JP7190817B2 - 水分移動ユニット - Google Patents

Description

本発明は、隔てられた２つの空間のうち一方の空間の気体中に含まれる水分を他方の空間の気体中に移動することのできる水分移動ユニットに関する。

空間の気体中に含まれる水分量、すなわち湿度を調節する従来の手法として、冷房機を用いて気体中の水分を結露させることが行われている。具体的には一の空間の気温を冷房機により低下させ飽和水蒸気圧を低下させることで結露を発生させ、生じた液体状の水を他の空間へと放出することで、一の空間の湿度を低下させるとともに他の空間の湿度を上昇させることが行われている。

しかしこうした従来の方法では湿度を低下させるために冷房機を運転して気温を低下させることが必要であり、エネルギーの浪費やランニングコストの増加を招いてしまう。

そこで冷房機の運転を必要としない水分移動機として、デシカント空調システムが用いられている（特許文献１参照）。

デシカント空調システムは、水分を吸着する吸着材を収容したロータの一部に湿った空気を通し吸着材に水分を吸着させる。そしてロータを回転し当該吸着箇所に加熱手段により加熱した熱風を通すことで吸着材に吸着された水分を放出する。

この吸着剤による水分の吸着と放出とを空間を隔てて繰り返し行い、一の空間の湿度を低下させるとともに他の空間の湿度を上昇させることで、空間間の水分の移動が可能となる。

特開２０１１－０６４４０７号公報

しかしながら、デシカント空調システムにおいても吸着材からの水分の放出に用いられる熱風を生成するために加熱手段を用いる必要があり、エネルギーの浪費の防止やランニングコストの増加の抑制は十分なものではなかった。

本発明は上述のような課題に鑑みてなされたものであり、エネルギーの浪費とランニングコストの増加を防止することができる水分移動ユニットを提供するものである。

本発明によれば、隔てられた２つの空間のうち相対湿度の高い一の空間内の気体中に含まれる水分を相対湿度の低い他の空間内の気体中に移動させる水分移動機を部屋空間内に備える水分移動ユニットであって、前記水分移動機は、前記一の空間内の気体が通過する第１流路と、前記他の空間内の気体が通過する第２流路と、前記第１流路と前記第２流路とを隔てる吸湿性かつ多孔質性の水分移動膜と、前記水分移動膜を保持する保持枠部と、
前記保持枠部を挟んで配置される二つの流路形成部と、を備え、前記保持枠部と前記流路形成部の一方との間に前記第１流路が形成され、前記保持枠部と前記流路形成部の他方との間に前記第２流路が形成されており、前記第１流路及び前記第２流路のそれぞれの前記流路形成部は、吸気側の開口における上流側の流路幅が下流側の流路幅よりも広く形成されていることを特徴とする水分移動ユニットが提供される。

本発明の水分移動ユニットによれば、水分移動膜を隔てて第１流路と第２流路との間で相対湿度の大小が生じるため、外部から特段のエネルギーを供給するか、または供給する場合もエネルギーを低下することができる。このため、第１流路を流れる気体から第２流路を流れる気体へと水分を移動させることができ、エネルギーの浪費とランニングコストの増加を防止することが可能である。

第１実施形態に係る水分移動機を示す模式図である。 水分移動機に用いられる水分移動膜を示す模式図である。 水分移動機の使用例を示す模式図である。 第２実施形態に係る水分移動機を示す模式図である。 第３実施形態に係る水分移動機を示す模式図である。 第４実施形態に係る水分移動ユニットを説明するための模式図である。 第４実施形態に係る水分移動ユニットの水分移動機の斜視図である。 図７に示した水分移動機の分解斜視図である。 図８に示した保持枠部の正面図である。 図８に示した保持枠部の背面図である。 流路形成部の内面を示した図である。 第４実施形態の水分移動機の正面図である。 図１２に示した水分移動機のＡ－Ａ断面図である。 図１２に示した水分移動機のＢ－Ｂ断面図である。 変形例１を説明するための図である。 変形例２を説明するための図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、すべての図面において、同様の構成要素には同一の符号を付し、重複する説明は適宜に省略する。

〔第１実施形態〕
図１は、第１実施形態に係る水分移動機１を示す模式図である。図２は、水分移動機１に用いられる水分移動膜４を示す模式図である。

水分移動機１は、隔てられた２つの空間のうち相対湿度の高い一の空間内の気体中に含まれる水分を相対湿度の低い他の空間内の気体中に移動させる装置である。水分移動機１は、一の空間内の気体Ａが通過する第１流路２と、他の空間内の気体Ｂが通過する第２流路３と、第１流路２と第２流路３とを隔てる吸湿性かつ多孔質性の水分移動膜４と、を備えている。

水分移動機１による水分移動の対象となる気体は水分を含みうるものであれば如何なる気体であってもよく、本実施形態においては空気が想定されている。

第１流路２は、一の空間に含まれる気体が内部空間２１を通過する、水分移動膜４と等幅の板状の流路である。

第２流路３は、一の空間と隔てられた、一の空間よりも相対湿度の高い他の空間に含まれる気体が内部空間３１を通過する、水分移動膜４と等幅の板状の流路である。第２流路３は第１流路２に隣接して設けられ、第１流路の内部空間２１と第２流路３の内部空間３１とは少なくともその一部が水分移動膜４により隔てられている。第１流路２と第２流路３は、少なくとも水分移動膜４の形成領域において互いに平行に配置されている。

第１流路２を流れる気体Ａと第２流路３を流れる気体Ｂとは水分移動膜４に沿って流れる。これによりそれぞれの気体Ａ、Ｂの圧力損失を抑えることができる。なお、気体Ａ、Ｂが水分移動膜４に沿って流れるとは、気体Ａ、Ｂの水分移動膜４への接触角度が垂直以外の方向になるように流れることをいう。

水分を含んだ気体Ａ、Ｂが水分移動膜４と良好に接触するためには、水分移動膜４の形成領域において水分移動膜４の幅寸法が、水分移動膜４を挟んで位置する第１流路２及び第２流路３の対向壁間距離と同等であることが好ましい。

本実施形態においては第１流路２を流れる気体Ａと第２流路３を流れる気体Ｂとが水分移動膜４を挟んで反対の方向に流れている。

しかし、本発明においてはこれに限らず、第１流路２を流れる気体Ａと第２流路３を流れる気体Ｂとが水分移動膜４を挟んで平行面内で交差する方向に流れてもよい。

また、第１流路２を流れる気体Ａと第２流路３を流れる気体Ｂとが水分移動膜４を挟んで同方向に流れてもよい。

このように本発明においては第１流路２と第２流路３とを流れる気体の方向は一方向に限定されることがなく、何れの方向においても好適に流路間で水分の移動を行うことができるため、水分移動機１の設計の自由度を増すことが可能となる。

水分移動膜４は第１流路２と第２流路３とを隔てている吸湿性かつ多孔質性の膜である。なお、第１流路２と第２流路３とは完全に隔離されているが、当該隔離部分のうち少なくとも一部に水分移動膜４が用いられていればよく、第１流路２と第２流路３との境界部分の全体に亘り水分移動膜４が用いられていなくてもよい。

水分移動膜４は、吸湿性の多孔質材料を含み第１流路２に面する吸湿層４１と、親水性の多孔質材料を含み第２流路３に面し、吸湿層４１が一面側に形成された基材４２と、を有する。第１実施形態の水分移動膜４は、例えば、パーフルオロスルホン酸系ポリマーを含むものとする。また、このような材料に限定されるものでなく、フッ素樹脂を使わない炭化水素系膜を適用することも可能である。

水分移動膜４を吸湿層４１と基材４２との２層構造とすることにより、吸湿層４１をシート状に加工しやすくすることができる。

吸湿層４１の材料としては、メソポーラスシリカやゼオライト等が挙げられる。

基材４２の材料としては、紙や高分子ポリマー等が挙げられる。基材４２に形成されている微細孔の径は、吸湿層４１に形成されている微細孔の径よりも小さくなっている。これにより基材４２は吸湿層４１よりも毛細管現象が発生しやすくなり、吸湿層４１から水分を吸収することが可能となる。

水分移動膜４は吸湿層４１により相対湿度の高い第１流路２内を流れる気体Ａから気体状の水分Ｈ１を吸収する。吸湿層４１に吸収された水分Ｈ１は凝集し液体状となり、吸湿層４１内を毛細管現象により基材４２側へと浸透していく。そして液体状の水分は更に毛細管現象により基材４２側へと移動し、基材４２の表面から相対湿度の低い気体Ｂ中へと、気体状の水分Ｈ２として放散される。

吸湿層４１から基材４２へと至る水分の移動は、第１流路２内の気体Ａと第２流路３内の気体Ｂとの相対湿度の差に起因して生じる。なお、本発明においては第１流路２から第２流路３への水分の移動は相対湿度の差のみにより行われるだけでなく、例えば第１流路２内の圧力（静圧）を高圧、第２流路３内の圧力を低圧として、両流路内の圧力差を更に用いて行われてもよい。

こうして第１流路２内の水分が水分移動膜４を通じて第２流路３へと移動し、第１流路２内の気体の湿度を低下させるとともに、第２流路３内の気体の湿度を上昇することができる。

そしてこの水分の移動は相対湿度差のみに起因して行われ、外部から特段のエネルギーを供給することなく第１流路２を流れる気体から第２流路３を流れる気体へと水分を移動することができる。あるいは、第１流路２と第２流路３の圧力差を利用する場合には、従来の熱風を生成する機構と比較して使用するエネルギーを低減することができる。そのため、エネルギーの浪費とランニングコストの増加を防止することができる。

次に、水分移動機１の使用例について説明する。図３は、水分移動機１の使用例を示す模式図である。

部屋５内の体感温度は、部屋５内の空気の温度を低下させるだけでなく、除湿を行うことにより更に効率的に下げることができる。そこで図３に示す例では、水分移動機１を用いて冷房機６の室内機６１が設置された部屋５内と、冷房機６の室外機６２からの排気との間の水分交換が行われ、部屋５内の除湿が行われている。

冷房機６は室内機６１により部屋５内に冷気を送るとともに、排気として室外機６２から暖気Ｂを排出している。冷房機６により冷やされた部屋５内の空気Ａは第１流路２へと送られるとともに、室外機６２から排出された暖気は第２流路３へと送られている。

部屋５内の冷たい空気Ａよりも室外機６２から放出される暖気Ｂの方が温度が高く飽和水蒸気圧が高い。そして冷房機６により冷やされた部屋５内の空気Ａの相対湿度は、室外機６２から排出された暖気Ｂの相対湿度よりも高くなっている。

第１流路２内に送られた部屋５内の空気Ａ中に含まれる水分Ｈ１は、水分移動膜４の吸湿層４１により吸収される。そして水分Ｈ１が吸収された空気Ａは再び部屋５内へと戻される。こうして部屋５内の湿度が低下する。

吸湿層４１に吸収された水分Ｈ１は凝集し液体状となり、毛細管現象により吸湿層４１から基材４２へと移動していく。そして基材４２の表面に冷房機６の室外機６２から放出される、部屋５内の空気よりも相対湿度の低い暖気Ｂが当たると、基材４２内の水分が気体状の水分Ｈ２として基材４２の表面から相対湿度の低い暖気Ｂ内へと蒸散し、第２流路３の内部空間３１内を通り外部へと放出される。

こうして相対湿度の高い部屋５の空気から、室外機６２から排出される相対湿度の低い暖気Ｂへと水分移動膜４を介した水分の移動が行われる。

水分移動膜４の基材４２側は冷房機６の運転中は常に相対湿度の低い暖気Ｂと接しているため水分Ｈ２の蒸散が継続して行われる。そのため基材４２が水分で飽和することなく、吸湿層４１から基材４２への吸水を継続して行うことができる。そして基材４２により継続して吸水が行われるため吸湿層４１も水分で飽和することなく、吸湿層４１による水分Ｈ１の吸収も継続して行うことができる。

なお、上述した実施形態においては第１流路２と第２流路３とは水分移動膜４と等幅の板状の流路であり、内部空間２１、３１の上面と下面はそれぞれ平坦になっている。しかし本発明においてはこれに限らず、上面や下面が起伏する態様であってもよい。

例えば、内部空間２１、３１の上面と下面がそれぞれ波型形状をしていてもよい。この場合、内部空間２１の上下の波型形状と内部空間３１の上下の波型形状は同相であってもよく、あるいは異相であってもよい。

このように第１流路２と第２流路３との内部空間２１、３１の上下の内周面が波型形状をしていることにより、水分移動膜４への気体Ａ、Ｂの接触の仕方を変化させることができ、吸湿層４１による水分の吸収と基材４２による水分の発散をより効率的に行える気体Ａ、Ｂの接触態様とすることができる。

また、上述した実施形態においては水分移動膜４が吸湿層４１と基材４２の２層により形成されていたが、本発明においてはこれに限らず、水分移動膜４が吸湿性かつ多孔質性の単一の膜により形成されていてもよい。こうした膜としてはメソポーラスシリカやゼオライト等の膜の他、親水性の樹脂材料により形成される多孔質材や、親水性セラミック等を用いることができる。

〔第２実施形態〕
図４は、第２実施形態に係る水分移動機１０を示す模式図である。水分移動機１０は、上述した第１実施形態に係る水分移動機１と同様に第１流路２と第２流路３とが水分移動膜４により隔てられて構成されている。

しかし、第１実施形態と異なり、第１流路２と第２流路３との組み合わせが層状に重ねて設けられ、それぞれの層に含まれる第１流路２と第２流路３とが水分移動膜４により隔てられている。

具体的には、上層から順に第１流路２と第２流路３とが交互に配置され、各流路の間が水分移動膜４により隔てられている。図４に示す例では第１流路２と第２流路３とが２つずつそれぞれ交互に配置されている。しかし本発明においてはこれに限らず、第１流路２と第２流路３とを３つずつそれぞれ交互に配置する態様であってもよい。

それぞれの流路を隔てる水分移動膜４は、第１実施形態と同様に、吸湿層４１を第１流路２側に向けるとともに、基材４２を第２流路３側に向けて配置されていて、第１流路２から第２流路３に向けた水分の移動を可能としている。

そして最上層にある第１流路２の内部空間２１にある気体中の水分は、上から２段目に位置する第２流路３の内部空間３１にある気体中へと移動する。

また、上から３段目に位置する第１流路２の内部空間２１にある気体中の水分は、上から２段目に位置する第２流路３と、最下層にある第２流路３の内部空間３１にある気体中へと移動する。

本実施形態に係る水分移動機１０によると、上下に重ねた複数層の第１流路２と第２流路３とを用いて水分の移動を行うため、効率の良い水分移動を行うことが可能となる。

〔第３実施形態〕
図５は、第３実施形態に係る水分移動機１００を示す模式図である。本実施形態に係る水分移動機１００は、第１流路２及び第２流路３が直線状ではなく、屈曲したものとなっている。

そして第１流路２及び第２流路３内を流れる気体Ａ、Ｂは、それぞれ水分移動膜４に当接することで流れる方向が変えられる。

具体的には水分移動機１００は平面視が八角形状をした板状の中空の部材であり、側面は閉鎖部２７と開放部２８とが交互に配置されて構成されている。水分移動機１００の内部には、水分移動膜４が、対向配置された２つの閉鎖部２７の内壁と接続して設けられている。

そして第１流路２は図５の紙面左下側にある開放部２８から紙面左上側にある開放部２８へと至る流路となっている。また、第２流路３は紙面右上側にある開放部２８から紙面右下側にある開放部２８へと至る流路となっている。第１流路２と第２流路３とは水分移動膜４により隔てられている。水分移動膜４は吸湿層４１を第１流路２側に、基材４２を第２流路３側に向けて配置されている。

上述した構成を備える水分移動機１００では、第１流路２内に流入した空気Ａ及び第２流路３内に流入した空気Ｂについて、それぞれ除湿又は加湿後に流入方向に対して垂直な方向に放出することができる。そのため水分移動機１００の適用可能箇所を更に増やすことが可能となる。

〔第４実施形態〕
次に、第４実施形態の水分移動ユニット３０について説明する。図６から図１１は、第４実施形態の水分移動ユニット３０を説明するための図である。図６は、水分移動ユニット３０の全体を説明するための模式図である。図７から図１１にはｘ、ｙ、ｚ軸が記されていて、第４実施形態ではｚ軸の矢線が示す方向を「上」とし、矢線と反対の方向を「下」とする。ｚ軸の矢線が示す方向は水分移動機５５の立設方向と一致している。第４実施形態でいう上下は、重力方向と一致するとは限らない。

図７は、第４実施形態において部屋空間５１内に備えられる水分移動機５５を説明するための斜視図、図８は、図７の水分移動機５５の分解斜視図、図９は保持枠部７のｘ方向に向かう面（以下、「正面」とも記す）の図、図１０は保持枠部７の－ｘ方向に向かう面（以下、「背面」とも記す）の図、図１１は流路形成部８の－ｘ方向に向かう面（以下、「流路形成部８の内面」）及び流路形成部９のｘ方向に向かう面（以下、「流路形成部９の内面」）の図である。

図６に示すように、第４実施形態の水分移動ユニット３０は、部屋空間５１に第一実施形態の水分移動膜４を有する水分移動機５５を備え、二つに仕切られた空間５１ａ、５１ｂ内の空気の水分を一方から他方へ移動する。このような水分移動ユニット３０は、居室を始め車両や電車にも適用することができる。

図７に示すように、水分移動機５５は、水分移動膜４を保持する保持枠部７と、二つの流路形成部８、９とを有している。流路形成部８、９は、保持枠部７を挟んで配置されている。保持枠部７と流路形成部８、９の一方との間に第１流路が形成され、保持枠部７と流路形成部８、９の他方との間に第２流路が形成される。第４実施形態は、保持枠部７と流路形成部８との間に第１流路２が、保持枠部７と流路形成部９との間に第２流路３が形成されるように構成されている（図１３）。

部屋空間５１は、人が入り得る閉空間であって、窓やドア、通気や送風のための開口部を有することが許容されている。図６に示した部屋空間５１は、壁部５６によって四方が囲まれていて、壁部５６には通気口５９ａ、５９ｂが形成されている。また、図６では、水分移動ユニット３０に冷房機１６０が設けられていて、冷房機１６０は室内機１６１、室外機１６２を有している。
水分移動機５５は、保持枠部７が部屋空間５１を仕切るように配置されていて、保持枠部７が部屋空間５１を仕切ることによって部屋空間５１は空間５１ａ、５１ｂに分けられる。通気口５９ａは空間５１ｂに室外機１６２から排出された空気γを取り込む開口部であって、通気口５９ｂは空間５１ｂから空気δを排出する開口部である。
室内機１６１は空間５１ａに設けられていて、室内機１６１からは空気αが空間５１ａに向けて噴き出している。空気αは、第１流路２を通って空気βとして再び空間５１ａに排出される。

図７に示すように、水分移動機５５は、保持枠部７、流路形成部８及び流路形成部９によって構成されている。図７は、保持枠部７、流路形成部８及び流路形成部９が組み合わされた状態を示していて、図中手前の流路形成部８を二点鎖線で示している。流路形成部８、９は同様の寸法形状を有していて、保持枠部７は流路形成部８、９よりも図中に示したｘ、ｙ、ｚ軸のｙ方向に長くなっている。保持枠部７、流路形成部８、流路形成部９には互いを固定する、あるいは水分移動機５５を部屋空間５１に固定するためのネジ（図示せず）が挿通する複数のネジ孔８０が形成されている。

図７から図１１に示すように、保持枠部７は、枠板７５を有している。枠板７５のうち、流路形成部８に向かう側を表面７５ａ、流路形成部９に向かう側を裏面７５ｂとする。枠板７５には表面７５ａ、裏面７５ｂを貫通する開口部７１、７２、７３が形成されている。枠板７５の開口部７２に向かう部分７６及び開口部７３に向かう部分７７はいずれもｘ方向に向かって傾く斜面である。開口部７１と開口部７２との間には枠部７８があって、開口部７１と開口部７３との間には枠部７９がある。枠部７８、７９はｚ軸に平行な中心線７８ａ、７９ａを頂点にした二つの斜面７８２、７９２を有していて、枠部７８、７９と接続する下面７０１もｘ方向に向かって傾く斜面である。

また、図８、図１１に示すように、流路形成部８は板材８５を有し、板材８５の保持枠部７に向かう側を内面８５ａ、その裏面を外面８５ｂとする。流路形成部９は板材９５を有し、板材９５の保持枠部７に向かう側を内面９５ａ、その裏面を外面９５ｂとする。図８に示すように、内面９５ａは、凹部９１、９２、９３、９４を有している。凹部９１、９４は、それぞれ凹部９２、９３を挟んで形成され、流路形成部９のｙ方向の中心に向かって幅が狭くなる底面９０１と、底面９０１と対向する上面（図示せず）を有している。このような形状から、凹部９１、９４の面９１ａ、９４ａは、流路形成部９のｙ方向の中心に向かって傾いている（図１３）。

また、同様に、流路形成部８は板材８５を有し、板材８５の保持枠部７に向かう側を内面８５ａ、その裏面を外面８５ｂとする。内面８５ａは、凹部８１、８２、８３、８４を有している。凹部８１、８４は、それぞれ凹部８２、８３を挟んで形成され、流路形成部８のｙ方向の中心に向かって幅が狭くなる底面（図示せず）と、底面と対向する上面（図示せず）を有している。このような形状から、凹部８１、８４の面８１ａ、８４ａは、流路形成部８のｙ方向の中心に向かって傾く斜面である。

図１１に示すように、凹部８２、８３は、凹部８２、８３のｙ方向の中心を通り、かつｚ軸に平行な中心線８２ａ、８３ａに向かって－ｘ方向に突出する面８２２、８３２を有している。また、凹部９２、９３は、図８に示すように、凹部９２、９３のｙ方向の中心を通り、かつｚ軸に平行な中心直線９２ａ、９３ａに向かってｘ方向に突出する面９２２、９３２を有している。流路形成部８の板材８５には第１流路２に空気を送り込むファンを取り付け可能な取付溝８６を形成することが可能である。また、流路形成部９の板材９５には第１流路２に空気を送り込むファンを取り付け可能な取付溝９６を形成することが可能である。

保持枠部７は、図８に示すように、水分移動膜４をフレーム４５に挟み込まれた状態で保持している。フレーム４５は、三つの膜部４５Ａ、４５Ｂ、４５Ｃに分けられ、膜部４Ａは開口部４５Ａから露出する。水分移動膜４のうちの膜部４Ｂは開口部４５Ｂから露出し、膜部４Ｃは開口部４５Ｃから露出する。また、開口部４５Ａと保持枠部７の開口部７１とは少なくとも一部が重なっている。開口部４５Ｂと保持枠部７の開口部７２とは少なくとも一部が重なり、開口部４５Ｃと保持枠部７の開口部７３とは少なくとも一部が重なっている。このことから、水分移動膜４の膜部４Ａは開口部７１から露出する。膜部４Ｂは開口部７２から露出し、膜部４Ｃは開口部７３から露出する。

図１２は、保持枠部７、流路形成部８、９を組み合わせた水分移動機５５をｘ方向に見た正面図である。図１３は、図１２に示した水分移動機５５を、図１２中の矢線Ａ－Ａの方向に見たＡ－Ａ断面図である。図１４は、図１２に示した水分移動機５５を、図１２中の矢線Ｂ－Ｂの方向に見たＢ－Ｂ断面図である。図１３に示したように、流路形成部８、９は、保持枠部７を挟んで内面８５ａ、９５ａ同士が対向するように配置されている。内面８５ａと水分移動膜４の吸湿層４１との間隔は第４実施形態の第１流路２となり、内面９５ａと基材４２との間隔は第４実施形態の第２流路３となる。図１３から明らかなように、凹部９２は、枠部７８によって第２流路３の幅が狭まることを防ぐ機能を有している。凹部９３は、枠部７９によって第２流路３の幅が狭まることを防ぐ機能を有している。なお、流路形成部８にも同様に凹部８２、８３を形成した理由は、流路形成部８、９は同様の形状を有していて置換可能であるからである。
第１流路２を通る空気αは開口部７１、７２、７３で吸湿層４１に接触する。第２流路３を通る空気γは開口部７１、７２、７３で基材４２に接触する。吸湿層４１は接触した空気αから水分を吸収し、吸収された水分は凝集し液体状となって吸湿層４１内を毛細管現象により基材４２側へと浸透していく。

第１流路２は、面８１ａと表面７５ａとの間で幅が広くなり、空気αが吸気されやすくなっている。また、第１流路２は、面８４ａと表面７５ａとの間で幅が広くなり、空気βが排気されやすくなっている。また、第２流路３は、面９１ａと裏面７５ｂとの間で幅が広くなり、空気γが吸気されやすくなっている。また、第２流路３は、面９４ａと裏面７５ｂとの間で幅が広くなり、空気δが排気されやすくなっている。

ここで、以上説明した水分移動機５５と冷房機１６０の動作との関係について説明する。室外機１６２は、図示しない圧縮機、ファン及び熱交換器を有し、室内機１６１は図示しないクロスフローファンと熱交換器を有している。室内機１６１、室外機１６２間には冷媒が循環する図示しないパイプが通っていて、パイプ上には図示しない膨張弁が設けられている。第４実施形態では、空間５１ａが例えば居室のような人がいる空間であって、人の呼気や皮膚から蒸発する水分と関連する所定の湿度を有している。空間５１ａと空間５１ｂとは水分移動機５５によって仕切られていて、空間５１ａ、５１ｂ間には基本的に空気の流通はないものとする。

空気αは、室内機１６１からクロスフローファンによって空間５１ａに吹き出される。吹き出された空気αは、その一部が第１流路２に入って水分移動膜４の吸湿層４１と接触する。接触した空気は、第１流路２内において吸湿層４１によって水分が吸収されて湿度が低下した空気βとして空間５１ａに排出される。空気βが混合された空間５１ａの空気の一部は、第１流路２を通って吸湿層４１に接触した後に第１流路２から空間５１ａに排出される。また、他の一部は室内機１６１内のクロスフローファンによって室内機１６１内に取り込まれ、熱交換器によって低温の冷媒と接触し、低温の空気αとなって５１ａ内に吹き出される。
空間５１ａ内にあっては、以上の動作によって繰り返し空気を除湿及び冷却し、空間５１ａ内の空気を冷却、除湿する。なお、空気の冷却は、室内機１６１内で熱交換器により低温（例えば１０℃）の冷媒と空気が接触することよって行われる。冷媒は、空気に接触して温度が高まり（例えば２０℃）、室外機１６２の側に向かって移動する。

一方、室外機１６２にあっては、圧縮機で冷媒を圧縮することによって冷媒の温度を室温以上の温度（例えば６０℃）に高めている。そして、部屋空間５１よりも高温（例えば３５℃）の外気をファンによって取り込み、外気に接触させて部屋空間の外部に排出する。このような動作により、冷房機１６０は、室内機１６１において空間５１ａの空気から吸収した熱を部屋空間５１の外へ排出する。室外機１６２で圧縮されて液化した冷媒は、膨張弁で膨張された気化し、低温（例えば１０℃）になって室内機１６１に向かって移動する。

また、第４実施形態では、室外機１６２から排気された高温（例えば４０℃から６０℃）の空気γを部屋空間５１の通気口５９ａから空間５１ｂに導いている。空気γは第２流路３において水分移動膜４の基材４２と接触する。基材４２には、吸湿層４１によって吸収され、移動してきた水分が保持されている。基材４２に保持されている水分は第１流路２において高温の空気と接触して蒸発し、接触空気と共に通気口５９ｂを介して空間５１ｂから外部に排出される。
以上の動作により、第４実施形態は、室内機１６１から空間５１ａに冷風を吹き出し、空間５１ｂの空気を冷却することができる。そして、冷却した空間５１ｂ内の空気を第１流路２に通して除湿し、空間５１ｂ内の空気を繰り返し除湿することができる。さらに、第４実施形態は、高温の空気によって水分移動膜４の基材４２に保持されている水分を乾かし、水分移動膜４に水分が継続して移動可能になっている。

〔変形例〕
以上説明した第４実施形態は、説明した構成に限定されるものではない。例えば、第４実施形態は、以下の変形例１、変形例２のように構成することも可能である。
（変形例１）
上記の水分移動機５５は、保持枠部７の開口部７１、７２、７３の面積を一定としているが、保持枠部７の開口部７１、７２、７３の面積を可変とすることもできる。

図１５は、開口部７１、７２、７３の面積を可変とした構成を例示する図である。変形例１では、保持枠部７の開口部７２、７３を表面７５ａの側から塞ぐカバー１５１、１５２と、開口部７２、７３を裏面７５ｂの側から塞ぐカバー１５３、１５４と、を備えている。このような変形例１は、開口部７２、７３の開口面積を変更可能にしたものである。
図１５に示すように、カバー１５１、１５２は、流路形成部９と保持枠部７の表面７５ａとの間に設けられている。カバー１５１、１５２は、流路形成部９と保持枠部７との間に挟みこまれることによって固定されるものであってもよいし、保持枠部７と係合する、あるいはねじ止め等されるものであってもよい。また、カバー１５３、１５４は、流路形成部８と保持枠部７の裏面７５ｂとの間に設けられている。カバー１５３、１５４は、流路形成部８と保持枠部７との間に挟みこまれることによって固定されるものであってもよいし、保持枠部７と係合する、あるいはねじ止め等されるものであってもよい。

上記構成によれば、カバー１５１、１５２を取り付けることによって第１流路２において吸湿層４１と空気とが接触する面積を小さくすることができる。吸湿層４１と空気とが接触する面積を小さくすると、空気中の水の吸水性が低下して除湿効率が下がることになる。また、カバー１５３、１５４を取り付けることによって第２流路３において基材４２と空気とが接触する面積を小さくすることができる。基材４２と空気とが接触する面積を小さくすると、基材４２中の水の蒸発効率が下がることになる。第４実施形態は、部屋空間５１の容積や用途等に応じてカバー１５１からカバー１５４を着脱し、除湿や水分移動膜４の乾燥の程度を調整することができる。

また、第４実施形態は、カバー１５１からカバー１５４を全て取り付ける、あるいは取り外すことに限定されるものでなく、カバー１５１、１５２のみを取り付ける、あるいはカバー１５３、１５４のみを取り付けるものであってもよい。また、第４実施形態は、カバー１５１、１５２の両方を取り付ける構成に限定されず、カバー１５１のみ、またはカバー１５２のみを取り付けるものであってもよい。さらに、第４実施形態は、カバー１５３、１５４の両方を取り付ける構成に限定されず、カバー１５３のみ、またはカバー１５４のみを取り付けるものであってもよいし、カバー１５１から１５４のいずれをいくつ組み合わせて取り付けてもよい。
以上の構成によれば、第４実施形態の水分移動ユニット３０は、除湿、あるいは水分移動膜４の乾燥の程度を多段階に調整することができる。
さらに、このような変形例１は、カバー１５１から１５４を手動で着脱する構成に限定されるものでなく、シャッターや引き戸のようにカバーを構成し、これを手動または自動で開口面積が連続的に変化するように開閉するものであってもよい。

（変形例２）
また、第４実施形態は、取付溝８６、あるいは取付溝９６に図示しないファンを取り付けて、第１流路２や第２流路３への空気の流通を促すことができる。このような構成においては、保持枠部７に保持された水分移動膜４が空気の流れに応じて振動する、あるいは保持枠部７から外れ易くなる。変形例２では、このような水分移動膜４の挙動を「ばたつく」とも記す。変形例２は、保持枠部７における水分移動膜４のばたつきを抑え、水分移動膜４と空気との接触を妨げることなく保持枠部７が水分移動膜４を安定に保持できるようにするものである。
このため、変形例２は、水分移動膜４を保持枠部７に固定する部材である押え部材を保持枠部７に取り付けている。図１６（ａ）から図１６（ｃ）は、いずれも変形例２の押え部材を説明するための図である。図１６（ａ）は、押え部材７５１、図１６（ｂ）は押え部材７５２、図１６（ｃ）は押え部材７５３を示している。

図１６（ａ）に示した押え部材７５１は、図７から図１４に示したｘ方向とｙ方向とに延伸する針金によって形成される金網である。このような押え部材７５１は、空気と水分移動膜４との接触を妨げることがなく、水分移動膜４のばたつきを抑えることができる。図１６（ｂ）に示した押え部材７５２は、図１６（ａ）に示した金網を紗張りして形成されていて、金網がｘ軸、ｙ軸のいずれに対しても４５度をなすように形成されている。このような押え部材７５２は、押え部材７５１に比べて空気の流通方向に直交する方向の凹凸がなく、第１流路２、第２流路３を通る空気に対する抵抗を小さくすることができる。
図１６（ｃ）に示した押え部材７５３は、金属製の薄板に複数の開口部を設けたパンチングボードで形成されている。押え部材７５３は、押え部材７５１、７５２に比べて空気と水分移動膜４との接触面積が小さくなるものの、水分移動膜４のばたつきを抑える効果が高い。
また、以上説明した押え部材７５１、７５２、７５３は、いずれも金属で形成することによって空気との熱交換効率を高め、第１流路２、第２流路３を通る空気の冷却効果をも得ることができる。

本発明の水分移動機の構成要素は、個々に独立した存在である必要はない。複数の構成要素が一個の部材として形成されていること、一つの構成要素が複数の部材で形成されていること、ある構成要素が他の構成要素の一部であること、ある構成要素の一部と他の構成要素の一部とが重複していること、等を許容する。また、本発明の水分移動機は、各実施形態で説明した複数の特徴を組み合わせて備えるものであってもよい。

上記実施形態は、以下の技術思想を包含するものである。
（１）隔てられた２つの空間のうち相対湿度の高い一の空間内の気体中に含まれる水分を相対湿度の低い他の空間内の気体中に移動させる水分移動機であって、前記一の空間内の気体が通過する第１流路と、前記他の空間内の気体が通過する第２流路と、前記第１流路と前記第２流路とを隔てる吸湿性かつ多孔質性の水分移動膜と、を備えることを特徴とする水分移動機。
（２）前記第１流路を流れる気体と前記第２流路を流れる気体とが前記水分移動膜に沿って流れる（１）に記載の水分移動機。
（３）前記水分移動膜は、吸湿性の多孔質材料を含み前記第１流路に面する吸湿層と、親水性の多孔質材料を含み前記第２流路に面し、前記吸湿層が一面側に形成された基材と、を有する（１）又は（２）に記載の水分移動機。
（４）前記第１流路と前記第２流路との組み合わせが層状に重ねて設けられ、それぞれの層に含まれる前記第１流路と前記第２流路とが前記水分移動膜により隔てられている（１）乃至（３）の何れか１項に記載の水分移動機。
（５）前記第１流路を流れる気体と前記第２流路を流れる気体とが前記水分移動膜を挟んで平行面内で交差する方向に流れる（１）乃至（４）の何れか１項に記載の水分移動機。
（６）前記第１流路を流れる気体と前記第２流路を流れる気体とが前記水分移動膜を挟んで反対の方向に流れる（１）乃至（４）の何れか１項に記載の水分移動機。
（７）前記第１流路を流れる気体と前記第２流路を流れる気体とが前記水分移動膜を挟んで同方向に流れる（１）乃至（４）の何れか１項に記載の水分移動機。
（８）（１）から（７）のいずれか一つの水分移動機を部屋空間内に備える、水分移動ユニット。
（９）前記水分移動膜を保持する保持枠部と、前記保持枠部を挟んで配置される二つの流路形成部と、を備え、前記保持枠部と前記流路形成部の一方との間に前記第１流路が形成され、前記保持枠部と前記流路形成部の他方との間に前記第２流路が形成される、（８）の水分移動ユニット。
（１０）前記保持枠は、前記水分移動膜が露出する開口部を備え、前記開口部の開口面積が変更可能である、（９）の水分移動ユニット。

１、１０、５５、１００・・・水分移動機
２・・・第１流路
３・・・第２流路
４・・・水分移動膜
４Ａ、４Ｂ、４Ｃ・・・膜部
５・・・部屋
６、１６０・・・冷房機
７・・・保持枠部
８、９・・・流路形成部
２１、３１・・・内部空間
２７・・・閉鎖部
２８・・・開放部
３０・・・水分移動ユニット
２１、３１・・・内部空間
４１・・・吸湿層
４２・・・基材
４５・・・フレーム
４５Ａ、４５Ｂ、４５Ｃ・・・開口部
５１・・・部屋空間
５１ａ、５１ｂ・・・空間
５６・・・壁部
５９ａ、５９ｂ・・・通気口
６１、１６１・・・室内機
６２、１６２・・・室外機
７１、７２、７３・・・開口部
７５・・・枠板
７５ａ・・・表面
７５ｂ・・・裏面
７６、７７・・・部分
７８、７９・・・枠部
７８ａ、７９ａ、８２ａ、８３ａ、９２ａ、９３ａ・・・中心線
８０・・・ネジ孔
８１、８２、８３、８４、９１、９２、９３、９４・・・凹部
８１ａ、８４ａ、９１ａ、９４ａ・・・面
８５、９５・・・板材
８５ａ、９５ａ・・・内面
８５ｂ、９５ｂ・・・外面
８６、９６・・・取付溝
１５１，１５２、１５３、１５４・・・カバー
７０１・・・下面
７５１、７５２、７５３・・・押え部材
８２２、８３２、９２２、９３２・・・面
９０１・・・底面
Ａ 気体（空気）
Ｂ 気体（空気、暖気）
Ｈ１、Ｈ２ 水分
α、β、γ、δ 空気

Claims (10)

1. 隔てられた２つの空間のうち相対湿度の高い一の空間内の気体中に含まれる水分を相対湿度の低い他の空間内の気体中に移動させる水分移動機を部屋空間内に備える水分移動ユニットであって、
   前記水分移動機は、
   前記一の空間内の気体が通過する第１流路と、
   前記他の空間内の気体が通過する第２流路と、
   前記第１流路と前記第２流路とを隔てる吸湿性かつ多孔質性の水分移動膜と、
   前記水分移動膜を保持する保持枠部と、
   前記保持枠部を挟んで配置される二つの流路形成部と、を備え、
   前記二つの流路形成部は、板材をそれぞれ有し、
   前記保持枠部と前記流路形成部の一方との間に前記第１流路が形成され、前記保持枠部と前記流路形成部の他方との間に前記第２流路が形成されており、
   前記第１流路及び前記第２流路のそれぞれの流路断面は、前記板材の面方向に沿って長尺に形成された矩形状であり、
   前記板材の面方向に直交する方向の長さである流路幅に関して、前記第１流路及び前記第２流路のそれぞれの前記流路形成部は、吸気側の開口において、上流側の前記流路幅が下流側の前記流路幅よりも広く形成されていることを特徴とする水分移動ユニット。
2. 前記第１流路を流れる気体と前記第２流路を流れる気体とが前記水分移動膜に沿って流れる請求項１に記載の水分移動ユニット。
3. 前記水分移動膜は、吸湿性の多孔質材料を含み前記第１流路に面する吸湿層と、親水性の多孔質材料を含み前記第２流路に面し、前記吸湿層が一面側に形成された基材と、を有する請求項１又は２に記載の水分移動ユニット。
4. 前記第１流路と前記第２流路との組み合わせが層状に重ねて設けられ、それぞれの層に含まれる前記第１流路と前記第２流路とが前記水分移動膜により隔てられている請求項１乃至３の何れか１項に記載の水分移動ユニット。
5. 前記第１流路を流れる気体と前記第２流路を流れる気体とが前記水分移動膜を挟んで平行面内で交差する方向に流れる請求項１乃至４の何れか１項に記載の水分移動ユニット。
6. 前記第１流路を流れる気体と前記第２流路を流れる気体とが前記水分移動膜を挟んで反対の方向に流れる請求項１乃至４の何れか１項に記載の水分移動ユニット。
7. 前記第１流路を流れる気体と前記第２流路を流れる気体とが前記水分移動膜を挟んで同方向に流れる請求項１乃至４の何れか１項に記載の水分移動ユニット。
8. 前記保持枠部は、前記水分移動膜が露出する開口部を備え、前記開口部の開口面積が変更可能である、請求項１乃至７の何れか１項に記載の水分移動ユニット。
9. 前記第１流路及び前記第２流路のそれぞれの前記流路形成部は、排気側の開口において、下流側の前記流路幅が上流側の前記流路幅よりも広く形成されている請求項１乃至８の何れか１項に記載の水分移動ユニット。
10. 前記保持枠部は、複数の開口部と、複数の開口部を画定する枠部と、を備え、
    前記流路形成部は、内面に凹部を有する板材によって構成されており、前記凹部は前記枠部に対向する部分に形成されている請求項１乃至９の何れか１項に記載の水分移動ユニット。

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