JP5175137B2 - 加湿装置及びこれを含む環境試験装置 - Google Patents

Description

本発明は、環境試験装置に含まれる加湿装置、及びこれを含む環境試験装置に関する。

様々な環境状況下における製品の動作信頼性を確認するための環境試験において、例えば９５℃９８％ＲＨのような高温高湿状態から４０℃１０％ＲＨのような低温低湿状態までの広い範囲で運転可能な環境試験装置が用いられる。このような環境試験装置は、加湿器内に貯留された水を内蔵ヒータ等で加熱することにより加湿を行う加湿装置、及び、除湿を行う除湿装置を有し、試験室が一定の温湿度となるように制御される。

上記環境試験装置においては、省エネの観点から、加湿器内の水の自然蒸発に着目して、高温高湿条件においては加湿量を多くするために加湿器内の水の表面積が大きく、低温低湿条件においては加湿量を抑えるために加湿器内の水の表面積が小さくなるよう、様々な提案がなされている。例えば特許文献１には、２台の加湿器を併設し、低湿度域では１台の加湿器内の水を排水して他の１台の加湿器を使用することで、加湿器内の水の表面積を小さくして自然蒸発による加湿量を少なくし、中高湿度域では２台の加湿器を併用するという技術が開示されている。これにより、低湿度域における除湿装置の負荷が低減する。また、特許文献２には、加湿器の縦断面を階段形状又はＶ字形状とすることで、水位に応じて加湿器内の水の表面積を変化させ、例えば低温低湿条件では水の表面積が小さくなるような水位を選択するという技術が開示されている。

特開平９−３１８１０７号公報 特開２００２−３４９９１４号公報

しかしながら、上記文献１によると、２台の加湿器が必要であるため、設置スペースの大型化、コスト上昇、装置構成の複雑化等が問題となる。また、上記文献２によると、加湿器が１台という点から文献１に比べて装置構成が簡易ではあるものの、Ｖ字形状等の加湿器内にヒータを内蔵させるために加湿器の深さを深くする必要があることから、加湿器が大型化してしまい、設置スペースの大型化が問題となる。さらに、水位の高低に応じた２以上のヒータを設ける必要があるため、コスト上昇、制御の複雑化が問題となる。

本発明の目的は、環境試験装置に含まれる加湿装置において、設置スペースの大型化、コスト上昇、装置構成の複雑化、及び制御の複雑化を防止しつつ、省エネを実現することが可能な加湿装置、及びこれを含む環境試験装置を提供することである。

上記目的を達成するため、本発明の観点によると、水を貯留する加湿器と、前記加湿器内に設けられた、貫通孔を有しており且つ前記加湿器に貯留された水に浮く部材からなる蒸発規制部材と、前記加湿器からの水の排出及び前記加湿器への水の供給を行う給排水部を有しており、前記給排水部による水の排出及び供給を制御することにより、前記加湿器内における前記蒸発規制部材の前記貫通孔が形成された部分の位置を、前記加湿器内に貯留された水の表面上にある第１位置、及び、前記加湿器内に貯留された水の表面下にある第２位置のいずれかにする制御手段であって、前記加湿器内で所定の高さとなるように固定された部材であると共に前記蒸発規制部材の上昇を制止する制止部を有する制御手段と、を備えており、前記貫通孔は、前記蒸発規制部材が前記第１位置にある際に、前記加湿器内の水の表面を空気に曝すものであることを特徴とする加湿装置が提供される。

上記構成によると、加湿器を２台設けたり加湿器の形状をＶ字形状等にしたりすることなく、蒸発規制部材と制御手段とによって、加湿器内の水の空気との接触面積を適宜変化させることで、当該水の自然蒸発量を増減させることができる。これにより、設置スペースの大型化、コスト上昇、装置構成の複雑化、及び制御の複雑化を防止しつつ、省エネを実現することが可能となる。

また、例えば高温高湿条件では、給排水部により加湿器内に水を供給して水位を上昇させると共に、制止部により蒸発規制部材の上昇を制止して当該部材を第２位置に保持することで、加湿器内の水の空気との接触面積を大きくし、当該水の自然蒸発量を増加させることができる。一方、低温低湿条件では、給排水部により加湿器内から水を排出して水位を下降させると共に、蒸発規制部材を第１位置にすることで、加湿器内の水の空気との接触面積を小さくし、当該水の自然蒸発量を減少させることができる。制御手段がこのような簡易な構成の制止部と給排水部とにより実現されることで、装置構成の簡素化が可能となる。

さらに、制止部が簡易な構成であることから、装置構成のさらなる簡素化が可能となる。

前記蒸発規制部材が、全面に亘って前記貫通孔が複数形成された板状部材であることが好ましい。この場合にも、蒸発規制部材が簡易な構成の板状部材であることから、装置構成のさらなる簡素化が可能となる。

また、前記蒸発規制部材が、前記貫通孔が形成された板状部を有してもよい。この場合、蒸発規制部材を加湿器内から容易に取り出すことができる。したがって、例えば耐久性等の理由により蒸発規制部材を交換する必要がある場合に、交換作業を容易に行うことができる。

前記蒸発規制部材が、前記第１位置において、前記貫通孔を除き、前記加湿器内に貯留された水の全表面に接触しつつ当該表面を覆うことが好ましい。この場合、第１位置にあるときに加湿器内の水の空気との接触面積をより効果的に制限し、水の自然蒸発量をより抑制することができる。

また、本発明の別の観点によると、上記構成の加湿装置を備えたことを特徴とする環境試験装置が提供される。当該観点に基づく環境試験装置によると、上述した加湿装置と同様の効果が得られる。

以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る加湿装置１０及びこれを含む環境試験装置１を示す概略図である。環境試験装置１は、環境試験において用いられるものであって、仕切り壁９によって分離され且つ上下２箇所の開口を介して互いに連通した試験室１ａ及び空調室１ｂを有する。試験室１ａは、所定の温度及び湿度の空気を内包し、環境試験に係る試料が配置される。

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等の電熱ヒータからなる空気ヒータ３、除湿装置４、及び加湿装置１０が設けられている。下方の開口から空調室１ｂ内に流入した空気は、順次加湿装置１０、除湿装置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となった状態で送風機２により上方の開口から試験室１ａに供給される。

加湿装置１０は、水を貯留する加湿器１１、加湿器１１内に貯留された水を加熱するよう加湿器１１の底部に設けられたヒータ１２、貫通孔１５ａが全面に亘って多数形成された規制板１５、規制板１５の上昇を制止する一対のストッパ１６、及び、加湿器１１の底部に接続された給排水管１７を有する。加湿器１１には、加湿器１１内の水の水位を検出するセンサ２０が取り付けられている。給排水管１７は二股に分岐しており、一方は加湿器１１への水の供給に使用されるよう電磁弁１９ａを介して給水タンク１８に接続され、他方は加湿器１１からの水の排出に使用されるよう電磁弁１９ｂを介して排水タンク（図示せず）に接続されている。

図２（ａ）に示すように、加湿器１１は、上方が開放された中空箱型形状を有する。つまり、加湿器１１の内部空間は、略直方体状であり、高さ方向に関して一定の矩形の平面形状を有する。そして当該加湿器１１の内部空間の平面形状と略同じ外形形状を有する規制板１５が、加湿器１１内において加湿器１１の底壁と平行に、即ち水平に配置されている。

ストッパ１６は、それぞれ基部１６ａ及び突出部１６ｂを有する断面視Ｌ字状の細長な部材であり、加湿器１１における左右一対の側壁の内面に基部１６ａが接するように、同一高さで固定されている。したがって一対のストッパ１６の突出部１６ｂは、同一高さにおいて水平に延在し、左右方向（図２（ａ）（ｂ）の左右方向）に関して互いに対向している。

規制板１５は、加湿器１１内に貯留された水に浮く部材からなり、図２（ａ）（ｂ）に示すように加湿器１１内に貯留された水の水位がストッパ１６の突出部１６ｂより下方にあるとき、より詳細にはストッパ１６の突出部１６ｂの底面から規制板１５の厚み分下がった高さＬ１（図３（ａ）参照。以下、「第１閾値高さ」と称す。）と同一又は第１閾値高さＬ１より下方にあるときは、加湿器１１内に貯留された水の表面に浮きつつ、水位に応じて加湿器１１内で上下に移動可能となっている。一方、図３（ａ）（ｂ）に示すように加湿器１１内に貯留された水の水位が第１閾値高さＬ１より上方にあるとき、規制板１５は、加湿器１１内に貯留された水の表面下において、その上面がストッパ１６の突出部１６ｂの底面に当接する位置にて、静止している。

つまり規制板１５は、給排水管１７からの水の供給により加湿器１１内に貯留された水の水位が図２（ａ）に示す位置から上昇するのに伴って、当該水の表面に浮きつつ上昇するが、ストッパ１６の突出部１６ｂの底面にその上面が当接すると、突出部１６ｂにより上昇を制止されて当該位置にて静止し、図３（ａ）に示すように加湿器１１内に貯留された水の表面下に配置される。

環境試験装置１においては、試験室１ａ内が所定の温度及び湿度となるよう、当該装置１の制御部（図示せず）によって、送風機２、空気ヒータ３、除湿装置４、及び加湿装置１０が制御される。

例えば、温度及び湿度が基準値を超えた値に設定された、所謂高温高湿条件の場合、除湿装置４の駆動を停止すると共に、加湿装置１０を以下のように制御する。

先ず、センサ２０により加湿器１１内の水の水位を検出し、当該水位がストッパ１６の突出部１６ｂの上面高さＬ２（図３（ａ）参照。以下、「第２閾値高さ」と称す。）と同一又は第２閾値高さＬ２より下方である場合、電磁弁１９ｂを閉とし、電磁弁１９ａを開とする。これにより、給水タンク１８から給排水管１７を介して加湿器１１内に水が供給され、加湿器１１内の水の水位が上昇する。そしてセンサ２０により水位を検出しつつ、水位が第２閾値高さＬ２より上方、より好ましくは図３（ａ）に示すようにストッパ１６の基部１６ａよりも上方となるまで、加湿器１１内に水を供給する。なお、当該制御の開始時において水位が第２閾値高さＬ２より上方にある場合には、上述のような電磁弁１９ａ,１９ｂの制御等は不要である。その後、ヒータ１２を駆動し、加湿器１１内に貯留された水を加熱する。これにより、加湿器１１内に貯留された水が加熱によりその表面から迅速に蒸発することで、湿度が上昇する。蒸発により加湿器１１内の水が減少するが、水位が一定に保たれるよう、電磁弁１９ａ,１９ｂが制御される。このとき加湿器１１内に貯留された水は、図３（ｂ）に示すように、規制板１５により覆われることなく、加湿器１１の内部空間における平面と同一の矩形平面に亘って空気と触れているため、蒸発が効率よく行われる。

一方、温度及び湿度が基準値以下の値に設定された、所謂低温低湿条件の場合、除湿装置４を駆動すると共に、加湿装置１０を以下のように制御する。

先ず、ヒータ１２の駆動を停止する。そして、センサ２０により加湿器１１内の水の水位を検出し、当該水位が図３（ａ）に示すように第１閾値Ｌ１より上方である場合、電磁弁１９ｂを開とし、電磁弁１９ａを閉とする。これにより、給排水管１７を介して加湿器１１内の水が排出され、加湿器１１内の水の水位が下降する。そしてセンサ２０により水位を検出しつつ、水位が第１閾値高さＬ１と同一又は下方となるまで、加湿器１１内の水を排出する。なお、当該制御の開始時において水位が第１閾値高さＬ１と同一又は第１閾値高さＬ１より下方にある場合には、上述のような電磁弁１９ａ,１９ｂの制御等は不要である。そして、加湿器１１内に貯留された水の表面全体が図２（ａ）に示すように規制板１５により覆われた状態で、水位が一定に保たれるよう、電磁弁１９ａ,１９ｂが制御される。このとき加湿器１１内に貯留された水は、規制板１５により覆われることにより、図２（ｂ）に示すように規制板１５の貫通孔１５ａの部分を介してのみ空気と触れることになるため、当該水の自然蒸発量が抑制される。

以上に述べたように、本実施形態に係る加湿装置１０及び環境試験装置１によると、加湿器１１を２台設けたり加湿器１１の形状をＶ字形状等にしたりすることなく、規制板１５と給排水部（給排水管１７、電磁弁１９ａ，１９ｂ、給水タンク１８、排水タンク（図示せず）等を含む）とによって、加湿器１１内の水の空気との接触面積を適宜変化させることで、当該水の自然蒸発量を増減させることができる。これにより、設置スペースの大型化、コスト上昇、装置構成の複雑化、及び制御の複雑化を防止しつつ、省エネを実現することが可能となる。

本実施形態では、規制板１５の上昇を制止するストッパ１６と加湿器１１の水の給排水を行う給排水部とによって、規制板１５の位置が、図２（ａ）に示すように加湿器１１内に貯留された水の表面上にある第１位置と、図３（ａ）に示すように加湿器１１内に貯留された水の表面下にある第２位置とのいずれかに制御される。規制板１５の位置制御がこのような簡易な構成により実現されることで、装置構成の簡素化が可能となる。

しかも、規制板１５の上昇を制止するストッパ１６が、加湿器１１の内側面に固定された比較的簡易な構成の部材であることから、装置構成のさらなる簡素化が可能となる。

また、加湿器１１内の水の自然蒸発量を規制するための規制板１５が、全面に亘って貫通孔１５ａが複数形成された比較的簡易な構成の板状部材であることから、装置構成のさらなる簡素化が可能となる。

図２（ａ）（ｂ）に示すように、規制板１５は、上記第１位置において、貫通孔１５ａを除き、加湿器１１内に貯留された水の全表面に接触しつつ当該表面を覆うため、加湿器１１内の水の空気との接触面積をより効果的に制限し、水の自然蒸発量をより抑制することができる。

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設計変更が可能なものである。

蒸発規制部材は、上述の実施形態における規制板１５のような板状部材に限定されず、例えば図４（ａ）に示すような箱型部材５０であってもよい。当該部材５０は、底面が開放された中空箱型部材であって、規制板１５と同様に多数の貫通孔５５ａが全面に亘って形成された矩形の板状部５５と、板状部５５の四辺から下方に延設された支持部５６とを含む。板状部５５は直方体形状である当該部材５０の上面、支持部５６は側面にそれぞれ相当する部分を構成する。箱型部材５０は、図４（ｂ）に示すように、支持部５６の下端が加湿器１１の底壁上に支持されるよう、加湿器１１内に配置されている。

図４に示す変形例において、箱型部材５０は、ステンレス等の自重により水面下に沈むような材料から形成されており、当該部材５０を加湿器１１内で静止させつつ、上述の実施形態と同様の給排水部によって加湿器１１内の水の水位を変化させる。具体的には、図４（ｂ）に示すように、加湿器１１内の水の水位の変化により、板状部５５の位置が、加湿器１１内に貯留された水の表面上にある第１位置（水位Ｌ３の場合）と、加湿器１１内に貯留された水の表面下にある第２位置（水位Ｌ４の場合）とのいずれかに制御される。これにより、上述の実施形態と同様の効果、即ち、加湿器１１内の水の自然蒸発量を増減させることができ、設置スペースの大型化、コスト上昇、装置構成の複雑化、及び制御の複雑化を防止しつつ、省エネを実現するという効果が得られる。さらに、本変形例によると、箱型部材５０を加湿器１１内から容易に取り出すことができるため、例えば耐久性等の理由により蒸発規制部材を交換する必要がある場合に、交換作業を容易に行うことが可能である。

なお、上述の実施形態では、第１位置において、規制板１５は加湿器１１内に貯留された水の表面上に浮いており、即ち水の表面に接触しつつ当該表面を覆っている（図２（ａ）参照）。これに対し、図４（ｂ）に示す変形例では、水位Ｌ３に対応する第１位置において、箱型部材５０の板状部５５は加湿器１１内に貯留された水の表面よりも上方にあって当該表面に接触していない。このような違いはあるものの、図４の変形例においても、水位Ｌ３の場合に、箱型部材５０の板状部５５が加湿器１１内に貯留された水の表面上にあり、上方において当該表面を覆うことから、風の流入が減少され、水の自然蒸発量を抑制することができる。また、図４の変形例においても、水位を制御することで、上述の実施形態と同様に第１位置において板状部５５が加湿器１１内の水の表面に接触するようにしてもよい。また、図４の変形例において、支持部５６は必須要素ではなく、板状部５５のみによって蒸発規制部材を構成してもよい。例えば、支持部５６を省略してもよいし、支持部５６を板状部５５とは別部材として加湿器１１に固定してもよい。

加湿器は、水を貯留可能である限り、様々な形状であってよい。例えば、上述の実施形態のように高さ方向に関して一定の矩形の平面形状を有するような略直方体形状の内部空間を有するものに限定されず、高さ方向に関して平面形状が変化するような内部空間を有してよい。

高温高湿条件において加湿器内の水の蒸発を迅速に行うという観点からヒータ１２を設けることが好ましいが、空調室１ｂ内の空気の温度上昇に応じた加湿器内の水の自然蒸発を利用するのであれば、ヒータ１２を省略してもよい。

加湿器内の水の水位制御については、上述のような方法に限定されず、様々な方法を採用可能である。

規制板１５の平面形状は、加湿器１１の内部空間の平面形状と略同じであることに限定されず、加湿器１１の内部空間の平面形状より小さくてもよい。つまり、規制板１５が第１位置にあるとき、加湿器１１内に貯留された水の全表面ではなく当該表面の少なくとも一部を覆えばよい。

貫通孔１５ａは、規制板１５の全面に亘って形成されることに限定されない。また、貫通孔１５ａの配置、形状、及び数は様々に変更可能であり、例えば貫通孔１５ａが１つのみ形成されてもよい。さらに、蒸発規制部材として用いられる部材は、規制板１５のような板状部材に限定されない。

制止部として一対のストッパ１６を用いているが、これに限定されない。また、給排水部の構成も様々に変更可能である。

規制板１５の位置を制御する制御手段は、上述のようなストッパ１６や給排水部に限定されず、様々な手段を採用可能である。

本発明の一実施形態に係る加湿装置及びこれを含む環境試験装置を示す概略図である。 高温高湿条件での加湿装置を示す部分拡大図であり、（ａ）は加湿装置に含まれる加湿器の断面図、（ｂ）は加湿器の平面図である。 低温低湿条件での加湿装置を示す部分拡大図であり、（ａ）は加湿装置に含まれる加湿器の断面図、（ｂ）は加湿器の平面図である。 （ａ）は変形例に係る蒸発規制部材を示す斜視図、（ｂ）は加湿器内に当該変形例に係る蒸発規制部材が配置された状態を示す断面図である。

符号の説明

１ 環境試験装置
１ａ 試験室
１ｂ 空調室
２ 送風機
３ 空気ヒータ
４ 除湿装置
９ 仕切り壁
１０ 加湿装置
１１ 加湿器
１２ ヒータ
１５ 規制板（蒸発規制部材）
１５ａ 貫通孔
１６ ストッパ（制御手段，制止部材）
１７ 給排水管（制御手段，給排水部）
５０ 箱型部材（蒸発規制部材）
５５ 板状部
５５ａ 貫通孔
５６ 支持部

Claims (5)

1. 水を貯留する加湿器と、
   前記加湿器内に設けられた、貫通孔を有しており且つ前記加湿器に貯留された水に浮く部材からなる蒸発規制部材と、
   前記加湿器からの水の排出及び前記加湿器への水の供給を行う給排水部を有しており、前記給排水部による水の排出及び供給を制御することにより、前記加湿器内における前記蒸発規制部材の前記貫通孔が形成された部分の位置を、前記加湿器内に貯留された水の表面上にある第１位置、及び、前記加湿器内に貯留された水の表面下にある第２位置のいずれかにする制御手段であって、前記加湿器内で所定の高さとなるように固定された部材であると共に前記蒸発規制部材の上昇を制止する制止部を有する制御手段と、を備えており、
   前記貫通孔は、前記蒸発規制部材が前記第１位置にある際に、前記加湿器内の水の表面を空気に曝すものであることを特徴とする加湿装置。
2. 前記蒸発規制部材が、全面に亘って前記貫通孔が複数形成された板状部材であることを特徴とする請求項１に記載の加湿装置。
3. 前記蒸発規制部材が、前記貫通孔が形成された板状部を有することを特徴とする請求項１に記載の加湿装置。
4. 前記蒸発規制部材が、前記第１位置において、前記貫通孔を除き、前記加湿器内に貯留された水の全表面に接触しつつ当該表面を覆うことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の加湿装置。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の加湿装置を備えた環境試験装置。

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