JPH10332631A - 湿度検出方法、湿度制御方法及び湿度調整装置 - Google Patents
湿度検出方法、湿度制御方法及び湿度調整装置Info
- Publication number
- JPH10332631A JPH10332631A JP9141467A JP14146797A JPH10332631A JP H10332631 A JPH10332631 A JP H10332631A JP 9141467 A JP9141467 A JP 9141467A JP 14146797 A JP14146797 A JP 14146797A JP H10332631 A JPH10332631 A JP H10332631A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- humidity
- space
- current
- electrode
- film
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Drying Of Gases (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 温度が変化しても相対湿度を精度よく検出す
る。 【解決手段】 水素導電性イオンの固体電解質の膜７を
陽極１２と陰極１３とで挟持して両極１２、１３間に直
流を印加し、陽極１２側で電解反応により酸素を発生
し、陰極１３側で還元反応する固体電解素子１４を空間
に配置し、空間の相対湿度をＨ、固体電解質の電流を
Ｉ、温度Ｔのときの膜の飽和電流密度をＪ（Ｔ）及び膜
７の面積をＳとしたとき、Ｈ＝Ｉ／（Ｊ（Ｔ）・Ｓ）に
より電流Ｉを制御して空間の湿度を検出するものであ
る。
る。 【解決手段】 水素導電性イオンの固体電解質の膜７を
陽極１２と陰極１３とで挟持して両極１２、１３間に直
流を印加し、陽極１２側で電解反応により酸素を発生
し、陰極１３側で還元反応する固体電解素子１４を空間
に配置し、空間の相対湿度をＨ、固体電解質の電流を
Ｉ、温度Ｔのときの膜の飽和電流密度をＪ（Ｔ）及び膜
７の面積をＳとしたとき、Ｈ＝Ｉ／（Ｊ（Ｔ）・Ｓ）に
より電流Ｉを制御して空間の湿度を検出するものであ
る。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、空気や他のガス
中の空間における湿度検出方法、湿度制御方法及び湿度
調整装置に関するものである。
中の空間における湿度検出方法、湿度制御方法及び湿度
調整装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図９は特開昭６０−３６９４７号公報に
示された従来の感湿素子としての固体電解素子の斜視図
である。図９において、高分子固体電解質の膜１と、膜
１の両面にガス透過性の電極触媒としての電極２、３及
び直流電圧を印加する陽極４及び陰極５が一体に接合さ
れて、固体電解素子６が構成されている。
示された従来の感湿素子としての固体電解素子の斜視図
である。図９において、高分子固体電解質の膜１と、膜
１の両面にガス透過性の電極触媒としての電極２、３及
び直流電圧を印加する陽極４及び陰極５が一体に接合さ
れて、固体電解素子６が構成されている。
【０００３】上記構成において、両極４、５間に例えば
３．５Ｖの直流電圧を印加すると、湿度と電流との関係
は１０％〜１００％の範囲で良好な直線関係が得られ
る。そして、陽極４において、Ｈ2 Ｏ→２Ｈ+ ＋１／２
Ｏ2 ＋２ｅの反応が生じ、生成したＨ+ は膜１を通って
陰極５に移動して、２Ｈ+ ＋２ｅ→Ｈ2 の反応が起こ
る。このときに流れる電流は、上記のように分解される
水分の量に比例する。従って、導通電流を計測すること
により、固体電解素子の周囲のガス雰囲気における湿度
を検出することができる。
３．５Ｖの直流電圧を印加すると、湿度と電流との関係
は１０％〜１００％の範囲で良好な直線関係が得られ
る。そして、陽極４において、Ｈ2 Ｏ→２Ｈ+ ＋１／２
Ｏ2 ＋２ｅの反応が生じ、生成したＨ+ は膜１を通って
陰極５に移動して、２Ｈ+ ＋２ｅ→Ｈ2 の反応が起こ
る。このときに流れる電流は、上記のように分解される
水分の量に比例する。従って、導通電流を計測すること
により、固体電解素子の周囲のガス雰囲気における湿度
を検出することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、固体電解質の
膜を使用した場合には、温度が変化すると相対湿度が同
じであっても電流値が変化するので、精度よく検出する
ことが困難であるという問題点があった。
膜を使用した場合には、温度が変化すると相対湿度が同
じであっても電流値が変化するので、精度よく検出する
ことが困難であるという問題点があった。
【０００５】また、固体電解質の膜を使用した固体電解
素子の陽極３側と陰極４側とで相対湿度が異なる場合に
は、電流値が不安定になるので、除湿制御が困難である
という問題点があった。
素子の陽極３側と陰極４側とで相対湿度が異なる場合に
は、電流値が不安定になるので、除湿制御が困難である
という問題点があった。
【０００６】さらに、所定の空間内の湿度調整を行う場
合には、除湿及び加湿装置をそれぞれ設置しなければな
らないという問題点があった。
合には、除湿及び加湿装置をそれぞれ設置しなければな
らないという問題点があった。
【０００７】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、温度の変化を考慮した湿度検出
方法、湿度制御方法及び除湿と加湿ができる湿度調整装
置を提供するものである。
ためになされたもので、温度の変化を考慮した湿度検出
方法、湿度制御方法及び除湿と加湿ができる湿度調整装
置を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る湿
度検出方法は、水素導電性イオンの固体電解質の膜を陽
極と陰極とで挟持して両極間に直流を印加し、陽極側で
電解反応により酸素を発生し、陰極側で還元反応する固
体電解素子を空間に配置し、空間の相対湿度をＨ、固体
電解質の電流をＩ、温度Ｔのときの膜の飽和電流密度を
Ｊ（Ｔ）及び膜の面積をＳとしたとき、式（３）により
電流Ｉを制御して空間の湿度を検出するものである。 Ｈ＝Ｉ／（Ｊ（Ｔ）・Ｓ） ・・・・・（３）
度検出方法は、水素導電性イオンの固体電解質の膜を陽
極と陰極とで挟持して両極間に直流を印加し、陽極側で
電解反応により酸素を発生し、陰極側で還元反応する固
体電解素子を空間に配置し、空間の相対湿度をＨ、固体
電解質の電流をＩ、温度Ｔのときの膜の飽和電流密度を
Ｊ（Ｔ）及び膜の面積をＳとしたとき、式（３）により
電流Ｉを制御して空間の湿度を検出するものである。 Ｈ＝Ｉ／（Ｊ（Ｔ）・Ｓ） ・・・・・（３）
【０００９】請求項２の発明に係る湿度検出方法は、膜
に電圧を印加して２０分間以上経過して膜に流れる電流
を検出するものである。
に電圧を印加して２０分間以上経過して膜に流れる電流
を検出するものである。
【００１０】請求項３の発明に係る湿度制御方法は、水
素導電性イオンの固体電解質の膜を陽極と陰極とで挟持
して両極間に直流を印加し、陽極側で電解反応により酸
素を発生し、陰極側で還元反応する固体電解素子を、第
１の空間と第２の空間との間に陽極が第１の空間側にな
るように配置し、第１の空間の相対湿度をＨ1 、 第２
の空間の相対湿度をＨ2 、 固体電解質の電流をＩ、温
度Ｔのときの膜の飽和電流密度をＪ（Ｔ）及び膜の面積
をＳとしたとき、式（４）により電流Ｉを制御して第１
の空間の湿度を制御するものである。 Ｈ1 ＝２Ｉ／Ｊ（Ｔ）−Ｈ2 ・・・・・（４）
素導電性イオンの固体電解質の膜を陽極と陰極とで挟持
して両極間に直流を印加し、陽極側で電解反応により酸
素を発生し、陰極側で還元反応する固体電解素子を、第
１の空間と第２の空間との間に陽極が第１の空間側にな
るように配置し、第１の空間の相対湿度をＨ1 、 第２
の空間の相対湿度をＨ2 、 固体電解質の電流をＩ、温
度Ｔのときの膜の飽和電流密度をＪ（Ｔ）及び膜の面積
をＳとしたとき、式（４）により電流Ｉを制御して第１
の空間の湿度を制御するものである。 Ｈ1 ＝２Ｉ／Ｊ（Ｔ）−Ｈ2 ・・・・・（４）
【００１１】請求項４の発明に係る湿度制御方法は、膜
に電圧を印加して２０分間以上経過して膜に流れる電流
の計測値により検出するものである。
に電圧を印加して２０分間以上経過して膜に流れる電流
の計測値により検出するものである。
【００１２】請求項５の発明に係る湿度調整装置は、水
素導電性イオンの固体電解質の膜を第１の電極と第２の
電極とで挟持して各電極間に直流電源により直流を印加
し、第１の空間側に配置した第１の電極を正極としたと
き第１の電極側で電解反応により水を分解して酸素を発
生させ、第２の空間側に配置した第２の電極を負極とし
たとき第２の電極側で還元反応する固体電解素子によ
り、第１の空間の湿度調整を行う湿度調整装置におい
て、導電性を有する触媒と固体電解質の粉末とを混合し
て膜の両面にそれぞれ触媒層を形成し、水分透過性を有
する多孔質基材を各触媒に接合して各電極を構成し、切
換手段により各極に印加される電圧の正負を逆に切り替
えできるようにし、第１の電極に負電圧を印加して加湿
を行うことができるようにしたものである。
素導電性イオンの固体電解質の膜を第１の電極と第２の
電極とで挟持して各電極間に直流電源により直流を印加
し、第１の空間側に配置した第１の電極を正極としたと
き第１の電極側で電解反応により水を分解して酸素を発
生させ、第２の空間側に配置した第２の電極を負極とし
たとき第２の電極側で還元反応する固体電解素子によ
り、第１の空間の湿度調整を行う湿度調整装置におい
て、導電性を有する触媒と固体電解質の粉末とを混合し
て膜の両面にそれぞれ触媒層を形成し、水分透過性を有
する多孔質基材を各触媒に接合して各電極を構成し、切
換手段により各極に印加される電圧の正負を逆に切り替
えできるようにし、第１の電極に負電圧を印加して加湿
を行うことができるようにしたものである。
【００１３】請求項６の発明に係る湿度調整装置は、多
孔質基材がチタンに白金メッキしたものである。
孔質基材がチタンに白金メッキしたものである。
【００１４】請求項７の発明に係わる湿度調整装置は、
触媒を白金族金属又は白金族金属の金属酸化物としたも
のである。
触媒を白金族金属又は白金族金属の金属酸化物としたも
のである。
【００１５】
実施の形態１．図１は実施の形態１の構成図である。図
１において、７は固体電解質の膜で、例えば水素イオン
導電性の固体電解質として、デュポン（Ｄｕ Ｐｏｎ
ｔ）社製のナフィオン（ＮＡＦＩＯＮ：登録商標）ー１
１７を使用する。８、９は多孔質基材で、金属繊維の織
布もしくは不織布、金属の粉末焼結体、カーボン繊維、
金属多孔板、エキスパンドメタル等を使用する。１０、
１１は触媒層で、多孔質基材８、９と膜７との食い込み
部に白金黒等が３次元的に分布している。
１において、７は固体電解質の膜で、例えば水素イオン
導電性の固体電解質として、デュポン（Ｄｕ Ｐｏｎ
ｔ）社製のナフィオン（ＮＡＦＩＯＮ：登録商標）ー１
１７を使用する。８、９は多孔質基材で、金属繊維の織
布もしくは不織布、金属の粉末焼結体、カーボン繊維、
金属多孔板、エキスパンドメタル等を使用する。１０、
１１は触媒層で、多孔質基材８、９と膜７との食い込み
部に白金黒等が３次元的に分布している。
【００１６】なお、多孔質基材８と触媒層１０とで陽極
１２を構成し、多孔質基材９と触媒層１１とで陰極１３
を構成している。さらに、膜７と各極１２、１３とをホ
ットプレスにより一体化して固体電解素子１４を構成し
ている。１５は固体電解素子１４の陽極１２と陰極１３
との間に接続された直流電源、１６は膜７の電流を検出
する電流検出手段、１７は温度検出手段、１８は相対湿
度を算出する演算手段である。
１２を構成し、多孔質基材９と触媒層１１とで陰極１３
を構成している。さらに、膜７と各極１２、１３とをホ
ットプレスにより一体化して固体電解素子１４を構成し
ている。１５は固体電解素子１４の陽極１２と陰極１３
との間に接続された直流電源、１６は膜７の電流を検出
する電流検出手段、１７は温度検出手段、１８は相対湿
度を算出する演算手段である。
【００１７】次に動作について説明する。図１におい
て、両極１２、１３間に直流電源１５から電力を供給す
ると、陽極１２側の水が電気分解されて式（５）の反応
により酸素が発生する。 ２Ｈ2 Ｏ→Ｏ2 ＋４Ｈ+ ＋４ｅ- ・・・・・（５） このときに発生する水素イオン（Ｈ+ ）は膜７を通って
陰極１３に達する。また電子（ｅ- ）は電流電源１５を
接続した外部回路を通って陰極１３に達する。そして、
式（６）の反応により陰極１３側の酸素を消費して水を
発生する。 Ｏ2 ＋４Ｈ+ ＋４ｅ- →２Ｈ2 Ｏ ・・・・・（６） さらに、水素イオン（Ｈ+ ）とともに１〜３分子の複数
の水分子が陽極１２側から陰極１３側へ移動する。
て、両極１２、１３間に直流電源１５から電力を供給す
ると、陽極１２側の水が電気分解されて式（５）の反応
により酸素が発生する。 ２Ｈ2 Ｏ→Ｏ2 ＋４Ｈ+ ＋４ｅ- ・・・・・（５） このときに発生する水素イオン（Ｈ+ ）は膜７を通って
陰極１３に達する。また電子（ｅ- ）は電流電源１５を
接続した外部回路を通って陰極１３に達する。そして、
式（６）の反応により陰極１３側の酸素を消費して水を
発生する。 Ｏ2 ＋４Ｈ+ ＋４ｅ- →２Ｈ2 Ｏ ・・・・・（６） さらに、水素イオン（Ｈ+ ）とともに１〜３分子の複数
の水分子が陽極１２側から陰極１３側へ移動する。
【００１８】この電気分解における膜７の電圧−電流特
性は、図２に示すように電圧が３Ｖで膜７に流れる電流
が飽和する。そして、図２に示す飽和電流値Ｉは式
（７）で与えられる。 Ｉ＝Ｊ（Ｔ）・Ｓ・Ｈ ・・・・・（７） ここで、Ｊ（Ｔ）は温度Ｔにおける飽和電流密度、Ｓは
膜の有効面積、Ｈは大気又はガス中などの空間の相対湿
度である。そして、上記式（７）から相対湿度Ｈは式
（８）により検出できる。 Ｈ＝Ｉ／Ｊ（Ｔ）・Ｓ ・・・・・（８） また、飽和電流密度Ｊ（Ｔ）は図３に示すように温度に
依存した曲線として得られる。
性は、図２に示すように電圧が３Ｖで膜７に流れる電流
が飽和する。そして、図２に示す飽和電流値Ｉは式
（７）で与えられる。 Ｉ＝Ｊ（Ｔ）・Ｓ・Ｈ ・・・・・（７） ここで、Ｊ（Ｔ）は温度Ｔにおける飽和電流密度、Ｓは
膜の有効面積、Ｈは大気又はガス中などの空間の相対湿
度である。そして、上記式（７）から相対湿度Ｈは式
（８）により検出できる。 Ｈ＝Ｉ／Ｊ（Ｔ）・Ｓ ・・・・・（８） また、飽和電流密度Ｊ（Ｔ）は図３に示すように温度に
依存した曲線として得られる。
【００１９】そこで、演算手段１８において、電流検出
手段１６で検出した電流Ｉ、温度検出手段１７で検出し
た温度Ｔ及び予め分かっている膜７の面積Ｓとから、相
対湿度Ｈを式（８）により算出する。なお、温度制御さ
れた室内等のように設定温度が分かっている場合には、
設定温度を演算手段１８に設定しておくことにより温度
検出手段１７は不要となる。
手段１６で検出した電流Ｉ、温度検出手段１７で検出し
た温度Ｔ及び予め分かっている膜７の面積Ｓとから、相
対湿度Ｈを式（８）により算出する。なお、温度制御さ
れた室内等のように設定温度が分かっている場合には、
設定温度を演算手段１８に設定しておくことにより温度
検出手段１７は不要となる。
【００２０】以上のように、温度Ｔに依存した膜７の飽
和電流密度Ｊ（Ｔ）を使用することにより、相対湿度Ｈ
を精度よく検出することができる。
和電流密度Ｊ（Ｔ）を使用することにより、相対湿度Ｈ
を精度よく検出することができる。
【００２１】実施の形態２．図４は実施の形態２の構成
図である。図４において、７〜１６は実施の形態１のも
のと同様のものである。１９は固体電解素子１４の陽極
１２側を包囲した空間で、相対湿度をＨ1 に制御され
る。２０は固体電解素子１４の陰極１３側を包囲した空
間で、相対湿度をＨ2 とする。２１は空間１９の温度を
検出する温度検出手段、２２は空間２０の湿度を検出す
る湿度検出手段、２３は演算手段で、電流Ｉ、温度Ｔ及
び相対湿度Ｈ2 が入力され、直流電源１５を制御する。
図である。図４において、７〜１６は実施の形態１のも
のと同様のものである。１９は固体電解素子１４の陽極
１２側を包囲した空間で、相対湿度をＨ1 に制御され
る。２０は固体電解素子１４の陰極１３側を包囲した空
間で、相対湿度をＨ2 とする。２１は空間１９の温度を
検出する温度検出手段、２２は空間２０の湿度を検出す
る湿度検出手段、２３は演算手段で、電流Ｉ、温度Ｔ及
び相対湿度Ｈ2 が入力され、直流電源１５を制御する。
【００２２】次に動作について説明する。図４におい
て、両極１２、１３間に直流電源１５から電力を供給す
ると、陽極１２側の水が電気分解されて式（９）の反応
により酸素が発生すると共に、空間１９内の湿度が低下
する。 ２Ｈ2 Ｏ→Ｏ2 ＋４Ｈ+ ＋４ｅ- ・・・・・（９） このときに発生する水素イオン（Ｈ+ ）は膜７を通って
陰極１３に達する。また、電子（ｅ- ）は電流電源１５
を接続した外部回路を通って陰極１３に達する。そし
て、式（１０）の反応により陰極１３側の酸素を消費し
て水を発生する。 Ｏ2 ＋４Ｈ+ ＋４ｅ- →２Ｈ2 Ｏ ・・・・・（１０） さらに、水素イオン（Ｈ+ ）とともに１〜３分子の複数
の分子が陽極１２側から陰極１３側へ移動する。
て、両極１２、１３間に直流電源１５から電力を供給す
ると、陽極１２側の水が電気分解されて式（９）の反応
により酸素が発生すると共に、空間１９内の湿度が低下
する。 ２Ｈ2 Ｏ→Ｏ2 ＋４Ｈ+ ＋４ｅ- ・・・・・（９） このときに発生する水素イオン（Ｈ+ ）は膜７を通って
陰極１３に達する。また、電子（ｅ- ）は電流電源１５
を接続した外部回路を通って陰極１３に達する。そし
て、式（１０）の反応により陰極１３側の酸素を消費し
て水を発生する。 Ｏ2 ＋４Ｈ+ ＋４ｅ- →２Ｈ2 Ｏ ・・・・・（１０） さらに、水素イオン（Ｈ+ ）とともに１〜３分子の複数
の分子が陽極１２側から陰極１３側へ移動する。
【００２３】この電気分解における膜７の電圧−電流特
性は、図２に示すように電圧が３Ｖで膜７に流れる電流
が飽和する。そして、図２に示す飽和電流値Ｉは式（１
１）で与えられる。 Ｉ＝Ｊ（Ｔ）・Ｓ・（Ｈ1 ＋Ｈ2 ）／２ ・・・・・（１１） ここで、Ｊ（Ｔ）は温度Ｔにおける飽和電流密度、Ｓは
膜７の有効面積、Ｈ1は空間１９の相対湿度、Ｈ2 は空
間２０の相対湿度である。なお、飽和電流密度Ｊ（Ｔ）
実施の形態１のものと同様に図３に示す温度に依存した
曲線となる。
性は、図２に示すように電圧が３Ｖで膜７に流れる電流
が飽和する。そして、図２に示す飽和電流値Ｉは式（１
１）で与えられる。 Ｉ＝Ｊ（Ｔ）・Ｓ・（Ｈ1 ＋Ｈ2 ）／２ ・・・・・（１１） ここで、Ｊ（Ｔ）は温度Ｔにおける飽和電流密度、Ｓは
膜７の有効面積、Ｈ1は空間１９の相対湿度、Ｈ2 は空
間２０の相対湿度である。なお、飽和電流密度Ｊ（Ｔ）
実施の形態１のものと同様に図３に示す温度に依存した
曲線となる。
【００２４】図５は空間１９の湿度を４０％と５０％の
間に制御する湿度制御方法を示す説明図である。図４及
び図５において、空間１９の容積１ｍ3 、固体電解素子
１４の面積Ｓ＝１００ｃｍ2 、膜７の厚さ１８０μｍ、
温度は２０℃一定、空間１９、２０の初期相対湿度が
０．８（８０％）のときの制御状態を示す。
間に制御する湿度制御方法を示す説明図である。図４及
び図５において、空間１９の容積１ｍ3 、固体電解素子
１４の面積Ｓ＝１００ｃｍ2 、膜７の厚さ１８０μｍ、
温度は２０℃一定、空間１９、２０の初期相対湿度が
０．８（８０％）のときの制御状態を示す。
【００２５】まず、図５（ａ）に示すように空間１９の
湿度を４０％と５０％の間に制御する場合、時間ｔｏに
おいて直流電源１５から固体電解素子１４に図５（ｂ）
に示すように電圧３Ｖを印加する。最初は図５（ｃ）に
示すように突入電流が流れるが、約２０分後に電流値が
平衡して４．２Ａとなる。温度Ｔ＝２０℃におけるＪ
（Ｔ）＝５２ｍＡ／ｃｍ2 、Ｓ＝１００ｃｍ2 及びＨ1
＝Ｈ2 ＝０．８を式（１１）に代入すると、電流Ｉは
４．２Ａとなる。
湿度を４０％と５０％の間に制御する場合、時間ｔｏに
おいて直流電源１５から固体電解素子１４に図５（ｂ）
に示すように電圧３Ｖを印加する。最初は図５（ｃ）に
示すように突入電流が流れるが、約２０分後に電流値が
平衡して４．２Ａとなる。温度Ｔ＝２０℃におけるＪ
（Ｔ）＝５２ｍＡ／ｃｍ2 、Ｓ＝１００ｃｍ2 及びＨ1
＝Ｈ2 ＝０．８を式（１１）に代入すると、電流Ｉは
４．２Ａとなる。
【００２６】次に、図５（ａ）に示すように空間１９の
湿度を４０％と５０％の間に制御する場合について説明
する。Ｈ1 ＝０．４、Ｈ2 ＝０．８を式（１１）に代入
すると、電流Ｉが３．２Ａとなる。従って、時間ｔ1 に
おいてＩ＝３．２Ａまで電流が低下したら電圧を３Ｖか
ら０Ｖにする。そして、所定時間が経過したら、例えば
図５（ｂ）に示すように演算手段２３の指令により５時
間後の時間ｔ2 からｔ3 の間に、直流電源１５により電
圧３Ｖを固体電解素子１４に印加して２０分経過後に電
流を測定する。この場合、空間１９が湿度が５０％のと
きの電流Ｉは、Ｈ1 ＝０．５、Ｈ2 ＝０．８を式（１
１）に代入すると、３．４Ａとなる。従って、時間ｔ3
において電流が３．４Ａに達していない場合には印加電
圧を０Ｖにする。時間ｔ4 において、固体電解素子１４
に電圧を３Ｖ印加して電流値を測定する。ここで、電流
が３．４Ａに達しているので、電圧を３Ｖ印加した状態
を継続して空間１９の除湿を行う。そして、時間ｔ5 に
おいて電流が３．２Ａに達したとき、固体電解素子１４
への印加電圧を３Ｖから０Ｖにして動作を停止させる。
湿度を４０％と５０％の間に制御する場合について説明
する。Ｈ1 ＝０．４、Ｈ2 ＝０．８を式（１１）に代入
すると、電流Ｉが３．２Ａとなる。従って、時間ｔ1 に
おいてＩ＝３．２Ａまで電流が低下したら電圧を３Ｖか
ら０Ｖにする。そして、所定時間が経過したら、例えば
図５（ｂ）に示すように演算手段２３の指令により５時
間後の時間ｔ2 からｔ3 の間に、直流電源１５により電
圧３Ｖを固体電解素子１４に印加して２０分経過後に電
流を測定する。この場合、空間１９が湿度が５０％のと
きの電流Ｉは、Ｈ1 ＝０．５、Ｈ2 ＝０．８を式（１
１）に代入すると、３．４Ａとなる。従って、時間ｔ3
において電流が３．４Ａに達していない場合には印加電
圧を０Ｖにする。時間ｔ4 において、固体電解素子１４
に電圧を３Ｖ印加して電流値を測定する。ここで、電流
が３．４Ａに達しているので、電圧を３Ｖ印加した状態
を継続して空間１９の除湿を行う。そして、時間ｔ5 に
おいて電流が３．２Ａに達したとき、固体電解素子１４
への印加電圧を３Ｖから０Ｖにして動作を停止させる。
【００２７】以上のように、固体電解素子１４の膜７に
流れる電流を測定することにより空間１９の湿度を検出
して、印加電圧を制御することにより空間１９の湿度を
制御することができる。
流れる電流を測定することにより空間１９の湿度を検出
して、印加電圧を制御することにより空間１９の湿度を
制御することができる。
【００２８】実施の形態２において、陽極１２側を空間
１９側に配置して空間１９の除湿を行う場合について説
明したが、陰極１３を空間１９側に配置することにより
空間１９への加湿を行うことができる。
１９側に配置して空間１９の除湿を行う場合について説
明したが、陰極１３を空間１９側に配置することにより
空間１９への加湿を行うことができる。
【００２９】また、空間１９の温度及び空間２０の湿度
が予め判っている場合には、演算手段２３に記憶させて
おくことにより、温度検出手段２１及び湿度検出手段２
２は設ける必要がない。
が予め判っている場合には、演算手段２３に記憶させて
おくことにより、温度検出手段２１及び湿度検出手段２
２は設ける必要がない。
【００３０】さらに、固体電解素子１４の膜７に流れる
電流は、電圧を印加してから約２０分後に平衡するもの
として説明したが、平衡に達する時間は膜７の厚さにほ
ぼ比例する。
電流は、電圧を印加してから約２０分後に平衡するもの
として説明したが、平衡に達する時間は膜７の厚さにほ
ぼ比例する。
【００３１】実施の形態３．図６は実施の形態３の構成
図、図７は図６の要部を示す断面図である。図６及び図
７において、２４は図８に示す水素導電性イオンの固体
電解質を使用した厚さが３００μｍの膜で、例えばデュ
ポン（Ｄｕ Ｐｏｎｔ）社製のナフィオン（ＮＡＦＩＯ
Ｎ：登録商標）−１１７を使用する。２５、２６は触媒
層で、膜２４と同じ固体電解質の粉末を含んだ溶液に触
媒としての白金黒を混合して、白金黒の量が１ｍｇ／ｃ
ｍ2 となる厚さで膜２４に塗布又は吹き付ける。２７、
２８は水透過性を有する厚さが１００μｍの多孔質基材
で、チタンのエキスパンドメタルに白金メッキした網目
間のピッチが３ｍｍである。触媒層２５と多孔質基材２
７とで第１の電極１９を構成し、触媒層２６と多孔質基
材２８とで第２の電極３０を構成している。
図、図７は図６の要部を示す断面図である。図６及び図
７において、２４は図８に示す水素導電性イオンの固体
電解質を使用した厚さが３００μｍの膜で、例えばデュ
ポン（Ｄｕ Ｐｏｎｔ）社製のナフィオン（ＮＡＦＩＯ
Ｎ：登録商標）−１１７を使用する。２５、２６は触媒
層で、膜２４と同じ固体電解質の粉末を含んだ溶液に触
媒としての白金黒を混合して、白金黒の量が１ｍｇ／ｃ
ｍ2 となる厚さで膜２４に塗布又は吹き付ける。２７、
２８は水透過性を有する厚さが１００μｍの多孔質基材
で、チタンのエキスパンドメタルに白金メッキした網目
間のピッチが３ｍｍである。触媒層２５と多孔質基材２
７とで第１の電極１９を構成し、触媒層２６と多孔質基
材２８とで第２の電極３０を構成している。
【００３２】なお、膜２４と各極２９、３０とは、１８
０℃の温度、５０ｋｇ／ｃｍ2 の圧力で３分間のホット
プレスにより、互いに物理的に一体化すると共に電気的
に接合され、固体電解素子３１を構成している。３２は
各電極２９、３０間に直流電圧を供給する直流電源で、
出力電圧が３Ｖに設定されている。３３は切換手段で、
直流電源３２から各電極２９、３０に印加される電圧の
正負を逆に切り換える。３４は第１の空間で、固体電解
素子３１の第１の電極２９側が配置されている。３５は
第２の空間で固体電解素子３１の第２の電極３０側が配
置されている。３６は第１の空間３４の湿度を検出する
湿度検出手段、３７は演算手段で、湿度検出手段３６か
らの湿度検出信号により切換手段３３を作動させる。
０℃の温度、５０ｋｇ／ｃｍ2 の圧力で３分間のホット
プレスにより、互いに物理的に一体化すると共に電気的
に接合され、固体電解素子３１を構成している。３２は
各電極２９、３０間に直流電圧を供給する直流電源で、
出力電圧が３Ｖに設定されている。３３は切換手段で、
直流電源３２から各電極２９、３０に印加される電圧の
正負を逆に切り換える。３４は第１の空間で、固体電解
素子３１の第１の電極２９側が配置されている。３５は
第２の空間で固体電解素子３１の第２の電極３０側が配
置されている。３６は第１の空間３４の湿度を検出する
湿度検出手段、３７は演算手段で、湿度検出手段３６か
らの湿度検出信号により切換手段３３を作動させる。
【００３３】次に動作について説明する。図６及び図７
において、固体電解素子３１の第１の電極２９に正電圧
を印加して第２の電極３０に負電圧を印加すると、第１
の電極２９側では水が式（１２）により電気分解されて
第１の空間３４の湿度が低下する。 ２Ｈ2 Ｏ→Ｏ2 ＋４Ｈ+ ＋４ｅ- ・・・・・（１２） このときに発生する水素イオン（Ｈ+ ）は、膜２４を通
る。また、電子（ｅ-）は直流電源３２を接続した外部
回路を通って第２の電極３０に達する。そして、式（１
３）の反応により第２の空間３５側の酸素を消費して水
を発生させる。この水は水蒸気として第２の空間３５内
に発散する。 Ｏ2 ＋４Ｈ+ ＋４ｅ- →２Ｈ2 Ｏ ・・・・・（１３）
において、固体電解素子３１の第１の電極２９に正電圧
を印加して第２の電極３０に負電圧を印加すると、第１
の電極２９側では水が式（１２）により電気分解されて
第１の空間３４の湿度が低下する。 ２Ｈ2 Ｏ→Ｏ2 ＋４Ｈ+ ＋４ｅ- ・・・・・（１２） このときに発生する水素イオン（Ｈ+ ）は、膜２４を通
る。また、電子（ｅ-）は直流電源３２を接続した外部
回路を通って第２の電極３０に達する。そして、式（１
３）の反応により第２の空間３５側の酸素を消費して水
を発生させる。この水は水蒸気として第２の空間３５内
に発散する。 Ｏ2 ＋４Ｈ+ ＋４ｅ- →２Ｈ2 Ｏ ・・・・・（１３）
【００３４】そして、湿度検出手段３６の湿度検出信号
により演算手段３７が所定の湿度に達したと判断する
と、直流電源３２の出力を０Ｖにする指令を出す。さら
に、第１の空間３４内の湿度が低くなりすぎた場合に
は、湿度検出手段３６の検出信号により演算手段３７が
判断して、切換手段３３を作動させて第１の電極２９へ
負電圧を印加し、第２の電極３０に正電圧を印加させ
る。この結果、第１の空間３４側に配置された第１の電
極２９側で式（１２）の反応が起こり、第１の空間３４
内が加湿される。そして、演算手段３７が湿度検出手段
３６からの湿度検出信号により湿度が所定の値に達した
と判断すると、直流電源３２の出力電圧を０Ｖにして、
加湿動作を停止させる。
により演算手段３７が所定の湿度に達したと判断する
と、直流電源３２の出力を０Ｖにする指令を出す。さら
に、第１の空間３４内の湿度が低くなりすぎた場合に
は、湿度検出手段３６の検出信号により演算手段３７が
判断して、切換手段３３を作動させて第１の電極２９へ
負電圧を印加し、第２の電極３０に正電圧を印加させ
る。この結果、第１の空間３４側に配置された第１の電
極２９側で式（１２）の反応が起こり、第１の空間３４
内が加湿される。そして、演算手段３７が湿度検出手段
３６からの湿度検出信号により湿度が所定の値に達した
と判断すると、直流電源３２の出力電圧を０Ｖにして、
加湿動作を停止させる。
【００３５】以上のように、固体電解素子３１の各電極
２９、３０へ印加する電圧の正負を逆に切り換えられる
ようにしたことにより、第１の空間３４内の除湿及び加
湿を行うことができる。
２９、３０へ印加する電圧の正負を逆に切り換えられる
ようにしたことにより、第１の空間３４内の除湿及び加
湿を行うことができる。
【００３６】
【発明の効果】請求項１の発明によれば、相対湿度を
Ｈ、固体電解質の電流をＩ、温度Ｔのときの飽和電流密
度をＪ（Ｔ）及び固体電解質の膜の面積をＳとしたと
き、Ｈ＝Ｉ／Ｊ（Ｔ）・Ｓにより相対湿度を検出するこ
とにより、温度Ｔが変化しても温度に依存した飽和電流
密度Ｊ（Ｔ）を使用して検出するので、相対湿度を精度
よく検出することができる。
Ｈ、固体電解質の電流をＩ、温度Ｔのときの飽和電流密
度をＪ（Ｔ）及び固体電解質の膜の面積をＳとしたと
き、Ｈ＝Ｉ／Ｊ（Ｔ）・Ｓにより相対湿度を検出するこ
とにより、温度Ｔが変化しても温度に依存した飽和電流
密度Ｊ（Ｔ）を使用して検出するので、相対湿度を精度
よく検出することができる。
【００３７】請求項２の発明によれば、固体電解質の膜
に電圧を印加して２０分間以上経過して電流を計測する
ことにより、精度よく電流Ｉを検出することができるの
で、湿度検出の精度を向上することができる。
に電圧を印加して２０分間以上経過して電流を計測する
ことにより、精度よく電流Ｉを検出することができるの
で、湿度検出の精度を向上することができる。
【００３８】請求項３の発明によれば、第１の空間の相
対湿度をＨ1 、第２の空間の相対湿度をＨ2 、固体電解
質の電流をＩ、温度Ｔのときの飽和電流密度をＪ（Ｔ）
及び膜の面積をＳとしたとき、Ｈ1 ＝２Ｉ／Ｊ（Ｔ）−
Ｈ2 により第１の空間の湿度を検出することにより、
温度に依存した飽和電流密度Ｊ（Ｔ）を使用しているの
で、温度が変化しても安定した除湿制御を行うことがで
きる。
対湿度をＨ1 、第２の空間の相対湿度をＨ2 、固体電解
質の電流をＩ、温度Ｔのときの飽和電流密度をＪ（Ｔ）
及び膜の面積をＳとしたとき、Ｈ1 ＝２Ｉ／Ｊ（Ｔ）−
Ｈ2 により第１の空間の湿度を検出することにより、
温度に依存した飽和電流密度Ｊ（Ｔ）を使用しているの
で、温度が変化しても安定した除湿制御を行うことがで
きる。
【００３９】請求項４の発明によれば、固体電解質の膜
に電圧を印加して２０分間以上経過して電流を計測する
ことにより、精度よく電流Ｉを検出することができるの
で、精度よく除湿制御を行うことができる。
に電圧を印加して２０分間以上経過して電流を計測する
ことにより、精度よく電流Ｉを検出することができるの
で、精度よく除湿制御を行うことができる。
【００４０】請求項５の発明によれば、固体電解素子の
各電極へ印加する電圧の正負を逆に切り換えられるよう
にしたことにより、第１の空間内の除湿及び加湿を容易
に行うことができる。
各電極へ印加する電圧の正負を逆に切り換えられるよう
にしたことにより、第１の空間内の除湿及び加湿を容易
に行うことができる。
【００４１】請求項６の発明によれば、各電極を構成す
る多孔質基材をチタンに白金メッキしたものとしたこと
により、いずれの電極に正電圧を印加しても発生した酸
素により腐食することを防止できる。
る多孔質基材をチタンに白金メッキしたものとしたこと
により、いずれの電極に正電圧を印加しても発生した酸
素により腐食することを防止できる。
【００４２】請求項７の発明によれば、触媒を白金族金
属又は白金族金属の金属酸化物としたことにより、電解
反応に必要な電圧を低減することができる。
属又は白金族金属の金属酸化物としたことにより、電解
反応に必要な電圧を低減することができる。
【図１】 この発明の実施の形態１の構成図である。
【図２】 図１の膜の電圧−電流特性を示す説明図であ
る。
る。
【図３】 温度Ｔと飽和電流密度Ｊ（Ｔ）との関係を示
す説明図である。
す説明図である。
【図４】 この発明の実施の形態２の構成図である。
【図５】 図４の制御状態を示す説明図である。
【図６】 この発明の実施の形態３の構成図である。
【図７】 図６の要部を示す断面図である。
【図８】 図６に使用する固体電解質の分類を示す説明
図である。
図である。
【図９】 従来の感湿素子の構成を示す斜視図である。
７，２４ 膜、１２ 陽極、１３ 陰極、１４，３１
固体電解素子、２５，２６ 触媒層、２７，２８ 多孔
質基材、２９ 第１の電極、３０ 第２の電極、３２
直流電源、３３ 切換手段、３４ 第１の空間、３５
第２の空間。
固体電解素子、２５，２６ 触媒層、２７，２８ 多孔
質基材、２９ 第１の電極、３０ 第２の電極、３２
直流電源、３３ 切換手段、３４ 第１の空間、３５
第２の空間。
Claims (7)
- 【請求項１】 水素イオン導電性の固体電解質の膜を陽
極と陰極とで挟持して上記両極間に直流を印加し、上記
陽極側で電解反応により酸素を発生し、上記陰極側で還
元反応する固体電解素子を空間に配置し、上記空間の相
対湿度をＨ、上記固体電解質の電流をＩ、温度Ｔのとき
の上記膜の飽和電流密度をＪ（Ｔ）及び上記膜の面積を
Ｓとしたとき、式（１）により電流Ｉを制御して上記空
間の湿度を検出することを特徴とする湿度検出方法。 Ｈ＝Ｉ／（Ｊ（Ｔ）・Ｓ） ・・・・・（１） - 【請求項２】 膜に流れる電流は、上記膜に電圧を印加
して２０分間以上経過した計測値であることを特徴とす
る請求項１に記載の湿度検出方法。 - 【請求項３】 水素イオン導電性の固体電解質の膜を陽
極と陰極とで挟持して上記両極間に直流を印加し、上記
陽極側で電解反応により酸素を発生し、上記陰極側で還
元反応する固体電解素子を、第１の空間と第２の空間と
の間に上記陽極が上記第１の空間側になるように配置
し、上記第１の空間の相対湿度をＨ1 、上記第２の空間
の相対湿度をＨ2 、上記固体電解質の電流をＩ、温度Ｔ
のときの上記膜の飽和電流密度をＪ（Ｔ）及び上記膜の
面積をＳとしたとき、式（２）により電流Ｉを制御して
上記第１の空間の湿度を制御することを特徴とする湿度
制御方法。 Ｈ1 ＝２Ｉ／Ｊ（Ｔ）−Ｈ2 ・・・・・（２） - 【請求項４】 膜に流れる電流は、上記膜に電圧を印加
して２０分間以上経過した計測値であることを特徴とす
る請求項３に記載の湿度制御方法。 - 【請求項５】 水素イオン導電性の固体電解質の膜を第
１の電極と第２の電極とで挟持して上記各電極間に直流
電源により直流を印加し、第１の空間側に配置した上記
第１の電極を正極としたとき上記第１の電極側で電解反
応により水を分解して酸素を発生させ、第２の空間側に
配置した上記第２の電極を負極としたとき上記第２の電
極側で還元反応する固体電解素子により、上記第１の空
間の湿度調整を行う湿度調整装置において、導電性を有
する触媒と上記固体電解質の粉末とを混合して上記膜の
両面にそれぞれ触媒層を形成し、水分透過性を有する多
孔質基材を上記各触媒に接合して上記各電極を構成し、
切換手段により上記各極に印加される電圧の正負を逆に
切り替えできるようにし、上記第１の電極に負電圧を印
加して加湿を行うことができるようにしたことを特徴と
する湿度調整装置。 - 【請求項６】 多孔質基材は、チタンに白金メッキした
ものであることを特徴とする請求項５に記載の湿度調整
装置。 - 【請求項７】 触媒は、白金族金属又は白金族金属の金
属酸化物であることを特徴とする請求項５又は請求項６
に記載の湿度調整装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14146797A JP3276584B2 (ja) | 1997-05-30 | 1997-05-30 | 湿度検出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14146797A JP3276584B2 (ja) | 1997-05-30 | 1997-05-30 | 湿度検出方法 |
Related Child Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001396153A Division JP2002286258A (ja) | 2001-12-27 | 2001-12-27 | 湿度調整装置 |
| JP2001396154A Division JP2002235938A (ja) | 2001-12-27 | 2001-12-27 | 湿度制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10332631A true JPH10332631A (ja) | 1998-12-18 |
| JP3276584B2 JP3276584B2 (ja) | 2002-04-22 |
Family
ID=15292569
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14146797A Expired - Fee Related JP3276584B2 (ja) | 1997-05-30 | 1997-05-30 | 湿度検出方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3276584B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103105420A (zh) * | 2011-11-14 | 2013-05-15 | 关隆股份有限公司 | 湿度侦测装置及其侦测方法 |
| TWI495871B (zh) * | 2011-11-04 | 2015-08-11 | Grand Mate Co Ltd | Humidity detection device and detection method thereof |
| CN115143673A (zh) * | 2022-06-13 | 2022-10-04 | 海信（山东）冰箱有限公司 | 冰箱及电解除湿器的控制方法 |
-
1997
- 1997-05-30 JP JP14146797A patent/JP3276584B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI495871B (zh) * | 2011-11-04 | 2015-08-11 | Grand Mate Co Ltd | Humidity detection device and detection method thereof |
| CN103105420A (zh) * | 2011-11-14 | 2013-05-15 | 关隆股份有限公司 | 湿度侦测装置及其侦测方法 |
| CN115143673A (zh) * | 2022-06-13 | 2022-10-04 | 海信（山东）冰箱有限公司 | 冰箱及电解除湿器的控制方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3276584B2 (ja) | 2002-04-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3953677B2 (ja) | ガスセンサ | |
| WO1998012550A1 (fr) | Capteur de gaz | |
| JPH09257746A (ja) | 限界電流式ガスセンサのクリーニング方法とその方法を利用したガス濃度検出装置 | |
| WO2020137467A1 (ja) | 調湿素子及び調湿ユニット | |
| JP2004127548A (ja) | 固体高分子型燃料電池の運転方法および運転システム | |
| JPH0513262B2 (ja) | ||
| JP3276584B2 (ja) | 湿度検出方法 | |
| JP2002286258A (ja) | 湿度調整装置 | |
| JP2002235938A (ja) | 湿度制御方法 | |
| JPH119941A (ja) | 湿度調整方法 | |
| JP3466535B2 (ja) | 電気化学デバイス | |
| JP2009295329A (ja) | 液体タンク、液体残量検出システム、及び液体残量検出方法 | |
| JPH05254803A (ja) | 固体高分子電解質膜を用いた電気化学的酸素濃度調整器 | |
| JP3747728B2 (ja) | 電気分解式ガス変換装置 | |
| JPH0380913A (ja) | 制御箱 | |
| JP4100984B2 (ja) | 水素センサー及び水素濃度の検出方法 | |
| JPS61233973A (ja) | 液体燃料電池の燃料濃度検出装置 | |
| JP3421192B2 (ja) | 限界電流式ガスセンサによる水蒸気濃度測定方法とその方法を利用した水蒸気濃度測定装置 | |
| JPH1157388A (ja) | 湿度調整装置 | |
| CA1114021A (en) | Potentiostated, three-electrode, solid polymer electrolyte (spe) gas sensor having highly invariant background current characteristics with temperature during zero-air operation | |
| JPH079085Y2 (ja) | 湿度センサ | |
| JP2002303602A (ja) | 水素ポンプを利用した固体電解質式水素・水蒸気測定方法及び測定装置 | |
| JP3884675B2 (ja) | 湿度調整器の評価方法 | |
| JP3544452B2 (ja) | 固体電解素子 | |
| JP3868739B2 (ja) | 湿度制御装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080208 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090208 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100208 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100208 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110208 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120208 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130208 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130208 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140208 Year of fee payment: 12 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |