JP2010043770A - 加湿装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成で応答性のよい加湿量制御が容易にできる加湿装置を提供する。
【解決手段】水を溜めるタンク部１と、タンク部１内から供給された水を蒸発させるための加湿エレメント２と、加湿エレメントに風を送る送風ファン３と、タンク部１内の水を加湿エレメント２を介して循環させるポンプ４と、ポンプ４により加湿エレメント２を含む循環経路を循環する水を加熱するヒータ５と、制御部１０とを備える。上記制御部１０は、加湿エレメント２による加湿量を制御するようにヒータ５に投入する熱量を制御する。
【選択図】図１

Description

この発明は、加湿装置に関する。

従来、加湿装置としては、タンクと、ポンプおよび透湿膜加湿器が順に接続された水循環経路を備え、上記循環経路にタンク内熱交換器により加熱された水を循環させて、加湿用送風機により供給された空気を透湿膜加湿器により加湿するものがある(例えば、特開平１１−３５１６４８号公報(特許文献１)参照)。

上記従来の加湿装置では、室内空気の湿度が所定値になるようにタンク内の水の温度を調整して、加湿量を制御する。しかしながら、上記加湿装置では、タンク内の水温を制御するのは応答性が悪く、加湿量をすばやく制御することができないという問題がある。

また、タンク内の水の温度を正確に調節できたとしても、加湿量は、雰囲気の温湿度、送風量などにより変化するため、加湿量を正確に制御するためには、複雑な制御が必要となる。
特開平１１−３５１６４８号公報

そこで、この発明の課題は、簡単な構成で応答性のよい加湿量制御が容易にできる加湿装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、この発明の加湿装置は、
水を溜めるタンク部と、
上記タンク部内から供給された水を蒸発させるための加湿エレメントと、
上記加湿エレメントに風を送る送風部と、
上記タンク部内の水を上記加湿エレメントを介して循環させるポンプと、
上記ポンプにより上記加湿エレメントを含む循環経路を循環する水を加熱する加熱部と、
上記加湿エレメントによる加湿量を制御するように、上記加熱部に投入する熱量を制御する制御部と
を備えたことを特徴とする。

上記構成の加湿装置によれば、上記ポンプによりタンク部内の水を加湿エレメントを介して循環させて、加湿エレメントを含む循環経路を循環する水を加熱部により加熱する。そして、上記送風部から風が送られる加湿エレメントで加熱部により加熱された水を蒸発させて、加湿エレメントの風下側に加湿空気を供給する。そして、上記制御部は、加熱部に投入する熱量を制御して加湿エレメントによる加湿量を制御する。このとき、例えば循環水量が一定で送風ファンから供給される風量も一定であるとし、加熱部に一定の熱量が投入され、タンク部内の水温や加湿量が安定した平衡状態としたとき、その平衡状態から加熱部に投入する熱量を増減することで、相対的に加湿量も速やかに増減する。このように、タンク部内の水温、循環水量、送風部から供給される風量などに左右されることなく、加熱部に投入する熱量を制御することで、加湿量制御を容易にすることができる。

また、一実施形態の加湿装置では、
上記タンク部内の水温を検出する水温センサを備え、
上記制御部は、上記水温センサにより検出された上記タンク部内の水温が所定温度以下になるように、上記送風部または上記ポンプの少なくとも一方を制御する。

上記実施形態によれば、制御部により、水温センサにより検出されたタンク部内の水温が所定温度以下になるように、送風部またはポンプの少なくとも一方を制御して、送風部から供給される風量またはポンプによる循環水量の少なくとも一方を制御することによって、タンク部内の水温上昇を抑えて、スケール析出を抑制したり加湿エレメントなどを高温から保護したりすることができる。

また、一実施形態の加湿装置では、
上記加湿エレメントの入口側の水温を検出する入口側水温センサを備え、
上記制御部は、上記入口側水温センサにより検出された上記加湿エレメントの入口側の水温が第２所定温度以下になるように、上記送風部または上記ポンプの少なくとも一方を制御する。

上記実施形態によれば、制御部により、入口側水温センサにより検出された加湿エレメントの入口側の水温が第２所定温度以下になるように、送風部またはポンプの少なくとも一方を制御して、送風部から供給される風量またはポンプによる循環水量の少なくとも一方を制御することによって、加湿エレメントに供給される水温上昇を抑えて、スケール析出を抑制したり加湿エレメントなどを高温から保護したりすることが確実にできる。

また、一実施形態の加湿装置では、上記加熱部を上記タンク部内に配置した。

上記実施形態によれば、上記加熱部をタンク部内に配置することによって、加熱部に投入された熱量が、循環経路で最も水量の多いタンク部内に貯えられた水に効率よく伝えることができる。また、スケールは主に、水が最も高温となる加熱部近傍に析出するので、タンク内を清掃可能な構成にすれば、スケール析出時のメンテナンスも容易となる。

また、一実施形態の加湿装置では、上記加熱部が、上記循環経路の上記タンク部の下流側かつ上記加湿エレメントの上流側に配置されている。

上記実施形態によれば、上記加熱部が、循環経路のタンク部の下流側かつ加湿エレメントの上流側に配置されていることによって、循環経路を循環する水を加湿エレメントの近くでより早く加熱することができ、加湿量の制御の応答が速くなる。また、加熱部で加熱された水が加湿エレメントに到達するまでの経路を短くして、加湿エレメントに供給される水の温度低下を低減でき、加湿効率を向上できる。

以上より明らかなように、この発明の加湿装置によれば、簡単な構成で応答性のよい加湿量制御が容易にできる加湿装置を実現することができる。

また、一実施形態の加湿装置によれば、加熱部により、水温センサにより検出されたタンク部内の水温が所定温度以下になるように、送風部またはポンプの少なくとも一方を制御することによって、タンク部内の水温上昇を抑えて、スケール析出を抑制したり加湿エレメントなどを高温から保護したりすることができる。

また、一実施形態の加湿装置によれば、制御部により、入口側水温センサにより検出された加湿エレメントの入口側の水温が第２所定温度以下になるように、送風部またはポンプの少なくとも一方を制御することによって、加湿エレメントに供給される水温上昇を抑えて、スケール析出を抑制したり加湿エレメントなどを高温から保護したりすることが確実にできる。

また、一実施形態の加湿装置によれば、加熱部をタンク部内に配置することによって、加熱部に投入された熱量が、循環経路で最も水量の多いタンク部内に貯えられた水に効率よく伝えることができ、また、スケールは主に、水が最も高温となる加熱部近傍に析出するので、タンク内を清掃可能な構成にすれば、構成が容易でスケール析出時のメンテナンスも容易となる。

また、一実施形態の加湿装置によれば、タンク部の下流側かつ加湿エレメントの上流側に加熱部を配置することによって、循環経路を循環する水を加湿エレメントの近くでより早く加熱することができ、加湿量の制御の応答が速くなると共に、加熱部で加熱された水が加湿エレメントに到達するまでの経路を短くして、加湿エレメントに供給される水の温度低下を低減でき、加湿効率を向上できる。

以下、この発明の加湿装置を図示の実施の形態により詳細に説明する。

図１はこの発明の第１実施形態の加湿装置の構成を示している。

この第１実施形態の加湿装置は、図１に示すように、水を溜めるタンク部１と、上記タンク部１内から供給された水を蒸発させるための加湿エレメント２と、上記加湿エレメント２に風を送る送風部の一例としての送風ファン３と、上記タンク部１内の水を加湿エレメント２を介して循環させるポンプ４と、上記ポンプ４により加湿エレメント２を含む循環経路を循環する水を加熱する加熱部の一例としてのヒータ５と、上記ポンプ４と送風ファン３とヒータ５を制御する制御部１０とを備えている。上記加湿エレメント２は、並列接続された複数の透湿膜チューブを有している。

上記タンク部１内の下側にヒータ５を配置すると共に、タンク部１内の下側かつ側面にタンク部用水温センサ１５を設けている。上記加熱部として、入力電力を制御することにより容易に加熱量を制御可能な電気式のヒータを用いたが、加熱部はこれに限らず、投入する熱量を制御可能な各種の燃焼バーナーなどを用いてもよく、熱量を制御可能であれば、各種給湯器の中間温水や、冷媒との水熱交換器で加熱してもよい。給湯器の中間温水を加熱に用いる場合は、熱交換器を流れる温水の量を制御する(温水量が多くなると熱交換量が増大して加熱量は多くなる)方法などが考えられる。

また、上記タンク部１内の側面に水位センサ１６を設けている。上記水位センサ１６は、フロート式の水位を検出するセンサを用いてもよいし、複数の電極を用いて水位を検出するセンサを用いてもよく、さらに光学式センサや超音波式センサなどを用いてもよい。

上記タンク部１の下側と加湿エレメント２の入口側とを配管Ｌ１を介して接続し、その配管Ｌ１にポンプ４を配設している。また、上記加湿エレメント２の出口側に一端が接続された配管Ｌ２の他端をタンク部１の上部に配置している。上記タンク部１と配管Ｌ１と加湿エレメント２および配管Ｌ２で循環経路を構成している。また、上記配管Ｌ１の加湿エレメント２の入口側近傍に加湿エレメント２の入口側の水温を検出する入口側水温センサ１２を設けている。

また、外部から水をタンク部１に供給するための給水配管Ｌ３の給水口を、タンク部１の上部に配置している。上記給水配管Ｌ３に開閉バルブＶ１を配設している。また、上記タンク部１の下部に排水配管Ｌ４の一端を接続し、排水配管Ｌ４に開閉バルブＶ２を配設している。

また、上記制御部１０は、マイクロコンピュータと入出力回路などからなり、タンク部用水温センサ１５と入口水温センサ１２および水位センサ１６により検出された各信号に基づいて、ポンプ４と送風ファン３とヒータ５および開閉バルブＶ１,Ｖ２を制御する。

上記構成の加湿装置において、まず制御部１０により開閉バルブＶ１を開いて、タンク部１内に外部から給水配管Ｌ３を介して給水する。このとき、水位センサ１６により検出されたタンク部１内の水位が所定水位になると、開閉バルブＶ１を閉じて給水を終了する。次に、タンク部１内の水をヒータ５により加熱してポンプ４を駆動することにより、加熱された温水を、タンク部１と配管Ｌ１と加湿エレメント２および配管Ｌ２の順に循環させる。そうして、送風ファン３を所定の回転数で運転して、送風ファン３から空気を加湿エレメント２に供給する。上記加湿エレメント２に供給された空気は加湿され、加湿空気が加湿エレメント２の下流側に流れて、室内などの局所空間を加湿する。

そして、加湿運転により水位センサ１６により検出されたタンク部１内の水位が下限水位以下になると、再び制御部１０により開閉バルブＶ１を開いて、所定水位になるようにタンク部１内に給水する。

また、加湿運転時間の累積値などの定められた条件になったときに、一旦、加湿運転を停止し、開閉バルブＶ２を開いて、タンク部１内の水を排水配管Ｌ４を介して排水する。そうして、排水が終了すると、開閉バルブＶ２を閉じ、再び開閉バルブＶ１を開いて、所定水位になるようにタンク部１内に給水した後、開閉バルブＶ１を閉じて加湿運転を再開する。このようにして、定期的にタンク部１内の水を入れ換えて新しくすることにより、スケールの発生を抑えることができる。

上記構成の加湿装置によれば、制御部１０によりポンプ４と送風ファン３とヒータ５を制御して、循環水量が一定で送風ファン３から供給される風量も一定とし、ヒータ５に一定の熱量が投入され、タンク部１内の水温や加湿量が安定した平衡状態としたとき、風量や循環水量にほとんど影響されることなく、その平衡状態からヒータ５に投入する熱量を増減することで、相対的に加湿量も速やかに増減する。このように、タンク部１内の水温などに制御部１０の加湿制御が左右されることなく、ヒータ５に投入する熱量を制御することで、応答性のよい加湿量制御が容易にできる。したがって、簡単な構成で応答性のよい加湿量制御が容易にできる加湿装置を実現することができる。

また、制御部１０によりタンク部用水温センサ１５により検出されたタンク部１内の水温が所定温度以下になるように送風ファン３またはポンプ４の少なくとも一方を制御することによって、タンク部１内の水温上昇を抑えて、スケール析出を抑制したり加湿エレメント２などを高温から保護したりすることができる。

さらに、制御部１０により、入口側水温センサ１２により検出された加湿エレメント２の入口側の水温が第２所定温度以下になるように、送風ファン３またはポンプ４の少なくとも一方を制御することによって、加湿エレメント２に供給される水温上昇を抑えて、加湿エレメント２などを高温から保護することが確実に行える。

また、上記ヒータ５をタンク部１内に配置することによって、ヒータ５に投入された熱量が、循環経路で最も水量の多いタンク部１内に貯えられた水に効率よく伝えられると共に、構成も容易でスケール析出時のメンテナンスも容易となる。

また、上記タンク部１の下流側かつ加湿エレメント２の上流側にヒータ５を配置することによって、循環経路を循環する水を加湿エレメント２の近くでより早く加熱することができ、加湿量の制御の応答が速くなると共に、ヒータ５で加熱された水が加湿エレメント２に到達するまでの経路を短くして、加湿エレメント２に供給される水の温度低下を低減でき、加湿効率を向上できる。

上記実施の形態では、タンク部用水温センサ１５により検出されたタンク部１内の水温および入口側水温センサ１２により検出された加湿エレメント２の入口側の水温に基づいて、送風ファン３またはポンプ４の少なくとも一方を制御したが、タンク部用水温センサ１５により検出されたタンク部１内の水温または入口側水温センサ１２により検出された加湿エレメント２の入口側の水温の一方に基づいて、送風ファン３またはポンプ４の少なくとも一方を制御してもよい。

図２は加湿装置において同一加湿量を得るための加湿エレメント２の温度低下と温水循環量比との関係、および、加湿エレメント２の温度低下と加湿エレメントの面積比との関係を示している。図２において、横軸は温度低下ΔＴ[deg]を表し、縦軸は温水循環量比と加湿エレメント２の面積比を表している。この図２では、加湿エレメント２の入口側に流入する温水の温度が一定で、かつ、加湿エレメント２の単位面積あたりの通風量が一定とする条件において、同一の加湿量を得るために必要となる温水循環量と加湿エレメント２の面積比を示している。なお、横軸の温度低下ΔＴは、
ΔＴ＝(加湿エレメント２の入口側の水温)−(加湿エレメント２の出口側の水温)
である。

図２に示すように、温度低下ΔＴが５[deg]以下では、温水循環量が急増するが、加湿エレメント２の面積はあまり小さくならない。一方、温度低下ΔＴが１５[deg]以上では、循環量はあまり減らないが、加湿エレメント２の面積は温度低下ΔＴが大きくなるほど大きくなる。

このように、温度低下ΔＴを例えば５[deg]〜１５[deg]の範囲にすることにより、温水循環量を極端に高くする必要が無くなり、大型のポンプが不要となって、加湿エレメント２内の循環水量も抑えることができるため、加湿エレメント２内の水路もコンパクトにできる。また、温度低下ΔＴを例えば５[deg]〜１５[deg]の範囲にすることにより、加湿エレメントを極端に大きくする必要が無くなり、加湿装置を小型化することができる。これにより、高性能の循環装置や大型の加湿エレメントを使用することなく、高い加湿量を得ることができる。このように、温度低下ΔＴは、加湿装置の最大加湿量を設定するときに重要となる一方、小加湿量の時は、温度低下ΔＴはいくら大きくてもよい。こうして、温水循環量と加湿エレメント２の面積を適切な値に設定することによって、温水循環量を最適にして省エネルギー化と小型化が図れる加湿性能の優れた加湿装置を実現できる。

図１はこの発明の実施の一形態の加湿装置の構成図である。 図２は加湿装置において同一加湿量を得るための加湿エレメントの温度低下とお湯循環量比との関係および加湿エレメントの温度低下と加湿エレメントの面積比との関係を示す図である。

符号の説明

１…タンク部
２…加湿エレメント
３…送風ファン
４…ポンプ
５…ヒータ
６…モータ
１０…制御部
１２…入口側水温センサ
１５…タンク部用水温センサ
１６…水位センサ
Ｖ１,Ｖ２…開閉バルブ

Claims (5)

1. 水を溜めるタンク部(１)と、
   上記タンク部(１)内から供給された水を蒸発させるための加湿エレメント(２)と、
   上記加湿エレメント(２)に風を送る送風部(３)と、
   上記タンク部(１)内の水を上記加湿エレメント(２)を介して循環させるポンプ(４)と、
   上記ポンプ(４)により上記加湿エレメント(２)を含む循環経路を循環する水を加熱する加熱部(５)と、
   上記加湿エレメント(２)による加湿量を制御するように、上記加熱部(５)に投入する熱量を制御する制御部(１０)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、
   上記タンク部(１)内の水温を検出する水温センサ(１５)を備え、
   上記制御部(１０)は、上記水温センサ(１５)により検出された上記タンク部(１)内の水温が所定温度以下になるように、上記送風部(３)または上記ポンプ(４)の少なくとも一方を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、
   上記加湿エレメント(２)の入口側の水温を検出する入口側水温センサ(１２)を備え、
   上記制御部(１０)は、上記入口側水温センサ(１２)により検出された上記加湿エレメント(２)の入口側の水温が第２所定温度以下になるように、上記送風部(３)または上記ポンプ(４)の少なくとも一方を制御することを特徴とする加湿装置。
4. 請求項１から３までのいずれか１つに記載の加湿装置において、
   上記加熱部(５)を上記タンク部(１)内に配置したことを特徴とする加湿装置。
5. 請求項１から３までのいずれか１つに記載の加湿装置において、
   上記加熱部(５)が、上記循環経路の上記タンク部(１)の下流側かつ上記加湿エレメント(２)の上流側に配置されていることを特徴とする加湿装置。

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