WO2017130547A1

WO2017130547A1 - 加湿装置

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Publication number: WO2017130547A1
Application number: PCT/JP2016/084875
Authority: WO
Inventors: 小松原　祐介
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2016-01-29
Filing date: 2016-11-25
Publication date: 2017-08-03
Anticipated expiration: 2018-07-29
Also published as: JP2017133778A

Abstract

加湿装置（１）は、同一の空気通路（６２）における空気流れ方向を逆向きに変化させて、空気に対する水分の吸収と放出とを切り換える装置である。加湿装置は、加熱装置（３）、冷却装置（５）、吸湿材（４１）、および送風装置（２）を備える。吸湿材は、空気通路（６２）に設けられ、加熱装置による加熱作用によって加熱された空気に対して吸着されている水分を脱離し、冷却装置による冷却作用によって冷却された空気から水分を吸着する。送風装置は、空気通路において脱離時と吸着時とで互いに逆向きの空気流れ方向を発生させる。吸湿材と、加熱装置および冷却装置の少なくとも一つとは一体に形成されている。これにより、加湿または除湿へのモード切換え応答性の向上と空気流れ方向の装置寸法の小型化を図ることができる。

Description

加湿装置

関連出願の相互参照

　本出願は、当該開示内容が参照によって本出願に組み込まれた、２０１６年１月２９日に出願された日本特許出願２０１６－０１５１８４を基にしている。

　本開示は、車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、吸着時には車室内の空気をヒートシンクの周囲を通過させることによって冷却した後に吸湿材モジュールへ流入させる。一方、脱離時には、車室内の空気を加熱または冷却することなく吸湿材モジュールへ流入させて加湿し、さらに加湿された空気をヒートシンクの周囲を通過させることによって冷却して車室内へ吹き出す。

特開２０１４－２０２４２６号公報

　特許文献１の装置は、吸着時に空気を強制的に冷却するためのヒートシンクを備えるが、脱離時には空気を強制的に加熱できる加熱装置を備えていない。例えば、特許文献１の装置は、加湿モードに切り換わる際に加熱遅れが生じ、性能を高めるためにモード切換えの応答性の点で向上できる余地がある。また、特許文献１の装置は、ヒートシンクによって冷却した空気を吸湿材モジュールに供給するため、ヒートシンクと吸湿材モジュールとを空気流れ方向に間隔をあけて並べる配置関係を採用している。したがって、特許文献１の装置は、空気流れ方向の装置寸法を短くできる余地がある。

　このような点に鑑み、本開示の目的は、加湿または除湿へのモード切換え応答性の向上と空気流れ方向の装置寸法の小型化とを図る加湿装置を提供することである。

　本開示の一態様によると、加湿装置は、同一の空気通路における空気流れ方向を逆向きに変化させて、空気に対する水分の吸収と放出とを切り換える加湿装置である。加湿装置は、熱を発生する加熱部と、吸熱する冷却部と、空気通路に設けられ、空気に対して吸着されている水分を脱離し空気から水分を吸着する吸湿部と、空気通路において脱離時と吸着時とで互いに逆向きの空気流れ方向を発生させる送風部と、を備える。吸湿部と、加熱部および冷却部の少なくとも一つとを一体に形成した加湿装置である。

　この加湿装置によれば、吸湿部および加熱部、吸湿部および冷却部、吸湿部、加熱部および冷却部、のいずれかを一体に形成する構成により、吸湿部を直接、加熱または冷却することができる。これによれば、空気を介して吸湿部を加熱または冷却する場合に比べて吸湿部からの水分の脱離や吸湿部への水分の吸収を迅速に行うことに寄与する。さらに、空気通路に設置される吸湿部と加熱部または冷却部とを一体に形成することにより、加湿装置が備える空気通路を短く構成することができる。したがって、加湿または除湿へのモード切換え応答性の向上と空気流れ方向の装置寸法の小型化とを図る加湿装置を提供できる。

本開示の第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実施形態に係る一体の冷却装置および吸湿材モジュールを示す断面図である。本開示の第２実施形態に係る一体の冷却装置および吸湿材モジュールを示す断面図である。本開示の第３実施形態に係る一体のヒートシンクおよび吸湿材を示す断面図である。本開示の第４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実施形態に係る一体の加熱装置および吸湿材モジュールを示す断面図である。本開示の第５実施形態に係る一体の加熱装置および吸湿材モジュールを示す断面図である。本開示の第６実施形態に係る一体の加熱装置および吸湿材を示す断面図である。本開示の第７実施形態に係る一体の加熱装置および吸湿材を示す図である。第７実施形態の加熱装置および吸湿材の断面図である。本開示の第８実施形態に係る一体の加熱装置および吸湿材を示す断面図である。本開示の第９実施形態の加湿装置の概要構成を示す断面図である。第９実施形態に係る一体のペルチェモジュールおよび吸湿材モジュールを示す断面図である。本開示の第１０実施形態に係る一体の冷却装置、加熱装置および吸湿材モジュールを示す図である。第１０実施形態に係る吸湿材モジュールの断面図である。

　以下に、図面を参照しながら本開示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合せが可能であることを明示している部分同士の組合せばかりではなく、特に組合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せることも可能である。

　（第１実施形態）
　開示する加湿装置は、車室内の内装部材に装着される装置であり、車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。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、車両の天井に設置される。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、送風装置２、加熱装置３、吸湿材モジュール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、吸湿素子から水分が脱離する脱離時に空気が流れる方向Ａ２について、上流側に加熱装置３、下流側に吸湿材モジュール４および冷却装置５が並ぶように設置されている。したがって、脱離時に、第２開口部６１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、吸湿材モジュール４を通過して水分が加えられた後、第１開口部６０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、吸湿素子に水分が吸着される吸湿時に空気が流れる方向Ａ１に、上流側に冷却装置５および吸湿材モジュール４、下流側に加熱装置３が並ぶように設置されている。したがって、吸湿時に第１開口部６０から空気通路６２に導入された車室内空気は、冷却装置５によって直接冷却された吸湿材モジュール４を通過するときに吸湿材４１に水分を放出し、加熱装置３で加熱された後、第２開口部６１から車室内へ吹き出される。この吸湿時の空気の流れは、図２において破線の矢印で示されている。また、吸湿時には、吸湿材４１へ水分を放出した後の空気を加熱装置３によって加熱しないようにしてもよい。吸湿材４１は、空気に対して吸着されている水分を脱離し空気から水分を吸着する吸湿部である。

　送風装置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、送風装置２の設置位置は、この位置に限定されない。したがって、送風装置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。

　送風装置２は、例えば、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。送風装置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装置である。さらに、送風装置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２開口部６１から空気通路６２へ吸い込まれ、加熱装置３、吸湿材モジュール４の順に流れ、加湿空気となって第１開口部６０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１開口部６０から空気通路６２へ吸い込まれ、吸湿材モジュール４、加熱装置３の順に流れ、除湿空気となって第２開口部６１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、内部に送風装置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１開口部６０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２開口部６１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、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。

　吸湿材モジュール４は、吸湿材４１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。吸湿材モジュール４は冷却装置５と一体に構成されている。したがって、冷却装置５の冷却作用によって吸湿材４１を冷却することで、空気中の水分を吸湿材４１へ吸湿することができる。この実施形態の吸湿材モジュール４では、このように吸湿材４１を担持させた複数の板状部材４０を積層配置することで、送風空気と吸湿材との接触面積を増加させることができる。吸湿材モジュール４では、吸湿材４１として、有機系材料の高分子吸湿材、無機系材料のゼロライト、シリカゲル等の吸湿材料を採用する。

　冷却装置５は、空気通路６２を流通する空気や吸湿材４１を冷却可能な冷却部として機能する。冷却装置５には、板状部材４０よりも低温の媒体と板状部材４０とを熱交換することによって、板状部材４０の表面に設けられる吸湿材４１を冷却する装置を用いることができる。例えば冷却装置５には、熱交換器を用いることができる。熱交換器の内部を流れる低温の媒体には、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、例えば、車両天板１１に取り付けられる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、車室外の外気の温度を車両天板１１を通じて空気通路６２に伝熱する機能を果たす。ヒートシンクは、車室外の外気と吸湿材４１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板状部材４０を通じて吸湿材４１に放冷することによって吸湿材４１を冷却する冷却装置、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装置を構成する。

　図３に図示するように、冷却装置５における空気通路６２側の面または空気通路６２に露出する面は、間隔をあけて立設する複数の板状部材４０と熱移動可能に結合されている。この板状部材４０は、アルミニウム、銅など、熱伝導率の高い金属を含んで形成される。板状部材４０は、その表面が空気流れ方向に沿う姿勢で空気通路６２に露出するように設けられる。板状部材４０の表面の全部または一部には、吸湿材４１が設けられている。吸湿材４１は、板状部材４０の表面全体に被覆されていることが好ましい。

　加熱装置３は、空気通路６２を流通する空気を加熱可能な加熱部である。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。

　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装置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装置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装置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。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。

　次に加湿装置１の作動について一例を説明する。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。加湿装置１では、作動スイッチが投入されると、制御装置が送風装置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。

　制御装置が送風装置２の電動モータを正転させると、例えば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、吸湿材モジュール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湿材４１に接触させることで、吸湿材４１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、吸湿材４１が保持している水分を含みやすく、吸湿材モジュール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、第１開口部６０から乗員に向けて吹き出される。

　この脱離時には、吸湿材モジュール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、吸湿材モジュール４での水分脱離が活発に行われ、吸湿材モジュール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。

　制御装置が送風装置２の電動モータを反転させると、例えば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、吸湿材モジュール４に流入する際に、冷却装置５によって冷却された吸湿材４１や板状部材４０に接触する。吸湿材４１が冷却されることにより、空気の水分が吸湿材４１に吸着しやすい状況となり、吸湿速度を向上することができる。さらに、水分を放出した送風空気は、加熱装置３を通過する際に加熱され、第２開口部６１を介して乗員の上半身に向いていない、後部座席側や車室内の下方に吹き出される。

　この吸湿時には、冷却装置５によって吸湿材４１を冷却することで、空気から水分を吸湿する吸湿速度を高めることができる。このため、吸湿材モジュール４での水分吸着が活発に行われ、吸湿材モジュール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。

　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、同一の空気通路６２における空気流れ方向を逆向きに変化させて、空気に対する水分の吸収と放出とを切り換える装置である。加湿装置１は、加熱部と、冷却部と、空気通路６２に設けられ空気に対して吸着されている水分を脱離し空気から水分を吸着する吸湿部と、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流れ方向を発生させる送風部と、を備える。吸湿部と冷却部とは、一体に形成されている。

　この構成によれば、吸湿部および冷却部を一体に形成することにより、吸湿部を直接、冷却することができる。これによれば、空気を介して吸湿部を冷却する場合に比べて、吸湿部の温度を迅速に低下でき、また低く保つことができるので、吸湿部への水分の吸収を迅速に行うことに貢献できる。さらに、空気通路６２に設置される吸湿部と冷却部とを一体に形成することにより、加湿装置１が備える空気通路６２を短く構成することにも貢献できる。したがって、除湿へのモード切換え応答性の向上と空気流れ方向の装置寸法の小型化とを図る加湿装置１を提供できる。

　また、加湿装置１における吸湿部は、冷却部と一体に設けられた複数の板状部材４０の表面に設けられている。この構成によれば、周囲温度よりも低温に制御可能な冷却装置５に複数の板状部材４０を一体に形成、結合等する簡易な構成により、吸湿材４１を直接的に冷却可能な装置を提供できる。したがって、この構成は、加湿装置１の小型化と吸湿速度の向上とに貢献できる。

　（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実施形態は、吸湿材４１が設けられる複数の板状部材１４０が第１実施形態と相違する。吸湿材４１は、冷却装置５と一体に設けられた複数の板状部材１４０の表面にたんじされている。板状部材１４０は、波状に折り曲げられたコルゲート板である。吸湿材モジュールは、吸湿材４１を担持させた複数のコルゲート板を間隔を開けて積層設置して構成される。

　第２実施形態の吸湿部は、冷却部と一体に設けられた複数の板状部材１４０の表面に設けられている。この構成によれば、周囲温度よりも低温に制御可能な冷却装置５に複数の板状部材１４０を一体に形成、結合等する簡易な構成により、吸湿材４１を直接的に冷却可能な装置を提供できる。この構成は、加湿装置１の小型化と吸湿速度の向上とに貢献できる。

　また、第２実施形態によれば、内部に冷媒が流れて蒸発する蒸発器におけるアウターフィンを板状部材４０として活用することができる。つまり、第２実施形態の加湿装置は蒸発器のチューブに接触するアウターフィンの表面に吸湿材４１を被覆することにより、構成することができる。

　（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実施形態は、吸湿材４１が設けられるヒートシンク２４０を冷却装置５で冷却する点が第１実施形態に対して相違する。ヒートシンク２４０は、熱移動可能に冷却装置５に接触した状態で冷却装置５に一体に設けられる基台部と、基台部から延びるように立設する複数個の板状部と、を備える。

　ヒートシンク２４０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板状部を有する伝熱性部材である。ヒートシンク２４０は、吸湿材４１や板状部から冷却装置５へ熱を移動させる機能を果たす。ヒートシンク２４０は、冷却装置５の冷却能力を利用して空気通路６２を流れる空気と吸湿材４１とを熱交換させることができる。

　第３実施形態によれば、内部で冷媒が蒸発する蒸発器におけるアウターフィンをヒートシンク２４０として活用することができる。つまり、第３実施形態の加湿装置は蒸発器のチューブに接触するアウターフィンの表面に吸湿材４１を被覆することにより、構成することができる。

　（第４実施形態）
　第４実施形態について図６および図７を参照して説明する。第４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４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４実施形態の加湿装置１０１は、吸湿部と加熱部とを一体に形成する点が第１実施形態に対して相違する。

　図６に示すように、加湿装置１０１においては、吸湿素子からの水分の脱離時に空気が流れる方向Ａ２について、上流側に加熱装置３および吸湿材モジュール４、下流側に冷却装置５が並ぶように設置されている。したがって、脱離時に、第２開口部６１から導入された車室内空気は、加熱装置３で加熱された吸湿材モジュール４を通過する際に水分が加えられた後、冷却装置５で冷却されてから第１開口部６０から車室内へ吹き出される。

　加湿装置１０１には、吸湿素子への水分の吸湿時に空気が流れる方向Ａ１に、上流側に冷却装置５、下流側に吸湿材モジュール４および加熱装置３が並ぶように設置されている。したがって、吸湿時に第１開口部６０から導入された車室内空気は、冷却装置５によって冷却された後、加熱装置３によって加熱された吸湿材モジュール４を通過する際に吸湿材４１に水分を放出し、除湿された状態で第２開口部６１から車室内へ吹き出される。

　図３に図示するように、加熱装置３における空気通路６２側の面または空気通路６２に露出する面は、間隔をあけて立設する複数の板状部材４０と熱移動可能に結合されている。

　制御装置が送風装置２の電動モータを正転させると、車室内Ｒの空気が第２開口部６１を介して加湿装置１０１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、吸湿材モジュール４に流入する際に、加熱装置３によって加熱された吸湿材４１や板状部材４０に接触する。この際、吸湿材４１が加熱されるので、吸湿材４１に接触する空気には吸湿材４１に吸着している水分が脱離しやすい状況となる。つまり、加熱された吸湿材４１は保持している水分を放出しやすく、吸湿材モジュール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、冷却装置５によって冷却された後、第１開口部６０から乗員に向けて吹き出される。

　制御装置が送風装置２の電動モータを反転させると、車室内Ｒの空気が第１開口部６０を介して加湿装置１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、冷却装置５によって冷却されて温度低下するので、相対湿度が高い状態になる。相対湿度が高くなった送風空気は、吸湿材モジュール４に流入する際に、吸湿材４１に接触する。相対湿度が高くなった送風空気の水分は、吸湿材４１に吸着しやすい状況となり、吸湿速度を向上することができる。さらに、水分を放出した送風空気は、加熱装置３を通過する際に加熱され、第２開口部６１を介して後部座席側や車室内の下方に吹き出される。

　この吸湿時には、冷却装置５によって空気を冷却してから、吸湿材４１に吸湿させることで、水分の吸湿速度を高めることができる。

　第２実施形態の加湿装置１０１は、一体に形成された吸湿部と加熱部を備える。この構成によれば、吸湿部および加熱部を一体に形成することにより、吸湿部を直接、加熱することができる。これによれば、空気を介して吸湿部を加熱する場合に比べて、吸湿部の温度を迅速に上昇できるので、吸湿部からの水分の脱離速度を向上させることができる。さらに、空気通路６２に設置される吸湿部と加熱部とを一体に形成することにより、加湿装置１０１が備える空気通路６２を短く構成することにも貢献できる。したがって、加湿へのモード切換え応答性の向上と空気流れ方向の装置寸法の小型化とを図る加湿装置１０１を提供できる。

　また、加湿装置１０１における吸湿部は、加熱部と一体に設けられた複数の板状部材４０の表面に設けられている。この構成によれば、周囲温度よりも高温に制御可能な加熱装置３に複数の板状部材４０を一体に形成、結合等する簡易な構成により、吸湿材４１を直接的に加熱可能な装置を提供できる。したがって、この構成は、加湿装置１０１の小型化と脱離速度の向上とに貢献できる。

　（第５実施形態）
　第５実施形態について図８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、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、前述の実施形態と異なる部分のみ説明する。

　第５実施形態は、吸湿材４１が設けられる複数の板状部材１４０が第４実施形態と相違する。吸湿材４１は、加熱装置３と一体に設けられた複数の板状部材１４０の表面に担持されている。

　第５実施形態によれば、内部に冷媒が流れて蒸発する蒸発器におけるアウターフィンを板状部材４０として活用することができる。つまり、第５実施形態の加湿装置は蒸発器のチューブに接触するアウターフィンの表面に吸湿材４１を被覆することにより、構成することができる。

　（第６実施形態）
　第６実施形態について図９を参照して説明する。第６実施形態において、第１実施形態、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６実施形態では、前述の実施形態と異なる部分のみ説明する。

　第６実施形態は、加熱装置１０３においてそれ自体が発熱する板状の発熱部の表面に吸湿材４１が設けられている点が第４実施形態と相違する。吸湿材４１は、加熱装置１０３における板状の発熱部の表面に担持されている。発熱部は断面形状が波形となるように形成されている。例えば、発熱部は、板材をジグザグに折り曲げることで形成することができる。吸湿材４１は、板状の発熱部の表面全体に被覆されていることが好ましい。

　第６実施形態によれば、吸湿材４１を板状の発熱部の表面に一体に設けることにより、吸湿材４１の表面積を大きく設定することができる。これにより、吸湿材４１を板状の表面において広く設けることができるので、水分の吸湿量と脱離する水分量とを高めた加湿装置を提供できる。

　（第７実施形態）
　第７実施形態について図１０および図１１を参照して説明する。第７実施形態において、第１実施形態、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７実施形態では、前述の実施形態と異なる部分のみ説明する。

　第７実施形態は、加熱装置２０３においてそれ自体が発熱するコイル状の発熱部の表面に吸湿材４１が設けられている点が第４実施形態と相違する。吸湿材４１は、加熱装置２０３におけるコイル状の発熱部の表面に担持されている。発熱部は、断面形状が円形である線材をコイル状に巻回した外形を呈する。例えば、発熱部は、線状発熱体であり、ニクロム線等の線材をコイル状に巻くことで形成することができる。吸湿材４１は、コイル状を形成する線材の表面全体に被覆されていることが好ましい。

　第７実施形態によれば、吸湿材４１をコイル状の発熱部の表面に一体に設けることにより、吸湿材４１の表面積を大きく設定することができる。これにより、巻数を増やすことで水分の吸湿量と脱離する水分量とを増加可能な加湿装置を提供できる。

　（第８実施形態）
　第８実施形態について図１２を参照して説明する。第８実施形態において、第１実施形態、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８実施形態では、前述の実施形態と異なる部分のみ説明する。

　第８実施形態は、それ自体が発熱する板状の発熱部の表面に吸湿材４１が設けて加熱装置３０３と吸湿材４１とを一体に形成する点が第４実施形態と相違する。吸湿材４１は、加熱装置３０３が有する板状の発熱部の表面に担持されている。発熱部は断面形状が細長い矩形状となるように形成されている。例えば、発熱部には、ＰＴＣ面状ヒータ、面状カーボンヒータ等の面状発熱体を用いることができる。吸湿材４１は、発熱部を構成する面状体の表面全体に被覆されていることが好ましい。また、板状の発熱部を間隔をあけて表面同士を対向させた姿勢で、複数個重ねることで加熱装置３０３を構成してもよい。

　第８実施形態によれば、吸湿材４１を板状の発熱部の表面に一体に設けることにより、吸湿材４１の表面積を大きく設定することができる。これにより、吸湿材４１を板状の表面において広く設置できるので、水分の吸湿量と脱離する水分量とを高めた加湿装置を提供できる。

　さらに、板状の発熱部を間隔をあけて表面同士を対向させた姿勢で、複数個重ねて加熱装置３０３を構成することにより、空気通路６２において空気が流れる複数の小通路を形成でき、小通路ごとに吸湿材４１に接触する空気流れを形成できる。したがって、小通路ごとに吸湿材４１の表面積を大きく設定できるので、空気流れ全体として吸湿量、水分脱離量を高めた加湿装置を提供できる。

　（第９実施形態）
　第９実施形態について図１３及び図１４を参照して説明する。第９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９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９実施形態の加湿装置２０１は、加熱装置と冷却装置の両方の機能を有するペルチェモジュール７が吸湿材モジュール４と一体に設けられる点が第１実施形態の加湿装置１に対して相違する。ペルチェモジュール７はペルチェ素子を有する。制御装置がペルチェ素子に流れる電流の向きを変更することによって、ペルチェ素子の一方側面または他方側面が吸熱または発熱する。ペルチェ素子は、空気通路６２側に位置する一方側板部と、車室外側に位置する他方側板部と、を有する。

　ペルチェモジュール７は、ペルチェ素子の一方側板部に相当する空気通路６２側の面において吸湿材モジュール４と一体になるように設けられている。図１４に図示するように、ペルチェモジュール７における空気通路６２側の面は、図３と同様に、間隔をあけて立設する複数の板状部材４０と熱移動可能に結合されている。

　ペルチェ素子は、２種類の金属の接合部に電流を流すと、片方の金属からもう片方へ熱が移動するペルチェ効果を利用した素子であり、可動部を備えない。ペルチェ素子は、例えば、２種の金属板の間にＰ型半導体とＮ型半導体とを複数配置するとともに、一方の金属板によってＮ－Ｐ接合を構成し、かつ他方の金属板によってＰ－Ｎ接合を構成した素子である。ペルチェ素子では、ＰＮ接合部分に電流を流すことにより、Ｎ→Ｐ接合部分に相当する金属板で吸熱現象が生じ、Ｐ→Ｎ接合部分に相当する金属板で放熱現象が生じる。したがって、ペルチェ素子における一方側板部、他方側板部のそれぞれは、Ｎ型半導体からＰ型半導体へ電流が流れるように橋渡しする場合には吸熱する吸熱部となり、Ｐ型半導体からＮ型半導体へ電流が流れるように橋渡しする場合には発熱する放熱部となる。

　制御装置の制御により、Ｎ型半導体、一方側板部、Ｐ型半導体の順に電流が流れる場合には、一方側板部及び板状部材４０が吸熱部となり、車室外側の他方側板部が放熱部となる。この場合、ペルチェモジュール７は、冷却部として機能する。送風装置２によって第１開口部６０から吸い込まれた車室内の空気は、方向Ａ１に流れ、板状部材４０の周囲を通過する時に吸熱されて冷却される。空気から板状部材４０に移動した熱は、ペルチェ素子の他方側板部へ伝わり、車室外に排出される。空気通路６２を流れる空気は、水分が吸湿材４１で吸着された後、第２開口部６１から除湿空気として車室内へ吹き出される。

　制御装置の制御により、Ｐ型半導体、一方側板部、Ｎ型半導体の順に電流が流れる場合には、一方側板部及び板状部材４０が放熱部となり、車室外側の他方側板部が吸熱部となる。この場合、ペルチェモジュール７は、加熱部として機能する。送風装置２によって第２開口部６１から吸い込まれた車室内の空気は、方向Ａ２に流れ、板状部材４０の周囲を通過する時に放熱により加熱される。空気通路６２を流れる空気は、吸湿材４１から脱離された水分によって、第１開口部６０から加湿空気として車室内へ吹き出される。以上のように、ペルチェモジュール７は、通電状態に応じて、空気から吸熱する吸熱部と空気へ放熱する放熱部と、を有する装置である。

　加湿装置２０１は、同一の空気通路６２における空気流れ方向を逆向きに変化させて、空気に対する水分の吸収と放出とを切り換える装置である。加湿装置２０１は、加熱部と、冷却部と、空気通路６２に設けられ空気に対して吸着されている水分を脱離し空気から水分を吸着する吸湿部と、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流れ方向を発生させる送風部と、を備える。吸湿部、冷却部および加熱部は、一体に形成されている。

　この構成によれば、吸湿部、冷却部および加熱部を一体に形成することにより、吸湿部を直接、加熱したり冷却したりすることができる。これによれば、空気を介して吸湿部を冷却する場合に比べて、吸湿部の温度を迅速に低下でき、また低く保つことができるので、吸湿部への水分の吸収を迅速に行うことができる。また、空気を介して吸湿部を加熱する場合に比べて、吸湿部の温度を迅速に上昇できるので、吸湿部からの水分の脱離速度を向上することができる。さらに、空気通路６２に設置される吸湿部と冷却部と加熱部とを一体に形成することにより、加湿装置２０１が備える空気通路６２を短く構成することにも貢献できる。したがって、加湿および除湿へのモード切換え応答性の向上と空気流れ方向の装置寸法の小型化とを図る加湿装置２０１を提供できる。

　第９実施形態によれば、吸湿材４１は、ペルチェモジュール７に一体に設けられた複数の板状部材４０の表面に設けられている。この構成により、吸湿部、加熱部および冷却部を一体に形成した加湿装置２０１を提供できるため、吸湿部を直接、加熱および冷却することができる。これによれば、空気を介して吸湿部を加熱し冷却する場合に比べて吸湿材４１からの水分の脱離と吸湿材４１への水分の吸収とを迅速に行える。さらに、加湿装置２０１は、電流の向きに応じて冷却部の機能と加熱部の機能とを切換え可能なペルチェモジュール７を備えるため、空気流れ方向の装置寸法を低減することができる。

　（第１０実施形態）
　第１０実施形態について図１５及び図１６を参照して説明する。第１０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１０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１０実施形態の加湿装置は、吸湿材４１が設けられている熱交換部材３４０に、加熱装置３および冷却装置５が一体に設けられている点が第１実施形態の加湿装置１に対して相違する。第１０実施形態の加湿装置は、空気通路６２に設けられて空気通路６２を流れる空気と熱交換する熱交換部材３４０を備える。熱交換部材３４０は、例えばアルミニウム、銅等の熱伝導性を有する材質で形成されており、内部に空気が流れる内部通路を有する箱体状の部材である。例えば、熱交換部材３４０は、内部に複数に仕切られた内部通路を有する。

　加熱装置３は、空気流れ方向について熱交換部材３４０の一方側部を加熱するように設けられる。冷却装置５は、空気流れ方向について熱交換部材３４０の他方側部を冷却するように設けられる。吸湿材４１は、一方側部と他方側部との間に位置して所定の範囲を占める中間部１０４において、空気と接触する表面に設けられている。中間部１０４は、各内部通路を形成する壁面に吸湿材４１を担持する。

　制御装置が送風装置２の電動モータを正転させると、車室内Ｒの空気が第２開口部６１を介して空気通路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、加熱装置３によって加熱された熱交換部材３４０の一方側部における内部通路を通過するときに加熱される。この際、熱交換部材３４０の一方側部を通過後の送風空気の温度が車室内Ｒの空気温度よりも上昇する。

　熱交換部材３４０の一方側部を通過後の送風空気は、中間部１０４に流入する。この際、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、相対湿度が下がった送風空気を、中間部１０４に担持させた吸湿材４１に接触させることで、吸湿材４１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、吸湿材４１が保持している水分を含みやすく、中間部１０４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によって冷却された熱交換部材３４０の他方側部における内部通路を通過するときに冷却される。この際、熱交換部材３４０の他方側部を通過後の送風空気は、加湿空気であって、温度低下された涼風になり、第１開口部６０から乗員に向けて吹き出される。なお、加熱装置３による加熱出力と冷却装置５による冷却出力は、吸湿材４１を加熱するために加熱出力の方が支配的であることが好ましい。

　制御装置が送風装置２の電動モータを反転させると、車室内Ｒの空気が、第１開口部６０を介して空気通路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、冷却装置５によって冷却された熱交換部材３４０の他方側部における内部通路を通過するときに冷却される。

　熱交換部材３４０の他方側部を通過後の送風空気は、中間部１０４に流入する。この際、送風空気は、冷却装置５によって冷却された吸湿材４１に接触する。吸湿材４１が冷却されることで空気の水分が吸湿材４１に吸着しやすい状況となり、吸湿速度を向上することができる。さらに、水分を放出した送風空気は、熱交換部材３４０の一方側部を通過する際に加熱され、第２開口部６１を介して後部座席側や車室内の下方に吹き出される。

　この吸湿時には、冷却装置５によって中間部１０４における吸湿材４１を冷却することで、空気から水分を吸湿する吸湿速度を高めることができる。このため中間部１０４における水分吸着が活発に行われ、中間部１０４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。なお、加熱装置３による加熱出力と冷却装置５による冷却出力は、吸湿材４１を冷却するために冷却出力の方が支配的であることが好ましい。

　第１０実施形態によれば、吸湿部と冷却部と加熱部とは一体に形成されている。この構成により、吸湿部を直接、加熱したり冷却したりすることができる。これによれば、吸湿部の温度を迅速に低下でき、また低く保つことができるので、吸湿部への水分の吸収を迅速に行うことができる。また、吸湿部の温度を迅速に上昇できるので、吸湿部からの水分の脱離速度を向上することができる。さらに、空気通路６２に設置される吸湿部と冷却部と加熱部とを熱交換部材３４０を介して一体に形成することにより、加湿装置が備える空気通路６２を短く構成することにも貢献できる。したがって、第１０実施形態の加湿装置は、加湿および除湿へのモード切換え応答性の向上と空気流れ方向の装置寸法の小型化とを図ることができる。

　この明細書の開示は、例示された実施形態に制限されない。開示は、例示された実施形態と、それらに基づく当業者による変形態様を包含する。例えば、開示は、実施形態において示された部品、要素の組み合わせに限定されず、種々変形して実施することが可能である。開示は、多様な組み合わせによって実施可能である。開示は、実施形態に追加可能な追加的な部分をもつことができる。開示は、実施形態の部品、要素が省略されたものを包含する。開示は、ひとつの実施形態と他の実施形態との間における部品、要素の置き換え、または組み合わせを包含する。開示される技術的範囲は、実施形態の記載に限定されない。

　吸湿材モジュールの構成は、前述の実施形態に記載した構成に限定されない。例えば、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湿材４１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、制御装置が送風装置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、通風方向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。

　前述の実施形態では、加湿装置は、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。

　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。

　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１開口部６０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２開口部６１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。

　前述の実施形態では、第１開口部６０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２開口部６１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。

　本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

Claims

　同一の空気通路（６２）における空気流れ方向を逆向きに変化させて、空気に対する水分の吸収と放出とを切り換える加湿装置（１）であって、
　熱を発生する加熱部（３；１０３；２０３；３０３）と、
　吸熱する冷却部（５）と、
　前記空気通路に設けられ、空気に対して吸着されている水分を脱離し空気から水分を吸着する吸湿部（４１）と、
　前記空気通路において脱離時と吸着時とで互いに逆向きの空気流れ方向を発生させる送風部（２）と、
　を備え、
　前記吸湿部と、前記加熱部および前記冷却部の少なくとも一つとを一体に形成した加湿装置。
　前記吸湿部は、前記冷却部と一体に設けられた複数の板状部材（４０；１４０）の表面に設けられている請求項１に記載の加湿装置。
　前記吸湿部は、熱移動可能に前記冷却部に接触するヒートシンク（２４０）の表面に設けられている請求項１に記載の加湿装置。
　前記吸湿部は、前記加熱部の発熱が伝わるように前記加熱部と一体に設けられた複数の板状部材（４０；１４０）の表面に設けられている請求項１に記載の加湿装置。
　前記加熱部は、それ自体が発熱する板状の発熱部（１０３；３０３）を有し、
　前記吸湿部は、前記発熱部の表面に設けられている請求項１に記載の加湿装置。
　前記加熱部は、それ自体が発熱するコイル状の発熱部（２０３）を有し、
　前記吸湿部は、前記発熱部の表面に設けられている請求項１に記載の加湿装置。
　前記空気通路に設けられて前記空気通路を流れる空気と熱交換する熱交換部材（３４０）を備え、
　前記加熱部は、前記空気流れ方向について前記熱交換部材の一方側部を加熱するように設けられ、
　前記冷却部は、前記空気流れ方向について前記熱交換部材の他方側部を冷却するように設けられ、
　前記吸湿部は、前記一方側部と前記他方側部との間に位置する中間部（１０４）において空気と接触する表面に設けられている請求項１に記載の加湿装置。
　前記吸湿部は、ペルチェ素子を有するペルチェモジュール（７）に一体に設けられた複数の板状部材（４０）の表面に設けられている請求項１に記載の加湿装置。