(57)【要約】【課題】    熱源の運転を停止した後も室内の湿度を低下させないようにすることで暖められた室温を維持できる空気調和装置を提供すること。【解決手段】    加温湿ユニット１が、熱源２と加湿部材３とにより形成される。加湿部材３が、側面視で円形に形成された複数の加湿板部材を連続してかつ適宜間隔を設けて回転自在な回転軸５に軸着したものであり、下半分を水受容器４に供給した水中に浸したものである。加温湿ユニット１の上面を遮熱蓋体９によって覆っている。遮熱蓋体９は、端部が蝶番１０により開閉自在に設けられており、加温湿ユニット１との間に形成される空間域の大きさを調整可能に設けたものである。熱源２の運転中、空気は加湿部材３を通る時に気化した水分を伴って室内に放出して室内の空気調和を行う。熱源２の運転を停止した場合も、室内に放出される空気中には加湿部材３から気化した水分を含んでいる。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加温湿ユニット（１）が、熱源（２）と加湿部材（３）とにより形成され、上記加湿部材が、側面視で円形に形成された複数枚の加湿板部材（３０）を連続してかつ適宜間隔を設けて回転自在な回転軸（５）に軸着したものであり、上記加湿部材の下半分を水受容器（４）に供給した水中に浸し、上記加温湿ユニットの上面に開閉自在な遮熱蓋体（９）を設けて当該遮熱蓋体と上記加温湿ユニットとの間に形成される空間域の大きさを調整可能とし、上記熱源を通る空気を上記加湿部材から気化した水分を伴って室内に放出することを特徴とする空気調和装置。
【請求項２】
加湿部材（３）は、該加湿部材を構成する加湿板部材（３０）のボス部と隣接する他の加湿板部材との間に形成された隙間によって空気通路（３４）を形成したことを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。
【請求項３】
加湿板部材（３０）が、加湿部材芯板（３１）と該加湿部材芯板を覆う加湿部材外被（３２）とにより形成され、上記加湿部材外被が水を含み易い繊維状資材、好ましくは、麻布又は綿布等の天然繊維で形成されていることを特徴とする請求項２に記載の空気調和装置。
【請求項４】
遮熱蓋体（９）は、基端部を蝶番によって開閉自在に取付けることにより、上記遮熱蓋体と加温湿ユニット（１）との間に形成される空間域の大きさを調整可能にしたことを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。
【請求項５】
遮熱蓋体（９）は、頂上部分に係止金具（１１）が蝶番により取付けられ、該係止金具に複数の係止穴を設けるとともに、該係止穴の一を選択して上記水受容器（４）に設けた係止穴受部に係合して上記遮熱蓋体と加温湿ユニット（１）との間に形成される空間域の大きさを調整可能にしたことを特徴とする請求項４に記載の空気調和装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気調和装置に関しており、さらに詳しくは、室内空間の全てを一定の温度並びに一定の湿度に維持できるようにするとともに、熱源の運転を停止した後も運転停止時の室温及び湿度を維持できる空気調和装置に関している。
【背景技術】
【０００２】
本願発明者は、暖房機を使用する部屋の天井部と床部との温度差及び湿度差を解消し、室内全ての空間を一定に保つことができる空気調和装置を開発し、特許文献１に記載の発明を提案した。
【特許文献１】特開２００６−２６６６６８号公報
【０００３】
特許文献１に記載の発明は、熱源１（特許文献１の符号、以下同じ）と熱源１の前面に設けた加湿部材２，２００とにより加温湿ユニット１０を形成する。加温湿ユニット１０は、熱源１及び加湿部材２，２００の上面及び前面を除く両側並びに背面を断熱板３で覆うとともに、上面に開閉自在な断熱シート４を設けたものである。また、加湿部材２，２００は、繊維状資材により形成するとともに複数の空気通路を設けて水受容器５に供給した水中に含侵させて水を含ませたものである。熱源１で暖められた空気は、加湿部材２，２００から気化した水分を伴って室内に放出して一定の温度並びに湿度を維持するものである。
【０００４】
特許文献１の発明は、熱源１で暖められた空気が加湿部材２，２００を通って室内に放出される際に、暖められた空気が当該加湿部材２，２００の空気通路から気化された水分を伴って室内に放出して室内を加温並びに加湿するものであって、従来方法と異なり、室内空間の全てを一定の温度及び湿度に保つことができるものである。また、暖められた空気が加温及び加湿されて上昇する力で快適な湿度を有する空気を室内に満たすものであるから、冷たく湿った空気を部屋の隅部に押しやることがなく結露の発生を防止できることになる。
【０００５】
室内で暖房機を使用した時の乾燥現象並びに結露発生現象のメカニズムは、特許文献１の背景技術の項に記載されているように、暖房機と加湿器を併用して暖房をした場合であっても、室内の温度と湿度を一定に保つことができないのは、加湿器から発生する水分が空気中に均一に混ざり合わないからであり、一方で暖められた空気は、加速度的に水分を失い膨張して湿った空気を押し続けるので、湿った空気が部屋の隅部又は家具の裏側等に侵入して結露現象を発生させるのである。
【０００６】
特許文献１に記載の発明は、空気が加湿部材２，２００の空気通路を通るとき気化した水分を室内に放出して室内の空気調和を行うものであり、加湿部材２，２００は、水受容器５，５００内の水を毛管現象によって繊維資材の全体に含んでいる。
【０００７】
また、特許文献１には、加湿部材２００を水受容器５００内で上下に移動可能にしたものが提案されており、室内に放出する水分量を調整することができるようになっている。ただし、短時間で室内温度を上昇させるためには、加湿部材２００の全体に水分を含ませることが必要であり、この場合は、毛管現象によって含まれている水だけでは不足がちなので、加湿部材２００を水受容器に水没させ十分に水を含ませてから引き上げるなどの手順が必要となる。したがって、提案された装置は、室内温度を迅速に上昇させたい時に多少手間取ることがあり、欠点とは言えないが解決しておきたい問題であった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の課題は、室内空間の全てを一定の温度並びに一定の湿度に維持できるようにするとともに、熱源の運転を停止した後も運転停止時の室温及び湿度を維持できるようにした空気調和装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
解決手段の第１は、加温湿ユニットが、熱源と加湿部材とにより形成され、上記加湿部材が、側面視で円形に形成された複数枚の加湿板部材を連続してかつ適宜間隔を設けて回転自在な回転軸に軸着したものであり、上記加湿部材の下半分を水受容器に供給した水中に浸し、上記加温湿ユニットの上面に開閉自在な遮熱蓋体を設けて当該遮熱蓋体と上記加温湿ユニットとの間に形成される空間域の大きさを調整可能とし、上記熱源を通る空気を上記加湿部材から気化した水分を伴って室内に放出することを特徴とするものである。
【００１０】
解決手段の第２は、解決手段の第１において、加湿部材が、該加湿部材を構成する加湿板部材のボス部と隣接する他の加湿板部材との間に形成された隙間によって空気通路を形成したことを特徴とするものである。
【００１１】
解決手段の第３は、解決手段の第２において、加湿板部材が、加湿部材芯板と該加湿部材芯板を覆う加湿部材外被とにより形成され、上記加湿部材外被が水を含み易い繊維状資材、好ましくは、麻布又は綿布等の天然繊維で形成されていることを特徴とするものである。
【００１２】
解決手段の第４は、解決手段の第１において、遮熱蓋体が、基端部を蝶番によって開閉自在に取付けることにより、上記遮熱蓋体と加温湿ユニットとの間に形成される空間域の大きさを調整可能にしたことを特徴とするものである。
【００１３】
解決手段の第５は、解決手段の第４において、遮熱蓋体が、頂上部分に係止金具が蝶番により取付けられ、該係止金具に複数の係止穴を設けるとともに、当該係止穴の一を選択して上記水受容器に設けた係止穴受部に係合して上記遮熱蓋体と加温湿ユニットとの間に形成される空間域の大きさを調整可能にしたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１は、熱源の運転中は、加温湿ユニットの上面に開閉自在に設けた遮熱蓋体を閉塞して加温湿ユニット上面の空間域を小さく形成することで、熱源からの加温空気が加湿部材を通るときに当該加湿部材から気化した水分を伴って室内に放出されるから、室内が加温と同時に加湿されるものであり、また、熱源の運転を停止したときは、遮熱蓋体を開放して加温湿ユニット上面の空間域を大きく形成しておけば、加湿部材からは絶えず気化作用が繰り返されているから、熱源を通る空気は加温されていないが、空間域に排出した水分を伴って室内に放出するので、熱源の運転を停止しても室内の温度及び湿度は低下することがなく、熱源の運転停止時の温度及び湿度を維持することができる効果がある。また、加湿部材が、側面視で円形に形成された複数の加湿板部材を連続してかつ適宜間隔を設けて回転自在な回転軸に軸着したものであるから、室内を急速に加温する必要が生じた時又は室内の湿度が低下している時に、回転軸を回転して加湿部材が水受容器の水中に浸っていた部分を当該水受容器から露出し、熱源から放出される空気に多量の水分を含ませることができるので、短時間で室温並びに湿度を高めることが可能となる効果を奏するものである。
【００１５】
請求項２は、加湿部材が、該加湿部材を構成する加湿板部材のボス部と隣接する他の加湿板部材との間に形成された隙間によって空気通路が形成されているものであるから、空気通路の幅が特定され、使用中に通路幅が変わったりすることが防止でき、加温湿空気を室内に均等に放出できる効果がある。
【００１６】
請求項３は、加湿板部材が、加湿部材芯板と加湿部材外被とにより形成され、加湿部材外被は麻布又は綿布等の天然繊維で形成されているから、加湿部材の毛管現象を助長し確実な加湿作用を奏するものとなる効果がある。
【００１７】
請求項４は、遮熱蓋体が、基端部を蝶番によって開閉自在に設けることによって、当該遮熱蓋体と加温湿ユニットとの空間域の大きさを調整可能にしたものであるから、熱源からの加温空気に含ませる水分量が調整できることの効果がある。
【００１８】
請求項５は、遮熱蓋体が、頂上部分に設けた蝶番によって係止金具を設け、該係止金具に設けた複数の係止穴の一を選択して水受容器に設けた係止穴受部に係合して遮熱蓋体と加温湿ユニットとの空間域の大きさを調整可能にしたものであるから、遮熱蓋体を安定よく固定できることの効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１から図３は本発明に係る空気調和装置の全体構造を示しており、図１は遮熱蓋体の閉塞状態を示す断面図、図２は遮熱蓋体の開放状態を示す断面図、図３は装置全体の正面図である。図４から図６は加湿部材を示しており、図４は拡大断面図、図５は側面図、図６は部品図である。
【００２０】
図１ないし図３において、加温湿ユニット１は、熱源２と該熱源２の前面に設けた加湿部材３とにより構成されており、加湿部材３は、後に詳しく説明するが、側面視円形に形成した複数枚の加湿板部材３０を連続してかつ適宜間隔を設けて回転軸５に軸着したものであり、回転軸５の下方部分が水受容器４に供給された水中に浸かっている。
【００２１】
実施形態において、熱源２は、温水暖房方式による熱交換器であり、給湯装置から温水を供給するものである。また、加湿用に使用する水は、水タンクから水受容器４に供給されるものであって、水が不足した場合は自動的に補給されるようになっている。また、使用する水は木炭の微粉末を混合したものとする。木炭が脱臭作用を奏することは知られており、長期間使用してもホコリ等が原因で悪臭が発生することが防止できる。
【００２２】
上記熱源２は第１の脚部６に支持されており、また、水受容器４は第２の脚部７に支持されている。ここで、熱源２及び水受容器４は略同じ高さに形成されているので、加湿部材３は回転軸５から上方部分が当該水受容器４から突出している。このため、加湿部材３が水受容器４から突出している部分は熱源２よりも高い位置に設定されることになる。なお、上記加温湿ユニット１は、上面及び室内から見た前面部分を除く両側部並びに背面部が断熱板８により覆われている。
【００２３】
上記加温湿ユニット１の熱源放出口から加湿部材３の頂部に向って開閉自在な遮熱蓋体９が設けられている。遮熱蓋体９は、第１の蝶番１０によって装置に開閉自在に設けられている。ここで、遮熱蓋体９は、加温湿ユニット１との間に空間域を形成するものであって、加温湿ユニット１に最も近づけた位置（図１）となる閉塞状態において、当該遮熱蓋体９と加温湿ユニット１との間に形成される空間域は最小となり、また、遮熱蓋体９を加温湿ユニット１から最も遠ざけた位置（図２）となる開放状態において、加温湿ユニット１との間に形成される空間域は最大となる。
【００２４】
上記したように、加温湿ユニット１は、両側部並びに背面部が断熱板８により覆われているとともに、上方部分が遮熱蓋体９により覆われているので、熱源２を通る空気が加湿部材３を通るときは、加湿部材３から気化した水分を伴って室内に放出され、また、空間域を通るときは、加湿部材３から気化して空間域に排出された水分を伴って室内に放出されることになる。すなわち、熱源２からの空気は、遮熱蓋体９の開閉によって形成される空間域の大きさに拘わりなく、また、暖められている場合又は暖められていない場合のいずれの場合も水分を含んだ状態で室内に放出されるものである。
【００２５】
上記遮熱蓋体９には、頂上部分に複数個の細幅な係止金具１１が蝶番１２を介して設けられており、また、当該係止金具１１には複数個の係止穴１３が設けられている。一方、上記水受容器４には係止穴受部１４が設けられており、上記係止穴１３の一を水受容器４の係止穴受部１４係合することによって、図１又は図２に示すように、遮熱蓋体９と加温湿ユニット１との空間域の大きさを最小から最大まで調整可能にしている。
【００２６】
なお、係止金具１１は遮熱蓋体９の両側部と中間部分に取り付けるものとする。また、実施形態では、係止金具１１に設けた係止穴１３は５個としたので、空間域の大きさを調整できる範囲が５段階になっている。図中、１５は遮熱蓋体９の先端に設けた取手金具である。
【００２７】
図１は遮熱蓋体９を加温湿ユニット１に最も近づけた状態（閉塞状態）を示しており、この場合は、空間域が最小であるから、熱源２からの加温空気の全てが加湿部材３を通って室内に放出され、室内には水分を多く含んだ空気が放出される。また、図２の場合は、遮熱蓋体９が加温湿ユニット１から最も遠ざけた状態（開放状態）であり、加温湿ユニット１と遮熱蓋体９との間に、図１よりも大きな空間域が形成されているので、熱源２からの空気は、一部が加湿部材３を通って室内に放出されるが、他は加湿部材３から気化して空間域に排出している空気とともに室内に放出される。なお、係止金具１１の係止穴１３と係止穴受部１４との係合位置を選択して上記空間域の大きさを調整すれば、熱源２の運転如何にかかわらず、熱源２からの空気に含まれる水分量を調整することができることになる。
【００２８】
本発明においては、遮熱蓋体９を加温湿ユニット１に近づけたり遠ざけたりして空間域の大きさを調整可能にしたものであって、熱源２の運転中は加湿部材３から気化した水分は空間域に排出されるが、加温された空気の大部分は、加湿部材３の空気通路３４を通って室内に放出され室内を加温加湿する。また、熱源２の運転を停止した時は、加温されない空気が空間域に排出されるが、空間域には加湿部材３から絶えず気化した水分が排出されているから、いずれの場合も、空間域の空気は必ず水分を含んだ状態になって室内に放出されることになる。したがって、熱源２の運転中は素より、熱源２の運転を停止した場合であっても、室内には一定の湿度を含んだ空気が放出され続けるので、いったん暖められた室内は、暖房機の運転を停止しても室温及び湿度が下がったりすることがない。
【００２９】
上記加湿部材３は、複数枚からなる加湿板部材３０を回転軸５にキーを介して一体的に軸着したものであり、適宜間隔を隔てて軸着されている。また、回転軸５は軸受体１６に回転自在に軸架されており、また、加湿部材３と軸受体１６との間にコイルバネ１７が装着されていて、複数枚の加湿板部材３０が一体的に回転するようになっている。上記回転軸５は、一方の端を軸受体１６から突出させ、突出した部分にハンドル１８が設けられており、該ハンドル１８によって回転軸５並びに加湿板部材３０を回転するものである。
【００３０】
次に、図４ないし図６により加湿部材の詳細を説明する。加湿部材３を構成する加湿板部材３０は、加湿部材芯板３１と該加湿部材芯板３１を被覆する加湿部材外被３２とからなるものである。
【００３１】
加湿部材芯板３１は、アルミ合金又はプラスチック材で形成されるものであり、回転軸５に軸着した時にボス部３３と隣接する加湿部材芯板３１との間に隙間が形成され、加湿部材３の空気通路３４となるものである。また、加湿部材芯板３１は、適宜形状に形成した骨組３５を残して他の部分を除去することで全体の重量を軽くしている。一方、加湿部材外被３２は、繊維状資材がよく、好ましくは麻布又は綿布等の天然繊維で形成されるものであり、水受容器４の水中に浸したときに、水が毛管現象によって資材全体に含侵されるものである。なお、加湿部材外被３２は、中心部に加湿部材芯板３１のボス部３３を通す透孔３６が形成されている。
【００３２】
加湿板部材３０は、加湿部材芯板３１の表裏両面に加湿部材外被３２を当接し、加湿部材外被３２の外周縁を縫着して形成する。なお、加湿部材外被３２の透孔３６は、予め周縁部分を逢着しておくと使用中に繊維が解れたりすることが防げる。実施形態において、加湿部材外被３２は、加湿部材芯板３１の表裏両面に当接されているから、加湿部材３に組立てた時に当該加湿部材外被３２に空気通路３４以外の隙間が形成されないから、空気通路３４において気化作用が促進されるものとなる。
【００３３】
本発明は上記の構成からなるものであり、水受容器４に加湿部材３を収容し、水受容器４に水を供給する。加湿部材３は中心部よりも下方が水中に浸かっているので部材全体が毛管現象により水を含んだ状態になる。図１に示すように、加温湿ユニット１と遮熱蓋体９との間の空間域を小さく設定した場合は、熱源２で加温された空気が加湿部材３の空気通路３４を通って室内に放出され、空気通路３４を通るとき加湿部材３から気化した水分を伴って室内に放出する。また、図２に示すように、加温湿ユニット１と遮熱蓋体９との間の空間域を大きく設定した場合は、熱源２からの空気が、一部は加湿部材３を通って室内に放出されるが、他は加湿部材３から気化して空間域に排出している水分を伴って室内に放出される。
【００３４】
実施形態において、遮熱蓋体９を閉塞状態（図１）にした場合は、熱源２の運転中であり、また、開放状態（図２）にした場合は、熱源２の運転を停止している場合である。ただし、遮熱蓋体９を開放状態にして熱源１の運転を行うことができるが、基本的には、図１の場合は熱源運転中であり、図２の場合は熱源運転が停止している。上記したように、遮熱蓋体９を閉塞状態にして熱源２を運転すると、温度及び湿度がともに上昇するが、熱源２の運転を停止して遮熱蓋体９を開放状態にした場合も、室内の温度及び湿度は、熱源２の運転停止時の室温及び湿度を維持することができるものとなる。
【００３５】
なぜなら、熱源２の運転を停止した場合であっても、加湿部材３からは絶えず気化した水分を含む空気が排出されており、熱源２の下方から室内に向かって流出する空気は当該熱源２によって暖められることはないが、加湿部材３の上方を通るときに気化した水分を伴って室内に放出されるので、室内湿度及び湿度の低下を防ぎ、熱源２の運転停止時の室内温度及び湿度の低下を防ぐことができるのである。なお、熱源２の運転中に、湿度を上昇させる必要が生じたときは、回転軸５を回転して水受容器４の水中に浸っている加湿部材３を当該容器から露出すれば、熱源２からの空気に多めの水分を含ませることができることになる。
【００３６】
ところで、快適な住空間が得られる室内温度は１８〜２４℃、湿度は５０〜６０％の範囲であると言われているが、発明者の実験によれば、室内の湿度を一日中６０〜７０％の範囲に設定することができれば、暖房機（熱源）の運転を夜半のみとし、日中は運転を中断しても室温を２０〜２５℃に維持することが可能であることが判明した。
【００３７】
発明者の実験
発明者の住所地（北海道旭川市春光台三条７丁目１番７号）においては、冬期は外気温度が最高でも零度以下、最低では氷点下２０℃以下を記録するが、この時期に部屋のサッシを二重構造とし、窓ガラスに断熱効果が得られるビニールシートを貼着した条件下で、室内の湿度を６０〜７０％の範囲に設定する実験をした。
【００３８】
実験の結果、暖房機の運転時間を午後１１時から翌朝７時までの夜間に限定したが、暖房機の運転をしなかった日中（午前８時頃から午後４時頃までの時間）は、暖房無しの状態になったが、室内の湿度が６０〜７０％に維持でき、室温は２０〜２５℃を維持することができた。実験期間中に、天候が「晴れ」の日は、日光が直接室内に入るので室温が高められることはあったが、「曇り」の日であっても、日中の室温が１６℃を下回ることはなかった。
【００３９】
寒冷地における厳寒期は、従来であれば、暖房器具を一日中運転していないと生活できないのが通常であり、仮に、日中の天候が晴であったとしても、暖房なしで生活をすることなど到底考えられないことであったが、本発明は、室内の湿度を６０〜７０％の範囲に設定することに成功したものであって、日中は、暖房なしでの生活が可能となったものである。
【００４０】
本発明は、暖房器具の運転時間を短縮でき、これにより消費燃料の大幅な節約が可能となるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明に係る空気調和装置の全体構造であって遮熱蓋体の閉塞状態を示す断面図。
【図２】図１における遮熱蓋体の開放状態を示す断面図。
【図３】空気調和装置の全体構造を示す要部の正面図。
【図４】加湿部材の拡大断面図。
【図５】加湿部材の側面図。
【図６】加湿部材の部品図。
【符号の説明】
【００４２】
１  加温湿ユニット
２  熱源
３  加湿部材
３０  加湿板部材
３１  加湿部材芯板
３２  加湿部材外被
３３  ボス部
３４  空気通路
３５  骨組
３６  透孔
４  水受容器
５  回転軸
６  第１の脚部
７  第２の脚部
８  断熱板
９  遮熱蓋板
１０  第１の蝶番
１１  第２の蝶番
１２  係止金具
１３  係止穴
１４  係止穴受部
１５  取手金具
１６  軸受体
１７  コイルバネ
１８  ハンドル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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