(57)【要約】【課題】従来の調湿装置は、水分の脱着過程において吸湿剤の温度上昇が遅く、水分脱着温度に達するまでに時間が長くかかるという課題を有していた。【解決手段】通電により発熱可能な金属基材１と前記金属基材１の表面に吸湿剤層を形成し、水分吸着時は非通電とし、通電時に水分を脱着する調湿装置とした。これにより、表面上の吸湿剤層に速やかに熱が伝わり、結果として水分脱着効率が高い調湿装置を提供できるようになる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
通電により発熱可能な金属基材と前記基材の表面に吸湿剤層を形成し、水分吸着時は非通電とし、通電により水分を脱着させる調湿装置。
【請求項２】
金属基材は帯形状の基材から波形状の加工を施した金属基材である請求項１に記載の調湿装置。
【請求項３】
波形状の稜線方向に通気する請求項２に記載の調湿装置。
【請求項４】
波形状の波高さと幅の比（波高さ／幅）は０．１以上５以下の範囲である請求項２または３に記載の調湿装置。
【請求項５】
波形状の波数は帯形状の長さと幅の比（長さ／幅）の０．１以上５以下の範囲である請求項２〜４のいずれか１項に記載の調湿装置。
【請求項６】
金属基材は金網形状の金属基材である請求項１〜５のいずれか１項に記載の調湿装置。
【請求項７】
金網形状の金属基材のメッシュは２０以上４００以下の範囲である請求項６に記載の調湿装置。
【請求項８】
金網形状の金属基材の線径は０．０２ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の範囲である請求項６または７に記載の調湿装置。
【請求項９】
吸湿剤層の担持重量は基材１平方センチメートルあたり、０．０１ｇ以上０．２ｇ以下の範囲である請求項１〜８のいずれか１項に記載の調湿装置。
【請求項１０】
金属基材の素材はステンレスである請求項１〜９のいずれか１項に記載の調湿装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、吸湿剤を用いて空気中の水分を吸着により除去し、吸湿剤に吸着した水分を加熱により脱着再生させる調湿装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、空気中の水分の吸脱着方法として、ハニカム状セラミックス基材の表面に吸湿剤を担持し、この吸湿剤に空気中の水分を吸着させ、吸湿剤に吸着した水分を外部から主に輻射熱や対流熱により加熱して脱着再生するものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−２４２３５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の方法では、水分の脱着過程において吸湿剤の温度上昇が遅く、水分脱着温度に達するまでに時間が長くかかるという課題を有している。すなわち、セラミックス基材を用いた場合、熱容量が大きく、熱伝導率が低いことに起因して、水分脱着速度が遅いという課題があった。
【０００５】
また、前記課題を解決するために、基材をハニカム状とした場合は、基材の温度分布が不均一となることで、水分脱着効率が悪くなったり、空気中の塵などによってハニカム体が目詰まりすることで、水分脱着効率が悪くなるなどの問題があった。
【０００６】
本発明は前記従来の課題を解決するもので、水分脱着効率の高い調湿装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために、通電により発熱可能な金属基材と前記基材の表面に吸湿剤層を形成し、水分吸着時は非通電とし、通電により水分を脱着させるようにした調湿装置を提供する。
【０００８】
上記発明によれば、熱容量が小さく熱伝導率の高い金属基材とすることで、温度上昇が速く、また温度分布が均一とすることができ、表面上の吸湿剤層に速やかに熱が伝わり、結果として水分脱着効率の高い調湿装置とすることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載の発明は、熱容量が小さく熱伝導率の高い金属基材とすることで、温度上昇が速く、また温度分布が均一とすることができ、表面上の吸湿剤層に速やかに熱が伝わり、結果として水分脱着効率の高い調湿装置とすることができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、特に、請求項１に記載の金属基材に、波形状の加工を施すことにより、水分を含んだ空気との接触効率が高くなり、より効率の高い調湿装置とすることができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、特に、請求項２に記載の波形状の稜線方向に通気することにより、通気抵抗の低い有用な調湿装置とすることができる。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、特に、請求項２はたは３に記載の波形状の波高さと幅の比（波高さ／幅）を０．１以上５以下の範囲とすることにより、高効率な吸脱着性能を有する調湿装置とすることができる。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、特に、請求項２〜４のいずれか１項に記載の波形状の波数は、帯形状の長さと幅の比（長さ／幅）の０．１以上５以下の範囲とすることにより、同様に高効率な吸脱着性能を有する調湿装置とすることができる。
【００１４】
請求項６に記載の発明は、特に、請求項１〜５のいずれか１項に記載の金属基材を金網形状とすることにより、メッシュ数や線径の組み合わせにより発熱体としての抵抗値を調節することができ、有用な調湿装置とすることができる。
【００１５】
請求項７に記載の発明は、特に、請求項６に記載の金網形状の金属基材のメッシュ数を２０以上４００以下の範囲とすることにより、金網形状において吸脱着性能の効率の高い調湿装置とすることができる。
【００１６】
請求項８に記載の発明は、特に、請求項６または７に記載の金網形状の金属基材の線径は、０．０２ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の範囲とすることにより、抵抗値を適度に確保でき、また、金網形状において吸脱着効率の高い調湿装置とすることができる。
【００１７】
請求項９に記載の発明は、特に、請求項１〜８のいずれか１項に記載の吸着剤層の担持重量を基材１平方センチメートルあたり０．０１ｇ以上０．２ｇ以下の範囲とすることにより、水分の吸着量および脱着速度を確保し、吸脱着性能に対してバランスの良い調湿装置とすることができる。
【００１８】
請求項１０に記載の発明は、特に、請求項１〜９のいずれか１項に記載の金属基材の素材をステンレスとすることにより、耐食性を確保し、また汎用的な素材を用いることでからコスト面でも優位な調湿装置とすることができる。
【００１９】
【実施例】
（実施例１）
図１は、本発明の第１の実施例における調湿装置の斜視図を、図２は、図１に示す調湿装置に用いた基材を展開した図を、それぞれ示すものである。
【００２０】
図１において、１は通電可能な金網であり金属基材としている。金網１の表面上には吸湿剤層が形成されている。また２、２′は電極端子であり、スポット溶接により金属基材１に取り付けられている。金網１の素材としては、汎用性があり、また耐食性の高いステンレスＳＵＳ３０４を用いた。また１２Ｖ印加時に１００Ｗの発熱量とするために、線径０．１ｍｍ、メッシュ数は５０である金網を用い、図２に示すように幅３０ｍｍ、長さ６００ｍｍの帯状に切断し金属基材として用いた。この帯状の金網を図１に示すように波形状に加工した。ここでは、波高さを２０ｍｍとし、波の数を１５個とした。なお加工時には、繰返し応力による基材の破断を防止するため、山谷部に０．５ｍｍ程度のＲ加工を施した。
【００２１】
次に、基材を脱脂させる目的で加熱処理を施した。ここでは４００℃３０分間行なったが、加熱温度および時間、さらには加熱雰囲気の調節により、金属表面に酸化皮膜が生成し、耐腐食性を向上させ、かつアンカー効果により吸湿剤層との密着性を向上させることも可能である。
【００２２】
こうして加熱処理を終了した金網１の表面に、ゼオライトを主成分とする吸湿剤層の作製を行った。図３に図１の調湿装置をＡ−Ａ’方向に切断した時の断面の一部を示す。図３において３１は金網、３２は吸湿剤層である。吸湿剤層３２は、ゼオライト１００重量部、コロイダルシリカ３０重量部、イオン交換水１００重量部を攪拌、混合して形成しているものである。このスラリーを、金網１に塗布した後、１３０℃で２０分間乾燥させ、６００℃で２０分間加熱処理をして吸湿剤層３を形成している。本実施例では、乾燥重量として９ｇの吸着剤層とした。また本実施例では、吸湿剤としてゼオライトを用いたが、他にシリカゲルや活性アルミナを用いてもよいものである。
【００２３】
以上のように構成された調湿装置について、以下その動作、作用を説明する。調湿装置の電極端子２、２′間に通電して、金網１を発熱状態にする。金網からの発熱により、同時に、吸湿剤層も加熱される。水分脱着温度に達した吸湿剤層からは、吸着されていた水分が脱着する。次に、調湿装置の電極端子２、２′間を非通電状態にすると、金網１は非発熱状態となり吸湿剤層の温度は下がり、空気中の水分が吸湿剤に吸着される。以上の動作を繰り返すことにより、目的とする湿度の空気を供給することができる。
【００２４】
この実施例の効果について、以下に説明する。
【００２５】
本実施例では、金網１の表面に吸湿剤層を形成し、金網１に通電したときの発熱を利用して吸湿剤層を加熱するため、吸湿剤層の温度上昇が速く、水分脱着温度に達するまでの時間が非常に短くなるものである。すなわち、従来のようにハニカム状セラミックス基材の表面に吸湿剤を担持し、この吸湿剤に空気中の水分を吸着させ、吸湿剤に吸着した水分を外部から主に輻射熱や対流熱により加熱して脱着再生する方法と比較して、本実施例では入力電力量を同一とした場合、約３倍の速度で水分脱着温度に達した。従来のものでは、吸着剤層の温度が２００℃に達するまでの時間は１００Ｗで約６０秒であったが、本実施例では１００Ｗで２０秒弱であった。以上の結果より、吸脱着サイクルが比較的短い使用用途においては、本実施例の調湿装置は非常に有用なものとなる。また、金網を基材として用い波形状に加工しているため、表面積を大きく確保した上で、ハニカム形状のように目詰まりする心配がなく、性能低下が少ない有用な調湿装置とすることができる。
【００２６】
（実験例１）
以上の調湿装置を用いて、本発明の効果を検証する実験を行なった。
【００２７】
図４に実験の構成図を示す。図４に示すように９０ｍｍ幅に加工されたホルダー４１内に調湿装置４２をセットし、シロッコファン４３により３０℃５５％ＲＨに調節させた空気をセットされた調湿装置４２に送り込み、調湿装置の重量変化を測定した。ここで、通気方向は調湿装置４２の波の稜線方向とし、１００Ｗとなるように印加電圧１２Ｖに調節し、３０秒通電、３０秒非通電を繰り返した。なおこのとき通気量は２００Ｌ／分であった。
【００２８】
第一の対照実験として調湿装置に用いた帯状金網は波状加工をせずに、ランダムな折り曲げや巻回により同様の９０ｍｍ幅に設置して、同様の実験を行なった。なおこのときの通気量は１６０Ｌ／分に低下していた。
【００２９】
第二の対照実験として調湿装置を幅９０ｍｍ、長さ２００ｍｍの帯状金網を用い、高さ２０ｍｍで波の数を５とした調湿装置を作成し、図５に示すように波の稜線とは直角方向に設置し、同様の実験を行なった。なおこのときの通気量は１５０Ｌ／分に低下していた。
【００３０】
結果を図６に示す。図６は、初期重量からの変化分を示しており、非通電時には水分の吸着作用により重量が増加し、通電時には脱着作用により重量が減少するため、増加分と減少分との差が大きいほど効率が良いことを示している。
【００３１】
図６から波の稜線方向に通気した本実験例（実験例１と表記）では、安定期には約０．５ｇの水分が吸脱着を繰り返しているのに対して、第一の対照実験では約０．３ｇ、第二の対照実験では約０．４ｇとなっていることがわかる。
【００３２】
これは、規則正しい波形状の加工を施すことにより、通気抵抗を小さくし、さらに水分を含んだ空気との接触効率が高くなり、より効率の高い調湿装置とすることができ、また、波の稜線方向に通気すれば通気抵抗が小さくなり、通風量が確保でき、通気量と吸脱着量の比をみれば、接触効率の低下もほとんどないことを示している。
【００３３】
以上のように、本発明のように金属基材に波形状の加工を施すことにより、水分を含んだ空気との接触効率が高くなり、より効率の高い調湿装置とすることができ、さらに、波形状の稜線方向に通気することにより、接触効率を保持し、通気抵抗の低い有用な調湿装置とすることができる。
【００３４】
（実験例２）
次に、本発明の効果を検証する第二の実験を行なった。
【００３５】
金属基材である金網の幅３０ｍｍ、長さ６００ｍｍとし、波高さを変更して、実験例１と同様の実験を行なった。ただし、実験例１では幅９０ｍｍのホルダーにセットして行なったが、ここでは、それぞれの形状に応じて、開口面積をほぼ等しくしたホルダーにセットして行なった。
【００３６】
波高さを０ｍｍから３００ｍｍまで１０水準行なった。なお、波高さ０ｍｍとは帯形状そのままのことであり、波高さ３００ｍｍとは二つ折りの状態のことである。
【００３７】
ここで、波高さを幅で除した比（波高さ／幅）に対する安定時の吸脱着量の関係として図７に示す。図７から、比の値が０．７前後でピークを持つカーブとなる。そのときのピークは約０．５ｇの吸脱着量を示している。比の値が０．１より小さいもしくは５より大きくなるとピーク値時の１／２程度の吸脱着量となることがわかる。
【００３８】
以上により、波形状の波高さと幅の比（波高さ／幅）を０．１以上５以下の範囲とすることにより、高効率な吸脱着性能を有する調湿装置とすることができる。
【００３９】
なお、このとき波高さを幅で除しているため、無次元値となり本実験例以外の幅や高さのときにも有効なものとなる。
【００４０】
さて、次に上記の実験結果を用いて、波数を帯形状の長さを幅で除した値でさらに除した比の値（波数／（長さ／幅））に対する安定時の吸脱着量の関係としてとらえれば図８のようになる。図８から、比の値が０．８前後でピークを持つカーブとなる。同様に比の値が０．１より小さいもしくは５より大きくなるとピーク値時の１／２程度の吸脱着量となることがわかる。
【００４１】
以上により、波形状の波数は、帯形状の長さと幅の比（長さ／幅）の０．１以上５以下の範囲とすることにより、同様に高効率な吸脱着性能を有する調湿装置とすることができる。
【００４２】
なお、このときも、無次元値となり本実験例以外の幅や長さのときにも有効なものとなる。
【００４３】
（実験例３）
次に、本発明の効果を検証する第三の実験を行なった。金属基材である金網の幅３０ｍｍ、長さ６００ｍｍとし、波高さ２０ｍｍとしてデバイスを作成したが、このとき金網のメッシュ数を５から６００の範囲で変更して作成した。実験例１と同様の実験を行なった。同様に結果をメッシュ数に対する安定時の吸脱着量の関係として図９に示す。
【００４４】
図９から、メッシュ数が５０前後でピークを持つカーブとなる。そのときのピークは約０．５ｇの吸脱着量を示している。メッシュ数が２０より小さいもしくは４００より大きくなるとピーク値時の１／２程度の吸脱着量となることがわかる。
【００４５】
以上により、金網のメッシュ数は、２０以上４００以下の範囲とすることにより、高効率な吸脱着性能を有する調湿装置とすることができる。
【００４６】
（実験例４）
次に、本発明の効果を検証する第四の実験を行なった。金属基材である金網を帯状体において幅３０ｍｍ長さ６００ｍｍに設定し、メッシュ数を２０から４００の範囲とし、また線径を０．０１ｍｍから２ｍｍの範囲で試作し、上記と同様に１００Ｗに印加したときの安定吸脱着量を求めた。
【００４７】
結果の一覧を（表１）に示す。
【００４８】
【表１】
2004333021.tif 000003
【００４９】
メッシュ数により作成できない場合もあったが、全体の傾向として、線径０．１ｍｍ付近をピークとして性能が悪化していくことがうかがえる。線径が０．５ｍｍを超えるものや、０．０２ｍｍをしたまわるものでは、ピークの１／２程度となっている。また、実用上の問題としては線径が大きくなれば必要な抵抗値を確保できず、また、小さすぎれば耐久上の問題などが生じるものである。
【００５０】
以上により、金網の線径は、０．０２ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の範囲とすることにより、適度な抵抗値を確保でき、また、高効率な吸脱着性能を有する調湿装置とすることができる。
【００５１】
（実験例５）
さらに、本発明の効果を検証する第五の実験を行なった。以上は担持重量として９ｇで実験を行なっていたが、この重量を１ｇから５０ｇまで変更して、同様の実験を行なった。基材の大きさとして幅３０ｍｍ、長さ６００ｍｍであるため面積としては１８０ｃｍ２となる。担持重量を面積で除した１平方センチメートルの単位面積あたりの担持重量と水分の安定吸脱着量との関係を図１０に示す。
【００５２】
図１０より、１平方センチメートルあたりの担持重量が０．０３ｇ付近がピークになっており、０．０１ｇより少ないおよび０．２ｇより多くではこのピーク量の１／２程度となっている。これは、担持重量が少なければ水分の吸着量自体が少なく、また担持重量が多ければ、基材の発熱に対して距離が遠くなることや、熱容量が大きくなることから水分の脱着速度が追いつかないためである。
【００５３】
よって、本発明のように、吸着剤層の担持重量を基材１平方センチメートルあたり０．０１ｇ以上０．２ｇ以下の範囲とすることにより、水分の吸着量および脱着速度を確保し、吸脱着性能に対してバランスの良い調湿装置とすることができるものとなる。
【００５４】
【発明の効果】
以上のように本発明の調湿装置によれば、温度上昇が速く、また温度分布が均一とすることができ、表面上の吸湿剤層に速やかに熱が伝わり、結果として水分脱着効率を高くすることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１における調湿装置の斜視図
【図２】同、調湿装置の基材の展開図
【図３】同、調湿装置の一部の断面図
【図４】本発明の実施例１の実験例１における実験構成図
【図５】同、実験例１における対照実験の実験構成図
【図６】同、実験例１における重量変化を示す実験特性図
【図７】本発明の実施例１の実験例２における波高さ／幅と吸脱着量との関係を示す実験特性図
【図８】同、実験例２における波数／（長さ／幅）と吸脱着量との関係を示す実験特性図
【図９】本発明の実施例１の実験例３におけるメッシュ数と吸脱着量との関係を示す実験特性図
【図１０】本発明の実施例１の実験例５における１平方センチメートルあたりの担持量と吸脱着量との関係を示す実験特性図
【符号の説明】
１  金網（金属基材）
２  電極端子
３２  吸湿剤層
【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】
2004333021.tif 000011
【図９】
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【図１０】
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