JP2016109682A - 環境試験装置 - Google Patents

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康晴 神
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Abstract

【課題】試験室に収容された全ての試験体を、温湿度条件が略同等の調和空気に曝すことが可能な環境試験装置を提供する。【解決手段】室内空間Sは、空調装置20によって温度及び湿度が調整されている。環境試験装置10は、室内空間Sに配設されている。環境試験装置10の試験槽12には、流入口13及び流出口14が形成されている。試験槽12の内部の試験室11は、複数の仕切壁15によって仕切られることで、流入口13から流出口14にかけて連続する空気流路16が形成される。空気流路16には、複数の試験体25が配設されており、試験体25は、温湿度条件が略同等の調和空気に曝される。【選択図】図1

Description

本発明は、環境試験装置に関するものである。
従来より、医薬品等の安定性試験を行うに際し、所定の温度及び所定の湿度の条件下における製品の性能を試験するために、例えば、恒温恒湿槽等の環境試験装置が用いられている。こうした環境試験装置においては、断熱壁で囲まれた恒温恒湿槽内に温度センサ及び湿度センサを設け、これらの計測値に基づいて冷凍機、加湿器及び加温機を含む空調装置を制御することにより、槽内と空調装置との間で空気を循環させて槽内の温湿度を、目標温湿度で一定となるようにしている(例えば、特許文献1参照)。
特開平7−140061号公報
しかしながら、恒温恒湿槽の容積が大きい場合には、調和空気を槽内全体に十分に循環させることが困難となり、槽内の温湿度分布にばらつきが生じてしまうおそれがある。その結果、槽内における試験体の配設位置によって温湿度条件が異なってしまい、信頼性の高い性能試験を行うことができないという問題がある。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、試験室に収容された全ての試験体を、温湿度条件が略同等の調和空気に曝すことが可能な環境試験装置を提供することにある。
本発明は、空調装置によって温度及び湿度が調整された室内空間に配設される環境試験装置を対象とし、次のような解決手段を講じた。
すなわち、第1の発明は、試験体を収容するための試験室が内部に設けられるとともに、前記室内空間の空気を該試験室に流入させる流入口と、該試験室の空気を該室内空間に流出させる流出口とが形成された試験槽と、
前記流入口から前記流出口にかけて連続する空気流路を形成するように、前記試験室を仕切る複数の仕切壁と、
前記空気流路に沿って空気を流通させるファンとを備えたことを特徴とするものである。
第1の発明では、試験室内を複数の仕切壁で仕切ることで、流入口から流出口にかけて連続する空気流路を形成するようにしている。このように形成された空気流路は、試験室全体に比べて断面積が小さくなっているので、空気流路に沿って流通する調和空気の温湿度分布のばらつきを抑えることができる。具体的に、室内空間の空気の温湿度分布の偏りは、空気流路を流通する間に、拡散効果によって解消されることとなり、流入口から一定距離以上の下流側では、温湿度分布が均一となる。その結果、空気流路に収容された全ての試験体を、温湿度条件が略同等の調和空気に曝すことが可能となり、信頼性の高い性能試験を行うことができる。
また、室内空間の空気を試験室に流入させているので、試験室の外壁を断熱壁で構成して断熱性能を確保しなくても、室内空間と試験室との間で熱交換が行われるのを抑えることができる。
第2の発明は、第1の発明において、
前記空気流路を流通する空気の温度を測定する温度センサと、
前記空気流路を流通する空気の湿度を測定する湿度センサとを備え、
前記空調装置は、前記温度センサ及び前記湿度センサで測定された測定温度及び測定湿度に基づいて、前記室内空間の温度及び湿度を調整するように構成されていることを特徴とするものである。
第2の発明では、空気流路の温度及び湿度に基づいて室内空間の温度及び湿度を調整するようにしているので、試験体に供給される空気の実際の温度及び湿度に基づいてフィードバック制御を行うことができる。
第3の発明は、第1又は第2の発明において、
前記試験槽は、上流側の試験槽本体と、下流側の試験槽本体とを有し、
上流側の前記試験槽本体の流出口と、下流側の前記試験槽本体の流入口とが接続されていることを特徴とするものである。
第3の発明では、上流側の試験槽本体の流出口と、下流側の試験槽本体の流入口とを接続することで1つの試験槽を構成している。これにより、収容可能な試験体の数を増やすことができる。
なお、室内空間に2つの試験槽を別々に配設した場合でも、収容可能な試験体の数を増やすことができるが、室内空間内で温湿度分布のばらつきが生じていると、2つの試験槽に流入する空気の温湿度分布がそれぞれ異なるおそれがあるため、好ましくない。
第4の発明は、第1乃至第3の発明のうち何れか1つにおいて、
前記流入口は、前記流出口から流出した空気の少なくとも一部が流入可能な位置に形成されていることを特徴とするものである。
第4の発明では、流出口から流出した空気の少なくとも一部が流入口から再び試験室内に流入するので、温湿度のばらつきの少ない調和空気を循環させることができる。具体的に、空調装置の制御が不安定な場合には、室内空間の温湿度が時間的に変動してしまい、試験室内の温湿度も変動するおそれがある。しかしながら、本発明のように、流出口から流出した空気の少なくとも一部を再び流入口に流入させて循環させることで、空調装置の制御の不安定さによる悪影響を軽減することができる。
第5の発明は、第1乃至第4の発明のうち何れか1つにおいて、
前記空気流路は、前記試験室内を空気が循環可能に形成され、
前記流入口及び前記流出口は、前記試験室内を循環する空気の少なくとも一部が前記室内空間の空気と換気されるように形成されていることを特徴とするものである。
第5の発明では、試験室内では、空気流路を空気が循環可能となっているので、温湿度のばらつきの少ない調和空気を循環させることができる。また、流入口及び流出口を、例えば、空気流路よりも流路断面積が小さな小径孔で形成する等して、試験室内を循環する空気の少なくとも一部を室内空間の空気と換気させるようにしている。これにより、空気流路内の空気の循環量に比べて、室内空間の空気の流入量及び流出量を少なくすることができる。つまり、流入口や流出口を開閉するための開閉機構を別途設けることなく、空気流路内で空気を循環させることができる。
第6の発明は、第1乃至第5の発明のうち何れか1つにおいて、
前記試験槽の流入口に接続された供給ダクトを有し、温度及び湿度が調整された調和空気を該供給ダクトを介して該試験槽に供給する供給装置を備えたことを特徴とするものである。
第6の発明では、供給装置によって温度及び湿度が調整された調和空気を試験槽に供給している。これにより、温湿度分布がより均一化された調和空気を試験槽に流入させることができる。また、室内空間に試験槽を配設しているので、試験室の外壁を断熱壁で構成して断熱性能を確保しなくても、室内空間と試験室との間で熱交換が行われるのを抑えることができる。
第7の発明は、第1乃至第5の発明のうち何れか1つにおいて、
前記空気流路を流通する空気の温度を測定する温度センサと、
前記空気流路を流通する空気の湿度を測定する湿度センサと、
前記空気流路を流通する空気を加温する加温装置と、
前記空気流路を流通する空気を加湿する加湿装置と、
前記温度センサ及び前記湿度センサで測定された測定温度及び測定湿度に基づいて、前記空気流路を流通する空気の温度及び湿度が目標温度及び目標湿度となるように、前記加温装置及び前記加湿装置の動作を制御する制御器とを備えたことを特徴とするものである。
第7の発明では、空気流路の空気の温度及び湿度に基づいて、加温装置及び加湿装置の動作を制御している。これにより、例えば、室内空間の空気の温度及び湿度が、空気流路の空気の温度及び湿度よりも低い環境下であっても、空気流路の空気が目標温度及び目標湿度となるように、加温装置及び加湿装置によって空気の温度及び湿度をフィードバック制御することができる。
第8の発明は、第7の発明において、
前記空気流路を流通する空気を冷却する冷却装置、及び空気を除湿する除湿装置のうち少なくとも1つを備えたことを特徴とするものである。
第8の発明では、冷却装置及び除湿装置のうち少なくとも1つを備えることで、空気流路の空気を冷却したり、空気を除湿することができる。これにより、空気流路の空気の温湿度の制御性能を向上させ、より広範囲な周囲の温湿度環境に対して本発明を適用可能となる。
例えば、ペルチェ式冷却器を備えた構成とすることで、空気を冷却したり、その結果として空気を除湿することもできる。つまり、ペルチェ式冷却器は、冷却機能と除湿機能とを有する。なお、冷却装置と除湿装置とを別々のユニットで構成してもよい。
第9の発明は、第7又は第8の発明において、
前記加湿装置は、複数台設けられており、
前記制御器は、前記複数の加湿装置のうち1つを動作させるとともに、該加湿装置が故障した場合に、残りの該加湿装置のうち1つを動作させるように切り替えることを特徴とするものである。
第9の発明では、複数の加湿装置のうち1つが故障しても、自動的に、他の加湿装置が動作するように切り替わる。これにより、環境試験装置を停止させることなく、試験体の性能試験を引き続き行うことができる。この場合には、加湿装置が故障したことを示す故障情報の履歴を記録管理したり、故障情報をモニタに表示したり警報ランプを点灯させる等して、作業者に警報するようにしてもよい。
第10の発明は、第1乃至第9の発明のうち何れか1つにおいて、
前記複数の仕切壁のうち少なくとも1つは、前記空気流路の流路断面積を変更させる方向に移動可能に構成されていることを特徴とするものである。
第10の発明では、仕切壁が空気流路の流路断面積を変更させる方向に移動可能となっている。これにより、予め設定されていた空気流路の幅よりも試験体のサイズが大きい場合でも、仕切壁を移動させることで試験体を収容することができるので、様々なサイズの試験体に対応することができる。
第11の発明は、第1乃至第10の発明のうち何れか1つにおいて、
前記空気流路の流路途中には、前記試験体を載置可能で且つ空気が流通可能な網目状の網棚板が配設されていることを特徴とするものである。
第11の発明では、網目状の網棚板が空気流路の途中に配設され、網棚板に試験体を載置させた状態で空気が流通可能となっている。これにより、仕切壁の端縁と試験槽の側壁との隙間、つまり、ジグザグ状に屈曲して延びる空気流路の折り返し箇所においても、試験体を網棚板に載置することが可能となり、試験体の設置位置の自由度が高まるとともに、空気の流れを阻害することもない。
本発明によれば、空気流路は、試験室全体に比べて断面積が小さくなっているので、空気流路に沿って流通する調和空気の温湿度分布のばらつきを抑えることができる。その結果、空気流路に収容された全ての試験体を、温湿度条件が略同等の調和空気に曝すことが可能となり、信頼性の高い性能試験を行うことができる。
本実施形態1に係る環境試験装置の概略構成図である。 本実施形態2に係る環境試験装置の概略構成図である。 本実施形態3に係る環境試験装置の概略構成図である。 本実施形態4に係る環境試験装置の概略構成図である。 本実施形態5に係る環境試験装置の概略構成図である。 本実施形態6に係る環境試験装置の概略構成図である。 本実施形態7に係る環境試験装置の概略構成図である。 本実施形態8に係る環境試験装置の概略構成図である。 本実施形態9に係る環境試験装置の概略構成図である。 本実施形態10に係る環境試験装置の概略構成図である。 本実施形態11に係る環境試験装置の概略構成図である。 本実施形態12に係る環境試験装置を収容する恒温恒湿槽の概略構成を示す斜視図である。 環境試験装置の概略構成を示す平面図である。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。
《実施形態1》
図1に示すように、環境試験装置10は、空調装置20によって室内の温度及び湿度が調整された室内空間Sに配設されている。室内空間Sは、作業者が出入りできる大きさの部屋としての恒温恒湿室である。空調装置20は、室内空間Sの壁面の上部に設置されている。
空調装置20には、制御目標となる温度及び湿度の設定等を行うためのコントローラ21が接続されている。なお、図1に示す例では、空調装置20とコントローラ21とが有線で接続されているが、赤外線等の無線によって接続されていてもよい。
空調装置20は、図示しない空気吸込口から室内空間Sの空気を吸い込むとともに、温度及び湿度が調整された調和空気を生成して室内空間Sに吹き出す。これにより、空調装置20によって、室内空間Sの温度及び湿度が予め設定された範囲内に安定的に維持される。
環境試験装置10は、例えば、医薬品等の安定性試験に使用されるものであり、試験体25を収容するための試験室11が内部に設けられた試験槽12と、試験室11内を仕切る複数の仕切壁15と、ファン17とを備えている。
試験槽12には、室内空間Sの空気を試験室11に流入させる流入口13と、試験室11の空気を室内空間Sに流出させる流出口14とが形成されている。流入口13は、試験槽12の右側壁の上部に開口している。流出口14は、試験槽12の左側壁の下部に開口している。試験槽12の下部には、試験槽12を支持する支持脚18が設けられている。
図1に示す例では、4枚の仕切壁15が上下に並んで配設されている。最下段の仕切壁15は、左端縁が試験槽12の左側壁に当接する一方、右端縁が試験槽12の右側壁から離間している。下から2段目の仕切壁15は、右端縁が試験槽12の右側壁に当接する一方、左端縁が試験槽12の左側壁から離間している。下から3段目の仕切壁15は、左端縁が試験槽12の左側壁に当接する一方、右端縁が試験槽12の右側壁から離間している。最上段の仕切壁15は、右端縁が試験槽12の右側壁に当接する一方、左端縁が試験槽12の左側壁から離間している。これにより、流入口13から流出口14にかけて連続する空気流路16が形成されている。
空気流路16は、流入口13から流出口14にかけてジグザグ状に屈曲して延びており、流路断面積が略一定となっている。このように、試験室11全体に比べて流路断面積の小さい空気流路16を形成することで、空気流路16を流通する空気の温度及び湿度の分布が均一化され、ばらつきが少なくなる。
空気流路16には、複数の試験体25が配設されている。なお、仕切壁15の枚数及びその配置は、適宜設定することができる。試験槽12の扉(図示省略)を開けることによって、試験槽12の内部に形成されている空気流路16が開口し、それによって空気流路16内に試験体25を収容したり、空気流路16内に収容された試験体25を取り出したりすることができる。
空気流路16における最上段の仕切壁15と試験槽12の天井面との間には、温湿度センサ22が配設されている。温湿度センサ22は、空気流路16に沿って流通する空気の温度及び湿度を測定するためのセンサである。なお、温湿度センサ22の数や配設位置は、この形態に限定するものではなく、適宜設定することができる。また、温湿度センサ22は、温度センサと湿度センサとを別々に配設した形態であってもよい。
また、本実施形態では、試験槽12の右側壁の上部に流入口13が形成され、左側壁の下部に流出口14が開口した形態について説明しているが、あくまでも一例であり、流入口13及び流出口14の開口位置は適宜設定することができる。
ファン17は、試験槽12における流出口14の外方に配設されている。ファン17は、室内空間Sに向かって試験室11内の空気を送風するものである。これにより、流入口13から吸い込まれた空気は、空気流路16に沿って流通する。なお、ファン17の配設位置は、特にこの形態に限定するものではなく、例えば、試験槽12における流入口13の外方にファン17を配設してもよい。また、流入口13及び流出口14の両方にファン17を配設してもよい。
以上のように、本実施形態1に係る環境試験装置10によれば、試験室11内を複数の仕切壁15で仕切ることで、流入口13から流出口14にかけてジグザグ状に連続する空気流路16を形成するようにしている。このように形成された空気流路16は、試験室11全体に比べて断面積が小さくなっているので、空気流路16に沿って流通する調和空気の温湿度分布のばらつきを抑えることができる。その結果、空気流路16に収容された全ての試験体25を、温湿度条件が略同等の調和空気に曝すことが可能となり、信頼性の高い性能試験を行うことができる。
また、室内空間Sの空気を試験室11に流入させているので、試験室11の外壁を断熱壁で構成して断熱性能を確保しなくても、室内空間Sと試験室11との間で熱交換が行われるのを抑えることができる。
《実施形態2》
以下、前記実施形態1と同じ部分については同じ符号を付し、相違点についてのみ説明する。図2に示すように、温湿度センサ22で測定された測定温度及び測定湿度を示す信号は、空調装置20に送信される。
空調装置20は、測定温度及び測定湿度を示す信号に基づいて、室内空間Sの温度及び湿度を調整するように制御される。これにより、試験室11に供給される空気の実際の温度及び湿度に基づいてフィードバック制御を行うことができる。例えば、試験室11内の温度が性能試験に必要な目標温度よりも低い場合には、空調装置20の目標温度を高くして、流入口13から流入される空気の温度が高くなるような制御をすればよい。
《実施形態3》
図3に示すように、試験槽12は、上流側の試験槽本体12aと、下流側の試験槽本体12bとを有する。上流側の試験槽本体12aの流入口13は、試験槽本体12aの右側壁の上部に開口している。上流側の試験槽本体12aの流出口14は、試験槽本体12aの左側壁の下部に開口している。上流側の試験槽本体12aの試験室11には、複数の仕切壁15が配設されており、流入口13から流出口14にかけてジグザグ状に屈曲して延びる空気流路16が形成されている。
下流側の試験槽本体12bの流入口13は、上流側の試験槽本体12aの流出口14に対向するように、試験槽本体12bの右側壁の下部に開口している。下流側の試験槽本体12bの流出口14は、試験槽本体12bの左側壁の上部に開口している。下流側の試験槽本体12bの試験室11には、複数の仕切壁15が配設されており、流入口13から流出口14にかけてジグザグ状に屈曲して延びる空気流路16が形成されている。下流側の試験槽本体12bの空気流路16には、温湿度センサ22が配設されている。
上流側の試験槽本体12aの流出口14には、下流側の試験槽本体12bの流入口13が接続されている。具体的には、上流側の試験槽本体12aの流出口14と下流側の試験槽本体12bの流入口13との間にファン17が配設されており、ファン17を駆動することにより、上流側の試験槽本体12aの流出口14から下流側の試験槽本体12bの流入口13に向かって空気が送風されるようになっている。
このように、上流側の試験槽本体12aの流出口14と、下流側の試験槽本体12bの流入口13とを接続して1つの試験槽12を構成することで、試験体25の収容量が大きな試験槽12を形成することができる。
《実施形態4》
図4に示すように、試験槽12の試験室11には、複数の仕切壁15が配設されている。具体的に、試験槽12の右側壁から離間した位置には、1枚の仕切壁15が立設している。この立設した仕切壁15は、上端縁が試験槽12の天井面から離間する一方、下端縁が試験槽12の底面から離間している。さらに、試験室11には、上下に並ぶように5枚の仕切壁15が配設されている。
最下段の仕切壁15は、左端縁が試験槽12の左側壁から離間する一方、立設した仕切壁15の下縁部に右端縁が当接している。下から2段目の仕切壁15は、左端縁が試験槽12の左側壁に当接する一方、立設した仕切壁15から右端縁が離間している。下から3段目の仕切壁15は、試験室11の中央位置に配設されており、左端縁が試験槽12の左側壁から離間する一方、立設した仕切壁15を超えて右端縁が試験槽12の右側壁に当接している。下から4段目の仕切壁15は、左端縁が試験槽12の左側壁に当接する一方、立設した仕切壁15から右端縁が離間している。最上段の仕切壁15は、左端縁が試験槽12の左側壁から離間する一方、立設した仕切壁15の上端縁に右端縁が当接している。
流入口13は、試験槽12の右側壁における下から3段目の仕切壁15よりも上方に開口している。流出口14は、試験槽12の右側壁における下から3段目の仕切壁15よりも下方に開口している。空気流路16における流入口13の近傍及び流出口14の近傍には、それぞれファン17が配設されている。
このように、試験室11には、流入口13から流出口14にかけてジグザグ状に屈曲して延びる空気流路16が形成されている。また、流入口13は、流出口14から流出した空気の少なくとも一部が流入可能な位置に形成されているから、温湿度のばらつきの少ない調和空気を循環させることができる。
《実施形態5》
図5に示すように、試験槽12の試験室11には、複数の仕切壁15が配設されている。具体的に、試験槽12の右側壁から離間した位置には、1枚の仕切壁15が立設している。この立設した仕切壁15は、上端縁が試験槽12の天井面から離間する一方、下端縁が試験槽12の底面から離間している。さらに、試験室11には、上下に並ぶように5枚の仕切壁15が配設されている。
最下段の仕切壁15は、左端縁が試験槽12の左側壁から離間する一方、立設した仕切壁15の下縁部に右端縁が当接している。下から2段目の仕切壁15は、左端縁が試験槽12の左側壁に当接する一方、立設した仕切壁15から右端縁が離間している。下から3段目の仕切壁15は、左端縁が試験槽12の左側壁から離間する一方、立設した仕切壁15に右端縁が当接している。下から4段目の仕切壁15は、左端縁が試験槽12の左側壁に当接する一方、立設した仕切壁15から右端縁が離間している。最上段の仕切壁15は、左端縁が試験槽12の左側壁から離間する一方、立設した仕切壁15の上端縁に右端縁が当接している。これにより、試験室11内を空気が循環可能な空気流路16が形成されている。
流入口13及び流出口14は、試験室11内を循環する空気の少なくとも一部が室内空間Sの空気と換気されるように形成されている。具体的に、流入口13は、試験槽12の底面における右端部に開口している。流出口14は、試験槽12の天井面における右端部に開口している。流入口13及び流出口14は、空気流路16の流路断面積よりも小さな小径孔で形成されている。空気流路16における流入口13の近傍には、ファン17が配設されている。
このように、試験室11内では、空気流路16を空気が循環可能となっているので、温湿度のばらつきの少ない調和空気を循環させることができる。また、流入口13及び流出口14が空気流路16よりも流路断面積が小さな小径孔で形成されているので、空気流路16内の空気の循環量に比べて、室内空間Sの空気の流入量及び流出量が少なくなっている。
《実施形態6》
図6に示すように、試験槽12の流入口13は、試験槽12の右側壁の上部に開口している。流出口14は、試験槽12の左側壁の下部に開口している。試験槽12の試験室11には、複数の仕切壁15が配設されており、流入口13から流出口14にかけてジグザグ状に屈曲して延びる空気流路16が形成されている。空気流路16には、温湿度センサ22が配設されている。温湿度センサ22で測定された測定温度及び測定湿度を示す信号は、空調装置20に送信される。
流入口13には、供給ダクト31の一端が接続されている。供給ダクト31の他端には、供給装置30が接続されている。供給装置30は、温度及び湿度が調整された調和空気を供給ダクト31を介して試験槽12に供給するためのものである。
このように、供給装置30によって温度及び湿度が調整された調和空気を試験槽12に供給することで、温湿度分布がより均一化された調和空気を試験槽12に流入させることができる。また、室内空間Sに試験槽12を配設しているので、試験室11の外壁を断熱壁で構成して断熱性能を確保しなくても、室内空間Sと試験室11との間で熱交換が行われるのを抑えることができる。
なお、本実施形態では、空気流路16に温湿度センサ22を配設しているが、温度センサのみを配設して、室内空間Sの温度のみを調整するようにフィードバック制御を行ってもよい。
《実施形態7》
図7に示すように、試験槽40は、試験槽本体41と、試験槽本体41の右側壁に取り付けられたケーシング42とを有する。ケーシング42の内部には、循環流路43が設けられており、試験槽本体41の右側壁の上側及び下側にそれぞれ開口する連通口44によって、試験槽本体41の空気流路16と、ケーシング42の循環流路43とが連通している。
図7に示す例では、試験槽本体41の試験室11には、3枚の仕切壁15が上下に並んで配設されている。最下段の仕切壁15は、右端縁が試験槽本体41の右側壁に当接する一方、左端縁が試験槽本体41の左側壁から離間している。下から2段目の仕切壁15は、左端縁が試験槽本体41の左側壁に当接する一方、右端縁が試験槽本体41の右側壁から離間している。最上段の仕切壁15は、右端縁が試験槽本体41の右側壁に当接する一方、左端縁が試験槽本体41の左側壁から離間している。これにより、試験槽本体41の試験室11には、上側の連通口44から下側の連通口44にかけて連続する空気流路16が形成されている。
空気流路16は、上側の連通口44から下側の連通口44にかけてジグザグ状に屈曲して延びており、流路断面積が略一定となっている。このように、試験室11全体に比べて流路断面積の小さい空気流路16を形成することで、空気流路16を流通する空気の温度及び湿度の分布が均一化され、ばらつきが少なくなる。
ケーシング42内における上側及び下側の連通口44の近傍には、ファン17がそれぞれ配設されている。上側に配設されたファン17は、循環流路43内の空気を、上側の連通口44を介して空気流路16内に送風するとともに、その一部を流出口14を介して室内空間Sに流出させる。下側に配設されたファン17は、空気流路16内の空気を、下側の連通口44を介して循環流路43内に送風するとともに、室内空間Sの空気を流入口13を介して循環流路43に取り込む。
このように、試験槽40では、試験槽本体41の空気流路16及びケーシング42の循環流路43を通って空気が循環可能となっているので、温湿度のばらつきの少ない調和空気を循環させることができる。
ケーシング42の底面には、室内空間Sの空気を循環流路43内に流入させる流入口13が開口している。ケーシング42の天井面には、循環流路43内を流れる空気を室内空間Sに流出させる流出口14が開口している。これにより、空気流路16及び循環流路43を循環する空気の少なくとも一部が、室内空間Sの空気と換気されるようになっている。
ここで、流入口13及び流出口14は、循環流路43の流路断面積よりも小さな小径孔で形成されている。これにより、空気流路16及び循環流路43内の空気の循環量に比べて、室内空間Sの空気の流入量及び流出量が少なくなる。
ケーシング42の循環流路43上における2つのファン17の間には、加湿装置45と、加温装置50とが配設されている。加湿装置45は、加温装置50よりも空気の流通方向の上流側(図7で下側)に配設されている。
加湿装置45及び加温装置50は、制御器55に接続されている。制御器55には、温湿度センサ22が接続されており、温湿度センサ22で測定された測定温度及び測定湿度を示す信号は、制御器55に送信される。
加湿装置45は、超音波振動子46と、加湿用の水を貯留する貯留タンク47と、ケーシング42の外部に配設されて貯留タンク47内に純水を供給する純水供給器48とを備えている。貯留タンク47と純水供給器48とは、配水管49によって接続されている。
超音波振動子46は、供給された電力量に応じた振動量で加湿用の水を超音波振動させて霧化する。貯留タンク47には、試験室Sの外部に設けられた純水供給器48から純水が供給される。そして、加湿装置45は、制御器55から出力された制御信号に基づいて、貯留タンク47に貯留された水を超音波振動子46の超音波振動によって霧化させ、空気を設定湿度に加湿する動作を行う。これにより、加湿装置45は、供給された電力量に応じた加湿量で空気流路16を流通する空気を加湿する。
加温装置50は、電気ヒータ51を有する。加温装置50は、制御器55から出力された制御信号に基づいて、循環流路43を流れる空気を設定温度に上昇させる動作を行う。これにより、加温装置50は、供給された電力量に応じた加温量で空気流路16を流通する空気を加温する。
制御器55は、測定温度及び測定湿度を示す信号に基づいて、加温装置50及び加湿装置45を動作させ、空気流路16を流通する空気の温度及び湿度を調整する。これにより、空気流路16に供給される空気の実際の温度及び湿度に基づいてフィードバック制御を行うことができる。
例えば、空気流路16を流通する空気の温度が性能試験に必要な目標温度よりも低い場合には、加温装置50の電気ヒータ51に与える電力量を大きくして、流入口13から流入される空気の温度が高くなるような制御をすればよい。また、空気流路16を流通する空気の湿度が性能試験に必要な目標湿度よりも低い場合には、加湿装置45の超音波振動子46に与える電力量を大きくして、流入口13から流入される空気の湿度が高くなるような制御をすればよい。
なお、本実施形態では、加湿装置45及び加温装置50が設けられたケーシング42を後付けすることを考慮して、試験槽40を、試験槽本体41とケーシング42とに分割した構成について説明したが、この形態に限定するものではない。つまり、試験槽40は、試験槽本体41とケーシング42とが一体形成された構成であってもよい。
《実施形態8》
以下、前記実施形態7と同じ部分については同じ符号を付し、相違点についてのみ説明する。
図8に示すように、試験槽本体41の試験室11には、3枚の仕切壁15が上下に並んで配設されている。最下段の仕切壁15は、右端縁が試験槽本体41の右側壁に当接する一方、左端縁が試験槽本体41の左側壁から離間している。下から2段目の仕切壁15は、左端縁が試験槽本体41の左側壁に当接する一方、右端縁が試験槽本体41の右側壁から離間している。最上段の仕切壁15は、右端縁が試験槽本体41の右側壁に当接する一方、左端縁が試験槽本体41の左側壁から離間している。これにより、試験槽本体41の試験室11には、上側の連通口44から下側の連通口44にかけて連続する空気流路16が形成されている。
ここで、下から2段目の仕切壁15は、空気流路16の流路断面積を変更させる方向、つまり、上下方向に移動可能となっている。このように、仕切壁15を上下方向に移動可能な構成とすることで、様々なサイズの試験体25に対応することができる。
具体的に、図8に示す例では、下から2段目の仕切壁15を上方向に移動させ、下から2段目の仕切壁15と最下段の仕切壁15との幅を拡げることで、この区間の流路断面積を大きくしている。これにより、空気流路16の流路断面積が略一定であったときには収容できなかったサイズの大きな試験体25を、空気流路16内に配置することができる。
なお、本実施形態では、下から2段目の仕切壁15のみを移動可能な構成としたが、他の仕切壁15についても、同様に移動可能な構成としてもよい。
《実施形態9》
図9に示すように、試験槽本体41の試験室11には、3枚の仕切壁15が上下に並んで配設されている。最下段の仕切壁15は、右端縁が試験槽本体41の右側壁に当接する一方、左端縁が試験槽本体41の左側壁から離間している。下から2段目の仕切壁15は、左端縁が試験槽本体41の左側壁に当接する一方、右端縁が試験槽本体41の右側壁から離間している。最上段の仕切壁15は、右端縁が試験槽本体41の右側壁に当接する一方、左端縁が試験槽本体41の左側壁から離間している。これにより、試験槽本体41の試験室11には、上側の連通口44から下側の連通口44にかけて連続する空気流路16が形成されている。
そして、空気流路16の流路途中には、空気を流通可能な網目状の網棚板52が配設されている。具体的に、網棚板52は、3つの仕切壁15に対応して3つ設けられている。そして、網棚板52は、試験槽本体41の左側壁と右側壁とに跨がって且つ仕切壁15の上面を覆うように配設されている。
これにより、仕切壁15の端縁と試験槽本体41の側壁との隙間、つまり、ジグザグ状に屈曲して延びる空気流路16の折り返し箇所においても、試験体25を網棚板52に載置することが可能となり、試験体25の設置位置の自由度が高まるとともに、空気の流れを阻害することもない。
《実施形態10》
図10に示すように、ケーシング42の循環流路43上における2つのファン17の間には、加湿装置45と、加温装置50と、冷却装置及び除湿装置としてのペルチェ式冷却器54とが配設されている。加湿装置45は、加温装置50よりも空気の流通方向の上流側に配設されている。ペルチェ式冷却器54は、加湿装置45よりも空気の流通方向の上流側に配設されている。
加湿装置45、加温装置50、及びペルチェ式冷却器54は、制御器55に接続されている。ペルチェ式冷却器54は、制御器55から出力された制御信号に基づいて、循環流路43を流れる空気を設定温度に低下させる動作を行う。これにより、ペルチェ式冷却器54は、供給された電力量に応じた冷却量で空気流路16を流通する空気を冷却する。また、ペルチェ式冷却器54では、空気を冷却した結果、空気を除湿することも可能となっている。
これにより、空気流路16の空気の温湿度の制御性能を向上させ、より広範囲な周囲の温湿度環境に対して本実施形態の環境試験装置10を適用可能となる。
なお、本実施形態では、空気を冷却する冷却装置、及び空気を除湿する除湿装置として、冷却機能及び除湿機能を有するペルチェ式冷却器54を用いた構成について説明したが、この形態に限定するものではない。例えば、冷凍サイクルを用いた冷却装置及び除湿装置であってもよい。また、冷却装置と除湿装置とを別々のユニットで構成してもよい。
《実施形態11》
図11に示すように、ケーシング42の循環流路43上における2つのファン17の間には、2つの加湿装置45と、加温装置50とが配設されている。2つの加湿装置45は、加温装置50よりも空気の流通方向の上流側に並んで配設されている。なお、加湿装置45の台数は、2台に限定するものではない。
加湿装置45は、超音波振動子46と、加湿用の水を貯留する貯留タンク47と、ケーシング42の外部に配設されて貯留タンク47内に純水を供給する純水供給器48とを備えている。
ここで、1つの加湿装置45に対して1つの貯留タンク47が設けられているので、貯留タンク47は合計2つ設けられている。これに対し、純水供給器48は、2つの加湿装置45で兼用するために、1つのみ設けられている。そのため、純水供給器48と2つの貯留タンク47とを接続する配水管49は、純水供給器48から2つの貯留タンク47に向かう途中で2つに分岐した形状となっている。なお、純水供給器48を2つの加湿装置45に対応して2つ設けても構わない。
2つの加湿装置45と、加温装置50とは、制御器55に接続されている。制御器55は、2つの加湿装置45のうち1つのみを動作させるように制御する。そして、制御器55は、現在稼働中の加湿装置45が故障した場合に、故障した加湿装置45の動作を停止させるとともに、残りの加湿装置45を動作させるように、自動的に切り替え制御する。なお、加湿装置45が故障しているか否かは、例えば、温湿度センサ22の測定湿度に基づいてフィードバック制御をしているにもかかわらず、空気流路16の空気の湿度が目標湿度に達しない場合に、故障していると判断すればよい。
これにより、環境試験装置10を停止させることなく、試験体25の性能試験を継続して行うことができる。そして、加湿装置45が故障した場合には、その旨を示す故障情報の履歴を記録管理したり、故障情報を図示しないモニタに表示したり警報ランプを点灯させる等して、作業者に警報するようにしてもよい。
《実施形態12》
本実施形態では、環境試験装置10を配設するための室内空間Sの大きさは特に限定するものではなく、例えば、恒温恒湿槽60の槽内空間61であってもよい。また、前記実施形態1では、試験体25として、医薬品等の安定性試験が必要なものを想定して説明したが、未校正の温度センサや湿度センサを試験体25としてこの校正作業を行うようにしてもよい。
具体的に、図12及び図13に示すように、恒温恒湿槽60は、外形が略直方体形状をなし、前面の上端から中央部にかけて、扉62が開閉可能に取り付けられている。恒温恒湿槽60の扉62を開けることによって、恒温恒湿槽60の内部に形成されている略直方体形状の槽内空間61が開口し、それによって槽内空間61に環境試験装置10を収容したり、槽内空間61に収容した環境試験装置10を取り出すことができる。
槽内空間61の奥側の壁面の上部には、空気吹出口63が開口しており、除湿機、冷却機、加湿機及び加温機等を含む空調装置65によって、温度及び湿度を調整した調和空気が、槽内空間61に吹き出される。さらに、槽内空間61の奥側の壁面の下部には、空気吸込口(図示省略)が開口しており、槽内空間61の空気を吸い込んで空調装置65に対してその空気を供給する。
恒温恒湿槽60においては、槽内空間61と空調装置65との間で空気を循環させることによって、槽内空間61の温度及び湿度を予め設定した範囲内に安定的に維持する。
槽内空間61には、図12に示す例では、2枚の棚板64が上下に並んで配設されており、各棚板64の上に環境試験装置10が載置される。なお、棚板64の枚数及びその配置は、この形態に限定するものではなく、適宜設定することができる。
空気吹出口63には、恒温恒湿槽60に温湿度センサ66が配設され、温湿度センサ66によって、空気吹出口63から吹き出される空気の温度及び湿度が測定される。なお、温湿度センサ66の配設位置は、空気吹出口63の近傍に限られず、空気吸込口の近傍に配設してもよい。
温湿度センサ66で測定された測定温度及び測定湿度を示す信号は、恒温恒湿槽60の下部に配設されている本体コントローラ67に送信される。本体コントローラ67は、槽内空間61の温度及び湿度が予め設定した状態となるように、温湿度センサ66の測定温度及び測定湿度に基づいて空調装置65を制御する。
図13に示すように、環境試験装置10は、恒温恒湿槽60の棚板64の中央位置に配設されている。環境試験装置10は、試験体25を収容するための試験室11が内部に設けられた試験槽12と、試験室11内を仕切る複数の仕切壁15と、ファン17とを備えている。
試験槽12には、室内空間Sの空気を試験室11に流入させる流入口13と、試験室11の空気を室内空間Sに流出させる流出口14とが形成されている。流入口13は、試験槽12の後側壁の右端部に開口している。流出口14は、試験槽12の後側壁の左端部に開口している。
図13に示す例では、5枚の仕切壁15が左右に並んで配設されている。最も右側の仕切壁15は、後端縁が試験槽12の後側壁に当接する一方、前端縁が試験槽12の前側壁から離間している。右から2番目の仕切壁15は、前端縁が試験槽12の前側壁に当接する一方、後端縁が試験槽12の後側壁から離間している。右から3番目の仕切壁15は、後端縁が試験槽12の後側壁に当接する一方、前端縁が試験槽12の前側壁から離間している。右から4番目の仕切壁15は、前端縁が試験槽12の前側壁に当接する一方、後端縁が試験槽12の後側壁から離間している。最も左側の仕切壁15は、後端縁が試験槽12の後側壁に当接する一方、前端縁が試験槽12の前側壁から離間している。これにより、流入口13から流出口14にかけて連続する空気流路16が形成されている。
空気流路16は、流入口13から流出口14にかけてジグザグ状に屈曲して延びており、流路断面積が略一定となっている。このように、試験室11全体に比べて流路断面積の小さい空気流路16を形成することで、空気流路16を流通する空気の温度及び湿度の分布が均一化され、ばらつきが少なくなる。
空気流路16には、複数の試験体25が配設されている。試験体25は、検出精度の校正作業が必要な温度センサや湿度センサである。複数の試験体25のうち1つは、検出精度の基準となる試験体25aであり、流入口13寄りの位置に配設されている。残りの校正対象の試験体25は、空気流路16に沿って互いに間隔をあけて配設されている。
基準となる試験体25aの測定結果と、校正対象の試験体25の測定結果は、本体コントローラ67に送信される。本体コントローラ67では、基準となる試験体25aの測定結果と、校正対象の試験体25の測定結果とが比較される。
なお、基準となる試験体25aの測定結果と、校正対象の試験体25の測定結果を、本体コントローラ67ではなく、図示しない温湿度データロガーに送信するようにしても構わない。
このように、未校正の温度センサや湿度センサを試験体25として空気流路16に複数配設し、略同等の温湿度分布の調和空気に曝すことで、複数の温度センサや湿度センサの精度を確認する校正作業をまとめて行うことができる。
以上説明したように、本発明は、試験室に収容された全ての試験体を、温湿度条件が略同等の調和空気に曝すことができるという実用性の高い効果が得られることから、きわめて有用で産業上の利用可能性は高い。
10 環境試験装置
11 試験室
12 試験槽
12a 上流側の試験槽本体
12b 下流側の試験槽本体
13 流入口
14 流出口
15 仕切壁
16 空気流路
17 ファン
20 空調装置
22 温湿度センサ(温度センサ、湿度センサ)
25 試験体
30 供給装置
31 供給ダクト
45 加湿装置
50 加温装置
54 ペルチェ式冷却器(冷却装置、除湿装置)
55 制御器
64 網棚板
S 室内空間

Claims (11)

  1. 空調装置によって温度及び湿度が調整された室内空間に配設される環境試験装置であって、
    試験体を収容するための試験室が内部に設けられるとともに、前記室内空間の空気を該試験室に流入させる流入口と、該試験室の空気を該室内空間に流出させる流出口とが形成された試験槽と、
    前記流入口から前記流出口にかけて連続する空気流路を形成するように、前記試験室を仕切る複数の仕切壁と、
    前記空気流路に沿って空気を流通させるファンとを備えたことを特徴とする環境試験装置。
  2. 請求項1において、
    前記空気流路を流通する空気の温度を測定する温度センサと、
    前記空気流路を流通する空気の湿度を測定する湿度センサとを備え、
    前記空調装置は、前記温度センサ及び前記湿度センサで測定された測定温度及び測定湿度に基づいて、前記室内空間の温度及び湿度を調整するように構成されていることを特徴とする環境試験装置。
  3. 請求項1又は2において、
    前記試験槽は、上流側の試験槽本体と、下流側の試験槽本体とを有し、
    上流側の前記試験槽本体の流出口と、下流側の前記試験槽本体の流入口とが接続されていることを特徴とする環境試験装置。
  4. 請求項1乃至3のうち何れか1つにおいて、
    前記流入口は、前記流出口から流出した空気の少なくとも一部が流入可能な位置に形成されていることを特徴とする環境試験装置。
  5. 請求項1乃至4のうち何れか1つにおいて、
    前記空気流路は、前記試験室内を空気が循環可能に形成され、
    前記流入口及び前記流出口は、前記試験室内を循環する空気の少なくとも一部が前記室内空間の空気と換気されるように形成されていることを特徴とする環境試験装置。
  6. 請求項1乃至5のうち何れか1つにおいて、
    前記試験槽の流入口に接続された供給ダクトを有し、温度及び湿度が調整された調和空気を該供給ダクトを介して該試験槽に供給する供給装置を備えたことを特徴とする環境試験装置。
  7. 請求項1乃至5のうち何れか1つにおいて、
    前記空気流路を流通する空気の温度を測定する温度センサと、
    前記空気流路を流通する空気の湿度を測定する湿度センサと、
    前記空気流路を流通する空気を加温する加温装置と、
    前記空気流路を流通する空気を加湿する加湿装置と、
    前記温度センサ及び前記湿度センサで測定された測定温度及び測定湿度に基づいて、前記空気流路を流通する空気の温度及び湿度が目標温度及び目標湿度となるように、前記加温装置及び前記加湿装置の動作を制御する制御器とを備えたことを特徴とする環境試験装置。
  8. 請求項7において、
    前記空気流路を流通する空気を冷却する冷却装置、及び空気を除湿する除湿装置のうち少なくとも1つを備えたことを特徴とする環境試験装置。
  9. 請求項7又は8において、
    前記加湿装置は、複数台設けられており、
    前記制御器は、前記複数の加湿装置のうち1つを動作させるとともに、該加湿装置が故障した場合に、残りの該加湿装置のうち1つを動作させるように切り替えることを特徴とする環境試験装置。
  10. 請求項1乃至9のうち何れか1つにおいて、
    前記複数の仕切壁のうち少なくとも1つは、前記空気流路の流路断面積を変更させる方向に移動可能に構成されていることを特徴とする環境試験装置。
  11. 請求項1乃至10のうち何れか1つにおいて、
    前記空気流路の流路途中には、前記試験体を載置可能で且つ空気が流通可能な網目状の網棚板が配設されていることを特徴とする環境試験装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR102124130B1 (ko) * 2019-02-22 2020-06-18 (주)에스에스이엔지 수냉식 냉각장치를 포함하는 항온항습조
JP2020106465A (ja) * 2018-12-28 2020-07-09 株式会社カトー 試験槽装置

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