JP2624500B2 - 温度サイクル装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、各種材料、機器又はその部品等を異なる温
度雰囲気に所定のサイクルでさらし、又は、それら材料
等に熱衝撃を加えるなどして、該材料等の熱に対する特
性の変化、耐久性等をテストし、又はクリーニングを実
施する等に用いる温度サイクル装置に関する。

〔従来の技術〕

この種の温度サイクル装置には様々のタイプのものが
見受けられるが、その中で、試料等を移動させる必要が
なく、しかも構造簡素な点で有利なものとして、例えば
特公昭59−20096号公報に開示されている如き装置があ
る。

すなわち、試験室の両端に第１及び第２通気開口部を
設け、前記試験室外に前記両開口部を連通させる通気路
を形成し、前記通気路のうち、前記第１開口分に臨む部
分に低温空調室を隣設するとともに該空調室隣設部分よ
り上流部分に気体を前記第２開口部から前記第１開口部
へ導く気体循環装置と加熱器とを設け、前記通気路と前
記低温空調室との境界部には、二位置をとることがで
き、第１位置にて前記低温空調室を閉じて前記通気路気
体を直接前記第１開口部へ導き、第２位置にて前記低温
空調室を開いて前記通気路気体を該空調室を経て前記第
１開口部へ導くダンパを設けた温度サイクル装置であ
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、この種の温度サイクル装置では、試験
室へ所定温度気体を吹き出す際、ダンパが邪魔になって
試験室の広さに対する十分な風量を供給できず、従って
試験室試料の所定温度到達が困難か、遅れるという問題
があり、この問題は特に低温気体供給の際に顕著であ
り、また、熱衝撃試験実施の場合に特に問題となる。ま
た、ダンパが邪魔になって試験室内に整流乃至層流が得
にくく、従って試験室内温度分布がそれだけ悪くなると
いう難点がある。

そこで本発明は、このように試験室へ加熱気体又は冷
却気体を同じダンパの切替操作によって供給できるタイ
プの温度サイクル装置にして、試験室内へその広さに見
合った所望の風量を供給することができ、また、試験室
内の温度分布を前記従来装置より良好にできる温度サイ
クル装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は前記目的に従い、試験室の両端にそれぞれ開
口部を設けるとともに該両開口部を連通させる通気路を
設け、前記開口部のうち前記試験室への気体入口にあた
る入口開口部に臨む位置に低温空調室と複数のダンパを
設け、前記複数のダンパは第１ダンパと第２ダンパとで
構成し、前記第１ダンパは、前記低温空調室を使用しな
いときは該低温空調室の入口を閉鎖し、該低温空調室を
使用するときは前記通気路と前記低温空調室の入口を連
通させるとともに前記通気路と前記入口開口部の連通を
閉鎖するように設け、前記第２ダンパは、前記低温空調
室を使用しないときは該低温空調室の出口を閉鎖し、該
低温空調室を使用するときは該低温空調室の出口を開口
するとともに該低温空調室から前記出口を経て前記試験
室に導入される気体を整流する位置をとるように設け、
前記低温空調室内には蒸発器を該低温空調室出口のほぼ
全面にわたって設けてあることを特徴とする温度サイク
ル装置を提供する。

前記低温空調室内に設けられる蒸発器は、前記通気路
からの前記低温空調室入口及び前記低温空調室出口にわ
たり延設されていてもよい。このように延設されている
と、前記通気路から該低温空調室へ流入する気体が、低
温空調室入口部分に位置する該蒸発器の一部により予冷
される。

前記第２ダンパは複数に分割して設けてもよい。この
場合、これらダンパを操作して前記試験室内へ低温空調
室からの気体を導くとき、試験室内に整流又は整流状の
気体流れを得られるように、それら複数ダンパが試験室
内の気体通過方向と平行又は略平行な姿勢をとるように
構成することができる。

いずれにしても前記ダンパは、断熱効果を発揮する真
空中空部を有する平坦板状ダンパと、薄く形成して気流
に対する抵抗のより少ないものとすることができる。

また、前記低温空調室にはフィンチューブ式蒸発器を
備え、該蒸発器のフィンを、前記試験室内の気体通過方
向と平行又は略平行に配置して試験室内に整流をより得
やすくしてもよい。

更に、必要に応じ、前記試験室に作用するようにヒー
トポンプ式サブクーラを設けてもよい。

本発明温度サイクル装置によると、前記ダンパの切り
換え操作により前記通気路内気体は低温空調室を経ずに
直接、又は低温空調室を経て試験室内へ供給される。直
接供給されるときには、前記通気路内に予め加熱器を設
けておくことにより所定高温気体が、低温空調室を経る
ときには所定低温気体がそれぞれ供給され得る。

本発明の温度サイクル装置によると、所定温度気体
が、試験室の片方の端の開口部の略全面から大きい風量
で試験室内に流入することができるので、試験室内が速
やかに所定温度に到達するとともに試験室内の温度分布
が良好となる。

特に、低温空調室から試験室へ低温気体を供給するた
めに、第１ダンパが前記通気路と低温空調室の入口を連
通させるとともに前記通気路と前記入口開口部の連通を
閉鎖する一方、第２ダンパが低温空調室の出口を開口す
るとき、該第２ダンパは低温空調室からその出口を経て
試験室に導入される気体を整流する位置をとり、また、
低温空調室における蒸発器は低温空調室出口のほぼ全面
にわたって設けてあるので、低温空調室内気体は大きい
風景でもって、しかも整流又は整流状に試験室内へ流入
でき、これにより試験室内温度は速やかに所定温度に到
達でき、且つ、試験室内の温度分布は良好となる。

また、前記サブクーラを設けたときには、試験室を高
温雰囲気から低温雰囲気に切り換えるとき、所定の温度
までの温度降下にこのサブクーラを使用でき、また、低
温雰囲気から高温雰囲気へ切り換えるときには、所定温
度までの温度上昇にこれをヒートポンプ式加熱源として
使用できる。

〔実 施 例〕 以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説明する。

第１図の温度サイクル装置は、試験室１、試験室に接
続された通気路２及び試験室１に隣接された低温空調室
３を備えている。

試験室１は扉10にて開閉でき、図上右端に開口11を、
さらにその外側に気体流入空間21を備え、該気体流入空
間21の上端は試験室１への気体入口にあたる入口開口部
100となっている。また、左端に試験室１からの気体出
口にあたる開口部12を備えている。開口11と開口部12は
互いに向かいあっている。開口11にはネット、孔あき
板、格子体等の適当な保護部材111が張設されている。
該保護部材は後述するように低温空調室から試験室内へ
流入してくる気体の整流を乱さないものとするが、該保
護部材自体も整流効果を有するものでもよい。

通気路２は、開口部12から試験室１の背後を通って入
口開口部100へＬ字状に延びており、開口部12に臨む部
分23及び試験室の背後部分22を備えている。

通気路２の部分23には気体循環用のファン４が配置さ
れており、該ファンは図示しないモータの駆動により開
口部12を介して試験室内気体を吸引し、入口開口部100
の方へ吐出する。

また、通気路２の部分22には電気ヒータ式加熱器５が
配置されており、該加熱器は試験室への高温気体供給に
あたり、ここを通過する気体を所定温度に加熱する。な
お、この加熱器は、低温気体温度の調整にも使用できる
ものでもよい。

低温空調室３は、試験室１の入口開口部100及び気体
流入空間21並びに通気路２の部分22に隣接しており、内
部にフィンチューブ式蒸発器31を備えている。

該蒸発器は、通気路の部分22に臨む位置から試験室の
気体流入空間21全体に臨むように延びていて、部分22か
ら低温空調室３へ入る気体が、蒸発器の一部で予冷され
るようになっている。

該蒸発器のプレートフィン311は銅板から形成されて
いて、全て試験室内における開口11及び出口開口部12を
結ぶ試験室内気体通過方向Ａと実質上平行に配置されて
いる。また、該フィンは蓄冷材を兼ね得るように、厚さ
約0.6〜2.0mm、本例の場合は約0.7mmに形成される。

なお、フィン材料としては銅板のほかアルミ板、ステ
ンレススチール板等が考えられ、これら材料を採用する
場合において蓄冷材を兼ねさせるときには、厚さ約0.6
〜2.0mmが適当である。

フィンに霜付きして風通しが悪くなることを防止する
ため、フィンピッチは約３〜6mm、本例の場合は約3mmと
される。

なお、従来は低温空調室待機時に、蒸発器とは別個に
設けた蓄冷器に蓄冷するために空調室内で気体を循環さ
せていたが、このようにフィン311に蓄冷作用を持たせ
る場合には、その必要がなく、それだけ構造を簡素化で
きる。

また、前記フィン311には、冷却用冷媒管312が常法に
て装着されているほか、温度調整用のホットガスを通す
管313が装着されている。このホットガス管313は必ずし
も必要ではないが、ここに設けておくと、低温空調室待
機時の蒸発器温度調整に使用できる。

蒸発器31の背後には、該蒸発器各部へ一様に気体を分
配するための分配装置32が設けられている。これによっ
て、通気路部分22からの低温空調室３の入口にあたる蒸
発器31の一部を通って低温空調室へ入り蒸発器31の裏側
に入り込む気体は、再び該蒸発器の他部により十分に冷
却されて蒸発器の出口相当部分を経て、気体流入空間21
全体から一様に試験室１内へ吹き出す。

該分配装置は、第１図の装置では長さが順次異なる平
行配置の整流板から構成されているが、第２図に示すよ
うに適当なダクト33でもよく、または第３図に示すよう
に適当な邪魔板34でもよい。

蒸発器31のうち、通気路部分22に臨む部分の背後に
は、第２図に示すように、適当な気体循環用ファン35を
必要に応じて設けることができる。

さて、再び第１図の装置に戻ると、該装置には、更
に、低温空調室３と試験室の気体流入空間21との境界に
複数のダンパ６が設けられている。

各ダンパは、従来装置に一般に採用されているダンパ
より薄い平坦な板状に形成されており、内部は適当な真
空度の真空中空部とされ、断熱効果を有している。

このように内部を真空中空部とすると、従来のように
グラスウール等を使用して断熱効果をもたせる場合よ
り、ダンパを薄く形成して同程度の断熱効果をもたせる
ことができるので、円滑な気流を得る上で都合がよい。

各ダンパ６は、低温空調室３を閉じる第１位置Ｆと低
温空調室３を開いて前記方向Ａと実質上平行姿勢をとる
第２位置Ｓとの間を回動できるように、装置フレームに
回動可能に支承されており、図示していないが、例え
ば、各ダンパ軸端にピニオンを固着し、全てのピニオン
に一つのラックを噛合させ、該ラックをエアシリンダそ
の他の適当な駆動機にて往復駆動することにより、一斉
に開閉駆動することができる。

なお、第１図のダンパ６は、その一端が回動基点Ｐと
されているが、第２図に示すように、中央部その他に回
動基点Ｑを設けてもよい。

いずれにしても、ダンパ６が前記試験室内気体通過方
向Ａと実質上平行姿勢をとるとき、一つのダンパ６（第
１ダンパ）が試験室１への気体入口開口部100を閉鎖す
るとともに他のダンパ６（第２ダンパ）が低温空調室３
の出口を開放する。

試験室１内のうち、出口開口部12に臨む位置には、サ
ブクーラ７が配置されている。

該サブクーラはフィンチューブ式蒸発器からなり、低
温空調室の蒸発器31と同材質で、蒸発器31より軽量構造
である。この軽量構造によって温度上昇、温度下降の際
に大きい熱容量負荷とならないように工夫されている。
また、各フィンは全て前記方向Ａに実質上平行である。

サブクーラ７は、これをクーラとして使用でき、或い
はヒートポンプ式加熱器として使用できるように、図示
しないそれ自体公知の冷凍回路に組み込まれている。

また、ポンプダウン（アウト）運転手段にて、サブク
ーラ内冷媒を随時抜き出すことができるようになってい
る。

なお，サブクーラの位置は必ずしも図示の位置に限定
されるものではない。

かかる温度サイクル装置によると、試験室１内気体温
度は次のように制御される。なお、いずれの温度さらし
の場合でも、気体循環用フィン４は運転される。

高温さらし ダンパ６は第１図に実線にて示す第１位置Ｆに置か
れ、低温空調室３は閉じられる。加熱器５が運転され、
これによって加熱された気体が通気路２の部分22から試
験室入口開口部100、気体流入空間21、開口11、試験室
１内、出口開口部12、通気路部分23、通気路部分22へと
順次循環する。

また、サブクーラ７をヒートポンプ式加熱器として使
用し、第４図に示すように予め定めた温度t2（一例とし
て約40℃）まで加熱器５と併用し、その後は加熱器５の
みにて所定温度T2を得る。

このようにサブクーラを使用することにより、エネル
ギー節約、加熱器ヒータ容量の削減、温度上昇時のサブ
クーラ熱容量負荷の削減、温度上昇性能の向上を実現で
きる。

サブクーラ７の運転を停止するときには、負荷削減の
ため、内部の冷媒を抜き出しておくことが望ましい。

低温さらし 加熱器５は停止し、先ずサブクーラ７をクーラとして
運転するとともに気体を高温さらし時と同様に循環さ
せ、これによって、第５図に示すように、予め定めた温
度t1（一例として常温）まではサブクーラだけで温度降
下させる。

その後ダンパ６を第１図に仮想線にて示す第２位置Ｓ
（方向Ａ）に一斉に開き、且つ、これによりダンパの一
つで試験室の入口開口部100を閉じ、低温空調室３の一
部を通気路部分22に臨ませると共に残部を試験室の気体
流入空間21に臨ませる。かくして低温気体を空調室３か
ら気体流入空間21、開口11、試験室１内、出口開口部1
2、通気路部分23、通気路部分22を経て再び空調室３へ
と循環させる。

この気体循環において、通気路部分22の気体は蒸発器
31の一部を通って予冷され、蒸発器31の裏側へ流入し、
ここから再び蒸発器31の残部を通って冷却されつつ試験
室１内へ流入する。

低温空調室はこの低温さらしに先立つ待機中も運転
し、蒸発器フィン311に予め蓄冷しておき、低温空調室
３を開成したときには、その蓄冷効果を利用して所定温
度T1まで急速に温度降下させる。

なお、低温空調室３を使用し始めるのと同時的にサブ
クーラ７の運転を停止してもよいが、該クーラの能力に
応じて一時的にこれを併用運転してもよい。

また、サブクーラ７の運転を停止するときには、内部
の冷媒を抜き出し熱容量負荷とならないようにすること
が望ましい。

このようにサブクーラ７を使用することにより、全体
として所定温度T1まで急速に温度降下させることができ
る。

常温乃至中温さらし 低温空調室３をダンパ６にて閉じておき、サブーラ７
をクーラとして、又はヒートポンプ式加熱器として連続
的に又は断続的に使用することにより、試験室を常温乃
至中温にさらすことができる。この場合、試験室を開放
したり、試験室内へ外気を導入する必要がないので、試
験室内の清浄度をそれだけ高く維持することができる。
また、装置設置場所の環境を乱すことがない。

各さらし運転は以上説明のとおりであるが、蒸発器31
やクーラ７の運転に際し、これに霜付きが生じることを
防止するために、必要に応じ、低温空調室３等適当な位
置から乾燥気体を供給してもよい。乾燥気体供給手段と
しては、公知の化学的乾燥機、冷凍回路使用の乾燥機等
を採用することができる。冷凍回路利用の乾燥機の場
合、前記蒸発器31を含む冷凍回路、クーラ７を含む冷凍
回路を適宜利用してもよい。

前記高温さらし、中温さらしにおいては、所定温度気
体が、気体流入空間21に充満又は略充満した状態から、
開口11の全域を経て、大きい風量でもって試験室内へ供
給されるので、試験室内温度は速やかに所定温度に到達
することができる。また、試験室内の温度分布も良好と
なる。

低温さらしにおいて低温空調室３が使用される場合に
は、ダンパ６が前記Ａ方向に平行に開成され、低温空調
室３が開口11に対し大きく開かれるので、空調室内気体
は大きい風量でもってしかも整流状態で試験室内へ流入
する。かくして試験室は速やかに所定温度に到達する。
また、ダンパによる整流効果のため、試験室内における
温度分布も良好となる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、試験室へ加熱気体又は冷却気体を同
じダンパの切替操作により供給できるタイプの温度サイ
クル装置であって、試験室内へその広さに見合った所望
の風量を供給して試験室内温度を所望のものに速やかに
到達させることができ、また、試験室内の温度分布を従
来装置より良好にできる温度サイクル装置を提供するこ
とができる。

また、低温空調室内に設けた蒸発器を通気路からの該
低温空調室入口及び該低温空調室の出口にわたって延設
するときは、該通気路から低温空調室内へ流入する気体
を予冷することができる。

前記各ダンパを真空中空部を有する平坦板状ダンパの
するときには、該ダンパを軽量に形成できるとともに薄
く形成して気流に対する抵抗のより少ないものとするこ
とができ、しかも所望の断熱効果をもたせることができ
る利点がある。

試験室に作用するようにサブクーラを設けたときに
は、温度切り換えにあたり、速やかに試験室内を所定の
温度に到達させることができる利点がある。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図は一実施例
の概略断面図、第２図は他の実施例の低温空調室周辺の
概略断面図、第３図は更に他の実施例の低温空調室の概
略断面図、第４図は高温さらし時の温度上昇グラフ、第
５図は低温さらし時の温度降下グラフである。 １……試験室、 100……入口開口部、 21……気体流入空間、 11……開口、 12……出口開口部、 ２……通気路、 22、23……通気路の一部、 ３……低温空調室、 31……蒸発器、 311……フィン、 ４……ファン、 ５……加熱器、 ６……ダンパ、 ７……サブクーラ。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】試験室の両端にそれぞれ開口部を設けると
   ともに該両開口部を連通させる通気路を設け、前記開口
   部のうち前記試験室への気体入口にあたる入口開口部に
   臨む位置に低温空調室と複数のダンパを設け、前記複数
   のダンパは第１ダンパと第２ダンパとで構成し、前記第
   １ダンパは、前記低温空調室を使用しないときは該低温
   空調室の入口を閉鎖し、該低温空調室を使用するときは
   前記通気路と前記低温空調室の入口を連通させるととも
   に前記通気路と前記入口開口部の連通を閉鎖するように
   設け、前記第２ダンパは、前記低温空調室を使用しない
   ときは該低温空調室の出口を閉鎖し、該低温空調室を使
   用するときは該低温空調室の出口を開口するとともに該
   低温空調室から前記出口を経て前記試験室に導入される
   気体を整流する位置をとるように設け、前記低温空調室
   内には蒸発器を該低温空調室出口のほぼ全面にわたって
   設けてあることを特徴とする温度サイクル装置。
2. 【請求項２】前記低温空調室内に設けられた蒸発器は、
   前記通気路からの前記低温空調室入口及び前記低温空調
   室出口にわたり延設されている請求項１記載の温度サイ
   クル装置。