JP6218688B2 - 加湿素子および加湿装置 - Google Patents

Description

本発明は、空気を加湿する加湿素子および加湿装置に関する。

加湿雰囲気の空気を生成する機器には、自然蒸発式、電熱式、水スプレー式、超音波式などがある。自然蒸発式のものは、他の方式に比べて加湿能力が小さくなる傾向にある。電熱式のものは、他の方式に比べてランニングコストが嵩む傾向にある。水スプレー式のものは、他の方式に比べて加湿効率が低く装置が大型になる傾向にある。超音波式のものは、他の方式に比べてイニシャルコストが高くなる傾向にある。また、機器の寿命が短く、水中の雑菌や炭酸カルシウムの微粉末が飛散しやすい傾向にある。

こうした中で、自然蒸発式の加湿素子は、他の方式に比べてランニングコストを抑えやすいことから、長時間運転される場所で使用される。また、問題点として上述した加湿能力についても改善が進んでいる。

自然蒸発式の加湿素子にも様々な形態がある。その中で、加湿能力が高く、長時間の使用に適う加湿方式には「流下式」と「滴下式」があり、これらの形式の加湿素子は空気調和機など業務用の加湿装置に使用される傾向にある。このような加湿素子では、加湿素子への給水量の調整が行われる。特許文献１では、加湿素子への給水量の調整を行うために、給水管に小孔が形成されている。また、特許文献２では、給水管と加湿素子との間に給水量調節器としてオリフィスが設けられている。

特公平０７−６５７８８号公報 特許第３１０８００２号公報

加湿装置には、複数の加湿素子が設けられる場合がある。複数の加湿素子が設けられる場合には、その加湿素子ごとに給水量の調整を行いたいという要望がある。しかしながら、特許文献１，２に開示された構成では、給水管側で流量の調節を行っているため、加湿素子ごとに給水量の調整を行うことが困難であった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、加湿素子ごとに流量の調整を行いやすい加湿素子を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、加湿体と、加湿体を収容するケーシングと、ケーシングに設けられ加湿体へ給水する水を取り込む給水口と、給水口から加湿体までの給水流路に設けられて加湿体へ給水する流量を調節する給水量調節器と、を備えることを特徴とする。

本発明の加湿素子によれば、加湿素子ごとに流量の調整を行いやすくなるという効果を奏する。

実施の形態１にかかる加湿装置の構成図 加湿装置の加湿素子部分を拡大した図 加湿素子の斜視図 加湿素子の分解斜視図 加湿素子の正面図 図５に示すＸ−Ｘ線に沿った矢視断面図 図６に示すＡ部分を拡大した部分拡大断面図 給水量調節器の正面図 給水量調節器の側面図 図８に示すＷ−Ｗ線に沿った矢視断面図 本発明の実施の形態２にかかる給水量調節器の側面図 図１１に示すＶ−Ｖ線に沿った矢視断面図 本発明の実施の形態３にかかる給水量調節器の側面図

以下に、本発明の実施の形態にかかる加湿素子および加湿装置を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１にかかる加湿装置１の構成図である。加湿装置１には加湿素子２が組込まれている。加湿素子２の通風上流側もしくは通風下流側に、加湿素子２へ室内の空気を送り込み、再び室内へ吹出すための送風機５が組込まれている。

加湿装置１は、加湿素子２と、水道設備を含む給水源に接続されて加湿素子２に加湿用の水を送水する給水管３と、加湿素子２で加湿されずに残った水を外部に排出する排水管４と、加湿素子２に空気流を通過させる送風機５と、送風機５および給水系の電磁弁（給水弁３ａ）の操作などを行う制御装置６と、排水を受容し外部に排水するドレンパン７と、を備える。

図２は、加湿装置１の加湿素子２部分を拡大した図である。加湿素子２は、ドレンパン７上に一個又は複数個が直接設置される。各加湿素子２の天部構造の両側の稜角部は、仕切壁と本体箱体の正面側内壁面とに装架されたガイドレール（図示しない）により抜き差し可能に保持されている。加湿素子２には加湿用の水を供給したり、遮断したりする給水弁３ａを備えた給水系がつながれており、ドレンパン７には排水管４が接続されている。

加湿素子２に加湿用の水を給水する給水系は、加湿素子２に給水する水の圧力と流量を調整する給水弁３ａのほか、給水系への塵の侵入を防ぐストレーナおよび送水用の給水管３を含む水路となる。給水源側との接続部を除く給水系の各接続部分は全てドレンパン７内に集約されていることが望ましい。

図３は、加湿素子２の斜視図である。図４は、加湿素子２の分解斜視図である。図５は、加湿素子２の正面図である。図６は、図５に示すＸ−Ｘ線に沿った矢視断面図である。加湿素子２は、図５において矢印Ｙで示す方向である第１の方向に沿って互いの間に隙間を設けるように並べられた多数の平板状の加湿体２０を備える。加湿体２０の上部には、給水拡散部材である拡散板３０が接触されている。拡散板３０は、第１の方向に沿って延びるように形成され、１つの拡散板３０に複数の加湿体２０がまとめて接触する。

ケーシング１０には、加湿体２０に供給するための水を加湿体２０の上方に貯める貯水槽１２が設けられる。また、ケーシング１０には、加湿体２０へ給水する水を給水管３から取り込む給水口１１が形成される。また、加湿体２０の下方には加湿体２０から加湿されずに残った水を受けて排水するための排水部１３および排水口１３ａが形成される。

加湿体２０は、ケーシング１０の内部に収納されて固定される。給水口１１、貯水槽１２、排水部１３は、ケーシング１０の一部を構成する。ケーシング１０には、上部構造である貯水槽１２と下部構造である排水部１３とを接続する構造壁１４が形成される。水は給水口１１から貯水槽１２へ貯まり、拡散板３０に浸透して加湿体２０に広がっていき、加湿体２０同士の隙間を流れる空気を加湿する。加湿体２０で蒸発しなかった過剰な水は、下部の排水部１３からケーシング１０の外部に流れ出ていく。

ケーシング１０は、熱可塑性のプラスチックで形成されている。ケーシング１０の形成方法は、射出成型が一例である。熱可塑性のプラスチックは、ＡＢＳ（Ａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ Ｂｕｔａｄｉｅｎｅ Ｓｔｙｒｅｎｅ）樹脂、ＰＳ（Ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ）樹脂およびＰＰ樹脂（Ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）が一例である。ケーシング１０は、ケーシング１０ａとケーシング１０ｂと貯水槽１２とに分かれている。加湿体２０と貯水槽１２を、ケーシング１０ａ、ケーシング１０ｂで挟み込み、ケーシング１０ａおよびケーシング１０ｂの係合部１５を合わせることにより、ケーシング１０ａとケーシング１０ｂは一体化する構造となっている。

ケーシング１０ａおよびケーシング１０ｂには、排水口１３ａとなる部分、加湿体２０へ被加湿空気を導入する開口部１０ｃが設けられている。また、ケーシング１０ｂには貯水槽１２へ水を供給するための給水口１１が設けられている。ケーシング１０の内側には、加湿体２０を収納する収納空間が設けられている。

ケーシング１０のうち加湿体２０と接触する部分には、加湿体２０の位置を規制するための位置決め突起２７が設けられている。加湿体２０には、片側に凸型の間隔保持突起４０が複数形成されている。図４では、６個の間隔保持突起４０が形成された例を示している。多数の加湿体２０を平行に並べた際には、間隔保持突起４０が隣接された加湿体２０と接触することで、加湿体２０を垂直に保った上で、加湿体２０間の流路の寸法を確保し、均一に空気が流れるようにすることができる。

それにより、加湿素子２の圧力損失の増加が抑えられ、加湿体２０の全面が有効に加湿面として使用されるので、加湿体２０が歪んだ場合に比べて加湿量が増加する効果が期待できる。

貯水槽１２は、加湿体２０の上方に設けられ、その底部には給水口１１からの水を加湿体２０に均等に分配するための拡散板３０が取り付けられている。貯水槽１２の底面にはノズルの孔である貯水槽孔が複数個形成されており、貯水槽１２に貯まった水が貯水槽孔を通して拡散板３０に水が流下することで、拡散板３０に水が拡散する。

給水口１１は、給水管３が接続され、貯水槽１２へ水を供給するため、加湿素子２の上方、加湿体２０より上面側に設けられる。給水口１１は中空円筒形状になっており、外径形状は給水管３に合わせた形状とし、容易に抜けないように周長にわたって凸状のかえしを形成したり、ホースバンドで縛ったりしてもよい。給水口１１の内側は、水が通過する給水流路１１ａとなる。

図７は、図６に示すＡ部分を拡大した部分拡大断面図である。図８は、給水量調節器１６の正面図である。図９は、給水量調節器１６の側面図である。図１０は、図８に示すＷ−Ｗ線に沿った矢視断面図である。給水流路１１ａには、加湿体２０へ給水する流量、すなわち貯水槽に供給する水の流量を調整する給水量調節器１６が差し込まれている。なお、給水量調節器１６には、給水量調節器１６の上流側と下流側を貫通させる孔である給水量調節器孔２１が形成されている。これにより、加湿量に対して給水量が過剰な場合、給水量を調節して流量を絞ることができる。

給水量を調節することで、加湿されずに排水部１３から流れる無駄な水量を抑えることができる。なお、流量調節の際には、加湿素子２の最大加湿量より多い流量を供給できるようにする必要がある。また、給水口１１は加湿体２０の上部から水が供給できる構造であれば位置に制約はないが、給水管３と給水口１１とのつなぎ目から水漏れが発生した場合を考慮すると被加湿空気の上流側に配置することが好ましい。被加湿空気の上流側に給水口１１を配置することで、気流の流れで上流側に飛ぶ水も下流側、すなわち加湿素子２側へ導かれ、周囲への水の飛散距離を小さくすることができる。

給水量調節器１６が、加湿素子２の給水口１１部分に取り付けられていることで、加湿素子２毎の給水量調節器孔２１の孔径を変えれば、加湿素子２ごとの給水量を調節することができる。加湿素子２を複数個搭載した加湿装置１において、加湿素子２ごとに流れる空気の風速または風量が異なる場合には、風速が大きい加湿素子２には孔径が大きい給水量調節器１６を取り付けることで、より加湿量を増すことができる。また、風速が大きい加湿素子２には孔径の小さい給水量調節器１６を取り付け、風速が小さい加湿素子２には孔径の大きい給水量調節器１６を取り付けることで、それぞれの加湿素子２の加湿量の均一化を図ることができる。加湿量の均一化を図ることで、加湿素子２の寿命の均一化を図ることができる。加湿素子２の寿命の均一化を図ることで、メンテナンスの時期を揃えて、メンテナンスの頻度を抑えることができる。また、１つの加湿素子２の給水量調節器孔２１が詰まった場合でも、他の加湿素子２はそのまま使用できるので、全ての加湿素子２が使えなくなってしまうという事態を防ぐことができる。

給水量調節器１６は、筒状形状を呈して給水流路の内側に挿入される筒状部１６ａと、筒状部１６ａの一端側を塞ぐとともに給水量調節器孔２１が形成された閉塞部１６ｂとを有する。流量調節器孔２１は、オリフィスの孔として機能する。給水量調節器孔２１の孔径が小さいほど流量を絞ることができるが、孔径が小さいほど、供給する水中の不純物によって目詰まりが発生しやすくなる。そのため、給水系に設けられたストレーナのメッシュの大きさよりも給水量調節器孔２１の孔径を大きくすることが望ましい。

給水量調節器１６は、供給する水中の不純物が給水量調節器１６内で析出付着して給水量調節器孔２１の目詰まりが発生することを防ぐために、撥水性の高い樹脂を用いることが望ましい。水中の不純物には、カルシウムが一例として挙げられる。撥水性の高い樹脂には、ＰＰ樹脂が一例として挙げられる。

給水量調節器１６は、給水流路１１ａに対してケーシング１０の外側から圧入され、給水量調節器１６の一部が変形し、変形した部分の形状復元力によって固定されている。給水流路１１ａの内側は給水向き２４に向かった先細りの形状となっている。また、給水量調節器１６の筒状部１６ａも給水向き２４に向かって先細りの形状となっている。これにより、給水流路１１ａの内側の形状に沿って、給水量調節器１６を押し込むだけで給水量調節器１６を給水口１１部分に容易に取り付けることができる。また同時に、給水向き２４に対して先細りの形状にすることで、給水圧力によって給水量調節器１６がケーシング１０の内側に抜けてしまうことを防ぐ効果もある。

給水量調節器１６は給水口１１に対して圧入して取り付けられているため、例えば圧入した方向と逆側から力を加えることで容易に取り外すことができる。これにより、例えば給水量調節器孔２１に目詰まりなどが発生した場合には、給水量調節器１６のみを交換することができ、メンテナンスの手間および費用を抑えることができる。

また、給水量調節器１６を給水口１１に取り付けた後に給水量を変更したい場合には、給水量調節器孔２１の孔径が異なる給水量調節器１６に変更することで容易に給水量を変更することができる。経年劣化により加湿量が減少した加湿素子２に対しては、孔径の大きな給水量調節器１６を取り付けることで、給水量を増して加湿量を増加させることができる。

給水量調節器１６は、弾性変形をしやすい素材を用いることで着脱の容易化を図ることができる。弾性変形をしやすい素材には、ＰＰ樹脂が一例として挙げられる。給水量調節器１６の取り付けや取り外しなどのメンテナンス性を重要視する場合には、より少ない力で弾性変形する素材を用いるとよい。また一方で、給水量調節器１６を一度固定した後に外れにくくしたい場合には、弾性変形しにくい素材を用いるとよい。

給水量調節器１６の筒状部１６ａの外周面には、外側に向けて突出する突出部である固定突起１８が形成されている。固定突起１８は、筒状部１６ａの円周方向に沿って複数に分割して突出されている。また、固定突起１８が形成される位置は、給水量調節器孔２１の軸方向において給水量調節器孔２１から離れた位置となっている。本実施の形態１では、筒状部１６ａの閉塞部１６ｂ側を一端側とすると、筒状部１６ａの他端側に固定突起１８が形成される。給水量調節器１６が給水流路に差し込まれた際に、固定突起１８部分が潰れることで給水量調節器１６が圧入されることとなり、固定突起１８部分の形状復元力により給水口１１に対して給水量調節器１６が固定される。

固定突起１８を給水量調節器孔２１の軸方向に離して形成することで、給水量調節器１６を給水流路に圧入した際に、固定突起１８部分の潰れによる変形が、給水量調節器孔２１に影響しにくいため、給水量調節器孔２１の変形を抑えることができる。これにより、より精密な流量調整が可能となる。

給水量調節器１６は、図６に示す通り給水流路の入り口よりも給水向き２４に対して奥側つまり加湿素子２の内側に入りこんでいる。これにより、給水管３を給水口１１から取り外す際に、給水管３と給水量調節器１６が接触して給水量調節器１６が給水口１１から外れることを防止することができる。また、加湿素子２を取り扱う際に給水量調節器１６が他物と接触して給水口１１から外れたり、給水量調節器１６が傷ついたりすることを防止する効果がある。また同時に、給水量調節器孔２１が給水口１１よりも奥側に離れていることで、人の手が触れる可能性を低くし、埃および油の付着を抑制して、給水量の変化の危険を抑えることができる。

実施の形態２．
図１１は、本発明の実施の形態２にかかる給水量調節器１６の側面図である。図１２は、図１１に示すＶ−Ｖ線に沿った矢視断面図である。なお、上記実施の形態と同様の構成については同様の符号を付して詳細な説明を省略する。

本実施の形態２では、給水量調節器１６の筒状部１６ａに形成された突出部の形状が実施の形態１と異なっている。実施の形態２では、給水量調節器孔２１の軸方向において給水量調節器孔２１から離れた位置に、筒状部１６ａの外周面から外側に延びるフランジ２２が形成されている。このフランジ２２が突出部となる。

フランジ２２の外径を、給水流路１１ａの内径よりも大きくして、フランジ２２の全周を押しつぶして給水流路１１ａに圧入することで、給水流路の内側と給水量調節器１６の外側の隙間を少なくすることができる。これにより、給水流路１１ａと給水量調節器１６との隙間を通って流れる水、すなわち給水量調節器孔２１以外からの水の流入を防ぐことができ、より精密な流量調節が可能となる。

実施の形態３．
図１３は、本発明の実施の形態３にかかる給水量調節器１６の側面図である。なお、上記実施の形態と同様の構成については同様の符号を付して詳細な説明を省略する。本実施の形態３では、筒状形状を呈する小孔部品２３を、給水量調節器１６の閉塞部１６ｂに嵌め込んでいる。小孔部品２３の内側が、水を通過させる給水量調節器孔２１となる。

小孔部品２３は、さび難く、強度がある金属であることが望ましい。さび難く、強度がある金属には、ステンレスが一例に挙げられる。小孔部品２３を金属で形成することで、給水流路１１ａへの圧入で給水量調節器１６が変形した場合であっても、給水量調節器孔２１の変形を抑えることができる。そのため、固定突起１８を給水量調節器孔２１の近く、すなわち筒状部１６ａの一端側に設けることが可能となり、給水量調節器１６を給水量調節器孔２１の軸方向に小型化することができる。これにより、加湿素子２の外形サイズを小さく抑えることができ、加湿装置１の小型化や加湿素子２の梱包などの積載効率を増すことができる。なお、小孔部品２３は給水量調節器１６の閉塞部１６ｂにインサート成形されていてもよい。また、給水量調節器１６の全体が金属で形成されていてもよい。

１ 加湿装置、２，５２ 加湿素子、３ 給水管、３ａ 給水弁、４ 排水管、５ 送風機、６ 制御装置、７ ドレンパン、１０，１０ａ，１０ｂ ケーシング、１０ｃ 開口部、１１ 給水口、１１ａ 給水流路、１２ 貯水槽、１３ 排水部、１３ａ 排水口、１６ 給水量調節器、１６ａ 筒状部、１６ｂ 閉塞部、１８ 固定突起、２１ 給水量調節器孔、２３ 小孔部品。

Claims (10)

1. 加湿体と、
   前記加湿体を収容するケーシングと、
   前記ケーシングに設けられ前記加湿体へ給水する水を取り込む給水口と、
   前記給水口から前記加湿体までの給水流路に設けられて前記加湿体へ給水する流量を調節する給水量調節器と、を備え、
   前記給水流路は、給水される水の方向における上流から下流に向かって面積が小さくなる面積縮小部を有し、
   前記給水量調節器は、前記給水口側から差し込まれて前記面積縮小部に固定されていることを特徴とする加湿素子。
2. 前記給水量調節器は、前記給水流路の内側に圧入して固定されていることを特徴とする請求項１に記載の加湿素子。
3. 前記給水量調節器は、筒状形状を呈して前記給水流路の内側に挿入される筒状部と、前記筒状部の一端側を塞ぐとともに前記給水口から取り込む水を通過させる孔が形成された閉塞部と、前記筒状部の他端側の外周面に形成されて前記筒状部の外側に向けて突出する突出部とを有することを特徴とする請求項２に記載の加湿素子。
4. 前記突出部は、前記筒状部の円周方向に沿って複数に分割して突出された突起であることを特徴とする請求項３に記載の加湿素子。
5. 前記突出部は、前記筒状部の外周面から外側に延びるフランジであることを特徴とする請求項３に記載の加湿素子。
6. 前記閉塞部のうち少なくとも前記孔の周囲は金属で形成されていることを特徴とする請求項３に記載の加湿素子。
7. 前記給水量調節器は前記給水口から着脱自在に固定されていることを特徴とする請求項１に記載の加湿素子。
8. 前記給水量調節器の全体が前記給水流路の内側に差し込まれていることを特徴とする請求項１に記載の加湿素子。
9. 請求項１から８のいずれか１つに記載の加湿素子と、
   前記加湿素子の前記給水口に繋がり外部からの水を前記給水口へ供給する給水管と、
   前記給水管の途中に設けられ前記給水管を通る水の流量を制御する電磁弁と、
   前記ケーシングに接続され前記加湿素子から排水される水を排水する排水管と、
   前記排水管から排水される水を受けるドレンパンと、
   前記加湿体に風を当てる送風機と、を備えることを特徴とする加湿装置。
10. 前記加湿素子が複数備えられていることを特徴とする請求項９に記載の加湿装置。

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