DE69216697T2

DE69216697T2 - Wasserverdampfungleitung für einen Befeuchter

Info

Publication number: DE69216697T2
Application number: DE69216697T
Authority: DE
Inventors: Sadakatu Hamasaki
Original assignee: Japan Gore Tex Inc
Current assignee: Japan Gore Tex Inc
Priority date: 1991-07-05
Filing date: 1992-07-02
Publication date: 1997-06-12
Anticipated expiration: 2012-07-03
Also published as: JP2688662B2; EP0521726B1; US5273689A; EP0521726A1; DE69216697D1; JPH0518572A

Description

Eine Wasserverdampfungsleitung für einen Befeuchter

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wasserverdampfungsleitung zur Verwendung in einem Befeuchter, wobei diese Leitung von einem porösen, hydrophoben, polymeren Material Gebrauch macht.
Befeuchtungseinrichtungen mit porösen, hydrophoben Wasserkanälen oder -leitungen und Gebläsen oder anderen Einrichtungen, um Luft über die porösen Oberflächen der Leitungen zu blasen, sind im Stand der Technik bekannt.
Die Wasserleitungen können aus einer porösen, hydrophoben Röhre oder in den anderen Fällen aus laminierten Konstruktionen aus emer porösen, hydrophoben Folie hergestellt werden. Die porösen, hydrophoben Materialien, die als Befeuchtungs-Wasserleitungen verwendet werden, widerstehen dem Durchgang von flüssigem Wasser durch sie, erlauben jedoch den Durchgang von Wasserdampf durch sie, wodurch der über die porösen Oberflächen verlaufende Luftstrom befeuchtet wird. Zu polymeren Materialien, welche für die hydrophobe Röhre oder Folie verwendet werden, gehören Polyethylen, Polypropylen, Polystyrol, Poly(vinylchlorid), Polyvinylidenchlorid, Polycarbonat, Polyester oder Fluorpolymere.
Eine poröse, hydrophobe Röhre bzw. Folie aus den obigen Materialien kann, obwohl sie eine gute, anfängliche, wasserabstoßende Eigenschaft und Widerstandsfähigkeit gegenüber dem Durchgang von flüssigem Wasser durch ihre Poren aufweist, ihre wasserabstoßende Fähigkeit aufgrund einer Verunreinigung oder Verschlechterung verlieren, welche durch ölige Materialien, grenzflächenaktive Stoffe, Detergentien und dergleichen verursacht werden, mit welchen die Röhre bzw. die Folie im Verlaufe ihrer Herstellung oder Verwendung in Berührung gelangt.
Wenn dies auftritt, beginnt Wasser aus den Leitungen zu lecken, was zu einem Ausfall der Befeuchter führt.
Ein zusätzliches Problem in Verbindung mit derartigen Befeuchtungseinrichtungen besteht darin, daß während des anfänglichen Füllens von Wasser in die Leitungen oder während der darauffolgenden normalen Anwendung sich Lufteinschlüsse in den Leitungen bilden, welche einer Verdrängung durch das Wasser Widerstand leisten. Dies führt zu geringeren Verdampfüngsgeschwindigkeiten und reduziert die Effektivität der Befeuchter.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine verbesserte Wasserverdampfungsröhre bei Befeuchtungseinrichtungen und dergleichen dadurch zu schaffen, daß eine Verunreinigung von porösen, hydrophoben, wasserdampfdurchlässigen Leitungen, welche bei solchen Einrichtungen verwendet werden, durch Materialien verhindert wird, welche von diesen Einrichtungen im allgemeinen angetroffen werden, zum Beispiel Öle, grenzflächenaktive Stoffe, Reinigungsflüssigkeiten und Detergentien usw., welche einen Verlust der Hydrophobizität der Leitungsmaterialien verursachen und es erlauben, daß flüssiges Wasser durch sie hindurchtritt, was zu einer Leckage von Wasser aus den Leitungen und zum Ausfall der Einrichtungen führt.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfmdung besteht darin, eine Einrichtung zu schaffen, um eine vollständige Verdrängung von Luft aus dem Inneren der Leitung zu ermöglichen, wenn die Leitung mit Wasser gefüllt wird, wobei diese Einrichtung ferner während des Betriebs die Entwicklung von Lufteinschlüssen innerhalb der Leitung verhindert, welche die befeuchtende Leistungsfähigkeit der Leitung herabsetzen.
Gemäß der vorliegenden Erfmdung ist eine Wasserverdampfüngsleitung für einen Befeuchter oder dergleichen vorgesehen, wobei die genannte Leitung aufweist:
(a) eine Wasserverdampfüngsröhre aus einem porösen, hydrophoben, polymeren Material, wobei die genannte poröse, hydrophobe Röhre an ihrer inneren Oberfläche
(b) eine kontinuierliche, nicht-poröse Beschichtung aus einem hydrophilen, wasserdampfdurchlässigen Material aufweist.
Vorzugsweise weist die Wasserverdampfüngsleitungsröhre eine zweite poröse, hydrophobe Röhre zur Luftentfernung auf, wobei diese zweite Röhre axial innerhalb der Länge der Wasserverdampfüngsröhre eingeführt ist; die Luftentfernungsröhre ist an ihrem distalen Ende geschlossen, um einen Eintritt von flüssigem Wasser zu verhindern, während ihr proximales Ende offen ist, um einen Austritt der verdrängten Luft zu ermöglichen.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nunmehr im Rahmen eines Beispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in welchen zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines einfachen Befeuchters;
Fig. 2 eine axiale Schnittansicht einer Wasserverdampfüngsröhre zur Verwendung bei dem Befeuchter nach Fig. 1;
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Luftentfernungsröhre, die in eine Wasserverdampfüngsleitungsanordnung eingeführt ist; und
Fig. 4 eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung einer alternativen Ausgestaltung einer Wasserverdampfüngsröhre.
Eine einfache Befeuchtungseinrichtung 10 ist schematisch in Fig. 1 dargestellt. Die Befeuchtungsanordnung weist eine Wasserverdampfüngsleitung 1 auf, welche mit einem Wasserversorgungsreservoir 2 oberhalb ihr verbunden ist. Ein Gebläse 11 bläst Luft über die Oberfläche der Wasserverdampfüngsleitung, wobei diese Luft den Wasserdampf mitzieht, der von der Wasserverdampfüngsleitung ausgeht. Die Luft und der mitgezogene Wasserdampf werden aus der Befeuchtungsanordnung in die herum verlaufende Umgebung geblasen, wodurch die Umgebung um den Befeuchter herum befeuchtet wird.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 2 wird erläutert, daß die Wasserverdampfüngsleitung 1 durch eine poröse, hydrophobe Röhre 3 gebildet ist, die an ihrer inneren Oberfläche mit einer kontinuierlichen, nicht-po rösen, hydrophilen, wasserdampfdurchlässigen Beschichtung 4 beschichtet ist.
Zu geeigneten polymeren Materialien für die poröse, hydrophobe Röhre 3 gehören Polyolefin, Polycarbonat, Polyester, Polystyrol, Poly(vinylchlorid), Polyvinylidenchlorid und dergleichen. Bevorzugte Materialien sind Fluorpolymere, beispielsweise Polyvinylfluorid, fluoriertes Ethylen/Propylen (FEP), Tetrafluorethylenlperfluoralkyl Perfluorvinyletherkopolymer (PFA), Polytetrafluorethylen (PTFE) und dergleichen. Am meisten bevorzugt wird, wenn die poröse, hydrophobe Röhre eine Röhre aus porösem, expandierten Polytetrafluorethylen ist, mit der Struktur von untereinander verbundenen Knoten und Fibrillen, wie in US-Patent Nr.3 953 566 (Gore) und US-Patent Nr.4 187 390 (Gore) beschrieben.
Die nicht-poröse, hydrophile, wasserdampfdurchlässige Beschichtung 4 auf der inneren Oberfläche der porösen, hydrophoben Röhre kann sein: Ein Polyurethanharz, welches Oxyethylengruppen in einem Gewichtsverhältnis von 30% oder mehr enthält, oder ein Vorpolymerisat hiervon; ein Polyesterharz, welches Oxyethylen in einem Gewichtsverhältnis von 30% oder mehr enthält, oder ein Vorpolymerisat hiervon; oder ein Harz, welches eine Sulfosäuregruppe, eine Aminogruppe, eine Hydroxylgruppe oder eine Carboxylgruppe in einer Endgruppe oder einer hängenden Gruppe enthält.
Die Dicke der kontinuierlichen nicht-porösen Beschichtung kann von 3 bis 400 Mikrometer dick sein und sie ist vorzugsweise in dem Bereich von 5 bis 30 Mikrometer dick.
Die Wasserdampfdurchlässigkeit der Wasserverdampfungsröhre sollte mindestens 1000 g/m²/tag sein und sie ist vorzugsweise in dem Bereich von 5000 bis 90000 g/m²/tag. Obwohl sie eine gute Wasserdampfdurchlässigkeit aufweist, verhindert die kontinuierliche, nicht-poröse Beschichtung, welche die innere Oberfläche der Wasserverdampfungsleitung bildet, im wesentlichen einen Durchgang von Luft oder von Flüssigkeiten durch ihre Wände. Infolgedessen sind Lufteinschlüsse, die innerhalb der Leitung gebildet werden, beispielsweise, wenn sie mit Wasser gefüllt wird, schwierig zu entfernen.
Fig. 3 veranschaulicht die Wasserverdampfungsröhre 1 und das Wasserversorgungsreservoir 2 mit einer eingeführten Luftentfernungsröhre 5. Die Luftentfernungsröhre 5 ist innerhalb der Wasserverdampfüngsleitung 1 axial angeordnet; ihr distales Ende ist geschlossen und nahe zu dem geschlossenen Ende der Wasserverdampfüngsleitung angeordnet und ihr proximales Ende ist offen und erstreckt sich oberhalb des Flüssigkeitspegels des Wasserreservoirs 2.
Die Luftentfemungsröhre ist über ihre vollständige Länge porös, erlaubt einen Luftstrom durch ihre Wände und ist aus einem porösen, hydrophoben, polymeren Material zum Zwecke eines Widerstands gegenüber der Durchdringung flüssigen Wassers durch ihre Wände hergestellt. Der Wassereintrittsdruck (WEP) der porösen, hydrophoben Luftentfernungsröhre sollte wenigstens 400 mm Wasserdruck sein und er beträgt vorzugsweise 500 mm Wasserdruck oder mehr, um eine Leckage von Wasser in die Röhre zu verhindern. Der innere Durchmesser der Luftentfernungsröhre kann 1 bis 20 mm sein, vorzugsweise in dem Bereich von 4 bis 8 mm Durchmesser. Ein geeignetes Material für die Luftentfernungsröhre kann die porösen, hydrophoben, polymeren Materialien umfassen, welche für die Wasserverdampfungsröhre verwendet werden, und das geeignete Material ist vorzugsweise poröses, expandiertes Polytetrafluorethylen.
Fig. 4 veranschaulicht die Wasserverdampfungsleitung 1, das Wasserreservoir 2 und die Luftentfernungsröhre 5, welche in einer periodischen Wellenformausgestaltung angeordnet sind.
Die Wendel- und Wellenform-Ausgestaltungen, welche in den Zeichnungen gezeigt sind, veranschaulichen lediglich zwei von vielen Arten und Weisen, auf welche die Wendeln ausgestaltet werden können, und haben nicht die Bedeutung einer Beschränkung.

Prüfbeschreibungen

Wasserdampfdurchlässigkeitsgeschwindigkeit (WVTR)

[Kalium-Acetat-Methode]

Eine Beschreibung der Prüfung, die zum Messen der Wasserdampfdurchlässigkeitsgeschwindigkeit (WVTR) verwendet wird, wird nachfolgend gebracht. Das Verfahren ist als geeignet befunden worden, um Folien, Beschichtungen und beschichtete Produkte zu prüfen.
Bei dem Verfahren wurden annähernd 70 ml einer Lösung, welche aus Gewichtsteilen von Kalium-Acetat und 15 Gewichtsteilen von destilliertem Wasser besteht, in einem 133 ml-Polypropylenbecher angeordnet, der einen Innendurchmesser von 6,5 cm an seiner Mündung aufweist. Eine Membrane aus expandiertem Polytetrafluorethylen (PTFE) mit einer minimalen WVTR von annähernd 85000 g/m²/24 Stunden, wie durch die Methode geprüft, die in dem US-Patent Nr.4 862 730 für Crosby beschrieben ist, wobei diese Membrane von W.L. Gore & Associates, Inc. in Newark, Delaware erhältlich ist, wurde an die Ausgußöffnung bzw. Lippe des Bechers heißgesiegelt, um eine straffe, leckdichte, mikroporöse Schranke zu erzeugen, welche die Lösung enthält.
Eine ähnliche Wasser-Mernbrane aus expandiertem PTFE wurde an der Oberfläche eines Wasserbades angebracht. Die Wasserbadanordnung wurde auf 23 ºC plus 0,2ºC geregelt, wobei ein temperaturgeregelter Raum und ein Wasserzirkulationsbad verwendet wurden.
Es wurde der zu prüfenden Probe erlaubt, sich bei einer Temperatur von 23ºC und einer relativen Feuchtigkeit von 50% vor der Ausführung des Prüfverfahrens zu konditionieren. Die Proben wurden so plaziert, daß sich die mikroporöse polymere Membrane in Berührung mit der Membrane aus expandiertem Polytetrafluorethylen befand, die an der Oberfläche des Wasserbades angebracht wurde, und es wurde den Proben erlaubt, sich für wenigstens 15 Minuten vor der Einführung der Becheranordnung ins Gleichgewicht zu bringen.
Die Becheranordnung wurde bis auf die nächsten 1/1000 g gewogen und in einer umgekehrten Art und Weise auf der Mitte der zu prüfenden Probe plaziert.
Ein Wassertransport wurde durch die treibende Kraft zwischen dem Wasser in dem Wasserbad und der gesättigten Salzlösung vorgesehen, wodurch ein Wasserfluß durch Diffusion in jener Richtung vorgesehen wurde. Die Probe wurde für 15 Minuten geprüft und die Becheranordnung wurde sodann entfernt und innerhalb 1/1000 g nachgewogen.
Die WVTR der Probe wurde aus der Gewichtszunahme der Becheranordnung errechnet und wurde in Gramm des Wassers pro Quadratmeter des Probenoberflächenbereichs pro 24 Stunden ausgedrückt.

Wassereintrittsdruck (WEP)

Der Wassereintrittsdruck (WEP) der Luftentfernungsröhre wird dadurch gemessen, daß die Röhre mit Wasser gefullt wird, daß sie mit einer dosierten Druckquelle verbunden wird und daß der Druck bei einer Geschwindigkeit von 200 mm Wasserdruck pro Minute erhöht wird. Der Druck, bei welchem Wassertropfen zuerst an der Außenseite der Röhre auftreten, wird als der Wassereintrittsdruck genommen.

Claims

1. Eine Wasserverdampfungsleitung (1) für einen Befeuchter, wobei die Leitung eine Wasserverdampfungsröhre (3) aus einem porösen, hydrophoben, polymeren Material aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte poröse, hydrophobe Röhre an ihrer inneren Oberfläche eine kontinuierliche, nicht-poröse Beschichtung (4) aus hydrophilem, wasserdampfdurchlässigem Material aufweist.

2. Eine Wasserverdampfungsleitung, wie in Anspruch 1 beansprucht, bei welcher das poröse, hydrophobe, polymere Material Polyolefin, Polycarbonat, Polyester, Polystyrol, Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid oder Fluorpolymer ist.

3. Eine Wasserverdampfungsleitung, wie in Anspruch 1 oder 2 beansprucht, bei welcher die Wasserverdampfungsröhre (3) eine Röhre aus porösem, expandierten Polytetrafluorethylen ist.

4. Eine Wasserverdampfungsleitung, wie in einem der Ansprüche 1 bis 3 beansprucht, welche eine zweite poröse, hydrophobe Röhre (5) zur Luftentfernung aufweist, wobei diese zweite Röhre axial innerhalb der Wasserverdampfungsröhre entlang der Länge der Röhre eingeführt ist, wobei die Luftentfernungsröhre einen Wassereintrittsdruck aufweist&sub7; der 400 mm des Wasserdrucks überschreitet, und wobei das distale Ende der Luftentfernungsröhre (5) geschlossen und das proximale Ende der Luftentfernungsröhre (5) offen ist.

5. Eine Wasserverdampfungsleitung, wie in Anspruch 4 beansprucht, bei welcher das Material der porösen, hydrophoben Röhre (5) zur Luftentfernung aus Polyolefin, Polycarbonat, Polyester, Polystyrol, Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid oder Fluorpolymer ist.

6. Eine Wasserverdampfungsleitung, wie in Anspruch 5 beansprucht, bei welcher das Material der porösen, hydrophoben Röhre (5) zur Luftentfernung poröses, expandiertes Polytetrafluorethylen ist.

7. Ein Befeuchter (10), der eine Wasserverdampfungsleitung (1) enthält, wie in einem der vorhergehenden Ansprüche beansprucht.