JP2013076535A

JP2013076535A - 加湿器

Info

Publication number: JP2013076535A
Application number: JP2011217589A
Authority: JP
Inventors: Kohei Otozuki; 光平弟月
Original assignee: Iris Ohyama Inc
Current assignee: Iris Ohyama Inc
Priority date: 2011-09-30
Filing date: 2011-09-30
Publication date: 2013-04-25

Abstract

【課題】同等出力の超音波振動装置を使用し、同等の消費電力で、霧化室と連通する霧流出筒からの加湿量を増大させた加湿器を提供する。
【解決手段】液体を貯留する霧化室３と、霧化室３の液体を霧化する超音波振動装置１１と、霧化室１１内の霧を霧化室３の外部に流出する霧流出筒７を備えた加湿器１において、霧流出筒７から流出する加湿量が、超音波振動装置１１を定出力とした状態で最大加湿量を含む加湿量となるような霧流出筒７とする。すなわち、霧流出筒７の内径Ｒを、その加湿量となる内径とする。霧流出筒７は、超音波振動装置１１の有効加湿量よりも増大した加湿量を流出する。
【選択図】図１

Description

本発明は加湿器に関するものであり、霧化室と連通する霧流出筒を最適な径とすることにより、同じ消費電力で加湿量の増大を図ったものである。

加湿器として、例えば特許文献１、２に示すように、貯水槽の水を貯水槽の底部に設けた超音波振動子で霧化し、ファンを用いてその霧を霧流出筒から外部に放出するようにした超音波式加湿器が広く知られている。

実公平３−５７５３２号公報特公平５−７９８８６号公報

このような超音波式加湿器の加湿量を増大させる手段として、性能（周波数、電圧等）の高い超音波振動子を使用すると、消費電力が増大するという問題や、製品コストが高くなるという問題がある。また霧流出筒の内径を大きくしたり、送風ファンの送気量を大きくしても、加湿器が大型化し、消費電力が大きくなるだけでなく、期待するほどの加湿量は望めない。

このような現状に鑑み、本発明者は超音波振動装置の有効加湿量（メーカー公称加湿量）よりもさらに加湿量を増大させる方法を思考した結果、霧流出筒の内径を最適範囲とすることにより、同じ超音波振動装置を使用した条件下で、加湿量が増大することを知得し、本発明に至ったものである。

即ち、本発明は同等出力の超音波振動装置を使用し、同等の消費電力で、霧化室と連通する霧流出筒からの加湿量を増大させるようにした加湿器を提供することを主たる目的とするものである。

前述の課題を解決するため、請求項１の発明の加湿器にあっては、液体を貯留する霧化室と、前記霧化室の液体を霧化する超音波振動装置と、前記霧化室内の霧を霧化室外に流出する霧流出筒を備えた加湿器において、
前記霧流出筒から流出する加湿量が、前記超音波振動装置を定出力とした状態で最大加湿量を含む加湿量となるような霧流出筒とすることを特徴とする。

これにより、同出力の超音波振動装置を使用して霧流出筒から流出する加湿量を増大させることができ、消費電力を上げる必要もないので省電力化を図ることができる。また、高性能な超音波振動装置を必要とせず、霧化室等の容積も大きくする必要がないため、低コストでコンパクトな加湿器の製品化が実現できる。

前述の「加湿量」とは、霧流出筒から流出する霧の流出量であり、実施例では液体タンクの減った水量を計測している。「超音波振動装置を定出力とした状態で」とは、超音波振動装置が発する振動周波数を変えずに一定にした状態にすることを意味する。例えば、周波数が可変な超音波振動装置であれば、その周波数を一定（例えば最大周波数）に設定することであり、周波数が固定の超音波振動装置であれば、別の周波数を有する超音波装置に変えないことを意味する。なお、「霧化」にはミスト化又は水滴も含まれる。

霧化室、霧流出筒の構造は特に限定されるものではなく、要求される機能、コスト、デザイン等を考慮して実用的な構造が設計される。例えばイオン交換樹脂やその再生装置を設けても良い。霧化室は密閉構造であり、霧流出筒が霧化室の室内外と連通するように設けられる。霧流出筒は先端部を屈曲形状や扁平形状にしても良く、霧流出筒の断面形状は円形のほかに、矩形、多角形等にすることができる。

また、請求項２の発明の加湿器にあっては、前記霧流出筒の内径を、前記超音波振動装置を定出力とした状態で最大加湿量を含む加湿量となる内径としたことを特徴とする。

このようにすれば、霧流出筒を円筒形にし、その内径を最適径とするだけで加湿量が増大し、設計も容易である。

また、請求項３の発明の加湿器にあっては、前記霧流出筒は、前記超音波振動装置の有効加湿量よりも増大した加湿量を流出するものであることを特徴とする。

ここで「有効加湿量」とは、超音波振動装置の固有周波数、電圧、振動子有効面積等から推算される加湿量の目安であり、超音波振動装置のメーカーが公称加湿量として表示していることもある。

このようにすれば、超音波振動装置に過度の負担をかけることなく霧流出筒からの加湿量を超音波振動装置の有効加湿量よりも増大させることができる。

また、請求項４の発明の加湿器にあっては、前記霧化室に、霧化室内の霧を前記霧流出筒を通して霧化室外に排出する送風装置を設けたことを特徴とする。

このようにすれば、送風装置を適正排気量とすることで霧流出筒からの加湿量をさらに増大させることができる。送風装置はファンが代表的な装置である。

また、請求項５の発明の加湿器にあっては、前記霧化室を複数設け、各霧化室に前記超音波装置と前記霧流出筒と前記送風装置を設けたことを特徴とする。

霧化室は仕切板で区切って所定容積を有する複数の霧化室を構成してもよく、別個の霧化室を設けても良い。この場合、各霧化室を連通路で連結し液体を各霧化室に貯留するようにしても良い。

このようにすれば、霧化室での霧生成量が増え、霧流出筒からの加湿量が単一霧化室の場合よりもさらに増大する。

また、請求項６の発明の加湿器にあっては、前記霧流出筒の上方に霧吸引装置を設けたことを特徴とする。

霧吸引装置は単独でも良いが、前述の送風装置と併用することにより、さらに加湿量を増大させることができる。霧吸引装置はサーキュレータ（大型ファン）が代表的な装置であり、霧流出筒の内部又は外部に設けることができる。

また、請求項７の発明の加湿器にあっては、前記霧流出筒の出口風量が０．０４ｍ^３／ｍｉｎ〜０．１４ｍ^３／ｍｉｎであることを特徴とする。

霧流出筒の出口風量をこの範囲の風量とすることにより、加湿量の増加率を高くすることができる。

本発明によれば、同等出力の超音波振動装置を使用して霧流出筒から流出する加湿量を増大させることができ、消費電力を上げる必要もないので省電力化を図ることができる。また、高性能な超音波振動装置を必要とせず、霧化室等の容積も大きくする必要がないため、低コストでコンパクトな加湿器の製品化が実現できる、等の効果が得られる。

本発明の加湿器を説明するための概略図である。本発明の実施例で使用した試験機の概略図である。本発明の実施例における霧流出筒内径と加湿量の関係を示すグラフである。本発明の実施例における霧化室径、霧流出筒径、超音波振動子径の相関を示すグラフである。本発明の実施例における送風ファン風量と加湿量の関係を示すグラフである。本発明の実施例で使用した別の試験機の概略図である。本発明の実施例における送風方式と加湿量の関係を示すグラフである。本発明の実施例における超音波振動装置と送風方式の関係を示すグラフである。

図１は、本発明の加湿器を説明するために便宜的に示した概略図である。製品化にあったっては、このような構成に限定されることなく、必要に応じて実用的な設計がなされることは言うまでもない。

加湿器１は、器本体２の内部に霧化室３とタンク収納室４を有しており、霧化室３の側面部にダクト５を介して送風装置となる送風ファン６が設けられている。霧化室３の内部には中空円筒の霧流出筒７が挿通されており、その霧流出筒７の上端開口部は霧化室３の外部と通じており、下端開口部は後述する液体８の液面と所定の距離Ｌをあけた状態で霧化室３内部と通じている。

タンク収納室４には水等の液体タンク９が収納され、口部９ａから流出した液体８は、連通路１０を通って霧化室３の底部に貯留されている。また、霧化室３の底部には超音波振動装置が設けられている。即ち、霧化室３の底部における霧流出筒７の下端開口部と対向する位置には、台錐形状の凹部１５が設けられており、その凹部１５の底部に超音波振動子１１が設けられている。超音波振動子１１は、駆動回路部１２の出力信号に基づいて所定周波数の超音波振動を発生させており、この超音波の振動エネルギーにより液面の一部が霧流出筒７の内部方向に隆起し、液体が微粒状の霧となる。

霧化室３の内部で生成された霧は、送風ファン６の送気により霧流出筒７の下端開口部から該霧流出筒７を通って霧化室３の外部に放出される。

このような原理機構を有する加湿器において、同等の出力性能の超音波振動子１１であれば、霧流出筒７の内径Ｒを適正な内径とすることにより、加湿量を、その超音波振動子１１の有効加湿量よりも増大することができる。ここでは、霧化室３の容積、送風ファン６の風量、霧流出筒７の下端開口部と液体８の液面の距離Ｌを同じ条件としている。

本発明では、周波数１ＭＨｚ〜３ＭＨｚの超音波振動子を使用したとき、霧流出筒７の適正内径は４０ｍｍ〜６０ｍｍであり、実施例では霧流出筒７の内径を５０ｍｍとしたとき加湿量が最大となった。霧流出筒７の内径Ｒが４０ｍｍ以下又は６０ｍｍ以上では、十分な加湿量が得られないか又は加湿量の増加率が小さいため実用的ではない。特に限定されるものではないが、このときの霧流出筒７の下端開口部と液面の距離Ｌは３０ｍｍ、水位Ｄは２０ｍｍ、送風ファン６の風量は０．１０ｍ^３／ｍｉｎ、超音波振動子１１の周波数は１．６ＭＨｚである。超音波振動子１１が装着される凹部１５は、上部径：３０ｍｍ、下部径：２０ｍｍ、深さ：６ｍｍである。

その他の条件として、霧化室３を円筒プール形状、超音波振動子１１を円盤形状とした場合、霧流出筒７と霧化室３の比（霧流出筒／霧化室）が０．４〜０．７、霧流出筒７と超音波振動子１１の比（霧流出筒／超音波振動子）が２．０〜３．０、霧化室３と超音波振動子１１の比（霧化室／超音波振動子）が５．０〜６．０、霧流出筒７出口とダクト５入口の風量が同じときに、加湿量が増大する。

また、図１では霧化室３内に一本の霧流出筒７が設けられているが、例えば霧化室３を複数室に区画して各室に霧流出筒７、超音波振動子１１、送風ファン６を設けることもできる。この場合、送風ファン６等は、許容性能を有していれば各室共用とすることもできる。

また、送風ファン６に代えて又はこれと併用して霧流出筒７の上方に霧吸引装置となるサーキュレータ等を設け、霧化室３内の霧を吸引するようにしても良い。また、霧化室３にヒータ（図示せず）を設けて液体８を所定温度に加熱しても良い。さらに、図１の送風ファン６を水平方向（天地方向）に向けて設置し、それに合わせたダクト５で霧化室３と連結しても良い。

この実施例では図２に示すような試験機を作成した。試験機は、霧化室３として上下面を閉塞した円筒プール、霧流出筒７として中空円筒を使用した。そして、霧化室３の上面部に霧流出筒７を貫通固定し、霧化室３の側面部に送風ファン６と連通するダクトを連結し、霧化室３の底部に超音波振動子１１を設けている。

超音波振動子１１の有効径２０ｍｍ、周波数１．６ＭＨｚであり、送風ファン６の風量は０．１０ｍ^３／ｍｉｎ、霧流出筒７の下端開口部と液面の距離Ｌは３０ｍｍに設定した。なお、送風ファン６のダクトの高さｈ3は５５ｍｍである。

実施例では、以下の３種類の霧化室３と霧流出筒７を組み合わせた試験機を使用した。また、霧化室の水位Ｄを以下のとおり調節した。

霧化室３内径（いずれも高さｈ1は１００ｍｍ）：
７０ｍｍ、１００ｍｍ、１２０ｍｍ
霧流出筒７内径（いずれも高さｈ2は２００ｍｍ）：
３０ｍｍ、５０ｍｍ、７０ｍｍ
霧化室３の液体水位Ｄ：
１０ｍｍ、１５ｍｍ、２０ｍｍ、２５ｍｍ

その結果を図３に示す。図３（ａ）は霧化室３内径が７０ｍｍ、図３（ｂ）は霧化室３内径が１００ｍｍ，図３（ｃ）は霧化室３内径が１２０ｍｍであり、各霧化室３の霧流出筒７を上記内径としたときの加湿量の変化を示している。

同図から明らかなように、同じ超音波振動子１１を使用した場合、いずれの霧化室３内径でも霧流出筒７内径が５０ｍｍのときに同じ水位Ｄで他の霧流出筒７内径よりも加湿量が増大していることがわかる。また、水位Ｄが２０ｍｍのとき加湿量が最大となっている。特に、霧化室３内径１２０ｍｍ、霧流出筒７内径５０ｍｍ、水位Ｄ２０ｍｍのときに最大加湿量となる。

次に上記実験機における霧化室３内径、霧流出筒７内径、超音波振動子１１の有効径の相関を調べてみた。その結果を図４に示す。図４（ａ）は霧流出筒７内径と霧化室３内径の比、図４（ｂ）は霧流出筒７内径と超音波振動子１１有効径の比、図４（ｃ）は霧化室３内径と超音波振動子１１有効径の比を示している。

図４から明らかなように、霧流出筒内径／霧化室内径＝０．４〜０．７、霧流出筒内径／超音波振動子有効径＝２．００〜３．００、霧化室径／超音波振動子有効径＝５．００〜６．００のときに加湿量が大きく増大した。また、霧流出筒７の風量解析結果を表１に示す。同表に示すように、霧流出筒の入口、出口の風量が同じとき加湿量が増大した。

図２に示す試験機で、送風ファン６の風量と加湿量の変化を調べた。試験機の霧化室３内径：１２０ｍｍ、霧流出筒７内径：５０ｍｍ、霧化室３水位Ｄ：２０ｍｍ、霧流出筒７の下端開口部と液面の距離Ｌ：３０ｍｍである。実施例１と同じ超音波振動子１１、送風ファン６を使用して、送風ファン６の電圧を変えて風速-風量を調節した。その結果が図５である。

同図に示すように風量０．０４ｍ^３／ｍｉｎ付近から加湿量が増大し、０．１ｍ^３／ｍｉｎで最大加湿量となり、送風ファンの能力限である０．１４ｍ^３／ｍｉｎでも高い加湿量を維持している。最大加湿量での送風ファン電圧は１２（ＤＣ−Ｖ）、風速は０．１（ｍ／ｓ）であった。なお、風量は霧流出筒７の出口で計測した。

図６に示すように、２台の試験機を連通路１３により連結した試験機を作成した。各試験機は、霧化室３内径：１００ｍｍ、霧流出筒７内径：５０ｍｍ、霧化室３水位Ｄ：２０ｍｍである。各霧化室３の超音波振動子１１の出力性能、霧流出筒７の下端開口部と液面の距離Ｌは実施例１と同じである。この実施例では各霧化室に送風ファン６（０．１０ｍ^３／ｍｉｎ）を２個設けて霧化室３内の霧を霧流出筒７から送気した場合の加湿量、霧流出筒７の上方にサーキュレータ１４を設けて霧流出筒７から霧を吸引した場合の加湿量、送風ファン６とサーキュレータ１４を併用した場合の加湿量を調べた。実験は２回行い、その平均値を求めた。その結果が図７である。なお、サーキュレータ１４を使用するときは、各霧化室３の一方の送風ファン６を取り外し、ダクト５（図１参照）を外気の取り入れ口とした。

同図に示すように、２台の試験機を連結した場合、送風ファン、サーキュレータを単独で使用した場合でも９００ｍｌ／ｈ以上の加湿量を得られるが、両方を併用した場合は加湿量を送風ファン単独使用のときよりも約１０％増大させることができた。なお、ヒーターにより霧化室内の液体（水）を４０℃〜５５℃に加熱することで、加湿量がさらに増大した。このことから、霧化室３内の液体を加熱することが加湿量を増大させるために有効であることが確認された。

前述した試験機により、加湿量の増加率を超音波振動子の有効加湿量との比較で調べてみた。その結果を図８に示す。同図で（イ）は図２に示す試験機、（ロ）（ハ）は図６に示す試験機である。試験機で使用した超音波振動子の出力性能は次のとおりである。
公称加湿量：３５０ｍｌ／ｈ、周波数：１．６ＭＨｚ、電源：ＤＣ３８Ｖ、消費電流：６００ｍＡ（実測値）

図８は実験を２回行った平均値であるが、いずれの試験機でも、有効加湿量よりも２倍以上の加湿量となっており、本発明の有効性が確認された。

本発明は、家庭用加湿器、業務用加湿器、自動車内加湿器など広範囲の加湿器への利用が期待できる。

１加湿器
２器本体
３霧化室
４タンク収納室
５送風ダクト
６送風ファン
７霧流出筒
８液体
９タンク
１０連通路
１１超音波振動子
１２駆動回路部
１３連通路
１４サーキュレータ
１５凹部

Claims

液体を貯留する霧化室と、前記霧化室の液体を霧化する超音波振動装置と、前記霧化室内の霧を霧化室外に流出する霧流出筒を備えた加湿器において、
前記霧流出筒から流出する加湿量が、前記超音波振動装置を定出力とした状態で最大加湿量を含む加湿量となるような霧流出筒とすることを特徴とする加湿器。
前記霧流出筒の内径を、前記超音波振動装置を定出力とした状態で最大加湿量を含む加湿量となる内径としたことを特徴とする請求項１に記載の加湿器。
前記霧流出筒は、前記超音波振動装置の有効加湿量よりも増大した加湿量を流出するものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の加湿器。
前記霧化室に、霧化室内の霧を前記霧流出筒を通して霧化室外に送出する送風装置を設けたことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の加湿器。
前記霧化室を複数設け、各霧化室に前記超音波装置と前記霧流出筒と前記排気装置を設けたことを特徴とする請求項４に記載の加湿器。
前記霧流出筒の上方に霧吸引装置を設けたことを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の加湿器。
前記霧流出筒の出口風量が０．０４ｍ^３／ｍｉｎ〜０．１４ｍ^３／ｍｉｎであることを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の加湿器。