WO2010010774A1 - 結露量の制御可能な環境試験装置およびその制御方法 - Google Patents

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test
cooling
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嶋田　哲也
慎一朗 酒見
浩喜 坂根
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エスペック株式会社
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F13/00—Details common to, or for air-conditioning, air-humidification, ventilation or use of air currents for screening
    • F24F13/22—Means for preventing condensation or evacuating condensate
    • F24F2013/221—Means for preventing condensation or evacuating condensate to avoid the formation of condensate, e.g. dew

Definitions

  • the present invention relates to an environmental test apparatus capable of controlling the amount of dew condensation on a test object.
  • This environmental test apparatus is used in particular for an electrical insulation test of a test object such as an electronic component or an electronic material.
  • Patent Documents 1 and 2 As an apparatus for performing the dew condensation test, for example, there are apparatuses described in Patent Documents 1 and 2.
  • the mounting table In the apparatus described in Patent Document 1, the mounting table is cooled so that the temperature of the sample mounting table is constant near the dew point temperature in the test chamber, and the dew condensation state of the sample is maintained for a long time.
  • the amount of condensation is determined from the image of the surface of the test object photographed by the television photographing apparatus, and a signal related to the amount of condensation is input to the cooler control unit. Then, the device under test is cooled by a cooler so that the surface of the device under test has a set amount of condensation.
  • the cooling control of the DUT is performed by utilizing the cooling capacity of the cooler to the maximum.
  • the amount of dew condensation on the surface of the test object is measured using a television photographing apparatus.
  • the amount of condensation on the surface of the test object is controlled by utilizing the cooling capacity of the cooler to the maximum.
  • the condensation amount is difficult to converge to the set condensation value. That is, it is difficult to obtain a stable dew condensation state with a small change in dew amount.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an environmental test apparatus capable of obtaining a stable dew condensation state in which the change in dew amount is smaller than before on the surface of a test object. That is.
  • the present inventors set a certain limit on the temperature control range of the cooling heater that cools and heats the DUT. That is, the upper limit value of the temperature control range was a value obtained by adding a deviation to the wet bulb temperature detected by the wet bulb, and the lower limit value was a value obtained by adding a deviation to the dew point temperature in the test chamber. Then, within the temperature control range, by controlling the temperature of the cooling heater based on the signal from the condensation sensor and controlling the condensation amount on the surface of the specimen, the condensation on the surface of the specimen can be compared with the conventional technology. The present inventors have found that the change in the amount can be suppressed and thereby the above-mentioned problems can be solved, and the present invention has been completed based on this finding.
  • the present invention relates to a test chamber in which a DUT is placed, a wet bulb and a dry bulb that are arranged in the test chamber and detects the temperature and humidity of the air in the test chamber, and a signal from the wet bulb and the dry bulb.
  • Air conditioning means for adjusting the air in the test chamber to a predetermined temperature and humidity, a cooling heater that is housed in the test chamber and the test object is disposed on the upper surface, and cools and heats the test object, Condensation sensor placed on the object to be tested, and a deviation from the wet bulb temperature detected by the wet bulb based on the signal from the condensation sensor and the dew point temperature in the test chamber And a control means for controlling the amount of dew condensation on the surface of the object to be tested by changing a temperature command value to the cooling heater between the value to which the value is added.
  • control means switches the temperature command value to any one of a value obtained by adding a deviation to the wet bulb temperature, a value of the wet bulb temperature, and a value obtained by adding a deviation to the dew point temperature. It is preferable to control the amount of condensation on the surface of the test object.
  • control means switches the temperature command value to any one of a value obtained by adding a deviation to the wet bulb temperature and a value obtained by adding a deviation to the dew point temperature, and the surface of the DUT It is preferable to control the amount of condensation.
  • a test chamber in which a test object is placed, a wet bulb and a dry bulb that are arranged in the test chamber and detect the temperature and humidity of the air in the test chamber, and the humidity Air conditioning means that adjusts the air in the test chamber to a predetermined temperature and humidity based on signals from the sphere and dry bulb, and the test object that is housed in the test chamber and disposed on the upper surface, cools the test object
  • a control method for an environmental test apparatus comprising: a cooling heater for heating; and a dew condensation amount sensor placed on the object to be tested, wherein the air conditioning means is operated to set predetermined air in the test chamber A constant temperature and humidity step for adjusting the temperature and humidity of the test object; a condensation amount measurement step for measuring the amount of condensation on the surface of the test object based on a signal from the condensation amount sensor; and the wet bulb based on the measured amount of condensation Add a deviation to the wet bulb temperature detected by A condensation amount control step of changing a temperature command value
  • the cooling heater is between a value obtained by adding a deviation to the wet bulb temperature detected by the wet bulb and a value obtained by adding a deviation to the dew point temperature in the test chamber.
  • FIG. 2 is a detailed view of the dew condensation amount sensor shown in FIG. 1. It is a block diagram which shows the detail of the control part of the regulator shown in FIG. It is a block diagram of the environmental test apparatus with which the fixing jig was attached to the cooling and heating plate. It is a flowchart which shows the control method of the environmental test apparatus shown in FIG. It is a figure which shows the change of the temperature command value to a cooling heating plate. It is a figure which shows the change of the dew amount on the surface of a to-be-tested object at the time of using a prior art, and the temperature change of a cooling heating plate. It is a figure which shows the change of the dew amount on the surface of a to-be-tested object at the time of using the environmental test apparatus which concerns on one Embodiment of this invention, and the temperature change of a cooling heating plate.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of an environmental test apparatus 100 according to an embodiment of the present invention.
  • the environmental test apparatus 100 includes a test chamber 1 in which a DUT W is placed, an air-conditioning chamber 2 that is partitioned from the test chamber 1, and a regulator 4 (control means). ing.
  • the test chamber 1 and the air conditioning chamber 2 have a structure that is partitioned except for the communication portion 5 and the blower 34 that circulate the air between the test chamber 1 and the air conditioning chamber 2.
  • a dry bulb 10 and a wet bulb 11 which are temperature and humidity sensors are arranged.
  • the air conditioning chamber 2 accommodates a temperature / humidity generator 3 (air conditioning means) for adjusting the air in the test chamber 1 to a predetermined temperature / humidity based on signals from the wet bulb 11 and the dry bulb 10.
  • a temperature / humidity generator 3 air conditioning means for adjusting the air in the test chamber 1 to a predetermined temperature / humidity based on signals from the wet bulb 11 and the dry bulb 10.
  • the temperature / humidity generator 3 includes a humidifier 31 that gives moisture to the air supplied into the test chamber 1, a cooler 32 that cools the air supplied into the test chamber 1, and air supplied into the test chamber 1. It consists of a heater 33 that heats and a blower 34 that circulates air between both the test chamber 1 and the air conditioning chamber 2.
  • the upper space of the test chamber 1 and the air conditioning chamber 2 are communicated by a blower 34, and the lower space of the test chamber 1 and the air conditioning chamber 2 are communicated by a communication portion 5.
  • the temperature / humidity generator 3 supplies the air whose temperature and humidity are adjusted by the humidifier 31, the cooler 32, and the heater 33 into the test chamber 1 by the blower 34, and the air in the test chamber 1 is supplied to the predetermined temperature and humidity. For example, the temperature is adjusted to 25 ° C. and 50% RH (Relative Humidity).
  • the temperature / humidity generator 3 is not accommodated in the air conditioning chamber 2 formed by dividing one housing into the test chamber 1 and the air conditioning chamber 2 as in the present embodiment, but the air conditioning chamber 2 is used as the test chamber. 1 may be provided as a completely separate body, and air conditioning means may be disposed there.
  • a cooling heating plate 6 (cooling heater) for cooling and heating the DUT W is accommodated in the test chamber 1.
  • the cooling and heating plate 6 is a surface contact type cooling heater having a cooling heating surface that directly cools and heats the DUT W by heat conduction (in addition, the DUT W is in direct contact as in this embodiment). It is also possible to cool and heat the object to be tested W by heat conduction by making indirect contact through the heat transfer sheet 12 without doing so).
  • the cooling and heating plate 6 includes a refrigerant cooling type using a refrigerant such as cold water and an electronic cooling type combining a thermoelectric element using a Peltier effect and a cooling fan.
  • the cooling / heating plate 6 also serves as a mounting table for the test object W, and the test object W is mounted on the upper surface of the cooling / heating plate 6 via the heat transfer sheet 12.
  • a first temperature sensor 7 for measuring the temperature of the cooling and heating plate 6 is built in the cooling and heating plate 6.
  • the heat transfer sheet 12 is sandwiched between the cooling and heating surface of the cooling and heating plate 6 and the test object W, and the test object W is heated and cooled via the heat transfer sheet 12.
  • the adhesion between the cooling heating surface and the DUT W is increased, and the thermal conductivity to the DUT W is improved.
  • a dew amount sensor 9 is placed on the upper surface of the DUT so as to be in close contact with the DUT through the heat transfer sheet 12.
  • the heat transfer sheet 12 is a sheet having excellent thermal conductivity and adhesion, and examples of the heat transfer sheet 12 include a silicone rubber sheet and an acrylic rubber sheet.
  • silicone gel GR-b (trade name: Sarcon, manufacturing company: Fuji Polymer Industries Co., Ltd.) was used as the heat transfer sheet 12.
  • FIG. 2 is a detailed view of the dew condensation amount sensor 9 shown in FIG.
  • the dew condensation amount sensor 9 includes a dew condensation detection unit 92 and a second temperature sensor 91 disposed on the silicon wafer, an F / V conversion unit 93 connected to the dew condensation detection unit 92, AMP 94 connected to the two temperature sensor 91.
  • the dew condensation detection unit 92 takes the form of a comb-shaped electrode, and detects the dew condensation amount on the dew condensation detection unit 92 based on a change in oscillation frequency according to a change in capacitance value between the electrodes.
  • the electrode width L1 and the interval L2 are both 30 ⁇ m, and the dew condensation detection unit 92 is a fine wiring.
  • the F / V converter 93 converts the frequency into a voltage, and a signal corresponding to the amount of condensation is output as a voltage signal of 0 to 1 V, for example.
  • the second temperature sensor 91 detects the temperature of the sensor portion of the dew condensation amount sensor 9, and a diode, a thermistor, or the like is used.
  • a non-contact type temperature sensor such as an infrared type may be used instead of a diode or a thermistor.
  • the AMP 94 is an amplifier that amplifies the signal from the second temperature sensor 91.
  • the second temperature sensor 91 can be used for measuring the temperature of the DUT W.
  • a signal from the second temperature sensor 91 is preferably incorporated into the control.
  • the condensation amount sensor 9 performs heat transfer. It turns out that it has remove
  • the signal from the second temperature sensor 91 hunts, it can be seen that the dew condensation amount sensor 9 is about to come off the heat transfer sheet 12 (or the DUT W).
  • the abnormality of the first temperature sensor 7 can be determined.
  • the temperature command value for the cooling and heating plate 6 does not match the temperature value obtained by the first temperature sensor 7, the temperature command value for the cooling and heating plate 6 and the temperature obtained by the second temperature sensor 91 are substantially the same. Then, it can be determined that an abnormality has occurred in the first temperature sensor 7.
  • the environmental test apparatus 100 includes a regulator 4 (control means) that controls the temperature and humidity of the air in the test chamber 1 and the temperature of the cooling and heating plate 6.
  • the adjuster 4 includes an input unit 41, a control unit 42, a storage unit 43, and an output unit 44.
  • the adjuster 4 is electrically connected to the dry bulb 10 and wet bulb 11, the dew amount sensor 9, the temperature / humidity generator 3, the cooling / heating plate 6, and the first temperature sensor 7.
  • the adjuster 4 takes in the signals from the dry bulb 10 and the wet bulb 11 into the input unit 41, and based on the taken-in signal, outputs from the output unit 44 so that the air in the test chamber 1 becomes the set temperature and humidity.
  • a temperature / humidity generator 3 is controlled by issuing a command.
  • the regulator 4 takes in signals from the first temperature sensor 7 incorporated in the dry bulb 10 / wet bulb 11, the dew condensation amount sensor 9, and the cooling / heating plate 6 into the input unit 41, and also receives the taken-in signal.
  • the cooling heating plate 6 is controlled by issuing a command from the output unit 44 so that the amount of condensation on the surface of the test object W becomes the set amount of condensation.
  • the controller 4 is electrically connected to a setting / display device 13.
  • the setting / display unit 13 sets the temperature / humidity of the air in the test chamber 1 and the condensation amount on the surface of the test object W, the set value and measurement value of the temperature / humidity of the air in the test chamber 1, and the test object W. It displays the set value and measured value of the amount of condensation on the surface.
  • FIG. 3 is a block diagram showing details of the control unit 42 of the regulator 4 shown in FIG. The arrows in FIG. 3 indicate the signal flow.
  • the control unit 42 includes a temperature / humidity adjustment unit 401, a dew condensation amount adjustment unit 402, and a cooling heater adjustment unit 403.
  • the temperature / humidity adjustment unit 401 is an adjustment unit that determines a command value to the temperature / humidity generator 3 based on signals from the dry bulb 10 and the wet bulb 11. A command value is output from the temperature / humidity adjustment unit 401 to the humidity generator 3 via the storage unit 43 and the output unit 44.
  • the dew condensation amount adjustment unit 402 is an adjustment unit that determines a temperature command value for the cooling and heating plate 6 based on signals from the dry bulb 10, the wet bulb 11, and the dew condensation amount sensor 9.
  • the cooling heater adjustment unit 403 compares the signal from the first temperature sensor 7 (actual temperature of the cooling / heating plate 6) with the temperature command value from the condensation amount adjustment unit 402, and then the condensation amount adjustment unit 402 This is an adjustment unit that outputs the temperature command value to the cooling and heating plate 6 via the storage unit 43 and the output unit 44.
  • FIG. 4 is a configuration diagram of the environmental test apparatus 100 in which the fixing jig 8 is attached to the cooling and heating plate 6.
  • the fixing jig 8 includes a screw 81, a spring 82, and a fixing plate 83.
  • screw holes 6a for attaching screws 81 by screwing are formed.
  • a female screw is cut in the screw hole 6a.
  • the fixing plate 83 has a hole through which the screw 81 is inserted.
  • the fixed plate 83 is, for example, a rectangular plate.
  • the fixing plates 83 are respectively placed on both ends of the DUT W placed on the upper surface of the cooling and heating plate 6 via the heat transfer sheet 12. From above, the test object W is fixed to the cooling and heating plate 6 with a screw 81 and a spring 82 while applying a predetermined load to the test object W.
  • the temperature difference between the cooling and heating plate 6 and the test object W can be suppressed to within 0.7 ° C. That is, the cooling and heating plate 6 and the DUT W can be set to substantially the same temperature.
  • FIG. 5 is a flowchart showing a control method of the environmental test apparatus 100 shown in FIG.
  • Step 1 A set value of the amount of condensation on the surface of the test object W and a set value of the temperature and humidity in the test chamber 1 are input to the setting / display unit 13.
  • a test object W is placed on the upper surface of the cooling and heating plate 6 via the heat transfer sheet 12. This process is shown in FIG. 5 as step 1 (denoted as S1 and other steps are the same).
  • the set value of the condensation amount is the condensation amount per unit area ( ⁇ g / mm 2 ). Specifically, for example, the set values are 3 ⁇ g / mm 2 , 5 ⁇ g / mm 2 , and 10 ⁇ g / mm 2 .
  • the set value of temperature and humidity is, for example, 25 ° C. and 50% RH (the dew point temperature at this time is about 13.8 ° C.).
  • the temperature and humidity generator 3 is operated to adjust the air in the test chamber 1 to a predetermined temperature and humidity (for example, 25 ° C. and 50% RH) (S2).
  • the adjuster 4 takes signals from the dry bulb 10 and the wet bulb 11 into the input unit 41. Based on the acquired signal, the controller 42 determines each command value to the temperature / humidity generator 3 (humidifier 31, cooler 32, heater 33, and blower 34). Then, a command is issued from the output unit 44 to control the temperature / humidity generator 3.
  • the air in the test chamber 1 is circulated between the test chamber 1 and the air conditioning chamber 2 by the blower 34.
  • the temperature in the test chamber 1 When the temperature in the test chamber 1 is low and the test object W is cold (eg, when the surface temperature of the test object W is lower than the dew point temperature) in winter, etc., cool it before the constant temperature and humidity process. It is preferable to operate the heating plate 6 (cooling heater) so that the temperature of the surface of the test object W is higher than the dew point temperature at the set temperature (warming-up process). If the temperature in the test chamber 1 is low and the object under test W is cold, such as in winter, unexpected condensation may occur when the air in the test chamber 1 is adjusted to a predetermined temperature and humidity (for example, 25 ° C. and 50% RH). This is because it occurs on the surface of the DUT W.
  • a predetermined temperature and humidity for example, 25 ° C. and 50% RH
  • the dew point temperature in the test chamber 1 is determined by the control unit 42 based on signals from the dry bulb 10 and the wet bulb 11.
  • the temperature detected by the first temperature sensor 7 may be the temperature of the surface of the test object W
  • the temperature detected by the second temperature sensor 91 may be the temperature of the surface of the test object W.
  • the relationship (correlation) between the output (signal) of the dew amount sensor 9 and the dew amount ( ⁇ g / mm 2 ) on the surface of the test object W is obtained in advance as follows and input to the storage unit 43.
  • the dew condensation state on the surface of the test object W is photographed by a photographing device such as a microscope.
  • the amount of condensation ( ⁇ g / mm 2 ) on the surface of the test object W is obtained from the photographed image.
  • a correspondence relationship between the obtained amount of condensation ( ⁇ g / mm 2 ) and the output (signal) of the condensation amount sensor 9 at this time is input to the storage unit 43.
  • the temperature command value from the controller 4 to the cooling and heating plate 6 is set to, for example, 0 ° C., and the cooling and heating plate 6 is cooled (S4).
  • the temperature command value to the cooling and heating plate 6 is set to 0 ° C. until condensation occurs (S5).
  • S4 and S5 may be omitted.
  • the regulator 4 adds a deviation to the value obtained by adding a deviation to the wet bulb temperature detected by the wet bulb 11 and the dew point temperature in the test chamber 1 based on the condensation amount measured by the condensation sensor 9.
  • the temperature command value to the cooling / heating plate 6 is changed between the values, and the cooling / heating plate 6 is controlled so that the amount of dew condensation on the surface of the test object W approaches a predetermined amount.
  • the regulator 4 controls the cooling and heating plate 6 so that the amount of dew condensation on the surface of the test object W becomes, for example, a set value ⁇ 0.2 ⁇ g / mm 2 .
  • the regulator 4 sets the upper limit value of the temperature control range of the cooling and heating plate 6 to a value proportional to the wet bulb temperature detected by the wet bulb 11, and sets the lower limit value of the temperature control range in the test chamber 1.
  • the dew amount on the surface of the test object W is controlled by changing the temperature command value to the cooling and heating plate 6 between the upper limit value and the lower limit value.
  • the value obtained by adding a deviation to the wet bulb temperature changes in proportion to the wet bulb temperature as the wet bulb temperature changes.
  • the value obtained by adding a deviation to the dew point temperature in the test chamber 1 changes in proportion to the dew point temperature as the dew point temperature changes (temperature and humidity change).
  • the adjuster 4 changes the temperature command value to the cooling and heating plate 6 in accordance with the actual temperature and humidity that slightly changes in the test chamber 1. Therefore, even if the temperature and humidity in the test chamber 1 are disturbed to some extent, the temperature control of the cooling and heating plate 6 can be performed in response to the disturbance. As a result, it is possible to obtain a stable dew condensation state in which the amount of dew condensation is smaller than the conventional one on the surface of the test object W. Further, it is possible to prevent the temperature of the DUT from being increased or decreased.
  • the temperature of the cooling and heating plate 6 can be prevented from rising and falling rapidly, wasteful energy consumption can be suppressed, energy saving effects can be obtained, and the life of the cooling and heating plate 6 having relatively low durability can be extended. be able to.
  • a cooling and heating plate between a value obtained by adding a deviation to the wet bulb temperature detected by the wet bulb 11 and a value obtained by adding a deviation to the dew point temperature in the test chamber 1 based on the amount of condensation measured by the condensation amount sensor 9.
  • the control of changing the temperature command value to 6 will be specifically described with reference to FIG. 5 and FIG.
  • the value obtained by adding a deviation to the wet bulb temperature detected by the wet bulb 11 is a wet bulb temperature + A (° C.) obtained by adding A (deviation) to the wet bulb temperature detected by the wet bulb 11.
  • a (deviation) the wet bulb temperature detected by the wet bulb 11.
  • the wet bulb temperature becomes 20.9 ° C. obtained by adding 3 ° C., for example, as A (deviation) to 17.9 ° C.
  • the wet bulb temperature changes by 17.9 ° C., and therefore, the value obtained by adding 3 ° C. as the A (deviation) to the wet bulb temperature. Changes in proportion to the wet bulb temperature.
  • the value obtained by adding a deviation to the dew point temperature in the test chamber 1 is the dew point temperature ⁇ B (° C.) obtained by adding ⁇ B (deviation) to the dew point temperature in the test chamber 1.
  • the dew point temperature is 13.9 ° C., for example, ⁇ 3 ° C. added to ⁇ B (deviation).
  • a value obtained by adding ⁇ 3 ° C. as ⁇ B (deviation) to the dew point temperature Varies in proportion to the dew point temperature.
  • the values of A and B are determined according to the heat capacity, cooling and heating characteristics of the DUT W, and values corresponding to the DUT and the cooling / heating plate 6 are input to the storage unit 43 in advance. Keep it.
  • the regulator 4 is a value obtained by adding, for example, 3 ° C. (deviation) to the wet bulb temperature detected by the wet bulb 11 based on the condensation amount measured by the condensation sensor 9 ( Cooling heating to one of an upper limit temperature (for example, 20.9 ° C.) and a value obtained by adding, for example, ⁇ 3 ° C. (deviation) to the dew point temperature in the test chamber 1 (lower limit temperature, for example, 10.9 ° C.) The temperature command value to the plate 6 is switched. In this way, the adjuster 4 controls the cooling and heating plate 6 so that the amount of dew condensation on the surface of the DUT W becomes the set value ⁇ 0.2 ⁇ g / mm 2 .
  • FIG. 6A mainly shows that the temperature command value to the cooling and heating plate 6 is switched in two stages.
  • the regulator 4 determines whether or not the condensation amount measured by the condensation amount sensor 9 is equal to or greater than the set value (S6).
  • the controller 4 controls the heating and cooling of the cooling and heating plate 6 with the temperature command value for the cooling and heating plate 6 set to the upper limit temperature (for example, 20.9 ° C.) (S7).
  • the regulator 4 controls the cooling and heating plate 6 to cool by setting the temperature command value to the cooling and heating plate 6 to the lower limit temperature (for example, 10.9 ° C.) (S10).
  • the controller 4 determines whether or not the temperature of the cooling and heating plate 6 is equal to or higher than the upper limit temperature (S8).
  • the temperature of the cooling and heating plate 6 is obtained from a signal from the first temperature sensor 7.
  • the process returns to S6.
  • the process returns to S6 under the condition (S9) that the upper limit timer starts counting and the time is not up.
  • the controller 4 determines that the sensor is abnormal (S13).
  • the regulator 4 judges whether the temperature of the cooling heating plate 6 is below a minimum temperature (S11). When the temperature of the cooling and heating plate 6 is higher than the lower limit temperature, the process returns to S6. When the temperature of the cooling and heating plate 6 is equal to or lower than the lower limit temperature, the process returns to S6 under the condition (S12) that the lower limit timer starts counting and the time is not up. When the time is up, the controller 4 determines that the sensor is abnormal (S13).
  • the sensor abnormality is an abnormality of at least one of the dew condensation amount sensor 9, the first temperature sensor 7, and the dry bulb 10 and the wet bulb 11.
  • the abnormality of the condensation amount sensor 9 includes a failure of the condensation amount sensor 9 itself, the fact that the condensation amount sensor 9 is about to come off the heat transfer sheet 12 (or the DUT W), and the like.
  • the abnormality of the first temperature sensor 7 and the dry bulb 10 / wet bulb 11 is a failure of each sensor itself.
  • the test completion judgment step (SE in FIG. 5) will be described. Whether or not the test has ended is (1) whether or not the test time has been reached (by the timer), (2) whether or not the test cycle has been reached (by the program), and (3) whether or not there is a manual termination instruction (4) Whether or not an abnormality (including sensor abnormality) has occurred is determined.
  • a value obtained by adding a deviation (A (° C.)) to the wet bulb temperature and a deviation ( ⁇ B (° C.)) were added to the dew point temperature.
  • Time to heat the DUT at a temperature obtained by adding a deviation (A (° C)) to the wet bulb temperature, and a time to cool the DUT at a temperature obtained by adding a deviation (-B (° C)) to the dew point temperature. Will be controlled.
  • a value obtained by adding a deviation to the wet bulb temperature detected by the wet bulb 11 (upper limit temperature value) and the test chamber
  • the dew point on the surface of the test object W is varied by changing the temperature command value to the cooling / heating plate 6 arbitrarily between the values obtained by adding a deviation to the dew point temperature in 1 (the lower limit temperature value). It is also preferable to control the cooling and heating plate 6 so as to approach a predetermined amount. Thus, by finely controlling the temperature command value to the cooling and heating plate 6, it is possible to further suppress the change in the amount of condensation.
  • a value obtained by adding a deviation to the wet bulb temperature detected by the wet bulb 11, the wet bulb temperature value based on the dew amount measured by the dew amount sensor 9, a value obtained by adding a deviation to the wet bulb temperature detected by the wet bulb 11, the wet bulb temperature value, and It is also preferable to control the dew amount on the surface of the test object W by switching the temperature command value to the cooling and heating plate 6 to any one of the values obtained by adding a deviation to the dew point temperature in the test chamber 1. In other words, it is also preferable to control the dew amount on the surface of the test object W by switching the temperature command value to the cooling and heating plate 6 in three stages.
  • the time to heat the test object W at a temperature obtained by adding a deviation (A (° C.)) to the wet bulb temperature, the time for the condensation of the test object W to evaporate at the wet bulb temperature, and the dew point temperature ( ⁇ B) is controlled. Thereby, the change in the amount of condensation can be further suppressed and the control of the amount of condensation can be simplified.
  • FIG. 7 is a diagram showing a change in the amount of dew condensation on the surface of the test object and a change in the temperature of the cooling and heating plate when the conventional technique is used.
  • FIG. 8 is a diagram showing a change in the amount of condensation on the surface of the test object W and a change in the temperature of the cooling and heating plate 6 when the environmental test apparatus 100 according to the embodiment of the present invention is used. 7 and 8, all the dew condensation tests showed the same conditions, assuming that the temperature and humidity setting in the test room is 25 ° C. and 50% RH, and the dew condensation on the surface of the test object is 3 ⁇ g / mm 2 . The test was conducted.
  • the temperature is controlled by utilizing the cooling heating capacity of the cooling heating plate to the maximum in order to bring the condensation amount close to the set value. Specifically, the temperature of the cooling and heating plate was lowered using the cooling capacity to the maximum so that the amount of condensation approached 3 ⁇ g / mm 2 . In addition, the temperature of the cooling and heating plate was raised by making the best use of the heating capacity so that the amount of condensation approached 3 ⁇ g / mm 2 .
  • the temperature value obtained by adding 3 ° C. to the wet bulb temperature is set as the upper limit value of the temperature control range of the cooling and heating plate 6, and the temperature obtained by subtracting 3 ° C. from the dew point temperature.
  • the value was the lower limit value of the temperature control range of the cooling and heating plate 6.
  • the temperature command value for the cooling and heating plate 6 was switched between the upper limit value and the lower limit value in two steps so that the amount of condensation approached 3 ⁇ g / mm 2 , thereby controlling the temperature of the cooling and heating plate. Refer to FIG. 5 for the detailed control flow. Note that steps S4 and S5 shown in FIG. 5 are omitted.
  • the temperature control range of the cooling and heating plate 6 is determined based on the temperature and humidity obtained from the dry bulb 10 and the wet bulb 11 in the test chamber 1, and the cooling heating is performed.
  • the temperature of the plate 6 not only when the temperature and humidity in the test chamber 1 is constant, but also when the temperature and humidity in the test chamber 1 is disturbed to some extent, stable condensation amount control is possible and reproduced. A highly condensing state can be generated.
  • the second temperature sensor 91 may not be provided. Further, instead of the above-described condensation amount sensor 9, another type of condensation amount sensor may be used.
  • Test room 2 Air conditioning room 3
  • Temperature / humidity generator (air conditioning means) 4
  • controller (control means) 6
  • Cooling heating plate (cooling heater) 9
  • Dew condensation sensor 12
  • Heat transfer sheet 100

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Abstract

　本発明の目的は、被試験物表面において、従来よりも結露量の変化の小さい安定した結露状態を得ることができる環境試験装置を提供することである。 　環境試験装置１００は、調節器４を有している。この調節器４は、湿球１１により得られる湿球温度に偏差を加えた値と試験室１内の露点温度に偏差を加えた値との間で、結露量センサ９からの信号に基づき、冷却加熱プレート６の温度制御を行う。

Description

結露量の制御可能な環境試験装置およびその制御方法
　本発明は、被試験物の結露量を制御可能な環境試験装置に関する。この環境試験装置は、特に電子部品や電子材料などの被試験物の電気絶縁性の試験に用いられる。
　近年、電子部品や電子材料などからなる電子機器は、その用途拡大により様々な環境下で使用されている。ここで、例えば湿度の高い環境下で電子機器が使用されると、電子機器に結露が生じ導体間が短絡して故障する場合がある。そのため、結露に対する電子機器の耐久性（電気絶縁性）を適切に評価することの必要性が高まっている。
　結露試験を行うための装置としては、例えば特許文献１、２に記載された装置がある。特許文献１に記載された装置では、試料の載置台の温度が試験室内の露点温度付近で一定になるように載置台を冷却して、試料の結露状態を長時間保持させている。
　また、特許文献２に記載された装置では、テレビ撮影装置で撮影した被試験物表面の画像から結露量を判別し、その結露量に係る信号を冷却器制御部に入れている。そして、被試験物表面が設定した結露量になるように、被試験物を冷却器で冷却している。なお、被試験物の冷却制御は、冷却器の冷却能力を最大限に利用して行っている。
特開昭６２－１９７４６号公報 特開平１０－７８３８７号公報
　しかしながら、特許文献１に記載された装置では、精度のよい結露状態を得ることは難しい。換言すれば、粗い結露量の制御は可能であるが、細かい結露量の制御は困難である。載置台の温度を露点温度付近で一定に保つだけでは、試料表面の結露量は時間とともに変化してしまう。
　一方、特許文献２に記載された装置では、テレビ撮影装置を用いて被試験物表面の結露量を測定している。しかしながら、特許文献２に記載された装置においては、冷却器の冷却能力を最大限に利用して試験物表面の結露量を制御している。この場合、設定した結露量付近の値への結露量の応答性はよいものの、設定した結露量の値へ結露量は収束しにくい。すなわち、結露量の変化の小さい安定した結露状態を得ることは難しい。
　本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、被試験物表面において、従来よりも結露量の変化の小さい安定した結露状態を得ることができる環境試験装置を提供することである。
　本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意検討した結果、被試験物を冷却および加熱する冷却加熱器の温度制御範囲に一定の制限を設けた。すなわち、当該温度制御範囲の上限値を湿球により検出される湿球温度に偏差を加えた値とし、下限値を試験室内の露点温度に偏差を加えた値とした。そして、当該温度制御範囲内で、結露量センサからの信号に基づき冷却加熱器の温度制御を行い被試験物表面の結露量を制御することで、従来技術に比して被試験物表面の結露量の変化を抑制することができ、これにより、前記課題を解決できることを見出し、この知見に基づき本発明が完成するに至ったのである。
　すなわち、本発明は、被試験物が入れられる試験室と、前記試験室内に配置され当該試験室内の空気の温湿度を検出する湿球および乾球と、前記湿球および乾球からの信号に基づき前記試験室内の空気を所定の温湿度に調節する空調手段と、前記試験室内に収容されるとともに前記被試験物が上面に配置され、当該被試験物を冷却加熱する冷却加熱器と、前記被試験物の上に載置される結露量センサと、前記結露量センサからの信号に基づき、前記湿球により検出される湿球温度に偏差を加えた値と前記試験室内の露点温度に偏差を加えた値との間で前記冷却加熱器への温度指令値を変化させて、前記被試験物表面の結露量を制御する制御手段と、を備える環境試験装置を提供する。
　また本発明において、前記制御手段は、前記湿球温度に偏差を加えた値、前記湿球温度の値、および前記露点温度に偏差を加えた値のうちのいずれかに前記温度指令値を切り替えて、前記被試験物表面の結露量を制御することが好ましい。
　また本発明において、前記制御手段は、前記湿球温度に偏差を加えた値、および前記露点温度に偏差を加えた値のうちのいずれかに前記温度指令値を切り替えて、前記被試験物表面の結露量を制御することが好ましい。
　また本発明は、その第２の態様によれば、被試験物が入れられる試験室と、前記試験室内に配置され当該試験室内の空気の温湿度を検出する湿球および乾球と、前記湿球および乾球からの信号に基づき前記試験室内の空気を所定の温湿度に調節する空調手段と、前記試験室内に収容されるとともに前記被試験物が上面に配置され、当該被試験物を冷却加熱する冷却加熱器と、前記被試験物の上に載置される結露量センサと、を具備する環境試験装置の制御方法であって、前記空調手段を動作させて前記試験室内の空気を所定の温湿度に調節する恒温恒湿工程と、前記結露量センサからの信号に基づき前記被試験物表面の結露量を測定する結露量測定工程と、測定された前記結露量に基づき、前記湿球により検出される湿球温度に偏差を加えた値と前記試験室内の露点温度に偏差を加えた値との間で前記冷却加熱器への温度指令値を変化させて、前記被試験物表面の結露量を所定量に近づける結露量制御工程と、を備えることを特徴とする環境試験装置の制御方法を提供する。
　本発明によれば、結露量センサからの信号に基づき、湿球により検出される湿球温度に偏差を加えた値と試験室内の露点温度に偏差を加えた値との間で冷却加熱器への温度指令値を変化させて、被試験物表面の結露量を制御することにより、被試験物の無駄な温度上昇・下降を抑制することができる。また、試験室内の温湿度がある程度乱れた場合であっても、その乱れに対応させて冷却加熱プレートの温度制御を行うことができる（被試験物表面の結露量を制御することができる）。その結果、従来よりも結露量の変化の小さい安定した結露状態を得ることができる。
本発明の一実施形態に係る環境試験装置の構成図である。 図１に示す結露量センサの詳細図である。 図１に示す調節器の制御部の詳細を示すブロック図である。 固定治具が冷却加熱プレートに取り付けられた環境試験装置の構成図である。 図１に示す環境試験装置の制御方法を示すフローチャートである。 冷却加熱プレートへの温度指令値の変化を示す図である。 従来技術を用いた場合の被試験物表面の結露量の変化および冷却加熱プレートの温度変化を示す図である。 本発明の一実施形態に係る環境試験装置を用いた場合の被試験物表面の結露量の変化および冷却加熱プレートの温度変化を示す図である。
　以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しつつ説明する。
（環境試験装置の構成）
　図１は、本発明の一実施形態に係る環境試験装置１００の構成図である。図１に示すように、環境試験装置１００は、被試験物Ｗが入れられる試験室１と、試験室１から仕切られて形成された空調室２と、調節器４（制御手段）とを備えている。試験室１と空調室２とは、試験室１と空調室２との間の空気を循環させる連通部５および送風機３４部を除き仕切られた構造となっている。また、試験室１内には、温湿度センサである乾球１０および湿球１１が配置されている。
（空調手段）
　空調室２には、湿球１１および乾球１０からの信号に基づき試験室１内の空気を所定の温湿度に調節するための温湿度発生器３（空調手段）が収容されている。
　温湿度発生器３は、試験室１内へ供給する空気に対し水分を与える加湿器３１と、試験室１内へ供給する空気を冷却する冷却器３２と、試験室１内へ供給する空気を加熱する加熱器３３と、試験室１および空調室２の両室間で空気を循環させる送風機３４とからなる。試験室１の上部空間と空調室２との間は送風機３４により連通され、試験室１の下部空間と空調室２との間は連通部５で連通している。温湿度発生器３は、加湿器３１、冷却器３２、および加熱器３３で温湿度を調節した空気を送風機３４により試験室１内に供給して、試験室１内の空気を所定の温湿度、例えば、２５℃５０％ＲＨ（Relative Humidity）に調節する。
　なお、本実施形態のように試験室１と空調室２とに１つの筐体を仕切ることで形成された空調室２に温湿度発生器３を収容するのではなく、空調室２を試験室１とはまったく別体として設けそこに空調手段を配置してもよい。
（冷却加熱器）
　試験室１内には、被試験物Ｗを冷却および加熱する冷却加熱プレート６（冷却加熱器）が収容されている。冷却加熱プレート６は、被試験物Ｗを接触させて熱伝導により直接冷却加熱する冷却加熱面を有する表面接触式冷却加熱器である（なお、本実施形態のように被試験物Ｗを直接接触させずに伝熱シート１２を介して間接接触させて、被試験物Ｗを熱伝導により冷却加熱することも当然可能である）。冷却加熱プレート６は、冷水などの冷媒を用いる冷媒冷却式のものや、ペルチェ効果を利用する熱電素子と冷却ファンとを組み合わせた電子冷却式のものがある。
　冷却加熱プレート６は、被試験物Ｗの載置台を兼ねており、冷却加熱プレート６の上面には伝熱シート１２を介して被試験物Ｗが載置される。冷却加熱プレート６内には、冷却加熱プレート６の温度を測定する第１温度センサ７が内蔵されている。本実施形態では、冷却加熱プレート６の冷却加熱面と被試験物Ｗとの間に伝熱シート１２を挟んでおり、当該伝熱シート１２を介して被試験物Ｗが加熱冷却される。伝熱シート１２を挟み込むことで、冷却加熱面と被試験物Ｗとの密着性が高まり、被試験物Ｗへの熱伝導性が向上する。また、被試験物Ｗの上面には、伝熱シート１２を介して結露量センサ９が被試験物Ｗと密着するように載置されている。
　伝熱シート１２は熱伝導性・密着性に優れたシートであり、伝熱シート１２として、例えばシリコーンゴム製シート、アクリルゴム製シートなどが挙げられる。本実施形態では、シリコーンゲルＧＲ－ｂ（商品名：サーコン、製造会社：富士高分子工業株式会社）を伝熱シート１２として用いた。
（結露量センサ）
　図２は、図１に示す結露量センサ９の詳細図である。図２に示したように、結露量センサ９は、シリコンウエハ上に配置された結露検出部９２および第２温度センサ９１と、結露検出部９２に接続されるＦ／Ｖ変換部９３と、第２温度センサ９１に接続されるＡＭＰ９４とを有している。結露検出部９２は、くし型電極の形態をとるものであり、電極間の静電容量値の変化に応じた発振周波数の変化により当該結露検出部９２上の結露量を検出している。ここで、電極の幅Ｌ１および間隔Ｌ２はいずれも３０μｍと結露検出部９２は微小配線にされている。Ｆ／Ｖ変換部９３は、周波数を電圧に変換するものであり、結露量に応じた信号が、例えば０～１Ｖの電圧信号として出力される。また、第２温度センサ９１は、結露量センサ９のセンサ部温度を検出するものであり、ダイオードやサーミスタなどが用いられる。なお、ダイオードやサーミスタではなく赤外線方式などの非接触式の温度センサを用いてもよい。ＡＭＰ９４は、第２温度センサ９１からの信号を増幅する増幅器である。
　第２温度センサ９１は、被試験物Ｗの温度測定用として用いることができる。被試験物Ｗの状態を監視するなどの目的で、第２温度センサ９１からの信号を制御に組み込むのがよい。第２温度センサ９１により得られる温度が、冷却加熱プレート６の温度変化（第１温度センサ７の信号変化）に追従せず試験室１内の空気温度に近づく場合、結露量センサ９が伝熱シート１２（または被試験物Ｗ）から外れていることがわかる。第２温度センサ９１からの信号がハンチングする場合、結露量センサ９が伝熱シート１２（または被試験物Ｗ）から外れかけていることがわかる。第２温度センサ９１からの信号と第１温度センサ７からの信号とを比較することで第１温度センサ７の異常を見極めることができる。冷却加熱プレート６への温度指令値と第１温度センサ７により得られる温度値とが一致しない場合に、冷却加熱プレート６への温度指令値と第２温度センサ９１により得られる温度とがほぼ一致すると、第１温度センサ７に異常が発生したと判断できる。
（制御手段）
　環境試験装置１００は、試験室１内の空気の温湿度および冷却加熱プレート６の温度を制御する調節器４（制御手段）を備えている。調節器４は、入力部４１と、制御部４２と、記憶部４３と、出力部４４とを有する。また、調節器４は、乾球１０・湿球１１、結露量センサ９、温湿度発生器３、冷却加熱プレート６、および第１温度センサ７に電気的に接続されている。調節器４は、乾球１０および湿球１１からの信号を入力部４１に取り込み、取り込んだ信号をもとに、試験室１内の空気が設定された温湿度となるように出力部４４から指令を出して温湿度発生器３を制御する。また、調節器４は、乾球１０・湿球１１、結露量センサ９、および冷却加熱プレート６に内蔵されている第１温度センサ７からの信号を入力部４１に取り込み、取り込んだ信号をもとに、被試験物Ｗ表面の結露量が設定された結露量となるように出力部４４から指令を出して冷却加熱プレート６を制御する。
　調節器４には、設定・表示器１３が電気的に接続されている。設定・表示器１３は、試験室１内の空気の温湿度や被試験物Ｗ表面の結露量を設定したり、試験室１内の空気の温湿度の設定値や測定値、被試験物Ｗ表面の結露量の設定値や測定値などを表示したりするものである。
　図３は、図１に示す調節器４の制御部４２の詳細を示すブロック図である。図３中の矢印は、信号の流れを示す。図３に示すように、制御部４２は、温湿度調節部４０１と、結露量調節部４０２と、冷却加熱器調節部４０３とからなる。
　温湿度調節部４０１は、乾球１０および湿球１１からの信号に基づき温湿度発生器３への指令値を決定する調節部である。記憶部４３および出力部４４を介して温湿度調節部４０１から湿度発生器３へ指令値が出力される。結露量調節部４０２は、乾球１０・湿球１１、および結露量センサ９からの信号に基づき、冷却加熱プレート６への温度指令値を決定する調節部である。冷却加熱器調節部４０３は、第１温度センサ７からの信号（冷却加熱プレート６の実際の温度）と結露量調節部４０２からの温度指令値とを比較した上で、結露量調節部４０２からの温度指令値を記憶部４３および出力部４４を介して冷却加熱プレート６へ出力する調節部である。
（被試験物Ｗの固定方法の変形例）
　図４は、固定治具８が冷却加熱プレート６に取り付けられた環境試験装置１００の構成図である。図４に示したように、固定治具８により、冷却加熱プレート６に対して被試験物Ｗを押圧して固定してもよい。固定治具８は、ネジ８１と、バネ８２と、固定板８３とを有している。冷却加熱プレート６の上面の４隅近傍には、ネジ８１を螺合により取り付けるためのネジ穴６ａが形成される。このネジ穴６ａには雌ネジが切られている。また、固定板８３には、ネジ８１を挿通させるための孔が形成されている。固定板８３は、例えば長方形の板である。
　冷却加熱プレート６の上面に伝熱シート１２を介して載置した被試験物Ｗの両端の上にそれぞれ固定板８３を置く。その上からネジ８１およびバネ８２で、被試験物Ｗに所定の荷重を加えながら冷却加熱プレート６に対し被試験物Ｗを固定する。この方法で被試験物Ｗを冷却加熱プレート６上に固定することで、冷却加熱プレート６と被試験物Ｗとの間の温度差を０．７℃以内に抑えることができる。すなわち、冷却加熱プレート６と被試験物Ｗとをほぼ同じ温度にできる。
（環境試験装置の制御方法）
　次に、環境試験装置１００の制御方法について説明する。図５は、図１に示す環境試験装置１００の制御方法を示すフローチャートである。
（準備工程）
　被試験物Ｗ表面の結露量の設定値および試験室１内の温湿度の設定値を設定・表示器１３に入力する。冷却加熱プレート６の上面に伝熱シート１２を介して被試験物Ｗを載置する。この工程をステップ１（Ｓ１と記載、他のステップも同様）として図５に示している。
　結露量の設定値は、単位面積当たりの結露量（μｇ／ｍｍ2）とする。具体的には、例えば３μｇ／ｍｍ2、５μｇ／ｍｍ2、１０μｇ／ｍｍ2、という設定値とする。温湿度の設定値は、例えば２５℃５０％ＲＨ（このときの露点温度は約１３．８℃）とする。
（恒温恒湿工程）
　温湿度発生器３を動作させて試験室１内の空気を所定の温湿度（例えば２５℃５０％ＲＨ）に調節する（Ｓ２）。調節器４は、乾球１０および湿球１１からの信号を入力部４１に取り込む。取り込んだ信号をもとに、制御部４２で温湿度発生器３（加湿器３１、冷却器３２、加熱器３３、および送風機３４）への各指令値を決定する。そして、出力部４４から指令を出して温湿度発生器３を制御する。試験室１内の空気は、送風機３４により試験室１と空調室２との間を循環する。
　なお、冬季などで試験室１内の温度が低く被試験物Ｗが冷えている場合（被試験物Ｗ表面の温度が露点温度以下になっている場合）は、恒温恒湿工程の前に冷却加熱プレート６（冷却加熱器）を動作させて被試験物Ｗ表面の温度を設定温度における露点温度よりも高くしておくことが好ましい（暖機工程）。冬季などで試験室１内の温度が低く被試験物Ｗが冷えていると、試験室１内の空気を所定の温湿度（例えば２５℃５０％ＲＨ）に調節する際に予期せぬ結露が被試験物Ｗ表面に発生するからである。試験室１内の露点温度は、乾球１０および湿球１１からの信号に基づき制御部４２で求める。第１温度センサ７により検出される温度を被試験物Ｗ表面の温度としてもよいし、第２温度センサ９１により検出される温度を被試験物Ｗ表面の温度としてもよい。
（結露量測定工程）
　結露量センサ９からの信号に基づき被試験物Ｗ表面の結露量を測定する（Ｓ３）。調節器４は、結露量センサ９からの信号を入力部４１に取り込む。取り込んだ結露量センサ９からの信号をもとに制御部４２で被試験物Ｗ表面の結露量を求める。
　結露量センサ９の出力（信号）と、被試験物Ｗ表面の結露量（μｇ／ｍｍ2）との関係（相関）は、次のようにしてあらかじめ求め記憶部４３に入力しておく。マイクロスコープなどの撮影装置により被試験物Ｗ表面の結露状態を撮影する。撮影した画像から被試験物Ｗ表面の結露量（μｇ／ｍｍ2）を求める。求めた結露量（μｇ／ｍｍ2）とこのときの結露量センサ９の出力（信号）との対応関係を記憶部４３に入力しておく。
（結露量制御工程）
　まず、調節器４から冷却加熱プレート６への温度指令値を例えば０℃とし、冷却加熱プレート６を冷やす（Ｓ４）。結露が発生するまで冷却加熱プレート６への温度指令値を０℃とする（Ｓ５）。これにより、被試験物Ｗ表面に素早く結露を発生させることができる。すなわち、結露試験の立ち上がり時間を短縮できる。なお、Ｓ４およびＳ５は省略してもよい。
　次に、調節器４は、結露量センサ９により測定された結露量に基づき、湿球１１により検出される湿球温度に偏差を加えた値と試験室１内の露点温度に偏差を加えた値との間で冷却加熱プレート６への温度指令値を変化させて、被試験物Ｗ表面の結露量を所定量に近づけるように冷却加熱プレート６を制御する。被試験物Ｗ表面の結露量が例えば設定値±０．２μｇ／ｍｍ2となるように、調節器４は冷却加熱プレート６を制御する。
　換言すれば、調節器４は、冷却加熱プレート６の温度制御範囲の上限値を湿球１１により検出される湿球温度に比例した値に設定し、温度制御範囲の下限値を試験室１内の露点温度に比例した値に設定する。そして、この上限値と下限値との間で冷却加熱プレート６への温度指令値を変化させることで、被試験物Ｗ表面の結露量を制御する。ここで、試験室１内の温湿度が一定となるようにＳ２により温湿度を調節していたとしても、試験室１内の湿球温度および露点温度（試験室１内の温湿度）は変化することがある（乱れることがある）。すなわち、湿球温度に偏差を加えた値というのは、湿球温度が変化することにより湿球温度に比例するように変化する。試験室１内の露点温度に偏差を加えた値というのは、露点温度が変化する（温湿度が変化する）ことにより露点温度に比例するように変化する。調節器４は、冷却加熱プレート６への温度指令値を試験室１内の微妙に変化する実際の温湿度に対応させて変化させることになる。そのため、試験室１内の温湿度がある程度乱れた場合であっても、その乱れに対応して冷却加熱プレート６の温度制御を行うことができる。その結果、被試験物Ｗ表面において、従来よりも結露量の変化の小さい安定した結露状態を得ることができる。また、被試験物Ｗの無駄な温度上昇・下降を防止することができる。
　さらには、冷却加熱プレート６の急激な温度上昇下降を防止できるため、無駄なエネルギーの消費を抑制し、省エネ効果が得られるばかりでなく、比較的耐久性の低い冷却加熱プレート６の寿命を延ばすことができる。
　結露量センサ９により測定された結露量に基づき、湿球１１により検出される湿球温度に偏差を加えた値と試験室１内の露点温度に偏差を加えた値との間で冷却加熱プレート６への温度指令値を変化させるという制御について、図５および図６（ａ）を参照しつつ具体的に説明する。
　湿球１１により検出される湿球温度に偏差を加えた値とは、湿球１１により検出される湿球温度にＡ（偏差）を加えた湿球温度＋Ａ（℃）のことである。試験室１内の温湿度が２５℃５０％ＲＨの場合、湿球温度１７．９℃にＡ（偏差）として例えば３℃を加えた２０．９℃となる。なお、前記したように、試験室１内の温湿度に乱れがあった場合には、湿球温度１７．９℃が変化するため、湿球温度にＡ（偏差）として３℃を加えた値は、湿球温度に比例するように変化する。
　同様に、試験室１内の露点温度に偏差を加えた値とは、試験室１内の露点温度に－Ｂ（偏差）を加えた露点温度－Ｂ（℃）のことである。試験室１内の温湿度が２５℃５０％ＲＨの場合、露点温度１３．９℃に－Ｂ（偏差）として例えば－３℃を加えた１０．９℃となる。なお、前記したように、試験室１内の温湿度に乱れがあった場合には、露点温度１３．９℃が変化するため、露点温度に－Ｂ（偏差）として－３℃を加えた値は、露点温度に比例するように変化する。
　ＡおよびＢ（偏差）の値は、被試験物Ｗの熱容量、冷却加熱特性などに合わせて決めるものであり、被試験物Ｗや冷却加熱プレート６に対応した値を予め記憶部４３に入力しておく。
　図６（ａ）に示すように、調節器４は、結露量センサ９により測定された結露量に基づき、湿球１１により検出される湿球温度に例えば３℃（偏差）を加えた値（上限温度、例えば２０．９℃）、および試験室１内の露点温度に例えば－３℃（偏差）を加えた値（下限温度、例えば１０．９℃）のうちのいずれか一方に、冷却加熱プレート６への温度指令値を切り替える。このようにして、被試験物Ｗ表面の結露量が設定値±０．２μｇ／ｍｍ2となるように調節器４は冷却加熱プレート６を制御する。
　なお、図６（ａ）によると、上限温度（湿球温度に偏差を加えた値）および下限温度（露点温度に偏差を加えた値）に変化がないが、前記したように、上限温度および下限温度は、試験室１内の温湿度が変化すると、それに対応して変化する。図６（ａ）は、冷却加熱プレート６への温度指令値が２段階で切り替わることを主として示している。
　図５に示すように、結露量センサ９により測定された結露量が、その設定値以上であるか否かを調節器４は判断する（Ｓ６）。この結露量がその設定値以上の場合、調節器４は、冷却加熱プレート６への温度指令値を上限温度（例えば２０．９℃）にして冷却加熱プレート６を加熱制御する（Ｓ７）。結露量がその設定値よりも少ない場合、調節器４は、冷却加熱プレート６への温度指令値を下限温度（例えば１０．９℃）にして冷却加熱プレート６を冷却制御する（Ｓ１０）。
　Ｓ７のステップに進んだ場合、調節器４は、冷却加熱プレート６の温度が上限温度以上であるか否かを判断する（Ｓ８）。冷却加熱プレート６の温度は、第１温度センサ７からの信号により求める。冷却加熱プレート６の温度が上限温度よりも低い場合、Ｓ６に戻る。冷却加熱プレート６の温度が上限温度以上の場合、上限タイマのカウントを開始しタイムアップしていないことを条件（Ｓ９）に、Ｓ６に戻る。タイムアップした場合、センサ異常であると調節器４は判断する（Ｓ１３）。
　Ｓ１０に進んだ場合、調節器４は、冷却加熱プレート６の温度が下限温度以下であるか否かを判断する（Ｓ１１）。冷却加熱プレート６の温度が下限温度よりも高い場合、Ｓ６に戻る。冷却加熱プレート６の温度が下限温度以下の場合、下限タイマのカウントを開始しタイムアップしていないことを条件（Ｓ１２）に、Ｓ６に戻る。タイムアップした場合センサ異常であると調節器４は判断する（Ｓ１３）。
　センサ異常とは、結露量センサ９、第１温度センサ７、および乾球１０・湿球１１のうちの少なくともいずれかの異常のことである。結露量センサ９の異常とは、結露量センサ９自体の故障、結露量センサ９が伝熱シート１２（または被試験物Ｗ）から外れかけていることなどがある。第１温度センサ７および乾球１０・湿球１１の異常とは、それぞれのセンサ自体の故障のことである。
　試験終了の判断ステップ（図５のＳＥ）について説明する。試験終了か否かは、（１）試験時間に達したか否か（タイマによる）、（２）試験サイクルに達したか否か（プログラムによる）、（３）手動による終了指示があるか否か、（４）異常（センサ異常を含む）が生じているか否か、などにより判断される。
　図５のＳ６～Ｓ１３、および図６（ａ）に示したように、湿球温度に偏差（Ａ（℃））を加えた値、および露点温度に偏差（－Ｂ（℃））を加えた値のうちのいずれか一方に冷却加熱プレート６への温度指令値を切り替えて、被試験物Ｗ表面の結露量を制御することにより、すなわち、温度指令値を２段階で切り替えて被試験物Ｗ表面の結露量を制御することにより、結露量の制御が簡単なものとなる。湿球温度に偏差（Ａ（℃））を加えた温度で被試験物Ｗを加熱する時間と、露点温度に偏差（－Ｂ（℃））を加えた温度で被試験物Ｗを冷却する時間とを制御することになる。
　なお、図６（ｂ）に示したように、結露量センサ９により測定された結露量に基づき、湿球１１により検出される湿球温度に偏差を加えた値（上限温度値）と試験室１内の露点温度に偏差を加えた値（下限温度値）との間で冷却加熱プレート６への温度指令値を段階的にではなく任意に変化させて、被試験物Ｗ表面の結露量を所定量に近づけるように冷却加熱プレート６を制御することも好ましい。このように冷却加熱プレート６への温度指令値を細かく制御することで結露量の変化をより抑制できる。
　また、図６（ｃ）に示したように、結露量センサ９により測定された結露量に基づき、湿球１１により検出される湿球温度に偏差を加えた値、湿球温度の値、および試験室１内の露点温度に偏差を加えた値のうちのいずれかに冷却加熱プレート６への温度指令値を切り替えて、被試験物Ｗ表面の結露量を制御することも好ましい。換言すれば、冷却加熱プレート６への温度指令値を３段階で切り替えて被試験物Ｗ表面の結露量を制御することも好ましい。湿球温度に偏差（Ａ（℃））を加えた温度で被試験物Ｗを加熱する時間と、湿球温度で被試験物Ｗの結露が定常蒸発する時間と、露点温度に偏差（－Ｂ（℃））を加えた温度で被試験物Ｗを冷却する時間とを制御することになる。これにより、結露量の変化をより抑制できるとともに結露量の制御が簡単なものとなる。
（実施例）
　図７は、従来技術を用いた場合の被試験物表面の結露量の変化および冷却加熱プレートの温度変化を示す図である。図８は、本発明の一実施形態に係る環境試験装置１００を用いた場合の被試験物Ｗ表面の結露量の変化および冷却加熱プレート６の温度変化を示す図である。図７、８に結果を示したいずれの結露試験も、試験室内の温湿度の設定値を２５℃５０％ＲＨ、被試験物表面の結露量の設定値を３μｇ／ｍｍ2、として共通の条件で試験をおこなった。
　図７に結果を示した従来技術を用いての結露量制御では、結露量を設定値に近づけるために冷却加熱プレートの冷却加熱能力を最大限に利用してその温度を制御した。具体的には、結露量が３μｇ／ｍｍ2に近づくように冷却能力を最大限に利用して冷却加熱プレートの温度を下降させた。かつ、結露量が３μｇ／ｍｍ2に近づくように加熱能力を最大限に利用して冷却加熱プレートの温度を上昇させた。
　一方、図８に結果を示した本発明に係る結露量制御では、湿球温度に３℃加えた温度値を冷却加熱プレート６の温度制御範囲の上限値とし、露点温度から３℃引いた温度値を冷却加熱プレート６の温度制御範囲の下限値とした。結露量が３μｇ／ｍｍ2に近づくように、冷却加熱プレート６への温度指令値を、この上限値と下限値とに２段階で切り替えて冷却加熱プレートの温度を制御した。詳細な制御フローは図５を参照されたい。なお、図５に示したＳ４およびＳ５のステップは省略した。
（試験結果）
　図７に示すように、従来技術を用いての結露量制御では、被試験物Ｗ表面の結露状態が安定せず結露量の変化が大きかった。一方、図８に示すように、本発明に係る結露量制御では、被試験物Ｗ表面に結露する結露量の変化を小さく抑えることができた。なお、従来技術を用いての結露量制御に比して、冷却加熱プレート６の温度変化も小さく抑えられていた。
　以上説明したように、本発明に係る結露量制御によると、試験室１内の乾球１０・湿球１１より得られる温湿度を基に冷却加熱プレート６の温度制御範囲を定めて、冷却加熱プレート６の温度制御を行うことで、試験室１内の温湿度が一定の場合に加え、試験室１内の温湿度がある程度乱れている場合においても、安定した結露量制御が可能となり、再現性の高い結露状態を発生させることができる。
　以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々に変更して実施することが可能なものである。
　例えば、第２温度センサ９１は設けなくてもよい。また、前記した結露量センサ９ではなく、別の方式の結露量センサを用いてもよい。
　１　試験室
　２　空調室
　３　温湿度発生器（空調手段）
　４　調節器（制御手段）
　６　冷却加熱プレート（冷却加熱器）
　９　結露量センサ
　１２　伝熱シート
　１００　環境試験装置
　Ｗ　被試験物

Claims (4)

  1. 　被試験物が入れられる試験室と、
    　前記試験室内に配置され当該試験室内の空気の温湿度を検出する湿球および乾球と、
    　前記湿球および乾球からの信号に基づき前記試験室内の空気を所定の温湿度に調節する空調手段と、
    　前記試験室内に収容されるとともに前記被試験物が上面に配置され、当該被試験物を冷却加熱する冷却加熱器と、
    　前記被試験物の上に載置される結露量センサと、
    　前記結露量センサからの信号に基づき、前記湿球により検出される湿球温度に偏差を加えた値と前記試験室内の露点温度に偏差を加えた値との間で前記冷却加熱器への温度指令値を変化させて、前記被試験物表面の結露量を制御する制御手段と、
    　を備える環境試験装置。
  2. 　前記制御手段は、前記湿球温度に偏差を加えた値、前記湿球温度の値、および前記露点温度に偏差を加えた値のうちのいずれかに前記温度指令値を切り替えて、前記被試験物表面の結露量を制御することを特徴とする請求項１に記載の環境試験装置。
  3. 　前記制御手段は、前記湿球温度に偏差を加えた値、および前記露点温度に偏差を加えた値のうちのいずれかに前記温度指令値を切り替えて、前記被試験物表面の結露量を制御することを特徴とする請求項１に記載の環境試験装置。
  4. 　被試験物が入れられる試験室と、
    　前記試験室内に配置され当該試験室内の空気の温湿度を検出する湿球および乾球と、
    　前記湿球および乾球からの信号に基づき前記試験室内の空気を所定の温湿度に調節する空調手段と、
    　前記試験室内に収容されるとともに前記被試験物が上面に配置され、当該被試験物を冷却加熱する冷却加熱器と、
    　前記被試験物の上に載置される結露量センサと、
    　を具備する環境試験装置の制御方法であって、
    　前記空調手段を動作させて前記試験室内の空気を所定の温湿度に調節する恒温恒湿工程と、
    　前記結露量センサからの信号に基づき前記被試験物表面の結露量を測定する結露量測定工程と、
    　測定された前記結露量に基づき、前記湿球により検出される湿球温度に偏差を加えた値と前記試験室内の露点温度に偏差を加えた値との間で前記冷却加熱器への温度指令値を変化させて、前記被試験物表面の結露量を所定量に近づける結露量制御工程と、
    　を備えることを特徴とする環境試験装置の制御方法。
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