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翻訳: T.Sato
多くの人は湿度を単に空気に含まれている水の量として見るが、 電気機器に大きな損傷を引き起こすという重要性から、湿度はより詳しい説明に値する。 エンクロージャの内部空間を、 その温度に比例した量のエネルギーを持つ空気の塊と見倣そう。 この塊の中に、ある量の水 (ガスの形の ―― 「水蒸気」) が存在し、 それが水をガスとして保持できる能力はその温度に依存する。 基本的に、空気の温度が上がるとそのエネルギー・レベルが大きくなり、 水蒸気をガスとして保持できる量は大きくなる。 これは、もしその空気の塊が冷たくなれば、そのエネルギーは小さくなり、 それが水蒸気を保持できる能力が下がることを意味する。
以下の表は、30℃の空気が 30 g/m3 のレベルの水蒸気を保持でき、 温度が下がるとエネルギーと水蒸気を保持できる能力が下がることを示す。 広く用いられている相対湿度 (RH) の単位に関係するのは、 温度の変化と空気の水蒸気成分とのこの関係である。 RH は、空気が測定された温度で保持できる水の量に対する、 空気中の実際の水の量の単位である。 それはパーセンテージとして表現され、最後の欄に示してある。
| 気温 | 空気が保持できる水蒸気量 | 実際の水蒸気量 | 相対湿度 |
|---|---|---|---|
| 30℃ | 30 g/m3 | 9 g/m3 | 30 |
| 20℃ | 17 g/m3 | 9 g/m3 | 53 |
| 10℃ | 9 g/m3 | 9 g/m3 | 100 |
10℃において、空気中に存在する実際の水蒸気は最大の水蒸気レベルと等しい ―― 露点に達している。 露点とは、空気が現在の温度において水蒸気を担える最大のレベルに達した瞬間である。 これは、水蒸気が気体から液体へと凝結する飽和点でもある。 従って、凝結の発生を避ける鍵となる要素は、空気中のエネルギーの量である。 水蒸気成分が同一のままで温度が下がり、 空気のエネルギー・レベルと湿気のバランスが崩れ、 相対湿度は露点へ向けて進み始める。 凝結が露点から、あるいはその付近からのみ発生するだろうと言うことは妥当であるが、 酸化 (錆) は、空気／水混合物中での汚染の種類とレベルに依存して、 中程度の相対湿度、すなわち 60% 以上で発生し得ることに注意しなければならない。
エンクロージャのユーザーが侵入保護定格を誤解する例がある。 用途に適したエンクロージャの IP 定格による選択は、 そのエンクロージャがその目的に適しているという確信を与えるべきである。 例えば、高湿度が生じる環境においては、 外部からの暖かい湿った空気の漏洩の量を制限するために、 IP54、あるいはそれ以上のエンクロージャを用いるべきである。 扉を開ける回数を最小限とし、 損傷を受けたエンクロージャをすぐに修理することは、 最小の漏洩率が維持されることを保証するであろう。
最小の漏洩を維持するだけでは、凝結の発生は防止されないであろう。 凝結の防止を保証するためには、 エンクロージャの内部の空気を安定化する他の手段が必要である。 これを達成する方法の１つは、 相対湿度レベルの上昇を検出して空気に必要なエネルギーを与える 湿度スイッチとヒーターを組み込むことである。 大きなエンクロージャにおいてはファン付きのヒーターの使用が推奨され、 屋外に置かれるエンクロージャのためには 冗長待機ユニットの使用が良いプラクティスである。
エンクロージャの空気の加熱は、より高いエネルギーと、より低い相対湿度とを生じる。 エンクロージャの空気中の水蒸気の量、 従って水蒸気をその物理状態に保つために必要なエネルギーの量を減らすことで、 凝結は防止される。 Rittal TopTherm のような冷却ユニットの良い副作用の１つは、 それが冷却プロセス中に水蒸気を凝結させることである。 空気が冷却ユニットに吸い込まれると、空気は気化コイルを通って押し出され、 気温は露点以下まで大きく下げられる。 発生した凝結はコイルから液溜めに移され、外部環境のドレインに圧送される。 このテクニックをうまく用いることは、低漏洩率、内部温度を可能な限り高く設定すること、 ドア・スイッチの使用、そして湿度スイッチとヒーターの使用に依存する。 これらの要求が満たされたならば、 実際の水蒸気は最大水蒸気量よりも少ないレベルに維持されるであろう。
湿度スイッチの組み込みは、伝統的な、 あるいはより現代的な PTC ヒーターの完璧なパートナーとなる。 湿度スイッチは、エンクロージャ内の空気の安定性を管理するための 最も単純なデバイスの１つである。 それは、あらかじめ設定された相対湿度レベルに応じて ヒーターをオン／オフするために用いられる。 基本的な機械的なバージョンは最も費用効果が良く、非常に運用が容易であり、 ポリアミド・テープと呼ばれる人工繊維に基づいている。 この種の繊維は空気中の湿度の変化に敏感であり、 湿度スイッチがヒーターをオン／オフさせられるようにするのはこの敏感さである。 Rittal PTC ヒーターは何年も前からあり、 抵抗を内蔵しているという点で、伝統的なヒーターとは本質的に異なっている。 そのヒーターのコアとなる抵抗は、 電気エネルギーの熱エネルギーへの非常に効率的な変換を可能とする。 この最適な変換の前提は、ヒーターの熱出力、ヒーター・エレメントの表面温度、 そしてエンクロージャの空気の温度のあいだの完全な相互作用である。 伝統的な抵抗式ヒーターの表面温度は付加的な安全サーモスタットによって制限され、 その結果、ヒーターは永遠にオン／オフを繰り返し、 これは実際に発生させられる連続的な熱出力が低いことを意味する。 伝統的な抵抗式ヒーターと違い、 PTC においては電力消費は内部温度の上昇によって自動的に低下させられる。 このダイナミックな挙動には、 表面温度の制限とそれによる過熱や発火の防止、 その連続的な出力の自己制御、長い寿命、 そして最後に低い/高い電圧におけるその柔軟性を含む、 いくつかの利点がある。
敏感な機器は、常に、機器のエンクロージャの内部や外側の温度の自然変動による 相対湿度によって引き起こされる問題に対して敏感である。 ベスト・プラクティスの使用により、相対湿度は管理でき、 電気機器におけるエンクロージャ内での凝結の発生は防止でき、酸化は最小限とされる。 PTC ヒーターは、相対湿度の制御のための、 頑丈で、信頼できる、費用効果の良い方法である。 Rittal TopTherm のような冷却ユニットは 空気中に含まれている水分の量を低減する方法を与え、 凝結の防止のための理想的な解決を与えるためにヒーターとともに機能できる。 最後に、例えば二酸化硫黄のような汚染が空気中にあることがわかっている場合には、 60% の相対湿度レベルにおいてさえも酸化作用は加速されることから 特別な注意が必要である。
これは、EMC+Compliance Journal に掲載された記事を、 その許諾を得て T. Sato が翻訳したものです。 この翻訳については、原著者らはいかなる責任も持ちません。 これについての意見、質問などは VEF00200@nifty.com (T.Sato) 宛にお送り下さい。
Last update: 2004-07-27