JP7613932B2 - 作用物質供給装置及び空調システム - Google Patents

Description

本発明は、作用物質供給装置及び空調システムに関し、特に、人への作用物質を居室内に行きわたらせることが可能な作用物質供給装置及び空調システムに関する。

従来、天然の植物性の精油等の人への作用物質を居室内で気化させることにより、その成分の効能によって人を肉体的或いは精神的に良い方向に導き、癒しやリラックス等が得られることが知られている。例えば、特許文献１のように、芳香拡散器の容器本体内に入れられた精油またはその希釈油を芯材により吸い上げ、芯材から表面が外部に露出する吸水体に吸収させて、送風ファンによりオイル容器の下方から上方に向かって流れる風により吸水体に吸収された精油を居室内に気化させる装置が知られている。

特開２０１６－７３４６４号公報

しかしながら、特許文献１のような装置では、気化した作用物質の居室内における濃度分布にむらが生じてしまうという問題がある。
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、人への作用物質を居室内に行きわたらせることが可能な作用物質供給装置及び空調システムを提供することを目的とする。

前記課題を解決するための作用物質供給装置の構成として、空調機からダクトを介して居室に送気される空気に、居室内の人に作用させる作用物質を供給する作用物質供給装置であって、液状の作用物質を貯留する貯留タンクと、ダクト内に設けられ、貯留タンクに貯留された液状の作用物質が含侵される多孔質素材からなる第１の吸水体と、を備え、前記ダクトが、第１の吸水体に含侵された液状の作用物質を吸水体から含侵可能な多孔質素材からなり、第１の吸水体は、ダクトの内周に沿って設けられ、ダクトの内周に接触する構成とした。
本構成によれば、空調機から送気された空気がダクト内を流れるときに、第１の吸水体に含侵された液状の作用物質を気化させて、居室に送気することができるので、人への作用物質を居室内に行きわたらせることができる。
また、第１の吸水体は、ダクトに内周に沿う周方向に、ダクトの内周に接触する凸部と、ダクトの内周との間に隙間を形成する凹部とを備えようにしたり、ダクトの延長方向に伸縮調整可能としたり、蛇腹状又は螺旋状とされ、ダクトの延長方向に伸縮するようにしても良い。
また、前記ダクトを流れる空気に横切るように第２の吸水体を設けても良い。
第１の吸水体は、ダクトを流れる空気が流通可能な貫通孔を設けても良い。
前記課題を解決するための空調システムの構成として、請求項１乃至請求項６いずれかに記載の作用物質供給装置を備える構成とすると良い。

空調システムの概略図である。 作用物質供給装置の構成例を示す図である。 供給部を示す図である。 環状吸水体の形状を示す図である。 供給部の作用を示す図である。 供給部の他の形態を示す図である。 供給部の他の形態を示す図である。 環状吸水体の他の形状を示す図である。

以下、実施の形態を通じて本発明を詳説するが、以下の実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また、実施の形態の中で説明される特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、本実施形態に係る作用物質供給装置が設けられた空調システムの一例を示す概略図であり、図１（ａ）及び図１（ｂ）は、居室２の互いに直交する断面を表している。
図１に示す空調システム１は、所謂床下空調装置であって、居室２外に設けた空調機３から居室２の環境が最適化されるように空気の温湿度を調整した温風や冷風を、ダクト４を通じて居室２の床５下に設けられた床下空間６に送気し、床５に設けた吹出口７を介して居室２に給気として吹き出させ、居室２の壁８に設けられた吸込口９から居室２内の空気を取り込み、ダクト１０を通じて空調機３に戻すことで循環可能に構成される。

居室２は、床５、壁８及び天井１１等により１つの空間として区画される。床５は、大梁１４上に設けられたコンクリートスラブ１５から所定距離離間するように、コンクロートスラブ１５上に設けた支持部材１６により支持され、コンクリートスラブ１５との間で床下空間６を形成する。床５は、例えば、床下地基板１７及び床仕上材１８を密着させて形成される。コンクリートスラブ１５には、床５に対向する面に断熱材１９等が貼り付けられている。

本実施形態では、ダクト４は、例えば、空調機３から床下空間６の近傍まで延長する通気ダクト１２と、通気ダクト１２に接続され、床下空間６に設けられる膨縮ダクト１３とで構成される。通気ダクト１２は、金属や樹脂などからなる管であって、空調機３から送気された温風や冷風が通過する。

膨縮ダクト１３は、床下空間６、具体的には前述の断熱材１９と床下地基板１７との間に延長して設けられる。膨縮ダクト１３は、例えば、可撓性を有する布又は不織布等の多孔質の素材からなる。膨縮ダクト１３は、ファスナー等の開閉機構を有し、ファスナーを閉じることで筒状に、ファスナーを開くことでシート状に変形可能に構成される。さらに、膨縮ダクト１３の端部には、筒状にした状態において、端部の閉塞を可能とするファスナーが設けられている。膨縮ダクト１３は、筒状に形成した状態において、一方の端部が通気ダクト１２に接続され、他方の端部が閉鎖された袋状とされる。このような膨縮ダクト１３は、例えば、所謂ソックダクト等と称される。

膨縮ダクト１３は、空気の流入前はしぼんだ状態にあり、通風ダクト１２から空気が流入することで図１に示すように膨張する。そして、膨縮ダクト１３に流入した空気は、布又は不織布等の繊維の網目により形成される多孔からしみ出るように膨縮ダクト１３を膨張させながら床下空間６に吹き出される。

吹出口７は、床下空間６と居室２とを連通するように床５に設けられる。吹出口７には、例えば、ファン７Ａが設けられ、ファン７Ａの動作により膨縮ダクト１３から吹き出された空気が床下空間６から居室２へと送出される。なお、ファン７Ａは、必須ではない。また、吹出口７をなくし、床５を形成する床下地基板１７及び床仕上材１８に、床下空間６から居室２に貫通する孔を複数有するものを用いても良い。

吸込口９は、居室２内の空気と熱交換をした後の空気を取り込むための開口として、例えば、壁面などに設けられる。吸込口９には、空調機３と居室２とを結ぶダクト１０が接続される。ダクト１０は、通気ダクト１２と同様な、金属や樹脂等からなる管により構成される。

前述の空調システム１は、人に対して作用する作用物質を空調機３から送気された空気に含ませる作用物質供給装置３０を備える。ここでいう人への作用物質とは、例えば、芳香成分、消臭成分、除菌成分、殺菌成分などの物質を含み、揮発性を有する溶液Ｌをいう。このような溶液Ｌには、フィトンチッド溶液、消毒散布材、消臭剤、芳香剤等が挙げられる。

図２は、作用物質供給装置３０の概略構成図である。
図２に示すように、作用物質供給装置３０は、膨縮ダクト１３内を流れる空気に作用物質を供給する供給部３１と、供給部３１に溶液Ｌを供給する溶液タンク３２と、溶液タンク３２から供給部３１への溶液Ｌの供給を制御する制御部３３と、を備える。供給部３１は、膨縮ダクト１３内に設けられ、溶液タンク３２及び制御部３３は、膨縮ダクト１３外に設けられる。

図３は、本実施形態に係る供給部３１を示す図である。
供給部３１は、全体として略円環状に形成され、例えば、外周が膨縮ダクト１３の内周に接触し、内周側を通気ダクト１２から流入する空気が流通可能とされる。供給部３１は、例えば、膨縮ダクト１３が最大膨張したときの内径寸法に対応し、膨縮ダクト１３の内周面によって保持可能な外径寸法が設定される。

供給部３１は、例えば、溶液管３４と、環状吸水体３５とを備える。
図３（ａ）に示すように、溶液管３４は、概略円環状に形成され、供給部３１における基体を構成する。溶液管３４は、例えば、内周側が一つの円形に形成され、外周側が半径の異なる半円形を組み合わせた外観を有するように形成される。溶液管３４の外周側において、半径の小さい半円側を小径部３８といい、半径の大きい半円側を大径部３９という。大径部３９は、膨縮ダクト１３が膨張したときの内周面に密着可能な寸法に設定されている。小径部３８を形成する外周壁３８ｏ及び大径部３９の外周壁３９ｏは、接続壁４１；４１を介して接続される。

図３（ｂ）（図３（ａ）におけるｋ－ｋ断面）に示すように、溶液管３４は、半径方向の断面視において矩形状の中空部４０を有する。中空部４０は、小径部３８から大径部３９に連続する一つの空間を形成する。接続壁４１；４１は、例えば、平面状に形成され、溶液管３４を半径方向に切断する同一平面上に位置するように設けられる。図３（ｃ）に示すように、各接続壁４１には、大径部３９側の中空部４０に貫通する矩形状の開口部４１ｍが形成される。この開口部４１ｍから後述する環状吸水体３５が中空部４０内に挿入される。

小径部３８は、外周壁３８ｏに中空部４０に貫通する貫通孔３８Ｈを備える。本実施形態では、貫通孔３８Ｈは、大径部３９を下にして接続壁４１；４１を水平位置に配置したときに、小径部３８の最も高い位置に設けられている。貫通孔３８Ｈには、中空部４０内に溶液Ｌを流入させるための管４５が取り付けられる。この管４５には、溶液タンク３２から延長するチューブ４３が接続される。

図４に示すように、環状吸水体３５は、吸水性を有するように、フェルト等の多孔質素材で構成され、例えば、周方向の一部が切り欠かれたＣ字状に形成される。環状吸水体３５は、延長方向に交差する断面形状が、例えば、開口部４１ｍの開口形状に合致する矩形状に形成される。

環状吸水体３５は、一方の接続壁４１の開口部４１ｍから大径部３９側の中空部４０内に挿入される。中空部４０に挿入された環状吸水体３５は、大径部３９の外周壁３９ｏの内周面に沿って他方の接続壁４１の開口部４１ｍから再び露出し、小径部３８の外周に沿って管４５を挟むように配置される。これにより、環状吸水体３５の一部が中空部４０内に進入した状態で、他部が小径部３８の外周壁３８ｏに沿って露出する。

供給部３１は、チューブ４３を介して溶液タンク３２と接続される。溶液タンク３２は、溶液Ｌを貯留し、供給部３１内に溶液Ｌを供給する。溶液タンク３２は、作用物質供給装置３０における溶液Ｌを蓄える主タンク、溶液管３４が副タンクとして機能する。

図２に示すように、制御部３３は、居室２内の人への作用物質の状態を制御するための装置である。制御部３３は、例えば、バルブ４６、制御ユニット４７、センサー４８及びセンサー４９とを備える。バルブ４６は、チューブ４３の途中に設けられる。バルブ４６は、例えば、制御ユニット４７から入力される電気的な信号に基づいて開閉し、溶液タンク３２から溶液管３４への溶液Ｌの供給を制御する。

制御ユニット４７は、演算手段としてのＣＰＵや記憶手段としてのＲＯＭ，ＲＡＭ等を有する所謂コンピュータである。制御ユニット４７は、バルブ４６、センサー４８及びセンサー４９と電気的に接続され、センサー４８及びセンサー４９から入力される信号に基づいてバルブ４６の開閉を制御する。センサー４８は、居室２内に設けられ、居室２内の空気中に含まれる気化した溶液Ｌの濃度を検出する。センサー４９は、供給部３１に設けられ、溶液管３４内における溶液Ｌの液量を検出する。

前述の制御部３３によれば、例えば、居室２への作用物質の供給を次のように動作させることができる。制御部３３は、センサー４８により検出された居室２内の空気中に含まれる気化した溶液Ｌの濃度の閾値よりも大きいときには、バルブ４６を閉じて溶液管３４への溶液Ｌの供給を停止する。これにより、溶液管３４内における溶液Ｌの液量が少なくなり、溶液管３４内において溶液Ｌに含侵される環状吸水体３５の体積を小さくすることで、居室２内における作用物質の濃度を低くすることができる。

制御部３３は、居室２内の空気中に含まれる気化した溶液Ｌの濃度が閾値以下のときにはバルブ４６を開くことで溶液管３４への溶液Ｌの供給を開始する。この溶液管３４への溶液Ｌの供給により、溶液管３４内における溶液Ｌの液量が多くなり、液面が上昇する。これにより、溶液管３４内において溶液Ｌに含侵される環状吸水体３５の体積を大きくし、環状吸水体３５による溶液Ｌの吸い上げ量を増加させることで居室２内における作用物質の濃度を高くすることができる。

制御部３３は、センサー４９により検出された液量が、溶液管３４に貯留可能な最大溶液量に達したときに、バルブ４６を閉じて溶液管３４への溶液Ｌの供給を停止する。最大溶液量は、例えば、溶液管３４から環状吸水体３５が露出する開口部から漏れ出ない高さ等に設定される。
溶液管３４に貯留可能な最大溶液量よりも少ないときには、センサー４８に基づいてバルブ４６を制御する。

なお、制御部３３による溶液タンク３２から供給部３１への溶液Ｌの供給に関する制御は、前述の構成に限定されず、適宜変更すれば良い。

以下、作用物質供給装置３０について説明する。供給部３１は、膨縮ダクト１３に設けられたファスナー（開閉機構）を開き、膨縮ダクト１３内に配置される。供給部３１の膨縮ダクト１３内への配置では、供給部３１の外周が膨縮ダクト１３の内周に接触し、供給部３１の内周側の空間を空調機３から送出された空気が流通するように設けられる。これにより、溶液管３４の小径部３８の外周に露出する環状吸水体３５が膨縮ダクト１３に接触する。なお、溶液管３４の小径部３８の外周に露出する環状吸水体３５は、膨縮ダクト１３に設置したときに、膨縮ダクト１３に接触した状態にあり、膨縮ダクト１３が膨張したときにもその状態が維持される。溶液タンク３２から供給部３１に延長するチューブは、膨縮ダクト１３のファスナーの一部を開いた状態とすることで膨縮ダクト１３の外に露出される。

そして、制御部３３の動作により、溶液タンク３２から供給部３１に溶液Ｌが所定量供給されることにより、溶液Ｌは、環状吸水体３５の毛細管現象により、環状吸水体３５の全体に含侵し、さらに環状吸水体３５と膨縮ダクト１３の接触面から膨縮ダクトへと浸潤する。

そして、膨縮ダクト１３に浸潤した溶液Ｌは、図５に示すように、空調機３から冷風や温風が膨縮ダクト１３内を通風することにより気化し、膨縮ダクト１３の吹出孔２０から床下空間６、ファン７Ａを介して吹出口７から居室２内に温度や湿度の調整された空気とともに送られる。

居室２内に送られた溶液Ｌを含む空気は、居室内２を循環し、空気居室２内に作用物質をむらなく分布させることができる。

以上説明したように、空調システム１によれば、空調機３から膨縮ダクト１３に送気された空気に作用物質を気化させて混合し、膨縮ダクト１３の吹出孔２０から床下空間６に吹き出し、床下空間６に拡散させて、居室２内に送気することにより、居室２内に空調機３により温度や湿度等が調整された空気とともに作用物質を居室２内にむらなく行き渡らせ、居室２内における濃度分布を均一化することができる。

前述の実施形態では、作用物質供給装置３０が設けられる空調システム１として、床下空調として設けられた膨縮ダクト１３に設置した場合について説明したが、床下空調に限定されず、例えば、膨縮ダクト１３を居室２の天井から吊り下げたり、天井裏などに設けられたものであっても良い。

また、供給部３１の構成は、前述の実施形態で示すものに限定されず、例えば、図６に示すように、溶液管３４の内周側を流れる空気を横切るように棒状に形成した吸水体（以下、棒状吸水体）３６を設けても良い。この場合、例えば、溶液管３４に最大貯留量分の溶液Ｌが貯留されたときの液面に、棒状吸水体３６が浸るように溶液管３４の内周壁３４ｉに穴をあけ、棒状吸水体３６の両端部を中空部４０内に進入させれば良い。これにより、膨縮ダクト１３内を流れる空気に、より多くの作用物質を気化させることができ、居室２内に作用物質を供給することができる。

なお、膨縮ダクト１３に接する環状吸水体３５に加え、膨縮ダクト１３内を流れる空気を横切るように一本の棒状吸水体３６を設けるものとして説明したが、複数設けても良く、また環状吸水体３５、或いは棒状吸水体３６のいずれか一方としても良い。

また、膨縮ダクト１３内に設けられる供給部３１の数量は、一つに限定されず、複数設けるようにしても良い。

前述の実施形態では、環状吸水体３５が、溶液管３４の小径部３８の外周に沿うように構成したが、これに限定されない。例えば、図７（ａ）に示すように、吸水体３５０を螺旋状とし、図７（ｂ）に示すように、一端側を溶液管３４に貯留される溶液Ｌに接続させて膨縮ダクト１３の延長方向沿って螺旋部分が延長するように配置すれば良い。

また、例えば、供給部３１を２つ設ける場合、図７（ａ）に示すように、溶液Ｌを吸収させる吸水体３５０を膨縮ダクト１３の内周に接触可能な直径を有する螺旋状（以下、螺旋状吸水体という）とし、図７（ｃ）に示すように、一端側を一方の溶液管３４に貯留される溶液Ｌに侵入させ、他端側を他方の溶液管３４に貯留される溶液Ｌに侵入させて、２つの溶液管３４から吸水体３５０に溶液Ｌを吸収させることができる。

このように吸水体３５０を螺旋状とし、膨縮ダクト１３の延長方向に沿って配置することにより、前述の環状吸水体３５を用いたときに比べ、膨縮ダクト１３の延長方向に広く接触するため、溶液Ｌを膨縮ダクト１３に効率的に行き渡らせることができ、膨縮ダクト１３を流れる空気に溶液Ｌを多く気化させることができる。また、吸水体３５０を螺旋状とした場合、伸縮が可能となり、吸水体３５０から膨縮ダクト１３へと浸潤させる範囲を可変とし、居室２への作用物質の供給量を調整することができる。

膨縮ダクト１３の延長方向に沿って延長させる吸水体３５０の形状は、螺旋状に限定されず、例えば、山折りと谷折りの繰り返し構造を有する筒状の蛇腹としても良い。なお、蛇腹には、山と谷が軸方向に独立した伸縮可能な蛇腹（以下、伸縮蛇腹という）と、山と谷が螺旋状に軸方向に延長するもの（以下、螺旋蛇腹という）のいずれであっても良いが、伸縮蛇腹を用いることで、溶液Ｌを吸水体から膨縮ダクト１３に浸潤させる範囲を可変とすることができる。

また、吸水体３５０の形状は、網目により形成された筒状体であっても良い。このように形成しても溶液Ｌを吸水体から膨縮ダクト１３に浸潤させる範囲を可変とすることができる。

溶液管３４の形状および吸水体３５０の形状は、ダクトの断面形状に応じて設定すれば良い。ダクトの断面形状が円形の場合には、溶液管３４の形状を円形とし、吸水体３５０の形状を、円筒状の螺旋や、軸方向に伸縮、非伸縮の円筒形の蛇腹などとし、ダクトの断面形状が矩形の場合には、溶液管３４の形状を矩形とし、吸水体３５０の形状を、矩形筒状の螺旋や、軸方向に伸縮、非伸縮の矩形筒状の蛇腹などとすれば良い。

なお、ダクト内に設けられる溶液管３４は、ダクト内を流れる空気の流れを極力妨げないように形成することが好ましく、この溶液管３４に貯留された溶液Ｌに吸水体３５０の一部が浸潤するように構成すれば良い。

また、吸水体３５０を螺旋蛇腹とする場合、例えば、蛇腹において山折り部分に螺旋状の骨材を中空とし、内部に溶液Ｌを流通可能とし、該骨材から吸水体３５０に溶液Ｌが染み出るように構成することで、溶液管３４において溶液Ｌを貯留する機能を省略することもできる。

なお、供給部３１の設置対象となるダクトは、前述の吸水体３５０から溶液Ｌが浸潤可能な多孔質素材からなる膨縮ダクト１３に限定されず、金属や樹脂等の溶液Ｌが浸潤しないものであっても良い。この場合、ダクト内に設けられる溶液管には、ダクト同士を連結するフランジ部や、ダクトに穴を開けて溶液Ｌを供給すれば良い。

また、環状吸水体３５や吸水体３５０をダクトの内周面に接触するように形成するとしたが、露出する環状吸水体３５や吸水体３５０の外周面の全面がダクトの内周面に接触する必要はなく、例えば、環状吸水体３５を用いて例示すると、図８に示すように、環状吸水体３５や吸水体３５０の外周面に円周方向に凹凸を有するように構成しても良い。このように環状吸水体３５や吸水体３５０を構成することにより、環状吸水体３５や吸水体３５０の外周面とダクトの内周面との間に、ダクト内を流れる空気が通過可能な隙間が形成され、ダクト内を流れる空気と環状吸水体３５や吸水体３５０との接触面積が広がり、溶液Ｌの気化効率を向上させることができる。

また、環状吸水体３５や吸水体３５０は、必ずしもダクトの断面形状に対応させて形成する必要はなく、前述の棒状吸水体３６のように、ダクト内を流れる空気に晒すように設けても良い。この場合の吸水体の形状としては、平板状に形成し、ダクト内を流れに沿うように配置すれば良い。

また、吸水体に、ダクトを流れる空気が流通可能な貫通孔を複数設けることにより、ダクト内を流れる空気と環状吸水体３５や吸水体３５０との接触面積が広がり、溶液Ｌの気化効率を向上させることができる。

１ 空調システム、２ 居室、３ 空調機、４ ダクト、５ 床、６ 床下空間、
７ 吹出口、７Ａ ファン、８ 壁、９ 吸込口、１０ ダクト、１１ 天井、
１２ 通気ダクト、１３ 膨縮ダクト、１４ 大梁、１５ コンクリートスラブ、
１６ 支持部材、１７ 床下地基板、１８ 床仕上材、１９ 断熱材、２０ 吹出孔、
３０ 作用物質供給装置、３１ 供給部、３２ 溶液タンク、３４ 溶液管、
３５ 環状吸水体、３６ 棒状吸水体、４０ 中空部、４１ 接続壁、４２ 溝、
４２ 溶液タンク、４５ 管、４６ バルブ、４７ 制御ユニット、
４８；４９ センサー、３５０ 吸水体、Ｌ 溶液。

Claims (7)

1. 空調機からダクトを介して居室に送気される空気に、居室内の人に作用させる作用物質を供給する作用物質供給装置であって、
   液状の作用物質を貯留する貯留タンクと、
   前記ダクト内に設けられ、前記貯留タンクに貯留された液状の作用物質が含侵される多孔質素材からなる第１の吸水体と、
   を備え、
   前記ダクトは、前記第１の吸水体に含侵された液状の作用物質を吸水体から含侵可能な多孔質素材からなり、
   前記第１の吸水体は、前記ダクトの内周に沿って設けられ、ダクトの内周に接触することを特徴とする作用物質供給装置。
2. 前記第１の吸水体は、前記ダクトに内周に沿う周方向に、前記ダクトの内周に接触する凸部と、ダクトの内周との間に隙間を形成する凹部とを備えることを特徴とする請求項１に記載の作用物質供給装置。
3. 前記第１の吸水体は、前記ダクトの延長方向に伸縮調整可能とされたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の作用物質供給装置。
4. 前記第１の吸水体は、蛇腹状又は螺旋状とされ、前記ダクトの延長方向に伸縮することを特徴とする請求項３に記載の作用物質供給装置。
5. 前記ダクトを流れる空気に横切る第２の吸水体を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の作用物質供給装置。
6. 前記第１の吸水体は、前記ダクトを流れる空気が流通可能な貫通孔を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項５いずれかに記載の作用物質供給装置。
7. 請求項１乃至請求項６いずれかに記載の作用物質供給装置を備えた空調システム。