(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
大きさの異なる黒鉛粒子を積層し、下部位置に小さな気孔と上部位置に大きな気孔とを形成して成るカーボン凝結体から成る加湿エレメントであって、
前記気孔を成す黒鉛粒子面に親水性を発現する物質の薄膜を備え、
下部位置の小さな気孔は、毛細管現象により水分を供給する空隙であり、
下部位置の小さな気孔により、下部からの上部へ水分を供給するとともに、
上部位置の大きな気孔は、毛細管現象により水分を供給しない空隙であり、
上部位置の大きな気孔により、気化した水蒸気を排出する
ことを特徴とする加湿エレメント。
【請求項２】
前記カーボン凝結体が、貝殻粉砕物の焼成生成物を含有して成ることを特徴とする請求項１に記載の加湿エレメント。
【請求項３】
前記親水性を発現する物質が、アモルファスシロキサン化合物であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の加湿エレメント。
【請求項４】
前記親水性を発現する物質が、カルボニル基を備えたポリビニルアルコールとヒドラジド系架橋剤との反応生成物であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の加湿エレメント。
【請求項５】
異なる粒度の黒鉛と炭素含有のフェノール樹脂の混合物との混合物である成形材料から成る成形品を焼成して得たカーボン凝結体から成る加湿エレメントの生成方法であって、
カーボン凝結体の下部位置に、小さな黒鉛粒子により、毛細管現象により水分を下部からの上部へ供給する小さな気孔を、生成し、
カーボン凝結体の上部位置に、大きな黒鉛粒子により、毛細管現象により水分を下部からの上部へ供給せず、気化した水蒸気を排出する大きな気孔を、生成し、
黒鉛粒子が当接して成す空隙面に親水性を発現する物質の薄膜を保持させたことを特徴とする加湿エレメントの製造方法。
【請求項６】
前記成形材料である混合物が、下部位置の小さな気孔から上部位置の大きな気孔を成すように、大きさの異なる黒鉛粒子を順次に金型内に積層した状態で載置し、加圧成形することを特徴とする請求項５に記載の加湿エレメントの製造方法。
【請求項７】
前記カーボン凝結体が、貝殻粉砕物を混合した成形材料である混合物から成る成形品を含んで成り、７００℃以上、８００℃以下の無酸素雰囲気下の高温で焼成して得ることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の加湿エレメントの製造方法。
【請求項８】
前記成形材料が、半硬化状態のフェノール樹脂を黒鉛粒子の表面に被覆して成ることを特徴とする請求項５乃至７のいずれかに記載の加湿エレメントの製造方法。
【請求項９】
前記フェノール樹脂の混合物が、半硬化状態のフェノール樹脂に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成ることを特徴とする請求項５乃至７のいずれかに記載の加湿エレメントの製造方法。
【請求項１０】
前記親水性を発現する物質が、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を含む溶媒に溶解した希薄溶液に含浸した後、４００〜４５０℃の高温で加熱処理したことによって得たことを特徴とする請求項５乃至９のいずれかに記載の加湿エレメントの製造方法。
【請求項１１】
前記親水性を発現する物質が、カルボニル基を含む変性ポリビニルアルコールとヒドラジド系架橋剤とを含む溶液に含浸した後、過剰な前記溶液を排除したカーボン凝結体を高温で加熱乾燥処理したことによって得たことを特徴とする請求項５乃至９のいずれかに記載の加湿エレメントの製造方法。
【請求項１２】
請求項1〜４いずれかに記載の加湿エレメントを、底部外面に誘電コイルを配設した水槽内に上部を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１３】
前記加湿器は、さらに、前記水槽内で水に没しない前記加湿エレメントの上部に、ベンチュリ効果（Ｖｅｎｔｕｒｉ  ｅｆｆｅｃｔ）により前記気孔内の減圧状態を発現する任意速度で室内の乾燥空気を通過させる吸排気ダクトを具備し、前記気孔が水蒸気の排出を促すことを特徴とする請求項１２に記載の加湿器。
【請求項１４】
前記カーボン凝結体は、底面の外面部分に小さい粒子で広い粒度分布の黒鉛粉粒を配したことを特徴とする請求項１２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に関するものである。更に詳しくは、カーボンの粉粒を焼結した多孔体である成形品が具備する気孔の内面を親水化し、これの含水状態で誘電加熱によって加熱する加湿エレメントから水蒸気を放散する構造を備えた加湿器に関する。また、その加湿エレメントの製造方法に関するものである。さらに、その加湿エレメントを用いる加湿器に関する。
【背景技術】
【０００２】
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ものを用いて所望の加湿能力を確保しているものの他に、加湿の際に加熱して水分の気化促進を図る気孔を備えたものがある。この加湿エレメントは、高い親水性によって保水を促して毛細管現象によって内部に水分拡散を促すために基材に微細な気孔を具備して、水分の放散機能の効率を確保している。
【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、円板状を成してその一部が水没した状態で回転して表面に保持した水の薄膜を気化させるのに対し、多孔質体が保持する水分を気散させること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、上部に無機質繊維層を設けて当接する三次元網目構造の多孔質板状体である焼結ＳｉＣ多孔体の下部が水面下になるよう水受けを設けて、前記焼結ＳｉＣ多孔体を加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が提案されている（例えば、特許文献５参照）。
【０００９】
また、上記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、中空糸体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、これらの空気加湿器（特許文献５、６）は、加湿の際にヒータを用いたり、直接通電して加熱に供するので、漏電の危険性を有するほか、加湿エレメントの保水量または機器の保持水量が過多な場合には、蒸発に供さない過剰水量への加熱も必要である。そのため、加湿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は、加湿エレメントが保持する水分の気化蒸散量に伴う水量不足を招きやすいほか、水分中の不純物濃度が上昇して多孔質体内に残留するので、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あったり、繰り返しの使用を余儀なくされる場合には、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、多孔質のカーボン凝結体を用い、保有する気孔内部に含浸させて保持した水分のみが加熱に供されて放散する構成にすることにより、効率的に水分を気散させることが出来る加湿エレメントを提供する。また、該加湿エレメントの製造方法を提供する。さらに、該加湿エレメントを用い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エレメントは、大きさの異なる黒鉛粒子を順次に積層し、下部位置の小さな気孔から上部位置の大きな気孔を順次に形成して成るカーボン凝結体から成る加湿エレメントであって、気孔を成す黒鉛粒子面に親水性を発現する物質の薄膜を備えて吸水を可能とする構造体であり、誘電加熱が可能な構成とするものである。
【発明の効果】
【００１６】
この発明に係る加湿エレメントは、加湿エレメントの黒鉛粒子間の空隙である気孔の小さい下部位置が水没するので、気孔内に過度な吸水せずに、毛細管現象によって効率的に上部に位置にまで給水して、内部にある大きな気孔に貯水することを可能とした。
【００１７】
さらに、気孔内部に薄膜を形成して親水性を確保したので、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。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【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。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
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）とその製造方法、およびその多孔質板を加湿エレメントとして加湿器への適用方法に関するものである。
【００２０】
誘電加熱が可能な黒鉛成形体は、黒鉛の粉粒にフェノール樹脂などの炭素を高濃度で含有した熱硬化性樹脂と複素化または複合化させた成形材料を、圧縮成形などによる加熱・加圧によって賦型した成形品を、無酸素の高温雰囲気で焼成処理した多孔質のカーボン凝結体である。このため、保有する気孔内部に含浸させて保持した水分のみが誘電加熱に供されて放散するので、加湿器などの加湿エレメントとして安全に、かつ、効率的に水分を気散させることが出来る。
【００２１】
反面、該カーボン凝結体には、内部に微細な気孔を備えて水分保持が可能な態様を有する反面、黒鉛と水の親和性が極めて劣るため、強制的に水を吸引して含浸・保持する外部システムの付与が必要であった。
【００２２】
本実施の形態は、上記外部システムに加え、黒鉛粉粒と熱硬化性樹脂炭化物から成る凝結体が備える気孔内に、水分保持を促す表面処理を施した気孔を具備する加湿エレメントと、その加湿エレメントを加湿器のエレメントとして応用するものである。
【００２３】
炭素原子を多く含む熱硬化性樹脂であるフェノール樹脂と黒鉛粒子とを混合した成形材料を、任意形状の金型内の低圧下で加熱して成形した多孔質成形品を、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。該カーボン凝結体が具備す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率で調整する。主に、前者の調整は粒子間空隙、後者の調整は焼成処理時に有機物が分解・飛散して形成した微細な空孔で、これらを組み合わせて水分の含浸と保持を行う適正な気孔の大きさを決定する。
【００２４】
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薄膜などを保持し、薬剤溶液に浸漬して含浸後に乾燥または加熱処理をするなどして得られ、親水性を気孔内に付与する。
【００２５】
多孔質のカーボン凝結体成形品をコイルに近接して誘電加熱が可能な加湿器に適用し、凝結体が備える気孔が保持する水分を蒸気として放出する。つまり、加湿エレメントは、多孔質なカーボン凝結体を水槽内に配設し、その下部を水没させて気孔内に水分を含浸させたのち、水槽底部に設けた誘電コイルの電磁誘導加熱により発熱し、気孔内の水分気化による大気への加湿機能が付与されるものである。
【００２６】
また、ホタテ貝やホッキ貝などの貝殻の粉砕物と、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約８００℃で焼成することにより、抗菌作用を備える加湿エレメントとなる。
【００２７】
また、加湿エレメントの上面に空気が通過するようにしたので、ベンチュリ効果によって気孔内が減圧となり、水蒸気の放出と加湿エレメントの下部位置から円滑に水分供給が行える。
【００２８】
このとき、上部位置は狭い粒度分布の大きな粒子を配し、粒子間に備えた大きな空隙から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、種々細菌を拡散する媒体となる湯気を含まずに加湿できる効果を生む。
【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備えた成形材料を金型内での加熱加圧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あり、底面の壁外層領域に粒度分布の広い小さな黒鉛粉粒を、内部部分に粒度分布の狭い大きな黒鉛粉粒を積層し、黒鉛の粒径調整に伴う空隙の大きさを下部位置が小さく（細孔）、上部位置が大きい態様を形成したものである。
【００３０】
また、成形品を無酸素雰囲気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、内部への透水を促す親水性確保が必須となる、このため、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の希薄溶液に前記カーボン凝結体を含浸、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することによって、親水性を付与したものである。
【００３１】
また、加湿器は、底部壁面に沿って誘電コイルを配設した水槽に、上述した加湿エレメントを前記水槽内の任意位置まで水没した状態で、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た加湿エレメントが、内部に毛細管現象で給水して保持した水分を気化するようにした。
【００３２】
本実施の形態の加湿エレメントは、微細な気孔内に含む微少な水を加熱して気化するので、迅速に気化量の調整を効率的に行うことができる、という特徴を有する。
【００３３】
また、下部に微細な気孔、上部に粗な気孔を備えたカーボン凝結体から成る加湿エレメントが、水槽内の水を含浸して保持しやすい態様を成す処理を気孔内に施して成るので、水の含浸が容易となる。
【００３４】
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。
【００３５】
具体的には、加湿エレメントの黒鉛粒子間の空隙である気孔の小さい下部位置が水没するので、気孔内に過度な吸水せずに、毛細管現象によって効率的に上部に位置にまで給水して、内部にある大きな気孔に貯水することができる。
【００３６】
また、加湿エレメントの外壁部に微細な気孔を具備したことにより、保有する水の硬度が高い場合や繰り返しの水補給に伴うカルシウムやマグネシウムイオン濃度の上昇とともに一時硬水を成す炭酸水素塩の脱炭酸に伴ってスケール（水垢）が析出し、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不具合に、下部位置が微細な気孔で構成したので、その発生を防止するうえで有効であるほか、加湿エレメントの下部位置の表面に付着した前記スケールを容易に排除できる態様を備えることができた。
【００３７】
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を、図１の模式部分断面図を用いて詳述する。加湿器の加湿エレメント６であ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雰囲気下で焼成処理して炭化したカーボンの結合材で保持され、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て１〜３ｍｍ程度の大きな粒子同士が当接して形成する空隙を気孔３ａとして保持する。また、加湿エレメント６の下部位置には、３００μｍ以下の小粒径の黒鉛粒子を充填して成り、２０μｍ以下の微細な空隙である気孔３ｂが構成される。
【００３８】
次に、加湿エレメント６の製造方法を、以下に詳述する。使用する黒鉛粒子は、粒径が３００μｍ以下の小粒品及び粒径が１〜３ｍｍの大粒品であって、前者は４２メッシュのふるいを通過したものを用い、後者は５．５メッシュのふるいを通過して１６メッシュのふるい上に残留するものを用いた。
【００３９】
黒鉛の小粒品は、第四級アンモニウム塩型カチオン活性剤を界面活性剤として溶解した水を加温した任意温度で均一分散するように撹拌しながらフェノールを添加して均一分散させたのちにホルムアルデヒドを添加し、乳濁液が透明に変化するまでの任意時間、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のミセル構造を得て反応が進行、黒鉛の小粒品の外面に未硬化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した後、減圧下で乾燥処理を行うことにより、成形材料として得た。
【００４０】
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の混合物を、エタノールなどの低級アルコール類を溶媒として希釈したものを散布しながら混練して表面に均一塗布、これを乾燥させて溶媒を除去したコンパウンド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１を効率的に得ることができないため、水中で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。
【００４１】
なお、ここで用いた第四級アンモニウム塩型カチオン活性剤は、アルキルトリメチル型及び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、本実施の形態で用いたカーボン粉粒と同程度の３００μｍ以下の粒子であれば、球状を成すように作用して均一な塗膜を形成する。
【００４２】
これに、ホタテ貝の貝殻粉砕物についても同様の粒径のものが得られるように、ふるいを用いて１００μｍ以下に選別したものを黒鉛に対して５ｗｔ％を添加し、これらの混合したものを成形材料とした。前記成形材料は、黒鉛の表面全体をフェノール樹脂未硬化物とホタテ貝殻の粉砕物との混合状態を成し、フェノール樹脂未硬化物が結合材として介在して黒鉛粒子にホタテ貝殻の粉砕物を保持して成る。
【００４３】
次に、上述した成形材料を圧縮成形に供して板状の成形板を形成する。１６０℃に加温した金型内に、黒鉛が小粒の成形材料を投入、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、任意時間の保持によって結合材が硬化して賦型、成形品を得た。このとき、小粒品の金型内投入後の上面中央が僅かに凹状を成した形状を成すことが、加湿エレメントとして吸水後の保水を容易とするうえで、好ましい。
【００４４】
得られた成形品は、無酸素状態の炉内で焼成処理を行う。焼成温度は、室温から２５０℃まではフェノール樹脂の硬化速度を勘案して成形収縮を来さない０．３〜２℃／ｍｉｎ程度、フェノール樹脂が分解を開始する２５０℃から４００℃までを０．５〜５℃／ｈｒ程度の緩やかな昇温を行う。その４００℃以上の領域は、ホタテ貝の貝殻における脱炭酸やフェノール樹脂の分解などによる生成物による炭化物の亀裂やフクレが発生しない５℃／ｍｉｎ程度、の昇温速度で行うことが望ましい。
【００４５】
ホタテ貝殻の脱炭酸による抗菌作用発現とフェノール樹脂の炭化による誘電発熱が可能な態様確保との両立を図るため、焼成の最高温度は、７５０℃以上、８００℃以下の無酸素雰囲気下での焼成が好ましい。７５０℃以下で焼成を行った場合は、誘電発熱を来すための電気伝導度が得られない反面、８００℃以上の焼成ではホタテ貝殻の脱炭酸による抗菌作用が減衰する可能性がある、ことによる。
【００４６】
ホタテ貝殻粉の焼成処理による除菌剤、抗菌剤としての効果（細菌増殖抑制効果）について説明する。貝殻の成分が変化して生成する酸化カルシウムと貝殻の主成分である炭酸カルシウムなどの酸化物によって得られる。これらの成分によって大腸菌（各種細菌；黄色ブドウ状球菌など）がダメージを受けて増殖が抑えられ一部は減菌される。これらの菌に対する「損傷・増殖阻害活性」は焼成貝殻粉中に一時的に発生する活性酸素種（Ｏ−）による酸化作用の発現には、６００〜８５０℃、好ましくは７５０〜８００℃の焼成温度で処理するのが好ましい。
【００４７】
得られたカーボン凝結体は、内部への水の浸透を円滑に行うため、気孔内部に親水処理を行う。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内への含浸によるアンカー効果を活用することが好ましい。
【００４８】
撥水性のカーボン凝結体で成る加湿エレメントの気孔内に親水性を付与するため、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液として用いる。そして、少なくとも、下部位置にある微細な気孔３ｂに含浸するように浸漬させたのちに過剰な塗布液を排除し、これを高湿度で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）膜が得られる。このとき、脱水素、酸化触媒であるＰｄ化合物の極微量を添加すれば、シリカへの転化（セラミック化）温度を２５０℃程度まで低減することが可能となる。
【００４９】
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る完全無機なポリマーである。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できる。
【００５０】
つまり、カーボン凝結体の気孔３ａ，３ｂ内の親水性付与は、カーボン凝結体が備える気孔３ａ，３ｂを構成する壁面が備えるフェノールの分解生成物が飛散した微細な気孔３ｂ内に親水性を発現する物質を塗布し、この微細な気孔３ｂへのアンカー効果によって薄膜を保持することが、使用中に塗膜剥離を抑止して高い密着性を確保するうえで、有効である。
【００５１】
親水性を発現する物質が、例えば、アモルファスシロキサン化合物、もしくはカルボニル基を備えたポリビニルアルコールとヒドラジド系架橋剤との反応生成物である。
【００５２】
また、親水性を発現する物質が、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を含む溶媒に溶解した希薄溶液に含浸した後、４００〜４５０℃の高温で加熱処理したことによって得たものである。
【００５３】
また、親水性を発現する物質が、カルボニル基を含む変性ポリビニルアルコールとヒドラジド系架橋剤とを含む溶液に含浸した後、過剰な溶液を排除したカーボン凝結体を高温で加熱乾燥処理したことによって得たものであっても、同様の効果を有する。
【００５４】
図２は実施の形態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である。加湿エレメント６は、図２に示すように、下部が水没するように加湿器２０の水槽７内に配設される。この結果、水の供給は下部にある微細な気孔３ｂの毛細管現象による浸透水が上部位置にまで供給して保持する。
【００５５】
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の上方に配され、吸排気ダクト９に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。
【００５６】
このとき、加湿エレメント６の上部位置にあって、開口した気孔３ａには、ベンチュリ効果（Ｖｅｎｔｕｒｉ  ｅｆｆｅｃｔ）によって負の圧力が発生し、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の下部位置では水の浸透を促進して連続供給を可能とした。
【００５７】
一方、上部位置には大きな粒子を配して大きな空隙（気孔３ａ）を備えて成るので、水を保持することは困難である反面、水蒸気の気散が、上部位置の蒸気の生成に応じた背圧が無い態様を成して、円滑に行われる。このため、下部位置から気化した水蒸気は上部位置で更に加熱され、種々細菌を拡散させる媒体と成る湯気を形成せずに外気を加湿することができるので、加湿器２０の周辺を濡らさない、という効果を生む。
【００５８】
さらに、加湿エレメント６は、黒鉛の粒子とフェノール樹脂とを混合する際に、ホタテ貝の貝殻を１００μｍ以下の粉砕微粒子とし、これを無酸素雰囲気下で焼成処理を行う。得られた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。
【００５９】
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。このアルカリ性質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。
【００６０】
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の他、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。本実施の形態では、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。
【００６１】
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、環境へ放出されると、健康被害を引き起こす。
【００６２】
得られた加湿エレメント６は、主に構成するカーボン凝結体が撥水性を呈することから、気孔３ａ，３ｂ内に親水性を付与して含水を円滑に行うように処理を行った。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り、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、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３ｂ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）膜が得られ、高い親水性が得られる。
【００６３】
次に、加湿器２０に搭載される加湿エレメント６の蒸気放散の機構について、加湿器２０の概念構造を示した図２を用いて説明する。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。
【００６４】
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。
【００６５】
また、加湿エレメント６の水槽７内で水没する下部位置には、使用する水の硬度が高い場合や繰り返しの水の補給に伴ってカルシウムやマグネシウムイオンの増加および濃度の上昇に応じて、一時硬水を成す炭酸水素塩の脱炭酸によって析出したスケール（水垢）が、カーボン凝結体の外壁面に備える微細な気孔３ｂ内で成長することは困難であり、気孔３ｂを封止する不具合の発生防止に有効である。また、加湿エレメント６の表面に付着した前記スケールは、これを容易に排除できる態様を備えており、付着したスケールは表面を払拭するのみで容易に排除することができる、という特徴を備える。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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】
【００７０】
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】多孔質のカーボン凝結体を用い、保有する気孔内部に含浸させて保持した水分のみが加熱に供されて放散する構成にすることにより、効率的に水分を気散させることが出来る加湿エレメントを提供する。
【解決手段】この発明に係る加湿エレメントは、大きさの異なる黒鉛粒子を順次に積層し、下部位置の小さな気孔から上部位置の大きな気孔を順次に形成して成るカーボン凝結体から成る加湿エレメントであって、気孔を成す黒鉛粒子面に親水性を発現する物質の薄膜を備えて吸水を可能とする構造体であり、誘電加熱が可能な構成とするものである。
【選択図】図１【図１】
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【図２】
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