JP4774860B2

JP4774860B2 - 加湿装置

Info

Publication number: JP4774860B2
Application number: JP2005237171A
Authority: JP
Inventors: 純稲垣; 美緒織部
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2005-08-18
Filing date: 2005-08-18
Publication date: 2011-09-14
Anticipated expiration: 2025-08-18
Also published as: JP2007051826A

Description

本発明は、水を微粒子化して空気を加湿する加湿装置において、水や空気に含まれる微生物に対する殺菌効果を持ち、より省エネルギーで加湿性能を発揮できる加湿装置に関するものである。また、清掃が容易な加湿装置に関するものである。

従来、超音波を用いた加湿装置においては、水槽で繁殖した細菌や真菌などの微生物が、加湿空気とともに噴出してしまうという課題を解決するために、本体内に殺菌灯を組み込み、水粒子に殺菌灯を照射するなどの方法が取られてきた。たとえば、従来の加湿装置では、図３に示すように超音波振動子１０１により微粒子化された水１０２に殺菌灯１０３の光を照射し、水粒子１０２中の細菌や真菌を死滅させる方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、ノズルから発生させた水を効率的に加熱するために、水に赤外線を照射して加熱蒸発させて加湿するなどの方法が取られてきた。たとえば、従来の加湿装置では、図４に示すように水配管２０２と循環ポンプ２０３の作用によって水噴出ノズル２０１から発生した水膜２０７に赤外線ランプ２０６から赤外線を照射して水を加熱する方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。

また、別の方法としてハロゲンランプで水中に設置した加熱媒体を加熱して水を蒸発させる方法がとられてきた。たとえば、従来の加湿機では、図５に示すように石英ガラスで形成した蒸発皿３０１で形成した水蒸気発生貯水槽３０２の内部に光吸収体３０３を設置し、ハロゲンランプ３０４で光吸収体３０３を加熱する構造となっており、水位３０５よりも下に設置された光吸収体３０３が加熱されることによって周囲の水を蒸発させ、蒸気フード３０６より排出される方法が知られている（例えば特許文献３参照）。
実開昭６１−７６２３０号公報特開昭５６−８２３３０号公報特開平１０−２８１５０５号公報

しかしながら、微生物の噴出に対する解決手段として取られてきた殺菌灯を組み込む方法では、加湿装置を構成するプラスチック材料が紫外線によって劣化するのを防ぎ、さらに紫外線が加湿装置の外部に漏れないように安全対策を施す必要があり、装置が複雑になるという課題があった。

また、ノズルから発生させた水膜を効率的に加熱するために、水に赤外線を照射して加熱蒸発させて加湿する方法では、水が水膜になっているので空気と水の接触面積が大きく加熱効率が良いという効果が得られるものの、水膜を加熱蒸発させるために多量のエネルギーが必要となり、より省エネルギーで加湿する方法が求められていた。また、赤外線ヒーターの設置位置についてはなんら記載がなく、赤外線ヒーターをノズルに近づけた場合にはヒーターに直接水のスケール分が付着し、赤外線の放射効率が低下するという課題があった。このとき、スケール分を除去するための清掃は必ずしも容易ではない。さらにこの場合には水が直接ヒーターにかかる恐れがあるため、通電部分に対して防水対策を施す必要があり装置が複雑になり、信頼性の確保が困難であった。逆に赤外線ヒーターをノズルから遠ざけた場合には、赤外線強度が距離の２乗に比例して減衰するという性質から著しく加熱効率が低下するという課題があった。

また、ハロゲンランプで水中に設置した加熱媒体を加熱して水を蒸発させる方法では、加熱媒体を水中に保つために蒸発皿にある程度の水量を常に確保しておく必要があり、特に加熱初期において蒸発皿内の水が十分に温まらないと蒸発がおこらず加湿できないため、加湿の立ち上がりが遅いという課題があった。

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、水や空気に含まれる微生物に対する殺菌効果を持ち、加湿の立ち上がりが早く、より省エネルギーで加湿性能を発揮できる加湿装置を得ることを目的とする。また、清掃が容易な加湿装置を提供することを目的とする。

本発明の加湿装置は、上記目的を達成するために、請求項１記載のとおり、通風路を有する本体と、通風路に空気を流す送風手段と、水供給手段と、水を微粒子化する手段と、赤外線発生手段とを有する加湿装置において、前記通風路の少なくとも一部が赤外線透過物質からなり、前記赤外線発生手段は前記水を微粒子化する手段の前段に位置し、前記赤外線発生手段が前記送風手段により前記本体内に送り込まれた空気を前記赤外線発生手段の周囲を通過させて温めるとともに、赤外線透過物質を介して前記水を微粒子化する手段によって発生する水粒子を加熱し、微生物を滅するのに充分な熱量を与えることを特徴とするものである。

また、本発明の加湿装置は、水を微粒子化する手段によって発生する水粒子の径が１μｍ〜６０μｍであることを特徴とするものである。

また、本発明の加湿装置は、赤外線発生手段がハロゲンヒーターまたはカーボンヒーターであることを特徴とするものである。

また、本発明の加湿装置は、赤外線透過物質がガラスであることを特徴とするものである。

また、本発明の加湿装置は、赤外線透過物質が曲面を持ったレンズであることを特徴とするものである。

また、本発明の加湿装置は、赤外線発生手段の周辺に赤外線を反射する反射板を設けたことを特徴とするものである。

また、本発明の加湿装置は、赤外線を反射する反射板が金属であることを特徴とするものである。

また、本発明の加湿装置は、通風路の赤外線が照射される部分に赤外線反射作用をもたせたことを特徴とするものである。

また、本発明の加湿装置は、通風路を耐熱性の材料で構成したことを特徴とするものである。

また、本発明の加湿装置は、通風路に空気を流す送風手段が、赤外線発生手段より前段に配置され、空気を赤外線発生手段で加熱することを特徴とするものである。

また、本発明の加湿装置は、赤外線発生手段が水を微粒子化する手段よりも前段に配置され、前記赤外線発生手段によって暖められた空気を、水を微粒子化する手段に供給することを特徴とするものである。

また、本発明の加湿装置は、水を微粒子化する手段の後段にフィルタを備えたことを特徴とするものである。

また、本発明の加湿装置は、赤外線発生手段を間欠的に作動させることを特徴とするものである。

また、本発明の加湿装置は、赤外線発生手段を停止させた後に送風手段を停止することを特徴とするものである。

本発明によれば、水や空気に含まれる微生物に対する殺菌効果を持ち、加湿の立ち上がりが早く、より省エネルギーで加湿性能を発揮できる加湿装置を提供することができる。また、ヒーターの清掃が容易な加湿装置を提供することができる。

本発明の請求項１記載の加湿装置は、通風路を有する本体と、通風路に空気を流す送風手段と、水供給手段と、水を微粒子化する手段と、赤外線発生手段とを有する加湿装置において、前記通風路の少なくとも一部が赤外線透過物質からなり、前記赤外線発生手段は前記水を微粒子化する手段の前段に位置し、前記赤外線発生手段が前記送風手段により前記本体内に送り込まれた空気を前記赤外線発生手段の周囲を通過させて温めるとともに、赤外線透過物質を介して前記水を微粒子化する手段によって発生する水粒子を加熱し、微生物を滅するのに充分な熱量を与えることを特徴とするものである。水供給手段と水を微粒子化する手段によって微粒子化された水が発生し、送風手段によって加湿器から放出されて室内空気が加湿される。このとき、赤外線発生手段が水粒子を加熱することにより、水とその周囲の空気の温度が上昇し、気化が促進されて効率的に加湿できるという作用を有している。水の光吸収波長は１〜１０μｍ程度であることが知られている。これは赤外線領域にあたり、赤外線を利用して水を直接加熱することによりシーズヒーターなどの空気加熱ヒーターに比べて効率よく加熱が行われる。また、加熱によって水粒子の蒸発を促進して大きな水粒子をより小さな水粒子に変換することができるため、大きな粒子の落下による加湿装置周辺の水濡れを生じることなく室内を加湿することができるという作用を有する。また、特許文献３に記載の従来の加湿機のように蒸発皿の水全体を加熱蒸発させる方式ではなく、微粒子化した少量の水を加熱しているので、加熱に必要なエネルギーが少なく、かつ素早く温度上昇させることができるという作用を得ることができ、初期の加湿の立ち上がりが早い加湿装置を得ることができる。

これらの加熱は赤外線透過物質を介して行われるため、赤外線発生手段に直接水が触れることがなく、赤外線発生手段に防水対策を施す必要がなく、低コストの構造にすることができるという作用を有している。また、水が気化する際に、カルシウムやマグネシウムなどの蒸発残留物が加湿装置の通風路内に堆積していくが、加熱が赤外線によって行われ、かつ赤外線透過物質を介しているため、赤外線発生手段に直接蒸発残留物が付着する恐れがなく、信頼性に優れた加湿装置を得ることができる。赤外線発生手段は通電するために本体とリード線で接続させて一体化しているが、赤外線透過物質は本体と一体化している必要はないため、蒸発残留物が付着した際には脱着して洗浄することも可能である。さらに、汚染がひどい場合に赤外線透過物質を交換するだけで、本体を修理することなく容易に清浄な状態に回復することができる。

送風手段は、通風路内に空気を吸い込み、排出できるものであれば特に限定されるものではなく、シロッコ、ターボ、クロスフローなどの送風ファンや減圧ポンプ、放電によるイオン風などが利用できる。

また、水を微粒子化する手段によって発生する水粒子の径が１μｍ〜６０μｍであることを特徴とするものであり、空気と水粒子の接触面積が大きく加熱効率が良いため、水粒子の温度上昇が早いという作用を有する。水を微粒子化する手段としては、超音波振動子や微細なノズルから水を噴出する方法、回転するファンに水滴をぶつけて破砕する方法、静電霧化などの方法が挙げられ、水の径を１〜６０μｍ程度の微粒子にできれば特に限定するものではない。赤外線は、水の表層から数１０μｍの領域までに吸収され熱に変換されると考えられるので、６０μｍ以上の水粒子では温度上昇に時間がかかり好ましくない。なお、主成分以外に少量の１μｍ以下の微粒子が混在していても何ら問題はない。

また、赤外線発生手段がハロゲンヒーターまたはカーボンヒーターであることを特徴とするものである。遠赤外線放出材料を用いたセラミックヒーターなどに比べて温度の立ち上がりがよく、より短時間で高温を得ることができるという作用を有する。さらにＯＦＦにした際の温度低下も早いため、ＯＮ／ＯＦＦによる微妙な温度制御を行うことができ、すなわちレスポンスが早いという作用を有する。

また、赤外線透過物質がガラスであることを特徴とするものである。ガラスは赤外線の透過率が高く、例えば石英ガラスでは赤外線発生手段からでた放射光の９５％を透過させ、水微粒子を加熱することができる。このときガラス自体も輻射熱等の影響で温度が上がるため、十分な耐熱性をもったものが望ましい。温度が上昇したガラスは、上記の赤外線熱源の水粒子加熱効果に加えて、ガラスと空気の熱交換による空気温度上昇効果によって、水粒子の加熱を促進することができるという作用を有する。また、ガラスは硬度が高く表面が平滑であるため、付着した蒸発残留物の清掃が容易であるという作用を得ることができる。ガラスの厚みは薄いほど良いが、強度や製造の容易さなど加湿装置の使用条件にあわせた範囲で自由に選択することができる。

また、赤外線透過物質が曲面を持ったレンズであることを特徴とするものである。赤外線発生手段は、例えばヒーターの場合には棒状であることが一般的であり、必ずしも加湿装置の通風路の大きさと一致しているわけではない。赤外線透過物質をレンズとすることにより、通風路より大きなヒーターを利用した場合にも放射光を集光することができ、通風路内の水粒子に焦点をあてて加熱することができる。また、通風路内の水粒子の分布が一定でない場合には、水粒子の密度の濃い場所を狙って赤外線を集光し、効率的に加熱することができるという作用を有する。

また、赤外線発生手段の周囲に赤外線を反射する反射板を設けたことを特徴とするものであり、反射板によって赤外線を反射させて水粒子に集中的に赤外線を照射することができるという作用を有する。また、反射板で赤外線を反射させることにより、水粒子以外の部分を不必要に加熱することがないため、より信頼性の高い加湿装置を得ることができるという作用を有する。また、反射板自身が加熱され、周囲の空気と熱交換を行い空気の温度を上げることができるという作用を有する。

反射板の材質としては、ガラス製の鏡面、アルミニウム、鉄、ステンレスおよびその合金、チタン、銅、ニッケルなどが挙げられ、ガラスを用いた場合には硬度が高く傷が付きにくいという作用と、酸やアルカリなどの腐食に対する強度が強いという作用を得ることができる。金属を用いた場合には、熱伝導性がよく熱容量が少ないため温度が上がりやすいという作用を得ることができる。また金属の場合は延性・展性があるため加工の自由度がよいという作用を得ることができる。

また、通風路の赤外線が照射される部分に赤外線反射作用をもたせたことを特徴とするものであり、赤外線を乱反射させて水粒子の加熱を促進することができる。赤外線反射手段としては、ガラス製の鏡面、アルミニウム、鉄、ステンレスおよびその合金、チタン、銅、ニッケルなどが挙げられる。

また、通風路を耐熱性の材料で構成したことを特徴とするものであり、赤外線によって通風路が加熱され、周囲の空気と熱交換を行い空気の温度を上げることができるという作用を有する。耐熱性の材料としては、アルミニウム、鉄、ステンレスおよびその合金、チタン、銅、ニッケルなどの金属類や耐熱性の樹脂などが挙げられる。樹脂の表面にシリコーンやフッ素などの耐熱性樹脂を被覆したものを用いてもよい。金属の材料を用いた場合には、熱伝導性がよく熱容量が少ないため温度が上がりやすいという作用を得ることができる。また金属の場合は延性・展性があるため加工の自由度がよいという作用を得ることができる。

なお、耐熱性とは少なくとも通風路内の空気温度よりも高く、周囲の空気と熱交換を行い空気の温度を上げることができる範囲のことであり、本体の変形や機能障害が起こらない範囲で設定することができる。

また、通風路に空気を流す送風手段が、赤外線発生手段より前段に配置され、空気を赤外線発生手段で加熱することを特徴とするものであり、このような構成にすることによって、送風手段を耐熱構造にする必要がなく、赤外線発生手段より後段のみを耐熱構造とすれば良いので、より安価で信頼性の高い加湿装置を得ることができる。

また、赤外線発生手段が水を微粒子化する手段よりも前段に配置され、前記赤外線発生手段によって暖められた空気を、水を微粒子化する手段に供給することを特徴とするものである。空気は温度が高いほど多量の水を含むことができる。水を微粒子化する手段に温風を供給することにより、室温の空気を供給する場合よりも多くの水を気化させることができる。また、７０℃以上の温風をあてた場合には、水粒子の気化を促進する効果に加えて、空気や水に含まれている細菌や真菌等の活動を抑制し、制菌・殺菌作用を得ることができる。

また、水を微粒子化する手段の後段にフィルタを備えたことを特徴とするものであり、水を微粒子化した手段から発生する水粒子が加熱されて蒸発した後に生じる、水粒子と分離された菌や無機イオンをろ過捕集して、下流側に清潔な加湿空気を供給できるという作用を有する。

また、赤外線発生手段を間欠的に加熱することを特徴としたものであり、室内が乾燥している場合には空気を連続的に加熱して水を微粒子化する手段からの気化を促進しすばやく加湿を行い、湿度が定常状態になったあとは、間欠運転を行うことにより、経済的に加湿装置を運転することができる。また、水や空気に細菌や真菌が含まれることが予想されるときには、一時的に７０℃以上の温風を発生させて、空気や水に含まれている細菌や真菌等の活動を抑制し、制菌・殺菌作用を得ることができる。

また、赤外線発生手段を停止させた後に送風手段を停止することを特徴とするものであり、赤外線発生手段が必要以上に温度上昇しないため、前記赤外線発生手段および周囲の機器の損傷を防止でき、より信頼性の高い加湿装置を得ることができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。本発明は、以下の記載に何ら限定して解釈されるものではない。

（実施の形態１）
図１に示すように、水供給手段としての貯水タンク１１から供給された水は、１．６ＭＨｚの周波数で発振する超音波振動子１２によって微粒子化される。このとき、発生する水粒子１３の平均粒子径は約４μｍである。赤外線発生手段としてのハロゲンランプ１４から放射された赤外線は赤外線透過物質である石英ガラス１５を通って高温域１６を形成する。本体に設けられた送風手段としてのファン１７は本体内に風を送り込み、ハロゲンランプ１４の周囲を通過して温められた後、水粒子１３とともに高温域１６を通過し、赤外線の作用によってさらに加熱される。ハロゲンランプ１４は、集光すれば最高で約２０００℃もの高温域を容易に作ることができるが、本発明においては、５０℃〜２００℃程度の温度で充分に効果が得られる。高温域１６は微生物を滅するのに充分な５０℃以上の温度を水粒子１３に与える。水粒子１３は、高温域１６での加熱によって殺菌されるともに、気化が促進され、微細な加湿空気となって加湿装置外部に放出される。

（実施の形態２）
図２に示すように、水供給手段としての貯水タンク１１から供給された水は、１．６ＭＨｚの周波数で発振する超音波振動子１２によって微粒子化される。このとき、発生する水粒子１３の平均粒子径は約４μｍである。赤外線発生手段としてのハロゲンランプ１４から放射された赤外線は赤外線を集中させる石英ガラスからなる凸形状のレンズ１８を通って高温域１６を形成する。ハロゲンランプ１４の周囲には放物面形状をもち、赤外線を反射させるアルミニウム製の反射板１９を設置しており、レンズ１８と反対側に照射された赤外線を反射してレンズ１８に集光している。レンズ１８を通過した赤外線は、集光され、耐熱性かつ赤外線反射作用のあるアルミニウム製の通風路２０に反射して通風路全体に乱反射するように空気と水粒子１３を加熱する。本体に設けられた送風手段としてのファン１７は本体内に風を送り込み、ハロゲンランプ１４および反射板１９の周囲を通過して温められた後、水粒子１３とともに高温域１６を通過し、赤外線の作用によってさらに加熱される。ハロゲンランプ１４は、集光すれば最高で約２０００℃もの高温域を容易に作ることができるが、本発明においては、５０℃〜２００℃程度の温度で充分に効果が得られる。高温域１６は微生物を滅するのに充分な５０℃以上の温度を水粒子１３に与える。水粒子１３は、高温域１６での加熱によって殺菌されるともに、気化が促進され、微細な加湿空気となって加湿装置外部に放出される。このとき、水粒子１３と空気は金網状のフィルタ２１を通過するため、水粒子１３と分離された菌や無機イオンがろ過捕集され、下流側に清潔な加湿空気を供給できる。フィルタ２１の表面には、抗菌作用をもつ銀を含有する耐熱塗料が被覆されているため、このフィルタ２１に衝突した水粒子１３中の雑菌は確実に殺菌され、さらに加湿装置の運転停止時にもフィルタ２１表面には雑菌が繁殖することがない。

室内が乾燥している場合にはハロゲンランプ１４を連続的に加熱して超音波振動子１２からの気化を促進しすばやく加湿を行い、湿度が定常状態になったあとは、間欠運転を行うことにより、経済的に加湿装置を運転することができる。また、加湿量が少量でよい場合には、ファン１７の風量と超音波振動子１２の入力とハロゲンランプ１４の入力をそれぞれ低下させることにより、経済的に加湿装置を運転することができる。

加湿装置を停止する際には、先にハロゲンランプ１４を停止し、超音波振動子１２を停止し、本体内部が十分に冷えた後に送風ファン１７を停止する。これによって局所的な温度上昇による本体樹脂の熱変形を防ぐとともに、通風路に結露した水滴を気化させてカビなどの繁殖を抑え、清潔な状態に保つことができる。

本発明の加湿装置は、水を微粒子化して空気を加湿する加湿装置において、水や空気に含まれる微生物を噴出させず清潔な加湿空気を提供でき、加湿の立ち上がりが早く、より省エネルギーで加湿性能を発揮できるため、サウナなどの理美容機器やネブライザーなどの健康機器としての用途も期待できる。

本発明の本発明の実施の形態１における加湿装置の概略断面図同実施の形態２における加湿装置の概略断面図従来の加湿装置の概略断面図同加湿装置の概略断面図同加湿装置の概略断面図

符号の説明

１１貯水タンク
１２超音波振動子
１３水粒子
１４ハロゲンランプ
１５石英ガラス
１６高温域
１７ファン
１８レンズ
１９反射板
２０通風路
２１フィルタ

Claims

通風路を有する本体と、通風路に空気を流す送風手段と、水供給手段と、水を微粒子化する手段と、赤外線発生手段とを有する加湿装置において、前記通風路の少なくとも一部が赤外線透過物質からなり、前記赤外線発生手段は前記水を微粒子化する手段の前段に位置し、前記赤外線発生手段が前記送風手段により前記本体内に送り込まれた空気を前記赤外線発生手段の周囲を通過させて温めるとともに、赤外線透過物質を介して前記水を微粒子化する手段の後段に高温域を形成するとともに前記水を微粒子化する手段によって発生する水粒子を加熱し、微生物を滅するのに充分な熱量を与えることを特徴とする加湿装置。
水を微粒子化する手段によって発生する水粒子の径が１μｍ〜６０μｍであることを特徴とする請求項１記載の加湿装置。
赤外線発生手段がハロゲンヒーターまたはカーボンヒーターであることを特徴とする請求項１または２に記載の加湿装置。
赤外線透過物質がガラスであることを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載の加湿装置。
赤外線透過物質が曲面を持ったレンズであることを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載の加湿装置。
赤外線発生手段の周辺に赤外線を反射する反射板を設けたことを特徴とする請求項１乃至５いずれかに記載の加湿装置。
赤外線を反射する反射板が金属であることを特徴とする請求項６記載の加湿装置。
通風路の赤外線が照射される部分に赤外線反射作用をもたせたことを特徴とする請求項１乃至７いずれかに記載の加湿装置。
通風路を耐熱性の材料で構成したことを特徴とする請求項１乃至８いずれかに記載の加湿装置。
通風路に空気を流す送風手段が、赤外線発生手段より前段に配置され、空気を赤外線発生手段で加熱することを特徴とする請求項１乃至９いずれかに記載の加湿装置。
赤外線発生手段が水を微粒子化する手段よりも前段に配置され、前記赤外線発生手段によって暖められた空気を、水を微粒子化する手段に供給することを特徴とする請求項１乃至１０いずれかに記載の加湿装置。
水を微粒子化する手段の後段にフィルタを備えたことを特徴とする請求項１乃至１１いずれかに記載の加湿装置。
赤外線発生手段を間欠的に作動させることを特徴とする請求項１乃至１２いずれかに記載の加湿装置。
赤外線発生手段を停止させた後に送風手段を停止することを特徴とする請求項１乃至１３いずれかに記載の加湿装置。