JP2000329371A

JP2000329371A - 吸湿用素子および空調機器

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Publication number: JP2000329371A
Application number: JP11140192A
Authority: JP
Inventors: Yohei Seguchi; 洋平瀬口
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1999-05-20
Filing date: 1999-05-20
Publication date: 2000-11-30
Anticipated expiration: 2019-05-20
Also published as: JP3696435B2

Abstract

(57)【要約】【課題】再生時のエネルギーロスを減少させた吸湿用素
子、および、この吸湿用素子を用いることでランニング
コストを低減することができる空調機器を提供する。【解決手段】帯板状の帯板状基材１の表面に、断面が波
形の波形状基材２が貼着され、この帯板状基材１および
波形状基材２の表面に水分を吸湿する吸湿剤と導電性材
料とを混合した担持体３を担持させている。このよう
に、担持体３には導電性材料であるカーボンブラックが
混合されているので、吸湿用素子に対して給電すること
によって該吸湿材を直接加熱することができる。すなわ
ち、効率的に吸湿材を加熱することができる。そして、
空調機器にこの吸湿用素子を適用することで、ランニン
グコストを低減することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、通過する空気か
ら水分を吸湿する吸湿用素子およびこの吸湿用素子を適
用した空調機器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、空気中の水分量（湿度）を調
整する除湿機等の空調機器には通過する空気から水分を
吸湿する吸湿用素子が設けられている。図５は連続運転
が可能な従来の連続式乾湿除湿機の概念を示す構成図で
ある。図において、２１は吸湿用素子、２２は除湿ファ
ン、２３は再生ファン、２４はヒータである。本体にお
いて、除湿ファン２２の運転を開始することによって図
に示す被除湿空気の流れが生じ、再生ファン２３の運転
を開始することによって図に示す再生空気の流れが生じ
る。上記被除湿空気は吸湿用素子２１における除湿領域
２１ａを通過し、上記再生空気は吸湿用素子２１の再生
領域２１ｂ（図にハッチングで示す領域）を通過する。
なお、吸湿用素子２１は図示していないモータによって
回転駆動されており、吸湿用素子２１のおける上記除湿
領域２１ａおよび再生領域２１ｂについては連続的に変
化している。すなわち、吸湿用素子２１のおける上記除
湿領域２１ａおよび再生領域２１ｂについては固定的に
決めれた領域ではなく、被除湿空気が通過する領域が除
湿領域２１ａとなり、再生空気が通過する領域が再生領
域２１ｂとなる。さらに、吸湿用素子２１はハニカム状
に形成したロータであり、ハニカム表面に吸湿剤を担持
させた構成である。

【０００３】上記構成の除湿機では、除湿ファン２２の
運転によって本体外部から取り込まれた被除湿空気は吸
湿用素子２１（除湿領域２１ａ）を通過する際に、吸湿
用素子２１に担持させた吸湿剤に水分が吸湿され、乾燥
した空気となって放出される。

【０００４】また、再生ファン２３の運転によって再生
空気が吸湿用素子２１（再生領域２１ｂ）を通過する。
再生空気は、吸湿用素子２１を通過する前にヒータ２４
によって２００〜２５０℃に温められており、吸湿用素
子２１を通過する際に該吸湿用素子２１を加熱して吸湿
材から水分（主に、上記被除湿空気から吸湿した水分）
を奪い、湿った空気となって放出される。これにより、
吸湿用素子２１は上記被除湿空気から吸湿した水分が取
り除かれた状態に戻る（吸湿用素子２１は再生され
る。）。

【０００５】そして、被除湿空気を室内に放出する装置
では（再生空気を室外に放出する。）室内の除湿・乾燥
が行え、逆に再生空気を室内に放出する装置では（被除
湿空気を室外に放出する。）室内の加湿が行える。な
お、再生空気については本体に設けた凝縮器で吸湿用素
子２１を通過した再生空気の水分を結露させて乾燥した
再生空気に戻すことによって、再生空気を本体内部で循
環させる（本体外部に放出しない）構成の除湿機もあ
る。また、上述したように吸湿用素子２１を回転駆動す
ることによって、吸湿用素子２１における除湿領域２１
ａおよび再生領域２１ｂを連続的に変化させているの
で、本体の連続運転が可能である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、水分を
吸湿した吸湿用素子２１を再生するためには、吸湿用素
子２１を加熱して温度を高める必要があり、従来の方式
は上述したようにヒータ１４によって温めた再生空気を
通過させる方式であった。すなわち、空気を介して吸湿
用素子２１を加熱していたため、吸湿素子２１の加熱に
はヒータ１４において発生させた熱の一部しか利用され
ておらず（エネルギーロスが大きく）、ランニングコス
トが嵩むという問題があった。

【０００７】そして、上記問題を解決するものとして、
図６に示すように帯板状の活性炭紙３１の表面に断面が
波形の活性炭紙３２を貼着し、帯板上の吸湿材３１の背
面側に面発熱体３３を間欠状に添設するとともに吸湿材
３４を担持させ、これを巻回してロータにした吸湿用素
子が提案されている（特公平５−４５７６号公報）。し
かし、この吸湿用素子では断面が波形の活性炭紙３２に
は、面発熱体３３で発生した熱が空気を介在した対流の
熱伝達が主流となって伝達されるため、熱伝達効率が優
れず、結果的に上記問題を解決したものではなかった。

【０００８】また、図７に示すようにセラミックス積層
体に金属珪酸塩ゲルを重合反応させた発熱体３５に対し
て、その片側（図７（Ａ）参照）もしくは両側（図７
（Ｂ）参照）に吸湿剤３６を担持させ、これをハニカム
状に形成した吸湿用素子も提案されている（特開平８−
１４７４７号公報）。この構成では、吸湿剤３６を空気
を介在せずに直接的に加熱することができるので熱伝達
効率を向上でき上記問題を解決できるのであるが、肉厚
が厚いセラッミクス積層体を緻密にハニカム状に形成す
るのは困難であり、製造コストの増加等の問題を生じて
いた。また、吸湿用素子の自重の増加による必要熱量の
増加、肉厚の増加による表面積の減少にともなう装置の
大型化なども引き起こし、結果的に上記問題を解決した
ことにより得られたメリットよりも、デメリットが大き
く実用的ではなかった。

【０００９】この発明の目的は、製造コストの増加等の
デメリットを抑制し、再生時のエネルギーロスを減少さ
せた吸湿用素子、および、この吸湿用素子を用いること
でランニングコストを低減することができる空調機器を
提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記の課題
を解決するために以下の構成を備えている。

【００１１】（１）ハニカム状に形成され、通過する空
気から水分を吸湿する吸湿用素子において、表面に水分
を吸湿する吸湿剤と導電性材料とを混合した担持体を担
持させている。

【００１２】この構成では、吸湿用素子に吸湿剤と導電
性材料とを混合して担持させたので、導電性材料に給電
することにより生じる熱を吸湿剤に直接伝達することが
できる。したがって、吸湿剤を加熱する際のエネルギー
ロスが小さくなり、効率的に吸湿用素子を加熱すること
ができる。

【００１３】（２）上記吸湿剤は、シリカゲル、ゼオラ
イト、活性化アルミナ、または吸湿性のある塩類であ
る。

【００１４】この構成では、シリカゲル、ゼオライト、
活性化アルミナ、または吸湿性のある塩類を吸湿剤とし
て用いるようにした。

【００１５】（３）上記導電性材料は、カーボンブラッ
クや銀、銅などの金属粉末である。

【００１６】この構成では、カーボンブラックや銀、銅
などの金属粉末を導電性材料として用いるようにした。

【００１７】（４）上記導電性材料の配合比は、５ｗｔ
％〜７０ｗｔ％とした。

【００１８】導電性材料の配合比は、５ｗｔ％〜７０ｗ
ｔ％の範囲とすることで、吸湿剤を効率的に加熱するこ
とができ、十分な吸湿能力を確保することができる。

【００１９】（５）上記（１）〜（４）のいずれかに記
載の吸湿用素子を適用した空調機器であって、上記吸湿
用素子を複数の領域に分割するとともに、分割した領域
毎に絶縁材料で分離し、さらに、上記分割した領域毎に
給電が行える給電手段を備えている。

【００２０】この構成では、吸湿用素子を複数の領域に
分割し、各領域毎に給電が行えるようにしたので、吸湿
剤による水分の吸湿と、吸湿剤からの水分の奪う再生と
を並行して行うことができる。したがって、除湿・乾燥
動作、または、加湿動作を連続して行うことができる。
また、上記したように吸湿用素子の再生時におけるエネ
ルギーロスが小さいので、ランニングコストも大幅に低
減できる。

【００２１】（６）上記（１）〜（４）のいずれかに記
載の吸湿用素子を適用した空調機器であって、複数の上
記吸湿用素子を設けるとともに、上記吸湿用素子毎に給
電が行える給電手段を備えている。

【００２２】この構成では、複数の吸湿用素子を用いる
ようにしたので、これらの吸湿用素子を２つのグループ
に分け、一方のグループの吸湿用素子については吸湿剤
による水分の吸湿を行い、他方のグループの吸湿用素子
については吸湿剤から水分を奪う再生を行うようにする
とともに、両グループの吸湿用素子に対する吸湿、再生
を適当なタイミングで切り換えることができる。したが
って、本体における除湿・乾燥動作、または、加湿動作
を連続して行うことができる。また、上記したように吸
湿用素子の再生時におけるエネルギーロスが小さいの
で、ランニングコストも大幅に低減できる。

【００２３】

【発明の実施の形態】図１は、この発明の実施形態であ
る吸湿用素子を示す図である。図において、１は帯板状
の基材（以下、帯板状基材１と言う。）であり、２は基
材１表面に貼着された断面が波形の基材（以下、波形状
基材２と言う。）であり、３は帯板状基材１および波形
状基材２に担持させた担持体である。帯板状基材１およ
び波形状機材２はダンボール紙等を原料とした帯状のシ
ートであり、また波形状基材２はこの帯状シートを高さ
１〜１．５ｍｍ程度の波付け加工したものである。

【００２４】また、担持体３は、合成ゼオライト、カー
ボンブラック、バインダーの混合物である。このよう
に、担持体３に導電性材料であるカーボンブラックを混
合したことによって、担持体３に対して給電を行うこと
でカーボンブラックが発熱し、吸湿材である合成ゼオラ
イトを直接加熱することができる。したがって、吸湿用
素子の吸湿材を効率的に加熱することができる（吸湿用
素子を加熱する際のエネルギーロスが小さい。）。な
お、吸湿剤としては、上記合成ゼオライトの他にもシリ
カゲルや活性化アルミナまたは塩化リチウム等の吸湿性
のある塩類を用いてもよい。また、発熱材料となる導電
性材料としては上記カーボンブラックの他にも銀ペース
ト、インジウム−スズ酸化物（ＩＴＯ）、アンチモン−
スズ酸化物（ＡＴＯ）、銅等の金属粉末を用いてもよ
い。さらに、担持体３における上記発熱材料となるカー
ボンブラックの配合比については５ｗｔ％〜７０ｗｔ％
の範囲内であることが好ましい。この配合比について
は、本願発明者が行った実験において、担持体３におけ
る吸湿能力および給電により吸湿材を適当な温度まで加
熱するのに要する時間等から判断したものである。

【００２５】図２は、図１に示した吸湿用素子で構成し
た吸湿ロータを示す図である。この吸湿ロータ１０は、
厚み方向に通気孔が設けられている。また、吸湿ロータ
１０は図示するように８つの領域に分割しており、各領
域を絶縁材料で分離した構造である。吸湿ロータ１０の
両面には銀ペーストなどの低抵抗塗料が塗布されてお
り、該吸湿ロータ１０の外周部に設けられた電極１１に
接合されている。また、図に示す１２は上記電極１１に
給電を行うための外部電源であり、１３は外部電源１２
からの給電の開始／停止を切り換えるスイッチである。
なお、外部電源１２は分割した領域毎に設けてもよい
し、単一の外部電源１２から各領域に対して給電を行う
構成でもよい。但し、各領域毎にスイッチ１３を設けて
おり、各領域毎に給電を行うことができる。したがっ
て、吸湿ロータ１０は分割した領域毎に吸湿材を加熱す
ることができるので、吸湿剤による水分の吸湿を行う領
域（除湿領域）と、吸湿剤から水分を奪う再生を行う領
域（再生領域）とに分割して機能させることができる。

【００２６】図３は、上記図２に示した吸湿ロータを適
用した空調機器における除湿・乾燥（または加湿）動作
の概念を示す図である。図において１０は吸湿ロータで
あり、１５は除湿ファンであり、１６は再生ファンであ
る。〔従来技術〕の欄でも記載したように、除湿ファン
１５の運転を開始することによって図に示す被除湿空気
の流れが発生し、再生ファン１６の運転を開始すること
によって図に示す再生空気の流れが発生する。なお、こ
の図では吸湿ロータ１０に対して給電を行う外部電源に
ついては図示していない。

【００２７】吸湿ロータ１０は図示していないモータに
よって回転駆動されており、図においてハッチングを施
した４つの領域に対して外部電源からの給電が行われて
いる（ハッチングを施していない４つの領域については
外部電源からの給電が行われていない。）。被除湿空気
は外部電源からの給電が行われていない領域を通過し、
再生空気は外部電源からの給電が行われている領域を通
過する。なお、被除湿空気および再生空気の流れが除湿
ロータ１０の回転にともなって変化するのではなく、図
示していない制御部が除湿ロータ１０の回転によって再
生空気が通過する位置となった領域に対して外部電源に
よる給電を開始し、該領域が被除湿空気が通過する位置
となったときに外部電源による給電を停止する制御を行
っている。したがって、各領域では被除湿空気からの水
分の吸湿動作と吸湿材からの水分を奪う再生動作とが繰
り返し行われる。よって、装置本体では除湿・乾燥動作
または加湿動作を連続的に行うことができる。

【００２８】また、上述したように外部電源からの給電
によって発熱させた発熱材料の熱で吸湿材を直接加熱し
ているので、吸湿材を適当な温度まで加熱するときのエ
ネルーギロスが小さく、本体のランニングコストを低減
することができる。さらに、図５に示した従来の空調機
器と比較すると、再生空気を温めるためのヒータ２４が
不要となったことから、本体の小型化が実現できる。

【００２９】なお、上記実施形態では吸湿ロータ１０を
８分割した例で説明したが、吸湿ロータ１０の分割する
領域の個数については、２分割以上であればよい。すな
わち、吸湿ロータ１０を除湿領域と吸湿領域とに分けて
使用できれば（外部電源により給電を行う領域と給電を
行わない領域とに分けて使用できれば）、本体の連続運
転が可能になる。

【００３０】さらに、上記実施形態では吸湿ロータ１０
を複数の領域に分割するとしたが、複数の吸湿ロータを
設けることによって本体の連続運転が可能になる。図４
に２つの吸湿ロータ１０（１０Ａ、１０Ｂ）を設けた空
調機器における除湿・乾燥（または加湿）動作の概念を
示す。この実施形態にかかる吸湿ロータ１０は上記した
実施形態のものと異なり、外部電源からの給電によって
全体が加熱される（絶縁材料によって複数の領域に分割
されていない。）。図４に示す１７は被除湿空気の流れ
を切り換える第１の送風方向変更部であり、１８は再生
空気の流れを切り換える第２の送風方向変更部である。
第１の送風方向変更部１７は被除湿空気がどちらか一方
の吸湿ロータ１０を通過するように被除湿空気の流れを
切り換えるものであり、第２の送風方向変更部１８は再
生空気が被除湿空気が通過していない側の吸湿ロータ１
０を通過するように再生空気の流れを切り換えるもので
ある。第１の送風方向変更部１７および第２の送風方向
変更部１８を切り換える制御については図示していない
制御部によって行われる。

【００３１】この実施形態の空調機器では、一方の吸湿
ロータ１０Ａ（または１０Ｂ）を除湿用のロータとして
使用し、他方の吸湿用ロータ１０Ｂ（または１０Ａ）を
再生用のロータとして使用する。具体的には、被除湿空
気が通過している一方の吸湿用ロータ１０Ａ（または１
０Ｂ）が除湿用のロータとして使用され、再生空気が通
過している他方の吸湿用ロータ１０Ｂ（または１０Ａ）
が再生用のロータとして使用される。また、再生用のロ
ータとして使用される吸湿用ロータ１０については外部
電源からの給電が行われる。そして、図示していない制
御部は適当なタイミングで除湿用のロータとして使用し
ていた吸湿用ロータ１０Ａ（または１０Ｂ）を再生用の
ロータとして使用する切り換えを行う。このとき、再生
用のロータとして使用していた吸湿用ロータ１０Ｂ（ま
たは１０Ａ）を除湿用のロータとして使用する切り換え
を行う。この切り換えでは、これまで除湿用のロータと
して使用されていた吸湿用ロータ１０Ａ（または１０
Ｂ）に対して外部電源からの給電を開始し、これまで再
生用のロータとして使用されていた吸湿用ロータ１０Ｂ
（または１０Ａ）に対して外部電源からの給電を停止す
るとともに、第１の送風方向変更部１７および第２の送
風方向変更部１８による被除湿空気および再生空気の流
れの切り換えを行う。

【００３２】このように、この実施形態にかかる空調機
器では一方の吸湿ロータ１０Ａ（または１０Ｂ）を除湿
用のロータとして使用し、他方の吸湿用ロータ１０Ｂ
（または１０Ａ）を再生用のロータとして使用するだけ
でなく、適当なタイミングで上記の切り換えを行うよう
にしたことで、各吸湿用ロータ１０をでは被除湿空気か
らの水分の吸湿動作と吸湿材からの水分を奪う再生動作
とが繰り返し行われることになる。よって、装置本体で
は除湿・乾燥動作または加湿動作を連続的に行うことが
できる。また、上述したように外部電源からの給電によ
って発熱させた発熱材料の熱で吸湿材を直接加熱してい
るので、吸湿材を適当な温度まで加熱するときのエネル
ーギロスが小さく、本体のランニングコストを低減する
ことができる。

【００３３】なお、上記の実施形態では２つの吸湿用ロ
ータ１０を用いた空調機器で本願発明を説明したが、吸
湿用ロータ１０を３つ以上用いても除湿・乾燥動作また
は加湿動作を連続的に行うことができる装置を得ること
ができる。

【００３４】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、ハニ
カム表面に吸湿剤と導電性材料とを混合して担持させた
ので、導電性材料に給電した際に生じる熱によって吸湿
剤を直接加熱することができる。したがって、吸湿剤を
加熱する際のエネルギーロスが小さい吸湿用素子を得る
ことができる。

【００３５】また、上記発明にかかる吸湿用素子を適用
し、吸湿用素子を複数の領域に分割し、各領域毎に給電
が行えるようにしたので、吸湿剤による水分の吸湿と、
吸湿剤からの水分の奪う再生とが並行して行える。した
がって、除湿・乾燥動作、または、加湿動作を連続して
行うことができる空調機器を得ることができる。また、
上記したように吸湿用素子の再生時におけるエネルギー
ロスが小さいので、ランニングコストも大幅に低減でき
る。

【００３６】さらに、複数の吸湿用素子を用い、これら
の吸湿用素子を２つのグループに分け、一方のグループ
の吸湿用素子については吸湿剤による水分の吸湿を行
い、他方のグループの吸湿用素子については吸湿剤から
水分を奪う再生を行うようにすることで、上記の空調機
器と同様の効果を奏する本体を得ることができる。な
お、この場合には、吸湿用素子を複数の領域に分割しな
くてもよいため、吸湿用素子の製造コストが低減でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施形態である吸湿用素子を示す図
である。

【図２】この発明の実施形態である吸湿用ロータを示す
図である。

【図３】この発明の実施形態である空調機器の動作を説
明する図である。

【図４】この発明の別の実施形態である空調機器の動作
を説明する図である。

【図５】従来の空調機器の動作動作を示す図である。

【図６】従来提案されている吸湿用素子を示す図であ
る。

【図７】従来提案されている吸湿用素子を示す図であ
る。

【符号の説明】

１−帯板状基材２−波形状基材３−担持体１０（１０Ａ、１０Ｂ）−吸湿ロータ１１−電極１２−外部電源１３−スイッチ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ハニカム状に形成され、通過する空気か
ら水分を吸湿する吸湿用素子において、表面に水分を吸湿する吸湿剤と導電性材料とを混合した
担持体を担持させた吸湿用素子。
【請求項２】上記吸湿剤は、シリカゲル、ゼオライ
ト、活性化アルミナ、または吸湿性のある塩類である請
求項１に記載の吸湿用素子。
【請求項３】上記導電性材料は、カーボンブラックや
銀、銅などの金属粉末である請求項１または２に記載の
吸湿用素子。
【請求項４】上記導電性材料の配合比は、５ｗｔ％〜
７０ｗｔ％とした請求項１〜３のいずれかに記載の吸湿
用素子。
【請求項５】請求項１〜４のいずれかに記載の吸湿用
素子を適用した空調機器であって、上記吸湿用素子を複数の領域に分割するとともに、分割
した領域毎に絶縁材料で分離し、さらに、上記分割した領域毎に給電が行える給電手段を
備えた空調機器。
【請求項６】請求項１〜４のいずれかに記載の吸湿用
素子を適用した空調機器であって、複数の上記吸湿用素子を設けるとともに、上記吸湿用素子毎に給電が行える給電手段を備えた空調
機器。