JPH0261444A - 加湿器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は室内等の乾燥した空気に水分を供給して湿度を
上昇させる加湿器に関するものである。

〔従来の技術〕

省エネルギーの観点から最近の居住空間は断熱化と気密
化とが進んでおり、より高度の空気調和が要求されてい
る。空気調和の要素としては、温度コントロールと、湿
度コントロールと、有害空気成分のコントロールとが挙
げられ、このうちの温度コントロールに関しては、満足
できる種々の加熱方式および冷却方式が実用化されてい
る。しかしながら、湿度コントロールおよび有害成分の
コントロールに関しては未だ充分に満足できる装置が提
案されていない。

特に湿度のコントロールを行う加湿器は、自然蒸発式、
電熱式、水スプレー式、および超音波式等があるが、自
然蒸発式は加湿能力が小さく、電熱式はランニングコス
トが嵩むという短所があるし、また水スプレー式では加
湿効率が低く大型化するという問題がある。さらに超音
波式はイニシャルコストが嵩み寿命が短いばかりでなく
、炭酸カルシウムの微粉末が飛散しやすい等の欠点があ
る。

そこで、本出願人はイニシャルコストおよびランニング
コストが上記３種の装置のうちで最も低（、炭酸カルシ
ウム微粉末の飛散がないなど最も実用性が高い自然蒸発
式加湿器で、その短所である低加湿能力を改良してこれ
を大幅に向上させることについて検討を重ねてきた。

自然蒸発式加湿器では、水の蒸発面積を極力広くとるた
めに、開口部の大きいバット状の容器を用いたり、ある
いは親水性繊維で形成された織布の下端を水中に浸して
毛細管現象により水の表面積を増やす努力をしている。

ここで仮に水を厚さ数ミリメートル程度にスライスして
これを縦などに多層並べることができれば、水の蒸発面
積を大幅に増加させることができる。そこで本出願人は
スライスされた厚さ数１の水を縦に保持する方法につい
て研究を重ねた結果、親水性高分子を素材とする多孔質
シートを用いて内部の厚さが数罷の中空多孔性部材を形
成し、その中空部に上記スライスされた水を収納するこ
とにより任意の空間に水を保持することができ、しかも
水を自由に蒸発させることができることを見出してこれ
を提案し、特開昭６０−１７１３３７号公報に開示され
ている。

さらに、本出願人は水蒸気を通過させ得る疏水性高分子
の多孔質シート（以下透湿膜と称する）を用いた自然蒸
発式加湿器（以下透湿膜式加湿器と称する）を高性能化
するために上記透湿膜が水蒸気の透過に対して示す物質
抵抗（以下透湿抵抗と称する）を測定するとともに、透
湿膜の？ｊｉｍな形状をした空孔構造を、屈曲した毛細
管の集合でモデル化して透湿膜式加湿器の加湿能力と透
湿膜の透湿抵抗および空孔構造との関係を明らかにした
最適な透湿抵抗と空孔構造を有する透湿膜を見出して特
願昭６０−０２６８２４号明細書で提案したし、また上
記性質を保持するとともに機械的強度にも優れた透湿膜
を提案して特開昭６１−２５０４２９号公報に開示され
ている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、装置を小型化したりするためにはさらに
加湿能力を大幅に向上することのできる高性能なものが
要求されており、上記従来の加湿器では、必ずしも満足
した加湿能力を期待することができない。

本発明は以上のような課題を解決するためになされたも
のであって、加湿能力を大幅に向上させることを可能に
した高性能な透湿膜式の加湿器を提供することを目的と
している。

〔課題を解決するための手段〕

このような課題を解決するために本発明では、水蒸気を
通過させ得る中空多孔性部材と、この中空多孔性部材内
に挿入されて水路を形成する間隔部材とを備え、中空多
孔性部材内に水を供給しかつこの中空多孔性部材の外表
面に空気を流通させることによりこの中空多孔性部材を
通過した水蒸気を前記空気に含ませるように構成された
加湿器において、前記中空多孔性部材内に自己温度制御
型発熱体を前記間隔部材と併設した。

また別発明では、水蒸気を通過させ得る中空多孔性部材
と、この中空多孔性部材内に挿入されて水路を形成する
間隔部材とを備え、中空多孔性部材内に水を供給しかつ
この中空多孔性部材の外表面に空気を流通させることに
よりこの中空多孔性部材を通過した水蒸気を前記空気に
含ませるように構成された加湿器において、前記間隔部
材を自己温度制御型発熱体で形成した。

〔作　用〕

加湿運転時には、水の排出口が閉じらでおり、水タンク
から水の供給口を経て中空多孔性部材の中空部に水が供
給されて保持される。この状態で中空多孔性部材の空間
に乾燥空気を送給し、これが複合多孔質シートを通過す
ると、水蒸気が蒸発し、この水蒸気を含むことにより加
湿された空気が、室内等へ排出される。この場合、中空
多孔性部材内に間隔部材と併設された自己温度制御型発
熱体か、または自己温度制御型発熱体で形成された間隔
部材に定電圧を印加すると、これが発熱することにより
水温が一定に保たれ、水の蒸発潜熱が供給されて加湿能
力が増大する。また、何らかの理由で給水が停止しても
発熱体の自己温度制御機能が働いて発熱が停止する。

〔実施例〕

第１図ないし第５図は本発明に係る加湿器の実施例を示
し、第１図（ａ）は自己温度制御型発熱体と間隔部材が
内部に併設された中空多孔性部材の斜視図、第１図（ｂ
）は内部に自己温度制御型発熱体から成る間隔部材が設
けられた中空多孔性部材の斜視図、第２図（ａ）、　（
ｂ）はそれぞれ自己温度制御型発熱体の斜視図、第２図
（Ｃ）は自己温度制御型発熱体からなる間隔部材の斜視
図、第３図は比電気抵抗と温度との関係線図、第４図は
中空多孔性部材をプレート形に積層した加湿器の斜視図
、第５図は加湿特性を示す特性図である。第１図（ａ）
において中空多孔性部材１は、互いに重ね合わされた疏
水性高分子の多孔質シートと通気性布とからなるチュー
ブ状の複合多孔質シート２を備えており、その両端部に
は、給水口３と排水口４とが設けられている。この複合
多孔質シート２の内部には、自己温度制御型発熱体５と
間隔部材６とが重ねられて併設されている。４１口はそ
れぞれ給水方向と排水方向とを示している。

疏水性高分子の多孔質シートの素材としては例えばポリ
エチレンやポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビ
ニール、ポリ塩化ビニリデン、ポリカーボネート、ポリ
エステル、弗素樹脂等の合成樹脂が用いられており、水
の通過を遮断し水蒸気の通過を許すように構成されてい
る。

また、通気性布としては、植物繊維や化学繊維の芯材に
金属あるいは導電性ペイントを被覆したものや、金属繊
維、カーボン繊維等の織布が用いられており、多孔質シ
ートの補強的強度を担う面から、厚みが２００μｍ以上
が望ましく、実用的には５００μｍ以下が適当である。

また、加工性面からは、例えばポリエステル等の化繊布
が使用しやすい。

複合多孔質シート２を構成する多孔質シートと通気性布
とは、これらを全面的に接合すると孔が閉じてしまうの
で、透湿抵抗があまり減少しないように、例えば５〜１
０■程度の間隔で部分的に点接合されている。

また、間隔部材６は、中空多孔性部材１内に水路を形成
するために断面を連鎖球状に形成された帯状成形体が用
いられており、柔軟性の高い塩化ビニール樹脂やシリコ
ン樹脂などを用い押出成形によって製作されている。

自己温度制御型発熱体５は、導電性フィラーをマトリッ
クス材料に分散したもので、正の抵抗温度係数を有する
ものが用いられている。導電性フィラーとしては、カー
ボンか、その他にもカーボンか金属の微細な繊維が用い
られるが、高い正の抵抗温度係数を確保するためには、
カーボンブラックが好適である。また、自己温度制御機
能をコントロールするために低融点の有機化合物が第３
成分として添加されるが、これに低分子量のポリエチレ
ンワックスが好適に用いられる。ポリオレフィンに２０
〜３０重量％のカーボンブラックと、必要に応じて低分
子量ポリオレフィンワックスをｌＯ〜３０重量パーセン
ト添加した組成物をバンバリーミキサ−等で均一に混練
したのち、Ｔダイにより押出成形してシート状の自己温
度制御型発熱体組成物を製作した。この発熱体組成物を
所定の幅で帯状に切断したのち、第１図（ａ）に符号７
で示すように銅箔の電極を幅方向両端に熱融着して固定
した。また、図示していないが必要に応じて絶縁用の被
覆をして自己温度制御型発熱体を製作した。

また、別発明の実施例として間隔部材を自己温度制御型
発熱体で形成した場合を第１図（ｂ）に示す。

この場合、上記組成物を混練したのち、電極をインサー
トした金型を用いて両端部に銅線または必要に応じニッ
ケルメッキした銅線を埋込みなから押出成形し、自己温
度制御型発熱体からなる間隔部材８を製作した。

上記自己温度制御型発熱体の構造の例を第２図（ａ）〜
（Ｃ）に示す。第２図（ａ）は自己温度制御型発熱体５
の両端部に電極７を熱融着した場合を示しており、また
第２図（ｂ）は、第１図（ａ）に示すものの表面ニ塩化
ビニールやシリコン樹脂等を塗布して得られる絶縁被覆
１０を形成した場合を示している。

さらに第２図（Ｃ）は、間隔部材８を自己温度制御型発
熱体で形成した場合を示しており、必要に応じて絶縁被
覆１０を形成することができる。

自己温度制御型発熱体の抵抗温度特性を評価するために
発熱体を電気オーブンに入れて昇温しながらその比電気
抵抗を測定した結果の一例を第３図に示す。約５０″Ｃ
を転移温度として比電気抵抗が急速に増加し、高い正の
抵抗温度特性を示した。

したがって上記自己温度制御型発熱体を用いて第１図（
ａ）あるいは（ｂ）のような中空多孔性部材を構成し、
所定の電圧を印加した場合、水温は人力電力に応じて室
温から約５０°Ｃの範囲で低温度にコントロールされ、
水の蒸発潜熱を供給するため、加湿量が大幅に増大する
とともに、安定した加湿性能を示す。また、水温が５０
℃を越えると、発熱体の比電気抵抗が急速に増大して実
質的に通電を停止するため、安全性と信頼性に優れた加
湿器が得られる。

第４図は本発明の一実施例であるプレート型加湿器の斜
視図であって、図において第１図に示した中空多孔性部
材！は、蛇腹状に折曲げられており、その上方には蒸発
分の水を供給する水タンク１１が設けられている。３は
水タンク１１と配管で接続された給水口、４は排水口で
あり、また、矢印イは給水方向、矢印口は排水方向であ
る。さらに、矢印ハは空気の導入方向であり、矢印二は
空気の導出方向を示している。この実施例においては中
空多孔性部材Ｉを、乾燥空気の通路となる空間をあけて
折り畳み多層積層して直方体形状にし、小さい容積であ
りながら水の蒸発面積を大幅に増大させているので、加
湿能力が大幅に向上した。なお図示されていないが、中
空多孔性部材１は、その形状を保つために、積層された
中空多孔性部材の空間には、波状のセパレータ、例えば
プラスチックで形成されたものが挿入されて補強されて
いる。

このように構成されていることにより、加湿運転時には
、排水口４は閉じられており、水タンク１１から給水口
を経て中空多孔性部材ｌの中空部に水が供給されて保持
される。中空多孔性部材１の空間に乾燥空気を矢印凸方
向から送給することにより複合多孔質シート２（透湿膜
）を通過する水蒸気が蒸発して空気に含まれ、加湿され
た空気が矢印二方向に出て行く。蒸発分の水はタンク１
１から随時補給される。なお、排水口４は長期間使用し
ないときに開いて水抜きをしたり、水を流通させて水垢
を除去したりするのに用いる。

第６図は本発明の他の実施例としてのスパイラル型加湿
器を示す斜視図であって、図において中空多孔性部材ｌ
は、例えばプラスチックで波状に形成されたセパレータ
１２を介してハニカム状円柱形に巻き込まれており、水
タンク１１から水を供給しながら乾燥空気を送給するこ
とにより加湿された空気が得られる。このように構成さ
れていることにより複合多孔質シートの加湿能力が増加
し、小さい容積でありながら水の蒸発面積が大幅に増大
して加湿能力が大幅に増大することは前記実施例と同じ
である。なお、中空多孔性部材ｌとセパレータ１２とは
接着してもしなくてもどちらでもよい。また、図示しな
いパイプを中心部に通すことにより排水口を設けること
もできる。

上記プレート型あるいはスパイラル型の加湿器の中空多
孔性部材ｌに設置された自己温度制御型発熱体の電極に
接続されるリード線は、給水口３または排水口４から取
出すことができるが、排水口４から取出す方が容易であ
る。

自己温度制御型発熱体を組込んだ別発明の加湿器の加湿
特性を評価するために第６図に示したスパイル型加湿器
を送風機に接続し、温度２１″Ｃ５相対湿度５２％の室
内空気を風速１ｍ／ｓｅｃで通しながら水タンク１１内
の水の減少量を測定した。また自己温度制御型発熱体に
は、トランスを介してｌＯＯ■交流を印加し、入電電力
を４５Ｗ。

９０Ｗ、１８０Ｗにそれぞれ設定したときの加湿量を測
定した。第５図はその加湿特性図であって、継軸に加湿
１（ＣＣ／ｈ）をとり、横軸にヒータ容ｆｔ　（Ｗ）を
とって示した。図において、自己温度制御型発熱体に通
電せずに送風機の風路に電気ヒータを設けて１８０Ｗの
電力を供給しながら加湿量を測定した結果を、参考のた
めに破線で示した。

この自己温度制御型の多孔質シートに電力を供給しない
ときには加湿量が１０５ｃｃ／ｈであるのに対し、４５
Ｗ、９０Ｗ、１８０Ｗを供給したときにはそれぞれ１２
０，１８０，３３０ｃｃ／ｈと大幅に増加した。一方、
送風機の風路に設置した電気ヒータに１８０Ｗの電力を
供給した場合には１２８　ｃｃ　／　ｈの加湿量しか得
られなかった。したがって加湿器内の水を加熱して水の
蒸発潜熱を供給することにより加湿量が大幅に増大する
ことが確認できた。

また、異常事態を想定して給水を停止した場合、水温が
上昇するが、５０″Ｃを越えると、電流が減少し、約８
０℃で実質的に発熱が停止した。したがって温度ヒユー
ズ、安全回路等の安全装置が万一作動しない場合にも、
自己温度制御型発熱体が実質的に発熱を停止するため、
安全性と信頼性に優れた加湿器が得られる。

〔発明の効果〕

以上の説明により明らかなように本発明によれば加湿器
において、中空多孔性部材内に自己温度制御型発熱体を
間隔部材と併設するか、あるいは間隔部材のみを設けて
これを自己温度制御型発熱体で形成したことにより、自
己温度制御型発熱体で水が定温度に加熱されるので、加
湿能力が大幅に向上するとともに、異常事態の発生時に
もこの自己温度制御型発熱体が実質的に発熱を停止させ
るので、安全性と信頼性が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第６図は本発明に係る加湿器の実施例を示
し、第１図（ａ）は自己温度制御型発熱体と間隔部材と
が内部に併設された中空多孔性部材の斜視図、第１図（
ｂ）は内部に自己温度制御型発熱体からなる間隔部材が
設けられた中空多孔性部材の斜視図、第２図（ａ）、　
（ｂ）はそれぞれ自己温度制御型発熱体の斜視図、第２
図（Ｃ）は自己温度制御型発熱体からなる間隔部材の斜
視図、第３図は比電気抵抗と温度との関係線図、第４図
は中空多孔性部材をプレート形に積層した加湿器の斜視
図、第５図は加湿特性を示す特性図、第６図は本発明の
他の実施例として中空多孔性部材をスパイラル形に積層
した加湿器の斜視図である。 ■・・・・中空多孔性部材、２・・・・複合多孔質シー
ト、５・・・・自己温度制御型発熱体、６．８・・・・
間隔部材。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）疏水性高分子の多孔質シートを主素材として形成
   され水蒸気を通過させ得る中空多孔性部材と、この中空
   多孔性部材内に挿入されて水路を形成する間隔部材とを
   備え、前記中空多孔性部材内に水を供給しかつこの中空
   多孔性部材の外表面に空気を流通させることによりこの
   中空多孔性部材を通過した水蒸気を前記空気に含ませる
   ように構成された加湿器において、前記中空多孔性部材
   内に自己温度制御型発熱体を前記間隔部材と併設したこ
   とを特徴とする加湿器。
2. （２）疏水性高分子の多孔質シートを主素材として形成
   され水蒸気を通過させ得る中空多孔性部材と、この中空
   多孔性部材内に挿入されて水路を形成する間隔部材とを
   備え、前記中空多孔性部材内に水を供給しかつこの中空
   多孔性部材の外表面に空気を流通させることによりこの
   中空多孔性部材を通過した水蒸気を前記空気に含ませる
   ように構成された加湿器において、前記間隔部材を自己
   温度制御型発熱体で形成したことを特徴とする加湿器。