JP3876955B2 - 気化式加湿器用加湿エレメント - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、水を膜状にして蒸発気化させ、加湿空気を提供する気化式加湿器に用いられる加湿エレメントに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般の空調システムには、空気を好適な湿度状態に保つための加湿装置が組み込まれている。この加湿装置の一つとして、例えば特開平２−２１７７３２号公報に記載されているような、水を膜状にして蒸発気化させる気化式加湿器が広く使用されている。
この気化式加湿器には、波形等に成形された基材を、隣接する基材間で空気流通用の空洞を形成するように連結した略ブロック状の構造物からなる加湿エレメントが組み込まれている。また、基材も種々のものがあり、無機繊維や充填材等を無機バインダーで結着してシート状としたものが一般的である。
【０００３】
しかしながら、加湿エレメントは、その原料自体の臭気や製造時に混入した臭気（以下、製品初期臭と呼ぶ）に加えて、運転停止期間中に外気に含まれる臭気物質が基材に付着し、再運転した時にこの臭気物質が離脱して臭気を発する（以下、付着臭と呼ぶ）という問題を抱えている。
そこで、これらの悪臭の発生を抑えるために、特開平８−２１６４４号公報ではアルミナ繊維からなる板紙にアルミナゲルを含浸させ、これを焼結した基材を提案している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の加湿エレメントでは、何れも製品初期臭を回避することはできず、また特開平８−２１６４４号公報に記載されているように付着臭を抑えるには特殊な処理を施す必要があり、工程の追加による高コスト化を招くことに加えて、水濡れ性が低下する等新たな問題が生じる。
【０００５】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、製品初期臭をできる限り少なくし、かつ追加の処理を要することなく付着臭の発生を効果的に抑えることができる気化式加湿器用加湿エレメントを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは鋭意検討した結果、基材を特定の材料で構成し、更にはその形状を改良することにより上記の課題を解決することができることを見い出し、本発明を完成するに至った。
即ち、上記の課題は、本発明に係る、水を膜状にして蒸発気化させる気化式加湿器に組み込まれる加湿エレメントであって、１〜１３μｍの繊維径で、かつ５〜５０mmの繊維長を有する無機繊維及び難燃性有機繊維を抄造してなるペーパーの表面に、平均粒径が５〜３０μｍで吸水性を有する無機粒子を前記無機繊維と前記難燃性有機繊維との合計１００重量部に対し３０〜４０重量部、塩化ビニリデン系エマルジョン、水系エポキシエマルジョン、ＰＶＡ系エマルジョン及びＥＶＡ系エマルジョンから選ばれる少なくとも１種の有機バインダーを同１０〜２０重量部の割合で含む被膜を成膜してなるシート材を波状に成形してなる基材を、隣接する基材間で空気流通用の空洞を形成するように連結してなることを特徴とする気化式加湿器用加湿エレメントより達成される。
特に、前記空洞が、空気の流入側から流出側に向かって漸次傾斜していることが好ましい。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の気化式加湿器用加湿エレメント（以下、単に加湿エレメントと呼ぶ）に関して図面を参照して詳細に説明する。
図１に示すように、本発明の加湿エレメント１は、波状に成形された基材１０を複数積層して全体として略ブロック状に形成したものである。
この基材１０は、１〜１３μｍの繊維径で、５〜５０mmの繊維長を有する無機繊維及び難燃性有機繊維を抄造したペーパーの表面に、平均粒径が５〜３０μｍで吸水性を有する無機粒子と有機バインダーとを含む被膜を成膜してなるシート材を、波状に成形して得られる。尚、抄造方法は公知の方法で構わない。
【０００８】
無機繊維としては、ガラス繊維やセラミック繊維、アルミナ繊維等を好適に使用できる。また、必要に応じて、これらを混合して使用することもできる。更に、繊維径や繊維長の異なるものを混合してもよい。
一方、難燃性有機繊維としては、ＧＦ強化ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）や難燃ビニロン繊維、難燃モダクリル合成繊維、ビニリデン繊維等の繊維を好適に使用できる。また、必要に応じて、これらを混合して使用することもできる。更に、繊維径や繊維長の異なるものを混合してもよい。
無機繊維及び難燃性有機繊維ともに、繊維径や繊維長が上記の範囲外では成形性や基材としての形状保持性に劣るようになる。
また、無機繊維と難燃性有機繊維との配合比は、無機繊維：難燃性有機繊維＝３０〜５０：７０〜５０とすることが好ましく、この配合比以外では成形性や基材としての形状保持性等に劣るようになる。
【０００９】
無機粒子はより吸水性に優れるものが好ましく、焼成珪藻土や水酸化アルミニウム、シリカゲル等の粉体を好適に使用できる。また、必要に応じて、これらを混合して使用することもできる。更に、粒径の異なるものを混合してもよい。
無機粒子は基材の形状を維持するための充填材として機能するとともに、この無機粒子を含有することにより基材１０は適度な空隙を有するようになり、水の保持量が多くなり、また毛細管現象により水濡れ性が良くなる。従って、上記の粒径以外ではこのような効果が十分に得られない。
【００１０】
前記無機粒子を基材に結着するために、水濡れ性への影響を考慮して、造膜性の小さい塩化ビニリデン系エマルジョン、水系エポキシエマルジョン、ＰＶＡ系エマルジョン及びＥＶＡ系エマルジョンから選ばれる少なくとも１種の有機バインダーを使用する。
これらの有機バインダーは無機バインダーに比べて決着力が高いため、製品初期臭の元となる上記の無機粒子、あるいは任意成分である抗菌剤や難燃化剤等の離脱を抑え、また少量で済むために比表面積を小さくすることができ、付着臭の低減にも効果がある。
【００１１】
無機粒子及び前記の有機バインダーの量は、無機繊維及び有機繊維の合計１００重量部に対して無機粒子が３０〜４０重量部、有機バインダーが１０〜２０重量部である。
【００１３】
本発明においては、基材１０は無機繊維、有機繊維、無機粒子及び有機バインダーを必須成分とするが、必要に応じて、適量の抗菌剤や難燃化剤、着色剤等の添加剤を配合することもできる。これらは何れも加湿エレメント用原料として公知のもので構わない。これにより、添加剤の種類に応じた効果が付加される。
【００１４】
そして、上記のシート材は、好ましくは図２または図３に示されるような段加工機により特定形状の波状に成形される。
図２に示す段加工機２０は一対の斜歯歯車状のローラ２１ａ，２１ｂで構成されており、シート材２２はローラ２１ａ，２１ｂ間を通過する際に連続した波型の凹凸２３が形成される。この凹凸２３は、図示されるように、ローラ２１ａ，２１ｂの斜歯のネジレ角に対応して、シート材２２の両端縁に対してある角度（斜行角）をもって斜めに形成される。
また、図３に示す段加工機３０は、一対のエンドレスベルト３１ａ，３１ｂからなり、その表面には幅方向に延びる複数の突起３２が所定ピッチで突設されている。このエンドレスベルト３１ａ，３１ｂは、突起３２がシート材２２の両端縁とある角度をもって交差するように配置されており、エンドレスベルト３１ａ，３１ｂを通過したシート材２２にはこの角度に対応した斜行角の凹凸２３が形成される。また、図中の符号３３ａ，３３ｂは搬送用駆動ローラであるが、この搬送用駆動ローラ３３ａ，３３ｂはシート材２２の搬送方向と直交するようにエンドレスベルト３１ａ，３１ｂの内部に配置される。
尚、上記の斜行角は１５〜６０度の範囲が適当である。
【００１５】
上記の如く波型の凹凸２３がある斜行角をもって形成されたシート材２２は、所定の長さに切断されて基材１０とされる。そして、図１に示されるように、一方の基材１０ａの頂部と他方の基材１０ｂの谷部とが接合して空気流通用の空洞１１が形成されるように連結され、全体として両側にハニカム状に分画された開口面を有する略ブロック状の構造物とされる。この連結状態において、基材１０の波型は上記の斜行角で形成された凹凸２３に相当するため、空洞１１は一方の開口面から他方の開口面に向かって漸次傾斜している。そのため、同一の奥行（Ｄ）で比較した場合、空洞が水平な場合に比べて基材１０の表面積が広くなり、より多くの水を保持できるようになり、加湿効率が向上する。
【００１６】
【実施例】
以下、この発明を実施例及び比較例を挙げて更に説明する。尚、配合において部とあるのは重量部である。
（実施例１）
直径９μｍで繊維長３０ｍｍのガラス繊維４０部と、直径１０μｍで繊維長３０ｍｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）繊維１０部と、直径１０μｍで繊維長１０ｍｍの難燃ビニロン繊維５０部とを混抄したペーパーに、平均粒子径５μｍと１０μｍとの２種類の焼成珪藻土２００部と、抗菌剤５部と、無機系の着色剤１５部とを１０６０部の水に分散混合したものに、バインダーとして造膜性の小さい塩化ビニリデン系エマルジョン１００部を混合して総固形分が２０％濃度になるように調整したスラリーを塗布し、１１０℃で水分量が１０〜３０％になるように乾燥してシート材を作製した。次いで、このシート材を図２に示す段加工機を用いて斜行角３０度の波状の凹凸を有する基材を得た。
そして、この基材を裁断し、図１に示すように、隣接する基材同士て空気流通用の空洞を形成するように連結して加湿エレメントを作製した。尚、加湿エレメントの形状は、開口面を一辺３００ｍｍの正方形とし、奥行を３０ｍｍとした。
【００１８】
（比較例１）
直径９μｍで繊維長３０ｍｍのガラス繊維を抄造したペーパーに、平均粒子径２０μｍの焼成珪藻土２００部と、抗菌剤５部と、無機系の着色剤１５部とを９３０部の水に分散混合したものに、バインダーとしてシリカ系無機バインダー１００部を混合して総固形分が２０％濃度になるように調整したスラリーを塗布し、１１０℃で水分量が１０〜３０％になるように乾燥してシート材を作製した。次いで、このシート材を図２に示す段加工機を用いて斜行角３０度の波状の凹凸を有する基材を得た。
そして、この基材を裁断して実施例１と同様の加湿エレメントを作製した。
【００１９】
（比較例２）
直径９μｍで繊維長３０ｍｍのガラス繊維を抄造したペーパーに、平均粒子径２０μｍの焼成珪藻土２００部と、抗菌剤５部と、無機系の着色剤１５部とを１０６０部の水に分散混合したものに、バインダーとして造膜性のある塩化ビニリデン系エマルジョン１００部を混合して総固形分が２０％濃度になるように調整したスラリーを塗布し、１１０℃で水分量が１０〜３０％になるように乾燥してシート材を作製した。次いで、このシート材を図２に示す段加工機を用いて段成形を行ったが、波状の凹凸を形成することができなかった。
【００２０】
（比較例３）
直径１０μｍで繊維長５０ｍｍのセルロース繊維４０部と、直径１０μｍで繊維長３０ｍｍのＰＥＴ繊維１０部とを抄造したペーパーに、平均粒子径１μｍの水酸化アルミニウム粉１００部と、抗菌剤５部と、無機系の着色剤１５部とを６３０部の水に分散混合したものに、バインダーとして造膜性のある塩化ビニリデン系エマルジョン１００部を混合して総固形分が２０％濃度になるように調整したスラリーを塗布し、１１０℃で水分量が１０〜３０％になるように乾燥してシート材を作製した。次いで、このシート材を図２に示す段加工機を用いて斜行角３０度の波状の凹凸を有する基材を得た。
そして、この基材を裁断して実施例１と同様の加湿エレメントを作製した。
【００２１】
上記の如く得られた各加湿エレメントについて、下記に示す評価を行った。
（製品初期臭評価）
評価は図４に示す通風装置を用いて行った。この通風装置は、一方の端部に送風機４０を備えており、この送風機４０からの空気をフィルタ４１により浄化した後、他方の端部に装着した加湿エレメント４２に送るように構成されている。また、加湿エレメント４２の上方には１０ｍｍ間隔でノズルが設置されており（図示せず）、水道水が散布されるようになっている。
上記の装置に作製直後の加湿エレメント４０を装着して温度２５℃、相対湿度３０％ＲＨの清浄な空気を通過風速２．５（ｍ／ｓ）にて通過させながら、ノズルから加湿エレメントに６０（Ｌ／ｈ）の水量で水道水を供給した後、直ちに加湿エレメントより発生する臭いを悪臭防止法施行令の規定に準じて臭気判定士の下、無作為に選出した５人のパネラーにより６段階臭気強度表示法にて評価を行い、平均値を求めた。
尚、６段階臭気強度表示法の基準は表１に示す通りである。
【００２２】
【表１】

【００２３】
（付着臭評価）
図５に示すように、１ｍ³ の密閉容器５０に作製直後の加湿エレメント５１を入れ、火を付けた煙草５２を同容器５０に入れた後、ファン５３を稼働させて加湿エレメント５１に煙草５２の煙を十分に触れさせる。この状態を１２時間維持し、評価サンプルとした。
こうして得られたサンプルを図４に示した通風装置に装着し、製品初期臭評価と同様の方法、評価にて付着臭の評価を行った。
【００２４】
（水濡れ性評価）
段成形した直後の基材を無作為に１つ選び、水平な状態で下面が直接台等に接触しないように保持して５０μｌの水を基材の表面に滴下し、水滴が完全に吸収されるまでの時間を計測した。
【００２５】
（難燃性試験）
段成形した直後の基材を無作為に１つ選び、難燃性評価方法であるＵＬ９４に則り、難燃性評価を行った。
【００２６】
以上の評価結果を表２にまとめて示す。
【００２７】
【表２】

【００２８】
表２に示すように、本発明に従う実施例１に示した加湿エレメントは、比較例１、３に示した加湿エレメントに比べて、製品初期臭、付着臭ともに格段に少なく、また水濡れ性や難燃性についても良好な結果が得られている。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明によれば、製品初期臭及び付着臭の発生が大幅に低減された気化式加湿器用加湿エレメントが得られる。しかも、その製造に際して従来と同様の抄造作業のみ、あるいは塗布作業を追加するだけでよく、特段の複雑さを伴うことも無い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の加湿エレメントを示す斜視図である。
【図２】段加工機の一例を示す概略斜視図である。
【図３】段加工機の他の例を示す概略斜視図である。
【図４】実施例において使用した通風装置を示す概略構成図である。
【図５】実施例において加湿エレメントに強制的に臭いを付着させるために使用した装置を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１ 加湿エレメント
１０ 基材
１１ 空気流通用空洞
２０ 段加工機
２１ａ，２１ｂ ローラ
２２ シート材
２３ 凹凸
３０ 段加工機
３１ａ，３１ｂ エンドレスベルト
３２ 突起
３３ａ，３３ｂ 搬送用駆動ローラ
４０ 送風機
４１ フィルタ
４２ 加湿エレメント
５０ 密閉容器
５１ 加湿エレメント
５２ 煙草

Claims (2)

1. 水を膜状にして蒸発気化させる気化式加湿器に組み込まれる加湿エレメントであって、１〜１３μｍの繊維径で、かつ５〜５０mmの繊維長を有する無機繊維及び難燃性有機繊維を抄造してなるペーパーの表面に、平均粒径が５〜３０μｍで吸水性を有する無機粒子を前記無機繊維と前記難燃性有機繊維との合計１００重量部に対し３０〜４０重量部、塩化ビニリデン系エマルジョン、水系エポキシエマルジョン、ＰＶＡ系エマルジョン及びＥＶＡ系エマルジョンから選ばれる少なくとも１種の有機バインダーを同１０〜２０重量部の割合で含む被膜を成膜してなるシート材を波状に成形してなる基材を、隣接する基材間で空気流通用の空洞を形成するように連結してなることを特徴とする気化式加湿器用加湿エレメント。
2. 前記空洞が、空気の流入側から流出側に向かって漸次傾斜していることを特徴とする請求項１記載の気化式加湿器用加湿エレメント。

Images