特許ウォッチ

公開番号2023177465
公報種別公開特許公報(A)
公開日2023-12-14
出願番号2022090154
出願日2022-06-02
発明の名称恒温恒湿器
出願人埼玉県
代理人個人,個人,個人,個人,個人,個人,個人,個人
主分類G01N 17/00 20060101AFI20231207BHJP(測定;試験)
要約【課題】簡便かつ卓上型の恒温恒湿器を提供する。
【解決手段】湯気発生装置及び恒温器からなる恒温恒湿器であって、前記湯気発生装置はエアポンプ、加湿槽、及び水加熱ヒータを含むものであり、前記恒温器は撹拌ファン、温湿度センサ、及び調湿材を含むものであり、前記湯気発生装置において発生した水滴を含む水蒸気を前記恒温器に導入するものである。湯気発生装置内の温度を恒温器内の温度よりも高く制御することで、恒温器内へ導入された水蒸気は恒温器内の加湿に直接利用され、また、水滴は恒温器内に載置した珪藻土マット等に吸水され、再蒸発して、恒温器内の加湿に利用される。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
湯気発生装置及び恒温器からなる恒温恒湿器であって、前記湯気発生装置はエアポンプ、加湿槽、及び水加熱ヒータを含むものであり、前記恒温器は撹拌ファン、温湿度センサ、及び調湿材を含むものであり、前記湯気発生装置において発生した水滴を含む水蒸気を前記恒温器に導入するために前記湯気発生装置と前記恒温器とは連通しており、前記加湿槽内の温度と前記恒温器内の温度とをそれぞれ制御することを特徴とする恒温恒湿器。
続きを表示（約 870 文字）【請求項２】
調湿材が、温度２５℃において相対湿度を３３％から７５％に変化させた際の吸湿量が、温度２５℃において相対湿度が３３％での調湿材の質量に対して重量比で０．１％～３０％であることを特徴とする請求項１に記載の恒温恒湿器。
【請求項３】
調湿材が、窒素吸着法によって求めた比表面積が１～１０００ｍ
２
／ｇの範囲のものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の恒温恒湿器。
【請求項４】
調湿材が、珪藻土、Ｂ型シリカゲル、木質繊維、綿、ウール、又は化学繊維である請求項１～３に記載の恒温恒湿器。
【請求項５】
湯気発生装置が、恒温器内へ乾燥空気を導入するためのエアポンプを別途備えることを特徴とする請求項１～４に記載の恒温恒湿器。
【請求項６】
乾燥空気が、外気、乾燥空気ボンベからの空気、吸湿剤を通過させた乾燥空気、あるいは冷却によって乾燥させた空気から得られたものである請求項５に記載の恒温恒湿器。
【請求項７】
恒温器に加熱素子又は加熱冷却素子が設けられた、請求項１～４に記載の恒温恒湿器。
【請求項８】
調湿材の載置位置と恒温器に設けられた加熱素子又は加熱冷却素子の設置位置は、それぞれの最短距離が０．１ｃｍ～５ｃｍの範囲にあることを特徴とする請求項７に記載の恒温恒湿器。
【請求項９】
調湿材の載置位置と恒温器内の攪拌ファンの設置位置とは、それぞれの最短距離が０．１ｃｍ～２０ｃｍの範囲にあることを特徴とする請求項１～４に記載の恒温恒湿器。
【請求項１０】
恒温器内が２室に分かれ、水滴を含む水蒸気導入口及び調湿材近傍が一方の室内として画分され、もう一方の室に温湿度センサを設置して一定の温度及び相対湿度環境が構築され、これら２室の空気が恒温器内の撹拌ファンによって循環することを特徴とする請求項１～９に記載の恒温恒湿器。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、試験対象物を所定の温湿度環境下に置いて試験を行うための恒温恒湿器に関する。
続きを表示（約 3,500 文字）【０００２】
恒温恒湿器は、製品や素材等の性能や耐久性を試験するための装置として用いられている。一般に市販されている恒温恒湿器は、例えば、特許文献１に示されるように、水タンク、加湿ヒータを備えた加湿容器、除湿冷却器、空気加熱ヒータ、送風機等からなり、水タンクから供給された加湿容器内の水を加熱することによって水蒸気を発生させることで、恒温恒湿器内の相対湿度を制御している。こうした恒温恒湿器は、調湿機構が大掛かりであるため、恒温恒湿環境が大容量（槽内５００ｍｍ角以上）とならざるを得ず、例えば、卓上型（槽内３００ｍｍ角程度）のサイズの恒温恒湿器を設計することは、構造上困難であった。
【０００３】
また、非特許文献１には、高精度な湿潤空気の発生方法として、二圧力法、二温度法、二圧力・二温度法、分流法が定められており、このようにして発生した高精度な湿潤空気と乾燥空気とを混合することにより、恒温器内の相対湿度を精度よく調節可能な高精度の恒温恒湿器を得ることができる。しかし、このような恒温恒湿器は高精度であるがゆえに、小容量（槽内１００ｍｍ角程度）の恒温恒湿環境を構築することに適しており、３００ｍｍ角程度の槽サイズを有する卓上型の恒温恒湿器を設計することは困難であった。また、この手法は高精度ゆえに装置の価格が高価となるという課題もある。
【０００４】
さらに、試験を行うための恒温恒湿器に限らず、飽和水蒸気を用いた恒温恒湿器としては一般的な用途を有する恒温恒湿器を含め、微細気泡を発生させ、設定水温の飽和水蒸気を含む空気として取り出し循環させる恒温恒湿保存庫（特許文献２）、飽和槽からの飽和水蒸気をコンデンサー内で水として凝縮することにより、飽和槽より温度の低い恒温槽に対して飽和水蒸気を発生させることによる低湿気体発生装置（特許文献３）、一定温度で発生する飽和水蒸気を所定の温度の試料容器に送ることにより、任意の相対湿度雰囲気とする相対湿度制御方法（特許文献４）などが知られており、恒温恒湿器において飽和水蒸気を利用することは知られた技術である。一方、本願発明者も、水蒸気透過度及び質量変化測定装置に係る発明に関連して、特許文献５において「湿潤空気発生装置４は、市販されている一定湿度発生装置を用いることが最も望ましいが、温度及び湿度が変動する簡易的な湿潤空気発生装置（図示せず）を用いても、ポンプ等による導入量の制御によって恒温恒湿室２のセル内を目的の温湿度条件とすることができる。」と記載しており、恒温恒湿室において湿潤空気を利用することを示唆している。しかしながら、これらの先行技術においては、飽和水蒸気を用いた安定した湿度の制御が困難であると共に、湿度の制御のために、飽和水蒸気から凝縮して生じる水を用いること、及び調湿材を湿度の制御に用いることについて記載も示唆もない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２００９-１０３３５１号公報
特開平１－１０４１２８号公報
実用新案出願公開平２－２０９３３号公報
特開平３－２８９５４９号公報
特開２０１９-７４４１８号公報
【非特許文献】
【０００６】
ＪＩＳＢ７９２０：２０００湿度計－試験方法
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記したとおり、特許文献１に記載の恒温恒湿器及び非特許文献１に記載の湿潤空気の発生方法に基づいた恒温恒湿器の場合、いずれもの技術に基づいても卓上型（槽内３００ｍｍ角程度）のサイズの恒温恒湿器を設計することは技術的に難しく、また、非特許文献１に記載の湿潤空気の発生方法に基づいた場合には製造される恒温恒湿器が高価となるといった価格面からの課題もある。一方、飽和水蒸気を使用する技術に基づいた恒温恒湿器の場合、卓上型のサイズの恒温恒湿器を設計することが可能だとしても、安定した湿度の制御が困難であるという課題がある。
本発明は、上記の課題を解決するために創出されたもので、簡便かつ卓上型のサイズの恒温恒湿器であって、飽和水蒸気を使用し、安定した湿度制御が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】
【０００８】
本発明者は、水滴を含む水蒸気を使用した安定的な湿度の制御を鋭意研究し、水滴を含む水蒸気から凝縮して生じる水を調湿材として使用し、相対湿度の制御に利用することにより、安定的な湿度の制御が可能となることを見出し、本発明を完成するに至った。
本発明は、以下の特定事項により特定されるとおりのものである。
【０００９】
［１］湯気発生装置及び恒温器からなる恒温恒湿器であって、前記湯気発生装置はエアポンプ、加湿槽、及び水加熱ヒータを含むものであり、前記恒温器は撹拌ファン、温湿度センサ、及び調湿材を含むものであり、前記湯気発生装置において発生した水滴を含む水蒸気を前記恒温器に導入するために前記湯気発生装置と前記恒温器とは連通しており、前記加湿槽内の温度と前記恒温器内の温度とをそれぞれ制御することを特徴とする恒温恒湿器。
［２］調湿材が、温度２５℃において相対湿度を３３％から７５％に変化させた際の吸湿量が、温度２５℃において相対湿度が３３％での調湿材の質量に対して重量比で０．１％～３０％であることを特徴とする［１］に記載の恒温恒湿器。
［３］調湿材が、窒素吸着法によって求めた比表面積が１～１０００ｍ
２
／ｇの範囲のものであることを特徴とする［１］又は［２］に記載の恒温恒湿器。
［４］調湿材が、珪藻土、Ｂ型シリカゲル、木質繊維、綿、ウール、又は化学繊維である［１］～［３］に記載の恒温恒湿器。
［５］湯気発生装置が、恒温器内へ乾燥空気を導入するためのエアポンプを別途備えることを特徴とする［１］～［４］に記載の恒温恒湿器。
［６］乾燥空気が、外気、乾燥空気ボンベからの空気、吸湿剤を通過させた乾燥空気、あるいは冷却によって乾燥させた空気から得られたものである［５］に記載の恒温恒湿器。
［７］恒温器に加熱素子又は加熱冷却素子が設けられた、［１］～［４］に記載の恒温恒湿器。
［８］調湿材の載置位置と恒温器に設けられた加熱素子又は加熱冷却素子の設置位置は、それぞれの最短距離が０．１ｃｍ～５ｃｍの範囲にあることを特徴とする［７］に記載の恒温恒湿器。
［９］調湿材の載置位置と恒温器内の攪拌ファンの設置位置とは、それぞれの最短距離が０．１ｃｍ～２０ｃｍの範囲にあることを特徴とする［１］～［４］に記載の恒温恒湿器。
［１０］恒温器内が２室に分かれ、水滴を含む水蒸気導入口及び調湿材近傍が一方の室内として画分され、もう一方の室に温湿度センサを設置して一定の温度及び相対湿度環境が構築され、これら２室の空気が恒温器内の撹拌ファンによって循環することを特徴とする［１］～［９］に記載の恒温恒湿器。
［１１］湯気発生装置及び恒温器からなる恒温恒湿器であって、前記湯気発生装置はエアポンプ、加湿槽、及び水加熱ヒータを含むものであり、前記恒温器は撹拌ファン、温湿度センサ、及び調湿材を含むものであり、前記湯気発生装置において発生した水滴を含む水蒸気を前記恒温器に導入するために前記湯気発生装置と前記恒温器とが連通する恒温恒湿器において、前記加湿槽内の温度が前記恒温器内の温度よりも１℃以上高いことを特徴とする恒温恒湿器における相対湿度の制御方法。
［１２］加湿槽内の温度が前記恒温器内の温度よりも５℃～３０℃以上高い、［１１］に記載の制御方法。
［１３］加湿槽内の温度が前記恒温器内の温度よりも１０℃～２０℃以上高い、［１２］に記載の制御方法。
［１４］エアポンプの出力時間がＸ秒、停止時間が（Ｙ―Ｘ）秒、０≦Ｘ≦Ｙ、及び０．１≦Ｙ≦１０となる断続的な制御によって、エアポンプの排出量を制御する［１１］～［１３］に記載の制御方法。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、簡便な調湿機構によって恒温恒湿器内の相対湿度を安定に制御することができるため、簡便な卓上型のサイズの恒温恒湿器を安価に提供できる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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