JP5279763B2 - 環境試験装置、並びに、環境試験装置の制御方法 - Google Patents
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Description
ところで、環境試験の内容は、試料体によって様々であり、試料体を低温環境に置く場合もあれば、高温環境に晒す場合もある。また、低温環境から高温環境に変化させたり、逆に高温環境から低温環境に変化させる場合もある。
このような理由から、環境試験装置は、低温環境を作るための冷凍機と、高温環境を作るためのヒータが内蔵されている場合が多い。例えば、この技術は、特許文献1に開示されている。
ところが、空気置換手段によって温度降下させる場合と、冷却手段によって冷却する場合は、試料配置部の温度を低下させる冷却効率が異なるため、例えば空気置換手段による制御から冷却手段による制御に瞬間的に移行すると、試料配置部の温度降下に乱れが生じる場合がある。これにより、空気置換手段と冷却手段を併用した場合、試験精度が著しく低下する不満があった。即ち、一定の降下勾配に維持しようと制御しても、空気置換手段から冷却手段に瞬間的に移行すると、その降下勾配がゆるくなったり、逆にきつくなったりする場合があった。
そこで、本発明では、空気置換温度制御から冷却温度制御に移行する場合、双方が同時に実行される同時制御期間を経てから冷却温度制御に移行することとした。これにより、制御移行時に生じる冷却効率の違いが緩和されるため、試料配置部内の温度の乱れが殆どなくなる。従って、試験中に試料配置部内の温度が不安定となることが抑制される。
そこで、請求項3に記載の発明では、空気置換手段には、開閉手段が閉状態の場合に、前記排気部又は前記給気部を密閉できる断熱機能を有する密閉手段が設けられていることを特徴とする請求項2に記載の環境試験装置とした。
なお、本実施形態の環境試験装置1は、バーンイン試験を行うバーンイン試験装置として説明する。ここで、バーンイン試験は、先にも説明したように、通電すると発熱する発熱試料体Wに対して、所定の温度に晒した状態で、通常の使用電圧よりも高い電圧を掛けて、不良品を見分ける検査である。
また、環境試験装置1の内部は、発熱試料体Wを配置する試料配置部2と、空気が流れる通路部5とに分けられた構成である。
そして、試料配置部2を通過する空気は、通電されて発熱した発熱試料体Wと熱交換する。
従って、ダンパ部21は、排気部22と給気部23との開度を調整することで、環境試験装置1内部の加熱された空気を排気しつつ、外部の低温空気を給気できるため、試料配置部2の温度を降下させることができる(空気置換手段)。即ち、ダンパ部21により、環境試験装置1内部の空気を外気と置換させることができる。なお、上記開閉板24は、所謂バタフライ式であるが、ゲート式でもよい。
密閉蓋14は、給気部23に対して開閉可能な配置であり、開閉板24の開閉制御に追従する制御が実行される。具体的には、密閉蓋14に対しては、前記した開閉板24に送信される開信号と同時又は開閉板24に送信される開信号より若干早く開信号が送信され、開閉板24に送信される閉信号と同時又は開閉板24に送信される閉信号より若干遅く閉信号が送信される。
密閉部材31は、開閉板24が閉状態とされると、排気部22を完全に密閉状態にできる構造を備えたものである。
従って、第2冷却装置9の図示しない圧縮機を起動すると、冷媒ガスが圧縮され、図示しない凝縮器で液化される。そして、その液化された冷媒が、図示しない膨張弁を経て蒸発器たる第2熱交換器17で気化することで、環境試験装置1内を冷却することが可能となる。
試料配置部2を加熱する場合には、ダンパ部21は試料配置部2の実際の温度に基づいて開閉される。具体的には、室内温度検知センサ20が検知する温度が低い場合(設定温度の8〜9割程度の温度、設定温度が摂氏125度であるならば摂氏100度から110度程度)は、ダンパ部21の開度を閉状態にしつつ、ヒータ13を作動する。一方、室内温度センサ20が検知する温度が高い場合(設定温度の9割を超える温度、設定温度が摂氏125度であれば摂氏113度以上)は、ダンパ部21の開度を開状態にする。
なお、送風機12は、環境試験装置1が運転されている間は、試料配置部2の温度分布を均一にするために、常時送風動作を行っている。また、試料配置部2を冷却している場合においては、外部温度検知センサ45が検知する温度が所定値以下(本実施形態では、摂氏25度)になれば開閉板24が閉状態とされる。
なお、以下に説明するバーンイン試験は、試料配置部2の温度を一旦摂氏125度の高温側設定値まで昇温させて、その温度状態を一定時間維持した後に、摂氏マイナス55度の低温側設定値まで降下させてから発熱試料体Wの不良品評価を行う検査とする。
また、外部の温度は、摂氏25度として説明する。
なお、送風機12は、環境試験装置1の運転が開始されてから停止されるまで、一定の送風量で制御される。
そして、試料配置部2の温度が高温側設定値(摂氏125度)まで達すると(STEP4)、STEP5に移行して、試料配置部2の温度を、設定温度に維持するようにダンパ部21の開度が調整される。
ここで、本実施形態では、前記したように、高い発熱量の発熱試料体Wと、容量が大きいモータを備えた送風機12を有しているため、空気置換温度制御は外部温度に摂氏35度を加えた温度まで低下できるものとしている。
また、上記したように、本実施形態においては、この冷却温度制御の準備期間は、室内温度検知センサ20が検知する温度が、外部温度に摂氏35度を加えた温度から外部温度に摂氏25度を加えた温度(所定の温度領域)に到達するまでの期間とされている。
ここで、上記したように、本実施形態における第1熱交換器16は、冷却塔26により空気冷却された冷水が流通するものであるため、冷却効率の観点から、室内温度検知センサ20の検知温度が、外部温度に摂氏25度を加えた温度から摂氏25度に到達するまでの期間を、第1冷却温度制御を実行する期間とした。
即ち、本実施形態によれば、冷却効率を低下させることなく、さらなる省エネルギーを図った環境試験を行うことができる。
また、熱交換器を排気通路11に1つだけ配した場合は、当該熱交換器の大きさは、試料配置部2における空気の流れ方向下流側の断面投影領域とほぼ同じ大きさとすることが望ましい。さらに、熱交換器においては、フィンが図5,6の奥行き方向に並列に配され、さらに受熱管がそのフィンに直交するように配されることが好ましい。
2 試料配置部
8 第1冷却装置
9 第2冷却装置
13 ヒータ
14 密閉蓋(密閉手段)
18 結露防止ヒータ
21 ダンパ部
22 排気部
23 給気部
24 開閉板(開閉手段)
Claims (8)
- 発熱する発熱試料体が配置される試料配置部と、試料配置部において空気を流動させることが可能な送風手段と、試料配置部の温度を上昇させることが可能な加熱手段と、加熱された空気を外部の空気と置換して試料配置部の温度を降下させることが可能な空気置換手段と、試料配置部を冷却可能な少なくとも1つの冷却手段とを有し、試料配置部の温度を高温側設定値から低温側設定値に下げる制御を実施する制御部を備えた環境試験装置であって、
前記制御部は、前記空気置換手段により前記試料配置部の温度を降下させる空気置換温度制御から前記冷却手段により前記試料配置部の温度を降下させる冷却温度制御に移行する制御において、前記空気置換温度制御と前記冷却温度制御の双方を実行する同時制御を実行した後、前記冷却温度制御を実行するものであることを特徴とする環境試験装置。 - 前記空気置換手段は、試料配置部を通過した空気の一部又は全部が排気される排気部と、外部の空気を給気する給気部と、当該排気部と給気部を通過する空気の通過量を調整可能な開閉手段とで構成され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。
- 空気置換手段には、開閉手段が閉状態の場合に、前記排気部又は前記給気部を密閉できる断熱機能を有する密閉手段が設けられていることを特徴とする請求項2に記載の環境試験装置。
- 前記密閉手段は、冷却温度制御時に通電する結露防止ヒータを有していることを特徴とする請求項3に記載の環境試験装置。
- 前記冷却手段は、熱交換器を有し、
前記熱交換器は、試料配置部の空気の吹き出し側の断面積とほぼ同じ大きさの範囲に広がっていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の環境試験装置。 - 前記冷却手段は、相変化する冷媒が循環する熱交換器又は冷水が循環する熱交換器であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の環境試験装置。
- 前記冷却手段は2つ設けられ、一方は冷水が循環する熱交換器で、他方は相変化する冷媒が循環する熱交換器であって、
冷却温度制御は、冷水が循環する熱交換器によって試料配置部の温度を調整する第1冷却温度制御と、相変化する冷媒が循環する熱交換器によって試料配置部の温度を調整する第2冷却温度制御があることを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の環境試験装置。 - 発熱する発熱試料体が配置される試料配置部と、試料配置部において空気を流動させることが可能な送風手段と、試料配置部の温度を上昇させることが可能な加熱手段と、加熱された空気を外部の空気と置換して試料配置部の温度を降下させることが可能な空気置換手段と、試料配置部を冷却可能な少なくとも1つの冷却手段とを有する環境試験装置において、試料配置部の温度を高温側設定値から低温側設定値に下げることが可能な環境試験装置の制御方法であって、
空気置換温度制御から冷却温度制御に移行する場合、空気置換温度制御と冷却温度制御の双方が実行される同時制御期間を経てから冷却温度制御に移行されることを特徴とする環境試験装置の制御方法。
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