JP2002349914A - 加湿装置 - Google Patents

加湿装置

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JP2002349914A JP2001155340A JP2001155340A JP2002349914A JP 2002349914 A JP2002349914 A JP 2002349914A JP 2001155340 A JP2001155340 A JP 2001155340A JP 2001155340 A JP2001155340 A JP 2001155340A JP 2002349914 A JP2002349914 A JP 2002349914A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単で低コストの装置構成の下に、広範囲な
温湿度条件において良好な湿度制御性と省エネ効果を得
る。 【解決手段】 加湿装置は、水位hに対して水の表面積
Fが異なるように形成された加湿容器1、この中に入れ
られた大小ヒータ22及び21、タンク32、フロート
スイッチ33、給排水電磁弁35、37、水位選択部3
8、水位制御部39等で構成された水位変更手段3、加
湿ヒータ選択部41や湿度制御部44からなる作動手段
4、等で構成されている。 【効果】 例えば低温低湿条件では、水位変更手段3に
よって加湿容器の水位を低水位h1 にし、作動手段4に
よって小ヒータ21を選択して作動させ、加湿容器から
の自然蒸発量を少なくし、安定した低湿制御及び省エネ
運転が可能になる。加湿容器及び水位制御系が単一であ
るため構造が簡単で低コストである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、低温低湿条件から
高温高湿条件までの調整されるべき温度及び湿度からな
る空調条件を備えた空調装置に使用される加湿装置にお
ける湿度制御性の改善技術に関する。
【0002】
【従来の技術】例えば環境試験装置等の空調装置では、
低温低湿から高温高湿までの広範囲の運転条件を持つも
のがある。このような装置では、加湿器による湿度条件
の制御性が特に問題になる。これに対しては一般に、主
加湿器に加えて低湿制御用の補助加湿器を別に独立して
設けた装置が採用されている。又、同じ表面積もしくは
大小差のある表面積を持つ加湿容器とその中に入れられ
たヒータとを備えた加湿器を隣接させて2台併設し、低
湿度域では1台の加湿器の水を排水して他の1台の加湿
器を使用し、中高湿度域では2台の加湿器を併用するよ
うにした装置も提案されている。(特開平9−3181
07号公報)。
【0003】このような加湿器によれば、低湿度域では
水の表面積が小さくなり、水の自然蒸発による加湿量が
少なくなるので、冷凍機や除湿機の負荷が低減すると共
に、湿度制御性も良くなる。しかしながら、このように
装置では、独立の加湿器が2台になるので、加湿器の台
数が増加すると共に、レベル制御等のための水配管系や
その電気制御系も二重になり、装置が複雑化すると共に
装置コストが高くなる。又、2台の加湿器があっても、
二種類の水の表面積と2台の加熱器との組み合わせを選
択できないので、広範囲の空調条件の全てにおいて良好
な湿度制御性を得ることはできない。
【0004】一方、上記公報では、1台の加湿容器の縦
断面形状を階段形状又はV字形状にすることにより、水
位によって加湿水の表面積を変化させ、低湿度域での運
転どは水の表面積が小さくなるように水位を制御して自
然蒸発による加湿量を減らせるようにした装置も提案さ
れている。この装置は、1台の加湿器で構成されている
ので、構造が簡単で低コストである。
【0005】しかしながら、従来の加湿器と同様に、加
湿容器に1台の加熱器が設けられていて、この加熱器の
容量が最大加湿負荷によって定められる大容量のもので
あるため、水の自然蒸発に加湿量を低減できても、低中
湿度条件で加熱器の容量が過大になり、良好な湿度制御
性が得られないという問題がある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、従来
技術における上記問題を解決し、簡単で低コストの装置
構成の下に、広範囲な湿度条件の全てにおいて良好な湿
度制御性が得ら省エネ効果もある加湿装置を提供するこ
とを課題とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、請求項1の発明は、低温低湿条件から高温
高湿条件までの調整されるべき温度及び湿度からなる空
調条件を備えた空調装置に使用される加湿装置におい
て、水が入れられる水位に対して前記水の表面積が異な
るように形成された加湿容器と、該加湿容器に入れられ
た複数の加熱手段と、前記水位を変更可能にする水位変
更手段と、前記複数の加熱手段を選択して作動可能にす
る作動手段と、を有することを特徴とする加湿装置。
【0008】請求項2の発明は、上記に加えて、前記空
調条件は前記温度と前記湿度との組合せからなる複数の
種類に分けられていて、前記変更可能な水位と前記選択
されて作動される加熱手段とを組み合わせた装置組合せ
は前記複数の種類に分けられていて、前記複数の種類の
装置組合せを前記複数の種類の空調条件に適合するよう
に選択する選択手段を有することを特徴とする。
【0009】
【発明の実施の形態】図1は本発明を適用した加湿装置
及びこれを装備した空調装置としての環境試験装置の全
体構成の一例を示し、図2は加湿容器の形状を示す。加
湿装置は、低温低湿条件から高温高湿条件までの調整さ
れるべき温度及び湿度からなる空調条件として、例えば
温度が10℃〜85℃で相対湿度が5%〜98%の範囲
の空調条件を備えた環境試験装置に使用され、加湿容器
1、加熱手段としての加湿ヒータ2、水位変更手段3、
作動手段4、等を有する。
【0010】加湿容器1は、水が入れられる水位hに対
して水の表面積Fが異なるように形成されるが、本例の
ものは、図2に示す如く、断面がV字状になっていて、
水位hに比例した幅Bと長さLの寸法を持つように形成
されている。即ち、水位hが低い低水位h1 では、これ
に対応して狭い幅B1 と長さLとで形成される水の表面
積が小面積F1 =B1 ×Lになり、水位hが高い高水位
2 では、これに対応して広い幅B2 と長さLとで形成
される水の表面積が大面積F2 =B2 ×Lになる。水が
入れられていないときの水位h0 は0以下である。
【0011】加湿ヒータ2は、加湿容器1に入れられた
複数として本例では小ヒータ21及び大ヒータ22の2
個で構成されていて、それぞれ例えば電熱式のものが使
用される。小ヒータ21は、前記低水位h1 より下の位
置に配設される。大ヒータ22は、前記高水位h2 より
下の位置に配置される必要があるが、低水位h1 に対し
ては、それより上又は下の何れの位置に配置されてもよ
い。
【0012】水位変更手段3は、本例では、加湿容器1
と配管31又は水路等で接続されたタンク32、その中
に設けられたフロートスイッチ33、タンク32内に水
を供給する給水系34、この系に設けられた給水用の電
磁弁35、加湿容器1の水を排水する排水系36、この
系に設けられた排水用の電磁弁37、加湿容器1内の水
位を選択可能にする水位選択部38、ここで選択された
水位になるようにフロートスイッチ33のレベル信号に
基づいて電磁弁35、37を開閉させる水位制御部3
9、等で構成されている。
【0013】水位選択部38は、加湿容器1内の水を水
の入れられていない0水位h0 、低水位h1 及び高水位
2 に対応したh0 スイッチ38a、h1 スイッチ38
b及びh2 スイッチ38cを備えていて、これらの何れ
かのスイッチを押すことにより、水位を選択できるよう
になっている。
【0014】作動手段4は、複数の加熱手段である大小
の加湿ヒータ22、21を選択して大ヒータ22、小ヒ
ータ21、又はこれらの両方を作動可能にする加湿ヒー
タ選択部41、湿度として通常相対湿度を検出する湿度
センサ42、環境試験装置を目的とする湿度に設定する
湿度設定部43、検出湿度が設定湿度になるように加湿
ヒータ選択部41で選択されたヒータを所定の出力で作
動させる湿度制御部44、等で構成されている。
【0015】加湿ヒータ選択部41は、小ヒータスイッ
チ41a及び大ヒータスイッチ41bを備えていて、こ
れらをオン/オフすることにより、両ヒータ不使用、小
ヒータ使用、大ヒータ使用、両ヒータ使用の各種使用条
件を選択して作動可能なように構成されている。
【0016】環境試験装置の本体部分100は、以上の
ような加湿装置に加えて、通常の構成部分として、図示
しない冷凍機の蒸発器からなる冷却器5、加熱器6、空
調された空気を循環させる送風機7、温度センサ8、外
部を囲う断熱壁9、内部の試験室10、空調室11、こ
れらの仕切板12、等を備えた構造になっている。又、
本体部分100と一体もしくはこれに隣接して操作制御
盤200が設けられ、前記設定、選択、制御等を行う各
部はこの中に配置される。又、循環空気の温度を設定す
るための温度設定部13及び加熱器6を所定の出力で作
動させる温度制御部14も操作制御盤200に設けられ
る。
【0017】図3は、温度と湿度との組合せからなる複
数の種類に分けられた空調条件の一例を示す。この例で
は、空調条件Aは、温度と湿度との組合せからなる複数
の種類として5種類に分けられている。即ち、湿度を問
題にすることなく任意の温度tiを一定にして運転する
温度運転A1、温度が相対的に見て低温である50℃程
度で相対湿度が50%程度までの範囲の領域で構成され
る低温低湿域A2、その上で相対湿度が98%程度まで
の低温高湿域A3、A2に隣接して温度が85℃程度ま
での高温低湿域A4、A3とA4とに隣接していて温度
が85℃で相対湿度が98%程度までの高温高湿域A5
からなる5つの条件で構成されている。
【0018】図4は装置組合せの一例を示す。装置組合
せBは、変更可能な水位と選択されて作動されるヒータ
との組み合わせからなり、上記5種類の空調条件Aと同
じ5種類に分けられている。即ち、本例では、変更可能
な水位である0、h1 、h2 と、ヒータ使用条件である
ヒータ不使用、小ヒータ21使用、大ヒータ22使用及
び大小両ヒータ使用の条件とが組み合わされ、B1−0
水位・ヒータ不使用、B2−低水位・小ヒータ使用、B
3−高水位・小ヒータ使用、B4−高水位・大ヒータ使
用、B5−高水位・大小両ヒータ使用の5種類で構成さ
れている。なお、使用しているヒータを斜線で示してい
る。
【0019】図5は、選択手段として選択制御部15を
設けた操作制御盤200の構成例を示す。選択制御部1
5は、前記複数の種類の装置組合せであるB1乃至B5
を前記複数の種類の空調条件であるA1乃至A5に適合
するように選択する。即ち、空調条件がA1乃至A5の
何れかになったときに、これに対応して、装置組合せB
1乃至B5のうちの同じ番号のものを選択するように構
成されている。そのため、図3に示す空調条件Aを表し
た温湿度区分チャート15aを有する。そしてこの部分
に温度及び湿度の設定値が入力される。なお、この選択
制御部15は、図1に示す水位及びヒータを選択するス
イッチ38a、41a等を備えた加湿ヒータ選択部及び
水位選択部に代えて、又はこれらと共に設けられる。
【0020】以上のような加湿装置及びこれを装備した
環境試験装置は次のように運転されその作用効果を発揮
する。まず図5に示す選択制御部15を備えた装置にお
ける運転について説明する。環境試験装置の運転条件が
温度設定部13及び湿度設定部43で例えば30℃、2
0%の低温低湿域A2内に設定されると、この条件が選
択制御部15に入れられ、選択制御部15は、温湿度区
分チャート15aと対比してこの空調条件がA2である
ことを判断し、それに対応したB2の低水位・小ヒータ
使用の装置組合せを選択し、その信号を水位信号Sh及
びヒータ信号SwとしてSh1 及びSw1 をそれぞれ水
位制御部39及び湿度制御部44に発信する。
【0021】水位制御部39は、このSh1 により、フ
ロートスイッチ33の検出水位がh 1 になるように、給
水用及び排水用の電磁弁35及び37がオン/オフ制御
する。湿度制御部44は、Sw1 により、湿度センサ4
2の検出湿度が20%になるように小ヒータ21の出力
を制御される。温度制御部14は温度センサ8の検出値
が30℃になるように加熱器6の出力を制御する。な
お、温度は30℃であり絶対値としては高いが、湿度が
20%と低く除湿を必要とするため、冷凍機の蒸発器か
らなる冷却器5には冷媒が適当量供給されてある程度の
冷却能力で運転されている。
【0022】この低温低湿条件では、本来的に加湿する
必要がないので、加湿容器1からの自然蒸発による加湿
量及び湿度制御のために必要な加湿ヒータによる加湿量
をできるだけ少ない量に制限し、加湿によって生ずる冷
却器5又は必要に応じて設けられる除湿機による除湿負
荷をできるだけ低減させる必要がある。
【0023】本例の選択制御部15の制御によれば、温
湿度の設定値によって自動的に加湿容器1の低水位h1
及び小ヒータ21が選択されて加湿制御が行われる。そ
の結果、h1 に対応して加湿容器1の水の表面積が小面
積F1 になり、水面からの自然蒸発量が少なくなる。
又、小ヒータ21を使用することにより、定格出力の小
さいヒータを低負荷で運転でき、微小な加湿出力による
微小な加湿量の下に精度が良く乱れのない安定した加湿
制御をすることができる。即ち、自然蒸発量及び制御の
ための加湿量を最小にして除湿負荷を十分小さくし、冷
却器用の冷凍機又は追加装備されることがある除湿機の
除湿負荷を少なくし、これらの機械及び加湿ヒータの出
力を十分低減させた省エネ運転をすると共に、精度の良
い安定した加湿制御を行うことができる。
【0024】そして、このような加湿装置は、1つの加
湿容器1と、通常必要なフロートスイッチ及び電磁弁等
による1つの水回路からなる加湿容器水面制御機構とを
備えた構成になっていて、基本的構造部分が通常の装置
と同様であるため、構造が簡単で部品点数が少なく低コ
ストのものである。一方、本例の装置では、大小2種類
の加湿ヒータが必要であると共に選択制御部15が追加
されることになる。しかしながら、これらは簡単な電気
制御的構成部分の追加に過ぎず、低コストで容易に対応
可能なものである。従って、加湿容器及び水面制御系を
二重に備えた従来の加湿装置に較べると、本例の装置
は、全体としても、部品点数が大幅に少なく、簡単な構
造でコストの低減されたものである。
【0025】運転条件が例えば80℃、90%の高温高
湿域A5内に設定されると、選択制御部15はこの空調
条件がA5であることを判断し、今度はB5の高水位・
大小両ヒータ使用の装置組合せを選択し、水位信号Sh
2 及びヒータ信号Sw1 2 をそれぞれ水位制御部39及
び湿度制御部44に発信する。
【0026】これにより、水位制御部39ではフロート
スイッチ33の検出水位がh2 になるように電磁弁35
及び37がオン/オフ制御される。又、湿度制御部44
では、Sw1 2 により、湿度センサ42の検出湿度が9
0%になるように、大小ヒータ22、21の出力が制御
される。この場合のヒータ制御では、通常、小ヒータ2
1を100%の定格出力で運転し、これで不足する加湿
量を大ヒータ22の出力制御によって発生させることに
なる。又、温度制御部14により、温度センサ8の検出
温度が80℃になるように加熱器6の出力が制御され
る。
【0027】この高温高湿条件では、加湿量を多くする
必要があるが、加湿容器1の高水位h2 及び大小ヒータ
22及び21が選択されているので、h2 に対応して加
湿容器1の水の表面積が大面積F2 になり、水面からの
自然蒸発量が多くなると共に、大小ヒータによる水の蒸
発が効率良く行われ、この条件でも精度の良い安定した
加湿制御をすることができる。
【0028】中間の低温高湿域A3及び高温低湿域A4
では、前記A2及びA5の中間的な制御が同様に良好に
行われる。例えば低温高湿域A3では、高湿であるが低
温であるため絶対湿度が低いので、高水位と小ヒータ2
1の組合せを選択することにより、良好な制御性と共に
省エネ運転効果を得ることができる。又、一定温度運転
A1では、加湿容器1の水が排出されて0水位になると
共に、大小ヒータは何れも選択されずオフの状態にな
る。その結果、循環空気が加湿ヒータからの熱を吸収す
ることがなくなり、加熱器6によって迅速に精度の良い
温度制御が行われる。
【0029】図5に示す選択制御部15を備えた装置に
より以上のような運転をすれば、温湿度の設定値に対応
して自動的に良好な湿度制御を行うことができる。従っ
て、湿度制御のための人による操作が不要になり、省力
化が図られると共に、画一的に運転の確実性を得ること
ができる。特に、サイクル試験のように運転条件が頻繁
に変化するような場合には、このような選択制御部の有
用性が高くなる。
【0030】一方、図1の装置のように、水位選択部3
9及び加湿ヒータ選択部41に水位及びヒータ選択用の
スイッチ38a、41a等を設けて、人がこれらを操作
して運転することも可能である。このような装置では、
温度及び湿度で構成される任意の空調条件に対して、水
位及び加湿ヒータ個数から成る加湿運転条件を運転者が
選択することになる。
【0031】この場合、特定の環境試験装置を運転して
その装置の特性を熟知した運転者であれば、任意の空調
条件から加湿運転条件を細分し且つ適正に選択すること
により、図5の選択制御部15による自動運転よりも更
に省エネ運転をすることも可能になる。但し、運転者の
経験等に委ねるのでなく、装置の設計や完成後の試運転
等の段階において、例えば図3のような運転領域に対応
した装置運転条件を予め定めておくことが望ましい。そ
のようにすれば、運転者の負担が軽減され、経験の浅い
運転者でも適正な運転をすることができる。
【0032】なお以上では、図3及び図4に示す如く、
空調条件を温度5〜85℃及び湿度5〜98%の範囲で
形成された5種類とし、これに0水位を含む3種類の水
位及び大小2種類の異なった加湿ヒータによる5種類の
装置組合せとについて説明したが、これらの諸条件は、
加湿ヒータの容量や冷凍機の能力等により実際の環境試
験装置に適合するように定められる。又、図1に示す加
湿容器の形状は一例であり、例えば図6に示す如く、カ
ップ状にしたり、3段等の多段状にして水位をh0 〜h
3 にし加湿ヒータを21〜23の3台にして、空調条件
の種類を多くすることも可能である。
【0033】
【発明の効果】以上の如く本発明によれば、請求項1の
発明においては、加湿装置が所定の構成を備えた加湿容
器と加熱手段と水位変更手段と作動手段とを有するの
で、空調条件に対応して、例えば低温低湿条件のときに
は、水位変更手段によって水位を変更し、その水位に対
して水の表面積が異なるように形成された加湿容器にお
いて水の表面積が小さくなるような水位を選択すると共
に、作動手段により、複数の加熱手段のうちの最小のも
の等であって複数の加熱手段の合計出力に対して小さい
出力になるような加熱手段を選択して作動させることが
できる。
【0034】その結果、小さい水表面積によって加湿容
器からの水の自然蒸発による不必要な加湿を抑制すると
共に、小出力の加熱手段によって加湿制御に必要なだけ
の小量の加湿蒸気を安定して発生させ、不要な加湿をな
くし、加湿装置の加熱手段及び通常冷凍機の蒸発器等で
構成される除湿手段の出力を低減させた省エネ運転をす
ることができると共に、加湿制御を精度の良い安定した
ものにすることができる。
【0035】空調条件が高温高湿条件のときには、今度
は水位変更手段によって水の表面積が大きくなるような
水位を選択しすると共に、作動手段により、複数の加熱
手段のうちの最大のもの等であって複数の加熱手段の合
計出力に対して大きい出力になるような加熱手段を選択
して作動させることができる。
【0036】その結果、大きい水表面積によって加湿容
器からの水の自然蒸発を促進すると共に、大出力の加熱
手段によって加湿制御に必要な十分な量の加湿蒸気を大
きい表面積から効率良く安定して発生させ、加湿制御を
確実に精度の良い安定したものにすることができる。
又、低温高湿条件乃至高温低湿条件等の中間の条件で
も、同様に省エネ効果及び良好な湿度制御効果を得るこ
とができる。更に、湿度を問題にしない温度運転では、
加湿用の加熱手段を不作動にすること等により、加熱器
による迅速で精度の良い温度制御を行うことができる。
即ち、全ての空調条件において良好な運転結果を得るこ
とができる。
【0037】このような加湿装置における所定の構成を
備えた加湿容器及び水位変更手段については、加湿容器
を水位に対して水の表面積が異なるように形成するの
で、単一の加湿容器と単一の水位変更手段とによって水
の表面積を変更することができる。その結果、加湿装置
において容器及び水回路からなる加湿水系統を単一に
し、装置構造の主要部分の簡素化とコスト低減を図るこ
とができる。
【0038】一方、単一の加湿容器中に複数の加熱手段
を配置することは容易であり、又、これらを選択的に作
動可能にしたり水位を変更可能にする手段は、簡単な電
気制御部分で構成される。従って、請求項1の発明によ
れば、加湿容器及び水面制御系を二重に備えた従来の加
湿装置に較べると、部品点数が大幅に少なく簡単な構造
でコストの低減された加湿装置にすることができる。
【0039】請求項2の発明においては、空調条件を予
め温度と湿度との組合せからなる複数の種類に分けて、
変更可能な水位と選択可能な加熱手段とからなる装置組
合せを複数の種類に分けておき、この複数の種類の装置
組合せを複数の種類の空調条件に適合するように選択す
る選択手段を設けているので、選択手段により、空調条
件に適合するように加湿容器の水位と加熱手段とが自動
的に選択されることになる。その結果、湿度制御のため
の人による操作が不要になり、省力化が図られると共
に、運転者の経験等を問わず画一的に最適な運転状態を
得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用した加湿装置を含む環境試験装置
の全体構成の一例を示す説明図である。
【図2】上記加湿装置の加湿容器の概略構造例を示す斜
視図である。
【図3】空調条件の一例を示す温湿度区分チャートであ
る。
【図4】水位と使用する加湿ヒータとの装置組合せの一
例を示す説明図である。
【図5】操作制御盤の他の例を示す説明図である。
【図6】(a)及び(b)は加湿容器の他の形状例を示
す説明図である。
【符号の説明】
1 加湿容器 2 加湿ヒータ(加熱手段) 3 水位変更手段 4 作動手段 15 選択制御部(選択手段) 21、22 小ヒータ、大ヒータ(加湿ヒー
タ、加熱手段) 33 フロートスイッチ(水位変更手
段) 35 給水用の電磁弁(水位変更手
段) 37 排水用の電磁弁(水位変更手
段) 38 水位選択部(水位変更手段) 39 水位制御部(水位変更手段) 41 加湿ヒータ選択部(作動手段) 100 環境試験装置の本体部分(空調
装置) A、A1 〜A5 空調条件 B、B1 〜B5 装置組合せ h、h0 、h1 、h2 水位、0水位、低水位、高水位
(水位) F、F1 、F2 表面積、小面積、大面積(表面
積)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 低温低湿条件から高温高湿条件までの調
    整されるべき温度及び湿度からなる空調条件を備えた空
    調装置に使用される加湿装置において、 水が入れられる水位に対して前記水の表面積が異なるよ
    うに形成された加湿容器と、該加湿容器に入れられた複
    数の加熱手段と、前記水位を変更可能にする水位変更手
    段と、前記複数の加熱手段を選択して作動可能にする作
    動手段と、を有することを特徴とする加湿装置。
  2. 【請求項2】 前記空調条件は前記温度と前記湿度との
    組合せからなる複数の種類に分けられていて、前記変更
    可能な水位と前記選択されて作動される加熱手段とを組
    み合わせた装置組合せは前記複数の種類に分けられてい
    て、前記複数の種類の装置組合せを前記複数の種類の空
    調条件に適合するように選択する選択手段を有すること
    を特徴とする請求項1に記載の加湿装置。
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