JP4165061B2

JP4165061B2 - 結露防止装置

Info

Publication number: JP4165061B2
Application number: JP2001375820A
Authority: JP
Inventors: 全土井
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2001-12-10
Filing date: 2001-12-10
Publication date: 2008-10-15
Anticipated expiration: 2021-12-10
Also published as: JP2003176942A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、一般住宅などにおいて窓ガラスや壁面等に結露が生じるのを未然に防止する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般住宅の窓ガラスや壁などには結露が発生しやすいが、この結露の発生を防止するものとして、図９は、特開昭６３−３０７５０９号公報に開示される結露防止装置の構造を表す構造図であり、図中、制御回路１０１は、窓ガラス１０２の室内側の面に設けられた温度センサ１０３の測定する窓ガラス１０２の室内側の面の表面温度と、室内中央部付近に設置された露点モジュール１０４が室内温度と湿度を測定して算出した露点とを受け取り、表面温度と露点との差を求め、この差と予め設定された値との大小関係によって異なる制御信号を作動制御手段１０５へ送信し、作動制御手段１０５でこれら異なるそれぞれの制御信号に対応する換気扇１０６への駆動指令信号を送信する。
【０００３】
この結露防止装置では、例えば、外気が冷えて窓温度が低下して、温度センサ１０３が測定した窓ガラス１０２の室内側の面の表面温度と、露点モジュール１０４が算出した露点との差が、予め設定した値よりも小さくなった場合、制御回路１０１では結露が発生しやすくなったと判断し、制御信号を作動制御手段１０５へ出力し、作動制御手段１０５から換気扇１０６へ湿度を低減するために駆動するように駆動指令信号が出力される。これにより、速やかに結露防止対策が講じられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このように結露防止装置で使用される露点モジュール１０４の測定精度は、温度が低く、湿度が高くなると悪くなるため、窓ガラス１０２のそばに設置すると露点の算出精度が落ちてしまっていた。例えば、一般的な湿度センサには、温度２５℃、湿度５５％の条件で湿度を測定すると、測定精度は±５％であるが、温度が１０℃、湿度８５％の条件で湿度を測定すると、測定精度は±９％であるものもある。
このため、露点モジュール１０４は、部屋の中央部のようにあまり温度や湿度の影響を受けない場所に設置しなければならないため、窓際との露点のずれが生じたり、装置が大掛かりになるという問題があった。
【０００５】
この発明はこのような結露防止装置の問題点を解決し、測定精度が高く、取付が簡単な結露防止装置を提供することにである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
放熱面と放熱面よりも低い温度となる冷却面とを有するペルチェ素子と、
冷却面に取り付けられ放熱面よりも低い温度となる結露センサと、
結露センサが結露したことを知らせる信号を受ける制御手段と、
信号を受けた制御手段によって制御される空調機とを有する結露防止装置であって、
結露センサが結露したことを検知すると制御手段により空調機を制御する。
【０００７】
また、制御手段によって制御されるのは室内の空気を送風する送風機である。
【０００８】
さらに、ペルチェ素子の前記放熱面は、車両のフロントウィンドウに取付けられている。
【０００９】
またさらに、ペルチェ素子の冷却面と放熱面との温度差を計測し、前記温度差が予め定められた範囲内となるように制御する。
【００１０】
さらにまた、ペルチェ素子の放熱面には熱伝導性がガラスより高い柔軟材を取付けている
【００１１】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１における結露防止装置の構成図である。図中、制御回路１は、窓ガラス２の室内側の面に設けられたペルチェ素子３に取り付けられた結露センサ４に結露が生じると信号を発生するので、この信号を受け取り、制御信号を、例えばリレーなどで構成される作動制御手段５へ送信し、作動制御手段５で換気扇６の電源をＯＮにする。なお、制御回路１と作動制御手段５とは一つのコントローラに集約することも可能であるため、以下、制御回路１と作動制御手段５とを合わせて制御手段７とする。
【００１２】
次に、この装置の各部の働きについて詳細な説明をする。結露センサ４とは、
センサ部分に結露することで通電し、特定の信号を生じさせるものであり、これにより結露が発生したことを検知できる。仮に、この結露センサ４を直接窓ガラス２の室内側の面に取付けた場合は、結露センサ４の温度が窓ガラス２の室内側の表面温度と等しくなり、結露センサ４に結露が生じて結露の発生を検知した時点で既に窓ガラス２の室内側の面には結露が発生してしまっており、結露を防止することができなくなってしまう。
【００１３】
そのため、窓ガラス２の室内側の面の表面温度よりも結露センサ４の温度が常に一定量低く保たれるようにし、実際に窓ガラス２に結露が生じるよりも早めに結露センサ４では結露が発生するようにしなければならない。
【００１４】
図２は、窓ガラス２の室内側の面の表面温度と結露センサ４の温度とに差を生じさせるために、窓ガラス２と結露センサ４との間にペルチェ素子３を設けた装置の構成図である。図中、窓ガラス２と結露センサ４との間に設けられたペルチェ素子３は、Ｐ型半導体８の一端とＮ型半導体９の一端とが共通の電極１０に接続され、Ｐ型半導体８の他端には電極１１が、Ｎ型半導体９の他端には電極１２がそれぞれ設けられている。このような構成のペルチェ素子３の電極１１と電極１２とを直流電源と接続し、直流電流を流すことでＰ型半導体８とＮ型半導体９のそれぞれの内部で熱の移動が起き、電極１０に接続されている端部と、電極１１と電極１２とに接続されている端部との間で温度差が生じ、いわゆるペルチェ効果が発生する。
【００１５】
このとき電極１０は温度が低くなり、この電極１０と接する冷却面１３によって結露センサ４は冷却される。一方、電極１１及び電極１２と接する放熱面１４を窓ガラス２の室内側の面に接触させて表面温度と同じにすることで、冷却面１３は窓ガラス２の室内側の面の表面温度より低い温度となり、冷却面１３に設置されている結露センサ４も窓ガラス２の室内側の面の表面温度よりも低い温度となる。従って、結露センサ４には窓ガラス２の表面よりも早く結露が発生し、これにより通電し制御手段７へ信号を出力し、換気扇６が運転される。
【００１６】
なお、ペルチェ素子３の放熱面１４の放熱により、窓ガラス２と放熱面１４が接している部分の表面温度が上昇し、結露を予測できないこともありえる。そのため、放熱面１４からの放熱を減らすためにペルチェ素子３の大きさ等を考慮する必要がある。
【００１７】
図３は、この装置を住宅に用いた一例であり、図中、住宅１５は、室内と室外の空気を入れ換えるための換気扇６と、窓ガラス２に取付けられたペルチェ素子３と結露センサ４とからなる結露予測手段１６と、結露予測手段１６からの信号に基いて換気扇６を制御する制御手段７（図示せず）とを有している。
【００１８】
このようにすることで、窓ガラス２の表面に結露が発生する前に室内雰囲気を変えることができる。
また、結露センサ４を用いているため、温度や湿度の測定などを必要とせず、結露が発生するかしないかを基準として判断しているため、測定結果の信頼性が高い。
さらに、測定部はペルチェ素子３と結露センサ４だけの構成であるので、装置自体のダウンサイジングと設置場所の自由度が高い。
【００１９】
次に、結露センサ４の出力と換気扇６の運転の関係について図４をもとに説明する。図中、横軸は経過時刻であり、縦軸にはその時刻毎に換気扇が運転状態であるのか停止状態であるのかを示すとともに、結露センサ４からの信号によるセンサ出力が幾つであるかをを示している。
【００２０】
この図について、図１及び図３の構成に基いて、外気の変化に応じて換気扇を制御する方法を説明する。いま室外の温度が高く、窓ガラス２に結露していない状態から、室外の温度が低下すると、結露センサ４に結露が発生しセンサ出力が高くなる。センサ出力は結露による通電量が増えるに従って、徐々に高くなる。そのため、センサ出力に予め定められた第一のしきい値（図４中点Ａ）を与えておき、センサ出力が第一のしきい値を越えた場合に制御回路１から制御出力が出されて、換気扇６の運転が開始される（図４中の時刻Ｔ１）。
【００２１】
これにより、室内の湿度が低下して結露が防止され、結露センサ４への結露も止まるので、センサ出力は低下し始める。ここでセンサ出力が予め定められた第二のしきい値（図４中点Ｂ）以下になる場合に制御回路１から制御出力が出されて、換気扇６の運転が停止される（図４中の時刻Ｔ２）。
【００２２】
このような換気扇の制御により適切な状態に室内湿度を低下させながらも、湿度が低下しすぎて過乾燥状態になることを避けられる。また、換気扇の運転を最小限にとどめることができて省エネの効果がある。
【００２３】
なお、図４ではセンサ出力のしきい値がＡ点とＢ点で同じ値となっているが、Ａ点の第一のしきい値とＢ点の第二のしきい値とは必ずしも等しくなる訳ではない。つまり、一旦、結露センサ４に結露が生じた後、換気扇の運転により、センサ出力がしきい値まで下がったとしても、完全にセンサ部が乾燥した状態となっているとは限らず、Ｂ点をＡ点よりも低く設定した方がよい場合や、室内のセンサを取り付けている場所以外の場所との湿度のずれを考慮してＢ点をＡ点よりも高くしたり、低くしたりする必要も生じる。
【００２４】
実施の形態２．
実施の形態１における装置ではペルチェ素子３を用いて結露センサ３の温度を窓ガラス２の室内側の面の表面温度よりも低くなるようにして早めに結露を発生させているが、それにはペルチェ素子３の冷却面１３と放熱面１４とを一定の温度の差分ΔＴに設定、維持する必要がある。温度の差分を一定に維持できない場合、周囲環境条件によっては、冷却面１３の温度が著しく低くなり、本来なら窓表面に結露が発生しない条件にもかかわらず結露センサ４に結露を発生させて、換気扇を運転させてしまうことになる。
【００２５】
図５は、この発明の実施の形態２におけるペルチェ素子の構成図である。なお、実施の形態１と同じ構成部分には同一の番号を付し、説明を省略する。
【００２６】
図中、ペルチェ素子３内の冷却面１３には第一のサーミスタ１７が設けられており、放熱面１４には第二のサーミスタ１８が設けられている。この第一のサーミスタ１７によって冷却面１３の温度が測定され、第二のサーミスタ１８によって放熱面１４の温度が測定されており、制御手段７により、これらの温度差ΔＴを監視し、温度差が予め定めた範囲に対してずれた場合に電流の量を変更することで、結露センサ４をガラス窓２の室内側の面の表面温度から所定の温度差の範囲に設定するよう制御できる。
【００２７】
なお、図５ではサーミスタを用いた場合を図示したが、冷却面１３と放熱面１４との温度差を検知する手段であればサーミスタに限定されず、同様の効果が得られる。
【００２８】
実施の形態３．
実施の形態１や実施の形態２における装置ではペルチェ素子３の放熱面１４を直接窓ガラス２に取付けているが、この方法だと金属製の放熱面１４と窓ガラス２の室内側の面との間にわずかではあるが隙間が生じる。このような隙間が存在すると放熱面１４の温度と窓ガラス２の室内側の面の表面温度との間に温度差が生じてしまう。
【００２９】
図６は、この発明の実施の形態３におけるペルチェ素子の構成図である。なお、実施の形態１と同じ構成部分には同一の番号を付し、説明を省略する。
【００３０】
図中、ペルチェ素子３の放熱面１４と窓ガラス２の内側の面との間には良熱伝導ラバー１９が設けられている。この良熱伝導ラバー１９を設けることで、放熱面１４と窓ガラス２の内側の面との間に隙間が生じるのを防止し、窓ガラス２の内側の面の表面温度と放熱面１４の温度との間に温度差が生じるのを抑制し、窓ガラスに結露が発生する温度の予測精度を高めている。
【００３１】
このような良熱伝導ラバー１９の性能は、ゴムの中で比較的熱伝導性の良いものの一つであるクロロプレンゴムであっても熱伝導率が０．２５Ｗ／ｍ／Ｋであるところ、良熱伝導ラバー１９は熱伝導率が約１Ｗ／ｍ／Ｋであり、約４倍程度熱伝導性が良い。なお、ガラスも約１Ｗ／ｍ／Ｋ程度であり、ほぼ同程度の熱伝導率を示している。従って、良熱伝導ラバー１９が熱の伝わりをガラス以上に妨げることはない。
【００３２】
なお、ここでは熱伝導性の良好なラバー（ゴム）としているが、柔軟性があって変形しやすく放熱面１４と窓ガラス２との密着性を高め、熱伝導性が高いもの、であれば他の物資でも構わない。例えばグリースなどが考えられる。
【００３３】
実施の形態４．
図７は、この発明の実施の形態４における結露防止装置の構成図である。なお、実施の形態１と同じ構成部分には同一の番号を付し、説明を省略する。
【００３４】
図中、制御回路１は、窓ガラス２の室内側の面に設けられたペルチェ素子３に密着固定された結露センサ４に結露が生じると信号を発生するので、この信号を受け取り、制御信号を、例えばリレーなどで構成される作動制御手段５へ送信し、作動制御手段５で結露防止送風機２０の電源をＯＮにする。
【００３５】
ここまでの実施の形態では、結露防止装置により主に換気扇を制御して室外の乾燥した空気を取り込んで湿度を下げ、露点を下げる方法を検討してきたが、エアコンの暖房運転などを利用して室内の温度を上げることによって結露を防止することもできる。
【００３６】
ただし、この場合、エアコンの吹出方向を設定可能な範囲に結露しそうな場所があるとは限らない。また、暖房機機にはエアコンのように温風を吹き出すものの他に、ストーブのように周辺の空気を暖めるものもある。
【００３７】
この結露防止用送風機２０はモータとファンから構成されており、室内の窓ガラス２に風を送風可能な向きに設置され、結露センサ４からの信号により結露防止用送風機２０を動作させると、エアコンやストーブなどの暖房機機により暖められた室内の空気を送風し、窓の室内側表面に積極的に吹き付けて、窓の室内側表面温度を上昇させることで窓の表面温度を露点よりも高く保持することができ、これにより結露を予防することができる。
【００３８】
このような単純な構成の結露防止用送風機２０と組み合わせて使用することで、わざわざ外気を導入するための工事などをせずに結露を防止できるようになるため、今まで位置的に対応しずらかった場所であっても、結露防止ができるようになる。
【００３９】
実施の形態５．
図８は、この発明の実施の形態５における車両用の結露防止装置の構成図である。なお、実施の形態１と同じ構成部分には同一の番号を付し、説明を省略する。
【００４０】
図中、車両２１には、送風機の機能も有するカーエアコン２２が備えられている。このような車両２１のフロントウィンドウ２３とリヤウィンドウ２４のそれぞれに結露予測手段１５を取付ける。なお、実施の形態１乃至実施の形態４における制御手段７に相当する機能がカーエアコン２２に組み込まれている。
【００４１】
したがって、フロントウィンドウ２３とリヤウィンドウ２４に結露が発生しそうな状態となれば、カーエアコン２２が動作し、フロントウィンドウ２３及びリヤウィンドウ２４の表面温度を上昇させるか、外気が乾燥した状態であれば外気を取込んで車両２１内の湿度の低下を図ることにより、結露を未然に防ぐことが可能となる。
【００４２】
このようにすることで、運転中にフロントウィンドウ２３やリヤウィンドウ２４が結露して視認性が悪化することを防止することができる。
【００４３】
【発明の効果】
本発明の結露防止装置は、窓面温度と室内中央の温度湿度とを別に測定する必要が無く設置性が向上するとともに、室温や湿度の把握と結露の予測とを同一の場所で判断するので精度が高い。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１による結露防止装置を示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１におけるペルチェ素子の構成を示す構成図である。
【図３】この発明の実施の形態１による結露防止装置を住宅に用いた場合の配置を示す配置図である。
【図４】この発明の実施の形態１による結露防止装置の制御信号の関係を示す信号図である。
【図５】この発明の実施の形態２によるペルチェ素子の構成を示す構成図である。
【図６】この発明の実施の形態３によるペルチェ素子の構成を示す構成図である。
【図７】この発明の実施の形態４による結露防止装置を示す構成図である。
【図８】この発明の実施の形態５による結露防止装置を示す構成図である。
【図９】従来の結露防止装置の構成を示す構成図である。
【符合の説明】
１制御回路、２窓ガラス、３ペルチェ素子、４結露センサ、５作動制御手段、６換気扇、７制御手段、８Ｐ型半導体、９Ｎ型半導体、１０電極、１１電極、１２電極、１３冷却面、１４放熱面、１５住宅、１６結露予測手段、１７第一のサーミスタ、１８第二のサーミスタ、１９良熱伝導ラバー、２０結露防止用送風機、２１車両、２２カーエアコン、２３フロントウィンドウ、２４リヤウィンドウ。

Claims

放熱面と前記放熱面よりも低い温度となる冷却面とを有するペルチェ素子と、
前記冷却面に取り付けられ前記放熱面よりも低い温度となる結露センサと、
前記結露センサが結露したことを知らせる信号を受ける制御手段と、
前記信号を受けた前記制御手段によって制御される空調機とを有する結露防止装置であって、
前記結露センサが結露したことを検知すると前記制御手段により前記空調機を制御することを特徴とする結露防止装置。
制御手段によって制御されるのは室内の空気を送風する送風機であることを特徴とする請求項１記載の結露防止装置。
ペルチェ素子の放熱面は、車両のフロントウィンドウに取付けられていることを特徴とする請求項１および請求項２記載の結露防止装置。
ペルチェ素子の冷却面と放熱面との温度差を計測し、前記温度差が予め定められた範囲内となるように制御することを特徴とする請求項１から請求項３いずれか記載の結露防止装置。
ペルチェ素子の放熱面には熱伝導性がガラスより高い柔軟材を取付けていることを特徴とする請求項１および請求項４いずれか記載の結露防止装置。