JP6394521B2 - 加湿装置 - Google Patents

Description

本発明は、室内に対して加湿空気を提供する加湿装置に関する。

特許文献１は、車室内の乗員に対して加湿された空気を供給する車両用除加湿装置の一形態を開示している。特許文献１に記載の装置は、通気可能なエレメントに吸着材を担持させてなる吸着素子と、吸着素子を直接加熱するように吸着素子の非通気面に設置されたヒータと、正逆回転可能な送風機と、を備えている。

例えば、外気が乾燥している冬季において、ヒータの通電を遮断した状態で、送風機を一方向に回転することにより、室内の空気を吸着素子に導入する。このとき吸着材は常温であるので、吸着素子は吸着機能を発揮し、通過する空気から水分を除去し、除湿された空気が室内に吹き出される。この吸着操作が一定時間行われると、次にヒータに通電を行い、ヒータによって吸着素子が加熱される。ヒータの通電に応じて送風機の回転方向を逆転して逆向きの送風が行われ、吸着素子から脱離した水分が送風に含まれるので、加湿空気が室内に供給される。

まず、吸着素子からの水分脱離は、吸着素子の温度を上昇させる、もしくは吸着素子に相対湿度の低い空気を流入させることが必要である。

このように脱離時には、ヒータに通電を開始して吸着素子を加熱し始めるため、脱離時に吸着素子の温度を速やかに上昇させることができない。したがって、吸着素子を目標とする温度まで上昇させるのに時間を要する。仮に早期に吸着素子の温度を上昇させるには、ヒータの加熱出力を大きくする必要がある。

また、脱離時に時間をかけて温度上昇した吸着素子は、吸着時に切り替わると、ヒータへの通電停止によって、吸着素子は徐々に温度低下するようになる。したがって、吸着材を目標とする温度まで低下させるのに時間を要する。加湿空気及び除湿空気の温度と湿度は、脱離、吸着の切替時に、吸着素子の温度変化と同様にゆるやかに変化する。

特許第５２６６６５７号公報

特許文献１の装置は、前述したように、ヒータの通電を開始することによって吸着素子を加熱するため、脱離時に吸着素子を所定温度まで上昇させるのに時間を要する。また、ヒータの通電を遮断することによって、成り行きで吸着素子の温度が低下するため、吸着時に吸着素子を所定温度まで低下させるのに時間を要する。これにより、脱離及び吸着に関する切替時の温度応答性や湿度応答性が悪く、ユーザの快適性を損なうという問題がある。

また、特許文献１の装置では、ヒータによって吸着素子を直接加熱するため、吸着素子から脱離した水分が空気とともに、そのままユーザに供給される。したがって、ユーザに対して暖かい加湿空気が吹き出されるので、ユーザに不快感を与えかねない。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、吸着、脱離の切替時に、温湿度応答性の改善が図れる加湿装置を提供することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。また、特許請求の範囲及びこの項に記載した括弧内の符号は、ひとつの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

開示された発明のひとつは、吸着材から脱離させた水分によって加湿した加湿空気を加湿対象空間（Ｒ）に供給する加湿装置（１）に係る発明であって、吸着材に供給される空気を加熱する加熱手段（３）と、吸着材を有し、加熱手段によって加熱された空気に対して、吸着材に吸着されている水分を脱離する吸着材モジュール（４）と、吸着材モジュールによって加湿された空気を冷却する冷却手段（５）と、を備え、
吸着材から水分を脱離させる脱離時には、加熱手段によって加熱された空気に対して吸着材から水分を脱離させた後、さらに当該空気を冷却手段によって冷却してから加湿空気として加湿空間に供給し、
吸着材に空気の水分を吸着させる吸着時には、冷却手段によって空気を冷却してから、
吸着材で水分を吸着させることを特徴とする。

この発明によれば、脱離時に、吸着材モジュールに供給する前の空気を加熱手段で加熱するため、当該空気を迅速に温度上昇させることができる。さらに、空気温度が迅速に上昇することにより、空気の相対湿度を迅速に下げることができるため、吸着材モジュールでの水分脱離が活発に行われ、吸着材モジュールを流出した後の空気の相対湿度を迅速に高めることができる。

一方、吸着時には、吸着材モジュールに供給する前の空気を冷却手段で冷却するため、当該空気を迅速に温度低下させることができる。さらに、空気温度が迅速に低下することにより、空気の相対湿度を迅速に高めることができるため、吸着材モジュールでの水分吸着が活発に行われ、吸着材モジュールを流出した後の空気の相対湿度を迅速に低下させることができる。このように、脱離時及び吸着時の両方において、従来技術に比較して、吸着材モジュール流出後の空気に関する温度応答性及び湿度応答性を著しく改善することができる。したがって、本発明によれば、吸着及び脱離の切替時に、温湿度応答性の改善が図れる加湿装置を提供できる。

また、吸着時に用いる冷却手段は、脱離時には、吸着素子を通過して加湿された空気を冷却するため、ユーザに対して涼しい加湿空気が吹き出されるので、ユーザに快適感を提供することができる。

第１実施形態に係る加湿装置が車両に搭載される位置を示す概要図である。 第１実施形態の加湿装置の概要構成を示す断面図である。 第１実施形態の装置と従来の装置とについて、吸着素子を流出した後の空気の温度変化と相対湿度変化を示すグラフである。 第２実施形態に係る加湿装置の概要構成を示す断面図である。 第３実施形態に係る加湿装置の概要構成を示す断面図である。 第４実施形態に係る、送風機及び風向変更装置の構成と、吸着時の各部の作動とを示す断面図である。 第４実施形態に係る、送風機及び風向変更装置の構成と、脱離時の各部の作動とを示す断面図である。 図６中のケーシングの片側半分、送風機、第１ガイド部、第２ガイド部に関する斜視図である。 第４実施形態の送風機についてファン回転軸に平行な断面図である。 第４実施形態について、吸着時の送風機の作動を説明するための拡大図である。 第４実施形態について、脱離時の送風機の作動を説明するための拡大図である。 第５実施形態に係る加湿装置において、吸着時の状態を示した断面図である。 第５実施形態の加湿装置において、脱離時の状態を示した断面図である。

以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組み合わせが可能であることを明示している部分同士の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示してなくとも実施形態同士を部分的に組み合わせることも可能である。

（第１実施形態）
開示する発明に含まれる加湿装置は、室内の内装部材に装着される装置であり、室内を加湿対象空間とする装置である。以下の各実施形態では、加湿装置の一例として、図１に図示するように車両に適用した場合を説明する。したがって、車両に搭載される加湿装置１は、車室内Ｒを加湿対象空間とする。さらに、加湿装置１を備える車両は、車室内Ｒの温度調整を行う車両用空調装置を備える。

図１及び図２に示すように、加湿装置１は、車両の天井に配置される。図１及び図２に記載した上下前後の各矢印は、加湿装置１を車両に搭載した状態における各方向を示している。したがって、上側、下側、前側、後側は、それぞれ、車両上方、車両下方、車両前方、車両後方である。加湿装置１は、その外殻を形成するケーシング６の内部に、送風機２、加熱装置３、吸着材モジュール４、冷却装置５等を収容して構成されている。

図２に示すように、加湿装置１においては、吸着素子から水分が脱離する脱離時に空気が流れる方向Ａ２に、加熱装置３、吸着材モジュール４、冷却装置５の順に並ぶように設置されている。したがって、脱離時に、第１開口部６０から導入された車室内空気は、加熱装置３で加熱されてから、吸着材モジュール４を通過して水分が加えられ、さらに冷却装置５で冷却された後、第２開口部６１から車室内へ吹き出される。この脱離時の空気の流れは、図２において実線の矢印で示されている。

加湿装置１には、吸着素子に水分が吸着される吸着時に空気が流れる方向Ａ１に、冷却装置５、吸着材モジュール４、加熱装置３の順に並ぶように設置されている。したがって、吸着時に、第２開口部６１から導入された車室内空気は、冷却装置５で冷却されてから、吸着材モジュール４を通過して水分を放出し、さらに加熱装置３で加熱された後、第１開口部６０から車室内へ吹き出される。この吸着時の空気の流れは、図２において破線の矢印で示されている。

送風機２は、図２に示す例では、他の装置よりも第１開口部６０に近い位置に設置されているが、送風機２の設置位置は、この位置に限定されない。したがって、送風機２は、第１開口部６０と第２開口部６１との間に形成される天井裏の空気通路６２において、任意の位置に設置することができる。

送風機２は、軸流のファン２０を電動モータにて回転駆動する電動送風機である。送風機２は、制御装置から出力される制御電圧によって稼働率、すなわち回転数や送風空気量が制御される送風手段である。さらに、送風機２は、制御装置によって電動モータの回転方向が切り替えられることで送風空気の流れ方向を相反する向きに切り替えることができるように構成されている。

例えば、制御装置が電動モータを正転させると、送風空気は、図２の実線矢印に示すように流れる。車室内の空気は、第１開口部６０からケーシング６の空気通路６２へ吸い込まれ、加熱装置３、吸着材モジュール４、冷却装置５の順に流れ、加湿空気となって第２開口部６１から車室内の前席に着座している乗員の上半身側へ吹き出される。

一方、制御装置が電動モータを反転させると、送風空気は、図２の破線矢印に示すように流れる。車室内の空気は、第２開口部６１からケーシング６の空気通路６２へ吸い込まれ、冷却装置５、吸着材モジュール４、加熱装置３の順に流れ、除湿空気となって第１開口部６０から車室内の後部座席側へ吹き出される。

ケーシング６は、樹脂または金属によって箱状に形成され、内部に送風機２から送風された送風空気を流通させる空気通路６２を形成している。ケーシング６は、上下方向の厚み寸法が車両天板１１の車室内側に取り付けられた内装部材１２の厚み寸法と同程度となっているとともに、車両天板１１に沿って広がる薄形の直方体状に形成されている。

ケーシング６の下面、すなわち車室内側の面には、車室内Ｒと空気通路６２との間で送風空気を流入出させる少なくとも２つの開口部が形成されている。これらの開口部のうち、車両前方側に配置された第２開口部６１は、車両前席に着座している乗員の上半身に向かって開口している。車両後方側に配置された第１開口部６０は、後部座席側に向かって開口している。例えば、第１開口部６０、第２開口部６１には、通風抵抗の比較的小さい網状のフィルタが配置され、ケーシング６内の空気通路６２に異物が流入してしまうことを抑制することができる。

吸着材モジュール４は、吸着材を担持させた複数の金属製の板状部材４０を間隔をあけて積層配置し、板状部材４０の間に送風空気を通過させる通路を備えている。この実施形態の吸着材モジュール４では、このように吸着材を担持させた複数の板状部材４０を積層配置することで、送風空気と吸着材との接触面積を増加させることができる。吸着材モジュール４では、吸着材として、シリカゲル等の高分子吸着材、ゼラチン質の軟泥が乾燥して多面体を作ったものであるゼロライト等の吸湿材料を採用している。

加熱装置３は、ケーシング６内の空気通路６２を流通する空気を加熱可能な加熱手段である。加熱装置３は、空気を加熱可能な構成であれば、その加熱方法として各種の方法を採用できる。加熱装置３には、通電によって発熱する発熱体を有する装置、室内の空気よりも高温の媒体と空気とを熱交換することによって室内空気を加熱する装置を用いることができる。加熱装置３は、例えば、ニクロム線ヒータ、ＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）ヒータを有する装置、熱交換器等である。熱交換器に用いる空気よりも高温の媒体には、温水、冷媒、エンジン冷却水、車両において発熱する電子部品等の発熱体を採用することができる。

冷却装置５は、ケーシング６内の空気通路６２を流通する空気を冷却可能な冷却手段である。冷却装置５は、空気を冷却可能な構成であれば、その冷却方法として各種の方法を採用できる。冷却装置５には、通電によって吸熱するペルチェ素子を有する装置、室内の空気よりも低温の媒体と空気とを熱交換することによって室内空気を冷却する装置を用いることができる。冷却装置５は、例えば、ペルチェ素子を有するサーモモジュール、熱交換器等である。熱交換器に用いる空気よりも低温の媒体には、外気、空調空気、空調装置に用いられる冷凍サイクルを流れる冷媒等を採用することができる。

低温の媒体として外気を用いる熱交換器には、ヒートシンクがある。ヒートシンクは、伝熱性に優れる金属、例えば、アルミニウム、銅で形成された複数のフィンを有する伝熱部材である。ヒートシンクは、例えば、車両天板１１に取り付けられる。ヒートシンクは、車室外の外気の温度をケーシング６内の空気通路６２に伝熱する機能を果たす。ヒートシンクは、車室外の外気とケーシング６内の空気通路６２を流通する送風空気とを熱交換させることができる。このヒートシンクは、外気の有する冷熱を車室内の送風空気に放冷することによって送風空気を冷却する冷却手段、または、送風空気の有する熱を外気に放熱させることによって送風空気を冷却する冷却手段を構成する。

制御装置は、ＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭ等を含むマイクロコンピュータとその周辺回路から構成されており、その出力側に接続された送風機２の作動を制御する。また、制御装置は、加熱装置３や冷却装置５による加熱作用や冷却作用を制御するものであってもよい。

制御装置の入力側には、車室内Ｒの空気温度を検出する内気温検出手段としての内気センサ、車室外温度（外気温）を検出する外気温検出手段としての外気センサ等が接続されており、これらのセンサの検出信号が入力される。さらに、制御装置の入力側には、加湿装置１０を作動させる作動スイッチ等が接続されており、これらのスイッチの操作信号が入力される。

また、この制御装置は、例えば、車両用空調装置の各構成機器の作動を制御する空調用制御装置等と一体的に構成されるものでもよい。また、この制御装置は、空調用制御装置と別体で、制御対象とする装置の制御状態に関する情報を互いに通信するものであってもよい。

次に、上記構成における加湿装置１の作動について説明する。加湿装置１は、例えば、車室内が車両用空調装置によって温度調整された状態で、乗員の操作によって作動スイッチがＯＮされると作動する。

例えば、加湿装置１は、冬季のように比較的外気温が低く、車室内Ｒが乾燥しやすいときに作動させる。したがって、以下の作動説明では、加湿装置１の作動時に、外気温が５℃となっており、車室内Ｒの空気温度が２５℃に温度調整されており、さらに、車室内Ｒの相対湿度が２０％ＲＨ程度となっている状態を前提として説明する。

加湿装置１では、作動スイッチが投入されると、制御装置が送風機２の電動モータを正転させる状態と反転させる状態とを、例えば所定時間毎に交互に切り替える。これにより、送風空気が図２の実線矢印に示すように流れる通風経路と、図２の破線矢印に示すように流れる通風経路とが所定時間毎に切り替えられることになる。

まず、制御装置が送風機２の電動モータを正転させた状態を、図３の作動説明図を用いて説明する。また、図３に示した空気温度と相対湿度は、吸着材モジュール４を流出した後の値であり、冷却装置５で冷却される前の値である。制御装置が送風機２の電動モータを正転させると、２５℃に温度調整されている車室内Ｒの空気が、第１開口部６０を介して、加湿装置１のケーシング６内の空気通路６２へ吸い込まれる。空気通路６２に吸い込まれた送風空気は、まず加熱装置３を通過するときに加熱される。

この際、加熱装置３を通過後の送風空気の温度が車室内Ｒの空気温度よりも所定温度（例えば、５℃）分高くなるように、制御装置が加熱装置３を一定出力で作動させる、もしくは空気の温度変化に応じて加熱装置３の出力を制御する。したがって、加熱装置３を通過後の送風空気の温度が３０℃程度に上昇する。

加熱装置３を通過後の送風空気は、吸着材モジュール４に流入する。この際、加熱装置３を通過後の温度上昇した送風空気の相対湿度は、車室内Ｒの空気の相対湿度よりも低下している。したがって、加熱装置３を通過後の、相対湿度が下がった送風空気を吸着材モジュール４の吸着材に接触させることで、吸着材に吸着している水分が空気に脱離しやすい状況となる。つまり、加熱装置３によって相対湿度が下げられた空気は、吸着材が保持している水分を含みやすく、吸着材モジュール４を流出後の空気は、十分に加湿された加湿空気となる。

この加湿空気は、さらに冷却装置５によって冷却されるため、加熱装置３によって温度上昇された加湿空気の温度が低下することになる。これにより、加湿空気を涼風にした状態で、第２開口部６１から乗員に向けて提供できる。したがって、加湿装置１によれば、脱離時に、加熱装置３による加熱によって十分に加湿された空気を、冷却装置５によって涼風にすることで、乗員の快適性を向上する加湿風を提供することができる。

この脱離時には、吸着材モジュール４に供給する前の空気を加熱装置３で加熱するため、当該空気を迅速に温度上昇させることができる。さらに、空気温度が迅速に上昇したことにより、空気の相対湿度を迅速に下げることができるため、吸着材モジュール４での水分脱離が活発に行われ、吸着材モジュール４を流出後の空気の相対湿度を迅速に高めることができる。これに対して、前述した従来技術では、吸着材モジュールを加熱する方式のため、吸着材モジュールは徐々に温度上昇するようになる。このため、吸着材モジュールでの水分脱離が活発に行われないので、吸着材モジュール４を流出後の空気の相対湿度は徐々にしか上昇しない（以上図３参照）。

次に、制御装置が送風機２の電動モータを反転させた状態を、図３の作動説明図を用いて説明する。制御装置が送風機２の電動モータを反転させると、２５℃に温度調整されている車室内Ｒの空気が、第２開口部６１を介して、加湿装置１のケーシング６内の空気通路６２に吸い込まれる。空気通路６２に吸い込まれた送風空気は、まず冷却装置５を通過するときに冷却される。

冷却装置５を通過後の送風空気は、吸着材モジュール４に流入する。この際、冷却装置５を通過後の温度低下した送風空気の相対湿度は、車室内Ｒの空気の相対湿度よりも上昇している。これにより、車室内Ｒの空気に対して相対湿度が高まった送風空気を吸着材に接触させることができるので、空気の水分が吸着材に吸着しやすい状況となる。つまり、冷却装置５によって相対湿度が上げられた空気は、吸着材に水分を吸着させやすく、吸着材モジュール４を流出後の空気は、十分に除湿された除湿空気となる。

さらに、吸着材モジュール４を流出した送風空気は、加熱装置３を通過する際に加熱され、第１開口部６０を介して、乗員の上半身を向いていない、後部座席側や車室内の下方に吹き出される。

この吸着時には、吸着材モジュール４に供給する前の空気を冷却装置５で冷却するため、当該空気を迅速に温度低下させることができる。さらに、空気温度が迅速に低下したことにより、空気の相対湿度を迅速に高めることができるため、吸着材モジュール４での水分吸着が活発に行われ、吸着材モジュール４を流出後の空気の相対湿度を迅速に低下させることができる。これに対して、前述した従来技術では、吸着時にヒータを停止して吸着材モジュール４の加熱を止める方式のため、吸着材モジュールは成り行きで徐々にしか温度低下しないので、吸着材モジュールにおいて活発な吸着は行われない。したがって、吸着材モジュールを流出後の空気の相対湿度は徐々にしか低下しない（以上図３参照）。

次に、第１実施形態の加湿装置１がもたらす作用効果について説明する。加湿装置１は、吸着材から脱離させた水分によって加湿した加湿空気を加湿対象空間（車室内Ｒ）に供給する。加湿装置１は、吸着材に供給される空気を加熱する加熱手段と、吸着材を有し、加熱手段によって加熱された空気に対して吸着材に吸着されている水分を脱離する吸着材モジュール４と、吸着材モジュール４によって加湿された空気を冷却する冷却手段とを備える。吸着材から水分を脱離させる脱離時には、加熱手段によって加熱された空気に対して吸着材から水分を脱離させた後、さらに当該空気を冷却手段によって冷却してから加湿空気として加湿空間に供給する。吸着材に空気の水分を吸着させる吸着時には、冷却手段によって空気を冷却してから、吸着材で水分を吸着させる。

この構成によれば、脱離時に、吸着材モジュール４に供給する前の空気を加熱手段で加熱するため、当該空気を迅速に温度上昇させることができる。さらに、空気温度が迅速に上昇することにより、空気の相対湿度を迅速に下げることができる。これにより、吸着材モジュール４での水分脱離が活発に行われ、吸着材モジュール４を流出後の空気の相対湿度を迅速に高めることができる。

一方、吸着時には、吸着材モジュール４に供給する前の空気を冷却手段で冷却するため、当該空気の迅速な温度低下が得られる。さらに、空気温度が迅速に低下することにより、空気の相対湿度を迅速に高めることができる。これにより、吸着材モジュール４での水分吸着が活発に行われ、吸着材モジュール４を流出後の空気の相対湿度を迅速に低下させることができる。以上のように、脱離時及び吸着時の両方において、前述した従来技術に比較して、吸着材モジュール４を流出後の空気の温度応答性及び湿度応答性を著しく改善することができる加湿装置１を提供できる。この加湿装置１は、室内にいる人の快適性を損なわずに、効果的な加湿及び除湿を実現することができる。

また、加湿装置１によれば、吸着材モジュール４を流出後の空気について、脱離時の迅速な温湿度の上昇と吸着時の迅速な温湿度の低下とを両立できる装置を、簡素な構成で提供することができる。

また、加熱手段、吸着材モジュール４、冷却手段は、吸着時、脱離時にそれぞれ空気が流通する空気通路６２に設けられる。送風手段は、空気通路６２において脱離時と吸着時とで、互いに逆向きの空気の流れ方向を発生させる。加熱手段、吸着材モジュール４及び冷却手段は、空気通路６２において、脱離時に空気が流れる方向に、加熱手段、吸着材モジュール４、冷却手段の順に並んで設けられる。この構成によれば、送風手段による送風方向の向きを変更することにより、脱離時、吸着時を容易に切り替えることが可能な加湿装置１を提供できる。また、通風経路を切り替える通風経路切替手段を設ける必要がないため、加湿装置１全体として、より一層、小型化及び製造コストの低減を図ることができる。

また、加湿対象空間は車室内Ｒである。加熱手段は、吸着時に、吸着材で水分が吸着された後の空気を加熱し、当該加熱後の空気は、車室内に着座する乗員の上半身へ送風されないように車室内に供給される。例えば、吸着時の空気が車室内に向けて吹き出される第１開口部６０を車室内の後部座席側に向けたり、送風空気が天井の内装部材１２に沿うように第１開口部６０が開口する方向を向けたりすることができる。また、第１開口部６０を車室内の下部、例えば床面付近に向けたりして送風空気が乗員に当たりにくようにすることができる。この構成によれば、脱離時だけでなく、吸着時にも加熱手段による加熱を行うため、例えば、加熱装置３を常に運転させておくことができる。これにより、加熱装置３による加熱や冷却装置５による冷却のタイミングを制御する必要が無いため、制御用の回路や、運転タイミングを切り替えるための制御装置を備える必要がなく、加湿装置１のコスト低減が図れる。

冷却装置５は、空気通路６２を流通する空気と外気とを熱交換することにより、当該空気を冷却する熱交換器である。これによれば、冬季の低温である外気を冷却用の媒体として利用できるため、冷却のための動力が不要であり、省エネルギで低コストの冷却装置を構成できる。

（第２実施形態）
第２実施形態について図４を参照して説明する。第２実施形態において、第１実施形態に係る図面と同一符号を付した構成部品及び説明しない構成は、第１実施形態と同様であり、同様の作用効果を奏するものである。第２実施形態では、第１実施形態と異なる部分のみ説明する。

第２実施形態の加湿装置１は、送風機２の位置が第１実施形態と相違する。第２実施形態の加湿装置１によれば、空気通路６２において、脱離時に空気が流れる方向Ａ２に、第１開口部６０側から、加熱装置３、送風機２、吸着材モジュール４、冷却装置５の順に並んで設けられる。つまり、送風機２は、加熱装置３と吸着材モジュール４との間に位置する。

（第３実施形態）
第３実施形態について図５を参照して説明する。第３実施形態において、第１実施形態に係る図面と同一符号を付した構成部品及び説明しない構成は、第１実施形態と同様であり、同様の作用効果を奏するものである。第３実施形態では、第１実施形態と異なる部分のみ説明する。

第３実施形態の加湿装置１は、送風機２の位置が第１実施形態と相違する。第３実施形態の加湿装置１によれば、空気通路６２において、脱離時に空気が流れる方向Ａ２に、第１開口部６０側から、加熱装置３、吸着材モジュール４、冷却装置５、送風機２の順に並んで設けられる。つまり、送風機２は、これらの装置の中で、最も第２開口部６１の近くに位置する。

（第４実施形態）
第４実施形態について図６〜図１１を参照して説明する。第４実施形態では、ファンの回転方向を変更することなく、ガイドの機能によって風向を逆向きに変更可能な送風機１０２について説明する。

第４実施形態の送風機１０２は、ケーシング６と、ファン２０と、第１ガイド部２１と、第２ガイド部２２と、を備える。送風機１０２は、送風機能と、ガイドの機能によって風向を逆向きに変更可能な風向変更機能と、を有する。すなわち、送風機１０２は、風向変更装置を備える。ケーシング６、ファン２０、第１ガイド部２１及び第２ガイド部２２は合成樹脂製である。

ケーシング６は、空気流路を形成するとともに、ファン２０、第１ガイド部２１及び第２ガイド部２２を内部に収容する。ケーシング６は、屈曲した曲がり部６ａを有し、曲がり部６ａの内周壁６ｂ近傍にファン２０を収容する。

ファン２０は、貫流式、すなわちクロスフロータイプのものである。ファン２０は、図８に示すように、ファン回転軸２０ａを中心に回転する羽根車で構成される。羽根車は、回転軸線の周りに配置された多数枚の翼２０ｂを有する。羽根車の回転により、空気が羽根車内に流入し、羽根車内を貫流して、羽根車から流出する。ファン２０は、ファン回転軸２０ａ方向の幅が長く、径方向の幅が短い形状である。ファン２０は、ケーシング６に設けられた電動モータによって回転駆動される。

第１ガイド部２１、第２ガイド部２２は、ファン２０の周囲に配置されている。以下、第１ガイド部２１、第２ガイド部２２のそれぞれに共通する説明については、各ガイド部２１、２２と表現することがある。各ガイド部２１、２２は、羽根車の回転により、空気が羽根車内に流入し、羽根車内を貫流して、羽根車から流出させるためのものである。換言すると、各ガイド部２１、２２は、ファン２０の送風方向を定めるのに必要なガイド部である。

第１ガイド部２１は、一般的にスタビライザーと呼ばれる部分であり、図６、図７に示されるように、ファン２０の内部に循環流Ｂ１及び循環流Ｂ２を安定的に形成するためのものである。第１ガイド部２１は、ファン２０に近接している。ここでは、第１ガイド部２１は断面Ｖ字形状であり、その先端部２１ａがファン２０に近接している。

第２ガイド部２２は、ファン２０から流出する空気をスムーズに送り出すためのものである。第２ガイド部２２は、ファン２０の外周に沿って湾曲した形状であって、大部分がファン２０の径方向での幅が均一な形状である。第２ガイド部２２は、ファン２０から無駄なく空気を送り出すように、ファン２０の回転方向に向かってファン２０との間隔が徐々に大きくなるように設けられる。第２ガイド部２２は、ファン２０を挟んだ第１ガイド部２１の反対側に配置されている。また、第２ガイド部２２は、その大部分が第１ガイド部２１の反対側に位置していればよい。

各ガイド部２１、２２は、回転可能に構成されており、図６の停止位置と図７の停止位置との間を回転移動する。図８に示すように、第１ガイド部２１と第２ガイド部２２は、回転軸方向端部に位置する円板形状の第１連結部２５と、回転軸方向中央に位置するリング状の第２連結部２６と、によって連結された一体構造である。

図８、図９に示すように、第１連結部２５には、ファン回転軸２０ａを支持するファン軸受け部２４が設けられている。ファン軸受け部２４は開口部を有し、この開口部にファン回転軸２０ａが挿入されている。第１連結部２５には、ファン回転軸２０ａと同軸状に配置された円筒状のガイド回転軸２３が設けられている。ケーシング６には、ガイド回転軸２３を支持するガイド軸受け部６３が設けられている。ガイド軸受け部６３は開口部を有し、この開口部にガイド回転軸２３が挿入されている。

このように、ガイド回転軸２３が、ケーシング６のガイド軸受け部６３に回転可能に支持されることにより、各ガイド部２１、２２が回転可能となっている。さらに、ファン回転軸２０ａがファン軸受け部２４に回転可能に支持されることで、ファン２０が回転する際に発生する回転トルクが各ガイド部２１、２２に伝達される構造となっている。

図１０、図１１に示すように、ガイド回転軸２３にはストッパピン７０が設けられ、ケーシング６にはストッパ７が設けられている。ストッパピン７０及びストッパ７は、各ガイド部２１、２２の回転を停止させるとともに、各ガイド部２１、２２の停止位置を切り替える機構をなす。

ストッパピン７０は、図８に示されるように、円筒状のガイド回転軸２３の一部が軸方向に突出した突出部である。ストッパ７は、ストッパピン７０に当接して各ガイド部２１、２２の回転を停止させる第１当接部７１、第２当接部７２を有している。ストッパ７はＣ字形状であり、Ｃ字形状の２つの先端部が第１当接部７１、第２当接部７２を構成している。

また、ストッパ７は、図１０、図１１中の上下方向に移動可能となっている。例えば、金属製のストッパ７が用いられるとともに、ストッパ７の駆動源として、２つの電磁石７４、７５と、電源７６と、２つの電磁石７４、７５の一方と電源７６との接続を切り替えるスイッチ７７とが用いられる。スイッチ７７によって、２つの電磁石７４、７５の一方と電源７６との接続を切り替えることで、ストッパ７の一部７３が、図中下側の電磁石７４に引き寄せられたり、図中上側の電磁石７５に引き寄せられたりする。

図１０に示すように、ストッパ７が下側位置のとき、第１当接部７１がストッパピン７０に当接することで、各ガイド部２１、２２が図６の停止位置となる。一方、図１１に示すように、ストッパ７が上側位置のとき、第２当接部７２がストッパピン７０に当接することで、各ガイド部２１、２２が図７の停止位置となる。このように、各ガイド部２１、２２の停止位置が図６、図７の停止位置のいずれかに切り替え可能に構成されている。

次に、このように構成した送風機１０２の作動について説明する。まず、図６の矢印の方向Ａ１に示すように、ファン２０の送風方向を左下方向、すなわち、吸着時の送風方向とする場合、各ガイド部２１、２２の停止位置を図６の停止位置とする。これは、ストッパ７を図１０の下側位置として、ファン２０を回転させることで実現される。すなわち、ストッパピン７０が第１当接部７１に当接する図１０の位置になければ、ファン２０の回転トルクによって、各ガイド部２１、２２が回転する。そして、ストッパピン７０が第１当接部７１に当接することによって、各２ガイド部２１、２２の回転が停止する。これにより、各ガイド部２１、２２が図６の停止位置となる。この結果、ファン２０の右側から空気が流入し、ファン２０の左下側へ空気が送り出される。すなわち、第２開口部６１から吸い込まれた室内の空気は、第１開口部６０から室内に吹き出される吸着時の送風流れを形成する。

一方、図７の矢印の方向Ａ２に示すように、ファン２０の送風方向を右方向とする場合、各ガイド部２１、２２の停止位置を図７の停止位置とする。これは、ストッパ７を図１１の上側位置として、ファン２０を回転させることで実現される。すなわち、ストッパピン７０が第２当接部７２に当接する図１１の位置になければ、ファン２０の回転トルクによって、各ガイド部２１、２２が回転する。そして、ストッパピン７０が第２当接部７２に当接して、各ガイド部２１、２２の回転が停止する。これにより、各ガイド部２１、２２が図７の停止位置となる。この結果、ファン２０の左下側から空気が流入し、ファンの右側へ空気が送り出される。すなわち、第１開口部６０から吸い込まれた室内の空気は、第２開口部６１から室内に吹き出される脱離時の送風流れを形成する。

第４実施形態の送風機１０２は、送風方向の切り替えに必要なガイド部として、ファン２０の周囲に回転可能な第１ガイド部２１及び第２ガイド部を採用している。一対の第１ガイド部２１、第２ガイド部２２は、ケーシング６の空気流路を構成する壁から離れて設けられる。このため、固定リアガイドのような第１ガイド部２１、第２ガイド部２２に連続するガイド部をケーシング６に設置する必要がない。この理由は、第１ガイド部２１、第２ガイド部２２に連続するガイド部を設けなくても、ファン２０の送風方向を定めることが可能だからである。

従来技術の一つは、ファンの送風方向を正逆の２方向に変更するガイドとして、ファンに対称に配置された一対のスタビライザーと、各スタビライザーから開口部を隔てて配置された一対の固定リアガイドと、それらの開口部に対応する回転リアガイドとを備える。これによれば、回転リアガイドを一対の固定リアガイドの一方に回転させ、一方の固定リアガイドと回転リアガイド分とが連続した状態となり、他方の固定リアガイドに開口部が生じることにより、送風方向を変更することができる。

第４実施形態では、一対のガイド部２１、２２をケーシング６に設置している。このように、従来のように、スタビライザーと固定リアガイドとを、ファンの送風方向と同じ数設置する必要がないので、従来技術よりもケーシング６の小型化が可能である。特に、２つの固定リアガイドをケーシングに設ける必要がないことによるケーシング６の小型化の効果が大きい。

各ガイド部２１、２２は、ファン２０に対して同軸状に配置され、ファン回転軸２０ａの位置を中心として回転可能に構成されている。そして、ファン２０の径方向におけるファン２０の回転中心から各ガイド部２１、２２の最外周部までの距離が、ファン２０の半径の２倍以下となるように、各ガイド部２１、２２がファン２０の周囲に配置されている。このように、ファン２０の回転中心から各ガイド部２１、２２の最外周部までの距離が短くなるように、各ガイド部２１、２２の形状及び配置を設計することで、ケーシング６の小型化が図れる。

従来技術では、ファンに近接する２つのスタビライザーが、回転リアガイドに連続するように配置されているため、回転リアガイドの回転移動を妨害する位置にある。このため、これを回避するための機構、例えば、スタビライザーを回転移動させる機構が必要であった。これに対して、第４実施形態では、各ガイド部２１、２２は、空気流路を構成するケーシング６の壁から離れて配置されており、各ガイド部２１、２２の回転移動を妨害する部材が存在しないので、これを回避するための機構を設ける必要がない。

また、従来技術では、ファンの送風方向の切り替えの手順として、スタビライザーを回転移動させる工程と、回転リアガイドを回転移動させる工程と、スタビライザーを元の位置に戻す工程とが必要であった。

これに対して、第４実施形態では、各ガイド部２１、２２を回転移動させる運転を実施することで、ファン２０の回転方向が一定方向のままでも、送風方向の切り替えが可能である。また、各ガイド部２１、２２の回転移動の前後に、各ガイド部２１、２２の回転移動を妨害する他の部材を移動させる運転が不要である。このため、送風方向の切り替えを従来技術よりも容易に行うことができる。

第４実施形態では、各ガイド部２１、２２の第１連結部２５にファン軸受け部２４を設け、ケーシング６にガイド軸受け部６３を設けている。このため、ファン２０が回転する際に発生する回転トルクが各ガイド部２１、２２に伝達されることで、第１ガイド部２１及び第２ガイド部２２が回転する。

さらに、第４実施形態では、ファン２０の送風の際では、ストッパピン７０をストッパ７に当てることにより、各ガイド部２１、２２の回転を停止させる。ファン２０の送風方向の切り替えの際では、ストッパ７の位置を上側位置と下側位置とに切り換えることで、各ガイド部２１、２２の停止位置を切り換え可能としている。

これらにより、第４実施形態によれば、各ガイド部２１、２２の位置を切り換えるために、各ガイド部２１、２２を回転駆動させる専用の駆動装置が不要となる。なお、第４実施形態では、ストッパ７の駆動源が必要となるが、これは、各ガイド部２１、２２を回転駆動させる専用の駆動装置と比較して、必要な駆動力が小さく、体格を小さく抑えられる。よって、第４実施形態によれば、専用の駆動装置を用いる場合と比較して、送風機全体の小型化が可能である。

（第５実施形態）
第５実施形態について図１２及び図１３を参照して説明する。第５実施形態において、第１実施形態及び第４実施形態に係る図面と同一符号を付した構成部品及び説明しない構成は、前述の実施形態と同様であり、同様の作用効果を奏するものである。第５実施形態では、第１実施形態及び第４実施形態と異なる部分のみ説明する。

第５実施形態の加湿装置１は、送風機１０２が第１実施形態と相違する。送風機１０２は、ガイドの機能によって風向を逆向きに変更可能な風向変更機能を有する。送風機１０２は、第４実施形態で説明するように、ケーシング、ファン２０、第１ガイド部２１及び第２ガイド部２２を備える。

各ガイド部２１、２２が図１２の停止位置に設定されると、ストッパピン７０が第１当接部７１に当接して、各ガイド部２１、２２の回転が停止する。この状態でファン２０が回転すると、車室内の空気が第２開口部６１から空気通路６２に流入し、第１開口部６０から車室内に吹き出される吸着時の送風流れ（方向Ａ１）を形成する。このとき、ファン２０の外周に沿って湾曲する内側面を有する第２ガイド部２２は、図１２のように、その少なくとも一部が第１開口部６０に位置するため、空気は第２ガイド部２２の内側面に沿う方向に車室内に吹き出される。これにより、吸着時は、車室内の天井に沿うように流れるので、乾燥した空気が乗員に向けて吹き出されることを抑制することができる。

各ガイド部２１、２２が図１３の停止位置に設定されると、ストッパピン７０が第２当接部７２に当接して、各ガイド部２１、２２の回転が停止する。この状態でファン２０が回転すると、車室内の空気が第１開口部６０から空気通路６２に流入し、第２開口部６１から車室内に吹き出される脱離時の送風流れ（方向Ａ２）を形成する。

第５実施形態の加湿装置１によれば、吸着時の吹出し口近傍に貫流式ファンを備えるため、吸込み角度と吹出し角度が異なる特性を有するとともに、第１ガイド部２１及び第２ガイド部２２の機能によって、乾燥空気を乗員に吹きつけない送風を提供できる。したがって、第５実施形態の加湿装置１は、車室内を加湿する装置にとって有利な構造を提供できる。

（他の実施形態）
以上、開示された発明の好ましい実施形態について説明したが、開示された発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、種々変形して実施することが可能である。上記実施形態の構造は、あくまで例示であって、開示された発明の技術的範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。開示された発明の技術的範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものである。

前述の実施形態では、送風機２、加熱装置３、吸着材モジュール４、冷却装置５等は、間隔をあけて配置されている。しかしながら、加湿装置１は、送風機２、加熱装置３、吸着材モジュール４、冷却装置５のうち少なくとも２つの装置を一体にした複数機能を有する装置を備える構成でもよい。この場合でも、加湿装置１においては、脱離時に空気が流れる方向に、加熱装置３、吸着材モジュール４、冷却装置５の順に並ぶように設置されている。

前述の実施形態では、吸着材モジュール４として、吸着材を担持させた複数の金属製の板状部材４０を間隔を開けて積層配置することによって構成されたものを採用した例を説明したが、吸着材モジュール４は、これに限定されない。例えば、波状に折り曲げられたコルゲート板に吸着材を担持させて、このコルゲート板を間隔を開けて積層配置して構成したものを採用してもよいし、断面六角形に形成された通路を有するハニカム部材に吸着材を担持させたものを採用してもよい。

前述の第１実施形態では、制御装置が送風機２の電動モータを正転あるいは逆転させることによって、通風経路を切り替える構成について説明したが、通風経路の切り替えはこれに限定されない。

また、前述の実施形態では、加湿装置１は、車両の天井材の裏側に設置されているが、この設置場所に限定されない。例えば、加湿装置１は、例えば、インストルメントパネル、ドアトリム、ステアリングコラム、トランクルームと連通する内装部材等の裏側に搭載することができる。

また、前述の実施形態では、吸着時に加湿装置に導入される空気として車室内Ｒの空気を採用した例を説明したが、車室外の空気、例えば、外気を導入するようにしてもよい。

また、前述の実施形態では、加湿空気が車両の前席側に供給されるように第２開口部６１が前席側に位置し、除湿空気が車両の後席側に供給されるように第１開口部６０が後席側に位置しているが、この位置関係に限定するものではない。

また、前述の実施形態では、第２開口部６１を、車両前席に着座している乗員の上半身側に向かって開口させるように配置し、第１開口部６０を後部座席側に向かって開口させるように配置しているが、各開口部の配置はこれに限定さない。

また、前述の第１実施形態では、吸着時に吸着材モジュール４から流出した除湿された送風空気を、加熱手段である加熱装置３にて加熱した例を説明している。しかしながら、吸着時に吸着材モジュール４から流出した送風空気を、加熱手段にて加熱することなく加湿対象空間に吹き出すようにしてもよい。

１…加湿装置
２…送風機（送風手段）
３…加熱装置（加熱手段）
４…吸着材モジュール
５…冷却装置（冷却手段）
６２…空気通路

Claims (5)

1. 吸着材から脱離させた水分によって加湿した加湿空気を加湿対象空間（Ｒ）に供給する加湿装置（１）であって、
   前記吸着材に供給される空気を加熱する加熱手段（３）と、
   前記吸着材を有し、前記加熱手段によって加熱された空気に対して、前記吸着材に吸着されている水分を脱離する吸着材モジュール（４）と、
   前記吸着材モジュールによって加湿された空気を冷却する冷却手段（５）と、
   を備え、
   前記吸着材から水分を脱離させる脱離時には、前記加熱手段によって加熱された空気に対して前記吸着材から水分を脱離させた後、さらに当該空気を前記冷却手段によって冷却してから前記加湿空気として前記加湿対象空間に供給し、
   前記吸着材に空気の水分を吸着させる吸着時には、前記冷却手段によって空気を冷却してから、前記吸着材で水分を吸着させることを特徴とする加湿装置。
2. 前記加熱手段、前記吸着材モジュール、前記冷却手段は、前記吸着時、前記脱離時にそれぞれ空気が流通する空気通路（６２）に設けられ、
   前記空気通路において前記脱離時と前記吸着時とで、互いに逆向きの空気の流れ方向を発生させる送風手段（２）を備え、
   前記加熱手段、前記吸着材モジュール及び前記冷却手段は、前記空気通路において、前記脱離時に空気が流れる方向に、前記加熱手段、前記吸着材モジュール、前記冷却手段の順に並んで設けられることを特徴とする請求項１に記載の加湿装置。
3. 前記加湿対象空間は車室内であり、
   前記加熱手段は、前記吸着時に、前記吸着材で水分が吸着された後の空気を加熱し、当該加熱後の空気は、前記車室内に着座する乗員の上半身へ送風されないように前記車室内に供給されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の加湿装置。
4. 前記送風手段は、
   ケーシング（６）の内部に配置され、ファン回転軸（２０ａ）を中心として回転する貫流式のファン（２０）と、
   前記ケーシング内の前記ファンの周囲に配置され、前記ファンの内部に循環流（Ｂ１、Ｂ２）を形成する第１ガイド部（２１）と、
   前記ケーシング内の前記ファンの周囲に配置され、前記ファンから流出した空気を送り出す第２ガイド部（２２）と、
   を備え、
   前記第１ガイド部及び前記第２ガイド部は、前記ファンに対して同軸状に配置され、前記ファン回転軸の位置を中心として回転可能に構成され、
   前記第１ガイド部及び前記第２ガイド部は、前記空気通路を構成する壁と離れており、
   前記ファンの回転方向が一定方向であっても、前記第１及び前記第２ガイド部が回転移動することによって前記ファンによる送風方向が切り替えられることを特徴とする請求項２に記載の加湿装置。
5. 前記冷却手段は、前記吸着時、前記脱離時にそれぞれ空気が流通する空気通路（６２）を流通する空気と外気とを熱交換することにより、当該空気を冷却する熱交換器であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の加湿装置。

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