(57)【要約】【課題】水の補給なしで衛生的な加湿が行える加湿器を実現すること。【解決手段】窒素より酸素、酸素より水蒸気を良く通す気体分離膜で仕切られた空気通路と、この通路に気体分離膜を通過する気流を流すポンプ２９などの流体機械とを備え、通路の上流側の吸気口２６付近に比べ下流側の排気口１９付近が高湿度になる加湿器とすることにより、水の補給の必要がない、しかも衛生的な加湿を行う加湿器が実現できるようになる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
窒素より酸素、酸素より水蒸気を良く通す気体分離膜で仕切られた空気通路と、この通路に気体分離膜を通過する気流を流すポンプなどの流体機械とを備え、通路の上流側の吸気口付近に比べ下流側の排気口付近が高湿度になる加湿器。
【請求項２】
窒素より酸素、酸素より水蒸気を良く通す気体分離膜で仕切られた空気通路と、この通路に気体分離膜を通過する気流を流すポンプなどの流体機械とを備え、通路の上流側が室外に開口し、下流側が室内に開口した加湿器。
【請求項３】
請求項１に記載の加湿器を備え、前記加湿器の下流側を庫内に連通させた加湿庫。
【請求項４】
加湿庫の排気口に、水蒸気より空気を良く通す水蒸気分離膜を設置した請求項３記載の加湿庫。
【請求項５】
加湿庫の排気を、加湿器の気体分離膜の上流側に還流させた請求項３記載の加湿庫。
【請求項６】
気体分離膜の上流の空気に水蒸気又は霧化された水分等を加えるミスト発生装置を設けた請求項１または２記載の加湿器。
【請求項７】
気体分離膜を通過しなかった気流を、気体分離膜の上流側に環流させた請求項６記載の加湿器。
【請求項８】
水蒸気及び霧化された水分を発生する加湿装置と、窒素より酸素、酸素より水蒸気を良く通す気体分離膜を使用した酸素発生装置を設けた加湿器。
【請求項９】
窒素より酸素、酸素より水蒸気を良く通す気体分離膜で仕切られた空気通路と、気体分離膜を通過する気流を流す気体分離膜の下流側に設置したポンプと、ポンプの排気口に結露水を回収する構成とを備えた加湿器。
【請求項１０】
結露水を再霧化することにより加湿を行う請求項９記載の加湿器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、気体分離膜を利用した加湿器、吸入器、加湿庫等に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、一般に使用されている加湿器、吸入器は、水をヒータで加熱する方法や、超音波振動子を用いて水を霧化する方法によるものが多い。
【０００３】
また従来から、透湿膜を利用した加湿装置に関するもの（例えば、特許文献１参照）や、気体分離膜を利用した保存庫に関するもの（例えば、特許文献２参照）がある。
【０００４】
【特許文献１】
特開平８−３２７１０１号公報
【特許文献２】
特開２００２−２６３４３３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の加湿器、吸入器は、加湿するために水を補給する必要があり、水を補給するなどメンテナンスの手間がかかり、又貯水時の水に菌が繁殖する課題を有していた。
【０００６】
また、前記特許文献１に記載の加湿装置では、水を利用しない構成では装置が複雑になりポンプなどの流体機械を使用しない構成のため、室内の加湿には大型化するといった課題を有していた。又、細菌などが加湿空気に混入する可能性もあった。また前記特許文献２に記載の保存庫は、積極的に湿度を加える構成ではないため、湿度の制御が容易ではなく、また内部に細菌が混入する可能性があった。
【０００７】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、水を補給する必要の無い、衛生的な加湿器等を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の加湿器は、窒素より酸素、酸素より水蒸気をよりよく透過し細菌などを透過しない気体分離膜を利用する構成とした。これにより、水を補給する必要の無い、衛生的な加湿器が実現できる
【０００９】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載の発明は、窒素より酸素、酸素より水蒸気を良く通す気体分離膜で仕切られた空気通路と、この通路に気体分離膜を通過する気流を流すポンプなどの流体機械とを備え、通路の上流側の吸気口付近に比べ下流側の排気口付近が高湿度になる加湿器とすることにより、水の補給する必要の無い、しかも衛生的な加湿が可能になる。
【００１０】
請求項２記載の発明は、窒素より酸素、酸素より水蒸気を良く通す気体分離膜で仕切られた空気通路と、この通路に気体分離膜を通過する気流を流すポンプなどの流体機械とを備え、通路の上流側が室外に開口し、下流側が室内に開口した加湿器とすることにより、暖房などで湿度が低くなった室内の加湿が、衛生的に行える。
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の加湿器の下流側を庫内に錬通させた加湿庫とすることにより、木、紙製品、食品など乾燥を嫌う物を衛生的に保存することができる。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項３記載の加湿庫で、排気口に水蒸気より空気を良く通す水蒸気分離膜を設置した加湿庫とすることにより更に加湿能力を上げることが可能になる。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、請求項３記載の加湿庫の排気を気体分離膜の上流側に還流させた加湿庫とすることにより、更に加湿能力を向上させることができる。
【００１４】
請求項６に記載の発明は、請求項１または２記載の加湿機で、気体分離膜の上流の空気に水蒸気又は霧化された水分等を加えるミスト発生装置を設けた加湿器とすることにより、より能力の高い加湿器が実現でき、又湿度の制御も簡単になる。
【００１５】
請求項７に記載の発明は、請求項６記載の加湿機で、気体分離膜を通過しなかった気流を、気体分離膜の上流側に環流させることにより、より能力の高い制御性のよい加湿器を実現できる。
【００１６】
請求項８に記載の発明は、水蒸気及び霧化された水分を発生する加湿装置と、窒素より酸素、酸素より水蒸気を良く通す気体分離膜を使用した酸素発生装置を設けた加湿器とすることにより、酸素を富化した、加湿空気が実現でき、より快適な加湿器が実現できる。
【００１７】
請求項９に記載の発明は、窒素より酸素、酸素より水蒸気を良く通す気体分離膜で仕切られた空気通路と、気体分離膜を通過する気流を流す気体分離膜の下流側に設置したポンプと、ポンプの排気口に結露水を回収する構成とを備えた加湿器とすることにより、衛生的な水を得ることができ、多目的に利用することができる。
【００１８】
請求項１０に記載の発明は、請求項９記載の結露水を、再霧化することより加湿を行う加湿器とすることにより、非常に安全でかつ、能力に高い加湿器が実現できる。
【００１９】
【実施例】
（実施例１）
図１に、本発明の第一の実施例における加湿器を示す。１１は気体分離膜モジュールであり図２に詳細な構成を示す。図２（ａ）は気体分離膜モジュール１１の平面断面図、図２（ｂ）は同、正面図を示す。１０は気体分離膜を示す。気体分離膜１０は空気中の窒素よりは酸素、酸素よりは水蒸気をよく透過する性質を有している。複数の矩形の気体分離膜１０を仕切り板２１と交互に並べることにより、上流側面１２と下流側面１３を分離し、気体分離膜１０の上流側面１２と仕切り板２１に挟まれた上流気流路１４を大気に開口し、下流側面１３と仕切り板２１に挟まれた下流気流路１７は下流側ダクト１８に連通させ下流出口、すなわち排気口１９から真空ポンプなどで吸引する構成を有している。通常上流気流路１４には矢印１６で示すように送風機で気流を流し、上流側面の空気を常に新鮮な状態に保っている。
【００２０】
以上の構成を有する気体分離膜モジュール１１の排気口からは大気空間に比べ酸素、水蒸気の濃度の濃い空気気流が得られる。矢印１６は下流側の酸素、水蒸気濃度の濃い気流の流れを示す。
【００２１】
図１において、２５は気体分離膜モジュール１１の上流側に気流を流す上流側送風機を示し、上流側の気流は、上流側吸気口２６から矢印３２で示すように流れ込み気体分離モジュール１１を通過し上流側排気ダクト２８を通過し矢印３３で示すように上流側排気口２７から流出する。気体分離膜モジュール１１の下流側の排気口１９は下流吸引ダクトを介して下流側吸引ポンプ２９のポンプ入り口２９ａに接続されている。下流側吸引ポンプ２９の出口２９ｂは排気消音器３０を介して大気空間に開放されている。２９ｃは下流側吸引ポンプ２９を駆動する駆動モータを示す。
【００２２】
次に、動作について述べる。下流側の排気口１９から排気消音器３０を経由して排気される気流は大気に比べ、酸素、水蒸気濃度が高く室内の加湿を行うことができる。この加湿空気は、大気が気体分離膜１０を通過することによって得られ、菌類などは気体分離膜１０を通過することができないため、この加湿空気は非常に衛生的である。又水の補給無しで加湿空気が得られる。気体分離膜モジュール１１の下流側は大気に比べ圧力が低く、飽和水蒸気量が大気空間に比べ大きく、ポンプ出口２９ｃから排気された空気は結露する可能性もあるため排気消音器３０にヒータを設置し加熱することにより、湿度を調整することも可能である。このような非常に衛生的な加湿空気は、直接、人が吸引する目的の吸入器などに類似した使用方法に適している。吸入器として使用する場合は加湿空気すなわち下流側の気流に薬液成分を含ませることも簡単にできる。
【００２３】
図３に示す加湿器は、上流側吸気口２６、上流側排気口２７を室外４３側に開放し、室外の気流を気体分離膜モジュール１１の上流側に流し、室内４２側に気体分離膜モジュール１１の下流側の加湿された空気を排気する構成を示している。この構成によって、冬季、暖房などで室内が乾燥した場合、室外の湿度を衛生的に取り入れることが可能となる。
【００２４】
（実施例２）
図４を用いて、本発明の第２の実施例の加湿器を説明する。気体分離膜モジュール１１の下流側の排気口１９を下流側吸引ポンプ２９の入り口２９ａに接続し、出口２９ｂを連通管５１を介して加湿庫５０の下部の吸気部５０ａに接続し、加湿された気流を加湿庫５０に供給している。加湿庫５０は内部を金網５２で仕切られ、上部が保管物５４を収納する保管部５０ｂを構成し、下部が前記吸気部５０ａを構成する。保管部５０ｂの上面に構成した加湿庫排気部５９には水蒸気分離膜が設置されている。５０Ｃは保管物５４の出し入れをするための扉を示す。６０は結露水を排出するための排出口で弁６０ａを有している。保管物５４は、適当な湿度が必要な木製品、紙製品、絵画、パン、果物などの食物などがある。
【００２５】
気体分離膜モジュール１１から生じる加湿された空気は、下流側吸引ポンプ２９によって吸引され、矢印５７に示すように保管庫５０内に流入する。その後、矢印５８で示すように保管部を通過し、水蒸気分離膜５３を通過し外部に排気される。水蒸気分離膜５３は水蒸気を通過させにくい性質を有しており、結果として保管部５０ｂの内部は高湿度になり乾燥を嫌う木製品、紙製品などの保管に適した環境が得られる。
【００２６】
前述したように矢印５７で示す加湿空気には菌類が含まれず、保管物５４にカビなどが生じることは無い。湿度を制御するためには、加湿空気の量、矢印３２で示す上流側の気流量などを調整すればよく、適当なセンサと組み合わせ簡単に庫内の湿度制御が行える。ヒータなどを利用すれば温度の制御も容易であり、水を補給することなく、衛生的な保管庫が実現できる。
【００２７】
なお、通常の大気状態であれば水蒸気分離膜５３を用いなくても、高湿度な庫内環境を得ることができる。
【００２８】
図５に示す実施例は、加湿庫排気部５９に還流路７０の一端を接続し、還流路７０の他端を上流側吸気ダクト４０内に開口する還流路連結口７１に接続されている。この構成では湿度の高い庫内からの排気が矢印７２で示すように気体分離膜モジュール１１の上流側に還流し、気体分離膜モジュール１１の上流側の湿度を高くでき、結果として矢印５７で示す加湿空気の湿度高める事ができる。
【００２９】
図６に示す実施例は、加湿庫５０の吸気部５０ａに設けた吸気部空気入り口１１２と保管部５０ｂの保管部空気出口１１３を、環流用送風機１１１を内蔵した加湿庫環流路１１０で接続し、矢印１１６に示すような環流を流す構成を有している。下流側吸引ポンプ２９を介して気体分離膜モジュール１１に接続された下流吸引管３８が加湿庫環流路１１０に連通し、高湿度の空気流が保管庫５０内に供給される。１１４は排気口であり、余分な空気が矢印１１７に示すように排気される。この構成では高湿度の気流が保管庫５０内を十分に撹拌し均一な湿度が得られ、保管物５４の一部に結露することも無い。
【００３０】
（実施例３）
図７を用いて、本発明の第３の実施例を説明する。８０は水を霧化することによってミストを生成するミスト発生装置である。水タンク８０ａから水を超音波振動子、ボイラなどを利用した霧化部８０ｂに供給し、ミスト化する。８０ｃは霧化部８０ｂを駆動するための制御回路やミストを排出するための送風機などを内蔵した電源部を示す。８０ｄは電源部８０ｃ内の送風機の吸気口を示す。発生したミストはミスト通路８１が接続された、気体分離膜モジュール１１の上流側吸気ダクト４０の内部に開口したミスト通路連結口８２を通り、気体分離膜モジュール１１の上流側気流に加えられる。矢印３３で示す上流側の排気は上流側排気ダクト２８、還流路８５通り、上流側吸気口２６に対じして設置された上流側排気口２７から、矢印３２で示す上流側吸気流に還流される。
【００３１】
上記構成では、気体分離膜モジュール１１の上流側を高湿度にすることができる。すなわち大気空間の湿度が低くても、上流側吸気流にミストにより水分を供給することにより湿度を高くし、気体分離膜によって吸収できなかった水分も、再び上流側気流へと還流できるため上流側の湿度を高くすることができる。
【００３２】
このような構成を用いれば、湿度の極端に低い大気の下でも衛生的な高湿度の気流を得ることができる。
【００３３】
（実施例４）
図８を用いて本発明の第４の実施例を説明する。９０はミスト発生装置を示す。９１は給水管９２を下部に有し内部に水を貯えた水タンクを示し、霧化室８９の上部に設置されている。霧化室８９は霧化水タンク９６と前室９６ａに分かれその間には連通路９８によってつながれている。前室９６ａには水タンク９１から給水管９２を通して霧化水９４が水面９４ａが給水管９２の端部に接するまで供給される。すなわち前室９６ａ、霧化水タンク９６内の霧化水９４の水面９４ａは常に一定の高さに保たれる。９５は霧化室タンク９６の底部に設けられた超音波振動子を示す。超音波振動子９５を駆動すると霧化水９４の水面９４ａに水柱９４ｂが生じその周囲から微細なミスト９７が生じる。このミスト９７はミスト送風機１０１によってミストダクト９９を通ってミストダクト出口９９ａから空中に排気され、室内の加湿など様々な目的に使用される。矢印１０２はミスト送風機１０１の吸気流を示し、矢印１００はミストを運ぶミスト送風機１０１の排気流を示す。気体分離膜モジュール１１によって得られる酸素を豊富に含んだ加湿空気流を排出する下流側吸引ポンプ２９の出口に接続された下流排気管３８はその他端がミストダクト９９内に連通されている。気体分離膜モジュール１１によって生じた酸素を豊富に含んだ加湿空気流は下流排気管３８を通ってミストダクト内に排出される。これによりミストダクト出口からは、酸素を豊富に含んだミストが排出され、室内の湿度、酸素濃度を高くでき快適な環境が実現できる。
【００３４】
又、喉、鼻などの治療、にもちいるミスト吸入器としても酸素が付加され疲労の回復になると共に酸素の吸収が楽に行える。又、下流吸引側ポンプ２９、駆動用モータ２９ｃはミスト送風機１０１の吸気側近くに設置され、矢印１０２で示す吸気流によって下流側吸引ポンプ２９、駆動モータ２０ｃが冷却される。
【００３５】
（実施例５）
図９を用いて本発明の第５の実施例を説明する。１２０は気体分離膜モジュール１１の下部に設けられた上流側排気ダクト２８の下部に設置された結露室を示す。高湿度の気流が流れる下流排気管３８の一端は結露室１２０の入り口１２０ｃに接続され、結露室１２０の内部に開口し、矢印１２８で示す高湿度な空気流が結露室１２０内部に供給される。傾斜した結露室１２０の底面１２０ａの最下端には結露水出口１２１が設けられその下部には着脱可能な水容器１２２が設置される。１２３は水容器１２２の蓋部を示し、結露水出口１２１と対向する部分に連通口１２３ａを有している。この蓋部１２３は水容器１２２に外部から異物が進入するのを防いでいる。１２６は結露室１２０、気体分離膜モジュール１１、下流側吸引ポンプ２９、駆動モータ２９ｃなどを設置支持し、水容器１２２が置かれた設置台を示す。
【００３６】
上流側排気流３３によって冷却された結露室１２０に供給された高湿度の気流は排気口１２０ｂから矢印１２７に示すように排気される間に結露が生じ水滴１２５として壁面を通って底面１２０ａに結露水１２４を生み出す。この結露水１２４は結露水出口１２１、蓋部１２３の連通口１２３ａを通って矢印１２９のように落下し水容器１２２に蓄えられる。この結露水１２４は細菌などを含まず非常に衛生的であり、飲用、皮膚洗浄用、ペット飼育用、料理など他用途な目的で利用する事が可能である。結露室１２０を冷却用送風機、ペルチエ素子などを利用した冷却デバイスを用いて冷却すればより効果的に結露水を得ることが可能になる。
【００３７】
（実施例６）
図１０を用いて、本発明の第１０の実施例を説明する。図１０（ａ）は本実施例の加湿器の要部断面図であり、図１０（ｂ）は同、ミスト発生装置部分の詳細図を示す。
【００３８】
１３５はミスト発生装置を示す。ミスト発生装置１３５は図１０（ｂ）で示すように、超音波振動子１３５ａの上に置かれた吸水体１３５ｂとさらにその上に置かれた多数の微小孔を有するメッシュ１３５ｃから構成されており、吸水体１３５ｂに吸水された水分が超音波振動子１３５ａで加振されメッシュ１３５ｃを通って微小なミスト１３８になり矢印１４２のように排出される。１３７は下流側吸引ポンプ２９の出口２９ｂに接続された結露水流路であり、途中に下流排気管１３６が分岐している。結露水流路１３７は傾斜しており他端はミスト発生装置１３５の外容器１３５に接続され吸水体１３５ｂに開口している。下流側吸引ポンプ２９の内部、あるいは結露水流路１３７内部で結露した結露水は吸水体１３５ｂに吸水されミスト化される。下流側の排気は矢印１４１で示すように下流排気管１４１から大気に排気される。発生するミストは結露水に細菌などを含まないため非常に衛生的であり、人が直接吸引しても全く安全であり、その他多くの目的に利用することができる。結露を起こしやすくするために下流側吸水ポンプ２９の出口２９ｂと吸水体１３５ｂの間に冷却室を介在させることもできる。
【００３９】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、気体分離膜を利用して得られた、細菌を含まない衛生的な高湿度な空気流を用いて室内、加湿庫の加湿を行うことにより、安全な室内加湿、木製品などの保管が可能になる。又水分の補給などが必要でなく、メンテナンスの必要が少ない加湿器が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１における加湿機の構成を示す概念図
【図２】（ａ）同、加湿器の気体分離膜モジュールの平面断面図
（ｂ）同、加湿器の気体分離膜モジュールの正面図
【図３】同、他の構成の加湿機の構成を示す概念図
【図４】本発明の実施例２における加湿庫の構成を示す概念図
【図５】同、他の構成の加湿庫の構成を示す概念図
【図６】同、他の構成の加湿庫の構成を示す概念図
【図７】本発明の実施例３における加湿器の構成を示す概念図
【図８】本発明の実施例４における加湿器の構成を示す概念図
【図９】本発明の実施例５における加湿器の構成を示す概念図
【図１０】（ａ）本発明の実施例６における加湿器の構成を示す概念図
（ｂ）同、ミスト発生装置部分の詳細図
【符号の説明】
１０  気体分離膜
１２  上流側
１３  下流側
２９  下流側吸引ポンプ
２９ｂ  ポンプ出口
４２  室内
４３  室外
５０  加湿庫
５３  水蒸気分離膜
８０、１３５  ミスト発生装置
１２２  水容器
【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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