DE3883298T2

DE3883298T2 - Vorrichtung zur Steuerung des Feuchtigkeitsgehaltes.

Info

Publication number: DE3883298T2
Application number: DE88305186T
Authority: DE
Inventors: Noataka Mitsubishi Denki Rito; Nobuyoshi Mitsubishi Takahashi; Shiro Mitsubishi Denk Yamauchi
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1987-06-08
Filing date: 1988-06-07
Publication date: 1994-03-10
Anticipated expiration: 2008-06-08
Also published as: EP0295054A2; EP0295054B1; EP0295054A3; CA1307037C; US4967295A; DE3883298D1

Description

Die Erfindung betrifft eine Feuchtigkeitsregelvorrichtung, mit der die Feuchtigkeit im Inneren eines halbdichten Behälters, der Permeabilität gegenüber der Außenluft besitzt, geregelt werden kann.
Fig. 1 ist eine teilweise Querschnittsansicht, die eine herkömmliche Magnetplatteneinrichtung zeigt, die eine Feuchtigkeitsregelvorrichtung besitzt, die beispielsweise auf S. 17 von Materials Nr. 46-2 "TRIBOLOGY FOR MAGNETIC DISK STORAGE" von Nr. 46 Research Association Materials von The Magnetics Society of Japan (Corporation) (abgehalten: in der Kikai Shinko Hall, 21. Juli 1986) mit dein Titel MAGNETIC RECORDING ((MAGNETIC RECORDING AND TRIBOLOGY) beschrieben ist. Fig. 2 ist das Diagramm der Feuchtigkeitsadsorptionsmengen-Kurve von Silicagel, die aus dem Verhältnis von adsorbiertem Wasser pro Adsorbens (g:g) entnommen ist, das beispielsweise auf s. 854 des Handbook of Chemical Engineering (Herausgeber: Chemical Engineering Society of Japan), veröffentlicht von Maruzen Co. Ltd. (2-6 Nihonbashi-doori, Chuoku, Tokio) aufgeführt ist.
In Fig. 1 weist ein halbdichter Behälter 1 einer Magnetplatteneinrichtung eine Basis 2 und ein Gehäuse 3 auf, das dicht auf der Basis 2 befestigt ist. In der Oberseite des Gehäuses 3 sind mehrere Lüftungsöffnungen 4 vorgesehen. Auf der Oberseite des Gehäuses 3 ist eine Kappe 5 befestigt, um die Lüftungsöffnungen 4 abzudecken. In der Kappe 5 sind mehrere Lüftungsöffnungen 6 vorgesehen. Ein Primärfilter 7 ist in das Innere der Kappe 5 eingesetzt, so daß er zwischen beiden Lüftungsöffnungen 4 und 6 liegt. Ein Filtergehäuse 8 ist an der Innenfläche des Gehäuses 3 befestigt. Ein Sekundärfilter 9 ist in das Innere des Filtergehäuses 8 so eingebaut, daß er Lüftungsöffnungen 4 überdeckt. Eine Drossel 10 ist in das Filtergehäuse 8 eingesetzt. Ein Adsorbensgehäuse 11 ist im Inneren des Behälters 1 vorgesehen. Eine Drossel 12 ist in das Oberende des Adsorbensgehäuses 11 eingesetzt. Silicagel 13 ist in das Adsorbensgehäuse 11 eingefüllt. Zwischen Drossel 12 und Silicagel 13 ist ein Filter 14 eingefügt.
Der Behälter enthält mindestens eine Magnetplatte, die angetrieben und gedreht wird, einen Magnetkopf, der nahe an der Aufzeichnungsfläche der Platte gehalten wird, und eine Betätigungseinheit, die diesen Kopf veranlaßt, sich in der Radialrichtung der Platte zu bewegen.
Außenluft wird durch die Drehung der Platte angesaugt und wird nach dem Passieren der Lüftungsöffnungen 6 der Kappe 5, des Primärfilters 7, der Lüftungsöffnungen 4 des Gehäuses 3, des Sekundärfilters 9 und der Drossel 10 des Filtergehäuses 8 zu Reinluft und strömt in das Innere des Behälters 1. Gleichzeitig damit tritt in der Außenluft enthaltenes Wasser durch Diffusion in das Innere des Behälters 1 ein, und die Feuchtigkeit im Inneren nimmt zu. Wenn die Drehung der Platte angehalten und der Kopf in diesem Zustand in Kontakt mit der Platte gebracht wird, besteht die Gefahr, daß an dem Kopf und der Platte Feuchtigkeit adsorbiert wird und daran haftet.
Eine Feuchtigkeitsadsorptionseinrichtung, bei der Silicagel 13 des Silicageladsorbtionsmittels in das Adsorbensgehäuse 11 gefüllt ist, ist im Inneren des Behälters 1 vorgesehen, und das eingetretene Wasser wird daran adsorbiert. Außerdem regelt die Drossel 12, die an dem Adsorbensgehäuse 11 vorgesehen ist, die Adsorptionsmenge des Wassers und verhindert, daß das Innere des Behälters 1 einen zu geringen Feuchtigkeitsgrad erreicht.
Silicagel 13 ist poröser Natur, und sein Oberflächenbereich pro Gewichtseinheit ist außerordentlich groß, und ferner hat die Feuchtigkeitsadsorptionsmenge von Silicagel eine nahezu proportionale Beziehung in einem Zustand, in dem die Gelstruktur erhalten bleibt, wie Fig. 2 zeigt. Wenn jedoch die Feuchtigkeit zunimmt und der Wassergehalt höher wird, wird ein Sättigungszustand erreicht.
Wenn bei einer herkömmlichen Feuchtigkeitsregelvorrichtung, wie sie vorstehend beschrieben wurde, die Adsorptionsmenge der Feuchtigkeit in dem Silicagel 13 einen Sättigungszustand erreicht, geht die Fähigkeit zur Adsorption von Wasser verloren, selbst wenn die Feuchtigkeit extrem zunimmt.
Außerdem bestehen die Probleme, daß die Feuchtigkeitsadsorptionsmenge nicht geregelt werden kann, wenn die Größen der Drossel 10, die das Ansaugen der Außenluft regelt, und der Drossel 12, die die Feuchtigkeitsadsorptionsmenge bestimmt, unveränderlich sind, und daß die Feuchtigkeit im Inneren des Behälters 1 nicht nach Maßgabe von Änderungen der Feuchtigkeit der Außenluft geregelt werden kann.
Die EP-A-0 313 658 zeigt ein feuchtigkeitsgeregeltes Behältnis, das folgendes umfaßt: einen halbdichten Behälter mit beschränkter Verbindung zwischen seinem Innenraum und der umgebenden Atmosphäre; und wenigstens ein Feuchtigkeitsregelelement, das folgendes aufweist: einen Wasserstoffionenleiter mit einer ersten Oberfläche, die mit der umgebenden Atmosphäre in Verbindung steht, und mit einer zweiten Oberfläche, die mit dem Innenraum des Behälters in Verbindung steht, sowie Einrichtungen zum Anlegen einer Potentialdifferenz zwischen der ersten und der zweiten Oberfläche.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Feuchtigkeitsregelvorrichtung, wobei die innere Feuchtigkeit nach Maßgabe der Änderungen der Feuchtigkeit der Außenluft geregelt werden kann, ohne daß die Feuchtigkeitsadsorptionsmenge einen Sättigungszustand errreicht, und die Bereitstellung einer Feuchtigkeitsregelvorrichtung mit gegenüber der Vorrichtung nach der EP-A-0 313 658 verbessertem Betriebsverhalten.
Die Erfindung besteht in einem feuchtigkeitsgeregelten Behältnis, umfassend: einen halbdichten Behälter mit beschränkter Verbindung zwischen seinem Innenraum und der umgebenden Atmosphäre; und wenigstens ein Feuchtigkeitsregelelement, das folgendes aufweist: einen Wasserstoffionenleiter mit einer ersten Oberfläche, die mit der umgebenden Atmosphäre in Verbindung steht, und mit einer zweiten Oberfläche, die mit dem Innenraum des Behälters in Verbindung steht, sowie Einrichtungen zum Anlegen einer Potentialdifferenz zwischen der ersten und der zweiten Oberfläche, und ist dadurch gekennzeichnet, daß in den Wasserstoffionenleiter eine Heizeinrichtung eingebettet ist.
Bei einer bevorzugten Konstruktion hat der Behälter eine Öffnung in seiner Wand, der Wasserstoffionenleiter ist an der Öffnung vorgesehen, eine poröse folienartige erste Elektrode ist mit der Innenoberfläche des Wasserstoffionenleiters verbunden, eine poröse folienartige zweite Elektrode ist mit der Außenoberfläche des Wasserstoffionenleiters verbunden, Isoliermaterial isoliert den Wasserstoffionenleiter und die Elektroden elektrisch gegenüber dem Behälter und schließt die genannte Öffnung dicht ab, und eine Gleichstromspannungsquelle ist vorgesehen, wobei den Elektroden eine Gleichstromspannung aufgeprägt wird.
Die Heizeinrichtung sorgt für erhöhte Ionenleitfähigkeit und wirksamere Entfeuchtungsleistung.

KURZE ERLÄUTERUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist ein Teilquerschnitt einer herkömmlichen Feuchtigkeitsregelvorrichtung.
Fig. 2 ist eine charakteristische Kurve, die die Feuchtigkeitsadsorptionsmenge von Silicagel verdeutlicht.
Fig. 3 ist ein Teilquerschnitt einer Feuchtigkeitsregelvorrichtung, bei der die Erfindung verwendet wird.
Fig. 4 ist eine charakteristische Entfeuchtungskurve, die die Entfeuchtungs-Charakteristik der Feuchtigkeitsregelvorrichtung gemäß Fig. 3 zeigt.
Fig. 5 ist ein Teilquerschnitt, der die Hauptteile einer Feuchtigkeitsregelvorrichtung bei einer Ausführungsform der Erfindung zeigt.
Bei der Feuchtigkeitsregelvorrichtung gemäß Fig. 3 sind die Basis 2, die Kappe 5, mehrere Lüftungsöffnungen 6, der Primärfilter 7, das Filtergehäuse 8, der Sekundärfilter 9 und die Drossel 10 identisch mit den entsprechenden Teilen in der herkömmlichen Vorrichtung von Fig. 1. Das Gehäuse 21 ist in luftdichtem Zustand auf der Basis 2 befestigt und weist einen Behälter 22 vom halbdichten Typ gemeinsam mit der Basis 2 auf. Mehrere Lüftungsöfffnungen 21a sind in der Oberseite des Gehäuses 21 vorgesehen. Die obere Wand des Behälters ist mit einer Öffnung versehen, in der ein Feuchtigkeitsregelelement 27 dicht angebracht ist.
Ein Wasserstoffionenleiter 23 weist einen Festelektrolyten, wie etwa ein festes Polymer auf. Eine erste Elektrode 24 ist porös und folienartig und ist mit der Innenoberfläche des Wasserstoffionenleiters 23 verbunden. Eine zweite poröse folienartige Elektrode 25 ist mit der Außenoberfläche des Wasserstoffionenleiters 23 verbunden. Ein Isoliermaterial 26 legt den Wasserstoffionenleiter 23, die Elektrode 24 und die Elektrode 25 an dem Gehäuse 21 in dichter und elektrisch isolierter Weise fest. Das Feuchtigkeitsregelelement 27 weist den Wasserstoffionenleiter 23, die Elektrode 24, die Elektrode 25 und das Isoliermaterial 26 auf. Eine Gleichstromversorgung 28 ist über die Elektroden 24 und 25 verbunden.
Es folgt nun eine Beschreibung des Betriebs.
Reinluft, die Lüftungsöffnungen 6 der Kappe 5, den Primärfilter 7, Lüftungsöffnungen 21a des Gehäuses 21, den Sekundärfilter 9 und die Drossel 10 des Filtergehäuses 8 durch-10 strömt hat, und die Feuchtigkeit in der Außenluft strömen gleichzeitig in den Behälter 22.
Die Elektrode 24 ist mit der Luft im Inneren des Behälters 22 in Kontakt, und die Elektrode 25 ist mit der Außenluft in 15 Kontakt. Die Spannung der Gleichstromversorgung 28 wird der inneren Elektrode 24 als Anode und der äußeren Elektrode 25 als Kathode aufgeprägt. Durch das Aufprägen der Spannung läuft an der Grenzfläche zwischen der Elektrode 24 und dem Wasserstoffionenleiter 23 die folgende elektrolytische Reaktion ab:
H&sub2;O T 2H&spplus; + 1/2 O&sub2; + 2e&supmin;.
Somit wird das in der Luft im Inneren des Behälters 22 enthaltene Wasser elektrolysiert, die Wasserstoffionen wandern in Richtung zur äußeren Elektrode 25, die die Kathode ist, Sauerstoffmoleküle verbleiben im Inneren des Behälters 22, und die Ladung wandert zur Elektrode 24, die die Anode ist.
Wenn diese Wasserstoffionen die Grenzfläche zwischen dem Wasserstoffionenleiter 23 und der äußeren Elektrode 25 erreichen, läuft mindestens eine der folgenden beiden elektrolytischen Reaktionen ab:
2H&spplus; + 1/2 O&sub2; + 2e&supmin; T H&sub2;O
2H&spplus; + 2e&supmin; T H&sub2;.
Wenn also die Zuführungsrate der Wasserstoffionen zu der Elektrode 25 vom Wasserstoffionenleiter 23 die Zuführungsrate des Sauerstoffs überschreitet, der der Elektrode 25 von der Außenluft zugeführt wird, werden Wasser und Wasserstoff gebildet, und wenn die Zuführungsrate der Wasserstoffionen die Zuführungsrate des Sauerstoffs unterschreitet, wird Wasser gebildet.
Infolgedessen ist die Feuchtigkeit im Inneren des Behälters 22 anfangs gleich der Feuchtigkeit der Außenluft, wie Fig. 4 zeigt; über die Zeit findet jedoch eine Entfeuchtung statt, und das Wasser in der Luft, die durch die Lüftungsöffnungen 6 der Kappe 5, den Primärfilter 7, die Lüftungsöffnungen 21a des Gehäuses 21, den Sekundärfilter 9 und die Drossel 10 des Gehäuses 8 einströmt, und das Wasser, das zur Außenluft durch das Feuchtigkeitsregelement 27 abgegeben wird, gleichen sich schließlich aus, und die Entfeuchtung wird bis zu einer vorbestimmten inneren Feuchtigkeit durchgeführt. Wenn ferner die den Elektroden 24 und 25 aufgeprägte Spannung ansteigt, wird der Elektrolysierstrom höher, und die elektrolytische Reaktion wird beschleunigt, wenn die Luftmenge, die in den Behälter 22 einströmt, konstant ist, und die Geschwindigkeit der inneren Entfeuchtung wird höher.
Fig. 5 ist ein Querschnitt, der eine elektrische Heizeinrichtung 54 zeigt, die in den Wasserstoffionenleiter 23 eingebettet ist. Eine Gleichstromversorgung 60 ist mit beiden Enden der Heizeinrichtung 54 verbunden. Wenn die Spannung der Gleichstromversorgung 60 an die Heizeinrichtung 54 angelegt und der Wasserstoffionenleiter 23 aufgeheizt wird, wird die Ionenleitfähigkeit erhöht, und es kann eine wirkungsvollere Entfeuchtungsleistung erwartet werden.
Bei dem Arbeitsbeispiel wurde zwar die Spannung der inneren Elektrode 24 als Anode und der äußeren Elektrode 25 als Kathode aufgeprägt; wenn aber umgekehrt eine Spannung mit der Elektrode 24 als Kathode und der Elektrode 25 als Anode aufgeprägt wird, läuft die elektrolytische Reaktion umgekehrt zu der des vorgenannten Arbeitsbeispiels ab, und die Feuchtigkeit im Inneren des Behälters 22 wird höher als diejenige der Außenluft, und der Innenraum wird befeuchtet.
Der Wasserstoffionenleiter 23 kann ein Polymer-Festelektrolyt, wie etwa ein Ionenaustauschharz, oder ein anorganischer Festelektrolyt, wie etwa ein β-Aluminiumoxid-Substitut sein.
Die Ausführungsbeispiele wurden zwar unter Anwendung der atmosphärischen Luft als der Außenatmosphäre beschrieben, die Atmosphäre im Inneren und/oder außen kann jedoch ein Gas sein, das eine oder mehrere Substanzen von Sauerstoff, Stickstoff, Wasser, Wasserstoff, Helium, Argon usw. enthält, und für den Fall, daß die Umgebungsatmosphäre ein Gas ist, das keinen Sauerstoff enthält, läuft nur eine Wasserstoff erzeugende Reaktion an der äußeren Elektrode 25 für Wasserstoff ab, der der Elektrode 25 von dem Wasserstoffionenleiter 23 zugeführt wird.
Auf diese Weise kann gemäß der Erfindung eine Feuchtigkeitsregelvorrichtung angegeben werden, wobei die Feuchtigkeit im Inneren nach Maßgabe von Änderungen der Feuchtigkeit der äußeren Atmosphäre geregelt werden kann, ohne daß die Feuchtigkeitsadsorptionsmenge einen Sättigungszustand erreicht, da das Wasser in der Luft, das dem Wasserstoffionenleiter 23 nach dem Kontakt mit der inneren Elektrode 24 zugeführt wird, durch Aufprägen einer Gleichspannung über die Elektrode 24 und die äußere Elektrode 25 des Feuchtigkeitsregelelements 27 elektrolysiert wird und die Wasserstoffionen davon transportiert werden und zumindest entweder Wasserstoff oder Wasser von der Elektrode 25 abgegeben wird.
Ferner kann die Ionenleitfähigkeit des Wasserstoffionenleiters 23 erhöht werden, und es kann eine wirksamere Entfeuchtungsleistung erwartet werden, wenn die Heizeinrichtung 54 in den Wasserstoffionenleiter 23 des Feuchtigkeitsregelelements 27 eingebettet ist und der Heizeinrichtung 54 eine Gleichspannung aufgeprägt und der Wasserstoffionenleiter aufgeheizt wird.

Claims

1. Feuchtigkeitsgeregeltes Behältnis, umfassend: einen halbdichten Behälter (22) mit beschränkter Verbindung zwischen seinem Innenraum und der umgebenden Atmosphäre; und wenigstens ein Feuchtigkeitsregelelement, das folgendes aufweist:

einen Wasserstoffionenleiter (23) mit einer ersten Oberfläche, die mit der umgebenden Atmosphäre in Verbindung steht, und mit einer zweiten Oberfläche, die mit dem Innenraum des Behälters in Verbindung steht, sowie Einrichtungen (28) zum Anlegen einer Potentialdifferenz zwischen der ersten und der zweiten Oberfläche, dadurch gekennzeichnet, daß in den Wasserstoffionenleiter eine Heizeinrichtung (54) eingebettet ist.

2. Feuchtigkeitsgeregeltes Behältnis nach Anspruch 1, bei dem:

- der Behälter (22) eine Öffnung in seiner Wand besitzt,

- der wasserstoffionenleiter (23) an der Öffnung vorgesehen ist und die Einrichtungen zum Anlegen einer Potentialdifferenz folgende sind:

- eine poröse folienartige erste Elektrode (24), die mit der Innenoberfläche des Wasserstoffionenleiters verbunden ist,

- eine poröse folienartige zweite Elektrode (25), die mit der Außenoberfläche des Wasserstoffionenleiters verbunden ist, und

- eine Stromversorgung (28) zum Aufprägen einer Gleichstromspannung auf die Elektroden,

- und bei dem Isoliermaterial (26) den Wasserstoffionenleiter und die Elektroden gegenüber dem Behälter vom halbdichten gekapselten Typ elektrisch isoliert und die genannte Öffnung dicht abschließt.

3. Feuchtigkeitsgeregeltes Behältnis nach Anspruch 1 oder 2,

wobei die Heizeinrichtung (54) eine elektrische Gleichstromheizeinrichtung ist.

4. Feuchtigkeitsgeregeltes Behältnis nach Anspruch 1, 2 oder 3,

wobei die erste Elektrode (24) als Anode und die zweite Elektrode (25) als Kathode mit Gleichspannung beaufschlagt werden.

5. Feuchtigkeitsgeregeltes Behältnis nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4,

wobei die Gleichspannung variabel ist.

6. Feuchtigkeitsgeregeltes Behältnis nach einem der Ansprüche 1 bis 5,

wobei der Wasserstoffionenleiter ein fester Polymerelektrolyt ist.

7. Feuchtigkeitsgeregeltes Behältnis nach Anspruch 6, wobei der feste Polymerelektrolyt ein Ionenaustauschharz ist.

8. Feuchtigkeitsgeregeltes Behältnis nach einem der Ansprüche 1 bis 5,

wobei der Wasserstoffionenleiter ein anorganischer fester Elektrolyt ist.

9. Feuchtigkeitsgeregeltes Behältnis nach Anspruch 8, wobei der anorganische feste Elektrolyt ein β-Aluminiumoxid-Substitut ist.