CN1808004B - 吸放湿性滤器及加湿装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供即使在吸放湿性滤器上有析出物产生也可维持加湿能力、长期使用无需保养的用于加湿室内的加湿装置。在具有可通过空气的空隙(12)的基材(13)上负载粒径2μm～55μm的无机材料(15)、将表面加工成凹凸(16)的吸放湿性滤器(11)由于表面的吸放湿性良好，且无需利用通过毛细管现象的吸水，所以能够提供因矿物质的吸附而导致加湿能力下降的程度较少的吸放湿性滤器(11)。此外，利用吸放湿性滤器(11)，提供了长期使用无需保养的吸放湿性滤器(11)及加湿装置。

Description

吸放湿性滤器及加湿装置

技术领域

本发明涉及吸放湿性滤器和利用该滤器的加湿装置。

背景技术

以往的加湿装置的一例示于图6。一般公知的是下述的加湿方式，即，在加湿装置601中，由无纺布形成的吸放湿性滤器602以使其下方的一部分浸渍于水槽603的水604中的状态被配置。吸放湿性滤器602利用毛细管现象吸入水槽603中的水604，利用送风单元605沿箭头表示的方向606被导入加湿装置601的干燥空气通过吸放湿性滤器602的未浸入水中的部分602a。此时，吸放湿性滤器602的吸入的水气化，空气中的湿度提高，然后将该高湿度的空气供至室内(例如，日本专利公开特开2000-356373号公报)。

该方式中，吸入了水的吸放湿性滤器在使通过其中的干燥空气加湿的同时该吸放湿性滤器本身被干燥，利用毛细管现象使水分从浸在水槽的水中的吸放湿性滤器的下方部分开始浸透至与水不接触的其它的所有部分，使滤器保持惯常的湿润状态。

这种吸放湿性滤器，由于自来水中所含的硅或钙、镁等矿物质会析出于该吸放湿性滤器之上，妨碍利用毛细管现象吸入水，所以长期使用后会引发吸放湿性下降的不良情况。

发明内容

为了克服上述缺陷，本发明的目的是提供即使在吸放湿性滤器上出现了析出物也能够维持加湿能力、长期使用也无需保养的吸放湿性滤器及加湿装置。

本发明的吸放湿性滤器是在具有可通过空气的空隙的基材上负载粒径为2μm～55μm的无机材料、使基材表面形成凹凸的滤器。

该吸放湿性滤器中的无机材料本身是不具含水性的所谓的非含水性材料。

吸放湿性滤器中的无机材料为板状结构。

吸放湿性滤器中的无机材料包含滑石、高岭土、海泡石中的任一种。

吸放湿性滤器是利用包含选自二氧化硅溶胶、氧化铝溶胶、二氧化钛溶胶、硅酸钠、硅酸钾、硅酸锂、硅酸盐化合物或钛酸盐化合物的至少1种的粘合剂，将无机材料固定于基材而形成的滤器。

吸放湿性滤器中的具有可通过空气的空隙的基材为发泡状。

吸放湿性滤器中的发泡状基材的发泡密度在17孔(cell)/25mm以下，前述发泡体基材的厚度为5～30mm。

吸放湿性滤器中的具有可通过空气的空隙的基材为蜂窝状。

吸放湿性滤器使用了风速1m/sec时的压力损失在10Pa以下的基材。

吸放湿性滤器中负载了脱臭催化剂。

吸放湿性滤器中负载了防霉剂。

吸放湿性滤器中负载了抗菌剂。

吸放湿性滤器中负载了光催化剂。

本发明的加湿装置具备上述吸放湿性滤器、送风单元和供水单元。

此外，加湿装置具备上述吸放湿性滤器、送风单元、供水单元和空气加热单元。

此外，加湿装置中设置了将由供水单元供给的水喷洒向吸放湿性滤器的喷嘴。

此外，加湿装置中，圆筒形的吸放湿性滤器旋转运动。

此外，加湿装置中，圆筒形的吸放湿性滤器以其一部分浸渍在水中的状态旋转运动。

此外，加湿装置具备负载了光催化剂的吸放湿性滤器和光催化剂激发单元。

本发明通过在具有可通过空气的空隙的基材上负载粒径2μm～55μm的无机材料使表面形成凹凸，从而提高了表面的吸放湿性，且无需利用通过毛细管现象的吸水，所以能够提供因矿物质成分的附着而导致的加湿能力下降的程度较低的吸放湿性滤器。同时长期使用时无需对吸放湿性滤器及加湿装置进行保养。

附图说明

图1为本发明的最佳实施方式中的在发泡形状的基材上负载了无机材料的吸放湿性滤器的外观和简单截面图。

图2为在蜂窝状的基材上负载了无机材料的吸放湿性滤器的外观和简单截面图。

图3为本发明的实施例2的加湿装置的正截面简图。

图4为实施例2的加湿装置的侧截面简图。

图5表示实施例2的无机材料的粒径和加湿量的关系。

图6为以往例的加湿装置的简单截面图。

符号的说明：11为吸放湿性滤器，12为空隙，13为基材，14为基材表面，15为无机材料，16为凹凸，21为吸放湿性滤器，22为空隙，23为基材，24为无机材料，25为凹凸，31为加湿装置，32为送风单元，33为吸放湿性滤器，34为水槽，35为空气加热单元，36为轴，41为加湿装置，43为吸放湿性滤器，44为水槽，45为空气加热单元，46为轴，47为水槽，601为加湿装置，602为吸放湿性滤器，603为水槽，604为水，605为送风单元。

具体实施方式

本发明的吸放湿性滤器的最明显的特征是，在具有可通过空气的空隙的基材上负载粒径为2μm～55μm的无机材料，使基材表面形成凹凸。

如图1所示，基材为发泡形状的吸放湿性滤器11中，在具有可通过空气的空隙12的基材13的表面14具备负载无机材料15而形成的凹凸16。向吸放湿性滤器11供水时，通过向该空隙12和凹凸16施以物理作用而形成水膜，从而使吸放湿性滤器11能够保持水。此外，如果基材为蜂窝状，则如图2所示，吸放湿性滤器21中，在具有可通过空气的空隙22的基材23的表面具备负载无机材料24而形成的凹凸25。如果保水的吸放湿性滤器21中有干燥的空气吹入，则水蒸气挥发，干燥空气被加湿。此时，如果基材表面为凹凸状，则与表面平坦时相比，大量的水形成膜而被保留，使通风而气化的量增加。粒径如果未满2μm，则基材表面的状态更接近于平坦，保水量减少，所以加湿量也减少。此外，如果粒径大于55μm，则表面的凹凸过大，难以形成水膜，所以加湿量减少。因此，粒径较好为2μm～55μm。

作为无机材料，只要是负载非含水性材料，即细孔少的材料，就能够防止吸附空气中或水中的异臭成分这样的不良情况的发生。例如，滑石的含水量约为1％，几乎看不见细孔。如果是负载了细孔较多的泡沸石的吸放湿性滤器，例如，在周围温度为40℃时放置在氨浓度为10ppm的空间，则30分钟后约80％的氨被滤器吸附，60分钟后约100％的氨被滤器吸附。但是，负载了细孔较少的滑石的吸放湿性滤器，在相同条件下经过60分钟后，氨的吸附量几乎为零。因此，如果在吸放湿性滤器中负载细孔较少的无机材料，则能够防止向滤器通风时释放异臭成分这样的不良情况的发生。此外，滤器吸附了水时，水不会浸透至粒子的内部，仅吸附于表面，则很容易通过通风使其干燥。能够防止霉菌和杂菌的繁殖，有利于卫生。

如果在基材上负载板状结构的无机材料，则粒子在基材表面呈三维重叠，能够进一步增加滤器表面的凹凸，即可保水的空间。

作为板状结构的材料，可例举滑石、高岭土、海泡石等矿物，由于这些材料在基材表面形成立体的空隙，所以能够期待更大的保水量。另外，如果预先对无机材料进行烧结，则材料本身的表面会变得粗糙形成微细的凹凸，所以能够使保水性进一步提高。

作为将无机材料负载于具有可通过空气的空隙的基材的方法，可考虑采用粘合剂。要求该粘合剂能够不填没基材表面的凹凸而负载无机材料，且即使长期反复地干燥·湿润也不会使无机材料剥离。作为满足了上述要求的粘合剂，可例举二氧化硅溶胶、氧化铝溶胶、二氧化钛溶胶、硅酸钠、硅酸钾、硅酸锂、硅酸盐化合物或钛酸盐化合物的水解物等，较好的是硅酸盐化合物的水解物。

作为硅酸盐化合物，可例举四乙氧基硅烷及作为其聚合物的甲氧基聚硅氧烷、乙氧基聚硅氧烷、丁氧基聚硅氧烷、硅酸锂。作为钛酸盐化合物，可例举四丙氧基钛及其聚合物等。这些金属醇盐类可被水和酸或碱水解后作为粘合剂使用。

具有可通过空气的空隙的基材如果为发泡状，则可使更多的水分保持，能够有效地对空气进行加湿。其材质可例举聚丙烯、聚乙烯、聚酯、聚酰胺、聚氨酯等有机树脂和发泡金属等。其中，发泡聚氨酯树脂由于内部具有较多的空隙，所以透气性能良好，且价格低廉，具有柔软性，易加工。如果要使由发泡体基材构成的吸放湿性滤器中的送风单元的送风能力达到1m³/min左右，则发泡密度最好在17孔/25mm以下。此外，因为发泡体的厚度不同会使通过空气时的压力损失发生变化，通过提高透气性可提高水的气化效率，所以发泡体有最适厚度，如果发泡体的厚度为5～30mm，则可同时满足对吸放湿性滤器的强度和气化效率的要求。

具有可通过空气的空隙的基材如果为蜂窝状，则透气性能更佳，所以能够期待更有效地对空气进行加湿。其材质可例举陶瓷和金属等。陶瓷在高温高湿环境下的耐久性良好，可长期维持规定水平以上的品质，所以比较理想。此外，通过在强度良好的金属材料上添附无机材料，可使蜂窝的强度提高。例如，以硅酸盐化合物为粘合剂将滑石负载于铁板时，滑石牢牢地被固定以覆盖铁板表面和蜂窝的接合部分。因此，能够获得具有更高的强度和良好耐久性的吸放湿性滤器。

吸放湿性滤器中基材的风速1m/sec时的压力损失如果在10Pa以下，则能够获得最佳的透气性和保水性的平衡。

本发明的吸放湿性滤器通过负载脱臭催化剂，能够实现通过滤器的空气的脱臭.作为脱臭催化剂，较好为含有选自Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu的至少1种以上的金属的化合物，如果还含有选自Pt、Ru、Pd、Rd的至少1种贵金属，则效果倍增.

本发明的吸放湿性滤器可含有抗菌剂及防霉剂中的至少一种。由于有可能发生通过吸放湿性滤器的空气中所含的杂菌和霉菌的孢子堆积在吸放湿性滤器的表面并繁殖这样的不良情况。如果含有抗菌剂及防霉剂中的至少一种，则在滤器表面可形成利用水分溶出抗菌剂及防霉剂中的至少一种的状态。这样就能够在有杂菌和霉菌孢子附着时使其惰性化，防止其在滤器上的繁殖。

作为上述抗菌剂，可例举溶出银·铜·锌等金属离子的无机化合物、银·铜·锌的金属微粒、银沸石、含银的磷酸锆、碘化合物类、酚醛类、季铵盐类、咪唑化合物类、苯甲酸类、过氧化氢、甲酚、洗必泰、玉洁新(Irgasane)、醛类、山梨酸等试剂或溶菌酶·纤维素酶·蛋白酶等的酶制剂、儿茶酸类、竹提取物、日本偏柏提取物、山葵提取物、芥末提取物等天然成分提取物等。

作为上述防霉剂，可例举有机氮化合物、硫系化合物、有机酸酯类、有机碘系咪唑化合物、吲哚化合物等。

本发明的吸放湿性滤器可含有光催化剂。通过在吸放湿性滤器负载光催化剂，照射太阳光、紫外线灯、荧光灯等可使光催化剂活化的光，能够分解附着于吸放湿性滤器的杂菌和异臭成分。

作为光催化剂，可例举氧化锡、氧化锌、三氧化钨、氧化钛、钛酸锶、氧化铁、氧化铋等金属氧化物，硫化锌、硫化镉、硫化钼等金属硫化物，氮化钛等氮化物，从安全性、成本等方面考虑，较好为氧化钛。

作为氧化钛，除了二氧化钛之外，可例举含水氧化钛、水合氧化钛、偏钛酸、原钛酸、氢氧化钛、氧缺陷型氧化钛等。如果具有光催化活性，则对晶型无特别限定，可以是无定型、锐钛矿型、金红石型、板钛矿型中的任一种。可以复合晶型不同的成分如金红石型和锐钛矿型氧化钛的组合等，不会引发不良情况。

此外，本发明的加湿装置的特征是，具有吸放湿性滤器、送风单元和供水单元。通过利用供水单元强制使吸放湿性滤器保持为湿润的状态，能够对通过该滤器的空气供给水分，从而向室内供给高湿度的空气。这里，利用温度越高的空气能够保持越多的水分这样的性质，用加热单元对通过的空气进行加热使其成为温风，藉此能够向室内供给含更多水分的空气。作为送风单元，可利用风扇和泵等。作为空气加热单元，可采用加热器、利用了高温的空气·气体·水的热交换器、燃烧器等。为使供水单元能够将水供至整个吸放湿性滤器，可在吸放湿性滤器外部配置喷洒水用喷嘴。供水单元可以是细长线形状的给水口在吸放湿性滤器的外部水平往复运动的结构，或者可以是象花洒那样的能够一下子将水喷洒至整个吸放湿性滤器的结构等。

吸放湿性滤器为圆筒形，将该圆筒的中心作为水平轴或垂直轴进行旋转运动时，将作为供水单元的洒水喷嘴固定在圆筒的周围，能够向整个吸放湿性滤器供水。此外，如果使用细长线形状的给水口，则即使是少量的水，也能够均一地给水，可减少不保留于吸放湿性滤器表面而流失的水量。

吸放湿性滤器为圆筒形，将该圆筒的中心作为水平轴旋转运动时，在吸放湿性滤器的下方设置水槽.此外，通过将吸放湿性滤器的一部分始终保持为与水槽中的水接触的状态，必然能够将水供至整个吸放湿性滤器.因此，没有必须特别配置作为供水单元的洒水喷嘴.

如果使负载了光催化剂的圆筒形的吸放湿性滤器旋转运动，通过在吸放湿性滤器的外侧配置黑光灯或荧光灯等光催化剂激发单元进行光的照射，能够使光催化剂在整个吸放湿性滤器表面均一地被活化，获得除去分解空气中的恶臭等有害成分和杀菌等效果。如果并用光催化剂和吸附剂，则能够进一步提高除去效率。另外，在使负载了光催化剂的圆筒形的吸放湿性滤器形成为中空的情况下，如果在该中空部配置光催化剂激发单元也能够获得同样的效果。此外，可以在吸放湿性滤器的中空部同时设置光催化剂激发单元和空气加热单元。

以下，通过实施例对本发明进行详细说明。但本发明并不限于以下所述的内容。

(实施例1)吸放湿性滤器的制作

在四乙氧基硅烷中加入乙醇和1N盐酸进行水解，制得粘合剂溶液。在粘合剂溶液中混入滑石及作为抗菌剂的1，1’-亚己基二[5-(4-氯苯基)双胍]二氢氯化物、作为防霉剂的涕必灵，用球磨机搅拌分散5小时，制得浆料。

将所得的浆料装入涂装用喷雾器中，向发泡聚氨酯及陶瓷蜂窝状基材的表里两面喷雾。然后，在约100℃下干燥约20分钟，制得吸放湿性滤器。

分别试用发泡密度为6孔/25mm、6～10孔/25mm、11～17孔/25mm、17～23孔/25mm的发泡聚氨酯来制作吸放湿性滤器。发泡密度为17～23孔/25mm以上的发泡聚氨酯的孔间隔过小，浆料会形成为膜而堵塞发泡聚氨酯的空隙，所以发泡密度最好在17孔/25mm以下。但是，发泡密度在10孔/25mm以下的发泡聚氨酯虽然对浆料的负载性较高，但作为吸放湿性滤器的单位体积的保水量减少，所以较好为11～17孔/25mm。此外，采用厚度为5～40mm的发泡聚氨酯制作圆筒形的吸放湿性滤器。采用厚度为40mm的发泡聚氨酯时，很难利用普通的家用加湿装置所具备的风扇的力实现充分的空气流动。此外，该厚度为5mm以下时，不仅作为吸放湿性滤器的单位体积的保水量下降，而且很难充分确保强度。因此，发泡聚氨酯的厚度较好为5～30mm。

此外，分别采用风速1m/sec时的压力损失为7Pa、5Pa、3Pa、2Pa的发泡聚氨酯，以及压力损失为10Pa、5Pa、3Pa的陶瓷蜂窝状基材，通过与上述同样的方法制作吸放湿性滤器。压力损失为7Pa的发泡聚氨酯的透气性较差，不仅气化效率低且会发出噪音，所以压力损失以未满7Pa为佳。陶瓷蜂窝状基材的风速1m/sec时的压力损失如果在10Pa以下，则能够获得透气性和保水性的平衡。但是，采用陶瓷蜂窝状基材时，如果压力损失小于2Pa，则孔数减少或者厚度减小，滤器的强度下降，所以压力损失最好在2Pa以上。

(实施例2)加湿装置

图3及图4所示为从加湿装置的正面及侧面看到的简单截面图。加湿装置31具备作为送风单元的送风单元32、吸放湿性滤器33和水槽34。送风单元32和吸放湿性滤器33之间配置了作为空气加热单元的空气加热单元35。圆筒形的吸放湿性滤器以轴36为中心旋转。利用送风单元32被吸入加湿装置31内的干燥空气通过空气加热单元35被加温至50℃左右后，与吸放湿性滤器接触穿过。此时，吸放湿性滤器33由于接受来自水槽34的水而处于湿润的状态，所以水气化，加湿的空气被供至下游侧。

加湿装置中配置有实施例1制作的吸放湿性滤器，使装置运转，测定各滤器的加湿量(水的气化量).此外，作为无机材料，将粒径不同的滑石及高岭土、海泡石混合成浆料，采用与实施例1同样的方法制作吸放湿性滤器，同样将其装入加湿装置，测定其加湿量.如图5所示，本发明的吸放湿性滤器中，如果无机材料的粒径为2μm～55μm，则能够获得足够的加湿量.为了确保高品质，该粒径较好为2μm～30μm.无机材料的粒径如果较大，则与基材表面的接合变得较弱，负载于滤器表面的无机材料易变为粉末而落下.利用扫描型电子显微镜对获得了足够的加湿量的吸放湿性滤器的表面状态进行观察，确认基材表面呈现有板状的无机材料均一地排列、具有大量可保持水的微细凹凸的样子.

由于通过采用本发明的吸放湿性滤器，能够提供因污垢的附着而导致的加湿能力下降的程度有所减少的吸放湿性滤器，适用于家用·工业用加湿装置等，所以其在产业上的可利用性较高。

Claims (18)

1.吸放湿性滤器，其特征在于，在具有可通过空气的空隙的基材上负载粒径为2μm～55μm的无机材料，使基材表面具有负载无机材料而形成的凹凸，所述的基材在风速1m/sec时的压力损失在10Pa以下。

2.如权利要求1所述的吸放湿性滤器，其特征还在于，无机材料本身不具含水性。

3.如权利要求1或2所述的吸放湿性滤器，其特征还在于，无机材料为板状结构。

4.如权利要求1或2所述的吸放湿性滤器，其特征还在于，无机材料包含滑石、高岭土、海泡石中的任意的1种以上。

5.如权利要求1或2所述的吸放湿性滤器，其特征还在于，利用包含选自二氧化硅溶胶、氧化铝溶胶、二氧化钛溶胶、硅酸钠、硅酸钾、硅酸锂、四乙氧基硅烷及作为其聚合物的甲氧基聚硅氧烷、乙氧基聚硅氧烷、丁氧基聚硅氧烷、或钛酸盐化合物的至少1种的粘合剂，将无机材料固定于基材。

6.如权利要求1或2所述的吸放湿性滤器，其特征还在于，具有可通过空气的空隙的基材为发泡状。

7.如权利要求6所述的吸放湿性滤器，其特征还在于，发泡状基材的发泡密度在17孔/25mm以下，前述发泡状基材的厚度为5～30mm。

8.如权利要求1或2所述的吸放湿性滤器，其特征还在于，具有可通过空气的空隙的基材为蜂窝状。

9.如权利要求1或2所述的吸放湿性滤器，其特征还在于，负载了脱臭催化剂。

10.如权利要求1或2所述的吸放湿性滤器，其特征还在于，负载了防霉剂。

11.如权利要求1或2所述的吸放湿性滤器，其特征还在于，负载了抗菌剂。

12.如权利要求1或2所述的吸放湿性滤器，其特征还在于，负载了光催化剂。

13.加湿装置，其特征在于，具备权利要求1或2所述的吸放湿性滤器、送风单元和供水单元。

14.加湿装置，其特征在于，具备权利要求1或2所述的吸放湿性滤器、送风单元、供水单元和空气加热单元。

15.如权利要求13所述的加湿装置，其特征还在于，设置了将由供水单元供给的水洒向吸放湿性滤器的喷嘴。

16.如权利要求13所述的加湿装置，其特征还在于，圆筒形的吸放湿性滤器旋转运动。

17.如权利要求16所述的加湿装置，其特征还在于，圆筒形的吸放湿性滤器以其一部分浸渍在水中的状态旋转运动。

18.如权利要求16或17所述的加湿装置，其特征还在于，具备负载了光催化剂的吸放湿性滤器和光催化剂激发单元。

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