環境試験装置の湿度調整方法及び環境試験装置
【課題】試験室の湿度を安定した状態に容易に維持することができるようにする。
【解決手段】空調室１４から試験室１２に送出された空気の温度及び湿度から当該空気の絶対水分及び比容積を求めると共に、試験室１２から空調室１４に戻される空気の温度及び湿度から当該空気の絶対水分及び比容積を求め、空調室からから試験室１２に送出された空気の絶対水分及び比容積並びに試験室１２から空調室１４に戻される空気の絶対水分及び比容積から蒸発加湿皿２６の加湿水２８の温度を求め、この求めた温度に加熱した加湿水を蒸発加湿皿２６に供給する。
【解決手段】空調室１４から試験室１２に送出された空気の温度及び湿度から当該空気の絶対水分及び比容積を求めると共に、試験室１２から空調室１４に戻される空気の温度及び湿度から当該空気の絶対水分及び比容積を求め、空調室からから試験室１２に送出された空気の絶対水分及び比容積並びに試験室１２から空調室１４に戻される空気の絶対水分及び比容積から蒸発加湿皿２６の加湿水２８の温度を求め、この求めた温度に加熱した加湿水を蒸発加湿皿２６に供給する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品、電気機器、高分子材料などの試験対象に対して恒温恒湿試験などの環境試験を実施するための環境試験装置の湿度調整方法及び環境試験装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子部品、電気機器、高分子材料などの試験対象に対して恒温恒湿試験（高温高湿試験）などの環境試験を実施する場合、水温制御加湿式の環境試験装置が多用されている。この水温制御加湿式の環境試験装置は、電子部品、電気機器などの試験対象を収納して恒温恒湿試験などの環境試験を実施する試験室と、この試験室の空調を行う空調室とを備えており、空調室に配設された室加熱器により加熱して試験室を所定の温度に維持すると共に、空調室に配設された蒸発加湿皿に供給された加湿水を所定の温度となるように水加熱器により加熱することで蒸発させる一方、過剰な蒸発水分を除湿器で除湿することで試験室を所定の湿度に維持するようにしたものである。この蒸発加湿皿には、蒸発加湿皿に配設した温度センサにより計測した加湿水の温度と同一の温度に加熱した補給水が外部から供給され、蒸発により不足することになる加湿水を補うようになっている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
このように構成された環境試験装置では、室加熱器により試験室が所定の温度に維持されると共に、加湿水が水加熱器により加熱されることで蒸発する一方、過剰な蒸発水分が除湿器で除湿されることで試験室が所定の湿度に維持され、外部から供給される補給水が蒸発加湿皿の加湿水の温度と同一の温度に加熱されていることで、補給水が供給された場合でも蒸発加湿皿の加湿水の温度の大幅な変動が抑制されることになる結果、試験対象に対して比較的安定した条件で所定の環境試験を実施することができる。
【特許文献１】特開昭６１−２１３５２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の環境試験装置では、蒸発加湿皿の加湿水の温度と同一の温度に加熱した補給水が外部から供給されることで加湿水の温度変動が抑制されるようになっているとはいうものの、蒸発加湿皿の加湿水は蒸発加湿皿に配設した水加熱器で加熱されることから蒸発加湿皿内での温度分布が不可避的に生じることになり、蒸発加湿皿の加湿水の温度と同一の温度に加熱した補給水を供給しているといっても温度センサを配設した箇所の温度に加熱したものであることから、補給水の供給により蒸発加湿皿内での温度分布が変動することで蒸発加湿皿からの蒸発量が変動することになる結果、湿度制御の乱れが不可避的に生じてしまうという問題があった。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、試験室の湿度を安定した状態に容易に維持することができる環境試験装置の湿度調整方法及び環境試験装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、所定の温度及び湿度に調節された空気が空調室から試験室に送出され、この試験室を経由した空気が前記空調室に戻されるようにしたもので、前記空調室の空気を加熱する加熱器、加湿水を蒸発させることで前記空調室の空気を加湿する加湿皿及び前記空調室の空気を除湿する除湿機を備えた環境試験装置の湿度調整方法であって、前記空調室から送出された空気の温度及び湿度から当該空気の絶対水分及び比容積を求めると共に、前記空調室に戻される空気の温度及び湿度から当該空気の絶対水分及び比容積を求め、前記空調室から送出された空気の絶対水分及び比容積並びに前記空調室に戻される空気の絶対水分及び比容積から前記加湿皿の加湿水の温度を求め、この求めた温度に加熱した補給水を前記加湿皿に供給することを特徴としている。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１に係る方法において、前記加湿皿の加湿水の温度が、前記空調室から送出された空気の絶対水分及び比容積並びに前記空調室に戻される空気の絶対水分及び比容積から前記加湿水の温度に等しい飽和空気の蒸気圧を求め、この蒸気圧から求めるものであることを特徴としている。
【０００８】
請求項３の発明は、請求項１又は２に係る方法において、前記空調室から送出された空気の絶対水分及び比容積が、前記空調室から送出された空気の温度を計測する温度センサ及び湿度を計測する湿度センサの計測値に基づいて求められると共に、前記空調室に戻される空気の絶対水分及び比容積が、前記空調室に戻される空気の温度を計測する温度センサ及び湿度を計測する湿度センサの計測値に基づいて求められ、前記加湿皿の加湿水の温度が、これら求めた絶対水分及び比容積から求められることを特徴としている。
【０００９】
請求項４の発明は、所定の温度及び湿度に調節された空気が空調室から試験室に送出され、この試験室を経由した空気が前記空調室に戻されるようにした環境試験装置であって、前記空調室に配設され、当該空調室の空気を加熱する加熱器と、前記空調室に配設され、加湿水が外部から供給される加湿皿と、前記空調室に配設され、当該空調室の空気を除湿する除湿機と、前記空調室から送出された空気の温度及び湿度から当該空気の絶対水分及び比容積を求めると共に、前記空調室に戻される空気の温度及び湿度から当該空気の絶対水分及び比容積を求め、前記空調室から送出された空気の絶対水分及び比容積並びに前記空調室に戻される空気の絶対水分及び比容積から前記加湿皿の加湿水の温度を求める温度導出部と、この温度導出部で求めた温度に加熱した補給水を前記加湿皿に供給する補給水供給部とを備えたことを特徴としている。
【００１０】
請求項５の発明は、請求項４に係るものにおいて、前記温度導出部が、前記空調室から送出された空気の絶対水分及び比容積並びに前記空調室に戻される空気の絶対水分及び比容積から前記加湿水の温度に等しい飽和空気の蒸気圧を求め、この蒸気圧から前記加湿皿の加湿水の温度を求めるものであることを特徴としている。
【００１１】
請求項６の発明は、請求項４又は５に係るものにおいて、前記温度導出部が、前記空調室から送出された空気の絶対水分及び比容積を前記空調室から送出された空気の温度を計測する温度センサ及び湿度を計測する湿度センサの計測値に基づいて求めると共に、前記空調室に戻される空気の絶対水分及び比容積を前記空調室に戻される空気の温度を計測する温度センサ及び湿度を計測する湿度センサの計測値に基づいて求め、これら求めた絶対水分及び比容積から前記加湿皿の加湿水の温度を求めるものであることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１の発明によれば、空調室から送出された空気の絶対水分及び比容積並びに空調室に戻される空気の絶対水分及び比容積から加湿皿の加湿水の温度を求め、この求めた温度に加熱した補給水を加湿皿に供給するようにしているため、加湿皿には実際の蒸発量に見合った温度の補給水が供給されることになる結果、加湿皿内の加湿水に不可避的に温度分布が生じていても試験室の湿度を安定した状態に容易に維持することができる。
【００１３】
請求項２の発明によれば、加湿皿の加湿水の温度が、空調室から送出された空気の絶対水分及び比容積並びに空調室に戻される空気の絶対水分及び比容積から加湿水の温度に等しい飽和空気の蒸気圧を求め、この蒸気圧から求めるものであるため、加湿皿の加湿水の温度を実際の蒸発量に見合った温度として正確に求めることができる結果、加湿皿内の加湿水に不可避的に温度分布が生じていても試験室の湿度を安定した状態に容易に維持することができる。
【００１４】
請求項３の発明によれば、空調室から送出された空気の絶対水分及び比容積が、空調室から送出された空気の温度を計測する温度センサ及び湿度を計測する湿度センサの計測値に基づいて求められると共に、空調室に戻される空気の絶対水分及び比容積が、空調室に戻される空気の温度を計測する温度センサ及び湿度を計測する湿度センサの計測値に基づいて求められるものであるため、加湿皿の加湿水の温度を実際の蒸発量に見合った温度として正確に求めることができる結果、加湿皿内の加湿水に不可避的に温度分布が生じていても試験室の湿度を安定した状態に容易に維持することができる。
【００１５】
請求項４の発明によれば、空調室から送出された空気の絶対水分及び比容積並びに空調室に戻される空気の絶対水分及び比容積から加湿皿の加湿水の温度を求め、この求めた温度に加熱した補給水を加湿皿に供給するようにしているため、加湿皿には実際の蒸発量に見合った温度の補給水が供給されることになる結果、加湿皿内の加湿水に不可避的に温度分布が生じていても試験室の湿度を安定した状態に容易に維持することができる環境試験装置を実現することができる。
【００１６】
請求項５の発明によれば、加湿皿の加湿水の温度が、空調室から送出された空気の絶対水分及び比容積並びに空調室に戻される空気の絶対水分及び比容積から加湿水の温度に等しい飽和空気の蒸気圧を求め、この蒸気圧から求めるものであるため、加湿皿の加湿水の温度を実際の蒸発量に見合った温度として正確に求めることができる結果、加湿皿内の加湿水に不可避的に温度分布が生じていても試験室の湿度を安定した状態に容易に維持することができる環境試験装置を実現することができる。
【００１７】
請求項６の発明によれば、空調室から送出された空気の絶対水分及び比容積が、空調室から送出された空気の温度を計測する温度センサ及び湿度を計測する湿度センサの計測値に基づいて求められると共に、空調室に戻される空気の絶対水分及び比容積が、空調室に戻される空気の温度を計測する温度センサ及び湿度を計測する湿度センサの計測値に基づいて求められるものであるため、加湿皿の加湿水の温度を実際の蒸発量に見合った温度として正確に求めることができる結果、加湿皿内の加湿水に不可避的に温度分布が生じていても試験室の湿度を安定した状態に容易に維持することができる環境試験装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１は、本発明の一実施形態に係る環境試験装置の湿度調節方法が適用される環境試験装置の構成を概略的に示す図である。すなわち、本発明に係る環境試験装置１０は、電子部品、電気機器などの試験対象を収納し、この試験対象に対して恒温恒湿試験（高温高湿）などの環境試験を実施する試験室１２と、試験室１２の空調を行う空調室１４とを有する試験槽１６を備えており、試験室１２と空調室１４とを区画する隔壁１８の上部に所定の温度及び湿度に調節された空気を空調室１４から試験室１２に送り出すための送出口２０が形成されると共に、隔壁１８の下部に試験室１２を経由した空気を試験室１２から空調室１４に戻すための返戻口２２が形成されることで、試験室１２と空調室１４とが互いに通風可能な状態とされている。
【００１９】
また、環境試験装置１０は、空調室１４に配設され、空調室１４の空気を加熱する室加熱器２４と、空調室１４に配設され、加湿水を蒸発させて空調室１４に蒸発水分を供給する蒸発加湿皿２６と、蒸発加湿皿２６の周面に配設され、蒸発加湿皿２６内に供給される加湿水２８を加熱する水加熱器３０と、空調室１４に配設され、空調室１４の空気を除湿することにより湿度を調節する除湿機（又は、冷却器）３２と、空調室１４に配設され、送出口２０及び返戻口２２を介して試験室１２と空調室１４との間で空気を循環させることにより試験室１２の温度及び湿度を均一化させるための送風機３４と、試験槽１６の外部に配設され、所定の温度に加熱された補給水を補給管３６を介して蒸発加湿皿２６に供給することで蒸発した加湿水を補給する補給水供給部３８とを備えている。
【００２０】
さらに、環境試験装置１０は、試験室１２の送出口２０近傍に配設され、送出口２０を介して空調室１４から試験室１２に送出される送り空気の温度を計測するための第１の温度センサ４０と、試験室１２の送出口２０近傍に配設され、送出口２０を介して空調室１４から試験室１２に送出される送り空気の湿度を計測するための第１の湿度センサ４２と、空調室１４の返戻口２２近傍に配設され、返戻口２２を介して試験室１２から空調室１４に戻される帰り空気の温度を計測するための第２の温度センサ４４と、試験室１２の返戻口２２近傍に配設され、返戻口２２を介して試験室１２から空調室１４に戻される帰り空気の湿度を計測するための第２の湿度センサ４６と、試験室１２及び空調室１４の外部に配設され、室加熱器２４、水加熱器３０、除湿機３２及び補給水供給部３８の動作を制御することで試験室１２を所定の温度及び湿度に維持する制御部４８とを備えている。
【００２１】
ここで、室加熱器２４及び水加熱器３０は、電気ヒータなどにより構成され、送風機３４は、ファン付きモータなどにより構成されたものである。第１の温度センサ４０及び第２の温度センサ４４は、サーミスタなどの感温素子により構成され、第１の湿度センサ４２及び第２の湿度センサ４６は、セラミック基板に感湿材ペーストを焼結させた感湿素子などにより構成されたものである。蒸発加湿皿２６内の上部位置には、サーミスタなどの感温素子などにより構成された水レベルセンサ５０が配設され、蒸発加湿皿２６内の加湿水２８のレベル（水位）が検出されるようになっている。
【００２２】
また、補給水供給部３８は、加湿水２８として用いられる補給水を加熱する加熱器、補給水の温度を計測するための温度センサ、加熱器で加熱された補給水を撹拌することで補給水の温度を均一化させる撹拌器などから構成された補給水加熱部５２と、補給水を補給管３６を介して蒸発加湿皿２６に送出するポンプ５４とを備えている。制御部４８は、演算処理を実行するＣＰＵ、処理プログラムやデータなどを記憶するＲＯＭ、及び、データを一時的に記憶するＲＡＭを備えたマイクロコンピュータなどで構成されている。
【００２３】
この制御部４８には、室加熱器２４、水加熱器３０、除湿機３２、送風機３４、第１の温度センサ４０、第１の湿度センサ４２、第２の温度センサ４４、第２の湿度センサ４６、水レベルセンサ５０、及び、補給水加熱部５２がそれぞれ図略のインターフェイス回路を介して接続されると共に、試験室１２の温度及び湿度並びに環境試験時間を設定する試験条件設定部５６、及び、空調室１４から送出された空気の絶対水分及び比容積並びに空調室１４に戻される空気の絶対水分及び比容積から蒸発加湿皿２６の加湿水２８の温度Ｔｗを求めるためのデータ及び計算式を記憶する記憶部５８が図略のインターフェイス回路を介して接続されている。
【００２４】
また、制御部４８には、室温度判別部６０、室温度制御部６２、室湿度判別部６４、室湿度制御部６６、送風制御部６８、水レベル判別部７０、加湿水温度導出部７２、及び、補給水温度制御部７４の各機能実現部を備えている。
【００２５】
ここで、室温度判別部６０は、試験室１２の温度が設定した値になっているか否かを判別するものであり、空調室１４から送出口２０を介して試験室１２に送出された空気の温度である第１の温度センサ４０で計測された温度と試験条件設定部５６で設定された温度とを比較することにより判別される。なお、第１の温度センサ４０が、例えば、サーミスタなどの感温素子で構成される場合には、第１の温度センサ４０の抵抗値あるいは当該抵抗値との関連値（電流値や電圧値など）と、試験条件設定部５６で設定された抵抗値あるいは当該抵抗値との関連値（電流値や電圧値など）とが比較されることになる。
【００２６】
室温度制御部６２は、室加熱器２４に流れる電流値などを調節して室加熱器２４に供給される電力を制御することにより試験室１２に送出される空気の温度が試験条件設定部５６で設定された値となるように制御するものである。
【００２７】
室湿度判別部６４は、試験室１２の湿度が設定した値になっているか否かを判別するものであり、空調室１４から送出口２０を介して試験室１２に送出された空気の湿度である第１の湿度センサ４２で計測された湿度と試験条件設定部５６で設定された湿度とを比較することにより判別される。なお、第１の湿度センサ４２が、例えば、セラミック基板に感湿材ペーストを焼結させた感湿素子などにより構成される場合には、第１の温度センサ４０の場合と同様に、第１の湿度センサ４２の抵抗値あるいは当該抵抗値との関連値（電流値や電圧値など）と、試験条件設定部５６で設定された抵抗値あるいは当該抵抗値との関連値（電流値や電圧値など）とが比較されることになる。
【００２８】
室湿度制御部６６は、水加熱器３０に流れる電流値などを調節して水加熱器３０に供給される電力を制御すると共に、除湿機３２の動作を制御することにより試験室１２に送出される空気の湿度を試験条件設定部５６で設定された値となるように制御するものである。なお、本実施形態では、試験室１２の湿度が高い値に設定されるほど、水加熱器３０に供給される電力が高い値に制御されて加湿水２８の温度が高くなることで蒸発量が増大するようにされ、試験室１２の湿度が低い値に設定されるほど、水加熱器３０に供給される電力が低い値に制御されて加湿水２８の温度が低くなることで蒸発量が低減されるようになっている。この水加熱器３０に供給される電力は、図略の温度センサにより計測された加湿水２８の温度に対応して制御されることになる。
【００２９】
送風制御部６８は、試験室１２の加熱及び加湿が開始されたときに送風機３４の動作をオンにし、所定の試験時間が経過したときに送風機３４の動作をオフにするものである。
【００３０】
水レベル判別部７０は、蒸発加湿皿２６内の加湿水２８が所定のレベル位置にまで供給されているか否かを判別するものである。水レベルセンサ５０が、例えば、サーミスタなどの感温素子で構成される場合には、水レベルセンサ５０の抵抗値あるいは当該抵抗値との関連値（電流値や電圧値など）が、水レベルセンサ５０が加湿水２８中に存在するときと空気中に露出するときとで変化することを利用して加湿水２８が所定のレベル位置にまで供給されているか否かが判別される。
【００３１】
加湿水温度導出部７２は、蒸発加湿皿２６の加湿水２８の温度Ｔｗを蒸発加湿皿２６における加湿水２８の水面からの実際の蒸発量に見合った値（推定値）として求めるものであり、次に述べるような手順により実行される。
【００３２】
すなわち、送出口２０を介して試験室１２に送出される空気（制御温湿度空気）の絶対水分（ｋｇ／ｋｇ'）をＸｄ、送出口２０を介して試験室１２に送出される空気（制御温湿度空気）の比容積（ｍ３／ｋｇ'）をＶｄ、返戻口２２を介して空調室１４に戻される空気（帰り空気）の絶対水分（ｋｇ／ｋｇ'）をＸｕ、返戻口２２を介して空調室１４に戻される空気（帰り空気）の比容積（ｍ３／ｋｇ'）をＶｕ、蒸発加湿皿２６での加湿量（ｋｇ／ｍ２・ｈ）をＷｏ、蒸発加湿皿２６の水面表面積（ｍ２）をＡ、除湿機３２での除湿量（ｋｇ／ｈ）をＷｃ、送風機３４による循環風量（ｍ３／ｈ）をＦとしたとき、次の数１に示す式の成立することが知られている。
【００３３】
【数１】
【００３４】
ここで、試験室１２に送出される空気（制御温湿度空気）の絶対水分Ｘｄと試験室１２に送出される空気（制御温湿度空気）の比容積Ｖｄとは、第１の温度センサ４０で計測した温度と第１の湿度センサ４２で計測した湿度（相対湿度）とを用いて公知の空気線図（湿り空気線図）から読み取ることにより求めることができる。このため、本実施形態では、制御温湿度空気の温度及び湿度と、空気線図から読み取った絶対水分Ｘｄ及び比容積Ｖｄとを互いに対応した状態で記憶部５８に予め記憶させるようにしていることから、制御温湿度空気の絶対水分Ｘｄと比容積Ｖｄとが加湿水温度導出部７２により記憶部５８から読み出されることで求められる。
【００３５】
また、空調室１４に戻される空気（帰り空気）の絶対水分Ｘｕと空調室１４に戻される空気（帰り空気）の比容積Ｖｕとは、第２の温度センサ４４で計測した温度と第２の湿度センサ４６で計測した湿度（相対湿度）とを用いて公知の空気線図（湿り空気線図）から読み取ることにより求めることができる。このため、本実施形態では、帰り空気の温度及び湿度と、空気線図から読み取った絶対水分Ｘｕと比容積Ｖｕとを互いに対応した状態で記憶部５８に予め記憶させるようにしていることから、帰り空気の絶対水分Ｘｕと比容積Ｖｕとが加湿水温度導出部７２により記憶部５８から読み出されることで求められる。
【００３６】
また、蒸発加湿皿２６の水面表面積Ａ、除湿機３２での除湿量Ｗｃ及び送風機３４による循環風量Ｆは、実際に使用する機器から求めた値をそれぞれ記憶部５８に予め記憶させるようにしていることから、蒸発加湿皿２６の水面表面積Ａ、除湿機３２での除湿量Ｗｃ及び送風機３４による循環風量Ｆが加湿水温度導出部７２により記憶部５８から読み出されることで求められる。
【００３７】
このため、記憶部５８から読み出された制御温湿度空気の絶対水分Ｘｄ、制御温湿度空気の比容積Ｖｄ、帰り空気の絶対水分Ｘｕ、帰り空気の比容積Ｖｕ、蒸発加湿皿２６の水面表面積Ａ、除湿機３２での除湿量Ｗｃ、及び、送風機３４による循環風量Ｆを用いて、加湿水温度導出部７２により上記数１の式から蒸発加湿皿２６での加湿量Ｗｏが算出される。
【００３８】
一方、蒸発加湿皿２６の加湿水２８の温度Ｔｗ（℃）に等しい飽和空気の蒸気圧（ｍｍＨｇ）をＥｗ、返戻口２２を介して空調室１４に戻される空気（帰り空気）の蒸気圧（ｍｍＨｇ）をＥｕ、大気圧（ａｔｍ）をＢ'、返戻口２２を介して空調室１４に戻される空気（帰り空気）の蒸発加湿皿２６表面での風速（ｍ／ｓｅｃ）をＳとしたとき、次の数２に示す式の成立することが知られている。
【００３９】
【数２】
【００４０】
ここで、空調室１４に戻される空気（帰り空気）の蒸気圧Ｅｕは、第２の温度センサ４４で計測した温度と第２の湿度センサ４６で計測した湿度（相対湿度）とを用いて公知の空気線図（湿り空気線図）から読み取ることにより求めることができる。このため、本実施形態では、帰り空気の温度及び湿度と、空気線図から読み取った蒸気圧Ｅｕとを互いに対応した状態で記憶部５８に予め記憶させるようにしていることから、帰り空気の蒸気圧Ｅｕが加湿水温度導出部７２により記憶部５８から読み出されることで求められる。
【００４１】
また、大気圧Ｂ'は、通常の大気圧である１ａｔｍを記憶部５８に予め記憶させるようにしていることから、加湿水温度導出部７２により記憶部５８から読み出されることで求められる。また、空調室１４に戻される空気（帰り空気）の蒸発加湿皿２６表面での風速Ｓは、実際に使用する機器から求めた値を記憶部５８に予め記憶させるようにしていることから、加湿水温度導出部７２により記憶部５８から読み出されることで求められる。
【００４２】
このため、記憶部５８から読み出された帰り空気の蒸気圧Ｅｕ、大気圧Ｂ'、及び、蒸発加湿皿２６表面での風速Ｓと、上記数１の式により求めた蒸発加湿皿２６での加湿量Ｗｏとを用いて、加湿水温度導出部７２により上記数２の式から蒸発加湿皿２６の加湿水２８の温度Ｔｗ（℃）に等しい飽和空気の蒸気圧Ｅｗが算出される。この蒸気圧Ｅｗは、飽和空気の温度と対応するものであるため、その対応関係を記憶部５８に予め記憶させるようにしていることから、加湿水温度導出部７２により記憶部５８から蒸気圧Ｅｗに対応する飽和空気の温度を読み出すことで蒸発加湿皿２６における加湿水２８の温度Ｔｗが求められることになる。
【００４３】
補給水温度制御部７４は、補給水加熱部５２の動作を制御することにより補給水供給部３８の補給水の温度を調節するもので、補給水供給部３８に満たされている補給水の温度が加湿水温度導出部７２により求められた蒸発加湿皿２６の加湿水２８の温度Ｔｗと等しい温度となるようにするものである。
【００４４】
図２は、環境試験装置１０を用いて恒温恒湿試験を実施する場合の試験室１２を所定の温度及び湿度に維持するための制御動作を説明するためのフローチャートである。なお、恒温恒湿試験を実施するに先立ち、オペレータにより試験条件設定部５６が操作されて試験室１２の温度、湿度、環境試験時間などが設定される一方、環境試験装置１０の電源がオンにされることにより室加熱器２４、水加熱器３０、除湿機３２及び送風機３４に電力が供給され、所定の動作が開始される。
【００４５】
まず、試験室１２の温度が設定値になっているか否かが第１の温度センサ４０から出力される検出信号に基づき室温度判別部６０で判別される（ステップＳ１）。このステップＳ１での判別が肯定されると、試験室１２の湿度が設定値になっているか否かが第１の湿度センサ４２から出力される検出信号に基づき室湿度判別部６４で判別される（ステップＳ３）。
【００４６】
このステップＳ３での判別が肯定されると、蒸発加湿皿２６の加湿水２８が所定レベルよりも少ない量となっているか否かが水レベルセンサ５０からの検出信号に基づいて水レベル判別部７０で判別される（ステップＳ５）。このステップＳ５での判別が肯定されると、この時点における蒸発加湿皿２６の加湿水２８の温度Ｔｗが加湿水温度導出部７２により求められる（ステップＳ７）。
【００４７】
次いで、補給水温度制御部７４により補給水加熱部５２の動作が制御されて補給水供給部３８の補給水の温度が加湿水温度導出部７２により求められた加湿水２８の温度Ｔｗと同じ温度となるように制御される（ステップＳ９）。このステップＳ９で加湿水２８の温度Ｔｗと同じ温度となるように制御された補給水は、ポンプ５４により蒸発加湿皿２６に送出される（ステップＳ１１）。そして、蒸発加湿皿２６の加湿水２８が蒸発により所定レベルよりも少ない量か否かが水レベルセンサ５０からの検出信号に基づいて水レベル判別部７０で判別される（ステップＳ１３）。
【００４８】
このステップＳ１３での判別が肯定されると、ステップＳ１１に戻ってポンプ５４により補給水が蒸発加湿皿２６に送出され、ステップＳ１３での判別が否定されると、補給が完了したとして一連の動作が終了する。なお、ステップＳ１での判別が否定されると、設定値となるように室温度制御部６２により室加熱器２４に供給される電力が制御されて温度調節が実行され（ステップＳ１５）、ステップＳ１に戻って以降の動作が繰り返し実行される。また、ステップＳ３での判別が否定されると、設定値となるように室湿度制御部６６により水加熱器３０に供給される電力が調節されると共に、除湿機３２の動作が制御されて湿度調節が実行され（ステップＳ１７）、ステップＳ３に戻って以降の動作が繰り返し実行される。また、ステップＳ５での判別が否定されると、ステップＳ１に戻って以降の動作が繰り返し実行される。
【００４９】
以上のように、本発明に係る環境試験装置１０の湿度調整方法及び環境試験装置１０によれば、空調室１４から試験室１２に送出された空気の絶対水分及び比容積、並びに、試験室１２から空調室１４に戻される空気の絶対水分及び比容積から蒸発加湿皿２６の加湿水２８の温度Ｔｗを求め、この求めた温度Ｔｗと同じ温度となるように加熱した補給水供給部３８の補給水を蒸発加湿皿２６に供給するようにしているため、蒸発加湿皿２６には水面からの実際の蒸発量に見合った温度の補給水が供給されることになる結果、蒸発加湿皿２６内の加湿水２８に不可避的な温度分布が生じていても試験室１２の湿度を安定した状態に容易に維持することができる。
【００５０】
なお、本発明に係る環境試験装置１０の湿度調整方法及び環境試験装置１０は、上記実施形態のように構成されるものであるが、この実施形態のものに限るものではない。例えば、以下に述べるような種々の変形態様を必要に応じて採用することができる。
【００５１】
（１）上記実施形態では、記憶部５８に空気線図から読み取った数値である制御温湿度空気の絶対水分Ｘｄ、制御温湿度空気の比容積Ｖｄ、帰り空気の絶対水分Ｘｕ、帰り空気の比容積Ｖｕ、及び、帰り空気の蒸気圧Ｅｕを記憶させるようにしているが、これに限るもではない。例えば、これらの数値は、制御温湿度空気の温度及び湿度並びに帰り空気の温度及び湿度、あるいは、帰り空気の温度及び湿度を用いて所定の算出式から求めるようにすることもできる。この場合、加湿水温度導出部７２は、記憶部５８に記憶させてある算出式を用いて所定の数値を算出することになる。
【００５２】
（２）上記実施形態では、記憶部５８に蒸気圧Ｅｕと水温Ｔｗとを対応付けて記憶させるようにしているが、これに限るものではない。例えば、蒸気圧Ｅｕを用いて所定の算出式から温度Ｔｗを求めるようにすることもできる。この場合、加湿水温度導出部７２は、記憶部５８に記憶させてある算出式を用いて温度Ｔｗを算出することになる。
【００５３】
（３）上記実施形態では、飽和空気の蒸気圧Ｅｕを求め、この蒸気圧Ｅｕから蒸発加湿皿２６の加湿水２８の温度Ｔｗを求めるようにしているが、これに限るものではない。例えば、飽和空気の蒸気圧Ｅｕ以外の蒸発加湿皿２６の加湿水２８の温度Ｔｗに関連する所定の定数を求め、この求めた定数から加湿水２８の温度Ｔｗを求めるようにすることもできる。
【００５４】
（４）上記実施形態では、水レベルセンサ５０により蒸発加湿皿２６の加湿水２８が所定レベルよりも少ない量となっているか否かを判別すると共に、加湿水２８が所定レベルよりも少ない量となっている場合に補給水を供給するようになっているが、これに限るものではない。例えば、水レベルセンサ５０を用いないで、所定時間が経過する毎に所定量の補給水を蒸発加湿皿２６に供給するようにすることも可能である。
【００５５】
（５）上記実施形態では、制御温湿度空気の絶対水分Ｘｄ及び制御温湿度空気の比容積Ｖｄを第１の温度センサ４０及び第１の湿度センサ４２により検出した温度及び湿度を用いて求めるようにしているが、これに限るものではない。例えば、試験条件設定部５６で設定した設定値を用いて求めるようにすることも可能である。
【００５６】
（６）上記実施形態では、室加熱器２４とは別個に設けた送風機３４により試験室１２及び空調室１４の空気を循環させるようにしているが、これに限るものではない。例えば、室加熱器２４が温風を発生する構造のものであれば、別個の送風機３４は必ずしも必要としない。また、試験室１２の空間が狭い場合には、送風機３４を用いなくても自然対流により試験室１２及び空調室１４の空気を循環させるようにすることも可能である。
【００５７】
（７）上記実施形態では、試験室１２及び空調室１４が空気（気体）で満たされたものであるが、これに限るものではない。例えば、試験室１２及び空調室１４を窒素などの不活性ガス（気体）で満たすようにすることもできる。
【００５８】
（８）上記実施形態では、環境試験装置１０は、試験室１２の温度及び湿度を調節するものであるが、これに限るものではない。例えば、環境試験装置１０を湿度のみを調節する装置として用いることも可能である。この場合、試験条件設定部５６などに温度及び湿度を調節する機能と湿度のみ調節する機能とを切り替える機能を持たせておくなどすればよい。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の一実施形態に係る環境試験装置の湿度調整方法が適用される環境試験装置の構成を概略的に示す図である。
【図２】環境試験装置の温度及び湿度の制御動作を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【００６０】
１０ 環境試験装置
１２ 試験室
１４ 空調室
１６ 試験槽
２４ 室加熱器（加熱器）
２６ 蒸発加熱皿（加湿皿）
２８ 加湿水
３２ 除湿機
４０ 第１の温度センサ（温度センサ）
４２ 第１の湿度センサ（湿度センサ）
４４ 第２の温度センサ（温度センサ）
４６ 第２の湿度センサ（湿度センサ）
７２ 加湿水温度導出部（温度導出部）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品、電気機器、高分子材料などの試験対象に対して恒温恒湿試験などの環境試験を実施するための環境試験装置の湿度調整方法及び環境試験装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子部品、電気機器、高分子材料などの試験対象に対して恒温恒湿試験（高温高湿試験）などの環境試験を実施する場合、水温制御加湿式の環境試験装置が多用されている。この水温制御加湿式の環境試験装置は、電子部品、電気機器などの試験対象を収納して恒温恒湿試験などの環境試験を実施する試験室と、この試験室の空調を行う空調室とを備えており、空調室に配設された室加熱器により加熱して試験室を所定の温度に維持すると共に、空調室に配設された蒸発加湿皿に供給された加湿水を所定の温度となるように水加熱器により加熱することで蒸発させる一方、過剰な蒸発水分を除湿器で除湿することで試験室を所定の湿度に維持するようにしたものである。この蒸発加湿皿には、蒸発加湿皿に配設した温度センサにより計測した加湿水の温度と同一の温度に加熱した補給水が外部から供給され、蒸発により不足することになる加湿水を補うようになっている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
このように構成された環境試験装置では、室加熱器により試験室が所定の温度に維持されると共に、加湿水が水加熱器により加熱されることで蒸発する一方、過剰な蒸発水分が除湿器で除湿されることで試験室が所定の湿度に維持され、外部から供給される補給水が蒸発加湿皿の加湿水の温度と同一の温度に加熱されていることで、補給水が供給された場合でも蒸発加湿皿の加湿水の温度の大幅な変動が抑制されることになる結果、試験対象に対して比較的安定した条件で所定の環境試験を実施することができる。
【特許文献１】特開昭６１−２１３５２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の環境試験装置では、蒸発加湿皿の加湿水の温度と同一の温度に加熱した補給水が外部から供給されることで加湿水の温度変動が抑制されるようになっているとはいうものの、蒸発加湿皿の加湿水は蒸発加湿皿に配設した水加熱器で加熱されることから蒸発加湿皿内での温度分布が不可避的に生じることになり、蒸発加湿皿の加湿水の温度と同一の温度に加熱した補給水を供給しているといっても温度センサを配設した箇所の温度に加熱したものであることから、補給水の供給により蒸発加湿皿内での温度分布が変動することで蒸発加湿皿からの蒸発量が変動することになる結果、湿度制御の乱れが不可避的に生じてしまうという問題があった。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、試験室の湿度を安定した状態に容易に維持することができる環境試験装置の湿度調整方法及び環境試験装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、所定の温度及び湿度に調節された空気が空調室から試験室に送出され、この試験室を経由した空気が前記空調室に戻されるようにしたもので、前記空調室の空気を加熱する加熱器、加湿水を蒸発させることで前記空調室の空気を加湿する加湿皿及び前記空調室の空気を除湿する除湿機を備えた環境試験装置の湿度調整方法であって、前記空調室から送出された空気の温度及び湿度から当該空気の絶対水分及び比容積を求めると共に、前記空調室に戻される空気の温度及び湿度から当該空気の絶対水分及び比容積を求め、前記空調室から送出された空気の絶対水分及び比容積並びに前記空調室に戻される空気の絶対水分及び比容積から前記加湿皿の加湿水の温度を求め、この求めた温度に加熱した補給水を前記加湿皿に供給することを特徴としている。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１に係る方法において、前記加湿皿の加湿水の温度が、前記空調室から送出された空気の絶対水分及び比容積並びに前記空調室に戻される空気の絶対水分及び比容積から前記加湿水の温度に等しい飽和空気の蒸気圧を求め、この蒸気圧から求めるものであることを特徴としている。
【０００８】
請求項３の発明は、請求項１又は２に係る方法において、前記空調室から送出された空気の絶対水分及び比容積が、前記空調室から送出された空気の温度を計測する温度センサ及び湿度を計測する湿度センサの計測値に基づいて求められると共に、前記空調室に戻される空気の絶対水分及び比容積が、前記空調室に戻される空気の温度を計測する温度センサ及び湿度を計測する湿度センサの計測値に基づいて求められ、前記加湿皿の加湿水の温度が、これら求めた絶対水分及び比容積から求められることを特徴としている。
【０００９】
請求項４の発明は、所定の温度及び湿度に調節された空気が空調室から試験室に送出され、この試験室を経由した空気が前記空調室に戻されるようにした環境試験装置であって、前記空調室に配設され、当該空調室の空気を加熱する加熱器と、前記空調室に配設され、加湿水が外部から供給される加湿皿と、前記空調室に配設され、当該空調室の空気を除湿する除湿機と、前記空調室から送出された空気の温度及び湿度から当該空気の絶対水分及び比容積を求めると共に、前記空調室に戻される空気の温度及び湿度から当該空気の絶対水分及び比容積を求め、前記空調室から送出された空気の絶対水分及び比容積並びに前記空調室に戻される空気の絶対水分及び比容積から前記加湿皿の加湿水の温度を求める温度導出部と、この温度導出部で求めた温度に加熱した補給水を前記加湿皿に供給する補給水供給部とを備えたことを特徴としている。
【００１０】
請求項５の発明は、請求項４に係るものにおいて、前記温度導出部が、前記空調室から送出された空気の絶対水分及び比容積並びに前記空調室に戻される空気の絶対水分及び比容積から前記加湿水の温度に等しい飽和空気の蒸気圧を求め、この蒸気圧から前記加湿皿の加湿水の温度を求めるものであることを特徴としている。
【００１１】
請求項６の発明は、請求項４又は５に係るものにおいて、前記温度導出部が、前記空調室から送出された空気の絶対水分及び比容積を前記空調室から送出された空気の温度を計測する温度センサ及び湿度を計測する湿度センサの計測値に基づいて求めると共に、前記空調室に戻される空気の絶対水分及び比容積を前記空調室に戻される空気の温度を計測する温度センサ及び湿度を計測する湿度センサの計測値に基づいて求め、これら求めた絶対水分及び比容積から前記加湿皿の加湿水の温度を求めるものであることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１の発明によれば、空調室から送出された空気の絶対水分及び比容積並びに空調室に戻される空気の絶対水分及び比容積から加湿皿の加湿水の温度を求め、この求めた温度に加熱した補給水を加湿皿に供給するようにしているため、加湿皿には実際の蒸発量に見合った温度の補給水が供給されることになる結果、加湿皿内の加湿水に不可避的に温度分布が生じていても試験室の湿度を安定した状態に容易に維持することができる。
【００１３】
請求項２の発明によれば、加湿皿の加湿水の温度が、空調室から送出された空気の絶対水分及び比容積並びに空調室に戻される空気の絶対水分及び比容積から加湿水の温度に等しい飽和空気の蒸気圧を求め、この蒸気圧から求めるものであるため、加湿皿の加湿水の温度を実際の蒸発量に見合った温度として正確に求めることができる結果、加湿皿内の加湿水に不可避的に温度分布が生じていても試験室の湿度を安定した状態に容易に維持することができる。
【００１４】
請求項３の発明によれば、空調室から送出された空気の絶対水分及び比容積が、空調室から送出された空気の温度を計測する温度センサ及び湿度を計測する湿度センサの計測値に基づいて求められると共に、空調室に戻される空気の絶対水分及び比容積が、空調室に戻される空気の温度を計測する温度センサ及び湿度を計測する湿度センサの計測値に基づいて求められるものであるため、加湿皿の加湿水の温度を実際の蒸発量に見合った温度として正確に求めることができる結果、加湿皿内の加湿水に不可避的に温度分布が生じていても試験室の湿度を安定した状態に容易に維持することができる。
【００１５】
請求項４の発明によれば、空調室から送出された空気の絶対水分及び比容積並びに空調室に戻される空気の絶対水分及び比容積から加湿皿の加湿水の温度を求め、この求めた温度に加熱した補給水を加湿皿に供給するようにしているため、加湿皿には実際の蒸発量に見合った温度の補給水が供給されることになる結果、加湿皿内の加湿水に不可避的に温度分布が生じていても試験室の湿度を安定した状態に容易に維持することができる環境試験装置を実現することができる。
【００１６】
請求項５の発明によれば、加湿皿の加湿水の温度が、空調室から送出された空気の絶対水分及び比容積並びに空調室に戻される空気の絶対水分及び比容積から加湿水の温度に等しい飽和空気の蒸気圧を求め、この蒸気圧から求めるものであるため、加湿皿の加湿水の温度を実際の蒸発量に見合った温度として正確に求めることができる結果、加湿皿内の加湿水に不可避的に温度分布が生じていても試験室の湿度を安定した状態に容易に維持することができる環境試験装置を実現することができる。
【００１７】
請求項６の発明によれば、空調室から送出された空気の絶対水分及び比容積が、空調室から送出された空気の温度を計測する温度センサ及び湿度を計測する湿度センサの計測値に基づいて求められると共に、空調室に戻される空気の絶対水分及び比容積が、空調室に戻される空気の温度を計測する温度センサ及び湿度を計測する湿度センサの計測値に基づいて求められるものであるため、加湿皿の加湿水の温度を実際の蒸発量に見合った温度として正確に求めることができる結果、加湿皿内の加湿水に不可避的に温度分布が生じていても試験室の湿度を安定した状態に容易に維持することができる環境試験装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１は、本発明の一実施形態に係る環境試験装置の湿度調節方法が適用される環境試験装置の構成を概略的に示す図である。すなわち、本発明に係る環境試験装置１０は、電子部品、電気機器などの試験対象を収納し、この試験対象に対して恒温恒湿試験（高温高湿）などの環境試験を実施する試験室１２と、試験室１２の空調を行う空調室１４とを有する試験槽１６を備えており、試験室１２と空調室１４とを区画する隔壁１８の上部に所定の温度及び湿度に調節された空気を空調室１４から試験室１２に送り出すための送出口２０が形成されると共に、隔壁１８の下部に試験室１２を経由した空気を試験室１２から空調室１４に戻すための返戻口２２が形成されることで、試験室１２と空調室１４とが互いに通風可能な状態とされている。
【００１９】
また、環境試験装置１０は、空調室１４に配設され、空調室１４の空気を加熱する室加熱器２４と、空調室１４に配設され、加湿水を蒸発させて空調室１４に蒸発水分を供給する蒸発加湿皿２６と、蒸発加湿皿２６の周面に配設され、蒸発加湿皿２６内に供給される加湿水２８を加熱する水加熱器３０と、空調室１４に配設され、空調室１４の空気を除湿することにより湿度を調節する除湿機（又は、冷却器）３２と、空調室１４に配設され、送出口２０及び返戻口２２を介して試験室１２と空調室１４との間で空気を循環させることにより試験室１２の温度及び湿度を均一化させるための送風機３４と、試験槽１６の外部に配設され、所定の温度に加熱された補給水を補給管３６を介して蒸発加湿皿２６に供給することで蒸発した加湿水を補給する補給水供給部３８とを備えている。
【００２０】
さらに、環境試験装置１０は、試験室１２の送出口２０近傍に配設され、送出口２０を介して空調室１４から試験室１２に送出される送り空気の温度を計測するための第１の温度センサ４０と、試験室１２の送出口２０近傍に配設され、送出口２０を介して空調室１４から試験室１２に送出される送り空気の湿度を計測するための第１の湿度センサ４２と、空調室１４の返戻口２２近傍に配設され、返戻口２２を介して試験室１２から空調室１４に戻される帰り空気の温度を計測するための第２の温度センサ４４と、試験室１２の返戻口２２近傍に配設され、返戻口２２を介して試験室１２から空調室１４に戻される帰り空気の湿度を計測するための第２の湿度センサ４６と、試験室１２及び空調室１４の外部に配設され、室加熱器２４、水加熱器３０、除湿機３２及び補給水供給部３８の動作を制御することで試験室１２を所定の温度及び湿度に維持する制御部４８とを備えている。
【００２１】
ここで、室加熱器２４及び水加熱器３０は、電気ヒータなどにより構成され、送風機３４は、ファン付きモータなどにより構成されたものである。第１の温度センサ４０及び第２の温度センサ４４は、サーミスタなどの感温素子により構成され、第１の湿度センサ４２及び第２の湿度センサ４６は、セラミック基板に感湿材ペーストを焼結させた感湿素子などにより構成されたものである。蒸発加湿皿２６内の上部位置には、サーミスタなどの感温素子などにより構成された水レベルセンサ５０が配設され、蒸発加湿皿２６内の加湿水２８のレベル（水位）が検出されるようになっている。
【００２２】
また、補給水供給部３８は、加湿水２８として用いられる補給水を加熱する加熱器、補給水の温度を計測するための温度センサ、加熱器で加熱された補給水を撹拌することで補給水の温度を均一化させる撹拌器などから構成された補給水加熱部５２と、補給水を補給管３６を介して蒸発加湿皿２６に送出するポンプ５４とを備えている。制御部４８は、演算処理を実行するＣＰＵ、処理プログラムやデータなどを記憶するＲＯＭ、及び、データを一時的に記憶するＲＡＭを備えたマイクロコンピュータなどで構成されている。
【００２３】
この制御部４８には、室加熱器２４、水加熱器３０、除湿機３２、送風機３４、第１の温度センサ４０、第１の湿度センサ４２、第２の温度センサ４４、第２の湿度センサ４６、水レベルセンサ５０、及び、補給水加熱部５２がそれぞれ図略のインターフェイス回路を介して接続されると共に、試験室１２の温度及び湿度並びに環境試験時間を設定する試験条件設定部５６、及び、空調室１４から送出された空気の絶対水分及び比容積並びに空調室１４に戻される空気の絶対水分及び比容積から蒸発加湿皿２６の加湿水２８の温度Ｔｗを求めるためのデータ及び計算式を記憶する記憶部５８が図略のインターフェイス回路を介して接続されている。
【００２４】
また、制御部４８には、室温度判別部６０、室温度制御部６２、室湿度判別部６４、室湿度制御部６６、送風制御部６８、水レベル判別部７０、加湿水温度導出部７２、及び、補給水温度制御部７４の各機能実現部を備えている。
【００２５】
ここで、室温度判別部６０は、試験室１２の温度が設定した値になっているか否かを判別するものであり、空調室１４から送出口２０を介して試験室１２に送出された空気の温度である第１の温度センサ４０で計測された温度と試験条件設定部５６で設定された温度とを比較することにより判別される。なお、第１の温度センサ４０が、例えば、サーミスタなどの感温素子で構成される場合には、第１の温度センサ４０の抵抗値あるいは当該抵抗値との関連値（電流値や電圧値など）と、試験条件設定部５６で設定された抵抗値あるいは当該抵抗値との関連値（電流値や電圧値など）とが比較されることになる。
【００２６】
室温度制御部６２は、室加熱器２４に流れる電流値などを調節して室加熱器２４に供給される電力を制御することにより試験室１２に送出される空気の温度が試験条件設定部５６で設定された値となるように制御するものである。
【００２７】
室湿度判別部６４は、試験室１２の湿度が設定した値になっているか否かを判別するものであり、空調室１４から送出口２０を介して試験室１２に送出された空気の湿度である第１の湿度センサ４２で計測された湿度と試験条件設定部５６で設定された湿度とを比較することにより判別される。なお、第１の湿度センサ４２が、例えば、セラミック基板に感湿材ペーストを焼結させた感湿素子などにより構成される場合には、第１の温度センサ４０の場合と同様に、第１の湿度センサ４２の抵抗値あるいは当該抵抗値との関連値（電流値や電圧値など）と、試験条件設定部５６で設定された抵抗値あるいは当該抵抗値との関連値（電流値や電圧値など）とが比較されることになる。
【００２８】
室湿度制御部６６は、水加熱器３０に流れる電流値などを調節して水加熱器３０に供給される電力を制御すると共に、除湿機３２の動作を制御することにより試験室１２に送出される空気の湿度を試験条件設定部５６で設定された値となるように制御するものである。なお、本実施形態では、試験室１２の湿度が高い値に設定されるほど、水加熱器３０に供給される電力が高い値に制御されて加湿水２８の温度が高くなることで蒸発量が増大するようにされ、試験室１２の湿度が低い値に設定されるほど、水加熱器３０に供給される電力が低い値に制御されて加湿水２８の温度が低くなることで蒸発量が低減されるようになっている。この水加熱器３０に供給される電力は、図略の温度センサにより計測された加湿水２８の温度に対応して制御されることになる。
【００２９】
送風制御部６８は、試験室１２の加熱及び加湿が開始されたときに送風機３４の動作をオンにし、所定の試験時間が経過したときに送風機３４の動作をオフにするものである。
【００３０】
水レベル判別部７０は、蒸発加湿皿２６内の加湿水２８が所定のレベル位置にまで供給されているか否かを判別するものである。水レベルセンサ５０が、例えば、サーミスタなどの感温素子で構成される場合には、水レベルセンサ５０の抵抗値あるいは当該抵抗値との関連値（電流値や電圧値など）が、水レベルセンサ５０が加湿水２８中に存在するときと空気中に露出するときとで変化することを利用して加湿水２８が所定のレベル位置にまで供給されているか否かが判別される。
【００３１】
加湿水温度導出部７２は、蒸発加湿皿２６の加湿水２８の温度Ｔｗを蒸発加湿皿２６における加湿水２８の水面からの実際の蒸発量に見合った値（推定値）として求めるものであり、次に述べるような手順により実行される。
【００３２】
すなわち、送出口２０を介して試験室１２に送出される空気（制御温湿度空気）の絶対水分（ｋｇ／ｋｇ'）をＸｄ、送出口２０を介して試験室１２に送出される空気（制御温湿度空気）の比容積（ｍ３／ｋｇ'）をＶｄ、返戻口２２を介して空調室１４に戻される空気（帰り空気）の絶対水分（ｋｇ／ｋｇ'）をＸｕ、返戻口２２を介して空調室１４に戻される空気（帰り空気）の比容積（ｍ３／ｋｇ'）をＶｕ、蒸発加湿皿２６での加湿量（ｋｇ／ｍ２・ｈ）をＷｏ、蒸発加湿皿２６の水面表面積（ｍ２）をＡ、除湿機３２での除湿量（ｋｇ／ｈ）をＷｃ、送風機３４による循環風量（ｍ３／ｈ）をＦとしたとき、次の数１に示す式の成立することが知られている。
【００３３】
【数１】
【００３４】
ここで、試験室１２に送出される空気（制御温湿度空気）の絶対水分Ｘｄと試験室１２に送出される空気（制御温湿度空気）の比容積Ｖｄとは、第１の温度センサ４０で計測した温度と第１の湿度センサ４２で計測した湿度（相対湿度）とを用いて公知の空気線図（湿り空気線図）から読み取ることにより求めることができる。このため、本実施形態では、制御温湿度空気の温度及び湿度と、空気線図から読み取った絶対水分Ｘｄ及び比容積Ｖｄとを互いに対応した状態で記憶部５８に予め記憶させるようにしていることから、制御温湿度空気の絶対水分Ｘｄと比容積Ｖｄとが加湿水温度導出部７２により記憶部５８から読み出されることで求められる。
【００３５】
また、空調室１４に戻される空気（帰り空気）の絶対水分Ｘｕと空調室１４に戻される空気（帰り空気）の比容積Ｖｕとは、第２の温度センサ４４で計測した温度と第２の湿度センサ４６で計測した湿度（相対湿度）とを用いて公知の空気線図（湿り空気線図）から読み取ることにより求めることができる。このため、本実施形態では、帰り空気の温度及び湿度と、空気線図から読み取った絶対水分Ｘｕと比容積Ｖｕとを互いに対応した状態で記憶部５８に予め記憶させるようにしていることから、帰り空気の絶対水分Ｘｕと比容積Ｖｕとが加湿水温度導出部７２により記憶部５８から読み出されることで求められる。
【００３６】
また、蒸発加湿皿２６の水面表面積Ａ、除湿機３２での除湿量Ｗｃ及び送風機３４による循環風量Ｆは、実際に使用する機器から求めた値をそれぞれ記憶部５８に予め記憶させるようにしていることから、蒸発加湿皿２６の水面表面積Ａ、除湿機３２での除湿量Ｗｃ及び送風機３４による循環風量Ｆが加湿水温度導出部７２により記憶部５８から読み出されることで求められる。
【００３７】
このため、記憶部５８から読み出された制御温湿度空気の絶対水分Ｘｄ、制御温湿度空気の比容積Ｖｄ、帰り空気の絶対水分Ｘｕ、帰り空気の比容積Ｖｕ、蒸発加湿皿２６の水面表面積Ａ、除湿機３２での除湿量Ｗｃ、及び、送風機３４による循環風量Ｆを用いて、加湿水温度導出部７２により上記数１の式から蒸発加湿皿２６での加湿量Ｗｏが算出される。
【００３８】
一方、蒸発加湿皿２６の加湿水２８の温度Ｔｗ（℃）に等しい飽和空気の蒸気圧（ｍｍＨｇ）をＥｗ、返戻口２２を介して空調室１４に戻される空気（帰り空気）の蒸気圧（ｍｍＨｇ）をＥｕ、大気圧（ａｔｍ）をＢ'、返戻口２２を介して空調室１４に戻される空気（帰り空気）の蒸発加湿皿２６表面での風速（ｍ／ｓｅｃ）をＳとしたとき、次の数２に示す式の成立することが知られている。
【００３９】
【数２】
【００４０】
ここで、空調室１４に戻される空気（帰り空気）の蒸気圧Ｅｕは、第２の温度センサ４４で計測した温度と第２の湿度センサ４６で計測した湿度（相対湿度）とを用いて公知の空気線図（湿り空気線図）から読み取ることにより求めることができる。このため、本実施形態では、帰り空気の温度及び湿度と、空気線図から読み取った蒸気圧Ｅｕとを互いに対応した状態で記憶部５８に予め記憶させるようにしていることから、帰り空気の蒸気圧Ｅｕが加湿水温度導出部７２により記憶部５８から読み出されることで求められる。
【００４１】
また、大気圧Ｂ'は、通常の大気圧である１ａｔｍを記憶部５８に予め記憶させるようにしていることから、加湿水温度導出部７２により記憶部５８から読み出されることで求められる。また、空調室１４に戻される空気（帰り空気）の蒸発加湿皿２６表面での風速Ｓは、実際に使用する機器から求めた値を記憶部５８に予め記憶させるようにしていることから、加湿水温度導出部７２により記憶部５８から読み出されることで求められる。
【００４２】
このため、記憶部５８から読み出された帰り空気の蒸気圧Ｅｕ、大気圧Ｂ'、及び、蒸発加湿皿２６表面での風速Ｓと、上記数１の式により求めた蒸発加湿皿２６での加湿量Ｗｏとを用いて、加湿水温度導出部７２により上記数２の式から蒸発加湿皿２６の加湿水２８の温度Ｔｗ（℃）に等しい飽和空気の蒸気圧Ｅｗが算出される。この蒸気圧Ｅｗは、飽和空気の温度と対応するものであるため、その対応関係を記憶部５８に予め記憶させるようにしていることから、加湿水温度導出部７２により記憶部５８から蒸気圧Ｅｗに対応する飽和空気の温度を読み出すことで蒸発加湿皿２６における加湿水２８の温度Ｔｗが求められることになる。
【００４３】
補給水温度制御部７４は、補給水加熱部５２の動作を制御することにより補給水供給部３８の補給水の温度を調節するもので、補給水供給部３８に満たされている補給水の温度が加湿水温度導出部７２により求められた蒸発加湿皿２６の加湿水２８の温度Ｔｗと等しい温度となるようにするものである。
【００４４】
図２は、環境試験装置１０を用いて恒温恒湿試験を実施する場合の試験室１２を所定の温度及び湿度に維持するための制御動作を説明するためのフローチャートである。なお、恒温恒湿試験を実施するに先立ち、オペレータにより試験条件設定部５６が操作されて試験室１２の温度、湿度、環境試験時間などが設定される一方、環境試験装置１０の電源がオンにされることにより室加熱器２４、水加熱器３０、除湿機３２及び送風機３４に電力が供給され、所定の動作が開始される。
【００４５】
まず、試験室１２の温度が設定値になっているか否かが第１の温度センサ４０から出力される検出信号に基づき室温度判別部６０で判別される（ステップＳ１）。このステップＳ１での判別が肯定されると、試験室１２の湿度が設定値になっているか否かが第１の湿度センサ４２から出力される検出信号に基づき室湿度判別部６４で判別される（ステップＳ３）。
【００４６】
このステップＳ３での判別が肯定されると、蒸発加湿皿２６の加湿水２８が所定レベルよりも少ない量となっているか否かが水レベルセンサ５０からの検出信号に基づいて水レベル判別部７０で判別される（ステップＳ５）。このステップＳ５での判別が肯定されると、この時点における蒸発加湿皿２６の加湿水２８の温度Ｔｗが加湿水温度導出部７２により求められる（ステップＳ７）。
【００４７】
次いで、補給水温度制御部７４により補給水加熱部５２の動作が制御されて補給水供給部３８の補給水の温度が加湿水温度導出部７２により求められた加湿水２８の温度Ｔｗと同じ温度となるように制御される（ステップＳ９）。このステップＳ９で加湿水２８の温度Ｔｗと同じ温度となるように制御された補給水は、ポンプ５４により蒸発加湿皿２６に送出される（ステップＳ１１）。そして、蒸発加湿皿２６の加湿水２８が蒸発により所定レベルよりも少ない量か否かが水レベルセンサ５０からの検出信号に基づいて水レベル判別部７０で判別される（ステップＳ１３）。
【００４８】
このステップＳ１３での判別が肯定されると、ステップＳ１１に戻ってポンプ５４により補給水が蒸発加湿皿２６に送出され、ステップＳ１３での判別が否定されると、補給が完了したとして一連の動作が終了する。なお、ステップＳ１での判別が否定されると、設定値となるように室温度制御部６２により室加熱器２４に供給される電力が制御されて温度調節が実行され（ステップＳ１５）、ステップＳ１に戻って以降の動作が繰り返し実行される。また、ステップＳ３での判別が否定されると、設定値となるように室湿度制御部６６により水加熱器３０に供給される電力が調節されると共に、除湿機３２の動作が制御されて湿度調節が実行され（ステップＳ１７）、ステップＳ３に戻って以降の動作が繰り返し実行される。また、ステップＳ５での判別が否定されると、ステップＳ１に戻って以降の動作が繰り返し実行される。
【００４９】
以上のように、本発明に係る環境試験装置１０の湿度調整方法及び環境試験装置１０によれば、空調室１４から試験室１２に送出された空気の絶対水分及び比容積、並びに、試験室１２から空調室１４に戻される空気の絶対水分及び比容積から蒸発加湿皿２６の加湿水２８の温度Ｔｗを求め、この求めた温度Ｔｗと同じ温度となるように加熱した補給水供給部３８の補給水を蒸発加湿皿２６に供給するようにしているため、蒸発加湿皿２６には水面からの実際の蒸発量に見合った温度の補給水が供給されることになる結果、蒸発加湿皿２６内の加湿水２８に不可避的な温度分布が生じていても試験室１２の湿度を安定した状態に容易に維持することができる。
【００５０】
なお、本発明に係る環境試験装置１０の湿度調整方法及び環境試験装置１０は、上記実施形態のように構成されるものであるが、この実施形態のものに限るものではない。例えば、以下に述べるような種々の変形態様を必要に応じて採用することができる。
【００５１】
（１）上記実施形態では、記憶部５８に空気線図から読み取った数値である制御温湿度空気の絶対水分Ｘｄ、制御温湿度空気の比容積Ｖｄ、帰り空気の絶対水分Ｘｕ、帰り空気の比容積Ｖｕ、及び、帰り空気の蒸気圧Ｅｕを記憶させるようにしているが、これに限るもではない。例えば、これらの数値は、制御温湿度空気の温度及び湿度並びに帰り空気の温度及び湿度、あるいは、帰り空気の温度及び湿度を用いて所定の算出式から求めるようにすることもできる。この場合、加湿水温度導出部７２は、記憶部５８に記憶させてある算出式を用いて所定の数値を算出することになる。
【００５２】
（２）上記実施形態では、記憶部５８に蒸気圧Ｅｕと水温Ｔｗとを対応付けて記憶させるようにしているが、これに限るものではない。例えば、蒸気圧Ｅｕを用いて所定の算出式から温度Ｔｗを求めるようにすることもできる。この場合、加湿水温度導出部７２は、記憶部５８に記憶させてある算出式を用いて温度Ｔｗを算出することになる。
【００５３】
（３）上記実施形態では、飽和空気の蒸気圧Ｅｕを求め、この蒸気圧Ｅｕから蒸発加湿皿２６の加湿水２８の温度Ｔｗを求めるようにしているが、これに限るものではない。例えば、飽和空気の蒸気圧Ｅｕ以外の蒸発加湿皿２６の加湿水２８の温度Ｔｗに関連する所定の定数を求め、この求めた定数から加湿水２８の温度Ｔｗを求めるようにすることもできる。
【００５４】
（４）上記実施形態では、水レベルセンサ５０により蒸発加湿皿２６の加湿水２８が所定レベルよりも少ない量となっているか否かを判別すると共に、加湿水２８が所定レベルよりも少ない量となっている場合に補給水を供給するようになっているが、これに限るものではない。例えば、水レベルセンサ５０を用いないで、所定時間が経過する毎に所定量の補給水を蒸発加湿皿２６に供給するようにすることも可能である。
【００５５】
（５）上記実施形態では、制御温湿度空気の絶対水分Ｘｄ及び制御温湿度空気の比容積Ｖｄを第１の温度センサ４０及び第１の湿度センサ４２により検出した温度及び湿度を用いて求めるようにしているが、これに限るものではない。例えば、試験条件設定部５６で設定した設定値を用いて求めるようにすることも可能である。
【００５６】
（６）上記実施形態では、室加熱器２４とは別個に設けた送風機３４により試験室１２及び空調室１４の空気を循環させるようにしているが、これに限るものではない。例えば、室加熱器２４が温風を発生する構造のものであれば、別個の送風機３４は必ずしも必要としない。また、試験室１２の空間が狭い場合には、送風機３４を用いなくても自然対流により試験室１２及び空調室１４の空気を循環させるようにすることも可能である。
【００５７】
（７）上記実施形態では、試験室１２及び空調室１４が空気（気体）で満たされたものであるが、これに限るものではない。例えば、試験室１２及び空調室１４を窒素などの不活性ガス（気体）で満たすようにすることもできる。
【００５８】
（８）上記実施形態では、環境試験装置１０は、試験室１２の温度及び湿度を調節するものであるが、これに限るものではない。例えば、環境試験装置１０を湿度のみを調節する装置として用いることも可能である。この場合、試験条件設定部５６などに温度及び湿度を調節する機能と湿度のみ調節する機能とを切り替える機能を持たせておくなどすればよい。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の一実施形態に係る環境試験装置の湿度調整方法が適用される環境試験装置の構成を概略的に示す図である。
【図２】環境試験装置の温度及び湿度の制御動作を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【００６０】
１０ 環境試験装置
１２ 試験室
１４ 空調室
１６ 試験槽
２４ 室加熱器（加熱器）
２６ 蒸発加熱皿（加湿皿）
２８ 加湿水
３２ 除湿機
４０ 第１の温度センサ（温度センサ）
４２ 第１の湿度センサ（湿度センサ）
４４ 第２の温度センサ（温度センサ）
４６ 第２の湿度センサ（湿度センサ）
７２ 加湿水温度導出部（温度導出部）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の温度及び湿度に調節された空気が空調室から試験室に送出され、この試験室を経由した空気が前記空調室に戻されるようにしたもので、前記空調室の空気を加熱する加熱器、加湿水を蒸発させることで前記空調室の空気を加湿する加湿皿及び前記空調室の空気を除湿する除湿機を備えた環境試験装置の湿度調整方法であって、前記空調室から送出された空気の温度及び湿度から当該空気の絶対水分及び比容積を求めると共に、前記空調室に戻される空気の温度及び湿度から当該空気の絶対水分及び比容積を求め、前記空調室から送出された空気の絶対水分及び比容積並びに前記空調室に戻される空気の絶対水分及び比容積から前記加湿皿の加湿水の温度を求め、この求めた温度に加熱した補給水を前記加湿皿に供給することを特徴とする環境試験装置の湿度調整方法。
【請求項２】
前記加湿皿の加湿水の温度は、前記空調室から送出された空気の絶対水分及び比容積並びに前記空調室に戻される空気の絶対水分及び比容積から前記加湿水の温度に等しい飽和空気の蒸気圧を求め、この蒸気圧から求めるものであることを特徴とする請求項１記載の環境試験装置の湿度調整方法。
【請求項３】
前記空調室から送出された空気の絶対水分及び比容積は、前記空調室から送出された空気の温度を計測する温度センサ及び湿度を計測する湿度センサの計測値に基づいて求められると共に、前記空調室に戻される空気の絶対水分及び比容積は、前記空調室に戻される空気の温度を計測する温度センサ及び湿度を計測する湿度センサの計測値に基づいて求められ、前記加湿皿の加湿水の温度は、これら求めた絶対水分及び比容積から求められることを特徴とする請求項１又は２記載の環境試験装置の湿度調整方法。
【請求項４】
所定の温度及び湿度に調節された空気が空調室から試験室に送出され、この試験室を経由した空気が前記空調室に戻されるようにした環境試験装置であって、前記空調室に配設され、当該空調室の空気を加熱する加熱器と、前記空調室に配設され、加湿水が外部から供給される加湿皿と、前記空調室に配設され、当該空調室の空気を除湿する除湿機と、前記空調室から送出された空気の温度及び湿度から当該空気の絶対水分及び比容積を求めると共に、前記空調室に戻される空気の温度及び湿度から当該空気の絶対水分及び比容積を求め、前記空調室から送出された空気の絶対水分及び比容積並びに前記空調室に戻される空気の絶対水分及び比容積から前記加湿皿の加湿水の温度を求める温度導出部と、この温度導出部で求めた温度に加熱した補給水を前記加湿皿に供給する補給水供給部とを備えたことを特徴とする環境試験装置。
【請求項５】
前記温度導出部は、前記空調室から送出された空気の絶対水分及び比容積並びに前記空調室に戻される空気の絶対水分及び比容積から前記加湿水の温度に等しい飽和空気の蒸気圧を求め、この蒸気圧から前記加湿皿の加湿水の温度を求めるものであることを特徴とする請求項４記載の環境試験装置。
【請求項６】
前記温度導出部は、前記空調室から送出された空気の絶対水分及び比容積を前記空調室から送出された空気の温度を計測する温度センサ及び湿度を計測する湿度センサの計測値に基づいて求めると共に、前記空調室に戻される空気の絶対水分及び比容積を前記空調室に戻される空気の温度を計測する温度センサ及び湿度を計測する湿度センサの計測値に基づいて求め、これら求めた絶対水分及び比容積から前記加湿皿の加湿水の温度を求めるものであることを特徴とする請求項４又は５記載の環境試験装置。
【請求項１】
所定の温度及び湿度に調節された空気が空調室から試験室に送出され、この試験室を経由した空気が前記空調室に戻されるようにしたもので、前記空調室の空気を加熱する加熱器、加湿水を蒸発させることで前記空調室の空気を加湿する加湿皿及び前記空調室の空気を除湿する除湿機を備えた環境試験装置の湿度調整方法であって、前記空調室から送出された空気の温度及び湿度から当該空気の絶対水分及び比容積を求めると共に、前記空調室に戻される空気の温度及び湿度から当該空気の絶対水分及び比容積を求め、前記空調室から送出された空気の絶対水分及び比容積並びに前記空調室に戻される空気の絶対水分及び比容積から前記加湿皿の加湿水の温度を求め、この求めた温度に加熱した補給水を前記加湿皿に供給することを特徴とする環境試験装置の湿度調整方法。
【請求項２】
前記加湿皿の加湿水の温度は、前記空調室から送出された空気の絶対水分及び比容積並びに前記空調室に戻される空気の絶対水分及び比容積から前記加湿水の温度に等しい飽和空気の蒸気圧を求め、この蒸気圧から求めるものであることを特徴とする請求項１記載の環境試験装置の湿度調整方法。
【請求項３】
前記空調室から送出された空気の絶対水分及び比容積は、前記空調室から送出された空気の温度を計測する温度センサ及び湿度を計測する湿度センサの計測値に基づいて求められると共に、前記空調室に戻される空気の絶対水分及び比容積は、前記空調室に戻される空気の温度を計測する温度センサ及び湿度を計測する湿度センサの計測値に基づいて求められ、前記加湿皿の加湿水の温度は、これら求めた絶対水分及び比容積から求められることを特徴とする請求項１又は２記載の環境試験装置の湿度調整方法。
【請求項４】
所定の温度及び湿度に調節された空気が空調室から試験室に送出され、この試験室を経由した空気が前記空調室に戻されるようにした環境試験装置であって、前記空調室に配設され、当該空調室の空気を加熱する加熱器と、前記空調室に配設され、加湿水が外部から供給される加湿皿と、前記空調室に配設され、当該空調室の空気を除湿する除湿機と、前記空調室から送出された空気の温度及び湿度から当該空気の絶対水分及び比容積を求めると共に、前記空調室に戻される空気の温度及び湿度から当該空気の絶対水分及び比容積を求め、前記空調室から送出された空気の絶対水分及び比容積並びに前記空調室に戻される空気の絶対水分及び比容積から前記加湿皿の加湿水の温度を求める温度導出部と、この温度導出部で求めた温度に加熱した補給水を前記加湿皿に供給する補給水供給部とを備えたことを特徴とする環境試験装置。
【請求項５】
前記温度導出部は、前記空調室から送出された空気の絶対水分及び比容積並びに前記空調室に戻される空気の絶対水分及び比容積から前記加湿水の温度に等しい飽和空気の蒸気圧を求め、この蒸気圧から前記加湿皿の加湿水の温度を求めるものであることを特徴とする請求項４記載の環境試験装置。
【請求項６】
前記温度導出部は、前記空調室から送出された空気の絶対水分及び比容積を前記空調室から送出された空気の温度を計測する温度センサ及び湿度を計測する湿度センサの計測値に基づいて求めると共に、前記空調室に戻される空気の絶対水分及び比容積を前記空調室に戻される空気の温度を計測する温度センサ及び湿度を計測する湿度センサの計測値に基づいて求め、これら求めた絶対水分及び比容積から前記加湿皿の加湿水の温度を求めるものであることを特徴とする請求項４又は５記載の環境試験装置。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００８−１７０４０１（Ｐ２００８−１７０４０１Ａ）
【公開日】平成２０年７月２４日（２００８．７．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−６３９９（Ｐ２００７−６３９９）
【出願日】平成１９年１月１５日（２００７．１．１５）
【出願人】（０００１０８７９７）エスペック株式会社 (282)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年７月２４日（２００８．７．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１月１５日（２００７．１．１５）
【出願人】（０００１０８７９７）エスペック株式会社 (282)
【Ｆターム（参考）】
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