专利名称：湿度控制装置及其运转方法
技术领域：
本发明涉及一种湿度控制性高、节水能力强的气化式的湿度控制装置及其运转方法。
背景技术：
作为可以进行洁净加湿且没有结露的危险的气化式加湿器，有滴下式、透湿膜式、流下式、旋转式、上吸式等各种方式。任何方式都会出现下面的问题在进行开启停止控制时，当停止给水时，持续加湿直到水保有量多的加湿材料干燥为止，即产生所谓的过度加湿现象，无法进行正确的湿度控制。
作为能够解决上述问题的装置，在JP特开平5-296536号公报中公开了一种空调设备的湿度控制装置，该空调设备的湿度控制装置设置了检测出空调用空气的湿度的湿度检出装置，还设置了根据该湿度检出装置的检出结果运转停止气化式加湿器而使湿度维持为设定值的控制装置，为构成该控制装置，设置了根据该湿度检出装置的检出结果判断湿度是否处于恢复趋势的判定部、该判定部的判定结果具有从湿度不足的恢复倾向时向上述气化式加湿器输出停止信号的控制部。
另一方面，JP特表平5-506002号公报中公开了一种接触主体，它具有将斜向蜂窝状物作为加湿元件的气化式的加湿器，还公开了该接触主体可以适用于冷却装置或增湿器。通常，在使用将斜向蜂窝状物作为加湿元件的气化式加湿器的情况下，由于仅该加湿器无法进行正确的湿度控制，所以通常连续地进行向加湿元件的散水，并将冷却器安装在加湿器的后段而进行湿度调整，进一步，为升高已降低了的温度，将加热器设置在冷却器的后段而进行温度调整。
专利文献1JP特开平4-136641号公报(权利要求1、图1、图2)；专利文献2JP特开平5-296536号公报(权利要求1、2以及图3)；专利文献3JP特表平5-506002号公报(权利要求1、第3页第5栏第42行)
但是，JP特开平5-296536号公报所记载的湿度控制装置，是要从机械方式的控制方面解决过度加湿现象的装置，虽然缓和了过度加湿现象，但没有完全解决。还有，完全没有涉及气化式加湿器的加湿元件材料的记载。虽然公开了JP特表平5-506002号公报中记载的接触主体可以适用于增湿器，但根本没有涉及气化式加湿器的加湿元件的材料的记载，也没有记载湿度控制方法。在将通常使用的斜向蜂窝状物作为加湿元件的气化式的加湿器的情况下，由于连续给水，所以存在水的使用量过大、进而冷却器和加热器等的能量消耗也过大、设置成本也过高的问题。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种从加湿元件的形状和材料方面解决过度加湿现象的、节水以及节能型的湿度控制装置以及其运转方法。
在这样的实际情况中，本发明的发明者们进行专心的探讨研究的结果，发现后述成果而使本发明得以完成，即，作为加湿元件，采用前后两面和上下两面开口而配置的、由无机纤维吸湿材料做成的、前后方向的厚度在特定范围内的斜向蜂窝状物，只要对流向该斜向蜂窝状物的散水进行开启停止控制，则由于加湿元件易濡湿易干燥，因此可以消除过度加湿现象，从而不仅能够实现节水，还可以实现节能等。
即，本发明(1)是提供一种湿度控制装置，其中，包括加湿器，该加湿器具有前后两面和上下两面开口配置的、由无机纤维吸湿材料制作的前后方向上的厚度为20～100mm的斜向蜂窝状物和从该斜向蜂窝状物的上面开口的上方散水的散水管；露点传感器，其检测出通过了该加湿器的空调用空气的湿度；开启停止控制阀，其根据该露点传感器的检出结果，使散水启动、停止以使空调用空气的湿度维持为规定值。
还有，本发明(2)是提供一种前述湿度控制装置，其中，同时设置2个以上的加湿器，对向各自的斜向蜂窝状物的散水的启动、停止进行开启停止控制。
本发明(3)是提供一种前述湿度控制装置，其中，斜向蜂窝状物的前后方向上的厚度为35～60mm。
本发明(4)是提供一种前述湿度控制装置，其中，前述无机纤维吸湿材料是含有从氧化铝、二氧化硅以及二氧化钛中选择的1个或者2个以上的结合材料的玻璃纤维、陶瓷纤维或者氧化铝纤维基体材料。
本发明(5)是提供一种前述湿度控制装置，其中，前述无机纤维吸湿材料的干燥速度为0.01～0.3g水分/g元件·分，吸水时间为25秒以下，每单位质量的保水量为0.3～1.5g水分/g元件。
本发明(6)是提供一种湿度控制装置的运转方法，其中，从由无机纤维吸湿材料制作的前后方向上的厚度为20～100mm的1个或者2个以上的斜向蜂窝状物的上面开口的上方进行散水，从前面开口使供给空气流通而得到空调用空气，检测出该空调用空气的湿度，根据露点传感器的检出结果，通过开启停止控制而使散水启动、停止，以使空调用空气的湿度维持为规定值。
本发明(7)是提供一种前述湿度控制装置的运转方法，其中，斜向蜂窝状物的前后方向上的厚度为35～60mm。
本发明(8)提供一种前述湿度控制装置的运转方法，其中，前述无机纤维吸湿材料是含有从氧化铝、二氧化硅以及二氧化钛中选择的1个或者2个以上的结合材料的玻璃纤维、陶瓷纤维或者氧化铝纤维基体材料。
本发明(9)提供一种前述湿度控制装置的运转方法，其中，上述无机纤维吸湿材料的干燥速度为0.01～0.3g水分/g元件·分，吸水时间为25秒以下，每单位质量的保水量为0.3～1.5g水分/g元件。
根据本发明，采用前后两面和上下两面开口配置的、由无机纤维吸湿材料制作的前后方向上的厚度薄的斜向蜂窝状物，并对向该斜向蜂窝状物流动的散水进行开启停止控制，因此加湿元件变得易濡湿易干燥，从而可以消除过度加湿现象，从而可以进行正确的湿度控制。还有，由于不是连续散水而可以节水，还有不需要冷却器和加热器，因此可以降低设置成本，同时可以实现节能化。
图1是在本实施方式的湿度控制装置中采用的加湿器的示意图。
图2是本实施方式的湿度控制装置的流路图。
图3是本实施方式的其他的湿度控制装置的流路图。
图4是表示实施例1的湿度控制装置的运转结果的图。
图5是表示实施例2的湿度控制装置的运转结果的图。
图6是表示实施例3的湿度控制装置的运转结果的图。
图7是表示比较例1的湿度控制装置的运转结果的图。
图8是表示比较例2的湿度控制装置的运转结果的图。
具体实施例方式
本发明的湿度控制装置中采用的加湿器，如图1的示意图所示，具有作为加湿元件使用的斜向蜂窝状物1和散水管5。斜向蜂窝状物1可以使用前面103、后面102、上面101以及下面104开口而配置的公知的斜向蜂窝状物。斜向蜂窝状物1是将具有向一个方向传播的波形形状的波形薄板2、3(下面也称为“波纹状薄板”)多个层积而呈蜂窝状，是相邻的波纹状薄板2、3被层积成波的传播方向斜向交叉、且以每隔一片薄板的波的传播方向分别成为大致相同的方向的形式配置的蜂窝状体。这样的斜向蜂窝状物1的结构例如在JP特开2003-202191中被公开。
在本发明中，斜向蜂窝状物的前后方向(供给空气的流通方向)上的厚度(t)是20～100mm，优选是35～60mm，特别优选是45～55mm。如果该厚度不到20mm，则加湿效率降低而不理想，如果厚度超过100mm，则变得难濡湿且难干燥，容易发生过度加湿现象，因而不理想。到目前为止，作为加湿器或者空气清洁器而被使用的斜向蜂窝状物的厚度在100mm以上，通常在200mm左右，因此将斜向蜂窝状物整体弄湿要花费时间，且难以干燥。相对于此，在本发明中使用的斜向蜂窝状物像上述厚度那样薄，且就连材质方面也易濡湿易干燥，因此可以确实地防止过度加湿现象。
斜向蜂窝状物的蜂窝单元(セル)的高度、即表示波形的波峰和波谷的尺寸的蜂窝单元的峰高尺寸通常是2～8mm，优选是3～5mm。如果蜂窝单元尺寸不到2mm，则制造变得困难，且压力损失变大，因而不理想。还有，如果蜂窝单元尺寸超过8mm，则加湿效率降低，因而不理想。在斜向蜂窝状物的波纹状薄板的状态的蜂窝单元的宽度、即蜂窝单元间距通常为2.5～12.0mm，优选是5～10.0mm。
斜向蜂窝状物的材质是使用表面具有凹凸、内部是多孔的材料，这有利于扩大元件的表面积、使渗透到元件而流下的水显示出适度的保水性、同时使其容易濡湿且容易干燥，在这方面是优选的。作为这样的材质，可以列举出例如具有三维网眼结构而具有规定的纤维间空隙率的材料，具体地说，可以使用含有从由氧化铝、二氧化硅、二氧化钛组成的组中选择的1个或者2个以上的结合材料的无机纤维吸湿材料。另外，无机纤维吸湿材料可以利用公知的方法制作，例如将利用玻璃纤维、陶瓷纤维或者氧化铝纤维而制作的纸张，在混合了氧化铝溶胶的结合材料或者氧化铝水合物等的填充材料的浆液中浸渍或者涂敷于其上后，进行干燥，并进行波纹加工，其后，进行干燥处理和热处理，根据需要进一步在上述浆液中浸渍或者将涂敷于其上之后，进行干燥处理和热处理，而除去水分和有机成分。在除氧化铝以外含有二氧化硅或二氧化钛的情况下，例如，二氧化硅或二氧化钛的配合量，相对于氧化铝为100重量，通常分别是5～40重量。
还有，无机纤维吸湿材料的纤维间空隙率，通常是65～85％，优选是75～82％。通过将纤维间空隙率控制在该范围内，可以使其易濡湿且易干燥。还有，无机纤维吸湿材料厚度、即壁的厚度通常是200～1000μm，优选是300～800μm。如果无机纤维吸湿材料具有上述空隙率和上述厚度，则可以提高水和空气的接触效率，同时也可以具有充分的强度。
无机纤维吸湿材料，优选干燥速度为0.01～0.3g水分/g元件·分，更加优选为0.05～0.2g水分/g元件·分。元件指的是无机纤维吸湿材料。如果干燥速度不到0.01g水分/g元件·分，则即使停止散水，加湿也在相当时间内继续，而容易发生湿度继续上升的过度加湿现象。还有，如果干燥速度超过0.3g水分/g元件·分，则干燥太快，在散水停止时发生湿度的急剧下降，从而达到目标露点范围以下，因而不理想。为测定干燥速度，首先，将干燥了的无机纤维吸湿材料以及保水了的无机纤维吸湿材料分别称重量。然后，将保水了的无机纤维吸湿材料放入到105℃的烘干机中，直到成为稳定状态定期测定重量，测定达到稳定状态所需要时间，而从下式(1)求出干燥速度(g/分)＝(W2-W1)/Wx×T(1)(式中，W1是表示稳定状态时的无机纤维吸湿材料的质量g，W2是表示保水时的无机纤维吸湿材料的质量g，T是表示达到稳定状态所需要的时间分钟)。
无机纤维吸湿材料的理想的吸水时间为25秒以下，更理想是10秒以下。如果吸水时间超过25秒，则即使启动散水也不能立即开始加湿，而加湿响应时间变长，而不理想。吸水时间是在无机纤维吸湿材料上利用滴定管滴下50μl的水，并通过测定该水被无机纤维吸湿材料吸收的时间(秒)而获得。
还有，无机纤维吸湿材料，每单位质量的保水量优选是0.3～1.5g水分/g元件，更加优选是0.5～1.3g水分/g元件。如果保水量未到0.3g水分/g元件，则变得易干燥而加湿变得不充分，而如果超过1.5g水分/g元件，则变得难干燥且过度加湿，因而不理想。为测定保水量，首先，称量干燥过的无机纤维吸湿材料的质量。然后，将无机纤维吸湿材料放入到水槽中进行浸渍。将无机纤维吸湿材料从水槽中取出并称重量，从下式(2)求出每单位质量的保水量(g/g元件)＝(W3-W1)/W1(2)(式中，W1表示干燥时的无机纤维吸湿材料的质量g，W3表示保水后的无机纤维吸湿材料的质量g)。
下面，参照图2说明本发明的实施方式的湿度控制装置。图2是说明本例的湿度控制装置的运转方法的流路图。在图2中，湿度控制装置10包括具有斜向蜂窝状物1、从斜向蜂窝状物1的上面开口的上方散水的散水管5的加湿器6；检测出通过加湿器6的空调用空气的湿度的露点传感器7；根据露点传感器7的检出结果，使散水动作或者停止以使空调用空气的湿度维持在规定值的开启停止控制阀8。斜向蜂窝状物1设置在管道11内，在斜向蜂窝状物1的上游侧设置有计测入口温度以及露点的入口温度·露点计12，而在斜向蜂窝状物1的下游侧设置有计测出口温度以及露点的出口温度·露点计13。还有，在斜向蜂窝状物1的下游侧、且出口温度·露点计13的上游侧的位置上设置了整流板14。控制部9接收露点传感器7的检出信号，同时根据该检出信号向开启停止控制阀8发送动作信号或者停止信号。另外，露点传感器7也可以是湿度传感器。
开启停止控制方法可以适用公知的方法。其中一例为，设定空调用空气的目标露点T1，确定相对于目标露点T1而被容许的控制幅度±α。例如，在冬季启动时，由于通常露点低，因此开启停止控制阀8被开启而开始散水。若作为加湿元件的斜向蜂窝状物1在数分钟到5分钟左右就达到控制幅度的上限值T1+α，则根据露点传感器7以及控制部9的信号将开启停止控制阀8关闭，而停止散水。当停止散水时，由于加湿元件为易干燥的材料，而几乎同时露点处于降低的趋势。降低趋势持续数分钟而达到下限值的T1-α，则根据来自控制部9的信号而开启停止控制阀8被开启而开始散水。当开始散水时，由于加湿元件是易湿材料，而几乎同时露点处于上升的趋势。上升趋势持续数分钟而达到上限值T1+α时，开启停止控制阀8被关闭而停止散水。以后，上述运转状态依次重复，从而能够在目标湿度的T1±α的范围内连续获得空调用空气。
还有，本发明的湿度控制装置，如图3所示，同时设置2个以上(在本例中为2个)的加湿器6、6，而对向各自的斜向蜂窝状物1、1的散水的开启及停止进行开启停止控制也可以。这时，各个斜向蜂窝状物1、1的厚度在上述范围内，分别单独进行散水的开启停止控制，因此即使向供给空气的加湿的量变多，也不会发生过度加湿现象，而可以进行正确的湿度控制。根据图3所示的湿度控制装置10a，最适合冬季的干燥空气作为供给空气的情况。
在本发明的湿度控制装置中，供给空气通常使用经过了除尘过滤器的空气。由此，可以更有效地发挥出作为加湿元件的斜向蜂窝状物的濡湿和干燥的特性。还有，也可以将经过斜向蜂窝状物的空调用空气由加热器进行温度调整。从斜向蜂窝状物的上方散水而流下的水，可以作为下水而排水，也可以循环使用。
下面，列举实施例并对本发明进行更具体的说明，但这只是例示，而并非用来限制本发明。
实施例1使用将下述斜向蜂窝状物作为加湿元件而编入的图2所示的湿度控制装置10，并在如下所示的运转条件下进行运转，而进行对随运转时间的经过而变化的供给空气的露点以及温度、出口空气(空调用空气)的露点和温度的观察。另外，实施例1是假定低湿度、即冬季1月份。其结果在图4中表示。
(斜向蜂窝状物的制造)将E玻璃纤维纸浸渍在混合了氢氧化铝以及氧化铝溶胶的浆液之后再进行干燥，进行间距11mm，波峰高6mm，倾斜角度30℃的波纹的加工，而得到波状成形体。将该波状成形体以波型相互交叉的形式进行层积，并在700℃下进行烧成。将该烧成体切成宽度200mm、高度400mm、厚度50mm而得到无机纤维吸湿材料，将该无机纤维吸湿材料嵌入不锈钢的外框中而成为加湿元件体。得到了的无机纤维吸湿材料是由氧化铝化合物的合计量为90重量％、以及E玻璃纤维20重量％所组成的，由阿基米德法得到的假密度为1.1，由阿基米德法得到的气孔率为80％。
(运转条件)控制目标露点值假设外气导入比率为20％，而设为13.9±1.5℃控制方法进行开启停止控制，如果露点达到13.5℃以下，则将开启停止控制阀8开启，如果露点达到13.9℃以上，则关闭开启停止控制阀8供给空气经过除尘过滤器的温度为21℃、露点为11.0℃的空气处理风量12m3/分的测试装置(处理面速度为2.5m/秒)散水方法以流量1.2升/分从散水管5散水，排水没有循环温度自然控制由图4可知，实施例1是散水开始(图中，以启动时的“散水开始”表示)后，约5分钟后出口空气的露点达到控制目标值，其后，以3～5分钟为周期反复进行开启停止控制阀的开启与停止，而没有发生过过度加湿现象，在目标控制范围内高精度地进行了湿度控制。
实施例2除了将经过除尘过滤器的温度21℃、露点13.0℃的空气作为供给空气之外，以与实施例1相同的方法进行操作。也就是，实施例2是假定在4月份的中旬。将其结果表示在图5中。
由图5可知，实施例2是以约30分钟为周期反复进行了开启停止控制阀的开启与停止，而没有发生过过度加湿现象，在目标控制范围内高精度地进行了湿度控制。与实施例1相比散水停止后到散水开始的时间长的理由是由于供给空气湿润，而加湿元件的干燥时间延长的缘故。
实施例3除了将经过除尘过滤器的温度18.2℃、露点10～12℃的范围内变动的空气作为供给空气以外，以与实施例1相同的方法进行操作。也就是假设实施例3为入口露点变动时的情况。其结果在图6中表示。
由图6可知，实施例3是以约3～5分为周期反复进行开启停止控制阀的开启与停止，而没有发生过过度加湿现象，在目标控制范围内高精度地进行了湿度控制。
比较例1除了将斜向蜂窝状物的厚度利用130mm代替50mm之外，以与实施例1相同的方法进行。其结果在图7中表示。
从图7中可知，虽然比较例1是以约10～15分为周期反复进行开启停止控制阀的开启与停止，但散水关闭了之后露点也继续上升，因保水的水分的影响过度加湿状态还持续了10分钟以上，而不能够在目标控制范围内高精度地进行湿度控制。
比较例2除了利用将不锈钢箔加工成与实施例1相同的形状和尺寸的元件来代替斜向蜂窝状物的厚度50mm以外，以与实施例1相同的方法进行。其结果在图8中表示。
从图8可知，比较例2是从控制开始(图中，在时间轴上7分钟的时刻)到出口露点开始上升为止的响应时间长，还有，即使经过30分钟也没有达到目标范围。以吸水性低的材料，由于吸水量少而不能达到作为目标的露点。
权利要求
1.一种湿度控制装置，其特征在于，包括加湿器，其具有前后两面和上下两面开口配置的、由无机纤维吸湿材料制作的前后方向上的厚度为20～100mm的斜向蜂窝状物和从该斜向蜂窝状物的上面开口的上方散水的散水管；露点传感器，其检测出通过了该加湿器的空调用空气的湿度；开启停止控制阀，其根据该露点传感器的检出结果，使散水启动、停止以使空调用空气的湿度维持为规定值。
2.如权利要求1记载的湿度控制装置，其特征在于，同时设置2个以上的加湿器，对向各自的斜向蜂窝状物的散水的启动、停止进行开启停止控制。
3.如权利要求1或2记载的湿度控制装置，其特征在于，斜向蜂窝状物的前后方向上的厚度为35～60mm。
4.如权利要求1～3中任一项记载的湿度控制装置，其特征在于，前述无机纤维吸湿材料是含有从氧化铝、二氧化硅以及二氧化钛中选择的1个或者2个以上的结合材料的玻璃纤维、陶瓷纤维或者氧化铝纤维基体材料。
5.如权利要求1～4中任一项记载的湿度控制装置，其特征在于，前述无机纤维吸湿材料的干燥速度为0.01～0.3g水分/g元件·分，吸水时间为25秒以下，每单位质量的保水量为0.3～1.5g水分/g元件。
6.一种湿度控制装置的运转方法，其特征在于，从由无机纤维吸湿材料制作的前后方向上的厚度为20～100mm的1个或者2个以上的斜向蜂窝状物的上面开口的上方进行散水，从前面开口使供给空气流通而得到空调用空气，检测出该空调用空气的湿度，根据露点传感器的检出结果，通过开启停止控制而使散水启动、停止，以使空调用空气的湿度维持为规定值。
7.如权利要求6记载的湿度控制装置的运转方法，其特征在于，斜向蜂窝状物的前后方向上的厚度为35～60mm。
8.如权利要求6或7记载的湿度控制装置的运转方法，其特征在于，前述无机纤维吸湿材料是含有从氧化铝、二氧化硅以及二氧化钛中选择的1个或者2个以上的结合材料的玻璃纤维、陶瓷纤维或者氧化铝纤维基体材料。
9.如权利要求6～8中任一项记载的湿度控制装置的运转方法，其特征在于，上述无机纤维吸湿材料的干燥速度为0.01～0.3g水分/g元件·分，吸水时间为25秒以下，每单位质量的保水量为0.3～1.5g水分/g元件。
全文摘要
本发明提供一种从加湿元件的形状和材料方面解决过度加湿现象的、节水以及节能型的湿度控制装置及其运转方法。该湿度控制装置包括加湿器(6)，其具有前后两面和上下两面开口配置的、由无机纤维吸湿材料制作的前后方向上的厚度为20～100mm的斜向蜂窝状物(1)和从斜向蜂窝状物(1)的上面开口的上方散水的散水管(5)；露点传感器(7)，其检测出通过了该加湿器(6)的空调用空气的湿度；开启停止控制阀(8)，其根据该露点传感器(7)的检出结果，使散水启动、停止以使空调用空气的湿度维持为规定值。
文档编号G05D22/00GK1766772SQ20051011407
公开日2006年5月3日 申请日期2005年10月18日 优先权日2004年10月19日
发明者美浓部智, 冈部稔久 申请人:霓佳斯株式会社