JP3588765B2 - 加湿装置 - Google Patents
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- Y02B30/70—Efficient control or regulation technologies, e.g. for control of refrigerant flow, motor or heating
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は室内の乾燥した空気に水分を多く含んだ空気を供給して湿度を上昇させる加湿装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の加湿装置としては、例えば、超音波式加湿器等の水噴霧式加湿器、空気の通過過程で水を気化させて加湿する気化式加湿器、あるいは、水を電気的に加熱して水蒸気を発生させて加湿する蒸気式加湿器等が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような従来の加湿装置にあって、水噴霧式加湿器は、菌・粉塵を室内に放出するという衛生上の問題があり、保健空調の加湿に向かない。
蒸気式加湿器は、無菌でクリーンな加湿ができるが、電力（蒸気ボイラー式は加熱動力）を多く必要とし、蒸気を空気に吸収させるスペースがないと結露により水漏れの発生が起こる為、設計・施工が面倒である等の問題がある。
【０００４】
また、気化式加湿器にあっては、上記の蒸気式加湿の問題は生じにくいが、空調系統に装着する場合、通風する温度・湿度により大きく加湿量が変わるため、ピーク時（最大必要加湿量時）の温度湿度条件で加湿量を決めても、空調機は室内温度を一定にするために室温調整用加熱器の加熱量を変化させるので、実際には気化式加湿器に通風される温度は大きく低下し、加湿量不足となる場合が多い。
【０００５】
更にまた、室温調整用加熱器の加熱オフ時に加湿量不足にならないようにしても、設定湿度に達したときに湿度調節器でオフさせたとき、オーバーシュートが非常に大きいことから、過加湿で窓、壁への結露の危険があり、そのため、加熱量の無駄遣い（冷却加湿となる為、過加湿分加熱しないと室温を維持できない）も非常に大きくなるという問題があった。
また、オン，オフ回数も多くなり乾燥回数も多くなるので、寿命が短くなるという問題もある（乾燥させればスケール堆積が多くなり寿命を早める）。
【０００６】
そこで、このような問題解決のため、気化式加湿器を、空調系統に用いることなく、室内に単独で使用することも考えられるが、室温ぐらいの吸い込み温度では大風量になるかサイズを非常に大きくしなければならず、騒音、設置スペース、コストの問題がある。
また、小加湿量のものを天井に多く入れる手段もあるが、気化式は水・空気の汚れにより詰まりや菌繁殖危険があり（コンパクトにするほど多くなる）、短期間での加湿量の低下や悪臭発生も考えられ、保守を頻繁に行なう必要があり、天井内の保守は莫大な保守費用を要してしまう。
【０００７】
本発明は上記の問題点に鑑みて為されたもので、気化式加湿器と蒸気式加湿器との互いの利点を採用できるようにし、これらの相互作用により、加湿要求の多いときは２つ加湿器の複合動作により必要な加湿量をすみやかに室内に供給でき、また加湿要求の少ないときには気化式加湿器のみの省エネルギー運転で必要加湿量を補うことができるようにした加湿装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するため、本発明の加湿装置は、基体の空気取入口から空気を取入れて基体内に通過させ該通過途中で加湿して空気排出口から排出する加湿装置において、上記空気の通過径路途中に設けられ通過径路を通過する空気に対して水の気化により加湿する気化式加湿器と、該気化式加湿器の下流側に設けられ通過径路を通過する空気に対して水蒸気を発生させて加湿する蒸気式加湿器とを備えた構成としている。
【０００９】
そして、上記気化式加湿器を、上記空気の通過径路上に晒され給水されて気化を可能にする気化部と、該気化部へ給水するとともに給水量を制御可能な給水部とを備えて構成し、上記蒸気式加湿器を、水蒸気を放出可能な蒸発水槽と、該蒸発水槽の水を電気的に加熱して水蒸気を発生させるとともに加熱量を制御可能なヒータ部とを備えて構成し、室内の希望湿度を設定する湿度設定器と、室内の空気の湿度を検出する室内湿度検出器と、上記空気排出口から排出される空気の湿度を検出する排気湿度検出器と、上記湿度設定器の設定湿度，上記室内湿度検出器の検出湿度及び上記湿度検出器の検出湿度に基づいて上記気化式加湿器の給水部の給水量制御及び上記蒸気式加湿器のヒータ部の加熱量制御を行なう制御手段とを備えた構成としている。
【００１０】
この場合、上記制御手段を、上記室内湿度検出器の検出湿度が上記湿度設定器の設定湿度になったとき、上記気化式加湿器の給水部の給水を停止し、上記蒸気式加湿器のヒータ部の加熱を停止する停止手段を備えて構成したことが有効である。
また、上記制御手段を、上記湿度検出器の検出湿度が所定湿度になるように、上記蒸気式加湿器のヒータ部の加熱量を可変にする加熱調節手段を備えて構成したことが有効である。
そして、上記所定湿度を飽和湿度以下に定めたことが有効である。
【００１１】
更にまた、上記制御手段を、上記蒸気式加湿器のヒータ部の加熱を強制的に停止する停止時間を設定する２４時間タイマと、該２４時間タイマに設定された時間中上記蒸気式加湿器のヒータ部の加熱を強制的に停止する強制停止手段とを備えて構成したことが有効である。
また、必要に応じ、上記制御手段を、外部に設けられたディマンドコントローラによってオン，オフされ、上記蒸気式加湿器のヒータ部の加熱を停止させることのできるリレーを備えて構成し、加湿装置が複数あるときにディマンドコントローラ１台で全ての蒸気式加湿器を停止可能にした構成としている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて本発明の実施の形態に係る加湿装置について詳細に説明する。
図１乃至図５に示す実施の形態に係る加湿装置Ｋは、基体１の空気取入口２から空気を取入れて基体１内に通過させ該通過途中で加湿して空気排出口３から排出するものである。４は空気取入口２に設けられたエアーフィルタ、５は空気排出口３に設けられる排気ダクトである。６は基体１の前面に設けられた制御盤である。
【００１３】
この加湿装置Ｋにおいて、１０は気化式加湿器であって、空気取入口２に隣接して空気の通過径路途中に設けられ通過径路を通過する空気に対して水の気化により加湿するものである。この気化式加湿器１０は、例えば、図２及び図３に示すように、空気の通過径路上に晒され給水されて気化を可能にする気化部１１と、気化部１１へ給水するとともに給水量を制御可能な給水部１２とを備えて構成されている。気化部１１は、逆Ｕ字状の複数の加湿材１３で形成されている。給水部１２は、加湿材１３に水を滴下するノズル１４を備えた給水管１５と、給水管１５に水を供給する給水パイプ１６と、給水パイプ１６に介装され給水パイプ１６を開閉する電磁弁１７と、電磁弁１７の前位に設けられた減圧弁１８と、電磁弁１７を間欠的に開閉し常時加湿材１３の全面を流水状態にするよう作動するタイマ１９とを備えている。そして、気化式加湿器１０において、電磁弁１７の開閉によって給水量が制御される。
【００１４】
２０は蒸気式加湿器であって、気化式加湿器１０の下流側に設けられ通過径路を通過する空気に対して水蒸気を発生させて加湿するものである。この蒸気式加湿器２０は、例えば、図２及び図４に示すように、所謂パン型加湿器であり、水蒸気を放出可能な蒸発水槽２１と、蒸発水槽２１の水を電気的に加熱して水蒸気を発生させるとともに加熱量を制御可能なヒータ部２２とを備えて構成されている。２３は蒸発水槽２１の上記放出開口内に設けられ水滴の飛散を防止する覆い板である。
図１に示すように、２４は空気取入口２から空気を取入れるとともに、蒸気式加湿器２０によって加湿された空気を空気排出口３から排出する送風機である。２５は排水タンクである。
【００１５】
２６は制御盤６に設けられ室内の希望湿度Ｔａをダイヤル設定する湿度設定器、２７は制御盤６に設けられ室内の空気の湿度を検出する市販の比例湿度センサ等からなる室内湿度検出器、２８は空気排出口３から排出される空気の湿度を検出する市販の比例湿度センサ等からなる排気湿度検出器である。
３０は制御盤６内に設けられ、マイクロコンピュータや電気回路等の機能によって実現される制御手段であって、湿度設定器２６の設定湿度，室内湿度検出器２７の検出湿度及び排気湿度検出器２８の検出湿度に基づいて気化式加湿器１０の給水部１２の給水量制御及び蒸気式加湿器２０のヒータ部２２の加熱量制御を行なうものである。
【００１６】
詳しく説明すると、図５には、加湿装置Ｋが複数あるときの制御回路、及び、各加湿装置Ｋの制御回路を示す。図５において、３１は電源であって、加湿装置Ｋを始め、エレベータ３２ａ，空調機３２ｂ及び各種照明３２ｃ等に電源を供給する。３３は送風機２４に電源供給を行なう送風機電源線、３４は蒸気式加湿器２０のヒータ部２２に電源供給を行なうヒータ電源線、３５は上記タイマ１９を介して電磁弁１７に電源を供給するとともに、ヒータ部２２の制御系に電源を供給する制御系電源線である。３６は制御系電源線３５の外部スイッチ、３７は制御盤６に設けられ制御系電源線３５のオンオフスイッチである。３８は制御系電源線３５の有効時にオン作動するリレーであって、送風機電源線３３のリレースイッチ３８ａをオン，オフする。
【００１７】
図２も参照し、制御手段３０は、室内湿度検出器２７の検出湿度が湿度設定器２６の設定湿度になったとき、気化式加湿器１０の給水部１２の電磁弁１７を閉にして給水を停止し、蒸気式加湿器２０のヒータ部２２の加熱を停止する停止手段４０を備えて構成されている。停止手段４０は制御系電源線３５を断にする停止スイッチで構成されている。
また、制御手段３０は、排気湿度検出器２８の検出湿度が所定湿度Ｔｂになるように、蒸気式加湿器２０のヒータ部２２の加熱量を可変にする加熱調節手段４１を備えて構成されている。この所定湿度Ｔｂは飽和湿度以下に定められている。例えば、所定湿度ＴｂがＴｂ＝８５％ＲＨに定められる。詳しくは、加熱調節手段４１は、排気湿度検出器２８の検出湿度が８５％ＲＨに満たない分の信号を電力調整器４２（サイリスタ）に指令し、加湿量を吹出し湿度が８５％ＲＨになるようにヒータ部２２の電力調節を行なうものである。
【００１８】
更に、図２に示し、図５に示す制御回路図には図示しないが、制御手段３０は、蒸気式加湿器２０のヒータ部２２の加熱を強制的に停止する停止時間を設定する２４時間タイマ４３と、２４時間タイマ４３に設定された時間中蒸気式加湿器２０のヒータ部２２の加熱を強制的に停止する強制停止手段４４とを備えている。これにより、例えば、電力負荷が集中する朝のピーク時等、一時間程度蒸気式加湿器２０の運転を強制的に停止させておくことができるので、極めて有用になる。
【００１９】
更にまた、図５に示すように、制御手段３０は、外部に設けられたディマンドコントローラ４５によってオン，オフされ、蒸気式加湿器２０のヒータ部２２の加熱を停止させることのできるリレー４６を備えている。このリレー４６は、ヒータ部電源線３４のリレースイッチ４６ａをオン，オフする。これにより、加湿装置Ｋが複数あるときに、１台のディマンドコントローラ４５で全ての蒸気式加湿器２０を停止可能にしている。
【００２０】
従って、本発明の実施の形態に係る加湿装置Ｋによれば、以下のような作用をする。図５の加湿装置Ｋが複数設けられた場合で説明すると、図６に示す制御フローチャートを参照し、予め、湿度設定器２６において、室内の希望湿度Ｔａを設定しておく（６−１）。例えば、Ｔａ＝４０％ＲＨに設定しておく。
そして、ディマンドコントローラ４５をオンし、リレー４６を介してヒータ部電源線３４のリレースイッチ４６ａをオンさせる。また、外部スイッチ３６もオンさせておく（６−２）。
【００２１】
この状態で、オンオフスイッチ３７をオンさせる（６−２）。この場合、室内湿度検出器２７の検出湿度が湿度設定器２６の設定希望湿度Ｔａよりも低く（６−３Ｎ）、排気湿度検出器２８の検出湿度が所定湿度Ｔｂよりも低ければ（６−４Ｎ）。リレー３８によって送風機電源線３３のリレースイッチ３８ａがオンして、送風機２４が作動するとともに、気化式加湿器１０の電磁弁１７が開き、給水部１２から気化部１１へ給水が開始されて、気化式加湿器１０が作動する（６−５）。また、加熱調節手段４１を介してヒータ部２２の制御が行なわれ、蒸気式加湿器２０が駆動制御される（６−５）。
これにより、空気取入口２から空気が取入れられ、エアフィルタ４で濾過され、空気排出口３から排出されていく。この場合、気化式加湿器１０に給水が行われ、ここに通風された空気は気化加湿される。更に、気化加湿された空気は蒸気式加湿器２０によって水蒸気が付与され、送風機２４により機外に吹出される。
【００２２】
この状態では、常時、排気湿度検出器２８が送風機２４直前において空気排出口３から排出される空気の湿度を検出しており、この検出湿度が、所定湿度Ｔｂになるように、加熱調節手段４１がヒータ部２２の制御を行なう。即ち、加熱調節手段４１は、排気湿度検出器２８の検出湿度が所定湿度Ｔｂに満たない分の信号を電力調整器４２に指令し、加湿量を吹出し湿度が所定湿度Ｔｂになるようにヒータ部２２の電力調節を行なう。そして、排気湿度検出器２８の検出湿度が所定湿度Ｔｂになったならば（６−４Ｙ）、ヒータ部２２を停止して蒸気式加湿器２０のみの駆動を停止する（６−６）。
そのため、加湿要求の多いときは２つ加湿器の複合動作により必要な加湿量をすみやかに室内に供給でき、また加湿要求の少ないときには気化式加湿器１０のみの省エネルギー運転で必要加湿量を補うことができるようになる。
【００２３】
また、室内の空気、即ち、室内湿度検出器２７の検出湿度が湿度設定器２６の設定希望湿度Ｔａになると（６−３Ｙ）、停止手段４０である停止スイッチが開になり、制御系電源線３５を断にするので、気化式加湿器１０の電磁弁１７が閉じ、給水部１２から気化部１１への給水が停止して気化式加湿器１０の駆動が停止する（６−７）。また、蒸気式加湿器２０のヒータ部２２の加熱が停止して蒸気式加湿器２０の駆動が停止する（６−７）。
そして、室内湿度検出器２７の検出湿度が湿度設定器２６の設定希望湿度Ｔａよりも低くなれば（６−３Ｎ）、再び上記と同様に作動する。
【００２４】
【実施例】
次に、実施例について説明する。実施例では、気化加湿と蒸気加湿との割合を１：２程度になるように設定した。送風機２４は、吹出し湿度が８５％ＲＨ程度になる風量を有するものを選択した。蒸気式加湿器２０において、ヒータ部２２の電力密度を４Ｗ／ｃｍ２ 以下とし、蒸発水槽２１の保有水量を１Ｋｇ／ｈの加湿量当り１Ｌ程度とした。また、加湿装置Ｋ一台の加湿量を３Ｋｇ／ｈ（１００ｍ２ までの部屋を加湿可能）ぐらいとし、加湿装置Ｋの外形を幅５００ｍｍ、奥行き３５０ｍｍぐらいとした。
上記構造のものを建物のパイプシャフトに入れ、空気取入口２から室内の乾燥した空気を取入れ、空気排出口３よりダクト５を介し室内に８５％ＰＨの空気として戻した。
【００２５】
この実施例においては、以下のような作用，効果が得られた。
１．パイプシャフトのスペースに容易に取付可能である。
２．吹出し空気が通常の空気と変わらず、風量も少ないため、施工が簡単になった。
３．中間期（４月、１１月）はピーク時加湿量の１／３ぐらいであるので、気化式だけの加湿で間に合うことから、電力をほとんど必要としない。
４．２／３は蒸気加湿であるので、ピーク時も加湿量が不足することがない。また、電力のピークカットもできるので、受電設備も過大とならず、電力料金も安く済む。
５．蒸気加湿をサイリスタにて吹出し湿度が一定になるように制御するので、吸込み湿度が低い程加湿量が多くなり、常に必要な加湿量分加湿できる。また、オーバーシュートも出にくい。
６．蒸気加湿が２／３であるので、風量サイズが小さく、価格が安くなる。
７．気化式はほとんど連続運転となり、乾湿がほとんどないので、寿命が長くなる。蒸気加湿は実質の累積加湿量が少ない上、加湿量に対して保有水量が多いことから寿命が長い。
８．気化加湿で温度低下するが蒸気加湿で温度上昇するので、加湿により室温に影響を与えない。
【００２６】
上記の加湿を具体的な条件で空気線図に示すと図７のようになる。Ａ点の吸込み空気（一般の室内空気は２２℃ＤＢ、４０％ＲＨ、０．００６５ｋｇ／ｋｇ）を飽和効率５３％で気化加湿すればＢ点（１７．５℃ＤＢ、６８％ＲＨ、０．００８５ｋｇ／ｋｇ）になり、ここから熱水分費ｕ＝７２０にて蒸気加湿すればＣ点（２０℃ＤＢ、８５％ＲＨ、０．０１２５ｋｇ／ｋｇ）に達する。
上記の加湿量は、
Ｌ＝４５０ｍ３ ×１．２×（０．０１２５−０．００６５）＝３．２４ｋｇ／ｈ
となる。
このような加湿量を出すことは下記のように可能である。
飽和効率５３％の気化加湿は、例えば、図８の仕様で行えば、風速が０．８ｍ／ｓと遅いので、楽にできる。また、熱水分比Ｕ＝７２０の蒸気加湿も、通常の蒸気式加湿器２０がｕ＝６８０ぐらいであるから、蒸発水槽２１を通常より多少大きくし顕熱分を大きくとれば可能である。図８の仕様は試験により確認されたものである。
【００２７】
尚、上記の実施例において、風量や容量等は上述したものに限定されない。望ましくは、風量を５００ＣＭＨ以下、加湿量を気化式／パン加湿＝１／３〜１／２とし、加湿装置ケース奥行きを４００ｍｍ以下、幅８００ｍｍ以下とすることが良い。
また、上記実施の形態において、気化式加湿器や蒸気式加湿器の構造は、上述したものに限定されるものではなく、種々のタイプの構造のものを用いて良いことは勿論である。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の加湿装置によれば、気化式加湿器と蒸気式加湿器とを備えたので、加湿要求の多いときは２つ加湿器の複合動作により必要な加湿量をすみやかに室内に供給でき、また加湿要求の少ないときには気化式加湿のみの省エネルギー運転で必要加湿量を補うことができ、加湿効率を大幅に向上させることができる。
また、一般的に加湿器は一定の加湿量を出力するので、送風空気にこの加湿量を吸収する余裕のない場合は空気調和機内や送風ダクト内で結露して水漏れ事故を起こすことがあり、設備設計上注意を払う必要があったが、本発明の加湿装置では、２つ加湿器の複合動作によりダクト内での結露を抑止することができ、設備設計上極めて有利になった。
【００２９】
また、湿度設定器の設定湿度，室内湿度検出器の検出湿度及び排気湿度検出器の検出湿度に基づいて気化式加湿器の給水部の給水量制御及び蒸気式加湿器のヒータ部の加熱量制御を行なう制御手段を備えたことから、２つ加湿器の複合動作を自動で制御できるとともに、所要のものに確実に制御することができる。
【００３０】
更に、制御手段を、室内湿度検出器の検出湿度が湿度設定器の設定湿度になったとき、気化式加湿器の給水部の給水を停止し、蒸気式加湿器のヒータ部の加熱を停止する停止手段を備えて構成した場合には、室内の湿度が適正になったとき、装置を停止できるので、過剰加湿を抑止できるとともに、省エネルギー運転を行なうことができる。
【００３１】
更にまた、制御手段を、排気湿度検出器の検出湿度が所定湿度になるように、蒸気式加湿器のヒータ部の加熱量を可変にする加熱調節手段を備えて構成した場合には、ピーク時に加湿量が不足する事態を確実に防止でき、また、電力のピークカットもできるので、受電設備も過大とならず、電力料金も安く済む。また、吸込み湿度が低い程加湿量が多くなり、常に必要な加湿量分加湿でき、オーバーシュートも出にくい等種々の効果を奏する。
また、所定湿度を飽和湿度以下に定めた場合には、結露を確実に防止できるという効果がある。
【００３２】
更に、制御手段を、蒸気式加湿器のヒータ部の加熱を強制的に停止する停止時間を設定する２４時間タイマと、２４時間タイマに設定された時間中、蒸気式加湿器のヒータ部の加熱を強制的に停止する強制停止手段とを備えて構成した場合には、例えば、電力負荷が集中する朝のピーク時等、一時間程度蒸気式加湿器の運転を強制的に停止させておくことができるので、極めて有用になる。
【００３３】
また、制御手段を、外部に設けられたディマンドコントローラによってオン，オフされ、蒸気式加湿器のヒータ部の加熱を停止させることのできるリレーを備えて構成した場合には、加湿装置が複数あるときにディマンドコントローラ１台で全ての蒸気式加湿器を停止可能にでき、極めて有用になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る加湿装置を示す図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る加湿装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る加湿装置に用いられる気化式加湿器の一例を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る加湿装置に用いられる蒸気式加湿器の一例を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る加湿装置の制御回路を、加湿装置が複数あるときの制御回路の一例とともに示す回路図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る加湿装置の作用を示すフローチャート図である。
【図７】本発明の実施例に係る加湿装置における加湿状態を具体的な条件で示した空気線図である。
【図８】本発明の実施例に係る加湿装置の具体的仕様及び使用条件を示す図である。
【符号の説明】
Ｋ 加湿装置
１ 基体
２ 空気取入口
３ 空気排出口
６ 制御盤
１０ 気化式加湿器
１１ 気化部
１２ 給水部
１７ 電磁弁
２０ 蒸気式加湿器
２１ 蒸発水槽
２２ ヒータ部
２４ 送風機
２６ 湿度設定器
Ｔａ 希望湿度
２７ 室内湿度検出器
２８ 排気湿度検出器
３０ 制御手段
３１ 電源
３３ 送風機電源線
３４ ヒータ電源線
３５ 制御系電源線
３６ 外部スイッチ
３７ オンオフスイッチ
３８ リレー
４０ 停止手段
４１ 加熱調節手段
Ｔｂ 所定湿度
４３ ２４時間タイマ
４４ 強制停止手段
４５ ディマンドコントローラ
４６ リレー
【発明の属する技術分野】
この発明は室内の乾燥した空気に水分を多く含んだ空気を供給して湿度を上昇させる加湿装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の加湿装置としては、例えば、超音波式加湿器等の水噴霧式加湿器、空気の通過過程で水を気化させて加湿する気化式加湿器、あるいは、水を電気的に加熱して水蒸気を発生させて加湿する蒸気式加湿器等が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような従来の加湿装置にあって、水噴霧式加湿器は、菌・粉塵を室内に放出するという衛生上の問題があり、保健空調の加湿に向かない。
蒸気式加湿器は、無菌でクリーンな加湿ができるが、電力（蒸気ボイラー式は加熱動力）を多く必要とし、蒸気を空気に吸収させるスペースがないと結露により水漏れの発生が起こる為、設計・施工が面倒である等の問題がある。
【０００４】
また、気化式加湿器にあっては、上記の蒸気式加湿の問題は生じにくいが、空調系統に装着する場合、通風する温度・湿度により大きく加湿量が変わるため、ピーク時（最大必要加湿量時）の温度湿度条件で加湿量を決めても、空調機は室内温度を一定にするために室温調整用加熱器の加熱量を変化させるので、実際には気化式加湿器に通風される温度は大きく低下し、加湿量不足となる場合が多い。
【０００５】
更にまた、室温調整用加熱器の加熱オフ時に加湿量不足にならないようにしても、設定湿度に達したときに湿度調節器でオフさせたとき、オーバーシュートが非常に大きいことから、過加湿で窓、壁への結露の危険があり、そのため、加熱量の無駄遣い（冷却加湿となる為、過加湿分加熱しないと室温を維持できない）も非常に大きくなるという問題があった。
また、オン，オフ回数も多くなり乾燥回数も多くなるので、寿命が短くなるという問題もある（乾燥させればスケール堆積が多くなり寿命を早める）。
【０００６】
そこで、このような問題解決のため、気化式加湿器を、空調系統に用いることなく、室内に単独で使用することも考えられるが、室温ぐらいの吸い込み温度では大風量になるかサイズを非常に大きくしなければならず、騒音、設置スペース、コストの問題がある。
また、小加湿量のものを天井に多く入れる手段もあるが、気化式は水・空気の汚れにより詰まりや菌繁殖危険があり（コンパクトにするほど多くなる）、短期間での加湿量の低下や悪臭発生も考えられ、保守を頻繁に行なう必要があり、天井内の保守は莫大な保守費用を要してしまう。
【０００７】
本発明は上記の問題点に鑑みて為されたもので、気化式加湿器と蒸気式加湿器との互いの利点を採用できるようにし、これらの相互作用により、加湿要求の多いときは２つ加湿器の複合動作により必要な加湿量をすみやかに室内に供給でき、また加湿要求の少ないときには気化式加湿器のみの省エネルギー運転で必要加湿量を補うことができるようにした加湿装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するため、本発明の加湿装置は、基体の空気取入口から空気を取入れて基体内に通過させ該通過途中で加湿して空気排出口から排出する加湿装置において、上記空気の通過径路途中に設けられ通過径路を通過する空気に対して水の気化により加湿する気化式加湿器と、該気化式加湿器の下流側に設けられ通過径路を通過する空気に対して水蒸気を発生させて加湿する蒸気式加湿器とを備えた構成としている。
【０００９】
そして、上記気化式加湿器を、上記空気の通過径路上に晒され給水されて気化を可能にする気化部と、該気化部へ給水するとともに給水量を制御可能な給水部とを備えて構成し、上記蒸気式加湿器を、水蒸気を放出可能な蒸発水槽と、該蒸発水槽の水を電気的に加熱して水蒸気を発生させるとともに加熱量を制御可能なヒータ部とを備えて構成し、室内の希望湿度を設定する湿度設定器と、室内の空気の湿度を検出する室内湿度検出器と、上記空気排出口から排出される空気の湿度を検出する排気湿度検出器と、上記湿度設定器の設定湿度，上記室内湿度検出器の検出湿度及び上記湿度検出器の検出湿度に基づいて上記気化式加湿器の給水部の給水量制御及び上記蒸気式加湿器のヒータ部の加熱量制御を行なう制御手段とを備えた構成としている。
【００１０】
この場合、上記制御手段を、上記室内湿度検出器の検出湿度が上記湿度設定器の設定湿度になったとき、上記気化式加湿器の給水部の給水を停止し、上記蒸気式加湿器のヒータ部の加熱を停止する停止手段を備えて構成したことが有効である。
また、上記制御手段を、上記湿度検出器の検出湿度が所定湿度になるように、上記蒸気式加湿器のヒータ部の加熱量を可変にする加熱調節手段を備えて構成したことが有効である。
そして、上記所定湿度を飽和湿度以下に定めたことが有効である。
【００１１】
更にまた、上記制御手段を、上記蒸気式加湿器のヒータ部の加熱を強制的に停止する停止時間を設定する２４時間タイマと、該２４時間タイマに設定された時間中上記蒸気式加湿器のヒータ部の加熱を強制的に停止する強制停止手段とを備えて構成したことが有効である。
また、必要に応じ、上記制御手段を、外部に設けられたディマンドコントローラによってオン，オフされ、上記蒸気式加湿器のヒータ部の加熱を停止させることのできるリレーを備えて構成し、加湿装置が複数あるときにディマンドコントローラ１台で全ての蒸気式加湿器を停止可能にした構成としている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて本発明の実施の形態に係る加湿装置について詳細に説明する。
図１乃至図５に示す実施の形態に係る加湿装置Ｋは、基体１の空気取入口２から空気を取入れて基体１内に通過させ該通過途中で加湿して空気排出口３から排出するものである。４は空気取入口２に設けられたエアーフィルタ、５は空気排出口３に設けられる排気ダクトである。６は基体１の前面に設けられた制御盤である。
【００１３】
この加湿装置Ｋにおいて、１０は気化式加湿器であって、空気取入口２に隣接して空気の通過径路途中に設けられ通過径路を通過する空気に対して水の気化により加湿するものである。この気化式加湿器１０は、例えば、図２及び図３に示すように、空気の通過径路上に晒され給水されて気化を可能にする気化部１１と、気化部１１へ給水するとともに給水量を制御可能な給水部１２とを備えて構成されている。気化部１１は、逆Ｕ字状の複数の加湿材１３で形成されている。給水部１２は、加湿材１３に水を滴下するノズル１４を備えた給水管１５と、給水管１５に水を供給する給水パイプ１６と、給水パイプ１６に介装され給水パイプ１６を開閉する電磁弁１７と、電磁弁１７の前位に設けられた減圧弁１８と、電磁弁１７を間欠的に開閉し常時加湿材１３の全面を流水状態にするよう作動するタイマ１９とを備えている。そして、気化式加湿器１０において、電磁弁１７の開閉によって給水量が制御される。
【００１４】
２０は蒸気式加湿器であって、気化式加湿器１０の下流側に設けられ通過径路を通過する空気に対して水蒸気を発生させて加湿するものである。この蒸気式加湿器２０は、例えば、図２及び図４に示すように、所謂パン型加湿器であり、水蒸気を放出可能な蒸発水槽２１と、蒸発水槽２１の水を電気的に加熱して水蒸気を発生させるとともに加熱量を制御可能なヒータ部２２とを備えて構成されている。２３は蒸発水槽２１の上記放出開口内に設けられ水滴の飛散を防止する覆い板である。
図１に示すように、２４は空気取入口２から空気を取入れるとともに、蒸気式加湿器２０によって加湿された空気を空気排出口３から排出する送風機である。２５は排水タンクである。
【００１５】
２６は制御盤６に設けられ室内の希望湿度Ｔａをダイヤル設定する湿度設定器、２７は制御盤６に設けられ室内の空気の湿度を検出する市販の比例湿度センサ等からなる室内湿度検出器、２８は空気排出口３から排出される空気の湿度を検出する市販の比例湿度センサ等からなる排気湿度検出器である。
３０は制御盤６内に設けられ、マイクロコンピュータや電気回路等の機能によって実現される制御手段であって、湿度設定器２６の設定湿度，室内湿度検出器２７の検出湿度及び排気湿度検出器２８の検出湿度に基づいて気化式加湿器１０の給水部１２の給水量制御及び蒸気式加湿器２０のヒータ部２２の加熱量制御を行なうものである。
【００１６】
詳しく説明すると、図５には、加湿装置Ｋが複数あるときの制御回路、及び、各加湿装置Ｋの制御回路を示す。図５において、３１は電源であって、加湿装置Ｋを始め、エレベータ３２ａ，空調機３２ｂ及び各種照明３２ｃ等に電源を供給する。３３は送風機２４に電源供給を行なう送風機電源線、３４は蒸気式加湿器２０のヒータ部２２に電源供給を行なうヒータ電源線、３５は上記タイマ１９を介して電磁弁１７に電源を供給するとともに、ヒータ部２２の制御系に電源を供給する制御系電源線である。３６は制御系電源線３５の外部スイッチ、３７は制御盤６に設けられ制御系電源線３５のオンオフスイッチである。３８は制御系電源線３５の有効時にオン作動するリレーであって、送風機電源線３３のリレースイッチ３８ａをオン，オフする。
【００１７】
図２も参照し、制御手段３０は、室内湿度検出器２７の検出湿度が湿度設定器２６の設定湿度になったとき、気化式加湿器１０の給水部１２の電磁弁１７を閉にして給水を停止し、蒸気式加湿器２０のヒータ部２２の加熱を停止する停止手段４０を備えて構成されている。停止手段４０は制御系電源線３５を断にする停止スイッチで構成されている。
また、制御手段３０は、排気湿度検出器２８の検出湿度が所定湿度Ｔｂになるように、蒸気式加湿器２０のヒータ部２２の加熱量を可変にする加熱調節手段４１を備えて構成されている。この所定湿度Ｔｂは飽和湿度以下に定められている。例えば、所定湿度ＴｂがＴｂ＝８５％ＲＨに定められる。詳しくは、加熱調節手段４１は、排気湿度検出器２８の検出湿度が８５％ＲＨに満たない分の信号を電力調整器４２（サイリスタ）に指令し、加湿量を吹出し湿度が８５％ＲＨになるようにヒータ部２２の電力調節を行なうものである。
【００１８】
更に、図２に示し、図５に示す制御回路図には図示しないが、制御手段３０は、蒸気式加湿器２０のヒータ部２２の加熱を強制的に停止する停止時間を設定する２４時間タイマ４３と、２４時間タイマ４３に設定された時間中蒸気式加湿器２０のヒータ部２２の加熱を強制的に停止する強制停止手段４４とを備えている。これにより、例えば、電力負荷が集中する朝のピーク時等、一時間程度蒸気式加湿器２０の運転を強制的に停止させておくことができるので、極めて有用になる。
【００１９】
更にまた、図５に示すように、制御手段３０は、外部に設けられたディマンドコントローラ４５によってオン，オフされ、蒸気式加湿器２０のヒータ部２２の加熱を停止させることのできるリレー４６を備えている。このリレー４６は、ヒータ部電源線３４のリレースイッチ４６ａをオン，オフする。これにより、加湿装置Ｋが複数あるときに、１台のディマンドコントローラ４５で全ての蒸気式加湿器２０を停止可能にしている。
【００２０】
従って、本発明の実施の形態に係る加湿装置Ｋによれば、以下のような作用をする。図５の加湿装置Ｋが複数設けられた場合で説明すると、図６に示す制御フローチャートを参照し、予め、湿度設定器２６において、室内の希望湿度Ｔａを設定しておく（６−１）。例えば、Ｔａ＝４０％ＲＨに設定しておく。
そして、ディマンドコントローラ４５をオンし、リレー４６を介してヒータ部電源線３４のリレースイッチ４６ａをオンさせる。また、外部スイッチ３６もオンさせておく（６−２）。
【００２１】
この状態で、オンオフスイッチ３７をオンさせる（６−２）。この場合、室内湿度検出器２７の検出湿度が湿度設定器２６の設定希望湿度Ｔａよりも低く（６−３Ｎ）、排気湿度検出器２８の検出湿度が所定湿度Ｔｂよりも低ければ（６−４Ｎ）。リレー３８によって送風機電源線３３のリレースイッチ３８ａがオンして、送風機２４が作動するとともに、気化式加湿器１０の電磁弁１７が開き、給水部１２から気化部１１へ給水が開始されて、気化式加湿器１０が作動する（６−５）。また、加熱調節手段４１を介してヒータ部２２の制御が行なわれ、蒸気式加湿器２０が駆動制御される（６−５）。
これにより、空気取入口２から空気が取入れられ、エアフィルタ４で濾過され、空気排出口３から排出されていく。この場合、気化式加湿器１０に給水が行われ、ここに通風された空気は気化加湿される。更に、気化加湿された空気は蒸気式加湿器２０によって水蒸気が付与され、送風機２４により機外に吹出される。
【００２２】
この状態では、常時、排気湿度検出器２８が送風機２４直前において空気排出口３から排出される空気の湿度を検出しており、この検出湿度が、所定湿度Ｔｂになるように、加熱調節手段４１がヒータ部２２の制御を行なう。即ち、加熱調節手段４１は、排気湿度検出器２８の検出湿度が所定湿度Ｔｂに満たない分の信号を電力調整器４２に指令し、加湿量を吹出し湿度が所定湿度Ｔｂになるようにヒータ部２２の電力調節を行なう。そして、排気湿度検出器２８の検出湿度が所定湿度Ｔｂになったならば（６−４Ｙ）、ヒータ部２２を停止して蒸気式加湿器２０のみの駆動を停止する（６−６）。
そのため、加湿要求の多いときは２つ加湿器の複合動作により必要な加湿量をすみやかに室内に供給でき、また加湿要求の少ないときには気化式加湿器１０のみの省エネルギー運転で必要加湿量を補うことができるようになる。
【００２３】
また、室内の空気、即ち、室内湿度検出器２７の検出湿度が湿度設定器２６の設定希望湿度Ｔａになると（６−３Ｙ）、停止手段４０である停止スイッチが開になり、制御系電源線３５を断にするので、気化式加湿器１０の電磁弁１７が閉じ、給水部１２から気化部１１への給水が停止して気化式加湿器１０の駆動が停止する（６−７）。また、蒸気式加湿器２０のヒータ部２２の加熱が停止して蒸気式加湿器２０の駆動が停止する（６−７）。
そして、室内湿度検出器２７の検出湿度が湿度設定器２６の設定希望湿度Ｔａよりも低くなれば（６−３Ｎ）、再び上記と同様に作動する。
【００２４】
【実施例】
次に、実施例について説明する。実施例では、気化加湿と蒸気加湿との割合を１：２程度になるように設定した。送風機２４は、吹出し湿度が８５％ＲＨ程度になる風量を有するものを選択した。蒸気式加湿器２０において、ヒータ部２２の電力密度を４Ｗ／ｃｍ２ 以下とし、蒸発水槽２１の保有水量を１Ｋｇ／ｈの加湿量当り１Ｌ程度とした。また、加湿装置Ｋ一台の加湿量を３Ｋｇ／ｈ（１００ｍ２ までの部屋を加湿可能）ぐらいとし、加湿装置Ｋの外形を幅５００ｍｍ、奥行き３５０ｍｍぐらいとした。
上記構造のものを建物のパイプシャフトに入れ、空気取入口２から室内の乾燥した空気を取入れ、空気排出口３よりダクト５を介し室内に８５％ＰＨの空気として戻した。
【００２５】
この実施例においては、以下のような作用，効果が得られた。
１．パイプシャフトのスペースに容易に取付可能である。
２．吹出し空気が通常の空気と変わらず、風量も少ないため、施工が簡単になった。
３．中間期（４月、１１月）はピーク時加湿量の１／３ぐらいであるので、気化式だけの加湿で間に合うことから、電力をほとんど必要としない。
４．２／３は蒸気加湿であるので、ピーク時も加湿量が不足することがない。また、電力のピークカットもできるので、受電設備も過大とならず、電力料金も安く済む。
５．蒸気加湿をサイリスタにて吹出し湿度が一定になるように制御するので、吸込み湿度が低い程加湿量が多くなり、常に必要な加湿量分加湿できる。また、オーバーシュートも出にくい。
６．蒸気加湿が２／３であるので、風量サイズが小さく、価格が安くなる。
７．気化式はほとんど連続運転となり、乾湿がほとんどないので、寿命が長くなる。蒸気加湿は実質の累積加湿量が少ない上、加湿量に対して保有水量が多いことから寿命が長い。
８．気化加湿で温度低下するが蒸気加湿で温度上昇するので、加湿により室温に影響を与えない。
【００２６】
上記の加湿を具体的な条件で空気線図に示すと図７のようになる。Ａ点の吸込み空気（一般の室内空気は２２℃ＤＢ、４０％ＲＨ、０．００６５ｋｇ／ｋｇ）を飽和効率５３％で気化加湿すればＢ点（１７．５℃ＤＢ、６８％ＲＨ、０．００８５ｋｇ／ｋｇ）になり、ここから熱水分費ｕ＝７２０にて蒸気加湿すればＣ点（２０℃ＤＢ、８５％ＲＨ、０．０１２５ｋｇ／ｋｇ）に達する。
上記の加湿量は、
Ｌ＝４５０ｍ３ ×１．２×（０．０１２５−０．００６５）＝３．２４ｋｇ／ｈ
となる。
このような加湿量を出すことは下記のように可能である。
飽和効率５３％の気化加湿は、例えば、図８の仕様で行えば、風速が０．８ｍ／ｓと遅いので、楽にできる。また、熱水分比Ｕ＝７２０の蒸気加湿も、通常の蒸気式加湿器２０がｕ＝６８０ぐらいであるから、蒸発水槽２１を通常より多少大きくし顕熱分を大きくとれば可能である。図８の仕様は試験により確認されたものである。
【００２７】
尚、上記の実施例において、風量や容量等は上述したものに限定されない。望ましくは、風量を５００ＣＭＨ以下、加湿量を気化式／パン加湿＝１／３〜１／２とし、加湿装置ケース奥行きを４００ｍｍ以下、幅８００ｍｍ以下とすることが良い。
また、上記実施の形態において、気化式加湿器や蒸気式加湿器の構造は、上述したものに限定されるものではなく、種々のタイプの構造のものを用いて良いことは勿論である。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の加湿装置によれば、気化式加湿器と蒸気式加湿器とを備えたので、加湿要求の多いときは２つ加湿器の複合動作により必要な加湿量をすみやかに室内に供給でき、また加湿要求の少ないときには気化式加湿のみの省エネルギー運転で必要加湿量を補うことができ、加湿効率を大幅に向上させることができる。
また、一般的に加湿器は一定の加湿量を出力するので、送風空気にこの加湿量を吸収する余裕のない場合は空気調和機内や送風ダクト内で結露して水漏れ事故を起こすことがあり、設備設計上注意を払う必要があったが、本発明の加湿装置では、２つ加湿器の複合動作によりダクト内での結露を抑止することができ、設備設計上極めて有利になった。
【００２９】
また、湿度設定器の設定湿度，室内湿度検出器の検出湿度及び排気湿度検出器の検出湿度に基づいて気化式加湿器の給水部の給水量制御及び蒸気式加湿器のヒータ部の加熱量制御を行なう制御手段を備えたことから、２つ加湿器の複合動作を自動で制御できるとともに、所要のものに確実に制御することができる。
【００３０】
更に、制御手段を、室内湿度検出器の検出湿度が湿度設定器の設定湿度になったとき、気化式加湿器の給水部の給水を停止し、蒸気式加湿器のヒータ部の加熱を停止する停止手段を備えて構成した場合には、室内の湿度が適正になったとき、装置を停止できるので、過剰加湿を抑止できるとともに、省エネルギー運転を行なうことができる。
【００３１】
更にまた、制御手段を、排気湿度検出器の検出湿度が所定湿度になるように、蒸気式加湿器のヒータ部の加熱量を可変にする加熱調節手段を備えて構成した場合には、ピーク時に加湿量が不足する事態を確実に防止でき、また、電力のピークカットもできるので、受電設備も過大とならず、電力料金も安く済む。また、吸込み湿度が低い程加湿量が多くなり、常に必要な加湿量分加湿でき、オーバーシュートも出にくい等種々の効果を奏する。
また、所定湿度を飽和湿度以下に定めた場合には、結露を確実に防止できるという効果がある。
【００３２】
更に、制御手段を、蒸気式加湿器のヒータ部の加熱を強制的に停止する停止時間を設定する２４時間タイマと、２４時間タイマに設定された時間中、蒸気式加湿器のヒータ部の加熱を強制的に停止する強制停止手段とを備えて構成した場合には、例えば、電力負荷が集中する朝のピーク時等、一時間程度蒸気式加湿器の運転を強制的に停止させておくことができるので、極めて有用になる。
【００３３】
また、制御手段を、外部に設けられたディマンドコントローラによってオン，オフされ、蒸気式加湿器のヒータ部の加熱を停止させることのできるリレーを備えて構成した場合には、加湿装置が複数あるときにディマンドコントローラ１台で全ての蒸気式加湿器を停止可能にでき、極めて有用になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る加湿装置を示す図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る加湿装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る加湿装置に用いられる気化式加湿器の一例を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る加湿装置に用いられる蒸気式加湿器の一例を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る加湿装置の制御回路を、加湿装置が複数あるときの制御回路の一例とともに示す回路図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る加湿装置の作用を示すフローチャート図である。
【図７】本発明の実施例に係る加湿装置における加湿状態を具体的な条件で示した空気線図である。
【図８】本発明の実施例に係る加湿装置の具体的仕様及び使用条件を示す図である。
【符号の説明】
Ｋ 加湿装置
１ 基体
２ 空気取入口
３ 空気排出口
６ 制御盤
１０ 気化式加湿器
１１ 気化部
１２ 給水部
１７ 電磁弁
２０ 蒸気式加湿器
２１ 蒸発水槽
２２ ヒータ部
２４ 送風機
２６ 湿度設定器
Ｔａ 希望湿度
２７ 室内湿度検出器
２８ 排気湿度検出器
３０ 制御手段
３１ 電源
３３ 送風機電源線
３４ ヒータ電源線
３５ 制御系電源線
３６ 外部スイッチ
３７ オンオフスイッチ
３８ リレー
４０ 停止手段
４１ 加熱調節手段
Ｔｂ 所定湿度
４３ ２４時間タイマ
４４ 強制停止手段
４５ ディマンドコントローラ
４６ リレー
Claims (6)
- 基体の空気取入口から空気を取入れて基体内に通過させ該通過途中で加湿して空気排出口から排出する加湿装置において、
上記空気の通過径路途中に設けられ通過径路を通過する空気に対して水の気化により加湿する気化式加湿器と、該気化式加湿器の下流側に設けられ通過径路を通過する空気に対して水蒸気を発生させて加湿する蒸気式加湿器とを備え、
上記気化式加湿器を、上記空気の通過径路上に晒され給水されて気化を可能にする気化部と、該気化部へ給水するとともに給水量を制御可能な給水部とを備えて構成し、上記蒸気式加湿器を、水蒸気を放出可能な蒸発水槽と、該蒸発水槽の水を電気的に加熱して水蒸気を発生させるとともに加熱量を制御可能なヒータ部とを備えて構成し、室内の希望湿度を設定する湿度設定器と、室内の空気の湿度を検出する室内湿度検出器と、上記空気排出口から排出される空気の湿度を検出する排気湿度検出器と、上記湿度設定器の設定湿度，上記室内湿度検出器の検出湿度及び上記排気湿度検出器の検出湿度に基づいて上記気化式加湿器の給水部の給水量制御及び上記蒸気式加湿器のヒータ部の加熱量制御を行なう制御手段とを備えたことを特徴とする加湿装置。 - 上記制御手段を、上記室内湿度検出器の検出湿度が上記湿度設定器の設定湿度になったとき、上記気化式加湿器の給水部の給水を停止し、上記蒸気式加湿器のヒータ部の加熱を停止する停止手段を備えて構成したことを特徴とする請求項１記載の加湿装置。
- 上記制御手段を、上記湿度検出器の検出湿度が所定湿度になるように、上記蒸気式加湿器のヒータ部の加熱量を可変にする加熱調節手段を備えて構成したことを特徴とする請求項１または２記載の加湿装置。
- 上記所定湿度を飽和湿度以下に定めたことを特徴とする請求項３記載の加湿装置。
- 上記制御手段を、上記蒸気式加湿器のヒータ部の加熱を強制的に停止する停止時間を設定する２４時間タイマと、該２４時間タイマに設定された時間中、上記蒸気式加湿器のヒータ部の加熱を強制的に停止する強制停止手段とを備えて構成したことを特徴とする請求項１，２，３または４記載の加湿装置。
- 上記制御手段を、外部に設けられたディマンドコントローラによってオン，オフされ、上記蒸気式加湿器のヒータ部の加熱を停止させることのできるリレーを備えて構成し、加湿装置が複数あるときにディマンドコントローラ１台で全ての蒸気式加湿器を停止可能にしたことを特徴とする請求項１，２，３，４または５記載の加湿装置。
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