JP2010091156A - 除加湿装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型化でき、互いに異なる場所に加湿風または除湿風を供給することができる除加湿装置を提供する。
【解決手段】除加湿装置１００は、空気を送風する送風機２と、送風される空気を加湿または除湿する吸着モジュール３と、吸着モジュール３を通過した空気を加湿風通路に導く状態と除湿風通路に導く状態とにわたって切替る流路切替部４と、を備える。また除加湿装置１００は、吸着モジュール３によって加湿された空気を冷却する温度調節モジュール４１を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、空気を取り込んで除湿された空気と加湿された空気とを吹き出す除加湿装置に関する。

従来技術の除加湿装置として、熱電変換素子の両面に吸放熱板を取り付け、片面に吸着材を取り付けた構成の装置がある。このような除加湿装置では、熱電変換素子に印加する直流電圧の極性を切り替え、吸着作動時は吸着材を冷やし、脱湿作動時には吸着材を温め、除加湿を行っている（たとえば特許文献１参照）。
特開平７−１０３５０４号公報

前述の従来技術の除加湿装置では、吸着材付近を通過した空気をＵターンさせて放熱面を通すので、除加湿装置が大型化するという問題がある。また熱電変換素子に印可する電圧の極性切替によって、同じ吹出口からの吹き出される空気が除湿風と加湿風とに切り替わるので、同じ場所へ加湿風のみまたは除湿風のみを供給できないという問題がある。

そこで、本発明は前述の問題点を鑑みてなされたものであり、小型化でき、互いに異なる場所に加湿風または除湿風を供給することができる除加湿装置を提供することを目的とする。

本発明は前述の目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。

請求項１に記載の発明では、予め定める空気流通路が形成されるケーシング（１）であって、空気流通路のうち加湿風が通過する加湿風通路（８０）、および除湿風が通過する除湿風通路（９０）が形成されるケーシングと、
空気流通路に空気を送風する送風手段（２）と、
空気流通路に設けられ、送風手段によって送風される空気を加湿または除湿する空調手段（３）と、
ケーシングに設けられ、空調手段を通過した空気を加湿風通路に導く状態と、空調手段を通過した空気を除湿風通路に導く状態と、にわたって切替る切替手段（４）と、
ケーシングに設けられ、空調手段によって加湿された空気を冷却する冷却手段と（４１）、
空調手段によって加湿された空気を加湿風通路に導き、空調手段によって除湿された空気を除湿風通路に導くように、空調手段および切替手段を制御する制御手段（４０）と、を含むことを特徴とする除加湿装置である。

請求項１に記載の発明に従えば、空調手段は、送風手段によって送風される空気を除湿または加湿する。このような空調手段を通過した空気は、切替手段によって、除湿された空気を除湿風通路に導くことができ、加湿された空気を加湿風通路に導くことができる。したがって切替手段によって、異なる場所に除湿風および加湿風を供給することができる。また冷却手段が設けられるので、空調手段によって加湿された空気を冷却することができる。これによって加湿風の相対湿度を上昇させることができる。このように相対湿度が高い加湿風を、同じ場所に提供することができる。また本発明の除加湿装置は、必要な空気流通路に冷却手段を設ける構成であり、従来技術の除加湿装置のように加湿風をＵターンさせるための通路を形成する必要がないので、除加湿装置を小形化することができる。

また請求項２に記載の発明では、空調手段は、
板状に形成され、厚み方向両方の面部のうち、いずれか一方の面部が吸熱部として機能し、いずれか他方の面部が放熱部として機能するペルチェ素子（３０）と、
ペルチェ素子の一方の面部に設けられる空調用フィン（３３）と、
空調用フィンの表面部に設けられ、空調用フィンの表面部の温度に基づいて水分を吸着および放出する吸着材（３４）と、を含み、
冷却手段は、
ペルチェ素子の他方の面部に一体に設けられ、他方の面部から空気の流れ方向に沿って延びる基部（４２）と、
基部に設けられ、空調用フィンの下流側に配置される温度調節用フィン（４３）と、を含むことを特徴とする。

請求項２に記載の発明に従えば、ペルチェ素子を制御することによって、吸着材の温度を制御し、空調用フィンを通過する空気の水分を吸着して除湿風を生成し、通過する空気の水分を放出して加湿風を生成することができる。また温度調節用フィンは、基部によってペルチェ素子の他方の面部の熱が伝わるので、空調用フィンが放熱しているときは、温度調節用フィンは吸熱する。したがって加湿風を温度調節用フィンによって冷却することができる。このようにペルチェ素子の一方の面部を空調手段として用い、他方の面部を冷却手段として用いることができる。

さらに請求項３に記載の発明では、ペルチェ素子および基部は、ケーシングの内部であって、空気流通路を除く残余の部位（４７）に設けられ、
空調用フィンおよび温度調節用フィンは、空気流通路に設けられることを特徴とする。

請求項３に記載の発明に従えば、ペルチェ素子および基部は、空気流通路を除く残余の部位に設けられるので、ペルチェ素子および基部によって、空気の流れを妨げることがない。したがって空調に必要な空調用フィンおよび冷却に必要な温度調節用フィンだけを空気流通路に設けることによって、通風抵抗を小さくすることができる。これによって送風手段を小形化することができる。

さらに請求項４に記載の発明では、空調用フィンは、複数の板状部材の集合体であり、各板状部材の厚み方向両方の面部が空気の流れ方向と略平行に延び、
温度調節用フィンは、複数の板状部材の集合体であり、各板状部材の厚み方向両方の面部が空気の流れ方向と略平行に延び、
空調用フィンの各板状部材の厚み方向の中心位置と、温度調節用フィンの各板状部材の厚み方向の中心位置とは、厚み方向に関して略同位置となるように設けられることを特徴とする。

請求項４に記載の発明に従えば、空調用フィンの各板状部材の厚み方向の中心位置と、温度調節用フィンの各板状部材の厚み方向の中心位置とは、厚み方向に関して略同位置にすることによって、上流側に位置する空調用フィンの板状部材間を流下する空気を、下流側に位置する温度調節用フィンの板状部材によって妨げることを防ぐことができる。このように２つのフィンを流れ方向に隣接した構成であっても、通風抵抗を小さくすることができる。これによって送風手段を小形化することができる。

さらに請求項５に記載の発明では、送風手段は、送風量が可変に構成されており、
制御手段は、制御するモードとして除湿モードと加湿モードとを有し、
制御手段は、加湿モードの場合、ペルチェ素子の一方の面部が放熱部として機能するようにペルチェ素子を制御し、空調手段を通過した空気が加湿風通路に導かれるように切替手段を制御し、送風量を予め定める第１所定量となるように送風手段を制御し、
制御手段は、除湿モードの場合、ペルチェ素子の一方の面部が吸熱部として機能するようにペルチェ素子を制御し、空調手段を通過した空気が除湿風通路に導かれるように切替手段を制御し、送風量を第１所定量より多い第２所定量となるように送風手段を制御し、
制御手段は、除湿モードと加湿モードとを予め定める周期で切替えることを特徴とする。

請求項５に記載の発明に従えば、制御手段は、除湿モードと加湿モードとを予め定める周期で切替えることによって、除湿風を除湿風通路から供給できる状態と、加湿風を加湿風通路から供給できる状態とを切替ることができる。また送風手段は、加湿モードの場合には、送風量が少ない第１所定量にすることによって、空調用フィンを通過する時間が長くなり、加湿風の絶対湿度を上昇させることができる。また温度調節用フィン上の送風量も下がることで、ペルチェ素子の他方の面部の放熱量が低下（他方の面部の温度が上昇）し、一方の面部の温度上昇速度が増加するので、吸着材における水分離脱までの時間が短縮され、加湿性能が向上する。

また送風手段は、除湿モードの場合、送風量が多い第２所定量にすることによって、風量増により吸着材における水分吸着量を増やすことがでる。また温度調節用フィン上の送風量も上昇することで、ペルチェ素子の他方の面部の放熱が促進され、一方の面部の温度が低下することで水分吸着量を増やすことができる。

さらに請求項６に記載の発明では、空調手段は、
放熱するヒータ（４５）と、
ヒータに設けられる空調用フィン（３３）と、
空調用フィンの表面部に設けられ、空調用フィンの表面部の温度に基づいて水分を吸着および放出する吸着材（３４）と、を含み、
冷却手段は、加湿風通路に設けられる冷却用フィン（４６）を含むことを特徴とする。

請求項６に記載の発明に従えば、ヒータを制御することによって、吸着材の温度を制御し、空調用フィンを通過する空気の水分を吸着して除湿風を生成し、通過する空気の水分を放出して加湿風を生成することができる。また冷却用フィンは、加湿風通路に設けられるので、加湿風通路を通過する加湿風を冷却用フィンによって冷却することができる。

さらに請求項７に記載の発明では、車両の車室内の天井（５０）に搭載される除加湿装置であって、
送風手段は、車室内空気を空気流通路に送風し、
加湿風通路を通過した空調風を運転席に導く加湿風ダクト（７１）をさらに含むことを特徴とする。

請求項７に記載の発明に従えば、加湿風を運転席に着座する運転手に送ることができるので、加湿風によって運転手の快適な空調空間を提供することができる。

さらに請求項８に記載の発明では、車両の車室内の天井に搭載される除加湿装置であって、
送風手段は、車室内空気を空気流通路に送風し、
除湿風通路を通過した空調風を車両の窓ガラスの内面に導く除湿風ダクト（７２）と、をさらに含むことを特徴とする。

請求項８に記載の発明に従えば、除湿風を窓ガラスに送ることができるので、窓ガラスの曇りを防止することができる。

さらに請求項９に記載の発明では、除湿風ダクトは、除湿風通路を通過した空調風を車両の前面窓ガラス（５１）の内面に導くことを特徴とする。

請求項９に記載の発明に従えば、除湿風を前面窓ガラスに送ることができるので、視野を確保することが特に望まれる前面窓ガラスの曇りを確実に防止することができる。

さらに請求項１０に記載の発明では、除湿風ダクトは、天井内に設けられることを特徴とする。

請求項１０に記載の発明に従えば、除湿風ダクトは、天井内に設けられるので、省スペース化を図ることができる。

さらに請求項１１に記載の発明では、加湿風ダクトは、伝熱性を有し、天井内であって、外表面（５０ａ）の内側に当接して設けられることを特徴とする。

請求項１１に記載の発明に従えば、車室外の外気温に基づ熱量が伝熱性を有する加湿風ダクトに伝わるので、たとえば冬季など外気温が低い場合は、加湿風ダクトを通過する加湿風を冷却することができる。したがって冷却手段と効果と同様に、加湿風の相対湿度を大きくすることができる。

さらに請求項１２に記載の発明では、車両の車室内の天井（５０）に搭載される除加湿装置であって、
送風手段は、車室内空気を空気流通路に送風し、
加湿風通路は、伝熱性を有し、天井内であって、外表面（５０ａ）の内側に当接して設けられることを特徴とする。

請求項１２に記載の発明に従えば、車室外の外気温に基づ熱量が伝熱性を有する加湿風通路に伝わるので、たとえば冬季など外気温が低い場合は、加湿風通路を通過する加湿風を冷却することができる。したがって冷却手段と効果と同様に、加湿風の相対湿度を大きくすることができる。また加湿風を冷却する部材を特に設けることなく、加湿風を冷却することができる。

なお、前述の各手段の括弧内の符号は、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。

以下、図面を参照しながら本発明を実施するための形態を、複数の形態について説明する。各形態で先行する形態で説明している事項に対応している部分には同一の参照符を付し、重複する説明を略する場合がある。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、先行して説明している形態と同様とする。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組合せることも可能である。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に関して、図１〜図８を用いて説明する。図１は、第１実施形態の除加湿装置１００を示す平面断面図である。図２は、除加湿装置１００を示す側面断面図である。図３は、除加湿装置１００の車両への配設状態を拡大して示す側面断面図である。図４は、除加湿装置１００の車両への配設状態を簡略化して示す側面断面図である。図５は、除加湿装置１００の車両への配設状態を簡略化して示す平面図である。本実施形態の除加湿装置１００は、図４および図５に示すように車両の車室内に搭載され、車室内空気を取り込んで除湿風と加湿風とを吹き出す車両用の除加湿装置１００に適用される。除加湿装置１００は、無給水でスポット的に加湿風を送風する機能を有する。除加湿装置１００は、たとえば外気が乾燥する冬季において、車両前面窓ガラス５１の内面側に防曇用の除湿風を供給するとともに、乗員側には加湿風を供給するために使用される。除加湿装置１００は、たとえば車室内の天井５０に設置される。除加湿装置１００は、ケーシング１、送風機２、空調部５、流路切替部４、アクチュエータ７および制御装置４０を含む。

ケーシング１は、空気が流通する空気流通路２６，８０，９０を形成する。ケーシング１は、空気が流通する流通方向（図１における左右方向）に沿って延びるように長手状に形成される。ケーシング１内には、空調部５および流路切替部４が、空気の流通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、たとえば車室内の天井５０に設置するため、高さに相当する厚さ部分が薄く設計された扁平な略直方体の箱状に形成される。またケーシング１は、天井５０の形状に応じて、外郭形状を曲線状に形成してもよい。ケーシング１は、たとえば樹脂からなる。

以下、ケーシング１が延びる方向であって、空気が流通する方向を長さ方向Ｙ（図１における左右方向）と称し、長さ方向Ｙに直交する方向を幅方向Ｘ（図１における上下方向）と称し、長さ方向Ｙおよび幅方向Ｘに垂直な方向を厚さ方向Ｚ（図１の紙面に垂直な方向）と称することがある。

ケーシング１には、送風機２から送風される空気が流通する空気流通路２６，８０，９０として、メイン通路２６、加湿風通路８０および除湿風通路９０が形成される。メイン通路２６は、加湿風通路８０および除湿風通路９０の上流側に設けられる。ケーシング１の長さ方向Ｙ一方の端部には、メイン通路２６に空気を送るために、外方に開口する吸込口１０が形成される。

加湿風通路８０は、ケーシング１の内壁によって形成され、除湿風通路９０とは別に空気が流通する通路である。換言すると、加湿風通路８０および除湿風通路９０は、ケーシング１の内壁によって、それぞれ独立した通路として形成される。したがって加湿風通路８０を流通する加湿風は、除湿風通路９０には流通しない。ケーシング１の空気流れ下流端である長さ方向Ｙ他方の端部（図１における左方）には、加湿風通路８０を流下した加湿風が吹き出す加湿風吹出口８と、除湿風通路９０を流下した除湿風が吹き出す除湿風吹出口９とが、厚さ方向Ｚに並んでそれぞれ設けられる。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に連なる加湿風通路８０と、除湿風吹出口９に連なる除湿風通路９０とに区画されており、除湿風通路９０に対して加湿風通路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。

図４および図５に示すように、加湿風吹出口８には加湿風ダクト７１が接続されている。加湿風ダクト７１は、図３に示すように、車室内の天井５０の空間内に設けられる。加湿風ダクト７１の吹出端７１ａは、運転席に着座した運転者（乗員）Ｄｒの顔面へ向けられている。除湿風吹出口９には除湿風ダクト７２が接続されている。除湿風ダクト７２は、車室内の天井５０の空間内に設けられる。除湿風ダクト７２の吹出端７２ａ、７２ｂは、二股に分かれており、そのそれぞれがフロントガラス５１の上側左右部へ向けられている。

またケーシング１の外壁には、除加湿装置１００を操作するための操作スイッチ２９が設けられる。乗員は、操作スイッチ２９を操作することによって、制御装置４０に各種の指令を与えて、除加湿装置１００の起動・停止を切替える。

送風機２は、送風手段であって、ケーシング１の長さ方向Ｙ一方（図１の右方）の端部に設けられる。送風機２は、たとえば多翼ファン２１、ラジアルファンおよびターボファンなどを含む遠心式の送風機２であって、回転軸線方向から吸入した空気を径方向外方に吹き出すように構成される。本実施の形態の送風機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多翼ファン２１と、その多翼ファン２１を駆動する送風モータ２２とを備えている。送風モータ２２は、制御装置４０によって起動状態、および回転数が制御される。したがって送風機２による送風量は可変であり、送風量は送風モータ２２の回転数によって制御される。

スクロールケーシング２０は、多翼ファン２１が空気を送り出すための吹出口２４を形成する。スクロールケーシング２０は、多翼ファン２１の半径方向に臨む壁部である。スクロールケーシング２０は、多翼ファン２１を半径方向外方から取り囲み、吹出口２４に向けて徐々に拡がる渦巻状の流路を形成する。

スクロールケーシング２０の厚さ方向Ｚ他方（図２における下方）の下面部は、外部からの空気をスクロールケーシング２０内に流入させるための開口２３が形成される。これによって開口２３からスクロールケーシング２０内に流入した空気は、渦巻状の流路によって径方向および周方向に整流されて吹出口２４から長さ方向Ｙ他方に向かって送られる。送風機２の吹出口２４は、ケーシング１の長さ方向Ｙ一方に形成される吸込口１０に接続され、吸い込んだ空気をケーシング１内に供給する。

次に、空調部５について、図６〜図８を用いて説明する。図６は、空調部５を示す平面図である。図７は、空調部５を示す側面図である。図８は、空調部５を示す正面図である。空調部５は、メイン通路２６に設けられる。空調部５は、空気が通過することができるように構成される。空調部５は、吸着モジュール３と温度調節モジュール４１とを含む。吸着モジュール３は、空調手段であって、送風機２によって送風される空気を加湿または除湿する。温度調節モジュール４１は、吸着モジュール３によって加湿された空気を冷却する冷却手段としての機能を有する。

先ず、吸着モジュール３に関して説明する。吸着モジュール３は、ペルチェ素子３０および吸着素子３１を含む。ペルチェ素子３０は、ペルチェ効果を利用した板状の熱電素子であり、通電されるとその厚さ方向Ｚ一端面側で吸熱作用を果たし、厚さ方向Ｚ他端面側で放熱作用を果たす熱電素子である。ペルチェ素子３０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る。このような構成のペルチェ素子３０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。ペルチェ素子３０は、板状に形成され、厚さ方向Ｚに直交する２つの板面部３０ａ，３０ｂが吸熱部および放熱部として機能する。このようなペルチェ素子３０は、メイン通路２６を除く残余の部位４７に設けられる。このようなメイン通路２６を除く残余の部位４７は、ケーシング１の内部の送風機２によって送風される空気流から外れた部位であって、図２に示すように、メイン通路２６から厚み方向Ｚ他方にずれた空間を形成する部位である。

吸着素子３１は、ペルチェ素子３０の厚さ方向Ｚ一方の板面部３０ａに設けられる。吸着素子３１は、ペルチェ素子３０の一方の板面部３０ａの温度に基づいて水分を吸着および放出する。吸着素子３１は、冷却されると吸着量が増え水分を吸収し、通過する空気を除湿する。また吸着素子３１は、加熱されると吸着量が減り水分を放出し、通過する空気を加湿する。

吸着素子３１は、空調用基板３２および空調用フィン３３を含み、空調用基板３２および空調用フィン３３の表面には空調用吸着材３４が塗布される。空調用基板３２および空調用フィン３３は、アルミニウムなど熱伝導率に優れる金属で形成される。空調用基板３２は、平板状であって、ペルチェ素子３０の板面部３０ａに積層するように設けられる。

空調用フィン３３は、複数の板状部材の集合体であり、板状部材の厚み方向両方の面部が空気の流れ方向と略平行に延びる。したがって空調用フィン３３を構成する板状部材は、空調用基板３２から厚さ方向Ｚ外方に突出して複数設けられる。空調用フィン３３の板状部材は、長さ方向Ｙに沿って延びるように複数設けられ、幅方向Ｘに離間するように設けられる。空調用フィン３３は、メイン通路２６に設けられる。

空調用吸着材３４は、低い湿度で水分を容易に吸着し、かつ低い温度で容易に脱離し得る材料、たとえばゼオライトが好ましい。吸着モジュール３において吸着素子３１は、ペルチェ素子３０の板面部３０ａ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、銀ペー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。

吸着モジュール３は、吸着素子３１の吸着および脱離操作に準じた時間間隔、たとえば５分以上１０分以下の間隔でペルチェ素子３０に流れる電流の方向が逆転され、ペルチェ素子３０の板面部３０ａ，３０ｂにおける吸熱機能と放熱機能とが入れ替えられるように制御される。

次に、温度調節モジュール４１に関して説明する。温度調節モジュール４１は、吸着モジュール３に空気流れ下流側に隣接して設けられる。温度調節モジュール４１は、温度調節用基部４２および温度調節用フィン４３を含む。温度調節用基部４２および温度調節用フィン４３は、アルミニウムなど熱伝導率に優れる金属で形成される。温度調節用基部４２は、図７に示すように、ペルチェ素子３０の板面部３０ｂに一体に設けられ、板面部３０ｂから空気流れ方向に沿って延びる。換言すると、温度調節用基部４２は、ペルチェ素子３０の板面部３０ｂに熱的に接続されるように設けられる。したがって温度調節用基部４２厚さ方向一方の面部は、一部がペルチェ素子３０の板面部３０ｂに当接し、残余の部分が吸着モジュール３の下流側で外方に露出している。このような温度調節用基部４２は、図２に示すようにペルチェ素子３０と同様に、メイン通路２６を除く残余の部位４７に設けられる。

温度調節用フィン４３は、複数の板状部材の集合体であり、板状部材の厚み方向両方の面部が空気の流れ方向と略平行に延びる。したがって温度調節用フィン４３を構成する板状部材は、温度調節用基部４２の露出している部分から厚さ方向Ｚ外方に突出して複数設けられる。温度調節用フィン４３の板状部材は、長さ方向Ｙに沿って延びるように複数設けられ、幅方向Ｘに離間するように設けられる。温度調節用フィン４３は、メイン通路２６に設けられる。

空調用フィン３３の各板状部材には空調用吸着材３４が塗布されるので（図８参照）、空調用フィン３３の板状部材と厚み寸法は温度調節用フィン４３の板状部材の厚み寸法より大きい。空調用フィン３３の各板状部材と温度調節用フィン４３の各板状部材との位置関係は、図６に示すように、空調用フィン３３の各板状部材の厚み方向（図６の上下方向）の中心位置と、温度調節用フィン４３の各板状部材の厚み方向（図６の上下方向）の中心位置とは、厚み方向（図６の上下方向）に関して略同位置となるように設けられる。換言すると、空調用フィン３３の各板状部材と温度調節用フィン４３の各板状部材とは、長さ方向Ｙに見て、重複するように配置される。

次に、流路切替部４に関して説明する。除加湿装置１００は、吸着素子３１の吸着操作および脱離操作を、５〜１０分位毎で交互に切り替える。したがって本実施形態では、加湿された空気を加湿風吹出口８から吹き出し、除湿された空気を除湿風吹出口９から吹き出すため、図１に示すように、空調部５の下流側に流路切替部４が配置される。

流路切替部４は、切替手段であって、空調部５を通過した空気の振り向け先を切り替えるように構成される。流路切替部４は、吸着素子３１を通過した空気を加湿風通路８０に振り分ける状態と、吸着素子３１を通過した空気を除湿風通路９０に振り分ける状態とを切り替える。

流路切替部４は、流路切替ドア６およびシャフト６０を含む。流路切替ドア６は、空調部５と仕切り壁１１との間に配設される。シャフト６０は、流路切替ドア６が一体に設けられる。シャフト６０は、ケーシング１の幅方向Ｘに沿って、回転可能に設けられる。

シャフト６０には、流路切替ドア６が設けられる。流路切替ドア６は、その角度位置に応じて、加湿風通路８０とメイン通路２６とを連通し、除湿風通路９０とメイン通路２６とを閉塞する状態と、これとは逆に、加湿風通路８０とメイン通路２６とを閉塞し、除湿風通路９０とメイン通路２６とを連通する状態と、を切り替える。シャフト６０の一端側には、流路切替ドア６を回動させるために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。アクチュエータ７は、図１に示すように、ケーシング１の外部に設けられる。

制御装置４０（図示せず）は、制御手段であって、送風機２の制御、吸着モジュール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。制御装置４０は、たとえばマイクロコンピュータによって実現される。

制御装置４０は、制御モードとして除湿モードと加湿モードとを有する。制御装置４０は、各制御モードに基づいて送風機２、ペルチェ素子３０および流路切替部４を制御する。制御装置４０は、加湿モードの場合、ペルチェ素子３０の一方の面部が放熱部として機能するようにペルチェ素子３０を制御し、空調部５を通過した空気が加湿風通路８０に導かれるように流路切替部４を制御し、送風量を予め定める第１所定量となるように送風モータ２２を制御する。制御装置４０は、除湿モードの場合、ペルチェ素子３０の一方の面部３０ａが吸熱部として機能するようにペルチェ素子３０を制御し、空調部５を通過した空気が除湿風通路９０に導かれるように流路切替部４を制御し、送風量を第１所定量より多い第２所定量となるように送風モータ２２を制御する。

制御装置４０は、除湿モードと加湿モードとを予め定める周期で切替える。したがって制御装置４０は、吸着素子３１の吸着および脱離操作に準じた時間間隔、たとえば５分以上１０分以下の周期でペルチェ素子３０に流れる電流の方向を逆転し、電流の方向の逆転に対応して、流路切替部４および送風モータ２２を前述のように制御する。

次に、制御装置４０の加湿モードおよび除湿モードにおける制御に関して、さらに具体的に説明する。制御装置４０は、除湿モードから加湿モードに切り替える場合、ペルチェ素子３０の電流の逆転に応じて流路切替ドア６を回動するように制御し、空調部５で空調された空気の振り向け先が除湿風通路９０から加湿風通路８０へ切り替える。また送風モータ２２の回転数を第１所定量に対応する第１回転数から、第２所定量に対応する第２回転数となるように制御する。流路切替ドア６の作動するタイミングは、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の各板面部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秒以上６０秒以下の時間が経過するまでの間である。制御装置４０は、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風および加湿風を生成することができる。

次に、除加湿装置１００の動作に関して説明する。除加湿装置１００は、たとえば外気が乾燥している冬季において次のように動作する。送風機２は、除湿モードの場合、車室内の空気を吸い込み、吸い込んだ空気を吸着モジュール３の吸着素子３１に第２所定量で送風する。吸着モジュール３においては、除湿モードの場合、ペルチェ素子３０の一方の板面部３０ａが吸熱部として機能し、他方の板面部３０ｂが放熱部として機能する。

このため、一方の板面部３０ａによって吸着素子３１が冷却され、その空調用フィン３３に設けられた空調用吸着材３４の吸着操作が進行し、空調用フィン３３を通過する空気中の水分を吸着する。温度調節モジュール４１は、ペルチェ素子３０の他方の板面部３０ｂによって加熱され、温度調節用フィン４３を通過する空気に放熱する。これによって温度調節用フィン４３は冷却されるので、ペルチェ素子３０の他方の板面部３０ｂが冷却される。ペルチェ素子３０の他方の板面部３０ｂが冷却されると、他方の板面部３０ｂの放熱部としての機能が促進され、一方の板面部３０ａの温度が低下する。これによって空調用フィン３３の空調用吸着材３４の温度が低下するので、水分吸着量を増やすことができる。吸着モジュール３の吸着素子３１を通過して除湿された空気は、流路切替ドア６により、除湿風通路９０に振り向けられて除湿風吹出口９から吹き出される。

吸着モジュール３において、吸着操作が所定時間行われると、除湿モードから加湿モードにするためにペルチェ素子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、一方の板面部３０ａが放熱部として機能し、他方の板面部３０ｂが吸熱部として機能する。そして、ペルチェ素子３０の各板面部３０ａ，３０ｂの機能が入れ替わることによって、吸着素子の空調用吸着材３４が吸着操作から脱離操作に切替わる。また送風機２は、加湿モードの場合、吸い込んだ空気を吸着モジュール３の吸着素子３１に第１所定量で送風する。

したがって吸着素子３１は、冷却されていた空調用フィン３３が加熱されることにより、それまで吸着した水分を脱離する。温度調節モジュール４１は、ペルチェ素子３０の他方の板面部３０ｂによって冷却され、温度調節用フィン４３を通過する空気を冷却する。このように温度調節用フィン４３は、加湿モードでは冷却用フィンとして機能する。これによって加湿風の相対湿度が上昇する。また温度調節用フィン４３は加熱されるので、ペルチェ素子３０の他方の板面部３０ｂが加熱される。ペルチェ素子３０の他方の板面部３０ｂが加熱されると、他方の板面部３０ｂの吸熱部としての機能が促進され、一方の板面部３０ａの温度が上昇する。これによって空調用フィン３３の空調用吸着材３４の温度が上昇するので、水分離脱までの時間が短縮され、加湿性能が上昇する。

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が回動して流路が切り替えられる。これによって吸着モジュール３の吸着素子３１を通過して加湿された空気は、流路切替ドア６により加湿風通路８０に振り向けられて加湿風吹出口８から吹き出される。

除加湿装置１００は、前述のように吸着モジュール３で吸着操作および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。これにより除湿モードでは、除湿風吹出口９から除湿された空気を吹き出し、加湿モードでは加湿風吹出口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。

以上説明したように本実施の形態の除加湿装置１００では、空調部５を通過した空気は、流路切替部４によって、除湿された空気を除湿風通路９０に導くことができ、加湿された空気を加湿風通路８０に導くことができる。したがって流路切替部４によって、異なる場所に除湿風および加湿風を供給することができる。また温度調節モジュール４１が設けられるので、吸着モジュール３によって加湿された空気を冷却することができる。これによって加湿風の相対湿度を上昇させることができる。このように相対湿度が高い加湿風を、同じ場所に提供することができる。

また本実施の形態では、ペルチェ素子３０を制御することによって、空調用吸着材３４の温度を制御し、空調用フィン３３を通過する空気の水分を吸着して除湿風を生成し、通過する空気の水分を放出して加湿風を生成することができる。また温度調節用フィン４３は、温度調節用基部４２によってペルチェ素子３０の他方の面部３０ｂの熱が伝わるので、空調用フィン３３が放熱しているときは、温度調節用フィン４３は吸熱する。したがって加湿風を温度調節用フィン４３によって冷却することができる。このようにペルチェ素子３０の一方の面部３０ａを空調手段として用い、他方の面部３０ｂを冷却手段として用いることができる。

また本実施の形態では、ペルチェ素子３０および温度調節用基部４２は、空気流通路２６，８０，９０を除く残余の部位４７に設けられるので、ペルチェ素子３０および温度調節用基部４２によって、空気の流れを妨げることがない。したがって空調に必要な空調用フィン３３および冷却に必要な温度調節用フィン４３だけをメイン通路２６に設けることによって、通風抵抗を小さくすることができる。これによって送風機２を小形化することができる。

また本実施の形態では、空調用フィン３３の各板状部材の厚み方向の中心位置と、温度調節用フィン４３の各板状部材の厚み方向の中心位置とは、厚み方向に関して略同位置にすることによって、上流側に位置する空調用フィン３３の板状部材間を流下する空気を、下流側に位置する温度調節用フィン４３の板状部材によっての妨げることを防ぐことができる。このように２つのフィン３３，４３を流れ方向に隣接した構成であっても、通風抵抗を小さくすることができる。これによって送風機２を小形化することができる。

さらに本実施の形態では、制御装置４０は、加湿モードの場合には、送風量を第１所定量にすることによって、空調用フィン３３を通過する時間が長くなり、加湿風の絶対湿度を上昇させることができる。また温度調節用フィン４３上の送風量も下がることで、ペルチェ素子３０の他方の面部３０ｂの放熱量が低下（他方の面部の温度が上昇）し、一方の面部３０ａの温度上昇速度が増加するので、空調用吸着材３４における水分離脱までの時間が短縮され、加湿性能が向上する。また送風機２は、除湿モードの場合、送風量が多い第２所定量にすることによって、風量増により空調用吸着材３４における水分吸着量を増やすことがでる。また温度調節用フィン４３上の送風量も上昇することで、ペルチェ素子３０の他方の面部３０ｂの放熱が促進され、一方の面部３０ａの温度が低下することで水分吸着量を増やすことができる。

また本実施の形態では、加湿風を運転席に着座する運転手に送ることができるので、加湿風によって運転手の快適な空調空間を提供することができる。また除湿風を窓ガラス、たとえば前面窓ガラス５１に送ることができるので、視野を確保することが特に望まれる前面窓ガラス５１の曇りを確実に防止することができる。さらに除湿風ダクト７２は、天井５０内に設けられるので、省スペース化を図ることができる。

また本実施の形態では、通路断面積比において除湿風通路９０に対する加湿風通路８０を小さくして、除湿風量に対する加温風量を少なく設定される。このように除湿風の送風量を多くすることで、冬季などの乾燥した空気からも多くの水分量を吸着して捕集できるとともに、その捕集した水分を、風量を少なくした加湿側の空気に添加して加湿風として吹き出すことにより、加温風の加湿性能（相対湿度）を大きくすることができる。したがって効率的に加湿を行うことができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に関して、図９を用いて説明する。図９は、第２実施形態の除加湿装置１００Ａを示す側面断面図である。本実施の形態では、除加湿装置１００Ａは、空調部５Ａの構成に特徴を有する。第１実施形態では、温度調節モジュール４１は、吸着モジュール３に空気流れ下流側に隣接して設けられるが、本実施の形態では、温度調節用フィン４３と空調用フィン３３との間には間隔４４を有する。

このように間隔４４をあけることによって、空調用フィン３３を通過した空気が一度合流し、再び温度調節用フィン４３を通過する。したがって空調用フィン３３の各板状部材と温度調節用フィン４３の板状部材との厚み方向の中心位置がずれていても、空気が流れるので、高精度に各フィン３３，４３の相対位置を位置決めする必要がないので、製造が容易となる。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態に関して、図１０および図１１を用いて説明する。図１０は、第３実施形態の除加湿装置１００Ｂの一例を示す側面断面図である。図１１は、除加湿装置１００Ｂの他の例を示す側面断面図である。本実施の形態では、除加湿装置１００Ｂは、送風機２Ｂの構成に特徴を有する。第１実施形態では、送風機２は遠心式の多翼ファン２１であったが、本実施の形態では送風機２Ｂは軸流式のファン２１Ｂである。

図１０に示すように、軸方向が厚さ方向Ｚと略平行となるように軸流ファン２１Ｂを配置することによって、ケーシング１の内壁に沿って車室内空気を長さ方向Ｙ一方に向かって送風することができる。また図１１に示すように、軸方向が長さ方向Ｙと略平行となるように軸流ファン２１Ｂを配置し、車室内空気を長さ方向Ｙ一方に向かって送風することができる。このような送風機２Ｂの構成であっても、前述の第１実施形態と同様の作用および効果を達成することができる。

（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態に関して、図１２を用いて説明する。図１２は、除加湿装置１００Ｃの車両への配設状態を拡大して示す側面断面図である。本実施の形態では、除加湿装置１００Ｃは、空調部５Ｃの構成に特徴を有する。第１実施形態では、空調部５は吸着モジュール３と温度調節モジュール４１とを含む構成であったが、本実施の形態では空調部５Ｃは吸着モジュール３だけで構成される。

吸着モジュール３は、ヒータ４５および吸着素子３１を含む。ヒータ４５は、平板状であって、通電されると厚さ方向Ｚ両面側で放熱作用を果たす。吸着素子３１は、ヒータ４５の厚さ方向Ｚ両方の面部４５ａ，４５ｂに設けられる。吸着素子３１は、空調用基板３２および空調用フィン３３を含み、板面部４５ａ，４５ｂの温度に基づいて水分を吸着および放出する。これによってヒータ４５が放熱することによって、加湿モードにすることができ、ヒータ４５の放熱を停止することによって、送風によって空調用フィン３３が冷却され除湿モードにすることができる。

また加湿風通路８０には、冷却手段として機能する冷却用フィン４６が設けられる。冷却用フィン４６は、複数の板状部材の集合体であり、板状部材の厚み方向両方の面部が空気の流れ方向と略平行に延びる。冷却用フィン４６を構成する板状部材は、天井５０の外表面５０ａの内側の面部５０ｂから厚さ方向Ｚ外方に突出して複数設けられる。冷却用フィン４６の板状部材は、長さ方向Ｙに沿って延びるように複数設けられ、幅方向Ｘに離間するように設けられる。天井５０の外表面５０ａは外気にさらされているので、外気によって冷却用フィン４６が冷却される。これによって加湿風通路８０を通過する加湿風と冷却用フィン４６とを熱交換することによって、加湿風を冷却することができる。したがって加湿風の相対湿度を上昇することができる。このように外気を利用するという簡単な構成で、前述の第１実施形態と冷却手段と同様の作用および効果を達成することができる。

（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態に関して、図１３を用いて説明する。図１３は、除加湿装置１００Ｄの車両への配設状態を拡大して示す側面断面図である。本実施の形態では、除加湿装置１００Ｄは、前述の第４実施形態と同様の構成であって、冷却用フィン４６がない点に特徴を有する。

本実施の形態では、加湿風通路８０および加湿風ダクト７１は、伝熱性を有し、天井５０内であって、外表面５０ａの内側に当接して設けられる。加湿風通路８０および加湿風ダクト７１は、アルミニウムなど熱伝導率に優れる金属で形成される。天井５０の外表面５０ａは外気にさらされているので、外気によって加湿風通路８０および加湿風ダクト７１が冷却される。これによって加湿風通路８０および加湿風ダクト７１を通過する加湿風を冷却することができる。したがって加湿風の相対湿度を上昇することができる。このように加湿風を冷却する部材と特に設けることなく、外気を利用するという簡単な構成で、前述の第４実施形態と同様の作用および効果を達成することができる。

（その他の実施形態）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。

前述の第１実施形態では、冷却手段として温度調節モジュール４１が設けられるが、このような構成に限ることはなく、冷却手段として別のペルチェ素子を設けて温度調節モジュール４１を構成してもよい。

また流路切替部４の構成は、前述のドアを回動させる構成に限ることはなく、空気の流路を切り替える他の機構として、たとえば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、および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。

また空調用フィン３３は、小型化を図ることができ、大きな吸着面積を確保でき、かつ一層多量の粉体状の空調用吸着材３４を保持し得る限り、前述の実施の各形態の空調用フィン３３の形状に限ることはなく、各種の構造のものを使用できる。フィンの構造としては、たと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、および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よい。温度調節用フィン４３の構成に関しても同様である。

また除加湿装置１００は、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、乗員側に除湿風を供給するようにしてもよい。また除加湿装置１００は、既設の空調装置に組み込んでもよい。

前述の実施の各形態では、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、加湿を必要とする空間（たとえば、寝室）内の所定空間（たとえば、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（たとえば、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よい。

第１実施形態の除加湿装置１００を示す平面断面図である。 除加湿装置１００を示す側面断面図である。 除加湿装置１００の車両への配設状態を拡大して示す側面断面図である。 除加湿装置１００の車両への配設状態を簡略化して示す側面断面図である。 除加湿装置１００の車両への配設状態を簡略化して示す平面図である。 空調部５を示す平面図である。 空調部５を示す側面図である。 空調部５を示す正面図である。 第２実施形態の除加湿装置１００Ａを示す側面断面図である。 第３実施形態の除加湿装置１００Ｂの一例を示す側面断面図である。 除加湿装置１００Ｂの他の例を示す側面断面図である。 第４実施形態の除加湿装置１００Ｃの車両への配設状態を拡大して示す側面断面図である。 第５実施形態の除加湿装置１００Ｄの車両への配設状態を拡大して示す側面断面図である。

符号の説明

１…ケーシング
２…送風機（送風手段）
３…吸着モジュール（空調手段）
４…流路切替部（切替手段）
６…流路切替ドア
８…加湿風吹出口
９…除湿風吹出口
２９…操作スイッチ（入力手段）
３０…ペルチェ素子
３０ａ，３０ｂ…板面部
３３…空調用フィン
３４…空調用吸着材（吸着材）
４０…制御装置（制御手段）
４１…温度調節モジュール（冷却手段）
４２…温度調節用基部（基部）
４３…温度調節用フィン
４５…ヒータ
４６…冷却用フィン
７１…加湿風ダクト
７２…除湿風ダクト
８０…加湿風通路
９０…除湿風通路
１００…除加湿装置

Claims (12)

1. 予め定める空気流通路が形成されるケーシング（１）であって、前記空気流通路のうち加湿風が通過する加湿風通路（８０）、および除湿風が通過する除湿風通路（９０）が形成されるケーシングと、
   前記空気流通路に空気を送風する送風手段（２）と、
   前記空気流通路に設けられ、前記送風手段によって送風される空気を加湿または除湿する空調手段（３）と、
   前記ケーシングに設けられ、前記空調手段を通過した空気を前記加湿風通路に導く状態と、前記空調手段を通過した空気を前記除湿風通路に導く状態と、にわたって切替る切替手段（４）と、
   前記ケーシングに設けられ、前記空調手段によって加湿された空気を冷却する冷却手段と（４１）、
   前記空調手段によって加湿された空気を前記加湿風通路に導き、前記空調手段によって除湿された空気を前記除湿風通路に導くように、前記空調手段および前記切替手段を制御する制御手段（４０）と、を含むことを特徴とする除加湿装置。
2. 前記空調手段は、
   板状に形成され、厚み方向両方の面部のうち、いずれか一方の面部が吸熱部として機能し、いずれか他方の面部が放熱部として機能するペルチェ素子（３０）と、
   前記ペルチェ素子の一方の面部に設けられる空調用フィン（３３）と、
   前記空調用フィンの表面部に設けられ、前記空調用フィンの表面部の温度に基づいて水分を吸着および放出する吸着材（３４）と、を含み、
   前記冷却手段は、
   前記ペルチェ素子の他方の面部に一体に設けられ、前記他方の面部から空気の流れ方向に沿って延びる基部（４２）と、
   前記基部に設けられ、前記空調用フィンの下流側に配置される温度調節用フィン（４３）と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の除加湿装置。
3. 前記ペルチェ素子および前記基部は、前記ケーシングの内部であって、前記空気流通路を除く残余の部位（４７）に設けられ、
   前記空調用フィンおよび前記温度調節用フィンは、前記空気流通路に設けられることを特徴とする請求項２に記載の除加湿装置。
4. 前記空調用フィンは、複数の板状部材の集合体であり、各板状部材の厚み方向両方の面部が空気の流れ方向と略平行に延び、
   前記温度調節用フィンは、複数の板状部材の集合体であり、各板状部材の厚み方向両方の面部が空気の流れ方向と略平行に延び、
   前記空調用フィンの各板状部材の前記厚み方向の中心位置と、前記温度調節用フィンの各板状部材の厚み方向の中心位置とは、前記厚み方向に関して略同位置となるように設けられることを特徴とする請求項２または３に記載の除加湿装置。
5. 前記送風手段は、送風量が可変に構成されており、
   前記制御手段は、制御するモードとして除湿モードと加湿モードとを有し、
   前記制御手段は、前記加湿モードの場合、前記ペルチェ素子の一方の面部が放熱部として機能するように前記ペルチェ素子を制御し、前記空調手段を通過した空気が前記加湿風通路に導かれるように前記切替手段を制御し、前記送風量を予め定める第１所定量となるように前記送風手段を制御し、
   前記制御手段は、除湿モードの場合、前記ペルチェ素子の一方の面部が吸熱部として機能するように前記ペルチェ素子を制御し、前記空調手段を通過した空気が前記除湿風通路に導かれるように前記切替手段を制御し、前記送風量を前記第１所定量より多い第２所定量となるように前記送風手段を制御し、
   前記制御手段は、前記除湿モードと加湿モードとを予め定める周期で切替えることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１つに記載の除加湿装置。
6. 前記空調手段は、
   放熱するヒータ（４５）と、
   前記ヒータに設けられる空調用フィン（３３）と、
   前記空調用フィンの表面部に設けられ、前記空調用フィンの表面部の温度に基づいて水分を吸着および放出する吸着材（３４）と、を含み、
   前記冷却手段は、前記加湿風通路に設けられる冷却用フィン（４６）を含むことを特徴とする請求項１に記載の除加湿装置。
7. 車両の車室内の天井（５０）に搭載される除加湿装置であって、
   前記送風手段は、車室内空気を前記空気流通路に送風し、
   前記加湿風通路を通過した空調風を運転席に導く加湿風ダクト（７１）をさらに含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の除加湿装置。
8. 車両の車室内の天井に搭載される除加湿装置であって、
   前記送風手段は、車室内空気を前記空気流通路に送風し、
   前記除湿風通路を通過した空調風を車両の窓ガラスの内面に導く除湿風ダクト（７２）と、をさらに含むことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の除加湿装置。
9. 前記除湿風ダクトは、前記除湿風通路を通過した空調風を車両の前面窓ガラス（５１）の内面に導くことを特徴とする請求項８に記載の除加湿装置。
10. 前記除湿風ダクトは、前記天井内に設けられることを特徴とする請求項９に記載の除加湿装置。
11. 前記加湿風ダクトは、伝熱性を有し、前記天井内であって、外表面（５０ａ）の内側に当接して設けられることを特徴とする請求項７に記載の除加湿装置。
12. 車両の車室内の天井（５０）に搭載される除加湿装置であって、
    前記送風手段は、車室内空気を前記空気流通路に送風し、
    前記加湿風通路は、伝熱性を有し、前記天井内であって、外表面（５０ａ）の内側に当接して設けられることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の記載の除加湿装置。

Images