JP6706065B2 - 乾燥剤用ヒータ、乾燥装置、および防湿庫 - Google Patents

乾燥剤用ヒータ、乾燥装置、および防湿庫 Download PDF

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Description

本発明は、加熱再生可能な乾燥剤を加熱再生するための乾燥剤用ヒータに関し、特に、精密機器、食品、化学薬品等の保管品を保管する防湿庫の庫内を除湿するための乾燥装置に好適な乾燥剤用ヒータに関する。
従来、加熱再生可能な乾燥剤を用いて除湿された庫内に精密機器、食品、化学薬品等の保管品を保管する防湿庫が知られている(例えば特許文献1)。この種の防湿庫は、乾燥装置と、乾燥装置と庫内との空気循環、および乾燥装置と庫外の空気循環を択一的に行わせるためのシャッタと、を備える。また、乾燥装置は、庫内に収容されたケースと、ケース内に充填された球状、ペレット状等の粒状の加熱再生可能な乾燥剤と、乾燥剤とともにケース内に収容された乾燥剤用ヒータと、を有する。そして、防湿庫は、シャッタにより乾燥装置と庫内との間を空気循環させて、乾燥装置の乾燥剤が吸湿することにより庫内の空気を除湿する(除湿処理)。また、シャッタにより乾燥装置と庫外との間を空気循環させるとともに、乾燥剤用ヒータを動作させて吸湿した乾燥剤を加熱することにより、乾燥剤に溜まった水分を庫外に放出し乾燥剤の乾燥能力を再生させる(加熱再生処理)。
特開2013−134034号公報
加熱再生可能な乾燥剤を用いた防湿庫において、庫内を低湿度に維持するためには、乾燥剤の除湿能力を維持する必要がある。このためには、効率よく加熱再生処理を実施して、乾燥剤用ヒータによりケース内に充填された球状、ペレット状等の粒状の乾燥剤を万遍なく加熱して乾燥させることが好ましい。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ケース内に充填された粒状の乾燥剤を加熱するのに好適な乾燥剤用ヒータ、この乾燥用ヒータを用いた乾燥装置、および防湿庫を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明では、任意のピッチで発熱線が巻回された絶縁性を有する支持板を、絶縁性を有する一対の熱伝導板で挟み込むことにより、乾燥剤用ヒータを構成している。そして、発熱線から支持板と熱伝導板との隙間に放出された熱を外部に放熱するための放熱孔を、熱伝導板において発熱線が露出しない位置に形成している。ここで、放熱孔は、発熱線から支持板と熱伝導板との隙間に放出された熱を外部に放熱することができる形状であればどのような形状でもよい。例えば発熱線の巻回方向に沿ってスリット状に形成してもよいし、あるいは丸孔であってもよい。
例えば、本発明の乾燥剤用ヒータは、加熱再生可能な粒状の乾燥剤が充填されたケース内に収容されて用いられる乾燥剤用ヒータであって、
絶縁性を有する支持板と、
前記支持板に任意のピッチで巻回された発熱線と、
前記発熱線が巻回された前記支持板を挟み込むように配置された一対の絶縁性を有する熱伝導板と、を備え、
前記発熱線の巻回ピッチは、
前記支持板の上下方向において、中央部が両端部より広く、かつ下端部が上端部より狭く設定され、
前記熱伝導板は、
前記発熱線が露出しない位置に形成され、前記発熱線から前記支持板と前記熱伝導板との隙間に放出された熱を放熱するための複数の放熱孔を有し、
前記複数の放熱孔は、
それぞれ、前記発熱線の前記支持板への巻回方向に沿ってスリット状に形成され、その上下方向の幅が、少なくとも前記粒状の乾燥剤より広く、かつ、当該放熱孔の上下に位置する前記発熱線の巻回ピッチが広くなるほど広くなるように設定され、
前記ケース内に充填された前記粒状の乾燥剤の一部は、前記放熱孔を介して前記支持板に接触している
また、本発明の乾燥装置は、保管品を保管する防湿庫の庫内を除湿する乾燥装置であって、
前記庫内に収容されるケースと、
前記ケース内に充填された加熱再生可能な粒状の乾燥剤と、
前記乾燥剤とともに前記ケース内に収容された前記乾燥剤用ヒータと、を備えている。
また、本発明の防湿庫は、保管品を除湿された庫内に保管する防湿庫であって、
前記乾燥装置と、
前記乾燥装置と前記庫内との空気循環、および前記乾燥装置と庫外の空気循環を択一的に行わせるためのシャッタと、
前記シャッタにより前記乾燥装置と前記庫内との空気循環を行わせ、前記乾燥装置の乾燥剤が吸湿することにより前記庫内の空気を除湿する除湿処理、および前記シャッタにより前記乾燥装置と前記庫外との空気循環を行わせるとともに、前記乾燥装置の乾燥剤用ヒータを動作させて前記乾燥剤を加熱し、当該乾燥剤に溜まった水分を前記庫外に排出させて当該乾燥剤の乾燥能力を再生する加熱再生処理の実施を制御する制御手段と、を備えている。
本発明によれば、支持板に任意のピッチで巻回された発熱線から熱伝導板に伝導された熱を熱伝導板の表面から放熱することができる。また、発熱線から支持板と熱伝導板との隙間に放出された熱を熱伝導板の放熱孔から放熱できるので、支持板と熱伝導板との隙間の熱せられた空気が上昇して、乾燥剤の加熱に利用されることなく、この隙間の上方から外部に放出されるのを防止できる。このため、発熱線から発生された熱を乾燥剤用ヒータの表面および放熱孔から効率よく放熱することができるので、乾燥剤が充填されたケース内に本発明の乾燥剤用ヒータを設置することにより、ヒータから乾燥剤への熱伝達を最良にして、ケース内の乾燥剤を広範囲に効率よく加熱して再生することができる。
図1は、本発明の一実施の形態に係る防湿庫1の概略構成図である。 図2は、図1に示す除湿ユニット4の概略断面図である。 図3(A)は、乾燥装置6の正面図であり、図3(B)は、図3(A)に示す乾燥装置6のA−A断面図であり、図3(C)は、図3(B)に示す乾燥装置6のB部拡大図である。 図4は、乾燥剤用ヒータ62の部品展開図である。 図5(A)は、乾燥剤用ヒータ62の表面温度試験の結果を説明するための図であり、図5(B)は、放熱孔623が省略された乾燥剤用ヒータ62の比較例の表面温度試験の結果を説明するための図である。 図6(A)は、乾燥装置6の表面温度試験の結果を説明するための図であり、図6(B)は、放熱孔623が省略された乾燥剤用ヒータ62を用いた乾燥装置6の比較例の表面温度試験の結果を説明するための図である。 図7(A)は、防湿庫1の庫内湿度の測定結果を説明するための図であり、図7(B)は、放熱孔623が省略された乾燥剤用ヒータ62を有する乾燥装置6を用いた防湿庫1の比較例の庫内湿度の測定結果を説明するための図である。
以下に、本発明の一実施の形態について、図面を参照して説明する。
図1は、本実施の形態に係る防湿庫1の概略構成図である。
本実施の形態に係る防湿庫1は、精密機器、食品、化学薬品等の高度な湿度管理が要求される保管品を保管するための保管庫であり、庫内10を自動的に除湿し、保管品を一定の湿度状態で保管する。
図示するように、防湿庫1は、筺体15と、防湿庫1の筺体15の前面(庫内10にアクセスするための扉11が設けられている側の面)等に配置された操作パネル2と、庫内10に配置された湿度センサ3と、除湿ユニット4と、制御盤5と、を備えている。
操作パネル2は、各種指示、設定情報等を操作者から受け付けるためのボタン、キー等の入力装置と、各種設定情報、動作状態、環境情報等を操作者に知らせるための液晶パネル、LED等の表示装置と、を備えている。
湿度センサ3は、庫内10の湿度(庫内湿度と呼ぶ)を検知し、その検知結果を制御盤5に出力する。
除湿ユニット4は、制御盤5の制御信号に応じて庫内10を除湿する。
図2は、除湿ユニット4の概略断面図である。
図示するように、除湿ユニット4は、例えば筺体15の背面板12に形成された開口13を塞ぐように配置される。なお、図2では、除湿ユニット4を、庫内10側から開口13を塞ぐように庫内10に配置しているが、庫外14側から開口13を塞ぐように庫外14に配置してもよい。除湿ユニット4は、乾燥装置6と、ファン41と、乾燥装置6およびファン41を収容するハウジング40と、を備えている。
ハウジング40には、ハウジング40の内部と庫内10とをつなぐ庫内側通気口として、庫内10の空気B1をハウジング40内に取り込むための庫内吸気口421、422と、ハウジング40内の空気B2を庫内10へ排出する庫内排気口423、424と、が形成されている。また、ハウジング40の内部と庫外14とをつなぐ庫外側通気口として、庫外14の空気A1をハウジング40内に取り込むための庫外吸気口425、426と、ハウジング40内の空気A2を庫外14へ排出するための庫外排気口427、428と、が形成されている。ファン41は、これらの通気口421〜428を介して、空気を、ハウジング40の内部と庫内10または庫外14との間で強制的に循環させるために駆動される。
乾燥装置6は、吸湿することにより、庫内10からハウジング40内に取り込まれた空気を除湿する。また、吸湿した水分をハウジング40内から庫外14へ排出する。
図3(A)は、乾燥装置6の正面図であり、図3(B)は、図3(A)に示す乾燥装置6のA−A断面図であり、図3(C)は、図3(B)に示す乾燥装置6のB部拡大図である
図示するように、乾燥装置6は、ケース60と、ケース60内に充填された球状、ペレット状等の粒状の乾燥剤61と、ケース60内に乾燥剤61とともに収容された乾燥剤用ヒータ62と、を備えている。乾燥剤61は、ゼオライト、シリカゲル等の加熱再生可能な乾燥剤であり、庫内10の空気を十分に除湿できるように庫内10のスペースに応じて定められた量の乾燥剤61がケース60に充填されている。ケース60には、乾燥剤61の粒径より狭い幅のスリット601が複数形成されている。乾燥剤61は、このスリット601を介してハウジング40内を除湿したり、加湿したりする。
乾燥剤用ヒータ62は、制御盤5の制御によりケース60内に充填された乾燥剤61を加熱して乾燥剤61の乾燥能力を再生する。
図4は、乾燥剤用ヒータ62の部品展開図である。
図示するように、乾燥剤用ヒータ62は、支持板620と、支持板620に巻回されたニクロム線等の発熱線621と、発熱線621が巻回された支持板620を両側から挟み込むように配置された一対の熱伝導板622a、622bと、を備える。
支持板620および熱伝導板622a、622bには、熱伝導率の高い絶縁性材料が用いられる。このような材料としては、マイカ板、シリコンラバー板等がある。
発熱線621は、任意のピッチPで支持板620に巻回される。この巻回ピッチPは、一定としてもよいし、あるいは可変としてもよい。ここでは、支持板620の上下方向において、熱がこもり易い中央部Cの巻回ピッチPを両端部U、Lの巻回ピッチPより広くしている。また、熱せられた空気の上昇により最も熱がこもり難い下端部Lの巻回ピッチPを上端部Uの巻回ピッチPより狭くしている。
熱伝導板622a、622bには、発熱線621から支持板620と熱伝導板622a、622bとの隙間に放出された熱を放熱するための放熱孔623が複数形成されている。支持板620に巻回された発熱線621が乾燥剤61で損傷するのを防止するため、放熱孔623は発熱線621が露出しない位置に形成される。ここでは、支持板620に巻回された発熱線621間に、発熱線621の巻回方向に沿ってスリット状に形成されている。しかし、放熱孔623の形状はスリット状でなくてもよい。放熱孔623は、発熱線621から支持板620と熱伝導板622a、622bとの隙間に放出された熱を外部に放熱することができ、かつ発熱線621が露出しない位置に形成されたものであれば、その形状はどのような形状であってもよい。例えば、丸孔でもよい。また、放熱孔623の数、位置、大きさ等は、乾燥剤用ヒータ62の表面からの発熱が均一となるように適宜調整される。
図2に戻って説明を続ける。
除湿ユニット4は、庫内吸気口421および庫外吸気口425を互いに排他的に開閉するシャッタ431と、庫内排気口423および庫外排気口427を互いに排他的に開閉するシャッタ432と、をさらに備えている。
除湿ユニット4は、後述する制御盤5の制御に従い、ハウジング40の内部を庫内10にのみ開放した状態(庫内吸気口421:開、庫外吸気口425:閉、庫内排気口423:開、庫外排気口427:閉)で、必要に応じてファン41を回転させる。これにより、庫内10内の湿った空気B1が、ハウジング40内に取り込まれ、乾燥装置6の乾燥剤61が吸湿することにより除湿された後、乾いた空気B2として庫内10に排出されて、庫内10が除湿される(除湿処理)。また、ハウジング40の内部を庫外14にのみ開放した状態(庫内吸気口421:閉、庫外吸気口425:開、庫内排気口423:閉、庫外排気口427:開)で、乾燥装置6の乾燥剤用ヒータ62を動作させて乾燥装置6の乾燥剤61を加熱しつつ、必要に応じてファン41を回転させる。これにより、庫外14の空気A1が、ハウジング40内に取り込まれ、乾燥装置6の乾燥剤用ヒータ62により加熱された乾燥装置6の乾燥剤61から溜まった水分が放出された後、湿った空気A2として庫外14に排出されて、乾燥装置6の乾燥剤61が乾燥する(加熱再生処理)。
図1に戻って説明を続ける。
制御盤5は、操作パネル2を介して操作者から受け付けた指示に従い、湿度センサ3により検知された庫内湿度に基づき除湿ユニット4を制御して、庫内10を所望の湿度状態にする。図示するように、制御盤5は、湿度センサIF部51と、操作パネルIF部52と、シャッタ駆動部53と、ファン駆動部54と、ヒータ駆動部55と、主制御部50と、を備えている。
湿度センサIF部51は、湿度センサ3と接続するためのインターフェースである。操作パネルIF部52は、操作パネル2と接続するためのインターフェースである。シャッタ駆動部53は、シャッタ431、432の動作を制御する。ファン駆動部54は、ファン41の動作を制御する。ヒータ駆動部55は、乾燥装置6の乾燥用ヒータ62の動作を制御する。
主制御部50は、湿度センサIF部51に入力された湿度センサ3のセンサ値、操作パネルIF部52に入力された操作パネル2に対するユーザの操作情報に基づいて、シャッタ駆動部53、ファン駆動部54、およびヒータ駆動部55を制御する。これにより、除湿処理を実施することにより、庫内10を所望の湿度状態に保つとともに、加熱再生処理を実施して、乾燥装置6の乾燥剤61の除湿能力を維持する。
以上、本発明の一実施の形態について説明した。
本実施の形態に係る乾燥剤用ヒータ62は、支持板620に任意のピッチPで巻回された発熱線621から熱伝導板622a、622bに伝導された熱を熱伝導板622a、622bの表面から放熱することができる。また、発熱線621から支持板620と熱伝導板622a、622bとの隙間に放出された熱を熱伝導板622a、622bの放熱孔623から放熱できるので、支持板620と熱伝導板622a、622bとの隙間の熱せられた空気が上昇して、乾燥剤61の加熱に利用されることなく、この隙間の上方から外部に放出されるのを防止できる。このため、発熱線621から発生された熱を乾燥剤用ヒータ62の表面および放熱孔623から効率よく放熱することができるので、乾燥剤61が充填されたケース60内に乾燥剤用ヒータ62を設置することにより、乾燥剤用ヒータ62から乾燥剤61への熱伝達を最良にして、ケース60内の乾燥剤61を広範囲に効率よく加熱して再生することができる。
本発明者は、赤外線サーモグラフィカメラを使用して、乾燥剤用ヒータ62に電源を投入してから所定時間を経過するまでにおける乾燥剤用ヒータ62および乾燥装置6の表面の温度分布を観察した。
図5(A)は、乾燥剤用ヒータ62の表面温度試験の結果を説明するための図であり、図5(B)は、放熱孔623が省略された乾燥剤用ヒータ62の比較例の表面温度試験の結果を説明するための図である。
図示するように、表面下部の温度について、乾燥剤用ヒータ62および放熱孔623が省略された乾燥剤用ヒータ62の比較例のいずれもが、電源投入から5分程度で270度付近に達している。一方、表面上部の温度について、乾燥剤用ヒータ62は、電源投入から5分程度で200度付近に達しているのに対し、放熱孔623が省略された乾燥剤用ヒータ62の比較例は、200度付近に達するのに、電源投入から15分程度かかっており、温度自体も乾燥剤用ヒータ62に比べて低い。すなわち、乾燥剤用ヒータ62は、放熱孔623が省略された乾燥剤用ヒータ62の比較例に比べて、表面上部の温度の立ち上がりが早く、また、その温度も高温となっている。この結果から、乾燥剤用ヒータ62は、放熱孔623が省略された乾燥剤用ヒータ62の比較例に比べて、より多くの熱を表面から放熱できることが分かった。
また、図6(A)は、乾燥装置6の表面温度試験の結果を説明するための図であり、図6(B)は、放熱孔623が省略された乾燥剤用ヒータ62を用いた乾燥装置6の比較例の表面温度試験の結果を説明するための図である。
図示するように、放熱孔623が省略された乾燥剤用ヒータ62を用いた乾燥装置6の比較例は、表面全体が100度以上となるのに電源投入から25分程度かかっている。これに対して、乾燥装置6は、電源投入から15分程度で表面全体が100度に達している。この結果から、乾燥装置6は、放熱孔623が省略された乾燥剤用ヒータ62を用いた乾燥装置6の比較例に比べて、より迅速に乾燥剤61を加熱再生できることが分かった。
また、本発明者は、防湿庫1の湿度制御における加熱再生処理の実施タイミングを監視した。
図7(A)は、防湿庫1の庫内湿度の測定結果を説明するための図であり、図7(B)は、放熱孔623が省略された乾燥剤用ヒータ62を有する乾燥装置6を用いた防湿庫1の比較例の庫内湿度の測定結果を説明するための図である。図において、縦軸は庫内の相対湿度(%RH)を表しており、横軸は電源投入からの経過時間(hr)を表している。また、符号8Aは、防湿庫1の庫内湿度を示すグラフであり、符号8Bは、比較例の庫内湿度を示すグラフである。
ここでは、電源投入後6時間を経過するまで除湿処理を実施し、その後、湿度が1%RH以下を維持している限り除湿処理を継続し、湿度が1%RHを超えた場合にのみ加熱再生処理を30分だけ実施するように、湿度制御を設定した。なお、防湿庫1および比較例ともに、周囲温度25度、周囲湿度60%RHの環境下で試験を行った。
図7(B)のグラフ8Bに示すように、放熱孔623が省略された乾燥剤用ヒータ62を有する乾燥装置6を用いた防湿庫1の比較例では、電源投入から6時間経過後および77時間経過後において、一時的に庫内の相対湿度が上昇して1%RHを越えている(図7(B)のB部およびC部)。これは、電源投入から6時間経過後および77時間経過後に加熱再生処理が行われ、その間、庫内の除湿が行われなかったためである。
これに対して、図7(A)のグラフ8Aに示すように、防湿庫1では、電源投入から6時間経過後においてのみ、一時的に庫内の相対湿度が上昇して1%RHを越えている(図7(A)のA部)。これは、電源投入から6時間経過後に加熱再生処理が行われ、その間は庫内の除湿が行われなかったが、その後は、電源投入から120経過後においても、加熱再生処理は行われず、除湿処理が継続しためである。図7(A)には示していないが、つぎに加熱再生処理が実施されたのは(一時的に庫内の相対湿度が上昇して1%RHを越えたのは)、電源投入から136時間経過後であった。つまり、加熱再生処理の実施インターバルが、放熱孔623が省略された乾燥剤用ヒータ62を有する乾燥装置6を用いた防湿庫1の比較例では71時間であるのに対し、防湿庫1では130時間であり、比較例に比べて2倍近くにまで伸びた。
本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で数々の変形が可能である。
例えば、上記の実施の形態では、除湿ユニット4を庫内10に一つ配置した場合を例に取り説明したが、本発明はこれに限定されない。庫内10のサイズ等に応じて、必要な数の除湿ユニット4を庫内10に配置すればよい。
また、上記の実施の形態において、図1に示す制御盤5の機能構成は、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field Programmable Gate Array)などの集積ロジックICによりハード的に実現されるものでもよいし、あるいはDSP(Digital Signal Processor)などの計算機によりソフトウエア的に実現されるものでもよい。または、CPU、メモリ、およびHDD等の補助記憶装置を備えた汎用コンピュータにおいて、CPUが所定のプログラムを補助記憶装置からメモリ上にロードして実行することで実現されるものでもよい。
1:防湿庫、 2:操作パネル、 3:湿度センサ、 4:除湿ユニット、 5:制御盤、 6:乾燥装置、 10:庫内、 11:扉、 12:背面板、 13:開口、 14:庫外、 15:筺体、 40:ハウジング、 41:ファン、50:主制御部、 51:湿度センサIF部、 52:操作パネルIF部、 53:シャッタ駆動部、 54:ファン駆動部、 55:ヒータ駆動部、60:ケース、 61:乾燥剤、: 62:乾燥剤用ヒータ、 421、 422:庫内吸気口、 423、424:庫内排気口、 425、426:庫外吸気口、 427、428:庫外排気口、 431、432:シャッタ、 620:支持板、 621:発熱線、 622a、622b:熱伝導板

Claims (3)

  1. 加熱再生可能な粒状の乾燥剤が充填されたケース内に収容されて用いられる乾燥剤用ヒータであって、
    絶縁性を有する支持板と、
    前記支持板に任意のピッチで巻回された発熱線と、
    前記発熱線が巻回された前記支持板を挟み込むように配置された一対の絶縁性を有する熱伝導板と、を備え、
    前記発熱線の巻回ピッチは、
    前記支持板の上下方向において、中央部が両端部より広く、かつ下端部が上端部より狭く設定され、
    前記熱伝導板は、
    前記発熱線が露出しない位置に形成され、前記発熱線から前記支持板と前記熱伝導板との隙間に放出された熱を放熱するための複数の放熱孔を有し、
    前記複数の放熱孔は、
    それぞれ、前記発熱線の前記支持板への巻回方向に沿ってスリット状に形成され、その上下方向の幅が、少なくとも前記粒状の乾燥剤より広く、かつ、当該放熱孔の上下に位置する前記発熱線の巻回ピッチが広くなるほど広くなるように設定され、
    前記ケース内に充填された前記粒状の乾燥剤の一部は、前記放熱孔を介して前記支持板に接触している
    ことを特徴とする乾燥剤用ヒータ。
  2. 保管品を保管する防湿庫の庫内を除湿する乾燥装置であって、
    前記庫内に収容されるケースと、
    前記ケース内に充填された加熱再生可能な粒状の乾燥剤と、
    前記乾燥剤とともに前記ケース内に収容された請求項1に記載の乾燥剤用ヒータと、を備える
    ことを特徴とする乾燥装置。
  3. 保管品を除湿された庫内に保管する防湿庫であって、
    請求項2に記載の乾燥装置と、
    前記乾燥装置と前記庫内との空気循環、および前記乾燥装置と庫外の空気循環を択一的に行わせるためのシャッタと、
    前記シャッタにより前記乾燥装置と前記庫内との空気循環を行わせ、前記乾燥装置の乾燥剤が吸湿することにより前記庫内の空気を除湿する除湿処理、および前記シャッタにより前記乾燥装置と前記庫外との空気循環を行わせるとともに、前記乾燥装置の乾燥剤用ヒータを動作させて前記乾燥剤を加熱し、当該乾燥剤に溜まった水分を前記庫外に排出させて当該乾燥剤の乾燥能力を再生する加熱再生処理の実施を制御する制御手段と、を備える
    ことを特徴とする防湿庫。
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