JP3567857B2 - 加湿装置およびそれを用いた空気調和機 - Google Patents

加湿装置およびそれを用いた空気調和機 Download PDF

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、室内に加湿空気を供給する加湿装置およびそれを用いた空気調和機に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
従来、加湿装置としては、加湿ロータと、上記加湿ロータを経由する吸湿通路に設けられた吸湿ファンと、上記加湿ロータを経由する加湿通路に設けられた加湿ファンと、上記加湿ロータを駆動する加湿ロータ用モータと、上記加湿通路の加湿ロータよりも上流側に設けられたヒータとを備えたものがある。この加湿装置は、室外において外気から加湿ロータに水分を吸着させた後、その加湿ロータから水分を脱着させて加湿した加湿空気を加湿ホースを通じて室内に供給する。そうすることにより、冬季の乾燥しやすい室内の湿度を調整して快適性を向上できる。ところが、上記加湿装置では、外気湿度の変化により加湿ロータの吸脱着能力が変化するため、最適な加湿運転ができないという問題がある。
【０００３】
また、本出願人により、加湿空気を加湿ホースを介して室内に吹き出す加湿運転と乾燥空気を加湿ホースに吹き込む乾燥運転とを交互に繰り返す加湿装置が提案されている。この加湿装置では、低コストで加湿ホース内の結露水の滞留を防ぐことができる(なお、この加湿装置は、この発明を理解しやすくするために説明するものであって、公知技術ではなく、従来技術ではない)。ところが、上記加湿運転と乾燥運転を交互に行う加湿装置では、外気湿度の高低に関係なく乾燥運転を制御し、外気が低湿度で加湿ホース内部に結露が発生していないにもかかわらず乾燥運転を行うため、加湿運転時間が短くなって加湿量が不足し、快適性が損なわれるという問題がある。
【０００４】
そこで、この発明の目的は、最適な加湿運転を行うことができ、加湿量不足を解消して快適性を向上できる加湿装置およびそれを用いた空気調和機を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の加湿装置は、加湿ロータと、上記加湿ロータを経由する吸湿通路に設けられた吸湿ファンと、上記加湿ロータを経由する加湿通路に設けられた加湿ファンと、上記加湿ロータを駆動する加湿ロータ用モータと、上記加湿通路の上記加湿ロータよりも上流側に設けられたヒータとを備えた加湿装置において、外気温度を検出する外気温度センサと、上記加湿通路の上記加湿ロータ下流側の吹き出し温度を検出する吹出温度センサと、上記外気温度センサにより検出された外気温度および上記吹出温度センサにより検出された上記吹き出し温度に基づいて推定された外気湿度に応じて、上記吸湿ファン,加湿ファン,加湿ロータ用モータおよびヒータのうちの少なくとも１つを制御する制御手段を備えたことを特徴としている。
【０００６】
上記請求項１の加湿装置によれば、例えば、
(1) 外気湿度が低いほど吸湿ファンの回転数を高くすることにより、吸湿通路を通って加湿ロータを通過する外気の量を増やして吸着量を確保できる一方、外気湿度が高いほど吸湿ファンの回転数を低くすることにより、吸湿通路を通って加湿ロータを通過する外気の量を減らしても十分な吸着量を確保できる。
(2) 外気湿度が低いほど加湿ファンの回転数を高くすることにより、加湿通路を通って加湿ロータを通過する空気量を増やして加湿量を確保できる一方、外気湿度が高いほど加湿ファンの回転数を低くすることにより、加湿通路を流れる空気量を少なくして加湿ロータを通過する空気量を減らしても十分に加湿された空気が得られる。
(3) 外気湿度が高いほど加湿ロータ用モータの回転数を遅くすることにより、排熱を少なくできる。
(4) 外気湿度が高いほど加湿ロータの吸着量が多いので、ヒータの入力を下げることができる。
このように、上記(1)〜(4)の少なくとも１つを行うことによって、外気湿度に応じた最適な加湿運転を行うことができる。また、(1)〜(4)のいずれの場合も、省エネルギー化が図れる。
【０００７】
【０００８】
【０００９】
【００１０】
【００１１】
【００１２】
また、上記外気温度センサにより検出された外気温度が高いほど、さらに上記吹出温度センサにより検出された上記吹き出し温度が低いほど、外気湿度が高いときと同様に加湿ロータの吸着量が多い傾向にあるので、外気湿度を検出する湿度センサなしに外気温度,吹き出し側の温度に基づいて外気湿度に応じた最適な加湿運転ができる。
【００１３】
また、請求項２の加湿装置は、請求項１の加湿装置において、上記加湿通路からの加湿空気を室内に搬送する加湿ホースを備え、上記制御手段は、上記ヒータで加熱された乾燥空気を上記加湿ホースに吹き込んで上記加湿ホース内を乾燥させる乾燥運転時間を上記外気湿度の高低に応じて長短に制御することを特徴としている。
【００１４】
上記請求項２の加湿装置によれば、外気湿度が高いときは十分な乾燥時間が必要となるが、外気湿度が低いときは加湿ホース内に結露が生じにくいので乾燥運転時間を短縮することができ、それによって加湿量不足を解消して快適性を向上できる。
【００１５】
また、請求項３の加湿装置は、請求項１または２の加湿装置において、加湿空気の吹出口近傍に外気湿度を表示する表示部を備えたことを特徴としている。
【００１６】
上記請求項３の加湿装置によれば、加湿空気の吹出口近傍の表示部に表示された外気湿度を居住者が確認することによって、外気の状態を的確に把握することができる。
【００１７】
また、請求項４の空気調和機は、請求項１乃至３のいずれか１つの加湿装置を用いたことを特徴としている。
【００１８】
上記請求項４の空気調和機によれば、室内が乾燥しやすい暖房運転時に上記加湿装置により室内を効果的に加湿することによって、より快適な暖房を提供できる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の加湿装置およびそれを用いた空気調和機を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００２０】
図１はこの発明の実施の一形態の加湿装置を用いた空気調和機の概略ブロック図であり、１は室内ユニット、２は室外ユニット、３は上記室外ユニット２の上部に配置された加湿装置、４は上記室内ユニット１と加湿装置３とを接続する加湿ホース４である。この加湿装置を用いた空気調和機は、加湿装置３から加湿ホース４を介して室外ユニット１に加湿空気を供給して、室内を加湿する。
【００２１】
また、図２は図１の要部のブロック図を示しており、加湿装置３は、ケーシング(図示せず)内に円板状の加湿ロータ１１を配置している。この加湿ロータ１１は、シリカゲル，ゼオライト，アルミナ等の吸着材を例えばハニカム状または多孔多粒状に成形されており、軸１１aを中心に加湿ロータ用モータ１２によって回転する。また、ケーシング内を仕切り板(図示せず)で仕切って、加湿ロータ１１の各部を経由する吸湿通路Ａと加湿通路Ｂとを形成している。
【００２２】
上記吸湿通路Ａの加湿ロータ１１よりも下流側に吸湿ファン１３を設け、その吸湿ファン１３を駆動する吸湿ファン用モータ１４を設けている。上記加湿ロータ１１は、吸湿通路Ａを矢印の方向に流れる空気から吸湿する(水分を吸着する)。
【００２３】
一方、上記加湿通路Ｂの加湿ロータ１１よりも下流側に加湿ファン１５を設け、その加湿ファン１５を駆動する加湿ファン用モータ１６を設けて、空気を矢印に示すように吸引して流すようにしている。上記加湿通路Ｂの加湿ロータ１１よりも上側の部分にヒータ１７を設けて、このヒータ１７で加熱された空気が加湿ロータ１１を通るときに、加湿ロータ１１によって加湿される(加湿ロータ１１から水分を脱着する)ようにしている。上記加湿ロータ１１が吸着した水分は、ヒータ１７によって加熱された加湿通路Ｂの空気によって脱着されて、この空気が加湿され、加湿された空気は、加湿ファン１５によって加湿ホース４に送られる。
【００２４】
また、図２において、２１は室内ユニット本体５の加湿ホース４の吹出口４a近傍に配置され、吹き出し湿度を検出する湿度センサ、２２は上記吹出口４a近傍に配置され、加湿ホース４の出口側の吹き出し温度を検出する出口側吹出温度センサ、２３は上記加湿ホース４の加湿ファン１５の下流側近傍に配置され、加湿ホース４の入口側の吹き出し温度を検出する入口側吹出温度センサ、２４は外気温度を検出する外気温度センサである。また、３１は上記湿度センサ２１,出口側吹出温度センサ２２からの信号を受けて、室内ファン(図示せず)等を制御する室内制御部、３２は上記入口側吹出温度センサ２３および外気温度センサ２４からの信号を受けて、圧縮機(図示せず)等を制御する室外制御部、３３は上記室外制御部３２からの信号を受けて、加湿運転を制御する制御手段としての加湿運転制御部である。上記加湿運転制御部３３は、加湿ロータ用モータ１２,吸湿ファン用モータ１４,加湿ファン用モータ１６およびヒータ１７を制御する。
【００２５】
また、室内ユニット本体５の加湿ホース４の吹出口４a近傍に外気湿度を表示する表示部６を備えている。この表示部６は、加湿運転制御部３３により推定された外気湿度を表示する。
【００２６】
図３は外気温度が０℃,７℃のときの外気湿度(相対湿度)と加湿ファン１５の吹き出し温度との関係を示しており、外気湿度が高くなるほど、さらに外気温度が低いほど、吹き出し温度は低くなる。したがって、このような外気温度と吹き出し温度との関係から外気湿度を決定するテーブルを予め表１に示すように作成しておく(表１において、外気湿度の値は省略)。
【００２７】
【表１】
Figure 0003567857
【００２８】
なお、表１のようなテーブルでなく、外気温度と吹き出し温度との関係から外気湿度を決定する関係式などを用いてもよい。また、関係式を連立させ、外気温,吹き出し温度から直接アクチュエータ動作パラメータを決定してもよい。
【００２９】
上記構成の加湿装置を用いた空気調和機において、加湿運転制御部３３は、室外制御部３２が受けた入口側吹出温度センサ２３および外気温度センサ２４からの信号に基づいて、上記表１を用いて外気湿度を推定する。そして、加湿運転時、加湿運転制御部３３は、推定した外気湿度に応じて加湿ロータ用モータ１２を制御する。すなわち、推定された外気湿度が低いほど、吸湿ファン１３の回転数が高くなるように吸湿ファン用モータ１４を制御することにより、吸湿通路Ａを通って加湿ロータ１１を通過する外気の量を増やして吸着量を確保する。一方、外気湿度が高いほど、吸湿ファン１３の回転数が低くなるように吸湿ファン用モータ１４を制御することにより、吸湿通路Ａを通って加湿ロータ１１を通過する外気の量を減らしても十分な吸着量を確保できる。
【００３０】
また、他の制御としては、加湿運転時、加湿運転制御部３３は、推定した外気湿度に応じて加湿ファン用モータ１６を制御する。すなわち、推定された外気湿度が低いほど、加湿ファン１５の回転数が高くなるように加湿ファン用モータ１６を制御することにより、加湿通路Ｂを通って加湿ロータ１１を通過する空気量を増やして加湿量を確保する。一方、外気湿度が高いほど、加湿ファン１５の回転数が低くなるように加湿ファン用モータ１６を制御することにより、加湿通路を流れる空気量を少なくして加湿ロータ１１を通過する空気量を減らしても十分に加湿された空気が得られる。
【００３１】
また、他のもう１つの制御としては、加湿運転時、加湿運転制御部３３は、推定した外気湿度に応じて加湿ロータ用モータ１２を制御する。すなわち、推定された外気湿度が高いほど、加湿ロータ１１の回転が遅くなるように加湿ロータ用モータ１２を制御することにより、排熱を少なくする。
【００３２】
さらに、他のもう１つの制御としては、加湿運転時、加湿運転制御部３３は、推定した外気湿度に応じてヒータ１７の入力を制御する。すなわち、推定された外気湿度が高いほど、加湿ロータ１１の吸着量が多いので、ヒータ１７の入力を下げる。
【００３３】
上記外気湿度に応じた制御のいずれの場合も、省エネルギー化が図れ、２つ以上の制御を同時に行ってもよい。
【００３４】
このように、外気湿度に応じた最適な加湿運転を行うことができる。
【００３５】
また、この加湿装置３では、加湿空気を加湿ホース４を介して室内に吹き出す加湿運転と、ヒータ７で加熱された乾燥空気を加湿ホース４に吹き込んで加湿ホース４内を乾燥させる乾燥運転とを交互に繰り返して、加湿ホース４内の結露水の滞留を防ぐ。このとき、上記加湿運転制御部３３は、乾燥運転時間を外気湿度の高低に応じてを長短に制御して、加湿ホース４内に結露が生じにくい低湿度(外気湿度)のときに、外気湿度が低いほど乾燥運転時間を短くすることによって、加湿量不足を解消して快適性を向上できる。
【００３６】
また、加湿ホース４の吹出口４a近傍の表示部６に表示された外気湿度を居住者が確認することによって、室内にいながら外気の状態を的確に把握することができる。
【００３７】
上記実施の形態では、外気温度と吹き出し温度に基づいて外気湿度を推定して、推定された外気湿度に応じて、吸湿ファン,加湿ファン,加湿ロータ用モータおよびヒータのうちの少なくとも１つを制御したが、外気温度または吹き出し温度のいずれか一方に基づいて吸湿ファン,加湿ファン,加湿ロータ用モータおよびヒータのうちの少なくとも１つを外気湿度に応じた制御を行ってもよい。
【００３８】
また、加湿通路Ｂの加湿ロータ１１下流側の吹き出し温度を検出する吹出温度センサとして入口側吹出温度センサ２３を用いたが、吹き出し温度センサはこれに限らず、出口側吹出温度センサ２２を用いてもよいし、加湿ホース内のいずれかに配置された温度センサを用いてもよい。
【００３９】
さらに、上記実施の形態では、加湿装置を用いた空気調和機について説明したが、この発明の加湿装置を他の暖房装置に用いてもよいし、装置単体で使用される加湿装置等にこの発明を適用してもよい。
【００４０】
【発明の効果】
以上より明らかなように、請求項１の発明の加湿装置は、加湿ロータと、上記加湿ロータを経由する吸湿通路に設けられた吸湿ファンと、上記加湿ロータを経由する加湿通路に設けられた加湿ファンと、上記加湿ロータを駆動する加湿ロータ用モータと、上記加湿通路の加湿ロータよりも上流側に設けられたヒータとを備えた加湿装置において、外気温度を検出する外気温度センサと、上記加湿通路の上記加湿ロータ下流側の吹き出し温度を検出する吹出温度センサと、上記外気温度センサにより検出された外気温度および上記吹出温度センサにより検出された吹き出し温度に基づいて推定された外気湿度に応じて、吸湿ファン,加湿ファン,加湿ロータ用モータおよびヒータのうちの少なくとも１つを制御手段により制御するものである。
【００４１】
したがって、請求項１の発明の加湿装置によれば、外気湿度に応じた最適な加湿運転を行うことができると共に、省エネルギー化を図ることができる。また、上記外気温度センサにより検出された外気温度および吹出温度センサにより検出された吹き出し温度に基づいて推定された外気湿度に応じて、上記制御手段は、吸湿ファン , 加湿ファン , 加湿ロータ用モータおよびヒータのうちの少なくとも１つを制御することによって、外気温度センサにより検出された外気温度が高いほど、さらに吹出温度センサにより検出された吹き出し温度が低いほど、加湿ロータの吸着量が多い傾向にあるので、外気湿度を検出する湿度センサを新たに設けることなく、外気温度 , 吹出温度に基づいて外気湿度に応じた最適な加湿運転を行うことができる。
【００４２】
【００４３】
【００４４】
【００４５】
また、請求項２の発明の加湿装置は、請求項１の加湿装置において、加湿空気を室内に搬送する加湿ホースを備え、上記制御手段は、上記ヒータで加熱された乾燥空気を加湿ホースに吹き込んで加湿ホース内を乾燥させる乾燥運転時間を外気湿度の高低に応じて長短に制御することによって、加湿ホース内に結露が生じにくい外気湿度が低いときに乾燥運転時間を短縮することができ、加湿量不足を解消して快適性を向上できる。
【００４６】
また、請求項３の発明の加湿装置は、請求項１または２の加湿装置において、加湿空気の吹出口近傍に外気湿度を表示する表示部を備えたので、加湿空気の吹出口近傍の表示部に表示された外気湿度を居住者が確認することによって、外気の状態を的確に把握することができる。
【００４７】
また、請求項４の発明の空気調和機は、請求項１乃至３のいずれか１つの加湿装置を用いるので、室内が乾燥しやすい暖房運転時に上記加湿装置により室内を効果的に加湿することによって、より快適な暖房を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１はこの発明の実施の一形態の加湿装置を用いた空気調和機の概略ブロック図である。
【図２】図２は上記加湿装置を用いた空気調和機の要部の構成図である。
【図３】図３は外気湿度と吹き出し温度との関係を示す図である。
【符号の説明】
１…室内ユニット、２…室外ユニット、
３…加湿装置、４…加湿ホース、
５…室内ユニット本体、６…表示部、
１１…加湿ロータ、１２…加湿ロータ用モータ、
１３…吸湿ファン、１４…吸湿ファン用モータ、
１５…加湿ファン、１６…加湿ファン用モータ、
１７…ヒータ、２１…湿度センサ、
２２…出口側吹出温度センサ、２３…入口側吹出温度センサ、
２４…外気温度センサ、３１…室内制御部、
３２…室外制御部、３３…加湿運転制御部。

Claims (4)

  1. 加湿ロータ ( １１ ) と、上記加湿ロータ ( １１ ) を経由する吸湿通路に設けられた吸湿ファン ( １３ ) と、上記加湿ロータ ( １１ ) を経由する加湿通路に設けられた加湿ファン ( １５ ) と、上記加湿ロータ ( １１ ) を駆動する加湿ロータ用モータ ( １２ ) と、上記加湿通路の上記加湿ロータ ( １１ ) よりも上流側に設けられたヒータ ( １７ ) とを備えた加湿装置において、
    外気温度を検出する外気温度センサ(２４)と、
    上記加湿通路の上記加湿ロータ(１１)下流側の吹き出し温度を検出する吹出温度センサ(２３)と、
    上記外気温度センサ(２４)により検出された外気温度および上記吹出温度センサ(２３)により検出された上記吹き出し温度に基づいて推定された外気湿度に応じて、上記吸湿ファン(１３),加湿ファン(１５),加湿ロータ用モータ(１２)およびヒータ(１７)のうちの少なくとも１つを制御する制御手段 ( ３３ ) とを備えたことを特徴とする加湿装置。
  2. 請求項１に記載の加湿装置において、
    上記加湿通路からの加湿空気を室内に搬送する加湿ホース(４)を備え、
    上記制御手段(３３)は、上記ヒータ(１７)で加熱された乾燥空気を上記加湿ホース(４)に吹き込んで上記加湿ホース(４)内を乾燥させる乾燥運転時間を上記外気湿度の高低に応じて長短に制御することを特徴とする加湿装置。
  3. 請求項１または２に記載の加湿装置において、
    加湿空気の吹出口近傍に外気湿度を表示する表示部(６)を備えたことを特徴とする加湿装置。
  4. 請求項１乃至３のいずれか１つに記載の加湿装置を用いたことを特徴とする空気調和機。
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