(57)【要約】【課題】空気に対してコロナ放電等の放電エネルギーを作用させることにより、簡単に加湿又は除湿することができ、しかも駆動エネルギーが小さく、装置構成も簡単な調湿デバイスを提供することを目的とする。【解決手段】空気中でのコロナ放電等の放電エネルギーにより当該空気中に液滴状態で存在する水滴の表面の水分を蒸発させることにより、相対湿度を高くするようにした。このような構成によれば、例えば室外空気と室内空気を所定の水分透過膜を介して仕切り、同水分透過膜部分で相対湿度の高い側から低い側へ当該水分透過膜を介して水分を移動させることができるようになり、上記の目的に応え得る調湿デバイスを実現することができる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
相対湿度可変手段としての放電装置（１５），（１６）を備え、該放電装置（１５），（１６）に導いた空気中の水滴成分に対して、上記放電装置（１５），（１６）の放電エネルギーを作用させることにより、当該水滴成分を蒸発させて、上記空気中の相対湿度を高くするようにしたことを特徴とする調湿デバイス。
【請求項２】
それぞれ空気が流通する加湿通路（１２），（１１）と除湿通路（１１），（１２）とを備え、それら２つの通路の間を所定の水分透過膜（１４）を介して仕切るとともに、上記除湿通路（１１），（１２）側に相対湿度可変手段としての放電装置（１５），（１６）を設け、該放電装置（１５），（１６）部分を通る空気中の水滴成分に対して放電エネルギーを作用させることにより、同水滴成分を蒸発させて相対湿度を高くし、それにより上記除湿通路（１１），（１２）側の水分が上記水分透過膜（１４）を介して上記加湿通路（１２），（１１）側に移動するようにしたことを特徴とする調湿デバイス。
【請求項３】
それぞれ空気が流通する加湿通路（２０Ａ〜２４Ａ）と除湿通路（２０Ｂ〜２４Ｂ）を所定の水分透過膜（２５）を介して仕切るとともに、上記除湿通路（２０Ｂ〜２４Ｂ）中にあって空気中の水滴成分に荷電する荷電手段（２１）と、上記加湿通路（２０Ａ〜２４Ａ）側にあって上記荷電手段（２１）により荷電された水滴成分を静電的に吸引する吸引手段（２２）とを設け、上記除湿通路（２０Ｂ〜２４Ｂ）側の水滴成分を上記水分透過膜（２５）を介して上記加湿通路（２０Ａ〜２４Ａ）側に移動させることにより、上記加湿通路（２０Ａ〜２４Ａ）側空気の相対湿度を高くするようにしたことを特徴とする調湿デバイス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、コロナ放電等の放電エネルギーを利用した調湿デバイスに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
これまで大気中の湿度を調節する一般的な方法として、例えばシリカゲルやゼオライトなどの固体吸湿材を利用した調湿デバイスが知られている。
【０００３】
この種の調湿デバイスには、上記固体吸湿材として、これまで例えばセラミックス繊維又はガラス繊維と山皮とを主成分とする無機繊維紙をコルゲート加工してできたハニカム構造体に対して、固体吸湿剤を含浸担持させたものが多く使用されてきた。
【０００４】
このような調湿デバイスは、例えば上記のような成分の無機繊維紙をコルゲート加工し、加熱成形することによって、先ず所望の形状のハニカム構造体を形成する。
【０００５】
次に、該ハニカム構造体を、粉体状の吸湿剤とシリカゾル、アルミナゾル等無機バインダーの分散体とを混合した混合液の中に入れてディッピングさせ、そのハニカム構造部の外周面全体に吸湿剤を含浸付着させる。
【０００６】
最後に、該ディッピングによりハニカム構造部の外周面全体に吸湿剤が含浸付着したハニカム構造体を上記混合液中から取り出して、加熱乾燥させることによって吸湿剤の付着状態を安定化させて、最終的な吸湿デバイスを得る。
【０００７】
該完成した吸湿デバイスは、例えば中央部に軸支用の穴を有する一方、そのハニカム構造部に吸湿材が含浸付着した多数の通気孔を有するドーナツ状のものとなり、例えば空気清浄機や空気調和機などの低圧損の除湿又は加湿デバイスとして利用されている（例えば特許文献１参照）。
【０００８】
【特許文献１】
特開平５−６４７４５号公報（第１−３頁）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、該固体吸湿材を用いた調湿デバイスの場合、次のような問題点がある。
【００１０】
（１）  先ず各完成品単位のハニカム構造体を作って、それらの各々を混合液にディッピングして吸湿剤を含浸付着させる構造および製造方法であるために、各製品毎に全ての工程を必要とし、同時に多数の製品を製造することができない。したがって、きわめて製造効率が悪く、非常にコストが高い。
【００１１】
（２）  水分の吸着と放湿を交互に繰り返すため、機械的な稼働部分が必要であり、デバイスとして構成した時に、装置が大型化する。
【００１２】
（３）  また放湿時に多量の熱エネルギーを必要とし、省エネ性能に欠ける。
【００１３】
本願発明は、このような問題を解決するためになされたもので、空気に対してコロナ放電等の放電エネルギーを作用させるか、又は荷電し静電吸引力を作用させることにより簡単に加湿又は除湿することができ、しかも駆動エネルギーが小さく、装置構成も簡単な、調湿デバイスを提供することを目的とするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本願発明の調湿デバイスは、上記の目的を達成するために、それぞれ次のような課題解決手段を備えて構成されている。
【００１５】
（１）  第１の課題解決手段
この発明の第１の課題解決手段は、相対湿度可変手段としての放電装置１５，１６を備え、該放電装置１５，１６に導いた空気中の水滴成分に対して、上記放電装置１５，１６の放電エネルギーを作用させることにより、当該水滴成分を蒸発させて、上記空気中の相対湿度を高くするようにしたことを特徴としている。
【００１６】
このような構成によれば、放電装置１５，１６を放電作動させるだけで、簡単に加湿又は除湿作用を実現することができるようになる。
【００１７】
（２）  第２の課題解決手段
この発明の第２の課題解決手段は、それぞれ空気が流通する加湿通路１２，１１と除湿通路１１，１２とを備え、それら２つの通路の間を所定の水分透過膜１４を介して仕切るとともに、上記除湿通路１１，１２側に相対湿度可変手段としての放電装置１５，１６を設け、該放電装置１５，１６部分を通る空気中の水滴成分に対して放電エネルギーを作用させることにより、同水滴成分を蒸発させて相対湿度を高くし、それにより上記除湿通路１１，１２側の水分が上記水分透過膜１４を介して上記加湿通路１２，１１側に移動するようにしたことを特徴としている。
【００１８】
このような構成によれば、例えば室内から室外への排気通路１１と室外から室内への給気通路１２とを所定の水分透過膜１４を介して仕切り、同水分透過膜１４部分で相対湿度の高い排気通路１１又は給気通路１２側から低い給気通路１２又は排気通路１１側へ当該水分透過膜１４を介して、それらの間の湿度差に応じて水分を移動させることができ、除湿又は加湿各々の調湿機能を実現することができる。
【００１９】
（３）  第３の課題解決手段
この発明の第３の課題解決手段は、それぞれ空気が流通する加湿通路２０Ａ〜２４Ａと除湿通路２０Ｂ〜２４Ｂを所定の水分透過膜２５を介して仕切るとともに、上記除湿通路２０Ｂ〜２４Ｂ中にあって空気中の水滴成分に荷電する荷電手段２１と、上記加湿通路２０Ａ〜２４Ａ側にあって上記荷電手段２１により荷電された水滴成分を静電的に吸引する吸引手段２２とを設け、上記除湿通路２０Ｂ〜２４Ｂ側の水滴成分を上記水分透過膜２５を介して上記加湿通路２０Ａ〜２４Ａ側に移動させることにより、上記加湿通路２０Ａ〜２４Ａ側空気の相対湿度を高くするようにしたことを特徴としている。
【００２０】
このような構成によれば、例えば上記水分透過膜２５両側の除湿通路２０Ｂ〜２４Ｂと加湿通路２０Ａ〜２４Ａの空気間に相対湿度の差がないような場合でも、当該水分透過膜２５を介して除湿通路２０Ｂ〜２４Ｂ側から加湿通路２０Ａ〜２４Ａ側に水分を移動させることができ、除湿又は加湿各々の調湿機能を実現することができる。
【００２１】
【発明の効果】
以上の結果、本願発明の調湿デバイスによると、空気中の水滴成分に対してコロナ放電等の放電エネルギーを作用させるか、又は荷電し静電吸引力を作用させるだけで、固体吸湿材を用いた場合のような吸脱着工程を要することなく、連続的に加湿又は除湿することができ、しかも構成が簡単で、運転時のエネルギーも小さくて済む。
【００２２】
また、装置構成もシンプルで、小型かつ低コストなものになる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
＜実施の形態１＞
先ず図１および図２は、本願発明の実施の形態１に係る調湿デバイスの構成および作用を、また図３〜図５は、同調湿デバイスの調湿機能の前提となる調湿メカニズムを示す実験装置の構成、同実験装置による実験データ、調湿原理をそれぞれ示している。
【００２４】
先ず最初に今回の発明の基礎となった図４の実験データ（グラフ）について説明する。この実験データを得るために使用した実験装置および行った実験方法は、例えば図３のようになっている。
【００２５】
すなわち、同実験では、気相状態の水分（Ｈ２Ｏ）のみが所定量（％）含まれている（液相の水は含まない）空気（６４リットル）を収容したアクリル容器１の内部に市販のマイナスイオン発生器（コロナ放電タイプの放電装置）３を置き、同マイナスイオン発生器３に所定時間通電して、所定量のマイナスイオンを発生させた。そして、その時の、アクリル容器１内の相対湿度を湿度センサー２で測定し、該アクリル容器１内部の相対湿度と容器外部（室内）の相対湿度各々の時間的な変化を示したのが、図４のグラフである。
【００２６】
これによると、マイナスイオンの発生、すなわちコロナ放電の発生により、アクリル容器１内部の相対湿度は次第に増加している。そして、マイナスイオンの発生を停止（マイナスイオン発生器３をＯＦＦ）させても、殆ど相対湿度の減少はなく、しばらくの間その湿度上昇状態を保持する。
【００２７】
このような現象について、その原因を考察した結果が、図５の説明図である。ここでは、先ず空気中の気相状態における水分子のの存在状態が２種であることを前提にしている。それは、気体状（水分子が、数個程度の集団）と水滴状（水分子が、数千個以上の集団）との２種である。また、上記湿度センサー２で検出している水分は、前者の気体状のものであり、径の大きな後者の液滴状の水分は検出していないものと考えている。
【００２８】
そして、そのような状態の空気中で放電装置としてのマイナスイオン発生器３が作動されると、その放電（コロナ放電）により水滴の表面に放電エネルギーが照射されることになり、水滴表面の水分が蒸発して多数の気体状の水分となる。その結果、マイナスイオン発生前の状態に比較して、気体状の水分が増加して相対湿度が上昇する。
【００２９】
上記実験中、アクリル容器１内部の温度は、ほとんど変化していない事実から見て、上記放電エネルギーの大部分は、上記水滴の表面に吸収され、その水分の蒸発に有効に利用されたと推測することができる。
【００３０】
次に、図１および図２を参照して、本願発明の実施の形態１に係る調湿デバイスの構成について説明する。
【００３１】
この実施の形態は、大気中でのコロナ放電により大気中の水滴の表面水分を蒸発させることにより、室外空気又は室内空気の相対湿度を高くするようにする一方、給気通路（室外から室内への空気通路）と排気通路（室内から室外への空気通路）相互間を所定の水分透過膜を介して仕切り、同水分透過膜部分で相対湿度の高い通路側から低い通路側へ当該水分透過膜を介して水分を移動させることにより、調湿機能を実現することができるようにしたことを特徴とするものである。
【００３２】
図１と図２は、同一の調湿デバイスの室内加湿状態の構成および作用と室内除湿状態の構成および作用を、それぞれ示している。
【００３３】
先ず図１および図２において、符号１１は室内側の空気（内気）を壁１０を貫通して室外側に排気する排気通路、１２は室外側の空気（外気）を壁１０を貫通して室内側に給気する給気通路であり、これら排気通路１１と給気通路１２は、その隔壁部１３の中央部の所定幅部分が、図示のように表面積が広くなるように摺曲された水分透過膜（水分子透過膜）１４により形成されている。
【００３４】
一方、符号１１Ａは上記排気通路１１の内気吸込口、１１Ｂは上記排気通路１１の内気排出口、１２Ｂは上記給気通路１２の外気吸込口、１２Ａは上記給気通路１２の外気供給口であり、上記給気通路１２および排気通路１１には、それら外気吸込口１２Ｂおよび外気供給口１２Ａ、内気吸込口１１Ａおよび内気排出口１１Ｂを介して、それぞれ図示矢印のように給気と排気が行われるようになっている。もちろん図示しないが、同給気通路１２および排気通路１１の途中には、適切な通路部位に位置して必要な給気ファンおよび排気ファンが設けられることは言うまでもない。
【００３５】
次に符号１５は、上記排気通路１１の内気吸込口１１Ａ側上流（水分透過膜１４付近１１Ｃよりも上流）に位置して設けられたコロナ放電の可能な格子状の第１の放電電極であり、上記内気吸込口１１Ａで吸込まれた室内の空気中の水滴状の水分に対してコロナ放電時の放電エネルギーを連続的に作用させ、上述のように同水滴状水分表面の水分を蒸発させる。その結果、排気される空気中の気体状水分が増加して相対湿度が上昇する。そして、該相対湿度が高くなった空気が、上記水分透過膜１４付近１１Ｃに供給され、その内の気体状態の水分が、該水分透過膜１４部分で、その湿度差に応じて効率良く給気通路１２側に透過して行く。そして、それにより除湿されて相対湿度が低下した空気が下流側内気排出口１１Ｂから排出されて行く。
【００３６】
他方、符号１６は、給気通路１２側の同じくコロナ放電の可能な格子状の第２の放電電極であり、該第２の放電電極１６は、上記外気吸込口１２Ｂ側上流（水分透過膜１４付近１２Ｃよりも上流）に位置して設けられている。
【００３７】
該第２の放電電極１６は、上記外気吸込口１２Ｂで吸込まれた室外の空気中の水滴状の水分に対してコロナ放電時の放電エネルギーを連続的に作用させ、上述のように同水滴状水分表面の水分を蒸発させる。その結果、室内に給気される空気中の気体状水分が増加して相対湿度が上昇する。そして、該相対湿度が高くなった空気が、上記水分透過膜１４付近１２Ｃに供給され、その内の気体状態の水分が、該水分透過膜１４部分で、その湿度差に応じて効率良く排気通路１１側に透過して行く。そして、それにより除湿されて相対湿度が低下した空気が下流側外気給気口１２Ａから室内に供給されて行く。
【００３８】
したがって、以上の構成の調湿デバイスでは、例えば図１のように、排気通路１１を介して室内側の相対湿度５０％の空気が排気されており、かつ給気通路１２を介して室外側の相対湿度５０％の外気が給気されている状態（例えば冬季等）において、排気通路１１側第１の放電電極１５に通電してコロナ放電を生じさせる一方、給気通路１２側第２の放電電極１６をＯＦＦ状態に維持すると、上記第１の放電電極１５の放電エネルギーの作用で、同排気通路１１の上記水分透過膜１４付近の相対湿度が上昇する（例えば７０％位に）。
【００３９】
一方、給気通路１２側では、第２の放電電極１６はＯＦＦであるから、上記水分透過膜１４に対応する付近１２Ｃに供給される外気の相対湿度は５０％のままである。
【００４０】
したがって、上記水分透過膜１４の両側では、７０％−５０％＝２０％の相対湿度差を生じ、それにより上記排気通路１１側から給気通路１２側に１０％程度の水分が上記水分透過膜１４を透過して移動する。その結果、上記給気通路１２は加湿通路として機能するようになり、同給気通路１２を介して最終的に外気給気口１２Ａから室内に供給される外気は、その相対湿度が５０％＋１０％＝６０％に上昇した加湿されたものとなる。他方、排気通路１１の方は、除湿通路となる。
【００４１】
一方、これとは逆に、例えば図２のように、排気通路１１を介して室内側の相対湿度６０％の空気が排気されており、かつ給気通路１２を介して室外側の相対湿度６０％の外気が給気されている状態（例えば夏季等）において、上記給気通路１２側第２の放電電極１６に通電してコロナ放電を生じさせる一方、上記排気通路１１側第１の放電電極１５をＯＦＦ状態に維持すると、上記第２の放電電極１６の放電エネルギーの作用で、同給気通路１２の上記水分透過膜１４付近１２Ｃの相対湿度が上昇する（例えば８０％位に）。
【００４２】
一方、上記排気通路１１側では、第１の放電電極１５はＯＦＦであるから、上記水分透過膜１４付近１２Ｃに供給される外気の相対湿度は６０％のままである。
【００４３】
したがって、上記水分透過膜１４の両側では、８０％−６０％＝２０％の相対湿度差を生じ、それにより上記給気通路１２側から排気通路１１側に１０％程度の水分が上記水分透過膜１４を透過して移動する。その結果、上記給気通路１２は除湿通路として機能するようになり、同給気通路１２を介して最終的に外気供給口１２Ａから室内に供給される外気は、その相対湿度が６０％−１０％＝５０％に低下した除湿されたものとなる。他方、排気通路１１の方は、加湿通路となる。
【００４４】
＜実施の形態２＞
次に、図６を参照して、本願発明の実施の形態２に係る調湿デバイスの構成について説明する。
【００４５】
この実施の形態は、外気中の水滴を除湿通路側に形成した電場中に導入するとともに、該電場中において当該導入された水滴の表面を荷電電極によるコロナ放電により−（マイナス）に荷電し、同電場中で水分透過膜を介して加湿通路側に対向して配置した吸引電極側に静電的に吸引して移動させることにより、前述のような相対湿度差を要することなく、調湿機能を実現するようにしたことを特徴としている。
【００４６】
図中符号２０は、中間部の水分透過膜（水分子透過膜）２２によって水分（Ｈ２Ｏ）のみの移動が可能なように仕切られて、空気吸込口２０Ａから空気吹出口２４Ａに到る加湿通路と空気吸込口２０Ｂから空気吹出口２４Ｂに到る除湿通路との２つの除加湿用空気通路を形成している本体ケーシングである。
【００４７】
そして、上記除湿通路の空気吸込口２０Ｂ側には、直流電源２３の−（マイナス）電極側に接続され、コロナ放電の可能な格子状の荷電電極２１が設けられており、空気吸込口２０Ｂから吸込まれた室内又は室外何れかの空気中の多数の水滴に対し、例えばコロナ放電による放電エネルギーを作用させて、当該多数の水滴を−（マイナス）に荷電させるようになっている。
【００４８】
また一方、上記水分透過膜２５側には、同荷電電極２１に対向して、上記−（マイナス）に荷電された多数の水滴を上記加湿通路側に吸引する直流電源２３の＋（プラス）電極側に接続された吸引用の対向電極２２が設けられている。
【００４９】
したがって、以上の構成では、上記空気吸込口２０Ｂから除湿通路を経て空気吹出口２４Ｂに到る室内又は室外空気は、その内の水滴成分が上記荷電電極２１により−（マイナス）に荷電されることにより、上記＋（プラス）電位の対向電極２２側に静電的に吸引されて、水分透過膜２５中を加湿通路側に連続的に移動して行く。
【００５０】
そして、対向電極２２部分で中和されて−（マイナス）の電荷を喪失した後、加湿通路側の室内又は室外空気中に拡散混合されて空気吹出口２４Ａから所望の調湿空間又は室外に吹き出される。
【００５１】
この結果、同空気吹出口２４Ａから吹き出される室内又は室外空気は、上記除湿通路側で除湿された水分により加湿され、相対湿度が上昇する。
【００５２】
他方、上記除湿通路側では、それに対応した除湿作用が実現される（相対湿度低下）。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の実施の形態１に係る調湿デバイスの加湿状態における構成と作用を示す断面図である。
【図２】同調湿デバイスの除湿状態における構成と作用を示す断面図である。
【図３】同調湿デバイスの調湿機能となる調湿メカニズムを探る実験装置の構成を示す図である。
【図４】同図３の実験装置の実験データを示すグラフである。
【図５】同図３の実験装置による実験結果から分析される調湿メカニズムを示す説明図である。
【図６】本願発明の実施の形態２に係る調湿デバイスの除加湿状態における構成と作用を示す断面図である。
【符号の説明】
１０は壁、１１は排気通路、１２は給気通路、１３は隔壁部、１４は水分透過膜、１５は第１の放電電極、１６は第２の放電電極、２０は本体ケーシング、２１は荷電用電極、２２は対向電極、２０Ａは加湿通路の空気吸込口、２０Ｂは除湿通路の空気吸込口、２４Ａは加湿通路の空気吹出口、２４Ｂは除湿通路の空気吸込口である。
【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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