JP7105519B1 - 環境形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＬＥＤ照明による環境形成室内の照らし方を改善する。【解決手段】開閉可能な開閉扉を備え、内部に環境形成室を形成する環境形成装置において、前記環境形成室内の温度を室内温度として計測する室内温度センサと、前記環境形成室の外部の温度を周囲温度として計測する周囲温度センサと、前記室内温度センサからの信号と、前記周囲温度センサからの信号とが、入力される制御部と、を備え、前記開閉扉は、前記外部から前記環境形成室内を視認可能な観察窓と、前記観察窓よりも前記環境形成室側に設置される複層ガラスと、前記観察窓と前記複層ガラスとの間に設置され、前記環境形成室内に光を照射可能なＬＥＤ照明と、を有し、前記制御部は、前記室内温度と前記周囲温度とに基づいて前記ＬＥＤ照明のＬＥＤ温度を求め、当該ＬＥＤ温度が所定の管理温度を超えないように前記ＬＥＤ照明の照射時間を制御する。【選択図】図１

Description

本発明は、環境形成装置に関する。

従来、環境形成室内を観察し易くするＬＥＤ照明を備える環境形成装置がある（特許文献１参照）。

特開２０１９－０６６２６１号公報

環境形成装置においては、環境形成室内に置いた試料の様子を外部から観察することが重要である。しかしながら、従来のＬＥＤ照明による環境形成室内の照らし方に改善の余地があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、ＬＥＤ照明による環境形成室内の照らし方を改善することを目的とする。

本発明のある態様によれば、開閉可能な開閉扉を備え、内部に環境形成室を形成する環境形成装置において、前記環境形成室内の温度を室内温度として計測する室内温度センサと、前記環境形成室の外部の温度を周囲温度として計測する周囲温度センサと、前記室内温度センサからの信号と、前記周囲温度センサからの信号とが、入力される制御部と、を備え、前記開閉扉は、前記外部から前記環境形成室内を視認可能な観察窓と、前記観察窓よりも前記環境形成室側に設置される複層ガラスと、前記観察窓と前記複層ガラスとの間に設置され、前記環境形成室内に光を照射可能なＬＥＤ照明と、を有し、前記制御部は、前記室内温度と前記周囲温度とに基づいて前記ＬＥＤ照明のＬＥＤ温度を求め、当該ＬＥＤ温度が所定の管理温度を超えないように当該ＬＥＤ照明の発熱特性に基づいてＬＥＤ照明の照射時間を制御する。

上記態様によれば、ＬＥＤ照明による環境形成室内の照らし方を改善できるようになる。

図１は、本実施形態による環境形成装置の斜視図である。 図２は、本実施形態による環境形成装置の全体構成を説明する図である。 図３Ａは、本実施形態による環境形成室内の下方に向けたＬＥＤを説明する図である。 図３Ｂは、本実施形態による環境形成室内の上方に向けたＬＥＤを説明する図である。 図４は、環境形成室の室内温度ごとのＬＥＤ温度を説明する図である。 図５は、ＬＥＤをオンにしてから発熱によって平衡温度に達するまでの温度変化を説明する図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。

図１は、本実施形態による環境形成装置１００の斜視図である。

環境形成装置１００は、本体としての筐体１０と、筐体１０に設けられ開閉可能な開閉扉２０とを備えており、図示しない架台によって支持されている。

開閉扉２０は、開閉に用いる扉開閉ハンドル２１を備える。また、開閉扉２０には、電源スイッチや操作パネル等からなる操作部２２と、温湿度等の状態や設定を表示可能なディスプレイとしての表示部２３と、筐体１０の内部を見るための窓部２４と、これらを取り囲み収容する化粧カバー２５と、が設けられる。

次に、図２を参照して環境形成装置１００の構成をより詳細に説明する。図２は、本実施形態による環境形成装置１００の全体構成を説明する図である。

筐体１０の内部、すなわち筐体１０と開閉扉２０とによって構成される断熱層によって区画された空間が、環境形成室１０ａを形成する。

環境形成室１０ａの奥側には、開閉扉２０との間で仕切板１１を挟むように、ヒータ１２、エバポレータ１３、ファン１４、および加湿器５１が設けられる。このように、環境形成室１０ａは、仕切板１１によって、試料を配置するための空間と、環境形成室１０ａ内を所定の温湿度にする装置を配置するための空間とに区画される。

ヒータ１２は、環境形成室１０ａ内で通過する空気を暖める。ヒータ１２には、例えば、シーズヒータやＰＴＣ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）ヒータが用いられる。

エバポレータ１３は、環境形成室１０ａ内で通過する空気を冷却する。具体的には、エバポレータ１３は、空気の熱を、内部を循環する冷媒（例えばＲ－４４８ＡやＲ－４６９Ａ）に吸収させる。エバポレータ１３によって蒸発した冷媒は、冷媒回路を通って冷凍機ユニット１７へ流れる。

冷凍機ユニット１７は、内部にコンプレッサと槽外熱交換器と膨張弁とを有している。エバポレータ１３から流れてきた冷媒は、コンプレッサで圧縮された後、槽外熱交換器に流されて外部の空気と熱交換を行うことで冷却される。冷却され凝縮した冷媒は、膨張弁を通ることで減圧膨張し、さらに冷却された後、エバポレータ１３へと流れることで、環境形成室１０ａ内の空気を冷却するために再度使用される。

また、ファン１４は、筐体１０外部に設けられたモータ１５によって回転駆動され、環境形成室１０ａ内の空気を循環させる。ファン１４には、例えば、シロッコファンが用いられる。環境形成室１０ａ内の空気は、図２に矢印で示すように、試料を配置するための空間と、環境形成室１０ａ内を所定の温湿度にする装置が配置された空間とを循環する。このように環境形成室１０ａ内の空気を循環させることによって、環境形成室１０ａ全体の温湿度ばらつきを略均一にできる。

加湿器５１は、環境形成室１０ａ内を加湿する。加湿器５１は、加湿パンからなる加湿水槽５１ａと、加湿水槽５１ａ内の水を暖めて蒸発させる加湿ヒータ５１ｂとを有する。

加湿ヒータ５１ｂには、例えばシーズヒータが用いられる。加湿水槽５１ａの水は、図２に示すようにウォータポンプ５２によって給水回路を通って、給水タンクとしての給水槽５３から供給される。また、加湿器５１の加湿水槽５１ａの水には、ミネラル分やカルキ、シリカ等の不純物が加湿ヒータ５１ｂや給水回路に付着しないように、例えば伝導率１０μＳ／ｃｍ以下の純水が使用される。このように、加湿器５１とウォータポンプ５２と給水槽５３とは、加湿ユニット５０として機能する。なお、給水槽５３を加湿水槽５１ａよりも高い位置に配置し、ウォータポンプ５２の代わりに重力によって水を落下させて供給するようにしてもよい。

給水槽５３には、残量センサ４３が設けられる。残量センサ４３は、給水槽５３に貯水された水の残量を計測するためのセンサである。例えば、残量センサ４３は、給水槽５３の重量を計測するロードセル等の重量センサであるが、給水槽５３の水の量（液面レベル）を計測するレベルセンサやフロートスイッチであってもよい。

また、筐体１０には、環境形成室１０ａ内の温度を室内温度Ｔとして計測する室内センサ４１（室内温度センサ）と、環境形成室１０ａの外部（周囲）の温度を周囲温度として計測する周囲温度センサ４２とが設けられる。なお、室内センサ４１は、室内温度Ｔとともに環境形成室１０ａ内の湿度も計測可能な室内温湿度センサであってもよい。

コントローラ４０には、室内センサ４１からの信号と、周囲温度センサ４２からの信号と、残量センサ４３からの信号等が入力される。コントローラ４０（温湿度コントローラ）は、環境形成室１０ａ内を所定の温度や湿度（温湿度）に制御することができる。

コントローラ４０は、演算／制御装置としてのＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、および各種記憶装置を備えたコンピュータとして構成され、各種記憶装置に記憶されたプログラム（ソフトウェア）をＣＰＵによって読み出すことで、環境形成装置１００に各種機能を発揮させる。なお、各種記憶装置は、例えば、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）、及びハードディスク（磁気記憶装置）である。さらに、コントローラ４０は、操作部２２や表示部２３とは別に、キーボード、マウス、タッチパネル、ディスプレイ、プリンタ、及びＩ／Ｏポート等といった入出力装置を備えてもよく、操作部２２や表示部２３がこれらの入出力装置を備えてもよい。そして、コントローラ４０は、これら各ハードウェアを用いて環境形成室１０ａ内を所定の温度や湿度（温湿度）に制御する環境形成装置１００の制御部として機能する。

開閉扉２０は、外部から環境形成室１０ａ内を見るための窓部２４と、環境形成室１０ａ内を照らすＬＥＤユニット３０と、筐体１０との間で密閉を取るパッキン等のシール部２６と、小型送風機としてのファン２７と、を備える。

窓部２４は、断熱構造の複数層の窓ガラスからなる複層ガラス２４ａと、アクリル透明化粧カバーの観察窓２４ｂと、窓部２４を開閉扉２０に取り付けるための窓ガラス取付枠２４ｃと、窓枠ヒータ２４ｄと、遮光板２４ｅと、から構成される。

複層ガラス２４ａは、結露防止用のフィルムヒータである窓ヒータ２４ａ１、２４ａ２（第２ヒータ、図３Ａ、図３Ｂ参照）を両面に、すなわち両側の最表面の窓ガラスに有する。また、窓枠ヒータ２４ｄによって、開閉扉２０の表面の結露を防止することもできる。窓ヒータ２４ａ１、２４ａ２と窓枠ヒータ２４ｄとともに、ファン２７の送風を行うことで、結露をより防止し易くできる。

遮光板２４ｅは、ＬＥＤユニット３０の光を遮り外部に漏れないようにする板部材である。

ＬＥＤユニット３０は、観察窓２４ｂと複層ガラス２４ａとの間に設置され、環境形成室１０ａ内に光を照射できる。また、ＬＥＤユニット３０は、ＬＥＤ照明としてのＬＥＤ３１と、ＬＥＤ３１を支えるヒンジであるＬＥＤ支持部３２と、ＬＥＤ３１の位置や向きを変化させることで照射角度を調整できる照射角度調整レバー３３を有する。

このようにＬＥＤユニット３０が観察窓２４ｂと複層ガラス２４ａとの間に設置されることによって、環境形成室１０ａ内に近い位置から光を照射できるようになり、環境形成室１０ａ内への光の照射効率を高くすることができる。すなわち、ＬＥＤユニット３０を環境形成室１０ａ内から遠い位置となる観察窓２４ｂの外側に設置した場合と比べて、発光強度の弱い小型（低電圧／低電流）のＬＥＤ３１を用いても環境形成室１０ａ内の試料を観察し易くできる。また、ＬＥＤユニット３０が環境形成室１０ａ内から近い位置に設置されることによって、光の照射効率を高くすることができる。そして、環境形成室１０ａ内に入射する光の照射範囲が広くなるので、環境形成室１０ａ内のより開閉扉２０側に近い床や天井付近まで光を照射し易くできる。

また、ＬＥＤ３１のオン／オフは、例えば、ユーザが環境形成室１０ａ内の試料を観察する際に、開閉扉２０の操作部２２の操作パネルで行うことができる。ＬＥＤ３１の光は、図２に一点破線で示すように、窓ガラス取付枠２４ｃの下端と遮光板２４ｅとの間の領域に主に照射され、複層ガラス２４ａを通って環境形成室１０ａ内を照らすことができる。

図３Ａは、環境形成室１０ａ内の下方に向けたＬＥＤ３１を説明する図であり、図３Ｂは、環境形成室１０ａ内の上方に向けたＬＥＤ３１を説明する図である。

ユーザは、環境形成室１０ａ内の試料の位置に合わせて、照射角度調整レバー３３を操作することでＬＥＤ３１の照射角度（方向）を調整することができる。

例えば、図３Ａに示すように、照射角度調整レバー３３を引き上げることによって、ＬＥＤ３１を下方（斜め下）に向かせることができる。そして、ＬＥＤ３１が下方に向けられることによって、環境形成室１０ａ内の下方側に照射されるＬＥＤ３１の光の強度（照度）を高くすることができ、環境形成室１０ａ内の下方に配置された試料をより観察し易くできる。

他方で、図３Ｂに示すように、照射角度調整レバー３３を押し下げることによって、ＬＥＤ３１を上方（斜め上）に向かせることができる。そして、ＬＥＤ３１が上方に向けられることによって、環境形成室１０ａ内の上方側に照射されるＬＥＤ３１の光の強度（照度）を強くすることができ、環境形成室１０ａ内の上方に配置された試料をより観察し易くできる。

このように、ＬＥＤユニット３０を観察窓２４ｂと複層ガラス２４ａとの間に設置するとともに、ＬＥＤ３１の照射角度を調整可能とすることによって、環境形成室１０ａ内のより角度の付いた位置に対しても十分な強度の光を照射できるようになり、試料を観察し易くできる。なお、ＬＥＤ３１の照射角度の調整は、ＬＥＤ支持部３２の支持角度が変わればよい。そのため、照射角度調整レバー３３に代えて、ＬＥＤ支持部３２に支持角度を変化させる駆動モータ等を取り付けて、コントローラ４０によって当該駆動モータ等を制御してもよい。その際の駆動モータ等の操作は、例えば操作部２２の操作パネルで行うようにできる。また、ＬＥＤ３１を上下だけでなく左右や斜めに向かせるように角度調整可能にしてもよい。

ここで、環境形成室１０ａ内を照らす照明として本実施形態では、ＬＥＤ３１（いわゆるＬＥＤ照明）を採用している。ＬＥＤ照明を用いることによって、蛍光灯による照明（いわゆる蛍光灯照明）と比べて消費電力を低くできるとともに、長寿命（ロングライフ）でありユーザの交換負担を軽減できる。

蛍光灯照明を用いて環境形成室１０ａ内に光を照射する場合も、環境形成室１０ａ内を照らし易くできるように、本実施形態のＬＥＤ３１と同様に観察窓２４ｂと複層ガラス２４ａとの間に設置される。しかしながら、蛍光灯照明は、消費電力が高く、かつ、短寿命でユーザ交換負担を軽減できないという問題があり、本発明者は本実施形態の環境形成装置１００のようにＬＥＤ３１（ＬＥＤ照明）へ置き換えようとした。その際、本発明者は、一般的に蛍光灯と比べて耐熱性の低いＬＥＤを、環境形成装置１００の密閉した空間内に設置する上での問題があることを明らかにし、当該問題を解決するための方法を鋭意検討した。

なお、ＬＥＤ３１を観察窓２４ｂの外側に設置して密閉を避けることで熱が籠りにくくする構造も考えられる。しかしながら、このような構造では、ＬＥＤ３１が観察窓２４ｂの外側に設置された分だけ開閉扉２０が出っ張り小型化を図れなくなる。また、観察窓２４ｂの外側に設置されたＬＥＤ３１では、環境形成室１０ａ内への光の照射効率を高くすることができず、環境形成室１０ａ内に入射する光の照射範囲も広くすることができない。

そこで、本実施形態の環境形成装置１００では、高照射効率と照射角度範囲の拡大を図るために、観察窓２４ｂと複層ガラス２４ａとの間にＬＥＤ３１（ＬＥＤ照明）を設置しつつ、耐熱性で問題が生じないように許容耐熱温度（許容最大値、管理温度、例えば６０℃）を超えない範囲でＬＥＤ３１を使用できるようにした。

図４は、環境形成室１０ａの室内温度ＴごとのＬＥＤ温度を説明する図である。図４の横軸は、環境形成室１０ａの室内温度Ｔになり、縦軸は、ＬＥＤ３１の温度を管理するためのＬＥＤ温度になる。

図４では、周囲温度が標準温度（標準基準温度）の２３℃であるときのグラフを実線で示し、周囲温度が装置上限温度となる最大温度（例えば４０℃）であるときのグラフを破線で示している。周囲温度は、周囲温度センサ４２によって測定された環境形成装置１００の外部（周囲）の温度である。なお、周囲温度が最大温度を超えた場合には、コントローラ４０は、環境形成装置１００を保護するために、冷凍機ユニット１７や加湿ユニット５０などの環境形成装置１００全体の機能を使用不可状態にできる。また、実際に環境形成装置１００を使用する際は、周囲温度が装置上限温度となっている状態での使用は望ましくなく、装置上限温度よりも低い性能保証温度（例えば３５℃）以下で使用するのが望ましい。なお、周囲温度の標準温度は２０℃であってもよい。また、周囲湿度は、例えば標準湿度の５０％ＲＨまたは６５％ＲＨである。

また、図４の横軸の環境形成室１０ａの室内温度Ｔの下には、その室内温度でどのヒータがオン／オフになるかが示されている。

環境形成室１０ａの室内温度Ｔに応じてオン／オフになる各ヒータは、具体的には、窓ヒータ２４ａ１、２４ａ２と、窓枠ヒータ２４ｄである。図３Ａや図３Ｂに示すように、窓ヒータ２４ａ１は、複層ガラス２４ａの観察窓２４ｂ側、すなわち室外側の窓ヒータである。また、窓ヒータ２４ａ２は、複層ガラス２４ａの環境形成室１０ａ側、すなわち室内側の窓ヒータ２４ａ２である。窓枠ヒータ２４ｄは、複層ガラス２４ａを囲むように配置される窓ガラス取付枠２４ｃ付近に取り付けられている。

［低温度帯：最小温度Ｔｓ＜Ｔ≦温度Ｔ１］
図４に示すように、環境形成室１０ａの室内温度Ｔが最小温度Ｔｓ（例えば－８０℃）から温度Ｔ１までの低温度帯である場合には、環境形成室１０ａ内の冷却された空気によって複層ガラス２４ａの室外側の空気が冷やされて、複層ガラス２４ａの室外側の窓ガラスが結露し易くなる。そのため、コントローラ４０は、室外側の窓ヒータ２４ａ１をオンにして複層ガラス２４ａの温度を露点温度よりも高くすることで、複層ガラス２４ａの室外側の窓ガラスに結露が生じることを防止する。また、コントローラ４０は、窓ヒータ２４ａ１とともに、窓枠ヒータ２４ｄをオンにすることで、窓ガラス取付枠２４ｃなどの開閉扉２０の表面に結露が生じることを防止する。

なお、環境形成室１０ａ内の冷却された空気によってＬＥＤ３１も冷やされることになる。しかしながら、室外側の窓ヒータ２４ａ１と窓枠ヒータ２４ｄがオンになっており、複層ガラス２４ａの室外側の空気（観察窓２４ｂと複層ガラス２４ａとの間の空気）を暖めている。そのため、例えば周囲温度が２３℃の場合に、室内温度Ｔが最小温度Ｔｓであっても、ＬＥＤ３１のＬＥＤ温度は露点温度よりも高い温度Ｓ１になり、ＬＥＤ３１の結露も防止することができる。

また、環境形成室１０ａの室内温度Ｔが温度Ｔ１に近いほど、環境形成室１０ａ内の空気によってＬＥＤ３１が冷やされ難くなるので、ＬＥＤ温度も合わせて高くなる。そして、室内温度Ｔが温度Ｔ１では、ＬＥＤ温度は最も高い温度Ｓ２になる。なお、温度Ｔ１以上の温度帯においても、同様に室内温度Ｔに合わせてＬＥＤ温度も高くなる。

［中低温度帯：温度Ｔ１＜Ｔ≦温度Ｔ２］
環境形成室１０ａの室内温度Ｔが温度Ｔ１から温度Ｔ２までの中低温度帯である場合も、低温度帯と同様に、環境形成室１０ａ内の冷却された空気によって複層ガラス２４ａの室外側の空気が冷やされて、複層ガラス２４ａの室外側の窓ガラスが結露し易くなる。そのため、コントローラ４０は、室外側の窓ヒータ２４ａ１をオンにして室外側の空気の温度を露点温度より高くすることで、複層ガラス２４ａの室外側に結露が生じることを防止する。

他方で、窓ガラス取付枠２４ｃなどの開閉扉２０は、断熱層となっており、中低温度帯では結露が発生する温度まで表面温度が低下しない。そのため、コントローラ４０は、窓枠ヒータ２４ｄをオフにする。

また、環境形成室１０ａ内の冷却された空気によってＬＥＤ３１も冷やされるが、オン状態の窓ヒータ２４ａ１によって、複層ガラス２４ａの室外側の空気は暖められている。そのため、中低温度帯の室内温度Ｔが温度Ｔ１近傍である場合に、ＬＥＤ温度は、露点温度よりも高い温度Ｓ３になる。なお、中低温度帯では、窓枠ヒータ２４ｄがオフになっており、低温度帯よりも複層ガラス２４ａの室外側の空気が暖められ難いので、中低温度帯の室内温度Ｔが温度Ｔ１近傍である場合に、ＬＥＤ温度は、温度Ｓ１よりも低い温度Ｓ３になる。

［中高温度帯：温度Ｔ２＜Ｔ≦温度Ｔ３］
環境形成室１０ａの室内温度Ｔが温度Ｔ２から温度Ｔ３までの中高温度帯である場合には、複層ガラス２４ａの室外側の空気によって環境形成室１０ａ内の空気が冷やされて、複層ガラス２４ａの室内側の窓ガラスが結露し易くなる。そのため、コントローラ４０は、室内側の窓ヒータ２４ａ２をオンにして露点温度を高くすることで、複層ガラス２４ａの室内側に結露が生じることを防止する。

また、複層ガラス２４ａの室外側の空気は、環境形成室１０ａ内の暖められた空気や室内側の窓ヒータ２４ａ２によって暖められるが、ＬＥＤ３１により近い位置にある室外側の窓ヒータ２４ａ１や窓枠ヒータ２４ｄはオフになっている。そのため、中高温度帯の室内温度Ｔが温度Ｔ２近傍である場合に、ＬＥＤ温度は、温度Ｓ３よりも僅かに低い温度Ｔ５になる。

［高温度帯：温度Ｔ３＜Ｔ≦最大温度ＴＭ］
環境形成室１０ａの室内温度Ｔが温度Ｔ３から最大温度ＴＭ（例えば２００℃）までの高温帯である場合には、複層ガラス２４ａの室外側の空気によって環境形成室１０ａ内の空気が冷やされることになる。しかしながら、環境形成室１０ａ内の空気は十分に加熱されており、複層ガラス２４ａの室内側の窓ガラスで結露が生じる露点温度まで環境形成室１０ａ内の空気が冷やされることがない。そのため、コントローラ４０は、全てのヒータをオフにする。

また、室外側の窓ヒータ２４ａ１や窓枠ヒータ２４ｄがオフなっているものの、環境形成室１０ａ内の加熱された空気によって、複層ガラス２４ａの室外側の空気は暖められている。そのため、室内温度Ｔが最大温度ＴＭでのＬＥＤ温度は、環境形成室１０ａ内の加熱された空気の影響を受けて、最も高い温度Ｓ２になる。

このように、環境形成室１０ａの室内温度Ｔが最大温度ＴＭで熱くなっているときや、室外側の窓ヒータ２４ａ１と窓枠ヒータ２４ｄが同時にオンになっている温度Ｔ１のときに、ＬＥＤ温度は最も高い温度Ｓ２になる。

また、図４に破線で示すように、周囲温度が最大温度（装置上限温度、例えば４０℃）になっている場合には、高温の周囲温度による影響を受けて、周囲温度が標準温度（２３℃）のときよりもＬＥＤ温度は全体的に高温側に遷移（上シフト）する。

そのため、例えば、周囲温度が２３℃から最大温度になると、温度Ｓ２であったＬＥＤ温度は、ＬＥＤ３１の許容耐熱温度（管理温度、例えば６０℃）である許容最大値Ｓａに近い温度Ｓ４になる。

また、ＬＥＤ３１をオンにすると、ＬＥＤ３１自体の発熱によりＬＥＤ温度は上昇することになる。そのため、コントローラ４０は、周囲温度が最大温度未満でＬＥＤ３１をオンにした場合に、環境形成室１０ａの室内温度Ｔがどのような温度でも、ＬＥＤ温度が許容最大値Ｓａを超えることがないようにＬＥＤ３１の照射時間を制御する。

なお、コントローラ４０は、周囲温度ごとに室内温度ＴとＬＥＤ温度との関係をマッピングしたデータ（図４参照）を記憶装置内に予め記憶しており、周囲温度と室内温度Ｔに基づいてＬＥＤ温度を算出することができる。このような態様にすることによって、既存の室内センサ４１と周囲温度センサ４２とを用いてＬＥＤ温度が求められるので、ＬＥＤ３１のＬＥＤ温度を測定する温度センサや配線等の設置が不要になり環境形成装置１００を簡素な構成にできる。

図５は、ＬＥＤ３１をオンにしてから発熱によって平衡温度に達するまでの温度変化を説明する図である。図５の横軸は照射時間ｔであり、縦軸はＬＥＤ温度である。縦軸のＬＥＤ温度は、図４の縦軸のＬＥＤ温度と対応する。

また、図５の太実線は、発熱特性ａのＬＥＤ３１をオンにしたときにＬＥＤ温度が温度Ｓ１から平衡温度に達するまでの温度変化を示している。また、図５の太破線は、発熱特性ｂのＬＥＤ３１をオンにしたときにＬＥＤ温度が温度Ｓ１から平衡温度に達するまでの温度変化を示している。なお、図５には、同じプロファイル（傾き）で温度Ｓ４、Ｓ２の位置にシフトさせた発熱特性ａ、ｂのＬＥＤ３１の温度変化を示す実線と破線を２本ずつ図示している。発熱特性ａ、ｂのＬＥＤ３１を同じ温度Ｓ４、Ｓ２からオンにした際の温度変化を比較し易くするためである。

時刻ｔ０で、ＬＥＤ温度が温度Ｓ１のときに、コントローラ４０が発熱特性ａのＬＥＤ３１をオンにすると、図５に太実線で示すようにＬＥＤ温度は、時刻ｔａで許容最大値Ｓａに達する。したがって、コントローラ４０は、時刻ｔａになるとＬＥＤ３１をオフにしてそれ以上照射できないように制御する。そのため、時刻ｔ０から時刻ｔａまでの時間Δｔａの間だけ、ＬＥＤ３１はオンになる。

なお、コントローラ４０は、設置したＬＥＤ３１の発熱特性に合わせて、当該ＬＥＤ３１をオンにした際のＬＥＤ温度と照射時間の関係をマッピングしたデータ（図５参照）を記憶装置内に予め記憶しておくこともできる。このような態様にすることによって、例えば時刻ｔ０でＬＥＤ３１をオンにした際に、当該ＬＥＤ３１の発熱特性から許容最大値Ｓａに到達する時刻ｔａを前もって算出（予測）することができる。また、この場合における時刻ｔ０から時刻ｔａまでの時間Δｔａは、照射可能時間になり、照射可能時間Δｔａから実際に照射している照射時間を減じることで残り時間を求めることもできる。算出された照射可能時間Δｔａや残り時間は、表示部２３に表示できる。

また、時刻ｔ０で、ＬＥＤ温度が許容最大値Ｓａに近い温度Ｓ４のときに、コントローラ４０が発熱特性ａのＬＥＤ３１をオンにすると、図５に実線で示すようにＬＥＤ温度は、時刻ｔ０の直後の時刻ｔ１で許容最大値Ｓａに達する。したがって、コントローラ４０は、許容最大値Ｓａに近い温度Ｓ４からＬＥＤ３１を使用する場合、僅かな時間Δｔ１しかＬＥＤ３１が使えないように照射時間を制御し、ＬＥＤ３１が発熱し過ぎないように保護する。このようにコントローラ４０は、ＬＥＤ温度に基づいてＬＥＤ３１の照射時間を制御するＬＥＤ管理部として機能する。

同様に、時刻ｔ０で、ＬＥＤ温度が温度Ｓ４よりも低い温度Ｓ２のときに、コントローラ４０が発熱特性ａのＬＥＤ３１をオンにすると、時刻ｔ１より遅い時刻ｔ２でＬＥＤ温度は許容最大値Ｓａに達する。そのため、コントローラ４０は、温度Ｓ２からＬＥＤ３１を使用する場合、時間Δｔ１よりも長い時間の時間Δｔ２だけＬＥＤ３１が使えるように照射時間を制御する。このようにコントローラ４０は、ＬＥＤ温度が比較的低い場合にＬＥＤ３１の照射時間を長めに制御することによって、ＬＥＤ３１の保護とともにＬＥＤ３１を用いた観察時間を長くとることができユーザの利便性を向上させることができる。

なお、図示省略しているが、ＬＥＤの温度が温度Ｓ１よりも低い温度Ｓ３、Ｓ５のときに、発熱特性ａのＬＥＤ３１をオンにした場合には、温度Ｓ１から使用した場合と比べて許容最大値Ｓａになるまでの時間がさらに長くなり、ＬＥＤ３１をより長い間、使用することができる。

また、図５に太破線で示すように、発熱特性ｂのＬＥＤ３１を温度Ｓ１のときにオンにすると、ＬＥＤ３１の発熱によってＬＥＤ温度が平衡温度に達する時刻ｔｂ（＝∞）になっても、ＬＥＤ温度は許容最大値Ｓａに到達しない。したがって、発熱特性ｂのＬＥＤ３１を用いる場合には、コントローラ４０は、ＬＥＤ３１に照射時間の制限を設けず、ＬＥＤ３１をより長い間、使用できるようにする。

なお、発熱特性ｂのＬＥＤ３１を温度Ｓ２のときにオンにした場合も同様に、ＬＥＤ温度が平衡温度に達してもＬＥＤ温度は許容最大値Ｓａに到達せず、照射時間の制限を設ける必要がない。他方で、許容最大値Ｓａに近い温度Ｓ４のときに発熱特性ｂのＬＥＤ３１をオンにした場合には、時刻ｔ１よりも僅かに遅い時刻にＬＥＤ温度は許容最大値Ｓａに達する。したがって、発熱特性ｂのＬＥＤ３１を用いる場合でも、ＬＥＤ温度が高くなっている場合には、コントローラ４０は、ＬＥＤ３１の照射時間に制限を設ける。このように発熱特性ｂのＬＥＤを用いる場合でもコントローラ４０がＬＥＤ３１の照射時間を制御することによって、ＬＥＤ３１を適切に保護することができる。

なお、ＬＥＤ温度の許容最大値Ｓａは、上記説明において６０℃であると例示したが、ＬＥＤ３１の耐熱設計や使用想定時間に応じて適宜変更できる（例えば７０℃や８０℃）。例えば、耐熱温度が８０℃と比較的高めのＬＥＤ３１を用いる場合でも、当該耐熱温度よりも許容最大値Ｓａをより低め（例えば６０℃）に設定することで、ＬＥＤ３１の長寿命（ロングライフ）化を図ることができる。

以上説明した本実施形態にかかる環境形成装置１００によれば、以下の作用効果を奏する。

本実施形態の環境形成装置１００は、開閉可能な開閉扉２０を備え、内部に環境形成室１０ａを形成する。環境形成装置１００は、環境形成室１０ａ内の温度を室内温度Ｔとして計測する室内センサ４１と、環境形成室１０ａの外部（周囲）の温度を周囲温度として計測する周囲温度センサ４２と、室内センサ４１からの信号と、周囲温度センサ４２からの信号とが、入力される制御部としてのコントローラ４０と、を備える。開閉扉２０は、外部から環境形成室１０ａ内を視認可能な観察窓２４ｂと、観察窓２４ｂよりも環境形成室１０ａ側に設置される複層ガラス２４ａと、観察窓２４ｂと複層ガラス２４ａとの間に設置され、環境形成室１０ａ内に光を照射可能なＬＥＤ照明としてのＬＥＤ３１と、を有する。コントローラ４０は、室内温度Ｔと周囲温度とに基づいてＬＥＤ３１のＬＥＤ温度を求め、当該ＬＥＤ温度が所定の管理温度（許容耐熱温度、許容最大値Ｓａ、例えば６０℃）を超えないようにＬＥＤ３１の照射時間を制御する。

このような環境形成装置１００によれば、ＬＥＤ温度が所定の管理温度を超える前にＬＥＤ３１をオフにできるので、発熱によって故障することを抑制できる。そのため、従来の蛍光灯ユニット９０と同様に、耐熱性の低いＬＥＤ３１を観察窓２４ｂと複層ガラス２４ａとの間に設置できるようになり、環境形成室１０ａ内への光の照射効率を高くできるとともに、環境形成室１０ａ内に入射する光の照射角度範囲も広げることができる。その結果、環境形成装置１００によれば、ＬＥＤ３１による環境形成室１０ａ内の照らし方を改善することができる。また、ＬＥＤ温度が比較的低い場合やＬＥＤ３１の発熱特性が低い場合には、ＬＥＤ３１の照射時間が長めに制御されるので、ＬＥＤ３１の保護とともにＬＥＤ３１を用いた観察時間を長くとることができユーザの利便性を向上させることもできる。

また、本実施形態の環境形成装置１００は、ＬＥＤ３１の照射角度を調整可能な照射角度調整レバー３３（照射角度調整部）をさらに有する。

このような環境形成装置１００によれば、環境形成室１０ａ内の試料の位置に合わせて、照射角度調整レバー３３を操作することでＬＥＤ３１の照射角度を調整することができる。そのため、環境形成室１０ａ内の上方や下方などの角度の付いた位置に配置された試料に対しても十分な強度の光を照射できるようになり、試料を観察し易くできる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

上記実施形態の構成は、論理的に矛盾しない範囲で相互に組み合わせることが可能である。

１０ａ 環境形成室
２０ 開閉扉
２４ａ 複層ガラス
２４ｂ 観察窓
３０ ＬＥＤユニット
３１ ＬＥＤ
３２ ＬＥＤ支持部（ヒンジ）
３３ 照射角度調整レバー
４０ コントローラ（制御部）
４１ 室内センサ（室内温度センサ）
４２ 周囲温度センサ
１００ 環境形成装置

Claims (2)

1. 開閉可能な開閉扉を備え、内部に環境形成室を形成する環境形成装置において、
   前記環境形成室内の温度を室内温度として計測する室内温度センサと、
   前記環境形成室の外部の温度を周囲温度として計測する周囲温度センサと、
   前記室内温度センサからの信号と、前記周囲温度センサからの信号とが、入力される制御部と、を備え、
   前記開閉扉は、
   前記外部から前記環境形成室内を視認可能な観察窓と、
   前記観察窓よりも前記環境形成室側に設置される複層ガラスと、
   前記観察窓と前記複層ガラスとの間に設置され、前記環境形成室内に光を照射可能なＬＥＤ照明と、を有し、
   前記制御部は、
   前記室内温度と前記周囲温度とに基づいて前記ＬＥＤ照明のＬＥＤ温度を求め、当該ＬＥＤ温度が所定の管理温度を超えないように当該ＬＥＤ照明の発熱特性に基づいて当該ＬＥＤ照明の照射時間を制御することを特徴とする環境形成装置。
2. 請求項１に記載の環境形成装置であって、
   前記ＬＥＤ照明の照射角度を調整可能な照射角度調整部をさらに有することを特徴とする環境形成装置。

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