JP2018031548A - 空気調和装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型化を図ることができる空気調和装置を提供することである。【解決手段】実施形態の空気調和装置は、第１通風部と、第２通風部と、差圧生成部と、多孔体とを持つ。前記第１通風部は、空気調和の対象空間から空気が流れる。前記第２通風部は、前記対象空間に向かう空気が流れる。前記差圧生成部は、前記第２通風部内の圧力を前記第１通風部内の圧力よりも低くする。前記多孔体は、前記第１通風部と前記第２通風部との間に配置され、前記第２通風部内の圧力が前記第１通風部内の圧力よりも低くなることで、前記第１通風部内の空気中の水分を前記第２通風部内に向けて透過させる。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、空気調和装置に関する。

家庭やオフィスなどの居住空間の快適性向上のための湿度制御モジュールが知られている。このような湿度制御モジュールとしては、水分吸着材を熱源によって加熱することで、湿潤の空気を得る装置がある。
ただし、上記のような湿度制御モジュールは、小型化が難しい場合があった。

特開２００３−３３６８６３号公報 特許第３７２６１１０号公報

本発明が解決しようとする課題は、小型化を図ることができる空気調和装置を提供することである。

実施形態の空気調和装置は、第１通風部と、第２通風部と、差圧生成部と、多孔体とを持つ。前記第１通風部は、空気調和の対象空間から空気が流れる。前記第２通風部は、前記対象空間に向かう空気が流れる。前記差圧生成部は、前記第２通風部内の圧力を前記第１通風部内の圧力よりも低くする。前記多孔体は、前記第１通風部と前記第２通風部との間に配置され、前記第２通風部内の圧力が前記第１通風部内の圧力よりも低くなることで、前記第１通風部内の空気中の水分を前記第２通風部内に向けて透過させる。

第１の実施形態の空気調和装置を示す図。 第１の実施形態の多孔体を示す平面図。 第１の実施形態の多孔体の温度と水分透過量との関係を示すグラフ。 第２の実施形態の空気調和装置を示す図。 第２の実施形態の変形例の空気調和装置を示す図。 第３の実施形態の空気調和装置の加湿運転時の様子を示す図。 第３の実施形態の空気調和装置の除湿運転時の様子を示す図。 第４の実施形態の空気調和装置を示す図。 第５の実施形態の空気調和装置を示す図。 第１から第５の実施形態の多孔体の第１変形例を示す断面斜視図。 第１から第５の実施形態の多孔体の第２変形例を示す平面図。

以下、実施形態の空気調和装置を、図面を参照して説明する。なお以下の説明では、同一または類似の機能を有する構成に同一の符号を付す。そして、それら構成の重複する説明は省略する場合がある。

（第１の実施形態）
まず、図１から図３を参照し、第１の実施形態について説明する。
図１は、本実施形態の空気調和装置１を示す図である。
本実施形態の空気調和装置１は、空気調和の対象空間Ｒの湿度を調整する（例えば加湿する）装置である。対象空間Ｒは、例えば家庭やオフィスなどの居住空間であるが、これに限らない。対象空間Ｒは、湿度管理が要求される工場や倉庫などの空間でもよい。例えば、対象空間Ｒは、壁Ｗによって他の空間から少なくとも部分的に仕切られている。本実施形態の対象空間Ｒは、この対象空間Ｒに空気を流入される第１流入口Ｆａ１および第２流入口Ｆａ２と、対象空間Ｒの空気を対象空間Ｒの外部に流出される流出口Ｆｂとを有する。

図１に示すように、本実施形態の空気調和装置１は、調湿モジュール１１、第１配管部１２、第１送風部１３、第２配管部１４、差圧生成部１５、および第２送風部１６を備えている。本実施形態では、調湿モジュール１１、第１配管部１２、第１送風部１３、第２配管部１４、差圧生成部１５、および第２送風部１６は、対象空間Ｒの外部に配置されている。これにより、対象空間Ｒのスペースの有効利用が可能になっている。なお上記に代えて、調湿モジュール１１、第１配管部１２、第１送風部１３、第２配管部１４、差圧生成部１５、および第２送風部１６の全部または一部は、対象空間Ｒの内部に配置されてもよい。

調湿モジュール１１は、この調湿モジュール１１の内部に形成された複数の空間の間で空気中の水分（水蒸気）を移動させる装置である。例えば、調湿モジュール１１は、ケース２１と、ケース２１の内部に配置された多孔体２２とを有する。

ケース２１は、例えば調湿モジュール１１の外形を形成している。ケース２１の内部は、多孔体２２によって第１室２５と第２室２６とに仕切られている。

第１室２５は、後述する第１配管部１２に連通し、対象空間Ｒから空気が供給される空間部である。第１室２５は、多孔体２２に臨んでいる。本実施形態では、第１室２５と、この第１室２５を規定するケース２１の一部とによって「第１通風部３１」の一例が形成されている。また、第１室２５は、対象空間Ｒの外部に向けて開口した開口部２５ａを有する。開口部２５ａは、第１室２５を通過した空気の少なくとも一部を対象空間Ｒの外部に向けて排気する。開口部２５ａは、「排気口」の一例である。

一方で、第２室２６は、後述する第２配管部１４に連通し、対象空間Ｒに向かう空気が流れる空間部である。第２室２６は、第１室２５とは反対側から多孔体２２に臨んでいる。本実施形態では、第２室２６と、この第２室２６を規定するケース２１の一部とによって「第２通風部３２」の一例が形成されている。

多孔体２２は、第１室２５と第２室２６との間に配置されている。多孔体２２は、第１室２５内の空気中に含まれる水分（水蒸気）と、水分以外の気体成分である窒素、酸素、二酸化炭素、およびＶＯＣ(Volatile Organic Compounds)ガス（ホルムアルデヒドなど）とを一定の割合で透過させる多孔質体または多孔質膜である。

図２は、本実施形態の多孔体２２を示す平面図である。
図２に示すように、多孔体２２の一例は、基材４１と、基材４１に設けられた複数（例えば多数）の細孔４２と、一部の細孔４２に充填された透湿材料４３とを有する。

基材４１は、例えば、ステンレス、ニッケル、アルミニウム、チタン、カーボン、およびアルミナなどの金属材料で形成されている。

細孔４２は、第１室２５と第２室２６とを連通させるように基材４１に設けられている。細孔４２は、基材４１が金属製の場合、例えばエッチングにより形成されている。細孔４２は、基材４１に対して開口率が３０〜８０％、気孔径が０．１μｍ〜１００μｍとなるように形成されている。なお「開口率」とは、基材４１の表面全体に対する多数の細孔４２の開口面積の合計の割合である。気孔径が０．１μｍ以下になると、水分およびその他の気体成分の透過速度が低下する。一方で、気孔径が１００μｍ以上になると、多孔体２２の強度が低下する可能性がある。例えば、細孔４２は、基材４１に対して開口率が４０〜６０％、気孔径が０．５μｍ〜２μｍとなるように形成されている。

透湿材料（水分吸着材）４３は、相対湿度３０％以上で例えば１０ｗｔ％以上の吸湿性を有する材料である。例えば、透湿材料４３は、ナフィオン、ポリウレタン、塩化リチウム、ゼオライト、およびシリカゲルなどの吸湿性材料が用いられる。これら吸湿性材料は、空気中の水分を吸って膨潤などを起こすことで透湿材料４３が充填された細孔４２を疑似的に塞ぐ。これにより、透湿材料４３が充填された細孔４２内への空気の透過が抑制される。

次に、多孔体２２の作用について説明する。
多孔体２２は、この多孔体２２の表面で空気中の水分（水蒸気）を吸着するとともに、周囲に圧力差が生じた場合に高圧側から低圧側に向けて水分およびその他の気体成分を透過させる。本実施形態では、多孔体２２は、第２室２６内の圧力が第１室２５内の圧力よりも低くなることで、第１室２５内の空気中の水分を吸着して第２室２６に向けて透過させる。第２室２６に向けて多孔体２２を透過した水分は、第１室２５と第２室２６との間の圧力差によって多孔体２２の表面から脱水し、第２室２６内に水蒸気として供給される。これにより、第２室２６内の空気が湿潤になる。

より具体的な一例では、透湿材料４３が充填されていない細孔４２は、第２室２６内の圧力が第１室２５内の圧力よりも低くなることで、第１室２５内の空気中の水分およびその他の気体成分を第２室２６に向けて透過させる。一方で、透湿材料４３が充填された細孔４２は、第２室２６内の圧力が第１室２５内の圧力よりも低くなることで、第１室２５内の空気中の水分を吸着して第２室２６に向けて透過させる。すなわち、透湿材料４３が充填された細孔４２は、水分は透過させるが、その他の気体成分の透過は抑制する。このため、第２室２６内は、多孔体２２を選択的に透過された水分およびその他の気体成分で満たされる。その結果、第２室２６内の空気は、第１室２５内の空気、すなわち対象空間Ｒ内の空気よりも多くの割合で水蒸気を含む。なお、複数の細孔４２に対して透湿材料４３を充填する割合を変えることで、水分とその他の気体成分との透過比率を調整することができる。

本実施形態の第２室２６は、第２配管部１４に連通する開口部以外には開口部を有しない。なお、複数の細孔４２の多くまたは全部が透湿材料４３によって充填される場合、第２室２６は、対象空間Ｒの外部に開口する吸気口２６ａを有してもよい（図１中の２点鎖線参照）。この場合、吸気口２６ａから第２室２６に流入する空気の流量を調整する流量調整部２７が設けられてもよい。流量調整部２７は、例えば流量調整弁である。

図３は、多孔体２２の温度と水分透過量との関係を示すグラフである。
図３に示すように、多孔体２２は、この多孔体２２の温度が高まるに従い、多孔体２２を透過させる水分量を増加させる性質を持つ。すなわち、多孔体２２は、温度が高い場合に、水分透過性が良好になる。一方で、多孔体２２は、温度が低い場合に、水分透過性が低下する。

次に、図１を参照し、空気調和装置１の残りの構成について説明する。
第１配管部１２は、対象空間Ｒの流出口Ｆｂと調湿モジュール１１の第１室２５との間に延びており、対象空間Ｒの流出口Ｆｂと調湿モジュール１１の第１室２５とを連通させている。第１配管部１２は、対象空間Ｒ内の空気を、対象空間Ｒから調湿モジュール１１の第１室２５に向けて導く。第１配管部１２は、「第１流路部」の一例である。

第１送風部１３は、例えば、第１配管部１２の途中に設けられている。第１送風部１３は、対象空間Ｒから第１配管部１２を通って調湿モジュール１１の第１室２５に向かう空気の流れを作る送風装置である。第１送風部１３は、例えばブロアやファンであるが、これらに限定されない。なお、第１送風部１３は、第１配管部１２の途中に限らず、第１配管部１２と調湿モジュール１１との間や、対象空間Ｒの流出口Ｆｂと第１配管部１２との間に設けられてもよい。また、第１送風部１３は、後述する差圧生成部１５による圧力差だけでも第１配管部１２に十分な空気の流れを作ることができる場合には省略されてもよい。

第２配管部１４は、調湿モジュール１１の第２室２６と対象空間Ｒの第２流入口Ｆａ２との間に延びており、調湿モジュール１１の第２室２６と対象空間Ｒの第２流入口Ｆａ２とを連通させている。第２配管部１４は、調湿モジュール１１の第２室２６から対象空間Ｒに向けて空気を導く。第２配管部１４は、「第２流路部」の一例である。例えば、第２配管部１４の長さは、第１配管部１２の長さよりも短い。言い換えると、第２配管部１４の長さが第１配管部１２の長さよりも短くなるように、調湿モジュール１１などの設置位置が決められている。

差圧生成部１５は、第２室２６内の圧力を、第１室２５内の圧力よりも低くする。本実施形態では、差圧生成部１５は、第２室２６内の圧力を大気圧よりも低くする減圧装置である。例えば、差圧生成部１５は、第２室２６内の圧力を、第１室２５内の圧力の１／３〜１／１００に減圧する。差圧生成部１５は、ダイアフラム型真空ポンプや、スクロール型真空ポンプであるが、これらに限定されない。

例えば、差圧生成部１５は、第２配管部１４の途中に設けられている。差圧生成部１５（例えば減圧ポンプ）は、この差圧生成部１５を通過した空気を、対象空間Ｒに向けて送り出す。差圧生成部１５は、調湿モジュール１１の第２室２６から対象空間Ｒに向かう空気の流れを作る。なお、空気調和装置１は、調湿モジュール１１の第２室２６から対象空間Ｒに向かう空気の流れを作る送風装置を別に有してもよい。また上記構成に代えて、差圧生成部１５は、調湿モジュール１１と第２配管部１４との間や、第２配管部１４と対象空間Ｒの第２流入口Ｆａ２との間に配置されてもよい。

第２送風部１６は、対象空間Ｒの第１流入口Ｆａ１に対応して配置されている。第２送風部１６は、対象空間Ｒの外部の新しい空気を、第１流入口Ｆａ１を通じて対象空間Ｒに供給する送風装置である。第２送風部１６は、「空気供給部」の一例である。第２送風部１６は、例えばブロアやファンであるが、これらに限定されない。なお、例えば第１送風部１３などにより対象空間Ｒ内の空気が吸い込まれることで対象空間Ｒに新しい空気が供給される場合には、第２送風部１６および第１流入口Ｆａ１は省略されてもよい。

次に、本実施形態の空気調和装置１の作用について説明する。
空気調和装置１は、例えば年間を通して利用可能であるが、ここでは冬場（または寒冷地）における作用について説明する。対象空間Ｒは、例えば別に設けられた暖房機器Ｈによって温められている。このため、対象空間Ｒの内部は、対象空間Ｒの外部（屋外やビルの機械室など）に比べて温度が高い。なお本願で言う「暖房機器Ｈ」とは、エアコンのような冷房機能を兼ね備えるものでもよい。

図１に示すように、空気調和装置１は、例えば第１送風部１３が駆動されることで、対象空間Ｒの空気を流出口Ｆｂから第１配管部１２に流出させる。対象空間Ｒから第１配管部１２に流出した空気は、第１配管部１２を通って調湿モジュール１１の第１室２５に供給される。また、差圧生成部１５が駆動されることで、第２室２６内の圧力が第１室２５内の圧力よりも低くなる。その結果、多孔体２２は、第１室２５内の空気中に含まれる水分を吸着して第２室２６に向けて浸透させる。また、多孔体２２は、第１室２５内の空気の一部を第２室２６に向けて透過させる。これにより、第２室２６に湿潤な空気が作られる。

第２室２６で作られた湿潤な空気は、例えば差圧生成部１５が駆動されることで、第２流入口Ｆａ２から対象空間Ｒに供給される。これにより、対象空間Ｒ内の空気が加湿される。一方で、調湿モジュール１１の第１室２５で多孔体２２によって水分が吸収された空気は、第１室２５の開口部２５ａから対象空間Ｒの外部に排気される。また、空気調和装置１は、第２送風部１６が駆動されることで、対象空間Ｒの外部の新しい空気を第１流入口Ｆａ１から対象空間Ｒの内部に供給する。

以上のような構成によれば、空気調和装置１の小型化を図ることができる。
ここで、多孔体２２は、温度が低い場合に水分の透過性が低くなることがある。この場合、冬場などで比較的冷たい空気（例えば外気）が調湿モジュール１１の第１通風部３１に供給されると、多孔体２２の性能が低下し、第２通風部３２内の空気が十分に湿潤にならない可能性がある。このため、調湿モジュール１１の十分な性能を確保するように多孔体２２の面積を大きく確保しておく必要があり、調湿モジュール１１および空気調和装置１が大型化および高コスト化する場合がある。

一方で、本実施形態の空気調和装置１は、第１通風部３１と、第２通風部３２と、差圧生成部１５と、多孔体２２とを備えている。第１通風部３１は、空気調和の対象空間Ｒから空気が流れる。第２通風部３２は、対象空間Ｒに向かう空気が流れる。差圧生成部１５は、第２通風部３２内の圧力を第１通風部３１内の圧力よりも低くする。多孔体２２は、第１通風部３１と第２通風部３２との間に配置され、第２通風部３２内の圧力が第１通風部３１内の圧力よりも低くなることで、第１通風部３１内の空気中の水分を第２通風部３２内に向けて透過させる。このような構成によれば、対象空間Ｒ内の比較的暖かい空気を調湿モジュール１１の第１通風部３１に供給することで、多孔体２２の温度の低下を抑制することができる。その結果、多孔体２２の性能低下を抑制し、多孔体２２の面積が小さい場合であっても第２通風部３２内の空気を十分に湿潤にすることができる。これにより、空気調和装置１の小型化および低コスト化を図ることができる。

本実施形態では、多孔体２２は、透湿材料４３によって塞がれる細孔４２を有し、第１通風部３１内の空気中の水分の少なくとも一部を第１通風部３１内の空気中の水分以外の気体成分から分離して第２通風部３２内に向けて透過させる。このような多孔体２２によれば、空気調和の対象空間Ｒに送られる空気をより効率的に湿潤にすることができる。

本実施形態では、多孔体２２は、この多孔体２２の温度が高まるに従い、第１通風部３１内から第２通風部３２内に向けて透過させる水分の量を増加させる性質を持つ。このような構成によれば、対象空間Ｒ内の比較的暖かい空気が調湿モジュール１１の第１通風部３１に供給されることで、多孔体２２の性能をより高めることができる。

本実施形態では、空気調和装置１は、調湿モジュール１１と、第１配管部１２とを備えている。調湿モジュール１１は、対象空間Ｒの外部に配置され、第１通風部３１、第２通風部３２、および多孔体２２を含む。第１配管部１２は、対象空間Ｒの外部で対象空間Ｒの流出口Ｆｂと調湿モジュール１１との間に延び、対象空間Ｒから第１通風部３１に向けて空気を導く。このような構成によれば、対象空間Ｒの外部に配置された調湿モジュール１１に対して対象空間Ｒの空気を第１配管部１２によって効率的に供給することができる。これにより、対象空間Ｒの加湿をさらに効率的に行うことができる。その結果、空気調和装置１のさらなる小型化を図ることができる。

本実施形態では、空気調和装置１は、第２配管部１４を備えている。第２配管部１４は、対象空間Ｒの外部で調湿モジュール１１と対象空間Ｒの第２流入口Ｆａ２との間に延び、第２通風部３２から対象空間Ｒに向けて空気を導く。そして、第２配管部１４の長さは、第１配管部１２の長さよりも短い。このような構成によれば、第２配管部１４を流れる空気中の水分（水蒸気）が第２配管部１４内で結露する可能性を小さくすることができる。これにより、対象空間Ｒの加湿をさらに効率的に行うことができる。その結果、空気調和装置１のさらなる小型化を図ることができる。

本実施形態の空気調和装置１は、第２送風部１６を有する。第２送風部１６は、対象空間Ｒの外部の空気を対象空間Ｒに供給する。一方で、第１通風部３１は、この第１通風部３１を通過した空気の少なくとも一部を対象空間Ｒの外部に向けて排気する開口部２５ａを有する。このような構成によれば、多孔体２２によって水分が吸収された空気を対象空間Ｒの外部に効率的に排気するとともに、対象空間Ｒの外部の新しい空気を対象空間Ｒに取り入れることができる。これにより、対象空間Ｒの加湿を効率的に行うことができる。その結果、空気調和装置１のさらなる小型化を図ることができる。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。本実施形態は、調湿モジュール１１の第１室２５に対象空間Ｒの外部の空気を合流させる合流部５２が設けられた点で、第１の実施形態とは異なる。なお、以下に説明する以外の構成は、第１の実施形態と同様である。

図４は、本実施形態の空気調和装置１を示す図である。
図４に示すように、本実施形態の空気調和装置１は、第１の実施形態の構成に加えて、流入配管部５１、合流部５２、および流量調整部５３を有する。

流入配管部５１は、対象空間Ｒの外部に開口している。流入配管部５１には、対象空間Ｒの外部の新しい空気が流入する。

合流部５２は、第１配管部１２の途中に設けられ、流入配管部５１と第１配管部１２とを接続している。合流部５２は、第１配管部１２を流れる空気に、流入配管部５１を流れる空気を合流させる。すなわち、合流部５２は、対象空間Ｒから調湿モジュール１１の第１室２５に流れる空気に、対象空間Ｒの外部の空気を合流させる。

流量調整部５３は、流入配管部５１に設けられている。流量調整部５３は、例えば流入配管部５１に設けられた流量調整弁であり、流入配管部５１を流れる空気の流量を調整可能である。流量調整部５３は、対象空間Ｒから調湿モジュール１１の第１室２５に流れる空気の流量と、合流部５２を通じて対象空間Ｒの外部から調湿モジュール１１の第１室２５に流れる空気の流量との割合を調整可能である。例えば、流量調整部５３は、流入配管部５１を流れる空気の流量を絞ることで、対象空間Ｒから調湿モジュール１１の第１室２５に流れる空気の流量よりも対象空間Ｒの外部から調湿モジュール１１の第１室２５に流れる空気の流量を少なくする。

以上のような構成によれば、第１の実施形態と同様に、空気調和装置１の小型化を図ることができる。ここで、第１配管部１２を流れる空気中の水蒸気量は、対象空間Ｒの湿度を維持するために必要な水蒸気量よりも小さい場合がある。そこで本実施形態では、空気調和装置１は、対象空間Ｒから第１通風部３１に流れる空気に、対象空間Ｒの外部の空気を合流させる合流部５２を備えている。このような構成によれば、対象空間Ｒの外部からも水蒸気を取り入れることができ、対象空間Ｒの湿度を維持するために必要な水蒸気量を確保することができる。

本実施形態では、空気調和装置１は、対象空間Ｒから第１通風部３１に流れる空気の流量と、合流部５２を通じて対象空間Ｒの外部から第１通風部３１に流れる空気の流量との割合を調整可能な流量調整部５３を有する。このような構成によれば、合流部５２を通じて対象空間Ｒの外部から第１通風部３１に流れる空気の流量を調整することができ、対象空間Ｒの湿度を維持するために必要な水蒸気量を確保しやすくなる。

本実施形態では、流量調整部５３は、対象空間Ｒから第１通風部３１に流れる空気の流量よりも対象空間Ｒの外部から第１通風部３１に流れる空気の流量を少なくする。このような構成によれば、対象空間Ｒの外部から第１通風部３１に流れる空気によって多孔体２２の温度が低下することを抑制し、多孔体２２の性能低下を抑制することができる。

次に、本実施形態の一つの変形例について説明する。
図５は、本実施形態の変形例の空気調和装置１を示す図である。
図５に示すように、この変形例の空気調和装置１では、合流部５２は、第１配管部１２において第１送風部１３と調湿モジュール１１との間に設けられている。

本変形例の空気調和装置１は、「流量調整部」として、流入配管部５１に設けられた第３送風部５５を有する。第３送風部５５は、対象空間Ｒの外部の空気を流入配管部５１を通じて合流部５２に送る。本変形例では、第１送風部１３の出力（送風量）に対する第３送風部の出力（送風量）が制御されることで、対象空間Ｒから第１通風部３１に流れる空気の流量と、合流部５２を通じて対象空間Ｒの外部から第１通風部３１に流れる空気の流量との割合が調整される。例えば、第３送風部５５は、対象空間Ｒから第１通風部３１に流れる空気の流量よりも対象空間Ｒの外部から第１通風部３１に流れる空気の流量が少なくなる出力で駆動される。

（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態について説明する。本実施形態は、空気調和装置１が加湿装置としての機能に加えて除湿装置としての機能を備える点で、第１の実施形態とは異なる。なお、以下に説明する以外の構成は、第１の実施形態と同様である。

図６および図７は、本実施形態の空気調和装置１を示す図である。
図６および図７に示すように、本実施形態の空気調和装置１は、第１の実施形態の構成に加え、第１切替部６１、第２切替部６２、および第３切替部６３を備えている。

第１切替部６１は、第１通風部３１に関する空気の流れ方向を、第１方向Ａ１と、第２方向Ａ２との間で切り替える。第１方向Ａ１は、対象空間Ｒの空気が調湿モジュール１１の第１室２５に向けて流れ、第１室２５を通過した空気が第１室２５の開口部２５ａから対象空間Ｒの外部に排気される方向である（図６参照）。一方で、第２方向Ａ２は、対象空間Ｒの外部の空気が調湿モジュール１１の第１室２５を通って対象空間Ｒに向けて流れる方向である（図７参照）。例えば、第１切替部６１は、第１送風部１３としてのブロアまたはファンのモータである。第１切替部６１は、第１送風部１３としてのブロアまたはファンの回転方向（正転／逆転）を切り替えることで、第１通風部３１に関する空気の流れ方向を切り替える。なお、第１切替部６１は、上記例に限らず、第１送風部１３などに設けられた切替弁でもよい。

第２切替部６２は、第２通風部３２に関する空気の流れ方向を、第１方向Ｂ１と、第２方向Ｂ２との間で切り替える。第１方向Ｂ１は、調湿モジュール１１の第２室２６で多孔体２２から水分を受け取った空気が対象空間Ｒに向けて流れる方向である（図６参照）。一方で、第２方向Ｂ２は、調湿モジュール１１の第２室２６で多孔体２２から水分を受け取った空気が対象空間Ｒの外部に向けて流れる方向である（図７参照）。第２切替部６２は、例えば第２配管部１４に設けられた三方弁である。なお、第２切替部６２は、上記例に限定されない。

第３切替部６３は、第１流入口Ｆａ１に関する空気の流れ方向を、第１方向Ｃ１と、第２方向Ｃ２との間で切り替える。第１方向Ｃ１は、対象空間Ｒの外部の空気を対象空間Ｒ内に供給する方向である（図６参照）。一方で、第２方向Ｃ２は、対象空間Ｒ内の空気を対象空間Ｒの外部に排気する方向である（図７参照）。例えば、第３切替部６３は、第２送風部１６としてのブロアまたはファンのモータである。第３切替部６３は、第２送風部１６としてのブロアまたはファンの回転方向（正転／逆転）を切り替えることで、第１流入口Ｆａ１における空気の流れ方向を切り替える。なお、第３切替部６３は、上記例に限らず、第３送風部１６などに設けられた切替弁でもよい。

次に、本実施形態の空気調和装置１の作用について説明する。
図６は、空気調和装置１の加湿運転時の様子を示す。図６に示すように、空気調和装置１の加湿運転時には、第１切替部６１は、第１通風部３１に関する空気の流れ方向を、第１方向Ａ１に切り替えている。第２切替部６２は、第２通風部３２に関する空気の流れ方向を、第１方向Ｂ１に切り替えている。第３切替部６３は、第１流入口Ｆａ１に関する空気の流れ方向を、第１方向Ｃ１に切り替えている。これにより、空気調和装置１による空気の流れは、第１の実施形態と同様になる。このため、空気調和装置１は、対象空間Ｒに湿潤な空気を供給することができる。

一方で、図７は、空気調和装置１の除湿運転時の様子を示す。図７に示すように、空気調和装置１の除湿運転時には、第１切替部６１は、第１通風部３１に関する空気の流れ方向を、第２方向Ａ２に切り替えている。第２切替部６２は、第２通風部３２に関する空気の流れ方向を、第２方向Ｂ２に切り替えている。第３切替部６３は、第１流入口Ｆａ１に関する空気の流れ方向を、第２方向Ｃ２に切り替えている。これにより、対象空間Ｒの外部の空気は、第１送風部１３が駆動されることで、調湿モジュール１１の開口部２５ａから第１室２５に供給される。第１室２５に供給された空気中の水分は、多孔体２２に吸着される。これにより、第１室２５内の空気は除湿される。第１室２５で除湿された空気は、第１配管部１２を通って対象空間Ｒに供給される。これにより、対象空間Ｒの除湿が行われる。一方で、調湿モジュール１１の第２室２６で水分を吸収した空気は、第２切替部６２を通じて対象空間Ｒの外部に排気される。

以上のような構成によれば、第１の実施形態と同様に、空気調和装置１の小型化を図ることができる。また本実施形態では、空気調和装置１は、第１切替部６１と、第２切替部６２とを有する。第１切替部６１は、第１通風部３１から対象空間Ｒに向けて空気が流れるように第１通風部３１に関する流れ方向を切り替える。第２切替部６２は、第２通風部３２から対象空間Ｒの外部に向けて空気が流れるように第２通風部３２に関する流れ方向を切り替える。このような構成によれば、第１の実施形態と略同じ構成によって、対象空間Ｒの加湿および除湿の両方が可能な空気調和装置１を提供することができる。

（第４の実施形態）
次に、第４の実施形態について説明する。本実施形態は、差圧生成部１５が第１送風部１３によって実現されている点で、第１の実施形態とは異なる。なお、以下に説明する以外の構成は、第１の実施形態と同様である。

図８は、本実施形態の空気調和装置１を示す図である。
図８に示すように、本実施形態の差圧生成部１５は、減圧装置ではなく、調湿モジュール１１の第１室２５に空気を送る第１送風部１３によって実現されている。第１送風部１３は、ブロアやファン、レシプロ式、ツインスクリュー式、スクロール式、クロー式などのコンプレッサなどであるが、これらに限定されない。本実施形態では、調湿モジュール１１の第２室２６は、減圧されていない。本実施形態では、第１送風部１３が調湿モジュール１１の第１室２５に加圧した空気を送ることで、第１室２５内の圧力を大気圧よりも高くする。これにより、第１室２５と第２室２６との間に圧力差が生じる。その結果、多孔体２２は、第１室２５内の空気中の水分を吸着して第２室２６に向けて浸透させる。

また、本実施形態の空気調和装置１は、調湿モジュール１１の第１室２５の開口部２５ａに設けられた流量調整部７１を備えている。流量調整部７１は、調湿モジュール１１の第１室２５の開口部２５ａから対象空間Ｒの外部に排気される空気の流量を調整する。例えば、流量調整部７１は、調湿モジュール１１の第１室２５の開口部２５ａから対象空間Ｒの外部に排気される空気の流量を絞ることで、第１室２５内の圧力をさらに高くする。これにより、流量調整部７１が設けられていない場合に比べて、第１室２５と第２室２６との間に大きな圧力差を生じさせることができる。

以上のような構成によっても、第１の実施形態と同様に、空気調和装置１の小型化を図ることができる。また本実施形態では、空気調和装置１は、第１送風部１３に加えて、流量調整部７１を備えている。このため、第１室２５と第２室２６との間の圧力差を大きくすることができる。第１室２５と第２室２６との間の圧力差を大きくすることができると、多孔体２２による水分の透過効率を高めることができるため、調湿モジュール１１の性能を高めることができる。これにより、空気調和装置１のさらなる小型化を図ることができる。

（第５の実施形態）
次に、第５の実施形態について説明する。本実施形態は、差圧生成部１５が減圧器８１を有する点で、第１の実施形態とは異なる。なお、以下に説明する以外の構成は、第４の実施形態と同様である。

図９は、本実施形態の空気調和装置１を示す図である。
図９に示すように、本実施形態の差圧生成部１５は、減圧器８１と、迂回配管部８２とを有する。

減圧器８１は、例えば第２配管部１４に設けられている。減圧器８１は、例えば真空発生器であり、空気供給口（ノズル）８１ａと、吸引口８１ｂとを有する。減圧器８１は、空気供給口８１ａに空気が供給されて高速で放出されることで、吸引口８１ｂが連通した空間から空気を引き込む。本実施形態では、吸引口８１ｂは、調湿モジュール１１の第２室２６に連通している。

迂回配管部８２は、第１送風部１３と調湿モジュール１１との間で第１配管部１２から分岐している。また、迂回配管部８２は、減圧器８１の空気供給口８１ａに接続されている。迂回配管部８２は、第１送風部１３によって送られた空気の一部を、加圧空気として減圧器８１の空気供給口８１ａに供給する。これにより、減圧器８１は、空気供給口８１ａに空気が供給されて高速で放出されることで、調湿モジュール１１の第２室２６内の空気を吸引口８１ｂから引き込む。これにより、調湿モジュール１１の第２室２６内が減圧される。これにより、第１室２５と第２室２６との間に圧力差が生じる。その結果、多孔体２２は、第１室２５内の空気中の水分を吸着して第２室２６に向けて浸透させる。

以上のような構成によっても、第１の実施形態と同様に、空気調和装置１の小型化を図ることができる。

次に、第１から第５の実施形態に係る多孔体２２の変形例について説明する。
図１０は、多孔体２２の第１変形例を示す断面斜視図である。
図１０に示すように、本変形例の多孔体２２は、円筒状に形成されている。例えば、多孔体２２の外周側には、高圧側となる第１室２５が形成されている。一方で、多孔体２２の内周側には、低圧側となる第２室２６が形成されている。このような構成によれば、多孔体２２に対して大きな圧力が作用しても多孔体２２が破損しにくい。このため、第１室２５と第２室２６との間に大きな圧力差を加えることができる。第１室２５と第２室２６との間に大きな圧力差を加えることができると、多孔体２２による水分の透過効率を高めることができるため、調湿モジュール１１の性能を高めることができる。これにより、空気調和装置１のさらなる小型化を図ることができる。なお、上記に代えて、多孔体２２の外周側に低圧側となる第２室２６が形成され、多孔体２２の内周側に高圧側となる第１室２５が形成されてもよい。

図１１は、多孔体２２の第２変形例を示す平面図である。
図１１に示すように、本変形例の多孔体２２は、基材４１と、多数の小径細孔９１と、多数の大径細孔９２とを有する。小径細孔９１は、直径が１ｎｍ〜２０ｎｍの細孔である。大径細孔９２は、直径が５０ｎｍ〜１０μｍの細孔である。小径細孔９１は、毛管凝縮によって孔内の蒸気圧が高くなり、空気中の水分が凝縮しやすい。凝縮した水は、小径細孔９１を塞ぐことで、水分以外の気体成分の透過をブロックする。これにより、小径細孔９１は、第１通風部３１内の空気中の水分の少なくとも一部を第１通風部３１内の空気中の水分以外の気体成分から分離して第２通風部３２内に向けて透過させる。一方で、大径細孔９２は、孔内での凝縮が起こりにくいため、水分とその他の気体成分の両方が透過する。このため、基材４１に対して小径細孔９１と大径細孔９２との設ける比率を調整することで、水分とその他の気体成分との透過比率を調整することができる。

以上、第１から第５の実施形態およびそれらに係る変形例について説明した。ただし、実施形態の構成は、上述した構成に限定されない。例えば、本願でいう「配管部」とは、パイプに限定されるものではなく、ダクトや、複数の部材の間に設けられた仕切りなどでもよい。すなわち、本願でいう「配管部」とは、空気を移動（循環）させる流路構成体を広く意味する。このため、上述した配管部１２，１４，５１，８２は、それぞれ「流路部」と読み替えらえてもよい。

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、空気調和装置は、空気調和の対象空間から空気が流れる第１通風部と、前記第１通風部内の空気中の水分を第２通風部内に向けて透過させる多孔体とを備える。これにより、空気調和装置１の小型化を図ることができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１…空気調和装置、１１…調湿モジュール、１２…第１配管部（第１流路部）、１３…第１送風部、１４…第２配管部（第２流路部）、１５…差圧生成部、１６…第２送風部（空気供給部）、２２…多孔体、３１…第１通風部、３２…第２通風部、５２…合流部、５３…流量調整部、６１…第１切替部、６２…第２切替部、Ｒ…対象空間、Ｆａ１…第１流入口、Ｆａ２…第２流入口、Ｆｂ…流出口。

Claims (10)

1. 空気調和の対象空間から空気が流れる第１通風部と、
   前記対象空間に向かう空気が流れる第２通風部と、
   前記第２通風部内の圧力を前記第１通風部内の圧力よりも低くする差圧生成部と、
   前記第１通風部と前記第２通風部との間に配置され、前記第２通風部内の圧力が前記第１通風部内の圧力よりも低くなることで、前記第１通風部内の空気中の水分を前記第２通風部内に向けて透過させる多孔体と、
   を備えた空気調和装置。
2. 前記多孔体は、透湿材料または凝縮した水分によって塞がれる孔を有し、前記第１通風部内の空気中の水分の少なくとも一部を、前記第１通風部内の空気中の水分以外の気体成分から分離して前記第２通風部内に向けて透過させる、
   請求項１に記載の空気調和装置。
3. 前記多孔体は、この多孔体の温度が高まるに従い、前記第１通風部内から前記第２通風部内に向けて透過させる水分の量を増加させる性質を持つ、
   請求項１または請求項２に記載の空気調和装置。
4. 前記対象空間の外部に配置され、前記第１通風部、前記第２通風部、および前記多孔体を含む調湿モジュールと、
   前記対象空間の外部で前記対象空間の流出口と前記調湿モジュールとの間に延び、前記対象空間から前記第１通風部に向けて空気を導く第１流路部と、
   をさらに備えた
   請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の空気調和装置。
5. 前記対象空間の外部で前記調湿モジュールと前記対象空間の流入口との間に延び、前記第２通風部から前記対象空間に向けて空気を導く第２流路部をさらに備え、
   前記第２流路部の長さは、前記第１流路部の長さよりも短い、
   請求項４に記載の空気調和装置。
6. 前記対象空間の外部の空気を前記対象空間に供給する空気供給部をさらに備え、
   前記第１通風部は、この第１通風部を通過した空気の少なくとも一部を前記対象空間の外部に向けて排気する排気口を有した、
   請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の空気調和装置。
7. 前記対象空間から前記第１通風部に流れる空気に、前記対象空間の外部の空気を合流させる合流部をさらに備えた、
   請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の空気調和装置。
8. 前記対象空間から前記第１通風部に流れる空気の流量と、前記合流部を通じて前記対象空間の外部から前記第１通風部に流れる空気の流量との割合を調整可能な流量調整部をさらに備えた、
   請求項７に記載の空気調和装置。
9. 前記流量調整部は、前記対象空間から前記第１通風部に流れる空気の流量よりも前記対象空間の外部から前記第１通風部に流れる空気の流量を少なくする、
   請求項８に記載の空気調和装置。
10. 前記第１通風部から前記対象空間に向けて空気が流れるように前記第１通風部に関する空気の流れ方向を切り替える第１切替部と、
    前記第２通風部から前記対象空間の外部に向けて空気が流れるように前記第２通風部に関する空気の流れ方向を切り替える第２切替部と、
    をさらに備えた請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の空気調和装置。

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