JP4075897B2 - 加湿装置 - Google Patents

Description

本発明は、空気を加湿加工する自然蒸発式の加湿器及び加湿雰囲気を形成する自然蒸発式の加湿装置に関するものである。

加湿雰囲気の空気を生成する機器には、自然蒸発式、電熱式、水スプレー式、超音波式などがあるが、これらのいずれもそれぞれいくつかの問題点を抱えている。即ち、自然蒸発式のものは加湿能力が小さく、電熱式のものはランニングコストが嵩むといった問題があり、また、水スプレー式のものは加湿効率が低く装置が大型になり勝ちである。そして、超音波式のものはイニシャルコストが高くつくにもかかわらず、寿命は短く、そのうえ水中の雑菌や炭酸カルシウムの微粉末が飛散しやすいことが知られている。

こうした中で自然蒸発式によるものは、ランニングコスト及びイニシャルコストが低いことや、雑菌や炭酸カルシウムの微粉末の飛散も抑制でき、安全性が高いことなど、加湿能力が小さいことを除けば得るべきことが多い。こうしたことを踏まえ、その加湿能力の向上を達成しようとする種々の工夫が、例えば、特開昭６０―１７１３３７号公報、特開昭６１―１７５４２１号公報、特開昭６１―２３７９４２号公報、特開平６―５０５８１号公報、特開平６―２１３４８５号公報に開示されているように行なわれてきている。

上記した各公報に示されている加湿器は、基本的には加湿する空気と水とが直接的には接触しないようにし、そのうえで蒸発面積の拡大を図っているものであり、水は透過しないが水蒸気についてはこれを透過する透湿膜により形成されたチューブ状膜体内にスペーサが設けられ、水の入る厚さ数ミリメートルの空間がスペーサにより保持されている。このチューブ状膜体には加湿する空気を送気する空間を保持するための波板状の間隔板が重ね合わされ、渦巻状に巻重ねられて加湿器が構成されている。こうした構成により、開放容器や親水性材料の板や布に給水させる従前の自然蒸発式のものに比べ、雑菌や炭酸カルシウム等の微粉末の飛散もなく、蒸発面積の拡大により高い加湿能力が得られている。

しかしながら、チューブ状膜体による自然蒸発式の加湿器にも、いくつかの問題点がある。例えば、間隔板は加湿する空気を通す空間を保持する重要な構成部材であるが、コルゲート状の波板による間隔板はその構造上、波の高さに対する波の山間の寸法に制約があり、波の高さに対する波の山間隔はそれほど大きくない。従って、全体としては送気する空間が狭くなり、加湿する空気の送気に関する抵抗は随分大きくなっている。また、チューブ状膜体は渦巻状に巻かれているため、加湿に使う水を加湿器の上方に設置した給水タンクからチューブ状膜体に給水チューブにより給水しなくてはならず、チューブ状膜体の全体に円滑に給水するには空気抜き用の補助給水チューブも必要である。そのため、複数の加湿器を配列して加湿装置を構成する場合には、個々の加湿器に給水チューブや補助給水チューブを接続することになるため、構成が複雑になり、加湿器の点検や交換が面倒なうえ加湿器の脱着時に給水チューブや補助給水チューブが損傷を受けやすい。

こうしたチューブ状膜体を渦巻形態した加湿器の問題点の多くは、今日においては処理空気を通過させる送気層と透湿膜による扁平な加湿機能体による保水層とが一層おきに構成された積層構造の加湿器の開発により解決されている。この加湿器は各保水層が、適度な剛直性を持ち通水可能の多孔質材よりなる薄板状の導水部材を、水は透過しないが水蒸気についてはこれを透過する透湿膜により形成した袋状の膜体内に封入し、両者の結合した扁平な加湿機能体を積層することにより構成されている。この加湿器は加湿能力が高く軽量化も可能である。

上述した従来の導水部材を透湿膜で被覆した加湿機能体を積層した加湿器においても、加湿機能が長期にわたって持続し難いといった問題点がある。即ち、加湿機能体の導水部材は、多くが親水性ポリエチレン等の厚さ１ｍｍ程度の焼結多孔板や不織布やニットにより構成されているため、水道水に含まれる炭酸カルシウム等が析出し、累積していくにつれその保水量が比較的短期間に低下してしまう。そして、透湿膜に析出した炭酸カルシウム等が付着すると水蒸気が通過しにくくなり、著しい加湿機能の低下を来すことになる。導水部材の厚さを厚くし、全体の容量を大きくすれば析出する炭酸カルシウム等の受容量を増やすことができるが、同等な送気層を確保しようとすれば全体が大型化することになり、さもなければ送気層の圧力損失が増大し性能が低下してしまうので有効な対策とはならない。また、このような積層型の加湿器を送風機とともに組込んだ加湿装置についても、炭酸カルシウム等の累積による加湿器の機能低下は面倒な問題である。

本発明は、上記した従来の問題点を解消するためになされたものである。

適度な剛直性と通水性を持つ三次元多孔質材よりなる導水部材と、導水部材を被覆して、水は透過しないが水蒸気については透過する多孔性の透湿膜とを備えた導水体を複数積層して、空気を通す送気層と水を蓄える保水層とを一層おきに形成した加湿器を、送風機による送風が行なわれる通風路中に送気層と送風機の送風方向とが平行になるよう配設した加湿装置について、導水体は、導水体の下部に近接して位置し、水が導入される導入部と、導水体の下部に近接して位置し、水が流れ出る排出部と、導水部と排出部との間に位置して導水体の下端から上端に向かって延び、導入部から導入され排出部に向かって導水体内を流動する水が導水体の上端との間を通過する隙間を形成し、導水体の一部を送風方向に二分する隔壁と
を備え、送気層と保水層との積層方向に積層した導水部同士を連結するパイプの一端と、積層方向に積層した排出部同士を連結するパイプの一端とが接続し、導水部同士を連結するパイプと排出部同士を連結するパイプとの接続部をＵ字状にする手段を採用する。

加湿器の長寿命化を果たし得る積層型で自然蒸発式の加湿装置が得られる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
参考例１．

図１〜図４によって示すこの参考例１の加湿器１は自然蒸発式であり、図１に示すように同形同寸法の多数の加湿機能体２が複数枚積層されて、図３に示すような六面体に構成されている。加湿器１には空気を通す送気層３と水を蓄える保水層４とが一層おきに形成されている。各加湿機能体２は、保水層４を構成する導水体５と送気層３を構成するスペーサ６とから構成されている。保水層４を構成する導水体５は、図２に示すように保形性の得られる適度な剛直性と通水性を持つシートや不織布又はニットによる三次元多孔板よりなる導水部材７を、水は透過しないが水蒸気については透過する多孔性の透湿膜８により形成した袋状の膜体内に封入し、両者の結合した複合シート構造の長方形や正方形の扁平部材として構成されている。導水部材７は主体部分が厚さ１ｍｍ程度の薄肉板として構成されているが、給水部９となる一辺寄りの一部分にかぎって２ｍｍ程度の厚さに形成されている。導水体５の導水部材７の厚肉の給水部９に対応する一辺寄りの中央には通水孔１０が打ち抜かれている。この実施の形態では導水部材７は、空孔率５０％の親水性ポリエチレンの焼結多孔板や不織布又はニットにより構成され、多孔性の透湿膜８の膜体は厚さ５０μの多孔質ポリテトラフルオロエチレンシートにより構成されている。

送気層３を構成するスペーサ６は、図４に示すように導水部材７の給水部９にほぼ一致する平面積の例えば厚さ３．３ｍｍ、縦５０ｍｍ、横１６ｃｍの長方形の塩化ビニル製の樹脂板として構成された給水部と、これに一体に形成され実質的な送気層３を形成する複数の細いリブ１１とからなる梯子状に構成されている。給水部９には導水体５の通水孔１０に整合する給水穴が中央に開けられている。このスペーサ６は導水体５の一面の一短辺に沿って通水孔１０と給水穴とが整合するようにポリウレタン系の接着剤により導水体５の表面に水密状態に接着され、実質的な送気層３を形成する複数のリブ１１もポリウレタン系の接着剤により導水体５の表面に接着されている。

導水体５の片面に、上記のようにスペーサ６が接合されてなる構成の加湿機能体２を、各々のスペーサ６同士が向き合わないようにして整合させ接着して複数枚を積層し、全体を枠型の外殻構造１２に組み込むことで図３に示す加湿器１が構成される。積層された加湿機能体２は、それぞれのスペーサ６の一面と隣接する加湿機能体２のスペーサ６の背面側の導水体５の表面とが水密を保持できるように接着され、一体化されている。加湿器１の外殻構造１２はプラスチック製の側部構造と天部構造と底部構造とからなり、加湿器１の送気層３の出入口端は対向する二面に開口し、両側面はそれぞれ側部構造により、上下は天部構造と底部構造によりそれぞれ閉止状態に構成されている。加湿器１の一方の側面を構成する側部構造の送気層３の出入口端が開口する面側の下部寄りには、給水系の給水ホースの接続の可能な給水口が設けられている。

上記のように構成された加湿器１は、底部構造を下にして設置し、給水系に減圧電磁弁等を介して給水ホースを給水口に接続して水道水等を給水することにより保水層４への給水が並列的に行なわれ、この状態で送気層３に一方向から被処理空気を通過させることにより、被処理空気を加湿雰囲気の空気に連続的に加工処理することができる。この加湿器１は、構造上極めて軽量であり、加湿能力も高いためコンパクトな構成とすることができる。

加湿機能体２の保水機能を果たす導水部材７には、使用するにつれて水道水等に含まれる炭酸カルシウム等が析出し、特に給水部９付近に累積しがちであるが、この参考例１で示した加湿器１では、給水部９についての導水部材７が厚肉に構成され、炭酸カルシウム等の受容量が大きいため、その分、炭酸カルシウム等の累積や透湿膜８への付着に起因する寿命の低下を防止し、長寿命化を図ることができる。そして、実際に加湿機能を果たす送気層３に臨む部分の導水部材７の肉厚は薄いので、全体を大きくしなくても送気層３が狭まることがなく、送気層３の圧力損失の増加や、大型化を伴うことなく加湿機能の長寿命化を推進することができる。

参考例２．
図５，６に示すこの参考例２の加湿器１も参考例１で示した加湿器１と同様に自然蒸発式であり、導水部材７と透湿膜８による導水体５とスペーサ６とからなる加湿機能体２を積層して構成されている。従って、参考例１と同じ部分については参考例１のものと同じ符号を付し、それらについての説明は省略する。

この参考例２の加湿器１は、各導水体５の導水部材７の組成に特徴を持つものであるが、導水部材７の形状については参考例１のものと異なり、全体が均一な１ｍｍ程度の厚さの平板態である。導水部材７の組成は、図５に示すように内部が親水性の三次元多孔質材１３よりなる薄板や不織布又はニットであり、透湿膜８に臨む外表部が疎水性の三次元多孔質材１４よりなる薄板や不織布又はニットである。このように導水部材７を三層構造にすることにより、透湿膜８への炭酸カルシウム等の堆積を防止することができる。即ち、親水性の三次元多孔質材１３と疎水性の三次元多孔質材１４により保水されるが、前者に対して後者は、炭酸カルシウム等の析出は少なく堆積しにくい。従って、透湿膜８に臨む導水部材７を疎水性の三次元多孔質材１４によって構成することにより、加湿機能の主体である透湿膜８に炭酸カルシウム等が堆積することを防止でき、加湿機能の長寿命化を達成することができる。これ以外の構成や機能は参考例１のものと同じである。

参考例３．
図７，８に示すこの参考例３の加湿器１も参考例１で示した加湿器１と同様に自然蒸発式であり、導水部材７と透湿膜８による導水体５とスペーサ６とからなる加湿機能体２を積層して構成されている。従って、参考例１と同じ部分については参考例１のものと同じ符号を付し、それらについての説明は省略する。

この参考例３の加湿器１は、参考例２のものと同様に各導水体５の導水部材７の構造に特徴を持つものであるが、導水部材７の形状については参考例１のもののように給水部９について他の部分の二倍程度の厚みにしても、参考例２のもののように全体を均一な厚みにしてもよい。導水部材７の組成は、図７に示すように給水部９については、親水性の三次元多孔質材１３より構成され、その他の部分については疎水性の三次元多孔質材１４よりなる薄板や不織布又はニットで構成されている。このように導水部材７を上下二層構造にすることにより、給水部９への炭酸カルシウム等の堆積を積極化し、加湿機能を果たす透湿膜８側への炭酸カルシウム等の堆積を遅延することができる。参考例１で示したような構成を併用すれば炭酸カルシウム等の受容量も大きくでき、加湿機能の長寿命化を一層推進することができる。また、参考例２で示したような三層構造を図８に示すように給水部９以外の箇所について採用することによっても炭酸カルシウム等の受容量が大きくなり、加湿機能の長寿命化を一層推進することができる。これ以外の構成や機能は参考例１のものと同じである。

実施の形態１．
図９〜図１１に示すこの実施の形態１の加湿器１は、参考例１，２，３で示した加湿器１や導水部材７と透湿膜８とにより構成された加湿機能体２の積層による従来の加湿器に通水機能を持たせる工夫を講じたものであり、これに係る構成以外は、参考例１，２，３のものと基本構造は同じである。従って、参考例１と同じ部分については参考例１のものと同じ符号を付し、それらについての説明は省略する。

導水部材７と透湿膜８とにより構成された加湿機能体２の積層によるこの種の加湿器１への給水は、蒸発分が補給される形式で行なわれ、水抜き処置を行なわない限り導水部材７は水に浸漬されている。従って、加湿による水の蒸発に伴って各導水体５内の水の炭酸カルシウム等の濃度が漸増していき、析出して導水部材７や透湿膜８に堆積する量も多くなり勝ちである。この、実施の形態１の加湿器１は、その各導水体５に図９に示すように水を導入する導入部１５と、水を排出する排出部１６とがそれぞれ設けられ、各導水体５内を導入部１５から排出部１６に向って水が流通するように構成されている。各導水体５の導入部１５と排出部１６とは図９に示すように下部側に近接して設けられ、導水部材７内には、導入部１５からその排出部１６に至る一連の往復流路が隔壁１７により構成されている。各導水体５の導入部１５と排出部１６とは、図１１に示すようにＵ字状に曲げ構成された連絡パイプ１８で並列状態に連結されている。

導入部１５から各導水体５に導入された水は往復流路を流動して排出部１６から流れ出すことになる。即ち、各導水体５内を水が流動することにより、炭酸カルシウム等の濃度の増加を抑制でき、析出する炭酸カルシウム等も低減するため炭酸カルシウム等の導水部材７や透湿膜８への堆積による寿命の低下を防止し、長寿命化を推進することができる。

参考例４．
図１２により示すこの参考例４は、参考例１，２，３で示した加湿器１や導水部材７と透湿膜８とにより構成された加湿機能体２の積層による従来の加湿器を組込んで構成した加湿装置に関するものであり、加湿器１については基本的に参考例１，２，３で示したものと同じあるので参考例１，２，３で示した部分については参考例１，２，３のものと同じ符号を付し、それらについての説明は省略する。

この加湿装置は、吸込口１９と吹出口２０を備えた本体ケーシング２１の通風路中に送風機２２と加湿器１とが組込まれて構成されている。加湿器１は送風機２２の下流側に送気層３が通風路に連通するように給水部９側を下にして組込まれ、加湿器１と送風機２２との間には送風機２２の吹出し空気を昇温する加熱手段２３が配設されている。この加熱手段２３は、加湿装置の運転停止後に、加湿器１の排水処置とともに一時的に送風機２２による送風を温風化し、加湿器１の送気層３に温風を送るためのものであり、通常の加湿運転時には機能しない。

導水部材７と透湿膜８とにより構成された加湿機能体２の積層によるこの種の加湿器１は、給水を停止し水抜口や排水口を開放することにより、透湿膜８内に空気が入り、導水部材７に保水されていた水と逐次置換されることにより排水される。しかしながら、排水時に透湿膜８の内側には水の凝集力や表面張力により水の薄膜ができウェットシールとなって通気を妨げ、排水が円滑に進行しないことが多い。この加湿装置は、運転停止後に加湿器１の排水措置とともに送風機２２と加熱手段２３とを２０分間程度の間運転させ、加湿器１の送気層３に温風を送風し、温風により透湿膜８のウェットシールを解消しつつ排水するようにしている。ウエットシールとなっている水の薄膜は温風の熱により崩壊され、透湿膜８へ空気が入り易くなり、導水体５内の水が速やかに排水される。このように加湿器１の排水性を高めることにより、水を常時加湿器１に停滞させておく必要もなくなり、加湿運転開始時に給水して加湿運転を行なうことが可能になり、導水体５内の炭酸カルシウム等の濃度が高まることを回避できるので、加湿器１の寿命を延ばすことが可能になる。

参考例５．
図１３に示すこの参考例５は、参考例４で示した加湿装置と基本部分の構成は同じである。従って、参考例４と同じ部分については参考例４のものと同じ符号を付し、それらについての説明は省略する。

この加湿装置も加湿器１の排水性を高め、水を常時加湿器１に停滞させておく必要をなくしたものである。即ち、参考例４の加熱手段２３に変えて、本体ケーシング２１の吹出口２０に開閉ダンパー２４を具備させた構成である。加湿装置の運転停止後に加湿器１の排水措置とともに、この開閉ダンパー２４で吹出口２０を閉じ送風機２２を一時的に運転させる。これにより加湿器１の送気層３の内圧は上昇し、圧力が各導水体５を押しつぶすように働きウエットシールが形成される猶予なく導水体５内の水が絞り出され、参考例４で示した仕方より短時間で排水される。このように加湿器１の排水性を高めることにより、水を常時加湿器１に停滞させておく必要もなくなり、加湿運転開始時に給水して加湿運転を行なうことが可能になり、導水体５内の炭酸カルシウム等の濃度が高まることが回避できるので、加湿器１の寿命を延ばすことが可能になる。

参考例１の加湿器の加湿機能体を示す平面図である。 参考例１の加湿器の導水体の断面図である。 参考例１の加湿器の斜視図である。 参考例１の加湿器のスペーサの平面図である。 参考例２の加湿器の導水体の断面図である。 参考例２の加湿器の導水体の拡大断面図である。 参考例３の加湿器の導水体の断面図である。 参考例３の加湿器の他の導水体の拡大断面図である。 実施の形態１の加湿器の導水体の断面図である。 実施の形態１の加湿器の導水体の斜視図である。 実施の形態１の加湿器の斜視図である。 参考例４の加湿装置の構成図である。 参考例５の加湿装置の構成図である。

符号の説明

１ 加湿器、 ３ 送気層、 ４ 保水層、 ５ 導水体、 ７ 導水部材、 ８ 透湿膜、 ９ 給水部、 １３ 親水性の三次元多孔質材、 １４ 疎水性の三次元多孔質材、 １５ 導入部、 １６ 排出部、 １７ 隔壁、 １８ 連絡パイプ、 １９ 吸込口、 ２０ 吹出口、 ２２ 送風機、 ２３ 加熱手段、 ２４ 開閉ダンパー。

Claims (3)

1. 適度な剛直性と通水性を持つ三次元多孔質材よりなる導水部材と、
   前記導水部材を被覆して、水は透過しないが水蒸気については透過する多孔性の透湿膜と、を備えた導水体を複数積層して、空気を通す送気層と水を蓄える保水層とを一層おきに形成した加湿器を、送風機による送風が行なわれる通風路中に前記送気層と前記送風機の送風方向とが平行になるよう配設した加湿装置であって、
   前記導水体は、
   前記導水体の下部に近接して位置し、水が導入される導入部と、
   前記導水体の下部に近接して位置し、水が流れ出る排出部と、
   前記導水部と前記排出部との間に位置して前記導水体の下端から上端に向かって延び、前記導入部から導入され前記排出部に向かって前記導水体内を流動する水が前記導水体の上端との間を通過する隙間を形成し、前記導水体の一部を前記送風方向に二分する隔壁と
   を備え、
   前記送気層と前記保水層との積層方向に積層した前記導水部同士を連結するパイプの一端と、前記積層方向に積層した前記排出部同士を連結するパイプの一端とが接続し、前記導水部同士を連結するパイプと前記排出部同士を連結するパイプとの接続部がＵ字状である加湿装置。
2. 導水部材は、内部が親水性の三次元多孔質材で、外表部が疎水性の三次元多孔質材である請求項１記載の加湿装置。
3. 導水部材は、
   導水体の上下方向において導入部と排出部とが位置する一方の層であり、親水性の三次元多孔質材である第一の層と、
   前記導水体の上下方向における他方の層であり、内部が親水性の三次元多孔質材で、外表部が疎水性の三次元多孔質材である第二の層とからなる請求項１記載の加湿装置。

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