| 【発明の名称】 |
空気調和装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】吉見 学
【氏名】渡部 裕司
【氏名】谷本 啓介
【氏名】米本 和生
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| 【要約】 |
【課題】調温及び調湿を行う空気調和装置において、強制的な外気導入を不要にするとともに、制御を容易化し、また、効率の向上を図る。
【解決手段】塩化リチウム水溶液から成る吸湿溶液が循環する吸湿溶液回路(10)を設ける。吸湿溶液回路(10)は、透湿膜を介して吸湿溶液と空気との間で水分交換を行わせる室内水分交換器(16)と室外水分交換器(14)とを備える。室外水分交換器(14)の上流側には加熱手段(13)を、室内水分交換器(16)の上流側には冷却手段(15)をそれぞれ設ける一方、加熱手段(13)に流入する吸湿溶液と冷却手段(15)に流入する吸湿溶液との間で熱交換を行わせる熱回収熱交換器(17)を設ける。空気通路(20)における室内水分交換器(16)の下流側には、加湿冷却器(11)を設ける。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 熱及び水分を搬送する吸湿溶液が循環する吸湿溶液回路(10)と、空気を冷却する水蒸発式冷却手段(11)とを備えた空気調和装置であって、上記吸湿溶液回路(10)には、吸湿溶液に循環駆動力を与える循環手段(12)と、透湿膜を備えるとともに空気通路(20)に設けられ、該空気通路(20)を流れる調和対象の第１の空気から該透湿膜を介して吸湿溶液に水分を移動させる第１水分交換手段(16)と、上記第１水分交換手段(16)を流出した吸湿溶液を加熱する加熱手段(13)と、透湿膜を備え、上記加熱手段(13)を流出した吸湿溶液から第２の空気に該透湿膜を介して水分を移動させる第２水分交換手段(14)と、上記第２水分交換手段(14)を流出して上記第１水分交換手段(16)に流入する吸湿溶液を冷却する冷却手段(15)とが設けられている一方、上記水蒸発式冷却手段(11)は、上記空気通路(20)における上記第１水分交換手段(16)の下流側に設けられていることを特徴とする空気調和装置。
【請求項２】 熱及び水分を搬送する吸湿溶液が循環する吸湿溶液回路(10)と、空気を冷却する水蒸発式冷却手段(11)とを備えた空気調和装置であって、上記吸湿溶液回路(10)には、吸湿溶液に循環駆動力を与える循環手段(12)と、空気通路(20)に設けられ、該空気通路(20)を流れる調和対象の第１の空気と吸湿溶液との間で熱交換を行わせる吸湿溶液熱交換器(50)と、透湿膜を備えるとともに上記空気通路(20)の上記吸湿溶液熱交換器(50)の下流側に設けられ、上記第１の空気と上記吸湿溶液との間で該透湿膜を介して水分移動を行わせる第１水分交換手段(16)と、上記第１水分交換手段(16)または上記吸湿溶液熱交換器(50)を流出した吸湿溶液を加熱する加熱手段(13)と、透湿膜を備え、冷房除湿運転時に上記加熱手段(13)を流出した吸湿溶液から第２の空気に該透湿膜を介して水分を移動させる第２水分交換手段(14)と、冷房除湿運転時に上記第２水分交換手段(14)を流出して上記第１水分交換手段(16)または上記吸湿溶液熱交換器(50)に流入する吸湿溶液を冷却する冷却手段(15)とが設けられている一方、上記水蒸発式冷却手段(11)は、上記空気通路(20)における上記第１水分交換手段(16)の下流側に設けられていることを特徴とする空気調和装置。
【請求項３】 請求項１に記載の空気調和装置において、吸湿溶液回路(10)には、加熱手段(13)に流入する吸湿溶液と冷却手段(15)に流入する吸湿溶液との間で熱交換を行わせる熱回収熱交換器(17)が設けられていることを特徴とする空気調和装置。
【請求項４】 請求項１または２のいずれか一つに記載の空気調和装置において、第１水分交換手段(16)は、空気通路(20)において直列に設けられた複数の第１水分交換器(23,24) から構成され、水蒸発式冷却手段(11)は、上記各第１水分交換器(23,24) を流出した第１の空気をそれぞれ冷却する複数の水蒸発式冷却器(25,26) から構成されていることを特徴とする空気調和装置。
【請求項５】 請求項１または２のいずれか一つに記載の空気調和装置において、吸湿溶液回路(10)の加熱手段は、複数のサブ加熱器(31,32) から構成され、第２水分交換手段は、上記各サブ加熱器(31,32) を流出した吸湿溶液からそれぞれ透湿膜を介して第２の空気に水分を移動させる複数の第２水分交換器(33,34) から構成されていることを特徴とする空気調和装置。
【請求項６】 請求項１または２のいずれか一つに記載の空気調和装置において、凝縮器(38)及び蒸発器(40)を備えた冷媒回路(35)を備え、吸湿溶液回路(10)の加熱手段は、上記凝縮器(38)によって構成されている一方、吸湿溶液回路(10)の冷却手段は、上記蒸発器(40)によって構成されていることを特徴とする空気調和装置。
【請求項７】 請求項１または２のいずれか一つに記載の空気調和装置において、冷却塔(46)と、該冷却塔(46)によって冷却された水と吸湿溶液回路(10)の吸湿溶液とを熱交換させる冷却熱交換器(44)とが設けられた水循環回路(43)を備え、吸湿溶液回路(10)の冷却手段は、上記冷却熱交換器(44)によって構成されていることを特徴とする空気調和装置。
【請求項８】 請求項１または２のいずれか一つに記載の空気調和装置において、吸湿溶液回路(10)には、吸湿溶液が流通する伝熱管で成る内管と透湿膜で成る外管とを備えた二重管式の気化式冷却熱交換器(47)が設けられる一方、上記気化式冷却熱交換器(47)には、補給水を供給する給水配管(48)が接続され、吸湿溶液回路(10)の冷却手段は、上記気化式冷却熱交換器(47)によって構成されていることを特徴とする空気調和装置。
【請求項９】 請求項２に記載の空気調和装置において、吸湿溶液回路(10)には、暖房加湿運転時に第１水分交換手段(16)をバイパスさせるバイパス回路(51)が設けられ、暖房加湿運転時には、吸湿溶液熱交換器(50)によって加熱した第１の空気を、水蒸発式冷却手段(11)によって加湿することを特徴とする空気調和装置。
【請求項１０】 請求項９に記載の空気調和装置において、暖房加湿運転時に水蒸発式冷却手段(11)の作動を停止させるコントローラ(70)を備え、暖房加湿運転時には、吸湿溶液熱交換器(50)によって加熱した第１の空気を、第１水分交換手段(16)によって加湿することを特徴とする空気調和装置。
【請求項１１】 請求項１０に記載の空気調和装置において、吸湿溶液回路(10)には、該吸湿溶液回路(10)に補給水を供給する給水配管(57)が接続されていることを特徴とする空気調和装置。
【請求項１２】 請求項１または２のいずれか一つに記載の空気調和装置において、吸湿溶液回路(10)には、第１水分交換手段(16)をバイパスさせる第１バイパス回路(51)と、該第１バイパス回路(51)に設けられて吸湿溶液のバイパス量を調節する第１流量調整手段(52)とが設けられていることを特徴とする空気調和装置。
【請求項１３】 請求項１または２のいずれか一つに記載の空気調和装置において、吸湿溶液回路(10)には、第２水分交換手段(14)をバイパスさせる第２バイパス回路(54)と、該第２バイパス回路(54)に設けられて吸湿溶液のバイパス量を調節する第２流量調整手段(55)とが設けられていることを特徴とする空気調和装置。
【請求項１４】 請求項１に記載の空気調和装置において、循環手段(12)、加熱手段(13)、第２水分交換手段(14)、及び冷却手段(15)は、室外ユニット(91)に収納されている一方、第１水分交換手段(16)及び水蒸発式冷却手段(11)は、室内ユニット(90)に収納されていることを特徴とする空気調和装置。
【請求項１５】 請求項２に記載の空気調和装置において、循環手段(12)、加熱手段(13)、第２水分交換手段(14)、及び冷却手段(15)は、室外ユニット(91)に収納されている一方、吸湿溶液熱交換器(50)、第１水分交換手段(16)及び水蒸発式冷却手段(11)は、室内ユニット(90)に収納されていることを特徴とする空気調和装置。
【請求項１６】 請求項１４または１５のいずれか一つに記載の空気調和装置において、冷却手段(15)は、気化式熱交換手段(47)で構成され、室外ユニット(91)には、上記気化式熱交換手段(47)に補給水を供給する室外給水配管(48)が設けられ、室内ユニット(90)の水蒸発式冷却手段(11)には、上記室外給水配管(48)から延びる給水配管が接続されていることを特徴とする空気調和装置。
【請求項１７】 請求項１または２のいずれか一つに記載の空気調和装置において、冷却塔(46)と複数の吸湿溶液回路(10,10,…)とを備え、各吸湿溶液回路(10)の冷却手段は、上記冷却塔(46)から供給される冷水と吸湿溶液とを熱交換させて該吸湿溶液を冷却する冷却熱交換器(44)をそれぞれ備える一方、上記各吸湿溶液回路(10)の加熱手段は、吸湿溶液を加熱するガス燃焼機(61)をそれぞれ備えていることを特徴とする空気調和装置。
【請求項１８】 請求項１または２のいずれか一つに記載の空気調和装置において、冷却塔(46)、温水を生成する加熱源、及び複数の吸湿溶液回路(10,10,…)を備え、上記各吸湿溶液回路(10)の冷却手段は、上記冷却塔(46)から供給される冷水と吸湿溶液とを熱交換させて該吸湿溶液を冷却する冷却熱交換器(44)をそれぞれ備える一方、上記各吸湿溶液回路(10)の加熱手段は、上記加熱源から供給される温水と吸湿溶液とを熱交換させて該吸湿溶液を加熱する加熱熱交換器(65)をそれぞれ備えていることを特徴とする空気調和装置。
【請求項１９】 請求項１または２のいずれか一つに記載の空気調和装置において、冷却塔(46)と複数の吸湿溶液回路(10,10,…)とを備え、上記各吸湿溶液回路(10)の冷却手段は、上記冷却塔(46)から供給される冷水と吸湿溶液とを熱交換させて該吸湿溶液を冷却する冷却熱交換器(44)をそれぞれ備える一方、上記冷却塔(46)と上記各冷却熱交換器(44)とが配管を介して接続されることによって冷水循環回路(66)が構成され、水蒸発式冷却手段(11)または吸湿溶液回路(10)には、上記冷水循環回路(66)の水を供給する補給水配管(67)が接続されていることを特徴とする。
【請求項２０】 請求項１または２のいずれか一つに記載の空気調和装置において、温水を生成する加熱源と複数の吸湿溶液回路(10,10,…)とを備え、上記各吸湿溶液回路(10)の加熱手段は、上記加熱源から供給される温水と吸湿溶液とを熱交換させて該吸湿溶液を加熱する加熱熱交換器(65)をそれぞれ備える一方、上記加熱源と上記各加熱熱交換器(65)とが配管を介して接続されることによって温水循環回路(64)が構成され、水蒸発式冷却手段(11)または吸湿溶液回路(10)には、上記温水循環回路(64)の水を供給する補給水配管(67)が接続されていることを特徴とする空気調和装置。
【請求項２１】 請求項１または２のいずれか一つに記載の空気調和装置において、吸湿溶液には、マイクロカプセル状の潜熱蓄熱剤が混入されていることを特徴とする空気調和装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、空気調和装置に係り、特に、調和対象空気の温度調節と湿度調節とを行う空気調和装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、例えば特開平５−１１５７３７号公報や特開平７−１２００２１号公報に開示されているように、冷凍機を使用せずに冷房及び除湿を行う空気調和装置が知られている。
【０００３】例えば、図２１に示すように、特開平５−１１５７３７号公報に開示された空調システムは、固体吸着剤を塗布したロータ型吸着素子ａ、再生用加熱手段ｂ、顕熱熱交換器ｃ、水蒸発式冷却器ｄ、及び送気手段ｅ，ｆを備えている。そして、送気手段ｆにより、室内空気ｊを顕熱熱交換器ｃ、再生用加熱手段ｂ、ロータ型吸着素子ａの順に流通させる一方、送気手段ｅにより、室外ｉから導入した室外空気ｇをロータ型吸着素子ａにて除湿し、顕熱熱交換器ｃ及び水蒸発式冷却器ｄで冷却した後、室内ｈに供給している。
【０００４】つまり、調和対象空気たる室外空気ｇをロータ型吸着素子ａにより除湿し、その後、水蒸発式冷却器ｄで加湿冷却している。ロータ型吸着素子ａにおける除湿量は水蒸発式冷却器ｄにおける加湿量よりも多いので、結果的に室外空気ｇは冷却及び除湿されることになる。空気調和に必要な熱源は上記ロータ型吸着素子ａを再生させるための加熱源ｂのみで足りるので、冷却のための冷凍機は不要となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記空調システムでは、ロータ型吸着素子ａの吸着及び再生を行うために、送気手段ｅ，ｆにより室内空気ｊの強制的排出と室外空気ｇの強制的導入とを同時に行う必要があり、送気手段ｅによる室外空気ｇの導入を行わずに室内空気ｊを循環させる空調システムには適用不可能であった。
【０００６】また、固体吸着剤を塗布したロータ型吸着素子ａを用いているために、再生のために必要な加熱量が大きかった。つまり、再生用加熱手段ｂにおける加熱量が大きかった。そのため、システムの効率向上には限界があった。
【０００７】また、冷房運転と暖房運転とが可能な可逆運転自在な空調システムを構成するためには、冷房運転時と暖房運転時とで排気と吸気の空気流通経路を逆転させる必要があり、システムの構造が複雑になっていた。
【０００８】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、強制的な外気導入が不要であり、制御が容易かつ高効率な空調システムを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために、本発明は、透湿膜を通じて吸湿溶液と空気との間で水分移動を行わせる水分交換手段が設けられた吸湿溶液回路(10)と、空気を加湿冷却する水蒸発式冷却手段(11)とを用いることとした。
【００１０】具体的には、請求項１に記載の発明は、熱及び水分を搬送する吸湿溶液が循環する吸湿溶液回路(10)と、空気を冷却する水蒸発式冷却手段(11)とを備えた空気調和装置であって、上記吸湿溶液回路(10)には、吸湿溶液に循環駆動力を与える循環手段(12)と、透湿膜を備えるとともに空気通路(20)に設けられ、該空気通路(20)を流れる調和対象の第１の空気から該透湿膜を介して吸湿溶液に水分を移動させる第１水分交換手段(16)と、上記第１水分交換手段(16)を流出した吸湿溶液を加熱する加熱手段(13)と、透湿膜を備え、上記加熱手段(13)を流出した吸湿溶液から第２の空気に該透湿膜を介して水分を移動させる第２水分交換手段(14)と、上記第２水分交換手段(14)を流出して上記第１水分交換手段(16)に流入する吸湿溶液を冷却する冷却手段(15)とが設けられている一方、上記水蒸発式冷却手段(11)は、上記空気通路(20)における上記第１水分交換手段(16)の下流側に設けられていることとしたものである。
【００１１】上記発明特定事項により、第１水分交換手段(16)を流出した低濃度の吸湿溶液は、加熱手段(13)によって加熱されて温度が上昇する。この吸湿溶液は、第２水分交換手段(14)において第２の空気に水分を放出して高濃度の吸湿溶液となる。この吸湿溶液は、冷却手段(15)によって冷却され、低温かつ高濃度の吸湿溶液となって第１水分交換手段(16)に供給される。そして、この吸湿溶液は、第１水分交換手段(16)において、第１の空気から水分を吸収し、第１の空気を除湿する。除湿された第１の空気は、第１水分交換手段(16)を流出した後、水蒸発式冷却手段(11)によってやや加湿されるとともに冷却される。その結果、第１の空気は、冷却及び除湿されることになる。
【００１２】このように、吸湿溶液が吸湿溶液回路(10)を循環することにより吸湿溶液の吸湿及び再生が行われるので、室外空気の強制的導入が不要となる。また、固体吸着式のデシカントローター方式では再生温度が高くて高温の熱源が必要であるが、本発明のような溶液方式では、再生温度が低く、熱源として低温の排熱を利用することができる。
【００１３】請求項２に記載の発明は、熱及び水分を搬送する吸湿溶液が循環する吸湿溶液回路(10)と、空気を冷却する水蒸発式冷却手段(11)とを備えた空気調和装置であって、上記吸湿溶液回路(10)には、吸湿溶液に循環駆動力を与える循環手段(12)と、空気通路(20)に設けられ、該空気通路(20)を流れる調和対象の第１の空気と吸湿溶液との間で熱交換を行わせる吸湿溶液熱交換器(50)と、透湿膜を備えるとともに上記空気通路(20)の上記吸湿溶液熱交換器(50)の下流側に設けられ、上記第１の空気と上記吸湿溶液との間で該透湿膜を介して水分移動を行わせる第１水分交換手段(16)と、上記第１水分交換手段(16)または上記吸湿溶液熱交換器(50)を流出した吸湿溶液を加熱する加熱手段(13)と、透湿膜を備え、冷房除湿運転時に上記加熱手段(13)を流出した吸湿溶液から第２の空気に該透湿膜を介して水分を移動させる第２水分交換手段(14)と、冷房除湿運転時に上記第２水分交換手段(14)を流出して上記第１水分交換手段(16)または上記吸湿溶液熱交換器(50)に流入する吸湿溶液を冷却する冷却手段(15)とが設けられている一方、上記水蒸発式冷却手段(11)は、上記空気通路(20)における上記第１水分交換手段(16)の下流側に設けられていることとしたものである。
【００１４】上記発明特定事項により、冷房除湿運転時には、第１水分交換手段(16)または吸湿溶液熱交換器(50)を流出した低濃度の吸湿溶液は、加熱手段(13)によって加熱されて温度が上昇する。この吸湿溶液は、第２水分交換手段(14)において第２の空気に水分を放出して高濃度の吸湿溶液となる。この吸湿溶液は、冷却手段(15)によって冷却され、低温かつ高濃度の吸湿溶液となって吸湿溶液熱交換器(50)または第１水分交換手段(16)に供給される。この吸湿溶液は、吸湿溶液熱交換器(50)において第１の空気を冷却する一方、第１水分交換手段(16)において第１の空気から水分を吸収し、第１の空気を除湿する。除湿された第１の空気は、水蒸発式冷却手段(11)によってやや加湿されるとともに冷却される。その結果、第１の空気は冷却及び除湿されることになる。
【００１５】一方、暖房加湿運転時には、加熱手段(13)によって加熱された吸湿溶液は、吸湿溶液熱交換器(50)を流通して第１の空気を加熱する。一方、第１の空気は、加熱された後、第１水分交換手段(16)または水蒸発式冷却手段(11)で加湿される。その結果、第１の空気は加熱及び加湿されることになる。
【００１６】このように、室外空気の導入が不要になるとともに、冷房運転時と暖房運転時とで空気流通経路を逆転させる必要がなくなる。
【００１７】請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の空気調和装置において、吸湿溶液回路(10)には、加熱手段(13)に流入する吸湿溶液と冷却手段(15)に流入する吸湿溶液との間で熱交換を行わせる熱回収熱交換器(17)が設けられていることとしたものである。
【００１８】上記発明特定事項により、冷却手段(15)に流入する吸湿溶液から加熱手段(13)に流入する吸湿溶液に向かって熱が移動する。そのため、冷却手段(15)に流入する吸湿溶液はより低温になり、加熱手段(13)に流入する吸湿溶液はより高温になる。従って、冷却手段(15)における冷却量及び加熱手段(13)における加熱量が低減され、空調システムの効率が向上する。
【００１９】請求項４に記載の発明は、請求項１または２のいずれか一つに記載の空気調和装置において、第１水分交換手段(16)は、空気通路(20)において直列に設けられた複数の第１水分交換器(23,24) から構成され、水蒸発式冷却手段(11)は、上記各第１水分交換器(23,24) を流出した第１の空気をそれぞれ冷却する複数の水蒸発式冷却器(25,26) から構成されていることとしたものである。
【００２０】上記発明特定事項により、第１の空気の除湿及び加湿冷却が段階的に複数回行われるので、各第１水分交換手段(23,24) における除湿量を少なくすることができる。そのため、吸湿溶液の濃度を低くすることができ、空調システムの効率が向上する。
【００２１】請求項５に記載の発明は、請求項１または２のいずれか一つに記載の空気調和装置において、吸湿溶液回路(10)の加熱手段は、複数のサブ加熱器(31,32) から構成され、第２水分交換手段は、上記各サブ加熱器(31,32) を流出した吸湿溶液からそれぞれ透湿膜を介して第２の空気に水分を移動させる複数の第２水分交換器(33,34) から構成されていることとしたものである。
【００２２】上記発明特定事項により、吸湿溶液の加熱及び放湿の再生動作が段階的に複数回行われるので、各第２水分交換器(33,34) における放湿量を少なくすることができる。そのため、再生温度を低くすることができ、空調システムの効率が向上する。また、加熱手段として低レベル（低温度）の熱源を用いることができる。
【００２３】請求項６に記載の発明は、請求項１または２のいずれか一つに記載の空気調和装置において、凝縮器(38)及び蒸発器(40)を備えた冷媒回路(35)を備え、吸湿溶液回路(10)の加熱手段は、上記凝縮器(38)によって構成されている一方、吸湿溶液回路(10)の冷却手段は、上記蒸発器(40)によって構成されていることとしたものである。
【００２４】上記発明特定事項により、冷媒回路(35)によって吸湿溶液回路(10)の加熱手段及び冷却手段の双方が同時に構成されることになる。そのため、加熱手段及び冷却手段を簡易に構成することができる。
【００２５】請求項７に記載の発明は、請求項１または２のいずれか一つに記載の空気調和装置において、冷却塔(46)と、該冷却塔(46)によって冷却された水と吸湿溶液回路(10)の吸湿溶液とを熱交換させる冷却熱交換器(44)とが設けられた水循環回路(43)を備え、吸湿溶液回路(10)の冷却手段は、上記冷却熱交換器(44)によって構成されていることとしたものである。
【００２６】上記発明特定事項により、冷凍機を用いることなく冷却手段が構成されることになる。
【００２７】請求項８に記載の発明は、請求項１または２のいずれか一つに記載の空気調和装置において、吸湿溶液回路(10)には、吸湿溶液が流通する伝熱管で成る内管と透湿膜で成る外管とを備えた二重管式の気化式冷却熱交換器(47)が設けられる一方、上記気化式冷却熱交換器(47)には、補給水を供給する給水配管(48)が接続され、吸湿溶液回路(10)の冷却手段は、上記気化式冷却熱交換器(47)によって構成されていることとしたものである。
【００２８】上記発明特定事項により、給水配管(48)を通じて気化式冷却熱交換器(47)に導入された水は、透湿膜を通じて空気中に蒸発する。そのため、内管内を流れる吸湿溶液は、水の蒸発潜熱により冷却される。従って、冷却塔(46)を用いることなくより簡単な構成により、吸湿溶液回路(10)の冷却手段が得られることになる。
【００２９】請求項９に記載の発明は、請求項２に記載の空気調和装置において、吸湿溶液回路(10)には、暖房加湿運転時に第１水分交換手段(16)をバイパスさせるバイパス回路(51)が設けられ、暖房加湿運転時には、吸湿溶液熱交換器(50)によって加熱した第１の空気を、水蒸発式冷却手段(11)によって加湿することとしたものである。
【００３０】上記発明特定事項により、第１の空気は吸湿溶液熱交換器(50)によって加熱された後、水蒸発式冷却手段(11)によって加湿される。その結果、第１の空気は加熱及び加湿され、暖房加湿が行われる。
【００３１】請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の空気調和装置において、暖房加湿運転時に水蒸発式冷却手段(11)の作動を停止させるコントローラ(70)を備え、暖房加湿運転時には、吸湿溶液熱交換器(50)によって加熱した第１の空気を、第１水分交換手段(16)によって加湿することとしたものである。
【００３２】上記発明特定事項により、第１の空気は吸湿溶液熱交換器(50)によって加熱された後、第１水分交換手段(16)によって加湿される。その結果、第１の空気は加熱及び加湿され、暖房加湿が行われる。
【００３３】請求項１１に記載の発明は、請求項１０に記載の空気調和装置において、吸湿溶液回路(10)には、該吸湿溶液回路(10)に補給水を供給する給水配管(57)が接続されていることとしたものである。
【００３４】上記発明特定事項により、第１水分交換手段(16)から第１の空気に放出された分の水分が給水配管(57)を通じて吸湿溶液回路(10)に補給される。そのため、吸湿溶液回路(10)の吸湿溶液の濃度が所定値に維持され、加湿が安定して行われる。
【００３５】請求項１２に記載の発明は、請求項１または２のいずれか一つに記載の空気調和装置において、吸湿溶液回路(10)には、第１水分交換手段(16)をバイパスさせる第１バイパス回路(51)と、該第１バイパス回路(51)に設けられて吸湿溶液のバイパス量を調節する第１流量調整手段(52)とが設けられていることとしたものである。
【００３６】上記発明特定事項により、第１流量調整手段(52)が第１バイパス回路(51)を流れる吸湿溶液の流量、つまりバイパス量を調節することにより、第１水分交換手段(16)における除湿量または加湿量が調節され、湿度制御が行われる。
【００３７】請求項１３に記載の発明は、請求項１または２のいずれか一つに記載の空気調和装置において、吸湿溶液回路(10)には、第２水分交換手段(14)をバイパスさせる第２バイパス回路(54)と、該第２バイパス回路(54)に設けられて吸湿溶液のバイパス量を調節する第２流量調整手段(55)とが設けられていることとしたものである。
【００３８】上記発明特定事項により、第２流量調整手段(55)が第２バイパス回路(54)を流れる吸湿溶液の流量、つまりバイパス量を調節することにより、第１水分交換手段(16)における水分交換量に応じて第２水分交換手段(14)における水分交換量が調節される。そのため、吸湿溶液の濃度が所定値に維持され、安定した湿度制御が行われる。
【００３９】請求項１４に記載の発明は、請求項１に記載の空気調和装置において、循環手段(12)、加熱手段(13)、第２水分交換手段(14)、及び冷却手段(15)は、室外ユニット(91)に収納されている一方、第１水分交換手段(16)及び水蒸発式冷却手段(11)は、室内ユニット(90)に収納されていることとしたものである。
【００４０】請求項１５に記載の発明は、請求項２に記載の空気調和装置において、循環手段(12)、加熱手段(13)、第２水分交換手段(14)、及び冷却手段(15)は、室外ユニット(91)に収納されている一方、吸湿溶液熱交換器(50)、第１水分交換手段(16)及び水蒸発式冷却手段(11)は、室内ユニット(90)に収納されていることとしたものである。
【００４１】上記請求項１４〜１５の各発明特定事項により、室内ユニット(90)と室外ユニット(91)とをつなぐ連絡配管は吸湿溶液回路(10)の配管のみで足り、据え付け工事が容易になる。
【００４２】請求項１６に記載の発明は、請求項１４または１５のいずれか一つに記載の空気調和装置において、冷却手段(15)は、気化式熱交換手段(47)で構成され、室外ユニット(91)には、上記気化式熱交換手段(47)に補給水を供給する室外給水配管(48)が設けられ、室内ユニット(90)の水蒸発式冷却手段(11)には、上記室外給水配管(48)から延びる給水配管が接続されていることとしたものである。
【００４３】上記発明特定事項により、室内ユニット(90)の水蒸発式冷却手段(11)には、室外給水配管(48)を通じて補給水が供給される。そのため、補給水の供給源が共通化される。なお、気化式熱交換手段とは、水を蒸発させることにより他の熱交換媒体と水とを熱交換させる熱交換手段であり、例えば、吸湿溶液が流通する伝熱管で成る内管と等質膜で成る外管とを備えた二重管式の気化式冷却熱交換器や、冷却塔などが含まれる。
【００４４】請求項１７に記載の発明は、請求項１または２のいずれか一つに記載の空気調和装置において、冷却塔(46)と複数の吸湿溶液回路(10,10,…)とを備え、各吸湿溶液回路(10)の冷却手段は、上記冷却塔(46)から供給される冷水と吸湿溶液とを熱交換させて該吸湿溶液を冷却する冷却熱交換器(44)をそれぞれ備える一方、上記各吸湿溶液回路(10)の加熱手段は、吸湿溶液を加熱するガス燃焼機(61)をそれぞれ備えていることとしたものである。
【００４５】上記発明特定事項により、各吸湿溶液回路(10)において、吸湿溶液の加熱は、各吸湿溶液回路(10)に対応して設けられたガス燃焼機(61)によって行われる一方、吸湿溶液の冷却は、共通の冷却塔(46)から供給される冷水によって行われる。従って、吸湿溶液回路(10)の冷却手段が共通化されることになる。
【００４６】請求項１８に記載の発明は、請求項１または２のいずれか一つに記載の空気調和装置において、冷却塔(46)、温水を生成する加熱源、及び複数の吸湿溶液回路(10,10,…)を備え、上記各吸湿溶液回路(10)の冷却手段は、上記冷却塔(46)から供給される冷水と吸湿溶液とを熱交換させて該吸湿溶液を冷却する冷却熱交換器(44)をそれぞれ備える一方、上記各吸湿溶液回路(10)の加熱手段は、上記加熱源から供給される温水と吸湿溶液とを熱交換させて該吸湿溶液を加熱する加熱熱交換器(65)をそれぞれ備えていることとしたものである。
【００４７】上記発明特定事項により、各吸湿溶液回路(10)において、吸湿溶液の加熱は、共通の加熱源から供給される温水によって行われる一方、吸湿溶液の冷却は、共通の冷却塔(46)から供給される冷水によって行われる。従って、吸湿溶液回路(10)の加熱手段及び冷却手段が共通化されることになる。
【００４８】請求項１９に記載の発明は、請求項１または２のいずれか一つに記載の空気調和装置において、冷却塔(46)と複数の吸湿溶液回路(10,10,…)とを備え、上記各吸湿溶液回路(10)の冷却手段は、上記冷却塔(46)から供給される冷水と吸湿溶液とを熱交換させて該吸湿溶液を冷却する冷却熱交換器(44)をそれぞれ備える一方、上記冷却塔(46)と上記各冷却熱交換器(44)とが配管を介して接続されることによって冷水循環回路(66)が構成され、水蒸発式冷却手段(11)または吸湿溶液回路(10)には、上記冷水循環回路(66)の水を供給する補給水配管(67)が接続されていることとしたものである。
【００４９】上記発明特定事項により、各吸湿溶液回路(10)において、吸湿溶液の冷却は、共通の冷却塔(46)から供給される冷水によって行われる。また、水蒸発式冷却手段(11)または吸湿溶液回路(10)への水補給には、冷水循環回路(66)の水が使用される。そのため、吸湿溶液回路(10)の冷却手段、及び水蒸発式冷却手段(11)または吸湿溶液回路(10)の水補給手段が共通化されることになる。
【００５０】請求項２０に記載の発明は、請求項１または２のいずれか一つに記載の空気調和装置において、温水を生成する加熱源と複数の吸湿溶液回路(10,10,…)とを備え、上記各吸湿溶液回路(10)の加熱手段は、上記加熱源から供給される温水と吸湿溶液とを熱交換させて該吸湿溶液を加熱する加熱熱交換器(65)をそれぞれ備える一方、上記加熱源と上記各加熱熱交換器(65)とが配管を介して接続されることによって温水循環回路(64)が構成され、水蒸発式冷却手段(11)または吸湿溶液回路(10)には、上記温水循環回路(64)の水を供給する補給水配管(67)が接続されていることとしたものである。
【００５１】上記発明特定事項により、各吸湿溶液回路(10)において、吸湿溶液の加熱は、共通の加熱源から供給される温水によって行われる。また、水蒸発式冷却手段(11)または吸湿溶液回路(10)への水補給には、温水循環回路(64)の水が使用される。そのため、吸湿溶液回路(10)の加熱手段と、水蒸発式冷却手段(11)または吸湿溶液回路(10)の水補給手段とが共通化されることになる。
【００５２】請求項２１に記載の発明は、請求項１または２のいずれか一つに記載の空気調和装置において、吸湿溶液には、マイクロカプセル状の潜熱蓄熱剤が混入されていることとしたものである。
【００５３】上記発明特定事項により、吸湿溶液の熱搬送能力が増大する。そのため、空調システムの効率が向上する。
【００５４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００５５】＜実施形態１＞実施形態１は、透湿膜を備えた水分交換手段である水分交換器(16)及び水蒸発式冷却手段である加湿冷却器(11)により、室内空気を冷却及び除湿する冷房機である。
【００５６】−空気調和装置(1) の構成−図１に示すように、空気調和装置(1) は、吸湿溶液回路(10)と加湿冷却器(11)とを備えている。
【００５７】吸湿溶液回路(10)は、熱及び水分を搬送する吸湿溶液（例えば、塩化リチウム水溶液等）が循環する回路である。吸湿溶液回路(10)は、吸湿溶液を循環させる循環手段としてのポンプ(12)、吸湿溶液を加熱する加熱手段(13)、透湿膜を介して吸湿溶液中の水分を室外空気に放出することによって吸湿溶液を再生する室外水分交換器(14)、吸湿溶液を冷却する冷却手段(15)、及び透湿膜を介して室内空気の水分を吸湿溶液に吸収する室内水分交換器(16)が順に接続されて構成されている。この吸湿溶液回路(10)には、高温の吸湿溶液と低温の吸湿溶液とを熱交換させる熱回収熱交換器(17)が設けられている。熱回収熱交換器(17)の低温側熱交換部(18)は、ポンプ(12)と加熱手段(13)との間に設けられている。一方、熱回収熱交換器(17)の高温側熱交換部(19)は、室外水分交換器(14)と冷却手段(15)との間に設けられている。
【００５８】室外水分交換器(14)及び室内水分交換器(16)は共に、水蒸気の通過を許容する透湿膜を備え、透湿膜の外側を流れる空気と透湿膜の内側を流れる吸湿溶液との間で水分交換をさせるように構成されている。つまり、両水分交換器(14),(16)は、吸湿溶液と空気とが透湿膜を介して接触するように構成されている。
【００５９】加熱手段(13)は、室外水分交換器(14)における吸湿溶液と室外空気との水蒸気分圧の差が所定値となるように、室外水分交換器(14)に流入する吸湿溶液を加熱して昇温する。上記の所定値とは、室内水分交換器(16)において吸収した水分量に相当する水分量が室外水分交換器(14)から室外空気に放出されるような値である。加熱手段(13)には、電気ヒータ等を用いることができる。また、コジェネレーションシステムの廃熱等と吸湿溶液とを熱交換させる熱交換器等を用いてもよい。
【００６０】冷却手段(15)は、室内水分交換器(16)における室内空気と吸湿溶液との水蒸気分圧の差が所定値となるように、室内水分交換器(16)に流入する吸湿溶液を冷却し、その温度を低下させる。ここで、所定値とは、室内空気の除湿量が制御目標値となるような値である。
【００６１】熱回収熱交換器(17)は、液体同士を熱交換させる熱交換器であり、本実施形態では二重管式の熱交換器で構成されている。
【００６２】加湿冷却器(11)は、例えば、噴霧した水滴を蒸発させることにより空気から熱を奪う冷却器等であり、冷却と同時に空気を加湿する水蒸発式冷却器である。加湿冷却器(11)は、空気通路(20)における室内水分交換器(16)の下流側に設けられ、室内水分交換器(16)を流出した室内空気を加湿冷却する水蒸発式冷却手段を構成している。加湿冷却器(11)には、補給水を供給する給水配管(21)が接続されている。給水配管(21)には開閉弁(22)が設けられており、開閉弁(22)の開閉動作により、図示しないタンクから給水配管(21)を通じて、加湿冷却器(11)に補給水が適宜供給されるようになっている。
【００６３】ポンプ(12)、熱回収熱交換器(17)、加熱手段(13)、室外水分交換器(14)、及び冷却手段(15)は、室外に配置された室外ユニット(91)に収納されている。一方、室内水分交換器(16)及び加湿冷却器(11)は、室内に配置された室内ユニット(90)に収納されている。これら室内ユニット(90)及び室外ユニット(91)が配管を介して接続されることにより、吸湿溶液回路(10)が形成されている。なお、空気通路(20)は、室内ユニット(90)内に形成されている。
【００６４】−空気調和装置(1) の動作−次に、図２を参照しながら、空気調和装置(1) の動作について説明する。
【００６５】吸湿溶液回路(10)にあっては、ポンプ(12)から吐出される吸湿溶液は、室内水分交換器(16)において室内空気を除湿しているので、状態点２ｄで表される低濃度の状態になっている。この吸湿溶液は、熱回収熱交換器(17)の低温側熱交換部(18)において、高温側熱交換部(19)の吸湿溶液により加熱され、温度が上昇して状態点３ｄの状態となる。
【００６６】低温側熱交換部(18)を流出した吸湿溶液は、加熱手段(13)により加熱され、さらに温度上昇して、状態点４ｄの高温かつ低濃度の状態になる。
【００６７】加熱手段(13)を流出した高温かつ低濃度の吸湿溶液は、室外水分交換器(14)において、室外空気に水分を放出する。つまり、吸湿溶液は、吸湿溶液の水蒸気分圧が室外空気の水蒸気分圧よりも大きくなるように加熱されるため、水蒸気分圧の差が駆動力となり、透湿膜の内側から外側に向かって水分移動が起こる。その結果、室外空気に水分を放出して再生された吸湿溶液は、状態点５ｄで表されるやや高温かつ高濃度の状態になる。
【００６８】室外水分交換器(14)を流出した吸湿溶液は、熱回収熱交換器(17)の高温側熱交換部(19)において、低温側熱交換部(18)の吸湿溶液によって冷却され、温度が低下して状態点６ｄの状態となる。
【００６９】高温側熱交換部(19)を流出した吸湿溶液は、冷却手段(15)によって冷却され、状態点１ｄで表される低温かつ高濃度の吸湿溶液となる。
【００７０】そして、低温かつ高濃度の吸湿溶液は、室内水分交換器(16)において、室内空気から水分を吸収する。つまり、室内空気を除湿する。この際、吸湿溶液は、濃度が低下し、状態点２ｄで表される状態になる。
【００７１】室内水分交換器(16)を流出した吸湿溶液は、ポンプ(12)に吸入され、再び上記循環動作を繰り返す。
【００７２】一方、空気通路(20)にあっては、状態点１ａで表される室内空気は、室内水分交換器(16)において除湿され、状態点２ａの状態になる。室内水分交換器(16)を流出した室内空気は、加湿冷却器(11)によって加湿冷却され、温度が低下するとともに湿度が上昇し、状態点３ａの状態になる。このように、室内空気は冷却及び除湿される。
【００７３】以上のようにして、室内の冷房及び除湿が行われる。
【００７４】−空気調和装置(1) の効果−本空気調和装置(1) によれば、吸湿溶液回路(10)において吸湿溶液を循環させることにより、室内空気の水分除去及び吸湿溶液の再生を行っている。従って、室外空気の強制的導入を行うことなく、室内空気を循環させるだけで、室内の調温及び調湿が可能となる。
【００７５】吸湿溶液の再生に際しては、室外水分交換器(14)の透湿膜を通じて室外空気に水分を放出する。そのため、吸湿溶液の温度をあまり高くする必要がなく、加熱手段(13)における加熱量を低減することができる。従って、空調システムの効率を向上させることができる。
【００７６】室内ユニット(90)と室外ユニット(91)とを接続する配管系統は、吸湿溶液回路(10)の配管のみである。そのため、耐圧性が必要な冷媒配管と異なり、工事が容易である。従って、空調システムの設置を容易に行うことができる。
【００７７】＜実施形態２＞実施形態２に係る空気調和装置(2) は、室内空気の加湿冷却を２段階に分けて行うものである。
【００７８】まず、空気調和装置(2) の構成を説明する。
【００７９】図３に示すように、空気調和装置(2) は、実施形態１の空気調和装置(1) において、室内水分交換器(16)を第１室内水分交換器(23)及び第２室内水分交換器(24)に置き換えた構成をしている。
【００８０】第１室内水分交換器(23)及び第２室内水分交換器(24)は、室内水分交換器(16)と同様、透湿膜を備え、この透湿膜を通じて吸湿溶液と室内空気との間で水分交換を行うように構成されている。吸湿溶液回路(10)においては、第１室内水分交換器(23)は第２室内水分交換器(24)の下流側に設けられている。一方、空気通路(20)においては、第１室内水分交換器(23)は第２室内水分交換器(24)の上流側に設けられている。
【００８１】空気通路(20)における第１室内水分交換器(23)の下流側には、複数の水蒸発式冷却手段の一つとして第１加湿冷却器(25)が設けられている。一方、第２室内水分交換器(24)の下流側には、第２加湿冷却器(26)が設けられている。第１加湿冷却器(25)には、第１開閉弁(29)が設けられた第１給水配管(27)が接続されている。一方、第２加湿冷却器(26)には、第２開閉弁(30)が設けられた第２給水配管(28)が接続されている。第１給水配管(27)及び第２給水配管(28)は図示しないタンクに接続され、各開閉弁(29),(30) が開閉制御されることにより、各加湿冷却器(25),(26) に補給水が適宜供給されるようになっている。
【００８２】次に、空気調和装置(2) の動作を説明する。
【００８３】吸湿溶液回路(10)にあっては、吸湿溶液は実施形態１と同様に循環する。冷却手段(15)を流出した低温かつ高濃度の吸湿溶液は、第２室内水分交換器(24)及び第１室内水分交換器(23)において、室内空気を除湿して低濃度の吸湿溶液となる。具体的には、図４に示すように、状態点１ｅの吸湿溶液は、第２室内水分交換器(24)において室内空気から水分を吸収し、状態点２ｅの状態になる。その後、この状態点２ｅの吸湿溶液は、第１室内水分交換器(23)において室内空気から水分を吸収し、状態点３ｅの状態になる。
【００８４】空気通路(20)にあっては、状態点１ｂで表される室内空気は、第１室内水分交換器(23)において除湿され、状態点２ｂの状態になる。この空気は、第１室内水分交換器(23)を流出後、第１加湿冷却器(25)によって加湿冷却され、状態点３ｂの状態になる。その後、状態点３ｂの空気は、第２室内水分交換器(24)において除湿され、状態点４ｂの状態になる。そして、状態点４ｂの空気は、第２室内水分交換器(24)において加湿冷却され、状態点５ｂの状態になる。
【００８５】このように、本空気調和装置(2) においては、室内空気の加湿冷却を２段階に分けて行っている。そのため、各室内水分交換器(23),(24) における除湿量を少なくすることができる。言い換えると、各室内水分交換器(23),(24) を通過した後の室内空気（状態点２ｂ，４ｂの空気）の絶対湿度を大きめにすることができる。従って、吸湿溶液の濃度を低くすることができる。図４に示すように、破線で示す実施形態１の吸湿溶液のサイクルにくらべて、本実施形態の吸湿溶液のサイクルは、低濃度におけるサイクルになっている。
【００８６】そのため、吸湿溶液の再生に関し、再生後の吸湿溶液も比較的低濃度でよいので、室外水分交換器(14)における吸湿溶液の温度を低く抑えることができる。従って、加熱手段(13)における加熱量を低減することができ、それに伴って冷却手段(15)における冷却量も低減することができる。その結果、空調システムの効率を更に向上させることができる。
【００８７】＜実施形態３＞実施形態３に係る空気調和装置(3) は、吸湿溶液の再生動作を２段階に分けて行うものである。
【００８８】まず、空気調和装置(3) の構成を説明する。
【００８９】図５に示すように、空気調和装置(3) は、実施形態２の空気調和装置(2) において、加熱手段(13)及び室外水分交換器(14)を、第１サブ加熱手段(31)及び第１室外水分交換器(33)と、第２サブ加熱手段(32)及び第２室外水分交換器(34)とに置き換えた構成をしている。これら加熱手段(31),(32) 及び水分交換器(33),(34) は、上流側から第１サブ加熱手段(31)、第１室外水分交換器(33)、第２サブ加熱手段(32)、第２室外水分交換器(34)の順に設けられている。
【００９０】第１サブ加熱手段(31)及び第２サブ加熱手段(32)は、それぞれ実施形態１の加熱手段(13)と同様の構成をしている。また、第１室外水分交換器(33)及び第２室外水分交換器(34)は、それぞれ実施形態１の室外水分交換器(14)と同様の構成をしている。
【００９１】次に、空気調和装置(3) の動作を説明する。
【００９２】吸湿溶液の再生動作以外は実施形態２と同様なので、ここでは各サブ加熱手段(31),(32) 及び各室外水分交換器(33),(34) における吸湿溶液の状態変化のみを説明する。
【００９３】熱回収熱交換器(17)の低温側熱交換部(18)を流出した低濃度の吸湿溶液は、図６に示す状態点４ｆの状態で第１サブ加熱手段(31)に流入する。吸湿溶液は、第１サブ加熱手段(31)によって加熱され、状態点５ｆの状態にまで温度上昇する。第１サブ加熱手段(31)を流出した吸湿溶液は、第１室外水分交換器(33)において室外空気に水分を放出し、濃度が上昇して状態点６ｆの状態になる。この吸湿溶液は第２サブ加熱手段(32)によって加熱され、さらに温度が上昇して状態点７ｆの状態になる。状態点７ｆの吸湿溶液は、第２室外水分交換器(34)において室外空気に水分を放出し、濃度が上昇して状態点８ｆで表される高濃度の吸湿溶液となる。このようにして、吸湿溶液の再生が行われる。
【００９４】本空気調和装置(3) によれば、吸湿溶液の再生を２段階に分けて行っているため、各室外水分交換器(33),(34) における吸湿溶液の温度を低くすることができる。つまり、図６に破線で示すように、実施形態２のサイクルに比べて、再生温度をΔＴだけ低くすることができる。従って、各サブ加熱手段(31),(32) の出口部における吸湿溶液の温度を低くすることができるので、サブ加熱手段(31),(32) に低レベルの熱源を用いることができる。言い換えると、従来は温度差が確保できないために利用不可能であった低温度の熱源を、サブ加熱手段(31),(32) として利用することができる。
【００９５】＜実施形態４＞図７に示すように、実施形態４に係る空気調和装置(4) は、実施形態１の空気調和装置(1) において、加熱手段(13)及び冷却手段(15)を、可逆運転自在な冷媒回路(35)を備えたヒートポンプで構成したものである。
【００９６】冷媒回路(35)は、圧縮機(36)、四路切換弁(37)、加熱手段としての凝縮器となる第１熱交換器(38)、膨張弁(39)、冷却手段としての蒸発器となる第２熱交換器(40)が順に接続されて構成されている。なお、直列に接続された電磁弁(42)及び補助熱交換器(41)が、第１熱交換器(38)と並列に設けられている。
【００９７】吸湿溶液回路(10)及び空気通路(20)の構成は実施形態１と同様なので、それらの説明は省略する。
【００９８】空気調和装置(4) の動作時には、冷媒回路(35)においては、冷媒が以下のように循環する。圧縮機(36)から吐出された高温のガス冷媒は、四路切換弁(37)を通過した後、第１熱交換器(38)において凝縮する。この際、冷媒の凝縮熱により、吸湿溶液回路(10)の吸湿溶液が加熱される。第１熱交換器(38)を流出した冷媒は、膨張弁(39)で減圧され、低温の二相冷媒となる。この二相冷媒は、第２熱交換器(40)において蒸発する。この際、吸湿溶液回路(10)の吸湿溶液は冷却される。第２熱交換器(40)を流出した冷媒は、四路切換弁(37)を通過した後、圧縮機(36)に戻り、再び上記循環動作を繰り返す。
【００９９】吸湿溶液回路(10)における吸湿溶液の循環動作、及び空気通路(20)における室内空気の流通動作は実施形態１と同様なので、それらの説明は省略する。
【０１００】本空気調和装置(4) によれば、単一の冷媒回路(35)を用いることにより、加熱手段及び冷却手段の双方を構成することができる。
【０１０１】＜実施形態５＞図８に示すように、実施形態５に係る空気調和装置(5) は、実施形態１の空気調和装置(1) において、冷水が循環する水循環回路(43)に設けられた冷却熱交換器(44)を冷却手段(15)として利用したものである。
【０１０２】水循環回路(43)は、ポンプ(45)、冷却塔(46)及び冷却熱交換器(44)が順に接続されて構成されている。冷却熱交換器(44)は、吸湿溶液回路(10)の吸湿溶液と水循環回路(43)の冷水とを熱交換させて吸湿溶液を冷却する熱交換器である。冷却熱交換器(44)としては、二重管式の熱交換器やプレート式熱交換器等が用いられる。
【０１０３】加熱手段(13)としては、冷凍機以外の熱源、例えば、燃焼機器の燃焼ガス、太陽熱、またはコジェネレーションシステムの廃熱等が用いられる。
【０１０４】このように、本空気調和装置(5) では、加湿冷却器(11)により、水の蒸発潜熱を利用して室内空気を冷却している。そのため、図９に示すように、室内に供給する調和空気（状態点３ａで示される空気）の温度よりも高い温度の冷水を利用することができる。従って、冷却塔(46)を備えた水循環回路(43)を冷熱源として利用することができる。言い換えると、室内に供給する調和空気よりも低温の冷熱源が不要である。
【０１０５】以上のように、本空気調和装置(5) によれば、ヒートポンプや冷凍機を用いることなく、吸湿溶液の加熱及び冷却を行うことができ、室内空気の冷却及び除湿が可能となる。
【０１０６】＜実施形態６＞図１０に示すように、実施形態６に係る空気調和装置(6) は、実施形態１の空気調和装置(1) において、冷却手段(15)として気化式冷却熱交換器(47)を用いたものである。
【０１０７】気化式冷却熱交換器(47)は、内管が伝熱管で成り、外管が透湿膜で成る二重管式の熱交換器である。この気化式冷却熱交換器(47)は、内管と外管との間を流通する外側流体が透湿膜の外表面から蒸発し、この外部流体の蒸発熱で内管の内部を流通する内部流体を冷却するものである。本実施形態では、外部流体として水が用いられている。従って、本空気調和装置(6) は、吸湿溶液回路(10)の吸湿溶液が水の蒸発潜熱により冷却されるように構成されている。
【０１０８】気化式冷却熱交換器(47)には、補給水を供給する給水配管(48)が接続されている。この給水配管(48)は開閉弁(49)を備えており、この開閉弁(49)を開閉制御することにより、図示しない水タンクから給水配管(48)を通じて給水が行われるようになっている。
【０１０９】ポンプ(12)、熱回収熱交換器(17)、加熱手段(13)、室外水分交換器(14)、及び気化式冷却熱交換器(47)は、室外に配置された室外ユニット(91)に収納されている。一方、室内水分交換器(16)及び加湿冷却器(11)は、室内に配置された室内ユニット(90)に収納されている。空気通路(20)は、室内ユニット(90)内に形成されている。
【０１１０】このように、本空気調和装置(6) によれば、冷却手段として気化式冷却熱交換器(47)を用いている。そのため、実施形態５の空気調和装置(5) と比べて、より簡単な構成によって、吸湿溶液の冷却を行うことができる。
【０１１１】＜他の実施形態＞図１１に示すように、上記空気調和装置(6) において、加湿冷却器(11)の給水配管(21)と気化式冷却熱交換器(47)の給水配管(48)とを連結し、これらの給水配管(21),(48) を単一の給水配管系統に構成してもよい。つまり、室外ユニット(91)を通じて室内ユニット(90)への給水を行うようにしてもよい。
【０１１２】このように、内外の補給水の系統を統一することにより、補給水の供給源が共通化される。
【０１１３】＜実施形態７＞図１２に示すように、実施形態７に係る空気調和装置(7) は、実施形態１の空気調和装置(1) において、室内空気の除湿を行う前に、予め吸湿溶液で室内空気を冷却することとしたものである。
【０１１４】本空気調和装置(7) では、吸湿溶液回路(10)の冷却手段(15)と室内水分交換器(16)との間に、吸湿溶液熱交換器(50)が設けられている。つまり、吸湿溶液熱交換器(50)は、吸湿溶液回路(10)における室内水分交換器(16)の上流側に設けられている。吸湿溶液熱交換器(50)は、内側を流通する吸湿溶液と外側を流通する室内空気とを熱交換させて室内空気を冷却する熱交換器であり、例えばプレートフィンチューブ式の熱交換器が用いられる。
【０１１５】また、吸湿溶液熱交換器(50)は、空気通路(20)における室内水分交換器(16)の上流側に設けられている。
【０１１６】空気調和装置(7) の動作時には、吸湿溶液回路(10)にあっては、冷却手段(15)を流出した低温かつ高濃度の吸湿溶液は、吸湿溶液熱交換器(50)に流入する。図１３に示すように、状態点１ｇで表される吸湿溶液は、吸湿溶液熱交換器(50)において室内空気と熱交換を行い、室内空気を冷却するとともに自らは加熱され、状態点２ｇの状態になる。状態点２ｇの吸湿溶液は、室内水分交換器(16)において、室内空気から水分を吸収して、状態点３ｇの低濃度の吸湿溶液となる。
【０１１７】一方、空気通路(20)にあっては、状態点１ｃで表される室内空気は、吸湿溶液熱交換器(50)において、吸湿溶液に冷却され、顕熱変化を行って状態点２ｃの状態になる。状態点２ｃの空気は、室内水分交換器(16)において、吸湿溶液に除湿され、潜熱変化を行って状態点３ｃの状態になる。その後、状態点３ｃの空気は、加湿冷却器(11)によって加湿冷却され、状態点４ｃの状態になって室内に供給される。
【０１１８】このように、本空気調和装置(7) によれば、加湿冷却器(11)による加湿冷却に加え、吸湿溶液熱交換器(50)においても室内空気の冷却を行うことができる。従って、よりきめ細かい湿度制御が可能となる。
【０１１９】＜実施形態８＞実施形態８に係る空気調和装置(8) は、実施形態７の空気調和装置(7) に変更を加えて、室内の冷房、除湿だけでなく、暖房、加湿も可能としたものである。
【０１２０】図１４に示すように、本空気調和装置(8) の吸湿溶液回路(10)には、室内側バイパス回路(51)と室外側バイパス回路(54)とが設けられている。
【０１２１】室内側バイパス回路(51)は、吸湿溶液熱交換器(50)を流出した吸湿溶液を室内水分交換器(16)を通過することなくポンプ(12)にバイパスさせる回路である。室内水分交換器(16)の下流側には第１電磁弁(53)が設けられ、室内側バイパス回路(51)は第１電磁弁(53)及び室内水分交換器(16)と並列に設けられている。室内側バイパス回路(51)には、第１流量調整弁(52)が設けられている。
【０１２２】室外側バイパス回路(54)は、加熱手段(13)を流出した吸湿溶液を熱回収熱交換器(17)の高温側熱交換部(19)にバイパスさせる回路である。室外水分交換器(14)の上流側には第２電磁弁(56)が設けられ、室外側バイパス回路(54)は第３電磁弁(56)及び室外水分交換器(14)と並列に設けられている。室外側バイパス回路(54)には、第２流量調整弁(55)が設けられている。
【０１２３】冷房除湿運転時には、第１電磁弁(53)及び第２電磁弁(56)は開状態に設定される一方、第１流量調整弁(52)及び第２流量調整弁(55)は全閉状態に設定される。このような状態で、吸湿溶液は実施形態７で説明したように吸湿溶液回路(10)を循環し、室内の冷房及び除湿が行われる。
【０１２４】一方、暖房加湿運転時には、第１電磁弁(53)及び第２電磁弁(56)は閉状態に設定され、第１流量調整弁(52)及び第２流量調整弁(55)は開状態に設定される。冷却手段(15)の冷却動作は停止させる。つまり、吸湿溶液は冷却手段(15)によって冷却されないようにしておく。
【０１２５】このような状態で、ポンプ(12)から吐出された吸湿溶液は、加熱手段(13)によって加熱され、図１５に示す状態点１ｈから状態点２ｈにまで温度が上昇する。加熱手段(13)を流出した吸湿溶液は、室外側バイパス回路(54)を通過した後、吸湿溶液熱交換器(50)に流入する。吸湿溶液熱交換器(50)において、吸湿溶液は室内空気と熱交換を行い、室内空気を加熱すると同時に自らは冷却され、状態点１ｈの状態に戻る。吸湿溶液熱交換器(50)を流出した吸湿溶液は、室内側バイパス回路(51)を通じてポンプ(12)に吸入される。
【０１２６】一方、空気通路(20)にあっては、状態点１ｓで表される室内空気は、吸湿溶液熱交換器(50)において加熱され、状態点２ｓの状態になる。その後、この空気は加湿冷却器(11)によって加湿冷却され、湿度が上昇するとともに、温度が若干低下し、状態点３ｓの状態となって室内に供給される。
【０１２７】以上のようにして、室内の暖房及び加湿が行われる。
【０１２８】このように、本空気調和装置(8) によれば、室内の冷房、除湿だけでなく、暖房及び加湿も実行することが可能となる。
【０１２９】なお、冷房除湿運転時に、第１流量調整弁(52)や第２流量調整弁(55)の開度を調節することによって、室内側バイパス回路(51)や室外側バイパス回路(54)のバイパス量を調節し、室内空気の温湿度制御を行うようにしてもよい。
【０１３０】＜実施形態９＞図１６に示すように、実施形態９に係る空気調和装置(9) は、実施形態８の空気調和装置(8) に変更を加え、室内水分交換器(16)によって室内空気の加湿を行うこととしたものである。
【０１３１】本空気調和装置(9) の吸湿溶液回路(10)では、実施形態８と異なり、室内側バイパス回路(51)、第１電磁弁(53)及び第１流量調整弁(52)は設けられていない。熱回収熱交換器(17)の低温側熱交換部(18)と加熱手段(13)との間には、吸湿溶液回路(10)へ補給水を供給する給水配管(57)が接続されている。給水配管(57)には開閉弁(58)が設けられ、この開閉弁(58)の開閉制御により、図示しない水タンクから吸湿溶液回路(10)に補給水が適宜供給されるように構成されている。
【０１３２】加湿冷却器(11)には、加湿冷却器(11)の動作を制御するコントローラ(70)が設けられている。
【０１３３】冷房除湿運転時には、第２電磁弁(56)は開状態に設定される一方、第２流量調整弁(55)は全閉状態に設定される。このような状態で、吸湿溶液は実施形態７で説明したように吸湿溶液回路(10)を循環し、室内の冷房及び除湿が行われる。
【０１３４】一方、暖房加湿運転時には、第２電磁弁(56)は閉状態に設定される一方、第２流量調整弁(55)は開状態の所定開度に設定される。また、コントローラ(70)により、冷却手段(15)の動作は停止させておく。つまり、室内空気が加湿冷却器(11)によって加湿冷却されないようにしておく。
【０１３５】このような状態で、ポンプ(12)から吐出された吸湿溶液は、加熱手段(13)の上流側で給水配管(57)からの補給水と合流し、濃度が低下して、図１７に示す状態点３ｉから状態点３ｉ’の状態に変化する。状態点３ｉ’の吸湿溶液は、加熱手段(13)によって加熱された後、室外側バイパス回路(54)を流れる。この吸湿溶液は、熱回収熱交換器(17)の高温側熱交換部(19)を通過し、状態点１ｉの高温かつ低濃度の吸湿溶液となって室内水分交換器(16)に流入する。状態点１ｉの吸湿溶液は、室内空気に水分を放出し、濃度が上昇して状態点２ｉの状態になる。この吸湿溶液は、吸湿溶液熱交換器(50)に流入し、室内空気と熱交換を行って室内空気を加熱すると同時に自らは冷却されて、状態点３ｉの状態になる。そして、状態点３ｉの吸湿溶液は、ポンプ(12)に吸入され、再び上記循環動作を繰り返す。
【０１３６】一方、空気通路(20)においては、状態点１ｔで表される室内空気は吸湿溶液熱交換器(50)において加熱され、温度が上昇して状態点２ｔの状態になる。この空気は、吸湿溶液熱交換器(50)を流出した後、室内水分交換器(16)において加湿され、状態点３ｔの状態となって室内に供給される。
【０１３７】以上のようにして、室内の暖房及び加湿が行われる。
【０１３８】このように、本空気調和装置(9) によれば、室内の冷房、除湿だけでなく、暖房及び加湿も実行することが可能となる。
【０１３９】従って、空気通路(20)を変更することなく冷房除湿運転または暖房加湿運転を選択的に実行することができる。
【０１４０】また、加湿に伴い吸湿溶液回路(10)の吸湿溶液に含まれる水分の量が減少するが、給水配管(57)を通じて給水が適宜行われるので、安定した加湿動作が可能となる。
【０１４１】＜実施形態１０＞図１８に示すように、実施形態１０に係る空気調和装置(80)は、ビルディング(62)に設置されている。ビルディング(62)の各部屋には、吸湿溶液回路(10)がそれぞれ設けられており、ベランダ等の室外には室外ユニット(91)が設置され、室内には室内ユニット(90)が設置されている。
【０１４２】加熱手段として、ガス燃焼機(61)及び加熱熱交換器(60)が設けられている。加熱熱交換器(60)は、ガス燃焼機(61)で生成した熱によって吸湿溶液回路(10)の吸湿溶液を加熱するための熱交換器である。
【０１４３】一方、冷却手段として、冷水循環回路(66)が設けられている。冷水循環回路(66)は、冷水が循環する回路であり、屋上に設置された冷却塔(46)から各室内ユニット(90)に設けられた冷却熱交換器(44)に冷水を供給する。
【０１４４】このように、本空気調和装置(80)によれば、単一の冷却塔(46)によって、各吸湿溶液回路(10)の冷却手段を構成することができる。
【０１４５】＜実施形態１１＞図１９に示すように、実施形態１１に係る空気調和装置(81)は、実施形態１０の空気調和装置(80)に変更を加え、各部屋に設けられた吸湿溶液回路(10)の加熱源を共通化したものである。
【０１４６】本空気調和装置(81)では、屋上にコジェネレーションシステム(63)が設けられる一方、各部屋の吸湿溶液回路(10)には、加熱手段として加熱熱交換器(65)が設けられている。コジェネレーションシステム(63)と各加熱熱交換器(65)とは配管を介して接続され、コジェネレーションシステム(63)で生成した温水を各加熱熱交換器(65)に供給する温水循環回路(64)が構成されている。
【０１４７】従って、本空気調和装置(81)によれば、単一の加熱源によって、各吸湿溶液回路(10)の加熱手段を構成することができる。
【０１４８】−変形例−図２０に示すように、上記空気調和装置(81)において、温水循環回路(64)の水を利用して各吸湿溶液回路(10)への水の補給を行うようにしてもよい。
【０１４９】具体的には、温水循環回路(64)と各吸湿溶液回路(10)とを補給水配管(67)を通じて接続する。なお、補給水配管(67)は図示しない電磁弁を備え、この電磁弁の開閉制御により補給水を適宜供給するように構成されている。
【０１５０】このような構成により、温水循環回路(64)の水を給水に利用することができ、各吸湿溶液回路(10)への個別の給水装置が不要となる。
【０１５１】＜その他の実施形態＞上記の各実施形態１〜１１において、吸湿溶液回路(10)を循環する吸湿溶液を、吸湿溶液とマイクロカプセル状の潜熱蓄熱剤との混合溶液にしてもよい。このようにすることにより、潜熱蓄熱剤の潜熱の分だけ吸湿溶液回路(10)の熱搬送能力を向上させることができる。従って、空調システムの効率を向上させることができる。
【０１５２】
【発明の効果】以上のように、請求項１に記載の発明によれば、吸湿溶液が吸湿溶液回路を循環することにより吸湿及び再生が行われるので、室外空気の強制的導入が不要となる。また、水分交換手段の透湿膜を通じて吸湿溶液の再生が行われるので、再生に必要な吸湿溶液の温度を低く抑えることができる。従って、吸湿溶液の加熱量を低減することができ、空調システムの効率を向上させることができる。
【０１５３】請求項２に記載の発明によれば、室外空気の強制的導入が不要になるとともに、冷房運転時と暖房運転時とで空気流通経路を逆転させる必要がなくなる。そのため、装置構造が簡単になる。水分交換手段の透湿膜を通じて吸湿溶液の再生が行われるので、再生に必要な吸湿溶液の温度を低く抑えることができ、空調システムの効率を向上させることができる。また、吸湿溶液の温度を調整するだけで、冷暖運転の切り換えを容易に行うことができる。
【０１５４】請求項３に記載の発明によれば、冷却手段における冷却量及び加熱手段における加熱量を低減することができ、空調システムの効率を更に向上させることができる。
【０１５５】請求項４に記載の発明によれば、除湿及び冷却が段階的に複数回行われるので、各第１水分交換手段における除湿量を少なくすることができる。そのため、吸湿溶液を比較的低濃度の範囲で用いることができる。従って、空調システムの効率を向上させることができる。
【０１５６】請求項５に記載の発明によれば、吸湿溶液の再生動作が段階的に複数回行われるので、各第２水分交換手段における放湿量を少なくすることができる。そのため、再生温度を低く抑えることができる。従って、空調システムの効率が向上する。また、加熱手段として低レベルの熱源を利用することが可能となる。
【０１５７】請求項６に記載の発明によれば、吸湿溶液回路の加熱手段及び冷却手段の双方が冷媒回路によって構成されるので、加熱手段及び冷却手段を簡易に設けることができる。
【０１５８】請求項７に記載の発明によれば、冷凍機を用いることなく吸湿溶液回路の冷却手段を得ることができる。
【０１５９】請求項８に記載の発明によれば、更に簡単な構成により、吸湿溶液回路の冷却手段を得ることができる。
【０１６０】請求項９または１０に記載の発明によれば、暖房加湿運転を行う具体的な構成を得ることができる。
【０１６１】請求項１１に記載の発明によれば、吸湿溶液回路に補給水が供給されるので、吸湿溶液が所定濃度に維持される。そのため、調和対象空気への加湿を安定して行うことができる。
【０１６２】請求項１２に記載の発明によれば、第１流量調整手段により第１バイパス回路のバイパス量を調整することができるので、第１水分交換手段における除湿量または加湿量を容易に調節することができる。そのため、湿度制御を容易に実行することができる。
【０１６３】請求項１３に記載の発明によれば、第２流量調整手段により第２バイパス回路のバイパス量を調整することができる。そのため、第１水分交換手段における水分交換量に応じて第２水分交換手段の水分交換量を調節することができ、吸湿溶液の濃度を適正な値に維持することができる。従って、湿度制御を安定して行うことができる。
【０１６４】請求項１４または１５に記載の発明によれば、室内ユニットと室外ユニットとをつなぐ連絡配管は吸湿溶液回路の配管のみで足りるので、据え付け工事を容易にすることができる。
【０１６５】請求項１６に記載の発明によれば、室内ユニットの水蒸発式冷却手段への水補給を、室外給水配管を通じて行うことができるので、補給水の供給源を共通化することが可能となる。
【０１６６】請求項１７に記載の発明によれば、ビルディング用空調システム等のように複数の吸湿溶液回路を備えたシステムにおいて、請求項１または２に記載の発明と同様の効果を得ることができる。また、冷却塔を共通の冷却源として利用することができるので、冷却手段としての冷凍機が不要になるとともに、冷却源の共通化を図ることができる。
【０１６７】請求項１８に記載の発明によれば、ビルディング用空調システム等のように複数の吸湿溶液回路を備えたシステムにおいて、請求項１または２に記載の発明と同様の効果を得ることができる。また、冷却手段としての冷凍機が不要になるとともに、冷却源及び加熱源をそれぞれ共通化することが可能となる。
【０１６８】請求項１９に記載の発明によれば、ビルディング用空調システム等のように複数の吸湿溶液回路を備えたシステムにおいて、請求項１または２に記載の発明と同様の効果を得ることができる。また、冷却手段としての冷凍機が不要になるとともに、冷却源を共通化することが可能となる。さらに、冷水循環回路の水を補給水として利用することができるので、補給水の供給源を別途設ける必要がなくなるとともに、その共通化が可能となる。
【０１６９】請求項２０に記載の発明によれば、ビルディング用空調システム等のように複数の吸湿溶液回路を備えたシステムにおいて、請求項１または２に記載の発明と同様の効果を得ることができる。また、加熱源を共通化することができる。さらに、温水循環回路の水を補給水として利用することができるので、補給水の供給源を別途設ける必要がなくなるとともに、その共通化が可能となる。
【０１７０】請求項２１に記載の発明によれば、吸湿溶液の熱搬送能力が増大するので、空調システムの効率を更に向上させることができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００２８５３
【氏名又は名称】ダイキン工業株式会社
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| 【出願日】 |
平成９年（１９９７）１０月２９日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】前田 弘 （外２名）
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| 【公開番号】 |
特開平１１−１３２５０５ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）５月２１日 |
| 【出願番号】 |
特願平９−２９６８７８ |
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