JP6400531B2

JP6400531B2 - 加湿機能を備えた電気機器

Info

Publication number: JP6400531B2
Application number: JP2015124375A
Authority: JP
Inventors: 健太郎田中; 淳堀江
Original assignee: Dainichi Co Ltd
Current assignee: Dainichi Co Ltd
Priority date: 2015-06-22
Filing date: 2015-06-22
Publication date: 2018-10-03
Anticipated expiration: 2035-06-22
Also published as: JP2017009181A

Description

本発明は、気化フィルタに吸水させた水を気化して室内空気を加湿する加湿運転を行うと共に、例えば空気清浄運転や温風暖房運転など他の空調運転を行うことが可能な、加湿機能を備えた電気機器に関するものである。

従来の加湿機能を備えた電気機器において、運転状態に応じて気化フィルタを水槽部内に浸水させた状態と浸水させない状態とに切換自在とする気化フィルタ駆動手段を備えたものが提案されている。例えば、特許文献１では、気化フィルタの下端を水没させる加湿姿勢と、気化フィルタの下端を水面から上昇させる乾燥姿勢とに切換自在としており、室内の湿度の状況やユーザーの要求によって加湿運転の有無を選んで機器を運転させることができる。

特開２００８−６４４２９号公報

しかしながら、特許文献１では気化フィルタは常時送風経路を塞いだ状態となっているので、加湿を必要としない空調運転時には気化フィルタが送風経路上の障害物となるために送風経路を空気が通過する際の抵抗となってしまう。そのため、必要な空調能力を確保するためには送風機の回転数を上昇させて風量を増大させなければならず、送風機の風切り音による騒音が上昇するといった問題があった。

また、水面から引き上げた気化フィルタが乾燥すると、気化フィルタが吸い上げた水に溶解していたカルシウムやマグネシウムなどのミネラル成分が析出して気化フィルタにスケールを形成してしまう。加えて、水槽部の水位は定水面において常に一定に保たれているが、この定水面付近は最も水が気化しやすく、気化フィルタの定水面の直上近傍は他の部分に比べてスケールの析出量が多くなってしまう。そして、このスケールが気化フィルタの毛細管現象を妨げることで、徐々に水の吸い上げ量が減り、加湿能力が低下する原因となる。このスケールを除去するために気化フィルタの洗浄頻度も高くなるため、フィルタ寿命の低下を招いてしまっていた。

本発明は上記課題を解決するためのもので、加湿を必要としない空調運転時には必要な空調能力を確保しながら騒音を低く抑えることができるとともに、気化フィルタにおけるスケールの析出を抑え、長期にわたって加湿能力を維持することができる、快適性と耐久性に優れた加湿機能を備えた電気機器を提供することを目的とする。

本発明は、一定量の水が貯えられる水槽部と、吸込口と吹出口を連通する送風経路に送風する送風機と、前記送風経路中に設置され、前記水槽部内の水を吸い上げて湿潤する略直方体状の気化フィルタを備え、前記気化フィルタを通過する送風によって空気を加湿する加湿機能を備えた電気機器において、前記気化フィルタを前記水槽部内の水中に一部を浸水させた状態で前記水槽部内の水面に対する角度を可変させる気化フィルタ駆動手段を備え、前記気化フィルタ駆動手段は、前記水槽部内の水面よりも上方に前記気化フィルタを回転駆動する回転軸を有し、前記回転軸は、前記送風経路の下流方向に前記気化フィルタの角度を可変させて前記気化フィルタの前記回転軸が通る面における長辺が水面と略平行となったときに、前記気化フィルタの垂直方向の中心よりも上方に軸心が配置されることを特徴とする加湿機能を備えた電気機器に係わるものである。

また、前記送風機には回転数の上限値と下限値が設定されており、前記気化フィルタの角度によって回転数の下限値が変化することを特徴とする請求項１記載の加湿機能を備えた電気機器に係わるものである。

上述の構成にすることにより、加湿を必要としない空調運転時には風量を増大させなくとも必要な空調能力を確保できるので騒音を低く抑えることができるとともに、気化フィルタにおけるスケールの析出等を抑え、長期にわたって加湿能力を維持することができるので、快適性と耐久性に優れた加湿機能を備えた電気機器を提供することができる。

本発明における加湿機能付空気清浄機の外観斜視図である。本発明における加湿機能付空気清浄機の縦断面構成図である。本発明の制御部のブロック図である。本発明の気化フィルタの動作を説明する図である。本発明の気化フィルタの角度の可変に伴う送風機の回転数の制御点を説明する図である。

好適と考える本発明の最良の形態を、本発明の作用効果を示して簡単に説明する。

本発明の加湿機能を備えた電気機器は、気化フィルタを水槽部内の水中に一部を浸水させた状態で水槽部内の水面に対する角度を可変させる気化フィルタ駆動手段を備えたものである。例えば、加湿運転時には気化フィルタ駆動手段が気化フィルタの一部を浸水させた状態で、気化フィルタで送風経路を塞ぐように気化フィルタの角度を変更することで、送風経路を通過する空気を気化フィルタに通過させて加湿を行う。一方、加湿を必要としない空調運転時には気化フィルタ駆動手段が気化フィルタの角度を水面に対して傾倒するように変更することで、水中に浸水させる気化フィルタの体積を多くして気化フィルタ上方の送風経路を開放するのである。これにより、加湿を必要としない空調運転時には送風経路を通過する空気の抵抗を減らすことができ、送風機の回転数を上昇させなくとも十分な風量が得られるので、必要な空調能力を確保しつつ送風機の風切り音による騒音を低く抑えることができる。

気化フィルタは乾燥するとスケールが析出し、特に水面付近には他の部分と比べて多くのスケールが析出するが、気化フィルタの傾倒角度によって浸水させる体積と水面の位置を変えることができるため、気化フィルタに析出したスケールを水中に溶解させ、気化フィルタの一部分に集中的にスケールが析出してしまうことが抑えられる。これにより、スケールによる気化フィルタの目詰まりが解消されて加湿能力の低下を防止することができる。さらには、気化フィルタの清掃頻度が少なくなるので、気化フィルタの寿命を延ばすことも可能となる。

また、回転軸を水槽部内の水面よりも上方に配置し、かつ、送風経路の下流方向に気化フィルタを傾倒させて気化フィルタの回転軸が通る面における長辺側が回転駆動により水面と略平行となったときに、回転軸の軸心を気化フィルタの垂直方向の中心よりも上方となるように配置したことにより、加湿を必要としない空調運転時には少なくとも気化フィルタの体積の半分以上は水槽部内の水中に浸水することとなり、浸水させた体積分だけ送風経路を大きく開放することができ、かつ浸水させる体積を増やすことができる。これにより、さらに空調能力の確保と騒音の抑制を図ることができるとともに、気化フィルタに析出したスケールを溶解できる部分を増やすことができる。

また、気化フィルタの角度を水面に対して傾倒させたときには、送風機の回転数の下限値を低くして、回転数の上限値から下限値の間（送風機回転数の制御点）の幅を変化させる。つまり、気化フィルタを傾倒させたときには送風経路を通過する空気の抵抗が減り、送風機の回転数を小さくしても必要な風量を得ることができるので、例えば回転数を上限値として空調能力を増大させるか、あるいは回転数を下限値として必要最低限の空調能力を得ると共に騒音を低減させるか、目的に応じて回転数を選択して使い分けることができる。そして、気化フィルタを大きく傾倒させるほど回転数の下限値を小さくすることで回転数の制御点の幅が大きくなるので、より空調能力の選択の幅が広がる。これにより、加湿を必要としない空調運転時には必要な空調能力を確保しながら騒音を低く抑えることも選択できるようになる。

以下、本発明の一実施例を図面により説明する。

図１は本発明における加湿機能付空気清浄機の外観斜視図である。加湿機能付空気清浄機の本体１天面には加湿機能付空気清浄機の運転開始・運転停止の指示や運転モードの切換などを入力するための各種スイッチを備えた操作部２、加湿および浄化した空気を吹き出す吹出口３が設けられている。本体１側面には室内の空気を本体１に取り入れるための吸気口４が設けられており、また、水槽部５と、水槽部５に水を供給する給水タンク６が着脱自在に設けられる。

図２は加湿機能付空気清浄機の縦断面構成図である。本体１内部には、空気清浄手段７を有し、この空気清浄手段７の下流側に加湿空気を発生させる加湿手段８と、送風機９とを備えている。また、空気清浄手段７は縦長箱形状の空気清浄フィルタで、集塵フィルタ１０および脱臭フィルタ１１によって構成されており、吸気口４の風路風下側で本体１前面に対向する位置に設けられている。

加湿手段８は、水槽部５と、水槽部５内の水に一部が常に浸水して水槽部５の水を吸い上げて湿潤する略直方体状の気化フィルタ１２と、この気化フィルタ１２の角度を水槽部５内の水面に対して可変させる気化フィルタ駆動手段１３とから構成されている。

また、水槽部５の水面より上部には送風経路１４が形成されており、加湿手段８の下流側に設けた送風機９の回転によって吸気口４から取り入れられた室内の空気は、空気清浄フィルタ７、加湿手段８を介して送風経路１４を通過した後、吹出口３より室内に排出される。

気化フィルタ駆動手段１３は、気化フィルタ１２を軸支する回転軸１５と、この回転軸１５を中心にして気化フィルタ１２を回転させる駆動モータ１６によって構成されており、駆動モータ１６により回転軸１５を回転させることで気化フィルタ１２の水面に対する角度を可変させる。また、回転軸１５は、回転駆動により送風経路１４の下流方向に気化フィルタ１２を傾倒させることで気化フィルタ１２に回転軸１５が通る面における長辺１２ａが水面と略平行となったときに、気化フィルタ１２の垂直方向の中心よりも上方に軸心が位置するように配置されている。そして、気化フィルタ１２は周囲を着脱自在なフィルタケース１７により囲われており、このフィルタケース１７を介して気化フィルタ１２は回転軸１５に軸支されている。さらに、この回転軸１５は水槽部５内の水面よりも上方に配置されているため、水中の水垢や汚れが回転軸１５に付着しないので回転が阻害されることもなく、気化フィルタ駆動手段１３の動作不良を未然に防ぐ。

図３は上述の構成からなる加湿機能付空気清浄機の動作を制御する制御部１８の構成を示すブロック図である。制御部１８の入力側には、運転スイッチや運転モード切換スイッチなどを備えた操作部２が接続されている他、室内空気の湿度を検出する湿度センサ１９が接続されている。また、制御部１８の出力側には、送風機９と気化フィルタ駆動手段１３が接続されている。

制御部１８は、操作部２の運転モード切換スイッチの操作や湿度センサ１９の検出湿度によって加湿運転の有無を決定し、気化フィルタ駆動手段１３を駆動させて気化フィルタ１２の長辺１２ａと水面との角度を可変させることで、気化フィルタ１２上方の送風経路１４を開放する度合いを制御する。

次に、上記構成における加湿機能付空気清浄機の動作について図４および図５を用いて説明する。本体１に給水タンク６を装着すると、給水タンク６より水槽部５に常時一定の水位となるように水が供給され、この水槽部５内の水に気化フィルタ１２の一部が常時浸水した状態となる。

加湿機能付空気清浄機には、空気清浄運転のみを行う「空清単独モード」と、加湿空気を供給しながら空気清浄運転を行う「加湿併用モード」が備えられており、操作部２の運転モード切換スイッチを操作することにより加湿運転の有無を選択することができる。運転を開始するときは、操作部２の運転スイッチを操作して運転開始の指示を行い、運転モード切換スイッチで加湿運転の有無を切換え、さらに「加湿併用モード」を選択した場合には湿度設定スイッチで目標湿度を設定する。これにより、送風機９および気化フィルタ駆動手段１３の駆動が開始され、送風機９の駆動により室内の空気は吸気口４から本体１内に取り入れられ、取り入れられた空気は空気清浄フィルタ７を通過することで空気中の塵埃が捕集されて清浄空気となり、その後空気清浄フィルタ７の下流側にある加湿手段８へと送られる。

運転モード切換スイッチにより「加湿併用モード」を選択した場合には、制御部１８は湿度設定スイッチにより設定した目標湿度と、湿度センサ１９が検出した検出湿度の差を算出し、送風機９の回転数および気化フィルタ駆動手段１３による気化フィルタ１２の角度を制御して目標湿度に近づけるように加湿運転を行う。検出湿度が目標湿度より小さく、その差が大きい場合には目標湿度に早く近づけるために、制御部１８は気化フィルタ駆動手段１３を駆動させ、気化フィルタ１２の一端を水槽部５内の水中に浸水させた状態で気化フィルタ１２の長辺１２ａを水面と略垂直となるように角度を保持し（図４（ａ））、送風経路１４の開口面を気化フィルタ１２で塞ぐように気化フィルタ１２を立設させる。また、制御部１８は送風機９の回転数を最大にする。送風経路１４に送られた乾燥空気（黒矢印）は、水槽部５内の水を吸い上げて湿潤した状態の気化フィルタ１２を通過することで加湿されて加湿空気（白矢印）となり、吹出口３から室内に排出される。気化フィルタ１２の傾倒角度が図４（ａ）のときには、取り入れられた空気のほとんどを気化フィルタ１２に通過させることとなり、空気清浄運転を行いながら室内に大きな加湿量を供給することができる。

図５は気化フィルタ１２の角度の可変に伴う送風機９の回転数の制御について説明する図である。図４（ａ）のように気化フィルタ１２の長辺１２ａと水面とが略垂直（図５では角度９０°）のときには、送風経路１４を通過する空気の抵抗が最も大きい状態であり、また大きな加湿量を必要としている状況であることから、送風機９の回転数を大きくしないと必要な風量が得られないため、送風機９の回転数は最大回転数として設定された上限値となる。

その後、室内の湿度が上昇して目標湿度と検出湿度の差が小さくなると、制御部１８は供給する加湿量を調節するために気化フィルタ駆動手段１３を駆動させて、気化フィルタ１２を水槽部５内の水面に対して傾倒するように角度をθに変更する（図４（ｂ））。つまり、送風経路１４の開口面を塞ぐように立設させていた気化フィルタ１２を送風経路１４の下流方向に傾倒させることで気化フィルタ１２上方の送風経路１４が開放されるので、送風経路１４に送られた空気は気化フィルタ１２を通過して得られる加湿空気と、気化フィルタ１２を通過しない乾燥空気とが混合した空気となる。これにより、気化フィルタ１２の傾倒角度が大きいほど加湿量を抑制することができるので、空気清浄運転を行いながらも過加湿とならないように目標湿度を維持することができる。

また、気化フィルタ１２の角度をθとして傾倒させたときには送風機９の回転数の下限値が小さくなるため、図５に示すように送風機９の回転数は上限値から下限値までと制御点に幅ができる。つまり、気化フィルタ１２を傾倒させて気化フィルタ１２上方の送風経路１４が開放されることにより、気化フィルタ１２を傾倒させる前と比べて送風経路１４を通過する空気の抵抗が減るので、送風機９の回転数が同じであっても風量は増加する。したがって、空気清浄フィルタ７に通過させる空気量が増加するので空気清浄能力を増大させることができる。一方、送風機９の回転数を小さくしても十分な風量を得ることができるので、最低限必要な風量が得られる回転数に下限値を設定することで必要な空気清浄能力および加湿能力を確保しつつ、送風機９の風切り音による騒音を低く抑えることもできる。したがって、例えば回転数を大きくして大きな空気清浄能力を得る「急速清浄モード」や、あるいは回転数を抑えて必要最低限の空気清浄能力と加湿能力を得ると共に騒音を低減させる「静音モード」を設定することで、目的に応じて使い分けをすることができる。そして、気化フィルタ１２を大きく傾倒させるほど回転数の下限値を小さくすることで回転数の制御点の幅が大きくなるので、より運転モードの選択の幅が広がることになる。

そして、室内の湿度が目標湿度に到達または超過した場合には加湿を停止するため、気化フィルタ駆動手段１３は気化フィルタ１２をさらに水面に傾倒させて、気化フィルタ１２の長辺１２ａが水面と略平行となるように保持する（図４（ｃ））。このとき、傾倒させた気化フィルタ１２はその長辺１２ａが水中に浸水することとなり、気化フィルタ１２上方の送風経路１４が大きく開放される。送風経路１４が開放されることにより、送風経路１４に送られた空気のほとんどは気化フィルタ１２を通過せずに乾燥空気のまま吹出口３から排出される。

図４（ｃ）のように気化フィルタ１２が水面と略平行（図５では角度０°）のときには、送風経路１４を通過する空気の抵抗が最も小さい状態となり、最低限必要な風量が得られる回転数である下限値は送風機９の最小回転数に設定されるので、回転数の制御点の幅は最も大きくなる。これにより、送風機９の回転数を上限値としたときには空気清浄フィルタ７に通過する空気量が最大となるため、空気清浄能力が最大となる。また、回転数を下限値としたときには送風機９の風切り音による騒音を最小とすることができる。

また、気化フィルタ１２の長辺１２ａが回転駆動により送風経路１４の下流方向に傾倒して水面と略平行となったとき、回転軸１５の軸心の位置が垂直方向に対して気化フィルタ１２の中心（図４（ｃ）中の一点鎖線）よりも上方となるように配置されていることから、気化フィルタ１２の傾倒角度が図４（ｃ）のときには少なくとも気化フィルタ１２の体積の半分以上は水槽部５内の水中に浸水させることができる。つまり、水中に浸水させる気化フィルタ１２の体積が大きくなるほど、その浸水分だけ気化フィルタ１２上方の送風経路１４を大きく開放することができる。

なお、運転モード切換スイッチにより「空清単独モード」を選択し、加湿機能を併用せずに空気清浄運転を単独で行う場合にも、気化フィルタ駆動手段１３は運転開始当初から気化フィルタ１２の傾倒角度を図４（ｃ）のように水面と略平行となるように保持するので、送風経路１４に送られた空気は気化フィルタ１２を通過せずに乾燥空気のまま吹出口３から排出される。

また、加湿運転が行われると送風機９からの送風により気化フィルタ１２に含まれる水分は気化するが、水中に含まれるミネラル成分は気化することができずにスケールとして気化フィルタ１２に析出する。このスケールの析出により気化フィルタ１２に目詰まりが発生して水の吸い上げが阻害されることになるが、加湿運転が行われないときには図４（ｃ）のように気化フィルタ１２を水槽部５内の水中に浸水させることで、気化フィルタ１２に析出したスケールを水中に溶解させることができ、スケールによる気化フィルタ１２の目詰まりが解消されて加湿能力の低下を防止することができる。

さらに、運転状態によって気化フィルタ１２の傾倒角度を図４（ａ）の状態から図４（ｃ）の状態に適宜可変させることによって、水中に浸水させる気化フィルタ１２の体積および気化フィルタ１２に形成される水位線の位置が変わるため、他の部分に比べてスケールが析出しやすい水面の直上近傍が気化フィルタ１２上の一定の位置ではなく広範囲に形成されることになる。加えて、水面の直上近傍に析出したスケールを水中に浸水させて溶解させることもできる。これにより、気化フィルタ１２の一部分に集中的にスケールが析出して目詰まりを起こしてしまうことが抑えられるので、さらに加湿能力の低下を防止することができる。加えて、気化フィルタ１２の清掃頻度が少なくなるので、気化フィルタ１２の寿命を延ばすことも可能となる。

なお、本実施例では図４のように送風経路１４の下流方向に気化フィルタ１２を傾倒させているが、所定の条件の下で上流方向に傾倒させるようにしてもよい。例えば、加湿運転時間の累積値が所定の値となったときや、あるいは運転モードとして「スケール洗浄モード」を設定し、このモードを選択したときには送風経路１４の上流方向に気化フィルタ１２を傾倒させることで、通常の加湿運転時には浸水することがない気化フィルタ１２の部分を水中に浸水させて、この部分に析出したスケールを水中に溶解させることも可能である。

なお、本実施例では一例として加湿機能付空気清浄機を用いて説明をしたが、本発明は加湿機能付空気清浄機に限定されるものではなく、加湿運転の有無を切換する機構を備えた他の電気機器においても適用できるものである。

５水槽部
９送風機
１２気化フィルタ
１３気化フィルタ駆動手段
１４送風経路

Claims

一定量の水が貯えられる水槽部と、吸込口と吹出口を連通する送風経路に送風する送風機と、前記送風経路中に設置され、前記水槽部内の水を吸い上げて湿潤する略直方体状の気化フィルタを備え、前記気化フィルタを通過する送風によって空気を加湿する加湿機能を備えた電気機器において、前記気化フィルタを前記水槽部内の水中に一部を浸水させた状態で前記水槽部内の水面に対する角度を可変させる気化フィルタ駆動手段を備え、前記気化フィルタ駆動手段は、前記水槽部内の水面よりも上方に前記気化フィルタを回転駆動する回転軸を有し、前記回転軸は、前記送風経路の下流方向に前記気化フィルタの角度を可変させて前記気化フィルタの前記回転軸が通る面における長辺が水面と略平行となったときに、前記気化フィルタの垂直方向の中心よりも上方に軸心が配置されることを特徴とする加湿機能を備えた電気機器。
前記送風機には回転数の上限値と下限値が設定されており、前記気化フィルタの角度によって回転数の下限値が変化することを特徴とする請求項１記載の加湿機能を備えた電気機器。