JPH0743639Y2

JPH0743639Y2 - 温度サイクル試験装置

Info

Publication number: JPH0743639Y2
Application number: JP1989138691U
Authority: JP
Inventors: 寿則布施
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1989-11-30
Filing date: 1989-11-30
Publication date: 1995-10-09
Anticipated expiration: 2004-11-30
Also published as: JPH0378244U

Description

【考案の詳細な説明】 A.産業上の利用分野本考案は、供試体に熱風と冷風を交互に吹き付けて温度
サイクルを与える温度サイクル試験装置に関する。

B.従来の技術この種の温度サイクル試験を行う従来の試験機として、
十分に冷却した低温槽と十分に加熱した高温槽とを備え
たものが知られている。この装置では、供試体を低温槽
と高温槽との間で移動させて温度サイクルを与えてい
る。

また、低温槽と高温槽とを２枚の仕切り板を隔てて設置
するとともに２枚の仕切り板の間に供試体を配置する温
度サイクル試験機も知られている。この試験機では、い
ずれか一方の仕切り板を開けると供試体が低温槽または
高温槽と面し冷却あるいは加熱される。

しかしながら、前者の装置にあっては、加熱冷却速度は
速いものの、移動する供試体を負荷するための負荷機構
の併設が難しい。

また、後者の装置にあっては、供試体の移動が伴わない
から負荷機構の併設は容易であるが、仕切り板の開閉で
温度サイクルを与える方式であり、温度サイクルが遅
い。例えば、−30〜＋200℃の温度サイクルに２〜３時
間かかる。

そこで、本出願人は先に実願平1-101311号において、熱
風を発生する熱風発生手段と、冷風を発生する冷風発生
手段と、供試体の温度を検出する熱電対と、検出された
温度に基づいて、予め定めた温度パターンで供試体の温
度が制御されるように熱風発生手段と冷風発生手段から
の熱風又は冷風が交互に供試体に吹き付けられるように
する温度コントローラとを備え、所望の温度パターンで
供試体に熱サイクルを与えるようにした温度サイクル試
験装置を提案している。

この試験装置においては、供試体に直に熱風又は冷風を
吹き付けるので、加熱，冷却の速度を従来装置に比べて
格段に向上できる。

C.考案が解決しようとする課題しかしながら、本出願人らの実験により、温度コントロ
ーラによる制御方式を種々変更しても冷却時にオーバー
シュートが発生し供試体が設定した下限温度よりかなり
低い温度まで冷却されてしまうという問題が見出され
た。特に、約２分間で＋150℃から−30℃まで降温させ
るような急速冷却時にはこのオーバーシュートが顕著で
あり、正確な温度パターンを与えられず、結局、短時間
なヒートサイクル試験ができなかった。

本考案の技術的課題は、温度サイクルを供試体に与える
に際して冷却時のオーバーシュートを抑制して温度サイ
クル試験の短縮化を図ることにある。

D.課題を解決するための手段一実施例を示す第１図対応づけて本考案を説明すると、
本考案に係る温度サイクル試験装置は、熱風を発生する
熱風発生手段20と、冷風を発生する冷風発生手段30と、
熱風発生手段20と冷風発生手段30から供試体に吹き付け
る熱風または冷風の熱量を調節する熱量調節手段32,25
と、供試体の温度を検出する温度検出手段43と、供試体
SPが予め定められている上限温度と下限温度との間で交
互に加熱，冷却されるように温度検出手段43からの検出
信号に基づいて熱量を制御するとともに、少なくとも冷
却時に検出温度が所定温度以下になると熱風も吹き付け
て温度調節を行うように熱量調節手段32,25を制御する
制御手段41,42とを具備する。

E.作用熱風発生装置20と冷風発生装置30から交互に吹きだされ
る熱風と冷風により供試体SPが所定の温度パターンで加
熱，冷却される。そして冷却時に下限温度よりもやや高
い温度が検出されると熱風も吹き出して温度調整が行な
われる。そのため、冷却温度が下限温度よりもかなり低
くなってしまうオーバーシュートを確実に抑制できる。
したがって、降温速度を従来より速くしても正確な温度
パターンを設定でき、温度サイクル時間の短縮化が図ら
れる。

以上のＤ項,E項では考案をわかりやすくするために実施
例の図を用いたが、これにより本考案が実施例に限定さ
れるものではない。

F.実施例第１図〜第３図に基づいて本考案の一実施例について説
明する。

第１図は本考案に係る温度サイクル試験装置の全体構成
図である。

第１図において、10はエアコンプレッサであり、吐き出
される圧縮空気は熱風発生装置20と冷風発生装置30の２
系統の管路11,12に分岐されている。管路11には、後述
する第１の温度コントローラ41あるいは第２の温度コン
トローラ42から印加される指令信号により開閉される電
磁式開閉弁21と、手動調整される流量調整弁22と、コン
プレッサ10からの空気を加熱するヒータ23とが直列接続
され、ヒータ23の出口に装着したノズル24が不図示の槽
内に配置された供試体SPに対向している。ヒータ23には
可変抵抗25を介して電源26が接続され、可変抵抗25の抵
抗値を制御することにより送風温度が調節される。

一方、管路12には、第１の温度コントローラ41から印加
される指令信号により開閉される電磁式開閉弁31と、温
度コントローラ41から印加される指令信号によりその開
度が調節される電磁式流量調整弁32と、コンプレッサ10
からの空気を冷却するエアクーラント34とが直列接続さ
れ、エアクーラント34の出口に装着されたノズル35が槽
内の供試体SPに対向している。

エアクーラント34は、供給される圧縮空気を回転しない
特殊ジェネレータで高速回転させることにより冷風と熱
風に分離し、冷風のみをノズル35から取りだすようにし
たもので、ボルテックスクーラーとして知られている。
このエアクーラント34には、管路36により液化炭酸ガス
（LCO₂）ボンベ37が接続されている。管路36には、第２
の温度コントローラ42からの指令信号で開閉される電磁
式開閉式37と、手動で流量調節される流量調整弁38とが
設けられている。したがって、エアクーラント34から
は、それ自身から分離して取りだされる冷風に液化炭酸
ガスを混合した冷風が得られる。

第１の温度コントローラ41は、供試体SPの表面に取り付
けた熱電対43からの温度検出信号に基づいていわゆるPI
D制御（比例積分微分制御）を行い、供試体SPが第２図
に示す温度パターンで加熱，冷却されるように、スイッ
チ44,45と、電磁式開閉弁21,31と、電磁式流量調整弁32
と、可変抵抗25とを制御する。

また、第２の温度コントローラ42は、スイッチ45を介し
て熱電対43と接続され、このスイッチ45はスイッチ44が
冷却側ａ接点に閉じるのに連動して閉じるように構成さ
れている。そして、この温度コントローラ42は、熱電対
43の検出温度が降下して所定温度T1になるまでは電磁式
開閉弁37を開き、所定温度T1以下になると電磁式開閉弁
37を閉じ、さらに検出温度がT1よりも低いT2まで降下す
ると可変抵抗24を介してヒータ23に電源26を接続する。
そして、ヒータ23の作動により検出温度が上昇して所定
温度T1を越えると電磁式開閉弁37を開くと共にヒータ23
をオフする。

このように構成された温度サイクル試験装置の動作を第
３図に基づいて説明する。

開度を予め適切に定めた手動流量調節弁22と38を開いて
おき、例えば、下限温度を−30度、上限温度を＋150度
に設定して冷却側から試験を開始する。試験開始時の供
試体SPの温度は室温（RT）であり、装置の起動に応答し
て温度コントローラ41はスイッチ44を冷却側ａ接点に切
り換えるとともに、スイッチ45を閉じる。第１の温度コ
ントローラ41は電磁式開閉弁31を開くと共に、電磁式流
量調節弁32の開度を最大に制御する。一方、第２の温度
コントローラ42は電磁式開閉弁37を開くと共に、ヒータ
23は停止させておく。以上の動作により、供試体SPには
エアクーラント34のノズル35から冷風が吹き付けられ、
その温度は第２図の１に示すように急激に低下する。
このとき、第１の温度コントローラ41はPID制御を行う
から、電磁式流量調節弁32の開度は初めは100％である
がその後急激に低減され、−30度に近づくにつれてその
閉じかたはゆるやかになる。

そして、第３図に示す時刻t11において検出温度が−25
度（＝T1）になると、第２の温度コントローラ42の制御
により電磁式開閉弁37が閉じる。これにより、供試体SP
の温度降下の勾配はなだらかになり、時刻t1で−30度を
横切ると、第１の温度コントローラ41は−30度で時間T1
（第２図参照）だけ保持するため計時を開始する。時刻
t12で−35度（＝T2）になると第２の温度コントローラ4
2により可変抵抗25を介してヒータ23がオンし、供試体S
Pの温度は上昇に転じる。その後、時刻t13で検出温度が
−25度まで上昇すると電磁式開閉弁37が開かれると共
に、可変抵抗25を介してヒータ23がオフされるので、供
試体SPの温度は再び下降に転じる。さらに、時刻t14で
検出温度が−25度まで低下すると上述と同様に電磁式開
閉弁37が閉じる。

このような時刻T1における第２の温度コントローラ42に
よる温度制御中も、第１のコントローラ41は供試体SPを
−30度で保持するようにPID制御を行って、電磁式流量
調節弁32の開度を制御する。

このような動作により、第１および第２の温度コントロ
ーラ41,42により供試体SPは−30度まで急激に低減さ
れ、時間T1だけほぼ−30度で保持される。このとき、検
出温度が−25度まで低下すると第２の温度コントローラ
42によりヒータ23をオンして温度制御を行っているか
ら、冷却時に供試体SPの温度が−30度から大きくオーバ
ーシュートすることがない。

第１の温度コントローラ41の時間T1の計時が終了する
と、温度コントローラ41はスイッチ44を加熱側ｂ接点に
切換えるとともに、スイッチ45を開く。その結果、電磁
式開閉弁31,37が閉じて冷風の吹き付けが停止される。
一方、第１の温度コントローラ41は、加熱装置側の電磁
式開閉弁21を開くと共に、可変抵抗25を介してヒータ23
に最大電流を通電しする。これにより、供試体SPの温度
は第２図のl2に示すように急激に上昇する。そして、検
出温度が＋150度に達する時刻t3において、第１の温度
コントローラ41は＋150度で供試体SPを保持する時間T3
の計時を開始する。

その後、T3が計時される時刻t4で第１の温度コントロー
ラ41は再び冷却側ａ接点にスイッチ44を切り換えると共
に、スイッチ45を閉じ、上述と同様にして供試体を冷却
する。

このようにこの実施例によれば、冷風と熱風を供試体に
交互に吹き付けて温度サイクルを与えるようにしている
ので、従来に比べて高周波で温度サイクルを与えること
ができる。また、冷却時には、下限温度近傍まで温度が
低下すると温風も吹き付けて温度調節しているので、下
限温度よりかなり低い温度で供試体温度が低下するおそ
れがなく、オーバーシュートを防止できる。

以上の実施例の構成において、熱風発生装置20および冷
風発生装置30がそれぞれ熱風発生手段および冷風発生手
段を構成し、電磁式流量調整弁32,37および可変抵抗25
が熱量調整手段を構成し、さらに、熱電対43が温度検出
手段を、温度コントローラ41と42がそれぞれ制御手段を
構成する。

なお、エアクーラント34により冷風を得ると共に液化炭
酸ガスの混合によりさらに冷却効率を高めるようにした
が、下限温度がさほど低くなければ液化炭酸ガスの混合
は不要である。また、冷風をその他の方式で発生させて
も良い。例えば、冷凍機で槽内を冷却して冷風を発生さ
せるようにしても良い。温風も他の方式で発生させても
良く、例えば、槽内をヒータで加熱してその槽内から温
風をとりだしても良い。

G.考案の効果本考案によれば、冷却時に供試体温度が下限温度近傍ま
で低下すると熱風も吹き出して温度調節を行うようにし
たので、冷却時のオーバーシュートが防止され、従来よ
りも速い降温速度で供試体を冷却しても下限温度を精度
よく制御でき、温度サイクル試験の短縮化が可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は本考案に係る温度サイクル試験装置の
実施例を示し、第１図は装置全体の構成を示す図、第２
図は温度サイクルパターンを示す図、第３図は供試体の
温度サイクルの波形図である。 10:エアコンプレッサ、20:熱風発生装置 21:電磁式開閉弁、23:ヒータ 25:可変抵抗、30:冷風発生装置 31:電磁式開閉弁、32,37:電磁式流量調整弁 34:エアクーラント、35:LCO₂ボンベ 41:第１の温度コントローラ 42:第２の温度コントローラ

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】熱風を発生する熱風発生手段と、冷風を発
生する冷風発生手段と、前記熱風発生手段と冷風発生手
段から供試体に吹き付ける熱風または冷風の熱量を調節
する熱量調節手段と、供試体の温度を検出する温度検出
手段と、前記供試体が予め定められている上限温度と下
限温度との間で交互に加熱，冷却されるように前記温度
検出手段からの検出信号に基づいて前記熱量を制御する
とともに、少なくとも冷却時に検出温度が所定温度以下
になると熱風も吹き付けて温度調節を行うように前記熱
量調節手段を制御する制御手段とを具備することを特徴
とする温度サイクル試験装置。