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JP3668846B2 - 吸着素子及び空気調和装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、吸着剤に空気中の水蒸気を吸脱着させるための吸着素子、及びこの吸着素子を備えて空気の湿度調節を行う空気調和装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、特開2001−62242号公報に開示されているように、吸着剤を有する吸着素子が知られている。この吸着素子には、吸着側の空気通路と冷却側の空気通路とが区画形成されている。また、吸着側の空気通路には、その内面に吸着剤が塗布されている。
【0003】
吸着素子の吸着側の空気通路へ空気を導入すると、この空気に含まれる水蒸気が吸着剤に吸着される。水蒸気が吸着剤に吸着されると吸着熱が発生し、この吸着熱によって吸着側の空気通路を流れる空気が加熱される。そして、吸着側の空気通路で空気の温度が上昇してその相対湿度が低下し、吸着剤に吸着される水蒸気の量が減少してしまう。そこで、上記の吸着素子では、冷却用の空気通路に冷却用の空気を流し、吸着熱を奪うことで空気の減湿量を確保している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記の吸着素子において、吸着側の空気通路では、吸着剤に水蒸気を確実に吸着させるため、吸着剤と空気とを確実に接触させるのが望ましい。一方、冷却側の空気通路では、吸着側の空気と冷却側の空気との間の熱貫流率を高めて両空気間における伝熱量を増大させるのが望ましい。
【0005】
ところが、従来の吸着素子では、製造上の問題等に基づいて吸着素子の形状が定められており、吸着側と冷却側における機能の相違を考慮した形状とはなっていなかった。つまり、従来の吸着素子では、断面が正方形状の四角柱状に形成されていたため、両空気通路の開口面積が等しくなっていた。このため、従来の吸着素子では、吸着剤の吸着能力を充分に生かすことができず、吸着素子が吸着し得る水蒸気量を充分に確保できないと言う問題があった。また、吸着量を確保しようとすると、吸着素子の大型化を招くという問題があった。
【0006】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、吸着素子の形状を最適化してその吸着能力の向上を図り、併せて高性能な吸着素子を用いた空気調和装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明が講じた第1の解決手段は、流通する空気が吸着剤と接触する第1通路(85)と、該第1通路(85)で生じた吸着熱を奪うために空気が流通する第2通路(86)とを備える吸着素子を対象としている。そして、長方形板状の仕切部材(83,210)を所定間隔で積層して直方体状に形成され、上記仕切部材(83,210)の積層方向に上記第1通路(85)と上記第2通路(86)とが交互に形成され、上記仕切部材(83,210)の長辺側に位置する側面に上記第1通路(85)が開口し、上記仕切部材(83,210)の短辺側に位置する側面に上記第2通路(86)が開口しているものである。
【0008】
本発明が講じた第2の解決手段は、上記第1の解決手段において、仕切部材(83,210)は、長辺の長さが短辺の長さの4倍以下となるように形成されているものである。
【0009】
本発明が講じた第3の解決手段は、流通する空気が吸着剤と接触する第1通路(85)と、該第1通路(85)で生じた吸着熱を奪うために空気が流通する第2通路(86)とが形成された素子要素(251,…)を複数備え、それぞれの第1通路(85)を第1空気が流れて第2通路(86)を第2空気が流れるように上記複数の素子要素(251,…)を組み合わせて構成される吸着素子(81,82)を対象としている。そして、全体として直方体状に形成されると共に、上記第1通路(85)及び第2通路(86)の何れも開口しない閉塞端面(240)が長方形状となり、上記閉塞端面(240)の長辺側に位置する側面に第1通路(85)が開口して上記閉塞端面(240)の短辺側に位置する側面に第2通路(86)が開口するように上記素子要素(251,…)が配置されるものである。
【0010】
本発明が講じた第4の解決手段は、上記第3の解決手段において、吸着素子(81,82)の閉塞端面(240)は、長辺の長さが短辺の長さの4倍以下となっているものである。
【0011】
本発明が講じた第5の解決手段は、空気調和装置を対象とするものである。そして、上記第1,第2,第3又は第4解決手段に係る吸着素子(81,82)を複数備え、第1の吸着素子(81)で空気が減湿されると同時に第2の吸着素子(82)で吸着剤が再生される第1動作と、第2の吸着素子(82)で空気が減湿されると同時に第1の吸着素子(81)で吸着剤が再生される第2動作とを交互に繰り返し、取り込んだ空気を減湿して室内へ供給する運転、又は取り込んだ空気を加湿して室内へ供給する運転を行うものである。
【0012】
本発明が講じた第6の解決手段は、空気調和装置を対象とするものである。そして、上記第1,第2,第3又は第4解決手段に係る吸着素子(81,82)と、吸着剤を再生するために上記吸着素子(81,82)へ供給される空気を加熱する加熱器(92)とを備え、第1空気中の水分を上記吸着素子(81,82)の吸着剤に吸着させる動作と、上記加熱器(92)で加熱された第2空気により上記吸着素子(81,82)の吸着剤を再生する動作とを行い、減湿された第1空気又は加湿された第2空気を室内へ供給するものである。
【0013】
本発明が講じた第7の解決手段は、空気調和装置を対象とするものである。そして、上記第2又は第4解決手段に係る吸着素子(81,82)と、吸着剤を再生するために上記吸着素子(81,82)へ供給される空気を加熱する加熱器(92)とを備え、第1空気中の水分を上記吸着素子(81,82)の吸着剤に吸着させる動作と、上記加熱器(92)で加熱された第2空気により上記吸着素子(81,82)の吸着剤を再生する動作とを行い、減湿された第1空気又は加湿された第2空気を室内へ供給すると共に、吸着剤を再生するために上記吸着素子(81,82)へ供給される第2空気の温度が100℃以下となっているものである。
【0014】
−作用−
上記第1の解決手段では、板状の仕切部材(83,210)を積層することによって吸着素子(81,82)が形成される。積層される複数の仕切部材(83,210)は、それぞれが長方形状に形成されている。従って、吸着素子(81,82)は、全体として直方体状に形成される。また、仕切部材(83,210)は、隣接する仕切部材(83,210)との間に所定の間隔をおいて積層されている。そして、吸着素子(81,82)では、仕切部材(83,210)の積層方向に、第1通路(85)と第2通路(86)とが交互に区画形成される。
【0015】
本解決手段の吸着素子(81,82)では、仕切部材(83,210)の長辺側に位置する側面に第1通路(85)が開口し、仕切部材(83,210)の短辺側に位置する側面に第2通路(86)が開口している。つまり、仕切部材(83,210)の四辺に沿って形成される吸着素子(81,82)の側面のうち、広い方の側面に第1通路(85)が開口し、狭い方の側面に第2通路(86)が開口している。従って、仕切部材(83,210)を正方形板状とする従来の吸着素子に比べ、吸着素子(81,82)の側面における各通路(85,86)の開口部の面積は、吸着剤を有する第1通路(85)の開口面積が大きくなる一方、冷却用の空気を流すための第2通路(86)の開口面積が小さくなる。
【0016】
上記第2の解決手段において、吸着素子(81,82)を構成する仕切部材(83,210)は、その長辺の長さがその短辺の長さの4倍以下となる長方形状に形成されている。従って、吸着素子(81,82)においては、仕切部材(83,210)の長辺側に位置する側面の面積が、仕切部材(83,210)の短辺側に位置する側面の面積の4倍以下となる。また、第1通路(85)の開口面積は、第2通路(86)の開口面積の4倍以下となる。ただし、第1通路(85)の開口面積が、第2通路(86)の開口面積以下となることはない。
【0017】
上記第3の解決手段では、1つの吸着素子(81,82)が複数の素子要素(251,…)によって構成される。各素子要素(251,…)には、第1通路(85)と第2通路(86)とが形成される。複数の素子要素(251,…)を組み合わせて形成された吸着素子(81,82)では、各素子要素(251,…)の第1通路(85)を第1空気が流れると共に、各素子要素(251,…)の第2通路(86)を第2空気が流れる状態となっている。
【0018】
本解決手段において、複数の素子要素(251,…)からなる吸着素子(81,82)は、その全体の形状が直方体状に形成されている。直方体状の吸着素子(81,82)において、素子要素(251,…)の端面で構成される吸着素子(81,82)の閉塞端面(240)は、長方形状に形成されている。また、この吸着素子(81,82)では、閉塞端面(240)の長辺側の側面に第1通路(85)が開口すると共に、閉塞端面(240)の短辺側の側面に第2通路(86)が開口している。つまり、本解決手段の吸着素子(81,82)では、吸着素子(81,82)の全体が上述のような状態となるように、複数の素子要素(251,…)が所定の姿勢で配置されている。
【0019】
上述のように、本解決手段の吸着素子(81,82)では、閉塞端面(240)の長辺側に位置する側面に第1通路(85)が開口し、閉塞端面(240)の短辺側に位置する側面に第2通路(86)が開口する状態となっている。つまり、閉塞端面(240)の四辺に沿って形成される吸着素子(81,82)の側面のうち、広い方の側面に第1通路(85)が開口し、狭い方の側面に第2通路(86)が開口している。
【0020】
上記第4の解決手段では、複数の素子要素(251,…)で構成される吸着素子(81,82)の閉塞端面(240)は、その長辺の長さがその短辺の長さの4倍以下となる長方形状に形成されている。従って、吸着素子(81,82)においては、閉塞端面(240)の長辺側に位置する側面の面積が、閉塞端面(240)の短辺側に位置する側面の面積の4倍以下となる。また、吸着素子(81,82)全体で見れば、第1通路(85)の開口面積が第2通路(86)の開口面積の4倍以下となる。ただし、第1通路(85)の開口面積が、第2通路(86)の開口面積以下となることはない。
【0021】
上記第5の解決手段では、空気調和装置に複数の吸着素子(81,82)が設けられる。この空気調和装置は、第1動作と第2動作とを交互に行う。第1動作においては、第1の吸着素子(81)で吸着剤に水蒸気を吸着させて空気を減湿する動作と、第2の吸着素子(82)で吸着剤から水蒸気を脱離させて吸着剤を再生する動作とが同時に行われる。一方、第2動作においては、第2の吸着素子(82)で吸着剤に水蒸気を吸着させて空気を減湿する動作と、第1の吸着素子(81)で吸着剤から水蒸気を脱離させて吸着剤を再生する動作とが同時に行われる。つまり、上記空気調和装置では、吸着剤による空気の減湿と吸着剤の再生とが、各吸着素子(81,82)において交互に繰り返し行われる。
【0022】
本解決手段の調湿装置は、室内へ供給される空気の減湿又は加湿を行う。つまり、この調湿装置は、吸着素子(81,82)に水蒸気を奪われて減湿された空気を室内へ供給する運転、又は吸着素子(81,82)から脱離した水蒸気を付与されて加湿された空気を室内へ供給する運転を行う。尚、上記調湿装置は、減湿された空気を室内へ供給する運転と、加湿された空気を室内へ供給する運転とを切り換え可能に構成されたものであってもよい。
【0023】
上記第6,第7の解決手段では、吸着素子(81,82)と加熱器(92)とが空気調和装置に設けられる。この空気調和装置には、第1空気と第2空気とが取り込まれる。第1空気を吸着素子(81,82)の第1通路(85)へ導入すると、第1空気中の水分が吸着剤に吸着される。一方、第2空気を加熱器(92)で加熱してから吸着素子(81,82)の第1通路(85)へ導入すると、吸着剤から水分が脱離する。つまり、吸着剤が再生され、脱離した水分が第2空気に付与される。
【0024】
これら各解決手段の調湿装置は、室内へ供給される空気の減湿又は加湿を行う。つまり、この調湿装置は、吸着素子(81,82)に水蒸気を奪われて減湿された第1空気を室内へ供給する運転、又は吸着素子(81,82)から脱離した水蒸気を付与されて加湿された第2空気を室内へ供給する運転を行う。尚、上記調湿装置は、減湿された第1空気を室内へ供給する運転と、加湿された第2空気を室内へ供給する運転とを切り換え可能に構成されたものであってもよい。
【0025】
そして、上記第7の解決手段では、吸着素子(81,82)へ導入される第2空気の温度が100℃以下とされる。つまり、加熱器(92)で加熱されて吸着素子(81,82)へ供給される第2空気は、その温度が100℃以下となっている。
【0026】
【発明の効果】
本発明では、吸着素子(81,82)において、仕切部材(83,210)を長方形板状に形成したり、閉塞端面(240)を長方形状に形成したりしている。更に、本発明に係る吸着素子(81,82)では、仕切部材(83,210)や閉塞端面(240)の長辺側に位置する広い方の側面に第1通路(85)を開口させ、それらの短辺側に位置する狭い方の側面に第2通路(86)を開口させている。
【0027】
このため、本発明によれば、仕切部材(83,210)や閉塞端面(240)が正方形状である従来のものに比べ、冷却用の空気を流すための第2通路(86)の開口面積を縮小でき、該第2通路(86)での空気流速を上昇させることができる。また、それと同時に、吸着剤を有する第1通路(85)の開口面積を拡大でき、該第1通路(85)での空気流速を低下させることができる。
【0028】
この結果、第1通路(85)において吸着剤と空気とを確実に接触させつつ、第2通路(86)での空気流速を高めることで、第1通路(85)の空気から第2通路(86)の空気へ移動する熱量を増大させることができる。従って、本発明によれば、吸着素子において、第1通路(85)での吸着剤と空気との接触を確保しつつ、第2通路(86)の空気が吸熱する吸着熱の量を増大させることができ、吸着素子(81,82)の吸着能力を高めることができる。
【0029】
【発明の実施の形態1】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の説明において、「上」 「下」 「左」 「右」 「前」 「後」 「手前」 「奥」 は、何れも参照する図面におけるものを意味している。
【0030】
本実施形態1に係る空気調和装置は、減湿して冷却した外気を室内へ供給する除湿運転と、加熱して加湿した外気を室内へ供給する加湿運転とを切り換えて行うように構成されている。また、この空気調和装置は、2つの吸着素子(81,82)を備え、いわゆるバッチ式の動作を行うように構成されている。ここでは、本実施形態1に係る空気調和装置の構成について、図1〜図5を参照しながら説明する。
【0031】
図1,図5に示すように、上記空気調和装置は、やや扁平な直方体状のケーシング(10)を備えている。このケーシング(10)には、4つの回転ダンパ(71,72,73,74)と、2つの吸着素子(81,82)と、1つの冷媒回路とが収納されている。尚、図1においては、上記回転ダンパ(71〜74)の図示を省略している。
【0032】
図2に示すように、上記回転ダンパ(71〜74)は、円板状の端面部(75)と、該端面部(75)の外周から垂直に延びる周側部(76)とを備えている。端面部(75)は、その一部が中心角90°の扇形状に切り欠かれている。また、周側部(76)についても、端面部(75)の切り欠きに対応する部分が切り欠かれている。端面部(75)及び周側部(76)の切り欠き部分は、回転ダンパ(71〜74)の切欠き開口(77)を構成している。この回転ダンパ(71〜74)は、端面部(75)の中心を通る軸周りに回転可能に構成されている。
【0033】
図3に示すように、上記吸着素子(81,82)は、平板状の平板部材(83)と波形状の波板部材(84)とを交互に積層して構成されている。平板部材(83)は、長方形板状の仕切部材を構成している。また、平板部材(83)は、その長辺の長さL1がその短辺の長さL2の2倍となる長方形状に形成されている。つまり、この平板部材(83)では、L1/L2=2となっている。波板部材(84)は、隣接する波板部材(84)の稜線方向が互いに90°ずれる姿勢で積層されている。そして、吸着素子(81,82)は、全体として直方体状ないし四角柱状に形成されている。つまり、各吸着素子(81,82)は、その端面が平板部材(83)と同様の長方形状に形成されている。
【0034】
上記吸着素子(81,82)には、平板部材(83)及び波板部材(84)の積層方向において、第1通路である調湿側通路(85)と第2通路である冷却側通路(86)とが平板部材(83)を挟んで交互に区画形成されている。吸着素子(81,82)において、平板部材(83)の長辺側の側面に調湿側通路(85)が開口し、平板部材(83)の短辺側の側面に冷却側通路(86)が開口している。また、調湿側通路(85)に臨む平板部材(83)の表面や、調湿側通路(85)に設けられた波板部材(84)の表面には、水蒸気を吸着するための吸着剤が塗布されている。この種の吸着剤としては、例えばシリカゲル、ゼオライト、イオン交換樹脂等が挙げられる。
【0035】
上記冷媒回路は、圧縮機(91)と、凝縮器である再生熱交換器(92)と、膨張弁と、蒸発器である第1及び第2冷却熱交換器(93,94)とを配管接続して形成された閉回路である。尚、冷媒回路の全体構成及び膨張弁の図示は省略する。この冷媒回路は、充填された冷媒を循環させて、蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行うように構成されている。また、冷媒回路では、第1冷却熱交換器(93)と第2冷却熱交換器(94)とが並列に接続されている。そして、冷媒回路は、第1冷却熱交換器(93)だけを蒸発器として第2冷却熱交換器(94)へ冷媒を導入しない動作と、第2冷却熱交換器(94)だけを蒸発器として第1冷却熱交換器(93)へ冷媒を導入しない動作とを切り換えて行うように構成されている。
【0036】
図1,図5に示すように、上記ケーシング(10)において、最も手前側には室外側パネル(11)が設けられ、最も奥側には室内側パネル(12)が設けられている。室外側パネル(11)には、その右上隅部に給気側入口(13)が形成され、その下部の左寄りに排気側出口(16)が形成されている。一方、室内側パネル(12)には、その右下隅部に給気側出口(14)が形成され、その左上隅部に排気側入口(15)が形成されている。
【0037】
上記ケーシング(10)には、4枚の仕切板(21,24,34,31)が収納されている。これら仕切板(21,24,…)は、手前から奥に向かって順に立設され、ケーシング(10)の内部空間を前後に仕切っている。また、これら仕切板(21,24,…)によって区画されたケーシング(10)の内部空間は、それぞれが更に上下に仕切られている。
【0038】
室外側パネル(11)と第1仕切板(21)の間には、上側の第1上部流路(41)と下側の第1下部流路(42)とが区画形成されている。第1上部流路(41)は、給気側入口(13)によって室外空間と連通されている。第1下部流路(42)は、排気側出口(16)によって室外空間と連通されている。この第1下部流路(42)には、第1冷却熱交換器(93)が設置されている。また、室外側パネル(11)と第1仕切板(21)の間には、その左寄りに圧縮機(91)が設置されている。
【0039】
第1仕切板(21)と第2仕切板(24)の間には、2つの回転ダンパ(71,72)が左右に並んで設置されている。具体的には、右寄りに第1回転ダンパ(71)が設けられ、左寄りに第2回転ダンパ(72)が設けられている。これらの回転ダンパ(71,72)は、端面部(75)が第2仕切板(24)の方を向く姿勢で設置されている。また、これらの回転ダンパ(71,72)は、第1仕切板(21)と第2仕切板(24)の両方に接触しながら回転するように配置されている。
【0040】
第1仕切板(21)と第2仕切板(24)の間は、上下に区画されると同時に、上下の各空間が第1及び第2回転ダンパ(71,72)によって更に3つに仕切られている。第1回転ダンパ(71)の右側には、上側の第2右上部流路(43)と下側の第2右下部流路(44)とが区画形成されている。第1回転ダンパ(71)と第2回転ダンパ(72)の間には、上側の第2中央上部流路(45)と下側の第2中央下部流路(46)とが区画形成されている。第2回転ダンパ(72)の左側には、上側の第2左上部流路(47)と下側の第2左下部流路(48)とが区画形成されている。
【0041】
上記第1仕切板(21)には、2つの開口が形成されている。右側に開口する第1右側開口(22)は、円形の開口であって、第1回転ダンパ(71)に対応する位置に形成されている。左側に開口する第1左側開口(23)は、円形の開口であって、第2回転ダンパ(72)に対応する位置に形成されている。第1右側開口(22)及び第1左側開口(23)には、それぞれ開閉シャッタが設けられている。この開閉シャッタを操作することにより、第1右側開口(22)及び第1左側開口(23)は、その上半分だけが開口する状態と、その下半分だけが開口する状態とに切り換わる。
【0042】
第2仕切板(24)と第3仕切板(34)の間には、2つの吸着素子(81,82)が左右に並んで設置されている。具体的には、右寄りに第1吸着素子(81)が設けられ、左寄りに第2吸着素子(82)が設けられている。これら吸着素子(81,82)は、それぞれの長手方向がケーシング(10)の長手方向と一致する姿勢で、平行に配置されている。
【0043】
図4にも示すように、これら吸着素子(81,82)は、その端面を構成する平板部材(83)の一方の対角線が概ね水平となる姿勢で設置されている。また、各吸着素子(81,82)は、それぞれの端面における水平姿勢の対角線が、互いに同一直線上に並ぶように配置されている。更に、各吸着素子(81,82)は、それぞれの長辺側の側面が同一方向に傾斜した斜面をなす姿勢で設置されると共に、その端面の中心を通る軸周りに回転可能に構成されている。
【0044】
第2仕切板(24)と第3仕切板(34)の間は、上下に区画されると同時に、上下の各空間が第1及び第2吸着素子(81,82)によって更に3つに仕切られている。つまり、第1吸着素子(81)の右側には、上側の第3右上部流路(51)と下側の第3右下部流路(52)とが区画形成されている。第1吸着素子(81)と第2吸着素子(82)の間には、上側の第3中央上部流路(53)と下側の第3中央下部流路(54)とが区画形成されている。第2吸着素子(82)の左側には、上側の第3左上部流路(55)と下側の第3左下部流路(56)とが区画形成されている。また、第3中央下部流路(54)は、再生用の空気流路を構成している。冷媒回路の再生熱交換器(92)は、加熱器を構成するものであって、第3中央下部流路(54)を横断する姿勢で設置されている。
【0045】
上記第2仕切板(24)には、5つの開口が形成されている。右上隅部に開口する第2右上開口(25)は、第2右上部流路(43)と第3右上部流路(51)とを連通させている。右下隅部に開口する第2右下開口(26)は、第2右下部流路(44)と第3右下部流路(52)とを連通させている。上部中央に開口する第2中央開口(27)は、第2中央上部流路(45)と第3中央上部流路(53)とを連通させている。左上隅部に開口する第2左上開口(28)は、第2左上部流路(47)と第3左上部流路(55)とを連通させている。左下隅部に開口する第2左下開口(29)は、第2左下部流路(48)と第3左下部流路(56)とを連通させている。
【0046】
第2右上開口(25)、第2右下開口(26)、第2中央開口(27)、第2左上開口(28)、及び第2左下開口(29)には、それぞれ開閉シャッタが設けられている。この開閉シャッタを操作することにより、第2右上開口(25)、第2右下開口(26)、第2中央開口(27)、第2左上開口(28)、及び第2左下開口(29)は、連通状態と遮断状態とに切り換わる。
【0047】
第3仕切板(34)と第4仕切板(31)の間には、2つの回転ダンパ(73,74)が左右に並んで設置されている。具体的には、右寄りに第3回転ダンパ(73)が設けられ、左寄りに第4回転ダンパ(74)が設けられている。これらの回転ダンパ(73,74)は、端面部(75)が第3仕切板(34)の方を向く姿勢で設置されている。また、これらの回転ダンパ(73,74)は、第3仕切板(34)と第4仕切板(31)の両方に接触しながら回転するように配置されている。
【0048】
第3仕切板(34)と第4仕切板(31)の間は、上下に区画されると同時に、上下の各空間が第3及び第4回転ダンパ(73,74)によって更に3つに仕切られている。つまり、第3回転ダンパ(73)の右側には、上側の第4右上部流路(63)と下側の第4右下部流路(64)とが区画形成されている。第3回転ダンパ(73)と第4回転ダンパ(74)の間には、上側の第4中央上部流路(65)と下側の第4中央下部流路(66)とが区画形成されている。第4回転ダンパ(74)の左側には、上側の第4左上部流路(67)と下側の第4左下部流路(68)とが区画形成されている。
【0049】
上記第3仕切板(34)には、5つの開口が形成されている。右上隅部に開口する第3右上開口(35)は、第3右上部流路(51)と第4右上部流路(63)とを連通させている。右下隅部に開口する第3右下開口(36)は、第3右下部流路(52)と第4右下部流路(64)とを連通させている。上部中央に開口する第3中央開口(37)は、第3中央上部流路(53)と第4中央上部流路(65)とを連通させている。左上隅部に開口する第3左上開口(38)は、第3左上部流路(55)と第4左上部流路(67)とを連通させている。左下隅部に開口する第3左下開口(39)は、第3左下部流路(56)と第4左下部流路(68)とを連通させている。
【0050】
第3右上開口(35)、第3右下開口(36)、第3中央開口(37)、第3左上開口(38)、及び第3左下開口(39)には、それぞれ開閉シャッタが設けられている。この開閉シャッタを操作することにより、第3右上開口(35)、第3右下開口(36)、第3中央開口(37)、第3左上開口(38)、及び第3左下開口(39)は、連通状態と遮断状態とに切り換わる。
【0051】
上記第4仕切板(31)には、2つの開口が形成されている。右側に開口する第4右側開口(32)は、円形の開口であって、第3回転ダンパ(73)に対応する位置に形成されている。左側に開口する第4左側開口(33)は、円形の開口であって、第4回転ダンパ(74)に対応する位置に形成されている。第4右側開口(32)及び第4左側開口(33)には、それぞれ開閉シャッタが設けられている。この開閉シャッタを操作することにより、第4右側開口(32)及び第4左側開口(33)は、その上半分だけが開口する状態と、その下半分だけが開口する状態とに切り換わる。
【0052】
第4仕切板(31)と室内側パネル(12)の間には、上側の第5上部流路(61)と下側の第5下部流路(62)とが区画形成されている。第5上部流路(61)は、排気側入口(15)によって室内空間と連通されている。この第5上部流路(61)には、排気ファン(96)が設置されている。一方、第5下部流路(62)は、給気側出口(14)によって室内空間と連通されている。この第5下部流路(62)には、給気ファン(95)と第2冷却熱交換器(94)とが設置されている。
【0053】
−運転動作−
上記空気調和装置の運転動作について、図4〜図8を参照しながら説明する。尚、図4は、ケーシング(10)内における第2仕切板(24)と第3仕切板(34)の間の部分を、模式的に図示したものである。
【0054】
《除湿運転》
図5,図6に示すように、除湿運転時において、給気ファン(95)を駆動すると、室外空気が給気側入口(13)を通じてケーシング(10)内に取り込まれる。この室外空気は、第1の空気として第1上部流路(41)へ流入する。一方、排気ファン(96)を駆動すると、室内空気が排気側入口(15)を通じてケーシング(10)内に取り込まれる。この室内空気は、第2の空気として第5上部流路(61)へ流入する。尚、室内への給気量と室内からの排気量とを均衡させる必要があるため、上記空気調和装置では、第1の空気として取り込む室外空気の量と、第2の空気として取り込む室内空気の量とが等しくされている。
【0055】
また、除湿運転において、冷媒回路では、再生熱交換器(92)を凝縮器とし、第2冷却熱交換器(94)を蒸発器として冷凍サイクルが行われる。つまり、除湿運転において、第1冷却熱交換器(93)では冷媒が流通しない。そして、上記空気調和装置は、第1動作と第2動作とを交互に繰り返すことによって除湿運転を行う。
【0056】
除湿運転の第1動作について、図5を参照しながら説明する。この第1動作では、第1吸着素子(81)で空気が減湿されると同時に、第2吸着素子(82)の吸着剤が再生される。
【0057】
尚、この第1動作時において、第2仕切板(24)では、第2右上開口(25)、第2中央開口(27)、及び第2左下開口(29)が閉鎖されている。また、第3仕切板(34)では、第3右下開口(36)、第3左上開口(38)、及び第3左下開口(39)が閉鎖されている。
【0058】
第1右側開口(22)は、上半分が開口している。第1回転ダンパ(71)の切欠き開口(77)は、右下に位置する姿勢となって第2右下部流路(44)に開口している。第2仕切板(24)の第2右下開口(26)は、連通状態となっている。この状態で、第1上部流路(41)へ流入した第1の空気は、順に第1右側開口(22)、第1回転ダンパ(71)の内部、第2右下部流路(44)、第2右下開口(26)を通過し、第3右下部流路(52)へ流入する。
【0059】
第4右側開口(32)は、上半分が開口している。第3回転ダンパ(73)の切欠き開口(77)は、右上に位置する姿勢となって第4右上部流路(63)に開口している。第3仕切板(34)の第3右上開口(35)は、連通状態となっている。この状態で、第5上部流路(61)へ流入した第2の空気は、順に第4右側開口(32)、第3回転ダンパ(73)の内部、第4右上部流路(63)、第3右上開口(35)を通過し、第3右上部流路(51)へ流入する。
【0060】
第1吸着素子(81)は、その調湿側通路(85)が第3右下部流路(52)及び第3中央上部流路(53)と連通し、その冷却側通路(86)が第3右上部流路(51)及び第3中央下部流路(54)と連通している。また、第2吸着素子(82)は、その調湿側通路(85)が第3中央下部流路(54)及び第3左上部流路(55)と連通し、その冷却側通路(86)が第3中央上部流路(53)及び第3左下部流路(56)と連通している。
【0061】
図4(a)にも示すように、この状態において、第1の空気は、第3右下部流路(52)から第1吸着素子(81)の調湿側通路(85)へ流入する。この調湿側通路(85)を流れる間に、第1の空気に含まれる水蒸気が吸着剤に吸着される。調湿側通路(85)で減湿された第1の空気は、第3中央上部流路(53)へ流入する。
【0062】
一方、第2の空気は、第3右上部流路(51)から第1吸着素子(81)の冷却側通路(86)へ流入する。この冷却側通路(86)を流れる間に、第2の空気は、調湿側通路(85)で水蒸気が吸着剤に吸着される際に生じた吸着熱を吸熱する。吸着熱を奪った第2の空気は、第3中央下部流路(54)へ流入する。第3中央下部流路(54)を流れる間に、第2の空気は再生熱交換器(92)を通過する。再生熱交換器(92)において、第2の空気は、冷媒との熱交換を行い、冷媒の凝縮熱を吸熱する。
【0063】
第1吸着素子(81)及び再生熱交換器(92)で加熱された第2の空気は、第2吸着素子(82)の調湿側通路(85)へ導入される。この調湿側通路(85)では、第2の空気によって吸着剤が加熱され、吸着剤から水蒸気が脱離する。つまり、吸着剤の再生が行われる。吸着剤から脱離した水蒸気は、第2の空気と共に第3左上部流路(55)へ流入する。
【0064】
第3仕切板(34)の第3中央開口(37)は、連通状態となっている。第4回転ダンパ(74)の切欠き開口(77)は、右上に位置する姿勢となって第4中央上部流路(65)に開口している。第4左側開口(33)は、下半分が開口している。この状態で、第1吸着素子(81)で減湿された第1の空気は、順に第3中央上部流路(53)、第3中央開口(37)、第4中央上部流路(65)、第4回転ダンパ(74)の内部、第4左側開口(33)を通過し、第5下部流路(62)へ流入する。
【0065】
第5下部流路(62)を流れる間に、第1の空気は第2冷却熱交換器(94)を通過する。第2冷却熱交換器(94)において、第1の空気は、冷媒との熱交換を行い、冷媒に対して放熱する。そして、減湿されて冷却された第1の空気は、給気側出口(14)を通って室内へ供給される。
【0066】
第2仕切板(24)の第2左上開口(28)は、連通状態となっている。第2回転ダンパ(72)の切欠き開口(77)は、左上に位置する姿勢となって第2左上部流路(47)に開口している。第1左側開口(23)は、下半分が開口している。この状態で、第2吸着素子(82)から流出した第2の空気は、順に第3左上部流路(55)、第2左上開口(28)、第2左上部流路(47)、第2回転ダンパ(72)の内部、第1左側開口(23)を通過し、第1下部流路(42)へ流入する。
【0067】
第1下部流路(42)を流れる間に、第2の空気は第1冷却熱交換器(93)を通過する。このとき、第1冷却熱交換器(93)において冷媒は流通していない。従って、第2の空気は、単に第1冷却熱交換器(93)を通過するだけで、吸熱も放熱もしない。その後、第2の空気は、排気側出口(16)を通って室外へ排出される。
【0068】
除湿運転の第2動作について、図6を参照しながら説明する。この第2動作では、第1動作時とは逆に、第2吸着素子(82)で空気が減湿されると同時に、第1吸着素子(81)の吸着剤が再生される。
【0069】
尚、この第2動作時において、第2仕切板(24)では、第2右下開口(26)、第2中央開口(27)、及び第2左上開口(28)が閉鎖されている。また、第3仕切板(34)では、第3右上開口(35)、第3右下開口(36)、及び第3左下開口(39)が閉鎖されている。
【0070】
第1左側開口(23)は、上半分が開口している。第2回転ダンパ(72)の切欠き開口(77)は、左下に位置する姿勢となって第2左下部流路(48)に開口している。第2仕切板(24)の第2左下開口(29)は、連通状態となっている。この状態で、第1上部流路(41)へ流入した第1の空気は、順に第1左側開口(23)、第2回転ダンパ(72)の内部、第2左下部流路(48)、第2左下開口(29)を通過し、第3左下部流路(56)へ流入する。
【0071】
第4左側開口(33)は、上半分が開口している。第4回転ダンパ(74)の切欠き開口(77)は、左上に位置する姿勢となって第4左上部流路(67)に開口している。第3仕切板(34)の第3左上開口(38)は、連通状態となっている。この状態で、第5上部流路(61)へ流入した第2の空気は、順に第4左側開口(33)、第4回転ダンパ(74)の内部、第4左上部流路(67)、第3左上開口(38)を通過し、第3左上部流路(55)へ流入する。
【0072】
第1動作から第2動作へ切り換わる際には、第1吸着素子(81)及び第2吸着素子(82)が、図4における時計方向へ回転する。そして、第2吸着素子(82)は、その調湿側通路(85)が第3左下部流路(56)及び第3中央上部流路(53)と連通し、その冷却側通路(86)が第3左上部流路(55)及び第3中央下部流路(54)と連通している。また、第1吸着素子(81)は、その調湿側通路(85)が第3中央下部流路(54)及び第3右上部流路(51)と連通し、その冷却側通路(86)が第3中央上部流路(53)及び第3右下部流路(52)と連通している。
【0073】
図4(b)にも示すように、この状態において、第1の空気は、第3左下部流路(56)から第2吸着素子(82)の調湿側通路(85)へ流入する。この調湿側通路(85)を流れる間に、第1の空気に含まれる水蒸気が吸着剤に吸着される。調湿側通路(85)で減湿された第1の空気は、第3中央上部流路(53)へ流入する。
【0074】
一方、第2の空気は、第3左上部流路(55)から第2吸着素子(82)の冷却側通路(86)へ流入する。この冷却側通路(86)を流れる間に、第2の空気は、調湿側通路(85)で水蒸気が吸着剤に吸着される際に生じた吸着熱を吸熱する。吸着熱を奪った第2の空気は、第3中央下部流路(54)へ流入する。第3中央下部流路(54)を流れる間に、第2の空気は再生熱交換器(92)を通過する。再生熱交換器(92)において、第2の空気は、冷媒との熱交換を行い、冷媒の凝縮熱を吸熱する。
【0075】
第2吸着素子(82)及び再生熱交換器(92)で加熱された第2の空気は、第1吸着素子(81)の調湿側通路(85)へ導入される。この調湿側通路(85)では、第2の空気によって吸着剤が加熱され、吸着剤から水蒸気が脱離する。つまり、吸着剤の再生が行われる。吸着剤から脱離した水蒸気は、第2の空気と共に第3右上部流路(51)へ流入する。
【0076】
第3仕切板(34)の第3中央開口(37)は、連通状態となっている。第3回転ダンパ(73)の切欠き開口(77)は、左上に位置する姿勢となって第4中央上部流路(65)に開口している。第4右側開口(32)は、下半分が開口している。この状態で、第2吸着素子(82)で減湿された第1の空気は、順に第3中央上部流路(53)、第3中央開口(37)、第4中央上部流路(65)、第3回転ダンパ(73)の内部、第4右側開口(32)を通過し、第5下部流路(62)へ流入する。
【0077】
第5下部流路(62)を流れる間に、第1の空気は第2冷却熱交換器(94)を通過する。第2冷却熱交換器(94)において、第1の空気は、冷媒との熱交換を行い、冷媒に対して放熱する。そして、減湿されて冷却された第1の空気は、給気側出口(14)を通って室内へ供給される。
【0078】
第2仕切板(24)の第2右上開口(25)は、連通状態となっている。第1回転ダンパ(71)の切欠き開口(77)は、右上に位置する姿勢となって第2右上部流路(43)に開口している。第1右側開口(22)は、下半分が開口している。この状態で、第1吸着素子(81)から流出した第2の空気は、順に第3右上部流路(51)、第2右上開口(25)、第2右上部流路(43)、第1回転ダンパ(71)の内部、第1右側開口(22)を通過し、第1下部流路(42)へ流入する。
【0079】
第1下部流路(42)を流れる間に、第2の空気は第1冷却熱交換器(93)を通過する。このとき、第1冷却熱交換器(93)において冷媒は流通していない。従って、第2の空気は、単に第1冷却熱交換器(93)を通過するだけで、吸熱も放熱もしない。その後、第2の空気は、排気側出口(16)を通って室外へ排出される。
【0080】
《加湿運転》
図7,図8に示すように、加湿運転時において、給気ファン(95)を駆動すると、室外空気が給気側入口(13)を通じてケーシング(10)内に取り込まれる。この室外空気は、第2の空気として第1上部流路(41)へ流入する。一方、排気ファン(96)を駆動すると、室内空気が排気側入口(15)を通じてケーシング(10)内に取り込まれる。この室内空気は、第1の空気として第5上部流路(61)へ流入する。尚、加湿運転時においても、上記空気調和装置では、第1の空気として取り込む室外空気の量と、第2の空気として取り込む室内空気の量とが等しくされている。その理由は、除湿運転の場合と同じである。
【0081】
また、加湿運転において、冷媒回路では、再生熱交換器(92)を凝縮器とし、第1冷却熱交換器(93)を蒸発器として冷凍サイクルが行われる。つまり、除湿運転において、第2冷却熱交換器(94)では冷媒が流通しない。そして、上記空気調和装置は、第1動作と第2動作とを交互に繰り返すことによって加湿運転を行う。
【0082】
加湿運転の第1動作について、図7を参照しながら説明する。この第1動作では、第1吸着素子(81)で空気が加湿され、第2吸着素子(82)の吸着剤が水蒸気を吸着する。
【0083】
尚、この第1動作時において、第2仕切板(24)では、第2右上開口(25)、第2右下開口(26)、及び第2左下開口(29)が閉鎖されている。また、第3仕切板(34)では、第3右下開口(36)、第3中央開口(37)、及び第3左上開口(38)が閉鎖されている。
【0084】
第1左側開口(23)は、上半分が開口している。第2回転ダンパ(72)の切欠き開口(77)は、左上に位置する姿勢となって第2左上部流路(47)に開口している。第2仕切板(24)の第2左上開口(28)は、連通状態となっている。この状態で、第1上部流路(41)へ流入した第2の空気は、順に第1左側開口(23)、第2回転ダンパ(72)の内部、第2左上部流路(47)、第2左上開口(28)を通過し、第3左上部流路(55)へ流入する。
【0085】
第4左側開口(33)は、上半分が開口している。第4回転ダンパ(74)の切欠き開口(77)は、左下に位置する姿勢となって第4左下部流路(68)に開口している。第3仕切板(34)の第3左下開口(39)は、連通状態となっている。この状態で、第5上部流路(61)へ流入した第1の空気は、順に第4左側開口(33)、第4回転ダンパ(74)の内部、第4左下部流路(68)、第3左下開口(39)を通過し、第3左下部流路(56)へ流入する。
【0086】
第2吸着素子(82)は、その調湿側通路(85)が第3左下部流路(56)及び第3中央上部流路(53)と連通し、その冷却側通路(86)が第3左上部流路(55)及び第3中央下部流路(54)と連通している。また、第1吸着素子(81)は、その調湿側通路(85)が第3中央下部流路(54)及び第3右上部流路(51)と連通し、その冷却側通路(86)が第3中央上部流路(53)及び第3右下部流路(52)と連通している。
【0087】
図4(b)にも示すように、この状態において、第1の空気は、第3左下部流路(56)から第2吸着素子(82)の調湿側通路(85)へ流入する。この調湿側通路(85)を流れる間に、第1の空気に含まれる水蒸気が吸着剤に吸着される。調湿側通路(85)で水分を奪われた第1の空気は、第3中央上部流路(53)へ流入する。
【0088】
一方、第2の空気は、第3左上部流路(55)から第2吸着素子(82)の冷却側通路(86)へ流入する。この冷却側通路(86)を流れる間に、第2の空気は、調湿側通路(85)で水蒸気が吸着剤に吸着される際に生じた吸着熱を吸熱する。吸着熱を奪った第2の空気は、第3中央下部流路(54)へ流入する。第3中央下部流路(54)を流れる間に、第2の空気は再生熱交換器(92)を通過する。再生熱交換器(92)において、第2の空気は、冷媒との熱交換を行い、冷媒の凝縮熱を吸熱する。
【0089】
第2吸着素子(82)及び再生熱交換器(92)で加熱された第2の空気は、第1吸着素子(81)の調湿側通路(85)へ導入される。この調湿側通路(85)では、第2の空気によって吸着剤が加熱され、吸着剤から水蒸気が脱離する。つまり、吸着剤の再生が行われる。そして、吸着剤から脱離した水蒸気が第2の空気に付与され、第2の空気が加湿される。第1吸着素子(81)において加湿された第2の空気は、第3右上部流路(51)へ流入する。
【0090】
第3仕切板(34)の第3右上開口(35)は、連通状態となっている。第3回転ダンパ(73)の切欠き開口(77)は、右上に位置する姿勢となって第4右上部流路(63)に開口している。第4右側開口(32)は、下半分が開口している。この状態で、第1吸着素子(81)で加湿された第2の空気は、順に第3右上部流路(51)、第3右上開口(35)、第4右上部流路(63)、第3回転ダンパ(73)の内部、第4右側開口(32)を通過し、第5下部流路(62)へ流入する。
【0091】
第5下部流路(62)を流れる間に、第2の空気は第2冷却熱交換器(94)を通過する。このとき、第2冷却熱交換器(94)において冷媒は流通していない。従って、第2の空気は、単に第2冷却熱交換器(94)を通過するだけで、吸熱も放熱もしない。そして、加熱されて加湿された第2の空気は、給気側出口(14)を通って室内へ供給される。
【0092】
第2仕切板(24)の第2中央開口(27)は、連通状態となっている。第1回転ダンパ(71)の切欠き開口(77)は、左上に位置する姿勢となって第2中央上部流路(45)に開口している。第1右側開口(22)は、下半分が開口している。この状態で、第2吸着素子(82)で水蒸気を奪われた第1の空気は、順に第3中央上部流路(53)、第2中央開口(27)、第2中央上部流路(45)、第1回転ダンパ(71)の内部、第1右側開口(22)を通過し、第1下部流路(42)へ流入する。
【0093】
第1下部流路(42)を流れる間に、第1の空気は第1冷却熱交換器(93)を通過する。第1冷却熱交換器(93)では、第1の空気が冷媒と熱交換を行い、冷媒回路の冷媒が第1の空気から吸熱して蒸発する。その後、第1の空気は、排気側出口(16)を通って室外へ排出される。
【0094】
加湿運転の第2動作について、図8を参照しながら説明する。この第2動作では、第1動作時とは逆に、第2吸着素子(82)で空気が加湿され、第1吸着素子(81)の吸着剤が水蒸気を吸着する。
【0095】
尚、この第2動作時において、第2仕切板(24)では、第2右下開口(26)、第2左上開口(28)、及び第2左下開口(29)が閉鎖されている。また、第3仕切板(34)では、第3右上開口(35)、第3中央開口(37)、及び第3左下開口(39)が閉鎖されている。
【0096】
第1右側開口(22)は、上半分が開口している。第1回転ダンパ(71)の切欠き開口(77)は、右上に位置する姿勢となって第2右上部流路(43)に開口している。第2仕切板(24)の第2右上開口(25)は、連通状態となっている。この状態で、第1上部流路(41)へ流入した第2の空気は、順に第1右側開口(22)、第1回転ダンパ(71)の内部、第2右上部流路(43)、第2右上開口(25)を通過し、第3右上部流路(51)へ流入する。
【0097】
第4右側開口(32)は、上半分が開口している。第3回転ダンパ(73)の切欠き開口(77)は、右下に位置する姿勢となって第4右下部流路(64)に開口している。第3仕切板(34)の第3右下開口(36)は、連通状態となっている。この状態で、第5上部流路(61)へ流入した第1の空気は、順に第4右側開口(32)、第3回転ダンパ(73)の内部、第4右下部流路(64)、第3右下開口(36)を通過し、第3右下部流路(52)へ流入する。
【0098】
第1動作から第2動作へ切り換わる際には、第1吸着素子(81)及び第2吸着素子(82)が、図4における反時計方向へ回転する。そして、第1吸着素子(81)は、その調湿側通路(85)が第3右下部流路(52)及び第3中央上部流路(53)と連通し、その冷却側通路(86)が第3右上部流路(51)及び第3中央下部流路(54)と連通している。また、第2吸着素子(82)は、その調湿側通路(85)が第3中央下部流路(54)及び第3左上部流路(55)と連通し、その冷却側通路(86)が第3中央上部流路(53)及び第3左下部流路(56)と連通している。
【0099】
図4(a)にも示すように、この状態において、第1の空気は、第3右下部流路(52)から第1吸着素子(81)の調湿側通路(85)へ流入する。この調湿側通路(85)を流れる間に、第1の空気に含まれる水蒸気が吸着剤に吸着される。調湿側通路(85)で水分を奪われた第1の空気は、第3中央上部流路(53)へ流入する。
【0100】
一方、第2の空気は、第3右上部流路(51)から第1吸着素子(81)の冷却側通路(86)へ流入する。この冷却側通路(86)を流れる間に、第2の空気は、調湿側通路(85)で水蒸気が吸着剤に吸着される際に生じた吸着熱を吸熱する。吸着熱を奪った第2の空気は、第3中央下部流路(54)へ流入する。第3中央下部流路(54)を流れる間に、第2の空気は再生熱交換器(92)を通過する。再生熱交換器(92)において、第2の空気は、冷媒との熱交換を行い、冷媒の凝縮熱を吸熱する。
【0101】
第1吸着素子(81)及び再生熱交換器(92)で加熱された第2の空気は、第2吸着素子(82)の調湿側通路(85)へ導入される。この調湿側通路(85)では、第2の空気によって吸着剤が加熱され、吸着剤から水蒸気が脱離する。つまり、吸着剤の再生が行われる。そして、吸着剤から脱離した水蒸気が第2の空気に付与され、第2の空気が加湿される。第2吸着素子(82)において加湿された第2の空気は、第3左上部流路(55)へ流入する。
【0102】
第3仕切板(34)の第3左上開口(38)は、連通状態となっている。第4回転ダンパ(74)の切欠き開口(77)は、左上に位置する姿勢となって第4左上部流路(67)に開口している。第4左側開口(33)は、下半分が開口している。この状態で、第2吸着素子(82)で加湿された第2の空気は、順に第3左上部流路(55)、第3左上開口(38)、第4左上部流路(67)、第4回転ダンパ(74)の内部、第4左側開口(33)を通過し、第5下部流路(62)へ流入する。
【0103】
第5下部流路(62)を流れる間に、第2の空気は第2冷却熱交換器(94)を通過する。このとき、第2冷却熱交換器(94)において冷媒は流通していない。従って、第2の空気は、単に第2冷却熱交換器(94)を通過するだけで、吸熱も放熱もしない。そして、加熱されて加湿された第2の空気は、給気側出口(14)を通って室内へ供給される。
【0104】
第2仕切板(24)の第2中央開口(27)は、連通状態となっている。第2回転ダンパ(72)の切欠き開口(77)は、右上に位置する姿勢となって第2中央上部流路(45)に開口している。第1左側開口(23)は、下半分が開口している。この状態で、第1吸着素子(81)で水蒸気を奪われた第1の空気は、順に第3中央上部流路(53)、第2中央開口(27)、第2中央上部流路(45)、第2回転ダンパ(72)の内部、第1左側開口(23)を通過し、第1下部流路(42)へ流入する。
【0105】
第1下部流路(42)を流れる間に、第1の空気は第1冷却熱交換器(93)を通過する。第1冷却熱交換器(93)では、第1の空気が冷媒と熱交換を行い、冷媒回路の冷媒が第1の空気から吸熱して蒸発する。その後、第1の空気は、排気側出口(16)を通って室外へ排出される。
【0106】
−吸着素子の形状−
ここで、平板部材(83)を正方形状ではなく長方形状とし、吸着素子(81,82)を上述のような所定の直方体状に形成した理由について、図3及び図9を参照しながら説明する。尚、図9は、吸着素子(81,82)について、その容積V=L1×L2×Wを一定とする条件の下で、平板部材(83)の長辺と短辺の比L1/L2を変化させたときの水蒸気吸着量の変動を、再生温度ごとにグラフに示したものである。また、ここでいう「再生温度」とは、加熱器である再生熱交換器(92)から吸着素子(81,82)へ供給される第2空気の温度を意味している。
【0107】
図3に示すように、本実施形態の吸着素子(81,82)において、その平板部材(83)の長辺側に位置する側面の面積はS1=L1×Wであり、この側面に調湿側通路(85)が開口している。また、その平板部材(83)の短辺側に位置する側面の面積はS2=L2×Wであり、この側面に冷却側通路(86)が開口している。
【0108】
1=L2の場合(即ち平板部材(83)が正方形の場合)にはS1=S2となり、L1/L2の値が大きくなるに従い、面積S1が次第に増大してゆき、面積S2が次第に減少してゆく。従って、L1/L2の値が大きくなるにつれて、上記吸着素子(81,82)では、その側面における調湿側通路(85)の開口部の面積(即ち、調湿側通路(85)の通路断面積)が次第に大きくなる一方で、その側面における冷却側通路(86)の開口部の面積(即ち、冷却側通路(86)の通路断面積)が次第に小さくなる。このため、上記吸着素子(81,82)では、平板部材(83)を正方形状とした場合に比べ、冷却側通路(86)における空気流速が上昇し、調湿側通路(85)における空気流速が低下する。
【0109】
このように、冷却側通路(86)における空気流速が上昇すると、冷却側通路(86)を流れる空気と平板部材(83)との間の熱伝達率が上昇し、調湿側通路(85)の空気から冷却側通路(86)の空気へ移動する熱量が増大する。そのため、調湿側通路(85)を流れる空気の温度上昇を抑制でき、該空気の相対湿度が高く保たれて吸着剤に吸着される水蒸気の量が増大する。また、調湿側通路(85)における空気流速が低下すると、調湿側通路(85)で空気が吸着剤と接触する時間を稼ぐことができ、これによっても吸着剤に吸着される水蒸気の量が増大する。
【0110】
従って、図9に示すように、L1/L2の値が大きくなるにつれて、吸着素子(81,82)の水蒸気吸着量が増大してゆく。その際、吸着素子(81,82)における水蒸気吸着量の増加割合は、L1/L2の値が大きくなるに従って次第に小さくなる。そして、L1/L2の値がある程度以上となると、それ以上L1/L2の値を大きくしても水蒸気吸着量が殆ど増えなくなる。このため、L1/L2の値をむやみに大きくしても、吸着素子(81,82)の形状が扁平になって大型化するだけで、水蒸気吸着量の増大は見込めなくなる。
【0111】
例えば、再生温度が100℃の場合には、L1/L2の値の値を2.0より大きくしても、水蒸気吸着量の増加は殆ど見込めなくなる。従って、この場合、吸着素子(81,82)は、1.0<L1/L2≦2.0となるように形成するのが望ましく、更には1.5≦L1/L2≦2.0とするのが望ましい。
【0112】
また、再生温度が80℃の場合には、L1/L2の値の値を3.0より大きくしても、水蒸気吸着量の増加は殆ど見込めなくなる。従って、この場合、吸着素子(81,82)は、1.0<L1/L2≦3.0となるように形成するのが望ましい。その際、吸着素子(81,82)の小型化を重視するのであれば、1.0<L1/L2≦2.0となるように、例えばL1/L2=1.5となるように吸着素子(81,82)を形成するとよい。一方、吸着素子(81,82)の性能を重視するのであれば、2.0≦L1/L2≦3.0となるように、例えばL1/L2=2.5となるように吸着素子(81,82)を形成するとよい。
【0113】
また、再生温度が60℃の場合には、L1/L2の値の値を4.0より大きくしても、水蒸気吸着量の増加は殆ど見込めなくなる。従って、この場合、吸着素子(81,82)は、1.0<L1/L2≦4.0となるように形成するのが望ましい。その際、吸着素子(81,82)の小型化を重視するのであれば、2.0≦L1/L2≦3.0となるように、例えばL1/L2=2.5となるように吸着素子(81,82)を形成するとよい。一方、吸着素子(81,82)の性能を重視するのであれば、3.0≦L1/L2≦4.0となるように、例えばL1/L2=3.5となるように吸着素子(81,82)を形成するとよい。
【0114】
ここで、本実施形態の空気調和装置では、その再生熱交換器(92)において、第2空気を冷媒の凝縮熱によって加熱している。このため、通常の冷凍サイクルにおける動作条件を考慮すると、この空気調和装置における再生温度は60℃程度となる。従って、この空気調和装置においては、吸着素子(81,82)を1.0<L1/L2≦4.0となるように形成するのが望ましいこととなる。
【0115】
本実施形態では、吸着素子(81,82)の小型化を重視する観点から、L1/L2=2.0となるように吸着素子(81,82)を形成している。このような場合であっても、L1/L2=1.0の場合に比べれば、吸着素子(81,82)の水蒸気吸着量は35%弱の増加が見込まれる。
【0116】
−実施形態1の効果−
本実施形態1では、吸着素子(81,82)を構成する平板部材(83)を長方形板状に形成している。このため、本実施形態1に係る吸着素子(81,82)によれば、平板部材(83)を正方形状に形成する従来のものに比べ、冷却用の空気を流すための冷却側通路(86)の開口面積を縮小して該冷却側通路(86)での空気流速を上昇させることができると同時に、吸着剤を有する調湿側通路(85)の開口面積を拡大して該調湿側通路(85)での空気流速を低下させることができる。
【0117】
この結果、調湿側通路(85)において吸着剤と空気とを確実に接触させつつ、冷却側通路(86)での空気流速を高めることで、調湿側通路(85)の空気から冷却側通路(86)の空気へ移動する熱量を増大させることができる。従って、本実施形態1によれば、吸着素子(81,82)において、調湿側通路(85)での吸着剤と空気との接触を確保しつつ、冷却側通路(86)の空気が吸熱する吸着熱の量を増大させることができ、吸着素子(81,82)の吸着能力を高めることができる。
【0118】
また、本実施形態1に係る吸着素子(81,82)を用いることで、空気調和装置を小型化することができる。この点について、図10を参照しながら説明する。
【0119】
先ず、吸着素子(81,82)を構成する平板部材(83)を正方形状とした場合において、この平板部材(83)の一辺の長さを「1」と仮定する。この場合、空気調和装置のケーシング(10)の高さh1は、平板部材(83)の対角線の長さ「1.41」よりも必ず大きくなる。これに対し、吸着素子(81,82)を構成する平板部材(83)を長方形状とした場合、平板部材(83)の面積を一定とする条件の下では、平板部材(83)の短辺の長さが「0.71」となり、その長辺の長さが「1.41」となる。このため、空気調和装置のケーシング(10)の高さh2を、「1.27」まで短縮することが可能となる。従って、本実施形態1によれば、空気調和装置のケーシング(10)を薄型化でき、空気調和装置の小型化を図ることができる。
【0120】
また、本実施形態1に係る吸着素子(81,82)を用いることで、吸着素子(81,82)を回転駆動するための動力を削減できる。つまり、図10に示すように、平板部材(83)が正方形状の吸着素子(81,82)を用いた場合には、第1動作と第2動作を相互に切り換える際に吸着素子(81,82)をθ1=90°回転させねばならない。これに対し、本実施形態1のように平板部材(83)が長方形状の吸着素子(81,82)を用いた場合には、第1動作と第2動作を相互に切り換える際に吸着素子(81,82)をθ2=53.1°だけ回転させればよい。従って、本実施形態1によれば、吸着素子(81,82)を回転させる角度を従来よりも小さくでき、吸着素子(81,82)の回転駆動に要する動力を削減できる。
【0121】
ここで、上記空気調和装置において、第1動作と第2動作を相互に切り換える際には、一時的に第1の空気と第2の空気とが吸着素子(81,82)の周囲で混じり合う状態となる。つまり、室内へ供給する空気の減湿や加湿が不充分となる期間が生じてしまう。これに対し、本実施形態1によれば、吸着素子(81,82)の回転角度を小さくできる。従って、本実施形態1によれば、吸着素子(81,82)を回転させて第1,第2動作の切り換えに要する時間を短縮でき、室内へ供給する空気の減湿や加湿を確実に行うことが可能となる。
【0122】
−実施形態1の変形例−
上記実施形態1では、ケーシング(10)内において、給気ファン(95)と排気ファン(96)の両方を室内側パネル(12)側に配置しているが、それに代えて次のようにしてもよい。つまり、これとは逆に、給気ファン(95)と排気ファン(96)の両方を室外側パネル(11)側に配置してもよい。また、給気ファン(95)と排気ファン(96)の何れか一方を室内側パネル(12)側に配置し、他方を室外側パネル(11)側に配置してもよい。
【0123】
【発明の実施の形態2】
本発明の実施形態2に係る空気調和装置は、減湿して冷却した外気を室内へ供給する除湿運転と、加熱して加湿した外気を室内へ供給する加湿運転とを切り換えて行うように構成されている。また、この空気調和装置は、2つの吸着素子(81,82)を備え、いわゆるバッチ式の動作を行うように構成されている。ただし、本実施形態2に係る空気調和装置は、吸着素子(81,82)が固定されていて回転しない点で、上記実施形態1と異なる。
【0124】
図11に示すように、上記空気調和装置は、縦長で直方体状のケーシング(10)を備えている。このケーシング(10)には、2つの吸着素子(81,82)と、1つの冷媒回路とが収納されている。尚、吸着素子(81,82)については、上記実施形態1のものと同様であるため、その説明を省略する。
【0125】
上記冷媒回路は、圧縮機(91)と、凝縮器である再生熱交換器(92)と、膨張弁と、蒸発器である冷却熱交換器(93)とを配管接続して形成された閉回路である。尚、冷媒回路の全体構成及び膨張弁の図示は省略する。この冷媒回路は、充填された冷媒を循環させて、蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行うように構成されている。
【0126】
上記ケーシング(10)には、第1仕切パネル(101)と第2仕切パネル(106)が収納されている。第1仕切パネル(101)と第2仕切パネル(106)は、下から上に向かって順に配置され、ケーシング(10)の内部空間を上下に仕切っている。また、このケーシング(10)において、第1仕切パネル(101)よりも下の部分が下段部(110)を構成し、第1仕切パネル(101)と第2仕切パネル(106)の間の部分が中段部(120)を構成し、第2仕切パネル(106)よりも上の部分が上段部(130)を構成している。
【0127】
ケーシング(10)の下段部(110)には、その前後方向の中央部に2つの吸着素子(81,82)が左右に並んで設置されている。両吸着素子(81,82)は、その長手方向が上下方向となる姿勢で立設されている。そして、第1吸着素子(81)は下段部(110)の右寄りに配置され、第2吸着素子(82)は下段部(110)の左寄りに配置されている。この状態で、第1吸着素子(81)は、その冷却側通路(86)がケーシング(10)の右側面に開口している。また、第2吸着素子(82)は、その冷却側通路(86)がケーシング(10)の左側面に開口している。
【0128】
下段部(110)の右側部分では、第1吸着素子(81)の前方に下段右前流路(111)が区画形成され、第1吸着素子(81)の後方に下段右後流路(112)が区画形成されている。下段右後流路(112)には、冷媒回路の圧縮機(91)が収納されている。下段部(110)の左側部分では、第2吸着素子(82)の前方に下段左前流路(113)が区画形成され、第2吸着素子(82)の後方に下段左後流路(114)が区画形成されている。
【0129】
また、下段部(110)の内部には、第1吸着素子(81)及び下段右後流路(112)と、第2吸着素子(82)及び下段左後流路(114)とに挟まれた下段中央流路(115)が区画形成されている。この下段中央流路(115)は、再生用の空気流路を構成している。そして、再生熱交換器(92)は、下段中央流路(115)を横断するように設置されている。
【0130】
下段部(110)の前面には、その左右方向の中央部に縦長で長方形状の吸込口(116)が開口している。また、下段部(110)には、この吸込口(116)に対応する位置に回動ダンパ(140)が設置されている。この回動ダンパ(140)は、縦長の長方形板状に形成され、その後端を軸に回動する。この回動ダンパ(140)の動作により、吸込口(116)が下段右前流路(111)だけに連通する状態と、吸込口(116)が下段左前流路(113)だけに連通する状態とに切り換わる。
【0131】
更に、下段部(110)には、縦長の長方形板状に形成されたスライドダンパ(141,142)が2つ収納されている。
【0132】
第1スライドダンパ(141)は、第1吸着素子(81)及び下段右後流路(112)と下段中央流路(115)の間に設置され、前後に移動可能に構成されている。この第1スライドダンパ(141)の動作により、第1吸着素子(81)の冷却側通路(86)が下段中央流路(115)と遮断され且つ下段右後流路(112)が下段中央流路(115)と連通される状態と、第1吸着素子(81)の冷却側通路(86)が下段中央流路(115)と連通され且つ下段右後流路(112)が下段中央流路(115)と遮断される状態とに切り換わる。
【0133】
第2スライドダンパ(142)は、第2吸着素子(82)及び下段左後流路(114)と下段中央流路(115)の間に設置され、前後に移動可能に構成されている。この第2スライドダンパ(142)の動作により、第2吸着素子(82)の冷却側通路(86)が下段中央流路(115)と遮断され且つ下段左後流路(114)が下段中央流路(115)と連通される状態と、第2吸着素子(82)の冷却側通路(86)が下段中央流路(115)と連通され且つ下段左後流路(114)が下段中央流路(115)と遮断される状態とに切り換わる。
【0134】
中段部(120)の内部空間は、前後に仕切られている。この中段部(120)には、前側の中段前側流路(121)と、後側の中段後側流路(122)とが区画形成されている。
【0135】
第1仕切パネル(101)には、その右前隅部に右前開口(102)が形成され、その左前隅部に左前開口(103)が形成されている。右前開口(102)は、開閉可能に構成されており、下段右前流路(111)と中段前側流路(121)とを連通させている。左前開口(103)は、開閉可能に構成されており、下段左前流路(113)と中段前側流路(121)とを連通させている。
【0136】
また、第1仕切パネル(101)には、その右後隅部に右後開口(104)が形成され、その左後隅部に左後開口(105)が形成されている。右後開口(104)は、開閉可能に構成されており、下段右後流路(112)と中段後側流路(122)とを連通させている。左後開口(105)は、開閉可能に構成されており、下段左後流路(114)と中段後側流路(122)とを連通させている。
【0137】
上段部(130)の内部空間は、前後に仕切られている。この上段部(130)には、前側の上段前側流路(131)と、後側の上段後側流路(132)とが区画形成されている。上段前側流路(131)には、第2ファン(144)が設置されている。上段前側流路(131)は、第2ファン(144)によって中段前側流路(121)と連通されている。上段後側流路(132)には、第1ファン(143)が設置されている。上段後側流路(132)は、第1ファン(143)によって中段後側流路(122)と連通されている。
【0138】
上段部(130)の右端面には、第1排気口(133)と第2排気口(134)とが開口している。第1排気口(133)は、上段後側流路(132)をケーシング(10)と連通させている。第2排気口(134)は、上段前側流路(131)をケーシング(10)と連通させている。また、第1排気口(133)と第2排気口(134)は、その一方が開口しているときには他方が閉鎖されるように構成されている。
【0139】
上段部(130)の右端寄りには、給気口(135)が設置されている。この給気口(135)は、箱形部(136)の上に筒形部(137)を載せた構成となっている。給気口(135)の箱形部(136)は、その前面と背面が開閉自在に構成されている。箱形部(136)の前面を開放すると、上段前側流路(131)が箱形部(136)の内部と連通する。箱形部(136)の背面を開放すると、上段後側流路(132)が箱形部(136)の内部と連通する。
【0140】
−運転動作−
上記空気調和装置の運転動作について、図11〜図13を参照しながら説明する。尚、図12及び図13は、上段部(130)、中段部(120)、及び下段部(110)のそれぞれについて、上方から見た状態を模式的に図示したものである。
【0141】
《除湿運転》
上記空気調和装置は、第1動作と第2動作とを交互に繰り返すことによって除湿運転を行う。その際、第1ファン(143)及び第2ファン(144)が駆動されると共に、冷媒回路で冷媒を循環させて冷凍サイクルが行われる。ここでは、除湿運転時の第1動作及び第2動作について、図12を参照しながら説明する。
【0142】
除湿運転時の第1動作では、第1吸着素子(81)において空気が減湿されると同時に、第2吸着素子(82)の吸着剤が再生される。
【0143】
下段部(110)では、回動ダンパ(140)が左側に倒されて、吸込口(116)が下段右前流路(111)と連通する。また、第1スライドダンパ(141)が移動して第1吸着素子(81)の冷却側通路(86)が下段中央流路(115)と連通し、第2スライドダンパ(142)が移動して下段左後流路(114)が下段中央流路(115)と連通する。
【0144】
この状態で、下段右前流路(111)へは、吸込口(116)から室外空気が第1の空気として流入する。第1の空気は、下段右前流路(111)から第1吸着素子(81)の調湿側通路(85)へ流入する。この調湿側通路(85)を流れる間に、第1の空気に含まれる水蒸気が吸着剤に吸着される。調湿側通路(85)で減湿された第1の空気は、下段右後流路(112)へ流入する。
【0145】
一方、下段部(110)の右側面に開口する第1吸着素子(81)の冷却側通路(86)へは、室外空気が第2の空気として流入する。この冷却側通路(86)を流れる間に、第2の空気は、調湿側通路(85)で水蒸気が吸着剤に吸着される際に生じた吸着熱を吸熱する。吸着熱を奪った第2の空気は、下段中央流路(115)へ流入する。下段中央流路(115)を流れる間に、第2の空気は再生熱交換器(92)を通過する。再生熱交換器(92)において、第2の空気は、冷媒との熱交換を行い、冷媒の凝縮熱を吸熱する。
【0146】
第1吸着素子(81)及び再生熱交換器(92)で加熱された第2の空気は、下段左後流路(114)を流れ、第2吸着素子(82)の調湿側通路(85)へ導入される。この調湿側通路(85)では、第2の空気によって吸着剤が加熱され、吸着剤から水蒸気が脱離する。つまり、吸着剤の再生が行われる。吸着剤から脱離した水蒸気は、第2の空気と共に下段左前流路(113)へ流入する。
【0147】
第1仕切パネル(101)では、右後開口(104)及び左前開口(103)が開放され、右前開口(102)及び左後開口(105)が閉鎖されている。上段部(130)では、第2排気口(134)が開放され、第1排気口(133)が閉鎖されている。給気口(135)では、箱形部(136)の前面が閉鎖され、その背面が開放されている。
【0148】
この状態で、第1吸着素子(81)において減湿された第1の空気は、下段右後流路(112)から右後開口(104)を通って中段後側流路(122)へ流入する。中段後側流路(122)を流れる間に、第1の空気は冷却熱交換器(93)を通過する。冷却熱交換器(93)において、第1の空気は、冷媒との熱交換を行い、冷媒に対して放熱する。その後、第1の空気は、第1ファン(143)に吸引されて上段後側流路(132)へ流入する。そして、減湿されて冷却された第1の空気は、給気口(135)の箱形部(136)へ流入し、室内へ供給される。
【0149】
一方、第2吸着素子(82)から流出した第2の空気は、下段左前流路(113)から左前開口(103)を通って中段前側流路(121)へ流入する。中段前側流路(121)の第2の空気は、第2ファン(144)に吸引されて上段前側流路(131)へ流入する。その後、第2の空気は、第2排気口(134)を通って室外へ排気される。
【0150】
除湿運転時の第2動作では、第1動作とは逆に、第2吸着素子(82)において空気が減湿されると同時に、第1吸着素子(81)の吸着剤が再生される。
【0151】
下段部(110)では、回動ダンパ(140)が右側に倒されて、吸込口(116)が下段左前流路(113)と連通する。また、第1スライドダンパ(141)が移動して下段右後流路(112)が下段中央流路(115)と連通し、第2スライドダンパ(142)が移動して第2吸着素子(82)の冷却側通路(86)が下段中央流路(115)と連通する。
【0152】
この状態で、下段左前流路(113)へは、吸込口(116)から室外空気が第1の空気として流入する。第1の空気は、下段左前流路(113)から第2吸着素子(82)の調湿側通路(85)へ流入する。この調湿側通路(85)を流れる間に、第1の空気に含まれる水蒸気が吸着剤に吸着される。調湿側通路(85)で減湿された第1の空気は、下段左後流路(114)へ流入する。
【0153】
一方、下段部(110)の左側面に開口する第2吸着素子(82)の冷却側通路(86)へは、室外空気が第2の空気として流入する。この冷却側通路(86)を流れる間に、第2の空気は、調湿側通路(85)で水蒸気が吸着剤に吸着される際に生じた吸着熱を吸熱する。吸着熱を奪った第2の空気は、下段中央流路(115)へ流入する。下段中央流路(115)を流れる間に、第2の空気は再生熱交換器(92)を通過する。再生熱交換器(92)において、第2の空気は、冷媒との熱交換を行い、冷媒の凝縮熱を吸熱する。
【0154】
第2吸着素子(82)及び再生熱交換器(92)で加熱された第2の空気は、下段右後流路(112)を流れ、第1吸着素子(81)の調湿側通路(85)へ導入される。この調湿側通路(85)では、第2の空気によって吸着剤が加熱され、吸着剤から水蒸気が脱離する。つまり、吸着剤の再生が行われる。吸着剤から脱離した水蒸気は、第2の空気と共に下段右前流路(111)へ流入する。
【0155】
第1仕切パネル(101)では、右前開口(102)及び左後開口(105)が開放され、右後開口(104)及び左前開口(103)が閉鎖されている。上段部(130)では、第2排気口(134)が開放され、第1排気口(133)が閉鎖されている。給気口(135)では、箱形部(136)の前面が閉鎖され、その背面が開放されている。
【0156】
この状態で、第2吸着素子(82)において減湿された第1の空気は、下段左後流路(114)から左後開口(105)を通って中段後側流路(122)へ流入する。中段後側流路(122)を流れる間に、第1の空気は冷却熱交換器(93)を通過する。冷却熱交換器(93)において、第1の空気は、冷媒との熱交換を行い、冷媒に対して放熱する。その後、第1の空気は、第1ファン(143)に吸引されて上段後側流路(132)へ流入する。そして、減湿されて冷却された第1の空気は、給気口(135)の箱形部(136)へ流入し、室内へ供給される。
【0157】
一方、第1吸着素子(81)から流出した第2の空気は、下段右前流路(111)から右前開口(102)を通って中段前側流路(121)へ流入する。中段前側流路(121)の第2の空気は、第2ファン(144)に吸引されて上段前側流路(131)へ流入する。その後、第2の空気は、第2排気口(134)を通って室外へ排気される。
【0158】
《加湿運転》
上記空気調和装置は、第1動作と第2動作とを交互に繰り返すことによって加湿運転を行う。その際、第1ファン(143)及び第2ファン(144)が駆動されると共に、冷媒回路で冷媒を循環させて冷凍サイクルが行われる。ここでは、加湿運転時の第1動作及び第2動作について、図13を参照しながら説明する。
【0159】
加湿運転時の第1動作では、第1吸着素子(81)において空気が加湿されると同時に、第2吸着素子(82)の吸着剤に水蒸気が吸着される。
【0160】
下段部(110)では、回動ダンパ(140)が右側に倒されて、吸込口(116)が下段左前流路(113)と連通する。また、第1スライドダンパ(141)が移動して下段右後流路(112)が下段中央流路(115)と連通し、第2スライドダンパ(142)が移動して第2吸着素子(82)の冷却側通路(86)が下段中央流路(115)と連通する。
【0161】
この状態で、下段左前流路(113)へは、吸込口(116)から室外空気が第1の空気として流入する。第1の空気は、下段左前流路(113)から第2吸着素子(82)の調湿側通路(85)へ流入する。この調湿側通路(85)を流れる間に、第1の空気に含まれる水蒸気が吸着剤に吸着される。調湿側通路(85)で水分を奪われた第1の空気は、下段左後流路(114)へ流入する。
【0162】
一方、下段部(110)の左側面に開口する第2吸着素子(82)の冷却側通路(86)へは、室外空気が第2の空気として流入する。この冷却側通路(86)を流れる間に、第2の空気は、調湿側通路(85)で水蒸気が吸着剤に吸着される際に生じた吸着熱を吸熱する。吸着熱を奪った第2の空気は、下段中央流路(115)へ流入する。下段中央流路(115)を流れる間に、第2の空気は再生熱交換器(92)を通過する。再生熱交換器(92)において、第2の空気は、冷媒との熱交換を行い、冷媒の凝縮熱を吸熱する。
【0163】
第2吸着素子(82)及び再生熱交換器(92)で加熱された第2の空気は、下段右後流路(112)を流れ、第1吸着素子(81)の調湿側通路(85)へ導入される。この調湿側通路(85)では、第2の空気によって吸着剤が加熱され、吸着剤から水蒸気が脱離する。つまり、吸着剤の再生が行われる。そして、吸着剤から脱離した水蒸気が第2の空気に付与され、第2の空気が加湿される。第1吸着素子(81)において加湿された第2の空気は、下段右前流路(111)へ流入する。
【0164】
第1仕切パネル(101)では、右前開口(102)及び左後開口(105)が開放され、右後開口(104)及び左前開口(103)が閉鎖されている。上段部(130)では、第1排気口(133)が開放され、第2排気口(134)が閉鎖されている。給気口(135)では、箱形部(136)の前面が開放され、その背面が閉鎖されている。
【0165】
この状態で、第1吸着素子(81)において加湿された第2の空気は、下段右前流路(111)から右前開口(102)を通って中段前側流路(121)へ流入する。中段前側流路(121)の第2の空気は、第2ファン(144)に吸引されて上段前側流路(131)へ流入する。そして、加熱されて加湿された第2の空気は、給気口(135)の箱形部(136)へ流入し、室内へ供給される。
【0166】
一方、第2吸着素子(82)において水分を奪われた第1の空気は、下段左後流路(114)から左後開口(105)を通って中段後側流路(122)へ流入する。中段後側流路(122)を流れる間に、第1の空気は冷却熱交換器(93)を通過する。冷却熱交換器(93)において、第1の空気が冷媒と熱交換を行い、冷媒回路の冷媒が第1の空気から吸熱する。その後、第1の空気は、第1ファン(143)に吸引されて上段後側流路(132)へ流入し、第1排気口(133)を通って室外へ排気される。
【0167】
加湿運転時の第2動作では、第1動作とは逆に、第2吸着素子(82)において空気が加湿されると同時に、第1吸着素子(81)の吸着剤に水蒸気が吸着される。
【0168】
下段部(110)では、回動ダンパ(140)が左側に倒されて、吸込口(116)が下段右前流路(111)と連通する。また、第1スライドダンパ(141)が移動して第1吸着素子(81)の冷却側通路(86)が下段中央流路(115)と連通し、第2スライドダンパ(142)が移動して下段左後流路(114)が下段中央流路(115)と連通する。
【0169】
この状態で、下段右前流路(111)へは、吸込口(116)から室外空気が第1の空気として流入する。第1の空気は、下段右前流路(111)から第1吸着素子(81)の調湿側通路(85)へ流入する。この調湿側通路(85)を流れる間に、第1の空気に含まれる水蒸気が吸着剤に吸着される。調湿側通路(85)で水分を奪われた第1の空気は、下段右後流路(112)へ流入する。
【0170】
一方、下段部(110)の右側面に開口する第1吸着素子(81)の冷却側通路(86)へは、室外空気が第2の空気として流入する。この冷却側通路(86)を流れる間に、第2の空気は、調湿側通路(85)で水蒸気が吸着剤に吸着される際に生じた吸着熱を吸熱する。吸着熱を奪った第2の空気は、下段中央流路(115)へ流入する。下段中央流路(115)を流れる間に、第2の空気は再生熱交換器(92)を通過する。再生熱交換器(92)において、第2の空気は、冷媒との熱交換を行い、冷媒の凝縮熱を吸熱する。
【0171】
第1吸着素子(81)及び再生熱交換器(92)で加熱された第2の空気は、下段左後流路(114)を流れ、第2吸着素子(82)の調湿側通路(85)へ導入される。この調湿側通路(85)では、第2の空気によって吸着剤が加熱され、吸着剤から水蒸気が脱離する。つまり、吸着剤の再生が行われる。そして、吸着剤から脱離した水蒸気が第2の空気に付与され、第2の空気が加湿される。第2吸着素子(82)において加湿された第2の空気は、下段左前流路(113)へ流入する。
【0172】
第1仕切パネル(101)では、右後開口(104)及び左前開口(103)が開放され、右前開口(102)及び左後開口(105)が閉鎖されている。上段部(130)では、第1排気口(133)が開放され、第2排気口(134)が閉鎖されている。給気口(135)では、箱形部(136)の前面が開放され、その背面が閉鎖されている。
【0173】
この状態で、第2吸着素子(82)において加湿された第2の空気は、下段左前流路(113)から左前開口(103)を通って中段前側流路(121)へ流入する。中段前側流路(121)の第2の空気は、第2ファン(144)に吸引されて上段前側流路(131)へ流入する。そして、加熱されて加湿された第2の空気は、給気口(135)の箱形部(136)へ流入し、室内へ供給される。
【0174】
一方、第1吸着素子(81)において水分を奪われた第1の空気は、下段右後流路(112)から右後開口(104)を通って中段後側流路(122)へ流入する。中段後側流路(122)を流れる間に、第1の空気は冷却熱交換器(93)を通過する。冷却熱交換器(93)において、第1の空気が冷媒と熱交換を行い、冷媒回路の冷媒が第1の空気から吸熱する。その後、第1の空気は、第1ファン(143)に吸引されて上段後側流路(132)へ流入し、第1排気口(133)を通って室外へ排気される。
【0175】
【発明のその他の実施の形態】
−第1変形例−
本発明に係る吸着素子(81,82)は、次のような構成であってもよい。
【0176】
図14に示すように、本変形例の吸着素子(81,82)は、第1部材(210)と第2部材(220)とを複数ずつ交互に積層することによって、直方体状に形成されている。
【0177】
直方体状の吸着素子(81,82)において、第1部材(210)や第2部材(220)の積層方向と平行な側面には、調湿側通路(85)や冷却側通路(86)が開口している。具体的に、4つの側面のうち対向する二面には、第1部材(210)により形成されて第1空気の流れる調湿側通路(85)が開口する一方、残りの対向する二面には、第2部材(220)により形成されて第1空気の流れる冷却側通路(86)が開口している。
【0178】
また、直方体状の吸着素子(81,82)において、第1部材(210)や第2部材(220)の積層方向の両端に位置する端面は、調湿側通路(85)及び冷却側通路(86)の何れも開口しない閉塞端面(240)を構成している。この閉塞端面(240)は、長方形状に形成されており、長辺の長さがL1となり短辺の長さがL2となっている。そして、上記吸着素子(81,82)では、閉塞端面(240)の長辺側に位置する側面に調湿側通路(85)が開口し、閉塞端面(240)の短辺側に位置する側面に冷却側通路(86)が開口している。
【0179】
図15に示すように、第1部材(210)は、長方形板状に形成されており、仕切部材を構成している。具体的に、第1部材(210)は、長辺の長さがL1、短辺の長さがL2、厚さがt1となっている。この第1部材(210)は、1枚の波板(213)を2枚の平板(211,212)で挟み込むことによって構成されている。第1部材(210)において、波板(213)は、その稜線方向が平板(211,212)の短辺と平行になる姿勢で配置されている。そして、第1部材(210)では、2枚の平板(211,212)の間に調湿側通路(85)が形成されている。
【0180】
上記第1部材(210)において、各平板(211,212)と波板(213)とは、セラミック紙やガラス繊維紙などの繊維紙によって構成されている。そして、各平板(211,212)の内側の表面及び波板(213)の表面には、水蒸気を吸着するための吸着剤が塗布されている。この吸着剤としては、例えば、シリカゲル、ゼオライト、イオン交換樹脂等が用いられている。
【0181】
図16に示すように、第2部材(220)は、長方形の枠状に形成されている。具体的に、第2部材(220)は、長辺の長さがL1、短辺の長さがL2、厚さがt2となっている。この第2部材(220)は、長方形平板状のいわゆるプラスチック段ボールの中央部を打ち抜くことで、枠状に形成されている。
【0182】
具体的に、第2部材(220)は、対向するように配置された2つの平板部(221,222)と、その間に設けられた補強桟部(223)とを備えている。補強桟部(223)は、2つの平板部(221,222)の間隙を保持するため、平板部(221,222)と直交する方向に形成されている。また、補強桟部(223)は、その伸長方向が第2部材(220)の長辺と平行となっている。
【0183】
上記第2部材(220)では、平板部(221,222)の間に冷却側通路(86)が形成されている。また、第1部材(210)と第2部材(220)が積層された吸着素子(81,82)において、第2部材(220)の打ち抜き部分は、その両側を第1部材(210)によって塞がれた状態となっており、この部分も冷却側通路(86)を構成している。尚、第2部材(220)において、平板部(221,222)や補強桟部(223)の表面に吸着剤は塗布されていない。
【0184】
−第2変形例−
本発明に係る吸着素子(81,82)は、次のような構成であってもよい。
【0185】
図17〜図20に示すように、本変形例の吸着素子(81,82)は、複数の素子要素(251,252,253,254)を備えている。この吸着素子(81,82)は、複数の素子要素(251〜254)が組み合わされたものであって、全体として直方体状に形成されている。
【0186】
図17〜図20には、上記第1変形例に係る吸着素子(81,82)に本変形例を適用したものが示されている。複数の素子要素(251〜254)で構成された本変形例の吸着素子(81,82)は、その全体形状が上記第1変形例に係る吸着素子(81,82)と同様になっている(図14参照)。
【0187】
本変形例の吸着素子(81,82)において、各素子要素(251〜254)は、第1部材(210)と第2部材(220)とを複数ずつ交互に積層することによって、直方体状に形成されている。第1部材(210)や第2部材(220)の構成は、上記第1変形例のものと同様である(図15,図16参照)。ただし、本変形例における第1部材(210)及び第2部材(220)の大きさは、上記第1変形例のものと同じ場合もあれば、異なる場合もある。
【0188】
直方体状の素子要素(251〜254)において、第1部材(210)や第2部材(220)の積層方向と平行な側面には、調湿側通路(85)や冷却側通路(86)が開口している。具体的に、4つの側面のうち対向する二面には、第1部材(210)により形成されて第1空気の流れる調湿側通路(85)が開口する一方、残りの対向する二面には、第2部材(220)により形成されて第1空気の流れる冷却側通路(86)が開口している。また、この素子要素(251〜254)において、4つの側面と直交する端面には、調湿側通路(85)及び冷却側通路(86)の何れも開口していない。
【0189】
図17に示す吸着素子(81,82)は、3つの素子要素(251)で構成されている。この素子要素(251)の第1部材(210)及び第2部材(220)は、上記第1変形例のものと同様の長方形状に形成されている。つまり、その第1部材(210)や第2部材(220)は、長辺の長さがL1となり短辺の長さがL2となっている。また、各素子要素(251)では、第1部材(210)や第2部材(220)の積層方向の長さがW/3となっている。
【0190】
同図の吸着素子(81,82)において、3つの素子要素(251)は、隣接する素子要素(251)の端面が互いに向かい合う姿勢で、手前から奥へ向かって一列に並べられている。そして、吸着素子(81,82)の全体形状は、横幅がL1、高さがL2、奥行きがWの直方体状となっている。
【0191】
また、同図の吸着素子(81,82)において、最も手前に配置された素子要素(251)の手前側の端面と、最も奥に配置された素子要素(251)の奥側の端面とは、吸着素子(81,82)の閉塞端面(240)を構成している。この閉塞端面(240)は、長辺の長さがL1で短辺の長さがL2の長方形状となっている。そして、吸着素子(81,82)の全体を見ると、閉塞端面(240)の長辺側の側面に調湿側通路(85)が開口し、閉塞端面(240)の短辺側の側面に冷却側通路(86)が開口している。
【0192】
図18に示す吸着素子(81,82)は、2つの素子要素(252)で構成されている。この素子要素(252)の第1部材(210)及び第2部材(220)は、上記第1変形例のものをその長辺の中央で2つに分割したような四角形状に形成されている。つまり、その第1部材(210)や第2部材(220)は、一辺の長さがL1/2となり、その一辺と直交する辺の長さがL2となっている。また、各素子要素(252)は、第1部材(210)や第2部材(220)の積層方向の長さがWとなっている。
【0193】
同図の吸着素子(81,82)において、2つの素子要素(252)は、素子要素(251)において冷却側通路(86)の開口する側面が互いに向かい合う姿勢で、左右に並べられている。そして、吸着素子(81,82)の全体形状は、横幅がL1、高さがL2、奥行きがWの直方体状となっている。
【0194】
また、同図の吸着素子(81,82)では、左右に並んだ2つの素子要素(252)の端面によって、閉塞端面(240)が形成されている。この吸着素子(81,82)の閉塞端面(240)は、素子要素(252)の四角形状の端面を2つ合わせることによって、長方形状に形成されている。具体的に、この閉塞端面(240)は、長辺の長さがL1で短辺の長さがL2の長方形状となっている。そして、吸着素子(81,82)の全体を見ると、閉塞端面(240)の長辺側の側面に調湿側通路(85)が開口し、閉塞端面(240)の短辺側の側面に冷却側通路(86)が開口している。
【0195】
図19に示す吸着素子(81,82)は、2つの素子要素(253)で構成されている。この素子要素(253)の第1部材(210)及び第2部材(220)は、上記第1変形例のものをその短辺の中央で2つに分割したような長方形状に形成されている。つまり、その第1部材(210)や第2部材(220)は、長辺の長さがL1となり、短辺の長さがL2/2となっている。また、各素子要素(253)は、第1部材(210)や第2部材(220)の積層方向の長さがWとなっている。
【0196】
同図の吸着素子(81,82)において、2つの素子要素(253)は、素子要素(251)において調湿側通路(85)の開口する側面が互いに向かい合う姿勢で、上下に積み重ねられている。そして、この吸着素子(81,82)の全体形状は、横幅がL1、高さがL2、奥行きがWの直方体状となっている。
【0197】
また、同図の吸着素子(81,82)では、上下に並んだ2つの素子要素(253)の端面によって、閉塞端面(240)が形成されている。この吸着素子(81,82)の閉塞端面(240)は、素子要素(253)の四角形状の端面を2つ合わせることによって、長方形状に形成されている。具体的に、この閉塞端面(240)は、長辺の長さがL1で短辺の長さがL2の長方形状となっている。そして、吸着素子(81,82)の全体を見ると、閉塞端面(240)の長辺側の側面に調湿側通路(85)が開口し、閉塞端面(240)の短辺側の側面に冷却側通路(86)が開口している。
【0198】
図20に示す吸着素子(81,82)は、8つの素子要素(254)で構成されている。この素子要素(254)の第1部材(210)及び第2部材(220)は、上記第1変形例のものをその長辺と短辺の中央で4つに分割したような長方形状に形成されている。つまり、その第1部材(210)や第2部材(220)は、長辺の長さがL1/2となり、短辺の長さがL2/2となっている。また、各素子要素(254)は、第1部材(210)や第2部材(220)の積層方向の長さがW/2となっている。
【0199】
同図の吸着素子(81,82)において、8つの素子要素(254)は、所定の姿勢で配置されている。具体的に、上下に隣接する素子要素(254)は、それぞれにおいて調湿側通路(85)の開口する側面が互いに向かい合う姿勢となっている。また、左右に隣接する素子要素(254)は、それぞれにおいて冷却側通路(86)の開口する側面が互いに向かい合う姿勢となっている。また、前後に隣接する素子要素(254)は、それぞれの端面が互いに向かい合う姿勢となっている。そして、この吸着素子(81,82)の全体形状は、横幅がL1、高さがL2、奥行きがWの直方体状となっている。
【0200】
また、同図の吸着素子(81,82)では、上下左右に並んだ4つの素子要素(254)の端面によって、閉塞端面(240)が形成されている。この吸着素子(81,82)の閉塞端面(240)は、素子要素(254)の四角形状の端面を4つ合わせることによって、長方形状に形成されている。具体的に、この閉塞端面(240)は、長辺の長さがL1で短辺の長さがL2の長方形状となっている。そして、吸着素子(81,82)の全体を見ると、閉塞端面(240)の長辺側の側面に調湿側通路(85)が開口し、閉塞端面(240)の短辺側の側面に冷却側通路(86)が開口している。
【0201】
尚、本変形例の吸着素子(81,82)において、これを構成する複数の素子要素(251〜254)は、互いに密着していなくてもよい。つまり、この吸着素子(81,82)では、素子要素(251〜254)同士の間に多少隙間があってもよい。
【0202】
また、この吸着素子(81,82)において、各素子要素(251〜254)は、必ずしも互いに固着されていなくてもよい。つまり、複数の素子要素(251〜254)をそれぞれ空気調和装置のケーシング(10)に収納すると、このケーシング(10)内において複数の素子要素(251〜254)が1つの吸着素子(81,82)を形成するようなものであってもよい。
【0203】
−第3変形例−
上記各実施形態の空気調和装置では、再生熱交換器(92)において第2空気を冷媒と熱交換させ、冷媒の凝縮熱で第2空気を加熱しているが、これに代えて、次のようにしてもよい。
【0204】
つまり、再生熱交換器(92)において第2空気を温水と熱交換させ、温水によって第2空気を加熱してもよい。この場合には、空気調和装置における再生温度、即ち再生熱交換器(92)から吸着素子(81,82)へ送られる第2空気の温度を60℃〜80℃程度とすることができる。従って、本変形例では、吸着素子(81,82)の形状を、例えばL1/L2=2.5程度となるようにするとよい。
【0205】
また、再生熱交換器(92)で第2空気を加熱するための媒体としては、冷媒や温水だけでなく、例えば燃焼ガスなどを用いることも可能である。この場合には、空気調和装置における再生温度を100℃程度とすることも可能である。
【0206】
尚、上記各実施形態の空気調和装置において、再生温度は必ずしも一定ではなく、再生熱交換器(92)へ導入される第2空気の温度によって変化する。そして、この空気調和装置では、再生温度の変動範囲の下限値が30℃程度となる。
【0207】
つまり、大きさ等の制約から、再生熱交換器(92)の性能には限りがある。このため、再生熱交換器(92)の出入口における第2空気の温度差は、最大でも40℃程度となる。一方、この空気調和装置が運転される際の外気温は、最低で−10℃程度と考えられる。従って、第2空気として室外空気を用いた場合を想定すると、−10℃の第2空気を再生熱交換器(92)で40℃だけ温度上昇させることになり、その場合の再生温度は30℃となる。
【0208】
このように、上記各実施形態の空気調和装置において、冷媒の凝縮熱で第2空気を加熱する場合には、再生温度が30℃以上60℃以下の範囲で変動することになる。また、燃焼ガスで第2空気を加熱する場合には、再生温度が30℃以上100℃以下の範囲で変動することになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施形態1に係る空気調和装置の構成を示す概略斜視図である。
【図2】実施形態1に係る空気調和装置の回転ダンパを示す概略斜視図である。
【図3】実施形態1に係る空気調和装置の吸着素子を示す概略斜視図である。
【図4】実施形態1に係る空気調和装置の要部を示す模式図である。
【図5】実施形態1に係る空気調和装置の除湿運転中の第1動作を示す分解斜視図である。
【図6】実施形態1に係る空気調和装置の除湿運転中の第2動作を示す分解斜視図である。
【図7】実施形態1に係る空気調和装置の加湿運転中の第1動作を示す分解斜視図である。
【図8】実施形態1に係る空気調和装置の加湿運転中の第2動作を示す分解斜視図である。
【図9】平板部材の長辺と短辺の比L1/L2と吸着素子の水蒸気吸着量との関係を示す関係図である。
【図10】実施形態1の効果を説明するための空気調和装置の構成を示す模式図である。
【図11】実施形態2に係る空気調和装置の構成を示す分解斜視図である。
【図12】実施形態2に係る空気調和装置の除湿運転を示す模式図である。
【図13】実施形態2に係る空気調和装置の加湿運転を示す模式図である。
【図14】その他の実施形態の第1変形例に係る吸着素子を示す概略斜視図である。
【図15】その他の実施形態の第1変形例に係る吸着素子の第1部材を示す概略斜視図である。
【図16】その他の実施形態の第1変形例に係る吸着素子の第2部材を示す概略斜視図である。
【図17】その他の実施形態の第2変形例に係る吸着素子を示す概略斜視図である。
【図18】その他の実施形態の第2変形例に係る吸着素子を示す概略斜視図である。
【図19】その他の実施形態の第2変形例に係る吸着素子を示す概略斜視図である。
【図20】その他の実施形態の第2変形例に係る吸着素子を示す概略斜視図である。
【符号の説明】
(81) 第1吸着素子
(82) 第2吸着素子
(83) 平板部材(仕切部材)
(85) 調湿側通路
(86) 冷却側通路
(210) 第1部材(仕切部材)
(240) 閉塞端面
(251) 素子要素
(252) 素子要素
(253) 素子要素
(254) 素子要素

Claims (7)

  1. 流通する空気が吸着剤と接触する第1通路(85)と、該第1通路(85)で生じた吸着熱を奪うために空気が流通する第2通路(86)とを備える吸着素子であって、
    長方形板状の仕切部材(83,210)を所定間隔で積層して直方体状に形成され、上記仕切部材(83,210)の積層方向に上記第1通路(85)と上記第2通路(86)とが交互に形成され、
    上記仕切部材(83,210)の長辺側に位置する側面に上記第1通路(85)が開口し、
    上記仕切部材(83,210)の短辺側に位置する側面に上記第2通路(86)が開口している吸着素子。
  2. 請求項1記載の吸着素子において、
    仕切部材(83,210)は、長辺の長さが短辺の長さの4倍以下となるように形成されている吸着素子。
  3. 流通する空気が吸着剤と接触する第1通路(85)と、該第1通路(85)で生じた吸着熱を奪うために空気が流通する第2通路(86)とが形成された素子要素(251,…)を複数備え、
    それぞれの第1通路(85)を第1空気が流れて第2通路(86)を第2空気が流れるように上記複数の素子要素(251,…)を組み合わせて構成される吸着素子(81,82)であって、
    全体として直方体状に形成されると共に、上記第1通路(85)及び第2通路(86)の何れも開口しない閉塞端面(240)が長方形状となり、上記閉塞端面(240)の長辺側に位置する側面に第1通路(85)が開口して上記閉塞端面(240)の短辺側に位置する側面に第2通路(86)が開口するように上記素子要素(251,…)が配置されている吸着素子。
  4. 請求項3記載の吸着素子において、
    吸着素子(81,82)の閉塞端面(240)は、長辺の長さが短辺の長さの4倍以下となっている吸着素子。
  5. 請求項1,2,3又は4記載の吸着素子(81,82)を複数備え、
    第1の吸着素子(81)で空気が減湿されると同時に第2の吸着素子(82)で吸着剤が再生される第1動作と、
    第2の吸着素子(82)で空気が減湿されると同時に第1の吸着素子(81)で吸着剤が再生される第2動作とを交互に繰り返し、
    取り込んだ空気を減湿して室内へ供給する運転、又は取り込んだ空気を加湿して室内へ供給する運転を行う空気調和装置。
  6. 請求項1,2,3又は4記載の吸着素子(81,82)と、吸着剤を再生するために上記吸着素子(81,82)へ供給される空気を加熱する加熱器(92)とを備え、
    第1空気中の水分を上記吸着素子(81,82)の吸着剤に吸着させる動作と、上記加熱器(92)で加熱された第2空気により上記吸着素子(81,82)の吸着剤を再生する動作とを行い、
    減湿された第1空気又は加湿された第2空気を室内へ供給する空気調和装置。
  7. 請求項2又は4記載の吸着素子(81,82)と、吸着剤を再生するために上記吸着素子(81,82)へ供給される空気を加熱する加熱器(92)とを備え、
    第1空気中の水分を上記吸着素子(81,82)の吸着剤に吸着させる動作と、上記加熱器(92)で加熱された第2空気により上記吸着素子(81,82)の吸着剤を再生する動作とを行い、
    減湿された第1空気又は加湿された第2空気を室内へ供給すると共に、
    吸着剤を再生するために上記吸着素子(81,82)へ供給される第2空気の温度が100℃以下となっている空気調和装置。
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