JP2010002122A - 除加湿装置 - Google Patents

Abstract

【課題】吸着材Ｋの冷却を効率的に行って小型化することのできる除加湿装置を提供する。
【解決手段】送風機２のファン２１の表面に吸着材Ｋを把持させている。
これによれば、吸着材Ｋを送風機２のファン２１に把持させ、そのファン２１が送風のために回転することにより、その表面の吸着材Ｋを容易に冷却することができる。つまり、吸着材Ｋに当たる風速は実際の風流れに対して相対的に増加する。空気からの熱伝達量は風速が速いほど高くなるため、実際の風流れに対して冷却能力が高くなる。これにより、必要な冷却風量を少なくすることができる。また、吸着材Ｋの吸湿量は、吸着材温度が低くなるほど増加するため、吸着材量を少なくすることができる。さらには、除加湿装置を小型にすることができる。
【選択図】図４

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「除湿空調機」がある。この空調機は、除湿用、再生用の独立した流路にそれぞれ潜熱交換器を取り付け、再生用の流路にヒータを配置して構成されている。また、風流れ流路を切り替えるダンパ機構とサブ流路とを備え、ヒータで暖められた再生用の熱風をダンパ機構とサブ流路とを用いて切り替えることにより、除湿と再生とを行っている。

さらに、各流路に顕熱交換器を配置することで熱交換を行い、吸着材の加熱と冷却との効率を高めている。この従来技術では、常に一方の流路が除湿、他方が再生を行うことで、連続的に調湿できるようになっている。
特開平７−７５５号公報

しかしながら、上記した従来技術のような構造とした場合、吸着材を冷却するために、大風量、または顕熱交換器が必要であり、装置が大型化するという問題点がある。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、吸着材の冷却を効率的に行って小型化すること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、１Ａ、２０）には、加熱手段（３、３Ａ）と送風手段（２、５）とが空気の流れ方向に沿って順に配設され、ケーシング（１、１Ａ、２０）の最下流部には、加湿風を吹き出す加湿風吹出口（８）、除湿風を吹き出す除湿風吹出口（９）、および送風手段（２、５）によって送気される空気を加湿風吹出口（８）または除湿風吹出口（９）のいずれかに切り替える流路切替部（４）が設けられ、加熱手段（３、３Ａ）による通過空気の加熱／非加熱を所定時間毎に繰り返すとともに、流路切替部（４）はその加熱／非加熱に応じて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、
送風手段（２、５）のファン（２１、５１）の表面に吸着材（Ｋ）を把持させ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、吸着材（Ｋ）を送風手段（２、５）のファン（２１、５１）に把持させ、そのファン（２１、５１）が送風のために回転することにより、その表面の吸着材（Ｋ）を容易に冷却することができる。これにより、除湿風量を少なくすることができる。また、吸着材（Ｋ）の量を少なくすることができる。さらには、除加湿装置を小型にすることができる。

また、請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の除加湿装置において、吸着材（Ｋ）は、ファン（２１、５１）の回転中心の近傍よりも回転中心から遠い部分の方が厚く把持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、吸着材（Ｋ）に対する風の相対速度は、ファン（２１、５１）の回転中心の近傍よりも回転中心から遠い部分の方が速くなるため、中心方向から遠い部分に吸着材（Ｋ）を多く担持させることで効果的に吸着／脱離作用を発揮させることができる。

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１〜４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す平面断面図であり、図２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として説明する。

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おり、その送風機２の略中央の下方に、車室内空気を吸い込む吸込口２３が開口している（図２参照）。そして、吸込口２３内には、ヒータモジュール（本発明で言う加熱手段）３が配設されている。

図３は、図１中のヒータモジュール３の一例を示す斜視図である。ヒータモジュール３は、図３に示すように、ＰＴＣヒータやニクロムヒータなどの電気ヒータによる平板状のヒータ３０の両面に、アルミニウムなどの熱伝導率の良い金属で形成されて通気可能なフィン部材３１を熱的に接続したものである。

フィン部材３１は、ヒータ３０の両面に接触する基板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、ヒータモジュール３を流れる空気流と略平行となるように形成されている。フィン部材３１は、上記の吸込口２３内に収容するため、外形形状を扁平な箱状に形成されている。これにより、通風による圧力損失を低減して、送風機２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、大きな熱交換面積を確保できる限り、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。

そして、ヒータモジュール３においてフィン部材３１は、ヒータ３０の両面に対し、空気層や他の断熱要素が介在することなく、ヒータ３０で生成された温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いても良い。

ヒータモジュール３は、吸込口通路の通路断面形状に合わせて、本実施形態では略立方体に構成されており、流通する空気を加熱するようになっている。なお、ヒータモジュール３は、図３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。

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を駆動する送風用モータ２２とを備えている。前述のヒータモジュール３は、図２に示すように、送風機２によって吸気される空気が各フィン部材３１を通過可能にスクロールケーシング２０内に配置されている。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、ヒータモジュール３を通過した空気は、吹出口２４から吹き出すようになっている。

図４は、図１中のIV部の拡大図である。本実施形態の特徴として、図４に示すように、送風機２のファン２１の表面に吸着材Ｋを把持させている。図４では、ファンブレード２１ａの両面に吸着材Ｋを把持させているとともに、ファン２１の回転中心の近傍よりも、回転中心から遠い部分の方に吸着材Ｋを厚く把持させている。本実施形態において、特性を満足する吸着材Ｋ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。

図１および図２に戻り、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、流路切替部４が配設されている。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、例えば車両の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、厚さ方向に並べて設けられている。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内に組み付けられた平板状の仕切り板４０によって区画形成されている。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。

本実施形態の除加湿装置においては、上述のヒータモジュール３での加熱によって、吸着材Ｋの吸着操作と脱離操作とを、５〜１０分位毎で交互に切り替えている。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から所定時間吹き出し、次に除湿された空気を除湿風吹出口９から所定時間吹き出すため、図１および図２に示すように、ケーシング１の下流側に流路切替部４が構成されている。

本実施形態では、装置構成を簡素化し、かつ小型化を図る観点から、図１および図２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。また、仕切り板４０の両側は、図２に示すように、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とに区画されている。

流路切替ドア６は、仕切り板４０の風流れ上流端に配設され、１本のシャフト（回動軸）６ｂがケーシング１の全幅を貫いている。流路切替ドア６は、図２に示すように、そのシャフト６ｂにドア部６ａを一体に形成しており、そのドア部６ａが略上下に回動されることにより、加湿風流通路８０と除湿風流通路９０とが切替開閉される。

また、シャフト６ｂ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６ｃが設けられ、このレバープレート６ｃ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なっている。ケーシング１の外面には、レバープレート６ｃ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。

次に、上記構成における作動を説明する。ヒータモジュール３へは、吸着材Ｋの吸着／脱離操作に準じた時間間隔、例えば５〜１０分間隔で通電をＯＮ／ＯＦＦさせるようになっている。また、流路切替部４は、ヒータモジュール３の通電に応じて流路切替ドア６が回動され、ファン２１の吸着材Ｋで処理された各空気の振り向け先が、ヒータＯＮ時には加湿風吹出口８から加湿風を吹き出し、ヒータＯＦＦ時は除湿風吹出口９から除湿風を吹き出すように切り替えられる。

この流路切替ドア６の作動するタイミングは、ヒータ３０に通電して以降、ヒータ３０の両面の温度が昇温してからであり、通常は通電以降約３０〜６０秒経過してからである。このように、通電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の駆動制御、ヒータモジュール３の通電の制御、および流路切替部４におけるアクチュエータ７の駆動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、乗員側へ向けられた図示しない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図示しないデフロスタ吹出ダクトが接続されている。

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、これをヒータモジュール３のフィン部材３１に送気する。まず、除湿モードでは、ヒータモジュール３への通電がＯＦＦされている。このため、フィン部材３１を通過する空気は加熱されることなく、ファン２１に担持させた吸着材Ｋを空冷（冷却）し、吸着材Ｋは接触する空気中の水分を吸着する。

この除湿モードにおいて流路切替ドア６は、図２中の実線位置に駆動され、加湿風流通路８０を閉塞して除湿風流通路９０を開放している。これにより、吸着材Ｋで除湿された除湿空気が除湿風吹出口９から吹き出され、例えば、車両前面窓ガラスの内面側に防曇用の除湿空気として供給される。

除湿モードが所定時間行われると、次に加湿モードに移行する。加湿モードでは、ヒータモジュール３への通電がＯＮされる。このため、フィン部材３１を通過する空気は加熱され、その加熱された空気がファン２１に担持させた吸着材Ｋを加熱し、吸着材Ｋは吸着していた水分を空気中に放出する。この加湿モードにおいて流路切替ドア６は、図２中の破線位置に駆動され、除湿風流通路９０を閉塞して加湿風流通路８０を開放している。これにより、吸着材Ｋで加湿された加湿空気が加湿風吹出口８から吹き出され、例えば、車両内の乗員に加湿空気として供給される。

本実施形態の除加湿装置においては、上記のようなヒータモジュール３での加熱を一定のタイミングでＯＮ／ＯＦＦ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吹き出し、加湿風吹出口８から加湿された空気を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。

次に、本実施形態の特徴と、その効果について述べる。まず、送風機２のファン２１の表面に吸着材Ｋを把持させている。これによれば、吸着材Ｋを送風機２のファン２１に把持させ、そのファン２１が送風のために回転することにより、その表面の吸着材Ｋを容易に冷却することができる。

つまり、吸着材Ｋに当たる風速は実際の風流れに対して相対的に増加する。空気からの熱伝達量は風速が速いほど高くなるため、実際の風流れに対して冷却能力が高くなる。これにより、必要な冷却風量を少なくすることができる。また、吸着材Ｋの吸湿量は、吸着材温度が低くなるほど増加するため、吸着材量を少なくすることができる。さらには、除加湿装置を小型にすることができる。

また、吸着材Ｋは、ファン２１の回転中心の近傍よりも回転中心から遠い部分の方が厚く把持されている。これによれば、吸着材Ｋに対する風の相対速度は、ファン２１の回転中心の近傍よりも回転中心から遠い部分の方が速くなるため、中心方向から遠い部分に吸着材Ｋを多く担持させることで効果的に吸着／脱離作用を発揮させることができる。

（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５は、本発明の第２実施形態における除加湿装置の構造概要を示す平面断面図であり、図６は、側面断面図である。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。

上述の第１実施形態では、送風機２のファン２１に、遠心多翼式のファン２１を用いていたが、本実施形態では、送風機（本発明で言う送風手段）５のファン５１として、クロスフロー（横流れ）ファン５１を用いたものである。このクロスフローファン５１は、ケーシング１Ａの外面に配された送風用モータ５２で駆動される。

なお、このクロスフローファン５１の表面にも吸着材Ｋが担持されている。ヒータモジュール（本発明で言う加熱手段）３Ａは、ケーシング１Ａの全幅にわたって構成され、ケーシング１Ａの長さ方向の上流端が吸込口２３となっている。これによれば、除加湿装置をより扁平に構成することができる。

（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、上述の各実施形態は、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、上述の各実施形態では、送風機のファンにシロッコファンやクロスフローファンを用いているが、軸流ファンや斜流ファンなどを用いても良い。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、空気通路中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す平面断面図である。 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す側面断面図である。 図１中のヒータモジュール３の一例を示す斜視図である。 図１中のIV部の拡大図である。 本発明の第２実施形態における除加湿装置の構造概要を示す平面断面図である。 本発明の第２実施形態における除加湿装置の構造概要を示す側面断面図である。

符号の説明

１、１Ａ…ケーシング
２…送風機（送風手段）
３、３Ａ…ヒータモジュール（加熱手段）
４…流路切替部
５…送風機（送風手段）
８…加湿風吹出口
９…除湿風吹出口
２０…スクロールケーシング
２１、５１…ファン
Ｋ…吸着材

Claims (2)

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、１Ａ、２０）には、加熱手段（３、３Ａ）と送風手段（２、５）と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、１Ａ、２０）の最下流部には、加湿風を吹き出す加湿風吹出口（８）、除湿風を吹き出す除湿風吹出口（９）、および前記送風手段（２、５）によって送気される空気を前記加湿風吹出口（８）または前記除湿風吹出口（９）のいずれかに切り替える流路切替部（４）が設けられ、
   前記加熱手段（３、３Ａ）による通過空気の加熱／非加熱を所定時間毎に繰り返すとともに、前記流路切替部（４）はその加熱／非加熱に応じて前記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、
   前記送風手段（２、５）のファン（２１、５１）の表面に吸着材（Ｋ）を把持させていることを特徴とする除加湿装置。
2. 前記吸着材（Ｋ）は、前記ファン（２１、５１）の回転中心の近傍よりも回転中心から遠い部分の方が厚く把持されていることを特徴とする請求項１に記載の除加湿装置。

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