JPH10246475A - 加湿装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 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、又空気
中の水蒸気を取り込むので水の供給を必要としない加湿
装置を提供する。 【解決手段】 加湿する函体と大気とを断熱された通路
３で連結し、同通路内に一面が撥水性を有し且つ防水性
で通気性のある透湿膜を４，５，６を撥水性の面が第１
空間側となるように円錐体状に配し、同透湿膜で通路を
環状に区画された小室２０，２１，２２，２３を複数形
成し、同小室内の空気を函体側に従って低温となるよう
に常時温度勾配を与えるペルチェ素子１０を設け、同ペ
ルチェ素子が加熱・冷却する小室２０，２２の透湿膜
４，５に近接してアースされた導電性多孔体９を設け、
しかも複数の透湿膜４，５，６，７，８の通気度と透湿
度との積が函体側の透湿膜となるほど小さくなるように
した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、加湿される必要の
ある空間の函体・室内へ湿度のある大気又は他の環境か
ら水蒸気を移動させる加湿装置に関する。植物・微生物
の生育、食品の保存・乾燥地帯の室内の加湿装置として
利用できる。

【０００２】

【従来の技術】従来、加湿装置としては、水から超音波
を用いて水蒸気を発生し、これを噴出する装置が知られ
ている。この従来の加湿装置では、超音波装置・噴出装
置が必要であり、そのため高価となるとともにある程度
の電力を使用するのでランニングコストが必要となり、
又水の補給を必要とするという問題点がある。

【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、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、又空
気中の水蒸気を取り込むので水の補給を必要としない加
湿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） 加湿する機器・函体又は室内の第１空間と水蒸気
が存在する第２空間とを断熱された通路で連絡し、同通
路内に一面が撥水性を有し且つ防水性で通気性のある透
湿膜を撥水性の面が第２空間側となるように且つ切頭円
錐体状に設け、同透湿膜で通路を環状に区画して小室を
複数形成し、小室内の空気を第１空間側に従って低温と
なるように常時温度勾配を与えるペルチェ素子を設け、
同ペルチェ素子が加熱・冷却する小室の透湿膜に近接し
てアースされた導電性多孔体を設け、しかもペルチェ素
子の加熱面・冷却面と同導電性多孔体とをそれぞれ伝熱
体を介して熱的に接続し、しかも複数の透湿膜の通気度
と透湿度との積が第１空間側の透湿膜となるほど小さく
なるようにした加除湿装置 ２） 加湿する機器・函体又は室内の第１空間と水蒸気
が存在する第２空間とを断熱された通路で連絡し、同通
路内に一面が撥水性を有し且つ防水性で通気性のある透
湿膜を撥水性の面が第２空間側となるように且つ切頭円
錐体状に設け、同透湿膜で通路を環状に区画して小室を
複数形成し、小室内の空気を第１空間側に従って低温と
なるように温度勾配を与えるペルチェ素子を第１空間の
温度が第２空間の温度に比べて高くなる時間において作
動するように設け、同ペルチェ素子が加熱・冷却する小
室の透湿膜に近接してアースされた導電性多孔体を設
け、しかもペルチェ素子の加熱面・冷却面と同導電性多
孔体とをそれぞれ伝熱体を介して熱的に接続し、しかも
複数の透湿膜の通気度と透湿度との積が第１空間側の透
湿膜となるほど大きくなるようにした加湿装置 ３） 小室が、大きい切頭円錐体内に小さい切頭円錐体
を封入するように切頭円錐体の傾斜側面を透湿膜で形成
して環状の小室を複数形成した前記１），２）いずれか
記載の加湿装置にある。本明細書中の通気度の用語は、
ＪＩＳ用語の透気度のことである。

【０００５】

【作用】この発明では、二つの温度・湿度環境を異にす
る第１及び第２空間を通路で連絡する。通路の外周は断
熱され、通路外周の制御できない空間の温度で通路内の
内部状態が影響されないようにしている。通路内には切
頭円錐体状の透湿膜を設けて通路内に二つ以上の小室を
環状に設けている。各透湿膜の通気度と透湿度の積の値
を設定して通気度と透湿度の積の値の違いによって、水
蒸気透過速度に差が生じ、その積の値が大きい方から小
さい方への水蒸気移動が容易とする。従って、二つの空
間に湿度の差がある場合、水蒸気は湿度の低い方向に基
本的に通過路内を介して移動しようとするが、透湿膜の
積の値が小さくなるようにすることで、水蒸気の移動を
水蒸気透過速度（積の値）によって加速し、又は逆方向
の水蒸気の移動に対しては減速させて水蒸気の移動（方
向性）を高めるように働く。野外に設置される金属製函
体内の温度は、風の影響により大気温（１５°Ｃ〜２０
°Ｃ）より温度の上下の変動が激しい−５°Ｃ〜３０°
Ｃにもなるので、透湿膜の積の値が大きい方を大気側と
し、積の値が小さい方を函体側とすると大気内の水蒸気
は、函体の方向に移動して函体内の加湿となる。断熱性
が高く内部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温度・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・圧力の違いによる水蒸気移動の感度を高め
ることにある。更に小さなペルチェ素子による加熱・冷
却による温度差を小室とすることで高めることにある。
ぺルチェ素子による小室間の温度差は結露しにくい温度
差とし、例えば２〜５°Ｃ程である。本発明では透湿膜
の第２空間側となる面を撥水性としている。これによっ
て撥水面で結露した水分を撥水性で撥水面から弾かせて
剥離して第２空間側内の垂直の下方方向に流下させ、透
湿膜を介して第１空間側に進入するのを防止する。更
に、撥水面は相対的に負に帯電していて、ＮａＣｌのＮ
ａを付着させ、ＮａＣｌの侵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】又透湿膜に離隔して導電性多孔体を設け
て、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することにある。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力の低下を防
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。

【０００７】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。このように
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ようにする。

【０００８】本発明の透湿膜が円錐体としたことの理由
を説明する。容積の縮小や拡大による自然対流の制御
と、保有する熱エネルギーの移動方向にたいする単位面
積あたりの損失の確率の制御、ならびに断熱体などの熱
伝導速度の差異を活用した制御の３種類を組み合わせ
て、移動方向におけるエネルギー勾配の矛盾を、装置を
構成する物質の物性を活用して、自然の熱伝導速度に融
和させる工夫を行わなければならない。従って、熱エネ
ルギーの勾配の移動方向への矛盾は伝熱体と断熱体の組
み合わせにより基本的に解決することができる。この関
係を満足するための、補助的手段は、小室表面の面積の
組合わせである。 このために円錐形または略台形の断
面を有する小室を形成することを応用することもでき
る。この理由は、たとえば、フレームまたはメッシュな
どが同一の熱伝導材質にて構成されているものとした場
合、長さに比例して熱伝達が行われるので、目的とする
場所の温度勾配を、この長さによる変数を使用して調節
することができる。このことは、微弱な消費電流を前提
とする、本装置の場合、非常に重用な事項であり、断熱
材料を使用しないで、熱伝導速度の高い物質にて構成す
る場合には特に有効な手段となる。面積においても、円
錐形とすることにより、輪切り形状の膜配置に比較し
て、大きな面積が確保され、従って、移動可能な水蒸気
の量も飛躍的に上昇する。また、表面積が増加する場
合、その面から輻射または気化熱などにより放出される
損失エネルギーは、表面積に比例する。従って、長さが
増加すれば伝熱速度とは比例するので、伝熱速度は遅く
なるし一方、長さが増加することにより増加する表面積
により、損失は大きくなるので、その形態が円筒形の場
合と、円錐形の場合とでは、伝熱および熱損失の関係は
異なる。従って、長さ方向の伝導効率は、逆に表面積の
増大率が円錐の方が小さいのでこの関係の逆数関係とし
て、円錐の方が単位当たりの伝導速度損失率は小さいこ
とになる。また、表面積の最小値は、円筒の場合、直径
と高さが等しい場合に得られ、円錐の場合は、高さが直
径の３の平方根である１．７３倍になった場合に得られ
る（図１９参照）。 このような、熱伝導速度を調整す
る手段として、長さと表面積関係を満足する装置構成と
すればよい。更に、小室を区画する透湿膜を切頭円錐体
状にし、更に大小封入するように切頭円錐体状のものを
組み込むようにすれば、コンパクトに小室を形成できる
とともに、円錐体状の小室空間となり、体積に対する表
面積を大きくすることで熱損失を少なくして水蒸気移動
方向性を効率的にできる。

【０００９】透湿膜について更に詳しく説明する。図１
１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１１においては約２０度
における各測定結果がｅｆｇｈ，約４０度における各測
定結果がａｂｃｄにより示されている。図１１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
１２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、ａ／（ｇ−ｈ）×１００
（％）にて表現される。また過程ａｆ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＞ａ＞ＡＵ２，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→ａ→ＡＵ２，ＡＵ３→
ｇ，（ＡＵ３〜ＡＵ４）→ｇ・ｈ→ｆ，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
°Ｃ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°Ｃ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ａ〜ｈ
が存在しなければならないことになる。従ってこれらの
傾斜により分離効率を任意に変更することができる。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、加熱手段として、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、この場合、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に基
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】ｂｌｏｃｋ模式図に示すように、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ｂｌｏｃｋ図上のとき、函体内部
より外気側へ徐々に移行（移動する）する。一方ｂｌｏ
ｃｋ図の下図のとき、第１空間側の小室と第２空間側の
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、函体側から第１空間側の小室より第２
空間側の小室に向けて平衡になるか、或は函体側に向け
て第２空間側小室より第１空間側の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。第２空間よ
りも、温度変動が小さい第１空間の場合第２空間側か
ら、第１空間方向への移動が発生するので先に第２空間
側小室から第１空間側小室への移動となる。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
は第２空間側より第１空間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逆数なので水蒸気の
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、第１空間側へ向かって第２空間側より
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
ク製函体のときは第２空間から、第１空間へ向けて透湿
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第２空間から第
１空間側への移動が生ずる。第１空間が一方冷却または
加熱速度が外気よりも著しく大きい、例えば金属製函体
内の空間の場合は、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第２空間の外
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その確率差が
大きくなっているので移行し易いが（図１１）しかし、
水蒸気が函体側より外気側へ移行するときには、断熱冷
却により水蒸気を水にして撥水面により弾きながら外気
へと移行する。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。このような水蒸気 移動の特
性から、図１８に、本発明の加湿装置として作用する野
外に設置される金属製函体・プラスチック製函体と、透
湿膜の積の大小との関係を示している。

【００１１】

【発明の実施の形態】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。
導電性多孔体はメッシュ＃３４×３２程が好ましく、銅
メッシュ，ステンレスメッシュ，白金製メッシュ、金属
メッキ、金属蒸着されたプラスチック等の良電導性と良
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０．５Ｗ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。導電性多孔体のアースの方法
は、小室の内面を金属メッキ又は金属蒸着等によって金
属膜を被覆してアースの電気通路とすることが好まし
い。又この内面の金属膜は同時に小室内面の帯電防止に
もなり、水蒸気の移動の帯電による低下を防止する。併
せて小室内表面の温度変動を迅速にする。

【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収納函体内の加湿装置とし
て使用したものであり、金属製函体内の温度変動速度が
高い空間を一方の第１空間とし、大気を他方の第２空間
とし、断熱された筒体内に切頭円錐体状に透湿膜を二重
に設け、その円錐体の上面を第１空間の函体内との上方
通気口とし、又筒体の底面を第２空間の大気との下方通
気口とし、各通気口にも透湿膜を設け、上方通気口の透
湿膜の中央にぺ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は図２のＡ−Ａ拡大断面
図である。図４は図２のＢ−Ｂ拡大断面図である。図５
は図２のＣ−Ｃ拡大断面図である。図６は図２のＤ−Ｄ
拡大断面図である。図７は図２のＥ−Ｅ拡大断面図であ
る。図８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９は実施例の透
湿膜の構造を示す説明図である。図１０は実施例の第１
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１１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１２は実施例の動作説明図である。図１
３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１４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１５はプラスチック函体における
透湿膜の透湿度・通気度・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１６は金属製函体に
おける透湿度膜の透湿度・通気度・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１７は金属
製函体における透湿度膜の透湿度・通気度・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１
８は本発明の加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１９は円錐体と円筒体との形状に
おける表面積と体積の関係を示す説明図である。図２０
は実施例の透湿膜の円錐状支持フレームを示す正面図で
ある。図２１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１２５リットルの内容積の金属製
函体、１ａは函体１内の第１空間、１ｂは函体１の底
面、１ｃは同底面に開口した下方通気口、２は他方の第
２空間である大気、３は通路、３ａは通路３を形成する
ＰＶＣ製の断熱内筒で上部内面に環状溝を設けている。
３ｂはＰＶＣ製の断熱外筒、３ｃは接触面積を小さくし
た螺合部、３ｄ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、３ｅは金属製吸熱
体、、４は第１の透湿膜、５は第２の透湿膜、６は第３
の透湿膜、７は第４の透湿膜、８は第５の透湿膜、９は
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、１０は０．５ワットのペルチェ素
子、１０ａはぺルチェ素子１０の加熱面と導電性多孔体
９とを熱的に接続する電気絶縁体の伝熱体、１０ｂはぺ
ルチェ素子１０の冷却面と第２の透湿膜５とを熱的に接
続するアルミ天板、１１，１２は撥水処理された塩化ビ
ニール製の防塵防虫ネット、１３は断熱外筒３ａの外周
に巻付けたペルチェ素子１０の為の太陽電池、１４はア
ルミ線１４（ａ）で円錐籠状に組まれ、第２の透湿膜５
を内側から支持し、且つ良伝熱体としても機能する透湿
膜５の支持フレーム、１５はぺルチェ素子１０の電源回
路であり、太陽電池１３からの起電力を内蔵バッテリー
に充電しながら必要時間ぺルチェ素子１０へ給電する。
又、２０１は透湿膜の撥水面となるＰＥ多孔質膜、２
０２は特殊多孔質膜、２０３はナイロン系不織布、２０
４は透湿膜の撥水面となるＰＥ多孔質膜、２０５は透湿
膜の特殊多孔質膜、２０６はポリオレフィン系不織布、
２０７は透湿膜３ｌの撥水面となるＰＥ多孔質膜、２０
８は特殊多孔質膜、２０９はポリオレフィン系不織布で
ある。本実施例の螺合部には、漏水防止・気密性のため
にその一部・表面部分に防水シール処理を行う。膜はこ
の他四フッ化エチレンのような誘電性が高い物質を撥水
面側に部分的または同一膜全面に使用してもよい。ま
た、不織布としてカーボン繊維または導電性の高いメタ
ル繊維による不織布を使用し、膜の帯電除去または、熱
伝達（不織布側と撥水面側との伝達）を促進するように
してもよい。もちろん、撥水性を阻害しない程度に於
て、または防水性を阻害しない程度に於て、透湿性を確
保するために可及的に膜の厚さは薄い程水蒸気の移動経
路としては有利である。

【００１４】この実施例で使用した透湿膜４，５，６，
７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４ 4600 350 1610000 1.0μｍ 第２の透湿膜５ 2000 1000 2000000 1.5μｍ 第３の透湿膜６ 第４の透湿膜７ 250 18000 4500000 2.0μｍ 第５の透湿膜８ 試験方法 ＪＩＳのＬ1099、ＪＩＳのＰ8117 ガス透過法 この３種の透湿膜の透湿度と通気度の積の関係を図８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の湿度より低い状態の場合、函体１内の水蒸
気は、湿度の大小、第１，２，３の透湿膜４，５，６，
７，８の積の大小、撥水面となるＰＥ多孔質膜の撥水面
の存在及びペルチェ素子１０による小室２０，２２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大気２から函体１の方へ移動し、
函体１の空間１ａの湿度は高くなって加湿される。大気
２の方の湿度が低く函体１の空間１ａの方が湿度が高く
なる場合、水蒸気は函体１側から大気２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
従って大きくなっていることで函体１内の空間１ａから
の水蒸気移動が抑えられる。これによって、大気２の空
間の水蒸気は函体１へ移動し、逆に函体１ａの空間の湿
度が高く大気２の方が低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高く保持される
ものとしている。ペルチェ素子１０の発熱面及び冷却面
ともに導電性多孔体９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９は銅メッシュでペルチェ素子１０の伝
熱端と小室２０とがメッシュの熱移動距離を略同じにし
て均一に小室壁及び導電性多孔体９を加熱・冷却し、小
室２０を冷却し、小室２２を加熱し、２０，２２空間の
温度を迅速に均一温度にし、小室２０，２１，２２間に
温度勾配を確実に保持した。（図１０参照）

【００１６】又、図２０に示すように透湿膜５自体は柔
体であるのでアルミ線１４ａで籠状に円錐状に組んだ支
持フレーム１４を用いて保持する。透湿膜５の支持とと
もに支持フレーム１４は良伝熱体となって小室を均一に
冷却するようにできる。特に円錐状としたことでアルミ
線１４ａの間隔が上下ａ，ｂとで異なる。これによって
接触する気体の温度勾配が発生することで小室内対流を
促進し、水蒸気移動を促す。特定容積の気体に対する表
面積にａ部とｂ部で差が発生することを利用する。

【００１７】図２１に示す実施例は、ぺルチェ素子を中
間の小室に設けた例である。図中１７０は小室、１７１
は透湿膜の膜１、１７２は膜２、１７３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、１７６ａ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。この図２１に示す実施例の
ぺルチェ素子１７６は、透湿膜１７１の内側の導電性多
孔体を加熱し、透湿膜１７２の内側の導電性多孔体を伝
熱体を介して冷却している。これによって切頭円錐状の
二つの内外の小室間に温度差を設けた例である。他は前
記実施例と同様な構造・動作を示す。透湿膜の配列構造
は前記実施例と同じである。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。

【００１８】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。

【００１９】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。

【００２０】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，Ｃｏ
Ｏ₃，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，Ｓｎ
Ｏ₂，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。

【００２１】

【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
て配列し、しかも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】図２のＡ−Ａ拡大断面図である。

【図４】図２のＢ−Ｂ拡大断面図である。

【図５】図２のＣ−Ｃ拡大断面図である。

【図６】図２のＤ−Ｄ拡大断面図である。

【図７】図２のＥ−Ｅ拡大断面図である。

【図８】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９】実施例の透湿膜の構造を示す説明図である。

【図１０】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１１】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１２】実施例の動作説明図である。

【図１３】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１４】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１５】プラスチック函体における透湿膜の透湿度・
通気度・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１６】金属製函体における透湿度膜の透湿度・通気
度・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１７】金属製函体における透湿度膜の透湿度・通気
度・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１８】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１９】円錐体と円筒体との形状における表面積と体
積の関係を示す説明図である。

【図２０】実施例の透湿膜の円錐状支持フレームを示す
正面図である。

【図２１】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 断熱内筒 ３ｂ 断熱外筒 ４ 第１の透湿膜 ５ 第２の透湿膜 ６ 第３の透湿膜 ７ 第４の透湿膜 ８ 第５の透湿膜 ９ 導電性多孔体 １０ ぺルチェ素子 １０ａ 伝熱体 １０ｂ アルミ天板 １２ 防塵防虫ネット ２０，２１，２２，２３，２４ 小室

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加湿する機器・函体又は室内の第１空間
   と水蒸気が存在する第２空間とを断熱された通路で連絡
   し、同通路内に一面が撥水性を有し且つ防水性で通気性
   のある透湿膜を撥水性の面が第２空間側となるように且
   つ切頭円錐体状に設け、同透湿膜で通路を環状に区画し
   て小室を複数形成し、小室内の空気を第１空間側に従っ
   て低温となるように常時温度勾配を与えるペルチェ素子
   を設け、同ペルチェ素子が加熱・冷却する小室の透湿膜
   に近接してアースされた導電性多孔体を設け、しかもペ
   ルチェ素子の加熱面・冷却面と同導電性多孔体とをそれ
   ぞれ伝熱体を介して熱的に接続し、しかも複数の透湿膜
   の通気度と透湿度との積が第１空間側の透湿膜となるほ
   ど小さくなるようにした加除湿装置。
2. 【請求項２】 加湿する機器・函体又は室内の第１空間
   と水蒸気が存在する第２空間とを断熱された通路で連絡
   し、同通路内に一面が撥水性を有し且つ防水性で通気性
   のある透湿膜を撥水性の面が第２空間側となるように且
   つ切頭円錐体状に設け、同透湿膜で通路を環状に区画し
   て小室を複数形成し、小室内の空気を第１空間側に従っ
   て低温となるように温度勾配を与えるペルチェ素子を第
   １空間の温度が第２空間の温度に比べて高くなる時間に
   おいて作動するように設け、同ペルチェ素子が加熱・冷
   却する小室の透湿膜に近接してアースされた導電性多孔
   体を設け、しかもペルチェ素子の加熱面・冷却面と同導
   電性多孔体とをそれぞれ伝熱体を介して熱的に接続し、
   しかも複数の透湿膜の通気度と透湿度との積が第１空間
   側の透湿膜となるほど大きくなるようにした加湿装置。
3. 【請求項３】 小室が、大きい切頭円錐体内に小さい切
   頭円錐体を封入するように切頭円錐体の傾斜側面を透湿
   膜で形成して環状の小室を複数形成した請求項１，２い
   ずれか記載の加湿装置。