CN1330756A - 空气调节装置 - Google Patents

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Abstract

顺序地管道连接压缩机(21)、热交换器(30)、水分除去器(22)及膨胀机(23)构成循环侧系统(20)。压缩机(21)吸入并压缩室内空气和换气用的供给空气。被压缩的压缩空气在热交换器(30)中与换气用的排出空气热交换而被冷却。被冷却的压缩空气在水分除去器(22)中被除去水蒸气。该水分除去器(22)具有分离膜,不凝结地使压缩空气的水蒸气分离。然后,压缩空气在膨胀机(23)中膨胀,成为低温空气供给到室内。另外,在热交换器(30)中送入用加湿冷却器(41)冷却的排出空气。另外,在热交换器(30)中,加湿部(42)也利用由加湿部(42)供给的水分的蒸发潜热冷却压缩空气。

Description

空气调节装置
技术领域
本发明涉及一种利用以空气作为制冷剂的空气循环的空气调节装置，特别是涉及提高效率的方法。
背景技术
在现有技术中，如特开昭62—102061号公报所公开的利用以空气作为制冷剂的空气循环的空气调节装置已为人所知。这种冷却装置具有压缩机、热交换器及膨胀机，朝向压缩机吸入空气并压缩空气，用热交换器冷却了该压缩的压缩空气后，用膨胀机膨胀空气，得到低温的低温空气。而且，在上述公报的冷却装置中，用得到的冷却空气进行室内的制冷。另外，上述冷却装置，对用膨胀机膨胀的低温空气喷雾水，由水的蒸发使该低温空气的温度进一步降低，使冷却能力增大。
—要解决的课题—
但是，在现有的上述冷却装置中，由压缩机压缩的空气与外部空气的热交换进行由压缩机压缩的空气的冷却。因此，在上述冷却装置中，在夏季，在气温上升到35℃左右时，只能将压缩空气的温度下降到40℃左右。因此，为了即使在外部气温高的状态下也确保冷却能力，必须加大压缩机的压缩比。由于由此引起压缩机的驱动动力过高，因此，冷却效率变差，即COP(效率系数)低的问题。
本发明是鉴于该点而做出的，其目的是提供一种在维持利用了空气循环的空气调节装置的冷却能力的同时使COP提高的空气调节装置。
发明的公开
本发明是使冷却后的压缩空气温度降低、在维持冷却能力的同时减少压缩机动力的空气调节装置。
具体地说，本发明的第一技术方案，将由以空气为制冷剂的空气循环冷却室内空气进行制冷的空气调节装置作为对象。而且，设有压缩机(21)、冷却装置(30)、膨胀机(23)，将用该膨胀机(23)膨胀而成为低温的空气供给室内，该压缩机(21)至少吸入室内空气并压缩该空气，该冷却装置(30)使由该压缩机(21)压缩的压缩空气和从室内排出的排出空气热交换来冷却该压缩空气，该膨胀机(23)使由该冷却装置(30)冷却的压缩空气膨胀。
另外，本发明的第二技术方案，是在上述第一技术方案中，设有水分供给装置(41)，该水分供给装置(41)为了预冷却送向冷却装置(30)的排出空气而将水分供向该排出空气。
另外，本发明的第三技术方案，是在上述第一技术方案中，设有水分供给装置(42)，该水分供给装置(42)为了在冷却装置(30)中利用水的蒸发潜热来进行压缩空气的冷却而将水分供给到排出空气中。
另外，本发明的第四技术方案，是在上述第二或三技术方案中，水分供给装置(41、42)将规定量的水分供给该排出空气，以使在从冷却装置(30)排出排出空气时排出空气的相对湿度是80％以上且100％以下。
另外，本发明的第五技术方案，是在上述第二或三技术方案中，水分供给装置(41，42)通过可透过水分的透湿膜将水分供给于排出空气。
另外，本发明的第六技术方案，是在上述第一技术方案中，设有具有分离膜的水分除去装置(22)，该分离膜为空气中的水蒸气可从水蒸气压高的侧向低的侧透过的分离膜，该水分除去装置(22)不使含在压缩空气中的水蒸气凝结地从该压缩空气分离出。
另外，本发明的第七技术方案，是在上述第六技术方案中，设有减压装置(36)，该减压装置(36)为了确保水分除去装置(22)中的分离膜的两侧的水蒸气压差，而减压该分离膜的一侧。
另外，本发明的第八技术方案，是在上述第二至五中的任何一项技术方案中，设有水分除去装置(22)，该水分除去装置(22)具有空气中的水蒸气可从水蒸气压高的侧向低的侧透过的分离膜，该水分除去装置(22)不使含在压缩空气中的水蒸气凝结地从该压缩空气分离出。
另外，本发明的第九技术方案，是在上述第八技术方案中，设有减压装置(36)，该减压装置(36)为了确保水分除去装置(22)中的分离膜的两侧的水蒸气压差，而减压该分离膜的一侧。
另外，本发明的第十技术方案，是在上述第六或八技术方案中，水分除去装置(22)，使分离膜的一表面和压缩空气接触的同时，使另一方的表面和排出空气接触，含在该压缩空气中的水蒸气向该排出空气移动。
另外，本发明的第十一技术方案，是在上述第六至九中的任何一项技术方案中，由水分除去装置(22)从压缩空气分离的水分一部分或全部与来自膨胀机(23)的低温空气一起供给室内。
另外，本发明的第十二技术方案，是在上述第九技术方案中，由水分供给装置(41，42)将由水分除去装置(22)从压缩空气分离的水分一部分或全部供给排出空气。
本发明的第十三技术方案，是在上述第六至十二中的任何一项技术方案中，由高分子膜形成分离膜，由水分子的膜内部扩散进行水蒸气的透过。
本发明的第十四技术方案，是在上述第六至十二中的任何一项技术方案中，分离膜具有许多与分子自由行程同程度大小的孔，水蒸气借助水分子的毛细管凝缩和扩散进行透过。
本发明的第十五技术方案，是在上述第一至十四中的任何一项技术方案中，压缩机(21)吸入室内空气和从室外向室内供给的供给空气。
本发明的第十六技术方案，是在上述第一至十五中的任何一项技术方案中，在将来自膨胀机(23)的低温空气与室内空气混合后供向室内。
—作用—
在上述第一技术方案中，压缩机(21)压缩至少室内空气，成为高压的压缩空气。该压缩空气在由冷却装置(30)冷却后由膨胀机(23)膨胀而成为低温的低温空气，将低温空气供给室内进行室内的制冷。在此，由换气等从室内排出的排出空气的温度与室内温度几乎相同，比外部空气温度低。而且，在本技术方案中，在冷却装置(30)中，由比外部空气低温的排出空气冷却压缩空气。
另外，在上述第二技术方案中，水分供给装置(41)将水分供给于排出空气，由该水分的蒸发使排出空气的温度比室内温度更低。而且，在冷却装置(30)中使比室内温度低温的排出空气与压缩空气热交换。
另外，在上述第三技术方案中，水分供给装置(42)将水分供给于排出空气，冷却装置(30)利用排出空气的显热和水分的蒸发潜热冷却压缩空气。即，在冷却装置(30)中冷却压缩空气，另一方面排出空气变暖的同时，供给该排出空气的水分进行蒸发。那时，由水分的蒸发抑制排出空气的温度上升，维持排出空气和压缩空气的温度差。
另外，在上述第四技术方案中，由水分供给装置(41，42)将在从冷却装置(30)排出时排出空气中不产生结露的范围内将最大限度的水分供给于排出空气。因此，最大限度地利用水分的蒸发潜热进行压缩空气的冷却。
另外，在上述第五技术方案中，由水分供给装置(41，42)通过规定的透湿膜将水分渐渐地供向排出空气。
另外，在上述第六或第八技术方案中，由水分除去装置(22)从由压缩机(21)压缩的压缩空气中除去水分。那时，由于水分除去装置(22)具有规定的分离膜，上述压缩空气中的水分在维持水蒸气的状态下被从压缩空气中分离。
另外，在上述第七或第九技术方案中，由减压装置(36)产生的减压确保分离膜两侧的水蒸气压差。即，分离膜的一表面与压缩空气接触，另一表面侧由减压装置(36)减压。因此，维持分离膜另一表面侧的水蒸气压力比压缩空气的水蒸气压力低。
另外，在上述第十技术方案中，分离膜的一表面与压缩空气接触，另一表面与排除空气接触。因此，在排出空气的水蒸气压比压缩空气的水蒸气压低的运转状态下，即使不从外部施加任何的作用，压缩空气中的水分也向排出空气移动。
另外，在上述第十一技术方案中，从压缩空气分离的水分利用于室内的加湿。在此，在从压缩空气分离水分时，有可能室内的湿度逐渐降低，与此相对，在本技术方案中，由于将分离的水分的一部分或者全部再次返回室内，防止室内湿度过度低。
另外，在上述第十二技术方案中，从压缩空气分离的水分由水分供给装置(41，42)供向排出空气，该水分的蒸发潜热利用于冷却装置(30)中的压缩空气的冷却。
在上述第十三或第十四技术方案中，分离膜由规定的过程使水蒸气透过。
在上述第十五技术方案中，从室外供向室内的供给空气与室内空气一起供向压缩机(21)。该供给空气使用于换气，供给空气的温度与外部气温几乎相同。而且，该供给空气与室内空气一起顺序地流向压缩机(21)、冷却装置(30)、膨胀机(23)。在被冷却后供给室内。
另外，在上述第十六技术方案中，根据运转状态，低温空气有时成为相当低的温度，但是，即使在这样的情况下，由于使低温空气和混合空气混合，供向室内时的温度不那样低。
—效果—
因此，根据上述技术方案，由于由排出空气冷却压缩空气，与由外部空气冷却的情况相比，可以将压缩空气冷却到更低温。因此，可以在维持冷却能力的同时减少向压缩机(21)的输入，可以实现COP的提高。
关于这一点，一边参照图3的曲线一边进行说明。首先，由外部空气进行压缩空气的冷却时，为了从压缩空气向外部空气散热而需要加大压缩比。具体地讲需要将空气从点A压缩到点B’，压缩机(21)的压缩工作成为Wcom’。压缩空气在被从点B’冷却的点C’后，用膨胀机(23)从点C’膨胀到点D而成为冷却空气。那时，用膨胀机(23)回收的回收工作成为Wexp’。因此，所需的输入成为(Wcom’—Wexp’)。
与此相对，在以比外部空气低温的排出空气进行压缩空气冷却时，即使使压缩比低也可以从压缩空气向排出空气散热。具体地讲，只要将空气从点A压缩到点B即可，压缩机(21)的压缩工作成为Wcom。压缩空气在从点B冷却到点C后，用膨胀机(23)从点C膨胀到点D而成为低温空气。那时，用膨胀机(23)回收的回收工作成为Wexp。因此，所需的输入成为(Wcom—Wexp)。
因此，在用排出空气冷却压缩空气时，所需的输入从(Wcom’—Wexp’)减少到(Wcom—Wexp)。另外，即使在任何的情况下，冷却能力也是Qref。在此，COP是用输入除冷却能力所获得的。因此，在由排出空气进行压缩空气的冷却时，可以在维持冷却能力的同时减少输入，可以实现COP的提高。
另外，根据上述第二技术方案，可以由比室内温度更低温的排出空气进行压缩空气的冷却。因此，可以将压缩空气冷却到更低温，可以谋求COP的进一步提高。
另外，根据上述第三技术方案，可以由供给的水分的蒸发抑制冷却装置(30)中的排出空气的温度上升。因此，可以维持排出空气和压缩的空气的温度差，可以促进从压缩空气向排出空气的传热。其结果，可以将压缩空气冷却到更低温，可以谋求COP的进一步提高。
另外，根据上述第四技术方案，可以在排出空气中不产生结露的范围内最大限度地利用水分的蒸发潜热来冷却压缩空气，因此，在不进行排泄水的处理的情况下，利用水分的蒸发潜热进行压缩空气的冷却。
另外，根据上述第五技术方案，由于将水分渐渐地供给排出空气，因此，可以在排出空气中确实地使供给的水分蒸发。因此，供给于排出空气中的水分不会保持液相状态。因此，在全不考虑泄水处理的情况下可以最大限度地利用水位的蒸发潜热进行压缩空气的冷却。
另外，根据上述第六或八技术方案，可以在从压缩空气分离了水分后而送往膨胀机(23)。因此，可以使不太含有水分的压缩空气膨胀，可以防止在膨胀后的低温空气中产生结露。其结果，可以在不产生液滴随着低温空气一起吹出到室内的情况下，进行室内的制冷。
另外，根据本技术方案，可以将压缩空气中的水分在不使其凝结的情况下以水蒸气的状态从该压缩空气分离。其结果，可以增大冷却能力，由此可以提高COP。
参照图4的曲线图对该点进行说明。首先在不从压缩空气除去水分的情况下，冷却循环用点A、点B、点C’、点D’表示，这时的冷却能力成为Qref’。与此相对，在将水分以水蒸气的状态从压缩空气分离时，以被分离的水蒸气所具有的焓的程度使冷却后的压缩空气的焓降低。具体地讲，可以将压缩空气变成点C的状态。这时的冷却循环用点A、点B、点C、点D表示，这时的冷却能力成为Qref。另外，不论在何种情况下，压缩机(21)的压缩工作和膨胀机(23)中的回收工作基本相同。输入几乎不变。因此，在不使输入增加的情况可以将冷却能力从Qref’增加到Qref，由此，可以谋求COP的提高。
根据上述第七或九技术方案，即使在任何运转状态中也可以由减压装置(36)确保分离膜两侧的水蒸气压差，可以在实现COP提高的同时稳定地进行运转。另外，即使在起动时也可以确保分离膜两侧的水蒸气压差。因此，根据本技术方案可以缩短起动后到充分发挥冷却能力的时间。
另外，根据第十技术方案，可以与排出空气一起将从压缩空气分离的水蒸气排出到室外。因此，不需要用于处理分离了的水蒸气的构成，可以实现构成的简单化。
另外，根据第十一技术方案，可以防止室内温度过分低，不仅将温度而且也将湿度维持在规定范围中，可以提高室内人员的舒适性。
另外，根据第十二技术方案，可以将从压缩空气分离的水分利用到冷却装置(30)中的压缩空气的冷却。其结果，可以减少运转所需要的水量。
另外，根据上述第十三或第十四的技术方案，可以确实地构成具有规定功能的分离膜。
另外，根据上述第十五技术方案，可以与室内空气一起将供给空气作为制冷剂用来进行运转。
另外，根据上述第十六技术方案，可以防止吹出到室内的空气温度过低，可以维持室内人员的舒适性。
附图的简单说明
图1是表示实施例的空气调节装置的构成的构成简图。
图2是表示实施例的空气调节装置的动作的空气状态图。
图3是表示用于说明由压缩空气的温度降低谋求COP的提高情况的、空气循环中的压力和焓的关系的特性图。
图4是表示用于说明由从压缩空气的水蒸气分离谋求冷却能力提高情况的、空气循环中的压力和焓的关系的特性图。
实施本发明的最佳方式
以下根据附图详细说明本发明的实施例。
如图1所示，本发明的空气调节装置(10)由循环侧系统(20)和排热侧系统(40)构成。
上述循环侧系统(20)顺序地管道连接着压缩机(21)、热交换器(30)、水分除去器(22)、膨胀机(23)，进行空气循环产生的制冷动作。另外，循环侧系统(20)包括与压缩机(21)的入口侧连接的吸入管道(24)、与膨胀机(23)的出口侧连接的吹出管道(25)。该吸入管道(24)在起端侧被二分支，将室内空气和为了换气而从室外供给的供给空气送向上述压缩机(21)。另外，吹出管道(25)将来自膨胀机(23)的低温空气导向室内。
上述排热侧系统(40)是管道连接加湿冷却器(41)和上述热交换器(30)而构成的，并具有与加湿冷却器(41)连接的入口管道(43)和与热交换器(30)连接的出口管道(44)。该入口管道(43)一端向室内开口，并且在中途连接一端与上述吹出管道(25)连接的分支管道(45)。而且，入口管道(43)将在管道内流动的室内空气中的一部分作为为了换气而从室内排出的排出空气导向加湿冷却器(41)，将剩余的空气送向吹出管道(25)内。另外出口管道(44)一端向室外开放，将来自热交换器(30)的空气排向室外。
在上述压缩机(21)上连接着马达(35)。另外，该压缩机(21)与上述膨胀机(23)连接着。而且，压缩机(21)由马达(35)的驱动力和在膨胀机(23)中空气膨胀时的膨胀工作驱动。
在上述热交换器(30)上划分形成着流动压缩空气的压缩空气通路(31)和流动排出空气的排出空气通路(32)。该压缩空气通路(31)其一端与上述压缩机(21)管道连接，其另一端与上述水分除去器(22)管道连接。另外，上述排出空气通路(32)其一端与上述加湿冷却器(41)管道连接，在其另一端上连接着上述出口管道(44)。而且，该热交换器(30)使压缩空气通路(31)的压缩空气和排出空气通路(32)的排出空气热交换。即，上述热交换器(30)构成由与排出空气的热交换冷却压缩空气的冷却装置。
另外，在上述热交换器(30)上设有加湿部(42)。在该加湿部(42)中，排出空气通路(32)用透湿膜形成，隔着该透湿膜在相反侧形成着水侧空间。在该水侧空间连接着水供给管(50)，通过该水供给管(50)供给自来水等。另外，上述透湿膜可透过水分，透过该透湿膜将水侧空间的水分供向排出空气通路(32)的排出空气。
而且，由该加湿部(42)供给的水分在排出空气中蒸发，由此抑制与压缩空气热交换的排出空气的温度上升，确保排出空气和压缩空气的温度差。即，上述加湿部(42)构成为了利用蒸发潜热冷却压缩空气而将水分供向排出空气的水分供给装置(42)。
另外，上述加湿部(42)为了使热交换器(30)的排出空气通路(32)的出口处的排出空气的湿度成为80％以上100％以下，而将规定量的水分供向排出空气。由此，在向室外排出时，在空气中不产生结露的范围将水分供向排出空气。
上述水分除去器(22)具有分离膜，具有由该分离膜分隔的高压空间和低压空间。该高压空间其入口侧与上述热交换器(30)的压缩空气通路(31)管道连接，其出口侧与上述膨胀机(23)管道连接。因此，在该高压空间中流入用上述热交换器(30)冷却的压缩空气。而且，该水分除去器(22)通过使该压缩空气中的水蒸气透过上述分离膜而将该水蒸气从高压空间侧移动到低压空间侧。即，水分除去器(22)构成从上述压缩空气除去水分的水分除去装置。
上述分离膜由氟化乙稀树脂等的高分子膜等的形成。而且，该分离膜由水分子的膜内部扩散透过水蒸气。另外，也可以由用干凝胶等构成的气体分离用多孔膜形成该分离膜。这时，压缩空气中的水蒸气由水分子的毛细管凝缩和扩散透过分离膜。
上述加湿冷却器(41)具有透湿膜，还具有由该透湿膜分隔的空气侧空间和水侧空间。该空气侧空间在其入口侧连接着上述入口管道(43)，其出口侧与上述热交换器(30)排出空气通路(32)管道连接。因此，排出空气流到空气侧空间。另外，在水侧空间连接着水供给管(50)，通过该水供给管(50)供给自来水等。另外，上述透湿膜可透过水分，透过该透湿膜将水侧空间的水分供向空气侧空间的排出空气。而且，该加湿冷却器(41)接触供向排出空气的水分蒸发而使该排出空气的温度降低。即，上述加湿冷却器(41)构成预冷却排出空气并送向热交换器(30)用的水分供给装置(41)。
在上述水分除去器(22)的低压空间连接着真空泵(36)。该真空泵(36)用于使该低压空间减压，构成确保低压空间和高压空间的水蒸气压差的减压装置。
另外，在上述真空泵(36)的出口侧连接着第一水配管(51)和第二水配管(52)。第一水配管(51)与上述加湿冷却器(41)的水侧空间和上述热交换器(30)的加湿部(42)的水侧空间连接，将用水分除去器(22)从压缩空气分离的水分供向两水侧空间。另外，第二水配管(52)与上述分支管道(45)连接，将用水除去器(22)从压缩空气分离的水分与室内空气一起供向吹出管道(25)内的低温空气。
—运转动作—
以下，参照图2对上述空气调节装置(10)的运转动作进行说明。
在上述循环侧系统(20)中，在用马达(35)驱动压缩机(21)时，室内空气和供给空气通过吸入管道(24)供给压缩机(21)。具体地讲，流量MO的供给空气和流量M的室内空气混合并供向压缩机(21)。在压缩机(21)中，被供给的空气从点1压缩到点2，生成流量MO＋M的压缩空气。该压缩空气送向上述热交换器(30)的压缩空气通路(31)。
在上述压缩空气(30)中，压缩空气在压缩空气通路(31)中流动期间与排出空气通路(32)的排出空气热交换。由此，压缩空气从点2到点3被冷却。该被冷却的压缩空气导向水分除去器(22)的高压空间。
在上述水分除去器(22)中，从点3到3’从压缩空气除去水分dm，该压缩空气的焓降低。具体地讲，在水分除去器(22)中，低压空间被真空泵(36)减压，经常地维持低压空间的水蒸气压比高压空间的水蒸气压低。因此，由两空间的水蒸气压差使压缩空气中的水蒸气透过分离膜，而从压缩空气中除去水分。这时，压缩空气中的水蒸气以不凝结的水蒸气的状态被从压缩空气中分离。因此，以与被分离的水蒸气的焓的程度降低压缩空气的焓。
然后，压缩空气被送向膨胀机(23)。在该膨胀机(23)中，空气从点3’到点4膨胀，成为低温空气。而且该低温空气通过吹出管道(25)供给与室内，由此，冷却室内。这时，在吹出管道(25)内通过分支管道(45)送入室内空气。因此，低温空气与规定量的室内空气混合后供给到室内。
另一方面，在上述排热侧系统(40)中，通过入口管道(43)将流量为MO的排出空气送向上述加湿冷却器(41)的空气侧空间。即，与供给空气同流量的排出气体被送向加湿冷却器(41)。
在该加湿冷却器(41)中，在点5处将流量ml的水分供向排出空气，被供给的水分在排出空气中蒸发。由此，排出空气的温度比室内温度低。而且，温度降低的排出空气被送向热交换器(30)的排出空气通路(32)。
在上述热交换器(30)的排出空气通路(32)中，排出空气从点6到点7地与压缩空气通路(31)的压缩空气进行热交换。即，在该热交换器(30)中，压缩空气由来自上述加湿冷却器(41)的低温排出空气冷却。
另外，在上述热交换器(30)中，在加湿部(42)中，流量m2的水分供向排出空气通路(32)的排出空气。该被供给的水分在排出空气通路(32)的排出空气中蒸发，抑制该排出空气的温度上升。因此，保持热交换器(30)内的压缩空气和排出空气的温度差，确实地进行压缩空气的冷却。
在此，在本实施例中，室内空气和换气用的供给空气混合的气体流到循环侧系统(20)，而在排热侧系统(40)中只流动换气用的排出空气。因此，在上述热交换器(30)中，MO＋M的压缩空气和流量MO的排出空气进行热交换。即，用比压缩空气流量少的排出空气进行压缩空气的冷却，有不能充分冷却压缩空气的可能。
与此相对，在本实施例中，在上述加湿冷却器(41)和加湿部(42)中，将水分供给于排出空气。因此，上述排出空气通路(32)内的排出空气的热容量增大被供给的流量m1＋m2的水蒸气的焓的量。因此，在本实施例中，即使在排热侧系统(40)中仅流动换气用的排出空气，也可以充分地冷却压缩空气。
另外，在上述加湿部(42)中，为使排出空气通路(32)的出口处的排出空气的湿度成为80％以上且100％以下，将规定量的水分供给排出空气。即，在向室外排出时排出空气中不产生结露的范围内向空气供给水分。因此，在不需要泄水处理的同时，最大限度地利用水的蒸发潜热进行压缩空气的冷却。
然后，在上述热交换器(30)中与压缩空气热交换了的排出空气通过出口管道(44)排向室外。即，在本实施例中，利用为了换气而从室内排向室外的排出空气进行压缩空气的冷却。
另外，用水分除去器(22)从压缩空气分离的水分，一部分流向第一水配管(51)，剩余的流向第二水配管(52)。流向第一水配管(51)的水分再被分流而被导向上述加湿冷却器(41)的水侧空间和上述热交换器(30)的加湿部(42)的水侧空间。而且，被导入加湿冷却器(41)的水分通过透湿膜供给于排出空气，利用于该排出空气的冷却。另一方面导入加湿部(42)的水分通过透湿膜供给于排出空气，利用于抑制热交换器(30)内的排出空气的温度上升。另外，流向第二水配管(52)的水分被导入上述分支管道(45)内，与室内空气和低温空气一起供向室内，利用于室内的加湿。
—实施例的效果—
在本实施例中，用加湿冷却器(41)进一步冷却比外部空气温度更低温的排出空气，然后，使之在热交换器(30)中与压缩空气进行热交换。因此，与由外部空气冷却的情况相比，可以将压缩空气冷却到更低温。另外，由热交换器(30)的加湿部(42)抑制热交换器(30)中的排出空气的温度上升。因此，可以维持排出空气和压缩空气的温度差，可以促进从压缩空气向排出空气的传热。
因此，根据本实施例，可以确实地将用压缩机(21)压缩的压缩空气冷却到更低温。因此，可以在维持冷却能力的同时使压缩机(21)中的压缩比降低，可以减少朝向压缩机(21)的输入。其结果，可以使COP提高。
另外，在本实施例中，利用为了换气而从室内排出的排出空气进行压缩空气的冷却。即不是仅将排出空气排出到室外，而且，还将排出空气的冷热回收到压缩空气中。因此，在不太增加室内的空气调节负荷的情况下可以进行换气，可以降低能量的损失。
另外，借助上述热交换器(30)的加湿部(42)，可以在排出空气中不结露的范围中最大限度地利用水分的蒸发潜热来进行冷却压缩空气。因此，在不进行泄水处理的情况下，可以利用水分的蒸发潜热来冷却压缩空气。
另外，在本实施例中，用比压缩空气流量少的排出空气进行压缩空气的冷却。但是，如上所述，由于可以利用供给于排出空气中的水分的蒸发潜热进行压缩空气的冷却，因此，即使在这种情况下，也可以充分地冷却压缩空气。
另外，上述加湿冷却部和热交换器(30)的加湿部(42)通过透湿膜将水分渐渐地供给于排出空气。因此，可以在排出空气中确实地使供给的水分蒸发，供给于空气中的水分不会以液相存留。因此，在全不考虑泄水处理的情况下，可以最大限度地利用水分的蒸发潜热来进行冷却压缩空气。
另外，在由上述水分除去器(22)从压缩空气分离水分后，可以将该压缩空气送向膨胀机(23)。因此，可以使不太含有水分的压缩空气膨胀，可以防止在膨胀后的低温空气中产生结露。其结果，在不产生液滴与低温空气一起吹出到室内的情况下可以进行室内的制冷。
另外，若采用水分除去器(22)，可以在不使压缩空气的水分凝结的情况下，可以以水蒸气状态从该压缩空气分离。其结果，可以使冷却能力增大，可以谋求COP的进一步提高。
另外，由于用真空泵(36)使水除去器(22)的低温空间减压，因此，可以经常地确保低压空间和高压空间的水蒸气压差。因此，压缩空气中的水蒸气经常地透过分离膜，由此，可以确实地进行从压缩空气分离水蒸气。其结果，可以稳定地谋求COP的提高。
另外，即使在起动时，由于也可以确保分离膜两侧水蒸气压差，因此，可以缩短起动后到发挥充分的冷却能力的时间。
另外，从压缩空气分离的水分通过第二水配管(52)供向低温空气。因此，可以防止室内湿度过分低，将温度和湿度都维持在规定范围内，可以提高室内人员的舒适性。
另外，从压缩空气分离的水分通过第一水配管(51)供给于加湿冷却器(41)和加湿部(42)。而且，在加湿冷却器(41)及加湿部(42)中可以将该水分供向排出空气，可以将从压缩空气分离的水分利用于热交换器(30)中的压缩空气的冷却。其结果，可以减少运转所需要的水量。
另外，混合低温空气和室内空气并供给于室内。因此，可以防止吹出到室内的空气温度过低，可以维持室内人员的舒适性。
—第一变型例—
在上述实施例中，是将来自膨胀机(23)的低温空气和室内空气混合后供给于室内的，也可以代替此，而只将低温空气供给于室内。即根据运转条件，有低温空气不成为那样低温的情况(例如15℃的情况)。在这种情况下，即使仅将低温空气供给于室内也不会给予室内人员不舒适感，因此，也可以不与室内空气混合而只将低温空气吹出到室内。
—第二变型例—
另外，在上述实施例中，是将用水分除去器(22)从压缩空气分离的水分通过第一水配管(51)供给于排出空气，通过第二水配管(52)供给于低温空气。但是，也可以不必供给于双方，而是供给于排出空气和低温空气的任何一方。
—第三变型例—
另外，在上述实施例中，是将用水分除去器(22)从压缩空气分离的水分供给于加湿冷却器(41)及加湿部(42)。也可以与此相反，将第一水配管(51)的一端与入口管道(43)连接，将上述分离的水分供给于该入口管道(43)内的排出空气。另外，也可以将第一水配管(51)的一端与出口管道(44)连接，将上述分离的水分供给于在热交换器(30)中与压缩空气热交换后的排出空气。
—第四变型例—
另外，在上述实施例中，将水分除去器(22)设在循环系统(20)中的热交换器(30)与膨胀机(23)之间。与此相对，也可以将水分除去器(22)设在压缩机(21)与热交换器(30)之间，用热交换器(30)从冷却前的压缩空气分离水分。另外，在本变型例中，不仅可以与上述第三变型例相同地将从压缩空气中分离的水分供给于入口管道(43)内的排出空气，而且也可以供给于出口管道(44)内的排出空气。
—第五变型例—
另外，在上述实施例中，将水分除去器(22)的低压空间用真空泵减压，并且，将用水分除去器(22)从压缩空气分离的水分利用于室内的加湿和排出空气的冷却等。与此相对，也可以不设真空泵(36)而做成通过变更水分除去器(22)的构造将水分除去器(22)构成为使压缩空气中的水分透过分离膜移动向排出空气的构造。
即，在水分除去器上设有由分离膜隔开的循环侧空间和排热侧空间。在该循环侧空间中导入用上述热交换器(30)冷却的压缩空气。另一方面，在排热侧空间连接排热侧系统(40)的入口管道(43)，在该入口管道(43)的中途配置排热侧空间。另外，这时，在加湿冷却器(41)和加湿部(42)上仅连接水供给管道(50)，只将来自外部的自来水供给于加湿冷却器(41)和加湿部(42)。
而且，由循环侧空间和排热侧空间的水蒸气压差将压缩空气中的水分透过分离膜移动向排出空气，该被分离的水蒸气与排出空气一起排向室外。因此，在本实施例中，不需要泄水处理。
产业上的可利用性
如上所述，本发明的空气调节装置可利用于室内冷却，特别适用于进行空气循环所产生的制冷运转。

Claims (16)

1.空气调节装置，是由以空气为制冷剂的空气循环冷却室内空气进行制冷的空气调节装置。其特征在于，设有压缩机(21)、冷却装置(30)、膨胀机(23)，将用该膨胀机(23)膨胀而成为低温的空气供给室内，该压缩机(21)至少吸入室内空气并压缩该空气，该冷却装置(30)使由该压缩机(21)压缩的压缩空气和从室内排出的排出空气热交换来冷却该压缩空气，该膨胀机(23)使由该冷却装置(30)冷却的压缩空气膨胀。
2.如权利要求1所述的空气调节装置，其特征在于，设有水分供给装置(41)，该水分供给装置(41)为了预冷却送向冷却装置(30)的排出气体而将水分供向该排出空气。
3.如权利要求1所述的空气调节装置，其特征在于，设有水分供给装置(42)，该水分供给装置(42)为了在冷却装置(30)中利用水的蒸发潜热来进行压缩空气的冷却而将水分供给到排出空气中。
4.如权利要求2或3所述的空气调节装置，其特征在于，水分供给装置(41、42)将规定量的水供给排出空气，以使在从冷却装置(30)排出该排出空气时使排出空气的相对湿度是80％以上且100％以下。
5.如权利要求2或3所述的空气调节装置，其特征在于，水分供给装置(41，42)通过可透过水分的透湿膜将水分供给于排出空气。
6.如权利要求1所述的空气调节装置，其特征在于，设有具有分离膜的水分除去装置(22)，该分离膜是空气中的水蒸气可从水蒸气压高的侧向低的侧透过的分离膜，该水分除去装置(22)不使含在压缩空气中的水蒸气凝结地从该压缩空气分离出。
7.如权利要求6所述的空气调节装置，其特征在于，设有减压装置(36)，该减压装置(36)为了确保水分除去装置(22)中的分离膜的两侧的水蒸气压差而减压该分离膜的一侧。
8.如权利要求2至5中的任何一项所述的空气调节装置，其特征在于，设有水分除去装置(22)，该水分除去装置(22)具有空气中的水蒸气可从水蒸气压高的侧向低的侧透过的分离膜，该水分除去装置(22)不使含在压缩空气中的水蒸气凝结地从该压缩空气分离出。
9.如权利要求8所述的空气调节装置，其特征在于，设有减压装置(36)，该减压装置(36)为了确保水分除去装置(22)中的分离膜的两侧的水蒸气压差而减压该分离膜的一侧。
10.如权利要求6或8所述的空气调节装置，其特征在于，水分除去装置(22)，使分离膜的一表面和压缩空气接触的同时，使另一表面和排出空气接触，含在该压缩空气中的水蒸气向该排出空气移动。
11.如权利要求6至9中的任何一项所述的空气调节装置，其特征在于，由水分除去装置(22)从压缩空气分离的水分的一部分或全部与来自膨胀机(23)的低温空气一起供给室内。
12.如权利要求9所述的空气调节装置，其特征在于，由水分供给装置(41，42)将由水分除去装置(22)从压缩空气分离的水分的一部分或全部供给排出空气。
13.如权利要求6至12中的任何一项所述的空气调节装置，其特征在于，分离膜由高分子膜形成，该分离膜由水分子的膜内部扩散进行水蒸气的透过。
14.如权利要求6至12中的任何一项所述的空气调节装置，其特征在于，分离膜具有许多与分子自由行程同程度大小的孔，水蒸气借助水分子的毛细管凝结和扩散进行透过。
15.如权利要求1至14中的任何一项所述的空气调节装置，其特征在于，压缩机(21)吸入室内空气和从室外向室内供给的供给空气。
16.如权利要求1至15中的任何一项所述的空气调节装置，其特征在于，在将来自膨胀机(23)的低温空气与室内空气混合后供向室内。
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