JPH07208775A

JPH07208775A - 複合加湿器

Info

Publication number: JPH07208775A
Application number: JP221694A
Authority: JP
Inventors: Hajime Otani; 肇大谷; Kenzo Okada; 健三岡田
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 1994-01-13
Filing date: 1994-01-13
Publication date: 1995-08-11

Abstract

(57)【要約】【目的】水道水等を加湿用の水として用いても、加湿
能力の低下や水漏れが発生しない複合加湿器を提供す
る。【構成】水蒸気透過膜製の中空体１と、この中空体１
内に連通し内部に加湿用の水４を供給する供給パイプ８
と、上記中空体１の外周に対して被加湿用の空気５ａを
送風して接触させる手段と、上記中空体１から発生する
水蒸気６ａにより加湿された空気５ｂを導出する導出手
段とを備えた第１の加湿器、および上記中空体１内の濃
縮水を導入して加熱蒸発させる蒸発器と、この蒸発器に
設けられた生成水蒸気６ｂを透過させる水蒸気透過膜
と、この水蒸気透過膜を透過した水蒸気６ｂを上記第１
の加湿器の導出手段に合流させる手段とを備えた第２の
加湿器とから構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、水蒸気透過膜を用い
た複合加湿器に関するものである。詳しくは、水蒸気透
過膜を使用した加湿器と強制蒸発式加湿器とを組合わ
せ、加湿用の水に含まれる不純成分に起因する弊害を除
去した複合加湿器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の自然蒸発式加湿器は、構造が簡単
でイニシャルコストやランニングコストが低いという利
点を有する反面、加湿能力が低いという問題があった。
すなわち、自然蒸発式加湿器の加湿能力は、加湿用の水
の表面積に比例するが、従来から行われているスポンジ
や布等に加湿用の水を含浸させる方法では、充分な水の
表面積を確保することができなかった。そこで、疎水性
多孔質高分子膜等の水蒸気透過膜を用いる方法が提案さ
れ、一部で実施されている（特開昭６０−１７１３３７
号公報）。この疎水性多孔質高分子膜は、多数の小孔を
備えており、この小孔により水蒸気を透過させる膜であ
る。また、膜が疎水性であるため、水（液体）を透過さ
せないという性質を有する。この膜を用い、表面積が大
きい中空体を作製し、これを所定形状の膜モジュール化
してコンパクトにすれば、加湿器を大形化することなく
水の表面積を増加することが可能となる。また、この方
式の加湿器は、加湿用の水が全て膜モジュール内で蒸発
してしまうため、クローズドシステムを採用することが
可能となり、ドレン管等を設ける必要がなく、構造が簡
単なものとなる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この加
湿器は、加湿に使用される水道水や井戸水等に含まれる
炭酸カルシウム等の不純成分の膜への付着により、水漏
れが発生するという問題がある。すなわち、この加湿器
は、前述のようにクローズドシステムであるため、長期
間加湿器を使用すると膜モジュール内で加湿用の水が濃
縮される。その結果、水中に溶存していた不純成分が析
出し、疎水性多孔質高分子膜に付着するようになる。こ
の付着により、膜の疎水性が奪われ、膜によって遮断さ
れていた水が空気側へ漏出し、水漏れが発生してしま
う。

【０００４】そこで、水漏れの問題を解決するために、
疎水性多孔質高分子膜に代えて、同じ水蒸気透過膜であ
る無多孔質高分子膜を使用する方法があげられる。無多
孔質高分子膜は、分子サイズの微小孔を有し、この微小
孔により水蒸気が空気側へ拡散されるという性質の膜で
ある。また、この微小孔は、水を透過させないため、膜
が損傷を受けない限り、水漏れは生じない。ところが、
この膜に対しても不純成分は付着するため、微少孔が塞
がれて水蒸気透過性が低下するという別の問題が生じ
る。

【０００５】この不純成分の付着の問題を解決するため
に、膜を定期的に洗浄することが考えられる。例えば、
不純成分を溶解する薬剤を用いる化学的洗浄や、加湿器
を分解し、膜をブラシ等を用いて直接洗浄する物理的方
法があげられる。しかし、化学的洗浄方法は、薬剤に関
する新たなコストがかかるとともに、人体への影響の問
題がある。また、物理的洗浄方法では、加湿器の分解や
組み立ては、著しく煩雑な作業であり、また精巧な膜モ
ジュール内をブラシで洗浄することは、実質的に不可能
である。しかも、化学的，物理的等の洗浄の種類を問わ
ず、洗浄という特別のメンテナンスが必要となり、加湿
器の使用者に新たな負担をかけることとなる。

【０００６】このように、水蒸気透過膜を使用した加湿
器は、加湿用の水に含まれる不純物に起因する問題を有
するものであった。また、この問題を解決するための従
来の方法も、種々の欠点を有するため実際に適用できる
ものではなかった。しかし、前述のように、この水蒸気
透過膜を使用した加湿器は、コンパクトで加湿能力に優
れ、またコスト的にも有利であるため、水道水等の不純
成分に起因する問題の解決が強く望まれている。

【０００７】この発明はこのような事情に鑑みなされた
もので、加湿能力が優れ、しかも、特別のメンテナンス
を必要とすることなく長期使用による水漏れや加湿能力
の低下が少ない低コストでコンパクトな複合加湿器の提
供をその目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明は、水蒸気透過膜製の密封状の中空体と、
この中空体内に連通した内部に加湿用の水を供給する供
給パイプと、上記中空体の外周に対して被加湿用の空気
を送風して接触させる送風手段と、加湿された空気を導
出する導出手段とを備えた第１の加湿器、および上記第
１の加湿器の中空体内の濃縮水を導入し加熱蒸発させる
蒸発器と、この蒸発器により生成した水蒸気を透過させ
る水蒸気透過膜と、この水蒸気透過膜を透過した水蒸気
を上記第１の加湿器の導出手段に合流させる手段とを備
えた第２の加湿器とからなるという構成をとる。

【０００９】

【作用】上記課題を解決するために、本発明者等は、水
蒸気透過膜への加湿用の水の不純成分の付着を防止する
方法を中心に一連の研究を重ねた。その過程で、水蒸気
透過膜を用いた加湿器（第１の加湿器）と、加熱により
強制的に水蒸気を発生させる強制蒸発式加湿器（第２の
加湿器）を組み合わせるという着想を得た。すなわち、
第１の加湿器において、不純物が付着する前に、濃縮さ
れた水を膜モジュールから排出する。そして、この濃縮
水を、第２の加湿器に導入して完全蒸発させるという方
式の複合加湿器を作製した。その結果、この複合加湿器
は、第１の加湿器の水蒸気透過膜に不純成分が付着する
前に、濃縮した水を排出するため、疎水性多孔質高分子
膜製の膜モジュールでは、水漏れが発生しなくなり、ま
た、無多孔質高分子膜製の膜モジュールでは、水蒸気透
過性が低下しなくなることを突き止めた。また、濃縮水
を別の加湿器で加熱して蒸発させるため、加湿能力の向
上を一層図ることができるとともに、加湿用の水の有効
利用を図ることが可能となることを突き止めた。そし
て、加湿器全体としてクローズドシステムを採用するこ
とができ、構造が簡単なものとなることを見出し、上記
知見と併せてこの発明に到達した。この発明により、特
別なメンテナンスをする必要がなく、加湿能力に優れた
長寿命の加湿器を提供することが可能となる。

【００１０】つぎに、この発明について詳しく説明す
る。

【００１１】この発明の複合加湿器の一構成例を図１に
示す。図において、１は水蒸気透過膜製の中空体であ
り、８はこの中空体１に加湿用の水を供給するための供
給パイプである。この発明の第１の加湿器は、中空体１
および供給パイプ８と、ファンやブロアー等の送風手段
（図示せず）および排気口等の加湿空気を導出する手段
（図示せず）の４つ要素から構成されている。７は、上
記中空体１等を収容する送風管を示す。そして、第１の
加湿器では、供給パイプ８の一端側が、中空体１の注入
口（図示せず）と連結しており、他端側が加湿用の水４
を供給するためのタンク３と連結している。また、中空
体１の排出口（図示せず）と、濃縮水の導入パイプ１４
とが連結している。そして、この導入パイプ１４は、上
記送風管７内に配設された第２の加湿器にも連結されて
おり、これによって、第１の加湿器と第２の加湿器とが
連通されている。この第２の加湿器は加熱蒸発器（図示
せず）を備えた強制蒸発式加湿器である。

【００１２】この構成において、送風管７外に配置され
たタンク３から、水４が、パイプ８を通じて、送風管７
内に配設された中空体１に供給され、内部に満たされ
る。この状態で、ファン等により送風管７内に被加湿用
の乾燥空気５ａを送風すると、中空体１内部から発生す
る水蒸気６ａにより、乾燥空気５ａが加湿されて湿潤空
気５ｂとなり、送風管７内を矢印方向に流れる。また、
中空体１内部で濃縮された水は、その不純成分が膜に付
着する前にパイプ１４により、上記送風管７内に配設さ
れた第２の加湿器２に導かれる。この加湿器２内部にお
いて、濃縮水が加熱されて水蒸気６ｂが発生し、さらに
送風空気５ａ，５ｂが加湿される。そして、上記濃縮水
は、第２の加湿器２で完全に蒸発される。この構成によ
り、第１の加湿器の水漏れや加湿性能の低下を防止する
ことができるようになる。

【００１３】なお、水蒸気透過膜に不純成分が付着する
前に、中空体１から濃縮水を排出する方法（排出タイミ
ングの制御方法）は、特に制限するものではない。例え
ば、中空体１内部の水の流速と、中空体１の注入口と排
出口との距離とにより、加湿用の水の濃縮速度を調整
し、膜に付着する直前の濃度で、中空体１から排出する
という方法があげられる。

【００１４】また、第２の加湿器において、蒸発器の能
力は、濃縮水の流入量に応じて調整することが好まし
い。例えば、パイプ１４に流量計をとりつけ、この流量
計と蒸発器のヒーターの電圧器とを連動させる方法等が
あげられる。この他にも、温度センサーにより調整する
方法があげられる。

【００１５】このように、中空体１から濃縮水を排出す
るタイミングや、蒸発器の能力を調整することにより、
加湿用の水を効率よく使用することが可能となり、ま
た、電気エネルギー等に起因するコストを低く抑えるこ
とが可能となる。

【００１６】そして、この構成例では、同じ送風管７内
に第１および第２の加湿器が組み込まれているため、第
２の加湿器から発生する水蒸気６ｂを第１の加湿器の送
風空気と合流させる合流手段は、特に設けていない。し
かし、第２の加湿器を同一送風管に組み込まない場合
は、送風用パイプ等を用いて合流手段を別に設ける必要
がある。また、この発明において、この複合加湿器をエ
アコン等の空調機と組み合わせて使用する場合は、ファ
ン等の送風手段を別個に設ける必要がなく、空調機の送
風機を使用することができる。また、加湿空気を導出す
る手段についても同様である。

【００１７】つぎに、この発明の複合加湿器の主要構成
部分である第１の加湿器について説明する。

【００１８】前述のように、第１の加湿器は、自然蒸発
式加湿器であり、加湿用の水を供給する供給パイプ８
と、水蒸気透過膜製の中空体１と、送風手段と、加湿空
気の導出手段とから構成される。

【００１９】上記中空体１は、疎水性多孔質高分子膜や
無多孔質高分子膜等の水蒸気透過膜から形成されたもの
である。この中空体の基本構成の一例を図２に示す。１
ａは、帯状に形成された中空体である。また、この中空
体１ａには、加湿用の水の流路を確保するためのスペー
サー１１が挿入されている。このスペーサー１１は、図
に示すように板状であり、一定の間隔で線状凸部が形成
されたものである。この材質としては、シリコーン等の
柔らかいゴムがあげられる。また、このスペーサーのサ
イズは、膜モジュールの大きさ等により適宜決定される
が、通常、厚み０．５〜５ｍｍ、線状凸部の高さが０．
５〜３ｍｍの範囲のものを使用することが好ましい。

【００２０】この中空体１ａを加湿器に適用する場合
は、通常、膜モジュール化されて使用される。この膜モ
ジュールの一例を図３に示す。この膜モジュール１ｂ
は、図２の帯状の中空体１ａを蛇行状に曲成し多層とし
たものである。このようにすることにより、中空体の表
面積（水の表面積）を減少させることなくコンパクト化
を図ることが可能となる。図において、８ａは加湿用の
水を供給するための注入口であり、通常、供給パイプ８
が連結されている。また、１４ｂは、濃縮された加湿用
の水を排出する為の排出口であり、通常、第２の加湿器
に導入するためのパイプ１４が連結されている。

【００２１】また、膜モジュールとしては、上記の蛇行
状の膜モジュール１ｂの他に、図４に示すようなスパイ
ラルモジュール１ｃがあげられる。この膜モジュール１
ｃは、帯状の中空体１ａと波状間隔材９とを一緒にして
いわゆる巻き寿司状に巻いてスパイラル状としたもので
ある。波状間隔材９は、膜モジュール１ｃにおいて送風
空気５ａ，５ｂの流路を確保するためのものである。図
において、１０は膜モジュールを担持するための型枠で
ある。そして、このスパイラルモジュール１ｃ内に水を
貯留し、図に示すようにして乾燥空気５ａを送風するこ
とにより空気が加湿され湿潤空気５ｂを発生させること
ができる。

【００２２】さらに、膜モジュールとしては、上記２種
類の膜モジュールの他に、平膜モジュール，中空糸モジ
ュール，管状モジュール，プレート型モジュール等があ
げられる。

【００２３】つぎに、この中空体１の構成材料である無
多孔質高分子膜および疎水性多孔質高分子膜について説
明する。

【００２４】まず、無多孔質高分子膜としては、例え
ば、ポリビニルアルコール，ポリエーテルウレタン，酢
酸セルロース等の素材からなる親水性高分子膜や、イオ
ン交換膜があげられる。この中でも、透湿性，耐久性が
優れるイオン交換膜を使用することが好ましい。

【００２５】このイオン交換膜の膜厚は、通常０．１〜
５００μｍ、好ましくは０．５〜３００μｍの範囲であ
る。そして、以下に示す含水率および水蒸気透過係数の
範囲のものであれば、特に制限するものではない。

【００２６】まず、上記含水率は、下記の式（１）で算
出されるものであり、通常１０〜２５０％、好ましくは
２０〜１６０％の範囲である。

【００２７】

【数１】

【００２８】そして、水蒸気透過係数は、５〜２００ｇ
／ｍ²・ｈｒ・ｍｍＨｇの範囲、好ましくは１０〜１８
０ｇ／ｍ²・ｈｒ・ｍｍＨｇの範囲のものである。この
範囲は、加湿器に使用する膜として充分な範囲である。
この水蒸気透過係数は、純水を用い、かつ一定の線速で
調湿空気を送風した時の膜の水蒸気透過量を、単位膜面
積，単位時間，単位蒸気圧で換算した値である。具体的
には、イオン交換膜を隔て、１次側に２０℃の純水を供
給し、２次側に調湿空気（２０℃×１０％ＲＨ）を線速
５ｍ／ｓで送風して、１次側の純水の減少量の測定によ
り算出できる。

【００２９】上記イオン交換膜のイオン交換基の型とし
て、例えば、スルホン酸とスルホン酸塩基，カルボン酸
とカルボン酸塩基，リン酸とリン酸塩基，酸性水酸基と
酸性水酸基塩基のカチオン交換基の型、一〜三級アミノ
基，四級アンモニウム基等のアニオン交換基の型があげ
られる。このなかでも、水蒸気透過性，吸水性，放湿性
等の見地から、下記の一般式で表されるカルボン酸塩基
が好ましい。

【００３０】−ＣＯＯＭ

【００３１】上記式において、Ｍはアルカリ金属類であ
る。そして、カルボン酸塩基のなかでも、アルカリ金属
類が、Ｎａ⁺，Ｋ⁺のものが特に好ましい。

【００３２】このようなイオン交換膜は、例えば、カチ
オン交換基を有する単量体を高分子基材にグラフト重合
することにより作製することができる。

【００３３】上記高分子基材としては、ポリアクリル酸
メチル，ポリアクリル酸エチル，ポリアクリル酸ブチ
ル，ポリメタクリル酸メチル，ポリメタクリル酸ブチ
ル，ポリアクリロニトリル，ポリエチレン，ポリプロピ
レン，ポリイソブチレン，ポリテトラフルオロエチレ
ン，ポリ塩化ビニル，ポリビニルアルコール，ポリビニ
ルピロリドン，セルロース，ポリジメチルシロキサン，
ポリアミド等をあげることができる。このなかでも、安
価で成形加工性に優れたポリエチレンを使用することが
好ましい。なお、これらの高分子基材は、電子線照射，
架橋剤の添加等により架橋されたものであってもよい。

【００３４】また、カチオン交換基を有する単量体とし
ては、例えば、上記カルボン酸塩基を導入する場合は、
カルボキシル基を有するビニル単量体が用いられる。す
なわち、電子線照射等の公知の処理を高分子基材に施
し、これに上記ビニル単量体をグラフト重合する。その
後、アルカリ金属水酸化物の水溶液で中和することによ
り、カルボキシル基がカルボン酸塩基となる。上記ビニ
ル単量体としては、メタクリル酸を使用することが好ま
しい。また、アルカリ金属水酸化物としては、水酸化ナ
トリウム，水酸化カリウム，塩化カリウム等があげられ
る。

【００３５】上記イオン交換膜において、グラフト重合
により導入される単量体の割合（グラフト率）は、１０
〜１００％の範囲が好ましく、特に好ましくは、２０〜
８０％の範囲である。すなわち、１０％未満であると、
水蒸気透過性が小さくなる傾向がみられ、逆に１００％
を超えると吸湿した際に膜強度が低下する傾向がみられ
るからである。このグラフト率（％）は、下記の式
（２）で算出されるものであり、反応時間を変えること
により調整することができる。

【００３６】

【数２】

【００３７】つぎに、中空体のもう一つの構成材料であ
る疎水性多孔質高分子膜としては、例えば、ポリエチレ
ン，ポリプロピレン，ポリスチレン，ポリ塩化ビニル，
ポリ塩化ビニリデン，ポリカーボネート，ポリテトラフ
ルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等のフッ素系樹脂等の素材
からなる膜があげられる。このなかでも、製膜性，耐久
性等の観点からＰＴＦＥが好ましい。

【００３８】また、疎水性多孔質高分子膜としては、平
均孔径が０．１〜１０μｍのものを使用することが好ま
しい。すなわち、０．１μｍの未満であると、水蒸気の
透過抵抗が大きくなり加湿性能が低下する傾向がみられ
るからである。逆に、１０μｍを超えると水の遮断性が
低下したり、膜強度が低下する傾向がみられるからであ
る。また、気孔率（％）は、４０〜９５％の範囲が好ま
しい。４０％未満であると加湿性能が低下する傾向がみ
られ、逆に、９５％を超えると水漏れが発生するおそれ
があるからである。そして、膜の厚みは、５〜２００μ
ｍの範囲、好ましくは１５〜１５０μｍの範囲に設定さ
れる。すなわち、５μｍ未満であると、膜強度の低下や
ピンホールの発生のおそれがあり、実用化が困難だから
である。逆に、２００μｍを超えると水蒸気の透過抵抗
が大きくなり、加湿性能が低下するおそれがあるからで
ある。

【００３９】上記の無多孔質高分子膜および疎水性多孔
質高分子膜は、それぞれ単独で用いてもよいが、膜強度
の向上のため、これらを組み合わせて高分子複合膜とし
て使用してもよい。

【００４０】この高分子複合膜は、上記２種類の膜を貼
着して一体化することにより作製することができる。こ
の貼着方法としては、加熱溶融して融着する方法や、エ
ポキシ樹脂等の接着剤を使用する方法等があげられる。
この時、水蒸気透過性の観点から完全に貼着して一体化
するのではなく、例えば、５〜１０ｍｍ間隔で部分的に
結合する点結合が好ましい。

【００４１】さらに、上記高分子複合膜と、水や水蒸気
を自由に透過させる素材とを複合化して使用してもよ
い。このような素材としては、例えば、天然繊維，化学
繊維，金属繊維等からなる織布あるいは不織布があげら
れる。この複合化も融着や接着等により貼着する方法が
あげられる。また、この貼着も上記と同様に完全に貼着
して一体化するのではなく、例えば、５〜１０ｍｍ間隔
で部分的に結合する点結合が好ましい。この複合化によ
り、膜強度等をより一層向上させることが可能となり、
長寿命となる。

【００４２】つぎに、第２の加湿器について説明する。

【００４３】第２の加湿器の基本構成の一例を図５に示
す。この図において、１２は第２の加湿器の本体であ
り、通常、金属等からなる有底筒体が使用される。ま
た、１３は、上記本体１２の底部に設けられた蒸発器で
あり、例えば電熱器が使用される。１５は、有底筒状の
本体１２の上部開口を密封する水蒸気透過膜であり、前
述した疎水性多孔質高分子膜や無多孔質高分子膜が使用
される。また、１４は第１の加湿器で濃縮された水を導
入するためのパイプである。

【００４４】上記構成において、パイプ１４から濃縮水
４ａが，矢印Ａ方向に導入されて、蒸発器１３の上に溜
まる。そして、この蒸発器１３により濃縮水４ａが加熱
されて水蒸気６ｂが発生する。この水蒸気６ｂは、水蒸
気透過膜１５を透過して排出され、図１に示すように、
第１の加湿器の送風空気と合流する。上記水蒸気透過膜
１５は、通常、蒸発器１３と一定の間隔（空気層２０）
をおいて設置される。これにより、濃縮水４ａと膜１５
との接触がなくなり、水蒸気透過膜１５に不純成分が付
着せず、不純成分付着にもとづく水漏れや水蒸気透過能
の低下等の問題が発生しない。また、このように膜１５
と蒸発器１３との間に空間を設けることにより、水蒸気
の発生を促進するための空気をその空間に送風すること
も可能となる。

【００４５】つぎに、第２の加湿器の他の構成を図６お
よび図７に示す。この例は、前述したように濃縮水４ａ
の蒸発，拡散を促進させるために、加湿器２ａ，２ｂ内
部に空気を送風するようにしたものである。図６におい
て、１６は送風ポンプを、１９は送風パイプを示す。ま
た、１５ａは疎水性多孔質高分子膜を、１７は送風空気
を示す。それ以外の部分は、図５と同じであるから、同
一部分に同一符号を付している。

【００４６】図７は、上記第２の加湿器において、水蒸
気透過膜として、無多孔質高分子膜１５ｂを使用した構
成例である。無多孔質高分子膜１５ｂは、通気性がない
ため、別個に通気部１８が設けられている。この通気部
１８は、開閉バルブや多孔質体を用いて形成されるが、
加湿器２ｂの内部環境の保持等の観点から多孔質体を用
いることが好ましい。この多孔質体としては、焼結多孔
質体を用いることが好ましい。この焼結多孔質体として
は、ポリエチレン，ポリプロピレンや、ＰＴＦＥ等のフ
ッ素樹脂等の疎水性素材の焼結多孔質体があげられる。
このなかでも、ＰＴＦＥの焼結多孔質体を使用すること
が特に好ましい。

【００４７】このように、この発明の複合加湿器では、
第２の加湿器を、水蒸気透過膜を用いた第１の加湿器に
組み合わせて複合化し、水漏れ防止や加湿性能の低下防
止等の効果を得るようにしている。これが、この発明の
最大の特徴である。この複合化は装置全体をある程度複
雑化する。しかし、上述のように、第２の加湿器の構造
は単純であり、この加湿器を組み合わせることも容易で
あり問題はない。また、第２の加湿器は、強制蒸発式で
あるため、電気等のエネルギーを必要とする。しかし、
第２の加湿器に導入される水は、不純成分が析出する直
前まで濃縮された水であり、僅かの量が供給されるに過
ぎない。したがって、この濃縮水を完全蒸発させるため
のエネルギーコストも微々たるものであり、殆ど無視で
きる。

【００４８】つぎに、この発明の複合加湿器の製法の一
例について説明する。図１に示すような構成であって、
中空体１が図３に示すような蛇行状膜モジュール１ｂで
あり、第２の加湿器２が図５に示すような加湿器２であ
る複合加湿器は、上記材料を用いて、例えば、以下のよ
うにして作製することができる。

【００４９】まず、図２に示すような帯状の中空体１ａ
を作製する。すなわち、帯状の水蒸気透過膜とスペーサ
ー１１を準備する。そして、水蒸気透過膜の上にスペー
サー１１を膜の長手方向に沿うようにして配置し、膜を
幅方向に折り曲げてスペーサー１１を覆う。ついで、膜
の縁同士をエポキシ樹脂等の通常使用される接着剤で接
着する。また、この接着の際、膜の長手方向両端にポリ
エチレンチューブ等の管を取り付ける。このようにし
て、帯状の中空体１ａを作製する。そして、この帯状の
中空体１ａを図３に示すように蛇行状に曲成することに
より、膜モジュール１ｂを作製する。

【００５０】他方、第２の加湿器を作製する。まず、有
底筒体１２を準備し、底のほうに蒸発器１３を配置す
る。そして、筒体１２の口近傍に、蒸発器１３と一定の
間隔をおいて水蒸気透過膜１５を設置する。このように
して、図５に示すような第２の加湿器を作製する。

【００５１】つぎに、上記のようにして作製した膜モジ
ュール１ｂの排出口１４ｂと、濃縮水導入用パイプ１４
の一端とを連結する。また、上記パイプ１４の他端を第
２の加湿器２に連結する。このとき、パイプ１４の排出
口が、加湿器２の空気層２０に位置するようにして連結
する。このようにして、膜モジュール１ｂと第２の加湿
器２とを連通する。

【００５２】そして、図１に示すように、膜モジュール
１ｂの注入口８ａとタンク３とを供給パイプ８で連結す
る。ついで、連通された膜モジュール１ｂと第２の加湿
器２とを送風管７内に配置する。そして、この中空体１
および第２の加湿器等と、被加湿用の空気の送風手段お
よび加湿された空気の導出手段と組み合わせることによ
り、図１に示すような構成の複合加湿器を作製すること
ができる。

【００５３】なお、前述したように、送風手段は、ファ
ンやブロアー等が用いられるが、空調機の送風管等に、
この発明の複合加湿器を取り付ける場合は、別個に設け
る必要はない。また、加湿された空気の導出手段につい
ても同様である。そして、この構成では、同じ送風管７
内に膜モジュール１ｂと第２の加湿器２とが配置されて
いるため、第２の加湿器から発生する水蒸気６ｂを送風
空気５ａ，５ｂに合流させる手段についても、別個に設
ける必要はない。

【００５４】

【発明の効果】以上のように、この発明の複合加湿器
は、水蒸気透過膜を使用した加湿器（第１の加湿器）と
強制蒸発式加湿器（第２の加湿器）とを組み合わせ、加
湿用の水が、膜モジュール等の中空体内で濃縮されて不
純成分が水蒸気透過膜に付着する前に、濃縮水を中空体
内部から排出して第２の加湿器に導入し、第２の加湿器
で濃縮水を強制的に完全蒸発させるという方式を採用し
ている。したがって、第１の加湿器の水蒸気透過膜とし
て、疎水性多孔質高分子膜および無多孔質高分子膜のい
ずれの種類の高分子膜を使用しても、膜の水遮断性や水
蒸気透過性の低下が発生しない。このため、この発明の
複合加湿器は、水漏れ等の事故が発生せず、加湿能力の
低下もなく、長寿命である。また、加湿用の水として、
安価な水道水等を使用することができ、また水の完全利
用を図ることができるため、ランニングコストが低くな
る。そして、従来の加湿器と同様にクローズドシステム
を採用できるため、ドレン管等を設ける必要がなく、構
造が簡単になる。また、第１の加湿器に加えて第２の加
湿器も備えているため、加湿能力が著しく向上する。さ
らに、中空体からの濃縮水の排出タイミングや、蒸発器
の能力を調整すれば、ランニングコストを一層低く抑え
ることが可能となる。このように、この発明の複合加湿
器は、構造の単純性や低コストといった水蒸気透過膜を
用いた第１の加湿器の特性を損なうことなく、加湿用の
水の不純成分に起因する問題を完全に解決しうる。した
がって、この発明の複合加湿器を使用すれば、長期間低
コストで室内を充分に加湿することができるようにな
る。

【００５５】つぎに、実施例について比較例と併せて説
明する。

【００５６】

【実施例１】以下に示すようにして，図４に示すスパイ
ラルモジュール１ｃを作製し、第２の加湿器として図７
に示す加湿器２を作製し、これらを組み合わせて図１に
示すような構成の複合加湿器を作製した。

【００５７】まず、イオン交換膜製のスパイラルモジュ
ール１ｃを作製した。すなわち、厚み２５μｍのポリエ
チレンフィルムを準備し、これに電子加速器を用いて１
０メガラドの電子線を照射した。一方、メタクリル酸１
２０重量部（以下「部」と略す）、硫酸第一鉄０．１２
部をメタノール１６０部に溶解した。そして、この溶液
を７３℃に加熱し、この加熱溶液中に、電子線を照射し
たポリエチレンフィルムを１５分間浸漬してグラフト重
合を行った。ついで、このポリエチレンフィルムを７０
℃の蒸留水で水洗した後、風乾した。そして、このフィ
ルムを６０℃の３０重量％塩化カリウム水溶液に２４時
間以上浸漬した後、幅２２ｃｍ×長さ５ｍにカットして
目的とするイオン交換膜を作製した。

【００５８】一方、厚み１ｍｍで線状凸部の高さが１ｍ
ｍのゴム製スペーサー準備し、これを上記のイオン交換
膜上に長手方向に沿うように配置した。そして、イオン
交換膜を幅方向に折ってスペサーを覆った。そして、イ
オン交換膜同士が重なる縁部をエポキシ樹脂で接着し
て、図２に示すような袋状で帯状の中空体１ａを作製し
た。また、接着の際に、中空体１ａの長手方向の両端
に、水注入口および排水口として内径５ｍｍのポリエチ
レン製チューブを取り付けた。ついで、この袋状の中空
体１ａと、波の高さ５ｍｍ、ピッチ１０ｍｍのポリエチ
レン製の波状間隔材５とを一緒にしていわゆる巻き寿司
状に巻いて、ポリ塩化ビニル製の型枠６でこれを担持
し、図４に示すような膜面積が２ｍ²のスパイラルモジ
ュール１ｃを作製した。

【００５９】このスパイラルモジュール１ｃの排水口を
閉じて４０℃に調整した水道水を供給し、除湿器と他の
加湿器で調整した４０℃，１０％ＲＨの調湿空気を送風
機で線速１ｍ／ｓで送風した。そして、スパイラルモジ
ュール１ｃの加湿性能を、単位時間当たりの加湿用の水
の減少量を測定することにより調べた。その結果、この
スパイラルモジュール１ｃは、送風初期において３００
０ｇ／ｈｒの加湿性能を示した。

【００６０】他方、図７に示すような第２の加湿器を作
製した。すなわち、まず、内径１０．５ｍｍ，長さ３０
ｃｍのステンレス製の有底筒体１２の底に、フッ素加工
したステンレス製の加熱板１３を配置した。この加熱板
は、外部電源および変圧器で自由に温度を調整できる電
熱器である。また、ステンレス製の筒体１２の口付近
に、上記と同じイオン交換膜１５ｂを太鼓の皮のようし
て張って装着した。そして、このイオン交換膜の所定位
置に、通気部１８としてＰＴＦＥ焼結体（内径：５ｍ
ｍ）を取り付けた。そして、ステンレス製有底筒体１２
の筒部の中央付近に、筒体を貫通するようにして送風パ
イプ１９の一端を取り付け、送風パイプ１９の他端に送
付ポンプ１６を取り付けた。

【００６１】そして、図１に示すように、上記スパイラ
ルモジュール１ｃと第２の加湿器２とを導入パイプ１４
で連結し、スパイラルモジュール１ｃの注入口とタンク
３とを供給パイプ８で連結した。連結されたスパイラル
モジュール１ｃと第２の加湿器２を送風管７内に配置し
て目的とする複合加湿器を作製した。

【００６２】このようにして作製した複合加湿器に、４
０℃に調整した水道水を供給し、除湿器と他の加湿器で
調整した４０℃，１０％ＲＨの調湿空気を送風機で線速
１ｍ／ｓで送風した。なお、この時、第２の加湿器の送
風ポンプ１６を使用しなかった。そして、この複合加湿
器のスパイラルモジュール１ｃの加湿性能を上記と同様
にして経時的に測定した。その結果、スパイラルモジュ
ール１ｃの加湿性能は、運転開始５００時間経過後で２
５００ｇ／ｈｒであり、１０００時間経過後で２０００
ｇ／ｈｒであった。

【００６３】つぎに、送風ポンプ１６を運転して第２の
加湿器に空気を１０ｃｃ／ｍｉｎの風量で送風しなが
ら、スパイラルモジュール１ｃの加湿性能を経時的に測
定した。その結果、スパイラルモジュール１ｃの加湿性
能は、運転開始５００時間経過後で２５００ｇ／ｈｒで
あり、１０００時間経過後で２０００ｇ／ｈｒであっ
た。

【００６４】

【比較例１】第２の加湿器を作製しなかった以外は、実
施例１と同様にしてスパイラルモジュールのみからなる
加湿器を作製した。そして、実施例１と同様にして加湿
性能を経時的に測定した。その結果、この加湿器の初期
加湿性能は、３０００ｇ／ｈｒであったが、５００時間
経過後は６５０ｇ／ｈｒとなり、１０００時間経過後は
４００ｇ／ｈｒにまで低下した。

【００６５】上記の実施例１および比較例１から、第２
の加湿器を設けたことで、イオン交換膜製スパイラルモ
ジュールの加湿性能の低下を抑制できたことがわかる。
また、この効果は、第２の加湿器の送風ポンプを運転す
ることにより向上したことがわかる。

【００６６】

【実施例２】水蒸気透過膜として、平均孔径０．６μ
ｍ，気孔率９０％，膜厚１５μｍのＰＴＦＥフィルムを
使用し、第２の加湿器に通気部を設けなかった以外は、
実施例１と同様にして複合加湿器を作製した。そして、
実施例１と同様にして送風ポンプで送風しながら、スパ
イラルモジュールの加湿性能を経時的に測定した。この
測定も実施例１と同様にして行った。その結果、このス
パイラルモジュユールは、送風開始時において、２５０
０ｇ／ｈｒの加湿性能を示し、５００時間経過後で２２
００ｇ／ｈｒであり、１０００時間経過後で１８００ｇ
／ｈｒであった。また、水漏れは、発生しなかった。

【００６７】

【比較例２】第２の加湿器を作製しなかった以外は、実
施例２と同様にして疎水性多孔質高分子膜製スパイラル
モジュールのみからなる加湿器を作製した。そして、実
施例１と同様にして加湿性能を経時的に測定した。その
結果、この加湿器の初期加湿性能は、２０００ｇ／ｈｒ
であった。そして、２４０時間経過した時点で水漏れが
発生した。

【００６８】上記の実施例２および比較例２から、第２
の加湿器を設けたことで、疎水性多孔質高分子膜製スパ
イラルモジュールの加湿性能の低下を抑制できたことが
わかる。また、第２の加湿器の設置によりスパイラルモ
ジュールからの水漏れの発生も抑制することができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の複合加湿器の一実施例の構成図であ
る。

【図２】上記複合加湿器に使用される帯状の中空体の断
面斜視図である。

【図３】上記複合加湿器に使用される膜モジュールの一
態様を示す斜視図である。

【図４】上記複合加湿器に使用される膜モジュールのそ
の他の態様を示す斜視図である。

【図５】上記複合加湿器に使用される第２の加湿器の構
成図である。

【図６】上記第２の加湿器に送風ポンプを設けた状態を
示す構成図である。

【図７】上記第２の加湿器に送風ポンプを設け、かつ通
気部を設けた状態を示す構成図である。

【符号の説明】

１中空体２第２の加湿器４加湿用の水５ａ被加湿用の空気５ｂ加湿された空気６ａ中空体から発生する水蒸気６ｂ第２の加湿器から発生する水蒸気８供給パイプ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水蒸気透過膜製の密封状の中空体と、こ
の中空体内に連通して内部に加湿用の水を供給する供給
パイプと、上記中空体の外周に対して被加湿用の空気を
送風して接触させる送風手段と、加湿された空気を導出
する導出手段とを備えた第１の加湿器、および上記第１
の加湿器の中空体内の濃縮水を導入し加熱蒸発させる蒸
発器と、この蒸発器により生成する水蒸気を透過させる
水蒸気透過膜と、この水蒸気透過膜を透過した水蒸気を
上記第１の加湿器の導出手段に合流させる手段とを備え
た第２の加湿器とからなることを特徴とする複合加湿
器。
【請求項２】第２の加湿器が、蒸発器と水蒸気透過膜
とが空気層を介して隔てられている加湿器である請求項
１記載の複合加湿器。
【請求項３】第２の加湿器が、空気層に空気を送風す
るための送風手段と、この送風された空気を第１の加湿
器の導出手段に合流させる手段とを備えている加湿器で
ある請求項２記載の複合加湿器。