JPH09304258A - 羽根付き冷熱試験装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 空気流れを均一化して温度復帰性能を向上さ
せる。 【解決手段】 冷熱衝撃試験器は、試験室１１含む中間
槽１、加熱器２１や高温側送風機２２等を備えた高温槽
２、蒸発器２１や低温側送風機２２等を備えた低温槽３
を有する。試験室１１の空気入口部分１１ａに、回転自
在に支持された軸流羽根６２を持つ風車６を設ける。風
車はモータで駆動される送風機であってもよい。 【効果】 風車又は送風機の空気吸引／吐出作用によ
り、試験室１１に空気が均一に吹き出され、試料Ｗに全
体的に当たる。その結果、温度分布が均一化されると共
に、高温／低温条件切換時に試料の温度到達時間が短か
くなる。又、試験時間も短縮できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、試験室と該試験室
を通過するように高温気体を循環させる高温気体供給部
及び低温気体を循環させる低温気体供給部とを備えた冷
熱試験装置に関し、特に、冷熱衝撃試験時における被試
験物に対する温度分布の改善技術として利用される。

【０００２】

【従来の技術】冷熱試験装置としては、例えば特開平４
ー３５５３４６号公報に示されているように、試験室と
その試験室両側に空気入口空間及び空気出口空間を備え
た中央部分と、その両側に高温空気供給部及び低温空気
供給部とを配設し、それぞれの供給部の一端側であって
中央部分の空気入口空間と導通する位置に循環送風機を
配設し、高温空気、低温空気又は常温空気を循環できる
ように構成した装置が一般的である。

【０００３】このような従来の装置では、空気入口空間
において空気が９０°方向転換して試験室に流入するた
め、空気の流れが偏り、試験室内で試験される試料に均
一な風が当たらず、試料の温度分布が均一にならないと
いう問題があった。特に冷熱衝撃試験においては、高温
曝しと低温曝しとの間で運転条件を切り換えたときに、
試料の各部が全体的に切り換え後の温度に復帰するまで
に長時間かかり、冷熱衝撃試験の精度が悪くなると共
に、試験時間が遅延させ試験の能率が低下するという問
題があった。

【０００４】この問題を解決するために、試験室入口部
にレジスタを設けて風向を調節する方法、循環風量を多
くして試料に多くの風を当てる方法、空気入口空間を広
くして空気の回転スペースを確保し偏流を減少させる方
法、抵抗の大きい多孔板から成る整流板を設けて静圧吹
き出しにする方法、等も適宜実施されている。しかしな
がら、これらの方法にもそれぞれ次のような問題があ
る。

【０００５】即ち、レジスタ調節では、高温空気流入時
と低温空気流入時とでは空気の流入方向が反対になるた
め、レジスタの設定角度を同じにするとどちらかの場合
に目的とする風調節ができないこと、空気の流入状態に
応じてレジスタの角度を細かく調節するとすれば、調整
機構や制御装置を必要とし、構造や制御が複雑化するこ
と、風量増加の方法では、送風機の大形化や消費電力の
増大を招く割りに温度分布及び温度復帰性能の向上が少
ないこと、空気入口を拡大する方法によれば、冷熱試験
装置が大形化すること、整流板では、無駄な抵抗によっ
て送風機の風圧が大幅に上がり、その大形化や電力消費
の増大を招くこと、等の問題がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は従来技術に於
ける上記問題を解決し、循環送風機や装置全体を大型化
させることなく、電力消費量を殆ど増加させることな
く、空気流れを均一化して温度分布性能を向上させた冷
熱試験装置を提供することを課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、請求項１の発明は、試験室と該試験室を通
過するように高温気体を循環させる高温気体供給部及び
低温気体を循環させる低温気体供給部とを備えた冷熱試
験装置において、回転中心から前記気体の通過方向に対
して直角の方向に延設された複数枚の軸流羽根を持ち回
転自在に支持された軸流回転体を前記試験室の前記気体
の入口部分に設けたことを特徴とする。請求項２の発明
は、上記に加えて、 前記軸流回転体は駆動手段によっ
て前記気体の通過方向に気体を送り出すように回転され
ることを特徴とする。

【０００８】

【発明の実施の形態】図１は、本発明を適用した冷熱試
験装置の一例である冷熱衝撃試験器の概略構造を示す。
冷熱衝撃試験器は、試験室１１含む中間槽１と試験室１
１を通過するように高温気体を循環させる高温気体供給
部としての高温槽２と低温気体を循環させる低温気体供
給部としての低温槽３とを備えている。これらは、それ
ぞれ外周を断熱壁４及び断熱仕切壁５で囲われている。

【０００９】中間槽１は、中央に試料Ｗが入れられる前
記試験室１１とその両側に位置する空気入口空間１２及
び空気出口空間１３とで形成され、試験室１１の空気入
口部分１１ａには、回転中心６１から空気の通過方向で
あるＸ方向に対して直角のＹ方向に延設された複数枚の
軸流羽根６２を持ち軸６３及び軸受６４で回転自在に支
持された軸流回転体としての風車６が設けられている。
この風車６の軸流羽根６２は、試験室１１の空気通過域
をカバーできるように、試験室１１の断面方向にできる
だけ長く延設されていることが望ましい。又、出入口空
間１２、１３部分に対しては、それぞれ、高温及び低温
送気口７ａ及び７ｂ、高温及び低温吸気口７ｃ及び７
ｄ、それぞれの口を開閉するダンパ８ａ、８ｂ、８ｃ、
８ｄ等が配設されている。符号９はレジスタであるが、
本発明を適用した装置では必須のものではなく、試験さ
れる試料Ｗの形状、数量や試験内容等によっては省略さ
れる。なお図示していないが、試験室１１に外気を導入
するための常温空気の吸排気口や常温空気送風機が必要
に応じて設けられる。

【００１０】高温槽２内には、加熱器２１、高温側送風
機２２及びその駆動モータ２２ａ、内部循環用ダクト２
３等が設けられている。低温槽３内には、図示しない冷
凍機から冷媒を送られる蒸発器３１、温度調節用加熱器
３２、低温側送風機３３及びその駆動モータ３３ａ、内
部循環ダクト３４等が設けられる。なお、必要によって
蓄熱器や蓄冷器等が設けられる。

【００１１】以上のような冷熱衝撃試験器は次のように
運転される。高温曝しでは、ダンパ８ａ、８ｃを開いて
８ｂ、８ｄを閉じ、図において実線の矢印で示すよう
に、ヒータ２１で所定の高温曝し温度に加熱された空気
を高温側送風機２２で循環させる。低温槽３では、実線
の矢印で示す如く、槽内で低温空気を内部循環させる。

【００１２】この高温空気循環系において、高温側送風
機２２から送り出された空気は送気口７ａを経由して流
入空間部１２に入り、ここから軸流羽根６２に向かって
流れる。この流れは、羽根が回転していない状態では均
一でなく、羽根に当たる場所によっては、流速が速く流
量の多い部分とその反対の部分が生じる。ところが、流
量の多い部分の空気は、軸流羽根６２を通過する際にこ
れに回転力を与え、軸流回転体６を風車として作動さ
せ、流量の少ない部分では、回転する風車のファン作用
に基づく空気吸引力により、空気が吸い込まれて通過流
量が増加する。その結果、羽根を通過する空気の流量は
全体的に均一化する傾向になる。又、羽根を通過する空
気の速度ベクトルには、羽根の回転速度成分が加わるの
で、羽根を通過した空気の吹き出し方向も均一化する。
このような風車６の空気の吸引押し出し作用により、試
験室１１内には全体的に風速や風向の均一化された空気
が吹き出され、試料Ｗに均一な風が当たるようになる。

【００１３】高温曝し条件から低温曝し条件に切り換え
るときには、上記と反対に、ダンパ８ａ、８ｃを閉じて
８ｂ、８ｄを開き、図において破線の矢印で示すよう
に、蒸発器３１及び温度調節用加熱器３２で所定の低温
曝し温度に冷却された空気を低温側送風機２２で循環さ
せる。高温槽２では、破線の矢印で示す如く、高温空気
を槽内で循環させる。この場合にも、風車６の上記のよ
うな作用により、低温空気は試験室１１内に均一に流入
し、試料Ｗに均一に当たる。その結果、試料Ｗは全体的
に早く所定の低温曝し温度に到達する。従って、目的と
する熱衝撃を精度良く与えることができる。又、試験時
間も短縮される。なお、常温曝しでは、ダンパ８ａ、８
ｂ、８ｃ、８ｄを全て閉じ、図示しない吸排気口を開い
て常温空気送風機を運転し、試験室１１内を常温雰囲気
にする。

【００１４】図２は本発明を適用した冷熱衝撃試験器の
他の例を示す。本例の装置は、図１の装置と殆ど同じで
あるが、軸流羽根６２が駆動手段としてのモータ６５で
回転駆動され、空気の通過方向であるＸ方向に空気を送
り出す。即ち、軸流回転体が送風機６´になる。送風機
には空気拡散作用があり、又、レジスタによっても空気
吹き出し方向を調整できるので、送風機６´の軸流羽根
６２は適当な大きさのものでもよいが、空気通過域の全
面を確実にカバーするためには、できるだけ大きな寸法
のものであることが望ましい。

【００１５】本例のように送風機を設ければ、その空気
吸入力によって空気が均一的に吸い込まれ、吐出側では
全体的に殆ど均一な空気が吹き出される。その結果、試
料Ｗには一層均一に空気が当たり、高温／低温の曝し条
件変更後、目的とする温度に到達する時間が一層短縮さ
れる。なお、送風機６´による空気吸引効果を大きくす
るために、送風機６´の風量を高低温送風機２２、３３
より少し大きくすることが望ましい。又、送風機６´に
昇圧作用があるため、高低温送風機２２、３３の風圧
（差圧）を少し下げることが可能である。更に、送風機
６´を、循環用の高低温送風機２２、３３の機能も備え
た風量及び風圧を持つように設計し、高低温送風機２
２、３３自体は小サイズで小容量のものにし、これらを
温度保持のための内部循環用に用いるような構成にする
こともできる。そのようにすれば、内部循環側の送風機
を回転制御する等の複雑な制御をすることなく、試験時
の消費電力を節減できる。

【００１６】なお以上では、中間槽１の両側にそれぞれ
高温槽２と低温槽３とが配設されている冷熱衝撃試験器
の例を示した。このような構成の冷熱衝撃試験器では、
高温槽２と低温槽３とが試験室１に対して互いに反対方
向に配設されているので、レジスタで風向調整するとす
れば、高温側又は低温側を使用する度にその角度を変化
させなければならず、レジスタの角度調整機構を必要と
し、又、複雑な角度制御も必要になるが、本発明のよう
に風車や送風機を構成する軸流羽根を設けることによ
り、このような複雑な機構や制御が全く不要になり、レ
ジスタそのものを省略できる可能性もあり、特に大きな
作用効果が得られる。但し、中間槽１に対して同じ側に
高温槽２及び低温槽３が配置されているような装置に対
しても本発明を適用できる。このような装置では、中間
槽１に対して同じ側から高温空気又は低温空気が吹き出
すので、レジスタによって風向を調節し易くなるが、本
発明の風車６又は送風機６´を設けることにより、空気
流れを更に均一化して冷熱衝撃試験の精度向上と試験時
間の短縮を図ることができる。

【００１７】又、以上では冷熱衝撃試験を行う装置につ
いて説明したが、熱衝撃を与えず、１つの装置で高温試
験又は低温試験を選択的にできるようにした装置に対し
ても本発明を適用できる。この場合にも、本発明の適用
により、高温槽又は低温槽の何れを使用しても、空気流
れを均一化する効果が活用される。

【００１８】

【発明の効果】以上の如く本発明によれば、請求項１の
発明においては、回転中心から気体の通過方向に対して
直角の方向に延設された軸流羽根を備えた軸流回転体を
試験室の入口部分に設ける。ここで軸流羽根とは、気体
をほぼ回転軸方向に送り出せる羽根を言い、軸流ファ
ン、扇風機、風車等の羽根が該当する。

【００１９】この軸流羽根を強制的に回転駆動しないと
きには、高温又は低温気体供給系から送られた気体が軸
流羽根を通過する際にこれを回転させ、軸流回転体を風
車として作動させる。その結果、軸流羽根が回転してい
ないときに流入する気体の流れが不均一であつても、軸
流羽根の風車としての回転に伴い、気体を吸引し押し出
すファン作用が生じ、試験室へ流出する空気流れが全体
的に均一化される。その結果、吹き出した気体が試験室
内に入れられた被試験物の全体に当たり、その温度分布
を均一化させる。従って、冷熱衝撃試験における高温条
件と低温条件との間の切り換え時には、被試験物の全て
の部分の温度が速く切り換え後の温度に到達し、精度の
良い熱衝撃が与えられ、又、試験時間も短縮される。

【００２０】なお、このように軸流羽根を設けると、羽
根部分における流体力学的損失及び回転支持部分におけ
る機械的損失が発生するが、羽根部分における昇圧作用
は少なく、又回転速度も遅いので、これらの損失は微小
である。従って、必要によって循環送風機の風圧を僅か
に高くすればよく、電力消費は殆ど増加しない。又、軸
流羽根は、羽根の傾斜もしくはひねり分だけ軸方向寸法
を占めることになるが、その寸法はごく僅かであるか
ら、装置を大形化させることはない。レジスタを省略す
る場合には、従来よりもむしろ試験室を広くすることが
可能になる。

【００２１】請求項２の発明においては、軸流羽根を駆
動手段によって気体の通過方向に気体を送り出すように
回転させるので、軸流羽根が確実にファン作用をなし、
回転していないときに流入側に偏流があっても、回転に
よる気体の吸引押し出し作用によって偏流が確実に修正
され、一層均一化された気体が送り出される。この送風
機も、本来的に昇圧作用を必要としないので、大きな駆
動力を必要としない。従って、電力消費はそれ程増加し
ない。なお、このように駆動手段によって回転される軸
流回転体を設ければ、高温循環系及び低温循環系の送風
機の風圧を下げることが可能になる。又、駆動手段は通
常冷熱試験装置の外に設けられるので、駆動手段で駆動
される軸流回転体を設けても、装置が大型化することは
ない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した冷熱試験装置の一例である冷
熱衝撃試験器の概略構造を示す断面図である。

【図２】冷熱衝撃試験器の他の例の概略構造を示す断面
図である。

【符号の説明】

２ 高温槽（高温気体供給部） ３ 低温槽（低温気体供給部） ６ 風車（軸流回転体） ６´ 送風機（軸流回転体） １１ 試験室 １１ａ 空気入口部分（気体の入口部分） ６１ 回転中心 ６２ 軸流羽根 ６５ モータ（駆動手段） Ｘ 空気の通過方向（気体の通過方向） Ｙ 直角の方向

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 試験室と該試験室を通過するように高温
   気体を循環させる高温気体供給部及び低温気体を循環さ
   せる低温気体供給部とを備えた冷熱試験装置において、 回転中心から前記気体の通過方向に対して直角の方向に
   延設された複数枚の軸流羽根を持ち回転自在に支持され
   た軸流回転体を前記試験室の前記気体の入口部分に設け
   たことを特徴とする冷熱試験装置。
2. 【請求項２】 前記軸流回転体は駆動手段によって前記
   気体の通過方向に気体を送り出すように回転されること
   を特徴とする請求項１に記載の冷熱試験装置。