(57)【要約】【課題】本発明は、水道水を使用しても長期にわたり加湿性能を維持することを目的とするものである。【解決手段】各板状多孔質体３は、幅方向（奥行き方向：ｙ軸方向）の中央に位置する中央部２１と、中央部２１の両側に隣接する一対の周辺部２２とを有している。中央部２１は、周辺部２２よりも回転中心Ｃの近くに位置している。このため、回転時の遠心力は、周辺部２２よりも中央部２１で小さい。また、中央部２１の空孔率（気孔率）は、周辺部２２の空孔率よりも高くなっている。回転中心Ｃから外れて配置された板状多孔質体３は、回転中心Ｃに直交する断面において、幅方向の中央が回転中心Ｃ側へ向けて凸となるように湾曲されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多孔質体を有する回転可能な加湿デバイスであって、
前記多孔質体は、中央部と、前記中央部に隣接する周辺部とを有しており、
前記中央部は、前記周辺部よりも前記加湿デバイスの回転中心に近く、
前記中央部の空孔率が前記周辺部の空孔率よりも高い加湿デバイス。
【請求項２】
前記多孔質体は、互いに間隔をおいて配置された複数の板状多孔質体を含み、
前記中央部は、前記板状多孔質体の幅方向の中央に位置する請求項１記載の加湿デバイス。
【請求項３】
回転中心から外れて配置された前記板状多孔質体は、回転中心に直交する断面において、幅方向の中央が回転中心側へ向けて凸となるように湾曲されている請求項２記載の加湿デバイス。
【請求項４】
回転中心から外れて配置された前記板状多孔質体は、回転中心に直交する断面において、幅方向の中央が回転中心側へ向けて凸となるように屈曲されている請求項２記載の加湿デバイス。
【請求項５】
多孔質体を有する回転可能な加湿デバイスを備え、
前記加湿デバイスに水を供給するとともに温風を吹き付けることにより加湿を行い、加湿運転停止時に前記加湿デバイスを回転させることにより前記加湿デバイスに付着した汚れを除去する加湿器であって、
前記多孔質体は、中央部と、前記中央部に隣接する周辺部とを有しており、
前記中央部は、前記周辺部よりも前記加湿デバイスの回転中心に近く、
前記中央部の空孔率が前記周辺部の空孔率よりも高い加湿器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、多孔質体を有する加湿デバイス、及びその加湿デバイスを用いた加湿器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、健康、清潔指向の高まりの中で、住空間をより快適にする要求が高まっている。室内の環境条件の中で、温度については、高度な機能と省エネ性とを兼ね備えたエアコンが登場し、要求をほぼ達成した状況である。しかし、湿度について言えば、エアコンには通常は加湿機能が無い。
【０００３】
このため、特に、寒冷地域が大部分を占め、世界の空調市場で３０％を占める北米では、冬場などの乾燥期にエアコンを使用することにより、相対湿度が下がって乾燥がさらに進み、喉や目の痛み、手肌の乾燥などを訴えるケースが増えてきている。
【０００４】
一方、ＡＳＨＲＡＥ（American Society of Heating, Refringerating and Air-Conditionig Engineers、アメリカ暖房冷凍空調学会）では、温度１８℃〜２７℃、湿度２５〜６０％を推奨環境としている。また、湿度を約５０％以上にすることで、ウイルスの活性が低下することが知られている。このため、加湿機能に対する要求はますます高まっている。
【０００５】
これに対し、現在主流になっている気化式加湿器は、水を含んだ加湿デバイスに空気を接触させ、空気中から蒸発潜熱を奪って水を気化している。この方式の場合、加湿能力を向上するためには、水と空気の接触面積を増加させることが必要である。このため、加湿デバイスには、水との接触面積が大きい多孔質金属又は多孔質樹脂に、親水性の材料（シリカ等）をコーティングした多孔質体が用いられている。
【０００６】
このような金属又は樹脂の多孔質体を用いる場合、加湿水として一般的には水道水が使用されるため、水中の固形異物等が表面及び微細孔に付着して目詰まりが生じ、加湿性能が低下するという問題がある。また、水中の電解質（炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム等）が多孔質体の表面の気液接触面にスケールとして析出して、微細孔に目詰まりが生じ、加湿性能が低下するという問題もある。
【０００７】
このため、水道水を使用しても、固形異物及びスケールが付着せず、長期にわたり加湿性能を維持できる機能を付加した多孔質体を用いた加湿器が要求されている。
【０００８】
このような要求に対して、加湿デバイスとして中空糸膜を使用し、中空糸及び水の少なくともいずれか一方に振動又は回転を与えて、膜汚れを分離する中空糸膜式加湿器が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００５−２４９２５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、振動により膜汚れを分離する方法では、隣り合う中空糸膜に汚れが再度付着してしまい、膜汚れを効率的に除去することができない。また、超音波振動によって、隣り合う中空糸膜同士が接触し、表面劣化が加速する懸念がある。
【００１１】
また、加湿デバイスに単純に回転を与えた場合、回転中心部から離れた箇所では、遠心力が大きいため、膜汚れが比較的良く除去されるが、中央部では遠心力が小さいため、膜汚れが除去されにくい。
【００１２】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、水道水を使用しても長期にわたり加湿性能を維持することができる加湿デバイス及びそれを用いた加湿器を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この発明に係る加湿デバイスは、多孔質体を有する回転可能なデバイスであって、多孔質体は、中央部と、中央部に隣接する周辺部とを有しており、中央部は、周辺部よりも加湿デバイスの回転中心に近く、中央部の空孔率が周辺部の空孔率よりも高い。
【発明の効果】
【００１４】
この発明の加湿デバイスは、回転中心に近い中央部の空孔率を、回転中心から遠い周辺部の空孔率よりも大きくしたので、回転時に遠心力が小さい中央部の汚れを効率的に除去することができ、水道水を使用しても長期にわたり加湿性能を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】この発明の実施の形態１による加湿器を示す概略の構成図である。
【図２】図１の加湿デバイスの回転中心に直交する断面図である。
【図３】この発明の実施の形態２による加湿器の回転中心に直交する断面図である。
【図４】実施の形態１、２の板状多孔質体の空孔率、板状多孔質体の間隔、加湿運転停止時の回転の有無等の条件を変えて、初期加湿量と長期動作後の加湿量低下率とを比較した結果を示す表である。
【図５】この発明の実施の形態３による加湿器の回転中心に直交する断面図である。
【図６】この発明の実施の形態４による加湿器の回転中心に直交する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、この発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による加湿器を示す概略の構成図である。図において、加湿デバイス１は、筐体２と、筐体２内に互いに間隔をおいて支持された複数の板状多孔質体３とを有している。板状多孔質体３は、鉛直方向（図のｚ軸方向）に平行、かつ互いに平行に配置されている。
【００１７】
各板状多孔質体３は、多孔質金属又は多孔質樹脂からなる多孔質部４の表面に、親水コーティング５を施して構成されている。加湿デバイス１の下部には、ドレンパン６が設けられている。ドレンパン６のコーナ部には、排水口６ａが設けられている。
【００１８】
加湿デバイス１及びドレンパン６には、回転軸７を介してモータ８が接続されている。加湿デバイス１及びドレンパン６は、モータ８により、回転軸７を中心として一体に回転される。
【００１９】
加湿デバイス１の上方には、給水管９が配置されている。給水管９は、ポンプ１０に接続されている。給水管９には、ポンプ１０を介して水道水が供給される。また、給水管９には、複数のノズル９ａが板状多孔質体３に対応して設けられている。
【００２０】
加湿デバイス１の近傍には、板状多孔質体３に温風１１を吹き付ける送風手段（図示せず）が設けられている。
【００２１】
次に、加湿器の動作について説明する。まず、加湿運転時には、ポンプ１０により汲み上げられた水道水が給水管９に供給される。給水管９に供給された水道水は、ノズル９ａから板状多孔質体３に滴下される。板状多孔質体３の表面には、親水コーティング５が施されているため、滴下された水は板状多孔質体３に吸着される。
【００２２】
このとき、加湿デバイス１に温風１１を吹き付けると、空気と水とが接触し、空気中から蒸発潜熱を奪って水が気化して、加湿が行われる。また、温風１１によって吹き出されなかった残りの水は、ドレンパン６に落ち、排水口６ａから外部へ排出される。さらに、ドレンパン６上には、長時間の使用により、水道水に含まれていた不純物が堆積物１２となって蓄積される。
【００２３】
次に、加湿運転停止時には、主に板状多孔質体３に付着した汚れを除去するため、モータ８によって加湿デバイス１及びドレンパン６が回転軸７を中心として回転される。この回転の遠心力によって、板状多孔質体３に付着した汚れは板状多孔質体３から除去される。また、回転時に、外部から風を加えることで汚れを除去することもできる。さらに、この回転時には、ドレンパン６上の堆積物１２も遠心力で排水口６ａから排出される。
【００２４】
図２は図１の加湿デバイス１の回転中心に直交する断面図である。各板状多孔質体３は、幅方向（奥行き方向：ｙ軸方向）の中央に位置する中央部２１と、中央部２１の両側に隣接する一対の周辺部２２とを有している。中央部２１は、周辺部２２よりも回転中心Ｃの近くに位置している。このため、回転時の遠心力は、周辺部２２よりも中央部２１で小さい。
【００２５】
また、中央部２１の空孔率（気孔率）は、周辺部２２の空孔率よりも高くなっている。このような空孔率の違いを実現する方法としては、例えば、事前に準備した均質な多孔質体に、その幅方向中央から幅方向外側へ向かってゆっくり力を加え、多孔質体を変形（圧縮）させる方法が挙げられる。これにより、空孔率が無段階的（連続的）に変化した多孔質体を製造することができる。
【００２６】
また、空孔を生じさせるために添加されるウレタン、水素化チタン、炭酸マグネシウムなどの発泡剤の粒径を、幅方向の中央では大きくし、幅方向外側へ向かって小さくなるようにして製造してもよい。
【００２７】
さらに、空孔率の異なる複数の多孔質体を組み合わせ、空孔率が段階的に変化する多孔質体を製造してもよい。この場合、例えば、気孔率の大きい正方形の多孔質板により中央部２１を構成し、気孔率の小さい枠状の多孔質板により周辺部２２を構成し、周辺部２２の中央の開口に中央部２１を嵌め込んでもよい。
【００２８】
なお、多孔質体の空孔率及び孔径は、ＪＩＳのＫ３８３２などに準拠して測定することができ、例えばポロシメータによる水銀圧入法又はバブルポイント法などを用いることができる。また、外形及び重量から空孔率を算出する方法を用いることもできる。
【００２９】
このような板状多孔質体３として、例えば厚さｘが１ｍｍ、長さｚが１５０ｍｍ、奥行きｙが５０ｍｍのチタンを主成分とする多孔質体（三菱マテリアル製）を用いることができる。また、中央部２１は、板状多孔質体３の幅方向中央に位置し、全体の奥行きｙの１０％に当たる部分とする。即ち、中央部２１の奥行きｙを５ｍｍ、中央部２１の長さｚを１５０ｍｍとする。そして、中央部２１の平均空孔率を約９５％程度とし、それ以外の周辺部２２の平均空孔率を７５％〜９５％程度とする。
【００３０】
このような加湿デバイス１では、回転中心Ｃに近い中央部２１の空孔率を、回転中心Ｃから遠い周辺部２２の空孔率よりも大きくしたので、回転時に遠心力が小さい中央部２１の汚れを効率的に除去することができ、水道水を使用しても長期にわたり加湿性能を維持することができる。
【００３１】
実施の形態２．
次に、図３はこの発明の実施の形態２による加湿デバイスの回転中心に直交する断面図である。実施の形態１では、全ての板状多孔質体３が平板である。これに対して、実施の形態２では、回転中心Ｃから外れて配置された板状多孔質体３が、回転中心Ｃに直交する断面において、幅方向の中央が回転中心Ｃ側へ向けて凸となるように湾曲されている。
【００３２】
即ち、図３において、ｘ軸方向の中央に配置された板状多孔質体３は平板であるが、その他の板状多孔質体３は遠心力方向に近付くように湾曲されている。また、板状多孔質体３は、回転中心から離れるほど大きく湾曲されている。他の構成は、実施の形態１と同様である。
【００３３】
なお、板状多孔質体３の湾曲形状の曲率については特に限定されるものではないが、湾曲の度合いを大きくし過ぎると、中央部２１が隣接する板状多孔質体３に接触したり、加湿時に温風１１が板状多孔質体３間に進入し難くなったりして、加湿量が低下する。
【００３４】
このため、中央の湾曲させていない板状多孔質体３と、それに隣接する板状多孔質体３の中央部２１との間隔Ａは、０よりも大きくする必要がある。また、温風１１の進入方向から見て、板状多孔質体３の幅方向端部と、その外側に隣接する板状多孔質体３の中央部２１との間隔Ｂも、０より大きくする必要がある。
【００３５】
このような加湿デバイスでは、回転中心Ｃから外れて配置された板状多孔質体３が、幅方向の中央が回転中心Ｃ側へ向けて凸となるように湾曲されているので、回転時に板状多孔質体３の汚れをより効率的に除去することができる。
【００３６】
次に、図４は、実施の形態１、２の板状多孔質体の空孔率、板状多孔質体の間隔、加湿運転停止時の回転の有無等の条件を変えて、初期加湿量と長期動作後の加湿量低下率とを比較した結果を示す表である。
【００３７】
板状多孔質体としては、厚さｘが１ｍｍ、長さｚが１５０ｍｍ、湾曲させていない状態での奥行きｙが５０ｍｍのチタンを主成分とする多孔質体（三菱マテリアル製）を用いた。また、中央部は、板状多孔質体の幅方向中央の奥行きｙの１０％に当たる部分とした。即ち、中央部の奥行きｙを５ｍｍ、中央部の長さｚを１５０ｍｍとした。そして、中央部２１の平均空孔率を約９５％程度とし、それ以外の周辺部２２の平均空孔率を７５％〜９５％程度とした。
【００３８】
このような板状多孔質体を、筐体に５枚配置した。加湿運転条件として、風量は、空孔率８０％、厚さ１ｍｍの多孔質体を５ｍｍ間隔で並べたときの板状多孔質体間の風速が１．２ｍ／ｓなるようにした。また、温風の温度は約４０℃とした。さらに、水道水の滴下量は、約３０００ｃｃ／ｈｒ／ｍ２とした。さらにまた、回転速度は３００ｒｐｍとし、１回の回転時間は約３ｓｅｃとし、加湿運転停止直後に回転を実施した。
【００３９】
運転と停止の間隔は、７日（１６８ｈｒｓ）連続運転後に７日（１６８ｈｒｓ）停止とした。これを１サイクルとし、これを２６サイクル（約１年相当）行い、初期と比較して加湿量の低下率を算出した。本試験において、加湿量低下率は、１０％以下を合否判定基準としている。
【００４０】
初期の加湿量は、比較例４に示す条件での加湿量を１００として算出した。初期の加湿量は、高い方が望ましいが、加湿量の許容範囲として９０以上を目標とした。
【００４１】
図４に示すように、まず比較例１〜５では、板状多孔質体を湾曲させずに５ｍｍ間隔で筐体２に林立させた。また、空孔率は、中央部と周辺部とで同じであり、比較例１が５０％、比較例２が７０％、比較例３が８０％、比較例４が９０％、比較例５が９５％とした。そして、加湿運転停止時に回転を与えなかった。
【００４２】
このときの初期加湿量を測定したところ、加湿量は空孔率８０％が最大で、それ以上にすると初期加湿量が低下することが分かった。これは、８０％よりも大きくすると、孔同士がつながって、表面積が低下するためと考えられる。
【００４３】
このような比較例１〜５では、合否判定基準の１０％に対して、いずれも動作試験後の加湿量が大きく低下した。
【００４４】
次に、比較例６では、比較例３と同じ板状多孔質体を用いて、加湿運転停止時に回転を加えたところ、加湿量の低下率は５０％から２０％に改善された。しかし、合否判定基準１０％以下を達成することはできなかった。
【００４５】
次に、実施例１では、周辺部の空孔率を８０％〜９５％（周辺部の中で空孔率が８０％〜９５％の範囲で変化している）、中央部の空孔率を９５％にしたところ、加湿量の低下率は２０％から８％に改善され、合否判定基準１０％以下を達成することができた。これは、特に回転による遠心力が小さい中央部近傍において、空孔率が９５％と大きいため、水分及び付着物が容易に除去され、目詰まりが抑制されたためと考えられる。
【００４６】
また、中央部に一旦汚れが付着すると、そこを起点に汚れがより付着し易く、その付着範囲が拡大すると考えられる。しかし、実施例１では、汚れの起点となる中央部の空孔率が大きいため、遠心力により、起点となる汚れを効果的に除去することができ、付着範囲の拡大を抑制することができる。このため、大幅な改善効果が見られたと考えられる。
【００４７】
次に、実施例２〜５、比較例７では、板状多孔質体を湾曲させて、間隔Ｂ（図３）を１〜４ｍｍと変えた場合、加湿量の低下率は更に改善し、５％以下となった。これは、湾曲させることで、遠心力が板状多孔質体に付着した汚れに効果的に働き、短時間でも汚れが容易に除去されたためと考えられる。
【００４８】
また、初期の加湿量はやや低下する傾向が見られたが、目標の９０以上は確保された。これは、湾曲しているため、風通しが若干悪く、初期加湿量が低下するが、その一方で間隔Ｙが狭まることで、風速が上がるため、加湿量が上がり、両者で相殺されて、加湿量低下が抑制されたと考えられる。
【００４９】
しかし、比較例７のように間隔Ｂを０（なし）にしてしまうと、風が流れず、初期加湿量は６０と大きく低下し、目標を達成できなかった。
【００５０】
次に、間隔Ａ（図３）についても実施例５〜９、比較例８に示すように同様の評価を実施したが、間隔Ｂを変えた場合と同様の傾向が得られた。
【００５１】
実施の形態３．
次に、図５はこの発明の実施の形態３による加湿器の回転中心に直交する断面図である。実施の形態３では、回転中心から外れて配置された板状多孔質体３が、回転中心Ｃに直交する断面において、幅方向の中央が回転中心Ｃ側へ向けて凸となるように屈曲されている。他の構成は、実施の形態２と同様である。
【００５２】
このように板状多孔質体３を屈曲させる場合、屈曲角度をθとすると、板状多孔質体３の幅寸法の１／２に相当する長さＷと、隣接する板状多孔質体３の中央部２１の間隔Ｄとの関係は、Ｄ＜Ｗ×ｔａｎθで表される。そして、θ＞ａｒｃｔａｎ（Ｄ／Ｗ）であれば、屈曲していても、風通しが阻害されず、加湿量の低下が抑制される。従って、実施の形態２と同様の効果を得ることができる。
【００５３】
実施の形態４．
次に、図６はこの発明の実施の形態４による加湿器の回転中心に直交する断面図である。実施の形態３では板状多孔質体３の幅方向中央を屈曲させたが、実施の形態４では、板状多孔質体３の幅方向両端部から所定の距離の部分を屈曲させている。他の構成は、実施の形態３と同様である。
【００５４】
このような屈曲形状によっても、実施の形態２と同様の効果を得ることができる。
【００５５】
なお、実施の形態３では１箇所を屈曲させ、実施の形態４では２箇所を屈曲させたが、３箇所以上を段階的に屈曲させてもよい。
また、上記の例では、中央部２１の奥行き寸法を全体の奥行き寸法の１０％としたが、これに限定されるものではない。
さらに、空孔率は、多孔質体の中央部から外側へ向けて複数段階に変化させてもよい。
さらにまた、空孔率の変化は段階的でなく、連続的であってもよい。
また、多孔質体の形状は必ずしも矩形の板に限定されず、加湿デバイスに含まれる多孔質体の個数も上記の例に限定されない。
【符号の説明】
【００５６】
１  加湿デバイス、３  板状多孔質体、１１  温風、２１  中央部、２２  周辺部。
【図１】
2014163527.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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