(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスの湿度を設定し制御する装置（１、２）であって、
動作中の前記装置（１、２）内にガスの流れを生成するフロー生成手段（１４）と、
動作中の前記装置（１、２）の中を流れるガスに湿度設定動作を実行する湿度設定手段であって、中をガスが流れる少なくとも二つの管状部材（２１、２２、２３）を並列に配置して具備する湿度設定手段と、
前記装置（１、２）内のガスの湿度を感知する湿度感知手段（２５）と、
前記装置（１、２）の動作中に前記湿度感知手段（２５）により感知されたガスの湿度と湿度の基準値に基づいて、前記湿度設定手段の前記管状部材（２１、２２、２３）の少なくとも一つの端部で、前記管状部材（２１、２２、２３）へのガスの導入を制御する制御手段（２６、３０、３１、４０）と、を具備し、
前記湿度設定手段の少なくとも一つの前記管状部材（２１、２２、２３）は、中を通過したガスの湿度を低減させる湿度低減管状部材（２１）、又は、中を通過したガスの湿度を増加させる湿度増加管状部材（２３）のいずれか一つを具備するアクティブ管状部材（２１、２３）であり、
前記湿度設定手段の少なくとも一つの前記管状部材（２１、２２、２３）は、中を通過するガスに対して湿度設定動作を実行しない非アクティブ管状部材（２２）であり、
前記湿度設定手段は、前記湿度低減管状部材（２１）、前記湿度増加管状部材（２３）及び前記非アクティブ管状部材（２２）からなる三つの管状部材（２１、２２、２３）が並列に配置された組合せを有し、前記湿度低減管状部材（２１）及び前記湿度増加管状部材（２３）は前記非アクティブ管状部材（２２）と連結していることを特徴とする装置（１、２）。
【請求項２】
前記制御手段（２６、３０、３１、４０）は、前記湿度設定手段の各前記管状部材（２１、２２、２３）の前記湿度感知手段（２５）に面する端部における開口の大きさを設定するバルブ手段（３０、４０）を有する請求項１記載の装置（１、２）。
【請求項３】
前記バルブ手段（３０、４０）は、さらに、前記湿度設定手段の少なくとも前記アクティブ管状部材（２１、２３）の他の端部における開口の大きさも設定する請求項２記載の装置（１、２）。
【請求項４】
前記バルブ手段（３０、４０）は、前記湿度設定手段の少なくとも前記アクティブ管状部材（２１、２３）の両方の端部における開口の大きさが一致するように設定する請求項３記載の装置（１、２）。
【請求項５】
前記制御装置（２６、３０、３１、４０）は、前記バルブ手段（３０、４０）の位置を設定する駆動手段（３１）を有し、前記制御装置（２６、３０、３１、４０）は、前記装置（１、２）の動作中に前記湿度感知手段（２５）により感知されたガスの湿度と湿度の基準値に基づいて、前記駆動手段（３１）の動作を制御する請求項２乃至４のいずれか記載の装置（１、２）。
【請求項６】
前記バルブ手段（３０）は、スライドできるプレート（３３）を、前記湿度設定手段の少なくとも二つの管状部材（２１、２２、２３）の端部に具備し、前記プレート（３３）はガスが流れるための開口（３５）を有する請求項２記載の装置（１、２）。
【請求項７】
前記プレート（３３）は、前記湿度設定手段のすべての管状部材（２１、２２、２３）に連結している請求項６記載の装置（１、２）。
【請求項８】
前記制御手段（２６、３０、３１）は、前記装置（１、２）の動作中に前記湿度感知手段（２５）により感知されたガスの湿度と湿度の基準値に基づいて、前記湿度設定手段の管状部材（２１、２２、２３）に対するプレート（３３）の位置を決定する請求項６又は７記載の装置（１、２）。
【請求項９】
前記バルブ手段（３０）は第一プレート（３２）と、前記第一プレートと連結している第二プレート（３３）を有し、前記第一及び第二のプレート（３２、３３）の、一方は前記湿度設定手段の少なくとも二つの管状部材（２１、２２、２３）の第一の端部に、他方は前記湿度設定手段の少なくとも二つの管状部材（２１、２２、２３）の第二の端部に、スライドできるように配置され、前記第一及び第二のプレート（３２、３３）はそれぞれガスが通過するための開口（３４、３５）を具備し、前記第一及び第二のプレート（３２、３３）の前記開口（３４、３５）それぞれの前記管状部材（２１、２２、２３）に対する位置は、ガスの流れる方向において、互いに一致している請求項３又は４記載の装置（１、２）。
【請求項１０】
前記バルブ手段（３０）は、回転できるディスクを、前記湿度設定手段の少なくとも二つの管状部材（２１、２２、２３）の端部に具備し、前記ディスクはガスが流れるための開口（３５）を有する請求項２又は３記載の装置（１、２）。
【請求項１１】
前記装置（１、２）のユーザーが湿度の基準値を設定するためのユーザーインターフェイスを前記制御手段（２６、３０、３１、４０）に連結して具備する請求項１乃至１０のいずれか記載の装置（１、２）。
【請求項１２】
前記湿度感知手段（２５）は、前記湿度設定手段の前記管状部材（２１、２２、２３）の近傍に配置されるセンサーを具備する請求項１乃至１１のいずれか記載の装置（１、２）。
【請求項１３】
少なくとも前記湿度感知手段（２５）を収納する測定チャンバー（１０）であって、その壁部（１３）に二つの開口（１１、１２）を有し、前記開口（１１、１２）において、前記測定チャンバー（１０）の内側と外側の間でガスの交換ができる測定チャンバー（１０）と、
前記測定チャンバーの外側に伸び、前記測定チャンバーの開口（１１、１２）を相互に連結する管状接続部材（１５）と、
をさらに具備する請求項１乃至１２のいずれか記載の装置（１、２）。
【請求項１４】
前記フロー生成手段（１４）は、前記管状接続部材（１５）と前記測定チャンバー（１０）の両方を流れるガスの環流を生成する請求項１３記載の装置（１、２）。
【請求項１５】
前記フロー生成手段（１４）は、前記湿度設定手段の前記管状部材（２１、２２、２３）を含む装置（１、２）の中にガスの環流を生成し、ポンプ、（静電）ファン又はコンプレッサーを含むガスの入れ替えをするためのユニットを一つだけ具備する請求項１乃至１４のいずれか記載の装置（１、２）。
【請求項１６】
前記湿度設定手段の少なくとも一つの前記アクティブ管状部材（２１、２３）は交換可能なカートリッジを具備する請求項１乃至１５のいずれか記載の装置（１、２）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、ガスの湿度を設定及び制御するための装置であって、ａ）装置が動作している間にその装置内でガスの流れを起こすフロー生成手段と、ｂ）装置が動作している間に装置内を流れるガスに湿度設定動作を実施する湿度設定手段であって、ガスを中に流すための管状部材を少なくとも二つ並列に配列されて有する湿度設定手段と、ｃ）装置内のガスの湿度を感知する湿度感知手段と、ｄ）湿度設定手段の管状部材の少なくとも一つの端部で、装置の動作中に湿度感知手段により感知されたガス湿度と湿度の基準値に応じて、管状部材へのガスの導入を制御する制御手段と、を具備するものに関する。
【背景技術】
【０００２】
上記装置と同様の特徴を有する装置がＣＮ１０１７３８４５４に記載されている。この従来の装置は、フロースルータイプの湿度生成装置であって、フローメーターと、ミキシングチャンバーと、サーモスタットチャンバーと、制御バルブと、これらすべて部材が中に配置され入口と出口を有するハウジングと、を具備する。サーモスタットチャンバーは複数のフロースルー部材を収納し、各フロースルー部材の一端は制御バルブを介してフローメーターに接続され、他端はミキシングチャンバーに接続されている。フロースルー部材の内側は透過性の管からなる。一実施形態においては、装置が三つのフロースルー部材を具備し、各フロースルー部材はガスの湿度を増加させる機能を有し、制御バルブは、ガス湿度の所望値に基づいて装置により加湿されるよう、フロースルー部材の開閉を制御する三方弁である。
【発明の概要】
【０００３】
ガス、例えば空気、の湿度を設定及び制御するための装置であって、単純な設計であり、かつ速く正確に所望の機能を実行できる装置が必要とされている。本発明の目的の一つは、ガスの湿度を低減または増加させることができる上述のタイプの装置であって、丈夫で信頼性があり、フローメーターのような複雑で比較的高価な部品を使用することなく実施可能な装置を提供することにある。このような装置は、例えば湿度プローブの較正装置、又は予め決められたレベルの湿度で実施される必要がある研究にとても適している。
【０００４】
この目的は、段落［０００１］で述べた装置であって、湿度設定手段の管状部材の少なくとも一つが、１）ガスを中に通してガスの湿度を低減させる湿度低減管状部材と、２）ガスを中に通してガスの湿度を増加させる湿度増加管状部材との少なくとも一方を有するアクティブ管状部材であり、さらに、湿度設定手段の管状部材の少なくとも一つが、ガスの湿度設定動作を行わずにガスを中に通す非アクティブ管状部材である装置により達成できる。
【０００５】
装置内に少なくとも一つのアクティブ管状部材と少なくとも一つの非アクティブ管状部材があることにより、装置内で扱われるガスの湿度を広範囲の値に設定できる。装置がコンパクトで、フローメーターのような複雑な部品を用いることなく動作できるにも関わらず、ガスの湿度を速く簡単に基準値に設定できる。湿度感知手段により感知されたガスの実際の湿度と湿度の基準値との比較に基づいて、制御手段が湿度設定手段における適切な設定を決定できる。ガスの実際の湿度と湿度の基準値とが一致したことを観察した場合、制御手段は非アクティブ管状部材へガスを通すようにする。湿度設定手段が少なくとも一つの湿度低減管状部材を有する場合であって、上記比較の結果がガスの湿度が大きすぎるとの結果であった場合、制御手段は湿度低減管状部材へガスを通すようにする。また、もし湿度低減管状部材へガスを流すことが湿度を低くし過ぎる結果にしかならない場合には、非アクティブ管状部材へガスを通すようにすることも可能である。実際、ガスフローの一部を湿度低減管状部材を通過させ、他の部分を非アクティブ管状部材を通過させることが可能であることにより、複雑な制御手段を用いずに湿度を正確な値に設定できる。同様に、湿度設定手段が少なくとも一つの湿度増加管状部材を有する場合であって、上記比較の結果がガスが乾燥しすぎるとの結果であった場合、制御手段は湿度増加管状部材へガスを通すようにする。また、もし湿度増加管状部材へガスを流すことが湿度を高くし過ぎる結果にしかならない場合には、非アクティブ管状部材へガスを通すようにすることも可能である。
【０００６】
湿度設定手段は少なくとも二つのアクティブ管状部材を具備していてもよく、それは同じ種類でも、異なる種類でもよい。例えば、二つの湿度低減管状部材、二つの湿度増加管状部材又は湿度低減管状部材と湿度増加管状部材との組合せであってもよい。コンパクトで実用的な構造とするために、各アクティブ管状部材を少なくとも一つの非アクティブ管状部材と並列に結合すると好ましい。その結果、上述のようにガスの湿度を精度よく制御できる。ここで、少なくとも一つのアクティブ管状部材と少なくとも一つの非アクティブ管状部材との組合せはガスの流れが通過するようになされる。実際、各アクティブ管状部材は非アクティブ管状部材に横付けするように配置することができる。ここで、アクティブ管状部材と非アクティブ管状部材との組合せへのガスの導入は、複雑な構造を必要とせずに達成することが可能である。
【０００７】
念のために言えば、そして湿度設定手段の管状部材の動作についての上記説明に関して言えば、本発明にかかる装置の実施例において、管状部材を互いに並列に配置させることは可能であるが、管状部材の配置に関して使われた「並列」という言葉は、主に機能的な意味で理解されるべきであり、構造的な意味として理解されるべきではない。
【０００８】
最少の部品で、カートリッジ等を交換する必要なしに、湿度を増減させて所望の値にすることを実現する一実施例においては、湿度設定手段は、並列に置かれた三つの管状部材の組合せ一つあれば十分である。その組み合わせとは、湿度低減管状部材、湿度増加管状部材、及び非アクティブ管状部材であって、湿度低減管状部材と湿度増加管状部材が非アクティブ管状部材と結合している構成である。また、四つの管状部材の組合せであってもよく、その場合、湿度低減管状部材と湿度増加管状部材のそれぞれが個別の非アクティブ管状部材と結合しており、ガスを乾燥させる程度とガスの湿度を増加させる程度をそれぞれ制御できる。しかし、装置のコンパクト化に関しては、両方のアクティブ管状部材が同一の非アクティブ管状部材と結合している構成に利点がある。実際問題として、三つの管状部材すべてに同時にガスを通すことが必要となる状況はほとんどない。それよりも、三つの管状部材の一つだけにガスを通すか、非アクティブ管状部材と湿度低減管状部材それぞれに部分的にガスを通すか、非アクティブ管状部材と湿度増加管状部材それぞれに部分的にガスを通すか、のいずれかが最もよくある状態であると予想される。
【０００９】
本発明が適用された場合、湿度低減管状部材における下流ガスに対する当該管状部材による湿度低減作用を避けるために断面積を小さくするという必要がない湿度低減管状部材が実現可能となる。その結果、高い圧力が必要なくなり、動作中の装置における通常のガス流に対して作用させることが可能となる。なお、専用のポンプ等を増設する必要もない。その理由は、以下で詳細に説明されているように、アクティブ管状部材へのガスの導入をその一端又は両端で正確に制御できるからである。その反対に、一般的には断面積の小さい湿度低減管状部材が通常用いられており、湿度低減管状部材を作用させる際には圧力を高める手段が用いられる。そのことにより、コストが増え、例えば動作中にノイズが発生することになる。
【００１０】
湿度低減管状部材は、乾燥空気と湿気（水分）吸収物質が詰められた交換可能なカートリッジを具備していてもよく、一方、湿度増加管状部材は、湿潤空気と湿気（水分）を放出することができる物質が詰められた交換可能なカートリッジを具備してもよい。湿度増加管状部材の上記物質は抗菌剤を含んでもよい。また、上記物質を殺菌するための紫外線ランプを用いることもできる。いずれのケースにおいても、湿度の増加はいろいろな原理に基づいて達成でき、それには、水中で気泡を生成するポンプを用いるもの、熱の原理によるもの、超音波の原理によるもの、水及び／又は氷の上でガスを移動させるもの等が含まれる。また、湿度低減管状部材は乾燥機能を有する外部装置と接続されていてもよく、湿度増加管状部材は加湿機能を有する外部装置と接続されていてもよい。一般的に、アクティブ管状部材はガスを処理する外部装置と接続可能である。その外部装置は、管状部材から当該ガスを導く手段と戻す手段を具備し、例えばガスの温度を調整することにより、当該ガスの状態を乾燥または加湿されるのに適する状態（管状部材で使われている物質のタイプに依存する）にするための外部装置である。
【００１１】
湿度設定手段の一つ以上の管状部材へのガスの正確な注入を可能にするためには、制御手段がバルブ手段を具備するのが実用的であり、そのバルブ手段で、湿度設定手段の各管状部材の、ガスが貫流する方向における導入口である端部での開口の大きさを設定する。バルブ手段は、管状部材ごとに最少の開口から最大の開口までの範囲を設定して各管状部材へのガスの導入の程度を複数実現可能とするのに適切な手段（例えば、複数のバルブ又は一つの混合バルブ）を具備してもよい。制御手段が、バルブ手段の位置を設定する駆動手段を具備し、装置の動作中に湿度感知手段により感知されるガスの湿度及び湿度の基準値に基づいて、駆動手段の制御動作をするのがさらに実用的である。駆動装置は、適切なタイプのモータと、そのモータにより駆動される駆動ロッド（ａｃｔｕａｔｉｏｎ  ｒｏｄ）の組合せ、又は例えば、空気圧、水圧若しくは電気を用いた機構を含んでもよい。
【００１２】
バルブ手段は、複数のバルブ又は一つの混合バルブのような、適切なタイプの制御可能なバルブを具備してもよい。バルブは、互いに重なり合う複数の平面の部品であって、開口を有する部品を有し、その部品の集合体におけるガス流の開口の大きさを変えられるように、これらの部品は互いにずらすことができ、一つの部品の開口は、隣接する部品の開口と一致するか又は、少なくとも一部は隣接する部品によりカバーされる同様の動作原理が、特定の方法で互いにスライドする表面を有する部品において見つかっている。その部品とは、例えば、回転可能又はスライド可能なディスクバルブ、回転可能又はスライド可能な円筒バルブ、円錐バルブ、ボールバルブ等である。また、バルブは開口を有する部分と特定の形の表面を有する部分を含んでもよく、例えば、プレートバルブ、バタフライバルブ、コーンバルブ又は、いろいろな形を有するフレキシブルバルブ等がある。
【００１３】
装置においてガスの湿度を速く正確に設定するためには、バルブ手段が、アクティブ管状部材の（可能であれば非アクティブ管状部材も）湿度感知手段に面している端部で、開口の大きさを設定することが有利である。この場合、アクティブ管状部材がこの端部で開口していないと仮定すると、湿度感知手段から管状部材へ（ガスの流れとは逆方向）のガスの湿気の移動は制限される。その結果、このような流れのガス湿度への影響は小さくなる。ガスの流量が小さい場合でも、アクティブ管状部材の両端部（ガス流の方向における出力端部となる湿度感知手段に面する端部を含む）で、同管状部材へのガスの導入を制御することにより、ガス湿度の設定の精度及び速さは許容範囲となり得、従来の状況よりも改善される。
【００１４】
本発明に係る装置の一実施例では、バルブ手段は、湿度設定手段の少なくとも二つの管状部材の端部に、スライドするようになっているプレートを具備し、このプレートにはガスが流れる開口がある。この開口の大きさ及びプレートと管状部材との位置関係は、開口が一つの管状部材に最大のガスの導入を確保するように位置するか、又は一つの管状部材に一部のガスの導入を確保し、隣接する管状部材に一部のガスの導入を確保するよう位置するかが選択され得る。開口の位置を変えることはプレートをスライドすることにより簡単になされる。制御手段が、装置稼働中に湿度感知手段により感知されるガスの湿度及び湿度の基準値に基づいて、管状部材に対するプレートの位置を決定してもよい。概して、上述のようにプレートを採用すると簡単で強固な構成となり、これは、最少のメンテナンスのみを必要とする信頼性のある装置とするためには望ましい。プレートは湿度設定手段のすべての管状部材と連結していてもよく、その結果、管状部材へのガスの導入を制御する他の手段を必要とせず、そのことにより、最少の部品を有する単純な構成とすることができる。
【００１５】
上述のように、装置内のガスの湿度をより正確にかつ速く設定するためには、装置は以下の構成を有すると好適である。すなわち、第一プレートと、第一プレートと連結している第二プレートを有し、両方のプレートの一方は湿度設定手段の少なくとも二つの管状部材の第一の端部に、他方は湿度設定手段の少なくとも二つの管状部材の第二の端部に、スライドできるように配置され、両方のプレートはそれぞれガスが通過するための開口を具備し、両方のプレートの開口それぞれの管状部材に対する位置は、ガスの流れる方向において、互いに一致している装置である。このようなプレートの組合せを採用することより、各管状部材の各端部において同様の導入と排出が実現できる。
【００１６】
上述の少なくとも一つのプレートの代替えとして、バルブ手段は、ガスが流れるための開口を有し、湿度設定手段の少なくとも二つの管状部材の端部に連結された、回転可能なディスクであってもよい。ディスクを回転することにより、決められた程度で各管状部材へのガスの導入を実現するための適切な位置に開口を置くことができる。
【００１７】
装置の実用的な応用の観点からは、湿度感知手段が湿度設定手段の管状部材の近傍に配置されると好適である。ただしそのことは、本発明の構成において、センサーを別の位置に置くことが可能であるという事実を変えるものではない。また、装置が、ユーザが湿度の基準値を設定するためのユーザインターフェイスを制御手段に連結して具備すると好適である。一般に、湿度感知手段に関しては、露点センサー、湿度プローブ、又はその他の原理で機能するセンサー等の適切な装置であってもよい。
【００１８】
装置は、少なくとも湿度感知手段を収納する測定チャンバーを具備してもよく、測定チャンバーの壁部には二つの開口を有し、その開口において、測定チャンバーの内側と外側の間でガスの交換ができる。測定チャンバーの設計は、例えば測定装置の較正ができるような、装置の使用目的に適したものを採用できる。測定チャンバーは、湿度感知手段に加えて湿度設定手段の少なくとも一つの管状部材を収納できてもよい。しかしこれは本発明の構成において必須要件ではない。
【００１９】
本発明に係る装置の実用的な応用において、測定チャンバーの開口を相互に連結する管状接続部材を有すると効果的であり、装置において大気中で閉じた回路を実現できる。このような場合、フロー生成手段は、管状接続部材と測定チャンバーの両方を流れるガスの環流を生成すると好適である。概して、フロー生成手段は、湿度設定手段の管状部材を含む装置の中にガスの環流を生成し、ポンプ、（静電）ファン又はコンプレッサーを含むガスの入れ替えをするためのユニットを一つだけ具備すると好適である。
【００２０】
本発明に係る装置は、上述したような単純な構造をしているという利点がある。さらに、装置においては通常のガスの流れがあれば十分であり、通常の流れを生成するための一つのポンプ以外には湿度設定手段の管状部材に追加のポンプ等を必要としないので、装置のノイズレベルも低いものとなり得る。また、上述のように、バルブ手段がプレート又はディスクを用いる場合には、その配置はスムーズかつ静かに制御できるので、ノイズレベルは低く抑えられる。従来技術においては、大きな騒音を発する複雑なバルブ手段が用いられている。さらに、本発明に係る装置は、０度以下を含む広いレンジの温度範囲に適用できるように設計され得る。例えば、バルブ手段は金属とシリコーンの組合せにより製造される部品を有するコーンバルブ等を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第一の実施例に係るガスの湿度を設定し制御するための装置を示す概略図であって、装置のあらゆる部品が完全に見えるように透明に描いており、装置の中の可能なガスの流れは矢印により示してある。
【図２】本発明に係る装置の一部となり得るプレートバルブの斜視図であり、様々な位置においてバルブを通過するガスの流れは矢印により示してある。
【図３】本発明の第二の実施例に係るガスの湿度を設定し制御するための装置を示す概略図であって、装置のあらゆる部品が完全に見えるように透明に描いており、装置の中の可能なガスの流れは矢印により示してある。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明は、ガスの湿度を設定し制御する装置の一実施例に関する以下の記述に基づき図面を参照して説明される。図面において同じ参照番号は同じ又は類似の部品を示す。
【００２３】
図１は本発明の第一の実施例に係るガスの湿度を設定し制御するための装置１を示す。装置１は、ガスの湿度を予め決められた値に正確に合わせることが重要な状況においてガスを供給する場合に適している。このような状況の例としては、湿度プローブの較正や、制御された条件の下でなされる研究等が含まれる。ガスは空気でもよいが、そのことにより、装置１が他の可能なガスをも扱うことができるという事実に変わりはない。
【００２４】
装置１は、測定チャンバー１０と、その壁１３に開口１１及び１２を具備する。開口１１はガス流を測定チャンバー１０へ通し、開口１２は測定チャンバー１０からのガス流を通すようになっており、装置１の動作時に開口１１は測定チャンバー１０の導入口となり、開口１２は測定チャンバー１０の排出口となる。本実施例においては、開口１１と１２の好ましい配置が示されており、その配置は、開口１１と１２が互いに同一線上に位置している。このような配置は、測定チャンバー１０を介した、開口１１と１２の間のガス流が少ないノイズでスムーズな流れになるのを促進するのに好ましい。しかしこの配置は本発明の構造において必須のものではない。
【００２５】
装置１においてガスを動かすために、すなわちガス流を発生させるために、装置１は例えばポンプ１４のような適切なフロー生成手段を具備する。本実施例では、ポンプ１４は、図１において参照番号１１で示される開口の近くに配置されている。明確にするためにこの開口を以下では導入口１１と示し、他の開口は排出口１２と示す。このことは、ポンプ１４が第一開口１１を排出口とし、第二開口１２を導入口として動作することもできるという事実を変えるものではない。本発明の構造において、ポンプ１４を、第二の開口１２の近傍も含めて、ポンプ１４が測定チャンバー１０を含む開口１１と１２の間の装置１内でガス流を生成できる限り、他の位置に配置することは実現可能である。
【００２６】
装置１の動作中に装置１の中を流れるガス流の湿度を設定する機能を実行ために、装置１は、本実施例において導入口１１と排出口１２との間に配置されている湿度設定ユニット２０を具備する。特に湿度設定ユニット２０は状況に応じて、ガスを乾燥するか、ガスを加湿するか、又はガスの湿度レベルをそのままとするようになっている。この機能を達成するために、湿度設定ユニット２０は、複数の管状部材２１、２２、２３を具備する。本実施例においては、二つのアクティブ管状部材２１、２３（すなわち、ガスの湿度に影響を与える管状部材２１、２３）が湿度設定ユニット２０の中に配置されており、それらは、湿度低減管状部材２１（以下、乾燥部材２１と呼ぶ）と、湿度増加管状部材２３（以下、加湿部材２３と呼ぶ）である。さらに本実施例においては、一つの非アクティブ管状部材２２（すなわち、ガスの湿度に影響を与えず、ガス流を通過させる管状部材２２）が湿度設定ユニット２０の中に配置されている。非アクティブ管状部材２２は、以下、非アクティブ部材２２と呼ぶ。
【００２７】
湿度設定ユニット２０には、乾燥部材２１と、非アクティブ部材２２と、加湿部材２３とがそれぞれ一つ以上あってもよい。各部材２１、２２及び２３がそれぞれ一つしかない場合の利点は、装置がコンパクトで小さくなることであり、その結果、装置１を簡単に運搬できる。本実施例においては、三つの部材２１、２２及び２３は、互いに並列に、測定チャンバー１０の中で実質的に同じ高さであって、非アクティブ部材２２が乾燥部材２１と加湿部材２３との間に位置するように一列に並べて配置されている。この三つの部材２１、２２、２３の配置は、装置１の動作中の測定チャンバー１０の中のガス流がスムーズになる点で好ましいが、この配置は本発明の構成において、必須のものではない。
【００２８】
乾燥部材２１も加湿部材２３も共にガス流を通過させるようになっている。乾燥部材２１は、乾燥空気と湿気吸収物質が詰められた交換可能なカートリッジを具備する。また、乾燥部材２１は、使用済みの湿気吸収物質を未使用のものに交換するための別個の開口を有していてもよい。いずれの場合も、乾燥部材２１は、装置１の動作中に乾燥部材２１を通過したガスの湿度を下げるように設計されている。同様に、加湿部材２３は、湿潤空気と湿気を放出する物質が詰められた交換可能なカートリッジを具備する。また、加湿部材２３は、使用済みの湿気放出物質を未使用のものに交換するための別個の開口を有していてもよい。いずれの場合も、加湿部材２３は、装置１の動作中に加湿部材２３を通過したガスの湿度を上げるように設計されている。非アクティブ部材２２については、単なる管で十分である。
【００２９】
湿度設定ユニット２０に加えて、本発明にかかる装置１は、装置１内のガスの実際の湿度を感知する湿度プローブ２５のような湿度感知手段を具備する。湿度プローブ２５又は類似の手段は、湿度プローブ２５の湿度感知機能を妨げない範囲で、装置１において適切な位置に配置され得る。本実施例においては、湿度プローブ２５は、湿度設定ユニット２０の近傍であって、湿度設定ユニット２０と排出口１２との間に配置されている。
【００３０】
測定チャンバー１０を通過するガス流の湿度が湿度設定ユニット２０によって基準値になるような装置１の状態を実現するために、装置１は、湿度設定ユニット２の部材２１、２２及び２３へのガスの導入を制御するための制御手段を具備する。本発明の構成において、制御手段はあらゆる好適なデザインを有し得る。本実施例において、制御手段は、装置１内のガスの実際の湿度を表す湿度プローブ２５からの情報を受信して処理する制御ボックス２６を具備する。制御ボックス２６は、湿度の基準値を記憶するメモリ等を有し、実際の湿度と基準値を比較するようになっている。装置１は、ユーザが制御ボックス２６のメモリにある基準値を設定できるように、ユーザインターフェイス（不図示）を具備してもよい。そのことにより、装置１の動作を所望の基準値に適合させることができる。さらに本実施例においては、制御手段はスライド３０と、スライド３０が制御ボックス２６によって決められた位置にあるように駆動する駆動手段３１を具備する。続いて、スライド３０について詳細に説明する。スライド３０は、湿度設定ユニット２０の部材２１、２２及び２３にガス流を分配する手段としては、数多くある手段の一例に過ぎない。従って、以下説明するスライド３０の詳細はすべて、本発明の構成には必須のものではない。
【００３１】
スライド３０は測定チャンバー１０を貫通して、二つのプレート３２及び３３を具備する。すなわち、湿度設定ユニット２０の部材２１、２２及び２３の導入口側（すなわち、部材２１、２２及び２３の導入口に面している端部）の近傍の高さにある導入プレート３２と、湿度設定ユニット２０の部材２１、２２及び２３の排出口側（すなわち、部材２１、２２及び２３の排出口に面している端部）の近傍の高さにある排出プレート３３である。プレート３２及び３３は互いに並列に配置され、湿度設定ユニット２０の部材２１、２２及び２３の縦軸がプレート３２及び３３の主表面と垂直になるように配置されている。スライド３０は、上述の縦軸と垂直であって、一列に並んだ部材２１、２２及び２３の列と同じ方向にスライドできる。その方向は図１に矢印で示されている。
【００３２】
スライド３０は、下記のオプションのいずれか一つに従って、湿度設定ユニット２０の中にガスを流すようにできている。そのオプションとは、乾燥部材２１のみに流す、非アクティブ部材２２のみに流す、加湿部材２３のみに流す、乾燥部材２１と非アクティブ部材２２に流す、及び、加湿部材２３と非アクティブ部材２２に流す、というものである。総ガス流量の部材２１、２２又は２３の組合せへの分配の割合は可変であり、特定のケースの状況の下で最適になるよう設定できる。ガス流を所望の方向に導くように、導入プレート３２に設けられた開口３４と、排出プレート３３に設けられた開口３５とは対応する位置に配置されている。本実施例に示すように、開口３４及び３５の大きさが、湿度設定ユニット２０の部材２１、２２及び２３それぞれの導入側及び排出側の大きさにそれぞれ一致していると好適である。
【００３３】
本発明に係る装置１は以下のように動作する。制御ボックス２６に基準値として入力された予め決められた湿度にするためのガスが装置１に充てんされる。ポンプ１４を動作させ、ガスの流れが生成される。そのガス流は測定チャンバー１０の中を導入口１１から排出口１２へ流れる。この過程で、湿度プローブ２５がガス流の実際の湿度を感知し、この実測値は制御ボックス２６に送られる。制御ボックス２６において、実測値と基準値が比較される。比較の結果に応じて、制御ボックス２６は駆動手段３１を動作させる必要があるか否かを決定する。もし動作させると決定した場合、スライド３０でずらすことができる距離と方向（拡げるか又は収縮するか）の範囲で、駆動手段３１をどのように動作させるかを決定する。以下の状況が発生し得る。
【００３４】
（１）ガスの湿度が高過ぎて、ガス流のすべてを乾燥部材２１に通したとしてもガスの湿度が基準値かまたは基準値以上になるような範囲の場合、スライド３０の位置がガス流のすべてを乾燥部材２１に通すような位置になっていないときは、そうなるように駆動手段３１が動作する。
（２）ガスの湿度が高過ぎるが、（１）の状況までは高くない場合、ガス流の一部を乾燥部材２１に流し、残りのガス流を非アクティブ部材２２に流すことでガスの湿度を基準値にすることが可能である。この状況では、スライド３０の正確な位置は、乾燥と作用なしとの比率が適切なものとなるように決定される。スライド３０が他の位置にある場合は、駆動手段３１が、制御ボックス２６で決められた正確な位置にスライド３０を置くよう動作する。
（３）ガスの湿度が基準値にある場合、スライド３０の位置がガス流のすべてを非アクティブ部材２２に通すような位置になっていないときは、そうなるように駆動手段３１が動作する。
（４）ガスが乾燥しすぎて、ガス流のすべてを加湿部材２３に通したとしてもガスの湿度が基準値かまたは基準値以下になるような範囲の場合、スライド３０の位置がガス流のすべてを加湿部材２３に通すような位置になっていないときは、そうなるように駆動手段３１が動作する。
（５）ガスが乾燥しすぎているが、（４）の状況までは乾燥していない場合、ガス流の一部を加湿部材２３に流し、残りのガス流を非アクティブ部材２２に流すことでガスの湿度を基準値にすることが可能である。この状況では、スライド３０の正確な位置は、加湿と作用なしとの比率が適切なものとなるように決定される。スライド３０が他の位置にある場合は、駆動手段３１が、制御ボックス２６で決められた正確な位置にスライド３０を置くよう動作する。
【００３５】
従って、本発明に係る装置１の動作は、ガスの湿度の実測値を感知し、実測値を基準値と比較し、もし比較の結果とスライド３０の実際の位置に関する情報が、基準値を実現／維持するためにはスライド３０の位置を調整する必要があることを示した場合、スライド３０の位置を調整するという、継続する工程である。装置１においてガスの湿度設定のプロセスが始まると、湿度設定ユニット２０がガスの湿度の実測値に基づいてガスの処理方法を直接適合させることができるので、基準値となるのに１分程度しかかからない。
【００３６】
上述したように、スライド３０とスライド３０を駆動する駆動手段３１は、本発明の構成にとって必須なものではない。本発明に係る装置１は、湿度設定ユニット２０へのガス流の経路を制御するバルブ手段と、そのバルブ手段を駆動するための手段について、それぞれ他のタイプのものを具備してもよい。図１に示されているスライド３０の代りに装置１で使われ得るバルブ手段の一例が図２に示されている。その代替のバルブ手段のデザインと、動作方法について、以下説明する。
【００３７】
スライド３０と同様に、代替のバルブ手段は、湿度設定手段２０の各部材２１、２２及び２３の導入側及び／又は排出側の開口の大きさを設定するようになっている。言い換えると、スライド３０と同様に、代替のバルブ手段は、全ガス流を部材２１、２２及び２３に分配する。この機能を達成するために代替のバルブ手段は、二つのプレート４１及び４２を有するプレートバルブ４０を少なくとも一つ具備する。二つのプレート４１及び４２とは、固定されている基本プレート４１と、基本プレート４１に沿ってスライドするように設計されているセッティングプレート４２である。基本プレート４１は、一列に並べられた特定の形状の開口４３、４４及び４５を有する。列の中央の開口４４は長方形であり、その両側にある開口４３及び４５は直角台形の形状である。その直角台形の斜辺は中央の開口４４に面している。セッティングプレート４２は、基本プレート４１の中央の開口４４と同じ寸法の長方形の開口４６を一つ有している。
【００３８】
プレートバルブ４０は、基本プレート４１の各開口４３、４４及び４５が湿度設定ユニット２０の部材２１、２２及び２３にそれぞれ連結されるように配置することが好ましい。この場合、部材２１、２２及び２３へのガスの分配は、基本プレート４１に対するセッティングプレート４２の位置により制御できる。例えば図２の上段に示すように、セッティングプレート４２を、その開口４６が基本プレート４１の中央開口４４に一致するような位置に配置することができる。この場合、すべてのガス流が中央開口４４に流れ、その結果、ガスが湿度設定動作を受けない状態となる。他の例としては、図２の中段に示すように、セッティングプレート４２を、基本プレート４１の左側開口４３又は右側開口４５の一部と中央開口４４の一部が露出するような位置に配置する。この場合、全ガス流は、左側開口４３又は右側開口４５を通過するガス流と、中央開口４４を通過するガス流とに分けられる。その結果、ガスの湿度を基準値にするために、一部のガス流が乾燥動作又は加湿動作を受ける状態となる。二つのガス流の割合はセッティングプレート４２の基本プレート４１に対する正確な位置により決定され、それは上述したとおり、ガスの湿度の実測値と基準値との比較に基づいて制御される。さらに他の例としては、図２の下段に示すように、セッティングプレート４２を、その開口４６が左側開口４３又は右側開口４５の一方をすべて露出するような位置に配置する。この場合、すべてのガス流が左側開口４３又は右側開口４５の一方に流れ、その結果、すべてのガス流が乾燥動作又は加湿動作を受ける状態となる。
【００３９】
図１に示すスライド３０と図２に示すプレートバルブ４０の両方に備わる利点は、複雑な構造を必要とせずに、ガスの湿度をスムーズに、正確に、かつ速く制御できることである。完全を期すために本発明に係る装置１が二つのプレートバルブ４０を具備する場合は、第一のプレートバルブ４０を湿度設定ユニット２０の導入口に配置し、第二のプレートバルブ４０を湿度設定ユニット２０の排出口に配置する。
【００４０】
本発明に係る装置１は図１に示すように、測定チャンバー１の排出口と導入口とを接続する管状の接続部材１５を具備してもよい。接続部材１５は、大気中で閉じた回路を必要とする状況で使用するのに適している。装置１内のガスの湿度が基準値であって、ガスが湿度設定ユニット２０の非アクティブ部材２２にすべて流れている場合が、そのケースに該当する。また、接続部材１５を用いることで、異なる圧力下での動作が可能になり、湿度設定ユニット２０内の乾燥剤及び／又は水分を節約できる。
【００４１】
図３に本発明の第二の実施例に係るガスの湿度を設定し制御するための装置２を示す。第二の実施例は、図１を参照して上記で説明した第一の実施例と似ている部分が多い。しかしながら、第二の実施例においては、非アクティブ部材２１に加えて、アクティブ管状部材２１、２３が一つしかない点が、相違点である。ここでアクティブ管状部材２１、２３は、乾燥部材２１又は加湿部材２３のいずれか一方である。特に、アクティブ管状部材２１、２３は、装置２がガスを乾燥するのに使用するのか又はガスを加湿するのに使うのかによって、水分吸収材料を含むカートリッジ又は水分を放出可能な材料を含むカートリッジを受け入れて収納できるようになっている。
【００４２】
装置２が、二つの異なるアクティブ管状部材２１、２３を具備するのではなく、一つのアクティブ管状部材２１、２３を具備するということ以外は、装置２は図１に示す装置１を同じ設計であり、その結果、同様の方法で操作できる。特に、図３に示す装置２も、壁１３に二つの開口１１及び１２を有する測定チャンバー１０と、装置２の操作中に装置２の内部にガスの流れを生成するポンプ１４と、装置２内のガスの実際の湿度を感知する湿度プローブ２５と、湿度プローブ２５から装置２内のガスの実際の湿度を表す情報を受信して処理する制御ボックス２６と、スライド３０とスライド３０を制御ボックス２６で決められた位置に配置するように駆動する手段３１とを有する制御手段と、を具備する。
【００４３】
本発明の範囲は上記で述べた実施例に限定されるものではなく、実施例に対するいくつかの補正又は修正が、本明細書に添付された特許請求の範囲で定義される本発明の範囲から逸脱することなく、可能であることは、当業者にとって明らかである。
【００４４】
完全を期すために、本発明に係る装置１及び２におけるガスの湿度を基準値になるよう制御する能力についての記述は、実際的な意味で理解されるべきである。それは、基準値は許容誤差を伴って設定することが可能であることを意味する。装置１及び２の多くの応用の中で、広い湿度範囲（例えば、３％〜９８％）が必要となる場合もある。さらに、湿度設定ユニット２０の部材２１、２２及び２３について管状であると記載しましたが、このことは、部材２１、２２及び２３は、ガスが導入される導入口とガスが排出される排出口と、それらの周囲に、導入口から排出口へガスを導くための閉じられた壁のようなものと、を備えるものと理解されるべきである。例えば、部材２１、２２及び２３の断面形状は、ガス流のスムーズさの観点から円形であることが好ましいが、一般概念の範囲で自由に選択できる。
【００４５】
本発明においては、湿度設定手段として、少なくとも一つのアクティブ管状部材２１、２３と、少なくとも一つの非アクティブ管状部材２２とを並列に配置した構成のものが用いられている。図面を参照して上記で説明した実施例においては、湿度設定手段は、少なくとも一つのアクティブ管状部材２１、２３と、一つの非アクティブ管状部材２２とが並列に配置されている。湿度設定手段は、管状部材を並列に配置した構成だけではなく、管状部材を直列に配置した構成であっても、本発明の構成の範囲内であるという事実は変わらない。例えば、湿度設定手段は、一つのアクティブ管状部材２１又は２３と一つの非アクティブ管状部材２２が測定チャンバー１０の中で並列に配置され、さらにもう一つのアクティブ管状部材２１又は２３が上記二つの管状部材（２１又は２３及び２２）の両方に直列に接続され、測定チャンバー１０の内部か又は測定チャンバー１０の外部であって、測定チャンバー１０の開口１１又は１２の一方を介して測定チャンバー１０と接続されている部材の中に配置されている構成であってもよい。このような場合、湿度低減管状部材２１と非アクティブ管状部材２２が測定チャンバー１０の中に配置され、湿度増加管状部材２３が測定チャンバー１０の導入管となる部材の中にあってもよい。この装置の動作においては、ガスの湿度は湿度増加管状部材２３により常に増加する。そして引き続き、ガスの湿度は湿度低減管状部材２１により低減される（又は、ガスが非アクティブ管状部材２２のみを通過するようにした場合、湿度増加管状部材により設定されたレベルの湿度を保つ）。
【００４６】
本発明に係る装置１又は２の湿度設定手段の一部である管状部材２１、２２及び２３（少なくとも一つのアクティブ管状部材２１、２３）の両端部におけるガスの導入を制御する状況は、少なくとも一つのアクティブ管状部材２１、２３と少なくとも一つの非アクティブ管状部材２２を並列に配置されて具備する状況には依存しない。従って本発明は、ガスの湿度を設定し制御する装置１、２であって、操作中の装置１、２の中でガス流を生成するためのフロー生成手段１４と、操作中の装置１、２の中を流れるガスに対して湿度設定動作を行うための湿度設定手段であって、少なくとも一つの１）ガスをその中に通過させてガスの湿度を低減させるための湿度低減管状部材２１と、２）ガスをその中に通過させてガスの湿度を増加させるための湿度増加管状部材２３とを具備する湿度設定手段と、装置１、２内のガスの湿度を感知するための湿度感知手段２５と、湿度感知手段２５によって感知された操作中の装置１、２のガスの湿度と湿度の基準値とに応じて管状部材２１及び２３の両端部でのガスの導入を制御する制御手段２６、３０、３１、４０を具備するものにも関連する。
【００４７】
上記で説明した通り、制御手段２６、３０、３１、４０は、湿度設定手段の管状部材２１、２３の両端部における開口の大きさを設定するためのバルブ手段３０、４０を具備していると好適である。このバルブ手段３０、４０は、湿度設定手段の管状部材２１、２３の両端部における開口の大きさが一致するように設定するものであってもよい。
【００４８】
上述のバルブ手段３０、４０を適用することで、管状部材２１、２３における、ガス流と逆方向の湿気（水分）の流れを低減できる。その結果、管状部材２１、２３の出入口を細くするような設計にする必要がなく、従来技術にあるような、細い出入口にガスを強制的に流すための専用のポンプ等を併せて用いる必要がなくなる。従って、フロー生成手段は、管状部材２１、２３を含む装置１、２の中のガスの環流を実現でき、ガスの入れ替えをするためには、例えばポンプ、（静電）ファン、コンプレッサー等のユニットを一つのみ具備すればよい。その結果として、複雑な設計は必要とせず、装置１、２の操作中のノイズが減少する。
【００４９】
本発明に係る装置１、２は、これまで説明した通り、ガスの湿度を設定し制御することを目的としたものである。しかしこのことは、装置１、２が、例えばガスの所定の成分（酸素や二酸化炭素等）又は液体の所定の成分の濃度を設定し制御する等の、他の用途にも適用できるという事実を変えるものではない。すなわち、アクティブ管状部材２１、２３がガス若しくは液体に当該成分を追加するか又はガス若しくは液体から当該成分を除去するようになっており、装置が、装置内のガス又は液体の当該成分の濃度を感知する感知手段と、装置の動作中に感知手段により感知されたガス又は液体の当該成分の濃度と濃度の基準値に基づいて制御機能を実行する制御手段と、を具備する場合である。このような場合は、装置は以下のように一般化される。すなわち、ガス又は液体の所定の成分の濃度を設定し制御する装置であって、動作中の装置の中のガス又は液体の流れを生成するためのフロー生成手段と、動作中の装置内を流れるガス又は液体に配合設定動作を行う配合設定手段であって、ガス又は液体を通過させるための少なくとも二つの管状部材を並列に配置されて具備する配合設定手段と、装置内のガス又は液体の上記成分の濃度を感知する感知手段と、操作の動作中に感知手段が感知したガス又は液体の上記成分の濃度と濃度の基準値に基づいて、配合設定手段の管状部材への導入を少なくとも管状部材の一つの端部で制御する制御手段と、を具備し、配合設定手段の少なく一つの管状部材は、１）中を通過したガス又は液体の上記成分の濃度を低減させる濃度低減管状部材、及び２）中を通過したガス又は液体の上記成分の濃度を増加させる濃度増加管状部材、のいずれか一つを含むアクティブ管状部材であり、また配合設定手段の少なく一つの管状部材は、中を通過するガス又は液体に対して配合設定動作を行わない非アクティブ管状部材である、装置である。
【００５０】
また、このような場合の装置は以下のようにも一般化できる。すなわち、ガス又は液体の所定の成分の濃度を設定し制御する装置であって、動作中の装置の中のガス又は液体の流れを生成するためのフロー生成手段と、動作中の装置内を流れるガス又は液体に配合設定動作を行う配合設定手段であって、１）中を通過したガス又は液体の上記成分の濃度を低減させる濃度低減管状部材、及び２）中を通過したガス又は液体の上記成分の濃度を増加させる濃度増加管状部材のいずれか一つを含む配合設定手段と、装置内のガス又は液体の上記成分の濃度を感知する感知手段と、操作の動作中に感知手段が感知したガス又は液体の上記成分の濃度と濃度の基準値に基づいて、配合設定手段の管状部材への導入を管状部材の両端部で制御する制御手段と、を具備する、装置である。
【００５１】
ガスの湿度を設定し制御するための装置１、２に適用される様々な詳細（そのいくつかは特許請求の範囲に従属項として記載されている）は、ガス又は液体の所定の成分の濃度を設定し制御するための装置にも同様に適用される。後者の場合、湿度低減管状部材が濃度低減管状部材に置き換わり、湿度増加管状部材が濃度増加管状部材に置き換わり、湿度管感知手段が装置内のガスまたは液体の所定の成分の濃度を感知する感知手段に置き換わり、装置の動作中に感知手段により感知されたガスの湿度と湿度の基準値に基づいて制御機能を実行する制御手段が、装置の動作中に感知手段により感知されたガス又は液体の所定の成分の濃度と濃度の基準値に基づいて制御機能を実行する制御手段に置き換わる。さらに、完全を期すために、「ガス又は液体」の代りに「流体」という単語も使用できる。また、上記で使用された「成分」という単語は、あるエネルギー（例えば熱）の値を有する混合物の中の一部を含むように理解され得る。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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