JP2019027683A - 調湿装置 - Google Patents

Abstract

【課題】水分吸着手段通過後の温度低下を抑制し、暖房能力の低下を抑制する調湿装置を提供する。【解決手段】吸着材３と、吸着材３が配置される第１空気流路１０および第２空気流路１１と、冷媒回路２とを備える。第１空気流路１０には、第１ファン８が配置され、吸着材３を通過した空気が室内へ導かれる。第２空気流路１１には、第２ファン９が配置され、吸着材３を通過した空気が室外へ導かれる。加湿モードでの運転においては、圧縮機２１から吐出された冷媒が、第１熱交換器２３ａ、第２熱交換器２３ｂ、膨張機構２４、第３熱交換器２３ｃに順に流れるように前記冷媒回路２が制御される。第１熱交換器２３ａは、第１空気流路１０における前記吸着材３の空気流れ上流側に配置され、第２熱交換器２３ｂは、第１空気流路１０における前記吸着材３の空気流れ下流側に配置される。第３熱交換器２３ｃは第２空気流路１１に配置される。【選択図】図２

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材を備えた調湿装置に係るものである。

従来より、吸着材による水分の吸着作用と脱離作用とを利用した調湿装置が知られている。

この調湿装置は、外気を室内へ導入する外気導入経路と室内空気を室外に排気する排気放出経路を有しており、これらの経路にそれぞれ熱交換器が配置されている。これらの熱交換器は冷媒の循環方向の切替えにより凝縮器あるいは蒸発器として機能する。外気導入経路および排気放出経路には水分吸着手段が設けられている。

上記調湿装置では、加湿暖房運転時には、排気放出経路において、室内空気は蒸発器として機能する熱交換器を通過する際に冷媒に吸熱され、温度が低下する。この室内空気が水分吸着手段を通過する際に、空気中の水分が水分吸着手段に吸着される。一方、外気導入経路においては、外気は凝縮器として機能する熱交換器を通過する際に加温される。加温された外気が水分吸着手段を通過する際に、水分吸着手段に吸着された水分が放出される。そして、水分が付与された外気は室内へ供給される。

特開２０１０−１５１３７６号公報

しかし上記特許文献の発明では、加湿暖房運転を行う場合に、凝縮器によって加熱された空気は水分吸着手段を通過して室内へ供給されるまでの間の配管において冷やされてしまい、十分な暖房運転ができなくなるおそれがあった。

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、水分吸着手段を有する調湿装置において、水分吸着手段通過後の温度低下を抑制することである。

本発明の調湿装置は、少なくとも、室内を加湿する加湿モードでの運転が可能な調湿装置である。吸着材３と、吸着材３が配置される第１空気流路１０および第２空気流路１１と、冷媒回路２とを備える。吸着材３は、空気中から水分の吸着を行う吸湿部３ａと、空気中へ水分を放湿する放湿部３ｂから構成される。第１空気流路１０には、第１ファン８が配置され、吸着材３を通過した空気が室内へ導かれる。第２空気流路１１には、第２ファン９が配置され、吸着材３を通過した空気が室外へ導かれる。冷媒回路２は、圧縮機２１、第１熱交換器２３ａ、第２熱交換器２３ｂ、第３熱交換器２３ｃおよび膨張機構２４を有する。加湿モードでの運転においては、圧縮機２１から吐出された冷媒が、第１熱交換器２３ａ、第２熱交換器２３ｂ、膨張機構２４、第３熱交換器２３ｃに順に流れるように前記冷媒回路２が制御される。第１熱交換器２３ａは、第１空気流路１０における前記吸着材３の空気流れ上流側に配置され、第２熱交換器２３ｂは、第１空気流路１０における前記吸着材３の空気流れ下流側に配置される。第３熱交換器２３ｃは第２空気流路１１に配置される。

この構成によれば、加湿モードでの運転において、第１熱交換器２３ａで加熱した空気が吸着材３を通過して加湿された後、第２熱交換器２３ｂを用いてさらに加熱できるため、吸着材３を通過した後の空気の温度低下を抑制できる。

上記調湿装置１において、第３熱交換器２３ｃは、第２空気流路１１において吸着材３の空気流れ上流側に配置されてもよい。

この構成によれば、蒸発器として機能する第３熱交換器２３ｃによって、吸着材３を通過する空気の温度が低下されるため、より多くの水分を吸着材３に吸湿させることができる。

第３熱交換器２３ｃが、第２空気流路１１において吸着材３の空気流れ上流側に配置される調湿装置１において、冷媒回路２は、膨張機構２４と第３熱交換器２３ｃとの間に第４熱交換器２３ｄをさらに有しており、第２空気流路１１において、第４熱交換器２３ｄは吸着材３の空気流れ下流側に配置されてもよい。

この構成によれば、第３熱交換器２３ｃ通過後の空気は、吸着材３で吸湿する際に空気の温度が上昇して、第４熱交換器２３ｄと熱交換する際の蒸発温度を上昇させるため、冷凍サイクルの効率を向上できる。

上記調湿装置において、複数の熱交換器２３ａ〜２３ｄのうち、加湿モードでの運転において、蒸発器として機能する熱交換器の容積は、凝縮器として機能する熱交換器の容積よりも大きくしてもよい。

この構成によれば、加湿暖房運転時に、凝縮器と比較して蒸発器の容積が大きいため、低圧側の圧力を上げることができ、冷凍サイクルの効率を向上できる。

上記調湿装置１において、冷媒回路２は、四路切替弁２２をさらに有し、冷媒の循環方向を切替可能としてもよい。

この構成によれば、冷媒の循環方向を切り換えることによって、第１空気流路１０を流れる空気は、吸着材３によって水分を吸着され、除湿された空気を室内に給気する除湿モードでの運転が可能となる。

この場合、圧縮機２１から吐出された冷媒が、第３熱交換器２３ｃ、膨張機構２４、第２熱交換器２３ｂ、第１熱交換器２３ａに順に流れる。

除湿モードが可能な調湿装置１において、第２熱交換器２３ｂの容積は、第１熱交換器２３ａの容積よりも大きくしてもよい。

この構成によれば、第１空気流路１０の空気流れ下流側で蒸発器として機能する第２熱交換器２３ｂの容積が大きいため、除湿冷房運転を行う場合に冷房能力を大きくすることができる。

上記調湿装置１において、吸着材３は、第１空気流路１０および第２空気流路１１に跨って配置され、加湿モードでの運転においては、吸着材３のうち、第１空気流路１０に位置する部分が放湿部３ｂを構成し、第２空気流路１１に位置する部分が吸湿部３ａを構成する。

本発明の実施形態に係る調湿装置の機器構成図である。 本発明の実施形態に係る調湿装置の回路構成および風路構成を模式的に示す構成図である。 本発明の実施形態に係る調湿装置における機能ブロック図である。 本発明の実施形態に係る調湿装置の加湿暖房運転における動作状態を示す湿り空気線図である。 本発明の実施形態に係る調湿装置の加湿暖房運転における冷媒回路動作状態を示したｐ―ｈ線図である。 本発明の実施形態に係る調湿装置の除湿冷房運転における動作状態を示す湿り空気線図である。 本発明の実施形態に係る調湿装置の除湿冷房運転における冷媒回路動作状態を示したｐ―ｈ線図である。 本発明の変形例に係る調湿装置の回路構成および風路構成を模式的に示す構成図である。 本発明の変形例に係る調湿装置における機器構成図の一例である。

＜本発明の実施形態＞
（１）調湿装置１の全体構成
本実施形態に係る調湿装置１は、加湿された空気を室内へ供給する加湿暖房運転（加湿モードの一例）および、除湿された空気を室内へ供給する除湿冷房運転（除湿モードの一例）が可能に構成されている。この調湿装置１は、冷媒回路２と吸着材３とを備えている。吸着材３は、吸着材を通過する空気を加湿および除湿する。また、冷媒回路２は、後述する複数の熱交換器２３ａ〜２３ｄによって吸着材を通過する空気の温度を上昇または下降させ、吸着材３へ向かう空気の温度を上昇させることで吸着材３からの放湿量を増加させたり、吸着材３へ向かう空気を冷却することで相対湿度を変化させて吸着材３の水分の吸着量を増加させたりする。また、前記熱交換器２３ａ〜２３ｄは、室内へ供給する空気の暖房あるいは冷房を行う機能を有する。

（１−１）調湿装置１の機器構成
図１に本実施例における調湿装置１の機器構成を示す。本実施形態では、空調対象室（室内）の外壁Ｗに調湿装置１が配置される。調湿装置１は、ケーシング４を備えている。ケーシング４の外壁Ｗ側には、室内空気ＲＡを装置内へ導入するための第１吸込口６ａおよび、調湿した空気を室内へ導出するための第１吹出口６ｂが形成されている。第１吸込口６ａおよび第１吹出口６ｂは、それぞれ外壁Ｗに設けられた貫通孔Ｈを介して空調対象室の空気を調湿装置１へ導入／導出する。また、ケーシング４の外壁Ｗ側と反対側の面には、上部に室外空気を調湿装置１へ導入するための第２吸込口７ａが、下部に吸着材通過後の空気を室外へ排出するための第２吹出口７ｂが形成されている。

調湿装置１は、ケーシング４内に、第１ファン８、第２ファン９および円板形状の吸着材３を備えている。第１ファン８および第２ファン９には、例えばターボファンなどの遠心ファンが用いられる。ケーシング４の内部は仕切板５によって、第１空気流路１０と第２空気流路１１とに分離されている。第１空気流路１０においては、第１ファン８によって第１吸込口６ａから空調対象室の室内からの空気が調湿装置１内に導入され（ＲＡ）、装置内で加湿／除湿された空気が第１吹出口６ｂから給気される（ＳＡ）。第２空気流路１１においては、第２ファン９によって第２吹吸込口７ａから室外からの空気が調和装置１内へ導入され（ＯＡ）、装置内で除湿／加湿された空気が第２吹出口７ｂから排気される（ＥＡ）。

吸着材３は第１空気流路１０と第２空気流路１１に跨って設けられている。吸着材３は、円板状に形成され、例えば、ハニカム状に形成された基材の表面に吸着剤を担持させて構成されている。つまり、吸着材３は、その厚さ方向に空気を通過させることができ、通過する空気と吸着剤とを接触させるように構成されている。

この吸着材３は、空気中から水分を吸着する吸湿部３ａと、空気中へ水分を放出する放湿部３ｂから構成されている。加湿暖房運転においては、吸湿材３のうち、第１空気流路１０に位置する部分が放湿部３ｂを構成し、第２空気流路１１に位置する部分が吸湿部３ａを構成する。除湿冷房運転においては、吸湿材３のうち、第１空気流路１０に位置する部分が吸湿部３ａを構成し、第２空気流路１１に位置する部分が放湿部３ｂを構成する。

また、吸着材３は、円板の略中心を軸心として回転可能に構成されている。吸着材３が回転することによって、例えば、加湿暖房運転では、第１空気流路１０を流れる空気と接触した吸着材３の部分（放湿部３ｂ）は、回転に伴って第２空気流路１１に移動する。一方、第２空気流路１１を流れる空気と接触した吸着材３の部分（吸湿部３ａ）は、吸着材３の回転に伴って第１空気流路１０に再び移動する。こうすることで、放湿部３ｂと吸湿部３ａの境界が回転に伴って移動し、第１空気流路１０を通流する空気と第２空気流路１１を通流する空気との潜熱が交換される。

上記のように、室内からの空気を導入し、吸着材３によって調湿された空気を室内へ再び導くための空気通路は調湿装置1内の外壁Ｗ側に、つまり、空調対象室に近い側に設けられる。一方、室外からの空気を導入し、吸着材３が含む水分量を調整した後の空気を室外に再び導くための空気通路は調湿装置１内の外壁Ｗとは反対側に、空調対象室から遠い側に設けられる。

また、本実施形態では、第１空気流路１０において吸着材３を通過する空気と、第２空気流路１１において吸着材３を通過する空気とが、並行流になるように構成されている。並行流とした場合、第１空気流路１０および第２空気流路１１における吸着材３を通過する際の圧力損失の差を小さくすることができるため、ファンによる送風の風量ロスを減少させることができる。

第１空気流路１０には、後述する冷媒回路２の第１熱交換器２３ａと第２熱交換器２３ｂとが設置されており、第２空気流路１１には第３熱交換器２３ｃと第４熱交換器２３ｄとが設置されている。さらに、第１空気流路１０における吸着材３の上流側には第１熱交換器２３ａが設置され、下流側には第２熱交換器２３ｂが設置されている。第２空気流路１１の吸着材３の上流側には第３熱交換器２３ｃが設置され、下流側には第４熱交換器２３ｄが設置されている。

（１−２）冷媒回路２の構成
調湿装置１に備えられた冷媒回路２について、図２を参照しながら説明する。
冷媒回路２は、圧縮機２１と、四路切替弁２２と、第１熱交換器２３ａおよび第２熱交換器２３ｂと、膨張機構である膨張弁２４と、第３熱交換器２３ｃおよび第４熱交換器２３ｄとが接続されて閉回路となっている。この冷媒回路２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、四路切替弁２２には、冷媒回路２の配管が接続可能な第１から第４のポートが設けられている。この四路切替弁２２の動作により、第１ポート２２ａと第３ポート２２ｃとが連通すると同時に第２ポート２２ｂと第４ポート２２ｄとが連通する状態（ 図２（ａ）に示す状態）と、第１ポート２２ａと第４ポート２２ｄとが連通すると同時に第２ポート２２ｂと第３ポート２２ｃとが連通する状態（ 図２(ｂ)に示す状態）とに切り替え自在となっている。これにより、第１熱交換器２３ａおよび第２熱交換器２３ｂが凝縮器として動作し、第３熱交換器２３ｃおよび第４熱交換器２３ｄが蒸発器として動作する加湿暖房運転（図２（ａ）に示す状態）と、第１熱交換器２３ａおよび第２熱交換器２３ｂが蒸発器として動作し、第３熱交換器２３ｃおよび第４熱交換器２３ｄが凝縮器として動作する除湿冷房運転（ 図２(ｂ)に示す状態）とを切り替えることができる。膨張弁に代えてキャピラリ等の別の膨張機構を用いてもよい。

なお、本実施形態においては、第２熱交換器２３ｂの容積は、前記第１熱交換器２３ａの容積と比較して大きく構成されており、また、第３熱交換器２３ｃと第４熱交換器２３ｄ合計容積は、第１熱交換器２３ａと第２熱交換器２３ｂの合計容積よりも大きく構成されている。

（１−３）調湿装置１の制御
図３に記載された、調湿装置１の制御のために必要なセンサ類の説明をする。冷媒回路２には、第１熱交換器２３ａの配管温度を検出する温度センサ１２ａ、第２熱交換器２３ｂの配管温度を検出する温度センサ１２ｂ、第３熱交換器２３ｃの配管温度を検出する温度センサ１２ｃ、第４熱交換器２３ｄの配管温度を検出する温度センサ１２ｄ、および、圧縮機２１の吐出温度を検出する温度センサ１２ｅが設けられている。また、第１空気流路１０には、第１熱交換器２３ａの出口空気温度と湿度（相対湿度もしくは絶対湿度、または露点でもよい。以降、温湿度センサの湿度という記述では同様の意味を表す。）を検出する温湿度センサ１３ａ、第２熱交換器２３ｂの出口空気温度と湿度を検出する温湿度センサ１３ｂが、第２空気流路１１には、第３熱交換器２３ｃの出口空気温度と湿度を検出する温湿度センサ１３ｃ、第４熱交換器２３ｄの出口空気温度と湿度を検出する温湿度センサ１３ｄが設けられている。

これらの他に、調湿装置１には、室外空気ＯＡの空気温度と湿度を検出する温湿度センサ１３ｅおよび室内空気ＲＡの空気温度と湿度を検出する温湿度センサ１３ｆが設けられている。これらの温度センサ１２ａ〜１２ｅおよび温湿度センサ１３ａ〜１３ｆは、調湿装置１を制御する制御部１４に接続される。制御部１４ではこれらの温湿度情報を取得し、アクチュエータである圧縮機２１、膨張弁２４、第１ファン８、第２ファン９、四路切替弁２２やその他のアクチュエータを制御する。

（２）加湿暖房運転における動作説明
（２−１）加湿暖房運転における冷媒回路２の動作説明
調湿装置１の加湿暖房運転時での冷媒回路の動作を図２（ａ）を参照して説明する。加湿暖房運転では、四路切替弁２２が図２（ａ）で示す状態に切り換えられる。つまり、圧縮機２１の吐出側が第１熱交換器２３ａの一端側に接続され、圧縮機２１の吸入側が第３熱交換器２３ｃの一端側に接続される。この場合第１熱交換器２３ａおよび第２熱交換器２３ｂは凝縮器として作用し、第３熱交換器２３ｃおよび第４熱交換器２３ｄは蒸発器として作用する。

圧縮機２１から吐出された高温高圧のガス冷媒は、四路切替弁２２を通って、第１熱交換器２３ａ（凝縮器）に流入し、第１熱交換器２３ａで第１ファン８によって室内から導入された空気ＲＡと熱交換されることによって凝縮して液化する。第１熱交換器２３ａから流出した冷媒は、第２熱交換器２３ｂ（凝縮器）に流入し、吸着材３の放湿部３ｂを通過して水分を付与された空気とさらに熱交換する。第１熱交換器２３ａおよび第２熱交換器２３ｂにおいて液化した低温高圧の液冷媒は、膨張弁２４を通過して膨張し、低温低圧の液冷媒へと変化する。膨張弁２４を通過した液冷媒は、蒸発器として作用する第４熱交換器２３ｄ（蒸発器）に流入し、第２ファン９によって室外から導入された空気ＯＡが吸着材３を吸湿部３ａを通過して水分が減少した空気と熱交換する。第４熱交換器２３ｄから流出した冷媒は、第３熱交換器２３ｃ（蒸発器）に流入し、前記空気ＯＡ（吸着材３を通過する前の空気）とさらに熱交換してガス冷媒となる。第４熱交換器２３ｄおよび第３熱交換器２３ｃで蒸発したガス冷媒は、四路切替弁２２から圧縮機２１に吸入される。

（２−２）加湿暖房運転における空気の流れ
次に、調湿装置１の加湿暖房運転時における空気の流れを説明する。加湿暖房運転において、調湿装置１の第２空気流路１１では、室外より導入された空気ＯＡが第３熱交換器２３ｃ（蒸発器）に送り込まれる。ここで導入された空気ＯＡは第３熱交換器２３ｃと熱交換して冷却される。空気が冷却されることによって、導入空気の相対湿度が上昇するため、吸着材３の吸湿部３ａは水分を吸着しやすくなる。第３熱交換器２３ｃを通過した空気は、吸着材３の吸湿部３ａに流入して水分が吸着され、除湿される。吸着材３を通過した空気は第４熱交換器２３ｄ（蒸発器）とさらに熱交換して冷却され、室外へ排出される（ＥＡ）。この一連の過程で、外気から得た水分が吸着材３に吸着される。

一方、第１空気流路１０では、室内より導入された空気ＲＡが第１熱交換器２３ａ（凝縮器）に送り込まれる。ここで空気ＲＡは凝縮器と熱交換して加熱される。空気が加熱されることによって、相対湿度が低くなるため、吸着材３は水分を放出しやすくなる。その後、加熱された空気は、吸着材３の放湿部３ｂに流入し、吸着材３から水分が放湿されることで加湿される。そして、加湿された空気は第２熱交換器２３ｂ（凝縮器）と熱交換してさらに加熱され、室内へ供給される（ＳＡ）。空気の温度は、吸着材３の放湿部３ｂを通過して加湿される際に気化熱により低下するが、その後、第２熱交換器２３ｂによって再び加熱され、上昇する。これにより、加湿暖房運転に十分な空気温度まで上昇させた空気を室内へ供給することができる。

（２−３）加湿暖房運転における空気の状態変化の説明
図４の空気線図を用いて加湿暖房運転における空気の状態変化を説明する。なお、図４において、縦軸は絶対湿度、横軸は乾球温度である。図４（ａ）において、調湿装置１の加湿暖房運転における第１空気流路１０では、室内から導入された空気ＲＡ（状態Ｃ１）が、第１熱交換器２３ａ（凝縮器）に送られて、熱交換して加熱され、相対湿度は低下する（状態Ｃ２）。相対湿度が低下した空気（状態Ｃ２）は、吸着材３の放湿部３ｂに流入し、等エンタルピ過程で水分が脱離され、絶対湿度が上昇する（状態Ｃ３）。絶対湿度が上昇した空気（状態Ｃ３）は、吸着材３の放湿部３ｂの第１空気流路１０の下流に設置される第２熱交換器２３ｂ（凝縮器）に送られ、熱交換することにより温度が上昇し（状態Ｃ４）、空調対象室に供給される（ＳＡ）。

このように、第１熱交換器２３ａとの熱交換によって空気温度が上昇した後、吸着材での加湿によって空気温度は低下するが、第２熱交換器２３ｂとの熱交換によって再び上昇される。これにより、高温の加湿空気を空調対象室に供給することが可能となり、暖房能力の低下を抑制することができる。

図４（ｂ）において、第２空気流路１１では、室外より導入された空気ＯＡ（状態Ｃ５）は、第３熱交換器２３ｃ（蒸発器）に送り込まれ、冷却されることにより、排出空気の相対湿度が上昇する（状態Ｃ６）。相対湿度が上昇した排出空気（状態Ｃ６）は吸着材３の吸湿部３ａに流入し、等エンタルピ過程で水分を吸着されて、排出空気の絶対湿度は低下する（状態Ｃ７）。この空気（状態Ｃ７）は第４熱交換器２３ｄ（蒸発器）に送られ、再び冷却される（状態Ｃ８）。そして、冷却された空気（状態Ｃ８）が室外へ排出される（ＥＡ）。

以上のように、第２空気流路１１においては、空気が吸着材３を通過する際に吸着熱により空気温度は上昇するが、第４熱交換器２３ｄ（蒸発器）を利用してこの吸着熱を回収する。これにより、冷凍サイクルの効率を向上させることができる。

（２−３）加湿暖房運転における冷凍サイクルの説明
図５は、加湿暖房運転における冷凍サイクルをｐ−ｈ線図上に表したものである。加湿暖房運転において、第２熱交換器２３ｂは過冷却域になるように制御される。こうすることで、加湿暖房運転において凝縮器として機能する第１熱交換器２３ａおよび第２熱交換器２３ｂのうち、高温の冷媒が流れる第１熱交換器２３ａと熱交換した空気のみを吸着材３の放湿部３ｂへ送ることができる。つまり、過冷却域を通過した空気は放湿部３ｂへ送られない。これにより、吸着材３を通過する空気の温度を高くすることが可能となるため、放湿部３ｂでの放湿量を増加させることができる。

過冷却域の第２熱交換器２３ｂは、吸着材３通過後の加湿空気の再加熱に用いられ、この過冷却量を増減させることにより、吸着材３を通過した後の空気の加熱量を調整する。過冷却域の調整は、圧縮機２１の運転周波数の増減によって行う。例えば、加湿暖房運転において、空調対象室への吹出温度が低い場合は、圧縮機２１の運転周波数を増加させ、過冷却域での熱交換を増大させればよい。吹出温度以外にも、温度センサ１２ｂによって検出される第２熱交換器２３ｂの配管温度、あるいは温湿度センサ１３ｂにより検出される第２熱交換器２３ｂの出口空気温度によって、圧縮機２１の周波数の制御をしてもよい。

一方、本実施形態の加湿暖房運転において、第３熱交換器２３ｃは過熱域になるように制御される。こうすることで、導入される空気の第３熱交換器２３ｃにおける冷却量が小さくなるので、第３熱交換器２３ｃにおける結露を抑制することができる。吸着材３へ向かう空気の水分量の減少を抑制できるため、吸着材３での吸湿量を確保することができる。

また、第３熱交換器２３ｃと第４熱交換器２３ｄの合計容積は、第１熱交換器２３ａと第２熱交換器２３ｂの合計容積と比較して大きく構成されている。このため、加湿暖房運転においては、凝縮器と比較して蒸発器の容積が大きくなるため、低圧側の圧力を上げることができ、効率よく加湿暖房運転を行うことができるようになっている。

（３）除湿モードでの運転における動作説明
（３−１）除湿冷房運転における冷媒回路２の動作説明
調湿装置１の除湿冷房運転時での冷媒回路の動作を図２（ｂ）を参照して説明する。冷房除湿運転では、四路切替弁２２が図２（ｂ）で示す状態に切り換えられる。つまり、圧縮機２１の吐出側が第３熱交換器２３ｃの一端側に接続され、圧縮機２１の吸入側が第１熱交換器２３ａに接続される。この場合、第１熱交換器２３ａおよび第２熱交換器２３ｂが蒸発器として作用し、第３熱交換器および第４熱交換器は凝縮器として作用する。

圧縮機２１から吐出された高温高圧のガス冷媒は、四路切替弁２２を介して第３熱交換器２３ｃ（凝縮器）に流入し、第３熱交換器２３ｃで第２ファン９によって導入された室外空気ＯＡと熱交換されることによって凝縮して液化する。第３熱交換器２３ｃから流出した冷媒は、第４熱交換器２３ｄ（凝縮器）に流入し、吸着材３の放湿部３ｂを通過した空気と熱交換されて液冷媒となる。第３熱交換器２３ｃおよび第４熱交換器２３ｄで液化した液冷媒は膨張弁２４を通過し、低温低圧の液冷媒へと変化し、第２熱交換器２３ｂ（蒸発器）へ流入する。 第２熱交換器２３ｂへ流入した冷媒は第１ファン８によって室内から導入された空気ＲＡと熱交換して蒸発した後、第１熱交換器２３ａへ流入して吸着材３の吸湿部３ａを通過した空気と熱交換してガス冷媒へと変化する。第２熱交換器２３ｂおよび第１熱交換器２３ａで蒸発して気化したガス冷媒は、四路切替弁２２を経由して圧縮機２１に吸入される。

（３−２）除湿冷房運転における空気の流れ
次に、調湿装置１の除湿冷房運転時における空気の流れを説明する。除湿冷房運転において、調湿装置１の第１空気流路１０では、室内より導入された空気ＲＡが第１熱交換器２３ａ（蒸発器）に送り込まれる。ここで空気ＲＡは第１熱交換器２３ａと熱交換して冷却される。導入空気が冷却されることによって、導入空気の相対湿度が上昇するため、吸着材３の吸湿部３ａは水分を吸着しやすくなる。その後、冷却された空気は吸着材３の吸湿部３ａに流入し、水分が吸着されて除湿される。さらに除湿された空気は第２熱交換器２３ｂ（蒸発器）と熱交換して冷却され、空調対象室へ供給される（ＳＡ）。この一連の過程で、室内空気から得た水分が吸着材３に吸着される。

一方、第２空気流路１１では、室外より導入された空気ＯＡが第３熱交換器２３ｃ（凝縮器）に送り込まれ、加熱される。空気が加熱されることによって、空気の相対湿度が低くなるため、吸着材３の放湿部３ｂは水分を放出しやすくなる。第３熱交換器２３ｃで加熱された空気は、吸着材３の放湿部３ｂに流入して吸着材３は放湿され、空気は加湿される。そして、吸着材３を通過した空気は第４熱交換器２３ｄ（凝縮器）と熱交換してさらに加熱され、室外へ排出される（ＥＡ）。

（３−３）除湿冷房運転における空気の状態変化の説明
図６の空気線図を用いて除湿冷房運転における空気の状態変化を説明する。図６は、図４と同様に、縦軸は絶対湿度、横軸は乾球温度を示している。図６（ａ）において、調湿装置１の除湿冷房運転における第１空気流路１０では、室内から導入された空気ＲＡ（状態Ｃ１）は、第１熱交換器２３ａ（蒸発器）に送り込まれ、冷却されることにより相対湿度が上昇する（状態Ｃ２）。この空気（状態Ｃ２）は吸着材３の吸湿部３ａに流入し、等エンタルピ過程で水分を吸着されて絶対湿度が低下する（状態Ｃ３）。絶対湿度が低下した空気（状態Ｃ３）は第２熱交換器２３ｂ（蒸発器）に送られて再び冷却され（状態Ｃ４）、空調対象室に供給される（ＳＡ）。

このように、第１空気流路１０において吸着材３の吸湿部３ａの空気流れ下流側に第２熱交換器２３ｂ（蒸発器）を配置することにより、吸着材３の吸着熱による温度上昇分の顕熱を第２熱交換器２３ｂを用いて除去することができるため、より冷却された空気を室内へ導入することが可能となる。また、吸着材３の吸着熱を回収することにより、冷凍サイクルの効率を向上させることができる。

図６（ｂ）において、第２空気流路１１では、室外ＯＡより導入された空気ＯＡ（状態５）が第３熱交換器２３ｃ（凝縮器）に送られて加熱され、相対湿度は低下する（状態Ｃ６）。この空気（状態Ｃ６）は、吸着材３の放湿部３ｂに流入し、等エンタルピ過程で水分を放湿され、絶対湿度が上昇する（状態Ｃ７）。吸着材３を通過した空気（状態Ｃ７）は、吸着材３の放湿部３ｂの空気流れ下流側に設置される第４熱交換器２３ｄ（凝縮器）に送られ、熱交換することにより温度が上昇する。この加熱された空気（状態Ｃ８）が、室外へ排出される（ＥＡ）。

また、第２空気流路１１においては、吸着材３の再生に第３熱交換器２３ｃの熱回収を利用するとともに、吸着材３の放湿によっての温度低下した空気を、さらに第４熱交換器２３ｄの熱回収にも利用できるため、冷凍サイクルの効率を向上することができる。

（３−４）除湿冷房運転モードにおける冷凍サイクル上の動作
図７は、冷房除湿運転における冷凍サイクルをｐ−ｈ線図上に表したものである。除湿冷房運転においては、第１熱交換器２３ａが過熱域となるように制御している。こうすることで、第２空気流路の空気が第１熱交換器２３ａで過度に冷却されて除湿されることを防止し、吸着材３による除湿量を増加させることができる。

また、第２熱交換器２３ｂの容積は、第１熱交換器２３ａの容積と比較して大きく構成されている。こうすることで、第１空気流路１０下流側の蒸発器の容積が大きくなり、除湿運転と合わせて冷房運転を行う際の冷房能力を大きくすることができる。

（４）変形例
（４−１）変形例Ａ
上記実施形態においては、第１〜第４熱交換器２３ａ〜２３ｄの４つの熱交換器を有する冷媒回路２を備えた調湿装置１について説明したが、第２空気流路に配置される熱交換器は分割せずに冷媒回路を構成するようにしてもよい。すなわち、第１〜第３熱交換器２３ｃの３つの熱交換器を有する冷媒回路２を備えた調湿装置１としてもよい。本変形例においては、図８に示すように、冷媒回路２は、圧縮機２１と、冷媒制御手段である四路切替弁２２と、第１熱交換器２３ａおよび第２熱交換器２３ｂと、膨張機構である膨張弁２４および第３熱交換器２３ｃとが接続されて閉回路となっている。上記実施形態と同様に、第１空気流路１０には第１熱交換器２３ａと第２熱交換器２３ｂとが設置されているが、第２空気流路１１には吸着材３の空気流れ上流側に第３熱交換器２３ｃが設置され、下流側には熱交換器が設置されない。

（４−２）変形例Ｂ
上記実施形態においては、第１空気流路１０において吸着材３を通過する空気と、第２空気流路１１において吸着材３を通過する空気とが、並行流になるように構成される調湿装置１について説明したが、第１空気流路１０において吸着材３を通過する空気と、第２空気流路１１において吸着材３を通過する空気とが、対向流になるように構成されるようにしても良い。

この場合、外壁Ｗに設けられた貫通孔Ｈの上部側に調湿した空気を再び室内へ吹き出すための第１吹出口６ｂが、下部側に室内空気ＲＡを吸い込むための第１吸込口６ａが面するように配設しても良いし、図９に示すように、第１空気流路の構成は本実施形態と同じようにして、ケーシング４の外壁Ｗと反対側の面の上端側に第２吹出口７ｂを、下端側に室外空気を吸い込むための第２吹吸込口７ａを有するようにしても良い。吸着材３を通過する空気を対向流とすることで、第１空気流路１０において吸着材３を通過する空気と吸着材３との相対湿度差を大きくできるため、加湿性能を向上させることができる。

（４−３）変形例Ｃ
上記実施形態においては、空調対象室から空気を導入し（ＲＡ）、再び空調対象室に給気する（ＳＡ）ための第１空気流路１０と、室外から空気を導入し（ＯＡ）、再び室外に排出する（ＥＡ）ための第２空気流路１１とで構成される調湿装置１を示した。しかし、室外から空気を導入し（ＯＡ）、室内に給気する（ＳＡ）ための第１空気流路１０と、室内から空気を導入し（ＲＡ）、室外に排出する（ＥＡ）ための第２空気流路１１とで構成される調湿装置１としてもよい。

以上、本発明の実施形態を説明したが、特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨および範囲から逸脱することない範囲であれば、詳細は適宜変更して実施してよい。
例えば、調湿装置１が外壁Ｗに設置される場合を説明したが、空調対象室内に設置してもよい。また、第１吸込口６ａ、第１吹出口６ｂ、第２吹吸込口７ａおよび第２吹出口７ｂの配置は一例であり、設置場所等によって適宜変更してよく、貫通孔Ｈを２か所以上設けてもよい。また、上述した実施形態および変形例を適宜組合せたものを、本発明の一実施形態としてもよい。
また、第１ファン８、第２ファン９は、前記実施形態のように各空気流路の下流側に設けるのではなく、上流側に設けてもよい。
また、室内に連通する第１吸込口６ａ、第１吹出口６ｂについて、前記実施形態のように調湿装置の上部にまとめて設けるのではなく、調湿装置の下部にまとめて設けてもよい。

また、前記実施形態では仕切板５を壁に平行に設けて第１空気流路１０を外壁Ｗに近い側に、第２空気流路１１を外壁Ｗから遠い側に配置するように構成したが、仕切板５を壁に垂直に設けて両流路が外壁Ｗに沿って並ぶように配置してもよい。
また、空気の流れる方向について、前記実施形態のように空気が鉛直方向に沿って流れるのではなく、水平方向に沿って流れるように構成してもよい。この場合、第１空気流路１０と第２空気流路１１が上下に並ぶように配置されてもよい。

１ 調湿装置、２ 冷媒回路、３ 吸着材、３ａ 吸湿部、３ｂ 放湿部、４ ケーシング、５ 仕切板、６ａ 第１吸込口、６ｂ 第１吹出口、７ａ 第２吹吸込口、７ｂ 第２吹出口、８ 第１ファン、９第２ファン、１０ 第１空気流路、 １１ 第２空気流路、 １２ａ〜１２ｅ 温度センサ、１３ａ〜１３ｆ 温湿度センサ、１４ 制御部、２１ 圧縮機、２２ 四路切替弁、２２ａ 第１ポート、２２ｂ 第２ポート、２２ｃ 第３ポート、２２ｄ 第４ポート、２３ａ 第１熱交換器、２３ｂ 第２熱交換器、２３ｃ 第３熱交換器、２３ｄ 第４熱交換器、２４ 膨張弁、Ｗ 外壁、Ｈ 貫通孔

Claims (8)

1. 少なくとも、室内を加湿する加湿モードでの運転が可能な調湿装置であって、
   空気中から水分の吸着を行う吸湿部（３ａ）と、空気中へ水分を放湿する放湿部（３ｂ）と、を構成する吸着材（３）と、
   前記吸着材（３）が配置され、前記吸着材（３）を通過した空気を室内へ導く第１空気流路（１０）と、
   前記吸着材（３）が配置され、前記吸着材（３）を通過した空気を室外へ導く第２空気流路（１１）と、
   前記第１空気流路（１０）の空気流れを生成する第１ファン（８）と、
   前記第２空気流路（１１）の空気流れを生成する第２ファン（９）と、
   圧縮機（２１）、第１熱交換器（２３ａ）、第２熱交換器（２３ｂ）、第３熱交換器（２３ｃ）および膨張機構（２４）を有する冷媒回路（２）と、
   を備え、
   前記加湿モードでの運転においては、前記圧縮機（２１）から吐出された冷媒が、第１熱交換器（２３ａ）、第２熱交換器（２３ｂ）、前記膨張機構（２４）、第３熱交換器（２３ｃ）に順に流れるように前記冷媒回路（２）が制御され、
   前記第１熱交換器（２３ａ）は、第１空気流路（１０）における前記吸着材（３）の空気流れ上流側に配置され、
   前記第２熱交換器（２３ｂ）は、第１空気流路（１０）における前記吸着材（３）の空気流れ下流側に配置されており、
   前記第３熱交換器（２３ｃ）は前記第２空気流路（１１）に配置される、調湿装置（１）。
2. 請求項１に記載の調湿装置であって、
   前記第３熱交換器（２３ｃ）は、前記第２空気流路（１１）における前記吸着材（３）の空気流れ上流側に配置される、
   調湿装置。
3. 請求項２に記載の調湿装置であって、
   前記冷媒回路（２）は、前記膨張機構（２４）と前記第３熱交換器（２３ｃ）との間に第４熱交換器（２３ｄ）をさらに有しており、
   前記第２空気経路（１１）において、前記第４熱交換器（２３ｄ）は前記吸着材（３）の空気流れ下流側に配置される、調湿装置。
4. 請求項１〜３に記載の調湿装置であって、
   前記複数の熱交換器（２３ａ〜２３ｄ）のうち、加湿モードでの運転において、蒸発器として機能する前記熱交換器の容積は、凝縮器として機能する前記熱交換器の容積よりも大きい、
   調湿装置。
5. 請求項２〜４に記載の調湿装置であって、
   前記冷媒回路（２）は、四路切替弁（２２）をさらに有し、
   前記冷媒の循環方向を切替可能である、
   調湿装置。
6. 請求項５に記載の調湿装置であって、
   前記圧縮機（２１）から吐出された冷媒が、前記第３熱交換器（２３ｃ）、前記膨張機構（２４）、前記第２熱交換器（２３ｂ）、前記第１熱交換器（２３ａ）に順に流れる除湿モードでの運転が可能なように構成される、
   調湿装置。
7. 請求項５または６に記載の調湿装置であって、
   前記第２熱交換器（２３ｂ）の容積は、前記第１熱交換器（２３ａ）の容積よりも大きい、
   調湿装置。
8. 請求項１〜６に記載の調湿装置であって、
   前記吸着材（３）は、前記第１空気流路（１０）および前記第２空気流路（１１）に跨って配置され、
   前記加湿モードでの運転においては、前記吸着材（３）のうち、前記第１空気流路（１０）に位置する部分が前記放湿部（３ｂ）を構成し、前記第２空気流路（１１）に位置する部分が前記吸湿部（３ａ）を構成する、
   調湿装置。

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