(57)【要約】【課題】レーザ干渉計などを用いた計測の誤差要因となる空気の屈折率の変動量を低減する。【解決手段】空気調和システム１は、環境試験室２から排出される空気に外気を混合して除湿し、乾燥空気を排出する除湿部３と、除湿部３から排出される乾燥空気を、環境試験室２内の設定空気温度よりも低い温度に調温する乾燥空気調温部４と、乾燥空気調温部４により調温された乾燥空気を、環境試験室２内の設定空気温度まで加熱して、環境試験室２に送気する乾燥空気加熱部５と、を備えて構成され、除湿部３は、好ましくは、露点温度−３０℃以下の乾燥空気を排出する。【選択図】図１
2019011927.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
環境試験室から排出される空気に外気を混合して除湿し、乾燥空気を排出する除湿手段と、
前記除湿手段から排出される乾燥空気を、前記環境試験室の内部の設定空気温度よりも低い温度に調温する乾燥空気調温手段と、
前記乾燥空気調温手段により調温された乾燥空気を、前記設定空気温度まで加熱して前記環境試験室に送気する乾燥空気加熱手段と、
を備えることを特徴とする空気調和システム。
【請求項２】
前記除湿手段は、
露点温度が摂氏−３０度以下の乾燥空気を排出すること
を特徴とする請求項１に記載の空気調和システム。
【請求項３】
前記除湿手段は、
吸着式のデシカント空調機であること
を特徴とする請求項１に記載の空気調和システム。
【請求項４】
前記乾燥空気調温手段は、
冷媒冷却手段と、
前記冷媒冷却手段で冷却した冷媒を循環させる冷媒循環手段と、
前記冷媒循環手段で循環させる冷媒を、その循環の途中で加熱する冷媒加熱手段と、
前記冷媒加熱手段で加熱された冷媒が通流するコイル状の配管と、
前記除湿手段から排出された乾燥空気を前記コイル状の配管に接触させて前記乾燥空気を冷却する乾燥空気冷却手段と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の空気調和システム。
【請求項５】
前記乾燥空気加熱手段は、
シート状ヒータと蓄熱体とを有し、
前記乾燥空気調温手段により調温された乾燥空気を、前記シート状ヒータで加熱した後前記蓄熱体に接触させて、前記環境試験室に送気すること
を特徴とする請求項１に記載の空気調和システム。
【請求項６】
環境試験室から排出される空気に外気を混合して除湿し、乾燥空気を排出する除湿ステップと、
前記除湿ステップで得られる乾燥空気を、前記環境試験室の内部の設定空気温度よりも低い温度に調温する乾燥空気調温ステップと、
前記乾燥空気調温ステップで得られる乾燥空気を、前記設定空気温度まで加熱して前記環境試験室に送気する乾燥空気加熱ステップと、
を備えること
を特徴とする空気調和方法。
【請求項７】
前記除湿ステップでは、
露点温度が摂氏−３０度以下の乾燥空気が排出されること
を特徴とする請求項６に記載の空気調和方法。
【請求項８】
請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の空気調和システムを備えること
を特徴とする環境試験室。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ干渉計などの性能試験を行う環境に好適な空気調和システム、空気調和方法および環境試験室に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ干渉計は、光源の光と対象物からの反射光を重ね合わせて得られる干渉縞により、対象物までの距離を計測するような場合に用いられる。このような距離の計測を精密に行う場合には、空気の温度や湿度などによる空気中での光の速度すなわち空気の屈折率のわずかな違いが問題となる。
【０００３】
特許文献１には、高精度のレーザ測定やレーザ加工を行うための恒温チャンバの例が開示されている。特許文献１によれば、この恒温チャンバに供給する空気を、熱容量および表面積が異なる複数の材料からなる蓄熱体に接触させることにより、その空気の温度変動を±０．００１度まで抑制することができるという。したがって、この恒温チャンバ内では高精度のレーザ測定やレーザ加工が可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許３６７２０９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示された恒温チャンバでは、温度については高精度に制御されているものの、湿度については全く制御も管理もされていない。そのため、この恒温チャンバに供給される空気の屈折率が実際にどの程度変動しているかは分からない。したがって、特許文献１に開示された技術では、レーザ干渉計などを用いた計測の誤差要因となる空気の屈折率の変動がどの程度であるかを特定できないため、レーザ干渉計などの精密な性能試験を行うことができる環境が得られているとはいい難い。とくに、空気のない宇宙環境で用いられるレーザ干渉計などの精密な性能試験を行うような場合、宇宙環境では湿度の影響を受けないことから、湿度による空気の屈折率の変動量が制御できないことは大きな問題であると考えられる。
【０００６】
本発明の目的は、レーザ干渉計などを用いた計測の誤差要因となる空気の屈折率の変動量を低減した環境を実現する空気調和システム、空気調和方法および環境試験室を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するために、本発明に係る空気調和システムは、環境試験室から排出される空気に外気を混合して除湿し、乾燥空気を排出する除湿手段と、前記除湿手段から排出される乾燥空気を、前記環境試験室の内部の設定空気温度よりも低い温度に調温する乾燥空気調温手段と、前記乾燥空気調温手段により調温された乾燥空気を、前記設定空気温度まで加熱して前記環境試験室に送気する乾燥空気加熱手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、レーザ干渉計などを用いた計測の誤差要因となる空気の屈折率の変動量を低減した環境を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態に係る空気調和システムおよび環境試験室の構成の例を示した図。
【図２】図１に示した除湿部の構成の例に符号を追加して示した図。
【図３】図１に示した乾燥空気調温部の構成の例に符号を追加して示した図。
【図４】乾燥空気加熱部で用いられるヒータの概略構造の例を示した図。
【図５】乾燥空気加熱部で用いられる蓄熱体の概略構造の例を示した図。
【図６】空気の温度、湿度および屈折率の関係を表したグラフの中に、環境試験室内の空気の温度および湿度を制御する制御範囲の例を示した図。
【図７】図６に示した制御範囲と屈折率変動量との関係の例を示した図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図面において、共通する構成要素には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
【００１１】
図１は、本発明の実施形態に係る空気調和システム１および環境試験室２の構成の例を示した図である。図１に示すように、空気調和システム１は、除湿部３、乾燥空気調温部４、乾燥空気加熱部５などを備え、環境試験室２から排出される空気を空気調和して環境試験室２へ循環させる。
【００１２】
除湿部３は、デシカント空調機３０などの除湿機を備え、環境試験室２から排出される空気に外気を混合した空気を除湿して得られる乾燥空気を乾燥空気調温部４へ送気する。乾燥空気調温部４は、除湿部３から送気される乾燥空気を環境試験室２の内部の設定空気温度よりもやや低い温度に調温し、乾燥空気加熱部５へ送気する。乾燥空気加熱部５は、環境試験室２の内部の設定空気温度まで加熱して環境試験室２内に送気する。
【００１３】
ここで、環境試験室２内は、断熱パネルなどからなる外壁によって外気から遮断され、空気調和システム１で空気調和された空気のみが環境試験室２内へ供給される。そして、環境試験室２内には、防振架台２１などが設置されており、防振架台２１上には、試験対象のレーザ干渉計（図示省略）などが載置される。また、環境試験室２内には、グレーティングの上げ床２２が設けられており、環境試験室２へ出入りする作業者は、上げ床２２の上で作業することとなる。
【００１４】
空気調和システム１の乾燥空気加熱部５は、通常、環境試験室２の上部に設けられている。したがって、乾燥空気加熱部５から送気された空気は、環境試験室２の中を、上部から下部に向かって流れ、上げ床２２のグレーティングの開口部を通って上げ床２２の床下へ流入する。そして、上げ床２２の床下へ流入した空気は、その大半が除湿部３側へ排出され、空気調和システム１内を還流するとともに、一部が外気へ排出される。なお、外気への排気ダクトには、その排出量を調節するバルブ２３が設けられている。
【００１５】
続いて、図１に加え、図２および図３を参照しながら、除湿部３、乾燥空気調温部４の詳細な構成について説明する。ここで、図２は、図１に示した除湿部３の構成の例に符号を追加して示した図、図３は、図１に示した乾燥空気調温部４の構成の例に符号を追加して示した図である。
【００１６】
図１および図２に示すように、除湿部３は、デシカント空調機３０を主な構成要素として備え、環境試験室２から排出された空気および外気がそれぞれクーラ３１，３４で除湿に適した温度に冷却された上で混合されて、デシカント空調機３０に供給される。クーラ３１，３４の出口には、それぞれ温度センサ３２，３５が設けられており、制御装置（図中ではＰＩＤと記載、図３でも同様）３３，３６は、温度センサ３２，３５により得られる温度が所定の除湿に適した温度となるようにクーラ３１，３４をそれぞれ制御する。
【００１７】
デシカント空調機３０に供給される空気すなわち除湿対象の空気をクーラ３１，３４により冷却することは、除湿対象の空気を除湿に適した温度にするというだけでなく、プレ除湿をするという意味を有している。とくに、外気は湿度が高いので、クーラ３４でプレ除湿をしておくことにより、デシカント空調機３０での除湿の負担を軽減することができる。
【００１８】
なお、図１および図２では、環境試験室２から排出された空気および外気は、それぞれクーラ３１，３４で冷却された後に混合されているが、環境試験室２から排出された空気および外気を先に混合して、１つのクーラで冷却するようにしてもよい。しかしながら、そのエネルギー効率は、一般的には、２つのクーラ３１，３４で先に冷却した方がよいとされている。
【００１９】
デシカント空調機３０に供給された空気（除湿対象の空気）は、送風機３０２により送気され、水分吸着物質が保持されたデシカントロータ３０１の中を通過、除湿される。ここで、デシカントロータ３０１の中に保持される水分吸着物質としては、高分子吸着剤、シリカゲル、ゼオライトなど、低温時に水分を吸着し、高温時に水分を放出する高温再生型の水分吸着物質が用いられる。
【００２０】
デシカントロータ３０１は、円筒形状をしており、円筒の軸を中心にして、例えば図１および図２の図中に示す矢印の方向に回転する。ここで、除湿対象の空気の大半は、回転するデシカントロータ３０１の領域Ａの部分を通過、除湿され、乾燥空気となって乾燥空気調温部４側へ送気される。また、除湿対象の空気の一部は、デシカントロータ３０１の領域Ｃの部分を通過し、ヒータ３０４により加熱された後、再びデシカントロータ３０１に戻り領域Ｂの部分を通過する。このとき、デシカントロータ３０１の領域Ｂの部分に保持されている水分吸着物質は、加熱された空気に曝されることとなるので、水分吸着能力を回復する。一方で、領域Ｂの部分を通過した空気は、水分を多く含むこととなるので、送風機３０３を介して、除湿部３（空気調和システム１）の外に排気される。
【００２１】
デシカントロータ３０１は、領域Ａ→領域Ｂ→領域Ｃ→領域Ａ→・・・の方向に回転する。ここで、領域Ａの部分は、クーラ３１，３４により冷却された除湿対象の空気が通過し、領域Ｂの部分は、ヒータ３０４により加熱された空気が通過する。そのため、デシカントロータ３０１の回転とともに、その中に保持されている水分吸着物質は、領域Ａの部分で水分を吸着するが、領域Ｂの部分で吸着していた水分を放出し、水分吸着能力を回復する。
【００２２】
また、冷却された除湿対象の空気の一部は、領域Ｃの部分を通過する。このとき、領域Ｂの部分で加熱された水分吸着物質は、冷却されるとともに、領域Ｃの部分を通過した空気は加熱される。したがって、ヒータ３０４における加熱に必要なエネルギーを節減することができる。
【００２３】
デシカントロータ３０１の領域Ａの部分を通過した空気は、温度が上昇する。そこで、領域Ａの部分を通過した空気は、クーラ３７により環境試験室２から排出された空気とほぼ同程度の温度まで冷却される。このとき、クーラ３７の出口には温度センサ３８が設けられており、クーラ３７を通過した空気は、制御装置３９により一定温度を保つように制御される。
【００２４】
ところで、本実施形態では、環境試験室２から排出される空気のすべてが除湿部３へ供給されるのではなく、その一部は、バイパスダクト１５を通過、すなわち、除湿部３をバイパスして乾燥空気調温部４へ流れるようにされている。こうすることにより、環境試験室２から排出される空気のうち、環境試験室２で発生した湿度上昇分を除去するのに必要な空気量のみを除湿部３へ流すことが可能になる。少なくとも空気調和システム１の作動が開始され一定の時間が経過した後は、環境試験室２で発生する湿度の上昇はわずかとなる。したがって、環境試験室２から排出される空気のうち一部をバイパスダクト１５側へ流すことにより、デシカントロータ３０１の除湿負担を低減することができ、さらには、デシカントロータ３０１の小型化にもつながる。
【００２５】
なお、除湿部３へ供給される空気量および除湿部３をバイパスさせる空気量は、それぞれバルブ１１，１３の開度制御によって調整することができる。また、当然ながら、バイパスダクト１５を設けないで、環境試験室２から排出される空気をすべて除湿部３へ供給するものとしてもよい。
【００２６】
また、本実施形態において、除湿部３から乾燥空気調温部４へ送気される空気（乾燥空気）の湿度をどの程度の湿度に制御すればよいかについては後記する。なお、デシカント空調機３０から排出される空気の湿度は、デシカントロータ３０１の領域Ｂの部分の温度、つまり、ヒータ３０４の加熱強度、デシカントロータ３０１の回転速度、送風機３０２の風量などの調整により適宜設定することができる。
【００２７】
また、本実施形態では、除湿部３は、デシカント空調機３０により除湿をするものとしたが、除湿手段は、デシカント空調機３０に限定されず、冷却と過熱を繰り返す方法などで除湿するものであってもよい。
【００２８】
次に、図３に示すように、乾燥空気調温部４は、冷水を冷媒とするクーラ４２、その冷水を冷却する熱交換器４５、熱交換器４５を冷却するチラー４３、熱交換器４５を介して冷却された冷水を加熱するヒータ４８などを含んで構成される。除湿部３から送気されてくる乾燥空気は、クーラ４２によって環境試験室２の内部の設定空気温度よりも低い温度に調温された上、乾燥空気加熱部５へ送気される。
【００２９】
ここで、クーラ４２は、冷却ダクト４０内に設けられ、冷媒である冷水（以下、冷媒水という）が通流するコイル状の配管（図示省略：以下、冷水コイルという）により構成される。このとき、冷水コイルを通流する冷媒水は、熱交換器４５で冷却され、さらに、ヒータ４８で加熱されることにより、所定の冷媒水の目標温度に調温される。そして、送風機４１を介して除湿部３から送気されてくる乾燥空気は、この冷水コイルに接触することによって冷却され、所定の乾燥空気の目標温度（環境試験室２の内部の設定空気温度よりもやや低い温度）に調温される。
【００３０】
ここで、クーラ４２と熱交換器４５とをつなぎ、冷媒水を通流させる配管の途中には、ヒータ４８の他にポンプ６０およびタンク４７が設けられている。ポンプ６０は、クーラ４２と熱交換器４５とをつなぐ配管において、冷媒水を通流、循環させる役割を果たす。また、タンク４７は、冷媒水を一時貯留することにより、この冷媒水の温度の安定させる役割を果たす。
【００３１】
したがって、ヒータ４８には、温度変動の小さい冷媒水が供給される。そして、その温度変動の小さい冷媒水は、制御装置６１，６２で制御されたヒータ４８によって加熱され、クーラ４２に送水される。このとき、制御装置６１は、冷却ダクト４０の出口に設けられた温度センサ６３から得られる空気温度を、予め設定された目標空気温度と比較し、その差分量に基づいてヒータ４８の出口における冷媒水の目標温度を演算する。さらに、制御装置６２は、ヒータ４８の出口に設けられた温度センサ４９から得られる冷媒水の温度を、制御装置６１で演算された冷媒水の目標温度と比較し、その差分量に基づいてヒータ４８の発熱強度を制御する。
【００３２】
また、チラー４３と熱交換器４５とをつなぎ、冷水を通流させる配管の途中には、三方弁４４およびヒータ４６が設けられている。三方弁４４は、チラー４３で冷却された冷水を熱交換器４５へ向かう冷水と熱交換器４５をバイパスする冷水とに分流する役割を果たし、その分流の割合は、制御装置６４によって指示される。このとき、熱交換器４５へ向かう冷水の割合を大きくすると、熱交換器４５の冷却能力が上昇し、小さくすると、熱交換器４５の冷却能力が低下する。
【００３３】
なお、チラー４５の冷水流入側の配管に設けられているヒータ４６は、冷媒である冷水を少しだけ加熱することによりチラー４５の動作を安定化させるために設けられたものである。
【００３４】
以上の構成を有する乾燥空気調温部４では、除湿部３から排出される乾燥空気の温度変動が、例えば、周期が１０００秒未満、変動幅が０．５℃未満といった小さな変動である場合には、ヒータ４８の発熱量の制御で対応することができる。これに対し、除湿部３から排出される乾燥空気の温度変動が、例えば、周期が１０００秒以上、変動幅が０．５℃以上といった比較的大きな空気温度変動である場合には、三方弁４４の開度制御による熱交換器４５へ冷媒水の流量制御で対応することができる。
【００３５】
したがって、乾燥空気調温部４からは所定の目標温度に対し温度変動の小さい乾燥空気が排出される。なお、図３において、冷媒水や冷水を循環させる配管のそばに示された矢印は、冷媒水や冷水が流れる方向を示している。また、以上でいう、冷媒水や冷水は、水に限定されず、冷媒として使用可能な他の液体や気体であってもよい。
【００３６】
続いて、図１、図４および図５を参照して、乾燥空気加熱部５について説明する。ここで、図４は、乾燥空気加熱部５で用いられるヒータ５１，５４の概略構造の例を示した図、図５は、乾燥空気加熱部５で用いられる蓄熱体５５の概略構造の例を示した図である。
【００３７】
図１に示すように、乾燥空気加熱部５は、ヒータ５１，５２、蓄熱体５５、温度センサ５２，５６、制御装置５３，５７などを備えて構成される。乾燥空気調温部４から供給される乾燥空気は、ヒータ５１を通過することで所定の温度に加熱され、さらに、環境試験室２の天井部に設けられたヒータ５４および蓄熱体５５を通過することで、予め設定された環境試験室２内の設定空気温度まで加熱される。
【００３８】
ここで、ヒータ５１の加熱強度は、その出口に設けられた温度センサ５２により得られる温度が一定となるように制御装置５３によって制御される。同様に、ヒータ５４の加熱強度は、蓄熱体５５からの出口である環境試験室２の天井部に設けられた温度センサ５２により得られる温度が環境試験室２内の設定空気温度と同じになるように制御装置５７によって制御される。
【００３９】
さらに、図１に示すように、環境試験室２の天井部には、ヒータ５４および蓄熱体５５のセットが複数セット、天井をほぼ覆い尽くすように設けられている。したがって、環境試験室２内へは、一定の温度に保たれた乾燥空気が天井部からほぼ均一に供給されるので、環境試験室２内の空気温度も均一化される。
【００４０】
また、図４に示すように、ヒータ５１，５４は、加熱ダクト５１１の内部に複数のシート状ヒータ５１２が収納されて構成される。そして、複数のシート状ヒータ５１２は、ほぼ等間隔に、加熱ダクト５１１内における乾燥空気の流れの方向（図中のブロック矢印の方向）にほぼ平行に配置される。このとき、乾燥空気は、加熱ダクト５１１内の隣接する２つのシート状ヒータ５１２の間隙５１３を通過することとなる。したがって、加熱ダクト５１１内には多段平行流路が形成される。
【００４１】
ここで、シート状ヒータ５１２は、例えば、ガラスクロスにカーボン素材を含浸させて成形した抵抗体をラミネート処理したものなどで構成され、そのシート面内でほぼ一様に発熱するものである。このようなシート状ヒータ５１２は、軽く薄いことから熱容量を小さくすることができる。したがって、制御装置５３，５７から指示される温度制御信号に対し、高速に応答することが可能になる。
【００４２】
また、このようなシート状ヒータ５１２では、加熱される空気との接触面積が広くなることから、伝熱面温度を低くすることができる。加えて、シート状ヒータ５１２では、発熱体が加熱対象の空気の流路内においてほぼ一様に分布している。したがって、このようなシート状ヒータ５１２を用いて構成されたヒータ５１，５４では、その出口における空気の温度のムラを小さくすることができる。
【００４３】
次に、シート状ヒータ５１２からなるヒータ５４の下流側に設けられる蓄熱体５５は、図５に示すように、空気の通路となる多数の孔部５５２を備えた多孔通路部材５５１によって構成される。この多孔通路部材５５１は、例えば、複数のパイプ部材の側面を密接させて構成することができる。なお、多孔通路部材５５１の孔部５５２は、円筒状のものに限定されず、ハニカム状のものであってもよい。また、多孔通路部材５５１は、複数の平板部材を格子状に組み上げて構成したものなどであってもよい。
【００４４】
蓄熱体５５は、孔部５５２を通過する空気の温度が自身の温度よりも高ければ、熱を吸収し、低ければ、熱を放出する。そのため、蓄熱体５５は、温度が変化しにくいものが好ましく、通常は、熱容量が大きい材料、例えば、銅やアルミニウムなどの金属を用いて構成される。したがって、蓄熱体５５の孔部５５２を通過して環境試験室２内に送気される乾燥空気の温度変動を効果的に抑制することができる。
【００４５】
以上、図１〜図５を用いて説明した本実施形態に係る空気調和システム１によれば、精密に温度制御された乾燥空気を環境試験室２内に送気することができる。そして、その場合、環境試験室２内に送気される乾燥空気の温度変動を、少なくとも０．０１℃以下に抑制可能であることを確認している。
【００４６】
続いて、図６を参照して、空気調和システム１から環境試験室２内に送気される乾燥空気の温度および湿度の制御範囲とその制御範囲における屈折率変動量との関係について説明する。ここで、図６は、空気の温度、湿度および屈折率の関係を表したグラフの中に、環境試験室２内の空気の温度および湿度を制御する制御範囲の例を示した図である。
【００４７】
図６に示されたグラフにおいて、横軸は空気の温度、縦軸は露点温度であり、その中に描かれている曲線は等屈折率線である。ここでは、等屈折率線は、屈折率が２×１０−８変化するごとに描かれている。なお、この等屈折率線は、空気の屈折率を計算する式としてよく知られているエドレン（Edlen）の式を用いて計算したものである。
【００４８】
図６では、湿度は、露点温度で表されている。露点温度は、水分を含んだ空気を冷却していったとき、相対湿度が１００％になるときの温度をいい、空気中の水分の絶対量を表す量ともいえる。それに対し、一般に％で表される湿度は相対湿度であり、相対湿度は、空気中の水分の量が同じでも、そのときの空気の温度（いわゆる湿度計でいう乾球温度）によって変動する。したがって、露点温度と相対湿度とは、１対１には対応しない。そこで、図６では、縦軸の各露点温度に対応する乾球温度が２５℃の場合の相対湿度が目安として示されている。
【００４９】
さらに、図６には、本実施形態に係る空気調和システム１を用いて制御される環境試験室２内の空気の温度および湿度について、４つの制御範囲の例が示されている。例えば、制御範囲Ａでは、環境試験室２内の空気の温度が２５℃±０．０５℃に制御され、湿度すなわち露点温度が１２．５℃±２．５℃に制御される。この場合、図６に示されているように、制御範囲Ａの領域を１５本の等屈折率線が通過している。これは、環境試験室２内の空気が制御範囲Ａとなるように制御された場合、空気の屈折率が２×１０−８×１５、すなわち、３０×１０−８程度変動し得ることを意味する。
【００５０】
同様に、制御範囲Ｂでは、環境試験室２内の空気の温度が２５℃±０．０５℃に制御され、露点温度が−１０℃±２．５℃に制御される。この場合、制御範囲Ｂの領域を７本の等屈折率線が通過している。したがって、環境試験室２内の空気が制御範囲Ｂとなるように制御された場合、その空気の屈折率は、１４×１０−８程度変動し得ることとなる。
【００５１】
また、制御範囲Ｃでは、環境試験室２内の空気の温度が２５℃±０．０５℃に制御され、露点温度が−３５℃±５℃に制御される。この場合、制御範囲Ｃの領域を５本の等屈折率線が通過している。したがって、環境試験室２内の空気が制御範囲Ｃとなるように制御された場合、その空気の屈折率は、１０×１０−８程度変動し得ることとなる。
【００５２】
また、制御範囲Ｄでは、環境試験室２内の空気の温度が２５℃±０．０１℃に制御され、露点温度が−３５℃±５℃に制御される。この場合、制御範囲Ｄの領域を１本の等屈折率線が通過している。したがって、環境試験室２内の空気が制御範囲Ｃとなるように制御された場合、その空気の屈折率は、２×１０−８程度変動し得ることとなる。
【００５３】
以上、図６は、第一には、「環境試験室２内の空気の温度変動範囲が同じである場合、その空気の露点温度が低いほど、すなわち、湿度が低いほど、空気の屈折率の変動量（変動し得る量）が小さくなる」ということを表している。
【００５４】
本発明の実施形態では、除湿部３で除湿した乾燥空気を、乾燥空気調温部４で環境試験室２の設定温度よりも低い温度に調温した上で、乾燥空気加熱部５で環境試験室２の設定温度と同じになるように加熱し、環境試験室２へ送気している。したがって、本実施形態の場合、環境試験室２内の空気が低湿度となっているため、環境試験室２内の空気を乾燥させない場合（除湿部３を設けない場合）に比べ、空気の屈折率の変動量が低減されたものとなっている。すなわち、本発明の実施形態に係る空気調和システム１は、環境試験室２における空気の屈折率の変動量を低減するという効果を奏する。
【００５５】
また、図６によれば、制御範囲Ｄのように、露点温度が−３０℃以下ともなると、等屈折率線は、露点温度に対する依存特性が非常に小さくなっている。そのため、露点温度が−３０℃以下では、露点温度が変化しても空気の屈折率はあまり変わらないことになる。このことは、環境試験室２内の空気の温度の制御範囲を±０．０１℃まで狭め、露点温度を−３０℃以下にさえすれば、空気の屈折率の変動量を２×１０−８程度に抑えることができることを意味する。
【００５６】
ところで、環境試験室２内の空気の温度を±０．０１℃以内に制御する技術は、特許文献１にも記載されているように周知技術といってよい。本実施形態でも、乾燥空気加熱部５では、温度変動を小さくするためにシート状ヒータ５１２を備えたヒータ５１，５４や蓄熱体５５などが用いられている。したがって、環境試験室２内へ送気する乾燥空気の温度変動を±０．０１℃以内に制御することは容易である。
【００５７】
そこで、本実施形態では、除湿部３は、供給された空気が露点温度−３０℃以下の乾燥空気となるまで除湿するものとする。本実施形態では、デシカント空調機３０を用いて除湿部３が構成されている。デシカント空調機３０の場合、ヒータ３０４の加熱強度、デシカントロータ３０１の回転速度、送風機３０２の風量などを適宜調整することにより、露点温度−３０℃以下を実現することができる。
【００５８】
つまり、本実施形態では、空気調和システム１は、環境試験室２内の空気の温度変動を±０．０１℃以内に制御し、露点温度（湿度）を−３０℃以下に制御するものとする。こうすることにより、環境試験室２内の空気の屈折率の変動量を最大２×１０−８程度に抑えることができることは、図６から明らかである。
【００５９】
図７は、環境試験室２内の空気について制御される温度変動量と湿度変動量と屈折率変動量との関係を示したグラフに、図６に示された制御範囲を重ね合わせた図である。ここで、図７におけるグラフの横軸は、環境試験室２内の空気の温度変動量であり、縦軸は、環境試験室２内の湿度の相対湿度変動量である。ただし、図７では、相対湿度は、環境試験室２内の空気の温度を２５℃とした場合の相対湿度で表されている。
【００６０】
なお、図７でいう温度変動量および湿度変動量は、環境試験室２内で実際に計測される温度変動量および湿度変動量をさす。また、図７のグラフにおいて、折れ線で近似された２つの曲線７１，７２上の点は、それぞれ屈折率変動量が１０−８、１０−７となる点を表している。そして、曲線７１の左下側の領域（矢印が付されている側の領域）は、屈折率変動量が１０−８以下となる領域である。また、曲線７２の左下側の領域（矢印が付されている側の領域）は、屈折率変動量が１０−７以下となる領域である。
【００６１】
併せて、図７には、図６に示された制御範囲Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄが示されている。ここで、図６でいう制御範囲Ｄは、温度が２５℃±０．０１℃および露点温度が−３５℃±５℃である。そこで、図７では、制御範囲Ｄは、温度変動量を１０−２以下とし、湿度変動量を最大露点温度−３０℃に対応する相対湿度１．６％の半分の０．８％以下としている。制御範囲Ａ，Ｂ，Ｃについても同様である。
【００６２】
以上、図７によれば、制御範囲Ｄの場合には、屈折率変動量が１０−８以下に抑制できることが分かる。この結果は、図６から得られる結果とほぼ同じものである。
【００６３】
本発明は、以上に説明した実施形態および変形例に限定されるものではなく、さらに、様々な変形例が含まれる。例えば、前記した実施形態および変形例は、本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明したすべての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態や変形例の構成の一部を、他の実施形態や変形例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態や変形例の構成に他の実施形態や変形例の構成を加えることも可能である。また、各実施形態や変形例の構成の一部について、他の実施形態や変形例に含まれる構成を追加・削除・置換することも可能である。
【符号の説明】
【００６４】
１      空気調和システム
２      環境試験室
３      除湿部（除湿手段）
４      乾燥空気調温部（乾燥空気調温手段）
５      乾燥空気加熱部（乾燥空気加熱手段）
１１〜１４  バルブ
１５    バイパスダクト
２１    防振架台
２２    上げ床
２３    バルブ
３０    デシカント空調機
３１，３４，３７  クーラ
３２，３５，３８  温度センサ
３３，３６，３９  制御装置
３０１  デシカントロータ
３０２，３０３  送風機
３０４  ヒータ
４０    冷却ダクト
４１    送風機
４２    クーラ（乾燥空気冷却手段）
４３    チラー（冷媒冷却手段）
４４    三方弁
４６    ヒータ
４５    熱交換器（冷媒冷却手段）
４７    タンク
４８    ヒータ（冷媒加熱手段）
４９，６３  温度センサ
６０    ポンプ（冷媒循環手段）
６１，６２，６４  制御装置
５１，５４  ヒータ
５２，５６  温度センサ
５３，５７  制御装置
５５    蓄熱体
５１１  加熱ダクト
５１２  シート状ヒータ
５３１  多孔通路部材
５３２  孔部
【図１】
2019011927.tif 000003
【図２】
2019011927.tif 000004
【図３】
2019011927.tif 000005
【図４】
2019011927.tif 000006
【図５】
2019011927.tif 000007
【図６】
2019011927.tif 000008
【図７】
2019011927.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成30年10月23日(2018.10.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
環境試験室から排出される空気に外気を混合して除湿し、乾燥空気を排出する除湿手段と、
前記除湿手段から排出される乾燥空気を、前記環境試験室の内部の設定空気温度よりも低い温度に調温する乾燥空気調温手段と、
前記乾燥空気調温手段により調温された乾燥空気を、前記設定空気温度まで加熱して前記環境試験室に送気する乾燥空気加熱手段と、
を備え、
前記乾燥空気調温手段は、
冷媒冷却手段と、
前記冷媒冷却手段で冷却した冷媒を循環させる冷媒循環手段と、
前記冷媒循環手段で循環させる冷媒を、その循環の途中で加熱する冷媒加熱手段と、
前記冷媒加熱手段で加熱された冷媒が通流するコイル状の配管と、
前記除湿手段から排出された乾燥空気を前記コイル状の配管に接触させて前記乾燥空気を冷却する乾燥空気冷却手段と、
を備えることを特徴とする空気調和システム。
【請求項２】
環境試験室から排出される空気に外気を混合して除湿し、乾燥空気を排出する除湿手段と、
前記除湿手段から排出される乾燥空気を、前記環境試験室の内部の設定空気温度よりも低い温度に調温する乾燥空気調温手段と、
前記乾燥空気調温手段により調温された乾燥空気を、前記設定空気温度まで加熱して前記環境試験室に送気する乾燥空気加熱手段と、
を備え、
前記乾燥空気加熱手段は、
シート状ヒータと蓄熱体とを有し、
前記乾燥空気調温手段により調温された乾燥空気を、前記シート状ヒータで加熱した後前記蓄熱体に接触させて、前記環境試験室に送気すること
を特徴とする空気調和システム。
【請求項３】
前記除湿手段は、
露点温度が摂氏−３０度以下の乾燥空気を排出すること
を特徴とする請求項１または請求項２に記載の空気調和システム。
【請求項４】
前記除湿手段は、
吸着式のデシカント空調機であること
を特徴とする請求項１または請求項２に記載の空気調和システム。
【請求項５】
環境試験室から排出される空気に外気を混合して除湿し、乾燥空気を排出する除湿ステップと、
前記除湿ステップで得られる乾燥空気を、前記環境試験室の内部の設定空気温度よりも低い温度に調温する乾燥空気調温ステップと、
前記乾燥空気調温ステップで得られる乾燥空気を、前記設定空気温度まで加熱して前記環境試験室に送気する乾燥空気加熱ステップと、
を備え、
前記乾燥空気調温ステップは、
冷媒を冷却する冷媒冷却ステップと、
前記冷媒冷却ステップで冷却した冷媒を循環させる冷媒循環ステップと、
前記冷媒循環ステップで循環させる冷媒を、その循環の途中で加熱する冷媒加熱ステップと、
前記除湿ステップで排出された乾燥空気を、前記冷媒加熱ステップで加熱された冷媒が通流するコイル状の配管に接触させて前記乾燥空気を冷却する乾燥空気冷却ステップと、
を備えること
を特徴とする空気調和方法。
【請求項６】
環境試験室から排出される空気に外気を混合して除湿し、乾燥空気を排出する除湿ステップと、
前記除湿ステップで得られる乾燥空気を、前記環境試験室の内部の設定空気温度よりも低い温度に調温する乾燥空気調温ステップと、
前記乾燥空気調温ステップで得られる乾燥空気を、前記設定空気温度まで加熱して前記環境試験室に送気する乾燥空気加熱ステップと、
を備え、
前記乾燥空気加熱ステップは、
前記乾燥空気調温ステップにより調温された乾燥空気を、シート状ヒータで加熱した後、蓄熱体に接触させて、前記環境試験室に送気すること
を特徴とする空気調和方法。
【請求項７】
前記除湿ステップでは、
露点温度が摂氏−３０度以下の乾燥空気が排出されること
を特徴とする請求項５または請求項６に記載の空気調和方法。
【請求項８】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の空気調和システムを備えること
を特徴とする環境試験室。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
前記目的を達成するために、本発明に係る空気調和システムは、環境試験室から排出される空気に外気を混合して除湿し、乾燥空気を排出する除湿手段と、前記除湿手段から排出される乾燥空気を、前記環境試験室の内部の設定空気温度よりも低い温度に調温する乾燥空気調温手段と、前記乾燥空気調温手段により調温された乾燥空気を、前記設定空気温度まで加熱して前記環境試験室に送気する乾燥空気加熱手段と、を備え、前記乾燥空気調温手段は、冷媒冷却手段と、前記冷媒冷却手段で冷却した冷媒を循環させる冷媒循環手段と、前記冷媒循環手段で循環させる冷媒を、その循環の途中で加熱する冷媒加熱手段と、前記冷媒加熱手段で加熱された冷媒が通流するコイル状の配管と、前記除湿手段から排出された乾燥空気を前記コイル状の配管に接触させて前記乾燥空気を冷却する乾燥空気冷却手段と、を備えることを特徴とする。
その他の解決手段については実施形態中に適宜記載する。