WO2000002818A1

WO2000002818A1 - Resine echangeuse d'ions, cartouche utilisant celle-ci et humidificateur

Info

Publication number: WO2000002818A1
Application number: PCT/JP1999/003697
Authority: WO
Inventors: Norihiro Matsuyama
Original assignee: Aiwa Co., Ltd.
Priority date: 1998-07-09
Filing date: 1999-07-08
Publication date: 2000-01-20
Also published as: KR20060021414A; KR20010052879A; KR100694882B1; CN1307543A; CN1154614C; KR100616612B1; TW585805B

Description

明細書イオン交換樹脂、それを用いたカートリッジ、および加湿装置本発明は、タンク内に貯留された水等の液体を噴霧、拡散又は加熱装置に導き、該装置で噴霧、拡散又は加熱して蒸発させ、所望する空間を加湿する、いわゆる加湿装置、特に家庭用のスチーム式加湿装置に関するものであり、さらに詳しくは、水などの液体中に含まれるミネラル等、例えば C a， M g， N a， K, F e， C u等の陽ィオン等が装置内に固着することを防止した加湿装置に関するものである。

更に、本発明は、上記加湿装置において、上記ミネラル等を吸収するために用いられる加湿装置用イオン交換樹脂、及び、該イオン交換樹脂を有する力一トリッジに関する。

背景技術

乾燥した室内に水蒸気を放出することにより湿度を上昇させる加湿装置は、住宅の高密度化、エアコンによる暖房の普及等に伴い、風邪やアレルギーの予防等を目的として多く用いられるようになってきている。これらの加湿装置のうち代表的なものは、タンク内に貯留された水を加熱装置に導いて加熱し、水蒸気を発生させる方式のものである。このような方式の加湿装置は、一般にスチーム式加湿装置とよばれている。

図 8に、従来より使用されているスチーム式加湿装置の一例を示す。加湿装置 3 0の装置本体 3 1はプラスチック製の箱体で構成され、その内部は 4つの部屋に仕切られている。本体内部の下部に水平に配された仕切板 3 2と、その右端から上方に垂直に配された仕切板 3 3とで比較的大きい第 1の部屋 3 4が形成され、ここに着脱自在な貯留タンク 3 9が収納される。また、第 1の部屋 3 4の底部は、水を一時的に溜める溜まり部 5 2となる。溜まり部 5 2の下側には送水パイプ 4 5がつながれ、これが後述するヒータ 4 4に連結されている。

第 1の部屋 3 4の下側は垂直な仕切板 3 6によって仕切られて、その左側に送風室として使用される比較的小さい第 2の部屋 3 5が形成されている。ここにモータに直結されたブロワを有する送風機 4 6が取り付けられる。また、仕切板 3 6の右側には略 L字状の第 3の部屋 3 7が形成され、ここに水蒸気を作りだす円筒状のヒータ 4 4が配置されている。

上述した送風機 4 6のブロワの排出口は、この第 3の部屋 3 7に連結される。又、第 3の部屋 3 7の上部には角筒状の吹き出しノズル 4 7が後述する第 4の部屋側に突出するように設けられる。従って、送風機 4 6からの風は第 3の部屋 3 7を通過して、吹き出しノズル 4 7から第 4の部屋 3 8に排出される。

第 3の部屋 3 7の上部は水平な仕切板 4 9によって仕切られ、この上側が縦長の第 4の部屋 3 8となり、ここに円筒形の放出チャンバ 5 0が配置される。この放出チャンバ 5◦の下部はヒータ 4 4の上部に連結され、その上部は装置外に開口されている。また、放出チャンバ 5 0の周面には 2力所の空気取り入れ口 5 1 が穿設されている。この空気取り入れ口 5 1は、吹き出しノズル 4 7の放出口 4 8から放出された風を放出チャンバ 5 0内に導くためのものである。

貯留タンク 3 9に給水するときは、上蓋 4 0を外して装置本体 3 1から貯留タンク 3 9を取り出して行う。給水された貯留タンク 3 9を装置本体 3 1に収納するとキャップ 4 1にリブ 4 2が当接し、キャップ 4 1に設けられた弁が開かれて水が溜まり部 5 2に排出されるようになっている。この水はパイプ 4 5を通じてヒータ 4 4に流れ込む。

電源が投入されて動作開始が指示されると、ヒータ 4 4内の水は加熱され、水蒸気となって放出チャンバ 5 0に上昇する。一方、送風機 4 6が駆動され、吹き出しノズル 4 7の放出口 4 8から風が吹き出す。この風は放出チャンバ 5 0の周囲を回りながら、空気取り入れ口 5 1を通じて放出チャンバ 5 0内に流入する。放出チャンバ 5 0内部では空気は渦を巻きながら上昇して外部に放出される。この渦によって大きな水滴が放出チャンバ 5 0の内面に付着して残り、装置の設置場所周辺が濡れるようなことが防止される。

なお、第 1の部屋 3 4の底部にはフロートスィツチ 4 3が取り付けられている。溜まり部 5 2の水が一定の水位以下になるとこのフロートスィツチが作動して加湿装置 3 0の運転を停止および禁止にする。

しかしながら、このようなスチーム式加湿装置には以下に示すような問題点がある。すなわち、一般に加湿用に使用される水道水には、主としてマグネシウムやカルシウム等のミネラル分がィオン状態で含まれている。これらのミネラル分

(主として C a ^{2 +}， M g ^{2 +} ) は、水道水がヒータ 4 4により煮沸されるとスケ一ルとして析出し、ヒータ 4 4やパイプ 4 5に固着する。スケールの固着を放置すると、ヒータ 4 4が過熱したりパイプ 4 5が詰まってトラブルの原因となるため除去する必要がある。しかし、スケールは石のように硬く、かつ強固に付着するため、除去することは容易でなく、ユーザにとって負担となっている。尚、スケールは、一般的に、 C a， M g , N a , K， F e， C uなどの陽イオンの炭酸塩，水酸化物又は酸化物などであり、主に、 C a， M gの炭酸塩又は水酸化物、特に、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム及び水酸化マグネシウムから成る。スケールの固着を防ぐ方法として、イオン交換樹脂を使用してイオン状態で含有されるミネラル分を吸着除去することが考えられ、実際にボイラー用の水等の工業用には採用されている。しかしながら、イオン交換樹脂を図 8に示すようなスチーム式加湿装置に利用しようとすると、密集したイオン交換樹脂間に水を通すために、加圧装置が必要となってしまう。このような問題点があるために、スケールの固着という問題点が認識され得ているにもかかわらず、スチーム式加湿装置においては、イオン交換樹脂を使用したミネラルの除去は実現されていない。本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、噴霧式、拡散式又は加熱式 (スチーム式）加湿装置、特にスチーム式加湿装置においてもイオン交換樹脂の使用を可能とし、もって、スケールの付着を防止することを課題とする。

発明の開示

本発明者は、このような問題を解決し、スチーム式加湿装置においてもイオン交換樹脂の使用を可能とし、もって、スケールの付着を防止する方法について鋭意研究を重ねた結果、貯留タンク内に、イオン交換樹脂を充填したカートリッジを設け、カートリッジ内の、イオン交換樹脂が充填されていない場所に、空気の流通路を設けることにより、家庭用のスチーム式加湿装置においても、イオン交換樹脂を使用したミネラルの除去が可能であることを見い出した。

すなわち、本発明は、イオン交換樹脂が充填される場所と空気流通路を有し、該空気流通路がイオン交換樹脂の充填されていない場所に設けられている力一トリッジに関する。

更に本発明は、加湿装置に使用される水から陽ィオンを除去するィオン交換樹脂であって、強酸性カチオン交換樹脂と弱酸性カチオン交換樹脂を組み合わせて配合した加湿装置用ィオン交換樹脂に関する。

更に本発明は、タンク内に貯留された水等の液体を噴霧、拡散又は加熱装置に導き、該装置で噴霧、拡散又は加熱して蒸発させ、所望する空間を加湿する加湿装置であって、タンク内に、イオン交換樹脂を充填したカートリッジが設けられている、加湿装置に関する。

前記課題を解決するための第 1の手段は、タンク 1内に貯留された水等の液体を噴霧、拡散又は加熱装置に導き、該装置で噴霧、拡散又は加熱して蒸発させ、所望する空間を加湿する加湿装置であって、前記タンク 1内に、イオン交換樹脂を充填した力一トリッジ 2が設けられている加湿装置である。

本手段においては、タンク 1内に設けられたカートリッジ 2に充填されたィォン交換樹脂内を液体が通過するとき、マグネシゥムゃカルシゥム等のミネラル分、イオン交換樹脂に吸着されて除去される。したがって、加熱装置で液体を加熱して蒸発させても、加熱装置や配管中にミネラル分がスケールとして固着するのを防止することができる。又、カートリッジ 2をタンク 1内に設けることにより、タンク外に力一トリッジを取り付けるための特別の空間が不要となり、装置を小型化することができる。

前記課題を解決するための第 2の手段は、前記第 1の手段であって、力一トリッジ 2力タンク 1の液体の流出口に設けられているものである。

力一トリッジ 2をタンク 1の液体の流出口に設けることにより、力一トリッジ流入口にかかる水を大きくとることができ、タンク内の液体をほぼ全量使用することができるようになる。

前記課題を解決するための第 3の手段は、カートリッジ 2内に、空気の流通路 1力イオン交換樹脂の充填されていない場所に設けられている前記第 2の手段の加湿装置又は力一トリッジである。

タンク 1中の水を安定して溜まり部に送り込むためには、タンク 1の水が減つた分を空気により置換しなければならない。すなわち、タンク 1内の水がキヤップ 3を通じて溜まり部に流出すると、その体積に対応する量の空気が、溜まり部からキャップ 2を通じてタンク 1内に流入し、タンク 1内の圧力が常に大気圧に近い状態に保たれるようになっている。

このような状況の下で、タンク 1の内部の下部又はタンク 1とキャップ 3との間にイオン交換樹脂を入れると、空気はイオン交換樹脂間を流れることができないため、前記のような水と空気の置換がうまく行われない。従って、タンク 1の内部が負圧になり、その結果、タンク中の水が溜まり部に流出しなくなってしまラ。

本手段においては、タンク 1より流出した液体の体積に相当する量の空気が、カートリッジ 2内に設けられた空気の流通路 1 1を通して、タンク内に流入することができるので、タンク内の圧力は常に大気圧近くに保たれ、液体がスムースにタンクから流出することができる。空気の流通路 1 1は、イオン交換樹脂が充填されていない場所に設けられているので、イオン交換樹脂が空気の流通の妨げになることはない。

前記課題を解決するための第 4の手段は、前記第 3の手段であって、前記空気流通路 1 1のタンク 1内に通じる空気出口は、タンクの液体をカートリッジへ導く導入口 8， 1 5， 1 7と同じ高さか上側に形成されているものである。

タンク 1の水は、絞り孔 1 3及び導入口 8， 1 5， 1 7よりカートリッジ 2内に流れ込もうとするが、絞り孔 1 3が導入口 8， 1 5， 1 7と同じ高さか上方に設けられているため、絞り孔 1 3と導入口 8， 1 5， 1 7の水頭差により、樹脂の通水抵抗に打ち勝って導入口より流れ込み、水頭差と絞り孔の構造とがあ!/、まつて、絞り孔 1 3からは流入しない。従って、タンクの液体は、イオン交換樹脂間を通過し、加熱装置に供給される。

前記課題を解決するための第 5の手段は、前記第 3の手段又は第 4の手段であつて、空気流通路 1 1の上部には、液体の流通を制限すると共に空気流通路内の空気をカートリッジ外部へと導く絞り孔 1 3が 1個以上設けられたものである。空気流通路 1 1の上部はタンク 1内に開放されているので、タンク 1内の液体が空気流通路に流れ込んでくる恐れがある。本手段においては、空気流通路 1 1 の上部に絞り孔 1 3を設けている。この絞り孔 1 3の径を適当な大きさとすることにより、タンク内の液体は、表面張力等の影響でこの絞り孔を通過することができず、空気のみが通過できるようにすることができる。よって、タンク内の液体が空気流通路に流れ込んでくることを防ぐことができる。従って、定常状態では、空気流通路に空気が溜まった状態に保たれ、カートリッジ下部から新たな空気の供給があつたときのみ、絞り孔を通じて空気がタンク内に流入する。

なお、絞り孔 1 3は、なるべく複数個設け、その分、個々の孔の径を小さくすることが望ましい。このようにすることで、孔から出る気泡の大きさを小さくすることができると共に、空気の通過が一気に行われないようにすることができる。よって、空気がタンクに入るときの音を小さくすることができる。

前記課題を解決するための第 6の手段は、前記第 5の手段であって、絞り孔 1

3の開口面積の総和が 2 0 mm²以下とされているものである。

発明者の実験の結果によれば、このようにすることによって、安定して絞り孔を液体が通過せず、空気のみが通過するようにすることができる。

前記課題を解決するための第 7の手段は、前記第 5の手段又は第 6の手段であつて、全ての絞り孔の直径を 2隱以下としたものである。

発明者の実験によれば、このようにすることによって、空気がタンクに入るときの音を、気にならない程度に小さくすることができる。

前記課題を解決するための第 8の手段は、前記第 2の手段から第 7の手段のいずれかであって、カートリッジ 2がねじ込み部を有し、該ねじ込み部により、前記液体を貯留するタンク 1のキャップ 3又は排水口に着脱可能とされているものである。

タンクのキャップは、例えば従来の技術において説明した図 8における 4 1のように、タンクの下部に設けられ、タンクに液体を入れるときには取り外せるようになつている。よって、カートリッジをこのキャップに着脱可能に取り付けることにより、カートリッジそのものの着脱が容易になると共に、タンク本体に力一トリッジを取り付ける必要が無くなるので、タンクの構造が複雑になるのを避けることができる。又、このようにすることにより、カートリッジをタンク内部の最下部に設置することができ、ほとんど全量のタンク内の液体を使用することができるようになる。前記課題を解決するための第 9の手段は、前記第 3の手段から第 8の手段のいずれかであって、カートリッジ 2が中空の筒状体からなり、液体が筒状体の外側表面から流入し、外側表面と中空部の間に充填されたイオン交換樹脂間を通過して、中空部に流出すると共に、中空部が空気流通路 1 1とされているものである。本手段においては、カートリッジの筒状外表面がタンク内に開放され、ここから液体がカートリッジ内に流入する。そして、筒状体外表面と中空部間に封入されたイオン交換樹脂間を通り、中空部から流出する。このような構造の力一トリッジは構造が簡単である。又、イオン交換樹脂を通過した水の流出路と空気流通路を同じにしているため、この面でも構造が簡単となる。

前記課題を解決するための第 1 0の手段は、前記第 9の手段であって、カートリッジ 2が、上部が空気の流通路 1 1を除いて上部部材 4 cにより密閉され、下部が中心開口部を除いて下部部材 4 dにより密閉された筒状体からなり、この筒状体の上部部材と下部部材の間には、外周部に液体を透過させイオン交換樹脂を通過させない外部保持部材が設けられると共に、液体を透過させイオン交換樹脂を通過させない内部保持部材が、前記中心開口部を取巻く形で、下部部材から上部に延設され、イオン交換樹脂が、上部部材、下部部材及び両保持部材の間に充填され、空気流通路は、内部保持部材に囲まれた部分に形成されているものである。

本手段においては、液体は、外部保持部材を通してカートリッジ内に流れ込み、イオン交換樹脂を通過した後、内部保持部材を通して内部保持部材に囲まれた部分（中空部）に流出し、カートリッジ外部に流れる。空気流通路は、内部保持部材に囲まれた部分（中空部）に形成されており、空気はこの部分を通って、タンク内に流入する。

前記課題を解決するための第 1 1の手段は、前記第 3の手段から第 8の手段のうちのいずれかであって、液体がカートリッジの上部から流入し、カートリッジ中のイオン交換樹脂間を通過して、力一トリッジの下部から流出するものである。本手段においては、カートリッジの上部がタンク中に開放され、カートリッジ中のイオン交換樹脂の中を通った液体は、カートリッジの下部から流出する。このような構造のカートリッジは構造が簡単であり製造しやすい。前記課題を解決するための第 1 2の手段は、前記第 1 1の手段であって、カートリッジが内筒 5と外筒 4とを有する筒状体からなり、内筒と外筒の間には、上部と下部に、液体を透過させイオン交換樹脂を通過させない上部保持部材 1 7、下部保持部材 1 8がそれぞれ設けられ、イオン交換樹脂は、内筒、外筒及び両保持部材の間に充填され、空気流通路は、内筒内に形成されているものである。本手段においては、液体は上部保持部材を通過して流入し、内筒、外筒及び両保持部材の間に充填されているイオン交換樹脂中を通過して、下部保持部材より流出する。空気流通路は、内筒内に形成されており、空気はこの部分を通ってタンク内に導かれる。

前記課題を解決するための第 1 3の手段は、前記第 3の手段から第 8の手段のいずれかであって、液体が力一トリッジの下部から流入し、力一トリッジ中のィオン交換樹脂間を通過して、力一トリッジの下部から流出するものである。前記第 9の手段及び第 1 0の手段では、タンク内の液面が低下すると共に、力一トリッジの入側と出側の差圧が小さくなり、ついには消費される量に相当する量の液体が流れなくなるので、タンク内の液体を全量使用する前に、新たに液体を補充しなければならない。また、前記第 1 1の手段及び第 1 2の手段においては、液面がカートリッジ上面位置まで下がってくると、液体が全く力一トリッジに流入しなくなるので、同様に、タンク内の液体を全量使用する前に、新たに液体を補充しなければならない。

それに対し、本手段では、サイフォン効果等を利用して、液体をカートリッジの下部から流入させ、カートリッジ内に充填されたイオン交換樹脂中を通過させた後、カートリッジの下部から流出させるようにしている。このようにすることにより、タンク内に残された液体のへッド圧のほぼ全部を、カートリツジの入側と出側の圧力差として使用することができるようになり、よって、タンク内の液体のほぼ全量を使い切ることが可能となる。

前記課題を解決するための第 1 4の手段は、前記第 1 3の手段であって、力一トリッジが内筒と外筒とを有する筒状体からなり、力一トリッジの上部は、空気の流通路を除いて上部部材により密閉され、内筒と外筒の間には、内筒と外筒の間に形成される空間を、上部でのみ連通した外側空間と内側空間の 2つの空間に仕切る仕切り部材が設けられ、カートリッジの下部には、液体の流入口と流出口が設けられ、これら液体の流入口と流出口には、液体を透過させイオン交換樹脂を通過させない保持部材が設けられ、イオン交換樹脂は、内筒、外筒、上部部材及び保持部材の間に充填され、空気流通路は、内筒内に形成されているものである。

本手段においては、液体は力一トリッジの下部に設けられた流入口から保持部材を通過して流入し、外側空間内を上昇し、上部連通部で内側空間に移り、内側空間を下降して、保持部材を通過して流出口から流出する。すなわち、流出口から液体が流出すると、サイフォン効果により液体が流入口から吸引されるようになっている。イオン交換樹脂は、内筒、外筒、上部部材及び保持部材の間、即ち前記内部空間、外部空間及びこれらの連通部に充填されているので、液体がこれらを通過する間にミネラル分の吸着が行われる。空気流通路は、内筒内に形成されており、空気はこの部分を通ってタンク内に流入する。

前記課題を解決するための第 1 5の手段は、前記第 1 3の手段及び第 1 4の手段のいずれかであって、イオン交換樹脂が充填されている場所から空気流通路側への空気の流通を可能とし、空気流通路側からイオン交換樹脂が充填されている場所への空気の流通を阻止する機構を有してなるものである。

カートリッジが長期にわたって使用されず、内部のイオン交換樹脂が乾燥してしまうと、イオン交換樹脂が収縮して体積が減少する。第 1 2の手段及び第 1 3 の手段においては、このような状態で使用を開始すると、カートリッジの内部の上部に空気溜まりができて、サイフォン効果が発揮できずに給水が不能になったり、力一トリッジが破裂したりする可能性がある。そこで、この空気溜まりに存在する空気を外部に逃がしてやる必要がある。

本手段においては、イオン交換樹脂が充填されている場所から空気流通路側への空気の流通を可能とする機構が設けられているので、空気溜まりに存在する空気は、圧力が上昇すると空気流通路に流れ込み、空気溜まりが消失する。一方、この機構は、空気流通路側からイオン交換樹脂が充填されている場所への空気の流通を阻止する、いわゆる逆止弁の効果をも有するので、空気流通路に存在する空気が、イオン交換樹脂充填部に流れ込むことはない。前記課題を解決するための第 1 6の手段は、前記第 1 3の手段又は第 1 4の手段であって、イオン交換樹脂が充填されている場所の上部に、直径が 0 . 5讓以下の孔 2 1が 1個以上設けられているものである。

本手段も、前記第 1 5の手段と同じように、空気溜まりの発生を防止する作用効果を持つものである。すなわち、空気溜まりが発生し、その圧力が上昇すると、空気は孔を通じてタンク内に流出し、空気溜まりは消失する。発明者の実験によれば、孔の直径を 0 . 5 mm以下とすることにより、孔が存在してもサイフォン効果が失われないことが分かった。よって、孔の直径は、この範囲で、かつ内部に充填されたイオン交換樹脂が漏れ出さない大きさを選定して使用する。

前記課題を解決するための第 1 7の手段は、前記第 1 3の手段又は第 1 4の手段であって、イオン交換樹脂が充填されている場所の上部に、カートリッジからタンク側への流体の流出が可能な逆止弁が設けられ、逆止弁の力一トリッジ側には、液体を透過させィォン交換樹脂を通過させない保持部材が設けられているものである。

この手段も、前記第 1 5の手段、第 1 6の手段と同様に、空気溜まりの発生を防止する作用効果を持つものである。すなわち、空気溜まりが発生し、その圧力が上昇すると、空気は逆止弁を通じてタンク内に流出し、空気溜まりは消失する。逆止弁の力一トリッジ側には保持部材が設けられ、イオン交換樹脂の通過を阻止しているので、この際にイオン交換樹脂がタンク内に流出することはない。定常状態では、サイフォン効果によりカートリッジ内の圧力はタンク内の圧力より低くなつているので、カートリッジ内の液体がタンク内に逆流することはない。タンク内の液体が力一トリッジ内に流れ込むのは、逆止弁の効果により妨げられる。このようにして、家庭用のスチーム式加湿器においても、イオン交換樹脂又は該イオン交換樹脂が充填された力一トリッジを使用してミネラルの除去が可能となり、ヒータ一等にこれらミネラル分が固着するという問題がなくなる。

ところで、このようなカートリッジに充填されるイオン交換樹脂は、限られた大きさのカートリッジに充填されるために、できるだけ単位体積当たりのイオン交換容量（単位体積あたりのイオン交換樹脂により交換可能なイオンの量）が大きいことが望ましい。 C aや M g等の陽イオンを吸着するイオン交換樹脂としては、強酸性カチオン交換樹脂と弱酸性カチオン交換樹脂が知られている。このうち、弱酸性カチオン交換樹脂は、単位体積あたりのイオン交換容量は大きいものの、酸性の雰囲気中でしかイオン交換能力を発揮することができないので、加湿装置に中性（例えば、 p H = 5〜7 ) の水を使用する場合には問題を生ずる。強酸性カチオン交換樹脂は、中性の雰囲気でもイオン交換能力を発揮することができるが、単位体積あたりのィオン交換容量が小さレ、。

仮に、ユーザーが 1シーズンに 400リットルの水を使用したとすると、必要な強酸性カチオン交換樹脂は 200ミリリツトルを超え、力一トリッジが大きくなると共に、イオン交換樹脂の原単位が高くなる。

本発明はこのような事情も鑑みてなされたもので、上記加湿装置に使用されるイオン交換樹脂であって、単位体積当たりのィオン交換容量が大きなものを提供することも課題とする。

前記課題を解決するための第 1 8の手段は、加湿装置に使用される水から陽ィオンを除去するイオン交換樹脂であって、強酸性カチオン交換樹脂と弱酸性カチオン交換樹脂を組み合わせて配合した加湿装置用ィオン交換樹脂である。

発明者は、イオン交換樹脂の単位体積当たりのイオン交換能力を高める方法について鋭意研究を重ねた結果、強酸性カチオン交換樹脂と弱酸性カチオン交換樹脂を混合することにより、本来中性の環境中では効果を奏さない弱酸性カチオン交換樹脂が、イオン交換能力を発揮するようになり、その結果、このイオン交換樹脂の単位体積当たりのイオン交換容量が、強酸性カチオン交換樹脂単体の場合よりも高まることを発見した。この理由は、強酸性カチオン交換樹脂がイオン交換を行う瞬間に一時的に水が酸性化し、それにより、本来イオン交換能力を発揮しなかった弱酸性カチオン交換樹脂がイオン交換能力を発揮するようになるためと考えられる。

本発明で使用される強酸性カチオン交換樹脂の具体例としては、スチレン一ジビュルベンゼン共重合体のスルホン酸、又はそのナトリウム塩が挙げられる。共重合体中のジビニルベンゼンの配合率は好ましくは 1〜 2 0モル％である。本発明で使用される弱酸性カチオン交換樹脂の具体例としては、アクリル酸（又はメタクリル酸）ージビュルベンゼン共重合体又はそのナトリゥム塩が挙げられる。. 共重合体中のジビニルベンゼンの配合率は好ましくは 1〜 2 0モル％である。弱酸性カチオン交換樹脂としては、カルボキシル基（― C O O H) 、ホスホン基

(一 P 0 ₃ H ₂ ) 又はフヱノール性水酸基（一 O H) をイオン交換基として有するものを使用することができ、好ましくはカルボキシル基を有するものである。前記課題を解決するための第 1 9の手段は、加湿装置に使用される水から陽ィオンを除去するィォン交換樹脂であって、強酸性力チオン交換樹脂と弱酸性力チオン交換樹脂を、強酸性カチオン交換樹脂の比率が体積比で 4 0 %を超え 7 0 % 未満の範囲となるように配合した加湿装置用ィオン交換樹脂である。

前記課題を解決するための第 2 0の手段は、加湿装置に使用される水から陽ィオンを除去するイオン交換樹脂であって、強酸性カチオン交換樹脂と弱酸性カチオン交換樹脂を、強酸性カチオン交換樹脂の比率が体積比で 4 3〜6 7 %の範囲となるように配合した加湿装置用ィオン交換樹脂である。

前記課題を解決するための第 2 1の手段は、加湿装置に使用される水から陽ィオンを除去するイオン交換樹脂であって、強酸性カチオン交換樹脂と弱酸性カチオン交換樹脂を、強酸性カチオン交換樹脂の比率が体積比で 5 0〜 6 0 %の範囲となるように配合した加湿装置用ィオン交換樹脂である。

強酸性カチオン交換樹脂の配合比（体積比）が 4 0 %を超え、 7 0 %未満であると、強酸性カチオン交換樹脂、弱酸 I"生カチオン交換樹脂のいずれかのカチオン交換樹脂のみを使用した場合の交換容量よりも高い交換容量が得られる。よって、前記第 1 9の手段においては、強酸性カチオン交換樹脂の配合比をこの範囲に限定する。

また、強酸性カチオン交換樹脂の配合比（体積比）が 4 3〜6 7 %であると、強酸性カチオン交換樹脂、弱酸性カチオン交換樹脂のいずれかのカチオン交換樹脂のみを使用した場合の交換容量よりも、明確に高い交換容量が得られる。よつて、前記第 2 0の手段においては、強酸性カチオン交換樹脂の配合比をこの範囲に限定する。

さらに、強酸性カチオン交換樹脂の配合比（体積比）が 5 0〜6 0 %であると、交換容量が最適化される。よって、前記第 2 1の手段においては、強酸性カチォン交換樹脂の配合比をこの範囲に限定する。前記課題を解決するための第 2 2の手段は、前記第 1 8の手段又は第 2 1の手段のいずれかであって、強酸性カチオン交換樹脂が、ナトリウム形のスチレン一ジビニルベンゼン共重合体のスルフォン酸であり、弱酸性カチオン交換樹脂が、ナトリゥム形のァクリル酸ージビュルベンゼン共重合体であるものである。

ナトリウム形のスチレン一ジビエルベンゼン共重合体のスルフォン酸、特にスチレン— p—ビュルベンゼン共重合体のスルフォン酸は、強酸性カチオン交換樹脂として入手しやすく、ナトリウム形のァクリル酸一ジビエルベンゼン共重合体、特にナトリゥム形のァクリル酸ー p—ジビュルベンゼン共重合体は、弱酸性カチオン交換樹脂として入手しやすい。そして、これらを組み合わせて配合することにより、確実に単位体積当たりのイオン交換能力を高める効果が得られる。ィォン交換樹脂をナトリウム形としたのは、除去する陽イオンが C a、 M gを主体とするものであるので、これらを効率よく吸着するようにするためである。

前記課題を解決するための第 2 3の手段は、前記第 2 2の手段であって、強酸性カチオン交換樹脂が、ダウ ·ケミカル社製のナトリゥム塩型 H G R— W 2 (商標）であり、弱酸性カチオン交換樹脂が、ダウ ·ケミカル社製のナトリウム塩型 MA C - 3 (商標）であるものである。

これらの樹脂は、市販されているので入手しやすく、これらを組み合わせて配合することにより、確実に単位体積当たりのィオン交換能力を高める効果が得られる。本発明で使用されるカチオン交換樹脂はゲル型やポーラス型などの幾何学的構造を有するものや、不定形粒状、球状、ハニカム状などの形状を有するものや、約 0 . 1 5〜5 mm、好ましくは 0 . 2 5〜0 . 8 4 mmの平均粒径を有するものが使用できるが、それらに限定されることはない。

尚、前記の従来の問題を解決するために、前記の特徴を有するイオン交換樹脂、カートリッジ、加湿装置のいずれかのみを採用してもよく、いずれかの任意の組合せを採用してもよい。

図面の簡単な説明

図 1は、本発明の実施の形態において、イオン交換樹脂を充填したカートリツジを貯留タンク内に設置した例を示す概要図である。

図 2は、本発明の実施の形態における力一トリッジの第 1の例を示す図である図 3は、本発明の実施の形態におけるカートリッジの第 2の例を示す図である。図 4は、本発明の実施の形態におけるカートリッジの第 3の例を示す図である。図 5は、図 4に示されたカートリッジを改良した第 1の例を示す図である。図 6は、図 5の要部拡大図である。

図 7は、図 4に示されたカートリッジを改良した第 2の例を示す図である。図 8は、従来より使用されているスチーム式加熱装置の一例を示す図である。図 9は、強酸性カチオン交換樹脂と弱酸性カチオン交換樹脂を、強酸性カチォン交換樹脂の比率を変化させて配合した場合の、樹脂 l m 1当たりの交換容量 (リットル）を示すグラフである。

発明を実施するため最良の形態

以下、本発明の実施の形態の例を図を用いて説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。本発明においては、加湿装置本体部の大部分は図 8に示されるような従来型の加湿装置と同じであるので説明を省略し、本発明の特徴部である貯留タンク部分、カートリッジ、及びイオン交換樹脂に絞って説明を行う。

i.

図 1は、本発明の実施の形態において、イオン交換樹脂を充填したカートリツジを貯留タンク内に設置した例を示す概要図である。図 1において、 1は貯留タンク、 2はカートリッジ、 3はキャップ、 4， 4，はケースで 4は上部ケース、 4 ' は下部ケース、 5は内筒、 5 ' は内筒に明けられた水流通口、 6は仕切筒、 7は空間部、 7 ' は外部空間、 7 " は内部空間、 8は流入口、 9は流出口、 1 0 は保持部材であるネット、 1 1は空気流通路、 1 2は蓋体、 1 3は絞り孔を示す。図 1において、貯留タンク 1、及びキャップ 3は、図 8における貯留タンク 3 9、キャップ 4 1と同じ構造を有している。そして、カートリッジ 2は、図 1において想像線で示されているキャップ 3にねじにより固定されており、キャップ 3は貯留タンク 1にねじにより嵌め込まれている。すなわち、カートリッジ 2を取り付けるには、キャップ 3を貯留タンク 1より外し、キャップ 3に設けられたねじ部に力一トリッジをねじ込んで固定し、再びキャップ 3を貯留タンク 1に取りつける。

上部ケース 4は中空円筒状であり、その上部は密閉され、外壁と内筒 5の間には、その間の空間部 7を外部空間 7 ' と内部空間 7 " に仕切る円筒状の仕切筒 6 が設けられている。なお、仕切筒 6の高さは、空間上部に連通部が形成されるように低くされている。流入口 8及び流出口 9には、液体を通過させイオン交換樹脂を通過させないだけのメッシュを有するネット 1 0が設けられており、上部ケ —ス 4とネット 1 0で囲まれる空間（外部空間 7 ' と内部空間 7 " 及びその連通部）には、イオン交換樹脂が封入されている。蓋体 1 2は、上部ケース 4の内筒 5に嵌め込まれるような凸部を有しており、この凸部には絞り孔 1 3が設けられている。

定常状態においては、外部空間 7 ' と内部空間 7 " 及びその連通部は水で満たされている。キャップ 3に設けられているバルブが開となると、内部空間 7 " 内の水が流出口 9を通り、さらに、水流通口 5 ' を通って Bに示されるように流出する。すると、サイフォン効果により、流入口 8より貯留タンク 1内の水が、流入口 8を通って Aに示されるように、外部空間 7，内に流入する。このようにして、イオン交換樹脂間を通り、ミネラル分を除去された水が加熱装置に供給される。

キャップ 3から水と入れ替わりに流入する空気は、 Cで示されるように内筒 5 の内部に形成された空気流通路 1 1を通り、さらに絞り孔 1 3を通って貯留タンク 1内に流入する。絞り孔 1 3は、貯留タンク 1内の水が表面張力等の作用によつて空気流通路 1 1内に流れ込まない程度の大きさとされており、これにより、空気流通路 1 1内は常に空気で満たされ、キャップ部 3から新たな空気が流入して圧力が上昇したときのみ、余分になった空気が絞り孔 1 3から流出するようになっている。

発明者の実験によれば、貯留タンク内 1の水が空気流通路に流れ込まないようにするためには、絞り孔 1 3の総面積を 2 O mra²以下とすればよいが、できるだけ小さな孔を多数開けるようにしたほうが望ましい。それは、絞り孔 1 3の直径が大きいと一度に多量の空気が貯留タンク 1内に流入することになり、その際に大きな音を発生するからである。発明者の実験によれば、絞り孔の直径を 2醒以下とすることにより、気になるような音の発生が認められなくなった。

このような構造の力一トリッジを設けることにより、貯留タンク 1内の水は、常に相当する体積の空気と入れ替わることができるようになり、貯留タンク 1内の圧力は常にほぼ大気圧に保たれる。よって、ほとんど全ての貯留タンク 1内の水がスムースに加熱装置に供給されることになる。

例 2

図 2は、本発明の実施の形態において使用されるカートリッジの第 1の例を示す図であり、（A) は平面図、（B ) は一部断面図、（C ) は一部断面斜視図である。以下の図面において、前出の図に示された構成要素と同じ構成要素には、同じ符号を付して、その説明を省略する。図 2において、 4 aはねじ込み部、 4 bはリブ、 4 cは上面部材、 4 dは下面部材、 1 4は外側ネット、 1 5は内側ネットである。

カートリッジ 2は、円筒状に形成されており、下部にキャップへのねじ込み部 4 aが形成されている。そのケース 4の円周部は、 8本のリブ 4 bが上面部材 4 cと下面部材 4 dの間に設けられており、リブ 4 b以外の部分は孔となっている。そして、この円周部の内側には、イオン交換樹脂を通過させないメッシュの外側ネット 1 4が円周に沿って設けられている。そして、カートリッジ 2の中心部には、キャップへのねじ込み部 4 aの内径より大きな直径を有する同心円筒状をした、イオン交換樹脂を通過させないメッシュの内側ネット 1 5が設けられている。そして、外側ネット 1 4、内側ネット 1 5、上面部材 4 c、下面部材 4 dに囲まれる中空円筒状の部分にイオン交換樹脂が充填されている。内側ネット 1 5によつて囲まれる円筒状の部分は、空気流通路 1 1を形成している。

キヤップに設けられたバルブが開となると、ィオン交換樹脂間を通過した水は、内側ネット 1 5を通過して Bのように流れ、キャップへのねじ込み部 4 aの内側を通過してキャップに供給される。それに伴い、タンク内の水は、 Aのように、ケース 4の円周部の孔から外側ネット 1 5を通過してイオン交換樹脂が充填された空間に流れ込む。キャップより流入する空気は、 Cに示されるように空気流通路 1 1を通り、上面部材 4 cに設けられた絞り孔 1 3からタンク内に流出する。このように、このカートリッジにおいては、水は、円筒形状をなす力一トリッジの外周面から流入し、中心部に円筒形状に形成された内側ネットから流出する。そして、水の流出路と空気流通路 1 1は同じとされている。定常状態において空気流通路 1 1が空気で満たされ、タンク内の水が流入しない理由は、図 1の説明で述べた理由と同じである。

この形式のカートリッジは、構造が簡単であるという特長を有するが、反面、円筒の外側面を水の流入口にしているため、タンク内の水面が下がってくると、水の流通が悪くなるという欠点を有している。

例 3

図 3は、本発明の実施の形態において使用される力一トリッジの第 2の例を示す図であり、（A) は平面図、（B ) は一部断面図である。図 3において、 5 a はリブ、 5 b、 1 2 a、 1 2 bはドーナツ型部材、 1 2 cはリブ、 1 6はネット保持部材、 1 7は上側ネット、 1 8は下側ネットである。

図 3において、ケース 4は中空円筒状に形成され、その上部には、 2つのドーナツ型の部材 1 2 a、 1 2 bが 4本のリブ 1 2 cで結合された構造をした蓋体 1 2が設けられている。蓋体 1 2のリブ 1 2 c以外の場所は孔となっている。蓋体 1 2の直下には、ネット保持部材 1 6に支えられて、イオン交換樹脂を通過させないメッシュの上側ネット 1 7が設けられている。内筒 5には 4本のリブ 5 aが延設され、これにドーナツ型の部材 5 bが支えられている。従って、 4本のリブ 5 a以外の場所は孔となっている。そして、この孔の直上には、 4本のリブ 5 a とドーナツ型の部材 5 b、内筒 5に支えられて、イオン交換樹脂を通過させないメッシュの下側ネット 1 8が設けられている。そして、ケース 4の外周部、内筒 5、上側ネット 1 7、下側ネット 1 8に囲まれた空間部 7には、ィオン交換樹脂が充填されている。

キヤップに設けられたバルブが開となると、ィオン交換樹脂間を通過した水は、下側ネット 1 8を通過し、さらに水流通口 5 ' を通って Bのように流れ、キヤップに供給される。それに伴い、タンク内の水は、 Aのように、蓋部 1 2の孔から上側ネット 1 7を通過してィオン交換樹脂が充填された空間に流れ込む。キヤップより流入する空気は、 Cに示されるように、内筒 5内に形成された空気流通路 1 1を通り、内筒 5の頂部に設けられた絞り孔 1 3からタンク内に流出する。定常状態において空気流通路 1 1が空気で満たされ、タンク内の水が流入しない理由は、図 1の説明で述べた理由と同じである。この方式の力一トリッジも構造が簡単であるという特長を有するが、力一トリッジ 2の上面を水の流入口としているため、タンク内の水面がカートリッジ 2の上面以下となると、それ以上水を供給することができなくなるという欠点を有している。

A

図 4は、本発明の実施の形態において使用されるカートリッジの第 3の例を示す図であり、一部断面図である。上部ケース 4は中空円筒状であり、その上部は蓋部 1 2により密閉され、外壁と内筒 5の間には、その間の空間部 7を外部空間 7 ' と内部空間 7 " に仕切る円筒状の仕切筒 6が設けられている。なお、仕切筒 6の高さは、空間上部に連通部が形成されるように低くされている。流入口 8及び流出口 9には、液体を通過させイオン交換樹脂を通過させないだけのメッシュを有するネット 1 0が設けられており、上部ケース 4とネット 1 0で囲まれる空間（外部空間 7 ' と内部空間 7 " 及びその連通部）には、イオン交換樹脂が封入されている。蓋体 1 2は、上部ケース 4の内筒 5に嵌め込まれるような凸部を有しており、この凸部には絞り孔 1 3が設けられている。

定常状態においては、外部空間 7と内部空間 7 ' 及びその連通部は水で満たされている。キャップ 3に設けられているバルブが開となると、内部空間 7 ' 内の水が流出口 9を通り、さらに水流通口 5 ' を通って Bに示されるように流出する。すると、サイフォン効果により、流入口 8より貯留タンク 1内の水が、流入口 8 を通って Aに示されるように、内部空間 7内に流入する。このようにして、ィォン交換樹脂間を通り、ミネラル分を除去された水が加熱装置に供給される。

キャップ 3カゝら水と入れ替わりに流入する空気は、 Cで示されるように内筒 5 の内部に形成された空気流通路 1 1を通り、さらに絞り孔 1 3を通って貯留タンク内に流入する。定常状態において空気流通路 1 1が空気で満たされ、タンク内の水が流入しない理由は、図 1の説明で述べた理由と同じである。

この形式のカートリッジにおいては、サイフォン効果を利用して、水の流入口 8をカートリッジの下部に設けている。よって、多少構造は複雑になるものの、貯留タンク内の水をほぼ全量使い切ることができる。又、流入口 8と流出口 9が同じレベルに設けられているので、 1枚のネット 1 0を両方に兼ねて使用することができ、コストダウンが図れるという特長を有する。

例 5

図 5は、図 4に示されたカートリッジを改良した第 1の例を示す図であり、一部断面図である。図 5において、 1 9は切り欠き部、 2 0はリード部である。図 5に示す力一トリッジにおいては、内筒 5の一部又は全部が蓋体 1 2に接触せず、蓋体 1 2との間に隙間が形成されていること、内筒 5の内側の一部に溝状の切り欠き部 1 9が設けられていること、蓋体 1 2が内筒 5の内側と当接する部分に、可撓性を有する輪状のリード部 2 0が設けられていること以外は、図 4に示されたものと同じであり、その作動も図 4に示されたものと同じであるので、その説明を省略し、前記の図 4と異なる部分についてのみ説明を行う。

例 6

図 6は、以上説明した部分を拡大した図である。カートリッジが長期にわたつて使用されず、内部のイオン交換樹月旨が乾燥してしまうと、イオン交換樹脂が収縮して体積が減少する。図 4や図 5に示すようなサイフォン効果を利用したカートリッジにおいては、このような状態で使用を開始すると、カートリッジの内部の上部に空気溜まりができて、サイフォン効果が発揮できずに給水が不能になつたり、カートリッジが破裂したりする可能性がある。そこで、この空気溜まりに存在する空気を外部に逃がしてやる必要がある。図 6に示した機構はこのような作用をするために設けられたものである。

空間部 7の上部に空気が溜まり、圧力が上昇すると、空気は内筒 5と蓋体 1 2 の間に設けられた隙間を通り、切り欠き部 1 9に達する。そして、リード部 2 0 を内側から押すことにより、リード部 2 0が内側に変形する。この変形により内筒 5とリード部 2 0の間に隙間ができ、空間部 7の空気は、この隙間を通して空気流通路 1 1内に流入し、絞り孔 1 3を通して貯留タンク内に放出される。内筒 5と蓋体 1 2の間の隙間、切り欠き部 1 9の寸法は、空間部 7に封入されたィォン交換樹脂が漏れ出さないような大きさとする。空気流通路 1 1内の空気が空間部 7の方向に漏れ出そうとしても、このときは空気流通路 1 1内の圧力が空間部 7の圧力よりも高くなっているため、リード部 2 0は内筒 5に押し付けられて通路を密閉する。よって、空気がこの方向に漏れ出すことがない。切り欠き部 1 9は溝状として内筒 5の一部に設けても、内筒 5の内側を円周全周にわたって切り欠くようにしてもよい。同様、内筒 5と蓋部 1 2の間の隙間は、全周にわたって設けてもよく、一部に設けてもよい。いずれの場合でも、内筒 5 と蓋部 1 2の間の隙間と切り欠き部 1 9は連通している必要がある。図 7は、図 4に示されたカートリッジを改良した第 2の例を示す図であり、一部断面図である。図 7において 2 1は小孔である。

図 7に示すカートリッジは、 0 . 5 mm以下の小孔 2 1が蓋部 1 2に設けられている以外は図 4に示されたものと同じであり、その作動も図 4に示されたものと同じであるので、その説明を省略し、前記の図 4と異なる部分についてのみ説明を行う。図 7に示すカートリッジは、図 6に示したものと同じ目的のために設計されたものである。

空間部 7の上部に空気が溜まり、圧力が上昇すると、空気は、小孔 2 1を通して貯留タンク内に流出する。発明者等の実験によれば、小孔 2 1の直径を 0 . 5 騰以下とすれば、貯留タンク内の水又は空気が、イオン交換樹脂が充填されている空間部 7に流れ込むことがなく、つ、イオン交換樹脂が小孔 2 1を通って貯留タンク内に入り込むことがない。

又、図示しないが、小孔 2 1の直径を大きくし、小孔 2 1に逆止弁を連結し、力一トリッジからタンク側への空気の流れだけを許すようにしてもよい。この場合には、カートリッジ中のイオン交換樹脂が外部に流出しないように、ネット等のイオン交換樹脂を通過させず、空気を通過させる保持部材を、逆止弁のカートリッジ側に入れる必要がある。

逆止弁を設ける場合は、内筒 5に孔を開けてこれに逆止弁を連結し、空間部 7 から空気流通路 1 1側への空気の流れのみを許すようにしてもよい。この場合も、カートリッジ中のイオン交換樹脂が外部に流出しないように、ネット等のイオン交換樹脂を通過させず、空気を通過させる保持部材を、逆止弁の空間部 7側に入れる必要がある。

例 8

次に、イオン交換樹脂についての実施の形態を説明する。発明者は、強酸性カチオン交換樹脂と弱酸性カチオン交換樹脂を、強酸性カチオン交換樹脂の比率を変化させて配合した場合の、樹脂 1 m 1あたりの交換容量 (リットル）を調査した。これは、樹脂 l m l力 Ca、 Mg等の陽イオンを吸収する水道水の量を示すものである。実験においては、強酸性カチオン交換樹脂として、ダウ 'ケミカル社製のナトリウム塩型のダウエックス HGR—W 2 (商標）、弱酸性カチオン交換樹脂として、ダウ，ケミカル社製のナトリウム塩型のダウエックス MAC— 3 (商標）を、それぞれ超純水で洗浄した後、使用した。

HGR— W2は、スチレンと p—ジビニルベンゼンの共重合体のスルフォン酸のナトリゥム塩であり、ジビエルベンゼンの配合率は約 10モル。 /。のものである。 MAC— 3は、アクリル酸と p—ジビュルベンゼンの共重合体のナトリウム塩であり、ジビュルベンゼンの酉己合率は約 8モル％のものである。

その結果、強酸性カチオン交換樹脂の配合％ (体積⁰ /₀) と、樹脂 lm l当たりの交換容量（リットル）の間に、次の表 1に示すような関係があることがわかつた。この結果を図 9に併せて示す。尚、交換容量は、以下の方法で測定した。まず、水道水の硬度を測り、蒸留水などを加えることにより、硬度が 70mg ノ1になるように調整した。尚、通常、水道水の硬度は、 10〜300、あるいは 30〜100であることが多い。硬度とは、水中のカルシウムやマグネシウムなどの陽イオンの含有量を C a CO ₃に換算し、 1 リットル中の量を mg単位で表わしたものである。このように硬度を調整した水をカチオン交換樹脂に通し、単位樹脂量（m l ) 当たりの水の通過量（リットル）と通過後の水を任意にサンプリングして硬度を測定し、単位樹脂量当たりの水の通過量とサンプリングした水の硬度をプロットした。測定された硬度がある一定値を超えた時点の水の通過量を樹脂 1 m 1あたりの交換容量（リットル）とした。

.の結果から、強酸性カチオン交換樹脂の配合比（体積比）が 40%を超え、 7 0 %未満であると、強酸性カチオン交換樹脂、弱酸性カチオン交換樹脂のいずれかのカチオン交換樹脂のみを使用した場合の交換容量よりも高い交換容量が得られることが分かる。

また、強酸性カチオン交換樹脂の配合比（体積比）が 4 3 %〜 6 7 %であると、強酸性カチオン交換樹脂、弱酸性カチオン交換樹脂のいずれかのカチオン交換樹脂のみを使用した場合の交換容量よりも、明確に高い交換容量が得られることが分かる。

さらに、強酸性カチオン交換樹脂の配合比（体積比）が 5 0 %~ 6 0 %であると、交換容量が最適化されることが分かる。

すなわち、 H G R— W 2と MA C— 3の配合比を体積比で 5 ： 5〜6 ： 4の範囲にした場合、 H G R— W 2単体の場合の 1 . 1 2倍以上に相当する単位体積当たりのイオン交換容量が得られた。この結果、同じ交換容量を発揮するのに、 H G R— W 2単体の場合の約 9 0 %の容量で済むことになり、カートリッジの小型化、単位使用水量当たりのイオン交換樹脂の低価格化が実現できた。なお、超純水で洗浄したのは、使用中における色落ちを低減させるためである。

なお、以上の説明においては、加湿装置は加熱式のものとして説明してきた。本発明の効果は、加熱式の加湿装置について最も著しいのであるが、他の方式 (例えば超音波式）の加湿装置においても、装置内にカルシウム等のスケールが付着したり、カルシウム等を含んだ水滴を放出するため室内にカルシウム等が付着して汚染するような問題点がある。本発明は、このような問題的の解決にも有効である。したがって、本発明が適用される範囲は、加熱式（スチーム式）の加湿装置に限定されるものではなく、超音波などを用いる嘖霧式や拡散式加湿装置においても適用可能である。

産業上の利用可能性

以上説明したように、本発明のカートリッジにおいては、カートリッジ内に、空気の流通路が、イオン交換樹脂の充填されていない場所に設けられているので、タンク内の液体が力一トリッジを通して容易に空気と入れ替わることができ、タンク内の圧力が常にほぼ大気圧に保たれる。よって、タンク内の液体はイオン交換樹脂が充填された部分を通って、へッド圧によりスムースに加熱装置に供給される。この構成により、特別の加圧装置を設けることなく、スチーム式加湿装置に使用される液体を、イオン交換樹脂間を通した後、加熱装置に供給することが可能となる。よって、ミネラル等がスケールとして加熱装置や配管に固着することを防止することが可能となる。

又、本発明のイオン交換樹脂においては、強酸性カチオン交換樹脂と弱酸性力チオン交換樹脂を配合しているので、中性の水から C a、 M g等の陽イオンを除去する場合に、単位体積当たりの交換容量を高くすることができる。よって、力一トリッジの小型化、単位使用水量当たりのイオン交換樹脂の低価格化が実現でさる。

Claims

請求の範囲

1. イオン交換樹脂が充填され、空気流通路を有するカートリッジであって、該空気流通路がイオン交換樹脂の充填されていない場所に設けられているイオン交換樹脂のカートリッジ。

2. 空気出口及び液体導入口を有し、前記空気流通路が該空気出口を通じて力 —トリッジの外部と連通しており、該液体導入口が力一トリッジの外部から液体をカートリッジ内部へと導くものであり、該空気出口が該液体導入口と同じ高さ力、または上側に形成されている、請求項 1に記載のカートリッジ。

3. 前記空気出口には、液体の流通を制限すると共に前記空気流通路內の空気を力一トリッジ外部へと導く絞り孔が 1個以上設けられたものであり、該絞り孔が前記空気流通路の上部と連通している、請求項 1または 2に記載の力一トリッジ。

4. 前記絞り孔の開口面積の総和が 2 0 mm ²以下である、請求項 3に記載のカートリッジ。

5. 前記絞り孔の直径が 2 mm以下である、請求項 3または 4に記載のカートリッジ。

6. ねじ込み部を有し、該ねじ込み部により前記液体を貯留するタンクの排水口に着脱可能である、請求項 1〜5のいずれか 1項に記載の力一トリッジ。

7. 中空部及び外側表面を有する中空の筒状体からなり、前記イオン交換樹脂が該外側表面と該中空部の間に充填され、液体が該筒状体の該外側表面から流入し該イオン交換樹脂を通過して中空部に流出する構造をとり、更に、中空部が空気流通路である、請求項 1〜6のいずれか 1項に記載のカートリッジ。

8. 上部部材、中心開口部、下部部材、外部保持部材及び内部保持部材を有し、しかも、

カートリッジが、上部が空気流通路を除いて上部部材により密閉され、下部が中心開口部を除いて下部部材により密閉された筒状体からなり、この筒状体の上部部材と下部部材の間には、外周部に液体を透過させィオン交換樹脂を通過させない外部保持部材が設けられると共に、液体を透過させイオン交換樹脂を通過させない内部保持部材が、前記中心開口部を取巻く形で、下部部材から上部に延設され、イオン交換樹脂が、上部部材、下部部材及び両保持部材の間に充填され、空気流通路は、内部保持部材によって筒状に形成されている、請求項 7に記載の力一トリッジ。

9. 液体がカートリッジの上面から流入し、カートリッジ中のイオン交換樹脂間を通過して、カートリッジの下面から流出する、請求項 1 〜 6のいずれか 1項に記載のカートリッジ。

10.カートリッジが内筒と外筒とを有する筒状体からなり、外筒の上部と下部に液体を透過させイオン交換樹脂を通過させない上部保持部材、下部保持部材がそれぞれ設けられ、イオン交換樹脂は、内筒、外筒及び両保持部材の間に充填され、空気流通路は、内筒内に形成されている、請求項 9に記載のカートリッジ。

11.液体がカートリッジの下部から流入し、カートリッジ中のイオン交換樹脂間を通過して、カートリッジの下部から流出する、請求項 1 〜 6のいずれか 1項に記載のカートリッジ。

12.上部部材、仕切り部材、液体の流入口、液体の流出口及び保持部材を有し、しかも、カートリッジが内筒と外筒とを有する筒状体からなり、カートリッジの上部は、空気の流通路を除いて上部部材により密閉され、外筒に形成される空間を上部でのみ連通した外側空間と内側空間の 2つの空間に仕切る仕切り部材が設けられ、カートリッジの下部には、液体の流入口と流出口が設けられ、これら液体の流入口と流出口には、液体を透過させイオン交換樹脂を通過させない保持部材が設けられ、イオン交換樹脂は、内筒、外筒、上部部材及び保持部材の間に充填され、空気流通路は、内筒内に形成されている、請求項 1 1に記載の力一トリッジ。

13.ィオン交換樹脂が充填されている場所から空気流通路側への空気の流通を可能とし、空気流通路側からイオン交換樹脂が充填されている場所への空気の流通を阻止する機構を有する、請求項 1 1又は 1 2に記載の力一トリッジ。

14.イオン交換樹脂が充填されている場所の上部に、直径が 0 . 5誦以下の小孔が 1個以上設けられている、請求項 1 1又は 1 2に記載のカートリッジ。

15.イオン交換樹脂が充填されている場所の上部に、カートリッジからタンク側への空気の流出が可能な逆止弁が設けられ、逆止弁のカートリッジ側には、空気を透過させイオン交換樹脂を通過させない保持部材が設けられている、請求項 1 1又は 1 2に記載の力一トリッジ。

16. 前記イオン交換樹脂が、加湿装置に使用される水から陽イオンを除去するイオン交換樹脂であって、強酸性カチオン交換樹脂と弱酸性カチオン交換樹脂を組み合わせて配合したものである、請求項 1〜 1 5のいずれか 1項に記載の力一トリッジ。

17.強酸性カチオン交換樹脂と弱酸性カチオン交換樹脂が、強酸性カチオン交換樹脂の比率が体積比で 4 0 %を超え 7 0 %未満の範囲となるように配合されている、請求項 1 6に記載のカートリッジ。

18. 強酸性カチオン交換樹脂と弱酸性カチオン交換樹脂が、強酸性カチオン交換樹脂の比率が体積比で 4 3〜6 7 %の範囲となるように配合されている、請求項 1 6に記載の力一トリッジ。

19. 強酸性カチオン交換樹脂と弱酸性カチオン交換樹脂が、強酸性カチオン交換樹脂の比率が体積比で 5 0〜6 0 %の範囲となるように配合されている、請求項 1 6に記載の力一トリッジ。

20. 強酸性カチオン交換樹脂が、ナトリウム形のスチレン一ジビュルベンゼン共重合体のスルフォン酸であり、弱酸性カチオン交換樹脂が、ナトリウム形のァクリル酸—ジビニルベンゼン共重合体である、請求項 1 6〜1 9のいずれか 1項に記載のカートリッジ。

21. 強酸性カチオン交換樹脂が、ダウ 'ケミカル社製の H G R— W 2 (商標）であり、弱酸性カチオン交換樹脂が、ダウ 'ケミカル社製の MA C— 3 (商標）である、請求項 2 0に記載のカートリツジ。

22. 加湿装置に使用される水から陽イオンを除去するィオン交換樹脂であって、強酸性カチオン交換樹脂と弱酸性カチオン交換樹脂を組み合わせて配合した加湿装置用イオン交換樹脂。

23.強酸性カチオン交換樹脂と弱酸性カチオン交換樹脂を、強酸性カチオン交換樹脂の比率が体積比で 4 0 %を超え 7 0 %未満の範囲となるように配合した、請求項 2 2に記載のィオン交換樹脂。

24. 強酸性カチオン交換樹脂と弱酸性カチオン交換樹脂を、強酸性カチオン交換樹脂の比率が体積比で 4 3〜 6 7 %の範囲となるように配合した請求項 2 2に記載のィオン交換樹脂。

25. 強酸性カチオン交換樹脂と弱酸性カチオン交換樹脂を、強酸性カチオン交換樹脂の比率が体積比で 5 0〜 6 0 %の範囲となるように配合した請求項 2 2に記載のイオン交換樹脂。

26. 強酸性カチオン交換樹脂が、ナトリウム形のスチレン一ジビニルベンゼン共重合体のスルフォン酸であり、弱酸性カチオン交換樹脂が、ナトリゥム形のァクリル酸—ジビニルベンゼン共重合体である、請求項 2 2〜2 5のいずれか 1項に記載のイオン交換樹脂。

27. 強酸性カチオン交換樹脂が、ダウ .ケミカル社製の H G R— W 2 (商標）であり、弱酸性カチオン交換樹脂が、ダウ .ケミカル社製の MA C— 3 (商標）である、請求項 2 6に記載のィオン交換樹脂。

28. タンク内に貯留された水等の液体を噴霧、拡散又は加熱装置に導き、該装置で噴霧、拡散又は加熱して蒸発させ、所望する空間を加湿する加湿装置であつて、前記タンク内に、イオン交換樹脂を充填したカートリッジが設けられている、加湿装置。

29.カートリッジが、タンクの液体の流出口に設けられている、請求項 2 8に記載の加湿装置。

30. タンク内に貯留された水等の液体を噴霧、拡散又は加熱装置に導き、該装置で噴霧、拡散又は加熱して蒸発させ、所望する空間を加湿する加湿装置であつて、前記タンク内に、請求項 1〜1 5のいずれか 1項に記載のカートリッジが設けられている、加湿装置。

31. カートリッジが、タンクの液体の流出口に設けられている、請求項 3 0に記載の加湿装置。

32. タンク内に貯留された水等の液体を噴霧、拡散又は加熱装置に導き、該装置で噴霧、拡散又は加熱して蒸発させ、所望する空間を加湿する加湿装置であつて、前記タンク内に、請求項 1 6〜 2 1のいずれか 1項に記載のカートリッジが設けられている、加湿装置。

33. カートリッジが、タンクの液体の流出口に設けられている、請求項 3 2に記載の加湿装置。

34. タンク内に貯留された水等の液体を噴霧、拡散又は加熱装置に導き、該装置で噴霧、拡散又は加熱して蒸発させ、所望する空間を加湿する加湿装置であつて、前記タンク内に、請求項 2 2〜 2 7のいずれか 1項に記載のイオン交換樹脂を充填した力一トリッジが設けられている、加湿装置。

35. 力一トリッジが、タンクの液体の流出口に設けられている、請求項 3 4に記載の加湿装置。

36. 水等の液体を貯留するタンク内に、請求項 1〜2 1のいずれか 1項に記載の力一トリッジを設ける、加湿装置内にミネラル分が固着するのを防止する方法。

37. 水等の液体を貯留するタンク内に、請求項 2 2〜 2 7のいずれか 1項に記載のイオン交換樹脂を充填した力一トリッジを設ける、加湿装置内にミネラル分が固着するのを防止する方法。

38. 請求項 1〜2 1のいずれか 1項に記載の力一トリッジを使用することからなる、液体中のイオン状態のミネラル分を除去する方法。

39. カートリッジが、水等の液体を貯留するタンク内に設けられている、請求項 3 8に記載の方法。

40. 請求項 2 2〜 2 7のいずれか 1項に記載のィオン交換樹脂を使用すること力らなる、液体中のイオン状態のミネラル分を除去する方法。

41. 請求項 2 2〜 2 7のいずれか 1項に記載のイオン交換樹脂を、イオン状態のミネラル分を吸着するカートリッジに使用する方法。

42. 前記噴霧、拡散又は加熱装置が、液体を加熱して蒸癸させるスチーム式である、請求項 2 8から 3 5のいずれか 1項に記載の加湿装置。