JP2018538536A - 反応負荷のための方法及び装置 - Google Patents

Abstract

少なくとも１つの試料（２）の反応負荷のための方法及び装置（１、１００）である。この装置は試料（２）のための負荷室（４）室内空気を有している、組成の異なる少なくとも１つの第一と第二の飽和塩溶液（６、７、８）を有し、負荷室（４）内の室内空気の空気湿度（φ）を塩溶液（６、７、８）の上方の特徴的な相対湿度（６０、７０、８０）に合わせて室内空気に適合するために、切り替え位置に応じて負荷室（４）と第一又は第二の塩溶液（６、７、８）とが作動的に接続される切り替え装置（９）を備え、及び負荷室（４）内の室内空気の空気湿度（φ）を塩溶液（６、７、８）の上方の特徴的な相対湿度（６０、７０、８０）に適合させる際に湿度変化（φ（ｔ））に影響を与えるための装置（１０）を備えている。試料（２）の反応負荷で正確な湿度変化を保証するため、湿度変化（φ（ｔ））に影響を与えるための装置（１０）が備えられており、各塩溶液（６、７、８）加えて室内空気の空気湿度（φ）に作用する空気加湿器及び／又は除湿器（１２）を備えている。【選択図】 図１

Description

本発明は、少なくとも１つの試料の反応負荷のための方法及び装置に関し、室内空気を有している、試料のための負荷室を備え、組成の異なる少なくとも１つの第一と第二の飽和塩溶液を有し、負荷室内の室内空気の空気湿度を塩溶液の上方の特徴的な相対湿度に合わせて室内空気に適合するために、切り替え位置に応じて負荷室と第一又は第二の塩溶液とが作動的に接続される切り替え装置を備え、また、負荷室内の室内空気の空気湿度を各塩溶液の上方の特徴的な相対湿度に適合させる際に湿度変化に影響を与えるための装置を備えている。

試料の気候試験のための装置が公知である（特許文献１）。この装置では試料を実装された測定室又は負荷室が、ある湿度室から次の湿度室へ輸送される。これらの湿度室内には、異なった組成の飽和塩溶液が備えられており、その上方に、塩の潮解湿度によって決まる特徴的な相対湿度が作り出されている。切り替え装置により負荷室が開かれ、それによって負荷室内の室内空気の空気湿度が、湿度室の各塩溶液の上方の特徴的な相対湿度に適合される。飽和塩溶液を切り替えることによって、負荷室内の空気湿度は比較的正確に調整できるが、受動的プロセスを持つこの種類の装置の使用は比較的長時間を要するため不都合である。そのため、特許文献１はさらに、ベンチレータとして形成された装置を湿度室内に備えて、負荷室内の空気湿度の適合に作用することを提案している。しかしこのようなベンチレータは、負荷室の恒常的な湿度変化を限定的にしかもたらすことができず、さらに、このようなベンチレータの作動原理は、負荷室に入れられる試料の量がさまざまであることで比較的高い変動にさらされ得るため、予測が困難である。したがってこの種類の装置は、特に、負荷室内で室内空気が所与の変化に従う必要がある反応負荷には適していない。これは例えばＶＤＡ２３３−１０２に準拠した腐食サイクル試験などである。

先行技術ではその他にも、湿度センサと超音波噴霧器を使って負荷室内の空気湿度又は湿度変化を調整できる多数の装置が知られている。これらは構造的及び方法技術的に複雑であり、腐食サイクル試験が要求するパラメータを守るには、例えば湿度センサの常時キャリブレーションを必要とする。

独国特許出願公開第０００００４１０５４４０号明細書

したがって本発明の課題は、負荷室内の空気湿度だけでなく湿度変化も再現可能に調整できる、反応負荷のための装置を作り出すことである。さらに、この装置は、構造的に単純に形成され、整備も容易である。

本発明の課題は、装置の観点から、湿度変化に影響を与えるための装置が、塩溶液に加えて、室内空気の空気湿度に作用する空気加湿器及び／又は除湿器を備えていることで解決される。

湿度変化に影響を与えるための装置が、塩溶液に加えて、室内空気の空気湿度に作用する空気加湿器及び／又は除湿器を備えている場合、湿度変化のほかに、塩の潮解湿度が調整され、能動的手段によって負荷室内の空気湿度も適合される。したがって本発明により、必要に応じて、負荷室内の空気湿度の湿度変化が、湿度の搬入又は搬出によって、能動的に加速されるか又は減速され得、それによって例えば受動的な湿度変化の緩慢及びそれと結びついた時間の損失が克服でき、正確な反応負荷を備えた装置を作り出せる。

しかし特に、空気加湿器及び／又は除湿器の本発明による使用は、空気の加湿又は除湿するためのこの能動的手段が、負荷室内の室内空気の受動的な努力とは反対の、塩溶液の潮解湿度の方向に作用できることを特徴としている。それゆえに、塩溶液は蒸発して能動的手段の作動原理に作用し、それによって例えば負荷室内で、空気湿度のある潮解湿度から次の潮解湿度への過渡応答を改善できる。それに加えて、本発明による装置はこれによってパラメータ変動に対して比較的堅牢に形成され得、その変動は例えば、すでに反応負荷の間の負荷室内の未確認の装填状態で決まる。

さらに、飽和塩溶液は、負荷室内の湿度変化の制御／調整のために能動的な空気の加湿又は除湿が行われる場合であっても、最終的に負荷室内の正確な空気湿度が調整され、これが各塩溶液の上方の特徴的な相対湿度に相当することを確保できる。本発明により、湿度変化を正確に制御するだけでなく、負荷室内の正確な室内湿度が保証され得る。これにより、例えばＶＤＡ２３３−１０２に準拠した腐食サイクル試験で試料に負荷をかけるために、上述の従来技術で知られた、及び比較的複雑な調整及び制御手段なしに、湿度変化に従うことも可能であり得る。

負荷室内に空気加湿器及び／又は除湿器を備えることは、構造的に簡単に解決できる。加えて、これにより負荷室内の室内湿度に急速に影響を与えることができ、それによって大幅に高い強弱が湿度変化に実現可能である。これにより、高度で複雑な反応負荷の実行に使用可能であり、このことが本発明による装置を多目的に使用可能にできる。

湿度変化の調整は、この装置が負荷室内の室内湿度を特定するための測定装置と、測定装置と接続され、負荷室内の室内湿度の空気湿度に与える影響を制御又は調整するための空気加湿器及び／又は除湿器を備えた制御装置又は調整装置を備えている場合、さらに改善され得る。このために、測定装置は例えば湿度センサとして形成されていてよい。

負荷室内の室内湿度は、この装置に、塩溶液の温度を負荷室内の空気温度に適合させるために形成されている温度調整装置が備えられていることで、比較的正確に調整され得る。すなわち、これにより、塩溶液と塩溶液の上方の空気との温度差が調整可能になり、塩溶液で知られる潮解湿度を、やはり確実に負荷室に移送可能にできる。この温度調整装置は、例えば塩溶液に温度的な影響を与える電気ヒータとして形成されていてよい。

負荷室が水槽を備え、切り替え装置が水槽に接続された液体用連結部を備え、この切り替え装置がその切り替え位置に応じて液体用連結部水槽の塩溶液を交換するために形成されている場合、比較的コンパクトな装置を作ることが可能である。加えて、負荷室内の反応パラメータの制御／調整が、塩溶液のパラメータ設定のためにも援用されことが可能であり、このことにより装置の構造的な単純化が可能になる。そのうえ、負荷室の大きさに応じて水槽サイズも相応に大きく、塩溶液の表面積を比較的大きくすることが可能である。これは、湿度変化に好ましい作用を与え、このことが装置の多面的な利用可能性をさらに促進し得る。

挙げられた利点は、上方に開いている水槽が負荷室の底面全体に広がっている場合、さらに拡大される。なぜなら各塩溶液の上方の比較的特徴的な空気湿度が、均等に反応室に運ばれ得るからである。反応室内の湿度変化の制御は、これによりさらに改善され得る。また、これによって負荷室内の試料の反応負荷が同じになるよう保証され、さらにこのことは試料の入れられた負荷室の負荷の大きさに無関係である。

水槽内の塩溶液中に温度調整装置を備えることで、塩溶液の温度を正確に負荷室内の空気温度に適合させるために、構造的に簡単に解決できる。

装置が塩溶液のために固有の湿度室を備え、切り替え装置が負荷室及び湿度室に接続されたガス接続を備え、この切り替え装置がその切り替え位置に応じて湿度室と負荷室をガス接続で接続するために形成される場合、負荷室は塩溶液なしの状態に保持され得る。このことにより、特に塩溶液の汚染が防止でき、それが反応負荷の再現性に役立ち得る。さらに、これにより、既存の装置に本発明による考えを簡単で安価に後付けすることが考えられ得る。

ガス接続がガス誘導の温度調整手段を備えている場合、負荷室内の反応パラメータの制御／調整に塩溶液の特徴的な相対湿度の搬入による外乱の影響を弱められる。負荷室内の正確な湿度変化は、装置の多面的な使用可能性が促進されることにより可能である。この種類の手段は、特に電気ヒータ又は電気冷却エレメントであってよい。

本発明の課題はさらに、高い再現性を備えた、少なくとも１つの試料を作るための反応負荷の方法である。

本発明の課題は、空気加湿器及び／又は除湿器を使用して空気湿度を第二の塩溶液の特徴的な相対湿度に適合させることに影響を与えることによって解決される。

湿度変化が、塩溶液による室内空気の空気湿度への影響に加えて、加湿又は除湿によって影響される場合、本方法はパラメータ変動に対して比較的堅牢に形成されており、その変動は例えばすでにさまざまに変化する負荷室の装填状態で生じる可能性がある。さらに、（例えば空気加湿器及び／又は除湿器を使用して）反応的に高速にパラメータ逸脱に反応でき、そのことは次に続く正確な反応負荷の規定を可能にする。したがって本方法は、比較的高い再現性を有している。

本方法の再現性は、試料が負荷室内に入れられており、負荷室の室内空気が加湿又は除湿されて湿度変化に影響する場合、さらに改善できる。

図には、発明対象物の例として、複数の実施例を挙げて詳しく示している。

第一の実施例に従った反応負荷のための装置の模式図である。 第二の実施例に従った反応負荷のための装置の模式図である。 図１及び図２に示された装置の、負荷室内の湿度及び温度制御図である。

図１には、例として、複数の試料２の反応負荷のための装置１が示されている。この試料２は、ここでは試料ホルダ３に備えられており、この試料ホルダは装置１の試験室５の負荷室４に交換可能に固定されている。

装置１はさらに異なった組成の複数の飽和塩溶液６、７、８を備えている。この実施例では、第一の飽和塩溶液６は塩ＮａＣｌの、第二の飽和塩溶液７は塩ＮＨ_４ＮＯ_３の、第三の飽和塩溶液８は塩ＭｇＳＯ_４の溶液が備えられている。

切り替え装置９を使用して、その切り替え位置に応じて、負荷室４は第一、第二、又は第三の塩溶液６、７、８と接続され、それにより、例えば図３で認められるように、負荷室４内の室内空気の相対湿度φを塩溶液６、７、８の上方の特徴的な相対湿度６０、７０、８０に適合させる。それによって負荷室４内に湿度変化ｃｐ（ｔ）が生じ、相対湿度φ６０％から出発して特徴的な相対湿度又は塩溶液６、７の潮解湿度６０、７０から特徴的な相対湿度又は塩溶液８の潮解湿度８０まで変化する。

装置１の試験室５の負荷室４内には、装置１０が、負荷室４内の室内空気の空気湿度φに影響を与えるために、すなわち負荷室４内の室内空気の空気湿度φを塩溶液６、７、８上方の特徴的な相対湿度６０、７０、８０に適合させるために、備えられている。この装置１０は、例えばベンチレータ１１として作られ、これは負荷室４内の室内空気の空気湿度φの均一化に使用される。しかしベンチレータ１１は、例として図３に示されたような、所与の湿度変化ｃｐ（ｔ）を調整するためには適していない。本発明により、装置１０が負荷室と接続された空気加湿器及び除湿器１２を備えていることで、これが可能になる。一般に、空気加湿器及び／又は除湿器１２は、液体を気化及び／又は凝縮するために構成すると言われる。これにより、湿度変化ｃｐ（ｔ）の規定値に合わせて、必要に応じて、負荷室４内の室内空気の空気湿度φを能動的に引き上げたり引き下げたりされ、これによって特に湿度変化φ（ｔ）において高い強弱が可能になる。このため空気加湿器及び空気除湿器１２は、液体を気化するための超音波噴霧器及び液体を凝縮させるための冷却器の結露面が備えられている。

本発明による方法は、例えば図３では潮解湿度７０と８０の間で明確である。この範囲では比較的誇張して示された、試料に作用する空気湿度φの受動的な湿度変化５０が、塩溶液８の潮解湿度８０で、破線で描かれている。潮解湿度７０から出発しているように、受動的な湿度変化５０は、これが希望の湿度変化ｃｐ（ｔ）と合致していないことがわかる。空気加湿器及び除湿器１２は、ここでは試料２に影響を与える空気湿度φに受動的に給湿することに加えて能動的に室内空気の湿度を高めることで、調整的な介入を行い、希望の湿度変化ｃｐ（ｔ）に合致させる。２つの推移、すなわち受動的な湿度変化５０と希望の湿度変化ｃｐ（ｔ）との交点を過ぎると、空気加湿器及び除湿器１２が試料２に作用する室内空気を除湿し、それによって室内空気から能動的に湿度が搬出され、希望の湿度変化ｃｐ（ｔ）に合致される。

そのうえこれは、能動的な空気湿度は塩溶液の受動的な空気湿度と一緒に作用するか、又はこれらが反対に作用し、その際に後者の場合は、第一の潮解湿度６０又は７０から第二の潮解湿度７０又は８０になる過渡応答への効果が減衰され、それによって湿度変化ｃｐ（ｔ）が狭い範囲に保たれ得る。本発明による装置１は、したがって再現可能に安定した反応負荷を保証する。

これに加えて、負荷室４内では測定装置１３が空気湿度φを特定するために備えられ、これが詳細には図示していない湿度センサを備えている。この測定装置１３は、制御装置又は調整装置１４と接続されている。この制御装置又は調整装置１４を使用して、空気湿度φの実測値が測定装置１３から常時所与の規定値に、コントロールされた装置１０の制御によって適合され得る。負荷室４内の空気湿度φのこのような可変の規定値が、例えば、図３に示されているような時間的な推移を有し得る。こうして、負荷室４内の室内空気を給湿又は除湿することによって、空気湿度φを所与の湿度変化φ（ｔ）に特に正確に適合できるようになる。

装置１はさらに温度調整装置２７を備え、これは負荷室４と接続された塩溶液６、７、８の温度を調節する。これは塩溶液６、７、８の温度を負荷室内の空気温度Ｔに適合させ、それによって空気湿度φの正確な調整は、空気温度Ｔが図３でセ氏温度で示されているように、時がたつにつれて変化して初めて可能になる。このために、電気ヒータとして形成された温度調整装置２７が各塩溶液６、７、８内に備えられ、これらは試験室５の負荷室４にある水槽１５内に入れられる。上方に開いた水槽１５は、負荷室４の底面１６全体に広がり、このことが反応負荷を負荷室４全体で均一化する。装置１はしたがって再現可能で、負荷室４の各範囲で、同じ条件で反応負荷を保証しており、これによってこの装置は異なった試料２の装填量がさまざまでも影響を受けにくい。

各飽和塩溶液６、７、８を試験室５の水槽１５に入れるために、切り替え装置９は液体用管として作られた液体用連結部１７を備えており、これを経由して飽和塩溶液６、７、８が入れられた貯蔵タンク１８、１９、２０が、水槽１５と接続されている。液体用連結部１７に備えられ、制御装置又は調整装置１４により制御される切り替え装置９のバルブ２１を使用すると、各貯蔵タンク１８、１９、２０を切り替え装置９により選択できる。したがって液体用連結部１７を通って飽和塩溶液６、７、８が各貯蔵タンク１８、１９、２０から抜き取られ得る。これにより、切り替え装置９はそのバルブ２１の切り替え位置に応じて水槽１５内の塩溶液６を貯蔵タンク１９内の塩溶液７と交換するか、又は水槽１５内の塩溶液６を貯蔵タンク１８に戻し、続いて貯蔵タンク１９の塩溶液７を空の水槽１５に入れることができる。塩溶液６、７、８の交換は切り替え装置９のポンプ２２によって行われ、このポンプは制御装置又は調整装置１４と制御的に接続されている。

液体用連結部１７にはメンテナンスバルブ２３とすすぎ管２４とが合流しており、すすぎ管を使って装置１はすすぎ液、たとえばＨ_２Ｏですすがれ、洗浄され得る。送り込まれたすすぎ液は、メンテナンスバルブ２３からドレン管２５を通って装置１から排出され得る。さらに、すすぎ管２４を経由して必要に応じて貯蔵タンク１８、１９、２０に充填が可能で、例えば蒸発などで液体が失われた場合などの補填が可能である。メンテナンスバルブ２３は同じく切り替え装置９の一部であり、制御装置又は調整装置１４と切り替え接続されている。

図１でさらにわかるように、空気加湿器及び／又は除湿器１２は負荷室４内に備えられている。これにより、負荷室４内の空気湿度φに迅速に作用でき、それによって所与の湿度変化を特に正確に実行できる。空気加湿器及び除湿器１２は、気化するべき液体を水槽１５から取り込むために、水槽１５の各塩溶液６内に吸入管２６と共に沈んでいる。除湿時は、吸入管２６が使用され、凝縮した液体が水槽１５に入れられ得る。

図２に示された装置１００は、図１に示された装置１と比較すると、塩溶液８、９、１０が装置１の試験室５の反応室４に入れられないという点で基本的に異なっている。装置１００では、切り替え装置９が負荷室４を塩溶液８、９、１０とガス管として形成されたガス接続１１７により接続している。ガス接続１１７は、切り替え装置９のバルブ１２１を介して塩溶液８、９、１０が入っている貯蔵タンク１８、１９、２０と、塩溶液６、７、８上方の特徴的な相対湿度６０、７０、８０が負荷室４に搬入され得るように接続されている。このために関連するバルブ１２１は制御装置又は調整装置１４によって相応に制御される。
ガス接続１１７により、各特徴的な相対湿度６０、７０、８０又は潮解湿度が負荷室４に強制されるか、又は負荷室４内の空気湿度φがこれに適合される。

空気湿度φを負荷室４に案内するため、装置１００は、装置１と同様、空気加湿器及び／又は除湿器１１２を負荷室４内に備えている。しかしこの空気加湿器及び除湿器１１２はまた、例えばガス接続１１７内又は各貯蔵タンク１８、１９、２０内に備えられている他の箇所の一部であってよい。空気加湿器及び除湿器１１２は、気化すべき塩溶液６を、又は負荷室４から取り出された液体そのものを貯蔵するが、一般に、空気加湿器及び除湿器１１２内の水を使用することも考え得る。

切り替え装置９には送風機１２２も組み込まれており、これは貯蔵タンク１８、１９、２０と負荷室４間のガス接続を促進する。ガス接続１１７はガス案内の温度調節のための手段１２８を備えており、これが手段１１７を、送風機１２２の電気ヒータとして構造的に簡単に実現する。

Claims (11)

1. 少なくとも１つの試料（２）の反応負荷のための装置であって、室内空気を有している、試料（２）のための負荷室（４）を備え、組成の異なる少なくとも１つの第一及び第二の飽和塩溶液（６、７、８）を有し、前記負荷室（４）内の室内空気の空気湿度（φ）を塩溶液（６、７、８）の上方の特徴的な相対湿度（６０、７０、８０）に合わせて室内空気に適合するために、切り替え位置に応じて負荷室（４）と第一又は第二の塩溶液（６、７、８）とが作動的に接続される切り替え装置（９）を備え、及び前記負荷室（４）内の室内空気の空気湿度（φ）を各塩溶液（６、７、８）上方の前記特徴的な相対湿度（６０、７０、８０）に適合させる際に前記湿度変化（ｃｐ（ｔ））に影響を与えるための装置（１０）を備える装置において、前記湿度変化（ｃｐ（ｔ））に適合させるための前記装置（１０）が各塩溶液（６、７、８）に加えて、前記室内空気の前記空気湿度（φ）に影響を与える空気加湿器及び／又は除湿器（１２）を備えていることを特徴とする、装置。
2. 空気加湿器及び／又は空気除湿器（１２）を前記負荷室（４）内に備えていることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
3. 前記装置が、前記負荷室（４）内の空気湿度（φ）を特定するための測定装置（１３）と、前記測定装置（１３）と接続された制御装置又は調整装置（１４）を備えており、該制御装置又は調整装置が前記空気加湿器及び／又は除湿器（１２）と、前記負荷室（４）内の室内空気の空気湿度（φ）制御又は調整のために接続されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の装置。
4. 前記装置（１、１００）が、温度調整装置（２７、１２７）を備え、該温度調整装置が塩溶液（６、７、８）の温度を前記負荷室（４）の空気温度に適合させるよう形成されていることを特徴とする、請求項１〜３のうちのいずれか一項に記載の装置。
5. 前記負荷室（４）が、水槽（１５）及び前記切り替え装置（９）を前記水槽（１５）に接続する液体用連結部（１７）を備え、その際前記切り替え装置（９）がその切り替え位置に応じて前記水槽（１５）の前記塩溶液（６、７、８）を交換するために、前記液体用連結部（１７）が形成されていることを特徴とする、請求項１〜４のうちのいずれか一項に記載の装置。
6. 上方に開いた前記水槽（１５）が、前記負荷室（４）の底面（１６）全体にわたって広がっていることを特徴とする、請求項５に記載の装置。
7. 前記温度調整装置（２７）が、前記水槽（１５）内の前記塩溶液（６、７、８）中に備えられていることを特徴とする、請求項５又は６に記載の装置。
8. 前記装置が各塩溶液（６、７、８）のために固有の湿度室（１８、１９、２０）を、及び前記切り替え装置（９）が前記負荷室（４）と前記湿度室（１８、１９、２０）を接続するガス接続（１１７）を備えており、その際前記切り替え装置（９）がその切り替え位置に応じて前記湿度室（１８、１９、２０）と負荷室（４）を前記ガス接続（１１７）によって接続するために形成されていることを特徴とする、請求項１〜７のうちのいずれか一項に記載の装置。
9. 前記ガス接続（１１７）が、手段（１２８）をガス接続（１１７）の温度調節のために備えていることを特徴とする、請求項８に記載の装置。
10. 少なくとも１つの試料（２）の反応負荷のための方法であって、前記試料（２）に作用する空気湿度（φ）を、異なった化学組成を持つ飽和塩溶液（６、７、８）を使って第一の塩溶液（６、７、８）の特徴的な相対湿度（６０、７０、８０）から第二の塩溶液（６、７、８）の特徴的な相対湿度（６０、７０、８０）へ適合させ、及びこの適合によって前記湿度変化（ｃｐ（ｔ））に影響を与える方法において、前記湿度変化（ｃｐ（ｔ））が、前記各塩溶液（６、７、８）が前記室内空気の前記空気湿度（φ）に作用するのに加えて、加湿又は除湿によって影響を与えることを特徴とする、方法。
11. 前記試料（２）が負荷室（４）内に備えられ、及び前記負荷室（４）の前記室内空気が前記湿度変化（ｃｐ（ｔ））に影響を与えるために加湿又は除湿されることを特徴とする、請求項１０に記載の方法。

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