JP4854792B2 - 加湿装置および加湿機能付き空気清浄機 - Google Patents
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Description
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。
本発明の第1の実施形態にかかる加湿装置10の概略断面図を図1に示す。図1に示すように、加湿装置10は、気化フィルタ14と、気化フィルタ14に水を供給して湿潤状態とさせる給水装置の一例である散水ノズル15と、湿潤された気化フィルタ14に空気を送り、水分を気化させて加湿空気を室内に送る送風装置の一例であるファン16とを備えている。
次に、本発明の第2の実施形態にかかる加湿装置30の概略断面図を図3に示す。図3に示すように、本第2実施形態の加湿装置30が備える気化フィルタ34は中空円筒形状を有している。具体的には、第1基材31が円筒外周面に位置し、第2基材32が円筒内周面に位置するようにフィルタ基材が円筒形状に形成されている。すなわち、第1基材31の開口31aと第2基材32の開口32aとが連通されて、円筒外周面と内周面とを連通する空気の通路が形成されるように、第1基材31と第2基材32とが複数の連結繊維33により連結されている。また、図3に示すように、給水装置の一例として水槽35が備えられており、円筒形状の中心軸を水平方向に配置された気化フィルタ34の下部が水槽35内の水に浸積されている。これにより、気化フィルタ34は、水槽35から自ら汲み上げた水を気化フィルタ34上に保持することができる。さらに、気化フィルタ34は、三次元構造体の表面に添着材を担持することにより微細な凹凸を形成しており、その凹凸によって水を保持した気化フィルタ34に、ファン16によって空気を通過させ、加湿空気を室内に送ることができる。
次に、本発明の第3の実施形態にかかる加湿装置が備える気化フィルタ44の構造の一例を示す概略斜視図を図4に示す。図4に一例を示すように、気化フィルタ44のフィルタ基材としての三次元構造体45は、複数の開口41aを有する第1基材41と、複数の開口42aを有する第2基材42とを複数の連結繊維43にて連結して、開口41aと開口42aとを連通させて空気の通路が形成された構造を有している。また、第1基材41および第2基材42のそれぞれの開口41a、42aは、例えば六角形形状を有している。三次元構造体45は、開口41a、42aの最長対角線Aが2mm、厚みBが5mm、連結繊維43の径が1mm、連結繊維44がひとつの開口に対し18本設けられている。
次に、本発明の第4の実施形態にかかる加湿装置が備える気化フィルタの構成を示す概略斜視図(フィルタ基材の一部を示す図)を図5に示す。図5に示すように、開口51aを有する第1基材51と、開口52aを有する第2基材52とを、開口51aと開口52aとが連通されるように、複数の連結繊維53にて連結して、フィルタ基材となる三次元構造体55が形成されている。この三次元構造体55においては、第1基材51および第2基材52が繊維部材にて形成されており、連結繊維53を含めた繊維部材が、柔軟性のある樹脂繊維によって構成されている。また、連結繊維53を構成する樹脂繊維は、その表面に微細な凹凸を有する。
次に、本発明の第5の実施形態にかかる加湿装置が備える気化フィルタについて説明する。本第5実施形態の気化フィルタは、フィルタ基材となる三次元構造体の形態(外観的な構造)は、上述の実施形態と同様な形態を有している。すなわち、開口を有する第1基材と、開口を有する第2基材とを、互いの開口が連通されるように、複数の連結繊維にて連結して、フィルタ基材となる三次元構造体が形成されている。本第5実施形態の三次元構造体においては、第1基材および第2基材が繊維部材にて形成されており、連結繊維が吸水性を有している。
次に、本発明の第6の実施形態にかかる加湿装置70の概略断面図を図7に示す。図7の加湿装置70は、気化フィルタ74をベルト状に形成して、その下部の一部が水槽35内に浸積された状態のベルト状の気化フィルタ74を走行させることにより、気化フィルタ74全体に水を保持させて湿潤状態とさせるという構成を有している。具体的には、図7に示すように、第1基材71を外周面に位置させ、第2基材72を内周面に位置させるように、複数の連結繊維73にて連結されたフィルタ基材をベルト状に形成して三次元構造体である気化フィルタ74が形成されている。また、ベルト状の気化フィルタ74は、水平方向に配置された2本の軸76によりその内周面が接した状態で支持されている。また、気化フィルタ74の下方には水槽35が配置されており、気化フィルタ74の下部の一部が水槽35内の水に浸積されている。このような構成の加湿装置70にて、軸76を駆動させてベルト状の気化フィルタ74を走行(あるいは回転)させることにより、気化フィルタ74の一部を順次水槽35内に浸積させて、気化フィルタ74上に水を保持させることができる。さらにこのような状態にて、ファン16を駆動させて、気化フィルタ74の第1基材71および第2基材72の表面に対して垂直な方向に空気を通過、すなわち第1基材71の開口71aと第2基材72の開口72aとが連通されて形成された空気の通路に沿って空気を通過させて加湿空気が室内に送られる。
次に、本発明の第7実施形態にかかる加湿機能付き空気清浄機80の概略断面図を図8に示す。図8に示すように、加湿機能付き空気清浄機80は、上記第2実施形態の加湿装置30に対して、気化フィルタ34の空気流れ方向における上流側に空気浄化フィルタを設けた構成を有している。図8に示すように、空気浄化フィルタは、集塵フィルタ85と脱臭フィルタ86とを備えており、それぞれのフィルタ85および86は積層されて配置されている。
次に、本発明の第8の実施形態にかかる加湿装置が備える気化フィルタの構造を示す概略斜視図を図14に示す。図14に示すように、気化フィルタのフィルタ基材を構成する三次元構造体511は、略正六角形の複数の開口512を有する2枚の編地513、514と、それぞれの編地513、514を、間隔をあけて互いに連結する複数の連結繊維515とにより構成されている。なお、本第8実施形態では、編地513が第1基材の一例となっており、編地514が第2基材の一例となっている。この三次元構造体511の大きさの一例を示すと、例えば、開口512の最長対角線Aは5mm、三次元構造体511の厚みB、すなわち2枚の編地513、514の間隔Bは8mmである。連結繊維515には単繊維径55μm(330/10dtex)のポリエステルマルチフィラメントを使用している。このような三次元構造体511の構成例において、立体編物2.54cm角(すなわち、1インチ四方)の中に、一方の編地を構成する編目が310個存在し、ひとつの編目から20本の繊維束として収束した連結繊維515が、他方の編地を構成する編目に延在しており、一方の編地の編目と他方の編地の編目とが、連結繊維515により連結されている。また、2.54cm角にある連結繊維515の断面の総周は1071mmである。
次に、本発明の第9の実施形態にかかる加湿装置が備える気化フィルタの概略斜視図を図16に示す。なお、図16においては、気化フィルタのフィルタ基材を構成する三次元構造体531の一部断面も示している。図16に示すように、本第9実施形態の三次元構造体531は、上記第8実施形態の三次元構造体511を2枚重ね、これらの2枚の三次元構造体511を円筒形状に成形したものである。すなわち、図16に示すように、円筒外面には、複数の開口512が配置されており、これらの開口512を通して、円筒の内外に空気を通過させることが可能とされている。なお、本第9実施形態において、上記第8実施形態と同じ構成部材には、同じ参照符号を付してその説明を省略する。
直径0.69mmの針金を用いて、対角線長を任意に選択した正方形を作成することによって三次元構造体の開口(すなわち、第1基材あるいは第2基材の開口)モデルを作成した。同時に、親水性シリコンを塗布して親水性に加工した同径の針金、および、フッ素樹脂を塗布して撥水性に加工した同径の針金でも、同様の正方形状の開口モデルを作成した。これらの正方形状の開口モデルを、水に浸漬したときに、水膜が形成されるかどうか、また、水膜が形成された場合には、その水膜の壊れやすさを、水膜強度として評価した。
開口を有する第1基材と開口を有する第2基材とを連結して形成される三次元構造体をフィルタ基材とする気化フィルタに空気を通過させ、気化フィルタ通過後の空気の相対湿度を測定し、加湿性能として評価した。サンプルには、開口の最長対角線が5mmの正六角形で、厚みが10mm、20mm、30mmとした三次元構造体を用いた。
フィルタ基材である三次元構造体の表面に微細な凹凸を設けた2種類の気化フィルタおよび凹凸を設けていない気化フィルタを作成した。
(A)アクリルーコロイダルシリカ重合樹脂エマルジョンを塗布、乾燥して三次元構造体表面に深度0.1μm程度の凹凸を設けた気化フィルタ
(B)アクリルーコロイダルシリカ重合樹脂エマルジョンをバインダとして、5μmのタルク粉末を三次元構造体表面に固定化し、気化フィルタ(A)の凹凸に深度5μm程度の凹凸を加えた気化フィルタ
(C)表面に加工を施していない三次元構造体基材を円筒形に成形した気化フィルタ
これら(A)、(B)、および(C)の気化フィルタを、上記第5実施形態に示した加湿装置に搭載し、それぞれの気化フィルタの加湿性能を測定した。結果は、加湿効率(一定空気量あたりが含む湿分)として表1に示す。凹凸を設けていない無処理フィルタ基材(C)に対して、(A)および(B)の気化フィルタのように凹凸が増大するほど加湿効率も向上することがわかる。
最長対角線5mmの略正六角形の開口を有する2枚の編地を構成する編目のうちのひとつから4本以上の連結繊維が延びている三次元構造体であるフィルタ基材について、編目の大きさの制約から、その連結繊維の単繊維径および繊維量を変動させたフィルタ基材を作成した。ひとつの編目から延在する連結繊維の本数としては、4本、10本、12本、24本、36本、48本の6種類とし、連結繊維の本数の多いフィルタ基材は、単繊維径を小さく、連結繊維の本数の少ないフィルタ基材は、単繊維径を大きくした。フィルタ基材の厚みはすべて8mmである。各フィルタ基材がつねに湿った状態に保たれるよう連続的に水を供給しながら、温度20℃湿度40%RHの空気を、フィルタ基材に対し面風速0.86m/sec、1.55m/sec、2.07m/secで導入し、水を気化させ、フィルタ基材(気化フィルタ)通過後の空気の相対湿度および圧力損失を測定した。その結果を図17に示す。
連結繊維がマルチフィラメントであり、かつ編地の開口形状が略正六角形である三次元構造体としてのフィルタ基材について、そのマルチフィラメントの単繊維径および開口の最長対角線を変動させたフィルタ基材を作成した。水保持材の厚みはすべて8mmである。各フィルタ基材を10cm×10cmの大きさに切断し、全体を水槽に30秒間浸漬した後、フィルタ基材の角を持って静かに引き上げ、引き上げから30秒経過後の水保持量を測定した。また、これらの水保持材に面風速1m/secで温度20℃湿度40%RHの空気を流したときの、フィルタ基材通過後の空気の相対湿度を測定し、これを水気化量として、水保持量との関係を評価した。
上記第8実施形態の三次元構造体511に水を保持させ、開口512に対し面風速1m/secで温度20℃湿度40%RHの空気を流したときの、フィルタ基材通過後の空気の相対湿度および圧力損失を測定した。フィルタ基材は、最長対角線5mmの略正六角形の開口を有する2枚の編地を、単繊維径の異なるマルチフィラメントで連結したもので、連結繊維が空間に占める総体積は同等とした。つまり、単繊維径の小さいマルチフィラメントは、繊維数が多く、単繊維径の大きいマルチフィラメントは繊維数が少ないことになる。単繊維径としては、15μm、16μm、18μm、55μm、127μmの5種類を用いた。
フッ素樹脂を塗布して撥水性に加工した直径0.69mmの針金を用いて、対角線長を任意に選択した正方形を作成し、この正方形状の針金を、擬似的に編地の開口と見なして、開口のサイズと水膜の形成との関係を評価した。具体的には、これらの正方形状の針金を、水に浸漬したときに、水膜が形成されるかどうか、また、水膜が形成された場合には、その水膜の壊れやすさを、水膜強度として評価した。
上記第8実施形態の三次元構造体511に水を保持させ、開口512に対し温度20℃湿度40%RHの空気を面風速1m/secおよび2.5m/secで流したときの、フィルタ基材通過後の空気の相対湿度を測定した。フィルタ基材は、最長対角線5mmの略正六角形の開口を有する2枚の編地を、単繊維径55μmの繊維を10本束ねたポリエステルマルチフィラメントで連結したものであり、厚みを4mm、6mm、8mmと変化させた。
最長対角線5mmの略正六角形の開口を有する2枚の編地を、単繊維径55μmの繊維を10本束ねたポリエステルマルチフィラメントで連結し、厚みを4mm、6mm、8mmと変化させたフィルタ基材、および最長対角線を5mm、6mm、7mmと変化させた略正六角形の開口を有する2枚の編地を、前記マルチフィラメントで連結し厚みを8mmとしたフィルタ基材を作成した。これらのフィルタ基材に水を保持させ、開口に対し面風速1m/secで空気を流したときの、圧力損失を測定した。
Claims (2)
- 複数の開口を有する第1基材と複数の開口を有する第2基材とを、互いの開口が連通さ
れるように複数の連結繊維にて連結して形成された三次元構造体をフィルタ基材とする気
化フィルタと、
気化フィルタに水を供給して、フィルタ基材を湿潤させる給水装置と、
湿潤したフィルタ基材に対して空気を送り、連通された開口に空気を通過させて、気化
フィルタより加湿空気を送り出す送風装置とを備え、
第1基材および第2基材が複数の開口を有する編地であり、複数の連結繊維により2枚
の編地が間隔をあけて連結されて、編地および連結繊維間に水を保持する立体編物がフィ
ルタ基材として構成され、
フィルタ基材において、一方の編地において一の開口を画定する部分が有する複数の編
目のうちの少なくとも1つの編目から、他方の編地において相対する一の開口を画定する
部分が有する複数の編目に、4本以上の連結繊維が延在して、互いの開口を画定する編地
同士が連結され、
隣接する連結繊維間の間隙にて水を保持する、加湿装置。 - 複数の開口を有する第1基材と複数の開口を有する第2基材とを、互いの開口が連通さ
れるように複数の連結繊維にて連結して形成された三次元構造体をフィルタ基材とする気
化フィルタと、
空気を浄化する空気浄化フィルタと、
気化フィルタに水を供給して、フィルタ基材を湿潤させる給水装置と、
空気浄化フィルタを通過させて浄化された空気を湿潤したフィルタ基材に送り、フィル
タ基材において連通された開口に空気を通過させて、気化フィルタより浄化された加湿空
気を送り出す送風装置とを備え、
第1基材および第2基材が複数の開口を有する編地であり、複数の連結繊維により2枚
の編地が間隔をあけて連結されて、編地および連結繊維間に水を保持する立体編物がフィ
ルタ基材として構成され、
フィルタ基材において、一方の編地において一の開口を画定する部分が有する複数の編
目のうちの少なくとも1つの編目から、他方の編地において相対する一の開口を画定する
部分が有する複数の編目に、4本以上の連結繊維が延在して、互いの開口を画定する編地
同士が連結され、
隣接する連結繊維間の間隙にて水を保持する、加湿機能付き空気清浄機。
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