CN102439414B - 结露试验装置及结露试验方法 - Google Patents
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Abstract
结露试验装置(10)包括：调整槽(12)，能够将空气的温度及湿度调整至指定的温度及湿度；试验槽(14)，包括具有能够载置供试体(W)的载置面(43a)并且能够冷却载置面(43a)的试料台(43)，与调整槽(12)分别设置；管道(17、18)，连接调整槽(12)和试验槽(14)。试验槽(14)包括导风部件(57)，导风部件(57)在经由管道(17)流入试验槽(14)内的空气从试料台(43)的侧方流动到试料台(43)上时，在试料台(43)的上风侧端部的正上方位置将该空气引导向以指定角度向下倾斜的方向。
Description
技术领域
本发明涉及结露试验装置及结露试验方法。
背景技术
以往，已知有如下述专利文献1至3所公开的能够进行结露试验的结露试验装置。
专利文献1所公开的结露试验装置具有由隔热板构成的整体槽。该整体槽中包含有试验室、低温侧调整槽和高温侧调整槽。低温侧调整槽设置在试验室的下侧，产生低温低湿度的空气。试验室的底板上设有导入口挡板及排出口挡板，用于在试验室和低温侧调整槽之间进行空气的循环/阻断。另一方面，高温侧调整槽设置在试验室的背面侧，产生高温高湿度的空气。试验室的背板上设有导入口挡板及排出口挡板，用于在试验室和高温侧调整槽之间进行空气的循环/阻断。该结露试验装置中，通过调整各调整槽中所产生的空气的导入试验室中的时机，将试验室内的环境调整至结露环境下。
另一方面，专利文献2所公开的结露环境试验装置具有装置主体，该装置主体内由隔板隔成空调室和试验室。空调室中设有加湿器、蒸发器及加热器，试验室的试料台上设有冷却器。隔板上设有导入口和排出口，导入口将空调室内调整至指定温度及湿度的空气导入试验室内，排出口使试验室内的空气返回空调室。该结露环境试验装置中，通过用结露控制器控制加湿器及冷却器并控制蒸发器及加热器，能够在试料台上的供试体上产生结露。
此外，专利文献3所公开的结露试验装置中，装置主体内被分隔为试验室和空调室。装置主体内设有恒定露点发生装置和冷风发生器。该恒定露点发生装置产生的潮湿空气和冷风发生装置产生的低温空气经由管道导入到试验室内。由此，能够在试验室内的试料台上所载置的供试体上产生结露。
专利文献1：日本专利公开公报特开2007-271551号
专利文献2：日本专利第3113823号
专利文献3：日本专利公开公报特开平5-164684号
专利文献1及2的试验装置中，空气在试验室和空调室（或调整槽）之间循环。然而，这样的试验装置中，由于难以准确地控制试验室内的气流，因此难以使供试体上的结露维持在基本均匀的状态。
另一方面，专利文献3的试验装置中，由于被调整了温度及湿度的空气流过管道内后被引导到试验室内的试料台上，因此能够将经由管道流动而来的空气直接供给到供试体上。因此，能够使供试体的温度比试验室整体的温度更低，能够在供试体上产生结露。然而，由于管道的出口位于供试体的紧上方，因此管道内产生的结露水有可能滴落在供试体上。因此，难以使供试体上的结露维持在基本均匀的状态。
此外，由于专利文献1至3中任一试验装置的试验室和空调室均形成为一体，因此空调室的震动便传递到试验室内，由此会使结露颗粒融合或流动，有可能影响供试体的结露状态。因此，供试体受到震动时也会使供试体上的结露难以维持在基本均匀的状态。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够使供试体上的结露维持在基本均匀状态的结露试验装置及结露试验方法。
本发明的一个局面所涉及的结露试验装置是用于进行结露试验的装置，其包括：调整部，能够将空气的温度及湿度调整至指定的温度及湿度；试验槽，包括具有能够载置供试体的载置面且能够冷却所述载置面的试料台，与所述调整部分别设置；管道，连接所述调整部和所述试验槽；其中，所述试验槽包括导风部件，该导风部件在经由所述管道流入所述试验槽内的空气从所述试料台的侧方流动到所述试料台上时，在所述试料台的上风侧端部的正上方位置将所述空气引导向以指定角度向下倾斜的方向，所述导风部件与所述试料台之间的间隙随着从上风侧向下风侧接近而逐渐变窄。
另外，本发明的一个局面所涉及的结露试验方法是进行结露试验的方法，其中，在调整部内将空气的温度及湿度调整至指定的温度及湿度，将空气从所述调整部经由管道而导入试验槽，所述试验槽包括导风部件，该导风部件在经由所述管道流入所述试验槽内的空气从试料台的侧方流动到所述试料台上时，在所述试料台的上风侧端部的正上方位置将所述空气引导向以指定角度向下倾斜的方向，所述导风部件与所述试料台之间的间隙随着从上风侧向下风侧接近而逐渐变窄，在所述试验槽内冷却载置有供试体的试料台的载置面，在所述试验槽内，在所述试料台的上风侧端部的正上方位置将空气从所述试料台的侧方引导向以指定角度向下倾斜的方向，使空气流动到所述试料台上，使空气以指定角度流向所述载置面上载置的供试体，以使所述供试体上产生结露。
附图说明
图1是本发明的第1实施方式所涉及的结露试验装置的概略示意图。
图2是所述结露试验装置中流向供试体的气流的说明图。
图3是风向和结露量变动幅度的关系（一例）的示意图。
图4的(a)是供试体的上风侧的表面结露的示意图，(b)是供试体的下风侧的表面结露的示意图。
图5的(a)、(b)、(c)是风向对边界层的影响的说明图。
图6的(a)、(b)是风速未达0.2m/s情况下的结露状态的时间变化的说明图。
图7是表示风速与结露粒径参差的关系(角度5度时的结果的一例)的特性图。
图8是表示风速与结露粒径参差的关系(角度30度时的结果的一例)的特性图。
图9是用于说明在所述结露试验装置中运用结露试验方法的步骤的流程图。
图10是本发明的第1实施方式的变形例所涉及的结露试验装置的概略示意图。
图11是本发明的第1实施方式的变形例所涉及的结露试验装置的概略示意图。
图12是本发明的第2实施方式所涉及的结露试验装置的概略示意图。
图13是本发明的第2实施方式的变形例所涉及的结露试验装置的概略示意图。
图14是本发明的第2实施方式的变形例所涉及的结露试验装置的概略示意图。
图15是表示用韦伯尔散点(Weibull plot)进行再现性确认的实验结果的一例的特性图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的一实施例进行说明。
(第1实施方式)
如图1所示，第1实施方式所涉及的结露试验装置10包括作为调整部的一例的调整槽12、试验槽14和连接它们的管道17、18。
调整槽12是用于将供应给试验槽14的空气的温度及湿度调整为指定的温度及湿度的部分。调整槽12包括中空状的壳体21。壳体21的底部设有脚部21a，该脚部21a接地。
壳体21内设有沿垂直方向延伸的隔板23，由该隔板23在调整槽12内分隔出调整空间SA和缓冲空间SB。隔板23上设有两个连通孔23a、23b。其中一个连通孔23a位于隔板23的上端部，而另一个连通孔23b位于隔板23的下端部。
调整空间SA中设有加湿器25、冷却器27、加热器29和送风机31。送风机31设置在调整空间SA的上端部，将经过调整了温度及湿度的空气向缓冲空间SB吹出。由此，在调整槽12内，空气通过上侧的连通孔23a及下侧的连通孔23b在调整空间SA和缓冲空间SB之间循环。另外，送风机31可以是送风量可变的送风机，或也可以是风量一定的送风机。
缓冲空间SB中没设置任何部件。空气从缓冲空间SB的上端部的连通孔23a流入该缓冲空间SB中。缓冲空间SB内的空气从下端部的连通孔23b流出，返回调整空间SA。缓冲空间SB内虽有空气流通，但是缓冲空间SB内的压力基本稳定。壳体21的侧壁部上，在面临缓冲空间SB的位置形成有流出口21b和流入口21c。流出口21b位于比形成在隔板23上的上侧连通孔23a更下方，流入口21c位于比流出口21b更下方。
试验槽14是进行供试体W的结露试验的部分。试验槽14包括中空状的壳体35。试验槽14的壳体35包括例如形成为矩形状的底部36、从底部36的周缘部向上竖立设置的侧壁部37a、37b、以及架设在侧壁部37a、37b的上端部上的顶部38。
其中一个侧壁部(图1左侧的侧壁部)37a上形成有向壳体35内导入空气用的导入口37c和排出壳体35内的空气用的导出口37d。导入口37c相对于导出口37d位于上侧。侧壁部37a上连接有联系导入口37c和调整槽12的流出口21b的上游管道17。此外，侧壁部37a上连接有联系导出口37d和调整槽12的流入口21c的下游管道18。由此，缓冲空间SB内的空气通过上游管道17导入试验槽14内，试验槽14内的空气通过下游管道18返回缓冲空间SB。上游管道17具有例如1.5m至2m左右的长度。
试验槽14的导入口37c较之调整槽12的流出口21b位于更上方。换言之，上游管道17的上游端部设置在低于上游管道17的下游端部的位置。因此，在上游管道17中流动的空气便向上方流动，当管道17内结露时，结露水便顺着管道17流到调整槽12内。此外，加湿器25产生的浮游在空气中的水粒子，会在惯性力的作用下附着于管道17的壁面，但该水粒子会与所述结露水合流，从而同样地会流到调整槽12内。因此，能够防止结露水流入试验槽14内。
壳体35的底部36设有脚部36a，该脚部36a接地。即，试验槽14和调整槽12分别个别地设置。而且，试验槽14和调整槽12经由管道17、18相互连接。因此，调整槽12的震动难以传递给试验槽14。
试验槽14内形成为试验空间ST。试验槽14内设有分隔部件41、试料台43、第1风扇45、整风板47、第2风扇49和翅片(fin)51。分隔部件41是在导入口37c和导出口37d之间的高度位置处以从具备导入口37c和导出口37d的侧壁部37a向与该侧壁部37a相对的相对侧壁部37b延伸的姿势设置的板状部件。分隔部件41与相对侧壁部37b之间形成有指定宽度的间隙，通过该间隙，连通分隔部件41上侧的上游空间SU和分隔部件41下侧的下游空间SD。来自调整槽12的空气通过导入口37c而导入上游空间SU中。下游空间SD的空气通过导出口37d排出，该空气返回调整槽12。另外，也可以省略 下游管道18，采用使从试验槽14的导出口37d排出的空气排出到外部而不返回到调整槽12中的结构。
分隔部件41中形成有开口部，试料台43从下方嵌入该开口部中。试料台43的上表面即载置面43a呈水平状态，面临试验空间ST的上游空间SU。试料台43由导热系数高的材质构成，但由于其与分隔部件41之间形成有间隙等，因此试料台43的热量难以传递给分隔部件41。
试料台43包括包含有珀尔帖元件(Peltier device)的加热冷却部43b，借助该加热冷却部43b可加热或可冷却载置面43a。即，试料台43作为可对载置面43a上的供试体W加热或冷却的加热冷却板发挥作用。加热冷却部43b与多个翅片51热连接，该翅片51设置在下游空间SD中。由此，经过上游空间SU的空气在翅片51之间流通。即，在加热冷却部43b的珀尔帖元件发挥冷却试料台43的载置面43a的作用时，通过对珀尔帖元件的散热部的热量予以传导的翅片51加热下游空间SD内的空气。
第1风扇45设置在上游空间SU内。更为具体而言，第1风扇45设置在试验槽14内的紧邻导入口37c的内侧。第1风扇45由送风量可变的风扇构成。
另外，第1风扇45并不限于设置在位于上游管道17的下游侧的上游空间SU内的结构。例如，第1风扇45也可设置于上游管道17的上游侧的缓冲空间SB内(参照图11)。此时，第1风扇45便以覆盖调整槽12的流出口21b的方式设置。在采用第1风扇45设置于调整槽12中的结构的情况下，能够防止第1风扇45的震动传递给试料台43，故可更为有效地抑制试料台43的震动。此外，第1风扇45也可设置在上游管道17的中间位置。
整风板47设置在第1风扇45的紧下游侧，对从第1风扇45吹出的气流予以调整。整风板47位于比后述导风部件57更上游侧。
第2风扇49设置在翅片51的紧上游侧。第2风扇49吸引上游空间SU内的空气，将所吸引的空气向翅片51吹出。即，上游空间SU内的空气被试料台43(或供试体W)所冷却，但该空气在下游空间SD内被加热。由此，能够抑制下游空间SD内的结露。另外，第2风扇49也可设置在调整槽12内或下游管道18的中间位置(参照图11)。
试料台43的载置面43a上设有低热阻材料55(参照图2)，试料台43的载置面43a经由该低热阻材料55与供试体W热连接。该低热阻材料55例如由导热片、导热油脂等构成。导热片例如可为富士高分子工业株式会社制造的GR-b等。导热油脂例如可为信越有机硅株式会社制造的G-747等。此外，若用隔热材料等对该载置面43a上未载置供试体 W的部位(露出部)进行适当保护，则可防止来自珀尔帖元件的不必要的散热或不必要的结露的发生。
试验槽14的壳体35其顶部38的一部分作为导风部件57发挥作用。即，顶部38具有从连接管道17、18的侧壁部37a的上端部向水平方向延伸的水平部38a和从该水平部38a的远端部向斜下方延伸的倾斜部38b。该倾斜部38b其在空气的流动方向的宽度至少大于试料台43的宽度，其从较之试料台43上风侧的端部(图1中的左端部)更上风侧(靠近导入口37c的一侧)的位置开始延伸至较之试料台43下风侧的端部更下风侧的位置。倾斜部38b的下表面(内表面)为随着从上风侧向下风侧接近而逐渐下降的平坦倾斜面。即，当空气在上游空间SU内从试料台43的侧方流到试料台43上之际，倾斜部38b在试料台43的上风侧端部的正上方位置将空气引导向以指定角度向下倾斜的方向。因此，倾斜部38b作为导风部件57发挥作用。壳体35的倾斜部38b与分隔部件41及试料台43之间的间隙随着从上风侧向下风侧接近而逐渐变窄。即，上游空间SU内的空气的流道面积基于导风部件57而从上风侧向下风侧逐渐减小。
倾斜部38b的下端部(图1的右端部)与壳体35的侧壁部(相对侧壁部)37b形成为一体。而且，由倾斜部38b及相对侧壁部37b构成的盖部59能够以其与水平部38a连接的连接部位为轴(转轴)转动。盖部59可以在取出或放入供试体W等时打开试验空间ST。
试验槽14包括结露量传感器61，该结露量传感器61是能够检测供试体W的表面产生的结露的结露检测部的一例。结露量传感器61包括梳状电极，输出与电极间的静电容量对应的发信频率的信号。即，由于电极间的静电容量随着电极间结露量的变化而变化，因此结露量传感器61随着静电容量的变化而使发信频率变化。由此，结露量传感器61能够检测出结露量。
结露量传感器61可通过由导热片、导热油脂等构成的低热阻材料63(参照图2)与供试体W热连接，也可与供试体W直接接触。
结露试验装置10包括对加湿器25、冷却器27以及加热器29进行控制的温湿度调节器65。设置在上游空间SU内的温湿度传感器67所输出的信号输入温湿度调节器65中。此外，通过温湿度调节器65可设定试验槽14内的温度及湿度。温湿度调节器65为了使温度及湿度达到设定的温度及湿度，基于温湿度传感器67发出的信号对加湿器25、冷却器27以及加热器29进行控制。另外，温湿度传感器67设置在上游空间SU内难以受到试料台43的热量影响的地方。
结露试验装置10包括对第1风扇45的送风量以及试料台43的加热冷却量进行控制的结露控制器69。结露控制器69基于结露量传感器61输出的信号对第1风扇45及加热冷却部43b进行控制，以在供试体W上产生指定量的结露。
倾斜部38b的倾斜角度较为理想的是相对于水平方向在5度以上，更为理想的是在10度以上，且在80度以下。此时，如图2所示，向供试体W流动的空气以5至80度(更为理想的是10至80度，更加为理想的是10至30度)的倾斜角度向下。如图3所示，风向相对于水平方向不足5度或超过80度时，供试体W表面上的结露量的变动幅度增大。即，每指定面积单位的结露量发生变动。因此，通过使风向为5至80度(更为理想的是10至80度，更加为理想的是10至30度)，能够抑制结露量的变动幅度。另外，图3是风速为0.5m/s时的结果的一例。
此外，风向为0度时，如图4的(a)、(b)所示，上风侧和下风侧结露的粒径差异较大。这可以推测为以下的原因：在后述的风速区域内，如图5的(a)所示，边界层以不流动的空气层(边界层)的厚度越靠近下风侧而越厚的方式形成，因而上风侧和下风侧的热交换量产生差异。若风向为5至80度，则在上风侧和下风侧，边界层的厚度基本相同(图5的(b)、(c))。这在存在后述显微镜之类的障碍物时也一样(图5的(c))。另外，图4的(a)、(b)是供试体W表面上结露形状的拍摄结果，其中，(a)是上风侧部位产生的结露，(b)是下风侧部位产生的结露。
此外，供试体W的紧上方位置处的风速较为理想的是在0.2m/s以上且未达2.0m/s。风速不足0.2m/s时，由于供试体W表面的空气循环不充分，因此空气中供应给供试体W的水分量有减少的倾向。因此，易对微小的空气运动、放射、光等周围的状态作出敏感的反应。图6的(a)、(b)表示停止第1风扇45的状态(风速0m/s)下结露产生的紧后时的样子(a)和结露经过10分钟后的样子(b)。因此，为了使供试体W上的结露在指定时间内保持稳定，较为理想的是使风速在0.2m/s以上。
图7是风向角度为5度、结露量设定值为10μg/mm2时的结果的一例。若观察图7可知风速为0.2m/s时结露粒径最小且其参差最小。风速不足0.2m/s时结露粒径增大并且其参差也增大，风速为0m/s时，图7中未有表示，但如前所述，结露产生的紧后时的样子与经过10分钟后的样子相比，粒径发生了变化。因此，较为理想的是风速在0.2m/s以上。另一方面，当风速在0.2m/s以上时，从粒径参差的角度来看存在少许不稳定的倾向，但随着风速增大，结露粒径逐渐增大。因此，可知在0.2m/s以上的范围内，通过控制风速，可以将结露粒径稳定地控制在所希望的值。
在风向角度为5度的情况下，风速为1.5m/s时，参差增大，但如图8所示，在风向角度为30度的情况下，参差有所改善。而且可知若风速在不足2.0m/s的范围内，则粒径相对于风速变化的变化稳定，参差也基本稳定。根据上述的结果，为了使供试体W上产生均匀的结露，较为理想的是使风速在0.2m/s以上，不足2.0m/s，且风向角度为5度至30度，10度至30度则更佳。
另外，风速例如可通过在供试体W上方约20mm左右的位置处设置风速传感器71来测定。若清楚第1风扇45的转速与风速的关系，则也可取去风速传感器71。
在此，参照图9说明本实施方式的结露试验装置10中运用的结露试验方法。如图9所示，首先使调整槽12的空调装置即加湿器25及加热器29(或冷却器27)开始运转，并且使送风机31开始运转(步骤ST1、2)。待机至上游空间SU内的温度及湿度达到设定的试验温度及试验湿度(步骤ST3)。在这期间洗净供试体W，并予以干燥。试验温度及试验湿度例如为25℃、50％RH或85℃、85％RH。
上游空间SU内的温度及湿度达到所希望的温度及湿度后，打开试验槽14的壳体35的盖部59，将供试体W安装在试料台43上(步骤ST4)。当供试体W为电子设备等而需要对供试体W进行接线时，连接测量用接线，并在供试体W上安装结露量传感器61(步骤ST5、6)。关闭盖部59后，将电压施加在试料台43的珀尔帖元件上，冷却试料台43(步骤ST7)。此时，控制珀尔帖元件，以使试料台43的载置面43a的温度为指定温度(例如30℃)。检验试料台43的载置面43a和结露量传感器61的温度差是否在指定值以内(步骤ST8)，温度差超出指定值时，供试体W或结露量传感器61有可能没有切实地安装好，因此，在某些情况下暂时取下供试体W等，根据需要重复步骤ST4以下的步骤。试料台43及结露量传感器61上分别安装有温度传感器(省略图示)，所述的检验基于该温度传感器的测定值进行。此外，温度差的指定值例如可为2℃。
若温度差在指定值以下，则说明供试体W在试料台43上的安装以及结露量传感器61在供试体W上的安装状况良好，因此，接着进行试验条件的输入(步骤ST9)。此处输入的试验条件为结露量、循环次数、试验时间等。一旦输入试验开始的指令(步骤ST10)，第1风扇45的转速和试料台43的温度便受到控制，以达到所设定的结露量。此时，在经过指定时间(例如5至10分左右)的时刻检验结露量，以检验所进行的结露试验是否满足设定条件(步骤ST11)。当未出现指定的结露量时，也许是接线松脱，故再次进行检验。另一方面，当出现了指定的结露量时，继续实施试验(步骤ST12)。
在使供试体W结露的结露试验中，在调整槽12中，加湿器25、加热器29及送风机 31被驱动，此外根据需要，冷却器27被驱动。因此，被调整至指定温度及湿度的空气在缓冲空间SB和调整空间SA之间循环。该被调整至指定温度及指定湿度的空气的一部分，经由第1风扇45从缓冲空间SB向上游管道17内流出，导入试验槽14内。即，缓冲空间SB内的空气与第1风扇45的转速对应地流出，导入试验槽14中。因此，即使送风机31的风量(风速)有变动，在试验槽14内也能够降低送风机31的风速变动的影响，故可在试验槽14内使被调整至指定温度及湿度的空气的流速保持稳定。
在试验槽14中，通过第1风扇45及整风板47间的空气受到壳体35的倾斜部38b处的引导，其以相对于水平方向为指定的倾斜角度向下方流动。该空气被试料台43的载置面43a及供试体W的表面所冷却。此时，包含在空气中的水分凝结在载置面43a上以及供试体W上。由于使供试体W产生结露的空气的风速在0.2至2.0m/s的范围内，在供试体W附近向供试体W流动的空气的方向为5到80度，故可在供试体W的整个面上产生基本均匀的结露，而且能够使之维持长时间。
经过试料台43上的空气通过分隔部件41和壳体35的相对侧壁部37b之间的间隙，流入下游空间SD，通过第2风扇49后再通过翅片51之间。此时，翅片51由于接受珀尔帖元件的散热部的热量而被加热，因此，流过的空气被翅片51加热。从而，在下游空间SD内抑制空气中的水分结露。该空气经由下游管道18返回调整槽12。结露试验中，这样的空气循环反复进行。
结露试验中有定值试验和循环试验。定值试验是调整第1风扇45的转速和试料台43的温度以使结露量达到设定的结露量并且维持该结露量指定试验时间的试验。即，定值试验是仅进行结露工序的试验。另一方面，循环试验是设定结露量、结露时间、干燥时间及循环次数并且使结露工序和干燥工序反复进行指定循环次数的试验。步骤ST12、13根据是定值试验还是循环试验而被适当地执行，试验完毕后就停止运转(步骤ST14)。
最后进行加热试料台43的运转(步骤ST15)，使试料台43得以干燥。该干燥运转结束后，打开壳体35的盖部59，取去测量用接线、结露量传感器61及供试体W，结束试验(步骤ST16)。
另外，本实施方式的结露试验装置10还是能够进行恒温恒湿试验的环境试验装置。在恒温恒湿试验中，进行将上游空间SU内的温度及湿度维持为所设定的温度及湿度(例如85℃、85％RH)的控制。在该试验中，由于无需使供试体W的表面产生结露，故不进行试料台43的冷却地驱动空调装置(加湿器25、冷却器27、加热器29、送风机31)。因此，在将供试体W设定在试料台43上的状态下，还可附加与结露试验不同的耐湿负荷。 即，采用本实施方式的结露试验装置10，不仅能够进行结露试验，而且还能够无需将供试体W从试验空间ST中取出就可进行耐湿试验。
如上所述，本第1实施方式的试验装置10中，通过冷却试料台43的载置面43a来冷却供试体W，能够使供试体W的表面结露。而且，由于设有导风部件57，该导风部件57在上风侧的试料台43的端部的正上方位置将空气引导向以指定角度向下倾斜方向，因此能够使导入试验槽14内的调整空气以指定角度流向供试体W。因此，能够将空气均等地供应到供试体W上的从上风侧的部位到下风侧的部位，故能够使供试体W的表面上产生的结露粒径保持稳定。而且，由于流入试验槽14内的空气是从试料台43的侧方流到试料台43上，因此即便上游管道17内产生的结露水从管道17的流出口滴下，也不会滴落在试料台43及供试体W上。因此，能够防止管道17内产生的结露水影响供试体W上的结露。此外，由于试验槽14与调整槽12分别地设置且两者通过管道17、18相连，因此能够防止在调整槽12中产生的震动传递给试验槽14。其结果，载置于试料台43上的供试体W的表面上产生的结露所受到的影响能够得以抑制。基于上述效果的叠加，能够稳定地产生小直径的结露。因此，能够使供试体W上的结露保持基本均匀的状态。
本第1实施方式中，由于上游管道17的上游端部设置在低于下游端部的位置，因此无需增加用于防止上游管道17内产生的结露水侵入试验槽14内的部件，也能够防止结露水流入试验槽14内。此外，能够防止浮游于空气中的水粒子通过上游管道17导入试验槽14内后落到供试体表面上。
此外，本第1实施方式中，由于风速为0.2至2m/s，导风部件57的倾斜角度为相对于水平方向成5至80度，因此能够更为有效地使供试体W的结露维持在基本均匀的状态。即，风速在0.2m/s以上的情况下，能够在指定时间内使结露保持稳定，风速在不足2.0m/s的情况下，能够抑制结露粒径的参差。另一方面，在空气的流动方向相对于水平方向为0度时，空气的不流动的层的厚度越靠近下风侧越大，因此，在下风侧，供试体W表面的热交换受到抑制，结露的粒径有变大的倾向。另一方面，在空气的流动方向相对于水平方向为90度(垂直)时，由于驻点(stagnation point)的产生，在大致中央部，供试体W表面的热交换受到抑制，结露的粒径增大，而且在驻点下游部产生整体性的乱流，故粒径无法稳定。因此，通过使风速为0.2至2m/s，使导风部件57的倾角为5至80度，能够使结露稳定在基本均匀的状态。
本第1实施方式中，调整槽12内形成有缓冲空间SB，该缓冲空间SB内的空气被导入试验槽14内。由于从缓冲空间SB中流出的空气的流速及湿度分布稳定，故向供试体 W流动的空气的流速及湿度分布稳定。因此，能够更有效地使供试体W上的结露维持在基本均匀的状态。
本第1实施方式中，在上游空间SU内，由于空气的流道面积从上风侧向下风侧逐渐减小，因此能够易于限制空气的流动方向。其结果，能够使流过供试体W上的气流稳定，能够更有效地使供试体W上的结露维持在基本均匀的状态。
本第1实施方式中，由于将壳体35的一部分作为导风部件57来发挥作用，故无需在试验槽14的壳体35上增加部件就能够获得导风效果。
本第1实施方式中，由于包括结露量传感器61，故能够把握供试体W表面上的结露状态。
本第1实施方式中，试料台43的载置面43a上设有低热阻材料55。因此，能够易于将试料台43的热量传导给供试体W，并能够抑制热传导量的参差，故可容易并更准确地进行供试体W上的结露状态的调整。此外即便在供试体W的接触面不平坦的情况下，也能够使之与试料台43的载置面43a紧密接触。
本第1实施方式中，由于试料台43具有珀尔帖元件，因此通过控制施加给珀尔帖元件的电压，能够调整供试体W上的结露状态。而且，由于利用珀尔帖元件释放的热将经过供试体W上的空气加热，因此无需另外增加加热器，就能够抑制试验槽14内不必要的结露。即，由于经过供试体W上的空气被冷却，因而相对湿度上升。因此，试验槽14内容易结露。然而，由于相对湿度上升后的空气被珀尔帖元件的散热部所加热，故能够抑制试验槽14内的结露。
另外，本第1实施方式中，结露试验装置10采用在调整槽12和试验槽14之间循环空气的方式，但本发明并不局限于此。即，也可采用省略下游管道18并且从调整槽12的流入口21c吸入外部气体的结构。此情况下，在试验槽14内冷却了供试体W的空气通过导出口37d排出到外部。在该结构中，试验槽14的导出口37d无需形成于与导入口37c相同的侧壁部上，导出口37d例如也可形成于相对侧壁部37b上。
此外，本第1实施方式中，采用了壳体35的一部分(倾斜部38b)作为导风部件57发挥作用的结构，但本发明并不局限于此。例如，如图10所示，也可采用导风部件57设置于壳体35的内侧的结构。图10表示导风部件57固定在壳体35的顶部38及侧壁部37b上的结构例。不过，导风部件57也可以倾斜角度可变的方式安装在壳体35上。例如，只要导风部件57的上端部可转动地连接于壳体35的顶部38，就能够改变导风部件57的倾斜角度。这样，通过改变导风部件57的角度，能够调整供试体W表面上的结露状态。
如图11所示，结露试验装置10可包括显微镜73。在图11的实施例中，壳体35的顶部38包括水平部38a、从该水平部38a延续出来的倾斜部38b和从该倾斜部38b的下端部向侧方延伸出来的延出部38c。倾斜部38b从试料台43的上风侧向相对侧壁部37b侧延伸至试料台43的上方。即，倾斜部38b经过试料台43的上风侧端部的正上方位置，从上风侧向下风侧延伸。不过，与本第1实施方式不同的是，倾斜部38b未达到试料台43的下风侧端部的正上方位置。倾斜部38b与本第1实施方式同样作为导风部件57发挥作用。在试料台43的中央附近的正上方位置设置有显微镜73。显微镜73的下端部通过延出部38c上形成的开口部而进入上游空间SU内，但其难以妨碍被倾斜部38b引导过来的气流。该变形例中，能够观察供试体W上细微的结露状态。而且，由于显微镜73位于与导风部件57相连而向水平方向延伸的延出部38c上，因此能够不扰乱空气的流动。
加热冷却部43b并不局限于具有珀尔帖元件的结构。例如如图11所示，加热冷却部43b可采用可从图外的冷却器(chiller)导入冷却水的结构。在下游空间SD中加热空气的情况下，也可在空气的流通路径上设置加热器(省略图示)。另外，也可省略加热器。此外，加热冷却部43b的该变形例也可应用于第2实施方式及其他变形例中。
此外，上游管道17可以中间部陷入下方的方式弯曲成U字状。采用该结构，即便调整槽12的流出口21b和试验槽14的导入口37c形成在大致相同的高度上时，也可将上游管道17内结露的水分积蓄在上游管道17内，防止其流入试验槽14内。
(第2实施方式)
图12表示本发明的第2实施方式。第2实施方式与第1实施方式不同，缓冲空间SB形成在试验槽14内。此处，对与第1实施方式相同的结构要素付予相同的符号，省略其详细说明。
该第2实施方式中，调整槽12内不设置隔板23，调整槽12内的空间构成调整空间SA。调整槽12的壳体21上形成有面临调整空间SA的流出口21b及流入口21c。流出口21b上安装有上侧管道17，从送风机31吹出的空气直接流入上游管道17。流入口21c将外部气体导入调整空间SA内。
试验槽14内设有隔板75。通过隔板75、试料台43及加热冷却部43b，试验槽14内的空间被划分为缓冲空间SB和试验空间ST。壳体35的导入口37c形成在顶部38上且面临缓冲空间SB。因此，流经上游管道17而来的空气首先流入缓冲空间SB中。此时空气向下流动。不过，导入口37c也可不形成在顶部38上而形成在侧壁部37a上。此时，较为理想的是，导入口37c的位置相对于后述的连通部(缓冲空间SB和试验空间ST的 连通部)的位置在高度方向上偏移或偏向侧方。由此，能够抑制从上游管道17流出的空气直接流入试验空间ST中。
在连通缓冲空间SB和试验空间ST的连通部上设置有第1风扇45。因此，缓冲空间SB内的空气通过第1风扇45流入试验空间ST内。导出口37d面临试验空间ST。不过，第1风扇45也可不设置在连通部上而设置在缓冲空间SB内或试验空间ST内。
导风部件57设置在试验空间ST内，与隔板75的下端部相连。而且，导风部件57从上风侧向下风侧逐渐下降地倾斜设置。导出口37d被开在与缓冲空间SB侧相反侧的相对侧壁部37b上，在试验空间ST内流通后的空气通过导出口37d排出到外部。另外，本第2实施方式的结露试验装置10也可采用使试验槽14内的空气返回调整槽12内的循环方式。此时，在调整槽12上形成流入口21c，并且该流入口21c和试验槽14的导出口37d通过下游管道18相连即可(参照图13)。
有关其他的结构、作用及效果与所述第1实施方式相同，其说明从略。
另外，如图13所示，导风部件57也可构成为壳体35的一部分。即，试验槽14的顶部38包括呈向上方突出形状的突出部38d和倾斜部38b。倾斜部38b从与突出部38d的连接部位向下倾斜延伸，与第1实施方式同样地作为导风部件57发挥作用。隔板75以沿垂直方向延伸的状态设置在顶部38的突出部38d和倾斜部38b的连接部附近的正下方位置。隔板75的上端部及下端部形成有连通孔75a、75b，导入缓冲空间SB内的空气通过该连通孔75a、75b流入试验空间ST内。其中，通过下侧的连通孔75b流入试验空间ST内的空气冷却珀尔帖元件的散热部。调整槽12上形成有流入口21c，流入口21c和试验槽14的导出口37d通过下游管道18相连通。另外，也可取代在隔板75的上端部及下端部形成连通孔75a的结构，而由冲孔板(punching metal)等几乎在整个面上形成有多个孔或槽(slit)的板材来构成隔板75。
本第2实施方式中，就调整部由设有加湿器25、冷却器27、加热器29及送风机31的调整槽12来构成的例子进行了说明，但本发明并不局限于此。例如，也可如图14所示那样采用以下结构，即，能够将空气的温度及湿度调整至指定的温度及湿度的调整部包括应用一般的分流法而产生加湿空气的起泡器(bubbler)77、产生干燥空气的干燥空气发生部78、以及将这两者与上游管道17连接的接管部79。此时，起泡器77和干燥空气发生部78分别具备机箱，彼此分别地形成。干燥空气发生部78在机箱内设置有加热器29和冷却器27，并与图外的干燥空气源相连接。接管部79包括主管79a、从该主管79a分支出来的与起泡器77相连接的第1分支管79b、以及从该主管79a分支出来的与干燥空 气发生部78相连接的第2分支管79c。第1分支管79b及第2分支管79c中分别设有流量调整阀79d，能够调整加湿空气及干燥空气的流量。另外，图14中表示了用分流法产生加湿空气的结构，但也可取代该结构而适当地选择例如双温度法或其他湿度产生方法。
由于进行了用于确认所述各实施方式的结露试验装置10的结露再现性的实验，在此对其结果的一例进行说明。该实验中，采用在环氧玻璃基板(glass epoxy substrate)上形成有镀银电极的供试体W，在电极间施加25V电压的状态下进行使结露工序和干燥工序反复进行的循环试验。结露工序为20分钟，干燥工序为10分钟。而且，针对各供试体W记录了判定为故障为止的时间。此处的故障的判定基准为电极间的绝缘阻抗值是否在1MΩ以下。
图15表示采用图12所示的试验装置10将结露量的设定值进行了各种变更后的情况下的结果。图15是以故障发生时间为横轴、以累积故障率及ln{ln1/(1-F(t))}为纵轴来表示韦伯尔散点的图。图中的实线是结露量的设定值为3μg/mm2的情形，虚线为10μg/mm2的情形。作为形状参数的m值分别为1.07、1.83，由于超过1，可知作为磨损故障型的加速寿命试验装置很有效。
(上述实施方式的概要)
上述实施方式可总结如下。
(1)上述实施方式中，通过冷却试料台的载置面来冷却供试体，能够使供试体的表面结露。而且，由于设有导风部件，该导风部件在上风侧的试料台的端部的正上方位置将空气引导向以指定角度向下倾斜的方向，因此能够使导入试验槽内的调整空气以指定角度流向供试体。因此，能够将空气均等地供应到供试体上的从上风侧的部位到下风侧的部位，故能够使供试体的表面上产生的结露粒径保持稳定。而且，由于流入试验槽内的空气是从试料台的侧方流到试料台上，因此即便管道内产生的结露水从管道的流出口滴下，也不会滴落在试料台及供试体上。因此，能够防止管道内产生的结露水影响供试体上的结露。此外，由于试验槽与调整部分别设置且两者通过管道相连，因此能够防止在调整部产生的震动传递给试验槽。其结果，载置于试料台上的供试体的表面上产生的结露所受到的影响能够得以抑制。基于上述效果的叠加，能够稳定地产生小直径的结露。因此，能够使供试体上的结露保持基本均匀的状态。
(2)所述管道的上游端部可设置在低于下游端部的位置。采用该方案，无需增加用于防止管道内产生的结露水侵入试验槽内的部件，也能够防止结露水流入试验槽内。此外，能够防止浮游于空气中的水粒子通过管道导入试验槽内后落到供试体表面上。
(3)从所述试料台的侧方流向所述试料台的空气的风速较为理想的是为0.2至2m/s。采用该方案，能够更有效地使供试体上的结露维持在基本均匀的状态。
(4)所述试料台的上风侧端部的正上方位置处的所述导风部件的倾斜角度较为理想的是为相对于水平方向成5至80度。采用该方案，能够更有效地使供试体上的结露维持在基本均匀的状态。
(5)所述结露试验装置中较为理想的是，形成有使被调整至指定的温度及湿度的空气的流速稳定的缓冲空间。采用该方案，由于从缓冲空间流出的空气的流速稳定，故向供试体流动的空气的流速稳定。因此，能够更有效地使供试体上的结露维持在基本均匀的状态。
(6)所述导风部件较为理想的是，使空气的流道面积从上风侧向下风侧减小。采用该方案，由于空气的流道面积从上风侧向下风侧逐渐减小，因此能够易于限制空气的流动方向。其结果，能够使流过供试体上的气流稳定，能够更有效地使供试体上的结露维持在基本均匀的状态。
(7)所述导风部件可以是所述试验槽的壳体的一部分。采用该方案，无需在试验槽的壳体上增加部件就可获得导风效果。
(8)所述试验槽可以包括能够放大所述供试体的表面的显微镜。采用该方案，能够观察供试体上细微的结露状态。
(9)所述试验槽较为理想的是包括能够检测所述供试体的表面上产生的结露的结露检测部。采用该方案，能够把握供试体表面上的结露状态。
(10)所述空气的风速和所述导风部件的角度的至少一者可以是可变。采用该方案，能够通过改变空气的风速和导风部件的角度的至少一者，调整供试体表面上的结露状态。
(11)所述试料台的载置面上可以设有低热阻材料。采用该方案，能够易于将试料台的热量传导给供试体，并能够抑制热传导量的参差，故可容易并更准确地进行供试体上的结露状态的调整。此外即便在供试体的接触面不平坦的情况下，也能够使之与试料台的载置面紧密接触。
(12)所述试料台可以具有珀尔帖元件。采用该方案，能够通过控制施加在珀尔帖元件上的电压，调整供试体上的结露状态。
(13)利用所述珀尔帖元件释放的热将经过所述供试体上的空气加热。采用该方案，无需另外增加加热器，就能够抑制试验槽内不必要的结露。即，经过供试体上的空气由于被冷却而相对湿度上升。因此，试验槽内容易结露。然而，由于相对湿度上升后的空气被珀尔帖元件的散热部所加热，故能够抑制试验槽内的结露。
(14)所述实施方式所涉及的结露试验方法中，在调整部内将空气的温度及湿度调整至指定的温度及湿度，将空气从所述调整部经由管道而导入试验槽，在所述试验槽内冷却载置有供试体的试料台的载置面，在所述试验槽内，在所述试料台的上风侧端部的正上方位置将空气从所述试料台的侧方引导向以指定角度向下倾斜的方向，使空气流动到所述试料台上，以使所述供试体上产生结露。
(15)所述结露试验方法中较为理想的是，使空气以0.2至2m/s的风速从所述试料台的侧方流向所述试料台。
(16)所述结露试验方法中较为理想的是，使空气从所述试料台的侧方以相对于水平方向成5至80度的角度向斜下方流向所述试料台。
(17)所述结露试验方法中较为理想的是，在缓冲空间内使空气的流速和湿度分布稳定，并且使该流速和湿度分布稳定的空气从所述试料台的侧方向斜下方流向所述试料台上。
符号说明
12 调整槽
14 试验槽
17 上游管道
18 下游管道
35 壳体
43 试料台
43a 载置面
55 低热阻材料
57 导风部件
61 结露量传感器(结露检测部)
73 显微镜
SB 缓冲空间
Claims (17)
1.一种结露试验装置，用于进行结露试验，其特征在于包括：
调整部，能够将空气的温度及湿度调整至指定的温度及湿度；
试验槽，包括具有能够载置供试体的载置面并且能够冷却所述载置面的试料台，与所述调整部分别设置；
管道，连接所述调整部和所述试验槽；其中，
所述试验槽包括导风部件，该导风部件在经由所述管道流入所述试验槽内的空气从所述试料台的侧方流动到所述试料台上时，在所述试料台的上风侧端部的正上方位置将所述空气引导向以指定角度向下倾斜的方向，
所述导风部件与所述试料台之间的间隙随着从上风侧向下风侧接近而逐渐变窄。
2.根据权利要求1所述的结露试验装置，其特征在于：
所述管道的上游端部设置在低于下游端部的位置。
3.根据权利要求1或2所述的结露试验装置，其特征在于：
从所述试料台的侧方流向所述试料台的空气的风速为0.2至2m/s。
4.根据权利要求1或2所述的结露试验装置，其特征在于：
所述试料台的上风侧端部的正上方位置处的所述导风部件的倾斜角度为相对于水平方向成5至80度。
5.根据权利要求1或2所述的结露试验装置，其特征在于：
形成有使被调整至指定的温度及湿度的空气的流速稳定的缓冲空间。
6.根据权利要求1或2所述的结露试验装置，其特征在于：
所述导风部件使空气的流道面积从上风侧向下风侧减小。
7.根据权利要求1或2所述的结露试验装置，其特征在于：
所述导风部件为所述试验槽的壳体的一部分。
8.根据权利要求1或2所述的结露试验装置，其特征在于：
所述试验槽包括能够放大所述供试体的表面的显微镜。
9.根据权利要求1或2所述的结露试验装置，其特征在于：
所述试验槽包括能够检测所述供试体的表面上产生的结露的结露检测部。
10.根据权利要求1或2所述的结露试验装置，其特征在于：
所述空气的风速和所述导风部件的角度的至少一者可变。
11.根据权利要求1或2所述的结露试验装置，其特征在于：
所述试料台的载置面上设有低热阻材料。
12.根据权利要求1或2所述的结露试验装置，其特征在于：
所述试料台具有珀尔帖元件。
13.根据权利要求12所述的结露试验装置，其特征在于：
利用所述珀尔帖元件释放的热将经过所述供试体上的空气加热。
14.一种结露试验方法，是进行结露试验的方法，其特征在于：
在调整部内将空气的温度及湿度调整至指定的温度及湿度，
将空气从所述调整部经由管道而导入试验槽，所述试验槽包括导风部件，该导风部件在经由所述管道流入所述试验槽内的空气从试料台的侧方流动到所述试料台上时，在所述试料台的上风侧端部的正上方位置将所述空气引导向以指定角度向下倾斜的方向，所述导风部件与所述试料台之间的间隙随着从上风侧向下风侧接近而逐渐变窄，
在所述试验槽内冷却载置有供试体的试料台的载置面，
在所述试验槽内，在所述试料台的上风侧端部的正上方位置将空气从所述试料台的侧方引导向以指定角度向下倾斜的方向，使空气流动到所述试料台上，使空气以指定角度流向所述载置面上载置的供试体，以使所述供试体上产生结露。
15.根据权利要求14所述的结露试验方法，其特征在于：
使空气以0.2至2m/s的风速从所述试料台的侧方流向所述试料台。
16.根据权利要求14所述的结露试验方法，其特征在于：
使空气从所述试料台的侧方以相对于水平方向成5至80度的角度向斜下方流向所述试料台。
17.根据权利要求14至16中任一项所述的结露试验方法，其特征在于：
在缓冲空间内使空气的流速和湿度分布稳定，并且使该流速和湿度分布稳定的空气从所述试料台的侧方向斜下方流向所述试料台上。
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