(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
毛細管現象による水分供給が可能な微細気孔を有して成る小粒径の黒鉛を含んで成る下部と、大粒径の黒鉛を含んで毛細管現象に依らない大きい気孔を有して成る上部と、の境界面が錐状の凹凸を形成して構成され、保有する前記気孔内部に親水性を備えるカーボン凝結体の成形品から成る加湿エレメントを、底部外面に誘電コイルを配設した水槽内に上部が水に没しない状態で保持し、電磁誘導加熱を行うことによって蒸気を放散することを特徴とする加湿器。
【請求項２】
前記加湿エレメント上部に設けた露出部の上方に配設された吸排気ダクトに任意速度で室内の乾燥空気を通過させる構造を成しており、ベンチュリ効果（Ｖｅｎｔｕｒｉ  ｅｆｆｅｃｔ）による前記気孔内の減圧状態を得て水蒸気を排出することを特徴とする請求項１に記載の加湿器。
【請求項３】
前記加湿エレメントは、前記カーボン凝結体の成形品が、前記水槽内で水没する部分に小さい粒子で広い粒度分布の黒鉛粉粒を配して成る構造を備えたことを特徴とする請求項１に記載の加湿器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電磁誘導加熱によって発熱する加湿エレメントを備えた加湿器に関する。
【背景技術】
【０００２】
住環境の加湿に用いる加湿器は、親水性の薄板を縦列して表面積を拡大した加湿エレメントを用いて前記薄板の表面に保持した水分の気化効率を向上させたエレメントを用いて所望の加湿能力を確保しているほか、これを加熱して水分の気化促進を図る機構を備えたものがある。これら加湿エレメントは、高い親水性によって保水を促して、水分拡散を促すために基材に微細な気孔を具備して毛細管現象による水分の放散機能を確保している。
【０００３】
例えば、加湿器の気化フィルターにフィルター基材の表面に焼結処理した粒子を担持して空隙を形成したり、焼結したセラミックス多孔質体の如きフィルター自体に空隙を持たせ、さらに、空隙内に親水性物質を塗布したものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、アルミナペーパにアルミナゾルを含浸させた後に成形・焼結を行うことによって得られた無機多孔質素材を加湿エレメントにするものが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
これらの加湿器に用いられる加湿エレメントは、回転する円板の一部が水没して表面に保持した水の薄膜を気化させるのに対し、多孔質体に保持させた水分を気散させるによって加湿を行う。
【０００６】
しかし、加湿の効率向上を達成するために加湿エレメント表面に水分を保持した状態で水分を気化させる方法において、気化熱による水温低下に伴う効率低下を来たす。これを抑制するために、吸水性の繊維素材と磁性材料から成る加湿フィルターユニットに近接した位置に電磁誘導コイルを配して加熱するものが提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【０００７】
しかし、加湿フィルターの外周面に電磁誘導コイルを配設することから加熱面を小さくせざるを得ないうえ、前記電磁誘導コイルが高湿度雰囲気に保持されるので、安全に対する信頼性確保が困難な構造を余儀なくされていた。これに対し、金属多孔体の片面に水路を形成して内部に貯水し、多孔体を風路として反対面に空気を透過させることにより、前記多孔体の内部に保持した水により加湿する燃料電池のガス加湿器が提案されている（例えば、特許文献４参照）。
【０００８】
また、無機質繊維層を上部に設け、当接する三次元網目構造の多孔質板状体である焼結ＳｉＣ多孔体が水面下になるように水受けを設け、前記焼結ＳｉＣ多孔体を過熱した状態で空気が貫通するときに加湿する機構を備えた空気加湿器の加湿エレメントが提案されている（例えば、特許文献５参照）。
【０００９】
また、上記の多孔質板状体に代えて、外周面に電熱線を巻き付けて加熱できるようにした中空糸体を設け、中空糸内部から浸透した水の気散によって加湿する空気加湿器が提案されている（例えば、特許文献６参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００７−１９８６８５号公報
【特許文献２】特開平０８−０２１６４４号公報
【特許文献３】特開２００７−０８５６９２号公報
【特許文献４】特開２００５−０３２４７３号公報
【特許文献５】実開平０５−０９４６３４号公報
【特許文献６】特開平０６−０１１１６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、加湿を行う場合、加湿エレメントに給水するために保持して蒸発に供さない水への加熱も必要であることから、加湿開始するまでに要する時間が不用意に長くなるほか、湿度の調整や保持が困難となる。反面、過度に少ない水分供給量は、加湿エレメントに保持した水分の急速な気化蒸散に伴って給水不足を招くほか、水中に溶け込んでいるカルシウムやマグネシウムなどの塩化物濃度が上昇してスケールとして多孔質体内に残留するので、加湿エレメントの水分保持量の低下と加湿性能の劣化を来す。
【００１２】
また、水分供給量が過剰である場合には、多孔質が備える気孔内に過度な水分量を保持して加湿エレメントの気孔内からあふれて表面にも滞留するので、蒸発面積が著しく縮減する。その結果、水分気化に要する加熱効率の悪化とともに、加湿性能の低下を招くことになる。
【００１３】
また、水分の放出が不十分で繰り返しの使用を余儀なくされる場合などには、侵入した雑菌が水の加温に伴う繁殖を促進するとともに、基材への給水停止時や乾燥処理時における菌糸の飛散を招く可能性があった。
【００１４】
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、水の蒸散に誘電加熱の過度な熱量を付与することなく、任意の水蒸気発生量が確保できる加湿器を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
この発明に係る加湿器は、毛細管現象による水分供給が可能な微細気孔を有して成る小粒径の黒鉛を含んで成る下部と、その大粒径の黒鉛を含んで毛細管現象に依らない大きい気孔を有して成る上部とから成り、下部と上部との境界面が錐状の凹凸を形成して構成され、保有する前記気孔内部に親水性を備えるカーボン凝結体の成形品から成る加湿エレメントを、底部外面に誘電コイルを配設した水槽内に上部が水に没しない状態で保持し、電磁誘導加熱を行うことによって蒸気を放散するものである。
【発明の効果】
【００１６】
この発明に係る加湿器は、加湿エレメントの水没した下部位置にある小さい気孔が効率的に上部位置まで毛細管現象によって給水するので、水の蒸散に誘電加熱の過度な熱量を付与することなく、任意の水蒸気発生量が確保できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施の形態１を示す図で、加湿エレメントのカーボン凝結体が備える気孔の態様を示す模式部分断面図。
【図２】実施の形態１を示す図で、水槽内における加湿エレメントの配設状態を示す模式断面図。
【図３】実施の形態１を示す図で、水蒸気の放散量を、加熱開始５分後から１５分後における水の減少重量で評価した結果を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
実施の形態１．
本実施の形態は、誘電加熱が可能なカーボン凝結体成形品で、水分を含浸して保持する機能を備えた多孔質板（加湿エレメント）を加湿エレメントに用いた加湿器に関するものである。
【００１９】
誘電加熱が可能な多孔質成形品は、小粒径黒鉛に炭素を高濃度に含有する熱硬化性樹脂のフェノール樹脂などとを複素化した成形材料を下方位置に配し、大粒径黒鉛に同樹脂と複合化した成形材料を上方位置に配して、圧縮成形などの加熱・加圧によって得た成形品を、無酸素の高温雰囲気で焼成処理した凝結体である。
【００２０】
下方位置では多孔質成形品が水没して毛細管現象を得て吸水する機能を発現し、上方位置では水蒸気の放散を円滑に行う機能を備える。
【００２１】
黒鉛粒子と炭素を多く含む熱硬化性樹脂のフェノール樹脂から成る成形材料を、任意形状の金型内で低圧負荷の加熱によって前記フェノール樹脂を硬化させて得た複合体の多孔質成形品を、高温の無酸素雰囲気下で焼成処理してカーボン凝結体を得る。凝結体が備える気孔の含有率と大きさは、黒鉛粒子の大きさとフェノール樹脂の混合比率で決定され、水分の侵入拡散と保持、水蒸気飛散の容易性に関わる適正な気孔の大きさを選択する。
【００２２】
本実施の形態は、特に、両黒鉛を配設した界面の形状に新規性を付与するもので、保有する気孔内部に保持した水分のみが加熱されて、効率的な放散を促す成形品内部の構造に特徴を有する。
【００２３】
さらに、任意の太さを備えて焼成処理の条件下で炭化を来さずに分解生成物が飛散して消滅しやすい有機質の繊維、例えば、パルプなどの天然繊維、アクリルなどの合成繊維を混合し、焼成処理後の痕跡として連通する気孔を容易に生成できる。
【００２４】
また、ホタテ貝やホッキ貝などの貝殻の粉砕物を黒鉛粒子およびフェノール樹脂との混合物を成形材料として用いて得た成形材料を８００℃で焼成したカーボン凝結体を使用することにより、抗菌効果を備えることができる。
【００２５】
上記性状を備えたカーボン凝結体は、界面活性剤などによる薄膜形成やシラザンなどのシランカップリング剤を加水分解処理してシロキサンを形成するなど、薬剤溶液に浸漬して含浸後、乾燥または加熱処理をするなどして親水性の薄膜を気孔内に形成し、水分の含浸を容易にする態様を付与した。加湿器は、多孔質のカーボン凝結体近傍にコイルを配設して誘電加熱を可能とする構造を備えて自己発熱し、前記凝結体の気孔内に保持する水分を蒸気として放出する。このとき、加湿エレメントを水槽内に配設して、その下部を水没させて気孔内に水分の含浸させたのち、水槽の底部に設けた誘電コイルによる電磁誘導加熱を可能として、気孔内の水分気化による大気の加湿機能を付与するうえで、水分の含浸が円滑に行われることが望ましい。
【００２６】
本実施の形態で用いる加湿エレメントは、微細気孔を備えて毛細管による給水に供する下部位置が、内部に保持した水分が誘電発熱によって水蒸気を効率的に放散すること、上部位置を成す毛細管現象を伴わない大きい気孔が水蒸気の拡散と外気への放出を効率的に行うこと、を達成する。本発明は、これら気孔を備えた、異なる凝結体の界面を複数のコーンを配列した如く形状に形成した加湿エレメントを用いる。
【００２７】
また、加湿エレメントの上面には，大気の乾燥した空気を通過させ、ベンチュリ効果によって気孔内が減圧を成すことによって、水蒸気の放出と加湿エレメントの下部位置からの水分供給を円滑に行うことができる。
【００２８】
具体的には、高周波磁場発生装置である誘導加熱コイルが発生する渦電流がカーボン凝結体を発熱させるように構成し、前記凝結体の下部位置に備える微細気孔の毛細管現象による効率的な給水を行うとともに、上部位置にある比較的大きな空隙内で水蒸気を再加熱する機構を備えた加湿エレメントと、それを適用した加湿器である。
【００２９】
上記加湿エレメントの基材は、黒鉛粉粒の表面にフェノール樹脂を塗布した成形材料が金型内で加熱加圧することによって得た成形品を無酸素雰囲気下で焼成処理したカーボン凝結体で、下部位置に粒度分布の広い小さな黒鉛粉粒を配して毛細管現象による給水を行うとともに、上部位置には粒度分布の狭い大きな黒鉛粉粒を配して水蒸気の気散をし易くするように形成したものである。
【００３０】
上述した、異なる黒鉛粉粒の積層は、水没させた加湿エレメントの下部から給水して微細気孔内に保持した水分の加熱に係る蒸散効率を向上させるために、誘電加熱による温度上昇が底部からの距離に応じて発熱量が変化することによる水蒸気発生量に違いを設けることにより、給水不足に陥ることが無いように微細気孔を備えた凝結体を錐状に形成した。
【００３１】
つまり、錐の底面近傍では激しい気化によって給水が不足し易い反面、頂部では温度が低いことから気化が緩慢になり水分を保持し易い。給水が不足した状態では、頂部への熱伝達量が増して温度が上昇するので、水蒸気の発生量が急速に減衰するのを回避できる。また、水蒸気の放散を容易にするため、異なる大きさの気孔を備えた凝結体が錐状の凹凸を配列して複素化することによって気化に供する面積が拡大する。
【００３２】
さらに、任意の太さを備えてフェノール樹脂の分解温度より低い温度で分解飛散する低炭素含有率の繊維物質、例えば、パルプなどの天然繊維やアクリルなどの合成繊維などを混合して、下部位置に微細気孔を形成するために粒度分布の広い小さな黒鉛粉粒に混合して用いてもよい。
【００３３】
また、成形品を無酸素雰囲気下で焼成処理したカーボン凝結体は疎水性が強く、水中に没しても気泡を保持して水の浸透を阻む態様を成すため、透水を促す親水性確保が必須である、本発明は、持続的効果を確保するため、シラザンをキシレン、ミネラルターペン、高沸点芳香族系溶媒の何れかに溶解した希薄溶液またはカルボニル基を備えた変性ポリビニルアルコールとヒドラジド系架橋剤を含む溶液に含浸後、カーボン凝結体を４００〜４５０℃での加熱乾燥処理をして耐水性を確保した薄膜を固定化したものである。
【００３４】
本加湿エレメントは、下部位置にあるカーボン凝結体微細気孔からの効率的な給水とともに、放散する水蒸気が上部位置を成す大きな気孔内で加温されて拡散するのを効率的に行うことができる。また、微細な気孔内に含む微少な水を効率的に加熱して気化するので、迅速で微細な気化量の調整を可能とする特徴が付与される。
【００３５】
また、下部位置の微細な気孔は、硬水の使用や水の追加供給に伴って発生するスケールなどの析出物や汚れの侵入を抑止して気孔を閉塞することなく、容易に排除できる、という特徴を付与した。
【００３６】
一方、貝殻粉砕物を混合して焼成処理したカーボン凝結体を使用した場合には、加湿用水分が抗菌性を備えて衛生的な加湿の態様を確保することが出来る。
【００３７】
具体的には、加湿エレメントの水没した下部位置にある小さい空隙が効率的に上部位置まで毛細管現象によって給水して過度な量を給水せず、上部位置の大きな気孔が貯水しないので水の蒸散に誘電加熱の過度な熱量を付与することなく、任意の水蒸気発生量が確保できる。
【００３８】
また、加湿エレメントは、異なる大きさの気孔を備えた凝結体の界面が錐状の凹凸を配列した態様を成すので、水蒸気放散を容易にして急速な加熱に伴う給水不足に至っても、高さ方向での温度分布を形成したことに伴って水蒸気発生量の急速な減衰を回避した。
【００３９】
さらに、気孔内部に形成したシロキサンまたは水に不溶化した変性ポリビニルアルコールによって気孔を塞ぐことなしに形成した薄膜を保持して親水性を具備したので、気孔内への透水が容易となって気化に供する給水を円滑に行うことができる。
【００４０】
また、加湿エレメントの水没部分に微細な気孔を具備したので、使用する水の硬度が高い場合や洗浄すること無しで繰り返しの水補給に伴ってカルシウムやマグネシウムイオン濃度が上昇して、一時硬水を成す炭酸水素塩の脱炭酸に伴うスケール（水垢）が析出してカーボン凝結体の外壁面に備える気孔に侵入して封止する、という不具合の発生防止に有効である。また、スケールの侵入を阻害するとともに、表面のみに付着したスケールについては、これを容易に排除できた。
【００４１】
また、有機質の繊維を成形材料に混合したので、カーボンの凝結体を得る焼成段階で分解して飛散した痕跡である連続した気孔を形成するので、下部位置に形成する微細気孔の大きさや気孔含有率を変化させることが可能となり、加湿エレメントへの給水能力を任意に設定することが出来る。
【００４２】
本実施の形態による加湿エレメントのカーボン凝結体が備える気孔の態様を、図１の模式部分断面図を用いて詳述する。加湿器２０（図２参照）の加湿エレメント６として用いるカーボン凝結体は、黒鉛粒子同士の当接部分をフェノール樹脂の無酸素の雰囲気下で焼成処理して炭化したカーボンの結合材によって保持されて、粒子間に形成した空隙が確保できる。加湿エレメント６の上部位置には、１〜３ｍｍの大粒径の黒鉛粒子で形成され、粒子同士が当接して０．１〜１ｍｍ程度の空隙を気孔３ａとして形成する。下部位置には、３００μｍ以下の小粒径の黒鉛粒子を充填して成り、５０μｍ以下の微細な空隙である気孔３ｂを保持して成る。
【００４３】
加湿エレメント６は、図２に示す如く、下部が水没した状態で加湿器２０の水槽７内に配設され、水８の供給浸透は下部にある微細な気孔３ｂの毛細管現象によって上部位置まで供給され、気孔３ａ内を充填して保持される。さらに、加湿器２０には吸排気ダクト９（通風ダクト）が加湿エレメント６の上部に設けた露出部に配され、任意速度で室内の乾燥空気１０を通過させて、水蒸気を含んで排出される空気１１として加湿器２０から放出する構造を成している。このとき、加湿エレメント６の上部位置あって、露出面に配した気孔３ａにはベンチュリ効果（Ｖｅｎｔｕｒｉ  ｅｆｆｅｃｔ）によって負圧が発生、気孔３ａ内を減圧状態として水蒸気を排出する作用を生み出す。この結果、加湿エレメント６の下部位置では水８の浸透を促進して連続供給を可能とした。
【００４４】
ベンチュリ効果（Ｖｅｎｔｕｒｉ  ｅｆｆｅｃｔ）は、流体の流れを絞ることによって流速を増加させて、低速部にくらべて低い圧力が発生する「流れに沿って成り立つエネルギー保存の法則」である。本件原理で流体に水蒸気や空気を利用するものは一般にエジェクター（ｅｊｅｃｔｏｒ）と呼ばれ、管内に噴射された空気はその内部に霧吹きの原理で低圧を作り出し、水を吸い込む作用を生む。
【００４５】
一方、上部位置は狭い粒度分布の大きな粒子を配して成るので、粒子間に備えた大きな空隙に下部位置からの給水を継続することが困難である反面、水蒸気が容易に排出する態様を成す。このため、下部位置から気化した水蒸気が更に加熱され、種々細菌を拡散する媒体と成る湯気を含まずに加湿するので加湿器２０の周辺を濡らさない、という効果を生む。
【００４６】
さらに、加湿エレメント６には、黒鉛の粒子とフェノール樹脂を混合する際に、ホタテ貝の貝殻を３００μｍ以下の粉砕微粒子として混合した成形材料を用いて得た成形品を無酸素雰囲気下で焼成処理を行う。焼成貝殻の主成分であるカルシウムは、生石灰（ＣａＯ）に比較して反応性が低く発熱量も小さいうえ、アルカリ効果が長期間持続する、という特徴を有する。つまり、高いＰＨ値（水素イオン指数）を示す強アルカリ性により、選択的な腐敗や老化を促進させる嫌気性菌に長時間抗菌効果が得られる、という特徴を備えることができる。
【００４７】
アルカリ効果について説明する。貝殻焼成カルシウムは、生石灰（ＣａＯ）に比較して反応性が低く発熱量も小さい。またアルカリ効果は生石灰に比較して長期間持続する。このアルカリ効果による殺菌効果は大変強く、強アルカリ成分が細胞壁を通過し、細胞質を加水分解することにより殺菌効果が現れる。腐敗菌等のバクテリアを殺菌するとともに、酸化還元電位を下げるために物質の酸化（腐敗）を抑制する。すなわち、強アルカリ性を示すという事は、ＰＨ値（水素イオン指数）が高くなり選択的な物の腐敗や老化を促進させる嫌気性菌の殺菌の長時間抗菌効果が期待できる。ホタテ貝殻セラミックス溶液の抗菌効果は、ＮａＯＨ溶液やＫＯＨ溶液中で見られるような溶菌反応ではなく、同溶液に含まれるＣａ２＋が細胞のタンパク質画分に結合することによる凝集反応によるものであると結論した。
【００４８】
なお、天然貝殻の主要形成物質である炭酸カルシウムにはシックハウス症候群の原因であるホルムアルデヒドの吸着効果がある他、ＶＯＣ（揮発性有機化合物）や農薬（サプロール乳剤やフタール酸エステル類他）やメルカプタン、メタンガスにも効果がある。本実施例では、貝殻にホタテを用いたが、これに代えて、ホッキ貝  牡蠣の貝殻を用いても、同様の効果を付与することができる。
【００４９】
ＶＯＣ（揮発性有機化合物）は、常温常圧で大気中に容易に揮発する有機化学物質の総称のことである。具体例としてはトルエン、ベンゼン、フロン類、ジクロロメタンなどを指し、これらは溶剤、燃料として重要な物質であることから、幅広く使用されている。しかし、環境へ放出されると、公害などの健康被害を引き起こす。
【００５０】
得られた加湿エレメント６は、主構成物のカーボン凝結体が強い撥水性を呈するため、含水を円滑に行うように気孔内に親水性を付与する薄膜を形成した。ここで用いるパーヒドロポリシラザンは、Ｓｉ−Ｈ、Ｎ−Ｈ、Ｓｉ−Ｎ結合のみから構成される完全無機なポリマーであって、ＯＨ基を持つ物質と反応し加水分解するのを防止するためにキシレンに溶解させた希薄な有機溶媒溶液を塗布液として用いる。ここでは、少なくとも、下部位置にある微細な気孔内に含浸させて薄膜を形成した後、これを高湿度高温雰囲気で焼成することによって水分や酸素と反応し、４５０℃程度で緻密な高純度シリカ（アモルファスＳｉＯ２）の薄膜を形成、高い親水性を得た。
【００５１】
親水剤であるパーヒドロポリシラザンは、Ｓｉ−Ｈ、Ｎ−Ｈ、Ｓｉ−Ｎ結合のみから構成され、ＯＨ（水酸基）を持つ物質と反応し加水分解されるため、水やアルコール系溶媒のほか、ケトンやエステル類など水を溶解する溶媒も好ましくない。従って、現在用いられている溶媒は主にキシレン、ミネラルターペン、高沸点芳香族系溶媒などで、基材とのマッチングや用途、目的、施工環境等により最適な溶媒を選択することが好ましい。
【００５２】
次に、上述した加湿エレメント６の蒸気放散の機構を、図２の模式断面図を用いて説明する。図２に示した如く、加湿器２０は、底面に誘電コイル１２を近接させて配するとともに、水位を一定範囲内に保持する機構を備えた水槽７内に、下部が水没した状態で加湿エレメント６が載置されている。
【００５３】
加湿エレメント６には、水没に供する下部位置を形成する微細で広い粒度分布の黒鉛を上面が錐状の凹凸が形成されて成るので、誘電コイル１２と近接した凹部分の発熱量が高くなって水蒸気の放散が活発である反面、凸部分に保持した水分は比較的、緩やかに水蒸気の放散を行い、水分が残存し易くなる。水槽７に保持した水量が減少して毛細管現象による給水量減少に伴って加湿エレメント６全体の温度が上昇し、水蒸気の放散量は凸部分に多く残存する水分を消費して、水蒸気発生量の安定化を図る傾向を呈するようになる。
【００５４】
水槽７内の任意位置まで水没して給水した状態の多孔質体であるカーボン凝結体が、下部に設けた誘電コイル１２によって発熱をする。従って、加湿エレメント６の内部に保持した少量の水８を気化させる熱量のみを付与し、水槽７内に保持した多くの水８を沸騰させる必要がないので、極めて高い効率で加湿機能を達成することが可能である。
【００５５】
また、加湿エレメント６の下部位置は、繰り返し使用に伴う水中のカルシウムやマグネシウムイオンの濃度上昇に応じて、一時硬水を成す炭酸水素塩の脱炭酸によるスケール（水垢）の析出に対し、カーボン凝結体の外壁面に備える微細な気孔３ａ，３ｂ内に侵入して封止する不具合の防止に有効で、表面に付着した前記スケールは、これを払拭するのみで容易に排除できる態様を備える。
【００５６】
一時硬水について、説明する。硬水は含有するイオンによって一時硬水と永久硬水の二種類に分けることができる。前者は石灰岩地形を流れる河川水、地下水などで、炭酸カルシウムを多く含み、煮沸することにより軟化することができる。一時硬水を煮沸すると炭酸カルシウムを沈降させることができる。
Ｃａ（ＨＣＯ３）２→ＣａＣＯ３＋Ｈ２Ｏ＋ＣＯ２
また、軟水化剤の投入でカルシウム塩を沈殿させることもできる。
Ｃａ（ＨＣＯ３）２＋Ｎａ２ＣＯ３→ＣａＣＯ３＋２ＮａＨＣＯ３
後者はカルシウムやマグネシウムの硫酸塩・塩化物が溶け込んでいるもので、煮沸しても軟化されない。以前は飲用できない水であったが、現在はイオン交換樹脂で容易に軟化できる。
【００５７】
加湿エレメント６は、粒径が３００μｍ以下の小粒品と粒径が１〜３ｍｍの大粒品に結合材としてフェノール樹脂を用いて、金型内で僅かに加圧しながら加温して前記フェノール樹脂を硬化させて成形する。
【００５８】
黒鉛の小粒品は、第四級アンモニウム塩型カチオン界面活性剤を溶解した水を任意温度下で均一分散するように撹拌しながらフェノールとホルムアルデヒドを添加し、生成した乳濁液が透明に変化するまで反応を継続する。フェノール樹脂は、黒鉛粒子を核とする界面活性剤によるミセル構造を得て重合反応が進行して、前記黒鉛粒子の外面に樹脂膜を保持して複素化するコンポジット１を形成する。コンポジット１は、濾過による収集と水洗による清浄化の後、減圧下で乾燥処理を行うことによって複素化の態様を成す成形原料を用いる。
【００５９】
一方、黒鉛の大粒品は、フェノールとホルムアルデヒドの各誘導体および硬化剤をエタノールなどの溶媒で希釈したものを散布しながら混練して表面に均一塗布、これを乾燥させたコンパウンド２を成形材料として用いた。該手段は、大粒経の黒鉛が界面活性剤のミセル構造を形成してコンポジットを効率的に得ることができないため、水中での黒鉛粒子表面にフェノール樹脂未硬化物が反応生成物を保持できないことによる。
【００６０】
ここで用いた第四級アンモニウム塩型カチオン界面活性剤は、アルキルトリメチル型とアルキルジメチルベンジル型カチオン活性剤が好ましく、アルキル部分も高純度のラウリル、パルミチル、ステアリルおよびベヘニルなどの、Ｃ数が１０〜２０程度のものが有効である。界面活性剤は保護コロイド性を有して、溶液には高分子電解質挙動を示してアニオン性水溶性樹脂とイオンコンプレックスを形成するので、溶液中に分散した樹脂が過度に大きくない、例えば、本実施例で用いたカーボン粉粒と同程度の０．３ｍｍ以下の粒子であれば、球状を成すようにして均一な塗膜を形成する作用を備えて流動性に優れるので、好ましい。
【００６１】
次に、上述した成形材料を１６０℃に加温した金型内に、黒鉛の小粒品を用いた成形材料を投入して錐状の凹凸を形成する。このとき、成形材料に、形成する凹凸の反転形状面を備えた木型を揺すりながら押し付けるようにして、１０〜２５ｍｍ程度の高さを備えた凹凸形状を確保する。概形状は水の毛細管現象による給水能力に依存して決定され、小さい気孔のものは毛細管現象での高い位置まで給水できる反面、給水量が少なくなる。また、過度に大きい気孔のものは給水能力に劣ることを考慮し、好適な形状と高さを設定して蒸気発生量を得ることが好ましい。
【００６２】
次に、黒鉛が大粒の成形材料を載置して０．１ＭＰａの低圧で加圧し、任意時間の保持によって結合材が硬化して成形品を得る。黒鉛の粉粒同士が十分に接合して実用上の扱いに耐える強度とともに好適な気孔形状は、成形品の加圧負荷に依存して加圧力を高くしたときに小さい気孔が得られるので、黒鉛小粒品は約２５ｗｔ％、大粒径品は約３５ｗｔ％のフェノール樹脂を保持した成形材料を用いることが好ましい。
【００６３】
次に、上記成形品を無酸素状態の７５０℃以上で焼成処理を行った後、気孔３ａ，３ｂ内部への水８の浸透を円滑に行うため、気孔３ａ，３ｂ内部に親水処理を行う。撥水性のカーボン凝結体への親水性付与は、パーヒドロポリシラザンをキシレンに溶解させた希薄な溶液を塗布、過剰な塗布液を排除後、これを４５０℃程度の高温雰囲気で焼成することによって水分や酸素と反応して緻密な高純度シリカ（アモルファスＳｉＯ２）膜を得た。親水性を発現する物質の保持は、表面に極性基を備えないカーボン凝結体との接着保持の信頼性が極めて低いため、前記凝結体が備える気孔壁面が備える微細気孔内への含浸によるアンカー効果を活用するために、低粘度の溶液を用いることが好ましい。
【００６４】
次に、上述した製造方法を用いて、小粒径の黒鉛から成る水没部分が２５ｍｍ、錐状の凹凸高さが２０ｍｍ、大粒径の黒鉛を積層して５０ｍｍの全高で８０ｍｍ角のブロック形状を成す加湿エレメントを水槽内で３０ｍｍの深さに水没させ、上部に通気ダクトを配設した図２の態様を成す加湿エレメントが水槽を介して誘電コイル上に載置するように配設し、１５０Ｗの通電量を維持した状態で加温したときの水蒸気放散量を比較した。
【００６５】
水蒸気の放散量は、加熱開始５分後から１５分後における水の減少重量で評価し、その結果を図３に示す。
【００６６】
評価した試料は、比較例１〜比較例４、実施例１、実施例２の六種類である。図３に示すように、水の減少重量の最も多かった実施例１（１６５ｇ）を基準に他を比較する。
【００６７】
実施例２は、吸排気ダクト９を使用していない点のみが実施例１と異なる。吸排気ダクト９を使用しないため、水の減少重量が実施例１の１６５ｇに対して、１１０ｇに減少している。この結果からも、吸排気ダクト９の効果は明白である。
【００６８】
比較例１は、加湿エレメント６の黒鉛構成のみが、実施例１と異なる。実施例１の加湿エレメント６の黒鉛構成が錘状凹凸を界面形状とする積層構造体（＃４）であるのに対して、比較例１の黒鉛構成が小粒径のみの構造体（＃１）である。それにより、水の減少重量が実施例１の１６５ｇに対して、３０ｇに減少している。
【００６９】
比較例２は、加湿エレメント６の黒鉛構成のみが、実施例１と異なる。実施例１の加湿エレメント６の黒鉛構成が錘状凹凸を界面形状とする積層構造体（＃４）であるのに対して、比較例２の黒鉛構成が大粒径のみの構造体（＃２）である。それにより、水の減少重量が実施例１の１６５ｇに対して、２５ｇに減少している。
【００７０】
比較例３は、加湿エレメント６の黒鉛構成のみが、実施例１と異なる。実施例１の加湿エレメント６の黒鉛構成が錘状凹凸を界面形状とする積層構造体（＃４）であるのに対して、比較例３の黒鉛構成が小粒径と大粒径の積層構造体（＃３）である。それにより、水の減少重量が実施例１の１６５ｇに対して、４０ｇに減少している。
【００７１】
比較例４は、親水性付与をしていない点のみが、実施例１と異なる。それにより、水の減少重量が実施例１の１６５ｇに対して、１５ｇに減少している。
【００７２】
以上の結果から、本実施の形態に基づく小粒径と大粒径の黒鉛が錐状凹凸の界面積層構造を成したカーボン凝結体で内部に備える気孔に親水性処理を施した加湿エレメント６を備えた加湿器２０は、前記条件を逸脱した加湿エレメント６を備えた比較例に比べて、水蒸気の放散が有意に多く、優れた加湿性能を有していることを確認した。
【００７３】
なお本実施の形態では、親水性を付与するために高純度シリカ（アモルファスＳｉＯ２）を用いたが、これに代えて非水溶性のＰＶＡ（ポリビニルアルコール）を用いても同様の効果が得られる。例えば、日本酢ビポバール（株）のＤポリマーは、反応性の高いカルボニル基を有してヒドラジド系架橋剤（アジピン酸ジヒドラジド）と高い反応性を備え、場合によってアミン類とも反応するので、アルコールなどに溶解したそれら混合物の希薄溶液を含浸後、乾燥させることによって、熱水にも不溶の親水性薄膜を気孔内に形成することができる。
【００７４】
ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）は、日本酢ビポバール（株）のＤポリマーで代表され、水酸基・酢酸基以外の変性基として、反応性の高い“カルボニル基”を有してヒドラジド基やアミノ基と反応性があり、特にヒドラジド系架橋剤（アジピン酸ジヒドラジド）とは反応性が高く、熱水にも溶解しない塗膜・皮膜を形成でき、また、透明性の高いゲルを作製できる。
【００７５】
また、黒鉛の結合材として半硬化状態のフェノール樹脂を用いたが、これに代えて、石油または石炭のタールおよびピッチを混合したものを用いてもよい。
【符号の説明】
【００７６】
１  コンポジット、２  コンパウンド、３ａ  気孔、３ｂ  気孔、６  加湿エレメント、７  水槽、８  水、９  吸排気ダクト、１０  室内の乾燥空気、１１  水蒸気を含んで排出される空気、１２  誘電コイル、２０  加湿器。
【要約】
【課題】水の蒸散に誘電加熱の過度な熱量を付与することなく、任意の水蒸気発生量が確保できる加湿器を提供する。
【解決手段】この発明に係る加湿器は、毛細管現象による水分供給が可能な微細気孔を有して成る小粒径の黒鉛を含んで成る下部と、大粒径の黒鉛を含んで毛細管現象に依らない大きい気孔を有して成る上部と、の境界面が錐状の凹凸を形成して構成され、保有する前記気孔内部に親水性を備えるカーボン凝結体の成形品から成る加湿エレメントを、底部外面に誘電コイルを配設した水槽内に上部が水に没しない状態で保持し、電磁誘導加熱を行うことによって蒸気を放散するものである。
【選択図】図２【図１】
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【図２】
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【図３】
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