JP2002022214A - 低着霜式環境試験装置 - Google Patents

低着霜式環境試験装置

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Yoshio Nagasawa
敬男 長沢
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡易な構成で低コストで冷却器への着霜を防
止し、環境試験装置の連続運転性能を改善する。 【解決手段】 本装置は、通常の構成に加えて、導入さ
れる外気を除湿するための外気除湿装置を有する。外気
除湿装置3は、外気入口管31、冷却管32、外気出口
管33、結露分を排出するドレン管34、等を備えてい
る。冷却管32は、冷却器11を通過した最も低温の循
環空気で冷却される。 【効果】 外気を十分除湿した後循環空気に加えるの
で、冷却器への霜付きを大幅に低減できる。外気除湿装
置を本体内部に装備し循環空気を利用して冷却するの
で、構造の簡素化と低コストが図られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術の分野】本発明は、冷凍機の蒸発器
から成る冷却器を備え該冷却器を通過するように空気が
循環されると共に循環される経路に外気が導入されるこ
とがある低着霜式環境試験装置に関する。
【0002】
【従来の技術】環境試験装置には、換気や槽内の圧力調
整、負圧運転の防止等の目的で槽内に外気を導入するよ
うにした装置がある。この外気は、冷却・除湿される必
要があるため、冷凍機の蒸発器から成る冷却器に対する
循環空気の上流側位置に導入される。一方、環境試験装
置では、通常の仕様のものでも、蒸発器内の温度が−1
0℃程度以下になるものが多い。その結果、このような
低温運転時に外気を導入すると、外気の含有する水蒸気
分によって蒸発器の冷却管に霜が付くという問題があっ
た。
【0003】そのため従来では、蒸発器の冷却効果を維
持できるように、外気導入による霜付き分だけ余分にデ
フロスト運転をしなければならなず、それによって槽内
の温湿度条件に乱れが生じ、連続運転が妨げられるとい
う問題があった。
【0004】この問題に対して、導入する外気を吸着式
や圧縮空気式の除湿機で除湿し、導入外気の露点温度を
予め前記冷却器の冷却管表面温度以下にして、冷却器へ
の結露・着霜化を防止するようにした環境試験装置も使
用されている。しかしながら、このような装置では、環
境試験装置の本体外に別の除湿機が追加されることにな
るので、装置構成が複雑化すると共にコスト高になると
いう問題があった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は従来技術に於
ける上記問題を解決し、簡易な構成で低コストで冷却器
への着霜を防止し、連続運転性能の改善された低着霜式
環境試験装置を提供することを課題とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、請求項1の発明は、冷凍機の蒸発器から成
る冷却器を備え該冷却器を通過するように空気が循環さ
れると共に循環される経路に外気が導入されることがあ
る低着霜式環境試験装置において、前記空気のうち前記
冷却器を通過した状態の空気で冷却されるように設けら
れた外気除湿装置であって前記外気が流される冷却管と
前記外気が前記空気で冷却されたときに発生することが
ある結露分を排出する排出部とを備えた外気除湿装置を
設けたことを特徴とする。
【0007】
【発明の実施の形態】図1は本発明を適用した低着霜式
環境試験装置の全体構成の一例を示す。低着霜式環境試
験装置は、冷凍機1の蒸発器から成り冷媒配管12、1
3が接続されている冷却器11を備えていて、この冷却
器11を通過するように矢印で示す如く空気が循環され
ると共に、循環される経路を構成する空調室2に外気が
導入されることがある装置であり、導入される外気を低
湿度にするための外気除湿装置3を有する。
【0008】外気除湿装置3は、外気入口管31、冷却
管32、外気出口管33、結露分を排出する排出部とし
てのドレン管34、等を備えている。冷却管32は、循
環空気のうち冷却器11を通過した状態の空気で冷却さ
れるように設けられていて、その内部には外気が流され
る。ドレン管34は、冷却管32に流された外気が前記
空気で冷却されたときに発生することがある結露分を排
出する。このような結露分は、外気が高湿度になってい
るような場合等に発生する。ドレン管34のドレンは、
本例では空調室2の底部に落とされ、他の結露水等と共
に排水処理される。
【0009】冷凍機1には、圧縮機14、凝縮器15、
膨張機構16等が装備されていて、例えば温度−20℃
程度の冷媒が冷却器11に送られ、その蒸発管内を流れ
る。外気出口管33は、空気循環系において冷却器11
の上流側に開口している。そして、外気出口管33の開
口から出た外気は、循環空気と共に流され、冷却器11
で冷却される。
【0010】点Pで示す外気出口管33の開口位置は循
環空気系における低圧部になっていて、通常の環境試験
装置では、内圧変動等によって内部がある程度の負圧に
なったときに、外気は自動的に外気入口管31から外気
出口管33を経由して循環空気系内に吸引・排出され
る。なお、外気供給用のファン等を設けて、空気循環系
に常時外気を供給するようにした装置に対しても、本発
明を適用できる。
【0011】外気の導入や試験室8内の温度上昇等によ
って試験室8内の圧力が一定以上に高くなると、内部空
気を逃がすように排気口4が設けられている。なお、外
気入口管31及び排気口4から導設される排気管には、
図示していないが、通常適当な内圧調整機構が設けられ
る。外気出口管33は、図示の如く空気が複数位置から
均一的に出るように穴明き管にすることが望ましい。こ
の穴は、動圧によって空気吸引作用の生ずるように、図
において上向きに明けられる。
【0012】この環境試験装置には、通常の構成とし
て、循環経路の順に示された加湿器5、加熱器6、送風
機7、試験室8、その他図示しない操作制御盤、配管配
線等が適宜設けられている。加湿器5は外気除湿装置3
の後流側に設けられていて、外気除湿装置3と冷却器1
1との間には、循環空気との間で熱交換するような他の
機器は設けられない。その結果、外気除湿装置3は、前
記の如く冷却器11を通過した状態の最も低温の空気で
冷却される。
【0013】このような環境試験装置は次のように運転
される。試験室8には電気・電子部品等の試料が入れら
れ、諸機器が運転され、試験室8と空調室2との間で空
調された空気が循環される。この循環によって試験室8
に供給される空気の温湿度条件は、試料の種類や試験目
的に合わせて設定されるが、低温条件としては、例えば
温度5℃、相対湿度40%が選択される。
【0014】このような運転条件は、制御しつつ、循環
空気を冷却器11で冷却・除湿し、加湿器5で再加湿
し、加熱器6で再加熱することによって実現される。冷
却器11には、開度保持又は開度制御される電子膨張弁
やキャピラリーチューブ等から成る膨張機構16によ
り、一定流量又は負荷に応じて制御される流量の冷媒が
供給される。冷却器11の冷却管を流れる冷媒温度は例
えば−20℃である。
【0015】このような運転において、試験室8内の温
湿度条件の変化、体積変化のある試料の場合の体積変
化、加振試験をする場合等には、試験室8内の圧力が変
動する。そして、点Pの位置の圧力が例えば−5mmA
q程度の一定以上の負圧になったときには、図示しない
内圧調整機構が作動して外気入口管31から外気が吸入
される。
【0016】この外気が、仮に温度20℃、相対湿度7
0%、絶対湿度x1 =0.012kg/kg (乾燥空気)で
あったとすれば、冷媒蒸発温度−20℃程度の冷却器1
1を出た直後の−5℃〜−10℃程度の循環空気で冷却
される冷却管32を通過すると、冷却管32によって0
℃近くまで冷却されて大幅に除湿され、ほぼ露点0℃で
絶対湿度x2 =0.0038kg/kg の湿り飽和空気とな
り、点Pの位置で循環空気中に加えられる。この空気
は、冷却器11で上記の如く例えば−8℃程度まで冷却
され、更に除湿されて絶対湿度x3 =0.002kg/kg
程度の空気になる。
【0017】その結果、吸入時に0.012kg/kg の割
合で含まれていた外気中の水蒸気分が、外気除湿装置3
によって0.0038kg/kg まで低下し、低露点の外気
が循環空気中に加えられることになる。従って、従来の
ように外気をそのまま吸入していたときには、0.01
kg/kg の割合の水蒸気分が冷却器11の冷却管に付着し
て霜になっていたのに対して、本発明により、着霜量を
18%の0.0018kg/kg まで低下させることができ
る。
【0018】なお、外気除湿をしない従来装置からの着
霜量低下率(上記約18%に対応)をαとして数式で表
せば、 α=(x2 −x3 )/(x1 −x3 ) である。ここでx1 、x2 及びx3 は、それぞれ外気、
冷却除湿後の外気及び除湿後の循環空気の絶対湿度であ
る。
【0019】以上の如く、本発明を採用した装置によれ
ば、蒸発器からなる冷却器11への着霜量を大幅に低下
させることができる。そして、上記例の如く、外気導入
に伴う着霜率が従来の1/3になれば、外気導入に伴う
着霜によるデフロスト期間を3倍にすることができる。
その結果、環境試験装置における各種試験において、継
続的試験実施期間中におけるデフロスト運転が殆ど不要
になる。そして、環境試験装置の性能を改善し、試験能
率を向上させることができる。又、環境試験装置本体の
外部に追加の除湿装置を設けた場合の従来の装置と較べ
れば、装置全体の配置・配管等が簡素化され、コスト低
減が図られる。
【0020】ところで、外気除湿装置3では、外側を流
れる循環空気と冷却管内を流れる外気との間では、冷却
管を介した気体−気体間の間接冷却になるので、熱交換
率は低い。しかし、循環空気が冷却器11を出た直後の
位置に外気除湿装置3を配置しているので、循環経路に
おいて最も低温になった空気を外気除湿装置3に供給す
ることができる。その結果、目的とする冷却効果を得る
ことができ、その場合に必要となる冷却管の長さを短く
することができる。
【0021】なお、通常の低温試験において、蒸発器で
冷却された直後の循環空気の温度が0℃よりある程度低
くなっていても、外気除湿装置3を冷却するこの循環空
気は、蒸発器を冷却する飽和冷媒液とは熱媒体としての
条件が全く異なっている熱伝達率の低い単なる冷却空気
であるため、外気除湿装置の冷却管内では、外気中の水
蒸気分は、結露しても通常氷結して着霜するまでには至
らない。その結果、冷却管32の管内には通常着霜がな
く、着霜した場合でも小量である。又、外気除湿装置3
は、外気を0℃程度まで冷却すれば十分除湿できるの
で、着霜による冷却効果の低下自体が本来的に問題にな
らない。
【0022】又、仮に冷却管内に小量の着霜があったと
しても、それによって冷却管が狭塞するようなことはな
く、冷却器11のデフロストタイミングで除霜されれば
十分である。即ち、除霜時には、循環空気の温度が高く
なると共に、冷却管内に外界の常温空気が流通している
ので、管内に付着した小量の霜はデフロスト時間中に解
凍され消滅する。なお、低温条件が厳しいような場合に
は、冷却管の直径を大き目にして着霜しても確実に外気
導入可能にしたり、冷媒のホットガスを用いて蒸発器を
除霜する場合には、通常蒸発器の入口側又は出口側の冷
媒供給系から成るホットガスラインを外気除湿装置の冷
却管部分まで少し延設してこれに沿わせるようにしても
よい。従って、外気除湿装置では、冷却管内への霜付き
は特に問題にならない。
【0023】
【発明の効果】以上の如く本発明によれば、外気除湿装
置が冷却器を通過した状態の循環空気で間接的に冷却さ
れるように設けられているので、最も低温の循環空気で
外気を効果的に冷却することができる。そして、その温
度に対応して外気を露点以下の十分低い温度まで冷却
し、十分な結露分を発生させ、外気の絶対湿度を下げる
ことができる。
【0024】この場合、外気除湿装置を冷却管を介した
循環空気による間接冷却式にしているので、この結露分
は循環空気とは分離されて冷却管内に発生する。又、こ
の循環空気が0℃より多少低い温度であっても、外気除
湿装置では、冷却管内への霜付きの問題は全く生じな
い。即ち、本発明の外気除湿装置により、冷却・除湿効
果を上げると共に、過度の冷却を防止し、これらの二重
の効果により、主として結露水だけを効果的に分離する
ことができる。
【0025】又、低温運転条件のときなどに発生するこ
とがある結露分を排出する排出部を設けているので、外
気中の結露分に相当する水蒸気分を分離した後の低露点
・低湿度外気を循環経路中に加えることができる。その
結果、冷却器への着霜を大幅に減らし、外気導入に伴う
着霜によるデフロスト期間を十分延長し、環境試験装置
による各種試験における継続的試験実施期間中のデフロ
スト運転を回避することができる。そして、環境試験装
置の性能を改善し、試験能率を向上させることができ
る。
【0026】又、本発明によれば、環境試験装置本体の
外部に追加の除湿装置を設ける必要がないので、外気除
湿機能を持つ従来の装置に較べると、装置全体の配置・
配管等の簡素化とコスト低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用した低着霜式環境試験装置の一例
を示す説明図である。
【符号の説明】
1 冷凍機 2 空調室(循環される経路) 3 外気除湿装置 11 冷却器 32 冷却管 34 ドレン管(排出部)
フロントページの続き (72)発明者 伊賀 弘 大阪府大阪市北区天神橋3丁目5番6号タ バイエスペック株式会社内 Fターム(参考) 3L054 BE01 4D052 AA00 BA04 BB02 BB04 BB08 FA07 FA08

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 冷凍機の蒸発器から成る冷却器を備え該
    冷却器を通過するように空気が循環されると共に循環さ
    れる経路に外気が導入されることがある低着霜式環境試
    験装置において、 前記空気のうち前記冷却器を通過した状態の空気で冷却
    されるように設けられた外気除湿装置であって前記外気
    が流される冷却管と前記外気が前記空気で冷却されたと
    きに発生することがある結露分を排出する排出部とを備
    えた外気除湿装置を設けたことを特徴とする低着霜式環
    境試験装置。
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