JP3254381B2 - 加湿装置 - Google Patents

加湿装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、吸着材を使用して
空気中の水分を吸着及び加熱脱離することにより、無給
水で室内空気を加湿する加湿装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】無給水で室内空気を加湿する機能を付加
した空気調和機は公知である。
【0003】特開平7−49136号公報には、空気調
和機と複合して使用される無給水式加湿装置の一例が示
されている。この無給水式加湿装置は、室内に開口した
吸気口と排気口とを備えており、吸着工程においては再
生用ヒーターが動作せず、送風機によって吸気口を介し
て導入した室内空気は含有する湿分を吸湿材に吸着され
乾燥空気となる。また、脱離工程では送風機によって吸
気口を介して導入した室内空気を再生用ヒーターによっ
て約100℃に加熱し、この空気を再生用空気として吸
湿材の再生ゾーンに流通させ、これによって吸湿材に吸
着されている水分を加熱脱離し、水分を含んだ空気を排
気口を介して排出するようになっている。
【0004】また、特開平2−17343号公報には、
無給水式加湿装置を備えた空気調和機の一例が示されて
いる。この空気調和機は、室内機内部の室内空気循環経
路内における熱交換器の出口側に、無給水式加湿装置の
再生用ヒーターと吸湿材の再生ゾーンを位置させ、熱交
換器で予熱された室内空気を再生用ヒーターによって加
熱し、この空気を吸湿材の再生ゾーンに流通させ、室外
空気を流通させることによって吸湿材に吸着されている
水分を加熱脱離するようになっている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の無給水式加湿装置及び空気調和機には、以下のよう
な問題がある。
【0006】特開平7−49136号公報の無給水式加
湿装置では、室内空気を予熱せずに再生用ヒーターのみ
で約100℃に加熱しているため、再生用ヒーターによ
って消費される電力が大きいという問題がある。
【0007】また、特開平2ー17343号公報の空気
調和機では、室内空気循環経路内に再生用ヒーターと吸
湿材が位置しているため、室内送風機の送風負荷が大き
く、そのためにパワーの大きな室内送風機が必要であ
り、送風騒音も大きくなるという問題がある。
【0008】上記のような問題点を解決し、再生用ヒー
ターの消費電力及び室内送風機の送風負荷を少なくする
ことによって省電力化を図った空気調和機として、本出
願人が提案してなる特願平7−215752号(平成7
年8月24日出願)の空気調和機がある。
【0009】該提案例の空気調和機は、室内機内部の室
内空気循環経路以外の位置に、無給水式加湿装置を設
け、室内空気循環経路の熱交換器出口側に無給水式加湿
装置の室内空気吸気口を設けるように構成したものであ
る。
【0010】該無給水式加湿装置は、図11に示すよう
な構成からなっている。すなわち、回転式熱交換器1は
駆動ベルト2を介して駆動用モータ3で約10〜30r
phといったゆっくりした速度で回転駆動される。空気
流4はファン5によって空気流通路6を介して吸気さ
れ、導入された空気流4は回転式熱交換器1の空気流領
域を通過しながら含んでいる水分を回転式熱交換器1に
含む吸着材7に吸着される。そして乾燥した空気13と
なって空気流通路6から室外に排気される。水分を吸着
した吸着材7を含む回転式熱交換器1は回転しながら空
気流領域8に回る。このとき空気流9は、ファン10に
よって空気流通路11を介して吸気され、回転式熱交換
器1の上流側に配設された加湿再生ヒータ12で加熱さ
れた空気として空気流領域8を通過する。その熱によ
り、吸着材7に吸着された水分は脱着再生され、水分を
含んだ加湿空気14として室内に供給される。
【0011】しかしながら、該提案例は、回転式熱交換
器1に含む吸着材7で空気中の水分を吸着、脱着する加
湿機能を有する空気調和機であり、室外の空気流通路6
と室内の空気流通路11が分離独立し、室内外空気を導
入,排出するため、2つの流路が必要であり、室内外を
連絡するスペースが大きくなった。
【0012】また、無給水式加湿装置と吸排気口が離れ
ている場合、ダクトが必要で、送風による圧力損失が大
きく、送風機の大型化、騒音の増大等の問題があった。
【0013】本発明は、小型化が可能で、しかも簡易な
工事で無給水式加湿を実現するとともに効率よく加湿す
ることができる加湿装置の提供を目的とするものであ
る。
【0014】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項1記載の加湿装置は、室内空気から
なる第1空気流および第2空気流が通過する吸着材を備
え、該吸着材によって前記第1空気流中の水分を吸着
し、乾燥空気となった第1空気流を室外に排気するとと
もに、再生用ヒーターで加熱した前記第2空気流を前記
吸着材の再生ゾーンに当てることにより前記吸着材に吸
着されている水分を蒸発させて前記第2空気流中に脱離
するようにしたことを特徴とするものである。
【0015】また、請求項2記載の加湿装置は、請求項
1記載の加湿装置において、前記第1空気流の風量を設
置する部屋の自然換気量以上としたことを特徴とするも
のである。
【0016】さらに、請求項3記載の加湿装置は、請求
項2記載の加湿装置において、前記設置する部屋の二酸
化炭素濃度の減衰から自然換気量を算出する制御手段を
備えたことを特徴とするものである。
【0017】加えて、請求項4記載の加湿装置は、請求
項2記載の加湿装置において、前記設置する部屋の湿分
の減衰から自然換気量を算出する制御手段を備えたこと
を特徴とするものである。
【0018】加えて、請求項5記載の加湿装置は、請求
項2記載の加湿装置において、前記設置する部屋の広さ
又は構造に合わせた自然換気量を算出する制御手段を備
えたことを特徴とするものである。
【0019】加えて、請求項6記載の加湿装置は、請求
項5記載の加湿装置において、前記第1空気流を室外に
排気する排気用送風機と、該排気用送風機の供給電圧を
可変とすることで自然換気量以上となるよう排気風量を
制御する制御手段とを備えたことを特徴とするものであ
る。
【0020】上記構成によれば、本発明の請求項1記載
の加湿装置は、室内空気からなる第1空気流および第2
空気流が通過する吸着材を備え、該吸着材によって前記
第1空気流中の水分を吸着し、乾燥空気となった第1空
気流を室外に排気するとともに、再生用ヒーターで加熱
した前記第2空気流を前記吸着材の再生ゾーンに当てる
ことにより前記吸着材に吸着されている水分を蒸発させ
て前記第2空気流中に脱離するようにしたので、室外排
気流路のみ必要となり、従来の室外吸気流路および室外
排気流路が必要な加湿装置に比較して工事の簡易化が可
能となる。また、送風機の圧力損失が低減でき、小型化
が可能となり、送風騒音の低減も可能となる。
【0021】また、本発明の請求項2記載の加湿装置
は、請求項1記載の加湿装置において、前記第1空気流
の風量を設置する部屋の自然換気量以上としたので、効
率よい加湿が可能となる。
【0022】さらに、本発明の請求項3記載の加湿装置
は、請求項2記載の加湿装置において、前記設置する部
屋の二酸化炭素濃度の減衰から自然換気量を算出する制
御手段を備えたので、該制御手段にて自然換気量の測定
を室内の人体から発生する二酸化炭素の濃度の減衰から
算出することにより、人体に無害な方法で算出が可能で
ある。
【0023】加えて、本発明の請求項4記載の加湿装置
は、請求項2記載の加湿装置において、前記設置する部
屋の湿分の減衰から自然換気量を算出する制御手段を備
えたので、該制御手段にて自然換気量の測定を室内の人
体から発生する湿度の減衰から算出することにより、人
体に無害な方法で算出が可能である。
【0024】加えて、本発明の請求項5記載の加湿装置
は、請求項2記載の加湿装置において、前記設置する部
屋の広さ又は構造に合わせた自然換気量を算出する制御
手段を備えたので、自然換気量の設定において設置する
部屋の広さ又は構造から前記制御手段にて予め決定する
ことにより、センサ等が不要となりコストダウンが可能
となる。
【0025】加えて、本発明の請求項6記載の加湿装置
は、請求項5記載の加湿装置において、前記第1空気流
を室外に排気する排気用送風機と、該排気用送風機の供
給電圧を可変とすることで自然換気量以上となるよう排
気風量を制御する制御手段とを備えたので、室外排気風
量の設定を供給電圧を可変することで可能となり、無給
水式加湿装置の簡易化が可能である。
【0026】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態にかか
る加湿装置を図1乃至図10を用いて説明する。図にお
いて、上述した提案例と同一の作用をなす構成について
は同一符号を付す。
【0027】本実施の形態の加湿装置は、図1に示すよ
うに無給水加湿装置15に組み込んだ回転式熱交換器1
の内部(提案例同様)に水分を吸着する吸着材7を形成
している。室内空気は、第1空気流4および第2空気流
9に分岐され、第1空気流4は回転式熱交換器1を通り
水分が吸着され、乾燥した空気13として室外に排気さ
れる。第2空気流9は、再生用ヒーター12で加熱さ
れ、回転式熱交換器1を通過するとき、水分を脱着しフ
ァン10を通り再び室内に供給される。
【0028】以上に示すように、室内空気を使用し、自
然吸気による空気で加湿することが可能となる。このと
き室外に排気する風量を自然換気量以上とすることで図
2および図3に示すように最大の加湿量を実現できる。
は、室外に排気する乾燥空気の風量と室内の相対湿
度の関係を示すものである。図は、室内に人などが在
室するときに湿分負荷がある場合の関係を示すものであ
る。
【0029】なお、前記回転式熱交換器1の形状は、本
実施の形態のようなハニカム状である必要はなく、格子
状、網状、スポンジ状であってもよく、空気の流通が可
能であれば、どのような形状でもよい。
【0030】図4は、本実施の形態にかかる加湿装置の
制御手段のブロック図である。
【0031】図4に示す如く、マイクロコンピュータ1
6内の構成要素としては、17は読み出し専用メモリ
(ROM)で、運転プログラムをすべて記憶しているも
のであるが、設定温度などはキーを利用して変えること
ができる。18はデータ書き込みメモリ(RAM)で、
キー及び環境検知回路からの信号を入力制御部22およ
び23を通してRAM18に格納する。19はRAM1
8に格納されたデータを比較したり加算減算等を行う演
算部であり、20はマイクロコンピュータ16内の各部
の動作をコントロールする制御部であり、21はタイマ
ーであり、24および25はそれぞれ前記RAM18か
ら取り出された信号によって各機器を作動させるための
制御部である。
【0032】また、マイクロコンピュータ16の外部回
路として前記キースイッチを含む入力キー回路26、温
度・湿度等をセンサーにより検知するための環境検知回
路27、温度・モード・風向・風量・湿度設定などを表
示するための表示装置28、再生用ヒーター30や送風
機31、回転駆動用モータ32等を制御するための加湿
装置用負荷駆動回路29、電源回路33、及びリセット
回路34が接続されている。
【0033】次に、本実施の形態かかる加湿装置の制御
手段の動作を説明する。
【0034】図5は本実施の形態にかかる加湿装置の第
1の制御内容を示すフローチャートであり、(a)はメ
インフローチャートであり、(b)はサブルーチンであ
る。
【0035】図5(a)に示すように、プログラム開始
後、ステップ(S1)にて室内の自然換気量を測定する
サブルーチン、即ち図5(b)へ移行する。ここで、ス
テップ(S7)では、センサーにより室外の二酸化炭素
濃度Aを検知し、環境検知回路27により信号として入
力制御部23を介してマイクロコンピュータ16に入力
され、データとしてRAM18に格納される。ステップ
(S8)は、測定回数のクリアを行っている。ステップ
(S9)ではセンサーにて室内の二酸化炭素濃度Bn
検知し、前述の室外二酸化炭素濃度データと同様にRA
M18に格納される。検知後、一定時間t経過する(ス
テップ(S10))と測定回数を1カウント(ステップ
(S11))し、予め定めておいた測定回数mが終了し
たかどうか判定し、まだ測定する必要があるとき(N)
は、ステップ(S9)に戻り、終了したとき(Y)は、
次のステップ(S13)へ進む。ステップ(S13)で
は、マイクロコンピュータ16内の演算部19にて、R
AM18に格納されたデータ(室外二酸化炭素濃度A及
び室内二酸化炭素濃度B1 ,B2 ,・・・Bn )を元
に、自然換気量FN を算出する。ここで、メインフロー
チャート、即ち図5(a)へ戻り、ステップ(S2)に
て加湿運転が開始されると、初期設定されている排気風
量FM (ステップ(S3))と先程求めた自然排気量F
N を比較(ステップ(S4))する。排気風量FM が自
然換気量FN 以上のとき(Y)は、排気風量の変更は行
わないが、排気風量FM が自然換気量FN より小さいと
き(N)は、ステップ(S5)にて排気風量FM に自然
換気量FN を代入して自然換気量と同等の排気風量を確
保する。ステップ(S6)は加湿運転の終了を示してい
る。
【0036】図6は、本実施の形態にかかる加湿装置の
第2の制御内容を示すフローチャートであり、(a)は
メインフローチャートであり、(b)はサブルーチンで
ある。
【0037】図6(a)に示されるように、プログラム
開始後、ステップ(S14)にて室内の自然換気量を測
定するサブルーチン、即ち図6(b)へ移行する。ここ
で、ステップ(S20)では、室外湿度センサーにより
室外の湿度Cを検知し、環境検知回路27により信号と
して入力制御部23を介してマイクロコンピュータ16
に入力され、データとしてRAM18に格納される。ス
テップ(S21)は、測定回数のクリアを行っている。
ステップ(S22)では室内湿度センサーにて室内の湿
度Di を検知し、前述の室外二酸化炭素濃度データと同
様にRAM18に格納される。検知後、一定時間t′経
過する(ステップ(S23))と測定回数を1カウント
(ステップ(S24))し、予め定めておいた測定回数
jが終了したかどうか判定し、まだ測定する必要がある
とき(N)は、ステップ(S22)に戻り、終了したと
き(Y)は、次のステップ(S26)へ進む。ステップ
(S26)では、マイクロコンピュータ16内の演算部
19にて、RAM18に格納されたデータ(室外湿度C
及び室内湿度D1 ,D2 ,・・・DI )を元に、自然換
気量FN ′を算出する。ここで、メインフローチャー
ト、即ち図6(a)へ戻り、ステップ(S15)にて加
湿運転が開始されると、初期設定されている、排気風量
M ′(ステップ(S16))と先程求めた自然排気量
N ′を比較(ステップ(S17))する。排気風量F
M ′が自然換気量FN ′以上のとき(Y)は、排気風量
の変更は行わないが、排気風量FM ′が自然換気量F
N ′より小さいとき(N)は、ステップ(S18)にて
排気風量FM ′に自然換気量FN ′を代入して自然換気
量と同等の排気風量を確保する。ステップ(S19)は
加湿運転の終了を示している。
【0038】図7は、本実施の形態にかかる加湿装置の
第3の制御内容を示すフローチャートである。
【0039】図7に示されるように、ステップ(S2
7)では排気風量FM ″は初期設定の値である。ステッ
プ(S28)は部屋の広さの設定であり、入力キー回路
26により設置している部屋の広さ(例えば『10
畳』)を入力し、入力制御部23を介してマイクロコン
ピュータ16に入力され、データとしてRAM18に格
納される。ステップ(S29)は部屋の構造の設定であ
り、入力キー回路26により設置している部屋の構造
(例えば『木造』)を入力し、入力制御部23を介して
マイクロコンピュータ16に入力され、データとしてR
AM18に格納される。次にステップ(S30)では、
マイクロコンピュータ16内の演算部19にて、RAM
18に格納されたデータ(部屋の広さ及び部屋の構造)
を元に、自然換気量FN ″を算出する。初期設定されて
いる排気風量FM ″と先程求めた自然排気量FN ″を比
較する(ステップ(S31))。排気風量FM ″が自然
換気量FN″以上のとき(Y)は、排気風量の変更は行
わないが、排気風量FM ″が自然換気量FN ″より小さ
いとき(N)は、ステップ(S32)にて排気風量F
M ″に自然換気量FN ″を代入して自然換気量と同等の
排気風量を確保する。
【0040】図8は、本実施の形態にかかる加湿装置の
第4の制御内容を示すフローチャートである。図8
(a)はメインフローチャートであり、図8(b)はサ
ブルーチンである。
【0041】図8に示されるように、ステップ(S3
3)〜ステップ(S38)までは上述した図7のステッ
プ(S27)〜ステップ(S32)に対応している。排
気風量FM ″が確定し、排気用送風機電圧を決定するた
めに、ステップ(S39)にて排気送風機電圧決定のサ
ブルーチン、即ち図8(b)へ移行する。ここで、図1
0を説明する。図10は、排気用送風機の印加電圧と排
気風量の相関を表している。排気風量a(m3 /h)を
出力するためにはV1 (V)の電圧をかければよい。こ
れを踏まえて図8(b)の説明に戻ると、ステップ(S
40)は排気風量FM ″がaより小さいとき(Y)は、
ステップ(S41)にて印加電圧VをV1とする。aよ
り大きければ(N)ステップ(S42)にてbと比較
し、小さければ(Y)印加電圧VをV2 とし、大きけれ
ば(N)ステップ(S44)にてcと比較する。cより
小さければ(Y)印加電圧VをV3 とする。ここで、V
4 は排気送風機の定格電圧であり、これ以上の電圧をか
けることができないため、cより大きい場合(N)は、
どんな自然排気量であっても印加電圧VをV4 とする。
【0042】上述した本実施の形態にかかる加湿装置
は、図10に示すように空気調和機35に一体化するこ
とにより高効率加湿機能付き空気調和機が可能となる。
【0043】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項1
記載の加湿装置によれば、室内空気からなる第1空気流
および第2空気流が通過する吸着材を備え、該吸着材に
よって前記第1空気流中の水分を吸着し、乾燥空気とな
った第1空気流を室外に排気するとともに、再生用ヒー
ターで加熱した前記第2空気流を前記吸着材の再生ゾー
ンに当てることにより前記吸着材に吸着されている水分
を蒸発させて前記第2空気流中に脱離するようにしたの
で、室外排気流路のみ必要となり、従来の室外吸気流路
および室外排気流路が必要な加湿装置に比較して工事の
簡易化が可能となる。また、送風機の圧力損失が低減で
き、小型化が可能となり、送風騒音の低減も可能とな
る。
【0044】また、本発明の請求項2記載の加湿装置に
よれば、請求項1記載の加湿装置において、前記第1空
気流の風量を設置する部屋の自然換気量以上としたの
で、効率よい加湿が可能となる。
【0045】さらに、本発明の請求項3記載の加湿装置
によれば、請求項2記載の加湿装置において、前記設置
する部屋の二酸化炭素濃度の減衰から自然換気量を算出
する制御手段を備えたので、該制御手段にて自然換気量
の測定を室内の人体から発生する二酸化炭素の濃度の減
衰から算出することにより、人体に無害な方法で算出が
可能である。
【0046】加えて、本発明の請求項4記載の加湿装置
によれば、請求項2記載の加湿装置において、前記設置
する部屋の湿分の減衰から自然換気量を算出する制御手
段を備えたので、該制御手段にて自然換気量の測定を室
内の人体から発生する湿度の減衰から算出することによ
り、人体に無害な方法で算出が可能である。
【0047】加えて、本発明の請求項5記載の加湿装置
によれば、請求項2記載の加湿装置において、前記設置
する部屋の広さ又は構造に合わせた自然換気量を算出す
る制御手段を備えたので、自然換気量の設定において設
置する部屋の広さ又は構造から前記制御手段にて予め決
定することにより、センサ等が不要となりコストダウン
が可能となる。
【0048】加えて、本発明の請求項6記載の加湿装置
によれば、請求項5記載の加湿装置において、前記第1
空気流を室外に排気する排気用送風機と、該排気用送風
機の供給電圧を可変とすることで自然換気量以上となる
よう排気風量を制御する制御手段とを備えたので、室外
排気風量の設定を供給電圧を可変することで可能とな
り、加湿装置の簡易化が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態にかかる加湿装置の構成図
である。
【図2】室外に排気する乾燥空気の風量と室内の相対湿
度の関係を示す図である。
【図3】室内に人などが在室するときに湿分負荷がある
場合の関係を示す図である。
【図4】本発明の実施の形態にかかる加湿装置の制御手
段のブロック図である。
【図5】本発明の実施の形態にかかる加湿装置の第1の
制御内容を示すフローチャートである。
【図6】本発明の実施の形態にかかる加湿装置の第2の
制御内容を示すフローチャートである。
【図7】本発明の実施の形態にかかる加湿装置の第3の
制御内容を示すフローチャートである。
【図8】本発明の実施の形態にかかる加湿装置の第4の
制御内容を示すフローチャートである。
【図9】本発明の実施の形態にかかる加湿装置の第5の
制御内容を示すフローチャートである。
【図10】本発明の実施の形態にかかる加湿装置を一体
化してなる空気調和機の構成図である。
【図11】提案例である加湿装置の構成図である。
【符号の説明】
4 第1空気流 7 吸着材 9 第2空気流 12 再生用ヒーター
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−115737(JP,A) 特開 平7−49136(JP,A) 特開 平2−17343(JP,A) 特開 平9−4875(JP,A) 特開 平9−60925(JP,A) 実開 昭59−53112(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F24F 6/00 F24F 6/06 F24F 7/08 101 F24F 11/02 102 F24F 11/04

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 室内空気からなる第1空気流および第2
    空気流が通過する吸着材を備え、該吸着材によって前記
    第1空気流中の水分を吸着し、乾燥空気となった第1空
    気流を室外に排気するとともに、再生用ヒーターで加熱
    した前記第2空気流を前記吸着材の再生ゾーンに当てる
    ことにより前記吸着材に吸着されている水分を蒸発させ
    て前記第2空気流中に脱離するようにしたことを特徴と
    する加湿装置。
  2. 【請求項2】 前記第1空気流の風量を設置する部屋の
    自然換気量以上としたことを特徴とする請求項1記載の
    加湿装置。
  3. 【請求項3】 前記設置する部屋の二酸化炭素濃度の減
    衰から自然換気量を算出する制御手段を備えたことを特
    徴とする請求項2記載の加湿装置。
  4. 【請求項4】 前記設置する部屋の湿分の減衰から自然
    換気量を算出する制御手段を備えたことを特徴とする請
    求項2記載の加湿装置。
  5. 【請求項5】 前記設置する部屋の広さ又は構造に合わ
    せた自然換気量を算出する制御手段を備えたことを特徴
    とする請求項2記載の加湿装置。
  6. 【請求項6】 前記第1空気流を室外に排気する排気用
    送風機と、該排気用送風機の供給電圧を可変とすること
    で自然換気量以上となるよう排気風量を制御する制御手
    段とを備えたことを特徴とする請求項5記載の加湿装
    置。
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