JP2011220567A - 除加湿装置および除加湿設備 - Google Patents

Abstract

【課題】装置全体は特段の複雑化をせずに温度調整および湿度調整をより正確に行い、かつ、除湿も行い得る除加湿装置を提供する。
【解決手段】吸気口５２から分岐部５３に至る導入流路部５４と、分岐部５３から合流部５５に至る無加湿流路部６７と、分岐部５３から合流部５５に至る加湿流路部５６と、合流部５５から排気口５７に至る排気流路部５８と、導入流路部５４内に設けられた冷却部５９および加熱部６０と、加湿流路部５６内に設けられた加湿器６２と、分岐部５３または加湿流路部５６または無加湿流路部６７または合流部５５のいずれかに設けられた開閉器６３とを有する除加湿装置を構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、恒温恒湿室等に好適に用いられる除加湿装置に関するものである。より詳しくは、加湿対象室内で測定された温度や湿度の情報に基づいて当該室内に供給する空気の温度と湿度の調整を行う除加湿装置に関するものである。

一般的に、加湿の方法として（１）蒸気（スチーム）式、（２）噴霧式、（３）気化式、（４）透湿膜式などの方式が知られている。特許文献１および２には、透湿膜式の加湿エレメントを使って室内の空気を加湿する方法が記載されている。

特許文献３には、噴霧式の加湿器を使い一定時間毎に霧を噴出する方法が記載されている。この方法では、空間に直接噴霧するため噴霧後すぐに室内の湿度を上昇させることができる。しかし、どちらかといえば応答性が良すぎて、噴霧の前後で湿度が急変してしまう。また霧を出すために、壁や窓などに結露を起こすおそれもある。また霧を噴き出した瞬間に気化熱で室内空気が冷却され、室内温度の変動要因になる。また噴霧用に上水道水を使用した場合、水に含まれるスケール分がパーティクル発生の要因となるために上水道水は使用できず、純水を使用する必要がある。

霧による冷却が懸念される場合はスチームパン式（蒸気式）加湿器などが用いられて室内加湿されることもある。しかし蒸気式加湿では水を沸かすためのヒーターのエネルギーが必要であり、また湯が沸くまでは加湿が始まらない。またヒーターを切っても湯がすぐには冷めないので、しばらくは蒸気の放出が続いてしまう。そのため、細やかな湿度制御が困難であるという欠点がある。また上水道水を使用した場合、水に含まれるスケール分のパン上への析出を防ぐ目的で、定期的にスケールをブローする必要がある。スケールのブローには多量の水を必要とし、エネルギーの浪費にもつながる。

特許文献４には、加湿量の調整を行うために２つの通気路を設けた方法について記載されている。以下、特許文献４の方法についてやや詳しく説明する。本明細書の図４は、特許文献４に記載された図１であり、特許文献４の気化式加湿器の構成を示したブロック図である。特許文献４の気化式加湿器１０は、加湿流路１２と非加湿流路２８を備えている。加湿流路１２を流れる空気量は、ダンパー１８によって調節される。また、加湿流路１２の上流側には、冷熱コイル２０が設けられ、この冷熱コイル２０に供給される冷熱媒体によって、加湿流路１２を流れる空気（外気）が冷却または加熱される。

冷熱コイル２０に対して加湿流路１２の下流側には、温度計２２が設けられており、この温度計２２によって測定された空気の温度に基づいて冷熱コイル２０に供給される冷熱媒体の量または温度が制御されている。この温度計２２に対して加湿流路１２の下流側には加湿器３６が設けられ、また、加湿器３６よりもさらに下流側には、露点計２６が設けられている。

一方、非加湿流路２８を流れる加湿されていない外気が加湿流路１２に供給されるように構成されている。非加湿流路２８には空気量を調整するダンパー３４が設けられている。

特許文献４の気化式加湿器１０は、加湿器３６によって加湿された空気の加湿流路１２と、この加湿流路１２と分岐され加湿されていない空気の非加湿流路２８とを備えており、非加湿流路２８を流れる空気を、加湿流路１２を流れる空気に混合させている。混合割合は、露点計２６で検出された露点に基づき、指示調節計４２がダンパー１８、３４の開度を比例制御し、所望の露点の空気を得るというものである。

特開２００３−０９７８３１号公報 特開２００３−１７６９３９号公報 特開２０００−０８９８３１号公報 特開２００９−２１０１６７号公報

しかしながら、上記特許文献４の気化式加湿器では、非加湿流路２８を流れる空気は、温度調整も湿度調整もされない外気がそのまま通過していくものであり、加湿流路１２と合流した後の空気は、温度や湿度の正確なコントロールを行いにくいものである。また、加湿流路１２に設けられた加湿器３６の運転により装置全体を加湿装置として機能させることは可能であるが、加湿器３６を停止させたとしても除湿機能を有しない。また、雨期等には、加湿装置に導入される空気が元々湿度の高い状態であるので、過加湿となりやすい。さらに、露点計２６で検出された露点に基づきダンパー１８、３４の開度を制御しているという意味では、特許文献４の気化式加湿器は、いわば露点制御装置であり湿度自体を厳密に調整し得るものではない。

本発明は、上記のような事情に着目してなされたものであって、装置全体は特段の複雑化をせずに温度調整および湿度調整をより安定して行い、かつ、除湿も行い得る除加湿装置を提供することを目的とするものである。

一般的に加湿装置の役割は湿度や温度の目標値に調整することであるため、既存の加湿器や加熱器を適宜組み合わせて使用すれば単純に構成できるようにもみえる。しかし実際に加湿を行う際には、加湿の方式によっては強制的な加熱があり、また、加湿の方式にかかわらず気化熱による冷却が起こり、さらには絶えず外部環境の影響を受けるため、湿度と温度を安定的に制御することは意外と難しいものである。そのため簡単な装置構成によって所望湿度・所望温度の空気を安定して供給できる除加湿装置は今のところ実現していない。本発明者らは、加湿器や加熱器の配置を種々変更して試行錯誤を行う中で、除加湿装置に加湿流路部と無加湿流路部の少なくとも２本の流路を設けた上で、２本の流路の分岐部よりも上流側に冷却部と加熱部を設けた場合に、湿度と温度を最も安定的に制御し得ることを見出し、本発明を完成した。

すなわち、上記課題を解決し得た本発明の除加湿装置は、
吸気口から分岐部に至る導入流路部と、前記分岐部から合流部に至る加湿流路部と、前記分岐部から前記合流部に至る無加湿流路部と、前記合流部から排気口に至る排気流路部と、前記導入流路部内に設けられた冷却部および加熱部と、前記加湿流路部内に設けられた加湿器と、前記分岐部または前記加湿流路部または前記無加湿流路部または前記合流部のいずれかに設けられた開閉器とを有する除加湿装置である。

上記除加湿装置において、前記加湿器が、透湿膜を備えた加湿器であることが望ましい。

上記除加湿装置において、前記透湿膜を多孔質ポリテトラフルオロエチレン膜とすることが望ましい。

上記除加湿装置において、前記加湿器は、前記透湿膜で画される空間と、該空間内に液体を連続供給する機構を有することが望ましい。

上記除加湿装置において、前記加湿器に難燃性樹脂を用いることが望ましい。

上記除加湿装置において、前記導入流路部に外気取り入れ口を備えることが望ましい。

上記除加湿装置において、前記導入流路部に送風機が設けられる態様を実施することができる。

上記除加湿装置において、前記排気流路部に送風機が設けられる態様を実施することができる。

上記除加湿装置において、前記開閉器が複数設けられる態様を実施することができる。

上記課題を解決し得た本発明の除加湿設備は、
閉空間に上記除加湿装置を備えた除加湿設備であって、前記閉空間内に温度計および湿度計が設けられており、前記温度計により測定された温度情報が前記加熱部および／または冷却部にフィードバックされており、前記湿度計により測定された湿度情報が前記開閉器にフィードバックされているものである。

上記除加湿設備において、目標温度および／または目標湿度を記憶する情報記憶手段をさらに備えており、前記温度計により測定された温度と前記目標温度との差、および／または前記湿度計により測定された湿度と前記目標湿度との差が小さくなるように前記加熱部および／または冷却部と、前記開閉器を制御するものとすることが望ましい。

本発明では、装置全体は特段複雑化せずに温度調整および湿度調整をより正確かつ安定的に行い、さらに除湿も行い得るものである。より詳細には、本発明では乾燥空気と加湿空気との混合により最終的な湿度を調整するため、湿度の調整可能範囲が広い。また、吸気口から分岐部に至る導入流路部内に冷却部および加熱部を備えているため、吸気口から流入する空気を一旦除湿することができ、加湿流路部内の加湿器による過加湿を回避することができる。

本発明の実施の形態における除加湿設備の模式図である。 参考例である除加湿装置の模式図である。 参考例である除加湿装置および本発明の実施例における除加湿装置の電力消費量を示すグラフである。 従来の気化式加湿器の構成を示したブロック図である。

以下、図面を用いて本発明の除加湿装置および除加湿設備について説明する。図１は、本発明の実施の形態における除加湿設備の模式図である。図１において、閉空間を構成する部屋５１に除加湿装置を取り付けたものが除加湿設備である。

１．除加湿装置の概要
除加湿装置の機能は、吸気口５２から部屋５１内の空気を取り込んで、湿度と温度を調整した空気を排気口５７から部屋５１内に戻すものである。除加湿装置は、吸気口５２から分岐部５３に至る導入流路部５４と、分岐部５３から合流部５５に至る加湿流路部５６と、分岐部５３から合流部５５に至る無加湿流路部６７と、合流部５５から排気口５７に至る排気流路部５８とを有している。

導入流路部５４内には、冷却部５９および加熱部６０が設けられている。除加湿装置に導入された空気を導入流路部５４内で冷却して加熱することにより、除湿と温度調節を行うことができる。加湿流路部５６内には加湿器６２が設けられている。分岐部５３、加湿流路部５６、無加湿流路部６７、または合流部５５のいずれかに少なくとも１カ所には、開閉器６３が設けられている。図１の例では、合流部５５に１つの開閉器６３が設けられている。

２．除加湿装置の構成要素
（冷却部）
冷却部５９は、吸気口５２から取り込まれた空気を冷却することにより除湿する機能を有するものである。冷却部５９は、例えば冷却コイル或いは冷却フィンに冷媒を流すことにより付近を通過する空気の温度を低下させるものである。空気中に含まれる水分は露点以下の温度に冷却されることにより冷却コイル或いは冷却フィンの表面に結露する。これにより空気中に含まれる水分の絶対量を減少させる。

（加熱部）
加熱部６０は、冷却部５９により冷却され除湿された導入流路部５４内の気体の温度を再度上昇させるものである。導入流路部５４内の空気の温度を上げることにより加湿器６２に導入される空気の温度が上昇するため、加湿効率が向上する。また、吸気口５２から取り込まれた空気の温度を下げることなく排気口５７から放出することができる。加熱方式としては、コイル或いはフィン等の熱交換器に不凍液等の熱媒体を通すことにより空気を温める方式、電熱線により空気を温める方式等種々の方式をとることができる。

（加湿流路部）
加湿流路部５６内には、少なくとも１つの加湿器６２が設けられている。加湿器６２の加湿方式としては、（１）ヒーターで水を加熱し、これにより発生する蒸気で加湿する蒸気（スチーム）式、（２）超音波振動等により水を霧化させて送風機を用いて霧を拡散させる噴霧式、（３）加湿部材に滴下した水に風を当てて気化させる気化式、（４）透湿膜で囲われた容器内に水を保持し透湿膜を蒸気の状態の水を透過させる透湿膜式などの各方式を用いることができる。この中でも噴霧式、気化式、および透湿膜式の方式は、省エネルギー性に優れるほか、湿度を上昇させる制御に対しての応答性に優れている。さらに気化式および透湿膜式は空気を均質に加湿できる点で優れている。さらに透湿膜式は、気化式のように風により水を吹き飛ばすことがないため空気中に不純物が放散されにくい点で好ましい。したがって、加湿用の水として純水を用いる必要がなく通常の上水道水を用いることができる。

透湿膜式の加湿器を構成する部材（加湿エレメント）について詳しく説明する。透湿膜式加湿器には１つ、又は直列或いは並列に並べられた複数の加湿エレメントにより構成される。加湿流路部５６を流れる空気の風量が大きい場合には加湿エレメントを並列に並べることにより圧力損失を下げることができるのでより高い加湿能力を確保することができる。一方、設置スペースが小さい場合は空気の流れ方向に対して加湿エレメントを直列に並べても良い。

加湿エレメントは、例えば樹脂製の薄板を中抜きにした形状の枠体に、該中抜き部分を覆うように多孔質シート（気体は透過するが液体は透過しないもの）を固定した部材が二枚一組で重ね合わせられたものである。この枠体と多孔質シートで囲まれた空間には水が保持されており、水から発生する水蒸気が多孔質シートを通り抜けて空気中に放散されるものである。加湿エレメントは空気の流れに対して多孔質シートが垂直になるように設置する。

加湿エレメントの給水方法別の種類としては、給水口のみを有したデッドエンドタイプと、給水口と排水口を有することにより水の循環が可能な通水タイプのものに分けられる。

デッドエンドタイプの加湿エレメントを使用した場合は、一定時間毎に加湿エレメント内部の水を排出する必要がある。水の排出頻度としては３時間以上２４時間以下、好ましくは５時間以上２０時間以下に１回の割合である。排出間隔が長すぎると水の中の析出物が加湿エレメント内部に溜まり加湿性能の低下につながるためである。一方、排出間隔が短すぎると排水回数が多くなり排水量も多くなるため経済的でない。加湿エレメントの寿命を長くするため純水・イオン交換水等を使用しても一層好ましい。

通水タイプの加湿エレメントを使用する場合には、使用時は排出口を閉じ水が出ないようにし、一定時間毎に排出口から水を排出することでエレメント内の水を入れ替えることが可能である。この場合の排出頻度はデッドエンドタイプと同様に、３時間以上２４時間以下、好ましくは５時間以上２０時間以下に１回の割合である。排出間隔が長すぎると加湿エレメント内部に析出物が溜まり、加湿性能が低下してしまうためである。一方、排出間隔が短すぎると排水回数が多くなり排水量も多くなるため経済的でない。

また通水タイプの加湿エレメントを使用する場合、排出口から常に水を供給し、加湿エレメント内の水を入れ替え続けることによって、加湿エレメントに水溶性ガス吸収フィルター（アンモニアガス等の水溶性ガスを溶け込ませるもの）の機能を持たせることもできる。

加湿エレメント内では、水の供給圧力を１ｋＰａ以上３０ｋＰａ以下、好ましくは２ｋＰａ以上２５ｋＰａ以下、さらに好ましくは３ｋＰａ以上２０ｋＰａ以下となるように調整することが望ましい。水の供給圧力が高すぎると、水圧により加湿エレメントが破壊するおそれがあるためである。逆に低すぎると、加湿エレメント内部に水が完全には満たされにくく、加湿不足になる可能性がある。水の供給方法としては供給圧力を調整するために貯水タンクを用いることができる。貯水タンクを用いるのではなく、水の供給経路に減圧弁を用いて調整することも可能である。

加湿エレメントの枠体の材質としては、剛性を有している材料であれば適宜のものが使用でき、例えばＡＢＳ、ポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロン、ＰＯＭ、ＰＰＳ、ポリ塩化ビニル、アクリル、ポリカーボネート等のプラスチックを使用することができる。枠体の形状は、その内部に水の流路を形成できるものであれば特に限定されないが、加湿器の単位容積あたりの防水透湿膜面積を大きくとるには、略矩形状とするのが好ましい。枠体の寸法は、製造すべき加湿器の大きさに応じて適宜設定することができる。枠体の厚みが薄いほど、加湿器の容積あたりの分離膜の面積が大きくなり加湿効率が高くなるが、０．５ｍｍよりも薄いと、圧力損失が高くなりすぎるとともに、枠体としての強度が不足して水圧により変形するという問題が生じる。

多孔質シートは、透湿機能を持つものであれば特に限定されず、各種の材料を用いることができるが、典型的には、透湿膜、防水透湿膜、あるいは透湿膜等と保護シートを積層したものを用いることができる。多孔質シートの透湿度は高いほど好ましいが、通常は、５，０００〜１５０，０００ｇ／ｍ^２・ｄａｙ、好ましくは１０，０００〜１００，０００ｇ／ｍ^２・ｄａｙ、さらに好ましくは２０，０００〜７０，０００ｇ／ｍ^２・ｄａｙである。透湿度の測定方法は、ＪＩＳ Ｌ １０９９−Ｂ１法による。

多孔質シートとして防水透湿膜を用いる場合は、高分子多孔質フィルムが好ましく使用される。このような高分子多孔質フィルムとしては、典型的には、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリテトラフルオロエチレン、ポリテトラフルオロエチレン／ヘキサフロロプロピレン共重合体、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン等の疎水性多孔質膜が挙げられるが、耐熱性、耐薬品性等の観点から多孔質ポリテトラフルオロエチレン膜が特に好ましい。多孔質ポリテトラフルオロエチレン膜は、厚み１〜１，０００μｍ、空孔率５〜９５％、孔径０．０１〜１５μｍの範囲のものが好ましく使用されるが、水蒸気透過性、耐水性、強度との兼ね合いから厚み２０〜２００μｍ、空孔率６０〜９０％、孔径０．１〜３μｍのものがより好ましい。また、このような多孔質ポリテトラフルオロエチレン膜は、延伸法、溶剤抽出法、キャスティング法などの従来公知の製法により製造することができるが、特に延伸法が、膜の強度に優れ、比較的製造コストが安いため好ましい。延伸法による多孔質ポリテトラフルオロエチレン膜の製造方法は、特開昭４６−７２８４号、特開昭５０−２２８８１号、特表平０３−５０４８７６号等の各公報に開示されている、従来公知の方法を用いることができる。また、多孔質ポリテトラフルオロエチレン膜は、片面又は両面に、上記公報に記載されているように、少なくとも一部が架橋されたポリビニルアルコール、酢酸セルロース、硝酸セルロース等の親水性ポリマーや、ポリアミノ酸、ポリウレタン樹脂、フッ素系樹脂、シリコーン系樹脂等の親水性樹脂の連続皮膜を設けて使用することもできる。さらに、多孔質ポリテトラフルオロエチレン膜は、上記公報に記載されているように、多孔質体骨格表面を撥水性及び撥油性を有する有機ポリマーで被覆し、かつ連続孔を残したものとして使用することも好ましい。例えば、ＷＯ９４／２２９２８号公報、ＷＯ９５／３４５８３号公報などに開示されているようなフルオロアルキルアクリレート及びフルオロアルキルメタクリレートを重合して得られるポリマーの水性エマルジョンをフッ素化界面活性剤（例えば、アンモニウムペルフロオロオクタノエート）を用いて形成し、それを多孔質ポリテトラフルオロエチレン膜に適用し、加熱することにより上記のような形態の膜が得られる。また、有機ポリマーとして、テトラフルオロエチレンと、アクリレート、メタクリレート、スチレン、アクリロニトリル、ビニル、アリル或いはアルケン等のモノマーとの二元又は三元以上のコポリマー、例えばフルオロアクリレート／テトラフルオロエチレン共重合体、フルオロアクリレート／ヘキサフルオロプロピレン／テトラフルオロエチレン共重合体も好ましく使用される。このようなコポリマーは耐汚染性、耐熱性、耐薬品性の点で優れ、かつ多孔質体骨格表面と強固に密着、結合するので好ましい。また、他の有機ポリマーとして、「ＡＦポリマー」（デュポン社の商品名）、「サイトップ」（旭硝子社の商品名）なども使用できる。これらの有機ポリマーを高分子多孔質膜の多孔質体骨格表面に被覆するには、例えば「フロリナート」（住友スリーエム株式会社社の商品名）などの不活性溶剤にこれらのポリマーを溶解させ、高分子多孔質膜に含浸させた後、溶剤を蒸発除去する等の方法で行う。

また、多孔質シートとして、防水透湿膜に、補強層として保護シートを積層したものを使用することもできる。この場合、保護シートとしては、織物、編物、不織布、ネット、発泡シート、多孔質フィルム等の形態とすることができるが、織布、編物、不織布が、補強効果に優れ、柔軟でコストが安いため好ましく用いられる。また、その材料としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ナイロン、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル等の樹脂材料や、金属、ガラス等を用いることができる。織物、編物、不織布等の繊維布帛を用いる場合は、芯鞘繊維を用いることも好ましい態様である。この場合、鞘部分に芯部分よりも低融点の樹脂材料を用いれば（例えば、芯部分にポリエステル、鞘部分にポリエチレンを用いる）、防水透湿膜と保護シートを熱融着積層する場合に融着加工が容易になる。保護シートを用いる場合、その厚みは５μｍ〜５ｍｍ、好ましくは１０μｍ〜１ｍｍ程度とすることが好ましい。厚みが５μｍ未満では保護シートの保護機能が不十分となり、５ｍｍを超えると防水透湿シートの厚みが厚くなり、加湿器が大型化してしまう。保護シートは、防水透湿膜の片面に積層しても、また両面に積層してもよいが、片面に保護シートを積層し、防水透湿膜を空気側に向けて使用するほうが加湿効率に優れているため好ましい。これは空気側が防水透湿膜の場合、空気側の拡散抵抗が低いため、防湿透湿膜を通過した水蒸気が空気中に速やかに拡散するためである。保護シートと防水透湿膜を積層する方法としては、防水透湿膜にグラビアパターンを施したロールで接着剤を塗布し、その上に保護シートを合わせてロールで圧着する方法、防水透湿膜に接着剤をスプレーし、その上に保護シートを合わせてロールで圧着する方法、防水透湿膜と保護シートを重ね合わせた状態で、ヒートロールにより熱融着する方法等、従来公知の方法を適宜用いることができる。接着剤を用いる場合、ウレタン、ポリプロピレン、ポリエチレン、エポキシ、シリコーン等の接着剤を用いることができる。防水透湿膜と保護シートの接着面積は、３〜９５％、好ましくは１０〜８０％である。接着面積が３％未満では防水透湿膜と保護シートとの接着強度が不十分となり、９５％を超えると十分な加湿性能が得られない。

枠体に多孔質シートを固定する方法としては、枠体を成形する際に多孔質シートと一体成型によって固定する方法（枠体がプラスチックの場合）、ウレタン、ポリプロピレン、ポリエチレン、エポキシ、シリコーン、溶剤、アクリル等の接着剤を用いて枠体に接着固定する方法、超音波融着、高周波融着、熱融着等の方法によって融着する方法（枠体が熱可塑性の材料である場合）を利用できる。固定方法として成型法を用いる場合、射出成型を用いれば、多孔質シートと枠体を同時に一体成形できるため特に好ましい。

（無加湿流路部）
無加湿流路部６７は、加湿流路部５６が加湿器を備えるのに対して加湿器が備えられていない流路である。したがって、導入流路部５４で除湿された空気は、加湿されることなく乾燥空気として通過する。加湿流路部５６と無加湿流路部６７とは合流部５５において連結され、排気流路部５８に連通している。

（開閉器）
上述したように、分岐部５３、加湿流路部５６、無加湿流路部６７、または合流部５５のいずれかに一つまたは複数の開閉器６３を設けられている。開閉器６３は、空気の流路を塞いだり解放したりすることにより空気の流通量を調節するものである。開閉器６３の機械的構成としてはスライド扉式、開閉扉式（ダンパー式）のものを使用することができる。分岐部５３に開閉扉式の開閉器６３を設置した場合、開閉器６３の角度によって、加湿流路部５６への空気の流通を全開放とするとともに無加湿流路部６７への空気の流通を遮断することができ、逆に、加湿流路部５６への空気の流通を遮断とするとともに無加湿流路部６７への空気の流通を全開放することもできる。もちろん、開閉器６３の角度を適宜調節することにより、加湿流路部５６への空気の流通量と無加湿流路部６７への空気の流通量の比率を調節することができる。開閉扉式の開閉器６３を合流部５５に設置した場合も同様に、開閉器６３の角度を適宜調節することにより、加湿流路部５６からの空気の流通量と無加湿流路部６７からの空気の流通量の比率、すなわち排気流路部５８に合流させる空気の混合比を調節することができる。

以上が本発明の除加湿装置の基本的構成要素の説明であるが、上記のほか、導入流路部５４内には送風機６１が設けられていてもよい。送風機６１により除加湿装置内の空気を効率的に流動させることができる。送風機６１を設置する場所に特に制限はないが、好ましくは導入流路部５４内および／または排気流路部５８内に設置される。送風機６１としては、シロッコファン、ターボファンなどを用いることができる。

導入流路部５４内に外気導入口６６を設けて必要によりフレッシュな空気を取り入れてもよい。なお、外部からの空気の温度および湿度をコントロールするため外気導入口６６は、冷却部５９よりも上流に設ける。

他方、排気流路部５８内には、スクリュー形状を有する静止混合機（スタティックミキサー：図示せず）を配置することにより、加湿空気と乾燥空気とを均一に混合することができる。

３．除加湿設備とその運転方法
図１に示したように、閉空間を構成する部屋５１に上記の除加湿装置を取り付けたものが除加湿設備である。部屋５１内に温度計および湿度計（図１では温湿度センサー６５）が設けられており、温度計により測定された温度情報が加熱部６０および／または冷却部５９にフィードバック（図１の例では、加熱部６０にフィードバック）されており、湿度計（図１の例では、温湿度センサー６５）により測定された湿度情報が開閉器６３（詳しくは、開閉器６３設けられた開閉制御装置６４）にフィードバックされている。このような構成によって、部屋５１内の温度を常にモニタリングしながら加熱部６０による加熱温度、および／または、冷却部５９による冷却温度を制御する。加熱温度および／または冷却温度を調整することにより、排気口５７から部屋５１内に供給される空気の温度を安定的に所望の値とすることができる。また、部屋５１内の湿度を常にモニタリングしながら開閉器６３を制御することにより、導入流路部５４から流れる空気のうち加湿流路部５６に供給する空気と無加湿流路部６７に供給する空気の比率を調節することができる。これにより、排気口５７から部屋５１内に供給される空気の湿度を安定的に所望の値とすることができる。

さらに、温度情報は、加熱部６０および／または冷却部５９だけでなく、開閉制御装置６４にもフィードバックしてもよい。また、湿度情報は、開閉制御装置６４だけでなく、加熱部６０および／または冷却部５９にもフィードバックしてもよい。このような構成にするのは、上述のように加湿器６２において気化熱による温度の低下が起こるため、排気口５７から部屋５１内に供給される空気の温度の変動要因となるのは、加熱部６０および／または冷却部５９だけでなく、加湿流路部５６への導入空気量も変動要因となるためである。したがって、温度および湿度をより安定的に所望の値とするためには、温度情報および湿度情報をより総合的に判断して加熱部６０および／または冷却部５９、開閉器６３にフィードバックすることが望ましい。

さらに望ましいフィードバックは、以下の通りである。除加湿設備は、目標温度および／または目標湿度を記憶する情報記憶手段（図示せず）をさらに備え、温度計により測定された温度と目標温度との差、および／または湿度計により測定された湿度と目標湿度との差が小さくなるように、加熱部および／または冷却部と、開閉器を制御することが望ましい。制御の内容は、情報記憶手段（マイコン等）予めに記憶させて自動制御により行うことが推奨される。

なお、無加湿流路部６７は加湿流路部５６との空気の流れのバランスが崩れないように設計する必要がある。すなわち、無加湿流路部６７の断面積は加湿流路部５６の断面積比で０．２倍以上３倍以下、好ましくは０．３倍以上２．５倍以下とすることが望ましい。無加湿流路部６７の断面積が小さすぎると加湿流路部５６へ空気が流れやすくなり、また無加湿流路部６７の断面積が大きすぎると無加湿流路部６７へ空気が流れやすくなるため、加湿空気と乾燥空気の混合量を制御しても所望の温度及び湿度の空気を安定的に供給することが困難になるためである。

部屋５１が半導体製造設備のようなクリーンルーム等である場合には、部屋５１に供給する空気のクリーン度を維持するため、ヘパ（ＨＥＰＡ）フィルターやウルパ（ＵＬＰＡ）フィルターを介して部屋５１内に空気を導入することが望ましい。

以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例によって制限を受けるものではなく、上記・下記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。

（実施例）
本発明の除加湿装置を使用して床面積が３８ｍ^２、室内高さが２．５ｍで容積が９５ｍ^３のクリーンルームを恒温恒湿にする試験を行った。クリーンルーム内の温湿度をモニターする温湿度センサー（株式会社チノーの温湿度計ＨＮ−ＣＱＡ）をクリーンルームの床からの高さが１．５ｍのところに取り付けた。クリーンルーム内の空気を除加湿装置の吸気口から取り込みつつ、外気導入口から外気も取り入れる構成とした。

導入流路部の上部は、クリーンルームの天井付近まで延ばし、天井付近で向きを変え、天井と平行にさらに延長した。天井付近での導入流路部の断面積は０．４ｍ^２とした。その先に、１つの操作制御機によって可動扉の角度を自在に調整できる分岐部であるダンパー（株式会社三功工業所の三方向ダンパーＥ１型）を取り付けた。ここで用いたダンパーは、１入力２出力のダンパーであり、可動扉は２つの出力方向に対してそれぞれ独立に設けられている。可動扉は電動アクチュエーターにより角度を調整した。

なお、１出力方向の可動扉に対して操作制御機が独立に１つ設けられているダンパーを使用すれば、加湿流路部に流れる空気の量と無加湿流路部に流れる空気の量をそれぞれ独立に制御することができる。

加湿流路部には透湿膜式加湿器の加湿エレメントとしてジャパンゴアテックス社製加湿エレメントＩＭＨ３３０を使用した。空気の流れ方向に対して加湿エレメントの通風面（多孔質シート面）が垂直となるようにして、加湿エレメントを６個（３列×２行の並列）配置し、さらにこれを直列に２段設けて合計１２個の加湿エレメントを配置した。加湿エレメント一つ当たりの加湿能力は、約１２００ｍｌ／時間（導入空気の条件：温度２３℃、湿度５６％、風量５４０ｍ²／時間）であり、多孔質シート面の通気有効面積は０．１７ｍ^２である。加湿エレメントを６個並列に設置した理由は、風量６８ｍ^３／分という除加湿装置の設計に適合させるためであり、加湿エレメント１個あたりの面内風速が６．７ｍ／秒になるようにした。加湿エレメントに供給した水は８時間毎に排水できるようにした。供給水は上水道水を使用した。水の供給には、精密減圧弁を用いた。これにより、加湿エレメントの給水口の水圧（ヘッド圧）を調整した。

加湿エレメントを通過した加湿空気と乾燥空気が下流で合流するようにダクト（排気流路部）を配管した。合流した空気は排出口に設けたヘパフィルターを介してクリーンルームに導入した。導入流路部、加湿流路部、無加湿流路部、排気流路部等を構成する各ダクトは、管外温度の影響を受けないようにするため周囲に断熱材を施した。

温湿度センサーからの温度のフィードバック、温湿度センサーからの湿度のフィードバックには、共に調整器（株式会社横河電機（株）製のＵＴ３２０）を使用して、温度、湿度共にＰＩＤ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ Ｉｎｔｅｇｒａｌ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ）制御を行った。上述のように、湿度用の調整器により導入流路部内の加熱部の温度を制御し、湿度用の調整器により可動扉の開閉角度を制御した。

以上の構成により、本発明の実施例におけるクリーンルームでは、温度２５℃ 湿度５０％に設定したところ、運転開始後２時間で恒温恒湿状態に達し、その後３カ月以上連続で温度精度２５±０．５℃、湿度５０±０．５％の恒温恒湿状態が保たれていることが確認できた。

なお、本発明の実施例におけるクリーンルームでは、非常に安定的な恒温恒湿運転ができたことのほか、除加湿装置の消費電力量が従来よりも低減する効果が得られた。図３は、除加湿装置の改造前（図２に示す参考例の除加湿装置）と改造後（本実施例における除加湿装置）における消費電力量の推移を示すものである。図３に示すように、除加湿装置の改造前では、日平均電力量が５４９．１ｋＷｈであったのが、試験開始日後１１日目に除加湿装置に改造を施して本発明の実施例における除加湿装置を構成して以降、日平均電力量が４６６．１ｋＷｈとなり約１５％の省エネルギーが実現した。

本発明の除加湿装置は、特に研究施設での恒温恒湿室、半導体製造工程若しくは細胞培養等における安定した恒温恒湿状態を必要とするクリーンルーム、ビル、病院、工場環境、家庭あるいは車両類などにおいて好適に用いられるものである。

５１ 部屋
５２ 吸気口
５３ 分岐部
５４ 導入流路部
５５ 合流部
５６ 加湿流路部
５７ 排気口
５８ 排気流路部
５９ 冷却部
６０ 加熱部
６１ 送風機
６２ 加湿器
６３ 開閉器
６４ 開閉制御装置
６５ 温湿度センサー
６６ 外気導入口
６７ 無加湿流路部
７０ 蒸気加湿器

Claims (11)

1. 吸気口から分岐部に至る導入流路部と、前記分岐部から合流部に至る加湿流路部と、前記分岐部から前記合流部に至る無加湿流路部と、前記合流部から排気口に至る排気流路部と、前記導入流路部内に設けられた冷却部および加熱部と、前記加湿流路部内に設けられた加湿器と、前記分岐部または前記加湿流路部または前記無加湿流路部または前記合流部のいずれかに設けられた開閉器とを有する除加湿装置。
2. 前記加湿器が、透湿膜を備えた加湿器である請求項１に記載の除加湿装置。
3. 前記透湿膜が多孔質ポリテトラフルオロエチレン膜である請求項２に記載の除加湿装置。
4. 前記加湿器は、前記透湿膜で画される空間と、該空間内に液体を連続供給する機構を有する請求項１〜３のいずれかに記載の除加湿装置。
5. 前記加湿器に難燃性樹脂を用いた請求項１〜４のいずれかに記載の除加湿装置。
6. 前記導入流路部に外気取り入れ口を備えた請求項１〜５のいずれかに記載の除加湿装置。
7. 前記導入流路部に送風機が設けられた請求項１〜６のいずれかに記載の除加湿装置。
8. 前記排気流路部に送風機が設けられた請求項１〜７のいずれかに記載の除加湿装置。
9. 前記開閉器が複数設けられた請求項１〜８のいずれかに記載の除加湿装置。
10. 閉空間に請求項１〜９のいずれかに記載の除加湿装置を備えた除加湿設備であって、前記閉空間内に温度計および湿度計が設けられており、前記温度計により測定された温度情報が前記加熱部および／または冷却部にフィードバックされており、前記湿度計により測定された湿度情報が前記開閉器にフィードバックされている除加湿設備。
11. 目標温度および／または目標湿度を記憶する情報記憶手段をさらに備えており、前記温度計により測定された温度と前記目標温度との差、および／または前記湿度計により測定された湿度と前記目標湿度との差が小さくなるように前記加熱部および／または冷却部と、前記開閉器を制御する請求項１０に記載の除加湿設備。

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