JP2963323B2 - 補助加湿器制御付き環境試験装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、加熱器と加湿器と微小
水滴を放出する補助加湿器と冷却器と運転条件を設定す
る設定手段と試験室内の気体を循環させる送風手段と該
循環する気体の温度を検出して該温度が設定温度になる
ように制御する加熱器制御部と前記気体の湿度を検出し
て該湿度が設定湿度になるように制御する加湿器制御部
とを備えた環境試験装置に関し、特に補助加湿器の自動
運転技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】環境試験装置においては、高湿環境下で
発熱負荷があるような場合、冷凍機による冷却が有効で
ないため、補助加湿器が装備される。この補助加湿器
は、通常、人がマニュアルスイッチを操作することによ
り作動されている。ところが、補助加湿器の運転が必要
であるかどうかは、環境試験室の「温度」、「湿度」及
び「熱負荷」の３要素によって決定されるため、従来か
らその運転条件を明確にすることが困難であった。この
ため、環境試験装置の取扱説明書においても十分対応で
きず、無負荷時と仕様上の最大負荷時との温湿度による
スイッチ選定表を添付している程度であった。その結
果、実質的には、補助加湿器の運転は使用者の経験的な
勘に委ねられていた。

【０００３】しかしながら、このような補助加湿器の運
転方法では、装置の使用者が交代したり、室内に入る試
料が変わると、その都度スイッチを選定しなければなら
ず、使用者の負担が大きいと共に、選定を誤って補助加
湿器の運転台数が不足し、環境試験室の温湿度が維持で
きなくなったり、必要以上の加湿により湿度の過昇を招
くという問題が発生した。

【０００４】一方、このような問題を解決する方法とし
て、空調器の吹出部と吸込部とに温度センサを設け、こ
の温度差と送風機の風量とから室内の発熱負荷を計算
し、必要に応じて補助加湿器を自動的にオン／オフさせ
る制御方法が提案されている（特公平４−７２１３５号
公報参照）。しかしながら、この方法では、吸込口の温
度が、試料の形状や設置位置に影響されたり、又試料が
近くにあるときにはそれからの輻射熱の影響も受ける等
のため、不安定で精度よく検出されないので、正確な室
内負荷の計算が困難であるという問題があった。又、室
内負荷を目安にするだけでは、種々の運転状態に対して
必ずしも適切に補助加湿器の動作を制御できない場合が
生じた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は従来技術に於
ける上記問題を解決し、人が操作しなくても、必要なと
きに確実に補助加湿器が運転される環境試験装置を提供
することを課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、加熱器と加湿器と微小水滴を放出する補助
加湿器と冷却器と運転条件を設定する設定手段と試験室
内の気体を循環させる送風手段と該循環する気体の温度
を検出して該温度が設定温度になるように制御する加熱
器制御部と前記気体の湿度を検出して該湿度が設定湿度
になるように制御する加湿器制御部とを備えた環境試験
装置において、前記設定手段で設定した運転条件に対応
して前記補助加湿器を制御する制御手段であって、前記
加熱器制御部の加熱出力信号が所定時間所定値以下にな
ると前記補助加湿器を動作させ所定時間所定値以上にな
ると前記補助加湿器を停止させるように制御する加熱器
対応制御部と、前記加湿器制御部の加湿出力信号が所定
時間所定値以上になると前記補助加湿器を動作させ所定
時間所定値以下になると前記補助加湿器を停止させるよ
うに制御する加湿器対応制御部と、前記加熱出力信号が
０で所定時間前記検出温度が前記設定温度より所定温度
高くなると前記補助加湿器を動作させるように制御する
温度変化率対応制御部と、前記加湿出力信号が０で所定
時間前記検出湿度が前記設定湿度より所定湿度高くなる
と前記補助加湿器を停止させるように制御する湿度変化
率対応制御部と、を備えた制御手段を有することを特徴
とする。

【０００７】

【作用】環境試験装置の補助加湿器は、制御しようとす
る試験室の温度、湿度及び発生熱負荷の状態により制御
することより、必要な時期に適正に運転される。本発明
によれば、補助加湿器を制御する制御手段が加熱器及び
加湿器の制御状態に対応した制御部と、加熱器及び加湿
器の制御に対して温度及び湿度の変化状態に対応した制
御部とを備え、運転条件に対応した補助加湿器の制御を
行うので、試験室の温度及び湿度が安定している状態、
変化している状態、被試験体からの発生熱負荷の大小等
に対応し、適正な補助加湿器の運転制御をすることがで
きる。なお、このような補助加湿器の制御手段によれ
ば、精度良く検出することができない試験室内の発生熱
量を制御要素に含める必要がないので、この点から補助
加湿器の運転制御が不正確になることがない。

【０００８】

【実施例】図１は環境試験装置の一例である補助加湿器
付恒温恒湿器の概略構成を示し、図２はその制御装置部
分を示す。恒温恒湿器は、加熱器１と加湿器２と微小水
滴を放出する補助加湿器３と冷却器としての冷媒蒸発器
４と試験室５内の気体を循環させる送風手段としてのフ
ァン６及びそのモータ７と循環する気体の温度及び湿度
を検出する乾球及び湿球温度センサ８、９とを備え、こ
れらは一面が扉１０になっている断熱壁１１で囲われた
本体部１２内の空調室１３に配設されている。本体部１
２の下方は機械室１４になっていて、その中に圧縮機や
凝縮器等からなる図示しない冷凍回路等が設けられてい
る。又、本体部１２の側方は操作・制御機器が配設され
た制御盤２０になっている。

【０００９】加熱器１及び加湿器２には電気ヒータが用
いられ、制御盤２０内の図示しない配電装置から電源を
供給される。補助加湿器３は、通常複数台設けられ、例
えば超音波加湿器から成り、制御盤２０内の図示しない
超音波発生器から発生した超音波が蛇腹管等により空調
室１３内に導入される。乾球及び湿球温度センサ８、９
の設置位置は、試料の形状や設置位置、輻射熱等の影響
も受けないように、試験室５内において空調室１３側か
ら空調された空気が吹き出す吹出口の近くに設けられ
る。

【００１０】制御盤２０には、図２に示すような制御装
置３０が設けられている。制御装置３０は、温度及び湿
度を設定する設定スイッチやこれらをステップ状又はラ
ンプ状に変化させる運転パターンスイッチ等を備えた運
転条件を設定する設定手段としての操作部３１と、乾球
及び湿球温度センサ７、８で検出した温度及び湿度が設
定値になるように加熱器及び加湿器への供給電圧を制御
する加熱器制御部３２及び加湿器制御部３３と、操作部
３１で設定した運転条件に対応して補助加湿器３を制御
する制御手段としての補助加湿器制御部３４とを備えて
いる。

【００１１】補助加湿器制御部３４は、加熱器対応制御
部３５と、加湿器対応制御部３６と、温度変化率対応制
御部３７と、湿度変化率対応制御部３８と、更に本実施
例ではリセット制御部３９と、設定した運転条件に対応
してこれらの制御部の制御動作を全体的に制御する全体
制御部４０とを有する。このような各制御部を備えた補
助加湿器制御部３４は、例えばマイクロコンピュータに
一体的に組み込まれて構成される。

【００１２】図３は補助加湿器３の機能を説明する湿り
空気線図である。本図は、高湿度運転において発熱負荷
がある場合に、補助加湿器３が有効に作用することを説
明するための図で、実線は補助加湿器３を運転する場合
を示し、鎖線は停止した場合を示す。空調室１３からの
吹出口Ａ点では、温度６０°Ｃで相対湿度９５％の空調
された湿り空気が吹き出され、この湿り空気は、試験室
５内の試料からの発熱負荷を吸収し、略絶対湿度一定で
温度上昇して空調室１３の吸込口Ｂ点に至り、補助加湿
器３を使用しない場合には、吹出口Ａ点の温湿度条件を
得るために、加湿器１で多量に加湿されてＣ点の状態に
なった後、冷凍回路で冷却される蒸発器４によってＤ点
まで大幅に冷却且つ除湿され、送風機６で吹き出されて
その動力による熱及びその後の吸熱により再びＡ点の状
態になる。

【００１３】このように加湿器１のみを用いると、蒸発
器４で除湿する量が非常に多くなり、大きな冷凍能力が
必要になると共に、加湿量も多くなる。このため、図の
実線の如く、加湿器１でＥ点まで或る程度加湿し、蒸発
器４では補助加湿器による加湿よってＤ点の状態が得ら
れる程度にＦ点の状態まで冷却・除湿し、その後、超音
波加湿器やスプレー加湿器等の補助加湿器により微小水
滴を放出し、微小水滴を蒸発させてその潜熱により湿り
空気を略エンタルピ一定でＦ点まで冷却・加湿する。こ
のように補助加湿器を用いると、冷凍機では冷却しにく
い高湿度における発熱負荷を効果的に処理することがで
き、冷凍機の消費エネルギーが低減される。

【００１４】補助加湿器制御部３４は、以上のような補
助加湿器３の特性を利用した制御を行う。その中の加熱
器対応制御部３５は、加熱器制御部３２の加熱出力信号
が所定時間として例えば１分間所定値として例えば２％
以下になると補助加湿器３を順次オンにし、同時間に例
えば所定値として８０％以上になると補助加湿器３を順
次オフするように制御する。この中のオン制御は、加熱
出力信号の低い状態が長く続くと、負荷によって持ち込
まれた熱を冷凍機によって十分取りきれていないと判断
することができので、補助加湿器３をオンにして有効に
潜熱冷却するためである。一方高出力が長く続くと、負
荷からの発熱はなく、補助加湿器による冷却は不要であ
ると判断されのでこれをオフにする。

【００１５】加湿器対応制御部３６は、加湿器制御部３
３の加湿出力信号が所定時間として例えば１分間所定値
として例えば９５％以上になると、補助加湿器３を順次
オンにし、同時間所定値として例えば５％以下になる
と、補助加湿器３を順次オフにするように制御する。こ
れは、このような状態になると、補助加湿器を使用又は
使用停止することにより、迅速に精度の良い加湿制御が
できるからである。

【００１６】温度変化率対応制御部３７は、加熱出力信
号が０で所定時間として例えば５分間検出温度が設定温
度より所定温度として例えば０．１°Ｃ高くなると補助
加湿器３を順次オンにするように制御する。例えば温度
をステップ状に急降下させるときには、発熱負荷がなく
ても加熱出力信号を０にするので、加熱器対応制御部３
４で制御させるのは好ましくない。しかし、発熱負荷が
ある場合には、冷凍機による冷却だけでは容易に温度が
低下しないので、このように設定値との差が縮まらない
場合には、発熱負荷が大きいと判断し、補助加湿器を運
転する。

【００１７】湿度変化率対応制御部３８は、加湿出力信
号が０で所定時間として例えば５分間検出湿度が設定湿
度より所定湿度として例えば相対湿度１％高くなると補
助加湿器３を順次オフにするように制御する。例えば湿
度をステップ状に急降下させるときには、発熱負荷があ
って補助加湿器を使用する必要がある場合でも加湿出力
信号を０にするので、加湿器対応制御部３４により制御
させるのは好ましくない。そこで、この制御により、補
助加湿器が不要である場合を検出してオフにする。

【００１８】リセット制御部３９は、操作部３１で温湿
度を急変させる場合に、例えば温度変更幅が５°Ｃ以下
又は湿度変更幅が１０％以下であるときには、変更前の
状態を維持するように制御する。制御の乱れを少なくす
るためには、このような制御部を設けることが望まし
い。

【００１９】全体制御部４０は、操作部３１の操作に対
応して、補助加湿器３を一度オフにしたり、上記各制御
部３５〜３９を選択して制御させる。以上のような補助
加湿器制御部３４は、操作部３１の操作に対応して次の
ように制御する。

【００２０】１．温湿度安定時 加熱器対応制御部３５により補助加湿器３を順次オン／
オフさせ、又、加湿器対応制御部３６により補助加湿器
３を順次オフにする。

【００２１】２．温湿度ステップ移行時 ステップ移行では、温度又は湿度を階段状に急激に変化
させる。 １）温度上昇時 補助加湿器３をオフにする。これは、試験室の温度上昇
に対して試料の温度上昇の追従が遅れてその間に温度差
が生じ、相対的に試料の温度が低くなるので、試料への
結露を防止するためである。 ２）温度降下時 リセット制御部３９により制御し、その制御範囲外のと
きには補助加湿器３を一度オフにする。そして温度変化
率対応制御部３７又は湿度変化率対応制御部３８で制御
させる。 ３）温度が安定し湿度だけを上昇又は下降させる時 リセット制御部３９により制御し、その制御範囲外のと
きには補助加湿器３を一度オフにする。又、加熱器対応
制御部３５でオン／オフさせ、更に湿度変化率対応制御
部３８でオフにする。

【００２２】３．温湿度ランプ移行時 ランプ移行では、温度又は湿度が時間をかけて漸次変化
する。このときには、変化が急でないので、現状を維持
させてリセット制御部３９による制御を行わず、加熱器
対応制御部３５により補助加湿器３を順次オン／オフさ
せ、又、加湿器対応制御部３６により補助加湿器３を順
次オフ又はオンにする。但し、このときには温湿度が移
行しているので、オン／オフの繰り返しを避けるため
に、補助加湿器３が一度全てオフになると次のステップ
までその状態を維持させる。以上のような制御により、
全ての運転パターンのときに対して自動且つ的確に補助
加湿器３のオン／オフ制御を行うことができる。

【００２３】図４は、以上の３種類の運転パターンのう
ち温湿度安定時即ち一旦設定温湿度に到達した後の処理
フローを示す。加熱制御用の出力信号が規定値Ａとして
例えば２％以下であるかどうかを判断し（Ｓー１）、以
下のときには、タイマーがカウント中かどうかを判断し
（Ｓー２）、カウント中であればカウントを続行して２
％以下を持続してタイムアップしたかどうかを判断し
（Ｓー３、４）、タイムアップすれば補助加湿器が全台
数オンになっているかどうかを判断し（Ｓー５）、全て
オンでなければ１台オンし（Ｓー６）、タイマをリセッ
トし（Ｓー７）、再び（Ｓー１）から同じ処理を繰り返
し、順次補助加湿器をオンにする。

【００２４】加熱出力が規定値Ａ以下でなければ、タイ
マーをリセットして加熱出力が規定値Ｂとして例えば８
０％以上かどうかを判断し（Ｓー８、９）、規定値Ａの
場合と同様に、８０％以上が一定時間続くとタイマーに
より補助加湿器を１台づつ順次オフにして行く（Ｓー１
０〜１４、７等）。加熱出力が規定値Ｂ以下でなけれ
ば、タイマーをリセットして加湿出力が規定値Ｃとして
例えば５％以下かどうかを判断し（Ｓー１５、１６）、
規定値Ａの場合と同様に、５％以下が一定時間続くとタ
イマーにより補助加湿器を順次オフにして行く（Ｓー１
７〜１９、Ｓー１３、１４、７等）。

【００２５】図５は、３種類の運転パターンのうち温湿
度ステップ移行時の処理フローを示す。温度上昇かどう
かを判断して温度上昇であれば補助加湿器を全てオフに
する（Ｓー１、２）。温度上昇でなければ、温度降下か
どうかを判断し（Ｓー３）、温度降下であれば降下のス
テップ幅Ｄが例えば５°Ｃ以上かどうかを判断し（Ｓー
４）、ステップ幅Ｄが大きく５°Ｃ以上であれば補助加
湿器を全てオフにして加熱出力が０％かどうかを判断す
る（Ｓー５、６）。加熱出力が０％であれば、タイマー
によりタイムアップしたかどうかを判断し（Ｓー７〜
９）、タイムアップすれば、検出温度が設定値より高く
てその差として例えば０．１°Ｃが縮まらないかどうか
を判断し（Ｓー１０）、縮まらないときには、発熱負荷
を有効に処理するために、補助加湿器を順次１台づつオ
ンにして行く（Ｓー１１〜１３、１〜１０）。

【００２６】加熱出力が０％でなければ、タイマーをリ
セットして加湿出力が０％かどうかを判断し（Ｓー１
４、１５）、これが０％であれば、タイマーによりタイ
ムアップしたかどうかを判断し（Ｓー１６〜１８）、タ
イムアップすれば、検出湿度が設定値より高くてその差
として例えば相対湿度１％が縮まらないかどうかを判断
し（Ｓー１９）、縮まらないときには補助加湿器を順次
１台づつオフにして行く（Ｓー２０、２１、１３、１〜
５、１４〜１９）。

【００２７】温度の上昇／降下でないときには、湿度が
一定かどうかを判断し（Ｓー２２）、湿度が変化すると
きにはその変化幅Ｅが例えば相対湿度１０％以上である
かどうかを判断し（Ｓー２３）、１０％以上で変化幅が
大きいときには補助加湿器を全てオフにし（Ｓー２
４）、変化幅が１０％以下で小さいときには、制御の乱
れを防止するために補助加湿器をオフにせず、図４に示
す加熱器対応制御のフローを実行した後図５の（Ｓー１
４）以下に示す湿度変化率対応制御のフローを実行する
（Ｓー２５、２６）。

【００２８】図６は、温湿度ランプ移行時の処理フロー
を示す。ランプ移行時には温湿度の変化が緩やかである
ため、原則的には図４に示す温湿度安定時の処理と同じ
である。補助加湿器が全てオフであるかどうかを判断し
（Ｓー１）、全てオフになっていれば、オン／オフの繰
り返しを避けるためにその状態を維持させる（ＥＮ
Ｄ）。全てオフでなければ、図４の処理フローを実行す
る（Ｓー２〜９）。その中で、加湿出力が規定値Ｃ以下
でないときには、タイマーをリセットし（Ｓー１０）、
加湿出力が規定値Ｆとして例えば相対湿度１００％以上
であるかどうかを判断し（Ｓー１１）、１００％以上で
あればタイマーにより順次補助加湿器をオンにする（Ｓ
ー１２〜１７）。

【００２９】

【発明の効果】以上の如く本発明によれば、加熱器及び
加湿器の制御信号等を利用した補助加湿器制御手段を設
けることにより、人が操作しなくても、必要なときに確
実に補助加湿器を運転し、試験室内の湿度条件を精度良
く維持すると共に、少ない消費エネルギーで被試験材か
らの発熱を処理することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】補助加湿器付き高温恒温槽の概略構造を示す説
明図である。

【図２】上記高温恒温槽の制御装置の構成を示すブロッ
ク図である。

【図３】補助加湿器の効果を説明するための湿り空気線
図の一部である。

【図４】補助加湿器制御部の温湿度安定時のフローチャ
ートである。

【図５】上記制御部の温湿度ステップ移行時のフローチ
ャートである。

【図６】上記制御部の温湿度ランプ移行時のフローチャ
ートである。

【符号の説明】

１ 加熱器 ２ 加湿器 ３ 補助加湿器 ４ 冷媒蒸発器（冷却器） ５ 試験室 ６ ファン（送風手段） ３１ 操作部 ３２ 加熱器制御部 ３３ 加湿器制御部 ３４ 補助加湿器制御部（制御部） ３５ 加熱器対応制御部 ３６ 加湿器対応制御部 ３７ 温度変化率対応制御部 ３８ 湿度変化率対応制御部 ３９ リセット制御部 ４０ 全体制御部（制御部）

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加熱器と加湿器と微小水滴を放出する補
   助加湿器と冷却器と運転条件を設定する設定手段と試験
   室内の気体を循環させる送風手段と該循環する気体の温
   度を検出して該温度が設定温度になるように制御する加
   熱器制御部と前記気体の湿度を検出して該湿度が設定湿
   度になるように制御する加湿器制御部とを備えた環境試
   験装置において、 前記設定手段で設定した運転条件に対応して前記補助加
   湿器を制御する制御手段であって、前記加熱器制御部の
   加熱出力信号が所定時間所定値以下になると前記補助加
   湿器を動作させ所定時間所定値以上になると前記補助加
   湿器を停止させるように制御する加熱器対応制御部と、
   前記加湿器制御部の加湿出力信号が所定時間所定値以上
   になると前記補助加湿器を動作させ所定時間所定値以下
   になると前記補助加湿器を停止させるように制御する加
   湿器対応制御部と、前記加熱出力信号が０で所定時間前
   記検出温度が前記設定温度より所定温度高くなると前記
   補助加湿器を動作させるように制御する温度変化率対応
   制御部と、前記加湿出力信号が０で所定時間前記検出湿
   度が前記設定湿度より所定湿度高くなると前記補助加湿
   器を停止させるように制御する湿度変化率対応制御部
   と、を備えた制御手段を有することを特徴とする環境試
   験装置。