JP2021162319A - 環境試験装置 - Google Patents

Abstract

【課題】試験室に向かって直進方向に送風される吹き出し風量と、拡散方向への風量の割合を、変更することができる環境試験装置を開発する。【解決手段】供試体を設置する試験室８と、空調手段２２と、送風機３０と、を有し、前記空調手段２２で調整された空気を前記送風機３０で前記試験室内に送風する環境試験装置１であって、前記送風機３０は回転軸４０を中心として回転する羽根３１を有し、前記送風機３０の羽根３１は、プロペラ形状部３５と、前記プロペラ形状３５部から回転軸４０の軸方向に突出した突出部３６を有し、前記羽根３１の周囲を覆う筒体３３を有し、前記筒体３３は前記軸方向に移動可能である。【選択図】図１

Description

本発明は、試験室の内部に所望の環境を形成する環境試験装置に関するものである。

環境試験装置は、試験室を有しており、温度環境（例えば、高温や低温）や湿度環境（例えば、高湿度や低湿度）等の所定の環境を試験室内に人工的に作り出すことができるものである。

環境試験装置には、空調部と試験室を有しているものがある。ここで、空調部はヒータや冷却器等の空調機器が内蔵された部分であり、試験室は供試体（被試験物）が配置される空間である。
環境試験装置は送風機を備え、当該送風機で前記した空調部と試験室の間で空気を循環させて、試験室内の環境を所望の環境に整えるものがある。

特開２０１４−６６５９３号公報

環境試験を行う場合、供試体に直接的に空気を吹きつけ、短時間の内に供試体の温度等を試験温度に至らせたい場合がある。
一方、例えば供試体が大きいものである様な場合、供試体に直接的に空気を吹きつけると、供試体の表面に温度ばらつきが生じてしまうことがある。この様な事態に備え、供試体の周囲を所定の温度等に調整された空気で包み込むことが望ましい場合がある。
また、環境試験装置に必要な一般的性能として、試験室内の温度ばらつきが小さいことが要求される。

供試体に直接的に空気を吹きつけたい場合には、送風機から試験室の中心部に向かって直進方向に風を吹き出させることが望ましい場合がある。
一方、供試体の周囲を所定の温度等に調整された空気で包み込むことを希望する場合や、物品配置室内の温度ばらつきを小さくしたい場合には、送風機から試験室に吹き出される送風を、ある程度拡散させる方が良い場合もある。
本発明は、上記した要求に応えることができる環境試験装置を提供することを目的とするものであり、試験室に向かって直進方向に送風される吹き出し風量と、拡散方向への風量の割合を、変更することができる環境試験装置を開発することを課題とするものである。

上記した課題を解決するための態様は、供試体を設置する試験室と、空調手段と、送風機と、を有し、前記空調手段で調整された空気を前記送風機で前記試験室内に送風する環境試験装置であって、前記送風機は回転軸を中心として回転する羽根を有し、前記羽根は、プロペラ形状部と、前記プロペラ形状部から前記回転軸の軸方向に突出する突出部を有し、前記羽根の周囲を覆う筒体を有し、前記筒体は前記軸方向に移動可能であることを特徴とする環境試験装置である。

本態様の環境試験装置が採用する送風機は、特徴的な羽根を備えている。本態様の環境試験装置が採用する羽根は、プロペラ形状部と、プロペラ形状部から送風機の回転軸の軸方向に突出した突出部を有している。
送風機の羽根は、公知のそれと同様にモータ等で回転される。羽根のプロペラ形状部は、回転することによって主として回転軸の軸方向に空気を移動させる。これに対して、羽根の突出部は、回転することによって、主として周方向に空気を移動させる。
本態様の環境試験装置では、羽根の周囲を覆う筒体を有している。そして筒体は、回転軸の軸方向の前後に移動可能である。
そのため、筒体を移動して、例えば羽根の周囲を全面的に覆う状態や、羽根の一部が筒体から露出する状態にすることができる。
仮に、筒体が、羽根の周囲を全面的に覆う位置に配置されているならば、突出部で起こされた送風は、筒体に阻まれて拡散することができず、筒体の壁面に沿って流れ、筒体の先端から吹き出される。なお、プロペラ形状部で起こされた送風は、直線的に進んで筒体の先端から吹き出される。
従って、羽根の周囲を全面的に覆う位置に筒体がある場合は、送風機から試験室に向かって直進方向に風が吹き出される。
これに対して、羽根の一部が露出する位置に筒体があるならば、突出部で起こされた送風は、筒体が無い部分から周方向に向かって吹き出される。
従って、本態様の環境試験装置は、筒体の位置を変えることによって、試験室に向かって直進方向に送風される吹き出し風量と、拡散方向への風量の割合を、加減することができる。

上記した態様において、前記送風機は、前記試験室の壁面の中央部に位置するように設置されていることが望ましい。

「中央部」は、「中心部」だけでなく、その周辺を含む概念である。具体的には、送風機の吹き出し口と、試験室の天井、底及び側壁の間に隙間がある状態をさす。
本態様によると、送風機の上下や、左右に空間があるので、送風機から吹き出される風を拡散させ易い。

上記した各態様において、前記プロペラ形状部は複数の風切り面を有し、前記突出部の位置は、当該風切り面の回転方向を基準として後ろ側であって、当該風切り面の外縁部の近傍であることが望ましい。

本態様によると、突出部の位置が風切り面の回転方向を基準として後ろ側であるから、風切り面で起こされた送風の向きを、突出部によって周方向に変えることができる。
また、突出部の位置が風切り面の外縁部の近傍であるから、周速が速く、効率よく拡散する風を起こすことができる。

上記した各態様において、前記突出部は回転に際して空気と接して送風方向を変える受圧面を有することが望ましい。

本態様によると、効率よく拡散する風を起こすことができる。

上記した各態様において、前記筒体を移動させる操作手段を有することが望ましい。

本態様によると、外部から操作手段を操作することによって筒体の位置を変更し、試験室に向かって直進方向に送風される吹き出し風量と、拡散方向への風量の割合を、変更することができる。

本発明の環境試験装置によると、試験室に向かって直進方向に送風される吹き出し風量と、拡散方向への風量の割合を、変更することができる。

本発明の実施形態の環境試験装置の断面図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 （ａ）は、図１の環境試験装置で採用する送風機の斜視図であり、（ｂ）は、羽根片の正面図である。 図１の環境試験装置の送風機の近傍を概念的に示した断面図であり、（ａ）は筒体を試験室側に移動させて、試験室に向かって直進方向に送風される風量を多くした場合を示し、（ｂ）は筒体を引き下げて、拡散方向への風量の割合を多くした場合を示す。 （ａ）乃至（ｄ）は、羽根片の変形例の正面図及び側面図である。

以下、本発明の実施形態の環境試験装置１について説明する。
図１に示すように、本実施形態の環境試験装置１は、断熱壁２で形成された筐体３を有している。筐体３の前面には開口５があり、開口５には扉６が設けられている。筐体３の内部には試験室８として機能する空間がある。

本実施形態では、筐体３及び扉６によって断熱槽が形成されている。断熱槽の内部には仕切り壁（仕切り）１１があり、仕切り壁１１によって、断熱槽内が試験室８と空調部１５に大きく分かれている。
仕切り壁１１には、上下の端部、即ち仕切り壁１１の上下の辺部の近傍に、吸気開口１６、１７が設けられている。
また、仕切り壁１１の中心部には、送風開口２０がある。

環境試験装置１は空調機器（空調手段）２２を有している。
空調機器２２は、加湿装置２３、冷却装置及び加熱ヒータ２６によって構成されている。
冷却装置は、蒸発器たる冷却器２５ａ、２５ｂを有している。本実施形態の冷却装置は、凝縮器（図示せず）の下流側が分岐され、２基の冷却器２５ａ、２５ｂが並列に接続されてそれぞれに冷媒が供給される構成となっている。
加熱ヒータ２６は、電気ヒータであり、略環状に形成されている。加湿装置２３は、水を溜める加湿皿２７と加湿ヒータ２８によって、構成されている。
本実施形態では、加湿皿２７、加湿ヒータ２８、冷却器２５ａ、２５ｂ及び加熱ヒータ２６が、空調部１５内に内蔵されている。

本実施形態では、仕切り壁１１の中央に相当する位置に送風機３０が配置されている。
以下、送風機３０について説明する。以下の説明において、試験室８側を前方と称し、空調部１５側を後方と称する。送風方向を基準にすると、吸い込み側が後方であり、吹き出し側が前方である。
送風機３０は、図３、図４に示すように、羽根３１、モータ３２及び筒体３３によって構成されている。

羽根３１は、図３の様に、プロペラ形状部３５を有し、当該プロペラ形状部３５の一部に突出部３６が設けられたものである。
プロペラ形状部３５は、公知の軸流送風機の羽根と同様の構造であり、ひねりを有する複数の羽根片３８が、回転軸４０を中心として放射状に設けられたものである。本実施形態では、各羽根片３８の試験室８側の面が、風切り面４３となる。本実施形態の送風機３０は、羽根片３８を４片有しているが、羽根片３８の枚数は任意である。
プロペラ形状部３５は、モータ３２によって回転されることによって、風切り面４３が空気を前方向に送り出し、主として前方向に風を起こす。
本実施形態では、羽根３１は、図３の矢印Ａの様に時計方向に回転し、矢印Ｂの様に前方向に向かう送風を起こす。

突出部３６は、ある程度の面積を有する板である。突出部３６の形状は限定されるものではないが、本実施形態では四角形である。突出部３６は、小型の垂直型の小羽根である。突出部３６は、遠心送風機の羽根の一部に例えられるものである。
突出部３６の突出方向は、回転軸４０の軸方向であって、プロペラ形状部３５から前方である。突出部３６は、プロペラ形状部３５の風切り面４３に対して、略垂直方向に立ち上がった小さな壁である。即ち、プロペラ形状部３５の風切り面４３は、送風機３０の回転軸方向を横切る平面であるのに対し、突出部３６は、当該回転軸方向に沿ってのびる平面を有している。

突出部３６のプロペラ形状部３５に対する位置は、図３（ｂ）の様に、プロペラ形状部３５の風切り面４３の周部であって、回転軸４０から離れた位置である。
突出部３６の位置は、外縁部の近傍である。
また、突出部３６の位置は、プロペラ形状部３５の回転方向Ａを基準として、各羽根片３８の風切り面４３の後方である。即ち、突出部３６は、羽根片３８の周部であって、羽根の輪郭線の側辺に相当する部位にある。
突出部３６は、羽根３１が回転することによって、空気を遠心方向に付勢し、周方向に送風することができる。回転方向Ａを基準として突出部３６の前方側にある面は、回転に際して空気と接し、送風方向を変える受圧面４７である。すなわち、突出部３６の受圧面４７は、回転に際し空気と接し、送風方向を変えるものである。

本実施形態では、全ての羽根片３８に一枚ずつ突出部３６が設けられているが、突出部３６を有しない羽根片３８があってもよい。
また、一つの羽根片３８に突出部３６が複数設けられていてもよい。突出部３６は、例えばプレートファンの羽根の様に、回転軸４０を中心として放射状に配されていてもよい。また突出部３６は、湾曲していてもよい。

筒体３３は、前後が貫通し、貫通した部位の周囲が覆われた円筒である。即ち、筒体３３は、周壁４８を有し、吹き出し側開口５５と、吸い込み側開口５６を有している。
筒体３３には、操作棒４５が設けられている。作図の関係上、図３は、操作棒４５を省略している。
筒体３３は、図３、図４の様に、羽根３１の外周を覆っている。即ち、羽根３１は、筒体３３の空洞部内に、その一部または全部が収容されている。
また、図４の様に、筒体３３の周囲方向の外側にガイド部材４６が設けられ、前後方向への筒体３３の移動をガイド可能である。

送風機３０の羽根３１をモータ３２で回転すると、前記した様に、プロペラ形状部３５によって、主として前方向に空気が送り出される。
一方、羽根３１をモータ３２で回転すると、突出部３６によって、空気が遠心方向（拡散方向）に付勢される。

本実施形態で採用する送風機３０は、前記したように、羽根３１を覆う筒体３３がある。
そのため、プロペラ形状部３５及び突出部３６で起こされた送風は、筒体３３によってガイドされ、後述のように筒体３３の位置を変更することによって送風方向が変化する。
筒体３３の周壁４８が、図４（ａ）の様に、羽根３１の大部分の周囲を覆う位置関係にある場合、突出部３６で起こされた遠心方向に向かう送風が、筒体３３の内壁に衝突して、当該送風の周方向への拡散が阻まれる。そのため、突出部３６で起こされた送風は、筒体３３の内壁に沿って流れ、筒体３３の吹き出し側開口５５から吹き出される。
即ち、筒体３３の周壁４８が、図４（ａ）の様に、羽根３１の大部分の周囲を覆う位置関係にある場合は、送風は、直線的に吹き出される。

これに対して、図４（ｂ）の様に、羽根３１の突出部３６の周囲が筒体３３の周壁４８から露出する位置に、筒体３３があるならば、突出部３６で起こされた送風は、周壁４８が無い部分から周方向に向かって吹き出される。

次に、環境試験装置１を構成する各部材の位置関係について説明する。
本実施形態では、送風機３０が、前記した仕切り壁１１の中心部に位置するように、断熱槽に取り付けられている。
本実施形態では、仕切り壁（仕切り）１１の中心に送風機３０が設置されているが、送風機３０の位置は、中心から幾分ずれても大きな影響はない。

２基の冷却器２５ａ、２５ｂは、図１、図２の様に、送風機３０の上下の位置にある。
加熱ヒータ２６は、送風機３０の吸気側を取り巻く位置に設けられている。
加湿皿２７は、空調部１５の下方に設置されている。
また、試験室８内であって、送風開口２０の近傍に、温度センサー５２と湿度センサー５３が設けられている。温度センサー５２と湿度センサー５３の位置は任意であり、送風開口２０の近傍に限定されるものではない。

送風機３０は、図１、図２、図４の様に、仕切り壁１１の中間部に設置されている。
即ち、送風機３０の羽根３１は、仕切り壁１１に設けられた送風開口２０に対応する位置にあり、筒体３３は、当該位置において、羽根３１の周囲を覆っている。
モータ３２は、筐体３の外にあり、モータ３２と羽根３１は、シャフト５７で連結されている。
操作棒４５は、空調部１５を貫通して筐体３の外に突出している。
従って、手動又は動力によって、外部から操作棒４５を回転軸４０の軸方向に沿って前後方向に移動させることにより、筐体３内で筒体３３が前後方向に移動し、筒体３３と羽根３１との相対位置関係が変化する。そのため、本実施形態の環境試験装置１では、扉６を開けた状態のみならず、扉６を閉じた状態でも、外部から筒体３３を回転軸４０の軸方向に沿って前後方向に移動させ、試験室８内の空気の流れを変えることができる。

次に、本実施形態の環境試験装置１の機能について説明する。
本実施形態の環境試験装置１では、送風機３０を起動すると、空調部１５と試験室８との間で空気が循環し、試験室８内の温度や湿度が所望の環境に調節される。
送風機３０を起動すると、試験室８内の空気が上下の吸気開口１６、１７から空調部１５内に導入される。その結果、空調部１５が通風状態となり、空調機器２２に空気が接触して熱交換や湿度調整がなされ、送風機３０に吸引される。
そして送風機３０から、試験室８内に温度や湿度を調整後の空気が吹き出される。すなわち、仕切り壁１１の中央部から試験室８に向かって空気が吹き出されることとなる。

環境試験装置１を使用する際には、送風機３０を運転し、温度センサー５２及び湿度センサー５３の検出値が、設定環境の温度及び湿度に近づく様に空調機器２２を制御する。

例えば、送風機３０から直接的に供試体に風を当てたい場合には、操作棒４５を操作して、図４（ａ）の様に、筒体３３を前進させ、筒体３３で、羽根３１の大部分の周囲を覆う。その結果、羽根３１が起こす風の内、外側に向かうベクトルを有する送風が、筒体３３の内壁に衝突して周方向への拡散が阻まれて方向を変え、筒体３３の内壁に沿って流れ、筒体３３の先端の吹き出し側開口５５から試験室８に吹き出される。
羽根３１が起こす風の内、前方向に直進するベクトルを有する送風は、順方向に流れて、筒体３３の吹き出し側開口５５から試験室８に吹き出される。
そのため、羽根３１によって起こされた全ての送風が、筒体３３の吹き出し側開口５５から試験室８に吹き出されて、例えば供試体に直接当てられる。

逆に、供試体の周囲を温度等が調節された空気で覆いたい場合は、図４（ｂ）の様に、筒体３３を後退させ、筒体３３から羽根３１の一部を露出させる。
その結果、羽根３１が起こす風の内、外側に向かうベクトルを有する送風が、筒体３３が存在しない部分から吹き出され、例えば仕切り壁１１に沿って流れる。

以上説明した実施形態では、前記した様に、仕切り壁１１の上下の辺部の近傍に吸気開口１６、１７を設け、二つの冷却器２５ａ、２５ｂを、吸気開口１６、１７と送風機３０の間に配置したが、仕切り壁１１の左右の辺部の近傍にそれぞれ吸気開口を設け、二つの冷却器２５ａ、２５ｂを、各吸気開口と送風機３０の間に配置してもよい。
さらに、仕切り壁１１の上下の辺部の近傍と左右の辺部の近傍に、それぞれ吸気開口を設け、送風機３０の吸気側の周囲に冷却器を環状に配置してもよい。

吸気開口の形状は任意であり、多数の小孔によって構成されていてもよい。また、フィルター等が装着されていてもよい。

以上説明した実施形態では、加熱ヒータ２６を、送風機３０を取り巻く位置に設置したが、冷却器２５と同様に、複数に分割して、吸気開口１６、１７等と送風機３０の間に設けてもよい。

送風機３０は、試験室８の中心に向かって送風できる位置にあることが推奨されるが、送風機３０の位置は限定されず、他の位置であってもよい。

上記した実施形態では、仕切り壁１１に送風機３０を一台だけ設置したが、送風機３０を複数台設置してもよい。

送風機３０の突出部３６は、上記した実施形態の位置に設けられていることが望ましいが、他の部位にあることを否定するものでない。
例えば、図５（ａ）の様に、プロペラ形状部３５の風切り面４３に突出部３６が設けられることを否定するものではない。図５（ｂ）の様に、プロペラ形状部３５の突端に突出部３６が設けられることを否定するものではない。図５（ｃ）の様に、風切り面４３の回転方向の前側に突出部３６が設けられることを否定するものではない。
以上説明した実施形態では、突出部３６が、プロペラ形状部３５から、回転軸４０の軸方向であって前方に、突出している。この構成は、推奨されるものであるが、突出部３６は、図５（ｄ）の様に、回転軸４０の軸方向であって、プロペラ形状部３５の後方側に向かって突出するものであってもよい。

１ 環境試験装置
６ 扉
８ 試験室
１５ 空調部
２２ 空調機器（空調手段）
３０ 送風機
３１ 羽根
３３ 筒体
３５ プロペラ形状部
３６ 突出部
３８ 羽根片
４０ 回転軸
４３ 風切り面
４５ 操作棒（操作手段）
４７ 受圧面

Claims (5)

1. 供試体を設置する試験室と、空調手段と、送風機と、を有し、前記空調手段で調整された空気を前記送風機で前記試験室内に送風する環境試験装置であって、
   前記送風機は回転軸を中心として回転する羽根を有し、
   前記羽根は、プロペラ形状部と、前記プロペラ形状部から前記回転軸の軸方向に突出する突出部を有し、
   前記羽根の周囲を覆う筒体を有し、前記筒体は前記軸方向に移動可能であることを特徴とする環境試験装置。
2. 前記送風機は、前記試験室の壁面の中央部に位置するように設置されていることを特徴とする請求項１に記載の環境試験装置。
3. 前記プロペラ形状部は複数の風切り面を有し、前記突出部の位置は、当該風切り面の回転方向を基準として後ろ側であって、当該風切り面の外縁部の近傍であ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。
4. 前記突出部は回転に際して空気と接して送風方向を変える受圧面を有す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環境試験装置。
5. 前記筒体を移動させる操作手段を有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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