JPWO2008140072A1 - 調湿装置、環境試験装置及び調温調湿装置 - Google Patents

調湿装置、環境試験装置及び調温調湿装置 Download PDF

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Abstract

駆動するための動力を低減しながら、除湿部における除湿効率を向上させる。調湿装置は、空気を加湿する加湿部と、空気を除湿する除湿部とを備え、これら加湿部及び除湿部により調湿空間の調湿を行う調湿装置であって、前記除湿部は、作動流体が封入されるとともにヒートパイプ現象を生じさせ得るように構成された本体部と、前記本体部に外嵌される断熱部と、前記本体部の前記断熱部に対して一方側となる基側部から吸熱することによって、当該本体部の前記断熱部に対して他方側となる先側部の内部で蒸発した気体状の前記作動流体を凝縮させる吸熱部とを有し、液体状の前記作動流体が蒸発する前記本体部の先側部によって空気を除湿する。

Description

本発明は、調湿装置、環境試験装置及び調温調湿装置に関するものである。
従来、所定の調湿空間の調湿を行う種々の調湿装置が知られている。このような調湿装置では、調湿空間へ送る空気を加湿する加湿部とその空気を除湿する除湿部とが設けられており、加湿部の加湿能力と除湿部の除湿能力とを調節することによって前記調湿空間の調湿を行うようになっている。そして、このような調湿装置の除湿部としては、種々の構成のものが適用される。例えば、下記特許文献１または下記特許文献２に開示された除湿装置を前記除湿部として適用することが考えられる。
具体的には、特許文献１に示された除湿装置は、蒸発器（冷却器）及び凝縮器を備えた蒸気圧縮式の除湿装置であり、蒸発器において空気中の水分を蒸発させることにより除湿を行うようになっている。そして、除湿後の空気は、凝縮器において室温近くまで加熱された後、乾燥室に戻されるようになっている。
特許文献２に示された除湿装置では、空気の吸い込み側にペルチェ素子の吸熱部が配置されるとともに、空気の吐出側にペルチェ素子の放熱部が配置されている。そして、湿った空気はペルチェ素子の吸熱部により冷却されて結露する。これにより空気の除湿が行われる。
前記特許文献１に開示された除湿装置は、蒸気圧縮式に構成されているため、冷却能力及び除湿能力が大きいが、その一方で除湿装置を駆動するために必要な動力が大きくなるという問題がある。また、蒸発器における顕熱比（ＳＨＦ）は０．８程度であり、潜熱負荷に対する顕熱負荷の比が大きい。このため、蒸気圧縮式の除湿装置は、除湿能力が大きいものの除湿効率は決して高いとは言えない。
一方、前記特許文献２に開示されたペルチェ素子の吸熱部により空気を冷却することによって空気中の水分を結露させる構成では、動力は小さくなるが、空気を冷却する能力が小さく、また、除湿効率も低いという問題がある。
従って、これら特許文献１及び２の除湿装置のように除湿効率の低いものを調湿装置の除湿部に適用すると、調湿装置を駆動するための動力が増大するとともに、除湿部における除湿効率が低下するという問題がある。
特開２００１−１３６９４４号公報 特開平６−３０４３９３号公報
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、駆動するための動力を低減しながら、除湿部における除湿効率を向上させることが可能な調湿装置、環境試験装置及び調温調湿装置を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明による調湿装置は、空気を加湿する加湿部と、空気を除湿する除湿部とを備え、これら加湿部及び除湿部により調湿空間の調湿を行う調湿装置であって、前記除湿部は、作動流体が封入されるとともにヒートパイプ現象を生じさせ得るように構成された本体部と、前記本体部に外嵌される断熱部と、前記本体部の前記断熱部に対して一方側となる基側部から吸熱することによって、当該本体部の前記断熱部に対して他方側となる先側部の内部で蒸発した気体状の前記作動流体を凝縮させる吸熱部とを有し、液体状の前記作動流体が蒸発する前記本体部の先側部によって空気を除湿する。
また、本発明による調湿装置は、空気を加湿する加湿部と、空気を除湿する除湿部とを備え、これら加湿部及び除湿部により調湿空間の調湿を行う調湿装置であって、前記除湿部は、作動流体が封入されるとともにヒートパイプ現象を生じさせ得るように構成され、前記調湿空間に導入する空気を除湿するための除湿空間と、当該除湿空間に対して断熱部で隔てられるとともに前記除湿空間よりも低温の外部空間とに跨って配置される本体部を有し、前記除湿空間に配置され、液体状の前記作動流体がその内部で蒸発する前記本体部の一方側部によって前記除湿空間の空気を除湿する。
また、本発明による環境試験装置は、上記の調湿装置を備えた環境試験装置である。
また、本発明による調温調湿装置は、上記の調湿装置を備えた調温調湿装置であって、空気の温度を調節する調温部を備え、前記調湿装置により前記調湿空間の調湿を行うとともに、前記調温部により前記調湿空間の調温を行う。
本発明の第１実施形態による調温調湿装置の構成を概略的に示したブロック図である。 図１に示した調温調湿装置の除湿部内の構造を概略的に示した図である。 第１実施形態による調温調湿装置において除湿部の外面温度センサが検出した温度の結果を示した図である。 本発明の第１実施形態による調温調湿装置の除湿部における制御動作を説明するためのフロー図である。 本発明の第２実施形態による調温調湿装置の構成を概略的に示したブロック図である。 本発明の第２実施形態による調温調湿装置の除湿部における制御動作を説明するためのフロー図である。 本発明の実施形態の変形例による除湿部の構造を概略的に示した図である。
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
（第１実施形態）
まず、図１及び図２を参照して、本発明の第１実施形態による調温調湿装置の構成について説明する。
この第１実施形態による調温調湿装置は、図１に示すように、筐体２と、加湿部４と、除湿部６と、調温部８と、送風部１０と、設定手段１２と、制御手段１４とを備えている。
前記筐体２は、箱形の外形を有しており、断熱材を有する外壁２ａと、筐体２の内部の空間を仕切る内部壁２ｂ，２ｃとを備えている。前記外壁２ａにより筐体２の箱形の外形が構成されている。この筐体２内の空間において、前記内部壁２ｂ，２ｃによって囲まれることにより矩形状の調温調湿空間Ｓ１が形成されている。前記両内部壁２ｂ，２ｃは、互いに直交するように配置されているとともに、互いの端部同士が接続されている。そして、筐体２内において前記調温調湿空間Ｓ１の外側に循環空間Ｓ２が設けられている。言い換えると、前記内部壁２ｂ，２ｃによって調温調湿空間Ｓ１と循環空間Ｓ２とが仕切られている。循環空間Ｓ２は、調温調湿空間Ｓ１の側面に沿って屈曲した形状に構成されている。一方の内部壁２ｂには、調温調湿空間Ｓ１から循環空間Ｓ２へ空気を排出するための排出口２ｄが設けられている。もう一方の内部壁２ｃには、循環空間Ｓ２から調温調湿空間Ｓ１へ空気を導入するための導入口２ｅが設けられている。前記排出口２ｄを通って調温調湿空間Ｓ１から循環空間Ｓ２へ排出された空気は、後述するように循環空間Ｓ２を流れる過程で調温及び調湿され、前記導入口２ｅを通って調温調湿空間Ｓ１内に導入される。すなわち、調温調湿空間Ｓ１内の空気が循環空間Ｓ２を通って調温及び調湿されながら循環する。
前記加湿部４は、空気を加湿するものである。この加湿部４は、循環空間Ｓ２のうち前記排出口２ｄ付近に設置されており、調温調湿空間Ｓ１から排出口２ｄを通って排出された空気を加湿して下流側に送る。
前記除湿部６は、前記加湿部４により加湿された空気を設定湿度まで除湿した後、調温調湿空間Ｓ１側へ送るものである。この第１実施形態では、この除湿部６と前記加湿部４により調温調湿空間Ｓ１の湿度を設定湿度に調整する。除湿部６は、循環空間Ｓ２のうち前記加湿部４が設置された箇所から下流側に向かい、直角に屈曲した後の箇所に設置されている。また、循環空間Ｓ２には、空気を除湿部６を通さずに下流側へ流すためのバイパス７が設けられている。
除湿部６の内部構造は、図２に示すような構造となっている。具体的には、除湿部６は、循環空間Ｓ２内に配置された除湿部内部筐体２２ａと、前記筐体２の外側に配置された除湿部外部筐体２２ｂとを備えている。この除湿部内部筐体２２ａと除湿部外部筐体２２ｂとの間には、断熱部２４が配設されている。断熱部２４は、板状に形成されているとともに、貫通孔が複数設けられている。この断熱部２４は、前記筐体２の外壁２ａの一部を利用して形成されている。除湿部内部筐体２２ａ内には、除湿空間Ｓ３が設けられている一方、除湿部外部筐体２２ｂ内には、放熱空間Ｓ４が設けられている。これら除湿空間Ｓ３と放熱空間Ｓ４とは、断熱部２４によって仕切られている。除湿空間Ｓ３には、前記加湿部４から空気が導入される。その空気は、この除湿空間Ｓ３において設定湿度まで除湿される。放熱空間Ｓ４は、除湿空間Ｓ３において発生した熱を放出するための空間である。除湿部内部筐体２２ａには、前記加湿部４から送られる空気を除湿空間Ｓ３に取り入れるための取り入れ口２２ｃと、除湿空間Ｓ３に導入された空気を循環空間Ｓ２の下流側、すなわち前記調温部８側へ排出するための排気口２２ｄとが設けられている。これら取り入れ口２２ｃと排気口２２ｄは、何れも除湿空間Ｓ３に臨むように設けられている。除湿部外部筐体２２ｂには、放熱空間Ｓ４に臨むように上部開口４６及び側部開口４７が設けられている。上部開口４６は、放熱空間Ｓ４内の空気を外部へ排出するための開口である。側部開口４７は、外部の空気を放熱空間Ｓ４に導入するための開口である。
除湿部内部筐体２２ａ及び除湿部外部筐体２２ｂの内部には、除湿モジュール３０が配設されている。除湿モジュール３０は、除湿空間Ｓ３に導入された空気に含まれる水分を除去するためのモジュールであり、この第１実施形態では複数設けられている。なお、この除湿モジュール３０は、１つのみ設けられていてもよい。各除湿モジュール３０は、一方向に延びる棒状に形成された本体部３２と、この本体部３２の端部に設けられたペルチェ素子３４とをそれぞれ有する。本体部３２は、ヒートパイプによって構成されている。言い換えると、本体部３２は、作動流体としての水が減圧状態で封入されるとともにヒートパイプ現象を生じさせ得るように構成されている。ここでいうヒートパイプ現象とは、封入された作動流体が所定の場所で蒸発と凝縮を繰り返すことにより、作動流体が蒸発するところから凝縮するところへ、作動流体の流動に伴って熱が輸送される現象を意味している。
各本体部３２は、それぞれ上下に延びる姿勢で配設されていて、断熱部２４の各貫通孔にそれぞれ挿通されている。言い換えると、本体部３２は、断熱部２４よりも下方に位置し、除湿空間Ｓ３内に配置される先側部３２ａと、断熱部２４よりも上方に位置し、放熱空間Ｓ４内に配置される基側部３２ｂとを有し、断熱部２４が本体部３２のうち前記先側部３２ａと前記基側部３２ｂとの間の部分に外嵌されている。
ペルチェ素子３４は、吸熱部３４ａと放熱部３４ｂとを備えている。このペルチェ素子３４には、電力が供給され、その入力電力に応じて吸熱部３４ａが吸熱動作を行うとともに放熱部３４ｂが放熱動作を行う。そして、ペルチェ素子３４の吸熱部３４ａは、本体部３２の基側部３２ｂに熱的に接続されている。ペルチェ素子３４の吸熱部３４ａは、本体部３２の基側部３２ｂにおいて気相の作動流体を凝縮させるためのものであり、ペルチェ素子３４による吸熱動作により、本体部３２においてヒートパイプ現象が生じるようになっている。この際、ペルチェ素子３４の吸熱部３４ａによる吸熱動作が、本体部３２の先側部３２ａと基側部３２ｂとの間で１０℃程度の温度差が付く程度にラフにコントロールされるだけで本体部３２においてヒートパイプ現象が生じるようになっている。
一方、ペルチェ素子３４の放熱部３４ｂは、放熱手段としてのヒートシンク３６と熱的に接続されている。ヒートシンク３６は、ペルチェ素子３４の放熱部３４ｂの熱を逃がすために用いられている。なお、放熱手段として用いられるものは、ヒートシンク３６に限られず、フィン等であってもよい。
本体部３２の基側部３２ｂとペルチェ素子３４とは、接続部３８によって互いに結合されている。接続部３８には、本体部３２の基側部３２ｂが挿入される筒状部３８ａと、ペルチェ素子３４の吸熱部３４ａに結合される板状部３８ｂとが一体的に設けられている。接続部３８は、本体部３２の基側部３２ｂとペルチェ素子３４の吸熱部３４ａとを、互いにリジッドに、かつ、互いに熱的に接続する。
除湿空間Ｓ３には、ファン４４が配設されており、このファン４４の駆動により、除湿空間Ｓ３に取り入れ口２２ｃから排気口２２ｄへ向かう空気の流れが形成される。そして、前記本体部３２の先側部３２ａは、この空気の流れの中に位置するように配設されている。これにより、除湿空間Ｓ３に導入された空気に含まれる水分は、本体部３２の先側部３２ａに接触する。
放熱空間Ｓ４には、ファン４９が配設されており、このファン４９の駆動により、外部の空気が側部開口４７を通じて放熱空間Ｓ４へ導入される一方、放熱空間Ｓ４において加熱された空気が上部開口４６を通じて排出される。
除湿空間Ｓ３には、本体部３２の表面において凝縮した水分を回収するための回収部５０が設けられている。回収部５０は、本体部３２の下方に配設されており、本体部３２から滴下する水分を受けて回収する。
また、除湿部６には、前記加湿部４から循環空間Ｓ２を通って導入される空気の温度を検出する空気温度センサ５５と、本体部３２の先側部３２ａの外面温度を検出する外面温度センサ５７とが設けられている。
空気温度センサ５５は、本発明の空気温度検出部の概念に含まれるものである。この空気温度センサ５５は、取り入れ口２２ｃの近傍に配設され、除湿空間Ｓ３に導入される空気の温度を検出して、検出結果に応じた信号を出力する。
外面温度センサ５７は、本発明による本体温度導出手段の概念に含まれるものである。この外面温度センサ５７は、本体部３２の先側部３２ａの端部近傍の外面に取り付けられている。詳細には、外面温度センサ５７は、本体部３２において完全にヒートパイプ現象が生じているときに、先側部３２ａにおいて液体状の作動流体が溜まる部分の外面に取り付けられている。すなわち、本体部３２においてヒートパイプ現象が生じ始めた時点では、先側部３２ａ内に溜まった液体状の作動流体が徐々に蒸発していき、それに伴って作動流体の液面が低下していく。そして、本体部３２においてヒートパイプ現象が完全に生じた状態になると、作動流体の液面が最も低下する。外面温度センサ５７は、このときの作動流体の液面よりも下側で当該液体状の作動流体の溜まっている範囲内に対応する先側部３２ａの外面に取り付けるのが望ましい。そして、外面温度センサ５７は、その取り付けられた部分の外面温度を検出してその検出結果に応じた信号を出力する。
ここで、本体部３２の先側部３２ａのうち外面温度センサ５７が取り付けられた部分の外面温度は、その外面温度センサ５７が取り付けられた部分の表面に結露が生じ始めた時点では除湿空間Ｓ３の露点温度に等しくなり、その後、所定時間経過後には除湿空間Ｓ３における湿球温度に落ち着く。この現象は、以下の原理によって発生すると推測される。すなわち、まず、先側部３２ａのうち外面温度センサ５７が取り付けられた部分の外面温度が露点温度に等しくなることによって、その外面温度センサ５７が取り付けられた部分の表面に結露が生じ始める。その後、前記外面温度センサ５７が取り付けられた部分の表面に対する結露量が増えると、水蒸気の凝縮潜熱によってその外面温度センサ５７が取り付けられた部分の温度が上昇し始めるので、前記結露の一部は、蒸発する。この結果、前記外面温度センサ５７が取り付けられた部分の外面温度は、除湿空間Ｓ３における湿球温度に落ち着く。なお、この現象は、上記したように本体部３２の先側部３２ａと基側部３２ｂとの間で１０℃程度の温度差が付くようにペルチェ素子３４の吸熱部３４ａの吸熱動作が制御された場合に生じるものである。そして、この現象に起因して、外面温度センサ５７からは、最初に除湿空間Ｓ３の露点温度に応じた信号が出力され、所定時間経過後には除湿空間Ｓ３の湿球温度に応じた信号が出力される。
以下、本体部３２の先側部３２ａのうち外面温度センサ５７が取り付けられた部分の外面温度が上記のように所定時間経過後には除湿空間Ｓ３における湿球温度となることを本願発明者が行った実験に基づいて説明する。
この実験では、恒温恒湿槽に上記と同様の構成の除湿モジュール３０を設置して外面温度センサ５７により本体部３２の先側部３２ａのうち液体状の作動流体が溜まる部分の外面温度を経時的に測定するとともに、恒温恒湿槽側で前記先側部３２ａを配置した測定空間内の温度、湿球温度及び相対湿度を経時的に測定した。なお、この実験では、恒温恒湿槽内の測定空間を所定の恒温恒湿条件、すなわち温度：８５℃，湿度：５０％ＲＨから温度：８５℃，湿度：６０％ＲＨまでの範囲内の条件に保持した状態で上記測定を行った。図３には、その測定結果が示されている。この図３の結果から、ヒートパイプ現象が生じている本体部３２において液体状の作動流体が溜まる部分、すなわち作動流体が蒸発する部分の外面温度を実際に外面温度センサ５７によって検出した温度は、測定開始から所定時間経過後には恒温恒湿槽側で測定された測定空間の湿球温度に略等しくなることが判る。従って、ヒートパイプ現象が生じている本体部３２において、除湿空間Ｓ３内に配置された先側部３２ａのうち作動流体の溜まる部分の外面温度を外面温度センサ５７によって検出することにより、除湿空間Ｓ３の湿球温度を導出可能であることが判明した。
前記調温部８は、図１に示すように、循環空間Ｓ２において前記除湿部６の下流側で、かつ、前記調温調湿空間Ｓ１への空気の導入口２ｅ付近に設置されている。この調温部８は、前記除湿部６において除湿された空気をその温度が設定温度に近づくように加熱または冷却することにより調温するものである。なお、調温部８は、空気の絶対湿度が変化しないようにその空気を加熱または冷却するようになっている。前記調温調湿空間Ｓ１には、温度センサ５９が設置されており、調温部８は、温度センサ５９によって検出された調温調湿空間Ｓ１の温度に応じて空気の温度を調節する。
前記送風部１０は、前記調温部８に併設されている。この送風部１０は、図略のファンを有しており、そのファンを駆動させることによって調温部８において調温された空気を前記導入口２ｅを通じて調温調湿空間Ｓ１へ送り込む。
前記設定手段１２は、使用者が調温調湿空間Ｓ１の相対湿度の設定値Ｈｓｖ及び温度の設定値を設定するためのものである。
前記制御手段１４は、前記除湿部６、前記調温部８及び前記送風部１０の駆動制御を行う機能を有する。この制御手段１４は、入力部６２と、演算部６４と、除湿制御部６６と、調温送風制御部６８とを有している。
入力部６２には、前記除湿部６の外面温度センサ５７による検出結果を示す信号と、空気温度センサ５５による検出結果を示す信号と、調温調湿空間Ｓ１に設けられた温度センサ５９による検出結果を示す信号とが入力される。そして、入力部６２は、この入力された各信号のうち、外面温度センサ５７からの信号と、空気温度センサ５５からの信号とを演算部６４に出力する一方、調温調湿空間Ｓ１に設けられた温度センサ５９からの信号を調温送風制御部６８に出力する。
演算部６４は、前記入力部６２から入力される各信号に基づいて前記除湿部６の除湿空間Ｓ３に導入される空気の湿度を算出する。具体的には、演算部６４は、外面温度センサ５７により検出された本体部３２の先側部３２ａの外面温度、すなわち除湿空間Ｓ３の湿球温度と、空気温度センサ５５により検出された空気温度Ｔｐｖとに基づいて除湿空間Ｓ３に導入される空気の相対湿度Ｈｐｖを算出する。さらに、演算部６４は、空気温度センサ５５によって検出された空気温度Ｔｐｖと前記算出した相対湿度Ｈｐｖとから、除湿空間Ｓ３における先側部３２ａの周囲の空気の絶対湿度（検出値）ＡＢＨｐｖを算出する。また、演算部６４は、空気温度センサ５５によって検出された空気温度Ｔｐｖと設定手段１２によって設定された相対湿度の設定値Ｈｓｖとから、目標値となる先側部３２ａの周囲の空気の絶対湿度ＡＢＨｓｖを算出する。
除湿制御部６６には、前記演算部６４による算出結果が入力される。除湿制御部６６は、マイコンからなり、記録された制御プログラムを実行する。この除湿制御部６６は、前記算出された先側部３２ａの周囲の空気の絶対湿度（検出値）ＡＢＨｐｖと、前記算出された目標値となる先側部３２ａの周囲空気の絶対湿度ＡＢＨｓｖとを比較するとともに、検出値ＡＢＨｐｖが目標値ＡＢＨｓｖよりも高いか否かを判定する。そして、除湿制御部６６は、その判定結果に基づいて、除湿部６の駆動、すなわちファン４４，４９及びペルチェ素子３４の駆動を制御する。
調温送風制御部６８には、入力部６２から調温調湿空間Ｓ１に設けられた温度センサ５９の検出結果を示す信号、すなわち調温調湿空間Ｓ１の温度を表す信号が入力される。調温送風制御部６８は、この入力された信号と、前記設定手段１２によって設定された温度の設定値とに基づいて調温部８を制御する。具体的には、調温送風制御部６８は、調温調湿空間Ｓ１の温度が前記温度の設定値に近づくように調温部８による空気の加熱または冷却の程度を制御する。この際、調温部８は、空気の絶対湿度が変化しないようにその空気を加熱または冷却する。また、調温送風制御部６８は、送風部１０の駆動制御も行う。
次に、この第１実施形態による調温調湿装置において調温調湿空間Ｓ１の調温及び調湿を行う際の動作について説明する。
まず、調温調湿空間Ｓ１から排出される空気が加湿部４において所定の湿度まで加湿される。この加湿された空気は、循環空間Ｓ２を通って除湿部６へ送られる。除湿部６では、空気が設定湿度まで除湿され、その除湿された空気は調温部８側に送られる。調温部８では、空気が設定温度に調温され、その空気は、送風部１０により導入口２ｅを通じて調温調湿空間Ｓ１に送り込まれる。このようにして、空気が調温調湿空間Ｓ１と循環空間Ｓ２を繰り返し循環する。
上記のように空気の循環が行われる一方で、図４に示すように、使用者により相対湿度の設定値Ｈｓｖが設定手段１２によって入力されると、その設定値Ｈｓｖは、設定手段１２から制御手段１４に入力される（ステップＳＴ１）。これにより、演算部６４において、除湿部６での除湿の目標値となる前記先側部３２ａの周囲の空気の絶対湿度ＡＢＨｓｖが算出されるとともに、除湿空間Ｓ３での前記先側部３２ａの周囲の空気の絶対湿度（検出値）ＡＢＨｐｖが算出される（ステップＳＴ２及びＳＴ３）。この際、演算部６４は、前記外面温度センサ５７によって検出された本体部３２の先側部３２ａの外面温度、すなわち除湿空間Ｓ３の湿球温度と、前記空気温度センサ５５によって検出された空気温度Ｔｐｖとに基づいて空気の相対湿度Ｈｐｖを算出し、その算出した相対湿度Ｈｐｖに基づいて前記絶対湿度（検出値）ＡＢＨｐｖを算出する。
この後、除湿制御部６６は、検出値ＡＢＨｐｖと目標値ＡＢＨｓｖとを比較し、検出値ＡＢＨｐｖが目標値ＡＢＨｓｖよりも高いか否かを判定する（ステップＳＴ４）。
除湿制御部６６は、検出値ＡＢＨｐｖが目標値ＡＢＨｓｖよりも大きいと判定した場合には、ファン４４，４９を駆動させるとともにペルチェ素子３４を駆動させる（ステップＳＴ５）。ファン４４の駆動により、加湿部４から流れる空気のうち所定流量分が取り入れ口２２ｃを通って除湿空間Ｓ３に導入される。一方、前記所定流量分以外の空気は、バイパス７を通って下流側へ流れる。この際、ファン４４の回転数が制御されることにより、除湿空間Ｓ３に導入される空気の流量が制御される。除湿空間Ｓ３に導入された空気中の水分の一部は、本体部３２の先側部３２ａに付着して凝縮する。そして、先側部３２ａの表面における水分の凝縮に伴って、先側部３２ａ内の作動流体が蒸発し、気体状の作動流体が略音速で基側部３２ｂに向かって流れる。一方、本体部３２の基側部３２ｂでは、ペルチェ素子３４の吸熱部３４ａによる吸熱作用により、気体状の作動流体が凝縮し、液体状の作動流体が先側部３２ａに向かって流れる。このように本体部３２内では、作動流体が所定の場所で蒸発と凝縮を繰り返すことにより、熱が、作動流体の蒸発するところから凝縮するところへ作動流体の流動に伴って輸送される。
ペルチェ素子３４の放熱部３４ｂは、ペルチェ素子３４の駆動に伴って昇温するため、この放熱部３４ｂの熱がヒートシンク３６を介して放熱空間Ｓ４に放熱される。そして、放熱空間Ｓ４内において昇温した空気は、ファン４９の駆動に伴って上部開口４６を通って排出される。
ファン４４，４９及びペルチェ素子３４の駆動中は、演算部６４により周囲空気の絶対湿度（検出値）ＡＢＨｐｖが所定周期で演算されている（ステップＳＴ６）とともに、除湿制御部６６により検出値ＡＢＨｐｖと目標値ＡＢＨｓｖとが比較されている（ステップＳＴ７）。そして、除湿制御部６６は、検出値ＡＢＨｐｖが目標値ＡＢＨｓｖよりも大きいときには、ファン４４，４９及びペルチェ素子３４を継続して駆動させる一方、検出値ＡＢＨｐｖが目標値ＡＢＨｓｖ以下になると、ファン４４，４９及びペルチェ素子３４を停止させる（ステップＳＴ８）。以上の動作により、除湿空間Ｓ３の空気の湿度は、設定湿度に調整される。
そして、除湿部６において設定湿度まで除湿された空気は、調温部８において設定温度に調温される。この際、調温部８は、調温送風制御部６８によって制御され、温度センサ５９によって検出された調温調湿空間Ｓ１の温度が設定温度よりも低い場合には、調温部８は空気を加熱する一方、温度センサ５９によって検出された調温調湿空間Ｓ１の温度が設定温度よりも高い場合には、調温部８は空気を冷却するようになっている。なお、調温部８は、空気の絶対湿度が変化しないようにその空気を加熱または冷却する。
上記のような一連の過程により、調温調湿空間Ｓ１が設定湿度に調湿されるとともに設定温度に調温されるようになっている。
以上説明したように、第１実施形態による調温調湿装置では、除湿部６において本体部３２の先側部３２ａに空気中の水分が接触すると、この先側部３２ａに接触した水分が凝縮する。これにより空気が除湿される。一方、本体部３２では、前記水分の凝縮に伴って先側部３２ａ内の作動流体が蒸発し、気体状になって略音速で本体部３２内を基側部３２ｂに移動する。基側部３２ｂでは、ペルチェ素子３４の吸熱部３４ａによって作動流体の潜熱が奪われ、作動流体は凝縮する。このように、本体部３２内では、作動流体の蒸発と凝縮が繰り返される。このとき、断熱部２４によって、本体部３２の先側部３２ａの周囲を流通する空気から基側部３２ｂへの伝熱が遮断されているので、本体部３２において先側部３２ａと基側部３２ｂとの温度差が所定温度以上に維持される。これにより、本体部３２内における作動流体の蒸発及び凝縮の発生を維持することができる。このように、除湿部６の本体部３２においてヒートパイプ現象が生じることにより空気中の水分が相変化して除去されるので、潜熱負荷に対する顕熱負荷の比が小さくなり、除湿効率が高くなる。しかも、ペルチェ素子３４の吸熱部３４ａによって本体部３２の基側部３２ｂを吸熱するのみであり、除湿部６を駆動する動力は低いものとなる。従って、このような除湿部６を適用した第１実施形態による調温調湿装置では、駆動するための動力を低減しながら、除湿部６における除湿効率を向上させることができる。
また、第１実施形態による調温調湿装置では、除湿部６において、ヒートパイプ現象を生じる本体部３２の先側部３２ａの周りの除湿空間Ｓ３と基側部３２ｂの周りの放熱空間Ｓ４とが断熱部２４によって隔てられるとともに、基側部３２ｂが先側部３２ａよりも低温となるため、先側部３２ａにおいて作動流体が蒸発する部分の外面温度が除湿空間Ｓ３の湿球温度に略等しくなる。そして、この作動流体が蒸発する部分の外面温度が外面温度センサ５７によって検出されるので、導出された作動流体が蒸発する部分の外面温度と、空気温度センサ５５によって検出された加湿部４から除湿空間Ｓ３に導入される空気の温度とに基づいて、演算部６４により除湿空間Ｓ３に導入される空気の湿度を算出することができる。これにより、その算出された湿度に基づいて、制御手段１４の除湿制御部６６は、ペルチェ素子３４を制御して本体部３２におけるヒートパイプ現象を利用した先側部３２ａによる空気の除湿動作を制御することができる。従って、第１実施形態による調温調湿装置では、乾湿球湿度計により空気の湿度を測定しながら、その湿度に基づいて調湿を行う従来の調温調湿装置と異なり、湿度の測定にウィックを必要としないので、ウィックが古くなって水の吸い上げが悪くなる毎にそのウィックを交換するような煩雑な作業を行わなくてもよい。このため、メンテナンスに係る作業負担を軽減することができる。また、第１実施形態では、除湿部６の本体部３２が除湿空間Ｓ３の湿球温度を検出する機能と除湿機能とを併せ持つので、湿球温度または湿度を検出するセンサと除湿機構とが個別に設けられた調温調湿装置に比べて、部品点数を削減することができる。
また、第１実施形態による調温調湿装置では、外面温度センサ５７が、本体部３２においてヒートパイプ現象が完全に生じているときに液体状の作動流体が溜まる部分の外面温度を検出するので、本体部３２のうち除湿空間Ｓ３に導入される空気の湿球温度に略等しい温度を示す部分の外面温度を外面温度センサ５７によって直接検出することができる。このため、外面温度センサ５７によって検出された外面温度から補正せずに除湿空間Ｓ３に導入される空気の湿球温度を求めることができるので、その導入される空気の湿度をより精度良く求めることができる。
（第２実施形態）
次に、図５を参照して、本発明の第２実施形態による調温調湿装置の構成について説明する。
この第２実施形態では、上記第１実施形態と異なり、加湿部４の加湿能力を制御することにより調温調湿空間Ｓ１の調湿を行う。
具体的には、この第２実施形態における制御手段７４は、加湿部４の稼働を制御するものである。この制御手段７４は、入力部６２と、演算部６４と、加湿制御部７６と、調温送風制御部６８とを有する。
加湿部４は、水が貯留されている図略の貯水部と、その貯水部内の水を加熱する図略のヒータとを有しており、そのヒータによって貯水部内の水を加熱して蒸発させることにより空気を加湿するようになっている。
そして、前記加湿制御部７６は、この加湿部４の加湿能力を制御するものである。具体的には、加湿制御部７６は、加湿部４の前記ヒータのオン／オフを制御することによって加湿部４の加湿能力を制御する。すなわち、加湿制御部７６が前記ヒータをオンした場合には、前記貯水部内の水の蒸発が促進されて加湿部４における空気の加湿が促進される一方、加湿制御部７６が前記ヒータをオフした場合には、前記貯水部内の水の蒸発が抑制されて加湿部４における空気の加湿が抑制されるようになっている。
また、除湿部６は、上記第１実施形態と同様に構成されている。この除湿部６の本体部３２と、空気温度センサ５５と、外面温度センサ５７と、制御手段７４の入力部６２及び演算部６４とにより、加湿部４において加湿された後、除湿部６に導入される空気の湿度を導出する湿度導出手段が構成されている。
この第２実施形態による調温調湿装置では、その稼働後に上記第１実施形態による調温調湿装置のように除湿部６のファン４４，４９及びペルチェ素子３４のオン／オフが切り換えられることはなく、除湿部６のファン４４，４９及びペルチェ素子３４が一定の駆動状態で駆動される。この第２実施形態では、除湿部６においてヒートパイプ現象が生じている本体部３２を利用して上記第１実施形態と同様の湿度検出が行われる。そして、その湿度検出に伴って空気の除湿も行われるようになっている。
この第２実施形態による調温調湿装置の上記以外の構成は、上記第１実施形態による調温調湿装置の構成と同様である。
次に、図６を参照して、この第２実施形態による調温調湿装置において調温調湿空間Ｓ１の調温及び調湿を行う際の動作について説明する。
この第２実施形態による調温調湿装置では、上記第１実施形態と同様、空気が調温調湿空間Ｓ１と循環空間Ｓ２との間を繰り返し循環しながら、加湿部４によって加湿される一方で除湿部６によって除湿されるとともに調温部８によって設定温度に調温される。この際、除湿部６では、本体部３２においてヒートパイプ現象が完全に生じている。このため、除湿部６は、一定の除湿能力を発揮している。
そして、この第２実施形態においても、図６のステップＳＴ１〜ＳＴ３までの相対湿度設定値Ｈｓｖの入力、周囲空気絶対湿度の目標値ＡＢＨｓｖの算出及び周囲空気絶対湿度の検出値ＡＢＨｐｖの算出は、上記第１実施形態と同様に行われる。
その後、加湿制御部７６は、前記検出値ＡＢＨｐｖと前記目標値ＡＢＨｓｖとを比較し、その検出値ＡＢＨｐｖが目標値ＡＢＨｓｖよりも高いか否かを判定する（ステップＳＴ１４）。
加湿制御部７６は、検出値ＡＢＨｐｖが目標値ＡＢＨｓｖよりも高いと判定した場合には、加湿部４の稼動を停止させる（ステップＳＴ１５）。この際、具体的には、加湿制御部７６は、加湿部４の前記ヒータをオフにする。これにより、前記貯水部の水の蒸発が抑制され、加湿部４における空気の加湿が抑制される。その結果、加湿部４から循環空間Ｓ２、除湿部６、調温部８及び送風部１０を経由して調温調湿空間Ｓ１に導入される空気の湿度が低下する。
そして、調温調湿装置の稼働中は、演算部６４により前記検出値ＡＢＨｐｖが所定周期で演算されている（ステップＳＴ１６）とともに、加湿制御部７６が検出値ＡＢＨｐｖと目標値ＡＢＨｓｖとを比較している（ステップＳＴ１７）。この際、加湿制御部７６は、検出値ＡＢＨｐｖが目標値ＡＢＨｓｖよりも高いときには、加湿部４の稼働を継続して停止させておく一方で、検出値ＡＢＨｐｖが目標値ＡＢＨｓｖ以下になると、加湿部４の稼働を開始させる（ステップＳＴ１８）。具体的には、加湿制御部７６は、加湿部４の前記ヒータをオンすることによって前記貯水部の水の蒸発を促進させ、加湿部４における空気の加湿を促進させる。これにより、加湿部４から循環空間Ｓ２、除湿部６、調温部８及び送風部１０を経由して調温調湿空間Ｓ１に導入される空気の湿度が上昇する。この加湿部４の動作により、調温調湿空間Ｓ１が設定湿度に調湿される。
この第２実施形態による調温調湿装置の上記以外の動作は、上記第１実施形態による調温調湿装置の動作と同様である。
以上説明したように、この第２実施形態では、演算部６４によって算出された前記検出値ＡＢＨｐｖ及び前記目標値ＡＢＨｓｖに基づいて、加湿制御部７６が、加湿部４の加湿能力を制御して調温調湿空間Ｓ１に導入される空気の湿度を調節することができる。これにより、除湿部６における除湿能力の調節を行わなくても、調温調湿空間Ｓ１の調湿を行うことができる。
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。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれる。
例えば、上記実施形態では、外面温度センサ５７により、本体部３２において作動流体が蒸発する先側部３２ａの端部近傍の外面温度を検出するようにしたが、本発明はこの構成に限らない。すなわち、外面温度センサ５７を本体部３２の上記以外の所定箇所の外面に取り付けて、外面温度センサ５７がその所定箇所の外面温度を検出するような構成であってもよい。この場合には、外面温度センサ５７の検出温度と、作動流体が蒸発する部分の外面温度、すなわち除湿空間Ｓ３の湿球温度とに温度差が生じる。このため、前記外面温度センサ５７に加えて補正手段を設けるとともに、前記温度差を予め測定しておき、補正手段により外面温度センサ５７の検出温度を前記測定した温度差の分補正することによって除湿空間Ｓ３の湿球温度が求められる。なお、この場合において、例えば、外面温度センサ５７を上記実施形態の構成における本体部３２の基側部３２ｂに取り付けてもよい。この態様では、外面温度センサ５７と、前記補正手段とによって本発明による本体温度導出手段が構成される。
また、上記実施形態では、外面温度センサ５７を本体部３２の外面に直接取り付けて外面温度を検出するように構成したが、これに限らず、外面温度センサ５７として本体部３２の外面温度を非接触で検出するような温度センサを用いてもよい。
また、上記実施形態では、外面温度センサ５７を本体部３２の先側部３２ａの作動流体が蒸発する部分の外面に取り付けてその部分の外面温度を検出するようにしたが、これに限らず、本発明の本体温度導出手段としての内面温度センサを本体部３２の前記作動流体が蒸発する部分の内面に取り付けてその部分の内面温度を検出し、この内面温度に基づいて除湿空間Ｓ３の湿度を算出するようにしてもよい。本体部３２の作動流体が蒸発する部分の内面温度は、その部分の外面温度よりもより正確に除湿空間Ｓ３の湿球温度を表すと考えられるため、この場合にはより正確に除湿空間Ｓ３の湿度を求めることができる。また、このように本体部３２の内面に内面温度センサを取り付ける場合も、上記した本体部３２の外面に外面温度センサ５７を取り付ける場合と同様、本体部３２の作動流体が蒸発する部分以外の所定箇所の内面に前記内面温度センサを取り付けてもよい。ただし、この場合には、上記と同様、内面温度センサの検出温度と作動流体が蒸発する部分の内面温度との温度差を補正するための補正手段を設ける必要がある。すなわち、この態様では、前記内面温度センサと、前記補正手段とによって本発明による本体温度導出手段が構成される。
また、上記実施形態では、ペルチェ素子３４の吸熱部３４ａにより本体部３２の基側部３２ｂから吸熱することによって、本体部３２の先側部３２ａの内部で蒸発した気体状の作動流体を基側部３２ｂにおいて凝縮させることによりヒートパイプ現象を生じさせたが、本発明はこの構成に限らない。すなわち、除湿部６にペルチェ素子３４を設けることなく、ヒートパイプ現象を生じさせた本体部３２の先側部３２ａにより除湿空間Ｓ３の空気を除湿するようにしてもよい。
例えば、上記実施形態の除湿部６の構成からペルチェ素子３４、ヒートシンク３６、接続部３８及びファン４９を省略する。また、放熱空間Ｓ４は、除湿空間Ｓ３よりも低温であるものとする。なお、この放熱空間Ｓ４は、本発明の外部空間の概念に含まれるものである。そして、断熱部２４によって隔てられた除湿空間Ｓ３と放熱空間Ｓ４とに跨って本体部３２が配置されるとともに、放熱空間Ｓ４が除湿空間Ｓ３よりも低温であることにより、除湿空間Ｓ３に配置された本体部３２の先側部３２ａの内部では液体状の作動流体が蒸発し、放熱空間Ｓ４に配置された基側部３２ｂの内部では前記蒸発した作動流体が凝縮する。すなわち、本体部３２においてヒートパイプ現象が生じ、上記実施形態と同様にして、除湿空間Ｓ３に配置された本体部３２の先側部３２ａにより除湿空間Ｓ３の空気が除湿される。なお、ここで本体部３２の先側部３２ａは、本発明の一方側部の概念に含まれるものである。
この構成においても、上記実施形態と同様、除湿部６の本体部３２においてヒートパイプ現象が生じることにより、空気中の水分が相変化して除去されるので、潜熱負荷に対する顕熱負荷の比が小さくなり、除湿効率が高くなる。しかも、除湿部６を駆動する動力を必要とせず、本体部３２のみで除湿を行うことができる。従って、この構成においても、駆動するための動力を低減しながら、除湿部６における除湿効率を向上させることができるという上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
また、吸熱部としてペルチェ素子以外の種々の冷却手段を用いて本体部３２の基側部３２ｂを冷却し、気体状の作動流体を基側部３２ｂの内部で凝縮させてもよい。
また、上記実施形態では、本体部３２をヒートパイプによって構成したが、これに代えて、本体部３２をヒートレーン（登録商標）として知られている蛇行細管型ヒートパイプ又は自励振動式ヒートパイプによって構成してもよい。
また、上記実施形態では、調温調湿装置に本発明を適用した例について説明したが、本発明はこの構成に限らない。例えば、絶対湿度のみを調節する調湿装置においても本発明を同様に適用することが可能である。この調湿装置は、上記実施形態の調温調湿装置から調温部８と温度センサ５９とを省略するとともに、調温送風制御部６８から調温部８の制御機能を省略することにより構成することができる。また、環境試験装置においても、本発明を同様に適用することが可能である。この環境試験装置では、上記実施形態の調温調湿装置において、制御手段１４に加湿制御部を設け、その加湿制御部によって加湿部４の加湿能力の制御を行う。この際の加湿制御部による加湿部４の加湿能力の制御は、上記第２実施形態の加湿制御部７６による加湿部４の加湿能力の制御と同様に行われ、加湿部４によって加湿された空気の湿度が設定湿度に近づくようにその加湿部４の加湿能力が制御される。これら調湿装置及び環境試験装置においても、駆動するための動力を低減しながら、除湿部における除湿効率を向上させることができるという上記実施形態の調温調湿装置と同様の効果を得ることができる。
また、上記実施形態では、除湿部６を循環空間Ｓ２において調温部８の上流側に設置したが、この構成に限らない。すなわち、除湿部６を調温部８の下流側に設置してもよい。
また、上記実施形態では、除湿部６における断熱部２４を筐体２の外壁２ａの一部を利用して構成したが、この構成に限らない。例えば、装置の筐体２内に上記除湿部内部筐体２２ａ及び除湿部外部筐体２２ｂを組み込むとともに、断熱部２４を筐体２の外壁２ａとは別体に形成してもよい。この場合、断熱部２４と除湿部外部筐体２２ｂを一体に構成することによりこれらをすべて断熱材によって形成し、放熱空間Ｓ４が除湿空間Ｓ３及び循環空間Ｓ２に対して断熱材によって隔てられるように構成してもよい。
また、図７に示す上記実施形態の変形例のように、上記実施形態のファン４４、除湿部内部筐体２２ａ及び回収部５０を省略してもよい。この場合、除湿部６において、本体部３２の先側部３２ａの周りの除湿空間Ｓ３を流れる空気の流れは、送風部１０の図略のファンによって作り出される。従って、この変形例においては、上記ステップＳＴ５においてファン４４の代わりに送風部１０のファンを駆動させるとともに、上記ステップＳＴ８においてファン４４の代わりに送風部１０のファンの駆動を停止させる。
また、除湿部６においてペルチェ素子３４の吸熱部３４ａの吸熱動作を、本体部３２の先側部３２ａと基側部３２ｂとの間で所定の温度差が付くように制御することによって、先側部３２ａのうち外面温度センサ５７が取り付けられた部分の外面温度を除湿空間Ｓ３の露点温度に等しい温度に維持することも可能である。なお、前記所定の温度差は、本体部３２のヒートパイプの構成に応じて異なる。この場合には、外面温度センサ５７からその除湿空間Ｓ３の露点温度に等しい温度が検出温度として入力部６２に入力される。そして、この場合には、演算部６４が、その露点温度に等しい検出温度と空気温度センサ５５によって検出された空気温度Ｔｐｖとに基づいて空気の相対湿度Ｈｐｖを算出し、更にその算出した相対湿度Ｈｐｖに基づいて前記絶対湿度（検出値）ＡＢＨｐｖを算出するように構成されていてもよい。
また、調温調湿空間Ｓ１の冷却は、その調温調湿空間Ｓ１からの放熱によって行ってもよい。また、調温調湿空間Ｓ１の加熱は、送風部１０のファンによる撹拌熱を利用して行ってもよい。
また、上記第２実施形態において、除湿部６のファン４４及びバイパス７を省略してもよい。
（実施形態の概要）
上記実施形態をまとめると以下のようになる。
すなわち、上記実施形態による調湿装置は、空気を加湿する加湿部と、空気を除湿する除湿部とを備え、これら加湿部及び除湿部により調湿空間の調湿を行う調湿装置であって、前記除湿部は、作動流体が封入されるとともにヒートパイプ現象を生じさせ得るように構成された本体部と、前記本体部に外嵌される断熱部と、前記本体部の前記断熱部に対して一方側となる基側部から吸熱することによって、当該本体部の前記断熱部に対して他方側となる先側部の内部で蒸発した気体状の前記作動流体を凝縮させる吸熱部とを有し、液体状の前記作動流体が蒸発する前記本体部の先側部によって空気を除湿する。
この調湿装置では、加湿部において空気を加湿するとともに除湿部において空気を除湿することによって空気の調湿を行っている。そして、除湿部では、本体部の先側部に空気中の水分が接触すると、この先側部に接触した水分が凝縮する。これにより空気が除湿される。一方、本体部内では、前記水分の凝縮に伴って先側部内の作動流体が蒸発し、気体状になって略音速で本体部内を基側部に移動する。基側部では、吸熱部によって作動流体の潜熱が奪われ、作動流体は凝縮する。このように、本体部内では、作動流体の蒸発と凝縮が繰り返される。このとき、断熱部によって、本体部の先側部の周囲を流通する空気から基側部への伝熱が遮断されているので、本体部内において先側部と基側部との温度差が所定温度以上に維持される。これにより、本体部内における作動流体の蒸発及び凝縮の発生を維持することができる。このように除湿部の本体部においてヒートパイプ現象が生じることにより、空気中の水分が相変化して除去されるので、潜熱負荷に対する顕熱負荷の比が小さくなり、除湿効率が高くなる。しかも、吸熱部によって本体部の基側部を吸熱するのみであり、除湿部を駆動する動力は低いものとなる。従って、このような除湿部を適用した調湿装置では、駆動するための動力を低減しながら、除湿部における除湿効率を向上させることができる。
上記調湿装置において、前記吸熱部は、ペルチェ素子の吸熱部によって構成されているのが好ましい。
上記調湿装置において、前記除湿部の駆動を制御する制御手段を備え、前記除湿部は、当該除湿部に導入される空気の温度を検出する空気温度検出部と、前記作動流体が蒸発する部分での前記本体部の温度を導出する本体温度導出手段とを有し、前記制御手段は、前記空気温度検出部により検出された空気の温度と、前記本体温度導出手段により導出された前記本体部の温度とに基づいて、前記除湿部に導入される空気の湿度を算出する演算部と、その演算部により算出された湿度に基づいて前記吸熱部を制御する除湿制御部とを有するのが好ましい。
本願発明者は、鋭意検討した結果、ヒートパイプ現象を生じ得る本体部を断熱部によって隔てられた２つの空間に跨って配置し、その本体部において一方の空間側に位置する端部を他方の空間側に位置する端部よりも低温にすると、その他方の空間側において本体部の作動流体が蒸発する部分の温度が当該他方の空間の湿球温度又は露点温度に略等しくなることを見出した。従って、上記の構成では、本体部の先側部が位置する空間と基側部が位置する空間とが断熱部で隔てられるとともに、基側部が吸熱部によって吸熱されて先側部よりも低温となるため、先側部の内部において作動流体が蒸発し、この作動流体が蒸発する部分における本体部の温度がその部分が接する空気の湿球温度又は露点温度に略等しくなる。そして、この作動流体が蒸発する部分における本体部の温度は、本体温度導出手段によって導出されるので、導出された作動流体が蒸発する部分の温度と、空気温度検出部によって検出された空気の温度とに基づいて、演算部により除湿部に導入される空気の湿度を算出することができる。これにより、その算出された湿度に基づいて、制御手段の除湿制御部は、吸熱部を制御して本体部におけるヒートパイプ現象を利用した先側部による空気の除湿動作を制御することができる。従って、この構成では、乾湿球湿度計により空気の湿度を測定しながら、その湿度に基づいて調湿を行う従来の調湿装置と異なり、湿度の測定にウィックを必要としないので、ウィックが古くなって水の吸い上げが悪くなる毎にそのウィックを交換するような煩雑な作業を行わなくてもよい。このため、メンテナンスに係る作業負担を軽減することができる。また、この構成では、除湿部の本体部が前記湿球温度又は前記露点温度の検出機能と除湿機能とを併せ持つので、湿球温度、露点温度または湿度を検出するセンサと除湿機構とが個別に設けられた調湿装置に比べて、部品点数を削減することができる。
上記調湿装置において、前記加湿部の駆動を制御する制御手段を備え、前記除湿部は、当該除湿部に導入される空気の温度を検出する空気温度検出部と、前記作動流体が蒸発する部分での前記本体部の温度を導出する本体温度導出手段とを有し、前記制御手段は、前記空気温度検出部により検出された空気の温度と、前記本体温度導出手段により導出された前記本体部の温度とに基づいて、前記除湿部に導入される空気の湿度を算出する演算部と、その演算部により算出された湿度に基づいて前記加湿部の加湿能力を制御する加湿制御部とを有するのが好ましい。
この構成においても、上記構成と同様、本体部の先側部が位置する空間と基側部が位置する空間とが断熱部で隔てられるとともに、基側部が吸熱部によって吸熱されて先側部よりも低温となるため、先側部の内部において作動流体が蒸発し、この作動流体が蒸発する部分における本体部の温度がその部分が接する空気の湿球温度又は露点温度に略等しくなる。このため、本体温度導出手段によって導出された本体部の作動流体が蒸発する部分の温度と、空気温度検出部によって検出された空気の温度とに基づいて、演算部により除湿部に導入される空気の湿度を算出することができる。これにより、その算出された湿度に基づいて、制御手段の加湿制御部が加湿部の加湿能力を制御し、それによって調湿空間の調湿を行うことができる。従って、この構成では、乾湿球湿度計により空気の湿度を測定しながら、その湿度に基づいて調湿を行う従来の調湿装置と異なり、湿度の測定にウィックを必要としないので、ウィックが古くなって水の吸い上げが悪くなる毎にそのウィックを交換するような煩雑な作業を行わなくてもよい。このため、メンテナンスに係る作業負担を軽減することができる。
上記除湿部が本体温度導出手段を有する構成において、前記本体温度導出手段は、前記本体部においてヒートパイプ現象が完全に生じているときに液体状の前記作動流体が溜まる部分の温度を導出するのが好ましい。このように構成すれば、本体部のうち除湿部に導入される空気の湿球温度又は露点温度に略等しい温度を示す部分の温度を本体温度導出手段によって直接導出することができる。このため、本体温度導出手段によって導出された本体部の温度からほぼ補正せずに除湿部に導入される空気の湿球温度又は露点温度を求めることができるので、その導入される空気の湿度をより精度良く求めることができる。
また、上記実施形態による調湿装置は、空気を加湿する加湿部と、空気を除湿する除湿部とを備え、これら加湿部及び除湿部により調湿空間の調湿を行う調湿装置であって、前記除湿部は、作動流体が封入されるとともにヒートパイプ現象を生じさせ得るように構成され、前記調湿空間に導入する空気を除湿するための除湿空間と、当該除湿空間に対して断熱部で隔てられるとともに前記除湿空間よりも低温の外部空間とに跨って配置される本体部を有し、前記除湿空間に配置され、液体状の前記作動流体がその内部で蒸発する前記本体部の一方側部によって前記除湿空間の空気を除湿する。
この調湿装置では、加湿部において空気を加湿するとともに除湿部において空気を除湿することによって空気の調湿を行っている。そして、除湿部では、本体部の一方側部に除湿空間の空気中の水分が接触すると、この一方側部に接触した水分が凝縮する。これにより空気が除湿される。一方、本体部内では、前記水分の凝縮に伴って一方側部内の作動流体が蒸発し、気体状になって略音速で本体部内を他方側部に移動する。そして、前記他方側部の位置する外部空間は、前記一方側部の位置する除湿空間よりも低温であるため、前記他方側部において作動流体の潜熱が奪われ、作動流体は凝縮する。このように、本体部内では、作動流体の蒸発と凝縮が繰り返される。このとき、断熱部によって、除湿空間から外部空間への伝熱が遮断されているので、本体部内において一方側部と他方側部との温度差が所定温度以上に維持される。これにより、本体部内における作動流体の蒸発及び凝縮の発生を維持することができる。このように除湿部の本体部においてヒートパイプ現象が生じることにより、空気中の水分が相変化して除去されるので、潜熱負荷に対する顕熱負荷の比が小さくなり、除湿効率が高くなる。しかも、除湿部を駆動する動力を必要とせず、本体部のみで除湿を行うことができる。従って、このような除湿部を適用した調湿装置では、駆動するための動力を低減しながら、除湿部における除湿効率を向上させることができる。
上記調湿装置において、前記本体部は、ヒートパイプによって構成されていてもよく、あるいは蛇行細管型ヒートパイプ又は自励振動式ヒートパイプによって構成されていてもよい。
また、上記実施形態による環境試験装置は、上記の調湿装置を備えた環境試験装置である。
この環境試験装置では、上記の調湿装置を備えているので、駆動するための動力を低減しながら、除湿部における除湿効率を向上させることができるという上記調湿装置と同様の効果を得ることができる。
また、上記実施形態による調温調湿装置は、上記の調湿装置を備えた調温調湿装置であって、空気の温度を調節する調温部を備え、前記調湿装置により前記調湿空間の調湿を行うとともに、前記調温部により前記調湿空間の調温を行う。
この調温調湿装置では、上記の調湿装置を備えているので、駆動するための動力を低減しながら、除湿部における除湿効率を向上させることができるという上記調湿装置と同様の効果を得ることができる。
【０００２】
［０００７］
従って、これら特許文献１及び２の除湿装置のように除湿効率の低いものを調湿装置の除湿部に適用すると、調湿装置を駆動するための動力が増大するとともに、除湿部における除湿効率が低下するという問題がある。
特許文献１：特開２００１−１３６９４４号公報
特許文献２：特開平６−３０４３９３号公報
発明の開示
［０００８］
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、駆動するための動力を低減しながら、除湿部における除湿効率を向上させることが可能な調湿装置、環境試験装置及び調温調湿装置を提供することにある。
［０００９］
上記目的を達成するために、本発明による調湿装置は、空気を加湿する加湿部と、空気を除湿する除湿部とを備え、これら加湿部及び除湿部により調湿空間の調湿を行う調湿装置であって、前記除湿部は、作動流体が封入されるとともにヒートパイプ現象を生じさせ得るように構成された本体部と、前記本体部に外嵌される断熱部と、前記本体部の前記断熱部に対して一方側となる基側部から吸熱することによって、当該本体部の前記断熱部に対して他方側となる先側部の内部で蒸発した気体状の前記作動流体を凝縮させる吸熱部とを有し、液体状の前記作動流体がその内部で蒸発する前記本体部の先側部の表面における水分の凝縮によって空気を除湿する。
［００１０］
また、本発明による調湿装置は、空気を加湿する加湿部と、空気を除湿する除湿部とを備え、これら加湿部及び除湿部により調湿空間の調湿を行う調湿装置であって、前記除湿部は、作動流体が封入されるとともにヒートパイプ現象を生じさせ得るように構成され、前記調湿空間に導入する空気を除湿するための除湿空間と、当該除湿空間に対して断熱部で隔てられるとともに前記除湿空間よりも低温の外部空間とに跨って配置される本体部を有し、前記除湿空間に配置され、液体状の前記作動流体がその内部で蒸発する前記本体部の一方側部の表面における水分の凝縮によって前記除湿空間の空気を除湿する。
［００１１］
また、本発明による環境試験装置は、上記の調湿装置を備えた環境試験装置である。
［００１２］
また、本発明による調温調湿装置は、上記の調湿装置を備えた調温調湿装置であ
【００２０】
［００８８］
すなわち、上記実施形態による調湿装置は、空気を加湿する加湿部と、空気を除湿する除湿部とを備え、これら加湿部及び除湿部により調湿空間の調湿を行う調湿装置であって、前記除湿部は、作動流体が封入されるとともにヒートパイプ現象を生じさせ得るように構成された本体部と、前記本体部に外嵌される断熱部と、前記本体部の前記断熱部に対して一方側となる基側部から吸熱することによって、当該本体部の前記断熱部に対して他方側となる先側部の内部で蒸発した気体状の前記作動流体を凝縮させる吸熱部とを有し、液体状の前記作動流体がその内部で蒸発する前記本体部の先側部の表面における水分の凝縮によって空気を除湿する。
［００８９］
この調湿装置では、加湿部において空気を加湿するとともに除湿部において空気を除湿することによって空気の調湿を行っている。そして、除湿部では、本体部の先側部に空気中の水分が接触すると、この先側部に接触した水分が凝縮する。これにより空気が除湿される。一方、本体部内では、前記水分の凝縮に伴って先側部内の作動流体が蒸発し、気体状になって略音速で本体部内を基側部に移動する。基側部では、吸熱部によって作動流体の潜熱が奪われ、作動流体は凝縮する。このように、本体部内では、作動流体の蒸発と凝縮が繰り返される。このとき、断熱部によって、本体部の先側部の周囲を流通する空気から基側部への伝熱が遮断されているので、本体部内において先側部と基側部との温度差が所定温度以上に維持される。これにより、本体部内における作動流体の蒸発及び凝縮の発生を維持することができる。このように除湿部の本体部においてヒートパイプ現象が生じることにより、空気中の水分が相変化して除去されるので、潜熱負荷に対する顕熱負荷の比が小さくなり、除湿効率が高くなる。しかも、吸熱部によって本体部の基側部を吸熱するのみであり、除湿部を駆動する動力は低いものとなる。従って、このような除湿部を適用した調湿装置では、駆動するための動力を低減しながら、除湿部における除湿効率を向上させることができる。
［００９０］
上記調湿装置において、前記吸熱部は、ペルチェ素子の吸熱部によって構成されているのが好ましい。
［００９１］
上記調湿装置において、前記除湿部の駆動を制御する制御手段を備え、前記除湿部は、当該除湿部に導入される空気の温度を検出する空気温度検出部と、前記
【００２３】
［００９６］
また、上記実施形態による調湿装置は、空気を加湿する加湿部と、空気を除湿する除湿部とを備え、これら加湿部及び除湿部により調湿空間の調湿を行う調湿装置であって、前記除湿部は、作動流体が封入されるとともにヒートパイプ現象を生じさせ得るように構成され、前記調湿空間に導入する空気を除湿するための除湿空間と、当該除湿空間に対して断熱部で隔てられるとともに前記除湿空間よりも低温の外部空間とに跨って配置される本体部を有し、前記除湿空間に配置され、液体状の前記作動流体がその内部で蒸発する前記本体部の一方側部の表面における水分の凝縮によって前記除湿空間の空気を除湿する。
［００９７］
この調湿装置では、加湿部において空気を加湿するとともに除湿部において空気を除湿することによって空気の調湿を行っている。そして、除湿部では、本体部の一方側部に除湿空間の空気中の水分が接触すると、この一方側部に接触した水分が凝縮する。これにより空気が除湿される。一方、本体部内では、前記水分の凝縮に伴って一方側部内の作動流体が蒸発し、気体状になって略音速で本体部内を他方側部に移動する。そして、前記他方側部の位置する外部空間は、前記一方側部の位置する除湿空間よりも低温であるため、前記他方側部において作動流体の潜熱が奪われ、作動流体は凝縮する。このように、本体部内では、作動流体の蒸発と凝縮が繰り返される。このとき、断熱部によって、除湿空間から外部空間への伝熱が遮断されているので、本体部内において一方側部と他方側部との温度差が所定温度以上に維持される。これにより、本体部内における作動流体の蒸発及び凝縮の発生を維持することができる。このように除湿部の本体部においてヒートパイプ現象が生じることにより、空気中の水分が相変化して除去されるので、潜熱負荷に対する顕熱負荷の比が小さくなり、除湿効率が高くなる。しかも、除湿部を駆動する動力を必要とせず、本体部のみで除湿を行うことができる。従って、このような除湿部を適用した調湿装置では、駆動するための動力を低減しながら、除湿部における除湿効率を向上させることができる。
［００９８］
上記調湿装置において、前記本体部は、ヒートパイプによって構成されていてもよく、あるいは蛇行細管型ヒートパイプ又は自励振動式ヒートパイプによって構成されていてもよい。

Claims (10)

  1. 空気を加湿する加湿部と、空気を除湿する除湿部とを備え、これら加湿部及び除湿部により調湿空間の調湿を行う調湿装置であって、
    前記除湿部は、作動流体が封入されるとともにヒートパイプ現象を生じさせ得るように構成された本体部と、前記本体部に外嵌される断熱部と、前記本体部の前記断熱部に対して一方側となる基側部から吸熱することによって、当該本体部の前記断熱部に対して他方側となる先側部の内部で蒸発した気体状の前記作動流体を凝縮させる吸熱部とを有し、液体状の前記作動流体が蒸発する前記本体部の先側部によって空気を除湿する、調湿装置。
  2. 請求項１に記載の調湿装置であって、
    前記吸熱部は、ペルチェ素子の吸熱部によって構成されている、調湿装置。
  3. 請求項１または２に記載の調湿装置であって、
    前記除湿部の駆動を制御する制御手段を備え、
    前記除湿部は、当該除湿部に導入される空気の温度を検出する空気温度検出部と、前記作動流体が蒸発する部分での前記本体部の温度を導出する本体温度導出手段とを有し、
    前記制御手段は、前記空気温度検出部により検出された空気の温度と、前記本体温度導出手段により導出された前記本体部の温度とに基づいて、前記除湿部に導入される空気の湿度を算出する演算部と、その演算部により算出された湿度に基づいて前記吸熱部を制御する除湿制御部とを有する、調湿装置。
  4. 請求項１または２に記載の調湿装置であって、
    前記加湿部の駆動を制御する制御手段を備え、
    前記除湿部は、当該除湿部に導入される空気の温度を検出する空気温度検出部と、前記作動流体が蒸発する部分での前記本体部の温度を導出する本体温度導出手段とを有し、
    前記制御手段は、前記空気温度検出部により検出された空気の温度と、前記本体温度導出手段により導出された前記本体部の温度とに基づいて、前記除湿部に導入される空気の湿度を算出する演算部と、その演算部により算出された湿度に基づいて前記加湿部の加湿能力を制御する加湿制御部とを有する、調湿装置。
  5. 請求項３または４に記載の調湿装置であって、
    前記本体温度導出手段は、前記本体部においてヒートパイプ現象が完全に生じているときに液体状の前記作動流体が溜まる部分の温度を導出する、調湿装置。
  6. 空気を加湿する加湿部と、空気を除湿する除湿部とを備え、これら加湿部及び除湿部により調湿空間の調湿を行う調湿装置であって、
    前記除湿部は、作動流体が封入されるとともにヒートパイプ現象を生じさせ得るように構成され、前記調湿空間に導入される空気を除湿するための除湿空間と、当該除湿空間に対して断熱部で隔てられるとともに前記除湿空間よりも低温の外部空間とに跨って配置される本体部を有し、前記除湿空間に配置され、液体状の前記作動流体がその内部で蒸発する前記本体部の一方側部によって前記除湿空間の空気を除湿する、調湿装置。
  7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の調湿装置であって、
    前記本体部は、ヒートパイプによって構成されている、調湿装置。
  8. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の調湿装置であって、
    前記本体部は、蛇行細管型ヒートパイプ又は自励振動式ヒートパイプによって構成されている、調湿装置。
  9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の調湿装置を備えた、環境試験装置。
  10. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の調湿装置を備えた調温調湿装置であって、
    空気の温度を調節する調温部を備え、
    前記調湿装置により前記調湿空間の調湿を行うとともに、前記調温部により前記調湿空間の調温を行う、調温調湿装置。
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