JP2011196562A - Humidifier - Google Patents
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Abstract
【課題】60℃以下の温風で再生する吸湿フィルタで高効率に水を回収し、加湿空気を室内に供給する。
【解決手段】空気中の水分を吸湿フィルタ1で吸湿し、水分を吸湿した吸湿フィルタ1を加熱して、水分を室内に供給する加湿装置において、吸湿フィルタ1を通過する吸湿空気をあらかじめ冷却手段17によって冷却する構成としてあり、吸湿空気を冷却することによって、再生温度が40℃から60℃という低温で再生した吸湿フィルタであっても、吸湿と脱離の水分量が効率よく得られ、高効率での吸湿フィルタの水分回収ができる。つまりは高い加湿量が得られる。
【選択図】図1Water is collected with high efficiency by a hygroscopic filter that is regenerated with hot air of 60 ° C. or less, and humidified air is supplied indoors.
In a humidifying device that absorbs moisture in the air with a moisture absorption filter, heats the moisture absorption filter that has absorbed moisture, and supplies moisture to the room, the moisture absorption air passing through the moisture absorption filter is cooled in advance. 17, the moisture absorption and desorption are efficiently obtained even when the moisture absorption filter is regenerated at a low regeneration temperature of 40 ° C. to 60 ° C. by cooling the moisture absorption air. It is possible to recover moisture from the moisture absorption filter with high efficiency. That is, a high humidification amount can be obtained.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、無給水の加湿装置に関するものである。 The present invention relates to a humidifier without water supply.
従来、この種の無給水の加湿装置としては、空気中の水分を吸湿フィルタによって吸湿し、水分を吸湿した吸湿フィルタを再生用ヒータによって加熱して、濃縮した水分を回収し室内に供給するようにしたものが知られている(特許文献1)。以下、前記加湿装置の構成を図5とともに説明する。 Conventionally, as this type of humidifier without water supply, moisture in the air is absorbed by a moisture absorption filter, and the moisture absorption filter that has absorbed moisture is heated by a regeneration heater to collect the concentrated moisture and supply it to the room. What was made into is known (patent document 1). Hereinafter, the configuration of the humidifier will be described with reference to FIG.
この加湿装置は、空気中の水分を吸湿する通風孔を有した回転式の吸湿フィルタ1と、前記吸湿フィルタ1に室内空気2を送風する第一送風機3と前記吸湿フィルタ1を通過した乾燥空気を室外に排出する室外送風口4と、前記吸湿フィルタ1を加熱して再生する再生用ヒータ5と、前記再生用ヒータ5と前記吸湿フィルタ1の両方に通風し、室内空気2を送風する第二送風機6と、室内に加湿後の空気を送風する室内送風口7とで構成されている。 This humidifier includes a rotary moisture absorption filter 1 having a ventilation hole for absorbing moisture in the air, a first blower 3 for blowing indoor air 2 to the moisture absorption filter 1, and dry air that has passed through the moisture absorption filter 1. The outdoor air outlet 4 that discharges the air to the outside, the regeneration heater 5 that heats and regenerates the moisture absorption filter 1, and the ventilation air that blows indoor air 2 through both the regeneration heater 5 and the moisture absorption filter 1. It is comprised by the 2 air blower 6 and the indoor air outlet 7 which ventilates the air after humidification indoors.
この加湿装置8は、室内の空気を第一送風機3にて吸い込み、第一送風機3の風路では吸引した空気は吸湿空気として、空気中の水分が吸湿フィルタ1に吸湿される。また、水分を吸湿され、乾燥した空気は、送風口4より室外に排出される。吸湿フィルタ1はギアモータなどの回転手段9で回転することによって移動し、やがて第二送風機6の風路に入る。第二送風機6の風路では、加湿装置8内の吸湿フィルタ1の通気上流にある再生ヒータ5によって温められて、再生空気となり、再生空気によって吸湿フィルタ1が吸湿した水分は脱離して、送風口7より室内に戻され、結果、室内に加湿空気が送られる。 The humidifier 8 sucks indoor air with the first blower 3, and the air sucked in the air passage of the first blower 3 becomes moisture-absorbed air, and moisture in the air is absorbed by the moisture-absorbing filter 1. Further, the air that has absorbed moisture and has been dried is discharged from the blower opening 4 to the outside of the room. The moisture absorption filter 1 moves by rotating by a rotating means 9 such as a gear motor, and eventually enters the air path of the second blower 6. In the air passage of the second blower 6, it is heated by the regeneration heater 5 upstream of the moisture absorption filter 1 in the humidifier 8 to become regeneration air, and moisture absorbed by the moisture absorption filter 1 by the regeneration air is desorbed and blown. The air is returned to the room through the mouth 7, and as a result, the humid air is sent into the room.
室外の湿度が低い場合は自然換気によって室内に供給される空気が乾燥するため、室内の湿った空気が室外に逃げてしまい、室内の水分が減少して室内は乾燥する。一方、加湿装置があることにより、室内から排気される空気は水分を取り除かれ、水分が室内に戻されるため、乾燥した空気が自然換気等によって供給されても、室内は、加湿装置がない場合に比べ乾燥しにくい、もしくは加湿される。 When the outdoor humidity is low, the air supplied to the room is dried by natural ventilation, so that the moist air in the room escapes to the outside, the moisture in the room is reduced, and the room is dried. On the other hand, the presence of a humidifier removes moisture from the air exhausted from the room and returns the moisture to the room. Therefore, even if dry air is supplied by natural ventilation, the room has no humidifier. Difficult to dry or humidified.
また、前記特許文献1に示されている吸湿剤への送風をひとつのファンで行い、それを分割して、一方を吸湿空気とし、他方を再生ヒータに通過させて再生空気としている加湿装置も知られている(特許文献2)。 Further, there is also a humidifier that performs ventilation to the hygroscopic agent disclosed in Patent Document 1 with a single fan, divides it, and uses one as hygroscopic air and passes the other through a regenerative heater to generate regenerated air. Known (Patent Document 2).
しかしながら、上記従来の加湿装置は、ニクロム線などのヒータを使って空気を80℃以上、好ましくは100℃以上に加熱して、水分を脱離するものであり、そのため、ヒータの設置およびその周りのスペースが必要なのはもちろんであるが、ヒータで再生するために大きな電力が必要であるという課題も有していた。また、100℃以上の高温で加熱して脱離するため、得られる高湿度な空気は高温であり、低温の空気と混合させてから、供給する必要があった。そのため、低温で再生しながら加湿量が得られる加湿装置が求め
られていた。
However, the conventional humidifying device uses a heater such as a nichrome wire to heat air to 80 ° C. or higher, preferably 100 ° C. or higher to desorb moisture. Of course, there is a problem that a large amount of electric power is required to regenerate with a heater. Moreover, since it desorbs by heating at a high temperature of 100 ° C. or higher, the resulting high-humidity air has a high temperature, and must be supplied after being mixed with low-temperature air. Therefore, a humidifier capable of obtaining a humidification amount while regenerating at a low temperature has been demanded.
このような要望を満たすものとして、マイクロガスタービンの排熱やヒートポンプの凝縮器などの熱源を用いた低温で再生する加湿装置が見られるが、このような加湿装置であっても低温で再生された吸湿フィルタの吸湿空気中の水分を回収する回収率には限界があった。これは、再生時の再生空気の相対湿度は、高温で再生する場合の再生空気の相対湿度に比べ高く、そのために、吸湿側で吸湿空気の相対湿度が低い場合に吸湿しにくい、もしくは吸湿した空気の相対湿度が下がりきらないためである。 In order to satisfy such demands, there are humidifiers that regenerate at low temperatures using heat sources such as exhaust heat from micro gas turbines and condensers of heat pumps. Even such humidifiers are regenerated at low temperatures. In addition, there was a limit to the recovery rate for recovering moisture in the hygroscopic air of the hygroscopic filter. This is because the relative humidity of the regenerated air during regeneration is higher than the relative humidity of the regenerated air when regenerating at a high temperature. Therefore, when the relative humidity of the hygroscopic air is low on the moisture absorption side, it is difficult to absorb or absorb moisture. This is because the relative humidity of air cannot be reduced.
たとえば、20℃40%の空気を吸湿し、室外に排気し、40℃12%の空気にて再生する(このとき吸湿側と再生側の空気の絶対湿度は同じとする)場合、吸湿される空気は、吸着熱や再生時に温められた吸湿フィルタの熱によって吸湿後には27〜28℃になるが、相対湿度が12%の空気によって再生されているため、水分の吸放湿について温度依存性がまったくない吸着フィルタの場合、吸湿後の空気の相対湿度は12%までしか下がらない。そのため、吸湿上流空気の絶対湿度と吸湿下流空気の絶対湿度を比較すると、吸湿下流は上流の約50%の水分を持つ。逆に、フィルタに吸湿される水分は全体の約50%にとどまってしまう。 For example, when air at 20 ° C. and 40% is absorbed, exhausted to the outside, and regenerated with air at 40 ° C. and 12% (the absolute humidity on the moisture absorption side and that on the regeneration side are the same), moisture is absorbed. Air becomes 27-28 ° C. after moisture absorption due to heat of adsorption and heat of the moisture absorption filter warmed at the time of regeneration. However, since air is regenerated by air having a relative humidity of 12%, the moisture dependence of moisture is dependent on temperature. In the case of an adsorption filter that does not have any, the relative humidity of the air after moisture absorption is reduced to only 12%. Therefore, when comparing the absolute humidity of the hygroscopic upstream air and the absolute humidity of the hygroscopic downstream air, the hygroscopic downstream has about 50% of the upstream moisture. Conversely, the moisture absorbed by the filter is only about 50% of the total.
そのため、吸湿空気中の水分の回収率が向上する機構が求められている。 Therefore, there is a demand for a mechanism that improves the recovery rate of moisture in the hygroscopic air.
前記従来の課題を解決するために本発明は、空気中の水分を吸湿フィルタで吸湿し、水分を吸湿した吸湿フィルタを加熱して、水分を室内に供給する加湿装置において、吸湿フィルタを通過する吸湿空気をあらかじめ冷却手段によって冷却し、吸湿空気の比エンタルピーを低下させることで、同じ水分量の吸湿空気であっても、吸湿空気中の水分の回収率を向上し加湿効率の高い加湿装置を提供するものである。 In order to solve the above-described conventional problems, the present invention passes a moisture absorption filter in a humidifying device that absorbs moisture in the air with a moisture absorption filter, heats the moisture absorption filter that has absorbed moisture, and supplies moisture to the room. By cooling the hygroscopic air with the cooling means in advance and reducing the specific enthalpy of the hygroscopic air, even if the hygroscopic air has the same amount of moisture, the moisture recovery rate in the hygroscopic air is improved and a humidifier with high humidification efficiency is installed. It is to provide.
本発明の無給水の加湿装置においては、吸湿空気を冷却することによって、再生温度が40℃から60℃という低温で再生した吸湿フィルタであっても、吸湿と脱離の水分量が効率よく得られ、高効率での吸湿フィルタの水分回収ができる。つまりは高い加湿量が得られる。 In the humidifier without water supply of the present invention, moisture absorption and desorption can be efficiently obtained by cooling the moisture-absorbing air, even in a moisture absorption filter regenerated at a low regeneration temperature of 40 ° C. to 60 ° C. Thus, the moisture recovery of the moisture absorption filter can be performed with high efficiency. That is, a high humidification amount can be obtained.
そして、水分を吸湿した吸湿フィルタが低温の熱源、例えば60℃以下の温風によっても水分を脱離することができるため、エネルギー効率のよいヒートポンプ暖房や、燃料電池の排熱や、ガスタービンの排熱などの熱源を利用することができ、そのためヒータで再生する無給水の加湿装置より省エネ性を向上させることができる。また、60℃以下の低温で脱離するため、得られる空気温度も低くなり、そのまま加湿空気として装置外に供給できる。 And, since the moisture absorption filter that absorbs moisture can desorb moisture even with a low-temperature heat source, for example, warm air of 60 ° C. or less, energy efficient heat pump heating, exhaust heat of a fuel cell, gas turbine A heat source such as exhaust heat can be used, and thus energy saving can be improved as compared with a non-water-supply humidifier regenerated by a heater. Moreover, since it desorbs at a low temperature of 60 ° C. or lower, the resulting air temperature is lowered, and it can be supplied as humidified air as it is outside the apparatus.
第1の発明は、吸湿フィルタと、空気中から前記吸湿フィルタに水分を吸湿させたのち
に送風の一部もしくはすべてを所定の場所に排出する送風手段と、前記吸湿フィルタを間接あるいは直接的に加熱する加熱手段と、前記加熱手段で加熱した前記吸湿フィルタに通風するための送風手段とを有し、前記空気を前記吸湿フィルタに通風し所定の場所に排出する吸湿風路と前記加熱手段を通気した空気を前記吸湿フィルタに通風する脱離風路とを前記吸湿フィルタが移動する構成とするとともに、前記吸湿風路において前記吸湿フィルタの通気上流側に冷却手段を設け、この冷却手段の冷却温度が前記空気の露点温度以上とした加湿装置であり、吸湿フィルタが吸湿風路と脱離風路を交互に入れ替わることによって、排出される空気中の水分を吸湿フィルタが吸湿し、これを脱離風路にて再生し、水を出すことで、加湿された空気を供給することができるとともに、当該加湿空気は冷却手段によって冷却し、しかも、当該加湿用空気は露点温度以上となるように設定してあるから、吸湿フィルタから水分を脱離させる空気の温度が低くても効率よく水分脱離させることができる上に冷却装置に結露することによって生じるロスも防止し、高湿度な空気が高い効率で実現、すなわち効率のよい加湿が行える。また、結露していったん液体になったものを、加湿させようとする、すなわち蒸発させようとすると液体を蒸発させるエネルギーが必要となり、加熱装置の負荷が上がり、また、液体の水がそのまま存在することによりカビの発生などがおこり望ましくないが、加湿用空気を露点温度以上に保つことによって、そのような問題もなく、高効率で清潔な加湿が実現できる。
The first aspect of the invention relates to a moisture absorption filter, a blowing means for discharging a part or all of the ventilation to a predetermined place after absorbing moisture from the air to the moisture absorption filter, and the moisture absorption filter indirectly or directly. A heating means for heating; and a blowing means for ventilating the moisture absorption filter heated by the heating means; and a moisture absorption air passage and the heating means for passing the air through the moisture absorption filter and discharging it to a predetermined place. The hygroscopic filter moves along the desorption air passage for passing the vented air through the hygroscopic filter, and a cooling unit is provided on the upstream side of the hygroscopic filter in the hygroscopic air channel, and the cooling unit is cooled. It is a humidifier that has a temperature equal to or higher than the dew point temperature of the air, and the moisture absorption filter alternately replaces the moisture absorption air passage and the desorption air passage so that the moisture in the exhausted air is reduced. The moisture filter absorbs moisture, regenerates it in the desorption air passage, and discharges water to supply humidified air. The humidified air is cooled by a cooling means, and is used for the humidification. Since the air is set to be above the dew point temperature, it can be efficiently desorbed even if the temperature of the air desorbing moisture from the moisture absorption filter is low, and the loss caused by condensation on the cooling device In addition, high-humidity air can be realized with high efficiency, that is, efficient humidification can be performed. In addition, when the liquid that has condensed and becomes liquid is to be humidified, that is, to evaporate, energy for evaporating the liquid is required, increasing the load on the heating device, and liquid water is present as it is. Therefore, mold is generated, which is not desirable. However, by keeping the humidification air at the dew point temperature or higher, high efficiency and clean humidification can be realized without such problems.
第2の発明は、前記冷却手段として、ヒートポンプにおける蒸発器を用い、前記加熱手段としてヒートポンプにおける凝縮器を用いた加湿装置であり、低温で再生を行い、かつ吸湿空気の上流で、冷却手段として蒸発器を通過させることによって低温にできるため、ヒートポンプの低温での再生においても、空気中からの水分回収率を向上させることが可能であり、ヒートポンプによる加熱により、ヒータなどを使用する場合よりも省エネ性に優れている。 The second invention is a humidifying device using an evaporator in a heat pump as the cooling means and a condenser in the heat pump as the heating means, performing regeneration at a low temperature and upstream of the hygroscopic air as a cooling means. Since the temperature can be lowered by passing through the evaporator, it is possible to improve the water recovery rate from the air even when the heat pump is regenerated at a low temperature. Excellent energy saving.
第3の発明は、前記冷却手段として、ペルチェ素子の吸熱側部分を用い、前記加熱手段としてペルチェ素子の放熱部分を用いた加湿装置であり、吸熱および放熱をひとつの部材で行うことができ、効率がよい。吸熱部分および放熱部分にフィンを配置することで、放熱および吸熱を行うのが望ましい。 A third invention is a humidifying device using a heat absorption side portion of a Peltier element as the cooling means and a heat dissipation portion of the Peltier element as the heating means, and can perform heat absorption and heat dissipation with one member, Efficiency is good. It is desirable to dissipate heat and absorb heat by arranging fins in the heat absorbing portion and the heat radiating portion.
第4の発明は、湿度センサーを前記吸湿風路に備え、前記湿度センサーの出力に基づいて冷却手段による冷却を制御する制御装置を備えた前記の加湿装置であり、冷却手段による冷却により露点温度以下に空気温度が下がらないようにすることができ、吸湿空気が露点以下に下がり、冷却手段に水滴が付着することにより、空気中の水分量が減り、加湿効果が低下することを防ぐことができる。のぞましくは、冷却手段の下流の相対湿度を40%以上95%以下にするのが、冷却手段への結露を防ぎながら、水分の回収率を向上させるのに望ましい。もちろん、冷却手段であるため、冷却手段下流の相対湿度は、冷却手段の上流より高くなる。 A fourth aspect of the invention is the humidifying device comprising a humidity sensor in the hygroscopic air passage and a control device that controls cooling by the cooling means based on an output of the humidity sensor, and the dew point temperature is reduced by the cooling by the cooling means. The air temperature can be prevented from lowering below, and moisture absorption air drops below the dew point, and water droplets adhere to the cooling means, thereby reducing the amount of moisture in the air and preventing the humidification effect from decreasing. it can. More specifically, it is desirable that the relative humidity downstream of the cooling means be 40% or more and 95% or less in order to improve moisture recovery while preventing condensation on the cooling means. Of course, because of the cooling means, the relative humidity downstream of the cooling means is higher than that upstream of the cooling means.
なお、冷却手段への入力の制御としては、冷却手段の表面温度を決める電力の制御やヒートポンプの冷媒温度や流量の制御、ペルチェ素子の印加電圧の制御などが挙げられる。 Control of the input to the cooling means includes control of electric power that determines the surface temperature of the cooling means, control of the refrigerant pump temperature and flow rate, control of the applied voltage of the Peltier element, and the like.
第5の発明は、前記吸湿風路の冷却手段の上流に空気清浄フィルタを備えた前記加湿装置であり、冷却手段の汚染による冷却効率の低下を防ぐことができる。また、吸湿フィルタは水分と同時に臭気を吸湿する。そのため、上流で活性炭などの疎水性材料やイオン交換樹脂などで臭気をあらかじめ吸着することによって、吸湿フィルタへの臭気の吸着を防ぐことができ、脱離風路での再生では、水分が脱離することになり、無臭で、清潔な加湿を行うことが可能である。 5th invention is the said humidification apparatus provided with the air purifying filter upstream of the cooling means of the said moisture absorption air path, and can prevent the fall of the cooling efficiency by the contamination of a cooling means. In addition, the moisture absorption filter absorbs odor simultaneously with moisture. Therefore, by adsorbing odors beforehand with hydrophobic materials such as activated carbon and ion exchange resins upstream, odor adsorption to the moisture absorption filter can be prevented, and moisture is desorbed during regeneration in the desorption air channel. Therefore, odorless and clean humidification can be performed.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の
形態によって本発明が限定されるものではない。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
(実施の形態1)
図1は本発明の第1の実施の形態における加湿装置の概略を示した図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a diagram showing an outline of a humidifying device according to a first embodiment of the present invention.
図1において、加湿装置10は40℃以上の温風作ることができる加熱手段11としてヒートポンプ12の凝縮器(熱交換器)を有し、室内空気13をファンなどの送風手段14によって加熱手段11に通過させ、室内送風口15から室内に供給する。なお、この風路を脱離風路16とする。 In FIG. 1, the humidifier 10 has a condenser (heat exchanger) of a heat pump 12 as a heating means 11 capable of producing hot air of 40 ° C. or higher, and the indoor air 13 is heated by a blowing means 14 such as a fan. And is supplied into the room through the indoor air blowing port 15. This air passage is referred to as a desorption air passage 16.
また、加湿装置10筐体内には、空気の冷却手段17としてヒートポンプ12の蒸発器(熱交換器)と、図2に示すような吸湿材料を添着した通風構造でコルゲートハニカム形状の吸湿フィルタ18を有し、また、室内空気13を前記冷却手段17と前記吸湿フィルタ18に通過させ、その空気を室外に排気するためのファンなどの送風排気手段19および排気口20を持ち、吸湿フィルタ18に室内空気13を供給し、水分を吸湿させる。この風路が吸湿風路21である。 Further, in the housing of the humidifier 10, a corrugated honeycomb-shaped moisture absorption filter 18 having a ventilation structure attached with a moisture absorption material as shown in FIG. 2 and an evaporator (heat exchanger) of the heat pump 12 as air cooling means 17 is provided. And has a ventilation exhaust means 19 such as a fan for exhausting the indoor air 13 through the cooling means 17 and the moisture absorption filter 18 and exhausting the air outside the room, and an exhaust port 20. Air 13 is supplied to absorb moisture. This air passage is the moisture absorption air passage 21.
そして、上記冷却手段17の通気下流で、かつ吸湿フィルタ18の通気上流には、半導体式の湿度計や、乾球湿球測定手段等の湿度センサー25が設けてあり、この湿度センサー25の出力に基づいて制御装置26が冷却手段17の表面温度をコントロールするように構成してある。 Further, a humidity sensor 25 such as a semiconductor hygrometer or a dry bulb wet bulb measuring means is provided downstream of the cooling means 17 and upstream of the moisture absorption filter 18. The control device 26 is configured to control the surface temperature of the cooling means 17 based on the above.
以下に、加湿のメカニズムを示す。吸湿フィルタ18の全部もしくは一部が吸湿風路21上に存在し、かつ、送風排気手段19が動作しているときに、吸い込まれた空気は吸湿フィルタ18により吸湿され、乾燥した空気が排気口20より室外に排気される。そして、吸湿フィルタ18は駆動経路22をもち、駆動経路22をギアモータなどの駆動手段23を用いてスライド移動する。前述の吸湿風路21で吸湿した吸湿フィルタ18は前記駆動経路22を移動し、脱離風路16上の室内送風口15まで移動する。その際、送風手段14によって温風が吸湿フィルタ18を通過して、それによって吸湿フィルタ18から水分が脱離し、温風とともに水分を室内に供給する。 The humidification mechanism is shown below. When all or part of the hygroscopic filter 18 is present on the hygroscopic air passage 21 and the air blowing / exhausting means 19 is operating, the sucked air is absorbed by the hygroscopic filter 18 and the dried air is discharged into the exhaust port. 20 is exhausted to the outside of the room. The moisture absorption filter 18 has a drive path 22 and slides on the drive path 22 by using a driving means 23 such as a gear motor. The moisture absorption filter 18 that has absorbed moisture in the moisture absorption air passage 21 moves along the drive path 22 and moves to the indoor air vent 15 on the desorption air path 16. At that time, warm air passes through the moisture absorption filter 18 by the air blowing means 14, whereby moisture is desorbed from the moisture absorption filter 18, and moisture is supplied into the room together with the warm air.
室外の湿度が低い場合は自然換気によって室内に供給される空気が乾燥するため、室内の湿った空気が室外に逃げてしまい、室内の水分が減少して室内は乾燥する。一方、加湿装置10があることにより、室内から排気される空気は水分を取り除かれ、水分が室内に戻されるため、乾燥した空気が自然換気等によって供給されても、室内は、加湿装置がない場合に比べ乾燥しにくい、もしくは加湿される。 When the outdoor humidity is low, the air supplied to the room is dried by natural ventilation, so that the moist air in the room escapes to the outside, the moisture in the room is reduced, and the room is dried. On the other hand, the presence of the humidifier 10 removes moisture from the air exhausted from the room and returns the moisture to the room. Therefore, even if dry air is supplied by natural ventilation or the like, the room has no humidifier. It is harder to dry than the case, or it is humidified.
ここで、この加湿装置10は加熱手段11としてヒートポンプ12の熱交換器を使用しているため吸湿フィルタ18から水分を脱離させる空気温度が従来のものに比べ低いが、吸湿風路21での吸湿時に吸湿用空気を冷却手段17で冷却しているので、十分な加湿が可能となる。すなわち吸湿用空気と脱離用空気の温度差が少ないと脱離時に十分な水分脱離ができないのであるが、脱離空気の温度が低い分冷却手段17で吸湿用空気の温度を低下させているので、両者の温度差は十分に大きなものとなり、換言すると吸湿フィルタ18を通過する吸湿空気としての室内空気13をあらかじめ冷却手段17によって冷却し、吸湿空気の比エンタルピーを低下させることになり、脱離空気の温度が低くても十分な加湿が可能となる。そしてこの加湿装置10では冷却手段17で冷却した吸湿用空気の温度が露点温度以上となるように設定してあり、加湿用空気中の水分が当該冷却手段17で結露して水分低下することがなく、より効率的な吸湿ができて加湿能力を確保できる。 Here, since this humidifier 10 uses the heat exchanger of the heat pump 12 as the heating means 11, the air temperature at which moisture is desorbed from the moisture absorption filter 18 is lower than that of the conventional one, but in the moisture absorption air passage 21. Since moisture-absorbing air is cooled by the cooling means 17 at the time of moisture absorption, sufficient humidification is possible. That is, if the temperature difference between the moisture absorption air and the desorption air is small, sufficient moisture desorption cannot be performed at the time of desorption, but the temperature of the moisture absorption air is lowered by the cooling means 17 because the desorption air temperature is low. Therefore, the temperature difference between the two is sufficiently large, in other words, the indoor air 13 as the hygroscopic air passing through the hygroscopic filter 18 is cooled by the cooling means 17 in advance, and the specific enthalpy of the hygroscopic air is reduced. Even if the temperature of the desorption air is low, sufficient humidification is possible. In the humidifier 10, the temperature of the moisture absorption air cooled by the cooling means 17 is set to be equal to or higher than the dew point temperature, and moisture in the humidification air is condensed by the cooling means 17 to reduce moisture. In addition, more efficient moisture absorption can be achieved and the humidifying capacity can be secured.
上記脱離用空気の温度が低くても十分な加湿ができることについて更に少し説明を加え
ると、以下の通りである。
The following is a further explanation of sufficient humidification even when the temperature of the desorption air is low.
すなわち、再生温度が比較的低い場合には飽和水蒸気圧が低いために、同じ水分量であっても相対湿度が比較的高くなる。吸湿剤が温度依存性を持たず相対湿度に依存する材料であると、相対湿度が高い状態で再生する場合、材料は完全に乾燥した状態には到達しない。そのため、吸湿後の空気において、再生空気における相対湿度以下の乾燥空気を得ることはできない。 That is, since the saturated water vapor pressure is low when the regeneration temperature is relatively low, the relative humidity is relatively high even with the same amount of water. If the hygroscopic agent is a material that does not have temperature dependence and depends on relative humidity, the material does not reach a completely dry state when regenerated in a state where the relative humidity is high. Therefore, in the air after moisture absorption, it is not possible to obtain dry air below the relative humidity in the regeneration air.
そのため、吸湿後の空気温度において同じ相対湿度まで低下すると仮定すると、吸湿後の空気温度が低いほうが前記吸湿後の空気に含まれる水分量は少なくなる。つまり、吸湿フィルタ上流より同じ水分量の空気が流れるのであれば、吸湿後の空気温度が低温でかつ下がりうる最低の相対湿度まで低下するほうが、吸湿フィルタにより多くの水分が回収される。 Therefore, assuming that the air temperature after moisture absorption decreases to the same relative humidity, the lower the air temperature after moisture absorption, the smaller the amount of moisture contained in the air after moisture absorption. That is, if air with the same amount of moisture flows from the upstream side of the moisture absorption filter, more moisture is collected by the moisture absorption filter as the air temperature after moisture absorption decreases to the lowest relative humidity that can be lowered.
以上のことから、吸湿する空気を吸湿フィルタの上流で冷却手段により冷却することによって、被吸湿空気の比エンタルピーが低下し、吸湿時の吸着熱による温度上昇が抑えられる。そのため、相対湿度が低湿度まで下がらなくても、吸着熱で上昇した空気温度が低い分、空気の絶対湿度が低下する。つまり、吸湿フィルタへの吸湿量が増える。そのため、吸湿フィルタの通過水分に対する回収率が向上し、加湿装置の性能及び効率が向上する。 From the above, by cooling the air to be absorbed by the cooling means upstream of the moisture absorption filter, the specific enthalpy of the air to be absorbed is lowered, and the temperature rise due to the heat of adsorption during moisture absorption is suppressed. Therefore, even if the relative humidity does not decrease to a low humidity, the absolute humidity of the air is reduced by the amount of the air temperature increased by the heat of adsorption. That is, the moisture absorption amount to the moisture absorption filter increases. For this reason, the recovery rate of the moisture passing through the moisture absorption filter is improved, and the performance and efficiency of the humidifier are improved.
加えてこの実施の形態では、冷却手段17の通気下流で、かつ吸湿フィルタ18の通気上流に、半導体式の湿度計や、乾球湿球測定手段により湿度を算出するなどの湿度センサー25を設け、この湿度センサー25からの出力に基づいて冷却手段17の表面温度をコントロールする制御装置26を備えた構成してあるから、例えば冷却手段17通過後の空気湿度が100%になるように制御することができる。よって、冷却手段17に結露することによって生じる、冷却手段17上でのカビ等の発生や、空気中に含まれる水分の減少による加湿装置10の加湿量の減少といった問題を防止することができる。 In addition, in this embodiment, a humidity sensor 25 such as a semiconductor type hygrometer or a dry bulb wet bulb measuring means is provided downstream of the cooling means 17 and upstream of the moisture absorption filter 18. Since the control device 26 for controlling the surface temperature of the cooling means 17 based on the output from the humidity sensor 25 is provided, for example, the air humidity after passing through the cooling means 17 is controlled to be 100%. be able to. Therefore, problems such as generation of mold on the cooling unit 17 caused by condensation on the cooling unit 17 and a decrease in the humidification amount of the humidifier 10 due to a decrease in moisture contained in the air can be prevented.
なお、上記冷却手段17通過後の湿度は40%以上で、また結露しない観点から95%以下が望ましい。また冷却手段17の表面温度のコントロール法として、ヒートポンプ12における冷媒の流量や冷媒の温度を制御する方法がある。 The humidity after passing through the cooling means 17 is 40% or more, and preferably 95% or less from the viewpoint of non-condensing. As a method for controlling the surface temperature of the cooling means 17, there is a method for controlling the flow rate of refrigerant and the temperature of the refrigerant in the heat pump 12.
また、加熱手段11としてヒートポンプ12の熱交換器を使用することによって、ニクロム線などのヒータを使用する場合より低温な空気しか得られないが、エネルギー効率が高く、加湿装置10の省エネルギー化ができる利点がある。 Further, by using a heat exchanger of the heat pump 12 as the heating means 11, only air having a temperature lower than that obtained when using a heater such as a nichrome wire can be obtained. However, energy efficiency is high and the humidifier 10 can save energy. There are advantages.
なお、加湿装置10に供給される空気はかならずしも室内空気でなくともよく、その一部もしくはすべてを室外から供給するものであってもよい。 Note that the air supplied to the humidifying device 10 is not necessarily indoor air, and part or all of the air may be supplied from outside the room.
また、この加湿装置10は、吸湿風路21の最上流に、活性炭フィルタや不織布をプリーツ状に折りたたんだ集塵フィルタ、静電フィルタなどの空気清浄フィルタ24を設けているから、冷却手段17の汚染や吸湿フィルタ18への埃や臭いの吸着、濃縮が起こりにくくなり、脱離風路16では水分のみが吸湿フィルタ18より脱離し、加湿空気の清浄度が上がる。 Further, the humidifier 10 is provided with an air purifying filter 24 such as a dust collecting filter or an electrostatic filter in which an activated carbon filter or a nonwoven fabric is folded in a pleat shape in the uppermost stream of the moisture absorption air passage 21. Contamination and adsorption and concentration of dust and odors on the moisture absorption filter 18 are less likely to occur, and only moisture is desorbed from the moisture absorption filter 18 in the desorption air passage 16 to increase the cleanliness of the humidified air.
なお、ヒートポンプ12における、冷媒の流量は、凝縮器と蒸発器で同じでなくともよく、冷媒の一部を流す構造でたとえば、複数の蒸発器があり、一部の蒸発器が冷却手段17として用いられるように流れるよう流量弁を有した構造であってよい。 Note that the flow rate of the refrigerant in the heat pump 12 does not have to be the same between the condenser and the evaporator. It may be a structure having a flow valve to flow as used.
(実施の形態2)
実施の形態1では冷却手段17と加熱手段11にそれぞれヒートポンプ12の蒸発器と凝縮器を用いたが、図3に示すようにペルチェ素子27の吸熱側を冷却手段28に、そして放熱側を加熱手段29として用いてもよく、それぞれに伝熱性を有するフィンなどの放熱部を設けることで冷却した空気、加熱した空気が得られる。冷却と放熱をひとつの装置で行うことができ、エネルギーを有効に利用できるのでよい。
(Embodiment 2)
In the first embodiment, the evaporator and condenser of the heat pump 12 are used for the cooling means 17 and the heating means 11, respectively. However, as shown in FIG. 3, the heat absorption side of the Peltier element 27 is heated to the cooling means 28 and the heat dissipation side is heated. It may be used as the means 29, and cooled air and heated air can be obtained by providing heat dissipating portions such as fins having heat conductivity. Cooling and heat dissipation can be performed with a single device, and energy can be used effectively.
本発明では、冷却と加熱を同時に行う装置としてヒートポンプとペルチェ素子をあげたが、それ以外の冷却と加熱とを同時に行う手段であればどのようなものであってもよい。 In the present invention, a heat pump and a Peltier element are given as apparatuses for performing cooling and heating at the same time. However, any other means for simultaneously performing cooling and heating may be used.
(実施の形態3)
実施の形態1では吸湿フィルタ18を吸湿風路21と脱離風路16を交互に入れ替えることで、室内の水分を吸湿して乾燥した空気を排気し、また、加熱手段12の温風によって水分を脱離して室内に水分を放出したが、これを図4に示すようにロータ型吸湿フィルタ30としてもよい。
(Embodiment 3)
In the first embodiment, the hygroscopic filter 18 is alternately replaced with the hygroscopic air passage 21 and the desorption air passage 16 to absorb moisture in the room and exhaust the dried air. The moisture is released into the room, and this may be a rotor type moisture absorption filter 30 as shown in FIG.
ギアモータなどの回転手段31を用いて、ロータ型吸湿フィルタ30を回転させ、吸湿風路21と脱離風路16とに交互に入れ替えることができる。そのため実施の形態1で示した駆動経路22が必要なくなり、部品点数を少なくでき、安価に製造することができる。 The rotor-type moisture absorption filter 30 can be rotated using a rotating means 31 such as a gear motor, and the moisture absorption air passage 21 and the desorption air passage 16 can be alternately switched. Therefore, the drive path 22 shown in the first embodiment is not necessary, the number of parts can be reduced, and manufacturing can be performed at low cost.
なお、上記各実施の形態では、冷却手段として、ヒートポンプ熱交換器のような機械的冷却手段を例にして説明したが、例えば壁面の輻射冷却を利用し、壁面もしくは壁面近くに設けたフィンなどの熱交換器を冷却手段として、壁面の輻射冷却によって冷やし、これを吸湿風路に導入するなどしてもよい。 In each of the embodiments described above, mechanical cooling means such as a heat pump heat exchanger has been described as an example of the cooling means. However, for example, fins provided on or near the wall surface using radiation cooling of the wall surface, etc. The heat exchanger may be used as a cooling means to cool by radiant cooling of the wall surface, and this may be introduced into the hygroscopic air passage.
70mm角、10mm厚みのセラミックハニカムをメソポーラスシリカとコロイダルシリカの分散液に含浸し、余剰液を吹き落とした後に180℃にて乾燥し、メソポーラスシリカハニカムを作成する。なお、セラミックハニカムはガラス繊維やセラミック繊維をコルゲートハニカム形状に加工したものである。 A 70 mm square, 10 mm thick ceramic honeycomb is impregnated with a dispersion of mesoporous silica and colloidal silica, and the excess liquid is blown off and dried at 180 ° C. to prepare a mesoporous silica honeycomb. The ceramic honeycomb is obtained by processing glass fibers or ceramic fibers into a corrugated honeycomb shape.
乾燥したメソポーラスシリカハニカムを、塩化カルシウム水溶液に含浸し、余剰液を吹き落とした後に、180℃にて乾燥し、メソポーラスシリカ‐塩化カルシウムハニカムの吸湿フィルタを作成した。 The dried mesoporous silica honeycomb was impregnated with an aqueous calcium chloride solution, and excess liquid was blown off, followed by drying at 180 ° C. to prepare a moisture absorption filter of a mesoporous silica-calcium chloride honeycomb.
また、セラミックハニカムにゼオライトを添着したゼオライトハニカムを作成し、塩化カルシウムなど潮解性物質は添着せず同様に実験した。
こうして得られた試料を下記の実験方法によって、評価した。以下、実験方法を説明する。
In addition, a zeolite honeycomb in which zeolite was added to a ceramic honeycomb was prepared, and a similar experiment was conducted without adding a deliquescent material such as calcium chloride.
The sample thus obtained was evaluated by the following experimental method. The experimental method will be described below.
(1)20℃40%に調整した恒温恒湿槽(ESPEC製PL−3KP、以下同じ)から、40℃に加熱したオーブン内に空気を供給し、絶対湿度が20℃40%の空気と同じ状態の40℃空気を作成し、前記オーブン内で吸湿フィルタを重量が安定するまで乾燥させ、重量を記録する。 (1) Air is supplied into an oven heated to 40 ° C. from a thermo-hygrostat (PL-3KP manufactured by ESPEC) adjusted to 20 ° C. and 40%, and the absolute humidity is the same as air of 20 ° C. and 40%. Create air at 40 ° C., dry the hygroscopic filter in the oven until the weight is stable, and record the weight.
(2)その後、20℃40%に調整した前記恒温恒湿槽内で、吸湿フィルタに33L/分の風量で120秒間送風し、水分を吸湿させ、重量を測定し、(1)の重量との差より、吸湿した水分量を算出する。 (2) Then, in the constant temperature and humidity chamber adjusted to 20 ° C. and 40%, the moisture absorption filter was blown for 120 seconds with an air volume of 33 L / min, moisture was absorbed, the weight was measured, and the weight of (1) The amount of moisture absorbed is calculated from the difference.
(3)一方で、20℃40%の空気の絶対湿度と通過風量から当該空気に含まれる全水分量、すなわち試料を通過した全水分量を算出する。 (3) On the other hand, the total moisture contained in the air, that is, the total moisture passing through the sample is calculated from the absolute humidity of air at 20 ° C. and 40%.
(4)(2)の吸湿フィルタの吸湿量を(3)の通過した全水分量で除して、水分回収率として評価する。 (4) Divide the moisture absorption amount of the moisture absorption filter of (2) by the total amount of moisture passed in (3), and evaluate as a moisture recovery rate.
(5)同様に、10℃76%(20℃40%の絶対湿度と同じ)に恒温恒湿槽を調整し(1)から(4)を行う。 (5) Similarly, adjust the temperature and humidity chamber to 10 ° C. and 76% (same as the absolute humidity of 20 ° C. and 40%), and perform (1) to (4).
以上の試験結果を表1に示す。 The test results are shown in Table 1.
メソポーラスシリカ‐塩化カルシウムハニカム吸湿フィルタおよびゼオライトハニカムともに、再生温湿度が同じで、かつ吸湿空気の絶対湿度が同じであっても、温度を下げることにより、水分回収量および水分回収率が向上することがわかり、吸湿空気を冷却することにより高効率に水分を回収できることが証明された。 Even if the mesoporous silica-calcium chloride honeycomb moisture absorption filter and the zeolite honeycomb have the same regeneration temperature and humidity and the same absolute humidity of the hygroscopic air, lowering the temperature improves the amount of water recovered and the water recovery rate. This proves that moisture can be recovered with high efficiency by cooling the moisture-absorbing air.
以上のように、本発明は比較的低い温度で水分を吸湿フィルタより脱離させながら、高効率で水分を回収することができるので、省エネで高効率な加湿が可能となり、例えば温風供給時に温風供給用熱源を利用するなどして室内に加湿された空気を供給することが可能となり、調湿を行うことにより居室の快適度を向上させ、乾燥による住居の劣化、空気中のウイルスの繁殖を抑えることがでる。また、居室だけでなく特定の庫内、特に、低温を維持したい場合の加湿として優れており、冷蔵庫や乾燥庫、選択乾燥機、ワインセラーなどの湿度制御を実現することができる。 As described above, the present invention can recover moisture with high efficiency while desorbing moisture from the hygroscopic filter at a relatively low temperature, thus enabling energy-saving and highly efficient humidification. For example, when supplying hot air It becomes possible to supply humidified air indoors by using a heat source for supplying hot air, etc., and improving the comfort of the room by adjusting the humidity, deteriorating the house due to drying, and the virus in the air It can suppress breeding. Moreover, it is excellent as humidification not only in a living room but also in a specific cabinet, particularly when it is desired to maintain a low temperature, and humidity control of a refrigerator, a drying cabinet, a selective dryer, a wine cellar, etc. can be realized.
1 吸湿フィルタ
2 室内空気
3 第一送風機
4 室外送風口
5 再生用ヒータ
6 第二送風機
7 室内送風口
8 加湿装置
9 回転手段
10 加湿装置
11 加熱手段
12 ヒートポンプ
13 室内空気
14 送風手段
15 室内送風口
16 脱離風路
17 冷却手段
18 吸湿フィルタ
19 送風排気手段
20 排気口
21 吸湿風路
22 駆動経路
23 駆動手段
24 空気清浄フィルタ
25 湿度センサー
26 制御装置
27 ペルチェ素子
28 冷却手段
29 加熱手段
30 ロータ型吸湿フィルタ
31 回転手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Hygroscopic filter 2 Indoor air 3 1st air blower 4 Outdoor air blower 5 Regeneration heater 6 2nd air blower 7 Indoor air blower 8 Humidifier 9 Rotating means 10 Humidifier 11 Heating means 12 Heat pump 13 Indoor air 14 Air blower 15 Indoor air blower DESCRIPTION OF SYMBOLS 16 Desorption air path 17 Cooling means 18 Hygroscopic filter 19 Air supply / exhaust means 20 Exhaust port 21 Hygroscopic air path 22 Drive path 23 Drive means 24 Air purifying filter 25 Humidity sensor 26 Controller 27 Peltier element 28 Cooling means 29 Heating means 30 Rotor type Moisture absorption filter 31 Rotating means
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| JP2014060154A (en) * | 2012-09-18 | 2014-04-03 | Dr Ing Hcf Porsche Ag | Air conditioning device for headlight of automobile and headlight including air conditioning fiber structure |
| JP2017101917A (en) * | 2017-01-27 | 2017-06-08 | 三菱電機株式会社 | Air conditioner |
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