JP5270570B2 - 加湿用気化フィルター、加湿用気化フィルター積層体及びそれらを用いた加湿方法 - Google Patents

Description

本発明は、加湿用気化フィルター、加湿用気化フィルター積層体及びそれらを用いた加湿方法に関するものである。

加湿装置に用いる気化フィルターとして、吸水性を有するシート状の気化フィルターの一部を水槽に浸漬し毛細管現象で水を吸上げ、乾燥空気を通風させることにより、加湿空気を得るものがある（例えば特許文献１参照）。しかしながら、毛細管現象で水を吸い上げる方式の気化フィルターでは、供給された水に含まれている珪素やカルシウム、マグネシウムなどの元素を含む微量の化合物がスケールとなって気化フィルターに付着すると、水を吸い上げる効果が低下して加湿性能が低下する課題があった。

係る課題を解決するために、吸水性の低い発泡形状の基材に親水性の無機化合物を担持してなり、スケールが付着しても加湿性能が低下しにくいとされる気化フィルターが開示されている（例えば、特許文献２参照）。しかしながら、特許文献２の気化フィルターについても、長期にわたって使用した場合には、発泡形状の基材内部や表層空隙にスケールが付着することによる加湿性能の低下は避けられず、加湿性能面から見た長期耐久性については何ら考慮がされていない。

また、同じく吸水性の低いフィルター基材の表層部に、粒子によって１０〜２５％の空隙を設けて、該空隙に水を保持させることによって加湿性能を改良した気化フィルターも提案されている（例えば、特許文献３参照）。特許文献３の気化フィルターでは、フィルター基材として特許文献２と同様に発泡形状（三次元網状構造）の基材が用いられており、また、空隙を有する表層部が１０μｍ以上の厚さを有し、空隙が１〜３μｍ^２と大きいものである。このため、特許文献３の気化フィルターについても、長期にわたって使用した場合には、表層部の空隙にスケールが付着することによる加湿性能の低下は避けられず、加湿性能面から見た長期耐久性については、何ら考慮がされていなかった。
特許第２５１４１４５号公報 特開２００５−３１５５５４号公報 特開２００７−１９８６８５号公報

本発明が解決しようとする課題は、加湿装置を長期間運転した際にも加湿性能を維持できる長期耐久性の加湿用気化フィルター、加湿用気化フィルター積層体及びそれらを用いた加湿方法を提供することである。

上記課題を解決するために鋭意検討した結果、下記加湿用気化フィルター、加湿用気化フィルター積層体及びそれらを用いた加湿方法を発明した。
（１）フィルター基材、並びに造膜性高分子を含有するアンカー層及び親水層をこの順で基材上に有することを特徴とする加湿用気化フィルター、
（２）該親水層が微粒子を含有してなる上記（１）記載の加湿用気化フィルター、
（３）該親水層において、微粒子含有比率が３０質量％以上９０質量％である上記（２）記載の加湿用気化フィルター、
（４）該親水層が架橋されてなる上記（１）記載の加湿用気化フィルター、
（５）該親水層の厚みが０．５μｍ以上８．０μｍ以下である上記（１）記載の加湿用気化フィルター、
（６）上記（１）〜（５）のいずれかに記載の加湿用気化フィルターを間隔を空けて積層してなる加湿用気化フィルター積層体、
（７）上記（１）〜（５）のいずれかに記載の加湿用気化フィルターまたは上記（６）記載の加湿用気化フィルター積層体を用いた加湿方法において、該親水層表面に形成された水膜の水分を気化させることによって加湿を行うことを特徴とする加湿方法、
（８）上記（１）〜（５）のいずれかに記載の加湿用気化フィルターまたは上記（６）記載の加湿用気化フィルター積層体を用いた加湿方法において、連続的に、該親水層表面に形成された水膜の水分を気化させることによって加湿を行うことを特徴とする加湿方法。

本発明の加湿用気化フィルターは、フィルター基材の上に造膜性高分子を含有するアンカー層を有し、かつ、アンカー層の上に親水層を有することを特徴としている。本発明の加湿用気化フィルターに供給された水は、加湿用気化フィルターの親水層表面で水膜を速やかに形成する。本発明の加湿方法では、この水膜を気化させて加湿させることによって、長期間にわたって安定して加湿性能を維持できる。また、本発明の加湿用気化フィルターでは、フィルター表面にスケールが付着した際に水洗して繰り返し使用が可能という優れた効果も達成した。

本発明の加湿用気化フィルターにおける断面の一例を示した電子顕微鏡写真 本発明の加湿用気化フィルターにおける親水層表面の一例を示した電子顕微鏡写真 本発明の加湿用フィルター積層体の一例を示す概略図 フィルター基材の一例を示す上方概略図 図４の線Ａにおける断面概略図 フィルター積層体を水槽に漬け回転させている一例を示す概略図

符号の説明

３１ 加湿用気化フィルター積層体
３２ 開口部
３３ 加湿用気化フィルター（フィルター単板）
４１ 段差
４２ 開口部
４３ フィルター基材
５１ 水槽
５２ 水面
５３ 加湿用気化フィルター積層体の回転方向を示す矢印

以下、本発明の加湿用気化フィルターを具体的に説明する。なお、以下、「加湿用気化フィルター」を略して単に「気化フィルター」または「フィルター」とも呼ぶ。

図１は、本発明の気化フィルターにおける断面の一例を示す電子顕微鏡写真である。本発明の気化フィルターは、フィルター基材の上にアンカー層を有し、さらに、アンカー層の上に親水層を有する。フィルター基材としては、樹脂製の板、ステンレスやアルミニウムなどの金属製の板を使用することができる。アンカー層及び親水層を設けた後に水膜が形成でき、さらに、スケールの付着も抑制できるように、非発泡形状の樹脂製の板が好ましく用いられる。

フィルター基材に用いる樹脂に特に限定は無く、例えば、ポリスチレン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂などの芳香族系樹脂、アクリロニトリル・スチレン樹脂（ＡＳ樹脂）、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン樹脂（ＡＢＳ樹脂）などのスチレン系樹脂、アクリロニトリル・ブタジエン樹脂（ＡＢ樹脂）などのブタジエン系樹脂、ポリメチル（メタ）アクリレート樹脂（ＰＭ（Ｍ）Ａ樹脂）などの（メタ）アクリル系樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂などのポリオレフィン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂などを挙げることができる。

なお、フィルター基材の厚みは０．５ｍｍ以上１０ｍｍ以下が好ましく、より好ましくは１ｍｍ以上３ｍｍ以下である。フィルター基材の厚みが好ましい範囲を下回ると、フィルター基材の変形や破損が起きる恐れがある。一方、フィルター基材の厚みが好ましい範囲を超えると、加湿装置内において単位容積に収容できるフィルター枚数が減少するため、十分な加湿性能を得られない恐れがある。

アンカー層は、フィルター基材と親水層の間に介在し、フィルター基材と親水層の接着性を高めるものである。さらに、アンカー層を有することによって、親水層自体の強度も向上するため、長期間にわたり高い加湿性能を維持することができる。また、フィルター表面にスケールが付着した場合に、水洗等によってスケールを取り除いても加湿性能がほとんど変わらず、その後再利用することができる。

アンカー層には造膜性高分子を含有させる。造膜性高分子のアンカー層における含有比率は、アンカー層の総固形分質量に対し、８５質量％以上が好ましく、９０質量％以上がより好ましい。好ましい含有比率の上限は特に無く、１００質量％、すなわち、アンカー層が造膜性高分子のみからなっていてもよい。好ましい含有比率に満たない場合、アンカー層とフィルター基材との接着性が劣る恐れがある。

造膜性高分子の具体例としては、例えば、ポリビニルアルコール樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリスチレン樹脂、エポキシ樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリ（メタ）アクリル酸樹脂、（メタ）アクリル酸エステル樹脂、（メタ）アクリル酸・スチレン共重合体樹脂、エチレン・酢酸ビニル共重合体樹脂、酢酸ビニル・（メタ）アクリル共重合体樹脂、エチレン・酢酸ビニル・（メタ）アクリル３元共重合体樹脂などが挙げられる。本発明の気化フィルターが長時間水に浸漬されて使用されることから、加水分解または膨潤しにくいアクリロニトリル・ブタジエン樹脂（ＡＢ樹脂）、スチレン・ブタジエン樹脂（ＳＢ樹脂）、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン樹脂（ＡＢＳ樹脂）、アクリル酸エステル・スチレン共重合体樹脂、メタクリル酸エステル・スチレン共重合体樹脂などのブタジエン系樹脂、スチレン系樹脂がより好ましい。これらの造膜性高分子は、各々単独で、または、複数混合して使用することができる。

また、アンカー層には、その効果を阻害しない範囲で、抗菌剤、防黴剤、脱臭剤、触媒、着色剤などの機能剤を含有させてもよい。

アンカー層の厚みは０．０１μｍ以上２０μｍ以下が好ましい。０．０１μｍに満たない場合には、アンカー層と親水層との接着性が得られない恐れがある。一方、２０μｍを超える場合には、平坦な表面のアンカー層を得るのが困難になり、その結果、アンカー層の上に設ける親水層も平坦な表面が得られなくなることにより、水膜を形成できにくくなって加湿性能が低下する恐れがある。

アンカー層を製造するためには、まず、造膜性高分子を含有するアンカー層用塗装液を作製するとよい。造膜性高分子は、多くの場合、水を媒体とするエマルジョンまたは分散液として、アンカー層用塗装液に用いられる。また、アンカー層に必要に応じて機能剤を含有させる場合には、アンカー層用塗装液中に該機能剤を溶液又は分散液として含有させてもよい。アンカー層は、例えば、フィルター基材を、アンカー層用塗装液に浸漬し、取り出し乾燥して得る方法で製造される。この方法によればフィルター基材の両面に同時にアンカー層を設けることもできる。浸漬、取り出し、乾燥の一連の工程を複数回繰り返してもよく、繰り返す場合は塗装液の組成が異なってもよい。また、浸漬法以外に、ローラーコート法、刷毛塗り法、スプレーコート法等によって、アンカー層を設けることもできる。

アンカー層のフィルター基材への塗装適性を向上させるために、界面活性剤を併用してもよい。界面活性剤としては、例えば、カルボン酸系、スルホン酸系、硫酸エステル系、高級アルコール系、グリセリン脂肪酸エステル系、ポリオキシエチレンアルキルエーテル系、脂肪酸ポリエチレングリコール系、アセチレンジオール系などの界面活性剤を使用することができる。界面活性剤の種類は適宜選択することができ、造膜性高分子の組成などを考慮し、各々単独または複数組み合わせて使用することができる。

親水層は、親水性に優れ、加湿装置運転時、気化フィルターの表層に水膜を形成させる目的で設けられるものである。親水層は、例えば、界面活性剤処理、放電処理、グラフト処理等で、アンカー層の表面を親水化させる方法で設けることもできるが、親水性材料を含有してなる親水層を設ける方法によれば、長期耐久性を有する親水層を設けることができる。親水性材料としては、親水性微粒子、親水性造膜性高分子などを挙げることができる。これら親水性材料が、水酸基、カルボキシル基、スルホン酸基、アミノ基、アミド基、カルボニル基、エステル結合等の極性を有する官能基を有している場合には、これら官能基に化学的に引き寄せられた水を親水層表面で保持することが可能になる。

親水層は、微粒子を含有することが好ましい。微粒子は、有機微粒子でも無機微粒子でも良い。微粒子内部の空孔については、内部に空孔を持たない微粒子、中空微粒子、開口を持つ中空微粒子、多孔質微粒子などいずれのタイプでもよい。微粒子が空孔を有する場合、その孔内に効果的に水を保持することが可能になり、加湿性能を向上させることができる。また、微粒子が空孔を持たない場合でも、微粒子同士の凝集によって、後述の極微小の孔が形成されやすくなり、効果的に水を保持することが可能になり、加湿性能を向上させることができる。

有機微粒子の具体例としては、ポリスチレン系微粒子、スチレン・アクリル系微粒子、スチレン・ブタジエン系微粒子、アクリル酸エステル系微粒子、ナイロン系微粒子などが挙げられる。微粒子の表面部分と芯とで組成が異なる、いわゆるコアシェル型微粒子でもよい。無機微粒子の具体例としては、カオリン、タルク、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、二酸化チタン、酸化亜鉛、硫化亜鉛、炭酸亜鉛、サチンホワイト、珪酸アルミニウム、ケイソウ土、焼成ケイソウ土、珪酸カルシウム、珪酸マグネシウム、リトポン、ゼオライト、加水ハロイサイト、炭酸マグネシウム、水酸化マグネシウム、シリカゲル、コロイダルシリカ、気相法シリカ、湿式シリカ、アルミナ、コロイダルアルミナ、水酸化アルミニウムなどが挙げられる。２種以上の微粒子を併用してもよい。親水性を向上させるためには親水性微粒子を好ましく用いることができ、その具体例としては、シリカゲル、コロイダルシリカ、気相法シリカ、湿式シリカ、アルミナ、コロイダルアルミナ、水酸化アルミニウムを用いることが好ましい。

微粒子の体積平均粒径（一次粒子径）は、４ｎｍ以上５００ｎｍ以下が好ましく、４ｎｍ以上１００ｎｍ以下がより好ましい。体積平均粒径が４ｎｍに満たない微粒子は製造困難である。体積平均粒径が５００ｎｍを超えると、微粒子同士の結合力が低下し、耐水耐擦性が低下して、フィルター基材を水洗した場合やフィルター基材を長期間使用した場合に、微粒子が剥落する恐れがある。

親水層には、微粒子とともにバインダーを含有させることが好ましく、微粒子の剥落防止やアンカー層との接着性向上が可能となる。バインダーとしては、シリカゾル、アルミナゾル、チタニアゾル、ケイ酸ナトリウム、シリケート化合物の加水分解物の無機バインダー、造膜性高分子等を挙げることができる。このうち、造膜性高分子を用いると、微粒子の剥落防止や接着性向上のさらなる効果が得られるため、好ましい。

親水層のバインダーとして用いることができる造膜性高分子としては、ポリビニルアルコール樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリスチレン樹脂、エポキシ樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリ（メタ）アクリル酸樹脂、ポリ（メタ）アクリル酸エステル樹脂、（メタ）アクリル酸・スチレン共重合体樹脂、エチレン・酢酸ビニル共重合体樹脂、酢酸ビニル・（メタ）アクリル共重合体樹脂、エチレン・酢酸ビニル・（メタ）アクリル３元共重合体樹脂などを用いることができる。このうち、親水性で、加水分解あるいは膨潤しにくいアクリロニトリル・ブタジエン樹脂（ＡＢ樹脂）、スチレン・ブタジエン樹脂（ＳＢ樹脂）、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン樹脂（ＡＢＳ樹脂）、アクリル酸エステル・スチレン共重合体樹脂、メタクリル酸エステル・スチレン共重合体樹脂などのブタジエン系樹脂、スチレン系樹脂がより好ましい。また、２種以上のバインダーを併用してもよい。

親水層において、微粒子の含有比率は、親水層の総固形分質量に対し、２０質量％以上９５質量％以下が好ましく、３０質量％以上９０質量％以下がより好ましく、３５質量％以上８５質量％以下にするのがさらに好ましい。また、親水層において、バインダーの含有比率は、５質量％以上８０質量％以下が好ましく、１０質量％以上７０質量％以下が好ましく、１５質量％以上６５質量％以下が好ましい。フィルターの加湿性能が低下する現象が微粒子の含有比率が３０質量％未満になると確認されることがあり、２０質量％を下回るとより顕著に確認されることがある。また、親水層とアンカー層との接着性が低下したり、親水層中の微粒子が剥落したりする現象が、微粒子の含有比率が９０質量％を上回ると確認されることがあり、９５質量％を超えるとより顕著に確認されることがある。

また、親水層の効果を阻害しない範囲で、抗菌剤、防黴剤、脱臭剤、触媒、着色剤のような機能剤を含有させてもよい。

また、親水層の強度を向上させる目的で、親水層は架橋されていることが好ましく、親水層に架橋剤を含有させることが好ましい。親水層に含まれる微粒子及び／またはバインダーと架橋剤とによって、架橋構造が形成される。架橋剤としては、ホウ酸、アルデヒド系化合物、ケトン系化合物、トリアジン系化合物、カルボジイミド系化合物、エポキシ系化合物、イソシアネート系化合物、メラミン系化合物等を使用できる。特に、親水層に無機微粒子を用いた場合には、シランカップリング剤等の有機珪素化合物を好ましく用いることができる。

シランカップリング剤の具体例としては、例えば、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、アリルトリメトキシシラン、アリルトリエトキシシラン、ジエトキシメチルビニルシラン、３−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、３−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、３−グリシジルオキシプロピル（ジメトキシ）メチルシラン、ジエトキシ（３−グリシジルオキシプロピル）メチルシラン、３−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、ｐ−スチリルトリメトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、３−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−２−（アミノエチル）−３−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、Ｎ−２−（アミノエチル）−３−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−２−（アミノエチル）−３−アミノプロピルトリエトキシシラン、３−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−アミノプロピルジメトキシメチルシラン、３−アミノプロピルジエトキシメチルシラン、３−トリエトキシシリル−Ｎ−（１，３−ジメチル−ブチリデン）プロピルアミン、３−（２−アミノエチルアミノ）プロピルトリエトキシシラン、３−ウレイドプロピルトリエトキシシラン、３−クロロプロピルトリメトキシシラン、３−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、ビス（トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィド、３−イソシアネートプロピルトリエトキシシランなどが挙げられる。

該架橋剤の含有量は、親水層の総固形分質量に対し、０．０５質量％以上５．０質量％以下が好ましく、０．１質量％以上３．０質量％以下がより好ましい。架橋剤の含有量が０．０５質量％を下回ると、架橋剤を添加しない親水層と強度が変わらない場合がある。
架橋剤の含有量が５．０質量％を上回ると、後述する親水層用塗装液が凝固しやすくなり、親水層の製造が難しくなる恐れがある。

親水層の厚みは０．３μｍ以上９．０μｍ以下が好ましく、０．５μｍ以上８．０μｍ以下がより好ましく、１．０μｍ以上７．５μｍ以下がさらに好ましい。親水層の厚みが０．３μｍを下回ると、親水層表面の親水性が低下して、加湿性能が低下する恐れがある。一方、９．０μｍを超える親水層を設けても、さらなる加湿性能向上が期待できないばかりでなく、親水層に経時で付着するスケールが多くなり、親水性が阻害される恐れがある。

本発明では、親水層表面に水膜が形成されることによって、効率的に加湿することができるものである。水膜は、親水層表面の水が供給された部分に形成される。親水層表面に全体的に連続した水膜が形成されることが好ましいが、加湿性能を阻害しない範囲で、親水性表面に部分的に水膜が形成されていない箇所が存在しても良い。親水層表面に水膜を形成するためには、親水層表面に全く孔がない状態であるか、孔が存在した場合には、極微小の孔であることが重要である。図２は、親水層表面に極微小の孔を有する本発明の気化フィルターの電子顕微鏡写真である。極微小の孔は、効果的に水を保持し、より加湿性能を向上させることができる。極微小の孔の平均面積は、０．1μｍ^２以下であることが好ましく、０．０１μｍ^２以下であることがより好ましい。該孔の面積が０．1μｍ^２を超えると、水が孔の中に入り込み、乾燥空気が通過する時に水膜から水が蒸発、乾燥していく効率が低下し、加湿性能が低下する恐れがある。また、孔内にスケールがたまりやすくなったり、孔の縁から親水層が劣化しやすくなったりして、加湿性能面から見た長期耐久性に問題が生じる恐れがある。上述したように、本発明では、親水層表面に全く孔のない状態であっても良いので、極微小の孔の平均面積の下限は特に無い。尚、特開２００７−１９８６８５号公報に記載されている粒子によって気化フィルターの表面に形成された１〜３μｍ^２と大きい孔の中に保持された水や、特開２００７−１９８６８５号公報、特開２００５−３１５５５４号公報に記載されている発泡形状の基材を用いた場合において、その空隙内に保持された水は、親水層表面ではなく、親水層の内部に保持された水であり、本発明の「水膜」には該当しない。

親水性材料を含有してなる親水層を製造するためには、各種親水性材料、架橋剤を含有してなる親水層用塗装液を作製するとよい。必要に応じて親水層に含有させる機能剤を、親水層用塗装液中に溶液又は分散液として含有させてもよい。親水層は、例えば、アンカー層を設けたフィルター基材を、親水層用塗装液に浸漬し、取り出し乾燥して得る方法で製造される。この方法によれば両面にアンカー層を設けたフィルター基材の両面に同時に親水層を得ることもできる。浸漬、取り出し、乾燥の一連の工程を複数回繰り返してもよく、繰り返す場合に塗装液の組成が異なってもよい。また、浸漬法以外に、ローラーコート法、刷毛塗り法、スプレーコート法等によって、親水層を設けることもできる。

親水層用塗装液には、アンカー層への塗装適性を向上させるために、界面活性剤を用いても良い。界面活性剤としては、例えば、カルボン酸系、スルホン酸系、硫酸エステル系、高級アルコール系、グリセリン脂肪酸エステル系、ポリオキシエチレンアルキルエーテル系、脂肪酸ポリエチレングリコール系、アセチレンジオール系の界面活性剤を含有できる。界面活性剤の種類は、親水性材料の種類やイオン性などを考慮しながら適宜選択することができる。

次に、本発明の加湿用気化フィルターによる加湿方法を説明する。気化フィルター（以下、気化フィルターが１枚の場合、「フィルター単板」とも呼ぶ）に水が供給されると、フィルター単板の表層に水膜が形成され、その水が気化して乾燥空気が加湿される。加湿性能を上げるためには、単位容積当たりに多くのフィルター単板を充填するのが好ましい。フィルター単板を、間隔を開けて複数枚積層して本発明の加湿用フィルター積層体を構成し、フィルター単板同士の隙間に乾燥空気を通過させ加湿させる方法が好ましく用いられる。例えば、図３に示したように、円形のフィルター単板３３を一定の間隔で多数積層し、円筒形のフィルター積層体３１を構成する方法がある。図３において、フィルター単板３３は中心部に開口部３２を有していて、この開口部３２に芯棒を差し込み、フィルター積層体３１を回転させることができる。フィルター単板の積層枚数は、目標とする加湿性能に合わせて適宜決定することができる。また、フィルター単板を積層する間隔について特に制限はなく、当該間隔はすべて一定であっても良いし、異なっていても良い。

フィルター積層体において隣接するフィルター単板に間隔を設ける手段としては、１枚のフィルター基材の片側又は両側にある高さを有する段差を設ける方法が挙げられる。図４及び図５は、中心部に開口部４２を有し、その周囲に段差４１を設けたフィルター基材４３の概略図である。この段差４１の高さが、フィルター積層体におけるフィルター単板間の間隔となる。この高さを一定にすれば、フィルター単板の積層間隔は一定となる。

図６は、フィルター積層体３１へ水を供給する方法の一例である。フィルター積層体３１の一部が水面５２下に沈むように、フィルター積層体３１を水槽５１に浸漬する。図６では、横倒しにした円筒形のフィルター積層体３１の底部が水面５２下に沈んでいる。加湿装置運転時にフィルター積層体３１の中心を回転軸として回転させることで、フィルター積層体３１表面全体に水が連続的に供給され、親水層の表面に水膜が形成される。回転軸は通常、フィルターの最も広い面に対して垂直である。水面５２上のフィルター積層体３１に乾燥空気が接触することで、乾燥空気は加湿される。

以下、実施例によって本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。なお、以下、部ないし％は質量基準である。また、水溶液やエマルジョン、分散液等の部数は固形分質量に換算した数値を記載する。実施例で使用した微粒子の一次粒子径は、カタログ記載値である。

実施例１
＜フィルター基材の作製＞
図４及び図５に記載した形状を有するアクリロニトリル・ブタジエン・スチレン樹脂の円形樹脂板４３を射出成型にて作製した。円形樹脂板は、厚さ１．７ｍｍ、直径９０ｍｍで、中心部に直径１４ｍｍの開口部４２を有している。そして、円形樹脂板の片面において、開口部４２の周囲に高さ１．８ｍｍの段差４１を設けた。この円形樹脂板４３をフィルター基材１とした。

＜アンカー層用塗装液作製＞
アクリロニトリル・ブタジエン樹脂（日本ゼオン社製、商品名：Ｎｉｐｐｏｌ １５６１、４０．５％液）を攪拌しつつ、塗装液固形分濃度が１２．５％になるように水を追加して、アンカー層用塗層液１を作製した。

＜親水層用塗装液作製＞
表１の材料を攪拌機で混合し、親水層用塗装液１を作製した。

＜フィルター単板作製＞
フィルター基材１を、アンカー層用塗装液１に浸漬して取り出した後、乾燥してアンカー層塗装品を作製した。該アンカー層塗装品を、親水層用塗装液１に浸漬して取り出した後、乾燥してフィルター単板１を作製した。

＜フィルター積層体作製＞
フィルター単板１を５１枚積層してフィルター積層体１を作製した。フィルター単板に設けられた１．８ｍｍ高さの段差１１がスペーサーの役割を果たすため、フィルター単板１を積層すると、フィルター単板同士に１．８ｍｍの隙間ができる。そして、この隙間に空気が通過するようになった。また、フィルター単板１の中央部に配置される開口部に芯棒を通すことによって、フィルター積層体１がずれることなく固定できた。

実施例２
表２の材料を攪拌機で混合し、親水層用塗装液２を作製した。親水層用塗装液１を親水層用塗装液２に変更した以外、実施例１と同様の方法でフィルター積層体２を作製した。

実施例３
親水層用塗装液１に水を加えて２倍希釈し、親水層用塗装液３を作製した。親水層用塗装液１を親水層用塗装液３に変更した以外、実施例１と同様の方法でフィルター積層体３を作製した。

実施例４
表３の材料を攪拌機で混合し、親水層用塗装液４を作製した。親水層用塗装液１を親水層用塗装液４に変更した以外、実施例１と同様の方法でフィルター積層体４を作製した。

実施例５
表４の材料を攪拌機で混合し、親水層用塗装液５を作製した。親水層用塗装液１を親水層用塗装液５に変更した以外、実施例１と同様の方法でフィルター積層体５を作製した。

実施例６
表５の材料を攪拌機で混合し、親水層用塗装液６を作製した。親水層用塗装液１を親水層用塗装液６に変更した以外、実施例１と同様の方法でフィルター積層体６を作製した。

実施例７
表６の材料を攪拌機で混合し、親水層用塗装液７を作製した。親水層用塗装液１を親水層用塗装液７に変更した以外、実施例１と同様の方法でフィルター積層体７を作製した。

実施例８
表７の材料を攪拌機で混合し、親水層用塗装液８を作製した。親水層用塗装液１を親水層用塗装液８に変更した以外、実施例１と同様の方法でフィルター積層体８を作製した。

実施例９
＜アンカー層用塗装液作製＞
スチレン・メタクリル酸エステル共重合体樹脂（昭和高分子社製、商品名：ＡＰ−４７５０Ｎ、４７％液）を攪拌しつつ、塗装液固形分濃度が１２．５％になるように水を追加して、アンカー層用塗層液２を作製した。

＜親水層用塗装液作製＞
表８の材料を攪拌機で混合し、親水層用塗装液９を作製した。

＜フィルター積層体作製＞
アンカー層用塗層液１をアンカー層用塗層液２に変更し、親水層用塗装液１を親水層用塗装液９に変更した以外、実施例１と同様の方法でフィルター積層体９を作製した。

実施例１０
表９の材料を攪拌機で混合し、親水層用塗装液１０を作製した。親水層用塗装液１を親水層用塗装液１０に変更した以外、実施例１と同様の方法でフィルター積層体１０を作製した。

実施例１１
表１０の材料を攪拌機で混合し、親水層用塗装液１１を作製した。親水層用塗装液１を親水層用塗装液１１に変更した以外、実施例１と同様の方法でフィルター積層体１１を作製した。

実施例１２
表１１の材料を攪拌機で混合し、親水層用塗装液１２を作製した。親水層用塗装液１を親水層用塗装液１２に変更した以外、実施例１と同様の方法でフィルター積層体１２を作製した。

実施例１３
表１２の材料を攪拌機で混合し、親水層用塗装液１３を作製した。親水層用塗装液１を親水層用塗装液１３に変更した以外、実施例１と同様の方法でフィルター積層体１３を作製した。

実施例１４
表１３の材料を攪拌機で混合し、親水層用塗装液１４を作製した。親水層用塗装液１を親水層用塗装液１４に変更した以外、実施例１と同様の方法でフィルター積層体１４を作製した。

実施例１５
表１４の材料を攪拌機で混合し、親水層用塗装液１５を作製した。親水層用塗装液１を親水層用塗装液１５に変更した以外、実施例１と同様の方法でフィルター積層体１５を作製した。

実施例１６
＜アンカー層用塗装液作製＞
アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン樹脂（日本エイアンドエル社製、商品名：ＳＲ−１４２、４８．０％液）を攪拌しつつ、塗装液固形分濃度が１２．５％になるように水を追加して、アンカー層用塗層液３を作製した。

＜親水層用塗装液作製＞
表１５の材料を攪拌機で混合し、親水層用塗装液１６を作製した。

＜フィルター積層体作製＞
アンカー層用塗層液１をアンカー層用塗層液３に変更し、親水層用塗装液１を親水層用塗装液１６に変更した以外、実施例１と同様の方法でフィルター積層体１６を作製した。

実施例１７
＜アンカー層用塗装液作製＞
スチレン・ブタジエン樹脂（日本エイアンドエル社製、商品名：ＳＲ−１０１、５２．０％液）を攪拌しつつ、塗装液固形分濃度が１２．５％になるように水を追加して、アンカー層用塗層液４を作製した。

＜親水層用塗装液作製＞
表１６の材料を攪拌機で混合し、親水層用塗装液１７を作製した。

＜フィルター積層体作製＞
アンカー層用塗層液１をアンカー層用塗層液４に変更し、親水層用塗装液１を親水層用塗装液１７に変更した以外、実施例１と同様の方法でフィルター積層体１７を作製した。

実施例１８
表１７の材料を攪拌機で混合し、親水層用塗装液１８を作製した。親水層用塗装液１を親水層用塗装液１８に変更した以外、実施例１と同様の方法でフィルター積層体１８を作製した。

実施例１９
表１８の材料を攪拌機で混合し、親水層用塗装液１９を作製した。親水層用塗装液１を親水層用塗装液１９に変更した以外、実施例１と同様の方法でフィルター積層体１９を作製した。

実施例２０
表１９の材料を攪拌機で混合し、親水層用塗装液２０を作製した。親水層用塗装液１を親水層用塗装液２０に変更した以外、実施例１と同様の方法でフィルター積層体２０を作製した。

実施例２１
＜フィルター単板作製＞
アンカー層塗装品１を、親水層用塗装液１に浸漬して取り出し、乾燥した後、再び親水層用塗装液１に浸漬して取り出し、乾燥した以外、実施例１と同様の方法でフィルター積層体２１を作製した。

実施例２２
親水層用塗装液１に水を加えて３倍希釈し、親水層用塗装液２１を作製した。親水層用塗装液１を親水用塗装液２１に変更した以外、実施例１と同様の方法でフィルター積層体２２を作製した。

実施例２３
親水層用塗装液１に水を加えて３．５倍希釈し、親水層用塗装液２２を作製した。親水層用塗装液１を親水用塗装液２２に変更した以外、実施例１と同様の方法でフィルター積層体２３を作製した。

実施例２４
＜フィルター単板作製＞
フィルター基材１を、アンカー層用塗装液１に浸漬して取り出した後、乾燥してアンカー層塗装品を作製した。該アンカー層塗装品を、親水層用塗装液２に浸漬して取り出し、乾燥して作製した親水層塗層品２を、さらに親水層用塗装液３に浸漬して取り出し、乾燥した以外、実施例１と同様の方法でフィルター積層体２４を作製した。

比較例１
アンカー層塗装を行わずに、親水層をフィルター基材１上に直接設ける点以外、実施例１と同様の方法でフィルター積層体Ｉを作製した。

比較例２
フィルター基材１をそのまま使用した以外、実施例１と同様の方法でフィルター積層体IIを作製した。

比較例３
厚さ１．７ｍｍの三次元網目構造を有するポリウレタンフォームを、直径９０ｍｍの円形で、中心部に直径１４ｍｍの開口部を有する抜き型で打ち抜き、ポリウレタンフォーム板１を作製した。厚さ１．８ｍｍのアルミ板を、実施例１で使用したフィルター基材１の段差と同じ形状に型抜きし、ポリウレタンフォーム板の開口部に合わせて重ねて、フィルター基材同士に間隔を設ける手段とし、フィルター基材２を作製した。アンカー層塗装を行わずに、親水層用塗装液１を使用して、親水層をフィルター基材２上に直接設け、フィルター積層体IIIを作製した。

比較例４
厚さ１．７ｍｍのアルミ板を、直径９０ｍｍの円形で、中心部に直径１４ｍｍの開口部を有する抜き型で打ち抜きアルミ円板１を作製した。厚さ１．８ｍｍのアルミ板を実施例１で使用したフィルター基材１の段差と同じ形状に型抜きし、アルミ円板１の開口部に合わせて重ねフィルター基材同士に間隔を設ける手段とし、フィルター基材３を作製した。アンカー層塗装を行わずに、親水層用塗装液１を使用して、親水層をフィルター基材３上に直接設け、フィルター積層体IVを作製した。

評価；実施例及び比較例で作製したフィルターの評価方法を述べる。なお、比較例２のフィルターは親水層が存在しないため、耐水耐擦性の評価は省略した。

＜厚み＞
フィルター単板の断面電子顕微鏡写真から、アンカー層の厚みと親水層の厚みを測定した。

＜孔平均面積測定＞
フィルター単板の表面電子顕微鏡写真から、黒く写っている孔の径を定規で測定し、孔1個の面積を計算する。１μｍ^２四方の正方形内に存在する孔の面積を算出し、その平均値を孔平均面積とした。

＜初期加湿性能＞
加湿装置（タイガー魔法瓶社製、ハイブリッド式マイコン加湿器、品番：ＡＳＱ−Ａ５００）のフィルター部分を実施例又は比較例で作製したフィルター積層体に入れ替えた。２０℃、３０％ＲＨに調湿した部屋で、運転モード「省エネ」（風量「強」、ヒーター「切」）で運転を行った。運転開始１時間後に水槽内の水の減少量を測定し、該減少量を初期加湿性能（ｃｍ^３／ｈｒ）とした。

＜耐久加湿性能＞
加湿装置（タイガー魔法瓶社製、ハイブリッド式マイコン加湿器、品番：ＡＳＱ−Ａ５００）のフィルター部分を実施例又は比較例で作製したフィルター積層体に入れ替えた。２０℃、３０％ＲＨに調湿した部屋で、運転モード「省エネ」（風量「強」、ヒーター「切」）で２週間連続運転を行った。運転開始からちょうど２週間の時刻を基準時刻とし、基準時刻から１時間後に水槽内の水の減少量を測定し、該減少量を耐久加湿性能（ｃｍ^３／ｈｒ）とした。

＜耐水耐擦性＞
フィルター単板表面を水で濡らし、質量２ｋｇの分銅に相当する荷重をかけた底面積５０ｃｍ^２のスポンジ（住友スリーエム社製、商品名：スコッチ・ブライト、カタログＮｏ．Ｓ−２１Ｋ）のウレタン面で、フィルター単板両面をそれぞれ１００往復擦った後、塗層の剥離具合を目視で観察した。評価基準における面積比率の分母は、フィルター単板両面の面積の合計とした。
◎ ：塗層の剥離が認められなかった。
○ ：スポンジで擦った部分の１／４未満（面積比率）の塗層が剥離。
△ ：スポンジで擦った部分の１／３〜１／４（面積比率）の塗層が剥離。
× ：スポンジで擦った部分の１／３を超える部分（面積比率）の塗層が剥離。

評価結果を表２０に示す。実施例の気化フィルターは、高い耐久加湿性能と耐水耐擦性を有している。比較例１及び比較例４においては、耐久加湿性能試験後、水槽中に剥落した親水層の破片と思われる浮遊物が観察された。比較例２においては、親水層が存在しないため、フィルター単板表面に水膜を形成することができず、十分な加湿性能を得ることができなかった。比較例３においては、基材が発泡形状であることにより、供給された水が基材内に埋没されて保持され、表面に水膜が形成されないため、保持された水の乾燥効率が低下し、十分な初期加湿性能が得られなかった。また、耐久加湿性能も低下し、評価後の発泡形状基材の内部を観察したところ、実施例の気化フィルターでは見られなかったスケールの析出が見られた。

実施例１０と実施例１〜９及び１１〜２１との比較から、親水層が微粒子を含有すると、微小な面積の孔を親水層表面に有するため、表面に形成される水膜保持量が増加し、初期加湿性能が向上した。

実施例１〜９、１１〜１７の比較から、微粒子の含有比率が３０質量％以上９０質量％以下である実施例１〜９、１１〜１４、１６〜１７の気化フィルターは、高い初期加湿性能と耐水耐擦性を有していた。微粒子の含有比率が９０質量％を上回った実施例１２では、耐水耐擦性が低下する傾向が見られた。微粒子の含有比率が３０質量％を下回った実施例１５では、初期加湿性能が低下する傾向が見られた。

実施例２１と実施例２４との比較から、親水層の厚みが８．０ｍｍを超えると、耐久加湿性能が低下する傾向が見られた。実施例２２と実施例２３との比較から、親水層の厚みが０．５ｍｍを下回ると、初期加湿性能と耐久加湿性能が低下する傾向が見られた。

実施例１〜３と実施例６〜８との比較から、親水層が架橋剤（シランカップリング剤）で架橋されてなることで、耐水耐擦性が向上した。なお、架橋剤を含有させた実施例１〜５及び実施例９について、耐久加湿性能試験と耐水耐擦性試験を５回繰り返したが、耐久加湿性能は低下せず、繰り返し再使用が可能という顕著な効果を確認した。一方、架橋剤を使用しなかった実施例６〜８の気化フィルターにおいては、耐水耐擦性評価で親水層の剥離が認められた。評価は「○」であるが、その剥離程度はきわめて軽微であり、アンカー層に達する剥離は認められず、実用上十分な強度を有していた。

本発明の加湿用気化フィルターは、加湿装置のみならず、空気清浄機などに加湿機能を持たせる場合にも好ましく用いることが可能である。

Claims (8)

1. 非発泡形状の樹脂製の板又は金属製の板であるフィルター基材、並びに
   造膜性高分子を含有するアンカー層と
   表面に全く孔がない状態であるか、又は孔が存在する場合には、平均面積０．１μｍ ^２ 以下である極微小の孔である、親水層と
   をこの順で基材上に有することを特徴とする加湿用気化フィルター。
2. 該親水層が微粒子を含有してなる請求項１記載の加湿用気化フィルター。
3. 該親水層において、微粒子含有比率が３０質量％以上９０質量％以下である請求項２記載の加湿用気化フィルター。
4. 該親水層が架橋されてなる請求項１記載の加湿用気化フィルター。
5. 該親水層の厚みが０．５μｍ以上８．０μｍ以下である請求項１記載の加湿用気化フィルター。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の加湿用気化フィルターを間隔を空けて積層してなる加湿用気化フィルター積層体。
7. 請求項１〜５のいずれかに記載の加湿用気化フィルターまたは請求項６記載の加湿用気化フィルター積層体を用いた加湿方法において、該親水層表面に形成された水膜の水分を気化させることによって加湿を行うことを特徴とする加湿方法。
8. 請求項１〜５のいずれかに記載の加湿用気化フィルターまたは請求項６記載の加湿用気化フィルター積層体を用いた加湿方法において、連続的に、該親水層表面に形成された水膜の水分を気化させることによって加湿を行うことを特徴とする加湿方法。