CN101535070A - 车辆用除加湿装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种利用吸附材料的车辆用除加湿装置，其供给窗玻璃防模糊用途的除湿空气及用于提高舒适性的加湿空气，并可以简化装置结构且可以将装置小型化。该车辆用除加湿装置是在壳体(1)内收纳鼓风机(2)、吸附材料组件(3)、流路切换装置(4)而构成的。吸附材料组件(3)将第一吸附元件(31)及第二吸附元件(32)直接设置在珀耳帖元件(30)的各面上而构成，流路切换装置(4)的构成为：相对于第一吹出口(11)及第二吹出口(12)，可以使通过了第一吸附元件(31)的空气和通过了第二吸附元件(32)的空气单独流动且可切换流动方向。在吸附材料组件(3)中使珀耳帖元件(30)的电流逆转并切换该珀耳帖元件的吸热部和散热部，并通过流路切换装置(4)切换各空气的流动方向。

Description

车辆用除加湿装置
技术领域
本发明涉及一种车辆用除加湿装置，详细地说，涉及如下的除加湿装置，即利用吸附材料的吸附、解吸功能，例如在冬季，向窗玻璃供给防模糊用途的除湿空气并向乘员侧供给加湿空气。
背景技术
作为车辆室内的空气调节技术的一种，为了使车辆室内更舒适且谋求节能，研究了多种利用吸附材料的水蒸气解吸(脱着)功能的除湿/加湿技术。作为该技术，提出有如下的“车室内的空气调节方法”，即例如在冬季，使室内的空气循环，并导入室外的干燥气体用于窗玻璃防模糊，在将该外部气体向窗玻璃吹送时，利用活性炭、沸石等吸附材料捕捉从室内向室外排出的一部分空气中的水分，并将捕捉到的水分返回到室内，从而防止室内干燥。
在上述空气调节方法中，将吸附材料载置于由可通气的圆柱状蜂窝结构体构成的所谓吸附转子上，使吸附转子以一定速度旋转，吸附转子的一部分通过规定的吸附区域(室内空气的排出流路)时吸附水分，通过规定的解吸区域(室内空气的循环流路)时，利用被电加热器加热后的空气来加热吸附材料，从而对吸附材料的水分进行解吸。
专利文献1：日本特开2000-142096号公报
另外，作为除湿/加湿技术，提出有如下的“空气调节装置”，即，例如在夏季，为了谋求制冷用空调机(制冷空调)的节能且向乘员侧供给除湿后的舒适的空气，相对于由分隔板分隔为两系列的送风路径且将各自的两端作为吸气口和排气口的空气流路，将热交换部及吸湿部件(吸附转子)以横跨两个送风路径的方式依次配置。
在上述空气调节装置中，在热交换部将通过一条送风路径的空气冷却，将通过另一条送风路径的空气加热，并且使吸湿部件在两个送风路径之间转动或摇动而反复进行吸附、解吸操作，而且，经由一条送风路径将被除湿后的空气供给到室内，并经由另一条送风路径将被加湿后的空气排出到室外。另外，热交换部通过在珀耳帖元件(ペルチェ
Figure A200780039004D0005144421QIETU
子)的吸热部及散热部分别配置导热部而构成，利用珀耳帖元件的吸热部侧的导热部来冷却一条送风路径的空气，并利用珀耳帖元件的散热部侧的导热部来加热另一条送风路径的空气，从而相对于吸湿部件，供给用于促进吸附的冷热(
Figure A200780039004D0005144427QIETU
熱)和进行解吸所需要的温热。
专利文献2：日本特开2000-146220号公报
发明内容
发明要解决的问题
但是，基于使用了吸附材料的如上所述的除湿、加湿技术来构成车辆用除加湿装置时，使吸附材料载置于吸附转子等转动部件上，为了在构成吸附区域及解吸区域的送风路径等特定空间驱动转动部件，需要驱动机构，从而存在不能简化装置结构的问题。并且，需要具有足以收纳转动部件及其驱动机构的足够容积的壳体，从而存在难以小型化的问题。
另外，如上所述，在利用珀耳帖元件时，与利用电加热器进行吸附材料的加热解吸的以往情况相比，由于可以同时进行吸附材料的加热和冷却，因此，可以提高吸附材料的吸附效率。但是，当利用珀耳帖元件时，一旦经由该珀耳帖元件两侧的导热部对送风路径的空气进行加热、冷却，由于经由通过吸附转子的空气自身对吸附材料进行加热、冷却，故存在热效率低且珀耳帖元件自身与其发热量相比而大型化的问题。
并且，在吸附转子方式中，由于利用需要除湿的空气来冷却吸附转子的吸附材料，利用由吸附引起的散热，在通过吸附转子时空气自身的温度上升，作为吸附材料整体不能充分发挥吸附功能；另外，由于利用需要加湿的空气来加热吸附转子的吸附材料，利用由解吸引起的吸热，在通过吸附转子时空气自身的温度降低，同样地，作为吸附材料整体不能发挥充分的解吸功能。其结果是，必须增大通气面积并载置所需程度以上的大量吸附材料，从而存在吸附转子大型化的倾向。
本发明是鉴于上述情况而作出的，其目的在于提供一种车辆用除加湿装置，该车辆用除加湿装置利用吸附材料的吸附、解吸功能，例如在冬季，向窗玻璃供给防模糊用途的除湿空气并向乘员侧供给加湿空气，可以简化装置结构且可以使装置小型化。
解决问题的方法
为了解决上述课题，在本发明中，将载置了吸附材料的固定方式的一对吸附元件分别直接设置在作为珀耳帖元件的吸热部和散热部而起作用的一对板面上，从而构成吸附材料组件，利用珀耳帖元件例如直接冷却第一吸附元件并促进由吸附材料进行的吸附质的吸附，与此同时，例如直接加热第二吸附元件并进行由吸附材料进行的吸附质的解吸，将通过第一吸附元件而得到的除湿后的空气向第一吹出口吹出，并将通过第二吸附元件而得到的加湿后的空气向第二吹出口吹出。接着，在吸附材料组件中，利用向珀耳帖元件流动的电流的逆转来功能性地切换吸热部和散热部，从而切换相对各吸附元件的冷却和加热，使各吸附元件的吸附操作和解吸操作反转，并且，随着吸附操作和解吸操作的反转，使用流路切换装置来切换通过了第一吸附元件的空气和通过了第二吸附元件的空气的流动方向。由此，例如在冬季，从第一吹出口连续地吹出除湿后的空气并可以将其用于窗玻璃的防模糊用途，另外，从第二吹出口连续地吹出加湿后的空气并可以将其用于提高乘员的舒适性。
即，本发明的主旨在于提供一种车辆用除加湿装置，其对车辆室内的空气进行除湿及加湿，其特征在于，所述除加湿装置是在作为空气通过的流路的壳体内，沿空气的流向依次收纳鼓风机、吸附材料组件以及流路切换装置而构成的；在所述壳体中设有将除湿(或加湿)后的空气吹出的第一吹出口和将加湿(或除湿)后的空气吹出的第二吹出口；所述吸附材料组件包括下述元件：具有作为吸热部和散热部分别起作用的一对板面的珀耳帖元件、在可通气的构件上载置吸附材料而构成且分别直接设置在所述珀耳帖元件的各板面上的第一吸附元件及第二吸附元件，并且所述吸附材料组件以由所述鼓风机吹送的空气能够通过所述各吸附元件的方式设置在所述壳体内；所述流路切换装置的构成为：相对于所述壳体的所述第一吹出口及第二吹出口，可以使通过了所述吸附材料组件的所述第一吸附元件的空气和通过了所述第二吸附元件的空气单独流动且可切换流动方向，而且，在所述吸附材料组件中使流向珀耳帖元件的电流逆转并切换该珀耳帖元件的吸热部和散热部，并且在所述流路切换装置中随着所述电流的逆转而切换各空气的流动方向。
发明的效果
根据本发明的车辆用除加湿装置，由固定方式的一对吸附元件和珀耳帖元件构成吸附材料组件，利用流向珀耳帖元件的电流的逆转使各吸附元件的吸附操作和解吸操作反转，且利用流路切换装置来切换被除湿/加湿的各空气相对吹出口的流动方向，因此，不需要设置现有的吸附转子方式那样的转动驱动部，并且，在作为珀耳帖元件的吸热部及散热部而起作用的各板面上直接设置各吸附元件，由于加热/冷却吸附元件时的珀耳帖元件和吸附元件之间的导热性好，因此可以将吸附元件及珀耳帖元件进一步小型化。即，根据本发明，可以简化装置结构并且可以将装置整体进一步小型化。
附图说明
图1是将本发明的车辆用除加湿装置的构造例局部剖开表示的平面图及侧视图；
图2是表示本发明的车辆用除加湿装置所使用的吸附材料组件的一例的立体图；
图3是表示本发明的车辆用除加湿装置所使用的吸附材料组件的另一例的立体图；
图4是沿图1的A-A线剖开的剖面图，是表示流路切换装置的空气取入口部分的壳体的一个肋的图；
图5是沿图1的B-B线剖开的剖面图，是表示流路切换装置的内部结构的图；
图6是沿图1的B-B线剖开的剖面图，是表示流路切换装置的内部结构的图；
图7(a)～(b)是将本发明的车辆用除加湿装置的另一构造例局部剖开表示的平面图及侧视图；
图8(a)～(b)是将本发明的车辆用除加湿装置的另一构造例局部剖开表示的平面图及侧视图；
图9(a)～(b)是表示设有将加湿空气的温度降低且将除湿空气的温度提高的功能的本发明除加湿装置的构造例的框图；
图10是表示本发明的车辆用除加湿装置的优选吸附材料的吸附特性的水蒸气吸附等温线。
附图标记说明
1      壳体
10     吸入口
11     第一吹出口
12     第二吹出口
2      鼓风机
3      吸附材料组件
30     珀耳帖元件
3a     珀耳帖元件的板面(吸热部或散热部)
3b     珀耳帖元件的板面(散热部或吸热部)
31     第一吸附元件
32     第二吸附元件
33     构件
4      流路切换装置
41     第一导入室
42     第二导入室
43     分配室(振分室)
44     调节板(ダンパ—)
45     执行器(アクチュエ—タ)
5      加热冷却器
51     导入口
52     导入口
61     第一流入口
62     第二流入口
71     第一流出口
72     第二流出口
8a     空间
8b     空间
9a     空间
9b     空间
具体实施方式
基于附图说明本发明的车辆用除加湿装置的一个实施方式。另外，在以下的实施方式的说明中，将车辆用除加湿装置简称为“除加湿装置”。
本发明的除加湿装置是对车辆室内的空气进行除湿和加湿的除加湿装置，例如在外部气体干燥的冬季，用于向窗玻璃供给防模糊(防曇)用途的除湿空气并向乘员侧供给加湿空气。另外，通过后述流路切换装置的动作设定的变更，在外部气体变成高湿度的夏季时，还可以向乘员侧供给除湿空气。并且，本发明的除加湿装置也可以装入已设的空调装置中，如以下实施方式所示，可以将整体构成薄型箱状，并设置在室内的顶棚部分等。
如图1所示，本发明的除加湿装置在作为空气通过的流路的壳体(1)中沿空气的流向依次收纳鼓风机(2)、吸附材料组件(3)以及流路切换装置(4)而构成。壳体(1)可以对应设置场所而设计成各种形状，如上所述，例如设置在顶棚，因此，形成将相当于高度的厚度部分较薄设计的扁平的长方体箱状。另外，壳体(1)也可根据顶棚形状使厚度方向、长度方向、宽度方向的外部轮廓形状成为曲线状。
在壳体(1)的前端设有用于吸入室内空气的吸入口(10)，在壳体(1)的后端设有将除湿(或加湿)后的空气吹出的第一吹出口(11)和将加湿(或除湿)后的空气吹出的第二吹出口(12)。另外，为了降低压力损失，这些吹出口(11)、(12)也可以具有由曲线构成的截面形状。在壳体(1)的内部，安装鼓风机(2)及吸附材料组件(3)，为了构成流路切换装置(4)，附带设置沿空气流向依次隔开的肋(13)、肋(14)和肋(15)。
鼓风机(2)与后述的吸附材料组件(3)的一对吸附元件(31)、(32)对应而设置有两台。作为鼓风机(2)，通常使用直流方式的离心式风扇。该离心式风扇的转速为3000～6000rpm左右、最大静压为100～300Pa左右、最大风量为0.1～0.5m3/min左右。鼓风机(2)固定于在上下开设有通气孔的肋(13)上且设置在壳体(1)的靠近前端的位置。需要说明的是，在本发明中，也可构成通过共用的一台鼓风机将空气供给到一对吸附元件(31)、(32)中的方式。
在本发明中，使用不需要驱动机构且热效率高的特定的吸附材料组件(3)。即，如图2所示，吸附材料组件(3)由如下元件构成：具有作为吸热部和散热部分别起作用的一对板面的珀耳帖元件(30)；在可通气的构件(33)上载置吸附材料而构成且分别直接设置在珀耳帖元件(30)的各板面(3a)、(3b)上的第一吸附元件(31)及第二吸附元件(32)。
如图2所示，吸附材料组件(3)既可成为扁平的长方体形状，或者也可成为对应壳体的结构而具有曲面的形状。另外，在吸附材料组件(3)中，第一吸附元件(31)及第二吸附元件(32)相对于珀耳帖元件(30)的各板面(3a)、(3b)，可以不隔着空气层或其他隔热元素，设置成由珀耳帖元件(30)产生的温热及冷热通过热传导而传递的方式，也可以隔着银糊、润滑脂(グリス)等导热材料而设置。
如图1所示，吸附材料组件(3)使由鼓风机(2)输送的空气可透过各吸附元件(31)、(32)而设置在壳体(1)内。即，吸附材料组件(3)位于在上下分别开设有通气孔的上述肋(13)及肋(14)(参照图4)之间，且配置成如下结构：通过肋(13)的各通气孔的空气流入到各吸附元件(31)、(32)的构件(33)中，并且通过各构件(33)的空气通过肋(14)的各通气孔。
在上述吸附材料组件(3)中，众所周知珀耳帖元件(30)是利用珀耳帖效应的元件，是作为计算机等电子设备的冷却装置而使用的电子器件。即，珀耳帖元件为如下元件：在两种金属板之间设置多个P型半导体和N型半导体，同时通过其中一个金属板构成N-P结且通过另一个金属板构成P-N结；在该元件中，因在PN结部分流过电流而引起热移动，从而在一个金属板产生吸热现象而在另一个金属板产生散热现象。
在本发明中，为了将吸附材料组件(3)小型化，使用各板面(3a)、(3b)分别作为吸热部、散热部起作用的例如平板状的珀耳帖元件(30)。该珀耳帖元件(30)的耗电量为1.4～120W、最高发热温度为80～90℃、最大温差为64～83℃。在本发明的除加湿装置中，在设计珀耳帖元件(30)时基于下式算出该珀耳帖元件所需要的散热容量(W1)及吸热容量(W2)。
[式1]
散热容量(W1)＝[(加湿空气的比焓〔kJ/kg(DA)〕)
               -(入口空气的比焓〔kJ/kg(DA)〕)]
            ×(空气密度〔kg(DA)/m3〕)×(加湿空气的风量〔m3/h〕)
吸热容量(W2)＝[(入口空气的比焓〔kJ/kg(DA)〕)
                -(除湿空气的比焓〔kJ/kg(DA)〕)]
            ×(空气密度〔kg(DA)/m3〕)×(除湿空气的风量〔m3/h〕)
上述式中的单位标记kg(DA)表示干燥空气1kg。
第一吸附元件(31)及第二吸附元件(32)分别如图2及图3所示，在可通气的构件(33)上载置吸附材料而构成，为了收纳在上述薄型壳体(1)内，通常使外形形状成为扁平的箱状。为了在构件(33)和珀耳帖元件(30)之间有效地传递热量(温热及冷热)，各吸附元件(31)、(32)将构件(33)收纳在金属制壳体中而构成。
作为构件(33)，只要能够谋求小型化，并且只要能够确保大的吸附面积且可保持一层数量多的粉末状吸附材料，则可以使用各种结构的构件。作为该构件(33)的结构，例如可列举通过瓦楞板状(波板状)的基材板将通气孔(cell)的开口形状为大致三角形的如图所示的所谓波纹型结构、通气孔的开口形状为大致六边形的蜂窝型结构、通气孔的开口形状为四边形的方格型等结构。
例如，如图2所示，波纹型构件(33)是将形成为大致瓦楞板状的基材板和形成为大致平板状的基材板交替层叠并构成多个通气孔的构件。即，各吸附元件(31)、(32)的构件(33)具有如下结构：通过将瓦楞板状的基材板与平板状的基材板重叠而形成一列空孔的蜂窝板与珀耳帖元件(30)的板面(3a)、(3b)平行地相邻配置多个，换言之，各蜂窝板的大致平板状的基材板与珀耳帖元件(30)的板面(3a)、(3b)平行地配置；通气孔通过将瓦楞板状基材板的各凸部与邻接的平板状基材板接合，构件端面侧(通气方向的两端面侧)的开口形状成为大致三角形。
另外，波纹型构件(33)也可以如图3所示构成。图3所示的构件(33)具有如下结构：通过将瓦楞板状的基材板与平板状的基材板重叠而形成一列空孔的蜂窝板在与珀耳帖元件(30)的板面(3a)、(3b)正交的状态下相邻配置多个，即上述蜂窝板沿珀耳帖元件(30)的板面(3a)、(3b)排列。换言之，构件(33)具有配置成各蜂窝板的大致平板状基材板与珀耳帖元件(30)的板面(3a)、(3b)正交的状态的结构。如上所述，作为吸附元件(31)、(32)，在使用构件(33)的蜂窝板与珀耳帖元件(30)的板面(3a)、(3b)垂直配置的元件时，相对于构成各吸附元件(31)、(32)的构件(33)的各蜂窝板，可以均匀且有效地传递珀耳帖元件(30)的温热及冷热，从而可以进一步提高珀耳帖元件(30)的加热、冷却效果。
上述图2及图3所示的各吸附元件(31)、(32)的构件(33)所使用的蜂窝板可以由交替层叠长度不同的两种基材板且将较长的基材板拉近(引き寄せ)并以一定间隔接合的所谓蜂窝成型机来制作，此时，相邻的平板状基材板和瓦楞板状基材板通过加热熔敷、超声波熔敷或使用粘接剂的粘接等而接合。接着，构件(33)如下进行制造：使用如上所述的方法制作作为基材板的由陶瓷纸等构成的例如波纹型等的蜂窝板，在层叠蜂窝板而制作构件的结构体之后，将上述结构体浸渍在由吸附材料、粘合剂和溶剂构成的浆液中。另外，蜂窝板的制造方法本身是公知的，例如公开在日本特开2004-209420号公报中。
另外，在上述第一吸附元件(31)及第二吸附元件(32)中，各自的通气面积(与构件(33)的通气方向正交的总开口面积)优选设定为吸附组件(3)的上游侧和下游侧的流路的最小截面积(与通气方向正交的开口面积)以上。当将吸附元件(31)、(32)的通气面积如上所述设定时，可以减小在各吸附元件(31)、(32)内通过的空气的流速，从而可以进一步提高吸附及解吸功能。
并且，第一吸附元件(31)及第二吸附元件(32)可以分别形成与内部的通气方向正交的截面的面积比空气的入口及出口的开口面积大的结构。如上所述，当增大吸附元件(31)、(32)内部的截面积时，由于可以降低出入口附近的宽度方向侧(在俯视图中为左右)的侧缘部分的通气时的压力损失，因此可以提高各吸附元件(31)、(32)中的吸附/解吸效率。
另外，在本发明中，为了减小各吸附元件(31)、(32)内的空气流速并提高吸附及解吸功能，例如，如图7所示，也可以使吸附组件(3)形成比壳体(1)的收纳鼓风机(2)和流路切换装置(4)的部位的宽度更宽的宽度。此时，例如壳体(1)的鼓风机(2)的下游侧部位形成随着朝向吸附组件(3)的入口而宽度逐渐变宽的结构，并且，壳体(1)的吸附组件(3)的下游侧部位形成随着朝向第一吹出口(11)及第二吹出口(12)而宽度逐渐变窄的结构(参照图7(a))。
并且，在本发明中，基于与上述相同的目的，例如，如图8所示，吸附组件(3)也可以形成比壳体(1)的收纳鼓风机(2)和流路切换装置(4)的部位的厚度更厚的厚度。此时，例如壳体(1)的鼓风机(2)的下游侧部位形成随着朝向吸附组件(3)的入口而厚度逐渐变厚的结构，并且，壳体(1)的吸附组件(3)的下游侧部位(流路切换装置(4)的部分)形成随着朝向第一吹出口(11)及第二吹出口(12)而厚度逐渐变薄的结构(参照图8(b))。
在本发明中，例如在冬季，为了对从第一吹出口(11)吹出的用于窗玻璃防模糊的空气进行充分除湿，另外对从第二吹出口(12)向乘员侧吹出的空气有效进行加湿，载置在构件(33)上的吸附材料可以使用二氧化硅、介孔(メソボ—ラス)氧化硅、氧化铝、活性炭、沸石等。该吸附材料优选具有以下所述的吸附特性。
即，在冬季，在制暖时将在车室内循环的空气的温度设为25℃时，虽然相对湿度为25～50％左右的比较低的湿度，但为了利用从第一吹出口(11)吹出的空气来实现例如对5℃低温的窗玻璃的防模糊效果，吸附材料需要具有如下特性：即便在如上所述的低湿度中，也可充分吸附水分并将吹出空气的相对湿度进一步降低到20％左右以下。
另一方面，在吸附材料的再生时，虽然使用前述的珀耳帖元件(30)，但为了降低耗电量，希望吸附材料可以在温度为90℃以下、优选在70℃以下的较低温度下进行脱水。于是，在车室内部适当地位于舒适状态时，例如温度为25℃、湿度为50％时，利用珀耳帖元件(30)将通过构件(33)的空气加热到90℃时的相对湿度为2％，加热到70℃时的相对湿度为4％。因此，对吸附材料而言，希望具有如下特性：在相对湿度为2～25％的范围内优选在4～25％的范围内可以容易地进行吸附、解吸。
另外，吸附材料所希望的吸附/解吸量如下所述。即，将车室内的空气用于防模糊而向窗玻璃供给时，一般而言吹出120m3/h左右的空气。此时，若窗玻璃的温度设为5℃，则为了防止窗玻璃结露，优选吹出的空气一直被除湿到5℃的饱和状态的绝对湿度以下、大约为5g/kg以下。如前所述，若室内空气的温度设为25℃、湿度设为50％，则由于该空气的绝对湿度为9.8g/kg，因此，对于120m3/h(＝15.5kg/h)的空气需要进行4.8g/kg以上的除湿。因此，优选利用吸附材料能够吸附例如750g/h的水分。
并且，若想要加湿车室内的空气并以不带来不舒适感的方式向乘员侧供给，则优选例如以1～2m/s的风速且以4.7m3/h的风量吹出空气。此时，从吸入口(10)吸入的空气的温度为20℃、相对湿度为30％、绝对湿度为4.35g/kg(DA)，若想要从第二吹出口(12)向乘员侧吹出温度为25℃、相对湿度为40％、绝对湿度为7.91g/kg(DA)的加湿空气，则要求将绝对湿度仅提高1.82g/kg(DA)，并要求在上述风量下，以水分量表示仅加湿10.3g/h。
另一方面，在吸附材料组件(3)动作时，如后所述，由第一吸附元件(31)和第二吸附元件(32)交替地切换吸附操作和解吸操作，若吸附、解吸操作的切换数设为12次/h，则在各吸附元件(31)、(32)的一次吸附操作及解吸操作中，需要利用吸附材料吸附、解吸大约0.85g水分。并且，在实用方面，为了装入更小型的壳体(1)中，需要谋求各吸附元件(31)、(32)的小型化，当将各构件(33)中的有效体积(载置有吸附材料的状态下的表观体积(見かけ体積))之和设计为35cm3时，可载置在两构件(33)上的吸附材料的总重量为6g左右。因此，对吸附材料而言，至少要求0.14g/g的吸附/解吸量。
即，在本发明中，载置于吸附材料组件(3)的各构件(33)上的吸附材料需要具有如下吸附特性：在25℃的水蒸气吸附等温线中，相对湿度25％时的吸附量与相对湿度2％时的吸附量之差为0.14g/g以上。优选为，相对湿度25％时的吸附量与相对湿度4％时的吸附量之差为0.14g/g以上。若为具有该特性的吸附材料，则与吸附材料的种类无关。例如，可列举介孔氧化硅、氧化铝、活性炭、沸石等。
在本发明中，作为满足上述特性的吸附材料，可列举在低湿度下可以容易地吸附水蒸气且在低温度下可以容易地解吸的沸石。作为该沸石，可列举二氧化硅/氧化铝比为2.5以上的FAU型等铝硅酸盐类(アルミノシリケ—ト
Figure A200780039004D0014144619QIETU
)或铝磷酸盐类(アルミノフオスフェ—ト
Figure A200780039004D0014144619QIETU
)，特别是，优选骨架结构中至少包含Al和P的结晶铝磷酸盐类。从提高吸附材料各个粒子中水蒸气的扩散的观点来看，吸附材料粒子的大小(平均粒径)通常为0.1～300μm，优选为0.5～250μm，更优选为1～200μm，最优选为2～100μm。
上述铝磷酸盐类(以下适当简称为“ALPO类”)为IZA(InternationalZeolite Association：国际沸石协会)确定的结晶铝磷酸盐。结晶铝磷酸盐中构成骨架结构的原子为铝及磷，其一部分也可由其它原子进行置换。其中，从吸附特性方面来看，优选(I)铝被杂原子Me1进行了部分置换的Me-铝磷酸盐(其中，Me1属于周期表第三或第四周期，其为从2A族、7A族、8族、1B族、2B族、3B族(除去铝)的元素中选出的至少一种元素)；(II)磷被杂原子Me2置换的Me-铝磷酸盐(其中，Me2为属于周期表第三或第四周期的4A族元素)；或者(III)铝和磷分别被杂原子Me1、Me2置换的Me-铝磷酸盐。
Me既可以含有一种，也可以含有两种以上。优选Me(Me1、Me2)为属于周期表第三周期、第四周期的元素。Me1为二价的状态时，优选离子半径为3以上0.8nm以下，更优选在二价四配位的状态时，离子半径为0.4～7nm。上述元素中，从合成的容易性、吸附特性方面来看，优选从Fe、Co、Mg、Zn中选择的至少一种元素，特别优选为Fe。Me2为属于周期表第三或第四周期的4A族元素，优选为Si。
另外，作为上述铝磷酸盐类，通常使用其骨架密度(FD)为13T/nm3以上且为20T/nm3以下的铝磷酸盐类。骨架密度的下限优选为13.5T/nm3以上，更优选为14T/nm3以上。另一方面，骨架密度的上限优选为19T/nm3以下。骨架密度未达到上述范围时，存在结构变得不稳定的倾向，耐久性降低。另一方面，若骨架密度超过上述范围，则吸附容量变小，不适合作为吸附材料使用。另外，骨架密度(单位：T/nm3)是指每单位体积(nm3)内存在的T原子(1nm3沸石中的氧元素之外的构成骨架的元素的数量)。
作为铝磷酸盐类的结构，若用IZA规定的结构代码表示，则可列举AEI、AEL、AET、AFI、AFN、AFR、AFS、AFT、AFX、ATO、ATS、CHA、ERI、LEV、VFI。其中，从吸附特性、耐久性方面来看，优选具有AEI、AEL、AFI、CHA、LEV结构的铝磷酸盐类，特别优选具有AFI、CHA结构的铝磷酸盐类。
作为吸附材料，在上述铝磷酸盐类中，特别优选SAPO-34、FAPO-5。另外，也可将一种或两种以上的ALPO类组合使用。FAPO及SAPO的制造条件没有特别限定，通常在将铝源、磷源、根据需要使用的Si、Fe等Me源及模板混合后，进行水热合成而制造。另外，ALPO类可以利用例如特公平1-57041、特开2003-183020、特开2004-136269等公报中记载的公知的合成法进行合成。
顺便提一下，适用于本发明的除加湿装置的吸附材料例如结晶硅铝磷酸盐(SAPO-34)具有图10中实线所示的吸附特性，在25℃的水蒸气等温线中，在从相对湿度2％到相对湿度25％之间吸附量急剧变化，其差值(δ1)为0.15g/g以上。与此相对，现有的吸附材料例如A型硅胶或活性炭具有如图10中虚线所示的吸附特性，在25℃的水蒸气等温线中，在从相对湿度2％到相对湿度25％之间吸附量的变化小，其差值(δ2)为SAPO-34的1/2以下程度。即，适用于本发明的吸附材料在低湿度范围内具有吸附、解吸更多水分的特性。
另外，为了容易进行保养作业(保守管理)，本发明的除加湿装置如下构成：吸附材料组件(3)的第一吸附元件(31)及第二吸附元件(32)可分别进行更换。具体而言，吸附材料组件(3)以将各吸附元件(31)、(32)紧贴而不是固定在珀耳帖元件(30)上的状态收纳于如图1所示的壳体(1)中。而且，其构成为：吸附材料组件(3)可以通过打开设于壳体(1)的例如盖(省略图示)而拆除。由此，在吸附性能降低等时可以仅更换吸附元件(31)、(32)。
在本发明的除加湿装置中，在上述吸附材料组件(3)中将各吸附元件(31)、(32)的吸附操作、解吸操作交替切换。因此，在本发明中，为了将被除湿后的空气从第一吹出口(11)连续地吹出，并将加湿后的空气从第二吹出口(12)连续地吹出，如图1所示，在吸附材料组件(3)的下游侧设置有流路切换装置(4)。而且，流路切换装置(4)如下构成：相对于壳体(1)的第一吹出口(11)及第二吹出口(12)，可以使通过吸附材料组件(3)的第一吸附元件(31)的空气和通过第二吸附元件(32)的空气单独流动且可切换流动方向(振向け先)。
作为切换空气流路的机构，可以使用如下的机构：使两个可挠性管路移动并变更其连接位置的机构、将通过连杆等进行同步动作的两个挡板(シャッタ—)交替地开闭并变更其连接位置的机构、将相互邻接且从侧面看正交的同轴的两张转动挡板以90度转动并变更其连接位置的机构等，但从将装置结构简单化且谋求小型化的观点来看，如图1中作为一例所示，上述流路切换装置(4)如下构成：利用通过执行器(45)进行转动的调节板(44)，切换上述各空气的流动方向。
具体而言，流路切换装置(4)由下述部件构成：通过了吸附材料组件(3)的空气流入的壳体上部的第一导入室(41)；同样地通过了吸附材料组件(3)的空气流入的壳体下部的第二导入室(42)；这些导入室(41)、(42)之间的分配室(振分室)(43)；切换空气流向的调节板(44)；以及使该调节板动作的执行器(45)。
第一导入室(41)、第二导入室(42)及分配室(43)由下述部件形成：上述肋(14)；其下游侧的肋(15)；壳体(1)的两侧壁、顶部、底部以及水平架设且将上述肋(14)、(15)之间的空间分隔为上下三段的两张分隔板(16)、(17)(参照图1b及图4)。
如图1b及图4所示，第一导入室(41)如下构成：其设于壳体(1)的上部且经由肋(14)上部的导入口(51)，通过了吸附材料组件(3)的第一吸附元件(31)的空气流入。另一方面，第二导入室(42)如下构成：设于壳体(1)的下部且经由肋(14)下部的导入口(52)，通过了吸附材料组件(3)的第二吸附元件(32)的空气流入。
分配室(43)是与调节板(44)协同发挥作用而分配空气的流出地的空间，如图1(b)及图4所示，设置在上述第一导入室(41)和第二导入室(42)之间。而且，如图5所示，在将肋(14)、(15)之间的空间分隔为上下三段的前述两张分隔板(16)、(17)的各自中央，设有通气孔(以附图标记(61)及(62)表示的孔)，这些通气孔构成向分配室(43)流入的空气的入口。另外，在肋(15)的与分配室(43)的高度相当的部位左右，设有通气孔(以附图标记(71)及(72)表示的孔)，这些通气孔成为从分配室(43)流出的空气的出口。
即，在分配室(43)中设有与上述各导入室(41)、(42)分别相通的第一流入口(61)及第二流入口(62)，导入室(41)、(42)的空气流入分配室(43)。而且，在分配室(43)中设有与壳体(1)的第一吹出口(11)及第二吹出口(12)分别相通的第一流出口(71)及第二流出口(72)，分配室(43)的空气向各吹出口(11)、(12)流出。
如图1(a)、图5及图6所示，调节板(44)设置在上述分配室(43)的中央，换言之，设置在第一流入口(61)和第二流入口(62)之间，且构成可绕着与肋(14)、(15)的板面正交的轴仅转动一定角度的结构。上述调节板(44)利用设置在与分配室(43)相反的一侧(下游侧)的执行器(45)而相对于肋(15)动作，该调节板左右的侧缘与分隔板(16)、(17)接触，从而可以将分配室(43)分隔为两个空间。另外，为了使调节板(44)以一定角度正转或反转，作为执行器(45)，通常使用齿轮传动类型的步进电机。
分配室(43)如下构成：如图5所示，通过上述调节板(44)向一个方向的转动，分配室(43)被分隔为包含第一流入口(61)及第一流出口(71)的空间(8a)和包含第二流入口(62)及第二流出口(72)的空间(8b)；如图6所示，通过上述调节板(44)向另一个方向的转动，分配室(43)被分隔为包含第一流入口(61)及第二流出口(72)的空间(9a)和包含第二流入口(62)及第一流出口(71)的空间(9b)。
在本发明的除加湿装置中，例如为了从第一吹出口(11)连续地吹出除湿后的空气，并从第二吹出口(12)连续地吹出加湿后的空气，在吸附材料组件(3)中，例如按照一定时间使流向珀耳帖(30)的电流逆转并切换该珀耳帖元件的吸热部和散热部。而且，在流路切换装置(4)中，构成随着上述电流的逆转，将通过了吸附材料组件(3)的第一吸附元件(31)的空气和通过了第二吸附元件(32)的空气的流动方向切换的结构。
即，在吸附材料组件(3)中，按照以各吸附元件(31)、(32)的吸附、解吸操作为基准的时间间隔，例如30～600秒间隔，使流入珀耳帖元件(30)的电流逆转，并切换该珀耳帖元件(30)的板面(3a)、(3b)的吸热功能和散热功能。另外，在流路切换装置(4)中，与珀耳帖元件(30)的电流的逆转同时或使其逆转并经过一定时间后，调节板(44)动作，从而将被吸附材料组件(3)处理后的上述各空气的流动方向一方面从第一吹出口(11)向第二吹出口(12)切换，另一方面从第二吹出口(12)向第一吹出口(11)切换。使流路切换装置(4)动作的时机是使珀耳帖元件(30)的电流逆转以后直到珀耳帖元件(30)的各板面(3a)、(3b)的温度高低反转的期间，通常为电流逆转以后直到经过大约30～60秒的期间。这样，经过一定时间后，使调节板(44)动作而切换流动方向，从而可以更有效地生成除湿空气及加湿空气。
另外，虽然未图示，但本发明的除加湿装置设置有用于进行如下控制的控制装置，即，进行鼓风机(2)的控制、吸附材料组件(3)中的珀耳帖元件(30)的电流的控制和流路切换装置(4)中的执行器(45)的控制的控制装置。另外，在第一吹出口(11)连接有作为朝向窗玻璃的防霜吹出口的送风路径，在第二吹出口(12)连接有朝向乘员侧的正面吹出口。
本发明的除加湿装置，例如在外部气体干燥的冬季如下进行工作。即，鼓风机(2)吸入室内空气，并将其分别送入到吸附材料组件(3)的第一吸附元件(31)及第二吸附元件(32)。在吸附材料组件(3)中，例如珀耳帖元件(30)的一个板面(3a)作为吸热部起作用，另一个板面(3b)作为散热部起作用，因此，通过上述板面(3a)，第一吸附元件(31)被冷却，进行载置于其构件(33)上的吸附材料的吸附操作，对通过构件(33)的空气中的水蒸气进行吸附。另一方面，第二吸附元件(32)被珀耳帖元件(30)的板面(3b)冷却，进行载置于该第二吸附元件的构件(33)的吸附材料的解吸操作，将通过构件(33)的空气中的水蒸气放出。
通过了吸附材料组件(3)的第一吸附元件(31)的被除湿的空气及通过第二吸附元件(32)而被加湿的空气，分别经由导入口(51)、(52)(参照图4)，流入流路切换装置(4)的第一导入室(41)及第二导入室(42)。如图5所示，在流路切换装置(4)中，调节板(44)位于朝一个方向转动的状态，将分配室(43)分隔为空间(8a)和空间(8b)。即，分配室(43)被调节板(44)分隔为包含第一流入口(61)及第一流出口(71)的空间(8a)和包含第二流入口(62)及第二流出口(72)的空间(8b)。因此，流入第一导入室(41)的除湿后的空气，经由第一流出口(71)，被输送到第一吹出口(11)(参照图1)。另一方面，流入第二导入室(42)的加湿后的空气，经由第二流出口(72)，被输送到第二吹出口(12)(参照图1)。
在吸附材料组件(3)中，若吸附操作和解吸操作进行一定时间，则流入珀耳帖元件(30)的电流逆转，该珀耳帖元件的吸热部和散热部被切换。换言之，珀耳帖元件(30)的板面(3a)作为散热部起作用，板面(3b)作为吸热部起作用。而且，通过切换珀耳帖元件(30)的各板面(3a)、(3b)的功能，在各吸附元件(31)、(32)中，各个吸附材料的吸附/解吸操作反转。
即，上述第一吸附元件(31)通过使被冷却过的其构件(33)加热，将到此为止已经吸附的水蒸气进行解吸。另一方面，上述第二吸附元件(32)通过使被加热过的其构件(33)冷却，从而开始水蒸气的吸附。其结果是，第一吸附元件(31)向通过它的空气中放出水蒸气来进行加湿，第二吸附元件(32)对通过它的空气中的水蒸气吸附来进行除湿。由此，加湿后的空气流入流路切换装置(4)的第一导入室(41)，除湿后的空气流入第二导入室(42)。
另外，若在珀耳帖元件(30)中电流逆转，则从电流的逆转开始例如经过0～60秒之后，利用流路切换装置(4)切换流路。即，在流路切换装置(4)中，执行器(45)动作，调节板(44)从图5所示的状态沿另一方向转到图6所示的状态，从而将分配室(43)分隔为空间(9a)和空间(9b)。如图6所示，在调节板(44)沿另一方向转动的状态下，分配室(43)被调节板(44)分隔为包含第一流入口(61)和第二流出口(72)的空间(9a)和包含第二流入口(62)和第一流出口(71)的空间(9b)。因此，第一导入室(41)的加湿后的空气流入分配室(43)的空间(9a)，其经由第二流出口(72)被送入到第二吹出口(12)(参照图1)。另一方面，第二导入室(42)的除湿后的空气流入分配室(43)的空间(9b)，其经由第一流出口(71)被送入到第一吹出口(11)(参照图1)。
在本发明的除加湿装置中，在如上所述的吸附材料组件(3)中，以一定的时机使吸附、解吸操作反转，并且与此对应地，利用流路切换装置(4)切换除湿后的空气和加湿后的空气的吹出流路。由此，例如可以从第一吹出口(11)连续地吹出除湿后的空气，从第二吹出口(12)连续地吹出加湿后的空气。而且，将除湿后的空气用于窗玻璃的防模糊，将加湿后的空气用于提高舒适性。
如上所述，在本发明的除加湿装置中，将载置有吸附材料的固定方式的一对吸附元件(31)、(32)分别直接设置在作为珀耳帖元件(30)的吸热部和散热部而起作用的各板面上，构成吸附材料组件(3)，在吸附材料组件(3)中，通过使向珀耳帖元件(30)流动的电流逆转，功能性地切换吸热部和散热部，切换对各吸附元件(31)、(32)的冷却和加热，从而使吸附操作和解吸操作反转，并且，使用流路切换装置(4)，随着吸附操作和解吸操作的反转，将通过了第一吸附元件(31)的空气和通过了第二吸附元件(32)的空气的流动方向切换。
因此，在本发明的除加湿装置中，不需要设置现有的吸附转子方式那样的转动驱动部，而且，在珀耳帖元件(30)中直接设置有各吸附元件(31)、(32)，对吸附元件(31)、(32)进行加热/冷却时的珀耳帖元件(30)和吸附元件之间的导热性好，因此，可以将吸附元件(31)、(32)及珀耳帖元件(30)进一步小型化。其结果是，可以简化装置结构，并可以使装置整体进一步小型化。
并且，对本发明的除加湿装置而言，如前所述，吸附材料组件(3)的第一吸附元件(31)和第二吸附元件(32)可分别更换，由此，在因堵塞或水蒸气之外的物质的吸附而导致吸附性能降低时，可以从壳体(1)取出吸附材料组件(3)并更换各吸附元件(31)、(32)。由此，通过仅更换吸附元件(31)、(32)，就可以恢复装置性能。另外，不使用过滤器例如以几年为单位更换吸附元件，从而可以长期地维持装置，还可以降低维护费用。
另外，作为上述水蒸气以外的物质，可列举例如VOC13物质(甲醛、乙醛、甲苯、二甲苯、乙基苯、苯乙烯、对二氯苯、十四烷、苯二甲酸二正丁酯、苯二甲酸二(2-乙基己酯)、二嗪农、仲丁威(Fenobucarb)、毒死蜱(Chlorpyrifos))、乙酸、脂肪酸(正丁酸)、胺、氨等有臭味的物质，如上所述，当第一吸附元件31和第二吸附元件32可更换地构成时，可以防止在室内成为高温时被浓缩的上述有臭味的物质等再次放出到室内。
另外，虽然没有图示，但在本发明的除加湿装置中，为了向乘员侧吹出更舒适的空气，在吸附材料组件(3)的下游侧，也可设置在被该吸附材料组件(3)的第一吸附元件(31)除湿(或加湿)后的空气和被第二吸附元件(32)加湿(或除湿)后的空气之间进行显热(顕熱)交换的热交换器。
例如，从第二吹出口(12)向乘员侧吹出的加湿空气为含有在各吸附元件(31)、(32)中被解吸的水分的空气，但也存在如下情况，即利用加热解吸时的珀耳帖元件(30)的热量，成为所需要温度以上的高温。另一方面，例如从第一吹出口(11)向窗玻璃侧吹出的除湿空气因由珀耳帖元件(30)进行的冷却而成为低温。因此，在本发明中，构成在吸附材料组件(3)的下游侧设置热交换器，并利用该热交换器降低加湿空气的温度并提高除湿空气的温度的结构。
作为上述热交换器，可以使用如下所述的各种热交换器：由铝等导热率高的金属构成且在表面具有多个翼的块状显热热交换器、具有由与上述相同的金属构成的多个平行平板且在平板间的相互邻接的间隙中使高温空气和低温空气相邻地流动的正交型热交换器等显热交换器等。该热交换器横跨到达第一吹出口(11)的流路和到达第二吹出口(12)的流路而设置。在设置有上述热交换器的情况下，由于可以在温度高的加湿空气和温度低的除湿空气之间进行热交换，因此，例如在冬季可以向乘员侧吹出被加湿且温度适当降低的舒适的空气。
并且，上述热交换器的设置位置优选流路切换装置(4)的下游侧。当在流路切换装置(4)的下游侧设置了热交换器时，与在吸附材料组件(3)和流路切换装置(4)之间设置热交换器的情况相比，由于热交换器中的高温空气和低温空气的流路不切换且没有热交换器自身的热损失，因此，可以有效地进行热交换，从而可以降低向乘员侧吹出的加湿空气的温度。
另外，在本发明中，为了降低从吸附材料组件(3)吹送的加湿空气的温度且提高除湿空气的温度，如图9所示，也可在吸附材料组件(3)的下游侧设置利用了珀耳帖元件的加热冷却器(5)。加热冷却器(5)由如下元件构成：具有作为吸热部和散热部分别起作用的一对板面的珀耳帖元件(55)；具有可通气的热交换用构件且设置于珀耳帖元件(55)的各板面上的第一热交换元件(56)及第二热交换元件(57)。作为第一热交换元件(56)及第二热交换元件(57)的各构件的结构，与吸附材料组件中的结构同样地，可以利用波纹型、蜂窝型或格子型等结构。
加热冷却器(5)的位置，如图9(a)所示，位于流路切换装置(4)的下游侧，或如图9(b)所示，位于吸附材料组件(3)和流路切换装置(4)之间。作为流路切换装置(4)，可以使用各种结构的流路切换装置，例如使用与图1所示的前述装置相同的装置。而且，如图9(a)所示，当在流路切换装置(4)的下游侧设置加热冷却器(5)时，将流路切换装置(4)与图1中的情况相比朝向相反地设置，利用流路结构(省略图示)将来自吸附材料组件(3)的吹送风朝左右分配，从而可以将加湿空气及除湿空气导入到下游侧的加热冷却器(5)中。另外，当如图9(a)所示设置时，由于加热冷却器(5)中的温度变化小，故可以减小热损失。
对于图9所示的本发明的除加湿装置而言，在上述加热冷却器(5)中，与前述吸附材料组件(3)的切换操作同步地切换珀耳帖元件(55)的电流，通过切换第一热交换元件(56)和第二热交换元件(57)中的加热和冷却，可以切实地降低从吸附材料组件(3)送出的加湿空气的温度，并可以切实地提高除湿空气的温度。另外，根据需要，通过控制珀耳帖元件(55)的电流，可以调节加湿空气及除湿空气的温度。
另外，本发明的除加湿装置通过切换流路切换装置(4)的调节板(44)的动作设定，例如在夏季，也可以从第二吹出口(12)向乘员侧吹出除湿后的空气。另外，为了捕捉室内的臭气成分，也可以在吸附材料组件(3)的上游侧或下游侧设置除臭用的过滤器。

Claims (8)

1.一种车辆用除加湿装置，其对车辆室内的空气进行除湿及加湿，其特征在于，
所述除加湿装置是在作为空气通过的流路的壳体内，沿空气的流向依次收纳鼓风机、吸附材料组件以及流路切换装置而构成的；
在所述壳体内设有将除湿(或加湿)后的空气吹出的第一吹出口和将加湿(或除湿)后的空气吹出的第二吹出口；
所述吸附材料组件包括下述元件：具有作为吸热部和散热部分别起作用的一对板面的珀耳帖元件、在可通气的构件上载置吸附材料而构成且分别直接设置在所述珀耳帖元件的各板面上的第一吸附元件及第二吸附元件，并且所述吸附材料组件以由所述鼓风机吹送的空气能够通过所述各吸附元件的方式设置在所述壳体内；
所述流路切换装置的构成为：相对于所述壳体的所述第一吹出口及第二吹出口，可以使通过了所述吸附材料组件的所述第一吸附元件的空气和通过了所述第二吸附元件的空气单独流动且可切换流动方向，且在所述吸附材料组件中使流向珀耳帖元件的电流逆转并切换该珀耳帖元件的吸热部和散热部，并且在所述流路切换装置中随着所述电流的逆转而切换各空气的流动方向。
2.权利要求1所述的除加湿装置，其特征在于，流路切换装置利用通过执行器进行动作的调节板，切换各空气的流动方向。
3.权利要求1或2所述的除加湿装置，其特征在于，
流路切换装置具有：通过了吸附材料组件的第一吸附元件的空气流入的第一导入室、通过了第二吸附元件的空气流入的第二导入室、设有与这些各导入室分别相通的第一流入口及第二流入口且设有与壳体的第一吹出口及第二吹出口分别相通的第一流出口及第二流出口的分配室、通过执行器进行转动且设置在所述分配室内将该分配室分隔为两个空间的调节板；
所述分配室的构成为：通过所述调节板向一个方向的转动，其被分隔为包含所述第一流入口及所述第一流出口的空间和包含所述第二流入口及所述第二流出口的空间；通过所述调节板向另一个方向的转动，其被分隔为包含所述第一流入口及所述第二流出口的空间和包含所述第二流入口及所述第一流出口的空间。
4.权利要求1～3中任一项所述的除加湿装置，其特征在于，吸附材料组件的第一吸附元件及第二吸附元件构成为能够分别进行更换。
5.权利要求1～4中任一项所述的除加湿装置，其特征在于，第一吸附元件及第二吸附元件的构件是将包括基本上为瓦楞板状的基材板及基本上为平板状的基材板的蜂窝板层叠多个而构成的波纹型构件，并且，该构件具有所述各蜂窝板的基本上为平板状的基材板与珀耳帖元件的板面平行地设置的结构。
6.权利要求1～4中任一项所述的除加湿装置，其特征在于，第一吸附元件及第二吸附元件的构件是将包括基本上为瓦楞板状的基材板及基本上为平板状的基材板的蜂窝板层叠多个而构成的波纹型构件，并且，该构件具有设置成所述各蜂窝板的基本上为平板状的基材板与珀耳帖元件的板面正交状态的结构。
7.权利要求1～6中任一项所述的除加湿装置，其特征在于，在吸附材料组件的下游侧，设置有在被该吸附材料组件的第一吸附元件除湿(或加湿)后的空气和被第二吸附元件加湿(或除湿)后的空气之间进行显热交换的热交换器。
8.权利要求1～7中任一项所述的除加湿装置，其特征在于，吸附材料为骨架结构中至少包含Al和P的结晶铝磷酸盐类。
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