(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気化学反応によって被湿度調整空間の湿度調整を行う湿度調整器において、被湿度調整空間側に配置され水の分解反応を起こす陽極と、この陽極と対向するように外気側に配置され陽極の分解反応によって発生した水素イオンを用いて水の生成反応を起こす陰極を有する湿度調整素子、この湿度調整素子に直流電圧を印加する電源、上記湿度調整素子の陽極及び陰極の少なくとも一方を覆うように設けられた保護シートを備え、上記保護シートは、水蒸気を含むガスは透過させるが、液体微粒子及び固体微粒子は透過させないようにポリテトラフルオロエチレン多孔質膜によって構成され、上記ポリテトラフルオロエチレン多孔質膜の膜厚が１０μｍから３０μｍ、孔径が０．５μｍから３μｍ、気孔率が７０％から９０％の間にあるようにしたことを特徴とする湿度調整器。
【請求項２】
保護シートは、着脱自在に取り付けられていることを特徴とする請求項１記載の湿度調整器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、各種物品の保管庫となる密閉空間である被湿度調整空間を湿度調整するための湿度調整器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、特開平６−６３３４３号公報に示される従来の湿度調整器は、図６に示すような構成であった。
図６において、１は各種物品の保管庫となる被湿度調整空間２を形成する筐体、３は被湿度調整空間２から外気へ通じるよう筐体１に形成された開口部、４は開口部３に設けられた湿度調整素子で、水を電気分解して酸素を発生する陽極５と、水素イオンと酸素を反応させて水を生成する陰極６が、水素イオン交換膜となる固体電解質膜７を介して対向配置されるように構成され、被湿度調整空間２の除湿側が陽極５面に接し、外気の加湿側が陰極６面に接するように取付けられている。８は陽極５を構成する陽極触媒層、９は陽極５を構成する陽極側多孔質基材である。１０は陰極６を構成する陰極触媒層、１１は陰極６を構成する陰極側多孔質基材である。１２は陽極５と陰極６間に直流電圧を印加する電源である。
【０００３】
このように構成された従来の湿度調整器においては、陽極５と陰極６間に電源１２から直流電圧を印加すると陽極５では水を分解する（１）式の反応が起こる。
２Ｈ2Ｏ→Ｏ2＋４Ｈ+＋４ｅ-             （１）
そして、このとき発生する水素イオン（Ｈ+）が陽極５側から陰極６側へ向かって移動するとともに、電子（ｅ-）は電源１２を通じて陰極６へ移動し、そこで水素イオンと酸素が反応して（２）式の水の生成反応が起こる。
Ｏ2＋４Ｈ+＋４ｅ-→２Ｈ2Ｏ              （２）
このようにして、水は陽極５側から陰極６側へ移動し、陽極５側で除湿、陰極６側で加湿が行われる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
除湿、加湿反応はそれぞれ、陽極５面、陰極６面で行われるので、塵、塩分、油や洗剤などの不純物成分が電極面に飛来し、表面に留まると、電極表面を物理的に覆って反応面の減少・湿度調整能力の低下、または、電極面で水の電気化学的な分解／合成以外の副反応が起こり、湿度調整能力の低下が起こる。
【０００５】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、塵、塩分、油や洗剤などの不純物成分が電極面に飛来・付着して湿度調整能力を低下させることを防止できる湿度調整器を得ることを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明に係わる湿度調整器においては、電気化学反応によって被湿度調整空間の湿度調整を行う湿度調整器において、被湿度調整空間側に配置され水の分解反応を起こす陽極と、この陽極と対向するように外気側に配置され陽極の分解反応によって発生した水素イオンを用いて水の生成反応を起こす陰極を有する湿度調整素子、この湿度調整素子に直流電圧を印加する電源、湿度調整素子の陽極及び陰極の少なくとも一方を覆うように設けられた保護シートを備え、保護シートは、水蒸気を含むガスは透過させるが、液体微粒子及び固体微粒子は透過させないようにポリテトラフルオロエチレン多孔質膜によって構成され、ポリテトラフルオロエチレン多孔質膜の膜厚が１０μｍから３０μｍ、孔径が０．５μｍから３μｍ、気孔率が７０％から９０％の間にあるようにしたものである。
【０００７】
また、保護シートは、着脱自在に取り付けられているものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１について、図面によって具体的に説明する。
図１は、この発明の実施の形態１による湿度調整器を示す図である。
図１に示す湿度調整器が図６の従来の湿度調整器と根本的に違う点は、陰極側の外気と接する面にスペーサを介して保護シートが備えられていることで、他の構成は図６の湿度調整器と同じである。
図１において、１〜１２は上記従来装置と同一のものであり、その説明を省略する。１４は後述する保護シートで、テフロン板をくり抜いて形成したスペーサ１５を介して陰極６側の外気と接する面に配置されている。１６は保護シート１４を固定するための押え板であり、ビスまたは接着等によりスペーサ１５を介して筐体１に取付けられている。
【０００９】
図２は、この発明の実施の形態１による湿度調整器の保護シートの膜厚と除湿能力の関係を示す図である。
図３は、この発明の実施の形態１による湿度調整器の長期間の除湿能力維持効果を示す図である。
【００１０】
このように構成された湿度調整器においては、陽極５と陰極６間に電源１２から直流電圧を印加すると、陽極５では水を分解する（１）式の反応が起こる。
２Ｈ2Ｏ→Ｏ2＋４Ｈ+＋４ｅ-             （１）
そして、このとき発生する水素イオン（Ｈ+）が陽極５側から陰極６側へ向かって移動するとともに、電子（ｅ-）は電源１２を通じて陰極６へ移動し、そこで水素イオンと酸素が反応して（２）式の水の生成反応が起こる。
Ｏ2＋４Ｈ+４ｅ-→２Ｈ2Ｏ                （２）
固体電解質７は厚さ１７０μｍ程度の膜で、例えばデュポン（Ｄｕ  Ｐｏｎｔ）社製のナフィオン（ＮＡＦＩＯＮ：登録商標）−１１７を使用する。陰極触媒層１０は、イソプロピルアルコールと水等の揮発性溶材に白金黒を混合して、白金黒の量が０．３ｍｇ／ｃｍ2〜３ｍｇ／ｃｍ2となる厚さで固体電解質膜７に塗布または吹き付けられている。
【００１１】
陰極側多孔質基材１１はカーボンを使用した厚さが２００μｍのもので、カーボンペーパ、カーボンクロス等の炭素繊維である。陽極側多孔質基材９はチタンメッシュに白金メッキを施した厚さが１００μｍの水透過性を有するものである。固体電解質膜７を挟み、陰極触媒層１０が形成されている陰極側多孔質基材１１と、前述の陽極側多孔質基材９を重ね合わせ、１８０゜Ｃの温度、５０ｋｇ／ｃｍ2の圧力でホットプレスにより、互いに物理的に一体化するとともに電気的に接合される。この後、この多孔質基材と固体電解質膜７の接合体の陽極側に陽極触媒層８を形成する。即ち、イソプロピルアルコールと水等の揮発性溶材に白金黒を混合して、白金黒の量が０．３ｍｇ／ｃｍ2〜３ｍｇ／ｃｍ2となる陽極側多孔質基材９と固体電解質膜７の外気に面する部分に塗布又は吹き付ける。このようにして陽極５を形成する。
【００１２】
保護シート２０は、テトラフルオロエチレン多孔質膜で、例えば日東電工社製商品名「ミクロテックス」が知られている。このテトラフルオロエチレン多孔質膜の膜圧と除湿能力の関係は図２のとおりである。図２にみるごとく膜厚の増加とともに除湿能力の減少が認められるが、膜厚１０〜３０μｍの間は固体微粒子、液体微粒子の透過を防ぎつつ必要な除湿能力も保持する領域であることが確認できる。
同様に、保護シート１４の孔径と除湿能力、気孔率と除湿能力の関係を調べ、それぞれ孔径は０．５〜０．３μｍの間が固体微粒子、液体微粒子の透過を防ぎつつ、必要な除湿能力も保持する領域であることを確認し、気孔率は７０〜９０％の間が固体微粒子、液体微粒子の透過を防ぎつつ必要な除湿能力も保持する領域であることを確認した。
【００１３】
図３は、この発明の実施の形態１による湿度調整器と従来の湿度調整器を塵埃、オイルミストの多い工場内に設置し、その効果を比較したものである。
従来品は４ケ月経過時点で能力低下が顕著になり、６ケ月を待たずに使用できなくなったのに対し、実施の形態１によるものは、６ケ月経過時点で、除湿能力の低下はなく、寿命が延長できる効果が得られている。
【００１４】
実施の形態２．
図４は、この発明の実施の形態２による湿度調整器を示す図であり、保護シートを筐体の内側に設けているものである。
図４において、１〜１６は図１におけるものと同一のものである。
図４においては、保護シート１４はスペーサ１５を介して陽極５側に配置され、押え板１６によって筐体１の内側に取付けられている。
このような構成によっても、実施の形態１と同様の効果を奏する。
【００１５】
実施の形態３．
図５は、この発明の実施の形態３による湿度調整器の保護シートのカセット式着脱構造を示す図である。
図５は、実施の形態１のように、筐体の外側に保護シートを着脱する場合を示している。
図において、１〜４、１４は、図１におけるものと同一のものである。
湿度調整素子４は、筐体１の開口部３に、プラスチック製の湿度調整素子固定部１７に保持された状態で、図示はしてないが、ボルト締めで固定されている。保護シート１４は、同じくプラスティック製の保護シート固定部１８に一体成形された形で保持されており、湿度調整素子固定部１７と保護シート固定部１８は、弾性変形の性質を有する凹凸部１９を介した装着／脱着を可能としている。
【００１６】
このように構成することにより、保護シート１４の交換が容易になり、湿度調整器本体の長期間の使用が可能となる。
実施の形態３による湿度調整器でも、実施の形態１と同様の効果を得る。
【００１７】
【発明の効果】
この発明は、以上説明したように構成されているので、以下に示すような効果を奏する。
電気化学反応によって被湿度調整空間の湿度調整を行う湿度調整器において、被湿度調整空間側に配置され水の分解反応を起こす陽極と、この陽極と対向するように外気側に配置され陽極の分解反応によって発生した水素イオンを用いて水の生成反応を起こす陰極を有する湿度調整素子、この湿度調整素子に直流電圧を印加する電源、湿度調整素子の陽極及び陰極の少なくとも一方を覆うように設けられた保護シートを備え、保護シートは、水蒸気を含むガスは透過させるが、液体微粒子及び固体微粒子は透過させないようにポリテトラフルオロエチレン多孔質膜によって構成され、ポリテトラフルオロエチレン多孔質膜の膜厚が１０μｍから３０μｍ、孔径が０．５μｍから３μｍ、気孔率が７０％から９０％の間にあるようにしたので、陽極または陰極に液体微粒子または固体微粒子の不純物成分が付着するのを防止し、湿度調整能力の低下を防止することができる。
【００１８】
さらに、保護シートは、着脱自在に取り付けられているので、交換しやすい。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態１による湿度調整器を示す図である。
【図２】  この発明の実施の形態１による湿度調整器の保護シートの膜厚と除湿能力の関係を示す図である。
【図３】  この発明の実施の形態１による湿度調整器の長期間の除湿能力維持効果を示す図である。
【図４】  この発明の実施の形態２による湿度調整器を示す図である。
【図５】  この発明の実施の形態３による湿度調整器の保護シートのカセット式着脱構造を示す図である。
【図６】  従来の湿度調整器を示す図である。
【符号の説明】
１  筐体、  ２  被湿度調整空間、  ４  湿度調整素子、  ５  陽極、
６  陰極、  ７  固体電解質膜、  １２  電源、  １４  保護シート、
１７  湿度調整素子固定部、  １８  保護シート固定部、  １９  凹凸部。
【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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