JP2016217560A - 加湿ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】 狭小なスペースに設置して蒸気加湿ができる加湿ユニットを得る。【解決手段】 空調用空気と蒸気を混合させる加湿用チャンバボックス１と、空調用空気にて２つの旋回流Ｆ、Ｇを発生させて蒸気と混合させる混合機構２と、を備える。混合機構２が、空調用空気を第１分流空気Ａと第２分流空気Ｂと第３分流空気Ｃとに分岐させかつ第１分流空気Ａにて第１旋回流Ｆを発生させる分岐部材３と、第１旋回流Ｆの下流域へ流れ出た第１分流空気Ａに向かって第３分流空気Ｃを流れ込ませる第１ガイド部４と、第１旋回流Ｆの下流域へ流れ出た第３分流空気Ｃとすれ違うように第２分流空気Ｂを流れ込ませて第２旋回流Ｇを発生させる第２ガイド部５と、を備える。【選択図】図４

Description

本発明はオフィスやホテルの空調において、天井内に設置される空気調和機やダクトに接続して使用する加湿ユニットに関するものである。

蒸気を用いて空調用空気を加湿する場合、蒸気が空調用空気に吸収されるまでの蒸発吸収距離が長いため、長大な加湿スペースが必要であった。

特開２００４−２４５５３８号公報

そのため、天井内の狭小なスペースで使用されるファンコイルユニットのような小型の空気調和機のみでは、蒸気加湿を行うことが困難であった。

本発明は上記課題を解決するため、内部で空調用空気と蒸気を混合させて前記空調用空気を加湿するための加湿用チャンバボックスと、前記空調用空気にて前記蒸気を包みつつ前記空調用空気にて２つの旋回流を発生させて前記蒸気と混合させるように前記加湿用チャンバボックスに設けられた混合機構と、を備えたことを最も主要な特徴とする。

請求項１と請求項２の発明によれば、空調用空気にて蒸気を包みつつ空調用空気にて２つの旋回流を発生させて蒸気と混合させるので、空調用空気への蒸気吸収が促進されて単位時間当たりの蒸気吸収量が増大する。したがって、蒸発吸収距離が短くなって加湿スペースの縮小と加湿用チャンバボックスの小型化が実現する。また、蒸気を空調用空気にて包んで加湿用チャンバボックスの内面に直接接触させないので、凝縮や露つきが発生せず、加湿用チャンバボックスの断熱が不要となってコストダウンとなる。オフィスやホテルなどの狭小なスペースの天井内に本発明の加湿ユニットを設置して、ファンコイルユニットのような小型の空気調和機と直結又はダクトを介して接続すれば、蒸気加湿を行うことができる。しかも、空気調和機が既設であれば、加湿ユニットの増設だけで安価にリニューアルすることもできる。また、温度と湿度が低い外気でも蒸気加湿ならば加湿不足の恐れがなく、外気を直接ファンコイルユニットのような小型の空気調和機に導入することで、別箇に外気への加湿を行う空気調和機が不要となり、コストダウンを図れる。加湿用チャンバボックスによって、空調用空気の騒音エネルギーが拡散と反射により大幅に減衰するので、ホテルなど静音性が求められる場所に最適で、快適性に優れた空調を行える。

請求項３の発明によれば、開口部によって、開口部を通過させた空調用空気の風速を増加させてレイノルズ数を高め、開口部の下流域で第１の旋回流を確実に発生させて、空調用空気と蒸気を混合させて加湿できる。しかも、障壁部に開口部を設けるだけの簡単な構造なので低コストで製作できる。

請求項４の発明によれば、第１風向調整板と第２風向調整板によって、第２分流空気と第３分流空気をすれ違わせて回転を与え、第２の旋回流を確実に発生させて、空調用空気と蒸気を混合させて加湿できる。しかも、第１風向調整板と第２風向調整板を設けるだけの簡単な構造なので、加湿用チャンバボックスの内部を多くの部材で複雑に区画する必要が無く、低コストで製作できる。

請求項５の発明によれば、第１旋回流が生じる領域で蒸気を放出するので、効率良く迅速に空調用空気への蒸気吸収が行われて、有効加湿量が増大する。

請求項６の発明によれば、電極式の蒸気発生器に、例えば１００Ｖの電源で４００Ｖの電極を使用できるので、電極面積が大幅に縮小され、加湿能力はそのままで加湿器の小型化を図れる。したがって、オフィスやホテルなどの天井などの狭小なスペースにも設置して、蒸気加湿を容易に行うことが可能となる。

請求項７の発明によれば、主としてランニングコストの少ない気化式加湿器にて加湿して不足分のみを蒸気で加湿するので、加湿コストが僅少となるうえに、低空調負荷時には蒸気にて加湿暖房および低温加湿を行えて、省エネ性と快適性を両立できる。

図１から図４は、本発明の加湿ユニットの一実施例を示し、この加湿ユニットは、内部で空調用空気と蒸気を混合させることで蒸気の水分を空調用空気に吸収させるための加湿用チャンバボックス１と、空調用空気にて蒸気を包みつつ空調用空気にて２つの旋回流Ｆ、Ｇを発生させて蒸気と混合させるように加湿用チャンバボックス１の内部に設けられた混合機構２と、気化式加湿器１６と、蒸気加湿器１８と、を備えている。各図中の太い点線の矢印は空調用空気の流れを示す。

混合機構２は、分岐部材３と第１ガイド部４と第２ガイド部５とを備えている。分岐部材３は、空調用空気を第１分流空気Ａと第２分流空気Ｂと第３分流空気Ｃとに分岐させ、かつ第１分流空気Ａにて第１旋回流Ｆを発生させると共に、第１分流空気Ａを第２分流空気Ｂと第３分流空気Ｃとにより挟まれた状態で流れさせるように加湿用チャンバボックス１の内部に、設けられる。

分岐部材３は、障壁部９と開口部１０を備えている。加湿用チャンバボックス１の内部の空気流通路は、加湿用チャンバボックス１の内面部７にて構成される。この内面部７に対して障壁部９の外面部８が距離を隔てて設けられて、４つの間隙部６が構成される。４つの間隙部６に空調用空気を通過させて、第２分流空気Ｂと第３分流空気Ｃと第４分流空気Ｄと第５分流空気Ｅを、それぞれ発生させる。

開口部１０は、空調用空気の気流を横切って水平方向に延びる線上に沿って障壁部９に、設けられる。障壁部９に対して空調用空気を通り抜けさせて第１分流空気Ａを発生させる。第１分流空気Ａが第２分流空気Ｂと第３分流空気Ｃと第４分流空気Ｄと第５分流空気Ｅとにより包まれた状態で流れるように、開口部１０が、４つの間隙部６に囲まれた位置で障壁部９に設けられる。

開口部１０は、空調用空気が開口部１０を通過する時に、開口部１０のエッジとの接触によってその下流域に第１旋回流Ｆを発生させる。開口部１０の空気通過断面積は、加湿用チャンバボックス１の内部の空気流通路の空気通過断面積よりも小さいので、空調用空気が開口部１０を通過することで、空調用空気の風速が増してレイノルズ数が高まる。そのため、開口部１０の下流域でカルマン渦や乱流などの第１旋回流Ｆが発生する。

第１ガイド部４は、第１旋回流Ｆの下流域へ流れ出た第１分流空気Ａに向かって第３分流空気Ｃを流れ込ませるように加湿用チャンバボックス１の内部に、設けられる。第２ガイド部５は、第１旋回流Ｆの下流域へ流れ出た第３分流空気Ｃとすれ違うように第２分流空気Ｂを流れ込ませて第２旋回流Ｇを発生させるように加湿用チャンバボックス１の内部に、設けられる。

第１ガイド部４は、第３分流空気Ｃを行き当たらせて第３分流空気Ｃの進行方向を第１旋回流Ｆの下流域へ向けさせる第１風向調整板１１にて、構成される。第２ガイド部５は、第２分流空気Ｂを行き当たらせて第２分流空気Ｂの進行方向を折り返させて第３分流空気Ｃとすれ違う方向へ向けさせる第２風向調整板１２にて、構成される。

平坦な薄い板で形成された第１風向調整板１１は、空調用空気の気流を横切って水平方向に延びる線上に沿って加湿用チャンバボックス１の内部に、設けられる。第１風向調整板１１は、第１旋回流Ｆの下流域に向かって斜め上方へ突き出すように、第３分流空気Ｃの流路の途中に配置される。

平坦な薄い板で形成された第２風向調整板１２は、空調用空気の気流を横切って水平方向に延びる線上に沿って加湿用チャンバボックス１の内部に、設けられる。第２風向調整板１２は、第１旋回流Ｆの下流域に対して第１風向調整板１１と線対称であって、第１旋回流Ｆの下流域に向かって斜め下方へ突き出すように、第２分流空気Ｂの流路の途中に配置される。

蒸気加湿器１８は、第１旋回流Ｆが生じる領域で蒸気を放出するように加湿用チャンバボックス１の内部に設けられた噴霧管１３と、噴霧管１３に蒸気を送る電極式の蒸気発生器１４と、によって構成される。電極式の蒸気発生器１４は、水容器１９の内部の水に浸漬させた電極１７、１７間に電圧を印加して電流を流し、ジュール熱で水を沸騰させて蒸気を発生させる。蒸気発生器１４は、電極１７、１７間の電圧を昇圧させる昇圧トランス１５を、備えている。蒸気発生量は、水に触れる電極１７の表面積を給排水により増減させることで電流値を変化させて制御される。

噴霧管１３は、管の軸方向に互いに距離を隔てて設けられた複数の噴霧穴２０を、有している。加湿用の蒸気は、蒸気発生器１４からホースを介して噴霧管１３の噴霧穴２０より斜め上方へ放出される。噴霧管１３は、空調用空気の気流を横切って水平方向に延びる線上に沿って障壁部９の内部に、設けられる。障壁部９の下部は受皿状に形成して噴霧管１３から出るドレンを受け止めさせ、そのドレンをホースを介してドレンパン２７に排出させる。この噴霧管１３の風上で気化式加湿器１６にて加湿させ、気化式加湿器１６の加湿不足分を噴霧管１３で加湿させて補うように構成する。

加湿用チャンバボックス１は、前記空気流通路を構成する内面部７の一部を上方へ膨らませた形状に形成する。これによって、上昇しようとする蒸気と加湿用チャンバボックス１の内面部７との接触による露付きを妨げ、かつ、空調用空気の騒音エネルギーを拡散及び反射させて減衰させる。

空調用空気は、熱交換器２１とファン２２を有する空気調和機２３から加湿用チャンバボックス１の内部へ送り込まれる。この空気調和機２３の空気吹出部に加湿用チャンバボックス１の空気入口を連結して、蒸気発生器１４と共に天井内に吊下げ設置する。加湿用チャンバボックス１の空気出口には分流用チャンバボックス２４を連結する。

熱交換器２１は、多数の伝熱板２５に多数の伝熱管２６を挿着して成り、伝熱管２６の内部を流れる熱交換媒体と熱交換器２１を通過する空調用空気が伝熱管２６及び伝熱板２５を介して熱交換する。この熱交換媒体として、水や水溶液などの熱源水を用いたり、フロンなどの冷媒やその他各種媒体を用いることができる。ファン２２を回転させることで、外気や還気などの空調用空気を熱交換器２１に通して温風又は冷風にし、加湿用チャンバボックス１、分流用チャンバボックス２４、ダクト等を介して室内などの被空調空間に給気する。

加湿用チャンバボックス１の内部では、送り込まれた空調用空気が、分岐部材３の障壁部９に行き当たって、開口部１０と４つの間隙部６から流れ出て、第１分流空気Ａと第２分流空気Ｂと第３分流空気Ｃと第４分流空気Ｄと第５分流空気Ｅとに分岐する。空調用空気が開口部１０を通過することで、開口部１０の下流域で第１旋回流Ｆが発生する。この第１旋回流Ｆが生じる領域で蒸気を放出させ、第１旋回流Ｆによって空調用空気に蒸気を吸収させて、一度目の加湿が行われる。加湿された空調用空気は、残りの蒸気と共に、第１旋回流Ｆの下流域へ流れ出る。

第３分流空気Ｃは、第１ガイド部４に行き当って第１旋回流Ｆの下流域へ流れ出る。第２分流空気Ｂは、第２ガイド部５に行き当って第３分流空気Ｃとすれ違いながら第１旋回流Ｆの下流域へ流れ出る。第２分流空気Ｂと第３分流空気Ｃがすれ違うことで回転が与えられて第２旋回流Ｇが発生する。この第２旋回流Ｇによって空調用空気に残りの蒸気を吸収させて、二度目の加湿が行われる。二度目の加湿が行われた空調用空気は、加湿用チャンバボックス１の空気出口へ流れ出る。なお、噴霧管１３から放出された蒸気は、第２分流空気Ｂと第３分流空気Ｃと第４分流空気Ｄと第５分流空気Ｅで包まれつつ、二度の加湿で完全に空調用空気に吸収されるので、加湿用チャンバボックス１の内面に接触しない。

なお、本発明は上述の実施例に限定されず、次に記載するように本発明の要旨を逸脱しない範囲で設計変更自由である。空気調和機２３に加湿用チャンバボックス１を直結しているが、ダクトを介して接続してもよい。蒸気加湿器１８は、電極式以外に公知の電熱式など各種のものと置換するも自由である。気化式加湿器１６を空気調和機２３の内部ではなく、加湿用チャンバボックス１の内部に設けるも自由である。気化式加湿器１６を省略して蒸気加湿器１８による蒸気加湿のみとしてもよい。逆に、蒸気加湿器１８を省略して気化式加湿器１６のみを加湿用チャンバボックス１の内部に設ければ、飽和効率（加湿能力）の大きな気化式加湿器が設置可能となる。

本発明の加湿ユニットを空気調和機に取付けた状態を横から見た図である。 図１を上から見た図である。 加湿用チャンバボックスを斜め上から見た斜視図である。 図２のＸ−Ｘ断面の要部拡大図である。

１ 加湿用チャンバボックス
２ 混合機構
３ 分岐部材
４ 第１ガイド部
５ 第２ガイド部
６ 間隙部
７ 内面部
８ 外面部
９ 障壁部
１０ 開口部
１１ 第１風向調整板
１２ 第２風向調整板
１３ 噴霧管
１４ 蒸気発生器
１５ 昇圧トランス
１６ 気化式加湿器
１７ 電極
Ａ 第１分流空気
Ｂ 第２分流空気
Ｃ 第３分流空気
Ｄ 第４分流空気
Ｅ 第５分流空気
Ｆ 第１旋回流
Ｇ 第２旋回流

請求項１の発明によれば、空調用空気にて蒸気を包みつつ空調用空気にて２つの旋回流を発生させて蒸気と混合させるので、空調用空気への蒸気吸収が促進されて単位時間当たりの蒸気吸収量が増大する。したがって、蒸発吸収距離が短くなって加湿スペースの縮小と加湿用チャンバボックスの小型化が実現する。また、蒸気を空調用空気にて包んで加湿用チャンバボックスの内面に直接接触させないので、凝縮や露つきが発生せず、加湿用チャンバボックスの断熱が不要となってコストダウンとなる。オフィスやホテルなどの狭小なスペースの天井内に本発明の加湿ユニットを設置して、ファンコイルユニットのような小型の空気調和機と直結又はダクトを介して接続すれば、蒸気加湿を行うことができる。しかも、空気調和機が既設であれば、加湿ユニットの増設だけで安価にリニューアルすることもできる。また、温度と湿度が低い外気でも蒸気加湿ならば加湿不足の恐れがなく、外気を直接ファンコイルユニットのような小型の空気調和機に導入することで、別箇に外気への加湿を行う空気調和機が不要となり、コストダウンを図れる。加湿用チャンバボックスによって、空調用空気の騒音エネルギーが拡散と反射により大幅に減衰するので、ホテルなど静音性が求められる場所に最適で、快適性に優れた空調を行える。

請求項２の発明によれば、開口部によって、開口部を通過させた空調用空気の風速を増加させてレイノルズ数を高め、開口部の下流域で第１の旋回流を確実に発生させて、空調用空気と蒸気を混合させて加湿できる。しかも、障壁部に開口部を設けるだけの簡単な構造なので低コストで製作できる。

請求項３の発明によれば、第１風向調整板と第２風向調整板によって、第２分流空気と第３分流空気をすれ違わせて回転を与え、第２の旋回流を確実に発生させて、空調用空気と蒸気を混合させて加湿できる。しかも、第１風向調整板と第２風向調整板を設けるだけの簡単な構造なので、加湿用チャンバボックスの内部を多くの部材で複雑に区画する必要が無く、低コストで製作できる。

請求項４の発明によれば、第１旋回流が生じる領域で蒸気を放出するので、効率良く迅速に空調用空気への蒸気吸収が行われて、有効加湿量が増大する。

請求項５の発明によれば、電極式の蒸気発生器に、例えば１００Ｖの電源で４００Ｖの電極を使用できるので、電極面積が大幅に縮小され、加湿能力はそのままで加湿器の小型化を図れる。したがって、オフィスやホテルなどの天井などの狭小なスペースにも設置して、蒸気加湿を容易に行うことが可能となる。

請求項６の発明によれば、主としてランニングコストの少ない気化式加湿器にて加湿して不足分のみを蒸気で加湿するので、加湿コストが僅少となるうえに、低空調負荷時には蒸気にて加湿暖房および低温加湿を行えて、省エネ性と快適性を両立できる。

Claims (7)

1. 内部で空調用空気と蒸気を混合させて前記空調用空気を加湿させるための加湿用チャンバボックス（１）と、前記空調用空気にて前記蒸気を包みつつ前記空調用空気にて２つの旋回流（Ｆ）、（Ｇ）を発生させて前記蒸気と混合させるように前記加湿用チャンバボックス（１）の内部に設けられた混合機構（２）と、を備えたことを特徴とする加湿ユニット。
2. 混合機構（２）が、空調用空気を第１分流空気（Ａ）と第２分流空気（Ｂ）と第３分流空気（Ｃ）とに分岐させかつ前記第１分流空気（Ａ）にて第１旋回流（Ｆ）を発生させるように設けられた分岐部材（３）と、前記第１旋回流（Ｆ）の下流域へ流れ出た前記第１分流空気（Ａ）に向かって前記第３分流空気（Ｃ）を流れ込ませるように設けられた第１ガイド部（４）と、前記第１旋回流（Ｆ）の下流域へ流れ出た前記第３分流空気（Ｃ）とすれ違うように前記第２分流空気（Ｂ）を流れ込ませて第２旋回流（Ｇ）を発生させるように設けられた第２ガイド部（５）と、を備えた請求項１に記載の加湿ユニット。
3. 分岐部材（３）が、空調用空気を通過させて第２分流空気（Ｂ）と第３分流空気（Ｃ）と第４分流空気（Ｄ）と第５分流空気（Ｅ）をそれぞれ発生させる４つの間隙部（６）を成すように加湿用チャンバボックス（１）の内面部（７）に対して距離を隔てて設けられた障壁部（９）と、前記障壁部（９）に対して前記空調用空気を通り抜けさせて第１分流空気（Ａ）と第１旋回流（Ｆ）を発生させるように前記障壁部（９）に設けられた開口部（１０）と、を備えた請求項２に記載の加湿ユニット。
4. 第１ガイド部（４）が、第３分流空気（Ｃ）を行き当たらせて前記第３分流空気（Ｃ）の進行方向を第１旋回流（Ｆ）の下流域へ向けさせる第１風向調整板（１１）にて構成され、第２ガイド部（５）が、第２分流空気（Ｂ）を行き当たらせて前記第２分流空気（Ｂ）の進行方向を前記第３分流空気（Ｃ）とすれ違う方向へ向けさせる第２風向調整板（１２）にて構成されている請求項２又は３に記載の加湿ユニット。
5. 第１旋回流（Ｆ）が生じる領域で蒸気を放出するように加湿用チャンバボックス（１）の内部に設けられた噴霧管（１３）を、備えた請求項１から４のいずれかに記載の加湿ユニット。
6. 噴霧管（１３）に蒸気を送る電極式の蒸気発生器（１４）を、備え、前記蒸気発生器（１４）が、電極（１７）、（１７）間の電圧を昇圧させる昇圧トランス（１５）を、備えた請求項５に記載の加湿ユニット。
7. 噴霧管（１３）の風上で加湿させるための気化式加湿器（１６）を、備え、前記気化式加湿器（１６）の加湿不足分を前記噴霧管（１３）で加湿させて補うように構成した請求項５又は６に記載の加湿ユニット。

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