JP7392496B2 - 微細水放出装置 - Google Patents

Description

本発明は、微細水放出装置に関する。

従来、この種の微細水放出装置としては、両端が開放して第１空間と第２空間とを連通すると共に内部に空気を流通させる流路を有する筒状のケースと、流路に配設された送風部と、流路に配設され空気の放湿と吸湿とを行なう微細水粒子放出素子を有する調湿部と、調湿部の基材部を通電する通電部と、通電部と送風部とを制御する制御装置とを備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置では、運転モードとして、吸湿モードと放湿モードとを有する。吸湿モードでは、送風部により第１空間の空気を流路に導入すると共に通電部により基材部を非通電状態にすることで流路に導入されて調湿部により水分が吸着された空気を第２空間に導出する。放湿モードでは、通電部により基材部を通電状態とすると共に送風部により第１空間の空気を流路に導入することで流路に導入された空気に水粒子を放出して水粒子を含んだ空気を第２空間に導出する。調湿部は、放湿モードにおいて基材部を通電状態にすることで、微細水粒子放出素子が温度が上昇することによって水分を放出する。

特開２０１９－１８１９５号公報

上述した微細水放出装置では、第１空間と第２空間とが連通するよう両端が開放したケースの内部の流路に調湿部と送風部とが設けられており、調湿部を通過する空気の流量は、ケースから第２空間へ放出される空気の流量（放出流量）と一致する。このため、必要な放出流量を確保するために送風部を駆動すると、調湿部を通過する空気の流量が過剰となる場合がある。この場合、放湿モードにおいて、通電部の通電によって調湿部で生じた熱が空気中に拡散されるため、適正な温度に維持し続けるためには通電部からの電流を増大させる必要があり、消費エネルギが増大してしまう。

本発明の微細水放出装置は、吹き出し口に要求される風量に対応すると共に消費エネルギをより低減させることが可能な微細水放出装置を提供することを主目的とする。

本発明の微細水放出装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の微細水放出装置は、
微細水を放出する微細水放出装置であって、
吹き出し口を有する空気通路と、
前記吹き出し口から空気が吹き出されるよう前記空気通路に空気を送出する空気通路側送風器と、
前記吹き出し口よりも上流側において前記空気通路と連通する連通通路と、該連通通路に設けられた基材部と該基材部に形成される導電性高分子膜とを含み温度低下により空気中の水分を前記導電性高分子膜に吸着する吸湿状態と温度上昇により前記導電性高分子膜に吸湿した水分を微細水として放出する放湿状態とに変化する微細水発生部と、前記基材部に通電する通電部と、前記連通通路内の空気を流通させる連通通路側送風器と、をそれぞれ有する複数の微細水発生ユニットと、
前記吹き出し口から空気が吹き出されるよう前記空気通路側送風器を制御すると共に、前記微細水発生部が前記吸湿状態となるよう前記通電部を制御しながら前記空気通路から前記連通通路に空気が導入されるよう前記連通通路側送風器を制御する吸湿モードと前記微細水発生部が前記放湿状態となるよう前記通電部を制御しながら前記連通通路から前記空気通路に空気が導出されるよう前記連通通路側送風器を制御する放湿モードとが交互に繰り返されるよう前記複数の微細水発生ユニットをそれぞれ制御する制御装置と、
を備えることを要旨とする。

この本発明の微細水放出装置は、吹き出し口を有する空気通路と、吹き出し口から空気が吹き出されるよう空気通路に空気を送出する空気通路側送風器と、複数の微細水発生ユニットと、制御装置と、を備える。複数の微細水発生ユニットは、吹き出し口よりも上流側において空気通路と連通する連通通路と、連通通路に設けられた基材部と導電性高分子膜とを含む微細水発生部と、微細水発生部の基材部に通電する通電部と、連通通路内の空気を流通させる連通通路側送風器と、をそれぞれ有する。制御装置は、吹き出し口から空気が吹き出されるよう空気通路側送風器を制御すると共に、微細水発生部が吸湿状態となるよう通電部を制御しながら空気通路から連通通路に空気が導入されるよう連通通路側送風器を制御する吸湿モードと微細水発生部が放湿状態となるよう通電部を制御しながら連通通路から空気通路に空気が導出されるよう連通通路側送風器を制御する放湿モードとが交互に繰り返されるよう複数の微細水発生ユニットをそれぞれ制御する。このように、制御装置によって空気通路側送風器と連通通路側送風器とを個別に制御することにより、吹き出し口に要求される風量に対応しつつ連通通路側送風器から微細水発生部を通過する空気の風量をその微細水発生部の状態に適した風量とすることが可能となる。例えば、通電部による通電時（放湿状態）において、微細水発生部を通過する空気の風量を、例えば、微細水を確実に搬送できる程度に小さくすることで、微細水発生部から空気への熱拡散を抑制して、微細水発生部の温度上昇に必要な通電電流を小さくすることができる。この結果、吹き出し口に要求される風量に対応すると共に消費エネルギをより低減させることが可能な微細水放出装置とすることができる。

こうした本発明の微細水放出装置において、前記制御装置は、前記吹き出し口に要求される要求風量に対して前記吸湿モード中の前記微細水発生ユニットの連通通路側送風器の風量を加算すると共に前記放湿モード中の前記微細水発生ユニットの連通通路側送風器の風量を減算した目標風量で空気が送出されるよう前記空気通路側送風器を制御するものとしてもよい。こうすれば、各微細水発生ユニットの連通通路を通過する空気の風量をモードに応じた適切なものとしつつ、吹き出し口から要求風量に応じた風量を吹き出すことができる。

また、本発明の微細水放出装置において、前記複数の微細水発生ユニットの各連通通路は、前記空気通路の略同一周上において該空気通路と連通するものとしてもよい。こうすれば、放湿モード中の微細水発生ユニットの連通通路から空気通路に導出された微細水を含む空気が吸湿モード中の微細水発生ユニットの連通通路に導入されることで、吹き出し口から吹き出される微細水が減少するのを抑制することができる。この場合、前記複数の微細水発生ユニットは、前記空気通路から前記連通通路に空気を導入する導入口と、前記連通通路から前記空気通路の前記導入口よりも下流側へ空気を導出する導出口と、前記吸湿モードにおいて前記導入口を開放すると共に前記導出口を閉鎖し前記放湿モードにおいて前記導入口を閉鎖すると共に前記導出口を開放する開閉部材と、をそれぞれ有するものとしてもよい。

また、本発明の微細水放出装置において、前記複数の微細水発生ユニットは、前記連通通路の前記微細水発生部よりも前記空気通路側に、前記連通通路を通過する空気を熱交換する熱交換部が設けられているものとしてもよい。こうすれば、吹き出し口から適温の空気を吹き出すことが可能となる。

第１実施形態の微細水放出装置の構成の概略を示す構成図である。 微細水放出装置が備える微細水発生カートリッジの構成の概略を示す構成図である。 第１実施形態の微細水放出装置の運転の様子を示す説明図である。 第１実施形態のダクトファンの駆動状態と各カートリッジファンの駆動状態と各微細水発生カートリッジの通電状態の時間変化の様子を示す説明図である。 変形例のダクトファンの駆動状態と各カートリッジファンの駆動状態と各微細水発生カートリッジの通電状態の時間変化の様子を示す説明図である。 風量制御処理の一例を示すフローチャートである。 第２実施形態の微細水放出装置の構成の概略を示す構成図である。 第２実施形態の微細水放出装置の運転の様子を示す説明図である。 第２実施形態のダクトファンの駆動状態と各カートリッジファンの駆動状態と各微細水発生カートリッジの通電状態と各ダンパの駆動状態の時間変化の様子を示す説明図である。 第３実施形態の微細水放出装置の構成の概略を示す構成図である。 第４実施形態の微細水放出装置の構成の概略を示す構成図である。 第５実施形態の微細水放出装置の構成の概略を示す構成図である。 第５実施形態の微細水放出装置の運転の様子を示す説明図である。 第５実施形態のダクトファンの駆動状態と各カートリッジファンの駆動状態と各微細水発生カートリッジの通電状態と各ダンパの駆動状態の時間変化の様子を示す説明図である。

本発明を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。

図１は第１実施形態の微細水放出装置の構成の概略を示す構成図であり、図２は微細水放出装置が備える微細水発生カートリッジの構成の概略を示す構成図である。第１実施形態の微細水放出装置１０は、人体（例えば肌や頭髪など）に向けて微細水を放出する美容機器や医療機器として構成されるものであり、図１に示すように、吹き出し口１１ｏを有するダクト１１と、ダクト１１内に組み込まれたダクトファン１３と、微細水を発生させてダクト１１に供給する複数（２つ）の微細水発生ユニット２０Ａ，２０Ｂと、全体を制御する制御装置３０と、を備える。

ダクト１１は、両端が開口した筒状（例えば円筒状）の部材であり、その内部には、空気が流通する空気通路１２が形成されている。ダクト１１は、ダクトファン１３の駆動により、一方の開口端から図示しないフィルタを介して空気を吸入すると共に吸入した空気を他方の開口端（吹き出し口１１ｏ）から吹き出す。ダクトファン１３は、モータにより駆動され、制御装置３０によりＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御によって制御される。

複数の微細水発生ユニット２０Ａ，２０Ｂは、いずれも、ダクト１１に連結されるケース２１と、ケース２１内に組み込まれたカートリッジファン２３および微細水発生カートリッジ２４と、を備える。ケース２１は、一端が開口すると共に他端がダクト１１に連結された筒状（例えば円筒状）の部材であり、その内部には、ダクト１１の空気通路１２と連通する連通通路２２が形成されている。本実施形態では、複数の微細水発生ユニット２０Ａ，２０Ｂの各ケース２１は、その連通通路２２がダクト１１の空気通路１２と同一周上（同一円周上）において連通するよう当該ダクト１１に連結されている。カートリッジファン２３は、モータにより駆動され、制御装置３０によりＰＷＭ制御によって制御される。

微細水発生カートリッジ２４は、図２に示すように、筒状（円筒状）のカートリッジケース２５と、カートリッジケース２５内に収容された微細水発生素子２６とを有する。微細水発生素子２６は、基材２６ａと、基材２６ａの表面に形成された導電性高分子膜２６ｂとを含む。

基材２６ａは、ステンレス系金属や銅系金属などの金属材料、炭素材料、導電性セラミックス材料などの導電性を有する材料、例えばアルミニウムが添加されたステンレス鋼の金属箔により形成されている。また、基材２６ａは、空気が流通可能であって基材２６ａ（導電性高分子膜２６ｂ）の表面積ができるだけ大きくなるように、例えば波板状やハニカム状、渦巻き状などにより形成されている。

基材２６ａには、電源とスイッチとを含む通電回路２７が接続されている。通電回路２７は、スイッチがオンされると、基材２６ａへ通電する通電状態となり、スイッチがオフされると、基材２６ａへの通電を遮断する非通電状態となる。通電回路２７（スイッチ）は、制御装置３０によってオンオフされる。

導電性高分子膜２６ｂは、チオフェン系の導電性高分子などの導電性を有する高分子化合物により形成されている。本実施形態では、チオフェン系の導電性高分子のうち、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ（ポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）／ポリ（スチレンスルホン酸））により形成されている。ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳは、ＰＥＤＯＴのコアと、水素結合可能な酸性官能基であるスルホン酸基のシェルとを有するコアシェル構造である。また、導電性高分子膜２６ｂ中では、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳのシェルが整列した積層構造をとり、各シェルの間に例えば２ナノメートルなどのナノメートルサイズの流路であるナノチャンネルを形成する。このナノチャンネル内には、スルホン酸基が多く存在するため、導電性高分子膜２６ｂの表面に存在する水分は、表面の水分量が多く内部の水分量が少ない場合に、表面と内部の濃度差によってナノチャンネル内のスルホン酸基を伝って内部に移動する。これにより、導電性高分子膜２６ｂが水分を吸着する。また、内部に水分が吸着された状態で、表面の水分量が少なく内部の水分量が多い場合に、水分は表面と内部の濃度差によってナノチャンネル内のスルホン酸基を伝って表面に移動する。これにより、導電性高分子膜２６ｂから水分が微細水として放出される。また、導電性高分子膜２６ｂの温度が上昇した状態では、濃度差のみで移動する場合に比して水分（微細水）の速やかな放出が促され、導電性高分子膜２６ｂの温度が低下した状態およびその状態で常温や低温の空気が流通する状態では水分の吸着が促される。このように、微細水発生カートリッジ２４（微細水発生素子２６）は、温度低下により導電性高分子膜２６ｂに空気中の水分を吸着する吸湿状態に変化し、吸着した水分を温度上昇により導電性高分子膜２６ｂから放出する放湿状態に変化することになる。なお、導電性高分子膜２６ｂの厚みは、必要な微細水の吸着量（放出量）に応じて適宜定めることができる。例えば、導電性高分子膜２６ｂの厚みが１～３０マイクロメートルなどとなるように形成される場合、数秒から数１０秒程度の時間で、微細水を放出するのに十分な水分を吸着することができるものとなる。

また、微細水発生カートリッジ２４は、微細水発生素子２６の導電性高分子膜２６ｂから、水粒子の粒径が５０ナノメートル以下、例えば粒径が２ナノメートル以下であって、無帯電の微細水を放出する。このような粒径となる理由は、ナノチャンネルのサイズが２ナノメートルまたはそれ以下のサイズであるため、導電性高分子膜の温度上昇によるナノチャンネル内の水の運動性向上、圧力上昇により、ナノチャンネルから水分が飛び出す現象のためと考えられる。このような微細水発生カートリッジ２４（導電性高分子膜２６ｂ）の微細水発生の詳細な説明は、本願出願人の特願２０１８－１７２１６６号の明細書などに記載されているため、これ以上の詳細な説明は省略する。

制御装置３０は、ＣＰＵを中心としたマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他にＲＯＭやＲＡＭ，入出力ポートを備える。制御装置３０には、スタートスイッチ４１からの操作信号や風量調節スイッチ４２からの操作信号などが入力ポートを介して入力されている。ここで、スタートスイッチ４１は、微細水放出装置１０の運転を開始するためのスイッチである。風量調節スイッチ４２は、吹き出し口１１ｏから吹き出される空気の風量を調節するためのスイッチである。また、制御装置３０からは、ダクトファン１３を回転駆動するモータへの駆動信号や、カートリッジファン２３を駆動するモータへの駆動信号、通電回路２７のスイッチへの駆動信号などが出力ポートを介して出力されている。

次に、こうして構成された第１実施形態の微細水放出装置１０の動作について説明する。図３は、第１実施形態の微細水放出装置の運転の様子を示す説明図であり、図４は、第１実施形態のダクトファンの駆動状態と各カートリッジファンの駆動状態と各微細水発生カートリッジの通電状態の時間変化の様子を示す説明図である。なお、図４中の「カートリッジファンＡ」は、微細水発生ユニット２０Ａのカートリッジファン２３を示し、「カートリッジファンＢ」は、微細水発生ユニット２０Ｂのカートリッジファン２３を示し、「微細水発生カートリッジＡ」は、微細水発生ユニット２０Ａの微細水発生カートリッジ２４を示し、「微細水発生カートリッジＢ」は、微細水発生ユニット２０Ｂの微細水発生カートリッジ２４を示す。第１実施形態の微細水放出装置１０では、スタートスイッチ４１が操作されると、制御装置３０は、空気がダクト１１内を流通して吹き出し口１１ｏから吹き出されるようダクトファン１３（モータ）を常時、正回転で駆動制御する。そして、制御装置３０は、微細水発生ユニット２０Ａが微細水発生カートリッジＡにダクト１１内を流通する空気を導入して空気中の水分を当該微細水発生カートリッジＡ（導電性高分子膜２６ｂ）に吸着させる吸湿モードで運転されると共に微細水発生ユニット２０Ｂが微細水発生カートリッジＢ（導電性高分子膜２６ｂ）から水分（微細水）を放出して微細水を含む空気をダクト１１内へ導出する放湿モードで運転される運転状態（図３（ａ）参照）と、微細水発生ユニット２０Ａが上記放湿モードで運転されると共に微細水発生ユニット２０Ｂが上記吸湿モードで運転される運転状態（図３（ｂ）参照）と、が所定の周期で交互に繰り返されるよう微細水発生ユニット２０Ａ，２０Ｂを制御する。これにより、微細水放出装置１０は、吹き出し口１１ｏから常時、微細水を含む空気を吹き出すことができる。ここで、図４に示すように、吸湿モードは、通電回路２７のスイッチをオフとすると共にカートリッジファン２３を負回転で駆動することにより行なわれ、放湿モードは、通電回路２７のスイッチをオンとすると共にカートリッジファン２３を正回転で駆動することにより行なわれる。なお、上述した実施形態では、２つの微細水発生ユニット２０Ａ，２０Ｂのうち一方が吸湿モードで運転され他方が放湿モードで運転されるよう制御するものとしたが、図５に示すように、２つの微細水発生ユニット２０Ａ，２０Ｂで放湿モードの運転期間が一部重なるラップ期間を設けるものとしてもよい。これにより、モードの切り替えのタイミングに若干のずれが生じても、２つの微細水発生ユニット２０Ａ，２０Ｂで吸湿モードの運転期間が重なるのを防止して、より確実に微細水を含む空気を常時、放出することが可能となる。

次に、微細水放出装置１０が備える各ファン（ダクトファン１３および各カートリッジファン２３）の制御について説明する。図６は、制御装置３０のＣＰＵにより実行される風量制御処理の一例を示すフローチャートである。この処理は、所定時間毎（例えば、数ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。

風量制御処理が実行されると、制御装置３０は、まず、吹き出し口１１ｏに要求される要求風量Ｑｒｅｑを入力する（ステップＳ１００）。要求風量Ｑｒｅｑは、本実施形態では、風量調節スイッチ４２からの操作信号に基づいて設定されたものを入力するものとした。また、要求風量Ｑｒｅｑは、時間の経過と共に風量が変化する運転モードを有する場合には、その運転モードが選択されているときに、経過時間に基づいて設定されたものを入力するものとしてもよい。続いて、微細水発生カートリッジＡの状態を判定する（ステップＳ１１０）。微細水発生カートリッジＡの状態が吸湿状態であると判定すると、当該微細水発生カートリッジＡを通過させる空気の目標風量Ｑａｔａｇに負の所定値α（空気がカートリッジファン２３からダクト１１へ向かう方向を正の値とする）を設定する（ステップＳ１２０）。一方、微細水発生カートリッジＡの状態が放湿状態であると判定すると、当該微細水発生カートリッジＡを通過させる空気の目標風量Ｑａｔａｇに正の所定値βを設定する（ステップＳ１３０）。ここで、所定値αは、非通電状態の微細水発生カートリッジ２４（導電性高分子膜２６ｂ）を通過する空気との熱交換によって当該微細水発生カートリッジ２４の温度低下を促すための風量であり、絶対値としては比較的大きな値に定められている。一方、所定値βは、通電状態の微細水発生カートリッジ２４（導電性高分子膜２６ｂ）から当該微細水発生カートリッジ２４を通過する空気への熱拡散を抑制して通電による微細水発生カートリッジ２４の温度上昇を促すための風量（例えば微細水発生カートリッジ２４から放出される微細水をダクト１１へ搬送するのに必要最小限の風量）であり、絶対値としては比較的小さな値に定められている。

次に、微細水発生カートリッジＢの状態を判定する（ステップＳ１４０）。微細水発生カートリッジＢの状態が吸湿状態であると判定すると、当該微細水発生カートリッジＢを通過させる空気の目標風量Ｑｂｔａｇに上述した負の所定値αを設定する（ステップＳ１５０）。一方、微細水発生カートリッジＢの状態が放湿状態であると判定すると、当該微細水発生カートリッジＢを通過させる空気の目標風量Ｑｂｔａｇに上述した正の所定値βを設定する（ステップＳ１６０）。

こうしてカートリッジファンＡの目標風量ＱａｔａｇとカートリッジファンＢの目標風量Ｑｂｔａｇとをそれぞれ設定すると、要求風量Ｑｒｅｑと目標風量Ｑａｔａｇ，Ｑｂｔａｇとに基づいて次式（１）によりダクトファン１３の目標風量Ｑｄｔａｇに設定する（ステップＳ１７０）。

Qdtag=Qreq+Qatag+Qbtag …（１）

そして、目標風量Ｑｄｔａｇでダクトファン１３を制御すると共に目標風量Ｑａｔａｇ，ＱｂｔａｇでカートリッジファンＡ，Ｂを制御して（ステップＳ１８０）、風量制御処理を終了する。上述したように、微細水発生ユニット２０Ａ，２０Ｂのうち吸湿モード中の微細水発生ユニットのカートリッジファン２３の目標風量には、負の値αが設定され、放湿モード中の微細水発生ユニットのカートリッジファン２３の目標風量には、正の値βが設定される。このため、ダクトファン１３の目標風量Ｑｄｔａｇは、要求風量Ｑｒｅｑから吸湿モード中の微細水発生ユニットの風量の絶対値（ダクト１１から取り出される空気の量）を加算し、放湿モード中の微細水発生ユニットの風量の絶対値（ダクト１１に放出される空気の量）を減算することにより求めることができる。これにより、吹き出し口１１ｏからは、常時、要求風量Ｑｒｅｑに応じた風量で空気を放出することができる。

以上説明した第１実施形態の微細水放出装置１０では、吹き出し口１１ｏを有するダクト１１と、ダクト１１内に組み込まれたダクトファン１３と、微細水を発生させてダクト１１に供給する複数の微細水発生ユニット２０Ａ，２０Ｂと、制御装置３０とを備え、複数の微細水発生ユニット２０Ａ，２０Ｂは、ダクト１１内部の空気通路１２と連通する連通通路２２を内部に有する筒状のケース２１と、ケース２１内に組み込まれたカートリッジファン２３および微細水発生カートリッジ２４と、をそれぞれ有する。微細水発生カートリッジ２４には、通電回路２７によって通電させられる基材２６ａと、基材２６ａの表面に形成される導電性高分子膜２６ｂとを含む。制御装置３０は、空気がダクト１１内を流通して吹き出し口１１ｏから吹き出されるようダクトファン１３を制御（正回転駆動）しつつ、吸湿モードと放湿モードとが交互に繰り返されるよう複数の微細水発生ユニット２０Ａ，２０Ｂを制御する。制御装置３０は、吸湿モード中の微細水発生ユニットにおいてダクト１１内を流通する空気が導入されるようにカートリッジファン２３を駆動（負回転駆動）し、放湿モード中の微細水発生ユニットにおいて微細水を含む空気がダクト１１内へ導出されるようカートリッジファン２３を駆動（正回転駆動）する。これにより、吹き出し口１１ｏに要求される要求風量Ｑｒｅｑに対応しつつ、各カートリッジファン２３から各微細水発生カートリッジ２４を通過する空気の風量をそれぞれの微細水発生カートリッジ２４の状態（吸湿状態，放湿状態）に適した風量とすることが可能となる。例えば、放湿状態において微細水発生カートリッジ２４から当該微細水発生カートリッジ２４を通過する空気への熱拡散を抑制して、微細水発生カートリッジ２４の温度上昇に必要な通電電流を小さくすることができる。この結果、吹き出し口に要求される風量に対応すると共に消費エネルギをより低減させることが可能な微細水放出装置とすることができる。

また、第１実施形態の微細水放出装置１０では、複数の微細水発生ユニット２０Ａ，２０Ｂの各ケース２１は、連通通路２２が空気通路１２の同一周上において連通するようダクト１１に連結される。これにより、放湿モード中の微細水発生ユニットの連通通路２２から空気通路１２に導出された微細水を含む空気が吸湿モード中の微細水発生ユニットの連通通路２２に導入されることで、吹き出し口１１ｏから吹き出される微細水が減少するのを抑制することができる。

第１実施形態では、ダクト１１に連結される微細水発生ユニットとして、２つの微細水発生ユニット２０Ａ，２０Ｂを備えるものとしたが、これに限られず、３つ以上の微細水発生ユニットを備えるものとしてもよい。この場合も、各微細水発生ユニットのケースは、いずれも、連通通路２２が空気通路１２の同一周上に連通するようにダクト１１に連結されるのが望ましい。

図７は、第２実施形態の微細水放出装置の構成の概略を示す構成図である。第２実施形態の微細水放出装置１１０では、各微細水発生ユニット１２０Ａ，１２０Ｂが、ダクト１１内から空気を導入する導入口１２２ｉとダクト１１内へ空気を導出する導出口１２２ｏとを有すると共に、導入口１２２ｉと導出口１２２ｏとを選択的に開閉するダンパ１２９とを備える点が第１実施形態の微細水放出装置１０と異なる。

図８は、第２実施形態の微細水放出装置の運転の様子を示す説明図であり、図９は、第２実施形態のダクトファンの駆動状態と各カートリッジファンの駆動状態と各微細水発生カートリッジの通電状態と各ダンパの駆動状態の時間変化の様子を示す説明図である。なお、図９中、「カートリッジファンＡ」は、微細水発生ユニット１２０Ａのカートリッジファン２３を示し、「カートリッジファンＢ」は、微細水発生ユニット１２０Ｂのカートリッジファン２３を示し、「微細水発生カートリッジＡ」は、微細水発生ユニット１２０Ａの微細水発生カートリッジ２４を示し、「微細水発生カートリッジＢ」は、微細水発生ユニット１２０Ｂの微細水発生カートリッジ２４を示し、「ダンパＡ」は、微細水発生ユニット１２０Ａのダンパ１２９を示し、「ダンパＢ」は、微細水発生ユニット１２０Ｂのダンパ１２９を示す。第２実施形態の微細水放出装置１１０では、図９に示すように、制御装置３０は、第１実施形態の微細水放出装置１０と同様のダクトファン１３の制御，カートリッジファンＡ，Ｂの制御および微細水発生カートリッジＡ，Ｂ（通電回路２７）の制御に加えて、ダンパＡ，Ｂの制御も行なう。すなわち、制御装置３０は、微細水発生ユニット２０Ａが吸湿モードで運転されると共に微細水発生ユニット２０Ｂが放湿モードで運転されるときには、微細水発生ユニット２０Ａの導入口１２２ｉが開放すると共にその導出口１２２ｏが閉鎖するようダンパＡを制御し、微細水発生ユニット２０Ｂの導入口１２２ｉが閉鎖すると共にその導出口１２２ｏが開放するようダンパＢを制御する（図８（ａ）参照）。一方、微細水発生ユニット２０Ａが放湿モードで運転されると共に微細水発生ユニット２０Ｂが吸湿モードで運転されるときには、微細水発生ユニット２０Ａの導入口１２２ｉが閉鎖すると共にその導出口１２２ｏが開放するようダンパＡを制御し、微細水発生ユニット２０Ｂの導入口１２２ｉが開放すると共にその導出口１２２ｏが閉鎖するようダンパＢを制御する（図８（ｂ）参照）。これにより、放湿モード中の微細水発生ユニットからダクト１１の空気通路１２に導出された微細水を含む空気が吸湿モード中の微細水発生ユニットに導入されるのをより確実に抑制することができる。

図１０は、第３実施形態の微細水放出装置の構成の概略を示す構成図である。第３実施形態の微細水放出装置２２０では、各微細水発生ユニット２２０Ａ，２２０Ｂは、カートリッジファン２３および微細水発生カートリッジ２４に加えてケース２２１内に組み込まれた温調カートリッジ（熱交換器）２２８を備える。温調カートリッジ２２８は、大きな熱容量を有すると共に高い熱交換効率を有するように、金属材料により例えば波板状やハニカム状、渦巻き状などにより形成されている。そして、温調カートリッジ２２８は、ケース２２１内に形成される連通通路２２２の微細水発生カートリッジ２４よりも空気通路１２側に配置される。これにより、放湿モード中の微細水発生ユニットにおいて、微細水発生カートリッジ２４から放出される微細水を含む空気が温調カートリッジ２２８を通過してダクト１１内へ導出されるため、微細水発生カートリッジ２４で温度上昇した空気は、温調カートリッジ２２８を通過する際に、室温近くまで冷却される。また、吸湿モード中の微細水発生ユニットにおいて、ダクト１１内の室温の空気が温調カートリッジ２２８を通過して微細水発生カートリッジ２４に導入されるため、温調カートリッジ２２７は、通過する空気によって室温近くまで冷却される。これにより、ダクト１１の吹き出し口１１ｏから常時、室温に近い温度の空気を吹き出すことができる。尚、温調カートリッジ２２８は、放湿モードにおいて、当該温調カートリッジ２２７に通電等して発熱させることにより、当該温調カートリッジ２２８を通過する微細水を含む空気を加温するように構成されてもよい。また、温調カートリッジ２２８は、放湿モードにおいて、ペルチェ素子等を用いて冷却することにより、当該温調カートリッジ２２８を通過する微細水を含む空気を冷却するように構成されてもよい。これにより、美容（例えば、肌の保湿、浸透等）に代表される様々な用途に合わせた適正な温度で微細水を供給したり、季節に応じた快適な温度で微細水を供給したりすることができる。

図１１は、第４実施形態の微細水放出装置の構成の概略を示す構成図である。第４実施形態の微細水放出装置３１０は、単一の微細水発生ユニット３２０を備え、ダクトやダクトファンを備えない点で、第１～３実施形態の微細水放出装置１０、１１０，２１０と異なる。第４実施形態の微細水放出装置３１０の微細水発生ユニット３２０は、両端が開口した筒状のケース３２１と、ケース３２１内部に組み込まれたカートリッジファン２３，微細水発生カートリッジ３２４および温調カートリッジ２２８を備える。ケース３２１は、一方の開口端に吹き出し口１１ｏを有しており、ケース３２１の内部には、空気が流通する空気通路３２２が形成されている。なお、カートリッジファン２３および微細水発生カートリッジ２４は、第１実施形態のものと同一であり、温調カートリッジ２２８は、第３実施形態と同一のものであるから、その説明は省略する。この第４実施形態の微細水放出装置３１０では、吸湿モードにおいて、カートリッジファン２３を負回転させることにより、吹き出し口３２２ｏから室温の空気を温調カートリッジ２２８を介して微細水発生カートリッジ３２４に導入することができる。また、放湿状態において、カートリッジファン２３を正回転させることにより微細水発生カートリッジ３２４から放出された微細水を含む空気を温調カートリッジ２２８を介して吹き出し口３２２ｏから導出することができる。

このように、第４実施形態の微細水放出装置は、微細水を放出する微細水放出装置であって、吹き出し口を有する空気通路と、前記空気通路に設けられた基材部と該基材部に形成される導電性高分子膜とを含み温度低下により空気中の水分を前記導電性高分子膜に吸着する吸湿状態と温度上昇により前記導電性高分子膜に吸湿した水分を微細水として放出する放湿状態とに変化する微細水発生部と、前記基材部に通電する通電部と、前記空気通路内の空気を流通させる送風器と、前記空気通路の前記微細水発生部よりも前記吹き出し口側に設けられ通過する空気を熱交換する熱交換部と、を備えることを要旨とする。

図１２は、第５実施形態の微細水放出装置の構成の概略を示す構成図である。上述した第４実施形態の微細水放出装置３１０は、単一の微細水発生ユニット３２０を備えるのに対して、第５実施形態の微細水放出装置４１０は、それぞれ第４実施形態の微細水発生ユニット３２０と同様の微細水発生ユニット４２０Ａ，４２０Ｂを複数備えるものである。各微細水発生ユニット４２０Ａ，４２０Ｂは、吸湿モードにおいて空気を微細水発生カートリッジ２４に取り込む取り込み口４２２ｉをそれぞれ有すると共に、放湿モードにおいて微細水発生カートリッジ２４から放出された微細水を含む空気を吹き出す共通の吹き出し口４２２ｏを有する。微細水発生ユニット４２０Ａ，４２０Ｂの各取り込み口４２２ｉには、当該取り込み口４２２ｉを開閉する取り込み口ダンパ４２９ｉが設けられ、微細水発生ユニット４２０Ａ，４２０Ｂの吹き出し口４２２ｏには、当該吹き出し口４４２ｏを微細水発生ユニット４２０Ａの空気通路４２２と微細水発生ユニット４２０Ｂの空気通路４２２とに選択的に連通させる吹き出し口ダンパ４２９ｏが設けられている。

図１３は、第５実施形態の微細水放出装置の運転の様子を示す説明図であり、図１４は、第５実施形態のダクトファンの駆動状態と各カートリッジファンの駆動状態と各微細水発生カートリッジの通電状態と各ダンパの駆動状態の時間変化の様子を示す説明図である。なお、図１４中、「カートリッジファンＡ」は、微細水発生ユニット４２０Ａのカートリッジファン２３を示し、「カートリッジファンＢ」は、微細水発生ユニット４２０Ｂのカートリッジファン２３を示し、「微細水発生カートリッジＡ」は、微細水発生ユニット４２０Ａの微細水発生カートリッジ２４を示し、「微細水発生カートリッジＢ」は、微細水発生ユニット４２０Ｂの微細水発生カートリッジ２４を示し、「取り込み口ダンパＡ」は、微細水発生ユニット４２０Ａの取り込み口ダンパ４２９ｉを示し、「取り込み口ダンパＢ」は、微細水発生ユニット４２０Ｂの取り込み口ダンパ４２９ｉを示す。第５実施形態の微細水放出装置４１０では、制御装置３０は、微細水発生ユニット４２０Ａが吸湿モードで運転されると共に微細水発生ユニット４２０Ｂが放湿モードで運転されるときには、微細水発生ユニット４２０Ａの取り込み口４２２ｉが開放するよう取り込み口ダンパＡを制御すると共に微細水発生ユニット４２０Ｂの取り込み口４２２ｉが閉鎖するよう取り込み口ダンパＢを制御し且つ吹き出し口４２２ｏが微細水発生ユニット４２０Ｂの空気通路４２２と連通するよう吹き出し口ダンパ４２９ｏを制御する（図１３（ａ）参照）。一方、制御装置３０は、微細水発生ユニット４２０Ａが放湿モードで運転されると共に微細水発生ユニット４２０Ｂが吸湿モードで運転されるときには、微細水発生ユニット４２０Ａの取り込み口４２２ｉが閉鎖するよう取り込み口ダンパＡを制御すると共に微細水発生ユニット４２０Ｂの取り込み口４２２ｉが開放するよう取り込み口ダンパＢを制御し且つ吹き出し口４２２ｏが微細水発生ユニット４２０Ａの空気通路４２２と連通するよう吹き出し口ダンパ４２９ｏを制御する（図１３（ｂ）参照）。これにより、吹き出し口４２２ｏから微細水を含む空気を常時、吹き出すことができる。

実施形態の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施形態では、吹き出し口１１ｏが「吹き出し口」に相当し、空気通路１２が「空気通路」に相当し、ダクトファン１３が「空気通路側送風器」に相当し、連通通路２２が「連通通路」に相当し、基材２６ａが「基材部」に相当し、導電性高分子膜２６ｂが「導電性高分子膜」に相当し、微細水発生カートリッジ２４が「微細水発生部」に相当し、通電回路２７が「通電部」に相当し、カートリッジファン２３が「連通通路側送風器」に相当し、微細水発生ユニット２０Ａ，２０Ｂ，１２０Ａ，１２０Ｂ，２２０Ａ，２２０Ｂが「微細水発生ユニット」に相当し、制御装置３０が「制御装置」に相当する。また、導入口１２２ｉが「導入口」に相当し、導出口１２２ｏが「導出口」に相当し、ダンパ１２９が「開閉部材」に相当する。また、温調カートリッジ２２８が「熱交換部」に相当する。

なお、実施形態の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施形態が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施形態は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明を実施するための形態について実施形態を用いて説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、微細水放出装置の製造産業などに利用可能である。

１０，１１０，２１０，３１０，４１０ 微細水放出装置、１１ ダクト、１１ｏ，３２２ｏ，４２２ｏ 吹き出し口、１２，３２２，４２２ 空気通路、１３ ダクトファン、２０Ａ，２０Ｂ，１２０Ａ，１２０Ｂ，２２０Ａ，２２０Ｂ，３２０，４２０Ａ，４２０Ｂ 微細水発生ユニット、２１，１２１，２２１，３２１，４２１ ケース、２２，１２２，２２２ 連通通路、２３ カートリッジファン、２４ 微細水発生カートリッジ、２５ カートリッジケース、２６ 微細水発生素子、２６ａ 基材、２６ｂ 導電性高分子膜、２７ 通電回路、３０ 制御装置、４１ スタートスイッチ、４２ 風量調節スイッチ、１２２ｉ 導入口、１２２ｏ 導出口、１２９ ダンパ、２２８ 温調カートリッジ、４２２ｉ 取り込み口、４２９ｉ 取り込み口ダンパ、４２９ｏ 吹き出し口ダンパ。

Claims (5)

1. 微細水を放出する微細水放出装置であって、
   吹き出し口を有する空気通路と、
   前記吹き出し口から空気が吹き出されるよう前記空気通路に空気を送出する空気通路側送風器と、
   前記吹き出し口よりも上流側において前記空気通路と連通する連通通路と、該連通通路に設けられた基材部と該基材部に形成される導電性高分子膜とを含み温度低下により空気中の水分を前記導電性高分子膜に吸着する吸湿状態と温度上昇により前記導電性高分子膜に吸湿した水分を微細水として放出する放湿状態とに変化する微細水発生部と、前記基材部に通電する通電部と、前記連通通路内の空気を流通させる連通通路側送風器と、をそれぞれ有する複数の微細水発生ユニットと、
   前記吹き出し口から空気が吹き出されるよう前記空気通路側送風器を制御すると共に、前記微細水発生部が前記吸湿状態となるよう前記通電部を制御しながら前記空気通路側送風器により前記空気通路を流れる空気の一部が前記連通通路に導入されて前記吸湿状態中の前記微細水発生部を通過するよう前記連通通路側送風器を制御する吸湿モードと、前記微細水発生部が前記放湿状態となるよう前記通電部を制御しながら前記連通通路から前記放湿状態中の前記微細水発生部を通過した空気が前記空気通路に導出されて前記空気通路側送風器により前記空気通路を流れる空気と合流するよう前記連通通路側送風器を制御する放湿モードとが交互に繰り返されるよう前記複数の微細水発生ユニットをそれぞれ制御する制御装置と、
   を備える微細水放出装置。
2. 請求項１に記載の微細水放出装置であって、
   前記制御装置は、前記吹き出し口に要求される要求風量に対して前記吸湿モード中の前記微細水発生ユニットの連通通路側送風器の風量を加算すると共に前記放湿モード中の前記微細水発生ユニットの連通通路側送風器の風量を減算した目標風量で空気が送出されるよう前記空気通路側送風器を制御する、
   微細水放出装置。
3. 請求項１または２に記載の微細水放出装置であって、
   前記複数の微細水発生ユニットの各連通通路は、前記空気通路の空気の流れ方向における略同一の位置で該空気通路と連通する、
   微細水放出装置。
4. 請求項３に記載の微細水放出装置であって、
   前記複数の微細水発生ユニットは、前記空気通路から前記連通通路に空気を導入する導入口と、前記連通通路から前記空気通路の前記導入口よりも下流側へ空気を導出する導出口と、前記吸湿モードにおいて前記導入口を開放すると共に前記導出口を閉鎖し前記放湿モードにおいて前記導入口を閉鎖すると共に前記導出口を開放する開閉部材と、をそれぞれ有する、
   微細水放出装置。
5. 請求項１ないし４いずれか１項に記載の微細水放出装置であって、
   前記複数の微細水発生ユニットは、前記連通通路の前記微細水発生部よりも前記空気通路側に、前記連通通路を通過する空気を熱交換する熱交換部が設けられている、
   微細水放出装置。
   

Images