JP2019066153A - 調湿装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】送風機の選定の自由度を確保しつつ、湿度の調整機能を適切に発揮させることが可能な調湿装置を提供する。【解決手段】調湿装置を構成する空気調和装置10は、吸着器20と、送風機14と、脱離モードと吸着モードとを切り替えるために吸着器20を回転変位させる吸着器変位機構40と、を備える。吸着器変位機構40は、送風機14における空気の吸込方向および空気の吹出方向が維持された状態で、吸着器20を回転変位させることで、吸着器20における空気の通風方向を逆転させるように構成されている。【選択図】図1

Description

本開示は、吸着材が有する水分の吸着作用および脱離作用を利用して調湿対象空間の湿度を調整する調湿装置に関する。
従来、吸着材を有する吸着器に冷風を導入して冷風に含まれる水分を吸着材に吸着させる吸着モード、および吸着器に温風を導入して吸着材に吸着された水分を脱離させる脱離モードを交互に行う加湿装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1に開示された加湿装置は、吸着モードと脱離モードとで送風機における空気の吸込方向および吹出方向を逆転させることで、吸着器の内部における通風方向を逆転させる構成になっている。
特開2016−44963号公報
本発明者らは、加湿装置等の調湿装置の開発にあたり、調湿装置を作動させた際の吸着器内における水分の分布について検討した。この結果、吸着モード時に吸着材に吸着させた水分は、吸着器の内部に一様に分布するわけではなく、吸着器における一対の通風面のうち空気の流入面側に偏り易い傾向があることが判った。
ここで、吸着モードと脱離モードとで吸着器内部における空気の通風方向が同じ方向になっている構成では、吸着モード時に吸着器における一方の通風面側に水分が偏在することになる。この状態で、脱離モード時に一方の通風面側から水分を脱離させるための空気が導入されると、一方の通風面側の吸着材から脱離した水分が他方の通風面側の吸着材に吸着されてしまうことで、調湿装置における加湿機能が適切に発揮されなくなってしまう。
これに対して、送風機として空気の吸込方向および吹出方向を逆転可能な構成を採用し、吸着器の内部における空気の通風方向を逆転させる構成とすることが考えられるが、この場合、送風機の選定の自由度が著しく制限されてしまう。
本開示は、送風機の選定の自由度を確保しつつ、湿度の調整機能を適切に発揮させることが可能な調湿装置を提供することを目的とする。
本開示は、吸着材(22)が有する水分の吸着作用および脱離作用を利用して調湿対象空間の湿度を調整する調湿装置を対象としている。
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明は、
吸着材を含んで構成される吸着器(20)と、
空気を吸着器に供給するための送風機(14)と、
吸着材に吸着された水分を脱離させて空気を加湿する脱離モードと吸着材に水分を吸着させて空気を除湿する吸着モードとを切り替えるモード切替部(30、40)と、を備え、
吸着器は、空気が流入または流出する一対の通風面(201、202)を有しており、
モード切替部は、送風機における空気の吸込方向および空気の吹出方向が維持された状態で、一対の通風面のうち吸着モード時に空気の流入面となる一方の通風面が脱離モード時に空気の流出面となり、吸着モード時に空気の流出面となる他方の通風面が脱離モード時に空気の流入面となるように、吸着器における空気の通風方向を逆転させる。
これによると、吸着モード時に吸着器における一方の通風面側に水分が偏在しても、当該一方の通風面側に偏った水分を脱離モード時に一方の通風面から流出する空気が受け取ることになるので、水分を受け取った空気が再び吸着材に吸着され難くなる。この結果、調湿装置における加湿機能を適切に発揮させることができる。
特に、モード切替部によって吸着器における空気の通風方向を逆転させる構成では、空気の吸込方向および空気の吹出方向を逆転可能な送風機を採用する必要性がないので、送風機の選定の自由度を確保することができる。
また、請求項6に記載の発明は、
吸着材を含んで構成される吸着器(20)と、
空気を吸着器に供給するための送風機(14)と、
送風機および吸着器が収容されるとともに、吸着器の内部の通風路(200)に連通する空気通路(120)が形成されたケーシング(12)と、
吸着器を変位させる吸着器変位機構(40)と、を備え、
空気通路の一部は、冷風を流通させる冷風通路(125b)および温風を流通させる温風通路(125c)に仕切られており、
吸着器は、空気が流入または流出する一対の通風面(201、202)を有し、一対の通風面が冷風通路および温風通路の双方に跨るように配置されており、
吸着器変位機構は、一対の通風面のうち一方の通風面から流入した冷風および温風が他方の通風面から流出する位置と、他方の通風面から流入した冷風および温風が一方の通風面から流出する位置とに吸着器を変位させる構成になっている。
これによると、送風機における空気の吸込方向および空気の吹出方向を逆転させることなく、吸着器の通風路における冷風および温風の通風方向を逆転させることができる。このため、吸着器における一方の通風面側に水分が偏在したとしても、当該一方の通風面を空気の流出面に切り替えることで、調湿装置における加湿機能を適切に発揮させることができる。
加えて、吸着器が冷風通路および温風通路の双方に跨るように配置されているので、吸着材における水分の吸着作用および脱離作用によって、除湿風および加湿風を同時に生成することが可能となる。
また、請求項8に記載の発明は、
吸着材を含んで構成される吸着器(20)と、
空気を吸着器に供給するための送風機(14)と、
送風機および吸着器が収容されるとともに、吸着器内部の通風路に連通する空気通路(120)が形成されたケーシング(12)と、
空気通路の一部は、冷風を流通させる冷風通路(125b)および温風を流通させる温風通路(125c)に仕切られており、
吸着器は、
空気が流入または流出する一対の通風面(201、202)を有し、
一対の通風面のうち一方の通風面の一部が冷風の流入面となるとともに一方の通風面の残りが温風の流出面となり、一対の通風面のうち他方の通風面の一部が冷風の流出面となるとともに他方の通風面の残りが温風の流入面となるように、一対の通風面が冷風通路および温風通路の双方に跨って配置されている。
これによると、一方の通風面側に水分が偏在したとしても、その水分は、一方の通風面側から流出する空気の加湿に利用されることになる。このため、送風機における空気の吸込方向および空気の吹出方向を逆転させることなく、調湿装置における加湿機能を適切に発揮させることができる。
加えて、吸着器が冷風通路および温風通路の双方に跨るように配置されているので、吸着材に水分が吸着された除湿風および吸着材の水分によって加湿された加湿風を同時に生成することが可能となる。
したがって、本開示の調湿装置によれば、送風機の選定の自由度を確保しつつ、調湿装置における湿度の調整機能を適切に発揮させることができる。
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した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の一例を示すものである。
第1実施形態の空気調和装置の概略構成図である。 第1実施形態の空気調和装置における吸着モード時の作動を説明するための説明図である。 吸着モード時の吸着器内部における水分の分布を説明するための説明図である。 吸着モードと脱離モードとで吸着器内部における通風方向が同じ方向になっている構成における脱離モード時の吸着器内部の状態を説明するための説明図である。 第1実施形態の空気調和装置における脱離モード時の作動を説明するための説明図である。 第1実施形態の空気調和装置における脱離モード時の吸着器内部の状態を説明するための説明図である。 第1実施形態の空気調和装置の変形例を示す概略構成図である。 第2実施形態の空気調和装置の概略構成図である。 第2実施形態の空気調和装置における吸着モード時の作動を説明するための説明図である。 第2実施形態の空気調和装置における脱離モード時の作動を説明するための説明図である。 第2実施形態の空気調和装置の変形例を示す概略構成図である。 第3実施形態の空気調和装置の概略構成図である。 第3実施形態の空気調和装置における吸着モード時の作動を説明するための説明図である。 第3実施形態の空気調和装置における吸着モード時の吸着器内部の状態を説明するための説明図である。 第3実施形態の空気調和装置における脱離モード時の作動を説明するための説明図である。 第3実施形態の空気調和装置における脱離モード時の吸着器内部の状態を説明するための説明図である。 第4実施形態の空気調和装置の概略構成図である。 第4実施形態の空気調和装置の作動を説明するための説明図である。 第4実施形態の空気調和装置における吸着器の作動を説明するための説明図である。 第5実施形態の空気調和装置の概略構成図である。 第5実施形態の空気調和装置の吸着器の上面側を示す模式図である。 第5実施形態の空気調和装置における吸着器の作動を説明するための説明図である。
以下、本開示の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の実施形態において、先行する実施形態で説明した事項と同一もしくは均等である部分には、同一の参照符号を付し、その説明を省略する場合がある。また、実施形態において、構成要素の一部だけを説明している場合、構成要素の他の部分に関しては、先行する実施形態において説明した構成要素を適用することができる。以下の実施形態は、特に組み合わせに支障が生じない範囲であれば、特に明示していない場合であっても、各実施形態同士を部分的に組み合わせることができる。
(第1実施形態)
本実施形態について、図1〜図6を参照して説明する。本実施形態では、本開示の調湿装置を家屋や車両の室内の湿度を調整する空気調和装置10に適用した例について説明する。本実施形態の空気調和装置10は、外部から給水することなく吸着器20で生成した加湿風をユーザの周囲の空間Sdhに提供する無給水加湿器として使用される。本実施形態では、室内におけるユーザの周囲の空間Sdhが調湿対象空間に相当する。
図1に示すように、空気調和装置10は、空気を室内に導く空気通路120を形成するケーシング12を備えている。ケーシング12には、空気流れ最上流側の部位に、空気通路120に空気を導入するための空気導入部121が形成されている。
ケーシング12の内部には、空気通路120において室内へ向かう気流を発生させる送風機14、空気を冷却して冷風を生成する冷却器16、空気を加熱して温風を生成する加熱器18、吸着器20、経路切替機構30等が収容されている。
送風機14は、空気導入部121から吸い込んだ空気を冷却器16、加熱器18、吸着器20に空気を供給する機器である。本実施形態の送風機14は、空気の吸込方向および空気の吹出方向が所定の方向に固定された構造を有している。具体的には、送風機14は、送風機14の回転中心となる軸心CLに沿って吸い込んだ空気を軸心CLに交差する方向に吹き出す遠心送風機で構成されている。
冷却器16は、送風機14から送風された空気を冷却して冷風を生成するものである。本実施形態では、冷却器16として蒸気圧縮式の冷凍サイクルを構成する蒸発器が採用されている。
加熱器18は、送風機14から送風された空気を加熱して温風を生成するものである。本実施形態では、加熱器18として発熱機器(例えば、内燃機関)の冷却水を放熱させるヒータコアが採用されている。
ここで、冷却器16および加熱器18は、空気通路120における送風機14の空気流れ下流側に配置されている。冷却器16および加熱器18は、送風機14の空気流れに対して並列に配置されている。
本実施形態のケーシング12には、空気通路120を冷却器16が設置される冷却器通路120aと、加熱器18が設置される加熱器通路120bとに仕切る仕切部122が設けられている。
仕切部122における送風機14に近い一端部122a側には、後述する経路切替機構30の経路切替ドア31が設けられている。仕切部122の一端部122aの反対側の経端部122b側には、冷却器通路120aと加熱器通路120bとを連通させる連通路120cが設けられている。
また、ケーシング12には、加湿風をケーシング12の外部に導出するための加湿側開口部123、および除湿風をケーシング12の外部に導出するための除湿側開口部124が形成されている。
加湿側開口部123は、ケーシング12のうち送風機14と冷却器16との間の部位に開口している。具体的には、加湿側開口部123は、ケーシング12のうち、後述する経路切替ドア31が冷却器通路120aの送風機14側が閉鎖された際に冷却器16の空気流れ下流側となる位置に開口している。加湿側開口部123には、加湿風をユーザの周囲の空間Sdhに導くための加湿側ダクト131が接続されている。
除湿側開口部124は、ケーシング12のうち送風機14と加熱器18との間の部位に開口している。具体的には、除湿側開口部124は、ケーシング12のうち、後述する経路切替ドア31が加熱器通路120bの送風機14側が閉鎖された際に加熱器18の空気流れ下流側となる位置に開口している。除湿側開口部124には、除湿風をユーザの周囲の空間Sdhとは異なる室外空間Shに排気するための除湿側ダクト132が接続されている。
続いて、吸着器20は、内部に空気が流通可能な通風路200が形成されると共に、通風路200を通過する空気に含まれる水分を吸着して脱離することが可能に構成されている。本実施形態の吸着器20は、その位置が変化しないようにケーシング12の内部に固定されている。具体的には、吸着器20は、冷却器通路120aのうち冷却器16と連通路120cとで挟まれる位置に配置されている。なお、吸着器20は、加熱器通路120bのうち加熱器18と連通路120cとで挟まれる位置や、連通路120cに配置されていてもよい。
吸着器20は、外殻を構成する側面壁部21、側面壁部21に設けられた吸着材22を有している。また、吸着器20は、空気を流入または流出させる一対の通風面201、202を有している。一対の通風面201、202は、側面壁部21の両端部に形成されている。
側面壁部21は、その内部に通風路200を形成する部材である。側面壁部21の両端部には、吸着器20の通風路200に空気を流入または流出させる一対の通風面201、202が形成されている。なお、側面壁部21は、一対の通風面201、202以外の部位から空気が透過しないように、高いガスバリア性が発揮される厚みを有している。
吸着材22は、側面壁部21の内側に設けられている。吸着材22は、側面壁部21と一体に構成されている。吸着材22は、表面に吸着物質が担持された基材を含んで構成されている。吸着材22は、通気性を有している。すなわち、吸着材22は、空気が流通可能なように吸着物質が担持された基材が配置されている。
ここで、吸着物質は、空気中の水分を吸着したり、吸着した水分を脱離して空気を加湿したりする特性を有する物質である。吸着物質としては、高分子吸着材、ゼオライト、シリカゲル等が採用されている。
吸着器20では、その内部の通風路200を通過する空気の相対湿度がある程度高い場合に、空気に含まれる水分が吸着材22に吸着される。このため、吸着器20に相対湿度がある程度高い空気が供給されると、その空気は、吸着材22で除湿され、除湿風となって吸着器20から流出する。
また、吸着器20では、その内部の通風路200を通過する空気の相対湿度がある程度低い場合に、吸着材22に吸着された水分が脱離する。このため、吸着器20に相対湿度がある程度低い空気が供給されると、その空気は、吸着材22で加湿され、加湿風となって吸着器20から流出する。
続いて、経路切替機構30は、吸着材22に吸着された水分を脱離させて空気を加湿する脱離モードと、吸着材22に水分を吸着させて空気を除湿する吸着モードとで、ケーシング12内側の空気通路120を流れる空気の通風経路を切り替えるものである。経路切替機構30は、脱離モードと吸着モードとを切り替えるモード切替部として機能する。
本実施形態の経路切替機構30は、吸着モードと脱離モードとで吸着器20おける空気の通風方向を逆転させる構成になっている。具体的には、経路切替機構30は、経路切替ドア31、第1開閉ドア32、および第2開閉ドア33を有している。各ドア31〜33は、図示しない電動アクチュエータによって回動する回動ドアで構成されている。なお、各ドア31〜33は、回動ドアに限らず、例えば、スライドドアで構成されていてもよい。
経路切替ドア31は、送風機14と仕切部122との間に配置されている。経路切替ドア31は、冷却器通路120aの送風機14側と加熱器通路120bの送風機14側とを選択的に開閉するドアである。
経路切替ドア31は、吸着モード時に、冷却器通路120aの送風機14側を開放し、加熱器通路120bの送風機14側を閉鎖する位置に設定される。これにより、吸着モード時には、冷却器16で生成された冷風が一方の通風面201から吸着器20に流入して他方の通風面202から流出する通風経路となる。
また、経路切替ドア31は、脱離モード時に、加熱器通路120bの送風機14側を開放し、冷却器通路120aの送風機14側を閉鎖する位置に設定される。これにより、脱離モード時には、加熱器18で生成された温風が他方の通風面202から吸着器20に流入して一方の通風面201から流出する通風経路となる。
第1開閉ドア32は、加湿側開口部123を開閉するドアである。第1開閉ドア32は、吸着モード時に加湿側開口部123を閉鎖する位置に設定され、脱離モード時に加湿側開口部123を開放する位置に設定される。
第2開閉ドア33は、除湿側開口部124を開閉するドアである。第2開閉ドア33は、吸着モード時に除湿側開口部124を開放する位置に設定され、脱離モード時に除湿側開口部124を閉鎖する位置に設定される。
このように構成される経路切替機構30は、制御装置100によってその作動が制御される。制御装置100は、空気調和装置10における送風機14、経路切替機構30等の各種機器を制御する電気制御部である。制御装置100は、プロセッサ、メモリ等を含む周知のマイクロコンピュータとその周辺回路を含んで構成されている。制御装置100は、メモリに記憶されたプログラムにしたがって各種処理を実行する。なお、メモリは、非遷移的実体的記憶媒体で構成される。
制御装置100の入力側には、操作パネル110が接続されている。この操作パネル110には、空気調和装置10の湿度調整運転のオン・オフを切り替える調湿スイッチ110a等が設けられている。
次に、本実施形態の空気調和装置10の作動について説明する。空気調和装置10は、調湿スイッチ110aがオン状態に操作されると、乗員の周囲の空間Sdhを加湿する湿度調整運転を行う。
本実施形態の湿度調整運転では、制御装置100が送風機14を作動させる。この状態で制御装置100が経路切替機構30による通風経路の切り替えを所定時間毎に行うことで、吸着モードと脱離モードとを交互に繰り返す。なお、経路切替機構30による通風経路の切り替えは、時間ではなく、例えば、吸着器20内部の水分量に応じて実施される構成になっていてもよい。
吸着モード時には、経路切替機構30を構成する経路切替ドア31、第1開閉ドア32、第2開閉ドア33が、制御装置100によって所定の位置に制御される。具体的には、図2に示すように、経路切替ドア31は、吸着モード時に、冷却器通路120aの送風機14側を開放し、加熱器通路120bの送風機14側を閉鎖する位置に設定される。第1開閉ドア32は、吸着モード時に、加湿側開口部123を閉鎖する位置に設定される。また、第2開閉ドア33は、吸着モード時に、除湿側開口部124を開放する位置に設定される。
これにより、吸着モード時には、送風機14から送風された空気が冷却器16に流入する。冷却器16に流入した空気は、冷却器16で冷却されることで、吸着器20で水分を吸着させることが可能な高湿度となるまで相対湿度が高められる。
冷却器16で冷却された低温高湿の空気は、一方の通風面201から吸着器20に流入する。吸着器20に流入した低温高湿の空気は、吸着器20内部の通風路200を通過する際に吸着材22で水分が吸着されることで除湿された後、吸着器20の他方の通風面202から流出する。
吸着器20で除湿された低温低湿の空気は、連通路120cを介して加熱器18に流入する。加熱器18に流入した空気は、加熱器18を通過する際に加熱されて適温の除湿風になって、除湿側開口部124および除湿側ダクト132を介して乗員の周囲の空間Sdh以外の室外空間Shに排気される。
本発明者らの調査研究によれば、吸着モード時に吸着材22に吸着された水分は、吸着器20の内部に一様に分布するわけではなく、吸着器20の一部に偏在する傾向があることが判っている。具体的には、吸着モード時に吸着材22に吸着された水分は、図3に示すように、吸着器20における一対の通風面201、202のうち空気の流入面となる一方の通風面201側に偏り易い傾向がある。
ここで、吸着モードと脱離モードとで吸着器20内部における通風方向が同じ方向になっている構成では、水分が偏在する一方の通風面201に、吸着材22に吸着された水分を脱離させる空気が導入されることになる。この場合、図4に示すように、一方の通風面201側の吸着材22から脱離した水分が他方の通風面202側の吸着材22に吸着されることで、充分に加湿されていない空気が他方の通風面202から流出してしまう。
これに対して、吸着モードの継続時間を長くすることで、吸着器20の内部に水分を一様に分布させることが可能となる。ところが、この場合、加湿風が生成されない期間が長くなってしまう。
このように、吸着モードと脱離モードとで吸着器20内部における通風方向が同じ方向になっている構成では、吸着モード時に吸着器20における一方の通風面201側に水分が偏在すると、空気調和装置10の加湿機能が適切に発揮されなくなってしまう虞がある。
そこで、本開示の空気調和装置10は、経路切替機構30によって、吸着モードと脱離モードとで吸着器20おける空気の通風方向を逆転させる構成になっている。具体的には、経路切替ドア31は、図5に示すように、脱離モード時に、加熱器通路120bの送風機14側を開放し、冷却器通路120aの送風機14側を閉鎖する位置に設定される。第1開閉ドア32は、脱離モード時に、加湿側開口部123を開放する位置に設定される。また、第2開閉ドア33は、脱離モード時に、除湿側開口部124を閉鎖する位置に設定される。
これにより、脱離モード時には、送風機14から送風された空気が加熱器18に流入する。加熱器18に流入した空気は、加熱器18で加熱されることで、吸着器20から水分を脱離させることが可能な低湿度となるまで相対湿度が低められる。
加熱器18で加熱された高温低湿の空気は、他方の通風面202から吸着器20に流入する。吸着器20に流入した高温低湿の空気は、吸着器20内部の通風路200を通過する際に吸着材22から脱離した水分によって加湿された後、吸着器20の一方の通風面201から流出する。この際、吸着器20の一方の通風面201に偏った水分を、一方の通風面201から流出する空気が受け取ることになるので、図6に示すように、吸着器20内部で水分を受け取った空気が再び吸着材22に吸着されることなく高温高湿の加湿風となる。
吸着器20で加湿された高温高湿の空気は、連通路120cを介して冷却器16に流入する。冷却器16に流入した空気は、冷却器16を通過する際に冷却されて適温の加湿風になって、加湿側開口部123および加湿側ダクト131を介して乗員の周囲の空間Sdhに導かれる。
以上説明した本実施形態の空気調和装置10は、経路切替機構30による通風経路の切り替えによって、吸着モード時と脱離モード時とで吸着器20における空気の通風方向を逆転させる構成になっている。これによると、吸着器20の一対の通風面201、202のうち吸着モード時に空気の流入面となる一方の通風面201が脱離モード時に空気の流出面となり、吸着モード時に空気の流出面となる他方の通風面202が脱離モード時に空気の流入面となる。このような構成では、吸着モード時に吸着器20における一方の通風面201側に偏在する水分を脱離モード時に一方の通風面201から流出する空気が受け取ることになるので、水分を受け取った空気が再び吸着材22に吸着され難くなる。この結果、空気調和装置10における加湿機能を適切に発揮させることができる。
また、本実施形態の空気調和装置10は、経路切替機構30によって吸着器20における空気の通風方向を逆転させるので、空気の吸込方向および空気の吹出方向を逆転可能な送風機14を採用する必要性がない。このため、送風機14の選定の自由度を確保することができる。
したがって、本実施形態の空気調和装置10によれば、送風機14の選定の自由度を確保しつつ、空気調和装置10における湿度の調整機能を適切に発揮させることが可能となる。
特に、本実施形態の経路切替機構30は、吸着モード時に、冷却器16、吸着器20、加熱器18の順に空気が流れる通風経路に切り替え、脱離モード時に、加熱器18、吸着器20、冷却器16の順に空気が流れる通風経路に切り替える構成になっている。
これによると、吸着モード時に生成される除湿風の温度が過度に低くなってしまうことを抑えたり、脱離モード時に生成される加湿風の温度が過度に高くなってしまうことを抑えたりすることができる。すなわち、空気調和装置10による湿度調整にともなって室内等の温度が必要以上に変化してしまうことを抑えることができる。
(第1実施形態の変形例)
以下、上述の第1実施形態で説明した空気調和装置10の変形例について説明する。以下に示す第1実施形態の変形例は、第1実施形態で説明した空気調和装置10に限らず、第1実施形態以降の実施形態に対しても適用可能である。
上述の第1実施形態では、室外空間Shに除湿風を排気する例について説明したが、これに限定されない。空気調和装置10は、除湿風を室外空間Shではなく、例えば、図7に示すように、家屋や車両の窓ガラスの内側空間Sh1に供給して、窓ガラスの防曇に有効活用する構成になっていてもよい。
また、加湿風および除湿風の使い道は、家屋や車両等の室内の湿度調整に限定されず、様々な場面で有効活用することが可能とである。例えば、加湿風については、動植物の育成、食品の保管等にも活用可能である。また、除湿風については、電子機器の保護、美術品の保護等にも活用可能である。
上述の第1実施形態では、空気調和装置10を加湿器として使用する例について説明したが、これに限定されない。空気調和装置10は、例えば、加湿風を室外に排気して室内に除湿風を供給する除湿器として構成されていてもよい。また、空気調和装置10は、加湿風および除湿風の双方を室内の湿度に使用する機器として構成されていてもよい。
上述の第1実施形態では、経路切替機構30が、吸着モード時に、冷却器16、吸着器20、加熱器18の順に空気が流れる通風経路に切り替える例について説明したが、これに限定されない。経路切替機構30は、例えば、吸着モード時に、冷却器16、吸着器20の順に空気が流れるものの加熱器18に空気が流れない通風経路に切り替える構成になっていてもよい。
上述の第1実施形態では、経路切替機構30が、脱離モード時に、加熱器18、吸着器20、冷却器16の順に空気が流れる通風経路に切り替える例について説明したが、これに限定されない。経路切替機構30は、例えば、脱離モード時に、加熱器18、吸着器20の順に空気が流れるものの冷却器16に空気が流れない通風経路に切り替える構成になっていてもよい。
(第2実施形態)
次に、第2実施形態について、図8〜図10を参照して説明する。本実施形態では、本開示の調湿装置を車室内の温度および湿度を調整する空気調和装置10に適用した例について説明する。本実施形態では、第1実施形態と異なる部分について主に説明し、同様の部分についての説明を省略する。
図8に示すように、本実施形態のケーシング12には、空気流れ最上流側の部位に、空気通路120に外気を導入する外気導入口121A、空気通路120に内気を導入する内気導入口121Bが形成されている。外気導入口121Aおよび内気導入口121Bには、内外気切替ドア11が併設されている。外気導入口121Aおよび内気導入口121Bは、内外気切替ドア11によって開閉される。
ケーシング12には、送風機14の空気流れ下流側に冷却器16が配置され、冷却器16の空気流れ下流側に加熱器18が配置されている。ケーシング12には、加熱器18を迂回して空気を流す迂回通路17が形成されている。そして、ケーシング12には、加熱器18を通過する空気と迂回通路17を通過する空気の風量割合を調整するエアミックスドア19が設けられている。
さらに、ケーシング12には、その空気流れ最下流側に、車室内に所望の温度に調整された空調風を吹き出すための複数の吹出開口部124a〜124cが設けられている。具体的には、ケーシング12には、フロントガラスの内側に空調風を吹き出すためのデフロスタ開口部124a、乗員の上半身側に空調風を吹き出すためのフェイス開口部124b、乗員の下半身側に空調風を吹き出すためのフット開口部124cが形成されている。図示しないがケーシング12には、各吹出開口部124a〜124cを開閉するためのモード切替ドアが設けられている。
ここで、本実施形態のケーシング12は、吸着器収容部125、冷風導入部126、温風導入部127、加湿風導出部128、および除湿風導出部129を有している。
吸着器収容部125は、内部空間125aを有しており、その内部空間125aに吸着器20が収容されている。すなわち、吸着器20は、吸着器収容部125に収容されている。
冷風導入部126は、吸着器20に対して冷却器16で生成された冷風を導入する冷風導入通路126aを形成する部位である。冷風導入通路126aは、冷却器16と加熱器18との間に形成される空間に連通している。本実施形態の冷風導入通路126aは、吸着器20の一方の通風面201側に冷風が導入されるように、吸着器収容部125の内部空間125aにおける吸着器20の一方の通風面201側の空間に連通している。
温風導入部127は、吸着器20に対して加熱器18で生成された温風を導入する温風導入通路127aを形成する部位である。温風導入通路127aは、加熱器18の空気流れ下流側の空間に連通している。本実施形態の温風導入通路127aは、吸着器20の他方の通風面202側に温風が導入されるように、吸着器収容部125の内部空間125aにおける吸着器20の他方の通風面202側の空間に連通している。
加湿風導出部128は、吸着器20で加湿された加湿風を加湿側ダクト131に導出する加湿風導出通路128aが形成されている。加湿風導出通路128aは、吸着器収容部125の内部空間125aにおける吸着器20の一方の通風面201側の空間に連通している。
除湿風導出部129は、吸着器20で除湿された除湿風を除湿側ダクト132に導出する除湿風導出通路129aが形成されている。除湿風導出通路129aは、吸着器収容部125の内部空間125aにおける吸着器20の他方の通風面202側の空間に連通している。
ここで、本実施形態の除湿側ダクト132は、除湿風がケーシング12内を循環するように、空気流れ下流側の端部が、ケーシング12における送風機14の空気吸込側に接続されている。
続いて、本実施形態の経路切替機構30について説明する。本実施形態の経路切替機構30は、吸着器収容部125の内部空間125aに配置された第1経路切替ドア34および第2経路切替ドア35を有している。
第1経路切替ドア34は、吸着器収容部125の内部空間125aにおける吸着器20の一方の通風面201側の空間に配置されている。第1経路切替ドア34は、冷風導入通路126aと加湿風導出通路128aとを選択的に開閉するドアである。第1経路切替ドア34は、吸着モード時に冷風導入通路126aを開放して加湿風導出通路128aを閉鎖する位置に設定され、脱離モード時に冷風導入通路126aを閉鎖して加湿風導出通路128aを開放する位置に設定される。
第2経路切替ドア35は、吸着器収容部125の内部空間125aにおける吸着器20の他方の通風面202側の空間に配置されている。第2経路切替ドア35は、温風導入通路127aと除湿風導出通路129aとを選択的に開閉するドアである。第2経路切替ドア35は、吸着モード時に温風導入通路127aを閉鎖して除湿風導出通路129aを開放する位置に設定され、脱離モード時に温風導入通路127aを開放して除湿風導出通路129aを閉鎖する位置に設定される。
本実施形態の空気調和装置10は、吸着モード時に、図9に示すように、経路切替機構30によって、冷却器16で生成された冷風が一方の通風面201から吸着器20に流入して他方の通風面202から流出する通風経路に切り替えられる。具体的には、吸着モード時には、第1経路切替ドア34が冷風導入通路126aを開放して加湿風導出通路128aを閉鎖する位置に設定され、第2経路切替ドア35が温風導入通路127aを閉鎖して除湿風導出通路129aを開放する位置に設定される。
これにより、吸着モード時には、冷却器16で冷却された低温高湿の空気が、冷風導入通路126aに導入される。冷風導入通路126aに導入された低温高湿の空気は、一方の通風面201から吸着器20に流入する。吸着器20に流入した低温高湿の空気は、吸着器20内部の通風路200を通過する際に吸着材22で水分が吸着されることで除湿された後、吸着器20の他方の通風面202から流出する。吸着器20で除湿された空気は、除湿風導出通路129aおよび除湿側ダクト132を介して送風機14の空気吸込側に供給される。
また、本実施形態の空気調和装置10は、脱離モード時に、図10に示すように、経路切替機構30によって、加熱器18で生成された温風が他方の通風面202から吸着器20に流入して一方の通風面201から流出する通風経路に切り替えられる。具体的には、脱離モード時には、第1経路切替ドア34が冷風導入通路126aを閉鎖して加湿風導出通路128aを開放する位置に設定され、第2経路切替ドア35が温風導入通路127aを開放して除湿風導出通路129aを閉鎖する位置に設定される。
これにより、脱離モード時には、加熱器18で加熱された高温低湿の空気が、温風導入通路127aに導入される。温風導入通路127aに導入された高温低湿の空気は、他方の通風面202から吸着器20に流入する。吸着器20に流入した高温低湿の空気は、吸着器20内部の通風路200を通過する際に吸着材22から脱離した水分によって加湿された後、吸着器20の一方の通風面201から流出する。この際、吸着器20の一方の通風面201に偏った水分を、一方の通風面201から流出する空気が受け取ることになるので、水分を受け取った空気が再び吸着材22に吸着されることなく相対湿度の高い加湿風となる。吸着器20で加湿された空気は、加湿風導出通路128aおよび加湿側ダクト131を介して乗員の周囲の空間Sdhに導かれる。
以上説明した本実施形態の空気調和装置10は、経路切替機構30による通風経路の切り替えによって、吸着モード時と脱離モード時とで吸着器20における空気の通風方向を逆転させる構成になっている。したがって、本実施形態の空気調和装置10によれば、第1実施形態等と同様に、送風機14の選定の自由度を確保しつつ、空気調和装置10における湿度の調整機能を適切に発揮させることが可能となる。
特に、本実施形態の空気調和装置10は、車室内の温度および湿度それぞれを共通の送風機14、冷却器16、および加熱器18を利用して調整する構成になっている。これによると、温度調整専用の機器や湿度調整専用の機器が少なくて済むといった利点がある。
(第2実施形態の変形例)
上述の第2実施形態では、除湿風をケーシング12内部で循環させる例について説明したが、これに限定されない。空気調和装置10は、例えば、図11に示すように、室外空間Shに除湿風を排気する構成になっていてもよい。
(第3実施形態)
次に、第3実施形態について、図12〜図16を参照して説明する。本実施形態では、経路切替機構30ではなく、吸着器20を回転変位させる吸着器変位機構40によって、吸着モード時と脱離モード時とで吸着器20における空気の通風方向を逆転させる構成になっている点が第2実施形態と相違している。本実施形態では、第2実施形態と異なる部分について主に説明し、同様の部分についての説明を省略する。
図12に示すように、本実施形態の吸着器20には、一対の通風面201、202の面方向に沿って延びる回転軸23が設けられている。吸着器20は、回転軸23を回転させると一対の通風面201、202の位置が変化する。この回転軸23は、吸着器収容部125に回転可能に支持されている。
本実施形態の吸着器収容部125は、その内部空間125aに吸着器20が回転可能に収容されている。吸着器収容部125は、その内壁面と吸着器20の側面壁部21の外壁面との間の隙間が微少隙間となるように内部空間125aの大きさが設定されている。すなわち、吸着器収容部125は、その内径が吸着器20の側面壁部21の外径と略同等の大きさとなっている。
吸着器収容部125には、冷風導入部126、温風導入部127、加湿風導出部128、および除湿風導出部129が接続されている。冷風導入部126および除湿風導出部129は、吸着器収容部125のうち吸着器20の回転軸23を挟んで互いに対向する位置に部位に接続されている。また、温風導入部127および加湿風導出部128は、吸着器収容部125のうち吸着器20の回転軸23を挟んで互いに対向する位置に部位に接続されている。なお、本実施形態の除湿側ダクト132は、除湿風が室外空間Shに除湿風が排気されるように、空気流れ下流側の端部が室外空間Shに連通している。
本実施形態の空気調和装置10は、一対の通風面201、202の位置が変化するように吸着器20を変位させる吸着器変位機構40を有している。吸着器変位機構40は、吸着器20の回転軸23を回転駆動する駆動力を出力する電動モータ(例えば、ステッピングモータ)を含んで構成されている。
吸着器変位機構40は、空気通路120における一対の通風面201、202の位置が吸着モード時と脱離モード時とで逆転するように、吸着器20を変位させる。すなわち、吸着器変位機構40は、吸着モード時に空気通路120において一方の通風面201が他方の通風面202よりも空気流れ上流側に位置するように吸着器20を変位させる。また、吸着器変位機構40は、脱離モード時に空気通路120において他方の通風面202が一方の通風面201よりも空気流れ上流側に位置するように吸着器20を変位させる。
具体的には、本実施形態の吸着器変位機構40は、吸着モード時に、通風路200を介して冷風導入通路126aと除湿風導出通路129aとが連通する位置に吸着器20を回転変位させる。この際、温風導入通路127aおよび加湿風導出通路128aは、吸着器20の側面壁部21によって閉鎖される。つまり、吸着器変位機構40は、吸着モード時に、吸着器20の側面壁部21によって温風導入通路127aと加湿風導出通路128aとの連通が遮断される位置に吸着器20を回転変位させることになる。
一方、本実施形態の吸着器変位機構40は、脱離モード時に、通風路200を介して温風導入通路127aと加湿風導出通路128aとが連通する位置に吸着器20を回転変位させる。この際、冷風導入通路126aおよび除湿風導出通路129aは、吸着器20の側面壁部21によって閉鎖される。つまり、吸着器変位機構40は、脱離モード時に、吸着器20の側面壁部21によって冷風導入通路126aと除湿風導出通路129aとの連通が遮断される位置に吸着器20を回転変位させることになる。
本実施形態の空気調和装置10は、吸着モード時に、図13に示すように、通風路200を介して冷風導入通路126aと除湿風導出通路129aとが連通するように、吸着器変位機構40によって吸着器20が変位させられる。この際、吸着器変位機構40は、吸着器20の一方の通風面201が他方の通風面202よりも空気流れ上流側に位置するように吸着器20を変位させる。
これにより、吸着モード時には、冷却器16で冷却された低温高湿の空気が、冷風導入通路126aに導入される。冷風導入通路126aに導入された低温高湿の空気は、一方の通風面201から吸着器20に流入する。吸着器20に流入した低温高湿の空気は、吸着器20内部の通風路200を通過する際に吸着材22で水分が吸着されることで除湿される。この際、吸着モード時に吸着材22に吸着された水分は、図14に示すように、吸着器20における一対の通風面201、202のうち空気の流入面となる一方の通風面201側に偏り易い傾向がある。
図13に戻り、吸着材22で水分が吸着されることで除湿された空気は、吸着器20の他方の通風面202から流出した後、除湿風導出通路129aおよび除湿側ダクト132を介して室外空間Shに排気される。
また、本実施形態の空気調和装置10は、脱離モード時に、図15に示すように、通風路200を介して温風導入通路127aと加湿風導出通路128aとが連通するように、吸着器変位機構40によって吸着器20が変位させられる。この際、吸着器変位機構40は、吸着器20の他方の通風面202が一方の通風面201よりも空気流れ上流側に位置するように吸着器20を変位させる。
これにより、脱離モード時には、加熱器18で加熱された高温低湿の空気が、温風導入通路127aに導入される。温風導入通路127aに導入された高温低湿の空気は、他方の通風面202から吸着器20に流入する。吸着器20に流入した高温低湿の空気は、吸着器20内部の通風路200を通過する際に吸着材22から脱離した水分によって加湿された後、吸着器20の一方の通風面201から流出する。この際、吸着器20の一方の通風面201に偏った水分を、一方の通風面201から流出する空気が受け取ることになるので、図16に示すように、水分を受け取った空気が再び吸着材22に吸着されることなく相対湿度の高い加湿風となる。吸着器20で加湿された空気は、加湿風導出通路128aおよび加湿側ダクト131を介して乗員の周囲の空間Sdhに導かれる。
以上説明した本実施形態の空気調和装置10は、吸着器変位機構40によって吸着器20を変位させることで、吸着モード時と脱離モード時とで吸着器20における空気の通風方向を逆転させる構成になっている。したがって、本実施形態の空気調和装置10によれば、第1実施形態等と同様に、送風機14の選定の自由度を確保しつつ、空気調和装置10における湿度の調整機能を適切に発揮させることが可能となる。
特に、本実施形態では、吸着器20の側面壁部21が、吸着モード時に温風導入通路127aと加湿風導出通路128aとの連通を遮断し、脱離モード時に冷風導入通路126aと除湿風導出通路129aとの連通を遮断する連通遮断部として機能する。これによると、連通遮断部を別部材(例えば、ドア部材)で構成する場合に比べて、空気調和装置10における部品点数の増加を抑えることができる。
(第3実施形態の変形例)
上述の第3実施形態では、吸着器20の側面壁部21を連通遮断部として機能させる例について説明したが、これに限定されない。連通遮断部は、例えば、温風導入通路127aと冷風導入通路126aとを選択的に開閉する開閉ドア、および加湿風導出通路128aと除湿風導出通路129aとを選択的に開閉する開閉ドアで構成されていてもよい。
上述の第3実施形態では、空気調和装置10として、車室内の温度調整および湿度調整を実施可能なものを例示したが、これに限定されない。空気調和装置10は、例えば、第1実施形態と同様に、湿度調整だけを実施する構成になっていてもよい。このことは、以降の実施形態においても同様である。
(第4実施形態)
次に、第4実施形態について、図17〜図19を参照して説明する。本実施形態では、吸着器収容部125の内部空間125aが、冷風が流通する冷風通路125bおよび温風が流通する温風通路125cに仕切られている点が第3実施形態と相違している。本実施形態では、第3実施形態と異なる部分について主に説明し、同様の部分についての説明を省略する。
図17に示すように、吸着器収容部125には、その内部空間125aを冷風通路125bおよび温風通路125cに仕切る一対の隔壁部241、242が設けられている。そして、吸着器20は、冷風通路125bおよび温風通路125cの双方に跨るように配置されている。
本実施形態の一対の隔壁部241、242は、吸着器20に対して固定されており、吸着器20と共に回転変位する。一対の隔壁部241、242は、一方の隔壁部241が吸着器20の一方の通風面201側に設けられ、他方の隔壁部242が吸着器20の他方の通風面202側に設けられている。一方の通風面201は、一方の隔壁部241によって第1通風部201Aおよび第2通風部201Bに区分されている。また、他方の通風面202は、他方の隔壁部242によって第3通風部202Aおよび第4通風部202Bに区分されている。
吸着器収容部125には、冷風通路125bを流れる冷風および温風通路125cを流れる温風が並行流となるように、冷風導入部126、温風導入部127、加湿風導出部128、除湿風導出部129が接続されている。すなわち、吸着器収容部125には、冷風導入部126および温風導入部127が隣り合うように接続されるとともに、加湿風導出部128および除湿風導出部129が隣り合うように接続されている。
具体的には、吸着器収容部125には、冷風導入部126および加湿風導出部128が、吸着器収容部125のうち吸着器20の回転軸23を挟んで互いに対向する位置に部位に接続されている。また、吸着器収容部125には、温風導入部127および除湿風導出部129が、吸着器収容部125のうち吸着器20の回転軸23を挟んで互いに対向する位置に部位に接続されている。なお、本実施形態の除湿側ダクト132は、除湿風がケーシング12内を循環するように、空気流れ下流側の端部が、ケーシング12における送風機14の空気吸込側に接続されている。
続いて、本実施形態の吸着器変位機構40は、吸着器収容部125の内部空間125aにおける一対の通風面201、202の位置が逆転するように、吸着器20を変位させる。すなわち、吸着器変位機構40は、一方の通風面201から流入した冷風および温風が他方の通風面202から流出する位置と、他方の通風面202から流入した冷風および温風が一方の通風面201から流出する位置とに吸着器20を変位させる構成になっている。
具体的には、吸着器変位機構40は、一方の通風面201の第1通風部201Aから流入した冷風が他方の通風面202の第3通風部202Aから流出する位置に、吸着器20を変位させることが可能になっている。この際、温風は、一方の通風面201の第2通風部201Bから流入して他方の通風面202の第4通風部202Bから流出する。
また、吸着器変位機構40は、他方の通風面201の第3通風部202Aから流入した温風が一方の通風面201の第1通風部201Aから流出する位置に、吸着器20を変位させることが可能になっている。この際、冷風は、他方の通風面202の第4通風部202Bから流入して一方の通風面202の第2通風部201Bから流出する。
続いて、本実施形態の空気調和装置10の作動について図18、図19を参照して説明する。図18は、一方の通風面201から流入した冷風および温風が他方の通風面202から流出する位置に吸着器20が設定された際の空気調和装置10の作動状態を示している。
図18に示す作動状態では、冷却器16で冷却された低温高湿の空気が冷風導入通路126aを介して冷風通路125bに導入されると共に、加熱器18で加熱された高温低湿の空気が温風導入通路127aを介して温風通路125cに導入される。
冷風通路125bに導入された低温高湿の空気は、一方の通風面201の第1通風部201Aから吸着器20の冷風通路125b側の部位に流入する。吸着器20に流入した低温高湿の空気は、吸着器20内部の通風路200を通過する際に吸着材22で水分が吸着されることで除湿される。そして、吸着材22で水分が吸着されることで除湿された空気は、吸着器20の他方の通風面202の第3通風部202Aから流出した後、除湿風導出通路129aおよび除湿側ダクト132を介して送風機14の空気吸込側に供給される。
一方、温風通路125cに導入された高温低湿の空気は、一方の通風面201の第2通風部201Bから吸着器20の温風通路125c側の部位に流入する。吸着器20に流入した高温低湿の空気は、吸着器20内部の通風路200を通過する際に吸着材22から脱離した水分によって加湿された後、吸着器20の他方の通風面202の第4通風部202Bから流出する。吸着器20で加湿された空気は、加湿風導出通路128aおよび加湿側ダクト131を介して乗員の周囲の空間Sdhに導かれる。
このように、本実施形態の空気調和装置10では、吸着器20が冷風通路125bおよび温風通路125cの双方に跨るように配置されているので、除湿風および加湿風を同時に生成することが可能になっている。
ところで、図18に示す作動状態では、吸着器20のうち、冷風が導入される一方の通風面201の第1通風部201A側の部位に水分が偏在し易くなる。このため、本実施形態の空気調和装置10は、吸着器20の一部位に水分が偏在する条件が成立すると、図19に示すように吸着器変位機構40によって吸着器20を略180°回転変位させる構成になっている。なお、吸着器20の一部位に水分が偏在する条件としては、吸着器20の一部位の含水量が所定量を上回った際に成立する条件や、吸着器20を回転変位させてからの経過時間が所定時間を超えた際に成立する条件等が挙げられる。
図18の作動状態から吸着器20が略180°回転変位した状態では、冷風通路125bに導入された低温高湿の空気が、他方の通風面202の第4通風部202Bから吸着器20の冷風通路125b側の部位に流入する。吸着器20に流入した低温高湿の空気は、吸着器20内部の通風路200を通過する際に吸着材22で水分が吸着されることで除湿される。そして、吸着材22で水分が吸着されることで除湿された空気は、吸着器20の一方の通風面201の第2通風部201Bから流出した後、除湿風導出通路129aおよび除湿側ダクト132を介して室外空間Shに排気される。
一方、温風通路125cに導入された高温低湿の空気は、他方の通風面202の第3通風部202Aから吸着器20の温風通路125c側の部位に流入する。吸着器20に流入した高温低湿の空気は、吸着器20内部の通風路200を通過する際に吸着材22から脱離した水分によって加湿された後、吸着器20の一方の通風面201の第1通風部201Aから流出する。この際、第1通風部201Aに偏った水分を、第1通風部201Aから流出する空気が受け取ることになるので、水分を受け取った空気が再び吸着材22に吸着されることなく相対湿度の高い加湿風となる。吸着器20で加湿された空気は、加湿風導出通路128aおよび加湿側ダクト131を介して乗員の周囲の空間Sdhに導かれる。
以上説明した本実施形態の空気調和装置10は、吸着器変位機構40によって吸着器20を変位させることで、吸着器20の通風路200における冷風および温風の流れ方向を逆転させることができる。したがって、本実施形態の空気調和装置10によれば、第1実施形態等と同様に、送風機14の選定の自由度を確保しつつ、空気調和装置10における湿度の調整機能を適切に発揮させることが可能となる。
特に、本実施形態では、吸着器20が冷風通路125bおよび温風通路125cの双方に跨るように配置されているので、吸着材22が有する水分の吸着作用および脱離作用を同時に発揮させて、除湿風および加湿風を同時に生成することが可能となる。
(第4実施形態の変形例)
上述の第4実施形態では、除湿風をケーシング12内部で循環させる例について説明したが、これに限定されない。空気調和装置10は、例えば、室外空間Shに除湿風を排気する構成になっていてもよい。
(第5実施形態)
次に、第5実施形態について、図20〜図22を参照して説明する。本実施形態では、吸着器収容部125の内部を流れる冷風および温風が対向流となるように構成されるとともに、冷風通路125bおよび温風通路125cの一方から他方に吸着材22を移動させることが可能に構成されている点が第4実施形態と相違している。本実施形態では、第4実施形態と異なる部分について主に説明し、同様の部分についての説明を省略する。
図20および図21に示すように、本実施形態の吸着器収容部125には、その内部空間125aが一対の隔壁部241、242によって、冷風通路125bおよび温風通路125cに仕切られている。本実施形態の一対の隔壁部241、242は、吸着器収容部125に対して固定されている。このため、一対の隔壁部241、242は、吸着器20が回転してもその位置が変化しない。
また、本実施形態の吸着器収容部125には、冷風通路125bを流れる冷風および温風通路125cを流れる温風が対向流となるように、冷風導入部126、温風導入部127、加湿風導出部128、除湿風導出部129が接続されている。すなわち、吸着器収容部125には、冷風導入部126および加湿風導出部128が隣り合うように接続されるとともに、温風導入部127および除湿風導出部129が隣り合うように接続されている。
具体的には、吸着器収容部125には、吸着器20の一方の通風面201側に位置する部位に冷風導入部126および加湿風導出部128が接続され、他方の通風面202側に位置する部位に温風導入部127および除湿風導出部129が接続されている。
本実施形態の吸着器20は、冷風通路125bおよび温風通路125cの双方に跨るように配置されている。具体的には、吸着器20は、一方の通風面201の一部が冷風の流入面となるとともに、一方の通風面201の残りが温風の流出面となるように、冷風通路125bおよび温風通路125cの双方に跨って配置されている。また、吸着器20は、他方の通風面202の一部が冷風の流出面となるとともに、他方の通風面201の残りが温風の流入面となるように、冷風通路125bおよび温風通路125cの双方に跨って配置されている。
また、本実施形態の吸着器20は、一対の通風面201、202が対向する方向(すなわち、空気の流れ方向)に沿って延びる回転軸25が設けられている。吸着器20は、回転軸25を回転させると、冷風通路125b側に位置する吸着材22の一部が温風通路125c側に移動し、温風通路125c側に位置する吸着材22の一部が冷風通路125b側に移動するように変位する。この回転軸25は、駆動機構50によって回転駆動される。
駆動機構50は、吸着器20に設けられた回転軸25を回転させることで、冷風通路125b側に位置する吸着材22を温風通路125c側に移動させたり、温風通路125c側に位置する吸着材22を冷風通路125b側に移動させたりするものである。駆動機構50は、吸着器20の回転軸25を回転駆動する駆動力を出力する電動モータ(例えば、ステッピングモータ)を含んで構成されている。
続いて、本実施形態の空気調和装置10の作動について図20、図22を参照して説明する。図20に示すように、本実施形態の空気調和装置10では、送風機14が作動すると、冷却器16で冷却された低温高湿の空気が冷風通路125bに導入されると共に、加熱器18で加熱された高温低湿の空気が温風通路125cに導入される。
冷風通路125bに導入された低温高湿の空気は、一方の通風面201から吸着器20の冷風通路125b側の部位に流入する。吸着器20に流入した低温高湿の空気は、吸着器20内部の通風路200を通過する際に吸着材22で水分が吸着されることで除湿される。そして、吸着材22で水分が吸着されることで除湿された空気は、吸着器20の他方の通風面202から流出した後、除湿風導出通路129aおよび除湿側ダクト132を介して送風機14の空気吸込側に供給される。
一方、温風通路125cに導入された高温低湿の空気は、他方の通風面202から吸着器20の温風通路125c側の部位に流入する。吸着器20に流入した高温低湿の空気は、吸着器20内部の通風路200を通過する際に吸着材22から脱離した水分によって加湿された後、吸着器20の一方の通風面201から流出する。この際、吸着器20の一方の通風面201に偏った水分を、一方の通風面201から流出する温風が受け取ることになるので、水分を受け取った空気が再び吸着材22に吸着されることなく相対湿度の高い加湿風となる。吸着器20で加湿された空気は、加湿風導出通路128aおよび加湿側ダクト131を介して乗員の周囲の空間Sdhに導かれる。
このように、本実施形態の空気調和装置10では、吸着器20が冷風通路125bおよび温風通路125cの双方に跨るように配置されているので、除湿風および加湿風を同時に生成することが可能になっている。
ところで、図22の上段に示す作動状態では、吸着器20のうち一方の通風面201の冷風通路125b側の部位に水分が偏在し易くなる。このため、本実施形態の空気調和装置10は、一方の通風面201の冷風通路125b側の部位に水分が偏在する条件が成立すると、図22の下段に示すように駆動機構50によって吸着材22を略180°回転移動させる構成になっている。なお、吸着器20の一部位に水分が偏在する条件としては、吸着器20の一部位の含水量が所定量を上回った際に成立する条件や、吸着器20を回転変位させてからの経過時間が所定時間を超えた際に成立する条件等が挙げられる。
吸着材22を略180°回転移動させると、冷風通路125b側で水分を吸着した吸着材22が温風通路125c側に移動し、温風通路125c側で水分を脱離した吸着材22が冷風通路125b側に移動する。これによると、吸着器20のうち一方の通風面201の冷風の流入面側に偏った水分を、吸着材22とともに一方の通風面201の温風の流出面側に移動させることができるので、効率よく加湿風を生成することができる。
以上説明した本実施形態では、一方の通風面201から流入した冷風が他方の通風面202から流出し、他方の通風面202から流入した温風が一方の通風面201から流出するように、吸着器20が各通路125b、125cの双方に跨るように配置されている。
これによると、一方の通風面201側に水分が偏在したとしても、その水分は、一方の通風面201側から流出する温風の加湿に利用されることになる。したがって、本実施形態の空気調和装置10によれば、第1実施形態等と同様に、送風機14の選定の自由度を確保しつつ、空気調和装置10における湿度の調整機能を適切に発揮させることが可能となる。
また、本実施形態では、吸着器20が冷風通路125bおよび温風通路125cの双方に跨るように配置されているので、吸着材22における水分の吸着作用および脱離作用を同時に発揮させることができる。すなわち、本実施形態の空気調和装置10によれば、除湿風および加湿風を同時に生成することが可能となる。
さらに、本実施形態では、冷風通路125b側で水分を吸着した吸着材22を温風通路125c側に移動させ、温風通路125c側で水分を脱離した吸着材22を冷風通路125b側に移動させる構成になっている。このため、除湿風および加湿風を連続的に生成することが可能となる。
特に、本実施形態では、第4実施形態と異なり、吸着器20を回転移動させても一対の通風面201、202が変位しないので、冷風および温風を間断なく吸着器20に供給して、除湿風および加湿風を連続的に生成することが可能となる。
(第5実施形態の変形例)
上述の第5実施形態では、除湿風をケーシング12内部で循環させる例について説明したが、これに限定されない。空気調和装置10は、例えば、室外空間Shに除湿風を排気する構成になっていてもよい。
上述の第5実施形態では、吸着材22の冷風通路125b側の部位に水分が偏在する条件が成立した際に、駆動機構50によって吸着材22を略180°回転移動させる例について説明したが、これに限定されない。空気調和装置10は、例えば、湿度調整運転時に、駆動機構50が吸着器20を所定の速度で常時回転させる構成になっていてもよい。
上述の第5実施形態では、駆動機構50によって吸着器20を回転させることで吸着材22を移動させる例について説明したが、これに限定されない。駆動機構50は、吸着器20の回転以外の手段によって、吸着材22を移動させる構成になっていてもよい。
(他の実施形態)
以上、本開示の代表的な実施形態について説明したが、本開示は、上述の実施形態に限定されることなく、例えば、以下のように種々変形可能である。
上述の各実施形態では、冷却器16を蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置の蒸発器で構成する例について説明したが、これに限定されない。冷却器16は、例えば、通電により冷熱を発生させるペルチェ素子を利用した冷却装置で構成されていてもよい。
上述の各実施形態では、加熱器18を発熱機器の冷却水を放熱させるヒータコアで構成する例について説明したが、これに限定されない。加熱器18は、例えば、通電により発熱する電気ヒータで構成されていてもよい。
上述の各実施形態では、空気の吸込方向および空気の吹出方向が所定の方向に固定された構造を有する送風機14として遠心送風機が採用された例について説明したが、これに限定されない。送風機14は、例えば、スタビライザーが固定されたクロスフロー送風機や、一方向にのみ回転可能な電動モータが採用された軸流送風機、ピエゾ式送風機等で構成されていてもよい。また、送風機14としては、空気の吸込方向および空気の吹出方向を逆転可能なものが採用されていてもよい。
上述の各実施形態では、本開示の調湿装置を家屋や車両の室内の湿度を調整する空気調和装置10に適用した例について説明したが、本開示の調湿装置の適用対象は、上述したものに限定されない。本開示の調湿装置は、湿度管理が必要となる機器や施設等に用いられる各種装置に対して広く適用可能である。
上述の実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。
上述の実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されない。
上述の実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されない。
(まとめ)
上述の実施形態の一部または全部で示された第1の観点によれば、調湿装置は、モード切替部が、送風機における空気の吸込方向および空気の吹出方向が維持された状態で、吸着器における空気の通風方向を逆転させる構成になっている。
第2の観点によれば、調湿装置は、送風機および吸着器が収容されるとともに、吸着器の内部の通風路に連通する空気通路が形成されたケーシングを備える。モード切替部は、一対の通風面の位置が変化するように吸着器を変位させる吸着器変位機構で構成されている。吸着器変位機構は、吸着モード時に一方の通風面が他方の通風面よりも空気流れ上流側となる位置に吸着器を変位させ、脱離モード時に一方の通風面が他方の通風面よりも空気流れ下流側となる位置に吸着器を変位させる構成になっている。
このように、吸着器の一対の通風面を変位させることで、吸着器における空気の通風方向を逆転させる構成とすれば、空気の吸込方向および空気の吹出方向を逆転可能な送風機を採用することなく、吸着器における空気の通風方向を逆転させることができる。
第3の観点によれば、調湿装置の空気通路は、冷風を吸着器に導入する冷風導入通路、温風を吸着器に導入する温風導入通路、吸着器から加湿された空気を導出する加湿風導出通路、吸着器から除湿された空気を導出する除湿風導出通路を含んでいる。吸着器は、通風路を形成するための側面壁部を有している。吸着器変位機構は、吸着モード時に、通風路を介して冷風導入通路と除湿風導出通路とが連通する位置であって、側面壁部によって温風導入通路と加湿風導出通路との連通が遮断される位置に吸着器を変位させる。また、吸着器変位機構は、脱離モード時に、通風路を介して温風導入通路と加湿風導出通路とが連通する位置であって、側面壁部によって冷風導入通路と除湿風導出通路との連通が遮断される位置に吸着器を変位させる。
これによると、吸着器の側面壁部が、吸着モード時に温風導入通路と加湿風導出通路との連通を遮断する連通遮断部として機能し、脱離モード時に冷風導入通路と除湿風導出通路との連通を遮断する連通遮断部として機能する。このため、通路遮断部を別部材(例えば、ドア部材)で構成する場合に比べて、調湿装置における部品点数の増加を抑えることができる。
第4の観点によれば、調湿装置は、送風機および吸着器が収容されるとともに、吸着器の内部の通風路に連通する空気通路が形成されたケーシングを備える。モード切替部は、空気通路を流れる空気の通風経路を切り替える経路切替機構で構成されている。経路切替機構は、吸着モード時に空気通路を流れる空気が一方の通風面から吸着器に流入して他方の通風面から流出する通風経路に切り替える。経路切替機構は、脱離モード時に空気通路を流れる空気が他方の通風面から吸着器に流入して一方の通風面から流出する通風経路に切り替える。
このように、通風経路の切り替えによって、吸着器における空気の通風方向を逆転させる構成とすれば、空気の吸込方向および空気の吹出方向を逆転可能な送風機を採用することなく、吸着器における空気の通風方向を逆転させることができる。
第5の観点によれば、調湿装置は、空気通路を流れる空気を冷却する冷却器と、空気通路を流れる空気を加熱する加熱器と、を備える。経路切替機構は、吸着モード時に、冷却器、吸着器、加熱器の順に空気が流れる通風経路に切り替え、脱離モード時に、加熱器、吸着器、冷却器の順に空気が流れる通風経路に切り替える。
これによると、吸着モード時に生成される除湿風の温度が過度に低くなってしまうことを抑えたり、脱離モード時に生成される加湿風の温度が過度に高くなってしまうことを抑えたりすることができる。すなわち、調湿装置による湿度調整にともなって調湿対象空間の温度が必要以上に変化してしまうことを抑えることができる。
第6の観点によれば、調湿装置の吸着器は、空気が流入または流出する一対の通風面を有し、一対の通風面が冷風通路および温風通路の双方に跨るように配置されている。そして、吸着器変位機構は、一対の通風面のうち一方の通風面から流入した冷風および温風が他方の通風面から流出する位置と、他方の通風面から流入した冷風および温風が一方の通風面から流出する位置とに吸着器を変位させる構成になっている。
第7の観点によれば、調湿装置は、空気通路の一部を冷風通路および温風通路に仕切る一対の隔壁部を備える。一対の隔壁部は、一方の隔壁部が一方の通風面側に設けられ、他方の隔壁部が他方の通風面側に設けられている。一方の通風面は、一方の隔壁部によって第1通風部および第2通風部に区分されている。他方の通風面は、他方の隔壁部によって第3通風部および第4通風部に区分されている。吸着器変位機構は、第1通風部から流入した冷風が第3通風部から流出する位置と、第3通風部から流入した温風が第1通風部から流出する位置とに吸着器を変位させる構成になっている。
第8の観点によれば、調湿装置の吸着器は、空気が流入または流出する一対の通風面を有する。そして、吸着器は、一方の通風面の一部が冷風の流入面となるとともに残りが温風の流出面となり、他方の通風面の一部が冷風の流出面となるとともに残りが温風の流入面となるように、一対の通風面が冷風通路および温風通路の双方に跨って配置されている。
第9の観点によれば、調湿装置は、吸着材を移動させる駆動機構を備える。駆動機構は、冷風通路側に位置する吸着材の少なくとも一部を温風通路側に移動させるとともに、温風通路側に位置する吸着材の少なくとも一部を冷風通路側に移動させる構成になっている。
これによると、冷風通路側にて水分を吸着した吸着材を温風通路側に移動させ、温風通路側にて水分を脱離した吸着材を冷風通路側に移動させることで、除湿風および加湿風を連続的に生成することが可能となる。
第10の観点によれば、調湿装置の送風機は、空気の吸込方向および空気の吹出方向が所定の方向に固定された構造になっている。本開示の調湿装置は、空気の吸込方向および空気の吹出方向が所定の方向に固定された送風機であっても、調湿装置における湿度の調整機能を適切に発揮させることができる。
10 空気調和装置(調湿装置)
12 ケーシング
14 送風機
20 吸着器
201 一方の通風面
202 他方の通風面
22 吸着材
30 経路切替機構(モード切替部)
40 吸着器変位機構(モード切替部)

Claims (10)

  1. 吸着材(22)が有する水分の吸着作用および脱離作用を利用して調湿対象空間の湿度を調整する調湿装置であって、
    前記吸着材を含んで構成される吸着器(20)と、
    空気を前記吸着器に供給するための送風機(14)と、
    前記吸着材に吸着された水分を脱離させて空気を加湿する脱離モードと前記吸着材に水分を吸着させて空気を除湿する吸着モードとを切り替えるモード切替部(30、40)と、を備え、
    前記吸着器は、空気が流入または流出する一対の通風面(201、202)を有しており、
    前記モード切替部は、前記送風機における空気の吸込方向および空気の吹出方向が維持された状態で、前記一対の通風面のうち前記吸着モード時に空気の流入面となる一方の通風面が前記脱離モード時に空気の流出面となり、前記吸着モード時に空気の流出面となる他方の通風面が前記脱離モード時に空気の流入面となるように、前記吸着器における空気の通風方向を逆転させる調湿装置。
  2. 前記送風機および前記吸着器が収容されるとともに、前記吸着器の内部の通風路(200)に連通する空気通路(120)が形成されたケーシング(12)を備え、
    前記モード切替部は、前記一対の通風面の位置が変化するように前記吸着器を変位させる吸着器変位機構(40)で構成されており、
    前記吸着器変位機構は、
    前記吸着モード時に前記一方の通風面が前記他方の通風面よりも空気流れ上流側となる位置に前記吸着器を変位させ、
    前記脱離モード時に前記一方の通風面が前記他方の通風面よりも空気流れ下流側となる位置に前記吸着器を変位させる請求項1に記載の調湿装置。
  3. 前記空気通路は、冷風を前記吸着器に導入する冷風導入通路(126a)、温風を前記吸着器に導入する温風導入通路(127a)、前記吸着器から加湿された空気を導出する加湿風導出通路(128a)、前記吸着器から除湿された空気を導出する除湿風導出通路(129a)を含んでおり、
    前記吸着器は、前記通風路を形成するための側面壁部(21)を有しており、
    前記吸着器変位機構は、
    前記吸着モード時に、前記通風路を介して前記冷風導入通路と前記除湿風導出通路とが連通する位置であって、前記側面壁部によって前記温風導入通路と前記加湿風導出通路との連通が遮断される位置に前記吸着器を変位させ、
    前記脱離モード時に、前記通風路を介して前記温風導入通路と前記加湿風導出通路とが連通する位置であって、前記側面壁部によって前記冷風導入通路と前記除湿風導出通路との連通が遮断される位置に前記吸着器を変位させる請求項2に記載の調湿装置。
  4. 前記送風機および前記吸着器が収容されるとともに、前記吸着器の内部の通風路(200)に連通する空気通路(120)が形成されたケーシング(12)を備え、
    前記モード切替部は、前記空気通路を流れる空気の通風経路を切り替える経路切替機構(30)で構成されており、
    前記経路切替機構は、
    前記吸着モード時に前記空気通路を流れる空気が前記一方の通風面から前記吸着器に流入して前記他方の通風面から流出する通風経路に切り替え、
    前記脱離モード時に前記空気通路を流れる空気が前記他方の通風面から前記吸着器に流入して前記一方の通風面から流出する通風経路に切り替える請求項1に記載の調湿装置。
  5. 前記空気通路を流れる空気を冷却する冷却器(16)と、
    前記空気通路を流れる空気を加熱する加熱器(18)と、を備え、
    前記経路切替機構は、
    前記吸着モード時に、前記冷却器、前記吸着器、前記加熱器の順に空気が流れる通風経路に切り替え、
    前記脱離モード時に、前記加熱器、前記吸着器、前記冷却器の順に空気が流れる通風経路に切り替える請求項4に記載の調湿装置。
  6. 吸着材(22)が有する水分の吸着作用および脱離作用を利用して調湿対象空間の湿度を調整する調湿装置であって、
    前記吸着材を含んで構成される吸着器(20)と、
    空気を前記吸着器に供給するための送風機(14)と、
    前記送風機および前記吸着器が収容されるとともに、前記吸着器の内部の通風路(200)に連通する空気通路(120)が形成されたケーシング(12)と、
    前記吸着器を変位させる吸着器変位機構(40)と、を備え、
    前記空気通路の一部は、冷風を流通させる冷風通路(125b)および温風を流通させる温風通路(125c)に仕切られており、
    前記吸着器は、空気が流入または流出する一対の通風面(201、202)を有し、前記一対の通風面が前記冷風通路および前記温風通路の双方に跨るように配置されており、
    前記吸着器変位機構は、前記一対の通風面のうち一方の通風面から流入した前記冷風および前記温風が他方の通風面から流出する位置と、前記他方の通風面から流入した前記冷風および前記温風が前記一方の通風面から流出する位置とに前記吸着器を変位させる構成になっている調湿装置。
  7. 前記空気通路の一部を前記冷風通路および前記温風通路に仕切る一対の隔壁部(241、242)を備え、
    前記一対の隔壁部は、一方の隔壁部(241)が前記一方の通風面側に設けられ、他方の隔壁部(242)が前記他方の通風面側に設けられており、
    前記一方の通風面は、前記一方の隔壁部によって第1通風部(201A)および第2通風部(201B)に区分されており、
    前記他方の通風面は、前記他方の隔壁部によって第3通風部(202A)および第4通風部(202B)に区分されており、
    前記吸着器変位機構は、前記第1通風部から流入した前記冷風が前記第3通風部から流出し、前記第2通風部から流入した前記温風が前記第4通風部から流出する位置と、前記第4通風部から流入した前記冷風が前記第2通風部から流出し、前記第3通風部から流入した前記温風が前記第1通風部から流出する位置とに前記吸着器を変位させる構成になっている請求項6に記載の調湿装置。
  8. 吸着材(22)が有する水分の吸着作用および脱離作用を利用して調湿対象空間の湿度を調整する調湿装置であって、
    前記吸着材を含んで構成される吸着器(20)と、
    空気を前記吸着器に供給するための送風機(14)と、
    前記送風機および前記吸着器が収容されるとともに、前記吸着器の内部の通風路に連通する空気通路(120)が形成されたケーシング(12)と、
    前記空気通路の一部は、冷風を流通させる冷風通路(125b)および温風を流通させる温風通路(125c)に仕切られており、
    前記吸着器は、
    空気が流入または流出する一対の通風面(201、202)を有し、
    前記一対の通風面のうち一方の通風面の一部が前記冷風の流入面となるとともに前記一方の通風面の残りが前記温風の流出面となり、前記一対の通風面のうち他方の通風面の一部が前記冷風の流出面となるとともに前記他方の通風面の残りが前記温風の流入面となるように、前記一対の通風面が前記冷風通路および前記温風通路の双方に跨って配置されている調湿装置。
  9. 前記吸着材を移動させる駆動機構(50)を備え、
    前記駆動機構は、前記冷風通路側に位置する前記吸着材の少なくとも一部を前記温風通路側に移動させるとともに、前記温風通路側に位置する前記吸着材の少なくとも一部を前記冷風通路側に移動させる構成になっている請求項8に記載の調湿装置。
  10. 前記送風機は、空気の吸込方向および空気の吹出方向が所定の方向に固定された構造になっている請求項1ないし9のいずれか1つに記載の調湿装置。
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