JP2017015434A - 環境試験装置 - Google Patents

Abstract

【課題】アンダーシュートが発生しない条件下でも冷凍能力の過不足判定を可能とし、最適な冷凍能力を得ることができる。【解決手段】環境試験装置は、低温試験中の低温槽側ヒータ２６の利用率から、現在の冷凍能力の裕度を把握する。制御部４０は、裕度が大きい状態では、冷凍機２４の冷凍能力が低くなるように運転条件を変更する。制御部４０は、逆に裕度がないもしくは試験精度が悪化している場合には、冷凍能力が高くなるように運転条件を変更する。【選択図】図３

Description

本発明は、環境試験装置に関する。

本技術分野の背景技術として、下記特許文献１の要約書には、「低温試験時のインバータ制御に、急速冷却によって生じるアンダーシュート量および温度復帰時間を読み込み、その温度，時間によって圧縮機の回転速度を補正する。」と記載されている。

特開平６−２８８９８５号公報

特許文献1では、予め設定される低温槽温度のアンダーシュート量と温度復帰時間によって圧縮機の回転速度を補正する冷熱衝撃試験装置が記載されている。しかし、特許文献１に記載された冷熱衝撃試験装置では、アンダーシュートの発生しない試験条件や、アンダーシュートの発生を最小限に抑えることができる制御方式と組み合わせた場合に、圧縮機の回転数を補正して冷凍機の冷凍能力を調整することができないという問題点があった。
この発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、アンダーシュートが発生しない条件下でも冷凍能力の過不足判定を可能とし、最適な冷凍能力を得ることができる環境試験装置を提供することにある。

上記課題を解決するため本発明の環境試験装置は、低温試験中の低温槽側ヒータの利用率から、現在の冷凍能力の裕度を把握する。制御部は、裕度が大きい状態では、冷凍機の冷凍能力が低くなるように運転条件を変更する。制御部は、逆に裕度がないもしくは試験精度が悪化している場合には、冷凍能力が高くなるように運転条件を変更する。

本発明の環境試験装置によれば、アンダーシュートが発生しない条件下でも冷凍能力の過不足判定を可能として最適な冷凍能力を得ることができる。
上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施の形態により明らかにされる。

本発明の第1実施形態の環境試験装置の模式図。 第１実施形態の環境試験装置のブロック図。 第１実施形態の環境試験装置のフローチャート。 第1実施形態の環境試験装置のタイムチャート。 第1実施形態の環境試験装置で、複数サイクルを有する試験のタイムチャート。 第1実施形態の環境試験装置で、複数サイクルを有する試験のタイムチャート。

第１実施の形態

（全体構成）
以下、図１に示す構成の模式図、図２に示すブロック図を参照し、本発明の第１実施形態による環境試験装置1の構成を説明する。
図１において、環境試験装置１は、被試験物７０を配置する試験槽１０と、前記試験槽１０に通風口２８，２９を介して連通する低温槽２０と、前記低温槽２０内に設けられた冷凍機２４と、低温槽送風部２７と、前記試験槽１０に通風口３８，３９を介して連通する高温槽３０と、前記高温槽３０内に設けられた高温槽側ヒータ３６と、高温槽送風部３７とを有する。

また、図２に示すように制御部４０は、冷凍機２４，低温槽送風部２７，高温槽側ヒータ３６，高温槽送風部３７，および試験槽温度センサ１２，低温槽温度センサ２２，高温槽温度センサ３２とそれぞれ接続されている。

前記試験槽１０は、前記試験槽１０内の気体の温度を検出する試験槽温度センサ１２を備える。試験槽温度センサ１２は試験槽１０内の気体（雰囲気）の温度データを検出して前記制御部４０に出力する。
前記低温槽２０は、低温槽温度センサ２２を備える。低温槽温度センサ２２は、前記低温槽２０内の気体の温度を検出して、検出した気体の温度データを前記制御部４０に出力する。

前記低温槽２０内には、前記冷凍機２４とともに過熱源としての低温槽側ヒータ２６が備えられている。冷凍機２４は、低温槽側ヒータ２６とともに、もしくは単独で起動して、運転状態および停止状態となるように交互に切替えられる。冷凍機２４は低温槽側ヒータ２６とともに、もしくは単独で起動して、運転状態および停止状態となるように交互に切替えられる。

低温槽側ヒータ２６は、冷凍機２４の冷凍能力を補正して、低温槽２０内の気体の温度を調整することにより、試験槽１０の内部の測定温度が目標温度である低温試験温度（ＢＬ）に一致するように冷凍機２４とともに調整が行なわれるように構成されている。
この第1実施形態の冷凍機２４は、低温槽側ヒータ２６とともに、もしくは単独で起動して、運転状態および停止状態となるように交互に切替えられる。そして、制御部４０は、前記低温槽側ヒータの利用率に基づいて、前記運転モードを複数の運転モード間で切替える。

この第１実施形態の冷凍機２４は、３つの運転モードを有している。例えば、高負荷モード、通常モード、省エネ（低負荷）モードとして、それぞれ基準となる冷凍能力を異ならせている。運転モードは、制御部４０の入力部４１を用いて予め設定可能としている。
すなわち、前記制御部４０によって冷凍機２４は、駆動が制御されて、運転状態にて前記低温槽２０内の気体を冷却して予冷に必要な温度である予冷温度ＴＬとするとともに、低温試験が行われている状態では試験槽温度（Ａ）が低温試験槽温度（ＢＬ）に保たれる。

前記低温槽送風部２７は、低温槽側送風機５２と、前記通風口２８，２９を開閉可能とする低温側吹出開閉ダンパ５０，低温側吸込開閉ダンパ５１とを備えている。この実施の形態の低温側吹出開閉ダンパ５０，低温側吸込開閉ダンパ５１は、圧縮空気や電動モータで作動するアクチュエータ５４，５５を有する。アクチュエータ５４，５５は、制御部４０からの制御信号に応じて、前記低温側吹出開閉ダンパ５０，低温側吸込開閉ダンパ５１を開閉駆動する。

制御部４０は、前記低温槽側送風機５２を駆動している状態で、低温側吹出開閉ダンパ５０，低温側吸込開閉ダンパ５１を開いて、通風口２８，２９を介して試験槽１０内に配置された被試験物７０の周囲に予冷状態となった低温槽２０内の気体を送りこむ。
さらに制御部４０は、前記低温槽側送風機５２を駆動している状態で、低温側吹出開閉ダンパ５０，低温側吸込開閉ダンパ５１を閉じることにより予冷状態における低温槽２０内の気体の循環を行うことができる。

また、前記低温槽側送風機５２の駆動制御と同期させて低温側吹出開閉ダンパ５０，低温側吸込開閉ダンパ５１を開閉させてもよい。例えば、低温槽側送風機５２の駆動により低温側吹出開閉ダンパ５０，低温側吸込開閉ダンパ５１を開放し、かつ低温槽側送風機５２の駆動を停止させることにより、低温側吹出開閉ダンパ５０，低温側吸込開閉ダンパ５１を閉じて、試験槽１０と低温槽２０との間の気体の流通を遮断するようにしてもよい。
この場合、前記低温側吹出開閉ダンパ５０，低温側吸込開閉ダンパ５１のアクチュエータ５４，５５は、機構および動作ともにさらに簡略化もしくは省略してもよい。

前記高温槽３０内に設けられた高温槽側ヒータ３６は、前記制御部４０により制御されて運転状態および停止状態を交互に切替える。運転状態では、前記高温槽３０内の気体を加熱して予熱状態とすることができる。

前記高温槽送風部３７は、高温槽側送風機６２と、前記通風口３８，３９を開閉可能とする高温側吹出開閉ダンパ６０，高温側吸込開閉ダンパ６１と、圧縮空気や電動モータで作動するアクチュエータ６４，６５とを備える。

また、制御部４０は、高温槽側送風機６２を駆動している状態で、高温側吹出開閉ダンパ６０，高温側吸込開閉ダンパ６１を開いて、通風口３８，３９を介して試験槽１０内に配置された被試験物７０の周囲に予熱状態となった高温槽３０内の気体を送りこむ。

さらに制御部４０は、前記高温槽側送風機６２を駆動している状態で、高温側吹出開閉ダンパ６０，高温側吸込開閉ダンパ６１を閉じることにより予熱状態における高温槽３０内の気体の循環を行うことができる。

そして、前記高温槽側送風機６２の駆動制御と同期させて高温側吹出開閉ダンパ６０，高温側吸込開閉ダンパ６１を開閉させてもよい。例えば、高温槽側送風機６２の駆動により高温側吹出開閉ダンパ６０，高温側吸込開閉ダンパ６１を開放し、かつ高温槽側送風機６２の駆動を停止させることにより、高温側吹出開閉ダンパ６０，高温側吸込開閉ダンパ６１を閉じて、試験槽１０と高温槽３０との間の気体の流通を遮断するようにしてもよい。
この場合、前記高温側吹出開閉ダンパ６０，高温側吸込開閉ダンパ６１のアクチュエータ６４，６５は、機構および動作ともにさらに簡略化もしくは省略してもよい。

前記制御部４０は、低温槽側送風機５２および高温槽側送風機６２の運転状態および停止状態を交互に切替える。これにより、前記試験槽温度センサ１２，低温槽温度センサ２２，高温槽温度センサ３２で検出されたデータに基づいて、主に前記冷凍機２４，低温槽側ヒータ２６，低温槽送風部２７を用いた予冷状態を利用する低温試験、および主に前記高温槽側ヒータ３６，高温槽送風部３７を用いた予熱状態を利用する高温試験を交互に行なうことができる。

（制御部４０の構成）
図２に示す第１実施形態の制御部４０は、入力部４１と、演算部４２と、タイマ部４４と、記憶部４６と、出力部４８とを有していて、ＲＡＭに展開されたアプリケーションプログラムによって実現される機能を、ブロック図として示しているものである。

入力部４１は、前記試験槽温度センサ１２，低温槽温度センサ２２および高温槽温度センサ３２により検知された温度データが入力される。この他にも入力部４１は、図示しないキーボード、あるいは通信装置等の外部入力装置を接続して、例えば試験状況や試験結果に関するデータ、高，低温試験繰返し回数、あるいは２ゾーンまたは３ゾーン試験の切替えや高，低温設定試験温度などの試験条件のデータが入力されるように構成してもよい。

演算部４２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）等、一般的なコンピュータとしてのハードウエアを備えており、ＨＤＤには、ＯＳ（Operating System）、アプリケーションプログラム、各種データ等が格納されている。ＯＳおよびアプリケーションプログラムは、ＲＡＭに展開され、ＣＰＵによって実行され、タイマ部４４および記憶部４６とともに入力部４１に入力されたデータに応じて演算処理を行う。

この実施形態の演算部４２は、設定試験槽温度と測定試験槽温度とを比較して、冷凍能力を増加または低下させる処理を行う。また、演算部４２は冷凍機２４の冷凍能力を増加させる制御を行った場合、冷凍能力増加済フラグを「ＯＮ」とするとともに、冷凍機２４の冷凍能力を増加させる制御を行なわない場合、冷凍能力増加済フラグを「ＯＦＦ」する処理を行う。これにより、演算部４２は、冷凍能力を増加させる条件を優先させて、次サイクルの試験に今回のサイクルの試験での冷凍能力の調整を反映させるように構成されている。

タイマ部４４は、試験条件データに基づいて制御時間を計時、または所望の温度に到達してからの経過時間を計測する。この実施形態のタイマ部４４は、低温試験の残り時間をカウントするように構成されている。

記憶部４６は、試験条件データを記憶し、あるいは一時的に、試験槽温度センサ１２， 低温槽温度センサ２２，高温槽温度センサ３２により検出された温度データを記憶して、演算部４２により読み書きされるメモリまたはバッファ（いずれも図示しない）を含む。

この第1実施形態の記憶部４６には、低温槽側ヒータ２６の利用率Ｒのしきい値Ａ（例えば、Ａ＝約３０％）が記憶されている。また、記憶部４６には、測定試験槽温度と比較される設定試験槽温度が予め記憶されている。

出力部４８は、演算処理結果を制御部４０に接続される前記冷凍機２４，低温槽側ヒータ２６，低温槽側送風機５２，高温槽側ヒータ３６，高温槽側送風機６２にそれぞれ制御信号として出力する。そして、前記冷凍機２４，低温槽側ヒータ２６，低温槽側送風機５２，高温槽側ヒータ３６，高温槽側送風機６２は、それぞれ制御信号に応じて駆動または駆動を停止させるように構成されている。

このように制御部４０は、制御信号を出力することにより、低温槽送風部２７，高温槽送風部３７によって予冷状態となった低温槽２０内の気体または、予熱状態となった高温槽３０内の気体を、試験槽１０内に配置された被試験物７０の周囲に送り込み、急冷または急加熱する。制御部４０は、高温試験および低温試験を一温度サイクルとして交互に繰り返す一温度サイクルを複数回、連続させることができる。

なお、この第１実施形態では、図２に示す制御部４０の出力部４８から出力された制御信号に応じて、アクチュエータ５４，５５，６４，６５の駆動を制御することにより、低温側吹出開閉ダンパ５０，高温側吹出開閉ダンパ６０、低温側吸込開閉ダンパ５１，高温側吸込開閉ダンパ６１を開閉させている。しかしながら、たとえば、低温槽送風部２７，高温槽送風部３７によって予冷状態となった低温槽２０内の気体または、予熱状態となった高温槽３０内の気体を、試験槽１０内に配置された被試験物７０の周囲に送り込んで、高温試験および低温試験を一温度サイクルとして繰り返すものを一温度サイクルとしでこの一温度サイクルを複数回、連続させて実施できる構成であればよく、特にこの第１実施形態の低温槽送風部２７，高温槽送風部３７の構成のようにアクチュエータ５４，５５，６４，６５を用いて開閉させるものでなくてもよい。

また、制御部４０は、試験槽温度センサ１２， 低温槽温度センサ２２，高温槽温度センサ３２により検出された温度データに基づいて、前記冷凍機２４，低温槽側ヒータ２６，低温槽側送風機５２，高温槽側ヒータ３６，高温槽側送風機６２に出力部４８から制御信号の出力を行なうものであれば、これらの制御は、専用のハードウェア（電子回路など）によって実現されることができ、ソフトウエアによって実現されることもできる。

制御部４０は、前回の低温試験終了後、今回の高温試験が開始される際に、低温側吹出開閉ダンパ５０，低温側吸込開閉ダンパ５１を閉じる。これにより、今回の低温試験と同一温度サイクル内の高温試験を行う際に、低温槽２０と試験槽１０との間の通風口２８，２９は閉じられて遮断された状態となる。したがって、冷凍機２４の起動により、低温槽２０内の気体を効率よく予冷することができる。

そして、制御部４０は、低温試験が実施されている状態では、試験槽１０内が一定の設定低温試験温度（ＢＬ）に保たれるように、温度を前記冷凍機２４および前記低温槽側ヒータ２６を駆動している（図４参照）。
しかしながら、試験状態に対して冷凍機２４の能力が過大な状態である場合、設定低温試験温度（ＢＬ）を下回り、試験槽温度（Ａ）が仮想線で示すようなアンダーシュート（ＡＬ）しないように、制御部４０は、低温槽側ヒータ２６の出力（以下、利用率とも記す）を上げる制御を行う。このため、低温槽側ヒータ２６の利用率Ｒの増大とともに消費電力も増大してしまう。
また、試験状態に対して冷凍機２４の能力が不足している場合、試験槽１０の温度を設定された低温試験温度（ＢＬ）まで下げることができない。このため、安定した低温試験温度（ＢＬ）を得るまで時間がかかり（時刻ｂ〜時刻ｃ１）、試験精度が低下するおそれがあった。

制御部４０は、試験状態に対して冷凍機２４の能力が過大な状態であると判断した場合は、低温槽側ヒータ２６の利用率Ｒが上昇しないように、冷凍機２４の冷凍能力を下げる必要がある。また、試験状態に対して冷凍機２４の能力が不足していると判断した場合は、速やかに冷凍能力を上げて設定された低温試験温度（ＢＬ）に到達させることが好ましい。

そこで、第１実施形態の環境試験装置１は、試験中の低温槽側ヒータ２６の利用率Ｒを監視することにより、現在の冷凍能力の裕度を把握する。裕度が大きい場合は、冷凍能力が低下するように制御し、逆に裕度がないもしくは試験精度が悪化している場合には、冷凍能力が高くなる運転条件に変更する制御を行うことにより最適な冷凍能力および低温槽側ヒータ２６の駆動を得るものである。

このため、第１実施形態の環境試験装置１の制御部４０は、運転条件を変更して冷凍機２４の冷凍能力を高低することにより、冷凍能力の裕度に応じて最適な運転条件を選択できる。よって試験対象や周囲の条件に影響されることなく試験精度の維持と消費電力の低減を両立することができる。

図３に示すフローチャートは、低温試験および高温試験を、一サイクルとして交互におこなう温度サイクル試験のうち、低温試験の処理順序を主に示すものである。
低温試験が開始されると、ステップＳ１では、制御部４０にて低温試験残り時間があるか否かが判定される。低温試験残り時間がある場合（ステップＳ１でＹＥＳ）は、次のステップＳ２に処理を進め、冷凍機２４による冷凍能力が不足していないか否かを監視する。
ここで安定状態とは、試験槽温度が設定試験槽温度に対して上下に所定温度ａ以内となっている状態を示す。

ステップＳ２では、制御部４０にて試験槽温度が安定状態であるか否かが判定される。
ステップＳ２にて試験槽温度が安定状態であると判定された場合（ステップＳ２でＹＥＳ）は、次のステップＳ３に処理を進め、安定状態でないと判定された場合（ステップＳ２でＮＯ）、ステップＳ１に戻り処理を繰り返す。

ステップＳ３にて、試験槽温度センサ１２で測定された測定試験槽温度と予め設定されている設定試験槽温度とが比較される。測定試験槽温度が設定試験槽温度に対して所定温度ａ（ここでは、＋２℃）以上高ければ、測定試験槽温度が目標値よりも高く、冷凍機２４による冷凍能力が不足している状態と判断して（ステップＳ３にてＹＥＳ）、ステップＳ４に処理を進める。ステップＳ３において現時点での測定試験槽温度が予め設定される一定の設定試験槽温度に対して所定温度ａ未満のかい離である場合は、ステップＳ１に戻り低温試験が終了するまで処理を繰り返す。

ステップＳ４では、制御部４０が冷凍機２４の冷凍能力を増加させる。そして、ステップＳ５にて制御部４０は、前記冷凍能力増加済フラグをＯＮとして立てる。冷凍能力増加済フラグをＯＮとして立てることにより、冷凍能力を増加させる増加条件と冷凍能力を低下させる低下条件とが同時に満たされる場合に、制御部４０は、増加条件を優先させることができる。

ステップＳ４にて、試験槽温度が安定状態であるにも拘らず裕度がないため、冷凍能力増加済フラグがＯＮとして立てられると、ステップＳ１に戻り、低温試験が終了するまで制御部４０は、処理を繰り返す。

このように制御部４０は、試験中の冷凍能力の裕度が大きい場合は、冷凍能力が低下するように冷凍機２４を制御する。第１実施形態の環境試験装置１では、一温度サイクル内の低温試験が終了する時点のみ冷凍能力を低下させるタイミングとしている（ステップＳ１）。制御部４０は、低温試験残り時間がなくなり（ステップＳ１でＮＯ）、低温試験が終了したと判断すると、ステップＳ６に処理を進める。

ステップＳ６では、低温槽側ヒータ２６の利用率Ｒが予め設定されたしきい値Ａ（ここでは、約３０％）を超えたか否かが判定される。ここで、利用率Ｒは、冷凍機２４の冷凍能力を低下させた場合でも必要な冷凍能力を確保できるように十分な裕度をもつ値が設定されている。このように十分な裕度をもつ値であれば、他の値であってもよい。たとえば省エネなどの運転モード、２ゾーン，３ゾーンごとに異なる値を採用してもよく、冷凍機２４の冷凍能力あるいは機器構成によって最適値が異なる場合には適宜選択するようにしてもよい。

ステップＳ６〜ステップＳ１０は、冷凍機２４の冷凍能力に応じて冷凍能力を変更する処理が示されている。この際、低温槽側ヒータの利用率Ｒがしきい値Ａを超えているか否かを判定することにより、冷凍機２４と低温槽側ヒータ２６とが同時に駆動される、いわゆる共焚きが生じて消費電力が浪費されていないかが監視される。

ステップＳ６にて、低温槽側ヒータ２６の利用率Ｒが予め設定されたしきい値Ａを超えた場合（ステップＳ６にてＹＥＳ）、制御部４０は、ステップＳ７に処理を進めて次回の温度サイクルにて、冷凍能力を変更するか否かが判定される。
ステップＳ７では、冷凍能力増加済フラグがＯＮとして立てられている場合、制御部４０は、ステップＳ８に処理を進めて、ステップＳ８にて前記冷凍能力増加済フラグをＯＦＦとする。

このようにステップＳ７にて、冷凍能力増加済フラグがＯＮとして立てられていない場合、またはステップＳ６にて、低温槽側ヒータ２６の利用率Ｒが予め設定されたしきい値Ａ未満である場合（ステップＳ６にてＮＯ）、ステップＳ８にて前記冷凍能力増加済フラグをＯＦＦとする。この際、直ちに冷凍能力を変化させることはない。

第１実施形態の制御部４０は、低温槽側ヒータ２６の利用率Ｒを監視することによりアンダーシュートの発生しない試験条件下でも、消費電力が増大（利用率Ｒが高い）して冷凍機２４は冷凍能力が過大であるとして、現在の冷凍能力の裕度を把握する。裕度が大きい場合は、冷凍能力が低下するように制御し（ステップＳ９）、逆に裕度がないもしくは試験精度が悪化している場合には、冷凍能力が高くなる運転条件に変更する制御を行う（ステップＳ４）ことができる。

ステップＳ７にて、制御部４０は、冷凍能力増加済フラグがＯＮとして立てられていると判定される（ステップＳ７にてＹＥＳ）と、制御部４０は、ステップＳ８に処理を進めて、ステップＳ８にて前記冷凍能力増加済フラグをＯＦＦとして、低温試験を終了する。

また、ステップＳ７にて冷凍能力増加済フラグがＯＮとして立てられていないと判定される（ステップＳ７にてＮＯ）と、制御部４０は、低温試験終了直前の低温槽側ヒータ２６の利用率Ｒに十分な余裕があるとして、ステップＳ９に処理を進める。
ステップＳ９にて、制御部４０は、冷凍機２４の冷凍能力を低下させて、低温試験を終了するとともに、今回の温度サイクルの高温試験が実施される。そして高温試験の終了後に続いて次回の温度サイクルの低温試験が開始される。次回の温度サイクルの低温試験は、今回の低温試験により冷凍機２４の冷凍能力の調整が行われている。したがって、より適切な運転条件、例えば、試験槽温度をアンダーシュートさせることがないように早期に目標とする低温試験温度（ＢＬ）に試験槽温度（Ａ）が近づいて安定するように実施可能である。

上述してきたように、この実施形態の環境試験装置1は、低温試験中の低温槽側ヒータ２６の利用率Ｒを監視することにより、現在の冷凍機２４の冷凍能力の裕度を把握している。そして、制御部４０は、裕度が大きい状態は、低温槽側ヒータ２６の利用率Ｒ（消費電力が増大）が高い状態であることを前提として、冷凍機２４の冷凍能力を低くするように運転条件を変更する。制御部４０は、逆に裕度がないもしくは試験精度が悪化している場合であっても、ステップＳ４にて冷凍能力を増加させる条件を優先させてステップＳ５にて、冷凍能力が高くなるように運転条件に変更する。

また、冷凍機２４の運転能力が異なる低温試験および高温試験を交互に行い、一サイクルとする二モード試験のうち、低温槽側ヒータ２６の利用率Ｒに応じて運転モードを切り替えて低温試験および高温試験を行うようにしてもよい。

さらに制御部４０は、低温試験状態で、目標温度よりも高い温度を検知した場合は、冷凍機２４の能力を変更して冷凍能力を増大させる。このため、より適切な運転条件で実施可能である。制御部４０は、低温試験状態で、目標温度よりも所定値以上高い温度を検知した場合は、運転モードを冷凍機２４の運転能力が高く増加する方へ切替える。このため、より適切な運転条件で実施可能である。

そして、制御部４０は、低温試験状態で、目標温度よりも所定以上高い温度を検知した同一試験サイクルでは、低温槽側ヒータ２６の利用率Ｒが冷凍機２４の能力変更の条件を満たしていても、冷凍機２４の運転能力の変更を行わない。このように冷凍能力を増加させる条件を優先させて、次サイクルの試験に今回のサイクルの試験での冷凍能力の調整を反映させることができる。したがって、試験対象や周囲条件に影響されることなく冷凍能力の裕度に応じて、さらに最適な運転条件を選択でき、試験精度の維持と消費電力の低減を両立することができる。

図４は、例えば裕度がなく冷凍能力が不足している場合の動作を説明するタイムチャートである。
時刻ａにて、低温試験が開始される（高温試験が終了する）と、予冷されていた低温槽温度（Ｂ）は、今まで高温試験が行われていた試験槽１０と連通することで上昇を開始するとともに、試験槽温度（Ａ）は、低下を開始する。

時刻ｂにて、試験槽温度（Ａ）が設定低温試験温度（ＢＬ）に到達すると、冷凍機２４の温度は、低温槽温度（Ｂ）に追従せずにさらに低温状態であるため、設定低温試験温度（ＢＬ）を下回り、仮想線で示す試験槽温度（ＡＬ）のようにアンダーシュートする可能性がある。

このため、制御部４０は、時刻ｂから冷凍機２４の駆動に加えて、低温槽側ヒータ２６の利用率Ｒを上昇させて、試験槽温度（Ａ）を一定の設定低温試験温度（ＢＬ）に向けて安定させる制御を行い、アンダーシュート（ＡＬ）しないように低温槽側ヒータ２６を制御低下にブレーキをかけている。
冷凍機２４の冷凍能力が試験条件に対して過大の場合は、温度調整用に用いられる低温槽側ヒータ２６の出力も多く必要とされるが、次回の温度サイクルでは低温槽側ヒータ２６の利用率Ｒを上昇させないために、冷凍機２４の冷凍能力を低下させる。

一方、冷凍機２４の冷凍能力が不足している場合は、図４の区間（ｂ−ｃ１）にて試験槽温度（Ａ）のチャートのように温度が再び上昇および下降を経て、時刻ｃ１以降の安定状態となるまでに調整時間（ｃ１−ｂ）を必要とする。図４に示す低温運転期間（ｄ１−ｂ）に占める、調整時間（ｃ１−ｂ）の割合の増加に伴い、試験槽温度（Ａ）が一定の設定低温試験温度（ＢＬ）に安定している時間（ｄ１−ｃ１）は、相対的に減少するため、試験精度が低下してしまう。

この実施の形態の環境試験装置１は、冷凍機２４の冷凍能力に適応するように低温槽側ヒータ２６の利用率Ｒを上昇させながら、消費電力の増大を抑制するという相反する課題を解決するものであり、アンダーシュートを発生させない条件下でも冷凍能力の過不足判定を可能とすることにより、最適な冷凍能力を得ることができる環境試験装置を提供する。

図５は、第１実施形態の環境試験装置で冷凍能力を増加させるタイミングについて説明するタイムチャートである。
このため、時刻ａにて今回のｎサイクル目の低温試験が開始されると、試験槽温度（Ａ）は低下を開始し、冷凍機２４の駆動とともに、低温槽側ヒータ２６が駆動状態となる。試験槽温度（Ａ）が設定低温試験温度（ＢＬ）に到達する時刻ｂからは、試験槽温度（Ａ）がアンダーシュートしないように、低温槽側ヒータ２６の利用率Ｒが最大となる。

このとき、冷凍機２４の冷凍能力は、一定に保持されているので、試験槽温度（Ａ）は時間の経過とともに転じて上昇を開始して、設定低温試験温度（ＢＬ）よりも高くかい離する場合がある。
例えば、第１実施形態では、今回の温度サイクル（図５中、ｎサイクル目）中、試験槽温度（Ａ）が設定低温試験温度（ＢＬ）より所定温度ａ以上高くなった時点ｃｃにて、試験槽温度（Ａ）が目標試験槽温度値よりも高く、冷凍機２４による冷凍能力が不足していると判断して、冷凍機２４のコンプレッサの駆動力を増大させて冷凍能力を増加させる。増加された冷凍機２４の冷凍能力は、後の次回の温度サイクル（ｎ＋１サイクル目）以降に行われる低温試験中も継続して増加されたままの状態（ＭＡＸ）となっている。

このため、次回の温度サイクルの低温試験では、試験槽温度（Ａ）が設定低温試験温度（ＢＬ）に到達する時刻ｂ２におけるアンダーシュートおよび試験槽温度（Ａ）が設定試験槽温度（ＢＬ）よりも高くなる傾向が抑制される。

また、第１実施形態の次の温度サイクル（ｎ＋１サイクル目）では、図５中に示すように、低温試験中の時刻ｂ２にて、冷凍機２４による冷凍能力の不足が解消されているため、設定低温試験温度（ＢＬ）から試験槽温度（Ａ）がかい離していない様子が示されている。このとき、冷凍機２４の冷凍能力および低温槽側ヒータ２６の加熱能力はバランスして、アンダーシュートは発生しない。また、アンダーシュートが発生しない条件下でも冷凍能力の過不足判定を可能として最適な冷凍能力を得ることができる。

図６は、冷凍能力を低下させるタイミングについて説明するタイムチャートである。
冷凍機２４の駆動による予冷後に、時刻ａにてｎサイクル目の低温試験が開始されると、試験槽温度（Ａ）は低下して低温槽側ヒータ２６が駆動状態となる。時刻ｂ３にて、試験槽温度（Ａ）が設定低温試験温度（ＢＬ）に到達した後、試験槽温度（Ａ）が設定低温試験温度（ＢＬ）のまま、かい離しない場合は、冷凍機２４の冷凍能力が充足している「裕度」がある状態であるとして冷凍能力を低下させる。

第１実施形態の環境試験装置１では、高温試験が開始される時点ｃｄにて、冷凍機２４の冷凍能力を低下させている。制御部４０は、時点ｃｄでは、低温槽側ヒータ２６の利用率Ｒ＝０まで一旦、出力を低下させる。

時刻ａ３にて、ｎ＋１サイクル目の低温試験（時刻ａ３〜時刻ｄ３）が開始されると、予め前回のｎサイクル中に冷凍機２４の冷凍能力は、制御部４０によって低下するように制御されている。このため、時刻ｂ３にて低温槽側ヒータ２６の利用率Ｒは、最大値ＭＡＸに届かなくても、設定低温試験温度（ＢＬ）に試験槽温度（Ａ）を到達させることができる。

また、今回のｎ＋１サイクル目の低温試験中、特に時刻ｂ３〜時刻ｄ３における低温駆動中、低温槽側ヒータ２６の利用率Ｒは最大値ＭＡＸよりも低下した状態で維持される。
このように、前回のｎサイクル目の低温試験中と比較して、冷凍機２４の冷凍能力および低温槽側ヒータ２６の駆動を低下させていても、所望の時間（時刻ｂ３〜時刻ｄ３）に試験槽温度（Ａ）を設定低温試験温度（ＢＬ）とすることができ、かつ、試験槽温度（Ａ）を設定低温試験温度（ＢＬ）のかい離量も少なくすることができる。

以上のように本実施形態の環境試験装置１によれば、試験対象や周囲条件に影響されることなく冷凍機２４の冷凍能力の裕度に応じて、冷凍能力を調整して最適な運転条件を選択できる。このため、アンダーシュートを防止しつつ、低温槽側ヒータ２６の利用率Ｒの増大を抑制することにより試験精度の維持と消費電力の低減と両立することができる。
また、第１実施形態の環境試験装置１では、例えば、高負荷モード、通常モード、省エネ（低負荷）モードなど複数の運転モードに応じて実施可能である。

［変形例］
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。上述した実施形態は本発明を理解しやすく説明するために例示したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について削除し、若しくは他の構成の追加・置換をすることが可能である。上記実施形態に対して可能な変形は、例えば以下のようなものである。

上記各実施形態においては、図１に示した環境試験装置１の構成において、前記低温槽側送風機５２の駆動制御と同期させて低温側吹出開閉ダンパ５０，低温側吸込開閉ダンパ５１を開閉させているが、低温槽側送風機５２の駆動および駆動の停止に伴って、試験槽１０と低温槽２０（または高温槽３０）との間の気体の流通および遮断するものであれば、どのような構成の送風部であってもよい。
また、図３に示した処理は、上記実施形態では、図２に示す制御部４０により実行されるプログラムを用いたソフトウエア的な処理として説明したが、その一部または全部をＡＳＩＣ(Application Specific Integrated Circuit；特定用途向けＩＣ)、あるいはＦＰＧＡ(field-programmable gate array)等を用いたハードウエア的な処理に置き換えても良い。

［構成・効果の総括］
以上のように、実施形態における環境試験装置１によれば、制御部４０は、裕度が大きい状態では、冷凍機２４の冷凍能力が低くなるように運転条件を変更する。また、制御部４０は、逆に裕度がないもしくは試験精度が悪化している場合には、冷凍能力が高くなるように運転条件を変更する。このため、試験対象や周囲条件に影響されることなく冷凍能力の裕度に応じて、最適な運転条件を選択できる。したがって、試験精度の維持と消費電力の低減を両立することができる。

例えば、低温試験および高温試験を交互に行い、一サイクルとする二モード試験のうち、低温試験の運転条件にて、低温槽側ヒータ２６の利用率Ｒに応じて低温試験および高温試験を行うことができる。

制御部４０は、低温試験状態で、目標温度よりも高い温度を検知した場合は、冷凍機２４の能力を変更して冷凍能力を増大させる。このため、より適切な運転条件で実施可能である。
また、制御部４０は、低温試験状態で、目標温度よりも所定値以上高い温度を検知した場合は、運転モードを冷凍機２４の運転能力が高く増加する方へ切替える。このため、より適切な運転条件で実施可能である。

そして、制御部４０は、低温試験状態で、目標温度よりも所定以上高い温度を検知した同一試験サイクルでは、低温槽側ヒータ２６の利用率Ｒが冷凍機２４の能力変更の条件を満たしていても、冷凍機２４の運転能力の変更が行われない。このように冷凍能力を増加させる条件を優先させて、次サイクルの試験に今回のサイクルの試験での冷凍能力の調整を反映させることができる。したがって、試験対象や周囲条件に影響されることなく冷凍能力の裕度に応じて、さらに最適な運転条件を選択でき、試験精度の維持と消費電力の低減を両立することができる。

１ 環境試験装置
１０ 試験槽
１２ 試験槽温度センサ
２０ 低温槽
２２ 低温槽温度センサ
２４ 冷凍機
２６ 低温槽側ヒータ
２７ 低温槽送風部
２８，３８ 通風口
３０ 高温槽
３２ 高温槽温度センサ
３６ 高温槽側ヒータ
３７ 高温槽送風部
４０ 制御部
４１ 入力部
４２ 演算部
４４ タイマ部
４６ 記憶部
４８ 出力部
５０ 低温側吹出開閉ダンパ
５１ 低温側吸込開閉ダンパ
５２ 低温槽側送風機
５４，６４ アクチュエータ
６０ 高温側吹出開閉ダンパ
６１ 高温側吸込開閉ダンパ
６２ 高温槽側送風機
７０ 被試験物

Claims (5)

1. 被試験物を配置する試験槽と、
   前記試験槽と連通する低温槽と、
   前記低温槽内の気体を冷却して予冷状態とする冷凍機と、
   前記低温槽内の気体を加熱する温度微調整用ヒータと、
   前記試験槽と連通する高温槽と、
   前記高温槽内の気体を加熱して予熱状態とする高温槽側ヒータと、
   前記低温槽側ヒータの利用率に基づき、前記冷凍機の能力を変更する制御部とを有する、環境試験装置。
2. 前記制御部は、前記冷凍機の運転能力が異なる複数の運転モードを有し、前記低温槽側ヒータの利用率に基づいて、前記運転モードを切替える、請求項１記載の環境試験装置。
3. 前記制御部は、低温試験状態で、目標温度よりも高い温度を検知した場合は、前記冷凍機の能力を変更する、請求項２に記載の環境試験装置。
4. 前記制御部は、低温試験状態で、目標温度よりも所定値以上高い温度を検知した場合、前記運転モードを前記冷凍機の運転能力が高くなるように切替える、請求項２に記載の環境試験装置。
5. 前記制御部は、低温試験状態で、目標温度よりも所定以上高い温度を検知した同一試験サイクルでは、前記低温槽側ヒータの利用率が前記冷凍機の能力変更の条件を満たしていても、前記冷凍機の運転能力の変更を行わない、請求項２記載の環境試験装置。

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