JP2016188748A - 気化式加湿器 - Google Patents

Abstract

【課題】モジュール内の加湿素材と流入した空気を効率良く接触させることで、加湿性能を向上させた湿式加湿器を提供する。【解決手段】加湿素材４は、気流の流入方向に対して斜めに形成された稜線を有する波板４ｂと、この波板４ｂを少なくとも片面に固定した平板４ａを備える。加湿モジュールは、複数枚の加湿素材４をブロック状に積層し、そのブロックの４周の端面のうち、１つの端面を気流の流入部とし、他の１つの端面を気流の流出部とする。波板４ｂと平板４ａの少なくとも一方に多数の小孔５を形成する。【選択図】図３

Description

本発明は、加湿素材を積層して構成された加湿モジュールに改良を施した気化式加湿器に関する。

気化式加湿器は、保水性を有する不織布などの加湿素材を積層して加湿モジュールを構成し、この加湿モジュールに給水して加湿素材と空調空気を接触させることでその加湿を行う。従来の加湿モジュールとしては、例えば特許文献１の図８に示すように、加湿素材として斜めの波板を使用し、この波板を互い違いに積層してブロック状とすることで、加湿素材間の空間を確保していた。この構造の加湿モジュールは、気流の方向と波板によって形成された流路の方向とが交差していることから、モジュールの内部に気流を乱流状態で流通させることができ、加湿効率に優れている。

しかし、不織布などの加湿素材は柔軟性を有することから、その積層時に個々の波板が伸びてしまうおそれがあり、特に、波板を互い違いに積層することから各波板の伸びる方向も異なり、正確なブロック状に積層することが難しかった。また、波板の伸びを防止するため、積層した波板の頂点部分を接着剤で固定することも行われていたが、点状に接触する２枚の波板に接着剤を的確に塗布する作業も面倒で有り、また波板を押し潰さずに波板同士を確実に固定することも難しかった。

斜めの波板を互い違いに積層した加湿素材をブロック状に積層した場合、加湿素材の上下は加湿器の筐体などで覆われることから、図６に示すように、気流の入口側ではブロックの上部、気流の出口側ではブロックの下部において、波板の開口部が塞がれて気流が流れ難くなり、空気と加湿素材との接触効率が低下する現象もあった。

特許文献１には、平板の上に接着した波板を複数枚ブロック状に積層することで、積層時における波板の伸びを防止する技術も記載されている。しかし、特許文献１の技術は、各波板を気流の方向と平行に配置したものであることからブロック内で気流が層流状態となり、斜めの波板を互い違いに積層した加湿素材のように気流が乱流状態となるものに比較すると、空気と加湿素材との接触効率が悪かった。

特開２００７−０７１５０３号公報

本発明の目的は、加湿モジュール内に空気を万遍なく通過させることが可能であり、モジュール内の加湿素材と流入した空気を効率良く接触させることで、加湿性能を向上させた湿式加湿器を提供することである。本発明の他の目的は、斜めの波板に平板を貼り付けて一体構造の加湿素材とすることで、波板の伸びがなくなり、加湿モジュール及びそれを有する加湿器の生産性を向上させることである。

本発明の湿式加湿器は、次のような構成を有する。
（１）気流の流入方向に対して斜めに形成された稜線を有する波板と、この波板を少なくとも片面に固定した平板を備えた複数枚の加湿素材。
（２）前記複数枚の加湿素材をブロック状に積層し、そのブロックの４周の端面のうち、１つの端面を気流の流入部とし、他の１つの端面を気流の流出部とした加湿モジュール。（３）前記波板と前記平板の少なくとも一方に形成された多数の小孔。

本発明においては、波板と平板の少なくとも１つに多数の小孔が形成されていることから、気流が波板と平板との間の流路のみならず、波板や平板を通過して隣接する流路にも流れることができる。その結果、流入する気流に対して斜めに配置された波板を使用しても、加湿モジュールの上部や下部で気流の流れが損なわれることがなく、気流と加湿素材とを効率良く接触させることができる。

本発明においては、波板が平板に固定されているため、複数枚の加湿素材をブロック状に重ね合わせて加湿モジュールを製造する場合に、波板が伸びることが無く、各加湿素材の寸法精度を保った状態で加湿モジュールの組立が可能である。よって、加湿モジュールの製造を簡単かつ正確に行うことができる。

前記加湿モジュールは、複数枚の加湿素材において、各加湿素材の波板と他の加湿素材の平板が接触するように積層すると良い。このように波板と平板とを積層すると、波板同士を重ねた場合のように波板の稜線が点接触で他の波板に接触することがなくなり、積層時に波板の稜線に加わる力が分散され、加湿モジュールの組立時に波板の損傷が防止される。

前記加湿モジュールは、複数枚の加湿素材の少なくとも一部において、各加湿素材の平板と他の加湿素材の平板が接触すると良い。このようにすると、波板に比較して平板部分が肉厚になり、単位体積当たりの保水性能が向上する。

前記加湿素材が、熱溶着性を有する合成樹脂を含んだ不織布から構成されていると良い。このようにすると、波板と平板の接着時において接着剤が不要になり、ヒートシーラーなどの装置で簡単に両者を接合することが可能になる。

前記加湿素材が、その表面に保水処理が施された板状あるいはシート状の合成樹脂から構成されていると良い。このようにすると、不織布に比較して、より剛性の高い素材から加湿素材を形成することが可能になり、加湿モジュールの強度、組み立て時の取り扱いの容易性が向上する。

本発明によれば、加湿素材を構成する波板及び平板の少なくとも１つに多数の小孔をあけることで気流をモジュール内に万遍なく通過させることが可能となり、湿った加湿素材と流入した空気をより多く接触させることで加湿性能を向上させることができる。

第１実施形態の加湿モジュールを示す斜視図。 第１実施形態の加湿モジュールにおける加湿素材の分解斜視図。 図２の加湿素材の拡大斜視図。 図２の加湿素材の拡大断面図と、波板の角度を示す正面図。 第２実施形態の加湿素材の分解斜視図。 従来の加湿モジュールにおける気流を示す模式図。

［１．第１実施形態］
［１−１．構成］
図１は、本発明の第１実施形態を示す斜視図である。本実施形態の加湿モジュールは、板金製のサイドパネル１ａ，１ｂと、サイドパネル１ａ，１ｂの上部に設けられた前後の上フレーム２ａ，２ｂと、サイドパネル１ａ，１ｂの下部に設けられた前後の下フレーム３ａ，３ｂを有する箱型の部材である。これらサイドパネル１ａ，１ｂと上下のフレーム２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂの内側には、複数枚の加湿素材４がブロック状に積層された状態で収納されている。

各加湿素材４は、図２（ａ）の分解斜視図に示すように、平板４ａの表面に波板４ｂを接合して構成される。平板４ａと波板４ｂは、熱溶着性を有するポリエステル繊維を素材とした不織布で構成され、平板４ａ上に波板４ｂを重ね合わせた状態で、平板４ａ表面と波板４ｂの稜線とを熱溶着することで、両者は接合されている。

図３の拡大斜視図に示すように、平板４ａと波板４ｂのそれぞれに多数の小孔５が設けられている。小孔５のサイズはφ１〜２ｍｍ程度、間隔は１インチ角に８孔程度が加湿性能には望ましいが、加湿モジュールの形状寸法、あるいは波板４ｂのピッチに合わせてそのサイズや間隔を適宜変更することができる。図４（ａ）に示すように、本実施形態において、波板４ｂのピッチは８．４ｍｍ程度、高さは５．４ｍｍであるが、この寸法に限定されるものではない。また、波板４ｂの気流方向に対する角度は図４（ｂ）に示すように、３０°であるが、これも気流の速度、加湿素材の積層枚数などに応じて、気流と加湿素材の接触効率が最適になるように適宜変更可能である。

図２（ａ）の分解斜視図に示すように、本実施形態において、複数の加湿素材４は、隣接する加湿素材４の平板４ａと波板４ｂが交互に重なり合うように積層されている。そのため、各加湿素材４の波板４ｂの稜線の方向が互い違いになるように、図２（ｂ）に示すように、波板４ｂの傾斜方向が異なる２つの加湿素材４を用意し、それらを交互に重ね合わせて加湿モジュールを構成する。

この場合、加湿素材４がサイドパネル１ａ，１ｂに向き合うように、前記複数枚の加湿素材４がブロック状に積層され、そのブロックの４周の端面のうち、１つの端面を気流の流入部６ａとし、他の１つの端面を気流の流出部６ｂとする。加湿素材４とサイドパネル１ａ，１ｂとの間には、発泡スチロールなどの緩衝材７が挿入され、重ね合わされた加湿素材４のがたつきを防止している。ブロック状に積層された加湿素材４の上部と下部は、上フレーム２ａ，２ｂまたは下フレーム３ａ，３ｂの間に露出しており、加湿モジュールの上方から上フレーム２ａ，２ｂ間に露出した加湿素材４に加湿用の水が供給される。

［１−２．作用・効果］
本実施形態の加湿モジュールによれば、複数枚の加湿素材４はその波板４ｂが異なる方向で交互に積層されているため、気流の方向と平行の波板を積層した従来技術のモジュールより加湿性能が向上する。すなわち、波板４ｂが気流に対して平行の場合、気流は直線的に通過して層流状態となるのに対し、波板４ｂが斜めの加湿素材４を交互に積層することで、気流はモジュール内を四方に通過して、乱流状態となり加湿素材４の全面が空気に接するため加湿性能は向上する。その結果、同じ加湿性能を得る場合、波板形状が斜めの加湿素材を交互に重ね合せたモジュールは、波板形状が平行の加湿素材を重ね合せたモジュールよりも奥行き寸法を短くできる。

また、斜めの波板４ｂに平板４ａを貼り付けた一体構造の加湿素材４とすることで、加湿素材４の波板４ｂの伸びもなくなり、モジュールの組立て難さも解消され、気化式加湿器の生産性が向上する。平板４ａと波板４ｂを接合することで、加湿素材４としての強度も増し、耐久性が向上する。斜めの波板４ｂに平板４ａを接着する方法として熱溶着を用いることで、塗布工程や接着剤が不要となる利点もある。

特に、本実施形態では、斜めの波板４ｂによる乱流効果に加え、図３に示すように加湿素材に多数の小孔５が開いていることで、隣り合う加湿素材４間にも気流が通過する。その結果、モジュールの内部に万遍なく気流が通過するため、加湿素材４の面積を有効に使うことができ、乱流効果もより促進され、従来のモジュールよりも加湿性能が向上する。加湿性能は飽和効率で示されるが、従来技術より奥行き寸法を短くしても同等の飽和効率を得られ、同じ奥行き寸法とした場合には従来よりも高い飽和効率を得ることができる。

本実施形態の加湿モジュールと、同じ形状で小孔の無い加湿素材を使用した加湿モジュールとで、加湿性能の比較実験を行ったところ、小孔のある加湿素材は小孔の無い加湿素材に比べて、下記の表１に示す通り、飽和効率は約１０％程度向上することが確認できた。

［２．第２実施形態］
第２実施形態を図５に従って説明する。本実施形態は、図５（ａ）に示すように、平板４ａと波板４ｂを接合して成る複数枚の加湿素材４を、平板４ａ同士または波板４ｂ同士を向き合うように重ね合わせて加湿モジュールを構成したものである。

本実施形態においては、波板４ｂ同士を向き合わせて重ね合わせることにより、図５（ｂ）に示すような同一形状の加湿素材４を使用することで、波板４ｂの方向が互い違いになった加湿モジュールを作製することができる。そのため、前記した第１実施形態の作用効果に加えて、第１実施形態のように２種類の加湿素材４を用意する必要がなくなり、１種類の加湿素材４でモジュールを製作することが可能となるため、生産性も向上する。
［３．他の実施形態］
本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、以下のような他の実施形態も包含する。
（１）加湿素材は、１枚の平板４ａの両面にそれぞれ波板４ｂを接合しても良いし、逆に１枚の波板４ｂの両面にそれぞれ平板４ａを接合しても良い。また、平板と波板は別材料でもよく、例えば、波板を不織布とし、平板を薄い樹脂板やアルミなどの金属シートとしても良い。

（２）図示の実施形態では、平板や波板の両方に小穴を形成したが、いずれか一方にのみ小孔を形成しても良い。小孔の形状は円形に限らず、楕円、四角、三角、星形など適宜選択することができる。平板４ａと波板４ｂとで、小孔の大きさや形状を異なるものとしても良い。小孔の周囲に、加湿素材の一部を立ち上げておいても良い。例えば、ピン状の部材で小孔を開口する場合に、バリの部分が小孔の周囲に残されていても良く、その部分が保水性能をより向上させることもある。

（３）平板と波板の接合は、熱溶着に限定されるものではなく、他の接着剤や粘着剤、両面接着テープなどを使用することも可能である。ステープルなどの接合部材を使用することもできる。

（４）図示の実施形態は、板金製のサイドパネルや上下のフレームを使用したが、樹脂製のパネルやフレームを使用したり、気流の流入部６ａや流出部６ｂに保護用の網などを設けても良い。重ね合わせた加湿素材４同士、すなわちすべての波板４ｂと平板４ａを接合することで、フレームやサイドパネルを使用することなく、加湿モジュールを構成することもできる。

１ａ，１ｂ…サイドパネル
２ａ，２ｂ…上フレーム
３ａ，３ｂ…下フレーム
４…加湿素材
４ａ…平板
４ｂ…波板
５…小孔
６ａ…流入部
６ｂ…流出部
７…緩衝材

Claims (5)

1. 気流の流入方向に対して斜めに形成された稜線を有する波板と、この波板を少なくとも片面に固定した平板を備えた複数枚の加湿素材と、
   前記複数枚の加湿素材をブロック状に積層し、そのブロックの４周の端面のうち、１つの端面を気流の流入部とし、他の１つの端面を気流の流出部とした加湿モジュールと、
   前記波板と前記平板の少なくとも一方に形成された多数の小孔と、
   を備えた湿式加湿器。
2. 前記加湿モジュールが、複数枚の加湿素材において、各加湿素材の波板と他の加湿素材の平板が接触するように積層した請求項１に記載の湿式加湿器。
3. 前記加湿モジュールが、複数枚の加湿素材の少なくとも一部において、各加湿素材の平板と他の加湿素材の平板が接触するように積層した請求項１に記載の湿式加湿器。
4. 前記加湿素材が、熱溶着性を有する合成樹脂を含んだ不織布から構成されている請求項１から請求項３のいずれかに記載の湿式加湿器。
5. 前記加湿素材が、その表面に保水処理が施された板状あるいはシート状の合成樹脂から構成されている請求項１から請求項３のいずれかに記載の湿式加湿器。