JP6030543B2 - 環境試験装置 - Google Patents

Description

本発明は、被試験物を所定の環境にさらすことができる環境試験装置に関するものである。特に本発明は、被試験物を振動させる機能を備えた環境試験装置に関するものである。

製品の性能を評価する方法の一つとして、環境試験がある。環境試験は、製品を特定の環境下に置き、性能等の変化を試験するものである。環境試験は、環境試験装置と称される装置を使用して実施される。
環境試験装置は、被試験物を設置する試験室を有している。環境試験装置は、試験室内に、高温環境、高湿度や低湿度等の所望の環境を人工的に作り出す装置である。
環境試験装置の試験室は内部の温度を維持するため、周囲が断熱壁で覆われている。また試験室は内部の湿度を維持するため、外部との通気が制限されている。
そのため試験室内の温度が変化すると、内部の空気が体積変化を来し、内部の圧力が変動する。

これを防止するための方策が特許文献１、２に開示されている。
特許文献１，２に開示された環境試験装置は、試験室の側面に圧力調整装置を設置したものである。圧力調整装置内には、袋体が内蔵されている。そして試験室と圧力調整装置の袋体との間が、ダクトで接続されている。
特許文献１, ２に記載の装置は、冷熱衝撃試験装置であり、試験室に高温環境と低温環境を交互に作る。その際の温度変化に起因する気圧変化を圧力調整装置内の袋体で吸収するものである。

特開２０１３−１９０３６８号公報 特開２０１１−１４５１２１号公報

環境試験装置の一つとして振動複合環境試験装置と称される装置がある。振動複合環境試験装置は、所望の温度等の環境を作る機能に加えて、被試験物を振動させる機能を備えている。振動複合環境試験装置は、例えば自動車に搭載される部材の耐久性等を試験するものであり、例えば走行中の自動車のボンネット内の環境を再現するため、被試験物を揺らしながら高温環境下や低温環境下にさらし、性能や耐久性を試験する。

振動複合環境試験装置は、被試験物を載置する振動台を有し、当該振動台を一定の周波数で上下方向に振動させる。そのため振動複合環境試験装置によると、試験室内の空気が強制的に動かされる。
また振動台を駆動する機器が試験室外にあり、試験室外から試験室内の振動台を上下方向に振動させる構成を採用する場合には、振動台の上下方向移動に応じて、試験室の断熱壁を貫通する振動台の面積に振幅を乗じた容積が実質的に変動する。
特に、試験室の床面自身を振動させる構成を採用すると、床面の上下動によって試験室の容積が大きく変動し、試験室内の圧力変動幅が大きく、且つその変化速度は急激である。

そのため振動複合環境試験装置に、特許文献１，２に記載された様な圧力調整装置を取り付けても、試験室内部の圧力の変化速度に追従することができず、試験室内の圧力が大きく変動する。また試験室の床面自身を振動させる構成を採用する場合には、試験室の容積変動率が高く、圧力変動幅も高いので、試験室自身が膨張・収縮するという現象が起き、試験室が激しく振動する。

そこで本発明は、振動複合環境試験装置が有する上記した問題を解決することを課題とするものであり、試験室内の圧力変動に対して俊敏に反応し、内部の圧力変動を抑制することができる環境試験装置を提供するものである。

上記した課題を解決するための請求項１乃至３に記載の発明は、内部に所望の環境を作ることが可能な試験室を有し、振動部材があり、被試験物を振動部材上に設置して被試験物を試験室内で振動させる機能を備えた環境試験装置において、試験室の天面又は側面に開口が設けられ、当該開口に試験室内と外部とを仕切る薄膜部材が設けられ、前記薄膜部材の自然状態における内側表面積は、前記開口の開口面積よりも大きく、試験室内の気圧の変化に応じて薄膜部材の形状が変化し、試験室内の気圧の変化を抑制することを特徴の一つとする環境試験装置である。

本発明の環境試験装置は、振動部材を有するものであり、前記した振動複合環境試験装置に分類されるものである。
本発明の環境試験装置では、試験室の天面に開口が設けられている場合、当該開口に試験室内と外部とを仕切る薄膜部材が設けられている。そのため薄膜部材は試験室内の圧力を直接受ける位置にある。また薄膜部材の自然状態における内側表面積は、前記開口の開口面積よりも大きい。そのため薄膜部材は、天面の開口面積よりも大きい面積で試験室内の圧力を直接受け、試験室内の圧力変化に対して俊敏に反応する。
そのため振動部材が動作することによる急激な圧力変動を、薄膜部材の形状変化によって緩和することができる。

請求項１に記載の発明は、内部に所望の環境を作ることが可能な試験室を有し、振動部材があり、被試験物を振動部材上に設置して被試験物を試験室内で振動させる機能を備えた環境試験装置において、試験室の天面又は側面に開口が設けられ、当該開口に試験室内と外部とを仕切る薄膜部材が設けられ、前記薄膜部材の自然状態における内側表面積は、前記開口の開口面積よりも大きく、試験室内の気圧の変化に応じて薄膜部材の形状が変化し、試験室内の気圧の変化を抑制するものであって、前記薄膜部材は、自己の剛性だけでは一定の形状を維持することができず、薄膜部材の一部が他の部材にバネで吊り下げ保持されていて、試験室の気圧が外気と等しい条件下においては、薄膜部材の大部分が前記試験室の前記開口よりも上にあることを特徴とする環境試験装置である。

本発明で採用する薄膜部材は、自己の剛性だけでは一定の形状を維持することができない程度に剛性が低く、僅かな外力（圧力変動）で変形する。そのため振動部材が動作することによる急激な圧力変動に俊敏に反応して形状変化し、圧力変化を緩和することができる。
また薄膜部材は、自己の剛性だけでは一定の形状を維持することができない程度に剛性が低く、且つ試験室の天面に設けられているから、中央部分が垂れ下がって試験室の中に入り込んでしまう懸念がある。そこで本発明では、薄膜部材の一部を他の部材で保持し、試験室の気圧が外気と等しい条件下においては、薄膜部材の大部分が前記開口よりも上部に止まるようにした。

薄膜部材は、試験室の気圧が外部よりも高い条件下においては、外観形状がドーム状を呈することが望ましい（請求項５）。

本発明によると、薄膜部材が圧力を受ける面積が広く、且つ薄膜部材が変形しやすい。そのため振動部材が動作することによる急激な圧力変動を、薄膜部材の形状変化によって緩和することができる。

請求項２に記載の発明は、内壁と外壁を有する断熱壁と、前記断熱壁の内側にあって内部に所望の環境を作ることが可能な試験室を有し、振動部材があり、被試験物を振動部材上に設置して被試験物を試験室内で振動させる機能を備えた環境試験装置において、
試験室の天面又は側面に開口が設けられ、当該開口に試験室内と外部とを仕切る薄膜部材が設けられ、前記薄膜部材の自然状態における内側表面積は、前記開口の開口面積よりも大きく、試験室内の気圧の変化に応じて薄膜部材の形状が変化し、試験室内の気圧の変化を抑制するものであって、薄膜部材は、少なくとも内側薄膜と外側薄膜を有する多層構造であり、内側薄膜の開口端と外側薄膜の開口端の間には一定の距離があり、前記内側薄膜が前記内壁に直接的又は間接的に接続されると共に、前記外側薄膜が前記外壁に直接的又は間接的に接続されていて、内側薄膜と外側薄膜の間に空間が形成されるものであり、当該空間内に気体が存在することを特徴とする環境試験装置である。

本発明の環境試験装置によると、内側薄膜と外側薄膜の間の気体が断熱層として機能し、試験室内の温度環境の維持に寄与する。

請求項３に記載の発明は、内部に所望の環境を作ることが可能な試験室を有し、振動部材があり、被試験物を振動部材上に設置して被試験物を試験室内で振動させる機能を備えた環境試験装置において、試験室の天面又は側面に開口が設けられ、当該開口に試験室内と外部とを仕切る薄膜部材が設けられ、前記薄膜部材の自然状態における内側表面積は、前記開口の開口面積よりも大きく、試験室内の気圧の変化に応じて薄膜部材の形状が変化し、試験室内の気圧の変化を抑制するものであって、薄膜部材は、少なくとも内側薄膜と外側薄膜を有する多層構造であり、内側薄膜と外側薄膜の間に空間があり、当該空間内に乾燥状態の気体を供給可能であることを特徴とする環境試験装置である。

本発明の環境試験装置によると、内側薄膜と外側薄膜内の間で結露することを防止することができる。

請求項４に記載の発明は、前記薄膜部材は複数のシート片を縫製して形成されたものであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の環境試験装置である。
請求項６に記載の発明は、試験室内の気圧が爆発的に上昇した場合には、薄膜部材の一部又は全部が開口部から離脱し、試験室内の圧力を直接外部に逃がすことが可能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である。

環境試験装置は、各種の環境に被試験物を晒すので、被試験物が燃えたり、破裂、あるいは爆発する場合もある。特に本発明の環境試験装置は、被試験物に振動を加えるので、被試験物内で予期しない化学反応が起きたり、予期しうる化学反応が促進される場合がある。その際に、被試験物が破裂したり爆発する場合があり、試験室内の圧力が爆発的に上昇し、薄膜部材でさえも反応することができない場合もある。
そこで本発明の環境試験装置では、試験室内の気圧が爆発的に上昇した場合には、薄膜部材の一部又は全部が開口部から離脱する構造を採用し、試験室内の圧力を直接外部に逃がすことによって、試験室や薄膜部材の破損を防止した。

請求項７に記載の発明は、試験室の床面の一部又は全部が振動し、試験室の他の部位と床面の振動する部位との間は、弛みを有する薄膜で接続されてい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である。

本発明の環境試験装置は、試験室の他の部位と床面の振動する部位との間は、弛みを有する薄膜で接続されているので、この部位の薄膜によっても試験室内の圧力変動が抑制さされる。

本発明の環境試験装置は、薄膜部材が試験室内部の圧力変動に俊敏に反応するので、振動部材が動作することによる急激な圧力変動を、薄膜部材の形状変化によって緩和することができる効果がある。

本発明の実施形態の環境試験装置の斜視図である。 図１の環境試験装置の断面斜視図である。 図１の環境試験装置の試験室の上部から薄膜部材を取り外した状態を示す斜視図である。 図１の環境試験装置の薄膜部材及びその周辺の分解斜視図である。 図１の環境試験装置の薄膜部材及びその周辺の断面図である。 図１の環境試験装置で採用する薄膜部材の斜視図である。 図１の環境試験装置で採用する薄膜部材の挙動を示す断面図であり、（ａ）は試験室内の圧力が低下した際の薄膜部材の姿勢であり、（ｂ）は試験室内の圧力が外気圧と等しい場合の薄膜部材の姿勢であり、（ｃ）は試験室内の圧力が上昇した際の薄膜部材の姿勢である。 図１の環境試験装置の試験室の環境調整装置の概要を示す概念図である。 本発明の他の実施形態の環境試験装置の薄膜部材及びその周辺の断面図である。

以下さらに本発明の実施形態について説明する。
本実施形態の環境試験装置１は、振動複合環境試験装置であり、本体装置２と振動発生装置３とが組み合わされたものである。
振動発生装置３は、図２の様な公知の動電型振動装置であり、コイルと磁石（いずれも図示せず）を内蔵する動電振動部５と、動電振動部５を支持するフレーム部６とを有している。動電振動部５は、磁石が発生する磁界中にコイルが置かれたものであり、コイルに交流電流を通電することにより、振動力を発生させることができる。
図示しないコイルは、振動出力軸８に接続されている。振動出力軸８は、動電振動部５の上部側にあって、上方に突出している。
そして振動出力軸８の先端に振動部材１０が取り付けられている。振動部材１０は、相当の剛性を有する金属板であり、正方形に近い四角形てある。振動部材１０は、後記する様に試験室１１の床面４３の一部を構成する部材であり、その表面は試験室１１の中にある。

振動発生装置３は、動電振動部５のコイル（図示せず）に交流を通電すると、振動出力軸８が軸方向（上下方向）に振動する。そして振動出力軸８の先端に取り付けられた振動部材１０が上下方向に振動する。本実施形態では、５Ｈｚから２５０Ｈｚ程度の振動を発生させることができる。
振動発生装置３のフレーム部６は、図２の様に防振動ゴム１２を介してピット１３の床面１５に設置されている。

次に本体装置２について説明する。本体装置２は、試験室１１と、空気調和機器設置部１７と、防護ケース１６及び薄膜部材５０を有している。
即ち本体装置２は、公知の環境試験装置と同様に、断熱壁２０によって覆われた断熱槽２２を有している。断熱槽２２の内部には、図８の様に仕切り壁２３があり、試験室１１と空気調和機器設置部１７に区画されている。

本実施形態では、空気調和機器設置部１７内に、加湿装置２５、冷却装置２６、加熱装置２７、及び送風機２８が配されている。
空気調和機器設置部１７は、仕切り壁２３によって試験室１１から区画されているが、仕切り壁２３は、上端部と下端部に開口３０，３１がある。そのため空気調和機器設置部１７は、前記した開口３０，３１を通じて試験室１１と連通している。
本実施形態では、空気調和機器設置部１７は一連の空気流路３２を形成しており、当該空気流路３２に前記した加湿装置２５、冷却装置２６、加熱装置２７、及び送風機２８が置かれている。
また空気流路３２の出口側（開口３０側）に、温度センサー３３と湿度センサー３４が設けられている。環境試験装置１では、前記した空気調和機器設置部１７内の部材と、温度センサー３３及び湿度センサー３４によって試験室１１内に所定の環境を作り、この環境を維持することができる。

次に本体装置２の試験室１１について説明する。
試験室１１は、断熱槽２２の一部に形成された空間であり、被試験物を設置して試験を行うための部材である。
本実施形態で採用する試験室１１は、正面壁３５、天面壁３６、底面壁３７、左右側面壁４０，４１及び奥面壁（仕切り壁２３）を有している。
正面壁３５、天面壁３６、底面壁３７、左右側面壁４０，４１は、いずれも断熱壁である。
本実施形態では、試験室１１は、図１, 図８の様に正面側に扉２１が設けられており、正面側を開放することができ、正面の扉２１を開いて被試験物を試験室１１に出し入れすることができる。

また本実施形態では、試験室１１は、床面４３の内の、大きな面積を占める領域が前記した振動部材１０によって構成されている。
即ち試験室１１には、図２, 図８の様に底面壁３７に大きな四角形の開口４５が設けられ、当該開口４５に振動発生装置３の振動部材１０がある。
本実施形態の環境試験装置１では、本体装置２は、図１, 図２の様に架台３８に載置されていて中空位置に支持されており、本体装置２の下に前記した振動発生装置３が配置されている。
そして振動発生装置３の振動部材１０が、試験室１１の底面壁３７に設けられた開口４５内にある。振動部材１０の高さは、試験室１１の底面壁３７と同一の高さにあり、振動部材１０と試験室１１の底面壁３７によって試験室１１の床面４３が形成されている。そのため、少なくとも振動部材１０の表面は、試験室１１の中にある。
本実施形態では、振動部材１０が、試験室１１の床面４３の中央を占め、試験室１１の底面壁３７が、その縁を構成している。
振動部材１０が床面４３に占める面積の割合は、任意であるが、本実施形態では、３０パーセントから８０パーセントを占める。

試験室１１の底面壁３７の開口４５の内縁と、振動部材１０の外縁とは、大きな弛みをもった薄膜４７で接続されている。
薄膜４７は、実質的に気密性を有するシートで作られている。

一方、試験室１１の天面側に目を移すと、天面壁３６に大きな円形の開口４８が設けられ、当該開口４８にダイアフラム状の薄膜部材５０が設けられている。
本実施形態では、天面壁３６は、断熱壁であり、図３の様に内壁５１と、外壁５２を有しているが、前記した開口４８は、内壁５１と外壁５２とを連通するものである。
即ち天面壁３６は、断熱壁であり、その間の空間５３にグラスウール等の断熱材５５が内蔵されたものである。内壁５１は、ステンレス等の金属の薄板で作られており、試験室１１の天面の一部を形成する。一方、外壁５２は、ステンレス等の金属の薄板で作られており、内壁５１に対して一定の間隔を空けて配置されていて、試験室１１の外壁の一部を形成する。

そして試験室１１の天面の中央部には、内壁５１と外壁５２の間に升形成壁５６が設けられて平面視が略正方形に区切られた升形成領域５９がある。
本実施形態では、升形成領域５９は、升形成壁５６によって内壁５１と外壁５２の間に設けられた他の空間５３とは隔離されており、両者の間に通気性は無い。また升形成領域５９には、断熱材５５は無い。

本実施形態では、升形成領域５９に相当する部位の内壁５１に内壁開口５７がある。また升形成領域５９に相当する部位の外壁５２に外壁開口５８がある。前記した内壁開口５７と、外壁開口５８が、升形成領域５９の空間を介して連通し、試験室１１の内外を連通する開口４８を形成している。
なお薄膜部材５０を組み立てる都合上、外壁５２に設けられた外壁開口５８の直径は、図３、図４、図５の様に、内壁５１に設けられた内壁開口５７の直径よりも大きい。そして外壁開口５８にはドーナツ状の開口狭窄部材５５が設けられていて外壁開口５８がやや狭められている。
本実施形態では、開口狭窄部材５５の開口５３が、実質的に開口４８の開口端となっている。

なお内壁開口５７と外壁開口５８の大小関係は、薄膜部材５０を取り付ける都合から差異を設けたものに過ぎず、上記の関係は必須ではない。即ち本実施形態では、薄膜部材５０を試験室１１の上から開口４８内に挿入する方法を採用せんとして外壁開口５８の直径を内壁開口５７よりも大きく設計している。逆に、薄膜部材５０を試験室１１の内側から挿入して開口４８に取り付ける方法を採用するならば、内壁開口５７を外壁開口５８よりも大きく設計することが望ましい。
もちろん、薄膜部材５０が取り付け可能であるならば、内壁開口５７と外壁開口５８の大きさは同じであってもよい。例えば、内壁開口５７と外壁開口５８の双方に開口狭窄部材５５を取り付ける構造とするならば、内壁開口５７と外壁開口５８の大きさは同じであってもよい。また内壁開口５７や外壁開口５８の開口端をゴムで作り、開口端を変形させて薄膜部材５０を取り付けたり、内壁開口５７や外壁開口５８の開口端に薄膜部材５０を嵌合させる等の方策を採用する場合も内壁開口５７と外壁開口５８の大きさは同じであってもよい。
要するに、内壁開口５７と外壁開口５８は、いずれが大きくてもよいし、同じ大きさであってもよい。

本実施形態では、開口狭窄部材５５が取り付けられた状態においては、内壁開口５７と外壁開口５８の直径及び面積は同じであるが、両者が異なるものであってもよい。
内壁開口５７の面積は、薄膜部材５０の反応を速くするという観点からは大きい方が望ましく、内壁開口５７の開口面積は、振動部材１０の面積の５分の１以上であることが望ましい。より望ましい内壁開口５７の開口面積は、振動部材１０の面積の４分の１以上である。
また断熱性を確保するという観点からは、内壁開口５７の開口面積は小さい方が望ましく、振動部材１０の面積の１．２倍以下であることが望ましい。より望ましい内壁開口５７の開口面積は、振動部材１０の面積の１倍以下である。
最も推奨される内壁開口５７の開口面積は、振動部材１０の面積の４分の１から２分の１以下である。

本実施形態では、振動部材１０の面積は、約２．５６平方メートルであり、内壁開口５７の開口面積は、０，７９平方メートルである。従って内壁開口５７の開口面積は、振動部材１０の面積の約３分の１である。

薄膜部材５０は、２個の薄膜体６０，６１と、支持リング部材６２と、中吊り部材６３によって構成されている。そして薄膜部材５０は、外吊り部材６５によって中央部が吊り下げられている。
薄膜部材５０は、２個の薄膜体６０，６１が支持リング部材６２及び中吊り部材６３に取り付けられ、一定の間隔を空けて重ねられたものである。

外側薄膜体６０及び内側薄膜体６１は、いずれもシートによって作られており、実質的に気密性を有する。
外側薄膜体６０及び内側薄膜体６１は、内部を高圧にし、外部を低圧にした場合に膨らみ、ドーム状を呈する。
即ち外側薄膜体６０及び内側薄膜体６１は、半球状や、球面の一部を切り取った様な形状、あるいは碗型の様な形状であり、全体的に曲面を有するものである。
ただしシートを完全な曲面に成形することは困難であるから、図６に示すように、多角形等にシートを裁断し、これを縫製して疑似的な球面を形成している。
本実施形態では、三角形と四角形と五角形に裁断されたシート片を縫製してドーム状に成形している。
他に、サッカーボールの様に、六角形と五角形の組み合わせにより球面を作ったり、野球ボールの様に瓢箪状に裁断したシート片を使用してもよい。さらに短冊状のシート片を縫製してもよい。

外側薄膜体６０及び内側薄膜体６１は、開口が極めて広い半袋形状であるとも言える。即ち外側薄膜体６０及び内側薄膜体６１は、内部を高圧にし、外部を低圧にした場合に一方方向に突状を呈する形状となるが、突状形状を任意の断面で切って断面積を比較した場合、開口部分の断面積が最も広くなる形状である。

外側薄膜体６０及び内側薄膜体６１は、内部を高圧にし、外部を低圧にした場合にドーム状を呈するものであるから、その表面積（内面の表面積）は、天面壁３６に設けられた開口４８の開口面積よりも広い。少なくとも試験室１１の内壁５１に設けられた内壁開口５７の面積よりも広い。

薄膜部材５０を構成する外側薄膜体６０及び内側薄膜体６１は、前記した様に内部を高圧にし、外部を低圧にした場合にドーム状を呈するものであるが、素材は極めて軟質であるから自己の剛性によっては決まった形状や姿勢を維持することができない。例えば素材のシートの下端を保持して大部分を上部に向かって直立させようとしても、決まった姿勢を保つことができない。

支持リング部材６２は、図３, 図４に示す様に、上部側円形リング６６、下部側円形リング６７と、多数の連結シャフト６８によって構成されている。
上部側円形リング６６と下部側円形リング６７は、いずれも金属の薄板で作られたものであり、中央に大きな開口７０が設けられている。上部側円形リング６６と下部側円形リング６７は実質的に円形の縁である。
本実施形態においては、上部側円形リング６６と下部側円形リング６７の外径は同一であり、前記した外壁開口５８の直径よりも小さく、内壁開口５７の直径よりも大きい。
上部側円形リング６６と下部側円形リング６７の大小関係は、薄膜部材５０を取り付ける都合から差異を設けたものに過ぎず、上記の関係は必須ではない。上部側円形リング６６と下部側円形リング６７の直径は、いずれが大きくてもよいし、同じ大きさであってもよい。

上部側円形リング６６と下部側円形リング６７は、平行に配され、その間が多数の連結シャフト６８によって接合されている。
そのため２個の上部側円形リング６６と下部側円形リング６７は、一定の間隔をあけて平行に配された姿勢を保つことができる。

中吊り部材６３は、図４の様に、上接続板７１と、下接続板７２を有し、両者の間が、ワイヤーや紐、バネ等の接続部材７３で接続されたものである。

薄膜部材５０は、図５、図７、図８の様に、外側薄膜体６０の開口端が、支持リング部材６２の上部側円形リング６６に接合され、内側薄膜体６１の開口端が、支持リング部材６２の下部側円形リング６７に接合されている。
また、内側薄膜体６１の頂部の外面と、外側薄膜体６０の頂部の内面に、中吊り部材６３が取り付けられている。即ち内側薄膜体６１の頂部の外面に、中吊り部材６３の下接続板７２が接続され、外側薄膜体６０の頂部の内面に、中吊り部材６３の上接続板７１が接続されている。

前記した薄膜部材５０は、天面壁３６に設けられた開口４８に装着されている。より詳細には、薄膜部材５０の下部側円形リング６７が、天面壁３６の内壁５１に設けられた内壁開口５７の周壁に接続されている。また薄膜部材５０の上部側円形リング６６が、天面壁３６の外壁５２に設けられた外壁開口５８に接続されている。
下部側円形リング６７と天面壁３６の内壁５１の間、及び上部側円形リング６６の外壁５２との間には、図示しないシール材が介在されており、両者の間の気密性が確保されている。
また下部側円形リング６７と天面壁３６の内壁５１の間の接合、及び上部側円形リング６６の外壁５２との接合は、粘着テープ６９で行われている。粘着テープ６９は、例えばアルミ箔等の金属箔の一面に粘着層が設けられたものであり、気密性と、ある程度の引っ張り強度を有している。しかしながら、薄膜部材５０の取り付けには、ネジやリベット等の機械的締結要素や、溶接等の永久締結構想は採用されていない。そのため薄膜部材５０に強い力が掛かると、粘着テープ６９が剥がれ、薄膜部材５０が離脱する。

また本実施形態では、試験室１１の上部に防護ケース１６が設けられており、前記した薄膜部材５０は、外吊り部材６５によって中央部が防護ケース１６から吊り下げられている。
本実施形態では、外吊り部材６５は座板部材８０と、複数のバネ８１によって構成され、バネ８１の一端が座板部材８０に接続されている。座板部材８０は、薄膜部材５０の外側薄膜体６０の頂部に接着され、バネ８１の他端は、防護ケース１６の天井部に接続されている。そのため防護ケース１６は、中央部分で複数のバネ８１によって薄膜部材５０の頂部を吊り下げた構造となっている。
前記した様に、薄膜部材５０を構成する外側薄膜体６０及び内側薄膜体６１は、軟質のシートで作られていて自己の剛性によっては決まった形状や姿勢を維持することができないが、外側薄膜体６０が複数のバネ８１によって吊り下げられており、且つ内側薄膜体６１は中吊り部材６３によって外側薄膜体６０から吊り下げられている。
そのため外側薄膜体６０及び内側薄膜体６１は自然状態においては、中心部が上にあり、裾が広がった形状となる。理想的には、円錐形に類似した形状であるが、実際には、表面に多数のひだが出来た形状となる。

前記した様に薄膜部材５０の内側薄膜体６１の開口端は、下部側円形リング６７を介して天面壁３６の内壁５１の内壁開口５７の周囲に接合されており、且つ両者の間は気密性が確保されている。そのため内側薄膜体６１の内周部は、実質的に試験室１１の内壁の一部を構成している。
また薄膜部材５０の外側薄膜体６０の開口端は、上部側円形リング６６を介して天面壁３６の外壁５２に設けられた外壁開口５８に接続されている。
そして天面壁３６に設けられた内壁開口５７と、外壁開口５８は、升形成壁５６によって囲まれた領域にあり、内壁開口５７と外壁開口５８との間は気密性が確保されている。
そのため、内側薄膜体６１と外側薄膜体６０の間は密閉空間となっている。また内側薄膜体６１の開口端と、外側薄膜体６０の開口端は、連結シャフト６８によって一定の距離が確保されており、内側薄膜体６１の頂部と、外側薄膜体６０の頂部についても中吊り部材６３によって一定の距離が確保されている。
そのため内側薄膜体６１と外側薄膜体６０の間には空間８２がある。もっとも、前記した様に外側薄膜体６０及び内側薄膜体６１は、軟質のシートで作られていて自己の剛性によっては決まった形状や姿勢を維持することができないため、多くの部位で外側薄膜体６０と内側薄膜体６１とが接することとなるが、両者の間が密接してしまうことはなく、いずれかの部分に空間８２が確保される。

次に本実施形態の環境試験装置１の作用について説明する。
本実施形態の環境試験装置１は、空気調和機器設置部１７内の機器を動作させて、試験室１１内に所望の温度や湿度の環境を作る。例えば、夏期における乗用車のボンネット内の様な高温環境を試験室１１内に作り、これを維持する。
そして被試験物を振動部材１０の上に設置し、振動発生装置３を起動して振動部材１０を起動し、振動部材１０を所望の振動数で振動させる。例えば、未舗装路を高速で走行する状態を想定して、１０Ｈｚから２０Ｈｚ程度の振動を発生させる。

本実施形態の環境試験装置１では、振動部材１０が試験室１１の床面４３の一部を構成するから、振動部材１０が振動することによって、試験室１１の断熱壁で囲まれた空間は、実質的に容積が変動する。振動部材１０の振動は、試験室１１の圧力を変動させる要素となるが、本実施形態の環境試験装置１では、天面に設けられた薄膜部材５０によって、圧力変動が吸収され、試験室１１の内部は、一定範囲の圧力に維持される。

即ち薄膜部材５０の内側薄膜体６１は、試験室１１に対して気密性が確保された状態で取り付けられており、内側薄膜体６１の内周部は、実質的に試験室１１の内壁の一部を構成しているから、内側薄膜体６１の内周面には、試験室１１の圧力が直接掛かる。そして内側薄膜体６１の内周面の表面積は、天面壁３６に設けられた開口４８の開口面積よりも広い。
さらに内側薄膜体６１は、剛性が低い素材で作られており、変形に要する応力が極めて小さい。
そのため内側薄膜体６１は、試験室１１内の僅かな圧力変動に敏感に反応し、形状変化や体積変化を来して試験室１１内の圧力変動を吸収する。

即ち薄膜部材５０は、試験室１１内の圧力が、外気と同じである場合には、図７（ｂ）の様に外形形状が略円錐状となっている。
そして振動部材１０が上昇し、試験室１１内の容積が減少すると、試験室１１内が加圧傾向となるが、薄膜部材５０が図７（ｃ）の様に外側に膨らみ、試験室１１内の圧力上昇を緩和する。
振動部材１０は振動しているから、振動部材１０が上昇しきると次に降下することとなる。振動部材１０が降下すると試験室１１内の容積が増加するので、試験室１１内が減圧傾向となるが、薄膜部材５０が図７（ａ）の様に内側に収縮し、試験室１１内の圧力降下を緩和する。
そのため薄膜部材５０の膨張・収縮によって試験室１１内の圧力変動が緩和され、試験室１１内の圧力変動は、一定の範囲内に収まる。

また薄膜部材５０は、頻繁に膨張と収縮を繰り返し、揺れ動くこととなる。そのため薄膜部材５０は、上下、前後、左右に激しく動く。しかしながら、本実施形態の環境試験装置１では、薄膜部材５０は、頂部がバネ８１によって吊り下げられているので、薄膜部材５０の動きにバネ８１が追従し、薄膜部材５０に無理な力をかけない。その一方で、薄膜部材５０の中心がずれないようにバネ８１が誘導し、薄膜部材５０の膨張と収縮が円滑に行われる。

また、本実施形態の環境試験装置１は、被試験物が破裂したり、爆発するといった突発的で急激な圧力上昇が起きた場合、薄膜部材５０が試験室１１から離脱し、試験室１１や薄膜部材５０の破損を防止する機能を備えている。
即ち本実施形態の環境試験装置１では、薄膜部材５０は、粘着テープ６９によって試験室１１に取り付けられており、薄膜部材５０の取り付け強度は、試験室１１の他の部材の取り付け強度や剛性に比べて著しく低い。
そのため試験室１１の圧力が突発的に上昇すると、薄膜部材５０を取り付けていた粘着テープ６９が破断し、薄膜部材５０が離脱して試験室１１の上部の開口４８が直接開く。そのため試験室１１の圧力は急激に低下し、試験室１１や薄膜部材５０の破損を防ぐ。
なお激しい爆発が起きた場合は、薄膜部材５０が吹き飛ぶ事態となるが、薄膜部材５０は、防護ケース１６内に配されているから、薄膜部材５０が防護ケース１６の外に飛び出すことはない。同様に、被試験物の破片や、内容物の飛散は、防護ケース１６内で収まり、外部の作業者に危害が及ぶことはない。

また本実施形態の環境試験装置１では、底面壁３７の開口４５の内縁と、振動部材１０の外縁との間が、弛みをもった薄膜４７によって接続されているので、当該薄膜４７によっても試験室１１の圧力変化が緩和される。
さらに本実施形態の環境試験装置１は、振動発生装置３の大部分がピット１３内に設置されているから、振動部材１０が昇降することによってピット１３の容積が実質的に変動することとなるが、前記した薄膜４７が姿勢変更することによってピット１３内の圧力変動を抑制することもできる。

以上説明した実施形態では、内側薄膜体６１と外側薄膜体６０の間を密閉したが、図９の様に、内側薄膜体６１と外側薄膜体６０の間の空間と連通する気体導入口８３と、気体排出口８５を設け、気体導入口８３にボンベ８６等を接続し、乾燥空気や窒素をボンベ８６等から内側薄膜体６１と外側薄膜体６０の間の空間８２に供給する構成を採用することもできる。本実施形態によると、内側薄膜体６１の外表面に結露が生じることを防ぐことができる。

また上記した実施形態の環境試験装置１では、試験室１１の温度環境と湿度環境を調整することが可能であるが、温度環境だけを調整する機能を備えたものであってもよい。

また上記した実施形態の環境試験装置では、外側薄膜体６０及び内側薄膜体６１は、半球状や、球面の一部を切り取った様な形状、あるいは碗型の様な、曲面形状をしたものを例示したが、円錐形状や角錐形状に近いものであってもよい。また円錐台や、角錐台に近いものであってもよい。

また上記した実施形態の環境試験装置では、試験室１１内で突発的で急激な圧力上昇が起きた場合に備えて、薄膜部材５０が試験室１１から離脱する構造を採用したが、本構成は必須ではない。試験室１１内の圧力が突発的に上昇することが考えられない場合には、薄膜部材５０をネジ等の機械的締結要素や、溶接構造、あるいは接着剤によって強固に取り付けてもよい。

上記した実施形態では、振動部材１０の高さが、試験室１１の底面壁３７と同一の高さであり、振動部材１０と試験室１１の底面壁３７によって試験室１１の床面４３が形成されている構成を採用したが、振動部材１０の高さと、試験室１１の底面壁３７の高さが異なっていてもよい。
例えば振動部材１０の高さが、試験室１１の底面壁３７の高さよりも高く、あたかも振動部材１０が底面壁３７からせり上がった状態や突出した状態であってもよい。
逆に振動部材１０の高さが、試験室１１の底面壁３７よりも低くてもよい。

また上記した実施形態では、薄膜部材５０を天面壁３６に取り付けたが、試験室１１の他の面に薄膜部材５０を取り付けてもよい。例えば試験室１１の左右側面壁４０，４１のいずれか又は双方に薄膜部材５０が取り付けられていてもよい。

次に、本発明の効果を確認するために実施した実験について説明する。
本発明の実施例として、図１乃至図７に記載した環境試験装置１を使用した。比較例として、試験室１１や振動発生装置３の構造が同一であり、薄膜部材５０に代わって、天面壁３６の開口４８に、ベローズ（図示せず）を取り付けた。
そして振動発生装置３を起動して振動部材１０を同一周波数及び同一振幅で振動させた。その結果、薄膜部材５０を取り付けた本発明の環境試験装置１は、薄膜部材５０が膨張・収縮をくりかえし、試験室１１の圧力は、一定範囲に維持された。
これに対してベローズを取り付けた比較例の環境試験装置は、試験室１１の圧力が変動して試験室１１の壁面が膨張と収縮を繰り返し、振動が発生した。
この結果から、本発明の環境試験装置１は、圧力変動を抑制する効果があることが理解できる。

１ 環境試験装置
２ 本体装置
３ 振動発生装置
１０ 振動部材
１１ 試験室
１６ 防護ケース
１７ 空気調和機器設置部
３６ 天面壁
４７ 薄膜
４８ 開口
５０ 薄膜部材
５１ 内壁
５２ 外壁
５６ 升形成壁
５７ 内壁開口
５８ 外壁開口
６０ 外側薄膜体
６１ 内側薄膜体
６２ 支持リング部材
６３ 中吊り部材
６５ 外吊り部材
６６ 上部側円形リング
６７ 下部側円形リング
６８ 連結シャフト
６９ 粘着テープ
７３ 接続部材
８２ 空間

Claims (7)

1. 内部に所望の環境を作ることが可能な試験室を有し、振動部材があり、被試験物を振動部材上に設置して被試験物を試験室内で振動させる機能を備えた環境試験装置において、
   試験室の天面又は側面に開口が設けられ、当該開口に試験室内と外部とを仕切る薄膜部材が設けられ、前記薄膜部材の自然状態における内側表面積は、前記開口の開口面積よりも大きく、試験室内の気圧の変化に応じて薄膜部材の形状が変化し、試験室内の気圧の変化を抑制するものであって、
   前記薄膜部材は、自己の剛性だけでは一定の形状を維持することができず、薄膜部材の一部が他の部材にバネで吊り下げ保持されていて、試験室の気圧が外気と等しい条件下においては、薄膜部材の大部分が前記試験室の前記開口よりも上にあることを特徴とする環境試験装置。
2. 内壁と外壁を有する断熱壁と、前記断熱壁の内側にあって内部に所望の環境を作ることが可能な試験室を有し、振動部材があり、被試験物を振動部材上に設置して被試験物を試験室内で振動させる機能を備えた環境試験装置において、
   試験室の天面又は側面に開口が設けられ、当該開口に試験室内と外部とを仕切る薄膜部材が設けられ、前記薄膜部材の自然状態における内側表面積は、前記開口の開口面積よりも大きく、試験室内の気圧の変化に応じて薄膜部材の形状が変化し、試験室内の気圧の変化を抑制するものであって、
   薄膜部材は、少なくとも内側薄膜と外側薄膜を有する多層構造であり、内側薄膜の開口端と外側薄膜の開口端の間には一定の距離があり、前記内側薄膜が前記内壁に直接的又は間接的に接続されると共に、前記外側薄膜が前記外壁に直接的又は間接的に接続されていて、内側薄膜と外側薄膜の間に空間が形成されるものであり、当該空間内に気体が存在することを特徴とする環境試験装置。
3. 内部に所望の環境を作ることが可能な試験室を有し、振動部材があり、被試験物を振動部材上に設置して被試験物を試験室内で振動させる機能を備えた環境試験装置において、
   試験室の天面又は側面に開口が設けられ、当該開口に試験室内と外部とを仕切る薄膜部材が設けられ、前記薄膜部材の自然状態における内側表面積は、前記開口の開口面積よりも大きく、試験室内の気圧の変化に応じて薄膜部材の形状が変化し、試験室内の気圧の変化を抑制するものであって、
   薄膜部材は、少なくとも内側薄膜と外側薄膜を有する多層構造であり、内側薄膜と外側薄膜の間に空間があり、
   当該空間内に乾燥状態の気体を供給可能であることを特徴とする環境試験装置。
4. 前記薄膜部材は複数のシート片を縫製して形成されたものであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の環境試験装置。
5. 薄膜部材は、試験室の気圧が外部よりも高い条件下においては、外観形状がドーム状を呈す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。
6. 試験室内の気圧が爆発的に上昇した場合には、薄膜部材の一部又は全部が開口部から離脱し、試験室内の圧力を直接外部に逃がすことが可能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。
7. 試験室の床面の一部又は全部が振動し、試験室の他の部位と床面の振動する部位との間は、弛みを有する薄膜で接続されてい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。

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