JP2010502020A - Humidity control of electronic equipment - Google Patents
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Abstract
本発明は、電子機器を備える筐体1の内部を除湿して湿度を制御する装置2及び方法に関する。装置2は、筐体1の外部の周囲空気と接触するように配置される加熱素子3と、筐体1の内部の周囲空気と接触するように配置される冷却素子4とを備える。冷却素子4において凝縮した露が、加熱素子3へ導かれ、冷却素子4において凝縮した空気からの湿度は、加熱素子3へ輸送されて蒸発可能であり、水導手段は毛細管構造6を備える。なお、本発明の別の観点では、加熱及び冷却素子の機能を交換し、水の流れを逆にして、湿度制御構成を提供可能である。
【選択図】図4
The present invention relates to an apparatus 2 and a method for controlling humidity by dehumidifying the inside of a housing 1 including an electronic device. The apparatus 2 includes a heating element 3 disposed so as to be in contact with ambient air outside the housing 1 and a cooling element 4 disposed so as to be in contact with ambient air inside the housing 1. The dew condensed in the cooling element 4 is guided to the heating element 3, and the humidity from the air condensed in the cooling element 4 can be transported to the heating element 3 and evaporated, and the water guiding means includes a capillary structure 6. In another aspect of the present invention, it is possible to provide a humidity control configuration by exchanging the functions of the heating and cooling elements and reversing the flow of water.
[Selection] Figure 4
Description
本発明は、電子機器を備える筐体内部を除湿して湿度を制御する装置及び方法に関する。 The present invention relates to an apparatus and a method for controlling humidity by dehumidifying the inside of a housing including an electronic device.
湿潤環境又は水に曝露され得るところに位置するように予定された電子機器が防水筺体によってしばしば保護される。しかしながら、水が筺体に入る可能性のある小さな入口、例えばギャップ、小孔又は拡散漏洩があり得る。このキャビネットを完全に防水にするのはしばしば費用のかかる手続であり、多くの場合、例えば霧又は湿度のような水が、製品が新品のときにすでにキャビネットに入り込む可能性がある。製品が完全に防水とされても、通常使用における劣化、製品への予期せぬ衝撃又は暴行、又は防水保護システムの劣化をもたらし得る例えば太陽や風、雨のような環境への曝露により、品質が悪化する場合があり、そのため水又は湿潤空気がキャビネットに入り込む場合がある。メンテナンス作業のためにキャビネットを開ける際に、水蒸気又は水がキャビネットへ入ってくることになるというリスクもある。いかなる理由で水蒸気がキャビネットの内部に閉じ込められようと、湿度が制御されないと、水蒸気がキャビネット内で腐食問題を引き起こすであろう。 Electronic equipment intended to be located where it can be exposed to a moist environment or water is often protected by a waterproof housing. However, there can be small inlets where water can enter the enclosure, such as gaps, stomas, or diffusion leaks. Making this cabinet completely waterproof is often an expensive procedure, and in many cases water such as mist or humidity can already enter the cabinet when the product is new. Even if the product is completely waterproof, it can cause degradation in normal use, unexpected impact or assault on the product, or degradation of the waterproof protection system, such as exposure to the environment, such as the sun, wind or rain. May deteriorate, so water or moist air may enter the cabinet. There is also a risk that when opening the cabinet for maintenance work, water vapor or water will enter the cabinet. Whatever the water vapor is trapped inside the cabinet, if the humidity is not controlled, the water vapor will cause corrosion problems in the cabinet.
本発明によって除湿されるように予定されるキャビネットのサイズは、例えば2から500リットルまで(0.002〜0.500立方メートル)のように、幅広く変わるサイズであってもよい。このサイズは、長期的な腐食保護が望まれる多くの異なる低電力消散機器を表す。上述のようなサイズの機器の除湿について、除湿分野において一般に使用される除湿又は換気装置を導入することは大抵難しい。この装置は、例えば加熱素子、ファン及び換気導管のような何らかのアクティブ除湿器を大抵備え、一般にかなりかさばるものであり、小さなスペースに収めるのが難しい。このようなシステムのかなり複雑な構成はそれらを高価にするものであり、応用的構成は、さらに、構成における何かが故障する場合があったり、動作するために不定期にサービスされる必要があったりするというリスクの一因となる。多くの場合、除湿装置が使用される予定であるキャビネットは、不便な場所に位置してあるか、又はメンテナンス人員から遠くに位置しており、このようなメンテナンス作業が費用も時間もかかるものとなる。 The size of the cabinet intended to be dehumidified according to the present invention may vary widely, for example from 2 to 500 liters (0.002 to 0.500 cubic meters). This size represents many different low power dissipation devices where long term corrosion protection is desired. For dehumidification of equipment of the size described above, it is usually difficult to introduce dehumidification or ventilation devices commonly used in the dehumidification field. This device is usually equipped with some active dehumidifier such as a heating element, a fan and a ventilation conduit and is generally quite bulky and difficult to fit in a small space. The rather complex configurations of such systems make them expensive, and the applied configurations can also cause something in the configuration to fail or need to be serviced irregularly to operate. It contributes to the risk of being present. In many cases, the cabinet where the dehumidifier will be used is located in an inconvenient location or far away from maintenance personnel, and such maintenance work is costly and time consuming. Become.
今日では、電子機器を備える筺体の内部のための保護の、一般的に使用されるあるタイプは、防水シールを使用し、筺体内部の水蒸気を吸収する吸収剤を有する乾燥カプセルを付することである。機器の筺体のこの作り方は、低メンテナンスコストを有するためにシールが防拡散であることが重要であるため、かなり制限される。このようなシステムにおいて、不必要なスペース要求とならないが、あまりに頻繁に変える必要のないように依然として十分な搭載容量を有するように、除湿装置についてどのような寸法とするかを知るということが難しいことがしばしばある。望むように機能するために、吸収剤がいっぱいであるときを示す何らかの表示システムが必要であるか、又は吸収剤がチェックされ、必要ならば交換可能であるとき、何らかの定期サービスが必要である。どちらの場合でも、筺体を物理的に開けて、除湿カプセルを置き換えることが必要である。このような除湿装置がどのような寸法とされるかにかかわらず、許容レベルを下回るように筺体内の水蒸気レベルを保つために乾燥カプセルを定期的に交換するメンテナンスが必要であろう。したがって、現場でカプセルをチェックし、必要なときに変更を行うメンテナンス人員が必要であるため、長期的なコストは高いであろう。 Today, one commonly used type of protection for the interior of a housing with electronic equipment is to use a waterproof seal and attach a dry capsule with an absorbent that absorbs water vapor inside the housing. is there. This method of making the housing of the equipment is rather limited because it is important that the seal be anti-diffusion in order to have a low maintenance cost. In such a system, it is difficult to know what the dimensions of the dehumidifier should be so that it does not require unnecessary space but still has sufficient mounting capacity so that it does not need to be changed too often. There is often. To function as desired, some indication system is needed to indicate when the absorbent is full, or some regular service is needed when the absorbent is checked and can be replaced if necessary. In either case, it is necessary to physically open the housing and replace the dehumidifying capsule. Regardless of the dimensions of such a dehumidifier, maintenance will be required to periodically replace the dry capsules to keep the water vapor level within the enclosure below acceptable levels. Therefore, long-term costs will be high because maintenance personnel are required to check the capsules on site and make changes when needed.
電子機器に関連する水蒸気の問題に対して、乾燥カプセルに関しない他の解決法がいくつか提案されてきた。ある解決法がUS6,196,003において説明されており、油を水から保護するために、加熱素子を使用して油充填電子装置を除湿している。DE2534909において、移動体ネットワーク接続のためのサブステーション用の除湿システムが説明されている。そこで開示される考えによれば、結露が検出される状況においてヒータをオンにする露点検出器としてセンサが使用される。しかしながら、このシステムにおいてどのように水蒸気が除去されるかではなく、単にどのように水蒸気の凝縮を防止するかを開示しており、したがって電子機器に除湿環境を提供しない。 Several other solutions have been proposed for the water vapor problem associated with electronics that are not related to dry capsules. One solution is described in US 6,196,003, where a heating element is used to dehumidify the oil-filled electronic device in order to protect the oil from water. In DE 2534909 a substation dehumidification system for mobile network connection is described. According to the idea disclosed there, a sensor is used as a dew point detector that turns on the heater in a situation where condensation is detected. However, it does not disclose how water vapor is removed in this system, but merely how to prevent water vapor condensation, and therefore does not provide a dehumidifying environment for the electronics.
EP368382は、水蒸気が筺体内部から除去される電子機器を備える筐体の除湿のための装置を説明する。この装置において、冷却素子が内部空気と接触し、内部空気から露を凝縮するように位置しており、露は容器に収集され、そこから導管を通って筺体の外へ導かれることが可能である。しかしながら、凝縮する水が非常に大量でない限り、おそらくこの装置はあまり効果的に動作しないであろう。凝縮する水が少量である場合、ほとんどは、凝縮した水を外へ輸送する問題があろう。第1に、容器へ落ちる液滴を作るために、液滴は、例えば重力によって下方へ行く前に、あるサイズとなる必要がある。さらに、排出導管が小さすぎる場合、水は毛細管力によって導管内部に付着する場合がある。対照的に、導管が大きすぎる場合、湿潤空気の形態である水蒸気は、外部から筺体へ入り込む場合がある。 EP 368382 describes an apparatus for dehumidification of a housing comprising an electronic device from which water vapor is removed from inside the housing. In this device, the cooling element is located in contact with the internal air and condenses the dew from the internal air, which can be collected in a container from which it can be led out of the enclosure through a conduit. is there. However, unless the water that condenses is very large, the device will probably not work very effectively. If there is a small amount of water to condense, most will have problems transporting the condensed water out. First, in order to make a drop that falls into a container, the drop needs to be a certain size before going down, for example by gravity. Furthermore, if the discharge conduit is too small, water may adhere to the interior of the conduit due to capillary forces. In contrast, if the conduit is too large, water vapor in the form of moist air may enter the enclosure from the outside.
ゆえに、いかなる主要な変更もなく筐体に収まるようにかなり小さなままであってもより良い除湿ユニットが必要である。好ましくは、除湿は、いかなる必要な定期的メンテナンス作業がなくとも続けてはたらくことが可能であろう。さらに好ましくは、除湿ユニットは、筺体が全部のシールにおいて完全に防水である必要がなくてもよいようにし、そのためデザインにより大きな自由度が許され、筺体とその接続エッジとの製造における正当な精度を超える必要を回避可能であろう。さらに、凝縮した水を筺体内部から外部へ輸送することにおいて満足にはたらく改善された除湿システムが必要である。 Therefore, there is a need for a better dehumidification unit that remains fairly small so that it can fit in the housing without any major changes. Preferably, dehumidification will be able to continue without any necessary regular maintenance work. More preferably, the dehumidification unit ensures that the housing does not have to be completely waterproof in all seals, so that the design allows a great degree of freedom and the legitimate accuracy in the production of the housing and its connecting edges It would be possible to avoid the need to exceed. Further, there is a need for an improved dehumidification system that works satisfactorily in transporting condensed water from the interior of the enclosure to the exterior.
本発明は、電子機器を備える筐体の内部の満足な除湿を達成し、筐体に存在する水又は霧による腐食を防止するため、改善された装置及び方法を提供する。本発明によれば、冷却素子が筐体の内部の周囲空気と接触するように配置され、加熱素子が筐体の外部の周囲空気と接触するように配置されるように、加熱素子と冷却素子とを備える除湿器が筐体と接続して搭載される。除湿器は、冷却素子において凝縮した露を加熱素子へ導く水導手段がさらに設けられており、そのため冷却素子において凝縮した空気からの湿度が、加熱素子へ輸送され、そこで蒸発することが可能である。改善された水輸送を提供するために、水導手段は毛細管構造を備える。 The present invention provides an improved apparatus and method for achieving satisfactory dehumidification inside a housing with electronic equipment and preventing corrosion due to water or mist present in the housing. According to the present invention, the heating element and the cooling element are arranged so that the cooling element is in contact with the ambient air inside the casing, and the heating element is arranged in contact with the ambient air outside the casing. A dehumidifier having the above is mounted in connection with the housing. The dehumidifier is further provided with water guiding means for guiding the dew condensed in the cooling element to the heating element, so that the humidity from the air condensed in the cooling element can be transported to the heating element and evaporated there. is there. In order to provide improved water transport, the water guiding means comprises a capillary structure.
この解決手段は、キャビネット内の空気を除湿する単純な構成を提供する。本発明は、箱などに含まれる全種類の電子機器に使用可能である。使用の一分野は、例えば電気通信ネットワークにおける基地局であってもよい。 This solution provides a simple arrangement for dehumidifying the air in the cabinet. The present invention can be used for all types of electronic devices included in boxes and the like. One field of use may be, for example, a base station in a telecommunications network.
本発明の一実施形態によれば、毛細管構造は、加熱素子と接触しており、冷却素子において凝縮した水を加熱素子へ導くものである。毛細管構造は例えばマットであってもよい。 According to one embodiment of the present invention, the capillary structure is in contact with the heating element and guides water condensed in the cooling element to the heating element. The capillary structure may be a mat, for example.
加熱素子と接触している毛細管マットを使用することによって、毛細管マットの吸水力を用いて、加熱素子へ水を吸うことが可能となり、加熱素子において水は蒸発する。水の輸送に毛細管力を使用することによる効果は、このような分配システムが重力又は何らかのポンプ機器を使用して水を輸送させられることなくはたらくことが可能である、ということである。この場合、水輸送は主に蒸発レートに依存し、加熱素子における毛細管を水から自由にして、それにより、熱した毛細管へ新しい凝縮した水を吸い取る。この文脈では、「毛細管マット(capillary mat)」で、毛細管力によって液体を吸い取ることが可能な何らかの毛細管構造を意味する。 By using the capillary mat in contact with the heating element, it becomes possible to suck water into the heating element using the water absorption of the capillary mat, and water evaporates in the heating element. The effect of using capillary forces for water transport is that such a distribution system can work without being transported using gravity or any pumping equipment. In this case, the water transport depends mainly on the evaporation rate, freeing the capillaries in the heating element from the water, thereby sucking up new condensed water into the heated capillaries. In this context, “capillary mat” means any capillary structure that can absorb liquid by capillary force.
加熱素子の表面の少なくとも一部を覆い、熱側において露を蒸発させる毛細管マットの第1の部分を有するに加え、除湿器には、冷却素子の表面の少なくとも一部を覆い、冷側において凝縮した露を吸収する毛細管マットの第2の部分を設けてもよい。マットの第1及び第2の部分は、水導手段によって互いに接続される。ある実施形態において、毛細管マットの第1の部分と第2の部分とを接続する水導手段は、マットの第3の部分を備えてもよい。 In addition to having a first part of the capillary mat that covers at least part of the surface of the heating element and evaporates dew on the hot side, the dehumidifier covers at least part of the surface of the cooling element and condenses on the cold side A second portion of the capillary mat that absorbs the dew may be provided. The first and second parts of the mat are connected to each other by water guiding means. In certain embodiments, the water guiding means connecting the first and second portions of the capillary mat may comprise a third portion of the mat.
マットの3部分は分割されたものであるか、又は異なる領域を備える1つの物体であるかのどちらかである、ということが留意されるであろう。さらに、冷却素子及び/又は加熱素子の表面全体にマットを設けないことが効果的である場合がある。例えば、冷却表面の一部が毛細管構造で覆われないことを可能とすることは、冷却素子が周囲空気と直接接触しており、マットで隔離されないこととなるため、凝縮効率が増加することを可能とするであろう。 It will be noted that the three parts of the mat are either divided or are one object with different areas. Further, it may be effective not to provide a mat over the entire surface of the cooling element and / or the heating element. For example, allowing a portion of the cooling surface not to be covered with a capillary structure means that the cooling element is in direct contact with the ambient air and is not isolated by the mat, thus increasing the condensation efficiency. It will be possible.
しかしながら、除湿器が第2及び第3の毛細管マットを備える、ということは必要ではない。代替実施形態において、第1の毛細管マットの一部が接触している容器に、冷側において凝縮した露を収集することが可能である場合がある。好ましくは、この容器は冷却素子の下に位置し、そのため水は重力によって容器へ落ちるであろう。次に第1の毛細管マットは、毛細管力によって、収集した水を加熱素子へ輸送し、そこで露は筐体の外部へ蒸発する。 However, it is not necessary that the dehumidifier comprises second and third capillary mats. In an alternative embodiment, it may be possible to collect dew condensed on the cold side in a container that is in contact with a portion of the first capillary mat. Preferably, the container is located under the cooling element so that water will fall into the container by gravity. The first capillary mat then transports the collected water to the heating element by capillary force, where the dew evaporates out of the housing.
本発明の実施形態において、加熱素子及び冷却素子は、第1の表面と第2の表面とを有する1つの物体として形成され、加熱素子は第1の表面に位置し、冷却素子は第2の表面に位置する。 In an embodiment of the present invention, the heating element and the cooling element are formed as one object having a first surface and a second surface, the heating element is located on the first surface, and the cooling element is the second Located on the surface.
ある設計において、表面は一般的な平板として作成される。この場合、素子は、好ましくは、反対側に位置する加熱素子及び冷却素子を有する比較的に平らな板として作成される。2つの側の間の熱移動を防止するために、板は、2つの側の間にインシュレーション層が設けられていてもよい。 In some designs, the surface is created as a common flat plate. In this case, the element is preferably made as a relatively flat plate with heating and cooling elements located on opposite sides. In order to prevent heat transfer between the two sides, the plate may be provided with an insulation layer between the two sides.
留意されるべきは、表面は平らで連続的な構造を必ずしも意味するものではなく、例えばミクロ構造スケールで、多孔性、ミクロファイバ又はファイバ、ミクロ構造不規則性を有する波状、又は何か望ましい形状の素子を備えてもよい。さらに、マクロ構造スケールでは、素子は、孔を有する球、円柱、凹又は凸、平面、又は他の幾何学的形状であってもよい。 It should be noted that the surface does not necessarily mean a flat and continuous structure, for example, on a microstructure scale, porous, microfiber or fiber, wavy with microstructure irregularities, or any desired shape The element may be provided. In addition, on a macrostructure scale, the elements may be spheres with holes, cylinders, concave or convex, planar, or other geometric shapes.
加熱及び冷却素子が1つの物体として構成される場合、物体は、片側に加熱素子を、他の側に冷却素子を備えるペルチェ素子を備えてもよい。この実施形態は、DCで動力を与えられると、加熱素子と冷却素子とを自然に作り出す1つの素子を有することの効果を提供する。 If the heating and cooling elements are configured as one object, the object may comprise a Peltier element with a heating element on one side and a cooling element on the other side. This embodiment provides the effect of having one element that naturally creates a heating element and a cooling element when powered by DC.
加熱及び冷却素子が1つの物体、例えば第1の表面と第2の表面とが互いに反対に位置する平ペルチェ素子として構成される場合、毛細管マットの第3の部分は、物体の外側に位置し、マットの第1の部分と第2の部分との間で水を導いても良い。これは、物体(ペルチェ素子)のまわりに毛細管マット又は構造を巻いて、そうして加熱素子、冷却素子及び物体の少なくとも一端をマットによって覆うことによって達成可能である。これは、製造するに簡単な構造と、筐体に搭載するに比較的小さな素子を提供する。 If the heating and cooling element is configured as a single object, for example a flat Peltier element in which the first and second surfaces are opposite to each other, the third part of the capillary mat is located outside the object. The water may be guided between the first part and the second part of the mat. This can be achieved by winding a capillary mat or structure around the object (Peltier element) and thus covering at least one end of the heating element, the cooling element and the object with the mat. This provides a structure that is simple to manufacture and a relatively small element for mounting in a housing.
別の実施形態において、冷却及び加熱物体は、上記第1の加熱表面と上記第2の冷却表面とを接続する1又は複数の孔が設けられる。この場合、片側に位置するマットの第1の部分から孔を通してマットの第2側に位置するマットの第2の部分へ水が導かれることが可能である。望ましい数の孔は、好ましくは、毛細管マットの第3の部分が設けられ、そのため冷側から熱側への水の輸送が容易になる。 In another embodiment, the cooling and heating object is provided with one or more holes connecting the first heating surface and the second cooling surface. In this case, water can be led from the first part of the mat located on one side through the hole to the second part of the mat located on the second side of the mat. The desired number of holes is preferably provided with a third portion of the capillary mat, which facilitates the transport of water from the cold side to the hot side.
上述したものと同様の実施形態、すなわち冷却及び加熱物体の第1の表面と第2の表面とを接続する1又は複数の孔を備える素子において、加熱及び冷却表面に毛細管マットを設けることは必要ではなく、孔のみに毛細管マットが設けられる。しかしながら、孔における毛細管マットは、毛細管マットが孔内で加熱素子と冷却素子とに接触しているように配置され、蒸発する凝縮水の冷側から暖側へのウィッキングのための1又は複数の毛細管カラムを形成する。この実施形態と前出のものとの混合である実施形態を行うこと、すなわち、加熱素子又は冷却素子のどちらかを備える側に毛細管マットの一部を設けることは、言うまでもなく可能である。例えば、冷側に毛細管マットを設けることが好ましい場合があり、それによって、凝縮した水を吸収して、冷却素子から水が落ちるのを回避し、したがって筐体に留まる。 In an embodiment similar to that described above, i.e. an element comprising one or more holes connecting the first and second surfaces of the cooling and heating object, it is necessary to provide a capillary mat on the heating and cooling surface. Rather, capillary mats are provided only in the holes. However, the capillary mat in the hole is arranged such that the capillary mat is in contact with the heating element and the cooling element in the hole, and one or more for wicking from the cold side to the warm side of the condensed water that evaporates. Form a capillary column. It goes without saying that it is possible to carry out an embodiment which is a mixture of this embodiment and the previous one, i.e. to provide a part of the capillary mat on the side with either the heating element or the cooling element. For example, it may be preferable to provide a capillary mat on the cold side, thereby absorbing condensed water and avoiding water falling from the cooling element and thus staying in the housing.
前出の実施形態において、加熱素子と冷却素子との両方を備える単一の素子を備えるとして本発明を説明した。加熱及び冷却素子が、異なる位置における別々のユニットである場合にも、本発明の原理がはたらくであろう、ということが留意されるであろう。これは、ある用途において構造的観点から好ましい場合があり、加熱及び冷却源をより良く分離する利点を有する場合もある。しかしながら、ほとんどの用途において、加熱及び冷却素子を1つの物体とする組合せは、素子間の水の輸送の距離が短いコンパクトで単純な設計の利点を有するであろう。 In the previous embodiment, the present invention has been described as comprising a single element comprising both a heating element and a cooling element. It will be noted that the principles of the invention will also work if the heating and cooling elements are separate units at different locations. This may be preferred from a structural point of view in certain applications and may have the advantage of better separation of heating and cooling sources. However, in most applications, the combination of heating and cooling elements as one object will have the advantage of a compact and simple design with a short distance of water transport between the elements.
除湿器は、筐体における位置又は筐体に接続する位置に位置してもよい。ある実施形態において、加熱素子及び冷却素子は、筐体の外壁に、又はそれに隣接して搭載される。加熱及び冷却素子が、1つの物体として、その冷却側を加熱側の反対側にして構成される場合、素子は、好ましくは、その冷却素子を内部に、その加熱側を外部にして、筐体の外壁の一部として組み入れられる。 A dehumidifier may be located in the position in a housing | casing, or the position connected to a housing | casing. In certain embodiments, the heating and cooling elements are mounted on or adjacent to the outer wall of the housing. When the heating and cooling element is configured as a single object with the cooling side opposite the heating side, the element is preferably a housing with the cooling element inside and the heating side outside. Is incorporated as part of the outer wall.
代替として、加熱素子及び冷却素子は、筐体の内部に搭載可能であり、それにより、上記加熱素子は、空気換気ダクトを介して筐体の外部に接続される。再蒸発した水が筐体内部の空気に再進入するのを防止するため、空気換気ダクトは、筐体を出る空気が、筐体の内部空気と接触することのないようにしっかりしているべきである。 Alternatively, the heating element and the cooling element can be mounted inside the housing, whereby the heating element is connected to the outside of the housing via an air ventilation duct. To prevent re-evaporated water from re-entering the air inside the enclosure, the air ventilation duct should be tight so that the air exiting the enclosure does not come into contact with the internal air of the enclosure It is.
加熱素子と冷却素子とが異なる物体として提供される場合、それらを異なる位置に配置すること、例えば凝縮素子を筐体の内部に、水蒸気が筐体の外部の空気において直接蒸発するように加熱素子を壁に隣接して配置することは、言うまでもなく可能である。 If the heating element and the cooling element are provided as different objects, arrange them in different positions, for example the heating element so that the condensing element evaporates directly inside the housing and the water vapor evaporates directly in the air outside the housing It goes without saying that it can be arranged adjacent to the wall.
ゆえに、本発明は、本質的にメンテナンスフリーであり、湿度制御及び電力消費に関して完全に自動化可能な除湿構成を提供する。さらに、進歩的構成は、いかなる動く部分もなくはたらき、静かとなるため、全種類の家庭用電気器具、又は低レベルのノイズが望ましい全種類の装置に特に適当とされる。その単純性から、当該構成は、不具合又は故障のリスクが少ない信頼性のある構成を提供するであろう。当該構成は、筐体に対する大きさや必要な乾燥能力に関して簡単にスケーリング可能である。その比較的小さな大きさのため、当該構成は、あまり又は全く効果的ではない除湿装置付の既存の筐体に簡単に搭載可能であり、集積可能である。例えばペルチェ素子のようなコンパクトで板状の加熱及び冷却装置の場合には、筐体の外壁又は蓋に搭載してもよく、オリジナルの壁又は蓋を置き換えることで筐体に簡単に合わせることができる。 Thus, the present invention provides a dehumidification arrangement that is essentially maintenance free and can be fully automated with respect to humidity control and power consumption. Furthermore, the advanced configuration works without any moving parts and is quiet, making it particularly suitable for all types of household appliances or all types of devices where low levels of noise are desirable. Because of its simplicity, the configuration will provide a reliable configuration with a low risk of failure or failure. The configuration can be easily scaled with respect to the size of the enclosure and the required drying capacity. Because of its relatively small size, the configuration can be easily mounted and integrated into existing enclosures with a dehumidifier that is less or less effective. For example, in the case of a compact and plate-like heating and cooling device such as a Peltier element, it may be mounted on the outer wall or lid of the housing, and can be easily fitted to the housing by replacing the original wall or lid. it can.
加えて、除湿ユニットは、必要ならば、恒湿器のような追加特徴を設けて、湿度があるレベルを上回る場合にのみアクティブにするようにしてもよい。 In addition, the dehumidification unit may be provided with additional features, such as a humidity chamber, if necessary, so that it is activated only when the humidity exceeds a certain level.
より効果的な除湿を達成するために、装置にはファンが設けられてもよい。しかしながら、このような機器は、除湿器をより複雑で、スペースが必要なものとすることとなり、ほとんどの用途に必要されない。適用される場合には、ファンは、大抵、空気の強い流れを提供するのではなく、むしろ内部空気を緩やかに混合又はかき混ぜて、冷却素子の付近への湿潤空気の輸送を提供するであろう。 To achieve more effective dehumidification, the device may be provided with a fan. However, such equipment would make the dehumidifier more complex and space consuming and is not needed for most applications. When applied, the fan will usually not provide a strong flow of air, but rather gently mix or stir the internal air to provide transport of wet air to the vicinity of the cooling element. .
本発明は逆機能に対して、すなわち、加熱及び冷却素子が交換される場合に対して有用である場合がある、ということも留意されるであろう。ペルチェ素子を使用する場合、冷却側と加熱側とは、電気の極を変えることによって簡単に交換可能である。ゆえに、例えば、壁に、又はその付近に位置するペルチェ素子が、外部から水を凝縮し、内部で蒸発させて、筐体の内部の空気を加湿することが可能である。極を制御することによって、例えば恒湿器に応じて、本発明を使用して、筐体の内部空気の湿度を望ましい区間内にあるように制御可能である。 It will also be noted that the present invention may be useful for the reverse function, i.e. when the heating and cooling elements are replaced. When using a Peltier element, the cooling side and the heating side can be easily exchanged by changing the poles of electricity. Therefore, for example, a Peltier element located on or near the wall can condense water from the outside and evaporate it inside to humidify the air inside the housing. By controlling the poles, for example, depending on the humidity chamber, the present invention can be used to control the humidity of the internal air of the housing to be in the desired interval.
本発明は、電子機器を備える筐体のための湿度制御処理さらに関し、上記湿度制御処理は、
筐体の内部の周囲空気と接触して、水蒸気を周囲空気から凝縮するように配置される冷却素子を提供するステップと、
筐体の外部の周囲空気と接触するように配置される加熱素子を提供するステップと、
冷却素子において凝縮した露を加熱素子へ導く水導手段を提供するステップとを含み、
それによって、冷却素子において凝縮した水蒸気は、加熱素子へ導かれ、加熱素子において蒸発し、筐体の内部の空気を除湿するであろう。
The present invention relates to a humidity control process for a housing including an electronic device, and the humidity control process includes:
Providing a cooling element disposed in contact with ambient air within the housing to condense water vapor from the ambient air;
Providing a heating element arranged to contact ambient air outside the housing;
Providing water guiding means for directing dew condensed in the cooling element to the heating element;
Thereby, the water vapor condensed in the cooling element will be led to the heating element, where it will evaporate and dehumidify the air inside the housing.
湿度制御処理の特定の実施形態において、凝縮した水は、冷却素子から加熱素子へのその道のりの少なくとも一部を、毛細管力によって輸送される。 In certain embodiments of the humidity control process, the condensed water is transported by capillary forces at least part of its path from the cooling element to the heating element.
湿度制御処理は、筐体の内部の空気を除湿するために操作されることを主に予定されるが、逆機能に、すなわち筐体の内部の空気を加湿するために使用してもよい。これは
加熱素子及び冷却素子の機能を交換するによる簡単なやり方で達成可能であり、そうして水の流れが反対になり、筐体の内部の空気を加湿可能である。この場合、好ましくは、空気における湿度を測定して、水蒸気含有量がある値を下回るとき、システムを制御して、空気を除湿させる湿度計を湿度制御処理は含む。加熱及び冷却素子の機能を変える簡単なやり方は、両方の素子を備えるペルチェ素子を使用して、電流の極を変えることである。
The humidity control process is primarily intended to be operated to dehumidify the air inside the housing, but may be used for the reverse function, i.e., to humidify the air inside the housing. This can be achieved in a simple manner by exchanging the function of the heating and cooling elements, so that the water flow is reversed and the air inside the housing can be humidified. In this case, the humidity control process preferably includes a hygrometer that measures humidity in the air and controls the system to dehumidify the air when the water vapor content falls below a certain value. A simple way to change the function of the heating and cooling elements is to change the poles of the current using a Peltier element with both elements.
本発明の実施形態を以下の図を参照して説明することにする。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the following figures.
以下では、図面を参照しながら、本発明の色々な実施形態、すなわち電子機器を備える筺体の内部の保湿ための装置を説明することにする。実施形態(図面)は、例えば加熱素子や冷却素子のような除湿器の素子の色々な部分が筺体に接しながらどのように搭載可能であるかと、除湿器の色々な構成詳細はどのようなものかとを明らかにすることを目的とするものである。 Hereinafter, various embodiments of the present invention, that is, an apparatus for moisturizing the inside of a housing including an electronic device will be described with reference to the drawings. In the embodiment (drawing), for example, how various parts of elements of the dehumidifier such as a heating element and a cooling element can be mounted while contacting the housing, and what are the various configuration details of the dehumidifier The purpose is to clarify the heel.
この図面の一般的規則として、実線矢印(数と関連しない場合)は、水、又は凝縮湿度、すなわち液体状態の水の流れを示す。破線矢印は、湿潤空気又は霧の流れ、すなわち気体状態の水の流れを示す。 As a general rule in this drawing, solid arrows (when not associated with numbers) indicate the flow of water or condensed moisture, ie, water in liquid state. Dashed arrows indicate the flow of moist air or mist, i.e. the flow of gaseous water.
図1は、除湿器2の予定された使用の単純な概略図であり、筺体の外壁13に位置する除湿器2を備える電子機器(図示せず)のための筺体1を示す。
FIG. 1 is a simple schematic diagram of the intended use of a
図1は非常に簡潔な一般的概観のみを示しているのだが、図2においては、除湿構成のより詳細な説明を示しており、ケーシングにおいて除湿器の色々なパーツを配置する異なるやり方と、それらをどのように接続するかとを例示する。図2a〜dは、加熱素子3を配置する4つの異なるやり方を開示しており、冷却素子4を概略的に示す。図2aにおいて、加熱素子3及び冷却素子4は1つの物体として構成され、筐体の外壁2に位置するということを示す。冷却素子4は外壁の外部に配置又は形成される。加熱素子3は、外壁2の内部に配置又は形成される。筺体1内部の空気中の水蒸気は、冷却素子4において凝縮し、外壁2の外部上の加熱素子へ輸送され、それによって蒸発するであろう。凝縮した水を冷却素から加熱素子へ輸送する機構は、この場合、他の図面に関連して図示及び説明することにする毛細管構造を利用するであろう。
Although FIG. 1 shows only a very brief general overview, FIG. 2 shows a more detailed description of the dehumidification configuration, and different ways of placing the various parts of the dehumidifier in the casing; It illustrates how to connect them. FIGS. 2 a-d disclose four different ways of arranging the
図2bにおいて除湿器の別の設計を示す。加熱素子3及び冷却素子4は、依然として1つの物体として構成されるのだが、筺体1の内部に位置している。空気換気ダクト13に接続されるケーシング14によって、加熱素子3は筺体1内部の空気から保護される。ケーシング14は、言うまでもなく、ケーシング外部の空気と接触するようになるケーシング1の内部空気も保護し、そのため、新鮮な空気の湿度が筺体1へ入り込むのが防止される。図2aに説明するように空気を新鮮な空気へ直接解放する代わりに、空気換気ダクト13を通して導くことを除き、この構成は、図2aにおける説明と同一の原理にしたがってはたらく。
In FIG. 2b another design of the dehumidifier is shown. The
図2cにおいて、加熱素子3及び冷却素子4は別々のユニットである。したがって、凝縮した水を冷却素子4空加熱素子3へ輸送する何らかの水導管5を含める必要がある。図でわかるように、加熱素子3は、筺体1の内部に位置し、ケーシング14によって内部空気から保護される。凝縮した水が加熱素子3に到達すると、水は蒸発し、筺体1に入り込む周辺空気に対する保護シールドとしてケーシング14が機能する壁の一部の外壁12における換気孔を通して筺体の外部へ解放されるであろう。代替としては、加熱素子は、外壁12の外部に配置することも可能であり、それによって、筺体1内部の空気から加熱素子3をシールドするケーシング14を有する必要性が排除される。必要ならば、素子は反対に配置することも可能である。
In FIG. 2c, the
図2dにおいて、加熱素子3及び冷却素子4は、図2cにおいて説明したように別々のユニットであり、水導管5が水を素子間で輸送する。この構成は、図2cで説明したものとは異なり、冷却素子は筺体1の内部に(外壁12の付近ではなく)位置する。したがって、冷却素子は、空気換気ダクト13に含まれ、加熱素子3を囲むケーシング14に接続し、加熱素子3は外気へ蒸発水を導く。
In FIG. 2d, the
概略図2a〜2dにおいて、水が冷却及び加熱素子間をどのように輸送されるかは詳細に説明しない。素子が互いに遠くに位置する場合、接続は、例えば通常の水導管又は毛細管カラムであってもよい。素子が1つの物体として構成されるときに水の輸送をどのように構成可能であるかの例を以下で説明することにする。 In the schematic diagrams 2a to 2d, it is not described in detail how water is transported between the cooling and heating elements. If the elements are located far from each other, the connection may be a normal water conduit or a capillary column, for example. An example of how water transport can be configured when the element is configured as a single object will be described below.
図3〜7は、除湿器の一部を成す加熱及び冷却素子がどのように1つの物体として設計可能であるかの色々な実施形態をさらに詳細に示す。 Figures 3-7 show in more detail various embodiments of how the heating and cooling elements that form part of the dehumidifier can be designed as a single object.
図3及び4において、このような素子の第1の実施形態を示しており、このものは、水導材料で囲まれたコンパクトな加熱‐冷却コアで形成される。図3に示す素子は、加熱素子3と、冷却素子4と、毛細管マット6a〜6c水導手段とを備え、そのため、水の凝縮、輸送及び蒸発に必要な全素子を備える1つの加熱及び冷却物体7を形成する。わかるように、毛細管マット6は3部分に分割され、第1部6aは加熱素子3の表面8に接触しており、毛細管マットの第2部6bは冷却素子4の表面9に接触しており、マットの第3部6cはマットの第1部6aと第2部6bとに接触している。この図に示すように、マットの第3部6cは、マットの他の部分6a、6bに、加熱及び冷却物体7の1つのエッジ部分だけで接触している。毛細管マット6は、言うまでもなく、1又は2以上のエッジを覆うことも可能であり、それによって、第1及び第2部6a、6b間の接続が増加する。さらに、マットは完全な表面を覆う必要がなく、加熱又は冷却表面の一部を見せるように孔が設けられた一部又はストリップを形成する一部を覆ってもよい。特に、冷表面9を待機に曝露して、凝縮効果を向上するために、完全な冷却表面9を覆うことをしないということが効果的である場合がある。
3 and 4 show a first embodiment of such a device, which is formed of a compact heating-cooling core surrounded by a water conducting material. The element shown in FIG. 3 comprises a
図4において、使用中に冷却及び加熱物体7がどのようにはたらくのかを示す。筺体内の空気からの水蒸気は、冷却素子4の冷表面9に位置する毛細管マット6上のマットの一部6bで凝縮する。マット6における湿度の釣合に到達しようとする毛細管力によってマット6に拡散する水蒸気をマット6は吸収し、水蒸気がマットの乾燥部分へ向かって行くことを開始するであろう。ゆえに、液体は、冷側6bに位置するマットの一部から、熱側6aに位置するマットの一部へ向かって、接続部分6cを介して移動を開始するであろう。加熱素子3のため、加熱素子3の熱表面8に位置するマット6aの一部に到達した水蒸気が蒸発を開始するであろう。蒸発は、マット6aのこの部分をマット6a、6bの他の部分よりも乾燥させ、そのため、素子7の熱側へ向かう水又は水蒸気の連続的な流れができるであろう。正確に言うと、水の流れは、関連の湿度について冷側よりも熱側のほうが低い限り続くであろう。素子の熱及び冷側間の温度差のため、熱側の空気における絶対湿度は冷側よりも大きい場合があり、一方で熱い空気は凝縮前にはより湿潤であるという事実のため、冷側の関連の湿度はより高いであろう。ゆえに、外側及び内側の関連の湿度がそれぞれの表面付近で釣合うまで、冷側から熱側への水が流れるであろう。しかしながら、素子の加熱及び冷却は機能するために何らかのエネルギーが供給される必要があるため、筐体内部の空気を除湿する必要がないときは、素子を制御してオフにすることが望まれる。除湿システムに、筺体における湿度を測定する構成、例えば湿度計を設けて、湿度に応じて除湿器をオン及びオフにするスイッチ、すなわち恒湿器に接続されるようにしてもよい。関連の湿度が内部より外部のほうが高いときには、この構成を通って湿度が筐体へ入り込むリスクがあるため、スイッチは装置内部及び外部の湿度を測定することも可能である。湿度が筐体へ入り込むのを防止するため、関連の湿度が内部より外部のほうが高いと、装置は自動的にスイッチがオンになるようにしてもよい。この問題は、何らかの他の防止機構、例えば水が筐体へ入り込む可能性を終わらせる何らかの機構構成で調節することも可能である。さらに、加熱及び/又は冷却素子は完全にスイッチがオン又はオフとされる必要はなく、ステップレスで、又は所望の効果を達成する所定のステップによって、様々な効果を変える、それによって筐体における湿度を制御可能であるということも明らかである。
FIG. 4 shows how the cooling and
比較的簡単に理解できるように、この構成は、反対方向ではたらくように水蒸気の流れを変える簡単なやり方を提供する。唯一行うことが必要なのは、加熱素子及び冷却素子を交換することである。このような交換の簡単なやり方を図7に関連してさらに詳細に説明することにする。 As can be understood relatively easily, this configuration provides a simple way to change the flow of water vapor to work in the opposite direction. The only thing that needs to be done is to replace the heating and cooling elements. A simple way of such exchange will be described in more detail in connection with FIG.
一般的説明の部分ですでに言及したように、熱側と冷側との両方にマットが設けられることは必要ない。図5において、代替実施形態を示す。この実施形態において、液滴16が冷表面上に合併するように、空気における湿度が冷却素子4の冷表面9において凝縮する。重力のため、液滴16は下方へ行き、容器15に収集されるであろう。容器は他端において毛細管マット6と接触している。この毛細管マットは、加熱素子3の表面8と接触している主要部6aからなる。ゆえに、凝縮した水は、毛細管マット6を通って加熱素子へ行き、そこで蒸発して外気へ解放される。
As already mentioned in the general description part, it is not necessary to provide mats on both the hot and cold sides. In FIG. 5, an alternative embodiment is shown. In this embodiment, the humidity in the air condenses on the
しかしながら、この実施形態は、比較的大量の水蒸気が空気から凝縮する場合に、おそらくより良くはたらくであろう。小さな液滴は冷壁へ張り付く傾向があり、ある大きさに到達するまでは落ち始めないであろう。 However, this embodiment will probably work better if a relatively large amount of water vapor condenses from the air. Small droplets tend to stick to the cold wall and will not begin to fall until they reach a certain size.
この実施形態に示すように、毛細管マットは加熱素子の表面のみを覆い、その一部は容器へ達し、容器から加熱素子へ毛細管力によって水を吸うことができるようになっている。この構成によって、加熱及び冷却物体7の両側を毛細管マットで覆う必要なくなる。加えて、冷却素子が空気と直接接触するため、凝縮効率は非常に良いであろう。この構成の別の効果は、水蒸気トラップとしてはたらくことが可能であるということである。内部よりも外部で吸湿圧が大きいと、水は外部から内部へ進行を開始するのだが、内部へ来る水は容器15に蓄積し、したがって比較的高い吸湿圧を比較的早く作り出し、外部から内部への望ましくない水の流れが止まることとなるであろう。
As shown in this embodiment, the capillary mat covers only the surface of the heating element, a part of which reaches the container, and can absorb water from the container to the heating element by capillary force. This configuration eliminates the need to cover both sides of the heating and
この実施形態の代替において、毛細管マットは、言うまでもなく、ずっと続いて、加熱及び冷却物体7の低端部分を覆う。
In an alternative to this embodiment, the capillary mat, of course, continues all the way over the lower end portion of the heating and
なお、除湿器の加熱及び冷却素子の別の実施形態を図6に示す。図6aは、加熱及び冷却物体7の斜視図を示し、加熱及び冷却物体7は本質的に平らな板として形成され、片側に位置する加熱素子3と、孔10が設けられた反対側に位置する冷却素子4とを有する。
In addition, another embodiment of the heating and cooling element of the dehumidifier is shown in FIG. FIG. 6 a shows a perspective view of the heating and
図6aにおける加熱及び冷却物体7の断面図である図6bにおいて、孔10は毛細管マット6が設けられており、毛細管マット6は毛細管カラム11を形成し、熱側3を冷側と接続して、冷側4において凝縮した水を輸送し、熱側3において蒸発させる。
In FIG. 6b, which is a cross-sectional view of the heating and
図6cは、図6aにおいて説明した素子の断面図を示し、素子7には、孔10と、毛細管マット6も熱側3及び冷側4上に設けられた。先に説明したように、冷側4における凝縮水は、冷側におけるマット6bへ吸収され、毛細管力によって、孔中に位置して毛細管カラム11を形成するマットの一部6cを通して輸送される。冷却及び加熱物体の熱側3に位置する毛細管マットの一部6aから水は蒸発し、そのため冷側4から熱側3へ水が引きずり込まれるであろう。
FIG. 6 c shows a cross-sectional view of the element described in FIG. 6 a, in which the
図6b及び6cに示す実施形態の組み合わせも可能であり、すなわち片側のみが完全に又は部分的に毛細管マットで覆われる。 A combination of the embodiments shown in Figures 6b and 6c is also possible, i.e. only one side is completely or partially covered with a capillary mat.
図7において、図3〜6に説明したようなコンパクトな設計のものの加熱及び冷却素子がどのように作成可能であるかを説明し、加熱側3と冷却側4とを備える加熱及び冷却物体7はペルチェ素子17として例示する。素子17はアノード接続18とカソード接続19とを備える。DC電流が接続18、19に加えられると、素子がはたらき始め、素子17の側3、4は、熱く、比較的、冷たく、なり始めるであろう。
In FIG. 7, it will be described how a heating and cooling element of a compact design as described in FIGS. 3 to 6 can be made, and a heating and
処理を逆にしたい場合、極は変更可能である。こうして、冷側と熱側とが切り替わるであろう。このことは、考えの進歩的コンセプトが効果的な除湿装置を提供するだけではなく効果的湿度制御器をも提供する、ということを意味する。筐体において所望の範囲内に湿度を保ちたい場合、システムには、恒湿器と、恒湿器の値に依存して電流を変化させる手段とが設けられる。除湿したいときは、筐体の内部と接触している素子は冷側となり、それにより水が凝縮され、外部へ導かれるであろう。他方で、内部空気を加熱する必要がある場合、極は変更可能であり、素子は水を外側で凝縮し、内部へ輸送し、そこで水は蒸発するであろう。このような構成は、両側が等しく設計される実施形態に、例えば図3、4及び6に示す実施形態に特に適当である。図5に示す実施形態は、両方向に等しく効果的にはたらかないであろうが、除湿装置としてのみの使用にはより適当である。 If you want to reverse the process, the pole can be changed. Thus, the cold side and the hot side will be switched. This means that the inventive concept of not only provides an effective dehumidifier but also an effective humidity controller. If it is desired to keep the humidity within a desired range in the housing, the system is provided with a humidity chamber and means for changing the current depending on the value of the humidity chamber. When it is desired to dehumidify, the element in contact with the interior of the housing will be on the cold side, so that the water will be condensed and directed to the outside. On the other hand, if the internal air needs to be heated, the poles can be changed and the element will condense water outside and transport it to the inside where the water will evaporate. Such an arrangement is particularly suitable for embodiments in which both sides are equally designed, for example the embodiment shown in FIGS. The embodiment shown in FIG. 5 will not work equally effectively in both directions, but is more suitable for use only as a dehumidifier.
Claims (14)
前記筐体(2)の内部の周囲空気と接触し、前記周囲空気からの水蒸気を凝縮するように配置される冷却素子を提供するステップと、
前記筐体(1)の外部の周囲空気と接触するように配置される加熱素子(3)を提供するステップと、
前記冷却素子(4)において凝縮した露を前記加熱素子(3)へ導く水導手段(5)を提供するステップとを含み、
それにより、前記冷却素子(4)において凝縮した水蒸気が、前記加熱素子(3)へ導かれ、前記加熱素子(3)において蒸発し、前記筐体(1)の内部の空気を除湿し、前記冷却素子(4)空前記加熱素子(3)への少なくとも一部の間の凝縮した水は、毛細管力によって輸送される、湿度制御処理。 A humidity control process for a housing (1) including an electronic device,
Providing a cooling element arranged to contact the ambient air inside the housing (2) and to condense water vapor from the ambient air;
Providing a heating element (3) arranged to contact ambient air outside of the housing (1);
Providing water guiding means (5) for guiding dew condensed in the cooling element (4) to the heating element (3),
Thereby, water vapor condensed in the cooling element (4) is guided to the heating element (3), evaporates in the heating element (3), dehumidifies the air inside the housing (1), and Cooling element (4) empty Humidity control process, in which condensed water between at least part of the heating element (3) is transported by capillary forces.
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