JPH09145206A - ノンフロスト運転域切換式の除湿機付き環境試験装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 除湿機運転時の連続運転範囲を拡大する。 【構成】 電磁弁３５の閉時には、蒸発圧力調整弁３６
でその上流側の冷媒蒸発圧力を高い圧力に調整し、蒸発
器３２への着霜を防止する。ノンフロスト運転制御部４
の判断部分４１に温湿度の設定値と共に除湿機のオン／
オフ信号を入れて、除湿機オフ時には、設定値である点
Ｐが第１範囲Ａにあるときにのみ出力部分４２で電磁弁
３５を閉にしてノンフロスト運転を行なうが、除湿機オ
ン時には、第２範囲Ｂでもノンフロスト運転できるよう
に切り換える。 【効果】 除湿機オン時には、第２範囲Ｂもノンフロス
ト運転範囲にするので、霜取りのない連続運転範囲を拡
大することができる。この場合、冷凍機による除湿能力
は低いが、除湿機の除湿能力により、低湿運転条件が満
たされる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、除湿機を備えノンフロ
スト運転のできる環境試験装置に関し、特にノンフロス
ト運転域の制御技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】環境試験装置では、運転時の設定温湿度
が高い場合には冷凍機を低温で運転する必要がないた
め、蒸発器内の冷媒蒸発圧力を高くしてその蒸発温度を
高くし、蒸発器への着霜を防止するノンフロスト運転が
従来から行われていた。この場合、ノンフロスト運転を
行うかどうかは、温湿度の設定値によって決定され、設
定値が予め定められた一定の温湿度範囲に入るときにノ
ンフロスト運転を行ない、その他のときにはフロスト運
転を行うようにしていた。

【０００３】一方、環境試験装置では、低湿運転を効果
的に行うために、冷却除湿能力のある蒸発器に加えて除
湿機を設ける装置がある。従来では、このような除湿機
を備えた環境試験装置においても、除湿機の使用／不使
用にかかわらず前記の一定の温湿度設定範囲のみでノン
フロスト／フロスト運転の切換を行っていた。このた
め、従来の環境試験装置では、除湿機の運転状態に対応
した適切なノンフロスト運転ができなかった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は従来技術に於
ける上記問題を解決し、除湿機を備えた環境試験装置に
おいて適切なノンフロスト運転を行い、連続運転性を向
上させた環境試験装置を提供することを課題とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、上記
課題を解決するために、除湿機と、温度及び湿度を設定
できる温湿度設定部と、無着霜運転を可能にするノンフ
ロスト運転手段と、該ノンフロスト運転手段を制御する
ノンフロスト運転制御手段と、を備えた環境試験装置に
おいて、前記ノンフロスト運転制御手段は、温度と湿度
とから成る座標内の第１範囲及び該第１範囲より湿度の
低い第２範囲を備え前記除湿機のオン／オフを入力する
と共に前記温湿度設定部の設定値を入力する判断部分で
あって除湿機オフ時に入力した設定値が前記第１範囲に
入っているかどうかを判断すると共に除湿機オン時に前
記入力した設定値が前記第１範囲又は第２範囲の何れか
に入っているかどうかを判断する判断部分と、該判断部
分によって除湿機オフ時に前記入力した設定値が前記第
１範囲に入っていると判断されるか或いは除湿機オン時
に前記入力した設定値が前記第１範囲又は前記第２範囲
の何れかに入っていると判断されると前記ノンフロスト
運転手段を作動させるように出力する出力部分と、を有
することを特徴とする。

【０００６】請求項２の発明は、上記課題を解決するた
めに、オン／オフ制御の可能な除湿機と、温度及び湿度
を設定できる温湿度設定部と、無着霜運転を可能にする
ノンフロスト運転手段と、を備えた環境試験装置におい
て、前記除湿機と前記ノンフロスト運転手段とを同時に
制御する除湿／ノンフロスト制御手段であって、温度と
湿度とから成る座標内の第１範囲及び該第１範囲より湿
度の低い第２範囲を備え前記温湿度設定部の設定値を入
力して該入力した設定値が前記第１範囲又は第２範囲の
何れに入っているかを判断する判断部分と、該判断部分
によって前記入力した設定値が前記第１範囲に入ってい
ると判断されると前記除湿機をオフにすると共に前記ノ
ンフロスト運転手段を作動させるように出力し前記判断
部分によって前記入力した設定値が前記第２範囲に入っ
ていると判断されると前記除湿機をオンにすると共に前
記ノンフロスト運転手段を作動させるように出力する出
力部分と、を備えた除湿／ノンフロスト制御手段を有す
ることを特徴とする。

【０００７】

【発明の実施の形態】図１は本発明を適用できる環境試
験装置の全体構成の一例を示す。環境試験装置は、除湿
機１と、温度及び湿度を設定できる温湿度設定部２と、
無着霜運転を可能にするノンフロスト運転手段を備えた
冷凍回路３と、ノンフロスト運転手段を制御するノンフ
ロスト運転制御手段であるノンフロスト運転制御部４と
を備えている。この環境試験装置は、一般的構成とし
て、試験室５、これと隣接して仕切られた空調室６、加
湿器７、冷凍回路３を構成する圧縮機３１及び蒸発器３
２、加熱器８、循環送風機９、乾球温度センサ１０、湿
球温度センサ１１等を備えている。

【０００８】除湿機１は、本例では、ハニカム状のロー
タ１ａ及びこれを回転させるモータ１ｂを備え、ロータ
１ａの回転により、その３／４回転部分でロータを通過
する空気を除湿し、その１／４回転部分で除湿能力を再
生させる形式のものである。但し、本発明を適用するに
当たって、他の形式の除湿機を用いることも可能であ
る。除湿機１の運転時には、試験室５内の空気の一部分
がダンパー１２を介して除湿機１内に導入され、除湿さ
れた後ダンパー１３を介して空調室６内に戻され、内部
の低湿環境が実現される。

【０００９】除湿機１の運転は、運転マニュアルに従っ
て人の操作で行われたり、自動的に行われる。自動運転
は、例えば、温湿度の設定値に対応して除湿機運転ゾー
ンを定め、設定した温湿度が運転ゾーンに入っていれば
除湿機をオンにし、その他の場合には除湿機をオフにす
る方法で行われる。マニュアル運転又はどのような自動
運転を行う場合にも、除湿機１のオン／オフ信号は、後
述するノンフロスト運転制御部の判断部分に送られる。

【００１０】温湿度設定部２は、温度及び湿度設定スイ
ッチ２１及び２２を備え、ノンフロスト運転制御部４と
共に環境試験装置の操作制御盤５０内に設けられてい
る。操作制御盤５０は、それぞれのスイッチで設定され
た温湿度やセンサ１０、１１の検出温湿度等によって、
加湿器６及び加熱器８を制御し、試験室５内を目的とす
る温湿度に維持する。

【００１１】図２は冷凍回路３及びノンフロスト運転制
御部４の構成例を示す。冷凍回路３は、図１にも示した
圧縮機３１及び蒸発器３２を含み、凝縮器３３、キャピ
ラリチューブや電子膨張弁等の何れかから成る膨張機構
３４、ノンフロスト運転手段の一例である並列回路を構
成する電磁弁３５及び蒸発圧力調整弁３６等を備えてい
る。蒸発圧力調整弁３６は、電磁弁３５が閉じていると
きには、蒸発器出口圧力に相当する一次側圧力が蒸発温
度で１〜５°Ｃ程度に相当する圧力になるように設定さ
れる。その結果、電磁弁３５が閉のときには蒸発温度が
プラスになるため、蒸発器への着霜がなく、ノンフロス
ト運転が実現される。

【００１２】一方、電磁弁３５は十分な冷媒量を通過さ
せるだけ大きさになっていて、これが開くと、蒸発圧力
調整弁３６が圧力を上昇させるために閉じても、冷媒は
並設された電磁弁３５側を少ない抵抗で流れ、蒸発器内
の圧力は膨張機構３４の出口圧力と同じになり、それに
対応して温度も下がり、低温フロスト運転を行うことが
できる。このときの温度は、例えば−２０°Ｃ〜−４０
°Ｃ程度である。

【００１３】なお、ノンフロスト運転手段は、蒸発圧力
又は温度の高低を切り換えられる手段であればよく、上
記のような電磁弁と蒸発圧力調整弁との組合せによる並
列回路には限られない。例えば、電磁弁３５に代えて、
空気圧や油圧作動の制御弁を用いてもよい。又、圧力調
整弁に代えて、温度調整弁を用いたり、運転条件がそれ
程大きく変わらない装置のような場合には、オリフィス
等の一定絞り機構を用いることもできる。更に、電磁弁
と蒸発圧力調整弁との並列回路でなく、全開時に抵抗が
少なくて十分な流量が流れ圧力調整もできる蒸発圧力調
整弁のみを設け、ノンフロスト運転では圧力調整し、フ
ロスト運転では全開に設定にするような構成も可能であ
る。

【００１４】ノンフロスト運転制御部４は、判断部分４
１と、出力部分４２とを有する。判断部分４１は、同図
（ｂ）に例示する温度と湿度とから成る座標内の第１範
囲Ａ及びこれより湿度の低い第２範囲Ｂを備え、除湿機
１のオン／オフを入力すると共に、温湿度設定部２の設
定値である設定温度ｔ及び設定湿度Ｈで構成される点Ｐ
（ｔ、Ｈ）を入力する。そして、除湿機オフ時に入力し
た設定値である点Ｐが第１範囲Ａに入っているかどうか
を判断すると共に、除湿機オン時に点Ｐが第１範囲Ａ又
は第２範囲Ｂの何れかに入っているかどうかを判断す
る。

【００１５】出力部分４２は、判断部分４１によって除
湿機オフ時に点Ｐが第１範囲Ａに入っていると判断され
るか、或いは、除湿機オン時に点Ｐが第１範囲Ａ又は第
２範囲Ｂの何れかに入っていると判断されると、ノンフ
ロスト運転手段である電磁弁３５及び圧力調整弁３６を
作動させるように出力する。即ち、電磁弁３５を閉にし
て圧力調整弁３６の動作を有効にし、蒸発圧力及び蒸発
温度を高くしてノンフロスト運転を可能にする。

【００１６】上記のようなノンフロスト運転制御によれ
ば、第１範囲Ａは、除湿機停止時のノンフロスト運転範
囲を示し、第２範囲Ｂは、除湿機運転時にのみ拡大され
るノンフロスト運転範囲を示すことになる。第１範囲Ａ
の下限線Ｌは、除湿機を運転しない場合において、例え
ば冷媒温度が５°Ｃのときに、冷凍回路の蒸発器３２の
みによって到達できる温度と湿度との関係等を基準にし
て定められ、近似的には、 Ｈ＝−ａｔ＋ｂ という式で直線として表すことができる。このような第
１範囲Ａは、試験室５内に入れられる試料からの水分又
は発熱負荷の有無や大きさ、設定温湿度へ到達させるた
めの目標時間等の諸条件によって異なってくるので、上
式のａ及びｂは実際の環境試験装置において妥当なよう
に定められる。

【００１７】第２範囲Ｂは、除湿機を運転する場合にお
いて、例えば冷媒温度が５°Ｃのときに、冷凍機の蒸発
器３２及び除湿機１によって到達できる温度と湿度との
関係から定められる。低湿条件を達成する場合には冷凍
機による冷却除湿が効果的でないこと、従って、除湿機
１は、試料からの水分負荷等を考慮しても、冷凍機を低
温運転することなく目標とする最低湿度が得られるよう
に定められることが多い。そのため図の例では、除湿機
を運転するときには、第２範囲Ｂで示すように、ノンフ
ロスト運転域を相対湿度０まで拡大している。第３範囲
Ｃは、除湿機１の運転とは関係なく、ノンフロスト運転
では達成できない低温域を示す。発熱負荷等によっても
異なるが、第３範囲Ｃの限界温度ｔ₁は例えば１５°Ｃ
程度にされる。

【００１８】図３は、以上のようなノンフロスト運転制
御をする場合の制御フローの一例を示す。除湿機がオン
になっているかどうかを判断し（Ｓー１）、オンになっ
ていなければ、設定温度ｔがｔ₁ 以上で且つ設定した相
対湿度Ｈが前式の（ａｔ＋ｂ）で計算した値以上という
両条件を満たしているかどうかを判断し（Ｓー２）（こ
れは設定値が図２（ａ）の第１範囲Ａに入っているかど
うかの判断に相当する）、両条件を満たしているときに
は、電磁弁３５を閉にしてノンフロスト運転を行い（Ｓ
ー３）、その他の場合には電磁弁を開にしてフロスト運
転を行うように制御する（Ｓー４）。除湿機がオンにな
れば、設定温度ｔがｔ₁ 以上かどうかを判断し（Ｓー
５）（これは設定値が第１範囲Ａ又は第２範囲Ｂの何れ
かに入っているかどうかの判断に相当する）、以上であ
ればノンフロスト運転を行い（Ｓー３）、その他の場合
にはフロスト運転を行うように制御する（Ｓー４）。

【００１９】図４は、ノンフロスト運転を行う装置の他
の例を示す。本例の環境試験装置では、除湿機１がオン
／オフ制御可能になっていて、除湿機１とノンフロスト
運転手段としての電磁弁３５とを同時に制御する除湿／
ノンフロスト制御手段としての除湿／ノンフロスト運転
制御部４´が設けられている。除湿／ノンフロスト運転
制御部４´は、図２（ｂ）に示す温度と湿度とから成る
座標内の第１範囲Ａ及びこれより湿度の低い第２範囲を
備え温湿度設定部２の設定値を入力してこれが第１範囲
Ａ又は第２範囲Ｂの何れに入っているかを判断する判断
部分４１´と、この判断部分によって入力した設定値が
第１範囲Ａに入っていると判断されると除湿機１をオフ
にすると共に電磁弁３５を閉にしてノンフロスト運転手
段を作動させるように出力し入力した設定値が第２範囲
Ｂに入っていると判断されると除湿機１をオンにすると
共に電磁弁３５を閉にするように出力する出力部分４２
´と、を備えている。

【００２０】図１〜図３に示した環境試験装置では第１
〜第３範囲Ａ〜Ｃを定め、ノンフロスト運転制御部４
は、温湿度の設定値が第２範囲Ｂにある場合に、除湿機
１がオンになっているときにのみノンフロスト運転を行
うように制御した。この場合、除湿機１は、手動運転又
は種々の方法によって自動運転され、低湿条件時には常
にオンになるものの、中間的湿度条件では必ずしも運転
されるとは限らない。従って、除湿機１の運転方法によ
っては、第１及び第２範囲の境界線Ｌより低湿側でその
近傍の温湿度条件において、除湿機が運転されない可能
性がある。このような場合には、第２範囲Ｂにおいてフ
ロスト運転しなければならない領域が発生し、部分的に
連続運転性を確保できなくなる。

【００２１】これに対して、図４に示す装置では、除湿
機１をオン／オフ制御可能なものにして、第２範囲Ｂで
は、積極的に除湿機１をオンにするように制御するの
で、フロスト運転が必須である低温条件の第３範囲を除
いた第１及び第２範囲Ａ、Ｂの全領域で確実にノンフロ
スト運転でき、環境試験装置の連続運転を向上させるこ
とができる。

【００２２】なお、除湿器１をオンにすることにより、
境界線Ｌの近傍で除湿過剰になり、加湿器による再加湿
量が増加する可能性があるが、除湿機を適正な能力のも
のにすることにより、加湿器７の容量増加を抑制するこ
とができる。但し、本例の装置では第２範囲Ｂでもノン
フロスト運転をするので、従来のようにフロスト運転す
る場合に較べて、蒸発器３２の除湿能力が大幅に低下す
るため、除湿機を運転することに伴う除湿過剰は少なく
なる。更に、除湿機１を複数台設けたり、除湿能力を制
御可能な形式のものにして、境界線Ｌの近傍の低湿側で
は、除湿機の運転台数を最小にしたり、除湿能力を小さ
く制御するようにすれば、除湿過剰の問題は完全に解消
される。

【００２３】

【発明の効果】本発明によれば、請求項１の発明におい
ては、判断部分と出力部分とを有するノンフロスト運転
制御手段は、除湿機オフ時には、判断部分によって除湿
機オフ時に入力した温湿度の設定値が温湿度座標内の第
１範囲に入っていると判断されるとノンフロスト運転手
段を作動させるが、除湿機オン時には、設定値が第１範
囲よりも湿度の低い第２範囲に入っている場合にもノン
フロスト運転手段を作動させるので、除湿機オン時にお
けるノンフロスト運転範囲を拡大することができる。

【００２４】ところで、ノンフロスト運転手段によれ
ば、蒸発器内の冷媒蒸発温度を高くするので、ノンフロ
スト運転手段が作動すると、低温条件を実現できないと
共に、高温条件においても、空気の露点温度が低くなる
低湿条件では、空気を露点温度以下まで冷却して液化除
湿することができなくなるため、低湿条件も実現できな
い。従って、上記の如くノンフロスト運転域は湿度の高
い側の第１範囲に限定される。

【００２５】一方、除湿機は、蒸発器による除湿を補助
するものとして低湿運転条件を持つ環境試験装置に設け
られるが、蒸発器による低露点達成のための本来必要で
ない冷却による除湿と、その後の加熱器による再加熱と
いう反省エネ的な運転を回避できる効果も有する。従っ
て、除湿機運転時には、蒸発器内の冷媒蒸発温度を高く
して蒸発器の除湿能力を下げても、除湿機の除湿能力に
よって目的とする低湿条件が達成される。その結果、除
湿機運転時には、第１範囲より湿度の低い第２範囲にお
けるノンフロスト運転が可能になる。

【００２６】以上のように、請求項１の発明によれば、
ノンフロスト運転手段の特性と、除湿機の作用効果及び
その設置目的とを合理的に組合せることにより、除湿機
運転時には、第１範囲に加えて第２範囲までノンフロス
ト運転を可能にし、より広い範囲において定常運転の中
断を伴う霜取り運転を回避して環境試験装置における制
御や運転の連続性を確保することができる。

【００２７】請求項２の発明においては、除湿／ノンフ
ロスト制御手段を設けて、第１範囲より湿度の低い第２
範囲では、除湿機を積極的にオンにしてノンフロスト運
転を行えるようにするので、第１範囲及び第２範囲の両
方で常にノンフロスト運転が可能になり、第１及び第２
範囲の全域で一層確実に環境試験装置の連続運転を確保
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した環境試験装置の全体構成を示
す説明図である。

【図２】（ａ）は上記環境試験装置の冷凍回路及びノン
フロスト運転制御部の構成を示す説明図で、（ｂ）はノ
ンフロスト運転範囲の説明図である。

【図３】ノンフロスト運転制御方法の一例を示すフロー
チャートである。

【図４】本発明を適用した環境試験装置の他の例におけ
る冷凍回路及び除湿／ノンフロスト運転制部の構成を示
す説明図ある。

【符号の説明】

１ 除湿機 ２ 温湿度設定部 ４ ノンフロスト運転制御部 ４´ 除湿／ノンフロスト運転制御部（除湿／ノ
ンフロスト制御手段） ３５ 電磁弁（ノンフロスト運転手段） ３６ 蒸発圧力調整弁（ノンフロスト運転手段） ４１、４１´判断部分 ４２、４２´出力部分

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 除湿機と、温度及び湿度を設定できる温
   湿度設定部と、無着霜運転を可能にするノンフロスト運
   転手段と、該ノンフロスト運転手段を制御するノンフロ
   スト運転制御手段と、を備えた環境試験装置において、 前記ノンフロスト運転制御手段は、温度と湿度とから成
   る座標内の第１範囲及び該第１範囲より湿度の低い第２
   範囲を備え前記除湿機のオン／オフを入力すると共に前
   記温湿度設定部の設定値を入力する判断部分であって除
   湿機オフ時に入力した設定値が前記第１範囲に入ってい
   るかどうかを判断すると共に除湿機オン時に前記入力し
   た設定値が前記第１範囲又は第２範囲の何れかに入って
   いるかどうかを判断する判断部分と、該判断部分によっ
   て除湿機オフ時に前記入力した設定値が前記第１範囲に
   入っていると判断されるか或いは除湿機オン時に前記入
   力した設定値が前記第１範囲又は前記第２範囲の何れか
   に入っていると判断されると前記ノンフロスト運転手段
   を作動させるように出力する出力部分と、を有すること
   を特徴とする環境試験装置。
2. 【請求項２】 オン／オフ制御の可能な除湿機と、温度
   及び湿度を設定できる温湿度設定部と、無着霜運転を可
   能にするノンフロスト運転手段と、を備えた環境試験装
   置において、 前記除湿機と前記ノンフロスト運転手段とを同時に制御
   する除湿／ノンフロスト制御手段であって、温度と湿度
   とから成る座標内の第１範囲及び該第１範囲より湿度の
   低い第２範囲を備え前記温湿度設定部の設定値を入力し
   て該入力した設定値が前記第１範囲又は第２範囲の何れ
   に入っているかを判断する判断部分と、該判断部分によ
   って前記入力した設定値が前記第１範囲に入っていると
   判断されると前記除湿機をオフにすると共に前記ノンフ
   ロスト運転手段を作動させるように出力し前記判断部分
   によって前記入力した設定値が前記第２範囲に入ってい
   ると判断されると前記除湿機をオンにすると共に前記ノ
   ンフロスト運転手段を作動させるように出力する出力部
   分と、を備えた除湿／ノンフロスト制御手段を有するこ
   とを特徴とする環境試験装置。