JP2016013513A

JP2016013513A - 調湿プレート

Info

Publication number: JP2016013513A
Application number: JP2014136335A
Authority: JP
Inventors: 喜章瓜生; Yoshiaki Uryu; 達哉砂▲崎▼; Tatsuya Sunazaki
Original assignee: PIATEKKU KK; SUNAZAKI SEISAKUSHO KK
Current assignee: PIATEKKU KK; SUNAZAKI SEISAKUSHO KK
Priority date: 2014-07-01
Filing date: 2014-07-01
Publication date: 2016-01-28
Anticipated expiration: 2034-07-01
Also published as: JP6230966B2

Abstract

【課題】シリカゲルの調湿機能を活用することにより電力・通信機器用収納ボックス内部の湿度をコントロールし、結露を防止することができ、耐久性に優れた調湿プレートを提供すること。
【解決手段】電力・通信機器用収納ボックス内部に設置される、主成分であるシリカゲルを結合剤で固めた調湿プレート１０であって、前記調湿プレート１０に含まれる、Ａ型シリカゲル、Ｂ型シリカゲル、Ｃ型シリカゲルの重量比は、Ａ型シリカゲル０．１重量％〜０．５重量％、Ｂ型シリカゲル９９．０重量％〜９９．８重量％、Ｃ型シリカゲル重量０．１重量％〜０．５重量％であることを特徴とする調湿プレート１０とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、分電盤や操作盤が収納されている電力・通信機器用収納ボックス内部の湿度をコントロールすることができる調湿プレートに関する。さらに言えば、シリカゲルの調湿機能を活用することにより電力・通信機器用収納ボックス内部の湿度をコントロールし、結露を防止することができる調湿プレートに関する。

分電盤や操作盤が収納されている電力・通信機器用収納ボックス内部には、電気機器、電子部品等が収納されている。電力が供給されている状態では、収納ボックス内の温度は比較的高く、相対湿度は比較的低い状態で保たれている。しかし、電力の供給が停止されると、収納ボックス内の温度は急激に低下し、収納ボックス内の相対湿度は急激に上昇する。この結果、収納ボックス内の電気機器、電子部品等に結露が生じ、結露を起因として電気機器、電子部品に絶縁不良や漏電が生じたりすることがある。特に、気温の変化が激しい屋外に設置された収納ボックスにおいてかかる傾向が顕著である。

従来、収納ボックス内部に温・湿度センサーとスペースヒーターを組み込み、収納ボックス内部の温度低下（湿度上昇）を感知し、制御し、結露を防止するような対策がなされていた。係る方法によれば、結露を確実に防止することができるが、消費電力の問題等があり好ましくない。スペースヒーターを使用しない方法として、乾燥材を収納ボックス内部に配置し、収納ボックス内部の余分な水分を吸湿させ、結露を防止する方法が試みられているものの、乾燥材は吸湿作用のみを有する材料であり、乾燥材中の水分量が飽和状態に達すると、吸湿能力が無くなってしまい、頻繁に乾燥材を交換する必要があった。

上記のような問題を解決するために、特許文献１の如く、「ボックス本体と、非加硫ゴムと吸水ポリマー４０〜９０重量％とを含有するゴム組成物からなる湿度調整用ゴム成形体とを備え、前記ボックス本体の内部に前記湿度調整用ゴム成形体が配置されていることを特徴とする内部が湿度調整されたボックス（特許文献１：請求項１）。」が知られている。即ち、分電盤や操作盤が収納されている電力・通信機器用収納ボックス内部に、非加硫ゴムと吸水ポリマー４０〜９０重量％を含有するゴム組成物からなる調湿部材を配置することが開示されている。

特開２００３−１３４６１８号公報

特許文献１に係る「内部が温度調整されたボックス（特許文献１：発明の名称）」においては、吸水ポリマーを分散させる基材として非加硫ゴムを使用している。ゴム（非加硫ゴムもほぼ同様）は、オゾン等による酸化劣化、熱（高温）による分子の切断、紫外線等による化学変化が起こり、ゴムが劣化し、ゴム表面に亀裂等が生じすることが知られている。特に、ゴム素材の中でも二重結合を主鎖にもつものは亀裂などの劣化が生じやすいと言われている。

本発明に係る調湿プレートは、分電盤や操作盤が収納されている電力・通信機器用収納ボックス内部に設置する調湿プレートであり、電力・通信機器用収納ボックスは屋外に設置されている。従って、熱（高温）によるゴム分子の切断、紫外線等による化学変化のよるゴムの老化（劣化）は避けられない。さらに悪いことに、分電盤や操作盤が収納されている電力・通信機器用収納ボックス内部は高圧電流が流れており、高圧電流の付近はオゾン濃度の高い場所である。即ち、高圧電流によるオゾン発生は避けられず、オゾンによるゴムの酸化が避けられない。従って屋外での使用は、非加硫ゴム自体が老化（劣化）しやすいという欠点があり、耐久性に欠け好ましくない。

一方、シリカゲルは多孔質構造（細孔構造）を有し表面積が大きいため、乾燥剤として利用されている。シリカゲルには、Ａ型シリカゲルとＢ型シリカゲルとＣ型シリカゲルがある。Ａ型シリカゲルは低湿度でも水分を吸着し、加熱しなければ水分を放出しないので乾燥剤としての利用されている。Ｂ型シリカゲルは高湿度では水分を多く吸着するが、低湿度では水分を放出するという珪藻土のような性質を持ったものであり、主に調湿剤として利用されている。即ち、吸着のみならず、低湿度に置くと、吸着していた水分を徐々に放湿することができる。Ｃ型シリカゲルは、あまり水分を吸放湿せず、主にタンパク質などの高分子化合物の吸脱着や触媒担体として利用されている。

出願人らは、上記シリカゲルの特性を、分電盤や操作盤が収納されている電力・通信機器用収納ボックス内部に設置する調湿プレートに適用できると考え、鋭意研究を重ねた結果、本発明に至ったのである。本発明の目的は、シリカゲルの調湿機能を活用することにより電力・通信機器用収納ボックス内部の湿度をコントロールし、結露を防止することができ、耐久性に優れた調湿プレートを提供することにある。

上記課題を解決するために、本願請求項１に記載した発明は、電力・通信機器用収納ボックス内部に設置される、主成分であるシリカゲルを結合剤で固めた調湿プレートであって、前記調湿プレートに含まれる、Ａ型シリカゲル、Ｂ型シリカゲル、Ｃ型シリカゲルの重量比は、Ａ型シリカゲル０．１重量％〜０．５重量％、Ｂ型シリカゲル９９．０重量％〜９９．８重量％、Ｃ型シリカゲル重量０．１重量％〜０．５重量％であることを特徴とする調湿プレートであることを特徴とするものである。

尚、本明細書において、Ａ型シリカゲルとは、平均細孔半径が２０〜４０Åで比表面積が６５０〜７５０ｍ^２／gのシリカゲル、Ｂ型シリカゲルとは、平均細孔半径が５０〜７０Åで比表面積が４００〜５００ｍ^２／ｇのシリカゲル、Ｃ型シリカゲルとは、平均細孔半径が８０〜１２０Åで比表面積が３００〜４００ｍ^２／ｇのシリカゲルのことである。

本願請求項２に記載した発明は、請求項１に記載した発明において、前記調湿プレートに複数の凹溝が形成されている調湿プレートであることを特徴とするものである。

本願請求項３に記載した発明は、請求項１または請求項２に記載した発明において、前記調湿プレートに湿度インジケーターを設置した調湿プレートであることを特徴とするものである。

本願請求項４に記載した発明は、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載した発明において、前記調湿プレートの表面に、光触媒物質をコーティングし、及び／又は、有害物質を吸着する物質をコーティングした調湿プレートであることを特徴とするものである。

本願請求項１に係る発明は、主成分であるシリカゲル（Ａ型シリカゲル、Ｂ型シリカゲル、及びＣ型シリカゲル）を、デンプン糊、アラビアゴム糊、ヒドロキシプロピルセルロース、各種建築材の製造に用いる糊剤や樹脂剤、セメントや石膏等の結合剤で固めた調湿機能を有する調湿プレートである。

本発明に係る調湿プレートを、電力・通信機器用収納ボックス内部に設置することで、電力の供給が停止されて、収納ボックス内の温度が急激に低下しても、収納ボックス内の相対湿度が急激に上昇することが無くなった。この結果、収納ボックス内の電気機器、電子部品等に結露が生じ、結露を起因として電気機器、電子部品に絶縁不良や漏電が生じたりすることを無くすことができるようになった。しかも、スペースヒーターの代替として設置することで消費電力をゼロにすることができる。

本願請求項２に係る発明は、複数の凹溝が形成されている調湿プレートであり、調湿プレート自体の表面積が大きくなっているので、その分、電力・通信機器用収納ボックス内部の水分の吸湿能力、及び放湿能力を高めることができるようになった。

本願請求項３に係る発明は、湿度インジケーターを設置した調湿プレートであり、吸放湿の程度を目視化すること（いわゆる見える化）ができるようになった。

本願請求項４に係る発明は、調湿プレートの表面に、光触媒物質をコーティングし、及び／又は、有害物質を吸着する物質をコーティングした調湿プレートであり、調湿プレート表面において、セルフクリーニング機能、及び有害物質の吸着除去機能を付加させることができるようになった。

調湿プレートの全体斜視図である。調湿プレートの使用状態を示した図である。調湿プレートの吸放湿による重量変化を表した図である。

＜調湿プレートの構造及び製造方法＞
以下、本発明に係る分電盤、配電盤収納ボックス用調湿プレート１０について、図１〜図３を参照しつつ詳細に説明する。図１は、調湿プレート１０の構造を説明するための全体斜視図である。本実施形態では、調湿プレート１０の形状は、長さが５００ｍｍ、幅が３００ｍｍ、厚みが１０ｍｍの矩形の板状になっている。また、断面図から解るように、表側（分電盤、配電盤収納ボックスに設置する際、見える側）に４列の凹溝２０を備えている。さらに、調湿プレート１０の表側（分電盤、配電盤収納ボックスに設置する際、見える側）の右下付近には、湿度インジケーター３０を設置している。尚、図示はしないが、調湿プレート１０の表面に、光触媒物質、有害物質を吸着する物質（アコヤガイやハマグリ等の貝殻微粉末）をコーティングすることもできる。

本発明に係る調湿プレート１０は、各種シリカゲル（Ａ型、Ｂ型、Ｃ型）を所定の重量比率（Ａ型シリカゲル０．１重量％〜０．５重量％、Ｂ型シリカゲル９９．０重量％〜９９．８重量％、Ｃ型シリカゲル重量０．１重量％〜０．５重量％）にてブレンドし、さらに結合剤を加えて（シリカゲル１００重量部に対して結合剤２０重量部）成形する。結合剤としては、デンプン糊やアラビアゴム糊、ヒドロキシプロピルセルロース等が使用される。これら以外にも、各種建築材の製造に用いる糊剤や樹脂剤、セメントや石膏などの水硬性材料等も使用することができる。上記結合剤の中でも、調湿プレート１０完成品において、割れにくく、しかも、カッター等で切れ目をつけることで容易に裁断することができるヒドロキシプロピルセルロースが最適である。結合剤に加え、着色剤や抗菌剤、脱臭剤等を添加することもできる。

分電盤、配電盤収納ボックス用調湿プレート１０の成形方法としては、型枠を用いた注型成形やプレス成形、成形材料の練状物を口金から押し出す押出成形等を採用することができる。また、成形材料が含まれる結合剤を加熱溶融させて成形することもできる。この中でも量産性という観点からは、押出成形が一番効率的であると言える。調湿プレート１０の成形体は、成形後、余分の水分を除去する乾燥工程、成形体の硬化を促す養生工程を経て製造される。さらに、成形体を高温にて焼成することで、焼成体にすることもできる。

＜調湿プレートの使用方法＞
図２は、調湿プレート１０の使用状態を示した図である。図２に記載したように電気・電子機器収納ボックス本体の扉の内側壁に、調湿プレート１０が取り付けられている。電気・電子機器収納ボックス本体内に配置される調湿プレート１０の枚数は、特に限定されず、電子機器収納ボックス本体の設置場所等による気候等の外部環境に合わせて１枚のみ配置されてもよく、複数枚であっても良い。調湿プレート１０の平面形状は、通常は矩形状である。ただし、調湿プレート１０の平面形状は特に限定されず適宜、使い勝手を考えて調湿プレート１０を切断加工しても良い。そして、円形状、楕円形状、又は長円形状等であっても良い。

電気・電子機器収納ボックス内に結露が発生する条件は、収納ボックスが配置される屋外の環境、又は収納ボックスの仕様等により決定される。屋外の環境要因としては、温度、湿度、及び降雨量等が考えられる。収納ボックス自体の結露が発生する条件に影響を与えると考えられる仕様としては、扉パッキンの設置具合、ケーブル孔の封止状態、及び収納ボックスの容積に対する開口の度合い等が挙げられる。本発明に係る調湿プレート１０は、上記に記載したような環境要因等に応じて必要な調湿プレート１０を電気・電子機器収納ボックス内に設置することで結露を防止することができる。

＜本発明に係る調湿プレートの吸湿・放湿メカニズム＞
一般的にシリカゲルの種類には大きく分けて、Ａ型シリカゲル、Ｂ型シリカゲル、Ｃ型シリカゲルがある。物性的な違いから、平均細孔半径が２０〜４０Åで比表面積が６５０〜７５０ｍ^２／ｇのＡ型シリカゲル、平均細孔半径が５０〜７０Åで比表面積が４００〜５００ｍ^２／ｇのＢ型シリカゲル、平均細孔半径が８０〜１２０Åで比表面積が３００〜４００ｍ^２／ｇのＣ型シリカゲルに分類される。

シリカゲルの吸着作用には、表面吸着と毛細管凝縮の２通りがあり、いずれも可逆的である。表面吸着は、水などの吸着物がシリカゲルの表面でファンデルワールス力や水素結合により化学的に吸着されるものであり、シリカゲルの表面にある多数の水酸基が大きな役割を果たす。一方、毛細管凝縮は、毛細管現象により水分等が物理的に細孔に吸着される。シリカゲルの吸着は、相対湿度が低いときは主として表面吸着で行われ、湿度が高くなるにつれて毛細管凝縮で行われると言われている。

本発明は、分電盤や操作盤が収納されている電力・通信機器用収納ボックス内部で使用する調湿プレート１０であり、求められる理想的な機能は、高湿度時は、より早く水分を調湿プレート１０内に吸湿し、結露が発生しない湿度まで相対湿度を下げること、そして、電力・通信機器用収納ボックス内部が低湿度になった時には、調湿プレート１０内部に保水せず、全ての水分を調湿プレート１０外部へ放湿し、調湿プレート１０自体の吸湿能力を回復させることである。

図３のグラフは、２５℃で、０時（スタート時）〜２４時間、相対湿度ＲＨ９５％環境（高湿度環境）において、引き続き、２４〜４８時間、相対湿度ＲＨ５０％環境（低湿度環境）において、本発明に係る調湿プレート１０を放置し、重量変化を測定したものである。実験結果を見ると、調湿プレート１０中のＡ型シリカゲル含有率が多いと水分吸湿量が多くなるが、水分を放湿する能力が殆どなくなるという傾向が見られる（図３曲線ａ参照）。一方、調湿プレート１０中のＣ型シリカゲル含有量を多くすると水分吸湿量が少なくなるが、低湿度環境に置かれると、時間を経ずに完全に放湿するという傾向が見られる（図３曲線ｅ参照）。そして、Ｂ型シリカゲルは、ちょうどＡ型シリカゲルとＣ型シリカゲルの中間の特性を示し、Ａ型シリカゲル単独、Ｃ型シリカゲル単独よりも理想に近い吸放湿曲線特性を示している（図３曲線ｄ）が、電力・通信機器用収納ボックス内部で使用する調湿プレート１０として求められる機能（高湿度時は、より早く水分を調湿プレート１０内に吸湿し、結露が発生しない湿度まで相対湿度を下げること）に対しては、０ｈ〜４ｈにおける吸湿量が不十分であることが解る。

図３に記載した実験結果から、分電盤、配電盤収納ボックス用調湿プレート１０として適した、Ａ型シリカゲル：Ｂ型シリカゲル：Ｃ型シリカゲルの重量比率は、Ａ型シリカゲル：Ｂ型シリカゲル：Ｃ型シリカゲル＝０．１〜０．５重量％：９９．０〜９９．８重量％：０．１〜０．５重量％であることが好ましいと言える。特に、Ａ型シリカゲル：Ｂ型シリカゲル：Ｃ型シリカゲル＝０．５重量％：９９．０重量％：０．５重量％（図３曲線ｃ）では、吸湿量は、結露を防止するという観点から十分であり、吸湿速度も早く（即ち、吸湿曲線の立ち上がりが大きく）急激な温度変化により結露しそうな時は、吸湿性がＢ型シリカゲルよりも大きいＡ型シリカゲルが（少量ではあるが）含有されているので、ほとんど瞬時に吸着し（０ｈ~４ｈにおける吸湿量がＢ型シリカゲル単独よりも大きい）、放湿量についても、ほぼ完全に吸湿した分だけ放湿し（図３曲線ｃにおいて、４８ｈの重量変化は、ほぼゼロ）、繰返しの使用に耐え得ると言える。即ち、本発明に係る調湿プレートは、分電盤、配電盤収納ボックス用調湿プレート１０として使用するために、調湿プレート１０内部に含有する適正なシリカゲル比率（Ａ型シリカゲル：Ｂ型シリカゲル：Ｃ型シリカゲル）により、電力・通信機器用収納ボックス内部で使用される調湿プレートとして高い調湿機能を有することができる。

即ち、実験結果から解るように、分電盤や操作盤が収納されている電力・通信機器用収納ボックス内部で使用するための機能を担保するためには、Ｂ型シリカゲルのみ含有させた調湿プレートでは、吸湿能力、及び放湿能力の点で十分満足できるものと言えない。本発明においては、Ｂ型シリカゲルに、Ａ型シリカゲル、及びＣ型シリカゲルの特徴を取り入れ、Ｂ型シリカゲル単独含有調湿プレート１０の欠点を補完することができるブレンド比率を有する調湿プレート１０を開発した。

＜調湿プレートの効果＞
本発明に係る調湿プレート１０を、電力・通信機器用収納ボックス内部に設置することで、電力の供給が停止されて、収納ボックス内の温度が急激に低下しても、収納ボックス内の相対湿度が急激に上昇することが無くなった。この結果、収納ボックス内の電気機器、電子部品等に結露が生じ、結露を起因として電気機器、電子部品に絶縁不良や漏電が生じたりすることを無くすことができるようになった。

また、複数の凹溝２０が形成されている調湿プレート１０であり、調湿プレート１０自体の表面積が大きくなっているので、その分、電力・通信機器用収納ボックス内部の水分の吸収能力を高めることができるようになった。さらに、湿度インジケーター３０を設置した調湿プレート１０であり、吸放湿の程度を目視化すること（いわゆる見える化）ができるようになった。メンテナンスフリーの観点から、調湿プレート１０の表面に、光触媒物質４０をコーティングし、及び／又は、有害物質を吸着する物質５０をコーティングした調湿プレート１０であり、Ｃ型シリカゲル（光触媒物質を吸着する性質がある）を含有していることにより、Ｃ型シリカゲル内に光触媒物質を吸着して定着させやすいため、調湿プレート１０において、セルフクリーニング機能、及び有害物質の吸着除去機能を付加させることができるようになった。

＜分電盤、配電盤収納ボックス用調湿プレートの変更例＞
本発明に係る調湿プレート１０の構成は、上記実施形態の態様に何ら限定されるものではなく、凹溝２０、湿度インジケーター３０、光触媒物質４０、有害物質を吸着する物質５０等の構成を、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、必要に応じて適宜変更することができる。

以下に、本発明に係る分電盤、配電盤収納ボックス用調湿プレート１０の実施例について記載する。まず、シリカゲル（Ａ型シリカゲル、Ｂ型シリカゲル、Ｃ型シリカゲル）を配合する（実施例１〜実施例１０それぞれ配合）。さらに、結合剤としてのヒドロキシプロピルセルロースをシリカゲルの全体重量の２０重量％添加し、上記各種材料の固形分含量の１０〜２０倍（重量比）、好ましくは１５倍程度の水を加えて湿式混合してスラリーを形成し、得られたスラリーを押出成形することにより調湿プレート生板を製造し、この生板を加圧脱水した後に養生硬化することにより製造する。調湿プレートの評価は、２５℃で、０〜２４時の間湿度ＲＨ９５％環境に、２４時〜４８時の間相対湿度ＲＨ５０％環境に調湿プレートを放置し、吸放湿特性を評価するため、各時間における調湿プレートの重量変化を測定した。実施結果を表１に纏めた。

本発明に係る調湿プレートは、上記の如く優れた効果を奏するものであるので、分電盤、配電盤収納ボックス用調湿プレートの分野で好適に用いることができる。

１０・・調湿プレート
２０・・凹溝
３０・・湿度インジケーター
４０・・光触媒物質
５０・・有害物質を吸着する物質

Claims

電力・通信機器用収納ボックス内部に設置される、主成分であるシリカゲルを結合剤で固めた調湿プレートであって、
前記調湿プレートに含まれる、Ａ型シリカゲル、Ｂ型シリカゲル、Ｃ型シリカゲルの重量比は、Ａ型シリカゲル０．１重量％〜０．５重量％、Ｂ型シリカゲル９９．０重量％〜９９．８重量％、Ｃ型シリカゲル重量０．１重量％〜０．５重量％であることを特徴とする調湿プレート。
前記調湿プレートに複数の凹溝が形成されていることを特徴とする請求項１に記載した調湿プレート。
前記調湿プレートに湿度インジケーターを設置したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載した調湿プレート。
前記調湿プレートの表面に、光触媒物質をコーティングし、及び／又は、有害物質を吸着する物質をコーティングしたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載した調湿プレート。