(57)【要約】【課題】湿度の低下を抑えた状態で温度を降下させたり、温度の低下を抑えた状態で湿度を降下させることができる空気調和装置を開発し、消費電力が少ない環境試験装置を提供する。【解決手段】複数の熱交換器を有し、前記熱交換器には、凝縮水が発生した際に、凝縮水が排出され易い易排水性熱交換器４０と、易排水性熱交換器４０に比べて凝縮水が溜まり易い難排水性熱交換器３８があり、前記易排水性熱交換器４０と前記難排水性熱交換器３８に供給する冷媒の量及び／又は保有冷熱量を調整可能であり、前記易排水性熱交換器４０に供給する冷媒の量及び／又は保有冷熱量と、前記難排水性熱交換器３８に供給する冷媒の量及び／又は保有冷熱量が異なるものとすることができる。【選択図】図１
2020060324.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却機能及び除湿機能を備えた空気調和装置において、
一次側に冷媒が供給され、表面温度を降下させて空気と熱交換することができる複数の熱交換器を有し、
前記熱交換器には、凝縮水が発生した際に、凝縮水が排出され易い易排水性熱交換器と、当該易排水性熱交換器に比べて凝縮水が溜まり易い難排水性熱交換器があり、
前記易排水性熱交換器と前記難排水性熱交換器に供給する冷媒の量及び／又は保有冷熱量を調整可能であり、
前記易排水性熱交換器に供給する冷媒の量及び／又は保有冷熱量と、前記難排水性熱交換器に供給する冷媒の量及び／又は保有冷熱量が異なるものとすることができることを特徴とする空気調和装置。
【請求項２】
前記熱交換器は、表面にフィンを有し、前記難排水性熱交換器は前記易排水性熱交換器に比べて前記フィンの平均間隔が狭いことを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。    
【請求項３】
前記熱交換器は、表面にフィンを有し、前記難排水性熱交換器と前記易排水性熱交換器は前記フィンの表面形状が相違していて保水力が相違し、前記難排水性熱交換器は前記易排水性熱交換器に比べて前記フィンの保水力が高いことを特徴とする請求項１又は２に記載の空気調和装置。
【請求項４】
前記熱交換器は、表面にフィンを有し、前記難排水性熱交換器の前記フィンは、前記易排水性熱交換器の前記フィンに比べて水に対する濡れ性が良いことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の空気調和装置。
【請求項５】
共通の冷媒供給源を有し、当該冷媒供給源から前記易排水性熱交換器と前記難排水性熱交換器に冷媒が供給され、冷媒供給路に流量調節手段が設けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の空気調和装置。
【請求項６】
前記易排水性熱交換器に冷媒を供給する易排水側冷媒供給源と、前記難排水性熱交換器に冷媒を供給する難排水側冷媒供給源を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の空気調和装置。
【請求項７】
目標温度と目標湿度を設定可能であり、所定の空間内の現状の温度及び湿度を前記目標温度と前記目標湿度に調節するものであり、
現状の温度が前記目標温度に近く、現状の湿度が前記目標湿度よりも高い場合には、前記易排水性熱交換器に供給する冷媒の量及び／又は保有冷熱量を増加傾向とすることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の空気調和装置。
【請求項８】
目標温度と目標湿度を設定可能であり、所定の空間内の現状の温度及び湿度を前記目標温度と前記目標湿度に調節するものであり、
現状の温度が前記目標温度よりも高く、現状の湿度が前記目標湿度に近い場合には、前記難排水性熱交換器に供給する冷媒の量及び／又は保有冷熱量を増加傾向とすることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の空気調和装置。
【請求項９】
送風手段を有し、送風方向の上流側に前記難排水性熱交換器があり、その下流側に前記易排水性熱交換器が配されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の空気調和装置。
【請求項１０】
被試験物を配置する試験室と、請求項１乃至９のいずれかに記載の空気調和装置を備え、前記空気調和装置で前記試験室内の環境を調節することを特徴とする環境試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被試験物を所定の環境にさらすことのできる環境試験装置に関するものである。また本発明は、環境試験装置その他に搭載されることが望ましい空気調和装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
製品や部品等の性能や耐久性を調べる方策として、環境試験が知られている。環境試験は、環境試験装置と称される設備を使用して実施される。環境試験装置は、例えば高温環境や、低温環境、高湿度環境等を人工的に作り出すものである。
環境試験装置は、例えば図９の様な構成を備えている。図９に示す環境試験装置１００は、試験室３、冷却手段１０６、加熱ヒータ６、加湿装置７及び送風機８を備えている。試験室３は、断熱材２によって覆われた空間である。そして試験室３と連通する空気通路１０があり、当該空気通路１０に前記した冷却手段１０６の蒸発器１０７と、加熱ヒータ６、加湿装置７及び送風機８が設けられている。また、空気通路１０の出口側に、温度センサー１２と湿度センサー１３が設けられている。
環境試験装置１００では、前記した空気通路１０内の部材と、温度センサー１２及び湿度センサー１３によって空気調和装置１５が構成されている。
【０００３】
ここで加熱ヒータ６は、公知の電気ヒータである。
加湿装置７は、加湿ヒータ２５と水皿２６が組み合わされたものであり、水皿２６内の水を加湿ヒータ２５で加熱して蒸発させる。
湿度センサー１３は、湿度を検知可能なものであれば特に限定するものではなく、例えば、乾湿球湿度計等が採用できる。
【０００４】
冷却手段１０６は、相変化する熱媒体を使用して冷凍サイクルを実現するものであり、蒸発器１０７の他に、圧縮機１０１と、凝縮器１０２と、膨張弁１０３を有する循環回路１０５を備えている。
冷却手段１０６は、蒸発器１０７内で冷媒を膨張させ、蒸発器１０７の表面温度を低下させて空気通路１０を通過する空気と熱交換する。
【０００５】
一般に、環境試験装置１００の冷却手段１０６は、試験室３内の温度を低下させるための温度低下手段と、試験室３内の湿度を低下させる湿度低下手段として機能する。
即ち試験室３内の湿度を低下させる場合には、冷却手段１０６を駆動して蒸発器１０７の表面温度を低下させ、蒸発器１０７と接する空気中の水蒸気を凝縮させる。蒸発器１０７と接する空気は、内包する水蒸気圧が低下し、相対湿度が下がる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１４−６６５９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
環境試験装置１００では、試験室３内の目標環境が低温環境である場合、試験室３内の温度が目標温度に近づくと、冷却手段１０６と加熱ヒータ６を併用して試験室３内の温度を目標温度に維持する場合がある。
湿度調節についても同様であり、試験室３内の湿度が目標湿度に近づくと、冷却手段１０６と加湿装置７を併用して試験室３内の湿度を目標湿度に維持する場合がある。
【０００８】
ここで、冷却手段１０６が温度低下手段しての機能と、湿度低下手段としての機能を備えているので、例えば試験室３内の温度を低下させる目的で冷却手段１０６を駆動すると、試験室３内の湿度を低下させたくはない場合であっても、蒸発器１０７の表面で水蒸気が凝縮して湿度を過度に低下させてしまう場合がある。
また試験室内の湿度を低下させる目的で冷却手段１０６を駆動すると、試験室３内の温度を低下させたくはない場合であっても、蒸発器１０７の表面で空気から熱を奪って試験室３内の温度を過度に低下させてしまう場合がある。
そのため加熱ヒータ６の駆動量や加湿装置７を駆動させる機会が増えてしまう場合がある。
【０００９】
本発明は従来技術の上記した問題点に注目し、湿度の低下を比較的に抑えた状態で温度を降下させたり、温度の低下を比較的に抑えた状態で湿度を降下させることができる空気調和装置を開発することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記した課題を解決するための態様は、冷却機能及び除湿機能を備えた空気調和装置において、一次側に冷媒が供給され、表面温度を降下させて空気と熱交換することができる複数の熱交換器を有し、前記熱交換器には、凝縮水が発生した際に、凝縮水が排出され易い易排水性熱交換器と、当該易排水性熱交換器に比べて凝縮水が溜まり易い難排水性熱交換器があり、前記易排水性熱交換器と前記難排水性熱交換器に供給する冷媒の量及び／又は保有冷熱量を調整可能であり、前記易排水性熱交換器に供給する冷媒の量及び／又は保有冷熱量と、前記難排水性熱交換器に供給する冷媒の量及び／又は保有冷熱量が異なるものとすることができることを特徴とする空気調和装置である。
【００１１】
本態様の空気調和装置は、比較的、凝縮水が排出され易い易排水性熱交換器と、比較的、凝縮水が溜まり易い難排水性熱交換器を有している。
二種類の熱交換器（易排水性熱交換器及び難排水性熱交換器）は、いずれも空気の温度を低下させ、且つ除湿する機能を備えた冷却除湿器として機能するが、易排水性熱交換器と難排水性熱交換器は、その顕熱比が異なる。
即ち易排水性熱交換器と難排水性熱交換器は、共に温度と湿度を低下させる機能を有しているが、易排水性熱交換器は難排水性熱交換器に比べて顕熱比が低く、除湿性能が優れている。これに対して、難排水性熱交換器は易排水性熱交換器に比べて顕熱比が高く、空気の温度を低下させるのにより効率的に寄与する。
以下、その理由を説明する。
易排水性熱交換器の表面温度を低下させると、易排水性熱交換器の表面で水蒸気が凝縮する。そのため空気中の水蒸気分圧が低下し、湿度が低下する。易排水性熱交換器の表面で発生した凝縮水は、易排水性熱交換器から排出される。
易排水性熱交換器から排出された凝縮水を空調される系の外に排出すれば、系内の水分量が減少し、系は除湿される。
また易排水性熱交換器では、水蒸気の凝縮に冷熱が消費されるので、空気温度（顕熱）の低下は比較的小さい。
従って易排水性熱交換器を使用すると、温度の低下を抑えた状態で湿度を降下させることができる。
この様に、易排水性熱交換器は除湿性能に優れており、実質的に顕熱比が低い。
これに対して、難排水性熱交換器の表面温度を低下させると、表面で水蒸気が凝縮するものの、凝縮水は系内に残り、幾らかは再蒸発する。
即ち難排水性熱交換器は、凝縮水が溜まり易く、凝縮水は難排水性熱交換器の表面に残りやすい。そのため難排水性熱交換器の表面で発生した凝縮水は、空調される系内に残り、系内の水分量の減少は比較的少ない。そして難排水性熱交換器に残った凝縮水が再蒸発すると、空気中の水蒸気分圧が上昇し、元の湿度に近づく。
従って難排水性熱交換器を使用すると、湿度の低下を抑えた状態で温度を降下させることができる。
この様に、難排水性熱交換器は実質的に顕熱比が高い。
本態様の空気調和装置では、顕熱比の低い易排水性熱交換器に供給する冷媒の量等や、顕熱比が高い難排水性熱交換器に供給する量等を調整可能であり、易排水性熱交換器に供給する冷媒の量等と、難排水性熱交換器に供給する冷媒の量等が異なるものとすることができる。
そのため本態様の空気調和装置では、冷却優先の運転と、除湿優先の運転を行うことができる。
【００１２】
上記した態様において、前記熱交換器は、表面にフィンを有し、前記難排水性熱交換器は前記易排水性熱交換器に比べて前記フィンの平均間隔が狭いことが望ましい。
【００１３】
難排水性熱交換器は易排水性熱交換器に比べてフィンの平均間隔が狭い。そのためフィンの間に水滴が溜まり易く、凝縮水が溜まり易い。
一方、易排水性熱交換器は難排水性熱交換器に比べてフィンの平均間隔が広いので、水滴が落下し易く、凝縮水が溜まり難い。
【００１４】
上記した各態様において、前記熱交換器は、表面にフィンを有し、前記難排水性熱交換器と前記易排水性熱交換器は前記フィンの表面形状が相違していて保水力が相違し、前記難排水性熱交換器は前記易排水性熱交換器に比べて前記フィンの保水力が高いことが望ましい。
【００１５】
例えば易排水性熱交換器のフィンの表面形状をフラット形状とし、難排水性熱交換器ののフィンの表面に凹凸等を設けることにより、保水力を異ならせることができる。
【００１６】
上記した各態様において、前記熱交換器は、表面にフィンを有し、前記難排水性熱交換器の前記フィンは、前記易排水性熱交換器の前記フィンに比べて水に対する濡れ性が良いことが望ましい。
【００１７】
濡れ性は、液体と固体との親和性を示す指標であり、液体が固体面となす角度（接触角）の大小によって数値化される。濡れ性が悪い（低い）場合は、前記した接触角が大きく、濡れ性が良い（高い）場合は、前記した接触角が小さい。
【００１８】
共通の冷媒供給源を有し、当該冷媒供給源から前記易排水性熱交換器と前記難排水性熱交換器に冷媒が供給され、冷媒供給路に流量調節手段が設けられているものであってもよい。
【００１９】
前記易排水性熱交換器に冷媒を供給する易排水側冷媒供給源と、前記難排水性熱交換器に冷媒を供給する難排水側冷媒供給源を有するものであってもよい。
【００２０】
上記した各態様において、目標温度と目標湿度を設定可能であり、所定の空間内の現状の温度及び湿度を前記目標温度と前記目標湿度に調節するものであり、現状の温度が前記目標温度に近く、現状の湿度が前記目標湿度よりも高い場合には、前記易排水性熱交換器に供給する冷媒の量及び／又は保有冷熱量を増加傾向とすることが望ましい。
【００２１】
本態様によると、温度を維持して湿度を優先的に下げたい場合に、所望の効果を発揮させることができる。
【００２２】
上記した各態様において、目標温度と目標湿度を設定可能であり、所定の空間内の現状の温度及び湿度を前記目標温度と前記目標湿度に調節するものであり、現状の温度が前記目標温度よりも高く、現状の湿度が前記目標湿度に近い場合には、前記難排水性熱交換器に供給する冷媒の量及び／又は保有冷熱量を増加傾向とすることが望ましい。
【００２３】
本態様によると、湿度を維持して温度を優先的に下げたい場合に、所望の効果を発揮させることができる。
【００２４】
上記した各態様において、送風手段を有し、送風方向の上流側に前記難排水性熱交換器があり、その下流側に前記易排水性熱交換器が配されていることが望ましい。
【００２５】
送風手段の送風によって、蒸発器の表面の凝縮水が散ることがある。ここで風上側に難排水性熱交換器があり、風下に易排水性熱交換器が配されていると、難排水性熱交換器に溜まった水滴が飛散しても風下の易排水性熱交換器で捕捉され得る。そのため水滴が試験室等に入りにくい。
【００２６】
環境試験装置の態様は、被試験物を配置する試験室と、上記したいずれかに記載の空気調和装置を備え、前記空気調和装置で前記試験室内の環境を調節することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の空気調和装置は、顕熱比が異なる交換器を備え、湿度の低下を比較的に抑えた状態で温度降下させたり、温度の低下を比較的に抑えた状態で湿度を降下させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施形態の環境試験装置の構成図である。
【図２】図１に示す環境試験装置の冷却手段の回路を見やすい様に書き改めた構成図である。
【図３】図１に示す環境試験装置の冷却手段の配管図である。
【図４】（ａ）は顕熱除去用蒸発器（難排水性熱交換器）のフィンと凝縮水の関係を示す説明図であり、（ｂ）は潜熱除去用蒸発器（易排水性熱交換器）のフィンと凝縮水の関係を示す説明図である。
【図５】他の実施形態の環境試験装置の冷却手段の構成図である。
【図６】さらに他の実施形態の環境試験装置の冷却手段の構成図である。
【図７】（ａ）乃至（ｄ）は、本発明の他の実施形態で採用する顕熱除去用蒸発器のフィンの形状を示す斜視図である。
【図８】本発明の他の実施形態で採用する顕熱除去用蒸発器と潜熱除去用蒸発器の斜視図である。
【図９】従来技術の環境試験装置の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下さらに本発明の実施形態について説明する。
本実施形態の環境試験装置１では、試験室３の下部に空気通路１０がある。空気通路１０は空気導入部１８と空気吹き出し部１６で試験室３と連通する。環境試験装置１には図示しない入力手段があり、試験室３の目標温度と目標湿度を設定することができる。
本実施形態の環境試験装置１では、空気通路１０内に空気調和装置２０の主要構成が配置されている。
【００３０】
本実施形態の環境試験装置１は、空気調和装置２０の位置が異なるものの、基本構成は前記した環境試験装置１００と略同じである。本実施形態の空気調和装置２０は、冷却手段３０の構造を除いて環境試験装置１００の空気調和装置１５と同一である。
従って従来技術の環境試験装置１００と同一の部材については、同一の番号を付して説明を簡略化する。
【００３１】
環境試験装置１は図１の様に、試験室３、冷却手段３０、加熱ヒータ６、加湿装置７及び送風機８を備えている。試験室３は、断熱材２によって覆われた空間である。そして試験室３と連通する空気通路１０があり、当該空気通路１０に冷却手段３０の蒸発器（顕熱除去用蒸発器３８、潜熱除去用蒸発器４０）と、加熱ヒータ６、加湿装置７及び送風機８が設けられている。加湿装置７は、加湿ヒータ２５と水皿２６が組み合わされたものであり、水皿２６内の水を加湿ヒータ２５で加熱して蒸発させる。
また、空気通路１０の空気吹き出し部１６の近傍に、温度センサー１２と湿度センサー１３が設けられている。
環境試験装置１を使用する際には、送風機８を運転して空気通路１０内を通風状態とし、温度センサー１２及び湿度センサー１３の検出値が、目標温度及び目標湿度に近づく様に空気調和装置２０を制御する。
【００３２】
環境試験装置１は、送風機８を運転することによって、空気導入部１８から試験室３内の空気が空気調和装置２０側に導入され、空気通路１０内の空調機器を通過して温度・湿度が整えられる。そして温度・湿度が調整された空気が、空気吹き出し部１６から試験室３に戻され、試験室３内に所望の温度・湿度の環境が作られる。
【００３３】
冷却手段３０は、本実施形態の特徴的構成であり、詳細に説明する。本実施形態で採用する冷却手段３０は、公知のそれと同様、内部に相変化する冷媒を循環させ、圧縮、凝縮、膨張、蒸発を繰り返して冷熱を得る冷凍サイクルを構成するものである。
本実施形態で採用する冷却手段３０は、蒸発器を２基備えている。
説明の便宜上、一方の蒸発器を顕熱除去用蒸発器（難排水性熱交換器）３８と称し、他方の蒸発器を潜熱除去用蒸発器（易排水性熱交換器）４０と称する。顕熱除去用蒸発器３８と潜熱除去用蒸発器４０は、いずれも空気の温度を低下させ、且つ除湿する機能を備えた冷却除湿器として機能するが、両者はその顕熱比が異なる。即ち顕熱除去用蒸発器３８は顕熱比が高く、潜熱除去用蒸発器４０は顕熱比が低い。
顕熱除去用蒸発器３８及び潜熱除去用蒸発器４０は、いずれも内部（一次側）に冷媒が供給され、内部で冷媒を蒸発させ、表面温度を降下させて空気通路１０内を通過する空気と熱交換する熱交換器である。
【００３４】
顕熱除去用蒸発器３８及び潜熱除去用蒸発器４０は、公知のそれと同様に表面にフィン４１、４２が設けられている。
顕熱除去用蒸発器３８のフィン４１と、潜熱除去用蒸発器４０のフィン４２を比較すると、顕熱除去用蒸発器３８はフィン４１の間隔が潜熱除去用蒸発器４０のフィン４２の間隔より狭く、潜熱除去用蒸発器４０のフィン４２の間隔が顕熱除去用蒸発器３８のフィン４１の間隔より広い。
フィン４１、４２の間隔は、図３の様にフィン４１、４２の平面を垂直姿勢に保持したと仮定し、その際に凝縮水の流れ落ち易さ考慮して決められている。
【００３５】
顕熱除去用蒸発器３８は、図３の様にフィン４１の平面を垂直姿勢に保持したと仮定したとき、表面に凝縮水が発生しても、当該凝縮水は流れ落ち難く、フィン４１の表面に留まり易い。
顕熱除去用蒸発器３８は、表面に凝縮水が発生した際に、比較的、凝縮水が溜まり易い難排水性熱交換器である。
【００３６】
顕熱除去用蒸発器３８では、図４（ａ）の様に、水滴Ａが一方のフィン片４１ａに付着し、これが成長すると、当該水滴が重力によって滑り落ちるよりも先に、水滴Ｂの様に隣接するフィン片４１ｂと接し、落下しにくい状態となる。
逆に言えば、顕熱除去用蒸発器３８のフィン４１の間隔ＳＷは、水滴が隣接するフィン片４１ａ、４１ｂの双方に接しやすい程度の比較的狭い間隔に設定されている。
【００３７】
ただしフィン片４１ａ、４１ｂの間に水滴が密に詰まり、フィン４１が目詰まりを起こしてしまう様な事態は避けるべきである。
そのため顕熱除去用蒸発器３８では、フィン４１の間隔は、水滴が重力によって滑り落ちるよりも先に、水滴Ｂの様に隣接するフィン片４１ａ、４１ｂと接し、落下しにくい状態となり、且つ目詰まりを起こしにくい最低の間隔に設定されている。
【００３８】
一方、潜熱除去用蒸発器４０は、図３の様にフィン４２の平面を垂直姿勢に保持したと仮定し、表面に凝縮水が発生すると、凝縮水は速やかに流れ落ち、フィン４２の表面に止まりにくい。潜熱除去用蒸発器４０は、表面に凝縮水が発生した際に、比較的、凝縮水が排出され易い易排水性熱交換器である。
図４（ｂ）の様に、水滴Ａが一方の潜熱除去用蒸発器４０のフィン片４２ａに付着し、これが成長しても、隣接するフィン片４２ｂに接する前に、重力によって滑り落ちる。
逆に言えば、潜熱除去用蒸発器４０のフィン４２の間隔は、水滴が隣接するフィン片４２ａ、４２ｂの双方には接しない程度に広い。
【００３９】
本実施形態で採用する冷却手段３０は、公知のそれと同様、内部に相変化する冷媒を循環させ、圧縮、凝縮、膨張、蒸発を繰り返して冷熱を得る冷凍サイクルを構成するものである。
本実施形態の冷却手段３０は、図１、図２に示すように、凝縮器３６の下流側が分岐されていて顕熱除去用蒸発器３８に至る顕熱除去用流路５０と、潜熱除去用蒸発器４０に至る潜熱除去用流路５１に分かれている。
顕熱除去用流路５０には、膨張手段（以下、顕熱除去側膨張弁と称する）５２と、顕熱除去用蒸発器３８と逆止弁５５がこの順に接続されている。
【００４０】
潜熱除去用流路５１も同様であり、膨張手段（以下、潜熱除去側膨張弁と称する）５６と、潜熱除去用蒸発器４０と逆止弁５７がこの順に接続されている。
そして顕熱除去用流路５０と潜熱除去用流路５１が合流して圧縮機３５に戻る。
前記した膨張手段５２、５６は、いずれも電子膨張弁であり、開度を変化させることができるものであって流量調節手段として機能する。膨張手段５２、５６は実質的に流路を閉止することもできる。
【００４１】
本実施形態で採用する冷却手段３０は、公知のそれと同様に圧縮機３５を駆動することによって、冷媒が循環し、顕熱除去用蒸発器３８及び潜熱除去用蒸発器４０の表面温度が低下する。
即ち圧縮機３５によって冷媒ガスが圧縮され、凝縮器３６を通過して熱が奪われて冷媒が液化する。
顕熱除去用流路５０に注目すると、冷媒は、顕熱除去側膨張弁５２から放出されて顕熱除去用蒸発器３８内で気化し、その際に周囲から熱を奪って顕熱除去用蒸発器３８の表面温度を低下させる。顕熱除去用蒸発器３８を出た冷媒ガスは、逆止弁５５を経て圧縮機３５の吸い込み側に戻り、再度圧縮される。
【００４２】
同様に、潜熱除去用流路５１に注目すると、冷媒は、潜熱除去側膨張弁５６から放出されて潜熱除去用蒸発器４０内で気化し、その際に周囲から熱を奪って潜熱除去用蒸発器４０の表面温度を低下させる。潜熱除去用蒸発器４０を出た冷媒ガスは、逆止弁５７を経て圧縮機３５の吸い込み側に戻り、再度圧縮される。
【００４３】
本実施形態の環境試験装置１では、前記した様に試験室３の下部に設けられた空気通路１０に、冷却手段３０の蒸発器（顕熱除去用蒸発器３８、潜熱除去用蒸発器４０）が設置されている。
図３に示す様に、２台の蒸発器（顕熱除去用蒸発器３８、潜熱除去用蒸発器４０）は、いずれもフィン４１、４２の表面が垂直姿勢となる様に設置されている。またフィン４１、４２の表面が送風方向に沿う向きに配置されている。
本実施形態では、顕熱除去用蒸発器３８が送風方向の風上側にあり、潜熱除去用蒸発器４０は風下側にある。
２台の蒸発器（顕熱除去用蒸発器３８、潜熱除去用蒸発器４０）の下部には、水受け用のパン５８が設置されている。水受け用のパン５８には排水口６０が設けられている。
【００４４】
本実施形態の環境試験装置１では、顕熱除去用蒸発器３８と潜熱除去用蒸発器４０を有し、両者に冷媒が供給されて表面温度が低下する。
ここで、風上側の顕熱除去用蒸発器３８に注目する。
顕熱除去用蒸発器３８の表面温度が周囲の露点温度以下になると、顕熱除去用蒸発器３８の表面で空気中の水蒸気が凝縮し、フィン４１の表面に凝縮水が付着する。
凝縮水は次第に成長するが、顕熱除去用蒸発器３８は、難排水性熱交換器であり、フィン４１の間隔ＳＷが狭いので、前記した様に、水滴がフィン片４１ａ、４１ｂの間に挟まれ、落下しにくい状態となる。
【００４５】
そのため顕熱除去用蒸発器３８への冷媒供給を停止したり、顕熱除去用蒸発器３８の表面温度が上昇すると、フィン４１の間に残留した凝縮水が再蒸発し、空気中に戻る。
顕熱除去用蒸発器３８の表面温度が周囲の露点温度以下に降下すると、空気中の水蒸気が凝縮し、空気中の水蒸気分圧が一時的に低下するものの、試験室３を含む空間の系として見ると、水は気相から液相に変化しただけであって系内の水分量には大きな変化はない。
そのため前記した様にフィン４１の間に残留した凝縮水が蒸発すると、一時的に低下した空気中の水蒸気分圧が再び上昇する。
【００４６】
従って顕熱除去用蒸発器３８は、系内の水分量を変化させにくく、湿度低下への寄与は小さい。
顕熱除去用蒸発器３８は、湿度を大きく低下させることなく、主として試験室３内の温度を低下させる。
即ち、顕熱除去用蒸発器３８は、主として空気中の顕熱を除去する機能を発揮し、空気中の潜熱を除去する効果は比較的小さい。
顕熱除去用蒸発器３８は、実質的に顕熱比が高いと言える。
【００４７】
これに対して潜熱除去用蒸発器４０は、系内の水分量を減少させて湿度低下させる機能が高い。
潜熱除去用蒸発器４０の表面温度が周囲の露点温度以下になると、潜熱除去用蒸発器４０の表面で空気中の水蒸気が凝縮し、フィン４２の表面に凝縮水が付着する。
凝縮水は次第に成長する。ここで、潜熱除去用蒸発器４０は、図３に示すようにフィン４２の間隔ＬＷが広いので、前記した様に、水滴が成長すると、隣接するフィン片４２ａ、４２ｂと接する前に重力によって滑り落ち、下部のパン５８に落下して排水口６０から環境試験装置１の外部に排水される。
潜熱除去用蒸発器４０に生じた凝縮水は、系外に排出され、系内（例えば空気通路１０）で気化しにくいので、湿度は低下したままの状態を維持する。
また潜熱除去用蒸発器４０の冷熱は、空気中の水蒸気を凝縮するのに多く費やされるので、空気通路１０を通過する空気の温度を低下させる機能は比較的低い。
この様に、潜熱除去用蒸発器４０は、主として空気中の潜熱を除去する機能を発揮する。
潜熱除去用蒸発器４０は、実質的に顕熱比が低いと言える。
【００４８】
本実施形態で採用する空気調和装置２０は、前記した様に凝縮器３６の下流側が、顕熱除去用蒸発器３８に至る顕熱除去用流路５０と、潜熱除去用蒸発器４０に至る潜熱除去用流路５１に分かれている。そして顕熱除去用流路５０には、顕熱除去側膨張弁５２が設けられ、潜熱除去用流路５１には潜熱除去側膨張弁５６が設けられている。
前記した様に、膨張手段５２、５６は、いずれも電子膨張弁であり、開度を変化させることができるものであり、流量調節手段としても機能する。
そのため、顕熱除去側膨張弁５２と潜熱除去側膨張弁５６の開度を調整することにより、これらに供給される冷媒の量を調節することができる。また顕熱除去側膨張弁５２と潜熱除去側膨張弁５６の開度を調整することにより、顕熱除去用蒸発器３８に流れる冷媒と、潜熱除去用蒸発器４０に流れる冷媒の割合を変更することができる。
【００４９】
これにより、試験室３内の空気の温度低下を優先する運転と、試験室３内の空気の湿度低下を優先する運転を切り換えることができる。
本実施形態では、この様にして冷却手段３０の全体的な顕熱比を実質的に調整することができる。
即ち顕熱を取りたい場合は、顕熱除去側膨張弁５２を開いて顕熱除去用蒸発器３８に供給される冷媒量を増加させ、顕熱除去用蒸発器３８の作用を増大させる。その結果、冷却手段３０の全体的な顕熱比が上昇する。
また除湿したい場合は、潜熱除去側膨張弁５６を開いて潜熱除去用蒸発器４０に供給される冷媒量を増加させ、潜熱除去用蒸発器４０の作用を増大させる。その結果、冷却手段３０の全体的な顕熱比が低下する。
本実施形態では、顕熱除去側膨張弁５２の開度と、潜熱除去側膨張弁５６の開度を調整することによって、冷却手段３０の顕熱除去への寄与と、潜熱除去への寄与の割合を制御することができる。
【００５０】
例えば、試験室３内の現状の温度が目標温度に近く、現状の湿度が目標湿度よりも高い場合には、試験室３内の温度をできるだけ下げずに維持し、できるだけ湿度だけを下げることが望ましい。
この様な場合には、顕熱除去側膨張弁５２を絞って顕熱除去用蒸発器３８に供給される冷媒を少なくし、潜熱除去側膨張弁５６を開いて潜熱除去用蒸発器４０に流れる冷媒量を増加させる。
その結果、顕熱除去用蒸発器３８の熱交換量は減少傾向となり、空気通路１０を通過する空気の温度低下が小さくなる。
一方、潜熱除去用蒸発器４０の熱交換量は増加傾向となり、潜熱除去用蒸発器４０の表面でより多くの水蒸気が凝縮し、空気通路１０を通過する空気の湿度を下げる。なお凝縮水が環境試験装置１の外部に排水されるので、凝縮水が再蒸発して湿度を上昇させることは少ない。
【００５１】
また潜熱除去用蒸発器４０が発生する冷熱の多くは、水蒸気の凝縮に費やされるので、潜熱除去用蒸発器４０による温度降下（顕熱の低下）は比較的小さい。
その結果、二つの蒸発器（顕熱除去用蒸発器３８、潜熱除去用蒸発器４０）を通過した空気は、湿度の低下が大きい割に、温度の低下が少ない。
二つの蒸発器（顕熱除去用蒸発器３８、潜熱除去用蒸発器４０）を通過した空気は、目標温度となる様に下流側の加熱ヒータ６で昇温されるが、二つの蒸発器３８、４０を通過した空気は温度低下が小さいので、加熱ヒータ６による加熱量は比較的少量で足る。そのため加熱ヒータ６の消費電力は比較的少ない。
【００５２】
逆に、試験室３内の現状の湿度が目標湿度に近く、現状の温度が目標温度よりも高い場合には、試験室３内の湿度をできるだけ下げず、できるだけ温度だけを下げることが望ましい。この様な場合には、潜熱除去側膨張弁５６を絞って潜熱除去用蒸発器４０に供給される冷媒を少なくし、顕熱除去側膨張弁５２を開いて顕熱除去用蒸発器３８に流れる冷媒量を増加させる。
その結果、潜熱除去用蒸発器４０の熱交換量は減少傾向となり、潜熱除去用蒸発器４０の表面における凝縮量が減少する。そのため系外に排出される水分量が減少し、空気通路１０を通過する空気の湿度低下は小さくなる。
【００５３】
一方、顕熱除去用蒸発器３８の熱交換量は増加傾向となり、顕熱除去用蒸発器３８によって空気通路１０を通過する空気の温度が下がる。
ここで、顕熱除去用蒸発器３８の熱交換量が増加することにより、顕熱除去用蒸発器３８の表面で多くの水蒸気が凝縮するが、凝縮水は、顕熱除去用蒸発器３８の表面で留まりやすい。そのため時間の経過と共に顕熱除去用蒸発器３８の表面の水滴が気化し、試験室３内の湿度を復活させる。
試験室３から空気通路１０内に導入された空気は、目標湿度となる様に上流側の加湿装置７で湿度調整されるが、二つの蒸発器３８、４０を通過した空気は湿度低下が比較的小さいので、加湿装置７による加湿量は比較的少量で足る。そのため加湿装置７の消費電力は比較的少ない。
【００５４】
次に本実施形態の環境試験装置１の制御を、具体的に説明する。本実施形態の環境試験装置１では、温度センサー１２の検出値が、目標温度よりも高い場合、及び湿度センサー１３の検出値が目標湿度よりも高い場合には、二つの蒸発器（顕熱除去用蒸発器３８、潜熱除去用蒸発器４０）の双方に冷媒を流して温度や湿度を低下させ、試験室３内の環境を目標環境に近づける。
本実施形態の環境試験装置１においても、試験室３内の温度が目標温度に近づくと、冷却手段３０と加熱ヒータ６を併用して試験室３内の温度を目標温度に維持する。湿度調節についても同様であり、試験室３内の湿度が目標湿度に近づくと、冷却手段３０と加湿装置７を併用して試験室３内の湿度を目標湿度に維持する。
【００５５】
また本実施形態では、試験室３内の環境が目標温度及び目標湿度に近づいた後は、加熱ヒータ６と加湿ヒータ２５の出力を監視し、加熱ヒータ６と加湿ヒータ２５の出力から二つの蒸発器（顕熱除去用蒸発器３８、潜熱除去用蒸発器４０）に振り分ける冷媒の割合を算出して顕熱除去側膨張弁５２及び潜熱除去側膨張弁５６の開度を変更する。
【００５６】
以上説明した実施形態では、図２の様に凝縮器３６の下流側を顕熱除去用流路５０と、潜熱除去用流路５１の２経路に分岐し、顕熱除去用蒸発器３８と潜熱除去用蒸発器４０のの下流側で両者を合流させて圧縮機３５の吸い込み側に戻している。また図２に示す配管系統では、流量調整弁として機能する顕熱除去側膨張弁５２と潜熱除去側膨張弁５６が各分岐流路に設けられている。
上記した配管系統によると、顕熱除去用蒸発器３８に流れる冷媒の量と、潜熱除去用蒸発器４０に流れる冷媒の量を独立して個別に制御することが可能である。
【００５７】
図２に示した冷却手段３０は推奨されるものではあるが、いずれかの蒸発器３８、４０に流れる冷媒が極端に少なくなり、それが常態化してしまう場合がある。
即ち環境試験装置１の用途によっては、顕熱除去用蒸発器３８と潜熱除去用蒸発器４０のいずれか一方に冷媒を多く流す機会が多い場合もある。この場合、逆に言えば、他方の蒸発器３８、４０に流される冷媒は、常態的に少量となる。
ここで、蒸発器を通過する冷媒の量が過度に少ないと、オイル循環が滞る等の事態が生じる場合がある。
その様な状況が懸念される場合には、一方の蒸発器を通過した冷媒と、蒸発器を通過していない冷媒を合流させて他方の蒸発器に流す回路を採用することが推奨される。
【００５８】
図５に示す冷却手段７２は、顕熱除去用蒸発器３８による熱交換量が、潜熱除去用蒸発器４０による熱交換量に比べて少なくなることが予想される場合に推奨される冷却回路を備えている。
図５に示す冷却手段７２では、凝縮器３６の下流側を潜熱除去用流路５１と、バイパス流路６３の２経路に分岐している。潜熱除去用流路５１には、潜熱除去側膨張弁５６と、潜熱除去用蒸発器４０と逆止弁５７がこの順に接続されている。
【００５９】
バイパス流路６３には、顕熱除去側膨張弁５２が接続されている。
そして潜熱除去用流路５１の下流側とバイパス流路６３が合流されて、顕熱除去用蒸発器３８に接続され、顕熱除去用蒸発器３８を通過して冷媒が圧縮機３５の吸い込み側に戻される。
本態様によると、顕熱除去用蒸発器３８に要求される熱交換量が少なく、顕熱除去側膨張弁５２を絞っても、潜熱除去用蒸発器４０を通過した冷媒が顕熱除去用蒸発器３８に流れるので、必要な冷媒流量が確保される。
潜熱除去用蒸発器４０を通過した冷媒は、概ね気体であって保有する冷熱量が少ないので、顕熱除去用蒸発器３８の表面温度の低下に寄与しにくい。
【００６０】
以上説明した実施形態は、いずれも一つの冷却回路中に顕熱除去用蒸発器３８と潜熱除去用蒸発器４０を設けたものであり、共通の圧縮機３５を冷媒供給源としている。上記した構成では、顕熱除去側膨張弁５２と潜熱除去側膨張弁５６の開度を調節して、顕熱除去用蒸発器３８に供給される冷媒の量と、潜熱除去用蒸発器４０に供給される冷媒の量や、分配率が調節される。
上記した実施形態では、共通の凝縮器３６を通過した冷媒が、顕熱除去用蒸発器３８と潜熱除去用蒸発器４０に供給されるから、各蒸発器３８、４２に供給される冷媒の保有冷熱量は、冷媒の量に比例する。
従って、上記した実施形態は、潜熱除去用蒸発器（易排水性熱交換器）４０に供給する冷媒の量及び保有冷熱量と、顕熱除去用蒸発器（難排水性熱交換器）３８に供給する冷媒の量及び保有冷熱量が異なるものとすることができるものである。
【００６１】
本発明は、この構成に限定されるものではなく、図６の様に、個別に冷却手段６１、６２を備えたものであってもよい。図６に示す実施形態では、顕熱除去用蒸発器３８に対する冷媒供給源となる圧縮機（難排水側冷媒供給源）３５ａと、潜熱除去用蒸発器４０に対する冷媒供給源となる圧縮機（易排水側冷媒供給源）３５ｂを有している。
図６に示す実施形態では、異なる凝縮器３６ａ、３６ｂを通過した冷媒が、顕熱除去用蒸発器３８と潜熱除去用蒸発器４０に供給されるから、顕熱除去側膨張弁５２と潜熱除去側膨張弁５６の開度が同じであっても、各蒸発器に供給される冷媒の保有冷熱量が異なる場合がある。
図６に示す実施形態は、潜熱除去用蒸発器（易排水性熱交換器）４０に供給する冷媒の保有冷熱量と、顕熱除去用蒸発器（難排水性熱交換器）３８に供給する冷媒の保有冷熱量が異なるものとすることができるものである。
図６の冷却手段６１、６２を構成する各部材は、前記した実施形態と共通するので、同一の部材に同一の番号を付して重複した説明を省略する。
【００６２】
以上説明した実施形態では、フィン４１、４２の間隔に広狭をつけて凝縮水の溜まり易さに変化を付けた。
この構成は、単純でありながら、凝縮水の溜まり易さに明確な差を付けることができるので推奨される。
【００６３】
他の方法としては、図７に示す様に、フィンの表面形状に変化を付けて凝縮水の溜まり易さに差を付ける方法が考えられる。
図７は、顕熱除去用蒸発器３８のフィンの例を示すものである。図７（ａ）に示すフィン６５は、波板状であり、表面にうねりがある。そのため波の上部に凝縮水が残りやすい。
図７（ｂ）に示すフィン６６は、段付き形状であり、表面に段がある。そのため段の上部に凝縮水が残りやすい。
図７（ｃ）に示すフィン６７は、表面に細かい突起がある。そのため突起に保持されて凝縮水が残りやすい。
図７（ｄ）に示すフィン６８は、表面に細かい開口がある。そのために水膜が生じて凝縮水を保持する。
【００６４】
図７（ａ）（ｂ）（ｃ）は、フィンの形状を相違させることによって保水力を強化させる構成例である。
図７（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すフィン６５、６６、６７は、いずれもフラット形状のフィンに比べて保水力が高い。
そのため顕熱除去用蒸発器（難排水性熱交換器）３８のフィンとして図７（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すフィン６５、６６、６７を採用し、潜熱除去用蒸発器（易排水性熱交換器）４０として表面が平滑なフィンを採用することが推奨される。
図７（ｄ）に示すフィン６８は、表面張力を利用してフィン保水力を強化させる構成例である。
【００６５】
また図８の様に、蒸発器の姿勢を変えることによって凝縮水の溜まり易さに明確な差を付けることができる。即ち図８に示す例では、顕熱除去用蒸発器３８の姿勢を横姿勢とし、フィン４１を水平姿勢としている。そのため凝縮水が流れ難く、凝縮水が溜まり易い。    
【００６６】
フィン４１，４２の表面にコーティング層を設け、凝縮水の溜まり易さを調節してもよい。例えば、撥水性のコーティング層を設けて、凝縮水の流れを促進し、潜熱除去用蒸発器４０としてもよい。撥水性のコーティング層を設けることにより、フィンの水に対する濡れ性が低下し、水が残留しにくくなる。
また親水性のコーティング層を設けて、凝縮水の流れを阻害し、顕熱除去用蒸発器３８としてもよい。親水性のコーティング層を設けることにより、フィンの水に対する濡れ性が向上し、水が残留し易くなる。
例えば、顕熱除去用蒸発器（難排水性熱交換器）３８のフィンの表面に親水性のコーティング層を設けて、水に対する濡れ性を上げる。或いは、潜熱除去用蒸発器（易排水性熱交換器）４０の表面に撥水性のコーティング層を設けて、水に対する濡れ性を下げる。
【００６７】
以上説明した実施形態では、冷却手段３０はいずれも冷凍サイクルを構成して蒸発器の表面温度を低下させるものであるが、これに代わって、不凍液を循環させる構造の冷却手段を採用してもよい。
不凍液を利用する場合には、顕熱除去用蒸発器３８及び潜熱除去用蒸発器４０に代わって、一次側に不凍液等の冷媒が供給され、表面温度を降下させて空気と熱交換することができる熱交換器が採用される。
【００６８】
以上説明した実施形態では、顕熱除去用蒸発器３８及び潜熱除去用蒸発器４０を試験室３の下に置いたが、顕熱除去用蒸発器３８及び潜熱除去用蒸発器４０の位置は任意である。例えば、試験室３の横に空気通路が設けられ、空気通路内で上から下又は下から上に空気が流れる構成としてもよい。試験室３の横に空気通路を設け、空気通路内で下から上に空気を流す構成とする場合は、顕熱除去用蒸発器３８を風下側、潜熱除去用蒸発器４０を風上側に配置するのが望ましい。
また上記した実施形態では、送風の上流側に顕熱除去用蒸発器３８を置いたが、順序は逆であってもよい。
さらには、顕熱除去用蒸発器３８と潜熱除去用蒸発器４０の位置が離れていたり、顕熱除去用蒸発器３８と潜熱除去用蒸発器４０を並列的に（横並びに）配置してもよい。
また、顕熱除去用蒸発器３８と潜熱除去用蒸発器４０のフィンについて、間隔、表面形状および表面加工のうち複数を組み合わせて排水性を異ならせてもよい。
【００６９】
上記した空気調和装置２０は、環境試験装置１に搭載することを目的として開発されたものであるが、空気調和装置２０の用途は、環境試験装置１に限定されるものではなく、他の環境形成装置や室内環境を整える空調装置としても活用することができる。
【符号の説明】
【００７０】
１  環境試験装置
３  試験室
６  加熱ヒータ
７  加湿装置
８  送風機
１０  空気通路
２０  空気調和装置
３０、６１、６２、７２    冷却手段
３８  顕熱除去用蒸発器（難排水性熱交換器）
４０  潜熱除去用蒸発器（易排水性熱交換器）
４１  フィン
４２  フィン
５２  顕熱除去側膨張弁（流量調節手段）
５６  潜熱除去側膨張弁（流量調節手段）
【図１】
2020060324.tif 000003
【図２】
2020060324.tif 000004
【図３】
2020060324.tif 000005
【図４】
2020060324.tif 000006
【図５】
2020060324.tif 000007
【図６】
2020060324.tif 000008
【図７】
2020060324.tif 000009
【図８】
2020060324.tif 000010
【図９】
2020060324.tif 000011