(57)【要約】【課題】より精細な気化量制御を可能とする。【解決手段】貯液槽と、耐熱繊維からなって毛細管現象を有し立設されてその下端部が前記貯液槽に貯留された液に浸漬される吸い上げ部材と、前記吸い上げ部材と接触するとともに上下方向に発熱部分が分割されたヒータと、を有する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
貯液槽と、耐熱繊維からなって毛細管現象を有し立設されてその下端部が前記貯液槽に貯留された液に浸漬される吸い上げ部材と、前記吸い上げ部材と接触するとともに上下方向に発熱部分が分割されたヒータと、を有することを特徴とする微量気化機。
【請求項２】
前記ヒータが、前記吸い上げ部材と交わって上下方向に複数並設される棒状とされ、
前記吸い上げ部材と前記ヒータとが交互に織り込まれてなることを特徴とする請求項１記載の微量気化機。
【請求項３】
前記ヒータの延在する方向に沿って、前記吸い上げ部材に送風する送風手段を有することを特徴とする請求項１記載の微量気化機。
【請求項４】
前記吸い上げ部材の下流に位置し気化量を測定する測定手段と、該測定手段の情報により前記ヒータの作動制御をおこなう制御手段とを有することを特徴とする請求項１から３のいずれか記載の微量気化機。
【請求項５】
前記制御手段が、前記測定手段の情報によって停止している前記ヒータを上側から順に作動させるか、または、作動している前記ヒータを下側から順に停止させることを特徴とする請求項４記載の微量気化機。
【請求項６】
前記吸い上げ部材が束ねた複数の耐熱繊維からなることを特徴とする請求項１から５のいずれか記載の微量気化機。
【請求項７】
前記吸い上げ部材は、断面径方向内側に位置する前記耐熱繊維よりも外側に位置する前記耐熱繊維のほうが細くなるよう設定されていることを特徴とする請求項６記載の微量気化機。
【請求項８】
０．００１ｍ３〜１０ｍ３程度の空間における気化量制御をおこなうことを特徴とする請求項１から７のいずれか記載の微量気化機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、微量気化機にかかり、特に、超小型クリーンルーム等徴少空間における湿度制御や気化量制御等に用いて好適な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に、特定空間の湿度調整に適応する加湿器の種類としては、超音波加湿器、加熱型加湿器、蒸気噴霧、温水噴霧、水噴霧が知られており、これらの他に以下の様な技術がある。
【０００３】
【特許文献１】
特公平０７−２６７４９号公報
【特許文献２】
特開平０５−７１７７８号公報
【特許文献３】
特開平０７−２６５６４３号公報
【０００４】
特許文献１，２の構造では、水を上昇させてこれを加熱し蒸発させている。また、特許文献３では、ペルチェ素子を用いて、除湿加湿切替可としている。いずれも、湿度を制御するための空間が一部屋単位、あるいは、もっと大きな空間に適用することを前提にしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来知られた加湿手段や、上記の特許文献記載の技術では、湿度制御が充分でなく、より細かいコントロールが要求される場合があった。特に、１立方メートル以下程度の狭い空間において、湿度の変動幅を±１％以下に抑えることを要求された場合には、上記の技術では対応することがができないという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、以下の目的を達成しようとするものである。
１．より精細な気化量制御を可能とすること。
２．微量気化を可能とすること。
３．狭い空間において湿度変動幅を設定値に対して±１％以下に抑えることを可能とすること。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の微量気化機は、貯液槽と、耐熱繊維からなって毛細管現象を有し立設されてその下端部が前記貯液槽に貯留された液に浸漬される吸い上げ部材と、前記吸い上げ部材と接触するとともに上下方向に発熱部分が分割されたヒータと、を有することにより上記課題を解決した。
本発明において、前記ヒータが、前記吸い上げ部材と交わって上下方向に複数並設される棒状とされ、前記吸い上げ部材と前記ヒータとが交互に織り込まれてなることがより好ましい。
本発明は、前記ヒータの延在する方向に沿って、前記吸い上げ部材に送風する送風手段が前記吸い上げ部材の上流に設けられることが可能である。
また、本発明において、前記吸い上げ部材の下流に位置し気化量を測定する測定手段と、該測定手段の情報により前記ヒータの作動制御をおこなう制御手段とを有する手段を採用することもできる。
また、前記制御手段が、前記測定手段の情報によって停止している前記ヒータを上側から順に作動させるか、または、作動している前記ヒータを下側から順に停止させることができる。
本発明においては、前記吸い上げ部材が束ねた複数の耐熱繊維からなることが望ましい。
さらに、前記吸い上げ部材は、断面径方向内側に位置する前記耐熱繊維よりも外側に位置する前記耐熱繊維のほうが細くなるよう設定されていることが可能である。
また、０．００１ｍ３〜１０ｍ３程度の空間における気化量制御をおこなうことがある。
【０００８】
本発明の微量気化機は、ヒータの発熱部分が上下方向に分割されていることにより、貯液槽から吸い上げ部材の毛細管現象により吸い上げられた液を気化する際に、分割された発熱部分の発熱状態を切り替えて気化量を制御することが可能になるため、微量の気化をおこない、より精密な気化量制御をおこなうことが可能となる。ここで、ヒータが上下方向に分割されることにより、毛管現象によって上昇した水分への加熱量をより細かく制御することが可能となり、吸い上げ部材における貯液槽液面からの距離によってヒータの発熱状態、つまり、吸い上げ部材への加熱を細かく制御することでこのような気化量の制御を可能とすることができる。具体的には、相対湿度５０％±１％程度の範囲に湿度を制御することが可能となる。
【０００９】
本発明において、略水平方向に延在する棒状のヒータが、上下方向に複数並設されることで、各ヒータの発熱状態をそれぞれ切り替えて制御することで吸い上げ部材への加熱状態を上下方向に分割した状態で調整し、微量の気化を可能とし、気化量をより精密に制御することができる。また、前記吸い上げ部材と前記ヒータとが交互に織り込まれてなることにより、隣り合ったヒータが吸い上げ部材の上下方向を少しずらした位置の両側から接触することにより、吸い上げ部材における気化を、より効率的におこなうことが可能となるとともに、さらに、吸い上げ部材とヒータとを貼り合わせたりすることなく互いの位置固定を強固におこなうことが可能となる。
【００１０】
本発明は、送風手段により吸い上げ部材に送風することで、吸い上げ部材に吸い上げられた液の速やかな気化を促すことができ、このとき、前記ヒータの延在する方向に沿って送風することにより、ヒータの温度状態が１本のヒータ内であまり差がないようにすることができる。このとき、送風手段を吸い上げ部材の上流に設けられることが可能であり、上流とは、吸い上げ部材から気化分を含んだ気体の流れる側が下流であり、その下流に向かって吸い上げ部材に気体が流れる側が上流である。ここで、上流とは、一方向から吸い上げ部材に気体が吹き付ける状態のみならず、吸い上げ部材に対して多方向から気体の流れが存在した場合に、その全ての方向を指すものとする。
また、送風手段を、吸い上げ部材の下流に設けて、微量気化機から気化状態の制御された気体をいわば吸い出して外部に送風する状態の構成とすることも可能である。
【００１１】
また、本発明において、測定手段によって吸い上げ部材の下流において気化量を測定し、この測定手段から出力された情報によって制御手段が出力する制御信号により、ヒータの作動制御がおこなわれる。
これにより、気化量の変化に迅速に対応するとともに、よりきめ細かなヒータの切替制御をおこなうことが可能となり、微量気化機から放出される気化量を細かく設定することが可能となる。
【００１２】
また、前記制御手段が、ここで、「ヒータを上側から順に作動させる」とは、吸い上げ部材の延在する方向に沿って複数のヒータがある場合、次に作動させるヒータはその上側に非作動状態のヒータがないように作動させることを言う。また、「下側から順に停止させる」、とは、次に停止させるヒータよりも下側には既に作動しているヒータがないことを意味する。
ここで、水平方向に複数のヒータが設けられている場合には、同一水平位置における複数のヒータどうしにおいて、上述した上下方向と同様に、左右方向に対しても制御するものとする。つまり、「前記制御手段が、前記測定手段の情報によって停止している前記ヒータを右側から順に作動させるか、または、作動している前記ヒータを左側から順に停止させることができる。」
【００１３】
従って、水平方向にＭ本、上下方向にＮ本のヒータが設けられた場合に、各ヒータに対してこれらをマトリックス状に（ｍ，ｎ）として、上右端側が（１，１）、下左端側が（Ｍ，Ｎ）とした際、（ｓ，ｔ）のヒータを作動させる際には、ｓ＞ｎ  ａｎｄ  （ｓ＝ｎ，ｔ＞ｍ）のヒータが作動しているように制御するとともに、（ｓ，ｔ）のヒータを停止させる際には、ｓ＜ｎ  ａｎｄ  （ｓ＝ｎ，ｔ＜ｍ）のヒータが停止しているように制御する。
【００１４】
本発明においては、耐熱繊維を束ねることによって、各繊維の間に毛細管現象をを生じるような微細な隙間ができるため、このような吸い上げ部材に貯液槽から液が上昇し気化することができる。ここで、束ねるとは、複数の耐熱繊維をまとめて互いに接触するか、非接触であってもこれらの繊維の間に毛細管現象を生じる隙間を形成する程度に近接した状態とすることを意味し、好ましくはこれらの繊維を互いに捻ったもの、つまり、耐熱繊維を撚り合わせることができる。
また耐熱繊維は、気化させる液種類に対応してヒータの加熱温度が変える必要があるので、このヒータの加熱温度で熱的影響が無視し得るものであれば、いかなる材質でもかまわない。ただし、耐熱繊維表面と気化させる液との親和性が高いものが望ましく、耐熱繊維が液と親和性が高くない場合には、液との親和性を高めるために耐熱繊維を高親和性になるように表面処理することもできる。
【００１５】
さらに、前記吸い上げ部材は、上記のように耐熱繊維を束ねる際に、吸い上げ部材の断面径方向内側よりも外側のほうが、耐熱繊維の径寸法が細くなるように設定することにより、吸い上げ部材内側では空隙が多くなって吸い上げる液量が大きくなり、吸い上げ部材の保有液量を増大することができるとともに、吸い上げ部材外側ではヒータとの接触量を大きくして、効率よく熱を伝えて気化をおこなうことが可能となる。
なお、吸い上げ部材としては、複数の耐熱繊維を撚り合わせたものどうしをさらに複数撚り合わせた構成、あるいは、撚り合わせた耐熱繊維を複数接触させて並べる構成、あるいは、布状に織り上げる構成とすることも可能である。
【００１６】
また、従来はおこなわれていなかった０．００１ｍ３〜１０ｍ３程度の徴少空間に対して気化量の制御をおこなうことで、よりきめ細かな気化量、例えば湿度の制御をおこなうことができる。これにより、例えば、金属切削等の微細加工時に、低湿度状態では静電気が発生して切粉が付着する等を防止することができ、加工の精密性を維持することが可能となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る微量気化機の一実施形態を、図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態における微量気化機を示す斜視図であり、図２は、本実施形態における微量気化機の作動を示す模式図であり、図３は、本実施形態における吸い上げ部材とヒータとを示す模式図であり、図４は、本実施形態における吸い上げ部材を示す模式図であり、図５は、本実施形態における耐熱繊維を示す平断面図であり、図６は、本実施形態におけるヒータの作動制御を示すための説明図である。
図において、符号Ｈは、微量気化機である。
【００１８】
本実施形態の微量気化機Ｈは、図１、図２に示すように、貯液槽２と、複数の吸い上げ部材３と、ヒータ４と、湿度計（測定手段）５と、ファン（送風手段）６と、制御手段７とを有するものとされる。
【００１９】
本実施形態の微量気化機Ｈは、０．００１ｍ３〜１０ｍ３程度の空間における気化量制御をおこなうものとされる。
貯液槽２は、例えば１０ｃｍ角程度の平面を有する大きさとされ、内部に気化させる液、例えば水を貯留するようになっている。
吸い上げ部材の３は、図１〜図３に示すように、その下端部３ａが貯液槽２に貯留された液に浸漬される位置に立設されている。吸い上げ部材３とヒータ４とは、図３に示すように、交互に織り込まれている。
【００２０】
ヒータ４は、一本の吸い上げ部材３に対して上下方向に加熱部分を分割可能とするために発熱部分を上下方向に分割可能とされる。具体的には、ヒータ４は水平方向に延在する棒状セラミックヒータとされ、この棒状ヒータ４は、吸い上げ部材３と交わるように上下方向に複数並設される。
ヒータ４は、貯液槽２に貯留された気化する液の気化温度によって決められる温度まで加熱可能なセラミックヒータとされ、大気圧で水を気化する加湿器の場合には、８０℃〜１２０℃程度に設定される。また、ヒータ４は、芳香族等の有機化合物を含む液体の場合には、含有する液体を一体として扱った際の気化点よりも１０℃程度高い温度まで加熱可能とされる。またヒータ４は、径寸法１〜３ｍｍ程度、０．１Ｗ／本の性能を有するものとされる。
【００２１】
一本の吸い上げ部材３に対して接触しているヒータ４は、１０〜１５本程度とされ、一本のヒータ４に対して接触している吸い上げ部材３は、２０本程度とされている。一本の吸い上げ部材３に対して接触しているヒータ４が、全て同一の電源ターミナル４１に接続されてヒータユニットを形成しており、このヒータユニット、つまり電源ターミナル４１は必要量に応じて５〜１５ユニット程度設けられる。それぞれの電源ターミナル４１は、制御手段７に接続され、制御手段７は、湿度計５と、送風手段であるファン６と接続されている。
【００２２】
吸い上げ部材３は、図４、図５に示すように、それぞれが、複数の耐熱繊維３１〜３３を束ねて撚り合わせそれぞれの耐熱繊維３１〜３３の間に形成される空間３４，３５，３６により毛細管現象を有するようにしたものとされている。
耐熱繊維３１〜３３は、図５に示すように、吸い上げ部材３断面径方向内側に位置するものから順次外側に位置する方が細くなるように設定されている。つまり、最中心に位置する耐熱繊維３１よりも、その外側に位置する耐熱繊維３２のほうが細くなり、さらにこの耐熱繊維３２よりもその外側に位置する耐熱繊維３３のほうが細くなるよう設定されている。これにより、吸い上げ部材３内側には比較的大きな空間３４を形成して、吸い上げ部材３の保有水量を増大させることができ、また、吸い上げ部材３外側では、ヒータ４との接触面積を増大し、熱効率を向上して気化量を向上することができる。
具体的には、吸い上げ部材３の径寸法が２〜３ｍｍ、最内側の耐熱繊維３１の径寸法が０．５〜１．０ｍｍ、耐熱繊維３１の外側に接触する耐熱繊維３２の径寸法が０．３〜０．５ｍｍ、さらに耐熱繊維３２の外側に接触して最外側に位置する耐熱繊維３３の径寸法が０．１〜０．３ｍｍに設定することができる。
【００２３】
耐熱繊維３１〜３３はまた、貯液槽２に貯留された気化する液の気化温度によって決められる温度まで耐熱可能な、芳香性ポリアミド繊維などの材質からなるものとされ、大気圧で水を気化する加湿器の場合には、その耐熱温度は１５０〜２００℃程度に設定される。また、ヒータ４で設定された加熱温度よりも５０〜２００℃程度高い温度での耐熱性を有する材質からなることが好ましい。
【００２４】
ファン６は、ヒータ４の延在する方向に沿って、吸い上げ部材３付近に送風するものとされ、吸い上げ部材３の上流側具体的には、電源ターミナル４１側に設けられる。このファン６は制御手段７によってそのＯＮとＯＦＦおよび強弱等の作動状態を制御可能とされている。
湿度計５は、吸い上げ部材３の風下側（下流）の空気の流れに略直交する断面位置中央付近に設けられ、ファン６によって送風された空気中の吸い上げ部材３によって気化された気化量（湿度）を測定し、その測定結果を制御手段７に出力するものとされる。
【００２５】
制御手段７は、あらかじめ設定された気化量（湿度）の基準値を入力する入力手段と、この基準値を記憶する記憶手段とを有するとともに、湿度計５から送られたデータとあらかじめ設定された基準値とを比較し、この結果に基づきファン６の送風状態およびヒータ４の発熱状態を制御可能とされる。
制御手段７は、湿度計５の測定結果が基準湿度より低い場合には、ファン６の送風状態を強く作動させ、また、測定結果が基準値よりも高い場合には、作動しているファン６の送風状態を弱く作動させる。
【００２６】
制御手段７は、湿度計５の測定結果が基準湿度より低い場合には、停止している前記ヒータ４を作動させ、また、測定結果が基準値よりも高い場合には、作動しているヒータ４を停止させる。このとき、制御手段７は、停止しているヒータ４を作動させる場合には、上側から順に作動させる。また、制御手段７は、作動しているヒータ４を停止させる場合には、下側から順に停止させる。
ここで、制御手段７は、同一水平位置における複数のヒータ４に対しては、湿度計５の情報によって停止しているヒータ４を右側から順に作動させるか、または、作動しているヒータ４を左側から順に停止させる。
【００２７】
この制御手段７によるヒータ４作動制御を説明する。
図６に示すように、水平方向にＭ本のヒータ４が設けられ、上下方向にＮ本のヒータ４が設けられており、各ヒータ４に対してこれらをマトリックス状に（ｍ，ｎ）として、上右端側が（１，１）、下左端側が（Ｍ，Ｎ）とする。なお、ｍ＜Ｍ，ｎ＜Ｎである。
ここで、（１，１）から（ｍ，ｎ）のヒータ４が作動していた場合に、さらに一本のヒータ４を作動させる際には、（ｍ，ｎ＋１）のヒータ４を作動させる。（１，１）から（ｍ，ｎ）のヒータ４が作動していた場合に、ヒータ４を一本停止させる際には、（ｍ，ｎ）のヒータ４を停止させる。つまり、（１，１）から（ｍ，ｎ−１）のヒータまでが全て作動しているようにする。
また、（１，１）から（ｍ，Ｎ）のヒータ４が作動していた場合に、さらに一本のヒータ４を作動させる際には、（ｍ＋１，１）のヒータ４を作動させる。（１，１）から（ｍ，１）のヒータ４が作動していた場合に、ヒータ４を一本停止させる際には、（ｍ，１）のヒータ４を停止させる。つまり、（１，１）から（ｍ−１，Ｎ）のヒータまでが全て作動しているようにする。
ヒータ４の作動順は、（１，１）、（１，２）、（１，３）、・・・（１，Ｎ）、（２，１）、（２，２）・・（２，Ｎ）、（３，１）・・（ｍ，ｎ）、・・（Ｍ，Ｎ）となり、停止順はこの逆順となる。
【００２８】
本実施形態の微量気化機Ｈは、ヒータ４が上下に複数設けられ、上述したように上下方向に順に作動・停止されることにより、作動ヒータ４が少ないときには吸い上げ部材３の上側のみを加熱して、順次吸い上げ部材３の加熱量を増やすことで、一本の吸い上げ部材３からの気化量を細かく制御することが可能となる。
さらに、上側のヒータ４から作動させることにより、吸い上げ部材３上部での保有水量が少なくなって温度が上がりすぎてしまうことを防止できる。
【００２９】
本実施形態では、吸い上げ部材３の耐熱繊維３１〜３３の径寸法を内側から外側にむけて大きく設定したことで、吸い上げ部材３内側に比較的大きな空間３４を形成して保有水量を増大させるとともに、吸い上げ部材３外側ではヒータ４との接触面積を増大し熱効率を向上して気化量を向上することが可能となる。
【００３０】
また、吸い上げ部材３とヒータ４とを交互に織り込むことにより、吸い上げ部材３とヒータ４との接触面積を増大し、加熱効率を向上することが可能となるとともに、吸い上げ部材３を片側からのみ加熱する場合に比べると均一に加熱すっることが可能となるため、さらに加熱効率を向上することができる。
【００３１】
吸い上げ部材３の耐熱繊維３１〜３３を撚り合わせたことで、空間３４〜３６が上下方向ごとにその周方向位置が変化するため、一部の空間３４のみが加熱されることがなく、寄り合わせなかった場合の吸い上げ部材３全周を加熱した以上の加熱効果があるととも、高さによって吸い上げ部材３の送風方向に対する位置が変わり、吸い上げ部材３の全ての表面がファン６からの送風に晒されることができ、気化効率を向上することができる。
【００３２】
上記の実施形態における微量気化機は、より精密な湿度制御が可能となるため、楽器・貴金属等のショーケースなどの小空間に適応することや、装置・機械内部に内蔵して要所部分のみの微細加湿制御をおこなうこと、あるいは、水以外の芳香剤、香水等、微量気化を制御すること、または、相対湿度が上がって絶対湿度が下がってしまうような食品保管庫・保管ケース等の微量加湿制御に適応することができる。また、吸い上げ部材はひも状のものを適応したが、これ以外にも、毛細管現象で液を吸い上げることが可能ならばどのような構成でもかまわなく、例えば、布のように織多ものでもよい。この場合には、布状の吸い上げ部材に棒状のヒータを交互に突き刺す構成とすることもできる。
【００３３】
【発明の効果】
本発明によれば、ヒータの発熱部分が上下方向に分割されていることにより、貯液槽から吸い上げ部材の毛細管現象により吸い上げられた液を気化する際に、分割された発熱部分の発熱状態を切り替えて、毛管現象によって上昇した水分への加熱量をより細かく制御して、吸い上げ部材における貯液槽液面からの距離によってヒータの発熱状態、つまり、吸い上げ部材への加熱を細かく制御することで、精密な気化量の制御を可能とすることができ、具体的には、小さな空間において相対湿度５０％±１％程度の範囲に湿度を制御することが可能となるという効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る微量気化機の一実施形態を示す斜視図である。
【図２】本発明に係る微量気化機の一実施形態における作動を示す模式図である。
【図３】図１における吸い上げ部材とヒータとを示す模式図である。
【図４】図１における吸い上げ部材を示す模式図である。
【図５】図４におけるのＶ−Ｖ断面を示す断面矢視図である。
【図６】本発明の一実施形態におけるヒータの作動制御を示すための説明図である。
【符号の説明】
２…貯液槽、３…吸い上げ部材、３ａ…下端部、４…ヒータ、５…湿度計（測定手段）、６…ファン（送風手段）、７…制御手段、３１，３２，３３…耐熱繊維、３４，３５，３６…空間、４１…電源ターミナル、Ｈ…微量気化機
【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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