以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
(第1の実施の形態)
本発明の第1の実施の形態に係る調湿装置1は、冬季などに室内湿度が低い時に行なわれる室内の加湿と、梅雨時などに行なわれる除湿の両方を可能とした装置である。まず、図3及び図4に示すように、室内と室外とを仕切る壁2の内側面に取付けられる本体3を有し、本体3の前面部には本体3の横幅方向に沿って複数の吸込口4が形成されている。本体3の下部には、本体3の横幅方向に沿って複数の吹出口5が形成されている。本体3は、その背面に図示しない取付け板を備え、室内の壁面に取付け板を介して取り付けられる。
本体3内には、吸着体6と、エアフィルタ7と、遠心形の室外排気用ファン8と、横流ファン9と、加熱手段であるヒータ10、11と、制御器12とが設置されている。
図1に示す吸着体6は、図2に示すように、吸着板ユニット13と保持体14とにより形成されている。
吸着板ユニット13は、長尺の板状(長方形状)に形成されて水分や臭い成分等の吸着物質を吸着可能及び脱離可能な複数枚の吸着板15を有し、これらの吸着板15が面と面とを対向させてそれらの面と面との間に通風可能な隙間をもって連結されている。より具体的には、吸着板15は、紙などを素材とする基板の表面にゼオライト等の吸着材粒子を塗布することにより形成されている。吸着材は、低温(室温)で水分等の吸着物質を吸着し、高温になると吸着した水分等の吸着物質を脱離する。
複数枚の吸着板15の連結は、吸着板15の長手方向の両端をリング状枠16で固定することにより行われ、吸着板ユニット13の外形形状は円柱状とされている。
リング状枠16には、吸着板15と平行に伸び、リング状枠16の直径方向に固定された仕切板16aが設けられている。仕切板16aの側面中央部には、吸着板15の長手方向に沿って吸着板15から離反する方向である外側向きに延びた回転軸16bが固定されている。仕切板16aは、吸着板15と同様にリング状枠16の一端から他端にわたり、吸着板15を2つのグループに2分割すると共に、吸着板ユニット13の補強も兼ねている。
保持体14は、吸着板ユニット13を回転軸16bの中心線回りに回転可能に保持している。保持体14は、保持する吸着板ユニット13における一部の吸着板15の長手方向に沿った方向の外周部を気密に覆う第1カバー部17と、保持する吸着板ユニット13における他の一部の吸着板15の長手方向の両端部を気密に覆う一対の第2カバー部18とを有している。第1カバー部17は、吸着板ユニット13の周方向の約180°の範囲を覆う形に形成されている。第2カバー部18は、半円状に形成されている。第2カバー部18には、回転軸16bが回転可能に軸支される支持穴19が形成されている。
吸着体6には、空気が通風可能な第1空気通路20と第2空気通路21とが形成されている。第1空気通路20は、第1カバー部17と一部の吸着板15とに囲まれて形成され、各吸着板15の間を長手方向(図1中A方向)に空気が通風可能とされている。第2空気通路21は、一対の第2カバー部18と他の一部の吸着板15とに囲まれて形成され、各吸着板15の間を吸着板15の長手方向と直交する方向(図1中B方向)に空気が通風可能とされている。なお、第1通路20と第2空気通路21の間に仕切板16aが位置するようにして、空気が第1通路20と第2空気通路21の間を行き来することがないようにしている。
図3に示すように吸着体6が本体3内に設置された場合、図示しない保持機構により保持体14が位置固定に保持され、吸着板ユニット13の回転軸16bには吸着板ユニット13を中心線回りに回転駆動させる駆動部であるモータ22が複数のギアを噛み合わせた減速機構23を介して連結されている。調湿装置1には、本体3を貫通して本体3の外部に延び出し、調湿装置1を壁2に取付けた場合に壁2を貫通して室外に延び出す吸気用パイプ24と排気用パイプ25とが設けられている。吸気用パイプ24における本体3内に位置する端部は、吸着体6の第1空気通路20の一端側の入口20Aに接続されている。さらに、排気用パイプ25における本体3内に位置する端部は、第1空気通路20の他端側の出口20Bに接続されている。
エアフィルタ7は、吸込口4と吸着体6との間に配置され、通風可能なメッシュ状に形成されている。吸込口4から本体3内に吸い込まれる空気中に埃が含まれている場合、この空気がエアフィルタ7を通過する過程で埃がエアフィルタ7により捕集される。
室外排気用ファン8は、排気用パイプ25内に設置され、室外排気用ファン8にはこの室外排気用ファン8を回転駆動させるモータ26が連結されている。室外排気用ファン8が駆動されることにより、室外の空気が吸気用パイプ24から吸い込まれ、吸い込まれた空気が吸着体6の第1空気通路20内を図1に示す矢印A方向に流通し、排気用パイプ25を通って室外に排気される。
横流ファン9は、円柱長尺形状に形成された貫流送風機であり、本体3内で吸着体6の長手方向と平行に設置されている。さらに、調湿装置1が壁2に取付けられた場合、本体3内に設置された横流ファン9は、横流ファン9の長手方向が壁2と平行であって水平な方向に向けられている。横流ファン9の軸の一端には、横流ファン9を回転駆動させるモータ27が連結されている。横流ファン9の他端側の軸は室外排気用ファン8のモータ26と隣接して軸受けが設けられている。すなわち横流ファン9と室外排気用ファン8の軸は略一致した位置に配置され、騒音・振動を低減している。横流ファン9が駆動されることにより、室内の空気が吸込口4から本体3内に吸い込まれ、吸い込まれた空気が第2空気通路21内を図1に示す矢印B方向に流通し、第2空気通路21内を通過した空気が吹出口5から室内に吹き出す。
ヒータ10、11のうち、一方のヒータ10は室内の加湿用に用いられ、他方のヒータ11は室内の除湿用に用いられる。これらのヒータ10、11は、オン状態とオフ状態とに切替可能に設けられ、オン状態に切替えられることにより通電されて発熱する。加湿用のヒータ10は、吸込口4と吸着体6との間に配置され、加湿運転時にオン状態に切替えられて発熱することにより、吸込口4から吸い込まれて第2空気通路21内を通風される空気が加熱される。一方、除湿用のヒータ11は吸気用パイプ24内に設置され、除湿運転時にオン状態に切替えられて発熱することにより、室外から吸気されて第1空気通路20内を通風される空気が加熱される。
制御器12は、プログラムされたマイコン及びその周辺機器からなる。制御器12は、本体3内に収納され、本体3内の制御対象物の制御を行う。制御器12には、図5に示すように、吸着板ユニット13を回転駆動させるモータ22と、室外排気用ファン8を回転駆動させるモータ26と、横流ファン9を回転駆動させるモータ27と、ヒータ10、11と、調湿装置1の運転状態を操作するリモコン28からの赤外線信号を受光する受光部29とが接続されている。
調湿装置1の運転制御について、図6のフローチャートに基づいて説明する。制御器12は、リモコン28から加湿運転の開始信号が入力されたか否か(S1)、及び、除湿運転の開始信号が入力されたか否か(S2)を監視する。
加湿運転の開始信号が入力された場合には(S1のYES)、制御器12に内蔵されているタイマのカウントがスタートされ(S3)、横流ファン9が駆動され(S4)、室外排気用ファン8が駆動され(S5)、加湿用のヒータ10に通電される(S6)。
ここで、ステップS5において室外排気用ファン8が駆動されることにより、室外の空気が吸気用パイプ24から吸い込まれ、吸い込まれた空気が吸着体6の第1空気通路20内を通過した後に排気用パイプ25から室外に排気される。室外の空気が第1空気通路20内を通風され、通風される空気が第1空気通路20内に位置している各吸着板15に当たることにより、室外の空気中に含まれている水分が第1空気通路20内の吸着板15に吸着される。
同時に、ステップS4において横流ファン9が駆動されることにより、室内の空気が吸込口4から本体3内に吸い込まれ、吸込口4から吸い込まれた空気が吸着体6の第2空気通路21を通過した後に吹出口5から室内に吹き出す。さらに、ステップS6において加湿用のヒータ10に通電されてヒータ10から発熱されることにより、吸込口4から吸い込まれた室内空気は、ヒータ10により加熱された後に第2空気通路21内を通過する。このため、ヒータ10により加熱された高温空気が第2空気通路21内の吸着板15に当たることにより第2空気通路21内の吸着板15が加熱され、加熱された吸着板15から水分が脱離される。吸着板15から脱離された水分は、横流ファン9の駆動により吹出口5から吹き出す空気に含まれて室内に放出され、室内の加湿が行われる。
その後、タイマのカウント時間“T”が、吸着板15に水分を吸着させるために予め設定されている設定時間“ts1”を経過したか否かが判断され(S7)、さらに、加湿運転の終了信号が入力されたか否かが判断される(S8)。
加湿運転の終了信号が入力される前に(S8のNO)、タイマのカウント時間“T”が設定時間“ts1”を経過した場合には(S7のYES)、モータ22が駆動されて吸着板ユニット13が180°回転され(S9)、タイマがリセットされ及び再スタートされる(S10)。
ステップS9において吸着板ユニット13が180°回転されることにより、回転前に第1空気通路20内に位置して室外の空気中に含まれる水分が吸着された吸着板15が、第2空気通路21内に移動する。すなわち、回転後も仕切板16aは第1通路20と第2空気通路21の間に位置し、第1通路20と第2空気通路21を仕切る。そして、第1空気通路20内から第2空気通路21を形成する位置に移動した吸着板15に対して、横流ファン9の駆動により通風される空気であってヒータ10により加熱された空気が当たり、第2空気通路21内に移動した吸着板15から水分が脱離される。吸着板15から脱離された水分は、横流ファン9の駆動により吹出口5から吹き出す空気に含まれて室内に放出され、室内の加湿が行われる。
同時に、ステップS9において吸着板ユニット13が180°回転されることにより、回転前に第2空気通路21内に位置してヒータ10により加熱された空気によって水分が脱離された吸着板15が、第1空気通路20内に移動する。そして、第2空気通路21内から第1空気通路20内に移動した吸着板15に対して、室外排気用ファン8の駆動により通風される相対的に低温の室外の空気が当たり、第1空気通路20内に位置する吸着板15に室外の空気中に含まれる水分が吸着される。
ステップS10においてタイマが再スタートされてから、タイマのカウント時間“T”が設定時間“ts1”を経過したか否かと(S7)、加湿運転の終了信号が入力されたか否かとが判断される(S8)。そして、加湿運転の終了信号が入力される前に(S8のNO)、タイマのカウント時間“T”が設定時間“ts1”を経過した場合には(S7のYES)、モータ22が駆動されて吸着板ユニット13が再び180°回転される(S9)。
このようにして、吸着板ユニット13が設定された設定時間“ts1”毎に180°回転されることにより、室外の空気中の水分が吸着板15に吸着され、吸着された水分が吸着板15から脱離され、吸着板15から脱離された水分が室内に放出され、室内の加湿が継続して行われる。
使用者の操作によりリモコン28から加湿運転の終了信号が入力された場合は(S8のYES)、タイマがリセットされ(S11)、横流ファン9の駆動が停止され(S12)、室外排気用ファン8の駆動が停止され(S13)、加湿用のヒータ10への通電が停止され(S14)、加湿運転が終了する。
一方、除湿運転の開始信号が入力された場合には(S2のYES)、制御器12に内蔵されているタイマのカウントがスタートされ(S15)、横流ファン9が駆動され(S16)、室外排気用ファン8が駆動され(S17)、除湿用のヒータ11に通電される(S18)。
ここで、ステップS16において横流ファン9が駆動されることにより、室内の空気が吸込口4から本体3内に吸い込まれ、吸込口4から吸い込まれた空気が吸着体6の第2空気通路21内を通過した後に吹出口5から室内に吹き出す。室内の空気が第2空気通路21内を通過することにより、室内の空気中に含まれている水分が第2空気通路21内の吸着板15に吸着され、吹出口5から室内に吹き出す空気中の水分量が減少する。すなわち、室内には湿度の低い乾燥空気が吹き出される。
同時に、ステップS17において室外排気用ファン8が駆動されることにより、室外の空気が吸気用パイプ24から吸い込まれ、吸い込まれた空気が吸着体6の第1空気通路20内を通過した後に排気用パイプ25内を通って室外に排気される。この際、ステップS18において除湿用のヒータ11に通電されてヒータ11から発熱されることにより、室外から吸い込まれて第1空気通路20を通過する空気が加熱される。このため、ヒータ11により加熱された高温空気が第1空気通路20内の吸着板15に当たり、この吸着板15が加熱され、この吸着板15から水分が脱離される。吸着板15から脱離された水分は、排気用パイプ25から室外に排気される空気中に含まれて運ばれ、室外に放出される。
その後、タイマのカウント時間“T”が、吸着板15から水分を脱離させるために予め設定されている設定時間“ts2”を経過したか否かが判断され(S19)、さらに、除湿運転の終了信号が入力されたか否かが判断される(S20)。
除湿運転の終了信号が入力される前に(S20のNO)、タイマのカウント時間“T”が設定時間“ts2”を経過した場合には(S19のYES)、モータ22が駆動されて吸着板ユニット13が180°回転され(S21)、タイマがリセットされ及び再スタートされる(S22)。
ステップS21において吸着板ユニット13が180°回転されることにより、回転前に第2空気通路21内に位置して室内の空気中に含まれる水分が吸着された吸着板15が、第1空気通路20内に移動する。そして、第2空気通路21内から第1空気通路20内に移動した吸着板15に対して、室外排気用ファン8の駆動により通風される空気であってヒータ11により加熱された空気が当たり、第1空気通路20内に移動した吸着板15から水分が脱離される。吸着板15から脱離された水分は、排気用パイプ25から室外に排気される空気中に含まれて運ばれ、室外に放出される。
同時に、ステップS21の回転により、回転前に第1空気通路20内に位置してヒータ11により加熱された空気が当たり、水分が脱離された吸着板15が、第2空気通路21内に移動する。そして、第1空気通路20内から第2空気通路21内に移動した吸着板15に対して、横流ファン9の駆動により通風される相対的に低温の室内空気が当たり、第2空気通路21内の吸着板15に室内の空気中の水分が吸着される。
タイマが再スタートされてから(S22)、タイマのカウント時間“T”が設定時間“ts2”を経過したか否かと(S19)、脱離運転の終了信号が入力されたか否かとが判断される(S20)。そして、加湿運転の終了信号が入力される前に(S20のNO)、タイマのカウント時間“T”が設定時間“ts2”を経過した場合には(S19のYES)、モータ22が駆動されて吸着板ユニット13が再び180°回転される(S21)。
このようにして、吸着板ユニット13が設定時間“ts2”毎に180°回転されることにより、室内の空気中の水分が吸着板15に吸着され、吸着された水分が室外に放出され、室内の除湿が継続して行われる。
除湿運転の終了信号が入力された場合は(S20のYES)、タイマがリセットされ(S23)、横流ファン9の駆動が停止され(S24)、室外排気用ファン8の駆動が停止され(S25)、除湿用のヒータ11への通電が停止され(S26)、除湿運転が終了する。
吸着のための最適な設定時間“ts1”と脱離のための最適な設定時間“ts2”との関係は、横流ファン9や室外排気用ファン8の送風能力や空気中の水分含有量等により変動するが、一般的には、吸着に要する時間は脱離に要する時間よりも長い。そこで、例えば、設定時間“ts1”を10分、設定時間“ts2”を6分と設定することができるが、結局のところ、除湿、加湿のいずれにおいても吸着板15は吸着と脱離を同時に実施しているため、この時間設定はそれほど問題ではなく、飽和した後も吸着または脱離させる通風を継続しない程度の短い時間に設定することが肝心である。
なお、吸着材として水分だけでなく、臭い成分等の吸着及び脱離を可能とすれば、調湿装置1の除湿運転時には、室内の臭い成分が第2空気通路21内の吸着板15に吸着され、吸着された臭い成分はヒータ11により加熱された空気を第2空気通路21内に通過させることにより吸着板15から脱離される。これにより、室内の除湿と共に、室内から臭い成分を除去することができる。
また、本実施の形態では、加湿運転の終了信号が入力された場合(S8のYES)、及び、除湿運転の終了信号が入力された場合(S20のYES)において、それらの終了信号が入力された直後に横流ファン9の駆動を停止させ(S12、S24)、及び、室外排気用ファン8の駆動を停止させている(S13、S25)。
しかし、加湿運転時には、ヒータ10への通電が停止された後の所定時間経過後(例えば、2分間経過後)に横流ファン9の駆動を停止させるようにしてもよく、除湿運転時には、ヒータ11への通電が停止された後の所定時間経過後(例えば、2分間経過後)に室外排気用ファン8の駆動を停止させるようにしてもよい。これにより、通電が停止されたヒータ10、11に対して所定時間送風することができ、ヒータ10、11の冷却を促進することができる。
このような構成において、吸着体6が長尺状に形成され、この吸着体6が本体3内に横流ファン9と平行な向きに設置されている。このため、本体3の外径寸法が大きくなることの抑制と、吸着体6の表面積を増大させて水分等の吸着物質の吸着性能の向上とを図ることができる。これにより、調湿装置1を大型化することなく加湿性能や除湿性能の向上を図ることができる。
また、吸着体6には、吸着板15の長手方向に空気が流れる第1空気通路20と、吸着板15の長手方向と直交する方向に空気が流れる第2空気通路21とが形成され、吸着板ユニット13を回転させることにより、個々の吸着板15を第1空気通路20内に位置する状態と第2空気通路21内に位置する状態とに切替えることができる。このため、一方の空気通路に水分を吸着するための空気を通風し、他方の空気通路に吸着された水分を脱離させるための加熱された空気を通風し、吸着板ユニット13を回転させることにより、加湿運転又は除湿運転を連続して行うことができる。
さらに、加湿運転時には、壁2と平行に配置されている横流ファン9を用いて、吸込口4から幅広く室内空気を吸込むことができ、及び、吸着板15から脱離された水分を含む空気を吹出口5から室内全域に幅広く吹き出させることができるため、室内の加湿性能を向上させることができる。また、除湿運転時には、壁2と平行に配置されている横流ファン9を用いて、吸込口4から幅広く室内空気を吸込むことができ、及び、吸着板15に水分を吸着されて含有する水分が少なくなった空気を吹出口5から室内全域に幅広く吹き出させることができるため、室内の除湿性能を向上させることができる。なお、本実施形態の調湿装置は加湿と除湿の両方を可能としたが、いずれか一方のみの機能だけとしても良い。さらには臭い除去のみの機能としても良い。これらの場合は、いずれかのヒータ10,11が不要となる。また、各吸着板15を平板で構成したが、吸着面積を大きくして、除加湿性能を向上させるため、大きな通風抵抗とならない範囲で表面に細かい凹凸を設けてもよい。
(第2の実施の形態)
本発明の第2の実施の形態に係る吸着体30について、図7及び図8に基づいて説明する。なお、第2の実施の形態及びこれ以降の実施の形態において、先行して説明した他の実施の形態の構成要素と同じ構成要素には同じ符号を付け、重複する説明は省略する。
吸着体30は、図8に示すように、吸着板ユニット31と保持体32とにより形成されている。
吸着板ユニット31は、全体としては円筒形状で、その円筒形の軸31aを中心として長尺の略正三角柱状に形成された仕切体33と、長尺の板状(長方形状)に形成されて水分や臭い成分等の吸着物質を吸着可能及び脱離可能な複数枚の吸着板15とを有している。複数枚の吸着板15は、仕切体33の中心線(軸31a)に沿った3つの面上に各々平行に配置され、これらの吸着板15が面と面とを対向させてそれらの面と面との間に通風可能な隙間をもって連結されている。これらの複数枚の吸着板15は、軸31aから離れるにしたがって幅寸法が短くなって円筒形内に収まるようになっている。複数枚の吸着板15の連結は、吸着板15の長手方向の両端をリング状枠16で固定することにより行われる。リング状枠16は、三角柱状の仕切体33の3つの頂点部に固定されている。仕切体33の中心線(軸31a)上の両端部には、吸着板15の長手方向に沿って吸着板15から離反する方向である外側向きに延びた回転軸31bが固定されている。
保持体32の内径は、吸着板ユニット31の外径よりもわずかに大きく形成される。保持体32は、その内部に吸着板ユニット31を回転軸31bを中心として回転可能に保持する。保持体32内への吸着板ユニット31の組み込みは、保持体32を長手方向に沿って2分割構造とすることにより、又は、後述する第1カバー部17aと一方の第2カバー部18aとの間を分割構造とすることにより行うことができる。保持体32は、保持する吸着板ユニット31における一部の吸着板15の長手方向に沿った方向の外周部を気密に覆う第1カバー部17aと、保持する吸着板ユニット31における他の一部の吸着板15の長手方向の両端部を気密に覆う一対の第2カバー部18aとを有している。第1カバー部17aは、吸着板ユニット31の周方向の約240°の範囲を覆う形に形成されている。第2カバー部18aは、仕切体33の1つの面上に配置される吸着板15の端部と仕切体33の長手方向の端面とを覆う扇形に形成されている。第2カバー部18aには、回転軸31bが回転可能に軸支される支持穴19が形成されている。保持体32への吸着板ユニット31の組込み時において、三角柱状の仕切体33の2つの角部が丁度第1カバー部17aの開口端部に位置するように配置される。
吸着体30には、図7に示すように空気が通風可能な第1空気通路20a、20bと第2空気通路21とが形成されている。第1空気通路20a、20bは、第1カバー部17aと一部の吸着板15とに囲まれて形成され、吸着板15の長手方向に空気が通風可能とされている。第2空気通路21は、第2カバー部18aと他の一部の吸着板15とに囲まれて形成され、吸着板15の長手方向と直交する方向に空気が通風可能とされている。
吸着体30が本体3内に設置された場合、第1の実施の形態と同じように、吸着体30は横流ファン9と平行に配置され、吸着板ユニット31の回転軸31bには吸着板ユニット31を回転駆動させるモータ22が減速機構23を介して連結されている。また、第1空気通路20a、20bの一端側には吸気用パイプ24が接続され、第1空気通路20a、20bの他端側には排気用パイプ25が接続されている。なお、モータ22は、吸着板ユニット31を120°ずつ回転させるように駆動される点において第1の実施形態とは異なっている。
このような構成の吸着体30を図3、4に示す調湿装置に組み込んだ場合、加湿運転時には、室外排気用ファン8と横流ファン9とが駆動され、及び、ヒータ10に通電される。室外排気用ファン8が駆動されることにより、吸気用パイプ24から吸い込まれた室外の空気が第1空気通路20a、20b内を通風され、空気中の水分が第1空気通路20a、20b内に位置する吸着板15に吸着される。さらに、横流ファン9が駆動され、及び、ヒータ10に通電されることにより、吸込口4から吸い込まれた室内の空気がヒータ10により加熱され、ヒータ10により加熱された空気が第2空気通路21内に通風されて吹出口5から室内に吹き出す。
加湿運転が開始されてから、吸着板15に水分を吸着させるために予め設定されている設定時間が経過した後にモータ22が駆動され、吸着板ユニット31が120°回転される。
吸着板ユニット31が120°回転されることにより、回転後は常に三角柱状の仕切体33のいずれか2つの角部が丁度第1カバー部17aの開口端部に位置するようになる。そのため、回転前に第1空気通路20b内に位置していた吸着板15が第2空気通路21内に移動し、回転前に第1空気通路20a内に位置していた吸着板15が第1空気通路20b内に移動し、回転前に第2空気通路21内に位置していた吸着板15が第1空気通路20a内に移動する。これが設定時間ごとに繰り返され、吸着板ユニット31は、120°だけ回転していく。 第1空気通路20b内から第2空気通路21内に移動した吸着板15に対しては、横流ファン9の駆動により通風される空気であってヒータ10により加熱された空気が当たり、第2空気通路21内に移動した吸着板15から水分が脱離される。吸着板15から脱離された水分は、横流ファン9の駆動により吹出口5から吹き出す空気に含まれて室内に放出され、室内が加湿される。
第1空気通路20a内から第1空気通路20b内に移動した吸着板15及び第2空気通路21内から第1空気通路20a内に移動した吸着板15に対しては、室外排気用ファン8の駆動により通風される室外から吸い込んだ空気が当たり、第1空気通路20a、20b内に移動した吸着板15に対して水分の吸着が行われる。
したがって、この第2の実施の形態のように、3つの空気通路20a、20b、21を設け、加湿時には、そのうちの2つを水分の吸着用とし用い、残りの1つを水分の脱離用として用いることにより、吸着板15に対して水分を吸着させる時間を長く設定することができる。すなわち、一般に、吸着材は、吸着に要する時間が脱離に要する時間よりも長い。そこで、本実施の形態では吸着板15を3つのグループ分けにして、その1つを脱離に残り2つを吸着とすることで、吸着時間を脱離時間の2倍に設定することができる。それにより、吸着板15に吸着される水分の量を増やすことができ、吸着板15から脱離される水分量を増やして加湿性能を高めることができる。
一方、除湿運転時には、室外排気用ファン8と横流ファン9とが駆動され、及び、ヒータ11に通電される。横流ファン9が駆動されることにより、吸込口4から吸い込まれた室内の空気が第2空気通路21を通風され、空気中の水分が第2空気通路21内の吸着板15に吸着される。水分が吸着板15に吸着され、含有する水分量が少なくなった空気が、吹出口5から室内に吹き出す。さらに、室外排気用ファン8が駆動され、及び、ヒータ11に通電されることにより、吸気用パイプ24から吸い込まれた室外の空気がヒータ11により加熱され、ヒータ11により加熱された高温空気が第1空気通路20a、20b内に通風されて室外に排気される。この高温空気が吸着板15に当たることにより吸着板15から水分が脱離され、脱離された水分は室外に放出され、室内の除湿が行われる。
除湿運転が開始されてから、吸着板15から水分を脱離させるために予め設定されている設定時間が経過した後にモータ22が駆動され、吸着板ユニット31が120°回転される。
吸着板ユニット31が120°回転されることにより、回転前に第2空気通路21内に位置していた吸着板15が第1空気通路20a内に移動し、回転前に第1空気通路20a内に位置していた吸着板15が第1空気通路20b内に移動し、回転前に第1空気通路20b内に位置していた吸着板15が第2空気通路21内に移動する。これが設定時間ごとに繰り返され、吸着板ユニット31は、120°だけ回転していく。
第2空気通路21内から第1空気通路20a内に移動した吸着板15及び第1空気通路20a内から第1空気通路20b内に移動した吸着板15に対しては、室外排気用ファン8により通風される室外の空気であってヒータ11により加熱された高温空気が当たり、第1空気通路20a、20b内の吸着板15から水分が脱離される。吸着板15から脱離された水分は、室外排気用ファン8により通風される空気に含まれて運ばれ、室外に放出される。
第1空気通路20b内から第2空気通路21内に移動した吸着板15に対しては、横流ファン9により通風される室内の空気が当たり、室内の空気中の水分が第2空気通路21内に移動した吸着板15に吸着され、室内の除湿が行われる。
したがって、この第2の実施の形態のように、空気通路20a、20b、21を3つ設け、除湿時にはそのうちの1つを水分の吸着用として用い、残りの2つを水分の脱離用として用いることにより、吸着板15に対して水分を脱離させる時間を長くして吸着板15からの水分の脱離量を増やすことができる。それにより、吸着板15への水分の吸着性能を高めることができ、除湿性能を高めることができる。
なお、吸着板ユニット31を回転させるにあたり、空気通路20a、20b、21を確保するためには保持体32と仕切体33の角部の回転位置を正確に一致させる必要がある。このため、単なるモータ22の回転角度制御ではなく、何等かの回転角センサまたは位置検知センサを設け、このセンサ出力に基づき回転角を制御することが好ましい。
(第3の実施の形態)
本発明の第3の実施の形態に係る空気調和機の室内機40について、図9ないし図13に基づいて説明する。この室内機においては、図1及び図2に示す吸着体6を用いて加湿運転を行なうものである。
この室内機40は、室内と室外とを仕切る壁2の内側面に取付けられる室内機本体41を有し、室内機本体41の前面部と上面部とには複数の吸込口42が形成されている。室内機本体41の下部には、ルーバー43により開度を調整可能な吹出口44が形成されている。
室内機本体41内には、エアフィルタ45と、熱交換器46と、横流ファン47と、室外排気用ファン48と、吸着体6と、制御器49とが設置されている。
エアフィルタ45は、室内機本体41の前面部と上面部との吸込口42に対向する位置に配置され、メッシュ状に形成されている。吸込口42から吸い込まれる空気中に埃が含まれている場合、この空気がエアフィルタ45を通過する過程で埃がエアフィルタ45により捕集される。
熱交換器46は、室外に設置されている室外機(図示せず)内に設けられている室外熱交換器等に2本の冷媒配管50、51によって接続され、内部に冷媒が流れ、冷房運転状態と暖房運転状態とに切替可能に設けられている。熱交換器46は、冷房運転時には低温となって熱交換器46の周囲を流れる空気を冷却し、暖房運転時には高温となって熱交換器46の周囲を流れる空気を加熱する。
室外排気用ファン48には、この室外排気用ファン48を回転駆動させるモータ52が連結されている。室外排気用ファン48は、図3において説明した室外排気用ファン8と同じもので、室外排気用ファン48が回転駆動されることにより、室外の空気が吸気用パイプ24を通って入口20Aから室内機本体41内に吸い込まれ、吸い込まれた空気が吸着体6の第1空気通路20内に通風され、第1空気通路20内を通風された空気が出口20Bを介して排気用パイプ25を流れ、室外に排気される。なお、吸気用パイプ24及び排気用パイプ25及び2本の冷媒配管50、51は、壁2に設けられた1つの孔2aを共通に用いて室外に貫通している。この孔2aは、室内機本体41の背面側であって室内側からは見えない位置に設けられ、見栄えを良くしている。
横流ファン47は、長尺円筒形状に形成された貫流送風機であり、室内機本体41内の長手方向に設置され、吸着体6の長手方向と平行に位置する。すなわち、室内機40が壁2に取付けられた場合、室内機本体41内に設置された横流ファン47は、横流ファン47の長手方向が壁2と平行であって水平な方向に向けられている。横流ファン47には、この横流ファン47を回転駆動させるモータ53が連結されている。横流ファン47が駆動されることにより、室内の空気が吸込口42から室内機本体41内に吸い込まれ、吸い込まれた空気が熱交換器46の周囲を通過することにより加熱され又は冷却され、加熱された温風又は冷却された冷風となって吹出口44から室内に吹き出す。
吸着体6は、図1及び図2に示すように、吸着板ユニット13と保持体14とにより形成され、第1空気通路20と第2空気通路21とが形成されている。吸着体6は、室内機本体41と熱交換器46の下端側との間であって、第2空気通路21が上下方向を向く向きに配置されている。
室内機本体41内における吹出口44と吸着体6との間には、モータ54により駆動されて回動し、横流ファン47により吹出口44に向けて送風される空気の一部を吸着体6側へ送風可能とする位置と、吸着体6側への送風を遮断する位置とに回動可能なダンパ55が設けられている。なお、吸着体6は、吸着体6側へ送風された空気が第2空気通路21内に導かれる向きに配置されている。図9は、ダンパ55が吸着体6側へ送風可能な位置に回動した状態を示している。ダンパ55が回動して吹出口44に向けて送風される空気の一部が吸着体6側へ送風された場合、吸着体6側へ送風された空気が吸着体6の第2空気通路21内を通過し、熱交換器46の吸い込み方向上流側へ流れる。
制御器49は、室内機本体41内の制御対象物の制御を行う。制御器49には、図11に示すように、吸着体6の吸着板ユニット13を回転駆動させるモータ22と、室外排気用ファン48を回転駆動させるモータ52と、横流ファン47を回転駆動させるモータ53と、ダンパ55を駆動させるモータ54と、室外機に設けられる圧縮機56を回転駆動させるモータ57とが接続されている。さらに、制御器49には、熱交換器46の温度を検知する温度センサ58と、空気調和機の運転状態を操作するリモコン59からの赤外線信号を受光する受光部60等が接続されている。
空気調和機の運転制御が運転される場合の制御について、図12のフローチャートに基づいて説明する。制御器49は、リモコン59からの信号の入力の有無を監視している(S31)。リモコン59からの信号の入力が有った場合は(S31のYES)、その信号が暖房運転の開始信号であるか否かが判断され(S32)、及び、加湿運転の開始信号であるか否かが判断される(S33)。
入力された信号が暖房運転の開始信号でない場合は(S32のNO)、入力された暖房運転以外のモードによる運転制御が行われる(S34)。また、暖房運転の開始信号が入力されたが(S32のYES)、加湿運転の開始信号は入力されない場合は(S33のNO)、加湿運転を伴わない通常暖房の運転制御が行われる(S35)。
暖房運転の開始信号が入力され(S32のYES)、かつ、加湿運転の開始信号が入力された場合は(S33のYES)、加湿運転が実行される。すなわち、暖房時以外は室内に温風が吹出ないため、加湿運転は実行されない。
加湿運転(S33のYES)では、制御器12に内蔵されているタイマのカウントがスタートされ(S36)、熱交換器46の温度を測定する温度センサ58の値が読込まれる(S37)。そして、温度センサ58の測定値に基づいて、温度センサ58の値が加湿運転に適した目標値まで上昇するように圧縮機駆動用のモータ57の運転周波数が制御される(S38)。これにより、吹出口44から吹き出す温風の温度が、吸着体6を使用した加湿用に適した温度に上昇、維持される。
さらに、ダンパ63が吹出口44から吹き出す温風の一部が吸着体6側に送風可能とする位置に回動され(S39)、横流ファン47が駆動され(S40)、室外排気用ファン48が駆動される(S41)。
ここで、ステップS40において室外排気用ファン48が駆動されることにより、室外の空気が吸気用のパイプを通って室内機本体41内に吸い込まれ、吸い込まれた空気が吸着体6の第1空気通路20内を通過し、第1空気通路20内を通過した後に排気用パイプ25内を通って室外に排気される。室外の空気が第1空気通路20内を通風され、通風される空気が第1空気通路20内の吸着板15に当たることにより、室外の空気中に含まれている水分が第1空気通路20内の吸着板15に吸着される。
また、ステップS40において横流ファン47が駆動されることにより、室内の空気が吸込口42から室内機本体41内に吸い込まれ、吸い込まれた空気が熱交換器46により加熱され、温風となって吹出口44から室内に吹き出し、暖房運転が行われる。
さらに、ステップS39においてダンパ55が吸着体6側への送風可能位置へ回動することにより、熱交換器46により加熱されて吹出口44側へ送風される温風の一部が吸着体6側へ導かれ、この空気が第2空気通路21内を通過し、第2空気通路21内を通過した後に再び熱交換器46側へ吸い込まれる、いわゆるショートサーキットを構成する。このため、熱交換器46が第2空気通路21を通風される空気を加熱する加熱手段として機能し、熱交換器46により加熱された空気が第2空気通路21内の吸着板15に当たり、第2空気通路21内の吸着板15から水分が脱離される。吸着板15から脱離された水分は、熱交換器46により加熱されて吹出口44から吹き出す空気中に含まれて室内に放出され、室内の暖房と加湿とが行われる。
その後、タイマのカウント時間“T”が、吸着板15に水分を吸着させるために予め設定されている設定時間“ts1”を経過したか否かが判断され(S42)、さらに、加湿運転の終了信号が入力されたか否かが判断される(S43)。
加湿運転の終了信号が入力される前に(S43のNO)、タイマのカウント時間“T”が設定時間“ts1”を経過した場合には(S42のYES)、モータ22が駆動されて吸着板ユニット13が180°回転され(S44)、タイマがリセットされ及び再スタートされる(S45)。
吸着板ユニット13が180°回転されることにより(S44)、回転前に第1空気通路20内に位置して室外の空気中に含まれる水分が吸着された吸着板15が、第2空気通路21内に移動する。そして、第1空気通路20内から第2空気通路21内に移動した吸着板15に対して、熱交換器46により加熱されてダンパ55により案内された温風が当たり、第2空気通路21内に移動した吸着板15から水分が脱離される。吸着板15から脱離された水分は、熱交換器46により加熱されて吹出口44から吹き出す空気中に含まれて室内に放出され、室内の暖房と加湿とが行われる。
加湿運転の終了信号が入力された場合は(S43のYES)、タイマがリセットされ(S46)、室外排気用ファン48の駆動が停止され(S47)、ダンパ55が吸着体6側への送風を遮断する位置へ回動され(S48)、通常暖房の運転制御が開始される(S35)。
このような構成において、吸着体6が横長長尺状に形成され、この吸着体6が室内機本体41内に横流ファン47と平行な向きに設置されている。このため、室内機本体41の外径寸法が大きくなることの抑制と、吸着体6の表面積を増大させて水分吸着性能の向上とを図ることができる。これにより、室内機40を大型化することなく加湿性能の向上を図ることができる。
しかも、吸着体6は、室内機本体41と熱交換器46の下端側との間に設置されており、この箇所に吸着体6を設置しても、吸込口42からの室内空気の吸い込みの妨げとならない。このため、室内機本体41内に吸着体6を設置しても暖房運転時及び冷房運転時の風量が低下せず、暖房性能及び冷房性能を維持することができる。
また、吸着板15から水分を脱離させるために第2空気通路21に通風する空気を加熱する手段として、熱交換器46を用いているため、従来設けられていた再生用(脱離用)ヒータが不要となる。このように熱交換器46の熱を水分脱離のための加熱手段として機能させることで、安全性を向上させることができる。さらに、第2空気通路21に通風させる空気の送風機として室内機40に既存の横流ファン47を用いるため、第2空気通路21に空気を通風させるための新たな送風機を設けることが不要となり、加湿機能を有する空気調和機を極めてコンパクトに構成することができる。また、室外排気用ファン48の入口側にダンパ等の空気流路の切換手段を設け、吸込み空気として第2空気通路21内を通風される空気、又は、室内空気の切換ができるようにすれば、加湿運転時以外の時間は室外排気用ファン48を換気装置として機能させることができる。
吸着板15から脱離されて室内を加湿する水分は、暖房運転時に吹出口44から吹き出す温風に含まれて室内に放出されるため、室内全域に対して幅広く放出され、室内を均一に加湿することができる。
(第4の実施の形態)
本発明の第4の実施の形態に係る空気調和機の室内機40Aについて、図13に基づいて説明する。この室内機40Aにおいては、図9ないし図12に示す室内機40から吸気用パイプ24をなくしたもので、室外から吸引する空気の代わりに室内の空気を吸着体6の第1空気通路20内に通風するものである。この変更部分以外は、第3の実施の形態と同一であるため、その説明を省略し、以下、変更部分を重点的に説明する。
室内機本体41Aの右側面には、室内空気を吸込む第2吸込口61が設けられ、この第2吸込口61は、第1空気通路20の入口20Aに直線状のダクト62を介して連通している。このため、室外排気用ファン48が回転駆動されることにより、室内の空気が第2吸込口61からダクト62を介して室内機本体41A内に吸い込まれ、吸い込まれた空気が、第1空気通路20内を通過して出口20Bから排気用パイプ25内に入り、排気用パイプ25内を流れ出て室外に排気される。
この際、室内空気が第1空気通路20内の吸着板15に当たることにより、室内の空気中に含まれている水分が第1空気通路20内の吸着板15に吸着される。したがって、排気用パイプ25からは水分が減少した乾燥空気が排気される。この結果、室内の水分は吸着板15に保持され、この吸着板15が、第2空気通路21内に回転移動したところで横流ファン9の通風による熱交換器46を通過した温風によって吸着板15に吸着されていた水分が脱離され、室内に戻される。この間、室外排気用ファン48による排気によって室内の空気が減少した分だけ部屋の隙間からその時の外気の湿度分だけの水分を含んだ外部の空気が流入しているため、結果的に室内の湿度は上昇する。
この第4の実施の形態によれば、壁2を貫通して室外へ延び出すパイプが排気用パイプ25のみとなるため、壁2の孔2aが小さくて済む。また、第2吸込口61を室外排気用ファン48と反対側の側面に位置させ、室内機本体41の側面の第1空気通路20の入口20A側で、かつ、第2吸込口61と第1空気通路20とを直線状のダクト62で連結したため、ダクト長が短くでき、通風抵抗が小さくなる。すなわち、第2吸込口61、ダクト62、吸着体30をほぼ直線状に配置して、通風経路を短くしたため、このため、室外排気用ファン48による風量が大きくなり、吸着時間を短縮することができる。さらに、室外排気用ファン48による送風は室内空気を室外に排気することになり、加湿運転の運転/停止にかかわらず室外排気用ファン48を運転することで換気が可能となる等種々の効果がある。
一方、暖房運転が安定した時の室内空気温度は20〜25℃程度となる。これに対し、暖房運転時の室内機40Aの吹き出し空気温度は50℃程度であり、温度差があまり大きく取れない。このため、吸着体6の吸着、脱離性能(単位時間当たりの水分吸着、脱離量(g))が低下してしまうという若干の問題がある。
(第5の実施の形態)
本発明の第5の実施の形態に係る吸着体70及びこの吸着体70を使用した空気調和機の室内機71について、図14ないし図16に基づいて説明する。この室内機71においては、吸着体70を用いて加湿運転が行われる。
吸着体70は、図14に示すように、円筒状の吸着板ユニット72とこの吸着板ユニット72を保持する保持体73とにより形成されている。
吸着板ユニット72は、断面形状がY字形状に形成された長尺状の仕切体74と、水分や臭い成分等の吸着物質を吸着可能及び脱離可能な複数枚の吸着板75とを有している。吸着板75は、長尺の板状部材を一方の面が凸状となって他方の面が凹状となる向きに湾曲させて形成され、凸状側を仕切体74の中心側に向けて配置されている。このような湾曲形状とすることで吸着板75の面積をかせぎ、吸着量を増加させている。複数枚の吸着板75は、仕切体74により仕切られた3つの領域内にそれぞれ配置されている。これらの吸着板75は、面と面とを対向させてそれらの面と面との間に通風可能な隙間をもって連結されている。なお、仕切体74は、円筒状の吸着板ユニット72をほぼ均等に3分割するように設けられる。
複数枚の吸着板75の連結は、吸着板75の長手方向の両端をリング状枠16で固定することにより行われている。リング状枠16は、Y字形状の仕切体74の3つの頂点部に固定されている。仕切体74の中心線上の両端部には、吸着板75の長手方向に沿って吸着板75から離反する方向である外側向きに延びた回転軸72bが固定されている。
保持体73の基本的な構造は図8に示した保持体32と同じであり、吸着板ユニット72の外径よりもわずかに大きく形成され、その内部に吸着板ユニット72を回転軸72bを中心として回転可能に保持する。保持体73内への吸着板ユニット72の組み込みは、保持体73を長手方向に沿って2分割構造とすることにより、又は、後述する第1カバー部17bと一方の第2カバー部18bとの間を分割構造とすることにより行うことができる。保持体73は、保持する吸着板ユニット72における一部の吸着板75の長手方向に沿った方向の外周部を気密に覆う第1カバー部17bと、保持する吸着板ユニット72における他の一部の吸着板75の長手方向の両端部を気密に覆う一対の第2カバー部18bとを有している。第1カバー部17bは、吸着板ユニット72の周方向の約240°の範囲を覆う形に形成されている。第2カバー部18bには、回転軸72bが回転可能に軸支される支持穴19が形成されている。また、第2カバー部18bは、仕切体74により仕切られる1つの領域に配置される吸着板15の端部を覆うよう回転軸72bを中心として約120°の範囲を覆った扇形に形成されている。
吸着体70には、図15に示すように空気が通風可能な第1空気通路20a、20bと第2空気通路21とが形成されている。第1空気通路20a、20bは、第1カバー部17bと一部の吸着板75とに囲まれて形成され、吸着板75の長手方向に空気が通風可能とされている。第2空気通路21は、第2カバー部18bと他の一部の吸着板75とに囲まれて形成され、吸着板75の長手方向と直交する方向に空気が通風可能とされている。
室内機71の基本的構造は図9に示した室内機40と同じであり、この室内機40で使用する吸着体6に代えて吸着体70を使用する点が異なる。
吸着体70は、室内機本体41と熱交換器46の下端側との間であって、一部が吹出口44に臨む位置に配置されている。
室内機本体41内における吹出口44には、モータ(図示せず)により駆動されて回動し、横流ファン47により吹出口44に向けて送風される空気の一部を吸着体70側へ送風可能とする位置と、吸着体70側への送風を遮断する位置とに回動可能なダンパ55が設けられている。なお、吸着体70は、吸着体70側へ送風された空気が第2空気通路21内に導かれ、第2空気通路21内を通過した空気が吹出口44から室内に吹き出す位置に配置されている。図16は、ダンパ55が吸着体70側へ送風可能な位置に回動した状態を示している。
吸着体70が室内機本体41内に設置された場合、図9及び図10に示す第3の実施の形態と同じように、吸着体70は横流ファン47と平行に配置され、吸着板ユニット72の回転軸72bには吸着板ユニット72を回転駆動させるモータ22が減速機構23を介して連結されている。また、第1空気通路20a、20bの一端側には吸気用パイプ24が接続され、第1空気通路20a、20bの他端側には排気用パイプ25が接続されている。
なお、第1空気通路20a、20bの一端側の入口20Aについては、図13に示す第4の実施の形態と同じように、直線状のダクト62を介して室内に連通させてもよい。
このような構成において、吸着体70を室内機本体41内に設置し、室外排気用ファン48と横流ファン47とを駆動させ、及び、ダンパ55を図16に示す位置に回動させることにより、室外排気用ファン48の駆動により吸気用パイプ24内を通って室外から吸い込まれた空気が矢印aで示す向きに第1空気通路20a、20b内を通風される。また、横流ファン47の駆動により室内から吸い込まれた空気が矢印bで示す向きに第2空気通路21内を通風され、第2空気通路21内を通風された後に吹出口44から室内に吹き出す。
室外から吸い込まれた空気が第1空気通路20a、20b内に通風されることにより、通風される空気が第1空気通路20a、20b内の吸着板75に当たり、空気中の水分がこの吸着板75に吸着される。
一方、横流ファン47の駆動により吸込口42から吸い込まれた空気が熱交換器46により加熱され、加熱された空気の一部が第2空気通路21内を通風されて室内に吹き出す。この過程において、加熱された空気が第2空気通路21内の吸着板75に当たり、この吸着板75から水分が脱離される。吸着板75から脱離された水分は、横流ファン47の駆動により吹出口44から吹き出す空気に含まれて室内に放出され、室内が加湿される。
加湿運転が開始された後、設定時間が経過する毎に吸着板ユニット72が120°ずつ回転される。この回転により、第1空気通路20b内に位置して水分が吸着された吸着板75が第2空気通路21内に移動することが繰り返され、室外の空気中から吸着板75に吸着された水分が室内に放出され、室内の加湿が継続して行われる。
第2空気通路21内の吸着板75から脱離された水分は、吸着板75から脱離された後にそのまま吹出口44から室内に放出されるため、吸着板75から脱離された水分の室内への放出が効率良く行われる。
(第6の実施の形態)
本発明の第6の実施の形態に係る吸着体80及びこの吸着体80を使用した空気調和機の室内機81について、図17及び図18に基づいて説明する。この室内機81においては、吸着体80を用いて加湿運転が行われる。
吸着体80は、図18に示すように、紙などを素材とする長方形状の基材の表面にゼオライト等の吸着材粒子を塗布することにより形成された複数枚の吸着板82と、これらの吸着板82の両端を支持する支持枠83とにより箱型に形成されている。吸着板82は長尺状に形成され、隙間をもって配置され、これらの吸着板82の長手方向(第18図A方向)及びこの長手方向と直交する方向(第18図中B方向)に空気を通風可能とされている。
室内機81には、室内機本体41表面と熱交換器46の下端側との間に、吸着体80をスライド可能に収容する収容部84が形成されている。収容部84は、横流ファン47の回転中心と平行な横長形状に形成されている。吸着体80は、吸着体80の長手方向と横流ファン47の回転中心とが平行となる向きに収容部84に収容されている。収容部84に収容された吸着体80は、空気が吸着板82の長手方向に通風される位置である吸着位置(図17において実線で示す位置)と、空気が吸着板82の長手方向と直交する方向に通風される位置である脱離位置(図17において二点鎖線で示す位置)とに移動可能とされている。
収容部84の長手方向の一端側には、吸気用パイプ24が接続され、収容部84の長手方向の他端側には排気用パイプ25が接続されている。
吸着体80を実線で示す吸着位置と二点鎖線で示す脱離位置とに移動させる機構として、吸着体80に設けられて収容部84から露出して位置するラック85と、ラック85と噛み合うピニオン86と、ピニオン86を回転駆動させるモータ87とが設けられている。
このような構成において、横流ファン47と熱交換器46とを駆動させている暖房運転時において、加湿運転を行う場合について説明する。
まず、吸着体80を実線で示す吸着位置に位置させ、室外排気用ファン48を駆動させる。これにより、室外の空気が吸気用パイプ24内を通って室内機本体41内に吸い込まれ、収容部84内を吸着板82の長手方向に沿って通風され、排気用パイプ25内を通って室外に排気される。この過程において、通風される空気が吸着板82に当たり、空気中の水分が吸着板82に吸着される。
室外排気用ファン48を設定時間駆動させた後、室外排気用ファン48の駆動が停止され、及び、モータ86が駆動されて吸着体80が二点鎖線で示す脱離位置に移動される。これにより、横流ファン47の駆動により吸込口42から吸い込まれ、熱交換器46により加熱されて吹出口44から室内に吹き出す空気の一部が、吸着板82の長手方向と直交する方向に沿って通風される。この過程において、熱交換器46により加熱された空気が吸着板82に当たり、吸着板82から水分が脱離され、脱離された水分が吹出口44から吹き出す空気に含まれて室内に放出され、室内が加湿される。
吸着体80が二点鎖線で示す位置に移動した後に設定時間が経過した場合には、モータ86の駆動により吸着体80が実線で示す吸着位置に移動され、吸着板82に対して水分の吸着が行われる。所定時間ごとに吸着体80が吹出口44が繰り返し出没する。
吸着板82から脱離された水分は、吸着板82から脱離された後にそのまま吹出口44から室内に放出されるため、吸着板82から脱離された水分の室内への放出が効率良く行われる。
(第7の実施の形態)
本発明の第7の実施の形態に係る吸着体及び空気調和機の室内機について、図19ないし図22に基づいて説明する。
第7の実施の形態に係る吸着体は、個々の吸着板90の構造が異なるもので、吸着体そのものの形状は図1、図7、図14に示した吸着体と同じである。図1に示した吸着体6を構成する吸着板15は、長方形状の基板の表面にゼオライト等の吸着材粒子を塗布することにより形成されている。これに対し、第7の実施の形態に係る吸着体を構成する吸着板90は、図19に示すように、耐熱プラスチックス製の長方形状の基材91と、基材91の両面に貼付けられて吸着板90を加熱する加熱手段であるフィルムヒータ92と、フィルムヒータ92の表面に塗布されたゼオライト等の吸着材粒子93とにより形成されている。そして、このような吸着板90を、図2、図8または図14に示すように、面と面とを対向させてそれらの面と面との間に通風可能な隙間をもって連結することにより吸着板ユニット94が形成されている。
このような吸着板90を用いて形成される吸着体によれば、吸着板90に当たるように空気を通風させることにより水分を吸着させることができる。また、フィルムヒータ92に通電させて吸着板90を直接加熱することにより吸着板90から水分を脱離させることができる。この加熱された吸着板90に当たるように空気を通風させればさらに水分の脱離を促進させることができる。
図1の吸着板ユニット13この吸着板90を採用する場合、フィルムヒータ92には通電用のリード線の一端が接続され、リード線の他端は電源に接続される。また、フィルムヒータ92への通電系統は、吸着板ユニット13の半分の領域に位置するフィルムヒータ92への通電をオン・オフさせる第1の通電系統と、吸着板ユニット13の残りの半分の領域に位置するフィルムヒータ92への通電をオン・オフする第2の通電系統とが設けられる。
このような吸着板ユニット94を構成要素とする吸着体には、図1に示すように、第1空気通路20と第2空気通路21とが形成される。この吸着体を図3及び4に示す調湿装置に組み込む場合、ヒータ10、11を不要にすることができる。また、図9及び図10に示す空気調和機の室内機へ組み込む場合には、横流ファン47の駆動により室内機本体41の吸込口42から吸い込まれる空気がそのまま第2空気通路21内を通る位置に変更することができ、ダンパ55は不要となる。
図20は、吸着板ユニット94を構成要素とする吸着体が設けられた空気調和機の室内機における電気的接続構造を示すブロック図である。
第7の実施の形態に係る空気調和機の室内機には、室内機に設置されている制御対象物の制御を行う制御器95が設けられている。制御器95には、図20に示すように、吸着体の吸着板ユニット94を回転駆動させる駆動部であるモータ96と、室外排気用ファン48を回転駆動させるモータ52と、横流ファン47を回転駆動させるモータ53と、第1の通電系統に接続されたフィルムヒータ92と第2の通電系統に接続されたフィルムヒータ92が接続されている。さらに、制御器95には、空気調和機の運転状態を操作するリモコン97からの赤外線信号を受光する受光部98が接続されている。
空気調和機の運転制御について、図21及び図22のフローチャートに基づいて説明する。制御器95は、リモコン97から加湿運転の開始信号が入力されたか否か(S51)、及び、除湿運転の開始信号が入力されたか否か(S52)を監視している。
加湿運転の開始信号が入力された場合には(S51のYES)、制御器95に内蔵されているタイマのカウントがスタートされ(S53)、横流ファン47が駆動され(S54)、室外排気用ファン48が駆動され(S55)、加湿用のフィルムヒータ92に通電される(S56)。加湿用のフィルムヒータ92とは、フィルムヒータ92のうち、横流ファン47の駆動により送風される空気が通風される第2空気通路21内に位置する吸着板90に貼付けられているフィルムヒータ92を意味する。したがって、後述するように吸着板ユニット94が180°回転された場合、第1空気通路20内から第2空気通路21内に移動した吸着板90のフィルムヒータ92に対して通電が行われ、第2空気通路21内から第1空気通路20内に移動した吸着板90のフィルムヒータ92に対する通電が停止される。
ここで、ステップS55において室外排気用ファン48が駆動されることにより、室外の空気が吸気用パイプ24を通って室内機本体41内に吸い込まれ、吸い込まれた空気が吸着体の第1空気通路20内を通風され、第1空気通路20内を通風された後に排気用パイプ25内を通って室外に排気される。室外の空気が第1空気通路20内に通風され、通風された空気が第1空気通路20内の吸着板90に当たることにより、室外の空気中に含まれている水分が第1空気通路20内の吸着板90の吸着材粒子93に吸着される。
また、ステップS54において横流ファン47が駆動されることにより、室内の空気が吸込口42から室内機本体41内に吸い込まれ、吸込口42から吸い込まれた空気の一部は吸着体の第2空気通路21内を通風され、第2空気通路21内を通風された後に熱交換器46を通過して吹出口44から室内に吹き出す。
さらに、ステップS56において加湿用のフィルムヒータ92に通電されてこのフィルムヒータ92から発熱されることにより、第2空気通路21内に位置する吸着板90が加熱される。このため、フィルムヒータ92により加熱された吸着板90から水分が脱離され、脱離された水分が横流ファン47の駆動により第2空気通路21に通風される空気により運ばれ、吹出口44から室内に放出され、加湿運転が開始される。
その後、タイマのカウント時間“T”が、吸着板90に水分を吸着させるために予め設定されている設定時間“ts1”を経過したか否かが判断され(S57)、さらに、加湿運転の終了信号が入力されたか否かが判断される(S58)。
加湿運転の終了信号が入力される前に(S58のNO)、タイマのカウント時間“T”が設定時間“ts1”を経過した場合には(S57のYES)、モータ96の回転位置が“n=1”であるか“n=2”であるかが判断される(S59)。“n=1”は、前回のモータ96の回転が逆回転であったことを意味し、“n=2”は前回のモータ96の回転が正回転であったことを意味する。
モータ96の前回の回転が逆回転であった場合は(S59のYES)、モータ96が正回転されて吸着板ユニット94が180°正回転され(S60)、モータ96の回転位置について“n=2”がセットされ(S61)、タイマがリセットされ及び再スタートされる(S62)。一方、モータ96の前回の回転が正回転(n=2)であった場合は(S59のNO)、モータ96が逆回転されて吸着板ユニット94が180°逆回転され(S63)、モータ96の回転位置について“n=1”がセットされ(S64)、タイマがリセットされ及び再スタートされる(S62)。
ここで、吸着板ユニット94を正回転と逆回転とに交互に切替える理由は、吸着板90のフィルムヒータ92に接続されている2系統のリード線の配線構造を簡単化し、及び、リード線のからまりを防止するためである。
吸着板ユニット94が180°回転されることにより(S60、S63)、回転前に第1空気通路20を内に位置して室外の空気中に含まれる水分が吸着された吸着板90が、第2空気通路21内に移動する。そして、第2空気通路21内に移動した吸着板90のフィルムヒータ92に対して通電され、第2空気通路21内に移動した吸着板90が加熱される。このため、フィルムヒータ92により加熱された吸着板90から水分が脱離され、脱離された水分が横流ファン47の駆動により第2空気通路21に通風される空気により運ばれ、吹出口44から室内に放出され、加湿運転が開始される。
また、吸着板ユニット94が180°回転されることにより(S60、S63)、回転前に第2空気通路21内に位置していた吸着板90が、第1空気通路20内に移動し、第1空気通路20内に移動した吸着板90のフィルムヒータ92への通電が停止される。これにより、第1空気通路20内に移動した吸着板90に対しては、第1空気通路20内を通風される室外の空気中に含まれる水分が吸着される。
加湿運転の終了信号が入力された場合は(S58のYES)、タイマがリセットされ(S65)、横流ファン47の駆動が停止され(S66)、室外排気用ファン48の駆動が停止され(S67)、加湿用のフィルムヒータ92への通電が停止され(S68)、加湿運転が終了する。なお、加湿運転が開始されたのが(S51のYES)暖房運転中である場合は、横流ファン47は駆動状態を継続する。
除湿運転の開始信号が入力された場合は(S52のYES)、制御器95に内蔵されているタイマのカウントがスタートされ(S69)、横流ファン47が駆動され(S70)、室外排気用ファン48が駆動され(S71)、除湿用のフィルムヒータ92に通電される(S72)。除湿用のフィルムヒータ92とは、フィルムヒータ92のうち、室外排気用ファン48の駆動により送風される空気が通風される第1空気通路20内に位置する吸着板90に貼付けられているフィルムヒータ92を意味する。したがって、後述するように吸着板ユニット94が180°回転された場合、フィルムヒータ92への通電状態の切替が行われ、第2空気通路21内から第1空気通路20内に移動した吸着板90のフィルムヒータ92に対して通電が行われ、第1空気通路20内から第2空気通路21内に移動した吸着板90のフィルムヒータ92に対する通電が停止される。
ここで、ステップS70において横流ファン47が駆動されることにより、室内の空気が吸込口42から室内機本体41内に吸い込まれ、吸込口42から吸い込まれた空気の一部は吸着体の第2空気通路21内を通風された後に吹出口44から室内に吹き出す。室内の空気が第2空気通路21内に通風され、通風された空気が第2空気通路21内の吸着板90に当たることにより、室内の空気中に含まれている水分が第2空気通路21内の吸着板90の吸着材粒子93に吸着される。
また、ステップS71において室外排気用ファン48が駆動されることにより、室外の空気が吸気用パイプ24を通って室内機本体41内に吸い込まれ、吸い込まれた空気が吸着体の第1空気通路20内を通風されて排気用パイプ25から室外に排気される。
ステップS72において加湿用のフィルムヒータ92に通電されてフィルムヒータ92から発熱されることにより、第1空気通路20内の吸着板90が加熱される。このため、フィルムヒータ92により加熱された吸着板90から吸着されている水分が脱離され、脱離された水分は第1空気通路20内を通風される空気によって運ばれ、室外に放出される。
その後、タイマのカウント時間“T”が、吸着板90に水分を吸着させるために予め設定されている設定時間“ts2”を経過したか否かが判断され(S73)、さらに、除湿運転の終了信号が入力されたか否かが判断される(S74)。
除湿運転の終了信号が入力される前に(S74のNO)、タイマのカウント時間“T”が設定時間“ts2”を経過した場合には(S73のYES)、モータ96の回転位置が“n=1”であるか“n=2”であるかが判断される(S75)。“n=1”は、前回のモータ96の回転が逆回転であったことを意味し、“n=2”は前回のモータ96の回転が正回転であったことを意味する。
モータ96の前回の回転が逆回転であった場合は(S75のYES)、モータ96が正回転されて吸着板ユニット94が180°正回転され(S76)、モータ96の回転位置について“n=2”がセットされ(S77)、タイマがリセットされ及び再スタートされる(S78)。一方、モータ96の前回の回転が正回転(n=2)であった場合は(S75のNO)、モータ96が逆回転されて吸着板ユニット94が180°逆回転され(S79)、モータ96の回転位置について“n=1”がセットされ(S80)、タイマがリセットされ及び再スタートされる(S78)。
吸着板ユニット94が180°回転されることにより(S76、S79)、回転前に第2空気通路21を内に位置して室内の空気中に含まれる水分が吸着された吸着板90が、第1空気通路20内に移動する。そして、第1空気通路20内に移動したる吸着板90のフィルムヒータ92に対して通電され、第1空気通路20内に移動した吸着板90が加熱され、この吸着板90から水分が脱離される。吸着板90から脱離された水分は、室外排気用ファン48の駆動により第1空気通路20内を通風される空気によって運ばれ、室外に放出される。これにより、室内の空気中に含まれる水分が室外に放出され、室内の除湿が行われる。
また、吸着板ユニット94が180°回転されることにより(S76、S79)、回転前に第1空気通路20を内に位置していた吸着板90が、第2空気通路21内に移動し、第2空気通路21内に移動した吸着板90のフィルムヒータ92への通電が停止される。これにより、第2空気通路21内に移動した吸着板90に対しては、第2空気通路21内を通風される室内の空気中に含まれる水分が吸着される。
加湿運転の終了信号が入力された場合は(S74のYES)、タイマがリセットされ(S81)、横流ファン47の駆動が停止され(S82)、室外排気用ファン48の駆動が停止され(S83)、除湿用のフィルムヒータ92への通電が停止され(S84)、除湿運転が終了する。なお、除湿運転が開始されたのが(S52のYES)冷房または暖房運転中である場合は、横流ファン47は駆動状態を継続される。
この第7の実施の形態において、吸着体は、吸着板90を加熱する加熱手段であるフィルムヒータ92が吸着板90に設けられているため、加熱手段を設置するためのスペースを設けることが不要となり、室内機の小型化を図ることができる。このフィルムヒータ92は、直接吸着板90を加熱するため、空気流路中に配置したヒータよりも出力が小さくて済み、省エネルギーとなる。さらに、第2空気通路21に通風させる空気の送風機として室内機に既存の横流ファン47を用いているため、第2空気通路21に空気を通風させるための新たな送風機を設けることが不要となる。
吸着板90から脱離された水分を含む空気、又は、吸着板90に水分を吸着されて含有水分量の少なくなった空気が、吹出口44から吹き出すため、室内全域に対して幅広く及び均一に、加湿又は除湿を行うことができる。
また、第3の実施の形態の室内機40では、熱交換器46の熱によって吸着板15からの水分の脱離を行なったが、この実施の形態では、吸着板90それぞれにフィルムヒータ92を設けているため、空気調和機の運転モードにかかわらず加湿または除湿が可能となる。近年、高気密住宅の増加にともない、暖房運転時における除湿運転の要望が高まっており、この実施の形態によれば従来困難であった暖房運転中の除湿も可能となる。
1…調湿装置、3…本体、4…吸込口、5…吹出口、6…吸着体、8…室外排気用ファン、9…横流ファン、10、11…加熱手段、13…吸着板ユニット、14…保持体、15…吸着板、17…第1カバー部、17a…第1カバー部、18…第2カバー部、18a…第2カバー部、20…第1空気通路、20a、20b…第1空気通路、21…第2空気通路、22…駆動部、24…排気用パイプ、25…排気用パイプ、30…吸着体、31…吸着板ユニット、32…保持体、40…室内機、40A…室内機、41…室内機本体、41A…室内機本体、42…吸込口、44…吹出口、46…熱交換器、47…横流ファン、48…室外排気用ファン、70…吸着体、75…吸着板、80…吸着体、82…吸着板、90…吸着板、92…加熱手段、94…吸着板ユニット、96…駆動部