特許 6404849 温湿度調整器およびそれを備えた環境試験装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6404849

(24)【登録日】2018年9月21日

(45)【発行日】2018年10月17日

(54)【発明の名称】温湿度調整器およびそれを備えた環境試験装置

(51)【国際特許分類】

   F24F 6/00 20060101AFI20181004BHJP

   G01N 17/00 20060101ALI20181004BHJP

   F24F 5/00 20060101ALI20181004BHJP

   F24F 11/70 20180101ALI20181004BHJP

   F24F 110/20 20180101ALN20181004BHJP

【ＦＩ】

   F24F6/00 A

   G01N17/00

   F24F5/00 Z

   F24F6/00 E

   F24F11/70

   F24F110:20

【請求項の数】7

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2016-63525(P2016-63525)

(22)【出願日】2016年3月28日

(65)【公開番号】特開2017-180860(P2017-180860A)

(43)【公開日】2017年10月5日

【審査請求日】2017年11月15日

(73)【特許権者】

【識別番号】000108797

【氏名又は名称】エスペック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100067828

【弁理士】

【氏名又は名称】小谷 悦司

(74)【代理人】

【識別番号】100115381

【弁理士】

【氏名又は名称】小谷 昌崇

(74)【代理人】

【識別番号】100137143

【弁理士】

【氏名又は名称】玉串 幸久

(72)【発明者】

【氏名】船上 誠

【審査官】 五十嵐 康弘

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００８−１７０４０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０９６４２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−０２０７７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１８５８２９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２４Ｆ ６／００

Ｆ２４Ｆ ５／００

Ｆ２４Ｆ １１／００−１１／８９

Ｇ０１Ｎ １７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

対象空間の温湿度を調整する温湿度調整器であって、
水を貯留することが可能な貯留部と、
当該貯留部の内部に収納され、当該貯留部の内部で発熱する発熱部と、
前記発熱部のうち前記貯留部内部に貯留された水に浸かる部分の割合を調整する調整部と、
前記調整部を前記割合が変わるように制御する制御部と、
を備えている温湿度調整器。

【請求項2】

前記調整部は、前記割合を調整するために前記貯留部の水位を調整する構成を有する、
請求項１に記載の温湿度調整器。

【請求項3】

前記制御部は、前記発熱部を当該発熱部が発生する熱量を変えるように制御を行う、
前記請求項１または２に記載の温湿度調整器。

【請求項4】

前記対象空間の空気の温度を検出する温度検出部をさらに備え、
前記制御部は、前記空気の温度に基づいて、前記発熱部を当該発熱部が発生する熱量を変えるように制御する、
請求項３に記載の温湿度調整器。

【請求項5】

前記対象空間の空気の湿度を検出する湿度検出部をさらに備え、
前記制御部は、前記湿度検出部によって検出された前記空気の湿度に基づいて、前記調整部を前記割合が変わるように制御する、
請求項１〜４のいずれか１項に記載の温湿度調整器。

【請求項6】

前記対象空間の空気の温度を検出する温度検出部と、
前記対象空間の空気の湿度を検出する湿度検出部と
をさらに備え、
前記温度検出部で検出された温度に基づいて空気の加熱のために要求される前記発熱部における水に浸かっていない部分の出力における前記発熱部全体の最大出力に対する割合を加熱出力Ｄ％、前記湿度検出部で検出された湿度に基づいて空気の加湿のために要求される前記発熱部における水に浸かっている部分の出力における前記発熱部の最大出力に対する割合を加湿出力Ｗ％とした場合において、
前記発熱部の出力Ｈ％が、
Ｄ＋Ｗ≦１００の場合には、Ｈ＝（Ｄ＋Ｗ）％
Ｄ＋Ｗ＞１００の場合には、Ｈ＝１００％
になるように、前記制御部は、前記発熱部の出力Ｈを制御する、
請求項１または２に記載の温湿度調整器。

【請求項7】

前記対象空間であり、試料が収容される試験室と、
前記試験室の空気の温度調整を行う空調部と、
前記空調部で温度調整された空気の温度および湿度を調整する、請求項１〜６のいずれかに記載の温湿度調整器と、
を備えている環境試験装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、温湿度調整器およびそれを備えた環境試験装置に関する。

【背景技術】

【0002】

一般に、様々な温度や湿度の条件下で試料の性能等を試験するための環境試験を行うことが可能な環境試験装置として、たとえば、特許文献１記載の環境試験装置が知られている。

【0003】

この環境試験装置２１は、図１０に示されるように、試料５０を収容する試験室２２ａおよびそれに連通する空調室２２ｂを有するチャンバ２２と、当該空調室２２ｂに収容された機器として、冷凍機２３と、加熱器２４と、加湿器２５と、送風機２６とを備えている。

【0004】

この環境試験装置２１は、加熱器２４および加湿器２５をそれぞれ別個に備えている。冷凍機２３は、試験室２２ａから空調室２２ｂへ導入された空気を冷却および除湿する。加熱器２４は、加熱用ヒータを備え、冷凍機２３で冷却された空気を加熱して当該空気に顕熱を与える。加湿器２５は、加湿用ヒータを備え、蒸気を発生させて試験室２２ａに送り込む空気に潜熱を与える。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特許第２９２８１６２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上記のように、従来から用いられる環境試験装置は、加熱用ヒータと、加湿用ヒータとを別個に有してしている。このような構成では、加熱用ヒータおよび加湿用ヒータの各容量（具体的にはヒータ容量あるいはそれに相当する電源容量）は、冷熱源機器（たとえば冷凍機２３）における全負荷（すなわち顕熱負荷と潜熱負荷の総和）にそれぞれ等しい容量を有する必要がある。なぜならば、冷熱源機器（冷凍機２３）は最大負荷を考えて選定され、その冷熱源機器の能力が可変でない場合に負荷が最小になったときに余った冷熱源能力を打ち消すために、当該冷熱源機器の能力に相当する加熱用ヒータおよび加湿用ヒータの能力がそれぞれ必要になるからである。例えば、冷熱源装置が顕熱比１（すなわち全熱量が顕熱変化に用いられた場合）で働けば、それを打ち消すために加熱器の能力は冷熱源機器能力に等しい能力が必要である。一方、冷熱源装置が顕熱比０（すべて除湿に働く）で働けば、それを打ち消すために加湿用ヒータの能力は冷熱源機器の能力に等しい能力が必要になる。

【0007】

したがって、加熱用ヒータの容量と加湿用ヒータの容量との合計は、冷熱源装置の能力の倍にならざるをえない。そのため、従来の環境試験装置の構成では、加熱器２４および加湿器２５のそれぞれのヒータ（加熱用ヒータおよび加湿用ヒータ）を合わせた容量を低減することが困難である。

【0008】

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、空気の加熱および加湿を行う発熱部の容量を低減することが可能な温湿度調整器を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記課題を解決するためのものとして、本発明の温湿度調整器は、対象空間の温湿度を調整する温湿度調整器であって、水を貯留することが可能な貯留部と、当該貯留部の内部に収納され、当該貯留部の内部で発熱する発熱部と、前記発熱部のうち前記貯留部内部に貯留された水に浸かる部分の割合を調整する調整部と、前記調整部を前記割合が変わるように制御する制御部とを備えていることを特徴とする。

【0010】

この構成では、調整部によって、発熱部のうち貯留部内部に貯留された水に浸かる部分の割合を調整することが可能である。これにより、１つの発熱部が、蒸気を生成する加湿用ヒータとして機能する部分と当該蒸気を加熱する加熱用ヒータとして機能する部分とを有することになる。そして、上記の水に浸かる部分の割合の調整によって、発熱部によって発生する熱量の使われる割合、すなわち、蒸気を発生するための潜熱に利用される熱量と当該蒸気を含む空気の温度を上昇させる顕熱に利用される熱量との割合を変えることが可能である。これにより、対象空間の空気の加熱および加湿のために要求される能力に応じて、当該空気の熱水分比（すなわち、絶対湿度の変化量に対する比エンタルピの変化量の割合）を任意に制御することが可能である。その結果、従来の環境試験装置で用いられる加熱器および加湿器の合計の容量と比較して当該発熱部の容量を大幅に低減することが可能になる。

【0011】

前記調整部は、前記割合を調整するために前記貯留部の水位を調整する構成を有するのが好ましい。

【0012】

かかる構成では、調整部が貯留部の水位を調整することにより、発熱部が水に浸かる部分の割合を容易に調整することが可能である。

【0013】

前記制御部は、前記発熱部を当該発熱部が発生する熱量を変えるように制御を行うのが好ましい。

【0014】

かかる構成では、調整部によって発熱部が水に浸かる部分の割合を調整するだけでなく、発熱部が発生する熱量も変えることにより、空気の熱水分比をより細かく調整することが可能である。これにより、空気の温度および湿度を早期に目標の温度および湿度に到達するように調整することが可能である。

【0015】

前記対象空間の空気の温度を検出する温度検出部をさらに備え、前記制御部は、前記空気の温度に基づいて、前記発熱部を当該発熱部が発生する熱量を変えるように制御するのが好ましい。

【0016】

かかる構成では、温度検出部によって検出される空気の温度に基づいて、発熱部が発生する熱量を変えることが可能になり、空気の温度を目標の温度に正確に到達するように調整することが可能である。

【0017】

前記対象空間の空気の湿度を検出する湿度検出部をさらに備え、前記制御部は、前記湿度検出部によって検出された前記空気の湿度に基づいて、前記調整部を前記割合が変わるように制御するのが好ましい。

【0018】

かかる構成では、湿度検出部によって検出される空気の湿度に基づいて、調整部によって発熱部が水に浸かっている割合を変えることが可能になり、空気の湿度を目標の湿度に正確に到達するように調整することが可能である。

【0019】

前記対象空間の空気の温度を検出する温度検出部と、前記対象空間の空気の湿度を検出する湿度検出部とをさらに備え、前記温度検出部で検出された温度に基づいて空気の加熱のために要求される前記発熱部における水に浸かっていない部分の出力における前記発熱部全体の最大出力に対する割合を加熱出力Ｄ％、前記湿度検出部で検出された湿度に基づいて空気の加湿のために要求される前記発熱部における水に浸かっている部分の出力における前記発熱部の最大出力に対する割合を加湿出力Ｗ％とした場合において、前記発熱部の出力Ｈ％が、Ｄ＋Ｗ≦１００の場合には、Ｈ＝（Ｄ＋Ｗ）％、Ｄ＋Ｗ＞１００の場合には、Ｈ＝１００％になるように、前記制御部は、前記発熱部の出力Ｈを制御してもよい。

【0020】

この構成では、発熱部の出力を最大出力１００％以下に収まるように加熱および加湿に要求される出力に応じて最適に調整することが可能である。そのため、発熱部の全体の容量を確実に低減することが可能である。

【0021】

本発明の環境試験装置は、前記対象空間であり、試料が収容される試験室と、前記試験室の空気の温度調整を行う空調部と、前記空調部で温度調整された空気の温度および湿度を調整する、前記温湿度調整器とを備えていることを特徴とする。

【0022】

かかる構成では、試料が収容される試験室の空気の温度調整を空調部で行った後、１個の温湿度調整器によって当該空気の温度および湿度の両方を目標の温度および湿度に調整することが可能である。したがって、従来の環境試験装置のように空調部の能力相当の加熱器および加湿器をそれぞれ別個に備える必要がなくなり、空気の加熱および加湿のための発熱部の容量を大幅に低減することが可能になる。その結果、環境試験装置全体の設備電力を低減することが可能になる。

【発明の効果】

【0023】

以上説明したように、本発明の温湿度調整器によれば、空気の加熱および加湿を行う発熱部の容量を低減することができる。

【0024】

本発明の環境試験装置によれば、温湿度調整器を備えていることにより、環境試験装置全体の設備電力を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】本発明の実施形態に係る温湿度調整器を備えた環境試験装置の全体構成を示すシステム構成図である。

【図2】図１の温湿度調整器の構成を示す図である。

【図3】図２の温湿度調整器による加熱出力の増減および加湿出力の増減を空気線図の上で模式的に表した説明図である。

【図4】熱水分比ベクトルを加熱ベクトルと加湿ベクトルとの和で表した説明図である。

【図5】図２の温湿度調整器によって、初期状態Ｐ_０（乾球温度Ｔ_１℃、相対湿度Ｙ_１％）から目標Ｐ_６（乾球温度Ｔ_２、相対湿度Ｙ_２％）へ向けて温度および湿度を調整する動作を空気線図上で説明する説明図である。

【図6】図１の環境試験装置における冷凍機で冷却された空気の全量が温湿度調整器に流入した場合における当該温湿度調整器による温度および湿度を調整する動作を空気線図上で説明する説明図である。

【図7】図１の環境試験装置における冷凍機で冷却された空気の一部が温湿度調整器に流入する場合における当該温湿度調整器による温度および湿度を調整する動作を空気線図上で説明する説明図である。

【図8】本発明の温湿度調整器の変形例を示す図である。

【図9】本発明の温湿度調整器の他の変形例を示す図である。

【図10】従来の環境試験装置の構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0026】

以下、図面を参照しながら本発明の温湿度調整器および環境試験装置の実施形態についてさらに詳細に説明する。

【0027】

図１に示される環境試験装置１は、チャンバ２と、冷凍機３と、温湿度調整器４と、送風機８とを備えている。

【0028】

チャンバ２は、環境試験のための試料５０を収容する試験室２ａと、当該試験室２ａに上下２か所の開口で連通する空調室２ｂとを有する。試験室２ａは、温湿度調整器４によって温湿度が調整される対象空間である。送風機８によって、試験室２ａと空調室２ｂとを循環する空気流れが生成される。チャンバ２の外壁は、断熱壁で構成されている。

【0029】

本実施形態では、空調室２ｂの内部には仕切り壁１２が設けられている。仕切り壁１２によって、冷凍機３が収容された空間と送風機８が収容された空間とに分けられている。２つの空間は、吸入管１０、温湿度調整器４（具体的には貯留部５）および排出管１１を経由して空気が流通できるように連通している。

【0030】

冷凍機３は、試験室２ａから空調室２ｂへ導入された空気を冷却および除湿する。冷凍機３は空調室２ｂから試験室２ａに導入される空気の温度を調整する空調部として機能する。なお、本発明の空調部は、空気の温度を調整できればよく、冷凍機３に限らず、他の冷却機器でもよく、空気の加熱および冷却をできる空調機であってもよい。

【0031】

温湿度調整器４は、冷凍機３で冷却および除湿された空気の温度および湿度を調整する構成を有する。

【0032】

具体的には、温湿度調整器４は、図１〜２に示されるように、水Ｗを貯留する貯留部５と、貯留部５内部で発熱する発熱部６と、貯留部５の水位を調整する調整部７と、温度検出部１３と、湿度検出部１４と、制御部１５とを備える。

【0033】

貯留部５は、水Ｗを貯留することが可能な空間部を有する。空間部は、水位の最大変化量よりも大きい高さを有する上下方向に長い円柱状または直方体の空間である。貯留部５は、上記の空調室２ｂの２つの空間に連通する吸入管１０および排出管１１が接続されている。吸入管１０の貯留部５側の出口は、貯留部５内部の水が流入しないように、水位の最大変化量の高さよりも上方に配置されている。

【0034】

発熱部６は、当該貯留部５の内部に収納され、当該貯留部５の内部で発熱する。具体的には、発熱部６は、通電時に発熱する電気発熱体６ａと、電気発熱体６ａへ電流を供給する電流供給部６ｂとを有する。電気発熱体６ａは、貯留部５の内部に収納されている。電流供給部６ｂは、貯留部５の外部に配置され、当該電気発熱体６ａと電気的に接続されている。

【0035】

電気発熱体６ａは、上下方向に長い棒状またはコイル状の形状を有する。電気発熱体６ａは、貯留部５の内部に立てられた状態で配置される。図１〜２では、電気発熱体６ａは、貯留部５の底に付かないように配置されているが、底に付いて配置されてもよい。

【0036】

電気発熱体６ａは、通電時に発熱するものであればよく、ニクロム線などの電熱線を有する。電熱線をセラミックや金属製のさやなどで保護してもよく、その場合、電熱線の保護だけでなく、電気発熱体６ａ周囲の貯留部５の壁などの損傷も防止できる。

【0037】

調整部７は、発熱部６（具体的には電気発熱体６ａ）が貯留部５内部に貯留される水Ｗに浸かる部分の割合Ｒ（具体的には、電気発熱体６ａの高さに対する水Ｗに浸かる部分６ａ１の割合）を調整するために、水Ｗを貯留する貯留部５の水位を調整する構成を有する。

【0038】

具体的には、調整部７は、水位調整槽７ａと、貯留部５と水位調整槽とをつなぐ一対の均圧管７ｂ、７ｃと、給水制御弁７ｄと、排水制御弁７ｅと、水位調整槽７ａ内部の水位を検出するレベルセンサ７ｆとを有する。

【0039】

貯留部５と水位調整槽７ａとは、それぞれの上端部および下端部において、一対の均圧管７ｂ、７ｃによって連通している。これにより、貯留部５および水位調整槽７ａの水頭圧（ヘッド）が均一化され、水位調整槽７ａの水位は常に貯留部５の水位と同じに保たれる。なお、水位調整槽７ａを設けずに、貯留部５内への水の供給、排出で水位を調整する構成にしてもよい。

【0040】

給水制御弁７ｄは、水位調整槽７ａ内部へ供給する水の量を調節する。排水制御弁７ｅは、水位調整槽７ａから外部へ排出する水の量を調節する。なお、給水制御弁７ｄおよび排水制御弁７ｅを貯留部５に設けてもよい。また、給水と排水をまとめて一系統にして水位を制御する構成にしてもよい。

【0041】

レベルセンサ７ｆは、水位調整槽７ａの水位を検出することにより、貯留部５の水位（とくに、最高水位および最低水位）を監視することが可能である。また、レベルセンサ７ｆは、水位を所定の高さごとに監視（いわゆる分割監視）することも可能である。

【0042】

温度検出部１３は、試験室２ａの空気の温度を検出する。湿度検出部１４は、試験室２ａの空気の湿度を検出する。これら温度検出部１３および湿度検出部１４は、例えば、試験室２ａ内部のうち空調室２ｂの上側の出口付近に設けられているが、試験室２ａの他の場所に設けてもよい。

【0043】

制御部１５は、発熱部６（具体的には電気発熱体６ａ）が貯留部５内部に貯留される水Ｗに浸かる部分の割合Ｒが変わるように調整部７を制御するとともに、発熱部６が発生する熱量を変えるように当該発熱部６を制御する。

【0044】

調整部７が貯留部５の水位をＬ_１（すなわち水位を発熱部６の電気発熱体６ａの下方の位置）に変えたときには、発熱部６の全てが水Ｗに浸かっていないので、上記の割合Ｒは０になる。この場合、温湿度調整器４は、空気を加熱する加熱器として機能する（言いかれば、顕熱比１として（すなわち、発熱部６の全熱量を顕熱変化に用いるように）機能する）。一方、水位をＬ_２（すなわち発熱部６の電気発熱体６ａの上方の位置）に変えたときには、上記の割合Ｒは１になる。この場合、発熱部６は、蒸気を発生する加湿器として作用する（言いかえれば、温湿度調整器４は、顕熱比０として（すなわち、発熱部６の全熱量を潜熱変化に用いるように）機能する）。

【0045】

したがって、水Ｗに浸かる部分の割合Ｒが０＜Ｒ＜１の範囲では、温湿度調整器４は加熱器および加湿器の両方の機能を発揮することが可能になる。

【0046】

具体的には、調整部７によって発熱部６の水Ｗに浸かる部分の割合Ｒが変わる場合には、貯留部５を出る蒸気のみかけ熱水分比が変わる。熱水分比とは、絶対湿度の変化量に対する比エンタルピの変化量の割合であり、具体的には、水１ｋｇを蒸発させるために要する熱量に相当する。

【0047】

例えば、図３に示される空気線図（横軸に乾球温度ｘ、縦軸に絶対湿度ｚ）において、調整部７によって水位を変えることにより、初期状態の熱水分比ベクトルＢ_０の方向が変わる。ここで、熱水分比ベクトルＢ_０とは、図４に示されるように、加熱ベクトルＢｘ（空気線図の等蒸気量の線上を動くベクトル）と、加湿ベクトルＢｈ（大気圧の環境下において６４０ｋｃａｌ／ｋｇの熱水分比の方向を向くベクトル）とを合成したベクトルのことを意味する。

【0048】

例えば、温湿度調整器４の加湿出力を増やす場合には、調整部７は水位を上げる。このとき、熱水分比ベクトルＢ_０の先端Ｑは、等エンタルピ線Ｅに沿って左上方（矢印Ｂ_１の方向）へ変位することにより、熱水分比ベクトルＢ_０の方向がより上向きに変わる。一方、加湿出力を減らすときには水位を下げる。このとき、熱水分比ベクトルＢ_０の先端Ｑは、等エンタルピ線Ｅに沿って右下方（矢印Ｂ_２の方向）へ変位することにより、熱水分比ベクトルＢ_０の方向がより下方へ変わる。

【0049】

上記のように水位を変えることによって、電気発熱体６ａの水Ｗに浸かっている部分６ａ１の割合Ｒを変えることが可能になり、１個の電気発熱体６ａのうち、水Ｗに浸かっている部分６ａ１を加湿（潜熱）用の部分として使用し、浸かっていない部分６ａ２を加熱（顕熱）用の部分として使用することが可能である。

【0050】

したがって、貯留部５の内部では、電気発熱体６ａのうち水Ｗに浸かっている部分６ａ１によって水Ｗを蒸発することにより発生した蒸気を水Ｗに浸かっていない部分６ａ２によって加熱することが可能である。これにより、温湿度調整器４から排出する空気の熱水分比を変えることが可能になる。

【0051】

一方、制御部１５が発熱部６を当該発熱部６が発生する熱量を変えるように制御するときには、図３に示される空気線図において、熱水分比ベクトルＢ_０の長さが変わる。

【0052】

例えば、温湿度調整器４の加熱出力を増やす場合には、発熱部６の出力を上げる。このとき、熱水分比ベクトルＢ_０の先端Ｑは、当該ベクトルＢ_０に沿った線上で前方（矢印Ｂ_３の方向）へ移動することにより、熱水分比ベクトルＢ_０は長くなる。一方、加熱出力を減らす場合には、発熱部６の出力を下げる。このとき、熱水分比ベクトルＢ_０の先端Ｑは、当該ベクトルＢ_０に沿った線上で後方（矢印Ｂ_４の方向）へ移動することにより、熱水分比ベクトルＢ_０は短くなる。

【0053】

以上のように、図３に示されるように、制御部１５が調整部７による水位調整と発熱部６の出力とを制御することにより、熱水分比ベクトルＢの方向と長さを任意に変更することが可能である。これにより、試験室２ａの空気の加熱および加湿のために要求される能力に応じて、空気の熱水分比を精度よく調整することが可能になる。

【0054】

具体的には、制御部１５は、空気の加熱に要求される出力（加熱出力）および加湿に要求される出力（加湿出力）に応じて、発熱部６の出力Ｈを以下のように制御する。

【0055】

ここで、温度検出部１３で検出された温度に基づいて空気の加熱のために要求される発熱部６における水Ｗに浸かっていない部分６ａ２の出力における発熱部６全体の最大出力に対する割合を加熱出力Ｄ％とする。湿度検出部１４で検出された湿度に基づいて空気の加湿のために要求される発熱部６における水Ｗに浸かっている部分６ａ１の出力における発熱部６の最大出力に対する割合を加湿出力Ｗ％とする。

【0056】

この場合において、発熱部６の出力Ｈ％が、
Ｄ＋Ｗ≦１００の場合には、Ｈ＝（Ｄ＋Ｗ）％
Ｄ＋Ｗ＞１００の場合には、Ｈ＝１００％
になるように、制御部１５は、発熱部６の出力Ｈを制御する。これにより、加熱および加湿に要求される出力（すなわち、加熱出力Ｄおよび加湿出力Ｗ）に応じて、発熱部６の出力Ｈを最大出力１００％以下に収まるように最適に調整することが可能である。そのため、発熱部６の全体の容量を確実に低減することが可能である。

【0057】

なお、温度優先で出力制御を行う場合には、Ｄ＋Ｗ＞１００のときには、加熱出力Ｄを維持して、加湿出力ＷをＷ＝１００−Ｄに変更すればよい（なお、Ｄ、Ｗは０以上１００以下の範囲内である）。すなわち、加湿に優先させて加熱を行い、目標温度に到達後、目標湿度に到達させる制御を行えばよい。

【0058】

また、制御部１５は、上記の加熱出力Ｄおよび加湿出力Ｗに応じて、水位Ｌ％についてＬ＝｛Ｗ／（Ｄ＋Ｗ）｝×１００％として制御を行う。ここで、水位Ｌは、例えば、発熱部６（具体的には電気発熱体６ａ）の下端に触れない直近の高さを０％、発熱部６の上端の高さを１００％とする。

【0059】

水位Ｌが０％のときは、蒸気が発生せず空気が加熱される（すなわち顕熱が上昇する）のみであるので、送風機８によって貯留部５へ導入される空気を用いて、貯留部５内部で上昇した顕熱を試験室２ａに搬送（熱搬送）することが可能である。

【0060】

つぎに、本実施形態の温湿度調整器４を用いて、試験室２ａ内部の空気の温度および湿度を調整する方法を説明する。

【0061】

図５に示されるように、試験室２ａ内部の空気の初期の温度をＴ_１℃、相対湿度をＹ_１％（点Ｐ_０の位置）とし、温湿度調整器４を用いて、目標の温度Ｔ_２℃、相対湿度Ｙ_２％（点Ｐ_６の位置）へ調整する場合を考える（温度Ｔ_１、Ｔ_２はいずれも乾球温度である）。

【0062】

まず、ステップＳ１として、制御部１５は、温度検出部１３で検出される試験室２ａの空気の温度が目標のＴ_２℃になるまで水位Ｌが０％の状態で発熱部６が出力１００％（最大出力）で空気を加熱するように発熱部６を制御する（図５の点Ｐ_０→点Ｐ_１への移行）。

【0063】

目標のＴ_２℃に到達したとき、ステップＳ２として、制御部１５は、発熱部６の出力を下げる制御をするとともに、湿度を上げるために貯留部５の水位を上昇するように調整部７を制御する（図５の点Ｐ_１→点Ｐ_２への移行）。このとき、発熱部６における空気の加熱に使われる熱量が減るので、空気の温度が低下する。この動きは、空気線図上の熱水分比ベクトルＰ_０Ｐ_１の先端Ｐ_１が等エンタルピ線Ｅ１に沿って左上方へ移行することに対応する。

【0064】

ついで、ステップＳ３として、制御部１５は、点Ｐ_１→点Ｐ_２への移行時に空気の温度が下がった分を取り戻すために、水位を点Ｐ_２のときと変わらない状態で、発熱部６の出力（加熱出力）を増やして再び目標のＴ_２℃になるまで空気を加熱するように制御する（図５の点Ｐ_２→点Ｐ_３への移行）。

【0065】

その後、目標の温度Ｔ_２℃、相対湿度Ｙ_２％（点Ｐ_６の位置）に到達するまで、制御部１５は上記のステップＳ１〜Ｓ３を繰り返す。当該目標の温度、湿度に到達後は、その温度、湿度を維持するように温湿度調整器４が引き続き動作する。

【0066】

上記のステップＳ１〜Ｓ３のように温湿度調整器４が温度優先で温湿度運転を行う場合、目標の温度に到達すれば加熱出力を下げる制御が行われるので、運転時に空気の温度が目標の温度を超えるおそれがなく、安全である。一方、湿度優先で温湿度運転が行われた場合には、目標の相対湿度に到達していない限り加湿し続け、熱水分比に基づいて加湿とともに加熱も続けられるため、加熱出力の上昇の歯止めがきかなくなるおそれが懸念される。よって、温湿度調整器４は温度優先の運転を行う方が湿度優先の運転よりも安全である。

【0067】

ここで、環境試験装置１の試験室２ａ内部の温度および湿度は、上記の温湿度調整器４による温湿度調整だけでなく、様々な要因によって変化する。例えば、その要因として、試験室２ａ内の試料５０の発熱による温度上昇、送風機８における軸動力などによる温度上昇、およびこれらの温度上昇を抑えるための冷凍機３による冷却などが挙げられる。

【0068】

そこで、環境試験装置１の通常の運転では、これらの要因を考慮して温湿度調整器４を運転する必要がある。具体的には、図６の空気線図に示されるように目標の状態Ｃ（試験室２ａの温度が目標の温度および湿度にある状態）を維持するように温湿度調整器４を運転する場合には、送風機８における温度上昇ベクトルＪ_１と試料５０による温度上昇ベクトルＪ_２と冷凍機３による冷却ベクトルＪ_３との合成ベクトルを打ち消す熱水分比ベクトルＪ_４（状態Ａから状態Ｃ′へ戻すベクトル）が得られるように、制御部１５は、発熱部６の出力および貯留部５の水位を制御する。これにより、等エンタルピ線Ｅ_Ａ上にある上記のベクトルＪ_１〜Ｊ_３の負荷がかかった状態Ａから等エンタルピ線Ｅ_Ｃ′上にある目標の状態Ｃの送風機の手前の状態Ｃ′へ移行することが可能である。とくに、水位の制御によって等エンタルピ線Ｅ_Ｃ′に沿って状態Ｃ′へ近づけるように熱水分比ベクトルＪ_４の方向を変える制御を容易に行うことが可能になる。ここで、従来の環境試験装置のように加熱器および加湿器が別個にある場合には、上記の温湿度調整器４による出力制御と比べて、加湿器による加湿ベクトルＫ１と加熱器による加熱ベクトルＫ２とを合成して状態Ａから状態Ｃへ戻す出力制御が必要になり、当該制御に時間がかかるおそれがある。

【0069】

また、図１における空調室２ｂの仕切り壁１２に開口１２ａが形成されている場合には、温湿度調整器４を通る空気と当該温湿度調整器４を通らずに開口１２ａを通る空気とが混合したものが試験室２ａへ排出される。このような条件下において、図７の空気線図に示されるように目標の状態Ｃを維持するように温湿度調整器４を運転することを想定した場合、開口１２ａを通る空気（等エンタルピ線Ｅ_Ａ上にあるベクトルＪ_１〜Ｊ_３の負荷がかかった状態Ａ）と、温湿度調整器４を通る空気（等エンタルピ線Ｅ_Ｂ上にある状態Ｂ）との混合空気が状態Ｃ′になるように、制御部１５は、発熱部６の出力および貯留部５の水位を制御すればよい。また、開口１２ａを有する場合、全量を温湿度調整器４に空気を流さない制御期間を設けるように構成してもよい。

【0070】

以上のように、本実施形態の温湿度調整器４では、調整部７によって、発熱部６が貯留部５内部に貯留される水Ｗに浸かる部分の割合Ｒを調整することが可能である。これにより、１つの発熱部６が、蒸気を生成する加湿用ヒータとして機能する部分と当該蒸気を加熱する加熱用ヒータとして機能する部分とを有することになる。そして、上記の水に浸かる部分の割合Ｒの調整によって、発熱部６によって発生する熱量の使われる割合、すなわち、蒸気を発生するための潜熱に利用される熱量と当該蒸気を含む空気の温度を上昇させる顕熱に利用される熱量との割合を変えることが可能である。これにより、試験室２ａの空気の加熱および加湿のために要求される能力に応じて、当該空気の熱水分比を任意に制御することが可能である。その結果、従来の環境試験装置で用いられる加熱器および加湿器のそれぞれのヒータの合計の容量と比較して当該発熱部６の容量を大幅に低減（最大では半減）することが可能になる。

【0071】

また、発熱部６の容量を低減することができるので、温湿度調整器４を含む環境試験装置１の製品仕様の最大負荷電流および定格出力を抑えることが可能になり、省エネルギー効果が高い。また、環境試験装置１の一次側設備（例えば電源トランス容量）や電気配線工事費の低減も可能になる。

【0072】

本実施形態の温湿度調整器４では、調整部７が水Ｗを貯留する貯留部５の水位を調整することにより、発熱部６が水Ｗに浸かる部分の割合Ｒを容易に調整することが可能である。

【0073】

本実施形態の温湿度調整器４では、制御部１５は、発熱部６を当該発熱部６が発生する熱量を変えるように制御を行うので、調整部７によって発熱部６が水Ｗに浸かる部分の割合Ｒを調整するだけでなく、発熱部６が発生する熱量も変えることも可能である。これにより、空気の熱水分比をより細かく調整することが可能であり、その結果、空気の温度および湿度を早期に目標の温度および湿度に到達するように調整することが可能である。

【0074】

本実施形態の温湿度調整器４では、温度検出部１３によって検出される空気の温度に基づいて発熱部６が発生する熱量を変えることが可能になるので、空気の温度を目標の温度に正確に到達するように調整することが可能である。

【0075】

本実施形態の温湿度調整器４では、湿度検出部１４によって検出される空気の湿度に基づいて、調整部７によって発熱部６が水Ｗに浸かっている割合Ｒを変えることが可能になるので、空気の湿度を目標の湿度に正確に到達するように調整することが可能である。

【0076】

本実施形態の環境試験装置１では、冷凍機３で温度調整された空気の温度および湿度を調整する上記の温湿度調整器４を備えているので、試料５０が収容される試験室２ａの空気の温度調整を冷凍機３（空調部）で行った後、１個の温湿度調整器４によって当該空気の温度および湿度の両方を目標の温度および湿度に調整することが可能である。したがって、従来の環境試験装置のように冷凍機３（空調部）の能力相当の加熱器および加湿器をそれぞれ別個に備える必要がなくなり、空気の加熱および加湿のための発熱部６の容量を大幅に低減することが可能になる。その結果、環境試験装置全体の設備電力を低減することが可能になる。

【0077】

上記実施形態では、調整部７は、水Ｗを貯留する貯留部５の水位を調整するために給水制御弁７ｄおよび排水制御弁７ｅを備えた構成を有しているが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明の温湿度調整器の変形例として、図８に示されるように、調整部１６は、貯留部５の水位を調整するための構成として、貯留部５の底壁を貫通して上下にスライド自在に取り付けられたオーバーフロー管１６ａと、オーバーフロー管１６ａを上下に移動する駆動部１６ｂと、貯留部５に水を供給する供給部１６ｃとを備えていてもよい。この構成では、オーバーフロー管１６ａの上端開口の位置は、駆動部１６ｂがオーバーフロー管１６ａを上方または下方へ移動させることにより変位することが可能である。貯留部５の最高水位は、オーバーフロー管１６ａの上端開口の位置によって制限される。そのため、オーバーフロー管１６ａを下方へ移動させることにより、所望の水位に正確に下げることが可能である。一方、水位を上げるときには、オーバーフロー管１６ａの上端開口の位置を目標の水位よりも上方の位置になるようにオーバーフロー管１６ａを上昇させ、その後、供給部１６ｃから水を貯留部５に供給すればよい。

【0078】

上記実施形態では、調整部７は、発熱部６が貯留部５内部に貯留される水Ｗに浸かる部分の割合Ｒを調整するために、貯留部５の水位を調整する構成を有しているが、本発明はこれに限定されない。調整部は、当該割合Ｒを調整できる構成であればよい。

【0079】

例えば、本発明の他の変形例として、図９に示されるように、貯留部５の内部の発熱部６の電気発熱体６ａを上下に移動させる発熱部昇降部１８を有してもよい。この場合、貯留部５の水位は一定であっても、発熱部昇降部１８によって電気発熱体６ａが上下に移動することにより、電気発熱体６ａが貯留部５内部に貯留される水Ｗに浸かる部分の割合Ｒを調整することが可能である。

【0080】

発熱部６は、貯留部５内部で発熱する構成であればよく、複数の電気発熱体６ａから構成されていてもよい。

【符号の説明】

【0081】

１ 環境試験装置
２ チャンバ
２ａ 試験室
３ 冷凍機（空調部）
４ 温湿度調整器
６ 発熱部
６ａ 電気発熱体
７、１６ 調整部
１３ 温度検出部
１４ 湿度検出部
１５ 制御部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】