JP2018054175A - 調湿システム - Google Patents

Abstract

【課題】建物内の２つの室の湿度を同時に調整すること。
【解決手段】調湿システム（１）は、第１の室の空気を吸い込む吸込み口（１１）と、吸込み口から吸い込まれた空気を第２の室に導く第１の空気経路（３２）と、第１の空気経路から独立して設けられ、吸込み口から吸い込まれた空気を第１の室に戻す第２の空気経路（３３）とを備える。第１の空気経路（３２）上には、空気を加湿するための加湿部（４１）が配置され、第２の空気経路（３３）上には、空気を除湿するための除湿部（４２）が配置される。
【選択図】図２

Description

本発明は、建物内における調湿システムに関する。

建物の室内の湿度は、冬期に低くなり、夏期に高くなることから、室内を調湿するシステムが従来から提案されている。特開２００１−２６３７２８号公報（特許文献１）には、除湿運転と加湿運転とを切替える調湿システムが開示されている。この調湿システムでは、室内側に位置する入口と屋外側に位置する出口とをつなぐ通路と、屋外側に位置する入口と室内側に位置する出口とをつなぐ通路とに跨って配置された吸着ロータを利用して、室内に給気される外気を除湿または加湿する構成である。

また、特開２００９−８３３６号公報（特許文献２）には、冬期に、加湿した空気を居室空間に給気し、夏期には、冷却された空気を廊下空間に給気するように、給気用切替ダンパーを備えた空調設備が開示されている。

特開２００１−２６３７２８号公報 特開２００９−８３３６号公報

冬期に居室の暖房を行うと、室温の上昇に伴い相対湿度が低下するため、居室が過乾燥となる。また、暖房による室温上昇だけでなく、建物の２４時間換気に伴って、乾燥した外気が室内に給気されることや、室内の水蒸気が空気とともに（廊下側へ）排出されることも、居室の過乾燥の要因となる。

このような居室の過乾燥を防止するために、一般的には、居室に加湿器を設置して室内の湿度を上昇させる対策が採られる。しかしながら、このような対策では、加湿器から拡散された水蒸気を含んだ居室の空気が、２４時間換気によって廊下へと流れることで、相対的に室温の低い廊下の湿度が高くなり過ぎる傾向にある。廊下の湿度が高くなり過ぎると、窓が結露するなどの問題が生じてしまう。また、このような対策では、定期的な水汲み、または、給水設備の施工が必要である。

上記特許文献１，２では、冬期に加湿された空気を居室に給気する構成が開示されているものの、居室の加湿と同時に、廊下など他の室の湿度を調整することはできない。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、建物内の２つの室の湿度を同時に調整することのできる調湿システムを提供することである。

この発明のある局面に従う調湿システムは、第１の室と第２の室とを有する建物内における調湿システムであって、第１の室の空気を吸い込む吸込み口と、吸込み口から吸い込まれた空気を第２の室に導く第１の空気経路と、第１の空気経路から独立して設けられ、吸込み口から吸い込まれた空気を第１の室に戻す第２の空気経路とを備える。第１の空気経路上には、空気を加湿するための加湿部が配置され、第２の空気経路上には、空気を除湿するための除湿部が配置される。

好ましくは、加湿部および除湿部は、第１の空気経路および第２の空気経路に跨って配置されたデシカントロータにより構成される。

加湿部は、第１の空気経路上においてデシカントロータの手前に位置し、前記第１の空気経路に取り込まれた空気を加温することによりデシカントロータの再生を促す第１加温部を含む。

また、第２の空気経路上には、デシカントロータにより除湿された空気を加温する第２加温部が設けられることが望ましい。

好ましくは、調湿システムは、熱媒体を加熱する熱源機と、熱源機により加熱された熱媒体を循環させる循環経路とをさらに備える。第１および第２加温部は、循環経路上に配置された熱交換器であり、第２の空気経路上に位置する第２加温部は、第１の空気経路上に位置する第１加温部よりも下流側に配置されることが望ましい。

調湿システムは、第１の空気経路および第２の空気経路の少なくとも一方に、空気を加温する加温部をさらに備えていてもよい。

本発明によれば、建物内の２つの室の湿度を同時に調整することができる。

本発明の実施の形態に係る調湿システムの概要を模式的に示す図である。 本発明の実施の形態に係る調湿システムの構成を模式的に示す図である。

本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

（概要について）
はじめに、図１を参照して、本実施の形態に係る調湿システム１の概要について説明する。

調湿システム１は、建物９内における居室９１および廊下９２の空気を調湿する。居室９１と廊下９２とは、同一フロアにおいて互いに隣接しており、間仕切壁９３により区画された室である。なお、「室」とは、居室（リビング、寝室など）および非居室（廊下、サニタリールーム、玄関など）といった種別に関わらず、外壁や間仕切壁などの壁により区画された空間を意味する。

建物９には、２４時間換気のための換気システムが搭載されている。本実施の形態では、居室９１の外壁に給気口８１が設けられ、廊下９２などの非居室の外壁に排気口８２が設けられている。強制換気のための換気扇８３が、たとえば排気口８２に設置されており、換気扇８３の駆動によって建物９の屋内空間が換気される。具体的には、給気口８１を介して外気が居室９１に給気され、居室９１内の空気が廊下９２へと流れて排気口８２から屋外に排気される。

つまり、建物９内における空気の流れは、通常、居室９１→廊下９２となっており、廊下９２は、換気経路上、居室９１よりも下流側に位置する室である。なお、間仕切壁９３に設けられた建具の下部等には、換気経路を構成する隙間が形成されているものとする。

このような建物９に適用される調湿システム１は、居室９１の暖房使用が想定される冬期に作動する。調湿システム１は、廊下９２の空気を取り入れ、取り入れた空気の一部を加湿し、残りを除湿する機能を有する。調湿システム１は、加湿後の空気を居室９１に給気し、除湿後の空気を廊下９２に給気することで、居室９１の加湿と廊下９２の除湿とを同時に実現する。

（調湿システムの構成について）
次に、図１および図２を参照して、調湿システム１の具体的な構成例について詳細に説明する。

調湿システム１は、たとえば廊下９２側の天井裏空間９４に設置された調湿装置１０と、廊下９２の天井に設けられた吸込み口１１と、居室９１の天井に設けられた吹出し口１２と、廊下９２の天井に設けられた吹出し口１３とを備える。

図２に示されるように、調湿装置１０は、吸込み口１１を介して廊下９２の空気を取り入れる取入れ空間３１と、取入れ空間３１に連通し、互いに独立して設けられた第１および第２の空気経路３２，３３とを含む。

第１の空気経路３２は、ダクト２２を介して吹出し口１２と連通しており、取入れ空間３１に取り入れられた空気（すなわち、吸込み口１１から吸い込まれた廊下９２の空気）を、居室９１に導く経路である。第１の空気経路３２上には、取入れ空間３１から取り込んだ空気を加湿する加湿部４１が配置される。

第２の空気経路３３は、ダクト２３を介して吹出し口１３と連通しており、取入れ空間３１に取り入れられた空気を、廊下９２に戻す経路である。第２の空気経路３３上には、取入れ空間３１から取り込んだ空気を除湿する除湿部４２が配置されている。

なお、調湿装置１０内には、取り入れ空間３１内の空気を第１および第２の空気経路３２，３３の双方に向かわせるための送風ファン（不図示）が設けられているものとする。具体的には、居室９１側の吹出し口１２からの吹出し量が、廊下９２側の吹出し口１３からの吹出し量よりも多くなるように、１個または複数個の送風ファンが設けられる。

本実施の形態では、デシカントロータ５０によって除湿部４２および加湿部４１の双方の機能が実現される。デシカントロータ５０は、水分を吸着する乾燥剤（ゼオライト）により構成され、制御装置７０によって回転駆動される。

デシカントロータ５０は、第１の空気経路３２および第２の空気経路３３に跨って配置される。デシカントロータ５０のうち、第２の空気経路３３に位置する領域５１が除湿（水分の吸着）側であり、第１の空気経路３２に位置する領域５２が再生（水分の放出）側である。

第２の空気経路３３では、取入れ空間３１から取り込まれた空気（つまり、廊下９２の空気）中の水分がデシカントロータ５０に吸着される。これにより、デシカントロータ５０を通り抜けた空気は除湿される。除湿後の空気は、たとえばダクト２３を介し、吹出し口１３から廊下９２へ吹き出される。このようにして、廊下９２の空気の除湿が行われる。

第１の空気経路３２には、デシカントロータ５０の再生を促すための加温部（以下「第１加温部」という）５３が設けられている。第１加温部５３は、デシカントロータ５０（の領域５２）とともに、加湿部４１を構成する。第１加温部５３は、デシカントロータ５０（領域５２）の手前に位置し、取り入れた空気を加温する。

第１の空気経路３２では、取入れ空間３１から取り込まれた空気（つまり、廊下９２の空気）が第１加温部５３により温められることで、デシカントロータ５０の再生が行われる。つまり、第２の空気経路３３にてデシカントロータ５０に吸着された水分が、第１の空気経路３２において放出される。これにより、第１の空気経路３２においてデシカントロータ５０（領域５２）を通り抜けた空気は加湿される。加湿後の空気は、たとえばダクト２２を介し、吹出し口１２から居室９１へ吹き出される。このようにして、居室９１の空気の加湿が行われる。

上述のように、調湿システム１によれば、居室９１の加湿と廊下９２の除湿とを同時に行うことができる。そのため、居室９１内に加湿器を設置しなくてもよいため、定期的な水汲みの必要がなくなる。また、居室９１を加湿した場合に起こり得る廊下９２の窓の結露等を防止することができる。

また、調湿システム１は、建物９内において、廊下９２から取入れた空気を調湿して居室９１および廊下９２に供給する構成であるため、建物９の屋内空間の湿度は一定のままで、廊下９２の空気中に含まれた水分を居室９１へと移動させることができる。したがって、効率的に、居室９１および廊下９２の空気を調湿することができる。

さらに、デシカントロータ５０の再生のために配置された第１加温部５３により、第１の空気経路３２に取り込まれた空気が温められる。そのため、廊下９２の冷えた空気を取り込む構成であっても、温かい空気を居室９１に供給することができる。つまり、第１加温部５３を第１の空気経路に配置することによって、調湿システム１は居室９１の加湿と暖房との双方を行うことができる。

このように本実施の形態では、居室９１に暖気を供給することができるため、居室９１に設置された空調機（図示せず）の暖房運転を補助することができる。あるいは、本調湿システム１が、居室９１の暖房用の空調機を兼ねることもできる。

図２に示されるように、第１加温部５３は、たとえば、熱源機（加熱装置）６１により加熱された熱媒体と熱交換する熱交換器であり、循環経路６２上に配置される。循環経路６２上には、熱媒体を循環させるための循環ポンプ６３が設けられる。熱源機６１は、たとえば屋外に配置される室外機であり、公知の構成が採用され得る。なお、熱源機６１が室外機である場合、調湿装置１０は室内機とみなしてもよい。

ここで、図２に示されるように、第２の空気経路３３上にも加温部（以下「第２加温部」という）５４が設けられている。第２加温部５４は、デシカントロータ５０よりも下流側に設けられており、デシカントロータ５０で除湿された空気の加温を行う。これにより、除湿された暖気を廊下９２に供給することができる。本実施の形態ではこのように、廊下９２の暖房も行うことができるため、廊下９２の相対湿度を効果的に低下させることができる。

この第２加温部５４もまた、循環経路６２上に配置された熱交換器である。第２加温部５４は、循環経路６２において、第１加温部５３の下流側に設けられていることが望ましい。循環経路６２を循環する熱媒体の熱は第１加温部５３において奪熱されるが、第１加温部５３を通過した熱媒体の温度は、取入れ空間３１に取り入れられる廊下９２の空気よりも高い温度である。そのため、本実施の形態では、第２加温部５４を、第１加温部５３の下流側に配置することで、熱源機６１から供給された温熱を２段階で利用する。

このような場合、第２加温部５４において、第１加温部５３において熱交換後の熱媒体の熱と、デシカントロータ５０で除湿された空気の熱とが熱交換される。つまり、第２加温部５４において熱の二次利用（カスケード利用）が行われる。これにより、効率的に、廊下９２への給気温度を上昇させることができる。熱の二次利用を行う場合、居室９１へは比較的高温高湿の空気が吹き出されるのに対し、廊下９２へは比較的中温低湿の空気が吹き出される。

なお、廊下９２に窓がある場合、中温低湿の空気が窓に向けて吹き出されるように、吹出し口１３の位置および向きを設定してもよい。この場合、廊下９２の窓の結露をより確実に防止することができる。

デシカントロータ５０、熱源機６１、循環ポンプ６３、および、図示しない送風ファンの制御は、制御装置７０により行われる。制御装置７０は、たとえばマイコンにより構成される。制御装置７０は、調湿装置１０内に配置されてもよい。

制御装置７０は、典型的には、冬期において常時、デシカントロータ５０、熱源機６１、循環ポンプ６３、および送風ファンの運転を行う。これにより、冬期において常時、居室９１および廊下９２双方の調湿暖房運転が行われる。この場合、制御装置７０がカレンダー機能を有しており、現在が冬期と判断した場合に調湿暖房運転を開始してもよいし、ユーザからの指示に応じて調湿暖房運転を開始してもよい。

制御装置７０によってデシカントロータ５０、熱源機６１、循環ポンプ６３、および送風ファンが運転されている期間中、上述のように、相対的に湿度の高い廊下９２の冷たい空気が調湿装置１０に取り入れられる。取り入れられた空気の一部は、調湿装置１０の第１の空気経路３２において加湿および加温されて居室９１へ供給されるとともに、取り入れられた空気の残りは、調湿装置１０の第２の空気経路３３において除湿および加温されて廊下９２へ戻される。

なお、制御装置７０は、冬期であっても、必要な場合にのみ調湿暖房運転を行ってもよい。たとえば、制御装置７０は、居室９１の湿度に応じて調湿暖房運転の是非を判断してもよい。この場合、図１に示すように、居室９１に湿度センサ７１が設けられる。制御装置７０は、湿度センサ７１が検知した居室９１の湿度が、所定値未満の場合に、上述の調湿暖房運転を行う。つまり、デシカントロータ５０、熱源機６１、循環ポンプ６３、および送風ファンを運転する。これに対し、居室９１の湿度が所定値以上である場合には、冬期であっても、デシカントロータ５０の運転を停止する。

デシカントロータ５０の運転を停止すると、デシカントロータ５０の除湿側は飽和状態となり、再生側は乾燥状態となるため、第２の空気経路に取り入れられた空気の除湿、および、第１の空気経路に取り入れられた空気の加湿が停止される。このような制御が行われる場合、居室９１の加湿し過ぎによるカビや結露を防止することができる。

デシカントロータ５０の運転を停止する場合であっても、熱源機６１、循環ポンプ６３、および送風ファンの運転は継続して行われてもよい。つまり、制御装置７０は、冬期において居室９１の湿度が所定値以上である場合、調湿運転だけを停止し、暖房運転を継続して行ってもよい。

調湿運転だけを停止する場合、第１および第２の空気通路３２，３３において、空気の加温が引き続き行われるため、このような場合であっても、居室９１の暖房運転を補助し、廊下９２の温度低下を防ぐことができる。したがって、調湿運転の停止により廊下９２の積極的な除湿は停止されるが、廊下９２の湿度上昇を抑えることができる。

以上説明したように、本実施の形態に係る調湿システム１によれば、居室９１および廊下９２の双方を暖房しながら、居室９１においては相対湿度上昇、廊下９２においては相対湿度低下という環境を形成することができる。したがって、居住者は、建物９内において快適に過ごすことができる。

（変形例）
以上説明した実施の形態では、加湿部４１および除湿部４２がデシカントロータ５０により構成されることとしたが、このような実施形態に限定されない。たとえば、第１の空気経路３２に、予め水分を含ませた吸水材を配置することにより、加湿部４１の機能が実現されてもよい。また、第２の空気経路３３に、交換可能な乾燥剤を配置することにより、除湿部４２の機能が実現されてもよい。あるいは、第１の空気経路３２には跨らないように、第２の空気経路３３にデシカントロータ５０を配置し、デシカントロータ５０の再生側の経路を別途設けてもよい。

また、調湿装置１０内には、第１および第２の空気経路３２，３３に連通する１つの取入れ空間３１が設けられることとしたが、取入れ空間３１を設けることなく、第１および第２の空気経路３２，３３にそれぞれ連通する２つの吸込み口１１が設けられてもよい。

また、調湿装置１０が天井裏空間９４に設置されることとしたが、限定的ではない。たとえば、調湿装置１０は、廊下９２など、建物９内の室に設けられてもよい。

また、除湿対象の室が廊下９２であることとしたが、除湿対象の室は、換気経路上において居室９１の下流側の非居室であれば、廊下９２に限定されない。非居室には、クローゼットや押し入れ等の収納空間が含まれてもよい。

また、本実施の形態では、加湿対象の室と除湿対象の室とが同一フロアにおいて隣接して配置されることとしたが、換気経路上、上流、下流の位置関係にあれば、これらの室は隣接していなくてもよい。

あるいは、換気システムを搭載していない建物に対して、上述のような調湿システムを適用してもよい。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 調湿システム、９ 建物、１０ 調湿装置、１１ 吸込み口、１２，１３ 吹出し口、２２，２３ ダクト、３１ 取入れ空間、３２ 第１の空気経路、３３ 第２の空気通路、４１ 加湿部、４２ 除湿部、５０ デシカントロータ、５３ 第１加温部、５４ 第２加温部、６１ 熱源機、６２ 循環経路、６３ 循環ポンプ、７０ 制御装置、７１ 湿度センサ、８１ 給気口、８２ 排気口、８３ 換気扇、９１ 居室、９２ 廊下、９３ 間仕切壁、９４ 天井裏空間。

Claims (6)

1. 第１の室と第２の室とを有する建物内における調湿システムであって、
   前記第１の室の空気を吸い込む吸込み口と、
   前記吸込み口から吸い込まれた空気を前記第２の室に導く第１の空気経路と、
   前記第１の空気経路から独立して設けられ、前記吸込み口から吸い込まれた空気を前記第１の室に戻す第２の空気経路と、
   前記第１の空気経路上に配置され、空気を加湿するための加湿部と、
   前記第２の空気経路上に配置され、空気を除湿するための除湿部とを備える、調湿システム。
2. 前記加湿部および前記除湿部は、前記第１の空気経路および前記第２の空気経路に跨って配置されたデシカントロータにより構成される、請求項１に記載の調湿システム。
3. 前記加湿部は、前記第１の空気経路上において前記デシカントロータの手前に位置し、前記第１の空気経路に取り込まれた空気を加温することにより前記デシカントロータの再生を促す第１加温部を含む、請求項２に記載の調湿システム。
4. 前記第２の空気経路上には、前記デシカントロータにより除湿された空気を加温する第２加温部が設けられる、請求項３に記載の調湿システム。
5. 熱媒体を加熱する熱源機と、
   前記熱源機により加熱された熱媒体を循環させる循環経路とをさらに備え、
   前記第１および第２加温部は、前記循環経路上に配置された熱交換器であり、
   前記第２の空気経路上に位置する前記第２加温部は、前記第１の空気経路上に位置する前記第１加温部よりも下流側に配置される、請求項４に記載の調湿システム。
6. 前記第１の空気経路および前記第２の空気経路の少なくとも一方に、空気を加温する加温部をさらに備える、請求項１に記載の調湿システム。

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