JP7328830B2 - 加湿装置及び環境試験装置 - Google Patents

Description

本発明は、加湿装置及び環境試験装置に関する。

従来、下記特許文献１に開示されているように、環境試験装置に設けられた試験室内の湿度を制御する加湿装置が知られている。特許文献１に開示された加湿装置は、加湿用の水が入れられた加湿容器と、この加湿容器内に配置された小ヒータ及び大ヒータと、水位選択部と、加湿ヒータ選択部と、を備えている。加湿容器は断面Ｖ字形状となっていて、水位によって水の表面積が変化する構成である。加湿ヒータ選択部は、小ヒータの使用、大ヒータの使用、両ヒータの使用を選択可能となっている。水位選択部は、加湿容器内の水位として、低水位及び高水位を選択可能となっている。そして、加湿条件に応じてヒータ及び水位を選択することができる。

特開２００２－３４９９１４号公報

特許文献１に開示された加湿装置では、温度及び湿度の条件に応じて、ヒータを選択できるだけでなく、水位も選択できる。したがって、低温低湿度条件において不要な水の蒸発を抑制しつつ、高温高湿度条件において十分な量の加湿蒸気を効率的に得ることができる。しかしながら、この加湿装置では、大ヒータが使用される一方で小ヒータが使用されない運転から、小ヒータが使用される一方で大ヒータが使用されない運転に切り換えることがあるため、そのような切り換えを行うことにより、湿度制御に乱れが生ずる場合がある。また、加湿容器の水位を変更するための機構も必要であり、装置構成が複雑化する。

そこで、本発明は、前記従来技術を鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ヒータの要求出力の大きさの異なる領域間での湿度制御の乱れが発生することを抑制することにある。

前記の目的を達成するため、本発明に係る加湿装置は、試験室内を加湿するための水が入れられる加湿容器と、前記加湿容器に入れられた水を加熱するための第一加湿ヒータと、前記第一加湿ヒータの出力容量以上の出力容量を有し、前記加湿容器に入れられた水を加熱するための第二加湿ヒータと、前記第一加湿ヒータ及び前記第二加湿ヒータを制御する加湿制御部と、を備え、前記加湿制御部は、設定湿度と検出湿度との差分に基づいて大きさが決まる要求出力の領域として、第一領域と、前記第一領域よりも前記要求出力が高い領域である第二領域とが定められており、時々刻々と変化する前記要求出力が前記第一領域に属する大きさのときと、前記第二領域に属する大きさのときと、に亘って前記第一加湿ヒータを連続的に作動させるとともに、時々刻々と変化する前記要求出力が前記第一領域に属する大きさの場合には、前記第二加湿ヒータを停止する一方で前記第一加湿ヒータを前記要求出力の大きさに応じて制御し、時々刻々と変化する前記要求出力が前記第二領域に属する大きさの場合には、前記第一加湿ヒータを作動させた状態で前記第二加湿ヒータを前記要求出力の大きさに応じて制御するものであり、前記第一領域と前記第二領域とを切り替えるときの前記要求出力の値は、２つのヒータの合計出力容量に対する前記第一加湿ヒータの前記出力容量の比、または前記第二加湿ヒータの前記出力容量に対する前記第一加湿ヒータの前記出力容量の比に基づいて定められる。
本発明では、第一領域と第二領域との境界となるときの要求出力の値が、２つのヒータの合計出力容量に対する第一加湿ヒータの出力容量の比、あるいは第二加湿ヒータの出力容量に対する第一加湿ヒータの出力容量の比に基づいて決まる。つまり、第二加湿ヒータを作動させるときのタイミングが、これらの比に基づく値に設定される。このため、第二加湿ヒータを作動させるときのタイミングが、第一加湿ヒータが分担する負荷割合に応じた要求出力の値のときになる。したがって、要求出力に対して両加湿ヒータのトータル出力値をリニアに変化させる場合に好適なものとなる。
また、前記の目的を達成するため、本発明に係る加湿装置は、試験室内を加湿するための水が入れられる加湿容器と、前記加湿容器に入れられた水を加熱するための第一加湿ヒータと、前記第一加湿ヒータの出力容量以上の出力容量を有し、前記加湿容器に入れられた水を加熱するための第二加湿ヒータと、前記第一加湿ヒータ及び前記第二加湿ヒータを制御する加湿制御部と、を備え、前記加湿制御部は、設定湿度と検出湿度との差分に基づいて大きさが決まる要求出力の領域として、第一領域と、前記第一領域よりも前記要求出力が高い領域である第二領域とが定められており、時々刻々と変化する前記要求出力が前記第一領域に属する大きさのときと、前記第二領域に属する大きさのときと、に亘って前記第一加湿ヒータを連続的に作動させるとともに、時々刻々と変化する前記要求出力が前記第一領域に属する大きさの場合には、前記第二加湿ヒータを停止する一方で前記第一加湿ヒータを前記要求出力の大きさに応じて制御し、時々刻々と変化する前記要求出力が前記第二領域に属する大きさの場合には、前記第一加湿ヒータを作動させた状態で前記第二加湿ヒータを前記要求出力の大きさに応じて制御するものであり、前記加湿制御部は、時々刻々と変化する前記要求出力が前記第一領域に属する大きさのときに、前記第一加湿ヒータの出力容量に対する前記第二加湿ヒータの出力容量の比に応じた係数の変化率、または前記第一加湿ヒータの出力容量に対する両加湿ヒータのトータル出力容量の比に応じた係数の変化率で、前記第一加湿ヒータの出力が変わるように、前記第一加湿ヒータを制御する。
本発明では、第一領域と第二領域との境界となるときの要求出力が第一加湿ヒータの出力容量と第二加湿ヒータの出力容量とに基づいて定まり、さらに、２つのヒータのトータル出力容量又は第二加湿ヒータの出力容量に基づく係数で定まる変化率で第一領域での第一加湿ヒータの制御が行われる。したがって、第一領域から第二領域に亘って、ヒータ出力を線形的に変化させる場合に好適なものとなる。
また、前記の目的を達成するため、本発明に係る加湿装置は、試験室内を加湿するための水が入れられる加湿容器と、前記加湿容器に入れられた水を加熱するための第一加湿ヒータと、前記第一加湿ヒータの出力容量以上の出力容量を有し、前記加湿容器に入れられた水を加熱するための第二加湿ヒータと、前記第一加湿ヒータ及び前記第二加湿ヒータを制御する加湿制御部と、を備える。前記加湿制御部は、設定湿度と検出湿度との差分に基づいて大きさが決まる要求出力の領域として、第一領域と、前記第一領域よりも前記要求出力が高い領域である第二領域とが定められており、時々刻々と変化する前記要求出力が前記第一領域に属する大きさのときと、前記第二領域に属する大きさのときと、に亘って前記第一加湿ヒータを連続的に作動させるとともに、時々刻々と変化する前記要求出力が前記第一領域に属する大きさの場合には、前記第二加湿ヒータを停止する一方で前記第一加湿ヒータを前記要求出力の大きさに応じて制御し、時々刻々と変化する前記要求出力が前記第二領域に属する大きさの場合には、前記第一加湿ヒータを作動させた状態で前記第二加湿ヒータを前記要求出力の大きさに応じて制御するものであり、前記第二加湿ヒータの出力を、前記要求出力が小さくなるに従って次第に小さくして前記第一領域と前記第二領域との境界においてゼロとなるように制御する。

本発明では、要求出力が第一領域に収まる大きさの場合には、第二加湿ヒータが停止される一方で、第一加湿ヒータが要求出力の大きさに応じて制御される。このため、要求出力が第一領域に属する大きさの場合においては、両加湿ヒータが作動する場合に比べてヒータ出力を小さくしつつヒータ制御を行うことができる。このため、より低湿の場合が相当する第一領域での加湿制御に好適となる。一方、要求出力が第二領域に属する大きさの場合においては、第一加湿ヒータが作動しつつ第二加湿ヒータが要求出力の大きさに応じて制御される。このため、より高湿の場合が相当する第二領域にある場合においても加湿制御を適切に行うことができる。特に、第二加湿ヒータが、第一加湿ヒータの出力容量よりも大きな出力容量を有する場合には、より効率的な加湿制御が可能となる。しかも、要求出力が第一領域に属する大きさの場合と第二領域に属する大きさの場合との間で、第一加湿ヒータが連続的に作動するため、第一加湿ヒータによる加湿制御から第二加湿ヒータによる加湿制御に切り換えたり、第二加湿ヒータによる加湿制御から第一加湿ヒータによる加湿制御に切り換えたりする場合のように湿度の乱れが生ずることを抑制することができる。また、要求出力が第一領域に属する大きさの場合において、第一加湿ヒータを要求出力の大きさに応じて制御するため、加湿容器の水位を調整する必要もない。このため、水位調整機構を設ける必要もない。

前記第一加湿ヒータの出力容量は、前記第二加湿ヒータの出力容量に比べて小さくてもよい。この場合、前記加湿制御部は、前記要求出力が下がるときにおいて、前記要求出力が前記第二領域に属する状態から前記第一領域に属する状態に移行するときに、前記第一加湿ヒータを停止することなく作動を継続する一方で、前記第二加湿ヒータを停止してもよい。

この態様では、要求出力が下がる場合において、要求出力が第二領域に属する状態から第一領域に属する状態に移行するときでも湿度の乱れが生じ難い。すなわち、要求出力が第二領域に属する状態から第一領域に属する状態に移行するときに、第二加湿ヒータによる加熱から第一加湿ヒータによる加熱に切り換える制御が行われると、第一加湿ヒータが暖まるまでのタイムラグにより、湿度制御に乱れが生じてしまう。これに対し、要求出力が第二領域に属する状態のときにも第一加湿ヒータが作動している構成では、要求出力が第一領域に属する状態に移行するときには既に第一加湿ヒータが暖まっているため、湿度制御の乱れは生じない。そして、要求出力が第一領域に属する状態にあるときには、小さい出力容量の第一加湿ヒータによって湿度制御が行われるため、湿度の乱れの無い状態で湿度の微調整を行うことができる。

前記加湿制御部は、時々刻々と変化する前記要求出力が前記第二領域に属する大きさの場合に、前記第一加湿ヒータの出力が一定値となるように、または前記要求出力に応じてリニアに変化するように、前記第一加湿ヒータを制御してもよい。

この態様では、時々刻々と変化する要求出力が第二領域に属する状態のときの第一加湿ヒータの制御がシンプルになる。

前記加湿制御部は、時々刻々と変化する前記要求出力が前記第二領域に属する大きさの場合には、前記要求出力に基づくトータルのヒータ出力値から前記第一加湿ヒータの出力値を差し引いた出力値になるように前記第二加湿ヒータを制御してもよい。

この態様では、時々刻々と変化する要求出力が第二領域に属する状態にあるときには、第一加湿ヒータの出力は一定値または要求出力に応じてリニアに変化する値であり、この第一加湿ヒータの出力を基準として第二加湿ヒータの出力が決まる。このため、第二加湿ヒータの出力を容易に算出することができる。このため、第二加湿ヒータの制御もシンプルにすることができる。

本発明に係る環境試験装置は、試験室と、前記試験室内を加湿するために用いられる前記加湿装置と、備えている。

以上説明したように、本発明によれば、ヒータの要求出力の大きさの異なる領域間での湿度制御の乱れが発生することを抑制することができる。

実施形態に係る環境試験装置の構成を概略的に示す図である。 第一制御例の場合のＭＶ値とヒータ出力との関係を示す図である。 第一制御例によるヒータ出力の時間的変化を説明する図である。 第二制御例の場合のＭＶ値とヒータ出力との関係を示す図である。 第三制御例の場合のＭＶ値とヒータ出力との関係を示す図である。 第四制御例の場合のＭＶ値とヒータ出力との関係を示す図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

図１に示すように、本実施形態に係る環境試験装置１０は、内部に空間が形成された中空状の試験槽１２と、試験槽１２に設けられた後述の試験室１８を空調するための空調機器を制御するコントローラ１４と、を主として備えている。環境試験装置１０は、例えば恒温恒湿槽として構成されていているが、加湿制御が要求される装置であれば、その他のタイプの環境試験装置として構成されていてもよい。

試験槽１２は、断熱性を有する壁部材によって、中空状の直方体状に構成されている。試験槽１２は、前面が開放された槽本体１２ａと、槽本体１２ａの前面開口を開閉可能な扉体１２ｂとを備えている。

試験槽１２は、供試体を配置するための空間を形成する試験室１８を備えており、試験室１８の前面は扉体１２ｂによって開閉可能となっている。試験室１８の背面側には、空調機器が配置された空調室２０が設けられている。試験室１８内の空間と空調室２０内の空間とは、仕切り板２２で区画されている。仕切り板２２の上端と槽本体１２ａの天井を構成する壁部材との間には間隙が形成され、また、仕切り板２２の下端と槽本体１２ａの底部を構成する壁部材との間にも間隙が形成されている。これらの間隙を通して、試験室１８内の空間と空調室２０内の空間とが連通している。

空調室２０内には、冷却器２４と、加熱器２６と、送風機２８とが配置されている。冷却器２４、加熱器２６及び送風機２８は、試験室１８を空調するための前記空調機器である。

冷却器２４は、試験室１８に供給される空気を冷却するためのものであり、例えば、蒸気圧縮式冷凍機の蒸発器によって構成されている。

加熱器２６は、試験室１８に供給される空気を加熱するためのものであり、例えばワイヤヒータにより構成されている。

送風機２８は、冷却器２４及び加熱器２６によって空調された空気を吸い込み、試験室１８内の空間に吹き出すように構成されている。

環境試験装置１０は、試験室１８内の温度を検出する温度センサ３１と、試験室１８内の湿度を検出する湿度センサ３３とを備えている。温度センサ３１は、検出温度を示す信号を出力し、湿度センサ３３は、検出湿度を示す信号を出力する。これら信号は、コントローラ１４に送られる。

環境試験装置１０は、試験室１８内を加湿するための加湿装置３５を備えている。加湿装置３５は、加湿容器３７と、第一加湿ヒータ３９と、第二加湿ヒータ４１と、加湿制御部４３と、を備えている。

加湿容器３７は、空調室２０内の底部に配置されており、上方に開放された皿状に形成されている。したがって、加湿容器３７は、空調室２０内に開放されており、また、空調室２０内の空間を通して試験室１８内の空間にも開放されているといえる。加湿容器３７には、試験室１８内を加湿するための水が入れられる。

なお、加湿容器３７は、空調室２０内に配置されるのではなく、試験室１８内に配置されていてもよく、あるいは、加湿容器３７は、図略の配管を通して試験室１８内に連通する構成であれば、空調室２０及び試験室１８の外側に配置されていてもよい。

第一加湿ヒータ３９及び第二加湿ヒータ４１は、何れも加湿容器３７内の水を加熱するように構成されている。加湿容器３７内の水が第一加湿ヒータ３９及び第二加湿ヒータ４１によって加熱されて蒸発することにより、空調室２０内の空気が加湿される。この加湿された空気は、冷却器２４及び加熱器２６によって温度が調整された後、送風機２８によって試験室１８内に供給される。

第一加湿ヒータ３９は、第二加湿ヒータ４１の出力容量に比べて小さな出力容量を有している。第一加湿ヒータ３９の出力容量は、例えば、第二加湿ヒータ４１の出力容量の５分の１以下であってもよい。

加湿制御部４３は、要求出力の大きさに応じて、第一加湿ヒータ３９及び第二加湿ヒータ４１をそれぞれ制御するように構成されている。ここで、要求出力とは、第一加湿ヒータ３９及び第二加湿ヒータ４１が、それぞれの出力容量に対してどの程度の割合で出力すべきかを示す要求量を表す。このため、湿度センサ３３による検出湿度が後述する設定湿度に対してどの程度低いかに応じて、要求出力は大きくなる。

コントローラ１４は、受付部４５と、冷却器２４及び加熱器２６を制御する温度制御部４７と、を備えている。受付部４５及び温度制御部４７は、コントローラ１４が所定のプログラムに従って動作することにより発揮されるコントローラ１４の機能である。受付部４５は、使用者が操作する図略の操作部を通して入力された設定温度（試験温度）及び設定湿度（試験湿度）を受け付けて、図略の記憶部に記憶する。温度制御部４７は、温度センサ３１による検出温度と設定温度とを比較し、この比較結果に基づいて、試験室１８内の温度が設定温度に近づくように、冷却器２４及び加熱器２６を制御する。

加湿制御部４３は、コントローラ１４が発揮する一つの機能である。加湿制御部４３は、設定湿度と湿度センサ３３による検出湿度とを比較し、この比較結果に基づいて要求出力の大きさを決定し、この要求出力の大きさに基づいて、試験室１８内の湿度が試験湿度に近づくように、両加湿ヒータ３９，４１を制御する。

加湿制御部４３による第一加湿ヒータ３９及び第二加湿ヒータ４１の制御では、要求出力が第一領域に属する大きさなのか、第一領域よりも要求出力の大きい（つまり設定湿度と検出湿度との開きが大きい）第二領域に属する大きさなのかが判断され、どちらの領域に属するかによって各加湿ヒータ３９，４１の制御が変わる。つまり、試験中に時々刻々と変化する要求出力が、第一領域に属する大きさなのか、第二領域に属する大きさなのかによって、第一加湿ヒータ３９と第二加湿ヒータ４１の出力制御を変えるようにしている。

加湿制御部４３は、要求出力が第一領域に属する大きさである場合と、第二領域に属する大きさである場合とに亘って第一加湿ヒータ３９を連続的に作動させる。つまり、要求出力が第一領域に属する大きさから第二領域に属する大きさに変化したときでも、第一加湿ヒータ３９は停止されず、また、要求出力が第二領域に属する大きさから第一領域に属する大きさに変化したときでも、第一加湿ヒータ３９は停止されない。

加湿制御部４３は、要求出力が第一領域に属する大きさの場合には、第二加湿ヒータ４１を停止する一方で第一加湿ヒータ３９を要求出力の大きさに応じて制御する。また、加湿制御部４３は、要求出力が第二領域に属する大きさの場合には、第二加湿ヒータ４１を要求出力の大きさに応じて制御する。つまり、要求出力が第二領域に属する状態から第一領域に属する状態に移行するときに、第一加湿ヒータ３９を停止することなく作動を継続する一方で、第二加湿ヒータ４１については停止する。

以下、第一加湿ヒータ３９の出力値と第二加湿ヒータ４１の出力値を、具体的にどのような値に制御するかについて、説明する。ここでは、４つの制御例について説明する。第一制御例及び第二制御例は、要求出力の大きさが最大（１００％）になったときに、両加湿ヒータ３９，４１の出力値がそれぞれ、加湿ヒータの出力容量と等しい値になるように両加湿ヒータ３９，４１を制御する例である。これに対し、第三制御例及び第四制御例は、要求出力の大きさが最大（１００％）になったときに、両加湿ヒータ３９，４１のトータル出力値が第二加湿ヒータ４１の出力容量に等しい出力値になるように、両加湿ヒータ３９，４１を制御する例である。第一制御例と第二制御例との相違点は、第一領域と第二領域との境界において、第一加湿ヒータ３９の出力値を第一加湿ヒータ３９の出力容量に等しい出力値にするか（第一制御例）、出力容量よりも低い出力値にするか（第二制御例）という点である。第三制御例と第四制御例との相違点も同様である。

＜第一制御例＞
第一制御例では、要求出力の大きさが最大であるときに、両加湿ヒータ３９，４１がそれぞれ、両加湿ヒータ３９，４１の出力容量で出力されるように、加湿制御部４３が両加湿ヒータ３９，４１を制御する。そして、両加湿ヒータ３９，４１のトータル出力値が、要求出力に対して線形的に変わるように両加湿ヒータ３９，４１が制御される。

例えば、図２は、第一加湿ヒータ３９の出力容量を１０Ｗとし、第二加湿ヒータ４１の出力容量を１００Ｗとした場合の第一制御例を示すものである。横軸は、加湿装置３５に対する要求出力の大きさを、要求出力の最大値に対する％で示した値（ＭＶ値）である。縦軸は、各加湿ヒータ３９，４１の出力値及びトータルの出力値を示している。なお、要求出力の大きさは、設定湿度と、湿度センサ３３による検出湿度との差分に基づいて決まる。

図２に示す例では、ＭＶ値が１（１００％）であるときに、第一加湿ヒータ３９の出力値が１０Ｗとなり、第二加湿ヒータ４１の出力値が１００Ｗとなる。つまり、トータルで１１０Ｗになる。一方、ＭＶ値がゼロのときには、両加湿ヒータ３９，４１の出力値がゼロになる。そして、両加湿ヒータ３９，４１のトータル出力値は、それぞれＭＶ値が変化するに従って線形的に変化する。

加湿制御部４３による両加湿ヒータ３９，４１の制御には、図２に示すように、ＭＶ値の大きさにより、第一領域での制御と、第一領域よりもＭＶ値の大きい領域である第二領域での制御と、がある。第一領域は、ＭＶ値が所定の値ＭＶｃ以下の領域であり、第二領域は、ＭＶ値が所定の値ＭＶｃよりも大きな領域である。第一領域では、第一加湿ヒータ３９のみが作動する。一方、第二領域では、第一加湿ヒータ３９及び第二加湿ヒータ４１の双方が作動する。

第一制御例では、第一領域と第二領域との境界である値ＭＶｃのときの第一加湿ヒータ３９の出力値が第一加湿ヒータ３９の出力容量になるように、第一加湿ヒータ３９が制御される。そして、第二領域において、第一加湿ヒータ３９の出力値は、第一加湿ヒータ３９の出力容量で一定の値となる。この第二領域においては、第二加湿ヒータ４１の出力値は、要求出力に基づく両加湿ヒータ３９，４１のトータル出力値から第一加湿ヒータ３９の出力値を差し引いた出力値となる。

ここで、ＭＶ値に対して、第一加湿ヒータ３９と第二加湿ヒータ４１の出力値がそれぞれどのような値になるかについて、具体的に説明する。

第一加湿ヒータ３９の出力容量をＨｓとし、第二加湿ヒータ４１の出力容量をＨｌとし、両加湿ヒータ３９，４１のトータル出力容量をＨとし、加湿装置３５の要求出力の割合に相当するＭＶ値をＭＶとし、第一加湿ヒータ３９の出力割合（出力容量に対する出力値の割合）をＭＶ（ｙ）とし、第二加湿ヒータ４１の出力割合（出力容量に対する出力値の割合）をＭＶ（ｘ）とする。この場合、加湿装置３５の出力値Ｈ・ＭＶは、以下のとおり表すことができる。

Ｈ・ＭＶ＝Ｈｌ・ＭＶ（ｘ）＋Ｈｓ・ＭＶ（ｙ） （１）
トータル出力容量Ｈは、第一加湿ヒータ３９の出力容量Ｈｓと第二加湿ヒータ４１の出力容量Ｈｌの和であるため、式（１）は
（Ｈｌ＋Ｈｓ）・ＭＶ＝Ｈｌ・ＭＶ（ｘ）＋Ｈｓ・ＭＶ（ｙ） （２）
と表すことができる。

要求出力の大きさが第一領域に属する大きさのとき、すなわち、ＭＶ値が値ＭＶｃ以下のとき、第二加湿ヒータ４１が停止されるため、ＭＶ（ｘ）＝０となる。したがって、式（２）から

が得られる。一方、ＭＶ値が値ＭＶｃのときには、第一加湿ヒータ３９が１００％出力となるため、ＭＶ（ｙ）＝１である。したがって、式（３）は以下の通りとなる。

つまり、ＭＶ値がＨｓ／（Ｈｌ＋Ｈｓ）のときに、第一領域と第二領域との境界となる。そして、要求出力が第一領域に属する大きさから第二領域に属する大きさになって第二加湿ヒータ４１の作動を開始するときの要求出力の値ＭＶｃは、２つの加湿ヒータ３９，４１のトータル出力容量Ｈに対する第一加湿ヒータ３９の出力容量Ｈｓの比に基づいて定められる。

一方、要求出力の大きさが第二領域に属する大きさのとき、すなわち、ＭＶ値が値ＭＶｃより大きいときには、第一加湿ヒータ３９は出力容量Ｈｓに等しい出力値で出力されるため、ＭＶ（ｙ）は１となる。つまり、第二領域においては、第一加湿ヒータ３９の出力が一定値に制御される。式（２）のＭＶ（ｙ）に１を代入することにより、ＭＶ（ｘ）は式（５）で表される。

つまり、第二領域での第二加湿ヒータ４１の出力値は、要求出力に基づく両加湿ヒータ３９，４１のトータル出力値から第一加湿ヒータ３９の出力値を差し引いた出力値になる。

以上より、第二加湿ヒータ４１の出力割合ＭＶ（ｘ）、及び第一加湿ヒータ３９の出力割合ＭＶ（ｙ）は、以下のとおり表される。

式（７）に示されているように、第一領域における第一加湿ヒータ３９の出力値は、第一加湿ヒータ３９の出力容量Ｈｓに対する、両加湿ヒータ３９，４１のトータル出力容量Ｈの比に応じた係数の変化率で変わる。

ここで、第一制御例の場合における、加湿装置３５の作動中の両加湿ヒータ３９，４１の出力の時間的変化の一例について説明する。例えば、加湿装置３５の駆動開始時の要求出力が第二領域に属する大きさであったとすると、図３に示すように、開始時には、第一加湿ヒータ３９及び第二加湿ヒータ４１の両方が作動する。第一加湿ヒータ３９は、式（７）の通り、ＭＶ値が値ＭＶｃよりも大きな領域では、１００％出力である。一方、時間の経過とともに要求出力の大きさが次第に小さくなるため、第二加湿ヒータ４１の出力は、式（６）の通り、ＭＶ値が値ＭＶｃになるまで、ＭＶ値が小さくなるに従って次第に小さくなる。そして、ＭＶ値が値ＭＶｃになると第二加湿ヒータ４１の出力がゼロとなるが、このときも第一加湿ヒータ３９の出力は継続する。そして、ＭＶ値がＭＶｃ以下の領域においては、第一加湿ヒータ３９の出力は、要求出力の大きさに応じた値に制御される。

＜第二制御例＞
第一制御例では、ＭＶ値が値ＭＶｃのときに、第一加湿ヒータ３９の出力が１００％出力に設定される。これに対し、第二制御例は、ＭＶ値が値ＭＶｃのときに、第一加湿ヒータ３９の出力が１００％未満の値に設定される。ＭＶ値が値ＭＶｃのときの第一加湿ヒータ３９の出力割合をＡ［％］とすると、式（７）は

と書き替えられる。この場合、ＭＶ値が値ＭＶｃから１００％になるまで、図４に示すように、第一加湿ヒータ３９の出力割合は、Ａ％から１００％までリニアに増加する。つまり、第二制御例では、加湿制御部４３は、要求出力が第二領域に属する大きさの場合に、第一加湿ヒータ３９の出力が要求出力に応じてリニアに変化するように、第一加湿ヒータ３９を制御する。

一方、第二加湿ヒータ４１の出力割合は、第二領域において０％から１００％までリニアに変化する。

第一加湿ヒータ３９については、第二領域においてＡ％から１００％までリニアに変化する。具体的には、ＭＶ（ｘ）、ＭＶ（ｙ）は、

となる。第二制御例では、式（９）、式（１０）に従った出力割合で第二加湿ヒータ４１及び第一加湿ヒータ３９が制御される。

＜第三制御例＞
第一制御例では、要求出力が最大のときに、両加湿ヒータ３９，４１の出力値がそれぞれ出力容量と等しい出力値になる。これに対し、第三制御例では、図５に示すように、要求出力の大きさが最大のとき（ＭＶ値が１００％のとき）に、両加湿ヒータ３９，４１のトータル出力値が、第二加湿ヒータ４１の出力容量Ｈｌに等しい値（１００Ｗ）になる。つまり、第三制御例では、加湿装置３５の出力が、第一加湿ヒータ３９と第二加湿ヒータ４１の出力容量の比率で、各加湿ヒータ３９，４１に振り分けられる。このため、両加湿ヒータ３９，４１の出力値は、式（１）と異なり、式（１１）の通り表すことができる。

Ｈｌ・ＭＶ＝Ｈｌ・ＭＶ（ｘ）＋Ｈｓ・ＭＶ（ｙ） （１１）
このとき、各加湿ヒータの出力割合は、以下の式（１２）、式（１３）によって表される。

第三制御例においても、ＭＶ値が値ＭＶｃ以下のとき、第二加湿ヒータ４１が停止されるため、ＭＶ（ｘ）＝０となる。したがって、式（１１）から

が得られる。つまり、加湿制御部４３は、要求出力が第一領域に属する大きさのときに、第一加湿ヒータ３９の出力容量Ｈｓに対する第二加湿ヒータ４１の出力容量Ｈｌの比に応じた係数の変化率で、第一加湿ヒータ３９の出力が変わるように、第一加湿ヒータ３９を制御する。

一方、ＭＶ値が値ＭＶｃのときには、第一加湿ヒータ３９が最大出力となってＭＶ＝１となるため、

となる。すなわち、第三制御例でも、要求出力が第一領域に属する大きさから第二領域に属する大きさになって第二加湿ヒータ４１の作動を開始するときの要求出力の値ＭＶｃは、２つの加湿ヒータ３９，４１のトータル出力容量Ｈに対する第一加湿ヒータ３９の出力容量Ｈｓの比に基づいて定められる。

第三制御例では、ＭＶ値が値ＭＶｃ以上のときには、第一加湿ヒータ３９の出力が最大出力（ＭＶ＝１）で一定値となるため、式（１１）に式（１３）を適用することにより、

が得られる。

以上より、第三制御例では、第二加湿ヒータ４１の出力割合ＭＶ（ｘ）及び第一加湿ヒータ３９の出力割合ＭＶ（ｙ）は、以下のとおり表される。

＜第四制御例＞
第三制御例では、ＭＶ値が値ＭＶｃのときに、第一加湿ヒータ３９の出力が最大出力になる。これに対し、第四制御例は、ＭＶ値が値ＭＶｃのときに、第一加湿ヒータ３９が最大出力ではなく、最大出力未満に設定される。ＭＶ値が値ＭＶｃのときの第一加湿ヒータ３９の出力割合をＡ［％］とすると、以下のとおり表すことができる。

すなわち、第四制御例では、要求出力が第一領域に属する大きさから第二領域に属する大きさになって第二加湿ヒータ４１の作動を開始するときの要求出力の値ＭＶｃは、第二加湿ヒータ４１の出力容量Ｈｌに対する第一加湿ヒータ３９の出力容量Ｈｓの比に基づいて定められる。

第四制御例でもＭＶ（ｘ）は、ＭＶ値に対してリニアに変化する。第四制御例では、図６に示すように、ＭＶ値が値ＭＶｃのときとＭＶ値が１００％のときとの間で、第一加湿ヒータ３９の出力がリニアに変化する。

以上より、第四制御例では、第二加湿ヒータ４１の出力割合ＭＶ（ｘ）及び第一加湿ヒータ３９の出力割合ＭＶ（ｙ）は、以下のとおり表される。

以上説明したように、本実施形態では、要求出力が第一領域に収まる大きさの場合には、第二加湿ヒータ４１が停止される一方で、第一加湿ヒータ３９が要求出力の大きさに応じて制御される。このため、要求出力が第一領域に属する大きさの場合においては、両加湿ヒータ３９，４１が作動する場合に比べてヒータ出力を小さくしつつヒータ制御を行うことができる。このため、より低湿の場合が相当する第一領域での加湿制御に好適となる。一方、要求出力が第二領域に属する大きさの場合においては、第一加湿ヒータ３９が作動しつつ第二加湿ヒータ４１が要求出力の大きさに応じて制御される。このため、より高湿の場合が相当する第二領域にある場合においても加湿制御を適切に行うことができる。特に、第二加湿ヒータ４１が、第一加湿ヒータ３９の出力容量よりも大きな出力容量を有するため、より効率的な加湿度制御が可能となる。しかも、要求出力が第一領域に属する大きさの場合と第二領域に属する大きさの場合との間で、第一加湿ヒータ３９が連続的に作動するため、第一加湿ヒータ３９による加湿制御から第二加湿ヒータ４１による加湿制御に切り換えたり、第二加湿ヒータ４１による加湿制御から第一加湿ヒータ３９による加湿制御に切り換えたりする場合のように湿度の乱れが生ずることを抑制することができる。また、要求出力が第一領域に属する大きさの場合において、第一加湿ヒータ３９を要求出力の大きさに応じて制御するため、加湿容器３７の水位を調整する必要もない。このため、水位調整機構を設ける必要もない。

また、本実施形態では、要求出力が下がる場合において、要求出力が第二領域に属する状態から第一領域に属する状態に移行するときでも湿度の乱れが生じ難い。すなわち、要求出力が第二領域に属する状態から第一領域に属する状態に移行するときに、第二加湿ヒータ４１による加熱から第一加湿ヒータ３９による加熱に切り換える制御が行われると、第一加湿ヒータ３９が暖まるまでのタイムラグにより、湿度制御に乱れが生じてしまう。これに対し、本実施形態のように、要求出力が第二領域に属する状態のときにも第一加湿ヒータ３９が作動している構成では、要求出力が第一領域に属する状態に移行するときには既に第一加湿ヒータ３９が暖まっているため、湿度制御の乱れは生じない。そして、要求出力が第一領域に属する状態にあるときには、小さい出力容量の第一加湿ヒータ３９によって湿度制御が行われるため、湿度の乱れの無い状態で湿度の微調整を行うことができる。

また本実施形態では、ＭＶ値が値ＭＶｃ以上であるとき、すなわち要求出力が第二領域に属する大きさのときに、第一加湿ヒータ３９の出力が一定値になるか、または要求出力に応じてリニアに変化する。したがって、要求出力が第二領域に属する状態のときの第一加湿ヒータ３９の制御がシンプルになる。

また本実施形態では、要求出力が第二領域に属する大きさのときに、第二加湿ヒータ４１の出力は、要求出力に基づくトータルのヒータ出力値から第一加湿ヒータ３９の出力値を差し引いた出力値になる。このため、第二加湿ヒータ４１の出力を容易に算出することができ、第二加湿ヒータ４１の制御もシンプルにすることができる。

また本実施形態では、値ＭＶｃが、２つの加湿ヒータ３９，４１のトータル出力容量Ｈに対する第一加湿ヒータ３９の出力容量Ｈｓの比、あるいは第二加湿ヒータ４１の出力容量Ｈｌに対する第一加湿ヒータ３９の出力容量Ｈｓの比に基づいて決まる。つまり、第二加湿ヒータ４１を作動させるときのタイミングが、これらの比に基づく値に設定される。このため、第二加湿ヒータ４１を作動させるときのタイミングが、第一加湿ヒータ３９が分担する負荷割合に応じた要求出力の値のときになる。したがって、要求出力に対して両加湿ヒータ３９，４１のトータル出力値をリニアに変化させる場合に好適なものとなる。

また本実施形態では、第一領域において、第一加湿ヒータ３９の出力が、第一加湿ヒータ３９の出力容量Ｈｓに対する第二加湿ヒータ４１の出力容量Ｈｌの比に応じた係数の変化率、または第一加湿ヒータ３９の出力容量Ｈｓに対する両加湿ヒータ３９，４１のトータル出力容量Ｈの比に応じた係数の変化率で変わる。したがって、第一領域から第二領域に亘り、ヒータ出力を線形的に変化させる場合に好適なものとなる。

なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明は、前記実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更、改良等が可能である。前記実施形態では、要求出力の大きさに応じて２つの領域に分割して、第一加湿ヒータ３９及び第二加湿ヒータ４１の制御を切り分けるようにしたが、これに限られない。例えば、要求出力の大きさに応じて３つの領域に分割してもよい。この場合、第二領域よりも要求出力の大きな（湿度の高い）第三領域が存在することになり、第二領域は、要求出力の最大値よりも少し低い値になるまでの範囲となる。第三領域では、例えば、第一加湿ヒータ３９が停止される等、第二領域とは異なる制御となる。

前記実施形態では、第二加湿ヒータ４１が、第一加湿ヒータ３９の出力容量よりも大きな出力容量を有するが、これに限られない。例えば、第二加湿ヒータ４１の出力容量は、第一加湿ヒータ３９の出力容量と同じであってもよい。

前記実施形態では、第一領域と第二領域との境界が、トータル出力容量Ｈに対する第一加湿ヒータ３９の出力容量Ｈｓの比、または第二加湿ヒータ４１の出力容量Ｈｌに対する第一加湿ヒータ３９の出力容量Ｈｓの比に基づいて定められるが、これに限られるものではない。第一領域と第二領域との境界は任意の値であってもよい。

１０ ：環境試験装置
１８ ：試験室
３５ ：加湿装置
３７ ：加湿容器
３９ ：第一加湿ヒータ
４１ ：第二加湿ヒータ
４３ ：加湿制御部

Claims (7)

1. 試験室内を加湿するための水が入れられる加湿容器と、
   前記加湿容器に入れられた水を加熱するための第一加湿ヒータと、
   前記第一加湿ヒータの出力容量以上の出力容量を有し、前記加湿容器に入れられた水を加熱するための第二加湿ヒータと、
   前記第一加湿ヒータ及び前記第二加湿ヒータを制御する加湿制御部と、を備え、
   前記加湿制御部は、設定湿度と検出湿度との差分に基づいて大きさが決まる要求出力の領域として、第一領域と、前記第一領域よりも前記要求出力が高い領域である第二領域とが定められており、時々刻々と変化する前記要求出力が前記第一領域に属する大きさのときと、前記第二領域に属する大きさのときと、に亘って前記第一加湿ヒータを連続的に作動させるとともに、時々刻々と変化する前記要求出力が前記第一領域に属する大きさの場合には、前記第二加湿ヒータを停止する一方で前記第一加湿ヒータを前記要求出力の大きさに応じて制御し、時々刻々と変化する前記要求出力が前記第二領域に属する大きさの場合には、前記第一加湿ヒータを作動させた状態で前記第二加湿ヒータを前記要求出力の大きさに応じて制御するものであり、
   前記第一領域と前記第二領域とを切り替えるときの前記要求出力の値は、２つのヒータの合計出力容量に対する前記第一加湿ヒータの前記出力容量の比、または前記第二加湿ヒータの前記出力容量に対する前記第一加湿ヒータの前記出力容量の比に基づいて定められる加湿装置。
2. 試験室内を加湿するための水が入れられる加湿容器と、
   前記加湿容器に入れられた水を加熱するための第一加湿ヒータと、
   前記第一加湿ヒータの出力容量以上の出力容量を有し、前記加湿容器に入れられた水を加熱するための第二加湿ヒータと、
   前記第一加湿ヒータ及び前記第二加湿ヒータを制御する加湿制御部と、を備え、
   前記加湿制御部は、設定湿度と検出湿度との差分に基づいて大きさが決まる要求出力の領域として、第一領域と、前記第一領域よりも前記要求出力が高い領域である第二領域とが定められており、時々刻々と変化する前記要求出力が前記第一領域に属する大きさのときと、前記第二領域に属する大きさのときと、に亘って前記第一加湿ヒータを連続的に作動させるとともに、時々刻々と変化する前記要求出力が前記第一領域に属する大きさの場合には、前記第二加湿ヒータを停止する一方で前記第一加湿ヒータを前記要求出力の大きさに応じて制御し、時々刻々と変化する前記要求出力が前記第二領域に属する大きさの場合には、前記第一加湿ヒータを作動させた状態で前記第二加湿ヒータを前記要求出力の大きさに応じて制御するものであり、
   前記加湿制御部は、時々刻々と変化する前記要求出力が前記第一領域に属する大きさのときに、前記第一加湿ヒータの出力容量に対する前記第二加湿ヒータの出力容量の比に応じた係数の変化率、または前記第一加湿ヒータの出力容量に対する両加湿ヒータのトータル出力容量の比に応じた係数の変化率で、前記第一加湿ヒータの出力が変わるように、前記第一加湿ヒータを制御する加湿装置。
3. 試験室内を加湿するための水が入れられる加湿容器と、
   前記加湿容器に入れられた水を加熱するための第一加湿ヒータと、
   前記第一加湿ヒータの出力容量以上の出力容量を有し、前記加湿容器に入れられた水を加熱するための第二加湿ヒータと、
   前記第一加湿ヒータ及び前記第二加湿ヒータを制御する加湿制御部と、を備え、
   前記加湿制御部は、
   設定湿度と検出湿度との差分に基づいて大きさが決まる要求出力の領域として、第一領域と、前記第一領域よりも前記要求出力が高い領域である第二領域とが定められており、時々刻々と変化する前記要求出力が前記第一領域に属する大きさのときと、前記第二領域に属する大きさのときと、に亘って前記第一加湿ヒータを連続的に作動させるとともに、時々刻々と変化する前記要求出力が前記第一領域に属する大きさの場合には、前記第二加湿ヒータを停止する一方で前記第一加湿ヒータを前記要求出力の大きさに応じて制御し、
   時々刻々と変化する前記要求出力が前記第二領域に属する大きさの場合には、前記第一加湿ヒータを作動させた状態で前記第二加湿ヒータを前記要求出力の大きさに応じて制御するものであり、前記第二加湿ヒータの出力を、前記要求出力が小さくなるに従って次第に小さくして前記第一領域と前記第二領域との境界においてゼロとなるように制御する加湿装置。
4. 前記第一加湿ヒータの出力容量は、前記第二加湿ヒータの出力容量に比べて小さく、
   前記加湿制御部は、前記要求出力が下がるときにおいて、前記要求出力が前記第二領域に属する状態から前記第一領域に属する状態に移行するときに、前記第一加湿ヒータを停止することなく作動を継続する一方で、前記第二加湿ヒータを停止する請求項１から３の何れか１項に記載の加湿装置。
5. 前記加湿制御部は、時々刻々と変化する前記要求出力が前記第二領域に属する大きさの場合に、前記第一加湿ヒータの出力が一定値となるように、または前記要求出力に応じてリニアに変化するように、前記第一加湿ヒータを制御する請求項１から４の何れか１項に記載の加湿装置。
6. 前記加湿制御部は、時々刻々と変化する前記要求出力が前記第二領域に属する大きさの場合には、前記要求出力に基づくトータルのヒータ出力値から前記第一加湿ヒータの出力値を差し引いた出力値になるように前記第二加湿ヒータを制御する請求項５に記載の加湿装置。
7. 試験室と、
   前記試験室内を加湿するために用いられる、請求項１から６の何れか１項に記載の加湿装置と、を備えている環境試験装置。

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