JPH0594634U - 空気加湿器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 気温や風量に関係なく精密な加湿制御ができ
る加湿器を得る。 【構成】 焼結ＳiＣからなる三次元網状構造の多孔質
板状体を，その広面側がほぼ垂直となるように空気通路
に配置し，この多孔質板状体の上面に接して無機質繊維
の層を設けたうえ，この無機質繊維層全体に水が含浸す
るように給水管を配置し，該多孔質板状体の下方に，こ
の板状体の下部が水面下となるように，水受けを設け，
該多孔質板状体の両側部に，該板状体に通電するための
電極を取付けてなる空気加湿器である。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は，空気流量が一定でも加湿量を通電量によって制御できるようにした 空気加湿器に関する。

【０００２】

【従来の技術】

被処理空気を加湿する方式としては，超音波や特殊ノズルを使用して微細な水 滴を被処理空気流中に噴霧する方式も存在するが，ミストの捕集や制御性に問題 があり，最も一般的には，親水性で保水性を有する樹脂や不織布を加湿メディア として使用し，この加湿メディアの毛細管現象を利用してメディアに水を湿潤さ せるか，或いは該メディアに散水して湿潤させ，この湿潤したメディアに被処理 空気を通過させる気液接触型の加湿方式が外調機そのほかに普通に採用されてい る。

【０００３】 該気液接触型の気化式加湿法によれば，湿潤メディアを通過する空気の風速， 温度および湿度で水の蒸発量が実質的に決まる。したがって，メディアの湿潤状 態をほぼ一定に維持しておけば，通過する空気の風速，温度および湿度で加湿量 が自己調節される。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

湿潤メディアで気液接触させる気化式加湿方式は前記のように加湿量が自己調 節される点で有利な面があるが，自己調節される加湿量以外の加湿量を負荷側が 要求したり，また任意の加速度で加湿することが必要な場合には，これに対応で きないという問題がある。すなわちこの方式では，加湿量を制御したいときは空 気の流量を調節する方法しかない。しかし，空気の流量を調節すると湿度の他に 気流速度や温度も変化し，他への影響がでる。このため，精密な加湿制御を必要 とする系では蒸気加熱を行なう以外には方策はなかった。

【０００５】 また，従来の気化式加熱システムでは断熱変化で加湿が行われるので空調空気 の温度が降下するという不具合もあり，さらに，長時間の運転では樹脂や不織布 の加湿メディア中の防菌剤が溶出して防菌効果が薄れ，微生物の繁殖地にもなる という問題があった。

【０００６】 このようなことから，湿潤メディアを電熱体で構成し，これに通電する電力量 の制御によって加湿量を調節することが考えられたが，実用に供されるには，材 料面や通水手段等の数々の解決しなければならない問題が存在した。

【０００７】 本考案はこのような問題の解決を目的としたものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

本考案によれば，焼結ＳiＣからなる三次元網状構造の多孔質板状体を，その 広面側がほぼ垂直となるように空気通路に配置し，この多孔質板状体の上面に接 して無機質繊維の層を設けたうえ，この無機質繊維層全体に水が含浸するように 給水管を配置し，該多孔質板状体の下方に，この板状体の下部が水面下となるよ うに，水受けを設け，該多孔質板状体の両側部に，該板状体に通電するための電 極を取付けてなる空気加湿器を提供する。

【０００９】

【実施例】

以下に図面の実施例を参照しながら本発明装置の構成と作用を具体的に説明す る。

【００１０】 図１と図２は焼結ＳiＣからなる三次元網状構造の多孔質板状体（以下，ポー ラスＳiＣ板と呼ぶ）１の両側部に電極２と３を接続させた状態を示したもので ある。ポーラスＳiＣ板１は，ＳiＣが９８％以上の高温焼結体であり，その気 孔径が 0.8〜3.0 mmの範囲, 気孔率が80％以上, 比抵抗が３〜18Ω・cmの範囲の ものを使用する。この条件を満足するものが均等な通気性，均等な発熱性および 均等な水湿潤性と流下性を具備することがわかった。

【００１１】 後述のデータ収集用には，厚み＝１０mm, 高さ＝６０mm，幅＝１５０mmのもの を使用したが，ポーラスＳiＣ板１内を通流する水の分布が均一となるようにす るには厚みは８〜１２mm程度がよく，下部の水受けからの水の自然吸収効果は高 さが７０mmまで可能であった。

【００１２】 図３と図４は本考案の加湿器の全体構成を示したものである。ポーラスＳiＣ 板１は，空気通路を垂直に横切るようにほぼ垂直に置かれ，その上面に接して無 機質繊維の層４を設けたうえ，この無機質繊維層４の全体に水が含浸するように 給水管５を配置してある。なお，ポーラスＳiＣ板１は空気通路を垂直に横切る ように配置する例のほか，空気通路と平行に配置することもできるし，必ずしも 強制的な気流が存在する空気通路に配置しなくても，室内またはボックス内の空 気雰囲気中に配置することもできる。

【００１３】 無機質繊維の層４はロックウール，ガラスウールまたはカオリンウール等の絶 縁性繊維の層であり，給水管５から供給される水をいったんこの無機質繊維層４ の全体に含浸させる。このように全体に水が含浸できるものであれば，無機質繊 維に代えて，絶縁性の無機質ポーラス体やセラミックス等も使用可能である。

【００１４】 給水管５は多数のノズル口６を有しており，これを無機質繊維層４の上に水平 方向に配置することによって，無機質繊維層４の全体に水が散水される。７は主 給水管である。この構成により，無機質繊維層４の全体に含浸された水は，この 層４と接するポーラスＳiＣ板１に均等に流れる。

【００１５】 一方，ポーラスＳiＣ板１の下方には水受けパン８が設けられる。この水受け バン８の溢水線よりも，ポーラスＳiＣ板１の下面が下方となるようにして，ポ ーラスＳiＣ板１の下部をパン８内の水中に浸漬させておく。水受けパン８とし て金属製のものを使用する場合には，絶縁塗料例えば難燃性シリコンゴム１０を 用いて，ポーラスＳiＣ板１や電極２，３とは導通接触しないようにする。水受 けパン８から溢水する水は，図示されてはいないが，さらにその下方に設けた排 水パン内に受け入れられる。

【００１６】 電極２と３はポーラスＳiＣ板１の両側部に設けられ，ＳiＣ板１の高さ全体 にわたって電極２と３とが導通接触している。このように構成された一体物がフ レーム枠１１に収められる。このフレーム枠１１は，ＳiＣ板１の広面側の前後 に通気用の開口を有し，側方の両電極の背後は盲板としてある。またフレーム枠 １１を金属製のもので作る場合には，ＳiＣ板１や電極と導通接触しないように 絶縁材を介装させておく。電極２と３は電源装置１２に接続される。

【００１７】 図５は，本考案の加湿器の制御動作を行う機器構成を示したものである。ポー ラスＳiＣ板１より下流側の空気通路に湿度検出器１４を設置する。この湿度検 出器１４は高分子薄膜静電容量式の素子を用いた湿度変換器を用いるのが便宜で ある。この湿度検出器１４の検出信号は，ＰＩＤ指示調節計１５に入力される。 ＰＩＤ指示調節計１５では設定値と湿度検出器１４の検出信号とを比較し，検出 信号が設定値に近づく方向に電力調整器１６に制御信号を出力する。電力調整器 １６はこの制御信号に基いて電極２と３に電力を印加する。電力調節器としては 位相制御方式のものが便宜である。このような簡単なフイードバック制御によっ て，高精度の相対湿度発生器を構成することができる。

【００１８】 以下に，本考案加湿器の加湿特性を本考案者らが行った試験結果に従って説明 する。

【００１９】 図３〜図４に示した本考案の加湿器を，２００mm×１５０mmのダクト内に，ポ ーラスＳiＣ板１が風向きと平行となるように，すなわち，板１の広面側が風向 きと平行となるように配置した。ポーラスＳiＣ板１はＳiＣが９８％以上の高 温焼結品であり，気孔径は最小0.8mm,最大3.0mm,気孔率は88％である。寸法は厚 み＝10mm, 高さ＝60mm，幅＝150mm である。

【００２０】 該ダクトの出口側に軸流ファンを設置し, 入口側より空気をダクト内に引き込 んだ。加湿器上流側 300mmと下流側1500mmのダクト内の位置に湿度変換器を挿入 し，加湿器の入口側および出口側での空気の温湿度を測定した。また加湿器下流 側1300mmのダクト内位置に風速計を挿入して風速を測定した。なお加湿器下流側 500mmのダクト内位置にパンチングメタルを嵌め込み, 空気の整流を行った。

【００２１】 給水量を0.7 〜1.7 kg/h, 風速を１〜5m/sとし，給水温度および水受けバンか らの排水温度をサーミスタで測定した。加湿量は給水量と排水量の重量差から求 めた。また，ポーラスＳiＣ板の広面側の両面において各３点づつサーミスタを 配置し，それらの表面温度を測定した。ダクトに取入れる空気温度は２２〜２３ ℃，給水温度は１９〜２０℃であった。

【００２２】 図６は，印加電力と加湿量との関係を測定した結果を示す。そのさい，各印加 電力において給水量を0.7 〜1.7 kg/h, 風速を１〜5m/sの範囲で変化させた。図 ６の結果から，給水量および風速が変化しても，加湿量は印加電力にほぼ直線的 に比例することがわかる。

【００２３】 図７は，入口空気の絶対湿度を変化させた場合の加湿量の変化を測定した結果 を示す。印加電力は450W (□印), 230W(＋印), 50W(◇印) とした。図７の結果 より，各印加電力の場合とも，加湿前の入口空気の湿度の高低に拘わらず，加湿 量は一定となることがわかる。

【００２４】 図８は，給水量を0.7 〜1.7 kg/h, 風速を１〜5m/sの範囲で変化させた図６の データから各電力での１kw当たりの加湿能力を算出した図である。この結果, 本 加湿器の通電発熱による加湿能力は1.1 kg/h.kw であった。

【００２５】 これらの結果から，本考案の加湿器は，風速, 給水量, 入口空気湿度が変化し ても，加湿量は印加電力によって一律に決定されることがわかる。この関係は次 式で表される。 加湿量(kg/h)＝ 1.1×印加電力（kw)

【００２６】 図９と図１０は，印加電力を０または470Wに切換えたさいの，加湿量とポーラ スＳiＣ板の表面温度の応答性を調べたものである。給水量は1.2 kg/h, 風速は2 m/sの一定とした。これらの結果から，加湿量は非常に応答性が良いことがわか る。また，この給水および風速条件では時定数は加湿量が33秒以下, 表面温度は 22秒以下であった。

【００２７】 図１１は，表示の各印加電力のもとで，加湿に使われた電力量の割合（％）を 示したものである。すなわち，図中の●印は加湿に使われた電力量，＋印はドレ ン水温の上昇として排出された電力量，○印は空気温度の上昇に使われた電力量 を示す。図の結果から約６０〜８０％の電力が加湿に使われたことがわかる。ま た，印加電力が大きいほど，加湿に使われる電力量の割合が大きくなることがわ かる。

【００２８】 図１２は，表示の各印加電力のもとで，加湿時における水１kg当たりの発生熱 量（Kcal) を調べたものである。図の結果から，加湿時の熱水分比は印加電力が 大きくなる程小さくなる傾向があることがわかる。500W印加時での熱水分比は約 729Kcal/kgであった。

【００２９】

【考案の効果】

以上説明したように，本考案の加湿器は，入口空気の風量や湿度, 給水量等の 変化とは無関係に，印加電力量の制御だけで加湿量が制御できるという優れた効 果を奏する。また，応答性がよく且つ使用電力の加湿効率も高い。このため，制 御性が極めて良好であり，設定相対湿度に精密に保持することが可能となる。実 験によれば，相対湿度設定値に対して±1.1 ％RHの範囲に精密に制御ができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案加湿器の多孔質板状体（ポーラスＳiＣ
板）と電極との接続関係を示す平面図である。

【図２】本考案加湿器の多孔質板状体（ポーラスＳiＣ
板）と電極との接続関係を示す正面図である。

【図３】本考案加湿器の実施例を示す縦断面図である。

【図４】図３の加湿器を他の面で切断した縦断面図であ
る。

【図５】本考案加湿器の制御動作を説明するための機器
配置図である。

【図６】本考案加湿器の印加電力と加湿量との関係を示
す図である。

【図７】本考案加湿器への入口空気の絶対湿度を変えた
場合の加湿量の変化を示す図である。

【図８】本考案加湿器の印加電力と加湿能力の関係を示
す図である。

【図９】本考案加湿器に電力を印加したときの加湿応答
性を示す図である。

【図１０】本考案加湿器に電力を印加したときのＳiＣ
板の加熱応答性を示す図である。

【図１１】本考案加湿器において加湿に使われた電力量
の割合を示す図である。

【図１２】本考案加湿器における電力量と熱水分比との
関係を示す図である。

【符号の説明】

１ 多孔質板状体（ポーラスＳiＣ板） ２，３ 電極 ４ 無機繊維の層 ５ 給水管 ６ 給水管のノズル口 ８ 水受けバン １０ 絶縁層 １１ フレーム枠 １４ 湿度検出器 １５ ＰＩＤ指示調節計 １６ 電力調整器

Claims (5)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 焼結ＳiＣからなる三次元網状構造の多
   孔質板状体を，その広面側がほぼ垂直となるように空気
   通路に配置し，この多孔質板状体の上面に接して無機質
   繊維の層を設けたうえ，この無機質繊維層全体に水が含
   浸するように給水管を配置し，該多孔質板状体の下方
   に，この板状体の下部が水面下となるように，水受けを
   設け，該多孔質板状体の両側部に，該板状体に通電する
   ための電極を取付けてなる空気加湿器。
2. 【請求項２】 多孔質板状体は，ＳiＣが９８％以上か
   らなり，その気孔径が 0.8〜3.0 mmの範囲, 気孔率が80
   ％以上, 比抵抗が３〜18Ω・cmの範囲のものである請求
   項１に記載の空気加湿器。
3. 【請求項３】 無機質繊維は，ロックウール，ガラスウ
   ールまたはカオリンウールからなる請求項１または２に
   記載の空気加湿器。
4. 【請求項４】 多孔質板状体は，電極以外の固定部材と
   は絶縁材料を介して接触している請求項１，２または３
   に記載の空気加湿器。
5. 【請求項５】 電極への印加電力は，多孔質板状体より
   下流側の空気通路に設置された湿度検出計の検出値が設
   定範囲となるように，制御される請求項１，２，３また
   は４に記載の空気加湿器。