特許 6037939 加湿装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6037939

(24)【登録日】2016年11月11日

(45)【発行日】2016年12月7日

(54)【発明の名称】加湿装置

(51)【国際特許分類】

   F24F 6/00 20060101AFI20161128BHJP

   F24F 6/04 20060101ALI20161128BHJP

【ＦＩ】

   F24F6/00 H

   F24F6/04

   F24F6/00 C

【請求項の数】4

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2013-109132(P2013-109132)

(22)【出願日】2013年5月23日

(65)【公開番号】特開2014-228219(P2014-228219A)

(43)【公開日】2014年12月8日

【審査請求日】2015年7月8日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006013

【氏名又は名称】三菱電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100085198

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 久夫

(74)【代理人】

【識別番号】100098604

【弁理士】

【氏名又は名称】安島 清

(74)【代理人】

【識別番号】100087620

【弁理士】

【氏名又は名称】高梨 範夫

(74)【代理人】

【識別番号】100125494

【弁理士】

【氏名又は名称】山東 元希

(74)【代理人】

【識別番号】100141324

【弁理士】

【氏名又は名称】小河 卓

(74)【代理人】

【識別番号】100153936

【弁理士】

【氏名又は名称】村田 健誠

(74)【代理人】

【識別番号】100160831

【弁理士】

【氏名又は名称】大谷 元

(72)【発明者】

【氏名】亀石 圭司

【審査官】 久保田 信也

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許第０４７９２６６０（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開２００５−１０６４２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０７−０３５９２６（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２４Ｆ ６／００

Ｆ２４Ｆ ６／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

給水電磁弁を有し、該給水電磁弁が開放されると水が供給される給水系と、
排水電磁弁を有し、該排水電磁弁が開放されると水が排出される排水系と、
前記給水系から供給される水で空気を加湿する加湿器と、
前記給水電磁弁及び前記排水電磁弁の開閉を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、
前記給水電磁弁及び前記排水電磁弁を開放することで、前記給水系から供給される水とともに前記加湿器に供給されていた水を前記排水系から排出させるものであり、
前記給水系は、
前記給水電磁弁を有する第１配管と、
前記第１配管及び前記加湿器の下部に接続された第２配管と、を備え、
前記排水系は、
前記第２配管と、
前記第２配管に接続され、前記排水電磁弁を有する第３配管と、を備え、
前記給水電磁弁及び前記排水電磁弁が開放されると、前記給水系から供給される水が前記第１配管及び前記第３配管を流れ、前記加湿器に供給されていた水が前記第２配管及び前記第３配管を流れ、これらの水が前記第３配管で合流して前記排水系から排出され、
前記第１配管には、前記給水系の下流側から前記排水系の上流側に向かって流路が狭くなる絞り部を有するエジェクタが設けられ、
前記加湿器に供給されていた水は、
前記絞り部の出口側で、前記給水系から前記絞り部を通過した水と合流する
ことを特徴とする加湿装置。

【請求項2】

前記給水電磁弁、前記排水電磁弁、及び前記エジェクタが一体構造で形成された
ことを特徴とする請求項１に記載の加湿装置。

【請求項3】

前記制御手段は、
前記給水電磁弁及び前記排水電磁弁を開放し、前記加湿器に供給された水の量が予め定めた閾値未満となると、前記給水電磁弁を閉止し且つ前記排水電磁弁を開放する
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の加湿装置。

【請求項4】

前記加湿器は、前記給水系から供給される水を貯留する透湿膜を備えた
ことを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか一項に記載の加湿装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、加湿装置に関する。

【背景技術】

【0002】

気化式の加湿装置は、透湿膜で構成された多数の袋体による加湿器を送風通路内に設け、加湿器に水を供給し、空気との熱交換によって加湿器の水を気化させ、空気を加湿するものであり、空気中の潜熱を増加させる機能を果たす。このような気化式の加湿装置では、透湿膜に供給される水道水中の不純物が透湿膜で濾過されるため、加湿時間とともに透湿膜内部に不純物が堆積し、透湿膜の水蒸気通気路が閉塞され、加湿量が低下していく。

【0003】

透湿膜内の不純物濃度は積算の加湿量におよそ比例して増加するため、透湿膜内に不純物が堆積することを抑制するため、従来、定期的に透湿膜内の濃縮した残水を排水する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００４−３２４９９９号公報（［００１２］、［００１５］、図２、図３）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１に記載の加湿装置及び加湿機能付き換気装置は、加湿装置の停止時に、給水系の電磁弁を閉止するとともに排水系の排水弁を開放し、透湿膜内の残水を排水する機構となっている（排水工程）。この場合、透湿膜内の残水はその自重によって排水されることになるが、排水量に応じて透湿膜外から透湿膜内部に水蒸気通気路を通して十分な空気が供給されないと、透湿膜内は負圧状態になる。そして、大気圧と透湿膜内の残水自重とが釣り合った状態になると、それ以上排水されなくなる。積算加湿量が多くなった経時状態にあっては、透湿膜内部に不純物が堆積した状態になっているため、水蒸気通気路を通して十分な空気が供給されず、透湿膜内は負圧状態になっている。このため、大気圧と透湿膜内の残水自重とが釣り合ってしまい、透湿膜内に濃度の高い残水が残留する。排水工程の度にこの状態が繰り返されることになり、ますます不純物が堆積して、加湿量は減量してしまうといった課題があった。

【0006】

本発明は、上述したような課題を背景としてなされたもので、構造を複雑化せずに、製造コストを抑制し、加湿器内部の水を効率良く排水する加湿装置を得ることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の加湿装置は、給水電磁弁を有し、該給水電磁弁が開放されると水が供給される給水系と、排水電磁弁を有し、該排水電磁弁が開放されると水が排出される排水系と、前記給水系から供給される水で空気を加湿する加湿器と、前記給水電磁弁及び前記排水電磁弁の開閉を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記給水電磁弁及び前記排水電磁弁を開放することで、前記給水系から供給される水とともに前記加湿器に供給されていた水を前記排水系から排出させるものであり、前記給水系は、前記給水電磁弁を有する第１配管と、前記第１配管及び前記加湿器の下部に接続された第２配管と、を備え、前記排水系は、前記第２配管と、前記第２配管に接続され、前記排水電磁弁を有する第３配管と、を備え、前記給水電磁弁及び前記排水電磁弁が開放されると、前記給水系から供給される水が前記第１配管及び前記第３配管を流れ、前記加湿器に供給されていた水が前記第２配管及び前記第３配管を流れ、これらの水が前記第３配管で合流して前記排水系から排出され、前記第１配管には、前記給水系の下流側から前記排水系の上流側に向かって流路が狭くなる絞り部を有するエジェクタが設けられ、前記加湿器に供給されていた水は、前記絞り部の出口側で、前記給水系から前記絞り部を通過した水と合流するものである。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、制御手段は、給水電磁弁及び排水電磁弁を開放することで、給水系から供給される水とともに加湿器に供給されていた水を排水系から排出させる。このため、構造を複雑化せずに、製造コストを抑制し、加湿器内部の水を効率良く排水することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施の形態１に係る加湿装置１００の模式図である。

【図2】実施の形態１に係る加湿装置１００の加湿工程を示す模式図であり、加湿装置１００の詳細を示す。

【図3】実施の形態１に係る加湿装置１００のシステム構成図である。

【図4】実施の形態１に係る加湿装置１００の加湿工程を示す模式図である。

【図5】実施の形態１に係る加湿装置１００の給排水工程を示す模式図である。

【図6】実施の形態１に係る加湿装置１００の排水工程を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

実施の形態１．
図１は実施の形態１に係る加湿装置１００の模式図である。図２は実施の形態１に係る加湿装置１００の加湿工程を示す模式図であり、加湿装置１００の詳細を示す。図３は実施の形態１に係る加湿装置１００のシステム構成図である。

【0011】

図１に示されるように、加湿装置１００は、必要に応じて室内へ供給する給気流を加湿して加湿雰囲気の気流にする装置であり、外郭が箱状の本体箱体１で形成される。加湿装置１００は、送風機３、熱交換器４、加湿器５、及びドレンパン９を備える。また、図３に示されるように、加湿装置１００は、制御手段５０も備える。

【0012】

本体箱体１内には、通風路２が形成され、通風方向から順に送風機３、熱交換器４、加湿器５が配置されている。このため、送風機３から送出される空気流は、熱交換器４で加熱された後、加湿器５を通過する際に加湿され、加湿雰囲気となって室内に供給される。

【0013】

熱交換器４は、送風機３から送出される空気流を加熱し、相対湿度を下げるために設置されており、冷凍サイクル（図示省略）の一部を構成している。送風機３から送出される空気と熱交換器４の冷媒とが熱交換することで、送風機３から送出される空気の温度が上昇する。熱交換器４には、冷媒配管６が接続される。加湿器５は、例えば、六面体で構成された自然蒸発式のものである。加湿器５には、水道設備等の給水源から配管された水配管７が接続される。加湿器５と水配管７との間には、給排水ユニット８が配置される。熱交換器４及び加湿器５の下部には、ドレンパン９が設置されている。

【0014】

熱交換器４を通って温度が高められて相対湿度の下がった空気流は、加湿器５を通過することで、より多量の蒸気を取り込む。このため、より湿度の高い空気流が室内に供給される。加湿量がそれほど要求されない施設においては、熱交換器４を設けない構成としてもよい。

【0015】

図２に示されるように、加湿器５は、同形同寸法の多数の加湿機能体１４が複数枚並列配置されて構成される。加湿器５には、空気を通す通風路となる送気層（図示省略）と、水を蓄える保水層（図示省略）とが一つおきに形成されている。すなわち、各加湿機能体１４は、保水層を構成する導水体（図示省略）と、送気層を構成するスペーサ（図示省略）とを備える。導水体は、剛直性と通水性を持つ三次元多孔板で構成される導水部材（図示省略）を、水は透過せず、水蒸気は透過する多孔性の透湿膜１８で形成した袋状の膜体内に封入し、両者の結合した複合シート構造の長方形、正方形の扁平部材として構成されている。なお、矢印１７は、加湿機能体１４の内部から外部に排出される空気の流れを概念的に示したものである。本実施の形態１では、加湿機能体１４が複数設けられる例について説明したが、これに限定されず、一つでもよい。

【0016】

図２に示されるように、給排水ユニット８は、給水系１１０及び排水系１２０を備える。矢印４１は、給水源（図示省略）から供給される水の流れを概念的に示している。

【0017】

給水系１１０は、加湿器５に加湿用の水を送水する水路である。給水系１１０には、加湿器５に給水する水の圧力を調整する減圧弁１０と、流量を調整する給水電磁弁１１と、給水系１１０への塵の侵入を防ぐストレーナ（図示しない）と、が設けられる。また、給水系１１０には、給水源側と接続される給水系上流側接続部２１と、第２配管（接続チューブ）１６ｂと接続される給水系下流側接続部３１と、が設けられる。また、給水系１１０には、給水電磁弁１１を有する第１配管１６ａと、第１配管１６ａ及び加湿器５の下部に接続された第２配管１６ｂ（接続チューブ）と、が設けられる。

【0018】

排水系１２０は、加湿器５から排出される水を送水する水路であり、加湿器５の下方に配置されている。排水系１２０には、排水量を調整する排水電磁弁１２が設けられる。また、排水系１２０には、第２配管１６ｂと接続される排水系上流側接続部２２と、ドレンパン９に向かう排水系下流側接続部３２と、が設けられる。また、排水系１２０には、第２配管１６ｂと、第２配管１６ｂに接続され、排水電磁弁１２を有する第３配管１６ｃと、が設けられる。給水系１１０の第２配管１６ｂ及び排水系１２０の第２配管１６ｂは同一の部材であり、給水系１１０及び排水系１２０で共有している。

【0019】

図１に示されるように、給水系上流側接続部２１、排水系上流側接続部２２、給水系下流側接続部３１、及び排水系下流側接続部３２は、全てドレンパン９内に集約されている。すなわち、平面視した状態で、ドレンパン９の内周よりも内側に、給水系上流側接続部２１、排水系上流側接続部２２、給水系下流側接続部３１、及び排水系下流側接続部３２が位置している。

【0020】

第１配管１６ａには、エジェクタ１３が配置されている。エジェクタ１３は、給水電磁弁１１から排出される水の流速を上昇させる機能を有する絞り部１３ａを有する。絞り部１３ａは、給水系１１０の下流側から排水系１２０の上流側に向かって流路が狭くなっている。絞り部１３ａは、加湿器５から送出される水が、絞り部１３ａの出口側で絞り部１３ａを通過した水と合流するような位置に設けられている。なお、給水電磁弁１１、排水電磁弁１２、及びエジェクタ１３は、一体として構成されていてもよい。

【0021】

図３に示されるように、加湿装置１００は、制御手段５０を備える。制御手段５０は、送風機３から送出される風量を調整するように送風機３を制御する。また、制御手段５０は、給水電磁弁１１の開閉を切り替えるように給水電磁弁１１を制御する。また、制御手段５０は、排水電磁弁１２の開閉を切り替えるように排水電磁弁１２を制御する。

【0022】

図２に示されるような加湿工程においては、制御手段５０は、給水電磁弁１１を開状態に制御し、排水電磁弁１２を閉状態に制御している。このため、給水系１１０に供給された水は、給水電磁弁１１、減圧弁１０、エジェクタ１３、第１配管１６ａ、第２配管１６ｂを順に通って、加湿機能体１４に給水される。このとき、加湿機能体１４の内部の空気は、透湿膜１８から外部に排出される。矢印１７は、この空気の流れを概念的に示したものである。加湿機能体１４が満水になると、加湿可能な状態となる。

【0023】

図４は実施の形態１に係る加湿装置１００の加湿工程を示す模式図である。図２と同様に、制御手段５０は、給水電磁弁１１を開状態に制御し、排水電磁弁１２を閉状態に制御している。図４は、図２のような、給水電磁弁１１が開状態で且つ排水電磁弁１２が閉状態で所定時間経過し、加湿機能体１４が満水になった状態を示す。

【0024】

図４に示されるように、水が透湿膜１８内に満たされると、水蒸気のみが、透湿膜１８を通じて室内に放出される。矢印１５は、この水蒸気の流れを概念的に示したものである。ここで、制御手段５０は、給水電磁弁１１を開状態としている。このため、水蒸気が透湿膜１８から室内に放出されても、水が、給水系１１０、エジェクタ１３、第１配管１６ａ、第２配管１６ｂを順に通って、透湿膜１８内に供給される。したがって、室内は連続的に加湿される。

【0025】

図４に示される加湿工程で、制御手段５０が、給水電磁弁１１を閉状態に制御し、排水電磁弁１２を開状態に制御すると、透湿膜１８内の残水がその自重によって排水されることになる（排水工程）。しかしながら、このとき、給排水ユニット８から排出される排水量に応じて、透湿膜１８の外部から透湿膜１８の内部に水蒸気通気路を通して十分な空気が供給されないと、透湿膜１８内は負圧状態になる。そして、大気圧と透湿膜１８内の残水自重とが釣り合った状態になると、それ以上は排水されなくなる。積算加湿量が多くなった経時状態においては、透湿膜１８に供給された水に含まれる炭酸カルシウム及び炭酸マグネシウム等の硬度成分、並びにシリカなどの不純物が、透湿膜１８の内部に堆積している。このため、水蒸気が通過する水蒸気通気路を通って室内から十分な空気が供給されず、透湿膜１８内は負圧状態になっている。このため、大気圧と透湿膜１８内の残水の自重とが釣り合ってしまい、透湿膜１８内に濃度の高い残水が残留する。排水工程の度にこの状態が繰り返されることになり、ますます不純物が堆積して、加湿量は減量してしまう。このため、透湿膜１８内の残留物濃度が高まらないように、透湿膜１８内の残水を定期的に十分に排水することが望ましい。

【0026】

本実施の形態１では、例えば、透湿膜１８内の残水を定期的に十分に排水するために、室内が加湿不要な湿度に達する、ある加湿機能体１４内部の水の不純物濃度がある程度の濃度になる、又は、加湿器５の内部に貯留した水が所定の下限値を下回ることで、給排水工程に移行する。

【0027】

図５は実施の形態１に係る加湿装置１００の給排水工程を示す模式図である。給排水工程においては、制御手段５０は、給水電磁弁１１を開状態に制御し、排水電磁弁１２も開状態に制御している。矢印４２は、排水系１２０から流出する水の流れを概念的に示している。

【0028】

図５に示されるように、給水電磁弁１１は開状態であるため、給水系１１０に供給された水は、給水電磁弁１１、減圧弁１０、エジェクタ１３の絞り部１３ａを通過する。ここで、絞り部１３ａは、給水系１１０の下流側から排水系１２０の上流側に向かって流路が狭くなっている。このため、エジェクタ１３の絞り部１３ａを通過した水は、流速が上昇し、エジェクタ１３の絞り部１３ａの周囲には負圧が発生する。また、排水電磁弁１２は開状態であるため、加湿機能体１４の内部の残水は、自重で流下し、第２配管１６ｂを通り、エジェクタ１３の絞り部１３ａの出口側に達する。このとき、加湿機能体１４から排出される水は、エジェクタ１３の絞り部１３ａでの負圧に吸引されるため、加湿機能体１４内の水は、自重のみの場合よりも効率良く排水系１２０から排出される。なお、エジェクタ１３を設けずに加湿装置１００を構成してもよい。この場合には、エジェクタ１３を設けた場合に比べると、加湿器５の内部の水の排出の効率は悪くなるが、加湿器５の内部の水を自重のみで排出する場合に比べると、加湿器５の内部の水の排出の効率は良くなる。

【0029】

給排水工程においては、透湿膜１８内が全て水で満たされていないため、室内の空気は透湿膜１８に流入する。矢印１７は、この空気の流れを概念的に示したものである。加湿機能体１４、第２配管１６ｂ、及び給排水ユニット８内の水が、排水系１２０から排出され、所定量以上排水されると、制御手段５０は、給水電磁弁１１を閉状態にし、図６に示されるような排水工程に移行する。例えば、制御手段５０は、加湿器５の水の量が閾値以上か否かを判定し、加湿器５の水の量が閾値未満のとき、給水電磁弁１１を閉止状態にする。

【0030】

図６は実施の形態１に係る加湿装置１００の排水工程を示す模式図である。排水工程においては、制御手段５０は、給水電磁弁１１を閉状態に制御し、排水電磁弁１２を開状態に制御している。

【0031】

図６に示されるように、給水電磁弁１１が閉状態であるため、透湿膜１８内の残水は、その自重によって排水される。加湿機能体１４内の水が少なくなり、加湿を再度行う場合には、図２、図４に示されるような加湿工程に移行する。なお、連続的に加湿が必要な状況においては、排水中であっても加湿機能体１４内の保水層によりある程度の水は貯留されているため、送風機３や熱交換器４は稼働状態にしても差し支えない。

【0032】

以上のように、本実施の形態１に係る加湿装置１００は、制御手段５０が、給水電磁弁１１及び排水電磁弁１２を開放することで、給水系１１０から供給される水とともに加湿器５に供給されていた水を排水系１２０から排出させる。このため、構造を複雑化せずに、製造コストを抑制し、加湿器５内部の水を効率良く排水することができる。また、経時的にも十分な加湿量を確保することができる。

【0033】

なお、図２、図４に示されるような加湿工程においても、加湿機能体１４の加湿量を経時的に確保するため、定期的に排水してもよい。また、図２、図４の加湿工程から図５の給排水工程に移行するタイミングは、例えばタイマ（図示省略）を用いて、所定時間が経過したことに応じて決定されるとよい。また、ある加湿機能体１４内部の水の不純物濃度を検知する濃度検知センサ（図示省略）を設け、この濃度検知センサの値が所定値を上回ったときに、加湿工程から給排水工程に移行するようにしてもよい。また、所定時間間隔毎に加湿工程から給排水工程に移行するようにしてもよい。また、加湿装置１００を使用する使用者が、任意のタイミングで加湿工程から給排水工程に移行するようにしてもよい。

【符号の説明】

【0034】

１ 本体箱体、２ 通風路、３ 送風機、４ 熱交換器、５ 加湿器、６ 冷媒配管、７ 水配管、８ 給排水ユニット、９ ドレンパン、１０ 減圧弁、１１ 給水電磁弁、１２ 排水電磁弁、１３ エジェクタ、１３ａ 絞り部、１４ 加湿機能体、１５ 矢印、１６ａ 第１配管、１６ｂ 第２配管（接続チューブ）、１６ｃ 第３配管、１７ 矢印、１８ 透湿膜、２１ 給水系上流側接続部、２２ 排水系上流側接続部、３１ 給水系下流側接続部、３２ 排水系下流側接続部、４１ 矢印、４２ 矢印、５０ 制御手段、１００ 加湿装置、１１０ 給水系、１２０ 排水系。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】