JP5082623B2 - 車両用除加湿装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両用除加湿装置に関するものであり、詳しくは、吸着材の吸着、脱着機能を利用し、例えば寒冷期において、窓ガラスに防曇用の除湿空気を供給し、乗員側に加湿空気を供給する車両用除加湿装置に関するものである。

車両室内を快適にするための空調技術として、吸着材の水蒸気吸脱着機能を利用した除湿・加湿技術が種々検討されており、例えば寒冷期において、吸着材の吸着機能によって除湿した空気を防曇用に窓ガラスに吹き出し、吸着材の脱着機能によって加湿した空気を乗員側に吹き出す様にした「除加湿装置」が提案されている。

上記の除加湿装置においては、内周から外周へ通気可能な円環状のハニカム構造体に吸着材を担持させて吸着材ローター（回転体）が構成され、当該吸着材ローターが遠心ファンの外周側に当該遠心ファンと同軸状に配置され、吸着材ローターの内周側の一部の領域にヒーターが配置されており、そして、遠心ファンから送風される一部の空気をヒーターで加熱し、加熱空気を吸着材ローターに供給することにより、吸着材から水分を脱着して加湿空気を生成し、同時に、遠心ファンから送風される他の一部の空気を吸着材ローターに直接供給することにより、吸着材で水分を吸着して除湿空気を生成する。

遠心ファンの外周側に環状の吸着材ローターを配置する上記の様な方式の除加湿装置は、短軸円柱状のハニカム構造体から成る吸着材ローターを回転させながらローターの端面側から送風する方式の装置に比べて、吸着材ローターを薄型に設計でき、装置構成をコンパクトに出来ると言う利点がある。
特開２００２−２２８１８９号公報

ところで、遠心ファンを利用した上記の様な除加湿装置において、吸着材ローターは、多数の通気穴を構成する円環状のハニカム構造体（通気エレメント）に吸着材を塗布したものであるが、その回転中心線に直交する断面で吸着材ローターを視た場合、各通気穴が放射状に配列されている。従って、各通気穴ごとに吸着材ローター内周面側の入口側の開口面積を通気に必要な最小限の大きさに設計するにせよ、各通気穴の開口面積が吸着材ローターの外周面側に向かうに従い漸次大きくなるため、吸着材ローターの体積に対する通気穴の全表面積が小さく、より多くの吸着材を保持できないと言う問題がある。換言すれば、吸着材ローターの吸脱着能力を高めるためにより多くの吸着材を保持させようとすると、吸着材ローターが大型化する。

また、上記の円環状の吸着材ローターは、平面視して帯状に形成されたハニカム構造体を円環状に湾曲させるか、あるいは、平面視して扇型に形成されたハニカム構造体の多数の小ブロックを環状に順次接合して作製される。従って、吸着材ローターの製造が複雑化し、製造コストを低減できないと言う問題がある。

本発明は、上記の実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、吸着材の吸着、脱着機能を利用し、例えば寒冷期において、窓ガラスに防曇用の除湿空気を供給し、乗員側に加湿空気を供給する車両用除加湿装置であって、装置構成を更に小型化でき、より低コストで製造できる車両用除加湿装置を提供することにある。

上記の課題を解決するため、本発明の車両用除加湿装置においては、多数の通気穴が平行かつ並列に設けられた通気エレメント（ハニカム構造体）に吸着材を担持させて成る吸着素子によって吸着材ローターを構成することにより、吸着材の保持率を高め、吸着材ローターの小型化を図る様にした。しかも、３個以上の上記の吸着素子を正多角形状に配置して吸着材ローターを構成することにより、吸着材ローターを容易に製造できる様にした。

すなわち、本発明の要旨は、車両室内の空気を除湿および加湿する除加湿装置であって、吸込口、第１吹出口および第２吹出口が設けられたケーシングと、当該ケーシングに収容され且つ前記吸込口から吸い込んだ空気を前記第１及び第２吹出口へ送風する遠心ファンと、前記ケーシング内の当該遠心ファンの外周側に遠心ファンと同軸状に配置された略環状の吸着材ローターと、前記遠心ファンと前記吸着材ローターの間に当該吸着材ローターの一部の内周に対向して配置された通気可能な空気加熱用のヒーターとを備え、さらに、前記第１吹出口は、前記ヒーター及び前記吸着材ローターの一部を通過した加湿空気を吹出し可能に配置され、前記第２吹出口は、前記吸着材ローターの前記一部以外の部位を通過した除湿空気を吹出し可能に配置され、前記吸着材ローターは、多数の通気穴が平行かつ並列に設けられた通気エレメントに吸着材を担持させて成ると共に外形が直方体状に形成された吸着素子によって構成され、前記各吸着素子は、前記吸着材ローターの回転中心線に直交する断面で視た場合、前記通気エレメントの通気穴を前記吸着材ローターの内周側から外周側へ向けた状態で、長辺が正方形、正五角形又は正六角形の各辺に対応するように配置されていることを特徴とする車両用除加湿装置に存する。

本発明の車両用除加湿装置によれば、特定の構造の吸着素子を正多角形状に配置して吸着材ローターが構成されており、吸着材ローターにおける吸着材の保持率を高め、吸着材ローターを小型化できるため、装置構成を小型化でき、しかも、吸着材ローターを容易に作製できるため、より低コストで装置を製造することが出来る。

本発明に係る車両用除加湿装置の実施形態を図面に基づいて説明する。図１〜図５は、各々、本発明に係る車両用除加湿装置の第１〜第５の態様の主要部の構造を示す平面図である。図６及び図７は、吸着材ローターの構成要素である吸着素子の外観を示す斜視図である。図８は、本発明に好適な吸着材の吸着特性を示す水蒸気吸着等温線である。なお、以下の実施形態の説明においては、車両用除加湿装置を「除加湿装置」と略記する。

本発明の除加湿装置は、車両室内の空気を除湿および加湿する除加湿装置であり、例えば、外気が乾燥する冬季において、窓ガラスに防曇用の除湿空気を供給し、乗員側に加湿空気を供給するために使用される。また、外気が高湿度となる夏季において、後述する吹出口に接続される流路における切換え操作により乗員側に除湿空気を供給したり、或いは、冷房によるドライアイ予防のために乗員側に加湿空気を供給することが出来る。更に、本発明の除加湿装置は、冷暖房用の空調装置の一部として組み込むことが出来、また、外形を薄型箱状に設計して室内の天井部、座席などに設置することも出来る。

本発明の除加湿装置は、図１〜図５に示す様に、ケーシング（１）に遠心ファン（３）、吸着材ローター（４）及びヒーター（５）を収容して構成される。本発明の除加湿装置は、ケーシング（１）、吸着材ローター（４）及びヒーター（５）の各形状の違いにより、種々の形態に構成できるが、以下の説明においては、具体例として、図１〜図５に示す５つの態様を例示する。また、本発明の除加湿装置は、設置する際の方向性を特に限定されるものではないが、説明の便宜上、図１〜図５は、上面側から視た図とする。

先ず、図１に示す除加湿装置の第１の態様について説明する。本発明の除加湿装置は、吸込口（図示省略）、第１吹出口（２１）及び第２吹出口（２２）が設けられたケーシング（１）と、当該ケーシングに収容され且つ吸込口から吸い込んだ空気を第１吹出口（２１）及び第２吹出口（２２）へ送風する遠心ファン（３）と、ケーシング（１）内の遠心ファン（３）の外周側に当該遠心ファンと同軸状に配置された略環状の吸着材ローター（４）と、遠心ファン（３）と吸着材ローター（４）の間に当該吸着材ローターの一部の内周に対向して配置された通気可能な空気加熱用のヒーター（５）とを備えている。

ケーシング（１）の形状は、特に限定されるものではなく、後述する吸着材ローター（４）の形状、第１吹出口（２１）や第２吹出口（２２）の数によって適宜に設計できる。例えば、ケーシング（１）は、遠心ファン（３）及び吸着材ローター（４）を収容し得る厚さの扁平な箱状に形成され、第１吹出口（２１）と第２吹出口（２２）は、ケーシング（１）の厚さ部分（側面）であって且つ吸着材ローター（４）周りに略対称な位置に設けられる。吸込口は、通常、ケーシング（１）の上面または下面の遠心ファン（３）に相当する位置に設けられる。

ケーシング（１）の内部には、加湿空気を第１吹出口（２１）を案内する流路（１１）、および、除湿空気を第２吹出口（２２）に案内する流路（１２）が吸着材ローター（４）の周りにそれぞれ構成される。そして、ケーシング（１）には、生成された加湿空気と除湿空気とがケーシング（１）内で混じり合わない様に、吸着材ローター（４）の吸着素子（６）の一部に近接して流路（１１）と流路（１２）とを仕切る仕切部（１３）が設けられる。

図示しないが、第１吹出口（２１）は、例えば既存のＦＡＣＥセンタ吹出口またはダッシュボードや天井部あるいは座席に設けられた新たなＦＡＣＥ吹出口に接続され、他方の第２吹出口（２２）は、例えば既存のＤＥＦ吹出口またはダッシュボードや天井部あるいは座席に設けられた新たなＤＥＦ吹出口に接続される。なお、遠心ファン（３）としては、通常、直流方式のファンが使用される。斯かる遠心ファン（３）の回転数は３０００〜６０００ｒｐｍ程度、最大静圧は１００〜３００Ｐａ程度、最大風量は０．１〜０．５ｍ^３／ｍｉｎ程度である。

本発明においては、水蒸気吸脱着機能をより高めて小型化を図り且つ制作を容易にするため、吸着材ローター（４）は、外形が通常は直方体または立方体に形成され且つ多数の通気穴が平行かつ並列に設けられた通気エレメント（６１）、すなわち、入口側と出口側の開口面積が同一の通気穴が多数設けられた通気エレメント（６１）（図６及び図７参照）に吸着材を担持させて成る３個以上の吸着素子（６）によって構成される。

吸着素子（６）は、外形が例えば直方体に形成された通気エレメント（６１）によって構成される。通気エレメント（６１）の構造としては、例えば、波板状の基材シートによって通気穴の開口形状が略三角形に形成された図示する様ないわゆるコルゲート型、通気穴の開口形状が略六角形に形成されたハニカム型、通気穴の開口形状が四角形に形成された格子型などの構造が挙げられる。

例えば、コルゲート型の通気エレメント（６１）は、略波板状に形成された基材シート及び略平板状に形成された基材シートを交互に積層して通気穴を多数構成したものである。すなわち、吸着素子（６）の通気エレメント（６１）は、平板状の基材シートに波板状の基材シートを重ねることにより一列の通気穴を形成したハニカムシートが上下に複数隣接配置された構造（図５に示す構造）、または、前記のハニカムシートが左右に複数隣接配置された構造（図６に示す構造）を備えており、各通気穴は、波板状の基材シートの各凸部と隣接する平板状の基材シートとが接合されることにより、エレメント端面側（通気方向の両端面側）の開口形状が略三角形に形成されている。

上記の図５及び図６に示す様な吸着素子（６）の通気エレメント（６１）に使用されるハニカムシートは、セラミックペーパー等から成り且つ長さの異なる２種類の基材シートを交互に積層し且つ長い方の基材シートを引き寄せながら一定間隔で接合する所謂ハニカム成形機によって作製することが出来、その場合、隣接する平板状の基材シートと波板状の基材シートは、加熱溶着、超音波溶着または接着剤を使用した接着などにより接合される。通気エレメント（６１）は、例えばコルゲート型などのハニカムシートを上記の様に積層して作製され、そして、吸着素子（６）は、吸着材とバインダーと溶剤とから成るスラリーに上記の通気エレメント（６１）を浸漬して製造される。なお、ハニカムシートの製造方法自体は、公知であり、例えば特開２００４−２０９４２０号公報に開示されている。

本発明においては、例えば寒冷期に窓ガラス防曇用に吹き出す空気を十分に除湿し、また、乗員側に吹き出す空気を効果的に加湿するため、吸着素子（６）の通気エレメント（６１）に担持させる吸着材は、以下の様な吸着特性を備えているのが好ましい。

すなわち、冬季において暖房時に車室内を循環する空気は、その温度を２５℃とした場合、相対湿度が２５〜５０％程度と比較的低湿度であるが、吹き出す空気によって例えば５℃の低温の窓ガラスに対する防曇効果を達成するため、吸着材は、前記の様な低湿度においても十分に水分を吸着し、そして、吹き出す空気の相対湿度を更に２０％程度以下まで低減し得る特性を備えている必要がある。

一方、吸着材の再生においては、ヒーター（５）が使用されるが、消費電力低減のため、吸着材は、温度が９０℃以下、好ましくは７０℃以下の比較的低い温度で水分を脱着できる必要がある。そして、車室内が適度に快適な状態にある場合、例えば温度が２５℃、湿度が５０％の場合、通気エレメント（６１）を通過する空気をヒーター（５）で９０℃に加熱した際の相対湿度は２％、７０℃に加熱した際の相対湿度は４％となる。従って、吸着材においては、相対湿度が２〜２５％の範囲、好ましくは４〜２５％の範囲で容易に吸着・脱着し得る特性が望まれる。

また、吸着材に必要とされる吸脱着量は次の通りである。すなわち、車室内の空気を防曇用に窓ガラスへ供給する場合、一般的に１２０ｍ^３／ｈ程度の空気が吹き出される。その際、窓ガラスの温度が５℃とすると、窓ガラスの結露を防止するには、吹き出す空気が５℃の飽和状態における絶対湿度以下、約５ｇ／ｋｇ以下まで除湿されているのが好ましい。そして、前述の様に室内空気の温度が２５℃、湿度が５０％とすると、この空気の絶対湿度が９．８ｇ／ｋｇであるから、１２０ｍ^３／ｈ（＝１５．５ｋｇ／ｈ）の空気について４．８ｇ／ｋｇ以上除湿する必要がある。従って、吸着材によって例えば７５０ｇ／ｈの水分を吸着し得るのが好ましい。

更に、車室内の空気を加湿して不快感を与えることなく乗員側に供給しようとすると、例えば、１〜２ｍ／ｓの風速で且つ４．７ｍ^３／ｈの風量で空気を吹き出すことが想定される。その際、吸い込む空気の温度が２０℃、相対湿度が３０％、絶対湿度が４．３５ｇ／ｋｇ（ＤＡ）であって、乗員側へ向けて温度が２５℃、相対湿度が４０％、絶対湿度が７．９１ｇ／ｋｇ（ＤＡ）の加湿空気を吹き出そうとすると、絶対湿度を１．８２ｇ／ｋｇ（ＤＡ）だけ高める必要があり、上記の風量では水分量で１０．３ｇ／ｈだけ加湿しなければならない。

一方、吸着材ローター（４）の作動においては、後述する様に、吸着素子（６）での吸着操作と脱着操作とを交互に切り替えるが、吸着・脱着操作の切替数を１２回／ｈ行うとすると、全吸着素子（６）の１回の吸着操作ならびに脱着操作において、吸着材により約０．８５ｇの水分を吸着、脱着する必要がある。しかも、実用上、より小型のケーシングに組み込むため、吸着素子（６）の小型化を図る必要があり、通気エレメント（６１）における有効体積（吸着材を担持した状態における見かけ体積）を３５ｃｍ^３に設計した場合、通気エレメント（６１）に担持させ得る吸着材の質量は６ｇ程度となる。従って、吸着材においては、少なくとも０．１４ｇ／ｇの吸脱着量が求められる。

すなわち、本発明において、吸着材ローター（４）の吸着素子（６）に担持する吸着材は、２５℃の水蒸気吸着等温線における相対湿度２５％での吸着量と相対湿度２％での吸着量との差が０．１４ｇ／ｇ以上の吸着特性を備えている必要がある。好ましくは、相対湿度２５％での吸着量と相対湿度４％での吸着量との差が０．１４ｇ／ｇ以上の吸着特性を備えている必要がある。

本発明において、上記の特性を満足する吸着材としては、低い湿度で水蒸気を容易に吸着し且つ低い温度で容易に脱着し得るゼオライトが挙げられる。斯かるゼオライトとしては、シリカ・アルミナ比が２．５以上のＦＡＵ型などのアルミノシリケート類やアルミノフォスフェート類が挙げられ、特に、骨格構造に少なくともＡｌとＰを含む結晶性アルミノフォスフェート類が好ましい。吸着材個々の粒子における水蒸気の拡散を高める観点から、吸着材の粒子の大きさ（平均粒径）は、通常は０．１〜３００μｍ、好ましくは０．５〜２５０μｍ、更に好ましくは１〜２００μｍ、最も好ましくは２〜１００μｍとされる。

上記のアルミノフォスフェート類（以下、「ＡＬＰＯ類」と適宜略記する。）は、ＩＺＡ（International Zeolite Association）の定める結晶性アルミノフォスフェートである。結晶性アルミノフォスフェートは、骨格構造を構成する原子がアルミニウム及びリンであり、その一部が他の原子で置換されていても良い。中でも、吸着特性の点から、（Ｉ）アルミニウムがヘテロ原子Ｍｅ１で一部置換されたＭｅ−アルミノフォスフェート（但し、Ｍｅ１は周期表第三または第四周期に属し、２Ａ族、７Ａ族、８族、１Ｂ族、２Ｂ族、３Ｂ族（Ａｌを除く）の元素から選ばれる少なくとも一種類の元素）、（II）リンがヘテロ原子Me２で置換されたＭｅ−アルミノフォスフェート（但し、Me２は周期表第三または第四周期に属する４Ｂ族元素）、あるいは、（III）アルミニウムとリンの両方がそれぞれヘテロ原子Ｍｅ１，Ｍｅ２で置換されたＭｅ−アルミノフォスフェートが好ましい。

Ｍｅは、１種でも２種以上含まれていても良い。好ましいＭｅ（Ｍｅ１，Ｍｅ２）は、周期表第３、第４周期に属する元素である。Ｍｅ１は２価の状態でイオン半径が３以上、０．８ｎｍ以下であるのが好ましく、更に好ましくは２価、４配位の状態でイオン半径が０．４以上、７ｎｍ以下である。上記の中でも、合成の容易さ、吸着特性の点から、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｍｇ、Ｚｎから選ばれる少なくとも一種類の元素であるのが好ましく、特にＦｅであるのが好ましい。Ｍｅ２は、周期表第三または第四周期に属する４Ｂ族元素であり、好ましくはＳｉである。

また、上記のアルミノフォスフェート類としては、通常、そのフレームワーク密度（ＦＤ）が１３Ｔ／ｎｍ^３以上で且つ２０Ｔ／ｎｍ^３以下のものが使用される。フレームワーク密度の下限は、好ましくは１３．５Ｔ／ｎｍ^３以上であり、更に好ましくは１４Ｔ／ｎｍ^３以上である。一方、フレームワーク密度の上限は、好ましくは１９Ｔ／ｎｍ^３以下である。フレームワーク密度が上記の範囲未満では、構造が不安定となる傾向があり、耐久性が低下する。一方、フレームワーク密度が上記の範囲を越えると、吸着容量が小さくなり、吸着材としての使用に適さなくなる。なお、フレームワーク密度（単位：Ｔ／ｎｍ^３）とは、単位体積（ｎｍ^３）あたりに存在するＴ原子（ゼオライト１ｎｍ^３当たりの酸素以外の骨格を構成する元素の数）を意味する。

アルミノフォスフェート類の構造としては、ＩＺＡが定める構造のコードで示すと、ＡＥＩ、ＡＥＬ、ＡＥＴ、ＡＦＩ、ＡＦＮ、ＡＦＲ、ＡＦＳ、ＡＦＴ、ＡＦＸ、ＡＴＯ、ＡＴＳ、ＣＨＡ、ＥＲＩ、ＬＥＶ、ＶＦＩが挙げられる。中でも、吸着特性、耐久性の点からは、ＡＥＩ、ＡＥＬ、ＡＦＩ、ＣＨＡ、ＬＥＶの構造を備えたものが好ましく、特に、ＡＦＩ、ＣＨＡの構造を備えたものが好ましい。

吸着材としては、上記の様なアルミノフォスフェート類のゼオライトを３０重量％以上含有する吸着材が好ましく、アルミノフォスフェート類としては、ＡＬＰＯ、ＦＡＰＯ、ＳＡＰＯの一種以上を含有するものが好ましく、特に、ＳＡＰＯ−３４、ＦＡＰＯ−５が好ましい。なお、ＦＡＰＯ及びＳＡＰＯは、製造条件は特に限定さないが、通常、アルミニウム源、リン源、必要に応じてＳｉ、Ｆｅ等のＭｅ源、および、テンプレートを混合した後、水熱合成して製造される。また、ＡＬＰＯ類は、例えば特公平１−５７０４１、特開２００３−１８３０２０、特開２００４−１３６２６９等の公報に記載の公知の合成法を利用して合成することが出来る。

因に、本発明の除加湿装置に好適な吸着材、例えば結晶性シリコアルミノフォスフェート（ＳＡＰＯ−３４）は、図８に実線で示す様な吸着特性を備えており、２５℃の水蒸気吸着等温線において、相対湿度２％から相対湿度２５％の間で吸着量が急激に変化し、その差（δ１）が０．１５ｇ／ｇ以上である。これに対し、従来の吸着材、例えば、Ａ型シリカゲルや活性炭は、図８に破線で示す様な吸着特性を備えており、２５℃の水蒸気吸着等温線において、相対湿度２％から相対湿度２５％の間で吸着量の変化が小さく、その差（δ２）がＳＡＰＯ−３４の１／２以下程度である。すなわち、本発明に適用される吸着材は、低い湿度範囲においてより多くの水分を吸着・脱着する特性を備えている。

吸着材ローター（４）において、上記の吸着素子（６）は、図１に示す様に、当該吸着材ローターの回転中心線に直交する断面で視た場合、通気エレメント（６１）の通気穴を吸着材ローター（４）の内周側から外周側へ向けた状態で正多角形状に配置される。吸着材ローター（４）の吸着素子（６）の数は、通常は３〜１０個程度、好ましくは４〜６個程度である。図１に例示する吸着材ローター（４）は、４個の吸着素子（６）を正方形に配置したものである。なお、吸着素子（６）の正多角形状の配置とは、複数の吸着素子（６）で形成される吸着材ローター（４）の内周側の輪郭が正多角形となる様な配置を言う。

図示しないが、吸着材ローター（４）は、ケーシング（１）内に回動自在に支持された基板としての円盤またはドーナツ盤に吸着素子（６）を上記の様に配列して構成される。そして、吸着材ローター（４）の上記の基板は、ケーシング（１）内に別途設けられたステッピングモーター等の直流型の電動機および歯車機構から成る回転機構により、一方向へ回転する様になされている。

吸着材ローター（４）は、上記の回転機構により、一定速度で連続して回転する様に構成されてもよいし、間欠的に回転する様に構成されてもよい。好ましくは、図１に示す様に、吸着材ローター（４）は、脱着操作を行う際に各吸着素子（６）がヒーター（５）に対向する所定時間位置で逐次停止する様に間欠的に回転可能に構成される。

一方、ケーシング（１）において、第１吹出口（２１）は、ヒーター（５）及び吸着材ローター（４）の一部、換言すれば、脱着操作を行う吸着素子（６）に通過させた加湿空気を吹き出す様に、ヒーター（５）の外側に配置される。また、第２吹出口（２２）は、吸着材ローター（４）の上記の一部以外の部位、換言すれば、吸着操作を行う吸着素子（６）（図１においてはヒーター（５）に対向していない３個の吸着素子（６））に通過させた除湿空気を吹き出す様に、遠心ファン（３）に対してヒーター（５）と反対側に配置される。

ヒーター（５）としては、通気可能な板状ヒーター、例えば多孔状のシリコンラバーヒーター、ＰＴＣヒーター、セラミックヒーター等の電熱ヒーターが使用される。しかも、ヒーター（５）は、加熱空気を供給すべき吸着材ローター（４）の一部、すなわち、脱着操作を行う吸着素子（６）の内周面に略倣った板面形状を備えている。図１に示すヒーター（５）は、第１吹出口（２１）側に位置する１個の吸着素子（６）に加熱空気を供給するため、平板状に形成されている。通常、ヒーター（５）の消費電力は１．４〜２００Ｗである。本発明の除加湿装置では、ヒーター（５）を設計するに当たり、当該ヒーターに求められる放熱容量（Ｗ１）を次式に基づいて算出される。

なお、図示しないが、本発明の除加湿装置においては、別途設けられた制御装置を使用し、遠心ファン（３）の回転制御、吸着材ローター（４）の回転制御、ヒーター（５）の通電制御を行う様になされている。

次に、図２〜図５に示す除加湿装置の第２〜第５の態様について説明する。図２に示す第２の態様は、ケーシング（１）に第２吹出口（２２）が３個設けられている点が前述の第１の態様と相違する。具体的には、図２に示す除加湿装置においては、吸着材ローター（４）の吸着操作を行う吸着素子（６）（ヒーター（５）に対向していない３個の吸着素子（６））に通過させた除湿空気を素子に対応して別個に吹き出す様に、３個の第２吹出口（２２）が設けられる。すなわち、第１吹出口（２１）と３個の第２吹出口（２２）が遠心ファン（３）の周りに均等配置される。上記の様に、吸着材ローター（４）の吸着素子（６）の数に応じて第１吹出口（２１）、第２吹出口（２２）を増設した場合には、ケーシング（１）全体をよりコンパクトに設計できる。

図３に示す第３の態様は、吸着材ローター（４）が５個の吸着素子（６）で構成されている点が前述の第１の態様と相違する。具体的には、図３に示す除加湿装置においては、吸着材ローター（４）の回転中心線に直交する断面で視た場合、吸着材ローター（４）の吸着素子（６）が正五角形状に配置される。上記の様に、吸着材ローター（４）の吸着素子（６）の数を多く設けた場合には、ヒーター（５）の出力を低減でき、省エネルギー化を図ることが出来る。

図４に示す第４の態様は、複数の吸着素子（６）において同時に脱着操作を行う様になされている点が前述の第３の態様と相違する。具体的には、図４に示す除加湿装置においては、第３の態様と同様に５個の吸着素子（６）で吸着材ローター（４）が構成されており、そして、第１吹出口（２１）は、ヒーター（５）及び吸着材ローター（４）の脱着操作を行う２個の隣接する吸着素子（６）に通過させた加湿空気を吹き出す様にヒーター（５）の外側に配置され、第２吹出口（２２）は、吸着材ローター（４）の吸着操作を行う３個の吸着素子（６）に通過させた除湿空気を吹き出す様にヒーター（５）と反対側に配置される。しかも、ヒーター（５）は、脱着操作を行う２個の吸着素子（６）の内周面に倣い、平面視してく字状に屈曲した板面形状を備えている。上記の様に、複数の吸着素子（６）で同時に脱着操作を行う様に構成されている場合には、加湿空気の吹出量を増大させ且つ加湿空気と除湿空気の吹出量の均衡を図ることが出来る。

図５に示す第５の態様は、吸着材ローター（４）の各吸着素子（６）が当該吸着材ローターの回転中心線に直交する断面で視た場合に平行四辺形に形成された六面体の通気エレメント（６１）によって構成されている点が前述の第２の態様と相違する。具体的には、図５に示す除加湿装置において、吸着材ローター（４）の各吸着素子（６）は、通気エレメント（６１）の通気穴が遠心ファン（３）の径方向に対して当該遠心ファンの回転方向に傾いた状態となる様に構成される。すなわち、吸着素子（６）の各通気穴は、空気の入口となる当該吸着素子の一端面（遠心ファン（３）側の面）に対して傾いた状態で配列されている。遠心ファン（３）から吹き出される空気流は、当該遠心ファンの径方向に対して回転方向側に僅かに傾いている場合があるが、上記の様に吸着素子（６）を構成した場合には、処理する空気をより効率的に吸着素子（６）に供給できる。なお、図５に示す吸着素子（６）は、他の態様においても同様に使用することが出来る。

また、第２及び第５の態様の様に、第２吹出口（２２）が複数設けられている場合には、車両室内において、第２吹出口（２２）の１つ又は２つからフロントガラスの領域に向けて除湿空気を吹き出し、他の第２吹出口（２２）からフロントガラス以外の窓領域に向けて除湿空気を吹き出すことにより、車室内の加湿による窓の曇りを広範囲に渡って抑制することが出来る。

図１〜図５に示す様な本発明の除加湿装置は、例えば外気が乾燥している冬季において以下の様に稼働する。すなわち、遠心ファン（３）は、その回転により、ケーシング（１）の吸込口から室内または一部室外の空気を吸い込むと共に、吸い込んだ空気を吸着材ローター（４）の各吸着素子（６）に供給する。また、吸着材ローター（４）は、制御装置による回転制御により、例えば３０〜１８００秒間隔で間欠的に回転する。

吸着材ローター（４）のヒーター（５）に対向しない位置にある吸着素子（６）は、常温に保持されているため、斯かる吸着素子（６）に担持された吸着材は、吸着機能を発揮し、通気エレメント（６１）を通過する空気から水蒸気を除去する。その結果、ヒーター（５）に対向しない位置にある吸着素子（６）からケーシング（１）内の流路（１２）に除湿空気が排出され、斯かる除湿空気が第２吹出口（２２）から吹き出される。

一方、吸着材ローター（４）のヒーター（５）に対向する位置にある吸着素子（６）は、ヒーター（５）を通過した加熱空気が供給されて昇温されるため、斯かる吸着素子（６）に担持された吸着材は、脱着機能を発揮し、通気エレメント（６１）を通過する空気に水蒸気を放出する。その結果、ヒーター（５）に対向する吸着素子（６）からケーシング（１）内の流路（１１）に加湿空気が排出され、斯かる加湿空気が第１吹出口（２１）から吹き出される。

吸着材ローター（４）は、上記の一定時間を経過すると、一定角度だけ一方向に回転して停止する。例えば、図１、図２及び図５の除加湿装置においては、吸着材ローター（４）が９０°回転し、図３の除加湿装置においては、吸着材ローター（４）が７２°回転する。また、図４の除加湿装置においては、吸着材ローター（４）が１４４°回転してもよい。これにより、それまで吸着操作を行っていた吸着素子（６）は、ヒーター（５）に対向する状態に位置し、上記と同様に脱着機能を発揮し、加湿空気を生成する。また、それまで脱着操作を行っていた吸着素子（６）は、ヒーター（５）から離間し、常温の空気が供給されることによって吸着機能を発揮し、除湿空気を生成する。

すなわち、本発明の除加湿装置においては、吸着材ローター（４）の所定の回転に伴い、常時、流路（１１）、第１吹出口（２１）を通じて加湿空気を吹き出し、流路（１２）、第２吹出口（２２）を通じて除湿空気を吹き出すことが出来る。そして、本発明の除加湿装置は、除湿空気を窓ガラスの防曇用に使用でき、加湿空気を快適性向上のために使用できる。なお、吸着材ローター（４）は、前述した様に一定速度で連続回転させてもよい。

上記の様に、本発明の除加湿装置によれば、外形が直方体または立方体に形成され且つ多数の通気穴が平行かつ並列に設けられた通気エレメント（６１）に吸着材を担持させて成る吸着素子（６）によって吸着材ローター（４）が構成されており、吸着材ローター（４）における吸着材の保持率を高め、吸着材ローター（４）を小型化できるため、装置構成を一層小型化することが出来る。しかも、３個以上の吸着素子（６）を正多角形状に配置して吸着材ローター（４）が構成されており、吸着材ローター（４）を容易に作製できるため、より低コストで装置を製造することが出来る。

なお、本発明の除加湿装置においては、保守管理を容易にするため、吸着材ローター（４）の吸着素子（６）が交換可能に構成されてもよい。具体的には、ケーシング（１）には、例えば開閉可能な上蓋（図示省略）が設けられ、そして、各吸着素子（６）は、吸着材ローター（４）の基板に対して着脱可能に取り付けられる。これにより、吸着能が低下した場合などに吸着素子（６）だけを交換でき、また、フィルターを使用せずに例えば数年単位で吸着素子（６）を交換することにより、装置を長期に渡って維持でき、メンテナンス費用も低減できる。

また、第２吹出口（２２）から乗員側へ吹き出される加湿空気は、吸着素子（６）における加熱脱着の際のヒーター（５）の熱により必要以上に高温となる場合もある。一方、第１吹出口（２１）から吹き出される除湿空気は、常温の吸着素子（６）を通過するために低温になっている。そこで、除湿空気の温度を高め且つ加湿空気の温度を下げて一層快適な空気を乗員側へ吹き出すため、第１吹出口（２１）と第２吹出口（２２）に接続されるダクトには、加湿空気と除湿空気との間で顕熱交換を行う熱交換器が配置されてもよい。熱交換器としては、アルミニウム等の熱伝導率の高い金属から成り且つ表面に多数のフィンを有するブロック状の顕熱熱交換器、あるいは、前記と同様の金属から成る複数の平行平板を有し且つ平板間の互いに隣接する隙間に高温の空気と低温の空気を隣接させて流す直交型熱交換器などの各種熱交換器を使用できる。

更に、上記の熱交換器に代えて、ペルチェ素子を使用した加熱冷却器が配置されてもよい。周知の通り、ペルチェ素子は、ＰＮ接合部分に電流を流して熱移動を起すことにより、一方の金属板で吸熱現象が生じ、他方の金属板で放熱現象が生じるペルチェ効果を利用した電子機器冷却用の電子部品である。加熱冷却器は、吸熱部および放熱部としてそれぞれ機能する一対の板面を備えたペルチェ素子と、熱交換用の通気エレメントを備え且つペルチェ素子の各板面に配置された熱交換素子とから構成される。各熱交換素子の通気エレメントとしては、吸着素子（６）におけるのと同様に、コルゲート型、ハニカム型または格子型などの構造のものが利用できる。

また、室内の臭気成分を捕捉するため、ケーシング（１）の吸込口、または、第１吹出口（２１）及び第２吹出口（２２）には、脱臭用フィルターが配置されてもよい。そして、本発明の除加湿装置においては、第１吹出口（２１）と第２吹出口（２２）に接続されるダクトにおける流路の切換えにより、第１吹出口（２１）から除湿空気を吹き出し、第２吹出口（２２）から加湿空気を吹き出す様に構成することが出来る。これにより、例えば外気が高湿度となる夏季において、乗員側へ除湿空気を吹き出し、室内の快適性を向上させることが出来る。

本発明に係る車両用除加湿装置の第１の態様の主要部の構造を示す平面図である。 本発明に係る車両用除加湿装置の第２の態様の主要部の構造を示す平面図である。 本発明に係る車両用除加湿装置の第３の態様の主要部の構造を示す平面図である。 本発明に係る車両用除加湿装置の第４の態様の主要部の構造を示す平面図である。 本発明に係る車両用除加湿装置の第５の態様の主要部の構造を示す平面図である。 吸着材ローターの構成要素である吸着素子の外観を示す斜視図である。 吸着材ローターの構成要素である吸着素子の外観を示す斜視図である。 本発明に好適な吸着材の吸着特性を示す水蒸気吸着等温線である。

符号の説明

１ ：ケーシング
１１：流路
１２：流路
１３：仕切部
２１：第１吹出口
２２：第２吹出口
３ ：遠心ファン
４ ：吸着材ローター
５ ：ヒーター
６ ：吸着素子
６１：通気エレメント

Claims (5)

1. 車両室内の空気を除湿および加湿する除加湿装置であって、
   吸込口、第１吹出口および第２吹出口が設けられたケーシングと、当該ケーシングに収容され且つ前記吸込口から吸い込んだ空気を前記第１及び第２吹出口へ送風する遠心ファンと、前記ケーシング内の当該遠心ファンの外周側に遠心ファンと同軸状に配置された略環状の吸着材ローターと、前記遠心ファンと前記吸着材ローターの間に当該吸着材ローターの一部の内周に対向して配置された通気可能な空気加熱用のヒーターとを備え、
   さらに、前記第１吹出口は、前記ヒーター及び前記吸着材ローターの一部を通過した加湿空気を吹出し可能に配置され、前記第２吹出口は、前記吸着材ローターの前記一部以外の部位を通過した除湿空気を吹出し可能に配置され、
   前記吸着材ローターは、多数の通気穴が平行かつ並列に設けられた通気エレメントに吸着材を担持させて成ると共に外形が直方体状に形成された吸着素子によって構成され、
   前記各吸着素子は、前記吸着材ローターの回転中心線に直交する断面で視た場合、前記通気エレメントの通気穴を前記吸着材ローターの内周側から外周側へ向けた状態で、長辺が正方形、正五角形又は正六角形の各辺に対応するように配置されていることを特徴とする車両用除加湿装置。
2. 吸着材ローターは、各吸着素子がヒーターに対向する位置で逐次停止する様に間欠的に回転可能に構成されている請求項１に記載の車両用除加湿装置。
3. ヒーターは、通気可能な板状ヒーターであり、かつ、加熱空気を供給すべき吸着材ローターの一部の内周面に略倣った板面形状を備えている請求項１又は２に記載の車両用除加湿装置。
4. 吸着材は、アルミノフォスフェート類のゼオライトを３０重量％以上含有する吸着材である請求項１〜３の何れかに記載の車両用除加湿装置。
5. アルミノフォスフェート類のゼオライトが、ＡＬＰＯ、ＦＡＰＯ、ＳＡＰＯの一種以上を含有する請求項４に記載の車両用除加湿装置。

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