JP4888529B2 - 加湿装置、および加湿装置を備えた空気調和機 - Google Patents

Description

本発明は、空気中の水分を吸着させた吸着材に加熱した空気を当て、吸着材から水分を脱着させて空気中に含ませるようにした加湿装置、およびその加湿装置を備えた空気調和機に関するものである。

従来技術として、固定された吸着材、前記吸着材を通過するように設けられた空気流通路、前記空気流通路の前記吸着材の上流側に設けられたヒータ、前記空気流通路の前記吸着材の下流側に設けられた送風装置、前記空気流通路の前記送風装置の下流側に設けられ室内吸気用通路と室外排気用通路とを切り換えるダンパとからなり、吸着時にはヒータをオフにして空気を室外に排出し、再生時にはヒータをオンにして空気を室内に吸気する技術が知られている。（例えば、特許文献１参照）

特許３５５９４２１号公報（００３７欄−００４５欄、図３）

従来技術では、吸着材の同じ領域に吸着用空気と、再生用空気とを交互に通過させる必要があるとともに、吸着時にはヒータをオフ、再生時にはヒータをオンに切り換える必要があり、温度が安定するまでの時間がかかるため、連続的にしかも十分な加湿量を得ることができないという課題があった。
また、吸着時及び再生時の空気流の方向が同一であり、水分が吸着される面と水分が脱着される面とが互いに逆の面であるため、吸脱着効率が低下するという課題があった。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、気密性が高く空気漏洩の少ない風路を構成し、１台の加湿ユニットにて室内へ連続的に加湿空気を供給し、吸着工程と再生工程が対向流となる加湿器を得ることを目的としている。
また同時に、上記の風路構成にて、風速分布を一様とし、ヒータの熱伝導を向上させた加湿装置及び加湿機能を有する空気調和機を得ることを目的としている。

本発明の加湿装置は、吸脱着機構部の内部を２つの領域に分割するように水分吸着材を固定して設置し、互いに逆方向に前記水分吸着材を通過するように再生空気通気路とを吸着空気通気路とを設けるとともに、前記２つの領域それぞれに設けられた第1の風路切換ダンパ及び第２の風路切換ダンパが、前記再生空気通気路と前記吸着空気通気路とを切り換えることにより、前記水分吸着材のうち前記再生空気通気路が通過する再生部分と、前記吸着空気通気路が通過する吸着部分とを切り換える構成としたものである。

また、前記２つの領域のうち前記再生空気通気路の吸入される領域内に、前記再生空気通気路を流れる前記高温空気の向きと同方向に設けられた複数の通気口を備え、前記通気口は、前記第１の風路切換ダンパにより開閉されるようにしたものである。

この発明により、気密性が高く空気漏洩の少ない風路が構成され、１台の加湿ユニットにて室内へ連続的に加湿空気を供給し、吸着工程と再生工程が対向流となる加湿器を得ることができる。また、風速分布が一様となり、これにより、ヒータの熱伝導率が向上した加湿装置及び加湿機能を有する空気調和機が得られる効果がある。

この発明の実施の形態１における、加湿装置の概略構成図。 この発明の実施の形態１における、吸脱着機構部４４の風路構成の詳細図。 この発明の実施の形態１における、風路仕切板と風路切換ダンパの接触部横観図。 この発明の実施の形態１における、水分吸着材周辺風路の各部品の平面図。 この発明の実施の形態１における、送風手段の一例であるシロッコファンの各部位の名称を示す正面断面図。 この発明の実施の形態１における、送風手段における順方向部分を示す正面断面図。 この発明の実施の形態２における、加湿機能を有する空気調和機における室外側の概略構成図。 この発明の実施の形態３における、加湿機能を有する空気調和機における加湿装置の概略設置図。 この発明の実施の形態４における、加湿機能を有する空気調和機における加湿装置の概略設置図。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１における加湿装置の概略構成図である。加湿ユニット１は、水分の吸着及び脱着を行う吸脱着機構部４４と、吸着空気送風手段３と、再生空気送風手段４と、再生空気加熱手段５とから構成されている。吸着空気送風手段３は、例えばシロッコファンからなり、吸脱着機構部４４の後述する吸着空気排気口１８に接続された吸着空気排気路５１に配設されている。また、再生空気送風手段４は、例えばシロッコファンからなり、吸脱着機構部４４の後述する再生空気排気口１９に接続された再生空気排気路５２に配設されている。

吸脱着機構部４４は、全体に円柱形状をしており、その内部に空気中の水分を吸着するとともに通気性を有する吸着材２と、風路切換部とが設置されている。吸着材２は、扁平な円柱形状をしており、吸脱着機構部４４のほぼ中央部に固定され、吸脱着機構部４４を上下２つの領域に分割するように設置される。吸着材２としては、たとえばゼオライト、シリカゲル、活性炭等を、多孔質基材に塗布あるいは表面処理あるいは含浸されたものが使用される。

再生空気加熱手段５は、コイル状に巻かれたヒータ線からなり、再生空気吸気路５０内を流れる空気を満遍なく加熱できるように、その吸気路断面を覆うように設置されている。この再生空気吸気路５０は、一端が後述する吸脱着機構部４４の再生空気吸気口１７に接続され、吸脱着機構部４４を介して再生空気排気路５２に接続されることにより、加湿ユニット１内に一連の再生空気通気路を形成している。

同様に、吸着空気吸気路４９の一端が後述する吸脱着機構部４４の吸着空気吸気口１６に接続され、吸脱着機構部４４を介して吸着空気排気路５１に接続されることにより、加湿ユニット１内に一連の吸着空気通気路を形成している。

次に、吸脱着機構部４４の詳細について説明する。
図２は、吸脱着機構部４４の詳細図であり、各部品を分解してわかりやすく示してあるが、各部品は実際には重合状態に組み合わされている。

風路切換部は、吸着材２を挟んで上部風路切換部と下部風路切換部からなる。上部風路切換部は、第1の風路仕切枠６と，第２の風路仕切枠７と，これら風路仕切枠の間に介在させた第１の風路切換ダンパ１４とから構成されている。同様に、下部風路切換部は、第３の風路仕切枠８と，第４の風路仕切枠９と、これら風路仕切枠の間に介在させた第２の風路切換ダンパ１５とから構成されている。

上部風路切換部において、第１の風路仕切枠６と、第２の風路仕切枠７は、円筒状の枠板と、この枠板の中心をとおり、その内側を２分割するよう両端が枠板に固定された第１の風路仕切板１０と第２の風路仕切板１１とを有している。これら風路仕切枠６、７は、各風路仕切板１０、１１が直交するように対向して配置され、第２の風路仕切枠７を吸着材２の上面に第２の風路仕切板１１が当接するよう重合している。従って、上部風路切換部を上から見ると、吸着材２の上面が第２の風路仕切枠７によって２つの領域に均等に分割されるとともに、吸着材２の上方空間は一対の風路仕切枠６、７によって４つの領域に均等に分割された状態になる。
そして、第１の風路仕切枠６の枠板に、第１の風路仕切板１０を挟んで対向する位置に１／４円周の幅を有する再生空気吸気口１７及び吸着空気排気口１８が形成され、また、各風路仕切枠６、７の各風路仕切板１０、１１の両側面のほぼ中央部にその全長にわたり水平に所定高さの第１の風路仕切板のリブ２５、第２の風路仕切板のリブ２６を突設している。

第１の風路切換ダンパ１４は、円形状の板体であり、第１と第２の風路切換枠６、７の間に少なくとも回転可能となるように挟持され、中心部を挟んで中心角を直角とする一対の扇形をした開口部１４１、１４２が対称位置に形成され、残りに扇形部分をそのまま閉塞部１４３、１４４としている。そして、第１の風路切換ダンパ１４の上面に各開口部の縁部に沿って平面視でＬ字形状をした端板２９を垂直に形成するとともに、その下面に閉塞部１４３、１４４の縁部に沿って平面視でＬ字形状をした端板３０を垂直に形成している。この各端板２９、３０は各外側面間に各風路仕切板１０、１１が垂直に挿入できるよう中心線と平行にずらせることで所定の間隙を形成している。また、各端板２９，３０は各風路仕切板１０、１１のリブ２５、２６の下面ないしは上面にほぼ接する高さに形成されている。

一方、下部風路切換部は、図２に示すように、上部風路切換部と同様の構成であり、第３の風路仕切板１２を有する第３の風路仕切枠８と、第２の風路切換ダンパ１５と、第４の風路仕切板１３を有する第４の風路仕切枠９とが順次重合して配置されている。そして、第３の風路仕切枠８の第３の風路仕切板１２が吸着材２の下面に接するよう第２の風路仕切枠７の第２の風路仕切板１１と同一方向になるよう配置される。但し、第２の風路切換ダンパ１５については、上部風路切換部のものとは表裏を逆にし、１／４円周だけ回転させた状態で一対の風路仕切枠８、９の間に重合される。すなわち、一対の扇形をした開口部１５１、１５２と、一対の閉塞部１５３、１５４が上部風路切換部の第１の風路切換ダンパ１４の閉塞部と開口部とそれぞれ対向するような関係となっている。そして、第４の風路仕切枠９の側面には、第１の風路仕切枠６の再生空気吸気口１７及び吸着空気排気口１８と対応する位置に吸着空気吸気口１６と、再生空気排気口１９がそれぞれ形成される。

なお、各風路切換ダンパ１４、１５は、少なくとも９０度の範囲で往復回転させるために、例えば周面の一部にそれぞれ歯車部を一体形成し、この各歯車部に噛み合う扇形の歯車を１個のステッピングモーターにて回転するようにする。また、各風路仕切枠６、７、８、９及び各風路切換ダンパ１４、１５は、空気の漏れを極力減らすため、全体を予め円筒状の筐体内に挿入し、筐体内にて所定の風路を形成するようにしてもよく、あるいは、第１と第４の風路仕切枠６、９の上面あるいは下面を塞ぐとともに一方の風路仕切枠で風路切換ダンパの周面を覆うようにして、各構成部品を重合状態に組み合わせるようにしてもよい。後者の場合、吸着材２の外周面から空気が漏れないよう非通気性の材料で覆っておく等の対応が必要である。

次に、吸脱着機構部４４と、再生空気通気路及び吸着空気通気路との接続構成について説明する。
再生空気吸気路５０はいわゆるダクト構造であり、第１の風路仕切枠６の再生空気吸気口１７に接続され、その内側面が第１の風路仕切枠６の中心を通る延長線上に、外側面が内側面と平行かつ第１の風路仕切枠６の接線の延長線上にあって、その開口部から吸気口まで同一断面積を有する風路を形成している。また、吸着空気吸気路４９も再生空気吸気路５０と同様な構造であり、第４の風路仕切枠９の吸着空気吸気口１６に接続される。一方、吸着空気排気路５１も同様にダクト構造を有し、第１の風路仕切枠６の吸着空気排気口１８に接続され、その内側面が第１の風路仕切枠６の中心を通る延長線上に、外側面が内側面と平行かつ第１の風路仕切枠６の接線の延長線上にあって、吸着空気排気口１８から開口部まで同一断面積を有する風路を形成している。また、再生空気排気路５２も吸着空気排気路５１と同様の構造であって第４の風路仕切枠９の再生空気排気口１９に接続される。

次に、各空気排気路５１、５２と各空気送風手段３、４との関係について説明する。
図５は、送風手段の一例としてのシロッコファンの正面断面図を示している。図５において、羽４７は反時計回りに回転して、正面の空気吸い込み口（図示せず）から空気を吸い込み、図５右上部分の吐出口から空気を排出する。

そして、このシロッコファンは、図６に示すように、羽４７の回転方向と風路内の空気が流れる方向とが少なくとも一致するように各空気排気路５１、５２に設置される。このとき、各空気排気路５１、５２の幅とシロッコファンの半径とが一致するように設置することが望ましく、吐出口の向きは図６の＜Ａ＞に示すように各空気排気路５１，５２と平行に設置してもよいし、図６の＜Ｂ＞に示すように各空気排気路５１、５２と直交するように設置してもよい。

なお、吸着材２から排出された空気流を各送風手段３、４に吸入させる際には、図５に示す送風手段の舌部４６に空気流を当てないことが望ましい。空気流を舌部４６に当てないためにも、また、空気流を各送風手段３、４の順方向部分４８に吸入させるためにも、第１の風路仕切板１０は吸着空気排気路５１と平行になるように設置する。

以上のように構成された加湿装置について、以下その動作について説明する。図４は、吸脱着機構部４４の動作状態を各部品ごとに示す平面図である。

まず、吸着材２における水分の吸着動作について説明する。各風路切換ダンパ１４、１５の位置が図４の＜Ａ＞のとき、吸着空気送風手段３が駆動すると、水分を含む室外空気２０は、吸着空気吸気路４９を通り、第４の風路仕切枠９の吸着空気吸気口１６から吸い込まれ、第４の風路仕切板１３によって仕切られた一方の領域９ａに流入する。この領域９ａの上面の第２の風路切換ダンパ１５は、閉塞部１５４と開口部１５１とが対応位置しているため、室外空気はその開口部１５１から第３の風路仕切枠８の一方の領域８ｂに流入する。

第３の風路仕切枠８は第３の風路仕切板１２によって枠内が半円に仕切られ、第２の仕切枠７は第２の風路仕切板１１によって枠内が半円に仕切られているため、それら２つの仕切枠に挟まれている吸着材２も各仕切板により同様に分割されている。このため、第３の風路仕切枠８の領域８ｂに流入した室外空気は、吸着材２の一方の領域２ｂを透過して第２の風路仕切枠７の一方の領域７ｂに流入する。このとき室外空気に含まれた水分が吸着材２によって吸着されて乾燥空気となる。

水分が除かれた乾燥空気は、第２の風路仕切枠７の領域７ｂに対応する第１の風路切換ダンパ１４の開口部１４２から第１の風路仕切枠６の第１の風路仕切板１０によって仕切られた片方の領域６ｂへ流入し、その後吸着空気排気口１８より流出し、吸着空気送風手段３を経て室外へ排気される。

このようにして、吸着材２の片方の領域２ｂにおける吸着動作を所定時間が継続することにより、吸着材２の領域２ｂの部分は、十分に湿潤状態となる。なお、運転開始当初は吸着材２に加湿に必要な水分がまだ吸着されてなく、加湿動作を行うことができないので、再生空気通気風路側の再生空気送風手段４の運転は停止していてもよい。

次に、吸着材２の再生動作について説明する。
まず、図４に示されるように、中心軸４５を回転軸として、第１の風路切換ダンパ１４と第２の風路切換ダンパ１５とを、ステッピングモーターを駆動し、互いに逆方向に９０°回転させ、ダンパ位置を＜Ａ＞から＜Ｂ＞へと切り換える。

再生空気通気風路側の再生空気送風手段４を駆動すると、室外空気が再生空気吸気路５０から吸い込まれ、途中再生空気加熱手段５の加熱によって昇温された高温空気２２は、第１の風路仕切枠６の再生空気吸気口１７より吸い込まれ、第１の風路仕切板１０によって仕切られた領域６ａへ流入する。この領域６ａの底面に対応位置する第１の風路切換ダンパ１４はその領域の左半分を閉塞部１４４とし、右半分を開口部１４１としているから、流入空気は開口部１４１から第２の風路仕切枠７内の第２の風路仕切板１１で仕切られた右半分の領域７bへ流入する。

第２の風路仕切枠７は第２の風路仕切板１１によって半円に仕切られ、第３の風路仕切枠８は第３の風路仕切板１２によって同様に半円に仕切られているから、２つの風路仕切枠７、８に挟まれている吸着材２の表面も同様に２つの領域に分割されている。このため、第２の風路仕切枠７の片方の領域７ｂに流入した高温低湿空気は、吸着動作のときとは逆に吸着材２の領域２bを上面から下面に向かって透過し、第３の風路仕切枠８の領域８bに流入する。吸着材２の領域２ｂは、先の吸着動作で水分が吸着されて湿潤状態となっているので、空気２２は、この湿潤状態となった領域２ｂを通過する時に、領域２ｂから水分を脱着して加湿された空気となる。

加湿された空気は、第３の風路仕切枠８の領域８ｂから、この領域に対応する第２の風路切換ダンパ１５の開口部１５２より第４の風路仕切板１３の領域９ｂへ流入し、その後再生空気排気口１９より再生空気２４として流出し、再生空気送風手段４を経て室内へ搬送されて、室内を加湿する。

この動作中に、他方の吸着空気送風手段３を同時に駆動すると、図４の＜Ｂ＞に示すように、室外空気２０が吸着空気吸気路４９を経て第４の風路仕切枠９の吸着空気吸気口１６から第４の風路仕切板１３で仕切られた片方の領域９aに流入する。この流入空気２１はかかる領域９ａに対応する第２の風路切換ダンパ１５の開口部１５１から第３の風路仕切枠８の片方の領域８aに流入し、この領域８ａに対応する吸着材２の左半分の領域２aを下から上に透過し、このときその流入する室外空気に含まれる水分が吸着材２の領域２ａに吸着されることになる。水分が除かれた乾燥空気は、第２の風路仕切枠７の仕切板で仕切った片方の領域７aに流入し、この領域７aに対応する第１の風路切換ダンパ１４の開口部１４２から第１の風路仕切枠６の片方の領域６ｂに流入する。その後、乾燥空気は第１の風路仕切枠６の再生空気排気口１９から排出され、吸着空気送風手段３を経て室外に排気される。

すなわち、二つの風路切換ダンパ１４、１５が図４＜Ａ＞の状態のときには、吸着材２の領域２ｂに水分の吸着が行なわれるとともに領域２ａは水分の脱着が同時に行われ、二つの風路切換ダンパ１４、１５が図４＜Ｂ＞の状態のときには、吸着材２の領域２ａに水分の吸着が領域２ｂは水分の脱着が同時に行われることになる。

このようにして、第１の風路切換ダンパ１４及び第２の風路切換ダンパ１５を９０度の範囲で往復回転させることにより、吸脱着機構部４４内部の風路が切り換わり、吸着材２のうち再生空気路が通過する再生部分と、吸着空気路が通過する吸着部分とが切り換えられることになり、加湿空気を連続的に生成することが可能になる。
ところで、二つの風路切換ダンパ１４、１５は、風路切換え動作時において、その上下両面に設けた各端板２９、３０の外側面を各風路仕切枠６〜９の各仕切板１０〜１３にそれぞれ当接させて、風路を切り換えると同時に風路からの空気の漏れを防止している。図３に図２矢印Ａ方向からみた状態を示す。

すなわち、第１の風路仕切枠６の第１の風路仕切板１０に設けられたリブ２５の設置位置と、第１の風路切換ダンパ１４の上面に設けられた端板２９の高さがほぼ一致しているので、第１の風路仕切板１０の左右いずれかの側面およびリブ２５に、第１の風路切換ダンパ１４の端板２９の外側面と端面が当接して気密状態が保持されている。

同様に、第２の風路仕切枠７の第２の風路仕切板１１に設けられたリブ２６の設置位置と、第１の風路切換ダンパ１４の下面に設けられた端板３０の高さがほぼ一致しているので、第２の風路仕切板１１の左右いずれかの側面およびリブ２６に、第１の風路切換ダンパ１４の端板３０の外側面と端面が当接して気密状態が保持されている。図示していないが、第３の風路仕切板１２および第４の風路仕切板１３と、第２の風路切換ダンパ１５も同様な構成により気密状態が保持されている。

以上のように、実施の形態１によれば、吸着剤を担持した吸着材２を固定し、その上部側と下部側に設置された第１の風路切換ダンパ１４および第２の風路切換ダンパ１５を回転させ、風路を切り換えるという単純な動作により、密閉性が高く空気漏洩の少ない風路を構成し、１台の加湿ユニットにて室内へ連続的に加湿空気を供給することが可能となる。

また、吸着材２の領域２ａと領域２ｂにおける風向が逆、すなわち吸着工程と再生工程が対向流となるため、吸着材２の厚みが大きくなっても水分の吸着、再生を効率的に行うことができる。また、この風路を切り換える時間の最適値は吸着材２に担持されている吸着剤の種類によって異なるので、例えばゼオライトのように比較的吸着速度の大きい材料の場合は短く（約４５〜９０秒）、シリカゲルのように比較的吸着速度の小さい材料の場合は長く（約９０〜１８０秒）設定することにより、様々な特性を持った吸着剤に対して最適な運転が可能となる。

また、図１で示す風路構成では、吸着空気送風手段３、及び再生空気送風手段４は吸着材２の下流側に設置されており、空気を吸い出す構成となっている。従って、各々の送風手段３、４に連通する吸着材２の近傍では、負圧状態となっている。このとき、再生入口空気２２の向きと同方向に、通気口１４ａ及び通気口１４ｂが形成され第１の風路切換ダンパ１４により開閉されるため、再生入口空気２２の向きと垂直方向に通気口が設けられた場合と比べて、吸気路における風路分布が一様となり、ヒータの熱を効率的に吸着材２に導くことが出来る。同時に、吸着空気排気路５１と第１の風路仕切板１０が平行、また再生空気排気路５２と第４の風路仕切板１３が平行となるように設置することにより、排気路における風速分布も一様となり、圧損が低減し、吸着・再生風路間での空気漏洩が抑制されて加湿性能の向上が可能となるといった効果が得られる。

また図１では、吸着空気送風手段３及び、再生空気送風手段４を図５に示すような吸い出す構成の送風手段を用いているが、このような送風手段を用いる場合、吸着材２を通過した空気流が吸着空気送風手段３、または再生空気送風手段４の順方向部分４８に吸入されるよう吸着空気排気路５１及び再生空気排気路５２を設置することにより、舌部４６近傍への空気の流入を防ぐことができ、速度変動が抑制される。このため、羽４７周辺での圧力変動が抑制され、空気騒音の低減を図るといった効果が得られる。

本実施の形態では、吸着材２が固定されているので、吸着材２を回転させるローター方式と比較し、最も空気漏洩の大きい吸着材２近傍を第２の風路仕切板１１および第３の風路仕切板１２により密閉することができる。これに加えて、第１の風路切換ダンパ１４は、第１の風路仕切板１０の仕切面およびリブ２５と上部端板２９によって咬み合っており、第２の風路仕切板１１の仕切面およびリブ２６と下部端板３０によって咬み合っているので、第１の風路切換ダンパ１４が各風路仕切板１０、１１単体と接している場合よりも、接触面積が大きくなるだけでなく、各風路仕切板１０、１１と第１の風路切換ダンパ１４の隙間風路がＬ字型になることにより、圧損により空気が通りにくくなる。このため一層、空気漏洩を抑制することが可能となる。

また、各風路切換ダンパ１４，１５の回転を阻害する位置にリブ２５〜２８があるため、各風路切換ダンパ１４，１５を同一方向に回転することはできず、角度９０°の正逆回転により風路を切り換えることになるが、このとき各風路切換ダンパ１４、１５の端板２９〜３２が各風路仕切板１０〜１３と咬み合ってストッパーの役目を果たすため、各風路切換ダンパ１４，１５の回転誤差を防ぐことが可能となる。また、第１の風路切換ダンパ１４の下部端板３０、第２の風路切換ダンパ１５の下部突起３２は、それぞれ第２の風路仕切板１１のリブ２６、第４の風路仕切板１３の突起２８に常に一部が接触しているので、リブ２６、２８は風路切換ダンパが回転する際のガイドの役目も果たすこととなり、上下方向へのブレを防ぐことができるという効果も期待できる。

また風路切換ダンパの端板２９〜３２は、上部と下部双方に設けられているが、加工費低減のためにどちらか一方だけ設けてもよい。その場合、風路切換ダンパの端板２９〜３２が設けられていない側において接する風路仕切板のリブ２５〜２８を、仕切面における風路切換ダンパと接する側の端部全体に設けることにより、前項で記載したのと同等の効果を充分に得ることができる。

また、低温空気が流れる吸着風路と高温高湿空気が流れる再生風路が常に固定され、両風路の境界面の再生風路側で結露を発生しやすいローター方式に対し、吸着風路と再生風路が切り換わり、特定の風路が冷却されることがないため、結露を発生しにくいという特徴もある。

第１の風路仕切枠６と第２の風路仕切枠７、および第３の風路仕切枠８と第４の風路仕切枠９の厚みについては、空気の吸込口や吹出口が設置されている第１の風路仕切枠６や第４の風路仕切枠９のほうを厚くしても、吸着材２に近接している第２の風路仕切枠７や第３の風路仕切枠８のほうを厚くしてもどちらでもよい。第１の風路仕切枠６や第４の風路仕切枠９を厚くした場合には、吸込口や吹出口が大きくなり、風路圧損が小さくなるため送風手段を小型化できるという効果がある。一方、第２の風路仕切枠７や第３の風路仕切枠８を厚くした場合には、吸着材２全体に空気が流れやすくなるため、風速分布が均一化され、吸着材２の全体に担持された吸着剤を有効に使用することができるという効果がある。

また図１〜４では、吸着材２における吸着工程と再生工程の空気の流れる方向が対向となるように、第１の風路仕切枠６の領域６ａに再生空気吸気口１７、領域６ｂに吸着空気排気口１８、および第４の風路仕切枠９の領域９ａに吸着空気吸気口１６、領域９ｂに再生空気排気口１９を設置しているが、同じ対向流であって、第１の風路仕切枠６と第４の風路仕切枠９の上下位置を逆転させてもよい。また、例えば第１の風路仕切枠６の領域６ｂに吸着空気吸気口１６を、第４の風路仕切枠９の領域９ａに吸着空気排気口１８を設置し、吸着材２における吸着工程と再生工程が並行流で行われるようにしてもよい。この場合、２つの吸込口が第１の風路仕切枠６、２つの吹出口が第４の風路仕切枠９というように、それぞれ同じ層に位置することになるので、送風手段を第１の風路仕切枠６に設置し、吸着空気吸気口１６および再生空気吸気口１７双方に押し込む構成が可能となり、１つの送風手段で加湿空気を連続的に生成することができる。

実施の形態２．
図７は、本発明の実施の形態２における、加湿機能を有する空気調和機の室外側の概略構成図であり、実施の形態１で説明した加湿ユニット１を、空気調和機の室外機３３の上部に一体化して設置したものである。室外機３３の内部には、周知のとおり、圧縮機３４、室外機熱交換器３５、室外機送風機３６、および膨張弁３７などが設置され、図示しない室内機の熱交換器と接続されて、ヒートポンプサイクルを形成している。加湿ユニット１については、実施の形態１と同一であるため説明を割愛する。

次に動作の一例について説明する。動作についても、加湿ユニット１内部については、実施の形態１と同一であるため説明を割愛する。ヒートポンプサイクルが暖房運転を行っているとき、実施の形態１にて説明したように、風路切換ダンパの位置が図４の＜Ａ＞および＜Ｂ＞となるように、第１の風路切換ダンパ１４および第２の風路切換ダンパ１５を繰り返し切り換えることにより、乾燥空気である吸着出口空気２３、および高温高湿空気である再生出口空気２４が、連続的に加湿ユニット１から排出される。このとき、再生出口空気２４は、室内と室外を接続するダクトなどを経由して、再生空気送風手段４により室内へと搬送され、室内機から排出される高温空気とともに室内へ供給され、室内を暖房加湿する。

このように、加湿ユニット１を空気調和機の室外機３３の上部に一体化して設置することにより、新たに加湿ユニット１を設置するための床スペースを確保することなく、加湿機能を有する空気調和機を得ることができる。また、ヒートポンプサイクルの暖房運転と同時に、連続的に加湿空気を室内に供給することが可能となるため、暖房時の乾燥を防ぐことができるという効果が得られる。

図７では、加湿ユニット１を空気調和機の室外機３３の上部に一体化して設置しているが、室外機送風機３６の送風を阻害しない位置であれば、室外機３３の側面、あるいは底面に一体化して設置してもよい。どちらの場合でも、再生出口空気２４を室内に導くことが可能であり、底面に設置した場合は設置床スペースも変わらないため、加湿ユニット１を上部に一体化して設置した場合と同様の効果が得られる。

また図７では、実施の形態１で説明したように、吸着材２における吸着工程と再生工程の空気の流れ方向が対向となるように、第１の風路仕切枠６に再生空気吸気口１７、吸着空気排気口１８、および第４の風路仕切枠９に吸着空気吸気口１６、再生空気排気口１９を設置しているが、同じ対向流であって、第１の風路仕切枠６と第４の風路仕切枠９の上下位置を逆転させてもよく、また、第１の風路仕切枠６に設置された吸着空気吸気口１６と、第４の風路仕切枠９に設置された吸着空気排気口１８の位置を逆転させ、吸着材２における吸着工程と再生工程が並行流で行われるようにしてもよい。この場合、実施の形態１で説明した効果に加え、吸着空気排気口１８が室外機熱交換器３５の空気吸込口付近である第４の風路仕切枠９に配置されることになり、乾燥しかつ吸着熱により外気よりも若干温度が上昇した吸着出口空気２３が、ヒートポンプサイクルの暖房運転時に、蒸発器である室外機熱交換器３５に吸い込まれることになるので、室外機熱交換器３５における着霜を抑制し、暖房運転効率を向上させるという効果も期待できる。

また図７では、吸着出口空気２３の排気専用として、吸着空気送風手段３を設置しているが、加湿ユニット１を空気調和機の室外機３３に一体化して設置しているので、室外機３３の上面に連通口を設け、室外機送風機３６によって取り込まれた空気の一部を、吸着空気吸気口１６に導いてもよい。この場合、吸着空気送風手段３として室外機送風機３６が兼用され、加湿ユニット１に設置する送風機は再生空気送風手段４だけでよいので、送風機の数を削減でき低コストとなる。

実施の形態３．
図８は、本発明の実施の形態３における、加湿機能を有する空気調和機の加湿装置の概略設置図であり、実施の形態１で説明した加湿ユニット１を、建物の外壁３８に設置したものである。空気調和機のヒートポンプサイクルにおける各部品については図示していないが、室外機３３と室内機を接続する冷媒配管は壁穴３９を介して設置され、吸着空気排気口１８と連通する室外排気口４０は室外に開放され、再生空気排気口１９と連通する室内接続口４１は壁穴３９に最短距離で接続されている。加湿ユニット１については、実施の形態１と同一であるため説明を割愛する。

次に動作の一例について説明する。動作についても、加湿ユニット１内部については、実施の形態１と同一であるため説明を割愛する。ヒートポンプサイクルが暖房運転を行っているとき、実施の形態１にて説明したように、風路切換ダンパの位置が図４の＜Ａ＞および＜Ｂ＞となるように、第１の風路切換ダンパ１４および第２の風路切換ダンパ１５を繰り返し切り換えることにより、乾燥空気である吸着出口空気２３、および高温高湿空気である再生出口空気２４が、連続的に加湿ユニット１から排出される。このとき、加湿ユニット１が建物の外壁３８に直接設置され、室内接続口４１と壁穴３９とは密着しているので、再生出口空気２４は、ダクトなどを経由せずに、再生空気送風手段４により最短距離で室内へと搬送され、室内機から排出される高温空気とともに室内へ供給され、室内を暖房加湿する。

このように、加湿ユニット１を建物の外壁３８に設置して、室内接続口４１を壁穴３９と接続し、その際に搬送距離を最短とすることで低コスト化が可能となるだけでなく、風路圧損および騒音が小さくなり、再生空気送風手段４を小型化することも可能となり、信頼性が高くコンパクトな加湿機能を有する空気調和機を得ることができる。また、高湿である再生出口空気２４をダクトで搬送する場合、特に冬場ではダクトが外気により冷却されるため、内部で結露する危険性が高いが、搬送距離を最短とすることで、加湿ユニット１で生成した加湿空気を、ロスなく有効に室内に供給することが可能となる。また、ヒートポンプサイクルの暖房運転と同時に、連続的に加湿空気を室内に供給することが可能となるため、暖房時の乾燥を防ぐことができるという効果が得られる。

図８では、室外排気口４０を加湿ユニット１の前面に設置し、吸着出口空気２３を外気に開放しているが、室外排気口４０から空気調和機の室外機熱交換器３５の空気吸込口付近へと導くような風路を設け、吸着出口空気２３を室外機３３に吸い込ませてもよい。この場合、吸着出口空気２３は乾燥し、かつ吸着熱により外気よりも若干温度が上昇しているため、暖房運転時に蒸発器である室外機熱交換器３５における着霜を抑制し、暖房運転効率を向上させるという効果も期待できる。

実施の形態４．
図９は、本発明の実施の形態４における、加湿機能を有する空気調和機の加湿装置の概略設置図であり、実施の形態１で説明した加湿ユニット１を、建物の内壁４２に設置したものである。空気調和機のヒートポンプサイクルにおける各部品については図示していないが、室外機３３と室内機を接続する冷媒配管は壁穴３９を介して設置され、また吸着空気排気口１８と連通する室外排気口４０は、壁穴３９と接続されており、再生空気排気口１９と連通する室内接続口４１は室内に開放されている。加湿ユニット１については、実施の形態１と同一であるため説明を割愛する。

次に動作の一例について説明する。動作についても、加湿ユニット１内部については、基本的に実施の形態１と同一であるため説明を割愛するが、吸着空気吸気口１６から吸い込まれる吸着入口空気２１は、外気ではなく室内空気４３、また再生空気吸気口１７から吸い込まれる再生入口空気２２は、外気ではなく室内空気４３を再生空気加熱手段５で昇温した空気となる。ヒートポンプサイクルが暖房運転を行っているとき、実施の形態１にて説明したように、風路切換ダンパの位置が図４の＜Ａ＞および＜Ｂ＞となるように、第１の風路切換ダンパ１４および第２の風路切換ダンパ１５を繰り返し切り換えることにより、乾燥空気である吸着出口空気２３、および高温高湿空気である再生出口空気２４が、連続的に加湿ユニット１から排出される。このとき、加湿ユニット１を建物の内壁４２に接続し、室内接続口４１は室内に開放されているので、再生出口空気２４は、最短距離のダクトにて、再生空気送風手段４により室内へ供給され、室内機から排出される高温空気とともに室内を暖房加湿する。

このように、加湿ユニット１を建物の内壁４２に最短距離となるように設置して、室内接続口４１を室内に開放することにより、実施の形態６と同様に、再生出口空気２４を室内へ搬送するためのダクトを最小限に抑えることができ、低コストが可能となる。さらに、再生空気送風手段４を小型化することにより、コンパクトな加湿機能を有する空気調和機を得ることができるだけでなく、ダクト騒音やダクト内結露などの問題を回避することも可能となり、信頼性を確保できる効果が得られる。また、吸着入口空気２１として室内空気を使用するので、加湿ユニット１の内部に室温以下の空気が流れることはなく、吸着風路を外気が流れる場合よりも、ユニット内部において結露が発生する危険性を回避できるという効果が得られる。さらに、再生入口空気２２として暖房された室内空気を使用するので、吸着材２において水分の再生に必要な空気温度を得るために、再生空気加熱手段５にて昇温に必要な熱量が軽減されるという省エネ効果も得られる。また、ヒートポンプサイクルの暖房運転と同時に、連続的に加湿空気を室内に供給することが可能となるため、暖房時の乾燥を防ぐことができるという効果が得られる。

図９では、吸着空気吸気口１６を室内に開放し、吸着入口空気２１として暖房された室内空気を吸い込ませているが、壁穴３９を２分割して一方を吸着空気吸気口１６と接続し、あるいは別の壁穴を設けて吸着空気吸気口１６と接続することにより、吸着入口空気２１として外気を吸い込ませてもよい。この場合、吸着材２に担持された吸着剤は、相対湿度の高い外気中の水分を吸着することになるので、吸着剤が吸着できる水分量が増加し、室内空気を吸着させるよりも室内に供給される加湿量としては増加するという効果が得られる。

１ 加湿ユニット
２ 吸着材
３ 吸着空気送風手段
４ 再生空気送風手段
５ 再生空気加熱手段
６ 第1の風路仕切枠
７ 第２の風路仕切枠
８ 第３の風路仕切枠
９ 第４の風路仕切枠
１０ 第１の風路仕切板
１１ 第２の風路仕切板
１２ 第３の風路仕切板
１３ 第４の風路仕切板
１４ 第１の風路切換ダンパ
１５ 第２の風路切換ダンパ
１６ 吸着空気吸気口
１７ 再生空気吸気口
１８ 吸着空気排気口
１９ 再生空気排気口
２０ 室外空気
２１ 吸着入口空気
２２ 再生入口空気
２３ 吸着出口空気
２４ 再生出口空気
２５ 第１の風路仕切板のリブ
２６ 第２の風路仕切板のリブ
２７ 第３の風路仕切板のリブ
２８ 第４の風路仕切板のリブ
２９ 第１の風路切換ダンパの上部端板
３０ 第１の風路切換ダンパの下部端板
３１ 第２の風路切換ダンパの上部端板
３２ 第２の風路切換ダンパの下部端板
３３ 室外機
３４ 圧縮機
３５ 室外機熱交換器
３６ 室外機送風機
３７ 膨張弁
３８ 建物の外壁
３９ 壁穴
４０ 室外排気口
４１ 室内接続口
４２ 建物の内壁
４３ 室内空気
４４ 吸脱着機構部
４５ 中心軸
４６ 舌部
４７ 羽
４８ 順方向部分
４９ 吸着空気吸気路
５０ 再生空気吸気路
５１ 吸着空気排気路
５２ 再生空気排気路
１４１、１４２ 第１の風路切換ダンパの開口部
１４３、１４４ 第１の風路切換ダンパの閉塞部
１５１、１５２ 第２の風路切換ダンパの開口部
１５３、１５４ 第２の風路切換ダンパの閉塞部

Claims (6)

1. 空気中の水分を吸着する吸着材が固定状態に配置されて内部が２つの部位に分割された吸脱着機構部と、
   前記吸脱着機構部の内部の前記各部位にそれぞれ配置された風路切換ダンパと、
   前記吸脱着機構部内を通って形成され前記吸着材に前記風路切換ダンパを介して吸着用空気を供給する吸着空気通気路と、
   前記吸脱着機構部内を通って形成され前記吸着材に前記風路切換ダンパを介して前記吸着用空気とは逆向きに再生用空気を供給する再生空気通気路と、
   前記吸着材の空気が通過する表面を２つの領域に分割する吸着材風路仕切板を有する吸着材風路仕切枠と、
   前記吸着材に供給される前記再生用空気を加熱する加熱手段と、
   を備え、
   前記風路切換ダンパは、前記吸着材に対する前記吸着用空気と前記再生用空気の通過する領域とを交互に切り換え、
   前記吸脱着機構部は、前記各部位に配置された前記風路切換ダンパに流れる空気を２つに分けるとともに、前記吸着空気通気路と前記再生空気通気路とを仕切る通気路風路仕切枠を有し、
   前記通気路風路仕切枠は、円筒状の枠板と、前記枠板内を２分する通気路風路仕切板と、からなり、
   一方の部位に設けられた前記通気路風路仕切枠の枠板に前記通気路風路仕切板をはさんで吸着用空気の吸気口と再生用空気の排気口とを形成するとともに、
   他方の部位に設けられた前記通気路風路仕切枠の枠板に前記通気路風路仕切板をはさんで吸着用空気の排気口と再生用空気の吸気口とを形成し、
   前記吸着用空気の吸気口および前記再生用空気の吸気口に、吸着用空気の吸気路および再生用空気の吸気路をそれぞれ接続し、これら各吸気路は空気の流れが前記通気路風路仕切板に平行になるよう設けた加湿装置。
2. 前記吸着空気通気路の排気路および前記再生空気通気路の排気路には、それぞれ吸着空気送風手段、再生空気送風手段が設けられ、
   前記吸着空気通気路の排気路は、その空気の流れと前記吸着空気送風手段の回転方向とが同じ方向になるよう接続され、
   前記再生空気通気路の排気路は、その空気の流れと前記再生空気送風手段の回転方向とが同じ方向になるよう接続されている請求項１記載の加湿装置。
3. 前記吸着材風路仕切枠の前記吸着材風路仕切板と前記通気路風路仕切枠の前記通気路風路仕切板とが直交するよう対向して配置され、これら風路仕切枠の間に介在させて前記風路切換ダンパが配置された請求項１又は２記載の加湿装置。
4. 前記風路切換ダンパは、中心角略９０°の扇形形状を有する２つの閉塞部分が、中心角略９０°の扇形形状を有する２つの開口部分を形成するように接続された形状であることを特徴とする請求項３記載の加湿装置。
5. 前記吸着材風路仕切板及び前記通気路風路仕切板の側面に垂直な方向に設けられたリブと、
   前記風路切換ダンパの閉塞部分の半径部分全体に、前記吸着材側またはその反対側の少なくとも一方に設けられた端板と、を有する請求項４記載の加湿装置。
6. ２つの前記風路切換ダンパが連動して、前記吸脱着機構部の中心軸を回転軸として角度９０°の正逆回転を繰り返すことにより、風路切換を行う請求項４又は５記載の加湿装置。

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