(57)【要約】【課題】  飽和効率η1及び加湿効率η2の両方が高い省エネ効果の優れた水噴霧型加湿装置を提供する。  また、オフィスビル等の室内空間で簡単に使用することができるよう少人数で持ち運びができる小型の水噴霧型加湿装置に関する。【解決手段】  加湿する空気を供給する空気供給口と、加湿した空気を吹出す吹出口とを設けた筐体内に、連通多孔体からなる加湿エレメントを傾斜させて設け、該加湿エレメントの下方からその表面に沿って上方に向けて水を霧として噴射させる噴霧ノズル機構を備え、供給された空気流を噴射された霧によって湿潤された前記加湿エレメントを通過させることで飽和効率及び加熱効率の両方が高い加湿を行うものである。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加湿する空気を供給する空気供給口（２）と、加湿した空気を吹出す吹出口（３）とを設けた筐体（４）内に、連通多孔体からなる加湿エレメント（５）を傾斜させて設け、該加湿エレメント（５）の下方からその表面に沿って上方に向けて水を霧として噴射させる噴霧ノズル機構（６）を備え、供給された空気流を噴射された霧によって湿潤された前記加湿エレメント（５）を通過することで加湿を行うことを特徴とする水噴霧型加湿装置。
【請求項２】
加湿する空気を供給する空気供給口（２）と、加湿した空気を吹出す吹出口（３）とを設けた筐体（４）内に、連通多孔体からなる加湿エレメント（５）を２枚Ｖ字状に傾斜させて設け、該２枚の加湿エレメント（５）の下方からそれぞれのその表面に沿って上方に向けて水を霧として噴射させる噴霧ノズル機構（６）を備え、供給された空気流を噴射された霧によって湿潤された前記加湿エレメント（５）を通過することで加湿を行うことを特徴とする水噴霧型加湿装置。
【請求項３】
前記加湿エレメント（５）が、金属多孔板であることを特徴とする請求項１又は２に記載の水噴霧型加湿装置。
【請求項４】
前記加湿エレメント（５）が、垂直面から４５度から７５度の傾斜角度で設けられてなることを特徴とする請求項１〜３の何れか１に記載の水噴霧型加湿装置。
【請求項５】
前記加湿エレメント（５）を構成する金属多孔板の１インチ角中の空孔数（ｐｐｉ）が３０〜４０であることを特徴とする請求項１〜４の何れか１に記載の水噴霧型加湿装置。
【請求項６】
前記加湿エレメント（５）の面厚が１０〜２０mmであることを特徴とする請求項１〜５の何れか１に記載の水噴霧型加湿装置。
【請求項７】
前記加湿エレメント（５）の上端部に、該加湿エレメント（５）を前記筐体（４）の側板に固定する長尺の固定板（９）であって、前記加湿エレメント（５）の表面に当接する端部が波状に形成された固定板（９）が設けられていることを特徴とする請求項１〜６の何れか１に記載の水噴霧型加湿装置。
【請求項８】
前記筐体（４）の背面板に、該空気供給口（２）から筐体（４）内に供給される空気流を下方に導く庇（８ｄ．８ｅ）を設けたことを特徴とする請求項１〜７の何れか１に記載の水噴霧型加湿装置。
【請求項９】
前記空気供給口（２）に、空気を筐体（４）内に供給するファン（１０）を設けたことを特徴とする請求項１〜８の何れか１に記載の水噴霧型加湿装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クリーンルームをはじめ、半導体製造工場、フィルム製造工場、食品製造工場、素材製造工場、病院、オフィスビル等の室内空間に必要とされる湿度の空気を供給する加湿装置に係り、特に加湿器の加湿の能力（相対湿度100％にいたるまでどこまで加湿できるか）を示す指標である飽和効率η1及び噴霧水を加湿にどれだけ有効に利用できるかを示す指標である加湿効率η2の両方が高い省エネ効果の優れた水噴霧型加湿装置に関する。
特に半導体製造工場やフィルム製造工場等では、噴霧水にカリウムやカルシュウムが含まれているとそれが析出して空気中に拡散し、半導体の配線やフィルムに付着してしまうと不良品となってしまうため、それを避けるため極力超高純水を使用しているが、使用される純水は高価であることから、出来るだけ節水し効率よく加湿できる水噴霧型加湿装置に関し、さらに、オフィスビル等の室内空間で簡単に使用することができるよう少人数で持ち運びができる小型の水噴霧型加湿装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、クリーンルーム、半導体製造工場等において室内を加湿する加湿方式として、ボイラで水を加熱し発生させた蒸気で加湿する蒸気加湿方式や、水を無機質系の加熱エレメントに含有させて通気した空気により気化させる気化式加湿方式を使用していた。
例えば、高い加湿制御精度（例えば、４５±５％）が要求されるクリーンルームなどの工場空調において、省エネ加湿の要望に応えるために、多孔質金属製エリミネータにノズルからミストを吹きかけ、空気が通過する際に捕捉されたミストによって加湿し、飽和線への近づき度合いを示す飽和効率を５０％以上に、且つ、前記ノズルへの給水量に対する空気に付加された水分量を示す有効加湿効率を９０％以上に確保することが出来る水噴霧加湿装置がある（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１２２６７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来の加湿方式において、蒸気加湿方式の加湿器は、ボイラの燃料費や水使用量が多く、水質管理や加湿装置の清掃が煩雑だった。
また装置が大型になり、設置や運搬に制約を受けるという問題があった。
滴下式加湿方式の加湿器においては、使用する水の６０％ＲＨ一定といった加湿制御が必要な場合は、加湿エレメントの保水性が良すぎるため、給水をＯＮ／ＯＦＦさせても加湿の応答性が遅すぎ、湿度制御がハンチングしてしまうという問題があった。
また、特許文献１の水噴霧加湿装置は、クリーンルームや半導体製造工場等において、外部に設け室内を空調する空気調和機に使用される水噴霧加湿装置であり、飽和加湿による飽和線への近づき度合いを示す飽和効率を５０％以上に、且つ、前記ノズルへの給水量に対する空気に付加された水分量を示す有効加湿効率を９０％以上に確保することができるが、例えば、噴霧量の多い有効加湿効率５０％時、飽和効率は８０％程度のところ、噴霧水量を減らして有効加湿効率９０％として、飽和効率は５０％以上とする場合等、噴霧水量を調節する必要があり、ノズルとエリミネータとの距離を１．２００ｍｍとしても有効加湿効率は最大５０％であり（特許文献１の図９参照）、本発明が目的とする加湿効率及び飽和効率の両方を７０％とする高い効率を得ることはできない。
このように、特許文献１の発明は、外部に設け室内を空調する空気調和機に使用する場合においては十分加湿効果を達成することができるが、装置が大型になることから、本発明の目的の一つである２〜３名程度の少人数で持ち運びができる小型の加湿装置には使用できない。
特に、加湿に超純水を使用する場合、超純水の使用を節約する観点から、飽和効率（η1）及び加熱効率（η2）の両方の効率が高い加湿装置が求められるが、例えば、飽和効率（η1）は高いが、一方加熱効率（η2）は２０％と低くものなどしかなく、飽和効率（η1）及び加熱効率（η2）の両方が高い加湿装置はなかった。
また、少人数で持ち運びができる小型の加湿装置は存在しなかった。
【０００５】
本発明は上述の問題点に鑑みなされたものであり、噴霧水を節水するとともに、飽和効率（η1）及び加熱効率（η2）の両方が高い加湿装置を提供することを目的とする。
またあわせて、少人数で持ち運びができる小型の加湿装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは上記課題を下記の手段により解決した。
〔１〕加湿する空気を供給する空気供給口（２）と、加湿した空気を吹出す吹出口（３）とを設けた筐体（４）内に、連通多孔体からなる加湿エレメント（５）を傾斜させて設け、該加湿エレメント（５）の下方からその表面に沿って上方に向けて水を霧として噴射させる噴霧ノズル機構（６）を備え、供給された空気流を噴射された霧によって湿潤された前記加湿エレメント（５）を通過することで加湿を行うことを特徴とする水噴霧型加湿装置。
〔２〕加湿する空気を供給する空気供給口（２）と、加湿した空気を吹出す吹出口（３）とを設けた筐体（４）内に、連通多孔体からなる加湿エレメント（５）を２枚Ｖ字状に傾斜させて設け、該２枚の加湿エレメント（５）の下方からそれぞれのその表面に沿って上方に向けて水を霧として噴射させる噴霧ノズル機構（６）を備え、供給された空気流を噴射された霧によって湿潤された前記加湿エレメント（５）を通過することで加湿を行うことを特徴とする水噴霧型加湿装置。
〔３〕前記加湿エレメント（５）が、金属多孔板であることを特徴とする前記〔１〕又は〔２〕に記載の水噴霧型加湿装置。
〔４〕前記加湿エレメント（５）が、垂直面から４５度から７５度の傾斜角度で設けられてなることを特徴とする前記〔１〕〜〔３〕の何れか１に記載の水噴霧型加湿装置。
〔５〕前記加湿エレメント（５）を構成する金属多孔板の１インチ角中の空孔数（ｐｐｉ）が３０〜４０であることを特徴とする前記〔１〕〜〔４〕の何れか１に記載の水噴霧型加湿装置。
〔６〕前記加湿エレメント（５）の面厚が１０〜２０mmであることを特徴とする前記〔１〕〜〔５〕の何れか１に記載の水噴霧型加湿装置。
〔７〕前記加湿エレメント（５）の上端部に、該加湿エレメント（５）を前記筐体（４）の側板に固定する長尺の固定板（９）であって、前記加湿エレメント（５）の表面に当接する端部が波状に形成された固定板（９）が設けられていることを特徴とする前記〔１〕〜〔６〕の何れか１に記載の水噴霧型加湿装置。
〔８〕前記筐体（４）の背面板に、該空気供給口（２）から筐体（４）内に供給される空気流を下方に導く庇（８ｄ、８ｅ）を設けたことを特徴とする前記〔１〕〜〔７〕の何れか１に記載の水噴霧型加湿装置。
〔９〕前記空気供給口（２）に、空気を筐体（４）内に供給するファン（１０）を設けたことを特徴とする前記〔１〕〜〔８〕の何れか１に記載の水噴霧型加湿装置。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の水噴霧型加湿装置によって、下記の効果が得られる。
（１）本発明の水噴霧型加湿装置によれば、加湿する空気を供給する空気供給口と、加湿した空気を吹出す吹出口とを設けた筐体内に、連通多孔体からなる加湿エレメントを傾斜させて設けてなり、該加湿エレメントの下方からその表面に沿って上方に向けて水を霧として噴射させる噴霧ノズル機構を備え、供給された空気流を噴射された霧によって湿潤された前記加湿エレメントを通過させることで加湿を行うので、飽和効率及び加熱効率の両方が高い水噴霧型加湿装置が得られる。
同様に該加湿装置の筐体内に、連通多孔体からなる加湿エレメントを２枚Ｖ字状に傾斜させて設けてなり、該２枚の加湿エレメントの下方からそれぞれのその表面に沿って上方に向けて水を霧として噴射させる噴霧ノズル機構を備え、供給された空気流を噴射された霧によって湿潤された前記加湿エレメントを通過させることで加湿を行うので、より効率よく飽和効率及び加熱効率の両方が高い加湿空気を提供することができる。
（２）また、本発明の水噴霧型加湿装置の加湿エレメントの上端部に、該加湿エレメントを筐体の側板に固定する長尺の固定板であって、前記加湿エレメントの表面に当接する端部が波状に形成された固定板が設けられているので、筐体内に供給した水を無駄なく加湿エレメントの表面に供給することができ、水噴霧型加湿装置に供給する給水量が減り、また、排水量（ドレン水量）が減らすことができる。
特に、クリーンルームなどでは超純水を使用するため、超純水使用量を抑制できるためランニングコストの低減を図ることができる。
さらに、加湿エレメントは保水性が非常に小さいので、水切れが良くまた付着した水滴が気化しやすいため、加湿制御がしやすい。
さらにまた、給水した水の一部は一定量の排水となるため、加湿前の空気が装置内に導入され、加湿エレメントの表面に化学成分が付着しても濃縮されることなく排出される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の水噴霧型加湿装置の一例を示す概略断面図である。
【図２】図１中のＡ−Ａ線で切断した水噴霧型加湿装置の断面図である。
【図３】図１中のＢ−Ｂ線で切断した水噴霧型加湿装置の断面図である。
【図４】図１中のＣ−Ｃ線で切断した水噴霧型加湿装置の断面図である。
【図５】本発明の水噴霧型加湿装置の他の例を示す概略断面図である。
【図６】図５中のＡ−Ａ線で切断した水噴霧型加湿装置の断面図である。
【図７】図５中のＢ−Ｂ線で切断した水噴霧型加湿装置の断面図である。
【図８】図５に示す水噴霧型加湿装置の左側面の概観図である。
【図９】加湿エレメントを構成する連通多孔体内の水の存在状態を表す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明を実施するための形態を実施例の図に基づいて例示的に詳しく説明する。但し、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
【実施例１】
【００１０】
本発明の第１の実施例を図１〜図４によって説明する。
図１は本発明の水噴霧型加湿装置の一例を示す概略断面図、図２は図１中のＡ−Ａ線で切断した水噴霧型加湿装置の断面図、図３は図１中のＢ−Ｂ線で切断した水噴霧型加湿装置の断面図、図４は図１中のＣ−Ｃ線で切断した水噴霧型加湿装置の断面図である。
図1、図２、図３及び図４において、１は水噴霧型加湿装置、２は前記水噴霧型加湿装置内に空気を供給する空気供給口、３は水噴霧型加湿装置内において加湿された空気を吹出す加湿空気吹出口、４は筐体で４ａが上板（天井）、４ｂが底板、４ｃが背面板（背面壁）、４ｄが前面板（前面壁）、４ｅが側板（側壁）、５は板状の加湿エレメント、６はノズル機構で６ａが噴霧ノズル、６ｂが送水管、７は加湿エレメント５から排出されるドレンを筐体４外に排出するドレン排出管、８はファン開口部、９は固定板、９ａが固定板の波形端部、１０はファン、１１は前記加湿エレメント５から排出されるドレンをドレン排出管７へ導く傾斜板、１２は円筒体、１２ａはフランジである。
【００１１】
本実施例の発明の水噴霧型加湿装置１は、図１及び図２に示すように、筐体４の背面板４ｃに空気供給口２を、前面板４ｄに加湿空気吹出口３とを設け、前記空気供給口２と加湿空気吹出口３との間に加湿エレメント５を、空気供給口２側が低く、加湿空気吹出口３側が高くなるように傾斜させて配設、固定し、かつ前記加湿エレメント５の下側に表面に沿って下方から上方向に向けて水を霧状にして噴射する噴霧ノズル６ａと該噴霧ノズル６に送水する送水管６ｂとでなる噴霧機構６を備えて構成されている。
このように加湿エレメント５を傾斜させているのは、加湿エレメント５を垂直に置いた場合、水を噴霧すると、ある程度加湿エレメント５にしみ込むと水どうしが引っ張り合って下に落ちる力が加速してしまうため、表面から落ちていくのが早いが、加湿エレメント５を傾斜させて配置しておくと、傾ければ傾けるほど加湿エレメント５中に水が保持される（滞在する）時間が長くなるためである。
また、加湿エレメント５を傾斜させた場合、装置の高さを低くすることができる。これらのことから、本発明にかかる水噴霧加湿装置１は、加湿エレメント５を傾斜させて配置する構成となっている。
【００１２】
また、本実施例において、噴霧ノズル６は加湿エレメント５の下側に設ける構成となっている。これは、噴霧ノズル６が、加湿エレメント５の下方から上方向に向けて加湿エレメント５の上側の表面に水（ミスト）を噴射させ吹き上げ順方向に流すことで、加湿エレメント５の下に水を溜まり難くするためであり、加湿エレメント５の表面に水噴霧した水を留めさせておき空気との接触を良くすることができるためであり、これにより加湿効率を高めることができる。
そして、前記空気供給口２の内側には、図１〜図４に示すように、筐体４にファン開口部８が設けられ、該ファン開口部８は、一段目（上部）開口部８ａ、二段目（中部）開口部８ｂ、三段目（下部）開口部８ｃからなり、かつ、二段目（中部）開口部８ｂには庇８ｄ、３段目開口部８ｂには庇８ｅが設けられ、前記筐体４の外側には前記空気供給口２から筐体４内に空気を供給するファン１０が設けられている。
この庇８ｄ、８ｅによって、筐体４の背面板４ｃに沿って流れる水滴がファン開口部８から流れ出しファン１０に当たって外に濡れ出すのを防ぐことができる。
【００１３】
なお、図３に示すように、前記加湿エレメント５の上端部は、加湿空気吹出口３を設けた側の筐体４の前面板４ｄの内側に、前記加湿エレメント５の表面に当接する端部が波状に形成された端面９ａを有する固定板９を配置することが好ましい。波状には、図３に示す正弦波の形状の他、ジグザグ形状や所定間隔を隔てて凸部が形成される形状なども含まれる。
この波形に形成された端面９ａを有する固定板９は、噴霧ノズル６ａから霧として噴射された水が筐体４の前面板４ｄ内面に沿って流下し加湿に寄与しないでドレンとして排除されてしまうのを、前記加湿エレメント５上に戻す役割も有し、波状に形成された端面９ａが該固定板９に滴下した水を均等に戻すようにしている。
すなわち、端面がストレートに形成されている場合、滴下した水が固まって水滴となり不均等にフィルタ上に戻されてしまうので、本発明においては、端部を波状に形成された端面９ａとすることで、水滴を均等に戻すことができる構成となっている。
【００１４】
また、前記加湿空気吹出口３は、図１及び図２に示すように、一方の端部を斜めに切り落とした形状の円筒体１２を、その長い側を上にして筐体４の前面板４ｄに差し込んで固定され、かつ、斜めに切り落とされた側の端部にフランジ１２ａを設けている。これにより、加湿エレメント５から滲み出して前記円筒体１２上に落下した水滴は、前記フランジ１２ａによって円筒体１２へ入り込みが防止されるので加湿空気吹出口３から筐体４の外に流れ出すのを防止すことができ、前記水滴は、円筒体１２の外側に沿って流れて傾斜板１１に落下し、ドレン排出管７から筐体４の外に排出される構成となっている。
【実施例２】
【００１５】
次いで、本発明の第２実施例を図５〜図８によって説明する
図５は本発明の水噴霧型加湿装置の他の例を示す概略断面図、図６は図５中のＡ−Ａ線で切断した水噴霧型加湿装置の断面図、図７は図５中のＢ−Ｂ線で切断した水噴霧型加湿装置の断面図、図８は図５に示す水噴霧型加湿装置の左側面の概観図である。
図における符号は、実施例１と同様に、１は水噴霧型加湿装置、２は前記水噴霧型加湿装置内に空気を供給する空気供給口、３は水噴霧型加湿装置内において加湿された空気を吹出す加湿空気吹出口、４は筐体で４ａが上板（天井）、４ｂが底板、４ｃが背面板（背面壁）、４ｄが前面板（前面壁）、４ｅが側板（側壁）、５は加湿エレメント、６はノズル機構で６ａが噴霧ノズル、６ｂが送水管、７は加湿エレメント５から排出されるドレンを筐体４外に排出するドレン排出管、８はファン開口部、９は固定板、９ａが固定板の波形端部、１０はファン、１１は、前記加湿エレメント５から排出されるドレンをドレン排出管７へ導く傾斜板、１２は円筒体、１２ａはフランジである。
【００１６】
本実施例の発明の水噴霧型加湿装置は、図５と図６に示すように、筐体４の背面板４ｃに空気供給口２を、左右両側の側板４ｅに加湿空気吹出口３を設け、前記筐体４内に前記左右側板４ｅに設けた加湿空気吹出口３のそれぞれの上方を覆い且つ前後側面視で空気供給口２を挟み込むようにＶ字状に組み合わされた２枚の加湿エレメント５を下端部が筐体４の底面に当接し、側板４ｅに当接する上端部が高くなるように傾斜させて配設、固定し、かつ、前記加湿エレメント５の表面に沿って下方から上方向に向けて水を霧状にして噴射する噴霧ノズル６ａと該噴霧ノズル６に送水する送水管６ｂとでなる噴霧機構６を備えて構成されている。
そして、前記空気供給口２の内側には、図５〜図８示すように、筐体４に、四角形の下方側隅部をカットした六角形状のファン開口部８が設けられ、該ファン開口部８は一段目（上部）開口部８ａ、二段目（中部）開口部８ｂ、三段目（下部）開口部８ｃからなり、かつ、二段目（中部）開口部８ｂには内側に突出した鈍角三角状の庇８ｄ、３段目開口部８ｂには内側に突出した鈍角三角状の庇８ｅの２つが設けられ、前記筐体４の外側には前記空気供給口２から筐体４内に空気を供給するファン１０が設けられている。
なお、実施例１及び２における上記ファン開口部８の構成は、一例であり、装置やファンの大きさ等を鑑み、開口部の数や庇の数を増減できることは言うまでもない。
【００１７】
さらに、筐体４の外側（背面）に前記空気供給口２から筐体４内に空気を供給するファン１０が設けられていること、前記加湿エレメント５の上端部は、加湿空気吹出口３を設けた側に筐体４の側壁内面に、前記加湿エレメント５の表面に当接する端部が波状に形成された端面９ａを有する固定板９によって固定されていること、前記加湿エレメント５から排出されるドレンをドレン排出管７へ導く傾斜板１１が設けられていること、一方の端部を斜めに切り落とした側の端部にフランジ１２ａを設けた円筒体１２が、その長い側を上にして筐体４の側板４ｅに差し込んで固定されていることは実施例１と同様である。
【００１８】
本発明の実施例２が、前記実施例１と異なるのは、ファン１０が加湿エレメント５と並行して設けられているので、空気供給口２から筐体４内に供給される空気が加湿エレメント５の前面に直線的に吹き付けられるのではなく、加湿エレメント５の表面に沿った方向に吹き付けられることにある。
したがって、実施例１のように筐体内に供給された空気が加湿エレメント５の表面に直線的に吹き付けられ加湿エレメント５を通過した加湿空気が加湿空気吹出口３に流れるような直線的な空気の流路ではなく、筐体４内で次のようにして渦を巻き加湿エレメント５を通過することになる。
即ち、ファン１０により空気供給口２から筐体４内に供給された空気は、
（１）空気供給口２の一部を斜め下方向に折り曲げ加工した２、３段目の庇８ｄ、８ｅによって、ファン１０からの気流が下方に変向し、前記Ｖ字状に配置された加湿エレメント５の谷底部分に沿ってファンの送風方向（前面板４ｄの方向）に流れ、
（２）そして、気流が筐体４の前面板４ｄに当たって左右に分岐し、加湿エレメント５の表面に沿って谷底部分から上方に流れ、
（３）それぞれの気流が筐体４の左右の側板４ｅに当たって加湿エレメント５の上側部分に沿ってファン送風方向とは反対方向（背面板４ｃの方向）に流れを変え、
（４）さらに筐体４の背面板４ｃに当たって加湿エレメント５の上側部分から谷底部分に流れ、ファン１０からの気流に合流し加湿エレメント５を通過し加湿空気が上側部分から谷底部分に流れ、ファン１０からの気流に合流し加湿空気吹出口３から筐体４の外に排出される。
このような状況において噴霧ノズル６ａから霧状にした水を加湿エレメント５に対して下から上に向けて加湿エレメント５の表面に噴射すると、ファン１０により空気供給口２から筐体４内に吹き込まれた空気と一体になって気流が渦を巻くように上方に巻き込まれるとともに、気流の一部が加湿エレメント５を通過し、加湿した空気が加湿空気吹出口３から筐体４の外に排出される。
【００１９】
なお、実施例２に示す水噴霧加湿装置１は、実施例１と異なり、庇８ｄ、８ｅは前記ファン１０により筐体４内に吹き込まれた空気がストレートに筐体４の対面壁（前面板４ｄ）に当たるのを防止するとともに、ファン開口部８のカット部分が前後側面視で噴霧ノズル６ａと重複することで空気供給口２から筐体４内に吹き込まれる空気が噴霧ノズル６ａに真横から当たるのを防止している。これは、噴霧ノズル６ａに真横から風が当たると噴霧が真っ直ぐ出なくなってしまうのを防止する効果を発揮する。
【００２０】
本発明において、加湿エレメント５としては、例えばエリミネータやフィルタが採用でき、実施例１及び２における前記加湿エレメント５は、連通多孔体で構成されるエリミネータで、ウレタンのように３次元の網目構造を持つポーラス材料で構成されている。なお、本実施の形態においては、これまでの金属製の多孔体（金属多孔体）にない大きな気孔率と高比表面積を持っている金属多孔体（ＰＳＭ：株式会社安達工業販売）使用しているが、これに限定されるものではなくセラミックやプラスチック製であっても良い。
また、本実施例においては、金属多孔体の材料として保水性、浸水性が良く膜を張ってくれるニッケルを使用しているが、これに限定されるものではなく他の金属であっても良い。
さらに、本実施例においては、１インチ角中の空孔の数を表すＰＰｉ（ｐｏｒｅ  ｐｅｒ  ｉｎｃｈ）が３０〜４０の連通多孔体を使用しているが、これに限定されるものではなく加湿効率を低くする場合においては、この範囲を超えても問題はない。
【００２１】
本発明の加湿装置の加湿エレメント５は、筐体４内に装着されていて全体が側板等により覆われているので加湿エレメント５の表面上の水滴の挙動を直接に観察できないので、筐体４から加湿エレメント５を構成する連結多孔体５ａを取り出し屋外に設置し、これに水を噴霧して連結多孔体５ａ上の水滴の挙動を観察する実験を行った。
図９は、加湿エレメント５を構成する連通多孔体５ａ内の水の存在状態を表す図である。同図に示すように、連通多孔体５ａには、連通する多数の空孔５ｂが重なり合うよう連続して存在している。
この連通多孔体５ａにノズルから水が噴射されると空孔５ｂの一部に水膜５ｃが形成され、水膜５ｃ間を流れる空気ＭＡが水膜５ｃと気水接触することで空気が加湿される。前記連通多孔体５ａの上流に供給される水滴によって、水膜５ｃに加わる重力が表面張力より大きくなると、水膜５ｃがはじけて水が下流に排出される。
このように、連通多孔体５ａは、噴霧を行うことで、内部に無数の水膜５ｃを形成することができ、連通多孔体５ａ内では多数の空孔５ｂを空気ＭＡが通過し、それに伴い多数の水膜５ｃを通過したり、水膜５ｃの表面に触れて通過することで加湿され、空気ＭＡが通過した空孔５ｂの水膜空孔５ｃは当然空気ＭＡの押圧力で破裂することが多く一旦消滅するが、噴霧を続けている間は即座に再形成される。
【００２２】
この連通多孔体５ａを傾斜させることで加湿効率・飽和効率が向上するメカニズムを詳細に説明する。
前述したように、連通多孔体５ａを垂直に置いた場合、水を噴霧すると、一部は、水滴となって表面を流下し、残りは、ある程度連通多孔体５ａにしみ込むと水どうしが引っ張り合って表面から落ちていく。このとき、空気ＭＡの流動方向と水膜５ｃの膜面が平行なので空気ＭＡが素通りし易いことに加え、水膜５ｃが重力の影響で連通多孔体５ａの下側に偏って存在するため、水膜５ｃが少なく空気の圧力損失が低い連通多孔体５ａの上側領域に空気ＭＡが偏流し、気液接触面積が小さくなり、加湿効率・飽和効率が落ちる。
一方、加湿エレメント５を傾斜させて配置しておくと、前述したように、傾ければ傾けるほど加湿エレメント５中に水が保持される（滞在する）時間が長くなり、保水量が多くなる。このとき、空気ＭＡの流動方向が水膜５ｃの膜面から傾斜するので空気ＭＡが水膜５ｃの膜面に接触し易いことに加え、水膜５ｃの上下方向の偏りが緩和され、空気ＭＡの偏流が少なくなり、気液接触面積が大きくなり、加湿効率・飽和効率が向上する。
ただし、加湿エレメント５を水平に配置すると、保水量は最大となるが、膜状の水が表面を覆い、膜状の水のところどころに空気通過穴が形成されるため、気液接触面積が小さくなり、加湿効率・飽和効率が落ちる。
このように、加湿エレメント５の垂直面からの傾きθが０〜９０°の間の所定範囲のとき、高い加湿効率・飽和効率を示す。
【００２３】
（実験結果）
実験は、連通多孔体５ａのＰＰｉと、垂直面からの傾斜角度（傾き）θを変え、２つのフラットノズルから水を霧状に噴霧し、前記連通多孔体５ａ上における水滴の挙動を観察し、表１に示すような結果を得た。
【表１】
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【００２４】
表１に示す記号は、
×は連通多孔体５ａの表面で水滴が弾かれて溜まることがないか、また留まったとしても短時間で流れ落ちる状態、
△は連通多孔体５ａの表面で水滴が数分留まるが、次第に集まって大きな水滴になって流れ落ち、連通多孔体５ａにはほとんど浸み込まない状態、
○は連通多孔体５ａの表面に水滴が留まり続け集まって大きくな水滴となっても、そのほとんどが連通多孔体５ａ内に浸み込み、連通多孔体５ａの表面を流れ落ちる水滴の量が少ない状態、
を示している。
表１から明らかなように、５０ＰＰｉでは、θ＞６０°が好ましく、３５ＰＰｉでは、θ＞４５°が好ましく、θ＞６０°がより好ましい。２５ＰＰｉではθ＞３０が好ましく、θ＞６０°がより好ましい。
【００２５】
上記の実験は、単に連通多孔体５ａのＰＰｉと傾きθによる連通多孔体５ａ上に置ける水の挙動を観察した実験結果である。
なお、上記実験においては、連通多孔体５ａに通風はしていない。
ここで、９０°から液滴が転落しはじめる傾斜角度θを差し引いた角度（９０−θ）を転落角αとすると、液滴が前進、後退するときの前進・後退接触角の余弦の差が小さいほど、また、液滴の重量が大きいほど、転落角αが小さく、液滴は転落し易いことが知られている。
Furmidge の式    mg sinα = ωγLV(cosθr−cosθa)
（ｍ：水滴の質量、ｇ：重力加速度、α：水滴の転落角、ω：水滴の幅、γLV：界面張力、θａ：前進接触角、θｒ：後退接触角）
上記実験によって得られた知見を基にして、実施例２の水噴霧型加湿装置１における加湿エレメント５にＰＰｉの異なる連通多孔体５ａとその傾斜角度θとを変えて、それぞれの条件における飽和効率η1及び加湿効率η2の変化を求めた。
ここで、飽和効率η1とは、加湿器の加湿の能力（相対湿度100％にいたるまでどこまで加湿できるか）を示す指標であり、飽和効率が高いほど、飽和空気（相対湿度RH100％）に近い状態まで加湿することができる。
飽和効率η1は、式（１）により求められる。
η1＝（ｘ2−ｘ1）÷（ｘ3−ｘ1）×100％[％]  ・・・（１）
式（１）において、それぞれｘ1は、加湿器の加湿入口の絶対湿度[Kg/KgDA]を、ｘ2は、加湿器の加湿出口の絶対湿度[Kg/KgDA]を、そしてｘ3は、飽和空気の絶対湿度[Kg/KgDA]を表す。
また、飽和空気とは、加湿器の加湿入口や出口の空気を空気線上にプロットし、等エンタルビー線上で相対湿度100％まで延ばしたときの空気である。
また、加湿効率η2とは、噴霧水を加湿にどれだけ有効に利用できるかを示す指標であり、加湿効率が高いほど、噴霧水の無駄が少なくなる。
加湿効率は、式（２）及び式（３）により求められる。
ｗ1＝ρ×ｖ×（ｘ2−ｘ1）  ・・・  (２）
η2＝ｗ1÷ｗ2×100％[％]   ・・・ （３）
式（２）において、ρは、空気密度[Kg/KgDA]、ｖは、加湿器に送り込む風量[m3/h]、ｘ1、ｘ2は式（１）に示したとおり、加湿器の加湿入口及び出口の絶対湿度[Kg/KgDA]を表している。
そして、式（３）においてｗ1は加湿量[Kg/h]、ｗ2は、加湿器に供給された給水量[Kg/h]を表している。
【００２６】
実施例２の水噴霧型加湿装置１における筐体４内の加湿エレメント５のｐｐｉとその垂直面からの傾斜角度θを変えて、それぞれの条件における飽和効率η1及び加湿効率η2の変化を求めるため、各加湿エレメント５として長さ０．５ｍ、幅０．７ｍ、厚み１５〜１８ｍｍのニッケル製の連結多孔体５ａを使用した。
また、Ｖ字状に組み合わされた２枚の加湿エレメント５の表面に沿って下方から上方向に向けて水を霧状にして噴射する噴霧ノズル６ａとして、水道水の圧力で噴霧する節水タイプのフラットノズルを使用した。
このフラットノズルとして、１ノズル当たりの噴霧量が３Ｌ／ｈｒ（５０[ｃｃ／ｍｉｎ]）、噴霧するミストの直径が１００μm以下となるフラットノズルを選択し、トータルの噴霧水量（給水量）を１２Ｌ／ｈとした。
【００２７】
また、水噴霧型加湿装置１の空気供給口２と加湿空気吹出口３にはアスマン通風式温湿度計を設置して、空気供給口２と加湿空気吹出口３との温湿度の測定を可能とし、さらに水噴霧型加湿装置１の空気供給口２からクリーンルームからの還気と同一な温度と湿度（２５℃、相対湿度５０％）の空気を供給した。
この空気を空気供給口２へ供給するファン１０には、簡単に入手でき交換も容易な汎用品の軸流ファン（送風量２０００ｍ3/ｍｉｎ、面速０．８５ｍ／ｓ）を使用した。
そして、前記空気供給口２と加湿空気吹出口３とに設置された温湿度計から湿度、噴霧ノズル６ａの給水管６ｂに装置された流量計からの給水量の各データから、飽和効率η1及び加湿効率η2を算出した。
【００２８】
本発明の実施例２の水噴霧型加湿装置１の加湿エレメント５のｐｐｉとその垂直面からの傾斜角度θを変えて行った噴霧実験によって得られた水噴霧型加湿装置１の飽和効率η1と加湿効率η2との変化を表２に示す。
【表２】
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【００２９】
表２に示すように、
ａ）加湿エレメント５のＰＰｉを５０、その垂直面からの傾斜角度θを３０°、４５°とした実験では、噴霧水が加湿エレメント５を構成する連通多孔体５ａに入り込みにくく、連通多孔体５ａの表面に水膜が形成され、連通多孔体５ａが水を含んだスポンジのようになって、局所的に連通多孔体５ａを通過する風の通り道ができている状態になった。
このように水膜によって風が通りにくく、風量が２０００ｍ3/ｍｉｎから１３００〜１５００ｍ3/ｍｉｎに減少し、これにより、連通多孔体５ａの表面を流れて排出されるドレンが多くなり、加湿効率及び飽和効率が上がらなかった。
この実験から得られた飽和効率η1は２０〜３０％、加湿効率η2は２５〜３０％であった。
ｂ）次に噴霧水が連通多孔体５ａに入り込みやすいように、加湿エレメント５のＰＰｉを２５と孔を大きくして、加湿エレメント５の傾斜角度θを３０°、４５°で実験したところ、逆に加湿エレメント５を構成する連通多孔体５ａがスカスカになって風が通り抜けやすくなって圧力損失も低くなり、風量が２０００ｍ3/ｍｉｎから２２００ｍ3/ｍｉｎに増加してしまった。また、噴霧水が連通多孔体５ａを通り抜けて後ろに（加湿装置外まで）飛び散ってしまい、加湿エレメント５を通り抜けて排出されるドレンが多くなり、やはり、加湿効率が上がらなかった。
この実験から得られた飽和効率η1は２０〜３０％、加湿効率η2は２５〜３０％であった。
ｃ）そこで、加湿エレメント５のＰＰｉを中間の３５とし、加湿エレメント５の傾斜角度θを３０°、４５°で実験したところ飽和効率η1が３０〜５０％、加湿効率η2 が５０％に向上した。
さらに最適化を進めて加湿エレメント５の傾斜角度を６０°としたところ飽和効率η1が７０％以上、加湿効率η2 が７０％以上という好結果が得られた。
【００３０】
表２から明らかなように、加湿エレメント５のＰＰｉに関しては、加湿効率、飽和効率の観点からは、３０〜４０ＰＰｉが好ましく、３５ＰＰｉが最も好ましい。
また加湿エレメント５の傾斜角度θに関しては、噴霧した水が加湿エレメント５の表面で水滴となって無駄に流れ出すことを抑える観点からは、４５°〜７５°が好ましく、加湿効率、飽和効率の観点からは、５５°〜６５°がより好ましい。
【００３１】
また、加湿装置の加湿性能に影響するパラメータとして、加湿エレメント５のＰＰｉ、傾斜角度θの他に加湿エレメント５の面厚ｄ、単位面積当たりの噴霧水の水量ｘ、風量Ｑなどが考えられる。
上記のパラメータのうち、加湿エレメント５の面厚ｄと単位面積当たりの水量ｘについて検討する。
加湿エレメント５の面厚ｄに関しては面厚みが１０ｍｍ未満であると、加湿エレメント５に捕集された水分の一部は加湿エレメント５の背面まで染み出し、空気の動圧によって押し出され後方へ飛散する。また、厚みが２０ｍｍを超えると、加湿エレメント５の内部後方側までミストが浸透しないため、浸透しない厚み部分は気水接触効果の向上に寄与せず、圧力損失増加の原因となるだけである。
このように、加湿エレメント５の面厚ｄは、１０〜２０ｍｍが好ましく、１５〜１８がより好ましく、１５が最も好ましい。
また、単位面積当たりの噴霧水の水量ｘは、先に段落００２０において、本実験に使用した長さ０．５ｍ、幅０．７ｍの加湿エレメント５に、１ノズル当たりの噴霧量が３Ｌ／ｈｒ（５０[ｃｃ／ｍｉｎ]）の噴霧ノズル６ａ２つから噴霧するとして、（３×２）÷（０．５×０．７）＝１７．１４Ｌ／ｈ／ｍ2の固定値となる。
単位面積当たりの噴霧水の水量が増えすぎると、加湿エレメント５の表面に水膜ができやすくなり、加湿効率が減る。また、単位面積当たりの噴霧水量が減りすぎると、加湿効果は向上するが、加湿量を稼げない。よって、加湿量の観点からは、単位面積当たりの噴霧水の水量ｘは、１５〜２０Ｌ／ｈ／ｍ2であることが好ましい。あるいは、加湿量が８ｋｇ／ｈ以上となる単位面積当たりの噴霧水量であることが好ましい。
【００３２】
以上説明したように、本実施形態に係る水噴霧型加湿装置によれば、飽和効率η1及び加熱効率η2の両方が高い省エネ加湿の要望に応えることができる水噴霧型加湿装置に提供することができる。
また、少人数で持ち運びができる小型の加湿装置を提供することができる。
【符号の説明】
【００３３】
１    水噴霧型加湿装置
２    空気供給口
３    空気吹出口
４    筐体
４ａ  上板
４ｂ  底板
４ｃ  背面板（背面壁）
４ｄ  前面板（前面壁）
４ｅ  側板（側壁）
５    加湿エレメント
５ａ  空孔
５ｂ  水膜
６    ノズル機構
６ａ  噴霧ノズル
６ｂ  送水管
７    ドレン排出管
８    ファン開口部
８ａ  一段目（上部）ファン開口部
８ｂ  二段目（中部）ファン開口部
８ｃ  三段目（下部）ファン開口部
８ｄ、８ｅ  庇
９    固定板
１０  ファン
１１  傾斜板
１２  円筒体
１２ａ  フランジ
【図１】
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【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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