JP2014161760A - 機器用除湿装置及び車載用ヘッドランプ - Google Patents

Abstract

【課題】発熱を伴う機器を内包する筐体の壁に設置され、筐体内外の空気を連通するように設置された除湿装置において、長期使用した場合でも、除湿装置の筐体に関して外部側に設けられた開口付近の吸湿剤に局所的に水分が蓄積してしまうことを防ぎ、除湿効果が低下しにくい機器用除湿装置を得る。
【解決手段】筐体１に設置された機器用除湿装置２２において、除湿素子８を、筐体１の内外を連通する開口のうち筐体の外側に設けられた開口１２に位置する吸湿剤７に隣接するように設ける。
【選択図】 図１

Description

本発明は、発熱を伴う機器を収納する筐体の内部と外部との通気を確保するとともに、筐体内部への水分や異物の侵入を抑制するのに適した機器用除湿装置に関するものである。

ランプ、圧力センサー、ＥＣＵ（E l e c t r i c a l C o n t r o l U n i t）などの車両用電装部品や携帯電話、カメラなどの電気製品は、発熱を伴う機器が筐体に収納されている。このような筐体の壁に呼吸穴を設ける、あるいは、該呼吸穴に通気部材を充填することによって、機器の動作、非動作に伴う機器の温度変化による筐体内部の圧力変動を緩和する、また、筐体の内部で発生したガスを外部に放出する、また、筐体内部への塵芥などの侵入を防ぐことができる。

従来、発熱を伴う機器を収納した筐体の内気と外気の通気を行う場合、外気に含まれる水分が筐体内部へ侵入してしまい、筐体内部の機器の絶縁性能が低下してしまうという問題があった。これに対し、外気を筐体内部へ取り入れる際、吸湿剤を経由させるとともに、除湿素子により吸湿剤の除湿を行うことによって外気の水分の内部への侵入を継続的に防ぐ除湿装置を備えた電気機器収納箱が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

実開平５−８０５１８号公報（第５〜6頁、図１）

しかしながら、従来の除湿装置では、除湿素子が吸湿剤容器の中央部に位置しているため、除湿素子による吸湿剤の除湿が不完全であり、吸湿剤容器の外気との通気口付近の吸湿剤に局所的に水分が蓄積し、長期使用した場合、除湿装置の除湿能力が低下してしまうという問題があった。

本発明は、上述のような問題を解決するためになされたもので、長期間の使用においても除湿能力が低下しにくい機器用除湿装置を提供することを目的とする。

本発明にかかる機器用除湿装置は、除湿素子を、吸湿剤を収納した吸湿剤収納部の端部に設けられた開口に位置する吸湿剤に当接するように設けたものである。

本発明に係る機器用除湿装置によれば、吸湿剤収納部に設けられた開口に位置する吸湿剤に局所的に水分が蓄積するのを防ぐことができるので、除湿素子による吸湿剤の除湿が効果的に行われ、長期間の使用においても機器用除湿装置の除湿能力の低下を防ぐことができる。

本発明の実施の形態１に係る機器用除湿装置を適用した車載用ヘッドランプの構成を概略的に示す断面図である。 本発明の実施の形態１に係る機器用除湿装置の構成を概略的に示す断面図である。 本発明の実施の形態１および比較例１における吸湿剤の水分吸着量分布を示す図である。 本発明の実施の形態１および比較例１における吸湿剤の水分吸着量分布を示す図である。 本発明の実施の形態１および比較例１における相対湿度と筐体内ガス温度を示す図である。 本発明の実施の形態１および比較例２における吸湿剤の水分吸着量分布を示す図である。 本発明の実施の形態１および比較例３、４、５における吸湿剤の水分吸着量分布を示す図である。 本発明の実施の形態１および比較例３に係る吸湿剤の水分吸着量分布を示す図である。 吸湿剤内部の水分の内部拡散現象を説明した図である。 本発明の実施の形態１における開口の範囲と吸湿剤の水分吸着量分布を示す図である。 本発明の実施の形態１における実施例１、２、３の吸湿剤の水分吸着量分布を示す図である。 本発明の実施の形態２に係る機器用除湿装置の構成を概略的に示す図である。 本発明の実施の形態３に係る機器用除湿装置の構成を概略的に示す断面図である。 本発明の実施の形態４に係る機器用除湿装置の構成を概略的に示す断面図である。 本発明の実施の形態４に係る機器用除湿装置の変形例の構成を概略的に示す断面図である。 本発明の実施の形態５に係る機器用除湿装置の構成を概略的に示す断面図である。 本発明の実施の形態５に係る機器用除湿装置の別の構成を概略的に示す断面図である。 本発明の実施の形態１、３、５における除湿性能に関する時間変化を示す図である。 本発明の実施の形態６に係る機器用除湿装置の構成を概略的に示す図である。 本発明の実施の形態６に係る機器用除湿装置の変形例の構成を概略的に示す断面図である。 本発明の実施の形態６に係る機器用除湿装置を適用した車載用ヘッドランプの構成を概略的に示す断面図である。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る機器用除湿装置を除湿対象機器である車載用ヘッドランプに適用した構成を示すものである。図１において、車載用ヘッドランプ１００の筐体１は、ヘッドランプ光源２、ヘッドランプ光源２を制御する電子部品３、ヘッドランプ光源２で発生した光を調整する光学装置４を収納している。筐体１の壁の一部は、レンズ５で構成されている。また、筐体１には筐体１の壁を貫通する呼吸穴６が設けられており、呼吸穴６に機器用除湿装置２２が設置されている。筐体１の内外の通気は機器用除湿装置２２を介して行われるため、ヘッドランプ光源２の点灯、消灯に伴う温度変化による筐体内部の圧力変動を緩和するとともに、筐体１の内部で発生したガス、例えば、低分子シロキサン等を筐体１の外部に放出することができる。

筐体１の材料としては、塩化ビニル樹脂、ポリスチレン樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ナイロン樹脂、アクリル樹脂、フッ素樹脂、ポリカーボネート、メチルペンテン樹脂、ポリウレタン、フェノール樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂を使用することができる。車載用の電子機器として使用する場合には、−３５℃〜８５℃の間で高い耐久性を持つ材料が必要である。加熱に伴って低分子シロキサンを発生する樹脂の場合には、事前に１５０℃で１時間程度加熱して十分に低分子シロキサンを除去することが望ましい。

本発明の実施の形態１にかかる機器用除湿装置２２の構成について詳しく説明する。図１に示すように、機器用除湿装置２２は、吸湿剤７と、吸湿剤７を収納する吸湿剤収納部１０と、吸湿剤７に当接した除湿素子８により構成されている。吸湿剤収納部１０の端部には開口１１、１２を有しており、開口１１が筐体１の内部側に、開口１２が筐体の外部となるように筐体１の壁にある呼吸穴６に設置されている。なお開口１１は吸湿剤収納部１０の一方側の端部の端面に設けられ、開口１２は吸湿剤収納部１０の他方側の端部の周面に設けられている。また、除湿素子８は、開口１２に位置する吸湿剤７に隣接するように設けられており、制御手段９により駆動制御されている。

吸湿剤収納部１０を構成する材料としては、アクリル樹脂などの絶縁材料や機械的強度を高めるためにカーボン、ステンレス鋼（ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３０４など）、アルミなどの金属材料を使用することができる。吸湿剤収納部１０の形状は吸湿剤７の形状、または、呼吸穴６の形状に応じて変更することが望ましく、円柱形、角柱いずれであっても構わない。また、除湿素子８は、開口１２に位置する吸湿剤７に隣接するように設けられていればよく、その限りでは、吸湿剤収納部１０に対しどのように固定されていても構わない。

次に、機器用除湿装置２２を通過する気体の流れについて説明する。図２は実施の形態１に係る機器用除湿素子２２の構成を概略的に示したものである。図２では、図１に示した機器用除湿装置２２を左に略９０度回転し、拡大して示しており、筐体１は一部のみ示している。図２おいて、筐体１の一部が示されており、筐体１の左側が筐体１の内部、右側が筐体１の外部となっている。機器用除湿装置２２を通過する気体の流れは、ヘッドランプ光源２の点灯、消灯による温度変化に伴って発生するが、例えば、時刻ｔ_１［時間］にヘッドランプ光源２が点灯し、時刻ｔ_１［時間］に続く時刻ｔ_２［時間］にヘッドランプ光源２が消灯する場合、筐体１の内部ガスは図２の矢印３１で示される流れに沿ってｔ_２−ｔ_１［時間］（以後、ガス排出時間Ｔ_Ａ[時間]と定義）かけて筐体１の外部へ排出される。また時刻ｔ_３[時間]にヘッドランプ光源２が再点灯すると、開口１１、１２を通ってヘッドランプ光源２消灯時には筐体１の外部ガスは、矢印３２で示される流れに沿ってｔ_３−ｔ_２［時間］（以後、ガス吸込時間Ｔ_Ｂ［時間］と定義）かけて開口１１、１２を通って筐体１の内部に吸い込まれることとなる。

ここで、図２に示すように、吸湿剤７と除湿素子８の陽極１３が接する位置を原点として、開口１１に向かう軸をＸ軸とした座標系を考える。開口１２はこの座標系の原点０からＬ［ｃｍ］までの範囲に形成されている。開口１２は単一、または、複数の穴から形成されており、穴の大きさによっては、通気に影響するパラメータであるが、ここでは、開口１２を形成する穴の大きさは、通気に影響しない大きさである。また、図２では、開口１２を吸湿剤収納部１０の吸湿剤７に対し片側のみに設けているが、陽極１３からの距離が同じ位置に開口１２を、吸湿剤収納部１０を１周するように設けてもよい。

次に、除湿素子８の構成について説明する。図２に示すように、除湿素子８は水を電気分解（酸化）して酸素と水素イオンを発生する陽極１３と、酸素と水素イオンから水を発生する、あるいは、水素イオンを還元し水素を発生する陰極１４と、陽極１３と陰極１４が対向する領域に介在され、水素イオンを輸送する水素イオン伝導体膜１５とから構成される電気化学素子である。

陽極１３は、基材と水の酸化反応を促進する酸化触媒から構成されている。基材としては、チタン（Ｔｉ）金属繊維の焼結体（例えば繊維径２０μｍ、長さ５０〜１００ｍｍの単繊維を織り込んで焼結体としたもの）からなる単位面積当たりの重量２００ｇ／ｃｍ^２の布（半径５０ｍｍ、厚み３００μｍ）や、チタン製の網目構造を持つエキスパンドメタルを用いることができる。基材の水素イオン伝導体膜１５に接する面には、触媒となる白金（Ｐｔ）または、酸化イリジウム（ＩｒＯ_２）を単位面積あたり０．２５〜２ｍｇ／ｃｍ^２のめっきをする。

陽極１３上における水の電気分解（酸化）は、基材上に形成された酸化触媒と水素イオン伝導体膜１５の界面でのみ進行するので、基材としてエキスパンドメタルを用いる場合には、網目の密度が電解性能に影響する。したがって、具体的には、１インチあたり１０個以上の穴が開いたエキスパンドメタルを用いることが望ましい。

陰極１４は、炭素系基材と酸素の還元反応を促進する還元触媒から構成されている。炭素系基材としては、例えば、半径５０ｍｍ、厚さ２００μｍの撥水化処理されている炭素繊維、例えば、繊維径約５〜５０μｍ、空隙率５０〜８０％を用いる。

水素イオン伝導体膜１５は、気体を透過せず、電気絶縁性があり、水および水素イオン（Ｈ^＋）を伝導する材質、例えば、パーフルオロスルホン酸膜、ポリベンゾイミダゾール系イオン交換膜、ポリベンズオキサゾール系イオン交換膜、ポリアリーレンエーテル系イオン交換膜などを用いる。

次に、除湿素子８の動作について説明する。除湿素子８は制御手段９により駆動制御されている。制御手段９は、制御手段９に内蔵された直流電源により、陽極１３と陰極１４との間に連続的もしくは断続的に直流電圧を印加しながら除湿素子８を駆動制御し、陽極１３と陰極１４において電気化学反応を進行させる。陽極１３では、吸湿剤７や吸湿剤を通過する気体から供給された水が反応式（１）で示すように酸素（Ｏ_２）と水素イオン（Ｈ^＋）とに分解される。直流電源により電圧を印加すると、電流が流れ、陽極電極１３の表面から酸素が発生する。

陽極： ２Ｈ_２Ｏ → Ｏ_２＋ ４Ｈ^＋ ＋ ４ｅ⁻ ・・・（１）

陰極１４に対して空気などの酸素（Ｏ_２）を含有するガスが供給されると、陰極電極１４上では、水素イオン伝導体膜１５と界面に達した水素イオン（Ｈ^＋）と酸素ガス（Ｏ_２）が反応し、反応式（２）で示す還元反応によって水（Ｈ_２Ｏ）が発生する。

陰極： Ｏ_２ ＋ ４Ｈ^＋ ＋ ４ｅ⁻ → ２Ｈ_２Ｏ ・・・（２）

また、陰極１４では水素イオン（Ｈ^＋）が直接還元されて、水素（Ｈ_２）が発生する反応式（３）も進行する可能性がある。

陰極： ２Ｈ^＋ ＋ ２ｅ⁻ → Ｈ_２ ・・・（３）

水素イオン伝導体膜１５の水素イオン伝導度は、伝導体膜中の相対湿度すなわち水の量に比例して大きくなる。水素イオン伝導体膜１５が、パーフルオロスルホン酸膜の場合では、２０℃において、相対湿度２０％では１０^−４Ｓｃｍ^−１、４０％では２×１０^−３Ｓｃｍ^−１、６０％では１０^−２Ｓｃｍ^−１と大きく変化する。また、上記のような電気化学反応に係るイオン、気体分子の生成量は、陽極１３及び陰極１４に印加する電圧の大小により変化させることができる。

次に、吸湿剤７について説明する。吸湿剤７としては、活性炭、シリカゲル、アルミナゲル、天然ゼオライト、合成ゼオライト、スチレン・ジビニルベンゼンなどの巨大網目構造を持つスルホン型イオン交換樹脂などの合成系炭素系吸着剤、デンプン系やセルロース系の高給水性樹脂のような多孔質構造体を用いることができる。その中でも、特に安価で長期信頼性の高い、活性炭、シリカゲルを用いることが望ましい。また、多孔質構造を持つ粒子であって代表径が０．０１〜５０ｍｍの範囲のもの積層して吸湿層を構成することも可能である。

図１に示すような車載用ヘッドランプ１００を使用するに当たり、筐体１には、海水中に含まれる塩分や水道水に含まれるイオン状物質、融雪剤の主成分であるＣａＣｌ_２、塵芥などが侵入してくる可能性がある。そこで、吸湿剤７は以下に述べる通気構造を持つ基材材料の上に形成してもよい。基材材料としては、織布や不織布、ネット、多孔体、発泡体を含む通気構造が適切であり、撥水性（防水性）、耐熱性、耐薬品性などの観点から、フッ素樹脂の多孔体、またはポリオレフィンの多孔体、またはこれらを併用したものを用いる。フッ素樹脂としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリクロロトリフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニル共重合体、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体、ポリフッ化ビニリデンなどを用いることができる。

また、基材材料としては、さらには小さい通気面積で通気性が維持でき、筐体１への水や塵芥などの異物の侵入を抑制する機能が高いＰＴＦＥ多孔体を用いることが望ましい。ポリオレフィンとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン、超高分子量ポリエチレンなどを用いればよい。

次に、実施の形態１における機器用除湿装置２の、吸湿剤７と除湿素子８による除湿効果、および吸湿剤７に吸着した水分吸着量の分布を評価した結果について開示する。

図２に示すように、開口１２は筐体１の外側に位置するように設けられているが、このとき、吸湿剤７と陽極１３との境界を原点０として、Ｘ軸に沿って長さ０〜１０ｃｍの範囲に、開口１２を形成した。これを開口範囲Ｌ＝１０ｃｍと表記する。吸湿剤７の陽極１３に平行な平面での断面は２ｃｍ×２ｃｍの正方形であり、断面積Ａ＝４ｃｍ^２である。また吸湿剤７のＸ軸に沿った全長は２５ｃｍである。筐体１の内部に位置する開口１１の総面積は４ｃｍ^２であり、筐体１の外側に位置する開口１２の総面積は１０ｃｍ^２である。陽極１３、陰極１４の面積は共に４ｃｍ^２である。以下、この条件を有する機器用除湿装置２２を、実施例１とする。

筐体１および、吸湿剤収納部１０を構成する材料は、共にアクリル樹脂である。水素イオン伝導体膜１５には、パーフルオロスルホン酸膜から構成される電気化学素子を使用した。除湿素子８は、制御手段９によって直流３．０Ｖを連続で印加したところ、２５〜１００ｍＡの電流が流れた。吸湿剤７には、平均孔径が１０μｍの多孔質ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を基材として使用し、平均粒子径２０μｍのシリカゲル粒子を担持したものを用いた。また、吸湿剤７の内部における総括物質移動係数をｋ_Ｆ、吸着層単位容積あたりの粒子外表面積ａ_ｖとすると、ｋ_Ｆａ_ｖ＝１８０[１／ｓ]であった。筐体１の外部環境は、室温２０℃、相対湿度８０％である。

吸湿能力を示す数値となる吸湿剤７の内部の水分吸着量の分布の測定方法について述べる。測定する時間に吸湿剤７を、陽極１３と平行な面で０．１〜１ｍｍの間隔で切断し、吸湿剤７片とする。次に、ステンレス製チャンバーを１００℃以上の加熱によってチャンバー内部の吸着水分を十分除去した後、常温に冷却したチャンバー内部に吸湿剤７片を設置する。電熱ヒーターにより吸湿剤７片の表面温度を４０〜６０℃に加熱しながら乾燥空気を流す。チャンバーから流出したガスは赤外吸光光度計によって分析し、吸湿剤片から放出された水分量の総量を定量する。

次に、ヘッドランプ光源２の動作について説明する。時刻ｔ＝０［時間］にヘッドランプ光源２を点灯し、時刻ｔ＝２［時間］でヘッドランプ光源２を消灯した。その後、ｔ＝１０［時間］にヘッドランプ光源２を再点灯して、ヘッドランプ光源２の点灯と消灯を繰り返す。このとき、ヘッドランプ光源２が点灯している間は、筐体１の内部ガスは、図２に示した矢印３１に沿ってＴ_Ａ＝２［時間］かけて排出され、ヘッドランプ光源２が消灯している間は矢印３２に沿って周辺の空気がＴ_Ｂ＝８［時間］かけて吸引される。

図３は、ヘッドランプ光源２の点灯と消灯を繰り返し行った後の吸湿剤７の水分吸着量の分布を測定したものである。図３のグラフは、図２に示したＸ軸の原点０を基準として吸湿剤７の長さ２５ｃｍを１（基準）とした時の相対位置をｘ軸、吸湿剤７の断面積あたりの水分吸着量の相対値をｙ軸として示したものである。ｙ＝８が飽和水分吸着量、即ち、吸湿剤が吸湿できる水分量の上限を示している。図３（ａ）の曲線４２は、実施例１において時刻ｔ＝１０［時間］におけるヘッドランプ光源２の再点灯の直前の吸湿剤７の水分吸着量の分布を示したものであり、図３（ｂ）の直線４５は実施例１において時刻ｔ＝１２［時間］におけるヘッドランプ光源２の再点灯後の吸湿剤７の水分吸着量の分布を示したものである。除湿素子の効果を示すため、比較例として、除湿素子８を使用しない場合の除湿効果についての結果を、図３（ａ）の曲線４３、図３（ｂ）の曲線４４で示している。これを比較例１とする。比較例１では、除湿素子８のかわりに通気性及び通水性のないステンレス板（厚み１ｍｍ）を設置した。

図３（ａ）に示すように、ヘッドランプ光源２の再点灯の直前では除湿素子８による除湿効果によって吸湿剤７の水分が外気に排出されるため、除湿素子８を有しない比較例１よりも水分量が少ないことが分かり、水分吸着量の分布曲線は比較例１と比べてｘ軸の負の方向に平行移動したものとなった。時刻ｔ＝１０〜１２時間ではヘッドランプ光源２の点灯に伴い筐体１の内部のガス温度が２０℃から５０℃付近まで上昇し、加熱された空気が吸湿剤７を介して排出される。空気が加熱されると相対湿度が低下するので、１０＜ｔ＜１２［時間］では図３（ａ）で示した吸湿剤７に吸着した水分が徐々に外気に排出されることになる。図３（ｂ）に示すように、除湿素子８を有する実施例１では、吸湿剤７に一旦吸着した水分が全て筐体１の外部に排出される一方、除湿素子８を有しない比較例１では吸湿剤７に多く水分が残留した。図３（ａ）、（ｂ）において、ｘ＝０〜１．０とｙ＝０〜８で囲まれる長方形の面積は吸湿剤７が吸着できる最大量（以下、飽和吸着量と称す。）に対応することになるが、図３（ｂ）に示すように、比較例１の時刻ｔ＝１２［時間］で吸湿剤７に残留した水分量を計測した結果、図３（ｂ）の斜線部の面積Ｓに対応し、吸湿剤７の飽和吸着量に対し０．１倍程度であった。

この結果より、ヘッドランプ光源２の再点灯の直前、時刻ｔ＝１０［時間］および、ヘッドランプ光源２の再点灯直後、時刻ｔ＝１２［時間］の時点においていずれも、相対長さが０の位置で、水分吸着量が最大であることが分かる。これは、即ち、筐体１の外側に位置する開口１２に隣接した吸湿剤７に吸着されている水分量が多いことを意味する。また、除湿素子８を有しない比較例１と比較することにより、実施の形態１における機器用除湿装置２２において、除湿素子８による吸湿剤７の除湿効果が有効であることが分かる。

次に、ヘッドランプ光源２の点灯、消灯をさらに繰り返したときの吸湿剤７の水分吸着量の分布を示す。図４（ａ）の曲線４６は１１回目のヘッドランプ光源２の点灯後、時刻ｔ＝１０２［時間］における吸湿剤７の水分吸着量の分布を示したものである。図４（ｂ）の曲線４８は、２１回目のヘッドランプ光源２の点灯後、時刻ｔ＝２０２［時間］の吸湿剤７の水分吸着量の分布を示したものである。図４（ａ）、（ｂ）に示す実施例１における曲線４６、４８より、ヘッドランプ光源２の点灯後の吸湿剤７に残留した水分は、ヘッドランプ光源２の点灯、消灯の繰り返し回数に関わらず、吸湿剤７が吸着できる水分の飽和吸着量の約０．０５倍で一定であった。これは、実施例１の構成において除湿素子８が吸湿剤７に吸着した水分を外気に排出するためであることが分かる。一方、除湿素子８を備えていない比較例１では、図４（ａ）の曲線４７、（ｂ）の曲線４９に示すように、ヘッドランプ光源２が点灯と消灯とが繰り返えされるにつれ、吸湿剤７の筐体１の外側に設けられた開口１２に位置した吸湿剤７に含まれる水分が徐々に蓄積し、飽和吸着量の約０．７倍に到達した。また、図示しないが、３０回目のランプ消灯後には吸湿剤７の水分量は飽和吸着量の１．０倍に到達した。

図５は、ヘッドランプ光源２の点灯、消灯を繰り返した時の時刻ｔ＝２００〜２１２［時間］を含む、筐体１の内部の相対湿度とガス温度を示したものである。時間に伴う相対湿度の変化を示す図５（ａ）において、曲線３６は比較例１の相対湿度の変化を示し、曲線３７は実施例１の相対温度の変化を示している。また、実施例１では吸湿剤７に残留する水分量が十分に低かったため、図５（ａ）の曲線３７に示すように、筐体１の内部の相対湿度を７０％以下に維持でき、レンズ５の曇りは発生しなかった。一方、除湿素子８を使用しない比較例１では、筐体１の外側に位置する開口１２に隣接する吸湿剤７に含まれる水分吸着量が徐々に増加し、飽和吸着量の約０．７倍に到達したので、図５（ａ）の曲線３６に示すように、筐体１の内部の相対湿度が９０％以上となり、レンズ５の曇りが発生した。筐体１の内部のガス温度は図５（ｂ）のように変化する。

次に、除湿素子８が吸湿剤収納部１０の設置される位置によって得られる除湿効果の違いについて示す。比較例として、除湿素子８を吸湿剤７の中央部、すなわち吸湿剤７の全長２５ｃｍのうち、ｘ＝１２〜１４ｃｍの位置に除湿素子８を設置した機器用除湿装置２２を用いた。これを比較例２とする。図６（ａ）の曲線５０は実施例１における１１回目のヘッドランプ光源２の点灯後、時刻ｔ＝１０２［時間］における吸湿剤７の水分吸着量の分布を示したものである。図６（ｂ）の曲線５２は、実施例１における２１回目のヘッドランプ光源２の点灯後、時刻ｔ＝２０２［時間］の吸湿剤７の水分吸着量の分布を示したものである。また、図５（ａ）（ｂ）の曲線５１、５２は比較例２における吸湿剤７の水分吸着量の分布を示したものである。

この結果から、除湿素子８を、筐体１の外側に設けられた開口に位置する吸湿剤７に隣接するように設けることにより、従来の構成のように、除湿素子８を吸湿剤７の中央に設けるという構成よりも、吸湿剤７の除湿効果を向上することができる。

除湿素子８を、筐体１の外側に設けられた開口１２に位置する吸湿剤に隣接するように設けることによる効果をさらに述べる。図７は、２１回目のヘッドランプ光源２の点灯後、時刻ｔ＝２０２［時間］における吸湿剤７の水分吸着量の分布を示したものである。図７の曲線２５で示された実施例１の比較対象として、除湿素子８を相対長さが０．２５倍の位置に設置したものを比較例３とし、図７の曲線２６で示す。また、除湿素子８を相対長さが０．５倍の位置に設置したものを比較例４とし、図７の曲線２７で示す。また、除湿素子８を相対長さが０．７５倍の位置に設置したものを比較例５とし、図７の曲線２８で示す。

図７より、除湿素子８を設置する位置の相対長さが小さくなるにつれ、即ち、除湿素子８が、筐体１の外側にある開口１２に近づくにつれ、除湿素子８の吸湿剤７に対する除湿効果が向上していることが分かる。

図８は、図７における、実施例１と比較例３での吸湿剤７が吸着できる水分吸着量の差について示したものである。前述した通り、図８のｘ＝０〜１．０とｙ＝０〜８で囲まれる長方形の面積が、吸湿剤７の飽和吸着量に対応することになるので、比較例５では時刻ｔ＝２０２［時間］以降に吸着できる最大の水分量は図８に示した領域２３となる。これに対し、実施例１では時刻ｔ＝２０２［時間］以降に吸着できる最大の水分量は図８に示した領域２３と領域２４との和となるため、実施例１が吸着できる水分量の方が、比較例５で吸着できる最大の水分量よりも領域２４で示した分だけ多いことになる。即ち、実施例１のように除湿素子８の設置位置を吸湿剤７に隣接するよう定めることによって、吸湿剤７に残留する水分量を大幅に減少することができる。

筐体１の外側に位置した開口１２に存在する吸湿剤７に水分が蓄積しやすいメカニズムは以下のように説明できる。ヘッドランプ光源２の点灯による発熱に伴い筐体内部で膨張した空気が筐体１の外部に排出され、ヘッドランプ光源２の消灯時には筐体１の内部の空気が収縮し、外部の湿潤した空気を吸い込む。筐体１の壁に設けられた呼吸穴６に吸湿剤７を設置した場合、ヘッドランプ光源２の消灯時に外部から内部に向かって吸引する気体から湿度を除去できる。

ヘッドランプ光源２の点灯時には容器内部で加熱された膨張気体（相対湿度の低い気体）が筐体１の内部から外部に向かって排出する際に、吸湿剤７に吸着した湿度が外部に排出される。理想的にはランプ点灯に伴って排出される気体の全体積とヘッドランプ光源２の消灯に伴って吸い込む全気体の体積は等しいので、気体気の排出、吸引に伴い繰り返される水分吸着量の分布は繰り返し同じものになるはずである。このように、気体の膨張と収縮が瞬時に起こると仮定すれば、ヘッドランプ光源２の点灯、消灯の繰り返しで吸湿剤内での水分の蓄積、残留は発生しない。

しかし、実際には一定時間ヘッドランプ光源２が点灯し消灯した後、筐体１の内部の空気の冷却は数時間以上をかけてゆっくり進行する。この間に、吸湿剤７に吸着した水分は拡散現象により水分吸着量の多い部分から少ない部分に移動する。図９は、拡散現象に伴う水分吸着量分布の時間変化を示したものである。

図９の曲線３０は、ヘッドランプ光源２の消灯直後の吸湿剤７の水分吸着量分布を示したものである。この状態から、時間が経過すると吸湿剤内部の全水分量は一定に保ったまま、拡散現象により筐体１の内部方向に浸透する。図９の曲線３１は、ヘッドランプ光源２の消灯から１時間後の吸湿剤７の水分吸着量の分布を示したものである。図９の曲線３２は、ヘッドランプ光源２の消灯から２時間後の吸湿剤７の水分吸着量の分布を示したものである。曲線３１に示すように吸湿剤７に吸着される水分は時間とともに、曲線３０に示されるように筐体１の内側に拡散し移動していることが分かる。このため、ヘッドランプ光源２の再点灯時に排出する膨張空気によって水分を完全に筐体１の外部に押し出すには、より大きな体積の空気の移動が必要となる。したがって、空気の膨張と収縮が進行する時間を考慮すると、ヘッドランプ光源２の消灯中の拡散現象によって移動した差分が吸湿剤内での水分の蓄積、残留という形で顕在化するのである。

本実施の形態１によれば、こうした、水分の拡散に対し除湿素子８は吸湿剤７において、筐体１の内部に向かって拡散する方向と逆行する方向に水分を強制的に排出することができるので、吸湿剤７中の拡散現象に伴う水分の筐体１の内部への浸透を抑制し、吸湿剤７の筐体１の外側にある開口に位置する吸湿剤７の水分蓄積を抑制することが可能となる。

次に、開口１２の位置を変化させた時の除湿効果の違いについて示す。上述の図３〜８では機器用除湿装置２２において、筐体１の外側にある開口１２の開口範囲が０〜１０ｃｍ（Ｌ＝１０ｃｍ）における結果を示していた。一方、除湿素子８を図２に示すように原点０に固定し、開口１２を形成する範囲を変化させた時の除湿能力について評価を行う。ただし、開口１２が形成される範囲はＸ軸方向に幅を持っており、開口１２が形成される位置が開口範囲Ｌに応じて幅をもったまま変化するものと考える。また、陽極１３に平行な平面での吸湿剤７の断面は２ｃｍ×２ｃｍの正方形で、断面積Ａ＝４ｃｍ^２であり、図２に示した、Ｘ軸に沿った全長は１００ｃｍである。

図１０は、開口範囲Ｌを０〜６０ｃｍと変化させた場合の吸湿剤７の総水分吸着量を調べた結果を示したものである。図１０のｙ軸は２１回目のヘッドランプ光源２点灯後、時刻ｔ＝２０２［時間］での吸湿剤７が吸着する総水分吸着量の相対量を示したものである。Ｌ＜０．１ｃｍでは開口１２が小さ過ぎるため、ヘッドランプ光源２の点灯による発熱に伴い筐体１の内部で膨張した空気が筐体１の外部に排出されないため、吸湿剤７の水分吸着量が徐々に増加する。開口範囲Ｌが０．１ｃｍ以上、２５ｃｍ以下ではヘッドランプ光源２点灯による発熱に伴い容器内部で膨張した空気が容易に排出され、開口部１２が除湿素子８に十分に近いため、吸湿剤７の最大水分吸着量に対し、水分吸着量は０．１倍以下に抑制することができた。開口範囲Ｌが２５ｃｍ以上では、水分が多く吸着した吸湿剤７と除湿素子８の陽極１３までの距離が遠く、除湿素子による水分移動速度が急激に低下するため、吸湿剤７の水分吸着量が徐々に増加した。

従って、除湿素子８の陽極１３表面から見た開口部１２の開口範囲Ｌは、０．１ｃｍ＜Ｌ＜２５ｃｍ、即ち、吸湿剤７の全長を基準として、相対位置が０．０１倍＜Ｌ＜０．２５倍であることが望ましい。また、ヘッドランプ光源２を収納する筐体１の周辺環境が低温多湿で曇りが発生しやすい条件であり、高い除湿性能が必要な場合には、０．５ｃｍ＜Ｌ＜１０ｃｍ、即ち、吸湿剤７の全長を基準として、相対位置が０．０５倍＜Ｌ＜０．１倍にすることが望ましい。

本実施の形態１によれば、上記のような範囲に開口１２を設けることにより、吸湿剤７に吸着された水分を効果的に排出することができ、ヘッドランプ光源２が長時間にわたって点灯、消灯を繰り返す場合においても、筐体１内部の湿度を低減させることができ、レンズ５の曇りを防止することができる。

次に、実施の形態１に係る機器用除湿装置２２の吸湿剤７の断面積の違いによる除湿効果の違いについて述べる。除湿素子８の陽極１３に平行な平面における面積を１６ｃｍ^２、吸湿剤７の断面積Ａ＝１６ｃｍ^２、開口１２の面積を２５ｃｍ^２、その他の条件は実施例１と同一に設定したものを実施例２とする。また、除湿素子８の陽極１３に平行な平面における面積を１ｃｍ^２、吸湿剤７の断面積Ａ＝１ｃｍ^２、開口１２の面積を２ｃｍ^２、その他の条件は実施例１と同一に設定してしたものを実施例３とする。

筐体１の外部環境は、室温２０℃、相対湿度８０％であった。実施例２および実施例３では除湿素子８に対し３．０Ｖの直流電圧を印加した。筐体１の内部体積は２０Ｌである。ランプ点灯と消灯により筐体１の内部の空気の温度は１０〜８５℃の範囲で増減した。実施例１、２、３を比較すると、吸湿剤７を通過する全ガス量は一定であった。しかし、実施例１、２、３における吸湿剤７及び除湿素子８の断面積は、４、１６、１ｃｍ^２と異なるので、吸湿剤７を通過するガスの流速は断面積Ａに反比例して変動する。実施例１のガス流速を１００とすると、実施例２、３のガス流速はそれぞれ２５、４００である。時刻ｔ＝０時間にヘッドランプ光源２を点灯し、ｔ＝２［時間］にヘッドランプ光源２を消灯した。その後、時刻ｔ＝１０［時間］にヘッドランプ光源２を再点灯するようにヘッドランプ光源２の点灯と消灯を繰り返した。

図１１に１１回目のランプ点灯後、時刻ｔ＝１０２［時間］での吸湿剤７の断面積あたりの水分吸着量の分布を示す。図１１の曲線３８、３９、４０はそれぞれ、実施例１、２、３に対応したものである。実施例２、３では除湿素子８が吸湿剤７に吸着した水分を外気に排出するため、ヘッドランプ光源２の点灯後の残留水分は繰り返し回数に関わらず、吸湿剤７が吸着できる最大の水分量を１とすると、それぞれ約０．０１倍、０．０８倍で一定であった。

本実施例１〜３で示したように吸湿剤７を通過するガスの流速が変動すると、吸湿剤７の内部の水分吸着量の分布は変化するが、吸湿剤７や除湿素子８の断面積Ａによらず、除湿素子８の運転により吸着剤内部における水分の蓄積（残留）を防止することが出来る。

吸着剤７の断面積Ａが１６ｃｍ^２である実施例２では、筐体１と外気の間の空気のやり取りがより迅速になるので、外気を吸入する時間が短縮される。これに伴って、断面積あたりの残留水分量は減少する。一方、断面積が１ｃｍ^２である実施例３では、では筐体１と外気の間の空気のやり取りに時間がかかるため、断面積あたりの残留水分量は増加する。

実施例１〜３のように吸湿剤７の断面が変化することにより、吸湿剤７の内部の水分吸着量の分布は変化するが、除湿素子８を駆動させていれば機器用除湿装置を長期間動作させても、吸着剤７の内部における水分残留を防止することが出来る。即ち、除湿素子８を動作させていることにより、吸湿剤７において、飽和吸着量に達することがなくなり、長期間除湿能力を維持することができる。

本実施の形態１は、吸湿剤７の水分吸着量の分布を様々な条件において調べることにより調整されたものである。また、本実施の形態１は、吸湿剤７の水分吸着量の分布において、筐体１の外側に設けられた開口１１に位置する吸湿剤７の吸着水分量が特に多いという課題を明らかにし、除湿素子８および開口１２の位置の最適化について示したものである。

このように、実施の形態１に係る機器用除湿素子２２によると、除湿素子８が水を電気分解して酸素を発生する陽極、水分を放出する陰極、陰極と陽極が対向する領域において水素イオンを輸送する水素イオン伝導体膜１５から構成される電気化学素子であり、筐体１の外側に設けられる開口１２に位置する吸湿剤７に隣接するように除湿素子８が設けられている構造となっている。そのため、ヘッドランプ光源２の点灯と消灯により内部の空気が膨張と収縮を繰り返す際、開口１２に位置する吸湿剤７に水分が蓄積することを防止し、吸湿剤７の交換なしで長期間にわたり除湿効果を維持することができ、筐体１の内部に発生する曇りを防止することができる。

なお、筐体１が占める体積や筐体１の内部の空気の温度変化に伴って、要求される除湿性能は変化する。車載用ヘッドランプのように容積が１０Ｌ程度、空気の温度０〜１５０℃の範囲で変化する場合には、断面積Ａは１〜１００ｃｍ^２の範囲であり、吸湿剤の全長は１〜２５ｃｍの範囲に設定することが望ましい。筐体１の体積が１０Ｌ以上１００Ｌ以下、空気温度が０〜１５０℃の範囲で変化する場合には、断面積Ａは１００〜１０００ｃｍ^２の範囲であり、吸湿剤７の全長は１０ｃｍ〜１ｍの範囲に設定することが望ましい。

また、実施の形態１では、車載用ヘッドランプの筐体に設けた呼吸穴に除湿装置２２を設置する構成を述べているが、除湿装置２２は、車載用ヘッドランプ以外の車載部品と干渉せず、必要に応じて脱着が容易な構成でることが望ましい。

また、吸湿剤収納部１０は筐体１の呼吸穴６に設置されている構成となっているが、部品点数の削減のため、吸湿剤収納部１０が筐体１に一体的に形成されていてもよい。

また、呼吸穴６を形成する位置は本実施の形態に示した筐体１の下部に限定されるものではなく、ランプの点灯、消灯に伴う温度変化に伴う筐体内部の圧力変動を緩和することができればどこに設置してもよい。

実施の形態２．
次に、本発明の実施の形態２に係る機器用除湿装置の設置例を説明する。図１２（ａ）は、実施の形態２に係る機器用除湿装置２２の除湿素子８を示す概略構成を示したものである。図１２（ｂ）は図１２（ａ）に示した矢印Ｂからみた、機器用除湿素子の概略構成を示したものである。筐体１の外側に設置された開口１２は、吸湿剤収納部１０の他方側の端部の端面において除湿素子８と吸湿剤７が接する平面上に設けられており、除湿素子８に設けられた貫通穴４１と連通している。それ以外は、前述の実施の形態１と同じ構成であり、吸着剤７や除湿素子８に使用する材料や充填方法等も同じである。

図１２（ａ）に示すように、除湿素子８は陽極１３と水素イオン伝導体膜１５と陰極１４を貫通する貫通穴４１を持つため、除湿素子８と同一面内から空気を排出又は吸い込むことが可能である。十分な通気量が得られるよう、図１２（ｂ）に示すように、複数の貫通穴４１があることが望ましい。ヘッドランプ光源２の点灯、消灯の１回当たりの吸湿剤を介した通気量が２Ｌ以下の場合には、除湿素子８に設ける貫通穴４１の総面積は除湿素子８全体の１／４以下とすることが望ましい。吸湿剤７を介した通気量が２Ｌ以上の場合には除湿素子８に設ける貫通穴４１の総面積は除湿素子８全体の１／３以下とすることが望ましい。

陰極１４にはカーボンペーパーのような繊維状の電極材料が使われることが多いので、陽極１３側から打ち抜き加工を行うと、陰極１４を構成する繊維が残存し、陽極１３と陰極１４の電気的短絡が発生する可能性がある。そのため、除湿素子８において、陽極１３と陰極１４が電気的に短絡せずに貫通穴を形成するには、貫通穴４１のない除湿素子８を一体成形した後、プレス加工によって陰極１４側からその一部を打ち抜くのが望ましい。

一体成形後の厚みが５０μｍ以上の除湿素子８のプレス加工条件としては、温度１３０℃以上、プレス圧力１０ｋｇｆ／ｃｍ^２以上とし、打ち抜き刃の外周は１２０ｍｍ以下にすることが望ましい。除湿素子として更に厚いものをプレス加工する場合には、温度１６０℃以上、プレス圧力３０ｋｇｆ／ｃｍ^２以上とし、打ち抜き刃の外周は１２０ｍｍ以下にすることが望ましい。

除湿素子８に貫通穴４１を形成する以外に、小型の除湿素子８を開口１２において、吸湿剤７と除湿素子８が接するように同一平面に複数並べてもよい。この場合、十分な通気量が得られるよう、複数の開口１２があることが望ましい。また、陰極１４にはカーボンペーパーのような繊維状の電極材料が使われることが多いので、陽極１３側から切断加工を行うと、陰極１４を構成する繊維が残存し、陽極１３と陰極１４の電気的短絡が発生する可能性がある。そのため、小型の除湿素子８を形成するには、予め小型に打ち抜いた陽極１３と陰極１４と水素イオン伝導体膜１５を一体成形してもよいが、生産効率を上げるために一旦大型の除湿素子８を一体成形した後、カッターにより陰極１４側から切断加工するのが望ましい。

このように、実施の形態２に係る機器用除湿素子２２によれば、開口１１と開口１２が対向する位置に存在するため、気体が吸湿剤７を均等に通過ため吸湿剤７を有効に利用することができ、吸湿剤７の交換なしでさらに長期間にわたり除湿効果を維持することができ、筐体１の内部に発生する曇りを防止することができる。

実施の形態３．
次に、本発明の実施の形態３に係る機器用除湿装置の設置例を説明する。図１３に本発明の実施の形態３における機器用除湿装置２２を示す。図１３に示すように、除湿素子８と吸湿剤７の間に陽極１３への汚染物の侵入を防止する保護膜１６を持つこと以外は、前述の実施の形態１と同じ構成であり、吸着剤７や除湿素子８に使用する材料や充填方法等は同じである。

除湿素子８の陽極１３へ侵入する可能性がある物質として、海水中に含まれる塩分や水道水に含まれるイオン状物質、融雪剤の主成分であるＣａＣｌ_２、塵芥などの異物が考えられる。特に、微細水滴が浸入すると、水中に含まれるＮａ^＋、Ｍｇ^２＋、Ｃａ^２＋、Ｋ^＋、ＨＣＯ_３ ⁻、Ｃｌ⁻、ＳＯ_４ ^２−、ＮＯ_３ ⁻、シリカ系イオン、Ｂｒ⁻、Ｈ_３ＢＯ_３、Ｆ⁻、Ｓｒ^２＋が陽極側に長期間にわたり接触すると、電気化学反応やイオン置換により陽極１３、水素イオン伝導体膜１５の性能を劣化させる可能性がある。

保護膜１６の材料や構造は、必要な気体透過量が確保できる限り特に限定されず、例えば、織布や不織布、ネット、多孔体、発泡体を含む通気膜とすればよい。特に、撥水性（防水性）や耐熱性、耐薬品性などの観点から、フッ素樹脂の多孔体またはポリオレフィンの多孔体またはこれらを併用した通気膜が好ましい。フッ素樹脂としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリクロロトリフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン− ヘキサフルオロプロピレン共重合体、テトラフルオロエチレン− パーフルオロアルキルビニル共重合体、テトラフルオロエチレン− エチレン共重合体、ポリフッ化ビニリデンなどを用いることができる。

また、小さい通気面積で通気性が維持でき、陽極１３への水や塵芥などの異物の侵入を抑制する機能が高いＰＴＦＥ多孔体を用いることが好ましい。ポリオレフィンとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン、超高分子量ポリエチレンなどを用いればよい。保護膜１６としてフッ素樹脂の多孔体またはポリオレフィン樹脂の多孔体またはこれらを併用する場合、防水性の観点から、多孔体の平均孔径が０．０１μｍ〜１００μｍ程度の範囲であることが好ましい。このような多孔体は、延伸法や抽出法など、一般的な多孔体形成法によって得ることができる。

除湿素子８の陽極１３に好ましくない影響を与える物質として前述した、海水中に含まれる塩分をはじめとするイオン状物質（Ｎａ^＋、Ｍｇ^２＋、Ｃａ^２＋、Ｋ^＋、ＨＣＯ_３ ⁻、Ｃｌ⁻、ＳＯ_４ ^２−、ＮＯ_３ ⁻、シリカ系イオン、Ｂｒ⁻、Ｈ_３ＢＯ_３、Ｆ⁻、Ｓｒ^２＋）、融雪剤の主成分であるＣａＣｌ_２、塵芥などの異物は、除湿素子８を構成する水素イオン伝導体膜１５や陰極１４にも接触させないことが望ましい。図示しないが、イオン伝導体膜１５や陰極１４の一部またはすべてを、上記の素材から成る保護膜１６によって被覆し、異物の付着や侵入を阻害してもよい。

このように、実施の形態３に係る機器用除湿装置２２によれば、除湿素子８と吸湿剤７の間に陽極１３への汚染物の侵入を防止する保護膜１６を持つため、吸湿剤７の交換なしでさらに長期間にわたり除湿効果を維持することができ、筐体１の内部に発生する曇りを防止することができる

実施の形態４．
次に、本発明の実施の形態４に係る機器用除湿装置の構成を説明する。図１４に本発明の実施の形態４における機器用除湿装置２２を示す。図１４に示すように、除湿素子８と保護膜１７を貫通する貫通穴４１を設けること以外は実施の形態３と同様である。保護膜１７は、実施の形態３で示した保護膜１６と同様であり、除湿素子８の陽極１３に好ましくない影響を与える物質として上述した、海水中に含まれる塩分をはじめとするイオン状物質（Ｎａ^＋、Ｍｇ^２＋、Ｃａ^２＋、Ｋ^＋、ＨＣＯ_３ ⁻、Ｃｌ⁻、ＳＯ_４ ^２−、ＮＯ_３ ⁻、シリカ系イオン、Ｂｒ⁻、Ｈ_３ＢＯ_３、Ｆ⁻、Ｓｒ^２＋）、融雪剤の主成分であるＣａＣｌ_２、塵芥などの異物は、除湿素子８を構成する水素イオン伝導体膜１５や陰極１４にも接触させないことが求められる。

保護膜１７の材料や構造は、必要な気体透過量が確保できる限り特に限定されず、例えば、織布や不織布、ネット、多孔体、発泡体を含む通気膜とすればよい。フッ素樹脂の多孔体またはポリオレフィン樹脂またはこれらを併用した多孔体を用いる場合、防水性の観点から、多孔体の平均孔径が０．０１μｍ〜１００μｍ程度の範囲であることが好ましい。除湿素子８の陽極１３に好ましくない影響を与える物質として上述した、海水中に含まれる塩分をはじめとするイオン状物質、融雪剤の主成分であるＣａＣｌ_２、塵芥などの異物は、除湿素子８を構成する水素イオン伝導体膜１５や陰極１４にも接触させないことが望ましい。従って、図示しないが、イオン伝導体膜１５や陰極１４を保護膜１６と同様の材料によって被覆して異物の付着や浸入を阻害してもよい。

図１５に実施の形態４における貫通穴４１に通気膜１９を充填した変形例を示す。図１５に示した機器用除湿装置２２において、外部から開口部１２を通過した異物や水滴が保護膜１７付近に蓄積して、保護膜１７を超えて陽極１３や水素イオン伝導体膜１５に接触する可能性がある。そこで、図１５に示すように、開口１２に保護膜１７と同様の材料と構造を持つ通気膜１９を充填したものである。

なお、通気膜１９の材料や構造は、必要な気体透過量が確保できる限り特に限定されず、例えば、織布や不織布、ネット、多孔体、発泡体を含む通気膜とすればよい。フッ素樹脂の多孔体および／またはポリオレフィン樹脂の多孔体を用いる場合、防水性の観点から、多孔体の平均孔径が０．０１μ ｍ 〜１００μｍ 程度の範囲であることが好ましい。

このように、実施の形態４に係る機器用除湿装置２２によれば、開口１１と開口１２が対向する位置に存在し、除湿素子８と吸湿剤７の間に陽極１３への汚染物の侵入を防止する保護膜１６を持つため、吸湿剤７の交換なしでさらに長期間にわたり除湿効果を維持することができ、筐体１の内部に発生する曇りを防止することができる。

また、実施の形態４に係る機器用除湿装置２２によれば、通気膜１９が開口１２に充填されているため、陽極１３や水素イオン伝導体膜１５の劣化を防ぐことができ吸湿剤７の交換なしでさらに長期間にわたり除湿効果を維持することができ、筐体１の内部に発生する曇りを防止することができる。

実施の形態５．
次に、本発明の実施の形態５に係る機器用除湿装置の構成を説明する。図１６に本発明の実施の形態５における機器用除湿装置を示す。除湿素子８の陰極１４側を覆うように導電体メッシュ１８を備えること以外は、実施の形態３と同じ構成であり、吸着剤７や除湿素子８に使用する材料や充填方法等も同じである。

除湿素子８を構成する陰極１４に対し好ましくない影響を与える物質として、海水中に含まれる塩分をはじめとするイオン状物質、融雪剤の主成分であるＣａＣｌ_２、塵芥などの異物が挙げられる。特にＣａ^２＋、Ｍｇ^２＋のような陽イオンは陰極１４表面に引き付けられ、陰極１４表面に析出物を発生する可能性がある。陰極１４表面に析出物が蓄積すると、除湿素子８における水素イオン伝導を阻害し、除湿素子８の性能低下につながる可能性がある。そこで、これらの陽イオンを陰極１４に侵入させないことが望ましい。

導電体メッシュ１８は、ステンレス、アルミニウム、カーボン、銅、黄銅、チタンなどの導電性のメッシュであり、メッシュの孔径が１μｍ〜５ｍｍ程度の範囲であることが望ましい。図１３に示すように、導電体メッシュ１８は、陰極１４の電位よりも−０．０１Ｖ以上低くなるように制御手段９により制御されている。導電体メッシュ１８によって、陰極１４への陽イオン物質の侵入を阻害することができる。また、図１７に示すように、実施の形態４の構成においても同様に導電体メッシュ１８と制御手段９を設けることで、陰極１４の劣化を防ぐことができる。

次に、実施の形態５に係る機器用除湿装置２２の除湿性能の時間変化について、実施の形態１と実施の形態３を比較して説明する。対象とする構成は、実施の形態５については図１６に示した構成とし、実施の形態１については図２に示した構成とし、実施の形態３については図１６に示した構成である。保護膜１６は、厚みが１ｍｍで、平均孔径が２μｍの多孔質ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）である多孔質膜を使用した。導電体メッシュ１８は、チタン製でメッシュの孔径が１ｍｍ、厚みが０．５ｍｍのものを用いた。導電体メッシュ１８は、陰極１４の電位よりも−０．２Ｖ低くなるように、図１６に示すような制御手段を使って制御した。除湿素子８の周辺環境は、室温２０℃、相対湿度１００％であり、人工海水（塩分濃度３％）を噴霧し、気中濃度が１ｇ／ｍ^３程度になるように維持した。

図１８は除湿素子８を長時間連続運転した際の除湿性能（単位時間あたりの水分移動量）を実施の形態ごとに示したものである。除湿性能は、通電初期の除湿性能を１００とした場合の相対値で示した。実施の形態１のように、保護膜１６または導電性メッシュ１８を有しない場合には、通電後１００時間では変化が見られないものの、それ以降は徐々に性能が低下し、１０００時間後では初期性能の１．２％まで低下した。原因としては、人工海水中に含まれるイオン状物質（Ｎａ^＋、Ｍｇ^２＋、Ｃａ^２＋、Ｋ^＋、ＨＣＯ_３ ⁻、Ｃｌ⁻、ＳＯ_４ ^２−、ＮＯ_３ ⁻、シリカ系イオン、Ｂｒ⁻、Ｈ_３ＢＯ_３、Ｆ⁻、Ｓｒ^２＋）が除湿素子８の陽極１３、陰極１４の表面に析出し、一部は水素イオン伝導膜１５のＨ^＋を置換することで性能を劣化させたものと考えられる。

実施の形態３のように陽極１３の吸湿剤７に接する面に保護膜１６を設置した場合には、通電開始後１０００時間までは初期性能の９０％の性能を維持することができた。通電５０００時間後から徐々に性能が低下し、１５０００時間後には５０％まで低下した。保護膜１６によって人工海水中に含まれるイオン状物質（Ｎａ^＋、Ｍｇ^２＋、Ｃａ^２＋、Ｋ^＋、ＨＣＯ_３ ⁻、Ｃｌ⁻、ＳＯ_４ ^２−、ＮＯ_３ ⁻、シリカ系イオン、Ｂｒ⁻、Ｈ_３ＢＯ_３、Ｆ⁻、Ｓｒ^２＋）の陽極１３への侵入が阻害できたことが原因であると考えられる。しかし、人工海水中に含まれるイオン状物質が除湿素子８の陰極１４の表面に析出し、一部は水素イオン伝導膜１５のＨ^＋を置換することで性能を劣化させたと考えられる。

実施の形態５のように陽極１３の吸湿剤７に接する面に保護膜１６を設置し、陰極１４を覆うように導電性メッシュ１８設置した場合には、通電開始後５０００時間までは初期性能の９０％の性能を維持することができ、１５０００時間後でも初期の８５％の除湿性能を示した。これは、保護膜１６と導電性メッシュ１８によって人工海水中に含まれるイオン状物質（Ｎａ^＋、Ｍｇ^２＋、Ｃａ^２＋、Ｋ^＋、ＨＣＯ_３ ⁻、Ｃｌ⁻、ＳＯ_４ ^２−、ＮＯ_３ ⁻、シリカ系イオン、Ｂｒ⁻、Ｈ_３ＢＯ_３、Ｆ⁻、Ｓｒ^２＋）の陽極１３と陰極１４への侵入を抑制できたことが原因と考えられる。

このように、実施の形態５に係る機器用除湿装置２２によれば、陰極１４に侵入する陽イオンを阻害する導電体メッシュ１８を備えるため、陰極１４の劣化を防ぐことができ、吸湿剤７の交換なしでさらに長期間にわたり除湿効果を維持することができ、筐体１の内部に発生する曇りを防止することができる。

実施の形態６．
次に、実施の形態６に係る機器用除湿装置の構成を説明する。図１９に本発明の実施の形態６における機器用除湿装置２２を示す。図１９に示すように、吸湿剤７を収納する吸湿剤収納部１０ａに取り付け部２１を設け筐体１の壁に着脱可能となるようにしたものである。取り付け部２１は例えばネジ山のような形状である。また取り付け部２１の形状はネジ山のようなものに限らず、筐体１の壁に着脱可能であればどのような形状でも構わない。それ以外の構成は、実施の形態１と同じである。

実施の形態６の変形例を図２０に示す。図２０（ａ）は、吸湿剤収納部１０ａ、吸湿剤７、除湿素子８を変形したもので、吸湿剤収納部１０ａの内部を貫通する穴に吸湿剤７を充填し除湿素子８を嵌めこんだ構成の機器用除湿装置２２を示したものである。図２０（ｂ）は吸湿剤７を充填する範囲をより拡大し変形したものである。図２０（ｂ）では、除湿素子８と平行な面における吸湿剤７の断面積Ａと開口１１は同じ大きさである。図２１に実施の形態６に係る図２０（ａ）に示す機器用除湿装置２２を車載用ヘッドランプ１００に適用した構成を示すものである。吸湿剤収納部１０ａの形状が異なること以外は、実施の形態１での車載用ヘッドランプと同じである。

なお、実施の形態６に係る機器用除湿装置２２における吸湿剤収納部１０ａの変形例は図１９、図２０に示したものに限らず、機器用除湿装置２２の設置が可能な構成であればどのような形であっても構わない。例えば、取りつけ部２１は、この形に限らずワンタッチで取り付け、取り外しができるアタッチメントを備えたものであってもよい。

このように、実施の形態６に係る機器用除湿装置２２によれば、吸湿剤収納部１０ａに取りつけ部２１が設けられているので、メンテナンスがより簡便になる。

なお、本発明における除湿素子８の制御手段９の動作は、車載を考えた場合自動車のエンジンのＯＮ／ＯＦＦに従って動作しても良いし、これに関わらず外部環境に応じ、センサー等の指令を受け制御される方法でもよい。また、本発明における機器用除湿装置は車載用ヘッドランプに限定されることなく除湿を必要とする機器に適用し得るものである。

本発明は、上記発明の実施の形態および実施例の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様もこの発明に含まれる。

１ 筐体
２ ヘッドランプ光源
７ 吸湿剤
８ 除湿素子
９ 制御手段
１０、１０ａ 吸湿剤収納部
１１、１２ 開口
１３ 陽極
１４ 陰極
１５ 水素イオン伝導体膜
１６、１７ 保護膜
２１ 取り付け部
２２ 機器用除湿装置
４１ 貫通穴

Claims (10)

1. 吸湿剤と、
   前記吸湿剤を収納し、一方の端部に第１の開口が設けられ、他方の端部に第２の開口が設けられた吸湿剤収納部と、
   前記第２の開口に位置する前記吸湿剤に隣接するように設けられ、水素イオン伝導体膜と電極とを有する除湿素子と
   を備えたことを特徴とする機器用除湿装置。
2. 第１の開口は除湿対象機器の筐体の内部に位置し第２の開口は前記筐体の外部に位置するように前記筐体に設けられることを特徴とする請求項１に記載の機器用除湿装置。
3. 電極は陽極と陰極で構成され、前記陽極は吸湿剤に当接し、前記陰極は水素イオン伝導体膜を介して前記陽極の反対側に設けられたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の機器用除湿装置。
4. 気体状の水分子を透過し、液体を透過しない保護膜を陽極に設けたことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の機器用除湿装置。
5. 陰極を覆うように設置された導電体メッシュと、
   前記陰極と前記導電体メッシュの電位差を制御できる制御手段とを備え、
   前記制御手段は前記陰極の電位よりも前記導電体メッシュの電位が低い電位になるように制御することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の機器用除湿装置。
6. 陽極は水から酸素と水素イオンを発生し陰極は酸素と前記水素イオンから水を発生し水素イオン導電体膜は前記陰極と前記陽極が対向する領域において前記水素イオンを輸送することを特徴とする請求項３ないし請求項５のいずれか１項に記載の機器用除湿装置。
7. 前記除湿素子に第２の開口と連通する貫通穴を設けたことを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の機器用除湿装置。
8. 第２の開口は、吸湿剤の全長に対して除湿素子から相対位置が０．０１〜０．２５倍の範囲に設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の機器用除湿装置。
9. 吸湿剤収納部は、除湿対象機器の筐体に着脱可能な取り付け部を有することを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の機器用除湿装置。
10. 光源と、
    前記光源を収納する筐体と、
    前記筐体に取り付けられた請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載の機器用除湿装置とを備えたことを特徴とする車載用ヘッドランプ。

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