(57)【要約】【課題】外気温度よりも低い温度の空気が生成可能な恒温恒湿器を提供する。【解決手段】ヒートパイプ２の一端部に設置された吸熱部３と、ヒートパイプ２の他端部に設置された、フィン７ａを有する第１放熱部５と、第１放熱部５と吸熱部３との間の中間位置に設置された、ペルチェ素子８を用いて構成された第２放熱部６とを備える冷却ユニット１を構成し、該冷却ユニット１を断熱壁２１を貫通させて、吸熱部３が、空調室Ｓ１の加熱器１５と加湿器１６との間の適所に配置され、放熱部４が熱源調整室Ｓ２に配置されるように構成した。また、第１、第２放熱部５，６を、前記断熱壁２１の外壁面２１ａ及び対向壁１７に沿って上下に配置した。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試験室と、前記試験室内の空気の温湿度を目標の温湿度に調整するために設けられた空調室と、前記試験室と空調室との間で空気を循環させる送風部と、前記試験室から空調室に流入した空気を加湿するための加湿部と、前記空気を冷却するための冷却部とを備えた恒温恒湿器であって、
前記冷却部は、
前記空調室内に配置された吸熱部と、
前記空調室外に配置された、第１の放熱部及び第２の放熱部を有する放熱部と、
封入体内に封入された作動流体にヒートパイプ現象を生じさせて、前記吸熱部から前記放熱部に熱輸送を行うための熱輸送部とを備え、
前記吸熱部及び前記第１、第２の放熱部は前記熱輸送部に熱的に接続され、
前記第１の放熱部は、外気を冷却媒体として前記熱輸送部の熱を放出させるものであり、
前記第２の放熱部は、前記熱輸送部の温度が外気温度よりも低温にまで下がるように前記熱輸送部の熱を放出させるものである恒温恒湿器。
【請求項２】
前記第２の放熱部は、前記熱輸送部の熱輸送方向において前記第１の放熱部より前記吸熱部側に設置されている請求項１に記載の恒温恒湿器。
【請求項３】
前記試験室内の空気の温湿度を検出する温湿度検出部と、
前記温湿度検出部の出力信号に基づいて、前記加湿部及び前記冷却部の動作を制御する制御部と
を備える請求項１または２に記載の恒温恒湿器。
【請求項４】
前記吸熱部の温度を検出する吸熱部温度検出部を備え、
前記制御部は、前記試験室内の空気を冷却させるべき期間は前記第１の放熱部を動作させ、前記吸熱部温度検出部により検出される温度が予め定められた温度まで低下すると、前記第２の放熱部の作動を開始させる請求項３に記載の恒温恒湿器。
【請求項５】
前記第２の放熱部は、ペルチェ素子を用いて構成されている請求項１ないし４のいずれかに記載の恒温恒湿器。
【請求項６】
前記第１の放熱部は、前記第２の放熱部より上方に配置されている請求項１ないし５のいずれかに記載の恒温恒湿器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、目的とする温湿度の空気を生成する恒温恒湿器の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、各種半導体素子、電子回路等の信頼性評価、スクリーニング等のためにバーンイン処理を行ったり、各種物品や材料の耐熱性、耐湿性等を試験したりするために用いる恒温恒湿器が知られている。下記特許文献１には、この種の恒温恒湿器において、銅管内にアルコールを密封してなるヒートパイプを、熱媒蒸発側が空調室内に、熱媒凝縮側が空調室外に位置するように配置し、熱媒凝縮側の冷却をファンの動作により加減することにより、空調室内の温湿度を目標温湿度に設定する技術が開示されている。
【特許文献１】特許第２６０３４０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、前記特許文献１にあっては、熱媒凝縮側の冷却をファンの動作により加減する、すなわち、外気を用いて熱媒凝縮側を冷却する構成であるため、空調室内の温度を外気温度より下げることはできない。
【０００４】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、外気温度よりも低い温度の空気が生成可能な恒温恒湿器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】
【０００５】
請求項１に記載の発明は、試験室と、前記試験室内の空気の温湿度を目標の温湿度に調整するために設けられた空調室と、前記試験室と空調室との間で空気を循環させる送風部と、前記試験室から空調室に流入した空気を加湿するための加湿部と、前記空気を冷却するための冷却部とを備えた恒温恒湿器であって、前記冷却部は、前記空調室内に配置された吸熱部と、前記空調室外に配置された、第１の放熱部及び第２の放熱部を有する放熱部と、封入体内に封入された熱輸送部にヒートパイプ現象を生じさせて、前記吸熱部から前記放熱部に熱輸送を行うための熱輸送部とを備え、前記吸熱部及び前記第１、第２の放熱部は前記熱輸送部に熱的に接続され、前記第１の放熱部は、外気を冷却媒体として前記熱輸送部の熱を放出させるものであり、前記第２の放熱部は、前記熱輸送部の温度が外気温度よりも低温にまで下がるように前記熱輸送部の熱を放出させるものである。
【０００６】
この発明によれば、加湿部及び冷却部をともに作動させた場合、加湿部により前記空調室に流入した空気が加湿され、該空気が冷却部により冷却され、さらに、加熱が必要な場合には加熱され、この空気が前記試験室に供給される。
【０００７】
このような構成において、冷却部を、前記空調室内に配置された吸熱部と、前記空調室外に配置された、第１の放熱部及び第２の放熱部を有する放熱部と、封入体内に封入された作動流体にヒートパイプ現象を生じさせて、前記吸熱部から前記放熱部に熱輸送を行うための熱輸送部とを備えて構成し、前記吸熱部及び前記第１、第２の放熱部を前記熱輸送部に熱的に接続するとともに、前記第１の放熱部は、外気を冷却媒体として前記熱輸送部の熱を放出させるものとし、前記第２の放熱部は、前記熱輸送部の温度が外気温度よりも低温にまで下がるように前記熱輸送部の熱を放出させるものとしたので、従来のように第１の放熱部しか設けられていない場合に比して高い冷却性能を備えることができる。
【０００８】
すなわち、本発明によれば、試験室内の空気を第１の放熱部により外気を用いて冷却するため、試験室内の空気の温度を外気温度に向けて大きな放熱量で放熱させることができる上、第２の放熱部により、さらに外気温度よりも低い温度に冷却することができる。
【０００９】
また、前記第１の放熱部を前記第２の放熱部から離間して配置することで、一方の放熱部の冷熱を他方の放熱部が奪う虞が生じるのを回避することができ、高い冷却効率を得ることができる。なお、前記ヒートパイプ現象とは、吸熱部の位置にある作動流体が該吸熱部により吸収した熱により蒸発し、その作動流体の蒸気が放熱部に移動するとともに、放熱部による放熱作用により、該放熱部の位置に到達した前記蒸気が凝縮する現象をいう。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の恒温恒湿器において、前記第２の放熱部は、前記熱輸送部の熱輸送方向において前記第１の放熱部より前記吸熱部側に設置されているものである。
【００１１】
第１、第２の放熱部の設置位置が本発明の設置位置と逆の配置、すなわち、第１の放熱部を、前記熱輸送部の熱輸送方向において前記第２の放熱部より吸熱部側に設置し、第１、第２放熱部を並行的に作動させた場合において、吸熱温度が外気温度より低いとき、第１の放熱部を駆動すると、第１の放熱部において吸熱（蒸発）作用が発生することとなり、第２の放熱部の冷却性能を十分に活かすことができなくなる。
【００１２】
これに対し、本発明のように、第２の放熱部を、前記熱輸送部の熱輸送方向において前記第１の放熱部より吸熱部側に設置することで、第１、第２の放熱部をともに動作させた場合に、吸熱部の位置で吸熱して放熱部側に略音速で移動した作動流体の蒸気は前記第１の放熱部により冷却され、さらに第２の放熱部により冷却されることとなる。これにより、第１の放熱部において吸熱（蒸発）作用が発生するような状況は発生せず、第２の放熱部の冷却性能を十分に活かすことができる。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の恒温恒湿器において、前記試験室内の空気の温湿度を検出する温湿度検出部と、前記温湿度検出部の出力信号に基づいて、前記加湿部及び前記冷却部の動作を制御する制御部とを備えるものである。
【００１４】
この発明によれば、温湿度検出部により検出される温湿度に応じて、目標の温湿度を有する空気を生成することができる。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の恒温恒湿器において、前記吸熱部の温度を検出する吸熱部温度検出部を備え、前記制御部は、前記試験室内の空気を冷却させるべき期間は前記第１の放熱部を動作させ、前記吸熱部温度検出部により検出される温度が予め定められた温度まで低下すると、前記第２の放熱部の作動を開始させるものである。
【００１６】
この発明によれば、前記試験室内の空気を冷却させるべき期間、常に第２の放熱部を作動させる場合に比して、第２の放熱部の動作時間を可及的に抑制することができる。したがって、第２の放熱部が電力で駆動されるものである場合には、消費電力を可及的に抑制することができる。
【００１７】
また、第１の放熱部によって外気を用いた放熱量の大きな放熱動作を行った上で、第２の放熱部によって外気温度よりも低い温度まで冷却される。したがって、第２の放熱部をペルチェ素子で構成した場合、比較的低い温度からペルチェ素子を作動させることとなるため、前記試験室内の空気が高温の場合に、ペルチェ素子自体が低温化するのに多大なエネルギーを要するという状況が発生するのを回避し、第１の放熱部に比して放熱容量の小さいペルチェ素子でも確実に且つ速やかに試験室内の空気を冷却することができる。
【００１８】
請求項５に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載の恒温恒湿器において、前記第２の放熱部は、ペルチェ素子を用いて構成されているものである。
【００１９】
この発明によれば、従来から利用されている部材を利用して、試験室内の空気を外気温度より低い温度まで低下することのできる恒温恒湿器を構成することができる。
【００２０】
請求項６に記載の発明は、請求項１ないし５のいずれかに記載の恒温恒湿器において、前記第１の放熱部は、前記第２の放熱部より上方に配置されているものである。
【００２１】
この発明によれば、前記熱輸送部内で効率よく作動流体を循環させることができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、外気温度よりも低い温度の空気が生成可能な恒温恒湿器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】
【００２３】
以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明に係る恒温恒湿器に備えられる冷却ユニットの一実施形態の機械的構成を示す側面図である。
【００２４】
図１に示すように、冷却ユニット１は、前記熱輸送部の一例としてのヒートパイプ２と、ヒートパイプ２の一端部に設置された吸熱部３と、ヒートパイプ２の他端側に設置された放熱部４とを備えている。なお、冷却ユニット１は、後述の断熱壁２１によって仕切られている。
【００２５】
ヒートパイプ２は、当該ヒートパイプ２の前記一端部において前記吸熱部３により吸収された熱を受け取り前記他端側に輸送するものであり、例えば銅やアルミニウム等の熱伝導性の高い材質で構成されたパイプ状のケース２ａと、真空状態の該ケース２ａの内部に封入された水やアルコール等の作動流体とを備えて構成されている。
【００２６】
吸熱部３は、冷却対象（後述する試験室内の空気）の熱を吸収し、該熱を前記作動流体に伝達するためのものであり、例えば、ケース２ａに嵌合する図略の基部と、該基部の外周面適所に複数立設されたフィン３ａとを有する。基部及びフィン３ａは、例えば銅やアルミニウム等の熱伝導性の高い材質で構成されている。フィン３ａは、試験室内の空気から熱を吸収し、吸収した熱を前記基部に伝達するものである。基部は、ヒートパイプ２に対して熱的に接触し、フィン３ａで吸収された熱を、前記ケース２ａを介して作動流体に伝達するものである。なお、吸熱部３の構造は前述のものに限られず、例えばフィン３ａを省略したものでもよい。ただし、フィン３ａは、当該フィン３ａが設けられていない場合に比して試験室内の空気と接触する接触面積を増大させ、吸熱部３の吸熱効率を高めるから、フィン３ａが省略されたものに比べてフィン３ａを有するものの方がより吸熱効率を向上することができる。
【００２７】
放熱部４は、ヒートパイプ２の前記一端部において熱を吸収した作動流体（蒸発した作動流体）が当該放熱部４の部位に移動したときに、該作動流体からその熱を放出させる（作動流体を凝縮させる）ためのものであり、ヒートパイプ２の他端部に設置された第１放熱部５と、前記第１放熱部５と吸熱部３との間の中間位置に設置された第２放熱部６とを有して構成されている。
【００２８】
第１放熱部５は、ケース２ａに嵌合する図略の基部及び該基部の外周面に複数立設されたフィン７ａを備えたヒートシンク７を有する。ヒートシンク７は、例えば銅やアルミニウム等の熱伝導性の高い材質で構成されており、ヒートパイプ２に対して熱的に接触し、作動流体からケース２ａを介して伝達された熱をフィン７ａに伝達する。フィン７ａは、前記基部から熱を吸収し、吸収した熱を外部に放出するものである。なお、吸熱部３の構造は前述の構成に限られるものではなく、例えばフィン７ａを省略したものでもよい。ただし、フィン７ａは、当該フィン７ａが設けられてない場合に比してヒートシンク７が外気と接触する接触面積を増大させ、第１放熱部５の放熱効率を高めるものであるから、フィン７ａが省略されたものに比してフィン７ａを有するものの方がより放熱効率を向上することができる。また、第１放熱部５は必ずしもヒートシンク７を備える必要はなく、例えば、ヒートシンク７を介在させることなくフィン７ａを直接ヒートパイプ２に設置する態様も採用可能である。また、なお、第１放熱部５を構成するものとして、前記ヒートシンク７の他、外気により温度設定された常温の水を封入したジャケットでもよい。
【００２９】
第２放熱部６は、例えばペルチェ素子８を用いて構成されている。ペルチェ素子８は、周知の構成であるので詳細な説明は行わないが、例えば、Ｐ型半導体とＮ型半導体とが交互に並列に並べられ、各半導体の一方の端部を基板（以下、第１の基板という）に接合するとともに、隣接する２つの半導体を１組として、各組ごとに、半導体の他方の端部をそれぞれ前記第１の基板と異なる基板（以下、第２の基板という）に接合した構成を有しており、各半導体及び基板により構成される直列回路に直流電流を供給することにより、前記第１、第２の基板のうち一方の基板が発熱側として、他方の基板が吸熱側としてそれぞれ作用するものである。ペルチェ素子８は、比較的高い熱伝導性を有する金属製の取付部材９を介してケース２ａに取り付けられている。なお、第２放熱部６を構成するものとして、前記ペルチェ素子８の他に、前記常温の水より低温の冷却水を冷却媒体とする周知の水冷式冷却器や、周知の蒸気圧縮式冷却器等も採用可能である。
【００３０】
ファン１０は、ペルチェ素子８の放熱側の基板に向けて送風動作を行うものであり、該基板による放熱効率を高めるためのものである。なお、基板による放熱効率を高めるためのものとしては、前記ファン１０だけでなく、ヒートシンクや水冷ジャケットも採用可能である。
【００３１】
このような構成を有する冷却ユニット１においては、吸熱部３が設置されたヒートパイプ２の一端側（以下、吸熱側という）に位置する作動流体が、吸熱部３及びヒートパイプ２のケース２ａを介して試験室内の空気から熱（潜熱、気化熱）を吸収し、該作動流体が蒸発する。
【００３２】
ここで、冷却ユニット１を適切な設置態様で設置することで、吸熱側で吸熱した作動流体の蒸気は放熱側に略音速で移動する。放熱側に移動した作動流体の蒸気は、第１，第２放熱部５，６の作用により熱を放出する結果、再び液化し、この液化した作動流体は再び吸熱側に還流する。冷却ユニット１は、このような作動流体の相変化や移動によって熱の移動を行う。
【００３３】
次に、このような冷却ユニット１を利用した恒温恒湿器１００について説明する。図２は、恒温恒湿器１００の構成を示す断面図である。
【００３４】
図２に示すように、恒温恒湿器１００は、例えば各種物品や材料の耐熱性や耐湿性等の試験を行うための試験室Ｒ１と、試験室Ｒ１内の空気（雰囲気）の温湿度を目標値に維持するためのスペースとしての空調室Ｓ１と、空調室Ｓ１とは区画された熱源調整室Ｓ２とを有して構成されている。試験室Ｒ１及び空調室Ｓ１は、断熱壁２１で囲まれたスペースの適所に設置された仕切壁１３により、上下でそれぞれ連通部１１，１２を有する態様で仕切られてなる。
【００３５】
空調室Ｓ１の適所（例えば空調室Ｓ１の上部）には、送風動作を行うファン１４が設置されており、該ファン１４は、断熱壁２１で囲まれた試験室Ｒ１内及び空調室Ｓ１内の空気を所定の方向（図２では、矢印Ｘの方向）に循環させるためのものである。
【００３６】
空調室Ｓ１のうち前記ファン１４より上流側の適所には、空気を加熱するための加熱器１５が設置されており、さらにその上流側には、加湿器１６が設置されている。加湿器１６は、収容している水（加湿用の水）を電気ヒータ２５を用いて加熱することで蒸発させて、試験室Ｒ１から流入してくる空気に対して加湿するものである。これにより、飽和空気を生成することができ、恒温恒湿器１００は、この飽和空気を前記加熱器１５により加熱することで所望の湿度に調整する。
【００３７】
熱源調整室Ｓ２は、断熱壁２１の一外壁面に沿って空調室Ｓ１に隣接した態様で形成されており、前述した冷却ユニット１が、複数本、熱源調整室Ｓ２と空調室Ｓ１とに跨って配設されている。すなわち、図１では、ケース２ａが直線状に形成されたものを説明したが、ここでは、ケース２ａが前記吸熱部３と放熱部４との間の適所で略直角に曲折されており、冷却ユニット１が断熱壁２１を貫通し、吸熱部３が、空調室Ｓ１の加熱器１５と加湿器１６との間の適所に配置されている一方、放熱部４が熱源調整室Ｓ２に配置されている。なお、図２では、ケース２ａが前記吸熱部３と放熱部４との間の適所で曲折された形態を示しているが、これに限らず、ケース２ａが別の部位で曲折されたものでもよいし、曲折個所が複数存在してもよいし、或いは直線状に形成されたものでもよい。
【００３８】
熱源調整室Ｓ２は、前記断熱壁２１の一外壁面２１ａと、該外壁面２１ａに対向する対向壁１７と、該対向壁１７の各端部と断熱壁２１の外壁面２１ａとの間に設置された、複数の孔を有するフィルタ１８，１９とを備えて構成されており、第１、第２放熱部５，６は、前記断熱壁２１の外壁面２１ａ及び対向壁１７に沿って上下に一定の距離を介して配置されている。第１放熱部５を第２放熱部６より上方に配置することにより、ケース２ａ内の作動流体が効率よく循環される。
【００３９】
対向壁１７には複数の孔（図示せず：前記排気口の一例）が形成されているとともに、前記対向壁１７のうち第１放熱部５と対向する位置には、送風動作を行うファン２０が設置されており、このファン２０と第２放熱部６に備えられるファン１０との作動により、熱源調整室Ｓ２の内部と外部との間で空気が循環する循環構造が構成されている。すなわち、ファン１０，２０が作動すると、熱源調整室Ｓ２内の空気が対向壁１７に形成された孔から外部に排出され、この排出により発生する負圧により、熱源調整室Ｓ２の外部から前記フィルタ１８，１９を介して熱源調整室Ｓ２の内部に外気が取り込まれることで、熱源調整室Ｓ２の内部と外部との間で空気が循環する。循環する空気は、第１放熱部５のヒートシンク７及び第２放熱部６のペルチェ素子８の放熱側の基板を通過し、これらの部材による放熱効率を高める。
【００４０】
図３は、恒温恒湿器１００の電気的な構成を示すブロック図である。図３に示すように、恒温恒湿器１００は、図１に示す冷却ユニット１と、雰囲気温湿度センサ１０１と、外気温度センサ１０２と、吸熱部温度センサ１０３と、ペルチェ温度センサ１０４と、入力操作部１０５と、制御部１０６とを備える。
【００４１】
雰囲気温湿度センサ１０１は、試験室Ｒ１内の空気（雰囲気）の温度及び湿度を検出するものであり、例えば、空調室Ｓ１から試験室Ｒ１に空気が流出する側の連通部１１よりやや下流側の位置（図２の点Ａで示す位置）に設置される。なお、雰囲気温湿度センサ１０１の設置位置は、前述の位置に限らず、例えば試験室Ｒ１から空調室Ｓ１に空気が流出する側の連通部１１よりやや上流側の位置（図２の点Ｂで示す位置）等に設置してもよい。
【００４２】
外気温度センサ１０２は、第１放熱部５による放熱動作で利用する外気の温度を検出するものであり、例えば、フィルタ１９よりやや下流側の位置（図２の点Ｃで示す位置）に設置される。吸熱部温度センサ１０３は、吸熱部３近傍の位置において空調室Ｓ１内の空気の温度を検出するものである。ペルチェ温度センサ１０４は、ペルチェ素子８の温度を検出するものであり、例えば、ペルチェ素子８の表面温度を検出する熱電対や測温低抗体が採用される。なお、ペルチェ温度センサ１０４は、前述の熱電対や測温低抗体に限定されず、前記表面温度を非接触方式で検出するものでもよい。ペルチェ温度センサ１０４の検出温度は、ペルチェ素子８の劣化や故障を防止するため、該ペルチェ素子８の温度が予め定められた温度を超えた場合に該ペルチェ素子８の駆動を停止するために設けられたセンサである。
【００４３】
入力操作部１０５は、恒温恒湿器１００の動作を開始又は終了させるための開始／終了ボタンや、試験室Ｒ１内の空気の目標温湿度を設定するための設定ボタン等、機械的なボタンやスイッチ、或いはタッチパネルディスプレイで構成される仮想的なボタン等を含むものである。
【００４４】
制御部１０６は、例えば制御プログラムを記憶するＲＯＭや一時的にデータを記憶するＲＡＭ等が内蔵されたマイクロコンピュータからなり、前記制御プログラムにより、機能的に、第１ファン駆動制御部１０６１と、第２ファン駆動制御部１０６２と、ペルチェ駆動制御部１０６３と、加湿制御部１０６４と、加熱制御部１０６５とを有する。
【００４５】
第１ファン駆動制御部１０６１は、空調室Ｓ１に設置されたファン１４の駆動を制御するものであり、本実施形態においては、試験室Ｒ１内の空気の温湿度を調整する必要がある期間は、常時ファン１４を作動させる。第２ファン駆動制御部１０６２は、前記各温度センサ１０１〜１０３による検出温湿度と目標温湿度とに基づいて、熱源調整室Ｓ２に設置されたファン２０の駆動を制御するものである。ペルチェ駆動制御部１０６３は、前記各温度センサ１０１〜１０４による検出温湿度と目標温湿度とに基づいて、第２放熱部６を構成するペルチェ素子８の駆動及びファン１０の駆動を制御するものである。加湿制御部１０６４は、前記各温度センサ１０１〜１０４による検出温湿度と目標温湿度とに基づいて、加湿器１６による加湿動作を制御するものである。加熱制御部１０６５は、前記各温度センサ１０１〜１０４による検出温湿度と目標温湿度とに基づいて、加熱器１５による加熱動作を制御するものである。
【００４６】
第１ファン駆動制御部１０６１は、空調室Ｓ１内のファン１４を作動させることで、試験室Ｒ１と空調室Ｓ１との間で空気を循環させる。雰囲気温湿度センサ１０１により検出される試験室Ｒ１の雰囲気温度が、設定された目標温湿度により決定する露点温度（以下、設定露点温度という）より高い場合には、加湿制御部１０６４は、加湿器１６による加湿動作を停止し、第２ファン駆動制御部１０６２とペルチェ駆動制御部１０６３とのうち少なくとも一方によって、冷却ユニット１に冷却動作（放熱動作）を行わせる。なお、第２ファン駆動制御部１０６２及びペルチェ駆動制御部１０６３により行われる制御内容については、後述する。
【００４７】
これにより、冷却ユニット１による冷却前の空気に含まれていた水蒸気の量が、冷却後の空気の温度に対応する飽和水蒸気量より多い場合には、その多い分だけ結露して除湿動作が行われることとなり、その結果、冷却ユニット１の吸熱部３を通過前後の空気を比較すると、吸熱部３を通過後の空気は、吸熱部３を通過前の空気に比べて露点温度が低下することとなる。
【００４８】
その後、加熱制御部１０６５は、加熱器１５に加熱動作を行わせ、除湿後の空気の温度を上昇させた空気がファン１４の作動により試験室Ｒ１に供給される。このような空気の循環が行われるうちに、試験室Ｒ１内の空気の温湿度が目標温湿度に近づく。
【００４９】
図４は、恒温恒湿器１００における制御部１０６の処理を示すフローチャートである。
【００５０】
図４に示すように、恒温恒湿器１００の図略の電源がＯＮされ（ステップ♯１でＹＥＳ）、入力操作部１０５により目標温湿度が設定された後（ステップ♯２でＹＥＳ）、動作開始指示が入力操作部１０５により行われると（ステップ♯３でＹＥＳ）、制御部１０６は、前記冷却ユニット１、加熱器１５及び加湿器１６を用いて前記試験室Ｒ１の雰囲気について温湿度の制御を実行する（ステップ♯４）。
【００５１】
そして、制御部１０６は、動作停止指示がなされるまで（ステップ♯５でＮＯ）、ステップ♯４の処理を実行し、動作停止指示がなされると（ステップ♯５でＹＥＳ）、温湿度の制御を停止する（ステップ♯６）。さらに、制御部１０６は、電源がＯＦＦされたか否かを判断し（ステップ♯７）、電源がＯＦＦされていないと判断した場合には（ステップ♯７でＮＯ）、ステップ♯２に戻り、電源がＯＦＦされたものと判断した場合には（ステップ♯７でＹＥＳ）、一連の処理を終了する。
【００５２】
次に、図４に示すフローチャートのステップ♯４における温湿度の制御について詳細に説明する。図５は、この温湿度制御を示す動作マトリックスを表した図である。図５（ａ）は、温度を横軸、湿度を縦軸として、目標に設定され得る温湿度の範囲を示したグラフであり、点線で示す範囲が目標に設定され得る温湿度の範囲を示している。また、その範囲を、（１）高温高湿領域、（２）高温低湿領域、（３）中温高湿領域、（４）中温低湿領域及び（５）低温高湿領域の５つの領域に分割したとき、本実施形態では、制御部１０６（第２ファン駆動制御部１０６２及びペルチェ駆動制御部１０６３）は、各温湿度領域（１）〜（５）で、第１、第２放熱部５，６の動作を図５（ｂ）に示すように動作させる。なお、図５（ｂ）において、「中温」とは外気温度よりもやや高い温度であり、「低温」とは外気温度よりも低い温度である。また、試験室Ｒ１内の空気の初期温度は外気温度と略同一温度であり、また、初期湿度は、図５（ｂ）における「高湿」と「低湿」との間の湿度であるものとする。
【００５３】
制御部１０６は、（１）高温高湿領域では、第１放熱部５も第２放熱部６も作動を停止させる。これは、目標温湿度が高いため、第１、第２放熱部５，６に冷却動作を行わせる必要がないためであり、目標温度が特に高い場合には、加熱器１５による加熱動作に加えて、第２放熱部６のペルチェ素子８に冷却動作を行わせる場合と逆向きの直流電流を供給することで該ペルチェ素子８に加熱動作を行わせるようにしてもよい。
【００５４】
また、制御部１０６は、（２）高温低湿領域では、第１放熱部５を作動させる一方、第２放熱部６の作動を停止させる。なお、この場合、第１放熱部５により冷却動作を行う分、加熱器１５による加熱動作で補って目標温度の空気を得る。なお、この領域では、第１放熱部５の作動を停止させて、第２放熱部６に加熱動作を行わせるようにしてもよい。
【００５５】
制御部１０６は、（３）中温高湿領域では、加湿器１６で露点温度の飽和空気を生成し、この飽和空気を冷却するために第１放熱部５を作動させる一方、第２放熱部６の作動を停止させる。また、制御部１０６は、（４）中温低湿領域では、（３）中温高湿領域の場合と同様、第１放熱部５を作動させる一方、第２放熱部６の作動を停止させる。これは、冷却ユニット１に流れてきた空気に対して除湿を行う必要があるため、第１放熱部５を作動させている。なお、この場合、第１放熱部５により冷却動作を行う分、加熱器１５による加熱動作で補って目標温度の空気を得る。また、制御部１０６は、（５）低温高湿領域では、第１放熱部５の作動を停止させる一方、第２放熱部６に冷却動作を行わせる。
【００５６】
また、試験室Ｒ１内の空気の初期温度が外気温度と略同一温度であることを前提としたが、試験室Ｒ１内の空気の初期温度が外気温度と異なる温度である場合において、試験室Ｒ１内の空気を冷却する必要があるときには、制御部１０６は、次のような温湿度制御を行うとよい。
【００５７】
すなわち、制御部１０６は、目標温度が外気温度以上の場合と外気温度より低い場合とで異なる制御を行う。具体的には、図５に示すように、制御部１０６は、試験室Ｒ１内の空気を外気温度以上の目標温度まで冷却させる場合には、第１放熱部５を動作させる一方、第２放熱部６を停止させる。これは、第１放熱部５による放熱動作だけで、試験室Ｒ１内の空気を速やかに目標温度まで冷却することができるからである。
【００５８】
また、制御部１０６は、試験室Ｒ１内の空気を、外気温度を下回る目標温度まで冷却させる場合には、第１、第２放熱部５，６のうち少なくとも第２放熱部６に冷却動作を行わせる。なお、第１放熱部５の作動の有無は、試験室Ｒ１内の空気の初期温度の大小に応じて決定するとよい。すなわち、試験室Ｒ１内の空気の初期温度が比較的高い場合には、第１放熱部５も作動させる一方、試験室Ｒ１内の空気の初期温度が比較的低い（外気温度に近い）場合には、第１放熱部５は作動を停止させる。
【００５９】
さらに、目標温度が外気温度より低い場合において、第１放熱部５及び第２放熱部６をともに作動させるときには、次のように制御するのが好ましい。
【００６０】
すなわち、ペルチェ駆動制御部１０６３は、図６に示すように、ファン２０の動作により低下していく、前記吸熱部温度センサ１０３により検出される温度（以下、検出吸熱部温度という）が前記検出外気温度より所定温度αだけ高い温度（以下、判定温度という）に達するまでペルチェ素子８の駆動を待機し、前記検出吸熱部温度が前記判定温度に達すると、ペルチェ素子８の駆動を行う。
【００６１】
ペルチェ素子８の駆動開始タイミングを、検出吸熱部温度が前記検出外気温度より所定温度αだけ高い温度に達したタイミングに設定しているのは、次の理由に因る。すなわち、検出吸熱部温度が前記検出外気温度に達したタイミングでペルチェ素子８の駆動を開始すると、ペルチェ素子８の吸熱量が小さいため、該ペルチェ素子８をはじめとする第２放熱部６の構成部品自体の温度が、前記検出外気温度まで低下するのに所要の時間がかかる場合があり、この場合、前記所要の時間によって冷却スピードが一時的に低下することとなる。また、ファン２０の動作のみでも速やかに外気温度の近傍まで冷却することができる。
【００６２】
以上のことから、ペルチェ素子８の駆動開始タイミングを、検出吸熱部温度が前記検出外気温度より所定温度αだけ高い温度に達したタイミングに設定することで、ファン２０によって検出吸熱部温度を前記検出外気温度まで低下させるまでの間に、第２放熱部６の構成部品自体の温度を前記検出外気温度まで低下させることができ、冷却スピードの一時的な低下を防止又は抑制することができるとともに、節電を図ることができる。
【００６３】
以上のように、本実施形態では、従来のような外気を用いて熱媒凝縮側を冷却する構成（第１放熱部５）だけでなく、前述の第２放熱部６を設けたので、試験室Ｒ１内の空気の温度を外気温度に向けて大きな放熱量で冷却することができる上、第２放熱部６によって外気温度よりも低い温度に冷却することができる。
【００６４】
また、冷却ユニット１の吸熱部３を露点温度付近に制御することができるため、従来のような圧縮式冷却器等のように試験室Ｒ１から流入してきた空気を過度に冷却する（露点温度より大幅に低い温度まで冷却する）ことがない。これにより、冷却ユニット１（吸熱部３）の表面に結露する水の量が少なく、吸熱部３を始めとする冷却ユニット１の構成部品の腐食を抑制することができるとともに、従来に比して生成すべき水蒸気の量を抑制できるから、加湿器１６に備える水（加湿用の水）の量を従来に比して低減することができる。
【００６５】
また、第１放熱部５を、ヒートパイプ２の他端部に設置し、第２放熱部６を、第１放熱部５と吸熱部３との間の中間位置に設置したので、第２放熱部６の冷却性能を十分に活かした冷却動作を行うことができる。
【００６６】
すなわち、吸熱部３の位置で吸熱した作動流体の蒸気は第１放熱部５側に略音速で移動し、第１、第２放熱部５，６をともに動作させた場合、その作動流体は第１放熱部５により冷却され、さらに第２の放熱部６により冷却される。
【００６７】
ここで、第１放熱部５がケース２ａの熱輸送方向において第２放熱部６より吸熱部３側に設置して、第１、第２放熱部５，６を並行的に作動させた場合において、吸熱温度が外気温度より低いとき、第１放熱部５を駆動すると、第１放熱部５において吸熱（蒸発）作用が発生することとなり、第２放熱部６の冷却性能を十分に活かすことができなくなる。
【００６８】
これに対し、本実施形態では、第２放熱部６を第１の放熱部５より吸熱部３側に設置することで、第１放熱部５において吸熱（蒸発）作用が発生するような状況は発生せず、第２放熱部６の冷却性能を十分に活かすことができる。
【００６９】
また、第２放熱部６をペルチェ素子８で構成した場合、第１放熱部５によって外気温度の近傍まで冷却した上で、ペルチェ素子８による冷却動作を行うから、比較的低い温度からペルチェ素子８を作動させることとなる。したがって、前記試験室Ｒ１内の空気が高温の場合に、ペルチェ素子８自体が低温化するのに多大なエネルギーを要するという状況が発生するのを回避し、第１放熱部５に比して放熱容量の小さいペルチェ素子８でも速やかに試験室Ｒ１内の空気を冷却することができる。
【００７０】
なお、本件は、前記実施形態の内容に加えて、またはそれに代えて次の実施形態も採用可能である。
【００７１】
（１）前記実施形態では、第１放熱部５のヒートシンク７に通気させるファン２０を設置したが、本件は、ファン２０を必須とするものではなく、ヒートシンク７のみで自然冷却させる構成も含む。
【００７２】
（２）ペルチェ素子８への電流供給を停止してもしばらくの間は、第２放熱部６の各構成部品が低温の状態が続くことで、第２放熱部６により作動流体の冷却（吸熱）が行われ、これにより、試験室Ｒ１内の空気の温度が目標温度よりさらに低温側に移行することが考えられる。これに鑑みて、試験室Ｒ１内の空気が目標温度に達すると、ペルチェ素子８に供給する直流電流の向きを逆向きにして、吸熱側及び放熱側として機能する基板を切り替えることで、試験室Ｒ１内の空気の温度が目標温度よりさらに低温側に移行するのを防止又は抑制し、試験室Ｒ１内の空気の温度が目標温度に維持されるようにするとよい。また、冷却ユニット１の運転を停止する際にも、前述と同様にペルチェ素子８に逆向きの直流電流を供給して作動流体を外気温度に速やかに戻すようにしても良い。なお、ペルチェ素子８に供給する直流電流の向きの切替えは、自動的に（制御で）行うようにしてもよいし、或いは、操作ボタンを設けて手動で行われるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明に係る恒温恒湿器に備えられる冷却ユニットの一実施形態の機械的構成を示す図である。
【図２】恒温恒湿器の構成を示す断面図である。
【図３】恒温恒湿器の電気的な構成を示すブロック図である。
【図４】冷却装置における制御部の処理を示すフローチャートである。
【図５】ファン及びペルチェ素子の動作を示す動作マトリックスを示す図である。
【図６】目標温度が外気温度より低い場合における第１、第２放熱部の作動態様を示すグラフである。
【符号の説明】
【００７４】
１    冷却ユニット
２    ヒートパイプ
３    吸熱部
４    放熱部
５，６  第１，第２放熱部
７    ヒートシンク
８    ペルチェ素子
１０，１４，２０  ファン
１１，１２  連通部
１３  仕切壁
１５  加熱器
１６  加湿器
１７  対向壁
１８，１９  フィルタ
２１  断熱壁
２１ａ  外壁面
１００  恒温恒湿器
１０１  雰囲気温湿度センサ
１０２  外気温度センサ
１０３  吸熱部温度センサ
１０４  ペルチェ温度センサ
１０５  入力操作部
１０６  制御部
１０６１，１０６２  第１、第２ファン駆動制御部
１０６３  ペルチェ駆動制御部
１０６４  加湿制御部
１０６５  加熱制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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