JP2020193778A - 加湿装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ヒータが空気中に露出されてしまうのを抑制する【解決手段】加湿装置（20）は、加湿パン（21）の水位を第１水位と、該第１水位よりも低い第２水位との間で調節する水位調節機構（120）と、加湿パン（21）の内部の水を加熱する加熱部（23）とを備える。加熱部（23）は、前記第２水位よりも低い位置に配置される。【選択図】図３

Description

本開示は、加湿装置に関するものである。

従来より、加湿パンを備えた加湿装置が知られている。この加湿装置では、加湿パンに温水が貯留され、水面から蒸発した水蒸気が空気に付与される。特許文献１には、氷点下の空気を加湿するための加湿パンが開示されている。この加湿パンは、堰によって給水口の領域と排水口側の領域とに区画される。加湿パンの各領域の水に異なる数のブロックを配置することによって、各領域における水面の面積をあらかじめ相違させている。このことにより、各領域からの水蒸気の発生量を調節している。

特開２００９−２１６３６３号公報

従来の加湿装置は、加湿パン内の水を加熱するヒータを備える。ヒータは加湿パン内に設置されている。そのため、ヒータの作動中に、加湿パン内の水位が下がって、ヒータが空気中に露出すると、ヒータによって空気が直接加熱されてしまう。

本開示の目的は、加湿パン内のヒータの作動中に、ヒータが空気中に露出されてしまうことを抑制することにある。

本開示の第１の態様は、水が貯留される加湿パン（21）を備え、該加湿パン（21）の水面から水蒸気を空気に供給する加湿装置であって、前記加湿パン（21）の水位を第１水位と、該第１水位よりも低い第２水位との間で調節する水位調節機構（120）と、前記加湿パン（21）の内部の水を加熱する加熱部（23）とを備え、前記加湿パン（21）は、前記水位調節機構（120）により水位が調節されることで、水面の面積が変化するように形成されており、前記加熱部（23）は、前記第２水位よりも低い位置に配置されることを特徴とする。

第１の態様では、加湿パン（21）内の水位は水位調節機構（120）により調節される。そのため、加湿パン（21）内の水面の面積は、水位調節機構（120）により調節される。空気への加湿量は、水面が空気に露出する面積（蒸発面積）によって変化する。このことにより、空気への加湿量を調節できる。加湿パン（21）内の水位は、第１水位と第２水位との間で調節される。加熱部は、これらの水位のうち低い方の第２水位より低い位置に配置される。このことにより、加熱部（23）が空気中に露出されることを抑制できる。

本開示の第２の態様は、第１の態様において、前記水位調節機構（120）は、前記加湿パン（21）の側壁（75a）に開口する排水口（82）に接続される排水管（105）と、前記排水管（105）からの排水量を調節する第１調節弁（29）とを備え、前記排水口（82）は、前記第２水位より低く且つ前記加熱部（23）よりも高い位置にあることを特徴とする。

第２の態様では、加湿パン（21）内の水（22）が誤って排水口（82）から排水された場合に、加湿パン（21）の水位が加熱部（23）よりも低くなることを抑制できる。

本開示の第３の態様は、第１又は第２の態様において、前記加湿パン（21）は、水位に応じて水面の面積を変化させる傾斜面（72）を有し、前記傾斜面（72）は、少なくとも前記第１水位から前記第２水位までの間に形成されることを特徴とする。

第３の態様では、加湿パン（21）内の水（22）の水位が変化すると、傾斜面（72）により、空気に露出する水面の面積が変化する。

本開示の第４の態様は、第３の態様において、前記加湿パン（21）の底部（71）は、前記傾斜面（72）の下端から下方に凹んだ凹部（73）を有し、前記加熱部（23）は、前記凹部（73）の内部に配置されることを特徴とする。

第４の態様では、加熱部（23）の設置スペースを凹部（73）内に確保できる。そのため、傾斜面（72）により水面の面積を調節できる領域を拡大できる。

本開示の第５の態様は、第４の態様において、前記加湿パン（21）の水温を検出する温度センサ（26）を備え、前記温度センサ（26）は、前記凹部（73）の内部に配置されることを特徴とする。

第５の態様では、温度センサ（26）は、加湿パン（21）内の水（22）が前記第１水位から前記第２水位の間にあるときに水温を測定できる。

本開示の第６の態様は、第１から第３の態様のいずれか１つにおいて、前記水位調節機構（120）は、前記加湿パン（21）の側壁（75a）に開口する給水口（81）に接続される給水管（104）と、前記給水管（104）からの給水量を調節する第２調節弁（28）とを備え、前記給水口（81）は、前記加湿パン（21）の側壁（75a）のうち、前記第２水位より低い位置にあることを特徴とする。

第６の態様では、加湿パン（21）内への給水は、前記第２水位よりも低い位置で行われる。そのため、給水口（81）から加湿パン（21）に給水することに起因して、水面が波打つことを抑制できる。このことにより、水面の面積が僅かに変化してしまうことを抑制できる。

本開示の第７の態様は、第４又は第５の態様において、前記水位調節機構（120）は、前記加湿パン（21）の側壁（75a）に開口する給水口（81）に接続される給水管と、前記給水管（104）の給水量を調節する第２調節弁（28）とを備え、前記給水口（81）は、前記加湿パン（21）の側壁（75a）のうち、前記凹部（73）に対応する位置に開口していることを特徴とする。

第７の態様では、給水口（81）からの給水は凹部（73）内で行われる。そのため、水流が水面に伝わりにくい。このことにより、水面が波打つことに起因して水面の面積が僅かに変化してしまうことを抑制できる。

本開示の第８の態様は、第１〜第７の態様のいずれか１つにおいて、前記加湿パン（21）の側壁（75d）には、前記第２水位より低い部分に取付口（89）が形成され、前記加熱部（23）は、前記取付口（89）を貫通し側方に延びるヒータ（23）であることを特徴とする。

第８の態様では、加湿パン（21）の側壁（75d）の取付口（89）を通じて、ヒータ（23）を簡単に取り付けることができる。

図１は、本実施形態に係る空気調和装置の構成を概略的に示す図である。 図２は、本実施形態に係る加湿パンの斜視図である。 図３は、加湿パンの側壁の断面を示す模式図である。 図４は、図２のIV−IV断面であって、水位センサを省略した図である。 図５は、加湿パンを下流側からみた正面図であって、水が貯留された状態を一部断面にして示した図である。 図６は、加湿パンの変形例に係る図３に相当する図である。

以下、本開示の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。

〈空気調和装置の全体構成〉
図１に示すように、空気調和装置（100）は、空気を調和することによって環境試験室（200）の室内の温度及び相対湿度を一定に保つものである。

空気調和装置（100）は、主として０℃以下を含む所定の範囲で空気の温度を調節する温度調節部（10）と、空気を加湿する加湿部（20）と、温度調節部（10）及び加湿部（20）を通過した空気の温度及び湿度を測定する温湿度センサ（42）とを備える。また、空気調和装置（100）の各構成要素、及び、空気調和装置（100）によって処理された空気が導入される環境試験室（200）は、ダクト等である風路（101）によって互いに接続されている。なお、本開示において「上流」及び「下流」とは、風路（101）における空気の流れを示す。

〈温度調節部〉
温度調節部（10）は、主として、吸込ファン（12）、ブラインクーラ（13）及び電気ヒータ（14）を備えている。

吸込ファン（12）は、温度調節部（10）に設けられた空気吸込口（11）の近傍に設けられる。吸込ファン（12）は、空気吸込口（11）から吸い込んだ空気を下流側に送風する。ブラインクーラ（13）は、図示しないチラ−装置から供給されたブラインを空気と熱交換させる熱交換器である。ブラインクーラ（13）は吸込ファン（12）の下流側に設置される。電気ヒータ（14）は、ブラインクーラ（13）の下流側に配置されている。温度調節部（10）は、電気ヒータ（14）の下流側に、空気の温度及び湿度を測定する温湿度センサ（15）を備えてもよい。

温度調節部（10）の内部で、風路（101）は、加湿部（20）へ通じる加湿風路（102）と、加湿部（20）をバイパスするバイパス風路（103）とに分岐する。温度調節部（10）は、加湿風路（102）を流れる空気の速さを調整するファン（16）を備えてもよい。温度調節部（10）には、加湿側空気吹出口（17）及びバイパス側空気吹出口（18）が設けられる。

〈加湿部〉
加湿部（20）は、風路（101）内を通過する空気を加湿する加湿装置（20）である。加湿装置（20）は、加湿パン（21）を備える。加湿装置（20）は、加湿パン（21）内に水（22）を貯留することで、水面から水蒸気を空気に供給する。具体的には、加湿パン（21）内の水（22）が貯留される領域の上方には、上流側に位置する空気吸込口（24）と、下流側に位置する空気吹出口（25）とが設けられる。空気吸込口（24）と空気吹出口（25）との間の空間は、加湿風路（102）の一部が構成される。このことにより、加湿パン（21）に貯留された水（22）が蒸発して、加湿風路（102）を通過する空気が加湿される。加湿パン（21）には、水（22）を加熱するヒータ（23）が設けられる。

〈流量調節部〉
空気調和装置（100）は、加湿風路（102）へ流入する空気流量と、バイパス風路（103）へ流入する空気流量との比率を調節する流量調節部（30）をさらに備える。流量調節部（30）は、温度調節部（10）の下流側に配置される。流量調節部（30）は、加湿風路（102）に設けられた開度可変の加湿ダンパ（31）と、バイパス風路（103）に設けられた開度可変のバイパスダンパ（32）とを有する。

また、空気調和装置（100）は、加湿風路（102）を通過した空気と、バイパス風路（103）を通過した空気とを混合する混合ボックス（33）を有する。混合ボックス（33）は、加湿部（20）の下流側に配置される。混合ボックス（33）には、加湿風路（102）と接続する加湿側空気吸込口（34）と、バイパス風路（103）と接続するバイパス側空気吸込口（35）と、混合空気を温湿度センサ（42）の方へ吹き出す混合空気吹出口（36）とが設けられている。

〈温湿度センサ〉
温湿度センサ（42）は、センサ取付チャンバ（41）に配置される。センサ取付チャンバ（41）は、混合ボックス（33）と環境試験室（200）との間に配置される。

〈制御部〉
空気調和装置（100）において、加湿部（20）による加湿量は、制御部である湿度指示調節計（53）、パン水位制御部（54）及び空気流量制御部（55）によって制御される。また、加湿パン（21）の水温は、パン水温制御部（51）によって制御される。各制御については後述する。

以上のように、温度調節部（10）内へ流入した空気は、所定の温度に調節された後、流量調節部（30）によって、バイパス風路（103）と加湿風路（102）とに分配される。加湿風路（102）を通過する空気は、加湿部（20）によって、所定量加湿された後、混合ボックス（33）にて、バイパス風路（103）を通過した空気と混合される。この空気は、温湿度センサ（42）を経由して、環境試験室（200）内に供給される。その後、環境試験室（200）内の空気は、温度調節部（10）に還気される。このように、空気調和装置（100）は、環境試験室（200）内の空気の温湿度を調節している。

−加湿装置−
図１〜図４に示すように、加湿装置（20）は、加湿パン（21）、水位調節機構（120）、水位センサ（27）、温度センサ（26）、仕切り板（99）及びヒータ（加熱部）（23）を備える。

〈加湿パン〉
図２及び図３に示すように、加湿パン（21）は、底部（71）、４つの側壁（75a〜75d）及び枠部（74）を備える。加湿パン（21）は、上面が開口したトレイ状である。加湿パン（21）は、前記開口が加湿部（20）内の加湿風路（102）に面するように配置される。

底部（71）は、傾斜面（72）と凹部（73）とで構成される。

傾斜面（72）は、矩形に形成されている。傾斜面（72）は、加湿パン（21）における空気の下流側（以下、単に下流側ともいう）から、加湿パン（21）における空気の上流側（以下、単に上流側ともいう）に向かって下方に傾斜している。具体的に、傾斜面（72）の上端は、加湿パン（21）の下流端、かつ、設置面（F）から高さＨ１の高さ位置にある。一方、傾斜面（72）の下端は、加湿パン（21）の上流側、かつ設置面（F）から高さＨ２の高さ位置にある。高さＨ１は高さＨ２よりも高い。

凹部（73）は、傾斜面（72）の下端から下方に凹んでいる。具体的に、凹部（73）は、矩形状の底面（73a）及び２つの縦壁（73b，73c）を含む。底面（73a）は、長辺が加湿パン（21）の幅方向の両端に亘るように設けられている。２つの縦壁（73b，73c）のうち、一方の第１縦壁（73b）は、底面（73a）の下流側の長辺から立設している。第１縦壁（73b）の上端は、傾斜面（72）の下端と連続している。他方の第２縦壁（73c）は、底面（73a）の上流側の長辺から立設している。第２縦壁（73c）は、後述の第１側壁（75a）の一部を構成している。

凹部（73）には、ヒータ（23）が設置される。底面（73a）の短辺は、ヒータ（23）の幅寸法よりやや長い。第１縦壁（73b）の高さ寸法は、ヒータ（23）の高さ寸法よりもやや長い。このことより、凹部（73）は、ヒータ（23）の全体を収容している。

４つの側壁（75a〜75d）は、第１側壁（75a）、第２側壁（75b）、第３側壁（75c）及び第４側壁（75d）から構成される。

第１側壁（75a）は、加湿パン（21）の上流側に配置される。第１側壁（75a）は、矩形状である。第１側壁（75a）には、給水口（81）、第１排水口（82）、温度センサ取付口（83）、第２排水口（84）、及びオーバーフロー口（85）が開口されている。第１側壁（75a）の下部は、凹部（73）の第２縦壁（73c）を構成する。

給水口（81）は、第１側壁（75a）の下端寄りに設けられている。給水口（81）は凹部（73）の内部と連通する。給水口（81）は、給水管（104）に接続される。

第１排水口（82）は、傾斜面（72）の下端と同じ高さ位置、言い換えると、高さＨ１の高さ位置に設けられている。厳密には、第１排水口（82）の軸心と、高さＨ１とが概ね一致している。第１排水口（82）は、第１排水管（105）に接続される。第１排水口（82）は、後述の水位調節機構（120）が、加湿パン（21）内の水位を下げる方向に調節するために使用される。

温度センサ取付口（83）は、温度センサ（26）が取付けられる孔である。温度センサ取付口（83）は、第１側壁（75a）の下端寄りに設けられている。温度センサ取付口（83）は、凹部（73）の内部と連通する。

第２排水口（84）は、第１排水口（82）の直下にあり、凹部（73）の最も低い位置に設けられている。第２排水口（84）は、排水弁（図示省略）を備える第２排水管（図示省略）に接続されている。第２排水口（84）は、加湿パン（21）内の水をすべて排水するときに使用される。

オーバーフロー口（85）は、第１側壁（75a）の上端付近に設けられている。オーバーフロー口（85）は、外部のオーバーフロー用排水管（図示省略）と接続される。加湿パン（21）内に過剰に給水されても、余剰の水はオーバーフロー口（85）から排水される。このことにより、加湿パン（21）から水が溢れることを抑制できる。

第２側壁（75b）は、加湿パン（21）の下流側に配置される。第２側壁（75b）は矩形状に形成されている。第２側壁（75b）は傾斜面（72）の上端から上方に延びている。第２側壁（75b）の上端の高さ位置は、第１側壁（75a）の上端の高さ位置と同じである。第２側壁（75b）には、下端から設置面（F）まで延びる脚部（86）が設けられている。

図２に示すように、第３側壁（75c）は、加湿パン（21）を上流側から見て、加湿パン（21）の右端に設けられる。第３側壁（75c）は、底部（71）から立設する。第３側壁（75c）には、２つの連通孔（90a，90b）が形成される。連通孔（90a，90b）は、水位センサ（27）に連通される孔である。連通孔（90a，90b）のうち第２連通孔（90b）は、傾斜面（72）の下端よりも低い位置、具体的には凹部（73）に対応する位置に形成される。第１連通孔（90a）は、第２連通孔（90b）の上方であって、傾斜面（72）の上端よりも高い位置に形成される。

第４側壁（75d）は、加湿パン（21）を上流側から見て、加湿パン（21）の左端に設けられる。第４側壁（75d）は、底部（71）から立設する。第４側壁（75d）には、取付口（89）が形成される。取付口（89）は、傾斜面（72）の下端よりも低い位置、具体的には凹部（73）に対応する位置に形成される。取付口（89）はヒータ（23）が取付けられる孔である。

枠部（74）は、矩形に形成されており、加湿パン（21）の開口した上面に設けられる。枠部（74）には、加湿装置（20）の加湿風路（102）を構成する部材が取付けられる。枠部（74）の内側の４隅には、枠部を補強するための板部材（74a）が取り付けられている。

〈水位調節機構〉
水位調節機構（120）は、加湿パン（21）内の水位を調節する。水位調節機構（120）は、第１排水口（82）、第１調節弁（29）、第１排水管（105）、給水口（81）、第２調節弁（28）、及び給水管（104）を有する。

第１調節弁（29）は、第１排水管（105）に設けられ、加湿パン（21）からの排水量を調節する。第２調節弁（28）は、給水管（104）に設けられ、加湿パン（21）内への給水量を調節する。第１調節弁（29）及び第２調節弁（28）の開度は、パン水位制御部（54）により制御される。水位調節機構（120）は、第１水位と第２水位との間を調節する。第１水位は、傾斜面（72）の上端の高さ位置である。第２水位は、傾斜面（72）の下端の高さ位置である。

〈仕切り板〉
図４に示すように、仕切り板（99）は、凹部（73）の第１縦壁（73b）の上端から上方へ垂直に延びている。仕切り板（99）は、複数の貫通孔（98，98，…）が形成されたパンチングメタルからなる板状の部材である。給水口（81）から給水された水（22）は、貫通孔（98，98，…）を通って下流側に移動する。給水速度が上昇しても、給水された水（22）は、仕切り板（99）によって整流される。そのため、加湿パン（21）内の水面が波打つことが抑制される。このことにより、水面の面積の僅かな変化を抑えることができるため、空気中への加湿量を正確に調節できる。

〈温度センサ〉
温度センサ（26）は、加湿パン（21）内の水温を検知する。温度センサ（26）は、温度センサ取付口（83）から凹部（73）内に配置される。温度センサ（26）が検知した加湿パン（21）内の水温データは、パン水温制御部（51）へ出力される。

〈水位センサ〉
図５に示すように、水位センサ（27）は、筒部（91）、２つの接続部（92a，92b）、水位検知部（94）を備える。

筒部（91）は第３側壁（75c）の上流側の凹部（73）近傍において設置面（F）から起立している。筒部（91）は有底筒状である。筒部（91）の上端は開口している。筒部（91）の周壁には、２つの貫通孔（91a，91b）が設けられている。第１貫通孔（91a）は、第３側壁（75c）の第１連通孔（90a）と同じ高さ位置に設けられている。第２貫通孔（91b）は、第３側壁（75c）の第２連通孔（90b）と同じ高さ位置に設けられている。

接続部（92a，92b）は、両端が開口した筒状の部材である。接続部（92a，92b）のうち、第１接続部（92a）は、一端が筒部（91）の第１貫通孔（91a）に接続され、他端が加湿パン（21）の第１連通孔（90a）に接続されている。同様に、第２接続部（92b）は、一端が筒部（91）の第２貫通孔（91b）に接続され、他端が加湿パン（21）の第２連通孔（90b）に接続されている。

このように、筒部（91）は、接続部（92a、92b）を介して加湿パン（21）と連通している。加湿パン（21）内の水（22）は、第２連通孔（90b）から第２接続部（92b）を通って筒部（91）内に流れる。筒部（91）は、第１接続部（92a）により加湿パン（21）と連通している。そのため、加湿パン（21）内の水面の上方の空間と筒部（91）内の水面の上方の空間とが均一化される。このことにより、筒部（91）内の水位は、加湿パン（21）の水位と等しくなる。

水位検知部（94）は、筒部（91）の上端の開口を閉塞するように設けられている。水位検知部（94）は、ガイドパルス式のレベルセンサである。水位検知部（94）は、本体（94a）とプローブ（94b）とを備える。プローブ（94b）は、本体（94a）から下方に延びる棒状の金属部材である。プローブ（94b）の一部が筒部（91）内の水に浸かった状態で、本体（94a）からプローブ（94b）にパルス信号が送られる。パルス信号の液面からの反射時間を測定することによって、筒部（91）内の液面高さを測定する。

〈ヒータ〉
ヒータ（23）は、プラグヒータである。ヒータ（23）は、ステンレス素材からなる加熱部材（23a）を備える。図４に示すように、ヒータ（23）は、取付口（89）から加熱部材（23a）が凹部（73）内へ貫通するように取付けられる。ヒータ（23）は、第２水位よりも低い位置に配置される。

加熱部材（23a）の先端は、取付口（89）から加湿装置（20）の幅方向の中央付近まで延びている。加熱部材（23a）の上端は、凹部（73）の上端の高さ位置を超えない。言い換えると、加熱部材（23a）は第２水位よりも低い位置にある。ヒータ（23）は、パン水温制御部（51）によって設定された温度に水（22）を加熱する。

−制御部−
次に各制御について説明する。図１に示すように、空気調和装置（100）において、加湿部（20）による加湿量は、制御部である湿度指示調節計（53）、空気流量制御部（55）及びパン水位制御部（54）によって制御される。

〈空気流量制御〉
空気流量制御部（55）は、流量調節部（30）を制御する。具体的には、空気流量制御部（55）は、予め設定された目標湿度（湿度指示調節計（53）の目標湿度よりも低く設定される）、及び、湿度指示調節計（53）から出力された目標水位（湿度に換算される）に基づいて、加湿風路（102）に設けられた加湿ダンパ（31）及びバイパス風路（103）に設けられたバイパスダンパ（32）のそれぞれの開度を制御する。ここで、加湿ダンパ（31）の開度を大きくすること、及び／又は、バイパスダンパ（32）の開度を小さくすることによって、バイパス風路（103）へ流入する空気の流量に対する加湿風路（102）へ流入する空気の流量の比率が増大して加湿量が増大する。一方、加湿ダンパ（31）の開度を小さくすること、及び／又は、バイパスダンパ（32）の開度を大きくすることによって、バイパス風路（103）へ流入する空気の流量に対する加湿風路（102）へ流入する空気の流量の比率が減少して加湿量が減少する。

尚、空気を除湿するために、環境試験室（200）と温度調節部（10）との間に混合ボックス（61）を介して除湿機（62）を配置してもよい。

〈水位制御〉
湿度指示調節計（53）は、予め設定された目標湿度、及び、温湿度センサ（42）によって測定された空気の湿度に基づき、パン水位制御部（54）の目標水位を出力する。

パン水位制御部（54）は、湿度指示調節計（53）から出力された目標水位、及び、水位センサ（27）によって測定された水（22）の水位に基づいて、水位調節機構（120）を制御する。水位調節機構（120）は、加湿パン（21）内の水位を調節する。

水位調節機構（120）は、第１水位と第２水位との間で水位を調節する。第１水位は、傾斜面（72）の上端の高さ位置（高さＨ１）である。第２水位は、傾斜面（72）の下端の高さ位置（高さＨ２）である。言い換えると、水位調節機構（120）は、加湿パン（21）の水位を傾斜面（72）の上端と下端との間で調節する。

加湿量を増加させるときは、水位調節機構（120）は加湿パン（21）内の水位を上昇させる第１動作を行う。具体的には、水位調節機構（120）は、第１調節弁（29）を閉じた状態で第２調節弁（28）を開放する。このことにより、給水口（81）から加湿パン（21）内に給水される。その結果、水位が上昇すると共に、水面の面積が拡大する。従って、第１動作では、加湿風路（102）内の空気への加湿量が増大する。

加湿量を減少させるときは、水位調節機構（120）は加湿パン（21）内の水位を下降させる第２動作を行う。具体的には、水位調節機構（120）は、第２調節弁（28）を閉じた状態で第１調節弁（29）を開放する。このことにより、第１排水口（82）から加湿パン（21）内の水（22）が排水される。その結果、水位が下降すると共に、水面の面積が縮小する。従って、第２動作では、加湿風路（102）内の空気への加湿量が減少する。

〈水温制御〉
空気調和装置（100）において、加湿パン（21）に貯留された水（22）の温度を調整するヒータ（加熱部）（23）は、パン水温制御部（51）によって制御される。パン水温制御部（51）は、予め設定された目標温度、及び温度センサ（26）によって測定された水（22）の水温に基づいて、ヒータ（23）の出力を制御する。

−ヒータに係る課題−
環境試験室（200）の設定温度によっては、温度調節部（10）内で調節される空気の温度は０度近くなる。そのため、加湿部（20）内の加湿風路（102）には低温の空気が流れ、加湿パン（21）内の水（22）は凍りつき易くなる。従って、環境試験室（200）に供給される空気への加湿量を正確に調節するためには、加湿パン（21）内の水（22）の温度をヒータ（23）により調節することが必要である。

ヒータ（23）は、加湿パン（21）内に設けられている。ヒータ（23）は加湿パン（21）内の水（22）を直接加熱する。ヒータ（23）は水（22）を加熱調節することによって、加湿パン（21）内の水（22）が凍り付くことを抑制する。

しかし、空気への加湿に伴い、加湿パン（21）内の水量が減少する。このことにより、加湿パン（21）内の水位が、ヒータ（23）の高さ位置よりも低下する場合がある。

このような場合、ヒータ（23）は空気に露出するため、加湿パン（21）内の空気が直接加熱されることになる。風路（101）内に加熱された空気が流れるため、環境試験室（200）内の温度管理を正確に行うことができない。また、ヒータ（23）が水中から空気中に露出することでヒータ（23）の表面温度が上昇し、過熱防止サーモスタットやヒューズ等の保護装置が作動し、加湿装置が停止してしまう恐れがあった。

従って、加湿パン（21）内のヒータ（23）が作動中に、ヒータ（23）が空気中に露出されてしまうことを抑制する必要がある。

−実施形態の効果−
本実施形態では、加湿部（20）を構成する加湿装置（20）は、水が貯留される加湿パン（21）を備え、該加湿パン（21）の水面から水蒸気を空気に供給する。加湿部（20）は、加湿パン（21）の水位を第１水位と、該第１水位よりも低い第２水位との間で調節する水位調節機構（120）と、加湿パン（21）の内部の水（22）を加熱するヒータ（23）とを備える。加湿パン（21）は、水位調節機構（120）により水位が調節されることで、水面の面積が変化するように形成されており、ヒータ（23）は、前記第２水位よりも低い位置に配置されている。

水位調節機構（120）は、水位を第１水位と第２水位との間で調節する。加熱部であるヒータ（23）は、第２水位よりも低い高さ位置に設置される。そのため、水位が第１水位と第２水位との間にあるとき、ヒータ（23）が空気中に露出されることを抑制できる。このことにより、加湿風路（102）内の空気を直接加熱されることを抑制できる。従って、環境試験室（200）内の温度管理をより正確に行うことができる。

加えて、空気中でヒータ（23）の表面温度が上昇することを抑制できる。このことにより、保護装置の作動を抑制すると共に加湿装置（20）の停止を抑制できる。

加えて、加湿パン（21）は水位によって水面（蒸発面）が変化するように形成されている。このことにより、水位調節機構（120）が水位を変化させることによって、空気への加湿量を調節できる。

本実施形態では、水位調節機構（120）は、加湿パン（21）の第１側壁（75a）に開口する第１排水口（82）に接続される第１排水管（105）と、第１排水管（105）からの排水量を調節する第１調節弁（29）とを備える。第１排水口（82）は、前記第２水位より低く、且つ、ヒータ（23）よりも高い位置にある。

第１調節弁（29）が開放されると、第１排水口（82）から加湿パン（21）内の水（22）が排水される。そのため、第１調節弁（29）を調節することによって、加湿パン（21）内の水位を下げる方向に調節できる。

第１排水口（82）の軸心の高さ位置は、第２水位と概ね一致している。ヒータ（23）は、第１排水口（82）よりも低い位置にある。そのため、例えば、第１調節弁（29）の故障などにより、第１調節弁（29）が開放されたままの状態であっても、加湿パン（21）内の水位が第１排水口（82）より下回ることを抑制できる。従って、このような状況下において、ヒータ（23）が空気中に露出されることを抑制できる。

本実施形態では、加湿パン（21）は、水位に応じて水面の面積を変化させる傾斜面（72）を有し、傾斜面（72）は、少なくとも前記第１水位から前記第２水位までの間に形成される。

傾斜面（72）は、底部（71）の一部を構成する。第１水位は傾斜面（72）の上端の高さ位置にある。第２水位は、傾斜面（72）の下端の高さ位置にある。そのため、水位調節機構（120）が第１水位と第２水位との間で水位を変化させることよって、加湿パン（21）内の水面の面積を容易に調節できる。

本実施形態では、加湿パン（21）の底部（71）は、傾斜面（72）の下端から下方に凹んだ凹部（73）を有し、ヒータ（23）は、凹部（73）の内部に配置される。

凹部（73）は、ヒータ（23）の加熱部材（23a）全体を収容できる大きさに形成されている。凹部（73）内に設置されたヒータ（23）の加熱部材（23a）は、傾斜面（72）の下端の高さ位置を超えない。そのため、第２水位を、傾斜面（72）の下端の高さ位置に設定できる。このことにより、傾斜面（72）により調節可能な水位の調節範囲を拡大でき、ひいては加湿量の調節範囲を拡大できる。

凹部（73）を有さない加湿パンでは、傾斜面（72）上にヒータ（23）を設置する必要がある。この場合、ヒータ（23）より、加湿パン（21）において、第２水位より低く、且つ傾斜面（72）より上側に形成される縦断面三角形状のスペース（デッドスペース）は、加湿量の調節に何ら寄与しない。本実施形態の加湿パン（21）では、凹部（73）にヒータ（23）を設置できるため、凹部（73）を有さない加湿パンと比べると、デッドスペースを減らすことができる。これにより、加湿パン（21）を水平方向に小型化できる。

本実施形態の加湿部（20）は、加湿パン（21）の水温を検出する温度センサ（26）を備える。温度センサ（26）は、凹部（73）の内部に配置される。

温度センサ（26）は第２水位よりも低い位置にある。そのため、加湿パン（21）内の水位が第１水位と第２水位との間にあるとき、温度センサ（26）は、水位によらず水温を確実に検知できる。

本実施形態では、水位調節機構（120）は、加湿パン（21）の第１側壁（75a）に開口する給水口（81）に接続される給水管（104）と、給水管（104）からの給水量を調節する第２調節弁（28）とを備える。給水口（81）は、加湿パン（21）の第１側壁（75a）のうち、凹部（73）に対応する位置に開口している。

第２調節弁（28）の開閉を調節することによって、加湿パン（21）内の水位を上げる方向に調節できる。給水口（81）は、凹部（73）に対応する位置に設けられるため、給水による水流が直接的に傾斜面（72）に供給されることを抑制できる。そのため、給水に起因する水の乱れが第２水位より上側の水に伝播しにくくなる。このことにより、水面が波打つことを抑制でき、ひいては、水面の面積が僅かに変化してしまうことを抑制できる。この結果、水面の面積の変化に起因して、空気の加湿量が不安定となることを抑制できる。

特に給水速度を上げると水流の勢いが増加する。給水による水流は、凹部（73）の縦壁（73b，73c）などに衝突して、流速は凹部（73）内で減衰され易くなる。そのため、給水速度が増しても、水面が波打つことを抑制できる。このことにより、水位を迅速に上昇でき、且つこの際の空気の加湿量が不安定となることも抑制できる。

本実施形態では、加湿パン（21）の第４側壁（75d）には、前記第２水位より低い部分に取付口（89）が形成される。ヒータ（23）は、取付口（89）を貫通し側方に延びるように設置される。

ヒータ（23）を加湿パン（21）の第４側壁（75d）側から取り付けることで、ヒータ（23）を第２水位より低い位置に用いに取り付けることができる。

ヒータ（23）を凹部（73）の上側から取り付けると、ヒータの一部が第２水位よりも高い位置となってしまう。このため、加湿パン（21）の水位が低くなると、ヒータの一部が空気中に露出してしまう可能性がある。これに対し、ヒータ（23）を加湿パン（21）の側壁から取り付け、第２水位より低い部分に配置することで、ヒータの全体を第２水位よりも低くできる。

ヒータ（23）を加湿パン（21）の下側のから取り付けると、加湿パン（21）の下側にヒータ（23）を取り付けるためのスペースが必要となる。本実施形態では、このようなスペースも不要となる。ヒータ（23）の加熱部材（23a）は、給水口（81）の近傍に設置される。そのため、給水された水（22）をヒータによって確実に加熱できる。ヒータによって昇温された水は、加湿パンの内部を対流する。これにより、加湿パン（21）内の水温の温度が不均一となることを抑制できる。

−実施形態の変形例−
図６に示すように、実施形態の変形例では、加湿パン（21）の底部（71）は、傾斜面（72）のみから構成されている。傾斜面（72）は、加湿パン（21）の下流側の端から上流側の端まで下方に傾斜するように設けられる。前記第２水位は、傾斜面（72）のうち、設置面（F）からの高さＨ２の高さ位置に設定される。取付口（89）は、第４側壁（75d）のうち、前記第２水位よりも低い位置に設けられる。給水口（81）は、第１側壁（75a）のうち、前記第２水位よりも低い位置に設けられている。

このような変形例によれば、水位調節機構（120）は、加湿パン（21）内の水位を前記第１水位と前記第２水位との間で調節する。ヒータ（23）は、第２水位よりも低い位置に設置される。そのため、水位が第１水位と第２水位との間にあるとき、ヒータ（23）が空気中に露出されることを抑制できる。また、誤って第１調節弁（29）が開放されたままになっても、第１排水口（82）は第２水位よりも下に設置されるため、ヒータ（23）が空気中へ露出されることを抑制できる。

また、給水口（81）から給水は、第２水位よりも低い位置で行われる。給水は水位によらず水中で行われる。そのため、給水口（81）から加湿パン（21）に給水することに起因して、水面が波打つことを抑制できる。このことにより、水面の面積が僅かに変化してしまうことを抑制できる。さらに、空気中への加湿量を正確に調節することができる。

また、底部（71）に凹部（73）を設ける必要がないため、容易に加湿パン（21）を製造することができる。

《その他の実施形態》
上記実施形態については、以下のような構成としてもよい。

上記実施形態の加湿パン（21）において、傾斜面（72）は曲面であってもよい。また、上記実施形態の加湿パン（21）では、加湿パン（21）の底部（71）は複数の傾斜面（72）を有していてもよい。

水位検知部（94）は、レベルセンサはフロート式、静電容量式、超音波式、電極式、レーザ式、光式、振動式、又は差圧式のレベルセンサであってもよい。

ヒータ（23）の加熱部材（23a）は、取付口（89）から加湿パン（21）の幅方向に亘るように取付けることができる。このことにより、凹部（73）内の水（22）と接触する面積が大きくなるため、加湿パン（21）の水（22）は速やかに昇温できる。

上記実施形態の加湿パン（21）では、水面の面積を変化させる傾斜面（72）は、加湿パン（21）の側壁（75a〜75d）の内面に形成してもよい。具体的には、第１側壁（75a）、第２側壁（75b）、第３側壁（75c）及び第４側壁（75d）のうち少なくとも１つが、加湿パン（21）の外側に傾斜する傾斜面（72）を有していればよい。

底部（71）の傾斜面（72）の斜度は限定されない。水位の単位変化量あたりの水面の面積の変化を大きくする場合は斜度を比較的小さく設定すればよい。一方、水位の単位変化量あたりの水面の面積の変化を小さくする場合は斜度を比較的大きく設定すればよい。

以上、実施形態及び変形例を説明したが、特許請求の範囲の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。また、以上の実施形態及び変形例は、本開示の対象の機能を損なわない限り、適宜組み合わせたり、置換したりしてもよい。

以上説明したように、本開示は、加湿装置（20）について有用である。

20 加湿部（加湿装置）
21 加湿パン
23 ヒータ（加熱部）
26 温度センサ
28 第２調節弁
29 第１調節弁
71 底部
72 傾斜面
73 凹部
75a 第１側壁（側壁）
75d 第４側壁（側壁）
81 給水口
82 第１排水口（排水口）
89 取付口
104 給水管
105 第１排水管（排水管）
120 水位調節機構

Claims (8)

1. 水（22）が貯留される加湿パン（21）を備え、該加湿パン（21）の水面から水蒸気を空気に供給する加湿装置であって、
   前記加湿パン（21）の水位を第１水位と、該第１水位よりも低い第２水位との間で調節する水位調節機構（120）と、
   前記加湿パン（21）の内部の水を加熱する加熱部（23）とを備え、
   前記加湿パン（21）は、前記水位調節機構（120）により水位が調節されることで、水面の面積が変化するように形成されており、
   前記加熱部（23）は、前記第２水位よりも低い位置に配置されることを特徴とする加湿装置。
2. 請求項１において、
   前記水位調節機構（120）は、
   前記加湿パン（21）の側壁（75a）に開口する排水口（82）に接続される排水管（105）と、
   前記排水管（105）からの排水量を調節する第１調節弁（29）とを備え、
   前記排水口（82）は、前記第２水位より低く且つ前記加熱部（23）よりも高い位置にあることを特徴とする加湿装置。
3. 請求項１又は２において、
   前記加湿パン（21）は、水位に応じて水面の面積を変化させる傾斜面（72）を有し、
   前記傾斜面（72）は、少なくとも前記第１水位から前記第２水位までの間に形成されることを特徴とする加湿装置。
4. 請求項３において、
   前記加湿パン（21）の底部（71）は、前記傾斜面（72）の下端から下方に凹んだ凹部（73）を有し、
   前記加熱部（23）は、前記凹部（73）の内部に配置されることを特徴とする加湿装置。
5. 請求項４において、
   前記加湿パン（21）の水温を検出する温度センサ（26）を備え、
   前記温度センサ（26）は、前記凹部（73）の内部に配置されることを特徴とする加湿装置。
6. 請求項１〜３のいずれか１つにおいて、
   前記水位調節機構（120）は、
   前記加湿パン（21）の側壁（75a）に開口する給水口（81）に接続される給水管（104）と、
   前記給水管（104）からの給水量を調節する第２調節弁（28）とを備え、
   前記給水口（81）は、前記加湿パン（21）の側壁（75a）のうち、前記第２水位より低い位置にあることを特徴とする加湿装置。
7. 請求項４又は５において、
   前記水位調節機構（120）は、
   前記加湿パン（21）の側壁（75a）に開口する給水口（81）に接続される給水管（104）と、
   前記給水管（104）からの給水量を調節する第２調節弁（28）とを備え、
   前記給水口（81）は、前記加湿パン（21）の側壁（75a）のうち、前記凹部（73）に対応する位置に開口していることを特徴とする加湿装置。
8. 請求項１〜７のいずれか１つにおいて、
   前記加湿パン（21）の側壁（75d）には、前記第２水位より低い部分に取付口（89）が形成され、
   前記加熱部（23）は、前記取付口（89）を貫通し側方に延びるヒータであることを特徴とする加湿装置。

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