JP3736091B2 - 空気加工装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、室内の空気を主として乾燥雰囲気に加工する空気加工装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
上記したこの種の装置の中には、例えば浴室を乾燥雰囲気にして衣類等の乾燥室としても利用できるようにする乾燥換気装置が知られている。一般的な乾燥換気装置は特開平４―２４０４９５号公報に示されているような構成のものである。即ち、室内の空気を加熱手段により加熱しながら循環させる送風機と、間欠的に室内の湿潤した空気を室外へ排出する送風機とにより構成されている。
【０００３】
この種のものは循環のための送風機と排気のための送風機が必要であり、換気による損失熱量も大きいため加熱手段も容量の大きなものとなり、全体が大型になるうえ、エネルギ効率もあまり良くない。そこで、実開平６―１０７８２号公報や特開平７―１８０９５６号公報並びに特開平８―３５６９６号公報に示されているように可逆的な吸湿と放湿とが可能な除湿ロータを使った装置が開発されている。
【０００４】
この種の装置に使われている除湿ロータ自体はプラスチックぺレットの乾燥装置等に従来から使用されており、シリカゲル等の吸湿剤を付着させたコルゲート材やハニカム材を巻成形し、円柱状に構成したものである。特開平８―３５６９６号公報に示されている乾燥換気装置は、室内の空気を送風機により循環させる循環風路と、室外へ開口する排気風路とを備え、低速で回転する除湿ロータの通路が循環風路と排気風路の双方を連続的に通過するように構成されている。
【０００５】
排気風路の除湿ロータの通路への入口部分には除湿ロータを放湿させ除湿能を再生させるための加熱手段が設けられている。循環風路に取込まれた室内の空気の大半は、回転している除湿ロータの除湿領域を通過し、乾燥空気に加工されて室内へ吹出される。循環風路に取込まれた室内の空気の一部は、除湿ロータのパージ領域を通過した後加熱手段で加熱され、再び除湿ロータの再生領域を通過し、室外へ排気される。加熱した空気の通過により再生領域の除湿ロータは放湿し再生される。これにより、室内は換気とともに乾燥雰囲気になっていき、例えば浴室を衣類等の乾燥室として利用することが可能になる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来の除湿ロータを用いた乾燥換気装置は、除湿ロータの再生に室内の空気の一部を使い室外へ排気するため、室内へはその分の空気が外部から補充されることになる。従って、この補充される空気が高湿度の場合には室内の湿度はあまり下らず、補充される空気の湿度によっては室内を乾燥雰囲気にするのに時間がかかるといった問題点を含んでいた。こうした問題点は除湿ロータの再生に室内の空気を使わないようにすれば解決できる。しかしながら、一機の送風機によりこれを実現しようとすると、除湿側と再生側の風路の圧力損失を調整し、風量バランスをとらなければならず、大変面倒な設計を行なわなければならず、ときには流路に無駄な圧力損失抵抗を付けなくてはならないこともある。
【０００７】
本発明は上記した従来の問題点を解消するためになされたもので、その課題とするところは、室内の空気を低湿度に加工時間も短く加工できる空気加工装置を得ることであり、その装置の機能や性能を拡充することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記課題を達成するために請求項１の発明は、軸方向に被処理空気を通す可逆的な吸放湿機能を有する多数の通路を全体に備え、モータにより回転する除湿ロータと、除湿ロータの特定の領域の通路で経路の一部が構成され、両端が吸込口と吹出口としてそれぞれ室内に開口する除湿風路と、除湿風路に吸込口から吹出口に向う気流を形成する送風機と、室外に開口する吸込口が、除湿ロータの除湿風路の一部を構成する特定の領域の通路より回転方向に関して前段に位置する他の特定の領域であるパージ領域の通路を経て加熱手段を設けた加熱経路を介して除湿ロータの他の特定の領域である再生領域の通路を経て室外に開口する吹出口に連絡する除湿風路とは全経路にわたって独立した再生風路と、再生風路に吸込口から吹出口に向う気流を構成する送風機とを備え、再生風路の加熱経路を、除湿ロータの通路に送込む送込部に関して除湿ロータの再生領域の端面の面積が小さくなるのに応じて上流側から下流側に向けて除湿ロータの軸方向において狭める手段を採用する。
【００１０】
前記課題を達成するために請求項２の発明は、請求項１に係る前記手段における再生風路に気流を形成する送風機を、その再生風路の吹出口の近接位置に配置する手段を採用する。
【００１１】
前記課題を達成するために請求項３の発明は、請求項１又は請求項２のいずれかに係る前記手段における除湿風路の吸込口側に当該部を通過する気流を清浄化する空気清浄フィルタを設ける手段を採用する。
【００１２】
前記課題を達成するために請求項４の発明は、請求項１〜請求項３までのいずれかに係る前記手段における除湿風路の送風機の吸込側に、ダンパにより開閉でき室外に連絡する給気通路を連絡させる手段を採用する。
【００１３】
前記課題を達成するために請求項５の発明は、請求項１〜請求項４までのいずれかに係る前記手段における除湿風路の吹出口に、複数のガイド板により構成したグリルを設け、そのグリルのガイド板の傾斜角度を連続的に変化させ、かつその傾斜角度に応じてそのガイド板の間隔を広く構成する手段を採用する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１，２に示すこの実施の形態１の空気加工装置は、図３，４に示すような可逆的な吸放湿機能をもった除湿ロータ１を利用したものである。この装置に適用される除湿ロータ１は、図３，４に示すようにセラミックス等の無機質繊維にシリカゲル等の吸湿剤を重合反応を利用して結合させたコルゲート構造材をロール巻にして円柱状にし、同心状に多層の通路２を形成した構成である。除湿ロータ１の外周の一部には歯列３が全周に構成され、中心に装着された軸により回転可能に軸支された除湿ロータ１は、この歯列３にモータ４の回転軸に装着された減速ギヤ５が噛み合わされてモータ４により一方向に回転する。除湿ロータ１の各通路２は軸に平行な直線状であり、それぞれ除湿ロータ１の両端面に開口端が臨んでいる。
【００１５】
上記構成の除湿ロータ１は、箱型の本体ケーシング６内に設けられた取付ベース板７に回転可能に取付けられ、モータ４により低速回転（０．５ｒｐｍ〜１ｒｐｍ程度である）される。本体ケーシング６内には、この除湿ロータ１の特定の領域８（以降はこれを除湿領域と称す）の通路２で経路の一部が構成され、両端が吸込口９と吹出口１０としてそれぞれ室内に開口する除湿風路１１が形成されている。この除湿風路１１の吸込口９は本体ケーシング６の室内側となる正面上部に開口し、塵埃や臭気ガスを除去する空気浄化フィルタ１２が着脱可能に装着されている。
【００１６】
また、除湿風路１１の吹出口１０は本体ケーシング６の正面中央に開口している。除湿風路１１の吸込口９の奥の室外側となる本体ケーシング６内に除湿ロータ１に向う気流を形成する送風機１３が組込まれている。除湿風路１１は吸込口９を入口端とし、送風機１３から除湿ロータ１の除湿領域８の通路２を経て取付ベース板７に形成された通風孔から出口端である吹出口１０に至る一連の通路として構成されている。除湿風路１１の送風機１３の吸込側には、本体ケーシング６の背面において室外に開口した給気通路１４が連絡している。この給気通路１４の室外開口部には通過空気を浄化するエアーフィルタ１５と、室外開口部を開閉する開閉ダンパ１６がそれぞれ設けられている。なお、この実施の形態１の空気加工装置は、例えば浴室の壁に開けた換気開口部の口枠に差し込んで取付ける構成のため、本体ケーシング６は室外側には凹凸のない六面体に形成されている。
【００１７】
本体ケーシング６には、除湿ロータ１における除湿領域８の通路２の回転方向における前段の特定の領域１７（以降これをパージ領域と称す）の通路２により入口端側の経路の一部が構成され、加熱手段としてのヒータ１８を設けた加熱経路を介して、再び除湿ロータ１のパージ領域１７の回転方向における後段の他の特定の領域１９（以降これを再生領域と称す）の通路２を経て、室外に出口端が開口する再生風路２０が構成されている。再生風路２０の入口端である吸込口２１は本体ケーシング６の室外側となる背面に開口し、また、再生風路２０の出口端である吹出口２２は本体ケーシング６の室外側となる下面に開口している。再生風路２０は室内空気を加工する除湿風路１１より流路全域について狭く構成され、その吹出口２２の近傍に再生風路２０に吸込口２１から吹出口２２に向う気流を形成する送風機２３が取付けられている。この送風機２３は除湿風路１１の送風機１３とはモータ２４も含め独立していて、除湿風路１１の送風機１３よりも小風量の送風を行なう。結局、図４に示すように除湿ロータ１の全通路２の開口端が臨む端面は、除湿領域８とパージ領域１７と再生領域１９の三領域に区画される。除湿領域８は最も広く端面全体の略２３０度程度の角度を占め、パージ領域１７は略５０度であり、再生領域１９は略８０度の角度に設定されている。
【００１８】
再生風路２０の加熱経路は、除湿ロータ１の一方の端面が気密状態で摺動する取付ベース板７に装着された加熱ボックス２５により構成されている。加熱ボックス２５は、取付ベース板７に形成された開口部を介して除湿ロータ１の一端面側においてパージ領域１７の通路２端と再生領域１９の通路２端とを連絡させている。加熱ボックス２５内には当該部を通過する空気流を加熱するヒータ１８が組込まれている。加熱ボックス２５に対向する除湿ロータ１の他端面側の再生領域１９には、再生風路２０の一部を構成する排気接続部２６が除湿ロータ１を挟みつけるようにして取付けられている。排気接続部２６の除湿ロータ１の端面側は開放していて、除湿ロータ１の端面がシールを介して摺動できるようになっている。
【００１９】
上記のような構成の空気加工装置は、例えば浴室等の室内外を隔てる壁を貫いて設けられた換気開口部等に室内側から差し込んで、再生風路２０の吸込口２１と吹出口２２並びに給気通路１４の室外開口部とがそれぞれ室外（多くは屋外）に臨んで開口するように取付けられる。室内を乾燥雰囲気にするには、給気通路１４を開閉ダンパ１６により閉止した状態で送風機１３，２３と除湿ロータ１及びヒータ１８を運転させる。送風機１３の運転により除湿風路１１に室内の空気が吸込口９から空気浄化フィルタ１２を通して吸込まれる。吸込まれた空気は送風機１３により回転している除湿ロータ１の除湿領域８の通路２を経て吹出口１０から再び室内へ吹出される。一方、送風機２３の運転により再生風路２０の吸込口２１から吸込まれた外気は、回転している除湿ロータ１のパージ領域１７の通路２を経て加熱ボックス２５に送り込まれ、加熱ボックス２５内のヒータ１８で加熱されて再び除湿ロータ１の再生領域１９の通路２に反対方向から流れ込み、排気接続部２６を経て吹出口２２から室外へ排気される。除湿風路１１と再生風路２０とは全経路にわたり互いに独立しているので、室内の空気の状態量は変るが換気は殆ど行なわれない。
【００２０】
除湿ロータ１は低速で回転していて、除湿領域８にあった通路２は再生領域１９に順次移行していき、再生領域１９にあった通路２は順次パージ領域１７に移行していき、パージ領域１７にあった通路２は除湿領域８に移行していく連続動作を行なっている。再生風路２０の一部を構成している再生領域１９の通路２にはヒータ１８で加熱された高温の気流が流れ込み、当該部分の除湿ロータ１を連続的に取り込んだ外気に放湿させている。再生領域１９を通過することにより放湿し、除湿能を付与された除湿ロータ１の通路２はヒータ１８の熱を受けて高温になっているが、次のパージ領域１７において外気が吹き込まれ冷却される。パージ領域１７を通過して冷却された除湿ロータ１の通路２は順次、除湿領域８に移行し通路２を通過する除湿風路１１を流れる気流から連続的に吸湿する。吸湿され乾燥雰囲気になった気流が室内へ吹出口１０から吹き出され、室内を乾燥雰囲気にする。除湿領域８において吸湿した除湿ロータ１の水分は再び再生領域１９において放湿され再生され除湿能が付与される。
【００２１】
この空気加工装置では、除湿ロータ１の再生に室内の空気は使わず、室外の空気を使って放湿させ室外へ排出するため、室内は外部からの空気の流入出は殆どなく、除湿風路１１を循環する室内の空気により乾燥雰囲気が作られることになる。室内の空気はこのように逐次連続的に除湿され、また、空気浄化フィルタ１２により清浄化していくので、高い乾燥状態の清浄な空気に加工される。従って、室外の空気の湿度には関係なく室内を短時間に乾燥雰囲気にすることが可能であり、室内の空気の清浄化も行なわれる。再生風路２０には送風機２３による吸込み側の作用が働いて気流が形成されているので、再生風路２０を流れる気流が除湿ロータ１との隙間、特に図５に示すように排気接続部２６と除湿ロータ１との隙間Ｓから本体ケーシング６内に吹出すことはなく、高湿度の空気が除湿風路１１側に入り込むことがなく高い除湿性能を維持することができる。
【００２２】
除湿ロータ１とヒータ１８の運転を停止し、送風機１３だけを運転させれば室内の空気を除湿風路１１により空気浄化フィルタ１２を通じて循環させることができ、空気清浄装置として機能させることができる。また、開閉ダンパ１６を開放させて給気通路１４を開けば、外気の導入による換気運転も実施することができる。なお、除湿領域８での除湿ロータ１の吸湿能力は温度に影響され、温度が低い程吸湿能力は高い。この実施の形態１では再生領域１９で加熱され表面温度が上昇した除湿ロータ１が、次のパージ領域１７において外気の通過により冷却されて除湿領域８に至るため、除湿領域８での除湿能力が高く維持される。
【００２３】
再生領域１９において除湿ロータ１から放湿させるにはヒータ１８により気流を加熱する必要があるが、パージ領域１７の通路２は先の再生領域１９において加熱され、パージ領域１７の通路２を通過した気流は受熱により予熱されているので、その分ヒータ１８による加熱入力を小さくすることができ、エネルギ効率も向上する。除湿ロータ１をこのように効率よく使うことにより、乾燥雰囲気を形成する循環風量や、再生のための風量は少なくて済み、送風機１３，２３を小型化することも可能になる。そして、特に、送風機１３，２３を独立した送風機として構成しているため、除湿側と再生側の風路の圧力損失にみあった最適な送風機１３，２３を選定すればよく、風路の圧力損失を調整して風量バランスをとらなければならないようなことは起きず、流路に無駄な圧力損失抵抗を付けなくてはならないようなこともなく、設計の自由度が増し製作性が向上する。
【００２４】
実施の形態２．
図６，７，８はこの実施の形態２の空気加工装置を示したものである。図６からも分るとおりこの空気加工装置も基本的な構成は実施の形態１で示したものと同じである。従って、実施の形態１のものと同じ部分については実施の形態１のものと同一の符号を用い、それらについての説明は省略する。
【００２５】
この空気加工装置は、実施の形態１で示した空気加工装置の再生風路２０における加熱ボックス２５に除湿ロータ１に関する再生効率を高める工夫を講じたものである。即ち、再生風路２０の加熱ボックス２５を、その除湿ロータ１の再生領域１９の通路２に送込む送込部２７に関して除湿ロータ１の端面の面積に対応して斜面２８ないしは曲面により狭めて構成したものである。つまり、除湿ロータ１の通路２に送込む送込部２７が除湿ロータ１の再生領域１９の端面の面積が小さくなるのに応じて上流側から下流側に向けて除湿ロータ１の軸方向において狭められている。このような加熱ボックス２５の形状を採ることにより、ヒータ１８により熱せられた加熱空気量が流れ方向に徐々に少なくなっていくことになる。流れの上流側に対向する除湿ロータ１の端面は広い面積で、しかも再生過程の終了部分であり、再生を完全に行なうためには空気量を多くして温度を高くする必要がある。また、流れの下流側に対向する除湿ロータ１の端面は狭い面積で、しかも再生過程の始めの部分であり、水分も多いため空気量を少なくして温度を低くしても再生は行なわれ易い。こうした除湿ロータ１の特性を上述のような加熱ボックス２５の形状を採ることにより効果的に生かすことができ、効率的な除湿ロータ１の再生が実現できるため、除湿量も増加させることが可能になる。これ以外の機能は実施の形態１のものと同じである。
【００２６】
実施の形態３．
図９，１０はこの実施の形態３の空気加工装置を示したものである。図９からも分るとおりこの空気加工装置も基本的な構成は実施の形態１，２で示したものと同じである。従って、実施の形態１，２のものと同じ部分については実施の形態１，２のものと同一の符号を用い、それらについての説明は省略する。
【００２７】
この空気加工装置は、実施の形態１や実施の形態２で説明した空気加工装置の除湿風路１１の吹出口１０に衣類等の乾燥を効果的に行なうための工夫を講じたものである。この種の空気加工装置を例えば浴室に設け、浴室を衣類等の乾燥室として利用する場合、乾燥させる衣類等は空気加工装置の除湿風路１１の吹出口１０の前方に配置することになる。このような場合、衣類等の全体に吹出し気流を当てる方が乾燥の進行が速く、消費するエネルギも少なくて済む。これを実現するためにこの実施の形態３の空気加工装置は、図１０に示すように除湿風路１１の吹出口１０に複数のガイド板２９により構成したグリル３０を設けたものである。グリル３０のガイド板２９は、傾斜角度が連続的に変化していて、しかもその傾斜角度に応じてガイド板２９の間隔Ｄが広く構成されている。図１０においては下方のガイド板２９ほどその傾斜角度が大きくなっており、傾斜角度に応じてガイド板２９の間隔Ｄは広くなっている。これにより傾斜角度の増加による圧力損失の増加に伴う風量の減少を抑制でき、衣類等の全体に均等に除湿空気を当てることができ、乾燥時間を短縮することができる。これ以外の機能は実施の形態１，２のものと同じである。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したとおり請求項１の発明によれば、室内の空気を低湿度に加工時間も短く加工でき、再生効率の良い空気加工装置が得られる。
【００３０】
請求項２の発明によれば、請求項１に係る前記効果とともに除湿機能が向上する。
【００３１】
請求項３の発明によれば、請求項１又は請求項２のいずれかに係る前記効果とともに空気清浄機としても機能させ得る。
【００３２】
請求項４の発明によれば、請求項１〜請求項３までのいずれかに係る前記効果とともに外気の導入による換気運転も実施できる。
【００３３】
請求項５の発明によれば、請求項１〜請求項４までのいずれかに係る前記効果とともに衣類等に対する乾燥機能が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施の形態１の空気加工装置の横断面構成図である。
【図２】 実施の形態１の空気加工装置の縦断面構成図である。
【図３】 実施の形態１の空気加工装置に使う除湿ロータの構成を示す斜視図である。
【図４】 実施の形態１の除湿ロータの通風に関する領域を示す説明図である。
【図５】 実施の形態１の空気加工装置の要部の拡大断面図である。
【図６】 実施の形態２の空気加工装置の横断面構成図である。
【図７】 実施の形態２の空気加工装置の要部の拡大断面図である。
【図８】 実施の形態２の空気加工装置の要部の拡大側面図である。
【図９】 実施の形態３の空気加工装置の縦断面構成図である。
【図１０】 実施の形態３の空気加工装置のグリルの拡大断面図である。
【符号の説明】
１ 除湿ロータ、 ２ 通路、 ８ 除湿領域、 ９ 吸込口、 １０ 吹出口、 １１ 除湿風路、 １２ 空気浄化フィルタ、 １３ 送風機、 １４ 給気通路、 １６ 開閉ダンパ、 １７ パージ領域、 １８ ヒータ、 １９再生領域、 ２０ 再生風路、 ２１ 吸込口、 ２２ 吹出口、 ２３ 送風機、 ２４ モータ、 ２５ 加熱ボックス、 ２７ 送込部、 ２８ 斜面、 ２９ ガイド板、 ３０ グリル。

Claims (5)

1. 軸方向に被処理空気を通す可逆的な吸放湿機能を有する多数の通路を全体に備え、モータにより回転する除湿ロータと、この除湿ロータの特定の領域の通路で経路の一部が構成され、両端が吸込口と吹出口としてそれぞれ室内に開口する除湿風路と、この除湿風路に吸込口から吹出口に向う気流を形成する送風機と、室外に開口する吸込口が、前記除湿ロータの前記除湿風路の一部を構成する特定の領域の通路より回転方向に関して前段に位置する他の特定の領域であるパージ領域の通路を経て加熱手段を設けた加熱経路を介して前記除湿ロータの他の特定の領域である再生領域の通路を経て室外に開口する吹出口に連絡する前記除湿風路とは全経路にわたって独立した再生風路と、この再生風路に吸込口から吹出口に向う気流を構成する送風機とを備え、前記再生風路の加熱経路を、その前記除湿ロータの通路に送込む送込部に関して前記除湿ロータの再生領域の端面の面積が小さくなるのに応じて上流側から下流側に向けて前記除湿ロータの軸方向において狭めた空気加工装置。
2. 請求項１に記載の空気加工装置であって、再生風路に気流を形成する送風機をその再生風路の吹出口の近接位置に配置した空気加工装置。
3. 請求項１又は請求項２のいずれかに記載の空気加工装置であって、除湿風路の吸込口側に当該部を通過する気流を清浄化する空気清浄フィルタを設けた空気加工装置。
4. 請求項１〜請求項３までのいずれかに記載の空気加工装置であって、除湿風路の送風機の吸込側にダンパにより開閉でき、室外に連絡する給気通路を連絡させた空気加工装置。
5. 請求項１〜請求項４までのいずれかに記載の空気加工装置であって、除湿風路の吹出口に複数のガイド板により構成したグリルを設け、そのグリルのガイド板の傾斜角度を連続的に変化させ、かつその傾斜角度に応じてそのガイド板の間隔を広く構成した空気加工装置。

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