JP7454422B2

JP7454422B2 - 加湿装置

Info

Publication number: JP7454422B2
Application number: JP2020056101A
Authority: JP
Inventors: 康二高倉; 幸弘重村
Original assignee: 株式会社長府製作所
Priority date: 2020-03-26
Filing date: 2020-03-26
Publication date: 2024-03-22
Anticipated expiration: 2040-03-26
Also published as: JP2021156481A

Description

本発明は、室内等の空間を加湿する加湿装置に関する。

住宅、オフィスビル、工場、学校、病院等、様々な施設において、加湿装置が利用されている。水をノズルから噴き出すタイプの加湿装置は、ノズルから噴き出た霧状の水を効率的に空気に含ませることで加湿を行う（特許文献１、２参照）。

特開２００７－１３９４０３号公報特開２０１３－１８０２５７号公報

しかしながら、上述したタイプの加湿装置は、ノズルから霧状となって空気中に噴き出されず、水滴となって落下する水、即ち、加湿への寄与が少ない水があるという課題があった。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、ノズルから水滴となって落下した水を安定的に加湿に利用する加湿装置を提供することを目的とする。

前記目的に沿う本発明に係る加湿装置は、水溜め部及び空気が流出入する空間部が内側に設けられた収容体と、前記空間部に水を噴き出すノズルと、前記水溜め部から水を取得して前記ノズルに送る循環回路と、前記水溜め部の水位を計測する水位センサと、前記水溜め部へ外部からの水を供給する給水手段と、前記水位センサの計測値を基に前記水溜め部への給水タイミングを検出して、前記給水手段に水の供給を行わせる制御手段とを備え、前記給水手段は、前記循環回路に接続された給水管と、前記給水管に取り付けられ、前記制御手段によって閉状態から開状態に切り替えられて外部からの水が該給水管経由で前記循環回路に送られる状態にする開閉弁を有する。

本発明に係る加湿装置は、水溜め部及び空気が流出入する空間部が内側に設けられた収容体と、空間部に水を噴き出すノズルと、水溜め部から水を取得してノズルに送る循環回路とを備えるので、ノズルから水滴となって落下した水を安定的に加湿に利用できる。

本発明の一実施の形態に係る加湿装置の説明図である。同加湿装置による加湿の様子を示す説明図である。制御手段の接続を示すブロック図である。変形例に係る加湿装置の説明図である。

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
図１に示すように、本発明の一実施の形態に係る加湿装置１０は、水溜め部１１及び空気が流出入する空間部１２が内側に設けられた収容体１３と、空間部１２に水を噴き出すノズル１４を備える装置である。以下、詳細に説明する。

収容体１３は、図１に示すように、有底円筒状であり、床板Ｐに上端部が固定された円筒状の支持具１５の下端部に連結されて床下に配されている。収容体１３及び支持具１５はそれぞれの軸心を同一線上に有し鉛直方向に配されている。支持具１５の上端部には上面が床板Ｐの上面と同じ高さに配される板材１６が装着され、収容体１３の上端部には蓋材１７が取り付けられている。蓋材１７はシール材（例えばＯリング）を有して、収容体１３内の水滴等が収容体１３から漏れ出るのを防止している。

板材１６及び蓋材１７を支持具１５及び収容体１３からそれぞれ取り外すことによって、床板Ｐ上から収容体１３内が視認可能となる。
収容体１３の内側には、底部に水道水を貯留する水溜め部１１が設けられ、水溜め部１１の上側に空間部１２が設けられている。なお、本実施の形態では、収容体１３が床下に配されているがこれに限定されず、例えば、収容体を屋根裏に配してもよい。収容体を屋根裏に配する場合、収容体の底部に、収容体に対して着脱可能なシール性のある蓋材を取り付けた上で、収容体を天井板の点検口の直上に配することで、人が居住空間側から点検口及び蓋材を外した収容体の底部を通して収容体の内側を容易に視認できるようになる。

収容体１３は、空間部１２を内側に有する側壁部に空気の流入部１８及び空気の流出部１９を有している。流入部１８は流出部１９より低い位置に配され、流入部１８にはダクト２０に接続されたファン２１が取り付けられ、流出部１９には、連結管２２を介してダクト２３が接続されている。ファン２１の空気の噴き出し部及び連結管２２にはそれぞれダンパ２４、２４ａが設けられている。

ファン２１は、作動によって、図２に示すように、ダクト２０に取り込まれた空気（屋内又は屋外の空気）をダクト２０経由で取得し流入部１８に向けて噴き出す。この際、ダンパ２４は、ファン２１から噴き出される空気の風圧によって、ファン２１の空気の噴き出し部を開いた状態にし、ファン２１から噴き出された空気は、流入部１８経由で収容体１３の空間部１２に流入する。

ここで、収容体１３内には、流入部１８から空間部１２（収容体１３内）に流入した空気を、収容体１３の上部に案内する整流部材２５が設けられている。本実施の形態では、整流部材２５が、平面視して（収容体１３の頂部から底部を見て）円環状の板材であり、収容体１３の側壁部に固定された外周から内周に向かって下り傾斜した傾斜領域及び傾斜領域の内周端側に連続して設けられた鉛直方向に沿う円筒状領域を具備している。整流部材２５の外周は流入部１８の高さ位置と流出部１９の高さ位置の間に配されている。整流部材２５は、内周に向かって下り傾斜していることから、整流部材２５の上側には水が溜まらない。なお、整流部材は必ずしも必要ではなく、整流部材を設ける場合も整流部材２５とは異なる形状の整流部材を採用可能である。

このため、流入部１８から空間部１２に流入した空気は、整流部材２５に案内されて整流部材２５の中央の貫通孔を通り、収容体１３内を上方に向かって進んだ後、収容体１３から出て流出部１９及び連結管２２を順に通りダクト２３に流入する。このとき、ダンパ２４ａは、連結管２２を通る空気の風圧によって、連結管２２を空気が流れる状態にする。一端部が連結管２２に接続されたダクト２３は他端部が居住空間に配されていることから、ダクト２３に流入した空気はダクト２３を通って居住空間に送られる。
ファン２１が停止している際、ダンパ２４は自重によって回動し、ファン２１の空気の噴き出し部を閉じた状態にし、ダンパ２４ａは自重によって回動し、連結管２２を閉じた状態にする。

また、収容体１３の空間部１２には、図１に示すように、空間部１２に水を噴き出すノズル１４が配されている。収容体１３の水溜め部１１には、水溜め部１１に貯留されている水の水位を検出する水位センサ２６が設けられ、更に、水溜め部１１には、下流側端部がノズル１４に接続された循環回路２７の上流側端部が接続されている。循環回路２７は、ポンプ２８とヒータ２９付きの貯留タンク３０を具備している。

水溜め部１１内の水は、図２に示すように、ポンプ２８の作動によって循環回路２７に取り込まれ、ポンプ２８及び貯留タンク３０を順に通過した後、ノズル１４から収容体１３の空間部１２に噴き出される。即ち、循環回路２７は水溜め部１１から水を取得してノズル１４に送ることができる。

ノズル１４は、整流部材２５の中央の貫通孔の直上に位置し、噴き出し方向中心が下向き（鉛直方向）となるように設置されている。なお、ノズル１４の噴き出し方向は下向きに限定されず、ノズル１４の取り付け位置は整流部材２５の中央の貫通孔の直上に限定されない。
そのため、ファン２１の作動により流入部１８から空間部１２に空気が流入している状態で、ポンプ２８を作動させることによって、ノズル１４から下向きに噴き出された水（しぶき状又は霧状の水）は、整流部材２５の貫通孔を上向きに進む空気と衝突する。

そして、空間部１２でノズル１４から噴き出された水を取り込んで湿度が上昇した空気は、ファン２１の作動により、流出部１９、連結管２２及びダクト２３を順に通過して、居住空間に送られる。
一方、ノズル１４から噴き出され空気に吸収されなかった水の大半は、水溜め部１１に集められ、循環回路２７経由でノズル１４に送られ、再び、ノズル１４から噴き出される。

また、ヒータ２９が作動することによって、貯留タンク３０内の水は加熱され、ノズル１４から噴き出される水（湯）の温度が上昇する。なお、ヒータ２９の代わりに他の加熱手段、例えば、ヒートポンプを用いて水を加熱するようにしてもよい。
本実施の形態では、ヒータ２９による貯留タンク３０内の水の加熱レベルを変えることによって、ノズル１４から噴き出される水の温度が調整可能である。

ノズル１４から噴き出される水の温度が高くなるほど、ノズル１４から噴き出された水が空気に安定して取り込まれる。本実施の形態では、ファン２１及びポンプ２８が作動しヒータ２９が停止した通常加湿運転と、ファン２１、ポンプ２８及びヒータ２９が作動したヒータ加湿運転の切り替えが可能で、ヒータ加湿運転においては、ヒータ２９の作動レベルの調整によって加湿レベルが調節される。以下、単に「加湿運転」と言うときは、通常加湿運転及びヒータ加湿運転の双方を意味するものとする。

また、循環回路２７には、ポンプ２８の上流側に水道管から循環回路２７に水道水を供給する給水管３１が接続され、ポンプ２８には、循環回路２７を循環する水を外部に送り出す排水管３２が接続されている。給水管３１には、給水管３１に水道管からの水道水（外部からの水）が流入可能な開状態とするか水道管からの水道水が流入できない閉状態とするかが切り替えられる開閉弁の一例である電磁弁３３が取り付けられ、排水管３２には、排水管３２に循環回路２７からの水が流入可能な開状態とするか循環回路２７からの水が流入できない閉状態とするかが切り替えられる電磁弁３４が取り付けられている。

電磁弁３３、３４は、図３に示すように、ファン２１、水位センサ２６、ポンプ２８及びヒータ２９が接続された制御手段３５に接続されている。制御手段３５は、ＣＰＵ及びメモリ等の電子デバイスを有して構成可能であり、指令信号の送信によって、ファン２１、ポンプ２８及びヒータ２９の制御、並びに、電磁弁３３、３４の状態の切り替えを行うことができる。

電磁弁３３を開状態にすることによって（ポンプ２８は停止状態）、水道管からの水道水が給水管３１を通って循環回路２７に流入し、ポンプ２８及び貯留タンク３０を順に通過しノズル１４から収容体１３の空間部１２に噴き出される。即ち、電磁弁３３は閉状態から開状態に切り替えられて、外部からの水（水道管からの水道水に限定されず、例えば、地下水であってもよい）が給水管３１経由で循環回路２７に送られる状態にする。

加湿運転の継続によって、水溜め部１１に貯留されている水が所定量以下となると、制御手段３５は、水位センサ２６の計測値が所定値以下となったのを検知して、閉状態であった電磁弁３３を開状態に切り替え（電磁弁３４は閉状態を継続し）、ポンプ２８の作動を継続する。
これによって、水道管からの水道水（外部からの水）が、給水管３１から循環回路２７に流入し、ポンプ２８及び貯留タンク３０を通過し、ノズル１４に供給されてノズル１４から噴き出され、水溜め部１１の水量が増加する。

水溜め部１１の水が所定量まで増加したのが水位センサ２６によって検出されると、制御手段３５は、電磁弁３３を閉状態に切り替える。本実施の形態では、ノズル１４を介して水溜め部１１に外部からの水を循環回路２７経由で供給する供給手段が、給水管３１及び電磁弁３３を主として構成され、制御手段３５は、水位センサ２６の計測値を基に水溜め部１１への給水タイミングを検出して、給水手段に水溜め部１１への水の供給を行わせる。
水溜め部１１の水量を増やしている際、ファン２１は停止され、水溜め部１１の水が所定量まで増加したタイミングでファン２１が作動して、加湿運転を再開する。

また、加湿運転をしていない状態で加湿運転開始の入力が制御手段３５に接続（有線接続又は無線接続）された操作ユニット３６（図３参照）になされると、制御手段３５は、電磁弁３３、３４をそれぞれ開状態及び閉状態にし、ファン２１を停めた状態で、ポンプ２８を作動させる。これによって、水道管からの水道水が、ノズル１４から噴き出され、水溜め部１１に水が貯留される。この水張り運転は、水溜め部１１の水が所定量に達するまで継続される。

水張り運転が終了後、ポンプ２８の作動を続けた状態で、ヒータ２９による貯留タンク３０内の水の加熱が行われ、ノズル１４から噴き出される水の温度を高温（本実施の形態では、５５℃以上６５℃以下の範囲）にする。ノズル１４から噴き出される高温水によって、収容体１３内を殺菌（レジオネラ属菌やカビ類を死滅）する。

収容体１３内の殺菌を所定時間（例えば、３０秒以上２分以下）行った後、電磁弁３３、３４をそれぞれ閉状態及び開状態にし、水溜め部１１から循環回路２７に流入してポンプ２８に吸い込まれた水を排水管３２から外部に排水する。ポンプ２８に吸い込まれた水の一部は貯留タンク３０を通ってノズル１４から噴き出されるが、時間の経過によって、水溜め部１１に水が実質的に無い状態にすることができる。本実施の形態では、水溜め部１１の水を循環回路２７経由で外部に排出する排出手段が、排水管３２及び電磁弁３４を主として構成されている。

その後、必要に応じて、電磁弁３３、３４をそれぞれ開状態及び閉状態にして水溜め部１１に水道管からの水を溜め、電磁弁３３、３４をそれぞれ閉状態及び開状態に戻して、再び、水溜め部１１の水を排出することによって、収容体１３のすすぎ運転をする。すすぎ運転完了後、加湿運転を行う。

また、加湿運転を継続していると、水溜め部１１の水のカルシウム等のスケールを発生させ得る成分の濃度が上昇する。そこで、加湿運転中、所定時間経過ごとに、又は、水溜め部１１の水が所定量まで減少したことを水位センサ２６で検出した際に、すすぎ運転により水溜め部１１の水を排出した後、水張り運転で外部からの水を水溜め部１１に溜めて、水溜め部１１の水の入れ替えを行う。これによって、水溜め部１１の水のカルシウム等の濃度を下げて、スケールの発生を抑制するようにしている。

本実施の形態のように、ノズル１４から噴き出された水を水溜め部１１に集め再びノズル１４から噴き出して行う加湿運転は、ノズルから噴き出された水を再びノズルから噴き出す水として利用しないものに比べ、水溜め部１１の水のカルシウム等の濃度上昇が顕著となる。このため、加湿運転中のすすぎ運転及び水張り運転の採用は、本実施の形態において好適である。

ここまで説明した加湿装置１０は、ファン２１が収容体１３の流入部１８に連結されているが、これに限定されない。以下、図４を参酌して、収容体５１の空間部５２に空気を送るファン５３が収容体５１に直接連結されていない加湿装置５０について説明する。
加湿装置５０は、図４に示すように、収容体５１を有する調湿ユニット５４、及び、ファン５３を具備し、ダクト５６を介して調湿ユニット５４に接続された温調ユニット５５を有している。

温調ユニット５５は、筺体５７と、筺体５７にダクト５８経由で取り込んだ外気を筺体５７からダクト５６に送り出すファン５３と、筺体５７にダクト５９経由で取り込んだ居住空間の空気をダクト６０に送り出して屋外に排出するファン６１と、筺体５７内に設けられ、筺体５７に取り込まれた外気と居住空間の空気を熱交換する熱交換器６２を備えている。

調湿ユニット５４は、収容体５１に、ノズル６３が配された空間部５２及び水を貯留する水溜め部６４が設けられ、ノズル６３には、水溜め部６４に貯留されている水をノズル６３に送る図示しない循環回路が接続されている。収容体５１には、循環回路に設けられたポンプの制御等を行う制御手段６５が固定されている。また、循環回路には水溜め部６４の水を外部に排出する図示しない排出手段及び水溜め部６４にノズル６３経由で外部からの水を供給する給水手段が接続されている。

筺体５７内に取り込まれた外気は、熱交換器６２を通過して温度調整された後、筺体５７から出て、ダクト５６経由で収容体５１の空間部５２に入り、空間部５２を通過の際にノズル６３から噴き出される水を含んだ後、収容体５１からダクト６６経由で居住空間に送られる。制御手段６５には、ダクト６６内に設置された湿度センサ６７が接続されており、制御手段６５は、湿度センサ６７の検出値（本実施の形態では、相対湿度の値）を基に、ノズル６３に送られる水を加熱する図示しない加熱手段の運転レベルを調整する。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、上記した形態に限定されるものでなく、要旨を逸脱しない条件の変更等は全て本発明の適用範囲である。
例えば、給水手段を設けず、人が水溜め部に水を補充するようにしてもよい。
また、水位センサは必ずしも必要ではない。水位センサを設けない場合、水溜め部の水位を視認できる目盛を設ければよい。
そして、空間部が水溜め部の直上に設けられた収容体を採用する必要はなく、例えば、空間部が水溜め部の斜め上に設けられた収容体を採用可能である。

１０：加湿装置、１１：水溜め部、１２：空間部、１３：収容体、１４：ノズル、１５：支持具、１６：板材、１７：蓋材、１８：流入部、１９：流出部、２０：ダクト、２１：ファン、２２：連結管、２３：ダクト、２４、２４ａ：ダンパ、２５：整流部材、２６：水位センサ、２７：循環回路、２８：ポンプ、２９：ヒータ、３０：貯留タンク、３１：給水管、３２：排水管、３３、３４：電磁弁、３５：制御手段、３６：操作ユニット、５０：加湿装置、５１：収容体、５２：空間部、５３：ファン、５４：調湿ユニット、５５：温調ユニット、５６：ダクト、５７：筺体、５８、５９、６０：ダクト、６１：ファン、６２：熱交換器、６３：ノズル、６４：水溜め部、６５：制御手段、６６：ダクト、６７：湿度センサ、Ｐ：床板

Claims

水溜め部及び空気が流出入する空間部が内側に設けられた収容体と、
前記空間部に水を噴き出すノズルと、
前記水溜め部から水を取得して前記ノズルに送る循環回路と、
前記水溜め部の水位を計測する水位センサと、
前記水溜め部へ外部からの水を供給する給水手段と、
前記水位センサの計測値を基に前記水溜め部への給水タイミングを検出して、前記給水手段に水の供給を行わせる制御手段とを備え、
前記給水手段は、前記循環回路に接続された給水管と、前記給水管に取り付けられ、前記制御手段によって閉状態から開状態に切り替えられて外部からの水が該給水管経由で前記循環回路に送られる状態にする開閉弁を有することを特徴とする加湿装置。