JP3522061B2 - 水蒸気移動制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、密閉された空間の
水蒸気を外部・大気側に放出する方向に移動させる為、
及び逆に外部・大気中の水蒸気を取り込む方向に水蒸気
を移動させる為に、水蒸気の方向性のある移動を可能と
する水蒸気移動制御装置であって、函体・小さな室の為
の小型で微小電力で作動できる除湿装置・乾燥保持装置
又は加湿装置として使用できる技術である。

【０００２】

【従来の技術】従来、空気中の水蒸気を除湿する装置と
しては、空気を吸い込んでエバポレーターで冷却して結
露させて水分を分離した後直ちにコンデンサーを冷却す
る電気式除湿機・空調装置がある。又化学的には吸湿剤
を使用してタンス・箱内等の小空間を除湿する方法があ
る。前者の電気式除湿機・空調装置では、湿気を含む空
気を吸込むため及び冷却の為のファン及びポンプを必要
としていて、製作コストが嵩むとともに、除湿状態・乾
燥状態に維持するためにはファン・ポンプを作動せねば
ならずランニングコストが高くなるものであり、装置も
大型であった。又後者の吸湿剤を使用するものでは、吸
湿量に限度があり、吸湿剤の交換・又は再生作業が必要
となり、やはりコストが嵩むものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、温度変動速度が異なる二つの空間の間での
水蒸気の移動を小型でしかもきわめて微小電力で長期間
連続作動でき、ランニングコストがきわめて廉価で、除
湿・乾燥にも加湿・吸湿にも使用できる水蒸気移動制御
装置を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決した本
発明の構成は、 １） 温度の変動速度が異なる二つの温度変動する空間
を温度変動速度が小さい空間を上方にくるように配し、
同二つの空間を上下方向に延びた断熱された通気路で連
結し、同通気路途中に下面が撥水性を有し且つ防水性で
通気性の透湿膜を少なくとも３個所以上所定間隔離して
設け、同透湿膜でもって通気路を区画して通気路に通気
性のある二つ以上の小室を形成し、しかも膜の通気度と
透湿度との積の値が大きい透湿膜が上側になるように前
記透湿膜を積の値の順に配列し、更に中間の透湿膜の通
気路中央部分となる位置に加熱部と冷却部とを有するペ
ルチェ素子を加熱部が上面となるように設け、水蒸気の
空間間の移動方向性を高めた水蒸気移動制御装置 ２） ペルチェ素子を設けた透湿膜の上面及び下面の両
側それぞれに導電性多孔体を隔離して設け、同両側の導
電性多孔体をアースし、しかも同ペルチェ素子と前記導
電性多孔体とを熱伝導でき且つ電気的に絶縁される状態
に連結した前記１）記載の水蒸気移動制御装置 ３） 小室の外周を形成する通気路内壁部分が隣接する
他の小室の室壁と断熱的に連結され、又小室内の導電性
多孔体がその小室の通気路内壁部分と熱伝導良好に連結
された前記２）記載の水蒸気移動制御装置 ４） 導電性多孔体が導電性金属メッシュであり、ペル
チェ素子の熱伝導する素 子外周縁の伝熱端から通気路の
路壁までのメッシュ熱移動距離を素子外周縁のいずれの
縁からでも略同一となるように素子とメッシュの方向性
とを設定した前記２）又は３）記載の水蒸気移動制御装
置 ５） 二つの空間の一方空間が大気であり、他の空間が
大気中で太陽に曝されるように置かれた金属製の機器収
容函体内の温度変動速度が大きい空間であり、函体底面
に函体内と連通する筒体を垂設し、同筒体の外周を断熱
処理し、又筒体内壁を小室毎に区分し且つ各内壁を互い
に断熱状態に連結し、しかもペルチェ素子の加熱部を上
面とし且つその冷却部を下面とするように配し、函体内
の水蒸気を低減させる除湿装置として使用される前記
２），３），４）記載の水蒸気移動制御装置 ６） 二つの空間の一方の空間が大気であり、他の空間
が大気中に置かれたプラスチック製の函体内の温度変動
速度が小さい空間であり、函体底面に函体内と連通する
筒体を垂設し、同筒体の外周を断熱処理し、又筒体内壁
を小室毎に区分し且つ各内壁を互いに断熱状態に連結
し、透湿膜の透湿度の積の値を下方に従って小さくし、
しかもペルチェ素子の加熱部を上面とし且つその冷却部
を下面とするように配し、函体内の水蒸気を低減させる
除湿装置として使用される前記１）記載の水蒸気移動制
御装置 ７） 透湿膜の上部を不織布とし、その下面に撥水性の
高い膜を付着した前記１）〜６）記載の水蒸気移動制御
装置にある。

【０００５】

【作用】この発明では、温度変動速度が異なる空間を上
下方向に延びた通気路で連絡する。通気路の外周は断熱
され、通気路外周の制御できない空間の温度で通気路内
の内部状態が影響されないようにしている。野外に設置
される金属製函体内の温度は、大気温（２５°Ｃ〜３０
°Ｃ）より高い１５°Ｃ〜５５°Ｃにもなるので、透湿
膜の積の値が小さい方を大気側とし、積の値が高い方を
函体側とすると函体内の水蒸気は、排出の方向に強く働
いて函体内の除湿となる。透湿膜の方向を上記の逆にす
れば函体内の加湿として作用する。断熱性が高く温度の
変動速度が低いプラスチック製函体の場合は、大気側に
積の値の高い透湿膜を置く。通気路に小室を複数設けて
いるのは、小室の小空間に区画することでこの区画され
た空間の湿度・圧力条件が水蒸気移動制御に必要な状態
に容易にできるからであり、又二つの空間の温度の違い
による水蒸気移動の感度を高めることにある。更に小室
の室容積は小さいので小室容積の単位容積当たりのペル
チェ素子が与える加熱・冷却熱量の値が大きくなって、
小さなペルチェ素子による加熱・冷却による温度差を高
くすることができる。又、二つの空間を連絡する通気路
を上下方向にした理由は、水蒸気が結露したときにその
結露水が水蒸気移動方向と逆方向に移動することがない
ように下方向に作用させることにある。そして透湿膜の
下面を撥水性にした理由も結露によって撥水面から弾か
れて剥離させることにある。又撥水面の結露が水蒸気の
逆移動を防止させることにも意味がある。そして、撥水
面の結露が離れるときに気化熱を奪って、撥水面側の下
方の小室を冷却して温度差を増加させ、水蒸気の方向性
を高める。特に下室から上室方向への水蒸気の移動を制
限する方向に作用する。更に、撥水面は相対的に負に帯
電していて、ＮａＣｌのＮａを付着させ、ＮａＣｌの進
入を防ぐことができ、これは塩害を少なくする点で有効
となる。

【０００６】又透湿膜の上下両側に離隔して導電性多孔
体を設け、アースするのは、小室の外周壁即ち通気路の
路壁の壁材の保湿性を有する誘電体が水蒸気の移動速度
への影響を与えるのを防止している。又、導電性多孔体
は、透湿膜の帯電を抑えて透湿膜の透湿能の低下を防
ぐ。これによって水蒸気の移動が大きいときの異常帯電
を防止し、又移動が少ないときは対流を生起し易くす
る。又導電性多孔体の他の機能は、ペルチェ素子の発熱
又は冷却の熱の移動の良伝導体となり、小室の温度制御
を容易にする。ペルチェ素子によって隣接する小室の一
方を導電性多孔体を介して加熱し、他方の導電性多孔体
を介して他方の小室を冷却し、小室間に温度差（温度勾
配）を発生させる。これによって水蒸気は温度・圧力の
低い方へ移動しようとする。よって温度で水蒸気移動の
方向性を強める。更に小室・多孔体の温度の管理は、露
点を制御し水蒸気の移動方向性を確保する。

【０００７】従って、本発明では二つの空間の水蒸気
は、透湿膜の通気度と透湿度との積が大きい方から小さ
い方への移動方向性を有し、又撥水面は透湿膜の非撥水
面側から撥水面側の上から下への水蒸気移動方向性を与
える。又ペルチェ素子によって小室の温度・圧力を制御
することで水蒸気移動の方向性を高める。又は水蒸気の
逆方向の移動を阻害し、方向性を保持するようにする。
そして透湿膜の両側の導電性多孔体は、水蒸気の帯電を
防ぎ、又透湿膜及び通気路の路壁の誘電体による静電気
による水蒸気移動の方向性の乱れを防止し、一方の空間
の水蒸気を他方の空間に円滑に移動させることができ
る。

【０００８】透湿膜について更に詳しく説明する。図６
は透湿度および通気度（透気度）の積を露点換算した図
である。これは、物理的に膜部内部の多孔内部が飽和も
しくは露点に到達した場合の比較温度を示すことにな
る。図左より函体側に位置し、第１膜、第２膜、第３膜
を示す横軸に対応した、比較露点温度差が示されている
ことになる。この図はエンタルピーもしくは水蒸気質量
（水蒸気飽和蒸気圧曲線）において、小室間の温度格差
に符合した位置にプロットすることが可能である。水蒸
気質量曲線は、水蒸気が熱エネルギーの担体であるもの
として考察するならば、エンタルピーに置換されうるも
のとして考えることができるので、この両者を重ねる意
義には、水蒸気の透過能力による各小室間もしくは各空
間（除湿または加湿空間である函体）もしくは外気側の
水蒸気の質量による熱エネルギー量として換算すること
ができるという事項が、能力換算において重要な意義を
もつことになる。この水蒸気の透過量は、各膜により形
成される小室において、膜による能力により基本的に支
配される。また、温度格差により発生する圧力差は、上
記図がそれぞれ２０度と４０度において換算されている
ことを背景とすれば、それぞれの部位における水蒸気質
量に依存した特定の温度における熱エネルギー格差とし
て表現されている。そして、図６においては約２０度に
おける各測定結果と約４０度における各測定結果が示さ
れている。

【０００９】図６を模式的にエンタルピーおよび蒸気圧
曲線上にプロットすると図７のようになる。外気側もし
くは、除湿または加湿対象の空間をそれぞれ、ＡＵ１〜
４にて、しめした。膜そのものが固有の分離能力は、ｅ
／（ｇ−ｈ）×１００（％）にて表現される。（式１）
また過程ｅｆは外気側から急激な流入が発生しないよう
にするための露点の温度格差が大きすぎないようにする
ために作用しているものと思われる。排出時には、ｆは
除湿されるべきもしくは加湿されるべき質量の移動を容
易にするための緩衝作用を有するものと判断される。エ
ネルギーの高い順位から配列すると ＡＵ１＞ｅ＞Ａ
Ｕ２，ＡＵ３＞ｇ，ＡＵ４＜ｈ となっている。エネル
ギーの高い状態から低い状態へ安定化するためにエネル
ギーは移動して均質化したところで、移動が停止するこ
とは、一般的な物理法則に準ずる、考え方を用いるなら
ば、これらの移動方向は、それぞれの仮想点（ＡＵ〜
ｈ）において移動方向は規定される。すなわち高い方向
から低い方向に移動するので、下記のように規定され
る。ＡＵ１→ｅ→ＡＵ２，ＡＵ３→ｇ，ｈ→ＡＵ４であ
る。したがって、エネルギーの高い方向から低い方向へ
の移動のみが可能となることを前提とすれば、温度１２
におけるＡＵ２における水蒸気を、この装置内で移動さ
せようとするならば、温度１２におけるＡＵ２の水蒸気
エネルギーよりも低いエネルギー位置にｅ〜ｈが存在し
なければならないことになる。ペルチェ素子を活用した
場合、冷却と加熱が同時に行われ得るために、装置全体
においてこの関係を満足しなければならない。また、発
熱性のコイルまたは、ヒーターを使用する場合において
は、温かい方向から冷たい方向への移動には、ペルチェ
素子に比較しておのずと、その能力差が劣ることになる
が、この回避手段として、冷却体として吸熱する能力の
高い、つまりはアルミのような熱伝導速度の高い物質を
活用して、冷却することになるので、このばあい、放熱
面積を増加させるようなフィン形態を付与する必要性が
発生する。上記の手段は、本装置の基本形態モデルにお
ける解析結果の基づき、外気側からの排出ならびに、逆
流現象を考察した場合に、その水蒸気の保有する熱エネ
ルギー量により導出した理論である。

【００１０】図８，９に示すように、各ブロックが水蒸
気と仮定すると、それぞれは熱エネルギーとして認識さ
れる。即ち、エネルギー移行は高い方向から低い方向へ
移動するので図８のとき、函体内部より外気側へ徐々に
移行（移動する）する。一方図９のとき、内側小室と外
側小室との間にどちらから先に平衡状態になるまでにど
ちらから、つまり、函体側から内側小室より外側小室に
向けて平衡になるか、或は函体側に向けて外気側から外
側小室より内側小室への移動により平衡になるかが問題
になる。これらはエンタルピーとして水蒸気の熱エネル
ギーにより、高い方向から低い方向より移行するので、
ペルチェその他の能動的な移動を行おうとする場合、除
湿しようとする方向性に対しては膜の機能として次のよ
うな条件が必要となる。外気よりも温度変動が小さい函
体の場合、図８，９に示すように、外気から函体への水
蒸気の移動が、函体から外気方向への水蒸気の移動より
も温度差によって先に生じる。これは膜の透湿度と通気
度の差に依存している。即ち、透湿度傾斜は外気側より
函体側に向けて小さくなっているので水蒸気は侵入し易
いが通気度は（ｓｅｃ／１００ｃｃ）なので水蒸気の移
動量を比較するためには、透湿度×通気度により評価す
る。この積は、函体側へ向かって外気側より大きくなる
ので、即ち、水蒸気の存在できる（移行できる）確率が
大きくなるので相対的には断熱冷却現象として出現する
が、このとき移動水蒸気のエネルギー量が断熱冷却によ
る冷却量と平衡に達すると結露することになる。即ち、
移動する水蒸気のもつエネルギー量と断熱冷却によるエ
ネルギー量との差が低い保温性のプラスチック製函体の
ときは図１０函体から、外気へ向けて透湿度が高いこと
から拡数速度差により外気に向けて水蒸気は移行し易い
し、膜３と２，１との透湿度差に依存した速度により拡
散するが、この速度と拮抗する外気側から外側小室・内
側小室へ移行する水蒸気がこの拡散速度および拡散エネ
ルギーと平衡した時点まで函体内部から外気側への移動
が生ずる。一方冷却または加熱速度が外気よりも著しく
大きい、例えば金属製函体の場合は、断熱冷却によるエ
ネルギー低下量よりも透湿に伴うエネルギー移動量が小
さいために吸引されたときの断熱冷却に伴う結露した水
分は吸引され函体側に移動し、この結露による熱エネル
ギーの凝集した水分への移行により透湿度変動が函体側
より外気へ向けて設定されている透湿の確率差による水
蒸気の移動に伴う熱エネルギーを大きく上回り、函体側
の吸引（冷却による）によるそれぞれの差が函体内への
加湿として作用し、その評価は除湿の場合と同じ式であ
る。従って熱エネルギー変動量が大きい函体、例えば金
属製函体の場合は、水蒸気の移動に伴う熱エネルギー移
動量よりもつまり、膜の水蒸気通過量よりも著しく大き
な熱エネルギーの変動が得られる場合には断熱圧縮によ
る熱エネルギーにより、水蒸気の移行は、函体側へ向か
うにしたがって、図１２に示すように、透湿度は大きく
設定されるように、膜を配列している。そこで、函体側
の水蒸気の移動に伴う昇圧を考えない場合には、水蒸気
の移動のための確率は大きくなっている。 水蒸気が函体
側から外気側へ移行するとき、透湿度は函体側から外気
側に向かうにつれて、次第に小さくなるように配列され
ている。そこで、断熱的に考察した場合には断熱圧縮が
生じ、膜通過時に移動する水蒸気の密度は上昇するの
で、温度が上昇するが撥水面は疎水性であり水を弾き易
いので水蒸気の外気方向への移動は促進される。従って
熱エネルギー量をペルチェにて常時駆動するときと、昼
のみ駆動するときとでは設定条件を変えなければならな
い，

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の通気路の通路面積は、９
ｃｍ² 程が実用的である。又通気路を断面形状は３．５
センチ直径程の円形が製作上及び均一性から好ましい。
又通気路を形成する部材（小室の室壁）は、ラミネート
構造の複合材が断熱性に優れ、通気路の路壁を介しての
熱的影響を少なくできて好ましい。導電性多孔体は銅メ
ッシュ，ステンレスメッシュ，白金製メッシュ等の良電
導性と良熱伝導性を有するものがよく、透湿膜とは１ミ
リ以内に離隔する。ペルチェ素子と導電性多孔体とは、
薄いポリエチレン膜などの絶縁膜（誘電体）にて被覆を
導電性多孔体と両極の冷却面と加熱面の両面で行う。又
ペルチェ素子の消費電力は小室の大きさで変るが０．５
Ｗ程以下のもので済み、太陽電池で電力を充分に供給で
きるものである。透湿膜としては、ポリオレフィン系，
ナイロン系不織布を使用し、その裏面にＰＥ多孔質の撥
水膜を使用するのが実用的である。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。本実施例は野外設置の電気機器収納函体内の除湿
装置として使用したものであり、金属製函体内の温度変
動速度が高い空気を一方の空間とし、大気を他方の空間
とし、透湿膜を３枚使用して２つの小室を設け、中間の
透湿膜にペルチェ素子を設けた例である。図１は実施例
の使用状態を示す説明図である。図２は実施例の除湿装
置の縦断面図である。図３は実施例の３枚の透湿膜の通
気度を透湿膜とその積の値との値を示す説明図である。
図４は実施例の透湿膜の構造を示す説明図である。図５
は実施例の第２透湿膜の導電性多孔体とペルチェ素子を
示す説明図である。図６は実施例の透湿度および通気度
の積の露点換算図である。図７は実施例の動作説明図で
ある。図８は本発明の透湿膜の積差による水蒸気移動を
示すモデル説明図である。図９は本発明の外気側が函体
よりも低いときの函体内部と外気側からの平衡状態への
移行モデル説明図である。図１０はプラスチック函体に
おける透湿膜の透湿度・通気度の積と水蒸気の流入し易
さと断熱冷却傾向を示す説明図である。図１１は金属製
函体における透湿度膜の透湿度・通気度の積と水蒸気の
流入し易さと断熱冷却傾向を示す説明図である。図１２
は金属製函体における透湿度膜の透湿度・通気度の積と
水蒸気の流入し易さと断熱冷却傾向を示す説明図であ
る。図１３は本発明の防湿装置と使用する場合の透湿膜
の配列を示す説明図である。図１４は本発明の加湿装置
として使用する場合の配列を示す説明図である。図１５
は回転磁性フィンを小室内に入れた例を示す説明図であ
る。図１６，１７，１８は本発明の他の実施形態例を示
す説明図である。

【００１３】図中１は１２５ｌの内容積の金属製函体、
１ａは函体１内の空間、１ｂは函体１の底面、１ｃは同
底面に開口した通気口、２は他方の空間である大気、３
は通気路、３ａは通気路３を形成するＰ・Ｖ・Ｃ製の断
熱外筒、３ｂは同断熱外筒の上部に螺合した下部取付リ
ング、３ｃは断熱外筒３ａの上端に螺合した中央を開口
したキャップナット、３ｄは函体１の通気口１ｃの口縁
を係止する環状座金、３ｅは断熱外筒３ａの上端に設け
た保温体又は吸熱体となるアルミフレーム、３ｆはＰ・
Ｖ・Ｃ製の中筒、３ｇは同中筒外周に取付けた良熱伝導
性の吸熱体、３ｈ，３ｉはアルミ製の小室壁、３ｊは第
１の透湿膜、３ｋは第２の透湿膜、３ｌは第３の透湿
膜、３ｍは第１，２，３の透湿膜に１ミリ程の間隔を離
して設けた銅メッシュを用いた導電性多孔体、３ｎは
０．５ワットのペルチェ素子、３ｏ，３ｐは撥水処理さ
れた塩化ビニール製の防塵防虫ネット、３ｑは良伝熱性
の電気絶縁体、３ｒは断熱材、３ｓは断熱外筒３ａの外
周に巻付けたペルチェ素子３ｎの為の太陽電池である。
又、３ｘは上方の小室，３ｙは下方の小室である。図５
中のメッシュ上の太線は熱移動路を示している。ａ，ｂ
はペルチェ素子の縦横の長さを示し、ルート（ａ’２＋
ｂ’２）はペルチェ素子の対角線の長さを示す。ａ＝
ａ’，ｂ＝ｂ’の関係にある。又、３ｊ１は第１の透湿
膜３ｊの撥水面となるＰＥ多孔膜、３ｊ２は特殊多孔
膜、３ｊ３はナイロン系不織布、３ｋ１は第２の透湿膜
３ｋの撥水面となるＰＥ多孔膜、３ｋ２は第２の透湿膜
３ｋの特殊多孔質膜、３ｋ３はポリオレフィン系不織
布、３ｌ１は第３の透湿膜３ｌの撥水面となるＰＥ多孔
質膜、３ｌ２は特殊多孔質膜、３ｌ３はポリオレフィン
系不織布である。

【００１４】この実施例で使用した第１，２，３の透湿
膜３ｊ，３ｋ，３ｌの透湿度、通気度、透湿度×通気度
（積）の値と最大孔径は下記の通りとなる。 膜 透湿度 通気度 積 最大孔径 第１の透湿膜３ｊ 250 18000 4500000 1.0μｍ 第２の透湿膜３ｋ 2000 1000 2000000 1.5μｍ 第３の透湿膜３ｌ 4600 350 1610000 2.0μｍ 試験方法 Ｌ1099 Ｐ8117 ガス透過法 この関係を図３で図示している。

【００１５】この実施例では、函体１内の空間１ａの湿
度が大気２の湿度より高い状態の場合、函体１内の水蒸
気は、湿度の大小、第１，２，３の透湿膜３ｊ，３ｋ，
３ｌの積の大小、撥水面となるＰＥ多孔膜の撥水面の存
在及びペルチェ素子３ｎによる小室３ｘ，３ｙの加熱・
冷却によって生じる湿度勾配による水蒸気移動の方向性
によって水蒸気は函体１内部１ａから大気２の方へ移動
し、函体１の空間１ａの湿度は低下し、乾燥される。大
気２の方の湿度が高く函体１の空間１ａの方が湿度が低
くなる場合、水蒸気は大気側から函体１の方へ移動しよ
うとするが第１，２，３の透湿膜の積の値が大気方向に
従って小さくなっていることで函体１内の空間１ａ方向
への水蒸気移動が抑えられる。又、撥水面の３ｊ１，３
ｌ１，３ｋ１の存在によって及びペルチェ素子３ｎによ
る函体側が高温で大気側を低温となるように温度勾配が
水蒸気の函体１の空間１ａへの移動を抑える。これによ
って、函体１ａの空間１ａ内の水蒸気は大気が乾燥時に
大気側へ排出し、逆に函体１ａの空間の湿度が低く大気
２の方が高湿度となった場合の水蒸気の移動は遅くな
り、結果的に函体内の湿度は低く抑えられるものとして
いる。ペルチェ素子３ｎを作動させなくても水蒸気は大
気方向へ移動しようとするが、ペルチェ素子３ｎを作動
させると、強い水蒸気の大気方向への移動を加速させる
ことが分る。ペルチェ素子３ｎの発熱面及び冷却面とも
に導電性多孔体３ｍにポリエチレン膜によって熱伝導よ
く且つ電気絶縁性を保ちながら連結されている。しかも
導電性多孔体３ｍは銅メッシュでペルチェ素子３ｎの伝
熱端と小室のアルミ製の小室壁３ｈ，３ｉとがメッシュ
の熱移動距離を略同じにして均一に小室壁３ｈ，３ｉ及
び導電性多孔体３ｍを加熱・冷却し、小室３ｘ，３ｙ空
間の温度を迅速に均一温度にし、小室３ｘ，３ｙ間に温
度勾配を確実に保持した。

【００１６】図１５は、発熱体を兼ねた高インピーダン
スコイル７０によって小室７１にある磁石フィン７１を
回転し、小室内に対流を生起して所要の均一な温度状態
にする例であり、熱は高インピーダンスコイル７０から
小室壁７２を介して小室７１内の温度を上昇させ、ペル
チェ素子同様に温度勾配を生起させる例である。尚７
３，７４，７５は前記実施例と同様の透湿膜である。７
６はフィン回転軸、７７はアース線である。図１６，１
７，１８は、本発明の他の実施態様であり、図１６は二
重円筒状に透湿膜を設けた例であり、１６１は第１透湿
膜、１６２は第２透湿膜、１６３は第３透湿膜、１６４
は第２又は第１透湿膜である。１６５は小室壁、１６６
は吸熱体又は断熱体、１６７はペルチェ素子駆動用の太
陽電池、１６８はペルチェ素子、１６９は保温体または
吸熱体、１６５ａは水切り、１６５ｂはパッキン、１６
５ｃは防塵または防虫ネット、１６１ａは透湿膜および
フレーム、１６２ａはメッシュである。ペルチェ素子の
絶縁体は黒太線にて表示、透湿膜は、円筒状、くし状の
フレームに緊張等がないように設定して、ペルチェ素子
に熱的接続し、また、メッシュ（金属製）が配置する。
メッシュは無くてもよい。図１６の水蒸気、空気の流れ
は矢印線の如くなる。図１７、１８も図１６のものと同
様に立体的に水蒸気・空気が移動する例である。図中１
７０は小室、１７１は透湿膜の膜１、１７２は膜２１７
３は膜３、１７４は透湿膜およびフレーム、１７５は小
室壁、１７６はペルチェ素子、１７７，１７８はメッシ
ュ、１７９は防塵またはネット、１７５ａは水切り、１
７６ａはペルチェ素子駆動用の太陽電池、１７５ｂはパ
ッキン、１７５ｃは保温体又は吸熱体である。図１８
中、１８０は小室、１８１は透湿膜の第１膜、１８２は
第２膜、１８３は第３膜、１８４は透湿膜およびフレー
ム、１８５はペルチェ素子、１８６は吸熱体または断熱
体、１８７は保温体または吸熱体、１８８は透湿膜およ
びフレーム、１８９は小室壁、１９０はペルチェ素子駆
動用の太陽電池、１９１は防塵または防虫ネット、１９
２はメッシュ、１９３は小室壁保温腔、１９４はパッキ
ンである。図１６、１７、１８の装置は、水蒸気及び空
気が立体的に迂回しながら流される例であり、透湿膜は
前記実施例の構造及び配置例と同様な構造及び配列のも
のである。本発明は実施例に記載の点の他に下記のよう
にすることもある。吸熱体の熱量は、放熱、保温腔容
積、本装置全表面積、函体と本装置本体との支持部の接
触面積、本装置本体支持部と小室部との接触面積、本装
置全表面積などを考慮して、温度勾配の設定を、変動速
度量の傾向づけとして、設定する。保温腔の保温能力を
必要最小容積において安定化させることが、小型化の必
須条件となるので、赤外線反射層を保温腔表面に形成す
るとよい。この手段は、金属メッキや、印刷、蒸着、な
どを行い、小室外壁においてこの処理を行うことと、保
温腔内壁にこの表面処理を施すことにより、双方の反射
が反復して、熱伝動が遅延する。またこの形態はたとえ
ばマホービンの真空鏡面体を保温腔として使用してもよ
い。

【００１７】吸熱体または、熱伝達緩衝装置として、銅
やアルミなどにより構成される、またはラミネートシー
ト（紙と銅、紙とアルミ、樹脂体と金属箔、誘電体と金
属箔）などのシートをロール状に小室壁または保温腔
壁、装置取り付け部などに、巻き付けた場合、たとえ
ば、熱がロールの外周から内側に伝わるまでに時間的な
余裕が発生するので、内側小室と外側小室との間に温度
速度の伝達時間を調整する場合において、逆流を防止し
たり、または、能動的移動時間までの非効率的時間の穴
埋めに使用したりすることができる。また、熱伝動速度
が高い金属箔を用いる場合と、熱伝動速度が遅いシート
を用いる場合を外側小室および内側小室それぞれに別に
設定してもよいし、同じ小室の外気側と函体側に設定し
てもよい。またこれらのシートを三角形状にして短い側
を小室側に接触させるようにしたり、長い辺側を小室側
に接触させるようにする選択により、熱伝達の効率を積
極的に、制御することが可能である。金属製箔の特徴と
して、おおむね熱膨張率が大きいので、容易に巻き付け
た側に接触していた面が、温度上昇にともなって、隙間
を発生するようになるという特徴を有する。

【００１８】このような特徴にもまして、小室の周辺を
周回する熱伝達は、たとえば直射日光や、雨の後の風な
どによる気化熱による冷却現象などの、函体側の熱の不
均衡にたいして、均質化した熱伝達を行うことができる
という特徴を有する。また、取り付け環境に応じて、こ
のシートに取り付け部または環境側の平均温度または平
均カロリー、場所の特徴などをプリントして、装着者
が、任意にこれを切断し、再度組み立てて、自由な熱伝
達速度調整ができるようにしてもよい。

【００１９】吸熱体または保温槽の構成はつぎのような
ものが考えられる 保温槽 構成要素例 熱反射増大を目的とする場合 Ａｇ，Ａｌ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｔｉ，Ａｕ，Ｓｉ，ＣｏＯ３，Ｆｅ２Ｏ３ Ｃｒ２Ｏ３，ＴｉＯ２，ＳｎＯ２ Ｉｎ２Ｏ３ −−−反射防止効果も得られる などの実質または表面処理 セラミック多孔質体（応答特性遅延能力 大 ） 石綿、雲母、ガラス繊維、紙、和紙 空気 発泡スチロール（寒冷地 高温地域使用不可）、その他多孔質材料 低融点ガス液化タンク（窒素タンク）（ドーナツ状または通気路にボンベ を設定） 水タンク 水蒸気ガス低圧タンク 冷却槽 構成要素例 アルミニウムや銅の螺旋板 アルミニウム塊（アルミナ処理済）、小室材料としてアルミナ処理済塊吸 収性を増大する目的とする場合の表面処理材、または実質材としては Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕ，ＮｉＺｎＳ／Ｎｉ，Ａｌ， ＳｎＯ２，Ｉｎ２Ｏ３−−−反射効果も得られる 低融点ガス液化タンク（窒素タンク）（ドーナツ状または通気路にボンベ を設定） 放熱フィンの接触 サーマルペイントを最下方または最上方のメッシュ、ま
たは膜表面、外套円筒など、外から見やすい位置に施
し、この変色により、交換時期が明瞭にわかるようにし
てもよい。この方法は、たとえば高所では下方から、ま
たは装置外周全体、地上または住居空間に近い場所では
上または装置外周全体などにサーマルペイントを施し、
特定の目立つ色（赤や青や黄色）などが明瞭に見えるよ
うになると交換時期を知らせるようにする。 （社標などが浮き出し、または交換時期を知らせる文字
の浮き出しなど） サーマルペイントはシート状の温度計にて使用されてい
るが、膜の温度変動が目詰まりなどにより、実効性が薄
くなれば、より冷たくなりやすい性質を利用して、特
に、膜面の見える方向にこの処理を施す。すなわち、目
詰まりにより、膜の表面の気孔率が低下するために、圧
縮されて気化熱の変動が大きくなることを感知して、変
色するようにすれば分かりやすい。

【００２０】

【発明の効果】以上の様に、本発明によれば透湿膜の通
気度と透湿膜の積の値を水蒸気を移動させる方向に従っ
て小さくなるように設置し、透湿膜下面を撥水面とし、
しかも導電性多孔体とペルチェ素子を使用することで水
蒸気の移動方向性を強く与え、微小な電力で除湿・乾燥
又はその逆の加湿させることができるものとした。可動
部分もなく小型で安価に製作でき、しかもランニングコ
ストもきわめて廉価にできた。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の使用状態を示す説明図である。

【図２】実施例の除湿装置の縦断面図である。

【図３】実施例の３枚の透湿膜の通気度を透湿膜とその
積の値との値を示す説明図である。

【図４】実施例の透湿膜の構造を示す説明図である。

【図５】実施例の第２透湿膜の導電性多孔体とペルチェ
素子を示す説明図である。

【図６】実施例の透湿度および通気度の積の露点換算図
である。

【図７】実施例の動作説明図である。

【図８】本発明の透湿膜の積差による水蒸気移動を示す
モデル説明図である。

【図９】本発明の外気側が函体よりも低いときの函体内
部と外気側からの平衡状態への移行モデル説明図であ
る。

【図１０】プラスチック函体における透湿膜の透湿度・
通気度の積と水蒸気の流入し易さと断熱冷却傾向を示す
説明図である。

【図１１】金属製函体における透湿度膜の透湿度・通気
度の積と水蒸気の流入し易さと断熱冷却傾向を示す説明
図である。

【図１２】金属製函体における透湿度膜の透湿度・通気
度の積と水蒸気の流入し易さと断熱冷却傾向を示す説明
図である。

【図１３】本発明の防湿装置と使用する場合の透湿膜の
配列を示す説明図である。

【図１４】本発明の加湿装置として使用する場合の配列
を示す説明図である。

【図１５】回転磁性フィンを小室内に入れた例を示す説
明図である。

【図１６】本発明の他の実施形態例を示す説明図であ
る。

【図１７】本発明の他の実施形態例を示す説明図であ
る。

【図１８】本発明の他の実施形態例を示す説明図であ
る。

【符号の簡単な説明】

１ 金属製函体 １ａ 空間 １ｃ 底面 ２ 大気 ３ 通気路 ３ａ 断熱外筒 ３ｂ 下部取付リング ３ｃ キャップナット ３ｄ 環状座金 ３ｅ アルミフレーム ３ｆ 中筒 ３ｇ 吸熱体 ３ｈ 小室壁 ３ｉ 小室壁 ３ｊ 第１の透湿膜 ３ｋ 第２の透湿膜 ３ｌ 第３の透湿膜 ３ｍ 導電性多孔体 ３ｎ ペルチェ素子 ３ｏ 防塵防虫ネット ３ｑ 電気絶縁体 ３ｒ 断熱体 ３ｓ 太陽電池 ３ｘ 小室 ３ｙ 小室 ３ｊ１ ＰＥ多孔膜 ３ｊ２ 特殊多孔膜 ３ｊ３ ナイロン系不織布 ３ｋ１ ＰＥ多孔膜 ３ｋ２ 特殊多孔質膜室 ３ｋ３ ポリオレフィン系不織布 ３ｌ１ ＰＥ多孔質膜 ３ｌ２ 特殊多孔質膜 ３ｌ３ ポリオレフィン系不織布

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 温度の変動速度が異なる二つの温度変動
   する空間を温度変動速度が小さい空間を上方にくるよう
   に配し、同二つの空間を上下方向に延びた断熱された通
   気路で連結し、同通気路途中に下面が撥水性を有し且つ
   防水性で通気性の透湿膜を少なくとも３個所以上所定間
   隔離して設け、同透湿膜でもって通気路を区画して通気
   路に通気性のある二つ以上の小室を形成し、しかも膜の
   通気度と透湿度との積の値が大きい透湿膜が上側になる
   ように前記透湿膜を積の値の順に配列し、更に中間の透
   湿膜の通気路中央部分となる位置に加熱部と冷却部とを
   有するペルチェ素子を加熱部が上面となるように設け、
   水蒸気の空間間の移動方向性を高めた水蒸気移動制御装
   置。
2. 【請求項２】 ペルチェ素子を設けた透湿膜の上面及び
   下面の両側それぞれに導電性多孔体を隔離して設け、同
   両側の導電性多孔体をアースし、しかも同ペルチェ素子
   と前記導電性多孔体とを熱伝導でき且つ電気的に絶縁さ
   れる状態に連結した請求項１記載の水蒸気移動制御装
   置。
3. 【請求項３】 小室の外周を形成する通気路内壁部分が
   隣接する他の小室の室壁と断熱的に連結され、又小室内
   の導電性多孔体がその小室の通気路内壁部分と熱伝導良
   好に連結された請求項２記載の水蒸気移動制御装置。
4. 【請求項４】 導電性多孔体が導電性金属メッシュであ
   り、ペルチェ素子の熱伝導する素子外周縁の伝熱端から
   通気路の路壁までのメッシュ熱移動距離を素子外周縁の
   いずれの縁からでも略同一となるように素子とメッシュ
   の方向性とを設定した請求項２又は３記載の水蒸気移動
   制御装置。
5. 【請求項５】 二つの空間の一方空間が大気であり、他
   の空間が大気中で太陽に曝されるように置かれた金属製
   の機器収容函体内の温度変動速度が大きい空間であり、
   函体底面に函体内と連通する筒体を垂設し、同筒体の外
   周を断熱処理し、又筒体内壁を小室毎に区分し且つ各内
   壁を互いに断熱状態に連結し、しかもペルチェ素子の加
   熱部を上面とし且つその冷却部を下面とするように配
   し、函体 内の水蒸気を低減させる除湿装置として使用さ
   れる請求項２，３，４記載の水蒸気移動制御装置。
6. 【請求項６】 二つの空間の一方の空間が大気であり、
   他の空間が大気中に置かれたプラスチック製の函体内の
   温度変動速度が小さい空間であり、函体底面に函体内と
   連通する筒体を垂設し、同筒体の外周を断熱処理し、又
   筒体内壁を小室毎に区分し且つ各内壁を互いに断熱状態
   に連結し、透湿膜の透湿度の積の値を下方に従って小さ
   くし、しかもペルチェ素子の加熱部を上面とし且つその
   冷却部を下面とするように配し、函体内の水蒸気を低減
   させる除湿装置として使用される請求項１記載の水蒸気
   移動制御装置。
7. 【請求項７】 透湿膜の上部を不織布とし、その下面に
   撥水性の高い膜を付着した請求項１〜６記載の水蒸気移
   動制御装置。