(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
試験室と空調室とを備えていて該空調室の出口部に設けられた送風機によって空調された空気が前記試験室に送られて前記空調室に戻るように循環されるように形成された低着霜式環境試験装置であって冷凍機の蒸発器から成る冷却器を前記空調室に備え前記冷却器を通過して前記送風機に至るように前記空気が循環されると共に循環される経路に外気が導入されることがある低着霜式環境試験装置において、
前記空気のうち前記冷却器を通過した状態の空気で冷却されるように外気除湿装置を設け、
該外気除湿装置が、前記冷却器を通過した状態の空気で冷却されるように前記循環される経路において循環の方向で前記冷却器の下流側の直後の位置に設けられ前記外気が流される冷却管と、該冷却管に流された前記外気を出す外気出口管と、前記外気が前記空気で冷却されたときに発生することがある結露分を排出する排出部とを備えていて、
前記外気出口管を、前記外気が複数位置から均一に出るように穴明き管とし、前記循環される経路において前記循環の方向で前記冷却器の上流側の位置に導設し、前記穴明き管の穴が前記循環の方向に前記外気が出るように明けられている形状にした、
ことを特徴とする低着霜式環境試験装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術の分野】
本発明は、冷凍機の蒸発器から成る冷却器を備え該冷却器を通過するように空気が循環されると共に循環される経路に外気が導入されることがある低着霜式環境試験装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
環境試験装置には、換気や槽内の圧力調整、負圧運転の防止等の目的で槽内に外気を導入するようにした装置がある。この外気は、冷却・除湿される必要があるため、冷凍機の蒸発器から成る冷却器に対する循環空気の上流側位置に導入される。一方、環境試験装置では、通常の仕様のものでも、蒸発器内の温度が−１０℃程度以下になるものが多い。その結果、このような低温運転時に外気を導入すると、外気の含有する水蒸気分によって蒸発器の冷却管に霜が付くという問題があった。
【０００３】
そのため従来では、蒸発器の冷却効果を維持できるように、外気導入による霜付き分だけ余分にデフロスト運転をしなければならなず、それによって槽内の温湿度条件に乱れが生じ、連続運転が妨げられるという問題があった。
【０００４】
この問題に対して、導入する外気を吸着式や圧縮空気式の除湿機で除湿し、導入外気の露点温度を予め前記冷却器の冷却管表面温度以下にして、冷却器への結露・着霜化を防止するようにした環境試験装置も使用されている。しかしながら、このような装置では、環境試験装置の本体外に別の除湿機が追加されることになるので、装置構成が複雑化すると共にコスト高になるという問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は従来技術に於ける上記問題を解決し、簡易な構成で低コストで冷却器への着霜を防止し、連続運転性能の改善された低着霜式環境試験装置を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するために、請求項１の発明は、試験室と空調室とを備えていて該空調室の出口部に設けられた送風機によって空調された空気が前記試験室に送られて前記空調室に戻るように循環されるように形成された低着霜式環境試験装置であって冷凍機の蒸発器から成る冷却器を前記空調室に備え前記冷却器を通過して前記送風機に至るように前記空気が循環されると共に循環される経路に外気が導入されることがある低着霜式環境試験装置において、
前記空気のうち前記冷却器を通過した状態の空気で冷却されるように外気除湿装置を設け、
該外気除湿装置が、前記冷却器を通過した状態の空気で冷却されるように前記循環される経路において循環の方向で前記冷却器の下流側の直後の位置に設けられ前記外気が流される冷却管と、該冷却管に流された前記外気を出す外気出口管と、前記外気が前記空気で冷却されたときに発生することがある結露分を排出する排出部とを備えていて、
前記外気出口管を、前記外気が複数位置から均一に出るように穴明き管とし、前記循環される経路において前記循環の方向で前記冷却器の上流側の位置に導設し、前記穴明き管の穴が前記循環の方向に前記外気が出るように明けられている形状にした、
ことを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１は本発明を適用した低着霜式環境試験装置の全体構成の一例を示す。
低着霜式環境試験装置は、冷凍機１の蒸発器から成り冷媒配管１２、１３が接続されている冷却器１１を備えていて、この冷却器１１を通過するように矢印で示す如く空気が循環されると共に、循環される経路を構成する空調室２に外気が導入されることがある装置であり、導入される外気を低湿度にするための外気除湿装置３を有する。
【０００８】
外気除湿装置３は、外気入口管３１、冷却管３２、外気出口管３３、結露分を排出する排出部としてのドレン管３４、等を備えている。冷却管３２は、循環空気のうち冷却器１１を通過した状態の空気で冷却されるように設けられていて、その内部には外気が流される。ドレン管３４は、冷却管３２に流された外気が前記空気で冷却されたときに発生することがある結露分を排出する。このような結露分は、外気が高湿度になっているような場合等に発生する。ドレン管３４のドレンは、本例では空調室２の底部に落とされ、他の結露水等と共に排水処理される。
【０００９】
冷凍機１には、圧縮機１４、凝縮器１５、膨張機構１６等が装備されていて、例えば温度−２０℃程度の冷媒が冷却器１１に送られ、その蒸発管内を流れる。外気出口管３３は、空気循環系において冷却器１１の上流側に開口している。そして、外気出口管３３の開口から出た外気は、循環空気と共に流され、冷却器１１で冷却される。
【００１０】
点Ｐで示す外気出口管３３の開口位置は循環空気系における低圧部になっていて、通常の環境試験装置では、内圧変動等によって内部がある程度の負圧になったときに、外気は自動的に外気入口管３１から外気出口管３３を経由して循環空気系内に吸引・排出される。なお、外気供給用のファン等を設けて、空気循環系に常時外気を供給するようにした装置に対しても、本発明を適用できる。
【００１１】
外気の導入や試験室８内の温度上昇等によって試験室８内の圧力が一定以上に高くなると、内部空気を逃がすように排気口４が設けられている。なお、外気入口管３１及び排気口４から導設される排気管には、図示していないが、通常適当な内圧調整機構が設けられる。外気出口管３３は、図示の如く空気が複数位置から均一的に出るように穴明き管にすることが望ましい。この穴は、動圧によって空気吸引作用の生ずるように、図において上向きに明けられる。
【００１２】
この環境試験装置には、通常の構成として、循環経路の順に示された加湿器５、加熱器６、送風機７、試験室８、その他図示しない操作制御盤、配管配線等が適宜設けられている。加湿器５は外気除湿装置３の後流側に設けられていて、外気除湿装置３と冷却器１１との間には、循環空気との間で熱交換するような他の機器は設けられない。その結果、外気除湿装置３は、前記の如く冷却器１１を通過した状態の最も低温の空気で冷却される。
【００１３】
このような環境試験装置は次のように運転される。
試験室８には電気・電子部品等の試料が入れられ、諸機器が運転され、試験室８と空調室２との間で空調された空気が循環される。この循環によって試験室８に供給される空気の温湿度条件は、試料の種類や試験目的に合わせて設定されるが、低温条件としては、例えば温度５℃、相対湿度４０％が選択される。
【００１４】
このような運転条件は、制御しつつ、循環空気を冷却器１１で冷却・除湿し、加湿器５で再加湿し、加熱器６で再加熱することによって実現される。冷却器１１には、開度保持又は開度制御される電子膨張弁やキャピラリーチューブ等から成る膨張機構１６により、一定流量又は負荷に応じて制御される流量の冷媒が供給される。冷却器１１の冷却管を流れる冷媒温度は例えば−２０℃である。
【００１５】
このような運転において、試験室８内の温湿度条件の変化、体積変化のある試料の場合の体積変化、加振試験をする場合等には、試験室８内の圧力が変動する。そして、点Ｐの位置の圧力が例えば−５ｍｍＡｑ程度の一定以上の負圧になったときには、図示しない内圧調整機構が作動して外気入口管３１から外気が吸入される。
【００１６】
この外気が、仮に温度２０℃、相対湿度７０％、絶対湿度ｘ1 ＝０．０１２kg/kg （乾燥空気）であったとすれば、冷媒蒸発温度−２０℃程度の冷却器１１を出た直後の−５℃〜−１０℃程度の循環空気で冷却される冷却管３２を通過すると、冷却管３２によって０℃近くまで冷却されて大幅に除湿され、ほぼ露点０℃で絶対湿度ｘ2 ＝０．００３８kg/kg の湿り飽和空気となり、点Ｐの位置で循環空気中に加えられる。この空気は、冷却器１１で上記の如く例えば−８℃程度まで冷却され、更に除湿されて絶対湿度ｘ3 ＝０．００２kg/kg 程度の空気になる。
【００１７】
その結果、吸入時に０．０１２kg/kg の割合で含まれていた外気中の水蒸気分が、外気除湿装置３によって０．００３８kg/kg まで低下し、低露点の外気が循環空気中に加えられることになる。従って、従来のように外気をそのまま吸入していたときには、０．０１kg/kg の割合の水蒸気分が冷却器１１の冷却管に付着して霜になっていたのに対して、本発明により、着霜量を１８％の０．００１８kg/kg まで低下させることができる。
【００１８】
なお、外気除湿をしない従来装置からの着霜量低下率（上記約１８％に対応）をαとして数式で表せば、
α＝（ｘ2 −ｘ3 ）／（ｘ1 −ｘ3 ）
である。ここでｘ1 、ｘ2 及びｘ3 は、それぞれ外気、冷却除湿後の外気及び除湿後の循環空気の絶対湿度である。
【００１９】
以上の如く、本発明を採用した装置によれば、蒸発器からなる冷却器１１への着霜量を大幅に低下させることができる。そして、上記例の如く、外気導入に伴う着霜率が従来の１／３になれば、外気導入に伴う着霜によるデフロスト期間を３倍にすることができる。その結果、環境試験装置における各種試験において、継続的試験実施期間中におけるデフロスト運転が殆ど不要になる。そして、環境試験装置の性能を改善し、試験能率を向上させることができる。
又、環境試験装置本体の外部に追加の除湿装置を設けた場合の従来の装置と較べれば、装置全体の配置・配管等が簡素化され、コスト低減が図られる。
【００２０】
ところで、外気除湿装置３では、外側を流れる循環空気と冷却管内を流れる外気との間では、冷却管を介した気体−気体間の間接冷却になるので、熱交換率は低い。しかし、循環空気が冷却器１１を出た直後の位置に外気除湿装置３を配置しているので、循環経路において最も低温になった空気を外気除湿装置３に供給することができる。その結果、目的とする冷却効果を得ることができ、その場合に必要となる冷却管の長さを短くすることができる。
【００２１】
なお、通常の低温試験において、蒸発器で冷却された直後の循環空気の温度が０℃よりある程度低くなっていても、外気除湿装置３を冷却するこの循環空気は、蒸発器を冷却する飽和冷媒液とは熱媒体としての条件が全く異なっている熱伝達率の低い単なる冷却空気であるため、外気除湿装置の冷却管内では、外気中の水蒸気分は、結露しても通常氷結して着霜するまでには至らない。その結果、冷却管３２の管内には通常着霜がなく、着霜した場合でも小量である。又、外気除湿装置３は、外気を０℃程度まで冷却すれば十分除湿できるので、着霜による冷却効果の低下自体が本来的に問題にならない。
【００２２】
又、仮に冷却管内に小量の着霜があったとしても、それによって冷却管が狭塞するようなことはなく、冷却器１１のデフロストタイミングで除霜されれば十分である。即ち、除霜時には、循環空気の温度が高くなると共に、冷却管内に外界の常温空気が流通しているので、管内に付着した小量の霜はデフロスト時間中に解凍され消滅する。なお、低温条件が厳しいような場合には、冷却管の直径を大き目にして着霜しても確実に外気導入可能にしたり、冷媒のホットガスを用いて蒸発器を除霜する場合には、通常蒸発器の入口側又は出口側の冷媒供給系から成るホットガスラインを外気除湿装置の冷却管部分まで少し延設してこれに沿わせるようにしてもよい。従って、外気除湿装置では、冷却管内への霜付きは特に問題にならない。
【００２３】
【発明の効果】
以上の如く本発明によれば、外気除湿装置が冷却器を通過した状態の循環空気で間接的に冷却されるように設けられているので、最も低温の循環空気で外気を効果的に冷却することができる。そして、その温度に対応して外気を露点以下の十分低い温度まで冷却し、十分な結露分を発生させ、外気の絶対湿度を下げることができる。
【００２４】
この場合、外気除湿装置を冷却管を介した循環空気による間接冷却式にしているので、この結露分は循環空気とは分離されて冷却管内に発生する。又、この循環空気が０℃より多少低い温度であっても、外気除湿装置では、冷却管内への霜付きの問題は全く生じない。即ち、本発明の外気除湿装置により、冷却・除湿効果を上げると共に、過度の冷却を防止し、これらの二重の効果により、主として結露水だけを効果的に分離することができる。
【００２５】
又、低温運転条件のときなどに発生することがある結露分を排出する排出部を設けているので、外気中の結露分に相当する水蒸気分を分離した後の低露点・低湿度外気を循環経路中に加えることができる。その結果、冷却器への着霜を大幅に減らし、外気導入に伴う着霜によるデフロスト期間を十分延長し、環境試験装置による各種試験における継続的試験実施期間中のデフロスト運転を回避することができる。そして、環境試験装置の性能を改善し、試験能率を向上させることができる。
【００２６】
又、本発明によれば、環境試験装置本体の外部に追加の除湿装置を設ける必要がないので、外気除湿機能を持つ従来の装置に較べると、装置全体の配置・配管等の簡素化とコスト低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した低着霜式環境試験装置の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
１              冷凍機
２              空調室（循環される経路）
３              外気除湿装置
１１            冷却器
３２            冷却管
３４            ドレン管（排出部）
【図１】
0004445105.tif 000002