(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハニカム状に形成し、水分を吸湿する吸湿剤と導電性材料とを混合した担持体を表面に担持させた吸湿用素子を設けた複数のロータと、
上記ロータ毎に、給電により吸湿用素子を加熱する給電手段と、
複数の上記ロータの中から除湿用として使用するロータ、および再生用として使用するロータをそれぞれ選択する選択手段と、
被除湿空気の流れを、前記選択手段により選択されている除湿用として使用するロータの吸湿用素子を通過する方向に切り換える第１の送風方向変更手段と、
再生空気の流れを、前記選択手段により選択されている再生用として使用するロータの吸湿用素子を通過する方向に切り換える第２の送風方向変更手段と、を備え、
前記選択手段は、所定のタイミングで除湿用として使用するロータ、および再生用として使用するロータの選択を変更する手段であり、
前記給電手段は、前記選択手段により選択されている再生用として使用するロータの吸湿用素子に対してのみ給電する手段である空調機器。
【請求項２】
上記吸湿用素子の吸湿剤は、シリカゲル、ゼオライト、活性化アルミナ、または吸湿性のある塩類である請求項１に記載の空調機器。
【請求項３】
上記吸湿用素子の導電性材料は、カーボンブラックや銀、銅などの金属粉末である請求項１または２に記載の空調機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、通過する空気から水分を吸湿する吸湿用素子を適用した空調機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、空気中の水分量（湿度）を調整する除湿機等の空調機器には通過する空気から水分を吸湿する吸湿用素子が設けられている。図５は連続運転が可能な従来の連続式乾湿除湿機の概念を示す構成図である。図において、２１は吸湿用素子、２２は除湿ファン、２３は再生ファン、２４はヒータである。本体において、除湿ファン２２の運転を開始することによって図に示す被除湿空気の流れが生じ、再生ファン２３の運転を開始することによって図に示す再生空気の流れが生じる。上記被除湿空気は吸湿用素子２１における除湿領域２１ａを通過し、上記再生空気は吸湿用素子２１の再生領域２１ｂ（図にハッチングで示す領域）を通過する。なお、吸湿用素子２１は図示していないモータによって回転駆動されており、吸湿用素子２１における上記除湿領域２１ａおよび再生領域２１ｂについては連続的に変化している。すなわち、吸湿用素子２１における上記除湿領域２１ａおよび再生領域２１ｂについては固定的に決めれた領域ではなく、被除湿空気が通過する領域が除湿領域２１ａとなり、再生空気が通過する領域が再生領域２１ｂとなる。さらに、吸湿用素子２１はハニカム状に形成したロータであり、ハニカム表面に吸湿剤を担持させた構成である。
【０００３】
上記構成の除湿機では、除湿ファン２２の運転によって本体外部から取り込まれた被除湿空気は吸湿用素子２１（除湿領域２１ａ）を通過する際に、吸湿用素子２１に担持させた吸湿剤に水分が吸湿され、乾燥した空気となって放出される。
【０００４】
また、再生ファン２３の運転によって再生空気が吸湿用素子２１（再生領域２１ｂ）を通過する。再生空気は、吸湿用素子２１を通過する前にヒータ２４によって２００〜２５０℃に温められており、吸湿用素子２１を通過する際に該吸湿用素子２１を加熱して吸湿材から水分（主に、上記被除湿空気から吸湿した水分）を奪い、湿った空気となって放出される。これにより、吸湿用素子２１は上記被除湿空気から吸湿した水分が取り除かれた状態に戻る（吸湿用素子２１は再生される。）。
【０００５】
そして、被除湿空気を室内に放出する装置では（再生空気を室外に放出する。）室内の除湿・乾燥が行え、逆に再生空気を室内に放出する装置では（被除湿空気を室外に放出する。）室内の加湿が行える。なお、再生空気については本体に設けた凝縮器で吸湿用素子２１を通過した再生空気の水分を結露させて乾燥した再生空気に戻すことによって、再生空気を本体内部で循環させる（本体外部に放出しない）構成の除湿機もある。また、上述したように吸湿用素子２１を回転駆動することによって、吸湿用素子２１における除湿領域２１ａおよび再生領域２１ｂを連続的に変化させているので、本体の連続運転が可能である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、水分を吸湿した吸湿用素子２１を再生するためには、吸湿用素子２１を加熱して温度を高める必要があり、従来の方式は上述したようにヒータ１４によって温めた再生空気を通過させる方式であった。すなわち、空気を介して吸湿用素子２１を加熱していたため、吸湿素子２１の加熱にはヒータ１４において発生させた熱の一部しか利用されておらず（エネルギーロスが大きく）、ランニングコストが嵩むという問題があった。
【０００７】
そして、上記問題を解決するものとして、図６に示すように帯板状の活性炭紙３１の表面に断面が波形の活性炭紙３２を貼着し、帯板上の吸湿材３１の背面側に面発熱体３３を間欠状に添設するとともに吸湿材３４を担持させ、これを巻回してロータにした吸湿用素子が提案されている（特公平５−４５７６号公報）。しかし、この吸湿用素子では断面が波形の活性炭紙３２には、面発熱体３３で発生した熱が空気を介在した対流の熱伝達が主流となって伝達されるため、熱伝達効率が優れず、結果的に上記問題を解決したものではなかった。
【０００８】
また、図７に示すようにセラミックス積層体に金属珪酸塩ゲルを重合反応させた発熱体３５に対して、その片側（図７（Ａ）参照）もしくは両側（図７（Ｂ）参照）に吸湿剤３６を担持させ、これをハニカム状に形成した吸湿用素子も提案されている（特開平８−１４７４７号公報）。この構成では、吸湿剤３６を空気を介在せずに直接的に加熱することができるので熱伝達効率を向上でき上記問題を解決できるのであるが、肉厚が厚いセラッミクス積層体を緻密にハニカム状に形成するのは困難であり、製造コストの増加等の問題を生じていた。また、吸湿用素子の自重の増加による必要熱量の増加、肉厚の増加による表面積の減少にともなう装置の大型化なども引き起こし、結果的に上記問題を解決したことにより得られたメリットよりも、デメリットが大きく実用的ではなかった。
【０００９】
この発明の目的は、吸湿用素子の再生時のエネルギーロスを減少させ、ランニングコストを低減することができる空調機器を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記の課題を解決するために以下の構成を備えている。
【００１１】
（１）ハニカム状に形成し、水分を吸湿する吸湿剤と導電性材料とを混合した担持体を表面に担持させた吸湿用素子を設けた複数のロータと、
上記ロータ毎に、給電により吸湿用素子を加熱する給電手段と、
複数の上記ロータの中から除湿用として使用するロータ、および再生用として使用するロータをそれぞれ選択する選択手段と、
被除湿空気の流れを、前記選択手段により選択されている除湿用として使用するロータの吸湿用素子を通過する方向に切り換える第１の送風方向変更手段と、
再生空気の流れを、前記選択手段により選択されている再生用として使用するロータの吸湿用素子を通過する方向に切り換える第２の送風方向変更手段と、を備え、
前記選択手段は、所定のタイミングで除湿用として使用するロータ、および再生用として使用するロータの選択を変更する手段であり、
前記給電手段は、前記選択手段により選択されている再生用として使用するロータの吸湿用素子に対してのみ給電する手段である。
【００１２】
この構成では、複数のロータの中から除湿用として使用するロータと、再生用として使用するロータと、が選択手段により選択される。ロータには、吸湿用素子が設けられている。また、第１の送風方向変更手段が被除湿空気の流れを除湿用として使用するロータの吸湿用素子を通過する方向に切り換え、第２の送風方向変更手段が再生空気の流れを再生用として使用するロータの吸湿用素子を通過する方向に切り換える。すなわち、被除湿空気は選択手段により選択されている除湿用として使用するロータの吸湿用素子を通過し、再生空気は選択手段により選択されている再生用として使用するロータの吸湿用素子を通過する。また、給電手段により、再生用として使用するロータの吸湿用素子に対して給電が行われる。吸湿用素子には吸湿剤と導電性材料とが混合して担持されているので、この給電手段の給電、すなわち導電性材料に対する給電、により生じる熱を吸湿剤に直接伝達することができる。したがって、吸湿剤を加熱する際のエネルギーロスが小さくなり、効率的に吸湿用素子を加熱することができる。
さらに、選択手段が、所定のタイミングで除湿用として使用するロータ、および再生用として使用するロータの選択を変更するので、吸湿剤による水分の吸湿と、吸湿剤から水分を奪う再生とを並行して行うことができるとともに、ロータに対する吸湿、再生を適当なタイミングで切り換えることができる。したがって、除湿・乾燥動作、または、加湿動作を連続して行うことができる。また、吸湿用素子の再生時におけるエネルギーロスが小さいので、ランニングコストも大幅に低減できる。
【００１３】
（２）上記吸湿用素子の吸湿剤は、シリカゲル、ゼオライト、活性化アルミナ、または吸湿性のある塩類である。
【００１４】
この構成では、シリカゲル、ゼオライト、活性化アルミナ、または吸湿性のある塩類を吸湿剤として用いるようにした。
【００１５】
（３）上記吸湿用素子の導電性材料は、カーボンブラックや銀、銅などの金属粉末である。
【００１６】
この構成では、カーボンブラックや銀、銅などの金属粉末を導電性材料として用いるようにした。
【００２３】
【発明の実施の形態】
図１は、この発明の実施形態である吸湿用素子を示す図である。図において、１は帯板状の基材（以下、帯板状基材１と言う。）であり、２は基材１表面に貼着された断面が波形の基材（以下、波形状基材２と言う。）であり、３は帯板状基材１および波形状基材２に担持させた担持体である。帯板状基材１および波形状機材２はダンボール紙等を原料とした帯状のシートであり、また波形状基材２はこの帯状シートを高さ１〜１．５ｍｍ程度の波付け加工したものである。
【００２４】
また、担持体３は、合成ゼオライト、カーボンブラック、バインダーの混合物である。このように、担持体３に導電性材料であるカーボンブラックを混合したことによって、担持体３に対して給電を行うことでカーボンブラックが発熱し、吸湿材である合成ゼオライトを直接加熱することができる。したがって、吸湿用素子の吸湿材を効率的に加熱することができる（吸湿用素子を加熱する際のエネルギーロスが小さい。）。なお、吸湿剤としては、上記合成ゼオライトの他にもシリカゲルや活性化アルミナまたは塩化リチウム等の吸湿性のある塩類を用いてもよい。また、発熱材料となる導電性材料としては上記カーボンブラックの他にも銀ペースト、インジウム−スズ酸化物（ＩＴＯ）、アンチモン−スズ酸化物（ＡＴＯ）、銅等の金属粉末を用いてもよい。さらに、担持体３における上記発熱材料となるカーボンブラックの配合比については５ｗｔ％〜７０ｗｔ％の範囲内であることが好ましい。この配合比については、本願発明者が行った実験において、担持体３における吸湿能力および給電により吸湿材を適当な温度まで加熱するのに要する時間等から判断したものである。
【００２５】
図２は、図１に示した吸湿用素子で構成した吸湿ロータを示す図である。この吸湿ロータ１０は、厚み方向に通気孔が設けられている。また、吸湿ロータ１０は図示するように８つの領域に分割しており、各領域を絶縁材料で分離した構造である。吸湿ロータ１０の両面には銀ペーストなどの低抵抗塗料が塗布されており、該吸湿ロータ１０の外周部に設けられた電極１１に接合されている。また、図に示す１２は上記電極１１に給電を行うための外部電源であり、１３は外部電源１２からの給電の開始／停止を切り換えるスイッチである。なお、外部電源１２は分割した領域毎に設けてもよいし、単一の外部電源１２から各領域に対して給電を行う構成でもよい。但し、各領域毎にスイッチ１３を設けており、各領域毎に給電を行うことができる。したがって、吸湿ロータ１０は分割した領域毎に吸湿材を加熱することができるので、吸湿剤による水分の吸湿を行う領域（除湿領域）と、吸湿剤から水分を奪う再生を行う領域（再生領域）とに分割して機能させることができる。
【００２６】
図３は、上記図２に示した吸湿ロータを適用した空調機器における除湿・乾燥（または加湿）動作の概念を示す図である。図において１０は吸湿ロータであり、１５は除湿ファンであり、１６は再生ファンである。〔従来技術〕の欄でも記載したように、除湿ファン１５の運転を開始することによって図に示す被除湿空気の流れが発生し、再生ファン１６の運転を開始することによって図に示す再生空気の流れが発生する。なお、この図では吸湿ロータ１０に対して給電を行う外部電源については図示していない。
【００２７】
吸湿ロータ１０は図示していないモータによって回転駆動されており、図においてハッチングを施した４つの領域に対して外部電源からの給電が行われている（ハッチングを施していない４つの領域については外部電源からの給電が行われていない。）。被除湿空気は外部電源からの給電が行われていない領域を通過し、再生空気は外部電源からの給電が行われている領域を通過する。なお、被除湿空気および再生空気の流れが除湿ロータ１０の回転にともなって変化するのではなく、図示していない制御部が除湿ロータ１０の回転によって再生空気が通過する位置となった領域に対して外部電源による給電を開始し、該領域が被除湿空気が通過する位置となったときに外部電源による給電を停止する制御を行っている。したがって、各領域では被除湿空気からの水分の吸湿動作と吸湿材からの水分を奪う再生動作とが繰り返し行われる。よって、装置本体では除湿・乾燥動作または加湿動作を連続的に行うことができる。
【００２８】
また、上述したように外部電源からの給電によって発熱させた発熱材料の熱で吸湿材を直接加熱しているので、吸湿材を適当な温度まで加熱するときのエネルーギロスが小さく、本体のランニングコストを低減することができる。さらに、図５に示した従来の空調機器と比較すると、再生空気を温めるためのヒータ２４が不要となったことから、本体の小型化が実現できる。
【００２９】
なお、上記実施形態では吸湿ロータ１０を８分割した例で説明したが、吸湿ロータ１０の分割する領域の個数については、２分割以上であればよい。すなわち、吸湿ロータ１０を除湿領域と吸湿領域とに分けて使用できれば（外部電源により給電を行う領域と給電を行わない領域とに分けて使用できれば）、本体の連続運転が可能になる。
【００３０】
さらに、上記実施形態では吸湿ロータ１０を複数の領域に分割するとしたが、複数の吸湿ロータを設けることによって本体の連続運転が可能になる。図４に２つの吸湿ロータ１０（１０Ａ、１０Ｂ）を設けた空調機器における除湿・乾燥（または加湿）動作の概念を示す。この実施形態にかかる吸湿ロータ１０は上記した実施形態のものと異なり、外部電源からの給電によって全体が加熱される（絶縁材料によって複数の領域に分割されていない。）。図４に示す１７は被除湿空気の流れを切り換える第１の送風方向変更部であり、１８は再生空気の流れを切り換える第２の送風方向変更部である。第１の送風方向変更部１７は被除湿空気がどちらか一方の吸湿ロータ１０を通過するように被除湿空気の流れを切り換えるものであり、第２の送風方向変更部１８は再生空気が被除湿空気が通過していない側の吸湿ロータ１０を通過するように再生空気の流れを切り換えるものである。第１の送風方向変更部１７および第２の送風方向変更部１８を切り換える制御については図示していない制御部によって行われる。
【００３１】
この実施形態の空調機器では、一方の吸湿ロータ１０Ａ（または１０Ｂ）を除湿用のロータとして使用し、他方の吸湿用ロータ１０Ｂ（または１０Ａ）を再生用のロータとして使用する。具体的には、被除湿空気が通過している一方の吸湿用ロータ１０Ａ（または１０Ｂ）が除湿用のロータとして使用され、再生空気が通過している他方の吸湿用ロータ１０Ｂ（または１０Ａ）が再生用のロータとして使用される。また、再生用のロータとして使用される吸湿用ロータ１０については外部電源からの給電が行われる。そして、図示していない制御部は適当なタイミングで除湿用のロータとして使用していた吸湿用ロータ１０Ａ（または１０Ｂ）を再生用のロータとして使用する切り換えを行う。このとき、再生用のロータとして使用していた吸湿用ロータ１０Ｂ（または１０Ａ）を除湿用のロータとして使用する切り換えを行う。この切り換えでは、これまで除湿用のロータとして使用されていた吸湿用ロータ１０Ａ（または１０Ｂ）に対して外部電源からの給電を開始し、これまで再生用のロータとして使用されていた吸湿用ロータ１０Ｂ（または１０Ａ）に対して外部電源からの給電を停止するとともに、第１の送風方向変更部１７および第２の送風方向変更部１８による被除湿空気および再生空気の流れの切り換えを行う。
【００３２】
このように、この実施形態にかかる空調機器では一方の吸湿用ロータ１０Ａ（または１０Ｂ）を除湿用のロータとして使用し、他方の吸湿用ロータ１０Ｂ（または１０Ａ）を再生用のロータとして使用するだけでなく、適当なタイミングで上記の切り換えを行うようにしたので、各吸湿用ロータ１０では被除湿空気からの水分の吸湿動作と吸湿材から水分を奪う再生動作とが繰り返し行われる。よって、装置本体では除湿・乾燥動作または加湿動作を連続的に行うことができる。また、上述したように外部電源からの給電によって発熱させた発熱材料の熱で吸湿材を直接加熱しているので、吸湿材を適当な温度まで加熱するときのエネルーギロスが小さく、本体のランニングコストを低減することができる。さらに、ロータを複数の領域に分割していないので、ロータの領域間を絶縁する必要がなくロータの製造コストが低減できる。
【００３３】
なお、上記の実施形態では２つの吸湿用ロータ１０を用いた空調機器で本願発明を説明したが、吸湿用ロータ１０を３つ以上用いても除湿・乾燥動作または加湿動作を連続的に行うことができる装置を得ることができる。
【００３４】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、吸湿用素子を効率的に加熱することができるので、ランニングコストが大幅に低減できる。また、吸湿用素子に対する吸湿、再生を適当なタイミングで切り換えることで、除湿・乾燥動作、または、加湿動作を連続して行うことができる。さらに、ロータの製造コストが低減でき、結果的に装置本体のコストダウンが図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態である吸湿用素子を示す図である。
【図２】この発明の実施形態である吸湿用ロータを示す図である。
【図３】この発明の実施形態である空調機器の動作を説明する図である。
【図４】この発明の別の実施形態である空調機器の動作を説明する図である。
【図５】従来の空調機器の動作動作を示す図である。
【図６】従来提案されている吸湿用素子を示す図である。
【図７】従来提案されている吸湿用素子を示す図である。
【符号の説明】
１−帯板状基材
２−波形状基材
３−担持体
１０（１０Ａ、１０Ｂ）−吸湿ロータ
１１−電極
１２−外部電源
１３−スイッチ
【図１】
0003696435.tif 000002
【図２】
0003696435.tif 000003
【図３】
0003696435.tif 000004
【図４】
0003696435.tif 000005
【図５】
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【図６】
0003696435.tif 000007
【図７】
0003696435.tif 000008