JP5473795B2 - 空調装置 - Google Patents
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少なくとも一対のローラと、
前記一対のローラ間に渡って掛け廻されたスクリーンと、
前記スクリーンをローラ間を廻って循環させる駆動手段とを備え、
空調対象空間内の空気を少なくとも除湿する空調装置であって、
前記スクリーンに吸湿性を有する吸放湿性材料を保持させる、もしくは、前記スクリーンを吸放湿性材料から構成し、
前記スクリーンの循環経路内に、
前記空調対象空間内の空気に前記スクリーンが接触して、前記吸放湿性材料が前記空調対象空間の空気の水分を吸収する吸収部と、
前記スクリーンに温風を通流させ、前記吸放湿性材料が吸収した水分を前記温風により放出させて前記吸放湿性材料が水分を吸収する能力を再生する再生部とを設け、
前記再生部で前記温風に放出された水分を、前記空調対象空間とは異なる空調対象空間外に放出する放出手段を設け、
前記吸収部において、前記除湿対象空間内の空気に前記スクリーンが接触して、前記吸放湿性材料が前記除湿対象空間の空気の水分を吸収するとともに、前記再生部において、前記スクリーンに温風を通流させ、前記吸放湿性材料が吸収した水分を前記温風により放出させて前記吸放湿性材料の水分吸収能力を再生し、前記放出手段の働により、前記再生部で前記温風に放出された水分を、前記除湿対象空間外に放出する除湿運転の実行が可能に構成され、
前記スクリーンの循環方向の一方の端部側に送気手段を備え、
前記除湿運転状態で、前記送気手段を駆動することにより、前記スクリーンの面に沿って前記空調対象空間内の空気を通流させる点にある。
ここで、前記放出手段は、少なくとも、再生部で生成される高湿になった温風を空調対象空間外へ放出する役割を果たす。
一方、吸放湿性材料に関しては、吸収部において水分を吸収し、再生部で水分を放出するため、その水分吸収能力が再生される。しかも、スクリーンに吸放湿性材料を保持させたり、スクリーン自体を吸放湿性材料で構成するため、スクリーンの他に吸放湿性材料を保持するための機械的な構造を必要せず、駆動部が少なく、単純で、騒音がほとんど発生しない構造の空調装置を提供することができる。
また、除湿運転時に、スクリーンの循環に加え、送気により積極的に空調対象空間の空気をスクリーンに接触させるため、空調対象空間の空気とスクリーンの接触率を上げることができ、単位時間当たりの除湿量を増加させることができる。
前記再生部が、開口部が対向して配設される、少なくとも一対のマニホールドを備え、
一方の前記マニホールドを吹出マニホールドとし、他方のマニホールドを吸気マニホールドとして、一対のマニホールド間に流通路を形成して構成され、
前記スクリーンが少なくとも一対の前記マニホールドの間を循環し、かつ、前記循環の際に、前記マニホールド間の前記流通路を通じて、前記温風が前記スクリーンを通流する点にある。
さらに、これら両マニホールドの開口部を囲む形態で高密度ブラシを設けておくと(開口端からスクリーンに向かう方向に植毛された刷毛を開口全周に亘って設ける)、当該高密度ブラシによりスクリーンとマニホールドの間が気密に保たれていることから、温風による再生の効果を高めることができる。
少なくとも一対のローラと、
前記一対のローラ間に渡って掛け廻されたスクリーンと、
前記スクリーンをローラ間を廻って循環させる駆動手段とを備え、
空調対象空間内の空気を少なくとも除湿する空調装置であって、
前記スクリーンに吸湿性を有する吸放湿性材料を保持させる、もしくは、前記スクリーンを吸放湿性材料から構成し、
前記スクリーンの循環経路内に、
前記空調対象空間内の空気に前記スクリーンが接触して、前記吸放湿性材料が前記空調対象空間の空気の水分を吸収する吸収部と、
前記スクリーンに温風を通流させ、前記吸放湿性材料が吸収した水分を前記温風により放出させて前記吸放湿性材料が水分を吸収する能力を再生する再生部とを設け、
前記再生部で前記温風に放出された水分を、前記空調対象空間とは異なる空調対象空間外に放出する放出手段を設け、
前記吸収部において、前記除湿対象空間内の空気に前記スクリーンが接触して、前記吸放湿性材料が前記除湿対象空間の空気の水分を吸収するとともに、前記再生部において、前記スクリーンに温風を通流させ、前記吸放湿性材料が吸収した水分を前記温風により放出させて前記吸放湿性材料の水分吸収能力を再生し、前記放出手段の働きにより、前記再生部で前記温風に放出された水分を、前記除湿対象空間外に放出する除湿運転可能に構成され、
前記スクリーンの横断方向に吸気手段を、
前記スクリーンの循環方向の一方の端部側に送気手段を備え、
前記吸気手段により吸引された前記空気は前記送気手段に通流されるように構成されており、
除湿運転状態で、前記吸気手段及び前記送気手段を駆動することにより、前記吸気手段により前記空気を吸引し、前記空気を前記スクリーンに通流させた後、前記スクリーンの面に沿って前記空気を通流させる点にある。
前記再生部において、前記スクリーンに前記空調対象空間外の空気を通流させ、前記吸放湿性材料が当該空気の水分を吸収し、当該空気を前記放出手段により前記空調対象空間外に放出し、前記吸収部に、昇温された前記空調対象空間内の空気を導くとともに、当該空気に前記スクリーンが接触して、前記吸放湿性材料が吸収した前記水分を放出して、当該空気を前記空調対象空間に戻す加湿運転状態とに、択一的に運転可能とされることにある。
即ち、除湿運転状態で吸湿材料の再生に使用してきた再生部に、空調対象空間外の空気を流通させ、前記スクリーンで吸放湿性材料が当該空気の水分を吸収させる。そして、そのように水分を吸収した空調対象空間外の空気を、前記放出手段により空調対象空間外に放出する。
一方、除湿運転状態で水分を吸収する用を果たす吸収部に、昇温された空調対象空間内の空気を導くとともに、この空気に前記スクリーンが接触して、吸放湿性材料が吸収した水分を放出して、空調対象空間に戻すものとする。
このようにすることで、空調対象空間の加湿を良好に行える。
以下に図面を参照して本願発明の空調装置100について説明する。
図1〜3は各々、本願発明の第1実施形態に係る空調装置100を示す斜視図、正面図、左側面図である。これらの図では、空調装置100の構造の理解を容易とするために、特に空調装置100に備えられる機構を主に示しているが、空調装置100の機能を損なわない範囲において、装置カバーが備えられている。他の図でも、この点に関しては同様である。
本願発明に係る空調装置100は、少なくとも一対のローラ31と、当該一対のローラ31間に渡って掛け廻されたスクリーン11と、ローラ31を駆動してスクリーン11を一対のローラ31間に渡って循環させる駆動手段30である駆動ギア対32及びモータ33とを備えており、スクリーン11は後述するキルティング構造によりデシカント12(吸放湿性材料の一例)を保持している。また、スクリーン11が掛け廻されたローラ31のうち、一方のローラ31は駆動ギア対32の一方と一体的に回転するように構成されており、駆動ギア対32の他方はモータ33と連結されている。駆動ギア対32はこの連結されたモータ33により駆動され、駆動ギア対32の駆動により、スクリーン11は居室内の空気A1を除湿する吸収部10とデシカント12の除湿能力を再生する再生部20とを循環するように回転する(図3、図6及び図7参照)。
さらに、スクリーン11自体を、上記の有機系やパラフィン系の吸湿性繊維や、繊維と繊維の間に水分を保持するフェルト状の吸放湿性繊維であり、例えばアクリレート系繊維などの吸放湿性や充填性に優れた吸放湿性繊維で構成してもよい。
このように、温風HAの熱源として室外機302の排熱を利用することで、除湿動作において熱需要を創出することができ、例えば、夏季の燃料電池の稼働率を上げ、省エネルギー化を図ることができる。
なお、後述する第2〜第3実施形態及び第1参考形態は、いずれも第1実施形態における吸収部10の構造を別形態としたもので、他の部分の構造、例えば再生部20の構造は、上述した第1実施形態と同様である。よって、以下の第2〜第3実施形態及び第1参考形態では、いずれも吸収部10の構造について説明する。
本願発明の第2実施形態は、図11、図12に示すように、第1実施形態の構成に加えて、スクリーン11の上方に、送気手段13としてシロッコファン13aを設けたものである。この空調装置100では、除湿時はこのシロッコファン13aを駆動して居室内の空気A1を居室から吸引してスクリーン11の面とほぼ平行の方向に送気し、これまで説明してきた吸収部10を介する居室内からの除湿に加えて、居室内の空気A1とスクリーン11の接触率を上げることで、単位時間当たりの除質量を増加させる。なお、スクリーン11と居室内の空気A1の接触を増加させるべく、スクリーン11の回転方向とシロッコファン13aによる送気方向は、対向方向であることが望ましい。
第1参考形態は、スクリーン11を備えた空調装置100本体とは別の位置から居室内に除湿した空気A2を吹き出す吹出口14bを備えた例で、図13に示すように、スクリーン11の側方に、吸気手段14として小型吸引ファン14aを設けたものである。この参考形態では、除湿時はこの小型吸引ファン14aを駆動して居室内の空気A1を吸引し、除湿用マニホールド16を通じてスクリーン11を通過させた後、スクリーン11の通過により除湿された空気A2を、空調装置100と離れたところに別途設けられることが多い、吹出口14bから居室内へ送気する。居室内へ送気される空気A2は確実にスクリーン11を通過しているため、除質量の増加が期待できる。
本願発明の第3実施形態は、図14に示すように、スクリーン11の上方及び側方に、各々、送気手段13としての送気口13b及び吸気手段14としての小型吸引ファン14aを設けたものである。この実施形態に係る空調装置100は、除湿時は小型吸引ファン14aを駆動して、居室内の空気A1を吸引し、スクリーン11を通過させた後、吸引して除湿した空気A2を居室内に送気する際は、送気口13bから、スクリーン11の面とほぼ平行な方向へ送気する。これにより、居室内へ送気される空気A2は確実にスクリーン11を通過しているとともに、居室内への送気の際も、スクリーン11との接触が増加するように送気されているため、さらなる除質量の増加が期待できる。
これまで説明してきた実施形態では、吸収部10において、空調対象空間内の空気にスクリーン11を接触させ、吸放湿性材料12が前記空調対象空間の空気の水分を吸収するとともに、再生部20において、スクリーン11に別途得られる温風を通流させ、吸放湿性材料12が吸収した水分を温風により放出させ、水分を温風とともに、空調対象空間外に放出することにより、空調対象空間を除湿する除湿運転状態に関して説明した。
図15には、除湿運転状態にある本願に係る空調装置500の運転状態を示し、図16には、この加湿運転状態にある本願に係る空調装置500の運転状態を示した。
そして、スクリーンの循環経路内に、先の例と同様な、開口部210が対向して配設される少なくとも一対の第1マニホールド21を備え、一方の第1マニホールド21aを吹出マニホールドとし、他方の第1マニホールド21bを吸気マニホールドとして、一対の第1マニホールド21間に所定の流通路を形成するように構成されている。これら一対の第1マニホールド21間に、スクリーン11が循環し、この循環の際に、一対の第1マニホールド21間で、一対の第1マニホールド21間を流れる気体と、吸放湿性材料12との間で、水分の授受を行うことができる。この一対の第1マニホールド21間を流れる空気は、除湿運転状態、加湿運転状態で、それぞれ以下のようになる。
除湿運転状態では、図15に示すように、顕熱熱交換器501、温水−温風熱交換器502で昇温された温調対象空間外の空気(室外空気OAとして細破線で示している)が、吹出マニホールド(第1マニホールド21a)から吹出され、吸放湿性材料12から水分を奪った後、吸気マニホールド(第1マニホールド21b)に吸気され、温調対象空間外へ放出できるように構成されている(この放出される、水分を含む放出流をEAとして太破線で示している)。
加湿運転状態では、図16に示すように、温調対象空間外の空気(室外空気OAとして細破線で示している)が加熱されることなく、吹出マニホールド(第1マニホールド21a)に導かれた後、吹出され、吸放湿性材料12に水分を与えた後、吸気マニホールド(第1マニホールド21b)に吸気され、温調対象空間外へ放出できるように構成されている(この水分を除かれた放出流をEAとして太破線で示している)。
除湿運転状態では、図15に示すように、第2マニホールド504が吸気マニホールドとして働く場合、空調対象空間からスクリーン11を介して空調対象空間の空気を吸引し、その吸引した室内空気を空調対象空間に吹出すように働くことができるようになっている(第2マニホールド504により吸気され、再度、空調対象空間に戻される空気SAの流れを細一点鎖線で示している)。
加湿運転状態では、図16に示すように、この第2マニホールド504が吹出マニホールドとして働く場合は、温水−温風熱交換器502で昇温された空調対象空間の室内空気を、当該第2マニホールド504よりスクリーン11を介して空調対象空間に吹出すように働く(加熱前の室内空気をRAを細一点鎖線で示し、加熱後の室内空気をHAとして太一点鎖線で示している)。
除湿運転状態
図15に示すように、この運転状態にあっては、室外空気OAは、第一3方弁v1を介して、顕熱熱交換器501に導かれ、この顕熱熱交換器501において、吸気マニホールドとして働いている第1マニホールド21bから帰還する室外空気OAと熱交換する。さらに、顕熱熱交換器501から放出される室外空気OAは、第二3方弁v2を介して温水−温風熱交換器502に導かれ、さらに加温される。この、温水−温風熱交換器502から放出される温風は、第三3方弁v3及び第四3方弁v4を介して、吹出マニホールドとして働く第1マニホールド21aに導かれ、スクリーン11に向けて吹出される。結果、一対の第1マニホールド21は、吸放湿性材料12を再生される再生部20として働くことができる。吸気マニホールドとして働いている第1マニホールド21bから帰還する室外空気OAは、顕熱熱交換器501で保有する熱を顕熱熱交換器501に導かれた室外空気OAに与えた後、温調対象空間外に放出される。この放出流をEAとしている。また、この流れは、送風機503aにより発生される。
この室外空気OAの順路において、第一3方弁v1は、室外空気OAの吸気部から顕熱熱交換器501の間に、第二3方弁v2は顕熱熱交換器501と温水−温風熱交換器502との間に、第三3方弁v3及び第四3方弁v4は、温水−温風熱交換器502と吹出マニホールドとして働く第1マニホールド21aとの間に備えられている。除湿運転状態では、第三3方弁v3及び第四3方弁v4は直列に連通接続され、温水−温風熱交換器502と吹出マニホールドとして働く第1マニホールド21aとの間の連通状態が確保される。
除湿運転状態では、第五3方弁v5及び第六3方弁v6は直列に連通接続される。
第五3方弁v5、第六3方弁v6は、吸気マニホールドとして働く第2マニホールド504と送風機503bとの間に設けられ、この送風機503bより下流側で居室までに、第七3方弁v7、第八3方弁v8が設けられている。
図16に示すように、この運転状態にあっては、室外空気OAは、第一3方弁v1を介して、第四3方弁v4に導かれ、吹出マニホールドとして働いている第1マニホールド21aに導かれる。そして、吹出マニホールドからスクリーン11に向けて吹出される。結果、除湿運転状態で再生部20として働いた、一対の第1マニホールド21は、吸放湿性材料12に水分を吸収させる吸収部として働く。吸気マニホールドとして働いている第1マニホールド21bから帰還する室外空気OAは、顕熱熱交換器501に導かれ、そのまま放出される。この加湿運転状態では、顕熱熱交換器501は実質的に働くことはない。この流れは、送風機503aにより発生される。
再生部20において、スクリーン11に空調対象空間外の空気を通流させ、吸放湿性材料12が当該空気の水分を吸収し、送風機(放出手段の一例)により空調対象空間外に放出し、吸収部10において、昇温された空調対象空間内の空気を導くとともに、当該空気にスクリーン11が接触して、吸放湿性材料12が吸収した水分を放出して、空調対象空間に戻す加湿運転状態とに、択一的に運転可能となっている。
上記実施形態では、除湿対象空間の一例として居室を挙げたが、本願発明の技術的思想は居室に限られることなく、湿度を比較的低い環境に保つことが要求される倉庫や図書室等などにも適用できる。また、上記実施形態で吸放湿性材料として有機系やパラフィン系の吸湿性繊維や、繊維と繊維の間に水分を保持するフェルト状の吸放湿性繊維を挙げたが、吸放湿性材料はスクリーンで保持可能な吸放湿性を有する材料であればよく、特定の物質に限定されるものではない。
上述の第1〜第3実施形態では、本願発明は主に梅雨及び夏季の除湿を想定しており、例えば幅1.8m、目付け量300g/m3、吸放湿性材料濃度(スクリーンを通常の非
吸放湿性材料で構成し、上記吸放湿性繊維をキルティングとして保持される構造における、吸放湿性繊維質量/スクリーン質量×100)を20%、吸脱着率(ある温度湿度での単位吸放湿性繊維質量当りの有効な吸湿量の割合)10%のスクリーンを、1cm/s程度の速度で1時間に30回以下程度回転させ、これにより1時間に0.4リットル程度の除質量を得られる。ここで、先の吸脱着率は、例えば、室温30℃相対湿度60%でのデシカント吸湿能力を0.3g/gとする場合、この吸湿能力の約35%を有効に利用でいるとして、0.3g/g×0.35=0.105g/g:約10%として求めることができる。
脱着率10のスクリーンを、1cm/s程度の速度で1時間に30回以下程度回転させ、除湿運転・加湿運転を行うことができる。
11 スクリーン
12 デシカント
13 送気手段
14 吸気手段
20 再生部
21 再生用マニホールド
22 高密度ブラシ
30 駆動手段
31 ローラ
100 空調装置
302 コージェネレーションシステム(燃料電池)
A1 除湿対象空間の空気(居室内の空気)
AR 温風流通路
HA 温風
OA 除湿対象空間外の空気(室外空気)
Claims (6)
- 少なくとも一対のローラと、
前記一対のローラ間に渡って掛け廻されたスクリーンと、
前記スクリーンをローラ間を廻って循環させる駆動手段とを備え、
空調対象空間内の空気を少なくとも除湿する空調装置であって、
前記スクリーンに吸湿性を有する吸放湿性材料を保持させる、もしくは、前記スクリーンを吸放湿性材料から構成し、
前記スクリーンの循環経路内に、
前記空調対象空間内の空気に前記スクリーンが接触して、前記吸放湿性材料が前記空調対象空間の空気の水分を吸収する吸収部と、
前記スクリーンに温風を通流させ、前記吸放湿性材料が吸収した水分を前記温風により放出させて前記吸放湿性材料が水分を吸収する能力を再生する再生部とを設け、
前記再生部で前記温風に放出された水分を、前記空調対象空間とは異なる空調対象空間外に放出する放出手段を設け、
前記吸収部において、前記除湿対象空間内の空気に前記スクリーンが接触して、前記吸放湿性材料が前記除湿対象空間の空気の水分を吸収するとともに、前記再生部において、前記スクリーンに温風を通流させ、前記吸放湿性材料が吸収した水分を前記温風により放出させて前記吸放湿性材料の水分吸収能力を再生し、前記放出手段の働きにより、前記再生部で前記温風に放出された水分を、前記除湿対象空間外に放出する除湿運転可能に構成され、
前記スクリーンの循環方向の一方の端部側に送気手段を備え、
前記除湿運転状態で、前記送気手段を駆動することにより、前記スクリーンの面に沿って前記空調対象空間内の空気を通流させる空調装置。 - 少なくとも一対のローラと、
前記一対のローラ間に渡って掛け廻されたスクリーンと、
前記スクリーンをローラ間を廻って循環させる駆動手段とを備え、
空調対象空間内の空気を少なくとも除湿する空調装置であって、
前記スクリーンに吸湿性を有する吸放湿性材料を保持させる、もしくは、前記スクリーンを吸放湿性材料から構成し、
前記スクリーンの循環経路内に、
前記空調対象空間内の空気に前記スクリーンが接触して、前記吸放湿性材料が前記空調対象空間の空気の水分を吸収する吸収部と、
前記スクリーンに温風を通流させ、前記吸放湿性材料が吸収した水分を前記温風により放出させて前記吸放湿性材料が水分を吸収する能力を再生する再生部とを設け、
前記再生部で前記温風に放出された水分を、前記空調対象空間とは異なる空調対象空間外に放出する放出手段を設け、
前記吸収部において、前記除湿対象空間内の空気に前記スクリーンが接触して、前記吸放湿性材料が前記除湿対象空間の空気の水分を吸収するとともに、前記再生部において、前記スクリーンに温風を通流させ、前記吸放湿性材料が吸収した水分を前記温風により放出させて前記吸放湿性材料の水分吸収能力を再生し、前記放出手段の働きにより、前記再生部で前記温風に放出された水分を、前記除湿対象空間外に放出する除湿運転可能に構成され、
前記スクリーンの横断方向に吸気手段を、
前記スクリーンの循環方向の一方の端部側に送気手段を備え、
前記吸気手段により吸引された前記空気は前記送気手段に通流されるように構成されており、
除湿運転状態で、前記吸気手段及び前記送気手段を駆動することにより、前記吸気手段により前記空気を吸引し、前記空気を前記スクリーンに通流させた後、前記スクリーンの面に沿って前記空気を通流させる空調装置。 - 前記温風が、コージェネレーションシステムの排熱を熱源として空調対象空間外の空気を暖めたものである請求項1又は2記載の空調装置。
- 前記再生部が、
開口部が対向して配設される少なくとも一対のマニホールドを備え、
一方の前記マニホールドを吹出マニホールドとし、他方のマニホールドを吸気マニホールドとして、一対のマニホールド間に流通路を形成して構成され、
前記スクリーンが少なくとも一対の前記マニホールドの間を循環し、かつ、前記循環の際に、前記マニホールド間の前記流通路を通じて、前記温風が前記スクリーンを通流する請求項1から3の何れか一項記載の空調装置。 - 前記スクリーンがキルティング構造を有し、
前記キルティング構造にデシカントを充填することで、前記吸放湿性材料を保持している請求項1〜4のいずれか一項記載の空調装置。 - 除湿運転状態と、
前記再生部において、前記スクリーンに前記空調対象空間外の空気を通流させ、前記吸放湿性材料が当該空気の水分を吸収し、当該空気を前記放出手段により前記空調対象空間外に放出し、前記吸収部にて、昇温された前記空調対象空間内の空気を導くとともに、当該空気に前記スクリーンが接触して、前記吸放湿性材料が吸収した前記水分を放出して、当該空気を前記空調対象空間に戻す加湿運転状態とに、択一的に運転可能とされる請求項1〜5のいずれか一項記載の空調装置。
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