加湿装置、および加湿機能を有する空気調和機
【課題】吸着剤を担持した水分吸着手段を固定し、その両側に設置された２組のダンパを切り換えるという簡単な動作により、密閉性が高く、空気漏洩の少ない風路を実現でき、室内へ連続的に加湿空気を供給することのできる加湿装置、および加湿機能を有する空気調和機を提供する。
【解決手段】水分吸着手段２を挟んで片側に２層ずつ設置され、風路をそれぞれ２分割する風路仕切板１０〜１３を有する、第１及び第２の風路分割手段６、７と、第３及び第４の風路分割手段８、９と、第１及び第２の風路分割手段の間、並びに第３及び第４の風路分割手段の間にそれぞれ設置され、対角状に設けられた１対のダンパと１対の開口部とを有する第１及び第２の風路切換手段１４、１５とを備え、水分吸着手段は風路内に固定して設置され、第２及び第３の風路分割手段の風路仕切板１１、１２は、水分吸着手段２の表面に密着する。
【解決手段】水分吸着手段２を挟んで片側に２層ずつ設置され、風路をそれぞれ２分割する風路仕切板１０〜１３を有する、第１及び第２の風路分割手段６、７と、第３及び第４の風路分割手段８、９と、第１及び第２の風路分割手段の間、並びに第３及び第４の風路分割手段の間にそれぞれ設置され、対角状に設けられた１対のダンパと１対の開口部とを有する第１及び第２の風路切換手段１４、１５とを備え、水分吸着手段は風路内に固定して設置され、第２及び第３の風路分割手段の風路仕切板１１、１２は、水分吸着手段２の表面に密着する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸着剤を利用した加湿装置、および加湿機能を有する空気調和機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
加湿装置及び加湿装置を具備する空気調和機として、以下のようなものがある。
第１の従来技術は、外気中の水分を加湿水として利用する無給水加湿手段を、２台の無給水加湿ユニットとして室外機に具備し、吸湿モードと加湿モードとを交互に切換えることにより、室内を加湿するものである（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
第２の従来技術は、円柱形状に成形された吸着材と、吸着材を通過する２つの空気流通路と、それぞれの空気流通路に設置された２つの送風装置と、およびヒータとからなる加湿装置を室外に設置し、駆動モータにより吸着材を回転させ、一方の空気流通路を通り、吸着材に水分を吸着された乾燥空気を室外に排気し、もう一方の空気流通路を通り、吸着材に吸着された水分が蒸発した加湿空気を室内へ送って加湿するものである（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
第３の従来技術は、加湿ユニットは空調機の室外機と一体に構成され、加湿ユニット内部に、ハニカム状に形成された基材に、吸着剤を担持させた円板状の回転ロータを、除湿側通路と再生側通路の両方を横断する姿勢で設置し、加湿ユニットと室内機を空気ダクトで接続し、加湿空気はこの空気ダクトを介して室内に搬送する構造とし、また回転ロータに担持する吸着剤として、吸着エネルギの小さい疎水性ゼオライトを使用し、ＳｉＯ2のモル分率がＡｌ2Ｏ3のモル分率よりも大きいもの、すなわちＳｉＯ2／Ａｌ2Ｏ3が１より大きいものを使用するというものである（例えば、特許文献３参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開平６−２５７８０５号公報（第３頁−第４頁、図１、図４）
【特許文献２】特開平１０−２６７３３１号公報（第３頁−第４頁、図１）
【特許文献３】特開２００１−９６１２６号公報（第３頁−第４頁、図１、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、第１の従来技術では、２台の無給水加湿ユニットにおいて、吸湿モードと加湿モードとを交互に切換えるので、常に室内に加湿空気を供給することができるが、ユニットが２台あるため装置が大型化してコストもかかり、またモードの切換の際には、四方向電磁弁、２つの二方向電磁弁、２つのポンプを切換え、さらに２つのヒータをＯＮ／ＯＦＦする必要があるため、制御対象が多く複雑であるという課題があった。また、ヒータをＯＮ／ＯＦＦするので、吸湿モードに切換わった際には、ヒータが冷めるまでは高温空気が送られるため吸湿が行われず、一方加湿モードに切換わった際には、ヒータの温度が立ち上がるまでは加湿が行われないため、モード切換時の時間的ロスが大きいという課題があった。
【０００７】
第２の従来技術では、吸着材を回転させ、一方の空気流通路で吸着させた外気中の水分を、もう一方の空気流通路で蒸発させて室内へ送っているので、風路を切換えることなく、連続的に加湿空気を室内へ供給することができるが、２つの空気流通路に跨って設置された吸着材を回転させるために、吸着材近傍には隙間を設置せざるをえず、２つの空気流通路間で空気漏洩が発生するという課題があった。また、送風装置を室外に設置しているので、室内への送風装置から発生する騒音の影響を低減できるが、２つの送風装置による空気流の方向が同一であるため、吸着材における吸着と脱着とが並列方向で行われることになるため、吸脱着効率が低下し、充分な加湿量を得られないという課題があった。
【０００８】
第３の従来技術では、加湿ユニットを室外機と一体に設置して、室外の高湿空気を吸着剤に吸着させるため、吸着量としては室内空気を使用するより確保しやすいが、加湿運転が行われる外気が低温の際、常に低温空気が流れる除湿側通路と、常に高湿空気が流れる加湿側通路が隣り合って設置されているため、加湿側通路において結露が発生し、さらに、加湿空気を室内に搬送する空気ダクト内においても、外気に冷却されるため結露してしまうという課題があった。また、吸着剤として吸着エネルギの小さい疎水性ゼオライトを用いているため、ゼオライトはシリカゲルや活性炭などの吸着剤に比べて吸着量が少なく、特に疎水性ゼオライトは吸着エネルギが小さい反面吸着量も少ないため、充分な加湿量を得られないという課題があった。
【０００９】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、吸着剤を担持した水分吸着手段を固定し、その両側に設置された２組のダンパを切り換えるという簡単な動作により、密閉性が高く、空気漏洩の少ない風路を実現でき、室内へ連続的に加湿空気を供給することのできる加湿装置、および加湿機能を有する空気調和機を提供するものである。また、水分吸着手段における吸着工程と再生工程が常に対向流となるようにすることにより、水分の吸着、再生を効率的に行うことができ、また吸着風路と再生風路が切り換わり、特定の風路が冷却されることがなく、加湿装置の内部において結露が発生しにくいという特徴を有する加湿装置、および加湿機能を有する空気調和機を提供するものである。また、吸着量が多く且つ吸着エネルギの小さい吸着剤を使用する、あるいは異なった吸着特性を有する複数の吸着剤を、それらの特性を活かして組み合わせることにより、絶対的な加湿量の多い加湿装置、および加湿機能を有する空気調和機を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る加湿装置は、空気中の水分を吸着及び再生する吸着剤が担持された水分吸着手段と、前記水分吸着手段に流入させる空気を加熱する加熱手段と、外気を吸入し、前記水分吸着手段を通り室外へ排気する第１の送風手段と、外気を吸入し、前記加熱手段及び前記水分吸着手段を通り室内へ送風する第２の送風手段とを備えた加湿装置であって、
前記水分吸着手段を挟んで片側に２層ずつ設置され、風路をそれぞれ２分割する風路仕切板を有する、第１及び第２の風路分割手段と、第３及び第４の風路分割手段と、
前記第１及び第２の風路分割手段の間、並びに前記第３及び第４の風路分割手段の間にそれぞれ設置され、対角状に設けられた１対のダンパと１対の開口部とを有する第１及び第２の風路切換手段とを備え、
前記水分吸着手段は風路内に固定して設置され、
前記第２及び第３の風路分割手段の風路仕切板は、前記水分吸着手段の表面に密着しているものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の加湿装置は、吸着剤を担持した水分吸着手段を風路内に固定し、その片側に２層ずつの第１及び第２の風路分割手段と、第３及び第４の風路分割手段とを設置し、第２及び第３の風路分割手段の風路仕切板を水分吸着手段の表面に密着させ、さらに第１の風路分割手段と第２の風路分割手段の間、及び、第３の風路分割手段と第４の風路分割手段の間に設置された２組の風路切換手段のダンパを切り換えるという簡単な動作により、密閉性が高く、空気漏洩の少ない風路を実現でき、室内へ連続的に加湿空気を供給することのできる加湿装置が得られるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る加湿装置の概略構成図である。
加湿装置である加湿ユニット１は、その内部に、基本的な構成要素として、水分吸着手段２と、第１の送風手段３、第２の送風手段４、および加熱手段５とが配置された構成となっている。水分吸着手段２は、円柱形状で風路内に固定して設置されており、また水分吸着手段２に担持させる吸着剤として、たとえばゼオライト、シリカゲル、活性炭等からなる多孔質基材に塗布あるいは表面処理あるいは含浸されたものであり、通気性を有する構成となっている。
【００１３】
図２は、水分吸着手段２を通る風路の構成を示す詳細図であり、各部品を分解してわかりやすく示してあるが、実際には隣り合う部品は密着されている。
水分吸着手段２を通る風路は、水分吸着手段２を挟んで片側に２層ずつ風路分割手段が配置された構造である。すなわち、この例では、上部２層（第１層６、第２層７）、下部２層（第３層８、第４層９）の計４層の構造になっている。ここで、第１層６は第１の風路分割手段７０、第２層７は第２の風路分割手段７１、第３層８は第３の風路分割手段７２、第４層９は第４の風路分割手段７３を構成するものである。以下においては、第１から第４の風路分割手段７０〜７３を、それぞれ第１層６、第２層７、第３層８、第４層９として説明する。
【００１４】
第１層６は第１の風路仕切板１０、第２層７は第２の風路仕切板１１、第３層８は第３の風路仕切板１２、第４層９は第４の風路仕切板１３を有し、第１から第４の風路仕切板１０〜１３によって、それぞれ風路が２分割されている。このとき、第２の風路仕切板１１および第３の風路仕切板１２は平行に配置されており、それぞれ水分吸着手段２の表面に密着して設置されている。一方、水分吸着手段２から離れた位置に配置される第１層６の第１の風路仕切板１０および第４層９の第４の風路仕切板１３は、第２の風路仕切板１１および第３の風路仕切板１２に対してそれぞれ垂直に設置されている。したがって、第２層７、水分吸着手段２、第３層８は同方向に風路が２分割され、第１層６および第４層９はこれらに対して垂直方向に風路が２分割されていることになる。つまり、風路は円形断面を４分割されることになる。
【００１５】
また、第１層６と第２層７との間、および第３層８と第４層９との間には、第１の風路切換ダンパ１４（第１の風路切換手段）および第２の風路切換ダンパ１５（第２の風路切換手段）が設置されている。第１の風路切換ダンパ１４および第２の風路切換ダンパ１５は、それぞれ対角状に設けられた１対のダンパと１対の開口部とを有し、かつ、第１の風路切換ダンパ１４と第２の風路切換ダンパ１５とは９０゜異なる角度で対角方向に設置されている。すなわち、第１の風路切換ダンパ１４および第２の風路切換ダンパ１５は、それぞれ図示のように、２つの中心角９０°の扇形（１／４円）の平板が中心にて対角方向に接続された形態のダンパからなるものであり、扇形部分が互い違いになるように設置されている。別言すれば、第１の風路切換ダンパ１４は、円形の２つの象限、例えば第１象限と第３象限を平板が閉鎖する（占める）ように中心にて接続された形態であり、これに対して、第２の風路切換ダンパ１５は、第２象限と第４象限を平板が閉鎖する（占める）ように中心にて接続された形態である。これにより、第１の風路仕切板１０および第２の風路仕切板１１によって形成される、上部風路側の１／４円ずつの４領域のうち、対角２領域を第１の風路切換ダンパ１４が閉塞し、第３の風路仕切板１２および第４の風路仕切板１３によって形成される、下部風路側の１／４円ずつの４領域のうち、上部とは９０°異なる対角２領域を第２の風路切換ダンパ１５が閉塞することになる。また第１層６において、第１の風路仕切板１０によって分割された２風路のうち、第１の送風手段３と連通する風路側には第１の吸気口１６、第２の送風手段４と連通する風路側には第２の排気口１９が設置され、同様に第４層９において、第４の風路仕切板１３によって分割された２風路のうち、第１の送風手段３と連通する風路側には第１の排気口１８、第２の送風手段４と連通する風路側には、加熱手段５および第２の吸気口１７が設置されている。なお、第１層６の上面および第４層９の下面（底面）は、実際には図示しない蓋等で閉鎖されており、この蓋に、第１層６では上記の第１の吸気口１６、第２の排気口１９を設けるか、あるいは図示のように円筒の側面に第１の吸気口１６、第２の排気口１９を設ける。また第４層９では、同様に底面の蓋に、第１の排気口１８、第２の吸気口１７を設けるか、あるいは図示のように円筒の側面に第１の排気口１８、第２の吸気口１７を設ける。
【００１６】
次に動作の一例について説明する。説明のため、図３に図２に示した各風路構成部品の平面図を示す。図３中左側のダンパ位置＜Ａ＞が図２のダンパ位置と同じである。
ダンパ位置＜Ａ＞のとき、吸着入口空気２０として、第１の吸気口１６より吸い込まれた外気は、第１の風路仕切板１０によって仕切られた第１層６の領域６ｂに入り、第１の風路切換ダンパ１４により領域１４ｃが閉塞されているため、開口部１４ｄより第２層７へ流入する。第２層７は第２の風路仕切板１１により、第３層８は第３の風路仕切板１２によって半円に仕切られており、またそれら２層に挟まれている水分吸着手段２も同様に半円に分割されているため、開口部１４ｄから流入した外気は、領域７ｂ、２ｂ、８ｂの順で下方向に流れ、領域２ｂ通過時に外気中の水分を吸着されて乾燥空気となる。乾燥空気となった外気は、第２の風路切換ダンパ１５により領域１５ｄが閉塞されているため、開口部１５ｂより第４の風路仕切板１３によって仕切られた第４層９の領域９ａへ流入し、その後第１の排気口１８より吸着出口空気２２として流出し、第１の送風手段３を経由して室外へ排気される。
【００１７】
一方、再生入口空気２１として、第２の吸気口１７より吸い込まれた外気は、第４の風路仕切板１３によって仕切られた第４層９の領域９ｂへ流入し、加熱手段５によって昇温されて高温低湿空気となったのち、第２の風路切換ダンパ１５により領域１５ｄが閉塞されているため、開口部１５ｃより第３層８へ流入する。第３層８は第３の風路仕切板１２により、第２層７は第２の風路仕切板１１によって半円に仕切られており、またそれら２層に挟まれている水分吸着手段２も同様に半円に分割されているため、開口部１５ｃから流入した高温低湿空気は、領域８ａ、２ａ、７ａの順で上方向に流れ、領域２ａ通過時に吸着されている水分が再生されて高湿空気となる。高湿空気となった外気は、第１の風路切換ダンパ１４により領域１４ｃが閉塞されているため、開口部１４ａより第１の風路仕切板１０によって仕切られた第１層６の領域６ａへ流入し、その後第２の排気口１９より再生出口空気２３として流出し、第２の送風手段４を経由して室内へ搬送されて、室内を加湿する。
【００１８】
次に、水分吸着手段２の領域２ｂにおける吸着工程、領域２ａにおける再生工程が完了する程度の時間が経過した後、図３に示すダンパ位置を＜Ａ＞から＜Ｂ＞へと切り換える。このとき、吸着入口空気２０として、第１の吸気口１６より吸い込まれた外気は、第１の風路仕切板１０によって仕切られた第１層６の領域６ｂに入り、第１の風路切換ダンパ１４により領域１４ｄが閉塞されているため、開口部１４ｃより第２層７へ流入する。第２層７は第２の風路仕切板１１により、第３層８は第３の風路仕切板１２によって半円に仕切られており、またそれら２層に挟まれている水分吸着手段２も同様に半円に分割されているため、開口部１４ｃから流入した外気は、領域７ａ、２ａ、８ａの順で下方向に流れ、領域２ａがダンパ位置＜Ａ＞のときに水分を再生され乾燥しているため、領域２ａ通過時に外気中の水分を吸着されて乾燥空気となる。乾燥空気となった外気は、第２の風路切換ダンパ１５により領域１５ｃが閉塞されているため、開口部１５ａより第４の風路仕切板１３によって仕切られた第４層９の領域９ａへ流入し、その後第１の排気口１８より吸着出口空気２２として流出し、第１の送風手段３を経由して室外へ排気される。
【００１９】
一方、再生入口空気２１として、第２の吸気口１７より吸い込まれた外気は、第４の風路仕切板１３によって仕切られた第４層９の９ｂへ流入し、加熱手段５によって昇温されて高温低湿空気となったのち、第２の風路切換ダンパ１５により１５ｃが閉塞されているため、１５ｄより第３層８へ流入する。第３層８は第３の風路仕切板１２により、第２層７は第２の風路仕切板１１によって半円に仕切られており、またそれら２層に挟まれている水分吸着手段２も同様に半円に分割されているため、１５ｄから流入した高温低湿空気は、８ｂ、２ｂ、７ｂの順で上方向に流れ、２ｂ通過時にダンパ位置＜Ａ＞のときに吸着された水分が再生されて高湿空気となる。高湿空気となった外気は、第１の風路切換ダンパ１４により１４ｄが閉塞されているため、１４ｂより第１の風路仕切板１０によって仕切られた第１層６の６ａへ流入し、その後第２の排気口１９より再生出口空気２３として流出し、第２の送風手段４を経由して室内へ搬送されて、室内を加湿する。
【００２０】
このように、第１の風路切換ダンパ１４および第２の風路切換ダンパ１５を回転させ風路を切り換えるという簡単な動作により、室内へ連続的に加湿空気を供給することが可能となり、また水分吸着手段２の領域２ａと領域２ｂにおける風向が逆、すなわち吸着工程と再生工程が対向流となるため、水分吸着手段２の厚みが大きくなっても水分の吸着、再生を効率的に行うことができる。またこの風路を切り換える時間の最適値は水分吸着手段２に担持されている吸着剤の種類によって異なるので、例えばゼオライトのように比較的吸着速度の大きい材料の場合は短く（約４５〜９０秒）、シリカゲルのように比較的吸着速度の小さい材料の場合は長く（約９０〜１８０秒）設定することにより、様々な特性を持った吸着剤に対して最適な運転が可能となる。また水分吸着手段２を回転させる従来のローター方式と比較して、本実施の形態では、最も空気漏洩の大きい水分吸着手段２を風路内に固定するとともに、水分吸着手段２近傍をその表面に第２の風路仕切板１１および第３の風路仕切板１２を密着させることにより完全に密閉しているため、空気漏洩を最小限に抑えることが可能となる。また、第１の風路切換ダンパ１４および第２の風路切換ダンパ１５の端面に、例えばウレタンなどの柔軟性に優れた材料を付加すれば、第１の風路切換ダンパ１４および第２の風路切換ダンパ１５を低トルクで回転でき、空気漏洩もより少なく抑えることが可能となる。さらに、低温空気が流れる吸着風路と高温高湿空気が流れる再生風路が常に固定され、両風路の境界面の再生風路側で結露を発生しやすいローター方式に対し、本実施の形態では、吸着風路と再生風路が切り換わり、特定の風路が冷却されることがないため、結露を発生しにくいという特徴もある。
【００２１】
また、第１の風路切換ダンパ１４および第２の風路切換ダンパ１５は、同一方向に９０°の回転角で連続回転させて風路を切り換えても、９０°の回転角で正逆回転を繰り返してもよい。同一方向の場合は、ダンパに中心軸を設置して軸を回転させても、外周部分にギア等を設置して回転させてもモータは１つで回転可能であり、コストを削減できる。正逆回転の場合は、例えば図４に示すように、第１の風路切換ダンパ１４および第２の風路切換ダンパ１５において、扇形平板の両端側半径部分全体に、それぞれ第２の風路仕切板１１および第３の風路仕切板１２に当接する突起１４１、１５１を設けることができる。これにより、第１の風路切換ダンパ１４では第２の風路仕切板１１が、第２の風路切換ダンパ１５では第３の風路仕切板１２がストッパーとなるため、回転誤差が発生しないとともに、突起部分と仕切板がより広い面積で密着するため、空気漏洩を防ぐことが可能となる。なお図４では、突起部分は水分吸着手段２側に向かって設置されているが、水分吸着手段２の反対側に向かって設置し、第１の風路切換ダンパ１４は第１の風路仕切板１０と、第２の風路切換ダンパ１５は第４の風路仕切板１３と密着させてもよい。
【００２２】
また、第１層６と第２層７、および第３層８と第４層９の厚みについては、空気の吸込口や吹出口が設置されている第１層６や第４層９のほうを厚くしても、水分吸着手段２に近接している第２層７や第３層８のほうを厚くしてもどちらでもよい。第１層６や第４層９を厚くした場合には、吸込口や吹出口が大きくなり、風路圧損が小さくなるため送風手段を小型化でき、一方、第２層７や第３層８を厚くした場合には、水分吸着手段２全体に空気が流れやすくなるため、風速分布が均一化され、水分吸着手段２の全体に担持された吸着剤を有効に使用することができるという効果がある。
【００２３】
図１では、送風手段を水分吸着手段２の風下側に設置し、第１の送風手段３は第１の排気口１８から乾燥空気を、第２の送風手段４は第２の排気口１９から加湿空気を吸い出す構成となっているが、水分吸着手段２の風上側に設置して、第１の送風手段３は第１の吸気口１６に、第２の送風手段４は第２の吸気口１７にそれぞれ外気を押し込む構成としてもよい。風下側から吸い出す場合には、風路圧損が小さくなるため送風手段を小型化でき、風上側から押し込む場合には、水分吸着手段２における風速分布が均一化され、水分吸着手段２の全体に担持された吸着剤を有効に使用することができるという効果がある。
【００２４】
また図１〜３では、水分吸着手段２における吸着工程と再生工程の空気の流れ方向が対向となるように、第１層６の領域６ｂに第１の吸気口１６、領域６ａに第２の排気口１９、および第４層９の領域９ｂに第２の吸気口１７、領域９ａに第１の排気口１８を設置しているが、同じ対向流であって、第１層６と第４層９の上下位置を逆転させてもよい。この場合、加熱手段５が最上層に配置されるため、仮に水分吸着手段２に担持されている吸着剤の粉落ちが発生しても、加熱手段５に到達する可能性が低くなり、安全性を高めることができる。また、例えば第１層６の領域６ａに第２の吸気口１７および加熱手段５を、第４層９の領域９ｂに第２の排気口１９を設置し、水分吸着手段２における吸着工程と再生工程が並行流で行われるようにしてもよい。この場合、２つの吸込口が第１層６、２つの吹出口が第４層９というように、それぞれ同じ層に位置することになるので、送風手段を第１層６に設置し、第１の吸気口１６および第２の吸気口１７双方に押し込む構成が可能となり、１つの送風手段で加湿空気を連続的に生成することができる。
【００２５】
以上のように、２つの回転型ダンパを切り換えるという簡単な動作により、密閉性が高く空気漏洩の少ない風路を実現でき、室内へ連続的に加湿空気を供給する加湿装置を得ることができる。このとき、吸着剤を担持された水分吸着手段における吸着工程と再生工程が対向流となるため、水分の吸着、再生を効率的に行うことができ、高効率な加湿装置となる。また、吸着風路と再生風路が切り換わり、特定の風路が冷却されることがないため、加湿装置内部において結露を発生しにくいという効果も得られる。
【００２６】
実施の形態２．
図５は、本発明の実施の形態２に係る水分吸着手段２を通る風路の構成を示す詳細図であり、図１に示した加湿装置の内部に配置されるものである。図５では、図２と同様に各部品を分解してわかりやすく示してあるが、実際には隣り合う部品は密着されている。実施の形態１と同一の箇所、部分については、同一の符号を付して説明を省略する。
第１層６における第１の風路仕切板１０によって分割された２風路、および第２層７における第２の風路仕切板１１によって分割された２風路のうち、それぞれ第１の送風手段３と連通する一方の風路側の第１の吸気口１６は、第１の風路切換ダンパ１４によって閉塞されていない１／４円領域すなわち一方の開口部に、並びに、第１層６と第２層７の２層に跨って設置され、同様に第２の送風手段４と連通する他方の風路側の第２の排気口１９は、第１の風路切換ダンパ１４によって閉塞されていない１／４円領域すなわち他方の開口部に、並びに、第１層６と第２層７の２層に跨って設置されている。また、第３層８における第３の風路仕切板１２によって分割された２風路、および第４層９における第４の風路仕切板１３によって分割された２風路のうち、それぞれ第１の送風手段３と連通する一方の風路側の第１の排気口１８は、第２の風路切換ダンパ１５によって閉塞されていない１／４円領域すなわち一方の開口部に、並びに、第３層８と第４層９の２層に跨って設置され、同様に第２の送風手段４と連通する他方の風路側の第２の吸気口１７は、第２の風路切換ダンパ１５によって閉塞されていない１／４円領域すなわち他方の開口部に、並びに、第３層８と第４層９の２層に跨って設置されている。また、第４層９において、第４の風路仕切板１３によって分割された２風路のうち、第２の送風手段４と連通する風路側には、加熱手段５が設置されている。
【００２７】
次に動作の一例について説明する。説明のため、図６に図５に示した各風路構成部品の平面図を示す。図６中左側のダンパ位置＜Ａ＞が図５のダンパ位置と同じである。
ダンパ位置＜Ａ＞のとき、第１層６、第１の風路切換ダンパ１４の開口部１４ｄ、および第２層７に跨って設置された第１の吸気口１６より、吸着入口空気２０として吸い込まれた外気は、第１層６では第１の風路仕切板１０によって仕切られているため領域６ｂに、第１の風路切換ダンパ１４では領域１４ｃが閉塞しているため開口部１４ｄに流入し、それらが第２の風路仕切板１１によって仕切られている第２層７の領域７ｂに集約される。第２層７と同様に、第３層８は第３の風路仕切板１２によって半円に仕切られており、またそれら２層に挟まれている水分吸着手段２も同様に半円に分割されているため、領域７ｂに集約された外気は、領域２ｂ、８ｂの順で下方向に流れ、領域２ｂ通過時に外気中の水分を吸着されて乾燥空気となる。乾燥空気となった外気は、領域８ｂから、第２の風路切換ダンパ１５により領域１５ｄが閉塞されているため、開口部１５ｂより第４の風路仕切板１３によって仕切られた第４層９の領域９ａへ流入するとともに、第３層８、第２の風路切換ダンパ１５の開口部１５ｂ、および第４層９に跨って設置された第１の排気口１８より、吸着出口空気２２として流出し、第１の送風手段３を経由して室外へ排気される。
【００２８】
一方、第３層８、第２の風路切換ダンパ１５の開口部１５ｃ、および第４層９に跨って設置された第２の吸気口１７より、再生入口空気２１として吸い込まれた外気は、第４層９では第４の風路仕切板１３によって仕切られているため領域９ｂに、第２の風路切換ダンパ１５では領域１５ｄが閉塞しているため開口部１５ｃに流入し、それらが第３の風路仕切板１２によって仕切られている第３層８の領域８ａに集約される。このとき、領域９ｂには加熱手段５が設置されているため、領域８ａに集約される外気は昇温されて高温低湿空気となる。第３層８と同様に、第２層７は第２の風路仕切板１１によって半円に仕切られており、またそれら２層に挟まれている水分吸着手段２も同様に半円に分割されているため、領域８ａに集約された高温低湿空気は、領域２ａ、７ａの順で上方向に流れ、領域２ａ通過時に吸着されている水分が再生されて高湿空気となる。高湿空気となった外気は、領域７ａから、第１の風路切換ダンパ１４により領域１４ｃが閉塞されているため、開口部１４ａより第１の風路仕切板１０によって仕切られた第１層６の領域６ａへ流入するとともに、第１層６、第１の風路切換ダンパ１４の開口部１４ａ、および第２層７に跨って設置された第２の排気口１９より再生出口空気２３として流出し、第２の送風手段４を経由して室内へ搬送されて、室内を加湿する。
【００２９】
次に、水分吸着手段２の領域２ｂにおける吸着工程、領域２ａにおける再生工程が完了する程度の時間が経過した後、図６に示すダンパ位置を＜Ａ＞から＜Ｂ＞へと切り換える。このとき、第１層６、第１の風路切換ダンパ１４の開口部１４ｃ、および第２層７に跨って設置された第１の吸気口１６より、吸着入口空気２０として吸い込まれた外気は、第１層６では第１の風路仕切板１０によって仕切られているため領域６ｂに、第１の風路切換ダンパ１４では領域１４ｄが閉塞しているため開口部１４ｃに流入し、それらが第２の風路仕切板１１によって仕切られている第２層７の領域７ａに集約される。第２層７と同様に、第３層８は第３の風路仕切板１２によって半円に仕切られており、またそれら２層に挟まれている水分吸着手段２も同様に半円に分割されているため、領域７ａに集約された外気は、領域２ａ、８ａの順で下方向に流れ、領域２ａがダンパ位置＜Ａ＞のときに水分を再生され乾燥しているため、領域２ａ通過時に外気中の水分を吸着されて乾燥空気となる。乾燥空気となった外気は、領域８ａから、第２の風路切換ダンパ１５により領域１５ｃが閉塞されているため、開口部１５ａより第４の風路仕切板１３によって仕切られた第４層９の領域９ａへ流入するとともに、第３層８、第２の風路切換ダンパ１５の開口部１５ａ、および第４層９に跨って設置された第１の排気口１８より、吸着出口空気２２として流出し、第１の送風手段３を経由して室外へ排気される。
【００３０】
一方、第３層８、第２の風路切換ダンパ１５の開口部１５ｄ、および第４層９に跨って設置された第２の吸気口１７より、再生入口空気２１として吸い込まれた外気は、第４層９では第４の風路仕切板１３によって仕切られているため領域９ｂに、第２の風路切換ダンパ１５では領域１５ｃが閉塞しているため開口部１５ｄに流入し、それらが第３の風路仕切板１２によって仕切られている第３層８の領域８ｂに集約される。このとき、領域９ｂには加熱手段５が設置されているため、領域８ｂに集約される外気は昇温されて高温低湿空気となる。第３層８と同様に、第２層７は第２の風路仕切板１１によって半円に仕切られており、またそれら２層に挟まれている水分吸着手段２も同様に半円に分割されているため、領域８ｂに集約された高温低湿空気は、領域２ｂ、７ｂの順で上方向に流れ、領域２ｂ通過時にダンパ位置＜Ａ＞のときに吸着された外気中の水分が再生されて高湿空気となる。高湿空気となった外気は、領域７ｂから、第１の風路切換ダンパ１４により領域１４ｄが閉塞されているため、開口部１４ｂより第１の風路仕切板１０によって仕切られた第１層６の領域６ａへ流入するとともに、第１層６、第１の風路切換ダンパ１４の開口部１４ｂ、および第２層７に跨って設置された第２の排気口１９より再生出口空気２３として流出し、第２の送風手段４を経由して室内へ搬送されて、室内を加湿する。
【００３１】
このように、第１の吸気口１６および第２の排気口１９を、第１層６および第２層７に跨って設置し、第２の吸気口１７および第１の排気口１８を、第３層８および第４層９に跨って設置して、第１の風路切換ダンパ１４および第２の風路切換ダンパ１５とともに回転させ風路を切り換えることにより、実施の形態１と同様の効果が得られるだけでなく、風路への空気の出入口が大きいために、風路圧損が小さく送風手段を小型化でき、また水分吸着手段２における風速分布が均一化され、水分吸着手段２の全体に担持された吸着剤を有効に使用することができるという効果がある。
【００３２】
また、実施の形態１と同様に、第１の風路切換ダンパ１４および第２の風路切換ダンパ１５は、同一方向に９０°の回転角で連続回転させて風路を切り換えても、９０°の回転角で正逆回転を繰り返してもよい。同一方向の場合は、ダンパに中心軸を設置して軸を回転させても、外周部分にギア等を設置して回転させてもモータは１つで回転可能であり、コストを削減できる。正逆回転の場合は、例えば図４に示すように、第１の風路切換ダンパ１４および第２の風路切換ダンパ１５において、扇形平板の両端側半径部分全体に、それぞれ第２の風路仕切板１１および第３の風路仕切板１２に当接する突起１４１、１５１を設けることができる。これにより、第１の風路切換ダンパ１４では第２の風路仕切板１１が、第２の風路切換ダンパ１５では第３の風路仕切板１２がストッパーとなるため、回転誤差が発生しないとともに、突起部分と仕切板がより広い面積で密着するため、空気漏洩を防ぐことが可能となる。なお図４では、突起部分は水分吸着手段２側に向かって設置されているが、水分吸着手段２の反対側に向かって設置し、第１の風路切換ダンパ１４は第１の風路仕切板１０と、第２の風路切換ダンパ１５は第４の風路仕切板１３と当接させ密着させてもよい。
【００３３】
図６では、第１の吸気口１６、第２の吸気口１７、第１の排気口１８、第２の排気口１９と、第１の風路切換ダンパ１４および第２の風路切換ダンパ１５を、連動して９０°回転させて風路を切り換えているが、図７に示すように、第１の風路切換ダンパ１４は第１の風路仕切板１０および第２の風路仕切板１１に、第２の風路切換ダンパ１５は第３の風路仕切板１２および第４の風路仕切板１３にそれぞれ固定して設置し、第１の吸気口１６、第２の吸気口１７、第１の排気口１８、第２の排気口１９を、同一方向に１８０°連続回転させて風路を切り換えても、角度１８０°の正逆回転を繰り返してもよい。この場合、風路内部の仕切板とダンパが完全に密着されるので、ダンパに図４のような突起などを設けることなく空気漏洩を防ぐことが可能となる。
【００３４】
また図６、７では、水分吸着手段２における吸着工程と再生工程の空気の流れ方向が対向となるように、第１の吸気口１６および第２の排気口１９を第１層６と第２層７に跨って設置し、第２の吸気口１７および第１の排気口１８を第３層８と第４層９に跨って設置しているが、同じ対向流であって、第１層６と第２層７、第３層８と第４層９の上下位置を逆転させてもよい。この場合、加熱手段５が最上層に配置されるため、仮に水分吸着手段２に担持されている吸着剤の粉落ちが発生しても、加熱手段５に到達する可能性が低くなり、安全性を高めることができる。また、例えば図６、７のダンパ位置＜Ａ＞において、第１層６の領域６ａ、第１の風路切換ダンパ１４の開口部１４ａ、第２層７の領域７ａに第２の吸気口１７を、第１層６の領域６ａに加熱手段５を、第３層８の領域８ａ、第２の風路切換ダンパ１５の開口部１５ｃ、第４層９の領域９ｂに第２の排気口１９を設置し、水分吸着手段２における吸着工程と再生工程が並行流で行われるようにしてもよい。この場合、２つの吸込口が上層（第１層６〜第２層７）、２つの吹出口が下層（第３層８〜第４層９）というように、それぞれ同じ層に位置することになるので、送風手段を上層に設置し、第１の吸気口１６および第２の吸気口１７双方に押し込む構成が可能となり、１つの送風手段で加湿空気を連続的に生成することができる。
【００３５】
以上のように、吸込口、吹出口を２層に跨って設置し、２つの回転型ダンパとともに回転させて風路を切り換えるという簡単な動作により、密閉性が高く空気漏洩および圧損の小さい風路を実現でき、室内へ連続的に加湿空気を供給する加湿装置を得ることができる。このとき、水分吸着手段における風速分布が均一化され、水分吸着手段２の全体に担持された吸着剤を有効に使用することができるだけでなく、吸着工程と再生工程が対向流となるため、水分の吸着、再生を効率的に行うことができ、高効率な加湿装置となる。また、吸着風路と再生風路が切り換わり、特定の風路が冷却されることがないため、加湿装置内部において結露を発生しにくいという効果も得られる。
【００３６】
実施の形態３．
図８は、本発明の実施の形態に係る加湿装置の概略構成図である。
加湿装置である加湿ユニット１は、その内部に、基本的な構成要素として、水分吸着手段２と、第１の送風手段３、第２の送風手段４、および加熱手段５とが配置された構成となっている。水分吸着手段２は、直方体形状で風路内に固定して設置されており、また水分吸着手段２に担持させる吸着剤として、たとえばゼオライト、シリカゲル、活性炭等からなる多孔質基材に塗布あるいは表面処理あるいは含浸されたものであり、通気性を有する構成となっている。
【００３７】
図９は、水分吸着手段２を通る風路の構成を示す詳細図であり、図８を上から見て、奥側を上にして順に並べたものであり、各部品を分解してわかりやすく示してあるが、実際には隣り合う部品は密着されている。
水分吸着手段２を通る風路は、水分吸着手段２を挟んで奥側と手前側に２層ずつ風路分割手段が配置された構造である。すなわち、この例では、奥側２層（第１層６、第２層７）、手前側２層（第３層８、第４層９）の計４層の構造になっている。ここで、第１層６は第１の風路分割手段７０、第２層７は第２の風路分割手段７１、第３層８は第３の風路分割手段７２、第４層９は第４の風路分割手段７３を構成するものである。以下においては、第１から第４の風路分割手段７０〜７３を、それぞれ第１層６、第２層７、第３層８、第４層９として説明する。
【００３８】
第１層６は第１の風路仕切板１０、第２層７は第２の風路仕切板１１、第３層８は第３の風路仕切板１２、第４層９は第４の風路仕切板１３を有し、第１から第４の風路仕切板１０〜１３によって、それぞれ風路が２分割されている。このとき、第２の風路仕切板１１および第３の風路仕切板１２は平行に配置されており、それぞれ水分吸着手段２の表面に密着して設置されている。一方、水分吸着手段２から離れた位置に配置される第１層６の第１の風路仕切板１０および第４層９の第４の風路仕切板１３は、第２の風路仕切板１１および第３の風路仕切板１２に対してそれぞれ垂直に設置されている。したがって、第２層７、水分吸着手段２、第３層８は同方向に風路が２分割され、第１層６および第４層９はこれらに対して垂直方向に風路が２分割されていることになる。つまり、風路は方形断面を４分割されることになる。
【００３９】
また、第１層６と第２層７との間には、第１の４風路仕切板２４と、第１の風路切換ダンパ１４（第１の風路切換手段）が設置されている。同様に、第３層８と第４層９との間には、第２の４風路仕切板２５と、第２の風路切換ダンパ１５（第２の風路切換手段）が設置されている。ここで、第１の風路切換ダンパ１４および第２の風路切換ダンパ１５は、それぞれＬ字型の板で構成されており、対角状に設けられた１対のダンパと１対の開口部とを有し、かつ、第１の風路切換ダンパ１４と第２の風路切換ダンパ１５とは９０゜異なる角度で対角方向に設置されている。すなわち、第１の風路切換ダンパ１４および第２の風路切換ダンパ１５は、それぞれ第２層７の第２の風路仕切板１１および第３層８の第３の風路仕切板１２と一体に構成されており、図示のように、２つのＬ字型の板がＬ字の角部にて対角方向に接続され、その一辺の板が第２の風路仕切板１１および第３の風路仕切板１２を形成するように直線状に連続した形態であり、９０°の角度差で隣り合って設置されている。これにより、Ｌ字型の一辺の板が第１の風路仕切板１１および第２の風路仕切板１２の役割をも兼ねている。別言すれば、第１の風路切換ダンパ１４は、方形の２つの象限、例えば第１象限と第３象限をＬ型板が閉鎖する（占める）ように中心にて接続され、風路を２分割する仕切板を有する形態であり、これに対して、第２の風路切換ダンパ１５は、第２象限と第４象限をＬ型板が閉鎖する（占める）ように中心にて接続され、風路を２分割する仕切板を有する形態である。これにより、第１の風路仕切板１０、第１の４風路仕切板２４および第２の風路仕切板１１によって形成される、奥側風路の４領域のうち、対角２領域を第１の風路切換ダンパ１４が閉塞し、第３の風路仕切板１２、第２の４風路仕切板２５および第４の風路仕切板１３によって形成される、手前側風路の４領域のうち、奥側とは９０°異なる対角２領域を第２の風路切換ダンパ１５が閉塞することになる。また第１層６において、第１の風路仕切板１０によって分割された２風路のうち、一方には第２の送風手段４および第２の排気口１９が、もう一方の第１の送風手段３と連通する風路側には第１の吸気口１６が設置され、同様に第４層９において、第４の風路仕切板１３によって分割された２風路のうち、一方には第１の送風手段３および第１の排気口１８が、もう一方の第２の送風手段４と連通する風路側には、加熱手段５および第２の吸気口１７が設置されている。
【００４０】
次に動作の一例について説明する。説明のために示した図１０は、図９に示した各部品の平面図であり、図８の断面図を、奥側を上にして順に並べたものに相当する。図１０中左側のダンパ位置＜Ａ＞が図９のダンパ位置と同じである。ダンパ位置＜Ａ＞のとき、吸着入口空気２０として、第１の吸気口１６より吸い込まれた外気は、第１の風路仕切板１０によって仕切られた第１層６の領域６ａに入り、第１の風路切換ダンパ１４により領域１４ｃが閉塞されているため、第１の４風路仕切板２４が設置されている領域２４ａを経由して、開口部１４ａより第２層７へ流入する。第２層７は第２の風路仕切板１１により、第３層８は第３の風路仕切板１２によって上下半分に仕切られており、またそれら２層に挟まれている水分吸着手段２も同様に上下半分に分割されているため、開口部１４ａから流入した外気は、領域７ａ、２ａ、８ａの順で手前側（図１０の下方向）へと流れ、領域２ａ通過時に外気中の水分を吸着されて乾燥空気となる。乾燥空気となった外気は、第２の風路切換ダンパ１５により領域１５ａが閉塞されているため、開口部１５ｂより、第２の４風路仕切板２５が設置されている領域２５ｂを経由して、第４の風路仕切板１３によって仕切られた第４層９の領域９ｂへ流入し、その後第１の送風手段３により、第１の排気口１８から吸着出口空気２２として室外へ排気される。
【００４１】
一方、再生入口空気２１として、第２の吸気口１７より吸い込まれた外気は、第４の風路仕切板１３によって仕切られた第４層９の領域９ａへ流入し、加熱手段５によって昇温されて高温低湿空気となったのち、第２の風路切換ダンパ１５により領域１５ａが閉塞されているため、第２の４風路仕切板２５が設置されている領域２５ｃを経由して、開口部１５ｃより第３層８へ流入する。第３層８は第３の風路仕切板１２により、第２層７は第２の風路仕切板１１によって上下半分に仕切られており、またそれら２層に挟まれている水分吸着手段２も同様に上下半分に分割されているため、開口部１５ｃから流入した高温低湿空気は、領域８ｂ、２ｂ、７ｂの順で奥側（図１０の上方向）へと流れ、領域２ｂ通過時に吸着されている水分が再生されて高湿空気となる。高湿空気となった外気は、第１の風路切換ダンパ１４により領域１４ｃが閉塞されているため、開口部１４ｄより、第１の４風路仕切板２４が設置されている領域２４ｄを経由して、第１の風路仕切板１０によって仕切られた第１層６の領域６ｂへ流入し、その後第２の送風手段４により、第２の排気口１９から再生出口空気２３として流出し、室内へ搬送されて、室内を加湿する。
【００４２】
次に、水分吸着手段２の領域２ａにおける吸着工程、領域２ｂにおける再生工程が完了する程度の時間が経過した後、図１０に示すダンパ位置を＜Ａ＞から＜Ｂ＞へと切り換える。このとき、吸着入口空気２０として、第１の吸気口１６より吸い込まれた外気は、第１の風路仕切板１０によって仕切られた第１層６の領域６ａに入り、第１の風路切換ダンパ１４により領域１４ａが閉塞されているため、第１の４風路仕切板２４が設置されている領域２４ｃを経由して、開口部１４ｃより第２層７へ流入する。第２層７は第２の風路仕切板１１により、第３層８は第３の風路仕切板１２によって上下半分に仕切られており、またそれら２層に挟まれている水分吸着手段２も同様に上下半分に分割されているため、開口部１４ｃから流入した外気は、領域７ｂ、２ｂ、８ｂの順で手前側（図１０の下方向）へと流れ、領域２ｂがダンパ位置＜Ａ＞のときに水分を再生され乾燥しているため、領域２ｂ通過時に外気中の水分を吸着されて乾燥空気となる。乾燥空気となった外気は、第２の風路切換ダンパ１５により領域１５ｃが閉塞されているため、開口部１５ｄより、第２の４風路仕切板２５が設置されている領域２５ｄを経由して、第４の風路仕切板１３によって仕切られた第４層９の領域９ｂへ流入し、その後第１の送風手段３により、第１の排気口１８から吸着出口空気２２として室外へ排気される。
【００４３】
一方、再生入口空気２１として、第２の吸気口１７より吸い込まれた外気は、第４の風路仕切板１３によって仕切られた第４層９の領域９ａへ流入し、加熱手段５によって昇温されて高温低湿空気となったのち、第２の風路切換ダンパ１５により領域１５ｃが閉塞されているため、第２の４風路仕切板２５が設置されている領域２５ａを経由して、開口部１５ａより第３層８へ流入する。第３層８は第３の風路仕切板１２により、第２層７は第２の風路仕切板１１によって上下半分に仕切られており、またそれら２層に挟まれている水分吸着手段２も同様に上下半分に分割されているため、開口部１５ａから流入した高温低湿空気は、領域８ａ、２ａ、７ａの順で奥側（図１０の上方向）へと流れ、領域２ａ通過時にダンパ位置＜Ａ＞のときに吸着された水分が再生されて高湿空気となる。高湿空気となった外気は、第１の風路切換ダンパ１４により領域１４ａが閉塞されているため、開口部１４ｂより、第１の４風路仕切板２４が設置されている領域２４ｂを経由して、第１の風路仕切板１０によって仕切られた第１層６の領域６ｂへ流入し、その後第２の送風手段４により、第２の排気口１９から再生出口空気２３として流出し、室内へ搬送されて、室内を加湿する。
【００４４】
このように、水分吸着手段２を直方体形状とし、また第１の風路切換ダンパ１４および第２の風路切換ダンパ１５をＬ字型形状とすることにより、実施の形態１と同様の効果が得られるだけでなく、全ての部品が直線で構成されるため、製造コストを削減できるという効果がある。さらに第１の風路切換ダンパ１４および第２の風路切換ダンパ１５のＬ字部分の一辺が、第２の風路仕切板１１および第３の風路仕切板１２の役割を兼ねているため、部品点数が減少し材料コストを削減できる。また９０°の回転角で正転、反転を繰り返すという簡単な動作で風路を切り換えることができるので、Ｌ字の端面に、例えばウレタンなどの柔軟性に優れた材料を付加しておけば、その付加材料が風路と密着して、切換動作のストッパーとなり運転誤差が発生しないとともに、空気漏洩を最小限に抑えることが可能となる。
【００４５】
また、第１層６と第２層７、および第３層８と第４層９の厚みについては、空気の吸込口や吹出口が設置されている第１層６や第４層９のほうを厚くしても、水分吸着手段２に近接している第２層７や第３層８のほうを厚くしてもどちらでもよい。第１層６や第４層９を厚くした場合には、空気の出入りのある層が大きくなり、風路圧損が小さくなるため送風手段を小型化でき、一方、第２層７や第３層８を厚くした場合には、水分吸着手段２全体に空気が流れやすくなるため、風速分布が均一化され、水分吸着手段２の全体に担持された吸着剤を有効に使用することができるという効果がある。
【００４６】
図８〜１０では、送風手段を水分吸着手段２の風下側に設置し、第１の送風手段３により第１の排気口１８から乾燥空気を、第２の送風手段４により第２の排気口１９から加湿空気を吸い出す構成となっているが、水分吸着手段２の風上側に設置して、第１の送風手段３は第１の吸気口１６に、第２の送風手段４は第２の吸気口１７にそれぞれ外気を押し込む構成としてもよい。風下側から吸い出す場合には、風路圧損が小さくなるため送風手段を小型化でき、風上側から押し込む場合には、水分吸着手段２における風速分布が均一化され、水分吸着手段２の全体に担持された吸着剤を有効に使用することができるという効果がある。
【００４７】
また図８〜１０では、水分吸着手段２における吸着工程と再生工程の空気の流れ方向が対向となるように、第１層６の領域６ａに第１の吸気口１６を、領域６ｂに第２の排気口１９および第２の送風手段４を、第４層９の領域９ａに第２の吸気口１７および加熱手段５を、領域９ｂに第１の排気口１８および第１の送風手段３を設置しているが、例えば第１層６の領域６ｂに第２の吸気口１７および加熱手段５を、第４層９の領域９ａに第２の排気口１９を設置し、水分吸着手段２における吸着工程と再生工程が並行流で行われるようにしてもよい。この場合、２つの吸込口が第１層６、２つの吹出口が第４層９というように、それぞれ同じ層に位置することになるので、送風手段を第１層６に設置し、第１の吸気口１６および第２の吸気口１７双方に押し込む構成が可能となり、１つの送風手段で加湿空気を連続的に生成することができる。
【００４８】
以上のように、水分吸着手段を直方体形状とし、風路切換ダンパをＬ字型形状とすることにより、全ての部品が直線で構成され、またダンパが風路仕切板の役割を兼ねるため、密閉性が高く空気漏洩の小さい風路にて、室内へ連続的に加湿空気を供給する、低コストの加湿装置を得ることができる。このとき、吸着剤を担持された水分吸着手段における吸着工程と再生工程が対向流となるため、水分の吸着、再生を効率的に行うことができ、高効率な加湿装置となる。また、吸着風路と再生風路が切り換わり、特定の風路が冷却されることがないため、加湿装置内部において結露を発生しにくいという効果も得られる。
【００４９】
実施の形態４．
図１１は、本発明の実施の形態４に係る加湿機能を有する空気調和機における室外側の概略構成図であり、実施の形態１で説明した加湿ユニット１を、空気調和機の室外機２６の上部に一体化して設置したものである。室外機２６の内部には、周知のとおり、圧縮機２７、室外機熱交換器２８、室外機送風機２９、および膨張弁３０などが設置され、図示しない室内機の熱交換器と接続されて、ヒートポンプサイクルを形成している。加湿ユニット１については、実施の形態１と同一であるため説明を省略する。
【００５０】
次に動作の一例について説明する。動作についても、加湿ユニット１内部については、実施の形態１と同一であるため説明を省略する。ヒートポンプサイクルが暖房運転を行っているとき、実施の形態１にて説明したように、図３のダンパ位置＜Ａ＞および＜Ｂ＞となるように、第１の風路切換ダンパ１４および第２の風路切換ダンパ１５を繰り返し切り換えることにより、乾燥空気である吸着出口空気２２、および高温高湿空気である再生出口空気２３が、連続的に加湿ユニット１から排出される。このとき、加湿ユニット１を室外機２６の上部に一体化して設置しているので、吸着出口空気２２は室外機熱交換器２８の空気吸込口付近に排気されることになる。一方、再生出口空気２３は、室内と室外を接続するダクトなどを経由して、第２の送風手段４により室内へと搬送され、室内機から排出される高温空気とともに室内へ供給され、室内を暖房加湿する。
【００５１】
このように、加湿ユニット１を空気調和機の室外機２６の上部に一体化して設置することにより、新たに加湿ユニット１を設置するための床スペースを確保することなく、加湿機能を有する空気調和機を得ることができる。また、ヒートポンプサイクルの暖房運転と同時に、連続的に加湿空気を室内に供給することが可能となるため、暖房時の乾燥を防ぐことができるという効果が得られる。また、乾燥空気であり、かつ吸着熱により外気よりも若干温度が上昇した吸着出口空気２２が、ヒートポンプサイクルの暖房運転時に蒸発器である室外機熱交換器２８に吸い込まれることになるので、室外機熱交換器２８における着霜を抑制し、暖房運転効率を向上させるという効果も期待できる。
【００５２】
図１１では、加湿ユニット１を空気調和機の室外機２６の上部に一体化して設置しているが、室外機送風機２９の送風を阻害しない位置であれば、室外機２６の側面、あるいは底面に一体化して設置してもよい。どちらの場合でも、再生出口空気２３を室内に、吸着出口空気２２を室外機熱交換器２８の空気吸込口付近に導くことが可能であり、底面に設置した場合は設置床スペースも変わらないため、加湿ユニット１を上部に一体化して設置した場合と同様の効果が得られる。
【００５３】
また図１１では、吸着出口空気２２の排気専用として、第１の送風手段３を設置しているが、加湿ユニット１を空気調和機の室外機２６に一体化して設置しているので、図３において、第１の排気口１８を第４層９の領域９ａ下面に設置して、室外機２６の上面に連通口を設けることにより、第１の送風手段３として室外機送風機２９を兼用してもよい。この場合、加湿ユニット１に設置する送風機は第２の送風手段４だけでよいので、送風機の数を削減でき低コストとなる。
【００５４】
また図１１では、実施の形態１で説明した加湿ユニット１を、空気調和機の室外機２６に一体化して設置しているが、吸込口（吸気口）、吹出口（排気口）を２層に跨って設置し、２つの回転型ダンパとともに回転させて風路を切り換える実施の形態２や、水分吸着手段２を直方体形状とし、風路切換ダンパをＬ字型形状とした実施の形態３で説明した加湿ユニット１を設置してもよい。どちらの場合でも、再生出口空気２３を室内に、吸着出口空気２２を室外機熱交換器２８の空気吸込口付近に導くことが可能であるため、実施の形態１で説明した加湿ユニット１を設置した場合と同様の効果が得られる。
【００５５】
以上のように、加湿ユニットを空気調和機の室外機に一体化して設置して、ヒートポンプサイクルの暖房運転と同時に加湿運転させることにより、省スペースで、暖房時の乾燥を防ぐことが可能な加湿機能を有する空気調和機を得ることができる。このとき、水分吸着手段において吸着除湿され、吸着熱により外気よりも若干温度が上昇した空気が、蒸発器である室外機熱交換器に吸い込まれることになるため、室外機熱交換器における着霜を抑制し、暖房運転効率を向上させるという効果も期待できる。
【００５６】
実施の形態５．
図１２は、本発明の実施の形態５に係る加湿機能を有する空気調和機における加湿装置の概略設置図であり、実施の形態１で説明した加湿ユニット１を、建物の外壁３１に設置したものである。空気調和機のヒートポンプサイクルにおける各部品については図示していないが、室外機と室内機を接続する冷媒配管は壁穴３２を介して設置され、また加湿ユニット１の、第１の排気口１８と連通する室外排気口３３は室外に開放され、第２の排気口１９と連通する室内接続口３４は、壁穴３２と対面し密着されている。加湿ユニット１については、実施の形態１と同一であるため説明を省略する。
【００５７】
次に動作の一例について説明する。動作についても、加湿ユニット１内部については、実施の形態１と同一であるため説明を省略する。ヒートポンプサイクルが暖房運転を行っているとき、実施の形態１にて説明したように、図３のダンパ位置＜Ａ＞および＜Ｂ＞となるように、第１の風路切換ダンパ１４および第２の風路切換ダンパ１５を繰り返し切り換えることにより、乾燥空気である吸着出口空気２２、および高温高湿空気である再生出口空気２３が、連続的に加湿ユニット１から排出される。このとき、加湿ユニット１を建物の外壁３１に直接設置し、室内接続口３４が壁穴３２と密着しているので、再生出口空気２３は、ダクトなどを経由せずに、第２の送風手段４により最短距離で室内へと搬送され、室内機から排出される高温空気とともに室内へ供給され、室内を暖房加湿する。
【００５８】
このように、加湿ユニット１を建物の外壁３１に直接設置して、室内接続口３４を壁穴３２と密着させることにより、再生出口空気２３を室内へ搬送するためのダクトが不要となり、低コスト化が図れるだけでなく、搬送距離が最短となるため、風路圧損および騒音が小さくなり、第２の送風手段４を小型化することも可能となり、信頼性が高くコンパクトな加湿機能を有する空気調和機を得ることができる。また、高湿である再生出口空気２３をダクトで搬送する場合、特に冬場ではダクトが外気により冷却されるため、内部で結露する危険性が高いが、ダクトが不要であるために、加湿ユニット１で生成した加湿空気を、ロスなく有効に室内に供給することが可能となる。また、ヒートポンプサイクルの暖房運転と同時に、連続的に加湿空気を室内に供給することが可能となるため、暖房時の乾燥を防ぐことができるという効果が得られる。
【００５９】
図１２では、室外排気口３３を加湿ユニット１の側面に設置し、吸着出口空気２２を外気に開放しているが、室外排気口３３から空気調和機の室外機熱交換器の空気吸込口付近へと導くような風路を設け、吸着出口空気２２を室外機に吸い込ませてもよい。この場合、吸着出口空気２２は乾燥し、かつ吸着熱により外気よりも若干温度が上昇しているため、暖房運転時に蒸発器である室外機熱交換器における着霜を抑制し、暖房運転効率を向上させるという効果も期待できる。
【００６０】
また図１２では、実施の形態１で説明した加湿ユニット１を、建物の外壁３１に設置しているが、吸込口（第１の吸気口および第２の吸気口）、吹出口（第１の排気口および第２の排気口）を２層に跨って設置し、２つの回転型ダンパとともに回転させて風路を切り換える実施の形態２や、水分吸着手段２を直方体形状とし、風路切換ダンパをＬ字型形状とした実施の形態３で説明した加湿ユニット１を設置してもよい。どちらの場合でも、室内接続口３４を壁穴３２と密着させ、再生出口空気２３を最短距離で室内に供給すれば、実施の形態１で説明した加湿ユニット１を設置した場合と同様の効果が得られる。
【００６１】
以上のように、加湿ユニットを建物の外壁に直接設置して、ヒートポンプサイクルの暖房運転と同時に、壁穴から加湿空気を最短距離で室内に供給することにより、低コストで、暖房時の乾燥を防ぐことのできる、高効率加湿機能を有する空気調和機を得ることが可能となる。このとき、加湿空気を室外から室内へ搬送するためのダクトが不要であるため、風路圧損が小さく送風手段を小型化できるだけでなく、ダクト騒音やダクト内結露などの問題も回避することも可能となり、信頼性を確保できるという効果も得られる。
【００６２】
実施の形態６．
図１３は、本発明の実施の形態６に係る加湿機能を有する空気調和機における加湿装置の概略設置図であり、実施の形態１で説明した加湿ユニット１を、建物の内壁３５に設置したものである。空気調和機のヒートポンプサイクルにおける各部品については図示していないが、室外機と室内機を接続する冷媒配管は壁穴３２を介して設置され、また加湿ユニット１の、第１の排気口１８と連通する室外排気口３３は、壁穴３２と対面し密着されており、第２の排気口１９と連通する室内接続口３４は室内に開放されている。加湿ユニット１については、実施の形態１と同一であるため説明を省略する。
【００６３】
次に動作の一例について説明する。動作についても、加湿ユニット１内部については、基本的に実施の形態１と同一であるため説明を省略するが、第１の吸気口１６から吸い込まれる吸着入口空気２０、および第２の吸気口１７から吸い込まれる再生入口空気２１は、外気ではなく室内空気となる。ヒートポンプサイクルが暖房運転を行っているとき、実施の形態１にて説明したように、図３のダンパ位置＜Ａ＞および＜Ｂ＞となるように、第１の風路切換ダンパ１４および第２の風路切換ダンパ１５を繰り返し切り換えることにより、乾燥空気である吸着出口空気２２、および高温高湿空気である再生出口空気２３が、連続的に加湿ユニット１から排出される。このとき、加湿ユニット１を建物の内壁３５に直接設置し、室内接続口３４は室内に開放されているので、再生出口空気２３は、ダクトなどを経由せずに、第２の送風手段４により直接室内へ供給され、室内機から排出される高温空気とともに室内を暖房加湿する。
【００６４】
このように、加湿ユニット１を建物の内壁３５に直接設置して、室内接続口３４を室内に開放することにより、実施の形態５と同様に、再生出口空気２３を室内へ搬送するためのダクトが不要となり、低コストで、第２の送風手段４を小型化することによりコンパクトな加湿機能を有する空気調和機を得ることができるだけでなく、ダクト騒音やダクト内結露などの問題を回避することも可能となり、信頼性を確保できる効果が得られる。また、吸着入口空気２０として室内空気を使用するので、加湿ユニット１の内部に室温以下の空気が流れることはなく、吸着風路を外気が流れる場合よりも、ユニット内部において結露が発生する問題を解決することができるという効果が得られる。さらに、再生入口空気２１として暖房された室内空気を使用するので、水分吸着手段２において水分の再生に必要な空気温度を得るために、加熱手段５にて昇温に必要な熱量が軽減されるという省エネルギ効果も得られる。また、ヒートポンプサイクルの暖房運転と同時に、連続的に加湿空気を室内に供給することが可能となるため、暖房時の乾燥を防ぐことができるという効果が得られる。
【００６５】
図１３では、第１の吸気口１６を室内に開放し、吸着入口空気２０として暖房された室内空気を吸い込ませているが、例えば、壁穴３２を２分割して一方を第１の吸気口１６と接続し、あるいは別の壁穴を設けて第１の吸気口１６と接続することにより、吸着入口空気２０として外気を吸い込ませてもよい。この場合、水分吸着手段２に担持された吸着剤は、相対湿度の高い外気中の水分を吸着することになるので、吸着剤が吸着できる水分量が増加し、室内空気を吸着させるよりも室内に供給される加湿量としては増加するという効果が得られる。
【００６６】
また図１３では、実施の形態１で説明した加湿ユニット１を、建物の内壁３５に設置しているが、吸込口、吹出口を２層に跨って設置し、２つの回転型ダンパとともに回転させて風路を切り換える実施の形態２や、水分吸着手段２を直方体形状とし、風路切換ダンパをＬ字型形状とした実施の形態３で説明した加湿ユニット１を設置してもよい。どちらの場合でも、室内接続口３４を室内に開放し、再生出口空気２３を直接室内に供給すれば、実施の形態１で説明した加湿ユニット１を設置した場合と同様の効果が得られる。
【００６７】
以上のように、加湿ユニットを建物の内壁に直接設置して、ヒートポンプサイクルの暖房運転と同時に、加湿空気を直接室内に供給することにより、低コストでコンパクトな、暖房時の乾燥を防ぐことのできる加湿機能を有する空気調和機を得ることができるだけでなく、ダクト騒音やダクト内結露などの問題を回避することも可能となり、信頼性を確保できる効果が得られる。このとき、吸着入口空気および再生入口空気として、暖房された室内空気を使用するので、加湿ユニット内部における結露を回避でき、また、再生空気生成に必要な加熱手段における投入熱量を軽減できるという省エネルギ効果も得られる。
【００６８】
実施の形態７．
図１４は、本発明の実施の形態７に係る水分吸着手段に担持される各種吸着剤の等温吸着線の概念図であり、３６は一般的なゼオライト、３７は１．５〜２．５ｎｍ（ナノメートル）程度の細孔が多数設けられた多孔質ケイ素材料である第１の吸着剤、３８は０．７ｎｍ程度の細孔が多数設けられたゼオライト系材料である第２の吸着剤の等温吸着線を示す。図１４において、横軸は対象空気の相対湿度、縦軸は水分の平衡吸着量である。図１４において、一般的なゼオライトの等温吸着線３６に示されているように、空気の相対湿度が第０の相対湿度３９（Φ０）以下の範囲における相対湿度に対する水分の平衡吸着量の変化率である傾斜が、第０の相対湿度３９を超える範囲における傾斜よりも大きく、第０の相対湿度３９は一般的に１０％未満である。また第１の吸着剤の等温吸着線３７に示されているように、本実施の形態で用いる第１の吸着剤は、空気の相対湿度が第０の相対湿度３９より大きい第１の相対湿度４０（Φ１）から第２の相対湿度４１（Φ２）の範囲における相対湿度に対する水分の平衡吸着量の変化率である傾斜が、第１の相対湿度４０未満または第２の相対湿度４１を超える範囲における傾斜よりも大きい。なお、第１の吸着剤である多孔質ケイ素材料の細孔径を増加または減少することにより、第１の相対湿度４０および第２の相対湿度４１を３０％から６０％の範囲で増加または減少することができ、このとき、第１の相対湿度における平衡吸着量４４（ｑ１）は、第０の相対湿度における平衡吸着量４３（ｑ０）より小さく、かつ第２の相対湿度における平衡吸着量４５（ｑ２）は、第０の相対湿度における平衡吸着量４３（ｑ０）より大きい。
【００６９】
同様に、第２の吸着剤の等温吸着線３８に示されているように、本実施の形態で用いる第２の吸着剤は、空気の相対湿度が第３の相対湿度４２（Φ３）以下の範囲における相対湿度に対する水分の平衡吸着量の変化率である傾斜が、第３の相対湿度４２を超える範囲における傾斜よりも大きい。このとき、第３の相対湿度４２は第０の相対湿度３９より大きく、かつ第１の相対湿度４０より小さい値であり、また第３の相対湿度における平衡吸着量４６（ｑ３）は、第０の相対湿度における平衡吸着量４３（ｑ０）より大きい。
【００７０】
また図１５は、図１４と同様に水分吸着手段に担持される、シリカゲルとゼオライトを混合し、それらの配合比を変化させた吸着剤の等温吸着線の概念図であり、４７はシリカゲル１００％、４８はゼオライト１００％、４９はゼオライトとシリカゲルを混合し、ゼオライトの配合比を多くして合成した第３の吸着剤の等温吸着線を示す。図１５において、横軸は対象空気の相対湿度、縦軸は水分の平衡吸着量である。シリカゲル１００％の等温吸着線４７とゼオライト１００％の等温吸着線４８は、一般的に６０％程度である第４の相対湿度５０（Φ４）で重なり、第３の吸着剤の等温吸着線４９に示されているように、第３の吸着剤の平衡吸着量は、第４の相対湿度５０より低い相対湿度範囲ではシリカゲル１００％より多くなり、第４の相対湿度５０より高い相対湿度範囲ではゼオライト１００％より多くなる。
【００７１】
また図１６は、本実施の形態におけるゼオライトの各終端カチオン種による吸着エネルギ分布の解析結果を示す概略図で、（ａ）は終端カチオンがＮａ（ナトリウム）、（ｂ）は終端カチオンがＫ（カリウム）のときの分布である。図１６において、横軸は吸着エネルギ、縦軸は吸着水分量の積算値であり、各吸着エネルギで吸着している水分量を吸着エネルギの小さい方から積算して示している。図中の各線は、それぞれ５１はＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３小（≒２．５）、５２はＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３中（≒３．５）、５３はＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３大（≒５．０）における分布であり、ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３が小さい方が、低い吸着エネルギでより多くの水分が吸着していることを示している。なお、ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３は、ＳｉＯ２のモル分率とＡｌ２Ｏ３のモル分率との比率をあらわしている。
【００７２】
次に動作の一例について説明する。図１４に示されるような等温吸着線を有する吸着剤を、実施の形態４で説明した、図１１の水分吸着手段２に担持した場合を想定して説明する。加湿ユニット１内部の動作については、実施の形態１と同一であるため詳細な説明は省略する。
加湿ユニット１の運転は、一般的に冬場の暖房時に室内が乾燥した際に必要となるため、室外空気は低温となる（例えば、暖房標準条件では７℃／８７％ＲＨ）。ヒートポンプサイクルが暖房運転を行っているとき、実施の形態１にて説明したように、図３のダンパ位置＜Ａ＞および＜Ｂ＞となるように、第１の風路切換ダンパ１４および第２の風路切換ダンパ１５を繰り返し切り換えることにより、乾燥空気である吸着出口空気２２、および高温高湿空気である再生出口空気２３が、連続的に加湿ユニット１から排出される。このとき、加湿ユニット１を室外機２６の上部に一体化して設置しているので、吸着出口空気２２は室外機熱交換器２８の空気吸込口付近に排気されることになる。一方の再生出口空気２３は、室内と室外を接続するダクトなどを経由して、第２の送風手段４により室内へと搬送され、室内機から排出される高温空気とともに室内へ供給され、室内を暖房加湿する。
【００７３】
このとき、水分吸着手段２に等温吸着線３７を有する第１の吸着剤を担持した場合、吸着工程となるダンパ位置＜Ａ＞のときの領域２ｂ、およびダンパ位置＜Ｂ＞のときの領域２ａにおいて、入口空気の相対湿度８７％からΦ２（４１）の範囲にて、平衡吸着量ｑ２（４５）まで吸着するので、平衡吸着量ｑ０（４３）しか吸着しない一般的なゼオライト（等温吸着線３６）と比較すると、大幅に吸着量が増加する。一方、再生工程となるダンパ位置＜Ａ＞のときの領域２ａ、およびダンパ位置＜Ｂ＞のときの領域２ｂにおいては、再生入口空気の相対湿度をΦ１（４０）以下にすれば充分再生できるので、Φ１（４０）が４０％程度になるように第１の吸着剤である多孔質ケイ素材料の細孔径を調整することにより、低温再生、例えば加熱手段５により２０℃程度まで昇温した空気を再生空気として使用すれば、ｑ２−ｑ１という大きな吸着量差に応じた加湿量を得ることができ、また加熱手段５にて昇温に必要な熱量が軽減されるという省エネルギ効果も得られる。同様に、水分吸着手段２に等温吸着線３８を有する第２の吸着剤を担持した場合、吸着工程となるダンパ位置＜Ａ＞のときの領域２ｂ、およびダンパ位置＜Ｂ＞のときの領域２ａにおいて、相対湿度８７％からΦ３（４２）の広範囲にて、平衡吸着量ｑ３（４６）まで吸着するので、平衡吸着量ｑ０（４３）程度しか吸着しない一般的なゼオライトと比較すると、大幅に吸着量が増加する。一方、再生工程となるダンパ位置＜Ａ＞のときの領域２ａ、およびダンパ位置＜Ｂ＞のときの領域２ｂにおいては、再生入口空気の相対湿度をΦ３（４２）以下にすれば充分再生できるので、Φ０（３９）以下まで再生温度を上げなければならない一般的なゼオライトに比べ低温で再生が可能となるため省エネルギ効果が得られ、かつｑ３−ｑ０の吸着量差に応じて加湿量を増加させることができる。
【００７４】
また、水分吸着手段２に、図１５に示した等温吸着線４９を有する第３の吸着剤を担持した場合、シリカゲルとゼオライト双方の吸着特性が活かされる。吸着剤の一般的な性質として、シリカゲルは等温吸着線４７に示されるように高湿度において吸着量が多く、ゼオライトは等温吸着線４８に示されるように広い湿度範囲でほぼ一定の吸着量を有し、かつ吸着、再生の反応速度が速いという特性を持っている。従って、吸着工程となるダンパ位置＜Ａ＞のときの領域２ｂ、およびダンパ位置＜Ｂ＞のときの領域２ａにおいては、入口空気の相対湿度からΦ４（５０）の範囲にて、シリカゲルの吸着特性によりゼオライトよりも吸着量が多くなり、Φ４（５０）より低い相対湿度範囲ではゼオライトの吸着特性によりシリカゲルほど吸着量が低下せず、より広い湿度範囲への対応が可能となる。一方、再生工程となるダンパ位置＜Ａ＞のときの領域２ａ、およびダンパ位置＜Ｂ＞のときの領域２ｂにおいては、シリカゲルの吸着特性によりゼオライトよりも吸着量が少なくなるため、ゼオライトよりも低温での再生が可能となり、省エネルギ効果が得られる。ここで、用途に応じてゼオライトとシリカゲルを合成する配合比を変えることが可能であり、例えばゼオライトとシリカゲルの配合比を８：２、あるいは７：３程度にすることにより、吸着、再生の速度が２割程度向上し、より高い加湿性能を確保することができる。
【００７５】
また、図１６の吸着エネルギ分布は、図中左側の吸着エネルギの小さい方から吸着量を積算したものであるが、（ａ）の終端カチオンがＮａのときは、水分の吸着している吸着エネルギが４０ｋｃａｌ／ｍｏｌ以上までの広い範囲にわたっているのに対し、（ｂ）の終端カチオンがＫのときには、２０ｋｃａｌ／ｍｏｌ以下の範囲でしか吸着していない。これは水分子がゼオライトへ吸着する位置などが起因すると考えられる。すなわち、Ｋカチオンの場合は、ポアフィーリングと呼ばれる吸着エネルギの小さい酸素の六員環への吸着だけであるが、Ｎａカチオンの場合は、吸着エネルギの大きいカチオン種静電場への吸着する水分子も存在するためである。ここで、例えば加湿量１Ｌ／ｈを確保するために、加熱容量１ｋＷの加熱手段によって脱離し得る吸着エネルギは約１３ｋｃａｌ／ｍｏｌと試算され、これ以上のエネルギで吸着している水分については、１ｋＷの加熱手段では脱離しないことになる。従って、図１６（ａ）のＮａカチオンの吸着エネルギ分布において、２０ｋｃａｌ／ｍｏｌ以上のエネルギで吸着している水分は加湿に寄与することはなく、一方、（ｂ）のＫカチオンの場合は、吸着しているほとんど全ての水分が加湿に寄与し、その量はどのＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３においてもＮａカチオンの倍程度となる。特に１０〜２０ｋｃａｌ／ｍｏｌにおいて吸着量の多い、ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３が２．５〜３．０のＹ型ゼオライトが望ましい。
【００７６】
さらに、ここでは例として１ｋＷという一定の加熱量に対する脱離水分量について述べたが、吸着エネルギの小さいＫカチオンのゼオライトを用いることにより、同じ水分量を脱離するのに必要な加熱量が少なくなる、すなわち低温再生が可能となるという省エネルギ効果もある。なおカオチンとは、ゼオライトの分子構造でイオン結合した陽イオンのことで、このカオチンを様々な物質でイオン交換することにより吸着特性が変化するので、目的に応じて終端カチオンを交換して吸着特性を改善することが可能となる。またここで、上記のようなＫカチオンのゼオライトを生成する際、比較的安価なＮａカチオンのゼオライトを用い、ＮａイオンをＫイオンに交換するのが一般的である。この際、なるべくＫイオンを多く、例えばＫイオン：Ｎａイオンを９０％：１０％とすれば、先述のように吸着エネルギが小さくなるので、一定の加熱量に対する水分脱離量の増加、あるいは一定の水分脱離量に必要な加熱容量の削減などの効果がある。また、Ｋイオンへの交換量を減らし、例えばＫイオン：Ｎａイオンを５０％：５０％程度とすれば、イオン交換にかかるコストを削減しつつ、吸着エネルギ低下の効果も期待できる。
【００７７】
以上のように、水分吸着手段に担持する吸着剤として、１．５〜２．５ｎｍ程度の細孔が多数設けられた多孔質ケイ素材料や、０．７ｎｍ程度の細孔が多数設けられたゼオライト系材料を使用することにより、一般的なゼオライトを使用するよりも吸着量が大幅に増加し、また再生空気生成に必要な加熱手段における投入熱量を軽減できるという省エネルギ効果も得られ、高性能な加湿運転のできる加湿装置、および加湿機能を有する空気調和機を得ることができる。また、ゼオライトとシリカゲルを混合し、ゼオライトの配合比を多くした材料を使用することにより、広い湿度範囲への対応が可能で、また吸着、再生の速度が向上するため、より高い加湿能力を確保することができ、また、ゼオライトの終端カチオンを、吸着エネルギの小さいＫカチオンとすることにより、一定の加熱量に対する加湿量が増加、あるいは一定の水分脱離量に必要な加熱容量の削減、すなわち低温再生が可能となり、加湿効率の高い加湿装置、および加湿機能を有する空気調和機を得ることができる。
【００７８】
実施の形態８．
図１７は、本発明の実施の形態８に係る水分吸着手段の概略設置図であり、５４は高湿空気用水分吸着手段、５５は低湿空気用水分吸着手段を示している。高湿空気用水分吸着手段５４と低湿空気用水分吸着手段５５の間には、両者に密着して水分吸着手段仕切板５６が設置されており、それぞれ領域５４ａと領域５４ｂ、および領域５５ａと領域５５ｂに分割されている。高湿空気用水分吸着手段５４に担持する吸着剤としては、例えば図１４に等温吸着線３７で示される第１の吸着剤、低湿空気用水分吸着手段５５に担持する吸着剤としては、例えば図１４に等温吸着線３８で示される第２の吸着剤がある。
図１８はこのときの空気相対湿度変化の概念図であり、（ａ）の５７は吸着時の空気相対湿度変化、（ｂ）の５８は再生時の空気相対湿度変化を示している。また、５９は吸着時の空気相対湿度（Φａｄｉｎ）、６０は再生時の空気相対湿度（Φｄｅｉｎ）を示し、Φ１、Φ２、Φ３は、それぞれ図１４に示す第１の相対湿度４０、第２の相対湿度４１、第３の相対湿度４２に対応する。
【００７９】
次に動作の一例について説明する。図１７に示されるような高湿空気用水分吸着手段５４、低湿空気用水分吸着手段５５、および水分吸着手段仕切板５６を、実施の形態１で説明した、図１〜図３の水分吸着手段２の位置に、高湿空気用水分吸着手段５４が、第１の送風手段３に対して上流側にくるように設置した場合を想定して説明する。このとき、図１７の＜Ａ＞および＜Ｂ＞は、図３のダンパ位置＜Ａ＞および＜Ｂ＞に対応する。加湿ユニット１の運転は、一般的に冬場の暖房時に室内が乾燥した際に必要となるため、室外空気は低温となる（例えば、暖房標準条件では７℃／８７％ＲＨ）。ダンパ位置＜Ａ＞のとき、吸着入口空気２０として、第１の吸気口１６より吸い込まれたこの低温外気は、第１の風路仕切板１０によって仕切られた第１層６の領域６ｂに入り、第１の風路切換ダンパ１４により領域１４ｃが閉塞されているため、開口部１４ｄより第２層７へ流入する。第２層７は第２の風路仕切板１１により、第３層８は第３の風路仕切板１２によって半円に仕切られており、またそれら２層に挟まれている高湿空気用水分吸着手段５４および低湿空気用水分吸着手段５５も、水分吸着手段仕切板５６によって同様に半円に分割されているため、開口部１４ｄから流入した外気は、領域７ｂ、５４ｂ、５５ｂ、８ｂの順で下方向に流れ、領域５４ｂおよび５５ｂ通過時に外気中の水分を吸着されて乾燥空気となる。乾燥空気となった外気は、第２の風路切換ダンパ１５により領域１５ｄが閉塞されているため、開口部１５ｂより第４の風路仕切板１３によって仕切られた第４層９の領域９ａへ流入し、その後第１の排気口１８より吸着出口空気２２として流出し、第１の送風手段３を経由して室外へ排気される。
【００８０】
一方、再生入口空気２１として、第２の吸気口１７より吸い込まれた低温外気は、第４の風路仕切板１３によって仕切られた第４層９の領域９ｂへ流入し、加熱手段５によって昇温されて高温低湿空気となったのち、第２の風路切換ダンパ１５により領域１５ｄが閉塞されているため、開口部１５ｃより第３層８へ流入する。第３層８は第３の風路仕切板１２により、第２層７は第２の風路仕切板１１によって半円に仕切られており、またそれら２層に挟まれている低湿空気用水分吸着手段５５および高湿空気用水分吸着手段５４も、水分吸着手段仕切板５６によって同様に半円に分割されているため、開口部１５ｃから流入した高温低湿空気は、領域８ａ、５５ａ、５４ａ、７ａの順で上方向に流れ、領域５５ａおよび５４ａ通過時に吸着されている水分が再生されて高湿空気となる。高湿空気となった外気は、第１の風路切換ダンパ１４により領域１４ｃが閉塞されているため、開口部１４ａより第１の風路仕切板１０によって仕切られた第１層６の領域６ａへ流入し、その後第２の排気口１９より再生出口空気２３として流出し、第２の送風手段４を経由して室内へ搬送されて、室内を加湿する。
【００８１】
次に、高湿空気用水分吸着手段５４および低湿空気用水分吸着手段５５の、領域５４ｂおよび５５ｂにおける吸着工程、領域５４ａおよび５５ａにおける再生工程が完了する程度の時間が経過した後、図３および図１７に示すダンパ位置を＜Ａ＞から＜Ｂ＞へと切り換える。このとき、吸着入口空気２０として、第１の吸気口１６より吸い込まれた低温外気は、第１の風路仕切板１０によって仕切られた第１層６の領域６ｂに入り、第１の風路切換ダンパ１４により領域１４ｄが閉塞されているため、開口部１４ｃより第２層７へ流入する。第２層７は第２の風路仕切板１１により、第３層８は第３の風路仕切板１２によって半円に仕切られており、またそれら２層に挟まれている高湿空気用水分吸着手段５４および低湿空気用水分吸着手段５５も、水分吸着手段仕切板５６によって同様に半円に分割されているため、開口部１４ｃから流入した外気は、領域７ａ、５４ａ、５５ａ、８ａの順で下方向に流れ、領域５４ａおよび５５ａがダンパ位置＜Ａ＞のときに水分を再生され乾燥しているため、領域５４ａおよび５５ａ通過時に外気中の水分を吸着されて乾燥空気となる。乾燥空気となった外気は、第２の風路切換ダンパ１５により領域１５ｃが閉塞されているため、開口部１５ａより第４の風路仕切板１３によって仕切られた第４層９の領域９ａへ流入し、その後第１の排気口１８より吸着出口空気２２として流出し、第１の送風手段３を経由して室外へ排気される。
【００８２】
一方、再生入口空気２１として、第２の吸気口１７より吸い込まれた低温外気は、第４の風路仕切板１３によって仕切られた第４層９の領域９ｂへ流入し、加熱手段５によって昇温されて高温低湿空気となったのち、第２の風路切換ダンパ１５により領域１５ｃが閉塞されているため、開口部１５ｄより第３層８へ流入する。第３層８は第３の風路仕切板１２により、第２層７は第２の風路仕切板１１によって半円に仕切られており、またそれら２層に挟まれている低湿空気用水分吸着手段５５および高湿空気用水分吸着手段５４も、水分吸着手段仕切板５６によって同様に半円に分割されているため、開口部１５ｄから流入した高温低湿空気は、領域８ｂ、５５ｂ、５４ｂ、７ｂの順で上方向に流れ、領域５５ｂおよび５４ｂ通過時にダンパ位置＜Ａ＞のときに吸着された水分が再生されて高湿空気となる。高湿空気となった外気は、第１の風路切換ダンパ１４により領域１４ｄが閉塞されているため、開口部１４ｂより第１の風路仕切板１０によって仕切られた第１層６の領域６ａへ流入し、その後第２の排気口１９より再生出口空気２３として流出し、第２の送風手段４を経由して室内へ搬送されて、室内を加湿する。
【００８３】
このとき、吸着工程となるダンパ位置＜Ａ＞のときの領域５４ｂと５５ｂ、およびダンパ位置＜Ｂ＞のときの領域５４ａと５５ａにおいて、図１８（ａ）の吸着時の空気相対湿度変化５７に示されるように、高湿空気用水分吸着手段５４に担持されている第１の吸着剤の平衡吸着量が多い相対湿度Φａｄｉｎ（５９）からΦ２（４１）の範囲では、多くの水分を吸着されるため、相対湿度は厚み方向に対して急激に低下していくが、相対湿度Φ２（４１）以下になるとほとんど変化しなくなる。これに対し、低湿空気用水分吸着手段５５に担持されている第２の吸着剤の平衡吸着量は、低湿度であるΦ３（４２）まで低下せず、かつ相対湿度Φ１（４０）からΦ３（４２）の範囲では第１の吸着剤より多いので、高湿空気用水分吸着手段５４から流出した相対湿度Φ１（４０）程度の低湿空気の水分は、低湿空気用水分吸着手段５５において、相対湿度がΦ３（４２）となる程度まで吸着されるため、高湿空気用水分吸着手段５４のみを使用する場合に対して、ｑ３−ｑ１だけ吸着量を増加させることができる。
【００８４】
一方、再生工程となるダンパ位置＜Ａ＞のときの領域５５ａと５４ａ、およびダンパ位置＜Ｂ＞のときの領域５５ｂと５４ｂにおいては、図１８（ｂ）の再生時の空気相対湿度変化５８に示されるように、再生入口空気２１である外気が加熱手段５により昇温されるため、相対湿度Φｄｅｉｎ（６０）がΦ３（４２）より小さくなり、低湿空気用水分吸着手段５５に担持されている第２の吸着剤の平衡吸着量が少ない相対湿度Φｄｅｉｎ（６０）からΦ３（４２）の範囲では、多くの水分が再生されるため、相対湿度は厚み方向に対して急激に増加していくが、相対湿度Φ３（４２）以上になるとほとんど変化しなくなる。これに対し、高湿空気用水分吸着手段５４に担持されている第１の吸着剤の平衡吸着量は、比較的高湿度であるΦ１（４０）まで上昇せず、かつ相対湿度Φ３（４２）からΦ１（４０）の範囲では第２の吸着剤より非常に少ないので、低湿空気用水分吸着手段５５から流出した相対湿度Φ３（４２）程度の低湿空気の水分は、高湿空気用水分吸着手段５４において、相対湿度がΦ２（４１）となる程度まで再生されるため、低湿空気用水分吸着手段５５のみを使用する場合に対して、ｑ２−ｑ３の吸着量差に相当する分の加湿量を増加させることができる。
【００８５】
このように、吸着工程における低湿空気の吸着に対しては、第２の吸着剤が担持されている低湿空気用水分吸着手段５５が、再生工程における高湿空気による再生に対しては、第１の吸着剤が担持されている高湿空気用水分吸着手段５４が互いに補うため、第１の吸着剤である多孔質ケイ素材料の細孔径はなるべく大きくし、第１の相対湿度Φ１（４０）および第２の相対湿度Φ２（４１）を大きくしたほうが望ましい。例えば細孔径を２．５ｎｍとすることにより、Φ１（４０）は４５％、Φ２（４１）は６０％となり、図１８（ｂ）に示される再生時において、高湿空気用水分吸着手段５４は、相対湿度６０％まで再生可能となるため、加湿量が大幅に増加するだけでなく、低温再生も可能となり、加熱手段５にて昇温に必要な熱量が軽減されるという省エネルギ効果も得られる。
【００８６】
図１７では、高湿空気用水分吸着手段５４と低湿空気用水分吸着手段５５を分離し、両者の間に水分吸着手段仕切板５６を密着して設置しているが、水分吸着手段仕切板５６は設置せず、高湿空気用水分吸着手段５４と低湿空気用水分吸着手段５５を接触させて設置してもよく、また一体型とし、表裏に別々の吸着剤を担持させてもよい。どちらの場合も空気漏洩を完全に防ぐことができるという効果があるが、接触させて設置する場合には、圧力損失が発生しないように、両者のハニカム基材のセル位置を合わせる必要がある。
【００８７】
また図１７、図１８では、低湿空気用水分吸着手段５５に担持する吸着剤を第２の吸着剤として説明したが、実施の形態７で説明した、図１５の等温吸着線４９を有し、終端カチオンを吸着エネルギの小さいＫ（カリウム）カチオンにしたゼオライトである第３の吸着剤を用いてもよい。この場合、比較的高湿度である相対湿度Φ４（５０）までの吸着量が少ないため、図１８（ｂ）に示される再生時において、Φｄｅｉｎ（６０）がΦ４（５０）より小さければ低湿空気用水分吸着手段５５において再生が可能となり、また一定の加熱量に対する再生量を増加、あるいは一定の水分脱離量に必要な加熱容量を削減できるので、加湿効率を向上することができる。
【００８８】
以上のように、水分吸着手段として、相対湿度に対する平衡吸着量の変化率が、比較的高湿度の範囲で急激に変化する第１の吸着剤を担持した高湿用水分吸着手段と、低湿度で急激に変化する第２の吸着剤を担持した低湿用水分吸着手段とを直列に配置し、吸着空気を高湿用水分吸着手段側から、再生空気を低湿用水分吸着手段側から供給することにより、それぞれの吸着剤に適した相対湿度範囲で吸着、再生が行われ、かつ相互に吸着量を補うため、１種類の吸着剤を使用するよりも加湿能力が向上し、また比較的高湿度の空気で再生できるため、一定の加熱量に対する加湿量が増加、あるいは一定の水分脱離量に必要な加熱容量の削減、すなわち低温再生が可能となり、加湿効率の高い加湿装置、および加湿機能を有する空気調和機を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本発明の実施の形態１に係る加湿装置の概略構成図。
【図２】本発明の実施の形態１に係る加湿装置の水分吸着手段を通る風路の構成を示す詳細図。
【図３】本発明の実施の形態１に係る加湿装置の動作を説明するために示した図２の各風路構成部品の平面図。
【図４】本発明の実施の形態１に係る加湿装置における風路切換ダンパの変形例を示す構成図。
【図５】本発明の実施の形態２に係る加湿装置の水分吸着手段を通る風路の構成を示す詳細図。
【図６】本発明の実施の形態２に係る加湿装置の動作を説明するために示した図５の各風路構成部品の平面図。
【図７】本発明の実施の形態２に係る加湿装置の別の動作を説明するために示した図５の各風路構成部品の平面図。
【図８】本発明の実施の形態３に係る加湿装置の概略構成図。
【図９】本発明の実施の形態３に係る加湿装置の水分吸着手段を通る風路の構成を示す詳細図。
【図１０】本発明の実施の形態３に係る加湿装置の動作を説明するために示した図９の各風路構成部品の平面図。
【図１１】本発明の実施の形態４に係る加湿機能を有する空気調和機における室外側の概略構成図。
【図１２】本発明の実施の形態５に係る加湿機能を有する空気調和機における加湿装置の概略設置図。
【図１３】本発明の実施の形態６に係る加湿機能を有する空気調和機における加湿装置の概略設置図。
【図１４】本発明の実施の形態７に係る水分吸着手段に担持される各種吸着剤（第１の吸着剤、第２の吸着剤）の等温吸着線の概念図。
【図１５】本発明の実施の形態７に係る水分吸着手段に担持される、シリカゲルとゼオライトを混合し、それらの配合比を変化させた吸着剤の等温吸着線の概念図。
【図１６】本発明の実施の形態７に係るゼオライトの各終端カチオン種による吸着エネルギ分布の解析結果の概略図。
【図１７】本発明の実施の形態８に係る水分吸着手段の概略設置図。
【図１８】本発明の実施の形態８に係る水分吸着手段における空気相対湿度変化の概念図。
【符号の説明】
【００９０】
１ 加湿ユニット、２ 水分吸着手段、３ 第１の送風手段、４ 第２の送風手段、
５ 加熱手段、６ 第１層、７ 第２層、８ 第３層、９ 第４層、１０ 第１の風路仕切板、１１ 第２の風路仕切板、１２ 第３の風路仕切板、１３ 第４の風路仕切板、１４ 第１の風路切換ダンパ（第１の風路切換手段）、１５ 第２の風路切換ダンパ（第２の風路切換手段）、１６ 第１の吸気口、１７ 第２の吸気口、１８ 第１の排気口、１９ 第２の排気口、２０ 吸着入口空気、２１ 再生入口空気、２２ 吸着出口空気、２３ 再生出口空気、２４ 第１の４風路仕切板、２５ 第２の４風路仕切板、２６ 室外機、２７ 圧縮機、２８ 室外機熱交換器、２９ 室外機送風機、３０ 膨張弁、３１ 建物の外壁、３２ 壁穴、３３ 室外排気口、３４ 室内接続口、３５ 建物の内壁、３６ 一般的なゼオライトの等温吸着線、３７ 第１の吸着剤の等温吸着線、３８ 第２の吸着剤の等温吸着線、３９ 第０の相対湿度、４０ 第１の相対湿度、４１ 第２の相対湿度、４２ 第３の相対湿度、４３ 第０の相対湿度における平衡吸着量、４４ 第１の相対湿度における平衡吸着量、４５ 第２の相対湿度における平衡吸着量、４６ 第３の相対湿度における平衡吸着量、４７ シリカゲル１００％の等温吸着線、４８ ゼオライト１００％の等温吸着線、４９ 第３の吸着剤の等温吸着線、５０ 第４の相対湿度、５１ ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３小のときの吸着水分量積分値、５２ ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３中のときの吸着水分量積分値、５３ ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３大のときの吸着水分量積分値、５４ 高湿空気用水分吸着手段、５５ 低湿空気用水分吸着手段、５６ 水分吸着手段仕切板、５７ 吸着時の空気相対湿度変化、５８ 再生時の空気相対湿度変化、５９ 吸着時の入口空気相対湿度、６０ 再生時の入口空気相対湿度、７０ 第１の風路分割手段、７１ 第２の風路分割手段、７２ 第３の風路分割手段、７３ 第４の風路分割手段。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸着剤を利用した加湿装置、および加湿機能を有する空気調和機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
加湿装置及び加湿装置を具備する空気調和機として、以下のようなものがある。
第１の従来技術は、外気中の水分を加湿水として利用する無給水加湿手段を、２台の無給水加湿ユニットとして室外機に具備し、吸湿モードと加湿モードとを交互に切換えることにより、室内を加湿するものである（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
第２の従来技術は、円柱形状に成形された吸着材と、吸着材を通過する２つの空気流通路と、それぞれの空気流通路に設置された２つの送風装置と、およびヒータとからなる加湿装置を室外に設置し、駆動モータにより吸着材を回転させ、一方の空気流通路を通り、吸着材に水分を吸着された乾燥空気を室外に排気し、もう一方の空気流通路を通り、吸着材に吸着された水分が蒸発した加湿空気を室内へ送って加湿するものである（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
第３の従来技術は、加湿ユニットは空調機の室外機と一体に構成され、加湿ユニット内部に、ハニカム状に形成された基材に、吸着剤を担持させた円板状の回転ロータを、除湿側通路と再生側通路の両方を横断する姿勢で設置し、加湿ユニットと室内機を空気ダクトで接続し、加湿空気はこの空気ダクトを介して室内に搬送する構造とし、また回転ロータに担持する吸着剤として、吸着エネルギの小さい疎水性ゼオライトを使用し、ＳｉＯ2のモル分率がＡｌ2Ｏ3のモル分率よりも大きいもの、すなわちＳｉＯ2／Ａｌ2Ｏ3が１より大きいものを使用するというものである（例えば、特許文献３参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開平６−２５７８０５号公報（第３頁−第４頁、図１、図４）
【特許文献２】特開平１０−２６７３３１号公報（第３頁−第４頁、図１）
【特許文献３】特開２００１−９６１２６号公報（第３頁−第４頁、図１、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、第１の従来技術では、２台の無給水加湿ユニットにおいて、吸湿モードと加湿モードとを交互に切換えるので、常に室内に加湿空気を供給することができるが、ユニットが２台あるため装置が大型化してコストもかかり、またモードの切換の際には、四方向電磁弁、２つの二方向電磁弁、２つのポンプを切換え、さらに２つのヒータをＯＮ／ＯＦＦする必要があるため、制御対象が多く複雑であるという課題があった。また、ヒータをＯＮ／ＯＦＦするので、吸湿モードに切換わった際には、ヒータが冷めるまでは高温空気が送られるため吸湿が行われず、一方加湿モードに切換わった際には、ヒータの温度が立ち上がるまでは加湿が行われないため、モード切換時の時間的ロスが大きいという課題があった。
【０００７】
第２の従来技術では、吸着材を回転させ、一方の空気流通路で吸着させた外気中の水分を、もう一方の空気流通路で蒸発させて室内へ送っているので、風路を切換えることなく、連続的に加湿空気を室内へ供給することができるが、２つの空気流通路に跨って設置された吸着材を回転させるために、吸着材近傍には隙間を設置せざるをえず、２つの空気流通路間で空気漏洩が発生するという課題があった。また、送風装置を室外に設置しているので、室内への送風装置から発生する騒音の影響を低減できるが、２つの送風装置による空気流の方向が同一であるため、吸着材における吸着と脱着とが並列方向で行われることになるため、吸脱着効率が低下し、充分な加湿量を得られないという課題があった。
【０００８】
第３の従来技術では、加湿ユニットを室外機と一体に設置して、室外の高湿空気を吸着剤に吸着させるため、吸着量としては室内空気を使用するより確保しやすいが、加湿運転が行われる外気が低温の際、常に低温空気が流れる除湿側通路と、常に高湿空気が流れる加湿側通路が隣り合って設置されているため、加湿側通路において結露が発生し、さらに、加湿空気を室内に搬送する空気ダクト内においても、外気に冷却されるため結露してしまうという課題があった。また、吸着剤として吸着エネルギの小さい疎水性ゼオライトを用いているため、ゼオライトはシリカゲルや活性炭などの吸着剤に比べて吸着量が少なく、特に疎水性ゼオライトは吸着エネルギが小さい反面吸着量も少ないため、充分な加湿量を得られないという課題があった。
【０００９】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、吸着剤を担持した水分吸着手段を固定し、その両側に設置された２組のダンパを切り換えるという簡単な動作により、密閉性が高く、空気漏洩の少ない風路を実現でき、室内へ連続的に加湿空気を供給することのできる加湿装置、および加湿機能を有する空気調和機を提供するものである。また、水分吸着手段における吸着工程と再生工程が常に対向流となるようにすることにより、水分の吸着、再生を効率的に行うことができ、また吸着風路と再生風路が切り換わり、特定の風路が冷却されることがなく、加湿装置の内部において結露が発生しにくいという特徴を有する加湿装置、および加湿機能を有する空気調和機を提供するものである。また、吸着量が多く且つ吸着エネルギの小さい吸着剤を使用する、あるいは異なった吸着特性を有する複数の吸着剤を、それらの特性を活かして組み合わせることにより、絶対的な加湿量の多い加湿装置、および加湿機能を有する空気調和機を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る加湿装置は、空気中の水分を吸着及び再生する吸着剤が担持された水分吸着手段と、前記水分吸着手段に流入させる空気を加熱する加熱手段と、外気を吸入し、前記水分吸着手段を通り室外へ排気する第１の送風手段と、外気を吸入し、前記加熱手段及び前記水分吸着手段を通り室内へ送風する第２の送風手段とを備えた加湿装置であって、
前記水分吸着手段を挟んで片側に２層ずつ設置され、風路をそれぞれ２分割する風路仕切板を有する、第１及び第２の風路分割手段と、第３及び第４の風路分割手段と、
前記第１及び第２の風路分割手段の間、並びに前記第３及び第４の風路分割手段の間にそれぞれ設置され、対角状に設けられた１対のダンパと１対の開口部とを有する第１及び第２の風路切換手段とを備え、
前記水分吸着手段は風路内に固定して設置され、
前記第２及び第３の風路分割手段の風路仕切板は、前記水分吸着手段の表面に密着しているものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の加湿装置は、吸着剤を担持した水分吸着手段を風路内に固定し、その片側に２層ずつの第１及び第２の風路分割手段と、第３及び第４の風路分割手段とを設置し、第２及び第３の風路分割手段の風路仕切板を水分吸着手段の表面に密着させ、さらに第１の風路分割手段と第２の風路分割手段の間、及び、第３の風路分割手段と第４の風路分割手段の間に設置された２組の風路切換手段のダンパを切り換えるという簡単な動作により、密閉性が高く、空気漏洩の少ない風路を実現でき、室内へ連続的に加湿空気を供給することのできる加湿装置が得られるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る加湿装置の概略構成図である。
加湿装置である加湿ユニット１は、その内部に、基本的な構成要素として、水分吸着手段２と、第１の送風手段３、第２の送風手段４、および加熱手段５とが配置された構成となっている。水分吸着手段２は、円柱形状で風路内に固定して設置されており、また水分吸着手段２に担持させる吸着剤として、たとえばゼオライト、シリカゲル、活性炭等からなる多孔質基材に塗布あるいは表面処理あるいは含浸されたものであり、通気性を有する構成となっている。
【００１３】
図２は、水分吸着手段２を通る風路の構成を示す詳細図であり、各部品を分解してわかりやすく示してあるが、実際には隣り合う部品は密着されている。
水分吸着手段２を通る風路は、水分吸着手段２を挟んで片側に２層ずつ風路分割手段が配置された構造である。すなわち、この例では、上部２層（第１層６、第２層７）、下部２層（第３層８、第４層９）の計４層の構造になっている。ここで、第１層６は第１の風路分割手段７０、第２層７は第２の風路分割手段７１、第３層８は第３の風路分割手段７２、第４層９は第４の風路分割手段７３を構成するものである。以下においては、第１から第４の風路分割手段７０〜７３を、それぞれ第１層６、第２層７、第３層８、第４層９として説明する。
【００１４】
第１層６は第１の風路仕切板１０、第２層７は第２の風路仕切板１１、第３層８は第３の風路仕切板１２、第４層９は第４の風路仕切板１３を有し、第１から第４の風路仕切板１０〜１３によって、それぞれ風路が２分割されている。このとき、第２の風路仕切板１１および第３の風路仕切板１２は平行に配置されており、それぞれ水分吸着手段２の表面に密着して設置されている。一方、水分吸着手段２から離れた位置に配置される第１層６の第１の風路仕切板１０および第４層９の第４の風路仕切板１３は、第２の風路仕切板１１および第３の風路仕切板１２に対してそれぞれ垂直に設置されている。したがって、第２層７、水分吸着手段２、第３層８は同方向に風路が２分割され、第１層６および第４層９はこれらに対して垂直方向に風路が２分割されていることになる。つまり、風路は円形断面を４分割されることになる。
【００１５】
また、第１層６と第２層７との間、および第３層８と第４層９との間には、第１の風路切換ダンパ１４（第１の風路切換手段）および第２の風路切換ダンパ１５（第２の風路切換手段）が設置されている。第１の風路切換ダンパ１４および第２の風路切換ダンパ１５は、それぞれ対角状に設けられた１対のダンパと１対の開口部とを有し、かつ、第１の風路切換ダンパ１４と第２の風路切換ダンパ１５とは９０゜異なる角度で対角方向に設置されている。すなわち、第１の風路切換ダンパ１４および第２の風路切換ダンパ１５は、それぞれ図示のように、２つの中心角９０°の扇形（１／４円）の平板が中心にて対角方向に接続された形態のダンパからなるものであり、扇形部分が互い違いになるように設置されている。別言すれば、第１の風路切換ダンパ１４は、円形の２つの象限、例えば第１象限と第３象限を平板が閉鎖する（占める）ように中心にて接続された形態であり、これに対して、第２の風路切換ダンパ１５は、第２象限と第４象限を平板が閉鎖する（占める）ように中心にて接続された形態である。これにより、第１の風路仕切板１０および第２の風路仕切板１１によって形成される、上部風路側の１／４円ずつの４領域のうち、対角２領域を第１の風路切換ダンパ１４が閉塞し、第３の風路仕切板１２および第４の風路仕切板１３によって形成される、下部風路側の１／４円ずつの４領域のうち、上部とは９０°異なる対角２領域を第２の風路切換ダンパ１５が閉塞することになる。また第１層６において、第１の風路仕切板１０によって分割された２風路のうち、第１の送風手段３と連通する風路側には第１の吸気口１６、第２の送風手段４と連通する風路側には第２の排気口１９が設置され、同様に第４層９において、第４の風路仕切板１３によって分割された２風路のうち、第１の送風手段３と連通する風路側には第１の排気口１８、第２の送風手段４と連通する風路側には、加熱手段５および第２の吸気口１７が設置されている。なお、第１層６の上面および第４層９の下面（底面）は、実際には図示しない蓋等で閉鎖されており、この蓋に、第１層６では上記の第１の吸気口１６、第２の排気口１９を設けるか、あるいは図示のように円筒の側面に第１の吸気口１６、第２の排気口１９を設ける。また第４層９では、同様に底面の蓋に、第１の排気口１８、第２の吸気口１７を設けるか、あるいは図示のように円筒の側面に第１の排気口１８、第２の吸気口１７を設ける。
【００１６】
次に動作の一例について説明する。説明のため、図３に図２に示した各風路構成部品の平面図を示す。図３中左側のダンパ位置＜Ａ＞が図２のダンパ位置と同じである。
ダンパ位置＜Ａ＞のとき、吸着入口空気２０として、第１の吸気口１６より吸い込まれた外気は、第１の風路仕切板１０によって仕切られた第１層６の領域６ｂに入り、第１の風路切換ダンパ１４により領域１４ｃが閉塞されているため、開口部１４ｄより第２層７へ流入する。第２層７は第２の風路仕切板１１により、第３層８は第３の風路仕切板１２によって半円に仕切られており、またそれら２層に挟まれている水分吸着手段２も同様に半円に分割されているため、開口部１４ｄから流入した外気は、領域７ｂ、２ｂ、８ｂの順で下方向に流れ、領域２ｂ通過時に外気中の水分を吸着されて乾燥空気となる。乾燥空気となった外気は、第２の風路切換ダンパ１５により領域１５ｄが閉塞されているため、開口部１５ｂより第４の風路仕切板１３によって仕切られた第４層９の領域９ａへ流入し、その後第１の排気口１８より吸着出口空気２２として流出し、第１の送風手段３を経由して室外へ排気される。
【００１７】
一方、再生入口空気２１として、第２の吸気口１７より吸い込まれた外気は、第４の風路仕切板１３によって仕切られた第４層９の領域９ｂへ流入し、加熱手段５によって昇温されて高温低湿空気となったのち、第２の風路切換ダンパ１５により領域１５ｄが閉塞されているため、開口部１５ｃより第３層８へ流入する。第３層８は第３の風路仕切板１２により、第２層７は第２の風路仕切板１１によって半円に仕切られており、またそれら２層に挟まれている水分吸着手段２も同様に半円に分割されているため、開口部１５ｃから流入した高温低湿空気は、領域８ａ、２ａ、７ａの順で上方向に流れ、領域２ａ通過時に吸着されている水分が再生されて高湿空気となる。高湿空気となった外気は、第１の風路切換ダンパ１４により領域１４ｃが閉塞されているため、開口部１４ａより第１の風路仕切板１０によって仕切られた第１層６の領域６ａへ流入し、その後第２の排気口１９より再生出口空気２３として流出し、第２の送風手段４を経由して室内へ搬送されて、室内を加湿する。
【００１８】
次に、水分吸着手段２の領域２ｂにおける吸着工程、領域２ａにおける再生工程が完了する程度の時間が経過した後、図３に示すダンパ位置を＜Ａ＞から＜Ｂ＞へと切り換える。このとき、吸着入口空気２０として、第１の吸気口１６より吸い込まれた外気は、第１の風路仕切板１０によって仕切られた第１層６の領域６ｂに入り、第１の風路切換ダンパ１４により領域１４ｄが閉塞されているため、開口部１４ｃより第２層７へ流入する。第２層７は第２の風路仕切板１１により、第３層８は第３の風路仕切板１２によって半円に仕切られており、またそれら２層に挟まれている水分吸着手段２も同様に半円に分割されているため、開口部１４ｃから流入した外気は、領域７ａ、２ａ、８ａの順で下方向に流れ、領域２ａがダンパ位置＜Ａ＞のときに水分を再生され乾燥しているため、領域２ａ通過時に外気中の水分を吸着されて乾燥空気となる。乾燥空気となった外気は、第２の風路切換ダンパ１５により領域１５ｃが閉塞されているため、開口部１５ａより第４の風路仕切板１３によって仕切られた第４層９の領域９ａへ流入し、その後第１の排気口１８より吸着出口空気２２として流出し、第１の送風手段３を経由して室外へ排気される。
【００１９】
一方、再生入口空気２１として、第２の吸気口１７より吸い込まれた外気は、第４の風路仕切板１３によって仕切られた第４層９の９ｂへ流入し、加熱手段５によって昇温されて高温低湿空気となったのち、第２の風路切換ダンパ１５により１５ｃが閉塞されているため、１５ｄより第３層８へ流入する。第３層８は第３の風路仕切板１２により、第２層７は第２の風路仕切板１１によって半円に仕切られており、またそれら２層に挟まれている水分吸着手段２も同様に半円に分割されているため、１５ｄから流入した高温低湿空気は、８ｂ、２ｂ、７ｂの順で上方向に流れ、２ｂ通過時にダンパ位置＜Ａ＞のときに吸着された水分が再生されて高湿空気となる。高湿空気となった外気は、第１の風路切換ダンパ１４により１４ｄが閉塞されているため、１４ｂより第１の風路仕切板１０によって仕切られた第１層６の６ａへ流入し、その後第２の排気口１９より再生出口空気２３として流出し、第２の送風手段４を経由して室内へ搬送されて、室内を加湿する。
【００２０】
このように、第１の風路切換ダンパ１４および第２の風路切換ダンパ１５を回転させ風路を切り換えるという簡単な動作により、室内へ連続的に加湿空気を供給することが可能となり、また水分吸着手段２の領域２ａと領域２ｂにおける風向が逆、すなわち吸着工程と再生工程が対向流となるため、水分吸着手段２の厚みが大きくなっても水分の吸着、再生を効率的に行うことができる。またこの風路を切り換える時間の最適値は水分吸着手段２に担持されている吸着剤の種類によって異なるので、例えばゼオライトのように比較的吸着速度の大きい材料の場合は短く（約４５〜９０秒）、シリカゲルのように比較的吸着速度の小さい材料の場合は長く（約９０〜１８０秒）設定することにより、様々な特性を持った吸着剤に対して最適な運転が可能となる。また水分吸着手段２を回転させる従来のローター方式と比較して、本実施の形態では、最も空気漏洩の大きい水分吸着手段２を風路内に固定するとともに、水分吸着手段２近傍をその表面に第２の風路仕切板１１および第３の風路仕切板１２を密着させることにより完全に密閉しているため、空気漏洩を最小限に抑えることが可能となる。また、第１の風路切換ダンパ１４および第２の風路切換ダンパ１５の端面に、例えばウレタンなどの柔軟性に優れた材料を付加すれば、第１の風路切換ダンパ１４および第２の風路切換ダンパ１５を低トルクで回転でき、空気漏洩もより少なく抑えることが可能となる。さらに、低温空気が流れる吸着風路と高温高湿空気が流れる再生風路が常に固定され、両風路の境界面の再生風路側で結露を発生しやすいローター方式に対し、本実施の形態では、吸着風路と再生風路が切り換わり、特定の風路が冷却されることがないため、結露を発生しにくいという特徴もある。
【００２１】
また、第１の風路切換ダンパ１４および第２の風路切換ダンパ１５は、同一方向に９０°の回転角で連続回転させて風路を切り換えても、９０°の回転角で正逆回転を繰り返してもよい。同一方向の場合は、ダンパに中心軸を設置して軸を回転させても、外周部分にギア等を設置して回転させてもモータは１つで回転可能であり、コストを削減できる。正逆回転の場合は、例えば図４に示すように、第１の風路切換ダンパ１４および第２の風路切換ダンパ１５において、扇形平板の両端側半径部分全体に、それぞれ第２の風路仕切板１１および第３の風路仕切板１２に当接する突起１４１、１５１を設けることができる。これにより、第１の風路切換ダンパ１４では第２の風路仕切板１１が、第２の風路切換ダンパ１５では第３の風路仕切板１２がストッパーとなるため、回転誤差が発生しないとともに、突起部分と仕切板がより広い面積で密着するため、空気漏洩を防ぐことが可能となる。なお図４では、突起部分は水分吸着手段２側に向かって設置されているが、水分吸着手段２の反対側に向かって設置し、第１の風路切換ダンパ１４は第１の風路仕切板１０と、第２の風路切換ダンパ１５は第４の風路仕切板１３と密着させてもよい。
【００２２】
また、第１層６と第２層７、および第３層８と第４層９の厚みについては、空気の吸込口や吹出口が設置されている第１層６や第４層９のほうを厚くしても、水分吸着手段２に近接している第２層７や第３層８のほうを厚くしてもどちらでもよい。第１層６や第４層９を厚くした場合には、吸込口や吹出口が大きくなり、風路圧損が小さくなるため送風手段を小型化でき、一方、第２層７や第３層８を厚くした場合には、水分吸着手段２全体に空気が流れやすくなるため、風速分布が均一化され、水分吸着手段２の全体に担持された吸着剤を有効に使用することができるという効果がある。
【００２３】
図１では、送風手段を水分吸着手段２の風下側に設置し、第１の送風手段３は第１の排気口１８から乾燥空気を、第２の送風手段４は第２の排気口１９から加湿空気を吸い出す構成となっているが、水分吸着手段２の風上側に設置して、第１の送風手段３は第１の吸気口１６に、第２の送風手段４は第２の吸気口１７にそれぞれ外気を押し込む構成としてもよい。風下側から吸い出す場合には、風路圧損が小さくなるため送風手段を小型化でき、風上側から押し込む場合には、水分吸着手段２における風速分布が均一化され、水分吸着手段２の全体に担持された吸着剤を有効に使用することができるという効果がある。
【００２４】
また図１〜３では、水分吸着手段２における吸着工程と再生工程の空気の流れ方向が対向となるように、第１層６の領域６ｂに第１の吸気口１６、領域６ａに第２の排気口１９、および第４層９の領域９ｂに第２の吸気口１７、領域９ａに第１の排気口１８を設置しているが、同じ対向流であって、第１層６と第４層９の上下位置を逆転させてもよい。この場合、加熱手段５が最上層に配置されるため、仮に水分吸着手段２に担持されている吸着剤の粉落ちが発生しても、加熱手段５に到達する可能性が低くなり、安全性を高めることができる。また、例えば第１層６の領域６ａに第２の吸気口１７および加熱手段５を、第４層９の領域９ｂに第２の排気口１９を設置し、水分吸着手段２における吸着工程と再生工程が並行流で行われるようにしてもよい。この場合、２つの吸込口が第１層６、２つの吹出口が第４層９というように、それぞれ同じ層に位置することになるので、送風手段を第１層６に設置し、第１の吸気口１６および第２の吸気口１７双方に押し込む構成が可能となり、１つの送風手段で加湿空気を連続的に生成することができる。
【００２５】
以上のように、２つの回転型ダンパを切り換えるという簡単な動作により、密閉性が高く空気漏洩の少ない風路を実現でき、室内へ連続的に加湿空気を供給する加湿装置を得ることができる。このとき、吸着剤を担持された水分吸着手段における吸着工程と再生工程が対向流となるため、水分の吸着、再生を効率的に行うことができ、高効率な加湿装置となる。また、吸着風路と再生風路が切り換わり、特定の風路が冷却されることがないため、加湿装置内部において結露を発生しにくいという効果も得られる。
【００２６】
実施の形態２．
図５は、本発明の実施の形態２に係る水分吸着手段２を通る風路の構成を示す詳細図であり、図１に示した加湿装置の内部に配置されるものである。図５では、図２と同様に各部品を分解してわかりやすく示してあるが、実際には隣り合う部品は密着されている。実施の形態１と同一の箇所、部分については、同一の符号を付して説明を省略する。
第１層６における第１の風路仕切板１０によって分割された２風路、および第２層７における第２の風路仕切板１１によって分割された２風路のうち、それぞれ第１の送風手段３と連通する一方の風路側の第１の吸気口１６は、第１の風路切換ダンパ１４によって閉塞されていない１／４円領域すなわち一方の開口部に、並びに、第１層６と第２層７の２層に跨って設置され、同様に第２の送風手段４と連通する他方の風路側の第２の排気口１９は、第１の風路切換ダンパ１４によって閉塞されていない１／４円領域すなわち他方の開口部に、並びに、第１層６と第２層７の２層に跨って設置されている。また、第３層８における第３の風路仕切板１２によって分割された２風路、および第４層９における第４の風路仕切板１３によって分割された２風路のうち、それぞれ第１の送風手段３と連通する一方の風路側の第１の排気口１８は、第２の風路切換ダンパ１５によって閉塞されていない１／４円領域すなわち一方の開口部に、並びに、第３層８と第４層９の２層に跨って設置され、同様に第２の送風手段４と連通する他方の風路側の第２の吸気口１７は、第２の風路切換ダンパ１５によって閉塞されていない１／４円領域すなわち他方の開口部に、並びに、第３層８と第４層９の２層に跨って設置されている。また、第４層９において、第４の風路仕切板１３によって分割された２風路のうち、第２の送風手段４と連通する風路側には、加熱手段５が設置されている。
【００２７】
次に動作の一例について説明する。説明のため、図６に図５に示した各風路構成部品の平面図を示す。図６中左側のダンパ位置＜Ａ＞が図５のダンパ位置と同じである。
ダンパ位置＜Ａ＞のとき、第１層６、第１の風路切換ダンパ１４の開口部１４ｄ、および第２層７に跨って設置された第１の吸気口１６より、吸着入口空気２０として吸い込まれた外気は、第１層６では第１の風路仕切板１０によって仕切られているため領域６ｂに、第１の風路切換ダンパ１４では領域１４ｃが閉塞しているため開口部１４ｄに流入し、それらが第２の風路仕切板１１によって仕切られている第２層７の領域７ｂに集約される。第２層７と同様に、第３層８は第３の風路仕切板１２によって半円に仕切られており、またそれら２層に挟まれている水分吸着手段２も同様に半円に分割されているため、領域７ｂに集約された外気は、領域２ｂ、８ｂの順で下方向に流れ、領域２ｂ通過時に外気中の水分を吸着されて乾燥空気となる。乾燥空気となった外気は、領域８ｂから、第２の風路切換ダンパ１５により領域１５ｄが閉塞されているため、開口部１５ｂより第４の風路仕切板１３によって仕切られた第４層９の領域９ａへ流入するとともに、第３層８、第２の風路切換ダンパ１５の開口部１５ｂ、および第４層９に跨って設置された第１の排気口１８より、吸着出口空気２２として流出し、第１の送風手段３を経由して室外へ排気される。
【００２８】
一方、第３層８、第２の風路切換ダンパ１５の開口部１５ｃ、および第４層９に跨って設置された第２の吸気口１７より、再生入口空気２１として吸い込まれた外気は、第４層９では第４の風路仕切板１３によって仕切られているため領域９ｂに、第２の風路切換ダンパ１５では領域１５ｄが閉塞しているため開口部１５ｃに流入し、それらが第３の風路仕切板１２によって仕切られている第３層８の領域８ａに集約される。このとき、領域９ｂには加熱手段５が設置されているため、領域８ａに集約される外気は昇温されて高温低湿空気となる。第３層８と同様に、第２層７は第２の風路仕切板１１によって半円に仕切られており、またそれら２層に挟まれている水分吸着手段２も同様に半円に分割されているため、領域８ａに集約された高温低湿空気は、領域２ａ、７ａの順で上方向に流れ、領域２ａ通過時に吸着されている水分が再生されて高湿空気となる。高湿空気となった外気は、領域７ａから、第１の風路切換ダンパ１４により領域１４ｃが閉塞されているため、開口部１４ａより第１の風路仕切板１０によって仕切られた第１層６の領域６ａへ流入するとともに、第１層６、第１の風路切換ダンパ１４の開口部１４ａ、および第２層７に跨って設置された第２の排気口１９より再生出口空気２３として流出し、第２の送風手段４を経由して室内へ搬送されて、室内を加湿する。
【００２９】
次に、水分吸着手段２の領域２ｂにおける吸着工程、領域２ａにおける再生工程が完了する程度の時間が経過した後、図６に示すダンパ位置を＜Ａ＞から＜Ｂ＞へと切り換える。このとき、第１層６、第１の風路切換ダンパ１４の開口部１４ｃ、および第２層７に跨って設置された第１の吸気口１６より、吸着入口空気２０として吸い込まれた外気は、第１層６では第１の風路仕切板１０によって仕切られているため領域６ｂに、第１の風路切換ダンパ１４では領域１４ｄが閉塞しているため開口部１４ｃに流入し、それらが第２の風路仕切板１１によって仕切られている第２層７の領域７ａに集約される。第２層７と同様に、第３層８は第３の風路仕切板１２によって半円に仕切られており、またそれら２層に挟まれている水分吸着手段２も同様に半円に分割されているため、領域７ａに集約された外気は、領域２ａ、８ａの順で下方向に流れ、領域２ａがダンパ位置＜Ａ＞のときに水分を再生され乾燥しているため、領域２ａ通過時に外気中の水分を吸着されて乾燥空気となる。乾燥空気となった外気は、領域８ａから、第２の風路切換ダンパ１５により領域１５ｃが閉塞されているため、開口部１５ａより第４の風路仕切板１３によって仕切られた第４層９の領域９ａへ流入するとともに、第３層８、第２の風路切換ダンパ１５の開口部１５ａ、および第４層９に跨って設置された第１の排気口１８より、吸着出口空気２２として流出し、第１の送風手段３を経由して室外へ排気される。
【００３０】
一方、第３層８、第２の風路切換ダンパ１５の開口部１５ｄ、および第４層９に跨って設置された第２の吸気口１７より、再生入口空気２１として吸い込まれた外気は、第４層９では第４の風路仕切板１３によって仕切られているため領域９ｂに、第２の風路切換ダンパ１５では領域１５ｃが閉塞しているため開口部１５ｄに流入し、それらが第３の風路仕切板１２によって仕切られている第３層８の領域８ｂに集約される。このとき、領域９ｂには加熱手段５が設置されているため、領域８ｂに集約される外気は昇温されて高温低湿空気となる。第３層８と同様に、第２層７は第２の風路仕切板１１によって半円に仕切られており、またそれら２層に挟まれている水分吸着手段２も同様に半円に分割されているため、領域８ｂに集約された高温低湿空気は、領域２ｂ、７ｂの順で上方向に流れ、領域２ｂ通過時にダンパ位置＜Ａ＞のときに吸着された外気中の水分が再生されて高湿空気となる。高湿空気となった外気は、領域７ｂから、第１の風路切換ダンパ１４により領域１４ｄが閉塞されているため、開口部１４ｂより第１の風路仕切板１０によって仕切られた第１層６の領域６ａへ流入するとともに、第１層６、第１の風路切換ダンパ１４の開口部１４ｂ、および第２層７に跨って設置された第２の排気口１９より再生出口空気２３として流出し、第２の送風手段４を経由して室内へ搬送されて、室内を加湿する。
【００３１】
このように、第１の吸気口１６および第２の排気口１９を、第１層６および第２層７に跨って設置し、第２の吸気口１７および第１の排気口１８を、第３層８および第４層９に跨って設置して、第１の風路切換ダンパ１４および第２の風路切換ダンパ１５とともに回転させ風路を切り換えることにより、実施の形態１と同様の効果が得られるだけでなく、風路への空気の出入口が大きいために、風路圧損が小さく送風手段を小型化でき、また水分吸着手段２における風速分布が均一化され、水分吸着手段２の全体に担持された吸着剤を有効に使用することができるという効果がある。
【００３２】
また、実施の形態１と同様に、第１の風路切換ダンパ１４および第２の風路切換ダンパ１５は、同一方向に９０°の回転角で連続回転させて風路を切り換えても、９０°の回転角で正逆回転を繰り返してもよい。同一方向の場合は、ダンパに中心軸を設置して軸を回転させても、外周部分にギア等を設置して回転させてもモータは１つで回転可能であり、コストを削減できる。正逆回転の場合は、例えば図４に示すように、第１の風路切換ダンパ１４および第２の風路切換ダンパ１５において、扇形平板の両端側半径部分全体に、それぞれ第２の風路仕切板１１および第３の風路仕切板１２に当接する突起１４１、１５１を設けることができる。これにより、第１の風路切換ダンパ１４では第２の風路仕切板１１が、第２の風路切換ダンパ１５では第３の風路仕切板１２がストッパーとなるため、回転誤差が発生しないとともに、突起部分と仕切板がより広い面積で密着するため、空気漏洩を防ぐことが可能となる。なお図４では、突起部分は水分吸着手段２側に向かって設置されているが、水分吸着手段２の反対側に向かって設置し、第１の風路切換ダンパ１４は第１の風路仕切板１０と、第２の風路切換ダンパ１５は第４の風路仕切板１３と当接させ密着させてもよい。
【００３３】
図６では、第１の吸気口１６、第２の吸気口１７、第１の排気口１８、第２の排気口１９と、第１の風路切換ダンパ１４および第２の風路切換ダンパ１５を、連動して９０°回転させて風路を切り換えているが、図７に示すように、第１の風路切換ダンパ１４は第１の風路仕切板１０および第２の風路仕切板１１に、第２の風路切換ダンパ１５は第３の風路仕切板１２および第４の風路仕切板１３にそれぞれ固定して設置し、第１の吸気口１６、第２の吸気口１７、第１の排気口１８、第２の排気口１９を、同一方向に１８０°連続回転させて風路を切り換えても、角度１８０°の正逆回転を繰り返してもよい。この場合、風路内部の仕切板とダンパが完全に密着されるので、ダンパに図４のような突起などを設けることなく空気漏洩を防ぐことが可能となる。
【００３４】
また図６、７では、水分吸着手段２における吸着工程と再生工程の空気の流れ方向が対向となるように、第１の吸気口１６および第２の排気口１９を第１層６と第２層７に跨って設置し、第２の吸気口１７および第１の排気口１８を第３層８と第４層９に跨って設置しているが、同じ対向流であって、第１層６と第２層７、第３層８と第４層９の上下位置を逆転させてもよい。この場合、加熱手段５が最上層に配置されるため、仮に水分吸着手段２に担持されている吸着剤の粉落ちが発生しても、加熱手段５に到達する可能性が低くなり、安全性を高めることができる。また、例えば図６、７のダンパ位置＜Ａ＞において、第１層６の領域６ａ、第１の風路切換ダンパ１４の開口部１４ａ、第２層７の領域７ａに第２の吸気口１７を、第１層６の領域６ａに加熱手段５を、第３層８の領域８ａ、第２の風路切換ダンパ１５の開口部１５ｃ、第４層９の領域９ｂに第２の排気口１９を設置し、水分吸着手段２における吸着工程と再生工程が並行流で行われるようにしてもよい。この場合、２つの吸込口が上層（第１層６〜第２層７）、２つの吹出口が下層（第３層８〜第４層９）というように、それぞれ同じ層に位置することになるので、送風手段を上層に設置し、第１の吸気口１６および第２の吸気口１７双方に押し込む構成が可能となり、１つの送風手段で加湿空気を連続的に生成することができる。
【００３５】
以上のように、吸込口、吹出口を２層に跨って設置し、２つの回転型ダンパとともに回転させて風路を切り換えるという簡単な動作により、密閉性が高く空気漏洩および圧損の小さい風路を実現でき、室内へ連続的に加湿空気を供給する加湿装置を得ることができる。このとき、水分吸着手段における風速分布が均一化され、水分吸着手段２の全体に担持された吸着剤を有効に使用することができるだけでなく、吸着工程と再生工程が対向流となるため、水分の吸着、再生を効率的に行うことができ、高効率な加湿装置となる。また、吸着風路と再生風路が切り換わり、特定の風路が冷却されることがないため、加湿装置内部において結露を発生しにくいという効果も得られる。
【００３６】
実施の形態３．
図８は、本発明の実施の形態に係る加湿装置の概略構成図である。
加湿装置である加湿ユニット１は、その内部に、基本的な構成要素として、水分吸着手段２と、第１の送風手段３、第２の送風手段４、および加熱手段５とが配置された構成となっている。水分吸着手段２は、直方体形状で風路内に固定して設置されており、また水分吸着手段２に担持させる吸着剤として、たとえばゼオライト、シリカゲル、活性炭等からなる多孔質基材に塗布あるいは表面処理あるいは含浸されたものであり、通気性を有する構成となっている。
【００３７】
図９は、水分吸着手段２を通る風路の構成を示す詳細図であり、図８を上から見て、奥側を上にして順に並べたものであり、各部品を分解してわかりやすく示してあるが、実際には隣り合う部品は密着されている。
水分吸着手段２を通る風路は、水分吸着手段２を挟んで奥側と手前側に２層ずつ風路分割手段が配置された構造である。すなわち、この例では、奥側２層（第１層６、第２層７）、手前側２層（第３層８、第４層９）の計４層の構造になっている。ここで、第１層６は第１の風路分割手段７０、第２層７は第２の風路分割手段７１、第３層８は第３の風路分割手段７２、第４層９は第４の風路分割手段７３を構成するものである。以下においては、第１から第４の風路分割手段７０〜７３を、それぞれ第１層６、第２層７、第３層８、第４層９として説明する。
【００３８】
第１層６は第１の風路仕切板１０、第２層７は第２の風路仕切板１１、第３層８は第３の風路仕切板１２、第４層９は第４の風路仕切板１３を有し、第１から第４の風路仕切板１０〜１３によって、それぞれ風路が２分割されている。このとき、第２の風路仕切板１１および第３の風路仕切板１２は平行に配置されており、それぞれ水分吸着手段２の表面に密着して設置されている。一方、水分吸着手段２から離れた位置に配置される第１層６の第１の風路仕切板１０および第４層９の第４の風路仕切板１３は、第２の風路仕切板１１および第３の風路仕切板１２に対してそれぞれ垂直に設置されている。したがって、第２層７、水分吸着手段２、第３層８は同方向に風路が２分割され、第１層６および第４層９はこれらに対して垂直方向に風路が２分割されていることになる。つまり、風路は方形断面を４分割されることになる。
【００３９】
また、第１層６と第２層７との間には、第１の４風路仕切板２４と、第１の風路切換ダンパ１４（第１の風路切換手段）が設置されている。同様に、第３層８と第４層９との間には、第２の４風路仕切板２５と、第２の風路切換ダンパ１５（第２の風路切換手段）が設置されている。ここで、第１の風路切換ダンパ１４および第２の風路切換ダンパ１５は、それぞれＬ字型の板で構成されており、対角状に設けられた１対のダンパと１対の開口部とを有し、かつ、第１の風路切換ダンパ１４と第２の風路切換ダンパ１５とは９０゜異なる角度で対角方向に設置されている。すなわち、第１の風路切換ダンパ１４および第２の風路切換ダンパ１５は、それぞれ第２層７の第２の風路仕切板１１および第３層８の第３の風路仕切板１２と一体に構成されており、図示のように、２つのＬ字型の板がＬ字の角部にて対角方向に接続され、その一辺の板が第２の風路仕切板１１および第３の風路仕切板１２を形成するように直線状に連続した形態であり、９０°の角度差で隣り合って設置されている。これにより、Ｌ字型の一辺の板が第１の風路仕切板１１および第２の風路仕切板１２の役割をも兼ねている。別言すれば、第１の風路切換ダンパ１４は、方形の２つの象限、例えば第１象限と第３象限をＬ型板が閉鎖する（占める）ように中心にて接続され、風路を２分割する仕切板を有する形態であり、これに対して、第２の風路切換ダンパ１５は、第２象限と第４象限をＬ型板が閉鎖する（占める）ように中心にて接続され、風路を２分割する仕切板を有する形態である。これにより、第１の風路仕切板１０、第１の４風路仕切板２４および第２の風路仕切板１１によって形成される、奥側風路の４領域のうち、対角２領域を第１の風路切換ダンパ１４が閉塞し、第３の風路仕切板１２、第２の４風路仕切板２５および第４の風路仕切板１３によって形成される、手前側風路の４領域のうち、奥側とは９０°異なる対角２領域を第２の風路切換ダンパ１５が閉塞することになる。また第１層６において、第１の風路仕切板１０によって分割された２風路のうち、一方には第２の送風手段４および第２の排気口１９が、もう一方の第１の送風手段３と連通する風路側には第１の吸気口１６が設置され、同様に第４層９において、第４の風路仕切板１３によって分割された２風路のうち、一方には第１の送風手段３および第１の排気口１８が、もう一方の第２の送風手段４と連通する風路側には、加熱手段５および第２の吸気口１７が設置されている。
【００４０】
次に動作の一例について説明する。説明のために示した図１０は、図９に示した各部品の平面図であり、図８の断面図を、奥側を上にして順に並べたものに相当する。図１０中左側のダンパ位置＜Ａ＞が図９のダンパ位置と同じである。ダンパ位置＜Ａ＞のとき、吸着入口空気２０として、第１の吸気口１６より吸い込まれた外気は、第１の風路仕切板１０によって仕切られた第１層６の領域６ａに入り、第１の風路切換ダンパ１４により領域１４ｃが閉塞されているため、第１の４風路仕切板２４が設置されている領域２４ａを経由して、開口部１４ａより第２層７へ流入する。第２層７は第２の風路仕切板１１により、第３層８は第３の風路仕切板１２によって上下半分に仕切られており、またそれら２層に挟まれている水分吸着手段２も同様に上下半分に分割されているため、開口部１４ａから流入した外気は、領域７ａ、２ａ、８ａの順で手前側（図１０の下方向）へと流れ、領域２ａ通過時に外気中の水分を吸着されて乾燥空気となる。乾燥空気となった外気は、第２の風路切換ダンパ１５により領域１５ａが閉塞されているため、開口部１５ｂより、第２の４風路仕切板２５が設置されている領域２５ｂを経由して、第４の風路仕切板１３によって仕切られた第４層９の領域９ｂへ流入し、その後第１の送風手段３により、第１の排気口１８から吸着出口空気２２として室外へ排気される。
【００４１】
一方、再生入口空気２１として、第２の吸気口１７より吸い込まれた外気は、第４の風路仕切板１３によって仕切られた第４層９の領域９ａへ流入し、加熱手段５によって昇温されて高温低湿空気となったのち、第２の風路切換ダンパ１５により領域１５ａが閉塞されているため、第２の４風路仕切板２５が設置されている領域２５ｃを経由して、開口部１５ｃより第３層８へ流入する。第３層８は第３の風路仕切板１２により、第２層７は第２の風路仕切板１１によって上下半分に仕切られており、またそれら２層に挟まれている水分吸着手段２も同様に上下半分に分割されているため、開口部１５ｃから流入した高温低湿空気は、領域８ｂ、２ｂ、７ｂの順で奥側（図１０の上方向）へと流れ、領域２ｂ通過時に吸着されている水分が再生されて高湿空気となる。高湿空気となった外気は、第１の風路切換ダンパ１４により領域１４ｃが閉塞されているため、開口部１４ｄより、第１の４風路仕切板２４が設置されている領域２４ｄを経由して、第１の風路仕切板１０によって仕切られた第１層６の領域６ｂへ流入し、その後第２の送風手段４により、第２の排気口１９から再生出口空気２３として流出し、室内へ搬送されて、室内を加湿する。
【００４２】
次に、水分吸着手段２の領域２ａにおける吸着工程、領域２ｂにおける再生工程が完了する程度の時間が経過した後、図１０に示すダンパ位置を＜Ａ＞から＜Ｂ＞へと切り換える。このとき、吸着入口空気２０として、第１の吸気口１６より吸い込まれた外気は、第１の風路仕切板１０によって仕切られた第１層６の領域６ａに入り、第１の風路切換ダンパ１４により領域１４ａが閉塞されているため、第１の４風路仕切板２４が設置されている領域２４ｃを経由して、開口部１４ｃより第２層７へ流入する。第２層７は第２の風路仕切板１１により、第３層８は第３の風路仕切板１２によって上下半分に仕切られており、またそれら２層に挟まれている水分吸着手段２も同様に上下半分に分割されているため、開口部１４ｃから流入した外気は、領域７ｂ、２ｂ、８ｂの順で手前側（図１０の下方向）へと流れ、領域２ｂがダンパ位置＜Ａ＞のときに水分を再生され乾燥しているため、領域２ｂ通過時に外気中の水分を吸着されて乾燥空気となる。乾燥空気となった外気は、第２の風路切換ダンパ１５により領域１５ｃが閉塞されているため、開口部１５ｄより、第２の４風路仕切板２５が設置されている領域２５ｄを経由して、第４の風路仕切板１３によって仕切られた第４層９の領域９ｂへ流入し、その後第１の送風手段３により、第１の排気口１８から吸着出口空気２２として室外へ排気される。
【００４３】
一方、再生入口空気２１として、第２の吸気口１７より吸い込まれた外気は、第４の風路仕切板１３によって仕切られた第４層９の領域９ａへ流入し、加熱手段５によって昇温されて高温低湿空気となったのち、第２の風路切換ダンパ１５により領域１５ｃが閉塞されているため、第２の４風路仕切板２５が設置されている領域２５ａを経由して、開口部１５ａより第３層８へ流入する。第３層８は第３の風路仕切板１２により、第２層７は第２の風路仕切板１１によって上下半分に仕切られており、またそれら２層に挟まれている水分吸着手段２も同様に上下半分に分割されているため、開口部１５ａから流入した高温低湿空気は、領域８ａ、２ａ、７ａの順で奥側（図１０の上方向）へと流れ、領域２ａ通過時にダンパ位置＜Ａ＞のときに吸着された水分が再生されて高湿空気となる。高湿空気となった外気は、第１の風路切換ダンパ１４により領域１４ａが閉塞されているため、開口部１４ｂより、第１の４風路仕切板２４が設置されている領域２４ｂを経由して、第１の風路仕切板１０によって仕切られた第１層６の領域６ｂへ流入し、その後第２の送風手段４により、第２の排気口１９から再生出口空気２３として流出し、室内へ搬送されて、室内を加湿する。
【００４４】
このように、水分吸着手段２を直方体形状とし、また第１の風路切換ダンパ１４および第２の風路切換ダンパ１５をＬ字型形状とすることにより、実施の形態１と同様の効果が得られるだけでなく、全ての部品が直線で構成されるため、製造コストを削減できるという効果がある。さらに第１の風路切換ダンパ１４および第２の風路切換ダンパ１５のＬ字部分の一辺が、第２の風路仕切板１１および第３の風路仕切板１２の役割を兼ねているため、部品点数が減少し材料コストを削減できる。また９０°の回転角で正転、反転を繰り返すという簡単な動作で風路を切り換えることができるので、Ｌ字の端面に、例えばウレタンなどの柔軟性に優れた材料を付加しておけば、その付加材料が風路と密着して、切換動作のストッパーとなり運転誤差が発生しないとともに、空気漏洩を最小限に抑えることが可能となる。
【００４５】
また、第１層６と第２層７、および第３層８と第４層９の厚みについては、空気の吸込口や吹出口が設置されている第１層６や第４層９のほうを厚くしても、水分吸着手段２に近接している第２層７や第３層８のほうを厚くしてもどちらでもよい。第１層６や第４層９を厚くした場合には、空気の出入りのある層が大きくなり、風路圧損が小さくなるため送風手段を小型化でき、一方、第２層７や第３層８を厚くした場合には、水分吸着手段２全体に空気が流れやすくなるため、風速分布が均一化され、水分吸着手段２の全体に担持された吸着剤を有効に使用することができるという効果がある。
【００４６】
図８〜１０では、送風手段を水分吸着手段２の風下側に設置し、第１の送風手段３により第１の排気口１８から乾燥空気を、第２の送風手段４により第２の排気口１９から加湿空気を吸い出す構成となっているが、水分吸着手段２の風上側に設置して、第１の送風手段３は第１の吸気口１６に、第２の送風手段４は第２の吸気口１７にそれぞれ外気を押し込む構成としてもよい。風下側から吸い出す場合には、風路圧損が小さくなるため送風手段を小型化でき、風上側から押し込む場合には、水分吸着手段２における風速分布が均一化され、水分吸着手段２の全体に担持された吸着剤を有効に使用することができるという効果がある。
【００４７】
また図８〜１０では、水分吸着手段２における吸着工程と再生工程の空気の流れ方向が対向となるように、第１層６の領域６ａに第１の吸気口１６を、領域６ｂに第２の排気口１９および第２の送風手段４を、第４層９の領域９ａに第２の吸気口１７および加熱手段５を、領域９ｂに第１の排気口１８および第１の送風手段３を設置しているが、例えば第１層６の領域６ｂに第２の吸気口１７および加熱手段５を、第４層９の領域９ａに第２の排気口１９を設置し、水分吸着手段２における吸着工程と再生工程が並行流で行われるようにしてもよい。この場合、２つの吸込口が第１層６、２つの吹出口が第４層９というように、それぞれ同じ層に位置することになるので、送風手段を第１層６に設置し、第１の吸気口１６および第２の吸気口１７双方に押し込む構成が可能となり、１つの送風手段で加湿空気を連続的に生成することができる。
【００４８】
以上のように、水分吸着手段を直方体形状とし、風路切換ダンパをＬ字型形状とすることにより、全ての部品が直線で構成され、またダンパが風路仕切板の役割を兼ねるため、密閉性が高く空気漏洩の小さい風路にて、室内へ連続的に加湿空気を供給する、低コストの加湿装置を得ることができる。このとき、吸着剤を担持された水分吸着手段における吸着工程と再生工程が対向流となるため、水分の吸着、再生を効率的に行うことができ、高効率な加湿装置となる。また、吸着風路と再生風路が切り換わり、特定の風路が冷却されることがないため、加湿装置内部において結露を発生しにくいという効果も得られる。
【００４９】
実施の形態４．
図１１は、本発明の実施の形態４に係る加湿機能を有する空気調和機における室外側の概略構成図であり、実施の形態１で説明した加湿ユニット１を、空気調和機の室外機２６の上部に一体化して設置したものである。室外機２６の内部には、周知のとおり、圧縮機２７、室外機熱交換器２８、室外機送風機２９、および膨張弁３０などが設置され、図示しない室内機の熱交換器と接続されて、ヒートポンプサイクルを形成している。加湿ユニット１については、実施の形態１と同一であるため説明を省略する。
【００５０】
次に動作の一例について説明する。動作についても、加湿ユニット１内部については、実施の形態１と同一であるため説明を省略する。ヒートポンプサイクルが暖房運転を行っているとき、実施の形態１にて説明したように、図３のダンパ位置＜Ａ＞および＜Ｂ＞となるように、第１の風路切換ダンパ１４および第２の風路切換ダンパ１５を繰り返し切り換えることにより、乾燥空気である吸着出口空気２２、および高温高湿空気である再生出口空気２３が、連続的に加湿ユニット１から排出される。このとき、加湿ユニット１を室外機２６の上部に一体化して設置しているので、吸着出口空気２２は室外機熱交換器２８の空気吸込口付近に排気されることになる。一方、再生出口空気２３は、室内と室外を接続するダクトなどを経由して、第２の送風手段４により室内へと搬送され、室内機から排出される高温空気とともに室内へ供給され、室内を暖房加湿する。
【００５１】
このように、加湿ユニット１を空気調和機の室外機２６の上部に一体化して設置することにより、新たに加湿ユニット１を設置するための床スペースを確保することなく、加湿機能を有する空気調和機を得ることができる。また、ヒートポンプサイクルの暖房運転と同時に、連続的に加湿空気を室内に供給することが可能となるため、暖房時の乾燥を防ぐことができるという効果が得られる。また、乾燥空気であり、かつ吸着熱により外気よりも若干温度が上昇した吸着出口空気２２が、ヒートポンプサイクルの暖房運転時に蒸発器である室外機熱交換器２８に吸い込まれることになるので、室外機熱交換器２８における着霜を抑制し、暖房運転効率を向上させるという効果も期待できる。
【００５２】
図１１では、加湿ユニット１を空気調和機の室外機２６の上部に一体化して設置しているが、室外機送風機２９の送風を阻害しない位置であれば、室外機２６の側面、あるいは底面に一体化して設置してもよい。どちらの場合でも、再生出口空気２３を室内に、吸着出口空気２２を室外機熱交換器２８の空気吸込口付近に導くことが可能であり、底面に設置した場合は設置床スペースも変わらないため、加湿ユニット１を上部に一体化して設置した場合と同様の効果が得られる。
【００５３】
また図１１では、吸着出口空気２２の排気専用として、第１の送風手段３を設置しているが、加湿ユニット１を空気調和機の室外機２６に一体化して設置しているので、図３において、第１の排気口１８を第４層９の領域９ａ下面に設置して、室外機２６の上面に連通口を設けることにより、第１の送風手段３として室外機送風機２９を兼用してもよい。この場合、加湿ユニット１に設置する送風機は第２の送風手段４だけでよいので、送風機の数を削減でき低コストとなる。
【００５４】
また図１１では、実施の形態１で説明した加湿ユニット１を、空気調和機の室外機２６に一体化して設置しているが、吸込口（吸気口）、吹出口（排気口）を２層に跨って設置し、２つの回転型ダンパとともに回転させて風路を切り換える実施の形態２や、水分吸着手段２を直方体形状とし、風路切換ダンパをＬ字型形状とした実施の形態３で説明した加湿ユニット１を設置してもよい。どちらの場合でも、再生出口空気２３を室内に、吸着出口空気２２を室外機熱交換器２８の空気吸込口付近に導くことが可能であるため、実施の形態１で説明した加湿ユニット１を設置した場合と同様の効果が得られる。
【００５５】
以上のように、加湿ユニットを空気調和機の室外機に一体化して設置して、ヒートポンプサイクルの暖房運転と同時に加湿運転させることにより、省スペースで、暖房時の乾燥を防ぐことが可能な加湿機能を有する空気調和機を得ることができる。このとき、水分吸着手段において吸着除湿され、吸着熱により外気よりも若干温度が上昇した空気が、蒸発器である室外機熱交換器に吸い込まれることになるため、室外機熱交換器における着霜を抑制し、暖房運転効率を向上させるという効果も期待できる。
【００５６】
実施の形態５．
図１２は、本発明の実施の形態５に係る加湿機能を有する空気調和機における加湿装置の概略設置図であり、実施の形態１で説明した加湿ユニット１を、建物の外壁３１に設置したものである。空気調和機のヒートポンプサイクルにおける各部品については図示していないが、室外機と室内機を接続する冷媒配管は壁穴３２を介して設置され、また加湿ユニット１の、第１の排気口１８と連通する室外排気口３３は室外に開放され、第２の排気口１９と連通する室内接続口３４は、壁穴３２と対面し密着されている。加湿ユニット１については、実施の形態１と同一であるため説明を省略する。
【００５７】
次に動作の一例について説明する。動作についても、加湿ユニット１内部については、実施の形態１と同一であるため説明を省略する。ヒートポンプサイクルが暖房運転を行っているとき、実施の形態１にて説明したように、図３のダンパ位置＜Ａ＞および＜Ｂ＞となるように、第１の風路切換ダンパ１４および第２の風路切換ダンパ１５を繰り返し切り換えることにより、乾燥空気である吸着出口空気２２、および高温高湿空気である再生出口空気２３が、連続的に加湿ユニット１から排出される。このとき、加湿ユニット１を建物の外壁３１に直接設置し、室内接続口３４が壁穴３２と密着しているので、再生出口空気２３は、ダクトなどを経由せずに、第２の送風手段４により最短距離で室内へと搬送され、室内機から排出される高温空気とともに室内へ供給され、室内を暖房加湿する。
【００５８】
このように、加湿ユニット１を建物の外壁３１に直接設置して、室内接続口３４を壁穴３２と密着させることにより、再生出口空気２３を室内へ搬送するためのダクトが不要となり、低コスト化が図れるだけでなく、搬送距離が最短となるため、風路圧損および騒音が小さくなり、第２の送風手段４を小型化することも可能となり、信頼性が高くコンパクトな加湿機能を有する空気調和機を得ることができる。また、高湿である再生出口空気２３をダクトで搬送する場合、特に冬場ではダクトが外気により冷却されるため、内部で結露する危険性が高いが、ダクトが不要であるために、加湿ユニット１で生成した加湿空気を、ロスなく有効に室内に供給することが可能となる。また、ヒートポンプサイクルの暖房運転と同時に、連続的に加湿空気を室内に供給することが可能となるため、暖房時の乾燥を防ぐことができるという効果が得られる。
【００５９】
図１２では、室外排気口３３を加湿ユニット１の側面に設置し、吸着出口空気２２を外気に開放しているが、室外排気口３３から空気調和機の室外機熱交換器の空気吸込口付近へと導くような風路を設け、吸着出口空気２２を室外機に吸い込ませてもよい。この場合、吸着出口空気２２は乾燥し、かつ吸着熱により外気よりも若干温度が上昇しているため、暖房運転時に蒸発器である室外機熱交換器における着霜を抑制し、暖房運転効率を向上させるという効果も期待できる。
【００６０】
また図１２では、実施の形態１で説明した加湿ユニット１を、建物の外壁３１に設置しているが、吸込口（第１の吸気口および第２の吸気口）、吹出口（第１の排気口および第２の排気口）を２層に跨って設置し、２つの回転型ダンパとともに回転させて風路を切り換える実施の形態２や、水分吸着手段２を直方体形状とし、風路切換ダンパをＬ字型形状とした実施の形態３で説明した加湿ユニット１を設置してもよい。どちらの場合でも、室内接続口３４を壁穴３２と密着させ、再生出口空気２３を最短距離で室内に供給すれば、実施の形態１で説明した加湿ユニット１を設置した場合と同様の効果が得られる。
【００６１】
以上のように、加湿ユニットを建物の外壁に直接設置して、ヒートポンプサイクルの暖房運転と同時に、壁穴から加湿空気を最短距離で室内に供給することにより、低コストで、暖房時の乾燥を防ぐことのできる、高効率加湿機能を有する空気調和機を得ることが可能となる。このとき、加湿空気を室外から室内へ搬送するためのダクトが不要であるため、風路圧損が小さく送風手段を小型化できるだけでなく、ダクト騒音やダクト内結露などの問題も回避することも可能となり、信頼性を確保できるという効果も得られる。
【００６２】
実施の形態６．
図１３は、本発明の実施の形態６に係る加湿機能を有する空気調和機における加湿装置の概略設置図であり、実施の形態１で説明した加湿ユニット１を、建物の内壁３５に設置したものである。空気調和機のヒートポンプサイクルにおける各部品については図示していないが、室外機と室内機を接続する冷媒配管は壁穴３２を介して設置され、また加湿ユニット１の、第１の排気口１８と連通する室外排気口３３は、壁穴３２と対面し密着されており、第２の排気口１９と連通する室内接続口３４は室内に開放されている。加湿ユニット１については、実施の形態１と同一であるため説明を省略する。
【００６３】
次に動作の一例について説明する。動作についても、加湿ユニット１内部については、基本的に実施の形態１と同一であるため説明を省略するが、第１の吸気口１６から吸い込まれる吸着入口空気２０、および第２の吸気口１７から吸い込まれる再生入口空気２１は、外気ではなく室内空気となる。ヒートポンプサイクルが暖房運転を行っているとき、実施の形態１にて説明したように、図３のダンパ位置＜Ａ＞および＜Ｂ＞となるように、第１の風路切換ダンパ１４および第２の風路切換ダンパ１５を繰り返し切り換えることにより、乾燥空気である吸着出口空気２２、および高温高湿空気である再生出口空気２３が、連続的に加湿ユニット１から排出される。このとき、加湿ユニット１を建物の内壁３５に直接設置し、室内接続口３４は室内に開放されているので、再生出口空気２３は、ダクトなどを経由せずに、第２の送風手段４により直接室内へ供給され、室内機から排出される高温空気とともに室内を暖房加湿する。
【００６４】
このように、加湿ユニット１を建物の内壁３５に直接設置して、室内接続口３４を室内に開放することにより、実施の形態５と同様に、再生出口空気２３を室内へ搬送するためのダクトが不要となり、低コストで、第２の送風手段４を小型化することによりコンパクトな加湿機能を有する空気調和機を得ることができるだけでなく、ダクト騒音やダクト内結露などの問題を回避することも可能となり、信頼性を確保できる効果が得られる。また、吸着入口空気２０として室内空気を使用するので、加湿ユニット１の内部に室温以下の空気が流れることはなく、吸着風路を外気が流れる場合よりも、ユニット内部において結露が発生する問題を解決することができるという効果が得られる。さらに、再生入口空気２１として暖房された室内空気を使用するので、水分吸着手段２において水分の再生に必要な空気温度を得るために、加熱手段５にて昇温に必要な熱量が軽減されるという省エネルギ効果も得られる。また、ヒートポンプサイクルの暖房運転と同時に、連続的に加湿空気を室内に供給することが可能となるため、暖房時の乾燥を防ぐことができるという効果が得られる。
【００６５】
図１３では、第１の吸気口１６を室内に開放し、吸着入口空気２０として暖房された室内空気を吸い込ませているが、例えば、壁穴３２を２分割して一方を第１の吸気口１６と接続し、あるいは別の壁穴を設けて第１の吸気口１６と接続することにより、吸着入口空気２０として外気を吸い込ませてもよい。この場合、水分吸着手段２に担持された吸着剤は、相対湿度の高い外気中の水分を吸着することになるので、吸着剤が吸着できる水分量が増加し、室内空気を吸着させるよりも室内に供給される加湿量としては増加するという効果が得られる。
【００６６】
また図１３では、実施の形態１で説明した加湿ユニット１を、建物の内壁３５に設置しているが、吸込口、吹出口を２層に跨って設置し、２つの回転型ダンパとともに回転させて風路を切り換える実施の形態２や、水分吸着手段２を直方体形状とし、風路切換ダンパをＬ字型形状とした実施の形態３で説明した加湿ユニット１を設置してもよい。どちらの場合でも、室内接続口３４を室内に開放し、再生出口空気２３を直接室内に供給すれば、実施の形態１で説明した加湿ユニット１を設置した場合と同様の効果が得られる。
【００６７】
以上のように、加湿ユニットを建物の内壁に直接設置して、ヒートポンプサイクルの暖房運転と同時に、加湿空気を直接室内に供給することにより、低コストでコンパクトな、暖房時の乾燥を防ぐことのできる加湿機能を有する空気調和機を得ることができるだけでなく、ダクト騒音やダクト内結露などの問題を回避することも可能となり、信頼性を確保できる効果が得られる。このとき、吸着入口空気および再生入口空気として、暖房された室内空気を使用するので、加湿ユニット内部における結露を回避でき、また、再生空気生成に必要な加熱手段における投入熱量を軽減できるという省エネルギ効果も得られる。
【００６８】
実施の形態７．
図１４は、本発明の実施の形態７に係る水分吸着手段に担持される各種吸着剤の等温吸着線の概念図であり、３６は一般的なゼオライト、３７は１．５〜２．５ｎｍ（ナノメートル）程度の細孔が多数設けられた多孔質ケイ素材料である第１の吸着剤、３８は０．７ｎｍ程度の細孔が多数設けられたゼオライト系材料である第２の吸着剤の等温吸着線を示す。図１４において、横軸は対象空気の相対湿度、縦軸は水分の平衡吸着量である。図１４において、一般的なゼオライトの等温吸着線３６に示されているように、空気の相対湿度が第０の相対湿度３９（Φ０）以下の範囲における相対湿度に対する水分の平衡吸着量の変化率である傾斜が、第０の相対湿度３９を超える範囲における傾斜よりも大きく、第０の相対湿度３９は一般的に１０％未満である。また第１の吸着剤の等温吸着線３７に示されているように、本実施の形態で用いる第１の吸着剤は、空気の相対湿度が第０の相対湿度３９より大きい第１の相対湿度４０（Φ１）から第２の相対湿度４１（Φ２）の範囲における相対湿度に対する水分の平衡吸着量の変化率である傾斜が、第１の相対湿度４０未満または第２の相対湿度４１を超える範囲における傾斜よりも大きい。なお、第１の吸着剤である多孔質ケイ素材料の細孔径を増加または減少することにより、第１の相対湿度４０および第２の相対湿度４１を３０％から６０％の範囲で増加または減少することができ、このとき、第１の相対湿度における平衡吸着量４４（ｑ１）は、第０の相対湿度における平衡吸着量４３（ｑ０）より小さく、かつ第２の相対湿度における平衡吸着量４５（ｑ２）は、第０の相対湿度における平衡吸着量４３（ｑ０）より大きい。
【００６９】
同様に、第２の吸着剤の等温吸着線３８に示されているように、本実施の形態で用いる第２の吸着剤は、空気の相対湿度が第３の相対湿度４２（Φ３）以下の範囲における相対湿度に対する水分の平衡吸着量の変化率である傾斜が、第３の相対湿度４２を超える範囲における傾斜よりも大きい。このとき、第３の相対湿度４２は第０の相対湿度３９より大きく、かつ第１の相対湿度４０より小さい値であり、また第３の相対湿度における平衡吸着量４６（ｑ３）は、第０の相対湿度における平衡吸着量４３（ｑ０）より大きい。
【００７０】
また図１５は、図１４と同様に水分吸着手段に担持される、シリカゲルとゼオライトを混合し、それらの配合比を変化させた吸着剤の等温吸着線の概念図であり、４７はシリカゲル１００％、４８はゼオライト１００％、４９はゼオライトとシリカゲルを混合し、ゼオライトの配合比を多くして合成した第３の吸着剤の等温吸着線を示す。図１５において、横軸は対象空気の相対湿度、縦軸は水分の平衡吸着量である。シリカゲル１００％の等温吸着線４７とゼオライト１００％の等温吸着線４８は、一般的に６０％程度である第４の相対湿度５０（Φ４）で重なり、第３の吸着剤の等温吸着線４９に示されているように、第３の吸着剤の平衡吸着量は、第４の相対湿度５０より低い相対湿度範囲ではシリカゲル１００％より多くなり、第４の相対湿度５０より高い相対湿度範囲ではゼオライト１００％より多くなる。
【００７１】
また図１６は、本実施の形態におけるゼオライトの各終端カチオン種による吸着エネルギ分布の解析結果を示す概略図で、（ａ）は終端カチオンがＮａ（ナトリウム）、（ｂ）は終端カチオンがＫ（カリウム）のときの分布である。図１６において、横軸は吸着エネルギ、縦軸は吸着水分量の積算値であり、各吸着エネルギで吸着している水分量を吸着エネルギの小さい方から積算して示している。図中の各線は、それぞれ５１はＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３小（≒２．５）、５２はＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３中（≒３．５）、５３はＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３大（≒５．０）における分布であり、ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３が小さい方が、低い吸着エネルギでより多くの水分が吸着していることを示している。なお、ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３は、ＳｉＯ２のモル分率とＡｌ２Ｏ３のモル分率との比率をあらわしている。
【００７２】
次に動作の一例について説明する。図１４に示されるような等温吸着線を有する吸着剤を、実施の形態４で説明した、図１１の水分吸着手段２に担持した場合を想定して説明する。加湿ユニット１内部の動作については、実施の形態１と同一であるため詳細な説明は省略する。
加湿ユニット１の運転は、一般的に冬場の暖房時に室内が乾燥した際に必要となるため、室外空気は低温となる（例えば、暖房標準条件では７℃／８７％ＲＨ）。ヒートポンプサイクルが暖房運転を行っているとき、実施の形態１にて説明したように、図３のダンパ位置＜Ａ＞および＜Ｂ＞となるように、第１の風路切換ダンパ１４および第２の風路切換ダンパ１５を繰り返し切り換えることにより、乾燥空気である吸着出口空気２２、および高温高湿空気である再生出口空気２３が、連続的に加湿ユニット１から排出される。このとき、加湿ユニット１を室外機２６の上部に一体化して設置しているので、吸着出口空気２２は室外機熱交換器２８の空気吸込口付近に排気されることになる。一方の再生出口空気２３は、室内と室外を接続するダクトなどを経由して、第２の送風手段４により室内へと搬送され、室内機から排出される高温空気とともに室内へ供給され、室内を暖房加湿する。
【００７３】
このとき、水分吸着手段２に等温吸着線３７を有する第１の吸着剤を担持した場合、吸着工程となるダンパ位置＜Ａ＞のときの領域２ｂ、およびダンパ位置＜Ｂ＞のときの領域２ａにおいて、入口空気の相対湿度８７％からΦ２（４１）の範囲にて、平衡吸着量ｑ２（４５）まで吸着するので、平衡吸着量ｑ０（４３）しか吸着しない一般的なゼオライト（等温吸着線３６）と比較すると、大幅に吸着量が増加する。一方、再生工程となるダンパ位置＜Ａ＞のときの領域２ａ、およびダンパ位置＜Ｂ＞のときの領域２ｂにおいては、再生入口空気の相対湿度をΦ１（４０）以下にすれば充分再生できるので、Φ１（４０）が４０％程度になるように第１の吸着剤である多孔質ケイ素材料の細孔径を調整することにより、低温再生、例えば加熱手段５により２０℃程度まで昇温した空気を再生空気として使用すれば、ｑ２−ｑ１という大きな吸着量差に応じた加湿量を得ることができ、また加熱手段５にて昇温に必要な熱量が軽減されるという省エネルギ効果も得られる。同様に、水分吸着手段２に等温吸着線３８を有する第２の吸着剤を担持した場合、吸着工程となるダンパ位置＜Ａ＞のときの領域２ｂ、およびダンパ位置＜Ｂ＞のときの領域２ａにおいて、相対湿度８７％からΦ３（４２）の広範囲にて、平衡吸着量ｑ３（４６）まで吸着するので、平衡吸着量ｑ０（４３）程度しか吸着しない一般的なゼオライトと比較すると、大幅に吸着量が増加する。一方、再生工程となるダンパ位置＜Ａ＞のときの領域２ａ、およびダンパ位置＜Ｂ＞のときの領域２ｂにおいては、再生入口空気の相対湿度をΦ３（４２）以下にすれば充分再生できるので、Φ０（３９）以下まで再生温度を上げなければならない一般的なゼオライトに比べ低温で再生が可能となるため省エネルギ効果が得られ、かつｑ３−ｑ０の吸着量差に応じて加湿量を増加させることができる。
【００７４】
また、水分吸着手段２に、図１５に示した等温吸着線４９を有する第３の吸着剤を担持した場合、シリカゲルとゼオライト双方の吸着特性が活かされる。吸着剤の一般的な性質として、シリカゲルは等温吸着線４７に示されるように高湿度において吸着量が多く、ゼオライトは等温吸着線４８に示されるように広い湿度範囲でほぼ一定の吸着量を有し、かつ吸着、再生の反応速度が速いという特性を持っている。従って、吸着工程となるダンパ位置＜Ａ＞のときの領域２ｂ、およびダンパ位置＜Ｂ＞のときの領域２ａにおいては、入口空気の相対湿度からΦ４（５０）の範囲にて、シリカゲルの吸着特性によりゼオライトよりも吸着量が多くなり、Φ４（５０）より低い相対湿度範囲ではゼオライトの吸着特性によりシリカゲルほど吸着量が低下せず、より広い湿度範囲への対応が可能となる。一方、再生工程となるダンパ位置＜Ａ＞のときの領域２ａ、およびダンパ位置＜Ｂ＞のときの領域２ｂにおいては、シリカゲルの吸着特性によりゼオライトよりも吸着量が少なくなるため、ゼオライトよりも低温での再生が可能となり、省エネルギ効果が得られる。ここで、用途に応じてゼオライトとシリカゲルを合成する配合比を変えることが可能であり、例えばゼオライトとシリカゲルの配合比を８：２、あるいは７：３程度にすることにより、吸着、再生の速度が２割程度向上し、より高い加湿性能を確保することができる。
【００７５】
また、図１６の吸着エネルギ分布は、図中左側の吸着エネルギの小さい方から吸着量を積算したものであるが、（ａ）の終端カチオンがＮａのときは、水分の吸着している吸着エネルギが４０ｋｃａｌ／ｍｏｌ以上までの広い範囲にわたっているのに対し、（ｂ）の終端カチオンがＫのときには、２０ｋｃａｌ／ｍｏｌ以下の範囲でしか吸着していない。これは水分子がゼオライトへ吸着する位置などが起因すると考えられる。すなわち、Ｋカチオンの場合は、ポアフィーリングと呼ばれる吸着エネルギの小さい酸素の六員環への吸着だけであるが、Ｎａカチオンの場合は、吸着エネルギの大きいカチオン種静電場への吸着する水分子も存在するためである。ここで、例えば加湿量１Ｌ／ｈを確保するために、加熱容量１ｋＷの加熱手段によって脱離し得る吸着エネルギは約１３ｋｃａｌ／ｍｏｌと試算され、これ以上のエネルギで吸着している水分については、１ｋＷの加熱手段では脱離しないことになる。従って、図１６（ａ）のＮａカチオンの吸着エネルギ分布において、２０ｋｃａｌ／ｍｏｌ以上のエネルギで吸着している水分は加湿に寄与することはなく、一方、（ｂ）のＫカチオンの場合は、吸着しているほとんど全ての水分が加湿に寄与し、その量はどのＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３においてもＮａカチオンの倍程度となる。特に１０〜２０ｋｃａｌ／ｍｏｌにおいて吸着量の多い、ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３が２．５〜３．０のＹ型ゼオライトが望ましい。
【００７６】
さらに、ここでは例として１ｋＷという一定の加熱量に対する脱離水分量について述べたが、吸着エネルギの小さいＫカチオンのゼオライトを用いることにより、同じ水分量を脱離するのに必要な加熱量が少なくなる、すなわち低温再生が可能となるという省エネルギ効果もある。なおカオチンとは、ゼオライトの分子構造でイオン結合した陽イオンのことで、このカオチンを様々な物質でイオン交換することにより吸着特性が変化するので、目的に応じて終端カチオンを交換して吸着特性を改善することが可能となる。またここで、上記のようなＫカチオンのゼオライトを生成する際、比較的安価なＮａカチオンのゼオライトを用い、ＮａイオンをＫイオンに交換するのが一般的である。この際、なるべくＫイオンを多く、例えばＫイオン：Ｎａイオンを９０％：１０％とすれば、先述のように吸着エネルギが小さくなるので、一定の加熱量に対する水分脱離量の増加、あるいは一定の水分脱離量に必要な加熱容量の削減などの効果がある。また、Ｋイオンへの交換量を減らし、例えばＫイオン：Ｎａイオンを５０％：５０％程度とすれば、イオン交換にかかるコストを削減しつつ、吸着エネルギ低下の効果も期待できる。
【００７７】
以上のように、水分吸着手段に担持する吸着剤として、１．５〜２．５ｎｍ程度の細孔が多数設けられた多孔質ケイ素材料や、０．７ｎｍ程度の細孔が多数設けられたゼオライト系材料を使用することにより、一般的なゼオライトを使用するよりも吸着量が大幅に増加し、また再生空気生成に必要な加熱手段における投入熱量を軽減できるという省エネルギ効果も得られ、高性能な加湿運転のできる加湿装置、および加湿機能を有する空気調和機を得ることができる。また、ゼオライトとシリカゲルを混合し、ゼオライトの配合比を多くした材料を使用することにより、広い湿度範囲への対応が可能で、また吸着、再生の速度が向上するため、より高い加湿能力を確保することができ、また、ゼオライトの終端カチオンを、吸着エネルギの小さいＫカチオンとすることにより、一定の加熱量に対する加湿量が増加、あるいは一定の水分脱離量に必要な加熱容量の削減、すなわち低温再生が可能となり、加湿効率の高い加湿装置、および加湿機能を有する空気調和機を得ることができる。
【００７８】
実施の形態８．
図１７は、本発明の実施の形態８に係る水分吸着手段の概略設置図であり、５４は高湿空気用水分吸着手段、５５は低湿空気用水分吸着手段を示している。高湿空気用水分吸着手段５４と低湿空気用水分吸着手段５５の間には、両者に密着して水分吸着手段仕切板５６が設置されており、それぞれ領域５４ａと領域５４ｂ、および領域５５ａと領域５５ｂに分割されている。高湿空気用水分吸着手段５４に担持する吸着剤としては、例えば図１４に等温吸着線３７で示される第１の吸着剤、低湿空気用水分吸着手段５５に担持する吸着剤としては、例えば図１４に等温吸着線３８で示される第２の吸着剤がある。
図１８はこのときの空気相対湿度変化の概念図であり、（ａ）の５７は吸着時の空気相対湿度変化、（ｂ）の５８は再生時の空気相対湿度変化を示している。また、５９は吸着時の空気相対湿度（Φａｄｉｎ）、６０は再生時の空気相対湿度（Φｄｅｉｎ）を示し、Φ１、Φ２、Φ３は、それぞれ図１４に示す第１の相対湿度４０、第２の相対湿度４１、第３の相対湿度４２に対応する。
【００７９】
次に動作の一例について説明する。図１７に示されるような高湿空気用水分吸着手段５４、低湿空気用水分吸着手段５５、および水分吸着手段仕切板５６を、実施の形態１で説明した、図１〜図３の水分吸着手段２の位置に、高湿空気用水分吸着手段５４が、第１の送風手段３に対して上流側にくるように設置した場合を想定して説明する。このとき、図１７の＜Ａ＞および＜Ｂ＞は、図３のダンパ位置＜Ａ＞および＜Ｂ＞に対応する。加湿ユニット１の運転は、一般的に冬場の暖房時に室内が乾燥した際に必要となるため、室外空気は低温となる（例えば、暖房標準条件では７℃／８７％ＲＨ）。ダンパ位置＜Ａ＞のとき、吸着入口空気２０として、第１の吸気口１６より吸い込まれたこの低温外気は、第１の風路仕切板１０によって仕切られた第１層６の領域６ｂに入り、第１の風路切換ダンパ１４により領域１４ｃが閉塞されているため、開口部１４ｄより第２層７へ流入する。第２層７は第２の風路仕切板１１により、第３層８は第３の風路仕切板１２によって半円に仕切られており、またそれら２層に挟まれている高湿空気用水分吸着手段５４および低湿空気用水分吸着手段５５も、水分吸着手段仕切板５６によって同様に半円に分割されているため、開口部１４ｄから流入した外気は、領域７ｂ、５４ｂ、５５ｂ、８ｂの順で下方向に流れ、領域５４ｂおよび５５ｂ通過時に外気中の水分を吸着されて乾燥空気となる。乾燥空気となった外気は、第２の風路切換ダンパ１５により領域１５ｄが閉塞されているため、開口部１５ｂより第４の風路仕切板１３によって仕切られた第４層９の領域９ａへ流入し、その後第１の排気口１８より吸着出口空気２２として流出し、第１の送風手段３を経由して室外へ排気される。
【００８０】
一方、再生入口空気２１として、第２の吸気口１７より吸い込まれた低温外気は、第４の風路仕切板１３によって仕切られた第４層９の領域９ｂへ流入し、加熱手段５によって昇温されて高温低湿空気となったのち、第２の風路切換ダンパ１５により領域１５ｄが閉塞されているため、開口部１５ｃより第３層８へ流入する。第３層８は第３の風路仕切板１２により、第２層７は第２の風路仕切板１１によって半円に仕切られており、またそれら２層に挟まれている低湿空気用水分吸着手段５５および高湿空気用水分吸着手段５４も、水分吸着手段仕切板５６によって同様に半円に分割されているため、開口部１５ｃから流入した高温低湿空気は、領域８ａ、５５ａ、５４ａ、７ａの順で上方向に流れ、領域５５ａおよび５４ａ通過時に吸着されている水分が再生されて高湿空気となる。高湿空気となった外気は、第１の風路切換ダンパ１４により領域１４ｃが閉塞されているため、開口部１４ａより第１の風路仕切板１０によって仕切られた第１層６の領域６ａへ流入し、その後第２の排気口１９より再生出口空気２３として流出し、第２の送風手段４を経由して室内へ搬送されて、室内を加湿する。
【００８１】
次に、高湿空気用水分吸着手段５４および低湿空気用水分吸着手段５５の、領域５４ｂおよび５５ｂにおける吸着工程、領域５４ａおよび５５ａにおける再生工程が完了する程度の時間が経過した後、図３および図１７に示すダンパ位置を＜Ａ＞から＜Ｂ＞へと切り換える。このとき、吸着入口空気２０として、第１の吸気口１６より吸い込まれた低温外気は、第１の風路仕切板１０によって仕切られた第１層６の領域６ｂに入り、第１の風路切換ダンパ１４により領域１４ｄが閉塞されているため、開口部１４ｃより第２層７へ流入する。第２層７は第２の風路仕切板１１により、第３層８は第３の風路仕切板１２によって半円に仕切られており、またそれら２層に挟まれている高湿空気用水分吸着手段５４および低湿空気用水分吸着手段５５も、水分吸着手段仕切板５６によって同様に半円に分割されているため、開口部１４ｃから流入した外気は、領域７ａ、５４ａ、５５ａ、８ａの順で下方向に流れ、領域５４ａおよび５５ａがダンパ位置＜Ａ＞のときに水分を再生され乾燥しているため、領域５４ａおよび５５ａ通過時に外気中の水分を吸着されて乾燥空気となる。乾燥空気となった外気は、第２の風路切換ダンパ１５により領域１５ｃが閉塞されているため、開口部１５ａより第４の風路仕切板１３によって仕切られた第４層９の領域９ａへ流入し、その後第１の排気口１８より吸着出口空気２２として流出し、第１の送風手段３を経由して室外へ排気される。
【００８２】
一方、再生入口空気２１として、第２の吸気口１７より吸い込まれた低温外気は、第４の風路仕切板１３によって仕切られた第４層９の領域９ｂへ流入し、加熱手段５によって昇温されて高温低湿空気となったのち、第２の風路切換ダンパ１５により領域１５ｃが閉塞されているため、開口部１５ｄより第３層８へ流入する。第３層８は第３の風路仕切板１２により、第２層７は第２の風路仕切板１１によって半円に仕切られており、またそれら２層に挟まれている低湿空気用水分吸着手段５５および高湿空気用水分吸着手段５４も、水分吸着手段仕切板５６によって同様に半円に分割されているため、開口部１５ｄから流入した高温低湿空気は、領域８ｂ、５５ｂ、５４ｂ、７ｂの順で上方向に流れ、領域５５ｂおよび５４ｂ通過時にダンパ位置＜Ａ＞のときに吸着された水分が再生されて高湿空気となる。高湿空気となった外気は、第１の風路切換ダンパ１４により領域１４ｄが閉塞されているため、開口部１４ｂより第１の風路仕切板１０によって仕切られた第１層６の領域６ａへ流入し、その後第２の排気口１９より再生出口空気２３として流出し、第２の送風手段４を経由して室内へ搬送されて、室内を加湿する。
【００８３】
このとき、吸着工程となるダンパ位置＜Ａ＞のときの領域５４ｂと５５ｂ、およびダンパ位置＜Ｂ＞のときの領域５４ａと５５ａにおいて、図１８（ａ）の吸着時の空気相対湿度変化５７に示されるように、高湿空気用水分吸着手段５４に担持されている第１の吸着剤の平衡吸着量が多い相対湿度Φａｄｉｎ（５９）からΦ２（４１）の範囲では、多くの水分を吸着されるため、相対湿度は厚み方向に対して急激に低下していくが、相対湿度Φ２（４１）以下になるとほとんど変化しなくなる。これに対し、低湿空気用水分吸着手段５５に担持されている第２の吸着剤の平衡吸着量は、低湿度であるΦ３（４２）まで低下せず、かつ相対湿度Φ１（４０）からΦ３（４２）の範囲では第１の吸着剤より多いので、高湿空気用水分吸着手段５４から流出した相対湿度Φ１（４０）程度の低湿空気の水分は、低湿空気用水分吸着手段５５において、相対湿度がΦ３（４２）となる程度まで吸着されるため、高湿空気用水分吸着手段５４のみを使用する場合に対して、ｑ３−ｑ１だけ吸着量を増加させることができる。
【００８４】
一方、再生工程となるダンパ位置＜Ａ＞のときの領域５５ａと５４ａ、およびダンパ位置＜Ｂ＞のときの領域５５ｂと５４ｂにおいては、図１８（ｂ）の再生時の空気相対湿度変化５８に示されるように、再生入口空気２１である外気が加熱手段５により昇温されるため、相対湿度Φｄｅｉｎ（６０）がΦ３（４２）より小さくなり、低湿空気用水分吸着手段５５に担持されている第２の吸着剤の平衡吸着量が少ない相対湿度Φｄｅｉｎ（６０）からΦ３（４２）の範囲では、多くの水分が再生されるため、相対湿度は厚み方向に対して急激に増加していくが、相対湿度Φ３（４２）以上になるとほとんど変化しなくなる。これに対し、高湿空気用水分吸着手段５４に担持されている第１の吸着剤の平衡吸着量は、比較的高湿度であるΦ１（４０）まで上昇せず、かつ相対湿度Φ３（４２）からΦ１（４０）の範囲では第２の吸着剤より非常に少ないので、低湿空気用水分吸着手段５５から流出した相対湿度Φ３（４２）程度の低湿空気の水分は、高湿空気用水分吸着手段５４において、相対湿度がΦ２（４１）となる程度まで再生されるため、低湿空気用水分吸着手段５５のみを使用する場合に対して、ｑ２−ｑ３の吸着量差に相当する分の加湿量を増加させることができる。
【００８５】
このように、吸着工程における低湿空気の吸着に対しては、第２の吸着剤が担持されている低湿空気用水分吸着手段５５が、再生工程における高湿空気による再生に対しては、第１の吸着剤が担持されている高湿空気用水分吸着手段５４が互いに補うため、第１の吸着剤である多孔質ケイ素材料の細孔径はなるべく大きくし、第１の相対湿度Φ１（４０）および第２の相対湿度Φ２（４１）を大きくしたほうが望ましい。例えば細孔径を２．５ｎｍとすることにより、Φ１（４０）は４５％、Φ２（４１）は６０％となり、図１８（ｂ）に示される再生時において、高湿空気用水分吸着手段５４は、相対湿度６０％まで再生可能となるため、加湿量が大幅に増加するだけでなく、低温再生も可能となり、加熱手段５にて昇温に必要な熱量が軽減されるという省エネルギ効果も得られる。
【００８６】
図１７では、高湿空気用水分吸着手段５４と低湿空気用水分吸着手段５５を分離し、両者の間に水分吸着手段仕切板５６を密着して設置しているが、水分吸着手段仕切板５６は設置せず、高湿空気用水分吸着手段５４と低湿空気用水分吸着手段５５を接触させて設置してもよく、また一体型とし、表裏に別々の吸着剤を担持させてもよい。どちらの場合も空気漏洩を完全に防ぐことができるという効果があるが、接触させて設置する場合には、圧力損失が発生しないように、両者のハニカム基材のセル位置を合わせる必要がある。
【００８７】
また図１７、図１８では、低湿空気用水分吸着手段５５に担持する吸着剤を第２の吸着剤として説明したが、実施の形態７で説明した、図１５の等温吸着線４９を有し、終端カチオンを吸着エネルギの小さいＫ（カリウム）カチオンにしたゼオライトである第３の吸着剤を用いてもよい。この場合、比較的高湿度である相対湿度Φ４（５０）までの吸着量が少ないため、図１８（ｂ）に示される再生時において、Φｄｅｉｎ（６０）がΦ４（５０）より小さければ低湿空気用水分吸着手段５５において再生が可能となり、また一定の加熱量に対する再生量を増加、あるいは一定の水分脱離量に必要な加熱容量を削減できるので、加湿効率を向上することができる。
【００８８】
以上のように、水分吸着手段として、相対湿度に対する平衡吸着量の変化率が、比較的高湿度の範囲で急激に変化する第１の吸着剤を担持した高湿用水分吸着手段と、低湿度で急激に変化する第２の吸着剤を担持した低湿用水分吸着手段とを直列に配置し、吸着空気を高湿用水分吸着手段側から、再生空気を低湿用水分吸着手段側から供給することにより、それぞれの吸着剤に適した相対湿度範囲で吸着、再生が行われ、かつ相互に吸着量を補うため、１種類の吸着剤を使用するよりも加湿能力が向上し、また比較的高湿度の空気で再生できるため、一定の加熱量に対する加湿量が増加、あるいは一定の水分脱離量に必要な加熱容量の削減、すなわち低温再生が可能となり、加湿効率の高い加湿装置、および加湿機能を有する空気調和機を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本発明の実施の形態１に係る加湿装置の概略構成図。
【図２】本発明の実施の形態１に係る加湿装置の水分吸着手段を通る風路の構成を示す詳細図。
【図３】本発明の実施の形態１に係る加湿装置の動作を説明するために示した図２の各風路構成部品の平面図。
【図４】本発明の実施の形態１に係る加湿装置における風路切換ダンパの変形例を示す構成図。
【図５】本発明の実施の形態２に係る加湿装置の水分吸着手段を通る風路の構成を示す詳細図。
【図６】本発明の実施の形態２に係る加湿装置の動作を説明するために示した図５の各風路構成部品の平面図。
【図７】本発明の実施の形態２に係る加湿装置の別の動作を説明するために示した図５の各風路構成部品の平面図。
【図８】本発明の実施の形態３に係る加湿装置の概略構成図。
【図９】本発明の実施の形態３に係る加湿装置の水分吸着手段を通る風路の構成を示す詳細図。
【図１０】本発明の実施の形態３に係る加湿装置の動作を説明するために示した図９の各風路構成部品の平面図。
【図１１】本発明の実施の形態４に係る加湿機能を有する空気調和機における室外側の概略構成図。
【図１２】本発明の実施の形態５に係る加湿機能を有する空気調和機における加湿装置の概略設置図。
【図１３】本発明の実施の形態６に係る加湿機能を有する空気調和機における加湿装置の概略設置図。
【図１４】本発明の実施の形態７に係る水分吸着手段に担持される各種吸着剤（第１の吸着剤、第２の吸着剤）の等温吸着線の概念図。
【図１５】本発明の実施の形態７に係る水分吸着手段に担持される、シリカゲルとゼオライトを混合し、それらの配合比を変化させた吸着剤の等温吸着線の概念図。
【図１６】本発明の実施の形態７に係るゼオライトの各終端カチオン種による吸着エネルギ分布の解析結果の概略図。
【図１７】本発明の実施の形態８に係る水分吸着手段の概略設置図。
【図１８】本発明の実施の形態８に係る水分吸着手段における空気相対湿度変化の概念図。
【符号の説明】
【００９０】
１ 加湿ユニット、２ 水分吸着手段、３ 第１の送風手段、４ 第２の送風手段、
５ 加熱手段、６ 第１層、７ 第２層、８ 第３層、９ 第４層、１０ 第１の風路仕切板、１１ 第２の風路仕切板、１２ 第３の風路仕切板、１３ 第４の風路仕切板、１４ 第１の風路切換ダンパ（第１の風路切換手段）、１５ 第２の風路切換ダンパ（第２の風路切換手段）、１６ 第１の吸気口、１７ 第２の吸気口、１８ 第１の排気口、１９ 第２の排気口、２０ 吸着入口空気、２１ 再生入口空気、２２ 吸着出口空気、２３ 再生出口空気、２４ 第１の４風路仕切板、２５ 第２の４風路仕切板、２６ 室外機、２７ 圧縮機、２８ 室外機熱交換器、２９ 室外機送風機、３０ 膨張弁、３１ 建物の外壁、３２ 壁穴、３３ 室外排気口、３４ 室内接続口、３５ 建物の内壁、３６ 一般的なゼオライトの等温吸着線、３７ 第１の吸着剤の等温吸着線、３８ 第２の吸着剤の等温吸着線、３９ 第０の相対湿度、４０ 第１の相対湿度、４１ 第２の相対湿度、４２ 第３の相対湿度、４３ 第０の相対湿度における平衡吸着量、４４ 第１の相対湿度における平衡吸着量、４５ 第２の相対湿度における平衡吸着量、４６ 第３の相対湿度における平衡吸着量、４７ シリカゲル１００％の等温吸着線、４８ ゼオライト１００％の等温吸着線、４９ 第３の吸着剤の等温吸着線、５０ 第４の相対湿度、５１ ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３小のときの吸着水分量積分値、５２ ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３中のときの吸着水分量積分値、５３ ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３大のときの吸着水分量積分値、５４ 高湿空気用水分吸着手段、５５ 低湿空気用水分吸着手段、５６ 水分吸着手段仕切板、５７ 吸着時の空気相対湿度変化、５８ 再生時の空気相対湿度変化、５９ 吸着時の入口空気相対湿度、６０ 再生時の入口空気相対湿度、７０ 第１の風路分割手段、７１ 第２の風路分割手段、７２ 第３の風路分割手段、７３ 第４の風路分割手段。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気中の水分を吸着及び再生する吸着剤が担持された水分吸着手段と、前記水分吸着手段に流入させる空気を加熱する加熱手段と、外気を吸入し、前記水分吸着手段を通り室外へ排気する第１の送風手段と、外気を吸入し、前記加熱手段及び前記水分吸着手段を通り室内へ送風する第２の送風手段とを備えた加湿装置であって、
前記水分吸着手段を挟んで片側に２層ずつ設置され、風路をそれぞれ２分割する風路仕切板を有する、第１及び第２の風路分割手段と、第３及び第４の風路分割手段と、
前記第１及び第２の風路分割手段の間、並びに前記第３及び第４の風路分割手段の間にそれぞれ設置され、対角状に設けられた１対のダンパと１対の開口部とを有する第１及び第２の風路切換手段とを備え、
前記水分吸着手段は風路内に固定して設置され、
前記第２及び第３の風路分割手段の風路仕切板は、前記水分吸着手段の表面に密着していることを特徴とする加湿装置。
【請求項２】
前記第２及び第３の風路分割手段の風路仕切板は、平行に設置され、
前記第１及び第４の風路分割手段の風路仕切板は、前記第２及び第３の風路分割手段の風路仕切板に対して垂直に設置されていることを特徴とする請求項１記載の加湿装置。
【請求項３】
前記水分吸着手段は円柱形状を有し、前記第１及び第２の風路切換手段のダンパは、２つの中心角９０゜の扇形の平板が中心にて対角方向に接続された形態であり、かつ、９０゜異なる角度で対角方向に設置されていることを特徴とする請求項１または２記載の加湿装置。
【請求項４】
前記第１の風路分割手段の風路仕切板によって分割された２風路のうち、前記第１の送風手段と連通する一方の風路側に外気を吸入する第１の吸気口、前記第２の送風手段と連通する他方の風路側に室内へ通風する室内接続口を設け、
前記第４の風路分割手段の風路仕切板によって分割された２風路のうち、前記第２の送風手段と連通する一方の風路側に前記加熱手段及び外気を吸入する第２の吸気口、前記第１の送風手段と連通する他方の風路側に室外へ排気する排気口を設け、
前記第１の送風手段により、前記第１の吸気口から外気を吸入し、前記水分吸着手段を通り、前記排気口から室外へ排気する空気流の方向と、前記第２の送風手段により、前記第２の吸気口から外気を吸入し、前記加熱手段および前記水分吸着手段を通り、前記室内接続口から室内へ通風する空気流の方向が、前記水分吸着手段を通過する際に逆方向となることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の加湿装置。
【請求項５】
前記第１及び第２の風路切換手段を、同一方向または正逆方向に９０°の回転角で連動して回転させることにより風路切換を行うことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の加湿装置。
【請求項６】
前記第１及び第２の風路切換手段のダンパは、扇形平板の両端側半径部分全体に、前記第１及び第３の風路分割手段の風路仕切板または前記第２及び第４の風路分割手段の風路仕切板に当接する突起を備え、前記第１及び第２の風路切換手段が連動して９０°の正逆回転を繰り返すことにより風路切換を行うことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の加湿装置。
【請求項７】
前記第１の吸気口は、前記第１の風路切換手段の一方の開口部に、及び、前記第１及び第２の風路分割手段の風路仕切板によって分割された一方の領域に跨って設置され、前記室内接続口は、前記第１の風路切換手段の他方の開口部に、及び、前記第１及び第２の風路分割手段の風路仕切板によって分割された他方の領域に跨って設置され、前記第２の吸気口は、前記第２の風路切換手段の一方の開口部に、及び、前記第３及び第４の風路分割手段の風路仕切板によって分割された一方の領域に跨って設置され、前記排気口は、前記第２の風路切換手段の他方の開口部に、及び、前記第３及び第４の風路分割手段の風路仕切板によって分割された他方の領域に跨って設置されたことを特徴とする請求項４乃至６のいずれかに記載の加湿装置。
【請求項８】
前記第１及び第２の風路切換手段、前記第１の吸気口、前記室内接続口、前記第２の吸気口、及び前記排気口が、連動して同一方向に９０°回転することにより風路切換を行うことを特徴とする請求項７記載の加湿装置。
【請求項９】
前記第１及び第２の風路切換手段のダンパは、それぞれ前記第１及び第２の風路分割手段の風路仕切板と、前記第３及び第４の風路分割手段の風路仕切板とに固定して設置され、前記第１の吸気口、前記室内接続口、前記第２の吸気口、及び前記排気口が、連動して１８０°回転することにより風路切換を行うことを特徴とする請求項７記載の加湿装置。
【請求項１０】
前記水分吸着手段は直方体形状を有し、前記第１及び第２の風路切換手段のダンパは、２つのＬ字型の板がＬ字の角部にて対角方向に接続され、かつ、９０゜異なる対角方向に設置されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の加湿装置。
【請求項１１】
前記第１及び第２の風路切換手段のダンパは、それぞれ前記第２及び第３の風路分割手段の風路仕切板を形成するように一体に構成されたことを特徴とする請求項１０記載の加湿装置。
【請求項１２】
空気中の水分を吸着及び再生する吸着剤が担持された水分吸着手段と、前記水分吸着手段に流入させる空気を加熱する加熱手段と、外気を吸入し、前記水分吸着手段を通り室外へ排気する第１の送風手段と、外気を吸入し、前記加熱手段及び前記水分吸着手段を通り室内へ送風する第２の送風手段とを備えた加湿装置であって、
前記水分吸着手段を挟んで片側に２層ずつ設置され、風路をそれぞれ２分割する風路仕切板を有する、第１及び第２の風路分割手段と、第３及び第４の風路分割手段と、
前記第１及び第２の風路分割手段の間、並びに前記第３及び第４の風路分割手段の間にそれぞれ設置され、対角状に設けられた１対のダンパと１対の開口部とを有する第１及び第２の風路切換手段とを備え、
前記水分吸着手段は風路内に固定して設置され、
前記第２及び第３の風路分割手段の風路仕切板は、前記水分吸着手段の表面に密着している前記水分吸着手段は直方体形状を有し、前記第１及び第２の風路切換手段のダンパは、２つのＬ字型の板がＬ字の角部にて対角方向に接続され、かつ、９０゜異なる対角方向に設置されていることを特徴とする加湿装置。
【請求項１３】
前記第１及び第２の風路切換手段のダンパは、それぞれ前記第２及び第３の風路分割手段の風路仕切板を形成するように一体に構成されたことを特徴とする請求項１２記載の加湿装置。
【請求項１４】
前記水分吸着手段に担持される吸着剤として、１．５〜２．５ナノメートルの孔径の細孔が多数設けられたケイ素材料で構成され、低湿度である第１の相対湿度と該第１の相対湿度よりも高湿度である第２の相対湿度との範囲における相対湿度に対する水分の平衡吸着量の変化率が前記相対湿度の範囲外における相対湿度に対する前記平衡吸着量の前記変化率よりも大きく、かつ、前記第１の相対湿度および前記第２の相対湿度が３０％から６０％の範囲であるような吸着特性を有する第１の吸着剤を使用したことを特徴とする請求項１乃至１３のいずれかに記載の加湿装置。
【請求項１５】
前記水分吸着手段に担持される吸着剤として、０．７ナノメートルの孔径の細孔が多数設けられたゼオライト系の材料で構成され、前記第１の相対湿度よりも低湿度である第３の相対湿度以下の範囲における相対湿度に対する水分の平衡吸着量の変化率が、前記第３の相対湿度以上の範囲における相対湿度に対する前記平衡吸着量の前記変化率よりも大きい吸着特性を有する第２の吸着剤を使用したことを特徴とする請求項１乃至１３のいずれかに記載の加湿装置。
【請求項１６】
前記水分吸着手段に担持される吸着剤として、ゼオライトとシリカゲルを混合したものであって、ゼオライトの配合比を多くして合成したものとし、前記ゼオライトの終端カチオン種を、カリウムが５０％以上の比率とした第３の吸着剤を使用したことを特徴とする請求項１乃至１３のいずれかに記載の加湿装置。
【請求項１７】
前記水分吸着手段として、異なる吸着剤が担持された第１の水分吸着手段、第２の水分吸着手段が直列に配置され、前記第１の送風手段に対して上流側に、前記第１の水分吸着手段が配置されることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれかに記載の加湿装置。
【請求項１８】
前記第１の水分吸着手段に担持される吸着剤として、前記第１の吸着剤を使用したことを特徴とする請求項１７記載の加湿装置。
【請求項１９】
前記第２の水分吸着手段に担持される吸着剤として、前記第２の吸着剤を使用したことを特徴とする請求項１７記載の加湿装置。
【請求項２０】
前記第２の水分吸着手段に担持される吸着剤として、前記第３の吸着剤を使用したことを特徴とする請求項１７記載の加湿装置。
【請求項２１】
圧縮機、室内側熱交換器、室外側熱交換器、膨張弁からなるヒートポンプサイクルを有し、前記圧縮機、前記室外側熱交換器、前記膨張弁を内蔵した室外機と、前記室内側熱交換器を内蔵した室内機とを冷媒配管にて接続してなる空気調和機において、
請求項１乃至２０のいずれかに記載の前記加湿装置を、前記室外機と一体化して設置することを特徴とする加湿機能を有する空気調和機。
【請求項２２】
圧縮機、室内側熱交換器、室外側熱交換器、膨張弁からなるヒートポンプサイクルを有し、前記圧縮機、前記室外側熱交換器、前記膨張弁を内蔵した室外機と、前記室内側熱交換器を内蔵した室内機とを冷媒配管にて接続してなる空気調和機において、
請求項１乃至２０のいずれかに記載の前記加湿装置を、前記冷媒配管を貫通させる壁穴付近の室外側に設置し、前記加湿装置の前記第２の送風手段により室内へ送風するための室内接続口を前記壁穴に対面させることを特徴とする加湿機能を有する空気調和機。
【請求項２３】
圧縮機、室内側熱交換器、室外側熱交換器、膨張弁からなるヒートポンプサイクルを有し、前記圧縮機、前記室外側熱交換器、前記膨張弁を内蔵した室外機と、前記室内側熱交換器を内蔵した室内機とを冷媒配管にて接続してなる空気調和機において、
請求項１乃至２０のいずれかに記載の前記加湿装置を、前記冷媒配管を貫通させる壁穴付近の室内側に設置し、前記加湿装置の前記第１の送風手段及び前記第２の送風手段は室内空気を吸入するとともに、前記第１の送風手段により室外へ排気する排気口を前記壁穴に対面させることを特徴とする加湿機能を有する空気調和機。
【請求項２４】
前記水分吸着手段に担持される吸着剤として、１．５〜２．５ナノメートルの孔径の細孔が多数設けられたケイ素材料で構成され、低湿度である第１の相対湿度と該第１の相対湿度よりも高湿度である第２の相対湿度との範囲における相対湿度に対する水分の平衡吸着量の変化率が前記相対湿度の範囲外における相対湿度に対する前記平衡吸着量の前記変化率よりも大きく、かつ、前記第１の相対湿度および前記第２の相対湿度が３０％から６０％の範囲であるような吸着特性を有する第１の吸着剤を使用したことを特徴とする請求項２１乃至２３のいずれかに記載の加湿機能を有する空気調和機。
【請求項２５】
前記水分吸着手段に担持される吸着剤として、０．７ナノメートルの孔径の細孔が多数設けられたゼオライト系の材料で構成され、前記第１の相対湿度よりも低湿度である第３の相対湿度以下の範囲における相対湿度に対する水分の平衡吸着量の変化率が、前記第３の相対湿度以上の範囲における相対湿度に対する前記平衡吸着量の前記変化率よりも大きい吸着特性を有する第２の吸着剤を使用したことを特徴とする請求項２１乃至２３のいずれかに記載の加湿機能を有する空気調和機。
【請求項２６】
前記水分吸着手段に担持される吸着剤として、ゼオライトとシリカゲルを混合したものであって、ゼオライトの配合比を多くして合成したものとし、前記ゼオライトの終端カチオン種を、カリウムが５０％以上の比率とした第３の吸着剤を使用したことを特徴とする請求項２１乃至２３のいずれかに記載の加湿機能を有する空気調和機。
【請求項２７】
前記水分吸着手段として、異なる吸着剤が担持された第１の水分吸着手段、第２の水分吸着手段が直列に配置され、前記第１の送風手段に対して上流側に、前記第１の水分吸着手段が配置されることを特徴とする請求項２１乃至２３のいずれかに記載の加湿機能を有する空気調和機。
【請求項１】
空気中の水分を吸着及び再生する吸着剤が担持された水分吸着手段と、前記水分吸着手段に流入させる空気を加熱する加熱手段と、外気を吸入し、前記水分吸着手段を通り室外へ排気する第１の送風手段と、外気を吸入し、前記加熱手段及び前記水分吸着手段を通り室内へ送風する第２の送風手段とを備えた加湿装置であって、
前記水分吸着手段を挟んで片側に２層ずつ設置され、風路をそれぞれ２分割する風路仕切板を有する、第１及び第２の風路分割手段と、第３及び第４の風路分割手段と、
前記第１及び第２の風路分割手段の間、並びに前記第３及び第４の風路分割手段の間にそれぞれ設置され、対角状に設けられた１対のダンパと１対の開口部とを有する第１及び第２の風路切換手段とを備え、
前記水分吸着手段は風路内に固定して設置され、
前記第２及び第３の風路分割手段の風路仕切板は、前記水分吸着手段の表面に密着していることを特徴とする加湿装置。
【請求項２】
前記第２及び第３の風路分割手段の風路仕切板は、平行に設置され、
前記第１及び第４の風路分割手段の風路仕切板は、前記第２及び第３の風路分割手段の風路仕切板に対して垂直に設置されていることを特徴とする請求項１記載の加湿装置。
【請求項３】
前記水分吸着手段は円柱形状を有し、前記第１及び第２の風路切換手段のダンパは、２つの中心角９０゜の扇形の平板が中心にて対角方向に接続された形態であり、かつ、９０゜異なる角度で対角方向に設置されていることを特徴とする請求項１または２記載の加湿装置。
【請求項４】
前記第１の風路分割手段の風路仕切板によって分割された２風路のうち、前記第１の送風手段と連通する一方の風路側に外気を吸入する第１の吸気口、前記第２の送風手段と連通する他方の風路側に室内へ通風する室内接続口を設け、
前記第４の風路分割手段の風路仕切板によって分割された２風路のうち、前記第２の送風手段と連通する一方の風路側に前記加熱手段及び外気を吸入する第２の吸気口、前記第１の送風手段と連通する他方の風路側に室外へ排気する排気口を設け、
前記第１の送風手段により、前記第１の吸気口から外気を吸入し、前記水分吸着手段を通り、前記排気口から室外へ排気する空気流の方向と、前記第２の送風手段により、前記第２の吸気口から外気を吸入し、前記加熱手段および前記水分吸着手段を通り、前記室内接続口から室内へ通風する空気流の方向が、前記水分吸着手段を通過する際に逆方向となることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の加湿装置。
【請求項５】
前記第１及び第２の風路切換手段を、同一方向または正逆方向に９０°の回転角で連動して回転させることにより風路切換を行うことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の加湿装置。
【請求項６】
前記第１及び第２の風路切換手段のダンパは、扇形平板の両端側半径部分全体に、前記第１及び第３の風路分割手段の風路仕切板または前記第２及び第４の風路分割手段の風路仕切板に当接する突起を備え、前記第１及び第２の風路切換手段が連動して９０°の正逆回転を繰り返すことにより風路切換を行うことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の加湿装置。
【請求項７】
前記第１の吸気口は、前記第１の風路切換手段の一方の開口部に、及び、前記第１及び第２の風路分割手段の風路仕切板によって分割された一方の領域に跨って設置され、前記室内接続口は、前記第１の風路切換手段の他方の開口部に、及び、前記第１及び第２の風路分割手段の風路仕切板によって分割された他方の領域に跨って設置され、前記第２の吸気口は、前記第２の風路切換手段の一方の開口部に、及び、前記第３及び第４の風路分割手段の風路仕切板によって分割された一方の領域に跨って設置され、前記排気口は、前記第２の風路切換手段の他方の開口部に、及び、前記第３及び第４の風路分割手段の風路仕切板によって分割された他方の領域に跨って設置されたことを特徴とする請求項４乃至６のいずれかに記載の加湿装置。
【請求項８】
前記第１及び第２の風路切換手段、前記第１の吸気口、前記室内接続口、前記第２の吸気口、及び前記排気口が、連動して同一方向に９０°回転することにより風路切換を行うことを特徴とする請求項７記載の加湿装置。
【請求項９】
前記第１及び第２の風路切換手段のダンパは、それぞれ前記第１及び第２の風路分割手段の風路仕切板と、前記第３及び第４の風路分割手段の風路仕切板とに固定して設置され、前記第１の吸気口、前記室内接続口、前記第２の吸気口、及び前記排気口が、連動して１８０°回転することにより風路切換を行うことを特徴とする請求項７記載の加湿装置。
【請求項１０】
前記水分吸着手段は直方体形状を有し、前記第１及び第２の風路切換手段のダンパは、２つのＬ字型の板がＬ字の角部にて対角方向に接続され、かつ、９０゜異なる対角方向に設置されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の加湿装置。
【請求項１１】
前記第１及び第２の風路切換手段のダンパは、それぞれ前記第２及び第３の風路分割手段の風路仕切板を形成するように一体に構成されたことを特徴とする請求項１０記載の加湿装置。
【請求項１２】
空気中の水分を吸着及び再生する吸着剤が担持された水分吸着手段と、前記水分吸着手段に流入させる空気を加熱する加熱手段と、外気を吸入し、前記水分吸着手段を通り室外へ排気する第１の送風手段と、外気を吸入し、前記加熱手段及び前記水分吸着手段を通り室内へ送風する第２の送風手段とを備えた加湿装置であって、
前記水分吸着手段を挟んで片側に２層ずつ設置され、風路をそれぞれ２分割する風路仕切板を有する、第１及び第２の風路分割手段と、第３及び第４の風路分割手段と、
前記第１及び第２の風路分割手段の間、並びに前記第３及び第４の風路分割手段の間にそれぞれ設置され、対角状に設けられた１対のダンパと１対の開口部とを有する第１及び第２の風路切換手段とを備え、
前記水分吸着手段は風路内に固定して設置され、
前記第２及び第３の風路分割手段の風路仕切板は、前記水分吸着手段の表面に密着している前記水分吸着手段は直方体形状を有し、前記第１及び第２の風路切換手段のダンパは、２つのＬ字型の板がＬ字の角部にて対角方向に接続され、かつ、９０゜異なる対角方向に設置されていることを特徴とする加湿装置。
【請求項１３】
前記第１及び第２の風路切換手段のダンパは、それぞれ前記第２及び第３の風路分割手段の風路仕切板を形成するように一体に構成されたことを特徴とする請求項１２記載の加湿装置。
【請求項１４】
前記水分吸着手段に担持される吸着剤として、１．５〜２．５ナノメートルの孔径の細孔が多数設けられたケイ素材料で構成され、低湿度である第１の相対湿度と該第１の相対湿度よりも高湿度である第２の相対湿度との範囲における相対湿度に対する水分の平衡吸着量の変化率が前記相対湿度の範囲外における相対湿度に対する前記平衡吸着量の前記変化率よりも大きく、かつ、前記第１の相対湿度および前記第２の相対湿度が３０％から６０％の範囲であるような吸着特性を有する第１の吸着剤を使用したことを特徴とする請求項１乃至１３のいずれかに記載の加湿装置。
【請求項１５】
前記水分吸着手段に担持される吸着剤として、０．７ナノメートルの孔径の細孔が多数設けられたゼオライト系の材料で構成され、前記第１の相対湿度よりも低湿度である第３の相対湿度以下の範囲における相対湿度に対する水分の平衡吸着量の変化率が、前記第３の相対湿度以上の範囲における相対湿度に対する前記平衡吸着量の前記変化率よりも大きい吸着特性を有する第２の吸着剤を使用したことを特徴とする請求項１乃至１３のいずれかに記載の加湿装置。
【請求項１６】
前記水分吸着手段に担持される吸着剤として、ゼオライトとシリカゲルを混合したものであって、ゼオライトの配合比を多くして合成したものとし、前記ゼオライトの終端カチオン種を、カリウムが５０％以上の比率とした第３の吸着剤を使用したことを特徴とする請求項１乃至１３のいずれかに記載の加湿装置。
【請求項１７】
前記水分吸着手段として、異なる吸着剤が担持された第１の水分吸着手段、第２の水分吸着手段が直列に配置され、前記第１の送風手段に対して上流側に、前記第１の水分吸着手段が配置されることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれかに記載の加湿装置。
【請求項１８】
前記第１の水分吸着手段に担持される吸着剤として、前記第１の吸着剤を使用したことを特徴とする請求項１７記載の加湿装置。
【請求項１９】
前記第２の水分吸着手段に担持される吸着剤として、前記第２の吸着剤を使用したことを特徴とする請求項１７記載の加湿装置。
【請求項２０】
前記第２の水分吸着手段に担持される吸着剤として、前記第３の吸着剤を使用したことを特徴とする請求項１７記載の加湿装置。
【請求項２１】
圧縮機、室内側熱交換器、室外側熱交換器、膨張弁からなるヒートポンプサイクルを有し、前記圧縮機、前記室外側熱交換器、前記膨張弁を内蔵した室外機と、前記室内側熱交換器を内蔵した室内機とを冷媒配管にて接続してなる空気調和機において、
請求項１乃至２０のいずれかに記載の前記加湿装置を、前記室外機と一体化して設置することを特徴とする加湿機能を有する空気調和機。
【請求項２２】
圧縮機、室内側熱交換器、室外側熱交換器、膨張弁からなるヒートポンプサイクルを有し、前記圧縮機、前記室外側熱交換器、前記膨張弁を内蔵した室外機と、前記室内側熱交換器を内蔵した室内機とを冷媒配管にて接続してなる空気調和機において、
請求項１乃至２０のいずれかに記載の前記加湿装置を、前記冷媒配管を貫通させる壁穴付近の室外側に設置し、前記加湿装置の前記第２の送風手段により室内へ送風するための室内接続口を前記壁穴に対面させることを特徴とする加湿機能を有する空気調和機。
【請求項２３】
圧縮機、室内側熱交換器、室外側熱交換器、膨張弁からなるヒートポンプサイクルを有し、前記圧縮機、前記室外側熱交換器、前記膨張弁を内蔵した室外機と、前記室内側熱交換器を内蔵した室内機とを冷媒配管にて接続してなる空気調和機において、
請求項１乃至２０のいずれかに記載の前記加湿装置を、前記冷媒配管を貫通させる壁穴付近の室内側に設置し、前記加湿装置の前記第１の送風手段及び前記第２の送風手段は室内空気を吸入するとともに、前記第１の送風手段により室外へ排気する排気口を前記壁穴に対面させることを特徴とする加湿機能を有する空気調和機。
【請求項２４】
前記水分吸着手段に担持される吸着剤として、１．５〜２．５ナノメートルの孔径の細孔が多数設けられたケイ素材料で構成され、低湿度である第１の相対湿度と該第１の相対湿度よりも高湿度である第２の相対湿度との範囲における相対湿度に対する水分の平衡吸着量の変化率が前記相対湿度の範囲外における相対湿度に対する前記平衡吸着量の前記変化率よりも大きく、かつ、前記第１の相対湿度および前記第２の相対湿度が３０％から６０％の範囲であるような吸着特性を有する第１の吸着剤を使用したことを特徴とする請求項２１乃至２３のいずれかに記載の加湿機能を有する空気調和機。
【請求項２５】
前記水分吸着手段に担持される吸着剤として、０．７ナノメートルの孔径の細孔が多数設けられたゼオライト系の材料で構成され、前記第１の相対湿度よりも低湿度である第３の相対湿度以下の範囲における相対湿度に対する水分の平衡吸着量の変化率が、前記第３の相対湿度以上の範囲における相対湿度に対する前記平衡吸着量の前記変化率よりも大きい吸着特性を有する第２の吸着剤を使用したことを特徴とする請求項２１乃至２３のいずれかに記載の加湿機能を有する空気調和機。
【請求項２６】
前記水分吸着手段に担持される吸着剤として、ゼオライトとシリカゲルを混合したものであって、ゼオライトの配合比を多くして合成したものとし、前記ゼオライトの終端カチオン種を、カリウムが５０％以上の比率とした第３の吸着剤を使用したことを特徴とする請求項２１乃至２３のいずれかに記載の加湿機能を有する空気調和機。
【請求項２７】
前記水分吸着手段として、異なる吸着剤が担持された第１の水分吸着手段、第２の水分吸着手段が直列に配置され、前記第１の送風手段に対して上流側に、前記第１の水分吸着手段が配置されることを特徴とする請求項２１乃至２３のいずれかに記載の加湿機能を有する空気調和機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
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【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２００９−１９８０２８（Ｐ２００９−１９８０２８Ａ）
【公開日】平成２１年９月３日（２００９．９．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３７７６３（Ｐ２００８−３７７６３）
【出願日】平成２０年２月１９日（２００８．２．１９）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年９月３日（２００９．９．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月１９日（２００８．２．１９）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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