JP4916898B2

JP4916898B2 - 除加湿装置

Info

Publication number: JP4916898B2
Application number: JP2007007622A
Authority: JP
Inventors: 克浩伊藤; 俊一郎木下; 貴俊坂口
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2007-01-17
Filing date: 2007-01-17
Publication date: 2012-04-18
Anticipated expiration: 2027-01-17
Also published as: JP2008175424A

Description

本発明は、室内の空気に対しての加湿機能と除湿機能を併せ持つ除加湿装置に関する。

一般に、室内の空気が乾燥しているとき等は、加湿機を使用して適度な湿度に調節することが行われている。しかし、例えば冬場等寒い時期において、昼間に加湿機を使って室内を十分に加湿しそのまま夜を迎えた場合、過度の温度低下が生じ、これによって湿度が実質過度に上昇して結露が過剰に発生するという不都合がある。このような場合、室内の空気を除湿すればよく、このような事態を想定して、加湿機能と除湿機能とを一体で併せ持つ除加湿装置があれば便利である。

例えば特許文献１には、水を加熱して蒸発させる方式の加湿部と、室内の空気を除湿する除湿部と、加湿部に供給するための水とともに除湿部から回収した水を貯める貯水部と、を備えた除加湿装置が提案されている。この除加湿装置では、除湿で回収した水を加湿に当てることができるため、経済的である。これに加えて、加湿時には、除湿で回収した水を沸騰させるため、水に雑菌が繁殖していても死滅すると考えられ、一応は衛生的といえる。
特開平１０−２５９９３３号公報

しかし、上記した従来の除加湿装置では、加湿の際に高温の空気（蒸気）が吹き出されるため、安全性に欠ける。また、加湿時には、除湿で回収した水を沸騰させるとはいえ、そもそも雑菌が繁殖していたとすれば、衛生上で安心とは言い難い。

そこで本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、安全で衛生的な除加湿装置を提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するため、本発明による除加湿装置は、吸込み口と、吹出し口と、水を貯める着脱可能なトレイと、前記水に浸されて水分を含む加湿フィルタと、前記吸込み口から前記加湿フィルタを経て前記吹出し口に至る第１の経路と、所定の回転方向に回転する吸湿フィルタと、前記吸込み口と前記加湿フィルタとの間で前記第１の経路と分岐し、前記吸湿フィルタの水分を吸着する第１の領域を経て、前記吹出し口と前記加湿フィルタとの間で前記第１の経路と合流する第２の経路と、前記第１の経路と前記第２の経路とに分岐する位置に設けられたダンパと、ヒータ、前記吸湿フィルタの第２の領域、凝縮器、前記吸湿フィルタの第３の領域の順で空気を循環させ、前記吸湿フィルタを再生する第３の経路と、を備え、前記第３の領域は前記第２の領域と隣接し、前記回転方向でみて前記第２の領域の後に前記第３の領域があり、前記ヒータは、前記第２の領域のうち、前記第３の領域に隣接する一部分と対向し、前記第２の領域では、前記ヒータで加熱された空気が前記吸湿フィルタを通過して水分を気化し、前記第３の領域では、前記ヒータで加熱する前に、前記吸湿フィルタを通過する空気を予備的に加熱し、前記凝縮器は、前記第２の領域を経た空気から水分を凝縮して、凝縮水を前記トレイに排出し、除湿運転では、前記ダンパは前記第２の経路を開き、前記第１の経路を閉じ、前記吸込み口から流入した空気が前記第１の領域を経て前記吹出し口へ流通し、加湿運転では、前記ダンパは前記第１の経路を開くとともに前記第２の経路を閉じ、前記吸込み口から流入した空気が前記加湿フィルタを経て前記吹出し口へ流通する。

また、前記除湿運転が開始されてから、途中で前記加湿運転が行われないで、所定時間が経過すると報知する報知手段を備えてもよい。例えば、前記報知手段が警告ランプの点灯又は警告音の出力でもよい。また、外部の温度及び湿度を検出するセンサを備えていて、前記ダンパにより前記第１の経路が開かれて前記加湿運転が実行されている際、前記センサからの湿度が予め温度ごとに定められた許容湿度を超えたとき、前記ダンパを切り替えて前記第２の経路を開き前記除湿運転を実行するようにしてもよい。前記許容湿度は、例えば、温度ごとに予め定められた設定湿度のプラス１０％としてもよい。

本発明の除加湿装置によれば、安全で衛生的に加湿と除湿を行える。

以下に、本発明の除加湿装置の一実施形態について図面を参照しながら詳述する。図１、図２は本発明の一実施形態である除加湿装置の概略構成を示す断面図であって、図１は加湿運転時の状況を示し、図２は除湿運転時の状況を示している。図３はその除加湿装置での除湿運転における除湿の原理を説明するための模式図である。

本実施形態の除加湿装置では、図１、図２に示すように、本体１内に、大きく２つの通気路２、３が形成されている。その１つ目は加湿運転時に空気が流通する加湿経路２であり、２つ目は除湿運転時に空気が流通する除湿経路３である。

加湿経路２は、本体１の上部で一側面に開口する吸込み口５からその一側部に沿って下がり、水平方向に折れ曲がって本体１の下部を延びた後、再び上方に折れ曲がって吸込み口５とは反対側の他側部に沿って上がり、本体１の上面に開口する吹出し口６につながっている。他方の除湿経路３は、加湿経路２における吸込み口５より下がる経路の中ほどから分岐して本体１の中段部を略水平に延びた後、加湿経路２における吹出し口６へ向けて上がる経路の中ほどに合流している。つまり、ここでの加湿経路２と除湿経路３とは互いに出入口（吸込み口５と吹出し口６）を共有し、加湿経路２の上方に除湿経路３が配置された格好になる。

両経路２、３の分岐点には、いずれか一方の経路を選択的に開くダンパ７が設けられている。このダンパ７は、平板より成り、その一側を支軸として回動可能に支持されていて、起立した姿勢と水平な姿勢とを選択的に取り得る。ダンパ７が起立した姿勢では、除湿経路３が閉ざされて加湿経路２が開かれ、他方の水平な姿勢では、逆に加湿経路２が閉ざされて除湿経路３が開かれる。なお、ダンパ７の回動の駆動は、ステッピングモータ等のデジタル制御モータ（不図示）によってなされる。

また、両経路２、３の吸込み口５に近いところには、送風機８が配設されている。その送風機８の駆動に従い、外部の空気である室内の空気が吸込み口５より、両経路２、３のうちダンパ７により開かれた一方に導入され、吹出し口６より外部である室内へ吐出される。吸込み口５の近くには、導入された室内の空気の温度及び湿度を検出する温湿度センサ９が配設されている。

続いて、加湿経路２にまつわる構成に関し、本体１の下部には、側方より抜き差しにより着脱可能なトレイ１０が収納される。このトレイ１０の端部には、水を貯留した給水タンク１１が連結される。トレイ１０には、給水タンク１１からその給水口の弁１１ａを通して水が適時供給され、一定の水位に水が貯められる。このトレイ１０内に加湿フィルタ１２が差し込まれる。加湿フィルタ１２は、ジグザグに折り畳まれた吸水材から成り、下部がトレイ１０に貯まっている水に浸され、その水を吸い上げて水分を含んだ状態になる。加湿フィルタ１２は、その状態で加湿経路２の横断面領域のほぼ全域を遮る。

そして、加湿運転にあたり、図１に示すように、ダンパ７が起立姿勢にされて加湿経路２が開かれ、送風機８が駆動されると、室内の空気が吸込み口５より加湿経路２に吸い込まれる。その空気は加湿経路２を流通し、加湿フィルタ１２を通じる過程で加湿フィルタ１２から水分を気化して取り込み、これにより水分が与えられて加湿される。加湿された空気は、吹出し口６より外部へ吹き出される。このような加湿方式は、気化式であることから、高温の空気を吹き出すわけではないので安全である。なお、図１においては、加湿経路２での空気の流れを白抜き矢印で示している。

次に、除湿経路３にまつわる構成に関し、本体１内には、吸湿フィルタ１３が配設されている。ここでの吸湿フィルタ１３は、セラミック等からなる帯状の基材上に、１〜１．５ｍｍ程度の凹凸の波付け加工を施した波形帯状シートを接着して片波帯状体を成形し、これを巻き回して高さの低い円柱状にし、この円柱状体にゼオライト等の吸湿材を含浸担持させて乾燥させたものである。この吸湿フィルタ１３は、ケース１５（図３参照）に収納された状態で中心軸を支持され、その中心軸に連結されたモータ１４の駆動によって一方向にゆっくりと回転するようになっている（図３中の破線矢印参照）。そのケース１５は、吸湿フィルタ１３の概ね下半分に対応する領域Ａ１（以下、便宜上「第１の領域」と記すことがある）で表面（図１、図２では右面、図３では紙面奥側の面）と裏面（図１、図２では左面、図３では紙面手前側の面）が開口していて、その第１の領域Ａ１が丁度除湿経路３の横断面領域を遮る格好に配置される。

そして、除湿運転にあたり、図２に示すように、ダンパ７が水平姿勢にされて除湿経路３が開かれ、送風機８が駆動されると、室内の空気が吸込み口５より除湿経路３に吸い込まれる。その空気は除湿経路３を流通し、吸湿フィルタ１３における第１の領域Ａ１に対応する部分を表面側から裏面側に通じる過程で水分を吸着され、これにより水分が取り除かれて除湿される。除湿された空気は、吹出し口６より外部へ吹き出される。なお、図２、図３においては、除湿経路３での空気の流れを白抜き矢印で示している。

ここで、このような除湿運転を続けると吸湿フィルタ１３に水分が次第に蓄積されて除湿性能が低下していくため、除加湿装置では、除湿運転をしながら吸湿フィルタ１３を再生する工夫が施されている。その吸湿フィルタ再生機構を以下に示す。

吸湿フィルタ１３を収納するケース１５は、吸湿フィルタ１３の概ね上１／６分に対応する領域Ａ２（以下、便宜上「第２の領域」と記すことがある）で表面（図１、図２では右面、図３では紙面奥側の面）と裏面（図１、図２では左面、図３では紙面手前側の面）が開口し、更にその第２の領域Ａ２と吸湿フィルタ１３の回転方向に隣接する領域Ａ３（以下、便宜上「第３の領域」と記すことがある）で表面と裏面が開口している。

本体１内には、加湿経路２、除湿経路３とは別に、吸湿フィルタ１３を再生するための空気を流通させる吸湿フィルタ再生経路４が形成されている。吸湿フィルタ再生経路４は、吸湿フィルタ１３における第２の領域Ａ２対応する部分を裏面側から表面側に抜けて水平に延び、下方に折れ曲がって除湿経路３とダンパ７に近いところで交差するように下がった後、再び折れ曲がって上がり、その後水平に折れ曲がって今度は吸湿フィルタ１３における第３の領域Ａ３に対応する部分を表面側から裏面側に抜け、反転して第２の領域Ａ２対応する部分につながる。つまり、ここでの吸湿フィルタ再生経路４は閉回路となっている。

吸湿フィルタ再生経路４には、吸湿フィルタ１３における第３の領域Ａ３に対応する部分の裏面側から第２の領域Ａ２に対応する部分の裏面側にかけての経路中に、再生経路専用の送風機１６が配設されている。また、吸湿フィルタ１３における第２の領域Ａ２に対応する部分の裏面側には、第３の領域Ａ３に隣接した部分に局所的に、電熱線等からなるヒータ１７が配設されている。更にまた、吸湿フィルタ再生経路４の除湿経路３との交差点には、凝縮器１８が配設されている。

そして、上記の除湿運転時に、再生経路専用の送風機１６の駆動とともにヒータ１７への通電がなされると、図２、図３に示すように、吸湿フィルタ再生経路４を空気が一方向に流通し（図中の実線矢印参照）、これと合わせて、ヒータ１７周囲の雰囲気、及び吸湿フィルタ１３における第２の領域Ａ２に対応する部分のうちヒータ１７に近い部分が加熱される。ヒータ１７により加熱された高温の空気は、吸湿フィルタ１３における第２の領域Ａ２に対応する部分を裏面側から表面側に通じる過程で吸湿フィルタ１３から水分を気化して奪い取り、これにより吸湿フィルタ１３における第２の領域Ａ２に対応する部分が乾燥されて再生される。この再生された部分は、吸湿フィルタ１３の回転により、第３の領域Ａ３を経て、除湿経路３である第１の領域Ａ１に至る。吸湿フィルタ１３は、その第１の領域Ａ１で水分を吸着するが、回転により第２の領域Ａ２に至って再生される。これが順次繰り返される。

一方、吸湿フィルタ１３における第２の領域Ａ２に対応する部分を経た空気は、水分を大量に含んで高温高湿になっており、凝縮器１８において、除湿経路３の吸込み口５から送風機８を介して導入され、吸湿フィルタ１３に至る前の室温程度の空気との熱交換により冷却される。これにより、吸湿フィルタ再生経路４内の空気は、その水分が凝縮器１８を通じる過程で凝縮して取り除かれ、その結果乾燥した空気となる。この空気は、ヒータ１７に戻って加熱される前に、吸湿フィルタ１３における第３の領域Ａ３に対応する部分を表面側から裏面側に通じるわけであるが、その過程で吸湿フィルタ１３から熱を奪って予備的に加熱される。これは、吸湿フィルタ１３における第３の領域Ａ３に対応する部分は、ヒータ１７に近く、ヒータ１７によって加熱された第２の領域Ａ２に対応する部分が吸湿フィルタ１３の回転に従って直ぐに回ってくることから、かなり高温になっていることに起因する。従って、吸湿フィルタ１３の再生に寄与する空気を効率よく加熱でき、その結果として吸湿フィルタ１３の再生効率を向上できる。これと同時に、吸湿フィルタ１３を除湿経路３に至る前段階で結果的に冷却できるため、高い除湿効率も望める。

特に、本実施形態では、凝縮器１８の下端に排水口１９が設けられていて、凝縮器１８で凝縮して現れた凝縮水は、その排水口１９から自然に排出される。排水口１９からの凝縮水は、そのまま落下し、加湿経路２内のトレイ１０に次第に貯まっていく（図２参照）。従って、除湿運転時に室内の空気から取り除いた水分（凝縮水）を回収して、加湿運転時の加湿フィルタ１２への供給水に当てることができるため、経済的であるし、給水タンク１１の水補給のための着脱頻度が減り利便性が良い。

但し、除湿運転でトレイ１０に回収した凝縮水には、殺菌成分や滅菌成分が含まれていないことから、そのまま長期に放置すると雑菌が繁殖する。雑菌の繁殖した水を次の加湿運転で用いることは衛生上良くない。

このような衛生上の不都合に対して、本実施形態の除加湿装置では、制御部（不図示）により装置の動作が以下のように制御される。使用者から除湿運転開始の入力操作を受け付けると、ダンパ７が水平姿勢にされて除湿経路３が開かれ、合わせて送風機８が駆動されて除湿運転が始まるわけであるが、その除湿運転開始時点から時間を計測し始める。この時間の計測は、制御部内のタイマで行われる。

そのまま継続して除湿運転が実行されたり、その除湿運転が一旦停止されて再開されたりして、すなわち、途中で加湿運転が行われないで、除湿運転開始から所定時間経過とき、本体１の表面に設けた警告ランプを点灯する。この警告ランプの点灯により、トレイ１０に貯まっている水、すなわち除湿運転で凝縮器１８から回収した凝縮水を含む水を廃棄すべきことが使用者に促される。従って、トレイ１０内の水を雑菌が繁殖する前に廃棄でき、次の加湿運転での加湿も衛生的に行える。

なお、除湿運転開始からの所定時間については、２４時間（１日）程度が望ましい。２４時間以内であれば、トレイ１０内の水における雑菌の繁殖はほとんどないからである。また、警告ランプの点灯に替えて、警告音を出力させるようにしても構わない。使用者にトレイ１０内の水の廃棄を報知できれば足りるからである。更にこれと合わせて、除湿運転自体を強制停止するとなおよい。

ところで、このような除加湿装置において、加湿運転の実行中は、温湿度センサ９で検出した室内空気の温度及び湿度に従い、送風機８の風量やヒータ（不図示）のオン／オフが調整され、これにより快適な湿度として予め定められた設定湿度に保持されるようになっている。但し、使用環境によっては室内空気に過度の温度低下が生じ、これにより湿度が実質過度に上昇することがあり、この場合、結露が過剰に発生する。

このような結露の不都合に対して、本実施形態の除加湿装置では、制御部（不図示）により装置の動作が以下のように制御される。加湿運転が実行されている際、温湿度センサ９からの湿度が許容湿度を超えたとき、ダンパ７の姿勢を起立姿勢から水平姿勢に切り替えて除湿経路３を開き、除湿運転に移行する。勿論、再生経路専用の送風機１６の駆動及びヒータ１７への通電も行う。これにより、過度の湿度上昇が生じた場合、自動的に除湿を行えるため、結露が過剰に発生することはなくなる。

ここでの許容湿度とは、予め温度ごとに定められた湿度である。許容湿度としては、設定湿度のプラス１０％程度が好ましい。例えば、室内温度０〜１８℃の範囲では設定湿度６５％、室内温度１８〜２４℃の範囲では設定湿度６０％、室内温度２４〜３３℃の範囲では設定湿度５５％が定められる。このような設定値は、制御部内のメモリに格納されている。

もっとも、トレイ１０には、加湿運転時にトレイ１０に貯まっている水が正規の水位より下がって水不足に達したことを検知する下限水位スイッチ２０と、除湿運転時にトレイ１０に貯まっている水が規定の満水に達したことを検知する上限水位スイッチ２１と、が配設されている。下限水位スイッチ２０と上限水位スイッチ２１はトレイ１０内の水面に浮くフロート２２に反応する。トレイ１０内の水が水不足の水位に達したということは、給水タンク１１が空になって水の補給が必要になった状況である。トレイ１０内の水が満水の水位に達したということは、トレイ１０内の水の廃棄が必要になった状況である。なお、満水の水位に関しては、加湿運転時の正規の水位よりも上にあるわけであるが、その満水の水位をあまり高く設定し過ぎると加湿フィルタ１２が水没して次の加湿が行えなくなるため、加湿効率がそれほど低下しない程度で高く設定するとよい。

その他本発明は上記の実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。

本発明は、加湿と除湿とを両方行える除加湿装置に有用である。

本発明の一実施形態である除加湿装置の加湿運転時の状況を示す断面図である。本発明の一実施形態である除加湿装置の除湿運転時の状況を示す断面図である。除加湿装置での除湿の原理を説明するための模式図である。

符号の説明

１本体
２加湿経路
３除湿経路
４吸湿フィルタ再生経路
５吸込み口
６吹出し口
７ダンパ
８送風機
９温湿度センサ
１０トレイ
１２加湿フィルタ
１３吸湿フィルタ
１４モータ
１６送風機
１７ヒータ
１８凝縮器
１９排水口

Claims

吸込み口と、
吹出し口と、
水を貯める着脱可能なトレイと、
前記水に浸されて水分を含む加湿フィルタと、
前記吸込み口から前記加湿フィルタを経て前記吹出し口に至る第１の経路と、
所定の回転方向に回転する吸湿フィルタと、
前記吸込み口と前記加湿フィルタとの間で前記第１の経路と分岐し、前記吸湿フィルタの水分を吸着する第１の領域を経て、前記吹出し口と前記加湿フィルタとの間で前記第１の経路と合流する第２の経路と、
前記第１の経路と前記第２の経路とに分岐する位置に設けられたダンパと、
ヒータ、前記吸湿フィルタの第２の領域、凝縮器、前記吸湿フィルタの第３の領域の順で空気を循環させ、前記吸湿フィルタを再生する第３の経路と、
を備え、
前記第３の領域は前記第２の領域と隣接し、前記回転方向でみて前記第２の領域の後に前記第３の領域があり、
前記ヒータは、前記第２の領域のうち、前記第３の領域に隣接する一部分と対向し、
前記第２の領域では、前記ヒータで加熱された空気が前記吸湿フィルタを通過して水分を気化し、
前記第３の領域では、前記ヒータで加熱する前に、前記吸湿フィルタを通過する空気を予備的に加熱し、
前記凝縮器は、前記第２の領域を経た空気から水分を凝縮して、凝縮水を前記トレイに排出し、
除湿運転では、前記ダンパは前記第２の経路を開き、前記第１の経路を閉じ、前記吸込み口から流入した空気が前記第１の領域を経て前記吹出し口へ流通し、
加湿運転では、前記ダンパは前記第１の経路を開くとともに前記第２の経路を閉じ、前記吸込み口から流入した空気が前記加湿フィルタを経て前記吹出し口へ流通する
除加湿装置。
前記除湿運転が開始されてから、途中で前記加湿運転が行われないで、所定時間が経過すると報知する報知手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の除加湿装置。
前記報知手段が警告ランプの点灯又は警告音の出力であることを特徴とする請求項２に記載の除加湿装置。
外部の温度及び湿度を検出するセンサを備えていて、
前記ダンパにより前記第１の経路が開かれて前記加湿運転が実行されている際、前記センサからの湿度が予め温度ごとに定められた許容湿度を超えたとき、前記ダンパを切り替えて前記第２の経路を開き前記除湿運転を実行することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の除加湿装置。
前記許容湿度は、温度ごとに予め定められた設定湿度のプラス１０％であることを特徴とする請求項４に記載の除加湿装置。