JPWO2013180227A1 - 加湿装置、加湿方法および加湿設備 - Google Patents

Abstract

空気に対する蒸気の拡散効率や吸収量（絶対湿度）、給水有効利用率を向上できる加湿装置、加湿方法および加湿設備を提供する。空気に対して、１３０℃以上に加熱された過熱水蒸気を供給することにより加湿する加湿装置２であり、第１加熱室２０内に設けられる水蒸気発生装置２５と、第２加熱室２１内に設けられる過熱水蒸気発生装置２６とを備える。水蒸気発生装置２５および過熱水蒸気発生装置２６は、特許３８１３２３４号公報に開示されている電気抵抗ヒータ５により構成されている。加湿設備１は、送風ファン３と、送風ファン３からの空気を室内空間Ｓに導くダクト４と、ダクト４内の空気に過熱水蒸気を供給する加湿装置２と、加湿装置２を制御してダクト４内の空気に供給する過熱水蒸気の温度および量を調整する制御装置と、を備える。

Description

本発明は、加湿装置、加湿方法および加湿設備に関するものである。

室内空間の湿度管理は、人々の健康、あるいは、製造業などの生産現場における生産効率や安全性などに大きく影響を与えるため、非常に重要である。例えば、健康面では、過乾燥状態ではインフルエンザなどの集団感染を招く恐れがあると言われている。また、生産現場では、乾燥による静電破壊、ごみ付着、紙詰まり、糸切れなどによる生産性の低下や、静電気による引火などの安全性の問題が危惧されている。よって、医療・保健施設や、半導体・液晶、化学、繊維、印刷などの様々な分野で、湿度管理、特に加湿に関して重要視されているが、乾燥する冬季においては、湿度が不十分な室内環境が多く存在しているのが現状である。

従来から、室内空間の湿度を適正に保つ加湿設備として種々のものが提案されている。例えば、特許文献１の加湿設備では、熱交換コイル、加湿器および送風ファンを備えており、室外空間から導入された低温低湿の空気を、熱交換コイルにて予め加熱することで加湿器を通過する際に多くの蒸気を空気中に吸収させることが可能な状態とし、その後、加湿装置を通過させることで、高温多湿な空気にして、送風ファンにより室内空間に供給している。

特許第２６３１６７４号公報

しかしながら、従来の加湿設備の例においては、加湿装置から飽和水蒸気を噴霧することによって加湿しているが、飽和水蒸気は通常、大量の微小な水滴である「湯気」を含み、その査証として、本来ガスでは見られない白く煙状になっている。湯気は、粒子の粒径が大きいため、空気中への拡散効率が必ずしも良いとはいえず、よって、飽和水蒸気は、空気に対して均一に蒸気を吸収させるという点に課題がある。特に冬季のように、空気の温度が低いと、噴霧された蒸気（湯気）が空気により冷却されて凝縮し、水滴となって空気に吸収されない結果、空気に吸収される蒸気の量（絶対湿度）が低下する。その結果、例えば病院内などにおいては、インフルエンザなどの飛沫感染を防止するために十分な加湿量を得ることが困難であるという課題もある。また、粒子の粒径が大きいと、蒸発吸収距離（空気中に噴霧される蒸気が空気に吸収されるまでの距離）が長くなるため、蒸気噴霧管などへの蒸気（湯気）の衝突により水滴（ドレン）が蒸気噴霧管などに付着する。よって、給水有効利用率が悪くなるうえ、スケールやドレン排水のための対策が必要であるという課題もある。さらに、ドレン表面に塵埃などが付着すると汚染原因になり、黴菌、雑菌の温床となるため、吐き出される蒸気の衛生管理も必要になる。なお、加湿設備としては、上記した蒸気式の他、気化式あるいは水噴霧式なども存在するが、気化式および水噴霧式は、エネルギー投入量が少なく、運転コストを減少できるが、加湿効率の悪さや気化熱による室温の低下、水中の不純物の析出による微粒子汚染やカビ臭などの問題などがある。

本発明は、空気に対する蒸気の拡散効率や吸収量（絶対湿度）、給水有効利用率を向上させ、上記した問題を解消することができる加湿装置、加湿方法および加湿設備を提供することを目的とする。

本発明の上記目的は、空気に対して、１３０℃以上に加熱された過熱水蒸気を供給することにより加湿する加湿装置により達成される。なお、過熱水蒸気の温度としては、詳細は後述するが、１３０℃以上であることが好ましく、１７０℃以上であることがより好ましく、２００℃以上であることがより好ましく、３００℃以上であることがより好ましい。

本発明に係る加湿装置の好ましい実施態様においては、第１加熱室内に設けられ、前記第１加熱室内に供給される水を加熱して水蒸気を発生させる水蒸気発生装置と、第２加熱室内に設けられ、前記水蒸気発生装置より前記第２加熱室内に供給される水蒸気を加熱して過熱水蒸気を発生させる過熱水蒸気発生装置とを備えることを特徴としている。

また、本発明の上記目的は、空気に対して、１３０℃以上に加熱された過熱水蒸気を供給することにより加湿する加湿方法によっても達成される。なお、過熱水蒸気の温度としては、詳細は後述するが、１３０℃以上であることが好ましく、１７０℃以上であることがより好ましく、２００℃以上であることがより好ましく、３００℃以上であることがより好ましい。

また、本発明の上記目的は、空気を送風する送風ファンと、前記送風ファンからの空気を室内空間に導くダクトと、前記ダクト内の空気に過熱水蒸気を供給する加湿装置と、前記加湿装置を制御して前記ダクト内の空気に供給する過熱水蒸気の温度および量を調整する制御装置と、を備える加湿設備によっても達成される。

本発明に係る加湿設備の好ましい実施態様においては、前記ダクト内の加湿された後の空気を加熱する加熱装置をさらに備えることを特徴としている。

本発明に係る加湿設備の好ましい実施態様においては、室内空間の湿度を計測可能な湿度計と、室内空間の温度を計測可能な温度計と、をさらに備え、前記温度計および前記湿度計により計測された室内空間の温度および湿度に基づき、前記制御装置により前記加湿装置および前記加熱装置を制御して、室内空間の温度、相対湿度および絶対湿度を調整するように構成されたことを特徴としている。

本発明によれば、空気に対する蒸気の拡散効率や吸収量（絶対湿度）を向上できるので、空気中に十分な蒸気を素早く均一に吸収させることができる。その結果、例えば病院内などにおいて、室内空間を、短時間でインフルエンザなどの飛沫感染を防止するために十分な加湿量とすることができる。また、給水有効利用率を向上できるので、スケールやドレンの発生を抑えることができ、その結果、スケールやドレン排水のための対策が軽減されるうえ、加湿器内で黴菌や雑菌の発生が防止されて加湿器から吐き出される蒸気を衛生的なものとすることができる。

本発明の一実施形態に係る加湿設備の基本構成を模式的に示す概略構成図である。 絶対湿度の時間変化を示すグラフである。 加湿量の時間変化を示すグラフである。 過熱水蒸気による加湿の温度毎の加湿量の時間変化を示すグラフである。 飽和水蒸気による加湿および過熱水蒸気による加湿のエネルギー消費量の相違を示すグラフである。 飽和水蒸気による加湿および過熱水蒸気による加湿の水消費量の相違を示すグラフである。

以下、本発明の実態形態について添付図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る加湿設備１の基本構成を模式的に示す概略構成図である。なお、以下の説明において、過熱水蒸気とは、ある圧力の下で決定される沸点で蒸発した状態の蒸気（飽和水蒸気）を、同じ圧力下でさらに加熱された水蒸気のことを指し、大気圧下においては、圧力を掛けることなく、大気圧での水の沸点１００℃を超して加熱された水蒸気を指す。

本実施形態の加湿設備１は、加湿された空気を室内空間Ｓに供給して室内空間Ｓの湿度の調整を行う設備であって、空気を送風する送風ファン３と、送風ファン３からの空気を室内空間Ｓに導くダクト４と、ダクト４内の空気に過熱水蒸気を供給する加湿装置２とを備えている。

加湿装置２は、密閉された第１加熱室２０および第２加熱室２１を備えており、両者は、水蒸気流路２２により接続されている。第１加熱室２０には水導入流路２３が接続されており、水を貯留したタンク（図示せず）より水導入流路２３を介して第１加熱室２０内に水が供給される。一方、第２加熱室２１には過熱水蒸気流路２４が接続されている。過熱水蒸気流路２４の先端はダクト４内を延び、過熱水蒸気流路２４を介して第２加熱室２１内で生成された１３０℃以上の過熱水蒸気がダクト４内の空気に供給される。

第１加熱室２０および第２加熱室２１内には、それぞれ、水蒸気発生装置２５および過熱蒸気発生装置２６が設けられている。第１加熱室２０では、水蒸気発生装置２５により、タンクから供給された水を加熱して飽和水蒸気を発生させる。一方、第２加熱室２１では、過熱蒸気発生装置２６により、第１加熱室２０から水蒸気流路２２を介して供給された飽和水蒸気を加熱して過熱水蒸気を発生させる。水蒸気発生装置２５および過熱蒸気発生装置２６は、本実施形態では、ともに多孔金属シートを用いた電気抵抗ヒータ５により構成されており、例えば、特許３８１３２３４号公報に開示されているものを好ましく用いることができる。また、上記したような過熱水蒸気を発生させる加湿装置２としては、例えば、特許４６８４８２３号公報に開示されているものを好ましく用いることができる。

電気抵抗ヒータ５を加熱用電源（図示せず）により温度制御可能に通電することで、第１加熱室２０では、水導入流路２３から第１加熱室２０の底部に導入された水が、電気抵抗ヒータ５を通過する間に、加熱された電気抵抗ヒータ５との間で効率よく熱交換され、水が短時間で加熱されて飽和水蒸気となる。このとき、電気抵抗ヒータ５の発熱量（電気抵抗ヒータ５への通電量）を調整することで、飽和水蒸気の温度および蒸気発生量を調整することができる。また、第２加熱室２１では、水蒸気流路２２から第２加熱室２１に導入された飽和水蒸気が、電気抵抗ヒータ５を通過する間に、加熱された電気抵抗ヒータ５との間で効率よく熱交換され、飽和水蒸気が短時間で加熱されて過熱水蒸気となる。このとき、電気抵抗ヒータ５の発熱量（電気抵抗ヒータ５への通電量）を調整することで、過熱水蒸気の温度および蒸気発生量を調整することができる。過熱水蒸気の温度としては、例えば、１３０℃以上であることが好ましく、１７０℃以上であることがより好ましく、２００℃以上であることがより好ましく、３００℃以上であることがより好ましい。過熱水蒸気としては、上記したように、通常の大気圧下においては１００℃を越すものであれば良いが、温度が僅かに沸点を越す程度の過熱水蒸気では、しばしば飽和点まで温度が低下することにより、過熱水蒸気を用いる利点が損なわれるおそれがある。一方で、過熱水蒸気の温度が１３０℃以上になると、飽和点を越すことによって観察される蒸気中の微小水滴である「湯気」の発生が殆んど見られないことが実験の結果で明らかになっているため、本発明においては好ましい条件となる。また、過熱水蒸気の温度が１７０℃以上になると、後述するように、湿熱に対して最も強い抵抗性を示す微生物（菌）であるGeobacillus stearothermophilus の増殖を防止することができ、過熱水蒸気による室内空間Ｓの滅菌作用を見込めるため、より安全な空調環境が得られる。また、過熱水蒸気の温度が２００℃以上になると、後述するように、室内空間Ｓに対して優れた加湿量を実現できる。なお、過熱水蒸気は、その温度が高い方が、蒸気がガス状の水分子となって加湿に好適ではあるが、温度が３００℃以上になると、蒸気が十分にガス状の水分子になること、および、必要以上に温度を上げすぎると、エネルギー消費量の観点から空調システムとしては有効でないことなどを考慮すると、温度を４５０℃程度までに設定することが望ましい。

送風ファン３は、空気を室内空間Ｓに導入し、送風ファン３からの空気は、ダクト４内で、加湿装置２で生成され過熱水蒸気流路２４を通ってダクト４に導出された過熱水蒸気を吸収し加湿される。加湿された空気が吹出口から室内空間Ｓに吹き出されることで、室内空間Ｓが加湿される。このとき、水蒸気発生装置２５による飽和水蒸気の発生量および過熱水蒸気発生装置２６による過熱水蒸気の発生量を調整することで、室内空間Ｓの加湿量（絶対湿度）を調整できる。

また、本実施形態では、ダクト４内の吹出口の手前位置に、加熱装置２７が設けられている。この加熱装置２７により、室内空間Ｓに吹き出される加湿された空気の温度を加熱して調整することで、室内空間Ｓの温度および相対湿度も調整できる。この加熱装置２７も、上記した特許３８１３２３４号公報に開示されている電気抵抗ヒータ５により構成されているのが好ましい。

さらに、本実施形態では、室内空間Ｓに、図示は省略するが、室内空間Ｓの湿度を計測可能な湿度計および室内空間Ｓの温度を計測可能な温度計がそれぞれ設けられており、これらの湿度計および温度計は、上記した水蒸気発生装置２５、過熱蒸気発生装置２６および加熱装置２７とともに、図示しない制御装置に接続して制御されている。これにより、本実施形態の加湿設備１では、室内空間Ｓの温度や湿度に基づいて、室内空間Ｓの温度、相対湿度および絶対湿度のトリプル制御を、制御装置により自動的に行えるようになっている。

上記構成の加湿設備１および加湿装置２では、室内空間Ｓに送出する空気に対して過熱水蒸気を供給して室内空間Ｓを加湿している。飽和水蒸気は通常、大量の微小な水滴である「湯気」を含み、その査証として、本来ガスでは見られない白く煙状になっているのに対して、過熱水蒸気は、飽和水蒸気よりも温度が高く、蒸気が湯気を含まずにガス状の水分子となっているため、飽和水蒸気と比較して、空気に対する蒸気の拡散効率を向上できる。また、過熱水蒸気は飽和水蒸気よりも蒸発吸収距離が短く、空気に吸収されやすいので、空気に対する蒸気の吸収量（絶対湿度）も向上できる。これにより、空気中に十分な量の蒸気を素早く均一に吸収させることができるので、例えば病院内などにおいて、室内空間Ｓを、短時間でインフルエンザなどの飛沫感染を防止するために十分な湿度環境とすることができる。

また、過熱水蒸気は、基本的に分子状の水であると考えられるので、分子状でない微小な液体の水である「湯気」を含む飽和水蒸気と比べると、空気と混和して速やかに湿度を上げることができ、かつ、「湯気」から水滴となって空気中に拡散することがないため、ダクト４や過熱水蒸気流路２４などに溜まるドレンの発生を抑えることができる。よって、給水有効利用率を向上できるので、加湿装置２に供給する水の量を抑えることができ、エネルギー効率を向上できるとともに、スケールやドレン排水に対する対策が軽減できるうえ、加湿器内で黴菌や雑菌の発生が防止されて加湿器から吐き出される蒸気を衛生的なものとすることができる。

本願の発明者らは、室内空間Ｓに対して、飽和水蒸気を含ませた空気を供給して加湿した場合と、過熱水蒸気を含ませた空気を供給して加湿した場合との双方について、加湿効果の違いに関する実験（加湿実験）を行った。なお、過熱水蒸気は、上記構成の水蒸気発生装置２５および過熱蒸気発生装置２６を備えた加湿装置２により発生させた。また、飽和水蒸気については、上記構成の水蒸気発生装置２５（特許３８１３２３４号公報に開示されている電気抵抗ヒータ５）のみを用いて発生させた。

＜加湿効果＞
まず、上記加湿試験を行った結果、室内空間Ｓの絶対湿度および加湿量について、図２〜図４に示す試験結果を得た。なお、室内空間Ｓは、容積約６０ｍ^３の閉鎖空間（室温約１８℃）とし、室内空間Ｓ内に温湿度データロガー（ＳＫ−Ｌ２００ＴＨＩＩａ 佐藤計量器製作所製）を１０台設置して、１０箇所の測定地点において室内空間Ｓの温湿度変化を連続的に測定・記録した。

図２は、飽和水蒸気および過熱水蒸気（温度：３００℃）をともに２ｋｇ／ｈの蒸気発生量で発生させることで室内空間Ｓを加湿した状態において、室内空間Ｓの絶対湿度の時間変化を示している。図２によると、飽和水蒸気による加湿と過熱水蒸気による加湿とで、蒸気発生量は同一であるにもかかわらず、加湿開始から両者の絶対湿度に差が認められ、加湿開始から１時間後には、飽和水蒸気による加湿では絶対湿度が８．８ｇ／ｍ^３であったのに対し、過熱水蒸気による加湿では絶対湿度が１２．６ｇ／ｍ^３となり、有意な差があることが認められた。また、飽和水蒸気による加湿において、１時間で達成した絶対湿度（８．８ｇ／ｍ^３）は、過熱水蒸気による加湿では約１７分で達成された。さらに、過熱水蒸気による加湿では、加湿開始から３５分後にインフルエンザの感染予防に効果があるとされる絶対湿度１１．０ｇ／ｍ^３を達成したのに対し、飽和水蒸気による加湿では１時間加湿しても絶対湿度１１．０ｇ／ｍ^３を達成できなかった。このように、過熱水蒸気による加湿では、空気に対して十分な量の蒸気を吸収させることができ、飽和水蒸気による加湿よりも優れた絶対湿度を達成できることが確認された。

また、図３は、飽和水蒸気および過熱水蒸気（温度：３００℃）による加湿における室内空間Ｓの加湿量の時間変化を示している。図３中、●は、飽和水蒸気を２ｋｇ／ｈで発生させることで室内空間Ｓを加湿した状態の加湿量を、○は、飽和水蒸気を５ｋｇ／ｈで発生させることで室内空間Ｓを加湿した状態の加湿量を、▲は、過熱水蒸気を２ｋｇ／ｈで発生させることで室内空間Ｓを加湿した状態の加湿量を、それぞれ示している。図３によると、蒸気発生量２ｋｇ／ｈの過熱水蒸気による加湿は、同量の飽和水蒸気による加湿と比べて加湿量が高いだけでなく、加湿開始後３０分間までは、蒸気発生量５ｋｇ／ｈの飽和水蒸気による加湿と同等の加湿量を示すことが確認された。これにより、過熱水蒸気による加湿は、飽和水蒸気による加湿よりも加湿速度が速いだけでなく、使用水量あたりの加湿量（給水有効利用率）が高いことが分かる。

また、図４は、過熱水蒸気の温度毎の、過熱水蒸気による加湿における室内空間Ｓの加湿量の時間変化を示している。図４中、○は、２００℃の過熱水蒸気を発生させることで室内空間Ｓを加湿した状態の加湿量を、△は、３００℃の過熱水蒸気を発生させることで室内空間Ｓを加湿した状態の加湿量を、□は、飽和水蒸気を発生させることで室内空間Ｓを加湿した状態の加湿量を、それぞれ示している。なお、いずれの場合も、蒸気を２ｋｇ／ｈで発生させている。図４によると、２００℃の過熱水蒸気による加湿は、３００℃の過熱水蒸気による加湿とほぼ同程度の加湿量を示し、優れた加湿を実現できることが確認された。また、２００℃および３００℃の過熱水蒸気による加湿は、飽和水蒸気による加湿と比べて、加湿開始後の加湿量が大幅に高く、これによっても、過熱水蒸気による加湿は、空気と混和して速やかに湿度を上げることができ、飽和水蒸気による加湿よりも加湿速度が速いことが確認された。

＜エネルギー効率および給水有効利用率＞
この試験結果に基づき、飽和水蒸気による加湿と過熱水蒸気による加湿とで、所望の絶対湿度を達成するのに必要なエネルギー消費量と水消費量について評価し、図５および図６に示す結果を得た。図５の左側は、飽和水蒸気による加湿において１時間で達成した絶対湿度（８．８ｇ／ｍ^３）を達成するのに必要なエネルギー消費量の比較結果を示し、図５の右側は、インフルエンザの感染予防に効果があるとされる絶対湿度（１１．０ｇ／ｍ^３）を達成するのに必要なエネルギー消費量の比較結果を示している。また、図６の左側は、上記絶対湿度（８．８ｇ／ｍ^３）を達成するのに必要な水消費量の比較結果を示し、図６の右側は、上記絶対湿度（１１．０ｇ／ｍ^３）を達成するのに必要な水消費量の比較結果を示している。なお、エネルギー消費量の実測では、水の比熱を４．２ｋＪ／ｋｇ・Ｋとし、水の蒸発潜熱を２２５０ｋＪ／ｋｇとし、水蒸気の比熱を２．１ｋＪ／ｋｇ・Ｋとした。

図５に示すように、２ｋｇ／ｈの蒸気発生量で飽和水蒸気による加湿を１時間行うために必要なエネルギー消費量、つまり、水蒸気発生装置２５（電気抵抗ヒータ５）への通電量は約５２００ｋＪである。これに対して、過熱水蒸気による加湿では、飽和水蒸気を発生させるために水蒸気発生装置２５（電気抵抗ヒータ５）へ通電する通電量に加えて、過熱水蒸気を発生させるために過熱蒸気発生装置２６（電気抵抗ヒータ５）へ通電する通電量も必要となるが、２ｋｇ／ｈの蒸気発生量で約１７分加湿すれば飽和水蒸気による１時間の加湿と同程度の加湿を実現できるため、エネルギー消費量は約３６８０ｋＪであることが確認された。

また、５ｋｇ／ｈの蒸気発生量で飽和水蒸気による加湿を行った場合には、加湿開始から１７分後に絶対湿度（８．８ｇ／ｍ^３）が達成され、３０分後に絶対湿度（１１．０ｇ／ｍ^３）が達成されて、１１．０ｇ／ｍ^３の絶対湿度までは、２ｋｇ／ｈの蒸気発生量で過熱水蒸気による加湿を行う場合とほぼ同じ加湿効果が達成される。ただし、図５に示すように、絶対湿度が８．８ｇ／ｍ^３および１１．０ｇ／ｍ^３に達するまで、５ｋｇ／ｈの蒸気発生量で飽和水蒸気による加湿を行うために必要なエネルギー消費量はそれぞれ約３６８０ｋＪ、約６５００ｋＪであるのに対し、２ｋｇ／ｈの蒸気発生量で過熱水蒸気による加湿を行うために必要なエネルギー消費量はそれぞれ約１５９０ｋＪ、約３１９０ｋＪであることが確認された。このように、図５によると、過熱水蒸気による加湿は、飽和水蒸気による加湿と同程度の加湿を実現するのに必要なエネルギー消費量が飽和水蒸気による加湿よりも少なくてすみ、飽和水蒸気による加湿よりもエネルギー効率が高いことが確認された。

次に、水消費量に関する比較結果を図６に示す。絶対湿度が８．８ｇ／ｍ^３に達するまで、２ｋｇ／ｈおよび５ｋｇ／ｈの蒸気発生量で飽和水蒸気による加湿を行うのに必要な水消費量は、それぞれ約２．０ｋｇおよび１．４ｋｇであるのに対して、２ｋｇ／ｈの蒸気発生量で過熱水蒸気による加湿を行うのに必要な水消費量はわずか約０．５７ｋｇであった。また、絶対湿度が１１．０ｇ／ｍ^３に達するまで、５ｋｇ／ｈの蒸気発生量で飽和水蒸気による加湿を行うのに必要な水消費量は約２．５ｋｇであるのに対して、２ｋｇ／ｈの蒸気発生量で過熱水蒸気による加湿を行うのに必要な水消費量はわずか約１．１ｋｇであった。このように、図６によると、過熱水蒸気による加湿は、飽和水蒸気による加湿と同程度の加湿を実現するのに必要な水消費量が飽和水蒸気による加湿よりも少なくてすみ、飽和水蒸気による加湿よりも使用水量あたりの加湿量（給水有効利用率）が高いことが確認された。

以上の通り、過熱水蒸気による加湿は、飽和水蒸気による加湿よりも、加湿速度が速く、また、優れた絶対湿度を達成できるだけでなく、少ないエネルギー消費量および水消費量で飽和水蒸気による加湿と同等の加湿を達成でき、エネルギー効率や給水有効利用率が優れていることが確認された。

＜水の硬度測定＞
また、加湿実験１，２において、加湿装置２から吐出された過熱水蒸気を氷冷して得た水、および、加湿装置２に供給した原水（水道水）の全硬度（Ｃａ^２＋およびＭｇ^２＋）を、キレート法で測定した。その結果、原水（水道水）の全硬度は６５ｐｐｍであったのに対して、過熱水蒸気を氷冷して得られた水の硬度は検出限界（０ｐｐｍ）以下であることが確認された。

＜滅菌試験＞
さらに、４．０×１０^６Ｃ．Ｆ．Ｕ．のGeobacillus stearothermophilus (ＡＣＴＴ（登録商標）７９５３) を滅菌ろ紙に染み込ませたものを過熱水蒸気に曝した後、滅菌ＳＣＤＬＰ培地（ダイゴ）５ｍｌに浸し、５０℃にて４８時間培養して、菌の増殖を評価した。その結果、湿熱に対して最も強い抵抗性を示す微生物（菌）であるGeobacillus stearothermophilus に１２０℃、１４０℃、１７０℃の過熱水蒸気をそれぞれ曝露した結果、１２０℃および１４０℃の過熱水蒸気では、培養による菌の増殖が認められたのに対して、１７０℃の過熱水蒸気では、菌の増殖は認められず、滅菌作用を有することが確認された。

以上の実験から、過熱水蒸気による加湿は、現在最も加湿効率が優れているとされる飽和水蒸気による加湿と比べて、空気に対する蒸気の吸収量（絶対湿度）、給水有効利用率、加湿速度、エネルギー効率が優れていることが明らかになり、インフルエンザの感染予防に有効とされる絶対湿度１１ｇ／ｍ^３を短時間で達成することが可能である。また、過熱水蒸気による加湿は、飽和水蒸気による加湿と比べて、少ない蒸気発生量でも同等の加湿量が見込めるので、過熱水蒸気による加湿は、飽和水蒸気による加湿よりも加湿効率が優れており、さらに、加湿のためのエネルギー消費量や水消費量も少なくすることができるため、エネルギーの面でより効率的である。

また、過熱水蒸気中の全硬度は、測定限界（０ｐｐｍ）以下であったため、過熱水蒸気による加湿は、吐出する蒸気により、原水中の不純物が析出することによる微粒子汚染の問題が生じることを防止できると考えられる。さらに、過熱水蒸気による加湿は、給水有効利用率が優れているため、ドレンの発生を低下させることができ、ドレン発生に伴う黴菌・雑菌などの汚染問題を防止できるうえ、耐湿熱性の最も高い芽胞菌をも滅菌できることから、吐き出される蒸気や加湿器自体が原因となる感染症の問題も防止できると考えられる。

また、本実施形態では、飽和水蒸気発生および過熱水蒸気発生の両工程で、加熱効率が極めて高い特許３８１３２３４号公報に開示されている電気抵抗ヒータ５を使用しているので、加湿装置２を小型かつ低コストにできるうえ、長時間の使用によっても加湿装置２にスケールが形成されていないことが確認されており、加湿装置２のメンテナンスも軽減できる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。例えば、本実施形態では、飽和水蒸気を生成する水蒸気発生装置２５についても特許３８１３２３４号公報に開示されている電気抵抗ヒータ５を使用しているが、従来からあるボイラーなどの水蒸気発生装置を使用してもよい。ただし、従来からあるボイラーなどを使用すると、建設コストおよび運転コストが増大し、ボイラーなどにスケールが生成し易く、このスケール生成に伴う蒸気発生効率の低下や、メンテナンスのためのコストおよび労力がかかるため、飽和水蒸気を生成する水蒸気発生装置２５についても特許３８１３２３４号公報に開示されている電気抵抗ヒータ５を使用するのが好ましい。また、本実施形態では、ダクト４内に過熱水蒸気を供給し、送風ファン３により加湿された後の空気を室内空間Ｓに送風しているが、加湿装置２により発生させた過熱水蒸気を、直接、室内空間Ｓ内に供給するようにしてもよい。

また、加湿状況に応じては、必ずしも過熱水蒸気による加湿を行う必要はなく、飽和水蒸気を供給することで加湿するように、加湿装置２（水蒸気発生装置２５および加熱水蒸気発生装置２６）の動作を制御するようにしてもよい。

１ 加湿設備
２ 加湿装置
３ 送風ファン
４ ダクト
５ 電気抵抗ヒータ
２０ 第１加熱室
２１ 第２加熱室
２５ 水蒸気発生装置
２６ 過熱水蒸気発生装置
２７ 加熱装置

Claims (6)

1. 空気に対して、１３０℃以上に加熱された過熱水蒸気を供給することにより加湿する加湿装置。
2. 第１加熱室内に設けられ、前記第１加熱室内に供給される水を加熱して水蒸気を発生させる水蒸気発生装置と、
   第２加熱室内に設けられ、前記水蒸気発生装置より前記第２加熱室内に供給される水蒸気を加熱して過熱水蒸気を発生させる過熱水蒸気発生装置と、を備える請求項１に記載の加湿装置。
3. 空気に対して、１３０℃以上に加熱された過熱水蒸気を供給することにより加湿する加湿方法。
4. 空気を送風する送風ファンと、
   前記送風ファンからの空気を室内空間に導くダクトと、
   前記ダクト内の空気に過熱水蒸気を供給する請求項１または２に記載の加湿装置と、
   前記加湿装置を制御して前記ダクト内の空気に供給する過熱水蒸気の温度および量を調整する制御装置と、を備える加湿設備。
5. 前記ダクト内の加湿された後の空気を加熱する加熱装置をさらに備える請求項４に記載の加湿設備。
6. 室内空間の湿度を計測可能な湿度計と、室内空間の温度を計測可能な温度計と、をさらに備え、
   前記温度計および前記湿度計により計測された室内空間の温度および湿度に基づき、前記制御装置により前記加湿装置および前記加熱装置を制御して、室内空間の温度、相対湿度および絶対湿度を調整するように構成された請求項５に記載の加湿設備。

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