(57)【要約】【課題】無端ベルト状に形成された調湿素子においてプーリに掛けられている部分でも水分の吸着又は脱着が行われ、除湿又は加湿性能を向上させることができる調湿装置を提供する。【解決手段】調湿装置に用いられるプーリが、内部に形成された中空部と、外側周面において前記調湿素子が掛けられる係合領域に前記中空部と連通するように形成された第１開口部と、を少なくとも具備し、除湿流路又は加湿流路が、前記第１開口部を通るように形成した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
無端ベルト状に形成されており、空気から水分を吸着する又は空気へ水分を脱着する調湿素子と、前記調湿素子が掛けられるプーリと、除湿前の空気の流路及び除湿後の空気の流路からなり、前記調湿素子を厚み方向に通過するよう形成された除湿流路と、加湿前の空気の流路及び加湿後の空気の流路からなり、前記調湿素子を厚み方向に通過するように形成された加湿流路と、を備え、前記調湿素子が循環駆動される調湿装置であって、
前記プーリが、内部に形成された中空部と、外側周面において前記調湿素子が掛けられる係合領域に前記中空部と連通するように形成された第１開口部と、を少なくとも具備し
前記除湿流路又は前記加湿流路が、前記第１開口部を通るように形成されていることを特徴とする調湿装置。
【請求項２】
前記プーリが、前記係合領域の外に形成された第２開口部をさらに具備し、前記中空部が、前記第１開口部及び前記第２開口部を連通するように内部に形成されている請求項１記載の調湿装置。
【請求項３】
前記プーリの一端に前記第２開口部が形成され、他端が閉止されており、前記中空部が前記第２開口部から当該プーリの軸方向へ前記第１開口部まで延びるように形成されている請求項２記載の調湿装置。
【請求項４】
前記第２開口部から空気が導入され、前記第１開口部から空気が導出されるように構成されている請求項３に記載の調湿装置。
【請求項５】
前記除湿流路又は前記加湿流路が、前記調湿素子に対して一度だけ交差するように形成されている請求項１乃至４いずれかに記載の調湿装置。
【請求項６】
前記除湿流路又は前記加湿流路が、前記調湿素子の近傍において当該調湿素子の厚み方向へ空気が流れる厚み方向流れ部と、前記調湿素子の幅方向に空気が流れる幅方向流れ部とを有している請求項１乃至５いずれかに記載の調湿装置。
【請求項７】
前記調湿素子の内表面同士が対向している対向領域において、２つの前記加湿流路、又は、２つの前記除湿流路が、前記調湿素子の各外表面から内側へとそれぞれ当該調湿素子を通過し、その後合流して前記調湿素子の幅方向へと流れるように形成されている請求項１乃至６いずれかに記載の調湿装置。
【請求項８】
前記調湿素子が、１又は複数の前記除湿流路が形成された除湿域と、１又は複数の前記加湿流路が形成された加湿域とを交互に通過するように構成されている請求項１乃至７いずれかに記載の調湿装置。
【請求項９】
前記調湿素子が、当該調湿素子の幅方向から見た場合に凸頂点と凹頂点が交互に表れる凹多角形となるように複数の前記プーリに掛けられており、
前記凸頂点が前記除湿域又は前記加湿域のいずれか一方の域に配置され、前記凹頂点は他方の域に配置され、
各凸頂点又は凹頂点を形成する各プーリを介して空気が前記調湿素子を厚み方向に通過するように構成されている請求項８に記載の調湿装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気中の水分を吸着する、あるいは、空気中へ水分を脱着する調湿素子を無端ベルト状に形成し、前記調湿素子を循環駆動させるように構成した調湿装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば特許文献１に示される調湿装置１００Ａは、図４に示すように室内から室外へ空気を導入するための導入管と、室内から室外へ空気を導出するための導出管とがそれぞれの空気の流れが対向流となるように並列に設けられている。そして、無端ベルト状に形成された空気透過性を有する調湿素子２Ａが、その面板部が各空気の流れ１Ｈ、１Ｄに対して垂直に交差するように前記導入管内及び前記導出管内にわたって設けられている。前記調湿素子２Ａは、２つのプーリに架け渡されて概略角丸長方形状に形成されており、前記プーリ３Ａによって前記調湿素子２Ａを循環駆動させて前記導入管と前記導出管との間を交互に行き来するように構成されている。
【０００３】
ところで、このような調湿装置１００Ａによって空気の除湿又は加湿を行う場合、諸種条件が同じであれば前記調湿素子において空気が通過して水分の吸着又は脱着が行われる面積が大きいほど除湿又は加湿の性能がよくなる。
【０００４】
しかしながら、上述した調湿装置では前記調湿素子が前記プーリに掛かっている部分は、当該プーリによって空気の流れが遮られて、空気が通過しないので、水分の吸着又は脱着がほとんど行われない。すなわち、前記プーリによって調湿素子における水分の吸着又は脱着に寄与する面積が減少し、除湿又は加湿の性能が低下している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−００２５５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明は上述したような問題を鑑みてなされたものであり、無端ベルト状に形成された調湿素子においてプーリに掛けられている部分でも水分の吸着又は脱着が行われ、除湿又は加湿性能を向上させることができる調湿装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
すなわち、本発明の調湿装置は、無端ベルト状に形成されており、空気から水分を吸着する又は空気へ水分を脱着する調湿素子と、前記調湿素子が掛けられるプーリと、除湿前の空気の流路及び除湿後の空気の流路からなり、前記調湿素子を厚み方向に通過するよう形成された除湿流路と、加湿前の空気の流路及び加湿後の空気の流路からなり、前記調湿素子を厚み方向に通過するように形成された加湿流路と、を備え、前記調湿素子が循環駆動される調湿装置であって、前記プーリが、内部に形成された中空部と、外側周面において前記調湿素子が掛けられる係合領域に前記中空部と連通するように形成された第１開口部と、を少なくとも具備し前記除湿流路又は前記加湿流路が、前記第１開口部を通るように形成されていることを特徴とする。
【０００８】
このようなものであれば、前記プーリが、前記調湿素子の掛けられる前記係合領域に前記中空部と連通する前記第１開口部が形成されており、前記除湿流路又は前記加湿流路が、前記第１開口部を通るように形成されているので、前記調湿素子において前記プーリに掛かっている部分でも空気を通過させて、水分の吸着又は脱着を行わせることができる。したがって、従来調湿素子において水分の吸着又は脱着に寄与していなかった部分を利用できるので、除湿又は加湿能力を向上させることができる。
【０００９】
また、前記プーリが前記調湿素子を循環させる機能とともに、前記調湿素子における吸着又は脱着させるための機構を兼ねるので、調湿装置全体の小型化を実現できる。
【００１０】
前記プーリ内への空気の導入及び導出をしやすくし、前記調湿素子が前記プーリに掛けられている部分での水分の吸着又は脱着を効率よく行えるようにするためには、前記除湿流路又は前記加湿流路を前記前記プーリが、前記係合領域の外に形成された第２開口部をさらに具備し、前記中空部が、前記第１開口部及び前記第２開口部を連通するように内部に形成されていればよい。
【００１１】
前記プーリ内への空気の導出入を行いやすくするための具体例としては、前記プーリの一端に前記第２開口部が形成され、他端が閉止されており、前記中空部が前記第２開口部から当該プーリの軸方向へ前記第１開口部まで延びるように形成されているものが挙げられる。
【００１２】
前記調湿素子において前記プーリに掛かっている部分全体に空気が通過するようにして、吸着又は脱着の効率を高められるようにするには、前記第２開口部から空気が導入され、前記第１開口部から空気が導出されるように構成されていればよい。
【００１３】
従来の調湿装置では、無端ベルト状に形成された調湿素子に対して外側から内側、内側から外側の計２回空気が通過するように、前記除湿流路又は前記加湿流路が形成されている。吸着又は脱着は、空気の水分濃度と前記調湿素子の水分濃度が大きいほど能力が大きくなるので、１回目の通過により吸着又は脱着が行われた分だけ、２回目の通過時には能力が落ちることになる。このような能力低下を防ぎ、前記調湿素子のどの部分においても略最大の能力で吸着又は脱着が行われるようにするには、前記除湿流路又は前記加湿流路が、前記調湿素子に対して一度だけ交差するように形成されていればよい。
【００１４】
前記除湿流路又は前記加湿流路が前記調湿素子に対して一度だけ交差させるための具体的な流路構成としては、前記除湿流路又は前記加湿流路が、前記調湿素子の近傍において当該調湿素子の厚み方向へ空気が流れる厚み方向流れ部と、前記調湿素子の幅方向に空気が流れる幅方向流れ部とを有しているものが挙げられる。
【００１５】
特別なダクト等を用いなくても前記除湿流路又は前記加湿流路が前記調湿素子に一度だけ交差するように流路を形成するには、前記調湿素子の内表面同士が対向している対向領域において、２つの前記加湿流路、又は、２つの前記除湿流路が、前記調湿素子の各外表面から内側へとそれぞれ当該調湿素子を通過し、その後合流して前記調湿素子の幅方向へと流れるように形成されていればよい。
【００１６】
前記調湿素子の各部分において吸着と脱着が交互に連続的に行われるようにして、単位時間当たりの水分の吸着又は脱着効率を高められるようにするには、前記調湿素子が、１又は複数の前記除湿流路が形成された除湿域と、１又は複数の前記加湿流路が形成された加湿域とを交互に通過するように構成されていればよい。
【００１７】
前記調湿素子における吸着又は脱着を連続的に交互に繰り返すことができる構成の具体例としては、前記調湿素子が、当該調湿素子の幅方向から見た場合に凸頂点と凹頂点が交互に表れる凹多角形となるように複数の前記プーリに掛けられており、前記凸頂点が前記除湿域又は前記加湿域のいずれか一方の域に配置され、前記凹頂点は他方の域に配置され、各凸頂点又は凹頂点を形成する各プーリを介して空気が前記調湿素子を厚み方向に通過するように構成されているものが挙げられる。
【発明の効果】
【００１８】
このように本発明の調湿装置によれば、前記プーリが、中空部を有し、外側周面において前記調湿素子が掛けられる係合領域に前記第１開口部が設けてあり、前記除湿流路又は前記加湿流路が前記第１開口部を通るように形成してあるので、従来空気が通過できず、水分の吸着又は脱着が行えなかった部分を使えるようになる。したがって、本発明は、調湿素子における水分の吸着又は脱着が行われる面積を大きくして、除湿又は加湿の性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態に係る調湿装置の構造を示す模式図。
【図２】同実施形態におけるプーリの構造を示す模式図。
【図３】本発明の別の実施形態に係る調湿装置の構造を示す模式図。
【図４】従来の調湿装置の構造を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の一実施形態に係る調湿装置について図１及び図２を参照しながら説明する。
【００２１】
本実施形態の調湿装置１００は例えば空気調装置の室外機又は室内機において湿度を制御するために用いられるものである。
【００２２】
前記調湿装置１００は、図１に示すように無端ベルト状に形成された調湿素子２を４つのプーリ３に掛けて概略長方形状にし、前記プーリ３によって前記調湿素子２を循環駆動させるように構成したものである。前記調湿装置１００には、仕切り体Ｗによって除湿前及び除湿後の空気が流れる除湿域ＤＡと、加湿前及び加湿後の空気が流れる加湿域ＨＡとがそれぞれ混じらないように形成してあり、前記調湿素子２の各部分は循環駆動することによって前記除湿域ＤＡと前記加湿域ＨＡを交互に通過するように構成してある。より具体的には、前記調湿素子２において内表面同士が対向している中央部２１は除湿域ＤＡに含まれ、前記プーリ３によって角が形成されている２つの外側端部２２について加湿域ＨＡに含まれるように２つの仕切り体Ｗを設けてある。前記仕切り体Ｗには前記調湿素子２の厚み寸法程度の通過スリットが形成してあり、この通過スリットを通して前記調湿素子２が前記除湿域ＤＡと前記加湿域ＨＡを交互に通過するように構成してある。また、前記通過スリットには前記除湿域ＤＡと前記加湿域ＨＡとの間で空気の行き来は生じないようにシールが施してある。なお、以下の説明では、前記調湿素子２の幅方向及び前記プーリ３の延びている方向を軸方向とも呼ぶ。
【００２３】
各部について詳述する。
【００２４】
前記調湿素子２は、図１に示すように例えば多孔質からなる吸着材（デシカント）で形成された帯状のシートをおける長手方向の端部同士を接合して環状にしたものであって、空気が厚み方向に通過（透過）可能なものである。前記吸着材は、自身に吸着されている水分量が小さい場合には通過する空気から水分を吸着し、自身に吸着されている水分量が大きい場合には通過する空気へ水分を脱着する。すなわち、除湿される空気である湿潤空気が前記調湿素子２を通過した場合は、湿潤空気から前記調湿素子２へと水分が吸着（吸収）され、加湿される空気である乾燥空気が前記調湿素子２を通過した場合は、前記調湿素子２から乾燥空気へ水分が脱着（放出）される。
【００２５】
前記プーリ３は、無端ベルト状に形成された前記調湿素子２を循環駆動するための機能と、その内部に空気を流通させるための機能とを兼ねたものである。より具体的には、前記プーリ３は図２に示すように一端が開口し、他端が閉口した概略円筒形状のものであり、空気を導入又は導出するための開口を有している。そして、前記プーリ３は、図２に示すように内部に一端から他端側まで延びる概略円筒状の中空部３３と、外側周面において前記調湿素子２が掛けられる係合領域ＡＡに形成された複数のスリットＳからなる第１開口部３１と、前記一端に開口する第２開口部３２とを有している。本実施形態では、図１及び図２に示すように前記第２開口部３２を空気の導入口とし、前記第１開口部３１の各スリットＳを導出口として前記中空部３３を通って空気が流れるように構成してある。前記スリットＳは前記係合領域ＡＡ内において円周方向と軸方向に並べて形成してあり、常にいずれかのスリットＳが前記調湿素子２の内側面と接触するようにしてある。また、本実施形態では、前記係合領域ＡＡに掛かっている前記調湿素子２に対して満遍なく空気が当たり、空気の加湿が好適に行われるように前記係合領域ＡＡの面積に対する各スリットＳの占める割合である開口率は５０％以上に設定してある。
【００２６】
次に、前記調湿素子２の各部分における空気の流れについて説明する。
【００２７】
図１に示すように本実施形態の調湿装置１００では前記調湿素子２を通過する各空気の流れは、当該調湿素子２を一度だけ通過するように構成してある。より具体的には、前記調湿素子２の中央部２１に形成される除湿域ＤＡには、除湿前の空気の流路１１及び除湿後の空気の流路１２からなり、前記調湿素子２を厚み方向に通過するよう形成された２つの除湿流路１Ｄが形成してある。また、前記調湿素子２において前記プーリ３が掛けられている各端部に形成される加湿域ＨＡには、加湿前の空気の流路１３及び加湿後の空気の流路１４からなり、前記調湿素子２を厚み方向に通過するように形成された加湿流路１Ｈが形成してある。
【００２８】
前記加湿流路１Ｈ及び前記除湿流路１Ｄは、図１に示されるように軸方向に流れている部分と、前記調湿素子２の近傍において厚み方向に流れる部分とを具備している。言い換えると、前記除湿流路１Ｄ又は前記加湿流路１Ｈが、前記調湿素子２の近傍において当該調湿素子２の厚み方向へ空気が流れる厚み方向流れ部と、前記調湿素子２の幅方向に空気が流れる幅方向流れ部とを有している。
【００２９】
前記除湿域ＤＡ中に形成される２つの前記除湿流路１Ｄについて詳述すると、各除湿流路１Ｄは前記調湿素子２の各外表面から対向するように流入し、その後合流して軸方向に上昇するように形成してある。このような流れを形成するには、例えば図１における除湿域ＤＡの下側部分を閉じておき、対向流がぶつかることにより上方へと空気が流れるように構成する、あるいは、前記除湿域ＤＡ内に各除湿流路１Ｄの進行方向を曲げるためのガイド板を設けるなどすればよい。また、本実施形態では前記調湿素子２の強度と除湿性能を考慮し、前記調湿素子２に流入する空気の風速は外表面に対して４ｍ／ｓ以下となるように設定してある。
【００３０】
次に各加湿域ＨＡ中に形成される前記プーリ３を利用した加湿流路１Ｈについて説明する。前記加湿流路１Ｈにおいて加湿される前の空気が流れる流路は、前記プーリ３によって形成してあり、各プーリ３の一方の軸端に形成された前記第２開口部３２からは乾燥空気が導入されて、この乾燥空気が中空部３３内を他端側へ進行し、前記第１開口部３１から導出されるようにしてある。前記加湿流路１Ｈのうち加湿後の空気が流れる流路は、図１に示すように前記第１開口部３１から導出され、前記調湿素子２を厚み方向（１４１により示す流路）に通過した後に前記加湿域ＨＡを形成する外壁にぶつかって軸方向（１４２により示す流路）へと進行するようにしてある。
【００３１】
このように構成された除湿装置によれば、前記加湿流路１Ｈ及び前記除湿流路１Ｄは前記調湿素子２に対して一度しか交差しないように構成してあるので、調湿素子２に含まれている水分量と、除湿前の空気又は加湿前の空気に含まれている水分量との差を大きくし、調湿素子２のどの部分において除湿又は加湿の効率を高い状態に保つことができる。
【００３２】
また、前記プーリ３を通って前記第１開口部３１から前記調湿素子２の厚み方向を通過するように加湿流路１Ｈが形成してあるので、従来であれば空気の通過できなかったために調湿作用をもたらさなかった部分も有効に活用することができる。
【００３３】
これらのことから、本実施形態の調湿装置１００は大幅に調湿効率を高めることができる。
【００３４】
次に本発明の別の実施形態について調湿装置１００を幅方向から見た場合を示す図３を参照しながら説明する。なお、以下の説明では前記実施形態の調湿装置１００に対応する部材には同じ符号を付すこととする。
【００３５】
この実施形態の調湿装置１００は、同軸二重円筒状の仕切り体Ｗによって内側筒内に除湿域ＤＡを形成するとともに外側筒内に加湿域ＨＡを形成してあり、これら除湿域ＤＡと加湿域ＨＡを交互に前記調湿素子２が通過するように構成してある。より具体的には、前記調湿素子２は、当該調湿素子２の幅方向から見た場合に凸頂点と凹頂点が交互に表れる凹多角形となるように複数の前記プーリ３に掛けてある。この実施形態では、前記凸頂点が前記加湿域ＨＡに配置され、前記凹頂点は除湿域ＤＡに配置するようにして、前記調湿素子２が概略星型状をなすようにしている。
【００３６】
さらに、前記加湿域ＨＡ及び前記除湿域ＤＡにおける加湿流路１Ｈ及び除湿流路１Ｄは、前記プーリ３を通って前記調湿素子２を厚み方向に通過するように構成してある。なお、前記プーリ３の第１開口部３１からは空気が吹き出すようにしてもよいし、吸い込みが生じるように構成してもよい。
【００３７】
このようなものであっても前記実施形態の調湿装置１００と同様に、各流路は前記調湿素子２に対して一度しか交差せず、また、前記調湿素子２がプーリ３に掛けられている部分において調湿作用を発揮させることができるので、調湿性能に優れ、小型化も容易なものにできる。
【００３８】
その他の実施形態について説明する。
【００３９】
前記各実施形態における流路の構成は一例であって、例えば図１に示した流路と流れ方向が逆向きであってもよい。すなわち、前記実施形態では前記プーリの前記第１開口部から空気が吹き出すように構成していたが、例えば前記第２開口部に吸入源を接続し、前記第１開口部から空気が吸入されるようにしてもよい。また、前記加湿域と前記除湿域の配置を入れ替えてもよく、前記調湿素子が加湿域と除湿域を交互に通過するように構成してあればよい。さらに、各流路は少なくとも前記調湿素子の近傍において前記調湿素子の厚み方向に流れるように構成してあればよく、その他の部分の流れ方向について適宜決定すればよい。加えて、除湿流路又は加湿流路のうち少なくとも一部が前記調湿素子と一度だけ交差するように構成すればよく、例えば一部の流路が前記調湿素子と２回交差するように形成してもよい。
【００４０】
また、前記プーリの前記第２開口部の位置は前記プーリの軸端に限られるものではなく、例えば外側周面において前記係合領域の外側に形成してもよい。また、前記第１開口部の形成方法は図１及び図２に示したものに限られず、例えば概略円形の穴を前記係合領域内に多数配置、メッシュ状にしてもよく、様々なものが考えられる。加えて、前記プーリが第２開口部を有しておらず、前記係合領域に対応する部分にのみ前記中空部と前記第１開口部を形成するようにしてもよい。このようなものを使用する場合には、除湿流路又は加湿流路を前記第１開口部から導出入させるために前記プーリの半径方向に通過するように形成して、前記調湿素子が前記プーリに掛かっている部分でも調湿作用が発揮されるようにすればよい。
【００４１】
さらに、調湿素子を当該調湿素子の幅方向から見た場合の形状については、長方形状だけでなく、正方形状やその他の形状であっても構わない。
加えて、前記プーリを介して前記調湿素子へと流入する空気又は前記調湿素子を介して前記プーリ内へと吸引される空気の流速についても、前記調湿素子の強度や調湿能力を考慮して流速を４ｍ／ｓ以下となるように設定してもよい。
【００４２】
その他本発明の趣旨に反しない限りにおいて様々な実施形態の変形や組み合わせを行っても構わない。
【符号の説明】
【００４３】
１００・・・調湿装置
１Ｄ  ・・・除湿流路
１Ｈ  ・・・加湿流路
ＤＡ  ・・・除湿域
ＨＡ  ・・・加湿域
２    ・・・調湿素子
３    ・・・プーリ
３１  ・・・第１開口部
３２  ・・・第２開口部
３３  ・・・中空部
【図１】
2015114007.tif 000003
【図２】
2015114007.tif 000004
【図３】
2015114007.tif 000005
【図４】
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