アルミケース内の結露

質問

アルミケース内の結露に関して、どのような設計検討をすれば良いのか知見がなく、悩んでおります。

・５００×５００×３００mm（高さ）程度の大きさです。
・ケースは鋳造のアルミ(ＡＣ4Ｃ）、上部のフタもアルミを想定しています。
・ケースとフタの間にはガスケットを用いて締結し、密閉状態になるはずです。
・内部にＩＧＢＴ、基板などを搭載したパワーユニットです。
・使用条件は、車載、屋外、水がかかるなど非常に厳しいイメージです。

結露対策として、ケースの底に外気導入および水抜き用のドレンの必要性の判断で迷っております。
（ドレン部は、常時オープン状態。ただし、水は入りにくい形状）

運転停止直後など水をかけられ急冷されたイメージで、最悪の場合で数g(cc）の結露が内部に発生することは予想できるのですが、密閉のままにしておくが良いのか、ドレンを設ける必要があるのか。

参考に同様の車載用の色々なユニットを調べても、ドレンが付いてケースはないようなのですが、密閉状態前提で、組み立て時にケース内に封入する空気の管理をする対策などが一般的なのでしょうか？

回答No.9

noname#230359

回答（６）です。

他の回答者さんの詳細内容を確認していませんので、重複は許されたし。

蓋の処に、簡易的なワンウエイのゴムパッキンバルブみたいな構造であれば、

高温時には、内部の高圧は外部にある程度リークします。

そして、水を被り瞬時に冷却で、内部は減圧状態なので、そんなに結露しますか？

そして、徐々に圧力が大気圧に戻ると、結露しますか？

簡単な乾燥材を入れておくだけで、仮想密閉状態なら結露は防げると、ふと思いました。

お礼

アドバイス、ありがとうございます。
圧力変動も加味して、実際の結露がどのような感じになるかがよく理解できずにおります。
定期的にメンテできる製品ではないので、乾燥剤での対応が難しいかと考えております。その乾燥剤で製品寿命中まかなえれば良いのですが。

回答No.8

noname#230359

回答（２）再出
＞最悪の場合で数g(cc）の結露
にはならないですね。常識的にも。

ベントフィルター、またはガスケットの漏れにしろ、内外の気圧差が生じて空気が流通する。

ケース容積は７５リットル
50℃、100％RHでの飽和水蒸気量＞6.21ｇ
から、外気温が急降下したとき、その計算にはなるが、最初はそんな状態では無い。
気圧差が生じ通気して内外が流通する量は
　?内外の温度差（20℃）　　→ 4600cc
　?気圧変動（５％）　　　　→ 3800cc
　?ケースの体積変化（20℃）→ 155cc
　?内部素子の発熱による?への追加・・・別評価要

??の変化は緩やかで変化に追随できず通り過ぎること多い。
?～?で空気は徐々に入替わり、年平均の水分量ぐらいに達し、そこから季節変動、日変動、つまり入／出の両方を繰返しているから多量に水分を溜め込むことはない。

ベントフィルターは?気圧調整弁、呼吸弁、ブリーザー弁?などと呼ばれているようで、探せないが見たことは有ります。霧まででなくとも、水だけ遮断する構造であれば効果を発揮するはずです。

その対策でも水掃ドレンまで要らないにしろ、ごく僅かな結露は起きる。普通は許容できるはずだが、不可のパーツがあるなら乾燥剤（定期交換要）

容器の熱特性が必要なのでしょうね、それとパーツの熱特性も、、示されても計算出来る力もないが、、、シミュレーションというより、方程式が判れば解決しそうな問題と思います。

他例で、屋外設置形の電気設備キュービクル、変圧器などでシリカゲルを定期交換する作業があるようで、考え方としては大いに参考になると思う。
　　http://saijiki.sakura.ne.jp/denki8/cube.html

それにしても、車載機器なら、自動車メーカーが規定しているはずだし、上記資料にも規格らしき記述があります。その探索が必要だと思います。

お礼

度々のアドバイス、ありがとうございます。
大変勉強になります。

可能であれば、アドバイスいただいている下記部分の考え・算出方法の詳細をご教授いただけないでしょうか？
呼吸穴、ドレン無しの状態でケース内に、実際のところ具体的にどの程度の結露が発生すると考えれば良いのかが判断できておりません。

よろしくお願いいたします。

＞50℃、100％RHでの飽和水蒸気量＞6.21ｇ
＞から、外気温が急降下したとき、その計算にはなるが、最初はそんな状態で＞は無い。
＞気圧差が生じ通気して内外が流通する量は
＞　?内外の温度差（20℃）　　→ 4600cc
＞　?気圧変動（５％）　　　　→ 3800cc
＞　?ケースの体積変化（20℃）→ 155cc
＞　?内部素子の発熱による?への追加・・・別評価要
＞
＞??の変化は緩やかで変化に追随できず通り過ぎること多い。
＞?～?で空気は徐々に入替わり、年平均の水分量ぐらいに達し、そこから季＞節変動、日変動、つまり入／出の両方を繰返しているから多量に水分を溜め＞込むことはない

回答No.7

noname#230359

空気線図から、温度変化したときの結露の量が推測できます。
壁面などの結露を防止するには、
1.冷気を遮断する
2.室内の湿度を抑える
3.空気を滞留させない
であり、対策として
1.ヒーター等を設置する。
2.吸湿剤を使用する。
3.換気する。
と言ったことが考えられます。
制御盤等では1.が一般的のようです。

密閉(に近い)構造?とのことですが、長期に渡る場合は温度変化による呼吸
などで、内部ガスがリークするのが普通です。簡単なヒータをタイマーで
作動させるようなことは無理ですか？

参考URL：

http://www.jositu.jp/1-5.htm#5b

お礼

アドバイス、ありがとうございます。
結露量は簡単には想定しております。
大掛かりな仕掛けや定期的にメンテが必要な対策はできない製品のため悩んでおります。

密閉(に近い)構造のものでは、結露対策として組立時に窒素ガスなどの圧入などをするもんなんでしょうか？
密閉でないと安定化ガス注入の効果は完全でないのかも知れませんが。

回答No.6

noname#230359

シンプルに。

息抜き穴は必要でしょう。

そして、結露するならドレンを設ける。

多分、同様の物は、ドレン穴が形状に隠れているか、結露し難い環境に設置されているか

でしょう。

その辺りは、同様の物は確認できませんか？

お礼

アドバイス、ありがとうございます。
呼吸穴、ドレンの設定を検討してみます。
使用条件などが不明ですが、同じような鋳造ケース＋液状ガスケット＋鋳造フタの構造で車載用のパワーモジュールを見てみたのですが、呼吸穴やドレンなどはどこにも見当たりません。
密閉具合がすごいとしても、内部の結露は避けれないのでは？と考えるのですが、内部に何か注入するなど結露しにくい工夫をする常識があるのかと思いまして。

回答No.5

noname#230359

全くの素人ですが、除湿剤(シリカゲル)を入れる、断熱材を貼りつける、
窒素を封入する．．．などテキトーなことを空想しました。

試しに検索したら、10年前に違うサイトに類似の質問が見つかりました。
http://oshiete.goo.ne.jp/qa/123292.html
ベーシックな方法は、共通なのですね。

少しでもご参考になれば幸いです。

#4さん
完全密封がよさげ・・・完全密封はありえない
結局、貴方のご意見はどちら？
ＨＤＤに関する薀蓄と紹介されたWEBサイトは勉強になりました。

製品寿命数年ですか．．．厳しいですね。

アルミ鋳物で製作するのであれば、
・側面を２重壁
・内壁を少し低くして上蓋も２重
・底にドレンと断熱材
の2重構造にすれば、多少なりとも結露は防げるかも。
(家庭のペアガラスは結露対策に抜群の効果を発揮するので）

お礼

アドバイス、ありがとうございます。
製品寿命は数年必要なので、除湿剤等を入れての対策も難しい感じです。
アドバイスをヒントに色々と検討してみたいと思います。

回答No.4

noname#230359

完全密封のほうがよさげ
と思われる　精密機械の　HDDも
呼吸穴　があるので

完全密封はあり得ないと思ったほうがいいと思う
http://www.ayamizu.com/hdd-kaiseki.htm

ちなみにHDDは忘れがちですが5000rpm以上　この頃は7000rpm
（一時期は10000rpmもあった）
という高速回転で動いていますので

もちろんベアリング　＆　モーターが使わられているので
寿命が存在することを
声を大にして言いたい

メーカーの設計寿命は2年だ

お礼

アドバイス、ありがとうございます。
呼吸穴等、検討してみることにします。
ＨＤＤも精密機器だけあって、色々と工夫がされているのですね。
勉強になりました。

回答No.3

noname#230359

所謂、ポッティング
http://www.threebond.co.jp/ja/product/series/adhesivespotting/index.html
これで一発解決なのでは？　＜ポッティング剤のコストは掛かるが

>ポッティングしようとすると、１８リッター缶を丸ごとぶち込んでも足らないはず
内容積は確かに大きいが
でも、これだけの容積を全部埋める必要は無く

↓の写真に有るようなちょっと分厚いコーティング程度で十分でなかろうか？
http://www.n-digital.co.jp/garrettcom/conformal_coating.html
http://www.silicone.jp/j/products/type/one_rtv/index.shtml
http://www.fluorotech.co.jp/3.htm?gclid=CKK38szPv6oCFWdKpgodiGHt4Q

テレビ等の通常環境でも↓のようなコーティング剤が基板に塗ってある
http://www.sunhayato.co.jp/products/details.php?u=501&id=01032
これでさえも例えば水害で1日浸かったテレビが助かる場合がある
必ず助かると言う保証は無いが、10台浸かってもそのうち何台かは助かる

お礼

アドバイス、ありがとうございます。
ポッティングについても、調査してみます。

回答No.2

noname#230359

固定設備なら風雨に曝されるものでも、ゴム製の弁で済ませることもあるが、この場合は防水構造が必要でしょう。
防水規格云々は当サイトにもかなり貯まっています。

これも有ったはずだが、通気と防水の双方を満たすのがアウトドア・ウェアでよく知られた?ゴアテックス?
この性能は水を弾くだけでなく雨滴、霧粒までシャットアウトし、空気とそれに完全に混ざった水蒸気は通す。

ガリバーのデュポンが基本特許をもっていて、他日本数社は蟻さんなので値段はボッタクリ状態。
　　ベントフィルター
　　http://www.gore.com/ja_jp/products/venting/protective/products/index.html

このどれかと思しき。
どこに設けるのかは検討を要するでしょう。

メカ製品なんかでも可動部が露出せず結露しても構わず、ドバッと浸水することだけを避けたいなら、ドレンで対策するのも有りだろうが、そんな機器はあるのかナ？

ポッティングしようとすると、１８リッター缶を丸ごとぶち込んでも足らないはず

＞ケースは鋳造のアルミ(ＡＣ4Ｃ）
回答（１）で心配された鋳巣の問題。
　　http://www.uedaalmite.co.jp/01tafmite.html
とかの穴埋め処理が必要です。
このような筐体を造る業者は、問題になることと解決策を知っているはずです。気密性テストを全数やるのがふつう。

お礼

アドバイス、ありがとうございます。
コスト検討も必要ですが、ベントフィルタについても調査・検討してみます。
ケースについては、業者さんにリーク試験等についても確認・相談してみます。

回答No.1

noname#230359

＞鋳造のアルミ、ケースとフタの間にはガスケット

お問い合わせのような構造では、鋳巣などが存在することを考慮すると、
完全な気密構造にすることは困難と予想します。

ということは、温度変化に伴う内圧の変化により空気が出入りし、空気に
伴い水分も内部に侵入すると考えることが適当と思います。従って、急冷
された場合は、結露の発生は避けられないものと考えます。

私の考えとしては、ドレンを設けた方が安全と思います。
＞使用条件は、車載、屋外、水がかかるなど非常に厳しいイメージ
ドレンから水が侵入する可能性はありますから、その構造は十分に考慮する
必要があるでしょう。
この点については、ご経験のある方からのアドバイスを期待したいと思いま
す。

完全密閉しないことは、電子部品から発生するガスを抜くこともできるので
内部に収納する部品の選定上も有利です。
（電子部品からは、難燃材成分や、低分子シロキサンなど、悪さをするガス
　が発生する可能性がかなりあります）

ドレンを設けないのであれば、アルミ鋳物に対して含浸を行うなど、気密性
を完全に保つ対策をとることがよさそうに思います。

含浸について記述した文献の例
http://www.threebond.co.jp/ja/technical/technicalnews/pdf/tech20.pdf

(2)さんが、完全密閉にせずに、空気の出入りを確保する対策を示していら
っしゃいます。この中に、各種防水方法の得失が記載されているので、
参考になると思います。完全密閉を採用する場合は、電線が空気の通り道
となることを避けるために、ハーメチックシールした端子で中継するなど
の対応をご検討ください。

お礼

アドバイス、ありがとうございます。
含浸含め、鋳物の部分については、業者さんに確認・相談してみます。
構造については、ドレンの設置を検討してみます。
設置状態にもよると思いますが、やはりドレンの形状は迷路構造など
水がかかった時に簡単に入水しないような工夫が必要なのでしょうね？