JP5989236B2 - 加湿装置及び加湿装置を備えた空気調和機 - Google Patents

Description

本発明は、加湿装置及び加湿装置を備えた空気調和機に関する。

敷地面積が３０００［ｍ^２］以上の商業施設又は事務所等の特定建築物は、いわゆるビル衛生管理法（建築物における衛生的環境の確保に関する法律）により、空気環境の管理基準値として室内温度を１７［℃］〜２８［℃］、及び、相対湿度を４０［％］〜７０［％］に保つべきことが定められている。室内温度に関しては、エアーコンディショナー（空気調和機）の普及に伴い、比較的容易に管理されている。しかし、相対湿度は十分に管理されているとは言い難く、特に冬場の加湿量不足が課題となっている。

ここで、従来の室内加湿方法としては、気化式、蒸気式及び水噴霧式等がある。このうち、気化式は、吸水性能を有するフィルターに通風することによってフィルターが含有する水分を気流と熱交換させて、フィルターから水分を蒸発させ、室内の加湿を行う方法である。また、蒸気式は、貯水槽内の水を加熱する加熱手段に通電することによって水分を蒸発気化させて、室内の加湿を行う方法である。そして、水噴霧式は、水分を加圧することによって微細化し、その微細化した水分が気流との熱交換を行うことによって室内の加湿を行う方法である。

気化式の加湿方法を利用した従来の加湿装置としては、親水性ポリエチレンを焼結成形体とした長方形状短冊の複数の加湿エレメントを、水槽付小箱に１ｃｍ間隔に一列に差し込んで構成した加湿装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、気化式の加湿方法を利用した他の従来の技術として、吸水性材料で形成された加湿エレメントを複数枚風路に設置し、前記加湿エレメントの一端を給水槽内に浸して吸水させるとともに、加湿エレメントが吸水した水を気化させるようにした気化式の加湿装置において、加湿エレメントの少なくとも一面に隆起部を形成した加湿装置が開示されている（例えば、特許文献２参照）。

また、気化式の加湿方法を利用した他の従来の加湿装置として、保水性を有する湿板が空気の流れと対面するように設置された加湿装置が提案されている（例えば、特許文献３参照）。

また、気化式の加湿方法を利用した他の従来の技術として、ポリエチレンテレフタレートなどの繊維から成る多孔性複合シートに、部分的に凸部を形成した保水材を積層させた加湿ユニットが提案されている（例えば、特許文献４参照）。

特開昭６２−１７２１２０号公報（第３頁、第１−ａ図） 特開平２−２５１０３２号公報（第２頁、第１図） 特開平９−３２４９３０号公報（第４〜６頁、図２、５、１１） 特開平７−１６７４６９号公報（第２〜３頁、図１〜４）

特許文献１に記載された加湿装置においては、加湿エレメント間に通風することにより、加湿エレメント通過後の空気流の湿度が向上したと開示されている。しかし、この装置構成の場合、加湿エレメントから移動してくる水分によって加湿される空気は、加湿エレメントの表層部に近接した位置を通過する空気、例えば加湿エレメントの表層部から直交方向数ミリの範囲を通過する空気であり、加湿エレメント表層部からの距離が離れた空間を通過する空気には水が移動しない。このため、加湿エレメント通過後の湿度の増加率が低いといった課題があった。

特許文献２に記載された加湿装置では、加湿エレメントの少なくとも一面に隆起部が形成されており、隆起部と、その隣に設けられた隆起部との間を流れる空気に対しては、空気中が乱れることから加湿性能の向上に繋がると考えられる。しかしながら、加湿エレメントと、その隣に設けられた加湿エレメントとの間に流れる空気はほとんど乱れないため、高い加湿性能を得ることが困難であるといった課題があった。

特許文献３に記載された加湿装置は、湿板（加湿材）が、空気の流れと対面するように設置されている。しかし、この装置構成の場合、空気の流れが複数の湿板全てに対面するように構成されているため、圧力損失が大きくなり送風機の負荷が大きくなるといった課題があった。

特許文献４に記載された加湿装置では、保水材（加湿材）の少なくとも一部に凸部が形成されており、この保水材が複数積層されて加湿ユニットが構成されている。しかし、保水材の間を流れる空気は、保水材の側面を保水材と平行方向に流れる構成となっており、保水材の近傍では風は乱れないことから、高い加湿性能を得ることが困難であるという課題があった。

本発明は、上記のような課題を背景としてなされたものであり、加湿材（加湿エレメント）の加工の複雑化を抑制しつつ、また圧力損失の増加を抑制しつつ、加湿性能を向上させることのできる加湿装置及びこの加湿装置を備えた空気調和機を提供するものである。

本発明に係る加湿装置は、吸水性部材で形成され、立設された一以上の平板状の加湿材と、前記加湿材に水を供給する給水手段と、前記加湿材との間に隙間をあけて配置された一以上の厚みの薄い金属板からなる風向偏向板とを備え、前記加湿材と前記風向偏向板との隙間を、前記加湿材の風上側端部から風下側端部に向かって空気が通過し、前記風向偏向板の前記加湿材と対向する面には、前記加湿材に向かって突出し、前記加湿材と前記風向偏向板との間の空気の流れを偏向させる風向偏向部が設けられ、さらに、開口部が形成されているものである。

本発明に係る空気調和機は、前記加湿装置を備えたものである。

本発明によれば、風向偏向板に設けられた風向偏向部により、加湿材と風向偏向板との間を流れる空気が乱されるので、加湿材と空気との気液接触が促進され、加湿性能を向上させることができる。また、加湿材間に風向偏向板を設けて加湿性能を向上させることができるため、加湿材の数量を減らすことができる。このため、加湿材に供給する水の供給量を減らすことができるので経済的となる。

実施の形態１に係る加湿装置１の概略構成図である。 実施の形態１に係る加湿装置１を、通風方向に対して直交する直上から見た概略構成図である。 実施の形態１に係る加湿材４の部分拡大断面図である。 実施の形態１に係る加湿装置１を備えた空気調和機２０の概略構成図である。 実施の形態１の第一の例に係る加湿材４及び風向偏向板５の斜視図である。 図５のＡ−Ａ線における概略断面図である。 実施の形態１の第一の例に係る加湿装置１及び比較例に係る加湿性能の測定結果を示すグラフである。 実施の形態１の第二の例に係る加湿材４及び風向偏向板５の斜視図である。 図８のＢ−Ｂ線における概略断面図である。 実施の形態１の第二の例に係る加湿装置１及び比較例に係る加湿性能の測定結果を示すグラフである。 実施の形態１に係る加湿装置１の風向偏向部６の風下側の面６ａと平板面５ａとが成す角度θ１と、加湿性能の計測結果を示すグラフである。 実施の形態１の変形例に係る風向偏向板５を説明する図である。 実施の形態２に係る加湿装置１を、通風方向に対して直交する直上から見た概略構成図である。 実施の形態３に係る加湿装置１を、通風方向に対して直交する直上から見た概略構成図である。 実施の形態４に係る加湿装置１を、通風方向に対して直交する直上から見た概略構成図である。 図１５のＣ−Ｃ線における概略断面図である。 実施の形態５に係る加湿装置１の概略構成図である。 実施の形態５に係る加湿装置１を、通風方向に対して直交する直上から見た概略構成図である。

以下、本発明に係る加湿装置及び加湿装置を備えた空気調和機の実施の形態を、図面に基づいて説明する。なお、以下に示す図面の形態によって本発明が限定されるものではない。また、以下の説明において、理解を容易にするために方向を表す用語（例えば「上」、「下」、「右」、「左」、「前」、「後」など）を適宜用いるが、これは説明のためのものであって、これらの用語は本願発明を限定するものではない。

実施の形態１．
（加湿装置の構成）
図１は、実施の形態１に係る加湿装置１の概略構成図である。図２は、実施の形態１に係る加湿装置１を、通風方向に対して直交する直上から見た概略構成図である。
図１で示されるように、加湿装置１は、加湿空間を加湿する加湿水３０を貯留する貯水部２と、この貯水部２から加湿水３０を加湿材４に供給するノズル３と、立設された一以上（図１では三つ）の加湿材４と、風向偏向部６を有し加湿材４の側面部と対向して配置された風向偏向板５と、加湿材４から滴下する余剰水を受けるドレンパン７とを備える。複数の加湿材４及び風向偏向板５は、互いに隙間を空けて交互に配置されており、図示しない送風手段から送られる空気３１がこの隙間を通過する構成である。なお、本明細書における風向偏向とは、空気の流れ方向を変化させることを示す。

なお、実際の使用形態においては、これら貯水部２、ノズル３、加湿材４、風向偏向板５及びドレンパン７は、合成樹脂や金属等の任意の部材で構成された任意の支持体等によって固定される。この支持体の構成は、特に限定されるものではなく、加湿装置１の用途に合わせて適宜選択すればよい。

加湿水３０は、加湿空間の加湿を目的とする場合、純水、水道水、軟水又は硬水のいずれを使用しても構わない。しかし、炭酸カルシウムに代表されるスケールによって生じる加湿材４の隙間部９（図３において後述）の閉塞を低減するためには、カルシウムイオン又はマグネシウムイオンを含むミネラル成分が少ないものが好ましい。ミネラル分が多い加湿水３０を使用すると、溶液中のイオン成分と二酸化炭素とが反応して固形物が生成され、加湿材４の隙間部９を閉塞させる可能性があるためである。また、陽イオン及び陰イオン用イオン交換膜等を使用してイオン成分を取り除いた加湿水３０を使用してもよい。

貯水部２は、加湿水３０を貯留し、ノズル３を介して加湿材４に加湿水３０を供給するものである。貯水部２は、図示しないポンプなどの駆動部が設けられており、この駆動部が動作することで、貯水部２内の加湿水３０が、ノズル３から加湿材４の上部に滴下供給される。なお、駆動部は、加湿水３０を搬送できるものであればよく、例えば、非容積式ポンプ又は容積式ポンプ等であり、特に限定されるものではない。

（ノズル）
ノズル３は、加湿材４の直上に設置されており、貯水部２から搬送された加湿水３０を加湿材４の上部に滴下して供給するものである。本実施の形態では、貯水部２及びノズル３が給水手段を構成している。ノズル３は、中空形状であり、その外径及び内径は加湿材４の大きさに応じて選択すればよい。また、ノズル３の先端形状は、三角錐形状、円管形状又は四角管形状等のいずれの形状でもよいが、ここでは好ましい形状として先端が三角錐形状とし、出口の孔径を０．５ｍｍとした。ノズル３の先端を鋭角とした方が、水滴の切れがよい。ノズル３の先端は、より鋭角の方が好ましいが、あまり鋭角にすると取り扱いが難しくなり強度面でも脆くなることから、鋭角の角度としては１０°〜４５°の範囲が好ましい。また、ノズル３の出口の孔径があまり大きすぎると加湿水３０が過剰に供給されて無駄な水が増加する一方で、小さすぎると加湿水３０に混入した粒子やスケールがノズル３に詰まりやすい。このため、ノズル３の孔径としては、０．１ｍｍ〜０．６ｍｍの範囲が好ましい。

ノズル３の材質は、ステンレス、タングステン、チタン、銀若しくは銅等の金属、又は、ＰＴＦＥ、ポリエチレン若しくはポリプロピレン等の樹脂でもよく、これに限定されるものではない。

ノズル３の数は、加湿材４の通風方向の長さ、つまり加湿材４の風上側端部から風下側端部までの長さを考慮して選択することができる。加湿材４の通風方向の長さが長くなると、ノズル３の数が一つである場合、加湿材４の通風方向において水分含有量にムラが生じることがあるため、複数個のノズル３を通風方向に沿って設けるのがよい。本実施の形態のノズル３の例では、加湿材４の通風方向の長さが６０ｍｍ以下であればノズル３は１個でよいが、６０ｍｍを超える場合は複数個とした方が好ましい。

ノズル３から加湿材４に供給する加湿水３０の量については、実際に加湿で使用される水量よりも多くする必要があるが、あまり多くしても余剰水として排出される無駄水が多くなるため、適正な量に制御することが望ましい。例えば、加湿材４の加湿性能を２０００ｍＬ／ｈ／ｍ^２とし、加湿材４の大きさを２００×５０ｍｍとし、表裏とも加湿できるように構成するとすれば、加湿材４の一枚あたりの加湿量は４０ｍＬ／ｈとなるので、その１．５倍〜５倍の６０〜２００ｍＬ／ｈの範囲で加湿水３０を供給するのが望ましい。

また、ノズル３と加湿材４との間に、任意の吸水性材料で構成された吸水体を、加湿材４に接するように設けてもよい。複数枚の加湿材４が設けられている場合、複数枚の加湿材４それぞれに対してノズル３を設けるとすると、ノズル３の数が多くなり、適切に滴下できない可能性がある。このため、複数の加湿材４に跨がって接するように吸水体を設け、この吸水体に対してノズル３から加湿水３０を供給するようにすると、加湿材４が複数枚であってもより確実に加湿水３０を加湿材４に供給することができる。

（加湿材）
加湿材４は、吸水性部材で構成され、例えば三次元網目構造を有する。三次元網目構造とは、スポンジ等の吸水性が高い樹脂発泡体と同様の構造である。
ここで、加湿材４の一例を具体的に説明する。図３は、実施の形態１に係る加湿材４の部分拡大断面図である。図３で示されるように、加湿材４は、胴部１０、及び胴部１０の中に形成された複数の隙間部９によって構成されている。本実施の形態に係る加湿材４の材質は、例えば、多孔質の金属、セラミック、樹脂、又は繊維であり、これらが発泡体、又は網目体に構成される。

加湿材４が金属の場合、特に限定されるものではないが、その金属種としては、例えば、チタン、銅若しくはニッケル等の金属、金、銀若しくは白金等の貴金属、又は、ニッケル合金若しくはコバルト合金等の合金が挙げられる。これらは、単独又は二種以上を組み合わせて用いることができる。これらの中でも、チタンは、その触媒効果によってオゾン等の放電生成物の生成を抑制するとともに、電気腐食及び電気磨耗に対する耐性が良好であり、さらに、長期に渡って加湿材４の形状を保持して安定して加湿を行うことができるため、最も好ましい金属種である。

加湿材４がセラミックの場合、その材質は特に限定されるものではないが、具体例としては、アルミナ、ジルコニア、ムライト、コージェライト、炭化珪素等が挙げられる。
加湿材４が樹脂の場合、その材質は特に限定されるものではないが、具体例としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン・酢酸ビニル共重合体等が挙げられる。
加湿材４が繊維の場合、その材質は特に限定されるものではないが、具体例としては、アセテート、ポリエステル、ナイロン等が挙げられる。また、樹脂を材質として多孔質体を形成したものに、金属の粉末をコーティングしたものを用いてもよい。

加湿材４の表面層には、加湿水３０の保持量の増大、及び吸水性能劣化防止の観点から、親水化処理を施してもよい。その親水化処理の方法の種類についても限定されることはなく、例えば、親水化樹脂でコーティングすることによる親水化処理、又は、コロナ放電による親水化処理を実施するものとしてもよい。

加湿材４の形状についても特に限定されるものではなく、例えば、平板形状、四角柱形状又は円柱形状としてもよく、製造する加湿装置１の大きさに合わせて適宜調整すればよい。

加湿材４の通風方向の長さ（風上側から風下側の長さ）は、１００ｍｍ以下が望ましい。加湿水３０を供給した加湿材４に通風すると、加湿材４中の加湿水３０は、気相へ拡散して加湿されるが、加湿材４の通風方向に対して、その風下部の気相における水分濃度は上昇し、水飽和度が上昇することから、通風方向に加湿材４を長くした場合、単位面積あたりの加湿性能が低下する。このため、加湿材４の通風方向の長さは、１００ｍｍ以下が望ましい。

加湿材４の厚みは、製造する加湿装置１の大きさに合わせて適宜調整すればよい。例えば、０．５ｍｍ以上２ｍｍ以下のシート状の加湿材４を作製した後、所望の形状に切断して所望の形状に加工することができる。その加工方法については特に限定されるものではなく、例えば、ワイヤーカット、レーザーカット、プレス打ち抜き、削りだし、手切断又は折り曲げ等の各種方法を採用することができる。

（風向偏向板）
風向偏向板５は、一又は複数の風向偏向部６を有し、加湿材４の隣に一定の隙間を設けて設置される。本実施の形態のように複数の加湿材４を設けた場合には、加湿材４どうしの間に一定の隙間を介して風向偏向板５が配置され、加湿材４と風向偏向板５とが交互に並ぶ。また、加湿材４が一つである場合には、その加湿材４との間に一定の隙間を設けて風向偏向板５が配置される。この風向偏向板５は、一又は複数の加湿材４の平面に対して法線方向へ送風されるように空気３１の流れを変えるものである。風向偏向板５は、その平板面５ａが、空気３１の通風方向と一致する向きで設置される。

風向偏向部６は、風向偏向板５の加湿材４と対向する面である平板面５ａに設けられ、加湿材４の平面に対して法線方向へ空気を偏向させる目的で、平板面５ａから突出する部材である。本実施の形態では図１に示すように、風向偏向部６は、風向偏向板５の高さ方向に沿って延びる板状に構成されている。風向偏向板５の両側の平板面５ａそれぞれにつき、複数の風向偏向部６が、通風方向に沿って等間隔に配置されている。なお、加湿材４の表面に衝突する空気の角度は法線方向のみではなく、ある角度で加湿材４の平面に衝突してもよい。また、図２に示すように、風向偏向部６の風向偏向板５からの突出方向の先端部は、加湿材４に接触しておらず、風向偏向部６の先端と加湿材４との間には風路が確保されている。

風向偏向板５の作製方法としては、例えば、厚みが薄い金属板に対し、ワイヤーカット、レーザーカット又はプレス加工して風向偏向部６を形成することができるが、風向偏向板５の作製方法はこれらに限定されない。また、風向偏向板５の平板面５ａに対し、別部材からなる風向偏向部６を固定してもよい。

また、風向偏向板５の材質は、風向偏向部６の形状を維持可能なものであればよく、例えば、金属、セラミック、樹脂、繊維、又はこれらを発泡体、網目体で構成したものでもよい。

（空気調和機）
図４は、実施の形態１に係る加湿装置を備えた空気調和機２０の概略構成図である。空気調和機２０は、内部に通風路を有する空調機筐体２１と、空調機筐体２１への空気の流入口に設けられたフィルター２２と、空調機筐体２１の内部に配置された送風機２３及び熱交換器２４と、同じく空調機筐体２１の内部に配置された加湿装置１とを備える。図４の例では、送風機２３の動作によって生じる風の通風方向の上流側から順に、送風機２３、熱交換器２４、及び加湿装置１が配置されているが、これらの配置は図示のものに限定されない。加湿装置１は、熱交換器２４の風上側と風下側のいずれに配置されていてもよい。ファン及びこのファンを回転させるモータを有する送風手段としての送風機２３が動作すると、空調機筐体２１の外部の空気がフィルター２２を通って送風機２３に吸引され、送風機２３から送出される。送風機２３から送出された空気は、熱交換器２４にて熱交換され、加湿装置１にて加湿される。

（加湿装置の動作）
次に、図１及び図２を参照しながら、本実施の形態に係る加湿装置１の動作について説明する。

貯水部２に貯留された加湿水３０はノズル３へ搬送され、加湿水３０が搬送されたノズル３は、加湿材４の上方から、加湿材４の上部へ向けて、加湿水３０を滴下する。このようにすることで、加湿材４に加湿水３０が供給される。加湿材４が有する毛細管力と加湿水３０の重力とにより、加湿水３０は、加湿材４の隙間部９（図３参照）を通じて加湿材４の全体に均一に拡散し、加湿材４は加湿水３０を一定量保持する。

そして、送風手段から送られた空気３１は、図２に示すように加湿材４の近傍を流れ、空気３１の一部と加湿材４に保持されている加湿水３０との気液接触によって、加湿水３０が蒸発する。蒸発した水分を含む空気３１は加湿空間に供給され、加湿空間が加湿される。

また、送風手段から送られた空気３１の他の一部は、一又は複数の加湿材４の間に設けられた風向偏向部６を有する風向偏向板５に衝突し、加湿材４の平面に対して法線方向に偏向され、これによって空気３１の流れに乱れが発生する。空気３１の流れに乱れが生じることで、乱れた空気３１と加湿材４との気液接触が促進され、これによって蒸発性が高まり、加湿対象空間の加湿度合いを高めることができる。

加湿材４が保持する加湿水３０のうち、加湿に使用されなかった余剰の加湿水３０は、加湿材４から滴下し、加湿材４の下部に設けられたドレンパン７によって受けられ、図示しない排出孔から外部へ排出される。以上のような加湿装置１の加湿運転の動作により、加湿した空気が加湿空間に供給される。

（空気調和機の動作）
次に、図４を参照して、本実施の形態に係る加湿装置１を備えた空気調和機２０の動作を説明する。
図４に示すように、送風機２３が動作すると、空調機筐体２１の外部の空気３１がフィルター２２を介して空調機筐体２１内に吸い込まれ、熱交換器２４において熱交換して加熱又は冷却され、加湿装置１内に流入する。加湿装置１内に流入した熱交換後の空気３１は、加湿装置１の動作において前述したように加湿材４が含有する加湿水３０によって加湿され、空調対象空間に供給される。

なお、図４とは異なり、加湿装置１が熱交換器２４の風上側に設置された場合には、送風機２３が動作すると、空調機筐体２１の外部の空気３１がフィルター２２を介して空調機筐体２１内に吸い込まれ、加湿装置１にて加湿される。加湿装置１で加湿された空気３１は、熱交換器２４において熱交換して加熱又は冷却され、空調対象空間に供給される。

（加湿装置の作用）
本実施の形態の加湿装置１及び加湿装置１を備えた空気調和機２０の作用について、風向偏向板５に設けられた風向偏向部６に係る作用を中心に説明する。
まず、図５、図６に示す風向偏向部６を有する風向偏向板５を備えた実施の形態に係る加湿装置１と、風向偏向板５に代えて風向偏向部６を有さない金属板を備えた比較例に係る加湿装置との作用の違いを説明する。

まず、本実施の形態に係る風向偏向板５及び風向偏向部６の構成例について説明する。
図５は、実施の形態１の第一の例に係る加湿材４及び風向偏向板５の斜視図である。図６は、図５のＡ−Ａ線における概略断面図である。図５、図６に示す風向偏向板５には、上下方向に長い矩形の開口部８が、通風方向に沿って間隔をあけて複数形成されている。この開口部８の風上側の一辺から、板状の風向偏向部６が突出している。図６に示すように、風向偏向部６の風下側の面６ａと、風向偏向板５の平板面５ａとの成す角度θ１は、３０°である。風向偏向板５の平板面５ａからの風向偏向部６の突出長さαは、例えば１．９ｍｍである。また、図６に示すように、風向偏向部６は、風向偏向板５の両側の平板面５ａに対して通風方向に交互に（千鳥状に）設けられている。また、風向偏向板５は、ステンレス板で構成されている。

図５及び図６に示す風向偏向板５の作製方法としては、例えば、ステンレス板に、矩形の開口部８の四辺のうち一つの長辺を除いた残り三辺を形成するようにプレス加工等で切溝を形成し、切溝の内側に形成される舌片（ステンレス板の一部）を、角度θ１だけ折り曲げて風向偏向部６とする。このようにすることで、一枚のステンレス板から、風向偏向部６及び開口部８を有する風向偏向板５を形成することができる。また、ステンレス板からなる風向偏向板５に、溶接等により風向偏向部６を取り付けてもよい。なお、風向偏向板５に開口部を設けることにより、空気３１の一部がその開口部を通過することができるため、開口部を有さない風向偏向板５と比較して圧力損失を低くすることができる。

図７は、実施の形態１の第一の例に係る加湿装置１及び比較例に係る加湿性能の測定結果を示すグラフである。図７では、横軸に、加湿材４間を流れる空気の風速を示し、縦軸に、加湿材４の単位面積及び単位時間あたりの加湿量を加湿性能として示している。なお、加湿量は、絶対湿度の変化量と、処理風量、空気の密度より試算した値であり、縦軸の加湿性能は加湿量から加湿材４の面積を割った値である。

図７に示す符号１０１は、図５及び図６に示した本実施の形態１の第一の例に係る加湿材４及び風向偏向板５を、２ｍｍ間隔で配置したものに対し、空気３１を通風した場合の加湿性能の測定結果である。
図７に示す符号１０２は、比較例１を示すものであり、風向偏向部６を有する風向偏向板５に代えて、風向偏向板５と同じくステンレスで構成された平板状の金属板を設け、加湿材４と金属板とを２ｍｍ間隔で配置した変形例に対し、空気３１を通風した場合の加湿性能の測定結果である。
図７に示す符号１０３は、比較例２を示すものであり、風向偏向部６を有する風向偏向板５に代えて、加湿材４を設け、隣り合う加湿材４と加湿材４とを２ｍｍ間隔で配置した変形例に対し、空気３１を通風した場合の加湿性能の測定結果である。

図７において符号１０２にて示すように、加湿材４と平板状の金属板を２ｍｍ間隔で配置した比較例１では、加湿材間風速に比例して、加湿性能の向上が見られた。符号１０３で示す比較例２も、比較例１と同様の傾向を示している。
また、符号１０１にて示すように、平板状の金属板の代わりに風向偏向板５を備えた本実施の形態も、加湿材間風速に比例して加湿性能が向上するという点では同様な傾向であるが、比較例よりも加湿性能が高いことが示された。また、加湿材間風速に対する加湿性能の傾きを比較すると、符号１０１に示す風向偏向板５を使用した本実施の形態の方が、比較例１、２よりも傾きが大きい。これは、本実施の形態１では、風向偏向板５により空気３１が加湿材４の平面に衝突して加湿材４の平面部近傍で乱流化されたことで、加湿性能の傾きが変化したと考えられる。

このように、本実施の形態の第一の例（符号１０１）と比較例１（符号１０２）とでは、使用した加湿材４の数量及び面積は同じであるが、加湿性能が大きく向上した。この要因として、加湿材４と風向偏向板５の間の空気３１が、風向偏向部６を有する風向偏向板５により乱され、渦、対流の発生、及び加湿材４への衝突により、加湿材４の表面部の水蒸気飽和層の厚みが小さくなることにより、加湿材４と空気３１の気液接触が促進されて加湿性能が向上したと示唆される。

次に、風向偏向板５の平板面５ａと、風向偏向部６の風下側の面６ａとが成す角度θ１に係る作用について説明する。ここでは、図５、図６に示した空気３１の流れを逆向きにした場合の作用を説明する。

図８は、実施の形態１の第二の例に係る加湿材４及び風向偏向板５の斜視図である。図９は、図８のＢ−Ｂ線における概略断面図である。図８及び図９に示す加湿材４及び風向偏向板５そのものの構成は、図５及び図６に示したものと同じであるが、空気３１の流れる向きが異なる。すなわち、図９に示すように、風向偏向部６の風下側の面６ａが、図５に示した風下側の面６ａとは逆になっている。図９に示す風向偏向部６の風上側の面６ｂと、風向偏向板５の平板面５ａとの成す角度θ２は、図６で示した角度θ１と同じ３０°であり、風下側の面６ａと風向偏向板５の平板面５ａとの成す角度θ１＝１８０°−θ２（３０°）＝１５０°である。

図１０は、実施の形態１の第二の例に係る加湿装置１及び比較例に係る加湿性能の測定結果を示すグラフである。図１０の横軸及び縦軸は、図７と同じである。
図１０に示す符号１０４は、図８及び図９に示した本実施の形態の第二の例に係る加湿材４及び風向偏向板５を、２ｍｍ間隔で配置したものに対し、空気３１を通風した場合の加湿性能の測定結果である。
図１０に示す符号１０２は、風向偏向部６を有する風向偏向板５に代えて、風向偏向板５と同じくステンレスで構成された平板状の金属板を設け、加湿材４と金属板とを２ｍｍ間隔で配置した変形例に対し、図８及び図９と同じ向きで空気３１を通風した場合の加湿性能の測定結果である。

図１０において符号１０２にて示すように、加湿材４と平板状の金属板とを２ｍｍ間隔で配置した比較例では、加湿材間風速に比例して加湿性能の向上が見られ、図７と対比して分かるように空気３１の流れの向きにかかわらず加湿性能は同じであった。

一方、図１０において符号１０４で示すように、図５及び図６とは空気３１の流れ向きを逆にした本実施の形態の第二の例では、加湿材間風速に比例して加湿性能が増加するという傾向は比較例と同じであった。さらに、本実施の形態の第二の例では、加湿材間風速に対する加湿性能の傾きも比較例とほぼ同じであり、この点において本実施の形態の第一の例とは異なっていた。

このように、複数の開口部８を有し、風上側から遠い開口部８の一辺に、風向偏向板５の平板面５ａと風向偏向部６の風上側の面６ｂとの成す角度θ１が３０°（風向偏向部６の平板面５ａからの突出長さαは１．９ｍｍ）となる風向偏向部６を備えた風向偏向板５を設けた場合、加湿性能は向上するが、加湿材間風速に対する加湿性能の傾きはほとんど変化しない。これは、風向偏向板５の影響で加湿材４への衝突が促進されて加湿性能が向上すると考えられるが、加湿材間風速に対する加湿性能の傾きが変化しないことから空気３１の乱れの効果が出ていないか又はわずかであると考えられる。

次に、風向偏向部６の風下側の面６ａと風向偏向板５の平板面５ａとの角度θ１と、加湿性能との関係について説明する。
図１１は、実施の形態１に係る加湿装置１の風向偏向部６の風下側の面６ａと平板面５ａとが成す角度θ１と、加湿性能の計測結果を示すグラフである。図１１では、横軸に角度θ１を示し、縦軸に、加湿材４の単位面積及び単位時間当たりの加湿量を加湿性能として示している。図１１に示すように、角度θ１が９０°のときに、最大の加湿性能を示しており、±（９０°−θ１）の値が小さい、つまり角度θ１が９０°に近いほど、加湿性能が大きい。

また、角度θ１が０°〜９０°の範囲においては、角度θ１を大きくする、すなわち、風向偏向部６の先端部が風上側に向かって平板面５ａから離れる角度を大きくすると、加湿性能が向上する傾向を示す。しかし、角度θ１が９０°よりも大きい範囲においては、角度θ１を大きくするにしたがって加湿性能が低下する傾向であった。これは、角度θ１が９０°の範囲においては、風向偏向により加湿材４への空気３１の衝突が促進されて加湿性能が向上したと考えられるが、９０°よりも大きい範囲においては、角度θ１が大きくなるにしたがって加湿材４への衝突が抑制され、加湿性能が低下すると考えられる。

以上説明したように、風向偏向板５の風向偏向部６は、空気３１が通過する風向偏向板５の平板面５ａに等間隔に備えられ、空気３１の通風方向と交差する向きに突出して空気３１に衝突するようにして設けられるのがよい。望ましくは、風向偏向板５の平板面５ａと、風向偏向部６の風下側の面６ａとの成す角度θ１（風向偏向部６が風向偏向板５の平板面５ａから風上方向に向かって離れる角度）が、９０°以下となるように、風向偏向部６を形成することが望ましい。というのは、角度θ１が９０°に近づくほど加湿性能が向上するが（図１１参照）、加湿材間風速に対する加湿性能の変化量は、角度θ１が９０°よりも大きいか小さいかによって異なり（図７及び図１０参照）、角度θ１が９０°よりも小さいと、加湿材間風速の上昇に伴う加湿性能の変化量が大きくなるためである。

なお、図５及び図８に示す風向偏向板５は、風向偏向板５の上下それぞれの端部に挟まれた中間部分に、上下方向に延びる一連の風向偏向部６を備えているが、風向偏向部６の具体的形状はこれに限定されず、次のように構成することもできる。
図１２は、実施の形態１の変形例に係る風向偏向板５を説明する図であり、図１２（ａ）は加湿材４及び風向偏向板５の斜視図、図１２（ｂ）は加湿材４及び風向偏向板５を通風方向から見た図である。図１２に示す例では、各開口部８に対し、上下方向に間隔をあけて複数の風向偏向部６が設けられている。そして、図１２（ｂ）に示すように、風向偏向板５の両側の平板面５ａから、上下方向において左右交互に千鳥状に、風向偏向部６が突出している。このような構成であっても、空気３１に乱流を形成することができ、空気３１と加湿材４との気液接触を促進して加湿性能を向上させることができる。

また、風向偏向部６の形状は、平板、円柱、円錐、角柱、角錐などでもよく、加工性を考慮して風向偏向部６の形状を決定すればよい。また、風向偏向部６を、風向偏向板５における空気３１の通過面である平板面５ａの両方に対して、千鳥状又は並列状に配置してもよい。

（実施の形態１の効果）
以上の構成のように、本実施の形態に係る加湿装置１、及び加湿装置１を備えた空気調和機２０によれば、加湿材４の隣、又は複数枚の加湿材４どうしの間に一定の隙間を介して風向偏向部６を有する風向偏向板５を設けた。このため、加湿材４の枚数、面積を増加させることなく、また加湿材４の形状に複雑な加工を施すことなく、加湿材４からの加湿量を大幅に増加させることができる。さらに、加湿材４単体の性能向上を図ることができるため、加湿材４の必要枚数を減らすことができる。このため、加湿水３０の供給量も低減でき、低ランニングコストで動作させることができる。また、加湿材４は平板構造であり、その対面に風向偏向板５を設ける構造であることから、例えば、加湿材４自体を変形させて空気を乱流化する構造と比較すると低い圧力損失とすることができる。

実施の形態２．
本実施の形態に係る加湿装置１について、実施の形態１と相違する点を中心に説明する。なお、本実施の形態で示す加湿装置１は、実施の形態１と同様に空気調和機２０に適用することができる。
図１３は、実施の形態２に係る加湿装置１を、通風方向に対して直交する直上から見た概略構成図である。前述の実施の形態１では、例えば図２に示したように、空気３１が通過する風向偏向板５の平板面５ａに、複数の風向偏向部６が通風方向に沿って等間隔で配置されていた。一方、本実施の形態２では、図１３に示すように、通風方向における風向偏向部６どうしの間隔を、風下側に対して風上側の方を広くしている。

加湿材４に加湿水３０を供給して加湿運転を行う際、加湿材４の風上側の空気３１から加湿されることから、風下側の空気３１は風上側よりも相対湿度が高くなる。加湿能力は蒸気圧に比例することから、空気中の湿度が高いと加湿性能が低下するため、加湿材４の風下にいくほど、加湿材４から蒸発する加湿水３０は減少する。このため、加湿材４の風下側で加湿が促進されるように、通風方向において風上側の方が風下側よりも風向偏向部６どうしの間隔が広くなるようにして、風向偏向板５に複数の風向偏向部６を設けている。

動作については実施の形態１と同様であるため説明を省略する。

（実施の形態２の効果）
本実施の形態２のように、風上側ほど風向偏向部６どうしの間隔が広くなるように構成することで、風下側で空気３１の乱流化が促進され、乱流化した空気３１が風上側の加湿材４の平面と接触すると高い蒸発性で空気３１が加湿される。このため、風上側に比べて水の飽和率が高い風下側の空気３１に対して、高効率で加湿でき、高い加湿量を実現することができる。また、加湿材４単体の性能向上を図ることができるため、加湿材４の必要枚数を減らすことができる。このため、加湿水３０の供給量も低減でき、低ランニングコストで動作させることができる。

また、加湿材４の風上側には低湿度な空気３１が流入するため、風上側での加湿が促進される。この結果、水道水に含まれるスケール成分が加湿材４の風上側に析出して、加湿材４の細孔部を閉塞することにより加湿性能が低下しうる。本実施の形態２では、加湿材４の風下側を積極的に加湿することにより、加湿材４の蒸発量を風上側と風下側とで均一に近づけることができ、スケールの析出も均一に近づけることから、加湿材４の長寿命化を図ることができる。

実施の形態３．
本実施の形態に係る加湿装置１について、実施の形態１と相違する点を中心に説明する。なお、本実施の形態で示す加湿装置１は、実施の形態１と同様に空気調和機２０に適用することができる。
図１４は、実施の形態３に係る加湿装置１を、通風方向に対して直交する直上から見た概略構成図である。前述の実施の形態１では、例えば図２に示したように、空気３１が通過する風向偏向板５の平板面５ａに、複数の風向偏向部６が通風方向に沿って等間隔で配置されていた。一方、本実施の形態３では、図１４に示すように、通風方向における風向偏向部６どうしの間隔を、風下側に対して風上側の方を狭くしている。

加湿材４に加湿水３０を供給して加湿運転を行う際、加湿能力は蒸気圧に比例することから、空気中の湿度が低いと加湿性能が向上する。このため、加湿材４の風上側で加湿が促進されるように、通風方向において風上側の方が風下側よりも風向偏向部６どうしの間隔が狭くなるようにして、風向偏向板５に複数の風向偏向部６を設けている。

動作については実施の形態１と同様であるため説明を省略する。

（実施の形態３の効果）
本実施の形態３のように、風上側ほど風向偏向部６どうしの間隔が狭くなるように構成することで、風上側で空気３１の乱流化がより促進され、乱流化した空気３１が風上側の加湿材４の平面と接触して高い蒸発性で空気３１が加湿される。なお、風下側には水の飽和率が高い空気が通気されるが、風向偏向部６により加湿効果は付加される。また、加湿材４単体の性能向上を図ることができるため、加湿材４の必要枚数を減らすことができる。このため、加湿水３０の供給量も低減でき、低ランニングコストで動作させることができる。

実施の形態４．
本実施の形態に係る加湿装置１について、実施の形態１と相違する点を中心に説明する。なお、本実施の形態で示す加湿装置１は、実施の形態１と同様に空気調和機２０に適用することができる。
図１５は、実施の形態４に係る加湿装置１を、通風方向に対して直交する直上から見た概略構成図である。図１６は、図１５のＣ−Ｃ線における概略断面図である。前述の実施の形態１では、図１、図２等に示したように、空気３１が通過する風向偏向板５の平板面５ａに風向偏向部６を設け、風向偏向部６の先端部と加湿材４との間に一定の隙間を設けていた。一方、本実施の形態４では、図１５及び図１６に示すように、風下側に配置された風向偏向部６の一部が、加湿材４と接触する点が異なる。風向偏向部６の一部が対向する加湿材４に接触するものの、風向偏向部６が風路を完全に塞ぐわけではなく、図１６に示すように、風向偏向部６の一部に開口６ｃを設け、風向偏向板５と加湿材４との間に風路が確保されている。なお、風向偏向部６に設ける開口６ｃの形状は、図１６に示すものに限定されず、空気３１の風路となる任意の形状を採用することができる。

加湿材４に加湿水３０を供給して加湿運転を行う際、加湿材４の風上側の空気３１から加湿されることから、水の気化熱により風下側の空気３１の温度は低下する。このため、風下側の加湿材４は、低温空気が暴露される。ここで、アントワンの式から導出した水の蒸気圧の温度依存性から、温度が低くなると蒸気圧が低下する。したがって、加湿材４の風下側では蒸発性が低くなり、加湿性能向上が妨げられる。そこで本実施の形態４では、風向偏向部６の一部が、空間を隔てて設置される加湿材４と接触する構成とする。

動作については実施の形態１と同様であるため説明を省略する。

（実施の形態４の効果）
本実施の形態４のように、風向偏向板５の風向偏向部６の一部が、空間を隔てて設置される加湿材４と接触する構成とすることにより、加湿材４の冷熱を風向偏向板５に移動させることができる。すなわち、風向偏向部６の一部を加湿材４に接触させることにより、加湿材４に熱を供給することができる。一方、風向偏向板５には、気化熱により温度低下する前の空気３１が連続的に供給されることから、加湿材４の冷熱を吸収することができるため、加湿材４の温度低下が抑制されて、加湿性能を向上させることができる。また、加湿材４単体の性能向上を図ることができるため、加湿材４の必要枚数を減らすことができる。このため、加湿水３０の供給量も低減でき、低ランニングコストで動作させることができる。

また、風向偏向板５として、例えば、銅、アルミニウム若しくはニッケル等の金属、金、銀若しくは白金等の貴金属など熱伝導性が高い材料を用いることにより、本実施の形態４の一層の効果が得られる。

また、風向偏向部６が加湿材４と接触する箇所は、加湿材４の風下側が好ましい。風下側においては、水の気化熱により空気３１の温度が下がるため、加湿材４の風下側で風向偏向部６と接触させることで、加湿材４の風下側部分に風向偏向部６から熱を供給することができ、加湿材４の風下側の温度低下を抑制することができる。

実施の形態５．
本実施の形態に係る加湿装置１について、実施の形態１と相違する点を中心に説明する。なお、本実施の形態で示す加湿装置１は、実施の形態１と同様に空気調和機２０に適用することができる。
図１７は、実施の形態５に係る加湿装置１の概略構成図である。図１８は、実施の形態５に係る加湿装置１を、通風方向に対して直交する直上から見た概略構成図である。
前述の実施の形態１では、図１に示したように、ノズル３は加湿材４の通風方向における中央一箇所に配置されており、この一箇所のノズル３から加湿水３０を加湿材４に供給していた。一方、本実施の形態５では、図１７及び図１８に示すように、加湿材４の上側に、通風方向に沿って複数のノズル３が設けられている。さらに本実施の形態５では、加湿材４のうち風向偏向部６と対向する部位の上部に、各ノズル３を配置している。

前述の実施の形態１において図６に示したように、風向偏向部６を有する風向偏向板５を設けることで、金属板を設けた比較例と比べて加湿性能が大幅に増加した。一方、風向偏向部６の近傍にある加湿材４は、乱流化した空気３１により加湿水３０の蒸発性が高まる。通常、加湿水３０は一般水道水が使用されるため、風向偏向部６の近傍にある加湿材４には水道水中の不純物が蓄積しやすい。例えば、カルシウムイオンは蒸発しないため、加湿材４中に濃縮され、気相中の二酸化炭素とカルシウムイオンとが反応することにより固形物の炭酸カルシウムが生成される。経年的に使用すると、この炭酸カルシウムが加湿材４の表面を覆い、加湿材４の吸水性能を劣化させ、最終的には加湿性能を低下させる。このため、本実施の形態５では、加湿材４のうち風向偏向部６と対向する部位の上部にノズル３を配置することで、風向偏向部６の近傍に位置する加湿水３０の蒸発が進み易い部分に、加湿水３０を重点的に供給する構成としている。このようにすることで、加湿材４に蓄積しようとする不純物の濃度を低下させて不純物を洗浄する。なお、加湿材４のうち風向偏向部６の作用で相対的に蒸発性の高い箇所に加湿水３０を供給することのできる配置であれば、ノズル３の配置は、加湿材４における風向偏向部６と対向する部位の上部には厳密には限定されない。

動作については実施の形態１と同様であるため説明を省略する。

（実施の形態５の効果）
風向偏向部６の近傍の加湿材４は、乱流化した空気３１により加湿水３０の蒸発が進み易いが、本実施の形態５のように、蒸発が進み易い加湿材４の部位にノズル３から重点的に加湿水３０を供給することにより、水道水中に含まれる不純物の加湿材４への蓄積を抑制し、加湿材４の長寿命化を図ることができる。また、加湿材４単体の性能向上を図ることができるため、加湿材４の必要枚数を減らすことができる。このため、加湿水３０の供給量も低減でき、低ランニングコストで動作させることができる。

１ 加湿装置、２ 貯水部、３ ノズル、４ 加湿材、５ 風向偏向板、５ａ 平板面、６ 風向偏向部、６ａ 風下側の面、６ｂ 風上側の面、６ｃ 開口、７ ドレンパン、８ 開口部、９ 隙間部、１０ 胴部、２０ 空気調和機、２１ 空調機筐体、２２ フィルター、２３ 送風機、２４ 熱交換器、３０ 加湿水、３１ 空気。

Claims (9)

1. 吸水性部材で形成され、立設された一以上の平板状の加湿材と、
   前記加湿材に水を供給する給水手段と、
   前記加湿材との間に隙間をあけて配置された一以上の厚みの薄い金属板からなる風向偏向板とを備え、
   前記加湿材と前記風向偏向板との隙間を、前記加湿材の風上側端部から風下側端部に向かって空気が通過し、
   前記風向偏向板の前記加湿材と対向する面には、前記加湿材に向かって突出し、前記加湿材と前記風向偏向板との間の空気の流れを偏向させる風向偏向部が設けられ、さらに、開口部が形成されている
   ことを特徴とする加湿装置。
2. 前記風向偏向部は、前記加湿材と前記風向偏向板との間の空気を前記加湿材の平面に対して法線方向へ流すことを特徴とする請求項１に記載の加湿装置。
3. 前記風向偏向部の風下側の面と、当該風向偏向部が取り付けられた前記風向偏向板の面との成す角度が、９０°以下である
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の加湿装置。
4. 前記風向偏向部は、前記開口部の風上側の辺から突出している
   ことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の加湿装置。
5. 前記風向偏向板には、複数の前記風向偏向部が通風方向に沿って設けられており、
   複数の前記風向偏向部どうしの間隔は、風下側に対して風上側の方が広い
   ことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の加湿装置。
6. 前記風向偏向板には、複数の前記風向偏向部が通風方向に沿って設けられており、
   複数の前記風向偏向部どうしの間隔は、風下側に対して風上側の方が狭い
   ことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の加湿装置。
7. 前記風向偏向部の一部は、前記加湿材の風下側の部位に接触している
   ことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の加湿装置。
8. 前記給水手段は、前記加湿材における前記風向偏向部と対向する部位に水を供給する
   ことを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の加湿装置。
9. 請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載の加湿装置を備えた空気調和機。

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