JP2005147502A - 調湿装置 - Google Patents

Abstract

【課題】調湿装置の除湿手段を共振防止、振動防止および耐衝撃性能の優れたものとすることを目的とする。
【解決手段】波板状の電気抵抗発熱体の表面に吸着材を担持した波形凸部を挟んで、除湿手段４を波板状絶縁材５で固定するようにしたもので、除湿手段４を波板状絶縁材５で固定することにより、共振や振動や衝撃が加わっても除湿手段４は移動することがなく、疲労や破壊や脱落を防止できるものであり、所定の除湿性能を実現し得るものである。
【選択図】図３

Description

本発明は、吸着材を用いて空気中の水分を吸着により除去し、吸着材に吸着した水分を加熱により脱着再生させる調湿装置に関するものである。

従来、この種の調湿装置は、空気中の水分の吸脱着方法として、ハニカム状セラミックス基材の表面に吸着材を担持し、この吸着材に空気中の水分を吸着させ、吸着材に吸着した水分を外部の熱源からの輻射熱や対流熱により加熱して脱着再生するものがある（例えば、特許文献１参照）。
特開平５−７７３４号公報

しかしながら、前記従来の構成では、波板状の形状に加工した吸着として機能する除湿手段が共振、振動あるいは衝撃を受けた場合、除湿手段が移動したり、共振して、疲労、脱落または破壊される恐れがあった。

また、除湿手段を面的に固定させてしまうと、吸着材の空気との接触面積が減少するため、吸着材の再生時間が長くなったり、あるいは除湿性能がダウンすることになった。さらに、除湿手段が絶縁材などの部材との接触面積が大きくなると、熱が奪われて再生時間が長くなるという課題を有していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、除湿能力の向上安定、および短時間で除湿手段の再生を行うとともに、除湿手段の移動を防止して、共振を防止し、耐振性能、耐衝撃性能を有する調湿装置を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の調湿装置は、波板状に折り曲げられた帯状の電気抵抗発熱体の表面に吸着材を担持した除湿手段と、前記除湿手段の波板状の凸部を挟んで、前記除湿手段を固定する波板状の絶縁材とで構成したものである。

これによって、除湿手段の波板状の凸部を挟んで、波板状の絶縁材で固定されるため、除湿手段の波方向の移動を防止する。また、除湿手段が共振して、吸着材が疲労、破壊または脱落することを防止することができる。そして、振動や衝撃を受けた場合に、信頼性の優れたものとすることができる。

本発明の調湿装置は、振動あるいは衝撃を受けた場合、除湿手段の移動の防止を行うことができるので、疲労、破壊または脱落することがなく、共振を防止し、耐振性能および耐衝撃性能などの信頼性を高めることができる。また、波板状に折り曲げられた帯状の電気抵抗発熱体は、等間隔に振幅を設定できるので、各波形部で、空気と吸着材との接触効率は同じになり、除湿手段の除湿性能を向上安定させるとともに、吸着材に送風を流したときの圧力損失も安定させることができる。

本発明の実施の形態は、波板状に折り曲げられた帯状の電気抵抗発熱体の表面に吸着材を担持した除湿手段と、前記除湿手段の波板状の凸部を挟んで、前記除湿手段を固定する波板状の絶縁材からなるものである。絶縁材には除湿手段を固定する突起部を形成してもよい。除湿手段の波板状の凸部を挟んで、波板状形状の絶縁材で固定されるため、除湿手段の波の移動を防止する。また、除湿手段が共振して、疲労、破壊または脱落することを防止することができる。

波板状形状の絶縁材を一定間隔に波形を形成することにより、波板状に折り曲げられた帯状の電気抵抗発熱体は、等間隔あるいは、所望の間隔に波形および振幅を設定できるので、除湿手段の通風路内を空気は均一あるいは所望の風速あるいは風量分布にして送風することができる。そして、等間隔に波形を形成すれば、送風される空気は、各波形部での吸着材との接触効率は同じとなり、除湿手段の除湿性能を安定向上させるとともに、除湿手段に送風を流したときの圧力損失も安定させることができる。また、波板状の絶縁材と波板状の除湿手段は、振動や衝撃の際に除湿手段の移動を防止するとき以外は、接触せずに構成しているため、吸着材を再生させる際に、絶縁材への放熱を抑えることができる。

波板状の絶縁材あるいは平板状の絶縁材の少なくとも一方が除湿手段を弾性変形させて固定することも考えられ、波板状の絶縁材あるいは平板状の絶縁材の少なくとも一方で、除湿手段を押圧して固定保持するようにすれば、全方向に振動あるいは衝撃が加えられても、耐振性能、耐衝撃性能は非常に優れたものとすることができる。また、絶縁材は除湿手段と接触させているが、点的な接触となっているため、除湿手段が吸着材の再生をする際にも、放熱は微少となり、再生時間が長くなるということはない。

波板状に折り曲げられた帯状の電気抵抗発熱体の表面に吸着材を担持した除湿手段と、前記除湿手段の端面を固定する平板状の絶縁材を設けたことにより、除湿手段は、平板状の絶縁材で除湿手段の端面を固定しているので、除湿手段の端面側に移動することを規制し、位置ずれを防止する。したがって、振動および衝撃によって位置ずれを起こすことがないものとすることができる。また、平板状の絶縁材であるため、送風した際の圧力損失も低くできる。

板状絶縁材は突起部を持ち、前記突起部が除湿手段の内部に挿入されたことを特徴とすることにより、板状絶縁材の突起部が除湿手段の内部に挿入されているため、特に波板状に折り曲げられた除湿手段の波の振幅が大きいときには、弾性変形しやすく、加振されたときに起こる共振を防止するのに有効である。

電気抵抗発熱体として金属薄板に切れ込み加工を行い伸張させたエキスパンドメタル、または金属線を編んだ金網、または金属薄板に穴加工を施した穴付板などの多孔板に電流を流す構成としたことにより、エキスパンドメタルの切れ込みの切り欠き仕様や、金網の素線径・織目間隔、パンチングメタルの穴径やピッチなどの穴あけ仕様を変更することによって、容易にかつ精度良く金属体の抵抗値を調節することが出来るため、所望の発熱体をたやすく実現できる。また、多孔体のため、ディッピング等によって吸着材を担持する場合担持しやすく、また表面積が大きくなるので、除湿手段単位体積あたりの吸着スピードが大きくなり、調湿装置を小型化することができる。

（実施例１）
図１〜４において、除湿装置は、シロッコファンなどの送風機１の送風路に、ゼオライトやシリカゲルや活性アルミナなどの吸着材２を電気抵抗発熱体３の表面に担持させた除湿手段４が配置してある。

そして、送風機１で送風された室内空気中の湿気は除湿手段４の吸着材２で吸着され、また電気抵抗発熱体３に通電して吸着材２を加熱することで吸着材２の除湿能力を再生させることができるようにしてある。前記除湿手段４は波板状絶縁材５に電気的に絶縁して固定してある。

さらに、除湿装置には、除湿空気を吹出す吹出口６と、電気抵抗発熱体３により吸着材２から放出された水分を含む排出空気を外に排出する排出口７と、除湿空気を吹出口６へと導く除湿風路８と、吹出口６および排出口７を択一的に開閉し、除湿モードと再生モードに切替える風路切替手段９と、この風路切替手段９、送風機１および電気抵抗発熱体３の動作を制御する制御手段１０とを具備する。

前記電気抵抗発熱体３は波板状に折り曲げ加工されていて、小空間で水分を含んだ空気との接触面積を大きくし、水分の脱着効率を高めるように工夫してあり、両端には通電用の端子１１が設けられている。

波板状絶縁材５は、軟質マイカ板などでできた絶縁部材を波板状に成形してつくられ、除湿手段４の波板状の凸部を挟んで、波の方向にずれないように、天面と底面に設けられている。

以上のように構成された調湿装置について、以下その動作、作用を説明する。

まず、室内が高温高湿になっている場合に、調湿装置を用いて快適な環境を実現する作用について説明する。

図１に示すように、まず、除湿モードでは、風路切替手段９は排出口７を閉じる位置に設定し、送風機１を駆動する。

送風機１によって０．２ｍ３／分の流量で除湿手段４に送り込まれた室内の空気（３５℃、５５％ＲＨ）は、吸着材２で水蒸気が吸着され湿度が低下するとともに吸着熱で発熱し高温低湿度の空気（４８℃、１８％ＲＨ）となる。

また、除湿手段４の除湿能力を回復させる再生モード時は、図２に示すように、風路切替手段９を排出口７の開ける位置にし、電気抵抗発熱体３を動作させる。

例えば、吸着材２がシリカゲルの場合は、１３０℃まで加熱し水蒸気を吸着材２から放出させ、排出口７から室内に高湿度の空気として放出するものである。なお、風路切替手段９は、具体的にはステッピングモータなどで駆動させるダンパーを使用している。

また、送風機１のモーターを直流モーターとし、回転数を制御する制御手段１０を設けた構成においては、再生モード時は送風機１の送風量を、０．０２ｍ３／分程度の微弱風となるよう制御する。

電気抵抗発熱体３に通電するとその表面に吸着材２を担持した構成であるため、再生時における吸着材２の昇温速度が大きくなる。つまり再生時間を短くしても吸着した大部分の水蒸気が放出されることになる。

従って、短時間で吸着能力が回復するため断続的に除湿モードと吸着モードを繰り返しても充分な除湿能力を発揮することができる。換言すれば、除湿手段４を大幅に小型化できる。

以上のように、本実施例においては、波板状絶縁材５で除湿手段４の波板状の凸部を挟んで左右にずれないようにしているので、繰り返し加振された場合において振動を防止することができる。

そして、除湿手段４に担持された吸着材２が疲労、破壊または脱落することを防止するとともに、電気抵抗発熱体３の断線も防止することができる。さらに、波板状に折り曲げ加工された電気抵抗発熱体３の断線を防止するためには、山谷部に適切なＲ加工を施すと、繰り返し応力による破断を防止することができる。

また、単に除湿手段４を絶縁するに留まらず、位置ずれを防止するので、波板状に折り曲げ加工されて形成された除湿手段４の折り曲げ間隔は、波板状絶縁材５の波の間隔に沿うこととなり、等間隔とすることができ、図３の除湿手段４の波の稜線方向に空気が送風される場合には、各通気部１２の風速、風量は一定となり、除湿性能を安定させるとともに、送風の圧力損失も安定させることができる。

また、除湿手段４を折り曲げ加工することにより、吸着材２の接触面積を増大でき、必要な量の吸着材２の占有面積を小さくすることができる。また、シロッコファンなどの送風機１を使用して風速分布がある場合でも波板状絶縁材５の波の間隔を所望の間隔として、波形状を粗密に形成すれば、各通気部１２の風速を一定とすることも可能であり、除湿性能を安定させる。

また、本実施例において、再生モード時は、吸着材２は電気抵抗発熱体３により直接加熱され、しかも、除湿手段４は絶縁構成となっているため、瞬時に大きな電力を供給することができる。このため、再生時における吸着材２の昇温速度が早くなり、再生時間を短くしても水蒸気が放出され吸着能力が短時間に回復し、断続的に除湿モ−ドと再生モ−ドを繰り返しても充分な除湿能力を発揮することができる。

さらに、吸着材２としてはゼオライトやシリカゲルや活性アルミナなどを使用するため、吸着性能が高くメンテナンスフリーで、また環境負荷の小さなものにすることができる。

なお、電気抵抗発熱体３としては、図５に示すようなステンレスなどの金属薄板に切れ込み加工を施し伸張させたエキスパンドメタル１３、図６に示すようなステンレス金属線を編んだ金網１４、あるいは図７に示すような金属薄板に穴加工を施した多孔板１５に電流を流す構成としてもよい。これらの構成は、空気の送風方向に対して開口した形になっているので、送風の圧力損失を低くすることができる。

また、図３では除湿手段４の波の稜線方向に空気が送風される場合で説明したが、電気抵抗発熱体３の仕様によっては、除湿手段４の脱着性能が増すのであれば各波を通過するように送風させてもよい。また、金属抵抗体や炭素繊維でもよく、要は通電によりジュール熱を生じるものであればよいのはいうまでもない。

なお、図８のように、波板状絶縁材の代わりに、突起部１６を設けた突起部付絶縁材１７で構成しても同様の性能を実現できるのはいうまでもない。

（実施例２）
図９において、実施例１の構成と異なるところは、波板状絶縁材５で除湿手段４を弾性変形させて固定したものである。実施例１と同一符号のものは同一構造を有し、説明は省略する。

以上のように構成された調湿装置について、以下その動作、作用を説明する。除湿手段４は、波板状絶縁材５で弾性変形させる前には、図９の点線の形状をしている。

次に、波板状絶縁材５が除湿手段４の波板状の凸部を挟んで、波板状の凸部の両端を押圧して、実線の位置まで弾性変形させて変位させる。

ここで、除湿手段４は波板状絶縁材５で押さえられて固定されるので、全方向に対して除湿手段４が移動することはなく、振動あるいは衝撃が加えられても、耐振性能、耐衝撃性能は非常に優れたものとすることができる。

また、波板状絶縁材５は除湿手段４と接触しているが、点的な接触となっているため、除湿手段４が吸着材２の再生をする際にも、放熱は微少となり、再生時間が長くなるということはない。

加えて、除湿手段４の凸部は波板状絶縁材５の凸部内側に差し込まれた構成となるため除湿手段４の折り曲げ間隔を精度よく位置決めができる。

なお、本実施例では、波板状の形状を有する波板状絶縁材５で構成したが、平板状の絶縁材で構成しても同様の性能が実現でき、波板状に成形する工程を省略できるので、安価な構成とすることができるのはいうまでもない。

また、波板状絶縁材５を井桁状に囲むことによって、除湿手段４の弾性変形を維持でき、除湿手段４の波板状絶縁材７内への組み込みが容易となる。さらに、除湿手段４を保護する一体構成となり、搬送時や除湿風路８への組み込み時に吸着材２の損傷を防止し、取り扱いを容易とすることができる。

さらに、除湿風路８内に突起部などを設けてで井桁状に組まれた波板状絶縁材５の固定保持もよく、この場合、波板状絶縁材５と除湿風路８との間には、空間ができるので、空気断熱層を設けることとなり、再生モード時の電気抵抗発熱体３の熱は放熱しにくくなり昇温性能が高まり、吸着材２の再生時間が短縮できる。

（実施例３）
図１０、図１１において、実施例１の構成と異なるところは、除湿手段４の端面を固定する平板状絶縁材１８を設けて、除湿手段４を固定したものである。

除湿手段４の周囲を保護絶縁材２０で囲むとともに、除湿風路８の上流側および下流側の中央部に平板状絶縁材１８を水平に備え、両平板状絶縁材１８の間に除湿手段４を備えたものである。

さらに、平板状絶縁材１８の除湿手段４端面部より内部に絶縁材突起部１９を差し込んで除湿手段４を固定保持ものである。なお、実施例１と同一符号のものは同一構造を有し、説明は省略する。

以上のように構成された調湿装置について、以下その動作、作用を説明する。

除湿手段４の周囲を保護絶縁材５で囲むとともに、除湿手段４の端面を固定する平板状絶縁材１８を設けて、除湿風路８の上流側および下流側の中央部に平板状絶縁材１８を水平に備え、両平板状絶縁材１８の間に除湿手段４を備え、さらに、平板状絶縁材１８の除湿手段４接触側に絶縁材突起部１９を設けて、突起部は除湿手段４内部の折り曲げ加工された通気部空間に差込み除湿手段４を固定保持しているので、除湿手段４の折り曲げ間隔を精度よく位置決めができるとともに、除湿手段４の中央部を固定しているので、特に除湿手段４の波の振幅長が大きい場合には、共振を防止することができる。

また、振動や衝撃によって左右にずれることがなくなる。また、図１０の手前側および奥側に平板状絶縁材１８を水平に配置して除湿手段４の端面を抑えているので、振動や衝撃によって、除湿風路８の上流側および下流側に位置ずれを起こすことはない。さらに、板状絶縁材１８は、マイカ板などの薄い絶縁材を使用して、薄板を水平にして設けているので、除湿風路８の送風の圧力損失の大きさは、有無の差が極めて微小であり、除湿性能、風量などの性能に影響を与えることはない。なお、本発明では、水平に配置したが、風路面に対して垂直に配置しても同様の機能を実現できるのはいうまでもない。

また、実施例２のように、押圧によって除湿手段４を固定する場合には、材料の変形、膨張、収縮による寸法変化によって、所定の押圧力が維持できなくなり、振動、衝撃の性能が変化するということも起こりうる。

しかし、本実施例３のように、絶縁材を配置することにより、除湿手段４の位置ずれを防止させるため、絶縁材、除湿手段などの材料強度によって必要な振動、衝撃の性能を設定できる。そして、絶縁材の材質、厚み、配置、個数で比較的容易に設定できるので、信頼性の高いものにできる。

なお、図１２に示すように、装置に利用される場合には、風路内に除湿手段４を納め構成とするが、その際、風路として、樹脂材料あるいは金属材料が使用されるが、特に金属材料の場合には、除湿手段４を絶縁させるため、除湿手段４の周囲を保護絶縁材２０などで井桁状に囲ったりするが、保護絶縁材２０と除湿風路８の間でも、共振、振動、衝撃を受けるため、これを防止するため、除湿手段４の天面と底面の保護絶縁材２０の周囲に除湿風路８より風路突起部２１を設けて、風路内で保護絶縁材２０を固定保持するので、保護絶縁材２０内に設けられた除湿手段４は、耐振性能、耐衝撃性能の信頼性が高まることはいうまでもない。

以上のように、本発明にかかる調湿装置は、除湿手段の移動や位置ずれを防止することができるため、共振を防止するとともに、耐振性能および耐衝撃性能の優れた吸着手段の固定保持が可能となるので、通常の使用においても、振動、衝撃を受ける寝具や衣類などの人体を囲う小空間の空調装置や除湿機などの室内空調装置等の用途にも適用できる。

本発明の実施例１における除湿モード時の調湿装置の断面図 同再生モード時の調湿装置の断面図 同調湿装置の除湿手段および絶縁材構成の断面図 同除湿手段の斜視図 同調湿装置の電気抵抗発熱体の構成図 同調湿装置の他の電気抵抗発熱体の構成図 同調湿装置の他の電気抵抗発熱体の構成図 同調湿装置の他の除湿手段および絶縁材構成の断面図 本発明の実施例２における調湿装置の除湿手段および絶縁材構成の断面図 本発明の実施例３における調湿装置の絶縁材構成の斜視図 同調湿装置の除湿手段および絶縁材構成の断面図 同調湿装置の除湿風路の断面図

符号の説明

１ 送風機
２ 吸着材
３ 電気抵抗発熱体
４ 除湿手段
５ 波板状絶縁材
１３ エキスパンドメタル
１４ 金網
１５ 多孔板
１８ 平板状絶縁材
１９ 突起部

Claims (8)

1. 波板状に折り曲げられた帯状の電気抵抗発熱体の表面に吸着材を担持した除湿手段と、波板状の凸部を挟んで前記除湿手段を固定する波板状絶縁材とを具備した調湿装置。
2. 波板状に折り曲げられた帯状の電気抵抗発熱体の表面に吸着材を担持した除湿手段と、前記除湿手段を固定する突起部を持った絶縁材とを具備した調湿装置。
3. 除湿手段を弾性変形させて絶縁材に固定したことを請求項１または２記載の調湿装置。
4. 波板状に折り曲げられた帯状の電気抵抗発熱体の表面に吸着材を担持した除湿手段と、前記除湿手段の端面を固定する平板状の絶縁材とを具備した調湿装置。
5. 平板状の絶縁材は突起部を持ち、前記突起部が除湿手段の内部に挿入された請求項４に記載の調湿装置。
6. 電気抵抗発熱体は金属薄板に切れ込み加工を行い伸張させたエキスパンドメタルで構成した請求項１，２，４いずれか１項記載の調湿装置。
7. 電気抵抗発熱体は金属線を編んだ金網で構成した請求項１，２，４いずれか１項記載の調湿装置。
8. 電気抵抗発熱体は金属薄板の多孔体で構成した請求項１，２，４いずれか１項記載の調湿装置。

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