JP5896570B2 - 環境試験装置 - Google Patents
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また、蒸発器によって除湿を行うと、当該蒸発器及びその周囲が過度に冷やされて過剰な霜付きを発生させるため、試験室内の温度が正常に制御されなくなってしまう場合があった。
なお、ここで言う「試験空間と直接的又は間接的に連通した」とは、試験空間側に連通孔がある場合と、気体調整空間側に連通孔がある場合、のいずれかであることを意味している。
また、本発明では、前記したように、装置内の高い温度と外部の低い温度(常温に近い温度)との間に形成された温度差を利用して、試験室内の気体を自然冷却して除湿するため、蒸発器を用いて除湿する場合に比べると、除湿動作に要する消費電力を小さくすることができる。
このような事情に鑑みれば、本発明のように、吸引手段で吸引した気体を、熱交換器の上方から下方に流す構造を採用する方が、高い排出効率で凝縮水を排出できる上、高い冷却効率で吸引気体を冷却することができる。
なお、通電される電子部品(基板等)が内蔵された電子機器(検知器等)は、通電により幾分発熱するため、一般的には結露を起こし難い。
そこで、そのような現象を解消するべく提供される請求項4に記載の発明は、除湿装置には、外気導入管が備えられ、当該外気導入管は、熱交換器よりも気体の流れ方向下流側に接続されていて、熱交換器を通過した気体に水蒸気が不飽和の外気を混入して熱交換器を通過した気体の相対湿度を低下させることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の環境試験装置である。
本実施形態の環境試験装置1は、所謂恒温恒湿装置であり、主な基本構成は公知のそれと同様である。すなわち、環境試験装置1は、図1に示すように、恒温恒湿槽5を有する。恒温恒湿槽5は、図2に示すように、内部が仕切壁8によって試験室(試験空間)6と空調用通路(気体調整空間)7とに区分されており、その仕切壁8の上下のそれぞれに、試験室6と空調用通路7とを連通する開口9、19が設けられている。
なお、本実施形態の環境試験装置1は、恒温恒湿槽5内が完全に気密された空間とはならず、部材同士の継ぎ目や配線用の開口等によって、当該恒温恒湿槽5の内外が連通した図示しない通気部が形成された構成である。すなわち、環境試験装置1は、通気部を介して、恒温恒湿槽5内外に空気が流通し、気圧調整が行われる。
なお、本実施形態では、室内温度検知手段24及び室内湿度検知装置25が、試験室6の上部側に配されている。
加湿器10は、所定の深さを有した蒸発皿30と、従来公知の電気ヒータ34を有し、電気ヒータ34によって蒸発皿30内に貯留された水を蒸発させるものである。
蒸発器(冷却器)11は、公知の冷却装置の一部であり、冷凍サイクルの一部を担うべく機能するものである。すなわち、蒸発器11は、内部に相変化する冷媒が流通し、冷却能力等を変化させて、空調用通路7を通過する気体を冷却するものである。
加熱ヒータ12は、従来公知の電気ヒータであり、空調用通路7を通過する空気を加熱するものである。
送風機13は、従来公知のファンであり、恒温恒湿槽5内に空気の循環流を形成するものである。
なお、本実施形態では、気体導入管41と熱交換器22との接続部に、「L」字形状を呈した継ぎ手を配している。
分岐管56は、外観が「Y」字形状を呈しており、3つの接続口61a〜61cを有する。そして、本実施形態では、分岐管56の3つの接続口61a〜61cのうち、2つの接続口61a、61bをポンプ導入管42の流路の一部として使用している。すなわち、ポンプ導入管42では、分岐管56に到達した空気が、一方の接続口61aから流入し、他方の接続口61bから流出する。そして、本実施形態では、そのような空気の流れを基準に、分岐管56を、空気流入側(一方の接続口61a側)の分岐路を下り勾配とし、且つ、空気流出側(他方の接続口61b側)の分岐路を上り勾配とした姿勢で固定している。
ポンプ側管57は、上り勾配の姿勢で配された流路であり、一方の端部が分岐管56の1つの接続口61bに接続され、他方の端部がエアーポンプ21に接続されている。
なお、本実施形態では、外気導入管44の内径が、ポンプ導入管42の内径よりも十分に小さくされている。
なお、本実施形態では、Uトラップ62の下流側に逆止弁63を配している。
本実施形態の環境試験装置1では、除湿装置2を恒温恒湿槽5の外側上部に載置している(図1)。具体的には、除湿装置2は、図2に示すように、試験室6の真上に配され、その位置で、枠体23の底壁形成部36を恒温恒湿槽5の天面に当接させた状態で、ビス等の締結要素を用いて固定されている。より詳細には、試験室6の真上には、外部と連通した貫通孔46が設けられており、除湿装置2は、底壁形成部36の導入管用孔51を当該貫通孔46に連通させた姿勢で設置されている。そして、連通した貫通孔46及び導入管用孔51に、除湿装置2の気体導入管41を挿通した状態で配している。
なお、検知器71は、公知のそれと同様のものであり、光電式、イオン化式等いずれの方式のものであっても構わない。
なお、排水管45は、環境試験装置1の天面側の部分が、下流側に向けて(背面側に向けて)下り勾配とされている。
なお、前記したように、ポンプ導入管42のポンプ側管57に外気導入管44が接続されている。
本実施形態の環境試験装置1は、試験室6内を所定値以上の高温環境にしたり(高温試験)、また逆に所定値以下の低温環境にして(低温試験)、試験室6内に載置された試料体に冷熱サイクルを与え、その試料体の耐熱性等を測定する環境試験運転の実施が可能である。
以下においては、低温試験、高温試験の順番で実施する環境試験運転を例に説明する。
なお、低温試験においては、必要に応じて、加熱ヒータ12を起動して試験室6内の温度を昇温側に調整したり、加湿器10を作動して試験室6内の湿度を加湿側に調整することが可能である。
なお、高温試験においては、必要に応じて、蒸発器11を作動して試験室6内の温度を低温側に調整したり、加湿器10を作動して試験室6内の湿度を加湿側に調整することが可能である。
本実施形態の環境試験装置1には、前記したように、環境試験運転の際において、恒温恒湿槽5内に外部の空気が流入したり、逆に恒温恒湿槽5外に槽内の空気が流出したりして、槽内の気圧を調整する気圧調整機能が備えられている。つまり、環境試験装置1は、この気圧調整機能によって、恒温恒湿槽5内の気圧をほぼ一定に維持しながら、環境試験運転を実施することが可能である。これにより、試験室6内が、温度差によって気圧差を殆ど生じなくなるため、当該気圧差に起因した試験精度の低下は起き得なくなる。
以下、特別除湿機能について詳述する。
以下、熱交換器22によって絶対湿度が下げられた吸引空気を、除湿飽和空気という。
以下においては、高温試験によって、恒温恒湿槽5内の温度が摂氏85度(℃)となり、さらにそのときの恒温恒湿槽5内の相対湿度が40パーセント(%)となった状況下において、除湿装置2の熱交換器22で除湿された場合を例に説明する。
なお、このとき、外気は摂氏25度(℃)であったと仮定する。
また、エアーポンプ21は、その容量が5(L/分)のものが採用されているものとする。
ρt =1.293/(1+0.00367t)・・・数式(1)
空気量q(g/分)=1.184(g/L)*5(L/分)≒6.00(g/分)
なお、便宜上、この6.00(g/分)の単位を変換すると、空気量Q(kg/hr)は0.36(kg/hr)となる。
v=試験室6内の重量絶対湿度SHin−外気温度における飽和状態の重量絶対湿度SHout ・・・数式(2)
なお、空気の重量絶対湿度SH等の物性値を示した表を、以下の表1に表す。
水蒸気量v(g/kg)=184.16−20.09=164.07(g/kg)
一方、図7に示すように、分岐管56に加えて電子冷却器75を設けた場合は、電子冷却器75に、分岐管56の1つの接続口61a側(直接的であっても、別の配管を介して間接的であっても良い)とポンプ側管57と排水管45に接続される補助排水管76が接続される。そして、この構成の場合、分岐管56で気液分離すると共に、電子冷却器75において除湿による不飽和空気の生成が可能であるため、分岐管56あるいは電子冷却器75のみの場合よりも、より結露防止効果の高い空気を検知器71側に導くことができる。またさらに、本構成の場合は、電子冷却器75のみを設けた場合に比べると、水分付着に起因した冷却能力の損失を小さくできるため、比較的小型のものを採用することができる。
そこで、そのような事情に鑑み、本発明においては、気体戻り管43を設けることなく、検知器71を通過した空気を、試験室6内に戻さない構成であっても構わない。すなわち、検知器71を通過した空気が、大気中に放出される構成であっても構わない。この構成によれば、試験室6側に空気を戻すための気体戻り管43を用意する必要がなくなったり、また恒温恒湿槽5を形成する筐体に気体戻り管43を挿通する孔を設ける必要がなくなるため、不要なコストアップを防ぐことができる。
なお、上記実施形態のように、気体戻り管43を設けた場合であっても、弁等の流路切替手段を設け、吸引空気を試験室6側に戻すか、あるいは大気に放出するかを選択的に変更できる構成にしても構わない。
2 除湿装置
6 試験室(試験空間)
7 空調用通路(気体調整空間)
11 蒸発器(冷却器)
21 エアーポンプ(吸引手段)
22 熱交換器
31 管状部材
41 気体導入管
42 ポンプ導入管
43 気体戻り管
45 排水管
56 分岐管
62 Uトラップ
63 逆止弁
65 弁体
Claims (7)
- 試料体が配される試験空間を備え、試験空間内を所望の環境にすることが可能な環境試験装置であって、
試験空間と直接的又は間接的に連通した除湿装置を備え、
除湿装置は、試験空間内の気体を吸引可能な吸引手段と、吸引手段によって吸引された気体と外部の空気とを熱交換させる管状部材よりなる熱交換器と、熱交換器内において発生した凝縮水を排水する排水管を備え、吸引手段と熱交換器は、所定の配管を介して接続されるものであり、
気体の流れ方向に関しては、熱交換器を通過した気体は、その気体の流れ方向下流側に位置する吸引手段に向けて流れ、同時に、熱交換器で生成された凝縮水は、熱交換器よりも気体の流れ方向下流側に配された排水管を介して排出されるものであり、
上下方向に関しては、熱交換器内に導入された気体は、当該熱交換器を構成する管状部材の形状に沿って上方から下方に向けて流れ、さらに熱交換器を通過した気体は、上方に向けて流れて吸引手段を通過すると共に、熱交換器で生成された凝縮水は、熱交換器と吸引手段との間に配された排水管を介して下方に向けて排出されることを特徴とする環境試験装置。 - 内部に前記試験室空間が設けられた恒温恒湿槽を有し、管状部材は、流路方向に螺旋状に成形したものであり、前記管状部材は恒温恒湿槽の上にあって外部に露出した状態に置かれていることを特徴とする請求項1に記載の環境試験装置。
- 排水管には逆止弁が設けられ、当該逆止弁の取り付け方向は、閉塞姿勢の状態では凝縮水を下流に向けて通過させることはなく、開放姿勢の状態に切り換わることで凝縮水が下流に向けて通過する方向であることを特徴とする請求項1又は2に記載の環境試験装置。
- 除湿装置には、外気導入管が備えられ、当該外気導入管は、熱交換器よりも気体の流れ方向下流側に接続されていて、熱交換器を通過した気体に水蒸気が不飽和の外気を混入して熱交換器を通過した気体の相対湿度を低下させることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の環境試験装置。
- 吸引手段を通過した吸引気体は、煙及び/又はガスを測定する検知器を通過することを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の環境試験装置。
- 除湿装置には、加熱手段が備えられ、当該加熱手段は、熱交換器を通過した気体を加熱することを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の環境試験装置。
- 除湿装置には、電子冷却器が備えられ、当該電子冷却器は、熱交換器を通過した気体を冷却することを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の環境試験装置。
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