湿を行う運転モードである。
まず、夏期における換気モードの除湿運転について、図５を参照しながら説明する。
換気モードの除湿運転における第１動作では、冷媒回路(1)が図５(Ａ)の状態となり、第１熱交換器(3)が凝縮器として機能する一方、第２熱交換器(5)が蒸発器として機能する。したがって、第１熱交換器(3)が加熱手段(8)となる。
図示しない給気ファンを起動すると、室外空気(ＯＡ)が調湿装置内に取り込まれる。この室外空気(ＯＡ)は第１空気として回転式吸着ロータ(6)へ流入する。一方、図示しない排気ファンを駆動すると、室内空気(ＲＡ)が調湿装置内に取り込まれる。この室内空気は第２空気として第１熱交換器(3)へ流入する。第１熱交換器(3)へ流入した第２空気は、第１熱交換器(3)で加温されるとともに、第１熱交換器(3)に担持された吸着剤を再生する。このようにして、第１熱交換器(3)を再生しながら加温された第２空気は、回転式吸着ロータ(6)へ流入する。
回転式吸着ロータ(6)では、第１空気と第２空気との潜熱交換が行われる。ここで、第２空気は第１熱交換器(3)によって加温されているため、第１空気の相対湿度は、第２空気の相対湿度よりも高い状態となっている。このため、第１空気の水分が吸着素子に吸着されて第１空気が減湿されるとともに、吸着剤の水分が第２空気に放出されて吸着素子の再生が行われる。
回転式吸着ロータ(6)によって減湿された第１空気は、第２熱交換器(5)へ流入する。第２熱交換器(5)へ流入した第１空気は、第２熱交換器(5)に担持された吸着剤に水分が吸着されてさらに減湿される。このようにして、回転式吸着ロータ(6)及び第２熱交換器(5)によって減湿された第１空気は、調湿装置より調湿空気（除湿空気）(ＳＡ)として室内へ供給される。一方、第１熱交換器(3)及び回転式吸着ロータ(6)の再生に利用された第２空気は、調湿装置より排出空気(ＥＡ)として室外へ排出される。
換気モードの除湿運転における第２動作では、冷媒回路(1)が図５(Ｂ)の状態となり、第１熱交換器(3)が蒸発器として機能する一方、第２熱交換器(5)が凝縮器として機能する。したがって、第２熱交換器(5)が加熱手段(8)となる。
図示しない給気ファンを起動すると、室外空気(ＯＡ)が調湿装置内に取り込まれる。この室外空気(ＯＡ)は第１空気として回転式吸着ロータ(6)へ流入する。一方、図示しない排気ファンを駆動すると、室内空気(ＲＡ)が調湿装置内に取り込まれる。この室内空気は第２空気として第２熱交換器(5)へ流入する。第２熱交換器(5)へ流入した第２空気は、第２熱交換器(5)で加温されるとともに、第２熱交換器(5)に担持された吸着剤を再生する。このようにして、第２熱交換器(5)を再生しながら加温された第２空気は、回転式吸着ロータ(6)へ流入する。
回転式吸着ロータ(6)では、第１空気と第２空気との潜熱交換が行われる。ここで、第２空気は第２熱交換器(5)によって加温されているため、第１空気の相対湿度は、第２空気の相対湿度よりも高い状態となっている。このため、第１空気の水分が吸着素子に吸着されて第１空気が減湿されるとともに、吸着剤の水分が第２空気に放出されて吸着素子の再生が行われる。
回転式吸着ロータ(6)によって減湿された第１空気は、第１熱交換器(3)へ流入する。第１熱交換器(3)へ流入した第１空気は、第１熱交換器(3)に担持された吸着剤に水分が吸着されてさらに減湿される。このようにして、回転式吸着ロータ(6)及び第１熱交換器(3)によって減湿された第１空気は、調湿装置より調湿空気（除湿空気）(ＳＡ)として室内へ供給される。一方、第２熱交換器(5)及び回転式吸着ロータ(6)の再生に利用された第２空気は、調湿装置より排出空気(ＥＡ)として室外へ排出される。
《換気モードの加湿運転》
次に、冬期における換気モードの加湿運転について、図５を参照しながら説明する（加湿運転時における室外空気(ＯＡ)、室内空気(ＲＡ)、調湿空気(ＳＡ)、及び排出空気(ＥＡ)は、図５の()内に示す）。
換気モードの加湿運転における第１動作では、冷媒回路(1)が図５(Ｂ)の状態となり、第１熱交換器(3)が蒸発器として機能する一方、第２熱交換器(5)が凝縮器として機能する。したがって、第２熱交換器(5)が加熱手段(8)となる。
図示しない給気ファンを起動すると、室外空気(ＯＡ)が調湿装置内に取り込まれる。この室外空気(ＯＡ)は第２空気として第２熱交換器(5)へ流入する。第２熱交換器(5)へ流入した第２空気は、第２熱交換器(5)で加温されるとともに、第２熱交換器(5)に担持された吸着剤を再生する。そして、吸着剤より脱着した水分が、第２空気へ付与される。このようにして、第２熱交換器(5)を再生しながら加湿された第２空気は、回転式吸着ロータ(6)へ流入する。一方、図示しない排気ファンを駆動すると、室内空気(ＲＡ)が調湿装置内に取り込まれる。この室内空気(ＲＡ)は第１空気として回転式吸着ロータ(6)へ流入する。
回転式吸着ロータ(6)では、第１空気と第２空気との潜熱交換が行われる。ここで、第２空気は第２熱交換器(5)によって加温されているため、第２空気の相対湿度は、第１空気の相対湿度よりも低い状態となっている。このため、第１空気の水分が吸着素子に吸着されて第１空気が減湿されるとともに、吸着剤の水分が第２空気に放出されて第２空気が加湿される。
回転式吸着ロータ(6)に水分を付与した第１空気は、第１熱交換器(3)へ流入する。第１熱交換器(3)へ流入した第１空気は、第１熱交換器(3)に担持された吸着剤に水分が吸着される。このようにして、回転式吸着ロータ(6)及び第１熱交換器(3)に水分を付与した第１空気は、調湿装置より排出空気(ＥＡ)として室外へ排出される。一方、第２熱交換器(5)及び回転式吸着ロータ(6)により加湿された第２空気は、調湿装置より調湿空気（加湿空気）(ＳＡ)として室内へ供給される。
換気モードの加湿運転における第２動作では、冷媒回路(1)が図５(Ａ)の状態となり、第１熱交換器(3)が凝縮器として機能する一方、第２熱交換器(5)が蒸発器として機能する。したがって、第１熱交換器(3)が加熱手段(8)となる。
図示しない給気ファンを起動すると、室外空気(ＯＡ)が調湿装置内に取り込まれる。この室外空気(ＯＡ)は第２空気として第１熱交換器(3)へ流入する。第１熱交換器(3)へ流入した第２空気は、第１熱交換器(3)で加温されるとともに、第１熱交換器(3)に担持された吸着剤を再生する。そして、吸着剤より脱着した水分が、第２空気へ付与される。このようにして、第１熱交換器(3)を再生しながら加湿された第２空気は、回転式吸着ロータ(6)へ流入する。一方、図示しない排気ファンを駆動すると、室内空気(ＲＡ)が調湿装置内に取り込まれる。この室内空気(ＲＡ)は第１空気として回転式吸着ロータ(6)へ流入する。
回転式吸着ロータ(6)では、第１空気と第２空気との潜熱交換が行われる。ここで、第２空気は第１熱交換器(3)によって加温されているため、第２空気の相対湿度は、第１空気の相対湿度よりも低い状態となっている。このため、第１空気の水分が吸着素子に吸着されて第１空気が減湿されるとともに、吸着剤の水分が第２空気に放出されて第２空気が加湿される。
回転式吸着ロータ(6)に水分を付与した第１空気は、第２熱交換器(5)へ流入する。第２熱交換器(5)へ流入した第１空気は、第２熱交換器(5)に担持された吸着剤に水分が吸着される。このようにして、回転式吸着ロータ(6)及び第２熱交換器(5)に水分を付与した第１空気は、調湿装置より排出空気(ＥＡ)として室外へ排出される。一方、第１熱交換器(3)及び回転式吸着ロータ(6)により加湿された第２空気は、調湿装置より調湿空気（加湿空気）(ＳＡ)として室内へ供給される。
《循環モード》
循環モードは、上述したように、室内空気(ＲＡ)を調湿空気(ＳＡ)として室内へ供給する一方、室外空気(ＯＡ)を排出空気(ＥＡ)として室外へ排出することにより、室内空間の空気を循環させながら調湿を行う運転モードである。
循環モードにおける夏期の除湿運転時には、図６に示すように、室内空気(ＲＡ)を第１空気とし、室外空気(ＯＡ)を第２空気として調湿装置内へ取り込み、第１空気を調湿空気（除湿空気）(ＳＡ)として室内へ供給するとともに、第２空気を排出空気(ＥＡ)として室外へ排出する。
また、除湿運転時における第１動作では、冷媒回路(1)が図６(Ａ)の状態となり、第１熱交換器(3)が凝縮器（加熱手段(8)）として機能する一方、第２熱交換器(5)が蒸発器として機能する。また、第２動作では、冷媒回路(1)が図６(Ｂ)の状態となり、第１熱交換器(3)が蒸発器として機能する一方、第２熱交換器(5)が凝縮器（加熱手段(8)）として機能する。この循環モードにおける除湿運転の具体的な運転動作は、上述した実施形態２の換気モードにおける除湿運転の運転動作と同様となる。
循環モードにおける冬期の加湿運転時には、図６の()内に示すように、室内空気(ＲＡ)を第２空気とし、室外空気(ＯＡ)を第１空気として調湿装置内へ取り込み、第２空気を調湿空気（加湿空気）(ＳＡ)として室内へ供給するとともに、第１空気を排出空気(ＥＡ)として室外へ排出する。
また、加湿運転時における第１動作では、冷媒回路(1)が図６(Ｂ)の状態となり、第１熱交換器(3)が蒸発器として機能する一方、第２熱交換器(5)が凝縮器として機能する。また、第２動作では、冷媒回路(1)が図６(Ａ)の状態となり、第１熱交換器(3)が凝縮器として機能する一方、第２熱交換器(5)が蒸発器として機能する。この循環モードにおける加湿運転の具体的な運転動作は、上述した実施形態２の換気モードにおける加湿運転の運転動作と同様となる。
《給気モード》
給気モードは、上述したように、室内空気(ＲＡ)を取り込まずに、室外空気(ＯＡ)のみを取り込んで、この室外空気(ＯＡ)の一部を処理して調湿空気(ＳＡ)として室内へ供給するとともに、この室外空気(ＯＡ)の残りを処理して排出空気(ＥＡ)として室外へ排出する運転モードである。
給気モードにおける夏期の除湿運転時には、図７に示すように、室外空気(ＯＡ)を第１空気及び第２空気として調湿装置内へ取り込み、第１空気を調湿空気（除湿空気）(ＳＡ)として室内へ供給するとともに、第２空気を排出空気(ＥＡ)として室外へ排出する。
また、除湿運転時における第１動作では、冷媒回路(1)が図７(Ａ)の状態となり、第１熱交換器(3)が凝縮器（加熱手段(8)）として機能する一方、第２熱交換器(5)が蒸発器として機能する。また、第２動作では、冷媒回路(1)が図７(Ｂ)の状態となり、第１熱交換器(3)が蒸発器として機能する一方、第２熱交換器(5)が凝縮器（加熱手段(8)）として機能する。この給気モードにおける除湿運転の具体的な運転動作は、上述した実施形態２の換気モードにおける除湿運転の運転動作と同様となる。
給気モードにおける冬期の加湿運転時には、図７の()内に示すように、室外空気(ＯＡ)を第１空気及び第２空気として調湿装置内へ取り込み、第２空気を調湿空気（加湿空気）(ＳＡ)として室内へ供給するとともに、第１空気を排出空気(ＥＡ)として室外へ排出する。
また、加湿運転時における第１動作では、冷媒回路(1)が図７(Ｂ)の状態となり、第１熱交換器(3)が蒸発器として機能する一方、第２熱交換器(5)が凝縮器（加熱手段(8)）として機能する。また、第２動作では、冷媒回路(1)が図７(Ａ)の状態となり、第１熱交換器(3)が凝縮器（加熱手段(8)）として機能する一方、第２熱交換器(5)が蒸発器として機能する。この給気モードにおける加湿運転の具体的な運転動作は、上述した実施形態２の換気モードにおける加湿運転の運転動作と同様となる。
《排気モード》
排気モードは、上述したように、室外空気(ＯＡ)を取り込まずに、室内空気(ＲＡ)のみを取り込んで、この室内空気(ＲＡ)の一部を処理して調湿空気(ＳＡ)として室内へ供給し、この室内空気(ＲＡ)の残りを処理して排出空気(ＥＡ)として室外へ排出する運転モードである。
排気モードにおける夏期の除湿運転時には、図８に示すように、室内空気(ＲＡ)を第１空気及び第２空気として調湿装置内へ取り込み、第１空気を調湿空気（除湿空気）(ＳＡ)として室内へ供給するとともに、第２空気を排出空気(ＥＡ)として室外へ排出する。
また、除湿運転時における第１動作では、冷媒回路(1)が図８(Ａ)の状態となり、第１熱交換器(3)が凝縮器（加熱手段(8)）として機能する一方、第２熱交換器(5)が蒸発器として機能する。また、第２動作では、冷媒回路(1)が図８(Ｂ)の状態となり、第１熱交換器(3)が蒸発器として機能する一方、第２熱交換器(5)が凝縮器（加熱手段(8)）として機能する。この排気モードにおける除湿運転の具体的な運転動作は、上述した実施形態２の換気モードにおける除湿運転の運転動作と同様となる。
排気モードにおける冬期の加湿運転時には、図８の()内に示すように、室内空気(ＲＡ)を第１空気及び第２空気として調湿装置内へ取り込み、第２空気を調湿空気（加湿空気）(ＳＡ)として室内へ供給するとともに、第１空気を排出空気(ＥＡ)として室外へ排出する。
また、加湿運転時における第１動作では、冷媒回路(1)が図８(Ｂ)の状態となり、第１熱交換器(3)が蒸発器として機能する一方、第２熱交換器(5)が凝縮器として機能する。また、第２動作では、冷媒回路(1)が図８(Ａ)の状態となり、第１熱交換器(3)が凝縮器として機能する一方、第２熱交換器(5)が蒸発器として機能する。この排気モードにおける加湿運転の具体的な運転動作は、上述した実施形態２の換気モードにおける加湿運転の運転動作と同様となる。
−実施形態２の効果−
本実施形態２に係る調湿装置では、以下の効果が発揮される。
実施形態２では、凝縮器として機能する第１熱交換器(3)または第２熱交換器(5)を、加熱手段(8)として利用することで、回転式吸着ロータ(6)に流入する第２空気を加温することができる。このため、第１空気の相対湿度を第２空気の相対湿度よりも確実に高くすることができ、第１空気の水分を第２空気へ付与させることができる。したがって、冷媒回路(1)の構造をシンプルにしながら、第１空気の除湿性能、あるいは第２空気の加湿性能を向上することができる。
また、実施形態２では、回転式吸着ロータ(6)及び加熱手段(8)により、除湿性能及び加湿性能が向上するため、第１動作と第２動作との運転切替時において、第１，第２熱交換器(3,5)に担持された吸着剤へ流入する空気の急激な湿度負荷変動に対して追随することができる。したがって、第１動作と第２動作との運転切替時における除湿または加湿性能の低下を抑制することができ、この調湿装置の信頼性を向上することができる。
《その他の実施形態》
本発明は、上記実施形態について、以下のような構成としてもよい。
本実施形態では、第１熱交換器(3)と第２熱交換器(5)との双方に吸着剤を担持させている。しかしながら、この吸着剤を第１熱交換器(3)のみに担持させることもできる。この場合、調湿装置は、冷媒制御手段(9)及び空気制御手段(20)によって、第２熱交換器(5)の冷媒を凝縮させると同時に、第１熱交換器(3)の冷媒を蒸発させて空気の水分を吸着剤により吸着する吸着動作と、第２熱交換器(5)の冷媒を蒸発させると同時に、第１熱交換器(3)の冷媒を凝縮させて吸着剤の水分を空気へ放出する再生動作とを切り替えて行う。すなわち、この調湿装置は、吸着動作と再生動作を繰り返して間欠的な調湿運転を行うものである。
この調湿装置においても、潜熱交換手段(6)を設けることで、例えば除湿時には、吸着動作による除湿性能の向上を図ることができ、例えば加湿時には、再生動作による加湿性能の向上を図ることができる。さらに、このように除湿性能及び加湿性能が向上すると、吸着動作と再生動作との切替時において、第１熱交換器(3)へ流入する空気中の湿度の急激な負荷変動を緩和することができる。したがって、吸着動作と再生動作との切替時における除湿性能、あるいは加湿性能の低下を抑制することができる。
また、本実施形態に係る調湿装置は、空気制御手段(20)及び冷媒制御手段(9)によって、除湿運転と加湿運転とを切り替えて行うように構成されている。しかしながら、この調湿装置は、除湿運転のみを行うものであってもよいし、加湿運転のみを行うものであってもよい。
除湿運転のみを行う調湿装置においては、例えば潜熱交換手段(6)による第１空気の減湿によって第１，第２動作時における調湿装置の除湿能力を向上することができる。さらに、この調湿装置の第１，第２動作の切替時における除湿性能の低下を抑制することができる。
一方、加湿運転のみを行う調湿装置においては、例えば潜熱交換手段(6)による第２空気の加湿によって第１，第２動作時における調湿装置の加湿能力を向上することができる。さらに、この調湿装置の第１，第２動作の切替時における加湿性能の低下を抑制することができる。
さらに、本実施形態では、潜熱交換手段(6)として回転式吸着ロータ(6)を用いている。しかしながら、潜熱交換手段(6)は必ずしも回転式吸着ロータ(6)に限るものではなく、例えばバッチ式で吸着と再生とを切り替える潜熱交換手段であってもよい。このバッチ式の潜熱交換手段(6)は、第１吸着素子で第１空気の水分を吸着すると同時に第２の吸着素子の水分を第２空気で脱離する動作と、第１吸着素子の水分を第２空気で脱離すると同時に第２吸着素子で第１空気の水分を吸着する動作とを交互に行うように構成されている。このため、第１空気と第２空気の流通を切り替えることで、容易に吸着動作と再生動作とを行うことができ、潜熱交換手段(6)に係るコストを削減することができる。
図１(Ａ)，(Ｂ)は、本実施形態１に係る調湿装置の換気モードにおける冷媒回路と空気の流れを示す説明図である。 図２(Ａ)，(Ｂ)は、本実施形態１に係る調湿装置の循環モードにおける冷媒回路と空気の流れを示す説明図である。 図３(Ａ)，(Ｂ)は、本実施形態１に係る調湿装置の給気モードにおける冷媒回路と空気の流れを示す説明図である。 図４(Ａ)，(Ｂ)は、本実施形態１に係る調湿装置の排気モードにおける冷媒回路と空気の流れを示す説明図である。 図５(Ａ)，(Ｂ)は、本実施形態２に係る調湿装置の換気モードにおける冷媒回路と空気の流れを示す説明図である。 図６(Ａ)，(Ｂ)は、本実施形態２に係る調湿装置の循環モードにおける冷媒回路と空気の流れを示す説明図である。 図７(Ａ)，(Ｂ)は、本実施形態２に係る調湿装置の給気モードにおける冷媒回路と空気の流れを示す説明図である。 図８(Ａ)，(Ｂ)は、本実施形態２に係る調湿装置の排気モードにおける冷媒回路と空気の流れを示す説明図である。 本実施形態に係る調湿装置の熱交換器の概略斜視図である。
符号の説明
(1) 冷媒回路
(3) 第１熱交換器
(5) 第２熱交換器
(6) 潜熱交換手段
(8) 加熱手段
(9) 冷媒制御手段
(20) 空気制御手段

Claims (8)

  1. 水分の吸着と脱離とを行う吸着剤を備え、第１空気及び第２空気を所定の流通通路に取り込んで、空気の湿度調節を行う調湿装置であって、
    冷媒の循環により冷凍サイクルを行う冷媒回路(1)と、該冷媒回路(1)の冷媒の循環方向を切替可能な冷媒制御手段(9)と、上記流通通路を切替可能な空気制御手段(20)とを備え、
    上記冷媒回路(1)には、第１熱交換器(3)と第２熱交換器(5)とが設けられ、
    上記空気制御手段(20)は、第１空気を第１熱交換器(3)と第２熱交換器(5)のいずれか一方、または両方に流通させ、第２空気を第１熱交換器(3)と第２熱交換器(5)のいずれか一方、または両方に流通させるように構成され、
    上記吸着剤は、少なくとも第１熱交換器(3)の表面に担持され、
    上記流通通路には、第１空気と第２空気とを互いに潜熱交換させる潜熱交換手段(6)が設けられていることを特徴とする調湿装置。
  2. 請求項１に記載の調湿装置において、
    潜熱交換手段(6)は、水分の吸着と脱離とを行う吸着素子を備え、
    上記吸着素子は、第１空気の流通通路と第２空気の流通通路とに跨って配置されるとともに回転可能に構成されていることを特徴とする調湿装置。
  3. 請求項１に記載の調湿装置において、
    潜熱交換手段(6)は、水分の吸着と脱離とを行う第１、第２の吸着素子を備え、第１の吸着素子で第１空気の水分を吸着すると同時に第２の吸着素子の水分を第２空気で脱離する動作と、第１の吸着素子の水分を第２空気で脱離すると同時に第２の吸着素子で第１空気の水分を吸着する動作とを交互に行うように構成されていることを特徴とする調湿装置。
  4. 請求項１から３のいずれか１に記載の調湿装置において、
    第１空気または第２空気を加温する加熱手段(8)が設けられ、
    上記加熱手段(8)は、流通通路における潜熱交換手段(6)の上流側に配置されていることを特徴とする調湿装置。
  5. 請求項１から４のいずれか１に記載の調湿装置において、
    吸着剤は、第１熱交換器(3)の表面に担持され、
    冷媒制御手段(9)及び空気制御手段(20)は、
    第２熱交換器(5)の冷媒を凝縮させると同時に、第１熱交換器(3)の冷媒を蒸発させて空気の水分を吸着剤により吸着する吸着動作と、
    第２熱交換器(5)の冷媒を蒸発させると同時に、第１熱交換器(3)の冷媒を凝縮させて吸着剤の水分を空気へ放出する再生動作とを切替可能に構成されていることを特徴とする調湿装置。
  6. 請求項１から４のいずれか１に記載の調湿装置において、
    吸着剤は、第１熱交換器(3)の表面と第２熱交換器(5)の表面とにそれぞれ担持され、
    冷媒制御手段(9)及び空気制御手段(20)は、
    第１熱交換器(3)の冷媒を凝縮させて吸着剤の水分を空気へ放出すると同時に、第２熱交換器(5)の冷媒を蒸発させて空気の水分を吸着剤により吸着する第１動作と、
    第１熱交換器(3)の冷媒を蒸発させて空気の水分を吸着剤により吸着すると同時に、第２熱交換器(5)の冷媒を凝縮させて吸着剤の水分を空気へ放出する第２動作とを切替可能に構成され、
    第１，第２動作によって吸着剤で水分が吸着された空気を室内に供給する除湿運転を行うように構成されていることを特徴とする調湿装置。
  7. 請求項１から４のいずれか１に記載の調湿装置において、
    吸着剤は、第１熱交換器(3)の表面と第２熱交換器(5)の表面とにそれぞれ担持され、
    冷媒制御手段(9)及び空気制御手段(20)は、
    １熱交換器(3)の冷媒を凝縮させて吸着剤の水分を空気へ放出すると同時に、第２熱交換器(5)の冷媒を蒸発させて空気の水分を吸着剤により吸着する第１動作と、
    第１熱交換器(3)の冷媒を蒸発させて空気の水分を吸着剤により吸着すると同時に、第２熱交換器(5)の冷媒を凝縮させて吸着剤の水分を空気へ放出する第２動作とを切替可能に構成され、
    第１，第２動作によって吸着剤の水分が放出された空気を室内に供給する加湿運転を行うように構成されていることを特徴とする調湿装置。
  8. 請求項１から４のいずれか１に記載の調湿装置において、
    吸着剤は、第１熱交換器(3)の表面と第２熱交換器(5)の表面とにそれぞれ担持され、
    冷媒制御手段(9)及び空気制御手段(20)は、
    １熱交換器(3)の冷媒を凝縮させて吸着剤の水分を空気へ放出すると同時に、第２熱交換器(5)の冷媒を蒸発させて空気の水分を吸着剤により吸着する第１動作と、
    第１熱交換器(3)の冷媒を蒸発させて空気の水分を吸着剤により吸着すると同時に、第２熱交換器(5)の冷媒を凝縮させて吸着剤の水分を空気へ放出する第２動作とを切替可能に構成され、
    第１，第２動作によって吸着剤で水分が吸着された空気を室内に供給する除湿運転と、第１，第２動作によって吸着剤の水分が放出された空気を室内に供給する加湿運転とを切り替えて行うように構成されている調湿装置。





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