JP2013217944A

JP2013217944A - 断熱箱及び環境試験装置

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Publication number: JP2013217944A
Application number: JP2013160307A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiko Watabe; 克彦渡部; Tetsuya Okadome; 哲也岡留
Original assignee: Espec Corp
Current assignee: Espec Corp
Priority date: 2013-08-01
Filing date: 2013-08-01
Publication date: 2013-10-24
Anticipated expiration: 2029-04-21
Also published as: JP5582665B2

Abstract

【課題】内槽と外装に挟まれた内部空間を除湿できる断熱壁、及び前記断熱壁を備えた環境試験装置の提供を目的とする。
【解決手段】試験室１０で被試験物に対する試験又はワークに対する処理を行う断熱箱４の壁体を構成する断熱壁３であって、内壁５と、外壁６とを有し、内壁５及び外壁６に挟まれた内部空間７内に断熱材８が配された断熱壁３において、内部空間７の内外を連通する連通管２０が設けられ、連通管２０を介して内部空間７内の圧力が調節され、内部空間７内又は連通管２０に除湿室１５が設けられ、除湿室１５を除湿する。
【選択図】図１

Description

本発明は、内槽と外装に挟まれた内部空間を除湿できる断熱箱、及び前記断熱箱を備えた環境試験装置に関するものである。

携帯電話に代表される電子機器や工業製品から衣類に至るまで、様々な製品や品物の性能や耐久性を評価できる環境試験装置が有効利用されている。環境試験装置は、内槽（内壁）と外装（外壁）の２重構造で構成されることが多く、内槽と外装に挟まれた内部空間にグラスウールなどの断熱材を配置することにより、内槽で囲まれた試験室内の温度分布等を安定させ、目的の環境試験を実施できる。

また、環境試験装置として、内槽（内壁）がステンレス鋼板等の耐久性のある素材で構成され、過酷な環境条件下にも耐えうる恒温恒湿槽（恒温恒湿器）が、特許文献１に開示されている。

特開平７−１０８１８２号公報

一般的な恒温恒湿槽においては、設定可能な温度範囲が摂氏−４０度〜摂氏１５０度と広く、且つ湿度範囲が２０％ｒｈ〜９８％ｒｈ（Percent Relative Humidity ；相対湿度）であるため、多種多様な条件での試験が可能となる。

ところが、長年にわたる過酷な環境試験の影響や、様々な試料から排出される化学物質の影響などにより、堅牢な環境試験装置の試験室を仕切る内壁や溶接部が腐食してピンホールが発生することや、内槽（内壁）の貫通孔部分のシール材の気密性が低下することがある。
その結果、内槽（内壁）で囲まれた試験室内の高湿度の気体等が、内槽と外装の間の空間内に漏れることがあり、水に弱いグラスウール等の断熱材が吸湿し、断熱効果の低下を招く恐れがある。

断熱効果が低下した環境試験装置では、内槽（内壁）で囲まれた試験室内の温度分布を一様に維持できなくなり、試験室内の温度分布に偏りが生じ、目的の環境試験の実施が困難となる。ところが、試験室内の高湿度の気体等が、内槽と外装の間の空間内へ侵入することを、完全に阻止するのは極めて困難であり、環境試験を良好に実施するための対策が必要である。

そこで、本発明は、内槽と外装に挟まれた内部空間を除湿できる断熱箱、及び前記断熱壁を備えた環境試験装置の提供を目的とする。

上記課題を解決するための構成は、内部で被試験物に対する試験又はワークに対する処理を行う断熱箱において、壁体を構成する断熱壁は、内壁と、外壁とを有し、前記内壁と外壁に挟まれた内部空間内に断熱材が配された断熱壁であり、前記内部空間を断熱箱の内部に比べて加圧することが可能であり、内部空間内の断熱材が配された領域と連通する除湿空間があり、当該除湿空間を除湿する除湿手段を有していて前記内部空間を加圧するために導入される空気が除湿されてから内部空間内の断熱材が配された領域に導入されることを特徴とする断熱箱である。

また上記した課題を解決するための請求項１に記載の発明は、内部で被試験物に対する試験又はワークに対する処理を行う断熱箱において、壁体を構成する断熱壁は、内壁と、外壁とを有し、前記内壁と外壁に挟まれた内部空間内に断熱材が配された断熱壁であり、前記内部空間の内外を連通する連通管が設けられ、前記内部空間内又は前記連通管に除湿空間が設けられ、当該除湿空間を除湿する除湿手段を有し、空気が除湿されてから内部空間内の断熱材が配された領域に導入されることを特徴とする断熱箱である。

請求項１の発明では、断熱壁の内部空間内又は後述の連通管に除湿空間が設けられる。除湿空間は内部空間内の断熱材が配された領域と連通し、除湿空間を除湿する除湿手段を有することにより、断熱材が吸湿して結露することを防止できる。このことにより、断熱材の断熱効果の低下を防ぐことができる。よって、断熱箱内の温度分布を一様にする性能を正常に保つことができる。

また、内部空間を断熱箱の内部に比べて加圧することが可能であることにより、内部で加熱と冷却を繰り返すような試験が行われる際に、内部空間が高温となり膨張して圧力が増加することや、内部空間が低温となり収縮して圧力が低下することによって発生する内部空間内と外気との呼吸が、除湿空間を通して集約されることで効率良く除湿することができる。

請求項２の発明は、請求項１において、断熱箱の内部を冷却する冷却装置を有し、当該冷却装置は、圧縮機、凝縮器、膨張弁、蒸発器を有し、これらの間が配管接続されて一連の冷凍サイクルを構成するものであり、膨張弁から蒸発器に至る配管又は蒸発器から圧縮機に至る配管の一部によって、前記除湿手段を構成し、除湿空間に導入された空気が、前記除湿手段と接して除湿されてから内部空間内に導入されることを特徴とする断熱箱である。

請求項２の発明では、断熱箱の内部を冷却する冷却装置を有し、膨張弁から蒸発器に至る配管又は蒸発器から圧縮機に至る配管の一部によって、除湿手段を構成することにより、除湿器等の新たな装置の設置が不要となる。つまり、環境試験のための冷却装置の配管を利用して、除湿することができるため、新たな費用の発生を抑え、原価低減に大きく寄与できる。

また、除湿空間に導入された空気が、前記除湿手段と接して除湿されてから内部空間内に導入されることにより、外部からの水蒸気の侵入を防止できる。

請求項３の発明は、請求項２において、前記除湿手段を構成する配管が、除湿空間内又は除湿空間に繋がる位置に設けられていることを特徴とする断熱箱である。

請求項３の発明では、除湿手段を構成する配管が、除湿空間内又は除湿空間に繋がる位置に設けられている。このことにより、除湿空間内又は除湿空間に繋がる位置で、除湿が可能となり、内部空間内で結露し、断熱材が吸湿することを防止できる。

請求項４の発明は、請求項１乃至３のいずれかにおいて、連通管を介して内部空間内を加圧することが可能であることを特徴とする断熱箱である。

請求項４の発明では、内部空間内を加圧（陽圧化）することが可能である。このことにより、腐食等により内槽（内壁）に発生した孔等から、試験室内の気体が内部空間へ流入することを防止できる。つまり、試験室内の気体に含まれる水蒸気が、内部空間内へ流入することを防止できる。

請求項５の発明は、請求項２乃至４のいずれかにおいて、前記凝縮器は空冷式の熱交換器であって送風機を有し、当該送風機の送風が除湿空間に導入されて内部空間内が加圧されることを特徴とする断熱箱である。

請求項５の発明では、内部空間内の加圧（陽圧化）を凝縮器の送風機の送風によって行うことにより、新たな装置（送風機）の設置が不要となる。つまり、冷却装置の凝縮器が有する送風機を利用して、加圧（陽圧化）することができるため、新たな費用の発生を抑え、原価低減に大きく寄与できる。また、凝縮器から発生する高温の空気を、送風機の送風によって除湿空間へ導入可能であるため、除湿空間内での除湿速度を加速することが可能となる。

請求項６の発明は、請求項１乃至５のいずれかにおいて、除湿空間を介して内部空間内のドレンの排出が可能であることを特徴とする断熱箱である。

請求項６の発明では、内部空間内で発生したドレンを、除湿空間を介して排出することが可能である。すなわち、発生したドレンを順次排出することにより、除湿空間内にドレンが溜まらないため、除湿空間内でのドレンの再蒸発を防止できる。

請求項７の発明は、請求項１乃至６のいずれかにおいて、除湿空間内に乾燥剤が配されていることを特徴とする断熱箱である。

請求項７の発明では、除湿空間内に乾燥剤が配されていることにより、除湿空間の除湿能力を高めることができる。

請求項８の発明は、請求項１〜７のいずれかに記載の断熱箱を備えたことを特徴とする環境試験装置である。

請求項８の発明では、環境試験装置に請求項１〜７のいずれかの断熱箱を備えたことにより、断熱材が水蒸気を含むことを防止でき、断熱材の断熱機能が維持され、断熱箱内の温度分布を一様にする性能が維持できる。よって、目的の環境試験の実施が可能となる。

本発明によれば、内槽と外装に挟まれた内部空間を除湿できる断熱箱、及び前記断熱壁を備えた環境試験装置を提供することができる。

本発明の実施形態の断熱箱、及び環境試験装置の概略構成図である。図１の環境試験装置の除湿空間の拡大構成図である。本発明の実施形態の変形例を示す、環境試験装置の除湿空間の拡大構成図である。

本発明の実施形態の断熱箱、及び環境試験装置の構成について、図面を参照しながら説明する。なお、説明は、実施形態の理解を容易にするためのものであり、これによって、本願発明が制限して理解されるべきではない。

図１において、環境試験装置１は、恒温恒湿器２を備えている。恒温恒湿器２は、断熱壁３で囲まれた断熱箱４である。断熱壁３は、内壁５（内槽１３）と外壁６（外装１４）、及び内壁５と外壁６とで挟まれた内部空間７に配置された断熱材８により構成される。つまり、断熱壁３は、内壁５、断熱材８、及び外壁６により構成される。なお、断熱材８としては、グラスウール等の断熱素材が配置されることが望ましい。

内壁５及び外壁６は、ステンレス鋼板等の耐久性のある素材で構成された壁体である。
なお、断熱箱４は、内壁５で囲まれた試験室１０と、外壁６で囲まれた筐体１１を有している。

また、断熱壁３には、試験室１０内と筐体１１の外側とを連通する均圧孔１２が設けられている。均圧孔１２により、試験室１０内の気圧を恒温恒湿器２の外側の大気圧と同程度に保つことができる。恒温恒湿器２の設置場所によって大気圧は異なるが、一般的な場所では１気圧（約１０１３ヘクトパスカル［ｈｐａ］）程度と考えてよい。なお、恒温恒湿器２は、断熱壁３と同様の構造を有した扉９を備えている。

内部空間７には除湿室１５が設けられている。除湿室１５は、内部空間７に配置されたグラスウール等の断熱材８が部分的に取り除かれた除湿空間１６により構成されている。
図１，２に示すように、内部空間７の内外を連通する連通管２０が除湿室１５の底部１７に設けられている。除湿室１５内には、後述する冷凍回路３０（図１）の冷媒配管３１（膨張弁３４から蒸発器３５に至る冷媒配管３１の一部）が配置されており、冷媒配管３１によって除湿装置１８（除湿手段）を構成している。また、除湿室１５内には、乾燥剤１９が備えられている。なお、連通管２０の末端部２１はラッパ状に大きく広がって開放されており、連通管２０の末端部２１に対向する位置には、後述するファン３８が配置されている。

図２に示すように、冷媒配管３１は、熱伝導が良好な銅管等の金属配管４０によって構成されることが望ましく、金属配管４０は配管断熱材３９で被覆されているが、除湿室１５内に設けられ除湿装置１８（除湿手段）となる箇所では配管断熱材３９で被覆せず、金属配管４０が剥き出しになっている。

恒温恒湿器２は、試験室１０内の温度と湿度を調整するための装置として、冷凍回路３０（冷凍サイクル）、ヒーター２５、加湿器２６を備えている。なお、各装置を制御する装置等の図示ならびに説明は省略する。

冷凍回路３０は、恒温恒湿器２の試験室１０内の温度と湿度を調整するための装置であり、圧縮機３２、凝縮器３３、膨張弁３４、蒸発器３５から構成される。圧縮機３２から蒸発器３５に至る各装置は冷媒配管３１によって接続され、冷凍機３６を構成している。また、蒸発器３５の近傍には送風機３７が配置されており、凝縮器３３の近傍にはファン３８が配置されている。

ファン３８については、内部空間７内を膨張させない程度の送風能力を有していることが望ましく、本実施形態では２０ヘクトパスカル［ｈｐａ］程度とする。また、ファン３８は、冷凍回路３０から独立して動作し、恒温恒湿器２が作動している間は常に動作する。なお、冷凍回路３０は公知の冷凍サイクルであるため、詳細な説明は省略する。

ヒーター２５は、恒温恒湿器２の試験室１０内の温度を調整するために設置され、また、加湿器２６は、恒温恒湿器２の試験室１０内の湿度を調整するために設置されている。なお、ヒーター２５と加湿器２６は、公知のものであるため、詳細な説明は省略する。

つぎに、本発明の実施形態の環境試験装置１における、断熱材８の内部に設けられた除湿装置１８の動作について、図面を参照しながら説明する。

図２に示すように、冷凍回路３０が動作する時には、膨張弁３４から蒸発器３５に至る冷媒配管３１に低温の冷媒が流れる。この時、除湿室１５内に設けられた除湿装置１８（除湿室１５内に設けられた冷媒配管３１）にも低温の冷媒が流れる。

すると、除湿室１５内の空気に含まれる水蒸気が、露点温度以下まで冷却されることにより、剥き出しになった金属配管４０（除湿装置１８）の表面で結露して液化され、ドレンとして、除湿室１５の底部１７に設けられた連通管２０より排出される。このことにより、除湿室１５内を除湿できる。すなわち、断熱壁３の内部空間７に配置された断熱材８の除湿が可能となる。なお、連通管２０により、除湿室１５内にドレンが溜まらないため、除湿室１５内でのドレンの再蒸発を防止できる。

一方、凝縮器３３の近傍に設けられたファン３８は、凝縮器３３から排出された高温の空気を、連通管２０の端部２１を介して除湿室１５へ送風する。また、連通管２０の端部２１がラッパ状に開放され、内部空間内が大気圧と同程度の圧力に調節されていることや、ファン３８が２０ヘクトパスカル（ｈｐａ）程度の送風能力を有していることから、除湿室１５を含めた内部空間７内が、１気圧（約１０１３ヘクトパスカル［ｈｐａ］）に２０ヘクトパスカル（ｈｐａ）を加算した、約１０３３ヘクトパスカル（ｈｐａ）程度で加圧（陽圧化）される。

また、試験室１０内の気圧は、均圧孔１２により、環境試験装置１（恒温恒湿器２）の外側の大気圧と同程度の１気圧（約１０１３ヘクトパスカル［ｈｐａ］）に保たれている。よって、内部空間７内の気圧の方が、試験室１０内の気圧より高くなっている。このことにより、腐食等により内壁５に発生した孔から、試験室１０内の気体が内部空間７へ侵入することを防止できる。つまり、試験室１０内の気体に含まれる水蒸気が、断熱材８へ侵入することを防止できる。さらに、試験室１０で高温と低温を繰り返すような試験が行われる際に、内部空間７が高温となり膨張して圧力が増加することや、内部空間７が低温となり収縮して圧力が低下することによって発生する内部空間７内と外気との呼吸が、連通管２０を通して集約されることで効率良く除湿することができる。

除湿室１５には、ファン３８によって高温の空気が、連通管２０の端部２１を介して送風されることから、除湿室１５内での除湿速度を加速させることが可能となる。さらに、除湿装置１８と接して除湿された空気が連通管２０を介して内部空間７内に導入されることにより、外部からの水蒸気を含んだ空気が断熱材８へ侵入することを防止できる。

除湿装置１８を構成する冷媒配管３１が、除湿室１５内に設けられていることから、除湿室１５内で除湿が可能となる。すなわち、断熱材８が結露することを防止できる。
また、除湿室１５内には、乾燥剤１９が備えられていることから、除湿室１５の除湿能力を高めることができると共に、冷凍回路３０を動作させない時に、除湿室１５を除湿することができる。

ファン３８は、冷凍回路３０から独立して動作し、恒温恒湿器２が作動している間は常に動作する。このことから、内部空間７内は、恒温恒湿器２の作動時には、加圧（陽圧化）されている。よって、恒温恒湿器２の作動時には、試験室１０内の気体に含まれる水蒸気が、腐食等により内壁５に発生した孔から断熱材８へ侵入することを防止できる。

なお、腐食等により内壁５に発生した孔や、シール材の気密性が低下した内壁５や溶接部、均圧孔１２等から試験室１０内に空気等が侵入することが考えられるが、試験室１０内の温度と湿度を調整するための装置として、冷凍回路３０（冷凍サイクル）、ヒーター２５、加湿器２６を備えているため、環境試験用に設定された温度と湿度は維持される。

以上により、本実施形態によれば、断熱材８が吸湿して結露することを防止できる。この結果、断熱材８の断熱効果の低下を防ぐことができ、試験室１０内の温度分布を一様に維持する性能を正常に保つことが可能となる。すなわち、環境試験装置１では、恒温恒湿器２の試験室１０内の温度分布等を定常的に安定させ、目的の環境試験を良好に実施できる。

本実施形態では、環境試験装置として、恒温恒湿器２を例に示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、熱衝撃試験装置、温度サイクル試験装置のほか、様々な環境試験装置に内壁５と外壁６に挟まれた内部空間７を除湿できる本発明の構成を採用してもよい。

また、本実施形態として、除湿装置１８（除湿手段）を膨張弁３４から蒸発器３５に至る冷媒配管３１の一部を用いる例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、蒸発器３５から圧縮機３２に至る冷媒配管３１の一部を除湿装置１８（除湿手段）としてもよいし、両方を除湿装置１８（除湿手段）としてもよい。

さらに、除湿手段として、乾燥剤１９を用いずに冷媒配管３１のみを使用することや、冷媒配管３１を用いずに乾燥剤１９のみを使用することや、或いはファン３８から内部空間７内に送風される乾燥空気のみを使用することとしてもよい。

本実施形態では、内部空間７内の断熱材８が部分的に取り除かれた空間を除湿空間１６としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、除湿空間１６を内部空間７と連通管２０とが繋がる近傍に設けてもよい。

本実施形態では、１本の連通管２０で加圧（陽圧化）とドレンの排出を行う例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、加圧（陽圧化）とドレンの排出を別々にした形状の連通管２０としてもよい。

なお、本実施形態の変形例として、図３に示すように、除湿室１５（除湿空間１６）内全体に乾燥剤１９を配置する構成を採用してもよい。

１環境試験装置
２恒温恒湿器
３断熱壁
４断熱箱
５内壁
６外壁
７内部空間
８断熱材
１０試験室
１１筐体
１３内槽
１４外装
１５除湿室
１６除湿空間
１８除湿装置（除湿手段）
２０連通管

Claims

内部で被試験物に対する試験又はワークに対する処理を行う断熱箱において、壁体を構成する断熱壁は、内壁と、外壁とを有し、前記内壁と外壁に挟まれた内部空間内に断熱材が配された断熱壁であり、前記内部空間の内外を連通する連通管が設けられ、前記内部空間内又は前記連通管に除湿空間が設けられ、当該除湿空間を除湿する除湿手段を有し、空気が除湿されてから内部空間内の断熱材が配された領域に導入されることを特徴とする断熱箱。
断熱箱の内部を冷却する冷却装置を有し、当該冷却装置は、圧縮機、凝縮器、膨張弁、蒸発器を有し、これらの間が配管接続されて一連の冷凍サイクルを構成するものであり、膨張弁から蒸発器に至る配管又は蒸発器から圧縮機に至る配管の一部によって、前記除湿手段を構成し、除湿空間に導入された空気が、前記除湿手段と接して除湿されてから内部空間内に導入されることを特徴とする請求項１に記載の断熱箱。
前記除湿手段を構成する配管が、除湿空間内又は除湿空間に繋がる位置に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の断熱箱。
連通管を介して内部空間内を加圧することが可能であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の断熱箱。
前記凝縮器は空冷式の熱交換器であって送風機を有し、当該送風機の送風が除湿空間に導入されて内部空間内が加圧されることを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載の断熱箱。
除湿空間を介して内部空間内のドレンの排出が可能であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の断熱箱。
除湿空間内に乾燥剤が配されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の断熱箱。
請求項１〜７のいずれかに記載の断熱箱を備えたことを特徴とする環境試験装置。