(57)【要約】【課題】小型化し、かつ、局所的な加湿ができる無給水加湿器を提供する。【解決手段】無給水加湿器は、複数の管２と、管２内の空気を冷却する冷却装置２１と、冷却装置２１により冷却されて管２内に凝縮した水を加熱する加熱装置２０とを備える。冷却されて管内に凝縮した水が加熱されることにより沸騰し、この沸騰により沸騰部２２の両側の水分が加圧されて管２の外に水滴ないし水蒸気として放出される。管２は、一方側と他端側との両端部が大気に開放され、両端部のうちいずれか一方から水分が噴霧２４として放出されるように、管２内において加圧された水分の流通抵抗に関して、一方側と他端側とで差を持たせる絞り１、長尺部Ｌ１、および曲げ部２３の少なくともいずれかを設けても良い。また、管２は毛細管現象により管２内に沸騰していない凝縮水２ｈを保持する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口を有し、内部に水を保持できる管（２）と、
空気から凝縮水（２ｈ）を発生させる冷却装置（２１）と、
前記管（２）内に保持された前記凝縮水（２ｈ）を加熱することにより沸騰させ前記開口の少なくとも一方から水分を放出させる加熱装置（２０）と、を備えることを特徴とする無給水加湿器。
【請求項２】
前記冷却装置（２１）は前記管（２）内の前記空気から前記凝縮水（２ｈ）を前記管（２）内に生成することを特徴とする請求項１に記載の無給水加湿器。
【請求項３】
前記管（２）は、一方側と他端側との前記両端部が前記開口を介して大気に開放され、
前記両端部のうちいずれか一方から前記水分が主として放出されるように、前記管（２）内において沸騰することにより加圧された前記水分の流通抵抗に関して、前記一方側と他端側とで差を持たせる流通抵抗差別手段（１、Ｌ１、２３）が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の無給水加湿器。
【請求項４】
前記流通抵抗差別手段は、前記管（２）の一方側に形成された絞り（１）から成ることを特徴とする請求項３に記載の無給水加湿器。
【請求項５】
前記流通抵抗差別手段が、長尺部（Ｌ１）および短尺部（Ｌ２）から形成され、
前記長尺部（Ｌ１）は、前記加熱装置（２０）を中心として、前記管（２）の一方側に形成され、
前記短尺部（Ｌ２）は、前記加熱装置（２０）を中心として、前記管（２）の他方側に形成されることを特徴とする請求項３に記載の無給水加湿器。
【請求項６】
前記流通抵抗差別手段は、前記管の一部を曲げた曲げ部（２３）により形成されていることを特徴とする請求項３に記載の無給水加湿器。
【請求項７】
前記冷却装置（２１）と前記加熱装置（２０）との間の前記管（２）を曲げて全体形状をＬ字形またはＵ字形に形成したことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一項に記載の無給水加湿器。
【請求項８】
前記管（２）の全体形状を前記Ｕ字形に形成し、前記管（２）の両端から前記水分を放出させることを特徴とする請求項１または２に記載の無給水加湿器。
【請求項９】
前記管（２）は凝縮水を生成する凝縮管部（２ｂ）と、凝縮水を保水し沸騰させる管本体（２ａ）と前記凝縮管部（２ｂ）と前記管本体（２ａ）とを結ぶ分岐部（２ｃ）とから成ることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか一項に記載の無給水加湿器。
【請求項１０】
前記管（２）の内部に前記水を毛細管現象で保持することを特徴とする請求項１ないし８のいずれか一項に記載の無給水加湿器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、管内に凝縮した水を管外部に水滴ないし蒸気として噴射する無給水加湿器に関する。特に、車両内の空気中の水分を管内に凝縮させて、管外部の車室内に水滴ないし蒸気として噴射する無給水加湿器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１に記載の車両用除加湿装置が知られている。これは、除加湿風を効果的に利用することのできる車両用除加湿装置を提供するものである。そのために、ケーシングを車両の天板と内装材との間の天井内に配設して、加湿風吹出口から吹き出される加湿風を車両の乗員周りに吹き出すとともに、除湿風吹出口から吹き出される除湿風を天井内に吹き出すようにしている。
【０００３】
この装置は、除湿風が車室内に出ないため、除湿風が除加湿装置の吸込口へ回り込んで加湿性能が低下するのを防ぐことができる。また、除湿風吹出口が車室内に開口していないため、除湿風の送風音を無くすことができる。更に、除湿風の臭いを乗員に感じさせることがない。かつ、冬場などの低外気温時には、天井内で結露するのを防止できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２６２５８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１の加湿装置は、凝縮器とファンなどの送風機を持った構成になっており、体格が大きく、設置場所の制約があった。一方、車室内でのユーザーニーズは助手席や運転席の乗員の顔周辺だけ、加湿したいと言うものである。
【０００６】
乗員前方を加湿するためには、乗員前方もしくは前方側面から加湿空気を供給することが必要である。しかしながら無給水加湿器を乗員前方に搭載するためには、もっとも設置場所の制約が厳しいフロントグリルや視界をさえぎることが禁止されているウィンドシールドや乗員前方の天井に設置する必要があった。
【０００７】
本発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目して成されたものであり、その目的は、小型化し、かつ、局所的な加湿ができる無給水加湿器を提供することにある。
【０００８】
従来技術として列挙された特許文献の記載内容は、この明細書に記載された技術的要素の説明として、参照によって導入ないし援用することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は上記目的を達成するために、下記の技術的手段を採用する。すなわち、請求項１に記載の発明では、開口を有し、内部に水を保持できる管（２）と、空気から凝縮水（２ｈ）を発生させる冷却装置（２１）と、管（２）内に保持された凝縮水（２ｈ）を加熱することにより沸騰させ開口から水分を放出させる加熱装置（２０）とを備えることを特徴としている。
【００１０】
この発明によれば、冷却装置により生成された管内の水を加熱して沸騰させることにより、管内の水分を加圧して管外に水滴ないし水蒸気として放出し、管外の空気を加湿することができる。
【００１１】
なお、特許請求の範囲および上記各手段に記載の括弧内の符号ないし説明は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を分かり易く示す一例であり、発明の内容を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態における無給水加湿器の模式横断面図である。
【図２】上記第１実施形態において冷却装置に通電し管内の空気を凝縮させている状態を示す模式横断面図である。
【図３】上記第１実施形態において管内に凝縮水が蓄積された状態を示す模式横断面図である。
【図４】上記第１実施形態において加熱装置に通電し管内の凝縮水を沸騰させて水滴を噴射している状態を示す模式横断面図である。
【図５】本発明の第２実施形態において、加熱装置に通電し管内の凝縮水を沸騰させて水滴を噴射している状態を示す模式横断面図である。
【図６】本発明の第３実施形態において、加熱装置に通電し管内の凝縮水を沸騰させて水滴を噴射している状態を示す模式横断面図である。
【図７】本発明の第４実施形態において、加熱装置に通電し管内の凝縮水を沸騰させて水滴を噴射している状態を示す模式横断面図である。
【図８】本発明の第５実施形態において、加熱装置に通電し管内の凝縮水を沸騰させて水滴を噴射している状態を示す模式横断面図である。
【図９】本発明の第６実施形態において、加熱装置に通電し管内の凝縮水を沸騰させて水滴を噴射している状態を示す模式横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。
【００１４】
各実施形態で具体的に組合せが可能であることを明示している部分同士の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、明示していなくても実施形態同士を部分的に組合せることも可能である。
【００１５】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図１〜図４を用いて詳細に説明する。図１において、絞り１が一端側に形成された管２は複数本束ねられ、セラミック又はガラス等の熱伝導率の低い材料から形成されている。直径が約５０μｍの液滴を管外に噴射し、約２０センチ程度飛ばした後、霧化するために、管２の内径は約１００μｍに設定させている。
【００１６】
管２内には、両端部の開口から車室内の空気が拡散して侵入してくることにより取り込まれる。加熱装置２０の金属性の加熱ブロック３は、管２に接触しており、加熱ブロック３の凹部内にシーズヒータ４が収納されている。シーズヒータ４は、セラミックのカバー内に電気加熱体（ヒータ）５が設けられている。電気加熱体５は、配線６を介して通電され、管２内の凝縮水２ｈ（図３）を沸騰させる。
【００１７】
冷却装置２１は、管２に接触する冷却ブロック８と、冷却ブロック８を冷やすペルチェ素子７と放熱器１０より構成されている。ペルチェ素子７は、配線９を介して通電されることにより、冷却ブロック８を冷却し、反対側の放熱器１０を加熱する。
【００１８】
冷却装置２１により、管２内の空気が冷却され、空気中の水分が凝縮水２ｈとして管２内に蓄積されていく。管２の毛細管現象により管２内に凝縮水２ｈが保持させる。加熱装置２０と冷却装置２１とは、互いの熱が影響しないように、離れて配置される。
【００１９】
（第１実施形態の作用）
冷却装置２１、および冷却装置２１が熱的に接した微細な管２の群と、これら管２の群を局部的に加熱できる加熱装置２０からなる無給水加湿器は、以下に述べる原理で直接目標に対して液滴を噴霧できるので、ファンと加湿部分が不要となり、小型化できる。
【００２０】
先ず空気中の水蒸気の捕集を行う。このために、図２のようにペルチェ素子を用いて、外部空気（車室内空気）に連通した管２群（両端部を開放した複数の微細管）を冷却する。冷却することで空気中の水分が管２の内表面で凝縮し、図３のように、管２の内部に毛管現象で凝縮水２ｈが蓄積される。
【００２１】
次に、噴霧について説明する。タイマー等で凝縮水２ｈが所定量蓄積されたころに、間欠的に電気加熱体５に通電される。これにより、管２の一部を、図４のように、加熱装置２０で急速加熱することで、凝縮水２ｈが沸騰部２２にて沸騰し、凝縮水２ｈを噴霧２４として霧状に噴出させる。噴霧２４の効率を上げるために、管２の一方の端を絞って絞り１を形成しておくことで、凝縮水２ｈは、絞っていないほうの端から主として噴霧される。
【００２２】
この第１実施形態の無給水加湿器は、複数の管２と、管２内の空気を冷却する冷却装置２１と、冷却装置２１により冷却されて管２に凝縮した水を加熱する加熱装置２０とを備える。これにより、冷却装置２１により冷却されて管２内に凝縮した水を加熱することにより水を沸騰させ、水分を加圧して管２外に水滴ないし水蒸気として放出することができる。
【００２３】
また、管２は、一方側と他端側との両端部が大気に開放されている。両端部のうちいずれか一方から水分が放出されるように、管２内において加熱され加圧された水分の流通抵抗に関して、一方側と他端側とで差を持たせる流通抵抗差別手段となる絞り１が設けられている。
【００２４】
これによれば、加熱装置２０で凝縮した水分を加熱されたときに、主として、水分の流通抵抗が小さい両端部のうちいずれか一方となる絞り１が形成されていない側から、水分を放出することができる。すなわち、管２の一方側に形成された絞り１から成る流通抵抗差別手段によって、管２に異方性をもたせて、絞りの無い他方側から水分を放出することができ、水分の噴射方向を制御することができる。
【００２５】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、以降の各実施形態においては、上述した第１実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略し、異なる構成および特徴について説明する。図５において、流通抵抗差別手段は、加熱装置２０を中心とした管２の一方側と他方側とにおいて凝縮する水の量に所定以上の差を持たせ、水分の移動が容易な方に加熱された水分が出易いようにしている。
【００２６】
つまり、管２には、絞りが形成されていないが、加熱装置２０の加熱によって、管２内の水が沸騰部２２で沸騰し、沸騰部２２の周囲の水分を左右に移動させる場合に、沸騰部２２から一方側（左）と他方側（右）とで水分の移動のし易さに違いを持たせて差別化を行っている。つまり、一方側（左）と他方側（右）とで管２の長さ（流体抵抗に影響する）、および管２内の水の重量に差を持たせている。
【００２７】
その結果、図５のように、加熱装置２０を中心として一方側に、管２の長さが長い長尺部Ｌ１を形成し、他方側に、管２の長さが長尺部Ｌ１より短い短尺部Ｌ２を形成している。
【００２８】
これによれば、管２の一方側と他方側とに凝縮する水の量に所定以上の差を持たせたから、水分の移動が容易な方（図５の場合は、右側）に加熱された水分が噴霧２４として噴射される。
【００２９】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について説明する。上述した実施形態と異なる特徴部分を説明する。図６において、加熱装置２０の右側の管２の長さを短くして、管２内の水の重量が軽い方から噴射されるようにしていると共に、流通抵抗差別手段を、管２の一部を曲げた曲げ部２３により形成している。
【００３０】
これによれば、管２の一部をＬ字形に曲げることにより、流通抵抗差別手段（曲げ部２３）が形成されているから、曲げ部２３が無く、外部に至るまでの管２の長さが短い、主として、水分の移動が容易な方（図６の場合は右）から水分が噴霧２４として噴射される。
【００３１】
（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態について説明する。上述した実施形態と異なる特徴部分を説明する。図７において、冷却装置２１と加熱装置２０との間の管２をＵ字状に曲げている。冷却装置２１と加熱装置２０との間の管２に２箇所の曲げ部２３１、２３２、または、１箇所の半径の大きな曲げ部を形成することにより、全体の形状を馬蹄形にすることができる。その結果、全体の長さを短くすることができる。この場合、２箇所の曲げ部２３１、２３２、または、半径の大きな曲げ部があっても、絞り１の絞り度合いを大きくして流通抵抗を大きくすることにより、主として、冷却装置２１側の開口から噴霧２４を噴射することができる。この場合、絞り１側からも噴霧されることは大きな問題ではない。
【００３２】
（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態について説明する。上述した実施形態と異なる特徴部分を説明する。図８において、冷却装置２１（２１a、２１ｂ）と加熱装置２０との間の管２をＵ字状に曲げている。冷却装置２１と加熱装置２０との間の管２に２箇所の曲げ部２３１、２３２、または、１箇所の半径の大きな曲げ部を形成することにより、全体の形状を馬蹄形にすることができる。
【００３３】
管２内に絞りは形成されておらず、その結果、管２の両端部の開口から噴霧２４ａ、２４ｂを目的の方向に向けて噴射することができる。この場合、管２の両端部を内側に曲げて、仮想線で示すように目的の一点Ｐ１に向けて噴霧させることも可能である。また、冷却装置２１は、２つに分けて図示したが、単一の冷却装置２１とすることも可能である。
【００３４】
（第６実施形態）
次に、本発明の第６実施形態について説明する。上述した実施形態と異なる特徴部分を説明する。この実施形態は、管本体外で水蒸気を凝縮させて、管本体内に凝縮水を導くものである。第６実施形態を示す図９において、両端部に開口を有し、内部に水を保持できる管２は、管本体２ａをＵ字状に曲げている。管２の一部が分岐しロート状に形成されている。つまり管２は、ロート状管部２ｂから成る凝縮管部２ｂと分岐部２ｃと管本体２aとからなり、ロート状管部２ｂは、分岐部２ｃを介して管本体２ａに接続されている。
【００３５】
空気から凝縮水２ｈを発生させる冷却装置２１はロート状管部（凝縮管部）２ｂの周囲に環状に設けられている。
【００３６】
空気中の水分は、ロート状管部２ｂから分岐部２ｃを介して管本体２ａ内に保水される。管２内に保持された凝縮水２ｈを加熱装置２０で加熱することにより沸騰させ、開口の少なくとも一方（図９の場合は開口の両方）から水分を噴霧２４ａ、２４ｂとして放出させる。
【００３７】
これにより、冷却装置２１は管２内の空気となるロート状管部２ｂ内の空気から凝縮水２ｈをロート状管部２ｂ内に短時間に大量に生成できる。ロート状管部２ｂの凝縮水は、重力または毛細管現象で管本体２ａ内に保水される。保水された凝縮水２ｈは、沸騰部２２で沸騰し、管２の両端部の開口から噴霧２４ａ、２４ｂと成って目的の方向に向けて噴射される。
【００３８】
このときに分岐部２ｃを伝わって凝縮管部２ｂに水分が逆流しないように、分岐部２ｃの管内径を小さくするか、分岐部２ｃ内に絞りを設けても良いが、これらの構成は必須のものではない。
【００３９】
（その他の実施形態）
本発明は上述した実施形態にのみ限定されるものではなく、次のように変形または拡張することができる。例えば、図７の第４実施形態では、絞り１を形成したが、絞りを形成せずに、Ｕ字状の管２の両端部の双方から噴射を行っても良い。
【００４０】
また、必ずしも、管内の空気を冷却させて管内に水分を凝縮させる必要はない。例えば、管外で空気を冷却させて、凝縮した水滴を、毛細管現象で管内に取込むようにしても良い。そして、管内または管外に設けた水滴センサー（電極間の抵抗変化により水滴の量を検出するセンサー）からの信号、または、所定の時間的インターバルに応じて加熱装置を間欠的に通電する。
【００４１】
この加熱装置への通電時には、冷却装置への通電を中断させれば電源容量を小さくすることができる。更に、加熱装置の電気加熱体となるヒータ線を直接的に管の周囲に巻き付けても良い。また、管は毛細管現象を利用して水を保持することは必須ではなく、水の重力や管内部の繊維状の保水物質（フィルタ等）で水が溜まるようにしても良い。
【符号の説明】
【００４２】
１  絞り
１、Ｌ１、２３流通抵抗差別手段
２  管
２ａ  管本体
２ｂ  凝縮管部
７  ペルチェ素子
２０  加熱装置
２１  冷却装置
２３、２３１、２３２  曲げ部
２４（２４ａ、２４ｂ）  噴霧
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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