JP2014129903A - 蒸気式加湿器及びその排水制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】加熱タンク内におけるスケールの析出や付着を抑制しつつも、加熱源の加熱出力の変化による排水時の一時的な湿度低下を抑制する。
【解決手段】蒸気式加湿器１は、内部に水を貯留し、この水を加熱する加熱源２１を有する加熱タンク２と、加熱タンク２内に水を補給する給水タンク３と、加熱源２１の発熱量を調整する制御部５とを備える。制御部５は、加熱制御部６と排水制御部７とを有している。加熱制御部６は、指令部９から入力される指令値Ｓから加熱源２１の発熱量Ｑを求める。排水制御部７は、周期毎の排水量を発熱量Ｑに応じて増減するように制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、タンク内に貯留される水を加熱して蒸気を発生させる蒸気式加湿器及びその排水制御方法に関する。

従来から、タンクに貯留された水を加熱することにより、室内等の加湿に利用する蒸気を発生させる加湿器が知られている。このような蒸気式加湿器では、運転にともなって水が蒸発し、加熱タンク内の水位が徐々に下がるため、その水位低下を検知して水を補給する給水タンクが設けられる。この給水タンクが、加熱タンク内の水位を一定に維持するため、加熱タンク内では継続的に蒸気を発生することができる。

しかしながら、加熱タンク内では水の蒸発は進むが、水に含まれるカルシウムなどの不純物は蒸発しない。それゆえ、加熱タンク内の水に含まれる不純物は濃縮され、所謂スケールが析出することとなる。析出したスケールは、加熱タンクの内壁や加熱源に付着し、加湿性能の低下や加湿器自体の故障の原因となる。そこで、このような蒸気式加湿器では、加熱タンク内の水の不純物濃縮度を一定以下とすべく、加熱タンク内の水を定期的に排出する排水機能が搭載されている（特許文献１参照）。

特開２００１−１４１２６９号公報

ところで、排水が実施されて、加熱タンク内の水量が減少すると、給水タンクから加熱タンクへ水が補給される。通常、給水タンクの水は、加熱タンクの水よりも温度が低いため、給水タンクからの水の補給によって、加熱タンク内の水は冷却され、加熱タンク内の蒸気発生量が一時的に低下する。これにより、加熱タンクから排水処理を行う毎に空調を行っている部屋の湿度が一時的に低下する。

高精度な湿度制御が要求されるクリーンルームや工場などでは、例えば、湿度センサと指示調節計を組み合わせた湿度調節器を使って、加湿器の蒸気発生量を制御する場合が多い。この場合、空調を行っている室内が必要とする加湿量に応じて、蒸気式加湿器の加熱源の発熱量が制御されるため、室内への加湿量が低い場合には、加熱源の発熱量もそれに比例して低くなる。このような加熱源の発熱量が低い場合に、スケール除去のために加熱タンクから多量の水を排出すると、加湿量が多く発熱量が高い場合に比較して、給水タンクから補充された冷水により加熱タンク内の水が蒸気を発生する温度に達するまでの時間が長くなる。その結果、室内に対して供給する蒸気の量が減少している時間が長くなり、その間、室内の湿度を必要な値に維持することができない。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、加湿量が低く加熱源の発熱量が低いい場合に加熱タンク内の排水処理が行われても、空調対象の湿度低下時間を最小限に抑えることができる蒸気式加湿器および蒸気式加湿器の排水制御方法を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の蒸気式加湿器は次の構成を備えることを特徴とする。
（１）内部に貯留した水を加熱する加熱源を有し、この加熱源によって発生した蒸気を空調対象の空間に送出する加熱タンク。
（２）加熱タンク内へ水を補給する給水タンク。
（３）空調対象の空間への加湿量に応じて、加熱源が発生する熱量を制御する加熱制御部。
（４）加熱タンク内から水を定期的に排出する排水装置。
（５）排水装置による排水量を、加熱源の発熱量に応じて増減するように制御する排水制御部。

排水制御部は、加熱源の発熱量が低いほど１回当たりの排水量を少なくするか、排水周期を長くするか、あるいはその両者を組み合わせて実行することができる。

排水制御部は、排水装置の１回当たりの最小排水量を記憶する記憶部と、加熱源の発熱量に従って計算した１回当たりの排水量が、最小排水量を超えているか否かを判定する判定部を有するものであっても良い。この場合、加熱源の発熱量に従って計算した１回当たりの排水量が、排水装置の１回当たりの最小排水量を超えるときは、発熱量に応じて１回当たりの排水量を増減する。計算した１回当たりの排水量が排水装置の１回当たりの最小排水量以下の場合は、排水量を最小排水量とした上で、発熱量に応じて排水周期を増減する。

排水制御部は、空調対象の空間についての所定の許容範囲を持った要求湿度を記憶する要求湿度記憶部を備え、空調対象の空間の湿度が、許容範囲となるように、定期的な排水量を制御するようにしてもよい。

加熱タンクと給水タンクとは補給水管によって連通され、少なくとも、給水タンクまたは補給水管のいずれかに、給水タンクから加熱タンクへ補給される水を予熱する予熱手段を設けてもよい。

これらの特徴を有する蒸気式加湿器の排水制御方法も本発明の一態様である。

本発明によれば、加湿量が低い場合に加熱タンク内の排水処理が行われても、空調対象の空間の湿度が低下する時間を最小限に抑えることができる。これにより、スケール除去のために定期的に排水を行いながらも、要求された範囲を大幅に逸脱することがない高精度な湿度制御を実現できる。

第１の実施形態に係る蒸気式加湿器の概略構成を示す模式図である。 第１の実施形態に係る制御部の構成を示すブロック図である。 第１の実施形態に係る排水処理を示すフローチャートである。 第１の実施形態における排水処理の作用を説明するための図である。 第２の実施形態に係る制御部の構成を示すブロック図である。 第２の実施形態における排水処理の作用を説明するための図である。 第３の実施形態に係る制御部の構成を示すブロック図である。 第３の実施形態に係る排水処理を示すフローチャートである。 第３の実施形態の排水処理における、発生熱量に対する排水量及び排水周期の関係を示す図。 補給水管に予熱部を設けた蒸気式加湿器の概略構成を示す模式図である。

以下、本発明に係る蒸気式加湿器について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
（第１の実施形態）
（１）構成
図１に示すように、本実施形態に係る蒸気式加湿器１は、加熱タンク２、給水タンク３、補給水管１１、均圧管１２、排水管１３、および制御部５を備えている。

加熱タンク２は、内部に水を貯留する略円筒状の容器である。加熱タンク２には、タンク内の水を加熱する加熱源２１が配設される。この加熱源２１から水に熱エネルギーが供給され、水が気化することによりタンク内に蒸気が発生する。加熱タンク２の天井面には、タンク内で発生した蒸気を加熱タンク２外へ放出するための蒸気孔２２と、この蒸気を空調対象の室内や、他の空調機器に導入するためのホース２３が設けられている。

加熱タンク２の下部には、加熱タンク２内に貯留される水をタンク外へと排出するための排水管１３が設けられている。この排水管１３には、排水を規制する開閉弁４が設けられている。加熱タンク２の形状は、円筒状に限るものでなく、水を貯留でき、加熱源２１が配設できるものであればどのようなものでもよい。

加熱源２１は、加熱体２１ａと、その加熱出力を調整する熱量調整部２１ｂを有する。加熱体２１ａと熱量調整部２１ｂは、図１のように一体としてもよいし、分離して設けてもよい。熱量調整部２１ｂは、加熱タンク２の外部に配置された制御部５と接続されている。加熱体２１ａは、加熱タンク２内の水中に配置されている。加熱源２１としては、例えば、シーズヒータ、加熱コイル、水に電力を与えて直接加熱する電極棒などを使用することができる。

給水タンク３は、加熱タンク２へ供給する水を貯留する容器である。給水タンク３と加熱タンク２とは、補給水管１１と均圧管１２の２系統の管によって連通している。補給水管１１は、一端が給水タンク３の底面に接続されるとともに他端は加熱タンク２の側面に接続され、給水タンク３から加熱タンク２に水が流入可能となっている。均圧管１２は、一端が給水タンク３の天井面に接続され、他端は加熱タンク２の側面上部に接続されている。この均圧管１２により、加熱タンク２内と給水タンク３内の空気圧は均等に分配されることになり、両タンク内の水位は等しくなる。

給水タンク３の内部には、給水タンク３内の水位を一定に維持するように、外部からの給水量を規制する自動給水栓３１が設けられている。この自動給水栓３１は、例えば、水位に応じて上下する浮き子の動作に連動して弁の開度が調整されるボールタップ給水方式の給水栓である。給水タンク３は、加熱タンク２の水位が低下すると、両タンクの水位を一致させるように補給水管１１を介して加熱タンク２へ水を流入させて水位が低下する。自動給水栓３１は、この水位低下を検出し、給水タンク３内の水位を所定の水位に戻すように外部から水を取り込む。このようにして、給水タンク３は加熱タンク２内の一定水位に維持する。

排水管１３は、一端が加熱タンク２の下部に接続され、他端は蒸気式加湿器１の外部へと引き出されている。この排水管１３には加熱タンク２内の水の排出を規制する排水弁４が設けられている。排水弁４は、制御部５によって開閉操作若しくは開度調整が行われる。この排水弁４としては、例えば、電磁弁を使用することができる。これらの配水管１３及び排水弁４が本件発明における排水装置に相当する。

指令部９は、蒸気式加湿器１で発生させる蒸気発生量、すなわち加湿量を指定する指令値Ｓを生成または保持するものである。この指令部９は、例えば、湿度検知手段と目標湿度設定手段を備えた湿度調整器である。指令部９は、検知した湿度と設定された目標湿度に基づき、空調対象の空間に必要な蒸気の量を求め、求めた蒸気の量に応じた指令値Ｓを出力する。制御部５は、指令値Ｓに基づいて、加熱源２１の加熱制御と加熱タンク２から水の一部を排出する排水処理を制御するものである。

指令値Ｓは、空調を行う部屋の湿度を％などの数値で具体的に指定するものであっても良いし、「高、中、低」や数字などで段階的に目標湿度を指定するものでも良い。更に、蒸気発生量を直接指定するものや、蒸気式加湿器１の加熱源２１の発熱量を段階的あるいは直接的に指定したり、シーズヒータなどの電力量を直接指定するものであっても良い。

本実施形態では、指令部９は、蒸気式加湿器１の外部に設けられる湿度調整器を用いているが、このような態様に限定するものではなく、例えば、蒸気式加湿器１に制御部５とは別に設けてもよいし、制御部５内に設けてもよい。時間帯毎の蒸気発生量を予め記憶しておき、時間に応じて指令値Ｓを出力するようにしてもよい。

制御部５の詳細構成について、図２のブロック図を用いて説明する。制御部５は、加熱制御部６と排水制御部７とを有している。加熱制御部６および排水制御部７は、例えば、専用の電子回路若しくは所定のプログラムで動作するマイクロコンピュータ（マイコン）から構成する。

加熱制御部６は、要求される加湿量に応じて加熱源２１の発熱量を操作する処理部である。本実施形態では、指令値Ｓから加熱源２１の発熱量Ｑを求め、加熱体２１ａの発熱量がその値Ｑとなるように、熱量調整部２１ｂは加熱体２１ａに対して制御指令を出力する。この求められた発熱量Ｑは、加熱制御部６から排水制御部７に入力される。

熱量調整部２１ｂが加熱体２１ａに対して出力する制御指令としては、使用される加熱源２１によって異なる。例えば、加熱源２１がシーズヒータの場合には電流量や電力量であり、加熱源２１が加熱コイルなどの場合には、コイルに供給する蒸気量である。

排水制御部７は、加熱源２１の発熱量Ｑに応じて、加熱タンク２からの排水を制御する。この排水制御部７は、排水量決定部７１、排水装置操作部７３、タイマ部７４、記憶部７５を有している。

排水量決定部７１は、加熱制御部６から入力される発熱量Ｑに応じて、各排水周期における１回当たりの排水量を決定する。排水量は、発熱量Ｑの大きさに従って増減するように構成する。例えば、発熱量Ｑａにおける排水量がＨａの場合、値Ｑａよりも小さい発熱量Ｑｂの場合の排水量Ｈｂは、Ｈａよりも小さくする。逆に、値Ｑａよりも大きい発熱量Ｑｃの場合の排水量Ｈｃは、Ｈａよりも大きくする。この排水量決定部７１は、決定した排水量を、排水装置操作部７３に出力する。

排水周期は、加熱タンク２の大きさ等の仕様、空調対象の空間に求められる目標湿度、および想定される排水量に基づいて、蒸気式加湿器の設計時やユーザーが決定し、固定値として予め記憶部７５に記憶させておく。排水周期をできるだけ短くし、定期的な排水を頻繁に行うようにすることで、１回の排水量を少なくできるが、あまり排水周期を短くすると水の補給頻度が高くなり、その間加熱タンク内が低温になって蒸気が発生し辛くなるので、タンク内に蓄積するスケールなどの不純物の濃度を考慮して、適切な周期を決定する。

排水装置操作部７３は、排水量決定部７１から入力される排水量および記憶部７５から入力される排水周期に従って、タイマ部７４を参照して、排水管１３に設けられた排水弁４の開閉タイミング及び開放時間を調整する。

（２）作用
次に、以上のような構成を有する本実施形態の作用について、図３および図４を用いて詳細に説明する。図３は、本実施形態に係る排水処理のフローチャートである。

先ず、室内の湿度を希望する値とするために必要な蒸気発生量を示す指令値Ｓが、指令部９から加熱制御部６に入力される（ステップ０１）。加熱制御部６は、入力された指令値Ｓを満たすために必要な加熱源２１の発熱量Ｑを求める（ステップ０２）。次に、加熱制御部６は、熱量調整部２１ｂを操作して加熱体２１ａの発熱量を値Ｑに設定する（ステップ０３）とともに、求めた発熱量Ｑを排水制御部７の排水量決定部７１へと通知する。

このステップ０１〜０３により、加熱源２１は値Ｑで発熱し、加熱タンク２からは指令値Ｓに対応した量の蒸気が発生する。この蒸気を加湿対象の室内に供給することにより、指令値Ｓに対応した湿度で室内の空調を行うことが可能となる。

次に、排水量決定部７１は、加熱制御部６から入力された発熱量Ｑに基づき、周期毎の排水量を決定する（ステップ０４）。排水量は発熱量Ｑが大きければ多く、発熱量Ｑが少なければ少なくなるように決定される。この排水量は、排水量決定部７１から排水装置操作部７３へと入力される。

排水量決定部７１による排水量の決定は、比例関係に限らず、発熱量Ｑと排水量が増加関数の関係にあれば良い。加熱タンク２内の水の温度上昇は、発熱量Ｑのみに依存するのでなく、加熱タンク２の構成、材質、周囲の環境などによっても左右されるので、それを考慮して、発熱量Ｑに対する排水量を決定する。

排水装置操作部７３が、排水量決定部７１から入力される排水量および記憶部７５から入力される排水周期に従って、タイマ部７４を用いた時間管理を行いつつ、排水弁４を開閉操作することにより加熱タンク２内から排水管１３を介して水を排出する（ステップ０５）。

図４を用いて、加熱源２１の発熱量Ｑが「大」から「小」に変化した場合の室内湿度の変化について説明する。図４では、蒸気式加湿器１が加湿対象の室内湿度を要求湿度Ｗで一定とするように加湿運転を行いつつ、定期的な排水処理を行っている。図４は発熱量と周期毎の排水量及び対象室内の湿度の変化を説明するための概念図である。

（ａ）は、発熱量Ｑが大きい場合に周期Ｔ、周期毎の排水量Ｌとして排水処理を行った場合の加湿対象室内の湿度変化を示している。排水処理毎に、室内湿度が下降点Ａまで落ち込んだ後、要求湿度Ｗまで回復するまでの時間はＢである。次の排水処理までの期間Ｃについては、室内の湿度は要求湿度Ｗに維持されている。

（ｂ）および（ｃ）は、発熱量Ｑが（ａ）と比較して小さい場合の湿度変化を示している。（ｂ）は、本実施形態の排水制御方法で排水処理を行った場合であり、発熱量Ｑの減少に従って周期毎の排水量をＬ’と小さくしている。これにより、排水後の給水タンク３から加熱タンク２への水の補給量が減少する。その結果、加熱タンク２の水温の低下幅が抑えられることになり、室内湿度の下降点Ａ’は発熱量Ｑが大きい場合のＡよりも高くなる。従って、加熱源２１の発熱量が減少していても、下降点Ａ’からの回復時間Ｂ’は、（ａ）とほぼ変わらずＢとなり、次の排水処理までの期間Ｃ’も（ａ）とほぼ変わらない。すなわち、発熱量Ｑの低下の影響を受けずに排水処理ができている。

一方、（ｃ）は本実施形態の排水制御方法を用いず、発熱量Ｑの変動に対して排水周期と排水量を一定とした場合を示している。この場合、排水量はＬであるため、下降点Ａ’’は（ａ）と変わらずＡであり、発熱量Ｑの低下に対応して加熱源２１の発熱量が低下しているため、回復時間Ｂ’’は、（ａ）の回復時間Ｂよりも長くなってしまう。また、回復時間が延びたことで、次の排水処理までの期間Ｃ’’は短くなってしまう。すなわち、発熱量Ｑの低下の影響で湿度精度が悪化している。

（３）効果
以上のように、本実施形態に係る蒸気式加湿器１では、加熱源２１の発熱量Ｑの変動に従って、定期的な排水処理の排水量を増減するようにしたことにより、発熱量Ｑの減少によって加熱タンク２内の発熱量が減少した場合であっても、これにともなう蒸気発生量の低下を抑えることができ、要求湿度Ｗに対してより近い範囲で加湿運転をすることができる。

（第２の実施形態）
（１）構成
第１の実施形態は、排水周期を一定とし、排水量を可変とする定排水周期方式であるのに対し、第２の実施形態は、１回当たりの排水量を一定とし、排水周期を可変とする定排水量方式としたことを特徴とする。具体的には、図５に示すように、排水制御部７に周期決定部７２を設けるとともに、記憶部７５には予め設定した排水量を記憶する。他の構成は、第１の実施形態と同一の構成であるため、同一符号を付して詳細な説明を省略する。

周期決定部７２は、加熱制御部６から入力される発熱量Ｑに応じて、排水処理の実行間隔である排水周期を決定する。この周期決定部７２は、発熱量Ｑに変動があった場合に、排水周期を発熱量Ｑの増減に反比例するように変動させる。排水量決定部７１による排水周期の決定は、反比例に限らず、発熱量Ｑと排水周期が減少関数の関係にあれば良い。周期決定部７２で決定された排水周期は、排水装置操作部７３に入力される。

周期毎の排水量は、加熱タンク２の大きさ等の仕様、空調対象の空間に求められる目標湿度、および想定される排水周期に基づいて、蒸気式加湿器１の設計時あるいはユーザーによって決定され、予め記憶部７５に記憶しておく。１回の排水量が少なすぎると、排出時に加熱タンク２内から安定してスケールを排除できない恐れがあるため、排水量は、少なすぎず安定したスケール排除が見込める量とする。記憶部７５に記憶された排水量は、排水装置操作部７３へ入力される。

（２）作用
本実施形態の排水処理の手順について、図３を援用して説明する。図３は、第１の実施形態のフローチャートであるが、本実施形態では、ステップ０４の処理が、排水量の決定から排水周期の決定に変更となる。

指令部９から指令値Ｓが加熱制御部６に入力される（ステップ０１）、加熱制御部６は、入力された指令値Ｓを満たすために必要な加熱源２１の発熱量Ｑを求める（ステップ０２）。次に、加熱体２１ａの発熱量が値Ｑとなるように、熱量調整部２１ｂを操作する（ステップ０３）。このとき、加熱制御部６は、求めた発熱量Ｑを周期決定部７２へと通知する。

次に、周期決定部７２は、発熱量Ｑの大きさに従って、排水周期を決定する（ステップ０４）。排水周期は、発熱量Ｑの増減に反比例するように決定する。決定された排水周期は、周期決定部７２から排水装置操作部７３へと入力される。

排水装置操作部７３は、周期決定部７２から入力される排水周期および記憶部７５から入力される排水量に従って、タイマ部７４を用いた時間管理を行いつつ、排水弁４を開閉操作することにより加熱タンク２内から排水管１３を介して水を排出する（ステップ０５）。

図６を用いて、加熱源２１の発熱量Ｑが「大」から「小」に変化した場合の室内湿度の変化について説明する。図６の（ａ）および（ｃ）は、第１の実施形態で説明した図４の（ａ）および（ｃ）と同じ内容であるため、その説明は省略する。

図６の（ｂ）は、排水量を一定として発熱量Ｑに応じて排水周期を変動させて排水処理を行った場合の室内の湿度変化を示している。発熱量Ｑが減少したため、排水周期はＴよりも長いＴ’と変動している。この場合、排水量はＬであるため、排水による室内湿度の下降点Ａ’はＡとほぼ変わらない。また、発熱量Ｑが低下しているため、下降点Ａ’からの回復時間も（ａ）のＢに比べて長いＢ’となる。

しかし、排水周期をＴよりも長いＴ’としたことで、湿度回復後、次の排水処理までの期間Ｃ’は、（ａ）（ｃ）のＣやＣ’ ’よりも長くなる。これにより、（ｃ）の場合、つまり発熱量Ｑの変動に対して排水周期と排水量を一定とした場合と比較して、対象室内の湿度が、要求湿度Ｗを下回る回復時間は同じで、要求湿度Ｗが維持されている時間の割合が長くなる。これにより、（ｂ）では、排水周期Ｔ’における要求湿度Ｗの維持時間を長く確保でき、平均誤差は（ｃ）の場合よりも少ない。

（３）効果
以上のように、本実施形態に係る蒸気式加湿器１では、排水周期を発熱量Ｑの増減に反比例するように変化させることにより、加熱源２１の発熱量Ｑが減少した場合に排水処理を行っても、長い時間で比較すると、排水処理に伴う湿度の低下を、発熱量が高い場合と同程度に抑えることができる。

（第３の実施形態）
（１）構成
第３の実施形態は、第１の実施形態で説明した定排水周期方式と、第２の実施形態で説明した定排水量方式とを組み合わせたものである。そのため、排水制御部７には、排水量決定部７１と周期決定部７２の両方が設けられている。更に、定排水量方式と定排水周期方式とを切り替えるために、最小排水周期と各周期の最小排水量とを記憶する記憶部７５と、この最小排水量と排水量決定部７１が決定した排水量とを比較する判定部７６が設けられている。

本実施形態において、最小排水量とは、第２の実施形態において採用した固定の排水量であり、加熱タンク２内の水に含まれる不純物濃縮度を一定以下にできるとともに、加熱タンク２内に析出したスケールを安定して外部へ排水するために最低限必要な排出量である。

最小排水周期とは、第１の実施形態において予め設定した固定の排水周期であり、湿度の低下という観点からは、ある発熱量Ｑｘにおいて、最小排水量で排水した場合でも、それよりも高い発熱量と比較して、湿度の低下が同程度に押さえられる周期を言う。また、不純物の除去の観点からは、この最小排水周期は、最小排水量のときでも不純物濃度を許容の範囲以下にできる最小の周期とすることができる。すなわち、湿度低下及び不純物濃縮度の両者の許容範囲は、加湿対象の種類によって異なることから、これらの観点を勘案して、最小排水周期を予め決定し、記憶部７５に記憶する。

（２）作用
本実施形態の排水処理の作用について、図７、図８、および図９を用いて説明する。
図８のフローチャートに示すように、まず、指令部９から蒸気発生要求量を指す指令値Ｓが加熱制御部６に入力される（ステップ１１）と、加熱制御部６は、この指令値Ｓに基づいて、加熱源２１の発熱量Ｑを算出する（ステップ１２）。次に、加熱制御部６は、熱量調整部２１ｂを操作して加熱体２１ａの発熱量を値Ｑに設定する。（ステップ１３）。同時に、加熱制御部６は、求めた発熱量Ｑを排水制御部７へと通知する。

排水量決定部７１は、加熱制御部６から入力される発熱量Ｑに応じて周期毎の排水量を算出し（ステップ１４）これを判定部７６へ入力する。判定部７６は、排水量決定部７１から排水量が入力されると、その排水量が記憶部に保持されている最小排水量よりも大きいか否かを判定する（ステップ１５）。

判定の結果、排水量決定部７１から入力した排水量が、最小排水量よりも大きい場合（ステップ１５のＹＥＳ）、排水装置操作部７３に対して、排水量決定部７１から排水量が入力されるとともに、記憶部７５から最小排水周期が入力される（ステップ１６）。

この場合、図９でいうと、発熱量Ｑが最小排水量に対応するＱ_ｘよりも大きい（図の右側）場合を示している。ここでは、排水周期を一定として、排水量を発熱量Ｑに応じて可変とする定排水周期方式となる。すなわち、発熱量Ｑが大きくなり、加熱タンク内の発生蒸気の量が増加し、加熱タンク２内の水の不純物濃縮度の上昇率が高まっても、これにともなって排水量を増加しているため、タンク内の水の不純物濃度を一定以下に維持することができる。

一方、排水量決定部７１から入力した排水量が、最小排水量以下の場合（ステップ１５のＮＯ）、排水装置操作部７３に対して、記憶部７５から最小排水量が入力され、周期決定部７２から発熱量Ｑと最小排水量に従って求められた排水周期が入力される（ステップ１７）。この場合、図９でいうと、発熱量ＱがＱ_ｘ以下（図の左側）の場合を示している。ここでは、排水量を最小排水量に固定し、発熱量Ｑに対応して排水周期を可変とする定排水量方式となる。これにより、発熱量Ｑが低下しても、排水周期毎の排水量は必ず最小排水量以上が確保されると共に、排水周期を長くすることで、発熱量が多い場合と同程度に湿度低下を押さえることができる。

このようにして、排水量と排水周期が決定した後は、排水装置操作部７３は決定された排水周期および排水量に従って、タイマ部７４を用いて時間管理を行いつつ、排水弁４の開閉操作することにより、加熱タンク２内から排水管１３を介して水を排出する（ステップ１８）。

（３）効果
本実施形態では、排水処理における排水周期毎の排水量が、最小排水量未満とならないため、周期毎の排水量が少なすぎることによりよって起こるスケール残存を防止できる。これにより、排水処理によって、より確実にスケールの析出や付着を防止することができる。

また、最小排水量を超えると、排水量が少なすぎることによるスケールの残存問題は起こらないため、定排水周期方式すなわち発熱量Ｑの上昇に応じて排水量を増加させる排水方式に切り替わる。これにより、発熱量Ｑが上昇し、加熱タンク２内の発生蒸気の量が増加しても、発熱量Ｑに対応して排水量が増加するため、タンク内の不純物濃度を一定以下に維持することができる。

また、発熱量Ｑの変化に応じて周期毎の排水量を求め、この排水量が最小排水量を超えるか否かを判断する処理は、電子回路やマイコンなどを使えば、容易に実現できる。本実施形態は、電子回路やマイコンなどを使って発熱量Ｑの変化を常時モニタリングすることにより、発熱量Ｑの変動に応じてリアルタイムで両方式を切り替えつつ加湿運転できる。すなわち、高精度な湿度制御が求められる空調対象で多く用いられる湿度調整器などに代表される指令部９との親和性が高い。そのため、このような指令部９と組み合わせて使用することにより、高精度な湿度制御の実現を可能とする。

（他の実施形態）
本発明の実施形態は、上記実施形態に限定されるものではなく、下記の様な他の実施形態も包含する。

（１）図１０に示すように、加熱タンク２と給水タンク３に接続され、給水タンク３から加熱タンクへ供給される水の流路となる補給水管１１に、補給される水を予熱する予熱装置１４を設けてもよい。定期的な排水処理にともなう一時的な湿度低下は、給水タンク３から加熱タンク２に補給される水の温度が、加熱タンク２内の水の温度に比べて低いことに起因する。従って、給水タンク３から加熱タンク２へ補給される水の温度を予熱することにより、排水処理にともなう加熱タンク２内の温度低下、すなわち排水時の湿度低下量を抑制でき、より目標湿度に近い範囲において湿度制御をすることができる。なお、予熱装置１４としては、例えば、シーズヒータや加熱コイルなど公知の手段を使用することができる。

（２）前記の各実施形態は、要求湿度が一定値であると想定したものであるが、本発明は、要求湿度が一定値の蒸気式加湿器１に限らない。通常の空調では、「高、中、低」などのように許容範囲を有する湿度制御が行われることも多く、そのような湿度制御にも本発明は適用可能である。特に、許容範囲を有する湿度制御を行う場合に、記憶部７５に許容範囲の上限値または中間値を記憶させておき、湿度が上限値や中間値にある場合に排水処理を行うことで、排水処理により低下した湿度が許容範囲の下限値に復帰する時間を短くすることができる。

（３）許容範囲を有する湿度制御を行う場合に、周期毎の排水量が多い場合、排水時の湿度低下が大きくなり、加湿対象の室内湿度が要求湿度範囲の下限を下回ることがある。そこで、記憶部７５に、許容範囲の下限値と、発熱量に対する排水量の湿度低下量を記憶させておき、湿度の低下が許容範囲の下限値以上となるように、発熱量に対する排水量を制御する。これにより、如何なる発熱量であっても、その排水量を室内湿度が許容範囲内となるようにでき、許容範囲を割り込むことが許されない湿度管理が求められる対象室内でも、本発明を使用できる。

（４）上記説明では、加熱制御部６が指令値Ｓから求めた発熱量Ｑを、排水制御部７に入力したが、指令値Ｓと発熱量Ｑに比例関係があれば、加熱制御部６が求めた発熱量Ｑに代えて、指令値Ｓを排水制御部７へ入力するようにしてもよい。

（５）本明細書において、本発明に係る複数の実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであって、発明の範囲を限定することを意図していない。具体的には、各実施の形態を全て又はいずれかを組み合わせたものも包含される。これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の範囲を逸脱しない範囲で、種々の省略や置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１ 蒸気式加湿器
１１ 補給水管
１２ 均圧管
１３ 排水管
１４ 予熱装置
２ 加熱タンク
２１ 加熱源
２１ａ 加熱体
２１ｂ 熱量調整部
２２ 蒸気孔
２３ ホース
３ 給水タンク
３１ 自動給水栓
４ 排水弁
５、５０ 制御部
６ 加熱制御部
７ 排水制御部
７１ 排水量決定部
７２ 排水周期決定部
７３ 排水装置操作部
７４ タイマ部
７５ 記憶部
７６ 判定部
９ 指令部
Ｓ 指令値
Ｑ 発熱量

Claims (7)

1. 内部に貯留した水を加熱する加熱源を有し、この加熱源によって発生した蒸気を空調対象の空間に送出する加熱タンクと、
   前記加熱タンク内へ水を補給する給水タンクと、
   前記空調対象の空間への加湿量に応じて、前記加熱源が発生する熱量を制御する加熱制御部と、
   前記加熱タンク内から水を定期的に排出する排水装置と、
   前記排水装置による排水量を、前記加熱源の発熱量に応じて増減するように制御する排水制御部と。
   を備えること、を特徴とする蒸気式加湿器。
2. 前記排水制御部は、
   前記定期的な排水において、前記加熱源の発熱量が低いほど１回あたりの排水量を少なくするか、排水周期を長くするか、あるいはその両方を組み合わせて制御することを特徴とする請求項１に記載の蒸気式加湿器。
3. 前記排水制御部は、
   前記排水装置の１回当たりの最小排水量を記憶する記憶部と、
   前記加熱源の発熱量に従って計算した１回当たりの排水量が、最小排水量を超えているか否かを判定する判定部と、を有し、
   前記判定部により、１回当たりの排水量が、最小排水量を超えていると判定された場合には、排水周期を一定として、１回当たりの排水量を前記加熱源の発熱量に応じて増減し、
   前記判定部により、１回当たりの排水量が、最小排水量以下であると判定された場合には、１回当たりの排水量を最小排水量で一定とし、排水周期を前記加熱源の発熱量に応じて増減することを特徴とする請求項１または２に記載の蒸気式加湿器。
4. 前記排水制御部は、
   前記空調対象の空間についての所定の許容範囲を持った要求湿度を記憶する要求湿度記憶部を備え、
   前記空間の湿度が、許容範囲となるように、定期的な排水量を制御することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の蒸気式加湿器。
5. 前記加熱タンクと給水タンクとは補給水管によって連通され、
   少なくとも、給水タンクまたは補給水管のいずれかに、給水タンクから加熱タンクへ補給される水を予熱する予熱装置を設けたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の蒸気式加湿器。
6. 内部に貯留した水を加熱する加熱源を有し、この加熱源によって発生した蒸気を空調対象の空間に送出する加熱タンクと、
   前記加熱タンク内へ水を補給する給水タンクと、
   前記加熱タンク内から水を定期的に排出する排水装置と、
   前記空調対象の空間への加湿量に応じて加熱源の発熱量を制御する加熱制御部と、
   を備える蒸気式加湿器の排水制御方法であって、
   前記排水装置による排水量を、加熱源の発熱量に応じて増減することを特徴とする蒸気式加湿器の排水制御方法。
7. 前記排水装置の１回当たりの最小排水量と、加熱源の発熱量に従って計算した周期毎の排水量とを比較して、発熱量に基づいて計算した周期毎の排水量が最小排水量を超えている場合には、周期毎の排水量を前記加熱源の発熱量に応じて増減し、
   発熱量に基づいて計算した周期毎の排水量が最小排水量以下の場合には、周期毎の排水量を最小排水量とした上で、排水周期を前記加熱源の発熱量に応じて増減すること、を特徴とする請求項６に記載の蒸気式加湿器の排水制御方法。

Images