JP2012002673A - 環境試験装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】環境試験装置17内における熱交換器1の一次側流路の圧力の変化を監視することで、破損による減圧を感知し、所定の基準に基づき、環境試験装置17内の破損の有無を判別する。それ故に、流路内における破損を確実に検知することができ、環境制御不能や試料の破損などの損害を免れることができる。
【選択図】図2
Description
また、冷却手段は、圧縮機、凝縮器、膨張弁及び蒸発器を備え、これらによって冷凍サイクルを構成する冷凍機を採用する場合が多い。
ここで、環境試験装置の冷却手段としては、前記した冷凍機の蒸発器を、試験空間内と連通する位置に直接的に配置する構成のものもあるが、より安定した試験環境を作りだす必要がある場合には、冷凍機でブラインを冷却し、一定温度に温度調整されたブラインを試験空間側に配された熱交換器に供給する構成が採用される(特許文献1)。
即ち試験空間内と連通する位置に、例えば気体−液体熱交換器を設置し、この熱交換器の一次側に液体たるブラインを通過させ、二次側に試験空間内の空気を通過させて試験空間の温度を制御する。
即ち、図17のように、従来技術の環境試験装置の冷却手段は、熱交換器1を含みブラインが流れるブライン循環回路2と、ブラインを冷却するブライン冷却回路3を有している。
即ち、ブライン循環回路2は、ブラインタンク4と、循環ポンプ5と、熱交換器1の一次側流路とが環状に配管された循環流路である。より具体的には、ブラインタンク4と循環ポンプ5の吸い込み側6との間が、ポンプ吸入流路7で接続されている。また、ポンプ吐出側8と熱交換器1の入り側(熱交換器入口9)との間が、ブライン供給流路10によって接続されている。また、熱交換器1の出側(熱交換器出口11)とブラインタンク4との間が戻り流路12によって接続されている。
そのため、圧縮機13を運転すると、蒸発器16の表面温度が低下し、ブラインタンク4内のブラインが冷却される。
即ち前記した様に、二次側に通風する形式の熱交換器を使用する場合であれば、熱交換器から熱媒体が漏洩すると、熱媒体が送風によって飛散してしまう。
ましてや、漏洩した熱媒体をドレンパンに溜め置くと、送風に煽られてドレンパンから熱媒体が溢れ出し、被試験物を台無しにしてしまう懸念すらある。
つまり、環境試験装置の分野においては、液状の熱媒体が漏れることは厳に避けるべきであり、微量の熱媒体の漏れを検知して、熱交換器の破損を確実に検知する必要がある。
本発明では、熱交換器の一次側流路を環境試験装置内の圧力よりも高い圧力にして、熱交換器チェック動作を行う。環境試験装置内の圧力とは、熱交換器チェック動作における環境試験装置内の圧力であり、通常は環境試験前に熱交換器チェック動作を行うので、大気圧となる。
液体−液体熱交換器を使用することは稀であるが、本発明は、液体−液体熱交換器を除外するものではなく、液体−液体熱交換器を採用する場合には一方の液体流路が一次側流路となる。さらに、熱交換器から固体熱伝導によって被試験物に熱伝導を行う形式の熱交換器を採用する場合には、流体導入側が一次側流路であり、熱交換器の表面が二次側となる。
また、圧力の変化を監視するとは、常時監視する場合だけではなく、一定時間、間隔を置いてその前後の圧力変化を検知する様な構成も含む。
図1に示すように、環境試験装置17は、試験空間18と空気流路19が存在し、空気流路19には加湿器20と冷却用熱交換器(以下単に熱交換器と称する)1と空気加熱ヒータ21と送風機22とが配されている。
加湿器20は、公知のそれと同一であり、水容器とヒータ(いずれも図示せず)を内蔵するものである。空気加熱ヒータ21は、公知の電気ヒータである。
そのため、本実施形態の環境試験装置17では、加湿器20と熱交換器1によって試験空間18内の湿度の制御を行うことができ、熱交換器1と空気加熱ヒータ21によって試験空間18内の温度の制御を行うことができる。また、試験空間18は任意の大きさの試料を配置できる。
即ち本実施形態で採用するブライン循環回路2は、ブライン主流側流路28とこれから分岐または接続される給水用流路23、ドレン用流路24、エアー供給用流路25、安全弁用流路26、排水用流路27によって構成されている。
循環ポンプ5は公知の渦巻きポンプであり、循環ポンプ5を運転することによって、ブラインタンク4内のブラインをブライン主流側流路28に循環させることができる。
ポンプ用弁29は、電磁弁であり、ブライン供給流路10に設けられている。即ちポンプ用弁29は、ポンプ吐出側8と熱交換器1の入り側(熱交換器入口9)との間に設けられている。
熱交入口側弁30は比例制御タイプの電動ボール弁である。熱交入口側弁30は完全な閉め切り状態にすることができる。
熱交出口側弁31は、電動ボール弁である。熱交出口側弁31は完全な閉め切り状態にすることができる。
給水用流路23には、給水弁34が設けられており、給水弁34を開くことによってブライン主流側流路28に給水される。また、給水源41は、相当の給水圧力を有しているから、給水弁34を開くことによってブライン主流側流路28にある程度の圧力で水が押し込まれることとなる。
両者はいずれもブライン主流側流路28の戻り流路12にあって、熱交換器出口11と熱交出口側弁31との間から分岐または接続されている。
エアー供給用流路25は、空気源36と、ブライン主流側流路28とを接続するものであり、中途にエアー用弁37と逆止弁38が接続されている。エアー用弁37は電磁弁である。また逆止弁38は、空気源36からブライン主流側流路28側への空気の流れを許容し、その逆を阻止する方向に接続されている。
また、エアー供給用流路25と、ドレン用流路24は、熱交換器1を挟んだ位置に設けられていることが必要ではあるが、両者の順序は任意である。
さらに圧力測定手段33は熱交入口側弁30と、熱交出口側弁31の間にあることが必須であるが、熱交換器1に対する前後の位置は問わない。
本実施形態の環境試験装置17では、前記した様に加湿器20と熱交換器1によって試験空間18内の湿度の制御を行い、熱交換器1と空気加熱ヒータ21によって試験空間18内の温度の制御を行う。
前記した様に、ブラインタンク4内のブラインは、ブライン冷却回路3によって一定の温度に冷却されているから、循環ポンプ5を起動すると、低温に温度調節されたブラインが熱交換器1の一次側流路に流れ込み、試験空間内の温度を低下させる。
なお本実施形態で採用する熱交入口側弁30は、比例制御タイプの電動ボール弁であるから、開度を制御して熱交換器1に流入するブラインの量を増減することができる。
即ち最初に初期状態として、循環ポンプ5が停止された条件下で、全ての弁が閉止される。即ち給水弁34、排水弁40、ドレン用弁35、エアー用弁37が閉鎖され、ブライン主流側流路28に対する各分岐流路(ドレン用流路24、排水用流路27)と接続流路(給水用流路23、エアー供給用流路25)が一旦全て閉鎖される。
そして、ステップ4で全ての弁が閉止されたことが確認されると、ステップ5に移行し、図4の様に、給水弁34と、熱交入口側弁30と、熱交出口側弁31と、排水弁40が開かれる。なお依然として他の弁は閉じられた状態を維持している。
なお、ポンプ用弁29は閉じられた状態を維持しているから、給水源41から供給される水が循環ポンプ5側に流れ込むことはない。同様にタンク入口弁32も閉じた状態を維持しているから、給水源41から供給される水がブラインタンク4に流れ込むことはない。
なお、排水弁40は、適当な時期に閉じることが望ましい。
なお、給水弁34は、適当な時期に閉じることが望ましい。
圧力保持過程終了時に圧力測定手段33により内圧を測定する(ステップ13)。
破損の有無を判定する圧力差は任意であるが、本実施形態では、0.05MPaを基準とし、圧力低下が0.05MPaより大きければ、熱交換器1が破損しているものと判断し、0.05MPa以下であるならば、熱交換器1に破損は無いものと判断する。
そして、エアー用弁37を開いた結果、エアー供給用流路25が開く。また、ドレン用弁35を開いた結果、ドレン用流路24が開く。
そのため、図7に示すように、空気源36から熱交換器1を経由してドレン用流路24に至る一連の流路が開き、熱交換器1内の水は、空気源36の圧力に押されてドレン用流路24から排出される。
そのため、熱交換器1内の水が排水され環境試験を開始できない状態となり、一連の動作を終了する。
図11,12,13に示すブライン循環回路43は、昇圧手段として循環ポンプ5を採用するものである。なお以下に説明する実施形態の構成の内、第1実施形態における環境試験装置17と同様の構造及び動作については、同様の符号を付して重複した説明を省略する。
そして、この状態で図12の様に熱交出口側弁31を閉じ、熱交換器1内を昇圧する。
本実施形態においても、先の実施形態と同様に、環境試験装置17の図示しない制御装置に、所望の試験条件を入力する。そして、試験条件の入力が確認されると、(ステップ1)、ステップ2で、試験を開始して良いか否かが判断される。具体的には、設定入力完了後、環境試験装置17の運転を始動させる作動ボタンを押すことによってステップ2がイエスとなる。
即ち、最初に初期状態として、循環ポンプ5が停止された条件下で、全ての弁が閉止される(ステップ3)。即ちドレン用弁35とエアー用弁37が閉鎖され、ブライン主流側流路28に対する各分岐流路(ドレン用流路24)と接続流路(エアー供給用流路25)が一旦全て閉鎖される。
そして、ステップ4で全ての弁が閉止されたことが確認されると、ポンプ用弁29と、熱交入口側弁30と、熱交出口側弁31を開いてブライン主流側流路28を開放する(ステップ5)。
続くステップ10で、圧力測定手段33で熱交換器1周辺の流路内圧力を測定し、これを初期圧力として記憶する(ステップ11)。
一方、計測された圧力値が初期圧力値に対して所定値以上の圧力降下があれば、熱交換器1に破損があると判断し、ステップ18に移行してトラブル動作となる。
即ちブライン主流側流路28内のブライン等を空気や窒素で加圧し、この状態で、熱交入口側弁30と熱交出口側弁31を閉じてこの間に圧力を封じ込め、一定時間の間の圧力変化を観察するものであってもよい。
その際には、実施例のようなポンプの吐出圧による加圧方法を用いてもよいし、前記のように温度を可変させて加圧してもよい。
2 ブライン循環回路
5 循環ポンプ
17 環境試験装置
24 ドレン用流路
25 エアー用流路
28 ブライン主流側流路
30 熱交入口側弁
31 熱交出口側弁
33 圧力測定手段
35 ドレン用弁
37 エアー用弁
41 給水源
Claims (5)
- 一次側流路に液体を通過させる熱交換器を備え、前記熱交換器の一次側に液体を通過させて環境温度を変化させることが可能である環境試験装置において、少なくとも2個の閉止弁と圧力センサーとを有し、前記熱交換器の一次側流路及び圧力センサーは前記2個の閉止弁に挟まれた位置にあり、前記環境試験装置は熱交換器チェック動作を実行可能であり、前記熱交換器チェック動作においては、前記2個の閉止弁を閉止して、熱交換器の一次側流路を環境試験装置内の圧力よりも高い状態にし、前記圧力センサーによって圧力の変化を監視することを特徴とする環境試験装置。
- 熱交換器チェック動作においては、前記閉止弁の一方を閉じた状態で熱交換器の一次側流路に環境試験装置内の圧力よりも高い圧力で液体又は気体を供給する工程と、他方の閉止弁を閉じる工程と、圧力センサーによって圧力の変化を監視する工程が順次自動的に実行されることを特徴とする請求項1に記載の環境試験装置。
- 一方の閉止弁の上流側は、給水源に接続されており、当該給水源は環境試験装置内の圧力以上の供給圧力を有し、熱交換器チェック動作においては給水源から供給される水を一次側流路に満たし、給水源の供給圧力をもって熱交換器の一次側流路を環境試験装置内の圧力よりも高い状態とすることを特徴とする請求項1又は2に記載の環境試験装置。
- 前記一次側流路は、液体循環流路の一部を構成し、当該液体循環流路にはポンプが備えられ、熱交換器チェック動作においては液体循環流路を流れる液体を一次側流路に満たし、ポンプの吐出圧をもって熱交換器の一次側流路を環境試験装置内の圧力よりも高い状態とすることを特徴とする請求項1又は2に記載の環境試験装置。
- 一次側流路には加圧空気流路が空気用開閉弁を介して接続されており、圧力の変化が一定以上であった場合には前記空気用開閉弁を開いて一次側流路内の液体を空気と置換することを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の環境試験装置。
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