JP2021183887A

JP2021183887A - 加湿エレメント

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Publication number: JP2021183887A
Application number: JP2020089350A
Authority: JP
Inventors: 弘樹西村; Hiroki Nishimura
Original assignee: Topre Corp
Current assignee: Topre Corp
Priority date: 2020-05-22
Filing date: 2020-05-22
Publication date: 2021-12-02
Also published as: CN113701277A

Abstract

【課題】下部より水を吸水し、内部に形成された通気路を通過する空気を加湿する加湿エレメントにおいて、水を効率よく蒸発させながら、通気抵抗も軽減することができる加湿エレメントを提供する。【解決手段】加湿エレメント１０は、エレメント本体１１を備える。エレメント本体１１は、下部１３ｂから水を吸水し、内部に形成された通気路１２を通過する空気を加湿する。エレメント本体１１の下部１３ｂの空気の通過方向Ａ１に対する寸法Ｗｂが、エレメント本体１１の上部１３ａの空気の通過方向Ａ１に対する寸法Ｗａよりも大きい。【選択図】図２

Description

本発明は、加湿エレメントに関する。

吸水性を有する吸水材料の下部を水に浸漬させて、吸水材料の下部から水分を毛細管現象によって吸い上げ、その吸水材料に通風（通気）し吸水材料内の水分を蒸発させて、吸水材料に通気した空気を加湿する加湿エレメントが公知である（例えば、特許文献１）。

加湿エレメントの外観形状は、加湿エレメントが設置される機器に応じて適宜に変更される。また、加湿エレメントの外観形状は、その他に水の浸漬方向に応じて適宜に変更される。

例えば、特許文献１に記載の加湿エレメントは、空気の流れる方向に対して空気入口（上流側端面）及び空気出口（下流側端面）を斜めに形成し、且つ、空気入口と空気出口とを互いに平行に形成した点に特徴がある。

特開平８−１９３７３３号公報

特許文献１に記載の加湿エレメントは、空気の流れる方向に対する寸法(通気距離)が上部と下部とにおいて同じ寸法であるため、加湿エレメントの高さ方向に関して一様に空気が加湿されるようにも思える。しかしながら、実際には、水は浸漬部から吸い上げられながら蒸発するため、浸漬部に近い加湿エレメントの下部において空気が多く加湿され、加湿エレメントの上部は加湿量が下部と比較して劣る。

加湿エレメントによる加湿量を多くするためには、加湿エレメントの空気の通過方向に対する寸法(通気距離)を大きくすればよい。しかしながら、加湿エレメントの空気の通過方向に対する寸法を大きくすると、通過空気の圧力損失（加湿エレメントの通気抵抗）が大きくなり、加湿エレメントを通過する空気量が低下し得る。

そこで、本発明は、下部より水を吸水し、内部に形成された通気路を通過する空気を加湿する加湿エレメントにおいて、水を効率よく蒸発させながら、通気抵抗も軽減することができる加湿エレメントを提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る加湿エレメントは、下部より水を吸水し、内部に形成された通気路を通過する空気を加湿するエレメント本体を備える。エレメント本体の下部の空気の通過方向に対する寸法が、エレメント本体の上部の空気の通過方向に対する寸法よりも大きい。

本発明の一態様に係る加湿エレメントによれば、下部より水を吸水し、内部に形成された通気路を通過する空気を加湿する加湿エレメントにおいて、水を効率よく蒸発させながら、通気抵抗も軽減することができる加湿エレメントを提供することができる。

本発明の実施形態に係る加湿エレメントの使用状態の概要を示す図である。本発明の実施形態に係る加湿エレメントの概略的な側面図である。本発明の実施形態に係る加湿エレメントの斜視図である。他の実施形態（ａ）に係る加湿エレメントの斜視図である。他の実施形態（ｂ）に係る加湿エレメントの斜視図である。他の実施形態（ｃ）に係る加湿エレメントの斜視図である。他の実施形態（ｄ）に係る加湿エレメントの斜視図である。他の実施形態（ｅ）に係る加湿エレメントの斜視図である。他の実施形態（ｆ）に係る加湿エレメントの斜視図である。

以下、本発明の実施形態を図面と共に詳述する。

以下、加湿器に用いる加湿エレメントを一例として説明する。

［加湿エレメントの概略構成］
図１に、本実施形態に係る加湿エレメント１０の使用状態を側面方向（空気の通過方向Ａ１と直交する方向）から見た概要を示す。

なお、図１から図３において、矢印Ａ１は空気の流れる方向（空気の通過方向）を示し、矢印Ａａは加湿前の空気を示し、矢印Ａｂは加湿された空気を示し、矢印Ａ２は水の吸水方向を示し、一点鎖線ＷＬは加湿エレメント１０における浸漬水面を示す。

本実施形態に係る加湿エレメント１０は、加湿器１において使用することができる。

図１に示すように、加湿エレメント１０は、矩形断面のダクト２の内部を図１中の左方向から右方向（空気の通過方向Ａ１）に流れる空気を加湿するために利用される。

加湿エレメント１０は、ダクト２の断面全面を覆うようにダクト２の内部の蒸発水皿３に設置される。そのため、ダクト２の内部を流れる空気は全て、加湿エレメント１０に形成される通気路１２の内部を通過する。

蒸発水皿３の水が、加湿エレメント１０を構成する不織素材による毛細管現象によって下部１３ｂから上部１３ａに向かって吸い上げられ、加湿される空気は、水平方向に加湿エレメント１０の通気路１２の内部を通過する。

なお、蒸発水皿３の水は、他の箇所（図示せず）から供給される。

空気が加湿エレメント１０の通気路１２を通過するときに、蒸発水皿３の水が加湿エレメント１０を構成する不織素材による毛細管現象によって吸い上げられて蒸発する。したがって、加湿エレメント１０の通気路１２を通過した空気の湿度が高くなり、加湿される。

［加湿エレメントの詳細構成］
図２に、本実施形態に係る加湿エレメント１０を側面方向から見た概要を示す。また、図３に、本実施形態に係る加湿エレメント１０を斜め上方から見た概要を示す。

図３に示すように、加湿エレメント１０は、エレメント本体１１を備える。エレメント本体１１は、空気の通過方向Ａ１と直交する垂直方向ＤＶに積層配置される板状の複数の間隔部材１４と、これら複数の間隔部材１４の間に配置される波状の蒸発板１５と、間隔部材１４と蒸発板１５との間の空間（通気路１２）とを有する。

加湿エレメント１０（間隔部材１４、蒸発板１５）は、例えば、吸水性を持つ不織素材により構成される。

本実施形態に係る加湿エレメント１０は、既に市販されている公知の加湿エレメントに対して、外観形状に特徴がある。

なお、加湿エレメント１０は、既に市販されている公知の加湿エレメントを本実施形態の外観形状（図２及び図３参照）に加工することが可能である。

図２に示すように、加湿エレメント１０は、加湿エレメント１０の空気の通過方向Ａ１に対する側面視において台形に形成される。また、加湿エレメント１０は、正面視及び裏面視においてはダクト２（図１参照）の断面形状と同じ矩形に形成される。

また、加湿エレメント１０の空気の通過方向Ａ１の上流側端面１６ｃは、加湿エレメント１０の上面１６ａ及び下面１６ｂに対して垂直な垂直面に対して傾斜する平面状の傾斜面である。

さらに、加湿エレメント１０の空気の通過方向Ａ１の下流側端面１６ｄは、加湿エレメント１０の上面１６ａ及び下面１６ｂに対して垂直な垂直面である。

図示はしないが、加湿エレメント１０は、空気の通過方向Ａ１に対して複数に分割して形成されることも可能である。

加湿エレメント１０の幅寸法（長さ寸法）で言うと、加湿エレメント１０の空気の通過方向Ａ１に対する側面視において、エレメント本体１１の下部１３ｂの寸法Ｗｂがエレメント本体１１の上部１３ａの寸法Ｗａよりも大きい（Ｗｂ＞Ｗａ）。

つまり、加湿エレメント１０の下部１３ｂの空気の通過方向Ａ１に対する寸法Ｗｂが、加湿エレメント１０の上部１３ａの空気の通過方向Ａ１に対する寸法Ｗａよりも大きい。

加湿エレメント１０による加湿量を多くするためには、加湿エレメント１０の空気の通過方向Ａ１に対する寸法(通気距離)を大きくすればよい。しかしながら、加湿エレメント１０の空気の通過方向Ａ１に対する寸法を大きくすると、通過空気の圧力損失（加湿エレメント１０の通気抵抗）が大きくなり、加湿エレメント１０を通過する空気量が低下し得る。

本実施形態では、加湿エレメント１０の空気の通過方向Ａ１対する幅寸法（Ｗａ，Ｗｂ）を上部１３ａと下部１３ｂで「Ｗｂ＞Ｗａ」との関係にすることにより、所望の加湿能力を確保し、且つ、通過空気の圧力損失を抑制することが可能である。

［加湿エレメントの動作］
詳細には、加湿エレメント１０は、下部１３ｂから水を吸水し毛細管現象によって吸い上げる。

このとき、加湿エレメント１０の空気上流側に近い部分（上流側端部）より吸い上げられた水は、加湿エレメント１０の下部１３ｂ付近の通気路１２に入った空気を加湿する。

加湿エレメント１０の下部１３ｂ付近の通気路１２を通過する空気は通気路１２の入口より徐々に加湿されるが、湿度が徐々に増すので通気路１２の中間付近では加湿度（湿度の上昇率）が鈍る。

したがって、これ以降の加湿エレメント１０の空気下流側の部分において吸い上げられた水は、蒸発しづらく（蒸発せず）加湿エレメント１０の下部１３ｂから上部１３ａに移動する。

加湿エレメント１０の下部１３ｂから上部１３ａに移動した水は、乾燥した空気に触れると蒸発し、湿度が上昇する。

つまり、加湿エレメント１０の空気下流側に近い部分（下流側端部）より吸い上げられた水は、加湿エレメント１０の下部１３ｂでは蒸発せず上昇し、加湿エレメント１０の上部１３ａで蒸発する。

結果的に、加湿エレメント１０の空気上流側の部分で吸い上げられた水は、加湿エレメント１０の下部１３ｂで蒸発し、加湿エレメント１０の空気下流側の部分で吸い上げられた水は、加湿エレメント１０の上部１３ａで蒸発する。

［作用効果等］
以下に、本実施形態による作用効果を説明する。

（１）本実施形態に係る加湿エレメント１０は、下部１３ｂより水を吸水し、内部に形成された通気路１２を通過する空気を加湿するエレメント本体１１を備える。エレメント本体１１の下部１３ｂの空気の通過方向Ａ１に対する寸法Ｗｂが、エレメント本体１１の上部１３ａの空気の通過方向Ａ１に対する寸法Ｗａよりも大きい。

本実施形態に係る加湿エレメント１０は、空気の通過方向Ａ１に対する側面視において上部１３ａの寸法Ｗａが下部１３ｂの寸法Ｗｂよりも小さい形状に形成されている。そのため、加湿エレメント１０の下部１３ｂから水を吸い上げ、加湿エレメント１０の内部を上昇しながら加湿エレメント１０の内部を水平方向に通過する空気を順次加湿できるので、空気を効率よく加湿でき、加湿能力が向上する。

さらに、本実施形態に係る加湿エレメント１０は、空気の通過方向Ａ１に対する側面視において上部１３ａの寸法Ｗａが下部１３ｂの寸法Ｗｂよりも小さい形状に形成されているので、通過空気の圧力損失を抑制することができる。

（２）加湿エレメント１０（エレメント本体１１）の空気の通過方向Ａ１の下流側端面１６ｄが、加湿エレメント１０（エレメント本体１１）の上面１６ａ及び下面１６ｂに対して垂直な垂直面である。

本実施形態に係る加湿エレメント１０は、下流側端面１６ｄが垂直面である状態で、上部１３ａの寸法Ｗａが下部１３ｂの寸法Ｗｂよりも小さくなっているので、上流側端面１６ｃは下部１３ｂよりも上部１３ａが空気下流側に後退した状態になる。そのため、加湿エレメント１０の空気上流側で加湿エレメント１０の下部１３ｂを通過する空気を加湿し、加湿エレメント１０の空気下流側で加湿エレメント１０の上部１３ａを通過する空気を加湿するので、吸い上げた水を効率よく蒸発させることが可能である。

（３）加湿エレメント１０（エレメント本体１１）は、空気の通過方向Ａ１に対して複数に分割して形成されてもよい。

本実施形態の加湿エレメント１０は、空気の通過方向Ａ１に対して垂直な面で分割構造とすることもできるので、歩留まり(製造過程の廃棄量比)もよく、製造コストの低下を図ることが可能である。

［他の実施形態］
以下、他の実施形態を示す。なお、前述の実施形態と実質的に同一の構成要素には同一の符号を付して、詳細な説明は省略する。

図４から図７にそれぞれ、他の実施形態（ａ）〜（ｄ）を示す。

図４に示す他の実施形態（ａ）に係る加湿エレメント１０Ａは、上流側端面１６ｃが多段形状（５段）の段差面に形成される。

図５に示す他の実施形態（ｂ）に係る加湿エレメント１０Ｂは、上流側端面１６ｃが多段形状（３段）の段差面に形成される。

図６に示す他の実施形態（ｃ）に係る加湿エレメント１０Ｃは、上流側端面１６ｃが多段形状（２段）の段差面に形成される。

図７に示す他の実施形態（ｄ）に係る加湿エレメント１０Ｄは、上流側端面１６ｃが加湿エレメント１０の上面１６ａ及び下面１６ｂに対して垂直な垂直面に対して傾斜する曲面状の傾斜面に形成される。

図４から図７に示す他の実施形態（ａ）〜（ｄ）はいずれも、空気の通過方向Ａ１に対する幅寸法（Ｗａ，Ｗｂ）が上部１３ａと下部１３ｂで「Ｗｂ＞Ｗａ」との関係にあり、且つ、下流側端面１６ｄは垂直面である。

これらの他の実施形態（ａ）〜（ｄ）では、図１から図３に示した実施形態と同様に、所望の加湿能力を確保し、且つ、通過空気の圧力損失を抑制することが可能である。加湿エレメントの製造工程において加工し易い形状を適宜に選択することが可能である。

さらに、図８から図９にそれぞれ、他の実施形態（ｅ）〜（ｆ）を示す。

図８に示す他の実施形態（ｅ）に係る加湿エレメント１０Ｅは、図６に示す他の実施形態（ｃ）に対して、空気の通過方向Ａ１を逆にした実施形態である。この加湿エレメント１０Ｅは、上流側端面１６ｃ及び下流側端面１６ｄが共に垂直面に形成され、下流側端面１６ｄが多段形状（２段）の段差面に形成される。

さらに、図８に示す他の実施形態（ｅ）に係る加湿エレメント１０Ｅは、必ずしも一体物でなくてもよく、図８中に示す分割ラインＰＬにて上流側エレメント１７ａと下流側エレメント１７ｂとに分割されていてもよい。分割ラインＰＬは、空気の通過方向Ａ１に対して垂直に形成されることが好ましい。すなわち、分割ラインＰＬは、水を吸い上げる方向（水の吸水方向）に対して垂直となっていない。したがって、毛細管現象を阻害することがないため、加湿エレメント１０Ｅは水を吸い上げることができる。分割ラインＰＬは、適宜に選択することが可能である。

この実施形態（ｅ）では、上流側エレメント１７ａで加湿された空気が下流側エレメント１７ｂでも加湿される。エレメント本体１１の上部１３ａと下部１３ｂとでは、加湿量が異なる場合がある。しかしながら、加湿エレメント１０Ｅよりも空気下流側のダクト内で加湿された空気が混合されるため、適宜な加湿を行うことができる。

図９に示す他の実施形態（ｆ）に係る加湿エレメント１０Ｆは、上流側端面１６ｃが多段形状（２段）の段差面に形成され、下流側端面１６ｄも多段形状（２段）の段差面に形成される。

図８から図９に示す他の実施形態（ｅ）〜（ｆ）はいずれも、空気の通過方向Ａ１対する幅寸法（Ｗａ，Ｗｂ）が上部１３ａと下部１３ｂで「Ｗｂ＞Ｗａ」との関係にある。

これらの他の実施形態（ｅ）〜（ｆ）では、図１から図３に示した実施形態と同様に、所望の加湿能力を確保し、且つ、通過空気の圧力損失を抑制することが可能である。加湿エレメントの製造工程において加工し易い形状を適宜に選択することが可能である。

ところで、本発明の加湿エレメントは前述の実施形態に例をとって説明したが、この実施形態に限ることなく本発明の要旨を逸脱しない範囲で他の実施形態を各種採用することができる。

例えば、本発明の加湿エレメントは、加湿器での使用に限定はされず、例えば、産業機械の制御盤内を冷却する冷却装置（制御盤用クーラー）等の他の機器に使用することも可能である。

１０加湿エレメント
１１エレメント本体
１２通気路
１３ａ上部
１３ｂ下部
１６ａ上面
１６ｂ下面
１６ｄ下流側端面
Ａ１空気の通過方向

Claims

下部から水を吸水し、内部に形成された通気路を通過する空気を加湿するエレメント本体を備え、
前記エレメント本体の前記下部の前記空気の通過方向に対する寸法が、前記エレメント本体の上部の前記空気の通過方向に対する寸法よりも大きい、加湿エレメント。
前記エレメント本体の前記空気の通過方向の下流側端面が、前記エレメント本体の上面及び下面に対して垂直な垂直面である、請求項１に記載の加湿エレメント。
前記エレメント本体は、前記空気の通過方向に対して複数に分割して形成される、請求項１又は２に記載の加湿エレメント。