JP4587970B2 - 環境試験装置 - Google Patents
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また環境試験装置には、低温から高温へ、さらに高温から低温へと温度を繰り返し変化させる様な試験を行うものもある。
この試験では、低湿度から高湿度へ、さらに高湿度から低湿度へと繰り返し変化する環境を作り、この環境に被試験物を晒す。
そのため研究者等においては、上記した環境試験に要する時間を少しでも短縮したいという要求がある。
そこで本発明は、従来技術の上記した問題点を解決するため、短時間で従来と同様の効果を得ることができる環境試験装置の開発を課題とするものである。
即ち湿度を変化させて行う環境試験のねらいは、被試験物が吸湿した状態を一定時間維持し、その後に乾燥した状態を一定時間維持し、これらを繰り返すことにある。
また環境試験の際における被試験物の挙動は次の通りである。
即ちこの試験において被試験物は、試験環境が低湿度から高湿度へ移行する期間、及び高湿度状態となってから一定の期間の間に吸湿する。一定量の水蒸気を吸収すると、外部環境と被試験物との間が平衡状態となり、それ以上、外部環境と被試験物との間で水蒸気の移動はない。そして高湿度状態が続く間は前記した平衡が保たれ、高い吸湿状態が維持される。
従って「被試験物が吸湿した状態」は、低湿度から高湿度へ移行する過渡期を過ぎ、さらに一定時間の安定期を経過した後に発生する状態である。また「被試験物が乾燥した状態」は、高湿度から低湿度へ移行する過渡期を過ぎ、さらに一定時間の安定期を経過した後に発生する。
従って、従来技術においては、試験に寄与する「被試験物が吸湿した状態における一定時間」及び「被試験物が乾燥した状態における一定時間」は、環境が安定期に入ってしばらくした後から開始する時間である。
と相関があり、接する風量が多いほど水蒸気の移動量が増大する。
図8は、本発明者らが実施した実験のグラフであり、被試験物に送風を当てた際における風速と吸湿率変化度を示す。図8のグラフから吸湿率変化度は、風速に比例することが分かる。即ち被試験物に接する風量が多いほど被試験物と外気間の水蒸気の移動が円滑に行われる。
本発明では、被試験物が置かれる環境が低湿度状態から高湿度状態へ移行する上昇側過渡期と、被試験物が置かれる環境が高湿度状態から低湿度状態へ移行する下降側過渡期に、被試験物に接する送風の風速又は送風量を増大させるので、被試験物からの水蒸気の出入りがより早期に収斂し、「被試験物が吸湿した状態」及び「被試験物が乾燥した状態」をより速く作ることができる。
また安定期においては被試験物に接する送風の風速又は送風量を減少させるので、電気特性が変化するといった悪影響は無い。また風速又は送風量を減少することによる省エネルギー効果も期待できる。
被試験物に接する送風の風速又は送風量を減少させるので、被試験物の吸湿に遅れが生じた場合に対処することができる。
即ち吸湿や水蒸気の放出には、一定の時間が必要であり、送風等を増大させたとしても、必ずしも過渡期の間に水蒸気の移動が完了するとは限らない。そこで本発明は、過渡期を過ぎて安定期に入り、一定の時間が経過した後に被試験物に接する送風の風速又は送風量を減少させることとした。なお逆に安定期に至る前に被試験物に接する送風の風速又は送風量を減少させてもよい。
図1は、本発明の実施形態の環境試験装置の構成図である。
本実施形態の環境試験装置1は、断熱材2によって囲まれた恒温恒湿槽(環境試験室)3を備え、制御装置4によって恒温恒湿槽3内の環境が制御される。
この様に恒温恒湿槽3は、公知のそれと同様に、内部の温度や湿度等の内部環境を任意に調節する機能を持つ。最初に恒温恒湿槽3の概略構成と、恒温恒湿槽3内の環境を調節する手段について説明する。
室内温度検知センサー11は具体的には熱電対である。
室内温度検知センサー11及び湿度検知センサー12の検知信号は、図1の様に制御装置4に入力される。
加湿器15、空気冷却用熱交換器16、除湿用熱交換器17及び加熱ヒータ18は、いずれも公知のものを採用することができる。
なお加湿器15及び除湿用熱交換器17は湿度調節手段として機能し、空気冷却用熱交換器16と加熱ヒータ18は温度調節手段として機能する。
前記した加湿器15、空気冷却用熱交換器16、除湿用熱交換器17、加熱ヒータ18及び送風機20はそれぞれリレー等の駆動装置に接続され、さらに図1の様に制御装置4からの信号を受けて動作する。
また被試験物配置室5内の湿度が設定環境の湿度よりも低い場合には加湿器15から蒸気を噴射して通過する空気に混入する。
逆に被試験物配置室5内の湿度が設定環境の湿度よりも高い場合には除湿用熱交換器17によって水蒸気を凝縮させる。
本発明の環境試験装置1は、後記する基板30の他に、高分子材料を試験対象とすることもできるが、本実施形態では、一例として基板30を対象とした試験について説明することとする。
即ち本実施形態の環境試験装置1は、IC等の電子機器が装着された基板30を試験することができるものであり、そのための特有の構成を具備している。即ち本実施形態の環境試験装置1では、基板30に給電するための給電端子32,33を備えている。
図2に示すように、電極36,37を介して基板30に定電流が供給される。そして基板30と並列に電圧計41が接続されている。そのため基板30のリーク電流の大小によって電圧計41の端子間電圧が変化する。そしてこの電圧変動を抵抗42によって電流変化に変換し、制御装置4に入力する。制御装置4では、入力される電流値の変化によって吸湿量が演算される。
吸湿量の変化は、制御手段の図示しないメモリーに記録データとして記憶される。また必要に応じて表示装置23に表示される。
即ち環境試験装置1を起動すると、ステップ1で必要な設定入力が完了しているか否かが判別される。必要な設定入力がされていれば、ステップ2に移行し、図示しない試験開始スイッチがONされているか否かを判断する。試験開始スイッチがONされていれば、ステップ3に移行して試験及び所定の測定が開始される。
具体的には、加湿器15、空気冷却用熱交換器16、除湿用熱交換器17、加熱ヒータ18が起動し、恒温恒湿槽3内の環境が目標環境となる様に制御する。
実際には温度と湿度が共に変化するのであるが、説明を容易にするために湿度だけに注目すると、本実施形態の環境試験装置1は、低湿度状態の目標環境と高湿度状態の目標環境を持ち、これを交互に繰り返すものである。
従って恒温恒湿槽3の湿度は、図4の上段に示すタイムチャートの様に、低湿度から高湿度へ移行する上昇側過渡期と、高湿度状態が安定する高湿度安定期と、高湿度から低湿度へ移行する下降側過渡期と、低湿度状態が安定する低湿度安定期とを繰り返す。
その結果、被試験物たる基板30に接する風量が増大し、被試験物と外気間における水蒸気の移動が円滑に行われる。
そして過渡期であるならばステップ5に移行し、送風機20の回転数を上げて高風速にする。過渡期でないならば、ステップ6に移行し、送風機の回転数を低速にし、風速を落とす。
また風の向きを制御する風向板等を設け、風向を変化させて基板と接する実際の風量を増減させてもよい。
さらに図5に示す実施形態の様に、被試験物配置室5内に風速センサー45を設け、風速センサー45で検知される風速を監視しながらモータ21の回転数やダンパーの開度を制御してもよい。なお、図5に示す環境試験装置50は、風速センサー45を有する点を除いて図1の環境試験装置1と同一であるから、同一の部材に同一の番号を付することによって詳細な説明に代える。
例えば目標環境の湿度と現在の湿度との差に応じて比例制御してもよい。
また他の条件がそろうことを補助的要件としてもよい。例えば前記した吸湿状況検知手段35の検知データを活用し、水蒸気の移動が確認された後に送風環境を変化させてもよい。
上記した実施形態では、基板30のリーク電流を検知することにより吸湿状況を間接的に監視したが、他の方策としては、基板30の各部の抵抗の変化によって吸湿状況を検出することもできる。
即ち図6に示すように基板30の各部(例えばa〜i)間の抵抗値を監視する。ここで基板30等の被試験物は、一般的に吸湿量によって抵抗値が僅かに変化するから、各部の抵抗値の変化を監視することによって基板30の吸湿量を間接的に検知することができる。
また特に本実施形態の環境試験装置は、基板30に通電しつつ試験を行うこともできるから、各部を流れる電流や電圧の変化を監視しやすい。電流や電圧の変化を監視することによって電気的特性の変化を検知することができ、間接的に吸湿量を知ることもできる。
同様にインピーダンスの変化を検知することによって間接的に吸湿量を知る方策も考えられる。
3 恒温恒湿槽
4 制御装置
11 室内温度検知センサー
12 湿度検知センサー
15 加湿器
16 空気冷却用熱交換器
17 除湿用熱交換器
18 加熱ヒータ
20 送風機
21 モータ
22 設定入力手段
23 表示装置
30 基板(被試験物)
35 吸湿状況検知手段
45 風速センサー
Claims (5)
- 被試験物が置かれる環境を調節する環境調節手段を備え、低湿度状態の目標環境と高湿度状態の目標環境を交互に繰り返して外部環境と被試験物との間で水蒸気を繰り返し移動させる環境試験装置において、前記環境調節手段は、少なくとも湿度を調節する湿度調節手段と、送風手段及び送風環境制御手段を有し、被試験物が置かれる環境が低湿度状態から高湿度状態へ移行する上昇側過渡期と、被試験物が置かれる環境が高湿度状態から低湿度状態へ移行する下降側過渡期における被試験物に接する送風の風速又は送風量を、湿度が安定した安定期における被試験物に接する送風の風速又は送風量よりも増大させることを特徴とする環境試験装置。
- 被試験物が置かれる環境を調節する環境調節手段を備え、低湿度状態の目標環境と高湿度状態の目標環境を交互に繰り返して外部環境と被試験物との間で水蒸気を繰り返し移動させる環境試験装置において、前記環境調節手段は、少なくとも湿度を調節する湿度調節手段と、温度を調節する温度調節手段と、送風手段及び送風環境制御手段を有し、被試験物が置かれる環境が低湿度状態から高湿度状態へ移行する上昇側過渡期における被試験物に接する送風の風速又は送風量と、被試験物が置かれる環境が高湿度状態から低湿度状態へ移行する下降側過渡期における被試験物に接する送風の風速又は送風量を、湿度及び温度が安定した安定期における被試験物に接する送風の風速又は送風量よりも増大させることを特徴とする環境試験装置。
- 上昇側又は下降側過渡期を過ぎて安定期に入り、一定の条件を満足した後に被試験物に接する送風の風速又は送風量を減少させることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の環境試験装置。
- 上昇側又は下降側過渡期を過ぎて安定期に入り、一定の時間が経過した後に被試験物に接する送風の風速又は送風量を減少させることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の環境試験装置。
- 被試験物の吸湿状況を検知する吸湿状況検知手段を備えることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の環境試験装置。
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