JP2010002082A - 除加湿装置 - Google Patents

Abstract

【課題】吸着素子３１Ａ、３１Ｂの略全面が必要温度を満たすよう、効率的な加熱／冷却をする。
【解決手段】吸着材モジュール３は、ペルチェ素子３０が吸着素子３１Ａ、３１Ｂの通風方向における風上側に寄せて配設する。
これにより、吸着素子３１Ａ、３１Ｂの風上側を強く加熱／冷却するよう加熱／冷却能力に勾配を付ける。つまり、吸着素子３１Ａ、３１Ｂの風下側は、風上側からの熱伝導と、風上側で加熱／冷却された空気の熱伝達とによって加熱／冷却されるため、熱源は吸着素子３１Ａ、３１Ｂに対して均一に配置するよりも、風上側を強く加熱／冷却するように配置した方が、吸着素子３１Ａ、３１Ｂの略全面が必要温度を満たすような、効率的な加熱／冷却をすることができる。これにより、無駄な電力を使うことなく、吸着素子３１Ａ、３１Ｂの略全面で充分な吸着／脱離作用を発揮させることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、空気（例えば、室内空気）を取り込んで除湿された空気と加湿された空気とを吹き出す除加湿装置に関するものであり、特に吸着材の吸着／脱離機能を利用して、例えば、冬季において、人の居る側に加湿空気を供給し、窓ガラス側などに除湿空気を供給する除加湿装置に関するものである。

除湿と加湿とを行う従来技術として、例えば、下記の特許文献１に示される「車両用除加湿装置」がある。この装置は、ケーシング内に送風機、吸着材モジュール、流路切替装置を収容して構成されている。

吸着材モジュールは、ペルチェ素子の各面に第１の吸着素子および第２の吸着素子を直接配置して構成され、流路切替装置は、第１の吹出口および第２の吹出口に対し、第１の吸着素子を通過した空気と第２の吸着素子を通過した空気とを各別に振り向け、且つ振り向け先を切替可能に構成されている。

そして、吸着材モジュールにおいてペルチェ素子の電流を逆転させてペルチェ素子の吸熱部と放熱部とを入れ替えるとともに、流路切替装置において各空気の振り向け先を切り替えるようになっている。
特開２００８−１００５６６号公報

図９は、従来の問題点を説明する図である。なお、加熱側で説明する。上記した従来技術の構造において、吸着素子３１Ａはペルチェ素子３００によって均一に熱を与えられる（または、均一に熱を奪われる）。しかしながら、吸着素子３１Ａのフィン温度は、通風方向において風上側の温度が低く、風下側に向かって徐々に温度が高くなるという熱勾配が発生する。

グラフは示さないが、冷却側の吸着素子３１Ｂでは逆に、風上側の温度が高く、風下側に向かって徐々に温度が低くなるという熱勾配が発生する。このため、風上側のフィンに担持させた吸湿材は、充分な反応温度が得られない（図９のグラフ中のハッチング範囲）ことより、充分な吸着／脱離作用を発揮しないという問題がある。

本発明は、このような従来技術に存在する問題点に着目して成されたものであり、その目的は、吸着素子の略全面が必要温度を満たすような、効率的な加熱および冷却のできる除加湿装置を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するために、下記の技術的手段を採用する。すなわち、請求項１に記載の発明では、空気を取り込んで除湿された空気と加湿された空気とにして吹き出す除加湿装置であり、空気流通路としてのケーシング（１）には、送風手段（２）、吸着材モジュール（３）および流路切替部（４）が空気の流れ方向に沿って順に配設され、ケーシング（１）の最下流部には、加湿風を吹き出す加湿風吹出口（８）と、除湿風を吹き出す除湿風吹出口（９）とが設けられ、吸着材モジュール（３）は、吸熱部および放熱部としてそれぞれ機能する一対の板面（３０ａ、３０ｂ）を備えたペルチェ素子（３０）と、ペルチェ素子（３０）に熱伝達可能な状態で接続され且つ空気の流れ方向に沿って形成された複数のフィン（３３）と、複数のフィン（３３）の表面に吸着材を把持させて板面（３０ａ、３０ｂ）のそれぞれに配置された第１の吸着素子（３１Ａ）および第２の吸着素子（３１Ｂ）とを備え、送風手段（２）によって送気される空気が両吸着素子（３１Ａ、３１Ｂ）を通過可能にケーシング（１）内に配置され、流路切替部（４）は、加湿風吹出口（８）および除湿風吹出口（９）に対し、第１の吸着素子（３１Ａ）を通過した空気と第２の吸着素子（３１Ｂ）を通過した空気とを別々に分配可能で、かつ分配先を流路切替ドア（６）によって切り替え可能に構成され、ペルチェ素子（３０）に流れる電流を逆転させてペルチェ素子（３０）の吸熱部と放熱部とを入れ替えるとともに、流路切替部（４）は電流の逆転に応じて流路切替ドア（６）によって各空気の分配先を切り替えるように構成されている除加湿装置において、
空気の流れ方向におけるペルチェ素子（３０）の長さが、空気の流れ方向におけるフィン（３３）の長さよりも短く形成されているとともに、フィン（３３）に対してペルチェ素子（３０）が空気流れの風上側となる位置に配設されていることを特徴としている。

この請求項１に記載の発明によれば、ペルチェ素子（３０）を空気流れの風上側に配置して、吸着素子（３１Ａ、３１Ｂ）の風上側を強く加熱／冷却するよう加熱／冷却能力に勾配を付けている。つまり、吸着素子（３１Ａ、３１Ｂ）の風下側は、風上側からの熱伝導と、風上側で加熱／冷却された空気の熱伝達とによって加熱／冷却されるため、熱源は吸着素子（３１Ａ、３１Ｂ）に対して均一に配置するよりも、風上側を強く加熱／冷却するように配置した方が、吸着素子（３１Ａ、３１Ｂ）の略全面が必要温度を満たすような、効率的な加熱／冷却をすることができる。これにより、無駄な電力を使うことなく、吸着素子（３１Ａ、３１Ｂ）の略全面で充分な吸着／脱離作用を発揮させることができる。

また、請求項２に記載の発明では、空気を取り込んで除湿された空気と加湿された空気とにして吹き出す除加湿装置であり、空気流通路としてのケーシング（１）には、送風手段（２）、吸着材モジュール（３α）および流路切替部（４）が空気の流れ方向に沿って順に配設され、ケーシング（１）の最下流部には、加湿風を吹き出す加湿風吹出口（８）と、除湿風を吹き出す除湿風吹出口（９）とが設けられ、吸着材モジュール（３α）は、空気の流れ方向に沿って形成された複数のフィン（３３）と、複数のフィン（３３）の表面に吸着材を把持させた第１の吸着素子（３１Ａ）および第２の吸着素子（３１Ｂ）と、第１の吸着素子（３１Ａ）を加熱する第１のヒータ（４１Ａ）と、第２の吸着素子（３１Ｂ）を加熱する第２のヒータ（４１Ｂ）とを備え、送風手段（２）によって送気される空気が両吸着素子（３１Ａ、３１Ｂ）を通過可能にケーシング（１）内に配置され、流路切替部（４）は、加湿風吹出口（８）および除湿風吹出口（９）に対し、第１の吸着素子（３１Ａ）を通過した空気と第２の吸着素子（３１Ｂ）を通過した空気とを別々に分配可能で、かつ分配先を流路切替ドア（６）によって切り替え可能に構成され、両ヒータ（４１Ａ、４１Ｂ）へ交互に通電して両吸着素子（３１Ａ、３１Ｂ）を交互に加熱するとともに、流路切替部（４）は両ヒータ（４１Ａ、４１Ｂ）への通電切り替えに応じて流路切替ドア（６）によって各空気の分配先を切り替えるように構成されている除加湿装置において、
空気の流れ方向における両ヒータ（４１Ａ、４１Ｂ）の長さが、空気の流れ方向におけるフィン（３３）の長さよりも短く形成されているとともに、フィン（３３）に対して両ヒータ（４１Ａ、４１Ｂ）が空気流れの風上側となる位置に配設されていることを特徴としている。

この請求項２に記載の発明によれば、両ヒータ（４１Ａ、４１Ｂ）を空気流れの風上側に配置して、吸着素子（３１Ａ、３１Ｂ）の風上側を強く加熱するよう加熱能力に勾配を付けている。つまり、吸着素子（３１Ａ、３１Ｂ）の風下側は、風上側からの熱伝導と、風上側で加熱された空気の熱伝達とによって加熱されるため、熱源は吸着素子（３１Ａ、３１Ｂ）に対して均一に配置するよりも、風上側を強く加熱するように配置した方が、吸着素子（３１Ａ、３１Ｂ）の略全面が必要温度を満たすような、効率的な加熱をすることができる。

これにより、無駄な電力を使うことなく、吸着素子（３１Ａ、３１Ｂ）の略全面で充分な脱離作用を発揮させることができる。また、ペルチェ素子（３０）での加熱／冷却から、加熱をヒータ（４１Ａ、４１Ｂ）、冷却は送風手段（２）による空冷とすることにより、コストを抑えた除加湿装置とすることができる。

また、請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載の除加湿装置において、フィン（３３）に沿って通過する空気の流れ速度が大きい部分ほど、空気の流れ方向におけるペルチェ素子（３０）、もしくは両ヒータ（４１Ａ、４１Ｂ）の長さが大きくなっていることを特徴としている。

この請求項３に記載の発明によれば、送風手段（２）からの空気の流れ速度（風速）分布の勾配に対応させて、ペルチェ素子（３０）もしくは両ヒータ（４１Ａ、４１Ｂ）による熱源を、大小に構成したものである。これは、風速の速い部分は空気への熱伝達量が多く必要であり、風速の遅い部分は空気への熱伝達量も少なくて済むため、風速の速い部分は熱源を大きくして加熱／冷却量や熱伝導量を多くし、風速の遅い部分は熱源を小さくして加熱／冷却量や熱伝導量が少なくなるように構成したものである。

これによっても吸着素子（３１Ａ、３１Ｂ）の略全面が必要温度を満たすような、効率的な加熱／冷却をすることができ、無駄な電力を使うことなく、吸着素子（３１Ａ、３１Ｂ）の略全面で充分な吸着／脱離作用を発揮させることができる。

また、請求項４に記載の発明では、請求項１ないし３のいずれかに記載の除加湿装置において、ペルチェ素子（３０）、もしくは両ヒータ（４１Ａ、４１Ｂ）の空気の流れ方向における長さが、フィン（３３）の空気の流れ方向における長さの略半分であることを特徴としている。この請求項４に記載の発明によれば、加熱／冷却能力に勾配を付けて効率的な加熱／冷却とすることにより、ペルチェ素子（３０）、もしくは両ヒータ（４１Ａ、４１Ｂ）の大きさを、略半分程度にまで小さくすることができる。

また、請求項５に記載の発明では、請求項１ないし４のいずれかに記載の除加湿装置において、ペルチェ素子（３０）、もしくは両ヒータ（４１Ａ、４１Ｂ）の空気の流れ方向における上流端位置と、フィン（３３）の空気の流れ方向における上流端位置とが略同じであることを特徴としている。この請求項５に記載の発明によれば、フィン（３３）の上流端から加熱／冷却を行って、できるだけ上流端近傍から必要温度に立ち上げることで効率的な加熱／冷却が可能となる。

また、請求項６に記載の発明では、請求項１ないし５のいずれかに記載の除加湿装置において、吸着材モジュール（３、３α）において、ペルチェ素子（３０）、もしくは両ヒータ（４１Ａ、４１Ｂ）の空気の流れ方向下流側は、第１の吸着素子（３１Ａ）と第２の吸着素子（３１Ｂ）とが分離、断熱されていることを特徴としている。

この請求項６に記載の発明によれば、ペルチェ素子（３０）、もしくは両ヒータ（４１Ａ、４１Ｂ）の無い部分の両吸着素子（３１Ａ、３１Ｂ）を分離、断熱することで、より効率的な加熱／冷却をすることができる。なお、特許請求の範囲および上記各手段に記載の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図１〜６を用いて詳細に説明する。図１は、本発明の第１実施形態における除加湿装置の構造概要を示し、（ａ）は平面断面図、（ｂ）は側面断面図である。なお、本実施形態は、本発明の除加湿装置を車両の車室内に搭載して、車室内空気を取り込んで除湿空気と加湿空気とを吹き出す車両用の除加湿装置に適用したものである。

本除加湿装置は、例えば、外気が乾燥する冬季において、車両前面窓ガラスの内面側に防曇用の除湿空気を供給するとともに、乗員側には加湿空気を供給するために使用される。なお、外気が高湿度となる状況においては、電気回路の接続変更により、乗員側に除湿空気を供給するようにしても良い。さらに、本除加湿装置は、既設の空調装置に組み込むこともできるが、以下の実施形態に示すように、全体を薄型の箱状に構成して、車室内の天井部分などに設置することができる。

本除加湿装置は、図１に示すように、空気が流通する流路として樹脂で成形したケーシング１の一端に、送風機（本発明で言う送風手段）２を接続して構成している。送風機２は、樹脂で成形した扁平なスクロールケーシング２０と、その内部に配設された遠心多翼式のファン（シロッコファン）２１と、そのファン２１を駆動する送風モータ２２とを備えている。そして、スクロールケーシング２０の下方に開設された吸込口２３から車室内空気を吸い込み、吹出口２４から吹き出すようになっている。

送風機２の吹出口２４は、ケーシング１の吸込口１０に接続され、吸い込んだ車室内空気をケーシング１内に供給する。ケーシング１内には、吸着材モジュール３および流路切替部４が、空気の流れ方向に沿って順次配設されている。ケーシング１は、設置場所に応じて各種の形状に設計できるが、上記のように、例えば天井に設置するため、高さに相当する厚さ部分を薄く設計された扁平な略直方体の箱状に形成される。なお、ケーシング１は、天井形状に応じて、厚さ方向、長さ方向、幅方向の外郭形状を、曲線状に形成しても良い。

ケーシング１の空気流れ下流端には、加湿風を吹き出す加湿風吹出口８と、除湿風を吹き出す除湿風吹出口９とが、幅方向に並べて設けられる。これらの加湿風吹出口８と除湿風吹出口９とは、ケーシング１に一体成形した仕切り壁１１によって区画形成されており、本実施形態では除湿風吹出口９に対して加湿風吹出口８を小さく形成している。なお、これら吹出口８、９は、圧力損失を低減するため、曲線で構成される断面形状を備えていても良い。

次に、本実施形態の吸着材モジュール３について、図２を用いて説明する。図２は、図１中の吸着材モジュール３の一例を示す斜視図である。吸着材モジュール３は、駆動機構を必要とせず、かつ熱効率の高いものを使用している。すなわち、吸着材モジュール３は、図２に示すように、吸熱部および放熱部としてそれぞれ機能する一対の板面３０ａ、３０ｂを備えたペルチェ素子３０と、通気可能なフィン３３に吸着材を把持させて成り、かつペルチェ素子３０の各板面３０ａ、３０ｂにそれぞれ直接配置された第１の吸着素子３１Ａおよび第２の吸着素子３１Ｂとから構成される。

ペルチェ素子３０は、周知の通り、ペルチェ効果を利用した素子であり、コンピュータなどの電子機器の冷却装置として使用される電子部品である。すなわち、ペルチェ素子は、２種の金属板の間にＰ型半導体とＮ型半導体とを多数配置するとともに、一方の金属板によってＮ−Ｐ接合を構成し、かつ他方の金属板によってＰ−Ｎ接合を構成した素子であり、係る素子においては、ＰＮ接合部分に電流を流すことにより熱移動が起こり、一方の金属板で吸熱現象が生じ、他方の金属板で放熱現象が生じる。

吸着素子３１Ａ、３１Ｂは、アルミニウムなど、熱伝導率の良い金属で形成され、ペルチェ素子３０の各板面３０ａ、３０ｂに接触する基板３２上に、通風方向に沿って延びる多数枚のフィン３３を立設したものであり、吸着素子を流れる空気流と略平行となるように形成されている。吸着素子３１Ａ、３１Ｂは、各々、通気可能なフィン３３に吸着材を把持させて構成され、上記の薄型のケーシング１に収容するため、通常は外形形状を扁平な箱状に形成される。これにより、通風による圧力損失を低減して、送風手段を小型にすることができる。

フィン３３としては、小型化を図ることができ、しかも、大きな吸着面積を確保でき、かつ一層多量の粉体状の吸着材を保持し得る限り、各種の構造のものを使用できる。このフィンの構造としては、例えば、波板状の基材シートによって通気セルの開口形状が略三角形に形成された、いわゆるコルゲート型、通気セルの開口形状が略六角形に形成されたハニカム型、通気セルの開口形状が四角形に形成された格子型などの構造であっても良い。

本実施形態において、特性を満足する吸着材としては、低い湿度で水蒸気を容易に吸着し、かつ低い温度で容易に脱離し得るゼオライトが好ましい。そして、吸着材モジュール３において吸着素子３１Ａ、３１Ｂは、ペルチェ素子３０の各板面３０ａ、３０ｂに対し、空気層や他の断熱要素が介在することなく、ペルチェ素子３０で生成された温熱および冷熱が熱伝導によって伝わるように配置されていれば良く、銀ペ一ストや伝熱グリスなどの熱伝導材料を介して配置されても良い。

なお、吸着材モジュール３は、図２に示すように扁平な直方体に形成されても良いし、あるいは、ケーシングの構造に応じて曲面を備えた形状に形成されても良い。吸着材モジュール３は、図１に示すように、送風機２によって送気される空気が各吸着素子３１Ａ、３１Ｂを通過可能にケーシング１内に配置される。本実施形態においては、吸着材モジュール３を小型化するため、各板面３０ａ、３０ｂがそれぞれ吸熱部、放熱部として機能する、例えば平板状のペルチェ素子３０が使用される。

また、上記の各吸着素子３１Ａ、３１Ｂにおいては、各々、通気面積（フィン３３の通気方向に直交する総開口面積）が、吸着材モジュール３の上流側および下流側流路の最小の断面積（通気方向に直交する開口面積）以上に設定されるのが好ましい。吸着素子３１Ａ、３１Ｂの通気面積を上記のように設定した場合には、各吸着素子３１Ａ、３１Ｂ内において通過する空気の流速を小さくすることができ、吸着および脱離機能を一層高めることができる。

更に、各吸着素子３１Ａ、３１Ｂは、各々、空気の入口および出口の開口面積に対して、内部の通気方向に直交する断面の面積が大きく形成されていても良い。上記のように、吸着素子３１Ａ、３１Ｂの内部の断面積を大きくした場合には、出入口近傍の幅方向側（平面視して左右）の側縁部分における通気時の圧力損失を低減できるため、各吸着素子３１Ａ、３１Ｂにおける吸脱効率を高めることができる。

なお、本実施形態の吸着材モジュール３の特徴として、ペルチェ素子３０の通風方向における長さを、吸着素子３１Ａ、３１Ｂの通風方向における長さより短く、約１／２とし、略中央より風上側に寄せて配設している。なお、ペルチェ素子３０の通風方向における上流端位置と、吸着素子３１Ａ、３１Ｂの通風方向における上流端位置とは、同じに揃えている。

そして、ペルチェ素子３０から風下側の空間は断熱部材３４で埋めて、第１の吸着素子３１Ａと第２の吸着素子３１Ｂとを分離、断熱している。この断熱部材３４として、本実施形態ではペルチェ素子３０と同じ外形のアルミニウムの角管３４を一体に接合し、その角管３４内の空気層を断熱に利用している。

本実施形態の除加湿装置においては、上記の吸着材モジュール３において、各吸着素子３１Ａ、３１Ｂの吸着操作、脱離操作を、５〜１０分位毎で交互に切り替える。従って、本実施形態においては、加湿された空気を加湿風吹出口８から連続的に吹き出し、除湿された空気を除湿風吹出口９から連続的に吹き出すため、図１に示すように、吸着材モジュール３の下流側に流路切替部４が配置される。

空気の流路を切り替える機構としては、２つの可撓性管路を移動させてその接続先を変更するような機構、リンクなどによって同期作動する２つのシャッターを交互に開閉してその接続先を変更する機構なども使用できる。しかし、装置構成を簡素化し、かつ小型化を図る観点から、図１に一例として示すように、流路切替部４は、アクチュエータ７によって回動する流路切替ドア６により、各空気の振り向け先を切り替えるようになっている。

まず、図１（ｂ）に示すように、流路切替部４は、吸着材モジュール３の直下流側に配設された仕切り板４０により、第１の吸着素子３１Ａを通過した空気が流入する第１流入空間３Ａと、第２の吸着素子３１Ｂを通過した空気が流入する第２流入空間３Ｂとに区画されている。

また、仕切り板４０の下流側は、図１（ａ）に示すように、ケーシング１に一体成形した仕切り壁１１により、加湿風吹出口８に流出する加湿風流通路８０と、除湿風吹出口９に流出する除湿風流通路９０とに区画されており、除湿風流通路９０に対して加湿風流通路８０の通路断面積が小さくなっている。これにより、除湿風吹出口９から吹き出される除湿風の風量に対して、加湿風吹出口８から吹き出される加湿風の風量が少なくなっている。流路切替ドア６は、仕切り板４０と仕切り壁１１との間に配設され、１本のシャフト（回動軸）６０がケーシング１の全幅を貫いている。

具体的に、本実施形態の流路切替部４の構成および作動について、図３〜図５も用いて説明する。図３は、図１中の流路切替ドア６の一例を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）中のｂ視図である。流路切替ドア６は、図３に示すように、シャフト６０に、加湿風流通路８０と第１流入空間３Ａおよび第２流入空間３Ｂの一方とを連通させて他方を閉塞し、この連通／閉塞の状態を逆転しうる加湿側ドア６１ａ、６１ｂと、除湿風流通路９０と第１流入空間３Ａおよび第２流入空間３Ｂの一方とを連通させて他方を閉塞し、この連通／閉塞の状態を逆転しうる除湿側ドア６２ａ、６２ｂとを一体に備えている。

なお、加湿側ドア６１ａ、６１ｂと除湿側ドア６２ａ、６２ｂとのドア面積は、両流通路８０、９０の通路断面積に略比例して、除湿側ドア６２ａ、６２ｂが大きく、加湿側ドア６１ａ、６１ｂが小さくなっている。また、シャフト６０の一端側には、この流路切替ドア６を回動させるためのレバープレート６３が設けられ、このレバープレート６３がケーシング１の外部に出るよう、上下に２分割されたケーシング１で挟持されるように成っている。ケーシング１の外面には、レバープレート６３の端部側と接続され、流路切替ドア６を切替駆動するサーボモータなどのアクチュエータ７が配設されている。

また、本実施形態では、流路切替ドア６の回動範囲（本実施形態では約６０度）を小さくするために、加湿側ドアと除湿側ドアとをそれぞれ２枚ずつ形成しているが、加湿側ドアと除湿側ドアとを対向する位置に１枚ずつ形成し（例えば、図３（ｂ）における６１ａと６２ａ、もしくは、６１ｂと６２ｂ）、それぞれのドアが閉塞する位置が入れ替わるように１８０度回動させる構造としても良い。ドアの回動範囲は大きくなるが、ドアの形状を簡単にすることができる。

図４および図５は、流路切り替えのしくみを説明する図であり、それぞれの（ａ）は図１中のａ−ａ断面図、（ｂ）は図１中のｂ−ｂ断面図である。そして、図４は第１の流路切替位置の状態を示し、流路切替ドア６を一方側（図４の状態）へ回動することにより、第１流入空間３Ａと除湿風流通路９０とが連通し、第２流入空間３Ｂと加湿風流通路８０とが連通するようになる。

つまり、図４（ａ）の加湿風吹出口８側では、第２流入空間３Ｂに流出した加湿風がそのまま加湿風吹出口８へ流出するとともに、第１流入空間３Ａに流出した除湿風は、加湿風吹出口８への流路が加湿側ドア６１ｂで閉塞されているため、第１流入空間３Ａ内を紙面手前側へ流れて除湿風流通路９０側へ移動し、そこから除湿風吹出口９へ流出するようになる。

同様に、図４（ｂ）の除湿風吹出口９側では、第１流入空間３Ａに流出した除湿風がそのまま除湿風吹出口９へ流出するとともに、第２流入空間３Ｂに流出した加湿風は、除湿風吹出口９への流路が除湿側ドア６２ｂで閉塞されているため、第２流入空間３Ｂ内を紙面奥側へ流れて加湿風流通路８０側へ移動し、そこから加湿風吹出口８へ流出するようになる。

また、図５は第２の流路切替位置の状態を示し、流路切替ドア６を他方側（図５の状態）へ回動することにより、第１流入空間３Ａと加湿風流通路８０とが連通し、第２流入空間３Ｂと除湿風流通路９０とが連通するようになっている。つまり、図５（ａ）の加湿風吹出口８側では、第１流入空間３Ａに流出した加湿風がそのまま加湿風吹出口８へ流出するとともに、第２流入空間３Ｂに流出した除湿風は、加湿風吹出口８への流路が加湿側ドア６１ａで閉塞されているため、第２流入空間３Ｂ内を紙面手前側へ流れて除湿風流通路９０側へ移動し、そこから除湿風吹出口９へ流出するようになる。

同様に、図５（ｂ）の除湿風吹出口９側では、第２流入空間３Ｂに流出した除湿風がそのまま除湿風吹出口９へ流出するとともに、第１流入空間３Ａに流出した加湿風は、除湿風吹出口９への流路が除湿側ドア６２ａで閉塞されているため、第１流入空間３Ａ内を紙面奥側へ流れて加湿風流通路８０側へ移動し、そこから加湿風吹出口８へ流出するようになる。

吸着材モジュール３においては、各吸着素子３１Ａ、３１Ｂの吸着／脱離操作に準じた時間間隔、例えば５〜１０分間隔でペルチェ素子３０に流れる電流の方向を逆転させ、ペルチェ素子３０の板面３０ａ、３０ｂにおける吸熱機能と放熱機能とを入れ替えるようになっている。

また、流路切替部４においては、ペルチェ素子３０の電流の逆転に応じて流路切替ドア６が回動され、吸着材モジュール３で処理された各空気の振り向け先が、一方の空気は加湿風吹出口８から除湿風吹出口９へ、他方の空気は除湿風吹出口９から加湿風吹出口８へ切り替えられるようになっている。

この流路切替ドア６の作動するタイミングが、ペルチェ素子３０の電流を逆転させて以降、ペルチェ素子３０の各板面３０ａ、３０ｂの温度が高低逆転するまでの間であり、通常は電流の逆転以降約３０〜６０秒経過するまでの間である。このように、電流逆転後しばらくしてから流路切替ドア６を作動させて振り向け先を切り替えることで、より一層効率的に除湿空気および加湿空気を生成することができる。

なお、図示しないが、本実施形態の除加湿装置には、送風機２の制御、吸着材モジュール３におけるペルチェ素子３０の電流の制御、および流路切替部４におけるアクチュエータ７の制御を行うための制御装置が設けられる。また、加湿風吹出口８には、図示しない乗員側へ向けられたフェイス吹出ダクトが接続され、除湿風吹出口９には、車両前面窓ガラスなどヘ向けられたデフロスタ吹出ダクトが接続される。

本実施形態の除加湿装置は、例えば外気が乾燥している冬季において以下のように稼働する。すなわち、送風機２は、車室内の空気を吸い込み、これを吸着材モジュール３の第１の吸着素子３１Ａおよび第２の吸着素子３１Ｂにそれぞれ送気する。吸着材モジュール３においては、例えば、ペルチェ素子３０の一方の板面３０ａが吸熱部として機能し、他方の板面３０ｂが放熱部として機能する。

このため、前記の板面３０ａによって第１の吸着素子３１Ａが冷却され、そのフィン３３に把持された吸着材の吸着操作が進行し、フィン３３を通過する空気中の水蒸気を吸着する。一方、第２の吸着素子３１Ｂは、ペルチェ素子３０の板面３０ｂによって加熱され、その第２の吸着素子３１Ｂのフィン３３に把持された吸着材の脱離操作が進行し、フィン３３を通過する空気に水蒸気を放出する。

吸着材モジュール３の第１の吸着素子３１Ａを通過して除湿された空気は第１流入空間３Ａに流出し、第２の吸着素子３１Ｂを通過して加湿された空気は第２流入空間３Ｂに流出し、流路切替ドア６により、加湿された空気は加湿風流通路８０に振り向けられて加湿風吹出口８から吹き出され、除湿された空気は除湿風流通路９０に振り向けられて除湿風吹出口９から吹き出される。

吸着材モジュール３において、吸着操作および脱離操作が所定時間行われると、ペルチェ素子３０に印加される電圧が逆転され、ペルチェ素子３０の吸熱部と放熱部とが入れ替えられる。換言すれば、ペルチェ素子３０の板面３０ａが放熱部として機能し板面３０ｂが吸熱部として機能する。そして、ペルチェ素子３０の各板面３０ａ、３０ｂの機能の入れ替わりにより、各吸着素子３１Ａ、３１Ｂにおいては、各々、吸着材の吸着／脱離操作が反転する。

すなわち、上記の第１の吸着素子３１Ａは、冷却されていたそのフィン３３が加熱されることにより、それまで吸着した水蒸気を脱離する。他方、上記の第２の吸着素子３１Ｂは、加熱されていたそのフィン３３が冷却されることにより、水蒸気の吸着を開始する。その結果、第１の吸着素子３１Ａは、これを通過する空気に水蒸気を放出して加湿し、第２の吸着素子３１Ｂは、これを通過する空気中の水蒸気を吸着して除湿する。これにより、加湿された空気は第２流入空間３Ｂに流出し、除湿された空気は第１流入空間３Ａに流出する。

また、ペルチェ素子３０に印加される電圧が逆転されると、流路切替ドア６が第１の流路切替位置から第２の流路切替位置に回動して流路が切り替えられる。すなわち、流路切替ドア６が、例えば図４に示す状態から図５に示す状態に切り替えられる。このため、吸着材モジュール３の第１の吸着素子３１Ａを通過して加湿された空気は第１流入空間３Ａに流出し、第２の吸着素子３１Ｂを通過して除湿された空気は第２流入空間３Ｂに流出し、流路切替ドア６により、加湿された空気は加湿風流通路８０に振り向けられて加湿風吹出口８から吹き出され、除湿された空気は、除湿風流通路９０に振り向けられて除湿風吹出口９から吹き出される。

本実施形態の除加湿装置においては、上記のような吸着材モジュール３で吸着／脱離操作を一定のタイミングで反転させるとともに、これに応じて、除湿された空気と加湿された空気との吹出流路を流路切替ドア６によって切り替える。これにより、除湿風吹出口９から除湿された空気を連続して吹き出し、加湿風吹出口８から加湿された空気を連続して吹き出すことができる。そして、除湿された空気を窓ガラスの防曇用に使用し、加湿された空気を快適性向上のために使用する。

上記のように、本実施形態の除加湿装置においては、吸着材を把持させた固定方式の一対の吸着素子３１Ａ、３１Ｂをペルチェ素子３０の吸熱部および放熱部として機能する各板面３０ａ、３０ｂにそれぞれ直接配置して吸着材モジュール３が構成される。吸着材モジュール３において、ペルチェ素子３０へ流す電流の逆転によって吸熱部と放熱部を機能的に入れ替え、各吸着素子３１Ａ、３１Ｂに対する冷却と加熱を切り替えて吸着操作と脱離操作を反転させるとともに、流路切替ドア６を使用し、吸着操作と脱離操作の反転に応じて、第１の吸着素子３１Ａを通過した空気と第２の吸着素子３１Ｂを通過した空気の振り向け先を切り替える。

従って、本実施形態の除加湿装置においては、従来の吸着ローター方式のような回転駆動部を設ける必要がなく、しかも、ペルチェ素子３０に各吸着素子３１Ａ、３１Ｂが直接配置されており、吸着素子３１Ａ、３１Ｂを加熱／冷却する際のペルチェ素子３０と吸着素子との間の熱伝導性が高いため、吸着素子３１Ａ、３１Ｂおよびペルチェ素子３０を一層小型化できる。その結果、装置構成を簡素化でき、装置全体を一層小型化することができる。

さらに、本実施形態の吸着材モジュール３においては、通風方向におけるペルチェ素子３０の長さが、通風方向におけるフィン３３の長さよりも短く形成されているとともに、フィン３３に対してペルチェ素子３０が空気流れ（通風方向）の風上側となる位置に配設されている。

これによれば、ペルチェ素子３０を空気流れの風上側に配置して、吸着素子３１Ａ、３１Ｂの風上側を強く加熱／冷却するよう加熱／冷却能力に勾配を付けている。つまり、吸着素子３１Ａ、３１Ｂの風下側は、風上側からの熱伝導と、風上側で加熱／冷却された空気の熱伝達とによって加熱／冷却されるため、熱源は吸着素子３１Ａ、３１Ｂに対して均一に配置するよりも、風上側を強く加熱／冷却するように配置した方が、吸着素子３１Ａ、３１Ｂの略全面が必要温度を満たすような、効率的な加熱／冷却をすることができる。これにより、無駄な電力を使うことなく、吸着素子３１Ａ、３１Ｂの略全面で充分な吸着／脱離作用を発揮させることができる。

また、ペルチェ素子３０の通風方向における長さが、フィン３３の通風方向における長さの略半分である。これによれば、加熱／冷却能力に勾配を付けて効率的な加熱／冷却とすることにより、ペルチェ素子３０の大きさを、略半分程度にまで小さくすることができる。

また、ペルチェ素子３０の通風方向における上流端位置と、フィン３３の通風方向における上流端位置とが略同じである。これによれば、フィン３３の上流端から加熱／冷却を行って、できるだけ上流端近傍から必要温度に立ち上げることで効率的な加熱／冷却が可能となる。

また、吸着材モジュール３において、ペルチェ素子３０の通風方向下流側は、第１の吸着素子３１Ａと第２の吸着素子３１Ｂとが分離、断熱されている。これによれば、ペルチェ素子３０の無い部分の両吸着素子３１Ａ、３１Ｂを分離、断熱することで、より効率的な加熱／冷却をすることができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。図７は、本発明の第２実施形態における除加湿装置の側面部分断面図である。なお、本実施形態においては、上述した第１実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略し、異なる構成および特徴について説明する。

上述した第１実施形態の吸着材モジュール３では、吸着素子３１Ａ、３１Ｂの加熱／冷却にペルチェ素子３０を用いていたのに対し、実施形態の吸着材モジュール３αは、吸着素子３１Ａ、３１Ｂのそれぞれを加熱するヒータ４１Ａ、４１Ｂを設けるとともに、通風方向における両ヒータ４１Ａ、４１Ｂの長さが、通風方向におけるフィン３３の長さよりも短く形成されているとともに、フィン３３に対して両ヒータ４１Ａ、４１Ｂが空気流れの風上側となる位置に配設されている。

これによれば、両ヒータ４１Ａ、４１Ｂを空気流れの風上側に配置して、吸着素子３１Ａ、３１Ｂの風上側を強く加熱するよう加熱能力に勾配を付けている。つまり、吸着素子３１Ａ、３１Ｂの風下側は、風上側からの熱伝導と、風上側で加熱された空気の熱伝達とによって加熱されるため、熱源は吸着素子３１Ａ、３１Ｂに対して均一に配置するよりも、風上側を強く加熱するように配置した方が、吸着素子３１Ａ、３１Ｂの略全面が必要温度を満たすような、効率的な加熱をすることができる。

これにより、無駄な電力を使うことなく、吸着素子３１Ａ、３１Ｂの略全面で充分な脱離作用を発揮させることができる。また、ペルチェ素子３０での加熱／冷却から、加熱をヒータ４１Ａ、４１Ｂ、冷却は送風機２による空冷とすることにより、コストを抑えた除加湿装置とすることができる。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について説明する。図８は、本発明の第３実施形態における除加湿装置の平面部分断面図である。上述した各実施形態と異なる特徴部分を説明する。本実施形態の吸着材モジュール３αは、フィン３３に沿って通過する風速が大きい部分ほど、通風方向におけるペルチェ素子３０（もしくは両ヒータ４１Ａ、４１Ｂ）の長さが長くなっており、フィン３３に沿って通過する風速が小さい部分ほど、通風方向におけるペルチェ素子３０もしくは両ヒータ４１Ａ、４１Ｂ）の長さが短くなっている。

これによれば、送風機２からの風速分布の勾配に対応させて、ペルチェ素子３０もしくは両ヒータ４１Ａ、４１Ｂによる熱源を、大小に構成したものである。これは、風速の速い部分は空気への熱伝達量が多く必要であり、風速の遅い部分は空気への熱伝達量も少なくて済むため、風速の速い部分は熱源を大きくして加熱／冷却量や熱伝導量を多くし、風速の遅い部分は熱源を小さくして加熱／冷却量や熱伝導量が少なくなるように構成したものである。

これによっても吸着素子３１Ａ、３１Ｂの略全面が必要温度を満たすような、効率的な加熱／冷却をすることができ、無駄な電力を使うことなく、吸着素子３１Ａ、３１Ｂの略全面で充分な吸着／脱離作用を発揮させることができる。

（その他の実施形態）
本発明は上述した実施形態にのみ限定されるものではなく、次のように変形または拡張することができる。例えば、上述の実施形態は、本除加温装置を車両に搭載して用いたものであるが、通常の室内で用いても良く、加湿を必要とする室（例えば、寝室）内の所定空間（例えば、寝具の枕元周り）に加湿した空気を吹き出し、除湿を必要とする空間（例えば、結露し易い窓や壁）側には除湿された空気を吹き出すように使っても良い。

また、図示しないが、本実施形態の除加湿装置においては、より快適な空気を乗員側へ吹き出すため、吸着材モジュール３の下流側には、吸着材モジュール３の第１の吸着素子３１Ａで除湿（または加湿）された空気と第２の吸着素子３１Ｂで加湿（または除湿）された空気との間で熱交換を行う熱交換器が配置されても良い。

例えば加湿風吹出口８から乗員側へ吹き出される加湿空気は、各吸着素子３１Ａ、３１Ｂにおいて脱離された水分を含む空気であるが、加熱脱離の際のペルチェ素子３０の熱により、必要以上に高温となる場合もある。一方、除湿風吹出口９から窓ガラス側へ吹き出される除湿空気は、ペルチェ素子３０による冷却により低温になっている。そこで、本実施形態において、吸着材モジュール３の下流側に熱交換器が配置され、その熱交換器により加湿空気の温度を下げ、除湿空気の温度を高めるように構成しても良い。

上記の熱交換器としては、アルミニウムなどの熱伝導率の高い金属から成り、かつ表面に多数のフィンを有するブロック状の顕熱熱交換器、前記と同様の金属から成る複数の平行平板を有し、かつ平板間の互いに隣接する隙間に高温の空気と低温の空気を隣接させて流す直交型熱交換器などの顕熱交換器など、各種熱交換器を使用できる。

上記の熱交換器は、加湿風吹出口８へ至る流路と除湿風吹出口９へ至る流路とに跨って配置される。上記の熱交換器を配置した場合には、温度の高い加湿空気と温度の低い除湿空気との間で熱交換できるため、例えば冬季には、加湿され、かつ適度に温度の低下した快適な空気を乗員側へ吹き出すことができる。

さらに、上記の熱交換器の配置位置は、流路切替ドア６の下流側が好ましい。流路切替ドア６の下流側に熱交換器が配置された場合には、吸着材モジュール３と流路切替ドア６の間に配置される場合に比べて、熱交換器における高温空気と低温空気との流路の入れ替わりがなく、熱交換器自体での熱損失がないため、効率的に熱交換でき、乗員側へ吹き出す加湿空気の温度を下げることができる。

また、本実施形態においては、吸着材モジュール３から送風される加湿空気の温度を下げ、かつ除湿空気の温度を高めるため、図示しないが、吸着材モジュール３の下流側にペルチェ素子を利用した加熱冷却器を配置しても良い。この加熱冷却器は、吸熱部および放熱部としてそれぞれ機能する一対の板面を備えたペルチェ素子と、通気可能な熱交換用のフィンを備え、かつペルチェ素子の各板面に配置された第１の熱交換素子および第２の熱交換素子とから構成される。

第１の熱交換素子および第２の熱交換素子の各フィンの構造としては、吸着材モジュール３と同様に、コルゲート型、ハニカム型または格子型などの構造が利用できる。加熱冷却器の位置は、流路切替ドア６の下流側、または、吸着材モジュール３と流路切替ドア６との間とされる。流路切替ドア６としては、各種の構造のものを使用できるが、例えば図１に示す前述の装置と同様の装置が使用される。

そして、流路切替ドア６の下流側に加熱冷却器を配置する場合には、流路切替ドア６を図１の場合と逆向きに配置し、吸着材モジュール３からの送風を流路構造（図示省略）により左右に振り分けることにより、下流側の加熱冷却器に加湿空気および除湿空気を導入することができる。なお、このように配置した場合には、加熱冷却器における温度変化が少ないため、熱損失を小さくすることができる。

本実施形態の除加湿装置は、上記の加熱冷却器において、前述の吸着材モジュール３の切替操作に同期させてペルチェ素子の電流を切り替え、第１の熱交換素子と第２の熱交換素子における加熱と冷却を切り替えることにより、吸着材モジュール３から送り出される加湿空気の温度を確実に高めることができ、除湿空気の温度を確実に高めることができる。また、必要に応じて、ペルチェ素子の電流を制御することにより、加湿空気および除湿空気の温度を調節することができる。

なお、本実施形態の除加湿装置は、流路切替ドア６の作動設定を切り替えることにより、例えば夏季において、加湿風吹出口８から除湿された空気を乗員側へ吹き出すこともできる。また、車室内の臭気成分を捕捉するため、吸着材モジュール３の上流側または下流側に脱臭用フィルターが配置されても良い。

本発明の第１実施形態における除加湿装置の構造概要を示し、（ａ）は平面断面図、（ｂ）は側面断面図である。 図１中の吸着材モジュール３の一例を示す斜視図である。 図１中の流路切替ドア６の一例を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）中のｂ視図である。 流路切り替えのしくみを説明する図であり、第１の流路切替位置の状態を示し、（ａ）は図１中のａ−ａ断面図、（ｂ）は図１中のｂ−ｂ断面図である。 流路切り替えのしくみを説明する図であり、第２の流路切替位置の状態を示し、（ａ）は図１中のａ−ａ断面図、（ｂ）は図１中のｂ−ｂ断面図である。 本発明の効果を説明する図である。 本発明の第２実施形態における除加湿装置の側面部分断面図である。 本発明の第３実施形態における除加湿装置の平面部分断面図である。 従来の問題点を説明する図である。

符号の説明

１…ケーシング
２…送風機（送風手段）
３、３α…吸着材モジュール
４…流路切替部
６…流路切替ドア
８…加湿風吹出口
９…除湿風吹出口
３０…ペルチェ素子
３０ａ、３０ｂ…板面
３１Ａ…第１の吸着素子
３１Ｂ…第２の吸着素子
３３…フィン
４１Ａ…第１のヒータ
４１Ｂ…第２のヒータ

Claims (6)

1. 空気を取り込んで除湿された空気と加湿された空気とにして吹き出す除加湿装置であり、
   空気流通路としてのケーシング（１）には、送風手段（２）、吸着材モジュール（３）および流路切替部（４）が空気の流れ方向に沿って順に配設され、前記ケーシング（１）の最下流部には、加湿風を吹き出す加湿風吹出口（８）と、除湿風を吹き出す除湿風吹出口（９）とが設けられ、
   前記吸着材モジュール（３）は、吸熱部および放熱部としてそれぞれ機能する一対の板面（３０ａ、３０ｂ）を備えたペルチェ素子（３０）と、前記ペルチェ素子（３０）に熱伝達可能な状態で接続され且つ前記空気の流れ方向に沿って形成された複数のフィン（３３）と、前記複数のフィン（３３）の表面に吸着材を把持させて前記板面（３０ａ、３０ｂ）のそれぞれに配置された第１の吸着素子（３１Ａ）および第２の吸着素子（３１Ｂ）とを備え、前記送風手段（２）によって送気される空気が前記両吸着素子（３１Ａ、３１Ｂ）を通過可能に前記ケーシング（１）内に配置され、
   前記流路切替部（４）は、前記加湿風吹出口（８）および前記除湿風吹出口（９）に対し、前記第１の吸着素子（３１Ａ）を通過した空気と前記第２の吸着素子（３１Ｂ）を通過した空気とを別々に分配可能で、かつ分配先を流路切替ドア（６）によって切り替え可能に構成され、
   前記ペルチェ素子（３０）に流れる電流を逆転させて前記ペルチェ素子（３０）の吸熱部と放熱部とを入れ替えるとともに、前記流路切替部（４）は前記電流の逆転に応じて前記流路切替ドア（６）によって各空気の分配先を切り替えるように構成されている除加湿装置において、
   前記空気の流れ方向における前記ペルチェ素子（３０）の長さが、前記空気の流れ方向における前記フィン（３３）の長さよりも短く形成されているとともに、前記フィン（３３）に対して前記ペルチェ素子（３０）が前記空気流れの風上側となる位置に配設されていることを特徴とする除加湿装置。
2. 空気を取り込んで除湿された空気と加湿された空気とにして吹き出す除加湿装置であり、
   空気流通路としてのケーシング（１）には、送風手段（２）、吸着材モジュール（３α）および流路切替部（４）が空気の流れ方向に沿って順に配設され、前記ケーシング（１）の最下流部には、加湿風を吹き出す加湿風吹出口（８）と、除湿風を吹き出す除湿風吹出口（９）とが設けられ、
   前記吸着材モジュール（３α）は、前記空気の流れ方向に沿って形成された複数のフィン（３３）と、前記複数のフィン（３３）の表面に吸着材を把持させた第１の吸着素子（３１Ａ）および第２の吸着素子（３１Ｂ）と、前記第１の吸着素子（３１Ａ）を加熱する第１のヒータ（４１Ａ）と、前記第２の吸着素子（３１Ｂ）を加熱する第２のヒータ（４１Ｂ）とを備え、前記送風手段（２）によって送気される空気が前記両吸着素子（３１Ａ、３１Ｂ）を通過可能に前記ケーシング（１）内に配置され、
   前記流路切替部（４）は、前記加湿風吹出口（８）および前記除湿風吹出口（９）に対し、前記第１の吸着素子（３１Ａ）を通過した空気と前記第２の吸着素子（３１Ｂ）を通過した空気とを別々に分配可能で、かつ分配先を流路切替ドア（６）によって切り替え可能に構成され、
   前記両ヒータ（４１Ａ、４１Ｂ）へ交互に通電して前記両吸着素子（３１Ａ、３１Ｂ）を交互に加熱するとともに、前記流路切替部（４）は前記両ヒータ（４１Ａ、４１Ｂ）への通電切り替えに応じて前記流路切替ドア（６）によって各空気の分配先を切り替えるように構成されている除加湿装置において、
   前記空気の流れ方向における前記両ヒータ（４１Ａ、４１Ｂ）の長さが、前記空気の流れ方向における前記フィン（３３）の長さよりも短く形成されているとともに、前記フィン（３３）に対して前記両ヒータ（４１Ａ、４１Ｂ）が前記空気流れの風上側となる位置に配設されていることを特徴とする除加湿装置。
3. 前記フィン（３３）に沿って通過する前記空気の流れ速度が大きい部分ほど、前記空気の流れ方向における前記ペルチェ素子（３０）、もしくは前記両ヒータ（４１Ａ、４１Ｂ）の長さが大きくなっていることを特徴とする請求項１または２に記載の除加湿装置。
4. 前記ペルチェ素子（３０）、もしくは前記両ヒータ（４１Ａ、４１Ｂ）の前記空気の流れ方向における長さが、前記フィン（３３）の前記空気の流れ方向における長さの略半分であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の除加湿装置。
5. 前記ペルチェ素子（３０）、もしくは前記両ヒータ（４１Ａ、４１Ｂ）の前記空気の流れ方向における上流端位置と、前記フィン（３３）の前記空気の流れ方向における上流端位置とが略同じであることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の除加湿装置。
6. 前記吸着材モジュール（３、３α）において、前記ペルチェ素子（３０）、もしくは前記両ヒータ（４１Ａ、４１Ｂ）の前記空気の流れ方向下流側は、前記第１の吸着素子（３１Ａ）と前記第２の吸着素子（３１Ｂ）とが分離、断熱されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の除加湿装置。

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