JP6815212B2

JP6815212B2 - チャンバ装置

Info

Publication number: JP6815212B2
Application number: JP2017013870A
Authority: JP
Inventors: 田中　雅人; 雅人田中; 真望木幡; 山口　徹; 徹山口; 茉莉絵水島; 禎明伊藤; 聡朗立田; 一清水
Original assignee: Azbil Corp
Current assignee: Azbil Corp
Priority date: 2017-01-30
Filing date: 2017-01-30
Publication date: 2021-01-20
Anticipated expiration: 2037-01-30
Also published as: JP2018124070A

Description

本発明は、室内の壁面などに固定されている温湿度センサを校正する技術に係り、特に室内と異なる温湿度環境を作り出すことが可能なチャンバ装置に関するものである。

建物施設の室内に設置されている温湿度センサについては、施設の目的に応じて例えばホテル室内の居住環境、医薬品製造工場の衛生管理などの重要性により、然るべき計測精度を維持するために、センサの校正を適宜実施する必要がある。例えば特許文献１には、１０℃と１０２℃という、校正前の温度センサの計測値を、１３℃と１０７℃に校正する２点校正の例が開示されている。

しかしながら、温湿度センサが設置された室内の温湿度環境の変更には時間がかかるため、温湿度センサの多点校正に時間がかかるという課題があった。したがって、室内の壁面などに固定されている温湿度センサの校正を、作業効率の事情などにより短時間で実施しなければならない場合には、その実施時点での室内の温湿度環境のみにおける１点校正にならざるを得ない。１点校正の場合、温湿度センサの本来の計測レンジを考慮した幅のある校正には至らないし、校正の実施時点での室内の温度と相対湿度も、偶然得られている値でしかない。つまり、センサの望ましい校正方法として一般的な多点校正に比べると雑な校正になるので、改善が求められている。

特開２０１６−０１８２９３号公報

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、室内の壁面などに固定されている温湿度センサの多点校正の実施容易性を高めることができるチャンバ装置を提供することを目的とする。

本発明のチャンバ装置は、一端が開いた筒の形状で、校正対象の第１の温湿度センサが設置された壁面と前記一端とが接触した状態で前記第１の温湿度センサが内部の空間に収容されるように設置される容器と、前記空間に、制御された温湿度環境を発生させるように構成された温湿度発生部と、前記空間の温度がオペレータによって設定された目標温度と一致し、かつ前記空間の相対湿度がオペレータによって設定された目標相対湿度と一致するように前記温湿度発生部を制御するように構成された温湿度制御演算部と、前記温湿度発生部と前記温湿度制御演算部とによって温湿度制御された空気を前記第１の温湿度センサの方へ送風するように構成されたファンとを備え、前記容器は、前記第１の温湿度センサを収容する内側の第１の筒部と、この第１の筒部を収容する外側の第２の筒部とからなる二重の筒の形状であり、前記第１の筒部と前記第２の筒部とは、互いの間に、前記ファンによって送風される空気が流れる第１の空間が形成されるように配置され、前記第１の筒部は、この第１の筒部の内部の空間を、前記第１の温湿度センサを収容する第２の空間と前記温湿度発生部の空気取入口に繋がる第３の空間とに分離する断熱材と、前記第１の空間と前記第２の空間とを連通させる第１の通気孔とを備え、前記断熱材は、前記第２の空間と前記第３の空間とを連通させる第２の通気孔を備えることを特徴とするものである。

また、本発明のチャンバ装置の１構成例は、前記第３の空間の温度と相対湿度とをそれぞれ被制御温度と被制御相対湿度として計測するように構成された第２の温湿度センサと、前記第２の温湿度センサによって計測された前記被制御温度と前記被制御相対湿度とを表示するように構成された表示制御部とをさらに備え、前記温湿度制御演算部は、前記目標温度と前記被制御温度とが一致し、かつ前記目標相対湿度と前記被制御相対湿度とが一致するように前記温湿度発生部を制御することを特徴とするものである。

また、本発明のチャンバ装置の１構成例は、前記第１の温湿度センサの近傍の温度を計測するように構成された温度センサをさらに備え、前記表示制御部は、前記被制御温度と前記被制御相対湿度とを表示すると同時に、前記温度センサによって計測された温度を温度標準値として表示することを特徴とするものである。
また、本発明のチャンバ装置の１構成例において、前記温湿度発生部は、前記温湿度制御演算部から出力される温度制御信号に応じて、空気を加熱または冷却するように構成された加熱・冷却アクチュエータと、前記温湿度制御演算部から出力される湿度制御信号に応じて、空気を加湿または除湿するように構成された加湿・除湿アクチュエータとを備えることを特徴とするものである。

本発明によれば、校正対象の第１の温湿度センサを容器内の空間に収容することにより、第１の温湿度センサの周囲空間を小さくすることができ、異なる温湿度環境を作り出すことが容易になるので、第１の温湿度センサの多点校正に要する時間を短縮することができ、多点校正の実施容易性を高めることができる。

また、本発明では、容器を二重の筒の形状にすることにより、校正対象の第１の温湿度センサに安定した気流を供給することができる。

また、本実施例では、第１の温湿度センサの近傍の温度を計測する温度センサを設けることにより、第１の温湿度センサが収容される空間内の温度分布の監視機能を実現することができる。その結果、オペレータは、所望の目標温度と第１の温湿度センサの近傍の温度とに差があるかどうかを認識することができる。

本発明のチャンバ装置の概要を説明する図である。校正対象の温湿度センサが設置された壁面が暖かい場合に受ける温湿度差の影響を説明する図である。校正対象の温湿度センサが設置された壁面が冷たい場合に受ける温湿度差の影響を説明する図である。校正対象の温湿度センサが設置された壁面に、制御用の温湿度センサを近づけた構成を示す図である。本発明の参考例に係るチャンバ装置の主要部の構成を示す断面図およびチャンバ装置の正面図である。本発明の参考例に係るチャンバ装置の構成を示すブロック図である。本発明の参考例に係るチャンバ装置の温湿度制御演算部の動作を説明するフローチャートである。本発明の第１の実施例に係るチャンバ装置の主要部の構成を示す断面図およびチャンバ装置の正面図である。本発明の第１の実施例に係るチャンバ装置の構成を示すブロック図である。本発明の第２の実施例に係るチャンバ装置の主要部の構成を示す断面図およびチャンバ装置の正面図である。本発明の第２の実施例に係るチャンバ装置の構成を示すブロック図である。本発明の第３の実施例に係るチャンバ装置の構成を示すブロック図である。本発明の第３の実施例に係るチャンバ装置のセンサ校正支援機能部の構成を示すブロック図である。本発明の第３の実施例に係るチャンバ装置のセンサ校正支援機能を説明するフローチャートである。

［発明の原理１］
温湿度センサの大きさに比べて、この温湿度センサを使って温湿度を計測しようとする室内空間が大きいことにより、異なる温湿度の状態を作り出して校正を行なうこと（多点校正）に時間がかかり過ぎることが、雑な校正で妥協せざるを得ない理由である。そこで、発明者は、持ち運び可能で、校正対象の温湿度センサを覆うように設置可能なチャンバ装置を用いて、校正対象の温湿度センサの周囲空間を小さくすればよいことに想到した。

図１は、本発明のチャンバ装置の概要を説明する図である。チャンバ装置１００は、筐体１０１と、筐体１０１内に設けられ、一端が開いた筒の形状で、校正対象の温湿度センサ１０が設置された壁面１１と前記一端とが接触した状態で温湿度センサ１０が内部の空間に収容されるように設置される容器１０２と、容器１０２内の空間の温湿度を計測する温湿度センサ１０５と、容器１０２内の空間に、制御された温湿度環境を発生させる温湿度発生部１０６と、温湿度発生部１０６によって温湿度制御された空気を温湿度センサ１０の方へ送風する循環ファン１０７とを少なくとも備えている。

図１のＳＡは温湿度発生部１０６によって温湿度制御され、温湿度センサ１０の方へ供給される空気（給気）、ＲＡは温湿度センサ１０から温湿度発生部１０６の方へと戻る空気（還気）である。
こうして、校正対象の温湿度センサ１０を容器１０２内の空間に収容することにより、温湿度センサ１０の周囲空間を小さくすることができ、異なる温湿度環境を作り出すことが容易になるので、温湿度センサ１０の多点校正に要する時間を短縮することができ、多点校正の実施容易性を高めることができる。

［発明の原理２］
チャンバ装置１００が、持ち運び可能な大きさや形状である場合、校正対象の温湿度センサ１０の近傍の温湿度と、温湿度センサ１０５の近傍の温湿度とでは、例えば温湿度センサ１０が設置された壁面１１の温度の影響により、無視できないレベルの温度分布（温度差）とこれに伴う相対湿度分布（湿度差）が生じてしまうことがある。

例えば図２に示すように、温湿度センサ１０５の計測結果を基に温湿度発生部１０６を制御して、容器１０２内の温湿度センサ１０５の近傍の温湿度を例えば２５［℃］、４４［％］に制御したとしても、壁面１１の温度が例えば３０［℃］の場合、容器１０２内の温湿度センサ１０の近傍の温湿度は、壁面１１の温度の影響を受けて例えば２６［℃］、４１［％］になってしまう。

また、図３に示すように、容器１０２内の温湿度センサ１０５の近傍の温湿度を例えば２５［℃］、４４［％］に制御したとしても、壁面１１の温度が例えば２０［℃］の場合、容器１０２内の温湿度センサ１０の近傍の温湿度は、壁面１１の温度の影響を受けて例えば２３［℃］、５０［％］になってしまう。

図４に示すように、制御用の温湿度センサ１０５をなるべく壁面１１に近付けたとしても少なからぬ温湿度差の影響を受けるし、また制御性能を維持するためには、温湿度センサ１０５を温湿度発生部１０６から遠ざけるのは好ましくない。

そこで、発明者は、校正対象の温湿度センサ１０の近傍にも温度センサを追加し、この温度センサにより計測される温度を標準値とすることに想到した。これにより、オペレータは、所望の目標温度と温湿度センサ１０の近傍の温度とに差があるかどうかを認識することができる。

［参考例］
以下、本発明の参考例について図面を参照して説明する。図５（Ａ）は本参考例に係るチャンバ装置１００の主要部の構成を示す断面図、図５（Ｂ）はチャンバ装置１００を温湿度センサ１０が設置された壁面側から見た正面図、図６はチャンバ装置１００の構成を示すブロック図である。図５（Ａ）、図５（Ｂ）、図６では、校正対象の温湿度センサ１０との関係を分かり易くするため、チャンバ装置１００の容器１０２内の空間１０２０に温湿度センサ１０を収容した状態で描いている。

チャンバ装置１００は、筐体１０１と、容器１０２と、温湿度センサ１０５と、温湿度発生部１０６と、循環ファン１０７と、温湿度発生部１０６内に設けられた加熱・冷却アクチュエータであるペルチェ素子１０８と、温湿度センサ１０５が計測した被制御温度ＰＴ［℃］がオペレータによって設定された目標温度ＳＴ［℃］と一致し、かつ温湿度センサ１０５が計測した被制御相対湿度ＰＨ［％］がオペレータによって設定された目標相対湿度ＳＨ［％］と一致するように温湿度発生部１０６を制御する温湿度制御演算部１０９と、表示制御部１１０と、例えば液晶パネル等の表示部１１１と、オペレータがチャンバ装置１００に指示を与えるための操作部１１５とを備えている。

容器１０２は、筒状の構造をしており、温湿度制御を行なう上流側の端部が閉端１０３で、下流側の端部が校正対象の温湿度センサ１０を収容できるように開放端１０４となっている。周囲に対して断熱する必要がある場合、容器１０２の材料としては、断熱性の良い樹脂やセラミックを用いることが好ましい。温湿度センサ１０の周囲空間を小容量とし、かつ持ち運び可能なチャンバ装置１００を実現するため、容器１０２のサイズは、筒の径が例えば十数ｃｍ程度、長さが数十ｃｍ程度であることが好ましい。

オペレータは、チャンバ装置１００を使用して温湿度センサ１０の校正を行なう場合、図１に示したように温湿度センサ１０が容器１０２内の空間１０２０に収容された状態になるように、容器１０２の下流側の端部を、温湿度センサ１０が設置された室内の壁面１１に押し付ける。

空間１０２０の気密性を向上させるため、チャンバ装置１００は、容器１０２を壁面１１に押し付ける押圧機構を備えていてもよい。ただし、本発明では、温湿度センサ１０の簡易な校正を想定しているため、空間１０２０の厳密な気密性を確保することは本発明の必須の構成要件ではない。

温湿度センサ１０５は、容器１０２内の上流側に設けられる。温湿度センサ１０５は、温湿度発生部１０６の近傍に設けられることが望ましい。また、温湿度センサ１０５は、事前に校正されているものとする。

温湿度発生部１０６は、容器１０２内の空間１０２０に、制御された温湿度環境を発生させる。具体的には、温湿度発生部１０６は、容器１０２内の空気の加熱または冷却を行なう加熱・冷却アクチュエータとしてペルチェ素子１０８を備えており、また容器１０２内の空気の加湿または除湿を行なう加湿・除湿アクチュエータとして分流式湿度発生装置（不図示）を備えている。

周知のとおり、分流式湿度発生装置は、還気ＲＡを除湿器（例えば乾燥剤）により乾燥させ、この乾燥空気を２つの流れに分け、一方の空気を加湿器（例えば超音波加湿器）により加湿し、乾燥空気と加湿した空気とを混合して送り出す装置である。分流式湿度発生装置は、乾燥空気の流量と加湿した空気の流量との比を調整することにより、所望の相対湿度の空気を作り出すことができる。

オペレータは、上記のようにチャンバ装置１００を設置した後に、操作部１１５を操作して、任意の目標温度ＳＴ［℃］と目標相対湿度ＳＨ［％］とを設定し、温湿度制御演算部１０９に対して温湿度制御の開始を指示する。
図７（Ａ）は温湿度制御演算部１０９の温度制御動作を説明するフローチャート、図７（Ｂ）は温湿度制御演算部１０９の湿度制御動作を説明するフローチャートである。

温湿度制御演算部１０９は、温湿度センサ１０５が計測した被制御温度ＰＴ［℃］を取得し（図７（Ａ）ステップＳ１０）、目標温度ＳＴ［℃］と被制御温度ＰＴ［℃］とが一致するようにＰＩＤ制御演算により操作量を算出する（図７（Ａ）ステップＳ１１）。そして、温湿度制御演算部１０９は、算出した操作量に応じた電流値のペルチェ制御信号（温度制御信号）を温湿度発生部１０６のペルチェ素子１０８に出力する（図７（Ａ）ステップＳ１２）。温湿度制御演算部１０９は、例えばオペレータによって温湿度制御の終了が指示されるまで（図７（Ａ）ステップＳ１３においてＹＥＳ）、ステップＳ１０〜Ｓ１２の処理を制御周期毎に繰り返し実行する。

こうして、ペルチェ素子１０８により容器１０２内の空気を目標温度ＳＴに加熱または冷却することができる。なお、加熱・冷却アクチュエータとして、ペルチェ素子以外のものを使用することも可能である。

また、温湿度制御演算部１０９は、温湿度センサ１０５が計測した被制御相対湿度ＰＨ［％］を取得し（図７（Ｂ）ステップＳ２０）、目標相対湿度ＳＨ［％］と被制御相対湿度ＰＨ［％］とが一致するようにＰＩＤ制御演算により操作量を算出する（図７（Ｂ）ステップＳ２１）。そして、温湿度制御演算部１０９は、算出した操作量に応じた分流比制御信号（湿度制御信号）を温湿度発生部１０６の流量制御バルブ（不図示）に出力する（図７（Ｂ）ステップＳ２２）。温湿度制御演算部１０９は、例えばオペレータによって温湿度制御の終了が指示されるまで（図７（Ｂ）ステップＳ２３においてＹＥＳ）、ステップＳ２０〜Ｓ２２の処理を制御周期毎に繰り返し実行する。

こうして、上述した乾燥空気と加湿した空気の両方またはどちらか一方の流量を流量制御バルブによって制御することにより、容器１０２内の空気を目標相対湿度ＳＨに加湿または除湿することができる。なお、加湿・除湿アクチュエータとして、分流式湿度発生装置以外のものを使用することも可能である。

循環ファン１０７は、温湿度発生部１０６と温湿度制御演算部１０９とによって温湿度制御された空気（給気ＳＡ）を下流側の温湿度センサ１０の方へ送り出す。本参考例では、温湿度発生部１０６の空気流出口（不図示）から流出した給気ＳＡが容器１０２の内壁近くを流れて下流側へ供給されるようになっている。

一方、還気ＲＡは、給気ＳＡよりも内側を流れ、上流側の温湿度発生部１０６の空気取入口（不図示）から温湿度発生部１０６の内部に戻り、再び温湿度制御されるようになっている。なお、後述の実施例と異なり、容器１０２内が空気を分ける構造になっていないため、給気ＳＡと還気ＲＡが明確に分かれていないことは言うまでもない。

表示制御部１１０は、温湿度センサ１０５が計測した被制御温度ＰＴ［℃］と被制御相対湿度ＰＨ［％］とを取得して、この被制御温度ＰＴ［℃］と被制御相対湿度ＰＨ［％］とを表示部１１１に表示させる。

温湿度制御演算部１０９と表示制御部１１０とは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、記憶装置及びインタフェースを備えたコンピュータと、これらのハードウェア資源を制御するプログラムによって実現することができる。ＣＰＵは、記憶装置に格納されたプログラムに従って本参考例で説明する処理を実行する。

以上のように、本参考例では、校正対象の温湿度センサ１０が設置された室内と異なる温湿度環境を作り出すことが容易になる。オペレータは、目標温度ＳＴ［℃］と目標相対湿度ＳＨ［％］とをそれぞれ任意の値に設定した後に、温湿度制御が概ね整定した状態で、表示部１１１に表示された被制御温度ＰＴ［℃］と被制御相対湿度ＰＨ［％］の値を読み取り、また温湿度センサ１０により計測される温度計測値Ｔ₁₀［℃］と相対湿度計測値Ｈ₁₀［％］とを読み取るようにすればよい。

このような作業を目標温度ＳＴ［℃］と目標相対湿度ＳＨ［％］とを変更しながら複数回行なうようにすれば、複数点の温度標準値ＴＸ［℃］に対する複数点の温度計測値Ｔ₁₀［℃］と、複数点の相対湿度標準値ＨＸ［％］に対する複数点の相対湿度計測値Ｈ₁₀［％］とを得ることができる。

そして、オペレータは、複数点の温度標準値ＴＸ［℃］と複数点の温度計測値Ｔ₁₀［℃］との差異、および複数点の相対湿度標準値ＨＸ［％］と複数点の相対湿度計測値Ｈ₁₀［％］との差異に基づき、温湿度センサ１０の周知の多点校正作業を実施することができる。本参考例では、様々な温湿度環境を作り出すことが容易になるので、温湿度センサ１０の多点校正に要する時間を短縮することができ、多点校正の実施容易性を高めることができる。

なお、本参考例では、温湿度発生部１０６と循環ファン１０７とを容器１０２の内部に設けているが、これに限るものではなく、容器１０２の外部に設けるようにしてもよい。
温湿度発生部１０６と循環ファン１０７と温湿度制御演算部１０９の機能を備えた装置として、例えばロトロニック社製の小型高精度温湿度校正器ＨＧ２−Ｓがある。このような小型高精度温湿度校正器を利用する場合、容器１０２の閉端１０３側に小型高精度温湿度校正器との接合機構を設け、この接合機構を介して小型高精度温湿度校正器の温湿度発生部１０６と容器１０２内の空間１０２０とが連通状態になるようにすればよい。

また、本参考例のチャンバ装置１００は、整定状態通知機能を備えていてもよい。具体的には、温湿度制御演算部１０９内の整定判定部１０９０は、被制御温度ＰＴ［℃］が目標温度ＳＴ［℃］を中心とする所定の温度範囲内である状態が一定時間以上継続し、かつ被制御相対湿度ＰＨ［％］が目標相対湿度ＳＨ［％］を中心とする所定の湿度範囲内である状態が一定時間以上継続したときに、温湿度制御の整定状態と判定し、整定状態であることを表示制御部１１０に通知するようにしてもよい。これにより、表示制御部１１０は、整定状態であることを知らせるメッセージを表示部１１１に表示させて、オペレータに通知する。ただし、整定状態の判定方法は上記の例に限るものではなく、他の方法によって判定してもよい。

また、本参考例のチャンバ装置１００は、経過時間通知機能を備えていてもよい。具体的には、温湿度制御演算部１０９内の時間判定部１０９１は、温湿度制御の開始時点から所定時間が経過したか否かを判定し、所定時間が経過したときに表示制御部１１０に通知するようにしてもよい。これにより、表示制御部１１０は、温湿度制御の開始時点から所定時間が経過したことを知らせるメッセージを表示部１１１に表示させて、オペレータに通知する。

［第１の実施例］
次に、本発明の第１の実施例について説明する。図８（Ａ）は本実施例に係るチャンバ装置１００ａの主要部の構成を示す断面図、図８（Ｂ）はチャンバ装置１００ａを温湿度センサ１０が設置された壁面側から見た正面図、図９はチャンバ装置１００ａの構成を示すブロック図であり、図５（Ａ）、図５（Ｂ）、図６と同一の構成には同一の符号を付してある。参考例と同様に、図８（Ａ）、図８（Ｂ）、図９では、チャンバ装置１００ａの容器１０２ａ内の空間１０２０ａに温湿度センサ１０を収容した状態で描いている。

本実施例のチャンバ装置１００ａは、筐体１０１と、容器１０２ａと、温湿度センサ１０５と、温湿度発生部１０６と、循環ファン１０７と、温湿度制御演算部１０９と、表示制御部１１０と、表示部１１１と、断熱材１１２と、操作部１１５とを備えている。

本実施例の容器１０２ａは、外側の筒部１０２１と、この筒部１０２１に収容される内側の筒部１０２２とからなる二重の筒状の構造になっている。外側の筒部１０２１と内側の筒部１０２２とは、互いの間に、循環ファン１０７によって送風される給気ＳＡが流れる流路となる空間１０２３が形成されるように配置されている。

筒部１０２１，１０２２の上流側の端部は閉端１０３で、筒部１０２２の下流側の端部が校正対象の温湿度センサ１０を収容できるように開放端１０４となっている。なお、本実施例では、筒部１０２１と筒部１０２２との間の空間１０２３の下流側を開放端としている。参考例と同様に、容器１０２ａの下流側の端部が壁面１１に押し付けられたときに、空間１０２３の下流側の端部は壁面１１によって塞がれることになるが、空間１０２３の下流側の端部を閉端にしておいてもよい。

筒部１０２２内には、例えば樹脂製の断熱材１１２が設置されている。断熱材１１２は、筒部１０２２内の空間を、校正対象の温湿度センサ１０を収容する下流側の空間１０２０ａと、還気ＲＡが温湿度発生部１０６へと戻る流路となる上流側の空間１０２０ｂとに分離する。空間１０２０ｂは、温湿度発生部１０６の空気取入口（不図示）と連通している。

筒部１０２２内の下流側の空間１０２０ａと空間１０２３とは、筒部１０２２に形成された通気孔１０２４を介して連通している。循環ファン１０７によって送風される給気ＳＡは、通気孔１０２４を通って空間１０２０ａに流入するようになっている。
一方、空間１０２０ａと空間１０２０ｂとは、断熱材１１２に形成された通気孔１０２５を介して連通している。

参考例と同様に、オペレータは、チャンバ装置１００ａを使用して温湿度センサ１０の校正を行なう場合、温湿度センサ１０が容器１０２ａ内の空間１０２０ａに収容された状態になるように、容器１０２ａの下流側の端部を、温湿度センサ１０が設置された室内の壁面１１に押し付ける。
温湿度センサ１０５と温湿度発生部１０６と循環ファン１０７と温湿度制御演算部１０９と表示制御部１１０と表示部１１１の動作は、参考例で説明したとおりである。

温湿度発生部１０６と温湿度制御演算部１０９とによって温湿度制御された給気ＳＡは、空間１０２３と通気孔１０２４とを通って空間１０２０ａに流入する。これにより、空間１０２０ａ内に収容されている温湿度センサ１０は、空間１０２０ａに流入した給気ＳＡに曝される状態となる。そして、還気ＲＡは、空間１０２０ａから通気孔１０２５を通って空間１０２０ｂに流入し、温湿度発生部１０６の空気取入口（不図示）から温湿度発生部１０６の内部に戻り、再び温湿度制御されるようになっている。
こうして、本実施例では、校正対象の温湿度センサ１０に安定した気流を供給することができる。

なお、参考例と同様に、温湿度発生部１０６と循環ファン１０７とを容器１０２ａの外部に設けるようにしてもよい。温湿度発生部１０６と循環ファン１０７と温湿度制御演算部１０９の機能を備えた装置として、参考例で説明した温湿度校正器を利用する場合、容器１０２ａの閉端１０３側に温湿度校正器との接合機構を設け、この接合機構を介して温湿度校正器の温湿度発生部１０６の空気流出口と容器１０２ａの空間１０２３とを連通させ、さらに温湿度発生部１０６の空気取入口と容器１０２ａの空間１０２０ｂとを連通させるようにすればよい。

［第２の実施例］
次に、本発明の第２の実施例について説明する。図１０（Ａ）は本実施例に係るチャンバ装置１００ｂの主要部の構成を示す断面図、図１０（Ｂ）はチャンバ装置１００ｂを温湿度センサ１０が設置された壁面側から見た正面図、図１１はチャンバ装置１００ｂの構成を示すブロック図であり、図５（Ａ）、図５（Ｂ）、図６、図８（Ａ）、図８（Ｂ）、図９と同一の構成には同一の符号を付してある。参考例および第１の実施例と同様に、図１０（Ａ）、図１０（Ｂ）、図１１では、チャンバ装置１００ｂの容器１０２ａ内の空間１０２０ａに温湿度センサ１０を収容した状態で描いている。

本実施例のチャンバ装置１００ｂは、筐体１０１と、容器１０２ａと、温湿度センサ１０５と、温湿度発生部１０６と、循環ファン１０７と、温湿度制御演算部１０９と、表示制御部１１０ｂと、表示部１１１と、断熱材１１２と、温湿度センサ１０の近傍の温度を計測する温度センサ１１３と、操作部１１５とを備えている。

容器１０２ａの構造は第１の実施例で説明したとおりである。本実施例では、校正対象の温湿度センサ１０が収容される空間内の温度分布（温湿度センサ１０５が計測する被制御温度ＰＴと温湿度センサ１０の近傍の温度との差）を監視するために、温湿度センサ１０の近傍に温度センサ１１３を追加している。なお、温度センサ１１３は、事前に校正されているものとする。

温度センサ１１３は、温湿度センサ１０の近傍であるほど好ましい。一般に、温湿度センサ１０は、壁面１１に固定されたセンサの本体ユニットがカバーで覆われ、このカバーに形成された隙間から空気が流入するようになっている。そこで、温湿度センサ１０の校正を行なう場合には、カバーを外して本体ユニットを露出させ、この本体ユニットの近傍に温度センサ１１３を設置する。

このように温度センサ１１３を設置した状態で、オペレータは、温湿度センサ１０がチャンバ装置１００ｂの容器１０２ａ内の空間１０２０ａに収容された状態になるように、容器１０２ａの下流側の端部を、温湿度センサ１０が設置された室内の壁面１１に押し付ける。
温湿度センサ１０５と温湿度発生部１０６と循環ファン１０７と温湿度制御演算部１０９の動作は、参考例および第１の実施例で説明したとおりである。

本実施例の表示制御部１１０ｂは、温湿度センサ１０５が計測した被制御温度ＰＴ［℃］と被制御相対湿度ＰＨ［％］と、温度センサ１１３が計測した温度計測値ＴＸ［℃］とを取得して、参考例と同様に被制御温度ＰＴ［℃］と被制御相対湿度ＰＨ［％］とを表示部１１１に表示させると同時に、温度の標準値として温度計測値ＴＸ［℃］を表示部１１１に表示させる。

温湿度制御演算部１０９と表示制御部１１０ｂとは、ＣＰＵ、記憶装置及びインタフェースを備えたコンピュータと、これらのハードウェア資源を制御するプログラムによって実現することができる。ＣＰＵは、記憶装置に格納されたプログラムに従って本実施例で説明する処理を実行する。

こうして、本実施例では、校正対象の温湿度センサ１０が収容される空間内の温度分布の監視機能を実現することができる。その結果、オペレータは、所望の目標温度ＳＴと温湿度センサ１０の近傍の温度とに差があるかどうかを認識することができる。

［第３の実施例］
次に、本発明の第３の実施例について説明する。校正対象の温湿度センサ１０が収容される空間内の温度分布が小さい場合には、第２の実施例のような温度の監視機能があればよい。一方、温度分布が大きい場合には、被制御相対湿度ＰＨを、温湿度センサ１０の近傍の相対湿度に補正する必要がある。本実施例は、このような相対湿度の補正を行なう例である。

図１２は本実施例のチャンバ装置１００ｃの構成を示すブロック図であり、図５（Ａ）、図５（Ｂ）、図６、図８（Ａ）、図８（Ｂ）、図９、図１０（Ａ）、図１０（Ｂ）、図１１と同一の構成には同一の符号を付してある。参考例および第１、第２の実施例と同様に、図１２では、チャンバ装置１００ｃの容器１０２ａ内の空間１０２０ａに温湿度センサ１０を収容した状態で描いている。

本実施例のチャンバ装置１００ｃは、筐体１０１と、容器１０２ａと、温湿度センサ１０５と、温湿度発生部１０６と、循環ファン１０７と、温湿度制御演算部１０９と、表示制御部１１０ｃと、表示部１１１と、断熱材１１２と、温度センサ１１３と、センサ校正支援機能部１１４とを備えている。

図１３はセンサ校正支援機能部１１４の構成を示すブロック図である。センサ校正支援機能部１１４は、温湿度センサ１０５が計測した被制御温度ＰＴ［℃］と被制御相対湿度ＰＨ［％］とを取得する温湿度取得部１１４０と、被制御温度ＰＴ［℃］と被制御相対湿度ＰＨ［％］とに基づいて理論露点ｔｄ［℃］を算出する理論露点算出部１１４１と、温度センサ１１３が計測した温度標準値ＴＸ［℃］を取得する温度標準値取得部１１４２と、理論露点ｔｄ［℃］と温度標準値ＴＸ［℃］とに基づいて、温度センサ１１３の位置における相対湿度標準値ＨＸ［％］を算出する相対湿度補正部１１４３と、温度標準値ＴＸ［℃］と相対湿度標準値ＨＸ［％］とを出力する標準値出力部１１４４とから構成される。

容器１０２ａと温度センサ１１３については、第１、第２の実施例で説明したとおりである。
図１４は本実施例のセンサ校正支援機能を説明するフローチャートである。参考例で説明したとおり、温湿度制御演算部１０９は、オペレータにより任意に設定された目標温度ＳＴ［℃］と温湿度センサ１０５が計測した被制御温度ＰＴ［℃］とが一致するように温湿度発生部１０６を制御すると共に、オペレータにより任意に設定された目標相対湿度ＳＨ［％］と温湿度センサ１０５が計測した被制御相対湿度ＰＨ［％］とが一致するように温湿度発生部１０６を制御する。

センサ校正支援機能部１１４の温湿度取得部１１４０は、温湿度センサ１０５が計測した被制御温度ＰＴ［℃］と被制御相対湿度ＰＨ［％］とを取得する（図１４ステップＳ１００）。

続いて、センサ校正支援機能部１１４の理論露点算出部１１４１は、温湿度取得部１１４０が取得した被制御温度ＰＴ［℃］と被制御相対湿度ＰＨ［％］とから理論露点ｔｄ［℃］を算出する。理論露点算出部１１４１は、飽和水蒸気圧算出部１１４１ａと、水蒸気圧算出部１１４１ｂと、露点算出部１１４１ｃとから構成される。

飽和水蒸気圧算出部１１４１ａは、ＳＯＮＮＴＡＧの飽和蒸気圧式により、被制御温度ＰＴ［℃］における飽和水蒸気圧ｅ_w［Ｐａ］を算出する（図１４ステップＳ１０１）。

式（１）の飽和蒸気圧式におけるＴ［Ｋ］は湿潤空気の絶対温度で、Ｔ＝ＰＴ＋２７３．１５である。また、式（１）のＡ〜Ｅは定数で、Ａ＝−６０９６．９３８５、Ｂ＝＋２１．２４０９６４２、Ｃ＝−２．７１１１９３×１０^-2、Ｄ＝＋１．６７３９５２×１０^-5、Ｅ＝＋２．４３３５０２である。

続いて、水蒸気圧算出部１１４１ｂは、飽和水蒸気圧ｅ_w［Ｐａ］と被制御相対湿度ＰＨ［％］とに基づき、水蒸気圧ｅ［Ｐａ］を次式のように算出する（図１４ステップＳ１０２）。

そして、露点算出部１１４１ｃは、水蒸気圧ｅ［Ｐａ］とＳＯＮＮＴＡＧ逆関数（ＪＩＳＺ８８０６：２００１）とに基づき、次式により理論露点ｔｄ［℃］を算出する（図１４ステップＳ１０３）。

露点算出部１１４１ｃは、理論露点ｔｄ［℃］の算出のための判別値ｙを式（３）により算出し、ｙが０以上の場合は式（４）により理論露点ｔｄ［℃］を算出し、ｙが０未満の場合は式（５）により理論露点ｔｄ［℃］を算出する。以上で、理論露点算出部１１４１の処理が終了する。
次に、温度標準値取得部１１４２は、校正済みの温度センサ１１３が計測した温度計測値ＴＸ［℃］を温度標準値として取得する（図１４ステップＳ１０４）。

相対湿度補正部１１４３は、理論露点算出部１１４１が算出した理論露点ｔｄ［℃］と温度標準値取得部１１４２が取得した温度標準値ＴＸ［℃］とから、被制御相対湿度ＰＨ［％］を補正した相対湿度標準値ＨＸ［％］を算出する。相対湿度補正部１１４３は、飽和水蒸気圧算出部１１４３ａ，１１４３ｂと、相対湿度標準値算出部１１４３ｃとから構成される。

飽和水蒸気圧算出部１１４３ａは、ＳＯＮＮＴＡＧの飽和蒸気圧式により、理論露点ｔｄ［℃］における飽和水蒸気圧ｅ_w＿_R［Ｐａ］を算出する（図１４ステップＳ１０５）。

式（６）の飽和蒸気圧式における絶対温度Ｔ［Ｋ］は、Ｔ＝ｔｄ＋２７３．１５である。定数Ａ〜Ｅは式（１）で説明したとおりである。
一方、飽和水蒸気圧算出部１１４３ｂは、ＳＯＮＮＴＡＧの飽和蒸気圧式により、温度標準値ＴＸ［℃］における飽和水蒸気圧ｅ_S［Ｐａ］を算出する（図１４ステップＳ１０６）。

式（７）の飽和蒸気圧式における絶対温度Ｔ［Ｋ］は、Ｔ＝ＴＸ＋２７３．１５である。定数Ａ〜Ｅは式（１）で説明したとおりである。
そして、相対湿度標準値算出部１１４３ｃは、飽和水蒸気圧算出部１１４３ｂが算出した飽和水蒸気圧ｅ_S［Ｐａ］と飽和水蒸気圧算出部１１４３ａが算出した飽和水蒸気圧ｅ_w＿_R［Ｐａ］との比を、温度センサ１１３の位置における相対湿度（相対湿度標準値）ＨＸ［％］として算出する（図１４ステップＳ１０７）。以上で、相対湿度補正部１１４３の処理が終了する。

標準値出力部１１４４は、温度標準値ＴＸ［℃］と相対湿度標準値ＨＸ［％］の値を表示制御部１１０ｃに出力する（図１４ステップＳ１０８）。
表示制御部１１０ｃは、温湿度センサ１０５が計測した被制御温度ＰＴ［℃］と被制御相対湿度ＰＨ［％］とを表示部１１１に表示させると同時に、標準値出力部１１４４から出力された温度標準値ＴＸ［℃］と相対湿度標準値ＨＸ［％］とを表示部１１１に表示させる（図１４ステップＳ１０９）。

温湿度制御演算部１０９と表示制御部１１０ｃとセンサ校正支援機能部１１４とは、ＣＰＵ、記憶装置及びインタフェースを備えたコンピュータと、これらのハードウェア資源を制御するプログラムによって実現することができる。ＣＰＵは、記憶装置に格納されたプログラムに従って本実施例で説明する処理を実行する。

次に、温湿度センサ１０の校正手順の１例について説明する。オペレータは、第２の実施例で説明したとおり、温度センサ１１３を校正対象の温湿度センサ１０の近傍に設置した上で、温湿度センサ１０が容器１０２ａ内の空間１０２０ａに収容された状態になるようにチャンバ装置１００ｃを設置する。

そして、オペレータは、目標温度ＳＴ［℃］と目標相対湿度ＳＨ［％］とをそれぞれ任意の値に設定する。温湿度センサ１０５と温湿度発生部１０６と循環ファン１０７と温湿度制御演算部１０９の動作は、上記のとおりである。

オペレータは、被制御温度ＰＴ［℃］と被制御相対湿度ＰＨ［％］とが概ね整定した状態で、センサ校正支援機能部１１４に対して処理の実行を指示する。このとき、オペレータは、温湿度制御の開始から十分な時間が経過したときに整定状態と判断してもよいし、表示部１１１に表示される被制御温度ＰＴ［℃］と被制御相対湿度ＰＨ［％］とを見て整定状態か否かを判断してもよい。

また、オペレータは、参考例で説明した整定判定部１０９０による整定状態通知機能により表示部１１１にメッセージが表示されたときに整定状態と判断してもよいし、参考例で説明した時間判定部１０９１による経過時間通知機能により表示部１１１にメッセージが表示されたときに整定状態と判断してもよい。

また、温湿度制御が整定したと整定判定部１０９０が判定したときに、センサ校正支援機能部１１４が図１４の処理を自動実行するようにしてもよい。
また、温湿度制御の開始時点から所定時間が経過したと時間判定部１０９１が判定したときに、センサ校正支援機能部１１４が図１４の処理を自動実行するようにしてもよい。

オペレータは、センサ校正支援機能部１１４の処理によって表示部１１１に表示される温度標準値ＴＸ［℃］と相対湿度標準値ＨＸ［％］とを読み取る。
同時に、オペレータは、校正対象の温湿度センサ１０により計測される温度計測値Ｔ₁₀［℃］と相対湿度計測値Ｈ₁₀［％］とを読み取る。

以上のような温度標準値ＴＸ［℃］と相対湿度標準値ＨＸ［％］と温度計測値Ｔ₁₀［℃］と相対湿度計測値Ｈ₁₀［％］の取得を、目標温度ＳＴ［℃］と目標相対湿度ＳＨ［％］とを変更しながら複数回行なう。

こうして、複数点の温度標準値ＴＸ［℃］に対する複数点の温度計測値Ｔ₁₀［℃］と、複数点の相対湿度標準値ＨＸ［％］に対する複数点の相対湿度計測値Ｈ₁₀［％］とを得ることができる。そして、オペレータは、複数点の温度標準値ＴＸ［℃］と複数点の温度計測値Ｔ₁₀［℃］との差異、および複数点の相対湿度標準値ＨＸ［％］と複数点の相対湿度計測値Ｈ₁₀［％］との差異に基づき、温湿度センサ１０の周知の多点校正作業を実施することができる。

［数値例］
実際の校正作業における目標温度ＳＴ［℃］、目標相対湿度ＳＨ［％］、温度標準値ＴＸ［℃］、相対湿度標準値ＨＸ［％］、温度計測値Ｔ₁₀［℃］、および相対湿度計測値Ｈ₁₀［％］の数値例を表１に示す。ここでは、温湿度の組み合わせを３とおり（３点校正）としている。

表１によると、被制御温度ＰＴ［℃］と温度標準値ＴＸ［℃］との間にずれがあり、容器１０２ａ内に温度分布が存在することが分かる。また、温度標準値ＴＸ［℃］と温度計測値Ｔ₁₀［℃］との間、および相対湿度標準値ＨＸ［％］と相対湿度計測値Ｈ₁₀［％］との間にずれがあり、温湿度センサ１０の校正が望ましいことが分かる。

以上のように、本実施例では、校正対象の温湿度センサ１０を収容する空間内の温度分布が大きい場合でも、被制御相対湿度ＰＨ［％］を、温湿度センサ１０の近傍の位置における相対湿度標準値ＨＸ［％］に補正することができるので、温湿度センサ１０の正確な校正を行なうことができる。

本発明は、温湿度センサを校正する技術に適用することができる。

１０…温湿度センサ、１００，１００ａ，１００ｂ，１００ｃ…チャンバ装置、１０１…筐体、１０２，１０２ａ…容器、１０３…閉端、１０４…開放端、１０５…温湿度センサ、１０６…温湿度発生部、１０７…循環ファン、１０８…ペルチェ素子、１０９…温湿度制御演算部、１１０，１１０ｂ…表示制御部、１１１…表示部、１１２…断熱材、１１３…温度センサ、１１４…センサ校正支援機能部、１１５…操作部、１０２０，１０２０ａ，１０２０ｂ…空間、１０２１，１０２２…筒部、１０２３…空間、１０２４，１０２５…通気孔、１０９０…整定判定部、１０９１…時間判定部、１１４０…温湿度取得部、１１４１…理論露点算出部、１１４１ａ，１１４３ａ，１１４３ｂ…飽和水蒸気圧算出部、１１４１ｂ…水蒸気圧算出部、１１４１ｃ…露点算出部、１１４２…温度標準値取得部、１１４３…相対湿度補正部、１１４３ｃ…相対湿度標準値算出部、１１４４…標準値出力部。

Claims

一端が開いた筒の形状で、校正対象の第１の温湿度センサが設置された壁面と前記一端とが接触した状態で前記第１の温湿度センサが内部の空間に収容されるように設置される容器と、
前記空間に、制御された温湿度環境を発生させるように構成された温湿度発生部と、
前記空間の温度がオペレータによって設定された目標温度と一致し、かつ前記空間の相対湿度がオペレータによって設定された目標相対湿度と一致するように前記温湿度発生部を制御するように構成された温湿度制御演算部と、
前記温湿度発生部と前記温湿度制御演算部とによって温湿度制御された空気を前記第１の温湿度センサの方へ送風するように構成されたファンとを備え、
前記容器は、前記第１の温湿度センサを収容する内側の第１の筒部と、この第１の筒部を収容する外側の第２の筒部とからなる二重の筒の形状であり、
前記第１の筒部と前記第２の筒部とは、互いの間に、前記ファンによって送風される空気が流れる第１の空間が形成されるように配置され、
前記第１の筒部は、
この第１の筒部の内部の空間を、前記第１の温湿度センサを収容する第２の空間と前記温湿度発生部の空気取入口に繋がる第３の空間とに分離する断熱材と、
前記第１の空間と前記第２の空間とを連通させる第１の通気孔とを備え、
前記断熱材は、前記第２の空間と前記第３の空間とを連通させる第２の通気孔を備えることを特徴とするチャンバ装置。
請求項１記載のチャンバ装置において、
前記第３の空間の温度と相対湿度とをそれぞれ被制御温度と被制御相対湿度として計測するように構成された第２の温湿度センサと、
前記第２の温湿度センサによって計測された前記被制御温度と前記被制御相対湿度とを表示するように構成された表示制御部とをさらに備え、
前記温湿度制御演算部は、前記目標温度と前記被制御温度とが一致し、かつ前記目標相対湿度と前記被制御相対湿度とが一致するように前記温湿度発生部を制御することを特徴とするチャンバ装置。
請求項２記載のチャンバ装置において、
前記第１の温湿度センサの近傍の温度を計測するように構成された温度センサをさらに備え、
前記表示制御部は、前記被制御温度と前記被制御相対湿度とを表示すると同時に、前記温度センサによって計測された温度を温度標準値として表示することを特徴とするチャンバ装置。
請求項１乃至３のいずれか１項に記載のチャンバ装置において、
前記温湿度発生部は、
前記温湿度制御演算部から出力される温度制御信号に応じて、空気を加熱または冷却するように構成された加熱・冷却アクチュエータと、
前記温湿度制御演算部から出力される湿度制御信号に応じて、空気を加湿または除湿するように構成された加湿・除湿アクチュエータとを備えることを特徴とするチャンバ装置。