JP2021181955A - 環境形成装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】加湿を行う際の蒸気の暴発的な噴き出しを抑制しつつ、適切に加湿を行うための制御が容易となる加湿器を備えた環境形成装置を提供する。【解決手段】環境試験装置１は、試験室の湿度を測定する湿度センサと、貯留槽２４ａ及びヒータ２４ｂを有する加湿器２４と、貯留槽２４ａ内の水の温度を測定する第２温度センサ２４ｃと、コントローラとを含む。コントローラは、湿度設定値と湿度センサの測定値とに基づいて加湿出力を算出する加湿演算部５１と、予熱温度設定値と第２温度センサ２４ｃの測定値とに基づいて予熱出力を算出する予熱演算部５２と、出力切替部５３とを有する。出力切替部５３は、加湿出力が所定値よりも大きいときはヒータ２４ｂの出力が加湿出力となり、加湿出力が所定値以下のときはヒータ２４ｂの出力が予熱出力となるように、ヒータ２４ｂの出力を制御する。【選択図】図３

Description

本発明は、試験室の内部を加湿する蒸気式の加湿器を備えた環境形成装置に関する。
試料が載置された試験室の内部を所定の湿度とするための蒸気式の加湿器を有する環境形成装置が知られている。蒸気式の加湿器では、湿度制御信号を受信すると、貯留槽に貯留された水をヒータによって加熱して沸騰させることで発生させた蒸気を、試験室の内部に送り込むことにより加湿を行っている。
上記のような加湿器では、湿度制御信号を受信してから貯留槽内の水が沸騰するまでの間に蒸気を十分に発生させることができず、速やかに湿度制御を行うことができなくなる場合があった。また、この場合、湿度制御信号を受信しているにもかかわらず試験室の内部には加湿が行われず、ヒータの出力が上がり続け、貯留槽内の水が沸点に達したときに蒸気のオーバーシュート（蒸気の暴発的な噴き出し）が生じ、試験室の内部が過度に加湿されてしまうことがある。
上記のような事態を防止するための構成として、特許文献１には、水槽（貯留槽）内の水を予熱しておく予熱ヒータを設け、湿度制御信号の入力とは無関係に予熱ヒータを動作させて、水槽内の水を蒸発点近くに常時保持する蒸気発生装置（蒸気式の加湿器）が開示されている。
実開平５−９６７０１号公報
特許文献１の加湿器では、蒸気を発生させて加湿を行うための加湿ヒータと、予熱ヒータとが、それぞれ別に制御されており、湿度制御信号を受信して、加湿ヒータによって水槽内の水温が蒸発点となると、予熱ヒータはオフ状態となる。すると、予熱ヒータによる水槽内の加熱が失われるため、加湿ヒータの出力を再度調整する必要が生じ、適切に加湿を行うことが容易ではない。
本発明の目的は、加湿を行う際の蒸気の暴発的な噴き出しを抑制しつつ、適切に加湿を行うための制御が容易となる環境形成装置を提供することである。
第１の発明に係る環境形成装置は、試料が配置される試験室の内部の環境を調整する環境形成装置であって、前記試験室の内部の湿度を測定する湿度センサと、蒸気を発生させて前記試験室内を加湿する蒸気式の加湿器であって、水を貯留する貯留槽及び前記貯留槽内の水を加熱するヒータを有する加湿器と、前記貯留槽内の水の温度を直接的又は間接的に測定する温度センサと、制御部とを備え、前記制御部が、予め決められた湿度設定値と前記湿度センサの測定値とに基づいて、前記試験室の内部の湿度を前記湿度設定値とするときに前記ヒータが出力する加湿出力を算出する加湿演算部と、沸点未満の温度である予熱温度設定値と前記温度センサの測定値とに基づいて、前記貯留槽内の水を前記予熱温度設定値にまで加熱するときに前記ヒータが出力する予熱出力を算出する予熱演算部と、前記加湿出力が所定値よりも大きいときは前記ヒータの出力が前記加湿出力となり、前記加湿出力が前記所定値よりも小さいときは前記ヒータの出力が前記予熱出力となり、前記加湿出力が前記所定値と同じであるときは前記ヒータの出力が前記加湿出力及び前記予熱出力のいずれかとなるように、前記ヒータの出力を制御する出力切替部と、を有する。
第１の発明によれば、加湿出力と所定値との比較に基づいて、ヒータが加湿出力と予熱出力のいずれかを出力するようにすることができる。このため、少なくとも加湿出力が所定値よりも小さいときは貯留槽内の水を予熱しておくことで、加湿を行う際の蒸気の暴発的な噴き出しを抑制できる。また、加湿出力が所定値よりも大きくなったときにヒータの出力を予熱出力から加湿出力に切り替えることで加湿を行うため、加湿制御が容易となる。
第２の発明に係る環境形成装置は、試料が配置される試験室の内部の環境を調整する環境形成装置であって、前記試験室の内部の湿度を測定する湿度センサと、蒸気を発生させて前記試験室内を加湿する蒸気式の加湿器であって、水を貯留する貯留槽及び前記貯留槽内の水を加熱するヒータを有する加湿器と、前記貯留槽内の水の温度を直接的又は間接的に測定する温度センサと、制御部とを備え、前記制御部が、予め決められた湿度設定値と前記湿度センサの測定値とに基づいて、前記試験室の内部の湿度を前記湿度設定値とするときに前記ヒータが出力する加湿出力を算出する加湿演算部と、沸点未満の温度である予熱温度設定値と前記温度センサの測定値とに基づいて、前記貯留槽内の水を前記予熱温度設定値にまで加熱するときに前記ヒータが出力する予熱出力を算出する予熱演算部と、前記加湿出力が前記予熱出力よりも大きいときは前記ヒータの出力が前記加湿出力となり、前記加湿出力が前記予熱出力よりも小さいときは前記ヒータの出力が前記予熱出力となり、前記加湿出力が前記予熱出力と同じときは前記ヒータの出力が前記加湿出力及び前記予熱出力のいずれかとなるように、前記ヒータの出力を制御する出力切替部と、を有する。
第２の発明によれば、加湿出力と予熱出力との比較に基づいて、ヒータが常に加湿出力と予熱出力のいずれかを出力するようにすることができる。このため、加湿出力の方が小さいときは貯留槽内の水を予熱しておくことで、後に加湿を行う際の蒸気の暴発的な噴き出しを抑制できる。また、加湿出力の方が大きくなったときにヒータの出力を予熱出力から加湿出力に切り替えることで加湿を行うため、加湿制御が容易となる。
第３の発明に係る環境形成装置は、第１及び第２の発明に係る環境形成装置において、前記制御部は、前記加湿器によって前記試験室の内部を加湿する加湿運転と、前記加湿器によって前記試験室の内部を加湿しない非加湿運転との２種類の運転を予め決められた順に実行し、前記加湿運転においては、前記ヒータの出力が前記加湿出力及び前記予熱出力のいずれかとなるように、前記出力切替部によって前記ヒータの出力を制御し、前記加湿運転の直前に実行される前記非加湿運転の終了予定時点から遡る所定期間内においては、前記ヒータの出力が前記予熱出力となるように、前記ヒータに電流を供給することを特徴とする。
第３の発明によれば、加湿運転を実行する前に予め貯留槽内の水を加熱しておくことで、加湿運転の開始後に、試験室内の湿度を速やかに湿度設定値に到達させることができる。
第４の発明に係る環境形成装置は、第３の発明に係る環境形成装置において、前記制御部は、前記予熱温度設定値と前記温度センサの測定値とに基づいて、前記貯留槽内の水を前記予熱温度設定値にまで加熱するのに要する予熱時間を算出する予熱時間算出部をさらに有し、前記所定期間を、前記非加湿運転の終了予定時点から前記予熱時間遡った時点までの期間とすることを特徴とする。
第４の発明によれば、加湿運転が開始されるときに貯留槽内を予熱温度設定値としておくことができ、且つ、ヒータが余分な出力を行うことを防止することができる。このため、加湿運転の開始後に試験室内の湿度をより速やかに湿度設定値に到達させることができるとともに、省電力化が実現する。
本発明によれば、加湿を行う際の蒸気の暴発的な噴き出しを抑制しつつ、適切に加湿を行うための制御を容易とすることができる。
本発明の実施形態に係る環境試験装置の概略構成を示す図である。 図１のコントローラの概略構成を示すブロック図である。 加湿器及び加湿制御部の構成を示す図である。 図１の環境試験装置の動作を示すフローチャートである。 第１変形例に係る環境試験装置の動作を示すフローチャートである。
（環境試験装置１の全体構成）
まず、図１を参照しつつ、本発明の一実施形態に係る環境試験装置１（本発明の環境形成装置）の全体構成を説明する。以下、図１に規定する上下方向及び前後方向を環境試験装置１の上下方向及び前後方向と定義する。
環境試験装置１は、図１に示すように、試験槽１０と、電源部３０と、コントローラ４０（本発明の制御部）とを有する。環境試験装置１は、試料Ｍに対して環境試験を施すための装置であって、例えば、電気電子、自動車、材料工学等の分野において、試料Ｍ（部品や材料など）の性能を検査するのに用いられる。
試験槽１０の内部空間１０ａは、仕切板１２によって２つの空間（試験室１０ａ１及び空調室１０ａ２）に分離されている。試験室１０ａ１と空調室１０ａ２とは、仕切板１２の上部開口１２ａ及び下部開口１２ｂを介して、互いに連通している。
試験室１０ａ１には、試料Ｍを載置するための棚板１１と、試験室１０ａ１の温度を測定する温度センサ１３と、試験室１０ａ１の湿度を測定する湿度センサ１４とが設けられている。また、試験槽１０の前部には、開閉可能な扉１５が設けられている。扉１５を開放した状態において、試料Ｍが外部から試験室１０ａ１に運び込まれる、又は試験室１０ａ１から外部に運び出される。
空調室１０ａ２には、送風機２１と、加熱器２２と、冷却除湿器２３と、加湿器２４とが設けられている。加熱器２２は、空調室１０ａ２の加熱を行うものであり、例えばシーズヒータ等の電熱ヒータからなる。冷却除湿器２３は、空調室１０ａ２の冷却及び除湿を行うものであり、冷凍機２３ａに接続されている。本実施形態では、冷凍機２３ａとして蒸気圧縮式冷凍機を採用することとするが、スターリング冷凍機が採用されてもよい。また、冷却除湿器２３として、ペルチェ素子、ヒートパイプ、ヒートレーン等が用いられてもよい。加湿器２４は、詳細は後述するが、蒸気を発生させて空調室１０ａ２の加湿を行うものである。
送風機２１の駆動により、空調室１０ａ２において加熱器２２、冷却除湿器２３及び加湿器２４によって温度及び湿度が調整された空気は、上部開口１２ａを介して空調室１０ａ２から試験室１０ａ１に流入する。また、上部開口１２ａを介して試験室１０ａ１に流入した空気は、試験室１０ａ１内において上部から下方に移動し、下部開口１２ｂを介して空調室１０ａ２に流入する。このようにして、試験室１０ａ１と空調室１０ａ２とにおいて空気が循環する。
電源部３０は、図２に示すように、不図示の商用電源及びコントローラ４０に接続されており、商用電源から送られる電力をコントローラ４０に供給する。
コントローラ４０は、図２に示すように、送風機２１、加熱器２２、冷凍機２３ａ及び加湿器２４とそれぞれ電気的に接続されている。コントローラ４０は、例えばパーソナルコンピュータによって構成されている。かかるコンピュータには、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ハードディスクなどのハードウェアが収納されており、ハードディスクには、環境試験装置１全体の動作を制御するためのプログラムを含む各種のソフトウェアが記憶されている。これらのハードウェア及びソフトウェアが組み合わされることによって、加湿制御部４１、送風制御部４２、温度制御部４３、除湿制御部４４及び記憶部４５が構築されている。
送風制御部４２は、送風機２１の駆動を制御する。温度制御部４３は、試験室１０ａ１を所定の温度とするために、温度センサ１３の測定値に基づいて加熱器２２及び冷凍機２３ａの駆動を制御する。試験室１０ａ１を所定の湿度とするために、加湿制御部４１は、湿度センサ１４の測定値等に基づいて加湿器２４の駆動を制御し、除湿制御部４４は、湿度センサ１４の測定値に基づいて冷凍機２３ａの駆動を制御する。試験室１０ａ１を所望の環境とするために、加熱器２２、冷凍機２３ａ及び加湿器２４のうち、２つ又は３つを同時に駆動させることがある。記憶部４５には、予め設定される試験室１０ａ１の温度設定値、湿度設定値などが記憶されている。なお、加湿制御部４１の構成については、後述にて詳しく説明する。
（加湿器２４）
次に、図３を参照しつつ、加湿器２４の構成について以下に説明する。加湿器２４は、図３に示すように、貯留槽２４ａと、ヒータ２４ｂと、蒸気放出部２４ｄと、を有する。貯留槽２４ａの内部には水が貯留されている。ヒータ２４ｂは、貯留槽２４ａ内の水を加熱するものである。また、貯留槽２４ａ内の水の温度を測定する第２温度センサ２４ｃが設けられている。第２温度センサ２４ｃは、水の温度を直接測定するものでもよく、貯留槽２４ａの温度を測定するなどによって水の温度を間接的に測定するものでもよい。蒸気放出部２４ｄは、貯留槽２４ａ内の水が沸騰することによって生じた蒸気を空調室１０ａ２に放出させる部分である。
（加湿制御部４１）
ヒータ２４ｂは、コントローラ４０の加湿制御部４１と接続されており、加湿制御部４１から供給される電流によって出力制御が行われる。以下で、図３を参照しつつ、加湿制御部４１の構成について説明する。加湿制御部４１は、加湿演算部５１と、予熱演算部５２と、出力切替部５３と、予熱時間算出部５４とを有する。
加湿演算部５１は、記憶部４５に記憶された湿度設定値と湿度センサ１４の測定値とに基づいて、試験室１０ａ１の湿度を湿度設定値とするときにヒータ２４ｂが出力する加湿出力を算出する。湿度設定値は、前述したように、ユーザによって予め設定された値であり、記憶部４５に記憶される。加湿出力は、湿度設定値が湿度センサ１４の測定値未満のときは、湿度設定値と湿度センサ１４の測定値との差が大きいほど小さい値（最小は０）となり、湿度設定値が湿度センサ１４の測定値よりも大きいときは、湿度設定値と湿度センサ１４の測定値との差が大きいほど大きい値となる。また、湿度設定値と湿度センサ１４の測定値とが同じであるときは、加湿出力は、試験室１０ａ１の湿度を湿度設定値で維持するのに必要な出力値となる。
予熱演算部５２は、沸点未満の温度である予熱温度設定値と第２温度センサ２４ｃの測定値とに基づいて、貯留槽２４ａ内の水を予熱温度設定値（例えば９０℃）にまで加熱するときにヒータ２４ｂが出力する予熱出力を算出する。予熱温度設定値は、例えば、予め設定された値であり、記憶部４５に記憶される。予熱出力は、予熱温度設定値が第２温度センサ２４ｃの測定値未満のときは、予熱温度設定値と第２温度センサ２４ｃの測定値との差が大きいほど小さい値（最小は０）となり、予熱温度設定値が第２温度センサ２４ｃの測定値よりも大きいときは、予熱温度設定値と第２温度センサ２４ｃの測定値との差が大きいほど大きな値となる。また、予熱温度設定値と第２温度センサ２４ｃの測定値とが同じであるときは、予熱出力は、貯留槽２４ａ内の水を予熱温度設定値で維持するのに必要な出力値となる。
出力切替部５３は、ヒータ２４ｂの出力が加湿出力または予熱出力のいずれかとなるように、出力信号を後述の継電部５５に入力する演算回路である。出力切替部５３は、加湿出力が所定値Ｐよりも大きいときはヒータ２４ｂの出力が加湿出力となり、加湿出力が所定値Ｐ以下のときはヒータ２４ｂの出力が予熱出力となるように、加湿出力と予熱出力のいずれに対応する出力信号を継電部５５に入力するかを判断する。本実施形態において、所定値Ｐとは０であり、湿度設定値が湿度センサ１４の測定値未満のときの加湿出力の最小値、または、後述の非加湿運転のときの加湿出力の値である。継電部５５は、出力切替部５３、電源部３０及びヒータ２４ｂと接続されている。継電部５５には、電源部３０から電流が供給される。そして、継電部５５は、出力切替部５３から入力された出力信号に対応する電流をヒータ２４ｂに供給する。なお、本実施形態において、継電部５５は、ＳＳＲを想定しているが、その他のリレーでもよい。
なお、所定値は、０より大きい任意の値であってもよい。例えば、加湿器２４の最大加湿性能を規定するヒータ２４ｂの最大出力を１００としたときにおいて、所定値は、５や１０などの任意の値としてもよい。
予熱時間算出部５４は、予熱温度設定値と第２温度センサ２４ｃの測定値とに基づいて、ヒータ２４ｂが予熱出力で、貯留槽２４ａ内の水を予熱温度設定値にまで加熱するのに要する予熱時間を算出する。
（環境試験装置１の動作）
続いて、実施形態に係る環境試験装置１が、試料Ｍが載置された試験室１０ａ１の環境を調整するときの動作について、図４のフローチャートを参照しつつ説明する。
本実施形態において、環境試験装置１のコントローラ４０は、加湿器２４によって試験室１０ａ１を加湿する加湿運転と、加湿器２４によって試験室１０ａ１を加湿しない非加湿運転との２種類の運転を予め決められた順に実行する、いわゆるプログラム運転を行う。なお、加湿運転の中に、温度や時間などの条件が異なる複数の運転があり、非加湿運転の中にも、温度や時間などの条件が異なる複数の運転がある。本実施形態では、複数の加湿運転と複数の非加湿運転において、温度制御及び除湿が行われる。
まず、ユーザによって、所定の順で、異なる条件の複数の加湿運転と、異なる条件の複数の非加湿運転とを実行するプログラムが設定される（ステップＳ１）。なお、当該プログラムには、複数の加湿運転における試験室１０ａ１の湿度設定値、複数の加湿運転及び非加湿運転における温度設定値、並びに、それぞれの運転時間が含まれ、これらについても予めユーザによって設定される。当該プログラムは、記憶部４５に記憶される。続いて、ユーザによって、沸点未満の温度である予熱温度設定値が設定される（ステップＳ２）。予熱温度設定値は記憶部４５に記憶される。
その後、コントローラ４０は、記憶部４５に記憶されたプログラムに基づいて、プログラム運転を開始する（ステップＳ３）。まず、コントローラ４０は、これから実行される運転が加湿運転であるか否かを判断する（ステップＳ４）。これから実行される運転が加湿運転であると判断された場合（Ｓ４：ＹＥＳ）、コントローラ４０は、当該加湿運転に対応する湿度設定値と湿度センサ１４の測定値とに基づいて、加湿演算部５１によって加湿出力を算出する。そして、算出された加湿出力が所定値Ｐである０よりも大きいか否かを判断する（ステップＳ５）。
加湿出力が０よりも大きいと判断された場合（Ｓ５：ＹＥＳ）、コントローラ４０の加湿制御部４１は、出力切替部５３によって、ヒータ２４ｂの出力が加湿出力となるように、加湿出力に対応する出力信号を継電部５５に入力する。そして、コントローラ４０は、継電部５５によって、出力切替部５３から入力された出力信号に対応する電流をヒータ２４ｂに供給することでヒータ２４ｂの出力を加湿出力とする（ステップＳ６）。加湿出力が所定値Ｐ以下、すなわち０であると判断された場合（Ｓ５：ＮＯ）、予熱演算部５２は、予熱温度設定値と第２温度センサ２４ｃの測定値とに基づいて予熱出力を算出する。コントローラ４０の加湿制御部４１は、出力切替部５３によって、ヒータ２４ｂの出力が算出された予熱出力となるように、予熱出力に対応する出力信号を継電部５５に入力する。そして、コントローラ４０は、継電部５５によって、出力切替部５３から入力された出力信号に対応する電流をヒータ２４ｂに供給することでヒータ２４ｂの出力を予熱出力とする（ステップＳ７）。
コントローラ４０は、当該加湿運転が終了したか否かを判断する（ステップＳ８）。当該加湿運転が終了したか否かの判断は、例えば、当該加湿運転が実行されている時間内において、一定の時間毎に行われる。当該加湿運転が終了していないと判断された場合（Ｓ８：ＮＯ）、コントローラ４０は、ステップＳ５に戻り、再度、その時点で取得した湿度センサ１４の測定値と湿度設定値とに基づいて加湿出力を算出し、算出された加湿出力が０よりも大きいか否かを判断する。
ステップＳ４において、これから実行される運転が加湿運転ではないと判断された場合（Ｓ４：ＮＯ）、コントローラ４０は、プログラム運転において次に実行される運転が加湿運転か否かを判断する（ステップＳ９）。次に実行される運転が加湿運転ではないと判断された場合（Ｓ９：ＮＯ）、コントローラ４０は、記憶部４５に記憶された温度設定値、運転時間などに基づいて非加湿運転を実行する（ステップＳ１０）。非加湿運転では、加熱器２２及び冷却除湿器２３によって、試験室１０ａ１の少なくとも温度調整が行われる。
次に実行される運転が加湿運転であると判断された場合（Ｓ９：ＹＥＳ）、コントローラ４０は、予熱時間算出部５４によって、予熱温度設定値と第２温度センサ２４ｃの測定値とに基づいて、貯留槽２４ａ内の水を予熱温度設定値にまで加熱するのに要する予熱時間を算出する（ステップＳ１１）。
予熱時間を算出した後、コントローラ４０は、記憶部４５に記憶された温度設定値、運転時間などに基づいて非加湿運転を実行する（ステップＳ１２）。ステップＳ１２の非加湿運転では、コントローラ４０は、当該非加湿運転の終了予定時点から上記予熱時間分遡った時点までの期間において、出力切替部５３によって、ヒータ２４ｂの出力が予熱出力となるように、予熱出力に対応する出力信号を継電部５５に入力する。そして、コントローラ４０は、継電部５５によって、出力切替部５３から入力された出力信号に対応する電流をヒータ２４ｂに供給することでヒータ２４ｂの出力を予熱出力とする。なお、ここでは、ステップＳ１１で算出された予熱時間が、ステップＳ１２における非加湿運転の時間よりも短いことを仮定しているが、もし予熱時間がステップＳ１２における非加湿運転の時間よりも長い場合には、コントローラ４０は、ステップＳ１２の非加湿運転の当初から、出力切替部５３及び継電部５５によって、ヒータ２４ｂの出力を予熱出力とする。
加湿運転が終了したと判断された場合（Ｓ８：ＹＥＳ）、又は非加湿運転（Ｓ１０又はＳ１２）が終了した場合、コントローラ４０は、プログラム運転が終了したか否かを判断する（ステップＳ１３）。プログラム運転が終了していないと判断された場合（Ｓ１３：ＮＯ）、コントローラ４０は、ステップＳ４に戻り、これから実行する運転が加湿運転であるか否かを判断する。プログラム運転が終了したと判断された場合（Ｓ１３：ＹＥＳ）、環境試験装置１の動作を終了する。
（効果）
本実施形態において、出力切替部５３は、加湿出力が所定値Ｐよりも大きいときはヒータ２４ｂの出力が加湿出力となり、加湿出力が所定値Ｐ以下のときはヒータ２４ｂの出力が予熱出力となるように、ヒータ２４ｂの出力を制御する。したがって、加湿出力と所定値Ｐとの比較に基づいて、ヒータ２４ｂが加湿出力と予熱出力のいずれかを出力するようにすることができる。このため、加湿出力が所定値Ｐ以下のときは貯留槽２４ａ内の水を予熱しておくことで、加湿を行う際の蒸気の暴発的な噴き出しを抑制できる。また、加湿出力が所定値Ｐよりも大きくなったときにヒータ２４ｂの出力を予熱出力から加湿出力に切り替えることで加湿を行うため、加湿制御が容易となる。
また、本実施形態において、コントローラ４０は、加湿運転においては、ヒータ２４ｂの出力が加湿出力及び予熱出力のいずれかとなるように、出力切替部５３によってヒータ２４ｂの出力を制御する。また、コントローラ４０は、加湿運転の直前に実行される非加湿運転の終了予定時点から予熱時間分遡った時点までの期間において、ヒータ２４ｂの出力が予熱出力となるようにヒータ２４ｂの出力を制御する。したがって、加湿運転が開始されるときに貯留槽２４ａ内を予熱温度設定値としておくことができ、且つ、ヒータ２４ｂが余分な出力を行うことを防止することができる。このため、加湿運転の開始後に試験室１０ａ１の湿度をより速やかに湿度設定値に到達させることができるとともに、省電力化が実現する。
（変形例）
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は、これらの例に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な変更が可能である。
（第１変形例）
まず、第１変形例に係る環境試験装置１について、以下に説明する。但し、前記実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を付して適宜その説明を省略する。
上記実施形態では、出力切替部５３は、加湿出力が所定値Ｐよりも大きいときはヒータ２４ｂの出力が加湿出力となり、加湿出力が所定値Ｐ以下のときはヒータ２４ｂの出力が予熱出力となるように、ヒータ２４ｂの出力を制御している。しかしながら、第１変形例では、出力切替部５３は、加湿出力が予熱出力よりも大きいときは、ヒータ２４ｂの出力が加湿出力となり、加湿出力が予熱出力以下のときはヒータ２４ｂの出力が予熱出力となるように、ヒータ２４ｂの出力を制御する。また、上記実施形態では、コントローラ４０は、複数の加湿運転と複数の非加湿運転とを予め決められた順に実行するプログラム運転を行っている。しかしながら、第１変形例では、コントローラ４０は、プログラム運転を行わない。以下に、第１変形例に係る環境試験装置１が、試料Ｍが載置された試験室１０ａ１の環境を調整するときの動作について、図５のフローチャートを参照しつつ説明する。
まず、ユーザによって、沸点未満の温度である予熱温度設定値が設定される（ステップＳ２１）。予熱温度設定値は記憶部４５に記憶される。続いて、コントローラ４０は、試験室１０ａ１の環境（温度、湿度など）を調整する環境試験を開始する（ステップＳ２２）。
環境試験の開始後、コントローラ４０は、加湿演算部５１によって加湿出力を算出し、予熱演算部５２によって予熱出力を算出する。そして算出された加湿出力が算出された予熱出力よりも大きいか否かを判断する（ステップＳ２３）。加湿出力が予熱出力よりも大きいと判断された場合（Ｓ２３：ＹＥＳ）、コントローラ４０の加湿制御部４１は、出力切替部５３によって、ヒータ２４ｂの出力が加湿出力となるように、加湿出力に対応する出力信号を継電部５５に入力する。そして、コントローラ４０は、継電部５５によって、出力切替部５３から入力された出力信号に対応する電流をヒータ２４ｂに供給することでヒータ２４ｂの出力を加湿出力とする（ステップＳ２４）。
加湿出力が予熱出力以下であると判断された場合（Ｓ２３：ＮＯ）、コントローラ４０の加湿制御部４１は、出力切替部５３によって、ヒータ２４ｂの出力が予熱出力となるように、予熱出力に対応する出力信号を継電部５５に入力する。そして、コントローラ４０は、継電部５５によって、出力切替部５３から入力された出力信号に対応する電流をヒータ２４ｂに供給することでヒータ２４ｂの出力を予熱出力とする（ステップＳ２５）。
続いて、コントローラ４０は、環境試験が終了したか否かを判断する（ステップＳ２６）。環境試験が終了していないと判断された場合（Ｓ２６：ＮＯ）、コントローラ４０は、ステップＳ２３に戻り、再度、試験室１０ａ１内の湿度及び貯留槽２４ａの水の温度を取得してから加湿出力及び予熱出力を算出し、算出された加湿出力が算出された予熱出力よりも大きいか否かを判断する。環境試験が終了したと判断された場合（Ｓ２６：ＹＥＳ）、環境試験装置１の動作を終了する。
ここで、上記実施形態において述べたように、加湿出力及び予熱出力はともに変動する値であり、互いの大小関係も変動する。このため、加湿出力が予熱出力よりも大きいか否かの判断（Ｓ２３）は、常時行われることが好ましい。よって、第１変形例において、コントローラ４０による、環境試験が終了したか否かの判断（Ｓ２６）と、加湿出力が予熱出力よりも大きいか否かの判断（Ｓ２３）とは、環境試験が終了するまで常時行われる。
第１変形例の構成によれば、加湿出力と予熱出力との比較に基づいて、ヒータ２４ｂが常に加湿出力と予熱出力のいずれかを出力するようにすることができる。このため、加湿出力の方が小さいときは貯留槽２４ａ内の水を予熱しておくことで、後に加湿を行う際の蒸気の暴発的な噴き出しを抑制できる。また、加湿出力の方が大きくなったときにヒータ２４ｂの出力を予熱出力から加湿出力に切り替えることで加湿を行うため、加湿制御が容易となる。
（その他の変形例）
上記実施形態では、コントローラ４０は、加湿運転を実行するときにおいて、加湿出力が所定値Ｐよりも大きいか否かを判断している（Ｓ５）。そして、コントローラ４０は、加湿出力が所定値Ｐよりも大きいと判断された場合、出力切替部５３によってヒータ２４ｂの出力を加湿出力とし、加湿出力が所定値Ｐ以下と判断された場合、出力切替部５３によってヒータ２４ｂの出力を予熱出力としている。しかしながら、コントローラ４０は、加湿運転を実行するときにおいて、加湿出力が所定値以上か否かを判断してもよい。この場合、コントローラ４０は、加湿出力が所定値以上のとき出力切替部５３によってヒータ２４ｂの出力を加湿出力とし、加湿出力が所定値よりも小さいとき出力切替部５３によってヒータ２４ｂの出力を予熱出力とする。
また、これは、上記第１変形例についても同様である。すなわち、環境試験の開始後、コントローラ４０は、加湿出力が予熱出力以上か否かを判断する。そして、コントローラ４０は、加湿出力が予熱出力以上のとき出力切替部５３によってヒータ２４ｂの出力を加湿出力とし、加湿出力が予熱出力よりも小さいとき出力切替部５３によってヒータ２４ｂの出力を予熱出力とする。
上記実施形態では、コントローラ４０は、ステップＳ５において、算出された加湿出力が所定値Ｐよりも大きいか否かを判断している。そして、加湿出力が所定値Ｐよりも大きいと判断された場合（Ｓ５：ＹＥＳ）、コントローラ４０は、出力切替部５３によって、ヒータ２４ｂの出力が加湿出力となるようにヒータ２４ｂの出力を制御する（ステップＳ６）。しかしながら、コントローラ４０は、ステップＳ５とステップＳ６との間に、上記第１変形例におけるステップＳ２３を実行してもよい。すなわち、加湿出力が所定値Ｐよりも大きいと判断された場合、コントローラ４０は、加湿演算部５１によって加湿出力を算出し、予熱演算部５２によって予熱出力を算出する。そして算出された加湿出力が算出された予熱出力よりも大きいか否かを判断してもよい。この場合において、加湿出力が予熱出力よりも大きいときは、コントローラ４０は、出力切替部５３によって、ヒータ２４ｂの出力が加湿出力となるようにヒータ２４ｂの出力を制御する。加湿出力が予熱出力以下であるときは、コントローラ４０は、出力切替部５３によって、ヒータ２４ｂの出力が予熱出力となるようにヒータ２４ｂの出力を制御する。
上記実施形態におけるステップＳ１２の非加湿運転では、予熱時間がステップＳ１２の非加湿運転の時間よりも長い場合、コントローラ４０は、Ｓ１２の非加湿運転の当初からヒータ２４ｂの出力を予熱出力としている。しかしながら、予熱時間がＳ１２の非加湿運転の時間よりも長い場合、コントローラ４０は、次の運転が加湿運転である当該非加湿運転よりもさらに前に行われる非加湿運転のときから、出力切替部５３及び継電部５５によって、ヒータ２４ｂの出力を予熱出力としてもよい。具体的には、コントローラ４０は、ステップＳ９において、以降に実行される運転に加湿運転が含まれるか否かを判定する。以降に実行される運転に加湿運転が含まれない場合、コントローラ４０は、Ｓ１０の非加湿運転を実行する。以降に実行される運転に加湿運転が含まれる場合、コントローラ４０は、予熱時間を算出するステップＳ１１を実行する。続いて、コントローラ４０は、これから実行される非加湿運転において、予熱開始が必要か否かを判定する。予熱開始が必要でない場合、コントローラ４０は、Ｓ１０の非加湿運転を実行する。予熱開始が必要な場合、コントローラ４０は、予熱を伴うＳ１２の非加湿運転を実行する。なお、予熱開始が必要な場合とは、以降に実行される加湿運転のうちの最初に実行される加湿運転の開始予定時間（又は当該加湿運転の直前に実行される非加湿運転の終了予定時間）から予熱時間遡った時点が、これから実行される非加湿運転中に含まれる場合のことである。Ｓ１２の非加湿運転において、コントローラ４０は、以降に実行される加湿運転のうちの最初に実行される加湿運転の開始予定時間（又は当該加湿運転の直前に実行される非加湿運転の終了予定時間）から予熱時間遡った時点から、当該加湿運転の開始予定時間（又は当該加湿運転の直前に実行される非加湿運転の終了予定時間）までの期間において、ヒータ２４ｂの出力を予熱出力とする。
上記実施形態では、加湿出力は、湿度設定値が湿度センサ１４の測定値よりも大きいときは、湿度設定値と湿度センサ１４の測定値との差が大きいほど大きい値となる。しかしながら、試験室１０ａ１の湿度を最短時間で湿度設定値とするために、加湿出力は、湿度設定値が湿度センサ１４の測定値よりも大きいときに、湿度設定値と湿度センサ１４の測定値との差にかかわらずヒータ２４ｂの最大の出力であってもよい。また、加湿出力を算出するアルゴリズムは、湿度設定値及び湿度センサ１４の測定値だけでなく、それ以外のパラメータをさらに加味したものであってもよい。
上記実施形態では、予熱演算部５２によって算出される予熱出力は、予熱温度設定値が第２温度センサ２４ｃの測定値よりも大きいときは、予熱温度設定値と第２温度センサ２４ｃの測定値との差が大きいほど大きな値となる。しかしながら、予熱出力は、貯留槽２４ａ内の水の温度を予熱温度設定値以下とする限りにおいて、パルス波形の電流がヒータ２４ｂに繰り返し供給されることによる出力でもよい。また、予熱出力を算出するアルゴリズムは、予熱温度設定値及び第２温度センサ２４ｃの測定値だけでなく、それ以外のパラメータをさらに加味したものであってもよい。
上記実施形態では、予熱時間算出部５４は、予熱温度設定値と第２温度センサ２４ｃの測定値とに基づいて、貯留槽２４ａ内の水を予熱温度設定値にまで加熱するのに要する予熱時間を算出している。しかしながら、予熱時間は固定時間であってもいいし、ユーザ等によって予め決められてもよい。また、環境試験装置１による環境試験が複数回行われる場合、初回の環境試験のときにおける予熱時間を記憶部４５に記憶しておき、２回目以降の環境試験では、記憶部４５に記憶された予熱時間を採用してもよい。
上記実施形態において、ステップＳ９、Ｓ１１及びＳ１２は行われなくてもよい。すなわち、ステップＳ４において、これから実行される運転が加湿運転ではないと判断された場合、コントローラ４０は、単に、記憶部４５に記憶された温度設定値、運転時間などに基づいて非加湿運転を実行してもよい。
また、上記実施形態において、ステップＳ９及びＳ１０は行われなくてもよい。すなわち、ステップＳ４において、これから実行される運転が加湿運転ではないと判断された場合、コントローラ４０は、予熱時間の算出（Ｓ１１）と予熱を伴う非加湿運転（Ｓ１２）とを実行する。また、このとき、予熱時間の算出（Ｓ１１）は行われなくてもよい。この場合、コントローラ４０は、Ｓ１２の非加湿運転の終了予定時点から、予め設定された時間分遡った時点までの期間において、ヒータ２４ｂの出力を予熱出力としてもよいし、加湿運転開始予定時又は非加湿運転終了予定時までの所要時間と、予め設定した予熱時間とを比較して、所要時間と予熱時間の時間長さが同じになったタイミングで予熱を開始してもよい。
また、上記実施形態におけるステップＳ１２において、コントローラ４０が、ヒータ２４ｂの出力が予熱出力となるようにヒータ２４ｂの出力を制御する時間は、ステップＳ１１で算出された予熱時間よりも長くてもよく、短くてもよい。
上記実施形態では、環境形成装置としての環境試験装置１は、試験室１０ａ１の温度及び湿度を調整可能である。しかしながら、本発明は、試験室１０ａ１の湿度のみを調整する恒湿装置のような環境形成装置にも適用することができる。
上記実施形態では、ユーザ等によって予熱温度設定値が設定される（Ｓ２）。しかしながら、環境形成装置の製造の段階で、予熱温度設定値が予め設定されていてもよい。
上記実施形態では、コントローラ４０が、非加湿運転の終了予定時間（又は次に実行される加湿運転の開始予定時間）から予熱時間分遡った時間を計算し、当該時間となったときから非加湿運転の終了予定時間（又は次に実行される加湿運転の開始予定時間）までの期間において、ヒータ２４ｂの出力を予熱出力としている。しかしながら、コントローラ４０は、非加湿運転の終了予定時間（又は次に実行される加湿運転の開始予定時間）までの所要時間と、予熱時間算出部５４によって算出された予熱時間（又は予め設定された予熱時間）とを比較して、所要時間と予熱時間との時間長さが同じになったタイミングで、ヒータ２４ｂの出力を予熱出力としてもよい。
１ 環境試験装置（環境形成装置）
１０ 試験槽
１０ａ１ 試験室
１０ａ２ 空調室
１４ 湿度センサ
２２ 加熱器
２３ 冷却除湿器
２４ 加湿器
２４ａ 貯留槽
２４ｂ ヒータ
２４ｃ 第２温度センサ（温度センサ）
３０ 電源部
４０ コントローラ（制御部）
５１ 加湿演算部
５２ 予熱演算部
５３ 出力切替部
５４ 予熱時間算出部
Ｐ 所定値

Claims (4)

  1. 試料が配置される試験室の内部の環境を調整する環境形成装置であって、
    前記試験室の内部の湿度を測定する湿度センサと、
    蒸気を発生させて前記試験室内を加湿する蒸気式の加湿器であって、水を貯留する貯留槽及び前記貯留槽内の水を加熱するヒータを有する加湿器と、
    前記貯留槽内の水の温度を直接的に又は間接的に測定する温度センサと、
    制御部とを備え、
    前記制御部が、
    予め決められた湿度設定値と前記湿度センサの測定値とに基づいて、前記試験室の内部の湿度を前記湿度設定値とするときに前記ヒータが出力する加湿出力を算出する加湿演算部と、
    沸点未満の温度である予熱温度設定値と前記温度センサの測定値とに基づいて、前記貯留槽内の水を前記予熱温度設定値にまで加熱するときに前記ヒータが出力する予熱出力を算出する予熱演算部と、
    前記加湿出力が所定値よりも大きいときは前記ヒータの出力が前記加湿出力となり、前記加湿出力が前記所定値よりも小さいときは前記ヒータの出力が前記予熱出力となり、前記加湿出力が前記所定値と同じであるときは前記ヒータの出力が前記加湿出力及び前記予熱出力のいずれかとなるように、前記ヒータの出力を制御する出力切替部と、を有することを特徴とする環境形成装置。
  2. 試料が配置される試験室の内部の環境を調整する環境形成装置であって、
    前記試験室の内部の湿度を測定する湿度センサと、
    蒸気を発生させて前記試験室内を加湿する蒸気式の加湿器であって、水を貯留する貯留槽及び前記貯留槽内の水を加熱するヒータを有する加湿器と、
    前記貯留槽内の水の温度を直接的又は間接的に測定する温度センサと、
    制御部とを備え、
    前記制御部が、
    予め決められた湿度設定値と前記湿度センサの測定値とに基づいて、前記試験室の内部の湿度を前記湿度設定値とするときに前記ヒータが出力する加湿出力を算出する加湿演算部と、
    沸点未満の温度である予熱温度設定値と前記温度センサの測定値とに基づいて、前記貯留槽内の水を前記予熱温度設定値にまで加熱するときに前記ヒータが出力する予熱出力を算出する予熱演算部と、
    前記加湿出力が前記予熱出力よりも大きいときは前記ヒータの出力が前記加湿出力となり、前記加湿出力が前記予熱出力よりも小さいときは前記ヒータの出力が前記予熱出力となり、前記加湿出力が前記予熱出力と同じときは前記ヒータの出力が前記加湿出力及び前記予熱出力のいずれかとなるように、前記ヒータの出力を制御する出力切替部と、を有することを特徴とする環境形成装置。
  3. 前記制御部は、
    前記加湿器によって前記試験室の内部を加湿する加湿運転と、前記加湿器によって前記試験室の内部を加湿しない非加湿運転との２種類の運転を予め決められた順に実行し、
    前記加湿運転においては、前記ヒータの出力が前記加湿出力及び前記予熱出力のいずれかとなるように、前記出力切替部によって前記ヒータの出力を制御し、
    前記加湿運転の直前に実行される前記非加湿運転の終了予定時点から遡る所定期間内においては、前記ヒータの出力が前記予熱出力となるように、前記ヒータの出力を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の環境形成装置。
  4. 前記制御部は、
    前記予熱温度設定値と前記温度センサの測定値とに基づいて、前記貯留槽内の水を前記予熱温度設定値にまで加熱するのに要する予熱時間を算出する予熱時間算出部をさらに有し、
    前記所定期間を、前記非加湿運転の終了予定時点から前記予熱時間遡った時点までの期間とすることを特徴とする請求項３に記載の環境形成装置。
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