(57)【要約】【課題】空気中の湿度を好適な範囲に的確に調整可能な調湿装置を提供する。【解決手段】調湿装置ＨＣは、空気中の水分を吸収・放出可能な多孔質材料から成る調湿フィルタ３２と、超音波を発生する超音波発振機３３とを備え、調湿フィルタ３２に、超音波発振機３３が発生する超音波を印加する。超音波発振機３３から発生する超音波の伝搬方向における調湿フィルタ３２の厚さ寸法を、当該超音波の半波長に合致させる。調湿フィルタ３２中を超音波が伝搬する際の速度に基づいて調湿フィルタ３２の厚さ寸法を決定する。【選択図】　　　図３
2004061064.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気中の水分を吸収・放出可能な多孔質材料から成る調湿部材と、超音波を発生する超音波発振機とを備え、
前記調湿部材に、前記超音波発振機が発生する超音波を印加すると共に、該超音波発振機から発生する超音波の伝搬方向における前記調湿部材の厚さ寸法を、当該超音波の半波長に合致させたことを特徴とする調湿装置。
【請求項２】
前記調湿部材中を前記超音波が伝搬する際の速度に基づいて前記調湿部材の厚さ寸法を決定することを特徴とする請求項１の調湿装置。
【請求項３】
前記調湿部材は、シリカゲル若しくはゼオライトから構成されることを特徴とする請求項１又は請求項２の調湿装置。
【請求項４】
前記超音波発振機が発生する超音波の周波数は２０ｋＨｚ乃至６０ｋＨｚであることを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３の調湿装置。
【請求項５】
前記超音波発振機を複数備え、各超音波発振機が発生する超音波を前記調湿部材に印加することを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３又は請求項４の調湿装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば冷蔵庫の野菜室内などの空気中の湿度を調整するために好適な調湿装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来よりこの種冷蔵庫には野菜を収納するための野菜室が構成されている。野菜は本来乾燥を嫌うため、野菜室は通常上面に開口する野菜容器内に構成され、この容器を冷蔵庫から引出自在と成すと共に、冷蔵庫内に収納した状態では野菜容器の上面を閉じ、野菜容器の周囲に冷蔵室内を経た冷気を循環させて野菜室内を間接的に冷却する方式が採られる。
【０００３】
しかしながら、野菜室内に収納した野菜からは水分が蒸発するため、そのままでは野菜室内の湿度が高くなり過ぎ、浸水やカビなどが発生する。そのため、近年ではシリカゲル、若しくは、ゼオライトなどの多孔質材料から成る調湿フィルタを野菜室内に設け、野菜室内の空気の湿度が高い状況では調湿フィルタに空気中の水分を吸収させると共に、湿度が低下した場合には逆に調湿材から空気中に水分を放出して湿度を上げる工夫が成されていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、係る調湿フィルタからの放湿は周囲（野菜室内空気）との湿度差によるものであるため、その迅速さにおいてどうしても緩慢なものとなり、状況によっては、野菜室内の湿度が異常に低下してしまう場合もあった。
【０００５】
そこで、例えば特開平６−２５７９３３号公報では、野菜室内に汎用の超音波加湿器を設け、微細な水滴を野菜室内に噴霧することにより、野菜室内を強力に加湿する方式を提案していたが、別途給水された水を霧化して野菜室内に放出するものであるため、過剰な湿度上昇を引き起こし易い。
【０００６】
本発明は、係る従来の技術的課題を解決するために成されたものであり、空気中の湿度を好適な範囲に的確に調整可能な調湿装置を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の調湿装置は、空気中の水分を吸収・放出可能な多孔質材料から成る調湿部材と、超音波を発生する超音波発振機とを備え、調湿部材に、超音波発振機が発生する超音波を印加すると共に、超音波発振機から発生する超音波の伝搬方向における調湿部材の厚さ寸法を、当該超音波の半波長に合致させたことを特徴とする。
【０００８】
請求項２の発明の調湿装置は、上記に加えて調湿部材中を超音波が伝搬する際の速度に基づいて調湿部材の厚さ寸法を決定することを特徴とする。
【０００９】
請求項３の発明の調湿装置は、上記各発明に加えて調湿部材は、シリカゲル若しくはゼオライトから構成されることを特徴とする。
【００１０】
請求項４の発明の調湿装置は、上記各発明に加えて超音波発振機が発生する超音波の周波数は２０ｋＨｚ乃至６０ｋＨｚであることを特徴とする。
【００１１】
請求項５の発明の調湿装置は、上記各発明に加えて超音波発振機を複数備え、各超音波発振機が発生する超音波を調湿部材に印加することを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、調湿部材の周囲が高湿状態である場合には、調湿部材に空気中の水分を吸収すると共に、低湿状態となった場合には、超音波発振機を運転して超音波を調湿部材に印加し、当該超音波のエネルギーで調湿部材が保持している水分を周囲の空気中に強制的に放出させることが可能となる。
【００１３】
これにより、周囲の空気中の湿度を目的とする好適な範囲に的確に調整することができるようになる。また、ヒータにより水を蒸発させて加湿する場合の如く、対象となる空気の温度を上昇させてしまう不都合も生じない。更に、通常の超音波加湿器のように水を霧化して放出するものでは無く、調湿部材が保持している水分を湿気として柔らかく放出させるので、カビや雑菌の繁殖を助長する不都合も生じない。
【００１４】
特に、超音波発振機から発生する超音波の伝搬方向における調湿部材の厚さ寸法を、当該超音波の半波長に合致させているので、調湿部材の放湿面において超音波の粒子速度が最も大きくなり、最大エネルギーで調湿部材が保持している水分を効率的に放出させることができるようになる。この場合、超音波の伝搬速度は媒体によって異なってくるが、調湿部材中を超音波が伝搬する際の速度に基づいて調湿部材の厚さ寸法を決定するようにすれば、放湿効率は一層向上するものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき本発明の一実施形態を詳述する。図１は本発明の調湿装置ＨＣを冷蔵庫に適用した場合の当該冷蔵庫１の縦断側面図を示している。
【００１６】
この図において、１は家庭用の縦型冷蔵庫であり、前面に開口する断熱箱体２から本体が構成されている。この断熱箱体２内は仕切壁３によって上下に仕切られ、この仕切壁３の下方には冷凍室４が構成されている。６はこの冷凍室４内上部に区画構成された製氷室であり、自動製氷器７が設置されている。仕切壁３の上方の断熱箱体２内は上が冷蔵室８、下が貯蔵室としての野菜室９とされ、両室は硬質樹脂製の仕切板１１にて仕切られている。
【００１７】
そして、１２は冷凍室扉、１３は製氷室扉、１４は冷蔵室扉、１６は野菜室扉であり、何れも各室に対応する断熱箱体２の前面開口を開閉自在に閉塞する断熱扉である。この場合、冷凍室４は上面に開口する冷凍室容器１７内に構成され、この冷凍室容器１７は冷凍室扉１２と共に前方に引出自在とされている。また、野菜室９も上面に開口する野菜室容器１８内に構成され、これも野菜室扉１６と共に前方に引出自在とされている。この野菜室容器１８が断熱箱体２内に収納された状態で、前記仕切板１１は野菜室容器１８の上面開口を閉塞する。これにより、野菜室９内は略密閉状態となる。
【００１８】
図中２１は断熱箱体２の下部に構成された機械室であり、この機械室２１内に冷蔵庫１の冷媒サイクルを構成する圧縮機２２が設置されている。また、冷凍室４の後方に対応する位置の断熱箱体２内には冷凍室冷却器２３が縦設され、その上方には冷凍室送風機２４が配設されている。更に、冷蔵室８の後部には背面板２６が取り付けられ、この背面板２６と断熱箱体２間に冷蔵室冷却器２７が縦設されると共に、その上方にも冷蔵室送風機２８が配設されている。
【００１９】
そして、圧縮機２２から吐出された高温冷媒は図示しない凝縮器（蒸発皿パイプやフレームパイプで構成される）にて凝縮された後、図示しないキャピラリチューブにて減圧されて冷蔵室冷却器２７に入り、蒸発して周囲から吸熱することで冷却作用を発揮する。冷蔵室冷却器２７を出た冷媒は次に冷凍室冷却器２３に入り、そこでも蒸発して周囲から吸熱することで冷却作用を発揮する。
【００２０】
冷凍室冷却器２３と熱交換した冷気は冷凍室送風機２４により製氷室６及び冷凍室４内に循環される。また、冷蔵室冷却器２７と熱交換した冷気は冷蔵室送風機２８により冷蔵室８内に吐出され、内部を循環した後、仕切板１１の周囲に形成した連通孔から野菜室容器１８の周囲に流下し、そこを流通して循環する。これにより、野菜室容器１８内に構成された野菜室９は仕切板１１及び野菜室容器１８の壁面から間接的に冷却されることになる。
【００２１】
この場合、圧縮機２２の運転は冷凍室４内の温度に基づいて実行される。また、キャピラリチューブを出た冷媒を冷蔵室冷却器２７に流すか、この冷蔵室冷却器２７を迂回して直接冷凍室冷却器２３に流すかを制御する図示しない電磁弁が設けられており、この電磁弁の制御は冷蔵室８内の温度に基づいて実行される。
【００２２】
即ち、例えば冷凍室４内の温度が−１６℃（冷凍室上限温度）に上昇した場合に圧縮機２２を起動し、例えば−２０℃（冷凍室下限温度）に低下した時点で圧縮機２２を停止させる。これにより、冷凍室４や製氷室６内は例えば平均−１８℃の冷凍温度帯に維持される。一方、前記電磁弁は例えば冷蔵室８内の温度が＋７℃（冷蔵室上限温度）に上昇した場合に冷媒を冷蔵室冷却器２７に流す冷却運転を実行し（冷蔵室冷却器２７からは冷凍室冷却器２３に流れる）、例えば３℃（冷蔵室下限温度）に低下した場合に冷蔵室冷却器２７への冷媒の流入（循環）を停止し、当該冷蔵室冷却器２７を迂回して直接冷凍室冷却器２３に流すように動作する。これにより、冷蔵室８内は例えば平均＋５℃の冷蔵温度帯に維持される。
【００２３】
尚、野菜室９内は上述の如く冷蔵室８内を経た冷気によって間接冷却されるため、冷蔵室８の温度に従属した冷蔵温度に維持されることになる。
【００２４】
そして、上記野菜室９と冷蔵室８とを仕切る仕切板１１に本発明の調湿装置ＨＣが取り付けられている。この調湿装置ＨＣは、透明硬質樹脂製の長方体状を呈するケース内に、調湿部材としての調湿フィルタ３２と、この調湿フィルタ３２が吸収保持している水分を放出（放湿）させるために当該調湿フィルタ３２に超音波を印加する超音波発振機３３が取り付けられた電装基板と、シール材とを収納することにより、これら部品を一体的に単一化して構成されている。
【００２５】
前記超音波発振機３３は、例えば２０ｋＨｚ乃至６０ｋＨｚの周波数の超音波を発生するものである（例えば日本セラミック（株）製商品名「Ｎｉｃｅｒａ」）。
【００２６】
前記調湿フィルタ３２は、実施例では活性炭と、パラジウムと、Ｂ型シリカゲル（Ｂ型シリカゲル。若しくはゼオライトでもよい。）から構成され、全体としては長方形の薄板状に成形されている。前記活性炭は空気中の臭気成分を吸着して脱臭する機能と、空気中の水分（湿気）を吸収し、また、放出する機能を有する多孔質体である。また、前記パラジウムは空気中のエチレンガスを分解する機能を有する。更に、前記シリカゲルは空気中の水分（湿気）を吸収し、また、放出する機能を有する多孔質体である。
【００２７】
即ち、実施例の調湿フィルタ３２は、空気中に含まれる臭気成分を吸着して脱臭する作用と、空気中に含まれるエチレンガスを分解する作用を有すると共に、その主たる作用として空気中の水分を吸着し、放出する調湿作用を発揮する。即ち、空気の湿度が上昇すると、当該空気中に含まれる水分を吸収し、保持する（吸湿作用）と共に、空気の湿度が低下した場合には、保持している水分を空気中に放出する（放湿作用）とを有し、それによって空気の湿度調整を行うものである。
【００２８】
ここで、図２及び図３を参照して調湿フィルタ（調湿部材）３２の厚さ寸法の決定方法について説明する。周知の如く超音波にはその音響特性より、縦波の音圧の大きい部分と粒子速度（加速度）が最も大きな部分の繰り返しで媒体中を伝搬する性質を有している。図２に係る超音波の粒子速度と音圧の関係を示す。
【００２９】
超音波発振機３３の振動面（下面）より、半波長（１／２λ）の整数倍の距離で最も粒子速度が大きくなる。超音波発振機３３の振動面より１／２λ離れた場所が最初の粒子速度の大きくなる地点である。そして、粒子速度が大きくなる地点が最も大きなエネルギーを与えることができるために、調湿フィルタ３２の上面に超音波の振動を印加する場合には、調湿フィルタ３２の厚さ寸法ｔ（ｍｍ）を１／２λ（ｍｍ）に合致させることで、調湿フィルタ３２に吸収された水分を、その下面（放湿面）から効率的に放出させることが可能となる。
【００３０】
ここで、超音波の音速と波長の関係は、
λ（ｍ）＝Ｖ（ｍ／ｓ）／ｆ（ｌ／ｓ）
であるが、空気中の音速Ｖ＝３４３（ｍ／ｓ）に対し、調湿フィルタ３２は固体であるために、音速も３４３（ｍ／ｓ）よりも速くなる。実施例の調湿フィルタ３２は多孔質のために隙間が多いことから、金属ほど音速は速くなく、およそ４００（ｍ／ｓ）程度である。
【００３１】
そして、実施例では前述の如く超音波発振機３２が発生する超音波の周波数は４０ｋＨｚ（１／Ｓ）としているので、
λ（ｍ）＝４００（ｍ／ｓ）／（４０×１０００（１／Ｓ））＝１０／１０００（ｍ）となる。即ち、波長は１０ｍｍとなるので、粒子速度の大きい半波長の地点は５ｍｍとなる。そこで、実施例では超音波の伝搬方向における調湿フィルタ３２の寸法、即ち、厚さ寸法ｔを５ｍｍに設定している。
【００３２】
これにより、調湿フィルタ３２の放湿面（下面）において超音波の粒子速度が最も大きくなり、最大エネルギーで調湿フィルタ３２が保持している水分を効率的に放出させることができるようになる。特に、調湿フィルタ３２中を超音波が伝搬する際の速度に基づいて調湿フィルタ３２の厚さ寸法ｔを決定しているので、放湿効率は一層向上する。
【００３３】
そして、以上のように組み立てた調湿装置ＨＣを冷蔵庫１の仕切板１１下面に取り付ける。ここで、通常の超音波加湿器で使用される超音波は高周波数のものであり、２００ｋＨｚ〜３ＭＨｚであるが、本発明では４０ｋＨｚと云う低周波数の超音波を使用している。その理由としては、例えば１ＭＨｚの周波数の超音波を使用した場合、前述の調湿フィルタ３２の厚さ計算によると、その厚さは０．２ｍｍの整数倍となってしまい、フィルタとして成立しなくなるからである。また、周波数が低いことにより振幅が大きくなり、調湿フィルタ３２への振動の伝達効率が大きくなる効果もある。
【００３４】
尚、実施例では調湿フィルタ３２に活性炭やパラジウムを含有させたが、シリカゲル（若しくはゼオライト）のみで構成してもよい。係るシリカゲルなどを使用することで、効果的な調湿作用を得ることができる。また、実施例では単一の調湿フィルタ３２に対して単一の超音波発振機３３を設けたが、それに限らず、調湿フィルタ３２の面積に合わせて単一の調湿フィルタ３２に複数の超音波発振機３３・・を設け、全超音波発振機３３・・からの超音波を調湿フィルタ３２に印加するようにしてもよい。係る構成とすることで、水分放出能力の向上を図ることができる。更にまた、実施例では冷蔵庫１に本発明の調湿装置ＨＣを採用したが、それに限らず、湿度の調整を必要とする各種機器に本発明は有効である。
【００３５】
【発明の効果】
以上詳述した如く本発明によれば、調湿部材の周囲が高湿状態である場合には、調湿部材に空気中の水分を吸収すると共に、低湿状態となった場合には、超音波発振機を運転して超音波を調湿部材に印加し、当該超音波のエネルギーで調湿部材が保持している水分を周囲の空気中に強制的に放出させることが可能となる。
【００３６】
これにより、周囲の空気中の湿度を目的とする好適な範囲に的確に調整することができるようになる。また、ヒータにより水を蒸発させて加湿する場合の如く、対象となる空気の温度を上昇させてしまう不都合も生じない。更に、通常の超音波加湿器のように水を霧化して放出するものでは無く、調湿部材が保持している水分を湿気として柔らかく放出させるので、カビや雑菌の繁殖を助長する不都合も生じない。
【００３７】
特に、超音波発振機から発生する超音波の伝搬方向における調湿部材の厚さ寸法を、当該超音波の半波長に合致させているので、調湿部材の放湿面において超音波の粒子速度が最も大きくなり、最大エネルギーで調湿部材が保持している水分を効率的に放出させることができるようになる。この場合、超音波の伝搬速度は媒体によって異なってくるが、調湿部材中を超音波が伝搬する際の速度に基づいて調湿部材の厚さ寸法を決定するようにすれば、放湿効率は一層向上するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した実施例の冷蔵庫の縦断側面図である。
【図２】調湿装置の調湿フィルタの厚さ寸法を決定する方法を説明する図である。
【図３】同じく調湿装置の調湿フィルタの厚さ寸法を決定する方法を説明する図である。
【符号の説明】
ＨＣ　調湿装置
１　冷蔵庫
２　断熱箱体
８　冷蔵室
９　野菜室
１１　仕切板
１８　野菜室容器
２７　冷蔵室冷却器
２８　冷蔵室送風機
３１　ケース
３２　調湿フィルタ
３３　超音波発振機
【図１】
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【図２】
2004061064.tif 000004
【図３】
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