JP2014089029A - 加湿装置および換気扇 - Google Patents

Abstract

【課題】構造を複雑にしないで、製造コストを抑制して、吸水体の吸水量を多くすることができ、しかも、送風抵抗（圧力損失）が小さい加湿装置を得る。
【解決手段】加湿装置１は、複数の円板３が互いに隙間を空けて積層されている加湿エレメント２と、加湿エレメント２を回動するモーター５と、加湿エレメント２の一部が侵入している貯水容器６とを有し、円板３の両側面の外周部分に外周縁に到達するリブ４が形成され、モーター５によって加湿エレメント２が回動された際、貯水容器６に貯められている貯留水８の一部が、リブ４のうちの貯留水８に浸漬したリブ４によって汲み上げられると共に、貯留水８の一部を汲み上げたリブ４が、貯留水８から離れることによって、汲み上げられた貯留水８の一部が円板３の側面に流れ出す。
【選択図】図１

Description

本発明は、空調機や換気扇等に組み込まれる加湿装置、および該加湿装置が組み込まれた換気扇に関する。

空調機や換気扇等に組み込まれる加湿装置には、加熱蒸発式、超音波式、気化式等がある。加熱蒸発式においては熱源が必要であるためランニングコストが高く、また、超音波式においては水に含まれる炭酸カルシウムが加湿装置周囲に飛散するといった欠点があることから、気化式が多く採用されている。

気化式においては、蒸気のみを表面から放出する透過膜を用いるものがあるが、透明膜を構成する素材（膜材料）が高価である。このため、比較的安価な材料によって形成された吸水体を用い、水を吸水させた吸水体の表面に空気を当てて（表面と平行に空気を流して）、空気を加湿するものや、吸水体を板状にして、かかる板状の吸水体を隙間を空けて積層した積層体を形成し、かかる積層体の表面に水を供給すると共に、積層体に向けて送風することによって、空気を加湿する発明が開示されている（例えば、特許文献１、２参照）。

特開２００９−１４３２３号公報（第６−７頁、図８） 特開２００７−１３９２５１号公報（第８頁、図１２）

特許文献１に開示された発明は、吸水体をリング状板材にしたものであって、複数枚のリング状板材を、隙間を空けて積層することによって積層体を形成し、積層体の内腔部に送風機を配置している。すなわち、積層体（吸水体）の一部が貯水容器に貯められた水に浸漬した状態で、積層体の中心軸を回動中心にして積層体を回動すると共に、送風機を起動して、積層体の内腔部に吸引した空気を、リング状板材の隙間を通過させながら、周囲に吹き出すものである。
そして、貯水容器に貯められた水を、より多量にリング状板材に吸水させるため、リング状板材の両面には渦巻き状のリブを形成している。すなわち、リブはリング状板材同士のスペーサーの役割も果たし、リング状板材の対向する一対の面と、互いに当接した一対のリブとによって、水を汲み上げるための受け皿が形成されている。

しかしながら、特許文献１に開示された発明では、リブがリング状部材の外周縁から内周縁に跨がって形成されている。そのため、積層体の回動によって、前記受け皿が貯水容器に貯められた水に浸漬した際、一旦、水を汲み上げるものの、前記受け皿が貯水容器に貯められた水の水面に近い回動位置では、一旦汲み上げられた水は、積層体の外周縁側（積層体の外側）に流出し、前記受け皿が貯水容器に貯められた水の水面から離れた回動位置では、一旦汲み上げられた水は、積層体の内周縁側（積層体の内腔部）に流出する。
したがって、折角汲み上げられた水は、リング状板材の表面に流れ出さないから、リング状板材はほとんど吸水しないという問題があった。
また、リング状板材の対向する一対の面のそれぞれに形成されたリブ同士が当接しているため、リブが風路の一部を塞ぐことになり、送風抵抗（圧力損失）が大きくなるという問題があった。

また、特許文献２に開示された発明は、加湿フィルターを、隙間を空けて対向した一対の補助円板と、補助円板の外面に設置された加湿体と、補助円板の内面に跨がって設置され、略放射状（正確には、略く字状や円弧状）で等間隔の通水リブと、を有し、加湿フィルターの回動に伴って、通水リブによってすくい上げられた貯留水は、回動中心に向かって内面側を移動しながら、補助円板に形成された多数の通水孔を経由して外面側の加湿体の広い範囲に供給されるものである。

しかしながら、特許文献２に開示された発明では、貯留水が通水リブによってすくい上げられるものの、一対の補助円板の外面同士の距離（厚さ）が大きいため、加湿フィルター同士の間に送風する際の、送風抵抗（圧力損失）が大きくなるという問題があった。また、一対の補助円板の間に通水リブを形成したり、補助円板に多数の通水孔を形成したりする必要があり、製造コストが上昇するという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、第１の目的は、構造を複雑にしないで、製造コストを抑制し、吸水体の吸水量を多くすることができ、しかも、送風抵抗（圧力損失）が小さい加湿装置を得ることにある。さらに、第２の目的は、かかる加湿装置が組み込まれた換気扇を得ることにある。

本発明に係る加湿装置は、複数の円板が互いに隙間を空けて積層されている積層体と、該積層体を前記円板の中心を回動中心にして回動させる回動手段と、前記積層体の一部が侵入している貯水容器とを有し、前記円板の両側面の外周部分に外周縁に到達するリブが形成され、前記回動手段によって前記積層体が回動された際、前記貯水容器内に貯められている貯留水の一部が、前記リブのうちの前記貯留水に浸漬したリブによって汲み上げられると共に、該貯留水の一部を汲み上げたリブが、前記貯留水から離れることによって、前記汲み上げられた貯留水の一部が前記円板の側面に流れ出すことを特徴とする。

本発明に係る加湿装置は前記構成であるから、貯留水の一部はリブに付着して汲み上げられ、積層体の回動に伴って、汲み上げられた貯留水の一部が前記円板の側面に流れ出すから、円板の広い範囲に付着（吸着）される。したがって、簡素な構造にすることで製造コストを安価に抑えながら、送風抵抗（圧力損失）が小さく、加湿量（吸着水の量が多い）の多い加湿空気を得ることができる。

本発明の実施の形態１に係る加湿装置を説明する全体を示す斜視図。 図１に示す加湿装置の正面図。 図１に示す加湿装置の側面図。 図１に示す加湿装置の動作を説明する正面図。 本発明の実施の形態２に係る換気装置を説明する全体を示す平面図。

［実施の形態１］
図１〜図４は、本発明の実施の形態１に係る加湿装置を説明するものであって、図１は全体を示す斜視図、図２は正面図、図３は側面図、図４は動作を説明する正面図である。なお、各図は模式的に描いたものであって、本発明は図示された形態に限定されるものではない。

（加湿装置）
図１〜図４において、加湿装置１は、通常、換気扇（これについては実施の形態２において詳細に説明する）の機内に配置されるものであって、複数の円板３が互いに隙間を空けて積層されている積層体（以下「加湿エレメント」と称す）２と、加湿エレメント２を円板３の中心を回動中心して回動するモーター（回動手段に同じ）５と、加湿エレメント２の一部が侵入している貯水容器６とを有している。貯水容器６には、吸水管７によって、貯留水８が所定の深さまで（水面８ｘが所定の位置になるように）供給されている。
そして、円板３の両側面には、外周部分（外周縁３ａから概ね、円板の半径の１／４の範囲）にリブ４が形成され、それぞれ、互いに対向する一方の円板３に形成されたリブ４と、これに対向する他方の円板３の側面に形成されたリブ４との間には隙間Ｇが形成されている。

なお、以上は、互いに対向する側面のそれぞれに形成されたリブ４同士が対向している場合を示しているが、本発明はこれに限定するものではない。このとき、互いに対向する一方の円板３に形成されたリブ４と、これに対向する他方の円板３の側面との間に隙間Ｇが形成されている。
例えば、互いに対向する側面の一方の側面に形成されたリブ４の数と、他方の側面に形成されたリブ４の数とが相違したり、それぞれの数は同じであっても位相が相違したりしてもよい。また、所定の円板３において、一方の側面に形成されたリブ４と他方の側面に形成されたリブ４との位相や数が相違してもよい。

（リブ）
リブ４は、円周方向で等間隔に配置され、それぞれ、外周側端部４ａが、円板３の外周縁３ａに到達する外周側直線部４ｂと、外周側直線部４ｂに連続する繋ぎ部４ｃと、繋ぎ部４ｃに連続する内周側直線部４ｄと、を具備する略く字状であって、外周側直線部４ｂが、前記円板３の半径（放射）方向に対し、外周側端部４ａに近づくほど前記円板３の回動方向（細矢印にて示す）側に傾斜し、円板３の半径方向との傾斜角度θは鋭角（θ＜９０°）になっている。
なお、傾斜角度θの大きさは限定するものではないが、リブ４が貯留水を汲み上げることを容易にするため、リブ４の外周側端部４ａが貯留水８の水面８ｘから離れる位置において、外周側直線部４ｂは外周側端部４ａが上になるように傾斜し、水面８ｘとの間に「すくい角度φ（φ＞０°）」が形成されている（図４参照）。

また、内周側直線部４ｄは円板３の半径方向を向き、リブ４の内周側端部４ｅと外周縁３ａとの円板３の半径方向の距離（以下「リブ長さ」と称す、「外周部分」に相当する）Ｌが、円板３の半径Ｒの略１／４（Ｌ≒Ｒ／４）になっている。
なお、本発明はリブ長さＬを半径Ｒの略１／４に限定するものではなく、半径Ｒの１／５〜１／３であることが好ましい。１／５よりも小さくすると、貯留水を汲み上げる量が少なくなり、一方、１／３よりも大きくすると、加湿エレメント２を回動する抵抗や送風抵抗（圧力損失）が大きくなるおそれが生じる。
以上は、リブの形状（平面形状）を「く字状」としているが、外周側直線部４ｂ、繋ぎ部４ｃおよび内周側直線部４ｄを円弧状にしてもよい。

（動作）
次に加湿装置１の動作を説明する。図４において、加湿エレメント２の下部の一部が貯水容器６の貯留水８に浸漬された状態で、加湿エレメント２がモーター５によって細矢印Ｂで示される方向に回動される。この際、位相イに位置するリブ４が貯水容器６内の貯留水８の一部（以下「汲み上げ水８ａ」と称す）を汲み上げる。
リブ４に蓄えられた汲み上げ水８ａは円板３の回動と共に、リブ４の内周側端部４ｅから円板３の側面に次第に流下しながらも、位相イから位相ロにおいては、汲み上げ水８ａは円板３の側面と付着（吸着）され、汲み上げ水８ａは、円板３の側面とリブ４の上面との隅部９に付着し、主に、リブ４の上方向の側面を濡らしている。

そして、位相ハ辺りから位相ヘに向かって回動した際、隅部９に付着していた汲み上げ水８ａは表面張力でもって隅部９に沿いながら内周側端部４ｅの方向に流下し、リブ４が消滅する内周側端部４ｅから円板３の側面に自由に流下する。そして、リブ４から流下した汲み上げ水８ａは、鉛直下方に流下しながら、左右方向に広がるから、汲み上げ水８ａは、円板３の広い範囲に流れ出すことになる。なお、内周側直線部４ｄが円板３の回動中心方向を向いているから、リブ４が最高位置（位相ニ）に到達する前に、隅部９に付着していた汲み上げ水８ａは、ほとんど円板３の側面に流下している。

そして、図示しない送風機が、加湿エレメント２が回動される際、リブ４が貯留水８に着水する側からリブ４が貯留水からに離水する側に向けて送風している。すなわち、加湿エレメント２に流入する前の乾燥空気流れＡ０が、加湿エレメント２を通過することによって、湿り空気流れＡ１になっている。
このとき、仮に、風流れを前記と反対に、リブ４が貯留水８から離水する側から着水する側にしたのでは、汲み上げ直後（例えば、位相ロ）の汲み上げ水８ａに向けて、送風機からの風が直接吹き付けられることになり、汲み上げ水８ａがリブ４からこぼれ、風によって微粒化され、円板３同士の隙間から加湿エレメント２の外に水微細粒子となって飛散してしまう。
一方、加湿装置１は、風流れを前記のようにしているので、送風機からの風は、円板３同士の隙間を通過して減速（圧力損失）した状態で、汲み上げ直後の汲み上げ水８ａに吹き付けられるから、前記のような水微細粒子となって飛散するようなことがない。
なお、送風機の形式は限定するものではないが、送風機を吹出タイプにして風上に配置しておけば、湿り空気流れＡ１に晒されることがないから、耐久性が担保される（反対に、吸込タイプにしたのでは、湿り空気流れＡ１に晒され、経年劣化を促進するおそれがある）。

加湿装置１は、以上の構成で、以上の動作をするから、簡素な構造にすることで製造コストを安価に抑えながら、送風抵抗（圧力損失）が小さく、加湿量（吸着水の量が多い）を多くすることができる。
特に、リブ４のリブ長さＬは円板３の半径Ｒの１／４程度であるため、乾燥空気流れＡ０（太矢印にて示す）が、加湿エレメント２を通過する際にリブ４に通風を妨げられることがないために気化効率が良く圧力損出も少ない。

なお、円板３の側面は全域に渡って親水性剤でコーティングされている（図示しない）。このため、円板３の側面は確実に濡れた状態に保たれている。また、親水性剤のコーティングと共に、あるいは親水性剤のコーティングに代えて、円板３の側面に微細な凹凸を加工してもよい。
さらに、円板３を形成する材質は限定するものではなく、例えば、吸水機能を具備する空隙を具備するセラミック焼結体等であってもよい。
さらに、以上は円板３にリブ４を設けているが、円板３に代えて、リング（円環）の外周部分にリブ４を設けてもよい。このとき、特許文献１のようにリブ４がリングの内周縁に到達したのでは前記効果が得られないため、リブ４は内周縁に到達しないように、例えば、リブ４の内周側端部を外周縁と内周縁との中央よりも外周縁側に位置するようにすることが好ましい。

［実施の形態２］
図５は、本発明の実施の形態２に係る換気装置を説明する全体を模式的に示す平面図である。なお、実施の形態１と同じ部分または相当する部分には同じ符号を付し、一部の説明を省略する。また、各図は模式的に描いたものであって、本発明は図示された形態に限定されるものではない。

（換気装置）
図５において、換気装置１００は、屋内（「第１空間」に相当する）１０１と屋外（「第２空間」に相当する）１０２とを仕切る隔壁１０３に形成された隔壁貫通孔１０４に設置されている。換気装置１００は第１風路１１０および第２風路１２０と、第１風路１１０および第２風路１２０に跨がって設置された風路切換機１３０と、有している。
すなわち、第１風路１１０は風路切換機１３０によって、屋内１０１側の第１屋内風路１１１と屋外１０２側の第１屋外風路１１２とに仕切られ、第２風路１２０は風路切換機１３０によって、屋内１０１側の第２屋内風路１２１と屋外１０２側の第２屋外風路１２２とに仕切られている。
そして、第２屋内風路１２１に屋内送風機１４１が、第２屋外風路１２２に屋外送風機１４２が、それぞれ設置され、さらに、第２屋内風路１２１の屋内送風機１４１よりも屋内１０１に近い位置に、加湿装置１（実施の形態１参照）が設置されている。

風路切換機１３０は、屋外送風機１４２を回転して、第１屋内風路１１１を経由して流入した屋内１０１の空気を、第２屋外風路１２２を経由して屋外１０２に流出させ、屋内送風機１４１を回転して、第１屋外風路１１２を経由して流入した屋外１０２の空気を、第２屋内風路１２１および加湿装置１を経由して屋内１０１に供給することができる。したがって、屋外１０２の空気を加湿して屋内１０１に供給することができる。
このとき、風路切換機１３０が熱交換機能を具備するものにしておけば、屋外１０２の低温の空気を、屋内１０１の暖かい空気によって暖めた後（屋内１０１の空気が保有する温熱を、屋外１０２の空気に受け渡した後）、加湿して、屋内１０１に供給することができる。よって、冬場の屋内１０１の温度の低下を抑えながら、屋内１０１の乾燥を抑えることができる。
さらに、風路切換機１３０は、屋内送風機１４１のみを回転して、第１屋内風路１１１を経由して流入した屋内１０１の空気を、第２屋内風路１２１および加湿装置１を経由して屋内１０１に供給することができるから、屋内１０１の空気を加湿することができる。

１ 加湿装置（実施の形態１）、２ 加湿エレメント、３ 円板、３ａ 外周縁、４ リブ、４ａ 外周側端部、４ｂ 外周側直線部、４ｃ 繋ぎ部、４ｄ 内周側直線部、４ｅ 内周側端部、５ モーター、６ 貯水容器、７ 吸水管、８ 貯留水、８ａ 汲み上げ水、８ｘ 水面、９ 隅部、θ 傾斜角度、φ すくい角度、１００ 換気装置（実施の形態２）、１０１ 屋内、１０２ 屋外、１０３ 隔壁、１０４ 隔壁貫通孔、１１０ 第１風路、１１１ 第１屋内風路、１１２ 第１屋外風路、１２０ 第２風路、１２１ 第２屋内風路、１２２ 第２屋外風路、１３０ 風路切換機、１４１ 屋内送風機、１４２ 屋外送風機、Ａ０ 乾燥空気流れ、Ａ１ 湿り空気流れ、Ｂ 回転方向、Ｇ 隙間、Ｌ リブ長さ、Ｒ 半径。

Claims (9)

1. 複数の円板が互いに隙間を空けて積層されている積層体と、該積層体を前記円板の中心を回動中心にして回動させる回動手段と、前記積層体の一部が侵入している貯水容器とを有し、
   前記円板の両側面の外周部分に外周縁に到達するリブが形成され、
   前記回動手段によって前記積層体が回動された際、前記貯水容器内に貯められている貯留水の一部が、前記リブのうちの前記貯留水に浸漬したリブによって汲み上げられると共に、該貯留水の一部を汲み上げたリブが、前記貯留水から離れることによって、前記汲み上げられた貯留水の一部が前記円板の側面に流れ出すことを特徴とする加湿装置。
2. 前記円板のうち互いに対向する円板の互いに対向するそれぞれの側面に形成されたリブ同士の間に、隙間が形成されていることを特徴とする請求項１記載の加湿装置。
3. 前記リブが、前記円板の外周縁に到達する外周側直線部と、該外周側直線部になめらかに連続する内周側直線部と、を具備する略く字状であって、
   前記外周側直線部が、前記円板の半径方向に対し、前記外周縁に近づくほど前記円板の回動方向側に傾斜し、前記内周側直線部が前記円板の半径方向を向いていることを特徴とする請求項１または２記載の加湿装置。
4. 前記リブの内周側の端部と前記外周縁との前記円板の半径方向の距離が、前記円板の半径の１／５〜１／３であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の加湿装置。
5. 前記積層体を形成する円板同士の間に向けて送風する送風機を有し、
   該送風機は、前記積層体が回動された際、前記リブが前記貯留水に着水する側から前記リブが前記貯留水からに離水する側に向けて送風することを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の加湿装置。
6. 前記円板の表面が、親水性剤によって被覆されていることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の加湿装置。
7. 前記円板の表面に凹凸が形状されていることを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の加湿装置。
8. 第１空間と第２空間とを仕切る隔壁に形成された隔壁貫通孔に設置される第１風路および第２風路と、
   前記第１風路および前記第２風路に跨がって設置された風路切換機と、
   前記第１風路および前記第２風路の一方または両方に設置された送風機と、
   前記第２風路に設置された請求項１乃至７の何れか一項に記載の加湿装置と、
   を有し、
   前記風路切換機が、前記第１風路に前記第１空間から流入した空気を前記第２風路に流入させ、前記加湿装置において加湿した後、前記第２空間に排出させると共に、前記第１風路に前記第２空間から流入した空気を前記第２風路を経由して前記第２空間に流出させることを特徴とする換気扇。
9. 前記風路切換機が、前記第１風路に流入した空気と前記第２風路に流入した空気との間で熱交換させる機能を具備することを特徴とする請求項８記載の換気扇。

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