JP4921432B2

JP4921432B2 - 恒温恒湿装置

Info

Publication number: JP4921432B2
Application number: JP2008179725A
Authority: JP
Inventors: 由亀雄長野; 修一谷口
Original assignee: Espec Corp
Current assignee: Espec Corp
Priority date: 2008-07-10
Filing date: 2008-07-10
Publication date: 2012-04-25
Anticipated expiration: 2028-07-10
Also published as: JP2010019478A

Description

本発明は、内部空間を恒温恒湿に保つ恒温恒湿装置に関する。

従来から、恒温恒湿装置は、目的とする温度及び湿度下での機器や部品などの被試験体の作動状態を検査する環境試験などに用いられる。特許文献１には、被試験体が設置される第１空間と、第１空間との間が仕切り壁によって仕切られ、内部に冷却除湿器、加熱器及び加湿器が配置された第２空間と、両空間の間で気体を循環させる送風機とを有した恒温恒湿装置について記載されている。

特開２００２−３７２２９３号公報（図１）

一般的に、図３に示すように、恒温恒湿装置に設けられた送風機８０は、遠心ファン８１と、遠心ファン８１を駆動するモータ８２と、遠心ファン８１及びモータ８２を接続する回転軸８３と、を有している。遠心ファン８１は恒温恒湿環境となる内部空間７０に設けられ、モータ８２は外部空間７１に設けられ、回転軸８３は内部空間７０と外部空間７１とを連通させるパイプ７３内を挿通されている。パイプ７３の両端はシーラントにて各フランジ７４、７５に接合されており、パイプと各フランジ７４、７５との間の隙間が封止されている。そして、パイプと接合されたフランジ７４、７５が内部板金８４及び外部板金８５とそれぞれ接合されることで、内部空間７０と断熱空間７２との間の気体の流入出、及び、外部空間７１と断熱空間７２との間の気体の流入出を防止している。

しかしながら、扉の開閉や内部空間７０の温度変化による気体の膨張、収縮によって、シーラントによるパイプ７３とフランジ７４、７５との間の接合が切れてしまい、内部空間７０と断熱空間７２との間で気体の流入出が発生し、断熱空間７２が本体の断熱性能を維持できず、内部空間の恒温恒湿環境を維持することが困難であった。

そこで、本発明の目的は、内部空間の恒温恒湿環境を維持することができる恒温恒湿装置を提供することである。

本発明の恒温恒湿装置は、恒温恒湿に保たれた内部空間を画定する第１筐体と、前記第１筐体を囲い、前記第１筐体との間で前記内部空間と外部空間とを隔てる断熱空間を画定する第２筐体と、前記断熱空間に設けられ、前記内部空間と前記外部空間とを連通させる筒状部材と、前記内部空間に設けられ、前記内部空間の気体を循環させるファンと、前記外部空間に設けられ、前記ファンを駆動するモータと、前記筒状部材内を挿通し、一端が前記ファンと接続され、他端が前記モータと接続された回転軸と、を備えている。前記筒状部材は、その両端から前記第１筐体及び前記第２筐体の面方向にそれぞれ延在した第１延在部及び第２延在部を有しており、前記第１筐体には、前記筒状部材内を前記内部空間と連通させる第１開口が形成されており、前記第２筐体には、前記筒状部材内を前記外部空間と連通させ、前記第１開口よりも小さな径の第２開口が形成されており、前記第１筐体の前記第１開口の径は、前記第２延在部の前記面方向と平行な面における外径よりも大きくなっており、前記第１延在部は、前記第１筐体の前記内部空間側の面と面接触して接合されており、前記第２延在部は、前記第２筐体の前記断熱空間側の面と面接触して接合されており、前記筒状部材の径は、前記外部空間側から前記内部空間側に向けて大きくなっている。

本発明の恒温恒湿装置によると、筒状部材の両端を筐体の面方向に延在させて、その延在部を筐体と面接合させている。仮に、筒状部材に延在部が設けられていない場合には、筒状部材と筐体とをフランジなどの連結部材を介して接合することとなる。このとき、筒状部材及びフランジは、シーラントを塗るなどして接合される。そして、この筒状部材と接合されたフランジが筐体に接合される。しかしながら、内部空間の温度変化による気体の膨張、収縮によって、シーラントによる筒状部材とフランジとの間の接合が切れてしまい、内部空間と断熱空間との間で気体の流入出が発生し、断熱空間が本来の断熱性能を維持できず、内部空間の恒温恒湿環境を維持することが困難であった。そこで、筒状部材の両端を筐体の面方向に延在させて、一体に形成された延在部を筐体と面接合させることで、上述したような筒状部材とフランジとの接合部がないため、内部空間及び断熱空間の間における気体の流入出が発生せず、内部空間の恒温恒湿環境を維持することができる。また、フランジと筒状部材の接合工程が必要なく、筒状部材の取り付け工数を低減させることができる。

また、例えば、筒状部材内に結露した水が残っている状態で、内部空間の温度を０度以下に設定した場合、筒状部材内を挿通された回転軸が凍ってしまい、ファンの駆動が停止してしまう。そこで、筒状部材の径を、前記外部空間側から前記内部空間側に向けて大きくすることで、筒状部材内に結露した水は、内部空間に流れることとなり、筒状部材内に水が残ることがないため、回転軸が凍ることもない。つまり、ファンの停止を防止することができる。

さらに、前記筒状部材は、樹脂により形成されていることが好ましい。例えば、筒状部材を金属で形成すると、へら押しや溶接のような複雑な作業が必要となりコストが増大してしまう。そこで、筒状部材を樹脂で形成することで、所望の形状を容易に形成可能となり、製造コストを低減させることができる。また、金属製よりも樹脂製の方が一般的に低コストとなる。さらに、樹脂で形成することにより金属で形成する場合に比べて熱伝導率が低くなり、第１筐体と第２筐体の間における熱の移動を少なくすることができる。

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しつつ説明する。図１は、本実施形態に係る恒温恒湿装置の概略平面図である。

図１に示すように、恒温恒湿装置１は、環境試験において用いられるものであり、金属で形成された内部筐体３０（第１筐体）と、内部筐体３０より一回り大きな金属で形成された外部筐体３１（第２筐体）とを有している。

内部筐体３０によって画定された内部空間Ａは、仕切り壁１０によって分離され、且つ、仕切り壁１０に形成された上部開口１０ａ及び下部開口１０ｂを介して互いに連通した処理室１ａ及び空調室１ｂに分割される。処理室１ａは、所定の温度及び湿度の気体を内包した恒温恒湿環境となっており、この処理室１ａに環境試験に係る試料が配置される。

内部筐体３０は、外部筐体３１によって囲まれている。内部筐体３０と外部筐体３１によって画定された空間は、内部空間Ａと外部空間Ｃとを隔てる断熱空間Ｂとなっている。内部空間Ａが断熱空間Ｂにより外部空間Ｃから隔てられていることで、内部空間Ａの処理室１ａは、外部空間Ｃの温度及び湿度の影響を受けにくく、恒温恒湿環境を維持することができる。

空調室１ｂには、上方から順に、送風機２、例えばシーズヒータなどの電熱ヒータからなる空気ヒータ３、冷却装置４、及び、容器内の水を内蔵ヒータで加熱して加湿を行う加湿装置５が設けられている。

処理室１ａから下部開口１０ｂを介して空調室１ｂに流れ込んだ気体は、上方に吹き出され、順次加湿装置５、冷却装置４及び空気ヒータ３によってその温度及び湿度を調整されつつ上昇し、所定の温度及び湿度になった恒温恒湿気体として送風機２から吹き出され、上部開口１０ａを介して再び処理室１ａに流出する。この一連の流れを繰り返すことで、処理室１ａは恒温恒湿環境に維持される。

次に、送風機２について図２を参照しつつより詳細に説明する。図２は、図１の送風機近傍の部分拡大図である。

図２に示すように、送風機２は、遠心ファン２１と、遠心ファン２１を駆動するモータ２２と、後述するパイプ２５内を挿通され遠心ファン２１及びモータ２２を接続する回転軸２３と、を有している。

遠心ファン２１は空調室１ｂの上部に設けられており、モータ２２は外部空間Ｃにおいて外部筐体３１に固定されており、遠心ファン２１及びモータ２２は水平方向（図２の左右方向）に関して内部筐体３０及び外部筐体３１を挟んで対向している。遠心ファン２１は、回転軸２３に固定され、図２の左方が開口したケース２６に覆われている。

内部筐体３０の遠心ファン２１と対向する領域には、回転軸２３の径よりも大きな径の開口３０ａが形成されている。また、外部筐体３１のモータ２２と対向する領域には、回転軸２３の径よりも大きく、内部筐体３０の開口３０ａよりも小さな開口３１ａが形成されている。そして、内部筐体３０の開口３０ａと外部筐体３１の開口３１ａとの間における断熱空間Ｂには、液晶ポリマーなどの樹脂により形成されたパイプ２５（筒状部材）が設けられている。開口３０ａ、３１ａ及びパイプ２５の中心は水平方向に沿った同軸上となっている。

パイプ２５は、遠心ファン２１に近い側の端部から内部筐体３０の面方向に延在した延在部２５ａ（第１延在部）を有している。延在部２５ａは、内部筐体３０の開口３０ａよりも面方向に関して外側まで延在している。

また、パイプ２５は、モータ２２に近い側の端部から外部筐体３１の面方向に延在した延在部２５ｂ（第２延在部）を有している。延在部２５ｂは、外部筐体３１の開口３１ａよりも面方向に関して外側まで延在している。また、パイプ２５の径は、開口３１ａ側から開口３０ａ側（つまり、外部空間Ｃから内部空間Ａ）に向けて大きくなっている。

パイプ２５は、空調室１ｂ（内部空間Ａ）側から内部筐体３０の開口３０ａを介して断熱空間Ｂ側へ挿通されており、延在部２５ａが空調室１ｂ側から内部筐体３０に面接触するともに、延在部２５ｂが断熱空間Ｂ側から外部筐体３１に面接触している。

そして、延在部２５ａと内部筐体３０は、シーラント及び図示しないリベットで固定されて接合されている。これにより、延在部２５ａと内部筐体３０との間の隙間が封止されて、空調室１ｂ（内部空間Ａ）と断熱空間Ｂとの間の気体の流入出が防止される。また、延在部２５ｂと外部筐体３１も、同様にシーラント及び図示しないリベットなどで固定されて接合されている。これにより、延在部２５ｂと外部筐体３１との間の隙間が封止されて、外部空間Ｃと断熱空間Ｂとの間の気体の流入出が防止される。

また、開口３１ａには、回転軸２３を挿通する開口を有し、内部空間Ａと外部空間Ｃとの間を塞ぐ押さえ板２７が設けられている。そして、パイプ２５の途中部と押さえ板２７との間にフェルト２８を取り付けることで、内部空間Ａと外部空間Ｃとの間の気体の流入出を防止し、内部空間Ａの気密性を向上させている。

仮に、パイプが延在部を有しておらず、パイプの両端がシーラントにて各フランジに接合されることで、パイプと各フランジとの間の隙間が封止され、これらのフランジが内部筐体及び外部筐体とそれぞれ接合されていると、扉の開閉や処理室１ａ（内部空間Ａ）の温度変化による気体の膨張、収縮によって、シーラントによるパイプとフランジとの間の接合が切れてしまう。すると、内部空間Ａと断熱空間Ｂとの間で気体が流入出してしまい、断熱空間Ｂが本来の断熱性能を維持することができず、処理室１ａの恒温恒湿環境を維持することが困難となる。パイプとフランジとをリベットにて接合することも考えられるが、パイプの径が小さいため、リベット及び工具がパイプ内に入らず、リベットによる接合は困難となる。また、パイプの外、すなわち断熱空間Ｂ側からリベットを打つことも考えられるが、リベットのかしめ部が回転軸２３と干渉するおそれがある。

そこで、パイプ２５の両端に一体的に延在部２５ａ、２５ｂを設けて、その延在部２５ａ、２５ｂを内部筐体３０及び外部筐体３１にそれぞれ面接合することで、上述したようなパイプとフランジとの接合部がなくなるため、内部空間Ａ及び断熱空間Ｂの間における気体の流入出が発生せず、内部空間Ａの恒温恒湿環境を維持することができる。また、フランジとパイプとの接合工程が必要なく、パイプの取り付け工数を低減させることができる。

仮に、パイプが同一径の円柱形状であると、パイプ内に結露した水が残っている状態で、処理室１ａの温度を０度以下に設定した場合、パイプ内に挿通された回転軸２３が凍ってしまい、遠心ファン２１の回転が停止してしまう。具体的には、送風機２の駆動を一旦停止すると、その間に回転軸２３が凍ってしまい、送風機２の駆動を再開しようとしても遠心ファン２１が回転しない。そこで、パイプ２５の径を、開口３１ａ側から開口３０ａ側に向けて大きくすることで、パイプ２５内に結露した水は、空調室１ｂ（内部空間Ａ）に流れることとなり、パイプ２５内に水が残ることがないため、回転軸２３が凍ることもなく、遠心ファン２１の停止を防止することができる。

また、パイプをＳＵＳなどの金属で形成すると、へら押しや溶接のような複雑な作業が必要となりコストが増大してしまう。そこで、パイプ２５を樹脂で形成することで、所望の形状（本実施形態においては、筒状のパイプの両端をパイプの延在方向と直交する方向に延ばした形状）を容易に形成可能となり、製造コストを低減させることができる。また、金属製よりも樹脂製の方が低コストとなる。さらに、樹脂で形成することにより金属で形成する場合に比べて熱伝導率が低くなり、内部筐体３０と外部筐体３１の間における熱の移動を少なくすることができる。

以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施形態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なものである。例えば、上述した実施形態においては、パイプ２５の径を、開口３１ａ側から開口３０ａ側に向けて大きくしていたが、処理室１ａを０度以下に設定することがなく、パイプ２５内に結露した水が凍るおそれがない場合には、パイプは同一径の円柱形状であってもよい。

また、パイプ２５は、樹脂材料に限らず、金属などいかなる材料で形成されてもよい。

さらに、パイプ２５は、開口３１ａ側から開口３０ａ側に向けてその径を大きく形成していたが、開口３０ａ側から開口３１ａ側に向けて大きく形成してもよい。

本実施形態に係る恒温恒湿装置の概略平面図である。図１の送風機近傍の部分拡大図である。従来における送風機近傍の部分拡大図である。

１恒温恒湿装置
２送風機
２１遠心ファン
２２モータ
２３回転軸
２５パイプ
２５ａ、２５ｂ延在部
３０内部筐体
３１外部筐体
Ａ内部空間
Ｂ断熱空間
Ｃ外部空間

Claims

恒温恒湿に保たれた内部空間を画定する第１筐体と、
前記第１筐体を囲い、前記第１筐体との間で前記内部空間と外部空間とを隔てる断熱空間を画定する第２筐体と、
前記断熱空間に設けられ、前記内部空間と前記外部空間とを連通させる筒状部材と、
前記内部空間に設けられ、前記内部空間の気体を循環させるファンと、
前記外部空間に設けられ、前記ファンを駆動するモータと、
前記筒状部材内を挿通し、一端が前記ファンと接続され、他端が前記モータと接続された回転軸と、を備えており、
前記筒状部材は、その両端から前記第１筐体及び前記第２筐体の面方向にそれぞれ延在した第１延在部及び第２延在部を有しており、
前記第１筐体には、前記筒状部材内を前記内部空間と連通させる第１開口が形成されており、
前記第２筐体には、前記筒状部材内を前記外部空間と連通させ、前記第１開口よりも小さな径の第２開口が形成されており、
前記第１筐体の前記第１開口の径は、前記第２延在部の前記面方向と平行な面における外径よりも大きくなっており、
前記第１延在部は、前記第１筐体の前記内部空間側の面と面接触して接合されており、
前記第２延在部は、前記第２筐体の前記断熱空間側の面と面接触して接合されており、
前記筒状部材の径は、前記外部空間側から前記内部空間側に向けて大きくなっていることを特徴とする恒温恒湿装置。
前記筒状部材は、樹脂により形成されていることを特徴とする請求項１に記載の恒温恒湿装置。