JP2006212533A - Dehumidification element and its production method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、水蒸気、水滴、あるいはその他の形態の水分(以下では、それらを総称して「水」という。)を大気などの空間中から除去あるいはその量を低減することに好適な除湿素子およびその製造方法に関し、特に電気化学的に除湿を行う除湿素子およびその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a dehumidifying element suitable for removing or reducing the amount of water vapor, water droplets, or other forms of water (hereinafter collectively referred to as “water”) from a space such as the atmosphere. More particularly, the present invention relates to a dehumidifying element that performs electrochemical dehumidification and a method for manufacturing the same.
上記除湿素子として、固体高分子電解質膜と、当該固体高分子電解質膜の一方の面上に形成された通気性を有する導電体からなる陽極と、前記固体高分子電解質膜の他方の面上に、当該陽極と対峙するように形成された通気性を有する導電体からなる陰極にて構成される除湿素子と、前記陽極の周辺部に前記陽極と電気的に接続するように設けられ、外部電源の正電極と電気的接続するための枠体状の陽極側引き出し電極と、前記陰極の周辺部に前記陰極と電気的に接続するように設けられ、前記外部電源の負電極と電気的接続するための枠体状の陰極側引き出し電極と、前記陽極側引き出し電極を覆うように設けられた第一の絶縁性外層膜と、前記陰極側引き出し電極を覆うように設けられた第二の絶縁性外層膜と、前記第一の絶縁性外層膜と前記第二の絶縁性外層膜間に挟持された樹脂層とを備え、前記除湿素子と前記陽極側引き出し電極と前記陰極側引き出し電極と前記第一の絶縁性外層膜と前記第二の絶縁性外層膜とが、前記樹脂層により一体化されてなる除湿素子モジュールが後記特許文献1から従来公知である。
As the dehumidifying element, a solid polymer electrolyte membrane, an anode made of a gas-permeable conductor formed on one surface of the solid polymer electrolyte membrane, and the other surface of the solid polymer electrolyte membrane A dehumidifying element composed of a cathode made of a gas-permeable conductor formed so as to face the anode, and an external power source provided at the periphery of the anode so as to be electrically connected to the anode A frame-like anode-side lead electrode for electrical connection with the positive electrode of the cathode, and a cathode-like lead electrode provided at the periphery of the cathode to be electrically connected to the negative electrode of the external power source A frame-like cathode-side lead electrode, a first insulating outer layer film provided so as to cover the anode-side lead electrode, and a second insulating property provided so as to cover the cathode-side lead electrode An outer layer film and the first insulating outer layer And a resin layer sandwiched between the second insulating outer layer film, the dehumidifying element, the anode side extraction electrode, the cathode side extraction electrode, the first insulating outer layer film, and the second insulation. A dehumidifying element module in which a porous outer layer film is integrated by the resin layer is conventionally known from
上記特許文献1の技術では、まず除湿膜に対し表裏面にエポシキ樹脂の接着層を備えた陽極間フィルムおよび陰極間フィルムを用いて陽極給電体および陰極給電体を貼着し、さらに陽極給電体および陰極給電体を覆うように、片側にエポシキ樹脂などの接着層を備えた上外層フィルムおよび下外層フィルムを貼着する。なお、上外層フィルム、下外層フィルム、陽極間フィルム、陰極間フィルムとしては、厚み0.2mm程度のポリエチレンテレフタレートにエポキシ樹脂を20μm程度の厚みで片面もしくは両面に塗付し、プリプレグ(半硬化)状態とし、接着性を付与したものを用いている。
従来の除湿素子モジュールは、構成部品であるポリエチレンテレフタレート、陽極給電体、および陰極給電体を単品で生産し、各々の部品を加工ステージ上に積み重ねてホットプレス加工により一体化成形して製造される。その製造においては、例えばホットプレスのステージサイズ19600mm2(140mm×140mm)あたり1個の生産能力であり、加熱15分、徐冷15分の加工時間を要するため量産性が悪い問題がある。さらに、フィルムを加熱し密着させているため、時間とともに当該フィルム内の残留応力が低下して除湿膜に対する押付け力が小さくなるため、陽極給電体および陰極給電体の除湿膜との密着力が低下し、性能が時間とともに悪化する問題もある。 A conventional dehumidifying element module is manufactured by producing polyethylene terephthalate, an anode feeder, and a cathode feeder, which are component parts, as a single product, and stacking each part on a processing stage and integrally forming it by hot pressing. . In the production, for example, the production capacity is one for a hot press stage size of 19600 mm 2 (140 mm × 140 mm), and a processing time of 15 minutes for heating and 15 minutes for slow cooling is required. Furthermore, since the film is heated and brought into close contact with each other, the residual stress in the film decreases with time and the pressing force against the dehumidifying film is reduced, so that the adhesion force between the anode feeder and the cathode feeder is reduced. However, there is a problem that the performance deteriorates with time.
しかして本発明は、上記従来技術における如上の問題に鑑みて、量産性に優れ、且つ上記した密着力の低下の問題が改善された除湿素子およびその製造方法を提案することを課題とするものである。 Therefore, in view of the above problems in the prior art, the present invention has an object to propose a dehumidifying element excellent in mass productivity and improved in the above-described problem of decrease in adhesion, and a method for manufacturing the same. It is.
本発明の除湿素子は、水を電解する陽極と水を発生する陰極とを備えた除湿膜、上記陽極側に配置されて陽極給電部材および上記陽極が被除湿空間と接することを可能にする開口部を有する第一部材、上記陰極側に配置されて陰極給電部材および上記陰極が水放出空間と接することを可能にする開口部を有する第二部材、および上記第一部材と上記除湿膜と上記第二部材との重ね体内において上記陽極給電部材と上記陽極と、上記陰極給電部材と上記陰極とが、それぞれ電気的に接触するように機械的に固定する機械的固定部材、を備えたことを特徴とするものである。 The dehumidifying element of the present invention includes a dehumidifying film having an anode for electrolyzing water and a cathode for generating water, an opening disposed on the anode side and allowing the anode feeding member and the anode to contact the dehumidified space. A first member having a portion, a second member disposed on the cathode side and having an opening that allows the cathode feeding member and the cathode to contact the water discharge space, and the first member, the dehumidifying film, and the A mechanical fixing member for mechanically fixing the anode power supply member, the anode, the cathode power supply member, and the cathode so as to be in electrical contact with each other in the stack with the second member; It is a feature.
本発明の除湿素子の製造方法は、水を電解する陽極と水を発生する陰極とを備えた除湿膜と、上記陽極側に配置されて陽極給電部材および上記陽極が被除湿空間と接することを可能にする開口部を有する第一部材の複数個を含む第一部材シートと、上記陰極側に配置されて陰極給電部材および上記陰極が水放出空間と接することを可能にする開口部を有する第二部材の複数個を上記第一部材シートに含まれている個々の上記第一部材の配列と同じ配列で含む第二部材シートとを重ねて重ねシート体とする第一工程、上記重ねシート体に含まれる各陽極給電部材と上記陽極と、各陰極給電部材と上記陰極とが、それぞれ電気的に接触するように機械的に固定する第二工程、および上記重ねシート体を切断して上記第一部材と除湿膜と上記第二部材とが機械的に固定された複数の除湿素子を得る第三工程を含むことを特徴とするものである。 The dehumidifying element manufacturing method of the present invention includes a dehumidifying film including an anode for electrolyzing water and a cathode for generating water, and the anode feeding member and the anode in contact with the dehumidified space disposed on the anode side. A first member sheet including a plurality of first members having an opening to enable, and a first member sheet having an opening disposed on the cathode side and allowing the cathode power supply member and the cathode to contact the water discharge space. A first step in which a plurality of two members are overlapped with a second member sheet including the same arrangement as that of each of the first members included in the first member sheet to form an overlapping sheet body, the overlapping sheet body A second step of mechanically fixing each anode power supply member and the anode, each cathode power supply member and the cathode included in each of the electrodes to electrically contact each other; One member, dehumidifying membrane and second part Bets are those characterized by comprising a third step of obtaining a plurality of dehumidifying elements that are mechanically fixed.
本発明の除湿素子は、上記第一部材と上記除湿膜と上記第二部材との重ね体を機械的固定部材により固定されただけの極めて簡単な構造であるので、短時間で製造できる。また当該固定部材は、上記従来技術で使用されたフィルムより応力緩和時間が格段に長いので、上記重ね体内での密着力が長期間維持されて、密着力低下による性能劣化の問題が改善される。 The dehumidifying element of the present invention can be manufactured in a short time because it has a very simple structure in which the stacked body of the first member, the dehumidifying film, and the second member is fixed by a mechanical fixing member. In addition, since the fixing member has a much longer stress relaxation time than the film used in the above-described prior art, the adhesion force in the stacked body is maintained for a long time, and the problem of performance deterioration due to a decrease in adhesion force is improved. .
本発明の除湿素子の製造方法は、上記第一部材シートと上記除湿膜と上記第二部材シートを重ねて機械的に固定し、ついで固定後の上記重ねシート体を例えばレーザ加工機により一括分離切断ので、材料歩留りを向上させることが可能となり、それに伴い低コスト化、小型化が図れるなど、従来にない顕著な効果を奏する。 The dehumidifying element manufacturing method of the present invention includes the first member sheet, the dehumidifying film, and the second member sheet that are stacked and mechanically fixed, and then the fixed stacked sheet body is collectively separated by, for example, a laser processing machine. Cutting makes it possible to improve the material yield, and at the same time, there are remarkable effects such as cost reduction and size reduction.
以下において、同じ機能の部位については同じ符号を付して、一部の後続図においては部位の説明を省略することがある。 In the following, parts having the same function are denoted by the same reference numerals, and description of the parts may be omitted in some subsequent drawings.
実施の形態1.
図1〜5は、本発明の実施の形態1を説明するものであって、図1は除湿素子の外観斜視図、図2は図1のA−A線に沿った断面図、図3は除湿素子の分解斜視図、図4は除湿素子の組み立て方法を説明する概略断面図、図5は当該組み立て時におけるプレス加圧の大きさに対する除湿素子の除湿能力および定常電流値との関係を示すグラフである。
1 to 5 illustrate the first embodiment of the present invention. FIG. 1 is an external perspective view of a dehumidifying element, FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 1, and FIG. 4 is an exploded perspective view of the dehumidifying element, FIG. 4 is a schematic cross-sectional view for explaining the method of assembling the dehumidifying element, and FIG. 5 shows the relationship between the dehumidifying capacity of the dehumidifying element and the steady-state current value with respect to the size of the pressurization during the assembly. It is a graph.
図1〜図4において、実施の形態1の除湿素子10は、固体高分子電解質膜101と陽極102と陰極103とを有する除湿膜11、陽極給電体12、陰極給電体13、第一部材14、第二部材15、前記した機械的固定部材の一例としての2個のハトメ16、絶縁皮膜17、粘着板18、およびリード線19を含む。また2個のハトメ16のうちの一個は、陽極給電体12と電気的に接触して陽極端子121として機能し、その頂部にはリード線19が半田付けされている。一方、残るハトメ16は、陰極給電体13と電気的に接触して陰極端子131として機能し、その頂部にはリード線19が半田付けされている。なおハトメ16として、黄銅に金めっきが施されたマックエイト製ハトメが使用された。
1 to 4, the
除湿膜11としては、斯界で従来から公知あるいは周知のもの、例えば触媒層と多孔質導電体とから構成される陽極102、触媒層と多孔質導電体とから構成される陰極103、および上記両極102、103との間に位置する固体高分子電解質層101とから構成されており、陽極102内および陰極103内は固体高分子電解質にて充填されているものである。例えば、デュポン社製の固体高分子電解質膜(厚み175μm)の両面にめっき厚1μm以下の白金めっきが施されているものに、除湿窓に面する部分以外は後記するように、絶縁皮膜17をパターン印刷されているもの、チタンメッシュ(厚み150μm)と固体高分子電解質膜とカーボンペーパーをホットプレスにより成形した後、チタンメッシュの表面に白金を坦持したカーボン粉の触媒を塗布したもの、固体高分子電解質膜の両面に白金触媒を塗布したものを用いることも可能である。
As the
第一部材14は、除湿膜11の陽極102が被除湿空間と接することを可能にする開口部141を有するシート状のものであり、第二部材15は、除湿膜11の陰極103が被除湿空間と接することを可能にする開口部151を有するシート状のものである。各開口部141、151は、除湿膜11の除湿窓として機能する。第一部材14および第二部材15の各形成材料としては、陽極102と陰極103との間の電気的短絡を防止可能な電気絶縁性であって、且つハトメ16あるいは後記の各実施の形態で採用される機械的固定部材により、第一部材14と除湿膜11と第二部材15との重ね体(以下、3層重ね体SPと称する。)における層間が良好な密着状態で固定可能な機械的強度を有する構造材料であればよい。かかる電気絶縁性構造材料として、例えば下記の熱可塑性有機高分子類、熱硬化した有機高分子類、架橋あるいは加硫したゴム類、無機質類などが挙げられる。
The
熱可塑性有機高分子類としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリ4メチルペンテンなどのポリオレフィン、ポリスチレン、ナイロン、熱可塑性ポリエステル、アクリル樹脂などの従来から良く知られた熱可塑性樹脂類、ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレンなどのフッ素樹脂類、シリコン樹脂類、エチレン−酢酸ビニル共重合体、アクリルニトリル−スチレン共重合体、アクリルニトリル−ブタジエン共重合体などの共重合体類、ポリスチレン系熱可塑性エラストマー、ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー、ポリアミド系熱可塑性エラストマーなどの熱可塑性エラストマー類、高耐衝撃性ポリスチレン(HIPS)、ABS樹脂、実施の形態1で使用されたテクノポリマー製AES樹脂などのエチレンプロピレン共重合体にスチレン、アクリロニトリルをグラフト共重合させたグラフト共重合体(AES樹脂)などのグラフト共重合体類、液晶ポリマー、ポリカーボネート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンオキサイドなどのエンジニアリングプラスチック類、などが例示される。熱硬化性有機高分子類としては、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、などが例示され、それらはガラス繊維、セラミックス繊維、金属繊維、雲母、カーボンブラックなどの補強材にて補強されたものであってもよい。架橋あるいは加硫したゴム類としては、エチレン−プロピレン共重合ゴム、エチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、エピクロロヒドリンゴム、シリコンゴム、などの電気絶縁性ゴム類などが例示される。無機質類としては、ガラス、合成石英、セラミックス、などが例示される。
Examples of thermoplastic organic polymers include polyolefins such as polyethylene, polypropylene, polybutene, and poly-4-methylpentene, conventionally well-known thermoplastic resins such as polystyrene, nylon, thermoplastic polyester, and acrylic resin, and polytetrafluoroethylene. , Fluororesins such as polychlorotrifluoroethylene, silicone resins, ethylene-vinyl acetate copolymer, acrylonitrile-styrene copolymer, acrylonitrile-butadiene copolymer, polystyrene thermoplastic Elastomers, thermoplastic elastomers such as polyolefin-based thermoplastic elastomers, polyamide-based thermoplastic elastomers, high-impact polystyrene (HIPS), ABS resin, technopolymer AES resin used in
第一部材14と第二部材15との機械的強度に関しては、前記3層重ね体のサイズが大きい程、大きな機械的強度を有するものが必要となるが、3mm角程度の大きさの除湿膜11を例にとり、また当該両部材14、15としてガラス繊維補強された硬化エポキシ樹脂製のものを例に挙げると、当該両部材14、15として厚さ0.5mm程度のものであれば、一個のハトメ16を当該3層重ね体の中央辺りに施すと、必要は固定が可能となる。その際、図1〜図4に示すように、二個のハトメ16を互いに間隔をあけて施すと、3層重ね体中での層間の密着状態が一層良好となる。よって、第一部材14と第二部材15との構成材料として他の材料を使用する場合には、その材料の曲げ応力と当該3層重ね体のサイズとに基づいて計算により、あるいは試行錯誤的に両部材14、15の必要な厚みを決定することができる。
Regarding the mechanical strength of the
陽極給電体12および陰極給電体13は、いずれも銅、真鍮、金、などの導電性金属、金メッキなど導電性メッキが施された被メッキ体などの導電性製であって、陽極給電体12は、図2および図3に示すように、第一部材14の厚みと同じか、またはそれより僅かに長い円筒体121の一端に平板122が、他端に金メッキなどの導電性メッキ層123を備えた構造を有するが、除湿素子10の組み立てに際しては、導電性メッキ層123のないものを用い、当該層123が設けられていない側を第一部材14に穿孔された貫通孔Bに挿入し、その貫通先端部に金メッキなどの導電性メッキ層123が施されて図2および図3に示す構造に至る。陰極給電体13も陽極給電体12と同様の方法にて第二部材15の貫通孔Cに挿入形成され、円筒体131の一端に平板132が、他端に金メッキなどの導電性メッキ層133を有する構造となっている。
The
絶縁皮膜17は、除湿膜11の両面に、但し上記した導電性メッキ層123と導電性メッキ層133とが施される個所を除いて、塗布・乾燥硬化あるいはその他の方法により形成される。その材料としては第一部材14や第二部材15と除湿膜11との間の電気絶縁性を達成できるものであればよく、エポキシ樹脂塗料、アクリル樹脂塗料などの通常の電気絶縁塗料であれば良い。粘着板18は、後記実施の形態7で説明するように、本発明の除湿除湿素子を除湿が要求される各種の機器に取り付けの際の手段として有用であって、前記した構造用有機高分子、例えばアクリル樹脂板の両面にエポキシ樹脂系の粘着剤を塗布したものなどが用いられる。
The insulating
つぎに、3層重ね体SPのハトメ16による固定方法に就き図4により説明する。なお、同図中の図4(b)は図4(a)の矢印Dで示す個所の拡大図であり、図4(d)は図4(c)の矢印Dで示す個所の拡大図である。この固定のために、絶縁皮膜17を両面に有する除湿膜11、第一部材14、第二部材15、絶縁皮膜17、および粘着板18のいずれにも共通する位置に貫通孔B、Cが穿孔されている。貫通孔B、Cの各内径は、ハトメ16の外径より少し大きくして電気絶縁のための隙間が設けられる。第一部材14と除湿膜11とを重ねることにより、第一部材14に取り付けられた陽極給電体12は、その前記メッキ層123を介して除湿膜11の陽極102と電気的に接触し、第二部材15と除湿膜11とを重ねることにより、第二部材15に取り付けられた陰極給電体13は、その前記メッキ層133を介して除湿膜11の陰極103と電気的に接触し、かくして前記した3層重ね体SPが得られる。
Next, a method for fixing the three-layer stack SP with the
得られた3層重ね体SPの貫通孔Bおよび貫通孔Cのそれぞれにハトメ16を装着し、また陽極給電体12および陰極給電体13の各円筒部内をも貫通せしめる。ついで図4(a)、(b)に示すように、3層重ね体SPを上部成形治具21と下部成形治具22との間に設置するが、その際に両ハトメ16の各開口端は、下部成形治具22の片面に設けられた突起221が当該開口内に挿入するように設置する。ついで上部成形治具21を矢印Pの方向に移動して3層重ね体SPをその両面からプレスし、図4(d)に示すように両ハトメ16の各開口端を変形せしめて、図4(c)に示すように3層重ね体SPを両ハトメ16により固定する。この固定により、両ハトメ16の一方は陽極給電体12と良好に電気的に接触してその半円形の頭部は陽極端子121として機能し、他方のハトメ16は陰極給電体13と良好に電気的に接触してその半円形の頭部は陽極端子131として機能する。
The
ついで、図示しないが上部成形治具21と下部成形治具22との間隔を広げて3層重ね体SPと下部成形治具3との間に別途用意された粘着板18を挿入し、図4(E)に示すように再び上部成形治具21下部成形治具22とで矢印P方向にプレスし、上部成形治具21と下部成形治具22との間隔を広げて粘着板18が取り付けられた3層重ね体SPを取り出し、最後に陽極端子121と陰極端子131のそれぞれにリード線19を半田付けし、かくして図1、図2に示す除湿素子10を得る。
Next, although not shown, an
図4(c)のプレス工程におけるプレス圧力、即ち層重ね体SP中の除湿膜11に加わるプレス圧力に対する完成品たる除湿素子10の除湿能力と定常電流値の相関を図5に示す。図5において、3層重ね体SPは0.2〜0.5kg/cm2のプレス圧力で固定した際、除湿素子10の除湿能力は0.5mg/hr、定常電流値1mA以下になることがわかる。従って、0.2〜0.5kg/cm2のプレス圧力で固定することで高効率、低電流の除湿素子10が製造できることが分かる。
FIG. 5 shows the correlation between the dehumidifying ability of the
実施の形態2.
図6および図7は、本発明の実施の形態2を説明するものであって、いずれも除湿素子10を量産する過程において使用される関係部品の分解斜視図である。図6においては、先ず上部成形治具21と下部成形治具22との間に第一部材シート41、除湿膜シート42、および第二部材シート43が図示する順に設置される。除湿膜シート42と第二部材シート43は、それぞれ白縁で囲まれた領域内にマトリックス状に配列された複数の小円を有するが、当該各小円は、それぞれ前記実施の形態1で説明した、両面に絶縁皮膜17を有する除湿膜11および第二部材15である。一方、第一部材シート41は、白縁で囲まれた領域内にマトリックス状に配列された一対の2点の複数を有するが、当該一対の2点は、前記実施の形態1で説明した2個のハトメ16の頭部を示す。
Embodiment 2. FIG.
FIGS. 6 and 7 are for explaining the second embodiment of the present invention, both of which are exploded perspective views of related parts used in the process of mass-producing the
第一部材シート41には、第一部材14の貫通孔Bおよび貫通孔Cに陽極給電体12および陰極給電体13が装着され、且つ貫通孔Bおよび貫通孔Cにハトメ16が前記図4(a)に示すように装着されたものの複数が白縁で囲まれた領域内にマトリックス状に配列されている。上部成形治具21と下部成形治具22とは、それぞれ各四隅に位置決め用の孔211と当該孔211に嵌合する突起221を有する。また第一部材シート41、除湿膜シート42、および第二部材シート43も孔211と同じ各四隅にそれぞれ位置決め用の孔411、孔421、および孔431を有する。ついで上部成形治具21と下部成形治具22とで上記3シートの重ね体をプレスするとともに各ハトメ16を前記図4(C)に示すように変形させ、成形品シート5(図7参照)を製造する。
In the
ついで、図7に示すように上部成形治具21と下部成形治具22との間隔が広げて、成形品シート5と下部成形治具22との間に粘着板シート6を挿入する。粘着板シート6は、前記実施の形態1で用いられた粘着板18と同じものの複数が白縁で囲まれた領域内にマトリックス状に配列されている。ついで、再び上部成形治具21下部成形治具22とでプレスして成形品シート5と粘着板シート6を一体化させる。かく一体化したシ−ト状物は、実施の形態1の除湿素子10と同構造のものがマトリックス状に配列して形成されているので、当該シ−ト状物を分離用治具(図示せず)に取り付けて、レーザ加工機(図示せず)で個々の除湿素子10に一括分離切断して、例えば1個の大きさが6mm×8mm程度のものを量産することができる。
Next, as shown in FIG. 7, the gap between the
またこの量産方法は、自動化が容易となり、量産性が向上し、さらにハトメ16による残留応力は前記した従来技術におけるフィルムと比較して長時間存在するため、密着性、信頼性を確保できる。その上、PETフィルムの廃止および陽極および陰極を絶縁体の樹脂、例えばエポキシ樹脂などの材料で作製された筐体部材と一体化したことによる部品点数の削減やシート状に成形された除湿素子10をレーザ加工機により一括分離切断するため、材料歩留りを向上させることが可能となり、それに伴い低コスト化、小型化の効果が得られる。
In addition, this mass production method is easy to automate, improves the mass productivity, and further, the residual stress due to the
実施の形態3.
図8は、本発明の実施の形態3を説明するものであって、前記実施の形態1での図2に対応する除湿素子10の、但し主要部分のみを示した概略断面図である。このことは、後記の図9〜図10も同じである。実施の形態3は、実施の形態1とは、ハトメ16に代えて導電性金属製のリベット7を使用してその先端を変形して3層重ね体SPを固定する点で異なり、その他の諸点は同じである。
Embodiment 3 FIG.
FIG. 8 is for explaining the third embodiment of the present invention, and is a schematic sectional view showing only the main part of the
実施の形態4.
図9は、本発明の実施の形態4を説明するものであって、前記実施の形態1での図2に対応する除湿素子10の、但し概略断面図である。実施の形態4は、実施の形態1とは、ハトメ16に代えて導電性金属製の割りピン8を使用してその先端を変形して3層重ね体SPを固定する点で異なり、その他の諸点は同じである。
Embodiment 4 FIG.
FIG. 9 is for explaining the fourth embodiment of the present invention, and is a schematic sectional view of the
実施の形態5.
図10は、本発明の実施の形態5を説明するものであって、前記実施の形態1での図2に対応する除湿素子10の、但し概略断面図である。実施の形態5は、実施の形態1とは、ハトメ16に代えて、導電性金属製の2個の掴み部材9を使用して3層重ね体SPの図示する両端部を掴み固定することで固定する点で異なり、その他の諸点は同じである。掴み部材9の一方は、陽極給電体12(図示せず)と接触して陽極端子121として機能し、他方は陰極給電体13(図示せず)と接触して陰極端子131として機能する。掴み部材9は、横断面がコ字状で且つ3層重ね体SPの紙面に垂直方向の長さと略等しい長さを有し、当該垂直方向の両部分を掴んで固定する。その固定方法は任意であってよいが、例えば掴み部材9を形成する金属板材をコ字状よりやや開いた半製品を別途作成し、その2個を3層重ね体SPの両側に当てがった状態で前記図4に示す方法にてプレスし、コ字状として3層重ね体SPを固定する。その場合のプレス圧力は、前記図5から明らかにされた0.2〜0.5kg/cm程度が好ましい。その際、陽極端子121として機能する側の掴み部材9および陰極端子131として機能する側の掴み部材9は、それぞれ除湿膜11の陰極103および陽極102と絶縁された状態とするために、必要個所に電気絶縁部が施されるが、それは例えば当該コ字状部の、除湿膜11の側面と対向する内面に絶縁皮膜を予め形成しておけばよい。
Embodiment 5. FIG.
FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of the
実施の形態6.
図11は、本発明の実施の形態6を説明するものであって、除湿素子10の分解斜視図である。前記実施の形態1などにおいては、除湿膜11としてその除湿窓に面する部分と貫通孔B、C以外の個所は絶縁皮膜17が施されているものをシート状にしたものが使用されたが、本発明においてはかかる構成に限定されない。よって実施の形態6は、実施の形態1などと異なる除湿膜11を採用する例であって、図11に示すように、除湿膜11を所要の形状に成形し、且つ第一部材14と第二部材15の各中央に除湿膜11を配置する孔、および前記したハトメ16、リベット7、あるいは割りピン8などで構成された陽極端子121、および陰極端子131を装着する孔を設けた電気絶縁板3を設けることも可能である。
FIG. 11 is an exploded perspective view of the
実施の形態7.
図12は、本発明の実施の形態7を説明するものであって、除湿素子10を除湿が必要な取付け機器Eに取付けた状態の概略断面図である。図12において、除湿素子10は、取付け機器Eと除湿素子10の間に、樹脂シートの両面に粘着層を設けた粘着板18を介して保持し、被除湿空間S1の水分を水放出空間S2に排出する。1個の除湿素子10の大きさを例えば6mm×8mm程度と小型化することで、取付け機器Eとして各種の小型精密機器の筐体内部の除湿を可能としている。
Embodiment 7 FIG.
FIG. 12 is for explaining the seventh embodiment of the present invention, and is a schematic cross-sectional view showing a state in which the
つぎに除湿素子10による除湿機構を前記図2を参照して説明すると、除湿素子10の陽極102と陰極103との間に電圧が印加されると、陽極101では水が電気分解されて下式(1)の反応が生じて被除湿空間S1の湿度が低下する。
2H2O → O2 + 4H+ + 4e- ・・・・・・・・(1)
このとき発生するプロトン(H+)は、固体高分子電解質膜101を通り、電子(e−)は外部回路を通って除湿膜11中の触媒層と多孔質導電体とから構成される陰極103に達し、下式(2)の反応により酸素を消費して水を発生する。発生した水は、水放出空間S2に放出される。
O2 + 4H+ + 4e- → 2H2O ・・・・・・・・・(2)
さらに上記プロトン(H+)とともに平均3分子程度の水が陽極102から陰極103へ移動する。したがって陰極103では式(2)の反応により生成する水とともに、さらに余分の水が陽極102から移動してきて被除湿空間S1の湿度を低下させる。
Next, the dehumidifying mechanism by the
2H 2 O → O 2 + 4H + + 4e − (1)
Protons (H +) generated at this time pass through the solid polymer electrolyte membrane 101, and electrons (e−) pass through an external circuit to the
O 2 + 4H + + 4e − → 2H 2 O (2)
Further, an average of about three molecules of water move from the
本発明は、以上説明した実施の形態1〜7に限定されるものではなく、本発明の課題とその解決手段の精神に沿った種々の変形形態を含む。例えば実施の形態1〜7において採用された導電性金属製のハトメ16、リベット7、割りピン8、あるいは掴み部材9などの機械的固定部材に代えて、機械的固定部材としての必要な機械的強度を備えた電気絶縁性材料製のもの、例えば第一部材14および第二部材15の構成材料として例示した各種有機高分子製のもの、であってもよい。その場合には、上記導電性金属製の械的固定部材の利点である端子としての機能がない欠点がある反面、導電性金属製の場合に要求される必要個所の電気絶縁が不要となって、除湿素子の構造並びにその製造が頗る簡単となる効果がある。
The present invention is not limited to the first to seventh embodiments described above, and includes various modifications in accordance with the problem of the present invention and the spirit of the solution. For example, in place of the mechanical fixing member such as the
本発明の除湿素子は、小型化および量産によるコスト低減か可能であるので、監視カメラなどの各種の小型精密機器の筐体内部の除湿に利用される可能性が高い Since the dehumidifying element of the present invention can be reduced in size and reduced in mass production, it is highly likely to be used for dehumidification inside the housing of various small precision devices such as surveillance cameras.
10 除湿素子、101 固体高分子電解質膜、102 陽極、103 陰極、
11 除湿膜、12 陽極給電体、121 陽極端子、13 陰極給電体、
131 陰極端子、14 第一部材、15 第二部材、16 ハトメ、17 絶縁皮膜、18 粘着板、19 リード線、21 上部成形治具、211 孔、
22 下部成形治具、221 突起、3 電気絶縁板、41 第一部材シート、
42 除湿膜シート、43 第二部材シート、5 成形品シート、6 粘着板シート、
7 リベット、8 割りピン、9 掴み部材、B 貫通孔、C 貫通孔、
E 取付け機器、SP 3層重ね体、S1 被除湿空間、S2 水分を水放出空間。
10 dehumidifying element, 101 solid polymer electrolyte membrane, 102 anode, 103 cathode,
11 Dehumidifying membrane, 12 Anode feeder, 121 Anode terminal, 13 Cathode feeder,
131 Cathode terminal, 14 First member, 15 Second member, 16 Eyelet, 17 Insulating film, 18 Adhesive plate, 19 Lead wire, 21 Upper molding jig, 211 hole,
22 lower molding jig, 221 projection, 3 electrical insulating plate, 41 first member sheet,
42 Dehumidifying membrane sheet, 43 Second member sheet, 5 Molded product sheet, 6 Adhesive plate sheet,
7 rivets, 8 split pins, 9 gripping members, B through holes, C through holes,
E Mounting equipment, SP 3-layer stack, S1 dehumidified space, S2 Water release space.
Claims (10)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005027389A JP2006212533A (en) | 2005-02-03 | 2005-02-03 | Dehumidification element and its production method |
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JP (1) | JP2006212533A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109983163A (en) * | 2016-12-01 | 2019-07-05 | 三菱电机株式会社 | Based Dehumidification Membranes, dehumidification element, the manufacturing method of the manufacturing method of based Dehumidification Membranes and dehumidification element |
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2005
- 2005-02-03 JP JP2005027389A patent/JP2006212533A/en active Pending
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