JP2014210223A - 空気調和装置 - Google Patents

Abstract

【課題】デシカントブロックに異物が付着することを抑制することができる空気調和装置を提供する。
【解決手段】空気調和装置１は、圧縮機３、流路切替装置４、第１熱交換器５、減圧装置及び第２熱交換器７を、冷媒配管で接続した冷媒回路と、第１熱交換器５と第２熱交換器７とが配置された風路を有する筐体２と、筐体２内に設けられ、水分の吸脱着を行い、複数のセルを有するデシカントブロック８と、デシカントブロック８よりも風路の上流側に設けられ、異物１５の混入を抑制するメッシュ状のフィルタ１４と、を備え、フィルタ１４におけるメッシュの幅は、デシカントブロック８のセル８ａの最短辺の長さよりも小さい。
【選択図】図３

Description

本発明は、空気調和装置に関し、特に、除湿機能を有する空気調和装置に関する。

従来における除湿機能を有する空気調和装置は、圧縮機と、凝縮器と、膨張弁と、蒸発器と、デフロストヒータとで構成されており、空気調和装置における冷凍サイクル内には、冷媒が充填されている。冷凍サイクルにおいて、圧縮機で圧縮された冷媒は、高温高圧のガス冷媒となり、凝縮器に送り込まれる。そして、凝縮器に流れ込んだ冷媒は、空気に熱を放出することにより、液化する。この液化した冷媒は、膨張弁で減圧されて、気液二相状態の冷媒となり、その後、蒸発器にて周囲空気から熱を吸収することによって、ガス化し、圧縮機に通流する。この空気調和装置が、冷凍又は冷蔵倉庫で使用される場合、１０℃よりも低い温度帯を保つように制御する必要があるため、蒸発器における蒸発温度は０℃よりも低くなる。このため、蒸発器にて霜が発生し、空気調和装置の冷凍能力（除湿能力）を低下させてしまう。

そこで、蒸発器に取り付けられたデフロストヒータによって、定期的に霜取り運転を行っていた。その結果、霜取り運転を行う分だけ、余計にエネルギーを消費してしまい、空気調和装置の効率の低下を引き起こしていた。更に、除湿運転後は、冷凍又は冷蔵倉庫内の温度が上昇し、空気調和装置にかかる負荷が増大して、消費電力が増加していた。また、圧縮機の回転数を制御できる空気調和装置の場合、冷房の中間期（梅雨どき、秋等）において、冷房負荷が小さくなるため、圧縮機の回転数を低下させることにより、その負荷に追従させていた。その結果、蒸発器における蒸発温度が上昇し、部屋の顕熱を除去することはできるが、部屋の潜熱を除去することはできないという状況に陥って、部屋の相対湿度が上昇して、室内にいる人の不快感を増大させている。

そこで、従来から、冷媒冷凍機と、水分吸着手段とを組み合わせて、蒸発器（吸熱器）に流れこむ空気中の水分を、水分吸着手段により予め除去しておくことにより、霜取運転を不要とする技術が開示されている。特許文献１には、デシカントロータを備えている空気調和装置が開示されており、この特許文献１は、水分吸着手段であるデシカントロータで減湿した空気を蒸発器（吸熱器）に供給し、また、吸湿した水分吸着手段（デシカントロータ）の水分を脱着して再生するために、凝縮器（放熱器）で加熱された空気を、この水分吸着手段（デシカントロータ）に供給するものである。

また、特許文献２及び特許文献３も、特許文献１と同様に、デシカントローラにより、除湿を行う空気調和装置又は除湿装置が開示されている。

更にまた、特許文献４には、空気通路の上流側から、第１熱交換器、脱臭ユニット及び第２熱交換器を順に配置し、脱臭ユニットに臭気成分を吸着させる吸着運転と、脱臭ユニットに吸着させた臭気成分を分解する分解運転との切り替えを、第１熱交換器及び第２熱交換器の加熱及び冷却を切り替えて行う脱臭装置が開示されている。

特開２００１−２４１６９３号公報（請求項１、請求項６、第６頁〜第８頁、図２） 特開２００６−３０８２３６号公報（請求項１、段落００１５、図２） 特開２００６−１５０３０５号公報（請求項１、請求項７、図１） 特開２００８−１４８８３２号公報（請求項１、図１）

しかしながら、特許文献４においては、脱臭装置を使用していくうちに、脱臭ユニットが目詰まりを起こし、吸脱着性能が劣化するという問題がある。このことは、上記の特許文献１〜３のデシカントロータにおいても、同様である。

本発明は、上記のような課題を背景としてなされたもので、デシカントブロックに異物が付着することを抑制することができる空気調和装置を提供するものである。

本発明に係る空気調和装置は、圧縮機、流路切替装置、第１熱交換器、減圧装置及び第２熱交換器を、冷媒配管で接続した冷媒回路と、第１熱交換器と第２熱交換器とが配置された風路を有する筐体と、筐体内に設けられ、水分の吸脱着を行い、複数のセルを有するデシカントブロックと、デシカントブロックよりも風路の上流側に設けられ、異物の混入を抑制するメッシュ状のフィルタと、を備え、フィルタにおけるメッシュの幅は、デシカントブロックのセルの最短辺の長さよりも小さいことを特徴とする。

本発明によれば、空気調和装置には、フィルタが設置されており、このフィルタのメッシュの幅は、デシカントブロックのセルの最短辺の長さよりも小さいため、デシカントブロックに異物が付着することを抑制することができる。

実施の形態１に係る空気調和装置１を示す概略図である。 デシカントブロック８に使用される固体吸着材の水分吸着特性図である。 実施の形態１におけるデシカントブロック８を示す概略図である。 第１運転モード時の空気の状態変化を示す空気湿り線図である。 第２運転モード時の空気の状態変化を示す空気湿り線図である。 実施の形態２におけるデシカントブロック８を示す概略図である。 実施の形態３におけるデシカントブロック８のセル８ａを示す概略図である。 実施の形態４におけるデシカントブロック８のセル８ａを示す概略図である。 本発明の変形例に係る空気調和装置１を示す概略図である。

以下、本発明に係る空気調和装置の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態によって本発明が限定されるものではない。また、図１を含め、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。また、以下の説明において、理解を容易にするために方向を表す用語（例えば「上」、「下」、「右」、「左」、「前」、「後」など）を適宜用いるが、これは説明のためのものであって、これらの用語は本願発明を限定するものではない。

実施の形態１．
図１（ａ）、（ｂ）は、実施の形態１に係る空気調和装置１を示す概略図である。この図１（ａ）、（ｂ）に基づいて、空気調和装置１について説明する。図１（ａ）、（ｂ）に示すように、空気調和装置１は、機械室２ａ内に、圧縮機３及び流路切替装置４を備え、また、筐体２内に、第１熱交換器５、減圧装置である膨張弁６、第１熱交換器５と平行に配置された第２熱交換器７を備えており、これらが冷媒配管で環状に接続されて冷媒回路Ａを構成している。

圧縮機３は、吸入された冷媒を圧縮して高圧にするものである。また、流路切替装置４は、図１（ａ）の方向又は図１（ｂ）の方向に冷媒が流れるように流路を切り替えられるものであり、図１（ａ）の流路に切り替えられた場合、圧縮機３から吐出された冷媒が流路切替装置４、第１熱交換器５、膨張弁６、第２熱交換器７及び流路切替装置４の順に流れて圧縮機３に戻る冷凍サイクルを構成する。この構成では、第１熱交換器５は凝縮器（放熱器）として動作し、第２熱交換器７は蒸発器として動作する。

一方、流路切替装置４の流路が図１（ｂ）の流路に切り替えられた場合、圧縮機３から吐出された冷媒が、圧縮機３、流路切替装置４、第２熱交換器７、膨張弁６、第１熱交換器５及び流路切替装置４の順に流れて圧縮機３に戻る冷凍サイクルを構成する。この構成では、第２熱交換器７が凝縮器（放熱器）として動作し、第１熱交換器５は蒸発器として動作する。

この空気調和装置１の冷媒としては、例えばＲ４１０Ａが用いられる。なお、冷媒はＲ４１０Ａに限るものではなく、そのほかに、ＨＦＣ系冷媒、ＨＣ冷媒又はＨＦＯ冷媒等を適用することができ、また、ＣＯ_２又はＮＨ_３等の自然冷媒を適用することができる。ＣＯ_２冷媒を適用する場合で、高圧が臨界圧力以上の運転である場合は、凝縮器は放熱器として動作する。

また、第１熱交換器５及び第２熱交換器７は、例えば、プレートフィンチューブ熱交換器からなり、伝熱管内を流れる冷媒とフィン周囲を流れる空気とを熱交換する構成となっている。膨張弁６は開度が固定されている弁であり、通過する冷媒を減圧膨張する。なお、膨張弁６は、開度が可変可能な電子式膨張弁としてもよい。

筐体２において、筐体２の一方の側面には、除湿対象空気を内部に導入する吸込口１０ａが形成され、筐体２の他方の側面には、除湿された空気を外部に排出する吹出口１０ｂが形成されている。そして、図１（ａ）、（ｂ）の矢印αの方向に、送風装置９によって搬送される空気が、吸込口１０ａから吹出口１０ｂへ流れるようになっている。風路室１０内には、異物の混入を抑制するメッシュ状のフィルタ１４、第１熱交換器５、第１熱交換器５と平行に配置されたデシカント材であるデシカントブロック８、第１熱交換器５と平行に配置された第２熱交換器７及び送風装置９が直列に配置された風路Ｂが形成されている。よって、吸込口１０ａから風路Ｂ内に吸入された空気は、風路Ｂ内を、フィルタ１４、第１熱交換器５、デシカントブロック８、第２熱交換器７及び送風装置９の順に直線的に流れた後、吹出口１０ｂから空気調和装置１の外部に排気される。

次に、デシカントブロック８について説明する。デシカントブロック８は、デシカント材を、固形且つ矩形に成型したものであり、水分を吸脱着する材料で構成されている。この材料としては、例えば、ゼオライト、シリカゲル、メソポーラスシリカ又は高分子系吸着材等が適用される。図２は、デシカントブロック８に使用される固体吸着材の水分吸着特性図である。この図２において、横軸は相対湿度、縦軸は平衡吸着率である。図２におけるＣは、シリカゲル又はゼオライト等である。また、図２におけるＤは、孔質ケイ素材料であり、相対湿度が約３０％から４０％の範囲における相対湿度に対する水分の平衡吸着率の変化率（傾斜）が、３０％未満の範囲及び４０％を超える範囲における相対湿度に対する水分の平衡吸着率の変化率よりも大きい。この孔質ケイ素材料は、例えば、約１．５ｎｍの細孔が多数開けられたもの（メソポーラスシリカ）である。更に、図２におけるＥは、高分子系吸着材であり、相対湿度が高い範囲における平衡吸着率が、極めて高い。

デシカントブロック８のデシカント材としては、図２におけるＣ、Ｄ、Ｅのいずれを選択してもよいが、図２におけるＤ、Ｅの方が、水分の脱着時に、相対湿度を低湿度にする必要がない。このため、第１熱交換器５が凝縮器として動作するとき（後述する第１運転モード時）、その吹出空気にて、デシカントブロック８に含まれる水分の脱着が可能である。なお、デシカント材として、図２におけるＣを選択したときは、第１熱交換器５からの吹出空気だけでは水分の脱着が不完全となることもあり、別途補助ヒータ（図示せず）が必要となる場合がある。

図３（ａ）、（ｂ）は、実施の形態１におけるデシカントブロック８を示す概略図である。このうち、図３（ａ）は、デシカントブロック８の全体図であり、図３（ｂ）は、デシカントブロック８のセル８ａを示す図である。図３（ａ）に示すように、デシカントブロック８は、複数のセル８ａを有するものである。このセル８ａの形状は、図３（ｂ）に示すように、例えば、偏平された二等辺三角形であり、底辺の長さをＤ_１とし、斜辺の長さをＤ_２とすると、Ｄ_１＞Ｄ_２となっている。即ち、このセル８ａにおいて、もっとも短い辺（最短辺）は、斜辺であり、その長さはＤ_２である。なお、デシカントブロック８におけるセル８ａのサイズは、０．９ｍｍから５ｍｍ程度とすることができ、空気調和装置１における圧力損失と機器サイズとのバランスを考慮して、適宜選択することができる。

次に、デシカントブロック８及び第１熱交換器５よりも風路Ｂの上流側に設けられたフィルタ１４について説明する。デシカントブロック８は、このデシカントブロック８におけるセル８ａ内部の表面積の大きさが、除加湿能力に相当する。このため、フィルタ１４は、前述の如く、風路Ｂ内において、デシカントブロック８及び第１熱交換器５の上流側に配置されている。これにより、フィルタ１４によって埃等の異物を捕集して、デシカントブロック８におけるセル８ａ表面に異物が付着して目詰まりすることを抑制する。なお、フィルタ１４は、メッシュ状となっており、これにより、風路Ｂ内に異物が混入することを抑制している。そして、このフィルタ１４におけるメッシュの幅は、デシカントブロック８の最短辺の長さＤ_２よりも小さい。

このフィルタ１４の材質は、例えば、水又は排気ガス等を吸着するものとすることができる。また、このフィルタ１４に、酸性物質を中和するアルカリ性物質が含浸されていてもよいし、アルカリ性物質を中和する酸性物質が含浸されていてもよい。空気調和装置１の周囲の空気に含まれる物質が、酸性又はアルカリ性である場合、この物質がデシカントブロック８に付着すると、デシカントブロック８が劣化する虞がある。周囲の空気に含まれる物質が酸性である場合、フィルタ１４にアルカリ性物質が含浸されていれば、その酸性物質を中和することができる。また、周囲の空気に含まれる物質がアルカリ性である場合、フィルタ１４に酸性物質が含浸されていれば、そのアルカリ性物質を中和することができる。これにより、デシカントブロック８の劣化を抑制することができる。なお、アルカリ性物質としては、例えば、アンモニア等がある。このフィルタ１４は、風路Ｂの最上流側に設けられているため、筐体２から取出し易く、その交換が容易である。このため、フィルタ１４の材質を適宜変更することも容易である。

次に、本実施の形態１の空気調和装置１の作用について説明する。吸込口１０ａから風路Ｂ内に吸入された空気は、風路Ｂ内において、先ず、フィルタ１４を通過する。吸込口１０ａから吸入された空気に、異物が混じっている場合、このフィルタ１４によって、その異物が、風路Ｂにおけるフィルタ１４の下流側に至ることを抑制する。そして、このフィルタ１４におけるメッシュの幅は、デシカントブロック８の最短辺の長さＤ_２よりも短い。これにより、フィルタ１４によって、幅がＤ_２以上の異物を捕集することができる。

一方、幅がＤ_２よりも小さい異物は、このフィルタ１４を通過する場合がある。しかし、デシカントブロック８におけるセル８ａの最短辺の長さはＤ_２であるため、このデシカントブロック８に、幅がＤ_２よりも小さい異物が付着しても、デシカントブロック８のセル８ａは塞がれ難い。このため、デシカントブロック８が目詰まりすることが抑制されるので、デシカントブロック８の交換周期を伸ばすことができる。なお、本実施の形態では、フィルタ１４のメッシュの幅を、セル８ａの最短辺の長さよりも小さいものとしたが、このフィルタ１４のメッシュの幅を、セル８ａの最短辺の長さの１／２よりも小さくしてもよい。これにより、デシカントブロック８の目詰まりを更に抑制することができるため、デシカントブロック８の交換周期を更に伸ばすことが可能となる。

また、風路室１０には、空気調和装置１の吸込空気の温湿度（空気調和装置１周囲の温湿度）を計測する温湿度センサ１１が設けられている。また、空気調和装置１における機械室２ａには、空気調和装置１の動作を制御する制御装置１２が設けられている。この制御装置１２は、後述の除湿運転制御（温湿度センサ１１の検出信号に応じた流路切替装置４の切り替え等）、送風装置９の回転数制御、圧縮機３の回転数制御及び膨張弁６の開度制御等の各種制御を行う。

次に、空気調和装置１の除湿運転動作について説明する。空気調和装置１では、流路切替装置４の流路切り替えにより、２つの運転モードが実現できる。以下、順に説明する。

（第１運転モード：冷凍サイクルの動作）
先ず、流路切替装置４の流路が、図１（ａ）の方向に切り替えられた場合である第１運転モードの動作について説明する。第１運転モードにおける冷凍サイクルの動作は、以下のようになる。圧縮機３により低圧のガスが吸入された後、圧縮され、高温且つ高圧のガスとなる。圧縮機３より吐出された冷媒は、流路切替装置４を経て、第１熱交換器５に流入する。第１熱交換器５に流入した冷媒は、風路Ｂを流れる空気に放熱し、空気を加熱しながら、冷媒そのものは冷却されて凝縮し、高圧の液冷媒となって第１熱交換器５から流出する。第１熱交換器５から流出した液冷媒は、膨張弁６で減圧され、低圧の二相冷媒となる。その後、冷媒は第２熱交換器７に流入し、風路Ｂを流れる空気から吸熱し、空気を冷却しながら、冷媒そのものは加熱されて蒸発し、低圧のガスとなる。その後、冷媒は流路切替装置４を経て、圧縮機３に吸入される。

（第１運転モード：空気の動作）
次に、第１運転モードにおける空気の動作について、図４に基づいて説明する。図４は、第１運転モード時の空気の状態変化を示す空気湿り線図で、縦軸は空気の絶対湿度、横軸は空気の乾球温度である。また、図４の曲線は飽和空気を示すもので、飽和空気における相対湿度は１００％である。

空気調和装置１周囲の空気（図４、ａ点）は、空気調和装置１に流入後、第１熱交換器５にて加熱され、温度が上昇すると共に相対湿度が低下する。（図４、ｂ点）。その後、空気はデシカントブロック８に流入するが、空気の相対湿度が低いために、デシカントブロック８に保持されている水分は脱着（放出）され、空気に含まれる水分量が増加する。一方で、デシカントブロック８に流入した空気から、脱着に伴う脱着熱が奪われ、空気の温度は低下し、且つ高湿度の状態となる（図４、ｃ点）。その後、空気は第２熱交換器７に流入し、冷却される。なお、冷媒回路Ａは、第２熱交換器７内の冷媒温度が空気の露点温度よりも低くなるように運転されており、空気は、第２熱交換器７により冷却されると共に除湿され、低温で絶対湿度の低い状態となる（図４、ｄ点）。その後、空気は送風装置９に流入し、吹出口１０ｂから空気調和装置１外部に排出される。

（第２運転モード：冷凍サイクルの動作）
次に、流路切替装置４の流路が、図１（ｂ）の方向に切り替えられた場合である第２運転モードの動作について説明する。第２運転モードにおける冷凍サイクルの動作は、以下のようになる。圧縮機３により低圧のガスが吸入された後、圧縮され、高温且つ高圧のガスとなる。圧縮機３より吐出された冷媒は、流路切替装置４を経て、第２熱交換器７に流入する。第２熱交換器７に流入した冷媒は、風路Ｂを流れる空気に放熱し、空気を加熱しながら冷媒そのものは冷却されて凝縮し、高圧の液冷媒となって第２熱交換器７から流出する。第２熱交換器７から流出した液冷媒は、膨張弁６で減圧され、低圧の二相冷媒となる。その後、冷媒は第１熱交換器５に流入し、風路Ｂを流れる空気から吸熱し、空気を冷却しながら、冷媒そのものは加熱されて蒸発し、低圧のガスとなる。その後、冷媒は流路切替装置４を経て、圧縮機３に吸入される。

（第２運転モード：空気の動作）
次に、第２運転モードにおける空気の動作について、図５に基づいて説明する。図５は、第２運転モード時の空気の状態変化を示す空気湿り線図で、縦軸は空気の絶対湿度、横軸は空気の乾球温度である。また、図５の曲線は飽和空気を示すもので、飽和空気における相対湿度は１００％である。

空気調和装置１周囲の空気（図５、ａ点）は、空気調和装置１に流入後、第１熱交換器５にて冷却される。なお、冷媒回路Ａは、第１熱交換器５内の冷媒温度が空気の露点温度よりも低くなるように運転されており、空気は、第１熱交換器５により冷却されると共に除湿され、低温で高相対湿度の状態となる（図５、ｅ点）。その後、空気はデシカントブロック８に流入するが、空気の相対湿度が高いために、デシカントブロック８に水分が吸着され、空気に含まれる水分量が減少し、更に除湿される。一方で、デシカントブロック８に流入した空気は、吸着に伴い吸着熱により加熱され、その温度は上昇し、高温且つ低湿度の状態になる（図５、ｆ点）。その後、空気は第２熱交換器７に流入して加熱され、高温となる（図５、ｇ点）。その後、空気は送風装置９に流入し、吹出口１０ｂから空気調和装置１外部に排出される。

このように、第２運転モードでは、第１熱交換器５における冷媒での冷却による除湿（図５：絶対湿度ａ−ｅの差）に加え、デシカントブロック８の吸着による除湿（図５：絶対湿度ｅ−ｆの差）も実施される。よって、図４と図５を比較しても明らかなように、第２運転モードは第１運転モードに比べて、多くの除湿量を確保できる。従って、空気調和装置１での主たる除湿は、第２運転モードで実施されることになる。

本実施の形態１の空気調和装置１では、第１運転モードと第２運転モードとを交互に繰り返す。例えば、第２運転モードを継続して実施した場合、デシカントブロック８に含まれる水分量には上限があるため、一定時間運転すると、デシカントブロック８に水分が吸着されなくなり、除湿量が低下する。そこで、デシカントブロック８の保持水分量が上限近くになった段階で、第１運転モードに切り替え、デシカントブロック８から水分を放出する運転を実施する。このように、第１運転モードと第２運転モードとを交互に実施することで、デシカントブロック８の吸脱着作用を順次行い、デシカントブロック８の吸脱着作用による除湿量増加効果を維持する。

また、デシカントブロック８の脱着時、第２熱交換器７は蒸発器として作用するが、プレートフィンチューブ熱交換器である蒸発器のフィンに保持された水分（結露水）が、フィン間に保持されて落下しないと、デシカントブロック８の吸着時、即ち、第２熱交換器７が凝縮器として作用するときに、フィン間に保持された水分が再蒸発されて、逆に加湿する虞がある。これを回避するために、第２熱交換器７を、水分の滑落性を向上させる構造とし、第２熱交換器７が蒸発器として動作するときに、フィン間に水分が保持されないようにしている。

従来のように、空気調和装置１において、デシカントロータを用いた構成では、デシカントロータを回転駆動するためのモータ及びその固定構造等が必要となり、装置構成が複雑化する。また、従来は、吸着部と脱着部とで風路を分ける必要があり、吸着部と脱着部との境界部分を気密に分離するシール構造が必要となる。これに対し、本実施の形態１では、風路Ｂは一つであり、流路切替装置４の切り替えにより、デシカントブロック８の吸着と脱着とを切り替えることができるため、従来のようなシール構造は不要であり、装置構成を簡略化でき、低コスト化を図ることができる。更に、装置構成を簡略化できるため、デシカントブロック８の交換を容易に行うことができる。

また、本実施の形態の第２運転モードでは、搬送される空気に対し、第１熱交換器５による除湿及びデシカントブロック８による除湿が行われる。従来のように、冷凍サイクルだけで除湿（第１熱交換器５のみの除湿）が行われる場合、搬送される空気の温度が約１０℃以下になると、第１熱交換器５に着霜するため、頻繁に霜取が必要となり、継続して除湿することができないため、除湿能力が極端に低下していた。これに対し、本実施の形態では、第１熱交換器５による除湿に加え、デシカントブロック８による除湿も行われる。このため、搬送される空気の温度が約１０℃以下となって、第１熱交換器５による除湿能力が低下しても、その分、デシカントブロック８による除湿が負担するので、従来のように、極端に除湿能力が低下することを抑制することができる。

また、従来のように、冷凍サイクルのみで除湿を行うと、４０％程度の相対湿度を得ることが限度であった。これに対し、本実施の形態の第２運転モードでは、第１熱交換器５による除湿及びデシカントブロック８による除湿に加え、第２熱交換器７による加熱が実施される。このため、空気調和装置１の吹出空気は、高温で水分量の少ない状態となり（図５、ｇ点）、相対湿度を、例えば２０％以下の低相対湿度にすることができる。このような低相対湿度の空気は、乾燥用途に好適な空気であり、このような空気を、洗濯物等の被乾燥物に直接当てるようにすれば、被乾燥物の乾燥を促進することができ、より高性能な乾燥機能を実現することができる。

（第１運転モード及び第２運転モードの運転時間）
次に、第１運転モード及び第２運転モードの運転時間について説明する。第１運転モード及び第２運転モードの運転時間は、夫々予め定められた時間としてもよいが、各運転モードの運転時間には、夫々、空気条件及び空気調和装置１の運転状態等に応じた適正値がある。よって、その適正値で運転できるように、空気条件及び空気調和装置１の運転状態等に基づいて、各運転モードを決定するようにしてもよい。

第１運転モードでは、デシカントブロック８から適正な量の水分が放出され、デシカントブロック８に残存する水分量が適量となるまでに要する時間が、適正値となる。デシカントブロック８に、水分が、適量よりも多く残った状態で、第１運転モードを終了し、第２運転モードに切り替えると、第２運転モードでデシカントブロック８が吸着される水分量が抑制されてしまい、第２運転モードでの除湿量が低減する。逆に、第１運転モードを長くし過ぎると、第１運転モード後半では、デシカントブロック８から水分をほとんど脱着できない状態が続くことになり、第１運転モードよりも高除湿量を実現する第２運転モードへの切り替えが遅くなる。よって、この場合もトータルの除湿量が低減する。

第２運転モードでは、デシカントブロック８に水分が吸着されるので、デシカントブロック８への吸着水分量が適量となる時間が適正値となる。デシカントブロック８で吸着できる余地があるにもかかわらず、運転を第１運転モードに切り替えた場合、第１運転モードに比べて高除湿量の第２運転モードの運転時間が短くなり、トータルでみたときに除湿量が低減する。逆に、第２運転モードを長くし過ぎると、第２運転モードの後半では、デシカントブロック８が吸着できない状態が続くことになり、この場合も除湿量が低減する。

デシカントブロック８の保持水分量の変化は、デシカントブロック８に流入する空気の相対湿度によって決定され、高相対湿度の空気が流入すると、デシカントブロック８内の水分が放出されにくく、逆に水分吸着量は多くなる。また、低相対湿度の空気がデシカントブロック８に流入すると、デシカントブロック８内の水分が放出されやすく、逆に水分吸着量は少なくなる。

次に、第１運転モード及び第２運転モードの運転時間を、除湿対象空間から風路Ｂ内に吸入された吸込空気の状態を検出する状態検出装置により検出された吸込空気の状態に基づいて決定する場合について説明する。この状態検出装置は、例えば、風路室１０に設けられた温湿度センサ１１であり、この温湿度センサ１１によって、吸込空気の相対湿度を検出して、その相対湿度に応じて各運転モードの運転時間を夫々決定する。

吸込空気の基準となる相対湿度（以下、基準相対湿度）を予め定めるとともに、その基準相対湿度の吸込空気が風路Ｂを通過した場合に高除湿量となる各運転モードの基準運転時間を、夫々、予め実験又はシミュレーション等により求めておく。そして、実際の吸込空気の相対湿度と基準相対湿度との大小関係に応じて、各運転モードの夫々の基準運転時間から適宜増減して、各運転モードの運転時間を夫々決定する。

除湿運転開始時に温湿度センサ１１で得られる吸込空気の状態により、実際の吸込空気の相対湿度を求める。その相対湿度が、予め設定した相対湿度よりも高い場合、第１運転モードでのデシカントブロック８からの水分放出量は、相対湿度が基準相対湿度の場合の水分放出量より少なくなり、また第２運転モードでのデシカントブロック８の水分吸着量は、相対湿度が基準相対湿度の場合の水分吸着量より多くなる。よって、実際の吸込空気の相対湿度が、基準相対湿度より高い場合は、第１運転モードの運転時間を、第１運転モード対応の基準運転時間より長くし、逆に、第２運転モードの運転時間を、第２運転モード対応の基準運転時間より短くする。一方、実際の吸込空気の相対湿度が、基準相対湿度よりも低い場合は、制御装置１２は、第１運転モードの運転時間を、第１運転モード対応の基準運転時間より短くし、逆に、第２運転モード時間の運転時間を、第２運転モード対応の基準運転時間より長くする。

このように、第１運転モード及び第２運転モードの運転時間を調整することにより、デシカントブロック８の水分保持量を適切に保つことができ、従って、空気調和装置１の除湿量を向上させることができる。

実施の形態２．
次に、実施の形態２に係る空気調和装置１について説明する。図６は、実施の形態２におけるデシカントブロック８を示す概略図である。本実施の形態は、フィルタ１４におけるメッシュの幅と、第１熱交換器５におけるフィンのピッチとの寸法関係を特定している点で、実施の形態１と相違する。本実施の形態２では、実施の形態１と共通する部分は説明を省略し、実施の形態１との相違点を中心に説明する。

本実施の形態において、第１熱交換器５は、実施の形態１と同様に、プレートフィンチューブ熱交換器であり、図６に示すように、その内壁に複数のフィン５ａを有する。そして、フィルタ１４におけるメッシュの幅は、この第１熱交換器５のフィン５ａのピッチよりも小さい。なお、フィルタ１４のメッシュの幅は、実施の形態１と同様に、デシカントブロック８のセル８ａの最短辺の長さＤ_２よりも小さいものである。従って、第１熱交換器５のフィン５ａのピッチをＤ_３とすると、フィルタ１４のメッシュの幅は、Ｄ_２及びＤ_３よりも小さい。即ち、フィルタ１４のメッシュの幅と、デシカントブロック８のセル８ａの最短辺の長さと、第１熱交換器５のフィン５ａのピッチとを比較すると、フィルタ１４のメッシュの幅がもっとも小さくなっている。

このように、本実施の形態では、フィルタ１４のメッシュの幅が、デシカントブロック８のセル８ａの最短辺の長さ及び第１熱交換器５のフィン５ａのピッチよりも小さいため、デシカントブロック８のセル８ａ及び第１熱交換器５のフィン５ａを塞ぐ異物が混入することを抑制することができる。従って、デシカントブロック８及び第１熱交換器５の信頼性を向上させることができる。

実施の形態３．
次に、実施の形態３に係る空気調和装置１について説明する。図７（ａ）、（ｂ）は、実施の形態３におけるデシカントブロック８のセル８ａを示す概略図である。このうち、図７（ａ）は、セル８ａの構成を示す図であり、図７（ｂ）は、セル８ａに異物１５が付着していることを示す図である。本実施の形態は、デシカントブロック８のセル８ａの形状が、略三角形の波型である点で、実施の形態１と相違する。本実施の形態３では、実施の形態１と共通する部分は説明を省略し、実施の形態１との相違点を中心に説明する。

本実施の形態では、図７（ａ）に示すように、デシカントブロック８のセル８ａの形状が、波型であり、このセル８ａの底辺の長さをＤ_４とし、一方の斜辺の長さをＤ_５とし、他方の斜辺の長さをＤ_６とすると、Ｄ_４は、Ｄ_５及びＤ_６よりも小さい。即ち、このセル８ａは、底辺が最短辺となっている。また、このセル８ａは、波型の形状をなしているため、底辺に対向する頂点の部分に、異物１５が詰まり難い。これに対し、底辺の両端部の頂点の部分は、底辺に対向する頂点の部分よりも狭小であるため、異物１５が詰まり易い。このように、本実施の形態において、セル８ａ内の狭小部は、底辺の両端部の頂点の部分、即ち２箇所である。

デシカントブロック８等の加湿フィルタの交換の目安は、日本電機工業会規格（ＪＥＭ１４６７）において、定格性能の５０％となった場合とされている。デシカントブロック８は、セル８ａ内部の表面積の大きさが、除加湿能力に相当する。このため、例えば、セル８ａの周長の５０％が異物１５等により閉塞したときに、性能が５０％になると考えられる。なお、デシカントブロック８の性能は、長期信頼性を得るため、異物１５等の付着により性能が低下しても、初期性能の６０〜８０％を確保することが好ましい。

図７（ｂ）に示すように、セル８ａ内の２箇所の狭小部（底辺の両端部の頂点の部分）に、埃等の異物１５が詰まると、セル８ａの周長は小さくなる。この異物１５が狭小部に詰まると、狭小部は鋭角であるため、ほぼ三角形の形状をなすと考えられる。そして、セル８ａの底辺においては、２個の異物１５の底辺の長さ分だけ、周長が短くなる。また、セル８ａの一方の斜辺においては、１個の異物１５の斜辺の長さ分だけ、周長が短くなり、セル８ａの他方の斜辺においても、１個の異物１５の斜辺の長さ分だけ、周長が短くなる。この異物１５の形状を、例えば正三角形と仮定し、各辺の長さをｘとすると、セル８ａの周長は、異物１５の辺の長さの４倍（４×ｘ）分だけ短くなる。

前述の如く、セル８ａの周長の５０％が異物１５等により閉塞したときに、性能が５０％になると考えられるため、デシカントブロック８の交換周期を伸ばすためには、セル８ａの周長の少なくとも５０％以上を確保する必要がある。セル８ａは、波型であり、辺の数は３個であるため、少なくともセル８ａの最短辺の３倍の長さのうち、５０％以上を確保できればよい。上記のとおり、セル８ａの最短辺は、セル８ａの底辺であり、Ｄ_４である。よって、セル８ａの周長の５０％を満たすためには、セル８ａの最短辺の長さ：Ｄ_４と、異物１５の辺の長さｘとの関係を、下記式（１）とする必要がある。

（３×Ｄ_４）／２＝４×ｘ・・・・・（１）

上記式（１）を変形すると、下記式（２）となる。

ｘ＝（３／８）×Ｄ_４・・・・・（２）

このように、異物１５の辺の長さが、セル８ａの最短辺の長さの３／８よりも小さければ、この異物１５がセル８ａの狭小部に詰まっても、セル８ａの周長の５０％が閉塞されることが抑制される。従って、本実施の形態では、フィルタ１４のメッシュの幅を、デシカントブロック８のセル８ａの最短辺の３／８よりも小さくしている。これにより、セル８ａの周長の５０％が閉塞されることが抑制されるため、デシカントブロック８の交換周期を伸ばすことができる。

実施の形態４．
次に、実施の形態４に係る空気調和装置１について説明する。図８（ａ）、（ｂ）は、実施の形態４におけるデシカントブロック８のセル８ａを示す概略図である。このうち、図８（ａ）は、セル８ａの構成を示す図であり、図８（ｂ）は、セル８ａに異物１５が付着していることを示す図である。本実施の形態は、デシカントブロック８のセル８ａの形状が三角形である点で、実施の形態１と共通するが、三角形の高さが、実施の形態１よりも高い点で相違する。本実施の形態４では、実施の形態１と共通する部分は説明を省略し、実施の形態１との相違点を中心に説明する。

本実施の形態では、図８（ａ）に示すように、デシカントブロック８のセル８ａの形状が、三角形であり、このセル８ａの底辺の長さをＤ_７とし、一方の斜辺の長さをＤ_５とし、他方の斜辺の長さをＤ_９とすると、Ｄ_７は、Ｄ_８及びＤ_９よりも小さい。即ち、このセル８ａは、底辺が最短辺となっている。また、このセル８ａは、三角形の形状をなしているため、各頂点の部分が鋭角となっており、異物１５が詰まり易い。このように、本実施の形態において、セル８ａ内の狭小部は、三角形の各頂点の部分、即ち３箇所である。

図８（ｂ）に示すように、セル８ａ内の３箇所の狭小部（三角形の各頂点の部分）に、埃等の異物１５が詰まると、セル８ａの周長は小さくなる。この異物１５が狭小部に詰まると、狭小部は鋭角であるため、ほぼ三角形の形状をなすと考えられる。そして、セル８ａの底辺においては、２個の異物１５の底辺の長さ分だけ、周長が短くなる。また、セル８ａの一方の斜辺においても、２個の異物１５の斜辺の長さ分だけ、周長が短くなり、セル８ａの他方の斜辺においても、２個の異物１５の斜辺の長さ分だけ、周長が短くなる。この異物１５の形状を、例えば正三角形と仮定し、各辺の長さをｙとすると、セル８ａの周長は、異物１５の辺の長さの６倍（６×ｙ）分だけ短くなる。

本実施の形態のデシカントブロック８のセル８ａは、三角形であるが、辺の数は、実施の形態２と同様に、３個であるため、少なくともセル８ａの最短辺の３倍の長さのうち、５０％以上を確保できれば、性能が５０％に落ちることが抑制される。上記のとおり、セル８ａの最短辺は、セル８ａの底辺であり、Ｄ_７である。よって、セル８ａの周長の５０％を満たすためには、セル８ａの最短辺の長さ：Ｄ_７と、異物１５の辺の長さｙとの関係を、下記式（３）とする必要がある。

（３×Ｄ_７）／２＝６×ｙ・・・・・（３）

上記式（３）を変形すると、下記式（４）となる。

ｙ＝（１／４）×Ｄ_７・・・・・（４）

このように、異物１５の辺の長さが、セル８ａの最短辺の長さの１／４よりも小さければ、この異物１５がセル８ａの狭小部に詰まっても、セル８ａの周長の５０％が閉塞されることが抑制される。従って、本実施の形態では、フィルタ１４のメッシュの幅を、デシカントブロック８のセル８ａの最短辺の１／４よりも小さくしている。これにより、セル８ａの周長の５０％が閉塞されることが抑制されるため、デシカントブロック８の交換周期を伸ばすことができる。

本発明の実施の形態は、上記の実施の形態に限定されない。例えば、セル８ａの形状が三角形の場合について例示しているが、図９（本発明の変形例に係る空気調和装置１を示す概略図）に示すように、四角形（例えば辺の長さがＤ_１０）としてもよいし、多角形としてもよい。

１ 空気調和装置、２ 筐体、２ａ 機械室、３ 圧縮機、４ 流路切替装置、５ 第１熱交換器、５ａ フィン、６ 膨張弁、７ 第２熱交換器、８ デシカントブロック、８ａ セル、９ 送風装置、１０ 風路室、１０ａ 吸込口、１０ｂ 吹出口、１１ 温湿度センサ、１２ 制御装置、１４ フィルタ、１５ 異物。

Claims (11)

1. 圧縮機、流路切替装置、第１熱交換器、減圧装置及び第２熱交換器を、冷媒配管で接続した冷媒回路と、
   前記第１熱交換器と前記第２熱交換器とが配置された風路を有する筐体と、
   前記筐体内に設けられ、水分の吸脱着を行い、複数のセルを有するデシカントブロックと、
   前記デシカントブロックよりも前記風路の上流側に設けられ、異物の混入を抑制するメッシュ状のフィルタと、を備え、
   前記フィルタにおけるメッシュの幅は、前記デシカントブロックのセルの最短辺の長さよりも小さい
   ことを特徴とする空気調和装置。
2. 前記デシカントブロックのセルの形状は、三角形である
   ことを特徴とする請求項１記載の空気調和装置。
3. 前記フィルタにおけるメッシュの幅は、前記デシカントブロックのセルの最短辺の１／２よりも小さい
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の空気調和装置。
4. 前記フィルタにおけるメッシュの幅は、前記デシカントブロックのセルの最短辺の３／８よりも小さい
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の空気調和装置。
5. 前記フィルタにおけるメッシュの幅は、前記デシカントブロックのセルの最短辺の１／４よりも小さい
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の空気調和装置。
6. 前記第１熱交換器は、内壁に複数のフィンを有しており、
   前記フィルタは、前記第１熱交換器よりも前記風路の上流側に設けられ、
   前記フィルタにおけるメッシュの幅は、前記第１熱交換器のフィンのピッチよりも小さい
   ことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の空気調和装置。
7. 前記フィルタは、水を吸着する
   ことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の空気調和装置。
8. 前記フィルタは、排気ガスを吸着する
   ことを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の空気調和装置。
9. 前記フィルタには、酸性物質を中和するアルカリ性物質が含浸されている
   ことを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載の空気調和装置。
10. 前記フィルタには、アルカリ性物質を中和する酸性物質が含浸されている
    ことを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれか一項に記載の空気調和装置。
11. 前記流路切替装置を制御する制御装置を備え、
    前記制御装置は、
    前記第１熱交換器が凝縮器又は放熱器として動作すると共に、前記第２熱交換器が蒸発器として動作し、前記デシカントブロックに保持されている水分を脱着する第１運転モードと、前記第１熱交換器が蒸発器として動作すると共に前記第２熱交換器が凝縮器又は放熱器として動作し、前記デシカントブロックが前記風路を通過する空気から水分を吸着する第２運転モードとを、前記流路切替装置の流路切替で交互に切り替える
    ことを特徴とする請求項１〜請求項１０のいずれか一項に記載の空気調和装置。

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