JP6111415B2 - 加湿装置および加湿空気清浄装置 - Google Patents

Description

本発明は、室内の空気を加湿するために使用され、加湿手段としてのフィルタを有する加湿装置および加湿空気清浄装置に関するものである。

従来、この種の加湿装置には、繊維径３〜１５μｍの繊維を２０〜８０質量％含有する吸水性シートを成形してフィルタとしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

以下、その加湿手段としてのフィルタについて図６を参照しながら説明する。図６に示すように、加湿フィルタ１０１は吸水性シートとしての不織布１０２からなり、コルゲート構造を構成単位とし、水が充填された貯水部１０３から自然吸水する。吸水した加湿フィルタ１０１に、乾燥空気を通過させて、加湿空気を得るものである。

特開２００５−１５６００６号公報

このような従来の加湿装置においては、加湿水として通常水道水が使用され、水道水中にはＣａなどのスケール成分が含まれている。そのため、吸水性シート全体に乾燥空気を通過させる構造では、長期間加湿すると吸水性シート全体に水に含まれるスケールが析出することになる。そして析出したスケールによって吸水が妨げられ、吸水速度が低下するため、より長期間にわたって吸水性能を維持することができないという課題があった。

そこで本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、長期間にわたって吸水性能が維持できる加湿装置および加湿空気清浄装置を提供することを目的とする。

そして、この目的を達成するために、本発明は、吸込口と、吹出口を有する本体と、前記吸込口と前記吹出口とを連通する通風経路内に、送風手段と、前記吸込口から吸込んだ空気を加湿する加湿フィルタの一部である通風部を備え、前記加湿フィルタを、前記通風部と、前記通風経路の下方に設けた貯水部内の貯水に浸漬する浸漬部と、前記通風部の一端と前記浸漬部との間に設けた非通風部とで構成し、前記非通風部は、隔壁と押さえ板で囲い形成され、少なくとも一部を前記隔壁に接触させた加湿装置であって、前記隔壁および／または押さえ板と加湿フィルタの接触した表面に毛細管現象を起こさせる隙間を設け、前記加湿フィルタへ給水が前記浸漬部から前記非通風部、前記通風部の一端へと上方へ向けて行なわれることを特徴とするものであり、これにより所期の目的を達成するものである。

本発明によれば、吸込口と、吹出口を有する本体と、前記吸込口と前記吹出口とを連通する通風経路内に、送風手段と、前記吸込口から吸込んだ空気を加湿する加湿フィルタの一部である通風部を備え、前記加湿フィルタを、前記通風部と、前記通風経路の下方に設けた貯水部内の貯水に浸漬する浸漬部と、前記通風部の一端と前記浸漬部との間に設けた非通風部とで構成し、前記非通風部は、隔壁と押さえ板で囲い形成され、少なくとも一部を前記隔壁に接触させた加湿装置であって、前記隔壁および／または押さえ板と加湿フィルタの接触した表面に毛細管現象を起こさせる隙間を設け、前記加湿フィルタへ給水が前記浸漬部から前記非通風部、前記通風部の一端へと上方へ向けて行なわれることを特徴とするものであり、水道水中に含まれるスケール成分が前記通風部に析出し、吸水が阻害されても、前記非通風部ではスケール成分の析出が生じにくいため、吸水が阻害されず、長期間にわたり安定的な水供給と気化を行うことができる。また、非通風部の位置が安定して固定されるとともに、非通風部と隔壁とのわずかな隙間によって生じる毛細管現象を利用して、非通風部の吸水量および吸水速度を向上させ、高い加湿性能を得ることができる。

本発明の実施の形態１の加湿装置を示す概略断面図 本発明の実施の形態１の加湿フィルタを示す概略斜視図 本発明の実施の形態１の加湿フィルタの設置状態を示す概略断面図 本発明の実施の形態２の加湿装置を示す概略断面図 本発明の実施の形態３の加湿空気清浄装置を示す概略断面図 従来の加湿装置を示す概略斜視図

本発明の請求項１記載の加湿装置は、吸込口と、吹出口を有する本体と、前記吸込口と前記吹出口とを連通する通風経路内に、送風手段と、前記吸込口から吸込んだ空気を加湿する加湿フィルタの一部である通風部を備え、前記加湿フィルタを、前記通風部と、前記通風経路の下方に設けた貯水部内の貯水に浸漬する浸漬部と、前記通風部の一端と前記浸漬部との間に設けた非通風部とで構成し、前記非通風部は、隔壁と押さえ板で囲い形成され、少なくとも一部を前記隔壁に接触させた加湿装置であって、前記隔壁および／または押さえ板と加湿フィルタの接触した表面に毛細管現象を起こさせる隙間を設け、前記加湿フィルタへ給水が前記浸漬部から前記非通風部、前記通風部の一端へと上方へ向けて行なわれることを特徴とする。これにより、水道水中に含まれるスケール成分が前記通風部に析出し、吸水が阻害されても、前記非通風部ではスケール成分の析出が生じにくいため、吸水が阻害されず、長期間にわたり安定的な水供給と気化を行うことができる。また、非通風部には通風する必要がないため、加湿フィルタの非通風部と隔壁とを接触させることによって、非通風部の位置が安定して固定されるとともに、非通風部と隔壁とのわずかな隙間によって生じる毛細管現象を利用して、非通風部の吸水量および吸水速度を向上させる効果を得ることができる。

すなわち、通風部には風を通しながら水を保持するという２つの機能が求められるため、通風し易いコルゲート不織布のような低圧力損失の形状および材質しか使用することができなかった。一方、本発明では、通風部と非通風部が分離されているため、非通風部には水を吸上げるという単一機能に適した材質または形状を選択することができ、非通風部から通風部に水を供給できる構成とすることにより、通風部を常に湿った状態に保つことができ、通過する加湿対象空気が十分に水分と接触することができ、その結果、加湿効果を長期間維持できるものである。

また、隔壁および／または押さえ板の加湿フィルタ側の表面に凹凸を設けたことを特徴とする。これにより、隔壁および／または押さえ板と加湿フィルタの密着面の間に形成される空隙の大きさを、凹凸の大きさによって制御することができ、毛細管現象をより効率的に発現させ、非通風部の吸水量および吸水速度を向上させる効果を得ることができる。また、凹凸によって加湿フィルタとの摩擦力が大きくなり、隔壁に加湿フィルタを安定して固定させることができる。

また、隔壁および／または押さえ板の加湿フィルタ側の表面に略垂直方向のスリット溝を設けたことを特徴とする。

これにより、隔壁および／または押さえ板と加湿フィルタの密着面の間に形成される空隙の大きさおよび方向性を、スリットの大きさと向きによって制御することができ、毛細管現象をより効率的に発現させ、非通風部の吸水量および吸水速度を向上させる効果を得ることができる。特に略垂直方向にスリットを設けることにより、垂直方向に最短距離で水を吸上げる効果を得ることができる。

また、スリットによって水平方向への加湿フィルタとの摩擦力が大きくなり、隔壁に加湿フィルタを安定して固定させることができる。一方、垂直方向への摩擦力が小さくなり、隔壁および／または押さえ板の間に加湿フィルタを上方から挿入する場合に、軽い力で作業できるという効果を得ることができる。

また、隔壁が着脱自在であることを特徴とする。これにより、また、隔壁が汚れた際には取り外して容易に洗浄することができる。

また、加湿フィルタは、立体編物により構成され、非通風部と通風部は連結した導水経路を持つことを特徴とする。立体編物は適度な形状安定性と反発性を備えており、導水経路が妨げられることを防ぎ、安定的な水の供給を行うことができる。また、加湿フィルタを曲げて配置するときでも、立体編物の形状安定性によって、曲げの屈曲面においても繊維間の空隙がつぶれることがなく、導水経路を確保することができる。

また、加湿装置の通風経路内に、集塵手段を備えたことを特徴とする。これによって、吸込口から吸い込まれた空気中のホコリや雑菌を集塵手段で捕集して、より清潔な空気を提供できる。

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。

（実施の形態１）
図１に示すように、加湿装置は、吸込口１１と、吹出口１２を有する本体１３と、吸込口１１と吹出口１２を連通する通風経路１４内に送風手段１５としてのファンと、加湿フィルタ１６の一部を設けている。加湿フィルタ１６は、逆Ｕ字状のフィルタ構造で、端部に浸漬部１７を有し、通風部１８と非通風部１９で構成されており、加湿フィルタ１６の一部としての通風部１８が通風経路１４内に設けられている。

貯水部２０は、水タンク２１から供給される水をためるトレー形状であり、水タンク２１の下部と、加湿フィルタ１６の下部に水が蓄えている。水タンク２１から給水が行われると、破線で示す位置で一定となるように水タンク２１には開閉弁（図示せず）が設けられている。加湿フィルタ１６の両端には、浸漬部１７を有している。

吸込口１１から本体１３に導入された空気は、貯水部２０から浸漬部１７を通じて（図１に示す加湿フィルタ１６の左側）、および浸漬部１７と非通風部１９とを通じて（図１に示す加湿フィルタ１６の右側）吸い上げた水を保持した加湿フィルタ１６の一部である通風部１８を通過し加湿され、吹出口１２から加湿空気を放出する。加湿フィルタ１６の一部である非通風部１９は、水槽に立てられている隔壁２２および押さえ板２３により、送風手段１５からの送風が直接当たらない構造である。

なお、隔壁２２は必ずしも貯水部２０としての水槽と一体である必要はなく、着脱できる構造としてもよい。また、隔壁２２を通風路側として、水タンク側を押さえ板２３にしてもよい。押さえ板２３を設けず、隔壁２２に加湿フィルタ１６をピン等で固定してもよい。

加湿フィルタ１６は、図２に示すように、開口率の大きい表面の編地２４と裏面の編地２５を、３本以上の繊維を束ねた糸２６が連結してなる立体編物により構成するのが好ましい。このような構成にすれば、束ねられた繊維間隔における毛細管現象によって吸水量が増すために、加湿フィルタ１６から気化していった水をすばやく補充することができ、高い加湿性能を得ることができる。また、通風部として必要な、低圧損の構造とすることができる。

また、表面の編地２４・裏面の編地２５を構成する糸２６の少なくとも一部を吸水性繊維と非吸水性繊維を束ねたものとすることにより、吸水性繊維が吸水し、非吸水性繊維が気化を促進させるため、吸水と気化を両立し、高い加湿性能を得ることができる。

吸水性繊維としては、公定水分率が０．４％以上の繊維を用いることもできる。たとえば合成繊維ではポリエステル、アクリル、ナイロン、ビニロン、レーヨン、ポリノジック、キュプラ、アセテート、トリアセテート、プロミックスなどが挙げられる。天然繊維としては、絹、毛、綿、麻などが挙げられる。

たとえば、５本の繊維を束ねた糸２６の場合、３本を吸水性繊維としての公定水分率２．０％のアクリルとし、２本を非吸水性繊維としての公定水分率０％のポリエチレンとすればよい。

加湿フィルタ１６を複数枚重ねた場合には、加湿フィルタ１６の表面積を大きくすることができ、少ない面積で加湿量を保つことができるため、よりコンパクトな加湿装置を実現することができる。

加湿フィルタ１６は、両端に浸漬部１７を有していることにより、両端の浸漬部１７から吸水が可能なため、加湿フィルタ１６全体に、すばやく水を行き渡らせることができる。これによって浸漬部１７を１端のみに設けた場合よりも加湿量を増加させるという効果を得ることができる。

なお、加湿フィルタ１６は、一端のみに浸漬部１７を有していても良いし、浸漬部１７を複数設けても良い。例えば、加湿フィルタ１６をＷ字型に折り曲げて、折り曲げ部および端部を水に浸漬することにより、１端のみを水に漬けた場合よりも加湿量を増加させるという効果を得ることができる。

加湿フィルタ１６の両端に浸漬部１７を設けたときの効果を説明する。浸漬部１７から非通風部１９を介さない通風部１８ａ（図１の左側）は、長期間加湿すると貯水部としての貯水部２０内の貯水に含まれるスケール成分の析出により吸水が阻害される。これは、浸漬部１７からＣａ等のスケール等を含む水が通風部１８ａに吸水され、水が蒸発するとその場所にスケール成分が析出されるためである。スケールが付着すると導水経路が狭くなり、毛細管現象が起こりにくくなり、吸水速度は徐々に低下するものである。

一方、浸漬部１７から非通風部１９を介した通風部１８ｂ（図１の上側）では水の蒸発が起こりにくいため、スケール成分の析出が生じにくい非通風部１９を介した吸水が長期的に持続する。通風部１８ｂに吸い上げられた水は重力と毛細管現象の作用によって通風部１８ｂから通風部１８ａへの移動していく。ここで、繊維間の隙間を利用した毛細管現象による水の移動とは異なり、重力による水の移動ではスケールが導水経路を狭くしてもスケールの外側を水が伝わって落下していくため、スケール付着の影響を受けずに水の移動が行われる。

従って、浸漬部１７から非通風部１９、通風部１８ｂ、通風部１８ａの順に水が伝わるため、長期間使用してスケールが付着しても、加湿フィルタ１６全体が長期間にわたって湿った状態となり、長期間にわたって安定的な気化を行うことができる。

また、図１に示すように、加湿フィルタ１６の形態を逆Ｕ字状の構成にすることで、送風手段１５からの空気は、最初に通風部１８ａ、次に通風部１８ｂと２回通過する。このとき、浸漬部１７から非通風部１９を介した通風部１８ｂには、通風部１８ａを通過した湿度を持った空気が通過するため、通風部１８ｂの水分気化量は少なく、スケールの析出量も通風部１８ａと比較し、相対的に少なくなる。

このような構成にすれば、通風部１８ａにスケールが析出し、通風部１８ｂには通風部１８ａから吸水されにくくなっても、非通風部１９を介し水が供給されるので、水の供給が阻害されにくく、スケールの析出が少ない通風部１８ｂでの気化は継続して行われるので、長期間にわたって安定的な水供給と気化を行うことができる。

貯水部２０内の貯水に浸漬する浸漬部１７および非通風部１９が、通風部１８に対し相対的に吸水性の高い材質または形状からなり、非通風部１９及び通風部１８が滑らかに繋ぎ合わされているものであれば、非通風部１９の吸水速度が高まり、通風部１８への吸水量が相対的に増加し安定的に水を供給することができるため、長期間にわたって安定的な気化を行うことができる。

吸水性の高い材質としては、たとえば、ポリエステルマイクロファイバーを編んだり織ったりしたものや、ポリビニルアルコールスポンジ、ナイロンマイクロファイバーなどが使用可能である。セルロース等の紙や木質素材、絹・毛・綿・麻等の天然繊維、レーヨン・アセテート・トリアセテート等の合成繊維、吸水性のあるセラミックスを用いてもよい。編物・織物を用いて、通風部よりも非通風部のほうが吸水性の繊維の配合が多いようにしてもよい。

吸水性を高める形状としては、繊維からなる素材において、隣り合う繊維間隔を狭くして毛細管現象を生じやすくする構成、繊維同士を重ね合わせて隙間を作る構成、繊維を屈曲させて隙間を作る構成、繊維と樹脂を積層して隙間を作る構成、スポンジ形状に加工して空隙を小さくする構成などが挙げられる。

加湿フィルタ１６は、両端が貯水部としての貯水部２０に浸漬した形としても良いし、両端がない環状形状としてもよい。Ｗ字型、Ｍ字型に折り曲げて下部を水に浸漬してもよい。

なお、図１においては、隔壁２２と押さえ板２３によって非通風部１９が囲われており、非通風部１９には送風が直接当たらない構成としているが、非通風部に積極的に風が通過しない構成であれば特に制約はなく、押さえ板２３の一部が開口し、非通風部１９の一部に送風が当たる構成でもよい。相対的に、非通風部からの水の蒸発速度が、通風部からの水の蒸発速度よりも遅くなるような構成とすればよい。また、固定化部材を使用せず、Ｕ字型の加湿フィルタを貯水部上で隔壁２２に沿うように置いてもよい。

図３は、隔壁２２と押さえ板２３と加湿フィルタ１６の非通風部１９の概略断面図である。加湿フィルタ１６は、隔壁２２と押さえ板２３によって挟み込まれており、隔壁２２と押さえ板２３の表面に凹凸が設けられているため、隙間２７が生じている。この隙間２７により、非通風部１９には、下部の貯水部２０から、毛細管現象によって水が上方に吸上げられている。すなわち、非通風部１９の一部が隔壁２２の凸部と接触しており、接触していない隙間２７内を水が毛細管現象によって上方に吸上げられている。なお、凸部ではなく、非通風部１９の一部が隔壁２２のくぼみと接触するようにして、隙間２７を形成させてよく、毛細管現象が発生する条件であれば、凹凸の数、位置、形状などは特に限定されない。

このとき、水は、表面の編地２４と裏面の編地２５以外に、隙間２７にも保持されることによって吸水量が増加している。このような構造をとることによって、非通風部の水保持量が増加するとともに、加湿フィルタの位置がずれにくく、安定して加湿性能維持できる加湿装置を得ることができる。

図１においては、送風手段１５は加湿フィルタ１６の上流に位置し、加湿フィルタに空気を吹出す構成としているが、送風手段１５を下流に設けて加湿フィルタ１６から空気を吸込む構成としてもよく、その作用効果に差異を生じない。送風手段１５としては、たとえば、ターボファン、シロッコファン、などが挙げられる。

（実施の形態２）
実施の形態１と同様の構成要素については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

図４に示すように、加湿装置は、吸込口１１と、吹出口１２を有する本体１３と、吸込口１１と吹出口１２を連通する通風経路１４内に送風手段１５としてのファンと、加湿フィルタ１６の一部を設けている。加湿フィルタ１６は、端部に浸漬部１７を有し、非通風部１９と、非通風部１９から下方に向かって吊り下げられた通風部１８で構成されており、加湿フィルタ１６の一部としての通風部１８が通風経路１４内に設けられている。貯水部２０は、水タンク２１から供給される水をためる部分であり、通風経路１４の上部に設けられている。非通風部１９の通風部１８と反対側の端部には、貯水部２０の水と接触可能な位置に配置された浸漬部１７を有している。

吸込口１１から本体１３に導入された空気は、貯水部２０から非通風部１９を通じて吸い上げた水を保持した加湿フィルタ１６の一部である通風部１８を通過し加湿され、吹出口１２から加湿空気を放出する。加湿フィルタ１６の一部である非通風部１９は、貯水部２０としての水槽の一部である隔壁２２により、送風手段１５からの送風が直接当たらない構造である。加湿フィルタ１６は、隔壁２２に設けられた固定化部材としてのピン２２ａ、及び、気化せずに流下した水を受けるための水受け２８に設けられた固定化部材としてのピン２８ａによって固定され、位置決めされている。

ここで、非通風部１９の一部が固定化部材としてのピン２２ａにより隔壁２２に接触しており、接触していない隙間２７内を水が毛細管現象によって上方に吸上げられるという作用を有することになる。

浸漬部１７から非通風部１９を介した通風部１８には、毛細管現象と重力落下によって非通風部１９から水が供給される。非通風部１９では水の蒸発が起こりにくいため、毛細管を閉塞するようなスケール成分の析出が生じにくく、吸水が長期的に持続する。ここで、繊維間の隙間を利用した毛細管現象による水の移動とは異なり、重力による水の移動ではスケールが導水経路を狭くしてもスケールの外側を水が伝わって落下していくため、スケール付着の影響を受けずに水の移動が行われる。

従って、浸漬部１７から非通風部１９、通風部１８の順に水が伝わるため、長期間スケールが付着するような条件で使用しても、加湿フィルタ１６全体が湿った状態を保つことができ、長期間にわたって安定的な気化を行うことができる。

また、実施の形態１の図１と比べると、風は通風部１８を１回通過するだけなので圧力損失が低く、大風量の加湿装置を実現することができる。

（実施の形態３）
実施の形態１、２と同様の構成要素については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

図５に示すように、加湿空気清浄装置は、吸込口１１と、吹出口１２を有する本体１３と、吸込口１１と吹出口１２を連通する通風経路１４内に送風手段１５としてのファンと、加湿フィルタ１６の一部を設けている。

加湿フィルタ１６は、非通風部１９と、非通風部１９から横方向に設置された通風部１８で構成されており、加湿フィルタ１６の一部としての通風部１８が通風経路１４内に設けられている。貯水部２０は、水タンク２１から供給される水をためる部分であり、非通風部１９と隔壁２２および蓋２９によって、通風経路１４と区切られている。加湿フィルタ１６の通風部１８の上部には、集塵手段としての集塵フィルタ３０が備えられており、空気中の塵埃を捕集することができる。

吸込口１１から本体１３に導入された空気は、貯水部２０から非通風部１９を通じて吸い上げた水を保持した加湿フィルタ１６の一部である通風部１８を通過して加湿され、さらに集塵フィルタ３０を通過して粒子の除去が行われ、吹出口１２から清浄化された加湿空気を放出する。集塵フィルタは、ガラス繊維、合成樹脂繊維、スポンジ等の一般的に空気清浄フィルタとして用いられるものを使用することができる。

以上の構成により、加湿と粒子の除去を行いながら、長期間にわたり安定的な気化と空気清浄を行うことができる加湿空気清浄装置を得ることができる。

本発明にかかる加湿装置および加湿空気清浄機は、長期間にわたり安定的な水供給と気化を行うことを可能とするものであるので、家庭用、あるいは業務用として使用される加湿装置、加湿機能付空気清浄装置等として有用である。

１１ 吸込口
１２ 吹出口
１３ 本体
１４ 通風経路
１５ 送風手段
１６ 加湿フィルタ
１７ 浸漬部
１８、１８ａ、１８ｂ 通風部
１９ 非通風部
２０ 貯水部
２１ 水タンク
２２ 隔壁
２３ 押さえ板
２４ 表面の編地
２５ 裏面の編地
２６ 糸
２７ 隙間
２８ 水受け
２９ 蓋
３０ 集塵フィルタ
１０１ 加湿フィルタ
１０２ 不織布
１０３ 貯水部

Claims (6)

1. 吸込口と、吹出口を有する本体と、前記吸込口と前記吹出口とを連通する通風経路内に、送風手段と、前記吸込口から吸込んだ空気を加湿する加湿フィルタの一部である通風部を備え、前記加湿フィルタを、前記通風部と、前記通風経路の下方に設けた貯水部内の貯水に浸漬する浸漬部と、前記通風部の一端と前記浸漬部との間に設けた非通風部とで構成し、前記非通風部は、隔壁と押さえ板で囲い形成され、少なくとも一部を前記隔壁に接触させた加湿装置であって、前記隔壁および／または押さえ板と加湿フィルタの接触した表面に毛細管現象を起こさせる隙間を設け、前記加湿フィルタへ給水が前記浸漬部から前記非通風部、前記通風部の一端へと上方へ向けて行なわれる加湿装置。
2. 隔壁および／または押さえ板の加湿フィルタ側の表面に凹凸を設けたことを特徴とする請求項１に記載の加湿装置。
3. 隔壁および／または押さえ板の加湿フィルタ側の表面に略垂直方向のスリット溝を設けたことを特徴とする請求項１に記載の加湿装置。
4. 隔壁が着脱自在であることを特徴とする請求項１から３いずれかに記載の加湿装置。
5. 加湿フィルタは、立体編物により構成され、非通風部と通風部は連結した導水経路を持つことを特徴とする請求項１から４いずれかに記載の加湿装置。
6. 請求項１から５いずれかに記載の加湿装置の通風経路内に、集塵手段を備えた加湿空気清浄装置。
   

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