(57)【要約】【課題】吸着ロータの加熱時における熱損失を低減する。【解決手段】調湿装置（1）には、回転体（50）が設けられている。回転体（50）は、回転軸（51）と回転ベルト（52）と複数の熱歪材料（53a,53b）とを有し、ケーシング（10）内の放湿通路（11）と吸湿通路（12）とに跨って配置されている。そして、回転体（50）は、複数の熱歪材料（53a,53b）が吸着ロータ（30）に接しながら、回転ベルト（52）の放湿通路（11）側の回転径が吸湿通路（12）側の回転径よりも大きくなるように回転軸（51）を中心に回転する。【選択図】図１
2014035135.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放湿通路（11）と吸湿通路（12）とが形成されたケーシング（10）と、
上記放湿通路（11）と上記吸湿通路（12）とに跨って配置され、吸着剤（33a,33b）が担持された多数の通風路（32a,32b）を有し、該各通風路（32a,32b）の位置が上記放湿通路（11）側と上記吸湿通路（12）側とに交互にかわるように回転する吸着ロータ（30）とを備えた調湿装置であって、
回転軸（51）と、該回転軸（51）の外周に設けられた回転ベルト（52）と、一端が上記回転軸（51）に接続されて放射状に延び、他端が上記回転ベルト（52）に接続された複数の熱歪材料（53a,53b）とを有し、上記放湿通路（11）と上記吸湿通路（12）とに跨って配置されて上記複数の熱歪材料（53a,53b）が上記吸着ロータ（30）に接する回転体（50）と、
上記回転体（50）の回転ベルト（52）の上記放湿通路（11）側の回転径が上記吸湿通路（12）側の回転径よりも大きくなるように該回転ベルト（52）を案内するガイド（54）とを備えている
ことを特徴とする調湿装置。
【請求項２】
請求項１において、
上記回転体（50）の複数の熱歪材料（53a,53b）は、上記吸着ロータ（30）の回転軸方向の一端側と他端側とに挟まれて接している
ことを特徴とする調湿装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸着ロータを備えた調湿装置に関し、特に、吸着ロータの加熱時における熱損失の低減に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、吸着ロータを用いて空気中の水分の吸着と脱離を行って、室内の湿度を調節する調湿装置が知られている。例えば、特許文献１に開示の調湿装置は、ケーシング内に形成された２つの空気通路（吸湿通路と放湿通路）と、該２つの空気通路に跨って配置され、吸着剤が担持された多数の通風路を有する吸着ロータと、各空気通路に配置された加熱部とを備えている。
【０００３】
調湿装置では、例えば、除湿運転を行うと、室外空気が吸湿通路へ流入し、室内空気が放湿通路へ流入する。吸湿通路では、室外空気が吸着ロータの吸湿通路側の通風路を通過する間に水分が吸着剤に吸着されて除湿され、該除湿された空気が室内へと供給される。一方、放湿通路では、室内空気が加熱部で加熱された後、該加熱空気が吸着ロータの放湿通路側の通風路へ流入する。そして、この加熱空気によって放湿通路側の通風路の吸着剤が加熱され、該吸着剤は水分を脱離して再生される。
【０００４】
調湿装置では、吸着ロータを回転させて各通風路を移動させることによって、吸湿通路側の通風路で空気を除湿し放湿通路側の通風路で吸着剤を再生する動作が連続的に行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２２７６３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の調湿装置では、吸着ロータの放湿通路側の吸着剤を加熱して再生するために、空気（室内空気）を媒体として、加熱部から放湿通路側の通風路へ熱伝達している。そのため、加熱時における熱損失が大きくなるという問題があった。
【０００７】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、放湿通路側の吸着剤を加熱する際の熱損失を低減することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の発明は、放湿通路（11）と吸湿通路（12）とが形成されたケーシング（10）と、上記放湿通路（11）と上記吸湿通路（12）とに跨って配置され、吸着剤（33a,33b）が担持された多数の通風路（32a,32b）を有し、該各通風路（32a,32b）の位置が上記放湿通路（11）側と上記吸湿通路（12）側とに交互にかわるように回転する吸着ロータ（30）とを備えた調湿装置を対象としている。そして、本発明は、回転軸（51）と、該回転軸（51）の外周に設けられた回転ベルト（52）と、一端が上記回転軸（51）に接続されて放射状に延び、他端が上記回転ベルト（52）に接続された複数の熱歪材料（53a,53b）とを有し、上記放湿通路（11）と上記吸湿通路（12）とに跨って配置されて上記複数の熱歪材料（53a,53b）が上記吸着ロータ（30）に接する回転体（50）と、上記回転体（50）の回転ベルト（52）の上記放湿通路（11）側の回転径が上記吸湿通路（12）側の回転径よりも大きくなるように該回転ベルト（52）を案内するガイド（54）とを備えているものである。
【０００９】
上記第１の発明では、回転体（50）が回転すると、回転ベルト（52）の放湿通路（11）側の回転径が吸湿通路（12）側の回転径よりも大きくなる。そのため、放湿通路（11）側では、熱歪材料（53a）に引張力が付与され、該熱歪材料（53a）は伸長して発熱する。一方、吸湿通路（12）側では、熱歪材料（53b）への引張力の付与が解除され、該熱歪材料（53b）は収縮して吸熱する。
【００１０】
放湿通路（11）側では、熱歪材料（53a）が発熱すると、該熱歪材料（53a）の熱が吸着ロータ（30）の放湿通路（11）側の通風路（32a）へと伝達され、該通風路（32a）の吸着剤（33a）が加熱される。
【００１１】
一方、吸湿通路（12）側では、熱歪材料（53b）が吸熱すると、吸着ロータ（30）の吸湿通路（12）側の通風路（32b）の熱が該熱歪材料（53b）へと伝達され、該通風路（32b）の吸着剤（33b）が冷却される。
【００１２】
第２の発明は、上記第１の発明において、上記回転体（50）の複数の熱歪材料（53a,53b）は、上記吸着ロータ（30）の回転軸方向の一端側と他端側とに挟まれて接しているものである。
【００１３】
上記第２の発明では、熱歪材料（53a,53b）が吸着ロータ（30）の一端側と他端側の両方に接している。そのため、熱歪材料（53a,53b）と吸着ロータ（30）との接触面積が大きくなり、放湿通路（11）側の熱歪材料（53a）による放湿通路（11）側の吸着剤（33a）の加熱と、吸湿通路（12）側の熱歪材料（53b）による吸湿通路（12）側の吸着剤（33b）の冷却とが効率良く行われる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、回転体（50）の回転時に、放湿通路（11）側で引張力が付与されて発熱する熱歪材料（53a）を、吸着ロータ（30）の放湿通路（11）側に接触させるようにした。これにより、放湿通路（11）側の吸着剤（33a）を直接加熱することができ、空気を媒体にして放湿通路（11）側の吸着剤（33a）を加熱していた従来に比べて、加熱時における熱損失を低減させることができる。
【００１５】
さらに、本発明によれば、回転体（50）の回転時に、吸湿通路（12）側で引張力の付与が解除されて吸熱する熱歪材料（53b）を、吸着ロータ（30）の吸湿通路（12）側に接触させるようにした。これにより、吸湿通路（12）側の吸着剤（33b）を冷却することができ、該吸着剤（33b）の吸着能力を向上させることができる。
【００１６】
第２の発明によれば、熱歪材料（53a,53b）を吸着ロータ（30）の回転軸方向の一端側と他端側とに挟んで接触させるようにした。これにより、熱歪材料（53a,53b）と吸着ロータ（30）との接触面積を大きくすることができ、放湿通路（11）側の熱歪材料（53a）による放湿通路（11）側の吸着剤（33a）の加熱と、吸湿通路（12）側の熱歪材料（53b）による吸湿通路（12）側の吸着剤（33b）の冷却とを効率良く行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、実施形態１に係る調湿装置の概略斜視図である。
【図２】図２は、実施形態１に係る回転体の概略構成図（図１のＡ−Ａ断面図）である。
【図３】図３は、実施形態１に係る回転体の概略構成図（図２のＢ−Ｂ断面図）である。
【図４】図４は、熱歪材料のＴ−Ｓ線図である。
【図５】図５は、実施形態１に係る回転体の回転時における状態図（図１のＡ−Ａ断面図）である。
【図６】図６は、実施形態１に係る回転体の回転時における状態図（図２のＢ−Ｂ断面図）である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
【００１９】
《発明の実施形態１》
本実施形態の調湿装置（1）は、室内を除湿するものである。この調湿装置（1）は、図１に示すように、ケーシング（10）と、吸着ロータ（30）と、回転体（50）と、ガイドレール（54）とを備えている。
【００２０】
ケーシング（10）内には、略水平方向に延びる上下２つの空気通路が形成されている。上側の空気通路は、放湿通路（11）を構成し、下側の空気通路は、吸湿通路（12）を構成している。放湿通路（11）と吸湿通路（12）は、共に、一端（図１では左端）が室内に連通し他端（図１では右端）が室外に連通して、両端の間で空気が流通するように構成されている。
【００２１】
吸着ロータ（30）は、略円盤状に形成され、ケーシング（10）内において、中心軸が略水平方向に延びる姿勢で、上側の放湿通路（11）と下側の吸湿通路（12）とに跨って配置されている。この吸着ロータ（30）には、中心軸上に回転軸（31）が挿入されている。この回転軸（31）には、モータ（図示省略）が連結されており、吸着ロータ（30）は、このモータの駆動によって回転するように構成されている。
【００２２】
吸着ロータ（30）には、多数の通風路（32a,32b）が略水平方向（各通路（11,12）における空気の流通方向）に貫通形成されている。この通風路（32a,32b）の略上半分（以下、上側通風路（32a）と言う）は、放湿通路（11）に連通し、この通風路（32a,32b）の略下半分（以下、下側通風路（32b）と言う）は、吸湿通路（12）に連通している。上側通風路（32a）及び下側通風路（32b）の表面には、吸着剤（33a,33b）が担持されている。吸着剤（33a,33b）は、空気中の水分の吸着と脱離が可能な材料で構成され、例えば、ゼオライト、シリカゲル、活性炭、親水性又は吸水性を有する有機高分子ポリマー系材料、カルボン酸基又はスルホン酸基を有するイオン交換樹脂系材料、感温性高分子等の機能性高分子材料で構成されている。
【００２３】
放湿通路（11）には、放湿側ファン（13）が配置されている。この放湿側ファン（13）は、室内空気（RA）が放湿通路（11）へ流入して吸着ロータ（30）の上側通風路（32a）を通過し、その後、室外へ流出するように構成されている。
【００２４】
一方、吸湿通路（12）には、吸湿側ファン（14）が配置されている。この吸湿側ファン（14）は、室外空気（OA）が吸湿通路（12）へ流入して、吸着ロータ（30）の下側通風路（32b）を通過し、その後、室内へ流出するように構成されている。
【００２５】
〈回転体とガイドレール〉
回転体（50）は、吸着ロータ（30）に接して、吸着ロータ（30）の上側通風路（32a）（放湿通路（11）側）の吸着剤（33a）を加熱し、吸着ロータ（30）の下側通風路（32b）（吸湿通路（12）側）の吸着剤（33b）を冷却するものである。回転体（50）は、図１に示すように、上側の放湿通路（11）と下側の吸湿通路（12）とに跨って配置され、吸着ロータ（30）の回転軸方向の一端側（以下、室内側部（30a）と言う）と他端側（以下、室外側部（30b）と言う）との間に挟まれている。回転体（50）は、図２及び図３に示すように、回転軸（51）と、回転ベルト（52）と、複数の熱歪材料（53a,53b）とを有している。
【００２６】
回転軸（51）は、複数の熱歪材料（53a,53b）と回転ベルト（52）とを回転させるものである。この回転軸（51）は、吸着ロータ（30）の回転軸（31）と同軸且つ一体に形成されている。
【００２７】
回転ベルト（52）は、変形可能な環状のベルトであって、回転軸（51）の外周において、上側の放湿通路（11）と下側の吸湿通路（12）とに跨って配置されている。
【００２８】
熱歪材料（53a,53b）は、線状に形成され、一端（内周端）が回転軸（51）の側面に周方向に接続され、該回転軸（51）から放射状に延び、他端（外周端）が回転ベルト（52）の内周面に周方向に接続されている。
【００２９】
熱歪材料（53a,53b）は、引張力を付与することで発熱し、該引張力の付与を解除することで吸熱する材料によって構成されている。熱歪材料（53a,53b）として、例えば、チタン（Ｔｉ）／ニッケル（Ｎｉ）系の合金（例えば形状記憶合金）やエラストマ樹脂が挙げられる。熱歪材料（53a,53b）がチタン（Ｔｉ）／ニッケル（Ｎｉ）系の合金の場合、図４に示すように、熱歪材料（53a,53b）に引張力をかけると、母相（オーステナイト相）からマルテンサイト相へと相変化することで、エントロピーが減少し、その分、発熱して熱歪材料（53a,53b）自身が加熱される（IからII）。熱歪材料（53a,53b）に引張力をかけたまま、該熱歪材料（53a,53b）を加熱対象物に接触させると、熱歪材料（53a,53b）の熱が加熱対象物に伝わる（IIからIII）。こうすることで、熱歪材料（53a,53b）の温度は下がる。そして、熱歪材料（53a,53b）にかけられている引張力を除去（解除）すると、マルテンサイト相から母相（オーステナイト相）に変化する（IIIからIV）。このとき、熱歪材料（53a,53b）が断熱されていると、熱歪材料（53a,53b）の温度が下がる。温度が下がった熱歪材料に冷却対象物を接触させると、該冷却対象物の熱が熱歪材料（53a,53b）に伝わる（IVからI）。
【００３０】
熱歪材料（53a,53b）は、図３に示すように、吸着ロータ（30）の室内側部（30a）の端面と室外側部（30b）の端面にそれぞれ接している。そのため、熱歪材料（53a,53b）が発熱（または吸熱）すると、熱歪材料（53a,53b）と室内側部（30a）との間、及び熱歪材料（53a,53b）と室外側部（30b）との間で熱が伝達される。
【００３１】
ガイドレール（54）は、回転体（50）の回転時に回転ベルト（52）を案内するものであり、本発明のガイドを構成している。ガイドレール（54）は、断面視楕円状の扁平な筒部材であって、そのガイドレール（54）の外周面には、全周に亘ってスリット（54a）が形成されている。ガイドレール（54）は、このスリット（54a）に熱歪材料（53a,53b）が挿入された状態で、外周面に回転ベルト（52）を接触させながら回転するように構成されている。
【００３２】
このガイドレール（54）は、回転体（50）の回転ベルト（52）の放湿通路（11）側（略上半分）の回転径ｒaが、吸湿通路（12）側（略下半分）の回転径ｒbよりも大きくなるように形成されている。そのため、放湿通路（11）側では、熱歪材料（53a）に引張力が付与され、該熱歪材料（53a）が伸長する。一方、吸湿通路（12）側では、熱歪材料（53b）への引張力が解除され、該熱歪材料（53b）が収縮する。
【００３３】
−運転動作−
次に、本実施形態の調湿装置（1）の運転動作について説明する。この調湿装置（1）では、室内を除湿するための除湿運転が行われる。除湿運転を開始すると、放湿側ファン（13）と吸湿側ファン（14）とが起動し、さらに、吸着ロータ（30）と回転体（50）とが所定の回転速度で一体に回転する。
【００３４】
回転体（50）では、図５に示すように、回転軸（51）が回転すると、熱歪材料（53a,53b）と回転ベルト（52）が一体になって回転する。この時、回転ベルト（52）は、ガイドレール（54）に案内されて、放湿通路（11）側の回転径ｒaが吸湿通路（12）側の回転径ｒbよりも大きくなる。そのため、熱歪材料（53a,53b）が放湿通路（11）側にくると、該熱歪材料（53a）は回転ベルト（52）によって引張力が付与されて発熱する一方、熱歪材料（53a,53b）が吸湿通路（12）側にくると、該熱歪材料（53b）は引張力の付与が解除されて吸熱する。
【００３５】
〈吸湿通路における吸着動作〉
吸湿通路（12）では、吸湿側ファン（14）が起動すると、図６に示すように、室外空気（OA）が吸着ロータ（30）の下側通風路（32b）へと送られる。この時、上述のように、吸湿通路（12）側の熱歪材料（53b）が吸熱するため、この熱歪材料（53b）に接する吸着ロータ（30）の吸湿通路（12）側の部分、つまり、下側通風路（32b）が冷却される。
【００３６】
下側通風路（32b）が冷却されると、下側通風路（32b）内の吸着剤（33b）が冷却され、下側通風路（32b）を通過する室外空気（OA）の水分が吸着剤（33b）に吸着される。そして、吸着剤（33b）に水分が奪われて除湿された空気は、室内へと供給される。
【００３７】
〈放湿通路における再生動作〉
放湿通路（11）では、放湿側ファン（13）が起動すると、図６に示すように、室内空気（RA）が吸着ロータ（30）の上側通風路（32a）へと送られる。この時、上述のように、放湿通路（11）側の熱歪材料（53a）が発熱するため、この熱歪材料（53a）に接する吸着ロータ（30）の放湿通路（11）側の部分、つまり、上側通風路（32a）が加熱される。
【００３８】
上側通風路（32a）が加熱されると、上側通風路（32a）内の吸着剤（33a）が加熱され、該吸着剤（33a）から水分が脱離する。そして、上側通風路（32a）を通過する室内空気（RA）に水分が付与されて該空気が室外へ排出されると共に、吸着剤（33a）が再生される。
【００３９】
−実施形態１の効果−
実施形態１によれば、回転体（50）の回転時に、放湿通路（11）側で引張力が付与されて発熱する熱歪材料（53a）を、吸着ロータ（30）の放湿通路（11）側に接触させるようにした。これにより、放湿通路（11）側の吸着剤（33a）を直接加熱することができ、空気を媒体にして放湿通路（11）側の吸着剤（33a）を加熱していた従来に比べて、加熱時における熱損失を低減させることができる。
【００４０】
さらに、実施形態１によれば、回転体（50）の回転時に、吸湿通路（12）側で引張力の付与が解除されて吸熱する熱歪材料（53b）を、吸着ロータ（30）の吸湿通路（12）側に接触させるようにした。これにより、吸湿通路（12）側の吸着剤（33b）を冷却することができ、該吸着剤（33b）の吸着能力を向上させることができる。
【００４１】
さらに、実施形態１によれば、熱歪材料（53a,53b）を吸着ロータ（30）の室内側部（30a）と室外側部（30b）に挟んで、室内側部（30a）の端面と室外側部（30b）の端面の両方に接するようにした。これにより、熱歪材料（53a,53b）と吸着ロータ（30）との接触面積を大きくすることができ、放湿通路（11）側の熱歪材料（53a）による放湿通路（11）側の吸着剤（33a）の加熱と、吸湿通路（12）側の熱歪材料（53b）による吸湿通路（12）側の吸着剤（33b）の冷却とを効率良く行うことができる。
【００４２】
《その他の実施形態》
上記実施形態１の調湿装置（1）では、回転体（50）が吸着ロータ（30）の室内側部（30a）と室外側部（30b）との間に配置され、回転体（50）の熱歪材料（53a,53b）が室内側部（30a）の端面と室外側部（30b）の端面の両方に接している。しかし、回転体（50）の配置状態はこれに限らず、例えば、回転体（50）が吸着ロータ（30）の回転軸方向の一端に配置され、回転体（50）の熱歪材料（53a,53b）が該一端面に接するようにしても良い。
【００４３】
また、上記実施形態１の調湿装置（1）では、回転体（50）の回転軸（51）を吸着ロータ（30）の回転軸（31）と同軸且つ一体に形成して、回転体（50）を吸着ロータ（30）と一体に回転させている。しかし、回転体（50）を回転させる方法はこれに限らず、例えば、回転体（50）の回転軸（51）を吸着ロータ（30）の回転軸（31）と別体に形成して、回転体（50）を吸着ロータ（30）と別に回転させても構わない。こうすることで、回転体（50）の回転速度を独立に制御することができ、回転体（50）の回転速度を速くすることによって熱歪材料（53a,53b）による加熱量（冷却量）を大きくし、回転体（50）の回転速度を遅くすることによって熱歪材料（53a,53b）による加熱量（冷却量）を小さくすることができる。
【００４４】
また、上記実施形態１の調湿装置（1）では、回転軸（51）（吸着ロータ（30）の回転軸（31））を駆動させて、回転体（50）を回転させているが、回転ベルト（52）を駆動させて、回転体（50）を回転させても良い。
【００４５】
また、上記実施形態１の調湿装置（1）は、吸湿通路（12）における吸湿動作によって室外空気（OA）を除湿して室内へ供給し、放湿通路（11）における放湿動作によって上側通風路（32a）の吸着剤（33a）を再生する除湿専用機である。しかし、調湿装置（1）は、放湿通路（11）における放湿動作によって室外空気（OA）を加湿して室内へ供給し、吸湿通路（12）における吸湿動作によって下側通風路（32b）の吸着剤（33b）を再生する加湿専用機でも良い。さらに、調湿装置（1）は、加湿と除湿の両方が可能なものでも構わない。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明は、水分の吸着と脱離を行う吸着ロータを用いて室内を調湿する調湿装置について有用である。
【符号の説明】
【００４７】
１        調湿装置
１０      ケーシング
１１      放湿通路
１２      吸湿通路
３０      吸着ロータ
３２ａ    上側通風路（通風路）
３２ｂ    下側通風路（通風路）
３３ａ    吸着剤
３３ｂ    吸着剤
５０      回転体
５１      回転軸
５２      回転ベルト
５３ａ    熱歪材料
５３ｂ    熱歪材料
５４      ガイドレール（ガイド）
【図１】
2014035135.tif 000003
【図２】
2014035135.tif 000004
【図３】
2014035135.tif 000005
【図４】
2014035135.tif 000006
【図５】
2014035135.tif 000007
【図６】
2014035135.tif 000008