JP2005315554A - 加湿装置 - Google Patents

Abstract

【課題】室内を加湿する加湿装置において、加湿フィルタ上に析出物が生じても加湿能力を維持でき、長期間にわたって手入れが不要な加湿装置を提供することを目的としている。
【解決手段】発泡体基材に親水性の無機化合物を担持して成る加湿構造体１１と送風手段１２と水供給手段１３を備え、加湿構造体１１が水供給手段１３から得た水を気化させ室内に供給する構成とすることにより、加湿フィルタ上の析出物による加湿効率の低下を抑制した加湿装置１４を提供することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、加湿性能を長期間維持できる加湿装置に関する。

従来の加湿装置の一例を図５に示す。すなわち加湿装置５１において、不織布で構成される加湿フィルタ５２がその下方の一部を水槽５３の水５４に浸らせた状態で配置され、加湿フィルタ５２が毛細管現象によって水槽５３の水５４を吸い上げ、送風手段５５によって加湿装置５１に矢印の示す方向に沿って導入された乾燥空気が、ヒータ５６により必要に応じて加熱され、加湿フィルタ５２の水に浸っていない部分を通過する。そのとき加湿フィルタ５２の吸い上げた水が気化して空気は高湿度となり、その高湿度な空気を室内へ供給するという方式が一般に知られている（例えば特許文献１参照）。
特開平１１‐１６６４１３号公報

この方式は、水を吸い上げた加湿フィルタがそれを通過する乾燥空気を加湿させながら加湿フィルタ自身が乾燥し、毛細管現象によって水槽の水に浸っていた加湿フィルタの下方部分から水に接触していない他の部分全域に水分を浸透させながら常時フィルタを湿った状態に保つものである。しかし、通常加湿装置には水道水が用いられるため、その水が含有する珪素やカルシウム、マグネシウムなどの元素を含む微量の化合物が、加湿装置を運転していないときなど、加湿フィルタが乾燥していく過程で加湿フィルタ表面上にスケールとなって析出する。このスケール析出にともなって、加湿フィルタによる水の吸い上げ効果は著しく低下するため、加湿能力を維持するには定期的にフィルタ上の析出物を除去する必要がある。

本発明は上記課題を解決するため、加湿フィルタ上に析出物が生じても加湿能力を維持でき、長期間にわたって手入れが不要な加湿装置を提供することを目的としている。

本発明の加湿装置は上記目的を達成するために、請求項１に記載の通り、発泡体基材に親水性の無機化合物を担持して成る加湿構造体と送風手段と水供給手段を備え、前記加湿構造体が前期水供給手段から得た水を気化させることにより、高湿度空気を室内へ供給することを特徴とする。

また、請求項２記載の加湿装置は、請求項１記載の加湿装置において、加湿構造体の前段に空気加熱手段を配置したことを特徴とする。

また、請求項３記載の加湿装置は、請求項１または２記載の加湿装置における発泡体基材がウレタンであることを特徴とする。

また、請求項４記載の加湿装置は、請求項１または２記載の加湿装置における発泡体基材がセラミックスであることを特徴とする。

また、請求項５記載の加湿装置は、請求項１乃至４のいずれかに記載の加湿装置における親水性の無機化合物がシリカゲルとゼオライトと珪藻土から選ばれる少なくとも一種を含むことを特徴とする。

また、請求項６記載の加湿装置は、請求項１乃至５のいずれかに記載の加湿装置における加湿構造体に脱臭触媒を担持したことを特徴とする。

また、請求項７記載の加湿装置は、請求項１乃至６のいずれかに記載の加湿装置における加湿構造体に、抗菌剤を担持したことを特徴とする。

また、請求項８記載の加湿装置は、請求項１乃至７のいずれかに記載の加湿装置における加湿構造体に、防カビ剤を担持したことを特徴とする。

また、請求項９記載の加湿装置は、請求項１乃至８のいずれかに記載の加湿装置における加湿構造体に、光触媒を担持したことを特徴とする。

また、請求項１０記載の加湿装置は、請求項１乃至９のいずれかに記載の加湿装置における加湿構造体が円筒形であることを特徴とする。

また、請求項１１記載の加湿装置は、請求項１０に記載の加湿構造体が渦巻形状であることを特徴とする。

また、請求項１２に記載の加湿装置は、請求項１０または１１記載の加湿構造体が中空であり、発泡体基材の発泡密度が１６セル／２５ｍｍ以下で、前記発泡体基材の厚さが５〜１５ｍｍであることを特徴とする。

また、請求項１３記載の加湿装置は、請求項１０乃至１２記載の加湿装置における加湿構造体が、円筒の中心を水平な軸として回転し、水供給手段が前記加湿構造体の下に配置されて加湿構造体の下方が水供給手段の水と接触していることを特徴とする。

また、請求項１４記載の加湿装置は、請求項１０乃至１３記載の加湿装置における加湿構造体が、円筒の中心を水平な軸として回転し、水供給手段が前記加湿構造体の上部に配置されて加湿構造体に水を散布することを特徴とする。

また、請求項１５記載の加湿装置は、請求項１３または１４に記載の加湿装置における加湿構造体に、変形防止手段を備えたことを特徴とする。

また、請求項１６記載の加湿装置は、請求項１５に記載の加湿構造体に備えられた変形防止手段が、Ｃｕ、Ａｇ、Ｚｎから選ばれる少なくとも一種を含むことを特徴とする。

また、請求項１７記載の加湿装置は、請求項１０乃至１６いずれかにに記載の加湿装置における加湿構造体の中空部に光触媒励起手段を備えたことを特徴とする。

また、請求項１８記載の加湿装置は、請求項１０乃至１７に記載の加湿装置における空気加熱手段を加湿構造体の中空部に配置したことを特徴とする。

また、請求項１９記載の加湿装置は、請求項１乃至１８に記載の加湿装置における空気加熱手段の出力を間欠的に高めることにより、水中の殺菌や、悪臭成分の分解が可能であることを特徴とする。

また、請求項２０記載の加湿装置は、請求項１乃至１９に記載の加湿装置の運転停止時に、送風手段の風量を低下あるいは停止させながら空気加熱手段を運転し、加湿構造体を乾燥させることを特徴とする。

本発明によれば、加湿構造体が立体的な網目構造であるため、スケールが析出しても加湿構造体内部に保持できる水の量に与える影響がほとんどないまま加湿効率を維持でき、長期間にわたって加湿構造体の手入れが不要な加湿装置を提供することができる。

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）
本発明の加湿装置は例えば図１に示す通り、発泡体基材に親水性の無機化合物を担持して成る加湿構造体１１と、送風手段１２として送風機と水供給手段１３として上部に落差を利用して水を供給する水槽を備え、送風手段１２によって加湿装置１４内へ取り入れられた乾燥空気１５を、水供給手段１３から水１６を受けて湿った加湿構造体１１に接触させることによって加湿構造体１１の水を気化させるものである。水の気化によって得られた高湿度な空気１７は送風手段１２の力で加湿装置１４から室内へ供給される。

本発明の加湿装置における加湿構造体１１の前段に空気加熱手段１８としてヒータを配置し、前記空気加熱手段１８によって温められた空気を加湿構造体１１にもたらせば、水の気化が促されて効率よく室内空気を加湿することが可能となる。

本発明の加湿装置における加湿構造体を構成する基材としては、より多量の水分を保持させて効率よく空気を加湿することが期待できる、内部に多くの空隙を有する発泡体が適している。発泡体の材質としてはウレタンとセラミックスが候補に挙げられる。しかしそれら自身は水の吸放出性が低く、充分な加湿効率を得られないため、より水を発泡体内部まで浸透させやすくするために親水性の無機化合物を発泡体に担持するとよい。長期間にわたって加湿構造体の品質の劣化が少なく、衛生を保つためには親水性の無機化合物が適しているが、中でも特に水の吸放出性に優れたシリカゲルや親水性ゼオライトや珪藻土は高い加湿効率を引き出せる。発泡体として安価でかつ軽量で柔軟性のあるウレタンを用いることは、加工性がよい上に加湿装置の設計においても都合がよい。高温、高湿度などの過酷な条件下での長期間の使用を考える場合には、成形性には劣るが発泡体としてセラミックを用いたほうが強度の低下が少ない。

本発明の加湿装置における加湿構造体に脱臭触媒や吸着剤を担持することにより、室内空気の脱臭が可能となる。脱臭触媒としてはＣｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕから選ばれる少なくともひとつ以上の金属を含む化合物がよく、さらにＰｔ、Ｒｕ、Ｐｄ、Ｒｄから選ばれる少なくともひとつ以上の貴金属を含むものはなお効果的である。吸着剤としては活性炭やゼオライトなどが候補である。

本発明の加湿装置において、加湿構造体に抗菌剤を担持すれば、水供給手段に残った水の中に菌が繁殖するのを抑制することができる。抗菌剤としては、銀・銅・亜鉛などの金属イオンを溶出する無機化合物、銀・銅・亜鉛の金属微粒子、銀ゼオライト、銀含有リン酸ジルコニウム、ヨウ素化合物類、フェノール類、第４アンモニウム塩類、イミダゾール化合物類、安息香酸類、過酸化水素、クレゾール、クロルヘキシジン、イルガサン、アルデヒド類、ソルビン酸、等の薬剤やリゾチーム・セルラーゼ・プロテアーゼなどの酵素製剤、カテキン類、竹抽出物、ヒノキ抽出物、わさび抽出物、からし抽出物などの天然成分抽出物などが挙げられる。

本発明の加湿装置において、加湿構造体に防カビ剤を担持すれば、水供給手段や加湿構造体にカビが発生するのを抑制することができる。防カビ剤としては、有機窒素化合物・硫黄系化合物、有機酸エステル類、有機ヨウ素系イミダゾール化合物、ベンザゾール化合物などが挙げられる。

本発明の加湿装置において、加湿構造体に光触媒を担持し、前記加湿構造体を着脱可能にすれば、定期的に加湿装置から加湿構造体を取り外して光を照射することによって、加湿構造体に付着した菌や悪臭成分を分解することができる。また、光触媒励起手段を加湿構造体の前面か背面のいずれかまたは両方に配置して加湿構造体に光エネルギーを照射する構造にすれば、加湿構造体を着脱しなくても、常時または定期的に光を照射することで光触媒活性を確保することができる。光触媒としては酸化チタンを用いれば、比較的安価で手に入るばかりか、紫外線などの人体への影響の少ない比較的低い照射エネルギーでの触媒活性を期待できるため都合がよい。

本発明の加湿装置において、加湿構造体の形状や水供給手段の位置は特に限定はしない。水供給手段が加湿構造体の上部から加湿構造体に水を供給する場合、水供給手段の給水口１９の形状は加湿構造体の上面の形状と同一であることが、加湿構造体全域に水を行き渡らせるためには理想的であるが、適切な水量を実現するために給水口にはシャワーノズルのような細かい穴を多数設けて水量を絞るとよい。また、水供給手段の給水口１９を細長い線形状にして、加湿構造体上面全域を網羅できるように給水口が加湿構造体の上面で水平方向に反復運動しながら散水する方式も考えられる。

加湿構造体を円筒形にすれば次の利点がある。それは、円筒形の加湿構造体を、その円筒の中心を垂直な軸として加湿装置に配置した場合、円筒面の上方に配置した水供給手段の線形状の給水口は、円筒の中心線上に中心を持つ円を描きながら回転すれば、加湿構造体全域に散水することができ、給水口が水平に移動する場合よりも簡単な機構となる。また、加湿構造体自身がその円筒の中心を垂直な軸として回転するものであれば、線形状の給水口は固定されていても加湿構造体全域に散水ができる。また、加湿構造体をその円筒の中心を水平な軸として加湿装置に配置した場合も同じである。さらにこの場合、水供給手段を水槽に水を貯えたようなものとして加湿構造体の下方に配置し、加湿構造体を円筒の下方半分以下が常に水供給手段の水と接触した状態になるように保ちながら、加湿構造体がその円筒の中心を軸として回転すれば、水は加湿構造体全域に行き渡るため、特別に給水口を設ける必要がなくなる。

（実施の形態２）
また、図２に示すように加湿構造体２１の中空部に変形防止手段２２を備えていれば、加湿構造体２１が柔軟な構造であっても中心軸のずれなく回転させることができ、均一に給水を行うことができる。また、加湿構造体２１の周囲に変形防止手段２３を備える場合も同様の変形防止効果が得られる。変形防止手段２２および２３は、それ自身が給水や回転によって変形せず、水によるさびなどが発生しない素材であることが望ましく、樹脂が好適である。金属であっても、耐食性のある素材であれば使用可能であり、ＣｕやＡｇやＺｎなどは水の抗菌効果を得ることができ、カビやぬめりの抑制効果が期待できる。また、変形防止手段２２および２３の形状は、軸に平行な柱・網状の筒・打ち抜き板状の筒などで、加湿構造体の通気性を妨げない程度に開口部のある形状で加湿構造体を支持することができればよい。

加湿効率を上げるには、加湿構造体を構成する発泡体基材の網目は細かすぎると充分な通気性と発泡体内部への水の浸透性が得られないため、送風手段の送風能力が１ｍ３／ｍｉｎ程度ならば発泡密度が１６セル／２５ｍｍ以下の粗さのものが適する。また、円筒形加湿構造体は発泡体部分がある厚みを持った中空体であれば通気性の向上によって水の気化効率も高まり、発泡体の肉厚を５〜１５ｍｍであれば構造体の強度と気化効率のバランスが適度に得られてよい。

（実施の形態３）
また、図３に概略断面図を示す加湿装置３１は、渦巻形状の加湿構造体３２と水槽３３を備えてなり、ファン３４と加湿構造体３２の間には必要に応じて空気を加熱するヒータ３６を配している。渦巻形状の加湿構造体３２が軸３７を中心として回転すれば、単位体積あたりのフィルタ表面積が広がって空気との接触効率を高めることができ、さらに渦巻形状の加湿構造体３２が水をかき上げるひしゃくのような役割を果たすため、加湿効率を向上させることができる。

本発明の加湿装置において、円筒形の加湿構造体を中空にした場合、その中空部に空気加熱手段としてヒータなどを配置すれば加湿構造体が円筒形であるために、加湿構造体が保持している水に均等に熱エネルギーを与えることが可能となり、気化効率が高まる。また、熱エネルギーを受けて活性化する脱臭触媒が加湿構造体に担持されていれば、悪臭成分などを除去しながら分解することができる。さらに、加湿装置を運転していないときに送風手段を止めた状態で空気加熱手段を間欠的にはたらかせれば、加湿装置内を空気が流れていないために水槽内の水温や加湿構造体を、運転時よりも高温に加熱することができ、水中の殺菌や加湿構造体に担持された触媒のさらなる活性化が可能となる。

（実施の形態４）
また、加湿装置を停止する際に、空気温度が約４０℃になるように送風手段の風量を低下させながら空気加熱手段をはたらかせれば、加湿構造体を乾燥させることができ、加湿構造体を衛生的に保つことができる。

本発明の加湿装置において、加湿構造体が光触媒の担持された中空の円筒形であるならば、その中空部にブラックライトや蛍光灯などの光触媒励起手段を配置して光を加湿構造体に照射することによって、光触媒を活性化して空気中の悪臭等の有害成分の除去分解や殺菌などの効果が得られる。光触媒とともに吸着剤を併用すれば、より除去効率が高まる。光触媒励起手段は加湿構造体の外側に配置しても加湿構造体が回転するため、光触媒は加湿構造体表面の全域にわたって均一に活性化される。また、加湿構造体の中空部には光触媒励起手段と空気加熱手段を同時に設けることも可能である。

（実施例１：加湿構造体１）
親水性の無機化合物、バインダを混合した溶液を用意し、ブリジストン化成品（株）製の発泡密度が８セル／２５ｍｍのウレタンフォーム（品番ＨＲ−０８、厚さ３０ｍｍ、１００×１００ｍｍ）をその溶液に浸漬した。数秒間浸した後、引揚げて余剰の液を振り払い、約１００℃で約２０分間乾燥させて無機化合物の担持された加湿構造体を得た。

この加湿構造体を２枚重ね、厚さを６０ｍｍとしてダクトに配置し、温度が２０℃、相対湿度が３０％である６畳の部屋において室内空気を約５０℃に加熱しながら加湿構造体に１ｍ３／ｍｉｎの風量で流した。

無機化合物として、シリカゲルを約６５ｇ担持した加湿構造体と親水性ゼオライトを約６５ｇ担持した加湿構造体を用意し、参照サンプルとして何も担持しないウレタン生地とともに、加湿構造体への保水量と加湿効率を比較した。

その結果、１００×１００×６０ｍｍの加湿構造体が保水できる量は、ウレタン生地、シリカゲル担持品、ゼオライト担持品についてそれぞれ約４５ｇ、５１ｇ、５３ｇとなった。また２分間の送風によって加湿構造体が放出した水の量はそれぞれ１４．５ｇ、２０．０ｇ、１８．０ｇで、保水量に対する放出率はそれぞれ３２％、３８％、３４％であった。この結果から、発泡体のウレタン基材に親水性のシリカゲル、ゼオライトを担持することによって加湿効率を高められることが確認された。

（実施例２：加湿装置１）
親水性ゼオライト、バインダ、そして抗菌剤として１，１‘−ヘキサメチレンビス〔５−（４−クロロフェニル）ビグアナイド〕ジハイドロクロライドをゼオライトに対して０．５重量％、防カビ剤としてチアベンダゾールをゼオライトに対して０．５重量％を混合した溶液を用意し、ブリジストン化成品（株）製のシート状ウレタンフォーム（品番ＨＲ-１３、厚さ１０ｍｍ、３００×２００ｍｍ）をその溶液に浸漬した。数秒間浸した後、引揚げて余剰の液を振り払い、筒状に丸めて約１００℃で約２０分間乾燥させ、中空な円筒形の加湿構造体を得た。

図４にその概略断面図を示す加湿装置４１は、中空な円筒形の加湿構造体４２と送風手段としてのファン４３と水槽４４を備えてなり、ファン４３と加湿構造体４２の間に空気加熱手段としてヒータ４５を配している。加湿構造体４２は肉厚が１０ｍｍの中空体とし、その下方の一部が水槽４４の水４６に接触するように配置した。加湿構造体４２はモータ４７によって回転しながら加湿構造体４２の全体に水が行き渡る仕組みとした。 ファン４３によって加湿装置４１に取り入れられた空気はヒータ４５で約５０℃まで温められ、加湿構造体４２の円周側面から中空部を通過して円周面の反対側へ抜けていく。毛細管現象による水の吸い上げ方式ではなく、親水性の化合物を担持した加湿構造体が水に浸漬して水を保持する方式であるため、スケールの析出による加湿性能の低下は起きなかった。

６セル／２５ｍｍ以下、６〜１０、１１〜１６、１７〜２３セル／２５ｍｍの発泡密度のウレタンフォームを用いて円筒形の加湿構造体の作製を試みたが、１７〜２３セル／２５ｍｍ以上のものはセル間隔が細かすぎて、スラリにシートを浸漬するときにシートの内部にまで溶液が浸透していかないため、１６セル／２５ｍｍ以下がよい。ただし、１０セル／２５ｍｍ以下のものは、溶液の浸透性は高くて好都合であるものの、加湿構造体として単位体積あたりに保持できる水の量が少なくなるため、１１〜１６セル／２５ｍｍがよい。また、シートの厚さとして、５、８、１０、１３、１５、２０ｍｍのものを用いて円筒形の加湿構造体を作製した。２０ｍｍのものは厚みが大きく、一般的な家庭用加湿装置に備えられているファンの力では充分な空気を流すことができないため、１５ｍｍ以下がよい。また、５ｍｍ以下の場合は厚みが小さく、加湿構造体としての強度が保てないだけではなく、シートの加工も困難なため、シート厚みとしては５〜１５ｍｍが適当である。

本発明の加湿構造体を用いることにより、スケール付着や洗浄による加湿能力の低下が少ない加湿方法を提供することができ、家庭用・業務用加湿装置としての用途が期待できる。

本発明の実施の形態１の加湿装置の概略断面図 本発明の実施の形態２の加湿構造体に備えた変形防止手段の概略図 本発明の実施の形態３の加湿構造体が渦巻形状である加湿装置の概略断面図 本発明の実施例２の加湿装置の概略断面図 従来例の加湿装置の概略断面図

符号の説明

１１ 加湿構造体
１２ 送風手段
１３ 水供給手段
１４ 加湿装置
１５ 乾燥空気
１６ 水
１７ 高湿度な空気
１８ 空気加熱手段
１９ 給水口
２１ 加湿構造体
２２ 変形防止手段
２３ 変形防止手段
３１ 加湿装置
３２ 加湿構造体
３３ 水槽
３４ ファン
３５ 水
３６ ヒータ
３７ 軸
３８ モータ
４１ 加湿装置
４２ 加湿構造体
４３ ファン
４４ 水槽
４５ ヒータ
４６ 水
４７ モータ

Claims (20)

1. 発泡体基材に親水性の無機化合物を担持して成る加湿構造体と送風手段と水供給手段を備え、前記加湿構造体が前記水供給手段から得た水を気化させることにより、高湿度空気を室内へ供給することができる加湿装置。
2. 加湿構造体の前段に空気加熱手段を備えた請求項１記載の加湿装置。
3. 発泡体基材がウレタンである請求項１または２記載の加湿装置。
4. 発泡体基材がセラミックスである請求項１または２記載の加湿装置。
5. 無機化合物がシリカゲルとゼオライトと珪藻土から選ばれる少なくとも一種を含むことを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載の加湿装置。
6. 加湿構造体に脱臭触媒を担持した請求項１乃至５いずれかに記載の加湿装置。
7. 加湿構造体に抗菌剤を担持したことを特徴とする請求項１乃至６いずれかに記載の加湿装置。
8. 加湿構造体に防カビ剤を担持したことを特徴とする請求項１乃至７いずれかに記載の加湿装置。
9. 加湿構造体に光触媒を担持した請求項１乃至８いずれかに記載の加湿装置。
10. 加湿構造体が円筒形であることを特徴とする請求項１乃至９いずれかに記載の加湿装置。
11. 円筒形の加湿構造体が渦巻形状であることを特徴とする請求項１０記載の加湿装置。
12. 円筒形の加湿構造体が中空であり、多孔質体基材の発泡密度が１６セル／２５ｍｍ以下で、前記多孔質体基材の厚さが５〜１５ｍｍである請求項１０または１１記載の加湿装置。
13. 円筒形の加湿構造体が円筒の中心を水平な軸として回転し、水供給手段が前記加湿構造体の下に配置されて加湿構造体の下方が水供給手段の水と接触していることを特徴とする請求項１０乃至１２いずれかに記載の加湿装置。
14. 円筒形の加湿構造体が円筒の中心を水平な軸として回転し、水供給手段が前記加湿構造体の上部に配置されて加湿構造体に水を散布することを特徴とする請求項１０乃至１３いずれかに記載の加湿装置。
15. 加湿構造体に変形防止手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至１４いずれかに記載の加湿装置。
16. 変形防止手段が、Ｃｕ、Ａｇ、Ｚｎから選ばれる少なくとも一種を含むことを特徴とする請求項１５記載の加湿装置。
17. 光触媒を担持した加湿構造体の中空部に光触媒励起手段を備えた請求項１０乃至１６いずれかに記載の加湿装置。
18. 空気加熱手段を加湿構造体の中空部に配置した請求項１０乃至１７いずれかに記載の加湿装置。
19. 間欠的に空気加熱手段の出力を高めることにより、水中の殺菌や、悪臭成分の分解を可能とする請求項１乃至１８いずれかに記載の加湿装置。
20. 運転停止時に、送風手段の風量を低下させながら空気加熱手段を運転し、加湿構造体を乾燥させることを特徴とする請求項１乃至１９いずれかに記載の加湿装置。
    

Images