DE3784726T2

DE3784726T2 - Vorrichtung zur entfernung von feuchtigkeit.

Info

Publication number: DE3784726T2
Application number: DE87905276T
Authority: DE
Inventors: K Mitsubishi Denki K K Hirooka; K Mitsubishi Denki K K It Mori; E Mitsubishi Denki K K I Nagao; S Mitsubishi Denki K Yamauchi
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1987-05-08
Filing date: 1987-08-06
Publication date: 1993-10-14
Anticipated expiration: 2007-08-07
Also published as: WO1988008742A1; EP0313658B1; EP0313658A1; CA1324107C; EP0313658A4; DE3784726D1

Description

TECHNISCHES GEBIET

Die Erfindung betrifft einen Entfeuchter, der Feuchtigkeit aus einem Feuchtigkeit enthaltenden Gas entfernt.

STAND DER TECHNIK

Feuchtigkeitsadsorptionsmittel, wie Kieselgel und Molekularsiebe, werden im allgemeinen zum Entfernen von Feuchtigkeit aus Gasen eingesetzt. Kieselgel ist ein Gel der Kieselsäure mit hohem Adsorptionsvermögen und besteht aus SiO.nHO. Kieselgel ist porös und hat in manchen Fällen eine Oberfläche von bis zu 450 m²/g. Das Adsorptionsvermögen von Kieselgel hängt von der darin enthaltenen Wassermenge ab, und je stärker es entwässert wird, umso höher ist sein Adsorptionsvermögen, solange die Gelstruktur aufrechterhalten wird. Das Diagramm von Fig. 7 zeigt die Wassermengen, die an Adsorptionsmitteln adsorbiert werden, wobei die Ordinate die Adsorption und die Abszisse die Feuchtigkeit wiedergibt. Das Adsorptionsvermögen von Kieselgel ist in einem größeren Bereich wirksam als das von Aktivkohle und ist Aktivkohle in bezug auf Eigenschaften wie Nichtbrennbarkeit und mechanische Festigkeit überlegen.
Herkömmliche Feuchtigkeitsadsorptionsmittel weisen insofern Probleme auf, als die Korrosion von verschiedenen Arten von Adsorptionsmitteln in Umgebungen mit hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit schnell fortschreitet, und Adsorptionsmittel, wie Kieselgel, haben ein begrenztes Adsorptionsvermögen und können daher, wenn sie einmal den gesättigten Adsorptionszustand erreicht haben, keine Feuchtigkeit aus einem Gas entfernen. Außerdem werden seit einiger Zeit Festmagnetplatteneinheiten, die herkömmlich in klimatisierten Räumen installiert wurden, die ausschließlich für solche Zwecke benutzt werden, auch in anderen Umgebungen installiert, was es notwendig macht, die in diesen Einheiten enthaltene Feuchtigkeit mit hoher Zuverlässigkeit zu entfernen.
Einrichtungen zum Entfernen von Feuchtigkeit, die Festkörperkomponenten enthalten, sind ebenfalls bekannt. Beispielsweise zeigt die JP-A-60-114 325 einen Entfeuchter zum Entfernen von Feuchtigkeit aus einem Gas, der folgendes aufweist: eine erste Elektrode, die an einer ihrer Oberflächen in Kontakt mit dem Feuchtigkeit enthaltenden Gas ist und die dann, wenn eine positive Spannung an sie angelegt wird, Protonen aus der Feuchtigkeit erzeugt; einen protonenleitfähigen Festkörper, der mit der anderen Oberfläche der ersten Elektrode verbunden ist und durch den die Protonen hindurchgehen; und eine zweite Elektrode, die an einer ihrer Oberflächen in einem anderen Bereich als dem Verbindungsbereich zwischen dem protonenleitfähigen Festkörper und der ersten Elektrode mit dem protonenleitfähigen Festkörper in Kontakt ist und die an ihrer anderen Oberfläche mit einem Raum in Kontakt ist und die dann, wenn eine negative Spannung an sie angelegt wird, Wasserstoff oder Wasser aus den Protonen erzeugt, die durch den protonenleitfähigen Festkörper hindurchgegangen sind.
Diese Druckschrift zeigt die Verwendung von Elektroden, die aus Polytetrafluorethylen bzw. PTFE mit Platinschwarz oder Iridiumoxid hergestellt sind.
Bekannte Festkörpereinrichtungen dieser Art können nur zum Entfeuchten eingesetzt werden.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen verbesserten Entfeuchter anzugeben, der Feuchtigkeit aus einem Gas entfernen kann.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung einer Feuchtigkeitsregeleinrichtung, die fähig ist, den Feuchtigkeitspegel in einem Raum zu regeln.
Gemäß der Erfindung wird ein Entfeuchter angegeben, um Feuchtigkeit aus einem Gas zu entfernen, der folgendes aufweist: eine erste Elektrode, die an einer ihrer Oberflächen in Kontakt mit dem Feuchtigkeit enthaltenden Gas ist und die dann, wenn eine positive Spannung an sie angelegt wird, Protonen aus der Feuchtigkeit erzeugt; einen protonenleitfähigen Festkörper, der mit der anderen Oberfläche der ersten Elektrode verbunden ist und durch den die Protonen hindurchgehen; und eine zweite Elektrode, die an einer ihrer Oberflächen in einem anderen Bereich als dem Verbindungsbereich zwischen dem protonenleitfähigen Festkörper und der ersten Elektrode mit dem protonenleitfähigen Festkörper in Kontakt ist und die an ihrer anderen Oberfläche mit einem Raum in Kontakt ist und die dann, wenn eine negative Spannung an sie angelegt wird, Wasserstoff oder Wasser aus den Protonen erzeugt, die durch den protonenleitfähigen Festkörper hindurchgegangen sind, wobei der Entfeuchter dadurch gekennzeichnet ist, daß der protonenleitfähige Festkörper ein protonenleitfähiger Festelektrolyt ist und daß sowohl die erste Elektrode als auch die zweite Elektrode Protonen/Elektronengemischtleitfähige Festkörper sind.
Bei bevorzugten Ausführungsformen ist die Vorrichtung umkehrbar zu betreiben, um aus einem Raum, in dem die Feuchtigkeit geregelt werden soll, Feuchtigkeit zu entfernen oder zuzuführen.
Wenn bei dem Entfeuchter gemäß der Erfindung eine gegebene Spannung zwischen die erste, positive Elektrode und die zweite, negative Elektrode angelegt wird, findet an der ersten Elektrode eine Elektrolyse statt, um Wasser in Sauerstoff und Protonen (Wasserstoffionen) zu zersetzen. Die durch die Elektrolyse erzeugten Protonen gehen durch den protonenleitfähigen Festkörper hindurch und erreichen die zweite Elektrode, an der die Wasserstoffionen zu Wasser oder Wasserstoffmolekülen umgewandelt werden, so daß die in der ersten Elektrode enthaltene Feuchtigkeit entfernt wird.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine erläuternde Darstellung einer Ausführungsform des Entfeuchters gemäß der Erfindung;
Fig. 2 ist eine erläuternde Darstellung einer anderen Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 3(a) ist eine Draufsicht auf eine Anordnung, bei der der Entfeuchter nach der Erfindung in eine Magnetplatteneinheit eingebaut ist, und
Fig. 3(b) ist eine seitliche Schnittansicht davon;
Fig. 4(a) ist eine Draufsicht auf eine Anordnung, bei der der Entfeuchter nach der Erfindung in einen Magnetkopf eingebaut ist, und
Fig. 4(b) und 4(c) sind eine Vorderansicht bzw. eine vergrößerte Ansicht eines Gleitbereichs des Magnetkopfs;
Fig. 5 ist eine andere Anordnung, bei der der Entfeuchter nach der Erfindung in einen Magnetkopf eingebaut ist;
Fig. 6 ist eine weitere Anordnung, bei der der Entfeuchter nach der Erfindung in einen Magnetkopf eingebaut ist;
Fig. 7 ist ein Diagramm, das die Adsorption von Feuchtigkeit an Adsorptionsmitteln zeigt;
Fig. 8 ist eine seitliche Schnittansicht einer Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 9 ist eine erläuternde Darstellung der Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 10 ist eine erläuternde Darstellung einer anderen Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 11 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Stromdichte und der Klemmenspannung eines Feuchtigkeitsreglers gemäß der Erfindung zeigt;
Fig. 12 ist ein Diagramm, das die zeitliche Änderung der Klemmenspannung des Feuchtigkeitsreglers nach der Erfindung zeigt;
Fig. 13 ist eine erläuternde Darstellung einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 14 ist eine schematische Darstellung, wobei der Feuchtigkeitsregler der Erfindung bei einer Magnetplatteneinheit angewandt wird;
Fig. 15 ist ein Diagramm, das den Zustand der Entfeuchtung des Feuchtigkeitsreglers zeigt, der in der Magnetplatteneinheit von Fig. 14 vorgesehen ist;
Fig. 16 ist ein Blockschaltbild eines Hauptbereichs des Feuchtigkeitsreglers gemäß der Erfindung;
Fig. 17 ist eine erläuternde Darstellung einer weiteren Ausführungsform der Erfindung; und
Fig. 18 ist ein Diagramm, das die Zustände der Be- und Entfeuchtung des Feuchtigkeitsreglers beim Einbau in eine Magnetplatteneinheit zeigt.

BESTE ART UND WEISE DER DURCHFÜHRUNG DER ERFINDUNG

Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Fig. 1 ist eine erläuternde Darstellung einer Ausführungsform des Entfeuchters gemäß der Erfindung. Dabei bezeichnen 1 einen Behälter; 2 ein Gas, das in dem Behälter anwesend ist und Feuchtigkeit enthält; 3 Wassermoleküle, die die in dem Gas enthaltene Feuchtigkeit repräsentieren; 4 eine poröse Elektrode in Kontakt mit dem Gas 2; und 5 einen protonenleitfähigen Festkörper, der mit der porösen Elektrode 4 verbunden ist und aus H&sub3;MO&sub1;&sub2;PO&sub4;&sub0;·29H&sub2;O oder H&sub3;W&sub1;&sub2;PO&sub4;&sub0;·29H&sub2;O besteht und hohe Leitfähigkeit hat. 6 ist eine poröse Elektrode, die mit dem protonenleitfähigen Festkörper 5 verbunden und mit dem Raum außerhalb des Behälters 1 in Kontakt ist, wobei die poröse Elektrode 4, der protonenleitfähige Festkörper 5 und die poröse Elektrode 6 integral als Laminat mit einem Kontaktbondverfahren oder Aufdampfverfahren gebildet sind, um eine elektrochemische Zelle 7 zu bilden. 8 ist ein Isolator, der die Zelle 7 gegenüber dem Behälter 1 isoliert und an dem Behälter 1 befestigt ist. 9 ist eine Gleichstromquelle, die zwischen die positive poröse Elektrode 4 und die negative poröse Elektrode 6 eine Spannung anlegt.
Nachstehend wird der Betrieb beschrieben. Die Feuchtigkeit 3, die in dem Gas 2 in dem Behälter 1 enthalten ist, wird der unten angegebenen Reaktion an der Grenze zwischen dem protonenleitfähigen Festkörper 5 und der porösen Elektrode 4 unterzogen, die von der Spannung, die von der Gleichstromquelle 9 angelegt wird, positiv geladen wird:
H&sub2;O → 2H&spplus; + 1/2 O&sub2; + 2e&supmin;.
Die in dem Gas 2 enthaltene Feuchtigkeit 3 wird gemäß dieser Reaktion zersetzt, um zuzulassen, daß Sauerstoffmoleküle 10 in dem Behälter 1 verbleiben. Die Wasserstoffionen 11 (die nachstehend als Protonen bezeichnet werden), die durch die Zersetzung der Feuchtigkeit gebildet werden, gehen durch den protonenleitfähigen Festkörper 5 in die durch den Pfeil A angegebene Richtung zu der porösen Elektrode 6, die negativ geladen ist. Die Protonen 11, die die poröse Elektrode 6 erreichen, werden der unten beschriebenen Reaktion an der Grenze zwischen der porösen Elektrode 6 und-dem protonenleitfähigen Festkörper 5 unterworfen.
2H&spplus; + 1/2 O&sub2; + 2e&supmin; → H&sub2;O
oder
2H&spplus; + 2e&supmin; → H&sub2;.
Diese Reaktion erzeugt aus den Protonen Wasser oder Wasserstoffmoleküle, die in den Raum angrenzend an die poröse Elektrode 6 freigesetzt werden. Infolgedessen wird die in dem Gas 2 in dem Behälter 1 enthaltene Feuchtigkeit entfernt.
Bei dieser Ausführungsform sind die poröse Elektrode 4, der protonenleitfähige Festkörper 5 und die poröse Elektrode 6 integral als Laminat in dieser Reihenfolge gebildet, aber diese Elemente können mit jeder Konfiguration vorgesehen sein, um die in dem Gas 2 in dem Behälter 1 enthaltene Feuchtigkeit 3 zu entfernen, solange der protonenleitfähige Festkörper 5 in Kontakt mit den porösen Elektroden 4, 6 gebracht und eine gegebene Spannung daran angelegt wird. Außerdem kann ein protonenleitfähiger Feststoff, der aus anderen Stoffen als Zusammensetzungen wie H&sub3;MO&sub1;&sub2;PO&sub4;&sub0;·29H&sub2;O oder H&sub3;W&sub1;&sub2;PO&sub4;&sub0;·29H&sub2;O, die in der Ausführungsform beschrieben sind, besteht, gleichartige Auswirkungen wie bei der Ausführungsform zeigen.
Wie Fig. 2 zeigt, kann außerdem das in der Zelle 7 enthaltene Heizelement 12 den Leitfähigkeitsgrad erhöhen und einen stärkeren Effekt erzeugen.
Fig. 3 zeigt einen Fall, wobei ein Entfeuchter 13, auf den die vorliegende Erfindung anwendbar ist, in eine Magnetplatteneinheit 14 eingebaut ist, wobei Fig. 3(a) eine Draufsicht und Fig. 3(b) eine seitliche Schnittansicht ist. In der Zeichnung bezeichnet 15 ein Gehäuse der Magnetplatteneinheit 14; 16 ist eine Magnetplatte, die in dem Gehäuse 15 aufgenommen und auf der Information gespeichert ist; 17 ist ein Magnetkopf, der Informationen in die Magnetplatte einschreibt bzw. davon ausliest; 18 ist ein drehbarer Bereich, der den Magnetkopf 17 haltert und ihn an einer bestimmten Position auf der Magnetplatte 16 positioniert; und 19 ist ein Lüftungsbereich, der an einer gegebenen Position im Gehäuse 15 der Magnetplatte 16 offen ist. Der Entfeuchter 13 ist so eingebaut, daß der Lüftungsbereich 19 von der porösen Elektrode 6 von der Innenseite des Gehäuses 15 verschlossen ist und die poröse Elektrode 6 in Kontakt mit der Luft außerhalb des Gehäuses 15 gebracht wird. Wenn zwischen die positive poröse Elektrode 6 und die negative poröse Elektrode 4 des Entfeuchters 13 eine gegebene Spannung angelegt wird, wird die in dem Gehäuse 15 der Magnetplatteneinheit 14 enthaltene Feuchtigkeit entfernt.
Fig. 4 zeigt den Zustand, in dem der Entfeuchter 13 in einen Gleitbereich 23 eingebaut ist, der einen Magnetkopf 22 der Magnetplatteneinheit 14 bildet, wobei Fig. 4(a) eine Draufsicht, Fig. 4(b) eine Vorderansicht und Fig. 4(c) eine vergrößerte Darstellung des Trägerbereichs ist. 16a bezeichnet eine Aufzeichnungsfläche der Magnetplatte 16; 22 ist ein Aufzeichnungs/Wiedergabebereich; 23 ist der Trägerbereich; und 23a sind schwimmende Oberflächen. Der Entfeuchter 13, der in dem so ausgebildeten Magnetkopf vorgesehen ist, entfernt die Feuchtigkeit, die zwischen der schwimmenden Oberfläche 23a und der Aufzeichnungsfläche 16a der Magnetplatte 16 vorhanden ist, und führt die Feuchtigkeit aus einem Luftloch 26 durch einen Behälter 15 nach außen ab. Es ist damit möglich, das Phänomen einer Adsorption zwischen der Magnetplatte 16 und der schwimmenden Oberfläche 23a, das durch Feuchtigkeit verursacht werden würde, zu verhindern.
Unter Bezugnahme auf Fig. 5 wird nun eine weitere Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Bei dieser Ausführungsform ist der gesamte Magnetkopf 22 als Entfeuchter ausgebildet, wobei sämtliche schwimmenden Oberflächen 23a als poröse Elektrode 4 dienen, die gesamte Oberfläche des Magnetkopfs 22 gegenüber den schwimmenden Oberflächen 23a als poröse Elektrode 6 wirkt, und der gesamte Magnetkopf zwischen den beiden porösen Elektroden 4, 6 als protonenleitfähiger Festkörper 5 wirkt. Wenn zwischen die positive poröse Elektrode 4 und die negative poröse Elektrode 6 des Magnetkopfs 22, der wie oben beschrieben ausgebildet ist, eine Spannung angelegt wird, wird der Entfeuchter 13 aktiviert, so daß die zwischen der Aufzeichnungsfläche 16a der Magnetplatte 16 und der schwimmenden Oberfläche 23a vorhandene Feuchtigkeit entfernt werden kann.
Unter Bezugnahme auf Fig. 6 wird nachstehend eine weitere Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Dabei sind die Entfeuchter 13 in den Gleitbereichen 23 vorgesehen, und außerdem sind sie in einem konkaven Bereich 27 des Magnetkopfs 22 vorgesehen, so daß die Feuchtigkeit zwischen der Aufzeichnungsfläche 16a der Magnetplatte und den schwimmenden Oberflächen 23a aus dem Bereich der schwimmenden Oberflächen zur Außenseite der Magnetplatte hin entfernt wird. Eine solche Konfiguration läßt zu, daß die Fähigkeit zum Entfernen der Feuchtigkeit zwischen den schwimmenden Flächen 23a und der Aufzeichnungsfläche 16a gesteigert wird. Elektroden aus Protonen/Elektronen-gemischtleitfähigen Festkörpern werden als die Elektroden 4, 6 eingesetzt. In diesem Fall ist jeder der Protonen/Elektronen-gemischtleitfähigen Festkörper ein Metall oder eine Metallverbindung, wie Pd, LaNi&sub5; oder Ti&sub3;Ni, die ein Metallhydrid bilden können, oder ein Metalloxid, wie WO&sub3;, ReO&sub3;, MoO&sub3;, MnO&sub2; oder NiOOH·H&sub2;O. Der Betrieb des Entfeuchters, der solche Protonen/Elektronen-gemischtleitfähigen Festkörper als Elektroden verwendet, ist nachstehend beschrieben.
Die oben beschriebene elektrolytische Reaktion läuft zuerst an der Kontaktfläche zwischen einer Elektrode (nachstehend als erste Elektrode bezeichnet), die positiv geladen ist und aus einem Protonen/Elektronen-gemischtleitfähigen Festkörper besteht, und einem Feuchtigkeit enthaltenden Gas ab. Diese elektrolytische Reaktion erzeugt Protonen, die durch die erste Elektrode, dann durch den protonenleitfähigen Festkörper und eine Elektrode (als zweite Elektrode bezeichnet), die negativ geladen ist und aus einem Protonen/Elektronen-gemischleitfähigen Festkörper besteht, hindurchgehen und schließlich die Kontaktfläche zwischen der zweiten Elektrode und einem Raum erreichen. Die Protonen vereinigen sich mit den Elektronen in der zweiten Elektrode, um Wasserstoffmoleküle zu bilden, oder reagieren mit dem Sauerstoff in dem Raum, um Wasser zu bilden, wobei die Wasserstoffmoleküle oder Sauerstoff dann in den Raum freigesetzt werden.
Die Gleichstromquelle bei jeder dieser Ausführungsformen kann durch ein optisches Generatorelement ersetzt sein. Die Zersetzung von Wasser erfolgt in einer der Elektroden, und eine Reaktion läuft in der anderen Elektrode ab, um Wasser zu erzeugen, so daß die Feuchtigkeit eingestellt werden kann, und außerdem kann die von dem optischen Generatorelement erhaltene elektrische Energie als Stromquelle verwendet werden. Daher kann diese Ausführungsform die halbpermanente Funktion der Feuchtigkeitsregelung haben.
Fig. 8 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, wobei ein optisches Generatorelement 28, das an der Oberseite des Behälters 1 vorgesehen ist, mit den Elektroden 4, 6 und einer Sekundärbatterie bzw. einem Akkumulator 9 durch eine Steuereinrichtung 29 verbunden ist.
Die Steuereinheit und der Akkumulator sind zwar in dem Behälter vorgesehen, wie die Zeichnung zeigt, aber diese Einheiten können alternativ auch außerhalb des Behälters angeordnet sein.
Die Funktionsweise ist wie folgt Lichtenergie wird in dem optischen Generatorelement 28 in elektrische Energie umgewandelt, und die elektrische Energie wird in dem Akkumulator 9 je nach Bedarf gespeichert. Die der Steuereinrichtung 29 zugeführte Spannung wird auf einen Wert innerhalb des gegebenen Bereichs von 0 bis 2,5 V durch die Steuereinrichtung 29 eingestellt und zwischen der luftseitigen Elektrode 6 und der behälterseitigen Elektrode 4 angelegt.
Wenn der Behälter 1, in dem die Feuchtigkeit zu regeln ist, entfeuchtet wird, wird ein Strom von der Steuereinrichtung so geregelt, daß er durch die Membran von der behälterseitigen Elektrode zu der luftseitigen Elektrode 6 geht. Infolgedessen wird die in dem Behälter 1 anwesende Feuchtigkeit von der behälterseitigen Elektrode 4 nach Maßgabe der folgenden Reaktion zersetzt:
H&sub2;O → 2H&spplus; + 1/2 O&sub2; + 2e&supmin;.
Auf diese Weise wird der Behälter 1 entfeuchtet, wie bereits beschrieben wurde.
Wenn der Behälter 1 befeuchtet werden soll, wird die Richtung des Stromflusses umgekehrt. Infolgedessen laufen die in der luftseitigen Elektrode 6 stattfindende Reaktion und die in der behälterseitigen Elektrode 4 stattfindende Reaktion in umgekehrter Richtung ab, und der Behälter 1 wird befeuchtet.
Die Geschwindigkeiten der Entfeuchtung und Befeuchtung bei den oben beschriebenen Vorgängen sind dem Strom proportional, der zwischen der luftseitigen Elektrode 6 und der behälterseitigen Elektrode 4 hindurchgeht. Daher können Steigerungen der Ent- und Befeuchtungsgeschwindigkeiten erreicht werden, indem eine Vielzahl von optischen Generatorelementen 28 in Reihe miteinander geschaltet wird, um die Klemmenspannung zwischen den beiden Elektroden zu erhöhen. Eine Vielzahl von optischen Generatorelementen kann in Reihe, parallel oder in Kombination davon geschaltet werden, und der Strom wird durch die Steuereinrichtung 29 eingestellt, so daß Strom, der zur Regelung der Feuchtigkeit nicht notwendig ist, zu dem Akkumulator 9 geleitet und dort gespeichert wird, um nach Bedarf zur Regelung der Feuchtigkeit abgegeben zu werden.
Die vorliegende Erfindung kann zweckmäßig für die Regelung der Feuchtigkeit in einem Behälter einer Magnetplatteneinheit sowie für die Regelung der Feuchtigkeit in jedem geschlossenen Behälter verwendet werden.
Bei dieser Ausführungsform wird Feuchtigkeit entfernt bzw. zugeführt unter Verwendung einer elektrochemischen Zelle und des optischen Generatorelements, das an der Außenseite vorhandene Lichtstrahlen (Sonnenstrahlen) als Energiequelle nutzen kann. Diese Ausführungsform hat daher die Auswirkung, daß die Feuchtigkeit eines Gases kontinuierlich mit hoher Zuverlässigkeit geregelt werden kann, ohne daß Wartungskosten anfallen.
Eine weitere Ausführungsform, die nachstehend beschrieben wird, ist so angeordnet, daß die Klemmenspannung zwischen den beiden Elektroden geregelt wird.
Ein bei dieser Ausführungsform verwendeter Feuchtigkeitsregler weist eine Spannungsabtasteinrichtung auf, die die Klemmenspannung zwischen den beiden Elektroden des Feuchtigkeitsregelelements abtastet, sowie einen Spannungsregler, der die Klemmenspannung des Feuchtigkeitsregelelements regelt, um zu verhindern, daß sie über einen gegebenen Wert ansteigt, und zwar in Abhängigkeit von den Signalen von der Spannungsabtasteinrichtung.
Wenn bei dieser Ausführungsform das Feuchtigkeitsregelelement mit einem Gleichstrom geladen wird, wird Wasser in der Elektrode, durch die der Strom hindurchgeleitet wird, zersetzt, und Wasser wird in der Elektrode erzeugt, von der der Strom kommt, so daß die Feuchtigkeit des Gases, das Feuchtigkeit enthält, geregelt wird, und der Spannungsregler regelt die Klemmenspannung zwischen den beiden Elektroden des Feuchtigkeitsregelelements, die von der Spannungsabtasteinrichtung abgetastet wird, um so ihren Anstieg über einen gegebenen Wert zu verhindern, so daß keine Nebenreaktionen außer den oben beschriebenen Reaktionen verursacht werden.
Fig. 9 ist eine erläuternde Ansicht dieser Ausführungsform der Erfindung. Dabei weist ein Feuchtigkeitsregler einen Feuchtigkeitsregelteil 32 und einen Spannungsabtastteil 33 auf und ist in einem Behälter (nicht gezeigt) in einer Atmosphäre, die aus einem Feuchtigkeit enthaltenden Gas besteht, aufgenommen. Ein Feuchtigkeitsregelelement 34 ist in dem Feuchtigkeitsregelteil 32 angeordnet, und das Feuchtigkeitsregelelement weist folgendes auf: eine erste Elektrode 4, die (auf der Behälterseite) in Kontakt mit dem die Feuchtigkeit enthaltenden Gas in dem Behälter, der den Feuchtigkeitsregler aufnimmt, angeordnet ist, einen Wasserstoffionen-leitfähigen Festkörper 5, wie etwa eine Dünnschicht eines polymeren Festkörperelektrolyten, der der ersten Elektrode benachbart angeordnet ist, und eine zweite Elektrode 6, die (auf der Luftseite) benachbart dem Wasserstoffionenleitfähigen Festkörper und in Kontakt mit der Luft vorgesehen ist. Ein Beispiel dafür, was als die Dünnschicht von polymerem Festkörperelektrolyten des Wasserstoffionen-leitfähigen Festkörpers verwendet werden kann, ist Nafion (Wz, hergestellt von DuPont Co., Ltd.), das eine Form einer Ionenaustauschmembran ist. Eine Stromquelle 9 ist mit dem Feuchtigkeitsregelelement über einen Spannungsregler 35 verbunden, und eine Gleichspannung wird dem Feuchtigkeitsregelelement von der Stromquelle zugeführt.
Ein Spannungsabtastelement 36 ist in dem Spannungsabtastteil 33 vorgesehen, und das Spannungsabtastelement ist mit der ersten und der zweiten Elektrode des Feuchtigkeitsregelelements über Zuleitungen 37 verbunden. Das Spannungsabtastelement tastet die Klemmenspannung des Feuchtigkeitsregelelements ab, führt die abgetastete Spannung über Zuleitungen 38 zurück zum Spannungsregler und hält die Klemmenspannung, die an das Feuchtigkeitsregelelement angelegt wird, auf einem gegebenen Wert.
Der Betrieb des Feuchtigkeitsregelteils des wie oben beschrieben ausgebildeten Feuchtigkeitsreglers ist wie folgt: Wenn dem Feuchtigkeitsregelelement von der Stromquelle eine Gleichspannung in einer ersten Richtung zugeführt wird, wird die in dem Gas im Behälter enthaltene Feuchtigkeit an die Luft freigesetzt.
Wenn umgekehrt die Feuchtigkeit in der Luft in den Behälter zu verbringen ist, d. h. wenn der Behälter befeuchtet werden soll, wie Fig. 10 zeigt, so wird, wenn die Polaritäten der Stromquelle 9 von einem Polaritätsumschalter 39 über eine Zuleitung 40 umgekehrt werden, die Richtung des Stromdurchgangs des Stroms umgekehrt, und damit werden die Reaktion an der ersten Elektrode 4 (Formel 1) und die Reaktion an der zweiten Elektrode 6 (Formel 2) ausgetauscht, so daß das Gas in dem Behälter befeuchtet wird.
Fig. 11 zeigt die Ergebnisse, die aus den Messungen der Beziehung zwischen der Stromdichte und der Klemmenspannung unter Anwendung des Spannungsabtastelements 10 erhalten wurden. In dem Diagramm bezeichnen die Kurven A, B und C die Fälle einer Feuchtigkeit von 20%, 35% bzw. 85%, und Wasserstoff wird innerhalb des Bereichs oberhalb der durch den Pfeil bezeichneten Linie erzeugt. Wenn die Feuchtigkeit niedrig ist, ist die Klemmenspannung im allgemeinen höher als in den Fällen mit höherer Feuchtigkeit, und die Klemmenspannung steigt sehr rasch auf einen Punkt nahe 1,5 V an. Als Ergebnis verschiedener Untersuchungen, die von den Erfindern in bezug auf diese Erscheinungen durchgeführt wurden, wurde gefunden, daß die Klemmenspannung in einem Bereich geringer Feuchtigkeit höher als in einem Bereich hoher Feuchtigkeit ist, weil der Widerstand der Dünnschicht eines polymeren Festelektrolyten des Wasserstoffionen-leitfähigen Festkörpers 5 mit der Zunahme des Wassergehalts abnimmt, und daher hängt der Pegel der Klemmenspannung vom Grad der Feuchtigkeit ab. Es wurde ferner gefunden, daß der Anstieg der Klemmenspannung auf einen Punkt nahe 1,5 V durch die Erzeugung einer Wasserstoff erzeugenden Reaktion als Nebenreaktion verursacht ist. Mit anderen Worten, es laufen also in einem Bereich geringer Stromdichten die nachstehend beschriebenen Reaktionen ab.
Anodische Reaktion (Entfeuchtungsreaktion)
H&sub2;O → 2H&spplus; + 1/2 O&sub2; + 2e&supmin; A = 1,23 V (relativ zu SHE)
Kathodische Reaktion (Befeuchtungsreaktion)
H&sub2;O ← 2H&spplus; + 1/2 O&sub2; + 2e&supmin; C = 1,23 V (relativ zu SHE)
Gesamtreaktion
H&sub2;O → H&sub2;O (auf der Entfeuchtungsseite) (auf der Befeuchtungsseite)
Theoretische Zersetzungsspannung
Ed = A- C = 0 V.
Die theoretische Zersetzungsspannung ist daher in den Hauptkomponenten der Klemmenspannung nicht enthalten, die nur ohmsche Verluste des polymeren Festelektrolyten und eine Überspannung zwischen Anode und Kathode umfaßt.
Wenn jedoch die Klemmenspannung innerhalb eines Bereichs geringer Feuchtigkeit oder hoher Ströme erhöht wird, laufen die nachstehend beschriebenen Reaktionen ab.
Anodische Reaktion (Entfeuchtungsreaktion)
H&sub2;O → 2H&spplus; + 1/2 O&sub2; + 2e&supmin; A = 1,23 V (relativ zu SHE)
Kathodische Reaktion (Befeuchtungsreaktion)
H&sub2; ← 2H&spplus; + 2e&supmin; C = 0 V (relativ zu SHE)
Gesamtreaktion
H&sub2;O → H&sub2; + 1/2 O&sub2; (auf der Befeuchtungsseite) (auf der Luftseite) (auf der Behälterseite)
Theoretische Zersetzungsspannung
Ed = A- C = 1,23 V
Eine Wasserstoff erzeugende Reaktion läuft als Nebenreaktion ab, und es wird daher angenommen, daß diese Reaktion den Anstieg der Klemmenspannung verursacht.
Diese Reaktion kann vernachlässigt werden, wenn der Feuchtigkeitsregler nur eine Entfeuchtung durchführt, sie wird jedoch zu einem Problem, wenn der Feuchtigkeitsregler Entfeuchtung und Befeuchtung durchführt.
Bei dem vorliegenden Feuchtigkeitsregler wird daher die Klemmenspannung des Feuchtigkeitsregelelements von dem Spannungsabtastelement 36 abgetastet und zum Spannungsregler 35 rückgeführt, der die Spannung regelt, um sie an einem Ansteigen über einen vorher eingestellten gegebenen Wert zu hindern, so daß das Auftreten der Nebenreaktion verhindert wird.
Fig. 12 zeigt die zeitliche Änderung der Klemmenspannung des Feuchtigkeitsreglers bei einem gegebenen Gleichstromwert (5 mA). Wie bei D in dem Diagramm gezeigt ist, steigt die Klemmenspannung des Feuchtigkeitsreglers über die Zeit an. Das ist der Fall, weil bei Stromdurchgang über eine lange Zeit die Konzentration der Wasserstoffionen in dem Wasserstoffionen-leitfähigen Festkörper im Bereich der Kathode (der Elektrode auf der Befeuchtungsseite) hoch wird und im Bereich der Anode (der Elektrode auf der Entfeuchtungsseite) niedrig wird. Dar Polaritätsumschalter 39 ist vorgesehen, um eine solche nichtgleichförmige Verteilung der Konzentrationen von Wasserstoffionen zu beseitigen. Ein Gleichstrom wird durch den Feuchtigkeitsregler für eine kurze Zeit in umgekehrter Richtung geleitet, und die Richtung des Stromdurchgangs wird in die ursprüngliche Richtung wiederhergestellt, so daß die nichtgleichförmige Verteilung der Konzentrationen von Wasserstoffionen beseitigt wird, was zu der Funktion führt, daß die Klemmenspannung an einem unbegrenzten Anstieg gehindert wird (bei E in Fig. 12 gezeigt).
Fig. 13 ist eine erläuternde Darstellung eines Falls, bei dem ein Spannungsabtastelement 42, 43 sowohl in der ersten Elektrode 4 als auch der zweiten Elektrode 6 jeweils separat vorgesehen ist, um die Spannungen dieser Elektroden getrennt abzutasten. Wenn die Gesamtreaktion, die die Summe der anodischen Reaktion und der kathodischen Reaktion ist, streng kontrolliert werden soll, können die Spannung der ersten Elektrode 4 und die der zweiten Elektrode 6 durch eine Kombination von Spannungsabtastelementen 42, 43 und Spannungsregler 35 geregelt werden. Die erste Elektrode und die zweite Elektrode sind jeweils durch Isolatoren 44 bzw. 45 unterteilt, und das Spannungsabtastelement 42 ist zwischen die geteilten ersten Elektroden 4' und 4 geschaltet, und das Spannungsabtastelement 43 ist zwischen die geteilten zweiten Elektroden 6' und 6 geschaltet. Die Spannungen von den Spannungsabtastelementen werden zum Spannungsregler 35 rückgeführt, so daß die Spannung jeder Elektrode auf einem gegebenen Wert gehalten wird.
Fig. 14 ist ein Schema eines Falls, bei dem der Feuchtigkeitsregler 31 bei einer Magnetplatteneinheit angewandt wird. Dabei enthält eine Magnetplatteneinheit (Behälter) 15 eine Magnetplatte 16, einen Magnetkopf 17 zum Einschreiben von Informationen auf die Magnetplatte und zum Auslesen von Informationen davon, und ein Laufwerk 46 zum Antreiben der Magnetplatte. Der Feuchtigkeitsregler ist zum Teil der Magnetplatteneinheit ausgesetzt, und der andere Teil ist der Außenseite der Magnetplatteneinheit ausgesetzt.
Das Diagramm von Fig. 15 zeigt den Entfeuchtungszustand bei 25ºC in dem Feuchtigkeitsregler, der bei der Magnetplatteneinheit von Fig. 14 verwendet wird. In der Zeichnung ist die atmosphärische Feuchtigkeit 62% (mit F im Diagramm angedeutet), und die Anfangsfeuchtigkeit in der Magnetplatteneinheit 19 ist ca. 32%. Ein Leerbehälter (G im Diagramm) ist die Magnetplatteneinheit, in der der Feuchtigkeitsregler nicht vorgesehen ist, und ein Behälter (H im Diagramm) mit Feuchtigkeitsregler ist die Magnetplatteneinheit, in der der Feuchtigkeitsregler vorgesehen ist. Wie Fig. 15 zeigt, ist ein Unterschied in den Feuchtigkeitswerten nach Ablauf von 400 h ersichtlich (I in dem Diagramm), was anzeigt, daß der Feuchtigkeitsregler die Wirkung hat, die Feuchtigkeit zu regeln.
Jede der oben beschriebenen Ausführungsformen kann vielseitig in anderen geschlossenen Behältern angewandt werden. Die oben beschriebenen Ausführungsformen betreffen auch die Fälle, in denen die Spannungsabtastelemente 36, 44, 45 verwendet werden, um die an den Elektroden erzeugten Reaktionen zu steuern, aber wenn als Stromquelle 9 eine Trockenbatterie mit einer bestimmten Lebensdauer verwendet wird, können diese Spannungsabtastelemente auch verwendet werden, um die Lebensdauer der verwendeten Trockenbatterie abzutasten.
Eine weitere Ausführungsform hat zum Ziel, einen Feuchtigkeitsregler bereitzustellen, der die Feuchtigkeit in einer Gasphase mit hoher Zuverlässigkeit kontinuierlich regeln und den Regelzustand der Feuchtigkeit in einem Behälter anzeigen kann. Ein Feuchtigkeitsregler gemäß dieser Ausführungsform weist eine Sichtanzeige auf, die die Feuchtigkeit in dem Raum entsprechend der Elektrizitätsmenge, die durch das elektrochemische Element hindurchgeht, anzeigt.
Bei diesem Feuchtigkeitsregler wird ein elektrisches oder optisches Signal entsprechend dem durch das elektrochemische Element hindurchgehenden Strom erzeugt, wobei der Regelzustand der Feuchtigkeit dadurch nach außen angezeigt wird.
In Fig. 16 hat eine Sichtanzeige 47 einen Anzeigebereich 48, der folgendes aufweist: ein β-Aluminiumoxid-Substitutionsprodukt 51 als Festelektrolyten, eine Gegenelektrode 52, deren eine Oberfläche mit dem β-Aluminiumoxid-Substitutionsprodukt 51 in Kontakt ist und deren andere Oberfläche mit dem zu regelnden Raum in Kontakt ist, eine Farbelektrode 53, die der Gegenelektrode 52 durch das β-Aluminiumoxid-Substitutionsprodukt 51 gegenüberliegt und aus einer WO&sub3;-Dünnschicht besteht, und eine durchsichtige leitfähige Schicht 54, die die Farbelektrode 53 überdeckt; sowie eine Steuereinrichtung 56, die zwischen der Gegenelektrode 52 und der durchsichtigen leitfähigen Schicht 54 des Anzeigebereichs 48 einen Strom zuführt, der dem durch das elektrochemische Element 1 hindurchgehenden Strom entspricht. 9 bezeichnet eine Gleichstromquelle, die elektrische Energie liefert, die für das elektrochemische Element 55 und die Sichtanzeige 47 benötigt wird. Die Gleichstromquelle hat einen Regler, um die Ausgangsspannung auf einen Wert von normalerweise 1 bis 3 V zu regeln, und einen Wechselrichter, der die Polaritäten der Ausgangsspannung umkehrt, aber diese Einheiten sind der Einfachheit halber in der Zeichnung nicht dargestellt.
Die Feuchtigkeit, die in dem Gas in dem zu regelnden Raum enthalten ist, kann an die Luft abgeführt werden, oder in der Luft enthaltene Feuchtigkeit kann umgekehrt in den Behälter gebracht werden, d. h., der Behälter wird befeuchtet.
Ein Teil des Stroms, der durch das elektrochemische Element 55 hindurchgeht, wird von der Steuereinrichtung 56 auf einen Stromwert eingestellt, der der Geschwindigkeit der Ent- oder Befeuchtung entspricht.
Der Betrieb bei Befeuchtung ist wie folgt: Ein Strom geht durch einen Festelektrolyten hindurch, der für den Anzeigebereich 48 verwendet wird und in diesem Fall das β-Aluminiumoxid-Substitutionsprodukt 51 ist, das als Wasserstoffionen-leitfähige Festelektrolyt dient, und zwar von der Gegenelektrode 52 in Richtung zu der Farbelektrode 53 und der durchsichtigen leitfähigen Schicht 54. Die unten beschriebene Reaktion läuft an der Farbelektrode 53 ab, die sich proportional zu der Elektrizitätsmenge blau färbt.
WO&sub3; + XH&spplus; + Xe&supmin; → HxWO&sub3; (4) (farblos) (blau)
Der Grad der Entfeuchtung hängt vom Grad der Blaufärbung der Farbelektrode 53 ab.
Wenn andererseits das Gas in dem Behälter befeuchtet wird, fließt ein Strom in umgekehrter Richtung, und die nachstehend beschriebene Reaktion läuft an der Farbelektrode 53 ab.
HxWO&sub3; → WO&sub3; + XH&spplus; + Xe&supmin; (5) (blau) (farblos)
Die Farbelektrode 53 entfärbt sich entsprechend dem Befeuchtungsgrad.
Dieser Feuchtigkeitsregler kann in einer Festplatteneinheit verwendet werden. Dabei befinden sich die Oberflächen der ersten Elektrode 4 der elektrochemischen Zeile und der Gegenelektrode 52 des Anzeigebereichs in Kontakt mit dem Raum in dem Gehäuse der Platteneinheit, und die der zweiten Elektrode 6 und der Farbelektrode 53 in Kontakt mit der Außenseite des Gehäuses, so daß der Regelzustand der Feuchtigkeit in dem Gehäuse nach dem Grad der Färbung (blau) der Farbelektrode 53 von außen beobachtet werden kann.
Die vorstehend beschriebene Ausführungsform betrifft zwar den Fall der Verwendung der WO&sub3;-Dünnschicht als Farbelektrode 53 und des β-Aluminiumoxid-Substitutionsprodukts als Festelektrolyt 53, aber diese Elemente sind nicht auf solche Stoffe beschränkt. Wenn beispielsweise ein Li&spplus;-Ionen-leitfähiger Festelektrolyt, wie Li-β-Aluminiumoxid als Festelektrolyt 51 eingesetzt wird, wird die gleiche Wirkung erhalten.
Ferner betrifft zwar die vorstehend beschriebene Ausführungsform den Fall, in dem die Anzeigeeinrichtung die Funktion der Erfassung des Zustands der Entfeuchtung oder Befeuchtung als Änderung des Lichts hat, aber die Anzeigeeinrichtung ist nicht darauf beschränkt. Beispielsweise wird ein elektrochemischer Integrierer, wie etwa ein Silberionen/Elektronen-Mischleiter verwendet, um es zu ermöglichen, die Richtung des Stroms, der durch das Feuchtigkeitsregelelement 55 geht, als elektrisches Signal zu erfassen, wobei der Spannungswert der hindurchgehenden Strommenge oder dem Stromwert entspricht, und dies anzuzeigen.
Eine weitere Ausführungsform wird nachstehend beschrieben.
Ein Feuchtigkeitsregler gemäß dieser Ausführungsform weist einen Feuchtigkeitssensor auf, der die Feuchtigkeit in der Feuchtigkeit enthaltenden Gasatmosphäre auf einen gegebenen Wert regelt. Wenn bei dieser Ausführungsform ein Gleichstrom durch das Feuchtigkeitsregelelement geleitet wird, erfolgt die Zersetzung von Wasser an der Elektrode, durch die der Strom geht, und die Erzeugung von Wasser erfolgt an der Elektrode, von der der Strom kommt, so daß die Feuchtigkeit in dem Feuchtigkeit enthaltenden Gas geregelt wird, wobei außerdem Richtung und Stärke des durch das Feuchtigkeitsregelelement zu leitenden Stroms nach Maßgabe der Signale vom Feuchtigkeitssensor bestimmt werden, so daß die Feuchtigkeit in dem Feuchtigkeit enthaltenden Gas kontinuierlich auf einen gegebenen Wert geregelt wird.
Fig. 17 ist eine erläuternde Darstellung dieser Ausführungsform. Dabei weist der Feuchtigkeitsregler einen Feuchtigkeitsregelbereich 62 und einen Feuchtigkeitserfassungsbereich 63 auf und ist in einem Behälter (nicht gezeigt) einer Feuchtigkeit enthaltenden Gasatmosphäre enthalten. Ein Feuchtigkeitsregelelement 64 ist in dem Feuchtigkeitsregelbereich vorgesehen und umfaßt eine erste Elektrode 4, die in dem Behälter angeordnet ist, der den Feuchtigkeitsregler aufnimmt, einen Wasserstoffionen-leitfähigen Festkörper 5, wie etwa einen polymeren Festelektrolyten, und eine zweite Elektrode 6, die angrenzend an den Wasserstoffionen-leitfähigen Festkörper auf der Luftseite angeordnet ist. Eine Stromquelle 9 ist mit dem Feuchtigkeitsregelelement über einen Spannungsregler 65 verbunden, und eine Gleichspannung wird an das Feuchtigkeitsregelelement von der Stromquelle angelegt.
Der Feuchtigkeitserfassungsbereich 63 nimmt einen Feuchtigkeitssensor 66 auf, der die Feuchtigkeit in dem Behälter mißt und das elektrische Meßsignal an den Spannungsregler abgibt. Der Spannungsregler regelt Richtung und Stärke des Stroms, der durch das Feuchtigkeitsregelelement geleitet wird, nach Maßgabe des Signals vom Feuchtigkeitssensor.
Der Feuchtigkeitsregelteil des Feuchtigkeitsreglers, der wie vorstehend beschrieben ausgelegt ist, arbeitet wie folgt. Wenn von der Stromquelle ein Gleichstrom an das Feuchtigkeitsregelelement angelegt wird, wird die in dem Gas in dem Behälter enthaltene Feuchtigkeit, die mit der positiven ersten Elektrode 4 in Kontakt ist, entfernt, oder umgekehrt wird das Gas in dem Behälter befeuchtet.
Die Feuchtigkeit des Gases in dem Behälter wird von dem Feuchtigkeitssensor 66 gemessen und in ein elektrisches Signal umgewandelt, das dann zum Spannungsregler 65 durch die Leitungen übertragen wird. Der Spannungsregler bestimmt die Polaritäten der Stromquelle auf der Basis des ihm zugeführten elektrischen Signals auf solche Weise, daß dann, wenn die Feuchtigkeit des Gases in dem Behälter den Vorgabewert unterschreitet, das Gas befeuchtet wird. Wenn umgekehrt die Feuchtigkeit in dem Behälter den Vorgabewert überschreitet, werden die Polaritäten der Stromquelle so bestimmt, daß das Gas in dem Behälter entfeuchtet wird. Auf diese Weise kann der Feuchtigkeitsregler die Feuchtigkeit des Gases in dem Behälter auf einen gegebenen Wert regeln.
Fig. 18 ist ein Diagramm, das den Zustand der Befeuchtung und Entfeuchtung bei 25ºC durch den Feuchtigkeitsregler von Fig. 17 bei Anwendung in einer Magnetplatteneinheit zeigt. Die Feuchtigkeit in einem Leerbehälter, d. h. die Feuchtigkeit in der Magnetplatteneinheit, in der der Feuchtigkeitsregler nicht vorgesehen ist (K in dem Diagramm), nimmt mit konstanter Rate aufgrund des Eindringens von Feuchtigkeit durch ein Gehäuse zu, was durch eine Differenz zwischen der Feuchtigkeit in der Luft (M in dem Diagramm) und derjenigen in dem Behälter verursacht ist. Andererseits zeigt die Feuchtigkeit in der Magnetplatteneinheit (L in dem Diagramm), die den Feuchtigkeitsregler aufweist, die gleiche Tendenz wie die Feuchtigkeit in dem Leerbehälter, wenn kein Strom durch das Feuchtigkeitsregelelement geleitet wird (P in dem Diagramm). Ferner kann die Feuchtigkeit in der Magnetplatteneinheit, die mit dem Feuchtigkeitsregler versehen ist, so geregelt werden, daß sie erhöht (bei N gezeigt) oder vermindert (bei Q gezeigt) wird auf der Basis des gegebenen Vorgabewerts in dem Spannungsregler 65, während gleichzeitig die elektrischen Signale vom Feuchtigkeitssensor 66 zu dem Spannungsregler rückgeführt werden.
Die vorstehend beschriebene Ausführungsform verwendet zwar einen polymeren Festelektrolyten als Wasserstoffionen-leitfähigen Festkörper 6, aber dieser polymere Festelektrolyt kann auch als Schicht ausgebildet sein. Beispielsweise kann Nafion (Wz, hergestellt von Dupont Co., Ltd.), das eine Ionenaustauschmembran ist, verwendet werden. In diesem Fall ist es möglich, ein Feuchtigkeitsregelelement 4 herzustellen, das einen kleinen Widerstandswert während des Entfernens von Feuchtigkeit und Beständigkeit gegenüber mechanischen Schwingungen hat.

Claims

1. Entfeuchter, um Feuchtigkeit aus einem Gas zu entfernen, der folgendes aufweist: eine erste Elektrode (4), die an einer ihrer Oberflächen mit dem Feuchtigkeit enthaltenden Gas in Kontakt ist und die dann, wenn eine positive Spannung an sie angelegt wird, Protonen aus der Feuchtigkeit erzeugt; einen protonenleitfähigen Festkörper (5), der mit der anderen Oberfläche der ersten Elektrode verbunden ist und durch den die Protonen hindurchgehen; und eine zweite Elektrode (6), die an einer ihrer Oberflächen in einem anderen Bereich als dem Verbindungsbereich zwischen dem protonenleitfähigen Festkörper und der ersten Elektrode (4) mit dem protonenleitfähigen Festkörper in Kontakt ist und die an ihrer anderen Oberfläche mit einem Raum in Kontakt ist und die dann, wenn eine negative Spannung an sie angelegt wird, aus den Protonen, die durch den protonenleitfähigen Festkörper hindurchgegangen sind, Wasserstoff oder Wasser erzeugt, wobei der Entfeuchter dadurch gekennzeichnet ist, daß der protonenleitfähige Festkörper (5) ein protonenleitfähiger Festelektrolyt ist und daß sowohl die erste Elektrode (4) als auch die zweite Elektrode (6) Protonen/Elektronen-gemischtleitfähige Festkörper sind.

2. Entfeuchter nach Anspruch 1, wobei der protonenleitfähige Festelektrolyt aus

H&sub3;MO&sub1;&sub2;PO&sub4;&sub0;·29H&sub2;O oder

H&sub3;W&sub1;&sub2;PO&sub4;&sub0;·29H&sub2;O

besteht.

3. Entfeuchter nach Anspruch 1, wobei der protonenleitfähige Festelektrolyt aus einem polymeren Festelektrolyten besteht.

4. Entfeuchter nach Anspruch 3, wobei der polymere Festelektrolyt ein Fluorharz ist, das -SO&sub3;H-Gruppen aufweist.

5. Entfeuchter nach Anspruch 1, wobei der Protonen/ Elektronen-gemischtleitfähige Festkörper aus Pd, LaNi&sub5; oder Ti&sub3;Ni besteht.

6. Entfeuchter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei sowohl die erste als auch die zweite Elektrode poröse Elektroden sind.

7. Entfeuchter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, der ferner eine Stromquelle aufweist, die zwischen der ersten und der zweiten Elektrode eine Spannung anlegt.

8. Entfeuchter nach Anspruch 7, wobei die Stromquelle aus einem optischen Generatorelement besteht.

9. Entfeuchter nach Anspruch 8, der ferner eine Sekundärbatterie aufweist, in der die von dem optischen Generatorelement erhaltene elektrische Energie gespeichert wird.

10. Entfeuchter nach Anspruch 8, der ferner eine Vielzahl von optischen Generatorelementen und eine Steuereinrichtung aufweist, die es ermöglicht, daß die Vielzahl der optischen Generatorelemente in Reihenschaltung, Parallelschaltung oder als Kombination davon verwendet wird.

11. Entfeuchter nach Anspruch 1, der ferner eine Spannungsabtasteinrichtung (36) aufweist, die mit der ersten und der zweiten Elektrode verbunden ist und die Klemmenspannung zwischen den beiden Elektroden und einem Spannungsregler (35) mißt, der die Klemmenspannung regelt, um zu verhindern, daß sie einen gegebenen Wert überschreitet, der dem Signal von der Spannungsabtasteinrichtung entspricht.

12. Entfeuchter nach Anspruch 7, der ferner einen Feuchtigkeitssensor (66), der in der Atmosphäre des die Feuchtigkeit enthaltenden Gases angeordnet ist und die Feuchtigkeit in dieser Atmosphäre mißt, und einen Spannungsregler aufweist, der die Polaritäten und Stärke der Spannung regelt, die von der Stromquelle angelegt wird, so daß die Feuchtigkeit in dieser Atmosphäre ein gegebener Wert ist, der dem Signal von dem Feuchtigkeitssensor entspricht.

13. Entfeuchter nach Anspruch 1, der ferner eine Sichtanzeige (47) aufweist, die die Feuchtigkeit in dem Gas anzeigt, die der Elektrizitätsmenge entspricht, die durch den Entfeuchter geleitet wird.

14. Entfeuchter nach einem der Ansprüche 1 bis 13, der ferner einen Behälter (1) aufweist, der eine Öffnung hat, in der der Entfeuchter aufgenommen ist, und wobei die zweite Elektrode (6) durch diese Öffnung zur Außenseite des Behälters weist und die erste Elektrode (4) durch diese Öffnung zur Innenseite des Behälters weist.