JPH09138044A

JPH09138044A - 密閉筐体とその湿度制御法

Info

Publication number: JPH09138044A
Application number: JP7299532A
Authority: JP
Inventors: Hideyuki Kimura; 秀行木村; Akiyoshi Taga; 明義多賀; Tadakatsu Nakajima; 忠克中島; Toshihiro Komatsu; 利広小松
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1995-11-17
Filing date: 1995-11-17
Publication date: 1997-05-27

Abstract

(57)【要約】【課題】内部に発熱体を有する密閉筐体１（および１
８）に、冷却手段に加えて加湿手段１２を具備し、上記
筐体１内の冷却空気の温度および湿度を制御する。【解決手段】加湿手段として、筐体１の壁の一部を吸
・放湿材料１２で構成し、上記吸・放湿材料１２により
高湿度側の空気から低湿度側の空気に水分を移動させ
る。【効果】冷却空気の温度と湿度の両方を所望の範囲内
に制御でき、電子装置等の障害の大きな原因となる電子
部品３の結露および静電気を防止することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、発熱する部品（電
子部品等）または機器（電子機器等）を収納し、上記発
熱体を空冷により冷却する冷却手段を備えた密閉筐体と
その湿度制御法に係り、特に、上記密閉筐体に最適な加
湿を行う機能を備えた密閉筐体とその湿度制御法に関す
る。本発明が適用できる密閉筐体としては、携帯電話ま
たは通信機等の基地シェルター（無窓室）、電子計算
機、磁気ディスク装置またはサーバ機等電子機器の格納
筐体、工作機械等の制御盤、電源盤または計測器等の収
納筐体がある。

【０００２】

【従来の技術】電子計算機や通信装置等の電子装置で
は、ＣＰＵやＬＳＩ等の発熱部品（半導体部品）を冷却
する冷却空気の温度および湿度制御が、信頼性確保の上
で重要である。上記発熱部品を有する電子装置等の冷凍
サイクルを利用した冷却装置としては、例えば、特開平
6-119083号公報に記載のような電子機器の冷却装置、特
開平4-320399号公報に記載のような電子機器の冷却装
置、等がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】特開平6-119083号公報
に記載の従来技術は、断熱された筐体内に冷凍サイクル
を設け、電子部品の温度を制御とする方法で、上記電子
部品の結露を防止するために、内部温度を温めるヒータ
が備えられている。また、特開平4-320399号公報に記載
の従来技術は、断熱された筐体内に温度調節手段に加え
て除湿用熱交換器を具備しており、電子部品の結露を防
止するため、上記除湿用熱交換器で筐体内空気を除湿す
る構成になっている。これら二つの従来技術は、いずれ
も筐体内電子部品の温度制御と除湿による電子部品の結
露防止を行なうことができるが、より信頼性の高い電子
装置の筐体構造を提供するには、筐体内電子部品の温度
制御（冷却・加熱）と湿度制御（除湿・加湿）の両方
が、きめ細かく行なわれることが望ましい。一般の装置
では、上記従来技術に見られるように、温度制御（冷
却）と除湿のみが中心に行なわれ、加湿手段は有してい
ない。しかし、実際の電子装置等では、スイッチング部
品も多数搭載されており、低湿度時には静電気を発生
し、大きな障害の原因となるため、筐体内に加湿手段も
具備していることが望まれる。特に、冬期等の低湿度環
境下では、加湿手段が重要となる。

【０００４】本発明の目的は、上記密閉筐体内に加湿手
段も具備し、発熱体の温度制御に加えて、湿度制御がき
め細かく行なえる密閉筐体とその湿度制御法を提供する
ことである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明による、前述した電子計算機、通信機等の密
閉筐体、つまりその筐体内に発熱体を収納し、上記発熱
体を空冷により冷却する冷却手段を備えた密閉筐体は、
上記密閉筐体を構成する壁の少なくとも一部を、湿度に
応じて水分を吸収したり放出したりする吸・放湿材料で
構成し、上記吸・放湿材料により高湿度側の空気から吸
収した水分を低湿度側の空気に放出することにより、上
記筐体内の冷却空気の湿度を制御することを特徴とす
る。さらに、上記吸・放湿材料で構成された壁部が、冬
期等の低湿度環境下では、冷却空気の流れ方向の高温度
・低湿度空気側である冷却手段の上流側に、また、夏期
または梅雨期等の高湿度環境下では、冷却空気の流れ方
向の低温度・高湿度空気側である冷却手段の下流側に位
置する場所に来るように、上記冷却空気の流れ方向制御
手段を設けることを特徴とするものである。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明による密閉筐体では、加湿
手段として、湿度に応じて水分を吸収したり放出したり
する吸・放湿材料を筐体壁の一部に用いるから、次の作
用が得られる。まず、空気の相対湿度が、筐体内の冷却
空気より周囲の空気の方が高い場合、上記吸・放湿材料
は、その外表面を介して相対湿度が高い周囲空気から水
分を迅速に吸収し、その水分は直ちに上記材料内部まで
浸透する。一方、上記吸・放湿材料は、その内表面を介
して相対湿度が低い筐体内の冷却空気に水分を迅速に放
出する。このため、上記吸・放湿材料を介して、周囲空
気から奪った水分が筐体内の冷却空気に移動し、上記筐
体内の冷却空気が加湿されることになる。本発明の上記
加湿手段では、周囲空気から水分を得るため、給水配管
や補給水タンクおよび加湿器等の付属設備が全く不要
で、上記吸・放湿材料のみで構成できるという大きな特
徴がある。このため、筐体設置後メンテナンス・フリー
の状態を得ることができ、特に、山間部等に設置される
携帯電話の基地シェルター等に有効な加湿手段を提供す
ることができる。

【０００７】また、本発明の上記加湿手段に、冷凍サイ
クルの蒸発器を用いた除湿手段を付加することにより、
上記筐体内の冷却空気の湿度を制御することが可能にな
る。さらに、上記吸・放湿材料および上記蒸発器を最適
化することにより、上記筐体内の冷却空気の相対湿度を
任意の範囲内に制御することも可能になり、電子計算
機、通信機等の障害の原因となる電子部品の高湿度時の
結露および低湿度時の静電気の両方を防止することがで
きる。

【０００８】他方、空気の相対湿度が、筐体内の冷却空
気より周囲の空気の方が低い場合、上記吸・放湿材料
は、逆に除湿手段として作用する。まず、上記吸・放湿
材料は、その内表面を介して相対湿度が高い筐体内の冷
却空気から水分を迅速に吸収し、その水分は直ちに上記
吸・放湿材料内部まで浸透する。一方、上記吸・放湿材
料は、その外表面を介して相対湿度が低い周囲空気に水
分を迅速に放出する。このため、上記吸・放湿材料を介
して、筐体内の冷却空気から奪った水分が周囲空気に移
動し、上記筐体内の冷却空気が除湿されることになる。
なお、上記吸・放湿材料を利用した加湿手段と除湿手段
は、上記吸・放湿材料で構成された壁が密閉筐体壁の一
個所に設けられており、冷却空気の流れ方向を制御する
手段により冷却空気の流れ方向を切り換えて行なうこと
ができるように構成されている。

【０００９】上記吸・放湿材料の一例としては、母材に
不織布等の布材を用い、上記布材に高分子材料等から構
成される特殊な吸湿剤を含浸させたものがある。上記吸
・放湿材料の水分吸収量は、上記吸・放湿材料内に含浸
させる吸湿剤の量を制御することにより自由に設定でき
る。また、上記吸・放湿材料の表面積の大きさによって
も制御できる。また、上記吸・放湿材料の別の例として
は、ナイロン、ポリエステル、等の生地の少なくとも片
面に、形状記憶ポリマーをコーティングしたものや、ラ
ミネート状に製作した、いわゆる透湿性材料を用いるこ
ともできる。

【００１０】本発明の実施の形態を以下に説明する。図
１は、本発明の密閉筐体の例をその側面断面図で示した
ものである。こゝでは、密閉筐体１の一例として、電子
計算機等の電子装置の筐体を取り上げる。なお、本発明
でいう密閉筐体１は、内部に発熱する部品または機器を
少なくとも１個有する密閉された装置の筐体であって、
上記電子計算機の筐体以外に、サーバ機、磁気デイスク
及び光ディスク装置、電話交換機、通信機、計測器、現
金自動支払機、制御装置、印刷機等の筐体および携帯電
話（移動電話）の中継基地のシェルター等も含むものと
する。また、室内に発熱する部品または機器を少なくと
も１個有し、人の出入りが殆んどない密閉された部屋で
あれば、上記密閉室も本発明の密閉筐体１として扱うこ
とができる。上記密閉室としては、計算機室、通信機室
等がある。

【００１１】図１において、発熱する多数の電子部品
（ＣＰＵやＬＳＩ等）３を搭載した複数枚のプリント基
板２は、筐体１の前部に並置されている。プリント基板
２の積層段数および各段当たりの枚数は、上記電子装置
の性能等により決まり、実装上は、図示のように１段で
もよいし、また２段以上であっても差し支えない。ま
た、プリント基板２上に搭載される電子部品３には、放
熱性能を向上させるための放熱フィンが設けられていて
もよい。４は送風手段で、こゝでは一例としてブロアを
示しており、上記プリント基板２の下部に置かれてい
る。ブロア４以外の送風手段として、ファンや圧縮機等
であってもよい。５は冷却空気を供給する冷却器で、筐
体１の後部中央に設けられている。上記冷却器５は、冷
凍サイクルの蒸発器であってもよいし、別に設けたチラ
ーユニット等から導かれる冷水が流れる冷却器であって
もよい。

【００１２】また、符号６は筐体１内を前後に仕切る仕
切り板、符号７は上記筐体１のフレーム、符号８はフレ
ーム７の内側に貼る内張り材を示し、フレーム７と内張
り材８により上記筐体１の壁が構成されている。こゝ
で、内張り材８は、断熱材か防音材のいずれか一方の性
能のみ有した材料で構成してもよいが、その両者の性能
を兼ね備えている材料で構成する方がよく、ウレタンフ
ォームやグラスウール等を用いるのがよい。なお、より
一層の断熱が要求される電子装置においては、真空断熱
を用いてもよい。また、フレーム７は鋼板等で作られる
ため、遮音材としての効果が期待できる。フレーム７お
よび内張り材８は、上記筐体１の壁を構成しており、図
では上記筐体１の全面を壁で覆って完全密閉されている
から、冷却空気は周囲空気に対してほゞ完全に遮断さ
れ、分離されている。このため、電子装置を運転してい
る場合は、上記筐体１の壁（フレーム７と内張り材８）
を介して筐体内冷却空気と周囲空気が混合することは殆
んどないが、電子装置を長期間停止している場合は、上
記壁間の僅かな隙間から筐体内冷却空気と周囲空気がゆ
っくりと混合すると思われる。こゝで、上記筐体１の断
熱および防音がそれ程必要でない時は、上記筐体１の壁
構成は、フレーム７のみで内張り材８がなくてもよい。
また、上記筐体１の壁は、フレーム７のみの場所とフレ
ーム７に内張り材８を貼付た場所が混在していてもよ
い。さらに、筐体１の中央に設ける仕切り板６も断熱材
で構成するのが望ましい。冷媒配管及び電気配線１１
は、筐体１内の冷却器５（冷凍サイクルの蒸発器）と室
外機（冷凍サイクルの凝縮器、圧縮機、等図示省略）と
を接続するもので、セパレートタイプの冷凍サイクルで
ある。このため、上記筐体１は、設置固定式である。

【００１３】こゝで、上記ブロア４による冷却空気の送
風方向について説明する。実線の矢印９ａが冬期等の低
湿度環境下での冷却空気の流れ方向、破線の矢印９ｂが
夏期または梅雨期等の高湿度環境下での冷却空気の流れ
方向で、季節（湿度環境）により送風方向を切り換える
構成となっている。上記冷却空気の流れ方向を制御する
手段は、送風手段の回転方向を切り換える手段（正転/
逆転させる方法）、または、送風手段に設けた送風方向
を切り換える手段等でよく、本例では、前者を利用して
いる。まず、冬期等の低湿度環境下での、筐体１内冷却
空気９ａは、ブロア４から下部後方に吐き出され、筐体
１の下部から後部に回り、冷却器５で冷されて筐体１の
上部から前部に回り、プリント基板２間を通過しながら
温められて、再びブロア４に吸い込まれる。そして、冷
却空気９ａは上記冷却流路内で連続的に循環し、電子部
品３を強制空冷する。つぎに、夏期または梅雨期等の高
湿度環境下での、筐体１内冷却空気９ｂは、ブロア４か
ら上方に吐き出され、プリント基板２間を通過しながら
温められて、筐体１の上部から後部に回り、冷却器５で
冷されて筐体１の下部から前部に回り、再びブロア４に
吸い込まれる。

【００１４】吸・放湿材料１２は湿度に応じて水分を吸
収したり放出したりする機能を有し、冷却器５の下部後
方側に上記筐体１の壁の一部を構成するように設けら
れ、吸・放湿材料１２の外側に鎧戸１３を有する後部フ
レーム８ａが設けられ、上記鎧戸１３および吸・放湿材
料１２を介して、水分のみが筐体内外の空気間で行き来
できるようになっている。本例では、上記吸・放湿材料
１２を上記密閉筐体１を構成する壁の一個所にのみ設け
た例を示している。後述するが、実線の矢印１４ａは冬
期等の低湿度環境下での水分の移動方向を示し、破線の
矢印１４ｂは夏期または梅雨期等の高湿度環境下での水
分の移動方向を示す。なお、図示しないが、冷却空気９
ａ、９ｂの温度と湿度を制御するため、上記筐体１内に
温度検出器と湿度検出器を備えている。例えば、いずれ
もプリント基板２の流入側直前の冷却空気９ａ、９ｂの
温度と湿度を測る位置に設けられる。温度検出器は、熱
電対かサーミスタのような安価なものでよく、湿度検出
器は、静電容量式の湿度センサでよく、最低限各１個あ
ればよいが、信頼性を増すためそれぞれ２個以上設けて
もよい。

【００１５】つぎに、上記冬期、および夏期または梅雨
期の送風方向の違いを考慮して、本発明の作動原理を説
明する。まず、冬期等の低湿度環境下での本発明の作動
原理を説明する。この場合、上記吸・放湿材料１２は加
湿手段として作用し、冬期乾燥時の電子部品３等の静電
気防止に効果がある。冬期は、室内および室外とも低湿
度、乾燥状態にあり、相対湿度が２０〜３０％以下にな
ることが多い。今、一例として、停止している電子装置
筐体１が温度制御された室内に置かれており、その室内
空気の温度と相対湿度が、２２℃、３０％であったとす
ると、上記筐体１内冷却空気９ａの温度と湿度も同程度
と考えられる。このまゝの絶対湿度で長時間電子装置を
運転すると、温度上昇時に冷却空気９ａの相対湿度が低
くなり、静電気が発生し、障害が起こる危険性がある。
しかしながら、本発明の筐体では、上記吸・放湿材料１
２により周囲空気の水分が筐体１内に補給され、筐体１
内空気の相対湿度を静電気を防止できるところまで高く
することができる。まず、上記筐体１内外とも２２℃、
３０％の温度と湿度の状態で電子装置を運転すると、筐
体１内のプリント基板２流入側直前の冷却空気９ａ（２
２℃、３０％）は、プリント基板２上の電子部品３を冷
却することにより温度上昇し、それに伴って相対湿度は
低下する。例えば、その昇温後の冷却空気９ａの温度を
３２℃（温度上昇１０℃）とすると、相対湿度は約１６
％になる。上記相対湿度は、絶対湿度を一定に保って推
定計算したものである。上記温度３２℃、湿度１６％の
冷却空気９ａは、ブロア４を通過後、筐体１の下部後方
側に設けられた吸・放湿材料１２に対面する。こゝで、
上記吸・放湿材料１２の外表面に接する周囲空気は、温
度が２２℃、相対湿度が３０％であり、上記吸・放湿材
料１２の内表面に接する冷却空気９ａは、温度が３２
℃、湿度が１６％であるから、上記吸・放湿材料１２の
内外に相対湿度差１４％（=３０％-１６％）が生じ、上
記吸・放湿材料１２を介して水分の移動が起こる。つま
り、空気の相対湿度が、筐体１内の冷却空気９ａより周
囲の空気の方が高いため、上記吸・放湿材料１２は、そ
の外表面を介して相対湿度が高い周囲空気から水分を迅
速に吸収し、その水分は直ちに上記吸・放湿材料１２ま
で浸透する。一方、上記吸・放湿材料１２は、その内表
面を介して相対湿度が低い筐体１内の冷却空気９ａにそ
の吸収した水分を迅速に放出する。このため、上記吸・
放湿材料１２を介して、周囲空気から奪った水分が筐体
１内の冷却空気９ａに移動し、冷却空気９ａが加湿され
る。上記加湿された冷却空気９ａを冷却器５により冷却
し、冷却空気９ｂを所望する設定温度、例えば２２℃に
制御したとすると、その時の相対湿度は、初期の３０％
よりも高くなっている。上記冷却空気９ａの循環を連続
的に繰り返すことにより、上記筐体１内の冷却空気９ａ
の相対湿度が徐々に高くなるから、上記吸・放湿材料１
２を介しての加湿量は徐々に減少するが、本発明の吸・
放湿材料１２を利用した加湿手段により、プリント基板
２流入側直前の冷却空気９ａの相対湿度を周囲空気の相
対湿度より高くすることが可能で、静電気防止等に大き
な効果を発揮する。上記説明では、プリント基板２冷却
による冷却空気９ａの温度上昇を１０℃としたが、より
温度上昇が大きい場合、吸・放湿材料１２の内外の相対
湿度差が上記１４％より大きくなり、より多くの水分を
移動させることができる。例えば、温度上昇を２０℃と
すると、相対湿度差は２１％になる。

【００１６】前記の例では、水分移動のドライビングフ
ォースが主に相対湿度差である吸・放湿材料１２につい
て説明したが、上記作用のドライビングフォースが主に
水蒸気分圧差である吸・放湿材料を用いてもよい。当
然、この場合は、密閉筐体１の内外の水蒸気分圧の差で
水分が移動するから、密閉筐体１の内部を加湿するに
は、密閉筐体内部の冷却空気の水蒸気分圧が密閉筐体外
部空気の水蒸気分圧より低くなければならない。ドライ
ビングフォースが主に水蒸気分圧差で決定される吸・放
湿材料としては、形状記憶ポリマーをナイロン等の記事
の片面に薄くコーティングしたものやラミネート上に作
製した、いわゆる透湿性素材等が考えられる。

【００１７】なお、冷却空気９ａの相対湿度が所望する
設定値より高くなったときは、冷却器５の冷媒の温度レ
ベルや冷却空気９ａの風量を調節し、上記冷却器５によ
り除湿することもできる。つまり、上記吸・放湿材料１
２を用いた加湿手段と上記冷却器５を用いた除湿手段お
よび湿度検出器を利用することにより、上記筐体１内の
冷却空気９ａの相対湿度を自由に制御することができ、
プリント基板２流入側直前の冷却空気９ａの相対湿度を
所望の湿度に制御することができる。

【００１８】こゝで、冷却空気９ａの水分増加量（吸・
放湿材料１２の吸・放湿量）はある程度自由に設定でき
る。一例として、上記吸・放湿材料１２として、母材に
不織布等の布材を用い、上記布材に高分子材等から構成
される特殊な吸湿剤を含浸させた材料を用いた場合、上
記材料の水分吸収量は、上記材料内に含浸させる吸湿剤
の量で制御することができる。つまり、布材内への吸湿
剤の含浸量を増加させると、上記吸・放湿材料１２の水
分吸収量は増加する。また、上記吸・放湿材料１２の表
面積を変化させることによっても水分の移動量を制御で
きる。これによって単位時間当りの吸収・放出量を制御
できる。また、上記吸・放湿材料１２の吸・放湿特性に
は可逆性があり、繰り返して何度も使用が可能である。
この場合にも、上記吸・放湿材料の別の例として、ナイ
ロン、ポリエステル、等の生地の少なくとも片面に、形
状記憶ポリマーをコーティングしたものや、ラミネート
状に製作した、いわゆる透湿性材料を用いることができ
る。これらの透湿性材料においては、主に水蒸気分圧差
が水分移動のドライビングフォースになる。

【００１９】つぎに、夏期または梅雨期の高湿度環境下
での本発明の作動原理を説明する。この場合、上記吸・
放湿材料１２は除湿手段として作用し、高湿時の電子部
品３等の結露防止等に効果がある。夏期および梅雨期
は、室内および室外とも高湿度状態にあり、相対湿度φ
が６０〜７０％以上になることが多い。今、一例とし
て、停止している電子装置筐体１が温度制御された室内
に置かれており、その室内空気の温度が２６℃、相対湿
度が６０％であったとすると、上記筐体１内冷却空気９
ｂの温度と湿度も同程度と考えられる。まず、上記筐体
１内外とも２６℃、６０％の温度と湿度の状態で電子装
置を運転すると、冷却空気９ｂはプリント基板２上の電
子部品３を冷却することにより温度上昇し、それに伴っ
て相対湿度は低下する。その昇温後の冷却空気９ｂは、
筐体１後部に回り、冷却器５に至る。この間、絶対湿度
ｘは一定に保たれていると考える。上記冷却器５により
冷却空気９ｂを冷却し、冷却空気９ｂを所望する設定温
度、たとえば２２℃に制御したとすると、その時の相対
湿度は約７７％になる。上記相対湿度は、絶対湿度ｘを
一定に保って推定計算した値である。そして、上記温度
２２℃、相対湿度７７％の冷却空気９ｂは、筐体１下部
後方側に設けられた吸・放湿材料１２に対面する。こゝ
で、上記吸・放湿材料１２の外表面に接する周囲空気の
温度は２６℃、相対湿度は６０％であり、上記吸・放湿
材料１２の内表面に接する冷却空気９ｂの温度は２２
℃、相対湿度は７７％であるから、上記吸・放湿材料１
２の内外に相対湿度差１７％が生じ、上記吸・放湿材料
１２を介して水分の移動が起こる。つまり、空気の相対
湿度が、筐体１内の冷却空気９ｂより周囲の空気の方が
低いから、上記吸・放湿材料１２は、その内表面を介し
て相対湿度が高い冷却空気９ｂから水分を迅速に吸収
し、その水分は直ちに上記吸・放湿材料１２内部まで浸
透する。一方、上記吸・放湿材料１２は、その外表面を
介して相対湿度が低い周囲空気にその吸収した水分を迅
速に放出する。このため、上記吸湿材１２を介して、筐
体１内の冷却空気９ｂから奪った水分が周囲空気に移動
し、冷却空気９ｂが除湿されることになる。上記除湿さ
れた冷却空気９ｂは、ブロア４を通過後プリント基板２
に至るが、その時の相対湿度は、初期の６０％よりも低
くなっている。そして、この冷却空気９ｂの循環を連続
的に繰り返すことにより、本発明の上記吸・放湿材料１
２を利用した除湿手段により、プリント基板２流入側直
前の冷却空気９ｂの相対湿度を周囲空気の相対湿度より
低くすることが可能になる。なお、上記除湿手段だけで
十分な除湿が行なえない場合は、冷却器５の冷媒の温度
レベルや冷却空気９ｂの風量を調節し、上記冷却器５に
より除湿を補助すればよい。

【００２０】上記実施の形態では、水分移動のドライビ
ングフォースが、主に相対湿度差である吸・放湿材料１
２について説明したが、上記作用のドライビングフォー
スが主に水蒸気分圧差である吸・放湿材料を用いてもよ
い。当然、この場合は、密閉筐体１の内外の水蒸気分圧
の差で水分が移動するため、密閉筐体１の内部を除湿す
るには、密閉筐体内部の冷却空気の水蒸気分圧が密閉筐
体外部空気の水蒸気分圧より高くなければならない。ド
ライビングフォースが主に水蒸気分圧差で決定される吸
・放湿材料としては、形状記憶ポリマーをナイロン等の
生地の片面に薄くコーティングしたものやラミネート状
に製作した、いわゆる透湿性素材等が考えられる。

【００２１】図１において、冷却器５に使用する熱交換
器の種類は、多数の薄いアルミニウム・フィンにチュー
ブを貫通させた空調用フィン・チューブ型熱交換器、自
動車のラジエータ等に使われるコンパクト型熱交換器等
でよい。なお、上記熱交換器において、除湿により生じ
たドレンのフィン表面からの水切り性能を良くするた
め、上記フィン表面に親水性表面処理または撥水性表面
処理のいずれか一方を施してもよい。生じたドレンの処
理方法については、後述する。

【００２２】つぎに、上記冷却器５の設置姿勢について
述べる。図２および図３は、上記図１の本発明の密閉筐
体１の後部中央のみを示す側面部分断面図である。図１
では、上記冷却器５を傾斜させて設置したが、図２のよ
うに水平に設置してもよいし、図３のように垂直に設置
してもよく、その姿勢は特に制限されない。上記設置姿
勢は、筐体１の設置スペースと冷却器５の大きさの関連
等で選択すればよい。なお、図３ではドレンの処理方法
の一例を示している。下部の冷却器取付板１５にドレン
パン１６を設け、冷却器５で除湿されたドレンは上記ド
レンパン１６に集められる。さらに、上記ドレンパン１
６の下部にはフレキシブル・ドレンホース１７が接続さ
れており、ドレンは上記フレキシブル・ドレンホース１
７により筐体１外に導かれる。なお、上記ドレンを筐体
１外に捨てるのではなく、冷凍サイクルの高温・高圧側
配管の一部を利用して、ドレンを温めることにより蒸発
させてもよい。

【００２３】以上に説明した図１の密閉筐体は、発熱す
る部品を収納した電子装置（電子計算機等）の筐体を例
にとって述べたが、つぎに、発熱する機器を収納する無
窓室構造のシェルターを例にとって述べる。図４は、本
発明のシェルター１８の側面断面図である。こゝでは、
シェルター１８の一例として、携帯電話や通信機等の基
地シェルターを取り上げる。発熱する機器としては、通
信機以外に、交換機、無線機、整流器およびバッテリー
等がある。基地シェルター１８は、図１の電子装置の筐
体１に比べると、寸法が大きく重いため設置固定式とな
り、地上以外に、ビルの屋上、高架橋下、地下および山
間部等様々な場所に設置される密閉筐体である。図４に
おいて、基地シェルター１８は、図１の筐体１と同様
に、壁を構成するフレーム７と内張り材８等で密閉され
ており、その内部には上記発熱機器（通信機、バッテリ
ー、等）１９が置かれている。こゝでは、簡単のため、
基地シェルター１８内に１個の発熱機器１９のみを設け
た例を示しているが、上記発熱機器１９の数は、複数で
あってもよい。また、上記発熱機器１９の設置位置も、
図４に限る必要はない。冷却手段は、冷凍サイクルを利
用した機器の一例であるエアー・コンディショナー（空
調機）２０であり、室内機２０ａと室外機２０ｂが一体
となっている。こゝで、上記エアー・コンディショナー
２０は、室内機２０ａと室外機２０ｂが分離されている
セパレート式でもよい。また、上記エアー・コンディシ
ョナー２０のタイプは、図のような壁埋込形以外に、床
置形または天井吊り形等であってもよい。吸・放湿材料
１２は、例として、エアー・コンディショナー２０の下
方に、基地シェルター１８の壁の一部を構成するように
設置されている。こゝで、冷却空気９の流れ方向を制御
する手段は、エアー・コンディショナー２０の室内機側
冷却空気吹出し口に設けられた切換え手段である、ルー
バ２１である。こゝでは、冷却空気の方向切換え手段
は、複数個の小さなルーバ２１であり、各ルーバ２１は
連動して冷却空気の風向きを制御する。

【００２４】冬期等の低湿度環境下では、端部を上方に
向けたルーバ２１により基地シェルター１８上方に吹き
出された冷却空気９ａは、図で時計回りに流れ、発熱機
器１９を冷却後、高温・低湿になって上記吸・放湿材料
１２に対面する。一方、夏期または梅雨期等の高湿度環
境下では、ルーバ２１により基地シェルター１８下方に
吹き出された低温・高湿の冷却空気９ｂは、すぐに上記
吸・放湿材料１２に対面する。その後、上記冷却空気９
ｂは図で反時計回りに流れ、発熱機器１９を冷却後、基
地シェルター１８の上方からエアー・コンディショナー
２０に吸い込まれる。図４は、冬期等の低湿度環境下に
おけるルーバ２１の向きを示している。こゝで、上記吸
・放湿材料１２の設置位置は、図４のようにエアー・コ
ンディショナー２０の下方に限る必要はなく、上記基地
シェルター１８の別の場所であってもよいが、その設置
場所に応じて冷却空気９ａ、９ｂの流し方を考慮する必
要がある。つまり、冬期等の低湿度環境下での運転で
は、上記吸・放湿材料１２に高温・低湿の冷却空気９が
対面するようにし、逆に、夏期または梅雨期等の高湿度
環境下での運転では、上記吸・放湿材料１２に低温・高
湿の冷却空気９が対面するように構成する必要がある。
なお、冬期等の低湿度環境下、および夏期または梅雨期
等の高湿度環境下での本発明の吸・放湿材料１２の動作
原理は、図１で説明した内容と同じであるので、省略す
る。

【００２５】こゝで、携帯電話等の基地シェルター１８
は、屋外に設置固定されるので、風雨等の悪環境に対す
る対策が必要である。図５および図６は、図４の基地シ
ェルター１８の吸・放湿材料１２部分のみ取り出した部
分断面図で、いずれも雨水等の過度の水分侵入を防ぐ雨
水侵入防止手段に関する本発明の一例である。図５は、
小さい鎧戸２２を密に並べた雨水侵入防止手段で、上記
多数の鎧戸２２により雨水の侵入を防止する。また、図
６は、吸・放湿材料１２全体を覆う大きさの雨水侵入防
止板２３である。上記雨水侵入防止手段２２、２３によ
り、上方および側方から吹き付けられる雨水等の基地シ
ェルター１８侵入を防止できる。上記小さい鎧戸２２も
上記雨水侵入防止板２３も、基地シェルター１８のフレ
ーム７の一部を利用して成形することができる。なお、
上記鎧戸２２および上記雨水侵入防止板２３により、吸
・放湿材料１２から漏れる騒音の防音効果を持たせるこ
ともできる。図６において、上記雨水侵入防止板２３の
内側表面に吸音材を貼付れば、より一層の防音効果を得
ることも可能である。もちろん、雨水侵入防止手段は上
記形状に限る必要はなく、長期に渡り信頼性の高い構成
であればよい。本発明の上記雨水侵入防止手段は、大き
な密閉筐体である基地シェルター１８に限らず、例えば
屋外に設置される図１に示した電子装置の筐体１等にも
利用できる。

【００２６】以上では、図１および図４に示すように、
筐体１および基地シェルター１８が設置固定式の例を述
べたが、つぎに、移動可能な密閉筐体における本発明の
実施の形態を図７で述べる。図１の電子装置筐体１を移
動可能な密閉筐体にするには、スタンド・アローン式の
筐体にする必要があり、冷凍サイクルの室内機（冷却器
５）と室外機（圧縮機、凝縮器、等）を、上記筐体１に
設置しなければならない。図７は、上記スタンド・アロ
ーン式の筐体１の一例を示す側面断面図である。冷凍サ
イクルの室内機に相当する冷却器５は、図１と同様の位
置に設置されており、室外機に相当する冷却ユニット２
４が、上記筐体１の上部に設置されている。上記冷却ユ
ニット２４は、圧縮機２５、凝縮器２６、ファン２７お
よび膨張機構２８等で構成されており、空気は矢印２９
のように流れ、上記筐体１内で奪った熱は上記筐体１の
周囲空気に放熱される。なお、図示しないが、上記冷却
ユニット２４と上記筐体１内の冷却器５は、冷媒配管お
よび電気配線等で接続されている。符号１０は上記筐体
１の移動時および固定時に使用するキャスターおよびス
トッパーを示す。また、図８は、冷凍サイクルを有する
スタンド・アローン式の筐体１の他の例を示す側面断面
図である。図７との相違は、冷却器５を上記冷却ユニッ
ト２４内に実装したことで、上記筐体１と上記冷却ユニ
ット２４を矢印Ａ部で容易に分離できるようにした点
に、大きな特徴である。冷却空気９ａ、９ｂは、流通口
３０および３１により、上記筐体１と上記冷却ユニット
２４間で連通されている。こゝで、冬期等の低湿度環境
下、および夏期または梅雨期等の高湿度環境下での本発
明の吸・放湿材料１２の動作原理は、図１で説明した内
容と同じであるので、省略する。

【００２７】つぎに、冷却手段としてヒートパイプを利
用した本発明の実施の形態を、図９で述べる。図９は、
上記スタンド・アローン式の筐体１の側面断面図で、上
記筐体１の上部にヒートパイプ３２を多数実装したヒー
トパイプ・冷却ユニット３３を設置している。ヒートパ
イプ３２の吸熱部は下部で、放熱部は上部であり、それ
ぞれ放熱フィンが設けられている。ヒートパイプ３２の
吸熱部で冷却される冷却空気９ａ、９ｂは、流通口３０
および３１により、上記筐体１と上記ヒートパイプ・冷
却ユニット３３間で連通されている。上記筐体１におい
ても、冬期等の低湿度環境下、および夏期または梅雨期
等の高湿度環境下での本発明の吸・放湿材料１２の動作
原理は、図１で説明した内容と同じであるので、省略す
る。なお、図７、図８および図９で、上記冷却ユニット
２４またはヒートパイプ・冷却ユニット３３が設置され
る場所は、上記筐体１の上部に限らず、上記筐体１の側
面部等であってもよい。

【００２８】つぎに、本発明の吸・放湿材料１２の温度
を制御し、上記吸・放湿材料１２の吸湿および放湿性能
を調節する方法を説明する。図１０は、冷凍サイクルを
利用した吸・放湿材料１２の温度制御に関する一例を示
す冷媒配管系統図で、上記冷凍サイクルは、図１等の密
閉筐体内の温度制御に使われる冷凍サイクルの一部を利
用する。吸・放湿材料１２の内部には細い配管３４が敷
設されており、上記細い配管３４内に別の温度レベルの
冷媒を流すことにより、吸・放湿材料１２の温度を制御
する方法で、上記細い配管３４を流れる冷媒は、冷凍サ
イクルのメインの冷媒配管３５から、導入配管３６によ
り導かれる。こゝで、上記細い配管３４の表面に放熱フ
ィンを付加し、上記細い配管３４から上記吸・放湿材料
１２への放熱効率を向上させてもよい。冷媒の切換え弁
３７ａ、３７ｂは、三方弁等でよい。図１０では、冷却
器５の出口ａの冷媒の一部（または、全部でもよい）を
導入配管３６により切換え弁３７ａまで導き、その冷媒
は上記吸・放湿材料１２の内部に敷設された細い配管３
４内を流れ、切換え弁３７ｂから導入配管３６によりメ
インの冷媒配管３５まで導かれ、戻される。このため、
上記吸・放湿材料１２は冷されることになり、一般には
吸・放湿性能が向上する。一方、上記切換え弁３７ａ、
３７ｂを反対方向に切り換えると、上記吸・放湿材料１
２の内部に敷設された細い配管３４内には、凝縮器２６
の出口ｂの冷媒の一部（または、全部でもよい）が導か
れ、上記吸・放湿材料１２は温められる。このため、一
般には吸・放湿性能が低下する。こゝで、上記細い配管
３４に導く冷媒は、上記冷却器５の出口ａの冷媒および
凝縮器２６の出口ｂの冷媒に限る必要はなく、冷凍サイ
クルの高温側および低温側の冷媒であれば、メインの冷
媒配管３５のどこから導いてもよい。上記吸・放湿材料
１２の吸湿および放湿性能調節法を、前述した図１、図
４、図７および図８の密閉筐体の湿度制御法と併用すれ
ば、上記密閉筐体のより一層のきめ細かい湿度制御が可
能となる。また、図示しないが、低温の冷媒と高温の冷
媒のそれぞれ一部を、冷凍サイクルのメインの冷媒配管
３５から導いて混合させ、任意の温度レベルの冷媒を上
記吸・放湿材料１２の内部に敷設された細い配管３４内
に流すことも可能で、上記吸・放湿材料１２の温度を種
々変化させて吸・放湿性能を調節することができる。な
お、上記吸・放湿材料１２を精度良く温度制御する必要
があるときは、上記吸・放湿材料１２または細い配管３
４に温度検出器を設け、さらに、配管（例えば導入配管
３６）の途中に流量制御弁を設け、上記温度検出器の出
力に応じて上記流量制御弁を制御すればよい。

【００２９】最後に、上記の図１、図４、図７、図８お
よび図９の密閉筐体１まはた１８に利用できる、冷却空
気の流れ方向制御手段の他の例を述べる。図１１および
図１２は、それぞれ冷却空気の流れ方向制御手段として
切換え手段を用いた例で、図１のブロア４部分のみ示し
てある。図１１は、切換え手段が送風手段（ブロア４）
の外部に隣接して設けられた一例で、上記切換え手段は
蝶番３９を中心に円弧状に移動できる方向切換え板３８
ａ、３８ｂである。図の方向切換え板３８ａは、冬期等
の低湿度環境下での冷却空気の流れ９ａを得るための固
定位置で、ブロア４の吹出口４１から右横方向に冷却空
気９ａが吹き出される。一方、破線で示す方向切換え板
３８ｂの位置は、夏期または梅雨期等の高湿度環境下で
の冷却空気の流れ９ｂを得るための固定位置で、ブロア
４の同じ吹出口４１から上方に冷却空気９ａが吹き出さ
れる。このように、冬期および夏期または梅雨期等の環
境に応じて上記方向切換え板３８ａ、３８ｂを移動さ
せ、冷却空気９の流れ方向が正反対になるように制御で
きる。また、図１２は、切換え手段が送風手段（ブロア
４）の内部に設けられた一例で、上記切換え手段がブロ
ア４のケーシングの一部を構成しているケーシング形案
内板４０ａ、４０ｂで、蝶番３９を中心に円弧状に移動
できる。さらに、ブロア４の吹出口は２個（４１ａ、４
１ｂ）設けられている。図のケーシング形案内板４０ａ
は、冬期等の低湿度環境下での冷却空気の流れ９ａを得
るための固定位置で、ブロア４の一方の吹出口４１ａか
ら右横方向に冷却空気９ａが吹き出される。一方、破線
で示すケーシング形案内板４０ｂの位置は、夏期または
梅雨期等の高湿度環境下での冷却空気の流れ９ｂを得る
ための固定位置で、ブロア４の別の吹出口４１ｂから上
方に冷却空気９ａが吹き出される。

【００３０】冷却空気の流れ方向制御手段として、図４
に示したルーバ２１、図１１に示した方向切換え板３８
ａ、３８ｂおよび図１２に示したケーシング形案内板４
０ａ、４０ｂのどれを選択するかは、装置の仕様等に応
じて決めればよい。また、上記切換え手段の形状および
設置場所は、以上に示した例に限る必要はないし、上記
切換え手段の材質は、金属、非金属以外にプラスチック
等であってもよい。

【００３１】本発明のそれぞれの実施の形態で述べた密
閉筐体の壁の一部を構成する吸・放湿材料１２は、上記
密閉筐体の一つの面にのみ設ける必要はなく、二つ以上
の面にまたがってもよい。また、上記吸・放湿材料１２
は、密閉筐体を構成するの壁の一個所にのみ設けるだけ
でなく、２個所以上に分散されていてもよい。さらに、
筐体１および基地シェルター１８の冷却手段としては、
エアー・コンディショナー（空調機）２０を含む冷凍サ
イクル、ヒートパイプ３２以外に、ペルチェ効果を利用
した電子冷却方式を用いてもよい。また、上記冷凍サイ
クル等においては、圧縮機２５をインバータ制御する方
法およびブロア４等の送風手段の風量を制御する方法を
利用し、温度と湿度のよりきめ細かいコントロールおよ
び冷却性能を制御してもよい。さらに、本発明のそれぞ
れの例で述べた筐体１および基地シェルター１８の冷却
空気の流れ方向制御手段は、送風手段の回転方向の正逆
切換え手段およびルーバ２１等を利用した送風方向の切
換え手段どちらを利用してもよいし、その両方を併用し
てもよい。なお、本発明の吸・放湿材料１２を冬期等の
低湿度環境下の加湿手段としてのみ利用するのであれ
ば、上記冷却空気の流れ方向制御手段は不要であり、上
記冷却空気９の流れ方向は一方向でよい。逆に、本発明
の吸・放湿材料１２を夏期または梅雨期等の高湿度環境
下の除湿手段としてのみ利用する場合も、同様である。

【００３２】

【発明の効果】本発明の密閉筐体内の湿度制御法では、
加湿手段も具備しているため、上記密閉筐体内の発熱体
を冷却する冷却空気の温度と湿度の両方がきめ細かく制
御でき、電子装置等の障害の原因となる電子部品の高湿
度時の結露防止に加えて、低湿度時の静電気を防止する
ことができる。また、本発明の加湿手段は、筐体壁の一
部を構成する吸・放湿材料であるため、給水配管や補給
水タンクおよび加湿器等の付属設備が不要であり、上記
筐体の大型化、重量化を抑制できるという大きな特徴も
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】電子装置筐体の側面断面図である。

【図２】水平に設置した冷却器の側面部分断面図であ
る。

【図３】垂直に設置した冷却器の側面部分断面図であ
る。

【図４】基地シェルターの側面断面図である。

【図５】鎧戸状雨水侵入防止手段の側面部分断面図であ
る。

【図６】板状雨水侵入防止手段の側面部分断面図であ
る。

【図７】スタンド・アローン式電子装置筐体の側面断面
図である。

【図８】冷却ユニットが分離できる電子装置筐体の側面
断面図である。

【図９】ヒートパイプを用いた電子装置筐体の側面断面
図である。

【図１０】吸・放湿材料の温度を制御する冷媒配管系統
図である。

【図１１】冷却空気の流れ方向切換え板を用いた電子装
置筐体の側面部分断面図である。

【図１２】ケーシング形案内板を用いた電子装置筐体の
側面部分断面図である。

【符号の説明】

１筐体２プリント基板３電子部品４ブロア５冷却器６仕切り板７フレーム８内張り材９ａ、９ｂ冷却空気１０キャスター１１冷媒配管１２吸・放湿材料１３鎧戸、１４ａ、１４ｂ水分の移動方向１５冷却器取付板１６ドレンパン１７ドレンホース１８シェルター１９発熱機器２０エアー・コンディショナー２１ルーバ２２鎧戸状雨水侵入防止手段２３板状雨水侵入防止手段２４冷却ユニット２５圧縮機２６凝縮器室外ユニット２７ファン２８膨張機構２９空気の流れ方向３０、３１流通口３２ヒートパイプ３３ヒートパイプ・冷却ユニット３４細い配管３５メイン冷媒配管３６導入配管３７ａ、３７ｂ切換え弁３８ａ、３８ｂ方向切換え板３９蝶番４０ａ、４０ｂケーシング形案内板４１吹出口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小松利広茨城県土浦市神立町502番地株式会社日立製作所機械研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】発熱する部品または機器（以下発熱体と
いう）を収納し、上記発熱体を空冷により冷却するため
の冷却手段と送風手段を備えた密閉筐体を構成する壁の
少なくとも一部を、湿度に応じて水分を吸収したり放出
したりする吸・放湿材料で構成し、上記吸・放湿材料に
より高湿度側の空気から吸収した水分を低湿度側の空気
に放出することにより、上記密閉筐体内の冷却空気の湿
度が制御されることを特徴とする密閉筐体内の湿度制御
法。
【請求項２】発熱する部品または機器（以下発熱体と
いう）を収納し、上記発熱体を空冷により冷却するため
の冷却手段と送風手段を備えた密閉筐体を構成する壁の
少なくとも一部を、湿度に応じて水分を吸収したり放出
したりする吸・放湿材料で構成し、上記吸・放湿材料に
より高湿度側の空気から吸収した水分を低湿度側の空気
に放出することにより、上記筐体内の冷却空気の湿度が
制御される密閉筐体に冷却空気の流れ方向制御手段が設
けられ、それが冷却空気の流れ方向を、上記吸・放湿材
料で構成された壁部が、所望の湿度よりも低い湿度環境
下では冷却空気の流れ方向の高温度・低湿度空気側であ
る冷却手段の上流側に、他方所望の湿度よりも高い湿度
環境下では冷却空気の流れ方向の低温度・高湿度空気側
である冷却手段の下流側に位置するように制御すること
を特徴とする密閉筐体内の湿度制御法。
【請求項３】発熱する部品または機器（以下発熱体と
いう）を収納し、上記発熱体を空冷により冷却するため
の冷却手段と送風手段を備えた密閉筐体において、上記
密閉筐体を構成する壁の少なくとも一部が、高湿度側の
空気から吸収した水分を低湿度側の空気に放出する、吸
・放湿材料で構成され、上記密閉筐体内の冷却空気の湿
度が上記吸・放湿材料によって制御されることを特徴と
する密閉筐体。
【請求項４】発熱する部品または機器（以下発熱体と
いう）を収納し、上記発熱体を空冷により冷却するため
の冷却手段と送風手段を備え、上記密閉筐体を構成する
壁の少なくとも一部が、湿度に応じて水分を吸収したり
放出したりする吸・放湿材料で構成され、上記吸・放湿
材料により高湿度側の空気から吸収した水分を低湿度側
の空気に放出することにより、上記筐体内の冷却空気の
湿度が制御される密閉筐体において、さらに、冷却空気
の流れ方向を、上記吸・放湿材料で構成された壁部が、
所望の湿度よりも低い湿度環境下では冷却空気の流れ方
向の高温度・低湿度空気側である冷却手段の上流側に、
他方所望の湿度よりも高い湿度環境下では冷却空気の流
れ方向の低温度・高湿度空気側である冷却手段の下流側
に位置するように制御する冷却空気の流れ方向制御手段
を含むことを特徴とする密閉筐体。
【請求項５】上記冷却空気の流れ方向制御手段が上記
送風手段の回転方向の正逆切換手段であることを特徴と
する請求項３または請求項４記載の密閉筐体。
【請求項６】上記冷却空気の流れ方向制御手段が上記
冷却手段か送風手段の内部または外部の少なくとも一方
に設けられた送風方向の切換手段であることを特徴とす
る、請求項３または請求項４記載の密閉筐体。
【請求項７】携帯電話または通信機の基地シェルター
であることを特徴とする、請求項３から請求項６までの
いずれか一つに記載の密閉筐体。
【請求項８】電子計算機、磁気ディスク装置またはサ
ーバ機の筐体であることを特徴とする、請求項３から請
求項６までのいずれか一つに記載の密閉筐体。
【請求項９】屋外に設置される密閉筐体であって、上
記吸・放湿材料で構成された壁部の外側に上記密閉筐体
内への雨水等の過度の水分侵入を防ぐ雨水侵入防止手段
を有することを特徴とする、請求項３から請求項８まで
のいずれか一つに記載の密閉筐体。
【請求項１０】移動可能であることを特徴とする、請
求項３から請求項９までのいずれか一つに記載の密閉筐
体。
【請求項１１】上記冷却手段が、圧縮機、凝縮器、蒸
発器および膨張機構等により構成される冷凍サイクルで
あることを特徴とする、請求項３から請求項１０までの
いずれか一つに記載の密閉筐体。
【請求項１２】上記吸・放湿材料の内部に、上記冷凍
サイクル内の冷媒の少なくとも一部を配管により導き、
上記吸・放湿材料の温度を制御することを特徴とする、
請求項３から請求項１１までのいずれか一つに記載の密
閉筐体。
【請求項１３】上記冷却手段が、ヒートパイプである
ことを特徴とする、請求項３から請求項１０までのいず
れか一つに記載の密閉筐体。