(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
呼気を取り入れ除湿剤を通して排気する除湿チャンバを形成し、前記除湿チャンバは、人間の鼻孔と口とを覆って密閉空間を形成し吸気逆止め弁を介して外気を取り入れる呼気マスクに連設され、当該呼気マスクから呼気逆止め弁を介して呼気を取り入れ可能としてなり、前記除湿チャンバに排気ファンを設置するとともに、前記排気ファンが作り出す負圧により外気を取り入れる外気逆止め弁を前記除湿剤より上流側に設置して、前記除湿剤を冷却可能としたことを特徴とする呼気除湿器。
【請求項２】
前記外気逆止め弁の開放圧力を前記呼気逆止め弁の開放圧力よりも小さく設定してなることを特徴とする請求項１に記載の呼気除湿器。
【請求項３】
前記除湿チャンバの外周面に冷却フィンを形成して、前記除湿剤を冷却可能としたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の呼気除湿器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は呼気除湿器に関するものであり、特にリチウムイオン電池の製造工程等の低湿分環境下において作業員の呼気を除湿する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
パソコン、携帯電話または電気自動車等のバッテリとして、リチウムイオン電池が使用されている。リチウムイオン電池の電解液は水分と反応しやすいため、その製造作業は低湿分環境下で行う必要がある。そこで、図６に示すドライルーム３を設置し、その内部でリチウムイオン電池の製造作業を行っている。ドライルーム３の外部には低露点用除湿機２を設置する。除湿機２は、取り入れた外気を露点温度−６０℃（絶対湿度０．００６７ｇ／ｋｇ以下）にまで除湿し、これをドライルーム３に供給している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ドライルームのような低湿分環境下における最大の負荷原因は、作業員である。従ってドライルームに多くの作業員が入室する場合には、多量の低湿分空気を供給しうる除湿機を設置して運転する必要があり、除湿機の設置コストおよび運転コストが高くなってしまう。
【０００４】
人間による水分の放出は、体表面から行われるほか呼気によって行われ、その割合は半々である。そこで呼気に含まれる水分量を低減するため、シリカゲル等の除湿剤の入った筒を作業員毎に装備してドライルームへ入室し、呼気をその中に取り込み、除湿剤を通した上で排気していた。しかしこの場合、当初は除湿効果が得られるが、その後は除湿剤の水分吸着時における反応熱により除湿剤からの水分放出が起こってしまい、十分な除湿効果が得られなくなるという問題があった。
本発明は上記問題点に着目し、長期間にわたって除湿効果を発揮しうる呼気除湿器の提供を目的とする。
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明に係る呼気除湿器は、呼気を取り入れ除湿剤を通して排気する除湿チャンバを形成し、前記除湿チャンバは、人間の鼻孔と口とを覆って密閉空間を形成し吸気逆止め弁を介して外気を取り入れる呼気マスクに連設され、当該呼気マスクから呼気逆止め弁を介して呼気を取り入れ可能としてなり、前記除湿チャンバに排気ファンを設置するとともに、前記排気ファンが作り出す負圧により外気を取り入れる外気逆止め弁を前記除湿剤より上流側に設置して、前記除湿剤を冷却可能とした。
【０００６】
また、前記外気逆止め弁の開放圧力を前記呼気逆止め弁の開放圧力よりも小さく設定するのが好ましい。
【０００７】
なお、前記除湿チャンバの外周面に冷却フィンを形成して、前記除湿剤を冷却可能としても良い。
【０００８】
【作用】
除湿チャンバに排気ファンを設置するとともに、排気ファンが作り出す負圧により外気を取り入れる逆止め弁を除湿剤より上流側に設置した構成としたので、除湿剤の水分吸着時に反応熱が発生しても、低温の外気を取り入れて除湿剤を冷却することができる。また外気は低湿分状態であり、除湿剤に新たな水分を吸着させて反応熱を発生させることがない。よって、除湿剤の温度上昇を回避することができる。従って、除湿剤からの水分放出を防止することができ、長期間にわたって除湿効果を発揮しうる呼気除湿器を提供することができる。
【０００９】
また、前記除湿チャンバは、人間の鼻孔と口を覆って密閉空間を形成し逆止め弁を介して外気を取り入れる呼気マスクに連設され、当該呼気マスクから逆止め弁を介して呼気を取り入れる構成としたので、呼気除湿器を小型化することができる。またこれを作業員の頭部に装着するので、作業の障害になることがない。
【００１０】
なお除湿チャンバの外周面に冷却フィンを形成した場合、除湿剤の水分吸着時に反応熱が発生しても、発生した反応熱を冷却フィンから大気中に放出して、除湿剤の温度上昇を回避することができる。従って、除湿剤からの水分放出を防止することができ、長期間にわたって除湿効果を発揮しうる呼気除湿器を提供することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態につき、図面を参照して詳細に説明する。なお以下に記載するのは本発明の実施形態の一態様にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００１２】
最初に、本発明に関連する実施形態について説明する。図１に関連する実施形態に係る呼気除湿器の、呼気時の動作説明図を示す。本実施形態に係る呼気除湿器５は、人間の鼻孔と口を覆って密閉空間を形成し吸気逆止め弁１２を介して外気を取り入れる呼気マスク１０に連設して、当該呼気マスクから呼気逆止め弁２２を介して呼気を取り入れ除湿剤を通して排気する除湿チャンバ２０を形成し、除湿チャンバ２０の外壁に冷却フィン２８を形成したものである。
【００１３】
人間の鼻孔と口を覆う、呼気マスク１０を形成する。呼気の拡散を防止するため、呼気マスク１０の周縁部は作業員４の顔面と密着可能に形成し、鼻孔と口の周囲に密閉空間を形成可能とする。一方、呼気マスク１０の両端部にはベルト８ａ，８ｂの両端部をそれぞれ連結し、当該ベルトを作業員４の後頭部に回しかけることにより呼気マスクを装着可能とする。なお、呼気マスクは作業員の頭部全体を覆うように形成してもよい。
【００１４】
呼気マスク１０には、外気を取り入れる吸気逆止め弁１２を設置する。吸気逆止め弁１２の構造及び機能は、後述する図３に示す逆止め弁１０２と同様である。すなわち吸気逆止め弁１２は、作業員４の吸気の負圧によりポペット１３が入口を解放し、外気の取り入れが可能となるように形成する。逆に作業員４の呼気の正圧によっては入口が解放されることはなく、呼気が外部に流出することはない。
【００１５】
呼気マスク１０に隣接して、除湿チャンバ２０を形成する。除湿チャンバ２０には、呼気マスク１０から呼気を取り入れる呼気逆止め弁２２を設置する。図３に逆止め弁のモデル図を示す。逆止め弁１０２は、空気の入口１０２ａおよび出口１０２ｂを有する。またその内部には、バネ等の強制手段１０４およびポペット１０３を有する。平常時のポペット１０３は、強制手段１０４により強制されて入口１０２ａを閉鎖している。一方、入口１０２ａ側に正圧が作用するかまたは出口１０２ｂ側に負圧が作用すると、これによりポペットが入口１０２ａを解放し、入口から出口に向かって空気が流れる。逆に、入口１０２ａ側に負圧が作用したりまたは出口１０２ｂ側に正圧が作用したりしても、入口１０２ａが解放されることはないので、出口から入口に向かって空気が流れることはない。除湿チャンバ２０に設置する呼気逆止め弁２２は、作業員４の呼気の正圧によりポペット２３が入口を解放し、呼気マスク１０から除湿チャンバ２０への呼気の取り入れが可能となるように形成する。逆に作業員４の吸気の負圧によっては入口が解放されることはなく、呼気が呼気マスク１０に逆流することはない。
【００１６】
除湿チャンバ２０は円筒形状に形成し、その先端部分に除湿フィルタ２６を形成する。具体的には、除湿チャンバの軸方向に所定間隔をおいて、金網やパンチングメタル等の通気性を有する複数の板材を配置してケーシングを形成し、その内部に除湿剤を充填する。呼気が除湿フィルタ２６を通過することなく外部に流出しないように、除湿フィルタの軸直角方向断面の全体に除湿剤を充填する必要がある。除湿剤としては、シリカゲルや活性炭などを使用する。なお除湿剤は、不織布等の通気性材料で形成した袋体に充填した上で、上記ケーシングの内部に配置するのが好ましい。これにより除湿剤の交換が容易になり、また除湿剤が除湿フィルタ２６の外部にこぼれ出るのを防止することができる。
【００１７】
除湿チャンバ２０の外周面に、冷却フィン２８を形成する。冷却フィン２８は、除湿フィルタ２６の形成部分に近接した、除湿チャンバ２０の外周面に形成する。冷却フィン２８および除湿チャンバ２０は、熱伝導率の高い材料で形成する。また、冷却フィン２８の表面積が大きいほど熱伝達率が高くなるので、フィンの数は多いほど良く、フィンの高さは高いほど良い。もっとも重量が重くなると、作業員に装着する呼気除湿器５としては機動性に欠けることになるので、一定の制限をうける。
【００１８】
上記のように構成した本実施形態に係る呼気除湿器は、以下の方法に従って使用する。まず作業員４が、第１実施形態に係る呼気除湿器５を装着する。その際、呼気マスク１０で鼻孔および口を覆い、呼気マスクの周縁部を顔面に密着させて密閉空間を形成する。また、ベルト８ａ，８ｂを作業員の後頭部に回しかけて、呼気除湿器５の全体を固定する。装着後、作業員４はドライルームに入室し、リチウムイオン電池の製造作業等を行う。
【００１９】
図２に本実施形態に係る呼気除湿器の、吸気時の動作説明図を示す。作業員４が息を吸った場合、吸気の負圧により吸気逆止め弁１２のポペット１３がその入口を解放し、矢印９４で示すように外気が呼気マスク１０の内部に取り入れられる。一方、吸気の負圧によっては呼気逆止め弁２２のポペット２３がその入口を解放することはないので、除湿チャンバ２０内部の呼気が呼気マスク１０に逆流することはない。
【００２０】
図１に本実施形態に係る呼気除湿器の、呼気時の動作説明図を示す。作業員４が息を吐いた場合、呼気の正圧によっては吸気逆止め弁１２のポペット１３がその入口を解放することはなく、呼気が外部へ流出することはない。一方、呼気の正圧により呼気逆止め弁２２のポペット２３がその入口を解放するので、矢印９２で示すように呼気が除湿チャンバに流入する。さらに、呼気は除湿フィルタ２６を通過する。その際、除湿剤が呼気に含まれる水分を吸着する。そして除湿された呼気は、矢印９３で示すように外部へ排気される。
【００２１】
なお、除湿剤が呼気に含まれる水分を吸着する際に、反応熱が発生する。この熱は、除湿剤等の除湿フィルタを構成する部材によって、除湿チャンバに伝達される。さらに除湿チャンバの外周面に設置した冷却フィンに伝達され、冷却フィンの広い表面から大気中に放出される。
【００２２】
上記のように構成した本実施形態に係る呼気除湿器を、上記の方法に従って使用することにより、長期間にわたって除湿効果を発揮しうる呼気除湿器を提供することができる。この点従来は、除湿剤の入った筒の中に呼気を取り込み、除湿剤を通した上で排気していた。そして、その除湿剤に対して何ら処理を行わずに継続使用していたので、当初は除湿効果が得られるが、その後は除湿剤の水分吸着時における反応熱により、除湿剤からの水分放出が起こってしまい、十分な除湿効果が得られなくなるという問題があった。
【００２３】
しかし、本実施形態に係る呼気除湿器は、人間の鼻孔と口を覆って密閉空間を形成し逆止め弁を介して外気を取り入れる呼気マスクに連設され、当該呼気マスクから逆止め弁を介して呼気を取り入れ除湿剤を通して排気する除湿チャンバを形成し、除湿チャンバの外周面に冷却フィン２８を形成して、除湿剤を冷却可能とした構成とした。これにより、除湿剤の水分吸着時に反応熱が発生しても、その熱を冷却フィンから大気中に放出することにより、除湿剤の温度上昇を回避することができる。従って、除湿剤からの水分放出を防止することができ、長期間にわたって除湿効果を発揮しうる呼気除湿器を提供することができるのである。
【００２４】
また従来技術に係る呼気除湿器は、長期間使用すると十分な除湿効果が得られなくなることから、大型の除湿機を設置して、大型のポンプにより、大型のダクトを通して、多量の低湿分空気をドライルームに供給する必要があった。しかし本実施形態に係る呼気除湿器は、長期間使用しても除湿効果が低下することがないので、低湿分空気の供給量を削減することができる。これに伴って、除湿機、ポンプおよびダクトを小型化することができる。従って、これらの設置コストおよび運転コストを削減することができる。
【００２５】
さらに本実施形態に係る呼気除湿器は、人間の鼻孔と口を覆って密閉空間を形成し逆止め弁を介して外気を取り入れる呼気マスクに連設され、当該呼気マスクから逆止め弁を介して呼気を取り入れる除湿チャンバを形成する構成としたので、呼気除湿器を小型化することができる。またこれを作業員の頭部に装着するので、作業の障害になることがない。
【００２６】
なお、本実施形態に係る呼気除湿器では除湿チャンバを呼気マスクに連設したが、呼気通路を介して除湿チャンバを呼気マスクと接続してもよい。この場合呼気通路はビニールチューブなどで形成し、除湿チャンバに設置した逆止め弁の入口に接続する。また除湿チャンバは筒状に形成し、作業員の腰部などに装備可能とする。そしてこの除湿チャンバの外周上に冷却フィンを形成すれば、上述した本発明に関連する実施形態と同様に、長期間にわたって除湿効果を発揮しうる呼気除湿器を提供することができる。また、除湿機、ポンプおよびダクトを小型化することができ、これらの設置コストおよび運転コストを削減することができる。
【００２７】
なお、本実施形態に係る呼気除湿器の呼気マスクは、鼻孔および口を覆うように形成したが、同時に目も覆うように形成してもよい。ドライルーム内には低湿分空気が充満しているので、作業員の目が乾燥し、長時間の作業が困難であるという問題があった。しかし、呼気マスクで目を覆うようにすれば、呼気マスク内には水分を多く含んだ呼気が充満しているので、作業員の目が乾燥しにくくなる。なお、作業員の目の位置に相当する呼気マスクの部分には、プラスチック等の透明な材料によって窓を形成し、作業員の視界を確保するのが好ましい。
【００２８】
次に、本発明の呼気除湿器に係る実施形態について説明する。図４に本発明の実施形態に係る呼気除湿器の、呼気時の動作説明図を示す。本発明の実施形態に係る呼気除湿器６は、人間の鼻孔と口を覆って密閉空間を形成し吸気逆止め弁１２を介して外気を取り入れる呼気マスク１０に連設され、当該呼気マスクから呼気逆止め弁２２を介して呼気を取り入れ除湿剤を通して排気する除湿チャンバ３０を形成し、当該除湿チャンバに排気ファン３６を設置するとともに、排気ファン３６が作り出す負圧により外気を取り入れる外気逆止め弁３２を除湿剤より上流側に設置したものである。なお、第１実施形態と同じ構成となる部分については、その説明を省略する。
【００２９】
除湿チャンバ３０には、排気ファン３６を設置する。排気ファン３６は、除湿チャンバ３０の内部に負圧を発生させるものであり、かかる方向に回転可能に形成する。排気ファン３６は、除湿フィルタ２６より下流側の、除湿チャンバ３０の排気口付近に設置する。なお、除湿フィルタ２６より上流側であって、後述する外気逆止め弁３２より下流側に設置してもよい。排気ファン３６は図示しない電池等によって駆動し、その電池等および駆動スイッチは、除湿チャンバ３０の外周面上に設置するか、または作業員の体に装着して排気ファンの位置まで配線する。
【００３０】
一方、除湿チャンバ３０の除湿フィルタ２６より上流側に、外気逆止め弁３２を設置する。外気逆止め弁３２は、排気ファン３６が作出する負圧によりポペット３３が入口を解放し、除湿チャンバ内への外気の取り入れが可能となるように形成する。従って、外気逆止め弁３２は排気ファン３６より上流側に設置する。一方作業員４の呼気時には除湿チャンバ内が正圧となり、入口が解放されることはなく、呼気が外部に流出することはない。なお呼気逆止め弁２２については、排気ファン３６が作出する負圧によっては、ポペット２３が入口を解放しないように形成するのが好ましい。具体的には、外気逆止め弁３２における強制手段の強制力を、呼気逆止め弁２２における強制力よりも小さくすることによって対応する。これにより、外気逆止め弁３２からより多くの外気を流入させることができ、除湿剤を効率的に冷却することができる。
【００３１】
上記のように構成した本発明の実施形態に係る呼気除湿器は、以下の方法に従って使用する。
図４に本発明の実施形態に係る呼気除湿器の、呼気時の動作説明図を示す。作業員４が息を吐いた場合、呼気の正圧によっては吸気逆止め弁１２のポペット１３がその入口を解放することはないので、呼気が外部へ流出することはない。一方呼気の正圧により呼気逆止め弁２２のポペット２３はその入口を解放するので、呼気は矢印９２で示すように除湿チャンバ３０に流入する。さらに除湿チャンバ３０の内部では、流入した呼気が排気ファン３６による負圧を上回って正圧となるので、外気逆止め弁３２のポペット３３がその入口を解放することはなく、流入した呼気が外部に流出することがない。さらに、呼気は除湿フィルタ２８を通過する。その際、除湿剤が呼気に含まれる水分を吸着する。そして除湿された呼気は、矢印９３で示すように外部へ排気される。
【００３２】
図５に本発明の実施形態に係る呼気除湿器の、吸気時の動作説明図を示す。作業員４が息を吸った場合、吸気の負圧により吸気逆止め弁１２のポペット１３はその入口を解放するので、矢印９４で示すように外気が呼気マスク１０の内部に取り入れられる。一方、吸気の負圧によっては呼気逆止め弁２２のポペット２３がその入口を解放することはないので、除湿チャンバ３０内部の呼気が呼気マスク１０に逆流することはない。そして除湿チャンバ３０の内部では、排気ファンによって作り出されている負圧により、外気逆止め弁３２のポペット３３がその入口を解放し、除湿チャンバ３０の内部に外気が取り入れられる。さらにその外気は、除湿フィルタを通過する。外気は温度が低いので、除湿フィルタを通過する際に除湿剤と熱交換を行ってこれを冷却する。
【００３３】
本発明の実施形態に係る呼気除湿器は、除湿チャンバに排気ファンを設置するとともに、排気ファンが作り出す負圧により外気を取り入れる逆止め弁を除湿剤より上流側に設置して、除湿剤を冷却可能とした構成とした。これにより、除湿剤の水分吸着時に反応熱が発生しても、低温の外気を取り入れて除湿剤を冷却することができる。この点、本発明に関連する実施形態に係る呼気除湿器は冷却フィンを介して間接的に外気との熱交換を行うが、本発明の実施形態に係る呼気除湿器では直接的に外気との熱交換を行うので、効率的な冷却が可能となる。また外気は低湿分状態であり、除湿剤に新たな水分を吸着させて反応熱を発生させることがない。以上により、除湿剤の温度上昇を回避することができる。従って、除湿剤からの水分放出を防止することができ、長期間にわたって除湿効果を発揮しうる呼気除湿器を提供することができるのである。
【００３４】
また本発明に関連する実施形態と同様に、除湿機、ポンプおよびダクトを小型化することができるので、これらの設置コストおよび運転コストを削減することができる。なお、本発明の実施形態に係る呼気除湿器の除湿チャンバに、本発明に関連する実施形態で述べた冷却フィンを設置することにより、より効率的に除湿剤の冷却を行うことができる。従って、除湿剤からの水分放出を確実に防止することができ、長期間にわたって高度な除湿効果を発揮しうる呼気除湿器を提供することができる。また、除湿機、ポンプおよびダクトをより小型化することができ、これらの設置コストおよび運転コストをさらに削減することができる。
【００３５】
加えて本発明の実施形態に係る呼気除湿器では、作業員の呼吸を楽にすることができる。この点第１実施形態に係る呼気除湿器では、除湿チャンバに新たな呼気を流入させるためには、除湿チャンバに残っている呼気を、除湿剤を通して排気する必要がある。そのため、作業員が息を強く吐き出して、除湿チャンバに残っている呼気を押し出す必要がある。しかし本発明の実施形態に係る呼気除湿器では、作業員の吸気時にも排気ファンが回転するので、除湿チャンバに残っている呼気を排気し、加えて除湿チャンバを負圧状態にする。そのため作業員の呼気時には、呼気を除湿チャンバに流入させやすい状態になっている。従って、作業員が息を強く吐き出す必要がなく、作業員の呼吸を楽にすることができる。
【００３６】
なお、本発明の実施形態に係る呼気除湿器では除湿チャンバを呼気マスクに連設したが、呼気通路を介して除湿チャンバを呼気マスクと接続してもよい。そして、この除湿チャンバに排気ファンを設置するとともに、排気ファンが作り出す負圧により外気を取り入れる逆止め弁を除湿剤より上流側に設置すれば、上述した本発明の呼気除湿器に係る実施形態と同じ効果を得ることができる。
【００３７】
【発明の効果】
呼気を取り入れ除湿剤を通して排気する除湿チャンバを形成し、前記除湿チャンバの外周面に冷却フィンを形成して、前記除湿剤を冷却可能とした構成としたので、長期間にわたって除湿効果を発揮しうる呼気除湿器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に関連する実施形態に係る呼気除湿器の、呼気時の動作説明図である。
【図２】本発明に関連する実施形態に係る呼気除湿器の、吸気時の動作説明図である。
【図３】逆止め弁のモデル図である。
【図４】本発明の実施形態に係る呼気除湿器の、呼気時の動作説明図である。
【図５】本発明の実施形態に係る呼気除湿器の、吸気時の動作説明図である。
【図６】ドライルームの説明図である。
【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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