蒸発板
【課題】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。
【解決手段】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、表面に凹凸が形成されるとともに、高気孔率部４と低気孔率部３とが面方向に分散しており、低気孔率部は面方向に連続的に形成されている。
【解決手段】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、表面に凹凸が形成されるとともに、高気孔率部４と低気孔率部３とが面方向に分散しており、低気孔率部は面方向に連続的に形成されている。
【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、表面に凹凸が形成されるとともに、高気孔率部と低気孔率部とが面方向に分散し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、表面の凹凸により、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、凹凸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、高気孔率部は骨格部分が少なく空孔が多いため、水の保持能力が高く、多量の水を含ませた状態とすることができ、一方、低気孔率部は骨格部分が多く空孔が少ないため、空孔による毛細管力が大きい。つまり、高気孔率部は多くの蒸発量に必要な水を保持する作用を持ち、低気孔率部は、毛細管力により水を速やかに移送して、面内に均一に供給する作用を担う。しかも、これら高気孔率部及び低気孔率部とも連続した骨格により形成されているので、水の移動の際の抵抗が少なく、速やかに水が移動する。
さらに、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。
これらの相乗作用により、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。
【０００８】
本発明の蒸発板において、前記低気孔率部は面方向に連続的に形成されているとよい。
前述したように低気孔率部は空孔による毛細管力が大きいため、水を面内に速やかに移送する。そして、この低気孔率部が面方向に連続的に存在していることにより、水を面方向に速やかに供給して、板の表面全体から蒸発させることができる。
この種の蒸発板は、下部や上部あるいは側部など、端部から水が供給される場合が多いが、その端部から吸引した水を面方向に連続する低気孔率部を経由して面方向に速やかに移送して全面に均一に供給することができる。
【０００９】
具体的には、前記高気孔率部は気孔率が７０〜９０％であり、前記低気孔率部は気孔率が５０〜８０％であり、高気孔率部の気孔率の方が低気孔率部の気孔率より大きく形成されている。
また、前記低気孔率部は、表面全体に対する面積比率が１０〜４０％であるとよい。
【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】多孔質金属板をプレス加工するための金型を示す断面図である。
【図５】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６】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、（ｃ）が（ａ）のＤ−Ｄ線に沿う断面図である。
【図７】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凸部２が表裏両面の同じ位置に形成されることにより、表面及び裏面が凹凸状に形成され、その凸部２が高気孔率部３、凸部２を除く部分が低気孔率部４とされている。
高気孔率部３は気孔率が７０〜９０％であり、低気孔率部４は気孔率が５０〜８０％であり、この気孔率の範囲内で高気孔率部３の気孔率の方が低気孔率部４の気孔率より大きく形成される。
【００１３】
また、高気孔率部３及び低気孔率部４は、平板状の多孔質金属体を後述するように複数の凹部を有する金型で押圧することにより形成されており、このため、高気孔率部３は、金型の凹部によって形成されることから、点状に分散して配置され、低気孔率部４は、金型の凹部以外の平面部によって形成されることから、面方向に連続して形成されている。
この場合、低気孔率部４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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
〈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。
【００２３】
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。
【００２４】
〈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。
【００２５】
（プレス成形工程）
図４に示すように、多孔質金属板Ｍを複数の凹部３５を有する一対の金型３６，３７間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３６，３７の凹部３５に対応した凸部２を形成して蒸発板１とする。
このプレス成形により、凸部２はプレス工程前の多孔質金属板Ｍとほぼ同じ７０％〜９０％の気孔率の高気孔率部３となり、圧縮された部分は、気孔率が５０％〜８０％の範囲で高気孔率部３よりも低い低気孔率部４となる。
【００２６】
このようにして得られた蒸発板１は、凸部２が表裏両面の同じ位置に形成され、その凸部２による高気孔率部３が点在し、凸部２を除く平面部分の低気孔率部４が面方向に連続して形成される。
この蒸発板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、表面の凹凸により蒸発面積が大きいとともに、凸部２の後流に乱れを発生させ、表面に乾燥した空気が常に供給されるので、表面付近の乾き度（乾燥度）が上がり、蒸発を促進することができる。
また、高気孔率部３は多くの空孔により水の保持能力が高く、一方、低気孔率部４は空孔が少ないため毛細管力が大きいので、高気孔率部３で多くの水を含ませた状態に保持し、低気孔率部４で面方向に水を移送しながら、全面から均一かつ速やかに蒸発させることができる。
【００２７】
図５は第２実施形態の蒸発板を示している。この図５において、第１実施形態と共通する部分として、凸部、高気孔率部、低気孔率部は同一符号を付している。この蒸発板４１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にエキスパンドメタルを食い込ませ、その後に、エキスパンドメタルを剥離することにより、多孔質金属板Ｍの表面にエキスパンドメタルが食い込んだ部分によって低気孔率部３が形成され、それ以外の部分が凸部２となって高気孔率部４となったものである。この場合も、低気孔率部３は表面に連続して形成される。
エキスパンドメタルの他、複数の孔を有するパンチングメタルで圧縮することによっても同様に、パンチングメタルによって圧縮された低気孔率部と、孔の部分で凸部となった高気孔率部とを形成することができる。
【００２８】
図６は第３実施形態の蒸発板を示している。この蒸発板４２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を、凹凸を有する一対のロール間に挟持して押圧することにより、片面側が凸部４３で他面側が凹部４４となる低気孔率部３を複数形成したものである。この場合も高気孔率部４は連続して形成される。
【実施例】
【００２９】
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。
【００３０】
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、この多孔質金属板を、複数の凹部を有する金型を用いてプレスし、多孔質金属板の表面に直径６ｍｍ、高さ０．６ｍｍの凸部を千鳥状に形成した実施例１の蒸発板（図１に示す第１実施形態に相当）を作製した。この凸部の気孔率はプレス前の気孔率と同じ８０％であり、高気孔率部を形成し、一方、圧縮された部分の気孔率は５０％となり、低気孔率部を形成した。低気孔率部は全体の面積の３０％であった。
【００３１】
切断面をＳＥＭにより観察すると、表面部の多孔質体を形成する骨格は、プレスによる変形で切断されている部分も見られたが、概ね低気孔率部と高気孔率部の骨格は、連続していることが確認された。
また、比較例として、実施例１と同様にスラリー発泡法により作製した厚さ２ｍｍ、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７に示すように、蒸発板（多孔質金属板）５１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】
【００３４】
（実施例２〜７）
実施例１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。
さらに金型の凹部深さ（蒸発板の凸部高さ）を変更して各種の蒸発板を作製し、実施例１と同様の評価を行った。結果を表２に示す。
【００３５】
【表２】
【００３６】
（実施例８）
実施例１と同様の手法で、チタン製気孔率８０％、厚さ２ｍｍ、７２ｍｍ×７２ｍｍの多孔質金属板を製造した。
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、平均の気孔径は約３００μｍであった。
そして、線幅１ｍｍ、開口１６ｍｍ×２７．７ｍｍのエキスパンドメタルを蒸気多孔質金属板の上下面に重ね、圧延機で圧延し、エキスパンドメタルを多孔質金属板に食い込ませた後、エキスパンドメタルを剥離し、図５に示す第２実施形態に相当する蒸発板を作製した。
【００３７】
【表３】
【００３８】
（実施例９）
実施例１と同様の手法で、ＳＵＳ３０４製気孔率８０％、厚さ１ｍｍ、７２×７２ｍｍの多孔質金属板を製造した。
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、平均の気孔径は約６００μｍであった。
凹凸を持ったロールを用いて、図６に示す第３実施形態に相当する、直径１６ｍｍ、高さ１ｍｍの凸部を多孔質金属板に加工した。変形を加えた後の凸部の板厚は、最大０．８ｍｍに圧縮され、その気孔率は、７５％程度と計算された。
【００３９】
【表４】
【００４０】
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。
【００４１】
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。
例えば、第１実施形態及び第２実施形態では、凸部を表裏同じ位置に形成したが、異なる位置に形成してもよい。
【符号の説明】
【００４２】
１ 蒸発板
２ 凸部
３ 高気孔率部
４ 低気孔率部
Ｍ 金属多孔質板
３１ 骨格
３２ 空孔
４１，４２ 蒸発板
４３ 凸部
４４ 凹部
【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、表面に凹凸が形成されるとともに、高気孔率部と低気孔率部とが面方向に分散し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、表面の凹凸により、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、凹凸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、高気孔率部は骨格部分が少なく空孔が多いため、水の保持能力が高く、多量の水を含ませた状態とすることができ、一方、低気孔率部は骨格部分が多く空孔が少ないため、空孔による毛細管力が大きい。つまり、高気孔率部は多くの蒸発量に必要な水を保持する作用を持ち、低気孔率部は、毛細管力により水を速やかに移送して、面内に均一に供給する作用を担う。しかも、これら高気孔率部及び低気孔率部とも連続した骨格により形成されているので、水の移動の際の抵抗が少なく、速やかに水が移動する。
さらに、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。
これらの相乗作用により、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。
【０００８】
本発明の蒸発板において、前記低気孔率部は面方向に連続的に形成されているとよい。
前述したように低気孔率部は空孔による毛細管力が大きいため、水を面内に速やかに移送する。そして、この低気孔率部が面方向に連続的に存在していることにより、水を面方向に速やかに供給して、板の表面全体から蒸発させることができる。
この種の蒸発板は、下部や上部あるいは側部など、端部から水が供給される場合が多いが、その端部から吸引した水を面方向に連続する低気孔率部を経由して面方向に速やかに移送して全面に均一に供給することができる。
【０００９】
具体的には、前記高気孔率部は気孔率が７０〜９０％であり、前記低気孔率部は気孔率が５０〜８０％であり、高気孔率部の気孔率の方が低気孔率部の気孔率より大きく形成されている。
また、前記低気孔率部は、表面全体に対する面積比率が１０〜４０％であるとよい。
【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】多孔質金属板をプレス加工するための金型を示す断面図である。
【図５】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６】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、（ｃ）が（ａ）のＤ−Ｄ線に沿う断面図である。
【図７】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凸部２が表裏両面の同じ位置に形成されることにより、表面及び裏面が凹凸状に形成され、その凸部２が高気孔率部３、凸部２を除く部分が低気孔率部４とされている。
高気孔率部３は気孔率が７０〜９０％であり、低気孔率部４は気孔率が５０〜８０％であり、この気孔率の範囲内で高気孔率部３の気孔率の方が低気孔率部４の気孔率より大きく形成される。
【００１３】
また、高気孔率部３及び低気孔率部４は、平板状の多孔質金属体を後述するように複数の凹部を有する金型で押圧することにより形成されており、このため、高気孔率部３は、金型の凹部によって形成されることから、点状に分散して配置され、低気孔率部４は、金型の凹部以外の平面部によって形成されることから、面方向に連続して形成されている。
この場合、低気孔率部４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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
〈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。
【００２３】
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。
【００２４】
〈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。
【００２５】
（プレス成形工程）
図４に示すように、多孔質金属板Ｍを複数の凹部３５を有する一対の金型３６，３７間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３６，３７の凹部３５に対応した凸部２を形成して蒸発板１とする。
このプレス成形により、凸部２はプレス工程前の多孔質金属板Ｍとほぼ同じ７０％〜９０％の気孔率の高気孔率部３となり、圧縮された部分は、気孔率が５０％〜８０％の範囲で高気孔率部３よりも低い低気孔率部４となる。
【００２６】
このようにして得られた蒸発板１は、凸部２が表裏両面の同じ位置に形成され、その凸部２による高気孔率部３が点在し、凸部２を除く平面部分の低気孔率部４が面方向に連続して形成される。
この蒸発板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、表面の凹凸により蒸発面積が大きいとともに、凸部２の後流に乱れを発生させ、表面に乾燥した空気が常に供給されるので、表面付近の乾き度（乾燥度）が上がり、蒸発を促進することができる。
また、高気孔率部３は多くの空孔により水の保持能力が高く、一方、低気孔率部４は空孔が少ないため毛細管力が大きいので、高気孔率部３で多くの水を含ませた状態に保持し、低気孔率部４で面方向に水を移送しながら、全面から均一かつ速やかに蒸発させることができる。
【００２７】
図５は第２実施形態の蒸発板を示している。この図５において、第１実施形態と共通する部分として、凸部、高気孔率部、低気孔率部は同一符号を付している。この蒸発板４１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にエキスパンドメタルを食い込ませ、その後に、エキスパンドメタルを剥離することにより、多孔質金属板Ｍの表面にエキスパンドメタルが食い込んだ部分によって低気孔率部３が形成され、それ以外の部分が凸部２となって高気孔率部４となったものである。この場合も、低気孔率部３は表面に連続して形成される。
エキスパンドメタルの他、複数の孔を有するパンチングメタルで圧縮することによっても同様に、パンチングメタルによって圧縮された低気孔率部と、孔の部分で凸部となった高気孔率部とを形成することができる。
【００２８】
図６は第３実施形態の蒸発板を示している。この蒸発板４２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を、凹凸を有する一対のロール間に挟持して押圧することにより、片面側が凸部４３で他面側が凹部４４となる低気孔率部３を複数形成したものである。この場合も高気孔率部４は連続して形成される。
【実施例】
【００２９】
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。
【００３０】
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、この多孔質金属板を、複数の凹部を有する金型を用いてプレスし、多孔質金属板の表面に直径６ｍｍ、高さ０．６ｍｍの凸部を千鳥状に形成した実施例１の蒸発板（図１に示す第１実施形態に相当）を作製した。この凸部の気孔率はプレス前の気孔率と同じ８０％であり、高気孔率部を形成し、一方、圧縮された部分の気孔率は５０％となり、低気孔率部を形成した。低気孔率部は全体の面積の３０％であった。
【００３１】
切断面をＳＥＭにより観察すると、表面部の多孔質体を形成する骨格は、プレスによる変形で切断されている部分も見られたが、概ね低気孔率部と高気孔率部の骨格は、連続していることが確認された。
また、比較例として、実施例１と同様にスラリー発泡法により作製した厚さ２ｍｍ、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７に示すように、蒸発板（多孔質金属板）５１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】
【００３４】
（実施例２〜７）
実施例１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。
さらに金型の凹部深さ（蒸発板の凸部高さ）を変更して各種の蒸発板を作製し、実施例１と同様の評価を行った。結果を表２に示す。
【００３５】
【表２】
【００３６】
（実施例８）
実施例１と同様の手法で、チタン製気孔率８０％、厚さ２ｍｍ、７２ｍｍ×７２ｍｍの多孔質金属板を製造した。
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、平均の気孔径は約３００μｍであった。
そして、線幅１ｍｍ、開口１６ｍｍ×２７．７ｍｍのエキスパンドメタルを蒸気多孔質金属板の上下面に重ね、圧延機で圧延し、エキスパンドメタルを多孔質金属板に食い込ませた後、エキスパンドメタルを剥離し、図５に示す第２実施形態に相当する蒸発板を作製した。
【００３７】
【表３】
【００３８】
（実施例９）
実施例１と同様の手法で、ＳＵＳ３０４製気孔率８０％、厚さ１ｍｍ、７２×７２ｍｍの多孔質金属板を製造した。
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、平均の気孔径は約６００μｍであった。
凹凸を持ったロールを用いて、図６に示す第３実施形態に相当する、直径１６ｍｍ、高さ１ｍｍの凸部を多孔質金属板に加工した。変形を加えた後の凸部の板厚は、最大０．８ｍｍに圧縮され、その気孔率は、７５％程度と計算された。
【００３９】
【表４】
【００４０】
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。
【００４１】
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。
例えば、第１実施形態及び第２実施形態では、凸部を表裏同じ位置に形成したが、異なる位置に形成してもよい。
【符号の説明】
【００４２】
１ 蒸発板
２ 凸部
３ 高気孔率部
４ 低気孔率部
Ｍ 金属多孔質板
３１ 骨格
３２ 空孔
４１，４２ 蒸発板
４３ 凸部
４４ 凹部
【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、表面に凹凸が形成されるとともに、高気孔率部と低気孔率部とが面方向に分散していることを特徴とする蒸発板。
【請求項２】
前記低気孔率部は面方向に連続的に形成されていることを特徴とする請求項１記載の蒸発板。
【請求項３】
前記高気孔率部は気孔率が７０〜９０％であり、前記低気孔率部は気孔率が５０〜８０％であり、高気孔率部の気孔率の方が低気孔率部の気孔率より大きく形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の蒸発板。
【請求項４】
前記低気孔率部は、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１〜３のいずれか一項に記載の蒸発板。
【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、表面に凹凸が形成されるとともに、高気孔率部と低気孔率部とが面方向に分散していることを特徴とする蒸発板。
【請求項２】
前記低気孔率部は面方向に連続的に形成されていることを特徴とする請求項１記載の蒸発板。
【請求項３】
前記高気孔率部は気孔率が７０〜９０％であり、前記低気孔率部は気孔率が５０〜８０％であり、高気孔率部の気孔率の方が低気孔率部の気孔率より大きく形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の蒸発板。
【請求項４】
前記低気孔率部は、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１〜３のいずれか一項に記載の蒸発板。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−９３０４５（Ｐ２０１２−９３０４５Ａ）
【公開日】平成２４年５月１７日（２０１２．５．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２４１９１２（Ｐ２０１０−２４１９１２）
【出願日】平成２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【出願人】（０００００６２６４）三菱マテリアル株式会社 (4,417)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月１７日（２０１２．５．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【出願人】（０００００６２６４）三菱マテリアル株式会社 (4,417)
【Ｆターム（参考）】
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