恒温恒湿装置
【課題】 この発明は、二酸化炭素ガスを低濃度に調節した空気雰囲気における恒温恒湿装置を提供することにある。
【解決手段】 この発明の恒温恒湿装置は、所定の濃度に調整した二酸化炭素を含む空気を試験室内に供給するガス供給ライン２と、試験室１内の空気のガス濃度を検出するガス濃度センサ１７と、試験室１内の空気を外部にパージする量が変更可能な室パージダンパー１４と、室パージダンパー１４のパージ量を制御する制御装置２０と、を備え、制御装置２０は、試験室１からの空気のリーク量とガス供給ライン２からの供給ガス量に応じて室パージダンパー１４のパージ量を制御する。
【解決手段】 この発明の恒温恒湿装置は、所定の濃度に調整した二酸化炭素を含む空気を試験室内に供給するガス供給ライン２と、試験室１内の空気のガス濃度を検出するガス濃度センサ１７と、試験室１内の空気を外部にパージする量が変更可能な室パージダンパー１４と、室パージダンパー１４のパージ量を制御する制御装置２０と、を備え、制御装置２０は、試験室１からの空気のリーク量とガス供給ライン２からの供給ガス量に応じて室パージダンパー１４のパージ量を制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、恒温恒湿装置にかかり、特に、環境試験を行うために、二酸化炭素ガス等を低濃度に調節した空気雰囲気に調整する恒温恒湿装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
二酸化炭素を低濃度に調節した空気雰囲気を恒温恒湿装置に導入することで、地下環境や大気中の二酸化炭素濃度よりも低濃度の条件を模擬的に実現することができる。地下環境や大気中の二酸化炭素濃度よりも低濃度の条件を模擬的に実現することで、セメントなどの耐久性などの環境試験を容易に行える。種々の環境試験を行うためには、任意の二酸化炭素濃度に制御することが望まれる。
【０００３】
環境をシミュレートして試験を行う恒温恒湿装置が種々提案されている。例えば、特許文献１には、空気の温度及び湿度を低温・高湿状態に安定して高精度に制御する恒温恒湿装置が提案されている。この特許文献１に記載されている装置は、２つの恒温恒湿装置がダクトで接続され、一方の恒温恒湿装置が目標絶対温度の空気を作る装置として機能し、ダクトの開閉を制御して、２つの恒温恒湿装置間の空気を循環させて最終目標湿度に調整している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２３０２８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の特許文献１に記載の装置においては、低濃度の二酸化炭素（ＣＯ２）に調整した空気は用いておらず、通常の濃度の二酸化炭素（ＣＯ２）を含む空気を循環させている。このような装置において、循環させる空気の二酸化炭素濃度を低くするためには、循環する経路中に二酸化酸素を吸着させる吸着材を備えたガス除去装置を配設する必要がある。
【０００６】
また、ガス除去装置で二酸化炭素を除去しながら空気を循環すると、空気中の水分も除湿され、空気が乾燥し、そのために加湿が必要となる。
【０００７】
しかしながら、空気の中の水分が多くなると、ガス除去装置の吸着材の消耗が激しく、吸着材の交換等を頻繁に行う必要があるなどの問題が生じるため、二酸化炭素ガスを低濃度に調節した空気雰囲気における恒温恒湿装置に適用するには実用的ではない。
【０００８】
この発明の目的は、上記した問題点を解消するためになされたものにして、二酸化炭素ガスを低濃度に調節した空気雰囲気における恒温恒湿装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明の恒温恒湿装置は、気密室と、所定の濃度に調整した二酸化炭素を含む空気を前記気密室内に供給するガス供給手段と、前記気密室内の空気のガス濃度を検出する検出手段と、前記気密室内の空気を外部にパージする量が変更可能なパージ手段と、前記パージ手段のパージ量を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記気密室からの空気のリーク量と前記ガス供給手段からの供給ガス量に応じて前記パージ手段のパージ量を制御するものである。
【００１０】
また、前記空気のリーク量は、前記気密室内の圧力の変動により算出するように構成すればよい。
【００１１】
また、前記ガス供給手段と気密室との間に供給するガス量を調整するバルブ手段と、前記気密室内のガス濃度を検出するガス濃度検出手段を有し、前記気密室内の二酸化炭素濃度が一定濃度を超えると前記制御手段は、前記バルブ手段から供給されるガス量を増加させると共に、前記パージ手段のパージ量を増加させ、前記気密室内の二酸化炭素濃度を前記ガス供給手段から送り込まれる二酸化炭素濃度以上で一定の濃度以下に調整するように構成すればよい。
【００１２】
また、前記ガス供給手段は、空気に含まれる二酸化炭素の濃度を低濃度にした空気を生成するガス精製装置と、このガス精製装置からの与えられる空気に含まれる二酸化炭素を除去する除去装置と、を備えるように構成すればよい。
【００１３】
更に、コンプレッサと、このコンプレッサから供給される空気内の油分を除去する油分除去ユニットと、油分除去ユニットを経た空気を注入する空気タンクと、を備えるとよい。
【００１４】
また、前記ガス精製装置は、複数ユニット備え、前記ガス精製装置から前記除去装置を介して前記気密室に空気を供給するガス供給ラインと、ガス精製装置から前記気密室に空気を供給するガス供給ラインとを有し、前記気密室の空気の状態に応じて、ガス供給ラインが選択されるように構成すればよい。
【００１５】
更に、加湿手段、空調手段と温湿度検出手段を試験室内に設け、前記制御手段は、温湿度検出手段の出力に応じて、前記加湿手段、空調手段を制御し、試験室内を所定の温度及び湿度とするように構成すればよい。
【発明の効果】
【００１６】
この発明によれば、試験室からの空気のリーク量とガス供給手段からの供給ガス量に応じてパージ手段のパージ量を制御して、低濃度の二酸化炭素を含む空気を供給することで、二酸化炭素ガスを低濃度に調節した空気雰囲気における恒温恒湿装置を提供することができる。また、恒温恒湿装置内の二酸化炭素ガス濃度は通常空気の二酸化炭素濃度より低い濃度で任意の濃度に設定することができるので、種々の環境試験を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】この発明の実施形態にかかる恒温恒湿装置の構成を示すブロック図である。
【図２】この発明の実施形態にかかるガス供給ラインの一例を示すブロック図である。
【図３】この発明の実施形態にかかる試験室の一例を示す概略平面図である。
【図４】この発明の実施形態にかかる試験室の一例を示す側面図である。
【図５】この発明の実施形態にかかる試験室の一例を示す模式的斜視図である。
【図６】この発明の実施形態にかかるパネルの組み立てを説明するための要部概略断面図である。
【図７】この発明の実施形態にかかるパネルを組み立てた後の要部概略断面図である。
【図８】この発明の実施形態にかかるパネルを床に組み立てる状態を示す要部概略断面図である。
【図９】この発明の実施形態にかかる差圧ダンパーを含めた前室部分を示す構成図である。
【図１０】この発明の実施形態にかかる差圧ダンパーを示す側面図である。
【図１１】この発明の実施形態にかかる差圧ダンパーのフィルタを示す側面図である。
【図１２】この発明の実施形態にかかる差圧ダンパーを示す概略断面図である。
【図１３】この発明の実施形態にかかる差圧ダンパーを示す概略断面図である。
【図１４】この発明の他の実施形態にかかるガス供給ラインの一例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付し、説明の重複を避けるためにその説明は繰返さない。図１は、この発明の実施形態にかかる恒温恒湿装置の構成を示すブロック図である。
【００１９】
図１に示すように、外部から密閉された気密室で構成された試験室１にガス供給ライン２より、所定の濃度に調整した二酸化炭素（ＣＯ２）を含む空気が供給される。この試験室１は、室内を後述するように、所定の温度、湿度、所定の二酸化炭素濃度に保つ恒温恒湿試験室を構成し、この室内で種々の環境試験が行われる。この試験室１は、例えば、７ｍ×１１ｍ×２．６ｍの大きさで、後述するように、ガスの透過がない断熱パネルを複数枚組み合わせて該当する大きさの試験室１を構成している。試験室１には、人が出入りするための前室１１が設けられ、前室１１と試験室１の間には、扉１２が設けられている。この扉１２を閉じると試験室１と前室１１の間が密閉される。また、試験室１内の圧力は、前室１１内の圧力より高く設定され、前室１１から試験室１内へ前室１１内の空気が入り込むのを防止している。
【００２０】
また、前室１１の圧力は、外部の圧力より高く設定され、外部から前室１１内へ空気が入り込むのを抑制している。前室１１には、人が出入りするための扉１３が設けられている。この扉１３を閉じると、外部と前室１１との間が遮断される。
【００２１】
試験室１と前室１１との間には、室パージダンパー１４が設けられている。この室パージダンパー１４は、例えば、電動ボールバルブなどで構成され、後述するように、制御装置２０により、ダンパーからパージ量が制御される。更に、試験室１と前室１１との間には試験室１内が所定の圧力以上になると弁が開く差圧ダンバー１５１が設けられている。また、室外部と前室１１との間にも前室１１内が所定の圧力以上になると弁が開く差圧ダンパー１５２が設けられている。
【００２２】
この実施形態では、前室１１と外部との間は１０Ｐａ〜１００Ｐａ、好ましくは８０Ｐａ前後の圧力差に保つように、前記差圧ダンパー１５２が設定されている。また、前室１１と試験室１の間も１１０Ｐａ〜１００Ｐａ、好ましくは８０Ｐａ前後の圧力差を保つように差圧ダンパー１５１が設定されている。そして、試験室１内の空気が室パージダンパー１４より所定のパージ量で前室１１内に排出される。また、室パージダンパー１４により空気が排出されているにも関わらず、試験室１と前室１１との間の圧力差が８０Ｐａを越えると差圧ダンパー１５１が開き、試験室１内の空気が前室１内に排出される。更に、前室１１と試験室１との間の圧力差が８０Ｐａより小さくなると差圧ダンパー１５１が閉じる。
【００２３】
また、前室１１と外部との間の圧力差が８０Ｐａを越えると差圧ダンパー１５２が開き、前室１１内の空気が外部に排出される。そして、前室１１と外部との間の圧力差が８０Ｐａより小さくなると、差圧ダンパー１５２が閉じる。
【００２４】
ガス供給ライン２には、２つのガス精製装置２１、２２が設けられ、空気に含まれる二酸化炭素の量を低濃度にした空気を生成する。このガス精製装置２１、２２は、シリカゲル、合成ゼオライト、アルミナゲル等の吸着材を備える。コンプレッサ２５で圧縮された空気が油分除去ユニット２６で空気内の油分を除去され、空気タンク２７に注入される。そして、この空気タンク２７から排出された圧縮空気が、ガス精製装置２１、２２に与えられる。
【００２５】
ガス精製装置２１、２２では、吸着材により、水分及び二酸化炭素を吸着し、低濃度の二酸化炭素を含む空気を精製する。この実施形態では、１つのガス精製装置は、１００ｍ３／Ｈｒのガスを精製する。その精製したガスがバルブ２３を介して更に二酸化炭素を除去するために、除去装置２４に与えられる。除去装置２４は、内部にシリカゲル、合成ゼオライト、アルミナゲル等の吸着材を備える。
【００２６】
この実施形態では、ガス精製装置２１、２２により、二酸化炭素の濃度が例えば、１０ｐｐｍに調整した空気を精製する。そして、除去装置２４では、二酸化炭素の濃度が、例えば、１ｐｐｍ以下で限りなく０ｐｐｍ近くになるように、二酸化炭素を除去し、その除去した空気を試験室１内に供給する。
【００２７】
試験室１内には、試験室１内の温度、湿度を検出する温湿度センサ１６、酸素濃度、二酸化炭素のガス濃度を検出するガス濃度センサ１７が設けられている。これらセンサ１６、１７からの検出出力は、コンピュータを備えた制御装置２０に与えられる。試験室１内には、室内の湿度を調整するための加湿器１８、温度を調整するための空調器１９を備える。
【００２８】
制御装置２０は、ガス濃度センサ１７からの検出出力に基づき、試験室１内の二酸化炭素濃度が一定濃度を超えたか否かを判定する。この実施形態では、二酸化炭素の濃度が５ｐｐｍを越えたか否か判断する。二酸化炭素の濃度が５ｐｐｍを越えると、バルブ２３を制御し、供給されるガス量を増加させる。そして、室パージダンパー１４のパージ量を増加させ、試験室１内の空気の置換量を多くする。このようにして、試験室１内の二酸化炭素濃度を除去装置２４から送り込まれる二酸化炭素濃度である０ｐｐｍを越えて５ｐｐｍ以下に調整している。
【００２９】
ところで、この実施形態における試験室１は、図５に示すように、ガスの透過がない断熱パネル１２０を複数枚組み合わせて該当する大きさに構成している。これらパネル１２０間はガス漏れが無いように組み立てられるが僅かなガス漏れは生じる。
【００３０】
そこで、この実施形態の試験室１は、室パージダンパー１４から排出されるガスのパージ量を試験室１内からリークされる空気の量に応じて設定している。すなわち、ガス供給ライン２から供給されるガス量と室パージダンパー１４から排出されるガスのパージ量は、試験室１内を所定の圧力に設定された後は、室内からのリークが無ければ同じ値になる。
【００３１】
しかしながら、リークがあれば、ガスの供給量と同じ量をパージすれば、試験室１内から排出される空気は供給される空気より多くなり、圧力が下がることになる。そこで、この実施形態では、試験室１内の圧力の変化に基づき試験室１内の空気のリーク量を算出し、その算出結果に基づき、ガスのパージ量を設定し、室パージダンパー１４のパージ量を制御する。
【００３２】
例えば、試験室１のリーク量が所定の圧力後、５ｍ３／Ｈｒであると算出すると、ガス供給ライン２から供給されるガス量が２０ｍ３／Ｈｒの時には、室パージダンパー１４のパージ量を１５ｍ３／Ｈｒに設定する。このようにして、試験室１内に供給される空気と室パージダンパー１４のパージされる空気を制御し、試験室１内を所定の圧力状態に維持する。
【００３３】
また、ガス供給ライン２から供給される空気は、ガス精製装置２１、２２及び除去装置２４において、二酸化炭素を除去する際に水分も除去される。このため、ガス供給ライン２から供給される空気で試験室１内の空気を置換していくと湿度が所定の湿度より低くなる。この実施形態では、室温２０℃、相対湿度（ＲＴ）６０％に試験室１内を維持して、恒温恒湿の試験室１を構成する。このため、制御装置２０は、温湿度センサ１６からの検出出力に基づき、試験室１内の湿度及び温度を算出する。そして、相対湿度が６０％以下になると、制御装置２０は、加湿器１８を駆動させて試験室１内を加湿して所定の湿度に維持する。尚、この加湿器１８に用いる水分は、不純物を含まない純水を用いている。また、温度が２０℃になるように、制御装置２０は、空調器１９を制御している。
【００３４】
上記したように、試験室１内の温度、湿度を制御している。そして、試験室１内の圧力も所定の圧力に維持するように、試験室１内に供給される空気と室パージダンパー１４のパージされる空気を制御している。ところで、試験室１内の圧力の変動は、温度の変化以外に湿度の変化にも影響を受けることが分かった。すなわち、試験室１の温度を２０℃に保つために、空調器１９が動作する。この時に、空調器１９により、除湿される。例えば、空調器１９として、次のものを用いる。空調器１９の能力は、１２℃、相対湿度（ＲＨ）９５％まで変化し、風量は２８０ｍ３／ｍｉｎである。
【００３５】
ここで、温度２０℃、相対湿度６０％から温度１０℃、相対湿度８０％まで変化すると、約３ｇ／ｍ３の除湿となる。風速をかけると、８２１ｇ／ｍｉｎ、これを容積に換算すると、１．１ｍ３／ｍｉｎとなる。このように、空調器１９の冷凍機の起動時に１．１ｍ３／ｍｉｎの負圧となる。この負圧をカバーする供給ガス流量は、６６ｍ３／Ｈｒ以上となる。空調器１９の風速を含めて、供給ガス流量は、１００ｍ３／Ｈｒ程度必要である。試験室１内を低濃度ＣＯ２にガス置換した後に、１００ｍ３／Ｈｒのドライな低濃度ＣＯ２空気を供給することで、空調器１９の起動に伴う圧力の変動を少なくすることができる。
【００３６】
図２は、この発明の実施形態にかかるガス供給ライン２の一例を示すブロック図である。図２に従い、ガス供給ライン２につき説明する。
【００３７】
ガス供給ライン２には、２つのガス精製装置２１、２２が設けられ、空気に含まれる二酸化炭素の量を低濃度にした空気を生成する。このガス精製装置２１、２２は、シリカゲル、合成ゼオライト、アルミナゲル等の吸着材を備える。そして、この実施形態では、吸着材により、水分及び二酸化炭素を吸着し、低濃度の二酸化炭素を含む空気をそれぞれ精製する。この実施形態においては、精製量は、１００ｍ３／Ｈｒである。
【００３８】
この実施形態は、コンプレッサ２５は、２つのコンプレッサ２５ａ、２５ｂを有し、制御装置２０により、平均化して稼働するように制御している。２つのコンプレッサ２５ａ、２５ｂを有することで、１つのコンプレッサが故障しても供給ライン２を停止することなく、ガスの供給が行える。コンプレッサ２５ａ、２５ｂは、０．８３ＭＰａの圧力で２１０ｍ３／Ｈｒの圧縮空気を出力する。コンプレッサ２５で圧縮された空気が容量１００Ｌタイプの油分除去ユニット２６に注入され、空気内の油分を除去した後、容量９．９ｍ３の空気タンク２７に注入される。そして、このタンク２６から排出された圧縮空気がガス精製装置２１、２２に与えられる。この実施形態では、空気タンク２７とガス精製装置２１、２２との間には流量バルブ２９（２９ａ、２９ｂ）が設けられ、ガス精製装置２１、２２に与える空気の量を調整可能に構成している。
【００３９】
ガス精製装置２１、２２は、バルブ２３ａを介して、吸着材を有する除去装置２４に接続され、ガス精製装置２１、２２からの空気が除去装置２４に与えられる。この実施形態の除去装置２４は、内部に２つの吸着材２４ａ、２４ｂを有する。この吸着材２４ａ、２４ｂは、シリカゲル、合成ゼオライト、アルミナゲル等で構成される。
【００４０】
この実施形態における除去装置２４は、最大２４０ｍ３／Ｈｒの能力を有している。上記したように、ガス精製装置２１、２２は、１００ｍ３／Ｈｒのガスを精製するので、最大出力の際には、除去装置２４の能力を超える。このため、ガス精製装置２１、２２のラインからバルブ２３ｂを介して除去装置２４を経由せずに試験室１に供給されるラインが設けられている。例えば、立ち上げ状態の時は、試験室１内の空気の置換を速やかに行う必要がある。このような時には、除去装置２４を経由するラインと除去装置２４を経由しないラインとの双方のラインから試験室１内に５ｐｐｍ程度の濃度の二酸化炭素を含む空気を供給することになる。そして、定常状態または定常状態に近づくとバルブ２３ｂを閉じ、除去装置２４を経由した０ｐｐｍを越えて５ｐｐｍ以下の濃度の二酸化炭素を含む空気を供給する。
【００４１】
また、前室１１には、バルブ２８を介してガス精製装置２１、２２から空気を供給する。
【００４２】
除去装置２４から送られる空気は流量計３０によりその流量を測定可能に構成している。同様に前室１１に送られる空気は流量計３１によりその流量を測定可能に構成している。
【００４３】
図３は、この発明の実施形態にかかる試験室の一例を示す概略平面図、図４は、同側面図である。図３及び図４に示すように、空調器１９、加湿器１８及び純水発生装置１８０等が試験室１内に配置され、外部とは隔離されている。空調器１９を外部に配置すると、空調器１９との配管から空気のリークが発生する虞がある。
【００４４】
この実施形態では、低濃度の二酸化炭素の状態を維持する必要がある。そこで、外部からの空気の浸入と外部への空気のリークは極力避ける必要があるため、ガス供給ライン２以外は、試験に用いる機器１１０等は試験室１内に配置している。また、空調器１９からの空気は天井に設けたダクト１９０から供給される。また、吸い込み口１９１は試験に用いる機器１１０の近傍に配置し、空調器１９の循環を効率良く行っている。空調器１９の配管等は試験室１内に設けた天井と試験室１の外壁との間で行い外部とは隔離されている。
【００４５】
また、試験室１には、緊急避難用の扉１２ａが設けられ、緊急時には、前室１１を経由せず直接扉１２から外部に脱出できるように構成されている。
【００４６】
前述したように、試験室１は、ガスの透過がない断熱パネル１２０を複数枚組み合わせて該当する大きさに構成している。これらパネル１２０間はガス漏れが無いように組み立てられる。
【００４７】
パネル１２０間からのガス漏れを無くす組み立て方法の一例につき図６ないし図８を参照して説明する。図６は、この発明の実施形態にかかるパネルの組み立てを説明するための要部概略断面図、図７は、組み立てた後の要部概略断面図、図８は、床にパネルを組み立てる状態を示す要部概略断面図である。
【００４８】
図６及び図７に示すように、ガスの透過がない断熱パネル１２０は、硬質ウレタンフォームなどの芯材１２０ｂの両面にカラー鋼板、抗菌鋼板、ステンレス、カラーアルミなどの表面部材１２０ａが接着され構成されている。そして、断熱パネル１２０には、それぞれ雌型凹部１２１と雄型突部１２２が設けられている。そして、雌型凹部１２１と雄型突部１２２を突き合わせて嵌め込んで組み立てられる。
【００４９】
そして、図７に示すように、パネル１２０のつなぎ目にエポキシ樹脂、ブチルゴムやガスバリアフィルムなどからなるバリア層１２４を設けている。このように、バリア層１２４を設けることで空気のリークを防止している。
【００５０】
次に、パネル１２０の床２００への固定の一例につき図８を参照して説明する。図８に示すように、床２００に、セルフタップアンカーボルト２０１を取り付け、このセルフタップアンカーボルト２０１を用いて、固定用ハット金具１３０ｈが取り付けられる。この固定用ハット金具１３０ｈにボルトを用いてパネル支持金具１３０ｂが取り付けられる。
【００５１】
このパネル支持金具１３０ｂの上にパネル１２０が載置され、そのパネル１２０の両側面を挟むように金属製の巾木１３０ａがパネル支持金具１３０ｂに取り付けられる。
【００５２】
そして、これら部材間の隙間を密閉するように、パネル１２０と巾木１３０ａとの間にはエポキシ樹脂、ブチルゴム等からなるコーキング材１３２を施している。更に、巾木１３０ａと床２００との間にもエポキシ樹脂、ブチルゴム等からなるコーキング材１３２を施している。
【００５３】
また、試験室１内の床２００の表面には、塗装２０３が施されている。この塗装２０３が施されている床２００には、塗装２０３部分と巾木１３０ｂとの間の空間にエポキシ樹脂からなるコーキング材１３３を施し、巾木１３０ａと塗装２０３を施した床２００との間を密閉している。なお、ブチルゴムをコーキング材として用いてもよい。
【００５４】
この図８に示すように、巾木１３０ａを用いて床２００にパネル１２０を固定する際にも、エポキシ樹脂、ブチルゴム等のコーキング材で密閉することにより、パネル１２０の床部分からの空気のリークを抑制している。
【００５５】
次に、この発明の試験室として必要なガス量について説明する。上記した構成の試験室１として、７．４ｍ×１１ｍ×２．９ｍの大きさのものを用意した。この大きさの試験室１内のＣＯ２濃度を下げるのに必要なガス量について、大気からの回復を概ね１０ｐｐｍ〜２０ｐｐｍまでの運用を考えると次の式に基づいて算出する。
【００５６】
Ｖ＝（Ｖ０／ｋ）×ｌｎ（Ｘ０／Ｘ）
【００５７】
ここで、Ｖは必要ガス量（ｍ３）、Ｘ０は５００ｐｐｍ（外気標準の二酸化炭素濃度）、Ｘは目標濃度（５ｐｐｍ）、Ｖ０は、置換したい容積で２３６．１ｍ３、ｋは、置換効率（０．６〜０．８）である。
【００５８】
上記式より、Ｖ＝（２３６．１／０．６）×ｌｎ（５００／５）＝１８１２ｍ３となる。
【００５９】
上記大きさの試験室１内を外気標準状態から低ＣＯ２濃度環境へガス置換するために、ガス供給量と同じ量のガスをパージする。ガスの流量を変化させて試験室１内のガス置換を確認した。低濃度ＣＯ２ガスの流量を４０ｍ３／Ｈｒ、８０ｍ３／Ｈｒ、１００ｍ３／Ｈｒ、１２０ｍ３／Ｈｒに変化させた時の試験室１内のガス濃度を測定し、ガス置換の状態を調べた。
【００６０】
上記した計算式からそれぞれの流量でどのくらいの時間で試験室１内の空気が置換できるかが推定できる。低濃度ＣＯ２ガスの流量を４０ｍ３／Ｈｒの場合には、１時間経過してもガス濃度はあまり低下せず、逆拡散している可能性が考えられる。
【００６１】
低濃度ＣＯ２ガスの流量を８０ｍ３／Ｈｒの場合には、徐々にガス濃度は低下していくことが確認できた。しかし、ガス濃度の低下は非常に遅いことが分かった。
【００６２】
低濃度ＣＯ２ガスの流量を１００ｍ３／Ｈｒの場合には、ガス濃度が確実に低下していることが確認できた。また、低濃度ＣＯ２ガスの流量を１２０ｍ３／Ｈｒの場合には、更にガス濃度の低下が早く、１１５分程度で５ｐｐｍ程度の濃度の状態になることが確認できた。このことから、ガスの流量は１００ｍ３／Ｈｒ以上が好ましいことが分かった。
【００６３】
次に、試験室１と前室１１、前室１１と室外部との間に設けられる差圧ダンバー１５１、１５２につき、図９ないし図１３を参照して説明する。
【００６４】
上述したように、試験室１と前室１１との間には、室パージダンパー１４が設けられている。この室パージダンパー１４は、例えば、電動ボールバルブなどで構成され、後述するように、制御装置２０により、ダンパー１４からパージ量が制御される。更に、試験室１と前室１１との間には試験室１内が所定の圧力以上になると弁が開く差圧ダンバー１５１が設けられている。また、室外部と前室１１との間にも前室１１内が所定の圧力以上になると弁が開く差圧ダンパー１５２が設けられている。
【００６５】
この実施形態では、前室１１と室外部との間は１０Ｐａ〜１００Ｐａ、好ましくは８０Ｐａ前後の圧力差に保つように、前記差圧ダンパー１５２が設定されている。また、前室１１と試験室１の間も１０Ｐａ〜１００Ｐａ、好ましくは８０Ｐａ前後の圧力差を保つように差圧ダンパー１５１が設定されている。更に、試験室１内の空気が室パージダンパー１４より所定のパージ量で前室１１内に排出される。
【００６６】
差圧ダンパー１５１、１５２には、それぞれフィルタ１５ｆが取り付けられている。差圧ダンパー１５１、１５２は、図１０ないし図１３に示すように、本体ケース１５０にダクト用穴部１５ｈが設けられ、この穴部１５ｈに圧力で開閉する羽根材１５ｇが取り付けられる。この羽根部材１５ｇは、本体の中央部に設けられた軸１５ｃに摺動自在に取り付けられる。羽根部材１５ｇには差圧調整用の重り１５ａが重り押さえ１５ｂにより取り付けられている。羽根部材１５ｇには、本体部のダクト用穴部１５ｈの周囲に当接する押さえパッキン１５ｐが設けられる。
【００６７】
図１３に示すように、圧力差が８０Ｐａより小さい場合には、差圧調整用の重り１５ａにより、羽根部材１５ｇの押さえパッキン１５ｐがダクト用穴部１５ｈの周囲と当接し、差圧ダンパー１５１、１５２が閉じている。そして、圧力差が８０Ｐａを越えると、図１２に示すように、差圧調整用の重り１５ａに抗して羽根部材１５ｇが軸１５ｃに沿って移動し、差圧ダンパー１５１、１５２が開く。この差圧ダンパー１５１、１５２が開いたときに、排出される空気を軸１５ｃの回りと、ダクト用穴部１５ｈの周囲との間で風速があまり変わらないように、室内排気口を小さくするなどの対策がとられている。
【００６８】
図１４は、この発明の他の実施形態にかかるガス供給ライン２の一例を示すブロック図である。図１４に従い、ガス供給ライン２につき説明する。
【００６９】
前述した実施形態においては、試験室１内を５ｐｐｍ程度の低濃度の二酸化炭素濃度に保つようにガス供給ライン２を構成している。これに対して、この図１４に示す実施形態は、試験室１内を５ｐｐｍ程度の低濃度の二酸化炭素濃度から外気標準より少し低濃度の二酸化炭素濃度まで、必要とする二酸化炭素濃度に維持するように構成したものである。
【００７０】
基本的には、上述した図２に示すガス供給ライン２と同じであるが、この実施形態は、外気標準に近い二酸化炭素濃度に制御するために、空気タンク２７から空気内の油分を除去された圧縮空気を試験室１内に供給するために、バルブ３２を介して、試験室１内と空気タンク２７との間にガス供給ラインが追加されている。他の構成は、図２と同様であるので、ここでは、同じ構成には同じ符号を付し、ここでは、その説明を割愛する。
【００７１】
ガス精製装置２１、２２から供給される空気に含まれる二酸化炭素濃度より高い濃度に試験室１を制御する場合には、必要に応じて、バルブ３２を開放して、空気タンク２７より外気標準の３００ｐｐｍから５５０ｐｐｍ程度の二酸化炭素濃度の空気を試験室１内に供給する。所望する二酸化炭素濃度に試験室１内が制御されると、バルブ３２を閉じ、ガス精製装置２１、２２から空気を供給する。
【００７２】
試験室１内の二酸化炭素濃度に応じて、バルブ２３ａ、２３ｂ及びバルブ３２を制御して、試験室１内に供給する空気を切り替え、試験室１内を５ｐｐｍ程度の低濃度の二酸化炭素濃度から外気標準より少し低濃度の二酸化炭素濃度まで、必要とする二酸化炭素濃度に維持する。
【００７３】
上記した実施形態においては、気密室を種々の環境試験を行うための試験室に適用したが、この発明は環境試験の試験室以外の恒温恒湿室にも適用できる。例えば、ドライルーム、クリーンルームなどにも適用できる。
【００７４】
今回開示された実施の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。この発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００７５】
１ 試験室
２ ガス供給ライン
１１ 前室
１２、１３ 扉
１４ 室パージダンパー
１５１、１５２ 差圧ダンパー
１６ 温湿度センサ
１７ ガス濃度センサ
１８ 加湿器
１９ 空調器
２０ 制御装置
２１、２２ ガス精製装置
２３、２８ バルブ
２４ 除去装置
２５ コンプレッサ
２６ 空気タンク
２７ 油分除去ユニット
【技術分野】
【０００１】
この発明は、恒温恒湿装置にかかり、特に、環境試験を行うために、二酸化炭素ガス等を低濃度に調節した空気雰囲気に調整する恒温恒湿装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
二酸化炭素を低濃度に調節した空気雰囲気を恒温恒湿装置に導入することで、地下環境や大気中の二酸化炭素濃度よりも低濃度の条件を模擬的に実現することができる。地下環境や大気中の二酸化炭素濃度よりも低濃度の条件を模擬的に実現することで、セメントなどの耐久性などの環境試験を容易に行える。種々の環境試験を行うためには、任意の二酸化炭素濃度に制御することが望まれる。
【０００３】
環境をシミュレートして試験を行う恒温恒湿装置が種々提案されている。例えば、特許文献１には、空気の温度及び湿度を低温・高湿状態に安定して高精度に制御する恒温恒湿装置が提案されている。この特許文献１に記載されている装置は、２つの恒温恒湿装置がダクトで接続され、一方の恒温恒湿装置が目標絶対温度の空気を作る装置として機能し、ダクトの開閉を制御して、２つの恒温恒湿装置間の空気を循環させて最終目標湿度に調整している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２３０２８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の特許文献１に記載の装置においては、低濃度の二酸化炭素（ＣＯ２）に調整した空気は用いておらず、通常の濃度の二酸化炭素（ＣＯ２）を含む空気を循環させている。このような装置において、循環させる空気の二酸化炭素濃度を低くするためには、循環する経路中に二酸化酸素を吸着させる吸着材を備えたガス除去装置を配設する必要がある。
【０００６】
また、ガス除去装置で二酸化炭素を除去しながら空気を循環すると、空気中の水分も除湿され、空気が乾燥し、そのために加湿が必要となる。
【０００７】
しかしながら、空気の中の水分が多くなると、ガス除去装置の吸着材の消耗が激しく、吸着材の交換等を頻繁に行う必要があるなどの問題が生じるため、二酸化炭素ガスを低濃度に調節した空気雰囲気における恒温恒湿装置に適用するには実用的ではない。
【０００８】
この発明の目的は、上記した問題点を解消するためになされたものにして、二酸化炭素ガスを低濃度に調節した空気雰囲気における恒温恒湿装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明の恒温恒湿装置は、気密室と、所定の濃度に調整した二酸化炭素を含む空気を前記気密室内に供給するガス供給手段と、前記気密室内の空気のガス濃度を検出する検出手段と、前記気密室内の空気を外部にパージする量が変更可能なパージ手段と、前記パージ手段のパージ量を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記気密室からの空気のリーク量と前記ガス供給手段からの供給ガス量に応じて前記パージ手段のパージ量を制御するものである。
【００１０】
また、前記空気のリーク量は、前記気密室内の圧力の変動により算出するように構成すればよい。
【００１１】
また、前記ガス供給手段と気密室との間に供給するガス量を調整するバルブ手段と、前記気密室内のガス濃度を検出するガス濃度検出手段を有し、前記気密室内の二酸化炭素濃度が一定濃度を超えると前記制御手段は、前記バルブ手段から供給されるガス量を増加させると共に、前記パージ手段のパージ量を増加させ、前記気密室内の二酸化炭素濃度を前記ガス供給手段から送り込まれる二酸化炭素濃度以上で一定の濃度以下に調整するように構成すればよい。
【００１２】
また、前記ガス供給手段は、空気に含まれる二酸化炭素の濃度を低濃度にした空気を生成するガス精製装置と、このガス精製装置からの与えられる空気に含まれる二酸化炭素を除去する除去装置と、を備えるように構成すればよい。
【００１３】
更に、コンプレッサと、このコンプレッサから供給される空気内の油分を除去する油分除去ユニットと、油分除去ユニットを経た空気を注入する空気タンクと、を備えるとよい。
【００１４】
また、前記ガス精製装置は、複数ユニット備え、前記ガス精製装置から前記除去装置を介して前記気密室に空気を供給するガス供給ラインと、ガス精製装置から前記気密室に空気を供給するガス供給ラインとを有し、前記気密室の空気の状態に応じて、ガス供給ラインが選択されるように構成すればよい。
【００１５】
更に、加湿手段、空調手段と温湿度検出手段を試験室内に設け、前記制御手段は、温湿度検出手段の出力に応じて、前記加湿手段、空調手段を制御し、試験室内を所定の温度及び湿度とするように構成すればよい。
【発明の効果】
【００１６】
この発明によれば、試験室からの空気のリーク量とガス供給手段からの供給ガス量に応じてパージ手段のパージ量を制御して、低濃度の二酸化炭素を含む空気を供給することで、二酸化炭素ガスを低濃度に調節した空気雰囲気における恒温恒湿装置を提供することができる。また、恒温恒湿装置内の二酸化炭素ガス濃度は通常空気の二酸化炭素濃度より低い濃度で任意の濃度に設定することができるので、種々の環境試験を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】この発明の実施形態にかかる恒温恒湿装置の構成を示すブロック図である。
【図２】この発明の実施形態にかかるガス供給ラインの一例を示すブロック図である。
【図３】この発明の実施形態にかかる試験室の一例を示す概略平面図である。
【図４】この発明の実施形態にかかる試験室の一例を示す側面図である。
【図５】この発明の実施形態にかかる試験室の一例を示す模式的斜視図である。
【図６】この発明の実施形態にかかるパネルの組み立てを説明するための要部概略断面図である。
【図７】この発明の実施形態にかかるパネルを組み立てた後の要部概略断面図である。
【図８】この発明の実施形態にかかるパネルを床に組み立てる状態を示す要部概略断面図である。
【図９】この発明の実施形態にかかる差圧ダンパーを含めた前室部分を示す構成図である。
【図１０】この発明の実施形態にかかる差圧ダンパーを示す側面図である。
【図１１】この発明の実施形態にかかる差圧ダンパーのフィルタを示す側面図である。
【図１２】この発明の実施形態にかかる差圧ダンパーを示す概略断面図である。
【図１３】この発明の実施形態にかかる差圧ダンパーを示す概略断面図である。
【図１４】この発明の他の実施形態にかかるガス供給ラインの一例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付し、説明の重複を避けるためにその説明は繰返さない。図１は、この発明の実施形態にかかる恒温恒湿装置の構成を示すブロック図である。
【００１９】
図１に示すように、外部から密閉された気密室で構成された試験室１にガス供給ライン２より、所定の濃度に調整した二酸化炭素（ＣＯ２）を含む空気が供給される。この試験室１は、室内を後述するように、所定の温度、湿度、所定の二酸化炭素濃度に保つ恒温恒湿試験室を構成し、この室内で種々の環境試験が行われる。この試験室１は、例えば、７ｍ×１１ｍ×２．６ｍの大きさで、後述するように、ガスの透過がない断熱パネルを複数枚組み合わせて該当する大きさの試験室１を構成している。試験室１には、人が出入りするための前室１１が設けられ、前室１１と試験室１の間には、扉１２が設けられている。この扉１２を閉じると試験室１と前室１１の間が密閉される。また、試験室１内の圧力は、前室１１内の圧力より高く設定され、前室１１から試験室１内へ前室１１内の空気が入り込むのを防止している。
【００２０】
また、前室１１の圧力は、外部の圧力より高く設定され、外部から前室１１内へ空気が入り込むのを抑制している。前室１１には、人が出入りするための扉１３が設けられている。この扉１３を閉じると、外部と前室１１との間が遮断される。
【００２１】
試験室１と前室１１との間には、室パージダンパー１４が設けられている。この室パージダンパー１４は、例えば、電動ボールバルブなどで構成され、後述するように、制御装置２０により、ダンパーからパージ量が制御される。更に、試験室１と前室１１との間には試験室１内が所定の圧力以上になると弁が開く差圧ダンバー１５１が設けられている。また、室外部と前室１１との間にも前室１１内が所定の圧力以上になると弁が開く差圧ダンパー１５２が設けられている。
【００２２】
この実施形態では、前室１１と外部との間は１０Ｐａ〜１００Ｐａ、好ましくは８０Ｐａ前後の圧力差に保つように、前記差圧ダンパー１５２が設定されている。また、前室１１と試験室１の間も１１０Ｐａ〜１００Ｐａ、好ましくは８０Ｐａ前後の圧力差を保つように差圧ダンパー１５１が設定されている。そして、試験室１内の空気が室パージダンパー１４より所定のパージ量で前室１１内に排出される。また、室パージダンパー１４により空気が排出されているにも関わらず、試験室１と前室１１との間の圧力差が８０Ｐａを越えると差圧ダンパー１５１が開き、試験室１内の空気が前室１内に排出される。更に、前室１１と試験室１との間の圧力差が８０Ｐａより小さくなると差圧ダンパー１５１が閉じる。
【００２３】
また、前室１１と外部との間の圧力差が８０Ｐａを越えると差圧ダンパー１５２が開き、前室１１内の空気が外部に排出される。そして、前室１１と外部との間の圧力差が８０Ｐａより小さくなると、差圧ダンパー１５２が閉じる。
【００２４】
ガス供給ライン２には、２つのガス精製装置２１、２２が設けられ、空気に含まれる二酸化炭素の量を低濃度にした空気を生成する。このガス精製装置２１、２２は、シリカゲル、合成ゼオライト、アルミナゲル等の吸着材を備える。コンプレッサ２５で圧縮された空気が油分除去ユニット２６で空気内の油分を除去され、空気タンク２７に注入される。そして、この空気タンク２７から排出された圧縮空気が、ガス精製装置２１、２２に与えられる。
【００２５】
ガス精製装置２１、２２では、吸着材により、水分及び二酸化炭素を吸着し、低濃度の二酸化炭素を含む空気を精製する。この実施形態では、１つのガス精製装置は、１００ｍ３／Ｈｒのガスを精製する。その精製したガスがバルブ２３を介して更に二酸化炭素を除去するために、除去装置２４に与えられる。除去装置２４は、内部にシリカゲル、合成ゼオライト、アルミナゲル等の吸着材を備える。
【００２６】
この実施形態では、ガス精製装置２１、２２により、二酸化炭素の濃度が例えば、１０ｐｐｍに調整した空気を精製する。そして、除去装置２４では、二酸化炭素の濃度が、例えば、１ｐｐｍ以下で限りなく０ｐｐｍ近くになるように、二酸化炭素を除去し、その除去した空気を試験室１内に供給する。
【００２７】
試験室１内には、試験室１内の温度、湿度を検出する温湿度センサ１６、酸素濃度、二酸化炭素のガス濃度を検出するガス濃度センサ１７が設けられている。これらセンサ１６、１７からの検出出力は、コンピュータを備えた制御装置２０に与えられる。試験室１内には、室内の湿度を調整するための加湿器１８、温度を調整するための空調器１９を備える。
【００２８】
制御装置２０は、ガス濃度センサ１７からの検出出力に基づき、試験室１内の二酸化炭素濃度が一定濃度を超えたか否かを判定する。この実施形態では、二酸化炭素の濃度が５ｐｐｍを越えたか否か判断する。二酸化炭素の濃度が５ｐｐｍを越えると、バルブ２３を制御し、供給されるガス量を増加させる。そして、室パージダンパー１４のパージ量を増加させ、試験室１内の空気の置換量を多くする。このようにして、試験室１内の二酸化炭素濃度を除去装置２４から送り込まれる二酸化炭素濃度である０ｐｐｍを越えて５ｐｐｍ以下に調整している。
【００２９】
ところで、この実施形態における試験室１は、図５に示すように、ガスの透過がない断熱パネル１２０を複数枚組み合わせて該当する大きさに構成している。これらパネル１２０間はガス漏れが無いように組み立てられるが僅かなガス漏れは生じる。
【００３０】
そこで、この実施形態の試験室１は、室パージダンパー１４から排出されるガスのパージ量を試験室１内からリークされる空気の量に応じて設定している。すなわち、ガス供給ライン２から供給されるガス量と室パージダンパー１４から排出されるガスのパージ量は、試験室１内を所定の圧力に設定された後は、室内からのリークが無ければ同じ値になる。
【００３１】
しかしながら、リークがあれば、ガスの供給量と同じ量をパージすれば、試験室１内から排出される空気は供給される空気より多くなり、圧力が下がることになる。そこで、この実施形態では、試験室１内の圧力の変化に基づき試験室１内の空気のリーク量を算出し、その算出結果に基づき、ガスのパージ量を設定し、室パージダンパー１４のパージ量を制御する。
【００３２】
例えば、試験室１のリーク量が所定の圧力後、５ｍ３／Ｈｒであると算出すると、ガス供給ライン２から供給されるガス量が２０ｍ３／Ｈｒの時には、室パージダンパー１４のパージ量を１５ｍ３／Ｈｒに設定する。このようにして、試験室１内に供給される空気と室パージダンパー１４のパージされる空気を制御し、試験室１内を所定の圧力状態に維持する。
【００３３】
また、ガス供給ライン２から供給される空気は、ガス精製装置２１、２２及び除去装置２４において、二酸化炭素を除去する際に水分も除去される。このため、ガス供給ライン２から供給される空気で試験室１内の空気を置換していくと湿度が所定の湿度より低くなる。この実施形態では、室温２０℃、相対湿度（ＲＴ）６０％に試験室１内を維持して、恒温恒湿の試験室１を構成する。このため、制御装置２０は、温湿度センサ１６からの検出出力に基づき、試験室１内の湿度及び温度を算出する。そして、相対湿度が６０％以下になると、制御装置２０は、加湿器１８を駆動させて試験室１内を加湿して所定の湿度に維持する。尚、この加湿器１８に用いる水分は、不純物を含まない純水を用いている。また、温度が２０℃になるように、制御装置２０は、空調器１９を制御している。
【００３４】
上記したように、試験室１内の温度、湿度を制御している。そして、試験室１内の圧力も所定の圧力に維持するように、試験室１内に供給される空気と室パージダンパー１４のパージされる空気を制御している。ところで、試験室１内の圧力の変動は、温度の変化以外に湿度の変化にも影響を受けることが分かった。すなわち、試験室１の温度を２０℃に保つために、空調器１９が動作する。この時に、空調器１９により、除湿される。例えば、空調器１９として、次のものを用いる。空調器１９の能力は、１２℃、相対湿度（ＲＨ）９５％まで変化し、風量は２８０ｍ３／ｍｉｎである。
【００３５】
ここで、温度２０℃、相対湿度６０％から温度１０℃、相対湿度８０％まで変化すると、約３ｇ／ｍ３の除湿となる。風速をかけると、８２１ｇ／ｍｉｎ、これを容積に換算すると、１．１ｍ３／ｍｉｎとなる。このように、空調器１９の冷凍機の起動時に１．１ｍ３／ｍｉｎの負圧となる。この負圧をカバーする供給ガス流量は、６６ｍ３／Ｈｒ以上となる。空調器１９の風速を含めて、供給ガス流量は、１００ｍ３／Ｈｒ程度必要である。試験室１内を低濃度ＣＯ２にガス置換した後に、１００ｍ３／Ｈｒのドライな低濃度ＣＯ２空気を供給することで、空調器１９の起動に伴う圧力の変動を少なくすることができる。
【００３６】
図２は、この発明の実施形態にかかるガス供給ライン２の一例を示すブロック図である。図２に従い、ガス供給ライン２につき説明する。
【００３７】
ガス供給ライン２には、２つのガス精製装置２１、２２が設けられ、空気に含まれる二酸化炭素の量を低濃度にした空気を生成する。このガス精製装置２１、２２は、シリカゲル、合成ゼオライト、アルミナゲル等の吸着材を備える。そして、この実施形態では、吸着材により、水分及び二酸化炭素を吸着し、低濃度の二酸化炭素を含む空気をそれぞれ精製する。この実施形態においては、精製量は、１００ｍ３／Ｈｒである。
【００３８】
この実施形態は、コンプレッサ２５は、２つのコンプレッサ２５ａ、２５ｂを有し、制御装置２０により、平均化して稼働するように制御している。２つのコンプレッサ２５ａ、２５ｂを有することで、１つのコンプレッサが故障しても供給ライン２を停止することなく、ガスの供給が行える。コンプレッサ２５ａ、２５ｂは、０．８３ＭＰａの圧力で２１０ｍ３／Ｈｒの圧縮空気を出力する。コンプレッサ２５で圧縮された空気が容量１００Ｌタイプの油分除去ユニット２６に注入され、空気内の油分を除去した後、容量９．９ｍ３の空気タンク２７に注入される。そして、このタンク２６から排出された圧縮空気がガス精製装置２１、２２に与えられる。この実施形態では、空気タンク２７とガス精製装置２１、２２との間には流量バルブ２９（２９ａ、２９ｂ）が設けられ、ガス精製装置２１、２２に与える空気の量を調整可能に構成している。
【００３９】
ガス精製装置２１、２２は、バルブ２３ａを介して、吸着材を有する除去装置２４に接続され、ガス精製装置２１、２２からの空気が除去装置２４に与えられる。この実施形態の除去装置２４は、内部に２つの吸着材２４ａ、２４ｂを有する。この吸着材２４ａ、２４ｂは、シリカゲル、合成ゼオライト、アルミナゲル等で構成される。
【００４０】
この実施形態における除去装置２４は、最大２４０ｍ３／Ｈｒの能力を有している。上記したように、ガス精製装置２１、２２は、１００ｍ３／Ｈｒのガスを精製するので、最大出力の際には、除去装置２４の能力を超える。このため、ガス精製装置２１、２２のラインからバルブ２３ｂを介して除去装置２４を経由せずに試験室１に供給されるラインが設けられている。例えば、立ち上げ状態の時は、試験室１内の空気の置換を速やかに行う必要がある。このような時には、除去装置２４を経由するラインと除去装置２４を経由しないラインとの双方のラインから試験室１内に５ｐｐｍ程度の濃度の二酸化炭素を含む空気を供給することになる。そして、定常状態または定常状態に近づくとバルブ２３ｂを閉じ、除去装置２４を経由した０ｐｐｍを越えて５ｐｐｍ以下の濃度の二酸化炭素を含む空気を供給する。
【００４１】
また、前室１１には、バルブ２８を介してガス精製装置２１、２２から空気を供給する。
【００４２】
除去装置２４から送られる空気は流量計３０によりその流量を測定可能に構成している。同様に前室１１に送られる空気は流量計３１によりその流量を測定可能に構成している。
【００４３】
図３は、この発明の実施形態にかかる試験室の一例を示す概略平面図、図４は、同側面図である。図３及び図４に示すように、空調器１９、加湿器１８及び純水発生装置１８０等が試験室１内に配置され、外部とは隔離されている。空調器１９を外部に配置すると、空調器１９との配管から空気のリークが発生する虞がある。
【００４４】
この実施形態では、低濃度の二酸化炭素の状態を維持する必要がある。そこで、外部からの空気の浸入と外部への空気のリークは極力避ける必要があるため、ガス供給ライン２以外は、試験に用いる機器１１０等は試験室１内に配置している。また、空調器１９からの空気は天井に設けたダクト１９０から供給される。また、吸い込み口１９１は試験に用いる機器１１０の近傍に配置し、空調器１９の循環を効率良く行っている。空調器１９の配管等は試験室１内に設けた天井と試験室１の外壁との間で行い外部とは隔離されている。
【００４５】
また、試験室１には、緊急避難用の扉１２ａが設けられ、緊急時には、前室１１を経由せず直接扉１２から外部に脱出できるように構成されている。
【００４６】
前述したように、試験室１は、ガスの透過がない断熱パネル１２０を複数枚組み合わせて該当する大きさに構成している。これらパネル１２０間はガス漏れが無いように組み立てられる。
【００４７】
パネル１２０間からのガス漏れを無くす組み立て方法の一例につき図６ないし図８を参照して説明する。図６は、この発明の実施形態にかかるパネルの組み立てを説明するための要部概略断面図、図７は、組み立てた後の要部概略断面図、図８は、床にパネルを組み立てる状態を示す要部概略断面図である。
【００４８】
図６及び図７に示すように、ガスの透過がない断熱パネル１２０は、硬質ウレタンフォームなどの芯材１２０ｂの両面にカラー鋼板、抗菌鋼板、ステンレス、カラーアルミなどの表面部材１２０ａが接着され構成されている。そして、断熱パネル１２０には、それぞれ雌型凹部１２１と雄型突部１２２が設けられている。そして、雌型凹部１２１と雄型突部１２２を突き合わせて嵌め込んで組み立てられる。
【００４９】
そして、図７に示すように、パネル１２０のつなぎ目にエポキシ樹脂、ブチルゴムやガスバリアフィルムなどからなるバリア層１２４を設けている。このように、バリア層１２４を設けることで空気のリークを防止している。
【００５０】
次に、パネル１２０の床２００への固定の一例につき図８を参照して説明する。図８に示すように、床２００に、セルフタップアンカーボルト２０１を取り付け、このセルフタップアンカーボルト２０１を用いて、固定用ハット金具１３０ｈが取り付けられる。この固定用ハット金具１３０ｈにボルトを用いてパネル支持金具１３０ｂが取り付けられる。
【００５１】
このパネル支持金具１３０ｂの上にパネル１２０が載置され、そのパネル１２０の両側面を挟むように金属製の巾木１３０ａがパネル支持金具１３０ｂに取り付けられる。
【００５２】
そして、これら部材間の隙間を密閉するように、パネル１２０と巾木１３０ａとの間にはエポキシ樹脂、ブチルゴム等からなるコーキング材１３２を施している。更に、巾木１３０ａと床２００との間にもエポキシ樹脂、ブチルゴム等からなるコーキング材１３２を施している。
【００５３】
また、試験室１内の床２００の表面には、塗装２０３が施されている。この塗装２０３が施されている床２００には、塗装２０３部分と巾木１３０ｂとの間の空間にエポキシ樹脂からなるコーキング材１３３を施し、巾木１３０ａと塗装２０３を施した床２００との間を密閉している。なお、ブチルゴムをコーキング材として用いてもよい。
【００５４】
この図８に示すように、巾木１３０ａを用いて床２００にパネル１２０を固定する際にも、エポキシ樹脂、ブチルゴム等のコーキング材で密閉することにより、パネル１２０の床部分からの空気のリークを抑制している。
【００５５】
次に、この発明の試験室として必要なガス量について説明する。上記した構成の試験室１として、７．４ｍ×１１ｍ×２．９ｍの大きさのものを用意した。この大きさの試験室１内のＣＯ２濃度を下げるのに必要なガス量について、大気からの回復を概ね１０ｐｐｍ〜２０ｐｐｍまでの運用を考えると次の式に基づいて算出する。
【００５６】
Ｖ＝（Ｖ０／ｋ）×ｌｎ（Ｘ０／Ｘ）
【００５７】
ここで、Ｖは必要ガス量（ｍ３）、Ｘ０は５００ｐｐｍ（外気標準の二酸化炭素濃度）、Ｘは目標濃度（５ｐｐｍ）、Ｖ０は、置換したい容積で２３６．１ｍ３、ｋは、置換効率（０．６〜０．８）である。
【００５８】
上記式より、Ｖ＝（２３６．１／０．６）×ｌｎ（５００／５）＝１８１２ｍ３となる。
【００５９】
上記大きさの試験室１内を外気標準状態から低ＣＯ２濃度環境へガス置換するために、ガス供給量と同じ量のガスをパージする。ガスの流量を変化させて試験室１内のガス置換を確認した。低濃度ＣＯ２ガスの流量を４０ｍ３／Ｈｒ、８０ｍ３／Ｈｒ、１００ｍ３／Ｈｒ、１２０ｍ３／Ｈｒに変化させた時の試験室１内のガス濃度を測定し、ガス置換の状態を調べた。
【００６０】
上記した計算式からそれぞれの流量でどのくらいの時間で試験室１内の空気が置換できるかが推定できる。低濃度ＣＯ２ガスの流量を４０ｍ３／Ｈｒの場合には、１時間経過してもガス濃度はあまり低下せず、逆拡散している可能性が考えられる。
【００６１】
低濃度ＣＯ２ガスの流量を８０ｍ３／Ｈｒの場合には、徐々にガス濃度は低下していくことが確認できた。しかし、ガス濃度の低下は非常に遅いことが分かった。
【００６２】
低濃度ＣＯ２ガスの流量を１００ｍ３／Ｈｒの場合には、ガス濃度が確実に低下していることが確認できた。また、低濃度ＣＯ２ガスの流量を１２０ｍ３／Ｈｒの場合には、更にガス濃度の低下が早く、１１５分程度で５ｐｐｍ程度の濃度の状態になることが確認できた。このことから、ガスの流量は１００ｍ３／Ｈｒ以上が好ましいことが分かった。
【００６３】
次に、試験室１と前室１１、前室１１と室外部との間に設けられる差圧ダンバー１５１、１５２につき、図９ないし図１３を参照して説明する。
【００６４】
上述したように、試験室１と前室１１との間には、室パージダンパー１４が設けられている。この室パージダンパー１４は、例えば、電動ボールバルブなどで構成され、後述するように、制御装置２０により、ダンパー１４からパージ量が制御される。更に、試験室１と前室１１との間には試験室１内が所定の圧力以上になると弁が開く差圧ダンバー１５１が設けられている。また、室外部と前室１１との間にも前室１１内が所定の圧力以上になると弁が開く差圧ダンパー１５２が設けられている。
【００６５】
この実施形態では、前室１１と室外部との間は１０Ｐａ〜１００Ｐａ、好ましくは８０Ｐａ前後の圧力差に保つように、前記差圧ダンパー１５２が設定されている。また、前室１１と試験室１の間も１０Ｐａ〜１００Ｐａ、好ましくは８０Ｐａ前後の圧力差を保つように差圧ダンパー１５１が設定されている。更に、試験室１内の空気が室パージダンパー１４より所定のパージ量で前室１１内に排出される。
【００６６】
差圧ダンパー１５１、１５２には、それぞれフィルタ１５ｆが取り付けられている。差圧ダンパー１５１、１５２は、図１０ないし図１３に示すように、本体ケース１５０にダクト用穴部１５ｈが設けられ、この穴部１５ｈに圧力で開閉する羽根材１５ｇが取り付けられる。この羽根部材１５ｇは、本体の中央部に設けられた軸１５ｃに摺動自在に取り付けられる。羽根部材１５ｇには差圧調整用の重り１５ａが重り押さえ１５ｂにより取り付けられている。羽根部材１５ｇには、本体部のダクト用穴部１５ｈの周囲に当接する押さえパッキン１５ｐが設けられる。
【００６７】
図１３に示すように、圧力差が８０Ｐａより小さい場合には、差圧調整用の重り１５ａにより、羽根部材１５ｇの押さえパッキン１５ｐがダクト用穴部１５ｈの周囲と当接し、差圧ダンパー１５１、１５２が閉じている。そして、圧力差が８０Ｐａを越えると、図１２に示すように、差圧調整用の重り１５ａに抗して羽根部材１５ｇが軸１５ｃに沿って移動し、差圧ダンパー１５１、１５２が開く。この差圧ダンパー１５１、１５２が開いたときに、排出される空気を軸１５ｃの回りと、ダクト用穴部１５ｈの周囲との間で風速があまり変わらないように、室内排気口を小さくするなどの対策がとられている。
【００６８】
図１４は、この発明の他の実施形態にかかるガス供給ライン２の一例を示すブロック図である。図１４に従い、ガス供給ライン２につき説明する。
【００６９】
前述した実施形態においては、試験室１内を５ｐｐｍ程度の低濃度の二酸化炭素濃度に保つようにガス供給ライン２を構成している。これに対して、この図１４に示す実施形態は、試験室１内を５ｐｐｍ程度の低濃度の二酸化炭素濃度から外気標準より少し低濃度の二酸化炭素濃度まで、必要とする二酸化炭素濃度に維持するように構成したものである。
【００７０】
基本的には、上述した図２に示すガス供給ライン２と同じであるが、この実施形態は、外気標準に近い二酸化炭素濃度に制御するために、空気タンク２７から空気内の油分を除去された圧縮空気を試験室１内に供給するために、バルブ３２を介して、試験室１内と空気タンク２７との間にガス供給ラインが追加されている。他の構成は、図２と同様であるので、ここでは、同じ構成には同じ符号を付し、ここでは、その説明を割愛する。
【００７１】
ガス精製装置２１、２２から供給される空気に含まれる二酸化炭素濃度より高い濃度に試験室１を制御する場合には、必要に応じて、バルブ３２を開放して、空気タンク２７より外気標準の３００ｐｐｍから５５０ｐｐｍ程度の二酸化炭素濃度の空気を試験室１内に供給する。所望する二酸化炭素濃度に試験室１内が制御されると、バルブ３２を閉じ、ガス精製装置２１、２２から空気を供給する。
【００７２】
試験室１内の二酸化炭素濃度に応じて、バルブ２３ａ、２３ｂ及びバルブ３２を制御して、試験室１内に供給する空気を切り替え、試験室１内を５ｐｐｍ程度の低濃度の二酸化炭素濃度から外気標準より少し低濃度の二酸化炭素濃度まで、必要とする二酸化炭素濃度に維持する。
【００７３】
上記した実施形態においては、気密室を種々の環境試験を行うための試験室に適用したが、この発明は環境試験の試験室以外の恒温恒湿室にも適用できる。例えば、ドライルーム、クリーンルームなどにも適用できる。
【００７４】
今回開示された実施の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。この発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００７５】
１ 試験室
２ ガス供給ライン
１１ 前室
１２、１３ 扉
１４ 室パージダンパー
１５１、１５２ 差圧ダンパー
１６ 温湿度センサ
１７ ガス濃度センサ
１８ 加湿器
１９ 空調器
２０ 制御装置
２１、２２ ガス精製装置
２３、２８ バルブ
２４ 除去装置
２５ コンプレッサ
２６ 空気タンク
２７ 油分除去ユニット
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気密室と、
所定の濃度に調整した二酸化炭素を含む空気を前記気密室内に供給するガス供給手段と、
前記気密室内の空気のガス濃度を検出する検出手段と、
前記気密室内の空気を外部にパージする量が変更可能なパージ手段と、
前記パージ手段のパージ量を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記気密室からの空気のリーク量と前記ガス供給手段からの供給ガス量に応じて前記パージ手段のパージ量を制御する、恒温恒湿装置。
【請求項２】
前記空気のリーク量は、前記気密室内の圧力の変動により算出する、請求項１に記載の恒温恒湿装置。
【請求項３】
前記ガス供給手段と気密室との間に供給するガス量を調整するバルブ手段と、前記気密室内のガス濃度を検出するガス濃度検出手段を有し、前記気密室内の二酸化炭素濃度が一定濃度を超えると前記制御手段は、前記バルブ手段から供給されるガス量を増加させると共に、前記パージ手段のパージ量を増加させ、前記気密室内の二酸化炭素濃度を前記ガス供給手段から送り込まれる二酸化炭素濃度以上で一定の濃度以下に調整する、請求項１または請求項２に記載の恒温恒湿装置。
【請求項４】
前記ガス供給手段は、空気に含まれる二酸化炭素の濃度を低濃度にした空気を生成するガス精製装置と、このガス精製装置からの与えられる空気に含まれる二酸化炭素を除去する除去装置と、を備える請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の恒温恒湿装置。
【請求項５】
コンプレッサと、このコンプレッサから供給される空気内の油分を除去する油分除去ユニットと、油分除去ユニットを経た空気を注入する空気タンクと、を備え、前記空気タンクから前記ガス精製装置に空気を供給する請求項４に記載の恒温恒湿装置。
【請求項６】
前記ガス精製装置は、複数ユニット備え、前記ガス精製装置から前記除去装置を介して前記気密室に空気を供給するガス供給ラインと、ガス精製装置から前記気密室に空気を供給するガス供給ラインとを有し、前記気密室の空気の状態に応じて、ガス供給ラインが選択される、請求項４または請求項５に記載の恒温恒湿装置。
【請求項７】
前記空気タンクから前記気密室へ空気を供給するガス供給ラインをさらに備える、請求項６に記載の恒温恒湿装置。
【請求項８】
加湿手段、空調手段と温湿度検出手段を前記気密室内に設け、前記制御手段は、温湿度検出手段の出力に応じて、前記加湿手段、空調手段を制御し、前記気密室内を所定の温度及び湿度とする、請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の恒温恒湿装置。
【請求項１】
気密室と、
所定の濃度に調整した二酸化炭素を含む空気を前記気密室内に供給するガス供給手段と、
前記気密室内の空気のガス濃度を検出する検出手段と、
前記気密室内の空気を外部にパージする量が変更可能なパージ手段と、
前記パージ手段のパージ量を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記気密室からの空気のリーク量と前記ガス供給手段からの供給ガス量に応じて前記パージ手段のパージ量を制御する、恒温恒湿装置。
【請求項２】
前記空気のリーク量は、前記気密室内の圧力の変動により算出する、請求項１に記載の恒温恒湿装置。
【請求項３】
前記ガス供給手段と気密室との間に供給するガス量を調整するバルブ手段と、前記気密室内のガス濃度を検出するガス濃度検出手段を有し、前記気密室内の二酸化炭素濃度が一定濃度を超えると前記制御手段は、前記バルブ手段から供給されるガス量を増加させると共に、前記パージ手段のパージ量を増加させ、前記気密室内の二酸化炭素濃度を前記ガス供給手段から送り込まれる二酸化炭素濃度以上で一定の濃度以下に調整する、請求項１または請求項２に記載の恒温恒湿装置。
【請求項４】
前記ガス供給手段は、空気に含まれる二酸化炭素の濃度を低濃度にした空気を生成するガス精製装置と、このガス精製装置からの与えられる空気に含まれる二酸化炭素を除去する除去装置と、を備える請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の恒温恒湿装置。
【請求項５】
コンプレッサと、このコンプレッサから供給される空気内の油分を除去する油分除去ユニットと、油分除去ユニットを経た空気を注入する空気タンクと、を備え、前記空気タンクから前記ガス精製装置に空気を供給する請求項４に記載の恒温恒湿装置。
【請求項６】
前記ガス精製装置は、複数ユニット備え、前記ガス精製装置から前記除去装置を介して前記気密室に空気を供給するガス供給ラインと、ガス精製装置から前記気密室に空気を供給するガス供給ラインとを有し、前記気密室の空気の状態に応じて、ガス供給ラインが選択される、請求項４または請求項５に記載の恒温恒湿装置。
【請求項７】
前記空気タンクから前記気密室へ空気を供給するガス供給ラインをさらに備える、請求項６に記載の恒温恒湿装置。
【請求項８】
加湿手段、空調手段と温湿度検出手段を前記気密室内に設け、前記制御手段は、温湿度検出手段の出力に応じて、前記加湿手段、空調手段を制御し、前記気密室内を所定の温度及び湿度とする、請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の恒温恒湿装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１３−１０８７１２（Ｐ２０１３−１０８７１２Ａ）
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５５９０８（Ｐ２０１１−２５５９０８）
【出願日】平成２３年１１月２４日（２０１１．１１．２４）
【出願人】（０００１７３８０９）一般財団法人電力中央研究所 (1,040)
【出願人】（５９２０４１３０６）株式会社美和製作所 (5)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２４日（２０１１．１１．２４）
【出願人】（０００１７３８０９）一般財団法人電力中央研究所 (1,040)
【出願人】（５９２０４１３０６）株式会社美和製作所 (5)
【Ｆターム（参考）】
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