專利名稱：除濕空調(diào)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種除濕空調(diào)系統(tǒng)，其以干燥劑空調(diào)機(jī)為基本，并作為他的空氣加熱 冷卻機(jī)構(gòu)而備有熱泵。
背景技術(shù)：
作為本發(fā)明所涉及的除濕空調(diào)系統(tǒng)，可以舉出例如特開2005-34838號公報中所記載的技術(shù)。在該公報中成為如下結(jié)構(gòu)備有冷卻介質(zhì)回路即作為熱泵和吸放濕機(jī)構(gòu)的干燥劑轉(zhuǎn)子，由所述熱泵的放熱器對除濕對象空氣進(jìn)行加熱，在所述干燥劑轉(zhuǎn)子的放濕區(qū)域?qū)υ摽諝膺M(jìn)行加濕，利用所述熱泵的吸熱器對該空氣進(jìn)行冷卻，并在干燥劑轉(zhuǎn)子的稀釋區(qū)域中進(jìn)行除濕。另外，在該公知例中，熱泵的冷卻介質(zhì)在放熱器中以超臨界壓力進(jìn)行放熱，并對于冷卻介質(zhì)使用二氧化碳。 另外，作為有關(guān)本發(fā)明中所使用的熱泵循環(huán)冷卻的背景技術(shù)，可以例舉出在特開平7-18602號公報和NEDO平成13年度調(diào)查報告書51401011-0-1 二氧化碳冷卻介質(zhì)等的應(yīng)用機(jī)器的研究P. 105。在這些文獻(xiàn)中，公開了低壓冷卻介質(zhì)利用高壓冷卻介質(zhì)的熱而受到蒸發(fā)或加熱的附加性加熱器，即通過設(shè)置內(nèi)部熱交換器而尋求能力增大的超臨界蒸汽壓縮循環(huán)。 另外，作為除濕空調(diào)系統(tǒng)具有特開2005-201624號公報中所公開的系統(tǒng)。在該公報中，由給氣路、排氣路、吸附材料保持機(jī)構(gòu)和熱泵構(gòu)成除濕裝置，并在各個給氣路和排氣路中將熱泵的低溫?zé)嵩春透邷責(zé)嵩磁渲糜诟拷狭鱾?cè)。于是，通過有效地利用該熱泵的低溫?zé)嵩春透邷責(zé)嵩?，能夠?qū)で竽芰抗?jié)省。 另外，作為本發(fā)明所涉及的其他以往技術(shù)，在平成17年度空氣調(diào)和/衛(wèi)生工學(xué)會大會講演論文集PP. 1233-1236圖1中舉出了公知技術(shù)。在本公知例中，在借助于熱泵的導(dǎo)入而尋求節(jié)省能量的同時，作為除濕轉(zhuǎn)子的再生空氣用而設(shè)置輔助加熱器，并在通過熱泵的高溫?zé)嵩磳υ偕諝膺M(jìn)行加熱后，由該輔助加熱器進(jìn)一步進(jìn)行加熱，并導(dǎo)向除濕轉(zhuǎn)子的再生區(qū)域而構(gòu)成。 在上述特開2005-34838號公報的以往技術(shù)中，以一般的空調(diào)中所使用的除濕裝置為對象，因此在由加熱泵加熱的再生用空氣中使用外氣。然而，在需要低濕度、低露點環(huán)境的情況下，使用在干燥機(jī)轉(zhuǎn)子上設(shè)置清洗區(qū)域的所謂清洗型干燥劑除濕機(jī)，此時，在由熱泵加熱的再生用空氣中，使用用于轉(zhuǎn)子的清洗即冷卻后的空氣，該空氣比外氣溫度更高，因此存在來自加熱泵的放熱變得不充分，且冷卻COP降低，消耗功率增大的問題。
另外，在上述特開2005-34838號公報的以往技術(shù)中，使用熱泵的放熱部將從外部攝入的空氣加熱，而進(jìn)行干燥劑轉(zhuǎn)子的再生，但是由于沒有進(jìn)行針對外氣條件的變動的考慮，因此再生溫度以及與此相伴的給氣濕度隨季節(jié)具有較大的變動，并且加熱量和冷卻熱量的分配也由熱泵循環(huán)所確定，存在難于與外氣相對應(yīng)的問題。另外，由于僅以熱泵的放熱 部進(jìn)行再生用空氣的加熱，因此存在再生空氣溫度的上限較低、除濕能力也被限制于此的 問題。 此外，在上述特開2005-34838號公報的以往技術(shù)中，雖然假設(shè)熱泵的冷卻介質(zhì)中
使用地球溫暖化系數(shù)較小的二氧化碳，并以超臨界壓力而進(jìn)行再生空氣的加熱，但是在將
二氧化碳用于熱泵的冷卻介質(zhì)而進(jìn)行再生用空氣的高溫加熱的情況下，為了得到高溫，而
需要在壓縮機(jī)中將冷卻介質(zhì)壓縮為高壓，因壓縮機(jī)的絕熱效率和體積效率降低而招致消耗
能量和熱泵裝置的容量增大的問題，在上述以往技術(shù)中沒有作出針對該問題點的考慮。 另外，上述NEDO平成13年度調(diào)查報告書51401011-0-1的以往技術(shù)中，由于壓縮
比的降低而使得具備壓縮機(jī)的絕熱效率的提高和消耗能量的降低，并與該效果相對應(yīng)地內(nèi)
部熱交換器的設(shè)置起到了較大的作用，對于這一點沒有言及。 另外，在特開2005-201624號公報的以往技術(shù)中，通過相同的冷凍循環(huán)，進(jìn)行從室 外等外部取入到給氣路徑的供給給氣的冷卻，以及旨在將從室內(nèi)取入到排氣路徑的排出空 氣(再生空氣)用于吸附劑的再生的加熱。然而，供給給氣的冷卻熱量，因外氣溫度的時間 變動和季節(jié)變動而較大地變化。為此，存在如下問題即一旦與該變化相對應(yīng)地使熱泵循環(huán) 動作，則排氣空氣的加熱量也變動，因而吸附劑的再生狀態(tài)，進(jìn)而由該吸附劑所進(jìn)行的供給 空氣的除濕性能也變動。此外，在如前述那樣，熱泵的運轉(zhuǎn)狀態(tài)隨對應(yīng)于外氣條件的冷卻負(fù) 荷而較大地變動，熱泵設(shè)備有效動作的條件限定于冷卻負(fù)荷較大的狀態(tài)，并存在貫穿運轉(zhuǎn) 期間的始終其節(jié)能效果較小的問題。 另外，對于為了對排出空氣的加熱量的變動進(jìn)行補(bǔ)償而設(shè)置電等輔助加熱器對排 出空氣進(jìn)行再加熱的情況，存在因熱泵的運轉(zhuǎn)狀態(tài)的變動而使得輔助加熱器負(fù)荷增大進(jìn)而 消費能量增大的問題。 對于這些問題，在上述平成17年度空氣調(diào)和 衛(wèi)生工學(xué)會大會講演論文集中，在 以熱泵的高溫?zé)嵩磳υ偕諝膺M(jìn)行加熱后，利用輔助熱泵而進(jìn)一步進(jìn)行加熱，由此能夠使 供給到再生區(qū)域的再生空氣的溫度穩(wěn)定，并能夠使吸附劑的再生狀態(tài)和供給空氣的除濕性 會g禾急g。 另外，對于冷卻負(fù)荷的變動，設(shè)置使來自室內(nèi)的排出空氣和由除濕轉(zhuǎn)子所除濕且
溫度上升至大約65t:的供給空氣熱交換的顯熱(顕熟)轉(zhuǎn)子，借助于使用熱泵的低溫?zé)嵩?br> 對在該顯熱轉(zhuǎn)子中與室內(nèi)空氣進(jìn)行熱交換后的供給空氣進(jìn)行冷卻的結(jié)構(gòu)，而抑制外部氣體 變動的影響，并與外氣條件的時間變動和季節(jié)變動沒有關(guān)系地有效地使熱泵設(shè)備動作。但 是，在本以往技術(shù)中，由于顯熱轉(zhuǎn)子是必要的，因此存在除濕系統(tǒng)較為大型化的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，在使用熱泵的干燥劑除濕機(jī)中，與外氣條件的變動無關(guān)地，供
給穩(wěn)定的低濕度空氣，同時使熱泵穩(wěn)定動作而尋求能量的節(jié)省，并抑制除濕系統(tǒng)裝置的大
型化。本發(fā)明的另一目的在于，在將以二氧化碳等為冷卻介質(zhì)的、放熱部的冷卻介質(zhì)為超臨
界壓力的熱泵用于空氣的加熱和冷卻的情況下，降低了壓縮機(jī)出口中的冷卻介質(zhì)壓力、降
低了壓縮比而提高了壓縮機(jī)的絕熱效率，降低除濕空氣系統(tǒng)的消耗電力。 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所涉及的除濕 調(diào)系統(tǒng)中，使用再生空氣的加熱和供給的冷卻熱泵，并在該熱泵循環(huán)側(cè)，除了設(shè)置進(jìn)行再生空氣的加熱的放熱器外，還設(shè)置借助 于外部冷卻介質(zhì)對高壓側(cè)的冷卻介質(zhì)進(jìn)行冷卻的放熱機(jī)構(gòu)。 另外，把處理空氣視為從外部導(dǎo)入的外氣和從空調(diào)對象室內(nèi)導(dǎo)入并再循環(huán)的室內(nèi) 返回氣的混合空氣，并在再循環(huán)的室內(nèi)返回氣的流路上設(shè)置將熱泵的吸熱部作為冷卻源的 空氣冷卻器。 按照上述的除濕空調(diào)系統(tǒng)，由于使用熱泵而進(jìn)行再生空氣的加熱，因此相對于僅 使用電加熱器而進(jìn)行加熱的情況消耗電力減少，借助于向外部的放熱機(jī)構(gòu)，熱泵的冷卻效 率得以提高，從而能夠進(jìn)一步減少了消耗電力。另外，由于通過熱泵的吸熱部進(jìn)行室內(nèi)空氣 的冷卻，因此，在常年產(chǎn)生冷卻負(fù)荷的事務(wù)所、工場的生產(chǎn)現(xiàn)場、冷卻室等開動除濕空調(diào)的 情況下，能夠常年得到大致穩(wěn)定的冷卻負(fù)荷，結(jié)果能夠有效地開動熱泵設(shè)備，并能夠得到對 應(yīng)其能力的節(jié)能效果。


圖1是本發(fā)明的一個實施例所涉及的除濕空調(diào)系統(tǒng)的整體系統(tǒng)圖。 圖2是圖1的實施例中的熱泵循環(huán)的T-h線圖。 圖3是表示圖1的除濕空調(diào)系統(tǒng)中的消費能量的曲線圖。 圖4是本發(fā)明的其他實施例所涉及的除濕空調(diào)系統(tǒng)的全體系統(tǒng)圖。 圖5是圖4的實施例中的熱泵循環(huán)的T-h線圖。 圖6是以與內(nèi)部熱交換器的溫度效率的關(guān)系而表示圖4的實施例中的除濕空調(diào)系 統(tǒng)的消耗電力和壓縮機(jī)的壓縮比的曲線圖。 圖7是表示圖4的實施例中的除濕空調(diào)系統(tǒng)的消耗能量的曲線圖。
圖8是表示本發(fā)明的其他實施例所涉及的除濕空調(diào)系統(tǒng)的整體系統(tǒng)圖。
圖9是表示圖8的實施例中的熱泵循環(huán)的T-h曲線圖。
圖10是表示圖8的實施例中的單元結(jié)構(gòu)的圖。 圖11是表示圖8的實施例中的除濕空調(diào)系統(tǒng)的消耗電力的曲線圖。 圖12是表示圖8的實施例中的除濕空調(diào)系統(tǒng)的消耗電力的年間變動的曲線圖。 圖13是本發(fā)明的其他實施例所涉及的除濕空調(diào)系統(tǒng)的整體系統(tǒng)圖。 實施方式 使用圖1、圖2和圖3說明實施例1。圖1是本實施例所涉及的除濕空調(diào)系統(tǒng)的整 體系統(tǒng)圖。圖2是在溫度-熱焓線圖上表示本實施例中所使用的熱泵循環(huán)的圖。圖3是將 本實施例所涉及的除濕空調(diào)系統(tǒng)的消耗能量及其明細(xì)與類似的系統(tǒng)相比較的曲線圖。
如圖1所示的那樣，除濕空調(diào)系統(tǒng)由如下構(gòu)件構(gòu)成即干燥劑轉(zhuǎn)子(以后，稱為除 濕轉(zhuǎn)子)10、熱泵30、電加熱器70、冷凍機(jī)80，以及在這些中使處理空氣和干燥劑再生空氣 通風(fēng)的導(dǎo)管和風(fēng)扇等。 除濕轉(zhuǎn)子10，通過順次旋轉(zhuǎn)而對如下區(qū)域進(jìn)行除濕即對處理空氣的濕分進(jìn)行吸 附而進(jìn)行除濕的處理區(qū)域11、利用高溫的再生空氣將濕分從轉(zhuǎn)子脫除的再生區(qū)域12、通過 將處理空氣的一部分分路而對在再生區(qū)域中發(fā)生了溫度上升的轉(zhuǎn)子進(jìn)行冷卻的清洗區(qū)域 13。另外，在除濕轉(zhuǎn)子10中，保持硅膠和沸石等除濕構(gòu)件。 熱泵30由如下器件構(gòu)成即將冷卻介質(zhì)氣體壓縮至超臨界狀態(tài)而使溫度上升的壓縮機(jī)31 ;利用由壓縮機(jī)31壓縮為超臨界壓力而成為高溫的冷卻介質(zhì)對轉(zhuǎn)子再生用空氣 95進(jìn)行加熱的空氣加熱器32 ;利用放熱用外氣99對在空氣加熱器32中溫度降低的冷卻介 質(zhì)進(jìn)一步進(jìn)行冷卻的外氣加熱器33 ;以及將從外氣放熱器33流出的冷卻介質(zhì)從超臨界狀 態(tài)減壓為二相域的減壓閥34;空氣冷卻器35、36，其通過成為二相的冷卻介質(zhì)等冷卻液的 蒸發(fā)等對處理空氣即來自圖中未示出的低露點室內(nèi)的還氣94和所導(dǎo)入的外氣進(jìn)行冷卻； 以及連接上述構(gòu)件的冷卻介質(zhì)配管37。 此外，在導(dǎo)管的各個部位，設(shè)置溫度傳感器39，其用于進(jìn)行熱泵30的容量控制； 溫度傳感器79，其為了進(jìn)行電加熱器70的控制而對轉(zhuǎn)子再生用空氣95的溫度進(jìn)行檢測； 溫度傳感器89，其為了包含冷凍機(jī)80的起動停止的運轉(zhuǎn)控制而對通過設(shè)定于冷凍機(jī)80上 的直膨式冷卻螺旋管81后的導(dǎo)入外氣91的溫度進(jìn)行測定。也就是說，由該冷凍機(jī)80和直 膨式冷卻螺旋管81構(gòu)成對導(dǎo)入外氣(處理空氣)進(jìn)行預(yù)備冷卻的輔助冷卻機(jī)構(gòu)。
接下來，說明本實施例所涉及除濕空調(diào)系統(tǒng)的基本的動作。在除濕空調(diào)系統(tǒng)中，利 用最初在冷凍機(jī)80上設(shè)置的直膨式冷卻螺旋管81對作為給用氣從外部導(dǎo)入的外氣91進(jìn) 行預(yù)備冷卻。此外，預(yù)備冷卻后的外氣被熱泵30的空氣冷卻器36冷卻后，與利用熱泵30的 空氣冷卻器35對來自低露點室內(nèi)的返回氣94冷卻后的空氣進(jìn)行合流。該合流后的空氣， 一部分被分路而作為清洗空氣92被導(dǎo)入到清洗區(qū)域13，剩余部分被導(dǎo)入到處理區(qū)域11并 使溫度下降后，作為給氣被導(dǎo)入到未圖示的低露點室。 另一方面，清洗空氣92，在清洗區(qū)域13對除濕轉(zhuǎn)子10進(jìn)行冷卻。由此，以作為清 洗型干燥劑除濕機(jī)的特征而被周知的方式，僅從被充分冷卻的區(qū)域進(jìn)行給氣，結(jié)果能夠得 到溫度非常低的給氣。因?qū)Τ凉褶D(zhuǎn)子10進(jìn)行冷卻而溫度上升后的清洗空氣92，與再循環(huán)再 生空氣96合流而成為再生空氣，此外，被熱泵30的空氣加熱器32、電加熱器70順次加熱 后，被導(dǎo)入到再生區(qū)域12而再生，即對來自除濕轉(zhuǎn)子10的水分的進(jìn)行脫除。
來自再生區(qū)域12的再生空氣95，如上述那樣一部分被分路而作為再循環(huán)空氣96 與洗凈空氣92進(jìn)行合流，剩余部分由除濕轉(zhuǎn)子10除去水分，并作為排氣97排出到機(jī)外。
接下來，使用圖2對此時的熱泵30的動作進(jìn)行說明。在本實施例中，作為熱泵30 的工作介質(zhì)使用二氧化碳，圖2中的記號A F表示圖2中所示的溫度_熱焓線圖上的冷 卻介質(zhì)的狀態(tài)進(jìn)行表示，曲線(細(xì)線)H表示飽和線。 被壓縮機(jī)31壓縮到臨界壓力的冷卻介質(zhì)，溫度上升而成為狀態(tài)A，并被導(dǎo)入到空 氣加熱器32。在空氣加熱器32中，冷卻介質(zhì)溫度下降并對再生空氣97進(jìn)行加熱而成為狀 態(tài)B，并被導(dǎo)向外氣放熱器33。在外氣放熱器33中，被導(dǎo)入的放熱用外氣99比流入到空氣 加熱器32的再生空氣溫度更低，因此冷卻介質(zhì)溫度下降而成為狀態(tài)C。此后，冷卻介質(zhì)被導(dǎo) 入到膨脹閥34而減壓，成為由冷卻介質(zhì)液體和冷卻介質(zhì)蒸汽組成的二相狀態(tài)即狀態(tài)D。在 空氣冷卻器35、36中，通過冷卻介質(zhì)液體的蒸發(fā)潛熱而對室內(nèi)返回氣94、導(dǎo)入的外氣91分 別進(jìn)行冷卻。在空氣冷卻器36內(nèi)，所有的冷卻介質(zhì)液蒸發(fā)而成為飽和線以上的狀態(tài)E，并且 通過與外氣91的熱交換而成為過熱蒸汽的狀態(tài)F后，由壓縮機(jī)31所吸引而再次被壓縮。
另外，實際上在各熱交換器內(nèi)存在著壓力損失，但是在圖2中省略其影響而在超 臨界區(qū)域的等壓線上示出了狀態(tài)A、B、C。并在二相區(qū)域和氣體區(qū)域的等壓線上示出了狀態(tài) D、E、F。 接下來，對本實施例所涉及的除濕空調(diào)系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)控制進(jìn)行說明。在本實施例中，熱泵30，在空氣加熱器32中基于再生空氣95所能夠回收的最大熱量而設(shè)定能力和冷卻介 質(zhì)循環(huán)量的上限。因此，可以認(rèn)為在外氣溫度高的情況下冷卻能力不足，為對此防備而設(shè)置 冷凍機(jī)80?；趯τ衫鋬鰴C(jī)所冷凍的外氣的溫度進(jìn)行計測的溫度傳感器89，而對該冷凍機(jī) 80進(jìn)行控制。 在外氣溫度高的情況下，對冷凍機(jī)80進(jìn)行控制以使得由溫度傳感器89所計測的 空氣溫度成為大致一定值。該空氣溫度的值，對應(yīng)于如下那樣的運轉(zhuǎn)狀態(tài)中的熱泵30的冷 卻能力而確定即所述熱泵30能夠供給再生空氣95在空氣加熱器32中所能夠回收的最大熱量。 在外氣溫度較低的情況下，冷卻負(fù)荷變得較小，僅通過熱泵30的冷卻能力已經(jīng)能 夠充分滿足外氣91和室內(nèi)返回氣94的冷卻，因此將冷凍機(jī)80的運轉(zhuǎn)停止。另外，在這種情 況下，因空氣加熱器的加熱量為零而使得電加熱器70的消耗電力增大，因此不優(yōu)選將熱泵 30的運轉(zhuǎn)停止。在本實施例中，若由溫度傳感器89所計測的空氣溫度低于規(guī)定的值，則停 止冷凍機(jī)80的運轉(zhuǎn)，若該空氣溫度再次上升而超過在所述規(guī)定值上加一定的動作間隙(滯 后)的值，則再次開始冷凍機(jī)80的運轉(zhuǎn)。 基于對由空氣冷卻器35、36所分別冷卻的室內(nèi)返回氣94與外氣91混合后的處理 空氣溫度進(jìn)行計測的溫度傳感器39的輸出，而對熱泵30進(jìn)行控制。此時，空氣冷卻器35 的入口中的室內(nèi)返回氣94的溫度為大致固定，空氣冷卻器36的入口中的外氣91的溫度如 上述那樣由冷凍機(jī)80維持在一定溫度以下，因此由溫度傳感器39所計測的處理空氣的溫 度，在熱泵30容量控制范圍內(nèi)大致被控制為固定值。另外，該值由從除濕空調(diào)系統(tǒng)到低露 點室供給的給氣的標(biāo)準(zhǔn)而確定。 在外氣溫度低、冷凍機(jī)80因前述控制動作而停止的狀態(tài)中，如上述那樣通過對熱 泵30進(jìn)行容量控制而能夠?qū)⒒旌峡諝獾臏囟染S持為大致固定，因此與此相伴，空氣加熱器 32中的空氣加熱量也變化。與該變化相對應(yīng)，基于對從電加熱器70向除濕轉(zhuǎn)子10的再生 區(qū)域12的再生空氣的溫度進(jìn)行檢測的溫度傳感器79的輸出而對基于熱泵70的加熱量進(jìn) 行控制，而將再生空氣的溫度維持為規(guī)定值，從而對處理區(qū)域11中的除濕能力進(jìn)行維持。
如以上所說明那樣，在本實施例中，通過將熱泵循環(huán)的吸熱部即蒸發(fā)器作為處理 空氣的冷卻源，將放熱部作為再生空氣的加熱源而使用，能夠通過降低電加熱器70的負(fù)荷 等作用而尋求消耗能量的降低。另外，通過設(shè)置外氣放熱器33，冷卻介質(zhì)即二氧化碳在熱 泵循環(huán)的放熱部對再生空氣95進(jìn)行加熱并成為狀態(tài)B后，在放熱用外氣99中進(jìn)一步放熱 而溫度降低到狀態(tài)C。也就是說，空氣冷卻器35、36中的冷卻能力成為圖2中的狀態(tài)D-狀 態(tài)F間的熱焓差即QE。若將該冷卻能力與不使用外氣放熱器33的情況相比，在不使用外氣 放熱器33的情況下，冷卻介質(zhì)從狀態(tài)B被減壓而成為狀態(tài)D'，冷卻能力成為狀態(tài)D'-狀態(tài) F間的熱焓差即QE'。為此，通過設(shè)置外氣放熱器33，每單位冷卻介質(zhì)流量的冷卻能力增加 (QE-QE')的量，投入到壓縮機(jī)31的電能也降低?；蛘撸柚谏鲜隼鋮s能力的增加量，預(yù) 備冷卻用冷卻機(jī)80的冷卻負(fù)荷減輕，能夠?qū)で蟪凉窨照{(diào)系統(tǒng)整體的節(jié)能。
另外，在本實施例中，基于由空氣冷卻器35、36所冷卻的處理空氣的溫度而進(jìn)行 熱泵30的容量控制，由此流入到除濕轉(zhuǎn)子10的處理區(qū)域11的空氣的溫度穩(wěn)定，結(jié)果能夠 穩(wěn)定地進(jìn)行低露點空氣的供給。 另外，在本實施例中，由于設(shè)置電加熱器70，因此能夠加熱到由熱泵對再生空氣
890所能加熱的最高溫度以上。由此，由于轉(zhuǎn)子再生時除濕構(gòu)件的潮濕成分減少，因此能夠供給-50°〇等的低露點空氣。此外，設(shè)置能夠?qū)τ稍摷訜崞?0所加熱的再生空氣的溫度進(jìn)行檢測的溫度傳感器79，并以該再生空氣的溫度成為一定值的方式對電加熱器70的加熱量進(jìn)行控制。由此即使在加熱器30的運轉(zhuǎn)狀態(tài)變換的情況下，也能夠使再生空氣的溫度穩(wěn)定，并確保處理區(qū)域11的除濕能力，并能夠穩(wěn)定地進(jìn)行上述低露點空氣的供給。
另外，在本實施方式中，成為如下結(jié)構(gòu)即設(shè)置對導(dǎo)入的外氣91進(jìn)行輔助冷卻的冷凍機(jī)80，而對基于熱泵30的冷卻能力的不足量進(jìn)行補(bǔ)償。為此，能夠與空氣加熱器32中的加熱量即再生空氣95溫度上升時能夠回收的能量相對應(yīng)地設(shè)定熱泵30的循環(huán)的容量。因此，能夠起到如下效果即防止在放熱部中因熱泵30的加熱能力過剩而引起的能量利用效率降低的。 關(guān)于該效果，使用圖3加以說明。圖3是本實施例所涉及的除濕空調(diào)系統(tǒng)中的空氣的加熱和冷卻所需要的能量與其他方式相比較的圖。(1) (3)的各方式是以下那樣的結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)(1)表示完全利用電加熱器70而進(jìn)行除濕系統(tǒng)中的再生空氣的加熱，并完全利用冷凍機(jī)80而進(jìn)行處理空氣的冷卻，而不使用熱泵的情況。接下來，結(jié)構(gòu)(2)是完全利用熱泵30的蒸發(fā)器而進(jìn)行處理空氣的冷卻，再生空氣的加熱通過熱泵30的放熱部和電加熱器70而進(jìn)行，而不使用冷凍機(jī)80的情況。 結(jié)構(gòu)(3)是本實施例的結(jié)構(gòu)，是如前述的那樣在再生空氣的加熱中使用熱泵30和電加熱器70，并在處理空氣的冷卻中使用熱泵30和冷卻機(jī)80的情況。另外，假定在結(jié)構(gòu)(2)中所使用的熱泵中設(shè)置外氣冷卻器33，并處于本發(fā)明的范圍內(nèi)。 在圖3中，假設(shè)結(jié)構(gòu)(1)中的消耗能量的綜合為100%，并將各結(jié)構(gòu)中的消耗能量分類到每個要素機(jī)器而進(jìn)行比較。在(1)和(2)的比較中，處理空氣的冷卻所需要的能量，相對于(1)的冷凍機(jī)，(2)的熱泵大幅度地增加，這是因為，與冷凍機(jī)80中所使用的冷卻介質(zhì)是代替品氟系的冷卻介質(zhì)相對，熱泵30中所使用的冷卻介質(zhì)為理論成績(理論成績)系數(shù)低的二氧化碳。 然而，在(2)中，通過進(jìn)行基于熱泵30的再生空氣的加熱，電加熱器70的消耗能量如圖示的那樣減少，結(jié)果能量消耗量比(1)更加降低。這表示即使在不使用冷凍機(jī)80的情況下，通過采用設(shè)置有外氣冷卻器33的熱泵30，能夠謀求節(jié)省能量。
接下來，在(2)和(3)的比較中，由于與再生空氣中可回收的熱量相應(yīng)地設(shè)定熱泵30的能力，因此熱泵30的消耗電力降低，發(fā)生了對該交換的不足的處理空氣的冷卻熱量進(jìn)行補(bǔ)償?shù)睦鋬鰴C(jī)80的消耗電力。另外，電加熱器70均被用于從由熱泵30對再生空氣所能夠加熱的最高溫度進(jìn)一步向高溫加熱的用途，因此在(2)和(3)中沒有差異。
在全消耗能量的比較中，本實施例的結(jié)構(gòu)即(3)相對于(2)進(jìn)一步減少。這是由于如下緣故即在(2)中因熱泵30的能力與冷卻負(fù)荷相應(yīng)地被設(shè)定，因此加熱能力過剩，因其能量被放出到外氣而引起的損失，以及由成績(成績)系數(shù)高的冷凍機(jī)80而進(jìn)行空氣冷卻的一部分。另外，對于結(jié)構(gòu)(3)中增加冷凍機(jī)80的冷卻負(fù)荷并減少熱泵30的容量的情況，由于系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)接近于(1)因此消耗能量增加。 此外，由于通過設(shè)置冷凍機(jī)80，能夠?qū)τ杉竟?jié)引起的外氣冷卻的負(fù)荷變動，由冷凍機(jī)80的容量控制進(jìn)行對應(yīng)，因此具有熱泵的負(fù)荷穩(wěn)定，能夠確保空氣加熱器32中的加熱量的有利點。例如，在外氣溫度低，冷卻負(fù)荷小的情況下，通過將冷凍機(jī)80關(guān)閉而能夠?qū)崿F(xiàn)對應(yīng)。 另外，通過基于從冷卻螺旋管81而通向空氣冷卻器36的外氣91的溫度的檢測值(溫度傳感器89的檢測值)，而進(jìn)行冷凍機(jī)80的啟動停止和容量控制，并通過利用冷凍機(jī)80而僅提供外氣冷卻負(fù)荷中超過熱泵30的最大能力的部分，由此能夠最大限地確保熱泵30的運轉(zhuǎn)能力，并將空氣加熱器32中的加熱量置為最大，并將電加熱器70的輸入降低，從而能夠發(fā)揮圖3所示的節(jié)能效果。 另外，雖然在本實施例中將除濕系統(tǒng)中所使用的干燥劑除濕機(jī)作為清洗型，但是即使將上述特開2005-34838號公報中所披露的那樣的不具有清洗區(qū)域的標(biāo)準(zhǔn)型的干燥劑除濕機(jī)，也能夠得到同樣的效果。也就是說，不僅如特開2005-34838號公報那樣使熱泵的放熱部成為作為處理空氣而導(dǎo)入的空氣的加熱器，而且設(shè)置諸如通過導(dǎo)入冷卻用的空氣而使對處理空氣進(jìn)行加熱后的冷卻介質(zhì)進(jìn)一步降低溫度那樣的外氣放熱器，也能夠?qū)で罄鋮s能力的增大和裝置整體的能量節(jié)省。
〔實施例2〕 接下來，對于本發(fā)明的其他實施例，使用圖4 圖7而說明。圖4是本實施例所涉及的除濕空調(diào)系統(tǒng)的整體系統(tǒng)圖，圖5是在溫度-熱焓線圖上表示本實施例中所使用的熱泵循環(huán)的圖。圖6是表示本實施例中所使用的內(nèi)部熱交換器的溫度效率和本實施例所涉及的除濕空調(diào)系統(tǒng)的消耗電力等的關(guān)系的曲線圖。圖7是將本實施例所涉及的除濕空調(diào)系統(tǒng)的消耗能量及其明細(xì)與圖3中的三種系統(tǒng)比較的曲線圖。在各自的圖中，對于與圖1的實施例相同的結(jié)構(gòu)要素，附加與圖l相同的符號。另外，在以下的說明中，集中于本實施例和圖1的實施例的相異點而進(jìn)行說明。 如圖4所示的那樣，本實施例所涉及的除濕空調(diào)系統(tǒng)相對于圖1的實施例，沒有設(shè)置冷凍機(jī)80和附屬于其的冷卻螺旋管81、以及溫度傳感器89，并成為如下結(jié)構(gòu)即在熱泵30的循環(huán)中，設(shè)置在被外氣放熱器33冷卻的超臨界狀態(tài)的冷卻介質(zhì)和利用空氣冷卻器36對外氣進(jìn)行冷卻并成為冷卻介質(zhì)蒸汽的冷卻介質(zhì)之間進(jìn)行熱交換的內(nèi)部熱交換器38。另外，成為將減壓閥34設(shè)置在內(nèi)部熱交換器38的下流側(cè)的結(jié)構(gòu)。 在本實施例的除濕空調(diào)系統(tǒng)中，作為給氣用而導(dǎo)入的外氣91，直接由空氣冷卻器36所冷卻，并與由空氣冷卻器35所冷卻的室內(nèi)返回氣94合流后，與圖1的實施例同樣地一部分成為清洗空氣92，剩余的部分由除濕轉(zhuǎn)子10所除濕并成為給氣93。清洗空氣92和再生空氣95的系統(tǒng)與圖1的實施例同樣。 以圖5中的粗線(4)表示本實施例中的熱泵30的動作。記號P W，與圖2中的記號A F同樣地表示冷卻介質(zhì)的狀態(tài)。由壓縮機(jī)31升壓為超臨界壓力的冷卻介質(zhì)因溫度上升而成為狀態(tài)P，并經(jīng)過空氣加熱器32、外氣放熱器33而成為狀態(tài)R后，在內(nèi)部熱交換器38中對從空氣冷卻器36向壓縮機(jī)31的冷卻介質(zhì)蒸汽賦予熱而成為狀態(tài)S。其后，通過膨脹閥34而成為二相狀態(tài)T，在空氣冷卻器35、36內(nèi)成為飽和蒸汽U、過熱蒸汽V后而在內(nèi)部熱交換器38中進(jìn)一步被加熱而溫度上升而成為狀態(tài)W后，被吸入到壓縮機(jī)31的吸入側(cè)。
若將本實施例中的熱泵循環(huán)與圖5中以虛線所示的圖1的實施例的循環(huán)相比較，則由外氣放熱器33所放熱后的內(nèi)部熱交換器38中冷卻介質(zhì)被從狀態(tài)R而向狀態(tài)S冷卻，由此，空氣冷卻器35、36中的每單位冷卻介質(zhì)量的冷卻能力從圖中所示的QE向QE"增大。該效果通常主要被周知的是，作為冷卻介質(zhì)使用二氧化碳的冷凍循環(huán)的內(nèi)部熱交換的冷凍效果的增大。 另外，在本實施例中，被導(dǎo)入到壓縮機(jī)31的冷卻介質(zhì)蒸汽由內(nèi)部熱交換器38所加熱而溫度上升。這里，壓縮機(jī)的吐出壓力在與圖1的實施例相同情況下，壓縮機(jī)的吐出溫度上升，但是在本實施例中通過較低地設(shè)定壓縮機(jī)的吐出壓力，能夠使吐出溫度與圖1的實施例相同。因此，壓縮機(jī)31的壓縮比與圖1的實施例相比較而變得較小。這里，由于壓縮機(jī)的效率通常在壓縮比較小的情況下較好，因此在本實施例中由于吐出壓力和壓力比的降低，而使得壓縮機(jī)的效率上升，并能夠進(jìn)一步降低消耗電力。接下來，使用圖6說明它們的關(guān)系。 圖6是將橫軸作為內(nèi)部熱交換器38的溫度效率e ，將縱軸作為消耗功率和壓縮比的比率，以及與壓縮比相伴而變化的壓縮機(jī)效率，并將壓縮機(jī)31的吐出溫度置為一定值而表示它們的關(guān)系的圖。在溫度效率e =0的點，表示在圖4中不設(shè)置內(nèi)部熱交換器38的情況下，即與圖3中的(2)相同的結(jié)構(gòu)。熱泵循環(huán)在T-h線圖上中，與圖1的實施例同樣，成為在圖2或圖5中以虛線所表示的循環(huán)。本實施例中的熱泵30的內(nèi)部熱交換器38，在定格運轉(zhuǎn)時以在橫軸上由(4)所表示溫度效率而動作。 首先，以細(xì)線表示僅考慮所述冷凍效果的增大，即壓縮機(jī)效率作為一定值而計算出除濕空調(diào)系統(tǒng)整體的消耗電力的結(jié)果。若內(nèi)部熱交換器的溫度效率增大，則借助于每單位冷卻介質(zhì)量的冷卻能力增大的效果，壓縮機(jī)的工作減輕，系統(tǒng)整體的消耗電力減少。
接下來，以虛線表示此時的壓縮比的變化。與溫度效率e增加而壓縮機(jī)的入口溫度上升相對應(yīng)，以吐出溫度固定的方式而確定吐出壓力的結(jié)果是，吐出壓力和壓縮比如圖6所示的那樣降低。圖6中以虛線示出了由該壓縮比導(dǎo)出的壓縮機(jī)效率n的結(jié)果。另外，壓縮比和壓縮機(jī)效率的關(guān)系由例如所述NEDD平成13年度調(diào)查報告書的p. 106的式子(5. 1_4)等所示。如圖所示的那樣，壓縮機(jī)效率與內(nèi)部熱交換38的溫度效率的增加一同上升。
在圖6中使用粗線示出了考慮了該壓縮機(jī)效率的上升而對除濕空調(diào)系統(tǒng)整體的消耗電力進(jìn)行再計算后的結(jié)果。通過設(shè)置內(nèi)部熱交換器38，壓縮機(jī)效率上升，并與由細(xì)線所表示的因冷卻能力增大所引起的消耗功率降低效果相比較，消耗功率進(jìn)一步降低。在作為本實施例的動作條件的(4)中，與省卻內(nèi)部熱交換器的情況相比，能夠得到大約15%的消耗電力降低效果。 若將本實施例所涉及的除濕空調(diào)系統(tǒng)的空氣的加熱和冷卻所需要的能量，與圖3中所比較的三種系統(tǒng)相對比，則成為圖7所示的那樣。可知，通過以上所說明的消耗電力的降低效果，能夠相對于圖1的實施例進(jìn)一步降低消費電力。 如以上所說明的那樣，在本實施例中，通過在熱泵30內(nèi)追加熱交換器38，除了通常周知的冷卻能力的增大效果還能夠得到由壓縮比的降低引起的壓縮機(jī)效率的提高以及與此相伴的消耗電力的降低效果。也就是說，與圖1的實施例相比壓縮機(jī)吐出壓和壓縮比較低的同時能夠得到同等的壓縮機(jī)吐出溫度，這一方面是本實施例較大的特征，是將熱泵循環(huán)用于除濕空調(diào)系統(tǒng)的情況下所產(chǎn)生的獨特的效果。 另外可知，雖然在本實施例中沒有使用冷凍機(jī)80，但是相對于圖1的實施例那樣的使用冷凍機(jī)80的除濕空調(diào)系統(tǒng)的熱泵，追加內(nèi)部熱交換器38也能夠達(dá)到同樣的效果。另外，在如本實施例那樣不使用冷凍機(jī)80的情況下，將系統(tǒng)簡單化并使熱泵30的冷卻介質(zhì)為二氧化碳，由此不需要使用地球溫暖化系數(shù)高的代替品氟等冷卻介質(zhì)，而能夠與消耗能量的降低效果一致地得到環(huán)保方面極為有利的除濕空調(diào)系統(tǒng)。 在以上所示的各實施例中，熱泵30的冷卻介質(zhì)在空氣加熱器32中以超臨界壓力進(jìn)行放熱，因此能夠?qū)⒃偕諝?5加熱到高溫，并能夠如圖3或圖7中的結(jié)構(gòu)(1)和本發(fā)明的實施的(2) (3) (4)的比較所示的那樣降低電加熱器70的消耗電力而實現(xiàn)除濕空調(diào)系統(tǒng)整體的節(jié)能效果。 此外，在以上所示的各實施例中，作為熱泵30的冷卻介質(zhì)，由于使用臨界溫度為
31. rc的較低的二氧化碳，因此循環(huán)的高壓側(cè)容易地成為超臨界狀態(tài)，并能夠得到由上述
超臨界狀態(tài)中的放熱引起的效果。另外，由于二氧化碳如所周知那樣其地球溫暖化系數(shù)極
小，因此能夠得到不需要冷卻介質(zhì)的回收的、與環(huán)境問題相對應(yīng)的除濕空調(diào)系統(tǒng)。 此外，在以上所示的各實施例中，由于成為如下結(jié)構(gòu)即作為從空氣加熱器32排
出后的冷卻介質(zhì)的冷卻機(jī)構(gòu)而設(shè)置外氣放熱器33，并通過放熱用外氣99而進(jìn)行冷卻的機(jī)
構(gòu)，因此具有不需要冷卻水系統(tǒng)設(shè)備的優(yōu)點。 另一方面，在預(yù)先準(zhǔn)備有冷卻水系統(tǒng)的工廠等中導(dǎo)入本系統(tǒng)的情況下，也可以是如下結(jié)構(gòu)即替代外氣放熱器33而設(shè)置水冷式的冷卻介質(zhì)冷卻器，并通過冷卻水進(jìn)行冷卻。此時，作為需要水冷系統(tǒng)的替代，與以空冷式的外氣放熱器33相比能夠以較小的傳熱面積進(jìn)行冷卻，因此具有能夠?qū)⒗鋮s介質(zhì)和除濕空調(diào)系統(tǒng)小型化的優(yōu)點。另外，可知該冷卻水也可以是河水或海水等。
〔實施例3〕 使用圖8到圖12說明第三實施例。圖8是本實施例所涉及的除濕空調(diào)系統(tǒng)的整體系統(tǒng)圖。圖9是在溫度-熱焓線圖上表示本實施例中所使用的熱泵循環(huán)的圖。圖10是表示本實施例的單元結(jié)構(gòu)的圖。另外，圖11是將本實施例所涉及的除濕空調(diào)系統(tǒng)的夏季峰值條件中的消耗能量及其明細(xì)與使用熱泵的情況相比較的明細(xì)圖。另外，圖12是將本實施例所涉及的月別的平均消耗能量與圖10同樣地不使用熱泵的情況相比較的曲線。
在圖8中，與圖1不同之處在于，在冷凍機(jī)80的輸出即直膨式冷卻螺旋管(第一冷卻螺旋管)81上設(shè)置開閉閥83，并在對室內(nèi)返回氣94進(jìn)行冷卻的直膨式冷卻螺旋管(第二冷卻螺旋管)82上設(shè)置開閉閥84。另外，不設(shè)置連接在熱泵30上的空氣冷卻器36，并成為利用冷凍機(jī)80對通過空氣冷卻器35的室內(nèi)返回氣94進(jìn)一步進(jìn)行冷卻而與外氣91 一起供給到除濕轉(zhuǎn)子10的結(jié)構(gòu)。此外，作為設(shè)置傳感器89的替代，兼用溫度傳感器39而用于冷凍機(jī)的控制。其他的結(jié)構(gòu)，與圖l相同。 因此，對本實施例所涉及的除濕空調(diào)系統(tǒng)的基本的動作進(jìn)行說明。在除濕空調(diào)系統(tǒng)中，利用設(shè)于冷凍機(jī)80上的第一冷卻螺旋管而對導(dǎo)入的外氣91 (處理空氣)進(jìn)行冷卻，并利用熱泵30的空氣冷卻器35和冷凍機(jī)80的第二冷卻螺旋管82而對來自低露點室內(nèi)的室內(nèi)返回氣94進(jìn)行冷卻，并將它們合流。該合流后的處理空氣，如前述那樣， 一部分被分路而作為清洗空氣92被導(dǎo)向清洗區(qū)域13，其余被導(dǎo)向處理區(qū)域11而降低濕度后，作為給氣93而被導(dǎo)向空調(diào)室。另外，在從冷凍機(jī)80到第一冷卻螺旋管81的配管途中設(shè)置用于控制冷卻介質(zhì)的開閉閥83 (電磁閥)，同樣在從冷凍機(jī)80到第二冷卻螺旋管32的配管途中設(shè)置開閉閥84(電磁閥)。 另一方面，清洗空氣92，在清洗區(qū)域13對除濕轉(zhuǎn)子10進(jìn)行冷卻。由此，如以作為清洗型干燥劑除濕機(jī)的特征而被周知的那樣，僅從被充分地冷卻的區(qū)域進(jìn)行給氣，結(jié)果能夠得到濕度非常地低的給氣。因?qū)Τ凉褶D(zhuǎn)子10進(jìn)行冷卻而溫度上升的清洗空氣92，與再循
環(huán)再生空氣96合流而成為再生空氣，并由熱泵30的空氣加熱器32、電加熱器70順次加熱
后，被導(dǎo)向再生區(qū)域12而再生即進(jìn)行來自除濕轉(zhuǎn)子10的水分的脫除。 來自再生區(qū)域12的再生空氣95，如上述那樣一部分分路并作為再循環(huán)空氣96而
與清洗空氣92合流，其余的與從除濕轉(zhuǎn)子10除去的水分一并作為排氣97而被排出到機(jī)外。 接下來，使用圖9對此時的熱泵30的動作進(jìn)行說明。在本實施例中，作為熱泵30的動作介質(zhì)使用二氧化碳，圖9中的記號A F表示圖9所示的溫度_熱焓線圖上的冷卻介質(zhì)的狀態(tài)，曲線H表示飽和線。 由壓縮機(jī)31壓縮到超臨界壓力的冷卻介質(zhì)，因溫度上升而成為狀態(tài)A，并被導(dǎo)入到空氣加熱器32。在空氣加熱器32中，冷卻介質(zhì)溫度下降并對再生空氣95進(jìn)行加熱而成為狀態(tài)B，并被導(dǎo)入到外氣放熱器33。在外氣放熱器33中，被導(dǎo)入的放熱用外氣99比流入到空氣加熱器32中的再生空氣溫度更低，冷卻介質(zhì)溫度進(jìn)一步降低而成為狀態(tài)C。其后，冷卻介質(zhì)被導(dǎo)入到膨脹閥34而減壓，并成為冷卻介質(zhì)液體和冷卻介質(zhì)蒸汽組成的二相狀態(tài)即狀態(tài)D，在空氣冷卻器35中，利用冷卻液的蒸發(fā)潛熱而對室內(nèi)返回氣94進(jìn)行冷卻。在空氣冷卻器35內(nèi)所有的冷卻介質(zhì)液蒸發(fā)而成為飽和線上的狀態(tài)E，并通過與室內(nèi)返回氣94的熱交換而成為過熱蒸汽的狀態(tài)F后，被吸引到壓縮機(jī)31而再次被壓縮。
另外，雖然實際上各熱交換器內(nèi)存在壓力損失，但是圖9中省略了其影響而在超臨界區(qū)域的等壓線上示出了狀態(tài)A、 B、 C，并在二相區(qū)域和氣體區(qū)域的等壓線上示出了 D、 E、F。 圖10是表示本實施例中的除濕空調(diào)系統(tǒng)的單元結(jié)構(gòu)，以及熱泵的各構(gòu)成要素的設(shè)置狀況。除濕空調(diào)系統(tǒng)，大致由排熱單元101和除濕機(jī)單元102構(gòu)成。在排熱單元IOI上，內(nèi)置壓縮機(jī)31、外氣放熱器33、使外氣通風(fēng)到外氣放熱器33上的風(fēng)扇38，以及膨脹閥34等。 另外，在除濕機(jī)單元102上在熱泵循環(huán)的構(gòu)成要素中設(shè)置空氣加熱器32、空氣冷卻器35。另外，雖然在圖10中沒有示出，但是在除濕機(jī)單元102上，內(nèi)置由圖8所示的除濕轉(zhuǎn)子10、電加熱器70、冷凍機(jī)80的第一冷卻螺旋管81、第二冷卻螺旋管82以及使處理空氣和再生空氣通風(fēng)到它們上的導(dǎo)管和風(fēng)扇等。并且，形成熱泵循環(huán)的冷卻介質(zhì)配管37連接排熱單元101、除濕機(jī)單元102。 接下來，對本實施例的除濕空調(diào)系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)控制進(jìn)行說明。對于外氣溫度的變化，通過冷凍機(jī)80的容量控制，而將供給到除濕轉(zhuǎn)子10的處理區(qū)域11的處理空氣的溫度，維持為大致固定。該處理空氣，是由第一冷卻螺旋管81對外氣91進(jìn)行冷卻的空氣與由熱泵30的空氣冷卻器35，與由冷凍機(jī)80的第二冷卻螺旋管82對室內(nèi)返回氣體進(jìn)行冷卻的空氣的混合氣體。因此，在被空調(diào)室內(nèi)的冷卻負(fù)荷和室內(nèi)返回氣94的溫度變化時，能夠通過冷凍機(jī)80的容量控制而應(yīng)對。 此外，即使對于因外氣溫度變動而使得外氣放熱器33的冷卻介質(zhì)出口溫度變化并由于其影響而使得空氣冷卻器35的冷卻熱量、室內(nèi)返回氣94的出口溫度變動的情況，也能夠通過冷凍機(jī)80的熱量控制而應(yīng)對。另外，與該熱泵循環(huán)的變化相伴，空氣加熱器32中的再生空氣95的加熱量變化。與該變化相對，通過電加熱器70的熱量控制，能夠?qū)⒂蓽囟葌鞲衅?9所計測的再生空氣溫度保持為固定而應(yīng)對。 因此，在外氣溫度和室內(nèi)負(fù)荷的變動對熱泵循環(huán)施加的影響較小的情況下，本系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)中，熱泵以大致固定輸出而進(jìn)行運轉(zhuǎn)。另外，熱泵的容量以如下方式進(jìn)行設(shè)定使得空氣冷卻器35的冷卻能力低于由計劃時所設(shè)定的被空調(diào)室內(nèi)的設(shè)定溫度等所決定的室內(nèi)返回氣94的冷卻負(fù)荷。 接下來，使用圖11、圖12說明本實施例的節(jié)能效果。圖11是對夏季峰值中的除濕空調(diào)系統(tǒng)的消耗電力的計算結(jié)果，將不使用熱泵30的情況(熱泵的使用無)即僅以冷凍機(jī)80而進(jìn)行外氣9和室內(nèi)返回氣94的冷卻并僅以電加熱器70進(jìn)行再生空氣95的加熱的情況，與使用熱泵30的情況，進(jìn)行比較的圖。如圖ll所示那樣，由于熱泵的導(dǎo)入而使消耗電力削減約10%。 另外，圖12是對一年間的各月，使用某地域的一月間平均氣溫而對消耗電力進(jìn)行計算的結(jié)果。在圖12中一并記述了圖ll所示的夏季峰值時的比較。另外，如圖12所示的那樣，消耗電力不依賴于季節(jié)而得到大致固定的削減量。這是由于如下緣故即由于熱泵的加熱、冷卻的負(fù)荷在整個年間為大致固定，因此能夠使熱泵以額定容量常時運轉(zhuǎn)。
在以上所示那樣的本實施例中，由于在貫穿整個一年間存在冷卻負(fù)荷的室內(nèi)返回氣體的流路上，設(shè)置熱泵30的空氣冷卻器35，因此熱泵的年間的運轉(zhuǎn)狀態(tài)穩(wěn)定，并如圖12所示的那樣，能夠在貫穿整個一年間實現(xiàn)節(jié)能效果。在本實施例中，能夠在貫穿一年間實現(xiàn)圖11所示的消耗電力的削減量，由于在中間期和冬季總的消耗電力削減量減少，因此削減率超過10%。結(jié)果，在貫穿一年間的消耗電力削減率也在10%以上。 另外，按照本實施例，由于以不超過室內(nèi)返回氣的冷卻負(fù)荷的值而設(shè)定熱泵30的容量，因此與負(fù)擔(dān)外氣的冷卻負(fù)荷的情況相比較，裝置的規(guī)模較小，并能夠抑制初始成本的上升。此外，由于熱泵30的運轉(zhuǎn)狀態(tài)穩(wěn)定，因此如圖12中的熱泵的使用"有"的情況所示的那樣電加熱器70的運轉(zhuǎn)狀態(tài)即加熱量在貫穿一年間是穩(wěn)定的，并能夠削減電加熱器70的容量而實現(xiàn)小型化。 此外，由于這些機(jī)器在貫穿一年間有效地進(jìn)行工作，因此節(jié)能效果相對于初始成本的增加變大。 另外，在本實施例中，成為如下結(jié)構(gòu)即設(shè)置對導(dǎo)入的外氣91進(jìn)行冷卻的冷凍機(jī)80，并以供給到除濕轉(zhuǎn)子10的處理區(qū)域11的處理空氣的溫度為固定的方式對冷凍機(jī)80進(jìn)行控制，因此能夠與外氣溫度的變動無關(guān)地，將穩(wěn)定的低濕度空氣供給到被空調(diào)對象，并能夠使熱泵30的運轉(zhuǎn)狀態(tài)也穩(wěn)定。 此外，在本實施例中，通過設(shè)置利用冷凍機(jī)30的冷卻能力的一部分而進(jìn)行再冷卻的第二冷卻螺旋管82，而對由熱泵30的空氣冷卻器35所冷卻的室內(nèi)返回氣94進(jìn)行再冷卻，因此即使對于除了外氣溫度的變動外室內(nèi)負(fù)荷的變動，也能夠不使熱泵30的運轉(zhuǎn)狀態(tài)變化地進(jìn)行對應(yīng)。 此外，在本實施例中，作為熱泵30的放熱部，除了對再生空氣95進(jìn)行加熱的空氣加熱器32，還設(shè)置外氣放熱器33，因此如圖9所示那樣，空氣冷卻器35即蒸發(fā)器入口的冷卻介質(zhì)的熱焓從圖9所示的狀態(tài)B的值降低到狀態(tài)C的值。結(jié)果空氣冷卻器中的冷卻能力，在不設(shè)置外氣放熱器33的情況下從狀態(tài)B和狀態(tài)F的熱焓的差，增大到狀態(tài)D和狀態(tài)F的熱焓的差即圖9所示的QE。因此，冷卻機(jī)80的冷凍負(fù)荷被減輕，并能夠?qū)崿F(xiàn)冷凍機(jī)80
14的小型化和節(jié)能的效果。 此外，在本實施例中，由包含有壓縮機(jī)31、外氣放熱器33、風(fēng)扇38等的排熱單元101，以及包含有除濕轉(zhuǎn)子10、空氣加熱器32、空氣冷卻器35等的除濕機(jī)單元102構(gòu)成除濕空調(diào)系統(tǒng)整體，因此能夠?qū)⑴艢鈫卧?01設(shè)置在室外，將除濕機(jī)單元102設(shè)置在室外。
從除濕機(jī)單元102能夠使處理空氣循環(huán)這一點出發(fā)，具有通過設(shè)置在機(jī)械室等室內(nèi)而不需要防水施工的優(yōu)點。另一方面，排熱單元101中，來自外氣放熱器33的冷卻介質(zhì)出口溫度越低，圖9所示的空氣冷卻器的冷卻能力QE越增大，冷凍機(jī)30的負(fù)荷越減輕而節(jié)能。因此，通過將排熱單元101設(shè)置在室外，能夠向比機(jī)械室內(nèi)氣溫更低的外氣放氣，由此該節(jié)能效果變大。在本實施例中能夠同時得到這些有利點。 另外，在本實施例中，熱泵30的冷卻介質(zhì)在空氣加熱器32中以超臨界壓力而進(jìn)行放熱，因此在空氣加熱器32中冷卻介質(zhì)連續(xù)地溫度降低的同時向再生空氣95放熱，并能夠進(jìn)行與再生空氣95的對流型(對向流型)的熱交換，并如圖11和圖12中的熱泵的使用"有""無"的比較所示的那樣，因電加熱器70的消耗電力減少而能夠?qū)崿F(xiàn)除濕空調(diào)系統(tǒng)整體的節(jié)能效果。 此外，在本實施例中，作為熱泵30的冷卻介質(zhì)，由于使用臨界溫度低至31. rC的二氧化碳，因此循環(huán)的高壓側(cè)容易成為超臨界狀態(tài)，并能夠得到由上述超臨界中的放熱引起的效果。另外，如周知的那樣，二氧化碳的地球溫暖化系數(shù)極小，因此沒有必要進(jìn)行冷卻介質(zhì)的回收，能夠得到與環(huán)境問題相對應(yīng)的除濕空調(diào)系統(tǒng)。 此外，在以上所示的各實施例中，作為從空氣加熱器32出來后的冷卻介質(zhì)的冷卻機(jī)構(gòu)而設(shè)置外氣放熱器33，并成為通過放熱用外氣99進(jìn)行冷卻的結(jié)構(gòu)，因此具有不需要冷卻水系統(tǒng)的優(yōu)點。 另一方面，在預(yù)先備置有冷卻水系統(tǒng)的工廠等中導(dǎo)入本系統(tǒng)時，也可以設(shè)置水冷式的冷卻介質(zhì)冷卻器而替代外氣放熱器33，而成為通過冷卻水進(jìn)行冷卻的結(jié)構(gòu)。在這種情況下，作為需要冷卻水系統(tǒng)的替代，能夠以與空冷式的外氣放熱器33相比以較小的傳熱面積進(jìn)行冷卻，因此具有能夠?qū)⒗鋮s介質(zhì)冷卻器和除濕空調(diào)系統(tǒng)小型化的優(yōu)點。另外，可知該冷卻水也可以是河水或海水。
〔實施例4〕 接下來，使用圖13說明本發(fā)明的第4實施例。圖13的除濕空調(diào)系統(tǒng)，是與圖8大致相同的結(jié)構(gòu)，但是以下點不同。在圖8的實施例中，通過第2冷卻螺旋管82而對從室內(nèi)再循環(huán)的室內(nèi)返回氣94進(jìn)行冷卻，與此相對，在本實施例中，利用第2冷卻螺旋管82對所述室內(nèi)返回氣94和從外部導(dǎo)入的外氣91合流后的處理空氣進(jìn)行冷卻。
在本實施例中，成為借助于第二冷卻螺旋管82對流入到除濕轉(zhuǎn)子10的處理區(qū)域11之前的處理空氣進(jìn)行冷卻的結(jié)構(gòu)。由此，與實施例3相比較，能夠通過冷凍機(jī)80的容量控制，將由溫度傳感器39所檢測出的轉(zhuǎn)子入口空氣溫度，穩(wěn)定地控制到目標(biāo)值近旁。在如前述那樣保持除濕構(gòu)件的除濕轉(zhuǎn)子中，除濕性能因處理空氣的入口溫度而受到影響，因此在本實施例中由于該入口溫度穩(wěn)定，因此具有能夠?qū)⑥D(zhuǎn)子出口空氣即給氣93的溫度和濕度穩(wěn)定低控制到目標(biāo)值近旁的優(yōu)點。這在如半導(dǎo)體和顯示器等制造工藝那樣需要低濕度環(huán)境的用途中，從生產(chǎn)品質(zhì)向上的觀點出發(fā)極為重要。 另外，本實施例中的熱泵循環(huán)、消耗電力和消耗電力的一年間變動與第三實施例同樣分分別由圖9、圖ll和圖12表示，并能夠得到同樣的效果。并且，也能夠成為與圖10同樣的結(jié)構(gòu)，并能夠得到與第三實施例相同的效果。
權(quán)利要求
一種除濕空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于，具有凈化型干燥劑除濕機(jī)，其在除濕轉(zhuǎn)子上備有對處理空氣的水分進(jìn)行吸收的處理區(qū)域和將該水分放出到高溫的再生空氣的再生區(qū)域，并借助于所述除濕轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，所述處理區(qū)域和所述再生區(qū)域順次通過；熱泵，其具有吸熱部和放熱部；空氣冷卻器，其將所述吸熱部作為冷卻源而對所述待被除濕的空氣進(jìn)行冷卻；空氣加熱器，其將所述放熱部作為加熱源，而在再生區(qū)域入口側(cè)對所述再生空氣進(jìn)行加熱，所述處理空氣是從外部導(dǎo)入的外氣與從作為空調(diào)對象的室內(nèi)導(dǎo)來而再循環(huán)的室內(nèi)返回氣的混合空氣，并在所述室內(nèi)返回氣的流路上設(shè)置將所述吸熱部作為冷卻源的空氣冷卻器。
2. —種除濕空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于，具有凈化型干燥劑除濕機(jī)，其在除濕轉(zhuǎn)子上備有對處理空氣的水分進(jìn)行吸收的處理區(qū)域、 將該水分放出到高溫的再生空氣的再生區(qū)域、以及使用冷卻用空氣對再生區(qū)域中因溫度上 升而放出水分的區(qū)域進(jìn)行冷卻的凈化區(qū)域，并借助于所述除濕轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，所述各區(qū)域順次 通過；熱泵，其具有吸熱部和放熱部；空氣冷卻器，其將所述吸熱部作為冷卻源而對所述待被除濕的空氣進(jìn)行冷卻； 空氣加熱器，其將所述放熱部作為加熱源，并在再生區(qū)入口側(cè)對所述再生空氣進(jìn)行加熱，其中，所述處理空氣是從外部導(dǎo)入的外氣與從作為空調(diào)對象的室內(nèi)導(dǎo)來而再循環(huán)的室 內(nèi)返回氣的混合空氣，在所述室內(nèi)返回氣的流路上設(shè)置將所述吸熱部作為冷卻源的空氣冷 卻器，并設(shè)置冷凍機(jī)，所述冷凍機(jī)在與所述室內(nèi)返回氣的混合部的上流側(cè)對所述導(dǎo)入外氣 進(jìn)行冷卻。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述除濕空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于，所述冷凍機(jī)在與所述室內(nèi)返回氣的混合部的上流側(cè)對所述導(dǎo)入的外氣進(jìn)行冷卻，并在 與所述導(dǎo)入外氣的合流前或合流后，對被以所述熱泵的吸熱部作為冷卻源的所述空氣冷卻 器所冷卻的室內(nèi)返回氣，進(jìn)行再冷卻。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述除濕空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于，所述熱泵的放熱部，由如下構(gòu)件構(gòu)成即空氣加熱器，其作為所述再生空氣的加熱源而 向再生空氣放熱；以及外氣放熱器，其向外部冷卻介質(zhì)放出熱。
5. —種除濕空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于， 具有凈化型干燥劑除濕機(jī)，其在除濕轉(zhuǎn)子上備有對處理空氣的水分進(jìn)行吸收的處理區(qū)域和 將該水分放出到高溫的再生空氣的再生區(qū)域，借助于所述除濕轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，所述各區(qū)域順次 通過；熱泵，其具有吸熱部和放熱部；冷卻器，其將所述吸熱部作為冷卻源而對所述待被除濕的空氣進(jìn)行冷卻； 所述放熱部由在再生區(qū)域入口側(cè)對所述再生空氣進(jìn)行加熱的空氣加熱器；以及將熱放 出到外部冷卻介質(zhì)的外氣放熱器構(gòu)成，并通過如下構(gòu)件構(gòu)成裝置整體即由所述除濕轉(zhuǎn)子、 熱泵的吸熱部即冷卻器、和熱泵的空氣加熱器等構(gòu)成的除濕機(jī)；由所述壓縮機(jī)和所述第二 放熱器等構(gòu)成的排熱單元；以及連接它們的冷卻介質(zhì)配管等。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述除濕空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于， 分別將所述除濕機(jī)單元設(shè)置在室內(nèi)，將所述排熱單元設(shè)置在室外。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述除濕空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于， 所述外部冷卻介質(zhì)是空氣或水。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述除濕空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于， 所述熱泵的冷卻介質(zhì)，在所述放熱部中以超臨界壓力進(jìn)行放熱。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述除濕空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于， 所述熱泵的冷卻介質(zhì)是二氧化碳。
全文摘要
本發(fā)明公開一種除濕空調(diào)系統(tǒng)，其中在使用干燥劑除濕機(jī)的除濕系統(tǒng)中，通過熱泵的凝結(jié)器或氣體冷卻器對干燥劑除濕機(jī)的再生空氣進(jìn)行加熱，并在蒸發(fā)器中，對從所被空調(diào)的室內(nèi)再循環(huán)到除濕轉(zhuǎn)子的室內(nèi)還氣進(jìn)行冷卻。由于室內(nèi)還氣的冷卻負(fù)荷在運轉(zhuǎn)中大致固定，因此通過與該冷卻負(fù)荷相一致地設(shè)置熱泵的容量，熱泵裝置的規(guī)模與進(jìn)行外氣冷卻的情況下相比變得小型化并抑制了初始成本。此外，能夠在貫穿運轉(zhuǎn)期間的始終以大致最大容量運轉(zhuǎn)熱泵，并能夠得到穩(wěn)定的節(jié)能效果。
文檔編號F24F3/14GK101713573SQ200910209310
公開日2010年5月26日 申請日期2007年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月13日
發(fā)明者今成正雄, 頭島康博, 杉浦匠, 福井伊津志, 藤居達(dá)郎, 高橋稔 申請人:株式會社日立工業(yè)設(shè)備技術(shù)