JP2008180459A - 除湿空調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】省エネルギー化を図りながら、中間期においても良好に暖房運転を行うことができる除湿空調装置を提供すること。
【解決手段】除湿ロータ２０と、水分吸着領域３１を通過させる態様で導入した処理空気を店舗１内に供給する空気供給ユニット３０と、水分放出領域４１を通過させる態様で導入した再生空気を外部に放出する空気放出ユニット４０と、ヒートポンプユニット５０とを備えた除湿空調装置において、暖房運転指令が与えられ、かつヒートポンプユニット５０が駆動停止となる場合に、店舗１に配設されたショーケース２の排熱を利用して水分吸着領域３１に向けて通過する処理空気を加熱する第２凝縮器６２を備えている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、除湿空調装置に関し、より詳細には、例えばスーパーマーケット、コンビニエンスストア、ショッピングセンター等の店舗に適用され、室内への外気導入による換気、除湿、空気調和の各機能を有する除湿空調装置の改良に関する。

従来、例えばスーパーマーケット、コンビニエンスストア、ショッピングセンター等の店舗等に適用される除湿空調装置として、除湿ロータ、空気供給ユニット、空気放出ユニットおよびヒートポンプユニットを備えたものが知られている。

除湿ロータは、例えば短軸円柱状の水分吸着体が設けられている。水分吸着体は、二つに仕切られて区画され、かつ空気の流路を構成する水分吸着領域と水分放出領域とを交互に通過する態様で回転する。このように水分吸着体が回転すると、水分吸着領域に位置していた部分は水分放出領域に移動し、次いで再び水分吸着領域に移動することを順次繰り返すことになる。

空気供給ユニットは、上記水分吸着領域を内蔵する空気供給路を有している。この空気供給ユニットは、空気供給路に配設された送風ファンが作動することにより、外気（処理空気）を空気供給路に取り入れ、取り入れた処理空気を水分吸着領域に通過させた後に対象となる室内（以下、対象室内ともいう）に供給するものである。

空気放出ユニットは、空気供給路とは区画された態様で並設され、上記水分放出領域を内蔵する空気放出路を有している。この空気放出ユニットは、空気放出路に配設された送風ファンが作動することにより、外気（再生空気）を空気放出路に取り入れ、取り入れた再生空気を水分放出領域に通過させた後に外部に放出するものである。

ヒートポンプユニットは、冷媒循環回路を備えて構成されている。冷媒循環回路は、圧縮機と、第１熱交換器と、第２熱交換器とを配管で順次接続して構成され、内部に冷媒が封入されている。圧縮機は、冷媒を圧縮して高温高圧の状態にさせるものである。第１熱交換器は、空気供給路において水分吸着領域の上流域に配設されており、冷媒を周囲空気、すなわち水分吸着領域に向けて通過する処理空気との間で熱交換させるものである。第２熱交換器は、空気放出路において水分放出領域の上流域に配設されており、冷媒を周囲空気、すなわち水分放出領域に向けて通過する再生空気との間で熱交換させるものである。

このようなヒートポンプユニットは、除湿空調装置が除湿運転を行う場合、すなわち除湿運転指令が与えられた場合には、第１熱交換器が蒸発器、第２熱交換器が凝縮器として作用する態様で冷媒を循環させるものである。これにより、第１熱交換器は、除湿運転モードには冷媒を蒸発させて周囲を通過する処理空気を冷却するものであり、第２熱交換器は、除湿運転モードには冷媒を凝縮させて周囲を通過する再生空気を加熱するものである。従って、ヒートポンプユニットは、除湿運転モードにおいて、第１熱交換器を通じて処理空気より熱をくみあげ（吸熱し）、第２熱交換器を通じて第１熱交換器で吸熱した熱で再生空気を加熱することになる。

以上のような構成を有する従来の除湿空調装置においては、除湿運転を行う場合には、送風ファンの作用により、処理空気を空気供給路に取り入れ、第１熱交換器を通じて通過する処理空気を冷却し、冷却した処理空気を水分吸着領域に通過させることにより、通過する処理空気の水分を除湿ロータの水分吸着体に吸着させて除湿し、除湿した空気を対象室内に導入することになる。また、送風ファンの作用により、再生空気を空気放出路に取り入れ、第２熱交換器を通じて通過する再生空気を加熱し、加熱した再生空気を水分放出領域に通過させることにより、除湿ロータの水分吸着体に水分を放出させて乾燥させ、かかる水分放出領域を通過した再生空気を外部に放出することになる（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−２０１６２４号公報

ところで、上述したような除湿空調装置においては、ヒートポンプユニットを構成する冷媒循環回路での冷媒の循環方向を反転させることにより、すなわち、第１熱交換器が凝縮器、第２熱交換器が蒸発器として作用する態様で冷媒を循環させることにより、暖房運転を行うことも可能である。

このような暖房運転を行う場合には、除湿ロータの駆動が停止されるとともに、ヒートポンプユニットを構成する冷媒循環回路での冷媒の循環方向が反転される。これにより、第２熱交換器を通じて空気放出路を通過する再生空気を冷却し、冷却した再生空気を水分放出領域に通過させ、その後外部に放出することになる。ここで、第２熱交換器を通じて再生空気を冷却することになるが、このことは、第２熱交換器を通じて再生空気より冷媒に熱をくみあげたことになる。そして、第１熱交換器を通じて空気供給路を通過する処理空気を加熱し、より詳細には第２熱交換器を通じて再生空気よりくみあげた熱を利用して通過する処理空気を加熱し、加熱した処理空気を水分吸着領域に通過させ、その後対象室内に導入することになる。

しかしながら、例えば春期や秋期等のような冬期に比して外気温度が比較的高い時期、あるいは冬期であっても外気温度が高い時期（以下、中間期と称する）には、ヒートポンプユニットではその構成上第２熱交換器を通じて再生空気より熱をくみあげることが困難であり、これにより当該中間期には暖房運転を行うことが困難であった。また、近年、かかる暖房運転を行う場合にも省エネルギー化を図ることが技術課題となっている。

本発明は、上記実情に鑑みて、省エネルギー化を図りながら、中間期においても良好に暖房運転を行うことができる除湿空調装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の請求項１に係る除湿空調装置は、除湿運転指令が与えられた場合に区画された水分吸着領域と水分放出領域との間で水分吸着体を循環移動させる一方、暖房運転指令が与えられた場合に前記水分吸着体の循環移動を停止させる除湿ロータと、前記水分吸着領域を通過させる態様で外部から導入した処理空気を対象室内に供給する空気供給手段と、前記水分放出領域を通過させる態様で外部から導入した再生空気を外部に放出する空気放出手段と、冷媒を圧縮するための圧縮機と、冷媒を周囲空気との間で熱交換させるための第１熱交換器および第２熱交換器とを配管で順次接続してなる冷媒循環回路を有し、除湿運転指令が与えられた場合には、前記第１熱交換器を通じて前記水分吸着領域に向けて通過する処理空気を冷却し、かつ前記第２熱交換器を通じて前記水分放出領域に向けて通過する再生空気を加熱するヒートポンプユニットとを備えた除湿空調装置において、暖房運転指令が与えられ、かつ前記ヒートポンプユニットが駆動停止となる場合に、該対象室に配設された冷凍冷蔵機器の排熱を利用して前記水分吸着領域に向けて通過する処理空気を加熱する処理空気加熱手段を備えたことを特徴とする。

また、本発明の請求項２に係る除湿空調装置は、上述した請求項１において、前記処理空気加熱手段は、前記第１熱交換器の上流域に配設してあり、該第１熱交換器に向けて通過する処理空気を加熱することを特徴とする。

また、本発明の請求項３に係る除湿空調装置は、上述した請求項１または請求項２において、前記処理空気加熱手段は、前記冷凍冷蔵機器に内蔵された蒸発器と、作動流体を圧縮する圧縮機とともに前記作動流体を循環させる流体循環回路を構成し、前記圧縮機で圧縮された作動流体を凝縮させて前記処理空気を加熱することを特徴とする。

また、本発明の請求項４に係る除湿空調装置は、上述した請求項１〜３のいずれか一つにおいて、暖房運転指令が与えられ、かつ前記ヒートポンプユニットが前記冷媒循環回路における冷媒の循環方向を反転させて、前記第１熱交換器を通じて前記水分吸着領域に向けて通過する処理空気を加熱する場合に、前記冷凍冷蔵機器の排熱を利用して前記水分放出領域に向けて通過する再生空気を加熱する再生空気加熱手段を備えたことを特徴とする。

また、本発明の請求項５に係る除湿空調装置は、上述した請求項４において、前記再生空気加熱手段は、前記第２熱交換器の上流域に配設してあり、該第２熱交換器に向けて通過する再生空気を加熱することを特徴とする。

また、本発明の請求項６に係る除湿空調装置は、上述した請求項４または請求項５において、前記再生空気加熱手段は、前記流体循環回路を構成することを特徴とする。

本発明に係る除湿空調装置によれば、処理空気加熱手段が、暖房運転指令が与えられ、かつヒートポンプユニットが駆動停止となる場合に、該対象室に配設された冷凍冷蔵機器の排熱を利用して水分吸着領域に向けて通過する処理空気を加熱するので、省エネルギー化を図りながら、中間期においても良好に暖房運転を行うことができるという効果を奏する。

以下に添付図面を参照して、本発明に係る除湿空調装置の好適な実施の形態について詳細に説明する。尚、本実施の形態では、除湿空調装置の対象室は、例えばスーパーマーケット、コンビニエンスストア、ショッピングセンター等の店舗であるとして説明する。

図１は、本発明の実施の形態における除湿空調装置の構成を模式的に示した模式図である。ここに例示する除湿空調装置１０は、店舗１の内部への外気導入による換気、除湿および空気調和を行うものである。対象となる店舗１の内部には、ショーケース（冷凍冷蔵機器）２が設けてある。

ショーケース２は、内部に陳列された商品等を冷却するためのものである。このショーケース２には、蒸発器３が内蔵されている。蒸発器３は、詳細は後述するが、内部を通過する作動流体が蒸発することによりショーケース２の内部に陳列された商品を冷却するものである。尚、実際には店舗１の内部にショーケース２が複数設けられているのが一般的であるが、本実施の形態では、説明の便宜上のため、店舗１の内部にショーケース２を一つだけ例示して説明を行うことにする。

上記店舗１に適用される除湿空調装置１０は、除湿ロータ２０、空気供給ユニット（空気供給手段）３０、空気放出ユニット（空気放出手段）４０、ヒートポンプユニット５０、第１凝縮器（再生空気加熱手段）６１および第２凝縮器（処理空気加熱手段）６２を備えて構成してある。

除湿ロータ２０は、短軸円柱状に形成した例えば紙やゼオライト系等の水分吸着体２１が設けてある。水分吸着体２１は、モータＭ（図２参照）の駆動によりその中心軸回りに回転するものである。より詳細に説明すると、水分吸着体２１は、互いに区画され、かつ空気の流路を構成する水分吸着領域３１と水分放出領域４１との間を交互に通過する態様で回転するものである。すなわち、除湿ロータ２０は、区画された水分吸着領域３１と水分放出領域４１との間で水分吸着体２１を循環移動させるものである。これにより水分吸着体２１が回転すると、水分吸着領域３１に位置した部分は水分放出領域４１に移動し、次いで再び水分吸着領域３１に移動することを順次繰り返すことになる。

空気供給ユニット３０は、導入した処理空気（外気）を店舗１の内部に供給するためのものであり、空気供給路３００を有している。

空気供給路３００は、除湿空調装置１０を構成する筐体の内部に設けてあり、処理空気取入口３０１から取り入れた処理空気を、処理空気吐出口３０２を通じて店舗１の内部に供給するための経路であり、水分吸着領域３１および供給ファン３２が処理空気取入口３０１側から順に設けてある。

水分吸着領域３１は、詳細は後述するが、除湿空調装置１０が除湿運転を行う場合に通過する処理空気の水分を水分吸着体２１に吸着させるための領域である。これにより、通過する処理空気は、水分吸着領域３１で除湿されることになる。

供給ファン３２は、処理空気取入口３０１を通じての処理空気の導入、並びに店舗１の内部への処理空気の送出（供給）の送風源となるものである。従って、供給ファン３２の駆動により、空気供給路３００を通過した処理空気は、処理空気吐出口３０２を通じて店舗１の内部に供給されることになる。また、処理空気吐出口３０２の出口付近には、給気温湿度センサＳが配設してある。給気温湿度センサＳは、処理空気吐出口３０２から吐出された処理空気の温湿度を検出するものである。給気温湿度センサＳで検出された温湿度は、給気測定値として後述するコントローラ７０に与えられる。

空気放出ユニット４０は、空気放出路４００を有している。空気放出路４００は、除湿空調装置１０を構成する筐体の内部に設けてあり、上記空気供給路３００とは区画された態様で該空気供給路３００に並設してある。かかる空気放出路４００は、再生空気取入口４０１から取り入れた再生空気（外気）を、再生空気吐出口４０２を通じて外部に放出するための経路であり、水分放出領域４１および放出ファン４２が再生空気取入口４０１側から順に設けてある。

水分放出領域４１は、詳細は後述するが、除湿空調装置１０が除湿運転を行う場合に水分吸着体２１に水分を放出させるための領域である。

放出ファン４２は、再生空気取入口４０１を通じての再生空気の導入、並びに外部への再生空気の再生空気の送出（放出）の送風源となるものである。従って、放出ファン４２の駆動により、空気放出路４００を通過した再生空気は、再生空気吐出口４０２を通じて外部に放出されることになる。

ヒートポンプユニット５０は、冷媒循環回路５０ａを備えて構成してある。冷媒循環回路５０ａは、冷媒圧縮機５１と、第１熱交換器５２と、第２熱交換器５３とを冷媒配管で順次接続して構成してあり、内部に冷媒が封入されてなるものである。ここに冷媒としては、種々のものを用いることができ、例えばクロロフルオロカーボン、ハイドロクロロフルオロカーボン、ハイドロフルオロカーボン、フルオロカーボン、これらの混合溶媒、臭化メチル、アンモニア、二酸化炭素、水等を用いることができる。

冷媒圧縮機５１は、空気放出路４００において再生空気取入口４０１の近傍、より詳細には再生空気取入口４０１の直近の下流域に配設してある。この冷媒圧縮機５１は、冷媒を圧縮して高温高圧の状態にするものである。かかる冷媒圧縮機５１は、弁体５４を介して第１熱交換器５２に接続された冷媒配管および第２熱交換器５３に接続された冷媒配管のそれぞれに接続してある。弁体５４は、冷媒循環回路５０ａを流れる冷媒の方向を調整するものである。一例を挙げると、弁体５４は、除湿空調装置１０が除湿運転を行う場合、除湿運転指令が与えられた場合には、冷媒圧縮機５１で圧縮された冷媒を第２熱交換器５３に向けて送出するように調整する一方（図中の実線矢印方向）、除湿空調装置１０が暖房運転を行う場合には、冷媒圧縮機５１で圧縮された冷媒を第１熱交換器５２に向けて送出するように調整するものである（図中の破線矢印方向）。

第１熱交換器５２は、空気供給路３００において水分吸着領域３１の上流域に配設してある。この第１熱交換器５２は、冷媒を周囲空気、すなわち水分吸着領域３１に向けて通過する処理空気との間で熱交換させるものである。より詳細に説明すると、第１熱交換器５２は、除湿運転指令が与えられた場合には、蒸発器として作用する一方、暖房運転指令が与えられ、かつ後述する所定の条件を具備する場合には、凝縮器として作用するものである。つまり、除湿運転指令が与えられた場合には、冷媒を蒸発させて周囲を通過する処理空気を冷却、換言すると該処理空気より熱をくみあげる態様で吸熱する一方、暖房運転指令が与えられ、かつ所定の条件を具備する場合には、冷媒を凝縮させて周囲を通過する処理空気を加熱するものである。

第２熱交換器５３は、空気放出路４００において水分放出領域４１の上流域、すなわち冷媒圧縮機５１と水分放出領域４１との間の所定域に配設してある。この第２熱交換器５３は、冷媒を周囲空気、すなわち水分放出領域４１に向けて通過する再生空気との間で熱交換させるものである。より詳細に説明すると、第２熱交換器５３は、除湿運転指令が与えられた場合には、凝縮器として作用する一方、暖房運転指令が与えられ、かつ所定の条件を具備する場合には、蒸発器として作用するものである。つまり、除湿運転指令が与えられた場合には、冷媒を凝縮させて周囲を通過する再生空気を加熱する一方、暖房運転指令が与えられ、かつ所定の条件を具備する場合には、冷媒を蒸発させて周囲を通過する再生空気を冷却、換言すると該再生空気より熱をくみあげる態様で吸熱するものである。

このようにヒートポンプユニット５０は、除湿運転指令が与えられた場合には、第１熱交換器５２を通じて処理空気より熱をくみあげ（吸熱し）、第２熱交換器５３を通じて第１熱交換器５２で吸熱した熱で再生空気を加熱する一方、暖房運転指令が与えられ、かつ所定の条件を具備する場合には、第２熱交換器５３を通じて再生空気より熱をくみあげ（吸熱し）、第１熱交換器５２を通じて第２熱交換器５３で吸熱した熱で処理空気を加熱するものである。

第１凝縮器６１は、空気放出路４００において第２熱交換器５３の上流域、すなわち冷媒圧縮機５１と第２熱交換器５３との間の所定域に配設してある。

第２凝縮器６２は、空気供給路３００において第１熱交換器５２の上流域、すなわち処理空気取入口３０１と第１熱交換器５２との間の所定域に配設してある。

これら第１凝縮器６１および第２凝縮器６２は、上記ショーケース２に内蔵された蒸発器３と、流体圧縮機４とともに流体循環回路Ｌを構成している。

ここに、流体循環回路Ｌは、流体圧縮機４と、第１凝縮器６１と、第２凝縮器６２と、膨張機構５と、蒸発器３とを流体配管で接続して構成してあり、内部に作動流体が封入されてなるものである。より詳細に説明すると、流体圧縮機４と、第１凝縮器６１と、膨張機構５と、蒸発器３とを流体配管で順次接続したものに、流体圧縮機４と第１凝縮器６１とを接続する流体配管の途中の分岐点で分岐させた流体配管に第２凝縮器６２の入口側を接続し、該第２凝縮器６２の出口側に接続した流体配管を第１凝縮器６１と膨張機構５とを接続する流体配管の途中に接続して構成してある。すなわち、第１凝縮器６１と第２凝縮器６２とは、流体圧縮機４と膨張機構５との間で並列となる態様で接続してある。そして、流体圧縮機４と第１凝縮器６１とを接続する流体配管の分岐点には、三方弁６０を設けてある。また、図中の符号６は、通過する作動流体と外気との間で熱交換させる内部熱交換器である。

上記流体循環回路Ｌに封入される作動流体としては、種々のものを用いることができ、上記ヒートポンプユニット５０の冷媒循環回路５０ａに封入された冷媒と同様に、例えばクロロフルオロカーボン、ハイドロクロロフルオロカーボン、ハイドロフルオロカーボン、フルオロカーボン、これらの混合溶媒、臭化メチル、アンモニア、二酸化炭素、水等を用いることができる。

流体圧縮機４は、供給された作動流体を圧縮して高温高圧の状態にするものである。第１凝縮器６１は、流体圧縮機４より供給された作動流体、すなわち流体圧縮機４で高温高圧の状態に圧縮された作動流体を凝縮させるものである。これにより、第１凝縮器６１の周囲を通過する再生空気は、作動流体を凝縮させることにより加熱される。つまり、第１凝縮器６１は、第２熱交換器５３に向けて通過する再生空気を加熱するものである。

第２凝縮器６２は、流体圧縮機４より供給された作動流体、すなわち流体圧縮機４で高温高圧の状態に圧縮された作動流体を凝縮させるものである。これにより、第２凝縮器６２の周囲を通過する処理空気は、作動流体を凝縮させることにより加熱される。つまり、第２凝縮器６２は、第１熱交換器５２に向けて通過する処理空気を加熱するものである。

膨張機構５は、第１凝縮器６１または第２凝縮器６２より供給された作動流体、すなわち第１凝縮器６１で凝縮された作動流体または第２凝縮器６２で凝縮された作動流体を断熱膨張させる、つまり該作動流体を減圧して低温低圧の状態にするものである。蒸発器３は、膨張機構５で低温低圧の状態に断熱膨張された冷媒を蒸発させるものである。これにより、ショーケース２の内部に陳列された商品は、熱を奪われて冷却される。

上記流体循環回路Ｌに設けられた三方弁６０は、後述するコントローラ７０から指令が与えられることにより、流体圧縮機４から第１凝縮器６１への作動流体の供給を許容する場合と、流体圧縮機４から第２凝縮器６２への作動流体の供給を許容する場合とに切り換わるものである。尚、三方弁６０は、流体圧縮機４から第１凝縮器６１への作動流体の供給を許容している場合には、当該流体圧縮機４から第２凝縮器６２への作動流体の供給を規制しており、一方、流体圧縮機４から第２凝縮器６２への作動流体の供給を許容している場合には、当該流体圧縮機４から第１凝縮器６１への作動流体の供給を規制している。

このような流体循環回路Ｌでは、ショーケース２の内部の商品を冷却するために常時作動流体が循環しており、より詳細には、三方弁６０の切換動作により、流体圧縮機４→第１凝縮器６１→膨張機構５→蒸発器３→流体圧縮機４、あるいは流体圧縮機４→第２凝縮器６２→膨張機構５→蒸発器３→流体圧縮機４の順に作動流体が循環している。

図２は、図１に示した除湿空調装置の制御系を模式的に示すブロック図である。図２に例示するように、除湿空調装置１０は、コントローラ７０を備えている。

コントローラ７０は、除湿空調装置の図示しないメモリを内蔵し、該メモリに格納してあるデータやプログラムに従って除湿空調装置の動作を統括的に制御するためのものである。このコントローラ７０は、種々の処理部を備えるが特に本発明に関連するものとして、基準値設定記憶部７１と、圧縮機駆動処理部７２と、弁切換処理部７３とを備えている。

基準値設定記憶部７１は、給気基準値を予め設定し、かつこれを記憶するものである。この給気基準値は、温度および湿度に関するもので、実験的に求められた暖房効果を発揮しているか否かの判断となる閾値である。

圧縮機駆動処理部７２は、ヒートポンプユニット５０を構成する冷媒圧縮機５１の駆動処理を行うものである。より詳細には、除湿運転指令が与えられた場合には、決められた回転数（周波数）で冷媒圧縮機５１を駆動させる処理、冷媒圧縮機５１の回転数を増大させる処理、必要に応じて冷媒圧縮機５１の駆動を停止させる処理を行うものである。

弁切換処理部７３は、三方弁６０の切換処理、すなわち流体圧縮機４から第１凝縮器６１への作動流体の供給を許容する場合と、流体圧縮機４から第２凝縮器６２への作動流体の供給を許容する場合との切換処理を行うものである。

以上のような構成を有する除湿空調装置１０では、次のようにして除湿運転および暖房運転が行われる。尚、以下の説明において、流体循環回路Ｌでは、流体圧縮機４が駆動して作動流体が常時循環しているものとする。

まず除湿運転を行う場合について説明する。かかる説明の前提として、ヒートポンプユニット５０を構成する弁体５４は、冷媒圧縮機５１で圧縮された冷媒が第２熱交換器５３に向けて送出されるよう調整されているものとし、また三方弁６０は、流体圧縮機４から第１凝縮器６１への作動流体の供給を許容するよう調整されているものとする。

除湿運転指令が与えられたコントローラ７０は、モータＭ、供給ファン３２および放出ファン４２のそれぞれに駆動指令を与えて駆動させる。

モータＭが駆動することにより水分吸着体２１が回転する。ヒートポンプユニット５０では、弁体５４が冷媒圧縮機５１で圧縮された冷媒が第２熱交換器５３に向けて送出されるよう調整されることにより、冷媒圧縮機５１で圧縮された冷媒（高温高圧の冷媒）は、第２熱交換器５３に送出され、該第２熱交換器５３で再生空気と熱交換した後に第１熱交換器５２に送出され、該第１熱交換器５２で処理空気と熱交換した後に冷媒圧縮機５１に帰還する態様で冷媒循環回路５０ａを循環する。つまり、第１熱交換器５２は蒸発器として作用する一方、第２熱交換器５３は凝縮器として作用する。

供給ファン３２の駆動により、処理空気が処理空気取入口３０１を通じて空気供給路３００に取り入れられ、取り入れられた処理空気は、第２凝縮器６２を通過して第１熱交換器５２に至る。第１熱交換器５２に至った処理空気は、該第１熱交換器５２の内部を通過する冷媒が蒸発することにより冷却され、水分吸着領域３１に至る。水分吸着領域３１において、処理空気に含有される水分が水分吸着体２１の対応する部分に吸着され、処理空気の湿度が低下する。すなわち、処理空気は除湿される。また、水分吸着体２１の水分吸着領域３１に対応する部分に吸着された水分は、水分吸着体２１の回転とともに、水分吸着領域３１から水分放出領域４１に移動する。水分吸着領域３１で除湿された処理空気は、供給ファン３２の駆動により下流域に向けて流れ、その後処理空気吐出口３０２を通じて店舗１の内部に供給される。

一方、放出ファン４２の駆動により、再生空気取入口４０１を通じて再生空気が取り入れられ、取り入れられた再生空気は、冷媒圧縮機５１の周囲を通過する。かかる冷媒圧縮機５１の周囲を通過する再生空気は、冷媒圧縮機５１から発生する駆動熱（実際にはモータ等から発生する熱）により僅かに加熱され、第１凝縮器６１に至る。第１凝縮器６１に至った再生空気は、第１凝縮器６１の内部を流れる作動流体が凝縮することにより加熱され、第２熱交換器５３に至る。第２熱交換器５３に至った再生空気は、該第２熱交換器５３の内部を通過する冷媒が凝縮することにより更に加熱されて高温度になり、水分放出領域４１に至る。水分放出領域４１において、第１凝縮器６１および第２熱交換器５３で加熱された再生空気が通過することにより、水分吸着体２１の対応する部分から水分が放出され、該再生空気の湿度が上昇する。その後、水分放出領域４１を通過した再生空気は、放出ファン４２の駆動により、再生空気吐出口４０２を通じて外部に放出される。

水分吸着体２１の水分放出領域４１に対応する部分は、水分が放出されて乾燥するとともに、温度が上昇する。この温度が上昇し、かつ乾燥した水分吸着体２１の対応する部分は、水分吸着体２１の回転とともに、水分放出領域４１から水分吸着領域３１に移動し、上述した動作を繰り返すことにより、除湿運転が行われる。

このように除湿空調装置１０では、除湿運転を行う場合には、外部より導入した処理空気を第１熱交換器５２で冷却し、冷却した処理空気を水分吸着領域３１に通過させることにより水分吸着体２１に水分を吸着させて除湿し、除湿した処理空気を店舗１の内部に供給している一方、導入した再生空気を第１凝縮器６１で加熱し、更に第２熱交換器５３で加熱して高温度にし、かかる再生空気を水分放出領域４１に通過させることにより水分吸着体２１に水分を放出させている。つまり、第１熱交換器５２を通じて処理空気より熱をくみあげ（吸熱し）、第２熱交換器５３を通じて第１熱交換器５２で吸熱した熱で再生空気を加熱している。

そして、上記除湿空調装置１０では、第１凝縮器６１がヒートポンプユニット５０（第２熱交換器５３）とは別個に水分放出領域４１に向けて通過する再生空気を加熱するので、除湿運転を行う場合において外気温度が低い場合であっても、再生空気を十分に加熱することができる。つまり、第１熱交換器５２を通じての処理空気からの吸熱量が少なくても、これに関係なく再生空気を十分に加熱することができる。これによりかかる再生空気が水分放出領域４１を通過することによって水分吸着体２１に水分を十分に放出させることができる。従って、除湿運転を行う場合には再生空気を十分に加熱することにより処理空気の除湿能力の低下を抑制することができる。

特に、第１凝縮器６１は、店舗１の内部に配設されたショーケース２に内蔵された蒸発器３と、作動流体を圧縮する流体圧縮機４とともに流体循環回路Ｌを構成し、流体圧縮機４で圧縮された作動流体を凝縮させて再生空気を加熱するので、ショーケース２の排熱を有効に活用することができ、新たな熱源を必要としないので運転に要するコストの低減化を図ることができる。

次に暖房運転を行う場合について説明する。かかる説明の前提として、ヒートポンプユニット５０を構成する弁体５４は、冷媒圧縮機５１で圧縮された冷媒が第１熱交換器５２に向けて送出されるよう調整されているものとし、また三方弁６０は、流体圧縮機４から第１凝縮器６１への作動流体の供給を許容するよう調整されているものとする。更に、モータＭ、供給ファン３２および放出ファン４２のそれぞれが駆動しているものとする。

このように弁体５４を調整することにより、冷媒圧縮機５１で圧縮された冷媒（高温高圧の冷媒）は、第１熱交換器５２に送出され、該第１熱交換器５２で処理空気と熱交換した後に第２熱交換器５３に送出され、該第２熱交換器５３で再生空気と熱交換した後に冷媒圧縮機５１に帰還する態様で冷媒循環回路５０ａを循環する。つまり、第１熱交換器５２は凝縮器として作用する一方、第２熱交換器５３は蒸発器として作用する。

図３は、コントローラが行う処理内容を示すフローチャートである。この図３を適宜参照しながら、除湿空調装置１０が暖房運転を行う場合について説明する。

コントローラ７０は、暖房運転指令が与えられた場合には（ステップＳ１０１：Ｙｅｓ）、モータＭの駆動を停止させるとともに、圧縮機駆動処理部７２を通じて冷媒圧縮機５１の駆動制御を行う（ステップＳ１０２，ステップＳ１０３）。このようにモータＭの駆動が停止されることにより、水分吸着体２１の回転が停止する。従って、水分吸着領域３１での水分の吸着、水分放出領域４１での水分の放出は殆ど行われない。これにより処理空気は水分吸着領域３１を単に通過し、再生空気は水分放出領域４１を単に通過することになる。

図４は、図３における冷媒圧縮機駆動制御の処理内容を示すフローチャートである。この図４を適宜参照しながら上記ステップＳ１０３の処理内容について説明する。この冷媒圧縮機駆動制御においてコントローラ７０は、給気温湿度センサＳを通じて処理空気吐出口３０２から吐出されて店舗１に供給される処理空気（以下、給気ともいう）の温度および湿度を検出し（ステップＳ２０１）、検出した給気温湿度、すなわち給気測定値と、基準値設定記憶部７１に記憶する給気基準値とを比較して、給気測定値が給気基準値以下であるか否を判断する（ステップＳ２０２）。

給気測定値が給気基準値以下である場合には（ステップＳ２０２：Ｙｅｓ）、かかる時点でのヒートポンプユニット５０の駆動では、店舗１に供給される処理空気（給気）が必要十分に加熱されていないものとなり、コントローラ７０は、圧縮機駆動処理部７２を通じて冷媒圧縮機５１の回転数を増大させて（ステップＳ２０３）、今回の処理を終了して手順をリターンさせる。このように回転数を増大させることにより、第１熱交換器５２を通じて処理空気の加熱レベルを上昇させることが可能になる。

一方、給気測定値が給気基準値を超える場合には（ステップＳ２０２：Ｎｏ）、ヒートポンプユニット５０による暖房効果が発揮されて、ヒートポンプユニット５０の駆動により店舗１に供給される処理空気が必要十分に加熱されていることになり、そのままの状態を維持して今回の処理を終了して、手順をリターンさせる。

このようにそのままの状態を維持することにより次のようになる。供給ファン３２の駆動により、処理空気が処理空気取入口３０１を通じて空気供給路３００に取り入れられ、取り入れられた処理空気は、第２凝縮器６２を通過して第１熱交換器５２に至る。第１熱交換器５２に至った処理空気は、該第１熱交換器５２の内部を通過する冷媒が凝縮することにより加熱され、水分吸着領域３１を通過した後に処理空気吐出口３０２を通じて店舗１の内部に供給される。

一方、放出ファン４２の駆動により、再生空気取入口４０１を通じて再生空気が取り入れられ、取り入れられた再生空気は、冷媒圧縮機５１の周囲を通過する。かかる冷媒圧縮機５１の周囲を通過する再生空気は、冷媒圧縮機５１から発生する駆動熱（実際にはモータ等から発生する熱）により僅かに加熱され、第１凝縮器６１に至る。第１凝縮器６１に至った再生空気は、第１凝縮器６１の内部を流れる作動流体が凝縮することにより加熱され、第２熱交換器５３に至る。第２熱交換器５３に至った再生空気は、該第２熱交換器５３の内部を通過する冷媒が蒸発することにより冷却され、すなわち該第２熱交換器５３に吸熱され、水分放出領域４１を通過した後に再生空気吐出口４０２を通じて外部に放出される。

このように除湿空調装置１０では、暖房運転を行う場合であってヒートポンプユニット５０を駆動させているときには、外部より導入した処理空気を第１熱交換器５２で加熱し、加熱した処理空気を店舗１の内部に供給している一方、導入した再生空気を第１凝縮器６１で加熱し、第２熱交換器５３で吸熱している。つまり、第２熱交換器５３を通じて再生空気より熱をくみあげ（吸熱し）、第１熱交換器５２を通じて第２熱交換器５３で吸熱した熱で処理空気を加熱している。

かかる除湿空調装置１０によれば、第１凝縮器６１は、ヒートポンプユニット５０を構成する第２熱交換器５３の上流域に配設してあり、該第２熱交換器５３に向けて通過する再生空気を加熱するので、暖房運転を行う場合において第２熱交換器５３の伝熱面で再生空気の水分が氷結して着霜状態になってしまうことを回避することができるとともに、第２熱交換器５３での吸熱量を確保することができ、そのため第１熱交換器５２を通じて処理空気を良好に加熱することができ、結果的に処理空気の暖房能力の低下を抑制することができる。仮に、第２熱交換器５３の伝熱面に再生空気の水分が着霜したとしても、ヒートポンプユニット５０の運転を停止して加熱器で加熱した再生空気を通流させることで除霜することが可能になる。

以上説明したような冷媒圧縮機駆動制御を行ったコントローラ７０は、次いで三方弁切換制御を行う（ステップＳ１０４）。図５は、図３における三方弁切換制御の処理内容を示すフローチャートである。この図５を適宜参照しながら上記ステップＳ１０４の処理内容について説明する。

三方弁切換制御におけるコントローラ７０は、上記冷媒圧縮駆動制御において回転数を増大させていない場合には（ステップＳ３０１：Ｎｏ）、後述する処理を実施することなく今回の処理を終了して手順をリターンさせる。これにより、上述したような暖房運転状態が維持されることになる。

一方、上記冷媒圧縮駆動制御において回転数を増大させた場合には（ステップＳ３０１：Ｙｅｓ）、給気温湿度センサＳを通じて給気温度および湿度を検出し（ステップＳ３０２）、給気測定値と給気基準値とを比較して、給気測定値が給気基準値以下であるか否かを判断する（ステップＳ３０３）。かかるステップＳ３０３において、給気測定値が給気基準値を超える場合には（ステップＳ３０３：Ｎｏ）、後述する処理を実施することなく今回の処理を終了して手順をリターンさせる。これにより、上述したような暖房運転状態が維持されることになる。

上記ステップＳ３０３において、給気測定値が給気基準値以下となる場合には（ステップＳ３０３：Ｙｅｓ）、コントローラ７０は、圧縮機駆動処理部７２を通じて回転数が上限値であるか否かを判断し（ステップＳ３０４）、上限値でない場合には（ステップＳ３０４：Ｎｏ）、後述する処理を実施することなく今回の処理を終了して手順をリターンさせる。これにより次の処理においてステップＳ１０３の冷媒圧縮機駆動制御を再び行って回転数を増大させることができる。

ステップＳ３０４において、上限値である場合には（ステップＳ３０４：Ｙｅｓ）、コントローラ７０は、圧縮機駆動処理部７２を通じて冷媒圧縮機５１を駆動停止させ（ステップＳ３０５）、その後に弁切換処理部７３を通じて三方弁６０の切換処理を行う（ステップＳ３０６）。

このように三方弁６０の切換処理を実施することにより、当該三方弁６０が、流体圧縮機４から第２凝縮器６２への作動流体の供給を許容するよう切り換わる。これにより、供給ファン３２の駆動により処理空気が処理空気取入口３０１を通じて空気供給路３００に取り入れられ、取り入れられた処理空気は、第２凝縮器６２に至る。第２凝縮器６２に至った処理空気は、第２凝縮器６２の内部を流れる作動流体が凝縮することにより加熱され、第１熱交換器５２および水分吸着領域３１を通過した後に処理空気吐出口３０２を通じて店舗１の内部に供給される。

除湿空調装置１０では、暖房運転指令が与えられ、かつヒートポンプユニット５０の駆動が停止となる場合には、三方弁６０の切換処理を実施することにより、外部より導入した処理空気を第２凝縮器６２で加熱し、加熱した処理空気を店舗１の内部に供給している。つまり、流体循環回路Ｌを通じて蒸発器３で取得した熱を利用して、すなわちショーケース２の排熱を利用して、水分吸着領域３１に向けて通過する処理空気を加熱している。以上説明したような三方弁切換制御を行ったコントローラ７０は、今回の処理を終了する（図３参照）。

以上説明したように、本発明の実施の形態における除湿空調装置１０によれば、第２凝縮器６２が、暖房運転指令が与えられ、かつヒートポンプユニット５０が駆動停止となる場合に、ショーケース２の排熱を利用して水分吸着領域３１に向けて通過する処理空気を加熱するので、省エネルギー化を図りながら、中間期においても良好に暖房運転を行うことができる。

また、上記除湿空調装置１０によれば、ヒートポンプユニット５０を構成する冷媒圧縮機５１を再生空気取入口４０１の近傍、より詳細には再生空気取入口４０１の直近の下流域に配設したので、冷媒圧縮機５１から発生する駆動熱により再生空気を予備的に加熱することができ、これにより第１凝縮器６１の作用効果と相俟って、除湿運転を行う場合には、再生空気を十分に加熱することにより処理空気の除湿能力の低下を抑制することができ、しかも暖房運転を行う場合には、処理空気の暖房能力の低下を抑制することができる。

以上本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、種々の変更を行うことができる。例えば、上述した実施の形態では、第１凝縮器６１を空気放出路４００に配設した場合について示したが、本発明では、第１凝縮器は、空気放出路の外部に配設しても構わない。

以上のように、本発明は、例えばスーパーマーケット、コンビニエンスストア、ショッピングセンター等の店舗に適用され、店舗内への外気導入による換気、除湿、空気調和の各機能を有する除湿空調装置として有用である。

本発明の実施の形態における除湿空調装置の構成を模式的に示した模式図である。 図１に示した除湿空調装置の制御系を模式的に示すブロック図である。 コントローラが行う処理内容を示すフローチャートである。 図３における冷媒圧縮機駆動制御の処理内容を示すフローチャートである。 図５は、図３における三方弁切換制御の処理内容を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 店舗
２ ショーケース
３ 蒸発器
４ 圧縮機
５ 膨張機構
１０ 除湿空調装置
２０ 除湿ロータ
２１ 水分吸着体
３０ 空気供給ユニット
３１ 水分吸着領域
４０ 空気放出ユニット
４１ 水分放出領域
５０ ヒートポンプユニット
５０ａ 冷媒循環回路
５１ 圧縮機
５２ 第１熱交換器
５３ 第２熱交換器
５４ 弁体
６０ 三方弁
６１ 第１凝縮器
６２ 第２凝縮器
７０ コントローラ
７１ 基準値設定記憶部
７２ 圧縮機駆動処理部
７３ 弁切換処理部
Ｌ 流体循環回路
Ｓ 給気温湿度センサ

Claims (6)

1. 除湿運転指令が与えられた場合に区画された水分吸着領域と水分放出領域との間で水分吸着体を循環移動させる一方、暖房運転指令が与えられた場合に前記水分吸着体の循環移動を停止させる除湿ロータと、
   前記水分吸着領域を通過させる態様で外部から導入した処理空気を対象室内に供給する空気供給手段と、
   前記水分放出領域を通過させる態様で外部から導入した再生空気を外部に放出する空気放出手段と、
   冷媒を圧縮するための圧縮機と、冷媒を周囲空気との間で熱交換させるための第１熱交換器および第２熱交換器とを配管で順次接続してなる冷媒循環回路を有し、除湿運転指令が与えられた場合には、前記第１熱交換器を通じて前記水分吸着領域に向けて通過する処理空気を冷却し、かつ前記第２熱交換器を通じて前記水分放出領域に向けて通過する再生空気を加熱するヒートポンプユニットと
   を備えた除湿空調装置において、
   暖房運転指令が与えられ、かつ前記ヒートポンプユニットが駆動停止となる場合に、該対象室に配設された冷凍冷蔵機器の排熱を利用して前記水分吸着領域に向けて通過する処理空気を加熱する処理空気加熱手段を備えたことを特徴とする除湿空調装置。
2. 前記処理空気加熱手段は、前記第１熱交換器の上流域に配設してあり、該第１熱交換器に向けて通過する処理空気を加熱することを特徴とする請求項１に記載の除湿空調装置。
3. 前記処理空気加熱手段は、前記冷凍冷蔵機器に内蔵された蒸発器と、作動流体を圧縮する圧縮機とともに前記作動流体を循環させる流体循環回路を構成し、前記圧縮機で圧縮された作動流体を凝縮させて前記処理空気を加熱することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の除湿空調装置。
4. 暖房運転指令が与えられ、かつ前記ヒートポンプユニットが前記冷媒循環回路における冷媒の循環方向を反転させて、前記第１熱交換器を通じて前記水分吸着領域に向けて通過する処理空気を加熱する場合に、前記冷凍冷蔵機器の排熱を利用して前記水分放出領域に向けて通過する再生空気を加熱する再生空気加熱手段を備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の除湿空調装置。
5. 前記再生空気加熱手段は、前記第２熱交換器の上流域に配設してあり、該第２熱交換器に向けて通過する再生空気を加熱することを特徴とする請求項４に記載の除湿空調装置。
6. 前記再生空気加熱手段は、前記流体循環回路を構成することを特徴とする請求項４または請求項５に記載の除湿空調装置。

Images