JP4832488B2

JP4832488B2 - 加湿器

Info

Publication number: JP4832488B2
Application number: JP2008232288A
Authority: JP
Inventors: 拓也古橋; 史朗竹内
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2008-09-10
Filing date: 2008-09-10
Publication date: 2011-12-07
Anticipated expiration: 2028-09-10
Also published as: JP2010065919A

Description

本発明は、加湿空気を室内の所定の箇所に供給できる加湿器に関するものである。

従来の加湿器においては、加湿方法として水槽を加熱することで発生する蒸気を送風し加湿する方法や、超音波により水を微粒子化し、これを放出する方法が知られている。いずれの方法も室内すべての領域を快適に加湿するためには、多くの電力、時間を必要とする。また、室内すべての領域を加湿すると、隣の部屋や室外との温度差により、壁や窓などに結露することが多い。このような問題点を解決するため、加湿空気をスポット的に与えるようにすることにより、加湿する水量を減少させ、消費電力を低減させ、結露も防止させる方法が考えられる。

例えば特許文献１記載の従来の加湿器は、加湿空気が第一のノズルから放出されるようにするとともに第一のノズルの外周に同軸的に第二のノズルを設定することで、吹き出した加湿空気を同軸的に取り囲み加湿空気の拡散を抑制し、対象物までスポット的に加湿する加湿器が提案されている（特許文献１参照）。

特開平４−１５１３２５号公報（第４頁左上欄、図１、図２）

従来の加湿器は、気流により加湿空気の拡散を抑制し、対象物までスポット的に加湿する。しかし、気流による加湿空気の拡散抑制には限界があり、１ｍ以上先では、空気を届けることは可能であるが、加湿された水分はその間で気化、拡散してしまい、対象物までスポット的に加湿することは困難である。また、遠方まで届けるための気流を発生するためには、大風量の送風ファンが必要となり、装置の大型化、騒音の発生という問題が発生する。

本発明は、前記問題に鑑み、使用者が遠方にいても、装置の大型化を伴うことなく使用者の周りの空間を局所的に加湿する加湿器を提供することを目的とする。

本発明に係る加湿器は吸気口を有する本体と、この本体内に設けられた水タンクと、この水タンクからの水を受ける水受部と、この水受部の給水口を介して前記水受部から供給された水を加熱する蒸発皿と、この蒸発皿内から加熱によって発生する水蒸気を案内する蒸気案内筒と、前記本体の吸気口から空気を取り込む送風ファンと、この送風ファンから送られる空気を案内する空気案内筒と、前記蒸気案内筒内を通過する水蒸気の粒子径を拡大する超音波を放射する超音波素子と、粒子径が拡大された水蒸気を含む前記蒸気案内筒からの水蒸気と前記空気案内筒からの空気とを混合させ外部に放出する吹出口と、を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、使用者が遠方にいても、加湿器の大型化を伴うことなく使用者の周りの空間を局所的に加湿することができる。

実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１における加湿器の縦断面図であり、図２は超音波素子の拡大図である。
加湿器は、合成樹脂で成形され側面に吸気口１０を設けた本体１内に、水タンク２が設けられ、水タンク２に落水口４とこの落水口４を開閉する止水弁３０を有するタンクキャップ３が取り付けられている。また、水タンク２内から落水口４を通って供給され、タンクキャップ３により一定水位に保持される水を受ける水受部５が設けられている。水受部５の下部には、逆止弁機構１６が設けられている。逆止弁機構１６は、上部に広口部を有し、側面の導入口、下部に狭口部が設けられた断面略漏斗状の保持体である球体保持体１８と、ステンレスで形成された球体１７から構成されている。また、水受部５の逆止弁機構１６の給水口２７に、ホース１９を介して接続され、水受部５から供給された水を加熱体８の加熱により水蒸気を発生させる蒸発皿６ａが設けられ、蒸発皿６ａの上方には水蒸気を上方に案内する蒸気案内筒９ａが設けられている。また、蒸気案内筒９ａの下には、蒸発皿６ａの湯量を減らすための耐熱水性樹脂で成形された円錐台形状の湯量低減部材７が設けられており、結果として蒸発皿６ａ内に湯量低減部材７が介在することになる。また、湯量低減部材７の外周には、湯量低減部材７の形状に倣った形状の蒸発残渣吸着体１３が配設されている。蒸気案内筒９ａの上部には、吸気口１０から送風ファン１１により取り込まれ、送出された空気を案内する空気案内筒１２が設けられ、また、蒸気案内筒９ａから送られてきた蒸気と空気案内筒１２より送られる送風を混合させ、蒸気を外部に放出する本体から突出したノズル状の吹出口１５が設けられている。蒸気案内筒９ａの側面には、超音波素子１４が設置され、吹出口１５の近傍に人体の位置を検知するセンサ２０が設置される。

超音波素子１４は、超音波を発生する素子部２４、所定の角度で曲げられた管であり素子部２４から発生した超音波を振動板に伝える曲がり部２３、ホーン２２、蒸気案内筒９ａ内の空間に超音波を伝搬する振動板２１からなるホーン型振動子となっている。本実施の形態１では、曲がり部２３の曲がり角度を９０度と、振動板に対して平行に設定した。こうすることにより、設置スペースを縮小できる。本実施の形態１では、曲がり部２３の曲がり角度を９０度としたが、加湿器の設置スペースに応じて、角度を変えることが可能である。振動板２１は、蒸気案内筒９ａに平面を向けることで、空間に超音波を伝搬する。その面積により超音波空間の容積が決定するため、大きいほうが良いが、加湿器の蒸気案内筒９ａの容積に応じて、大きさは決定される。振動板２１は金属が望ましいが、平面をもった樹脂でも良い。また、本実施の形態１では、超音波素子１４は、ホーン型振動子を採用したが、スピーカでも良い。

次に、上記の構成からなる実施の形態１の動作について説明する。
水タンク２を本体１にセットすると、水タンク２内の水はタンクキャップ３に備えられている落水口４を通って水受部５に供給されタンクキャップ３により一定水位に保持される。水受部５の下部の逆止弁機構１６は、通常運転時には、球体１７の自重により逆止弁１８が開かれ、水受部５の水はホース１９を通って蒸発皿６ａへ水が供給される。

蒸発皿６ａ内の水位は水受部５の水位と同水位で、蒸発皿６ａの底面より５０〜６０ｍｍの高さに保持される。そして、蒸発皿６ａ内には湯量低減部材７があるため、蒸発皿６ａ内の湯量は湯量低減部材７がない場合に比べ絶対量を減らすことができる。また、蒸発皿６ａ内の水を蒸発させることにより発生する蒸発残渣は湯量低減部材７の外周に設けられた蒸発残渣吸着体１３に吸着される。

蒸発皿６ａ内の水が加熱体８により加熱されて発生した水蒸気は、蒸気案内筒９ａにより上方に案内される。このとき、蒸気案内筒９ａ内の水蒸気は、発生直後は、粒径０．３〜１μｍとなっている。蒸気案内筒９ａ内には、超音波素子１４から発生する超音波により、超音波空間が生成されており、その超音波空間を水蒸気が通過するとき、水蒸気は凝集し、粒径１〜３μｍに拡大される。一方、吸気口１０からの空気が送風ファン１１により蒸気案内筒９ａの上部の空気案内筒１２に案内されている。そして、空気案内筒１２に案内された空気と、蒸気案内筒９ａにより上方に案内されさらに超音波により拡大されて大粒子化した水蒸気とが混合され、吹出口１５から外部に放出される。

この吹出口１５は方向を変えられるように構成されており、吹出口１５の上部には、人体の位置を検知するセンサ２０が設置されている。このセンサ２０の出力により、図示しない制御手段が人体位置を検知すると、吹出口１５の方向、送風ファン１１の回転数を変化させる。センサ２０は、赤外線センサ等となっており、人体までの距離、位置を感知する。人体の位置を検知することで、その方向に吹出口１５を向ける。また、人体までの距離を感知することで、送風ファン１１の回転数を変化させる。例えば、人体までの距離が近い場合は、送風ファン１１の回転数は少なくし、人体までの距離が遠い場合は、送風ファン１１の回転数を多くする。さらに、室内全体を加湿する場合は、吹出口１５の方向を定期的に変化させ、送風ファン１１の回転数も定期的に変化させることで、室内全体を均一に加湿することが可能となる。

図３は本発明の実施の形態１における超音波空間での凝集の概要を示す図であり、図４は加熱蒸気の粒子径別の個数変化である。図３に示すように、蒸気案内筒９ａ内では、超音波素子１４から発生する超音波により、超音波空間が生成されている。超音波空間とは、超音波素子から発生する疎密波の存在する空間を示す。その空間に存在する粒子は、疎の空間から密の空間に移動し、密の空間で小さい粒子同士が集まり、凝集して、粗大化する。蒸気案内筒９ａ内では、粒径０．３〜１μｍの水蒸気が、粗大化し、粒径１〜３μｍに拡大される。このとき使用する超音波は、２０ｋＨｚ以上の周波数、１４０Ｐａ以上の音圧が必要である。図４は、超音波空間での加熱蒸気の粒子径別の個数変化を示す。超音波をかけることで、粒径１〜３μｍの粒子が増加することがわかる。加熱蒸気は、粒子径が小さい場合、すぐに気化してしまい、吹出口１５近傍のみの加湿となる。従って、遠方は加湿できない。粒子径が大きい場合、気化するまで時間がかかるため、遠方まで水蒸気を搬送して加湿することが可能となる。

以上より、本発明は、蒸気案内筒９ａ内で超音波素子１４から発生する超音波により、加熱蒸気の粒子を粗大化することで、送風ファン１１の風に蒸気を乗せて遠方まで加湿することが可能となる。また、吹出口１５をノズル状にしたことで、遠方まで蒸気を吹出すことが可能となる。また、超音波素子１４は、振動板に対して平行に設置され、曲がり部を介して接続されたホーン型振動子、スピーカを使用することで、省スペースで蒸気案内筒９ａ内に超音波空間を形成可能となる。さらに、人体の位置を検知するセンサにより、人体の位置を検知し、吹出口の方向、ファン回転数を変化させることで、人体の存在位置のみを加湿することが可能となり、加湿する水量を減少させ、消費電力を低減させ、結露も防止させることが可能となる。本発明により、吹出口の方向、ファン回転数を変化させ、室内全体を均一に加湿することも可能となり、この場合も加湿する水量を減少させ、消費電力を低減させ、結露も防止させることが可能となる。

図５は本発明の実施の形態１の制御に関する構成を示すブロック図である。図５に示すように制御ブロックは、吹出口１５と吹出口駆動手段１５１、送風ファン１１と送風ファン駆動手段１１１、センサ２０、およびこれらと接続された制御手段４０を備えている。
吹出口駆動手段１５１は、制御手段４０の制御の下に吹出口１５の方向を回転駆動するもので、モータおよびギヤやシャフトなどの伝達機構から構成されている。また、送風ファン駆動手段１１１は、制御手段４０の制御の下に送風ファン１１の回転数を駆動するもので、ステッピングモータやプーリなどの伝達手段から構成されている。

図６は本発明の実施の形態１における制御手段の動作を示すフローチャートである。
次に、実施の形態１における制御手段の動作を図１、図５及び図６を用いて説明する。
加湿器の図示しない電源スイッチがユーザによって投入されると、加湿器の制御手段４０は起動され、人体の位置を検知するセンサ２０から検知情報を取得し（ステップＳ６１）、取得したセンサ検知情報に基づいて人の位置を推定し、吹出口１５の方向を人の存在する位置の方向へ向けるように決定する。また、人の存在する位置までの距離を演算し、算出結果に基づいて、送風ファンの強さ即ち、回転数を決定する（ステップＳ６２）。次に、制御手段４０は、吹出口１５を決定した方向まで移動させるように吹出口駆動手段１５１を制御する。同時に、制御手段４０は、送風ファン１１を決定した回転数方向まで上昇させるように送風ファン駆動手段１１１を制御する（ステップＳ６３、Ｓ６４）。そして、吹出口１５の方向が決定した方向に到達し、且つ送風ファン１１の回転数が決定した回転数に到達したら、
制御手段４０は、吹出口駆動手段１５１を制御して吹出口１５を停止させ、送風ファン駆動手段１１１を制御して送風ファン１１を停止させる（ステップＳ６５）。そして再びステップＳ６１へ戻り、センサからの情報の取得以降の動作を繰り返す。

実施の形態２．
図２〜図６はこの実施の形態２でも用いられ、実施の形態１と同様であるため説明を省略する。
図７は本発明の実施の形態２における加湿器の縦断面図である。図７において、図１と同符号は同一または相当部分である。異なる部分は、蒸発皿６ａの代わりにトレイ６ｂが設けられており、その底に超音波素子３１が設けられ、上記案内筒９ａの代わりに水滴案内筒９ｂが設けられていることである。なお、超音波素子３１はトレイ水霧化手段を構成する。
加湿器は、合成樹脂で成形され側面に吸気口１０を設けた本体１内に、水タンク２が設けられ、水タンク２に落水口４とこの落水口４を開閉する止水弁３０を有するタンクキャップ３が取り付けられている。また、水タンク２内から落水口４を通って供給され、タンクキャップ３により一定水位に保持される水を受ける水受部５が設けられている。水受部５の下部には、逆止弁機構１６が設けられている。逆止弁機構１６は、上部に広口部を有し、側面の導入口、下部に狭口部が設けられた断面略漏斗状の保持体である球体保持体１８と、ステンレスで形成された球体１７から構成されている。また、水受部５の逆止弁機構１６の給水口２７に、ホース１９を介して接続され、水受部５から供給された水を超音波素子３１により霧化させるトレイ６ｂが設けられ、トレイ６ｂの上方には霧化した水滴を上方に案内する水滴案内筒９ｂが設けられている。また、水滴案内筒９ｂの下には、トレイ６ｂの水量を減らすための円錐台形状の水量低減部材７が設けられており、結果としてトレイ６ｂ内に水量低減部材７が介在することになる。また、水量低減部材７の外周には、水量低減部材７の形状に倣った形状の残渣吸着体１３が配設されている。水滴案内筒９ｂの上部には、吸気口１０から送風ファン１１により取り込まれ、送出された空気を案内する空気案内筒１２が設けられ、また、水滴案内筒９ｂから送られてきた水滴と空気案内筒１２より送られる送風を混合させ、水滴を外部に放出する本体から突出したノズル状の吹出口１５が設けられている。水滴案内筒９ｂの側面には、超音波素子１４が設置され、吹出口１５の近傍に人体の位置を検知するセンサ２０が設置される。超音波素子１４は、実施の形態１と同じ形状である。

次に、上記の構成からなる実施の形態２の動作について説明する。
水タンク２を本体１にセットすると、水タンク２内の水はタンクキャップ３に備えられている落水口４を通って水受部５に供給されタンクキャップ３により一定水位に保持される。水受部５の下部の逆止弁機構１６は、通常運転時には、球体１７の自重により逆止弁１８が開かれ、水受部５の水はホース１９を通ってトレイ６ｂへ水が供給される。

トレイ６ｂ内の水位は水受部５の水位と同水位で、トレイ６ｂの底面より５０〜６０ｍｍの高さに保持される。そして、トレイ６ｂ内には水量低減部材７があるため、トレイ６ｂ内の水量は水量低減部材７がない場合に比べ絶対量を減らすことができる。また、トレイ６ｂ内の水を霧化させることにより発生する残渣は湯量低減部材７の外周に設けられた残渣吸着体１３に吸着される。

トレイ６ｂ内の水が超音波素子３１により霧化されて発生した水滴は、水滴案内筒９ｂにより上方に案内される。このとき、水滴案内筒９ｂ内の水滴は、発生直後は、粒径０．３〜１μｍとなっている。水滴案内筒９ｂ内には、超音波素子１４から発生する超音波により、超音波空間が生成されており、その超音波空間を水滴が通過するとき、水滴は凝集し、粒径１〜３μｍに拡大される。一方、吸気口１０からの空気が送風ファン１１により水滴案内筒９ｂの上部の空気案内筒１２に案内されている。そして、空気案内筒１２に案内された空気と、蒸気案内筒９ｂにより上方に案内されさらに超音波により拡大されて大粒子化した水蒸気とが混合され、吹出口１５から外部に放出される。

吹出口１５の上部には、人体の位置を検知するセンサ２０が設置されている。このセンサ２０の出力により、図示しない制御手段が人体の位置を検知すると、吹出口１５の方向、送風ファン１１の回転数を変化させる。センサ２０は、赤外線センサ等となっており、人体までの距離、位置を感知する。人体の位置を検知することで、その方向に吹出口１５を向ける。また、人体までの距離を感知することで、送風ファン１１の回転数を変化させる。例えば、人体までの距離が近い場合は、送風ファン１１の回転数は少なくし、人体までの距離が遠い場合は、送風ファン１１の回転数を多くする。さらに、室内全体を加湿する場合は、吹出口１５の方向を定期的に変化させ、送風ファン１１の回転数も定期的に変化させることで、室内全体を均一に加湿することが可能となる。

以上より、本発明は、水滴案内筒９ｂ内で超音波素子１４から発生する超音波により、水滴の粒子を粗大化することで、送風ファン１１の風に水滴を乗せて遠方まで加湿することが可能となる。また、吹出口１５をノズル状にしたことで、遠方まで水滴を吹出すことが可能となる。また、超音波素子１４は、振動板に対して平行に設置され、曲がり部を介して接続されたホーン型振動子、スピーカを使用することで、省スペースで水滴案内筒９ｂ内に超音波空間を形成可能となる。さらに、人体の位置を検知するセンサにより、人体の位置を検知し、吹出口の方向、ファン回転数を変化させることで、人体の存在位置のみを加湿することが可能となり、加湿する水量を減少させ、消費電力を低減させ、結露も防止させることが可能となる。本発明により、吹出口の方向、ファン回転数を変化させ、室内全体を均一に加湿することも可能となり、この場合も加湿する水量を減少させ、消費電力を低減させ、結露も防止させることが可能となる。

本発明の実施の形態１における加湿器の縦断面図である。本発明の実施の形態１における超音波素子の拡大図である。本発明の実施の形態１における超音波空間での凝集の概要を示す図である。本発明の実施の形態１における加熱蒸気の粒子径別の個数変化である。本発明の実施の形態１、２の制御に関する構成を示すブロック図である。本発明の実施の形態１における制御手段の動作を示すフローチャートである。本発明の実施の形態２における加湿器の縦断面図である。

符号の説明

１本体、２水タンク、３タンクキャップ、４落水口、５水受部、６ａ蒸発皿、６ｂトレイ、７湯量低減部材（水量低減部材）、８加熱体、９ａ蒸気案内筒、９ｂ水滴案内筒、１０吸気口、１１送風ファン、１２空気案内筒、１３蒸発残渣吸着体（残渣吸着体）、１４超音波素子、１５吹出口、１６逆止弁機構、１７球体、１８球体保持体、１９ホース、２０センサ、２１振動板、２２ホーン、２３曲がり部、２４素子部、２７給水口、３０止水弁、３１超音波素子、４０制御手段、１１１送風ファン駆動手段、１５１吹出口駆動手段。

Claims

吸気口を有する本体と、
この本体内に設けられた水タンクと、
この水タンクからの水を受ける水受部と、
この水受部の給水口を介して前記水受部から供給された水を加熱する蒸発皿と、
この蒸発皿内から加熱によって発生する水蒸気を案内する蒸気案内筒と、
前記本体の吸気口から空気を取り込む送風ファンと、
この送風ファンから送られる空気を案内する空気案内筒と、
前記蒸気案内筒内を通過する水蒸気の粒子径を拡大する超音波を放射する超音波素子と、
粒子径が拡大された水蒸気を含む前記蒸気案内筒からの水蒸気と前記空気案内筒からの空気とを混合させ外部に放出する吹出口と、
を備えたことを特徴とする加湿器。
吸気口を有する本体と、
この本体内に設けられた水タンクと、
この水タンクからの水を受ける水受部と、
この水受部の給水口を介して前記水受部から供給された水を貯めるトレイと、
このトレイ内の水を超音波により霧化させるトレイ水霧化手段と、
このトレイ内から前記トレイ水霧化手段により霧化された水滴を案内する水滴案内筒と、
前記本体の吸気口から空気を取り込む送風ファンと、
この送風ファンから送られる空気を案内する空気案内筒と、
前記水滴案内筒内を通過する水滴の粒子径を拡大する超音波を放射する超音波素子と、
粒子径が拡大された水滴を含む前記水滴案内筒からの水滴と前記空気案内筒からの空気を混合させ外部に放出する吹出口と、
を備えたことを特徴とする加湿器。
前記吹出口の形状は、前記本体から所定の方向に突出したノズル状であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の加湿器。
前記超音波素子は、超音波を発生する素子部と、前記蒸気案内筒の壁面に設けられ前記素子部からの超音波を前記蒸気案内筒内の空間に伝搬する振動板と、を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の加湿器。
前記素子部は、前記振動板に対して平行に設置され、所定の角度で曲げられた管である曲がり部を介して前記振動板に接続されることを特徴とする請求項４に記載の加湿器。
前記超音波素子はホーン型振動子であることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の加湿器。
前記超音波素子はスピーカであることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の加湿器。
前記吹出口は方向可変であり、
人体の位置を検知するセンサと、
制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記センサの出力に基づいて前記吹出口の方向と、前記送風ファンの回転数の少なくとも一方を変化させることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の加湿器。
前記センサは赤外線センサであることを特徴とする請求項８に記載の加湿器。
前記吹出口は方向可変であり、
室内全体を均一に加湿するように前記吹出口の方向、前記送風ファンの回転数を所定のルールに基づいて変化させる制御手段を備えたことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の加湿器。