JP2014139558A - 加熱試験装置 - Google Patents

Abstract

【課題】取り扱いが容易な加熱試験装置を提供する。
【解決手段】加熱試験装置１０は、被試験対象物Ｗをクランプして温度差を与える高温側ユニット１１および低温側ユニット１２と、被試験対象物Ｗをクランプする第１方向Ａおよびこれと直交する第２方向Ｂに低温側ユニット１２を移動させる移動テーブル部１３とを備える。高温側ユニット１１は、高温側プレート１４を備える。低温側ユニット１２は、低温側プレート１７Ａ、１７Ｂを備える。移動テーブル部１３の第２方向Ｂへの移動によって、低温側プレート１７Ａまたは低温側プレート１７Ｂのクランプ面の少なくともいずれか一方が高温側プレート１４のクランプ面に対向する。
【選択図】図１

Description

本発明は、加熱試験装置に関し、特に、被試験対象物に温度差を与えて加熱試験を行う加熱試験装置に適用して有効な技術に関する。

特開２００８−１８２０１１号公報（特許文献１）には、熱電変換システム信頼性評価装置において、熱を効率的に取り込めるように被試験対象物を熱源に圧接して押さえつけることが記載されている（特にその明細書段落［０００３］）。その具体的手段として、高温側に、被試験対象物全体を均一に圧接する均一圧接力負荷機構部を設けることが記載されている（特に特許文献１の明細書段落［００１５］、［００２０］）。

特開２００８−１８２０１１号公報

しかしながら、特許文献１に記載のように、高温側に設けられた均一圧接力負荷機構部は、熱の影響を受けやすく、ばねなどの構成部材が熱変形するなど、取り扱いが難しいものとなる。また、熱変形が起こりにくい部材を用いると、装置価格が高くなってしまう。

本発明の目的は、取り扱いが容易な加熱試験装置を提供することにある。また、本発明の他の目的は、低価格の加熱試験装置を提供することにある。本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。

本発明における加熱試験装置の一解決手段は、被試験対象物に温度差を与えて加熱試験を行う加熱試験装置であって、被試験対象物をクランプして温度差を与える高温側および低温側ユニットと、前記低温側ユニットを支持し、被試験対象物をクランプする第１方向およびこれと直交する第２方向に前記低温側ユニットを移動させる移動テーブル部と、を備え、前記高温側ユニットは、被試験対象物と接する高温側クランプ面を有する高温側プレートを備え、前記低温側ユニットは、被試験対象物と接する低温側クランプ面を有する第１および第２低温側プレートを備え、前記第１低温側プレートと前記第２低温側プレートとが、前記第２方向に隣接して設けられ、前記移動テーブル部の前記第２方向への移動によって、前記第１または第２低温側プレートの低温側クランプ面の少なくともいずれか一方が前記高温側プレートの高温側クランプ面に対向することを特徴とする。

これによれば、例えば、第１低温側プレートに一つの被試験対象物を載置して、一つの被試験対象物に対して加熱試験を行うこともできるし、第１および第２低温側プレートのそれぞれに一つの被試験対象物を載置して、二つの被試験対象物に対して同時に加熱試験を行うこともできる。このように、一つまたは複数の被試験対象物に対する加熱試験装置の取り扱い（加熱試験）は、被試験対象物の数に合わせて低温側ユニットを支持する移動テーブル部を第２方向に移動することで容易に行うことができる。また、移動テーブル部を含んで構成されるクランプ機構を、高温側ユニットではなく低温側ユニットに設けることで、熱の影響を受けにくくすることができる。

また、前記加熱試験装置として、前記低温側ユニットは、前記第１低温側プレートの低温側クランプ面の反対側の背面に設けられた第１ヒートシンクと、前記第２低温側プレートの低温側クランプ面の反対側の背面に設けられた第２ヒートシンクと、前記第１ヒートシンクに対向して設けられ、該第１ヒートシンクに送風する第１ファンと、前記第２ヒートシンクに対向して設けられ、該第２ヒートシンクに送風する第２ファンと、を備え、前記第１および第２ファンの回転数が、それぞれ独立して制御されることが好ましい。これによれば、第１低温側プレートに載置される被試験対象物と、第２低温側プレートに載置される被試験対象物とが、異なる種類の場合であっても、それぞれで温度を一定に調節することができる。

また、前記加熱試験装置として、前記低温側ユニットは、前記第１ヒートシンクとエアギャップを介して前記第１ファンの回転中央部に設けられたスポンジ状の第１断熱部材と、前記第２ヒートシンクとエアギャップを介して前記第２ファンの回転中央部に設けられたスポンジ状の第２断熱部材と、を備えることが好ましい。また、前記加熱試験装置として、前記低温側ユニットは、前記第１ヒートシンクと直接接して前記第１ファンの外周部に設けられた第３断熱部材と、前記第２ヒートシンクと直接接して前記第２ファンの外周部に設けられた第４断熱部材と、を備えることが好ましい。これによれば、第１および第２ヒートシンクの熱をそれぞれ第１および第２ファンに伝わりにくくすることができる。

また、前記加熱試験装置として、前記移動テーブル部は、載置板と、該載置板に起立して設けられる複数のコイルばねとを備え、前記複数のコイルばねは、前記第１低温側プレートを該第１低温側プレートの周囲で支持し、前記第２低温側プレートを該第２低温側プレートの周囲で支持していることが好ましい。これによれば、被試験対象物を高温側および低温側ユニットでクランプした際に、コイルばねが撓むことで被試験対象物の片当たりを防止することができる。

また、前記加熱試験装置として、前記移動テーブル部は、前記第２方向に隣接する前記第１および第２低温側プレートの間であって、前記載置板に一端部が固定され、他端部が前記第１方向へ延在するゲージを備え、前記ゲージは、短手両側に長手方向に沿って目盛りが振られており、それぞれの目盛り上に前記第１および第２低温側プレートの位置を示す針部が設けられることが好ましい。これによれば、クランプ時のコイルばねの撓み量を確認することができ、コイルばねの撓み量とそのばね定数から間接的に被試験対象物への押しつけ荷重（クランプ力）を測定することができる。

また、前記加熱試験装置において、前記高温側ユニットは、複数のヒータと、複数の熱電対とを備え、前記ヒータと前記熱電対とが、交互に前記高温側クランプ面に沿って前記高温側プレートに設けられ、前記高温側クランプ面と対向している前記低温側クランプ面は、一つの前記熱電対と対向し、かつ、該一つの熱電対を挟む二つの前記ヒータと対向することが好ましい。これによれば、被試験対象物に対して正確な温度を均一に加えることができる。

また、前記加熱試験装置として、前記複数の熱電対で前記高温側プレートの温度をモニターしながら、前記複数のヒータの温度を制御する制御ユニットを備え、前記制御ユニットは、前記高温側および低温側ユニットを内包する本体部から離して設けられることが好ましい。これによれば、高温となる本体部から離れた位置で制御させることができ、実証試験形態の自由度を高めることができる。

また、前記加熱試験装置として、前記移動テーブル部は、前記第１方向に前記低温側ユニットを移動させる構造がジャッキで構成されることが好ましい。これによれば、高価な電動昇降機などを用いずに、パンタグラフジャッキなど手動によるジャッキを用いて低価格の加熱試験装置を提供することができる。

本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。本発明によれば、取り扱いが容易な加熱試験装置や低価格の加熱試験装置を提供することができる。

本発明の一実施形態における加熱試験装置の構成を説明する図である。 図１に示す加熱試験装置の要部を説明する図である。 図２に示す低温側ユニットを説明する図である。 図３に示すコイルばねを説明する図である。 図１に示す風量調節部を説明する図である。 図１に示す加熱試験装置の動作を説明する図である。 図１に示す加熱試験装置の動作を説明する図である。

以下の本発明における実施形態では、必要な場合に複数のセクションなどに分けて説明するが、原則、それらはお互いに無関係ではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細などの関係にある。このため、全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

また、構成要素の数（個数、数値、量、範囲などを含む）については、特に明示した場合や原理的に明らかに特定の数に限定される場合などを除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良い。また、構成要素などの形状に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうではないと考えられる場合などを除き、実質的にその形状などに近似または類似するものなどを含むものとする。

本発明の実施形態における加熱試験装置１０について、図１〜図７を参照して説明する。

図１は、加熱試験装置１０の構成を説明する図である。また、図２は、加熱試験装置１０の要部（低温側ユニット１２周辺）を説明する図である。また、図３は、低温側ユニット１２の要部を説明する図であり、説明を明解にするために、一部を省略して示している。また、図４は、図３に示すコイルばね２５を説明する断面図である。また、図５は、図１に示す風量調節部７０を説明する図である。

また、図６および図７は、加熱試験装置１０の加熱試験動作を説明する図であり、図６が二つの被試験対象物Ｗａ、Ｗｂ（本実施形態では、これらは、被試験対象物Ｗと記し、同一のものとして説明する場合がある。）に同時に加熱試験を行う場合、図７が一つの被試験対象物Ｗにのみ加熱試験を行う場合を示している。これら図６および図７では、説明を明解にするために、被試験対象物Ｗにハッチングを付している。

図１に示すように、加熱試験装置１０は、本体部５０を構成する筐体を備えている。また、加熱試験装置１０は、本体部５０の内部に設けられた、高温側ユニット１１および低温側ユニット１２と、クランプ機構を構成する移動テーブル部１３とを備えている。また、加熱試験装置１０は、本体部５０の外部に設けられた制御ユニット３０を備えている。高温側ユニット１１は、本体部５０の内部で固定して設けられている。低温側ユニット１２は、本体部５０の内部で移動テーブル部１３によって移動可能に設けられている。移動テーブル部１３は、低温側ユニット１２を支持しており、被試験対象物Ｗをクランプする第１方向Ａおよびこれと直交する第２方向Ｂに低温側ユニット１２を移動させる。

これらから構成される加熱試験装置１０は、被試験対象物Ｗに高温側と低温側との温度差を与えて加熱試験を行うものであり、高温側ユニット１１および低温側ユニット１２が被試験対象物Ｗをクランプして温度差を与える（図６、図７参照）。被試験対象物Ｗとしては、例えば、温度差で発電を行う熱電素子や熱電モジュールが挙げられる。

図６、図７に示すように、高温側ユニット１１は、複数のヒータ１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ、１５Ｄ（本実施形態では、これらは、ヒータ１５と記し、同一のものとして説明する場合がある。）と、複数の熱電対１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ（本実施形態では、これらは、熱電対１６と記し、同一のものとして説明する場合がある。）とを有している（図１参照）。また、高温側ユニット１１は、被試験対象物Ｗと接する高温側クランプ面１４ａに沿ってヒータ１５と熱電対１６とが交互に設けられた高温側プレート１４を有している。

各ヒータ１５は、例えば、カートリッジヒータであり、出力が３００Ｗである。また、各熱電対１６は、高温側プレート１４の短手方向中央の温度を測定するように設けられている。また、高温側プレート１４は、高温側クランプ面１４ａが、例えば１００ｍｍ×１５０ｍｍの平面視長方形状（矩形状）である。また、高温側プレート１４は、例えば、耐熱ニッケルめっき処理が施された純銅から構成される。純銅を用いることで、高温側プレート１４の温度分布を均一なものとし易くなるが、耐熱性を重視した材料を用いてもよい。

図２に示すように、低温側ユニット１２は、被試験対象物Ｗと接する低温側クランプ面１９ａが設けられた低温側プレート１７Ａと、被試験対象物Ｗと接する低温側クランプ面１９ｂが設けられた低温側プレート１７Ｂとを有している。本実施形態では、これら低温側プレート１７Ａおよび低温側プレート１７Ｂは、低温側プレート１７と記し、同一のものとして説明する場合がある。また、本実施形態では、低温側クランプ面１９ａおよび低温側クランプ面１９ｂは、低温側クランプ面１９と記し、同一のものとして説明する場合がある。

これら低温側プレート１７Ａ、１７Ｂは、第２方向Ｂに隣接して設けられている。低温側プレート１７Ａ、１７Ｂは、例えばアルマイト処理が施されたアルミニウム合金から構成される。また、低温側プレート１７は、低温側クランプ面１９ａ、１９ｂが、例えば８０ｍｍ×８０ｍｍの平面視正方形状（矩形状）である。

また、低温側ユニット１２は、低温側プレート１７Ａに設けられ、低温側プレート１７Ａ（低温側クランプ面１９ａ）の中央の温度を測定する熱電対２２Ａと、低温側プレート１７Ｂに設けられ、低温側プレート１７Ｂ（低温側クランプ面１９ｂ）の中央の温度を測定する熱電対２２Ｂとを有している。本実施形態では、これら熱電対２２Ａおよび熱電対２２Ｂは、熱電対２２と記し、同一のものとして説明する場合がある。

図３に示すように、低温側ユニット１２は、低温側プレート１７Ａと一体に形成され、低温側クランプ面１９ａと反対側の背面に設けられたヒートシンク（冷却フィン）１８Ａと、低温側プレート１７Ｂと一体に形成され、低温側クランプ面１９ｂと反対側の背面に設けられたヒートシンク（冷却フィン）１８Ｂとを有している。本実施形態では、これらヒートシンク１８Ａおよびヒートシンク１８Ｂは、ヒートシンク１８と記し、同一のものとして説明する場合がある。なお、本実施形態では、低温側プレート１７とヒートシンク１８とが一体に形成されたものとして説明するが、別部品として低温側プレート１７とヒートシンク１８とが組み立てられたものであってもよい。

また、低温側ユニット１２は、低温側プレート１７Ａの下方であって、ヒートシンク１８Ａと対向して設けられ、ヒートシンク１８Ａに送風する冷却ファン２１Ａと、低温側プレート１７Ｂの下方であって、ヒートシンク１８Ｂと対向して設けられ、ヒートシンク１８Ｂに送風する冷却ファン２１Ｂとを有している。本実施形態では、これら冷却ファン２１Ａおよび冷却ファン２１Ｂは、冷却ファン２１と記し、同一のものとして説明する場合がある。冷却ファン２１が回転（駆動）することによって発生したエアが、ヒートシンク１８へ吹き付けられることで、低温側プレート１７が低温となる。

また、低温側ユニット１２は、ヒートシンク１８Ａとエアギャップを介して冷却ファン２１Ａの回転中央部に貼付して設けられたスポンジ状の断熱シート（断熱部材）９０Ａと、ヒートシンク１８Ｂとエアギャップを介して冷却ファン２１Ｂの回転中央部に貼付して設けられたスポンジ状の断熱シート（断熱部材）９０Ｂとを有している。本実施形態では、これら断熱シート９０Ａおよび断熱シート９０Ｂは、断熱シート９０と記し、同一のものとして説明する場合がある。

また、低温側ユニット１２は、冷却ファン２１Ａの外周部の四隅にヒートシンク１８Ａと対向して設けられた断熱ワッシャー（断熱部材）９１Ａと、冷却ファン２１Ｂの外周部の四隅にヒートシンク１８Ｂと対向して設けられた断熱ワッシャー（断熱部材）９１Ｂとを有している。本実施形態では、これら断熱ワッシャー９１Ａおよび断熱ワッシャー９１Ｂは、断熱ワッシャー９１と記し、同一のものとして説明する場合がある。

また、低温側ユニット１２は、ヒートシンク１８Ａとは反対側で冷却ファン２１Ａに設けられ、冷却ファン２１Ａを保護するファンガード９２Ａと、ヒートシンク１８Ｂとは反対側で冷却ファン２１Ｂに設けられ、冷却ファン２１Ｂを保護するファンガード９２Ｂを有している。実施形態では、これらファンガード９２Ａおよびファンガード９２Ｂは、ファンガード９２と記し、同一のものとして説明する場合がある。

図３に示すように、冷却ファン２１は、その四隅のそれぞれに設けられた貫通孔を通る長ねじ９３を用いて、断熱ワッシャー９１、ファンガード９２と共に、ヒートシンク１８に対して、取り付けられる（共締めされる）。この際、ヒートシンク１８と断熱シート９０とは接触せずに、その間にエアギャップが設けられるようにし、ヒートシンク１８と断熱ワッシャー９１とが接触するようにしている。このようにして、ヒートシンク１８の熱が冷却ファン２１へ伝わりにくくしている。

具体的には、まず、断熱ワッシャー９１には、断熱性、耐熱性を有する材料、例えば、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）を用いている。ＰＴＦＥから構成された断熱ワッシャー９１は、２４０℃での使用にも耐えることができる。

そして、断熱シート９０には、例えば、スポンジ状のシリコーン樹脂を用いている。スポンジ状のシリコーン樹脂（ゴムスポンジ）から構成された断熱シート９０は、２００℃での使用にも耐えることができる。また、断熱シート９０をスポンジ状とすることで、エアギャップと合わせて断熱性を高めることができる。このようにして、特に、冷却ファン２１の回転中央部（モータ部）に熱が伝わりにくい構造が構成されている。

なお、本実施形態では、耐熱性、機械的性質、装置価格などを考慮して、断熱部材の断熱シート９０や断熱ワッシャー９１に、ＰＥＦＥやシリコーン樹脂を用いたが、その他の樹脂やセラミック系の部材を用いることもできる。

このように、ヒートシンク１８から冷却ファン２１へ熱が伝わりにくい構造であるため、冷却ファン２１の使用温度を下げることができるので、冷却ファン２１の寿命を延ばすことができる。これにより、加熱試験装置１０の信頼性を向上することができる。また、ヒートシンク１８（低温側プレート１７）の温度が、例えば１５０℃が超えるような場合であっても、定格温度の上限が、例えば６０℃〜７０℃程度の冷却ファン２１を用いることもできる。また、低温側プレート１７の温度上限を上げることもできるようになり、作業者による試験条件（評価）の自由度を高めることができ、取り扱いが容易となる。

図２に示すように、移動テーブル部１３は、被試験対象物Ｗをクランプする第１方向Ａに低温側ユニット１２を移動させるジャッキ構造部と、第２方向Ｂに低温側ユニットを移動させるシフト構造部とを備えている。ジャッキ構造部は、ハンドル１３Ａを有して、このハンドル１３Ａを手動で回すことで昇降するねじ式のジャッキ（パンダグラフジャッキ）であり、低温側ユニット１２を昇降させる。シフト構造部は、ジャッキ構造部が固定される載置板１３Ｂおよびこれを本体部５０の底面（図１参照）に固定する複数のつまみねじ１３Ｃを有しており、つまみねじ１３Ｃを外してジャッキ構造部が搭載されている載置板１３Ｂをずらすことによって、低温側ユニット１２をシフトさせる。このような移動テーブル部１３によれば、高価な電動昇降機などを用いずに、低価格の加熱試験装置１０を提供することができる。

また、移動テーブル部１３は、三つの面２３ａ、２３ｂ、２３ｃに曲折された複数の取り付け板２３と、複数の支柱２４と、複数のコイルばね２５と、載置板２７とを有しており、これらが組み立てられた構造で各低温側プレート１７を支持している。

図３および図４に示すように、コイルばね２５は、支柱２４が通されて、取り付け板２３と、載置板２７との間に設けられる。すなわち、コイルばね２５は、載置板２７で起立して設けられるように、一端部が取り付け板２３の面２３ｂの裏面で接し、他端部が載置板２７の載置面２７ａで接している。

図２に示すように、加熱試験装置１０の正面側における低温側プレート１７の面と取り付け板２３の面２３ａとが合わさってねじ止めされている。この取り付け板２３の面２３ｂの対向する短手のそれぞれに開口部２３ｅ（図４参照）が形成されており、図４に示すように、開口部２３ｅに支柱２４の一端部が通されている。

支柱２４の一端部は、押さえ金具（フランジ）７２を介して（押さえ金具７２を取り付け板２３の面２３ｂに当接させて）ボルト７３によって取り付け板２３に取り付けられている（ねじ止めされている）。このとき、支柱２４の一端部の端面は、押さえ金具７２に接している。また、支柱２４の他端部は、載置板２７の開口部２７ｂを通るボルト７４によって載置板２７に取り付けられている（ねじ止めされている）。このとき、支柱２４の他端部の端面は、載置面２７ａに接している。支柱２４の一端部が押さえ金具７２と接し、その他端部が載置面２７ａに接するようにするため、取り付け板２３の開口部２３ｅが、載置板２７の開口部２７ｂよりも径が大きいものとなっている。

加熱試験装置１０の背面側における低温側プレート１７の面でも同様である。したがって、低温側プレート１７を有する低温側ユニット１２は、その周囲（低温側プレート１７の４隅）に設けられた複数（４本）のコイルばね２５を介して移動テーブル部１３で支持される。このため、被試験対象物Ｗを高温側ユニット１１および低温側ユニット１２でクランプした際に、コイルばね２５が撓むことで被試験対象物Ｗの片当たりを防止することができる。

本実施形態では、支柱２４の長さとコイルばね２５の自然長とを同じに設定した上で、図４に示すように、コイルばね２５で支持（保持）されている低温側プレート１７の重さを、取り付け板２３の板厚（具体的には、面２３ｂ部の板厚）によるコイルばね２５の圧縮荷重と同等に設定してキャンセルさせている。これにより、コイルばね２５の撓み量から押しつけ荷重（クランプ力）をより精度良く測定することができる。

また、本実施形態では、作業者が複数のコイルばね２５を容易に交換することができる。支柱２４に通されているコイルばね２５は、コイルばね２５の一端面で取り付け板２３、押さえ金具７２を介してボルト７３によって取り付けられている（固定されている）。このため、コイルばね２５を支柱２４から取り外す（抜き出す）には、支柱２４からボルト７３を取り外し、押さえ金具７２および取り付け板２３を取り外した後に行えばよい。また、コイルばね２５を支柱２４に取り付けるには、この逆の手順を行えばよい。

また、複数のコイルばね２５として、自然長および内径が同じで、ばね定数が異なるものを種々準備しておくことで、被試験対象物Ｗに対する試験条件、具体的には、押しつけ荷重（クランプ力）の範囲を試験条件（用途）に合わせて、ばね定数の異なるものを交換することができる。すなわち、種々のコイルばね２５を交換することによって、押しつけ荷重の範囲を容易に変更することができる。

また、例えば、低温側プレート１７Ａを支持する４本のコイルばね２５と、低温側プレート１７Ｂを支持する４本のコイルばね２５とをばね定数が異なるものを用いることで、低温側プレート１７Ａに載せられる被試験対象物Ｗおよび低温側プレート１７Ｂに載せられる被試験対象物Ｗごとに押しつけ荷重の範囲を異ならせることができる。

そして、本実施形態における加熱試験装置１０は、図２に示すように、第２方向Ｂに隣接する低温側プレート１７Ａ、１７Ｂの間であって、移動テーブル部１３に一端部がねじで固定され、他端部が第１方向Ａへ延在するゲージ２６を備えている。ゲージ２６は、短手両側に長手方向に沿って目盛りが振られており、それぞれの目盛り上に低温側プレート１７Ａ、１７Ｂの位置を示す針部２３ｄが設けられる（図６、図７参照）。この針部２３ｄは、取り付け板２３の面２３ｃに形成された切り欠き面で構成している。このようなゲージ２６を設けることで、クランプ時のコイルばね２５の撓み量を確認することができ、コイルばね２５の撓み量とそのばね定数から間接的に被試験対象物Ｗへの押しつけ荷重（クランプ力）を測定することができる。

図１に示すように、本体部５０は、その正面に取手５２によって開閉可能に設けられた扉５３を備えている。扉５３を開くことにより、被試験対象物Ｗを出し入れすることができる。また、扉５３を閉めて加熱試験を行っている最中には、扉５３に設けられたのぞき窓５４から被試験対象物Ｗを観測することができる。扉５３の開閉は、扉５３を開閉可能に取り付けている二つの蝶番５５の間に設けられた開閉スイッチ５６で検知される。

また、本体部５０は、その両側面に高温側ユニット１１の高温側クランプ面１４ａの位置（周囲領域）にエアを吹き付け可能に設けられた強制冷却ファン５７を備えている。例えば、高温側ユニット１１および低温側ユニット１２で被試験対象物Ｗをクランプして加熱試験しているときに、強制冷却ファン５７を駆動させることで、特に高温側ユニット１１や被試験対象物Ｗを強制的に冷却することができる。

また、本体部５０は、その底面を支持する複数のアジャスト脚５１を備えている。また、本体部５０は、その上面（天板）に本体部５０を持ち運ぶために設けられた一対の取手６１を備えている。この本体部５０の上面には、複数の固定金具６０によって制御ユニット３０が固定して設けられている。この制御ユニット３０と本体部５０とは、それらの背面で接続ケーブル（図示しない）によって接続されている。

制御ユニット３０は、電源スイッチ３１と、タッチパネル３２と、運転開始ボタン３３と、強制冷却ボタン３４と、風量調節部７０とを備えている。タッチパネル３２では、例えば、高温側設定温度、各部温度や運転状態表示、動作設定、および異常発生時の警報表示などが行える。

制御ユニット３０は、例えば、高温側設定温度となるように、高温側ユニット１１について、複数の熱電対１６で高温側プレート１１の温度をモニターしながら、複数のヒータ１５の温度をＰＩＤ（Proportional Integral Derivative）制御することとなる。また、制御ユニット３０は、低温側ユニット１２の温度調節について、風量調節部７０によって、冷却ファン２１Ａ、２１Ｂの回転数を制御している。

風量調節部７０は、低温側プレート１７Ａ用の冷却ファン２１Ａの回転数調節を行うＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号出力基板と一体となった回転数調節ダイヤル７１（図５参照）を備えている。冷却ファン２１Ａ（低温側プレート１７Ａ）用の回転数調節ダイヤル７１は、制御ユニット３０の右側面に設けられている（図１では陰になって現れていない。）。この回転数調節ダイヤル７１（ＰＷＭ信号出力基板）と冷却ファン２１Ａとは信号線を介して電気的に接続されている。

同様に、風量調節部７０は、低温側プレート１７Ｂ用の冷却ファン２１Ｂの回転数調節を行うＰＷＭ信号出力基板と一体となった回転数調節ダイヤル７１を備えている。冷却ファン２１Ｂ（低温側プレート１７Ｂ）用の回転数調節ダイヤル７１は、制御ユニット３０の左側面に設けられている（図１参照）。この回転数調節ダイヤル７１（ＰＷＭ信号出力基板）と冷却ファン２１Ｂとは信号線を介して電気的に接続されている。

風量調節部７０では、回転数調節ダイヤル７１を作業者が手動で回すことによって、冷却ファン２１Ａの回転数調節を行うことができる。例えば、回転数調節ダイヤル７１を時計回りに回すと、冷却ファン２１Ａの回転数が高くなり、風量が強まる。また、回転数調節ダイヤル７１を反時計回りに回すと、冷却ファン２１Ａの回転数が低くなり、風量が弱まる。風量調節部７０は、同様にして、冷却ファン２１Ｂの回転数調節を行うことができる。なお、本実施形態では、風量調節部７０として、制御ユニット３０の右側面に冷却ファン２１Ａ用の回転数調節ダイヤル７１を設け、制御ユニット３０の左側面に冷却ファン２１Ｂ用の回転数調節ダイヤル７１を設けているが、制御ユニット３０の正面に冷却ファン２１Ａ用の回転数調節ダイヤル７１、冷却ファン２１Ｂ用の回転数調節ダイヤル７１をまとめて設けてもよい。

このように、冷却ファン２１Ａ、２１Ｂのそれぞれに対して、回転数調節ダイヤル７１、７１を設けることで、冷却ファン２１Ａ、２１Ｂの回転数をそれぞれ独立して制御することができる。これによれば、低温側プレート１７Ａ、１７Ｂにそれぞれ載置される被試験対象物Ｗの種類が異なる場合（例えば、熱電モジュールの熱伝導率が異なる場合）にも、低温側の温度をそれぞれ一定に調節することができる。また、本実施形態によれば、冷却ファン２１Ａ、２１Ｂの風量調節を手動ダイヤル式とすることで、低価格な加熱試験装置を提供することができる。

なお、本実施形態では、低温側ユニット１２について、各低温側プレート１７を空冷しているだけであるが、水冷ヒートシンクやペルチェ素子などによって温度調節してもよい。

ここで、加熱試験装置１０を用いて、一つの被試験対象物Ｗを加熱試験する場合と、二つの種類の異なる（例えば、厚み、熱伝導率が異なる）被試験対象物Ｗａ、Ｗｂを加熱試験する場合について説明する。なお、被試験対象物Ｗの出し入れの際には、本体部５０の扉５３は開いた状態となり、加熱試験の際には、扉５３は閉じた状態となる。

図６に示すように、二つの被試験対象物Ｗａ、Ｗｂを加熱試験する場合、まず、移動テーブル部１３の第２方向Ｂへの移動によって、低温側プレート１７Ａ、１７Ｂのクランプ面１９ａ、１９ｂ（図２参照）を高温側プレート１４の高温側クランプ面１４ａに対向させる。具体的には、高温側クランプ面１４ａと対向している低温側プレート１７Ａのクランプ面１９ａは、その中央が一つの熱電対１６Ａと対向し、一つの熱電対１６Ａを挟む二つのヒータ１５Ａ、１５Ｂと対向している。また、高温側クランプ面１４ａと対向している低温側プレート１７Ｂのクランプ面１９ｂは、その中央が一つの熱電対１６Ｃと対向し、また、これを挟む二つのヒータ１５Ｃ、１５Ｄと対向している。このような配置とすることで、被試験対象物Ｗａ、Ｗｂのそれぞれに対して正確な温度を均一に加えることができる。

次いで、低温側プレート１７Ａ、１７Ｂのクランプ面１９ａ、１９ｂのそれぞれに被試験対象物Ｗａ、Ｗｂを載置する。このとき、高温側ユニット１１では、ヒータ１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ、１５Ｄによって高温側プレート１４が例えば６００℃に調節され、低温側ユニット１２では、冷却ファン２１Ａ、２１Ｂによって低温側プレート１７が例えば１００℃以下に冷却されている。次いで、移動テーブル部１３の第１方向Ａへの移動によって、高温側プレート１４の高温側クランプ面１４ａと、低温側プレート１７Ａ、１７Ｂのクランプ面１９ａ、１９ｂで、二つの被試験対象物Ｗａ、Ｗｂをクランプして、加熱試験を行う。

加熱試験中は、右側の熱電対１６Ａと左側の熱電対１６Ｃで高温側プレート１４の温度をモニターしながら、右側のヒータ１５Ａ、１５Ｂと左側のヒータ１５Ｃ、１５ＤをＰＩＤ制御する。

このように、本実施形態における加熱試験装置１０は、低温側ユニット１２が熱電対２２、コイルばね２５、ゲージ２６の目盛りなどについて左右独立した構造であり、高温側ユニット１１もヒータ１５、熱電対１６について左右独立した温調制御（別系統のＰＩＤ制御）であることから、二つの種類の異なる被試験対象物Ｗａ、Ｗｂでも同時に試験して比較評価することができる。また、加熱試験装置１０は、同時に試験することができるので、処理効率を向上させることができる。なお、加熱試験装置１０は、二つの種類の異なる被試験対象物Ｗａ、Ｗｂではなくとも、同じ種類の二つの被試験対象物Ｗ、Ｗにも適用することができる。

また、図７に示すように、一つの被試験対象物Ｗを加熱試験する場合、まず、移動テーブル部１３の第２方向Ｂへの移動によって、低温側プレート１７Ａのクランプ面１９ａ（図２参照）を高温側プレート１４の高温側クランプ面１４ａに対向させる。具体的には、高温側クランプ面１４ａと対向している低温側プレート１７Ａのクランプ面１９ａは、その中央が一つの熱電対１６Ｂと対向し、また、これを挟む二つのヒータ１５Ｂ、１５Ｃと対向している。このような配置とすることで、被試験対象物Ｗに対して正確な温度を均一に加えることができる。なお、図７では、説明を明解にするために、低温側プレート１７Ｂを省略した場合を示している。

次いで、低温側プレート１７Ａのクランプ面１９ａに被試験対象物Ｗを載置する。このとき、高温側ユニット１１では、ヒータ１５の全てによって高温側プレート１４が例えば６００℃に調節され、低温側ユニット１２では、冷却ファン２１によって低温側プレート１７が例えば１００℃以下に冷却されている。次いで、移動テーブル部１３の第１方向Ａへの移動によって、高温側プレート１４の高温側クランプ面１４ａと、低温側プレート１７Ａのクランプ面１９ａで、一つの被試験対象物Ｗをクランプして、加熱試験を行う。

加熱試験中は、中央一つの熱電対１６Ｂで高温側プレート１４の温度をモニターしながら、複数のヒータ１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ、１５ＤをＰＩＤ制御する。このようにして、加熱試験装置１０は、熱伝導の大きい被試験対象物Ｗについて、できるだけ高温で加熱試験することができる。

このような加熱試験装置１０では、移動テーブル部１３の移動によって、低温側プレート１７Ａ、１７Ｂのクランプ面１９ａ、１９ｂの少なくともいずれか一方が高温側プレート１４の高温側クランプ面１４ａに対向する。したがって、一つの低温側プレート１７Ａに一つの被試験対象物Ｗを載置して、加熱試験を行うこともできるし、二つの低温側プレート１７Ａ、１７Ｂのそれぞれに被試験対象物Ｗを載置して、同時に加熱試験を行うこともできる。

また、一つまたは複数の被試験対象物Ｗに対する加熱試験装置１０の取り扱い（加熱試験）は、被試験対象物Ｗの数に合わせて低温側ユニット１２を支持する移動テーブル部１３を第２方向Ｂに移動することで容易に行うことができる。また、コイルばね２５を含んで構成される移動テーブル部１３を、高温側ユニット１１ではなく低温側ユニット１２に設けることで、熱の影響を受けにくくしている。

以上、本発明を実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

他の実施形態として、支柱のみで低温側プレートを固定して支持することも考えられる。この点、前記実施形態のように、コイルばねで低温側プレートを支持することで、高温側プレートおよび低温側プレートへの被試験対象物の片当たりを防止することができる。

他の実施形態として、各低温側プレートにロードセルを用いて被試験対象物への押しつけ荷重（クランプ力）を測定することも考えられる。この点、前記実施形態のように、短手両側に長手方向に沿って目盛りが振られたゲージを用いることで、二つの低温側プレートに共用させることができ、また、高価なロードセルを用いないことで低価格を実現することができる。

前記実施形態では、制御ユニットを本体部の上面で固定した場合について説明した。これに限らず、本体部から離して制御ユニットを設けてもよい。これによれば、高温となる本体部から離れた位置で制御させることができ、高温側クランプ面と低温側クランプ面の位置関係（クランプ方向）を上下ではなく、斜めや左右に配置するといったような実証試験形態の自由度を高めることができる。

他の実施形態として、ジャッキ構造部に油圧式や空気式のジャッキを用いることもできる。この点、前記実施形態のように、ねじ式のジャッキを用いることで、低価格を実現することができ、また、ゲージを確認しながらの微調整が容易となる。

前記実施形態では、低温側ユニットが二つの低温側プレートおよびこれに付属する部品（冷却ファンなど）を備える場合について説明した。これに限らず、低温側ユニットが三つ以上の低温側プレートおよび付属部品を備える場合であってもよい。このような場合、隣接する低温側プレート間のそれぞれにゲージを設けることで、各被試験対象物への押しつけ荷重（クランプ力）を測定することができる。

他の実施形態として、高温側クランプ面に沿って一つの熱電対とこれに隣接する一つのヒータを設けることもできる。この点、前記実施形態のように、高温側クランプ面に沿って一つの熱電対とこれを挟む二つのヒータを設けることで、被試験対象物に対して正確な温度を均一に加えることができる。

他の実施形態として、低温側ユニットの冷却ファンの風量調節を自動制御式とすることもできる。この点、前記実施形態のように、低温側ユニットの冷却ファンの風量調節を手動ダイヤル式とすることで、低価格な加熱試験装置を提供することができる。

他の実施形態として、断熱シートと断熱ワッシャーとを用いなくとも、ヒートシンク（低温側プレート）を冷却ファンによって冷却することができる。この点、前記実施形態のように、断熱シートと断熱ワッシャーとを用いることで、ヒートシンクと冷却ファンとの間を断熱することができ、冷却ファンを保護することができる。なお、断熱シートのみを用い、または、断熱ワッシャーのみを用いたとしても、ヒートシンクと冷却ファンとの間を断熱することができるが、断熱シートと断熱ワッシャーとを合わせて用いることで、断熱効果をより高めることができる。

１０ 加熱試験装置
１１ 高温側ユニット
１２ 低温側ユニット
１３ 移動テーブル部
１３Ａ ハンドル
１３Ｂ 載置板
１３Ｃ つまみねじ
１４ 高温側プレート
１４ａ 高温側クランプ面
１５、１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ、１５Ｄ ヒータ
１６、１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ 熱電対
１７、１７Ａ、１７Ｂ 低温側プレート
１８、１８Ａ、１８Ｂ ヒートシンク
１９、１９ａ、１９ｂ 低温側クランプ面
１８、１８Ａ、１８Ｂ ヒートシンク（冷却フィン）
２１、２１Ａ、２１Ａ 冷却ファン
２２、２２Ａ、２２Ｂ 熱電対
２３ 取り付け板
２３ａ、２３ｂ、２３ｃ 面
２３ｄ 開口部
２３ｄ 針部
２４ 支柱
２５ コイルばね
２６ ゲージ
２７ 載置板
２７ａ 載置面
２７ｂ 開口部
３０ 制御ユニット
３１ 電源スイッチ
３２ タッチパネル
３３ 運転開始ボタン
３４ 強制冷却ボタン
５０ 本体部
５１ アジャスト脚
５２ 取手
５３ 扉
５４ のぞき窓
５５ 蝶番
５６ 開閉スイッチ
５７ 強制冷却ファン
６０ 固定金具
６１ 取手
７０ 風量調節部
７１ 回転数調節ダイヤル
７２ 押さえ金具
７３、７４ ボルト
９０、９０Ａ、９０Ｂ 断熱シート（断熱部材）
９１、９１Ａ、９１Ｂ 断熱ワッシャー（断熱部材）
９２、９２Ａ、９２Ｂ ファンガード
９３ 長ねじ
Ｗ、Ｗａ、Ｗｂ 被試験対象物

Claims (9)

1. 被試験対象物に温度差を与えて加熱試験を行う加熱試験装置であって、
   被試験対象物をクランプして温度差を与える高温側および低温側ユニットと、
   前記低温側ユニットを支持し、被試験対象物をクランプする第１方向およびこれと直交する第２方向に前記低温側ユニットを移動させる移動テーブル部と、
   を備え、
   前記高温側ユニットは、被試験対象物と接する高温側クランプ面を有する高温側プレートを備え、
   前記低温側ユニットは、被試験対象物と接する低温側クランプ面を有する第１および第２低温側プレートを備え、前記第１低温側プレートと前記第２低温側プレートとが、前記第２方向に隣接して設けられ、
   前記移動テーブル部の前記第２方向への移動によって、前記第１または第２低温側プレートの低温側クランプ面の少なくともいずれか一方が前記高温側プレートの高温側クランプ面に対向することを特徴とする加熱試験装置。
2. 請求項１記載の加熱試験装置において、
   前記低温側ユニットは、前記第１低温側プレートの低温側クランプ面の反対側の背面に設けられた第１ヒートシンクと、前記第２低温側プレートの低温側クランプ面の反対側の背面に設けられた第２ヒートシンクと、前記第１ヒートシンクに対向して設けられ、該第１ヒートシンクに送風する第１ファンと、前記第２ヒートシンクに対向して設けられ、該第２ヒートシンクに送風する第２ファンと、を備え、
   前記第１および第２ファンの回転数が、それぞれ独立して制御されることを特徴とする加熱試験装置。
3. 請求項２記載の加熱試験装置において、
   前記低温側ユニットは、前記第１ヒートシンクとエアギャップを介して前記第１ファンの回転中央部に設けられたスポンジ状の第１断熱部材と、前記第２ヒートシンクとエアギャップを介して前記第２ファンの回転中央部に設けられたスポンジ状の第２断熱部材と、を備えることを特徴とする加熱試験装置。
4. 請求項２または３記載の加熱試験装置において、
   前記低温側ユニットは、前記第１ヒートシンクと直接接して前記第１ファンの外周部に設けられた第３断熱部材と、前記第２ヒートシンクと直接接して前記第２ファンの外周部に設けられた第４断熱部材と、を備えることを特徴とする加熱試験装置。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の加熱試験装置において、
   前記移動テーブル部は、載置板と、該載置板に起立して設けられる複数のコイルばねとを備え、
   前記複数のコイルばねは、前記第１低温側プレートを該第１低温側プレートの周囲で支持し、前記第２低温側プレートを該第２低温側プレートの周囲で支持していることを特徴とする加熱試験装置。
6. 請求項５記載の加熱試験装置において、
   前記移動テーブル部は、前記第２方向に隣接する前記第１および第２低温側プレートの間であって、前記載置板に一端部が固定され、他端部が前記第１方向へ延在するゲージを備え、
   前記ゲージは、短手両側に長手方向に沿って目盛りが振られており、それぞれの目盛り上に前記第１および第２低温側プレートの位置を示す針部が設けられることを特徴とする加熱試験装置。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の加熱試験装置において、
   前記高温側ユニットは、複数のヒータと、複数の熱電対とを備え、前記ヒータと前記熱電対とが、交互に前記高温側クランプ面に沿って前記高温側プレートに設けられ、
   前記高温側クランプ面と対向している前記低温側クランプ面は、一つの前記熱電対と対向し、かつ、該一つの熱電対を挟む二つの前記ヒータと対向することを特徴とする加熱試験装置。
8. 請求項７記載の加熱試験装置において、
   前記複数の熱電対で前記高温側プレートの温度をモニターしながら、前記複数のヒータの温度を制御する制御ユニットを備え、
   前記制御ユニットは、前記高温側および低温側ユニットを内包する本体部から離して設けられることを特徴とする加熱試験装置。
9. 請求項１〜８のいずれか一項に記載の加熱試験装置において、
   前記移動テーブル部は、前記第１方向に前記低温側ユニットを移動させる構造がジャッキで構成されることを特徴とする加熱試験装置。

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