JP2017003477A - 環境試験装置 - Google Patents

Abstract

【課題】結露の発生を防止し、適正な雰囲気下で環境試験を行うことができる環境試験装置を提供する。
【解決手段】カバー部２２は、少なくとも一部がカバー部２２の内部を視認可能な透明体からなり、本体部２１は、ファン装置３１と、ファン装置３１の送風口３２の下流側位置に開口し、ガス供給装置４に連通するガス流入口３３と、ファン装置３１の送風口３２の下流側位置に配置するヒートシンク２９と、ガス流入口３３およびヒートシンク２９を覆って配置し、被試験物を置く盤面を形成するヒートシンクカバー３０を有し、ヒートシンクカバー３０は、ファン装置３１の送風口３２、ガス流入口３３、ヒートシンク２９を含むガス通気路３７を形成し、ガス通気路３７の排気口３８がヒートシンク２９の下流側端部に対応して開口し、ファン装置３１は試験環境ガス流を発生させ、ガス通気路３７の排気口３８から吹き出す試験環境ガス流が試験環境空間２５の内部をカバー部の内壁面に沿って流れる。
【選択図】図１

Description

本発明は、精密機器等の環境に対する耐久性を試験する環境試験装置に関し、環境試験装置で使用する雰囲気ガスの調製、供給の技術に係るものである。

従来、一般的な環境試験装置は、試験対象機器を覆う環境チャンバーと、環境チャンバー内の雰囲気を形成する試験環境ガスを調製するガス発生装置を備えている。
例えば特許文献１に記載するものでは、調湿空気発生手段が乾燥空気及び加湿空気の流出量を調整混合して所定流量の調湿空気を発生させ、希釈ガス発生手段が乾燥空気の流出量を調整して所定流量の希釈乾燥空気を発生させるか、もしくは希釈ガス発生手段が腐食性ガス及び乾燥空気の流出量を調整混合して所定流量の一次腐食性希釈ガスを発生させるものであり、混合手段が調湿空気及び希釈乾燥空気を混合して湿度環境空気として試験槽に供給し、又は、混合手段が調湿空気及び一次腐食性希釈ガスを混合して湿度ガス環境空気として試験槽に供給するものである。

また、特許文献２は、試料を収納し、かつ温度を一定に保つことができる機能を有する恒温槽と、温湿度を調製するためのガス調製槽を備えており、ガス調製槽と恒温槽との間を遮断弁を有するガス導入配管で接続して、所定の温度及び湿度に調製した雰囲気を恒温槽内に導入する。

特開平７−２０４５２４ 特開２００３−６５９４３

ところで、環境チャンバーは試験対象機器を周囲の大気から隔離し、雰囲気として試験環境ガスを封入するためのカバー部を備えており、試験中に試験対象機器を観察するためにカバー部を透明材で形成するか、あるいはカバー部に透明材からなる観察窓が設けられている。

カバー部は外表面が外気に接触して外気温の影響を受ける。このため、環境チャンバー内の試験環境ガスがカバー部の内壁面に接触して露点以下となると結露し、カバー部や観察窓が表面結露で曇って視認性が悪化することがあり、また試験対象機器の温度が試験環境ガスの温度に馴致するまでに試験環境機器の表面で結露が発生することもある。

本発明は上記した課題を解決するものであり、結露の発生を防止し、適正な雰囲気下で環境試験を行うことができる環境試験装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の環境試験装置は、被試験物を納める環境チャンバーと、環境チャンバーに試験環境ガスを供給するガス供給装置を備え、環境チャンバーは、被試験物を載置する本体部と、被試験物を覆って本体部上に配置し、被試験物の周囲に試験環境ガスを満たす試験環境空間を形成するカバー部を有し、カバー部は、少なくとも一部がカバー部の内部を視認可能な透明体からなり、本体部は、ファン装置と、ファン装置の送風口の下流側位置に開口し、ガス供給装置に連通するガス流入口と、ファン装置の送風口の下流側位置に配置するヒートシンクと、ガス流入口およびヒートシンクを覆って配置し、被試験物を置く盤面を形成するヒートシンクカバーを有し、ヒートシンクカバーは、ファン装置の送風口、ガス流入口、ヒートシンクを含むガス通気路を形成し、ガス通気路の排気口がヒートシンクの下流側端部に対応して開口し、ファン装置は試験環境ガス流を発生させ、ガス通気路の排気口から吹き出す試験環境ガス流が試験環境空間内をカバー部の内壁面に沿って流れることを特徴とする。

本発明の環境試験装置において、カバー部は、二重構造にして空気層を有する断熱構造を形成していることを特徴とする。
本発明の環境試験装置において、ヒートシンクは、ヒートシンクカバーに対向する上面側に、試験環境ガス流に沿って上流端側から下流端側に向けて延びる複数のフィンを有することを特徴とする。

本発明の環境試験装置において、ヒートシンクは、樹脂製ベースによって本体部の筺体に対して非接触状態に支持されることを特徴とする。
本発明の環境試験装置において、ヒートシンクは、底面にクーラープレートとヒータープレートを有することを特徴とする。

本発明の環境試験装置において、ガス流入口は、ヒートシンクの上流側位置でガス通気路に連通することを特徴とする。

以上のように本発明によれば、ガス流入口からヒートシンクカバー内に流入した試験環境ガスはファン装置の送風口から噴き出す気流に乗って拡散しながらヒートシンク上を移動し、ヒートシンクのフィンと接触することで加熱もしくは冷却されて所定温度の試験環境ガスとなってカバー部内の試験環境空間に流れ出る。

このヒートシンクから吹き出る試験環境ガス流がカバー部の内壁面に沿って流れる気流を形成し、試験環境空間内が一様な所定温度の環境となるため、カバー部の内面における結露を防止でき、カバー部の透明体の視認性を確保できる。

本発明の実施の形態における環境試験装置を示す模式図 同環境試験装置のヒートシンクを示す平面図 同環境試験装置のヒートシンクを示す断面図 同環境試験装置の構成を示すブロック図

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図４に示すように、テスター１は電子機器等の作動試験を行うものであり、テスター１をテスターコントローラ２で操作しつつ監視装置３で試験状況を監視する。本実施の形態では、試験対象の電子機器を装着したテスター１を被試験物として説明する。

図４において、試験環境ガスを供給するガス供給装置はガス供給系４で構成されており、ガス供給系４は、異物を除去した清浄な試験環境ガスを供給するガス供給源６と、メインコントローラ７に設けられて試験環境ガスの供給流量を制御する流量コントローラ８と、試験環境ガスに含まれる水蒸気量を制御する湿度コントローラ９を備えている。本実施の形態において、試験環境ガスは相対湿度５−９５％の高湿気体に調製するものであり、飽和空気を使用することも可能である。

さらに、環境チャンバー５には冷却系１３が接続しており、冷却系１３は冷媒を供給する冷却コントローラ１４を備えている。
図１から図３において、被試験物のテスター１を納める環境チャンバー５は、本体部２１とカバー部２２を開閉自在にヒンジ２３で連結しており、カバー部２２はヒンジ２３に対向する一側に取っ手２４を設けている。カバー部２２は上下に昇降自在に配置することも可能である。

カバー部２２は、テスター１を覆って本体部２１の上に配置するもので、テスター１の周囲に試験環境ガスを満たす試験環境空間２５を形成しており、本実施の形態では全体が樹脂の透明体からなるが、観察窓等のように少なくとも一部がカバー部２２の内部を視認可能な透明体からなれば良い。また、テスター１に観察窓を設けることも可能である。カバー部２２は、内部の熱が外気へ放熱されることを防止するために二重構造にして空気層を有する断熱構造を形成している。この二重構造によりカバー部２２は重くなるが、ヒンジ２３による結合構造を有することで、容易に開閉操作を行える。

また、カバー部２２は本体部２１の上に配置しているので、カバー部２２を開けることでテスター１を容易に設置することができ、設置後のテスター１に対する作業も容易に行える。

本体部２１は、筺体２６の内部空間２７と試験環境空間２５とが樹脂製ベース２８で隔てられており、樹脂製ベース２８は本体部２１の半面以上を占めるヒートシンク２９を筺体２６に対して非接触状態に支持している。このため、ヒートシンク２９の熱が筺体２６に直接的に伝わらず、筺体２６の過熱、過冷却を防止できる。

ヒートシンク２９の上方はヒートシンクカバー３０が覆っており、ヒートシンクカバー３０は、本体部２１のほぼ全面を占め、下流側の開口端がヒートシンク２９の下流側端部に対応している。

ファン装置３１がヒートシンクカバー３０の下流側の開口端に対向する上流側端部の近傍に、送風口３２をヒートシンクカバー３０の内側に向けて配置されている。ファン装置３１は試験環境空間２５の中に試験環境ガスのガス流を発生させて試験環境空間２５の雰囲気の均質化を行うものであり、ファン装置３１の送風口３２の下流側位置には、ガス供給系４に連通するガス流入口３３が樹脂製ベース２８に開口し、ヒートシンクカバー３０の下流側の開口端から試験環境ガスが試験環境空間２５に流れ出す。

ヒートシンク２９はガス流入口３３の下流側位置に位置しており、ヒートシンクカバー３０はガス流入口３３およびヒートシンク２９を覆って、テスター１を置く盤面を形成している。このヒートシンクカバー３０によりヒートシンク２９の熱がテスター１に直接的に伝わることを阻止することで、テスター１の過熱、過冷却を防止できる。

ヒートシンク２９は底面にクーラープレート３４とヒータープレート３５を有しており、クーラープレート３４は試験環境ガス流の流れ方向において上流側に位置し、冷却コントローラ１４に連通している。

図２および図３に示すように、ヒートシンク２９およびヒートシンクカバー３０は本体部２１の幅とほぼ同じ幅を有するので、試験環境ガス流がヒートシンクカバー３０の内部を本体部２１の幅方向において一様に流れ、ヒートシンクカバー３０の下流側の開口端からカバー部２２の内壁面に沿って流れ、ヒートシンクカバ−３０の上面、すなわち本体部２１の上面を本体部２１の幅方向において一様に流れる。

ヒートシンク２９はヒートシンクカバー３０に対向する上面側に、試験環境ガス流に沿って上流端側から下流端側に向けて延び、上流端側から下流端側まで直線状に延びる複数のフィン３６を有している。

ヒートシンクカバー３０は、ヒートシンク３６に近接して、すなわちヒートシンクカバー３０とヒートシンク３６のフィン３６の上端縁との隙間がフィン３６の高さよりも小さくなる位置に配置しており、内部にファン装置３１の送風口３２、ガス流入口３３、ヒートシンク２９を含むガス通気路３７を形成している。

ヒートシンクカバー３０の下流側の開口端がヒートシンク２９の下流側端部よりも上流側に位置し、下流側の開口端においてガス通気路３７の排気口３８がカバー部２２の壁面に向けて斜め上方に開口している。

以下、上記構成の作用を説明する。ここでは、環境チャンバー５のカバー部２２が形成する試験環境空間２５にガス供給系４を通して湿度コントローラ９で湿度を調整した試験環境ガスを供給する場合を説明する。

ファン装置３１は試験環境空間２５の試験環境ガスを吸い込んで、下方の送風口３２から吹き出し、試験環境空間２５に循環気流を形成し、カバー部２２の試験環境空間内における雰囲気の温度、湿度の均質化を促進する。

ガス供給系４から供給する試験環境ガスは、ガス流入口３３からヒートシンクカバー３０のガス通気路３７の内部に流入し、試験環境ガスはファン装置３１の送風口３２から噴き出す気流に乗ってヒートシンク２９の上を移動する。

ヒートシンク２９はクーラープレート３４による冷却作用、もしくはヒータープレート３５による加熱作用を受けており、試験環境ガスがファン装置３１の送風力でヒートシンクカバー３０の内部を強制的に流れてヒートシンク２９のフィン３６と接触することで、さらにヒートシンク２９とヒートシンクカバー３０が近接するガス通気路３７を流れて試験環境ガスとヒートシンク２９の接触効率が高まることで、試験環境ガスは効率的に加熱もしくは冷却されて所定温度および所定相対湿度の試験環境ガスとなる。

尚、ガス流入口３３は、ヒートシンク２９と同じ位置、あるいはヒートシンク２９の下流側位置にあっても良いが、本実施の形態のように、ヒートシンク２９の上流側に設けることで、ガス供給系４から供給される試験環境ガスがヒートシンク２９を通って温度、湿度が調整された後に試験環境空間２５に流入するので、試験環境空間２５内の温度、湿度のムラを低減することができる。

そして、試験環境ガスは、隣接するフィン３６の相互間に形成された直線状の通路を流れて整流作用を受けて、排気口３８からカバー部２２の試験環境空間に露点以上の温度で吹き出す。

この露点以上に温度管理、湿度管理された試験環境ガスが試験環境空間に供給されることでテスター１の周囲の雰囲気が所定の試験環境に維持される。また、温度管理、湿度管理された試験環境ガスがガス通気路３７で整流されて排気口３８から吹き出し、試験環境ガス流がカバー部２２の内壁面に沿って、かつ内壁面を全体的に流れるので、カバー部２２の内壁面の全体において結露を防止でき、カバー部２２の透明体の視認性を確保できる。

１ テスター
２ テスターコントローラ
３ 監視装置
４ ガス供給系
５ 環境チャンバー
６ ガス供給源
７ メインコントローラ
８ 流量コントローラ
９ 湿度コントローラ
１３ 冷却系
１４ 冷却コントローラ
２１ 本体部
２２ カバー部
２３ ヒンジ
２４ 取っ手
２５ 試験環境空間
２６ 筺体
２７ 内部空間
２８ 樹脂製ベース
２９ ヒートシンク
３０ ヒートシンクカバー
３１ ファン装置
３２ 送風口
３３ ガス流入口
３４ クーラープレート
３５ ヒータープレート
３６ フィン
３７ ガス通気路
３８ 排気口

Claims (6)

1. 被試験物を納める環境チャンバーと、環境チャンバーに試験環境ガスを供給するガス供給装置を備え、
   環境チャンバーは、被試験物を載置する本体部と、被試験物を覆って本体部上に配置し、被試験物の周囲に試験環境ガスを満たす試験環境空間を形成するカバー部を有し、
   カバー部は、少なくとも一部がカバー部の内部を視認可能な透明体からなり、
   本体部は、ファン装置と、ファン装置の送風口の下流側位置に開口し、ガス供給装置に連通するガス流入口と、ファン装置の送風口の下流側位置に配置するヒートシンクと、ガス流入口およびヒートシンクを覆って配置し、被試験物を置く盤面を形成するヒートシンクカバーを有し、
   ヒートシンクカバーは、ファン装置の送風口、ガス流入口、ヒートシンクを含むガス通気路を形成し、ガス通気路の排気口がヒートシンクの下流側端部に対応して開口し、
   ファン装置は試験環境ガス流を発生させ、ガス通気路の排気口から吹き出す試験環境ガス流が試験環境空間内をカバー部の内壁面に沿って流れることを特徴とする環境試験装置。
2. カバー部は、二重構造にして空気層を有する断熱構造を形成していることを特徴とする請求項１に記載の環境試験装置。
3. ヒートシンクは、ヒートシンクカバーに対向する上面側に、試験環境ガス流に沿って上流端側から下流端側に向けて延びる複数のフィンを有することを特徴とする請求項１または２に記載の環境試験装置。
4. ヒートシンクは、樹脂製ベースによって本体部の筺体に対して非接触状態に支持されることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の環境試験装置。
5. ヒートシンクは、底面にクーラープレートとヒータープレートを有することを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の環境試験装置。
6. ガス流入口は、ヒートシンクの上流側位置でガス通気路に連通することを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の環境試験装置。

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