JP2005291544A - 水蒸気移動制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 水蒸気移動制御装置の組み立てが簡単にでき、又、水蒸気の処理能力を超える水が侵入した場合等に対処すべく、非常用の排水構造を備えている水蒸気移動制御装置の提供。
【解決手段】 膜体２２によって区画された小室２４が内部に形成されている小室ユニット２が形成され、小室ユニットが排水路間隙６を保持して外筒ケーシング３の内部に嵌合され、排水路間隙が水溶性シール物質によって常時は閉塞され、水の侵入時には水溶性シール物質が溶解して排水路間隙が外部に開通するように形成されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、特殊な膜体とその配列で水蒸気の移動方向を制御することによって、主に、除湿装置として利用される水蒸気移動制御装置に関し、特に、この水蒸気移動制御装置内に侵入した水の排水技術に関する。

水蒸気移動制御装置は、外筒ケーシングの内部に、複数のスペーサ円筒体が直接に嵌合されると共に、前記複数のスペーサ円筒体の間に通気性及び透湿性を有する膜体が挟持されて、この膜体によって区画された小室が形成されている構造になっている（特許文献１参照）。

この水蒸気移動制御装置は、外筒ケーシングの一方を外気に開放し、他方を箱体等（箱体、容器等）の内部に開放する状態にして使用されるもので、前記各膜体の通気度及び透湿度を使用して、外気と箱体等の温度変動速度により、箱体等の内部の水蒸気の移動を制御するものである。
このような水蒸気移動制御装置の特徴は、水蒸気の移動量が大きい膜体を使用することで、電気箱や容器などの電気機器を収容する箱体等のシールに異常が発生した場合でも、可及的に水蒸気の排出を促進し、機器を収容する箱体等の内部の湿度調整を行うことができることである。

しかしながら、この水蒸気移動制御装置では、水蒸気の処理能力を超える水が、湿度調整の対象となる空間内に侵入した場合には、排水ができず、水が滞る結果を招いてしまうことがあるという問題があった。

水蒸気の処理のためには、湿度調整の対象となる空間が、環境温度変化に伴って、外部環境空気との間で呼吸現象を生じるようにする必要がある。
従来、この呼吸現象を調整する目的で、アキュムレータを併用したり圧力安全弁を併用したり、または、小室壁を伸縮可能な部材で構成したりして、湿度調整の能力を調整する態様はすでに明らかである。
しかしながら、ひとたび水蒸気の処理能力を超える水が、湿度調整の対象となる空間内に侵入した場合に、どのように排水路を確保するかという課題が残されていた。

すなわち、湿度調整の対象となる空間の湿度調整を受ける機器を保護する場合、従来の装置では、水蒸気の移動量が大きな膜体を使用することで、各シール部へのストレスを低減する工夫が行われていた。
一方、箱体等のシール性（気密性確保の各種手段による気密性）の寿命が、環境温度変化を伴った外部環境空気との呼吸現象によって、直接的に水蒸気移動制御装置などの機能性の発揮に影響することになり、大きなシール性の破損や破壊、事故による水の浸入が発生してしまった場合などや、または外部環境空気との呼吸性が失われた条件下では、排水が困難であるという問題があった。

また、前記特許文献１では、毛細管現象を活用した排水機構を備えてもよいとの記載があるが、具体的な対策手段は記載されていないし、従来、このような水蒸気移動制御装置において、非常用の排水構造を備えたものは見当らない。
特開平５−３２２０６０号公報

本発明は、かかる従来の問題を解決するためになされたもので、水蒸気の処理能力を超える水が侵入した場合等に対処すべく、非常用の排水構造を備えた水蒸気移動制御装置を提供することを課題としている。
又、スペーサ円筒体と膜体とをインナ円筒体の内部に組み込んだ小室ユニットを形成することで、水蒸気移動制御装置の組み立てが簡単にできるようにする。

上記の課題を解決するために、本発明（請求項１）の水蒸気移動制御装置は、
複数のスペーサ円筒体がインナ円筒体の内部に嵌合されると共に、前記スペーサ円筒体の間に通気性及び透湿性を有する膜体が気密シール性を持って圧迫状態に挟持されて、この膜体によって区画された小室が内部に形成されている小室ユニットが形成され、
前記小室ユニットが排水路間隙を保持して外筒ケーシングの内部に嵌合され、
前記排水路間隙が水溶性シール物質によって常時は閉塞され、水の侵入時には水溶性シール物質が溶解して排水路間隙が外部に開通するように形成されている構成とした。

また、前記請求項１記載の水蒸気移動制御装置において、外筒ケーシングの上部内面に形成した段部と、小室ユニットの上端との間に排水路間隙の上端口部が形成され、この上端口部に吸水性に優れた多孔質リング体が装着され、この多孔質リング体の透水空隙に水溶性シール物質が充填されている態様（請求項２）がある。

また、前記請求項２記載の水蒸気移動制御装置において、前記排水路間隙の上端口部に装着された多孔質リング体と、小室ユニットの間にスクイーズパッキンが装着されている態様（請求項３）がある。

本発明の水蒸気移動制御装置（請求項１）は、スペーサ円筒体と膜体とをインナ円筒体の内部に組み込んだ小室ユニットに形成したので、この小室ユニットを外筒ケーシングの内部に嵌合するだけの組み立て作業になり、その組み立て作業が簡単にできる。

又、小室ユニットと外筒ケーシングの間に形成し、この排水路間隙を、常時は水溶性シール物質によって閉塞させているので、ここから水蒸気や空気が侵入することは無く、正常な水蒸気移動制御を行なうことができる。
そして、水蒸気の処理能力を超える水が不測に侵入した場合、水溶性シール物質が溶解して排水路間隙が開通するため、この排水路間隙を通して水を外部に排水することができる。
又、排水路間隙は結露しにくい熱量的設計が行なわれ、例えば、合成樹脂により構成されるので、外気側から逆行性に水溶性シール物質が溶解してしまうことを予防することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に示す実施例により説明する。
図１は本発明の水蒸気移動制御装置の実施例を示す縦断面図、図２は外筒ケーシングの分解断面図、図３は小室ユニットの分解断面図である。

この水蒸気移動制御装置１は、小室ユニット２が外筒ケーシング３の内部に嵌合されたもので、下端の通気口３８を外気に開放し、上端の通気口３９を、例えば箱体等（箱体、容器等）４の内部に開放する状態にして使用される。

前記小室ユニット２は、複数のスペーサ円筒体２０がインナ円筒体２１の内部に嵌合されると共に、前記スペーサ円筒体２０の間に通気性及び透湿性を有する膜体２２及び導電性多孔体としての銅製のメッシュプレート２３が気密シール性を持つように圧迫状態に挟持されて、内部に膜体２２によって区画された小室２４が形成されている。
実施例では、４個のスペーサ円筒体２０と、３枚の膜体２２とによって２個の小室２４が区画形成されている。

なお、前記各膜体２２は、通気性及び透湿性を有する膜体で、プレスによる打ち抜き加工等で所定直径の円形膜に形成され、その通気度及び透湿度を使用して、外気と箱体等４内の温度変動速度により、箱体等４の内部を除湿するように水蒸気の移動を制御するものである。

導電性多孔体としてのメッシュプレート２３は、膜体２２に近接して配置され、表面温度による影響を利用して通過する水蒸気の温度勾配及び湿度勾配を調整するためと、膜体２２を補強する膜体支持部材として機能する。
又、箱体等４側の呼吸現象に伴なって、膜体２２の伸長等により、膜体２２とメッシュプレート２３は接触することもある。

前記スペーサ円筒体２０は、膜体２２及びメッシュプレート２３を圧迫状態に挟持する側の外周端部は面取り加工され、気密シール性を持たせるための紫外線硬化樹脂９が確実に充填できるようにしている。
なお、前記紫外線硬化樹脂９は、インナ円筒体２１に形成した注入穴（図示省略）に注射器（図示省略）をセットし、その状態でインナ円筒体２１を固定させながら内部のスペーサ円筒体２０及び膜体２２及びメッシュプレート２３を回転させて、注射器によりシール剤として紫外線硬化樹脂９（紫外線硬化性シリコンや紫外線硬化性アクリル｛変性アクリル｝等、その他、水溶性硬化樹脂等）を注入させることで充填される。

前記インナ円筒体２１は、透明合成樹脂により形成され、内部に組み込んだスペーサ円筒体２０及び膜体２２及びメッシュプレート２３及び紫外線硬化樹脂の充填状態を目視で確認できるようにしている。
又、インナ円筒体２１及びスペーサ円筒体２０の材質は、紫外線硬化樹脂９との化学的接合又は機械的嵌合を考慮して選択することができる。例えば、インナ円筒体２１には透明アクリルを用いる。スペーサ円筒体２０は紫外線の透過を考慮すると共に、完成した水蒸気移動制御装置１の性能に影響する各小室２４の温度傾斜を配慮して選択することができる。又、接合を促進するプライマー等の表面処理を行なってもよい。
この接合部を緊密な接合を確保しない場合、図１１に示すように、膜体２２の通過方向に直角方向（矢印Ｑ方向）の横漏れを生じるが、この横漏れを排水路７ａとしてもよい。この場合、インナ円筒体２１内のスペーサ円筒体２０との間に繊維等を通気方向に縦列させて、例えば、スペーサ円筒体２０を銅繊維や和紙などの繊維７で巻いて不完全に合着したり、縦長の繊維を添着して排水路７ａとすることもできる。
また、図１２に示すように、小室２４に横漏れの空気と共に、矢印Ｐで示すように、排水路７ａが確保されるようにしてもよい。この場合には、図１０に示すように、小室ユニット２内に配置した膜体２２の外周部分にパッキン２２ａを接着剤によって取り付ける際に、その接着剤として水溶性接着剤２２ｂを使用して、著しい水が浸入した場合には、この水溶性接着剤２２ｂを溶解させて膜体２２の保持部を破壊させるようにする。
この場合には、膜体２２の構成物質に依存性に吸湿性の差違が生じるので、水溶性接着剤２２ｂの含浸性（しみ込み方）が異なり、また、膜体２２とパッキン２２ａの固定が不完全になりやすい嫌いがある。

前記外筒ケーシング３は、上側筒体３０ａと下側筒体３０ｂで形成された本体円筒部３０と、この本体円筒部３０の上端面に形成した上側雄ネジ部３１に螺合させる取り付けナット３２と、前記本体円筒部３０の下端に形成した下側雄ネジ部３３に螺合させる組み立てナット３４を備えている。

そして、前記本体円筒部３０の内部に、前記小室ユニット２を嵌合することで、水蒸気移動制御装置１が組み立てられるもので、この場合、本体円筒部３０の下端から後述する多孔質リング体５１及び上端メッシュプレート５２を本体円筒部３０の内部に挿入し、次に、小室ユニット２を挿入したのち、リングプレート５３を挿入して、組み立てナット３４を下側雄ネジ部３３に螺合させるものである。

上記のようにして、本体円筒部３０の内部に小室ユニット２を嵌合した水蒸気移動制御装置１は、これを箱体等４に取り付けて、前記各膜体２２の通気度及び透湿度を使用して、両通気口３８，３９間での水蒸気の移動を制御することで、外気と箱体等４の温度変動速度により、箱体等４の内部を除湿するように水蒸気の移動を制御する。
この場合、箱体等４に形成した取り付け穴４０に、外筒ケーシング３の本体円筒部３０に形成した上側雄ネジ部３１を、Ｏリング３５を介して挿入させ、上側雄ネジ部３１に箱体等４の内部から前記取り付けナット３２を螺合させることで水蒸気移動制御装置１を箱体等４に取り付けるようにしている。

従来、水蒸気移動制御装置の組み立てに際しては、外筒ケーシングの内部に、直接にスペーサ円筒体と膜体を嵌め込んでいくもので、その組み立て作業に手間がかかるという問題があったが、本実施例のよう、小室ユニット２を形成して、これを外筒ケーシング３の内部に嵌合させるようにすると、組み立て作業が簡単になる。

本実施例の水蒸気移動制御装置１では、箱体等４に穴が明いたりして、不測に箱体等４の内部に水が侵入した場合、その水を箱体等４の外部に排水するための排水構造が設けられている。

水蒸気移動制御装置の理想的な機能発揮のためには、外部環境の温度変化に伴う湿度調整空間の内部と外気側との呼吸現象が必要であり、シール性は少なくとも１０ｃｍＨ_２Ｏ程度の気密性に耐える微弱なシール性が必要である。しかし、ひとたび大きなシール性の破損や破壊、事故による水の浸入が発生してしまった場合等、呼吸性が失われた条件下では排水が困難である。
そこで、水の浸入が発生するまでは、湿度調整の対象となる空間の気密性を確実に確保すると共に、湿度調整機能を十分に発揮させる。
一方、シールなどの箱体等４側の不測の破損などが原因で水が浸入した場合には、湿度調整による水蒸気移動量を超える状況にあり、この状態が自然に復旧することは、電気機器などを収容する容器または箱体では考えにくい。そこで、水の浸入が発生した場合には、排水構造によって排水を確保することとした。この段階では、呼吸性よりも排水経路の確保が重要であり、湿度調整の能力は望めない。

その排水構造は、外筒ケーシング３の本体円筒部３０に形成した上側雄ネジ部３１にスリット３６を形成し、かつこの上側雄ネジ部３１に螺合させる取り付けナット３２にも切欠部３７を形成して、水蒸気移動制御装置１を箱体等に取り付けた状態で、スリット３６と切欠部３７が符合するように形成されている。

又、前記小室ユニット２が排水路間隙６を保持して外筒ケーシング３の内部に嵌合されると共に、前記リングプレート５３に、図４に示すように排水路間隙６に連通する貫通孔５４が形成されている。

箱体等４に損崩が発生し、箱体等４内へ外部の水が流入したような場合には、箱体等４の内部に水が貯留してしまう。
このように箱体等４の底面に水が溜まったとしても、その水は取り付けナット３２の切欠部３７から上側雄ネジ部３１のスリット３６を通して水蒸気移動制御装置１の内部に流入し、前記排水路間隙６及びリングプレート５３の貫通孔５４を通して外部に排水することが可能になる。

そして、前記排水路間隙６の上端部において、外筒ケーシング３の上部内面に形成した段部６０と、小室ユニット２の上端との間に、排水路間隙６の上端口部６２を形成され、この上端口部６２に吸水性に優れた多孔質リング体５１を装着させ、この多孔質リング体５１の透水空隙に水溶性シール物質を充填させることで、常時は透水空隙を閉塞させて排水路間隙６を閉塞させ、水の侵入時には水溶性シール物質が溶解して排水路間隙６が外部に開通するように形成されている。
なお、多孔質リング体５１を使用せずに、水溶性シール物質自体で直接に排水路間隙６や上端口部６１を閉塞させるようにしてもよい。

なお、この実施例では、前記排水路間隙６の上端口部６２に装着された多孔質リング体５１と、小室ユニット２の間にスクイーズパッキン６１が装着されている。この場合、スクイーズパッキン６１によって、排水路間隙６を閉鎖してしまわないようにする。
スクイーズパッキン６１は、排水路間隙６が外部からの吹き込み等によって湿潤したような場合、少々の湿潤では排水路間隙６が開通しないようにする作用を有している。また、多孔質リング体５１の膨潤によって上端口部６２の間隔が変化してしまったり、外筒ケーシング３の熱膨張により、箱体等４側が乾燥状態にあるにもかかわらず、排水路間隙６が開通してしまったりしないように、スクイーズパッキン６１によって多孔質リング体５１を弾性的に圧迫させている。

上記のように、多孔質リング体５１の透水空隙には、乾燥状態で固形で、かつ気密性を有する水溶性シール物質を充填（含浸させて乾燥）させている。
水が侵入すると、上端メッシュプレート５２によって、多孔質リング体５１の側に積極的に排水される。この結果、一定量を超える水が侵入した場合には、多孔質リング体５１内に吸収される水によって、多孔質リング体５１は膨潤して固形形態を維持できなくなり、かつ、多孔質リング体５１の透水空隙に固形で存在していた水溶性シール物質が水中に溶出して、排水路間隙６が開通し、この排水路間隙６を通して外部に排水することができるようになる。

この際問題になるのは、外気側からのしめり空気による多孔質リング体５１のシール性の維持である。
多孔質リング体５１の湿り具合は、浸潤した水の量、すなわち、該多孔質リング体５１に接触する水の量に依存する他、外気側からのしめり空気の逆行性の侵入によっても影響を受ける。このような二律背反による悪作用を解決するための解決手段としては、前記多孔質リング体５１の素材を、たとえばフェルト状の多孔質繊維により形成し、これに、水溶性シール物質を含浸させたフェルト材を活用する。
この結果、フェルト材に含まれる水溶性シール物質は、直下の上端メッシュプレート５２以下の膜体２２にも影響し、表面汚損を生じるので、湿度調整能力は低下するが、この段階では、すでに外気との交通路が確保されている状況であり、呼吸現象に必要な気密性は破壊しており、もはや小室ユニット２の空間では空気の呼吸現象は発生しない。
又、排水路間隙６は、結露しにくい熱量的な設計が行われ、又、外気側のリングプレート５３の貫通孔５４により、可及的に乾燥し易い条件が維持される。貫通孔５４の設計は、この条件下で任意に行なうことができる。

ところが、従来行われてきたように、外部への排水孔を箱体等の底部に設ける手段に比較すると、箱体等４の内部は、フェルト材によってフィルタリングされるので、何らかの原因によって不完全な呼吸現象が発生した場合でも、湿度調整機能は維持されやすい状態を保持する。
また、前記多孔質シール体５１の圧迫度合いによっては、毛細管現象による排水能力の調整が可能である。

なお、多孔質シール体５１の圧迫性の調整は、外筒ケーシング２の内部に収容される小室ユニット３に対する組み立てナット３４による締め付け力の調整によって可能であるが、固定式として、圧迫性が装着時に調整できないようにすることもできる。
この締め付け力が強ければ、水溶性シール物質の有効断面積の排水路は小さくなり、緩ければ、緩慢な気密性となる。

又、排水路間隙６は、小室ユニット２と外筒ケーシング３の間に設けられた空間を兼用しており、排水路として作用していない状況下では、保温腔としても作用し、湿度調整機能の維持に作用する。そのために、リングプレート５３に設ける貫通孔５４の有効断面積を調整し、保温性を調整することができる。

又、多孔質リング体５１の素材として実施例ではフェルト材を示したが、このほか圧縮性を有した多孔性の素材を使用することができる。

また、水溶性シール物質の耐熱性は重要であって、屋外電気箱では６５℃を超える場合も認められる。そこで、通常の乾燥状態で固形であって、気密性を有するオブラート、セルローズ、寒天たんぱく質、澱粉などが水溶性シール物質としては有用である。

前記した多孔質リング体５１への水溶性シール物質８の充填部位は、図５の斜線部で示すように、多孔質リング体５１の外周側部分とし、水溶性シール物質８が膜体２２から離隔するように配置している。
このように、水溶性シール物質８を膜体２２から離隔して位置させると、膜体２２の劣化を予防できるし、また、箱体等４の空間を守るシール性の限界まで内部空間の湿度調整を行うことができと共に、限界に達したシール性の破壊に伴う直接的な不測の水の侵入による排水経路を確実に確保することができ、フェイルセーフであって、有用な構造である。

又、吸水性の物質を、箱体等４の湿度調整を行う空間の気密性確保に使用するにあたっては、自然界に存在する細菌や黴などによって分解されることが考えられるので、前記水溶性シール物質８には、防黴剤や抗菌剤を混合使用するとよい。
これらの抗菌素材で最も有用であると考えられる物質は、銅や銀粉末やその他の化合物が有用であって、膜体に使用したオリゴジナミー効果を排水路系の安全確保時にも併用することで、廃棄物化した場合等も処理方法が限定され、経済的である。
又、水溶性シール物質８に虫避け剤等を混合してもよい。

多孔質リング体５１の素材に使用した繊維が、図６に示すように吸湿性繊維５１ａの場合、水溶性シール物質８と同時又は低い湿度（６５％ＰＨ）でも繊維に吸湿が生じることがあるのに対し、図７に示すように繊維が非吸湿性繊維５１ｂの場合には、繊維に吸湿が生じ難いため、水が水溶性シール物質８に直接接触するまでは、図８のグラフに示すように、硬さ（気密性）を維持し易いという利点がある。
なお、図６及び図７は多孔質リング体５１の外周側部分に水溶性シール物質８（斜線部で示す）を充填した状態の断面図であり、又、図８は吸湿性繊維５１ａと非吸湿性繊維５１ｂの吸水による硬度変化を示すグラフである。

次に、図９及び図１０は本発明の参考例を示している。
図９の参考例は、インナ円筒体２１の肉厚内に、軸方向に貫通させて排水管７０を設け、この排水管７０を本発明においての排水路間６隙の代わりに形成したもので、この排水管７０の上端部分をやや大径部７１に形成し、この大径部７０から上端口部６２にかけて水溶性シール物質８を充填した構造になっている。

本発明の水蒸気移動制御装置の実施例を示す縦断面図である。 外筒ケーシングの分解断面図である。 小室ユニットの分解断面図である。 リングプレートの平面図である。 多孔質リング体の平面図である。 吸湿性繊維を使用した多孔質リング体の断面図である。 非吸湿性繊維を使用した多孔質リング体の断面図である。 吸湿性繊維と非吸湿性繊維の吸水による硬度変化を示すグラフである。 本発明の参考例を示す図である。 本発明の参考例を示す図である。 本発明の参考例を示す図である。 本発明の参考例を示す図である。

符号の説明

１ 水蒸気移動制御装置
２ 小室ユニット
２０ スペーサ円筒体
２１ インナ円筒体
２２ 膜体
２２ａ パッキン
２２ｂ 水溶性接着剤
２３ メッシュプレート（導電性多孔体）
２４ 小室
３ 外筒ケーシング
３０ 本体円筒部
３０ａ 上側筒体
３０ｂ 下側筒体
３１ 上側雄ネジ部
３２ 取り付けナット
３３ 下側雄ネジ部
３４ 組み立てナット
３５ Ｏリング
３６ スリット
３７ 切欠部
３８ 通気口
３９ 通気口
４ 箱体等
４０ 取り付け穴
５０ Ｏリング
５１ 多孔質リング体
５１ａ 吸湿性繊維
５１ｂ 非吸湿性繊維
５２ 上端メッシュプレート（導電性多孔体）
５３ リングプレート
５４ 貫通孔
６ 排水路間隙
６０ 段部
６１ 上端口部
７ 繊維
７ａ 排水路
７０ 排水管
７１ 大径部
８ 水溶性シール物質
９ 紫外線硬化樹脂

Claims (3)

1. 複数のスペーサ円筒体がインナ円筒体の内部に嵌合されると共に、前記スペーサ円筒体の間に通気性及び透湿性を有する膜体が気密シール性を持って圧迫状態に挟持されて、この膜体によって区画された小室が内部に形成されている小室ユニットが形成され、
   前記小室ユニットが排水路間隙を保持して外筒ケーシングの内部に嵌合され、
   前記排水路間隙が水溶性シール物質によって常時は閉塞され、水の侵入時には水溶性シール物質が溶解して排水路間隙が外部に開通するように形成されていることを特徴とした水蒸気移動制御装置。
2. 請求項１記載の水蒸気移動制御装置において、外筒ケーシングの上部内面に形成した段部と、小室ユニットの上端との間に排水路間隙の上端口部が形成され、この上端口部に吸水性に優れた多孔質リング体が装着され、この多孔質リング体の透水空隙に水溶性シール物質が充填されている水蒸気移動制御装置。
3. 請求項２記載の水蒸気移動制御装置において、前記排水路間隙の上端口部に装着された多孔質リング体と、小室ユニットの間にスクイーズパッキンが装着されている水蒸気移動制御装置。

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