(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続した骨格により形成される空孔が連通した三次元網目状構造を有する多孔質金属板からなり、その空孔内に加湿用の水を含んで保持することができる蒸発板であって、板厚方向に穴が開口しており、前記穴の周縁部は、その他の部分と比べて気孔率が低くかつ厚さが薄く形成されていることを特徴とする蒸発板。
【請求項２】
前記その他の部分の気孔率が７０〜９０％であり、前記穴の周縁部は気孔率が５０〜８０％であることを特徴とする請求項１記載の蒸発板。
【請求項３】
前記穴部分は、表面全体に対する面積比率が１０〜４０％であることを特徴とする請求項１又は２に記載の蒸発板。
【請求項４】
前記穴の面積は、１０ｍｍ２以上８０ｍｍ２以下に形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の蒸発板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加湿装置に用いられ、多孔質金属板からなる蒸発板に関する。
【背景技術】
【０００２】
空気を加湿して雰囲気の湿度を制御することは、家庭、事務所、病院などの家屋の環境改善、農産物の栽培、印刷、電子部品工場等での静電気防止など、様々な産業分野で利用されている。
空気を加湿する方法としては、
（１）熱源により水を加熱して蒸発させる方法、
（２）超音波などで微細な水滴を形成し、噴霧する方法、
（３）多孔性の不織布などに水を染込ませ、空気をその沿面を通過させることで水を蒸発させる方法
などが知られている。これらの手法は、一長一短があり、目的に応じて、選択し利用されている。
そのうち、（３）の方法は、気化式と呼ばれる加湿方法で、例えば特許文献１に示される。この方式は、加熱の熱源や超音波振動を加える電源も要らないことから、省エネルギーであり、空気清浄の効果もあることから、様々な分野で利用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６２−１７５５３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に示されるように蒸発源となる含水させる多孔質板（蒸発板）が、多数必要なことから、装置が大型になる欠点がある。これは蒸発板の単位面積当たりの蒸発能力が小さいことに起因する。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、空気を加湿するために用いる蒸発板において、単位面積当たりの蒸発量を増量させ、加湿装置の高性能化あるいは小型化に寄与することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の蒸発板は、連続した骨格により形成される空孔が連通した三次元網目状構造を有する多孔質金属板からなり、その空孔内に加湿用の水を含んで保持することができる蒸発板であって、板厚方向に穴が開口しており、前記穴の周縁部は、その他の部分と比べて気孔率が低くかつ厚さが薄く形成されていることを特徴とする。
【０００７】
この蒸発板は、三次元網目状構造の多孔質金属板により水を含ませた状態に保持することができる。また、穴が開いていることにより、大きな蒸発面積を有しているとともに、僅かな空気の流れでも、穴の後流に乱れを生じさせるので、常に乾燥した空気を界面付近に供給することができる。これにより界面付近の乾き度（乾燥度）が上がり、蒸発を促進することができる。特に、この蒸発板の外側方から面方向に沿って空気を供給すると効果的である。
また、穴が開いていることにより、平面での伝播経路が狭くなり、供給水を速やかに平面内に広げることができる。
さらに、蒸発板は金属により形成されているので、樹脂素材を用いた不織布などと比較し、熱伝導が良いため、均熱性が良い。このため、気化熱による部分的な温度低下などがなく、全面的に均一な蒸発が得られる。
【０００８】
また、穴の周縁部の気孔率が、その他の部分と比較して低く密であることから、毛細管力が大きく、このため、蒸発量の多い穴の周縁部に速やかに水が供給され、水の供給律速になることを防ぎ、蒸発量が変化した場合でも、安定した蒸発を行うことが可能となる。
穴が開いていることと、穴の周縁部の気孔率が低いこととの相乗作用により、この蒸発板は、蒸発させるための多くの量の水を安定的に蒸発界面に供給して、全面から均一かつ速やかに蒸発させることができる。
この場合、プレス成形等によって穴の周縁部を押圧して薄く形成することにより、その他の部分と比べて穴の周縁部の気孔率を低く形成することができる。
【０００９】
具体的には、前記その他の部分の気孔率が７０〜９０％であり、前記穴の周縁部は気孔率が５０〜８０％であるとよい。
また、前記穴部分は、表面全体に対する面積比率が１０〜４０％であるとよく、前記穴の面積は、１０ｍｍ２以上８０ｍｍ２以下に形成されているとよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の蒸発板は、蒸発させるための多くの量の水を安定的に蒸発界面に供給して、全面から均一かつ速やかに蒸発させることができるので、単位面積当たりの蒸発量を増量させ、加湿装置の高性能化あるいは小型化に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１実施形態の蒸発板を示し、（ａ）が平面図、（ｂ）が（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図２】蒸発板としての多孔質金属板を模式的に示した部分拡大図である。
【図３】蒸発板となる多孔質金属板を製造するための成形装置を示す模式図である。
【図４】本発明の第２実施形態の蒸発板を示し、（ａ）が平面図、（ｂ）が（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図５】本発明の第３実施形態の蒸発板を示し、（ａ）が平面図、（ｂ）が（ａ）のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。
【図６】図５に示す蒸発板のＣ−Ｃ線に沿う要部拡大断面図である。
【図７】本発明の第４実施形態の蒸発板を示し、（ａ）が平面図、（ｂ）が（ａ）のＤ−Ｄ線に沿う断面図である。
【図８】蒸発板の蒸発性能を測定するために用いた蒸発装置の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明に係る蒸発板の実施形態を図面を参照しながら説明する。
第１実施形態の蒸発板１は、後述する多孔質金属板Ｍによって形成されており、図１に示すように、この例では平面視円形の複数の穴２が形成されている。
多孔質金属板Ｍの気孔率は７０〜９０％である。この場合、穴２の面積は単体で１０ｍｍ２以上８０ｍｍ２以下に形成されており、蒸発板１に形成される穴２全体では、蒸発板１の表面全体に対する面積比率が１０〜４０％とされる。
【００１３】
次に、この蒸発板１をスラリー発泡法を用いて製造する方法について説明する。
金属粉末、バインダ、可塑剤、界面活性剤、発泡剤を溶媒の水とともに混練してスラリーを作製し、そのスラリーをドクターブレード法等により板状に成形し、脱脂、焼結することにより、多孔質金属体を作製する。
【００１４】
金属粉末としては、特に限定されないが、耐食性等の点から、Ｎｉ，Ｃｕ，Ｔｉ，Ａｌ，Ａｇ，ステンレス鋼等が好ましい。また、この金属粉末は平均粒径０．５μｍ以上３０μｍ以下が好ましい。このような粉末は、水アトマイズ法，プラズマアトマイズ法などのアトマイズ法、酸化物還元法，湿式還元法，カルボニル反応法などの化学プロセス法によって製造することができる。
【００１５】
バインダ（水溶性樹脂結合剤）としては、メチルセルロース，ヒドロキシプロピルメチルセルロース，ヒドロキシエチルメチルセルロース，カルボキシメチルセルロースアンモニウム，エチルセルロース，ポリビニルアルコールなどを使用することができる。
【００１６】
発泡剤は、ガスを発生してスラリーに気泡を形成できるものであればよく、揮発性有機溶剤、例えば、ペンタン，ネオペンタン，ヘキサン，イソヘキサン，イソペプタン，ベンゼン，オクタン，トルエンなどの炭素数５〜８の非水溶性炭化水素系有機溶剤を使用することができる。この発泡剤の含有量としては、発泡性スラリーに対して０．１〜５重量％とすることが好ましい。
【００１７】
界面活性剤としては、アルキルベンゼンスルホン酸塩，α‐オレフィンスルホン酸塩，アルキル流酸エステル塩，アルキルエーテル硫酸エステル塩，アルカンスルホン酸塩等のアニオン界面活性剤，ポリエチレングリコール誘導体，多価アルコール誘導体などの非イオン性界面活性剤および両性界面活性剤などを使用することができる。
【００１８】
可塑剤は、スラリーを成形して得られる成形体に可塑性を付与するために添加され、例えばエチレングリコール，ポリエチレングリコール，グリセリンなどの多価アルコール、鰯油，菜種油，オリーブ油などの油脂、石油エーテルなどのエーテル類、フタル酸ジエチル，フタル酸ジＮブチル，フタル酸ジエチルヘキシル，フタル酸ジオクチル，ソルビタンモノオレート，ソルビタントリオレート，ソルビタンパルミテート，ソルビタンステアレートなどのエステル等を使用することができる。
【００１９】
さらに、スラリーの特性や成形性を向上させるために任意の添加成分を加えてもよい。例えば、防腐剤を添加してスラリーの保存性を向上させたり、結合助材としてポリマー系化合物を加えて成形体の強度を向上させたりすることができる。
【００２０】
このように作成した発泡性スラリーＳから、図３に示す成形装置２０を用いてグリーンシートを形成し、焼結工程を経て図２に示す多孔質金属板Ｍを形成した後、この多孔質金属板Ｍをプレス成形、または圧延した後、穴あけ加工することによって蒸発板とする。
成形装置２０は、ドクターブレード法を用いてシートを形成する装置であり、発泡性スラリーＳが貯留されるホッパ２１、ホッパ２１から供給された発泡性スラリーＳを移送するキャリヤシート２２、キャリヤシート２２を支持するローラ２３、キャリヤシート２２上の発泡性スラリーＳを所定厚さに成形するブレード（ドクターブレード）２４、発泡性スラリーＳを発泡させる恒温・高湿度槽２５、および発泡したスラリーを乾燥させる乾燥槽２６を備えている。なお、キャリヤシート２２の下面は、支持プレート２７によって支えられている。
【００２１】
〈グリーンシート成形工程〉
成形装置２０においては、まず、発泡性スラリーＳをホッパ２１に投入しておき、このホッパ２１から発泡性スラリーＳをキャリヤシート２２上に供給する。キャリヤシート２２は図の右方向へ回転するローラ２３および支持プレート２７によって支持されており、その上面が図の右方向へと移動している。キャリヤシート２２上に供給された発泡性スラリーＳは、キャリヤシート２２とともに移動しながらブレード２４によって薄板状に成形される。
【００２２】
次いで、薄板状の発泡性スラリーＳは、所定条件（例えば温度３０℃〜４０°、湿度７５％〜９５％）の恒温・高湿度槽２５内を例えば１０分〜２０分かけて移動しながら発泡する。続いて、この恒温・高湿度槽２５内で発泡したスラリーＳは、所定条件（例えば温度５０℃〜７０℃）の乾燥槽２６内を例えば１０分〜２０分かけて移動し、乾燥される。これにより、スポンジ状のグリーンシートＧが得られる。
【００２３】
〈焼結工程〉
このようにして得られたグリーンシートＧを脱脂・焼結することにより、薄板状の多孔質金属板Ｍを形成する。具体的には、例えば真空中、温度５５０℃〜６５０℃、２５分〜３５分の条件下でグリーンシートＧ中のバインダ（水溶性樹脂結合剤）を除去（脱脂）した後、さらに真空中、温度７００℃〜１３００℃、６０分〜１２０分の条件下で焼結する。
このようにして得られる多孔質金属板Ｍは、図２に示すように、連続した骨格３１により形成される空孔３２が連通した三次元網目状構造を有しており、気孔率が例えば７０％〜９０％とされる。
【００２４】
〈穴あけ工程〉
多孔質金属板Ｍを圧延により厚さ調整後、レーザー加工又はウォータージェット加工等により穴あけ加工を施して円形状の穴２を複数形成し、蒸発板１とする。この際、図２（ｂ）に示すように、穴２の切断面は、ほぼ垂直に形成される。
【００２５】
このようにして得られた蒸発板１は、その一部を水に浸漬状態とする、一部に水を滴下することなどにより、水が供給され、面方向に空気が流通され、水が表面から蒸発する。この場合、穴２が開いており蒸発面積が大きくなっているとともに、僅かな空気の流れであっても穴２の後流に乱れを生じさせるので、常に乾燥した空気を界面付近に供給することができる。これにより、界面付近の乾き度（乾燥度）が上がり、蒸発を促進することができる。特に、この蒸発板１の外側方から面方向に沿って空気を供給すると効果的である。さらに、穴２が開いていることにより、平面での伝播経路が狭くなり、供給水を速やかに平面内に広げることができる。
また、蒸発板１は金属により形成されているので、樹脂素材を用いた不織布などと比較し、熱伝導が良く、均熱性が良い。このため、気化熱による部分的な温度低下などがなく、全面的に均一な蒸発が得られる。
これらの相乗作用により、蒸発板１は、蒸発させるための多くの量の水を安定的に蒸発界面に供給して、全面から均一かつ速やかに蒸発させることができる。
【００２６】
図４は第２実施形態の蒸発板１２を示している。この蒸発板１２は、第１実施形態の場合と同様にして形成した多孔質金属板Ｍに、穴あけ加工を施して四角形状の穴６２を形成したものである。この場合も、穴６２の切断面は、ほぼ垂直に形成される。
【００２７】
図５及び図６は第３実施形態の蒸発板１３を示している。この蒸発板１３は、第１実施形態の場合と同様にして形成した多孔質金属板Ｍに、打ち抜き加工によって、穴６３を形成する。図６に示すように、穴６３の切断面には抜きダレによる傾斜がついて形成され、その部分（穴６３の周縁部）の密度が高くなり、気孔率が低く形成される。この場合、穴６３の周縁部は、気孔率が５０〜８０％の低気孔率部４ｂとなり、その他の部分は、打ち抜き加工前の多孔質金属板Ｍと同じ７０％〜９０％の気孔率の高気孔率部４ａとなる。
このように、蒸発板１３は、穴６３の周縁部と比べて、その他の部分の気孔率が高く、多孔質金属板の多くの空孔によって水の保持能力が高い。一方、穴６３の周縁部は、気孔率が低く空孔が少ないために毛細管力が大きい。このことから、穴６３の周縁部以外の高気孔率部４ａで多くの水を含ませた状態に保持し、低気孔率部４ｂである穴６３の周縁部で面方向に水を移送しながら、全面から均一に速やかに蒸発させることができる。
穴６３の周縁部は、気孔率が低く密であることから、蒸発量の多い周縁部に速やかに水が供給され、水の供給律速になることを防止でき、蒸発量が変化した場合でも安定した蒸発を行うことが可能となる。
【００２８】
図７は第４実施形態の蒸発板１４を示している。この蒸発板１４は、まず、第１実施形態の場合と同様にして形成した多孔質金属板Ｍを、複数の凸部を有する一対の金型に挟持してプレス機によって押圧することにより、多孔質金属板Ｍの全体を圧縮するとともに、金型の凸部に対応した凹部４０を形成する。次に、この凹部４０に、打ち抜き加工を施して、穴６４を形成することによって蒸発板１４とする。
この場合、プレス成形により圧縮された部分の凹部４０は、気孔率が５０％〜８０％の低気孔率部４ｂとなり、その他の部分は、プレス工程前の多孔質金属板Ｍと同じ７０％〜９０％の気孔率の高気孔率部４ａとなる。
この場合も、第２実施形態の蒸発板１３と同様に、穴６４の周縁部以外の高気孔率部４ａで多くの水を含ませた状態に保持し、低気孔率部４ｂである穴６４の周縁部（凹部４０）で面方向に水を移送しながら、全面から均一に速やかに蒸発させることができる。
【００２９】
なお、蒸発板に形成する凹部、穴の形状については、要求される蒸発特性に応じて任意の形状、大きさに形成することができる。各凹部、穴を同じ形状、大きさとしてもよいし、異なる形状、大きさとしてもよい。
また、第４実施形態では、先に凹部を加工してから穴を形成していたが、先に穴を形成してから凹部を加工する順序としてもよい。
【実施例】
【００３０】
以下、実施例の蒸発板を作製して、性能評価した。
まず、スラリー発泡法により、平均粒径２０μｍのＳＵＳ３０４ステンレス鋼の組成を持つ合金粉末を水アトマイズ法により作製し、結着剤としてポリビニルアルコールと、可塑剤としてグリセリンと、界面活性剤としてアルキルベンゼンスルホン酸塩と、発泡剤としてヘプタンとを、溶媒の水とともに混練することにより、スラリーを作製した。そのスラリーを板状に成形し、脱脂、焼結にすることにより、多孔質金属板を得た。
このとき多孔質金属板の表面を顕微鏡で観察したところ、平均の孔径は約５０μｍであった。
【００３１】
（実施例１）
この多孔質金属板を圧延機で厚さを２ｍｍとし、外形を７２ｍｍ×７２ｍｍにカットした。そして、この多孔質金属板に、炭酸ガスレーザー加工機により、直径６ｍｍの穴を加工した。形成された穴の多孔質金属板の表面全体に占める面積は３０％であった。
（実施例２）
実施例１と同様に、厚さ２ｍｍの外形を７２ｍｍ×７２ｍｍにカットした多孔質金属板を用い、この多孔質金属板を、炭酸ガスレーザー加工機により、８ｍｍ×８ｍｍ角の穴を加工した。形成された穴の多孔質金属板の表面全体に占める面積は２０％であった。
（比較例）
実施例１及び実施例２と同様にスラリー発泡法により作製した厚さ２ｍｍ、外形７２ｍｍ×７２ｍｍの凹凸のない平坦な板のままの多孔質金属板を用いた。
【００３２】
（評価）
蒸発量の評価方法は以下の通りとした。すなわち、図８に示すように、蒸発板５１（多孔質金属板）を水受け皿５２の上に配置し、蒸発板５１の端部中央に、定量ポンプ５３を用いて５ｍｌ／ｍｉｎの純水を滴下した。実験室内の環境は、気温２５℃、湿度３０％とした。そして、水平方向から送風機５４を用いて、一定の風量を送風した。
この時、滴下開始から蒸発板の全面に水が行き渡る時間を目視により観察した。評価は、全面に水が行き渡る時間が滴下開始から９０秒以内を◎、９０秒〜１８０秒を○、１８０秒以上かかったものを×とした。
また、蒸発量（ｇ/ｃｍ2・ｍｉｎ）を
（定量ポンプの水量（ｇ）−水受け皿の水量（ｇ））／（金属多孔質板の面積（ｃｍ2）・滴下時間（ｍｉｎ））
の式により求めた。
結果を表１に示す。
【００３３】
【表１】
0005652127.tif 000002
【００３４】
（実施例３〜５）
実施例１、２と同様の製造方法により、成形の塗工厚さと発泡剤の量を調整して、各種気孔率の板厚２ｍｍ、７２ｍｍ×７２ｍｍの多孔質金属板を作製した。そして、打ち抜き加工によって、多孔質金属板に穴を形成し、図５及び図６に示す第３実施形態に相当する蒸発板を作製した。さらに抜き型を変更して各種の蒸発板を作製し、実施例１、２と同様の評価を行った。結果を表２に示す。
【００３５】
【表２】
0005652127.tif 000003
【００３６】
（実施例６〜８）
実施例１、２と同様の手法で、下記の表３に示す異なる気孔率の厚さ２ｍｍ、７２ｍｍ×７２ｍｍのチタン製多孔質金属板を製造した。このチタン製多孔質金属板に、プレス加工により凹部を形成した後、打ち抜き加工を施して穴を形成し、図７に示す第４実施形態に相当する蒸発板を作製した。
ちなみに、このとき多孔質金属板の表面を顕微鏡で観察したところ、平均の気孔径は約３００μｍであった。
【００３７】
【表３】
0005652127.tif 000004
【００３８】
以上の結果から、本実施例の蒸発板は、水が蒸発板の全面に広がる時間が短く、単位面積単位時間当たりの蒸発量も多く、全面から均一かつ速やかに蒸発させることができ、加湿装置の高性能化あるいは小型化に寄与できることがわかる。
【００３９】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
【符号の説明】
【００４０】
１，１２，１３，１４，５１  蒸発板
２，６２，６３，６４  穴
４ａ  高気孔率部
４ｂ  低気孔率部
Ｍ  金属多孔質板
２０  成形装置
２１  ホッパ
２２  キャリヤシート
２３  ローラ
２４  ブレード
２５  恒温・高湿度槽
２６  乾燥層
２７  支持プレート
３１  骨格
３２  空孔
４０  凹部
５２  水受け皿
５３  定量ポンプ
５４  送風機
【図１】
0005652127.tif 000005
【図２】
0005652127.tif 000006
【図３】
0005652127.tif 000007
【図４】
0005652127.tif 000008
【図５】
0005652127.tif 000009
【図６】
0005652127.tif 000010
【図７】
0005652127.tif 000011
【図８】
0005652127.tif 000012