JP2013245825A

JP2013245825A - 浮き体加熱加湿機構およびこれを搭載した加湿装置

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Publication number: JP2013245825A
Application number: JP2012117298A
Authority: JP
Inventors: Masayoshi Miyahara; 正芳宮原
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2012-05-23
Filing date: 2012-05-23
Publication date: 2013-12-09
Anticipated expiration: 2032-05-23
Also published as: JP6040416B2

Abstract

【課題】空気加湿に使用される加湿機構において効率性と安全性の向上を目的とする。
【解決手段】容器体１の内部に上方に発熱手段９配置した窪み釜部７を設け、この窪み釜部７の底面と下方の間に導水路８を備えて断熱体で構成した浮き体４を可動自在で水に浮遊させて、このとき発熱手段９は導水路８を通して浮き体４の下方から供給される水のみで浸されるように浮き体４の浮力を調整する構成にしたことにより、発熱手段９の加熱対象は導水路８を通して窪み釜部７に供給される水のみで、浮き体４は断熱材での構成により発熱手段９の熱のエネルギーは浮き体４の周囲へは分散し難いことから効率的な加湿が行え、且つ、たとえ装置が転倒して水が外部に漏れ出したときでも加熱沸騰している水は窪み釜部７の内部に有った少量の加湿水５のみであることから、より安全性を高めた加湿機構を得られる。
【選択図】図１

Description

本発明は、水を蒸発させて加湿空気を生成する空気加湿用の加湿装置の加湿機構に関するものである。

従来、この種の加湿装置の空気を加湿する方法としては上部開放容器に入れた水を発熱体により加熱して蒸発させる方法、および超音波を水中に与え微細な水滴を空中に飛散し該水滴を自然に蒸発させる方法などがある。

発熱体の加熱による方式は電気抵抗加熱その他加熱方法の如何を問わず容器および容器内の水の全量を加熱して水を蒸発させることから容器や全量の水の加熱のために電気エネルギーを消費するために効率が悪く、また特に加湿装置が可動型であるときおいては加湿装置が転倒したときには加熱されて熱湯となった容器の中の多量の水が加湿装置の外部に流出することにより使用者が火傷を負う可能性が有り安全面の懸念があり、さらには水が蒸発することにより水に含まれるカルシウムやマグネシウムなどの無機物の濃度が上昇して、無機物が析出する濃度以上に水が蒸発すると容器の内部に無機物の析出が生じて長期の繰り返しの使用においては容器の内部に硬質の堆積物が生じて汚れることで、推積物に発生する細菌による衛生面の低下や手入れがし難くなるなとの課題があった。

また、超音波を利用する方式は超音波により直接的に容器の中の水を微細化した水滴として飛散させるために効率的ではあるが、飛散する水滴は空気中での気化の速度がまちまちであるため加湿装置の周囲に結露を生じさせた、また容器の中の水にレジオネラ菌などの有害な細菌が発生したときも、この有害な細菌を直接的に空気の中に飛散させ、さらには同様に水に含まれカルシウムやマグネシウムなどの無機物分も飛散させることにより加湿装置の周辺に白粉を生じる可能性などの課題があった。

このような課題を改善するための加湿機構としては容器の中に蓄えた水の水面に水が数ｍｍの厚さで覆うように浮力を調節した通電により電気のエネルギーにより発熱する面状発熱体を浮かせ、この面状発熱体を発熱させることで面上発熱体の上方の少量の水を加熱させることにより蒸発させて気化することでされることで無駄なエネルギーを消費せず、少量の水を加熱していることにより加湿装置の転倒時の熱湯の流出量を少量として安全性を高めて、さらには水の蒸発気化により加湿装置の周囲に対する結露や白粉の発生や、有害な細菌を飛散させない方式も知られている（例えば、特許文献１参照）。

以下、その加湿機構について図１５を参照しながら説明する。

図１５に示すように、面状発熱体１０１の周縁に側壁１０２、１０３、１０４、１０５を立て、相対向する側壁１０２と側壁１０４に複数の切欠１０６を設け、側壁１０３と側壁１０５の外面に中空筒体の合成樹脂発泡体等適宜材料よりなる対となるフロート１０７を取付け、面状発熱体１０１に配置した電気を通電すると発熱する抵抗線１０８にリード線１０９を接続したものを、水面１１０に浮かせた状態で面状発熱体１０１の上方を深さ１ｍｍから数ｍｍの水の薄層１１１が安定して覆うようフロートの浮力を調節した構成により、面状発熱体１０１の抵抗線１０８にリード線１０９により電力を印加して発熱させることで水の薄層１１１を加熱することで容器の中で水面１１０の一部の水を蒸発させて気化することで効率的で安全、且つ、周囲への結露や白粉の発生や、有害な細菌を飛散させないように加湿空気を生成するようにしている。

特許第３０２６８８２号公報

このような従来の加湿機構においては、抵抗線１０８を配置した面状発熱体１０１の周縁に側壁１０２、１０３、１０４、１０５を立て、相対する側壁１０２と側壁１０４に複数の切欠１０６を設けて残りの側壁１０３と側壁１０５の外面にフロート１０７を取付けたものを水面１１０に浮かせた状態で数ｍｍの水の薄層１１１が面状発熱体１０１の上方を覆うようにフロートの浮力を調節した構成として、抵抗線１０８に電力を印加して水の薄層１１１を加熱することで容器の水面１１０の部分の水を蒸発させて加湿空気を生成する構成となっていたので面状発熱体１０１の上方の加熱された水の薄層１１１は側壁１０２と側壁１０４に設けられた複数の切欠１０６を通して面状発熱体１０１の周囲の容器全体の水面１１０に広がり、水の熱伝導により水面１１０から容器全体の水に熱が拡散するために時間の経過と共に容器の中の水全体が加熱されることにより、水の薄層１１１のみの少量の水の加熱による加湿空気の生成以上に容器中の水全体を加熱に奪われるより多くのエネルギーを消費して、また長時間の使用においては容器中の水の全体が加熱されることから、加湿装置が転倒したときには加熱されて熱湯となった多量の水が加湿装置の外部に流出することとなるために使用者が火傷を負う可能性が有る安全面の懸念が解消されない課題を有していた。

そこで本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、加湿に必要な少量の水を適切に加熱することでより無駄なエネルギーを消費せず、また加湿装置の転倒時の熱湯の流出量をさらに少量として安全性を高めることができる加湿機構を提供することを目的としている。

そして、この目的を達成するために、本発明は、水を蓄えるための上部が開口した容器体と、この容器体の内部に自身の浮力で水に浮かぶ縦方向に規定する厚さを設定して断熱体で構成した浮き体と、この浮き体の上方に配置する窪み釜部と、この窪み釜部の底面の一部と浮き体の下方を導通させる導水路と、また窪み釜部の内部に配置する水を電気の導通により加熱して蒸発させる発熱手段と、この発熱手段に対して容器体の外部から電気を導通させるための電気配線とを備えて、前記の浮き体は水に浮いた状態で常に窪み釜部を上方向とし、導水路を通してのみ窪み釜部に水を供給することで窪み釜部に配置した発熱手段が水に浸るように浮力を調節する構成にしたものであり、これにより所期の目的を達成するものである。

本発明によれば、水を蓄えるための上部が開口した容器体と、この容器体の内部に自身の浮力で水に浮かぶ縦方向に規定する厚さを設定して断熱体で構成した浮き体と、この浮き体の上方に配置する窪み釜部と、この窪み釜部の底面の一部と浮き体の下方を導通させる導水路と、また窪み釜部の内部に配置する水を電気の導通により加熱して蒸発させる発熱手段と、この発熱手段に対して容器体の外部から電気を導通させるための電気配線とを備えて、前記の浮き体は水に浮いた状態で常に窪み釜部を上方向とし、導水路を通してのみ窪み釜部に水を供給することで窪み釜部に配置した発熱手段が水に浸るように浮力を調節する構成にしたことにより、これにより、容器体の内部に加湿のための水を蓄えた状態においては、発熱手段の加熱対象は常に導水路を通してこの浮き体の下方から窪み釜部に供給される水のみとなり、浮き体は断熱材で構成していることから、電気配線を介して容器体の外部から電気を導通したときの発熱手段の加熱のエネルギーは浮き体の周囲へは分散し難いことから、容器体の内部に蓄えた水の全体の加熱を抑制した窪み釜部の内部の水のみを加熱する、より安全で効率的な加湿が行えるという効果を得ることができる。

本発明の実施の形態１の加湿機構の構成を示す側面破断図同加湿機構の構造を示す平面図同加湿機構に備える浮き体の構成を示す側面破断図同加湿機構に備える浮き体の構成を示す平面図同加湿機構に備える発熱手段の構成を示す側視断面図同加湿機構に備える浮き体回転動作防止手段の構成を示す側視部分断面図同加湿機構に備える浮き体回転動作防止手段の構成を示す平面破断図同加湿機構に備える浮き体回転動作防止手段の構成を示す浮き体の側面破断図同加湿機構に備える浮き体回転動作防止手段の構成を示す浮き体の平面図同加湿機構に備える発熱体水上露出手段の構成を示す側面部分破断図本発明の実施の形態２の加湿装置の構成を示す側面部分破断図同加湿装置に備える送風部の構成を示す側面部分破断図同加湿装置に備える送風部の構成を示す正面図同加湿装置の構成の別の例を示す側面図従来の加湿機構の構成を示す側面図

本発明の請求項１記載の浮き体加熱加湿機構は、水を蓄えるための上部が開口した容器体と、この容器体の内部に自身の浮力で水に浮かぶ縦方向に規定する厚さを設定して断熱体で構成した浮き体と、この浮き体の上方に配置する窪み釜部と、この窪み釜部の底面の一部と浮き体の下方を導通させる導水路と、また窪み釜部の内部に配置する水を電気の導通により加熱して蒸発させる発熱手段と、この発熱手段に対して容器体の外部から電気を導通させるための電気配線とを備えて、前記の浮き体は水に浮いた状態で常に窪み釜部を上方向とし、導水路を通してのみ窪み釜部に水を供給することで窪み釜部に配置した発熱手段が水に浸るように浮力を調節する構成を有する。

これにより、容器体の内部に加湿のための水を蓄えた状態においては、発熱手段の加熱対象は常に導水路を通してこの浮き体の下方から窪み釜部に供給される水のみとなり、浮き体は断熱材で構成していることから、電気配線を介して容器体の外部から電気を導通したときの発熱手段の加熱のエネルギーは浮き体の周囲へは分散し難いことから、容器体の内部に蓄えた水の全体の加熱を抑制した窪み釜部の内部の水のみを加熱する、より安全で効率的な加湿が行えるという効果を奏する。

また、請求項２に記載の浮き体加熱加湿機構は、容器体の内部に浮き体を配置した状態において、浮き体の容器体に対する縦方向の移動は制限しないが略水平面における回転動作は規制する浮き体回転動作防止手段を備えた構成にしてもよい。これにより、容器体に対して浮き体が略水平面において回転する動きが生じたときには浮き体回転動作防止手段によりこの回転動作は規制されることで電気配線にはねじれが生じることが無く、よって、長期の使用においても電気配線が断線に至り難く、加湿装置としての機能を長期に渡り維持できることから、より信頼性を向上できるという効果を奏する。

また、請求項３に記載の浮き体加熱加湿機構は、容器体の内部の水位が予め規定する水深より低下すると発熱手段の全体を水面の上に露出さる発熱体水上露出手段を備えた構成にしてもよい。

これにより、加湿の進行で容器体の内部の水位が予め規定する水深より低下すると発熱体水上露出手段により発熱手段の全体は水面の上に露出して以降の水の蒸発は停止して、水の完全蒸発によるスケールの堆積は抑制されることで手入れの簡単化が可能となることから、長期使用における信頼性や品質の向上が図れるという効果を奏する。

また、請求項４に記載の加湿装置は、容器体は、開放端を備えて上方を開放することで水を蓄えるようにした容器と、前記開放端を覆い上部にこの開放端よりも小さな開口面積の開口を形成する容器蓋から構成し、発熱手段への電気配線を前記容器体の内部で接続した導電端子を前記の容器蓋の外側に露出させて備えた請求項１記載の浮き体加熱加湿機構と、前記開口に配置して前記容器体の内部の空気を吸引して外部の一方向に吹き出す送風手段と、前記導電端子に前記容器蓋の外側で接触接続させる接触電気導通手段と、前記送風手段および前記導電端子に外部電源から電力を供給する電源導入部から構成した送風装置とを備え、前記の送風装置は前記の容器蓋に着脱自在とした構成を有する。

これにより、容器体に送風装置を取り付けた状態においては発熱手段には接触電気導通手段を介して外部電源から電力が供給されることから容器体の内部では加湿空気が生成され、この生成された加湿空気は送風装置を構成する送風手段により容器蓋の開口部位から吸引されて容器体の外部の一方向に吹き出すことで加湿装置の機能を果たし、送風装置を容器蓋から分離した状態において容器体は水濡れにより破壊に至る電装部品を備えていないために水を開口から直接的に給水できる給水タンクとしても扱えることから、水を給水して蓄えた容器体に送風装置を取り付けるだけの給水タンクを不要とする単純な構成の、使用者の身近に置いて使用できるよりコンパクトでな加湿装置を提供できる効果を奏する。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１に示すように、加湿機構の主要を成す加湿のための水を蓄えるための容器体１は内部を中空とするとともに開放端１ｂを備えて上方を開放した容器１ａと、この容器１ａの開放端１ｂよりも僅かに小径とした接合部２ａを設けた容器蓋２を開放端１ｂに対して圧入し固設して構成したものである。

開放端１ｂと容器蓋２の接合部には弾性体で構成した容器蓋パッキン３を挟み込むことで接合部２ａからの水漏れが生じることを防止している。

容器１ａの内部に可動自在にて縦方向に厚みを備えた浮き体４を配置することで、加湿のための水であるところの加湿水５を容器体１の内部に蓄えた状態においては浮き体４が加湿水５に浮遊するようにしている。

容器蓋２の上方には内部の空気を容器体１の外部に放出できるように開放端１ｂよりも小さな開口面積とした容器蓋開口部６を容器蓋２から上方へ向けて突出させて設けており、これにより容器体１の内部に浮き体４を納めるようにしている。

図３に示すように、浮き体４の上方には一部を窪ませて窪み釜部７を設けており、この窪み釜部７の底面の一部と浮き体４の下方の間には空間であるところの導水路８を設けている。

容器体１の内部に加湿水５を蓄えて加湿水５に浮き体４が浮遊した状態においては、図１に示すように、導水路８を通して浮き体４の下方から窪み釜部７に加湿水５が供給されるように構成している。

また、図３に示すように、浮き体４の上方に構成した窪み釜部７の内部には電気を印加すると電気のエネルギーにより発熱し、この発熱により加湿水５を加熱沸騰させて水蒸気を生じさせることで加湿空気を発生させるための発熱手段９を固設して配置している。

また、浮き体４の下方には浮き体４の重心を下方に移動させることで、浮き体４が加湿水５に浮遊した状態で必ず窪み釜部７を上方向に姿勢させ、加湿水５に対する浮き体４の浮力を変えて沈み込みを調節するための重り１０を固設して取り付けている。

発熱手段９には電気を導通させる電線を絶縁体で被覆した電気配線１１の一端を固設して接続している。また、図２に示すように、電気配線１１の他端には導電性の導電端子１２を接続して、この導電端子１２の一部分が外部に露出するように電気配線１１の被服と共に絶縁体でモールド形成した端子台１３を配置している。

端子台１３は、図１に示すように、導電端子１２の一部が容器体１の外部に露出するように配置して容器蓋２に穴２ｂを設けて端子台１３を圧入する。また、容器蓋２の接合部２ａに凹み部（図示せず）を設けて容器蓋２を容器１ａに固設した状態で端子台１３を挟み込むなどして密着させることで容器体１の外部に端子台１３を突出させてもよい。

このように、端子台１３から露出させた導電端子１２に容器体１の外部から電源を接続すれば電気配線１１を介して導通される電気のエネルギーにより発熱手段９は発熱するものであるが、前記電源は本実施の形態においては、構成を限定するものではないために詳細な説明は省略する。

ここで、図１に示す容器１ａは、耐熱性が高く堅牢で、内部の加湿水５の量が確認し易いように透明や半透明の部材にて構成するものであり、例えばポリプロピレンやポリカーボネートなどの耐熱性樹脂材や、耐熱性を強化したガラス材にて金型成形にて形成するものである。

また、容器１ａの一部に透明や半透明の部材にて構成した窓を設けることで内部の加湿水５の量を確認できるような構造とすることで、ステンレスなどの耐腐食性の金属や陶器などで形成することも可能である。

さらに、容器１ａは、２重成型として内部に乾燥空気や窒素ガスを満たす、あるいは真空として断熱性を高めることで、容器１ａの外部表面の温度上昇を抑制することもできる。

そこで、容器蓋２も耐熱性が高く堅牢な部材にて構成するものであり、例えばポリプロピレンやポリカーボネートなどの耐熱性樹脂材や、耐熱性を強化したガラス材にて金型成形にて形成するものである。

また、容器蓋２は、特に透明や半透明の性能を求める必要もないためにステンレスなどの耐腐食性の金属や陶器などで作成することも可能である。

また、容器蓋パッキン３は、長期の使用においても弾性を保ち耐候性に優れた部材にて構成するものであり、例えばシリコンゴム材を用いて薄板円筒形状に成型して形成するものである。

また、浮き体４は、水に浮き、断熱性能と耐候性、および耐熱性に優れた部材にて構成するものであり、例えばポリカーボネートやエポキシ、また不飽和ポリエステルなどの樹脂にて発泡、あるいは中空成形をして水に浮く浮力を調整して形成するものである。

また、発熱手段９は、電気のエネルギーの印加により発熱することで加湿水５を加熱沸騰させるものである。特に、耐候性が高く水中においても長期に渡って漏電することなく安定した加熱が行え、また加湿水５が無い状態の加熱などの不測の事態においても発火や燃焼に至らない高い安全性が求められるものである。

そこで、図５に示す発熱手段９は、例えば特定の温度であるところのキュリー温度を超えると抵抗値が急激に上昇することで印加電圧や周囲の状況に依らず、このキュリー温度に自己の温度が調整されるＰＴＣ抵抗体１４をその発熱の主体とするものが望ましい。

さらに、ＰＴＣ抵抗体１４の全体は、優れた絶縁性能と、１００℃以上を超える耐熱性、および水や熱で腐食やひびを生じない耐候性を備えた樹脂材としてテフロン（登録商標）や、あるいはポリイミド系の樹脂材料を用いてモールド成形するものである。

ＰＴＣ抵抗体１４の全体をモールド成形により密閉することで、水に対して分離し絶縁するように構成するものである。

ここで、ＰＴＣ抵抗体１４の特定のキュリー温度は、水沸騰の主機能と高温による耐熱性樹脂の発煙発火の発生防止を考慮して１１０℃から１３０℃に設定したものを選定することが望ましい。

ここで、発熱手段９は、以上説明してきたように加湿空気を生成するために電気のエネルギーの印加による発熱により加湿水５を加熱沸騰させることが主機能であるために、その発熱量は要求される加湿量を得るために必要な水の蒸発エネルギーに依存した発熱量（電力量）が要求される。

発熱手段９の必要な発熱量は、水の標準大気圧中の蒸発潜熱が約２２５７ｋＪ／ｋｇ（約５４０ｋｃａｌ／ｋｇ）であることから、例えば１時間当たり１００ｃｃの加湿量を得たい小型の加湿装置を想定し場合、約６３Ｗ／秒の発熱量、すなわち消費電力の加熱性能が必要となる。

発熱手段９は、電気のエネルギーの印加に対して即応した加湿空気の生成が求められる。同一の消費電力であれば加湿水５と接触する表面積が小さい方が熱の分散が押さえられ、電力の印加に対する表面温度の上昇も早めることができることから発熱手段９はできるだけ小型であることが望まれる。

しかしながら、一般的に電気の通電による発熱体は加熱対象の物質に対する熱の伝導性と発熱体の物理的耐久性に基づいて単位面積当たりの電力密度が制限されることから、自ずと発熱手段９の大きさも規定されることとなる。

水中使用の発熱体においては、水は熱の伝達性が比較的高く蒸発により周囲温度が１００℃以下に保たれることから、電力密度は、６Ｗ／ｃｍ²前後の比較的高い値に設定可能であるが、長期間にわたる信頼性の確保を考慮した場合、３Ｗ／ｃｍ²程度が望ましい。

つまり、前記のように６３Ｗ／秒の発熱量が求められる発熱手段９の表面積は、２１ｃｍ²となり、発熱手段９を本実施例の円筒形状としてその高さを０．５ｃｍとしたときには円筒形状の表面積計算から、その円面直径は約３．２ｃｍとして構成するものである。

すでに説明したように、発熱手段９は、樹脂モールドにて成形するものである。成形する際には、電気配線１１もＰＴＣ抵抗体１４に接続し、配線した状態で被服ごとモールド成型することで内部への水の進入の防止を図り、絶縁性を高めている。

なお、電気配線１１は、発熱手段９と同様に水と接触した状態の長期間の使用を考慮する必要があるために、テフロン（登録商標）やポリイミド、あるいはシリコン系の樹脂材にて被服されたものを選定するものである。電気配線１１の一端に接続して配置する端子台１３を耐候性に優れた弾性体（例えばシリコンゴム材）を用いて金型成形で形状を構成すると共に、電気配線１１の被服の上からモールド成形することにより電気配線１１の内部への水の進入を防止して長期的な信頼性を高めるように構成するものである。

また、図５に示すように、発熱手段９は、樹脂モールドする時に発熱手段９の下方に複数の円柱形状の固定凸部１５を設けている。

また、図３に示すように、浮き体４の上方の窪み釜部７にはその底面部にこの固定凸部１５が入り込む穴を設けておく。この穴は、先端方向に僅かに窄めておくことで、固定凸部１５を圧入して発熱手段９を浮き体４に固設している。

さらに、発熱手段９の下方の固定凸部１５の付け根部分には固定凸部１５に対して僅かに直径を大きくした鍔部１６を設けている。

これにより、窪み釜部７に発熱手段９を固設した際に発熱手段９の下面と窪み釜部７の間に鍔部１６の高さより規定される隙間を生じさせて発熱手段９により導水路８の穴が塞がれない構成とすることができる。

そして、浮き体４を加湿水５に浮遊させた状態においては、導水路８を通して浮き体４の下方から窪み釜部７に加湿水５が供給されて発熱手段９は加湿水５に浸るようにしている。

ここで、窪み釜部７は導水路８を通して供給される加湿水５を発熱手段９で加熱沸騰させて蒸発させることで加湿空気を生成させるための水の沸騰釜を構成する部分であるために、断熱性はもとより１００℃を超える耐熱性能を備えている必要がある。

そこで、浮き体４も１００℃を越える耐熱性能を備えた部材にて構成しているときには特別の考慮は不要である。しかし、前記耐熱性能を満たない部材の採用、あるいは長期に渡る信頼性の更なる向上を考慮するときには、発熱手段９のモールド材と同じテフロン（登録商標）やポリイミド系などの樹脂材で金型成形して形成したものを浮き体４に組み付ける構成としても良い。

また、窪み釜部７は、発熱手段９への電気のエネルギーの印加に即応して加湿空気が生成されるように発熱手段９の周囲への加湿水５の供給が滞らず、且つ発熱手段９の周囲の加湿水５の総量をできるだけ少なくする大きさに構成する必要がある。

そこで、例えば、上記のように６３Ｗ／秒の発熱量が要求される発熱手段９の円面直径が約３．２ｃｍで高さ０．５ｃｍの円筒形状であるときには、窪み釜部７の大きさは、直径を４ｃｍから５ｃｍとし、深さは、浮力を調整した浮き体４を加湿水５に浮遊させたときに発熱手段９の全体が加湿水５に２ｍｍ程度は沈み込むように１．５ｃｍ前後に構成するものである。

ここで、浮き体４の浮力を変えて加湿水５に対する沈み込みを調節するための重り１０は水中においても錆や腐食が発生せずに加湿水５を変質させない水よりも単位体積当たりの質量が重い材質で構成するものである。例えば、ステンレスなどの金属材やフェライトなどのセラミック材を円筒形状に成形したものを用いるものである。

また、浮き体４の加湿水５に対する沈み込みの状態の調整は、浮き体４自身の浮力を変えて調整するものである。すなわち、浮き体４に発熱手段９と重り１０を取り付けた全体の構成において、加湿水５に浮き体４を浮遊させたときに窪み釜部７の内部に配置した発熱手段９の全体が導水路８を通して供給される加湿水５のみで２ｍｍ前後の水深で浸されるように重り１０の重さを調節するものである。

よって、浮き体４に発熱手段９のみを取り付けた浮き体４の全体の状態で発熱手段９の全体が導水路８を通して供給される加湿水５のみで浸されるように浮き体４の全体の重さを調整可能なときには重り１０の取り付けは不要となる。

さて、容器体１の外部に端子台１３の先端から露出させている導電端子１２の露出面には水の付着の可能性があることから変質や酸化腐食による導電性の低下が懸念される。例えば耐腐食性に秀でた金や金銀合金の金属材にてメッキ加工を施すことで長期に渡り導電性能を維持させることもできる。

このような構成によれば、先ず、浮き体４の上方の窪み釜部７に発熱手段９を、下方に重り１０を取り付けて一体としたものを容器１ａの内部に発熱手段９を上方向として入れ込んで装着する。また、発熱手段９にモールドされた電気配線１１に繋がる端子台１３は容器蓋２に開けた穴２ｂ、もしくは凹み部（図示せず）を端子台１３にモールドした導電端子１２の露出した部分が容器蓋２の外部に向くように圧入して固定した後、この容器蓋２を容器１ａの上方の開放端１ｂに容器蓋パッキン３を挟み込み圧入して接合することで一体として加湿機構を成している。

前述のように、発熱手段９と重り１０を取り付けた浮き体４は水中において窪み釜部７の内部に配置した発熱手段９の全体が導水路８を通して供給される加湿水５のみで浸されるように重り１０の重さを調節して全体の浮力を調整していることから、容器蓋２に設けた容器蓋開口部６から容器体１の内部に加湿のための水を注ぎ込み加湿水５を蓄えた状態においては、浮き体４は、発熱手段９の全体が導水路８を通して供給される加湿水５のみで浸された状態で常に加湿水５に浮遊することとなる。

以上のように設置して、この加湿水５に浮き体４が浮遊した状態において導電端子１２に容器体１の外部から電源を接続すると、電気配線１１を介してＰＴＣ抵抗体１４に電源の電力が印加される。

そして、供給される電気のエネルギーによりＰＴＣ抵抗体１４は、キュリー温度付近で発熱し、この発熱によりＰＴＣ抵抗体１４は、窪み釜部７に溜まり周囲から断熱された加湿水５のみを加熱して沸騰させて効率的に水蒸気を生じさせることとなる。

すなわち、窪み釜部７に溜まる加湿水５は、沸騰して水蒸気となり容器蓋２に設けた容器蓋開口部６から加湿空気となり容器体１の外部に放出される。同時に、周囲の空気を加湿しながら徐々に失われることとなる。一方、窪み釜部７から蒸発により失われる加湿水５は、導水路８を通して浮き体４の下方から発熱手段９の全体を浸す状態まで供給されることとなる。つまり、常に窪み釜部７に溜まる加湿水５の水位を溢れださないように維持しながら、容器体１の内部に蓄えた加湿水５は消費されることとなる。

また、このとき加熱された窪み釜部７内の加湿水５は、加熱された後に対流によって窪み釜部７から外部へ溢れだすことはなく、また、下部の導水路８から流出することもない。

特に、導水路８からの流出は、同一物質内で上部にある加熱された流体は加熱されていない流体の下部には移動しないという自然原理が働くからである。

すなわち、発熱手段９の熱のエネルギーは、導水路８の内部の加湿水５への熱伝導を通して窪み釜部７の外部の加湿水５に分散するだけで、ほとんどが容器体１に蓄える全体の加湿水５に対して供給されることとなる。

つまり、発熱手段９の熱のエネルギーは、窪み釜部７に有る水を蒸発させるためだけに消費されることから、効率的な加湿を行えることとなる。

以上のようにして、容器体１の内部に蓄えた加湿水５が加熱され順次消費されていくと、容器体１内部の加湿水５の減少により、浮き体４の浮遊位置も順次低下することになり、最終的に容器１ａの内部の底面に浮き体４の下面が接触することとなる。そして、浮き体４の上方に配置している発熱手段９の位置に加湿水５が満たなくなれば加湿は停止することとなる。

以上のことから、容器体１の内部に加湿水５を蓄えた状態においては、発熱手段９が加熱する加湿水５は、常に導水路８を通して浮き体４の下方から窪み釜部７に供給される加湿水５のみである。一方、浮き体４は断熱材で構成していることから、発熱手段９の熱のエネルギーは、浮き体４の周囲へは分散し難い。

つまり、容器体１の内部に蓄えた加湿水５の全体の加熱を抑制した効率的な加湿が行え、且つ、たとえ装置が転倒するなどして容器体１の内部の加湿水５が外部に漏れ出したときでも加熱沸騰している水は窪み釜部７の内部に有った少量の加湿水５のみである。したがって、窪み釜部７の内部に有った少量の加湿水５は、容器体１の外部に分散する、あるいは容器体１の内部の大多数の加熱されていない加湿水５と混ざることで温度が低下することとなり、使用者への接触による火傷の発生に至りにくい、より安全性が高い加湿が行えることとなる。

なお、本実施の形態においては容器１ａの上方の開放端１ｂには容器蓋パッキン３を挟み込んだ状態で容器蓋２を開放端１ｂに対して圧入し固設することで水漏れを防ぎながら容器体１を塞ぐ構成としているが、容器１ａの開口面と容器蓋２を接合部に互いに咬み合うネジ山を容器１ａに対して容器蓋２をネジ込み締め付ける機械的な固定方式とすれば、より強固で確実に容器１ａに容器蓋２を固設することが可能であることは言うまでもない。

また、浮き体４は、容器体１を構成する容器１ａの内部において加湿水５に浮遊させて、この浮き体４の上方に配置した発熱手段９により加湿水５を加熱蒸発させることで加湿を行う構成であって、容器１ａの内部で浮き体４を自由に浮遊させたものである。この場合、容器１ａに対して浮き体４が略水平面において回転する動作にも制限が無いために発熱手段９に電力を供給する電気配線１１にねじれが生じる可能性もあり、長期の使用においては電気配線１１が断線に至ることで加湿装置としての機能を失ってしまうこととなり、長期使用の信頼性に対して懸念がある。

そこで、図６および図７において太波線で囲み示しているように、容器体１の内部で浮き体４が縦方向には移動可能であるが容器体１に対して浮き体４が略水平面において回転する動作を規制する浮き体回転動作防止手段１７を設けることで電気配線１１にねじれが生じることを防止することもできる。

ここで、この浮き体回転動作防止手段１７は、図７から図９に示しているように、浮き体４の縦方向側面の相対する２カ所を凹ませて設けた溝部１８と、この２カ所の溝部１８に隙間を備えて入り込む容器１ａの内面の縦方向に突出させて支持部１９を設けて構成しているものである。

このような構成によれば、溝部１８と支持部１９の位置を合わせた状態で容器１ａの内部に浮き体４を入れ込むことにより、容器１ａに対して浮き体４が略水平面において回転する動きが生じたときには溝部１８に対して支持部１９が接触することで浮き体４の回転動作は規制されることで電気配線１１にねじれが生じることが無くなる。よって、長期の使用においても電気配線１１が断線に至り難く、加湿装置としての機能を長期に渡り維持できることから、より信頼性を向上させることができる。

なお、付加的な機構を設けることなく、容器１ａと浮き体４の水平断面形状は、容器１ａの内部で浮き体４が上下方向に可動でき、回転しない隙間を設けた例えば楕円または多角形の相似の形状として、容器１ａの内部で浮き体４が略水平面において物理的に回転動作できない構造とすることでも浮き体回転動作防止手段１７を実現できることは言うまでもない。

また、本実施の形態は浮き体４を容器１ａの内部において加湿水５に浮遊させて浮き体４の上方に配置した発熱手段９により加湿水５を加熱蒸発させることで加湿を行う構成であるが、容器１ａの内部に加湿水５を満たした状態で加湿空気の生成を進行させると加湿水５は水分の蒸発により容器１ａの内部で減っていくこととなるが、水分が減っていくことに合わせて元来、水道水などの一般的な水にはカルシウムやマグネシウムなどの蒸発しない無機物が１Ｌ中に１００ｍｇ前後溶け込んで含有されていることから、この蒸発しない無機物の濃度が徐々に上昇していくこととなる。

最終的に大部分の水分が蒸発していくと水中の無機物は固形体として析出することとなるが、このように容器１ａに蓄える全ての加湿水５を蒸発させる加湿空気の生成を長期に渡り繰り返すと固形化した無機物が容器１ａの内面や浮き体４の表面などの容器１ａの内部に積層することで、一般的にスケールと呼ばれる非常に硬質の埃や汚れの成分を巻き込んだ堆積物が生じて手入れが難くなり、また、このスケールに細菌が繁殖することで衛生面の低下にするなどして長期使用の信頼性や品質に対しての懸念がある。

よって、図１０に太波線で囲み示しているように、容器体１を構成する容器１ａの内部の加湿水５の水位が予め規定する水深より低下すると発熱手段９の全体を水面の上に露出さる発熱体水上露出手段２０を備えることで以降の加湿水５の蒸発を停止させることもできる。

ここで、この発熱体水上露出手段２０は容器１ａの内部底面に浮き体４の下面を接触させたとき、浮き体４の上方に配置する発熱手段９の下面までの容器１ａの内部底面からの高さが予め規定する水深と同一になるように浮き体４の縦方向の厚みそのものを活用して構成するものである。

ここで、予め規定する水深は、容器１ａの内部に加湿水５を満たした状態から加湿空気の生成を進行させて水分を蒸発させたときに水中の無機物が固形体として析出するには至らない無機物濃度の加湿水５が残り、且つ容器１ａに蓄えることができる加湿水５の加湿空気の生成に対する利用率を高めることで１回当たりの給水に対す加湿空気の生成時間をできる限り延ばす点を考慮して設定するものであり、例えば容器１ａに蓄えることができる加湿水５の全体の５％から１０％の加湿水５が残る深さに設定するものである。

このような構成によれば、容器１ａの内部に加湿水５を満たし、加湿空気の生成を進行させて加湿水５が蒸発により徐々に失われていく状態においても、浮き体４の縦方向の厚みそのものを予め規定する水深と同一になるように構成した発熱体水上露出手段２０により、加湿水５の水位が予め規定する水深より低下すると発熱手段９の全体は水面の上に露出することとなる。

発熱手段９の全体は水面の上に露出すると、以降の加湿水５の蒸発は停止することとなり、また予め規定する水深は、水分の蒸発の進行においても水に含まれる無機物が析出しない無機物濃度の加湿水５が残るように設定していることから、加湿水５の完全蒸発による容器１ａの内部での無機物の析出は抑制されることとなり、繰り返しの給水における使用においても、容器１ａの内部に残る加湿水５を捨ててから給水するように取り扱えばスケールの堆積も抑制できることで手入れの簡単化が可能となることから長期使用における信頼性や品質の向上を図ることができる。

なお、発熱体水上露出手段２０により、加湿水５の水位が予め規定する水深より低下すると発熱手段９の全体を水面の上に露出させることで、以降の加湿水５の蒸発は停止すると、発熱手段９の電気の通電のエネルギーにより発熱上昇することとなるが、発熱手段９においてＰＴＣ抵抗体１４を主体として構成したものにあっては、設定した特定のキュリー温度（例えば１１０℃から１３０℃に設定）以上への上昇は抑制さることから、発熱手段９を含む周囲の要素をこのキュリー温度を考慮して構成しておけば安全性や品質に問題を生じないことは言うまでもない。

また、発熱手段９においてＰＴＣ抵抗体１４を主体として構成したものにあっては、抵抗体自体に流れる電流が抑制される（抵抗値が上昇する）ことでキュリー温度（例えば１１０℃から１３０℃に設定）以上への温度上昇は抑制さることから、前記の抑制された電流を検知することで発熱手段９への通電を停止する、電流検知に基づく電源のスイッチ回路を別途設ければ発熱手段９の発熱自体を停止できることから、より安全性や長期品質を高めることができることは言うまでもない。

さらに、発熱手段９の既定値以上への温度上昇を直接的（サーミスターなどで）、また間接的（サーモパイルなどで）に検出する、あるいは容器１ａの内部底面への浮き体４の下面の接触を間接的に検知（浮き体４の下部に磁石を埋め込み、この磁力を容器１ａの底面内部に埋め込み配置した磁気検知素子で検知するなど）するなどして、各検知の状態において発熱手段９への通電を停止する、温度や位置検知に基づく電源のスイッチ回路を別途設けることで発熱手段９の発熱自体を停止できることから、発熱手段９をＰＴＣ抵抗体１４とは異なる温度上昇の抑制機能を備えない一般的抵抗体にて構成するときにおいても、安全性や長期品質をより高めることができることは言うまでもない。

（実施の形態２）
図１１において、図１から図５と同様の構成要素については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

図１１に示すように本構成は第１の実施例の加湿機構に対して、装置の筐体を成す外郭２１に、電力の通電により容器体１の内部で生成された加湿空気を吸引して容器体１の外部の一方向に吹き出すための送風手段２２と、発熱手段９へ電気を通電させるための導通経路を接触により構成する接触電気導通手段２３と、送風手段２２および発熱手段９に対する外部電源からの電力供給経路を構成する電源導入部２４とを備えて構成した送風装置２５を備えたものである。

この送風装置２５を容器体１の上部の容器蓋開口部６に対して着脱自在の構成とする。容器体１に送風装置２５を取り付けた状態においては電源導入部２４を通して供給される外部電源の電力を接触電気導通手段２３の接触導通により発熱手段９へ導通させるように構成することで一体として加湿装置を成すようにしたものである。

なお、電源導入部２４に対しては、例えば部の一般的な商用電源や、商用電源の電圧を降下させて安定させるＡＣアダプターなどの電力供給源２６を接続するものであり、送風手段２２の駆動および発熱手段９による加熱のための電力を送風装置２５の外部から得ることができるようにするものである。

外郭２１は、装置の筐体を形成する充分な強度と電気絶縁性を備えた材料で形成するものであり、例えばアクリロニトリルブタジエンスチレンやポリフェニレンサルファイドなどの樹脂材で金型成形により複数の部品として成形したものを一体として組み立てて構成するものである。

送風手段２２は、電力の供給により回転力を生じる電動機で羽根車を回転させて送風することで一方向の空気の流れを生じさせる、一般的な電動送風機２７である。

図１２および図１３に示すように、送風装置２５は、外郭２１の内部に送風方向が横方向となるように電動送風機２７を配置して、電動送風機２７の送風方向となる外郭２１の一端に送風空気を外部に放出させる吹き出し開口部２８を開口している。また、送風方向とは逆方向の外郭２１には外気を外郭２１の内部に吸気するために吸気開口部２９を開口し、さらには外郭２１の下方に電動送風機２７から吹き出し開口部２８に至る経路を開口し、吸引開口部３０を形成する。すなわち、電動送風機２７の送風により吸気開口部２９から外郭２１の内部に外気を吸入して吹き出し開口部２８に向かう空気の流れを生じさせ、この空気の流れで生じる負圧により吸引開口部３０からも外気が外郭２１の内部に誘引されて吸気開口部２９から吸入された外気と共に吹き出し開口部２８から放出されるように構成したものである。

ここで、送風手段２２を構成する外郭２１の下方に開口された吸引開口部３０は、容器蓋開口部６の外径に対して僅かに大きい径で開口しているものであり、吸引開口部３０に容器蓋開口部６を挿入することで容器体１に対して送風装置２５を取り外し自在に装着できるように構成している。

また、吸引開口部３０の内側には容器蓋開口部６との隙間を埋める弾性体で構成する円筒状の吸引開口部パッキン３１を圧入にして装着していることで、吸引開口部３０に容器蓋開口部６を挿入した際に挿入部分からの空気や水の漏れを防止し、容器体１に対して送風装置２５を取り付けた際に拘止できるようにしている。

この、吸引開口部パッキン３１は、長期の使用においても弾性を保ち耐候性に優れた部材にて構成するものであり、例えばシリコンゴム材を用いて薄板円筒形状に成型して成形したものである。

ここで、接触電気導通手段２３は、端子台細隙部３２と導電性圧着板３３とから構成される。図１１に示すように、端子台細隙部３２は、容器体１に対して送風装置２５を取り付けた状態において容器体１の外部に突出させて固設している端子台１３の先端が外郭２１の内部に入り込むように外郭２１に開口したものである。また、図１２に示すように、導電端子１２に電力を供給する導電性圧着板３３は、この端子台細隙部３２の内側で端子台１３から露出する導電端子１２の先端と接触する位置に配置して外郭２１の構成材に対して固設して構成しているものである。

また、導電性圧着板３３は、導電性とバネ性を備えた材料にて構成するものであり、例えばリン青銅などの銅合金の金属薄板を短冊形状として導電端子１２との接触部分を湾曲させて突出させることで導電端子１２との確実な接触を保てるような形状に金型プレス加工にて形成したものである。

また、導電性圧着板３３は、外郭２１を組み立てて構成する際に、例えば外郭２１の内部構成の一部に相対する合わせ目を設けて、この合わせ目で導電性圧着板３３の一部を挟み込むことで外郭２１に対して固設するものである。そして、容器体１に対して送風装置２５を取り付けた状態においては、導電性圧着板３３が有する弾性と導電端子１２との位置関係によって導電性圧着板３３と導電端子１２の間の確実な電気的接触を保てるようにしている。

なお、導電性圧着板３３は、外郭２１の内部で電源導入部２４に対して電気的に接続しているものである。

上記構成において、送風手段２２を構成する外郭２１の下方を開口した構成を備え、吸引開口部パッキン３１を装着した吸引開口部３０に容器蓋開口部６を挿入することで、容器体１に対して送風装置２５を取り付けることができる。この状態においては、外郭２１に開口した端子台細隙部３２をから端子台１３の先端が外郭２１の内部に入り込み、導電性圧着板３３は、端子台１３から露出している導電端子１２の先端に加圧された状態で電気的に接触することとなる。

導電性圧着板３３と導電端子１２の先端が電気的に接触した状態においては、送風装置２５に備える電源導入部２４に送風装置２５の外部から接続する電力供給源２６の電力が発熱手段９に導通されることとなり、この状態で容器体１の内部に加湿水５が蓄えられていれば加湿空気が生成されることとなる。

容器体１の内部に加湿空気が生成されると、送風手段２２には電動送風機２７に電力供給源２６の電力が印加されているので吸気開口部２９から吹き出し開口部２８に向かう空気の流れに加えて、電動送風機２７の発生する送風の負圧により吸引開口部３０を通して誘引力が生じる。そして、容器体１の内部で生成された加湿空気は、容器蓋開口部６と吸引開口部３０の接合部を通して外郭２１の内部に取り込まれて、最終的には吸気開口部２９から吸入された外気と共に吹き出し開口部２８から一方向に向けて放出することなる。すなわち、加湿装置としての機能を発揮する。

よって、使用者は、送風装置２５を容器体１から分離した状態において容器体１には、水濡れにより破壊に至る電装部品を備えていないことから、容器体１は、加湿水５を直接的に給水できる給水タンクとしても扱える。つまり、加湿水５を給水して蓄えた容器体１に送風装置２５を取り付けるだけの給水タンクを不要とすることができる。さらに、使用者の身近に置いて使用できるコンパクトな加湿装置を提供することができる。

なお、容器体１と送風装置２５の接合する際に端子台細隙部３２に容器体１から露出させている端子台１３の先端を正確に入れ込まなければ導電性圧着板３３と導電端子１２の接触による発熱手段９への電気の導通は確立されない。すなわち、加湿装置としての機能を果たすことができないこととなる。

そこで、容器体１と送風装置２５の接合を案内する凹凸や合わせ面を容器体１と送風装置２５の接合部位にそれぞれ設けることで、確実に加湿機能が果たせる。つまり、凹凸や合わせ面を接合部位に設けることより使用者が扱いやすい加湿装置を提供できることは言うまでもない。

なお、図１４に示しているように送風装置２５を台座付きの形状として容器体１を図上、矢印で示しているように水平に滑り込ませて装着する構成とすることも可能である。この構成では送風装置２５に対する容器体１の装着の位置関係を安定させることができるので、より扱いやすい加湿装置を提供できることは言うまでもない。

なお、送風装置２５を他の装置や建物の構造体の一部、もしくはネジなどで固設できる構成とすることも可能であり、送風装置２５に対する容器体１の装着の位置関係を安定させることができるので、より扱いやすい加湿装置を提供できることは言うまでもない。

本発明にかかる浮き体加熱加湿機構およびこれを搭載した加湿装置は、効率的で安全、且つ単純な構成によるコンパクトな加湿装置の提供を可能とするものであるので、特に卓上で小型のパーソナルユースにて使用される空気調和や空気加湿のための加湿機構や加湿装置等として有用である。

１容器体
１ａ容器
１ｂ開放端
２容器蓋
２ａ接合部
２ｂ穴
４浮き体
７窪み釜部
８導水路
９発熱手段
１１電気配線
１２導電端子
１７浮き体回転動作防止手段
２０発熱体水上露出手段
２２送風手段
２３接触電気導通手段
２４電源導入部
２５送風装置

Claims

水を蓄えるための上部が開口した容器体と、この容器体の内部に自身の浮力で水に浮かぶ液体を浸透させない断熱材で構成した縦方向に規定する厚さを設けた浮き体と、この浮き体の上方に配置する窪み釜部と、この窪み釜部の底面の一部と浮き体の下方を導通させる導水路と、また窪み釜部の内部に配置する水を電気の導通により加熱して蒸発させることで加湿空気を生成するための発熱手段と、この発熱手段に対して容器体の外部から電気を導通させるための電気配線とを備えて、前記の浮き体は水に浮かせた状態で常に窪み釜部を上方向とし、導水路を通してのみ窪み釜部に水を供給することで窪み釜部に配置した発熱手段が水に浸るように浮力を調節する構成とした浮き体加熱加湿機構。
容器体の内部に浮き体を配置した状態において容器体に対する浮き体の縦方向の移動は制限しないが略水平面における回転動作は規制する浮き体回転動作防止手段を備えた請求項１に記載の浮き体加熱加湿機構。
容器体の内部の水位が予め規定する水深より低下すると発熱手段の全体を水面の上に露出さる発熱体水上露出手段を備えた請求項１に記載の浮き体加熱加湿機構。
容器体は、開放端を備えて上方を開放することで水を蓄えるようにした容器と、前記開放端を覆い上部にこの開放端よりも小さな開口面積の開口を形成する容器蓋から構成し、発熱手段への電気配線を前記容器体の内部で接続した導電端子を前記の容器蓋の外側に露出させて備えた請求項１記載の浮き体加熱加湿機構と、前記開口に配置して前記容器体の内部の空気を吸引して外部の一方向に吹き出す送風手段と、前記導電端子に前記容器蓋の外側で接触接続させる接触電気導通手段と、前記送風手段および前記導電端子に外部電源から電力を供給する電源導入部から構成した送風装置とを備え、前記の送風装置は前記の容器蓋に着脱自在とした加湿装置。