JP2017227397A - 調湿システム - Google Patents

Abstract

【課題】 冷却空気を効果的に除湿し、居室に供給する。【解決手段】 建物の調湿システム１である。調湿システム１は、空気を冷却して相対湿度が高まった冷却空気を吹き出す空気調和機４と、相対湿度の高い空気から水蒸気を吸着しうるとともに相対湿度の低い空気に自らが吸着した水蒸気を放湿しうる吸放湿性能を有する調湿材２１が収容されたチャンバー５と、空気調和機４から吹き出された冷却空気を、他の空気と混合させることなくチャンバー５に供給するための第１ダクト手段７と、チャンバー５内の調湿材２１で除湿された冷却空気を、居室３に供給するための第２ダクト手段８とを含む。【選択図】図１

Description

本発明は、調湿システムに関し、より詳しくは、夏季において、除湿された冷却空気を居室に供給することができる調湿システムに関する。

下記特許文献１は、床下空間に設置された空気調和機により、居室を冷房可能な空調システムを提案している。空調システムは、冷却空気を吹き出す空気調和機と、冷却空気を居室に供給するためのダクト手段とを具えている。

特開２０１６−５７０３４号公報

近年の空気調和機による冷房運転は、省エネルギー性能を向上させるために、従来に比べて、冷媒温度を過剰に低下させずに行われている。このため、空気調和機による除湿能力についても、低下傾向にある。従って、上記特許文献１の空調システムにおいて、空気調和機だけでは、十分に除湿された空気を居室に供給することは困難であった。

本発明は、以上のような実状に鑑み案出されたもので、冷却空気を効果的に除湿し、居室に供給することができる調湿システムを提供することを主たる目的としている。

本発明は、建物の調湿システムであって、空気を冷却して相対湿度が高まった冷却空気を吹き出す空気調和機と、相対湿度の高い空気から水蒸気を吸着しうるとともに相対湿度の低い空気に自らが吸着した水蒸気を放出しうる吸放湿性能を有する調湿材が収容されたチャンバーと、前記空気調和機から吹き出された前記冷却空気を、他の空気と混合させることなく前記チャンバーに供給するための第１ダクト手段と、前記チャンバー内の前記調湿材で除湿された前記冷却空気を、居室に供給するための第２ダクト手段とを含むことを特徴とすることを特徴とする。

本発明に係る前記建物の調湿システムにおいて、前記チャンバーに、前記調湿材が吸着した水蒸気を放出させるための相対湿度の低い空気を供給する第３ダクト手段と、前記チャンバー内で前記水蒸気が放出された前記空気を居室外に供給するための第４ダクト手段をさらに含むのが望ましい。

本発明に係る前記建物の調湿システムにおいて、前記チャンバーは、第１チャンバー及び第２チャンバーを含み、前記調湿システムは、さらに、前記第１ダクト手段からの前記冷却空気を、前記第１チャンバー及び前記第２チャンバーの一方を経由させて前記第２ダクト手段に供給する除湿モードと、前記第３ダクト手段からの前記空気を、前記第１チャンバー及び前記第２チャンバーの他方を経由させて前記第４ダクト手段に供給する放湿モードとを切り替えるための切替具を含むのが望ましい。

本発明に係る前記建物の調湿システムにおいて、前記第３ダクト手段は、小屋裏の空気を前記チャンバーに供給するように構成されているのが望ましい。

本発明に係る前記建物の調湿システムにおいて、前記第３ダクト手段は、小屋裏の空気又は建物外部の空気のいずれかを選択的に前記チャンバーに供給するように構成されているのが望ましい。

本発明に係る前記建物の調湿システムにおいて、前記調湿材は、第１吸着材と、前記第１吸着材とは水蒸気の吸着性能が異なる第２吸着材とを含み、前記第１吸着材は、２５℃の環境下で、相対蒸気圧０．４０での吸着量と相対蒸気圧０．１５での吸着量との差が０．１０kg／kg以上であり、前記第２吸着材は、２５℃の環境下で、相対蒸気圧０．９５での吸着量と相対蒸気圧０．７０での吸着量との差が０．０８０kg／kg以上であるのが望ましい。

本発明に係る前記建物の調湿システムにおいて、前記第１吸着材は、調湿材全重量に対して２０％〜８０％含まれるのが望ましい。

本発明に係る前記建物の調湿システムにおいて、前記第２吸着材は、シート状に形成されたパルプ繊維からなり、前記第１吸着材は、前記第２吸着材に担持されるのが望ましい。

本発明の調湿システムは、相対湿度が高まった冷却空気を、第１ダクト手段を用いて、調湿材を収容したチャンバーに直接供給し、冷却空気に含まれる水蒸気を、効率よく調湿材に吸着させることができる。また、除湿された冷却空気は、第２ダクト手段を介して居室に供給される。従って、本発明の調湿システムは、冬季に比べて居室の相対湿度が著しく高くなる夏季において、居室を冷房しつつ効果的に除湿することができる。

また、本発明の調湿システムは、調湿材によって除湿されるため、空気調和機の潜熱処理量を小さくすることができる。従って、本発明の調湿システムは、空気調和機の消費電力を抑えることができる。

本実施形態に係る調湿システムを利用した建物（住宅）の一例を概念的に示す側面図である。 第１チャンバーの一例を示す斜視図である。 第２チャンバーの一例を示す斜視図である。 図２の横断面図である。 （ａ）は、第１吸着材の水蒸気の吸着量と相対蒸気圧との関係を示す平衡含水率曲線のグラフ、（ｂ）は、第２吸着材の水蒸気の吸着量と相対蒸気圧との関係を示す平衡含水率曲線のグラフである。 調湿材の水蒸気の吸着量と相対蒸気圧との関係を示す平衡含水率曲線のグラフである。 調湿システムの処理手順の一例を示すフローチャートである。 （ａ）は、除湿モードの第１チャンバー及び放湿モードの第２チャンバーを概念的に示す図、（ｂ）は、放湿モードの第１チャンバー及び除湿モードの第２チャンバーを示す図である。 本発明の他の実施形態の調湿システムを示す部分拡大図である。

以下、本発明の実施形態について、図面に基づき詳細に説明される。なお、各図面は、発明の内容の理解を高めるためのものであり、誇張された表示が含まれる他、各図面間において、縮尺等は厳密に一致していない点が予め指摘される。

図１は、本実施形態に係る調湿システム１を利用した建物（住宅）２の一例を概念的に示す側面図である。調湿システム１は、除湿された空気を建物２の居室３に供給するためのものである。本実施形態では、夏季において、居室３を換気しながら、空調（冷房）及び除湿する調湿システムが例示される。

調湿システム１は、空気調和機４、チャンバー５、第１ダクト手段７及び第２ダクト手段８を含んで構成されている。さらに、本実施形態の調湿システム１は、第３ダクト手段９、第４ダクト手段１０、切替具１１及び制御装置１２を含んでいる。

本実施形態の空気調和機４は、一般的な家庭用のセパレート型エアコンである。空気調和機４は、建物２の内部に設置された室内機４ａと、建物２の外部に設置された室外機（図示省略）とをセットとして含んでいる。本実施形態の室内機４ａは、熱源チャンバー１６内に格納されている。空気調和機４は、室内機４ａで熱交換された空気（即ち、空気を冷却して相対湿度が高まった冷却空気）Ａｃを吹き出すことができる。

熱源チャンバー１６は、内部に断熱された空間を区画するケーシングを具えている。熱源チャンバー１６は、室内機４ａの空気吸込口（図示省略）側に、基礎換気口１７から床下空間１８に導入された外気が取り込まれる第１入口１６ａと、居室３の換気出口３ｂから居室の空気（内気）を導入する第２入口１６ｂとがそれぞれ設けられている。さらに、熱源チャンバー１６には、室内機４ａの空気吹出口（図示省略）側に、室内機４ａで熱交換された空気が吹き出される出口１６ｃが設けられている。

このような熱源チャンバー１６内の室内機４ａは、新鮮な外気と居室３の空気との混合気を冷却することができる。そして、熱源チャンバー１６は、室内機４ａが空気（本実施形態では、混合気）を冷却して相対湿度を高めた冷却空気Ａｃを、換気及び空調用の空気として、出口１６ｃから排出することができる。なお、本実施形態では、外気として、基礎換気口１７から床下空間１８に導入され、この床下空間１８で、一旦、地熱と熱交換されたものが利用されているが、このような態様に限定されない。外気としては、例えば、ダクト等で直接導かれたものが利用されても良く、外気として種々のものが採用できる。

チャンバー５は、その内部に、調湿材を収容するためのものである。本実施形態のチャンバー５は、第１チャンバー５Ａ及び第２チャンバー５Ｂを含んでいる。本実施形態の第１チャンバー５Ａ及び第２チャンバー５Ｂは、居室３よりも上方（本実施形態では、屋根２３と天井２４との間に形成された小屋裏２５）に配置されている。これにより、第１チャンバー５Ａ及び第２チャンバー５Ｂが、居室３を専有するのを防ぐことができる。

第１チャンバー５Ａ及び第２チャンバー５Ｂは、実質的に同一仕様を有している。本実施形態において、実質的に同一仕様とは、形状、容積及び調湿能力が同一であることを示している。第１チャンバー５Ａ及び第２チャンバー５Ｂは、並列的に用いられている。以下、代表的に、第１チャンバー５Ａの一例が説明されるが、第２チャンバー５Ｂも同様の構造を具えている点が指摘される。

図２は、第１チャンバー５Ａの一例を示す斜視図である。図３は、第２チャンバー５Ｂの一例を示す斜視図である。図４は、図２の横断面図である。図２及び図３に示されるように、各チャンバー５Ａ及び５Ｂは、内部に空間２６を区画するケーシング２７と、ケーシング２７内の空間２６に収容される調湿材２１とを含んでいる。

本実施形態のケーシング２７は、例えば、直方体状の空間２６を区画している。本実施形態の空間２６は、水平方向にのびており、側面視において横長矩形状に形成されている。ケーシング２７の水平方向の一端側には、空気が供給される入口２９が形成される。ケーシング２７の水平方向の他端側には、空気が排出される出口３０が形成されている。これにより、ケーシング２７は、空間２６の内部において、入口２９から出口３０に向かう空気流れを提供することができる。本実施形態において、ケーシング２７の空間２６には、入口２９から出口３０に向かう水平方向の空気流れが提供される。

図２及び図３に示されるように、本実施形態の入口２９及び出口３０は、それぞれ２つずつ設けられている。入口２９は、一方の入口２９ａと、他方の入口２９ｂとを含んでいる。出口３０は、一方の出口３０ａと、他方の出口３０ｂとを含んでいる。

ケーシング２７の形状については、内部に空間２６を区画しうるものであれば、任意の形状が採用され得る。好ましい態様では、ケーシング２７は、空間２６側の内層２７ａと、その外側の外層２７ｂとを含む多層構造を具えている。内層２７ａは、例えば、断熱材料で構成される。これにより、ケーシング２７の内部の空間２６が外部と断熱され、外部環境による内部の空気の温度（ひいては、相対湿度（相対蒸気圧））の変動を最小限に抑えることができる。これは、調湿材２１に安定した除湿機能又は放湿機能を発揮させるのに有効である。

調湿材２１は、相対湿度の高い空気から水蒸気を吸着しうるとともに、相対湿度の低い空気に自らが吸着した水蒸気を放出しうる吸放湿性能を有するものである。図２及び図４に示されるように、本実施形態の調湿材２１は、シート状に形成されており、第１吸着材３１ａ及び第２吸着材３１ｂを含んでいる。第１吸着材３１ａと、第２吸着材３１ｂとは、水蒸気の吸着性能が異なっている。図５（ａ）は、第１吸着材３１ａの水蒸気の吸着量と相対蒸気圧との関係を示す平衡含水率曲線のグラフである。図５（ｂ）は、第２吸着材３１ｂの水蒸気の吸着量と相対蒸気圧との関係を示す平衡含水率曲線のグラフである。
図５（ａ）、（ｂ）のグラフにおいて、水蒸気の吸着量は、２５℃の環境下で測定されたものである。

図５（ａ）に示されるように、本実施形態の第１吸着材３１ａは、２５℃の環境下で、相対蒸気圧０．４０での吸着量と相対蒸気圧０．１５での吸着量との差が０．１０kg／kg以上に設定される。このような第１吸着材３１ａは、相対蒸気圧が０．１５となる低湿度から相対蒸気圧が０．４０となる中湿度にかけて、多くの水蒸気を吸着又は放出できる。即ち、第１吸着材３１ａは、相対蒸気圧が０．１５よりも高くなると、多くの水蒸気を吸着できる。また、第１吸着材３１ａは、相対蒸気圧が０．４０よりも低くなると、多くの水蒸気を放出することができる。第１吸着材３１ａの吸放湿量を効果的に高めるために、２５℃の環境下で、相対蒸気圧０．４０での吸着量と相対蒸気圧０．１５での吸着量との差は、０．１３kg／kg以上であるのが望ましい。

図２及び図４に示されるように、本実施形態の第１吸着材３１ａは、粉粒体状に構成されている。第１吸着材３１ａの粒径については、特に限定されるものではない。なお、粒径が大きくなると、強度及び加工性の悪化や、比表面積の減少による吸放湿スピードの低下を招くおそれがある。このような観点より、第１吸着材３１ａの粒径は、例えば、１００μm以下、より好ましくは１０μm以下である。

また、第１吸着材３１ａの細孔径についても、特に限定されない。なお、細孔径が大きいと、特定の低湿域での水蒸気の吸着量が低下するおそれがある。このような観点より、第１吸着材３１ａの細孔径は、２．４nm程度が望ましい。

第１吸着材３１ａとしては、上記性能を有するものであれば、適宜採用されうる。本実施形態の第１吸着材３１ａとしては、Ａ形シリカゲルが用いられるのが望ましい。

図５（ｂ）に示されるように、本実施形態の第２吸着材３１ｂは、２５℃の環境下で、相対蒸気圧０．９５での吸着量と相対蒸気圧０．７０での吸着量との差が０．０８０kg／kg以上に設定されている。このような第２吸着材３１ｂは、相対蒸気圧が０．７〜０．９５となる高湿度において、多くの水蒸気を吸着又は放出できる。即ち、第２吸着材３１ｂは、高湿時において、相対蒸気圧が０．７０よりも高くなれば、多くの水蒸気を吸着できる。また、第２吸着材３１ｂは、相対蒸気圧が０．９５よりも低くなると、多くの水蒸気が放出される。第２吸着材３１ｂの吸放湿量を効果的に高めるために、２５℃の環境下で、相対蒸気圧０．９５での吸着量と相対蒸気圧０．７０での吸着量との差が０．０８５kg／kg以上、さらに好ましくは、０．０９０kg／kg以上である。

第２吸着材３１ｂとしては、上記性能を有するものであれば、適宜採用されうる。第２吸着材３１ｂとしては、例えば、パルプ繊維又は珪藻土が用いられるのが望ましい。図２及び図４に示されるように、本実施形態の第２吸着材３１ｂは、シート状に形成されたパルプ繊維として構成されている。本実施形態の第２吸着材３１ｂは、正面視略矩形の形状を有しているが、このような態様に限定されない。

このように、本実施形態の第１吸着材３１ａ及び第２吸着材３１ｂは、それぞれ異なる相対蒸気圧において、より多くの水蒸気を吸着又は放出することができるように設定されている。このため、本実施形態の調湿材２１は、低湿度から中湿度での調湿性能を、第１吸着材３１ａに主として発揮させうる。また、第１吸着材３１ａの調湿性能を十分に発揮できない高湿時においては、第２吸着材３１ｂに調湿性能を主として発揮させうる。図６は、調湿材２１の水蒸気の吸着量と相対蒸気圧との関係を示す平衡含水率曲線のグラフである。図６のグラフは、調湿材全重量（即ち、第１吸着材３１ａの重量及び第２吸着材３１ｂの重量の総和）に対して、第１吸着材３１ａ及び第２吸着材３１ｂが５０％ずつ含まれる調湿材２１の平衡含水率曲線を示している。また、図６のグラフにおいて、水蒸気の吸着量は、２５℃の環境下で測定されたものである。

図６に示されるように、第１吸着材３１ａ及び第２吸着材３１ｂを含む調湿材２１は、広い範囲の相対蒸気圧において、調湿性能を発揮できる。しかも、調湿材２１は、高湿時において調湿性能を発揮しうる第２吸着材３１ｂを含んでいるため、冬季に比べて居室３の相対湿度が著しく高くなる夏季において、調湿性能を効果的に発揮しうる。

上記作用を効果的に発揮させるために、第１吸着材３１ａは、調湿材全重量（即ち、第１吸着材３１ａの重量及び第２吸着材３１ｂの重量の総和）に対して２０％〜８０％含まれるのが望ましい。なお、第１吸着材３１ａが２０％未満であると、調湿材２１は、第１吸着材３１ａの含有量が小さくなり、低湿時及び中湿時において、調湿性能を十分に発揮できないおそれがある。逆に、第１吸着材３１ａが８０％を超えると、調湿材２１は、第２吸着材３１ｂの割合が小さくなり、高湿時において、調湿性能を十分に発揮できないおそれがある。このような観点より、第１吸着材３１ａは、好ましくは、吸着材全重量に対して３０％以上が望ましく、また、好ましくは７０％以下である。

図４に示されるように、本実施形態の調湿材２１において、第１吸着材３１ａは、第２吸着材３１ｂに担持されるのが望ましい。これにより、調湿材２１は、第１吸着材３１ａ及び第２吸着材３１ｂを一体として形成することができる。

また、第１吸着材３１ａは、第２吸着材３１ｂの両方の表面のみならず、その内部にも多数配置され得る。本実施形態の第２吸着材３１ｂは、第２吸着材３１ｂの全域において、第１吸着材３１ａを満遍なく保持している。これにより、調湿材２１は、第１吸着材３１ａ及び第２吸着材３１ｂに、調湿性能を効果的に発揮しうる。

図２、図３及び図４に示されるように、調湿材２１は、その表面がケーシング２７内の空気流れに沿うように、ケーシング２７内に間隔をあけて複数配置されている。即ち、調湿材２１（第２吸着材３１ｂ）の表面は、ケーシング２７内の水平方向に沿って配置されており、かつ、調湿材２１の平面と直角な方向に間隔をあけて複数配置されている。これにより、第１チャンバー５Ａ及び第２チャンバー５Ｂは、ケーシング２７内の空気との接触機会を高め、湿気交換面積を増大させ得る。従って、本実施形態の第１チャンバー５Ａ及び第２チャンバー５Ｂは、第１吸着材３１ａ及び第２吸着材３１ｂの除湿機能及び放湿機能を最大限に高めることができる。本実施形態では、シート状に形成された調湿材２１（第２吸着材３１ｂ）が複数配列されたが、このような態様に限定されない。例えば、ハニカム状又はオニ段状に加工された調湿材２１（第２吸着材３１ｂ）が複数配列されてもよい。このような調湿材２１（第２吸着材３１ｂ）は、湿気交換面積を増大させることができ、調湿性能を効果的に発揮しうる。

第１吸着材３１ａの吸放湿速度は、それを保持する担体（本実施形態では、第２吸着材３１ｂ）の熱容量の影響を受け、一般に、前記熱容量が小さいほど、吸放湿速度が向上することが判明している。その点に関し、本実施形態の第２吸着材３１ｂは、その厚さＴ１（図４に示す）が小さいシート状に形成されているため、その熱容量を小さくすることができる。従って、本実施形態の第１チャンバー５Ａ及び第２チャンバー５Ｂは、第１吸着材３１ａの吸放湿速度を高めることもできる。

このような作用を効果的に発揮させるために、第２吸着材３１ｂの厚さＴ１については、０．５〜４．０mmが望ましい。なお、厚さＴ１が４．０mmを超えると、第１吸着材３１ａの吸放湿速度を十分に高くできないおそれがある。逆に、厚さＴ１が０．５mm未満であると、強度や耐久性が低下するおそれがある。

調湿材２１の入口２９側の端部２１ｓは、入口２９から空気流れに沿って距離Ｌ１を隔てた位置に設けられている。調湿材２１の出口３０側の端部２１ｔは、出口３０から空気流れに沿って距離Ｌ１を隔てた位置に設けられている。これにより、入口２９から供給された空気は、各調湿材２１の間の空隙に満遍なく供給され、かつ、出口３０から取り出すことができるため、広い範囲で吸放湿を行うことができる。好ましい態様では、前記距離Ｌ１は、５０〜２００mm程度が好適である。

図１〜図３に示されるように、第１ダクト手段７は、例えば、筒状に形成されたダクトによって形成されている。第１ダクト手段７の一端側は、熱源チャンバー１６に接続されている。第１ダクト手段７の途中には、切替具１１（第１切替具１１ａ）を介して分岐する第１分岐部３３Ａ及び第２分岐部３３Ｂを含んでいる。第１分岐部３３Ａは、第１チャンバー５Ａの一方の入口２９ａ（図２に示す）に接続されている。第２分岐部３３Ｂは、第２チャンバー５Ｂの一方の入口２９ａ（図３に示す）に接続されている。

このような第１ダクト手段７は、空気調和機４から吹き出された相対湿度の高い冷却空気Ａｃを、第１切替具１１ａを介して、第１チャンバー５Ａ又は第２チャンバー５Ｂに供給することができる。これにより、冷却空気Ａｃに含まれる水蒸気を、第１チャンバー５Ａ又は第２チャンバー５Ｂに収容された調湿材２１に、効率よく吸着させることができる。

また、本実施形態の第１ダクト手段７は、その一端側（熱源チャンバー１６側）から他端側（チャンバー５側）にかけて、気密に保たれている。これにより、第１ダクト手段７は、他の空気と混合させることなく、冷却空気Ａｃをチャンバー５に供給することができるため、冷却空気Ａｃに含まれる水蒸気を、調湿材２１に効果的に吸着することができる。冷却空気Ａｃの相対湿度及び温度を維持するために、第１ダクト手段７には、断熱材（図示省略）で覆われるのが望ましい。

図１〜図３に示されるように、第２ダクト手段８は、例えば、筒状に形成されたダクトによって形成されている。本実施形態の第２ダクト手段８は、居室供給部３４、第１分岐部３５Ａ及び第２分岐部３５Ｂを含んでいる。

居室供給部３４は、分岐チャンバー４０を介して各居室３の入口３ａに接続されている。この入口３ａには、風量を調整可能なダンパー（図示省略）が設けられている。第１分岐部３５Ａ及び第２分岐部３５Ｂは、分岐チャンバー４０よりもチャンバー５側に設けられた切替具１１（第２切替具１１ｂ）を介して分岐している。第１分岐部３５Ａは、第１チャンバー５Ａの一方の出口３０ａ（図２に示す）に接続されている。第２分岐部３５Ｂは、第２チャンバー５Ｂの一方の出口３０ａ（図３に示す）に接続されている。

このような第２ダクト手段８は、第１チャンバー５Ａ内の空気又は第２チャンバー５Ｂ内の空気を、第２切替具１１ｂ及び分岐チャンバー４０を介して、各居室３に供給することができる。

本実施形態の第２ダクト手段８は、その一端側（居室３側）から他端側（チャンバー５側）にかけて、気密に保たれているのが望ましい。これにより、第２ダクト手段８は、第１チャンバー５Ａ又は第２チャンバー５Ｂ内の空気を、他の空気と混合させることなく、各居室３に供給することができる。また、第２ダクト手段８には、断熱材（図示省略）で覆われるのが望ましい。

図１〜図３に示されるように、第３ダクト手段９は、例えば、筒状に形成されたダクトによって形成されている。本実施形態の第３ダクト手段９の一端側は、小屋裏２５に接続されている。第３ダクト手段９の途中には、切替具１１（第３切替具１１ｃ）を介して分岐する第１分岐部３６Ａ及び第２分岐部３６Ｂ含んでいる。第１分岐部３６Ａは、第１チャンバー５Ａの他方の入口２９ｂ（図２に示す）に接続される。第２分岐部３６Ｂは、第２チャンバー５Ｂの他方の入口２９ｂ（図３に示す）に接続されている。

このような第３ダクト手段９は、小屋裏の空気Ａａを、第３切替具１１ｃを介して、第１チャンバー５Ａ又は第２チャンバー５Ｂに供給することができる。夏季において、小屋裏の空気Ａａの温度は、居室３内の空気の温度や、建物外部の空気（以下、単に「外気」ということがある。）の温度に比べて高くなる。このような小屋裏の空気Ａａは、居室３内の空気や外気に比べて相対湿度が低い。従って、第３ダクト手段９は、第１チャンバー５Ａ又は第２チャンバー５Ｂに、相対湿度の低い空気を供給することができる。これにより、第１チャンバー５Ａ又は第２チャンバー５Ｂの調湿材２１は、吸着した水蒸気を放出することができる。

本実施形態の第３ダクト手段９は、その一端側（小屋裏２５側）から他端側（チャンバー５側）にかけて、気密に保たれているのが望ましい。これにより、第３ダクト手段９は、相対湿度の低い空気（小屋裏の空気Ａａ）を、他の空気と混合させることなくチャンバー５に供給することができるため、調湿材２１が吸着した水蒸気を、効果的に放出させることができる。小屋裏の空気Ａａの相対湿度を維持するために、第３ダクト手段９には、断熱材（図示省略）で覆われるのが望ましい。

図１〜図３に示されるように、第４ダクト手段１０は、例えば、筒状に形成されたダクトによって形成されている。本実施形態の第４ダクト手段１０の一端側は、居室外２８（本実施形態では、小屋裏２５）に連通している。第４ダクト手段１０の途中には、切替具１１（第４切替具１１ｄ）を介して分岐する第１分岐部３７Ａ及び第２分岐部３７Ｂを含んでいる。第１分岐部３７Ａは、第１チャンバー５Ａの他方の出口３０ｂ（図２に示す）に接続されている。第２分岐部３７Ｂは、第２チャンバー５Ｂの他方の出口３０ｂ（図３に示す）に接続されている。

このような第４ダクト手段１０は、第１チャンバー５Ａ又は第２チャンバー５Ｂ内の空気を、第４切替具１１ｄを介して、居室外２８に供給することができる。第４ダクト手段１０には、第１分岐部３７Ａ及び第２分岐部３７Ｂを負圧にするための排気用のファン４１が設けられるのが望ましい。これにより、第１チャンバー５Ａ又は第２チャンバー５Ｂ内の空気を、居室外２８に効果的に供給することができる。

図１に示されるように、切替具１１は、空気を切り替えて供給可能な切替弁として構成されている。切替具１１は、第１切替具１１ａ、第２切替具１１ｂ、第３切替具１１ｃ及び第４切替具１１ｄを含んで構成されている。

第１切替具１１ａは、第１ダクト手段７の第１分岐部３３Ａ及び第２分岐部３３Ｂを、択一的に切り替えるためのものである。第１切替具１１ａは、第１ダクト手段７の切り替えにより、空気調和機４から吹き出された（第１ダクト手段７からの）冷却空気Ａｃを、第１チャンバー５Ａ及び第２チャンバー５Ｂの一方を経由させて、第２ダクト手段８に供給することができる（除湿モード）。この除湿モードでは、冷却空気Ａｃに含まれる水蒸気を、第１チャンバー５Ａ又は第２チャンバー５Ｂに収容された調湿材２１に効率よく吸着させることができる。

第２切替具１１ｂは、第２ダクト手段８の第１分岐部３５Ａ及び第２分岐部３５Ｂを、択一的に切り替えるためのものである。第２切替具１１ｂは、第２ダクト手段８の第１分岐部３５Ａ及び第２分岐部３５Ｂの一方に切り替えることにより、第１チャンバー５Ａ及び第２チャンバー５Ｂの一方の空気を、居室３に供給することができる。本実施形態の第２切替具１１ｂは、除湿された冷却空気Ａｃが居室３に供給されるように、第２ダクト手段８の第１分岐部３５Ａ及び第２分岐部３５Ｂの一方に切り替えられる。これにより、除湿された冷却空気Ａｃを居室３に供給することができる。

第３切替具１１ｃは、第３ダクト手段９の第１分岐部３６Ａ及び第２分岐部３６Ｂを、択一的に切り替えるためのものである。第３切替具１１ｃは、第３ダクト手段９の第１分岐部３６Ａ及び第２分岐部３６Ｂの一方に切り替えることにより、小屋裏の空気（第３ダクト手段９からの空気）を、第１チャンバー５Ａ又は第２チャンバー５Ｂの一方を経由させて、第４ダクト手段１０に供給することができる（放湿モード）。この放湿モードでは、相対湿度の低い小屋裏の空気Ａａが供給されることにより、第１チャンバー５Ａ又は第２チャンバー５Ｂの調湿材２１に吸着された水蒸気を放出させることができる。

第４切替具１１ｄは、第４ダクト手段１０の第１分岐部３７Ａ及び第２分岐部３７Ｂを、択一的に切り替えるためのものである。第４切替具１１ｄは、第４ダクト手段１０の第１分岐部３７Ａ及び第２分岐部３７Ｂの一方に切り替えることにより、第１チャンバー５Ａ又は第２チャンバー５Ｂの一方の空気を、居室外２８に供給することができる。本実施形態の第４切替具１１ｄは、水蒸気が放出された相対湿度の高い空気（小屋裏の空気Ａａ）が居室外２８に供給されるように、第４ダクト手段１０の第１分岐部３７Ａ及び第２分岐部３７Ｂの一方に切り替えられる。これにより、相対湿度が高い空気を、居室外２８を介して、屋外に排出することができる。

このように、切替具１１は、第１切替具１１ａ、第２切替具１１ｂ、第３切替具１１ｃ及び第４切替具１１ｄが適宜切り替えられることにより、第１チャンバー５Ａ及び第２チャンバー５Ｂを、除湿モード又は放湿モードに切り替えて運転することができる。

制御装置１２は、予め定められた処理手順に基づいて、空気調和機４、切替具１１及びファン４１を制御するためのものである。制御装置１２は、ＣＰＵ（中央演算装置）からなる演算部（図示省略）と、制御手順が予め記憶されている記憶部（図示省略）と、記憶部から制御手順を読み込む作業用メモリ（図示省略）とを含んで構成されている。

図７は、調湿システム１の処理手順の一例を示すフローチャートである。この処理手順は、制御装置１２（図１に示す）に記憶されている制御手順に基づいて実施される。

本実施形態の制御装置１２は、計時を開始した後（ステップＳ１）、第１チャンバー５Ａを除湿モードに切り替えるとともに（ステップＳ２）、第２チャンバー５Ｂを放湿モードに切り替える（ステップＳ３）。本実施形態のステップＳ２及びステップＳ３は、同時に実施されている。図８（ａ）は、除湿モードの第１チャンバー５Ａ及び放湿モードの第２チャンバー５Ｂを示す図である。

ステップＳ２では、先ず、第１切替具１１ａの切り替えにより、第１チャンバー５Ａと空気調和機４（図１に示す）とを、第１ダクト手段７の第１分岐部３３Ａを介して連通させる。また、ステップＳ２では、第２切替具１１ｂの切り替えにより、第１チャンバー５Ａと図１に示した分岐チャンバー４０（居室３）とを、第２ダクト手段８の第１分岐部３５Ａを介して連通させている。これにより、ステップＳ２では、相対湿度が高い冷却空気Ａｃを、第１チャンバー５Ａに経由させて第２ダクト手段８に供給することができる（除湿モード）。

これにより、ステップＳ２では、冷却空気Ａｃに含まれる水蒸気を、第１チャンバー５Ａに収容された調湿材２１に吸着させることができるため、冷却空気Ａｃを除湿することができる。そして、ステップＳ２では、除湿された冷却空気Ａｃが、第２ダクト手段８を介して、居室３（図１に示す）に供給される。これにより、本実施形態の調湿システム１は、冬季に比べて居室３の相対湿度が著しく高くなる夏季において、居室３を冷房しつつ効果的に除湿することができる。

ステップＳ３では、先ず、第３切替具１１ｃの切り替えにより、第２チャンバー５Ｂと小屋裏２５（図１に示す）とを、第３ダクト手段９の第２分岐部３６Ｂを介して連通させる。また、ステップＳ３では、第４切替具１１ｄの切り替えにより、第２チャンバー５Ｂと居室外２８（図１に示す）とを、第４ダクト手段１０の第２分岐部３７Ｂを介して連通させる。これにより、ステップＳ３では、第３ダクト手段９からの空気（本実施形態では、小屋裏の空気）Ａａを、第２チャンバー５Ｂを経由させて、第４ダクト手段１０に供給することができる（放湿モード）。

これにより、ステップＳ３では、相対湿度の低い小屋裏の空気Ａａが供給されることにより、調湿材２１に吸着した水蒸気を放出させることができる。水蒸気が放出された空気（小屋裏の空気Ａａ）は、第４ダクト手段１０を介して、居室外２８（図１に示す）に供給される。そして、居室外２８に供給された相対湿度の高い空気は、換気口（図示省略）等を介して、屋外に排出される。これにより、本実施形態の調湿システム１は、居室３の湿度や温度を高めることもない。

次に、本実施形態の調湿システム１は、制御装置１２が、予め定められた時間が経過したか否かを判断し（ステップＳ４）、結果が否定的である場合（ステップＳ４で、「Ｎ」）、ステップＳ２及びＳ３をループする。従って、予め定められた時間が経過するまで、第１チャンバー５Ａを除湿モードで運転される一方、第２チャンバー５Ｂを放湿モードで運転される。上記「時間」は、任意に設定しうるが、例えば、各チャンバー５Ａ及び５Ｂに収容されている第１吸着材３１ａ及び第２吸着材３１ｂ（図２に示す）の吸放湿性能等に基づいて、第１吸着材３１ａ及び第２吸着材３１ｂが、水蒸気を完全に放出するまでのぎりぎりの時間として設定することができる。

次に、ステップＳ４の結果が肯定的である場合（ステップＳ４で、「Ｙ」）、制御装置１２は、これまでの計時をリセットし（ステップＳ５）、新たな計時を開始する（ステップＳ６）。

次に、本実施形態の調湿システム１は、制御装置１２が、第１チャンバー５Ａを放湿モードに切り替えるとともに（ステップＳ７）、第２チャンバー５Ｂを除湿モードに切り替える（ステップＳ８）。本実施形態のステップＳ７及びステップＳ８は、同時に実施されている。図８（ｂ）は、放湿モードの第１チャンバー５Ａ及び除湿モードの第２チャンバー５Ｂを示す図である。

ステップＳ７では、先ず、第３切替具１１ｃの切り替えにより、第１チャンバー５Ａと小屋裏２５（図１に示す）とを、第３ダクト手段９の第１分岐部３６Ａを介して連通させる。また、ステップＳ７では、第４切替具１１ｄの切り替えにより、第１チャンバー５Ａと居室外２８（図１に示す）とを、第４ダクト手段１０の第１分岐部３７Ａを介して連通させる。これにより、ステップＳ７では、第３ダクト手段９からの空気（本実施形態では、小屋裏の空気）Ａａを、第１チャンバー５Ａを経由させて、第４ダクト手段１０に供給することができる（放湿モード）。

これにより、ステップＳ７では、ステップＳ２において水蒸気を吸着した調湿材２１に、相対湿度の低い小屋裏の空気Ａａが供給されるため、調湿材２１に吸着した水蒸気を放出させることができる。そして、ステップＳ７では、水蒸気が放出された空気（小屋裏の空気Ａａ）が、第４ダクト手段１０及び居室外２８（図１に示す）を介して、屋外に排出される。

ステップＳ８では、先ず、第１切替具１１ａの切り替えにより、第２チャンバー５Ｂと空気調和機４（図１に示す）とを、第１ダクト手段７の第２分岐部３３Ｂを介して連通させる。また、ステップＳ８では、第２切替具１１ｂの切り替えにより、第２チャンバー５Ｂと図１に示した分岐チャンバー４０（居室３）とを、第２ダクト手段８の第２分岐部３５Ｂを介して連通させている。これにより、ステップＳ８では、相対湿度が高い冷却空気Ａｃを、第２チャンバー５Ｂに経由させて第２ダクト手段８に供給することができる（除湿モード）。

これにより、ステップＳ８では、ステップＳ３において水蒸気が放出された調湿材２１に、相対湿度の高い冷却空気Ａｃが供給されるため、冷却空気Ａｃに含まれる水蒸気を、調湿材２１に効率よく吸着させることができる。そして、ステップＳ８では、除湿された冷却空気Ａｃが、第２ダクト手段８を介して、居室３（図１に示す）に供給される。これにより、本実施形態の調湿システム１は、冬季に比べて居室３の相対湿度が著しく高くなる夏季において、居室３を冷房しつつ効果的に除湿することができる。

次に、本実施形態の調湿システム１は、制御装置１２が、予め定められた前記時間が経過したか否かを判断し（ステップＳ９）、結果が否定的である場合（ステップＳ９で、「Ｎ」）、ステップＳ７及びＳ８をループする。従って、予め定められた時間が経過するまで、第１チャンバー５Ａを放湿モードで運転される一方、第２チャンバー５Ｂを除湿モードで運転される。次に、ステップＳ９の結果が肯定的である場合（ステップＳ９で、「Ｙ」）、制御装置１２は、これまでの計時をリセットし（ステップＳ１０）、新たな計時を開始する（ステップＳ１）。以後、ステップＳ２以降が繰り返される。

以上述べたように、本実施形態の調湿システム１では、第１チャンバー５Ａと第２チャンバー５Ｂとは、常に、異なる運転モードとされる。従って、第１チャンバー５Ａが除湿モードで運転されている間、第２チャンバー５Ｂは放湿モードで運転される。他方、第１チャンバー５Ａが放湿モードで運転されている間、第２チャンバー５Ｂは除湿モードで運転される。従って、本実施形態の調湿システム１は、第１チャンバー５Ａ又は第２チャンバー５Ｂのそれぞれにおいて、除湿モードと放湿モードとが交互に切り替えられることで、除湿された冷却空気Ａｃが実質的に連続して居室３に供給されうる。

本実施形態では、夏季において、空調（冷房）及び除湿する調湿システム１が例示されたが、このような態様に限定されない。調湿システム１は、冬季において、空調（暖房）及び加湿してもよい。この場合、調湿システム１は、空気調和機４から吹き出された暖房された空気（以下、単に「暖房空気」ということがある。）をチャンバー５に供給し、チャンバー５内の調湿材２１で水蒸気が放出された暖房空気を、居室３に供給されるのが望ましい。これにより、調湿システム１は、居室３を換気しながら、空調及び加湿することができる。

なお、この実施形態において、切替具１１は、第１ダクト手段７からの暖房空気を、第１チャンバー５Ａ及び第２チャンバー５Ｂの一方を経由させて第２ダクト手段８に供給する放湿モードと、第３ダクト手段９からの相対湿度が高い空気（外気等）を、第１チャンバー５Ａ及び第２チャンバー５Ｂの他方を経由させて、第４ダクト手段１０に供給する除湿モードとを切り替えるのが望ましい。

これまでの実施形態の第３ダクト手段９は、小屋裏の空気Ａａをチャンバー５に供給するように構成される態様が例示されたが、このような態様に限定されない。夏季の夜間において、小屋裏の空気Ａａの温度は、外気の温度に比べて低くなる。このため、小屋裏の空気Ａａは、外気に比べて相対湿度が高くなる。このような場合、第１チャンバー５Ａ又は第２チャンバー５Ｂには、相対湿度の低い外気を供給して、調湿材２１に吸着された水蒸気を放出させるのが望ましい。図９は、本発明の他の実施形態の調湿システム１を示す部分拡大図である。この実施形態において、前実施形態と同一の構成については、同一の符号を付し、説明を省略することがある。

この実施形態の第３ダクト手段９は、第１分岐部３６Ａ及び第２分岐部３６Ｂに加えて、第３分岐部３６Ｃ及び第４分岐部３６Ｄをさらに含んでいる。第３分岐部３６Ｃ及び第４分岐部３６Ｄは、切替具１１（第５切替具１１ｅ）によって、いずれかに択一的に切り替えられる。第３分岐部３６Ｃは、小屋裏２５に接続されている。第４分岐部３６Ｄは、建物２の軒天井４２を通して、建物外部の空気に連通している。

このような第３ダクト手段９は、第５切替具１１ｅの切り替えにより、小屋裏の空気又は外気のいずれかを選択的に、チャンバー５に供給することができる。これにより、調湿システム１は、小屋裏の空気又は外気のうち、相対湿度が低い空気を、チャンバー５に供給することができるため、調湿材２１に吸着された水蒸気を効果的に放出させることができる。なお、第５切替具１１ｅの切り替えは、図１に示した制御装置１２が、小屋裏２５の温度及び外気の温度等を比較して実施されるのが望ましい。

以上、本発明の特に好ましい実施形態について詳述したが、本発明は図示の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施しうる。

図１に示した調湿システムを有する建物を想定し、下記の仕様及び条件に基づいて、居室での温度及び相対蒸気圧（相対湿度）が、コンピュータを用いて計算された（実施例）。また、比較のために、上記特許文献１に基づいて、調湿材を収容したチャンバーを有さない建物を想定し、居室での温度及び相対蒸気圧（相対湿度）が、コンピュータを用いて計算された（比較例）。そして、実施例の居室の湿度と、比較例の居室の湿度とが比較された。仕様や条件は、次のとおりである。
外気（小屋裏の空気）：
温度：３５℃、相対蒸気圧：０．４０
空気調和機の冷却空気：
温度：２０℃、相対蒸気圧０．９５、絶対湿度：１３．９５g／kg’
室内発湿量（２名想定）：６０g／h
調湿材：
寸法：０．２５m×１．０ｍ
第１吸着材：シリカゲル（ＪＩＳ Ｚ０７０１に規定のＡ形シリカゲル）
：５００g／m²
第２吸着材：パルプ繊維：５００g／m²
チャンバー：
寸法：０．２５ｍ×０．２５ｍ×１．４ｍ
調湿材の配置枚数：２６枚
内部の初期条件：
温度：２７℃、相対蒸気圧：０．６０
チャンバーの断熱材：
熱伝導率λ：０．０２８、厚さ：３０mm
チャンバーへの冷却空気の風量（除湿モード）：２９０m³／h
チャンバーへの外気の風量（放湿モード）：１００m³／h
第１チャンバー及び第２チャンバーの切替間隔（除湿モードと放湿モードとの切替間隔）：６０分
テスト結果を表１に示す

テストの結果、実施例での居室の相対蒸気圧は、比較例での居室の相対蒸気圧に比べて、０．１１低くすることができた。しかも、実施例では、除湿モードと放湿モードとが交互に切り替えられたため、除湿された冷却空気が実質的に連続して居室に供給することができた。従って、実施例の調湿システムは、冷却空気を効果的に除湿し、居室に供給することができた。

１ 調湿システム
３ 居室
４ 空気調和機
５ チャンバー
７ 第１ダクト手段
８ 第２ダクト手段

Claims (8)

1. 建物の調湿システムであって、
   空気を冷却して相対湿度が高まった冷却空気を吹き出す空気調和機と、
   相対湿度の高い空気から水蒸気を吸着しうるとともに相対湿度の低い空気に自らが吸着した水蒸気を放出しうる吸放湿性能を有する調湿材が収容されたチャンバーと、
   前記空気調和機から吹き出された前記冷却空気を、他の空気と混合させることなく前記チャンバーに供給するための第１ダクト手段と、
   前記チャンバー内の前記調湿材で除湿された前記冷却空気を、居室に供給するための第２ダクト手段とを含むことを特徴とする調湿システム。
2. 前記チャンバーに、前記調湿材が吸着した水蒸気を放出させるための相対湿度の低い空気を供給する第３ダクト手段と、前記チャンバー内で前記水蒸気が放出された前記空気を居室外に供給するための第４ダクト手段をさらに含む請求項１記載の調湿システム。
3. 前記チャンバーは、第１チャンバー及び第２チャンバーを含み、
   前記調湿システムは、さらに、前記第１ダクト手段からの前記冷却空気を、前記第１チャンバー及び前記第２チャンバーの一方を経由させて前記第２ダクト手段に供給する除湿モードと、前記第３ダクト手段からの前記空気を、前記第１チャンバー及び前記第２チャンバーの他方を経由させて前記第４ダクト手段に供給する放湿モードとを切り替えるための切替具を含む請求項２記載の調湿システム。
4. 前記第３ダクト手段は、小屋裏の空気を前記チャンバーに供給するように構成されている請求項２又は３記載の調湿システム。
5. 前記第３ダクト手段は、小屋裏の空気又は建物外部の空気のいずれかを選択的に前記チャンバーに供給するように構成されている請求項２又は３記載の調湿システム。
6. 前記調湿材は、第１吸着材と、前記第１吸着材とは水蒸気の吸着性能が異なる第２吸着材とを含み、
   前記第１吸着材は、２５℃の環境下で、相対蒸気圧０．４０での吸着量と相対蒸気圧０．１５での吸着量との差が０．１０kg／kg以上であり、
   前記第２吸着材は、２５℃の環境下で、相対蒸気圧０．９５での吸着量と相対蒸気圧０．７０での吸着量との差が０．０８０kg／kg以上である請求項１乃至５のいずれかに記載の調湿システム。
7. 前記第１吸着材は、調湿材全重量に対して２０％〜８０％含まれる請求項６記載の調湿システム。
8. 前記第２吸着材は、シート状に形成されたパルプ繊維からなり、
   前記第１吸着材は、前記第２吸着材に担持される請求項６又は７に記載の調湿システム。

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