(57)【要約】【課題】一定の加湿量ごとに加湿エレメント内の水を排出する加湿ユニットを得る            【解決手段】室外吸込口と室内吐出口をつなぐ給気風路内に配置され通過する空気を加湿する透湿膜式の加湿エレメントと、前記加湿エレメントへ水を供給する給水管と、前記加湿エレメントから水を外部へ排出する排水管と、前記給水管に備えられ前記加湿エレメントへの給水量を制御する給水電磁弁と、前記排水管に備え付けられ前記加湿エレメントから外部への排水量を制御する排水電磁弁と、前記加湿エレメントから空気中に放出された水分量を推定する加湿量推定手段と、前記加湿量推定手段により推定された加湿量の積算値が所定の値を超えたときに前記排水電磁弁を開き、前記給水電磁弁を閉じる制御を行う制御手段と、を備えたことを特徴とする。        【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
室外吸込口と室内吐出口をつなぐ給気風路内に配置され通過する空気を加湿する透湿膜式の加湿エレメントと、前記加湿エレメントへ水を供給する給水管と、前記加湿エレメントから水を外部へ排出する排水管と、前記給水管に備えられ前記加湿エレメントへの給水量を制御する給水電磁弁と、前記排水管に備え付けられ前記加湿エレメントから外部への排水量を制御する排水電磁弁と、前記加湿エレメントから空気中に放出された水分量を推定する加湿量推定手段と、前記加湿量推定手段により推定された加湿量の積算値が所定の値を超えたときに前記排水電磁弁を開き、前記給水電磁弁を閉じる制御を行う制御手段と、を備えた加湿ユニット。
【請求項２】
前記加湿量推定手段は、前記給水管に備えられ前記給水管を通過した水の量を測定する流量計測手段によって測定された測定値にもとづくことを特徴とする請求項１記載の加湿ユニット。
【請求項３】
前記加湿量推定手段は前記加湿エレメントを挟み前記室外吸込口側に配置され、前記室外吸込口側の空気の温度を検知する第一温度検知手段及び前記室外吸込口側の空気の湿度を検知する第一湿度検知手段とを備え、
前記制御手段は前記第一温度検知手段により検知された空気の温度及び前記第一湿度検知手段により検知された空気の湿度とから求められた水蒸気量と、前記加湿エレメントを通過する空気の風量とから加湿量を推定することを特徴する請求項１記載の加湿ユニット。
【請求項４】
前記加湿量推定手段は前記加湿エレメントを挟み前記室外吸込口側に配置され、前記室外吸込口側の空気の温度を検知する第一温度検知手段及び前記室外吸込口側の空気の湿度を検知する第一湿度検知手段と、前記加湿エレメントを挟み前記室内吐出口側に配置され、前記室内吐出口側の空気の温度を検知する第二温度検知手段及び前記室内吐出口側の空気の湿度を検知する第二湿度検知手段とを備え
前記制御手段は、前記第一温度検知手段により検知された空気の温度及び前記第一湿度検知手段により検知された空気の湿度から求められた前記室外吸込口側の水蒸気量と、前記第二温度検知手段により検知された空気の温度及び前記第二湿度検知手段により検知された空気の湿度から求められた前記室内吐出口側の水蒸気量の差と、前記加湿エレメントを通過する空気の風量とから加湿量を推定することを特徴する請求項１記載の加湿ユニット。
【請求項５】
前記加湿量推定手段は
前記室外吸込口付近に配置され、前記室外吸込口付近の空気の温度を検知する室外吸込口温度検知手段を設け、
前記室外吸込口温度検知手段によって測定された空気の温度によってその地域の季節を判定し、その季節に応じて予め定められた水蒸気量と、前記加湿エレメントを通過する空気の風量とから加湿量を推定することを特徴する請求項１記載の加湿ユニット
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、空調設備等に用いられる加湿ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
空調設備に用いられる加湿ユニットは空調設備の風路内に配置され、給水源から加湿エレメントに供給された水を水蒸気として放出することで風路内を通る空気を加湿している。
【０００３】
加湿ユニットの給水源には、主に水道水などの不純物を含んだ水が使用されているが、加湿エレメントからは水分のみが気化して放出されるため、水道水に含まれる不純物は加湿エレメント内に残存してしまう。そのため、加湿を続けていくと加湿エレメント内に残存する不純物の量が次第に増加する。加湿エレメント内に不純物が堆積すると、加湿能力が低下してしまうという問題がある。
【０００４】
この問題を解決する手段として、水を排出するための制御ユニットを備え、加湿エレメント内の水を一定時間毎に排水する手段が用いられていた（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−２８８３６２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
加湿エレメントから気化して放出する水分の量は加湿する空気の温度や湿度により変動するため、一定時間毎に加湿エレメント内に増加する不純物の量はその時々により異なる。
前記した一定時間毎に加湿エレメント内の水を排水する手段は、使用環境によって排水不足や過剰排水となる可能性があるため、加湿エレメントの加湿能力の低下の原因となる問題点があった。
【０００７】
この発明は、使用環境によらず、一定の加湿量ごとに加湿エレメント内の水を排出する加湿ユニットを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る加湿ユニットは、室外吸込口と室内吐出口をつなぐ給気風路内に配置され通過する空気を加湿する透湿膜式の加湿エレメントと、前記加湿エレメントへ水を供給する給水管と、前記加湿エレメントから水を外部へ排出する排水管と、前記給水管に備えられ前記加湿エレメントへの給水量を制御する給水電磁弁と、前記排水管に備え付けられ前記加湿エレメントから外部への排水量を制御する排水電磁弁と、前記加湿エレメントから空気中に放出された水分量を推定する加湿量推定手段と、前記加湿量推定手段により推定された加湿量の積算値が所定の値を超えたときに前記排水電磁弁を開き、前記給水電磁弁を閉じる制御を行う制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
この発明にかかる加湿ユニットは、加湿エレメントから空気中に放出された水分量を推定する加湿量推定手段を備え、一定の加湿量ごとに加湿エレメント内の水を排出することで、排水不足または過剰排水による加湿エレメントの加湿能力の低下を防ぐことが出来るという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態１にかかる加湿ユニットが組み込まれた空調設備の模式図
【図２】加湿ユニットの排水処理を示すフローチャート
【図３】実施の形態２にかかる空調設備の中に組み込まれた加湿ユニットの模式図
【図４】実施の形態３にかかる空調設備の中に組み込まれた加湿ユニットの模式図
【図５】実施の形態４にかかる空調設備の中に組み込まれた加湿ユニットの模式図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１
以下、本発明の実施の形態１について図面を参照して説明する。図１は加湿ユニットが組み込まれた空調設備の模式図である。図２は加湿ユニットの排水処理を示すフローチャートである。
【００１２】
図１に示すように、実施の形態１に係る空調設備１０１は、室外の空気を室内に送る給気風路１０２及び室内の空気を室外に排気する排気風路１０３を備えている。給気風路１０２には室外から吸い込まれた空気を加湿する加湿ユニット１０４及び室外の空気を吸い込む給気用送風機１０５が備えられ、排気風路１０３には室内の空気を吸い込む排気用送風機１０６が備えられている。給気用送風機１０５が運転を開始すると、室外吸込口１０７から吸い込まれた空気は、熱交換器１０８、加湿ユニット１０４を通過する空気を加湿する加湿エレメント１１２、給気用送風機１０５を通り室内吐出口１０９から室内に送られる。また、排気用送風機１０６が運転を開始すると、室内吸込口１１０から吸い込まれた空気は、熱交換器１０８、排気用送風機１０６を通り室外吐出口１１１から排き出される。熱交換器１０８は室内に吸い込まれた空気と室外に吐き出される空気との間の熱交換を行っている。
【００１３】
本発明に係る加湿ユニット１０４は、前記加湿エレメント１１２と、この加湿エレメント１１２の給水口１２０に取り付けられ、加湿エレメント１１２内に水を供給する給水管１１３と、加湿エレメント１１２の排水口１２１に取り付けられ、加湿エレメント１１２内の水を排出する排水管１１４と、給水管１１３に取り付けられ水道管からの水の給水量を制御する給水電磁弁１１５と、排水管１１４に取り付けられ加湿エレメント１１２から外部に排出される水の排水量を制御する排水電磁弁１１６と、給水管１１３に備えられ、水道管から加湿エレメント１１２に流れる水量を測定する流量計測手段１１９と、流量計測手段１１９により測定された測定値を蓄積するデータ蓄積部１１７と、データ蓄積部１１７に蓄積されたデータが所定の値を超えたときに前記排水電磁弁１１６を開き、前記給水電磁弁１１５を閉じる制御をし、前記流量計測手段１１９により流量の計測が開始されてからの時間間隔を測定する制御手段１１８とを備えている。なお、データ蓄積部１１７や制御手段１１８は空調設備１０１の給気用送風機１０５や排気用送風機１０６などを制御する制御部と共有してもよい。
【００１４】
この加湿ユニット１０４では、制御手段１１８からの加湿開始指令があると、給水電磁弁１１５が開き、排水電磁弁１１６が閉じる。これにより、水が給水管１１３を通り加湿エレメント１１２に供給される。この加湿エレメント１１２は表面から水分が気化し空気中に放出されることで、加湿エレメント１１２を通過する空気を加湿する透湿膜式の加湿エレメントである。加湿エレメント１１２から空気中に水が放出されると、加湿エレメント１１２の内圧を一定に保つように水が給水管１１３から加湿エレメント１１２に供給される。そして、制御手段１１８からの排水開始指令があると、給水電磁弁１１５は閉じ、排水電磁弁１１６は開く。これにより、加湿エレメント１１２内の水は排水管１１４を通り外部へ排出される。
【００１５】
実施の形態１では、給水管１１３に備えられた流量計測手段１１９により給水しはじめからの給水管１１３を流れる水の流量を測定する。加湿エレメント１１２内は給水電磁弁１１５及び排水電磁弁１１６を開閉することにより常に一定の水量が保たれるため、加湿エレメント１１２から放出される水分の量は給水管１１３を通る水量とほぼ一致する。加湿エレメント１１２を満たす水の不純物の濃度がある値（加湿能力に影響を与えず、かつ加湿エレメント１１２を傷めない値）になるまでに放出される水量（以下、『排水処理基準値ＮＡ』という）を定め、加湿要求が開始されてから、流量計測手段１１９により測定された加湿推定量の積算量（以下『加湿積算量Ｎｎ』）が排水処理基準値ＮＡ以上となったときに制御手段１１８は給水電磁弁１１５を閉じ、排水電磁弁１１６を開き、加湿エレメント１１２内の水を排出する。なお、排水処理基準値とは加湿エレメント１１２内の不純物の濃度が高くなったと判断される所定の値である。これにより一定の加湿量ごとに排水処理を行うことが可能となる。
【００１６】
図２は実施の形態１にかかる加湿ユニット１０４の加湿要求から排水処理までを示すフローチャートである。
空調設備１０１の運転が開始されると、制御手段１１８は加湿要求（ステップ１１）があるか判断する。加湿要求がなければステップ２３に移行し給水電磁弁１１５は、閉まっており、排水電磁弁１１６は開いたままの状態である。この場合、空調設備１０１は稼動しているため室内と室外の空気は換気されるが、加湿はされない。ステップ１１で加湿要求がなされると、加湿が開始される（ステップ１２）。ステップ１２では、制御手段１１８からの加湿開始指令により給水電磁弁１１５は開き、排水電磁弁１１６は閉じる。次にステップ１３に移行し、加湿積算量Ｎｎはリセット（Ｎｎ＝０）される。またこの加湿積算量Ｎｎは以下の数式（Ａ）で表される。
（Ａ）・・・Ｎｎ（加湿積算量）＝Ｎｎー１（加湿要求開始から前回までの加湿積算量）＋Ｎ（今回の加湿推定量）
【００１７】
ステップ１４では、加湿要求（ステップ１１）開始からの時間を計測するため、計測値ＴＡがリセット（ＴＡ＝０）される。加湿要求開始（ステップ１１）後、制御手段１１８により計測された時間が加湿推定時間Ｔ１に達するまで加湿を継続する（ステップ１５、ステップ１６）。ここで加湿推定時間Ｔ１とは加湿量を推定するデータを流量計測手段１１９より取得する時間間隔を示し、この時間間隔が短ければ、加湿量の急激な変動にも対応することが出来る。計測値ＴＡが加湿推定時間Ｔ１に達するとステップ１７に移行する。ステップ１７では、制御手段１１８は今回の加湿推定量Ｎとデータ蓄積部１１７に蓄積された加湿要求開始から前回までの加湿積算量Ｎｎ−１を積算した値Ｎｎが排水処理基準値ＮAに達しているか判定する（ステップ１８）。加湿積算量Ｎｎが排水処理基準値ＮＡに達していればステップ１９に移行する。Ｎｎが排水処理基準値ＮＡに達していなければステップ１５に移行し加湿を継続する。そしてＮｎが排水処理基準値ＮＡに達するまでステップ１５からステップ１８までの処理を繰り返す。
【００１８】
ステップ１９で排水を開始すると、制御手段１１８から排水開始指令がなされると給水電磁弁１１５は閉まり、排水電磁弁１１６は開く。これにより、加湿エレメント１１２内の水が外部に排出されはじめる。ステップ２０では排水処理工程（ステップ１９）開始からの時間ＴＢの計測をするため、制御手段１１８により計測値がリセット（ＴＢ＝０）される。
【００１９】
計測値が排水完了時間Ｔ２に達するまで排水を継続する（ステップ２１）。そして測定値がＴ２に達すると排水工程を終了する（ステップ２２）。排水工程を終了するとステップ１１に戻り、加湿要求が停止されるまで、上記したステップを繰り返す。
【００２０】
上記のステップを行うことで、加湿エレメント１１２から空気中に一定量の水分を放出する度に、加湿エレメント１１２内の水が排出されるため加湿能力を落とさず加湿を続けることが出来る。
【００２１】
実施の形態２
本発明の実施の形態２について図面３を参照して説明する。
図３に示すように、実施の形態２に係る空調設備１０１は、実施の形態１に記載の流量計測手段１１９に変わり、給気風路１０２内の加湿エレメント１１２を挟み室外吸込口１０７側に第一温度検知手段２０１及び第一湿度検知手段２０２を配置し、室内吐出口１０９側に第二温度検知手段２０３及び第二湿度検知手段２０４配置している。また、制御手段１１８に風量調整手段２０６を備え、この風量調整手段２０６により給気用送風機１０５のノッチを制御している。
【００２２】
以下実施の形態１との相違点のみを説明する。加湿エレメント１１２を通る前後の空気の温度と湿度から算出した水蒸気量の差と風量調整手段２０６により調整された給気用送風機１０５の風量より加湿エレメント１１２から放出された水分の量が推定できる。この加湿推定量の推定方法（ステップ１５からステップ１８）以外は実施の形態１に示したフローチャートの流れで加湿エレメント１１２内の水を排出する。
【００２３】
具体的には、以下に示す計算式から加湿推定量を算出する。
（Ｂ）加湿推定量Ｎ＝{[室外吸込口１０７側の水蒸気量]-[室内吐出口１０９側の水蒸気量]}×風量
【００２４】
また、風量は送風機の性能によりあらかじめノッチ毎に風量を設定しておく。例えば、強ノッチであれば５００ｍ３/ｈ、中ノッチであれあれば３９０ｍ３/ｈ、弱ノッチであれば２２５ｍ３/ｈといった具合である。もちろんこの値に限ることなく自由に決定してよい。
【００２５】
この算出式（Ｂ）から算出された加湿推定量Ｎを用いて、式（Ａ）のＮｎを求めることで、一定の加湿量ごとに排水処理を行うことが可能となる。これにより、加湿エレメント１１２内の水が排出されるため加湿能力を落とさず加湿を続けることが出来る。なお、風量は、給気用送風機１０５にＤＣモータを使用し、ＤＣモータの回転数とＤＣモータへ流れる負荷電流から推定してもよい。また、風量センサを給気通路に配置し、そこでの検出値を用いてもよく、風量センサを用いることで、より高精度な水分の量の推定が行える。
【００２６】
実施の形態３
本発明の実施の形態３について図面４を参照して説明する。
図４に示すように、実施の形態３に係る空調設備１０１は、実施の形態１に記載の流量計測手段１１９に変わり、室外吸込口１０７側に第一温度検知手段２０１及び第一湿度検知手段２０２を配置している。また、制御手段１１８内に風量調整手段２０６を備え、この風量調整手段２０６により給気用送風機１０５のノッチを制御している。
【００２７】
本実施の形態３では、実施の形態１の加湿推定量Ｎを、給気風路１０２内の外気吸込口１０８側に取り付けた第一温度検知手段２０１および第一湿度検知手段２０２からの情報と風量調整手段２０６により調整された給気用送風機１０５の風量より推定する。加湿エレメント１１２を通る前の温度と湿度によって、加湿エレメント１１２から放出される水分の量は変動する。加湿エレメント１１２は温度が低く、湿度が高い空気であれば水分が放出されにくく、温度が高く湿度の低い乾燥した空気であれば多くの水分を放出する。加湿エレメント１１２を通る前の温度と湿度から算出した水蒸気量と風量調整手段２０６により調整された風量と室内吐出口１０９側の所定の水蒸気量から放出される水分の量が推定できる。室内吐出口１０９側の所定の水蒸気量は、例えば、室内吐出口１０９側の温度と湿度を一般的な居室と同じ環境（温度２０℃、湿度４０％）であると仮定する。さらに、風量は送風機の性能より、強ノッチであれば５００ｍ３／ｈ、中ノッチであれば３９０ｍ３/ｈ、弱ノッチであれば２２５ｍ３/ｈといった具合である。もちろんこの値に限ることなく自由に決定してよい。この方法により得られた水蒸気量と風量を算出式（Ｂ）に代入することで加湿推定量Ｎを求め、この加湿推定量Ｎを式（Ａ）に代入することで、一定の加湿量ごとに排水処理を行うことが可能となる。なお、計算式（Ｂ）を用いず、室外吸込口１０７側の水蒸気量及び風量と加湿推定量に関するテーブルを有してもよい。
【００２８】
第一温度検知手段２０１および第一湿度検知手段２０２からの情報と給気用送風機１０５による風量を取得することで、一定の加湿量ごとに排水処理を行うことが可能となる。これにより、加湿エレメント１１２内の水が排出されるため加湿能力を落とさず加湿を続けることが出来る。
【００２９】
実施の形態４
本発明の実施の形態４について図面５を参照して説明する。
図５に示すように、実施の形態４に係る空調設備１０１は、実施の形態１に記載の流量計測手段１１９に変わり、給気風路１０２内の室外吸込口１０７付近に室外吸込口温度検知手段２０５を配置している。また、制御手段１１８内に風量調整手段２０６を備え、この風量調整手段２０６により給気用送風機１０５のノッチを制御している。なお、上記した風量調整手段２０６は制御手段１１８内に限らずどこに備えてもよい。
【００３０】
実施の形態４では、加湿推定量を室外吸込口１０７付近に取り付けた室外吸込口温度検知手段２０５により測定された温度と給気用送風機１０５の風量より推定する。屋外の気温を測定することで、その地域の季節を判断し、その季節に応じた空気の湿度を推定する。具体的には、２４時間以内に検知した外気温度の最高値が２８℃以上の場合を夏季とし、推定湿度は６０％とする。２４時間以内に検知した外気温度の最高値が１０℃から２８℃の場合を春または秋とし、推定湿度は５０％とする。２４時間以内に検知した外気温度の最高値が１０℃以下の場合を冬季とし、推定湿度は３０％とする。
この方法により得られた水蒸気量と風量を計算式（Ｂ）に代入することで加湿推定量Ｎを求め、この加湿推定量Ｎを式（Ａ）に代入することで、一定の加湿量ごとに排水処理を行うことが可能となる。これにより、加湿エレメント１１２内の水が排出されるため加湿能力を落とさず加湿を続けることが出来る。
【符号の説明】
【００３１】
１０１  空調設備、１０２  給気風路、１０３  排気風路、１０４  加湿ユニット、１０５  給気用送風機、１０６  排気用送風機、１０７  室外吸込口、１０８  熱交換器、１０９  室内吐出口、１１０  室内吸込口、１１１  室外吐出口、１１２  加湿エレメント、１１３  給水管、１１４  排水管、１１５  給水電磁弁、１１６  排水電磁弁、１１７  データ蓄積部、１１８  制御手段、１１９  流量計測手段、１２０  給水口、１２１  排水口、２０１  第一温度検知手段、２０２  第一湿度検知手段、２０３  第二温度検知手段、２０４  第二湿度検知手段、２０５  室外吸込口温度検知手段、２０６  風量調整手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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