JP2010054146A - 加湿装置、空気調和装置及び空気搬送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】加圧室内の結露水量を低減するとともに、カビや雑菌の繁殖を抑制できる加湿装置を提案すること。
【解決手段】水を貯えて該水から水蒸気を発生させる水蒸気生成部１０３と、水蒸気生成部１０３で発生した水蒸気を含む空気に圧力を加えるスピーカ１０５を有する加圧室１０４と、加圧室１０４に設けられ、スピーカ１０５で加圧された空気を外部へ渦輪状に噴出させる少なくとも１つの渦輪吹き出し口１０４ａと、スピーカ１０５を間欠的に動作させて渦輪状空気１１５を間欠的に発生させる制御装置１０８と、加圧室１０４の内部空間あるいは内壁を加熱するヒータ１０６及びファン１０７とを備えたことを特徴とする加湿装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、加湿空気及び／又は香り付き空気を室内に搬送する加湿装置、及びそれを備えた空気調和装置等に関するものである。

水蒸気生成方法には、貯水トレイの水に超音波を放射して水を霧化する超音波式、ヒータ加熱して蒸発させる加熱式、毛細管現象により吸水させた気化エレメントに風を当てる気化式等がある。従来の加湿装置は、このような方式で生成した水蒸気を含む空気を、加湿装置本体のスリットあるいはノズルなどの開口から、連続的に放出する形態が代表的であった。
上記のような従来の方式では、吹き出し口から放出する水蒸気は、低速噴流となって吹き出し口近傍の空間で拡散してしまい、部屋の隅々まで加湿するためには部屋全体の空間を均一に加湿しなければならなかった。しかし、近年の住宅空間は、間仕切りが少ないワイドリビングが主流であり、このような大きな空間全体を加湿するためには、大容量の加湿性能が必要となり、加湿装置が大きくなってしまうという課題があった。

これに対応して、水蒸気を含む空気を加圧して、渦輪状に噴出させる方式が考案された（例えば、特許文献１）。この方式は、加圧手段を制御して間欠的に加圧することにより、渦輪を間欠的に発生させるようにしたものである。このような水蒸気の噴出方法によれば、水蒸気を含む空気を渦輪状として特定の位置に噴出することが可能となり、任意の空間を広範囲にわたって迅速に加湿することが可能となる。

特許第３６７５２０３号公報

しかしながら従来の加湿装置では、大量の水蒸気が送り込まれる加圧室内において、大量の結露が発生し易い状況があった。加圧室内の結露は、運転中の長時間にわたって放置されるため、カビや雑菌が繁殖する原因となり、雑菌等の繁殖は、悪臭の発生等、室内環境の悪化につながる。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、加圧室内の結露水量を低減するとともに、カビや雑菌の繁殖を抑制できる加湿装置、及びそれを備えた空気調和装置を提案するものである。

本発明の加湿装置は、水を貯えて該水から水蒸気を発生させる水蒸気生成部と、前記水蒸気生成部で発生した水蒸気を含む空気に圧力を加える加圧手段を有する加圧室と、前記加圧室に設けられ、加圧された前記空気を外部へ渦輪状に噴出させる少なくとも１つの渦輪吹き出し口と、前記加圧手段を間欠的に動作させて渦輪状空気を間欠的に発生させる加圧制御装置と、前記加圧室の内部空間あるいは内壁を加熱する加熱手段と、を備えたものである。
なお、加圧室は、抗カビ性あるいは抗菌性を有する基材から構成するのが好ましい。

本発明に係る加湿装置は、加圧室の内部空間あるいは内壁が加熱手段で加熱されるため、加圧室内の相対湿度が低下し、加圧室での結露量が低減する。またそれによって水分濃度の高い渦輪を生成することができ、高い加湿性能も確保できる。さらに、加圧室内が加熱手段で乾燥されるため、結露水の残留によるカビや雑菌の繁殖を大幅に抑制することができ、きれいな加湿空気の送風が可能となる。
また、加圧室を抗カビ性あるいは抗菌性を有する基材から構成したことで、カビや雑菌の繁殖を大幅に抑制することができる。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る加湿装置を説明する構成図であって、断面構造図に対応するものである。以下、図１を用いて実施の形態１に係る加湿装置の構成および動作を説明する。
実施の形態１の加湿装置１００は、外周が本体ケース１０１で囲まれている。本体ケース１０１の内部には、給水タンク１０２、水蒸気生成部１０３、空気加圧手段であるスピーカ１０５を備えた加圧室１０４、加熱手段を構成するヒータ１０６、水蒸気生成部１０３から出た水蒸気やヒータ１０６で加熱された空気を加圧室１０４に送るファン１０７、及び水蒸気生成部１０３、スピーカ１０５、ヒータ１０６、ファン１０７等この加湿装置の動作に係わる各機器を制御する制御装置１０８を備えている。したがって、制御装置１０８は、加圧制御装置や温度制御装置としても作用する。

給水タンク１０２と水蒸気生成部１０３とは給水路１１０でつながっており、給水タンク１０２から水蒸気生成部１０３への給水量は、給水タンク１０２の底部に設けられた給水弁１０２ａによって調整される。
また、水蒸気生成部１０３と加圧室１０４とは蒸気流路１１１で、ファン１０７の吹出口と加圧室１０４とは空気流路１１２で、それぞれつながっている。なお、この例では、蒸気流路１１１と空気流路１１２とは隔離されているわけではなく、それらは部分的に共通した状態となっている。

水蒸気生成部１０３は、貯水タンクおよびそこに貯えられた水から水蒸気を発生させる水蒸気発生装置を有している。なお、水蒸気発生装置自体は図示していないが、超音波式、加熱式、若しくは気化式など公知の水蒸気発生装置が利用できる。

加圧室１０４は、加湿空気を送り出すための部屋で、その奥には空気加圧手段としてのスピーカ１０５を備えている。そして、スピーカ１０５に対向する加圧室１０４の前面には、加圧された空気を外部へ渦輪状に噴出させる少なくとも１つの渦輪吹き出し口１０４ａが形成されている。なお、渦輪状空気（渦輪に同じ）１１５の送風方向を変更できるように、渦輪吹き出し口１０４ａはその向きを調整可能としておくのが好ましい。

続いて、上記加湿装置１００の動作を説明する。水蒸気生成部１０３は、水蒸気発生装置により貯水タンクに貯えられている水から水蒸気を発生させる。水蒸気生成部１０３で発生した水蒸気１１３は、蒸気流路１１１を通って加圧室１０４に移送される。なおこの例では、水蒸気１１３の加圧室１０４への移送をファン１０７の送風を利用して促進しているが、水蒸気１１３の移送にファン１０７の送風は必ずしも必要ではない。

加圧室１０４では、スピーカ１０５が制御装置１０８によって間欠的に駆動されており、それによるスピーカ１０５の圧力変動によって、加圧室１０４内の空気が加圧される。この加圧によって、水蒸気を含んだ空気、すなわち加湿空気が渦輪吹き出し口１０４ａから渦輪１１５となって外部に放出される。このように、加湿空気を渦輪状にして送ることで、加湿空気を遠くまで送ることが可能となっている。

一方、ファン１０７から送り出された空気は、ヒータ１０６によって加熱されて高温乾燥空気１１４となり、その高温乾燥空気１１４が空気流路１１２を通って加圧室１０４に入る。加圧室１０４に入った高温乾燥空気１１４は、加圧室１０４内の高湿空気の温度及び加圧室１０４の内壁の温度を上昇させる。
これによって、加圧室１０４内の相対湿度が低下し、加圧室１０４での結露量が低減する。そして、結露量が低減した分、水分濃度の高い渦輪１１５を生成することができ、高い加湿性能が確保される。また、渦輪１１５の温度が上昇するため、その分軽くなり渦輪１１５をより遠くへ送ることも可能となる。さらに、加圧室１０４の内壁が乾燥されるため、内壁部分でのカビや雑菌の繁殖を大幅に抑制することもできる。

空気加圧手段に用いたスピーカ１０５は吸水性を有しているため、高湿の加圧室１０４の内部に設置した場合、吸水による加圧性能の低下を生じ易い。そこで、ファン１０７によって送風された高温乾燥空気１１４をスピーカ１０５に当てるようにすると、スピーカ１０５による吸水が抑制されるため、加圧性能の低下を防ぐことができる。
なお、空気加圧手段としてスピーカ１０５を利用したが、スピーカ１０５に変えて他の加圧手段、例えば蛇腹やピストンを利用しても良い。この点は以下の各実施の形態においても同じである。

次に、加熱手段を構成しているヒータ１０６の動作態様の例を説明する。図２は加圧室１０４の加熱手段である温度調整が可能な温度ヒータ１０６の動作態様を説明する例示図ある。
例えば、加湿装置１００の加湿空気発生のためのＯＮ／ＯＦＦ動作(図２（ａ）)に同期して、ヒータ１０６をＯＮ／ＯＦＦ動作させることができる（図２（ｂ）)。この場合、加圧室１０４の内部に、結露の防止が可能な温度、例えば５０℃程度の空気が送られるように、制御装置１０８でヒータ１０６の加熱状態を制御する。
また、例えば、クリーニングモードとして、加湿空気を発生させることなく、加圧室１０４の乾燥及びカビや雑菌の除去のみを目的として、６０℃以上程度の空気が周期的（連続的でもよい）に送られるように、制御装置１０８でヒータ１０６の加熱状態を制御する（図２（ｃ））。
さらに、加湿装置１００の加湿空気発生のためのＯＮ／ＯＦＦ動作(図２（ａ）)に同期して、ヒータ１０６をＯＮ／ＯＦＦ動作させるが、通常は結露の防止が可能な温度、例えば５０℃程度の空気が送られるようにし、周期的に６０℃以上程度の空気が送られるように、制御装置１０８でヒータ１０６の加熱状態を制御してもよい（図２（ｄ））。
なお、上記に挙げたヒータ１０６の動作態様は一例であり、ヒータ１０６の動作態様はこれらの態様に限られるものではない。また、ここで示したヒータ１０６の動作態様は実施の形態２以降に示す加圧室加熱用のヒータにも適用できる。

上記のヒータ制御を行うに当たって、加圧室の温度を測る温度センサを設け（湿度センサも同時に設けてもよい）、それらのセンサの情報を制御装置１０８にフィードバックし、そのフィードバック情報に基づいてヒータ１０６を制御するのが好ましい。
また、加湿装置１００の現在の作動状態（例えば、通常動作モード、クリーニングモード、加湿室の温度、加湿室の湿度）などを表示する表示部を設けておくのが好ましい。

図３は実施の形態１の別の態様に係る加湿装置の構成図である。この加湿装置１００Ａは、水蒸気生成部１０３で発生した水蒸気１１３を、ファンを利用して送風していない点、及び蒸気流路１１１と空気流路１１２とが完全に分離されている点で、図１の加湿装置１００と相違しているが、その他の点では図１のものと同じ構成となっている。この加湿装置１００Ａは、図１の場合に比べて、送風機１０７を小型化できる利点がある。なお、他の点では、図２の加湿装置１００Ａは図１の加湿装置１００とほぼ同様の効果を奏することになる。

実施の形態２．
図４は本発明の実施の形態２に係る加湿装置の構成図である。実施の形態２の加熱装置１００Ｂは、加圧室１０４内を加熱する加熱手段を、実施の形態１のヒータ１０６とファン１０７に代えて、加圧室１０４の内部に設けたヒータ１０６ａ，１０６ｂとしたものである。加圧室１０４の内部に設けるヒータの数や配置態様は状況に応じて適宜定めてよい。ただし、この場合には、ヒータ１０６ａ，１０６ｂに防水処理を施しておくことが必要となる。加圧室１０４内を隅々まで均一に加熱するには実施の形態１の方がより好ましいと思われるが、ヒータの設置態様を工夫することによって、実施の形態１と同様の加熱効果を得ることは可能である。

実施の形態２に係る加湿装置１００Ｂでは、ヒータ１０６ａ，１０６ｂの発熱によって、加圧室１０４内の相対湿度が低下し、加圧室１０４での結露量が低減する。そして、結露量が低減した分、水分濃度の高い渦輪１１５を生成することができ、高い加湿性能が確保される。また、渦輪１１５の温度が上昇するため、その分渦輪１１５が軽くなり遠くまで送ることができる。さらに、加圧室１０４の内壁が乾燥されるため、カビや雑菌の繁殖を大幅に抑制することもできる。なお、加湿装置１００Ｂにおいても、加湿空気である渦輪１１５を発生させて送り出す動作は、図１で説明したものと同様である。

実施の形態３．
図５は本発明の実施の形態３に係る加湿装置の構成図である。実施の形態３の加湿装置１００Ｃは、実施の形態２の加湿装置１００Ｂの構成に、水回収配管１１６を追加したものであり、他の点では加湿装置１００Ｂと同じである。水回収配管１１６を、加圧室１０４の底部と水蒸気生成部１０３との間に設けたことで、加圧室１０４内で発生した水を、水蒸気生成部１０３に戻すことができる。これにより、加圧室１０４内に水が滞留することがなくなり、残留水によるカビや雑菌の繁殖をより効果的に抑制することができる。なお、このような水回収配管１０９は、他の実施の形態においても設置する事が好ましい。

実施の形態４．
これまでの実施の形態では、加圧室１０４内部に高温乾燥空気を送り込んだり、加圧室内壁にヒータを設けるなどにより、加圧室１０４での結露の発生を抑制して、加圧室１０４内のカビや雑菌の発生を防止することができることを説明した。それらに加えて、この実施の形態４では、加圧室１０４をカビや雑菌の発生しにくい材料で形成するようにしたものである。
例えば、加圧室１０４の内壁を抗菌・抗カビ性を有する材料、例えばステンレススチールや、抗菌・抗カビ性を有する材料を混合した樹脂から形成する。あるいは、加圧室１０４の内壁に抗菌・抗カビ性を有する材料、例えばフッ素樹脂を壁面材料に練り込んだり、フッ素樹脂のコーティングを行う。抗菌・抗カビ性を有する材料としては、上記の他に、無機材料系の銀担持抗菌剤や、有機材料系のポリへキサメチレングアニジン塩系抗菌剤などの水溶性抗菌剤を適用することができる。加圧室１０４の内壁をこのように構成することで、加圧室１０４の内部にカビや雑菌が発生しにくくなり、清潔な加湿空気を室内に送風することが可能となる。

なお、前述したヒータ１０６及びファン１０７を利用して、加圧室１０４内に定期的に６０℃以上の温風を送るか、若しくは加圧室１０４に設置したヒータ１０６ａ，１０６ｂで加圧室１０４内を定期的に６０℃以上にすることで、加圧室１０４に存在する雑菌をより効果的に死滅させることができる。

実施の形態５．
図６は本発明の実施の形態５に係る加湿装置の構成図である。この加湿装置１００Ｄは、図１の加湿装置１００に、アロマテラピー装置１２０を取付け、渦輪吹き出し口１０４ａから香り付きの加湿空気である渦輪１１５を送り出すようにしたものである。

アロマテラピー装置１２０は、エッセンシャルオイル１２１を充填した少なくとも１つの充填容器１２２と、充填容器１２２内のエッセンシャルオイルを供給するオイル供給手段であるオイル供給弁１２３と、オイル供給弁１２３からエッセンシャルオイルを受けとる受容容器１２４と、受容容器１２４内のエッセンシャルオイルを加熱するオイル加熱手段であるエッセンシャルオイル加熱用ヒータ１２５（以下、単にヒータ１２５という）を備える。そして、アロマテラピー装置１２０の受容容器１２４が、エッセンシャルオイル蒸気用風路１２６を介して加圧室１０４に連通している。
この加湿装置１００Ｄでは、選択されたエッセンシャルオイル１２１が、充填容器１２２からオイル供給弁１２３を介して受容容器１２４に取り込まれ、そこでヒータ１２５によって気化される。気化したエッセンシャルオイル１２１は、エッセンシャルオイル蒸気用風路１２６を介して加圧室１０４に入る。なお、他の構成は図１と同じとなっている。このため、加圧室１０４から送り出される渦輪１１５には、水蒸気生成部１０３で生成された水蒸気１１３に加えて、選択されたエッセンシャルオイル１２１の香りが含まれることになる。

図６ではアロマテラピー装置１２０を加圧室１０４の外部に設けたものを示したが、アロマテラピー装置１２０を加圧室１０４の内部に設けても良い。そしてさらに、渦輪吹き出し口１０４ａ、充填容器１２２、オイル供給弁１２３、受容容器１２４をそれぞれ複数備え、各渦輪吹き出し口１０４ａから、それぞれ異なるエッセンシャルオイルを混入させた加湿空気を渦輪１１５として吹き出すようにしてもよい。

なお、図６において、水蒸気生成部１０３を動作させることなく、アロマテラピー装置１２０とスピーカ１０５を動作させれば、水蒸気を含まない香り付きの渦輪１１５を送風する空気搬送装置として機能させることができる。なおこの場合、ファン１０７による送風があった方がよいが、それは必ずしも必要ではない。

図７は図６の加湿装置１００Ｄの制御に係るブロック構成図である。図７に示すように、加湿装置１００Ｄの制御装置１０８は、水蒸気生成部１０３、スピーカ１０５、ヒータ１０６、ファン１０７及びアロマテラピー装置１２０等を駆動制御するＣＰＵ（又はマイコン）及び駆動回路を有する。また、制御装置１０８は、加圧室１０４内に配置された温度センサ１１７の温度情報を取り込み、それに基づいてヒータ１０６の加熱温度を制御する。さらに、制御装置１０８は、加湿装置１００Ｄの動作状況（運転のＯＮ／ＯＦＦ、通常運転モード、クリーニングモード（実施の形態１参照）、アロマテラピー装置の動作状況等）を表示部１１８に表示する。
なお、図７に示した制御装置１０８の作用は、アロマテラピー装置１２０の制御を除いて、実施の形態１〜４の加湿装置１００〜１００Ｃにおいても同様に適用できる。

実施の形態６．
ここでは、上記実施の形態で説明した加湿装置を、冷暖房装置である空気調和機に併設した態様を説明する。図８は本発明の実施の形態６に係る加湿機能付き空気調和装置の外観図である。この加湿機能付き空気調和装置は、図８に示すように、実施の形態１〜５で説明した加湿装置（図８では実施の形態１の加湿装置１００を例示）を、冷暖房装置である空気調和機２００に併設して一体化したものである。なお、符号２０１、２０２は、空気調和機２００の空気吸い込み口と、空気吹き出し口を表している。これにより、冷房、暖房に加えて、優れた除湿機能を奏する空気調和装置が得られる。なお、加湿装置１００と空気調和機２００の一体化の態様は図８の例に限られるものではなく、適宜の態様で行ってよい。

本発明の実施の形態１に係る加湿装置の構成図。 図１の加湿装置のヒータの動作態様を説明する例示図。 実施の形態１の別の態様に係る加湿装置の構成図。 本発明の実施の形態２に係る加湿装置の構成図。 本発明の実施の形態３に係る加湿装置の構成図。 本発明の実施の形態５に係る加湿装置の構成図。 図６の加湿装置の制御に係るブロック構成図。 本発明の実施の形態６に係る加湿機能付き空気調和装置の外観図。

符号の説明

１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ、１００Ｄ 加湿装置、１０１ 本体ケース、１０２ 給水タンク、１０２ａ 給水弁、１０３ 水蒸気生成部（貯水タンクと水蒸気発生装置）、１０４ 加圧室、１０４ａ 渦輪吹き出し口、１０５ スピーカ、１０６，１０６ａ，１０６ｂ ヒータ、１０７ ファン、１０８ 制御装置、１１０ 給水路、１１１ 蒸気流路、１１２ 空気流路、１１３ 水蒸気、１１４ 高温乾燥空気、１１５ 渦輪状空気（渦輪）、１１６ 水回収配管、１２０ アロマテラピー装置、１２１ エッセンシャルオイル、１２２ 充填容器、１２３ オイル供給弁、１２４ 受容容器、１２５ エッセンシャルオイル加熱用ヒータ、１２６ エッセンシャルオイル蒸気用風路、２００ 空気調和機、２０１ 空気吸い込み口、２０２ 空気吹き出し口。

Claims (14)

1. 水を貯えて該水から水蒸気を発生させる水蒸気生成部と、
   前記水蒸気生成部で発生した水蒸気を含む空気に圧力を加える加圧手段を有する加圧室と、
   前記加圧室に設けられ、加圧された前記空気を外部へ渦輪状に噴出させる少なくとも１つの渦輪吹き出し口と、
   前記加圧手段を間欠的に動作させて渦輪状空気を間欠的に発生させる加圧制御装置と、
   前記加圧室の内部空間あるいは内壁を加熱する加熱手段と、
   を備えたことを特徴とする加湿装置。
2. 前記加熱手段は、前記加圧室の外部に設けた加熱装置と、前記加熱装置で加熱された空気を前記加圧室内に送る送風機とを有することを特徴とする請求項１記載の加湿装置。
3. 前記加圧手段がスピーカから構成されており、前記加熱装置で加熱された空気を前記スピーカに当てるようにしていることを特徴とする請求項２記載の加湿装置。
4. 前記加熱手段の加熱温度を制御する温度制御装置を備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の加湿装置。
5. 前記加圧室の底部と前記水蒸気生成部との間に、前記加圧室内で発生した水を前記水蒸気生成部に戻す水回収配管を設けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の加湿装置。
6. 前記加圧室は、抗カビ性あるいは抗菌性を有する基材から構成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の加湿装置。
7. 前記加圧室は、内壁が抗カビあるいは抗菌材料を混合した樹脂材料から構成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の加湿装置。
8. 前記加圧室は、内壁がステンレスから構成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の加湿装置。
9. 前記加圧室は、アロマテラピー装置が内蔵されているか又はアロマテラピー装置で調整された空気が取り込まれることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の加湿装置。
10. 前記アロマテラピー装置は、エッセンシャルオイルを充填した充填容器と、前記充填容器内のエッセンシャルオイルを供給するオイル供給手段と、前記オイル供給手段からエッセンシャルオイルを受けとる受容容器と、前記受容容器内のエッセンシャルオイルを加熱するオイル加熱手段と、を備えることを特徴とする請求項９記載の加湿装置。
11. 前記渦輪吹き出し口、前記充填容器、前記オイル供給手段、前記受容容器をそれぞれ複数備え、各渦輪吹き出し口から、それぞれ異なるエッセンシャルオイルを混入させた空気を吹き出すことを特徴とする請求項９又は１０記載の加湿装置。
12. 室内空気の温度調整を行う空気調和機に、請求項１〜１１のいずれかに記載の加湿装置を併設して一体化したことを特徴とする加湿機能付き空気調和装置。
13. 空気に圧力を加える加圧手段を有する加圧室と、
    前記加圧室に設けられ、加圧された前記空気を外部へ渦輪状に噴出させる少なくとも１つの渦輪吹き出し口と、
    前記加圧手段を間欠的に加圧することにより前記渦輪状空気を間欠的に発生させる加圧制御装置とを備え、
    前記加圧室は、アロマテラピー装置が内蔵されているか又はアロマテラピー装置で調整された空気が取り込まれることを特徴とする空気搬送装置。
14. 前記渦輪吹き出し口、前記充填容器、前記オイル供給手段、前記受容容器をそれぞれ複数備え、各渦輪吹き出し口から、それぞれ異なるエッセンシャルオイルを混入させた空気を吹き出すことを特徴とする請求項１３記載の空気搬送装置。

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