JP7236872B2 - 加湿素子、加湿装置、空気調和機および換気装置 - Google Patents

Description

本発明は、加湿空気を生成する加湿素子、加湿装置、空気調和機および換気装置に関する。

加湿空気を生成する加湿装置の加湿方式には、自然蒸発式、電熱式、水スプレー式、超音波式などがある。自然蒸発式は、他の加湿方式に比べて加湿能力が低くなる傾向にあるものの、他の加湿方式に比べてランニングコストを抑えやすい。このため、特に長時間運転される場所での使用に有用である。また、上述した問題点である加湿能力についても改善が進んでいる。

自然蒸発式の加湿装置には、様々な加湿方式が存在する。その中で、経時的な加湿能力の変化が少なく、長時間の使用に適した加湿方式は、滴下式と吸上流下式である。滴下式および吸上流下式は、空気調和機などの業務用の加湿装置に使用される傾向がある。

例えば、特許文献１には、滴下式と吸上流下式とを組み合わせた加湿装置が開示されている。特許文献１に開示された加湿装置は、互いに隙間を空けて並べられた複数の加湿体と、加湿体の上方に設けられた給水管と、給水管の下方に設けられ水を蓄える給水槽と、を備える。加湿体は、給水管から水が滴下されるとともに給水槽内の水に浸漬されて水を吸い上げる給水部と、給水部の横に隣接して形成され給水部から浸透する水で空気を加湿する加湿部と、を有する。特許文献１には、加湿体に横長の孔を形成することで、加湿体を均一に湿らせる技術思想が開示されている。

加湿体間の隙間は、空気が通過する風路となる。空気は、加湿体間の隙間を通過する際に、加湿体の表面から水分を奪って加湿される。すなわち、加湿体の表面では、加湿体間の隙間を流れる空気と加湿体に保水された水との水蒸気分圧差によって、空気への加湿が行われる。本発明者の研究によれば、加湿体表面からの加湿量は、風上側ほど多く風下側ほど少なくなることが分かっている。これは、風上側ほど水蒸気分圧差が大きくなるとともに、加湿体の風上側端面で空気が剥離して加湿が促進されるからである。

特許第１８５５６６８号明細書

しかしながら、特許文献１に開示された技術では、加湿体に形成された横長の孔によって加湿体の内部の水分量が均一化されるため、加湿体のうち加湿量が多くなる風上側で水分が不足するおそれがある。加湿体の内部の水分が不足すると、水に含まれるカルシウムなどのスケール成分が析出しやすくなり、析出したスケール成分が加湿体に付着することで加湿能力が低下するという問題が生じる。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、加湿体へのスケール成分の付着を抑制して加湿能力の低下を防止することができる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、本発明にかかる加湿素子は、上下方向と交差する第１の方向に沿って互いに隙間を空けて並べられ、空気が隙間を通過可能な複数の加湿体と、加湿体のうち下端よりも上方部位に給水する給水手段と、を備える。加湿体には、空気の流れ方向に沿った風上を向く風上側端面と、風上側端面と反対側を向く風下側端面と、風上側端面と風下側端面との間であって、風上側端面と風下側端面との間となる給水手段よりも下方に配置され、加湿体の内部を流下する水の流れを抑制する水流抑制部と、が形成されている。水流抑制部のうち風上側の端点から風上側端面までの距離は、水流抑制部のうち風下側の端点から風下側端面までの距離よりも長い。水流抑制部は、空気の流れ方向に沿った風下から風上に向かうほど下り傾斜している。水流抑制部のうち傾斜方向に沿った最も下方に位置する部位は、加湿体の下端に達している。

本発明によれば、加湿体へのスケール成分の付着を抑制して加湿能力の低下を防止することができるという効果を奏する。

本発明の実施の形態１にかかる加湿装置の構成図 実施の形態１にかかる加湿装置が備える加湿素子の斜視図 実施の形態１にかかる加湿素子の斜視図 実施の形態１にかかる加湿素子の分解斜視図 実施の形態１にかかる加湿素子の正面図 図５に示す加湿素子のＶＩ－ＶＩ線に沿った断面図 図６に示す加湿素子の変形例を示す断面図 図６に示す加湿素子の他の変形例を示す断面図 図６に示す加湿素子の拡大断面図であって、給水手段および水流抑制部を拡大した図 図９に示す加湿素子のＸ－Ｘ線に沿った断面図 比較例に係る加湿素子を示す断面図であって、給水手段および水流抑制部を拡大した図 本発明の実施の形態２にかかる加湿素子を示す断面図であって、図５に示すＶＩ－ＶＩ線に沿った断面図に相当する図 本発明の実施の形態３にかかる加湿素子を示す断面図であって、図５に示すＶＩ－ＶＩ線に沿った断面図に相当する図 図１３に示す加湿素子の拡大断面図であって、給水手段および水流抑制部を拡大した図 図１４に示す加湿素子の変形例を示す断面図 本発明の実施の形態４にかかる加湿素子を示す断面図であって、図５に示すＶＩ－ＶＩ線に沿った断面図に相当する図 図１６に示す加湿素子の拡大断面図であって、給水手段、水流抑制部および排水部を拡大した図

以下に、本発明の実施の形態にかかる加湿素子、加湿装置、空気調和機および換気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、本発明の実施の形態１にかかる加湿装置１の構成図である。この加湿装置１には、加湿素子２が組み込まれている。加湿装置１には、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が組み込まれている。空気は、図１において白抜き矢印で示す方向に流れる。送風機５は、本実施の形態では加湿素子２よりも通風風上側に組み込まれているが、加湿素子２よりも通風風下側に組み込まれてもよい。

加湿装置１は、加湿素子２と、図示しない水道設備などの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で加湿に用いら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、を備える。また、加湿装置１は、送風機５、給水弁３ａといった機器の操作などを行う制御装置６と、加湿素子２の内部を流下してきた水を受けるドレンパン７と、を備える。

図２は、実施の形態１にかかる加湿装置１が備える加湿素子２の斜視図である。加湿素子２は、ドレンパン７上に一個または複数個が直接設置される。具体的な図示は省略するが、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等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に加湿用の水を送水する給水系は、送水用の給水管３と、加湿素子２に給水する水の圧力と流量を調整する電磁弁である給水弁３ａと、給水管３および給水弁３ａへの塵の侵入を防ぐ図示しないストレーナと、を備えている。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好ましい。

図３は、実施の形態１にかかる加湿素子２の斜視図である。図４は、実施の形態１にかかる加湿素子２の分解斜視図である。図５は、実施の形態１にかかる加湿素子２の正面図である。図６は、図５に示す加湿素子２のＶＩ－ＶＩ線に沿った断面図である。加湿素子２は、平板状の加湿体２０を多数備える。多数の加湿体２０は、図４および図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に隙間を空けて並べられている。以下、第１の方向Ｙと表記する。加湿体２０の間の隙間は、空気が通過可能な風路となる。図１に示す送風機５は、風上から風下に向かう空気の流れを生成して加湿体２０の間の隙間に空気を通過させる。空気は、図４および図６において矢印Ｚで示す方向である第２の方向に向かって加湿体２０の間の隙間を流れる。以下、第２の方向Ｚと表記する。つまり、図６の紙面左側から紙面右側に向かって空気が流れる。加湿体２０の上部のうち第２の方向Ｚに沿った中央部には、他の部位よりも下方に窪んだ凹部２３が形成されている。凹部２３内には、拡散部材３０が配置されている。拡散部材３０は、第１の方向Ｙに沿って延びるように配置され、１つの拡散部材３０に複数の加湿体２０がまとめて接触する。

図６に示すように、加湿体２０の上方には、加湿体２０に供給するための水を蓄える貯水部１２、給水管３からの水を貯水部１２へ注入する給水口１１がある。ここで、加湿素子２に給水された水を、加湿体２０に伝える一連の手段を、給水手段５０と呼ぶ。本実施の形態では、給水口１１、貯水部１２、拡散部材３０をまとめて給水手段５０と呼ぶ。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がある。

図３および図４に示すように、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、排水部１３は、ケーシング１０に形成される。ケーシング１０には、上部構造としての貯水部１２と下部構造としての排水部１３とを接続する構造壁１４が形成される。

ケーシング１０は、ＡＢＳ（Acrylonitrile Butadiene Styrene）樹脂、ポリスチレン（polystyrene：ＰＳ）樹脂、またはポリプロピレン（polypropylene：ＰＰ）樹脂を含む熱可塑性のプラスチックを材料として、射出成型などで形成されている。ケーシング１０は、２つの部品である第一ケーシング１０ａと第二ケーシング１０ｂとに分かれている。第一ケーシング１０ａおよび第二ケーシング１０ｂで加湿体２０を挟み込み、第一ケーシング１０ａおよび第二ケーシング１０ｂの係合部１５同士を合わせることにより、第一ケーシング１０ａと第二ケーシング１０ｂとが一体化し、加湿体２０を収納する構造となっている。なお、ケーシング１０は加湿体２０を収納できればよく、金属または金属と樹脂からなるものでもよい。

第一ケーシング１０ａおよび第二ケーシング１０ｂにはそれぞれ、排水口１３ａとなる部分が設けられている。また、第二ケーシング１０ｂには、貯水部１２へ水を供給するための給水口１１、および加湿体２０へ被加湿空気を導入する開口部１０ｃが設けられている。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。

第一ケーシング１０ａおよび第二ケーシング１０ｂ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用の突起１０ｄがそれぞれ設けられている。加湿体２０は含水により、水の重さで変形するものもあるため、第一ケーシング１０ａおよび第二ケーシング１０ｂと接触する加湿体２０の外周部分で加湿体２０の位置を規制して加湿体２０全体が歪まないようにすることで、加湿体２０間の風路の寸法を確保し、加湿体２０間の風路に均一に空気が流れるようにすることができる。これにより、加湿素子２の圧力損失の低下が抑えられ、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。

給水口１１の形状は給水管３に合わせた形状とし、容易に抜けないように凸状の帯、いわゆるかえし構造を給水口１１の外周面に形成したり、給水口１１と給水管３をホースバンドで縛ったりしてもよい。給水口１１は、加湿体２０の上部から水を供給できる構造であれば位置等に制約はないが、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、空気流の風上側に配置することが好ましい。このようにすることで、給水管３と給水口１１とのつなぎ目から漏れた水は、気流に乗り、風下側、すなわち加湿素子２側へ導かれて加湿体２０に吸収されるため、加湿素子２の風下側への水の飛散を少なくすることができる。

加湿体２０の表面からの加湿量に対して加湿体２０への給水量が過剰な場合には、加湿に用いられずに排水部１３から排水される排水量が多くなり、無駄な水量が増大する。このため、給水口１１には、水量を絞るための機構を設けて、貯水部１２へ供給する水の水量を調整することが好ましい。水量を絞るための機構は、例えば図６で示すオリフィス部４０である。オリフィス部４０は、給水口１１の内周面の一部を他の部位よりも狭めて形成されている。水量調整の際には、加湿素子２の最大加湿量よりも多い水量を供給できるようにする必要がある。なお、オリフィス部４０は、水量調整が可能であればよく、金属メッシュまたは多孔質材料を用いて水量を調整するものでも機能上問題ない。

貯水部１２は、拡散部材３０の上方に設けられている。貯水部１２の底面には、拡散部材３０へ水を注水する注水部である複数の注水孔１２ａが形成されている。貯水部１２の内部には、貯水部１２の水位を検知する水位検知センサー８が設置されてもよい。水位検知センサー８によって検知された水位をフィードバックして、図１に示す制御装置６によって給水弁３ａの開閉を制御してもよい。

貯水部１２は、ＡＢＳ樹脂、ＰＳ樹脂またはＰＰ樹脂を含む熱可塑性のプラスチックを材料として、射出成型などの成型法によって形成されている。樹脂製の貯水部１２を用いて、貯水部１２の表面を平滑にすると、接触角が概ね９０度以上となる。ここでは、疎水性は接触角が９０度以上、親水性は接触角が４０度以上９０度未満、超親水性は接触角が４０度未満とする。本実施の形態では、貯水部１２の表面における接触角が概ね９０度以上となるように設定している。これにより、貯水部１２の表面が疎水性となるため、貯水部１２の表面に水が残りにくくなり貯水部１２内の衛生性に優れるという利点がある。なお、貯水部１２は水を貯めて加湿体２０に水を供給できればよく、円管、矩形管などで形成されていても機能上問題ない。また、貯水部１２の材料は金属でもよい。

拡散部材３０は、多孔質の板材で形成される。拡散部材３０は、注水孔１２ａの直下に配置されている。拡散部材３０は、貯水部１２から滴下した水を吸収し、加湿体２０へ水を送る。このため、拡散部材３０の表面は極力親水性が高いほうが、浸透性が良好になり通水できる流量が増加する。また、拡散部材３０は、常に水に触れるため、水によって劣化しにくい材料で形成されることが好ましい。水によって劣化しにくい材料で形成された拡散部材３０には、樹脂であるポリエチレンテレフタレート（polyethylene terephthalate：ＰＥＴ）樹脂といったポリエステル、セルロースで作られた多孔質板、金属であるチタン、銅、ステンレスで作られた多孔質板が挙げられる。また、拡散部材３０の表面の親水度を増すため、拡散部材３０に親水化処理を施してもよい。

拡散部材３０の下端と加湿体２０の上端とは、部分的に接触して設置されている。拡散部材３０と加湿体２０とが接触していれば、加湿体２０の毛細管力の作用により水が淀みなく加湿体２０に流下する。拡散部材３０と加湿体２０との組み立て時のばらつき、および輸送中の振動の影響を加味し、拡散部材３０の下端と加湿体２０の上端とを互いに差込むようにして、拡散部材３０と加湿体２０とを連結してもよい。

図７は、図６に示す加湿素子２の変形例を示す断面図である。図８は、図６に示す加湿素子２の他の変形例を示す断面図である。給水手段５０の構成は、加湿体２０に水を供給できれば特に制限されない。例えば、図７に示すように拡散部材３０が注水孔１２ａ内に挿入されても機能上問題ない。この場合には、拡散部材３０が加湿体２０へ水を注水する注水部になる。また、図８に示すように拡散部材３０で貯水部１２内の水を吸い上げて加湿体２０に水を流下させる構造でも機能上問題ない。図８に示す貯水部１２は、加湿体２０の第２の方向Ｚに沿った中心よりも給水口１１寄りにずれて配置されている。拡散部材３０は、貯水部１２内に挿入される吸上部３１と、吸上部３１の上端から給水口１１と反対側に向けて水平に延びる延出部３２と、延出部３２の延出端から加湿体２０に向けて下方へ延びる流下部３３と、を有する。流下部３３の下端は、加湿体２０の内部に挿入されている。この場合には、流下部３３が加湿体２０へ水を注水する注水部になる。また、図示は省略するが、貯水部１２を水密のヘッダー部として形成し、ヘッダー部に設けた複数の注水孔１２ａから拡散部材３０に水を滴下してもよい。

なお、拡散部材３０は、上方に位置する貯水部１２から滴下する水を、第１の方向Ｙに均等に拡散するため、すなわち第１の方向Ｙに並べて配置された複数の加湿体２０に均一に水を供給するために設けられている。したがって、複数の加湿体２０が一体化されて、複数の加湿体２０同士の間で第１の方向Ｙに水を拡散する構造、または、隣り合う加湿体２０同士の上部を接触させる構造でも機能上問題ない。このような構造にすることで、加湿体２０自体が拡散部材３０と同様の水の拡散機能を有することになる。例えば、図７に示す拡散部材３０に代えて、加湿体２０の一部を注水孔１２ａ内に直接挿入してもよいし、図８に示す拡散部材３０に代えて、加湿体２０の一部を貯水部１２内に直接挿入してもよい。これらの場合には、加湿体２０の一部が加湿体２０の本体部へ水を注水する部分が注水部になる。このようにすると、拡散部材３０を用いずに、貯水部１２から加湿体２０の本体部に直接水を滴下させることができる。

加湿体２０は、拡散部材３０と同様に多孔質の板材で形成される。加湿体２０の材料の好適な条件は、拡散部材３０と同一であり、加湿体２０の材料に拡散部材３０と同一の材料を用いてもよい。ただし、拡散部材３０よりも吸水性の良い材料を加湿体２０に用いると、拡散部材３０の内部に水が十分拡散する前に加湿体２０が水を吸ってしまうため、各加湿体２０への水の供給の均一度が落ちることがある。この場合は、拡散部材３０の鉛直方向の寸法を大きくすることで対策できる。なお、加湿素子２全体の高さ方向に寸法の制約がある場合、拡散部材３０の鉛直方向への寸法にも制約が加わるので、拡散部材３０よりも吸水性が低い材料を加湿体２０に使用して、拡散部材３０の鉛直方向への寸法を小さくできるようにすることが好ましい。

加湿体２０の表面には、凸部２１が設けられている。凸部２１によって、加湿体２０同士の間隔の保持が図られる。凸部２１は、加湿体２０に冶具を押し当て、冶具を押し当てた部分を塑性変形させることで形成することができる。加湿体２０上の凸部２１の配列位置が異なる２種類の加湿体２０を交互に配列することで、加湿体２０の間隔を一定に保つ機能が得られる。なお、加湿体２０は、第１の方向Ｙに沿って間隔が一定に保たれていればよい。例えば、一定間隔に加湿体２０の板厚分の切れ込みが入った櫛を加湿体２０に噛み合わせて間隔を保持したものでもよい。また、波状に成形された加湿体２０をハニカム状に積層することで間隔を保持する構造でもよいし、スペーサーを加湿体２０の間に入れて間隔を保持する構造でもよい。

図６に示すように、加湿体２０には、空気の流れ方向に沿った風上を向く風上側端面２０ａと、風上側端面２０ａと反対側を向く風下側端面２０ｂとが形成されている。また、加湿体２０には、加湿体２０の内部を流下する水の流れを抑制する水流抑制部２２が形成されている。水流抑制部２２は、風上側端面２０ａと風下側端面２０ｂとの間であって、風上側端面２０ａと風下側端面２０ｂとの間となる給水手段５０よりも下方に配置されている。水流抑制部２２は、風上側端面２０ａおよび風下側端面２０ｂと第２の方向Ｚに互いに離れて配置されている。水流抑制部２２は、本実施の形態では加湿体２０を第１の方向Ｙに沿って貫通する孔である。水流抑制部２２は、加湿体２０の内部を流下する水の流れを抑制可能な構成であれば特に制限されない。水流抑制部２２は、加湿体２０に孔開け加工を施すことで形成される。孔開け加工は、例えば、加湿体２０の素材製造工程で予め行ってもよい。

水流抑制部２２の形状は、本実施の形態では第２の方向Ｚに沿って水平に延びる長方形状である。なお、水流抑制部２２は、加湿体２０の内部を流れる水の方向および分配量を調整可能であれば、長円形状、楕円形状、円弧形状、多角形状などの他の形状でも機能上問題ない。水流抑制部２２の開口面積は、加湿体２０の表面積よりも十分に小さいことが好ましい。これは、加湿体２０のうち水流抑制部２２の開口面積が占める割合が過度に大きいと、加湿体２０の加湿面積が減少し、加湿能力が低下するからである。

図９は、図６に示す加湿素子２の拡大断面図であって、給水手段５０および水流抑制部２２を拡大した図である。図１０は、図９に示す加湿素子２のＸ－Ｘ線に沿った断面図である。図１０に示す加湿体２０の第１の方向Ｙに沿った板厚は、第２の方向Ｚに亘って一定である。図９に示す水流抑制部２２の内壁には、給水手段５０を向く第１壁２２ａと、第１壁２２ａと反対側を向く第２壁２２ｂと、空気の流れ方向に沿った風上を向く風上側壁２２ｃと、風上側壁２２ｃと反対側を向く風下側壁２２ｄと、が形成されている。風上側壁２２ｃと風上側端面２０ａとの第２の方向Ｚに沿った距離は、上下方向に亘って一定である。風下側壁２２ｄと風下側端面２０ｂとの第２の方向Ｚに沿った距離は、上下方向に亘って一定である。ここで、水流抑制部２２のうち水流抑制部２２よりも風上側を流れる水の流量と、水流抑制部２２よりも風下側を流れる水の流量とを分ける点を風上側の端点Ｐ１、風下側の端点Ｐ２とする。また、加湿体２０のうち水流抑制部２２よりも風上側を流下した水が浸透する領域を風上側浸透領域と称する。一方、加湿体２０のうち水流抑制部２２よりも風下側を流下した水が浸透する領域を風下側浸透領域と称する。

図９に示す第１直線Ｍは、水流抑制部２２のうち風上側の端点Ｐ１から風上側端面２０ａまでの第２の方向Ｚに沿った距離を示している。第２直線Ｎは、水流抑制部２２のうち風下側の端点Ｐ２から風下側端面２０ｂまでの第２の方向Ｚに沿った距離を示している。第１直線Ｍは、風上側浸透領域のうち最も上方に位置する部位である。第２直線Ｎは、風下側浸透領域のうち最も上方に位置する部位である。水流抑制部２２のうち風上側の端点Ｐ１から風上側端面２０ａまでの距離は水流抑制部２２のうち風下側の端点Ｐ２から風下側端面２０ｂまでの距離よりも長く、加湿体２０の第１の方向Ｙに沿った板厚は第２の方向Ｚに亘って一定である。このため、図１０に示すように、水流抑制部２２と風上側端面２０ａとの間の上下方向と直交する方向に沿った断面積は、水流抑制部２２と風下側端面２０ｂとの間の上下方向と直交する方向に沿った断面積よりも大きい。これにより、水流抑制部２２の風下側よりも風上側に多くの水を流すことができる。

図９に示すように、第１の方向Ｙに沿って見たときに、水流抑制部２２は、注水孔１２ａを下方に延長した延長線Ｌを横切って設けられている。なお、複数の注水孔１２ａが第２の方向Ｚに沿って互いにずれて配置される場合には、水流抑制部２２は、少なくとも一つの注水孔１２ａを下方に延長した延長線Ｌを横切って設ければよい。

なお、水流抑制部２２は、加湿体２０のうち他の部位に比べて水が流れにくくなれば、孔に限定されるものではない。例えば、プレス加工または加熱により、加湿体２０の一部を第１の方向Ｙに潰して閉塞部または高密度部を形成し、閉塞部または高密度部を水流抑制部２２としてもよい。また、溶融した蝋、プラスチックなどを加湿体２０の繊維内に流し込んで固めて障害物を形成し、障害物を水流抑制部２２としてもよい。

次に、加湿装置１の動作について説明する。

図２に示す給水口１１には、給水弁３ａで制御された一定流量の水が供給される。図６に示すように、給水口１１から流入した水は、貯水部１２内に流れる。貯水部１２内に流入した水は、貯水部１２の底面の複数の注水孔１２ａから滴下し、拡散部材３０に吸水される。拡散部材３０に吸水された水は、拡散部材３０の内部に広がりながら流下し、拡散部材３０の下端に到達する。

拡散部材３０の下端と加湿体２０の上端は接触しているため、流下した水は加湿体２０の毛細管力の作用でこの接触部から加湿体２０に伝わり流下する。水は、加湿体２０の内部に浸透して流下する。図９において矢印Ｓで示す注水孔１２ａから水流抑制部２２に向けて流下した水は、矢印Ｔで示す水流抑制部２２よりも風上側に向かう水の流れと、矢印Ｕで示す水流抑制部２２よりも風下側に向かう水の流れとに分流される。このとき、水流抑制部２２と風上側端面２０ａとの間の上下方向と直交する方向に沿った断面積が、水流抑制部２２と風下側端面２０ｂとの間の上下方向と直交する方向に沿った断面積よりも大きいため、水流抑制部２２の風下側よりも風上側に多くの水を流すことができる。また、第１の方向Ｙに沿って見たときに、注水孔１２ａを下方に延長した延長線Ｌを横切って水流抑制部２２が設けられることで、矢印Ｔで示す水流抑制部２２の風上側に向かう水の流れを風上側端面２０ａに近づけて流すことができる。

加湿体２０の内部を水が流下する際に、加湿体２０の間の隙間に通風される空気によって、加湿体２０の表面から水分が奪われて、加湿された空気として加湿素子２から排気される。すなわち、加湿体２０の表面では、加湿体２０の間の隙間を流れる空気と、加湿体２０に保水された水の水蒸気分圧差により、空気への加湿が行われる。一方、加湿体２０で加湿に用いられずに残った水は、加湿体２０の下端から滴下して図６に示す排水部１３からケーシング１０の外部に排出される。このため、加湿体２０の下端から排水される流量は、給水口１１から供給される水量から加湿体２０で加湿に用いられた水量を差し引いた水量となる。

次に、加湿装置１の作用効果について説明する。

図９に示すように、本実施の形態では、水流抑制部２２と風上側端面２０ａとの間の上下方向と直交する方向に沿った断面積は、水流抑制部２２と風下側端面２０ｂとの間の上下方向と直交する方向に沿った断面積よりも大きいことで、加湿体２０のうち水流抑制部２２の風下側よりも風上側に多くの水を流すことができる。また、第１の方向Ｙに沿って見たときに、注水孔１２ａを下方に延長した延長線Ｌを横切って水流抑制部２２が設けられることで、水流抑制部２２の一部が延長線Ｌよりも風上側に位置するため、水流抑制部２２よりも風上側に向かう水を風上側端面２０ａに近づけて流すことができる。このため、加湿体２０のうち加湿量が多くなる水流抑制部２２よりも風上側の乾燥を防いで、スケール成分の析出を抑制することができる。これにより、加湿体２０のうち水流抑制部２２よりも風上側へのスケール成分の付着を抑制して加湿素子２の加湿能力の低下を防止することができる。

図１１は、比較例に係る加湿素子２を示す断面図であって、給水手段５０および水流抑制部２２を拡大した図である。図１１において矢印Ｓ１で示す注水孔１２ａから下方に向けて流下した水は、矢印Ｔ１で示す水流抑制部２２よりも風上側に向かう水の流れと、矢印Ｕ１で示す水流抑制部２２よりも風下側に向かう水の流れとに分流される。図１１に示す水流抑制部２２は、第１の方向Ｙに沿って見たときに、注水孔１２ａを下方に延長した延長線Ｌを横切って配置されていない。比較例では、水流抑制部２２の全体が延長線Ｌよりも風下側に位置する。矢印Ｔ１で示す水流抑制部２２よりも風上側に向かう水は、図９において矢印Ｔで示す水の流れに比べて、風上側端面２０ａから風下側に離れた位置を流れる。つまり、本実施の形態では、水流抑制部２２の一部が延長線Ｌよりも風上側に位置するため、水流抑制部２２の全体が延長線Ｌよりも風下側に位置する場合に比べて、水流抑制部２２よりも風上側に向かう水を風上側端面２０ａに近づけて流すことができる。これにより、加湿体２０の風上側端面２０ａまで水が浸透しやすくなる。

本実施の形態では加湿体２０に水流抑制部２２が形成されることで、加湿体２０に水流抑制部２２が形成されない場合に比べて、加湿体２０の内部を流れる水の方向および分配量を調整することができる。

実施の形態２．
図１２は、本発明の実施の形態２にかかる加湿素子２を示す断面図であって、図５に示すＶＩ－ＶＩ線に沿った断面図に相当する図である。なお、実施の形態２では、前記した実施の形態１と重複する部分については、同一符号を付して説明を省略する。

水流抑制部２２は、上下方向に沿って間隔を空けて複数設けられている。水流抑制部２２の数は、特に制限されないが、本実施の形態では２つである。ここで、２つの水流抑制部２２を区別する場合には、上方に位置する一方の水流抑制部２２を「第１水流抑制部２２Ａ」と称し、下方に位置する他方の水流抑制部２２を「第２水流抑制部２２Ｂ」と称する。２つの水流抑制部２２は、第２の方向Ｚに沿った長さが互いに異なる。第２水流抑制部２２Ｂの第２の方向Ｚに沿った長さ寸法は、第１水流抑制部２２Ａの第２の方向Ｚに沿った長さ寸法よりも大きい。第２水流抑制部２２Ｂのうち風上側の端点Ｐ１ｂから風上側端面２０ａまでの第２の方向Ｚに沿った距離は、第１水流抑制部２２Ａのうち風上側の端点Ｐ１ａから風上側端面２０ａまでの第２の方向Ｚに沿った距離よりも短い。つまり、複数の水流抑制部２２は、下方に位置するものほど風上側端面２０ａとの第２の方向Ｚに沿った距離が短くなっている。

第１水流抑制部２２Ａのうち風上側の端点Ｐ１ａから風上側端面２０ａまでの距離は第１水流抑制部２２Ａのうち風下側の端点Ｐ２ａから風下側端面２０ｂまでの距離よりも長く、加湿体２０の第１の方向Ｙに沿った板厚は第２の方向Ｚに亘って一定である。このため、第１水流抑制部２２Ａと風上側端面２０ａとの間の上下方向と直交する方向に沿った断面積は、第１水流抑制部２２Ａと風下側端面２０ｂとの間の上下方向と直交する方向に沿った断面積よりも大きい。

第２水流抑制部２２Ｂのうち風上側の端点Ｐ１ｂから風上側端面２０ａまでの距離は第２水流抑制部２２Ｂのうち風下側の端点Ｐ２ｂから風下側端面２０ｂまでの距離よりも長く、加湿体２０の第１の方向Ｙに沿った板厚は第２の方向Ｚに亘って一定である。このため、第２水流抑制部２２Ｂと風上側端面２０ａとの間の上下方向と直交する方向に沿った断面積は、第２水流抑制部２２Ｂと風下側端面２０ｂとの間の上下方向と直交する方向に沿った断面積よりも大きい。

本実施の形態では、加湿体２０には複数の水流抑制部２２が設けられている。これにより、水流抑制部２２が１つの場合に比べて、加湿体２０の内部の水の流れを細かく調整することができる。また、複数の水流抑制部２２の大きさおよび配置を変えることで、加湿体２０の内部の水の流れを自在に制御することができる。

第２水流抑制部２２Ｂは、第１水流抑制部２２Ａよりも風上側端面２０ａに近い位置に配置されている。このため、第１水流抑制部２２Ａよりも風上側から流下してきた水を、第２水流抑制部２２Ｂで風上側端面２０ａにさらに近づけて流すことができる。これにより、加湿体２０の風上側端面２０ａまで水が一層浸透しやすくなる。

実施の形態３．
図１３は、本発明の実施の形態３にかかる加湿素子２を示す断面図であって、図５に示すＶＩ－ＶＩ線に沿った断面図に相当する図である。図１４は、図１３に示す加湿素子２の拡大断面図であって、給水手段５０および水流抑制部２２を拡大した図である。なお、実施の形態３では、前記した実施の形態１と重複する部分については、同一符号を付して説明を省略する。

水流抑制部２２は、空気の流れ方向に沿った風下から風上に向かうほど下り傾斜している。水流抑制部２２の内壁には、給水手段５０を向く第１壁２２ａと、第１壁２２ａと反対側を向く第２壁２２ｂと、空気の流れ方向に沿った風上を向く風上側壁２２ｃと、風上側壁２２ｃと反対側を向く風下側壁２２ｄと、が形成されている。本実施の形態では、水流抑制部２２全体が空気の流れ方向に沿った風下から風上に向かうほど下り傾斜しているが、少なくとも第１壁２２ａが空気の流れ方向に沿った風下から風上に向かうほど下り傾斜していればよい。図１４に示すように、水流抑制部２２のうち風上側の端点Ｐ１から風上側端面２０ａまでの距離は水流抑制部２２のうち風下側の端点Ｐ２から風下側端面２０ｂまでの距離よりも長く、加湿体２０の第１の方向Ｙに沿った板厚は第２の方向Ｚに亘って一定である。このため、水流抑制部２２と風上側端面２０ａとの間の上下方向と直交する方向に沿った断面積は、水流抑制部２２と風下側端面２０ｂとの間の上下方向と直交する方向に沿った断面積よりも大きい。

本実施の形態によれば、水流抑制部２２の内壁のうち給水手段５０を向く第１壁２２ａが空気の流れ方向に沿った風下から風上に向かうほど下り傾斜することで、水が水流抑制部２２の第１壁２２ａを伝って風上側に流れやすくなる。このため、加湿体２０のうち水流抑制部２２の風下側よりも風上側に多くの水を流すことができ、加湿体２０のうち水流抑制部２２よりも風上側の乾燥を防いでスケール成分の析出を抑制することができる。これにより、加湿体２０のうち水流抑制部２２よりも風上側へのスケール成分の付着を抑制して加湿素子２の加湿能力の低下を防止することができる。

第１の方向Ｙに沿って見たときに、注水孔１２ａを下方に延長した延長線Ｌを横切って水流抑制部２２が設けられる場合には、多くの水が水流抑制部２２に向けて流れて表面張力で第１壁２２ａに滞留しやすくなる。この場合、第１壁２２ａが空気の流れ方向に沿った風下から風上に向かうほど下り傾斜することで、第１壁２２ａに滞留した水が水流抑制部２２の開口部を超えて第２壁２２ｂに達する前に、第１壁２２ａを伝って風上側に流れやすくなる。このため、水流抑制部２２から水が溢れることを防止でき、水流抑制部２２における水飛びが発生しにくくなる。

図１５は、図１４に示す加湿素子２の変形例を示す断面図である。図１５に示すように、水流抑制部２２の第１壁２２ａには、空気の流れ方向に沿った風下側から風上側に向かうほど下り傾斜する第１傾斜部２２ｆと、空気の流れ方向に沿った風上側から風下側に向かうほど下り傾斜する第２傾斜部２２ｇとが形成されてもよい。第１傾斜部２２ｆは、第１壁２２ａの大部分に形成されており、第２傾斜部２２ｇは、第１壁２２ａの一部分に形成されている。第２傾斜部２２ｇは、延長線Ｌよりも風下側であって、かつ、第１壁２２ａのうち風下側端面２０ｂに最も近い部位に形成されることが好ましい。このように水流抑制部２２の第１壁２２ａの一部分に第２傾斜部２２ｇを設けたとしても、図１４に示す実施の形態３と同様の作用効果を奏することができる。

実施の形態４．
図１６は、本発明の実施の形態４にかかる加湿素子２を示す断面図であって、図５に示すＶＩ－ＶＩ線に沿った断面図に相当する図である。図１７は、図１６に示す加湿素子２の拡大断面図であって、給水手段５０、水流抑制部２２および排水部１３を拡大した図である。なお、実施の形態４では、前記した実施の形態１と重複する部分については、同一符号を付して説明を省略する。

水流抑制部２２は、空気の流れ方向に沿った風下から風上に向かうほど下り傾斜している。本実施の形態の水流抑制部２２は、上記した図１３に示す水流抑制部２２よりも急な角度で傾斜している。水流抑制部２２の内壁には、空気の流れ方向に沿った風上を向く風上側壁２２ｃと、風上側壁２２ｃと反対側を向く風下側壁２２ｄと、傾斜方向に沿った最も上方に位置する上壁２２ｅと、が形成されている。上壁２２ｅは、加湿体２０のうち上下方向の中心よりも上端に近い位置に達している。水流抑制部２２のうち傾斜方向に沿った最も下方に位置する部位は、加湿体２０の下端に達している。つまり、水流抑制部２２のうち傾斜方向に沿った最も下方に位置する部位は、加湿体２０の下端に開口している。水流抑制部２２は、加湿体２０のうち下端から上端に近い位置までを空気の流れ方向に分断するように設けられている。

水流抑制部２２と風上側端面２０ａとの間の第２の方向Ｚに沿った距離は、上方から下方に向かうほど短くなっている。一方、水流抑制部２２と風下側端面２０ｂとの間の第２の方向Ｚに沿った距離は、上方から下方に向かうほど長くなっている。水流抑制部２２のうち風上側の端点Ｐ１から風上側端面２０ａまでの距離は水流抑制部２２のうち風下側の端点Ｐ２から風下側端面２０ｂまでの距離よりも長く、加湿体２０の第１の方向Ｙに沿った板厚は第２の方向Ｚに亘って一定である。このため、最も上方位置における水流抑制部２２と風上側端面２０ａとの間の上下方向と直交する方向に沿った断面積は、最も上方位置における水流抑制部２２と風下側端面２０ｂとの間の上下方向と直交する方向に沿った断面積よりも大きい。

水流抑制部２２と風上側端面２０ａとの間では、排水部１３に最も近い部位が最も狭くなる。したがって、水流抑制部２２よりも風上側を流れる水の流量は、加湿体２０のうち排水部１３に最も近い部位が律速である。一方、水流抑制部２２と風下側端面２０ｂとの間では、給水手段５０に最も近い部位が最も狭くなる。したがって、水流抑制部２２よりも風下側を流れる水の流量は、加湿体２０のうち給水手段５０に最も近い部位が律速である。

本実施の形態では、加湿体２０を空気の流れ方向に分断するように水流抑制部２２が設けられることで、空気の流れ方向に沿う水の流れを抑制することができる。すなわち、水流抑制部２２の大きさ、角度、配置などを変えることで、加湿体２０の内部の水の流れを容易にコントロールできる。また、加湿体２０に付着した菌、カビなどが水流抑制部２２を超えて風下側に拡散するのを抑制することができる。

最も上方位置における水流抑制部２２と風上側端面２０ａとの間の上下方向と直交する方向に沿った断面積が、最も上方位置における水流抑制部２２と風下側端面２０ｂとの間の上下方向と直交する方向に沿った断面積よりも大きいことで、水流抑制部２２の風下側よりも風上側に多くの水を流すことができる。一方、水流抑制部２２と風上側端面２０ａとの間では、排水部１３に最も近い部位が最も狭くなることで、水流抑制部２２よりも風上側では排水量が抑えられる。これにより、水流抑制部２２よりも風上側では、給水量が多く、排水量が少なくなるため、湿った状態を保ちやすくなる。

上記実施の形態１から４で説明した加湿装置１を空気調和機または換気装置に設けることで、長期間に亘って安定した加湿能力を発揮できる空気調和機または換気装置を得ることができる。

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１ 加湿装置、２ 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、８ 水位検知センサー、１０ ケーシング、１０ａ 第一ケーシング、１０ｂ 第二ケーシング、１０ｃ 開口部、１０ｄ 突起、１１ 給水口、１２ 貯水部、１２ａ 注水孔、１３ 排水部、１３ａ 排水口、１４ 構造壁、１５ 係合部、２０ 加湿体、２０ａ 風上側端面、２０ｂ 風下側端面、２１ 凸部、２２ 水流抑制部、２２Ａ 第１水流抑制部、２２Ｂ 第２水流抑制部、２２ａ 第１壁、２２ｂ 第２壁、２２ｃ 風上側壁、２２ｄ 風下側壁、２２ｅ 上壁、２２ｆ 第１傾斜部、２２ｇ 第２傾斜部、２３ 凹部、３０ 拡散部材、３１ 吸上部、３２ 延出部、３３ 流下部、４０ オリフィス部、５０ 給水手段、Ｌ 延長線、Ｍ 第１直線、Ｎ 第２直線、Ｐ１，Ｐ１ａ，Ｐ１ｂ 風上側の端点、Ｐ２，Ｐ２ａ，Ｐ２ｂ 風下側の端点、Ｙ 第１の方向、Ｚ 第２の方向。

Claims (7)

1. 上下方向と交差する第１の方向に沿って互いに隙間を空けて並べられ、空気が前記隙間を通過可能な複数の加湿体と、
   前記加湿体のうち下端よりも上方部位に給水する給水手段と、を備え、
   前記加湿体には、
   前記空気の流れ方向に沿った風上を向く風上側端面と、
   前記風上側端面と反対側を向く風下側端面と、
   前記風上側端面と前記風下側端面との間であって、前記風上側端面と前記風下側端面との間となる前記給水手段よりも下方に配置され、前記加湿体の内部を流下する水の流れを抑制する水流抑制部と、が形成されており、
   前記水流抑制部のうち風上側の端点から前記風上側端面までの距離は、前記水流抑制部のうち風下側の端点から前記風下側端面までの距離よりも長く、
   前記水流抑制部は、前記空気の流れ方向に沿った風下から風上に向かうほど下り傾斜しており、
   前記水流抑制部のうち傾斜方向に沿った最も下方に位置する部位は、前記加湿体の下端に達していることを特徴とする加湿素子。
2. 上下方向と交差する第１の方向に沿って互いに隙間を空けて並べられ、空気が前記隙間を通過可能な複数の加湿体と、
   前記加湿体のうち下端よりも上方部位に給水する給水手段と、を備え、
   前記加湿体には、
   前記空気の流れ方向に沿った風上を向く風上側端面と、
   前記風上側端面と反対側を向く風下側端面と、
   前記風上側端面と前記風下側端面との間であって、前記風上側端面と前記風下側端面との間となる前記給水手段よりも下方に配置され、前記加湿体の内部を流下する水の流れを抑制する水流抑制部と、が形成されており、
   前記水流抑制部のうち風上側の端点から前記風上側端面までの距離は、前記水流抑制部のうち風下側の端点から前記風下側端面までの距離よりも長く、
   前記水流抑制部は、複数設けられ、
   複数の前記水流抑制部は、上下方向に沿って間隔を空けて設けられ、下方に位置するものほど前記風上側端面との距離が短くなっていることを特徴とする加湿素子。
3. 前記加湿体へ水を注水する注水部をさらに備えており、
   前記第１の方向に沿って見たときに、前記水流抑制部は、前記注水部を下方に延長した延長線を横切って設けられることを特徴とする請求項１または２に記載の加湿素子。
4. 前記水流抑制部のうち前記給水手段を向く部位は、前記空気の流れ方向に沿った風下から風上に向かうほど下り傾斜していることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の加湿素子。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の加湿素子と、
   前記風上から前記風下に向かう前記空気の流れを生成して前記加湿体の前記隙間に前記空気を通過させる送風機と、を備えることを特徴とする加湿装置。
6. 請求項５に記載の加湿装置を備えることを特徴とする空気調和機。
7. 請求項５に記載の加湿装置を備えることを特徴とする換気装置。

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