JPH10293613A - 空気の水分含有率制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】空気の水分含有率の外乱に対する変動を補償で
き、省力化を図ることのできる空気の水分含有率制御装
置を提供する。 【解決手段】乾燥空気と湿潤空気の混合空気の流量の設
定目標値に、その混合空気の流量および水分含有率を目
標値にする場合における混合空気に対する乾燥空気の割
合と、混合空気の水分含有率の検出値の目標値からの偏
差に応じた修正率に１を加えた値とを掛けることで、乾
燥空気流量の指示値を演算する。その混合空気の流量の
設定目標値に、その混合空気の流量および水分含有率を
目標値にする場合における混合空気に対する湿潤空気の
割合と、前記修正率を１から引いた値とを掛けること
で、湿潤空気流量の指示値を演算する。乾燥空気と湿潤
空気の混合手段に送り込まれる乾燥空気と湿潤空気の流
量を、各指示値になるように調整する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、空気の水分含有率
の制御装置に関し、例えば、材料や植物に長期に渡る暴
露を行う環境試験に利用できる。

【０００２】

【従来の技術】図２に示す従来の空気の水分含有率制御
装置１０１は、水分制御された空気を環境試験装置１０
２に送り出すためのもので、高圧の乾燥空気供給源１０
３と、この乾燥空気供給源１０３に配管接続される水分
供給部１０４と、その乾燥空気供給源１０３と水分供給
部１０４とに配管接続される混合器１０５とを備え、そ
の混合器１０５が環境試験装置１０２に配管接続され
る。

【０００３】その乾燥空気供給源１０３から混合器１０
５に、第１減圧弁１０６、第１手動流量調整弁１０７、
ロータメータのような第１流量指示計１０８を介して乾
燥空気が供給される。

【０００４】その水分供給部１０４は、水Ｗの容器１１
１と、その水Ｗの加熱用湯浴機構１１２とから構成され
る。その容器１１１内の水Ｗの中に上記乾燥空気供給源
１０３から乾燥空気が第２減圧弁１０９を介して送り込
まれる。その乾燥空気は、その水Ｗの水面上方に至るこ
とで、その水Ｗの蒸気と混合されて湿潤空気となる。そ
の水分供給部１０４から混合器１０５に、第２手動流量
調整弁１２１、第２流量指示計１２２を介して湿潤空気
が供給される。

【０００５】その混合器１０５において乾燥空気と湿潤
空気とが混合される。その混合比に応じて、その混合空
気の水分含有率が変化する。その混合空気は、水分検出
器１２５、第３手動流量調整弁１２６、第３流量指示計
１２７、開閉弁１２８を介して上記環境試験装置１０２
に送られる。その水分検出器１２５は、その混合空気の
水分含有率を検出し、その検出信号はトランスミッタ１
４１を介して水分含有率指示計１４２に入力され、その
水分含有率が指示される。

【０００６】上記第３流量指示計１２７の指示値が目標
値になるように第３手動流量調整弁の開度を調節し、上
記水分含有率指示計１４２の指示値が目標値になるよう
に、第１手動流量調整弁１０７と第２手動流量調整弁１
２１の開度比を調節することで、その混合空気の流量お
よび水分含有率の制御が行われる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】その混合空気の流量お
よび水分含有率を目標値にする場合、一定環境条件下に
おいては、その混合空気に対する乾燥空気の割合と湿潤
空気の割合とは一定である。そのため、環境条件が変化
せず、混合空気の流量の目標値が一定であれば、混合空
気の水分含有率が変動することはない。

【０００８】しかし、実際には圧力等の環境条件の変化
が外乱となり、混合空気の水分含有率が目標値から変動
する。例えば、温度変化により環境試験装置１０２内の
圧力が変動し、その圧力変動により第３手動流量調整弁
１２６の出口側と入口側との差圧が変動し、混合空気流
量が変動する。その混合空気流量が変動すると乾燥空気
の流量と湿潤空気の流量も変動する。その乾燥空気の配
管長さと湿潤空気の配管長さが異なることから、その乾
燥空気と湿潤空気の流量比が変動し、水分含有率が目標
値から変動する。また、各減圧弁１０６、１０９の２次
圧が、１次圧の変動や弁内部への油分等の付着等により
変動することで、その水分含有率が目標値から変動す
る。

【０００９】そのような外乱が生じた場合、第１手動流
量調整弁１０７と第２手動流量調整弁１２１の開度比を
調整していた。しかし、その調整は手動で行う必要があ
るため面倒なものであった。また、そのような外乱があ
ることから、定期的な水分含有率のチェックが必要であ
った。また、第１手動流量調整弁１０７と第２手動流量
調整弁１２１の開度比を理想的に調整できれば、混合空
気流量は変動しない。しかし、現実には理想的な調整は
困難であるため、その調整により混合空気流量が変動す
る。そのため、再び第１手動流量調整弁１０７と第２手
動流量調整弁１２１の開度比を調整しなければならなく
なる。

【００１０】本発明は、上記問題を解決することのでき
る空気の水分含有率制御装置を提供することを目的とす
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明による空気の水分
含有率制御装置は、乾燥空気を供給する手段と、湿潤空
気を供給する手段と、その乾燥空気と湿潤空気を混合す
る手段と、その混合空気の流量の目標値を設定する手段
と、その混合空気の流量が設定目標値になるように、そ
の混合空気の流量を調整する手段と、その混合空気の水
分含有率を検出する手段と、その混合空気の流量の設定
目標値に、その混合空気の流量および水分含有率を目標
値にする場合における混合空気に対する乾燥空気の割合
と、混合空気の水分含有率の検出値の目標値からの偏差
に応じた修正率に１を加えた値とを掛けることで、乾燥
空気流量の指示値を演算する手段と、その混合空気の流
量の設定目標値に、その混合空気の流量および水分含有
率を目標値にする場合における混合空気に対する湿潤空
気の割合と、前記修正率を１から引いた値とを掛けるこ
とで、湿潤空気流量の指示値を演算する手段と、その混
合手段に送り込まれる乾燥空気の流量を前記指示値にな
るように調整する手段と、その混合手段に送り込まれる
湿潤空気の流量を前記指示値になるように調整する手段
とを備えることを特徴とする。

【００１２】上記構成によれば、混合空気の水分含有率
の検出値の目標値からの偏差に応じて、乾燥空気と湿潤
空気の流量比を変更することで、その水分含有率の偏差
を低減できる。また、その混合空気の流量および水分含
有率を目標値にする場合における混合空気に対する乾燥
空気の割合と、湿潤空気の割合とを基準にして、その水
分含有率の目標値からの偏差に応じて乾燥空気と湿潤空
気の流量比を変更しているので、その流量比の変更によ
り混合空気の流量は目標値から変動するが、その変動を
僅かなものにできる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を説明する。

【００１４】図１に示す示す空気の水分含有率制御装置
１は、所望の水分含有率の空気を所望流量で環境試験装
置２に送り出すためのもので、高圧の乾燥空気供給源３
と、この乾燥空気供給源３に配管接続される水分供給部
４と、その乾燥空気供給源３と水分供給部４とに配管接
続される混合器５とを備え、その混合器５が環境試験装
置２に配管接続される。

【００１５】その乾燥空気供給源３から混合器５に、第
１減圧弁６、第１手動流量調整弁７、第１電動流量調整
弁８を介して乾燥空気が供給される。

【００１６】その水分供給部４は、水Ｗの容器１１と、
その水Ｗの加熱用湯浴機構１２とから構成される。その
容器１１内の水Ｗの中に上記乾燥空気供給源３から乾燥
空気が第２減圧弁９を介して送り込まれる。その乾燥空
気は、その水Ｗの水面上方に至ることで、その水Ｗの蒸
気と混合されて湿潤空気となる。その湯浴機構１２は、
湯浴用の水Ｗ′の加熱用ヒータ１３と、その湯浴用の水
Ｗ′の温度検知センサ１４と、そのセンサ１４にトラン
スミッタ４０を介して接続される温度指示調節器１５
と、そのヒータ１３にＡＣ１００Ｖ電源から供給される
電力調整用のサイリスタ１６とを備える。そのサイリス
タ１６を温度指示調節器１５により制御してヒータ１３
への電力供給量を調整することで、その湯浴用の水Ｗ′
の温度を調整して容器１１内の水Ｗの蒸発量を制御す
る。

【００１７】その水分供給部４から混合器５に、第２手
動流量調整弁２１、第２電動流量調整弁２２を介して湿
潤空気が供給される。

【００１８】その混合器５において、乾燥空気と湿潤空
気とが混合されて混合空気とされる。その混合比に応じ
て、その混合空気の水分含有率が変化する。

【００１９】その混合空気は、露点式水分検出器２５、
第３電動流量調整弁２６、流量検出部２７、開閉弁２８
を介して上記環境試験装置２に送られる。なお、乾燥空
気供給源３と各減圧弁６、９との間には開閉弁３１が設
けられ、環境試験装置２の出口は開閉弁３３を介して排
気口に接続されると共に、開閉弁３４を介して環境試験
装置２内の減圧用ロータリーポンプ３５に接続される。

【００２０】その水分検出器２５は、その混合空気の水
分含有率を検出し、その検出信号はトランスミッタ４１
を介して水分含有率指示調節計４２に入力され、その水
分含有率指示調節計４２は演算部５０に接続される。

【００２１】その流量検出部２７は、その混合空気の流
量を検出し、その検出信号がトランスミッタ４３を介し
て流量指示調節計４４に入力される。その流量指示調節
計４４は上記第３電動流量調整弁２６、演算部５０、お
よび流量設定器５１に接続される。

【００２２】その流量設定器５１は、その混合空気の流
量の目標値Ｑを設定するもので、その目標値Ｑに対応す
る設定信号を、上記流量指示調節計４４と演算部５０と
に送る。

【００２３】その流量指示調節計４４は、その流量設定
器５１による混合空気の流量の目標値Ｑと上記流量検出
部２７による検出値との偏差に応じて第３電動流量調整
弁２６の開度を調節することで、その混合空気の流量が
目標値Ｑになるように調節する。

【００２４】その水分含有率指示調節計４２は、その水
分検出器２５の検出値の目標値からの偏差に対して比例
積分演算を行なうことで、混合空気の水分含有率の検出
値の目標値からの偏差に応じた修正率ｂ（−１≦ｂ≦
１）に対応する操作信号を出力する。その偏差と修正率
ｂとの関係は予め定められ、水分含有率指示調節計４２
において予め設定される。例えば、水分含有率の検出値
が目標値の１．１倍であれば修正率ｂは０．１とされ、
検出値が目標値の２倍以上であれば修正率ｂは１とさ
れ、水分含有率の検出値が目標値の０．９倍であれば修
正率ｂは−０．１とされ、検出値が目標値の０．１倍以
下であれば修正率ｂは−１とされる。その水分含有率の
目標値からの偏差と修正率との関係は、水分含有率指示
調節計４２において予め設定される。その操作信号は上
記演算部５０に送られる。

【００２５】その演算部５０は、第１比率演算器５２
と、第２比率演算器５３と、第１乗算器５４と、第２乗
算器５５と、第１加減算器５６と、第２加減算器５７と
を有する。

【００２６】上記流量設定器５１からの混合空気流量の
目標値Ｑの設定信号は、その第１比率演算器５２と第２
比率演算器５３とに入力される。その第１比率演算器５
２は、その混合空気の流量の目標値Ｑに、設定割合α
（０≦α≦１）を掛けた値に対応する信号を出力する。
その設定割合αは、その混合空気の流量および水分含有
率を目標値にする場合における混合空気に対する乾燥空
気の割合で、第１比率演算器５２において予め設定され
ている。

【００２７】その第２比率演算器５３は、その流量の目
標値Ｑに、１から上記設定割合αを引いた値（１−α）
を掛けた値に対応する信号を出力する。その１から上記
設定割合αを引いた値（１−α）は、その混合空気の流
量および水分含有率を目標値にする場合における混合空
気に対する湿潤空気の割合で、第２比率演算器５３にお
いて予め設定されている。

【００２８】なお、その設定割合αは、計算やモノグラ
フから予め求められる既知の値である。すなわち、露点
式水分検出器２５により予め求めた湿潤空気のみの水分
量をＭ、乾燥空気の流量をＬ１、湿潤空気の流量をＬ
２、混合空気の目標流量をＬ、目標水分量をｍとすれ
ば、ｍ＝Ｌ２×Ｍ／（Ｌ１＋Ｌ２）、Ｌ１＋Ｌ２＝Ｌの
関係がある。よって、ｍ、Ｌを設定すれば、Ｌ１、Ｌ２
を求められ、α＝Ｌ１／（Ｌ１＋Ｌ２）により求められ
る。

【００２９】上記水分含有率指示調節計４２からの操作
信号は、その第１加減算器５６と、第２加減算器５７と
に入力される。その第１加減算器５６は、その操作信号
に対応する修正率ｂに１を加えた値（１＋ｂ）に対応す
る信号を出力する。その第２加減算器５７は、その修正
率ｂを１から引いた値（１−ｂ）に対応する信号を出力
する。

【００３０】その第１比率演算器５２の出力信号と、第
１加減算器５６の出力信号とは、上記第１乗算器５４に
入力される。その第１乗算器５４は、その第１比率演算
器５２の出力信号に対応する値α×Ｑと、第１加減算器
５６の出力信号に対応する値（１＋ｂ）との積α×（１
＋ｂ）×Ｑに対応する信号を出力する。その積α×（１
＋ｂ）×Ｑが乾燥空気流量の指示値になる。上記混合器
５に送り込まれる乾燥空気の流量がその指示値α×（１
＋ｂ）×Ｑになるように、その第１乗算器５４の出力信
号に応じて、上記第１電動流量調整弁８の開度調節用の
圧電式アクチュエータ８ａの開度が調整される。

【００３１】その第２比率演算器５３の出力信号と、第
２加減算器５７の出力信号とは、上記第２乗算器５５に
入力される。その第２乗算器５５は、その第２比率演算
器５３の出力信号に対応する値（１−α）×Ｑと、第２
加減算器５７の出力信号に対応する値（１−ｂ）との積
（１−α）×（１−ｂ）×Ｑに対応する信号を出力す
る。その積（１−α）×（１−ｂ）×Ｑが湿潤空気流量
の指示値になる。上記混合器５に送り込まれる湿潤空気
の流量がその指示値（１−α）×（１−ｂ）×Ｑになる
ように、その第２乗算器５５の出力信号に応じて、上記
第２電動流量調整弁２２の開度調節用の圧電式アクチュ
エータ２２ａの開度が調整される。

【００３２】上記構成によれば、混合空気の水分含有率
の検出値の目標値からの偏差に応じて、乾燥空気と湿潤
空気の流量比を変更することで、その水分含有率の偏差
を低減できる。また、その混合空気の流量および水分含
有率を目標値にする場合における混合空気に対する乾燥
空気の割合と、湿潤空気の割合とを基準にして、その水
分含有率の目標値からの偏差に応じて乾燥空気と湿潤空
気の流量比を変更しているので、その流量比の変更によ
り混合空気の流量は目標値から変動するが、その変動を
僅かなものにできる。これにより、混合空気の水分含有
率と、乾燥空気と湿潤空気の合計流量の双方を、略目標
値に近付けることができる。

【００３３】例えば、混合空気に対する乾燥空気の設定
割合αが０．６、湿潤空気の設定割合（１−α）が０．
４、水分含有率の目標値に対する検出値の修正率ｂが
０．１である場合、その第１乗算器５４の出力は、０．
６Ｑ×１．１＝０．６６Ｑとなり、第２乗算器５５の出
力は０．４Ｑ×０．９＝０．３６Ｑとなる。この場合、
乾燥空気と湿潤空気との流量比が０．６６：０．３６と
なるように、第１電動流量調整弁８と第２電動流量調整
弁２２の開度が調整される。これにより、乾燥空気の比
率が水分含有率の偏差率に応じて高くなり、湿潤空気の
比率が水分含有率の偏差率に応じて低くなるので、水分
含有率を目標値に近付けることができる。また、その混
合空気の流量は目標値Ｑから変動するが、その変動量は
僅かである。

【００３４】なお、第１手動流量調整弁７と第２手動流
量調整弁２１の開度は、混合空気の水分含有率と流量を
目標値に制御する上で、充分な流量の乾燥空気を第１電
動流量調整弁８に送り込み、湿潤空気を第２電動流量調
整弁２２に送り込むことができるように設定される。ま
た、混合空気の水分含有率と流量を目標値にする上で、
第１電動流量調整弁８と第２電動流量調整弁２２の開度
が略４０〜６０％の範囲で調整されるように、乾燥空気
と湿潤空気の配管径を設定するのが好ましい。

【００３５】なお、本発明は上記実施形態に限定されな
い。例えば、上記演算部５０をコンピュータにより構成
し、そのコンピュータにより記憶したプログラムに従い
上記演算部５０における演算を行うようにしてもよい。

【００３６】

【発明の効果】本発明によれば、空気の水分含有率の外
乱に対する変動を補償でき、省力化を図ることのできる
空気の水分含有率制御装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態の水分制御装置の構成説明図

【図２】従来の水分制御装置の構成説明図

【符号の説明】

３ 乾燥空気供給源 ４ 水分供給部 ５ 混合器 ８ 第１電動流量調整弁 ２２ 第２電動流量調整弁 ２５ 水分検出器 ２６ 第３電動流量調整弁 ４４ 流量指示調節計 ５０ 演算部 ５１ 流量設定器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 乾燥空気を供給する手段と、 湿潤空気を供給する手段と、 その乾燥空気と湿潤空気を混合する手段と、 その混合空気の流量の目標値を設定する手段と、 その混合空気の流量が設定目標値になるように、その混
   合空気の流量を調整する手段と、 その混合空気の水分含有率を検出する手段と、 その混合空気の流量の設定目標値に、その混合空気の流
   量および水分含有率を目標値にする場合における混合空
   気に対する乾燥空気の割合と、混合空気の水分含有率の
   検出値の目標値からの偏差に応じた修正率に１を加えた
   値とを掛けることで、乾燥空気流量の指示値を演算する
   手段と、 その混合空気の流量の設定目標値に、その混合空気の流
   量および水分含有率を目標値にする場合における混合空
   気に対する湿潤空気の割合と、前記修正率を１から引い
   た値とを掛けることで、湿潤空気流量の指示値を演算す
   る手段と、 その混合手段に送り込まれる乾燥空気の流量を前記指示
   値になるように調整する手段と、 その混合手段に送り込まれる湿潤空気の流量を前記指示
   値になるように調整する手段とを備える空気の水分含有
   率制御装置。