(57)【要約】【課題】加湿材の高さ方向における濡れの均一化、かつ、加湿材の水と空気との気液界面の面積の増大化が可能で、加湿能力を向上することが可能な加湿器を提供する。【解決手段】気孔６２を有する多孔質体で構成された加湿材６と、加湿材６に送風するファン８と、加湿材６に水を供給する給水手段とを備え、加湿材６の表面及び内部において親水処理が施されており、加湿材６の両表面のそれぞれには複数の窪み６３が分散して形成されており、複数の窪み６３の開口径ｄは、気孔６２の気孔径よりも大きく、かつ、加湿材６の一方の表面に形成された複数の窪み６３の底部に内接する仮想面６３ａと、他方の表面に形成された複数の窪み６３の底部に内接する仮想面６３ｂとの間の距離ｔ２よりも小さい。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気孔を有する多孔質体で構成された加湿材と、
前記加湿材に送風する送風手段と、
前記加湿材に水を供給する給水手段とを備え、
前記加湿材の表面及び内部において親水処理が施されており、
前記加湿材の両表面のそれぞれには複数の窪みが分散して形成されており、
前記複数の窪みの開口面の径は、前記気孔の気孔径よりも大きく、かつ、前記加湿材の一方の表面に形成された前記複数の窪みの底部に内接する仮想面と、他方の表面に形成された前記複数の窪みの底部に内接する仮想面との間の距離よりも小さい
ことを特徴とする加湿器。
【請求項２】
前記加湿材の前記両表面のうち少なくとも一方の表面には、網目状に溝が設けられている
ことを特徴とする請求項１記載の加湿器。
【請求項３】
前記加湿材の前記両表面のうち少なくとも一方の表面形状が、前記送風手段からの空気の流れに対向するように迎角を持つ凸部を備えた凹凸面形状を有する
ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の加湿器。
【請求項４】
前記凸部は、前記送風手段からの空気の流れ方向と直交する方向に延び、かつ、前記空気の流れ方向に複数並設されている
ことを特徴とする請求項３記載の加湿器。
【請求項５】
前記加湿材の前記両表面のうち少なくとも一方の表面形状が、前記送風手段からの空気の流れ方向に延びる凸部を備えた凹凸面形状を有する
ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の加湿器。
【請求項６】
前記凸部は、前記送風手段からの空気の流れ方向に延び、かつ、前記空気の流れ方向と直交する方向に複数並設されている
ことを特徴とする請求項５記載の加湿器。
【請求項７】
前記多孔質体は多孔質金属体である
ことを特徴とする請求項１〜請求項６の何れか一項に記載の加湿器。
【請求項８】
前記多孔質体は不織布である
ことを特徴とする請求項１〜請求項６の何れか一項に記載の加湿器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多孔質体で構成された加湿材を利用した加湿器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
加湿器は空気中の水蒸気の量を増やして、湿度を上げる装置である。気化式加湿は、含水した複数の加湿材を間隔を空けて配置し、加湿材間にファンにより通風することで、水分を蒸発させて加湿空間の加湿を行う。この方式はファンの送風のみで加湿制御を行うため、消費電力が少ないというメリットがある。しかし、その一方で、他方式に比べて加湿能力が小さいことから、加湿材内の気孔の気孔径や気孔率などの内部構造を工夫して加湿材単体の加湿能力の改善が行われている（例えば、特許文献１、２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−９３０４５号公報（１頁、図１）
【特許文献２】実開平５−４７７３１号公報 （２頁、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１記載の加湿材は、多孔質金属板を板厚方向にプレス加工して表面に凹凸を形成したものであり、圧縮された凹部は低気孔率となり、凸部は高気孔率となる。高気孔率部においては多くの気孔内に水を保持できるため水の保持量が高く、低気孔率部においては気孔が少なく、気孔径が小さいために毛細管力が大きい。特許文献１記載の加湿材は、このように加湿材の面方向に気孔率の差異を設けることによって、加湿材に供給された供給水を速やかに面内に均一に移送することを可能としている。これは水の毛細管現象を利用しており、気孔径が大きいと毛細管力は小さく、気孔径が小さいと毛細管力が大きいという公知の知見に基づいていると考えられる。
【０００５】
しかし、加湿材を垂直に立て、その上部から水を滴下して加湿材に給水を行う気化式加湿器においては、水に重力が働き、下方向の一方向に流れやすいため、加湿材の高さ方向（重力方向）で水を保持できず、加湿材上部が乾燥するという課題があった。これは、加湿材気孔径に依存する毛細管力が小さいためである。よって、加湿材を高さ方向で均一に濡らすためには、重力よりも高い毛細管力が発揮される小さな気孔径の加湿材を選定しなければならない。
【０００６】
また、この重力に打ち勝つために小さな気孔径の加湿材を選定すると、加湿材の高さ方向における濡れの均一性は向上するが、気孔内が水で満たされてしまい、加湿能力に寄与する、加湿材の水と空気との気液界面の表面積が減少するという課題があった。
【０００７】
このように、加湿材の高さ方向の濡れの均一性を維持するために気孔径を小さくすると、加湿能力に寄与する、加湿材の水と空気との気液界面の面積が減少し、加湿能力が低下してしまう。一方、加湿材の水と空気との気液界面の面積を増大させるために加湿材の気孔径を大きくすると、毛細管力が低下し、加湿材の高さ方向の濡れの不均一分布が生じてしまう。このように気孔径による加湿材の毛細管力と表面積との間にはトレードオフの関係が成り立っており、両者のバランスを考慮したうえで、加湿材選定を行うことが求められる。
【０００８】
また、特許文献１では、凹部の大きさと板厚との関係について言及されていないが、加湿材の両表面の凹部同士の間の部分は水の通路となる部分であり、その部分の板厚が薄くなると水の流通が悪くなるという問題があった。
【０００９】
特許文献２記載の加湿材は、加湿材表面において同一方向に膨らんだ多数の膨出部が形成されたものである。特許文献２では、この膨出部により、流通空気との接触面積を増加させ、また、流通空気において乱流を生じさせることで、加湿効率を高めている。
【００１０】
しかし、一定間隔毎に配置される加湿材間のピッチを考慮し、膨出部の配置、膨出部の向きを一致させる必要があり、加湿材の設置方法に制約がある。この配置や向きがずれると、加湿材間のピッチが縮小してしまい、圧力損失が増大するという課題があった。
【００１１】
本発明は、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、加湿材の高さ方向における濡れの均一化、かつ、加湿材の水と空気との気液界面の面積の増大化が可能で、加湿能力を向上することが可能な加湿器を得るものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る加湿器は、気孔を有する多孔質体で構成された加湿材と、加湿材に送風する送風手段と、加湿材に水を供給する給水手段とを備え、加湿材の表面及び内部において親水処理が施されており、加湿材の両表面のそれぞれには複数の窪みが分散して形成されており、複数の窪みの開口面の径は、気孔の気孔径よりも大きく、かつ、加湿材の一方の表面に形成された複数の窪みの底部に内接する仮想面と、他方の表面に形成された複数の窪みの底部に内接する仮想面との間の距離よりも小さいものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、加湿材の高さ方向における濡れの均一化、かつ、加湿材の水と空気との気液界面の面積の増大化が可能で、加湿能力を向上することが可能な加湿器を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態１に係る加湿器２００の斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る加湿器２００の正面図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る加湿器２００の加湿材６を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る加湿器２００の加湿材６の加工方法の概要図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る加湿器２００における、加湿材６を構成する不織布５０の部分拡大断面図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係る加湿器２００における、親水処理前、親水処理後の加湿材６の表面における液膜状態の簡易図である。
【図７】本発明の実施の形態２に係る加湿器２００における、多孔質金属体６０Ａからなる加湿材６を示す構造説明図である。
【図８】本発明の実施の形態３に係る加湿器２００における、多孔質金属体６０Ｂからなる加湿材６を示す構造説明図である。
【図９】本発明の実施の形態３に係る加湿器２００の加湿材６の変形例を示す図である。
【図１０】加湿能力評価装置８０を示す概要図である。
【図１１】加湿能力測定結果より求めた比較例１に対する本発明の加湿能力の比を表わす棒グラフを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明に係る加湿器の実施の形態を、図面を参照して説明する。なお、以下に示す図面の形態によって本発明が限定されるものではない。また、各図において同一又は対応する構成には、同一の符号を付している。
【００１６】
実施の形態１．
＜加湿器の全体構成＞
図１は、本発明の実施の形態１に係る加湿器２００の斜視図である。
加湿器２００は、加湿空間を加湿するための水１の供給を制御する給水ポンプ２と、給水ポンプ２から供給された水１を貯留する供給部３と、給水ポンプ２から供給部３に水１を供給する供給配管４と、供給部３に溜った水１を下方に供給するノズル５とを備える。給水ポンプ２、供給部３、供給配管４及びノズル５は、本発明に係る給水手段を構成している。
【００１７】
加湿器２００は更に、ノズル５から供給された水１を保持する複数の加湿材６を備える。加湿材６は、加湿器筐体７の内部に、空気の流れ方向と直交する方向に所定の間隔をおいて並べられており、加湿材６間に空隙を有している。加湿材６間の空隙には、送風手段であるファン８からの流入空気９が流れるように構成されている。
【００１８】
水１は、加湿空間の加湿を目的とする場合、純水、水道水、軟水又は硬水の何れを使用してもよい。しかし、加湿材６の後述の気孔６２（図３参照）がスケールによって閉塞されることを低減するために、水１はカルシウムイオン又はマグネシウムイオンを含むミネラル成分が少ないものが好ましい。ミネラル成分が多い水１を使用すると、溶液中のイオン成分と二酸化炭素とが反応して固形物が生成され、加湿材６の空隙部を閉塞させる可能性があるためである。このため、陽イオン及び陰イオン用イオン交換膜等を使用してイオン成分を取り除いた水１を使用してもよい。
【００１９】
このように構成された加湿器２００では、送風手段であるファン８により加湿材６間に通風が行われると、ファン８からの流入空気９が加湿材６間を流れ、加湿材６に含まれる水１によって加湿され、流出空気１０となって加湿器２００を出ていく。一方、加湿材６に保持されている水１は、ファン８からの流入空気９との気液接触によって蒸散し、流入空気９を加湿する。加湿材６で蒸発しきれなかった水１は加湿器筐体７の底部に溜まり、加湿器筐体７の下部に設けたドレイン穴１１から排出される。
【００２０】
以下、加湿器２００の各構成部について詳述する。
【００２１】
＜加湿材６の設置、枚数、ノズル５＞
図２は、本発明の実施の形態１に係る加湿器２００の正面図である。
加湿材６は平板形状であり、平板表面を空気が流れるように、上述したように、空気の流れ方向と直交する方向に所定の間隔をおいて配置されている。加湿器筐体７は略箱状に形成され、加湿器筐体７内には、ファン８からの空気が通り抜ける風路１２が形成されている。風路１２は上下左右の壁面で囲まれた構成を有し、加湿器筐体７の天井部７ａ及び風路１２の上壁面１２ａと、風路１２の下壁面１２ｂとにはそれぞれ、加湿材６と同じ板厚寸法の貫通穴が設けられ、その貫通穴に加湿材６が嵌め込まれ、加湿材６が加湿器筐体７に対して所定の位置に立設状態で固定保持されている。
【００２２】
また、加湿材６は、上部が加湿器筐体７の天井部７ａから飛び出し、また、下部が風路１２の下壁面１２ｂから飛び出す構造となっている。上部の飛び出し部分は、主に供給部３のノズル５から滴下される供給水１３の供給を容易にするためであり、下部の飛び出し部分は、主に風路１２内へのドレイン水１４の漏れを防ぎ、ドレイン穴１１から適切な排出を行えるようにするためである。また、加湿器筐体７の底部にはテーパ７ｂが設けられており、ドレイン水１４は重力で一箇所に集まりドレイン穴１１から外部に排出される。なお、図２においては、加湿材６の枚数を１０枚としているが、加湿材６の枚数はこれに限定されるものではなく、１枚以上の任意の枚数でよい。
【００２３】
ノズル５は、加湿材６の直上に設置されており、供給配管４から搬送された加湿水を滴下して加湿材６の上部に供給するものである。ノズル５は、中空形状であり、その外形及び内径は加湿材６の大きさに応じて選択すればよい。また、ノズル５の先端形状は、三角錐形状、円管形状又は四角管形状等の何れの形状でもよいが、ここでは好ましい形状として先端が三角錐形状とし、出口の孔径を０．５ｍｍとした。先端が鋭角とした方が、水滴の切れがよい。より鋭角の方が好ましいが、あまり鋭角にすると取り扱いが難しくなり強度面でも脆くなることから、鋭角の角度としては１０度〜４５度の範囲が好ましい。
【００２４】
またノズル５の出口の孔径はあまり大きすぎると水が過剰に供給されて無駄になり、一方小さすぎると水に混入した粒子やスケールでノズル５が詰まりやすいことから、孔径としては０．３ｍｍ〜０．７ｍｍの範囲が好ましい。また、ノズル５の材質は、ステンレス、タングステン、チタン、銀若しくは銅等の金属、又は、ポリテトラルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリエチレン若しくはポリプロピレン等の樹脂を用いることができるが、これらに限定されるものではない。
【００２５】
また、ノズル５の数は、加湿材６の空気流れ方向の長さ（図１の前後方向の長さ）に応じて設定することができる。図１には、加湿材６が１枚に対してノズル５を１つ設けた構成を示しているが、加湿材６の空気流れ方向の長さが長い場合には、ノズル５の数を適宜増やして調整する。
【００２６】
ノズル５から加湿材６に供給する加湿水の量は、実際に加湿で使用される水量よりも多くする必要があるが、過多な量の供給水１３ではドレイン水１４が増加し無駄になるので、適正な水量に制御することが望ましい。例えば加湿材６の加湿性能を２０００ｍＬ／（ｈ・ｍ２）とし、加湿材６の大きさを１００ｍｍ×６０ｍｍとし、加湿材６の表裏とも加湿できるように構成するとすれば、加湿材６の加湿量は１２ｍＬ／ｈとなる。よって、その１．５倍〜５倍の１８ｍＬ／ｈ〜６０ｍＬ／ｈの範囲で供給水１３を加湿材６に供給するのが望ましい。
【００２７】
＜本発明の実施の形態１の内容＞
図３は、本発明の実施の形態１に係る加湿器２００の加湿材６を示す図である。図３には、斜視図と、側面図と、斜視図におけるＡ−Ａ部分の部分拡大断面図とを示している。
図３の部分拡大断面図に示すように、加湿材６は多孔質金属体６０で構成され、三次元網目構造となっており、スポンジ等の樹脂発泡体と同様の構造である。多孔質金属体６０は、金属部６１中に無数の気孔６２が形成された構成を有する。この多孔質金属体６０は、厚み方向の内部に気孔６２を有し、表面に気孔６２よりも大きい窪み６３を有している構造を特徴とする。この構造の詳細については改めて説明する。
【００２８】
多孔質金属体６０の内部での気孔率は６０％〜９０％が望ましい。このようにすることで、多孔質金属体６０の吸水量を十分に確保し、かつ強度を適度に保つことができる。また、気孔径は５０μｍ〜２００μｍが望ましい。このようにすることで、多孔質金属体６０の毛細管力を重力よりも大きくし、高さ方向における加湿材６内の保水性を維持し、加湿材６高さ方向での濡れを均一にすることができる。また、不純物による気孔６２の目詰まりを抑制することができる。一方、多孔質金属体６０の表面では、窪み６３の開口面の径（以下、開口径という）ｄが大きいため、窪み６３の表面が気液界面を形成し、蒸発表面積を増加させることができる。
【００２９】
＜プレス加工による表面加工＞
次に、実施の形態１で使用する多孔質金属体６０の表面に気孔６２よりも大きい窪み６３を形成する加工方法を説明する。
【００３０】
図４は、本発明の実施の形態１に係る加湿器２００の加湿材６の加工方法の概要図である。
複数の凹凸部を有する金型４０で多孔質金属体６０をプレス機によって押圧する。これにより、金型４０の凸部４１は図３の多孔質金属体６０の表面に窪み６３を形成する。一方、金型４０の凹部４２は多孔質金属体６０の表面を原形に維持する。
【００３１】
図４では、金型４０の凸部４１を半球の形状で示しているが、金型４０の凸部４１の形状は特に限定されず、例えば、凸部４１の先端面を四角形、三角形、円とする柱体、錐体でもよい。これらの金型４０を用いて形成された窪み６３はこれらの形状で窪んだ形となる。また、金型４０の凸部４１の配列は特に限定されず、千鳥配列、格子状配列などが挙げられる。
【００３２】
多孔質金属体６０の窪み６３の開口径ｄは、多孔質金属体６０の内部の気孔径との差異を設けるために最低０．５ｍｍ以上〜１ｍｍ未満が望ましい。窪み６３をこのような大きさに形成することで、多孔質金属体６０の蒸発表面積を増加することができる。なお、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば、多孔質金属体６０の気孔径や気孔率は特に限定されるものではなく、適宜変更及び改変が可能である。
【００３３】
本発明では、窪み６３の開口径ｄを、多孔質金属体６０の一方の表面に形成された複数の窪み６３の底部に内接する仮想面６３ａと、他方の表面に形成された複数の窪み６３の底部に内接する仮想面６３ｂとの間の距離ｔ２よりも小さく形成している。これにより、多孔質金属体６０において水の通路となる板厚を確保でき、水の流通を良好に保つことができる。
【００３４】
なお、窪み６３の形状を、底面を四角形、三角形、円とする柱体、錐体とした場合、窪み６３の開口径ｄは、窪み６３の開口面に外接する円の径とし、この開口径ｄが距離ｔ２よりも小さくなるように構成する。
【００３５】
また、窪み６３同士が接近しすぎないように、窪み６３はある程度分散して配置される。窪み６３の密度が増えると表面積が増加して蒸発能力が向上する一方、水の通路としての加湿材６の平均的な厚みが減少して水の流通が悪くなり、供給能力が低下し、また、機械的強度も低下する、といった不都合が生じる。よって、窪み６３を分散して配置することで、これらの不都合が生じることを抑制する。
【００３６】
以上のような構成によって、多孔質金属体６０（加湿材６）の内部（気孔６２が形成された部分）では、蒸発に必要な水を保持する効果を持ち、加湿材６の表面（空気との接触面積が大きい窪み６３部分）では、窪んだ気液界面により蒸発面積が増加し、蒸発を促進させる効果を持つ。この２つの効果により、垂直に立てた加湿材６の上部から滴下給水を行う気化式加湿器において、重力による加湿材６上部の乾燥を抑制し、かつ、空気と水の気液界面における蒸発面積を拡大させることができる。また、加湿材６表面の窪み６３の開口径ｄを微細加工することで、マクロ的に加湿材６の寸法は変わらないため、加湿材６のピッチを考慮することなく、加湿材６を設置することが可能である。
【００３７】
なお、窪み６３の深さｔ１（図３参照）は、表面の開口径ｄ（図３参照）の半分以下となるようにすることが望ましい。窪み６３の深さｔ１を開口径ｄの半分以下とすると、例えば、球面状の窪み６３を多孔質金属体６０の両面に形成した際に、窪み６３同士が互いに貫通する部分ができにくい。
【００３８】
＜多孔質金属体の製造方法＞
多孔質金属体６０は、公知の方法によって製造することが可能である。例えば、多孔質金属の原料である金属粉末及び溶媒を含むスラリーにバブル（泡）を導入する。その後、このスラリーを所望の形状に成形し、その後、焼結させることで、多孔質金属体６０を製造することができる。あるいは、多孔質金属の原料である金属粉末、高温焼成によって分解消失するバインダー樹脂、及び、溶媒を含むスラリーを所望の形状に成形した後、脱脂及び焼結させても、多孔質金属体６０を製造することができる。
【００３９】
多孔質金属体６０の外型形状は特に限定されず、例えば、平板状、四角柱や円柱などが挙げられ、多孔質金属体６０が均一に濡れる形状を選択すればよい。また、多孔質金属体６０のサイズも特に限定されず、製造する加湿器２００の大きさにあわせて適宜調整すればよい。上記のような外型形状に多孔質金属体６０を形成する方法は特に限定されず、公知の方法に準じて製造することができる。例えば、厚さ０．５ｍｍ以上２ｍｍ以下のシート状の多孔質金属体を作製した後、所望の形状に切断して所望の形状に加工すればよい。所望の形状に加工する加工方法は特に限定されず、例えば、ワイヤーカット、レーザーカット、プレス打ち抜き、削りだし、手切断、折り曲げ等の各種方法により行なえばよい。
【００４０】
また、多孔質金属体６０を構成する金属種としては特に限定されるものではなく、その金属種として、例えば、チタン、銅、アルミニウム若しくはニッケル等の金属、金、銀若しくは白金等の貴金属、又は、ニッケル合金若しくはコバルト合金等の合金が挙げられる。これらは、単独又は２種以上を組み合わせて用いることができる。これらの中でも、チタンは、腐食の影響を受けにくく、長期に渡って多孔質金属体６０の形状を保持して安定して加湿を行うことができるため、最も好ましい金属種である。また、多孔質金属の製造に用いられる溶媒としては、特に限定されるものではなく、例えば、水が挙げられる。また、多孔質金属の製造に用いられるバインダー樹脂としては、特に限定されるものではなく、アクリル樹脂、エポキシ樹脂又はポリエステル樹脂等が挙げられる。焼結温度についても特に限定されるものではなく、使用する材料にあわせて適宜調整するものとすればよい。
【００４１】
＜多孔質金属体以外の材質＞
なお、上記では、加湿材６を多孔質金属体６０から構成する例を示したが、加湿材６の材料は特に限定されておらず、多孔質体であればよい。例えば、多孔質金属体６０に代えて、次の図５に示す繊維状の不織布５０で加湿材６を構成してもよい。
【００４２】
図５は、本発明の実施の形態１に係る加湿器２００における加湿材６を構成する不織布５０の部分拡大断面図である。
不織布５０は、φ０．１ｍｍ程度の多数の繊維５１が複雑に絡まった構成を有している。絡み合った繊維５１同士の間には、複数の空隙部５２が形成されており、この空隙部５２に水が保持される。繊維５１の材質はチタン、銅、アルミニウム若しくはニッケル等の金属、金、銀若しくは白金等の貴金属、又は、ニッケル合金若しくはコバルト合金等の合金、ポリエステルやガラスなどの樹脂を用いることができる。このような不織布５０を、図３に示す多孔質金属体６０と同様の形状に加工して加湿材６を構成する。
【００４３】
＜親水化コーティング＞
また、水の多孔質材に対する濡れ性は、重力の影響によって悪化することが懸念される。加湿材６の表面層には、水の保持量の増大、及び、吸水性能劣化防止の観点から、親水化処理を施した方が望ましい。その親水化処理の方法の種類についても限定されることはなく、例えば、親水化樹脂でコーティングすることによる親水化処理、又は、コロナ放電や大気圧プラズマによる親水化処理を実施するものとしてもよい。
【００４４】
図６は、本発明の実施の形態１に係る加湿器２００における、親水処理前、親水処理後の加湿材６の表面における液膜状態の簡易図である。
図６により、親水処理前６ａと親水処理後６ｂにおける加湿材６表面の窪み６３内の液膜の状態を比較すると、親水処理前６ａにおいては、水の濡れ性が悪い為、窪み６３内の液膜厚みが増加し、結果として、表面積が減少する。一方、親水処理後６ｂにおいては、水の濡れ性が良くなる為、窪み６３内の液膜厚みが減少し、窪み６３による表面積増加を最大限に発揮される。よって、多孔質材の親水処理は、表面に形成された窪み６３による表面積増大を、最大限に発揮させる為に重要な要素である。
【００４５】
以上のような加湿材６の構成を採用することで、従来の加湿材に比べて飛躍的に加湿能力を向上させることができる。また、加湿材６表面の窪み６３を微細加工することで、マクロ的な加湿材６寸法は変わらないため、加湿材６同士のピッチを考慮することなく、加湿材６を設置することが可能である。
【００４６】
また、加湿材６により加湿能力を向上することができるため、加湿器２００の高効率化及び小型化を図ることができる。
【００４７】
実施の形態２．
本実施の形態２に係る加湿器２００について、実施の形態１と相違する点を中心に説明する。本実施の形態２の加湿器２００の構成は、図１に示した実施の形態１の構成と同様である。しかし、加湿材６の構造が異なる。なお、実施の形態１の構成部分において適用された変形例は、実施の形態２の同様の構成部分においても同様に適用される。この点は、後述の実施の形態３においても同様である。
【００４８】
図７は、本発明の実施の形態２に係る加湿器２００における、多孔質金属体６０Ａからなる加湿材６を示す構造説明図である。図７には側面図と、部分拡大断面図とを示している。なお、部分拡大断面図における矢印は水の流れを示している。
実施の形態２に係る多孔質金属体６０Ａは、図７に示すように、実施の形態１のように表面に窪み６３を形成した上で、更に、加湿材６の少なくとも一方の表面に網目状に溝切り加工が施されたものである。加工方法としては、特に限定されず、例えば、レーザーカット、切削カットの各種方法により行なえばよい。図７では高さ方向及び奥行き方向のそれぞれにおいて、間隔を空けて互いに平行な複数の溝６４を設けたが、溝６４の向きとしては限定されておらず、斜め方向で交差する溝でもよい。
【００４９】
この溝６４によって、表面における毛細管力が高まり、多孔質金属体６０の面方向の濡れの均一性が更に高まる。また、表面における蒸発が少ない場合、図３の表面に設けた窪み６３内に溜った水が溝６４を介して四方に拡散することにより、窪んだ気液界面を維持することができ、蒸発面積の減少を抑制する効果がある。なお、溝６４の幅や深さは加湿材６表面に形成された窪み６３の開口径ｄより小さい寸法が望ましい。よって、例えば、溝６４の幅は１００μｍ、深さは３００μｍとする。
【００５０】
以上説明したように実施の形態２によれば、実施の形態１と同様の効果が得られると共に、複数の溝６４を設けたことで更に加湿能力を高めることができる。
【００５１】
なお、ここでは加湿材６が多孔質金属体で構成された場合を例に説明したが、不織布で構成されていてもよく、この場合も不織布の表面に複数の溝６４を設けることで、同様の作用効果を得ることができる。
【００５２】
実施の形態３．
本実施の形態３に係る加湿器２００について、実施の形態１と相違する点を中心に説明する。本実施の形態３の加湿器２００の構成は、図１に示した実施の形態１の構成と同様である。しかし、加湿材６の構造が異なる。
【００５３】
図８は、本発明の実施の形態３に係る加湿器２００における、多孔質金属体６０Ｂからなる加湿材６を示す構造説明図である。図８には斜視図と上面図とを示している。
実施の形態３に係る多孔質金属体６０Ｂは、図８に示すように、実施の形態１のように表面に窪み６３（なお、図８では窪み６３の図示を省略している。）を形成した上で、更に、加湿材６の表面形状を凸凹面形状としたものである。具体的には、加湿材６の表面形状は、空気の流れに対向するように迎角を持つ凸部６５を備えた凹凸面形状に構成されている。この凹凸面形状において凸部６５は上下方向に延びて形成され、その凸部６５が空気の流れ方向に複数並設された構成となっている。
【００５４】
加工方法としては、例えば金型によるプレス加工などが挙げられる。なお、金型の傾斜した面でプレスした際に窪み６３の形状が変形してもよいが、完全に潰れてしまうことは無いようにプレスされる。なお、凸凹の形状は特に限定されず、例えば、矩形型や蛇行型でもよい。また、凹部６６の深さ７０、ピッチ７１、迎角７２の寸法仕様は特に限定されておらず、例えば、深さ０．３ｍｍ、ピッチ０．６ｍｍ、仰角４５度で加工を行う。
【００５５】
加湿材６同士の間の空間における空気の流れを微視的な視点で見ると、加湿材６表面近傍では水と空気とが直接接触し、蒸発が盛んに行われて湿気の多い空気が流れている。一方、加湿材６表面から離れた主流側では、ファン８から送風される新鮮で湿気のない空気が流れている。この加湿材６の表面に迎角を持たせた凸部６５を設けると、空気が凸部６５を乗り越える際に、流向や流速に乱れが生じる。その結果、主流側の新鮮で湿気のない空気が加湿材６表面近傍へ持ち込まれ、加湿材６同士の間の空気の攪拌作用及び混合作用が働く。このように、濡れた加湿材６表面に新鮮で湿気の無い空気を供給することで、蒸発が促進され、加湿能力の向上に寄与できる。
【００５６】
（変形例）
なお、図８は、加湿材６の表面の凸部６５が空気の流れに対向するように迎角を持つ構成を説明したが、図８における加湿材６の表面の凸部６５の向きは、特に限定されておらず、次の図９のようにしてもよい。
【００５７】
図９は、本発明の実施の形態３に係る加湿器２００の加湿材６の変形例を示す図である。
図９に示すように、加湿材６の表面の凸部６５を、空気の流れと並行に沿うように設けてもよい。つまり、加湿材６の表面形状を、空気の流れ方向に延びる凸部６５を上下方向に複数並設した凹凸面形状としてもよい。この構成とした場合の加湿材表面における空気の流れは、図８の構成とした場合における上述の空気の流れとは異なるものの、凸部６５によって加湿材６の表面の空気の流向や流速に乱れが生じ、蒸発が促進され、加湿能力の向上に寄与できる点は同様である。
【００５８】
以上説明したように実施の形態３によれば、実施の形態１と同様の効果が得られると共に、加湿材６の表面形状を上記の凹凸面形状としたことで更に加湿能力を高めることができる。
【００５９】
なお、ここでは、実施の形態１の構成において、加湿材６の表面形状を上記の凹凸面形状とした構成を示したが、実施の形態２の構成において、加湿材６の表面形状を上記の凹凸面形状とした構成としてもよい。また、上記の凹凸面形状は、加湿材６の表面全体に形成されていることが好ましいが、必ずしも全体でなくてもよいし、また、両表面のうち少なくとも片方の表面に形成されていればよく、両面に限られたものではない。
【００６０】
なお、ここでは図８、図９の加湿材６が多孔質金属体で構成された場合を例に説明したが、不織布で構成されていてもよく、この場合も、不織布の表面形状を上記の凸凹面形状とすることで、同様の作用効果を得ることができる。
【００６１】
＜加湿能力向上への効果＞
本発明による実施の形態１・２・３の加湿能力向上への効果を検討する。
加湿材６の内部、表面ともに平均気孔径６００μｍを有する多孔質金属体６０からなる比較例１（上部が乾燥している）と、本発明の実施の形態１・２・３とのそれぞれの加湿能力を試験により測定し、比較例１に対する本発明の加湿材の加湿能力の比率を比較した。
【００６２】
＜試験装置・評価方法＞
図１０は、加湿能力評価装置８０を示す概要図である。
加湿器２００の前後において風洞８１内の温度［℃］及び相対湿度［％］を温湿度計８２で測定することにより、絶対湿度［ｋｇ／ｋｇ］を算出した。加湿器２００の上流部８３と下流部８４における絶対湿度の変化量［ｋｇ／ｋｇ］と、ファン８により加湿能力評価装置８０を流れる風量［ｍ３／ｈ］と、空気の密度（２０℃時）［ｋｇ／ｍ２］と、加湿材６の表面積［ｍ２］とにより、単位時間・単位表面積あたりの加湿量（加湿能力）［ｋｇ／ｈ・ｍ２］を算出した。流入空気の条件は、温度２０℃、相対湿度５５％、風量６０ｍ３／ｈとした。
【００６３】
＜加湿材仕様＞
比較例１：内部において平均気孔径６００μｍ、表面において平均気孔径６００μｍの気孔を有する多孔質金属体からなる加湿材である。
【００６４】
実施の形態１：内部において平均気孔径２００μｍ、表面において径６００μｍの半球状の凸部４１を有する金型４０でプレス加工を施した加湿材６である。また、加湿材６の表面全体に対する径６００μｍの窪み６３の面積割合は６５％である。
【００６５】
実施の形態２：実施の形態１に係る加湿材６の表面に、溝幅１ｍｍ、溝深さ０．３ｍｍの溝切り加工を格子状に施した加湿材６である。
【００６６】
実施の形態３：実施の形態１に係る加湿材６の表面に、凹部深さ０．３ｍｍ、凹部ピッチ０．６ｍｍ、迎角４５°の波型の凸凹面形状をプレス加工により形成した加湿材６である。
【００６７】
なお、比較例１、実施の形態１・２・３において、加湿材高さ１００ｍｍ、加湿材奥行き６０ｍｍ、加湿材枚数１０枚、加湿材ピッチ６ｍｍ、加湿材厚み１ｍｍを共通の設定としている。
【００６８】
＜効果（加湿能力比）＞
図１１は、加湿能力測定結果より求めた比較例１に対する本発明の加湿能力の比を表わす棒グラフを示す図である。試験後、比較例１の表面の濡れを観察したところ、加湿材の上部が乾燥しており、高さ方向の濡れの分布が生じた。一方、本発明による実施の形態１・２・３も同様に観察したところ、加湿材６の全面が均一に濡れており、加湿材６の高さ方向の濡れの分布の不均一は改善された。
【００６９】
加湿能力比は、実施の形態１が２．１２、実施の形態２が２．２５、実施の形態３が２．３４であり、比較例１に対して高い加湿能力を発揮している。よって、本発明の実施の形態１・２・３による加湿材６は、加湿材６の高さ方向における濡れを均一にし、かつ飛躍的な加湿能力の向上が可能であることがわかる。
【符号の説明】
【００７０】
１  水、２  給水ポンプ、３  供給部、４  供給配管、５  ノズル、６  加湿材、７  加湿器筐体、７ａ  天井部、７ｂ  テーパ、８  ファン、９  流入空気、１０  流出空気、１１  ドレイン穴、１２  風路、１２ａ  上壁面、１２ｂ  下壁面、１３  供給水、１４  ドレイン水、４０  金型、４１  凸部、４２  凹部、５０  不織布、５１  繊維、５２  空隙部、６０  多孔質金属体、６０Ａ  多孔質金属体、６０Ｂ  多孔質金属体、６１  金属部、６２  気孔、６３  窪み、６３ａ  仮想面、６３ｂ  仮想面、６４  溝、６５  凸部、６６  凹部、７１  ピッチ、７２  迎角、８０  加湿能力評価装置、８１  風洞、８２  温湿度計、８３  上流部、８４  下流部、２００  加湿器。
【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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【図１０】
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【図１１】
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