JP6668739B2 - 除加湿装置 - Google Patents

Description

本発明は、除湿機能および吸湿機能の両方を発現する除加湿装置に関する。

下記特許文献１には、吸湿素子および送風機を備えた除湿装置が記載されている。当該特許文献１の図１２には、複数の吸湿素子を備えた構成が開示されているものの、各吸湿素子を独立して制御することができるものではない（全ての吸湿素子を一度に吸湿状態または放湿状態とするものである）ため、短時間に湿度が急激に上昇または低下してしまう。したがって、所定の範囲に収まるよう湿度を調整することが困難である。

特開平９−２４２３５号公報

本発明は、湿度の調整が容易である除加湿装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するためになされた本発明にかかる除加湿装置は、空気中の水分を吸着する吸湿状態と、吸着した水分を空気中に放出する放湿状態とに変化可能な複数の吸放湿ユニットと、前記複数の吸放湿ユニットのそれぞれを独立して前記吸湿状態または前記放湿状態となるように制御することが可能な制御手段と、を備えるものである。

前記複数の吸放湿ユニットに吸着された水分を空気中に放出する放湿動作時に所定方向に向かう空気の流れを生成する送風手段を備え、前記複数の吸放湿ユニットは、前記所定方向に沿って並ぶように設けられており、前記制御手段は、前記放湿動作時には、前記所定方向に向かう空気の流れの上流側に位置する前記吸放湿ユニットから順に前記放湿状態となるように制御するとよい。

前記複数の吸放湿ユニットに吸着された水分を空気中に放出する放湿動作時に所定方向に向かう空気の流れを生成する送風手段を備え、前記複数の吸放湿ユニットは、前記所定方向に沿って並ぶように設けられており、前記制御手段は、前記放湿動作時には、前記所定方向に向かう空気の流れの下流側に位置する前記吸放湿ユニットから順に前記放湿状態となるように、かつ、最も上流側に位置する前記吸放湿ユニットが放湿状態となって所定時間経過するまで各前記放湿ユニットの放湿状態を維持するように制御してもよい。

前記吸放湿ユニットは、温度の低下によって吸湿作用が向上するものであり、前記複数の吸放湿ユニットは、温度の低下の応答性が他の吸放湿ユニットよりも高い、一または複数の特定吸放湿ユニットを含み、当該特定吸放湿ユニットが外側に配置されているとよい。

空気中の水分を前記複数の吸放湿ユニットにより集め、吸着された水分を局所的に放出することで、局所的に特定の箇所の湿度を高める局所加湿用装置として適用することができる。

本発明にかかる除加湿装置は、複数の吸放湿ユニットのそれぞれを独立して制御することが可能であるため、湿度の調整が容易である。

空気の流れる方向に沿って並ぶように複数の吸放湿ユニットが設けられる場合、空気の流れの上流側に位置する吸放湿ユニットから順に放湿状態となるように制御することで、ある吸放湿ユニットから放出された水分が、それよりも下流側の吸放湿ユニットに吸着されてしまうのを抑制することができる。

空気の流れる方向に沿って並ぶように複数の吸放湿ユニットが設けられる場合、下流側に位置する吸放湿ユニットから順に放湿状態となるように、かつ、最も上流側に位置する吸放湿ユニットが放湿状態となって所定時間経過するまで各放湿ユニットの放湿状態を維持するように制御することで、ある吸放湿ユニットから放出された水分が、それよりも下流側の吸放湿ユニットに吸着されてしまうのを抑制することができる。

温度の低下の応答性が他の吸放湿ユニットより高い特定吸放湿ユニットを外側に配置することで、当該特定吸放湿ユニットはより冷却されやすくなるから、吸湿に切り替えたときの応答性が早くなる。

本発明の除加湿装置は、局所的に加湿する装置として好適である。

本発明の一実施形態にかかる除加湿装置を模式的に示した図である。 本発明の一実施形態にかかる除加湿装置の適用例を示した図である。 本発明の一実施形態にかかる除加湿装置の放湿工程における制御を説明するための図である。 本発明の一実施形態にかかる除加湿装置を駆動（放湿）させたときに出力される空気の湿度変化（点線）を示した図である。比較として、一体型の除加湿装置を駆動（放湿）させたときに出力される空気の湿度変化（一点鎖線）を併せて示している。 第一変形例にかかる除加湿装置の放湿工程における制御を説明するための図である。 第二変形例にかかる除加湿装置を説明するための図である。

本発明の一実施形態にかかる除加湿装置１について詳細に説明する。図１に示す本実施形態にかかる除加湿装置１は、吸放湿ユニット１０および制御手段２０を備える。吸放湿ユニット１０は、温度を上昇させることで吸着した水分を放出し、温度を低下させることで空気中の水分を吸着する吸湿物質１１を使用したものである。本実施形態では、電気エネルギの付与（通電）を制御することにより、当該吸湿物質１１の温度を制御する。当該吸湿物質１１としては、導電性カーボン、導電性高分子等が例示できる。本実施形態における吸放湿ユニット１０は、平面状の吸湿物質１１が所定の間隔を隔てて積層されてなるものを有する。つまり、吸放湿ユニット１０は通気性を有する。

本実施形態にかかる除加湿装置１は、このような吸放湿ユニット１０を複数備える。吸放湿ユニット１０は、通風路３０内に収容されている。通風路３０は、送風手段４０（ファン）によって発生する風（空気の流れ）の通路である。送風手段４０は、通風路３０内の空気の流れを、通風路３０の一方側から他方側に流れる状態（以下、当該空気の流れる方向を第一方向と称することもある）と、他方側から一方側に流れる状態（以下、当該空気の流れる方向を第二方向と称することもある）のいずれかに切り替えることができる。送風手段４０を複数用いる（図１参照）ことで、第一方向および第二方向の空気の流れを生じさせるようにしてもよいし、一つの送風手段４０の正転・逆転を切り替えることにより、第一方向および第二方向の空気の流れを生じさせるようにしてもよい。複数の吸放湿ユニット１０は、通風路３０に沿うようにして、すなわち送風手段４０によって生成される空気の流れに沿うようにして並べられている。本実施形態では、四つの吸放湿ユニット１０が設けられている。以下の説明では、図１における左側から順に第一吸放湿ユニット１０１、第二吸放湿ユニット１０２、第三吸放湿ユニット１０３、第四吸放湿ユニット１０４と称することもある。

制御手段２０は、各吸放湿ユニット１０に対応して設けられたスイッチ２１を制御する。各スイッチ２１をＯＮとすることにより、対応する吸放湿ユニット１０に通電される。以下の説明では、第一〜第四吸放湿ユニット１０４のそれぞれに対応するスイッチ２１を第一スイッチ２１１、第二スイッチ２１２、第三スイッチ２１３、第四スイッチ２１４と称することもある。このように吸放湿ユニット１０に通電することで、吸放湿ユニット１０（吸湿物質１１）の温度が上昇し、吸放湿ユニット１０に吸着された水分が空気中に放出される放湿状態となる。通電を停止すると、吸放湿ユニット１０（吸湿物質１１）の温度が低下し、吸放湿ユニット１０が飽和状態となるまで空気中の水分を吸着する吸湿状態となる。図１に示すように、本実施形態では、二つの吸放湿ユニット１０に対し、一つの直流電源２２を設けている。つまり、二つの吸放湿ユニット１０が一つの電源２２を供給する回路を構築している。一つの吸放湿ユニット１０に対し、一つの電源２２が設けられた構成としてもよい。

このように構成される除加湿装置１の制御手段２０による制御（動作）について説明する。本実施形態にかかる除加湿装置１は、装置が設置される室内（外部）の空気から水分を集め、集めた水分を室内における特定の箇所に向けて放出するものである。つまり、局所的な加湿を行うための装置である。装置が設置される室内全体の湿度は変化しないが、室内における湿度分布に片寄りをもたせる（室内における特定の箇所の湿度を他の箇所に比して高くする）装置であるともいえる。図２に示すように、例えば、ベッドに横になっているユーザの顔付近に向けて湿度の高い空気が送られるように装置を設置することにより、就寝中等における保湿作用をもたらす。

制御手段２０は、まず、吸放湿ユニット１０に対し、空気中の水分を吸着させる吸湿工程を実行する。吸湿工程では、送風手段４０による空気の流れを第一方向とする。全ての吸放湿ユニット１０は、非通電状態とする（全てのスイッチ２１をＯＦＦとする）。つまり、全ての吸放湿ユニット１０を吸湿状態とする。このような状態とすることにより、送風手段４０によって生ずる空気流によって外部の空気が通風路３０の一方側から通風路３０内に取り込まれ、空気中に含まれる水分が通風路３０内に設置された吸放湿ユニット１０（吸湿物質１１）に吸着される。水分を奪われた空気は通風路３０の他方側から外部に放出される。このようにして、吸放湿ユニット１０によって空気中の水分が集められる。

集められた空気中の水分は放湿工程によって空気中に放出される。放湿工程では、送風手段４０による空気の流れを第二方向とする。そして、複数の吸放湿ユニット１０を順番に放湿状態としていく。図３に示すように、本実施形態では、空気の流れる方向（第二方向）でみて上流側に位置する第一吸放湿ユニット１０１から順番に放湿状態としていく（図３（ｂ）〜（ｄ）参照）。つまり、第一吸放湿ユニット１０１、第二吸放湿ユニット１０２、第三吸放湿ユニット１０３、第四吸放湿ユニット１０４の順で放湿状態としていく。換言すれば、制御手段２０は、第一スイッチ２１１、第二スイッチ２１２、第三スイッチ２１３、第四スイッチ２１４の順で各スイッチ２１がＯＮとなるよう制御する。

このように制御することにより、第一吸放湿ユニット１０１から順に、吸湿工程で集められた水分が第二方向に流れる空気流に乗って外部に放出されていく。つまり、高い湿度の空気が外部に放出される。このような吸湿工程と放湿工程を繰り返し、高湿度の空気を外部に放出することを繰り返す。

放湿工程において、第一吸放湿ユニット１０１から順に放湿状態とするのは、空気の流れる方向（第二方向）でみて上流側に位置する吸放湿ユニット１０から放出された水分が、それよりも下流側に位置する吸放湿ユニット１０に吸着されることを抑制するためである。ある吸放湿ユニット１０（最も下流側に位置する第四吸放湿ユニット１０４を除く）から放出された水分は、第二方向に流れる空気に乗って、それよりも下流側に位置する吸放湿ユニット１０を通過することになる。その際、放出された水分が当該下流側に位置する吸放湿ユニット１０に吸着されてしまうと、装置（通風路３０の出口）から出力される水分量が低下してしまう。そのため、下流側に位置する吸放湿ユニット１０は、吸着能が低い状態であることが好ましい（飽和状態に近いほど好ましい）ことになる。それゆえ、本実施形態では、上流側に位置する第一吸放湿ユニット１０１から順に放湿状態とする。なお、放湿が完了した吸放湿ユニット１０は、順次吸湿状態に切り替えていくようにしてもよいし（図３（ｃ）（ｄ）参照）、最後の吸放湿ユニット１０の放湿が完了するまで放湿状態を維持するようにしてもよい。順次吸湿状態に切り替えていくようにすれば、最も下流側に位置する吸放湿ユニット１０の放湿が完了したとき、それよりも上流側の吸放湿ユニット１０では水分の吸着が進んでいるから、放湿と吸湿の切り替えが早くなるという利点がある。

このように、本実施形態にかかる除加湿装置１は、複数の吸放湿ユニット１０のそれぞれを独立して制御することが可能であるため、湿度の調整が容易である。具体的には、放湿工程においては、複数の吸放湿ユニット１０が順番に放湿状態とされていくから、一度に放出される水分量は最大で一つの吸放湿ユニット１０分となる。したがって、図４に示す（点線で示す）ように、放湿工程において装置から放出される空気の湿度は、小刻みに上下する状態を繰り返すことになり、放出される空気の湿度を所定範囲内に収めること（適度な湿度範囲（例えば湿度５０〜８０％）内に収めること）が容易になる。図４に参考として示す（一点鎖線で示す）が、本実施形態における複数の吸放湿ユニット１０を一まとまりとしたような一体型の吸放湿ユニット（本実施形態と吸湿物質１１の体積が同じである一つの吸放湿ユニット）を備える装置の放湿工程においては、吸着された水分が一度に放出されることによって、短時間に湿度が大幅に上昇してしまうところ、本実施形態は一つ一つの吸放湿量が小さいユニットを複数備えたものであり、これらを独立して制御することができるものであるため、短時間での大幅な湿度上昇が抑制される（湿度の均一化が図れる）ことになる。また、本実施形態にかかる除加湿装置１は、一つ一つの吸放湿ユニット１０から順番に水分が放出されていくものであるため、（一体型の吸放湿ユニットに比して）放湿状態の継続する時間が長くなるという利点もある。

なお、本実施形態における放湿工程では、吸放湿ユニット１０が一つずつ順番に放湿状態とされていくように制御されるが、一度に複数の吸放湿ユニット１０が放湿状態とされることがあってもよい。例えば、一つの吸放湿ユニット１０を放湿状態とするだけでは、出力される空気の湿度が要求される湿度とならない場合には、複数の吸放湿ユニット１０を一度に放湿状態とする、といったように動作させる場合があるものとしてもよい。吸放湿ユニット１０のそれぞれを独立して制御することが可能であるため、上記放湿工程のように一つ一つ吸放湿ユニット１０を動作させることもできるし、それとは異なるように動作させることもできる。

また、本実施形態にかかる除加湿装置１は、「加湿」（高い湿度の空気を出力すること）を主たる目的とするものである（除湿を実行するものではあるが、当該除湿は加湿用の水分を集めるための付随的動作である）ため、放湿工程において複数の吸放湿ユニット１０が順番に放湿状態とされていくよう制御する。これとは逆に「除湿」を主たる目的とするものとする場合には、吸湿工程において複数の吸放湿ユニット１０が順番に吸湿状態とされていくよう制御するとよい。

また、本実施形態にかかる除加湿装置１のその他の利点としては、次のようなものが挙げられる。本実施形態における送風手段４０は、空気の流れる方向を切り替えることができるため、吸放湿ユニット１０や通風路３０内に埃等が付着しても空気で吹き飛ばすことができる。通電時における吸放湿ユニット１０の温度が約６０度程度まで上昇するものとすれば、ダニ、カビ等の発生を抑えることができる。吸放湿ユニット１０に直接的に通電することで吸放湿ユニット１０の温度を制御するものであるため、（高温空気で加熱する装置等と比較し）エネルギ効率が高い。

以下、上記実施形態にかかる除加湿装置１の変形例について、上記実施形態と異なる点を中心に説明する。以下で説明する変形例を組み合わせて適用した装置としてもよい。

・第一変形例
上記実施形態では、放湿工程において、第二方向における上流側に位置する吸放湿ユニット１０から順に放湿状態とされることを説明したが、下流側に位置する吸放湿ユニット１０から順に放湿状態とされるようにしてもよい。つまり、上記実施形態のような四つの吸放湿ユニット１０を備える装置であるとすると、図５に示すように、第四吸放湿ユニット１０４、第三吸放湿ユニット１０３、第二吸放湿ユニット１０２、第二吸放湿ユニット１０２の順で、吸湿状態から放湿状態に変化するよう制御される。この場合、最も上流側に位置する第一吸放湿ユニット１０１が放湿状態となって所定時間経過するまで（第一吸放湿ユニット１０１の放湿が完了するまで）各放湿ユニットの放湿状態を維持する。つまり、最初に第四吸放湿ユニット１０４が放湿状態となり、続いて第三吸放湿ユニット１０３が放湿状態となるが、第三吸放湿ユニット１０３が放湿状態となっても、第四吸放湿ユニット１０４の放湿状態は維持される（図５（ｃ）参照）。続いて、第二吸放湿ユニット１０２が放湿状態となっても、第四吸放湿ユニット１０４と第三吸放湿ユニット１０３の放湿状態は維持される。最後に、第一吸放湿ユニット１０１が放湿状態となってから所定時間経過するまで、第四吸放湿ユニット１０４、第三吸放湿ユニット１０３および第二吸放湿ユニット１０２の放湿状態が維持される（図５（ｄ）参照）。

このように制御する理由は次の通りである。第二方向における最も下流側に位置する第四吸放湿ユニット１０４以外のある吸放湿ユニット１０が放湿状態となったことによって発生する水分は、第二方向に向かう空気流に乗ってそれよりも下流側に位置する吸放湿ユニット１０を通過する。したがって、ある吸放湿ユニット１０よりも下流側に位置する吸放湿ユニット１０に水分が吸着されないようにするため、当該下流側に位置する吸放湿ユニット１０の放湿状態を維持する（吸湿状態としない）。

本例においても、上記実施形態と同様に、放湿工程において装置から放出される空気の湿度は、小刻みに上下する状態を繰り返すことになり、放出される空気の湿度を所定範囲内に収めることが容易になる。

・第二変形例
上記実施形態は、複数の吸放湿ユニット１０のそれぞれが同じ能力を有するもの（単位体積当たりの吸湿量、吸湿速度や水分の放出速度が同じもの）であることを前提とするものであるが、複数の吸放湿ユニット１０のうちの一部の吸放湿ユニット１０と、別の一部の吸放湿ユニット１０の能力が異なっていてもよい。好適な一例として次のような構成が挙げられる。

複数の吸放湿ユニット１０のうち、一部の吸放湿ユニット１０は、冷却時における吸湿作用の応答性が他の吸放湿ユニット１０（ここでは形式的に通常吸放湿ユニット１０ｂと称する）よりも高い、特定吸放湿ユニット１０ａを含む。冷却時における吸湿作用の応答性を高くする手法としては種々考えられるが、例えば次のような構成とする。特定吸放湿ユニット１０ａは、吸湿物質１１を支持する板状のベース部材１２を備える。吸湿物質１１は、ベース部材１２の表面に固定される。吸湿物質１１が固定されたベース部材１２（図６（ａ）参照）が所定の間隔を隔てて重ねられた状態とされることで、特定吸放湿ユニット１０ａが構成される。ベース部材１２は導電性材料（例えばアルミニウムや銅）からなる。ベース部材１２に通電することによりベース部材１２の温度が上昇し、通電を停止することによりベース部材１２の温度が低下する。ベース部材１２の温度が上昇した場合、それにより吸湿物質１１に吸着された水分が放湿される（放湿状態となる）。ベース部材１２の温度が低下した場合、空気中の水分が吸湿物質１１に吸着される（吸湿状態となる）。

このようなベース部材１２を用いることで、外気温に対する応答性が高まる。つまり、通電を停止した場合の温度の低下の応答性が、ベース部材１２を用いた特定吸放湿ユニット１０ａは、ベース部材１２を用いていない吸放湿ユニット（通常吸放湿ユニット１０ｂ）に比して高くなる。

本例では、このような温度の低下の応答性が異なる二種類の吸放湿ユニット１０を複数（三つ以上）備えている。上記実施形態と同様に、複数の吸放湿ユニット１０は空気の流れる方向に沿って並ぶ。このように並べられる複数の吸放湿ユニット１０のうち、特定吸放湿ユニット１０ａは外側に配置されている。例えば図６（ｂ）示されるように、二つの特定吸放湿ユニット１０ａが空気の流れる方向における外側に配置され、残りの二つの通常吸放湿ユニット１０ｂが二つの特定吸放湿ユニット１０ａの間に挟まれるようにして内側に配置される。

このような構成とする利点は次の通りである。空気の流れる方向に沿って複数の吸放湿ユニット１０が並ぶように配置される場合、外側に位置する吸放湿ユニット１０の方が外気によって冷却されやすい。したがって、放湿状態（通電状態）から吸湿状態（非通電状態）に切り替えたとき、外側に位置する吸放湿ユニット１０の温度は早く低下する。本例では、当該外側に位置する吸放湿ユニット１０が、ベース部材１２の存在によって温度が低下しやすい特定吸放湿ユニット１０ａであるから、放湿から吸湿に切り替えたときの応答性が早まる。つまり、当該切替を行ったとき、特定吸放湿ユニット１０ａは素早く吸湿可能な状態となるから、次に放湿状態に切り替えるまでの時間を短くすることができる。

なお、図６（ｂ）に示す構成は、空気の流れる方向に沿って複数の吸放湿ユニット１０が並ぶように配置され、当該空気の流れる方向における両方の外側に特定吸放湿ユニット１０ａが配置されているものであるが、図６（ｃ）に示すように、一方の外側にのみ特定吸放湿ユニット１０ａが配置された構成としてもよい。その場合、吸湿時における空気の流れる方向（第一方向）における最も上流側に特定吸放湿ユニット１０ａを配置するとよい。つまり、外気の水分が最初に到達する吸放湿ユニット１０を特定吸放湿ユニット１０ａとすることで、放湿から吸湿に切り替えたときの応答性が早い装置とすることができる。

また、本例では、温度の低下の応答性が異なる二種類の吸放湿ユニット１０を備えたものであることを説明したが、温度の低下の応答性が異なる三種類以上の吸放湿ユニット１０を備えたものとしてもよい。温度の低下の応答性が高い吸放湿ユニット１０を優先的に外側に配置する（最も優先度合が高いのは第一方向における最も上流側である）ことで、放湿から吸湿に切り替えたときの応答性が早い装置とすることができる。

以上、本発明の実施形態（およびその変形例）について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態（およびその変形例）に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。

例えば、上記実施形態（およびその変形例）にかかる除加湿装置１は、局所的な加湿を行うための装置であること（装置が設置される室内全体の湿度は変化しないものであること）を説明したが、この種の装置以外に対しても同様の技術思想が適用可能である。例えば、室内と室外を跨ぐように装置を設置し、室内を加湿または除湿する装置に対しても同様の技術思想が適用可能である。

１ 除加湿装置
１０（１０１〜１０４） 吸放湿ユニット
１０ａ 特定吸放湿ユニット
１０ｂ 通常吸放湿ユニット
１１ 吸湿物質
１２ ベース部材
２０ 制御手段
２１（２１１〜２１４） スイッチ
２２ 電源
３０ 通風路
４０ 送風手段

Claims (4)

1. 空気中の水分を吸着する吸湿状態と、吸着した水分を空気中に放出する放湿状態とに変化可能な複数の吸放湿ユニットと、
   前記複数の吸放湿ユニットのそれぞれを独立して前記吸湿状態または前記放湿状態となるように制御することが可能な制御手段と、
   前記複数の吸放湿ユニットに吸着された水分を空気中に放出する放湿動作時に所定方向に向かう空気の流れを生成する送風手段と、
   を備え、
   前記複数の吸放湿ユニットは、前記所定方向に沿って並ぶように設けられており、
   前記制御手段は、前記放湿動作時には、前記所定方向に向かう空気の流れの上流側に位置する前記吸放湿ユニットから順に前記放湿状態となるように制御する、除加湿装置。
2. 空気中の水分を吸着する吸湿状態と、吸着した水分を空気中に放出する放湿状態とに変化可能な複数の吸放湿ユニットと、
   前記複数の吸放湿ユニットのそれぞれを独立して前記吸湿状態または前記放湿状態となるように制御することが可能な制御手段と、
   前記複数の吸放湿ユニットに吸着された水分を空気中に放出する放湿動作時に所定方向に向かう空気の流れを生成する送風手段と、
   を備え、
   前記複数の吸放湿ユニットは、前記所定方向に沿って並ぶように設けられており、
   前記制御手段は、前記放湿動作時には、前記所定方向に向かう空気の流れの下流側に位置する前記吸放湿ユニットから順に前記放湿状態となるように、かつ、最も上流側に位置する前記吸放湿ユニットが放湿状態となって所定時間経過するまで各前記放湿ユニットの放湿状態を維持するように制御する、除加湿装置。
3. 空気中の水分を吸着する吸湿状態と、吸着した水分を空気中に放出する放湿状態とに変化可能な複数の吸放湿ユニットと、
   前記複数の吸放湿ユニットのそれぞれを独立して前記吸湿状態または前記放湿状態となるように制御することが可能な制御手段と、
   を備え、
   前記吸放湿ユニットは、温度の低下によって吸湿作用が向上するものであり、
   前記複数の吸放湿ユニットは、温度の低下の応答性が他の吸放湿ユニットよりも高い、一または複数の特定吸放湿ユニットを含み、
   当該特定吸放湿ユニットが外側に配置されている、除加湿装置。
4. 空気中の水分を前記複数の吸放湿ユニットにより集め、吸着された水分を局所的に放出することで、局所的に特定の箇所の湿度を高める局所加湿用装置であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の除加湿装置。

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