JP7041701B2 - 調湿ユニット及び調湿システム - Google Patents

Description

本発明は、調湿ユニット及び調湿システムに関する。

下記特許文献１には、調湿チャンバーを有する調湿システムが記載されている。調湿チャンバーは、互いに独立した第１チャンバーと第２チャンバーとを含んで構成されており、それらの内部には、同一仕様の調湿材が配されている。これらのチャンバーには、空調機で空調された相対湿度の低い空気と、調湿材を吸湿状態とするための相対湿度の高い空気とが、交互に供給されている。

特開２０１８－０７１８９１号公報

上記のような調湿システムでは、例えば、第１チャンバー及び第２チャンバーと空調機との間で接続されるダクトの取り回し等により、それらのチャンバーに供給される空気の風量に差異が生じる場合がある。一方、第１チャンバー及び第２チャンバーには、同一仕様の調湿材が採用されているため、各調湿材で生じる圧力損失も同一である。このため、この種の調湿システムでは、第１チャンバー及び第２チャンバーにおいて、供給される空気の風量に応じて吸放湿を行うことができず、調湿性能の向上には、更なる改善の余地があった。

本発明は、以上のような実状に鑑み案出されたもので、調湿性能を向上させることが可能な調湿ユニット及び調湿システムを提供することを主たる目的としている。

本発明は、空気を調湿するための調湿ユニットであって、第１チャンバーと第２チャンバーとを有し、前記第１チャンバーは、空気を取り込むための第１入口と、前記空気を排出するための第１出口と、これらの間の第１空間と、前記第１空間内の空気を調湿するための調湿材が配された第１調湿エレメントとを含み、前記第２チャンバーは、空気を取り込むための第２入口と、前記空気を排出するための第２出口と、これらの間の第２空間と、前記第２空間内の空気を調湿するための調湿材が配された第２調湿エレメントとを含み、前記第１調湿エレメントで生じる圧力損失と、前記第２調湿エレメントで生じる圧力損失とを異ならせてなることを特徴とする。

本発明に係る前記調湿ユニットにおいて、前記第１空間の容積は、前記第２空間の容積と同一であってもよい。

本発明に係る前記調湿ユニットにおいて、前記第１調湿エレメントで生じる圧力損失が、前記第２調湿エレメントで生じる圧力損失よりも小さくてもよい。

本発明に係る前記調湿ユニットにおいて、前記第１調湿エレメントの空気の流れ方向の長さは、前記第２調湿エレメントの空気の流れ方向の長さよりも小さく形成されてもよい。

本発明は、調湿システムであって、請求項１ないし４のいずれか１項に記載された調湿ユニットと、空気調和機と、前記調湿ユニットの前記第１チャンバー及び／又は前記第２チャンバーに第１空気を供給するための第１空気供給部と、前記調湿ユニットの前記第１チャンバー及び／又は前記第２チャンバーに、前記第１空気よりも相対湿度の低い第２空気を供給するための第２空気供給部と含むことを特徴とする。

本発明に係る前記調湿システムにおいて、制御部をさらに含み、前記制御部は、前記第１チャンバーに前記第１空気を供給し、かつ、前記第２チャンバーに前記第２空気を供給する第１モードと、前記第１チャンバーに前記第２空気を供給し、かつ、前記第２チャンバーに前記第１空気を供給する第２モードとが交互に行われるように、前記第１空気供給部及び前記第２空気供給部を制御してもよい。

本発明に係る前記調湿システムにおいて、前記第１調湿エレメントで生じる圧力損失が、前記第２調湿エレメントで生じる圧力損失よりも小であり、前記制御部は、単位時間あたりにおいて、前記第１チャンバーに、前記第２チャンバーよりも少ない空気を供給するように、前記第１空気供給部及び前記第２空気供給部を制御してもよい。

本発明に係る前記調湿システムにおいて、前記第１調湿エレメントで生じる圧力損失が、前記第２調湿エレメントで生じる圧力損失よりも小であり、前記制御部は、前記第１チャンバーへの前記第１空気の供給時間を、前記第２チャンバーへの前記第１空気の供給時間よりも大きくするように、前記第１空気供給部及び前記第２空気供給部を制御してもよい。

本発明に係る前記調湿システムにおいて、前記第１調湿エレメントで生じる圧力損失が、前記第２調湿エレメントで生じる圧力損失よりも小であり、前記制御部は、前記第１チャンバーへの前記第２空気の供給時間を、前記第２チャンバーへの前記第２空気の供給時間よりも小さくするように、前記第１空気供給部及び前記第２空気供給部を制御してもよい。

本発明に係る前記調湿システムにおいて、前記第１調湿エレメントで生じる圧力損失が、前記第２調湿エレメントで生じる圧力損失よりも小であり、前記第１チャンバーのみに、換気用の第３空気を供給する第３空気供給部をさらに含んでもよい。

本発明の調湿ユニットは、前記第１チャンバーの前記第１調湿エレメントで生じる圧力損失と、前記第２チャンバーの前記第２調湿エレメントで生じる圧力損失とが異なる。これにより、本発明では、前記第１チャンバー及び前記第２チャンバーに供給される空気の風量に応じて、前記第１調湿エレメント及び前記第２調湿エレメントが配されることにより、吸放湿を効果的に行うことができる。したがって、本発明は、調湿性能を向上させることができる。

調湿システムを利用した建物の一例を概念的に示す側面図である。 調湿ユニットの一例を示す分解斜視図である。 調湿システムを用いた調湿方法の処理手順の一例を示すフローチャートである。 第１モードの一例を説明する図である。 第２モードの一例を説明する図である。 居室を換気する第３モードの一例を説明する図である。

以下、本発明の実施の一形態が図面に基づき説明される。なお、各図面は、発明の内容の理解を高めるためのものであり、誇張された表示が含まれる他、各図面間において、縮尺等は厳密に一致していない点が予め指摘される。

図１は、調湿システム１を利用した建物（住宅）２の一例を概念的に示す側面図である。本実施形態の調湿システム１は、建物２の空間（本例では、居室３）を調湿するためのものである。本実施形態では、例えば、冬期において、調湿システム１が、居室３を換気しながら、空調及び加湿する態様が説明されるが、このような態様に限定されない。

本実施形態の調湿システム１は、調湿ユニット４、第１空気供給部５及び第２空気供給部６を含んで構成されている。さらに、本実施形態の調湿システム１は、第１空気排出部７、第２空気排出部８及び制御部９を含んで構成されている。図２は、調湿ユニット４の一例を示す分解斜視図である。図２では、調湿ユニット４の筐体１７の一部を構成する蓋部１７ａが外された状態が示されている。

調湿ユニット４は、空気を調湿するためのものである。本実施形態の調湿ユニット４は、図１及び図２に示されるように、第１チャンバー１１と、第２チャンバー１２とを有している。本実施形態では、第１チャンバー１１と、第２チャンバー１２とが並列的に用いられている。

図２に示されるように、本実施形態では、第１チャンバー１１及び第２チャンバー１２が一体に形成されているが、これらが分解可能に形成されてもよい。また、調湿ユニット４には、第１チャンバー１１及び第２チャンバー１２以外に、他のチャンバー（例えば、図示しない第３チャンバーなど）が含まれてもよい。

第１チャンバー１１は、第１入口１３、第１出口１４、第１空間１５及び第１調湿エレメント１６を含んで構成されている。第１空間１５は、第１入口１３と、第１出口１４との間に設けられている。本実施形態の第１空間１５は、筐体１７によって区分されている。この筐体１７には、調湿ユニット４をメンテナンスするための蓋部１７ａが設けられている。本実施形態の第１空間１５の容積は、第２チャンバー１２の第２空間２３の容積と同一とされている。なお、第１空間１５の容積と、第２空間２３の容積とが、互いに異なるものでもよい。

本実施形態の筐体１７は、直方体状に形成されており、断面矩形の箱状に形成されている。また、筐体１７は、断熱材を用いて形成されてもよい。これにより、第１チャンバー１１は、第１空間１５とその外部とが断熱されるため、第１空間１５内の空気の温度（ひいては、相対湿度（相対蒸気圧））の変動を最小限に抑えることができる。

第１入口１３は、第１チャンバー１１（本例では、第１空間１５）に、空気を取り込むためのものである。第１入口１３は、第１空間１５の長手方向の一方側に設けられている。本実施形態の第１入口１３は、一方の第１入口１３ａと、他方の第１入口１３ｂとを含んでいる。これらの第１入口１３ａ、１３ｂには、相対湿度の異なる空気（図１に示した第１空気Ａ１及び第２空気Ａ２）が供給される。

第１出口１４は、第１チャンバー１１（本例では、第１空間１５）内の空気を排出するためのものである。第１出口１４は、第１空間１５の長手方向の他方側に設けられている。本実施形態の第１出口１４は、一方の第１出口１４ａと、他方の第１出口１４ｂとを含んでいる。これらの第１出口１４ａ、１４ｂからは、相対湿度の異なる空気（図１に示した第４空気Ａ４及び第５空気Ａ５）が排出される。

第１調湿エレメント１６は、第１空間１５内の空気を調湿するための調湿材１８が配されたものである。調湿材１８は、相対湿度の高い空気から水蒸気を吸着しうるとともに、相対湿度の低い空気に自らが吸着した水蒸気を放出しうる吸放湿性能を有するものである。本実施形態の第１調湿エレメント１６は、第１空間１５内の空気の流れに沿うように、シート状に形成された複数の調湿材１８が、間隔を空けて積層（例えば、ハニカム状やオニ段状に積層）されることによって形成される。このような第１調湿エレメント１６は、湿気交換面積を効果的に増大させることができる。

調湿材１８は、空気中の水蒸気を吸着しうるとともに、自らが吸着した水蒸気を空気中に放出しうる吸着材（図示省略）を含んで構成されている。吸着材としては、例えば、上記の特許文献１と同様のものが採用されうる。

第２チャンバー１２は、第２入口２１、第２出口２２、第２空間２３及び第２調湿エレメント２４を含んで構成されている。第２空間２３は、第２入口２１と第２出口２２との間に設けられている。本実施形態の第２空間２３は、第１空間１５と同様に、筐体１７によって区分されており、第２空間２３とその外部とが断熱されている。

第２入口２１は、第２チャンバー１２（本例では、第２空間２３）に、空気を取り込むためのものである。第２入口２１は、第１チャンバー１１の第１入口１３と同様に構成されており、一方の第２入口２１ａと、他方の第２入口２１ｂとを含んで構成される。これらの第２入口２１ａ、２１ｂには、相対湿度の異なる空気（図１に示した第１空気Ａ１及び第２空気Ａ２）が供給される。

第２出口２２は、第２チャンバー１２（本例では、第２空間２３）内の空気を排出するためのものである。第２出口２２は、第１チャンバー１１の第１出口１４と同様に構成されており、一方の第２出口２２ａと、他方の第２出口２２ｂとを含んで構成されている。これらの第２出口２２ａ、２２ｂからは、相対湿度の異なる空気（図１に示した第４空気Ａ４及び第５空気Ａ５）が排出される。

第２調湿エレメント２４は、第２空間２３内の空気を調湿するための調湿材１８が配されたものである。本実施形態の第２調湿エレメント２４は、空気の流れ方向の長さＬ２（図２に示す）が異なる点を除いて、第１調湿エレメント１６と同一仕様で構成されている。

図１に示されるように、第１空気供給部５は、調湿ユニット４の第１チャンバー１１及び／又は第２チャンバー１２に、第１空気Ａ１を供給するためのものである。第１空気Ａ１は、後述の第２空気Ａ２よりも相対湿度が高いものである。本実施形態の第１空気Ａ１としては、外気である場合が例示される。このような第１空気（外気）Ａ１は、冬期において、建物２内の空間（本例では、居室３）内の空気（室内空気Ｃ１）よりも温度が低い。このため、第１空気Ａ１の相対湿度は、室内空気Ｃ１（第２空気Ａ２）の相対湿度に比べて高い。

本実施形態の第１空気供給部５は、第１流路２６と、第１切替手段２７とを含んで構成されている。

本実施形態の第１流路２６は、筒状に形成されたダクトによって形成されているが、このような態様に限定されない。第１流路２６は、例えば、間仕切り壁（図示省略）で囲まれた空間等で構成されてもよい。本実施形態の第１流路２６の上流側の端部は、屋外２８に接続されている。また、第１流路２６の下流側の端部は、第１切替手段２７を介して分岐しており、第１チャンバー１１の一方の第１入口１３ａ及び第２チャンバー１２の一方の第２入口２１ａにそれぞれ接続されている。このような第１流路２６は、相対湿度が高い第１空気Ａ１を、第１チャンバー１１及び／又は第２チャンバー１２に供給することができる。

第１切替手段２７は、第１チャンバー１１の一方の第１入口１３ａ及び第２チャンバー１２の一方の第２入口２１ａのいずれか一方に切り替えて、第１空気Ａ１を供給可能な切換弁として構成されている。第１切替手段２７は、制御部９に接続されており、予め定められた手順に基づいて、上記のような切り替えが行われる。

第２空気供給部６は、調湿ユニット４の第１チャンバー１１及び／又は第２チャンバー１２に、第１空気Ａ１よりも相対湿度の低い第２空気Ａ２を供給するためのものである。第２空気Ａ２としては、第１空気Ａ１よりも相対湿度が低い空気であれば、適宜採用されうる。本実施形態の第２空気Ａ２には、後述の空気調和機３１で空調（加熱）された相対湿度の低い空気が採用される。

本実施形態の第２空気供給部６は、空気調和機３１と、第２流路３２と、第２切替手段３３とを含んで構成されている。

本実施形態の空気調和機３１は、ヒートポンプ式である場合が例示される。空気調和機３１は、建物２の内部に設置された室内機３１ａと、建物２の外部に設置された室外機（図示省略）とをセットとして含んでいる。室内機３１ａは、熱源チャンバー３４の内に格納されている。空気調和機３１は、冬期において、室内機３１ａで空調（加熱）された相対湿度の低い第２空気Ａ２を吹き出すことができる。

熱源チャンバー３４は、第１取込口３５と、第２取込口３６と、第１排出口３７とを含んで構成されている。第１取込口３５は、居室３の室内空気Ｃ１を取り込むためのものである。一方、第２取込口３６は、外気（床下空気）Ｃ２を取り込むためのものである。これらの第１取込口３５及び第２取込口３６は、室内機３１ａの空気吸込口（図示省略）側に設けられている。これにより、室内機３１ａは、室内空気Ｃ１と新鮮な外気Ｃ２との混合気を空気吸込口から取り込んで、これらの混合気を加熱した相対湿度の低い第２空気Ａ２を、空気吹出口（図示省略）から吹き出すことができる。

第１排出口３７は、室内機３１ａの空気吹出口（図示省略）側に設けられている。これにより、熱源チャンバー３４は、上記の混合気を加熱した相対湿度の低い第２空気Ａ２を排出することができる。

本実施形態の第２流路３２は、第１流路２６と同様に、筒状に形成されたダクトによって形成されているが、例えば、間仕切り壁で囲まれた空間等で構成されてもよい。本実施形態の第２流路３２の上流側の端部は、熱源チャンバー３４の第１排出口３７に接続されている。また、第２流路３２の下流側は、第２切替手段３３を介して分岐しており、第１チャンバー１１の他方の第１入口１３ｂ及び第２チャンバー１２の他方の第２入口２１ｂにそれぞれ接続されている。このような第２流路３２は、相対湿度が低い第２空気Ａ２を、第１チャンバー１１及び／又は第２チャンバー１２に供給することができる。

第２流路３２には、第２流路３２の下流側を正圧（熱源チャンバー３４内を負圧）にするための第１ファン４０が設けられてもよい。このような第１ファン４０は、熱源チャンバー３４内の第２空気Ａ２を、第１チャンバー１１及び第２チャンバー１２に効率よく供給することができる。なお、第１ファン４０は、熱源チャンバー３４の中に設けられてもよい。

第２切替手段３３は、第１チャンバー１１の他方の第１入口１３ｂ及び第２チャンバー１２の他方の第２入口２１ｂのいずれか一方に切り替えて、第２空気Ａ２を供給可能な切換弁として構成されている。第２切替手段３３は、制御部９に接続されており、予め定められた手順に基づいて、上記のような切り替えが行われる。

第１空気排出部７は、第１空気Ａ１が調湿ユニット４（第１チャンバー１１及び第２チャンバー１２）を経由することによって相対湿度が低下した第４空気Ａ４を、居室外（本実施形態では、小屋裏）３８に排出するためのものである。本実施形態の第１空気排出部７は、第３流路４１と、第３切替手段４２とを含んで構成されている。

第３流路４１は、第１流路２６と同様に、筒状に形成されたダクトによって形成されているが、例えば、間仕切り壁で囲まれた空間等で構成されてもよい。第３流路４１の上流側は、第３切替手段４２を介して分岐しており、第１チャンバー１１の一方の第１出口１４ａ及び第２チャンバー１２の一方の第２出口２２ａにそれぞれ接続されている。第３流路４１の下流側の端部は、居室外（本実施形態では、小屋裏）３８に接続されている。本実施形態の第３流路４１には、第３流路４１の上流側を負圧にするための第２ファン４３が設けられるのが望ましい。このような第２ファン４３は、第１チャンバー１１又は第２チャンバー１２内を負圧にして、第４空気Ａ４を居室外３８に効率よく排出するのに役立つ。

第３切替手段４２は、第１チャンバー１１の一方の第１出口１４ａ及び第２チャンバー１２の一方の第２出口２２ａのいずれか一方に切り替えて、第４空気Ａ４を取り出し可能な切換弁として構成されている。第３切替手段４２は、制御部９に接続されており、予め定められた手順に基づいて、上記のような切り替えが行われる。

第２空気排出部８は、第２空気Ａ２が調湿ユニット４（第１チャンバー１１及び第２チャンバー１２）を経由することによって相対湿度が高められた第５空気Ａ５を、建物２内の空間（居室３）に供給するためのものである。本実施形態の第２空気排出部８は、第４流路４４と、第４切替手段４５とを含んで構成されている。

本実施形態の第４流路４４は、第１流路２６と同様に、筒状に形成されたダクトによって形成されているが、例えば、間仕切り壁で囲まれた空間等で構成されてもよい。第４流路４４の上流側は、第４切替手段４５を介して分岐しており、第１チャンバー１１の他方の第１出口１４ｂ及び第２チャンバー１２の他方の第２出口２２ｂにそれぞれ接続されている。第４流路４４の下流側の端部は、建物２の空間（居室３）に接続されている。

第４切替手段４５は、第１チャンバー１１の他方の第１出口１４ｂ及び第２チャンバー１２の他方の第２出口２２ｂのいずれか一方に切り替えて、第５空気Ａ５を取り出し可能な切換弁として構成されている。第４切替手段４５は、制御部９に接続されており、予め定められた手順に基づいて、上記のような切り替えが行われる。

制御部９は、第１空気供給部５（本例では、第１切替手段２７）及び第２空気供給部６（本例では、空気調和機３１、第２切替手段３３及び第１ファン４０）を制御するためのものである。本実施形態では、制御部９によって、第１空気排出部７（第３切替手段４２及び第２ファン４３）、第２空気排出部８（第４切替手段４５）も制御される。

制御部９は、ＣＰＵ（中央演算装置）からなる演算部（図示省略）と、制御手順が予め記憶されている記憶部（図示省略）と、記憶部から制御手順を読み込む作業用メモリ（図示省略）とを含んで構成されている。

図３は、調湿システム１を用いた調湿方法の処理手順の一例を示すフローチャートである。この処理手順は、制御部９（図１に示す）に記憶されている制御手順に基づいて実施される。

図１及び図３に示されるように、制御部９は、先ず、空気調和機３１の運転を開始して（ステップＳ１）、計時を開始する（ステップＳ２）。ステップＳ１では、図１に示されるように、制御部９が第１ファン４０の運転を開始させてもよい。これにより、後述の第１モード及び第２モードでは、熱源チャンバー３４内の第２空気Ａ２が、第１チャンバー１１又は第２チャンバー１２に効率よく供給されうる。

次に、図１及び図３に示されるように、制御部９は、第１チャンバー１１に第１空気Ａ１を供給し、かつ、第２チャンバー１２に第２空気Ａ２を供給する第１モードを行う（ステップＳ３）。第１モードでは、第１空気供給部５から第１チャンバー１１に第１空気Ａ１が供給され、かつ、第２空気供給部６から第２チャンバー１２に第２空気Ａ２が供給される。図４は、第１モードの一例を説明する図である。

本実施形態の第１モード（ステップＳ３）では、制御部９（図１に示す）が、第１空気供給部５の第１切替手段２７を切り替えることにより、第１流路２６を介して、第１チャンバー１１と屋外２８（図１に示す）とを連通させる。これにより、第１モードでは、相対湿度の高い第１空気（外気）Ａ１を、第１チャンバー１１に供給することができ、第１調湿エレメント１６（図２に示した調湿材１８）に水蒸気を吸着させることができる。

さらに、本実施形態の第１モードでは、制御部９（図１に示す）が、第１空気排出部７の第３切替手段４２を切り替えることにより、第３流路４１を介して、第１チャンバー１１と居室外３８（図１に示す）とを連通させている。これにより、第１モードでは、第１空気Ａ１の水蒸気が第１調湿エレメント１６（調湿材１８）に吸着されて、相対湿度が低下した第４空気Ａ４が、第３流路４１及び居室外３８を介して、屋外２８（図１に示す）に排出される。第１モードでは、制御部９が、第２ファン４３を運転させるのが望ましい。これにより、第１モードでは、第１チャンバー１１内を負圧にして、第４空気Ａ４を屋外に効率よく排出することができる。

また、本実施形態の第１モードでは、制御部９（図１に示す）が、第２空気供給部６の第２切替手段３３を切り替えることにより、第２流路３２を介して、第２チャンバー１２と空気調和機３１（図１に示す）とを連通させる。これにより、第１モードでは、空気調和機３１で空調された相対湿度の低い第２空気Ａ２を、第２チャンバー１２に供給することができ、第２調湿エレメント２４（図２に示した調湿材１８）に吸着している水蒸気を放出させることができる。

さらに、本実施形態の第１モードでは、制御部９（図１に示す）が、第２空気排出部８の第４切替手段４５を切り替えることにより、第４流路４４を介して、第２チャンバー１２と建物２内の空間（図１に示した居室３）とを連通させている。これにより、第１モードでは、第２調湿エレメント２４（図２に示した調湿材１８）によって、第２空気Ａ２の相対湿度が高められた第５空気Ａ５が、第４流路４４を介して、居室３に供給される。これにより、第１モードでは、夏期に比べて居室３の相対湿度が低くなる冬期において、居室３を暖房しつつ効果的に加湿することができる。

次に、図１及び図３に示されるように、制御部９は、予め定められた第１時間が経過したか否かを判断し（ステップＳ４）、結果が否定的である場合（ステップＳ４で、「Ｎ」）、ステップＳ３をループする。したがって、第１時間が経過するまで、第１モードが行われる。第１時間については、任意に設定されうるが、例えば、図４に示した第２チャンバー１２の第２調湿エレメント２４（図２に示す調湿材１８）に吸着されている水蒸気が完全に放出されるまでの時間に設定されてもよい。

次に、ステップＳ４の結果が肯定的である場合（ステップＳ４で、「Ｙ」）、制御部９は、これまでの計時をリセットし（ステップＳ５）、新たな計時を開始する（ステップＳ６）。

次に、図１及び図３に示されるように、制御部９は、第１チャンバー１１に第２空気Ａ２を供給し、かつ、第２チャンバー１２に第１空気Ａ１を供給する第２モードを行う（ステップＳ７）。第２モードでは、第１空気供給部５から第２チャンバー１２に第１空気Ａ１が供給され、かつ、第２空気供給部６から第１チャンバー１１に第２空気Ａ２が供給される。図５は、第２モードの一例を説明する図である。

本実施形態の第２モード（ステップＳ７）では、制御部９（図１に示す）が、第２空気供給部６の第２切替手段３３を切り替えることにより、第２流路３２を介して、第１チャンバー１１と空気調和機３１（図１に示す）とを連通させる。これにより、第２モードでは、空気調和機３１で空調された相対湿度の低い第２空気Ａ２を、第１チャンバー１１に供給することができ、第１調湿エレメント１６（図２に示した調湿材１８）に吸着している水蒸気を放出させることができる。

さらに、本実施形態の第２モードでは、制御部９（図１に示す）が、第２空気排出部８の第４切替手段４５を切り替えることにより、第４流路４４を介して、第１チャンバー１１と建物２内の空間（図１に示した居室３）とを連通させている。これにより、第２モードでは、第１調湿エレメント１６（図２に示した調湿材１８）によって、第２空気Ａ２の相対湿度が高められた第５空気Ａ５が、第４流路４４を介して、居室３に供給される。これにより、第２モードでは、第１モードと同様に、居室３を暖房しつつ効果的に加湿することができる。

また、本実施形態の第２モード（ステップＳ７）では、制御部９（図１に示す）が、第１空気供給部５の第１切替手段２７を切り替えることにより、第１流路２６を介して、第２チャンバー１２と屋外２８（図１に示す）とを連通させる。これにより、第２モードでは、相対湿度の高い第１空気（外気）Ａ１を、第２チャンバー１２に供給することができ、第２調湿エレメント２４（図２に示した調湿材１８）に水蒸気を吸着させることができる。

また、本実施形態の第２モードでは、制御部９（図１に示す）が、第１空気排出部７の第３切替手段４２を切り替えることにより、第３流路４１を介して、第２チャンバー１２と居室外３８（図１に示す）とを連通させている。これにより、第２モードでは、第１空気Ａ１の水蒸気が第２調湿エレメント２４（図２に示した調湿材１８）に吸着されて、相対湿度が低下した第４空気Ａ４が、第３流路４１及び居室外３８を介して、屋外２８（図１に示す）に排出される。第２モードでは、制御部９が第２ファン４３を運転させることにより、第２チャンバー１２内を負圧にして、上記の空気を屋外２８に効率よく排出するのが望ましい。

次に、図１及び図３に示されるように、本実施形態の制御部９は、予め定められた第２時間が経過したか否かを判断し（ステップＳ８）、結果が否定的である場合（ステップＳ８で、「Ｎ」）、ステップＳ７をループする。したがって、第２時間が経過するまで、第２モードが行われる。第２時間は、任意に設定しうるが、例えば、図５に示した第１チャンバー１１の第１調湿エレメント１６（図２に示した調湿材１８）に吸着されている水蒸気が完全に放出されるまでの時間に設定されるのが望ましい。

次に、ステップＳ８の結果が肯定的である場合（ステップＳ８で、「Ｙ」）、図１に示した制御部９は、これまでの計時をリセットし（ステップＳ９）、新たな計時を開始する（ステップＳ２）。以後、例えば、居住者等による終了命令等があるまで、ステップＳ２以降が繰り返される。

このように、本実施形態の調湿システム１では、制御部９が、第１モード（図４に示す）と、第２モード（図５に示す）とが交互に行われるように、第１空気供給部５及び第２空気供給部６を制御することができる。これにより、調湿システム１は、空調及び加湿された第５空気Ａ５を、建物２内の空間（居室３）に連続的に、かつ、効率よく供給することができる。したがって、本実施形態の調湿システム１によれば、冬期において、安定的に居室３を加湿（及び空調）することができる。

ところで、図１に示されるように、第２空気供給部６では、第１チャンバー１１及び第２チャンバー１２と、空気調和機３１との間で接続される第２流路（ダクト）３２の取り回し等によって、第２流路３２の一部の圧力損失が大きくなる場合がある。このような第２流路３２の圧力損失の部分的な増大は、第１チャンバー１１及び第２チャンバー１２に供給される空気（第２空気Ａ２）の風量に、差異を生じさせる場合がある。なお、第２流路３２の圧力損失は、第２流路３２の上流側（本例では、第１ファン４０）での第２空気Ａ２の空気圧から、第２流路３２の下流側（本例では、各チャンバー１１、１２の入口１３ｂ、２１ｂ）での第２空気Ａ２の空気圧を減じることで求められる。

本実施形態では、第２流路３２において、第２切替手段３３と第２チャンバー１２（他方の第２入口２１ｂ）とを接続している部分が直線状であるのに対して、第２切替手段３３と第１チャンバー１１（他方の第１入口１３ｂ）とを接続している部分が屈曲している。このような屈曲している部分では、直線状の部分に比べて、圧力損失が大きくなる。このため、空気調和機３１から第２切替手段３３までに供給される第２空気Ａ２の風量が一定である場合には、第１チャンバー１１に供給される第２空気Ａ２の風量が、第２チャンバー１２に供給される第２空気Ａ２の風量に比べて小さくなる。

上記のように風量に差がある場合に、例えば、第１調湿エレメント１６及び第２調湿エレメント２４が同一仕様（即ち、圧力損失が同一）であると、供給される空気（本例では、第２空気Ａ２）の風量に応じた吸放湿を行うことができなくなる。また、第１チャンバー１１を経由して居室３に供給される第５空気Ａ５は、第１調湿エレメント１６で生じる圧力損失によって、その風量がさらに低下し、居室３を十分に加湿（及び空調）することが困難になるおそれがある。なお、第１調湿エレメント１６及び第２調湿エレメント２４で生じる圧力損失は、各調湿エレメントを通過する前の空気圧から、各調湿エレメントを通過した後の空気圧を減じることで求められる。

本実施形態の調湿ユニット４は、第１調湿エレメント１６で生じる圧力損失と、第２調湿エレメント２４で生じる圧力損失とを異ならせている。図２に示されるように、本実施形態では、第１チャンバー１１の第１空間１５の容積と、第２チャンバー１２の第２空間２３の容積とが同一（本例では、断面積も同一）に設定されている。なお、第１空間１５及び第２空間２３の容積は、第１調湿エレメント１６及び第２調湿エレメント２４が配されていない状態で特定されるものとする。このため、第１調湿エレメント１６の空気の流れ方向の長さＬ１と、第２調湿エレメント２４の空気の流れ方向の長さＬ２とを異ならせることにより、それらの圧力損失を互いに異ならせることができる。

上述したように、本実施形態では、第１チャンバー１１に供給される空気（本例では、図５に示した第２空気Ａ２）の風量が、第２チャンバー１２に供給される空気（本例では、図４に示した第２空気Ａ２）の風量に比べて小さくなる傾向がある。このため、本実施形態では、空気の風量が小さくなる傾向のある第１チャンバー１１において、第１調湿エレメント１６で生じる圧力損失を相対的に小さくしている。本実施形態では、図２に示した第１調湿エレメント１６の長さＬ１が、第２調湿エレメント２４の長さＬ２よりも小さく形成されることにより、第１調湿エレメント１６で生じる圧力損失を、第２調湿エレメント２４で生じる圧力損失よりも小さく設定される。

このように、本実施形態の調湿ユニット４（調湿システム１）は、第１チャンバー１１及び第２チャンバー１２に供給される空気（本例では、第２空気Ａ２）の風量に応じて、圧力損失が異なる第１調湿エレメント１６及び第２調湿エレメント２４が配されている。このため、本実施形態の調湿ユニット４は、第１チャンバー１１及び第２チャンバー１２に供給される空気を、第１調湿エレメント１６及び第２調湿エレメント２４に確実に通過させることができ、吸放湿を効果的に行うことができる。したがって、本実施形態の調湿ユニット４は、調湿性能を向上させることができる。

さらに、本実施形態では、第１調湿エレメント１６で生じる圧力損失が、第２調湿エレメント２４で生じる圧力損失よりも小に設定されているため、第１チャンバー１１を経由して居室３に供給される第５空気Ａ５（図５に示す）の風量の低下を防ぐことができる。したがって、本実施形態の調湿システム１は、居室３を効果的に加湿（及び空調）することができる。

第１調湿エレメント１６の長さＬ１（容積）と、第２調湿エレメント２４の長さＬ２（容積）との合計長さ（合計容積）は、調湿対象の空間（図１に示した居室３）の大きさ（調湿性能）に応じて設定されるのが望ましい。これにより、調湿ユニット４（調湿システム１）は、第１調湿エレメント１６及び第２調湿エレメント２４において、空間（居室３）の加湿に必要な水蒸気を蓄えることができるため、居室３を効果的に加湿（及び空調）することができる。

上述したように、本実施形態では、第１調湿エレメント１６で生じる圧力損失が、第２調湿エレメント２４で生じる圧力損失よりも小である。したがって、第１調湿エレメント１６の吸放湿量は、第２調湿エレメント２４の吸放湿量よりも小さい。このため、制御部９（図１に示す）は、単位時間あたりにおいて、第１チャンバー１１に、第２チャンバー１２よりも少ない空気（第１空気Ａ１及び第２空気Ａ２）を供給するように、第１空気供給部５及び第２空気供給部６を制御してもよい。これにより、本実施形態の調湿システム１は、空気の供給に必要なエネルギー（消費電力）を抑えつつ、第１調湿エレメント１６及び第２調湿エレメント２４の吸放湿能力に応じて、空気の供給量を調節できるため、効率よく吸放湿することができる。

第１空気Ａ１の単位時間あたりの供給量（m³／h）の調節は、制御部９が、第２ファン４３の風量（回転数）を調節することによって行われうる。第２空気Ａ２の供給量の調節は、制御部９が、空気調和機３１及び第１ファン４０の風量を調節することによって行われうる。

本実施形態では、単位時間あたりにおいて、第１チャンバー１１に、第２チャンバー１２よりも少ない空気（第１空気Ａ１）が供給されるため、第１モードにおいて、第１調湿エレメント１６の調湿材１８が、水蒸気を吸着するのに必要な時間が長くなる傾向がある。このため、制御部９は、第１チャンバー１１への第１空気Ａ１の供給時間（図３に示した第１時間）を、第２チャンバー１２への第１空気Ａ１の供給時間（図３に示した第２時間）よりも大きくするように、第１空気供給部５及び第２空気供給部６を制御してもよい。これにより、第１調湿エレメント１６の調湿材１８は、第１空気Ａ１の供給量が小さくても、水蒸気を確実に吸着することができるため、居室３を効果的に加湿（及び空調）することが可能となる。

一方、第２チャンバーへの第１空気Ａ１の供給時間（図３に示した第２時間）が、第１チャンバー１１への第１空気Ａ１の供給時間（図３に示した第１時間）よりも短くなると、第２調湿エレメント２４への水蒸気の吸着率が低下することが考えられる。しかしながら、本実施形態の制御部９は、単位時間あたりにおいて、第２チャンバー１２に、第１チャンバー１１よりも多い第１空気Ａ１が供給されるため、第２調湿エレメント２４に短時間で多く水蒸気を吸着させることができる。

本実施形態では、第１調湿エレメント１６で生じる圧力損失が、第２調湿エレメント２４で生じる圧力損失よりも小であり、第１調湿エレメント１６に蓄え可能な水蒸気の量も、第２調湿エレメント２４に蓄え可能な水蒸気の量に比べて小さい。このため、制御部９は、第１チャンバー１１への第２空気Ａ２の供給時間（図３に示した第２時間）を、第２チャンバー１２への第２空気Ａ２の供給時間（図３に示した第１時間）よりも小さくするように、第１空気供給部５及び第２空気供給部６を制御してもよい。これにより、本実施形態の調湿システム１は、第１調湿エレメント１６及び第２調湿エレメント２４にそれぞれ蓄えられる水蒸気の量に基づいて、第２空気Ａ２に水蒸気が放出される時間が設定されるため、居室３を効率よく加湿（及び空調）することができる。

これまでの実施形態では、図１に示されるように、冬期において、調湿システム１が、居室３を換気しながら、空調及び加湿する態様が説明されたが、このような態様に限定されない。調湿システム１は、加湿をする必要のない時期において、居室３を換気するのに用いられてもよい。図６は、居室３を換気する第３モードの一例を説明する図である。この実施形態において、これまでの実施形態と同一の構成については、同一の符号を付し、説明を省略することがある。

この実施形態の調湿システム１では、これまでの実施形態と同様に、第１調湿エレメント１６で生じる圧力損失が、第２調湿エレメント２４で生じる圧力損失よりも小に設定されている。

この実施形態の調湿システム１は、第３空気供給部５１を含んで構成されている。さらに、調湿システム１は、第３空気排出部５２を含んで構成されている。

第３空気供給部５１は、第１チャンバー１１のみに、換気用の第３空気Ａ３を供給するためのものである。第３空気Ａ３は、換気に用いられるものであれば、適宜選択されうる。本実施形態の第３空気Ａ３は、図１に示した外気（床下空気）Ｃ２である場合が例示される。この第３空気Ａ３には、居室３の室内空気Ｃ１（図１に示す）が含まれてもよいし、空気調和機３１によって空調された空気が供給されてもよい。

この実施形態の第３空気供給部５１は、これまでの実施形態の第２空気供給部６（図１に示す）によって構成されており、図１に示した空気調和機３１と、第２流路３２と、第２切替手段３３と、第１ファン４０とを含んで構成されている。なお、空気調和機３１は、停止されていても、運転されていてもよい。

一方、図６に示されるように、第３空気排出部５２は、第１チャンバー１１に供給された第３空気Ａ３を、図１に示した建物２内の空間（居室３）に供給するためのものである。この実施形態の第３空気排出部５２は、これまでの実施形態の第２空気排出部８（図１に示す）によって構成されており、第４流路４４と、第４切替手段４５とを含んで構成されている。

次に、居室３を換気する第３モードが説明される。第３モードでは、第３空気Ａ３が、第３空気供給部５１から第１チャンバー１１に供給される。制御部９が、第３空気供給部５１の第２切替手段３３を切り替えることにより、第２流路３２を介して、第１チャンバー１１と熱源チャンバー３４（図１に示す）とを連通させる。さらに、制御部９は、第３空気排出部５２の第４切替手段４５を切り替えることにより、第４流路４４を介して、第１チャンバー１１と、図１に示した建物２内の空間（居室３）とを連通させている。これにより、第３モードでは、換気用の第３空気Ａ３が、第１チャンバー１１を経由して、居室３に供給される。

この実施形態の調湿システム１では、これまでの実施形態と同様に、第１調湿エレメント１６で生じる圧力損失が、第２調湿エレメント２４で生じる圧力損失よりも小に設定されている。このため、第３モードでは、換気用の第３空気Ａ３を、圧力損失が相対的に小さい第１調湿エレメント１６が配される第１チャンバー１１に経由させることにより、第２チャンバー１２を経由させる場合に比べて、第３空気Ａ３の風量を維持することができる。このため、第１ファン４０（図１に示す）の風量を増加させる必要がなくなるため、第１ファン４０の消費電力を抑えることが可能となる。

さらに、本実施形態の調湿システム１は、制御部９が、第１モード、第２モード及び第３モードが行われることにより、冬期での居室３の空調及び加湿、並びに、加湿を必要としない時期での居室３の換気を実現しうる。したがって、調湿システム１は、一年を通じて快適な空調環境を提供しうる。

以上、本発明の特に好ましい実施形態について詳述したが、本発明は図示の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施しうる。

図１に示されるように、図２に示した調湿ユニットを含む調湿システムが、建物に設置された（実施例１～３及び比較例）。実施例１～３及び比較例では、ダクトの取り回しによって、第１チャンバーへの第２空気の風量が、第２チャンバーへの第２空気の風量よりも小さくなっている。

実施例１～３の調湿ユニットは、第１調湿エレメントの長さＬ１を、第２調湿エレメントの長さＬ２よりも小さくすることで、第１調湿エレメントで生じる圧力損失を、第２調湿エレメントで生じる圧力損失よりも小さくしている。

一方、比較例は、第１調湿エレメントの長さＬ１と第２調湿エレメントの長さＬ２とを同一にして、第１調湿エレメントで生じる圧力損失と、第２調湿エレメントで生じる圧力損失とが同一にされている。さらに、比較例の第１調湿エレメントの長さＬ１と第２調湿エレメントの長さＬ２との和は、実施例１～３の第１調湿エレメントの長さＬ１と第２調湿エレメントの長さＬ２との和の半分に設定されている。

実施例１～３及び比較例の調湿システムでは、第１チャンバーに第１空気を供給し、かつ、第２チャンバーに第２空気を供給する第１モードと、第１チャンバーに第２空気を供給し、かつ、第２チャンバーに第１空気を供給する第２モードとが交互に行われた。

実施例１及び比較例の調湿システムでは、第１モード及び第２モードにおいて、第１チャンバー及び第２チャンバーに供給される第１空気について、単位時間あたりの供給量が同一に設定された。さらに、実施例１及び比較例では、第１チャンバーへの第１空気の供給時間（第１時間）と、第２チャンバーへの第１空気の供給時間（第２時間）とが同一に設定された。

実施例２及び実施例３の調湿システムでは、単位時間あたりにおいて、第１チャンバーに、第２チャンバーよりも少ない第１空気が供給された。実施例２では、実施例１及び比較例と同様に、第１チャンバーへの第１空気の供給時間（第１時間）と、第２チャンバーへの第１空気の供給時間（第２時間）とが同一に設定された。一方、実施例３では、第１チャンバーへの第１空気の供給時間（第１時間）が、第２チャンバーへの第１空気の供給時間（第２時間）よりも大きく設定された。これにより、実施例３では、第１チャンバーへの第２空気の供給時間（第２時間）が、第２チャンバーへの第２空気の供給時間（第１時間）よりも小さく設定された。

そして、実施例１～３及び比較例について、居室の加湿量（％ＲＨ）が計算された。なお、加湿量は、予め定められた外気条件において、調湿システム稼働時に測定された居室の相対湿度（％ＲＨ）から、調湿システム未稼働時に測定された居室の相対湿度（％ＲＨ）を減じることによって求められた。また、調湿システム稼働時の相対湿度は、１２０分間（第１モード及び第２モードを１回実施中）に、複数回測定された相対湿度の平均値である。共通仕様は、次のとおりである。
第１空気（外気）：
温度：５℃
相対湿度：６０％ＲＨ
第２空気：
温度：３５℃
相対湿度：１４～１５％ＲＨ
第１チャンバー及び第２チャンバーへの供給量：４３０m³／h
テストの結果が、表１に示される。

実施例１～３は、ダクトの取り回しに起因する第１チャンバー及び第２チャンバーへの空気の風量の差異に応じて、第１調湿エレメントで生じる圧力損失が、第２チャンバーの第２調湿エレメントで生じる圧力損失よりも小さく設定されている。このため、実施例１～３は、比較例に比べて、加湿量を大きくすることができ、調湿性能を向上させることができた。

また、実施例２及び実施例３は、実施例１とは異なり、単位時間あたりにおいて、第１チャンバーに、第２チャンバーよりも少ない第１空気が供給されるため、第１調湿エレメント及び第２調湿エレメントの吸放湿能力に応じて、空気の供給量を調節できた。これにより、実施例２及び実施例３は、実施例１に比べて、調湿性能を向上させることができた。

さらに、実施例３は、実施例２とは異なり、第１チャンバーへの第１空気の供給時間（第１時間）を、第２チャンバーへの第１空気の供給時間（第２時間）よりも大きく設定されている。このため、実施例３は、第１空気の供給量が少ない第１チャンバーにおいて、水蒸気を確実に吸着させることができた。さらに、実施例３は、実施例２とは異なり、第１チャンバーへの第２空気の供給時間（第２時間）を、第２チャンバーへの第２空気の供給時間（第１時間）よりも小さく設定されている。このため、実施例３は、第１調湿エレメント及び第２調湿エレメントにそれぞれ蓄えられる水蒸気の量に基づいて、第２空気に水蒸気を放出することができた。したがって、実施例３は、実施例２に比べて、調湿性能を向上させることができた。

１ 調湿システム
４ 調湿ユニット
１１ 第１チャンバー
１２ 第２チャンバー
１３ 第１入口
１４ 第１出口
１５ 第１空間
１６ 第１調湿エレメント
２１ 第２入口
２２ 第２出口
２３ 第２空間
２４ 第２調湿エレメント

Claims (10)

1. 空気を調湿するための調湿ユニットであって、
   第１チャンバーと第２チャンバーとを有し、
   前記第１チャンバーは、空気を取り込むための第１入口と、前記空気を排出するための第１出口と、これらの間の第１空間と、前記第１空間内の空気を調湿するための調湿材が配された第１調湿エレメントとを含み、
   前記第２チャンバーは、空気を取り込むための第２入口と、前記空気を排出するための第２出口と、これらの間の第２空間と、前記第２空間内の空気を調湿するための調湿材が配された第２調湿エレメントとを含み、
   前記第１調湿エレメントの空気の流れ方向の長さと、前記第２調湿エレメントの空気の流れ方向の長さとを異ならせることにより、前記第１調湿エレメントで生じる圧力損失と、前記第２調湿エレメントで生じる圧力損失とを異ならせてなる、
   調湿ユニット。
2. 前記第１空間の容積は、前記第２空間の容積と同一である、請求項１に記載の調湿ユニット。
3. 前記第１調湿エレメントで生じる圧力損失が、前記第２調湿エレメントで生じる圧力損失よりも小さい、請求項１又は２に記載の調湿ユニット。
4. 前記第１調湿エレメントの空気の流れ方向の長さは、前記第２調湿エレメントの空気の流れ方向の長さよりも小さく形成されている、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の調湿ユニット。
5. 調湿システムであって、
   請求項１ないし４のいずれか１項に記載された調湿ユニットと、
   空気調和機と、
   前記調湿ユニットの前記第１チャンバー及び／又は前記第２チャンバーに第１空気を供給するための第１空気供給部と、
   前記調湿ユニットの前記第１チャンバー及び／又は前記第２チャンバーに、前記第１空気よりも相対湿度の低い第２空気を供給するための第２空気供給部と含む、
   調湿システム。
6. 制御部をさらに含み、
   前記制御部は、前記第１チャンバーに前記第１空気を供給し、かつ、前記第２チャンバーに前記第２空気を供給する第１モードと、
   前記第１チャンバーに前記第２空気を供給し、かつ、前記第２チャンバーに前記第１空気を供給する第２モードとが交互に行われるように、前記第１空気供給部及び前記第２空気供給部を制御する、請求項５に記載の調湿システム。
7. 前記第１調湿エレメントで生じる圧力損失が、前記第２調湿エレメントで生じる圧力損失よりも小であり、
   前記制御部は、単位時間あたりにおいて、前記第１チャンバーに、前記第２チャンバーよりも少ない空気を供給するように、前記第１空気供給部及び前記第２空気供給部を制御する、請求項６に記載の調湿システム。
8. 前記第１調湿エレメントで生じる圧力損失が、前記第２調湿エレメントで生じる圧力損失よりも小であり、
   前記制御部は、前記第１チャンバーへの前記第１空気の供給時間を、前記第２チャンバーへの前記第１空気の供給時間よりも大きくするように、前記第１空気供給部及び前記第２空気供給部を制御する、請求項６又は７記載の調湿システム。
9. 前記第１調湿エレメントで生じる圧力損失が、前記第２調湿エレメントで生じる圧力損失よりも小であり、
   前記制御部は、前記第１チャンバーへの前記第２空気の供給時間を、前記第２チャンバーへの前記第２空気の供給時間よりも小さくするように、前記第１空気供給部及び前記第２空気供給部を制御する、請求項６ないし８のいずれか１項に記載の調湿システム。
10. 前記第１調湿エレメントで生じる圧力損失が、前記第２調湿エレメントで生じる圧力損失よりも小であり、
    前記第１チャンバーのみに、換気用の第３空気を供給する第３空気供給部をさらに含む、請求項５記載の調湿システム。

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