(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
閉空間を構成する恒温恒湿槽と、該恒温恒湿槽の温度及び湿度を制御する空調装置と、前記恒温恒湿槽内の温度及び湿度を測定する第１の温湿度センサと、該第１の温湿度センサからの第１の信号を受信して前記空調装置を制御する制御器とを含む環境試験装置に付加するコントロールユニットであって、
前記恒温恒湿槽内の温湿度分布を測定するための第２の温湿度センサと、
前記制御器から前記第１の信号並びに温度及び湿度の設定値を受信する一方、前記第２の温湿度センサから第２の信号を受信し、受信した第１の信号、第２の信号及び設定値から補正値を算出して、前記制御器に該補正値を送信する付加ユニットとを備えていることを特徴とするコントロールユニット。
【請求項２】
請求項１において、
前記第２の温湿度センサは、前記恒温恒湿槽の内部に複数個が配設されており、
前記付加ユニットが算出する前記補正値は、前記第１の信号と前記複数の第２の信号の中央値との差異を算出して求めることを特徴とするコントロールユニット。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記第１の温湿度センサと、前記各第２の温湿度センサとは、互いの精度が同等であることを特徴とするコントロールユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば恒温恒湿槽（チャンバ）に付加可能な、温湿度分布性能を向上するコントロールユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、医薬品等の安定性試験を行うに際し、所定の温度及び所定の湿度の条件下における製品の性能を試験するために、例えば、恒温恒湿槽等の環境試験装置が用いられている。こうした環境試験装置においては、断熱壁で囲まれた恒温恒湿槽内に温度センサ及び湿度センサを設け、これらの計測値に基づいて冷凍機、加湿器及び加温機を含む空調装置を制御することにより、該槽内と空調装置との間で空気を循環させて該槽内の温湿度を、目標温湿度で一定となるようにしている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
ところで、従来の環境試験装置は、空調装置の制御に関する制御物理量を計測する温度センサ及び湿度センサを、調和空気の吹出口（又は吸込口）の近傍に配置することが一般的である。これは、調和空気の吹出口の近傍で計測する温度及び湿度は、空調装置の制御に対して時間遅れが小さく、空調装置の制御の安定化を図ることができるためである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−１４００６１号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】日本試験機工業会規格（恒温恒湿室、ＪＴＭ  Ｋ０３）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記従来の環境試験装置は、吹出口等の近傍に温度及び湿度の計測センサを１つのみ配置する構成であり、該計測センサ付近の温度及び湿度があらかじめ設定した制御目標の温度及び湿度となるに過ぎない。従って、槽内の全体が制御目標の温度及び湿度で均一になっているとは限らない。
【０００７】
従って、計測センサが計測した温度及び湿度の値と、槽内の温湿度分布の平均値との乖離を解消するには、槽内の温度及び湿度を常時測定し、計測センサとの乖離を把握して、その乖離を補正するように制御することが有効である。
【０００８】
計測センサの計測値と槽内の温度分布及び湿度分布の平均値との乖離を解消するという制御を行うには、既存の制御器の構成を変更する必要がある。すなわち、温湿度分布測定用のセンサからの信号を受信するための回路の変更、及び乖離を補正するための制御プログラムの変更を加えた制御器に置き換える必要がある。
【０００９】
この制御器の置き換えには多くの費用を要するだけでなく、環境試験装置自体を長時間にわたって停止する必要が生じる。
【００１０】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、恒温恒湿槽内の温湿度分布性能を低コストで且つ精度良く向上することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記の目的を達成するため、本発明は、コントロールユニットを、分布測定用の付加センサと、該付加センサからの信号及び既存の温湿度センサからの信号を受信し、温度及び湿度の各設定値との乖離を演算する付加ユニットとを既存の環境試験装置に付加する構成とする。
【００１２】
具体的に、本発明に係るコントロールユニットは、閉空間を構成する恒温恒湿槽と、該恒温恒湿槽内の温度及び湿度を制御する空調装置と、恒温恒湿槽内の温度及び湿度を測定する第１の温湿度センサと、該第１の温湿度センサからの第１の信号を受信して空調装置を制御する制御器とを含む環境試験装置に付加するコントロールユニットを対象とし、恒温恒湿槽内の温湿度分布を測定するための第２の温湿度センサと、制御器から第１の信号並びに温度及び湿度の設定値を受信する一方、第２の温湿度センサから第２の信号を受信し、受信した第１の信号、第２の信号及び設定値から補正値を算出して、制御器に該補正値を送信する付加ユニットとを備えている。
【００１３】
本発明のコントロールユニットは、既存の第１の温湿度センサからの第１の信号及び設定値を受信し、付加された第２のセンサからの第２の信号を受信して、これらの信号及び設定値から補正値を求め、求めた該補正値を既存の制御器に送信する付加ユニットを備えている。すなわち、付加ユニットから送信された補正値を既存の制御器の演算部に付加するだけで良いため、恒温恒湿槽内の温湿度の制御はそのまま使用できる。従って、恒温恒湿槽内における温湿度分布性能を低コストで且つ精度良く向上することができる。
【００１４】
本発明のコントロールユニットにおいて、第２の温湿度センサは、恒温恒湿槽の内部に複数個が配設されており、付加ユニットが算出する補正値は、第１の信号と複数の第２の信号の中央値との差異を算出して求めてもよい。
【００１５】
また、本発明のコントロールユニットにおいて、第１の温湿度センサと、各第２の温湿度センサとは、互いの精度が同等であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係るコントロールユニットによると、環境試験装置の既存の制御部に付加して使用できるため、恒温恒湿槽内の温湿度分布性能を低コストで且つ精度良く向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係る環境試験装置における恒温恒湿槽を示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る環境試験装置における恒温恒湿槽の試験室内を示す斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る環境試験装置における恒温恒湿槽の内部構成を示す機能ブロック図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る環境試験装置に付加するコントロールユニットの内部構成を示す機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物又はその用途を制限することを意図しない。
【００１９】
（一実施形態）
図１及び図２は本発明の一実施形態に係る環境試験装置１０としての恒温恒湿槽１（チャンバ）を示している。恒温恒湿槽１は、例えば、医薬品の安定性試験に使用され、そのために試験室Ｓ内の温度及び湿度をあらかじめ設定した範囲内に安定的に維持する。
【００２０】
図１に示すように、恒温恒湿槽１は、外形がほぼ直方体形状をなし、前面の上端から中央部にかけて、扉２が開閉可能に取り付けられている。扉２の前面には、制御目標となる温度及び湿度の設定等を行うための操作盤７１と、該設定値等を表示するディスプレイ７２とが上下方向に並んで配設されている。
【００２１】
図２に示すように、恒温恒湿槽１の扉２を開けることによって、恒温恒湿槽１の内部に形成されているほぼ直方体形状の試験室Ｓが開口し、それによって試験室Ｓ内に供試体を入れたり、試験室Ｓ内に入れた供試体を取り出したりすることができる。試験室Ｓ内の奥側の壁面の上部には、空気吹出口３が開口しており、冷凍機、加湿機及び加温機等を含む空調装置８（図３参照）によって、温度及び湿度を調整した調和空気が、試験室Ｓ内に吹き出される。さらに、試験室Ｓ内の奥側の壁面の下部には、空気吸込口が開口しており、試験室Ｓ内の空気を吸い込んで空調装置８に対してその空気を供給する。従って、恒温恒湿槽１においては、試験室Ｓ内と空調装置８との間で空気を循環させることによって、試験室Ｓ内の温度及び湿度をあらかじめ設定した範囲内に安定的に維持する。恒温恒湿槽１は、試験室Ｓと空調装置８との間で閉空間を構成する。
【００２２】
なお、本実施形態では、試験室Ｓ内の奥側の壁面の上部に空気吹出口３が、下部に空気吸込口がそれぞれ開口した形態について説明しているが、あくまでも一例であり、空気吹出口及び空気吸込口の開口位置は適宜設定することができる。
【００２３】
試験室Ｓ内には、図例では、２枚の棚板４が上下に並んで配設されており、各棚板４の上に供試体が載置される。なお、棚板４の枚数及びその配置位置は適宜設定される。
【００２４】
試験室Ｓ内には、その天井面及び底面のそれぞれに、互いに間隔を空けて４個の付加センサ５が配設されていると共に、試験室Ｓ内の中央に相当する位置（図例では、棚板４の中央位置）に１個の付加センサ５が配設されている。これら、合計９個の付加センサ５は、試験室Ｓ内の各所において温度及び湿度を計測して、槽内の温湿度分布を測定するためのセンサである。なお、付加センサ５の数は、これに限定されず、図２は単なる例示である。また、付加センサ５の配設位置も、その数に応じて適宜設定すればよい。但し、試験室Ｓ内の温湿度の分布状態を把握する上では、付加センサ５は、試験室Ｓ内でほぼ均等に配置することが好ましい。
【００２５】
このように、付加センサ５は、試験室Ｓの８つの隅部と中央部との合計９箇所に配設するのが好ましい。但し、付加センサ５は、上記の９箇所に限られず、以下に説明する既存の第１の温湿度センサ９から離れた位置の少なくとも１箇所に配置すれば、本実施形態のコントロールユニット６５を付加しない構成と比べて、槽内の温湿度分布性能は向上する。
【００２６】
空気吹出口３には、恒温恒湿槽１に１つの第１の温湿度センサ９が配設され、該第１の温湿度センサ９の計測値によって、空気吹出口３から吹き出される空気の温度、相対湿度及び絶対湿度が測定される。なお、第１の温湿度センサ９の配設位置は、空気吹出口３の近傍に限られず、空気吸込口の近傍に配設してもよい。
【００２７】
第１の温湿度センサ９からの計測信号は、恒温恒湿槽１の下部に配設されている制御器６に送られる。制御器６は、試験室Ｓ内の温度及び湿度があらかじめ設定した状態となるように、第１の温湿度センサ９と付加センサ５との計測値に応じて空調装置８を制御する。なお、本実施形態においては、各付加センサ５からの計測信号は、付加ユニット６０に送られる。これら複数の付加センサ５と付加ユニット６０とから、本実施形態に係るコントロールユニット６５が構成される。
【００２８】
制御器６は、図３に示すように、第１の温湿度センサ９からの信号を受信する受信部６ｆと、受信部６ｆによって受信された信号を保持するデータ記憶部６ａとを有している。
【００２９】
制御器６には、制御目標となる温度及び湿度の設定等を行うための操作盤７１からの操作信号に基づいて、試験室Ｓ内の温度及び湿度の制御目標値を設定する温湿度設定部６ｂと、該温湿度設定部６ｂ及びデータ記憶部６ａからの信号を受けて、後述するように空調装置８の制御のための各種の演算を行う演算部６ｄとを有している。演算結果は、必要に応じて、恒温恒湿槽１の扉２に配設されたディスプレイ７２に表示される。
【００３０】
制御器６は、第１の温湿度センサ９からの温度及び湿度の計測値と設定値との差分を演算部６ｄにより算出して、第１の補正値を生成する。第１の温湿度センサ９による計測値と設定値の差分を判定部６ｅで判定する。このときの判定結果によっては、オペレータに対する警告を行うシグナル７３及びアラーム７４が作動する。
【００３１】
但し、本実施形態においては、後述するように、第１の温湿度センサ９からの温度及び湿度の計測値と設定値との差分は、付加ユニット６０において、第１の温湿度センサ９及び複数の付加センサ５からの計測データに基づいて算出され、第２の補正値として生成される。
【００３２】
制御器６はさらに、空調装置８に対する制御の調整量を演算する制御調整量演算部６ｃを有している。制御調整量演算部６ｃは、判定部６ｅからの判定結果と付加ユニット６０が生成した第２の補正値とに基づいて、空調装置８を制御する。
【００３３】
また、本実施形態に係る制御器６は、付加ユニット６０との通信を行うＩ／Ｏ部６ｇを有している。
【００３４】
これに対し、本実施形態に係る付加ユニット６０は、図４に示すように、各付加センサ５からの信号を受信する受信部６０ａと、受信部６０ａによって受信された信号、並びに制御器６からの温湿度の設定値及び第１の温湿度センサ９による測定値を保持するデータ記憶部６０ｂとを備えている。
【００３５】
さらに、付加ユニット６０には、データ記憶部６０ｂに保持された第１の温湿度センサ９の計測値と複数の付加センサ５の測定値とから、槽内の温湿度分布を演算により求める演算部６０ｃを備えている。演算部６０ｃによる演算結果は、Ｉ／Ｏ部６０ｄを介して制御器６に送信される。
【００３６】
（運転方法）
次に、環境試験装置１０の運転方法について説明する。環境試験の対象となる供試体は、恒温恒湿槽１の扉２を開けることによって、供試体を試験室Ｓ内に配設されている棚板４の上に載置される。
【００３７】
制御目標値は、扉２の前面に配設された操作盤７１から入力される。このとき、操作者は、ディスプレイ７２に表示される制御目標値を見て、操作の正誤を確認することができる。
【００３８】
環境試験装置１０の運転中は、空調装置８によって、温度及び湿度を調整した調和空気が、空気吹出口３より試験室Ｓ内に吹き出される。また、試験室Ｓ内の奥側の壁面の下部に設けられた空気吸込口からは空調装置８に空気が供給される。このように、試験室Ｓ内と空調装置８との間で空気を循環させながら、空調装置８において温度及び湿度が調整された調和空気を試験室Ｓ内に供給することにより、試験室Ｓ内の温度及び湿度が、入力された制御目標値となるように運転される。
【００３９】
具体的には、操作盤７１から入力された温度及び湿度の設定値は、例えば入力されたタイミングで、制御器６のデータ記憶部６ａからＩ／Ｏ部６ｇを介して、付加ユニット６０に送信される。
【００４０】
また、図３に示すように、試験室Ｓ内における空気吹出口３の近傍に配設された第１の温湿度センサ９により測定された温度及び湿度データは、制御器６の受信部６ｆを介してデータ記憶部６ａに格納される。このデータ記憶部６ａへのデータの格納タイミングは、所定の周期で実行させることができる。これと並行して、第１の温湿度センサ９による測定データは、データ記憶部６ａからＩ／Ｏ部６ｇを介して付加ユニット６０に送信される。
【００４１】
一方、試験室Ｓ内にほぼ均等に配設された９つの付加センサ５により測定された温度及び湿度データは、付加ユニット６０の各受信部６０ａを介してデータ記憶部６０ｂにそれぞれ格納される。データ記憶部６０ｂへの温度及び湿度データの格納タイミングは、制御器６と同一の周期が好ましい。但し、制御器６及び付加ユニット６０の各サンプリングのタイミングは、必ずしも同期する必要はない。
【００４２】
演算部６０ｃは、データ記憶部６０ｂに格納された、付加センサ５からの複数のデータと、第１の温湿度センサ９からのデータとの乖離を計算する。この場合、付加センサ５の複数のデータは、その中央値（メディアン）を用いてもよく、また、平均値を用いてもよい。
【００４３】
演算部６０ｃにより算出された第２の補正値は、Ｉ／Ｏ部６０ｄを介して制御器６に送信される。
【００４４】
付加ユニット６０から送信された第２の補正値は、制御器６におけるデータ記憶部６ａの所定の領域に格納される。温湿度設定部６ｂ、演算部６ｄ、判定部６ｅ及び制御調整量演算部６ｃは、データ記憶部６ａの所定の領域に格納された第２の補正値に基づいて、既存の処理を実行すれば、温湿度分布性能を向上させることができる。
【００４５】
なお、付加ユニット６０による演算結果（第２の補正値等）は、必要に応じてディスプレイ７２に表示することができる。
【００４６】
なお、既存の制御器６には、例えばＩ／Ｏ部６ｇ等の外部通信機能を備えている場合が多い。しかしながら、既存の制御器６が外部通信機能を有さない場合には、外部通信機能を制御器６に設ける必要がある。
【００４７】
さらに、制御器６は、付加ユニット６０が算出した補正値をデータ記憶部６ａの所定の領域に格納する処理、及び該所定の領域から補正値を読み出す処理等を行えるように、制御プログラム（ソフトウェア）を更新する必要がある。
【００４８】
以上説明したように、本実施形態によると、温度及び湿度の制御に、環境試験装置１０の既存の制御器６を用いており、本発明に係るコントロールユニット６５、すなわち複数の付加センサ５、及び付加ユニット６０を、いわゆる後付けによって付加することにより、槽内の温湿度分布性能を向上させることができる。
【００４９】
従って、新しく環境試験装置１０を買い替える必要がないため、槽内の温湿度分布性能を低コストで向上することができる。
【００５０】
また、既存の制御器６自体の制御機能をそのまま使用するため、コントロールユニット６５の製造者と、該コントロールユニット６５を付加する環境試験装置１０の製造者とが異なる場合であっても、本実施形態に係るコントロールユニット６５を既存の環境試験装置１０に付加することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明は、恒温恒湿槽を備えた環境試験装置に利用でき、さらには住宅用及び産業用の空調設備等に広く適用可能である。
【符号の説明】
【００５２】
１    恒温恒湿槽
５    付加センサ（第２の温湿度センサ）
６    制御器（制御部）
８    空調装置
９    第１の温湿度センサ
１０    環境試験装置
６０    付加ユニット
６５    コントロールユニット
【図１】
0005884124.tif 000002
【図２】
0005884124.tif 000003
【図３】
0005884124.tif 000004
【図４】
0005884124.tif 000005