JPH072208B2 - 湿度調整器 - Google Patents

湿度調整器

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JPH072208B2
JPH072208B2 JP63284411A JP28441188A JPH072208B2 JP H072208 B2 JPH072208 B2 JP H072208B2 JP 63284411 A JP63284411 A JP 63284411A JP 28441188 A JP28441188 A JP 28441188A JP H072208 B2 JPH072208 B2 JP H072208B2
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    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/32Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by electrical effects other than those provided for in group B01D61/00
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は磁気ディスク等を収容する容器内の湿度を調
整する湿度調整器に関するものである。
〔従来の技術〕
近年、磁気ディスク装置はその記録密度を高くするた
め、磁気ディスク表面からの磁気ヘッドの浮上量を極力
小さく例えば0.2μmないしそれ以下に設定したものが
検討されている。このように、高密度記録の磁気ディス
ク装置においては、装置内部の湿度がある程度高いと局
部的な結露が発生し、磁気ヘッドと磁気ディスクとが吸
着して動作不能となる場合がある。このため、装置内部
の水分を電気化学的に分解除去して高い除湿状態が得ら
れる高性能の湿度調整器が提案されている。
第5図は例えば特開昭62-277126号公報に開示されたこ
の種従来の湿度調整器を示す断面図である。図におい
て、(1)は内部に磁気ディスク、磁気ヘッド等(図示
せず)を収容した容器、(2)は第6図でその詳細を示
す湿度調整素子、(3)はこの湿度調整素子(2)の端
部に射出成形で設けられた絶縁物で、容器(1)に形成
された開口部の周縁に固着されている。(4)は湿度調
整素子(2)に直流電流を通電させるための電源、
(5)は容器内空間、(6)は容器外空間である。
第6図(a)および(b)は湿度調整素子(2)の詳細
構造を示すそれぞれ平面図および側面断面図である。図
において、(7)は水素イオン伝導体膜で、例えばフッ
素樹脂系のイオン交換膜、具体的にはナフィオン(米国
デュポン社商品名)膜等が使用される。(8a)(8b)は
水素イオン伝導体膜(7)の表裏両面に形成された多孔
性電極で、メッキにより成膜された多孔性の白金からな
っている。(9a)(9b)は多孔性電極(8a)(8b)の表
面に接合されたメッシュ状の集電極で、例えばチタンの
薄板に細かい切目を交互に入れたものを引っ張り金網状
に広げたいわゆるエキスパンドメタルを使用している。
(10a)および(10b)は集電極(9a)(9b)の一端に接
合されたそれぞれ陽極側端子および陰極側端子である。
次に容器(1)内の除湿を行う場合の動作の概要を説明
する。電源(4)が投入され陽極側端子(10a)から流
入した直流電流は導電率の高い集電極(9a)の全体に一
旦広がり、多孔性電極(8a)、水素イオン伝導体膜
(7)、多孔性電極(8b)を経て他方の集電極(9b)に
至り、ここで収束し陰極側端子(10b)から流出して電
源(4)に戻る。そして、先ず、容器内空間(5)に存
在する水分H2Oにより多孔性電極(8a)と水素イオン伝
導体膜(7)との界面で次の分解反応が生じる。
H2O→2H++1/2O2+2e- 分解で生じた酸素O2は容器内空間(5)に残り、水素イ
オンH+は水素イオン伝導体膜(7)中を多孔性電極(8
b)へ向って移行する。電子e-は集電極(9a)から陽極
側端子(10a)、電源(4)、集電極(9b)を経て多孔
性電極(8b)に供給される。
容器外空間(6)に面している多孔性電極(8b)と水素
イオン伝導体膜(7)との界面では、水素イオン伝導体
膜(7)中を移行してきた水素イオンH+と集電極(9b)
を経て供給された電子e-と容器外空間(6)から供給さ
れる酸素O2とで次の反応のいずれかまたは双方が生じ
る。
2H++1/2O2+2e-→H2O 2H++2e-→H2 ここで発生した水分H2Oまたは水素H2は容器外空間
(6)に放散するので、結果として容器内空間(5)の
水分が連続的に除去される訳である。
〔発明が解決しようとする課題〕
以上のように従来の湿度調整器においては、その集電極
(9a)(9b)はそれぞれ多孔性電極(8a)(8b)の全面
に接合されていた。即ち、比較的抵抗の大きい多孔性電
極(8a)(8b)だけであると、端子(10a)(10b)との
間の電流の拡散、収束が十分行われず、水素イオン伝導
体膜(7)の一部にのみ反応が生じ、結果として所望の
除湿性能が得られない。そこで、抵抗の小さい集電極
(9a)(9b)を多孔性電極(8a)(8b)の表面に接合し
て上記電流の流れを均一安定にしているのである。
しかるに、この湿度調整器を一定温度下で使用する場合
は上記した所望の性能が発揮されるが、磁気ディスク装
置においては、その運転開始または停止した直後等にそ
の容器(1)内の温度が変化する。そして、水素イオン
伝導体膜(7)にメッキした多孔性電極(8a)(8b)
(ここでは白金)の線膨張率と集電極(9a)(9b)(こ
こではチタン)の線膨張率とに差が存在するため、上記
した温度変化が1時間に数10℃程度に至ると、当初、第
7図(a)に示すように正常な状態のものが、この温度
変化の繰り返しにより、同図(b)に示すように、集電
極(9a)(9b)が変形してたわみ、両者の接合が広範囲
にわたって破壊される。第8図はこのたわみの最大値と
集電極材料との関係を示すもので、材料によってたわみ
量は多少変化するが、いずれにしろこの接合破壊の結
果、除湿能力が大幅に低下するという問題があった。
この発明は以上のような問題点を解消するためになされ
たもので、かなりの温度変化があっても安定した調湿能
力を維持することができる湿度調整器を得ることを目的
とする。
〔課題を解決するための手段〕
この発明に係る湿度調整器は、集電極を多孔性電極の全
面に設けるのではなく、集電極が設けられた部分におけ
る水素イオン伝導体膜の電流密度に対し、集電極が設け
られていない部分の上記電流密度が1/2以下とならない
範囲で、集電極の面積を多孔性電極の面積より小さくし
たものである。
〔作用〕
温度変化のため、集電極には多孔性電極との線膨張率の
差から内部応力が生じるが、多孔性電極との接合面積が
狭められているので、接合破壊には至らない。また、集
電極が設けられていない部分にも、正規の部分の1/2以
上の密度で電流が流れるので、調湿能力への影響は小さ
い。
〔実施例〕
以下、この発明の一実施例について説明する。第1図は
その湿度調整素子(2)の平面図および側面断面図で、
図において、(7)(8a)(8b)(10a)(10b)は従来
と同一である。(11a)(11b)はこの発明になる集電極
で、材料は従来と同様であるが、特に、多孔性電極(8
a)(8b)との接合面積が制限されている。即ち、集電
極(11a)(11b)は共に内径をA、外径をBとするリン
グ状で、内径Aの範囲には集電極が存在しない。
ここで、集電極(11a)(11b)の外径Bを一定としてそ
の内径Aを大きくしていくと、使用中の温度変化に基づ
く機械的ストレスは緩和されていく傾向であるが反面、
水素イオン伝導体膜(7)に均一に電流を供給するとい
う電気的要求が満足されなくなる。一方、集電極(11
a)(11b)の内径Aを小さくしていくと、逆に電気的要
求は満足されるが、機械的ストレスは大となり、接合破
壊の可能性が増大する。そこで、発明者等は、この内径
Aを種々変えたサンプル等を試作し、これらサンプルに
つきその初期値の特性と、温度変化(−20℃と100℃と
の間を1周期2時間で変化)100サイクル終了後の特性
とを比較し、最良の特性のものとして以下の諸元のサン
プルが得られた。
サンプルの諸元 水素イオン伝導体膜(前述米国デュポン社商品名ナフィ
オン膜) 径1.6cm 多孔性電極(多孔性白金) 径1.6cm 集電極(チタン箔エキスパンドメタル) 外径1.6cm,内径1.0cm 第2図は上記サンプルの除湿特性を従来のものと比較し
て示したもので、図において、T1は容器外の相対湿度の
時間経過特性、T2は集電極を多孔性電極の全面に設けた
従来の湿度調整器の容器内の相対湿度の時間経過特性
で、初期の値のものである。これに対し、T3はこの発明
に係る上記サンプルの容器内の相対湿度の時間経過特性
で、上記ヒートサイクル経過後のものである。この実験
結果から判るように、上記サンプルのものは、全面集電
極のものとその除湿特性において大差なく、かつヒート
サイクルに対しても安定した特性を有している。実験後
の外観観察によっても集電極(11a)(11b)のたわみは
ほとんどなく接合破壊も認められなかった。即ち、集電
極(11a)(11b)と多孔性電極(8a)(8b)との接合面
積、寸法が低減して線膨張率の差によるストレスが低下
したものと考えられる。集電極の内径Aを1.0cmより大
きくすると除湿特性の低下が顕著になり、また、1.0cm
より小さくしていくと接合破壊の個所が次第に増大して
いくことが見られた。
次に、集電極を設けない部分の電流分布がどのようにな
るかを検討する。第3図は、集電極(11a)(11b)の端
部を拡大して示す断面図で、図において、iは水素イオ
ン伝導体膜(7)に流れる単位面積当りの電流の大きさ
即ち電流密度で、集電極(11a)(11b)の端部からの距
離xの関数となる。相手電極の導電率が十分大と仮定し
て例えば「電気化学III」(共立出版株式会社初版昭和4
9年10月25日発行)P.198〜201を参考にして電流密度i
の減衰の特性を求めると次式が得られる。
但し、 i0:集電極の端部即ちx=0における電流密度 K:水素イオン伝導体膜の電導度 ここでは1×10-3Ω-1cm-1 δ:多孔性電極の電導度 ここでは1×102Ω-1cm-1 a:多孔性電極の厚さ ここでは3×10-4cm l:水素イオン伝導体膜の厚さ ここでは1.7×10-2cm x:集電極の端部からの距離 cm 第4図の実線の特性は上式を図示したもので、この特性
から上記サンプル(集電極の内径1.0cm=2x)ではx=
0.5cmであるからi/i0≒0.5となる。即ち、集電極(11
a)(11b)を設けない部分では、電流密度が最大約50%
落ち込んでいることが判る。
以上の実験結果および電流密度の特性から、水素イオン
伝導体膜(7)に流れる電流の密度が集電極(11a)(1
1b)を設けた部分における値の1/2以下にならない範囲
で集電極(11a)(11b)を多孔性電極(8a)(8b)より
小さくしてやれば、その分線膨張率の差によるストレス
が低減し、湿度調整素子(2)としての安定性が増大す
る。
なお、電流密度の特性は上式のように関係材料の電導度
等に左右される。従って、例えば、K=1×10-3Ω-1cm
-1,δ=1×103Ω-1cm-1程度の電導度を有する材料も
入手可能であるが、この場合は第4図の点線に示す特性
となり、距離xは更に大きくできる可能性がある。
また、上記実施例では集電極をリング状に形成したが、
上記した電流密度特性の条件内であれば、この形状に限
らず種々の形状のものとしてもよい。更に湿度調整素子
(2)を固定するための絶縁物(3)も、記述した射出
成形によるものに限らず、素子(2)との関連で注型法
やトランスファー法等種々の方法によって成形するよう
にしてもよい。
また、この発明は磁気ディスク装置の容器内を除湿する
場合に限らず、種々の装置に適用可能であり、通電方向
を実施例の場合と逆にして容器内を加湿するような場合
にも適用可能である。
〔発明の効果〕
以上のように、この発明では、電流密度が1/2以下に低
下しない範囲で集電極を多孔性電極より小さくしたの
で、その分両電極の線膨張率の差によるストレスが低減
して両電極の接合破壊が抑制されて安定性が向上し、か
つ調湿能力も全面接合時と大差がない。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例である湿度調整器における
湿度調整素子を示す平面図および側面断面図、第2図は
湿度調整器の除湿能力を示す特性図、第3図は水素イオ
ン伝導体膜中の電流密度を求めるための模式図、第4図
は電流密度の特性図、第5図は従来の湿度調整器を示す
断面図、第6図は第5図の湿度調整素子を示す平面図お
よび側面断面図、第7図は温度変化による集電極の変形
の状況を示す説明図、第8図は集電極のたわみと材質と
の関係を示す特性図である。 図において、(1)は容器、(2)は湿度調整素子、
(4)は電源、(7)は水素イオン伝導体膜、(8a)
(8b)は多孔性電極、(10a)(10b)は陽極側端子およ
び陰極側端子、(11a)(11b)は集電極、iは電流密度
である。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】水素イオン伝導体膜とその表裏両面に形成
    された多孔性電極と更にこれら多孔性電極の表面に接触
    して設けられた集電極とからなる湿度調整素子を容器を
    貫通して設け、上記集電極を介して上記両多孔性電極間
    に直流電流を通電することにより上記容器内の湿度を調
    整するものにおいて、 上記集電極が設けられた部分における水素イオン伝導体
    膜の電流密度に対し、上記集電極が設けられていない部
    分における水素イオン伝導体膜の電流密度が1/2以下と
    ならない範囲で、上記集電極の面積を上記多孔性電極の
    面積より小さくしたことを特徴とする湿度調整器。
JP63284411A 1988-11-09 1988-11-09 湿度調整器 Expired - Lifetime JPH072208B2 (ja)

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