JP2016125745A

JP2016125745A - 雰囲気調整装置

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Publication number: JP2016125745A
Application number: JP2014266428A
Authority: JP
Inventors: 滋典山村; Shigenori Yamamura
Original assignee: Kitasato Institute
Current assignee: Kitasato Institute
Priority date: 2014-12-26
Filing date: 2014-12-26
Publication date: 2016-07-11
Anticipated expiration: 2034-12-26
Also published as: JP6622459B2

Abstract

【課題】気体の温度および相対湿度を目的温度および目的相対湿度に保ったまま、当該気体を観測対象物に吹き付ける。
【解決手段】雰囲気調整装置１は、蒸気発生部１０３、空気輸送管１０９および熱交換部１１１を備える。蒸気発生部１０３は、目的温度および目的相対湿度に応じた水蒸気量を有する気体を発生させる。空気輸送管１０９は、蒸気発生部１０３が発生させた気体を輸送する。熱交換部１１１は、空気輸送管１０９の気体流出側の端部に設けられ、気体の温度および相対湿度を目的温度および目的相対湿度に調整する。
【選択図】図１

Description

本発明は、観測対象物の雰囲気を調整する雰囲気調整装置に関する。

物質の性質を解析する装置として、観測対象物にＸ線等の量子ビームを照射し、散乱や干渉によって発生する回折を観測する回折装置等の観測装置が知られている。観測装置の観測対象物としては、温度および相対湿度によって状態が変化する物質が採用されることがある。このような観測対象物の観測を行う場合、観測対象物の雰囲気を所望の温度および相対湿度に調整する必要がある。

所望の相対湿度の気体を発生させる湿度発生装置が知られている（例えば、非特許文献１−３を参照）。観測対象物の雰囲気湿度を調整する方法として、湿度発生装置が発生させた所望の相対湿度の気体を、チューブを介して観測対象に吹き付けることが考えられる。

"水蒸気発生装置 HUM"、［online］、株式会社リガク、［２０１４年１０月３１日検索］、インターネット〈URL: http://www.rigaku.co.jp/products/p/xdat0015/〉 "調湿ガス供給装置 Humi-Cruise"、［online］、株式会社第一科学、［２０１４年１０月３１日検索］、インターネット〈URL: http://www.daiichi-kagaku.co.jp/catalog/8/8-039.html〉 Sanchez-Weatherby et al.、"Improving diffraction by humidity control"、「Acta Crystallogr. D.」、2009

しかしながら、非特許文献１、２に開示された湿度発生装置は、湿度発生装置が発生させた所望の相対湿度の気体を、チューブを介して観測対象に吹き付ける構造を有していない。

また、非特許文献３に開示された湿度発生装置は、チューブを介して観測対象物に吹き付ける構造を有しており室温において所望の相対湿度の気体を発生させることができるが、室温以外の目的温度かつ目的相対湿度の気体を発生させることはできない。
本発明の目的は、上述した課題を解決する雰囲気調整装置を提供することにある。

第１の態様は、タンク内の水に気体を通すことで蒸気を発生させる蒸気発生部と、目的温度および目的相対湿度に応じて、前記タンク内の水温を調整する水温調整部と、前記蒸気発生部が発生させた気体を輸送する輸送管と、前記輸送管の気体流出端側に設けられ、前記気体の温度を前記目的温度まで降温または昇温することで、前記気体の温度および相対湿度を前記目的温度および前記目的相対湿度に調整する調整部とを備える雰囲気調整装置である。

また、第２の態様は、第１の態様において、前記目的相対湿度、前記目的温度および前記タンク内の気体の圧力に基づいて、前記水温調整部が調整すべき前記タンク内の水温を算出する温度算出部をさらに備える雰囲気調整装置である。

また、第３の態様は、第１または第２の態様において、前記タンク内の気体の圧力を調整する圧力調整部をさらに備える雰囲気調整装置である。

また、第４の態様は、第１から第３の何れかの態様において、前記輸送管のうち前記調整部が設けられない部分が断熱材で覆われている雰囲気調整装置である。

また、第５の態様は、第１から第４の何れかの態様において、前記輸送管は可撓性を有し、前記輸送管の気体流出端において、当該気体流出端の位置及び向きを固定する固定台をさらに備える雰囲気調整装置である。

また、第６の態様は、第１から第５の何れかの態様において、前記目的温度の温調媒体を前記調整部に供給する温調媒体供給部をさらに備え、前記調整部は、前記輸送管によって輸送された前記気体と前記温調媒体との熱交換により、前記気体の温度および相対湿度を前記目的温度および前記目的相対湿度に調整する雰囲気調整装置である。

また、第７の態様は、第１から第６の何れかの態様における前記水温調整部が、調整すべき水温より低い温度の冷媒およびヒーターによって前記タンク内の水温を調整する雰囲気調整装置である。

また、第８の態様は、第１から第７の何れかの態様において、前記蒸気発生部の前記タンクに水を供給する給水部をさらに備える請求項１から請求項７の何れか１項に記載の雰囲気調整装置である。

上記態様のうち少なくとも１つの態様によれば、輸送管の気体流出端側において相対湿度を調整するため、気体流出側の端部を観測対象物の近傍に配置することで、相対湿度の調整後に相対湿度が変化することなく、気体を観測対象物に吹き付けることができる。また上記態様のうち少なくとも１つの態様によれば、気体の温度および相対湿度を目的温度および目的相対湿度に調整することができる。これにより、温度および相対湿度によって状態が変化する物質について、所望の雰囲気下で観測を行うことができる。

一実施形態による雰囲気調整装置の構成を示す概略ブロック図である。一実施形態による雰囲気調整装置の熱交換部の外観を示す側面図である。一実施形態による調整装置の動作を示すフローチャートである。

以下、図面を参照しながら実施形態について詳しく説明する。
図１は、一実施形態による雰囲気調整装置１の構成を示す概略ブロック図である。
雰囲気調整装置１は、観測装置の観測対象物Ｏの雰囲気の温度および相対湿度を所望の目的温度および目的相対湿度に調整する装置である。
雰囲気調整装置１は、給気部１０１、給水部１０２、蒸気発生部１０３、水温調整部１０４、冷媒供給部１０５、蒸気温調器１０６、温調媒体供給部１０７、温度調整部１０８、空気輸送管１０９、温調媒体輸送管１１０、熱交換部１１１、バルブ１１２、外気圧計１１３、外気温計１１４、調整装置１１５を備える。

給気部１０１は、所定圧力の乾燥空気を蒸気発生部１０３に供給する。給気部１０１は、例えば空気圧縮機およびエアドライヤーによって実現される。具体的には、給気部１０１は、空気圧縮機が圧縮した空気をエアドライヤーにより乾燥させることで、所定圧力の乾燥空気を供給する。給気部１０１は、乾燥圧縮気体供給部の一例である。
給水部１０２は、蒸気発生部１０３に水を供給する。給水部１０２は、例えばタンクに充填された水をポンプによって蒸気発生部１０３が備えるタンクへ供給するものによって実現される。また給水部１０２は、例えばタンクに充填された水が重力によって蒸気発生部１０３が備えるタンクへ供給されるものであっても良い。給水部１０２は、蒸気発生部１０３が備えるタンクの水量が一定の量を下回った場合に、蒸気発生部１０３に一定量の水を供給する。これにより、蒸気発生部１０３のタンクには常に一定量以上の水が溜まった状態となるため、例えば一週間を超えるような長時間の連続運転が可能となる。
蒸気発生部１０３は、給気部１０１から供給された空気を給水部１０２から供給された水にくぐらせることで、目的温度および目的相対湿度に応じた水蒸気量を有する空気を生成する。具体的には、蒸気発生部１０３は、給水部１０２から供給された水を溜めるタンクを備え、給気部１０１から供給された空気を当該タンクの底部から水中に放出することで、目的温度および目的相対湿度に応じた水蒸気量を有する空気を生成する。

水温調整部１０４は、蒸気発生部１０３が生成する空気の温度を調整する。具体的には、蒸気発生部１０３のタンク内に溜められた水の温度を調整することで、蒸気発生部１０３から供給される空気の水蒸気量を調整する。水温調整部１０４は、冷媒供給部１０５から供給される冷媒を輸送する輸送管およびヒーターを備える。水温調整部１０４は、冷媒供給部１０５から供給される冷媒とタンク内の水とで熱交換をさせることによってタンク内の水を冷却し、ヒーターによりタンク内の水を熱する。水温調整部１０４は、輸送管を流れる冷媒の温度およびヒーターの出力を調整することで、タンク内の水温を一定に保つ。冷媒供給部１０５は、水温調整部１０４が調整すべき水温より低い温度の冷媒を供給する。冷媒としては、例えばエチレングリコールなどの不凍液を用いることができる。冷媒の温度としては、例えば水温より１０℃低い温度が挙げられる。
蒸気温調器１０６は、蒸気発生部１０３のタンク内の空気の温度を監視し、タンク内の空気の温度をタンク内の水温より高い温度に調整する。タンク内の空気の温度がタンク内の水温より高い温度に保たれることで、蒸気発生部１０３が発生させた蒸気の結露を防止することができる。
温調媒体供給部１０７は、所定の温度の温調媒体を熱交換部１１１に供給する。本実施形態に係る雰囲気調整装置１においては、温調媒体として水が用いられる。温調媒体供給部１０７は、例えばチラーによって実現される。
温度調整部１０８は、温調媒体供給部１０７が供給する温調媒体の温度を調整する。温度調整部１０８は、温調媒体供給部１０７に設けられた金属管と投げ込みクーラーとを有する。温度調整部１０８は、金属管に温調媒体より低温の水を流すことで温調媒体の温度を下げることができる。また、投げ込みクーラーが温調媒体供給部１０７に設置されることで、温調媒体の冷却温度を迅速に制御することができる。

図２は、一実施形態による雰囲気調整装置１の熱交換部１１１の外観を示す側面図である。
空気輸送管１０９は、蒸気発生部１０３が生成した空気を観測対象物Ｏまで輸送する。空気輸送管１０９は、例えばフレキシブルチューブによって実現される。つまり、空気輸送管は、可撓性を有する管である。空気輸送管１０９は、蒸気発生部が発生させた気体を輸送する輸送管の一例である。
温調媒体輸送管１１０は、温調媒体供給部１０７が供給する温調媒体を輸送する。温調媒体輸送管１１０は、可撓性を有する管であって、例えばビニルホースによって実現される。

熱交換部１１１は、少なくとも空気輸送管１０９の気体流出端側において、空気輸送管１０９が輸送する空気と温調媒体輸送管１１０が輸送する温調媒体との熱交換を行わせる。具体的には、熱交換部１１１は、空気輸送管１０９のうち、蒸気発生部１０３の蒸気出力口から気体流出端の近傍（例えば、気体流出端の１０センチメートル手前）までを覆うように設けられている。熱交換部１１１において、図２に示すように、温調媒体輸送管１１０が空気輸送管１０９の周りに這わせるように配され、断熱材２０３が空気輸送管１０９及び温調媒体輸送管１１０を覆うように設けられる。熱交換部１１１は、輸送管の気体流出端側に設けられ、気体の相対湿度を目的相対湿度に調整する調整部の一例である。
空気輸送管１０９は、熱交換部１１１が設けられる部分を除き、断熱材２０１によって断熱される。つまり、空気輸送管１０９の気体流出端は、断熱材２０１によって断熱される。また温調媒体輸送管１１０は、熱交換部１１１が設けられる部分を除き、断熱材２０２によって断熱される。
断熱材２０１、断熱材２０２および断熱材２０３は、例えば、ウレタンフォームによって実現される。

熱交換部１１１は、支持台３００によって支持される。支持台３００は、観測対象物Ｏを支持する観測装置の近傍の床面に設置される底板３０１と、底板３０１に固定され、底板３０１から垂直に伸びる第１支持棒３０２と、熱交換部１１１が固定される第２支持棒３０３と、第１支持棒３０２に対して摺動可能かつ固定可能に設けられた第１摺動部３０４と、第２支持棒３０３に対して摺動可能かつ固定可能に設けられた第２摺動部３０５とを備える。第１摺動部３０４と第２摺動部３０５とは、第１支持棒３０２が伸びる方向および第１支持棒３０２が伸びる方向に交差する共通の軸回りに相対的に回転可能かつ固定可能に設けられる。
これにより、第１摺動部３０４の第１支持棒３０２に対する相対位置、第２摺動部３０５の第２支持棒３０３に対する相対位置、および第１摺動部３０４と第２摺動部３０５の相対角度が適切に調整されることで、雰囲気調整装置１は、空気輸送管１０９の気体流出側の端部において、当該端部の位置及び向きを観測対象物Ｏに向けて固定することができる。
なお、支持台３００において、底板３０１と第１支持棒３０２の間にＸＹＺステージが設けられていても良い。ＸＹＺステージは、底板３０１と第１支持棒３０２の幅方向、高さ方向および奥行き方向の位置関係を微調整するための装置である。ＸＹＺステージは、例えば幅方向、高さ方向および奥行き方向にそれぞれ３ｃｍ程度移動可能であり、それぞれの方向に対応して設けられるネジを回転させることで、第１支持棒３０２を変位させる。つまり、ネジの１回転につきネジのピッチ幅だけ第１支持棒３０２が変位する。これにより、観測対象物Ｏが全長１ｍｍ以下の微小なものであったとしても、支持台３００は、観測対象物Ｏに空気が確実に吹き付けられる位置で、空気輸送管１０９を支持することができる。

なお、熱交換部１１１は、空気輸送管１０９の周りに温調媒体輸送管１１０を配したものであるため、空気輸送管１０９より可撓性に劣る。そのため、本実施形態に係る雰囲気調整装置１は、空気輸送管１０９の気体流出端から所定長さ（例えば、１０センチメートル）の範囲には、熱交換部１１１が設けられていない。これにより、空気輸送管１０９の気体流出端近傍の可撓性が担保され、容易に気体流出端の位置および向きを調整することができる。なお、空気輸送管１０９の気体流出端近傍における熱交換部１１１が設けられない部分の長さは、当該長さを気体が通過する間に許容誤差以上の気体の温度変化が生じない長さである。許容誤差以上の気体の温度変化が生じない長さは、目的温度の範囲および気体の流量によって定めることができる。

バルブ１１２は、蒸気発生部１０３と熱交換部１１１の間の空気輸送管１０９に設けられる比例制御弁である。バルブ１１２は、空気輸送管１０９を流れる空気の圧力を制限する。本実施形態におけるバルブ１１２は、蒸気発生部１０３のタンク内の圧力が所定の設定圧力（例えば、３００ｋＰａ）に保たれるよう自動制御される。また、バルブ１１２の設定圧力を変えることで、雰囲気調整装置１によって調整可能な相対湿度の範囲が変化する。バルブ１１２は、圧力調整部の一例である。
外気圧計１１３は、空気輸送管１０９の気体流出側の端部において、空気輸送管が輸送する空気の圧力を計測する。
外気温計１１４は、空気輸送管１０９の気体流出側の端部において、空気輸送管が輸送する空気の温度を計測する。

調整装置１１５は、目的温度、目的相対湿度およびバルブ１１２の設定圧力の入力を受け付け、水温調整部１０４が調整すべき蒸気発生部１０３のタンク内の水温を算出する。調整装置１１５は、タンク内の水温が算出した温度になるよう水温調整部１０４を制御する。また、調整装置１１５は、熱交換部１１１に供給する温調媒体の温度が目的温度になるよう温調媒体供給部１０７を制御する。

ここで、本実施形態に係る雰囲気調整装置１によって所望の湿度の空気を供給できる理由を説明する。
蒸気発生部１０３は、目的温度と目的相対湿度から特定される水蒸気量を有する空気を生成する。当該空気は、空気輸送管１０９を介して輸送され、熱交換部１１１において温調媒体輸送管１１０が輸送する温調媒体と熱交換される。気体の飽和水蒸気量（飽和水蒸気圧）は、温度および圧力によって変化する。具体的には、同じ水蒸気量および圧力を有する空気である場合、温度が低い空気ほど飽和水蒸気量が小さく、温度が高い空気ほど飽和水蒸気量が大きくなる。また同じ水蒸気量および温度を有する空気である場合、圧力が高い空気ほど飽和水蒸気量が小さく、圧力が低い空気ほど飽和水蒸気量が大きくなる。
ここで温調媒体輸送管１１０が輸送する温調媒体の温度が、空気輸送管１０９が輸送する空気の温度と異なる場合、空気輸送管１０９が輸送する空気の温度は変化する。また、蒸気発生部１０３のタンク内の圧力が大気圧と異なる場合、空気輸送管１０９が輸送する空気の圧力は変化する。空気の飽和水蒸気量は、空気の温度および圧力によって変わる一方、空気輸送管１０９の中に存在する水蒸気量は変化しない。そのため、空気輸送管１０９が輸送する空気の温度および圧力の変化によって、相対湿度が変化する。したがって、雰囲気調整装置１は、蒸気発生部１０３が生成する空気の温度、タンク内の空気の圧力、および温調媒体供給部１０７が供給する温調媒体の温度を調整することで、所望の温度かつ所望の相対湿度の空気を、観測対象物Ｏに吹き付けることができる。

また、熱交換部１１１が、空気輸送管１０９の気体流出端側に設けられるため、空気輸送管１０９の気体流出端を観測対象物Ｏの近傍に配置することで、調整後の空気の温度及び相対湿度が目的温度及び目的相対湿度から変化しないうちに、当該空気を観測対象物Ｏに吹き付けることができる。

次に、調整装置１１５の動作について説明する。
図３は、一実施形態による調整装置１１５の動作を示すフローチャートである。
まず、調整装置１１５は、利用者より観測対象物Ｏの目的温度および目的相対湿度の入力を受け付ける（ステップＳ１）。次に調整装置１１５は、外気温計１１４および外気圧計１１３から、それぞれ空気輸送管１０９の気体流出側の端部における温度及び圧力を取得する（ステップＳ２）。
次に、調整装置１１５は、取得した温度が目的温度より高いか否かを判定する（ステップＳ３）。取得した温度が目的温度より高い場合（ステップＳ３：ＹＥＳ）、調整装置１１５は、温調媒体の冷却指示を出力する（ステップＳ４）。温調媒体の冷却指示が出力された場合、使用者は、温度調整部１０８の金属管に水を流し、さらに温調媒体供給部１０７へ温度調整部１０８の投げ込みクーラーを起動する。これにより、温調媒体供給部１０７が供給する温調媒体は冷却される。
他方、取得した温度が目的温度以下である場合（ステップＳ３：ＮＯ）、調整装置１１５は、温調媒体供給部１０７に対し、供給する温調媒体の温度を入力された目的温度に保つ旨の指示を出力する（ステップＳ５）。

調整装置１１５は、ステップＳ４またはステップＳ５によって温調媒体の温度の調整を開始すると、以下に示す式（１）に基づいて、蒸気発生部１０３が生成すべき空気の水蒸気量を算出する（ステップＳ６）。

Ｕ_ｗは、目的相対湿度を示す。ｐ_ｓは、バルブ１１２の設定圧力を示す。ｐ_ｔは、外気圧計１１３が計測した圧力を示す。ｔ_ｓは、水温調整部１０４が調整すべきタンク内の水温を示す。ｔ_ｔは、外気温計１１４が計測する温度を示す。なお、熱交換部１１１において空気と温調媒体とが適切に熱交換される場合、温度ｔ_ｔは、時間の経過により目的温度と一致することとなる。ｅ_ｓ（ｔ）は、温度ｔにおける飽和水蒸気圧を示す。飽和水蒸気圧は、水蒸気量を空気の分圧として表したものである。つまり、蒸気発生部１０３は、ｅ_ｓ（ｔ_ｓ）を、目的変数として式（１）を解くことで、蒸気発生部１０３が生成すべき空気の飽和水蒸気圧、すなわち水蒸気量を算出する。ｆ（ｐ，ｔ）は、圧力ｐ、温度ｔにおける増加補正係数を示す。なお、増加補正係数は、大気圧環境下においては、圧力および温度による変化が無視できる程度に小さいため、増加補正係数を定数「１」として扱っても良い。

次に、調整装置１１５は、算出した飽和水蒸気圧ｅ_ｓ（ｔ_ｓ）から、水温調整部１０４が調整すべき蒸気発生部１０３のタンク内の水温ｔ_ｓを特定する（ステップＳ７）。タンク内の水温ｔ_ｓは、飽和水蒸気圧がｅ_ｓ（ｔ_ｓ）となるときの飽和空気の温度と等しい。飽和空気の温度は、飽和水蒸気圧から一意に特定できる値であるため、例えば、調整装置１１５は、予め飽和空気の温度と飽和水蒸気圧の関係を示すテーブルを記憶部に予め記憶しておき、当該テーブルを参照して飽和空気の温度すなわちタンク内の水温ｔ_ｓを特定する。そして、調整装置１１５は、水温調整部１０４に対し、蒸気発生部１０３のタンク内の水温を算出した温度ｔ_ｓに保つ旨の指示を出力する（ステップＳ８）。

なお、目的相対湿度が低湿度である場合、温度ｔ_ｓが負の値となる場合がある。例えば、タンク内の圧力が１気圧、目的温度が摂氏２５度、目的相対湿度が１０％である場合、調整すべき水温として摂氏−８．６度が算出される。この場合、使用者は、バルブ１１２の設定圧力を増加させて、調整装置１１５に再度温度ｔ_ｓを計算させる。例えば、タンク内の圧力を３００ｋＰａに設定した場合において、目的温度が摂氏２５度、目的相対湿度が１０％であるとき、調整装置１１５は、調整すべき水温として摂氏６度を算出する。このように、調整装置１１５が算出した温度ｔ_ｓが水温調整部１０４による調整範囲を超える場合、使用者は、バルブ１１２の設定圧力を変更し、温度ｔ_ｓが水温調整部１０４による調整範囲内になるように調整装置１１５に温度ｔ_ｓを再計算させる。

以降、調整装置１１５は、蒸気温調器１０６および外気温計１１４が計測する温度が、それぞれ温度ｔ_ｓおよび目的温度に一致するようにフィードバック制御を行う。フィードバック制御は、例えばＰＩＤ制御によって実現される。これにより、調整装置１１５は、空気輸送管１０９の気体流出端における空気の温度および相対湿度を、所望の温度および相対湿度に制御することができる。

このように、本実施形態によれば、雰囲気調整装置１は、空気輸送管１０９の空気流出側の端部において相対湿度を調整するため、空気流出側の端部を観測対象物の近傍に配置することで、相対湿度の調整後に相対湿度が変化することなく、空気を観測対象物に吹き付けることができる。また、本実施形態によれば、雰囲気調整装置１は、気体の温度および相対湿度を目的温度および目的相対湿度に調整する。これにより、温度および相対湿度によって状態が変化する物質について、所望の雰囲気下で観測を行うことができる。

また、本実施形態によれば、空気輸送管１０９は、断熱材で覆われている。これにより、蒸気発生部１０３が生成した空気が冷却されて水蒸気が凝縮することを防ぐことができ、蒸気発生部１０３が生成する空気の温度が室温より高い場合にも、確実に所望の相対湿度の空気を観測対象物Ｏに吹き付けることができる。

また、本実施形態によれば、給気部１０１は、蒸気発生部１０３のタンクに圧縮空気を供給し、バルブ１１２は、蒸気発生部１０３のタンク内の圧力を設定圧力に調整する。つまり、使用者は、バルブ１１２の設定により、蒸気発生部１０３内の圧力を制御することができる。これにより、雰囲気調整装置１は、バルブ１１２の設定圧力を変更することで、観測対象物Ｏに吹き付けることができる空気の温度および相対湿度の範囲を広げることができる。

具体的には、蒸気発生部１０３のタンク内の圧力を、外気圧より高くすることで、タンク内の圧力が外気圧と等しい場合より低湿度の空気を供給することができる。
例えば、タンク内の圧力が１気圧である場合において、目的温度が摂氏５度であるとき、調整可能な相対湿度の範囲は、７１％（水温を摂氏０．２度に調整した場合）以上１００％（水温を摂氏５度に調整した場合）以下である。これに対し、バルブ１１２の設定圧力を５００ｋＰａに設定することで、目的温度が摂氏５度であるときの調整可能な相対湿度の範囲を、１４％（水温を摂氏０．１度に調整した場合）以上１００％（水温を摂氏５度に調整した場合）以下まで拡張することができる。
また、タンク内の圧力が１気圧である場合において、目的温度が摂氏２５度であるとき、調整可能な相対湿度の範囲は、２０％（水温を摂氏０．５度に調整した場合）以上１００％（水温を摂氏２５度に調整した場合）以下である。これに対し、バルブ１１２の設定圧力を５００ｋＰａに設定することで、目的温度が摂氏２５度であるときの調整可能な相対湿度の範囲を、４％（水温を摂氏４．０度に調整した場合）以上１００％（水温を摂氏２５度に調整した場合）以下まで拡張することができる。
また、タンク内の圧力が１気圧である場合において、目的温度が摂氏８０度であるとき、調整可能な相対湿度の範囲は、１％（水温を摂氏０．１度に調整した場合）以上１００％（水温を摂氏８０度に調整した場合）以下である。これに対し、バルブ１１２の設定圧力を５００ｋＰａに設定することで、目的温度が摂氏８０度であるときの調整可能な相対湿度の範囲を、０．３％（水温を摂氏１．９度に調整した場合）以上１００％（水温を摂氏８０度に調整した場合）以下まで拡張することができる。
なお、非特許文献３に開示された技術によれば、発生させる空気の相対湿度の下限は５０％とされている。これは、本実施形態に係る給気部１０１およびバルブ１１２に相当する圧力調整部を備えないことによる。

以上、図面を参照して一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、様々な設計変更等をすることが可能である。
例えば、上述した実施形態に係る蒸気発生部１０３は、空気を給水部１０２から供給された水にくぐらせることで、相対湿度１００％の飽和空気を生成するいわゆるバブリング方式のものであるが、これに限られない。例えば、他の実施形態に係る蒸気発生部１０３は、水を加熱して水蒸気を生成し、マスフローコントローラによって水蒸気の流量を制御するベーキング方式に係るものであっても良い。

また、上述した実施形態に係る雰囲気調整装置１は、調整装置１１５が水温調整部１０４に調整させる飽和空気の温度および温調媒体供給部１０７に供給させる温調媒体の温度を調整する場合について説明したが、これに限られない。例えば、調整装置１１５は、水温調整部１０４に調整させる飽和空気の温度をディスプレイ等に出力し、当該出力に基づいて使用者が水温調整部１０４および温調媒体供給部１０７を制御しても良い。

また、上述した実施形態に係る雰囲気調整装置１は、目的温度かつ目的相対湿度の空気を生成するが、これに限られない。例えば、他の実施形態に係る雰囲気調整装置１は、目的温度の入力を受け付けず、観測装置が設けられた部屋の室温と同じ温度かつ目的相対湿度の空気を生成しても良い。このとき、温調媒体の温度が室温と同じ温度であるならば、温調媒体供給部１０７は、温調媒体の温度の制御を行わなくても良い。

また、上述した実施形態に係る雰囲気調整装置１は、目的温度かつ目的相対湿度の空気を生成するが、これに限られない。例えば、他の実施形態に係る雰囲気調整装置１は、窒素ガス、酸素ガスまたは他の気体の温度および相対湿度を、目的温度および目的相対湿度に調整しても良い。

また、上述した実施形態では、調整装置１１５が算出した水温が水温調整部１０４の調整範囲を超える場合、使用者がバルブ１１２の設定圧力を変更して再計算するが、これに限られない。例えば、他の実施形態では、調整装置１１５が算出した水温が水温調整部１０４の調整範囲を超える場合、調整装置１１５が、水温が水温調整部１０４の調整範囲に収まるためのバルブ１１２の設定圧力を算出しても良い。この場合、使用者がバルブ１１２の設定圧力を変更しても良いし、計算結果に基づいて調整装置１１５がバルブ１１２の設定圧力を変更しても良い。

１雰囲気調整装置
１０１給気部
１０２給水部
１０３蒸気発生部
１０４水温調整部
１０５蒸気温調器
１０６温調媒体供給部
１０７温度調整部
１０８空気輸送管
１０９温調媒体輸送管
１１０熱交換部
１１１バルブ
１１２外気圧計
１１３外気温計
１１４調整装置
１１５冷媒供給部
Ｏ観測対象物

Claims

タンク内の水に気体を通すことで蒸気を発生させる蒸気発生部と、
目的温度および目的相対湿度に応じて、前記タンク内の水温を調整する水温調整部と、
前記蒸気発生部が発生させた気体を輸送する輸送管と、
前記輸送管の気体流出端側に設けられ、前記気体の温度を前記目的温度に調整することで、前記気体の温度および相対湿度を前記目的温度および前記目的相対湿度に調整する調整部と
を備える雰囲気調整装置。
前記目的相対湿度、前記目的温度および前記タンク内の気体の圧力に基づいて、前記水温調整部が調整すべき前記タンク内の水温を算出する温度算出部をさらに備える
請求項１に記載の雰囲気調整装置。
前記タンク内の気体の圧力を調整する圧力調整部をさらに備える請求項１または請求項２に記載の雰囲気調整装置。
前記輸送管のうち前記調整部が設けられない部分が断熱材で覆われている請求項１から請求項３の何れか１項に記載の雰囲気調整装置。
前記輸送管は可撓性を有し、
前記輸送管の気体流出端において、当該気体流出端の位置及び向きを固定する固定台をさらに備える
請求項１から請求項４の何れか１項に記載の雰囲気調整装置。
前記目的温度の温調媒体を前記調整部に供給する温調媒体供給部をさらに備え、
前記調整部は、前記輸送管によって輸送された前記気体と前記温調媒体との熱交換により、前記気体の温度および相対湿度を前記目的温度および前記目的相対湿度に調整する
請求項１から請求項５の何れか１項に記載の雰囲気調整装置。
前記水温調整部が、調整すべき水温より低い温度の冷媒およびヒーターによって前記タンク内の水温を調整する
請求項１から請求項６の何れか１項に記載の雰囲気調整装置。
前記蒸気発生部の前記タンクに水を供給する給水部をさらに備える
請求項１から請求項７の何れか１項に記載の雰囲気調整装置。