JPH0743311B2 - 恒温・恒湿試験装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は恒温・恒湿試験装置に関する。

［従来の技術］ 従来、電子回路を構成した基板等の被試験体を収容室内
に収容して、この室内を所定の時間、所定の温度と湿度
条件に維持制御して、被試験体の諸特性の変化を測定す
るための恒温・恒湿試験装置は従来から多く用いられて
いる。この場合、収容室内を外気温より高い所定の温度
と湿度に維持するための装置として、前者には電気ヒー
タが主に用いられ、後者には電気ヒータ等を内蔵した加
湿水槽が多く用いられる。また、外気温より低い、低
温、低湿度を保持するためには、前記収容室内に冷凍機
器を組み込むことが一般に行われる。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、被試験体にあっては、必ずしも０度を下
回わるマイナス温度まで下げた厳しい条件下において試
験を行うものばかりでなく、例えば室温＋10℃〜85℃の
範囲内で試験を行なう被試験体にあっては、冷凍機器は
必ずしも必要ではない。

冷凍機器の組み込みはコスト高を招き、かつ、装置全体
が複雑化し、運転維持費、保守管理費共に増す等、不利
な面が多い。このために、例えば、一部の装置では冷凍
機器を省略したものがある。これは収容室内雰囲気均一
化用撹拌ファンのモータを冷却するモータ冷却ファンを
利用している。

すなわち、収容室の後方に配設された撹拌ファン駆動用
モータの後部軸にモータ本体冷却ファンを装着し、その
冷却ファンを大形化して、その送風量の一部を収容室後
壁の壁面に直接冷却風として吹き付けるものである。

従って、壁面の外側が冷却されることで、内と外で温度
差が生じ、壁面の内側に結露が起き、収容室内空気中の
水分の一部が凝縮分離されることで、収容室内の温度制
御が可能となるものである。

しかしながら、前記手段では、撹拌用ファンと冷却用フ
ァンは、常に同一の回転数となるため新たな問題を招来
する。

即ち、収容室内の温度・湿度条件に対応して回転制御を
行なう撹拌用ファンは、収容室内の温度又は湿度が設定
された安定領域に入った場合には、低速回転させる方
が、電力消費量の面で大変好ましいものとなる。反面、
撹拌用ファンを低速側に制御をとると、冷却用ファンも
低速回転となって、前記結露用冷却作用も低下し、試験
中の湿度条件を変える虞れが起きる。

これを避けるためには、各ファンを高速回転させる一
方、ヒータへの通電量を増加させる必要がある等、運転
維持用電力量も無駄が多い結果となる。

そこで、この発明は、常温（室温＋10℃）から高温、高
湿度範囲内の試験に適すると共に運転維持電力消費量も
少なくて済むようにした恒温・恒湿試験装置を提供する
ことを目的とする。

［問題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するために、この発明は、被試験体収
容用扉付き収容室と、収容室の一部壁面を冷却面とした
冷却通路と、制御部からの信号に基づいて制御される収
容室内用の昇温用ヒータと、収容室内用の加湿装置と、
収容室内雰囲気均一化用の撹拌装置と、外部から取入れ
た冷却風を前記冷却通路へ強制的に送り込むON・OFF可
能なファンとを備えている。

［発明の作用］ 従って、この発明の恒温・恒湿試験装置によれば、装置
を、高温度、高湿度に設定すると、冷却用のファンはOF
Fになると共に、昇温用ヒータと、加湿装置と、撹拌装
置は運転状態に入ることで、常温から速やかに高温度、
高湿度に到達し、高温湿度の試験が行なえる。そして温
度・湿度が安定域に入ると、ヒータのOFF運転間隔が長
くなる間欠通電運転に入るためファンのOFF条件と相俟
って運転維持消費電力量は少なくて済むようになる。

次に、常温域の温度でその温度に対して入力可能な湿度
に設定すると、ファンはONとなることで、冷却通路を冷
却風が流れて冷却面を冷やす結果、収容室の内側と外側
の温度差による結露によって除湿が促進され速やかに所
定の温・湿度が得られる。

［実施例］ 以下、第１図〜第２図に基づき、この発明の一実施例を
詳細に説明する。

各種の被試験体１を収容するため、全面側に扉３を備え
た直方体状の収容室５が設けられる。収容室５の上下、
左右の四面の壁は断熱材７と外壁を兼ねた外装板９とで
包囲された構造となっている。収容室５の手前側（第１
図左側）に扉３が回動開閉可能に装着される。扉３はこ
の場合、図のように厚さのある角形板状体としており、
その底辺付近の左右両側ピン11が備えられる。そして収
容室５の両側面の外装板９の手前下方の左右のブラケッ
ト13に枢支されている。扉３の表裏両面は鋼板製で、中
間に断熱材17が充填されている。扉３の裏面側、つまり
収容室５側に接する面には更に、ガラス繊維強化エポキ
シ樹脂製の内装板19がフランジ付きバット状断面に形成
され取付けられけている。

収容室５内の後部壁板21（第１図右側の壁板）は、鋼板
製であるが、図示するように断熱材層を施さずに後述す
る冷却通路43の冷却面として使用する。この後部壁面21
の収容室側の中央付近高さに、水平方向に収容室５昇温
用ヒータとしての電気ヒータ23が配設されている。収容
室５内の上記電気ヒータ23下方位置の範囲を一部低く成
形し、ここに加湿装置25が設けられている。加湿装置25
は、図外の昇温用電気ヒータを内蔵した加湿水槽27から
なっている。

前記電気ヒータ23の上方に、収容室５内雰囲気均一化用
の撹拌装置29が配設されている。撹拌装置29は、モータ
31,長尺シャフト33,その先端に装着されたプロペラ35,
プロペラ35の周囲から収容室５の内壁間に垂直に配設さ
れた第１仕切り壁37から構成される。第１仕切り壁37の
下縁と加湿水槽27との間は、隙間を確保し、撹拌気流通
路としている。モータ31の後部には、モータ本体冷却用
プロペラ39が装着される。

前記収容室５の後部壁面21の更に後方（第１図右側）に
若干の間隙を保って、ほぼ平行に、第２仕切り板41が垂
直に配設されている。そしてこれら、後部壁面21と第２
仕切り板41との間隙が冷却通路43となっている。第２仕
切り板41の更に後方（（第１図右側）周囲と、前記冷却
通路43の周囲は、図示のように鋼板製のケース45で包囲
している。このケース45内に、前記冷却通路43内へ外部
から冷却風を導入するオン・オフ可能なファン47が独立
して設けられている。

ファン47はこの場合、軸流ファンを用い、冷却風となる
外部空気は、ケース45の中間高さ付近の両側面に設けた
多数の孔49から吸引される。そして、冷却通路43を通過
して後部壁面21を冷却した空気はケース45の上部両側面
に設けられた多数の孔51から排出するようにして強制冷
却装置53を構成している。

なお、この実施例の場合、後部壁面21の下部付近に壁面
を貫通して並列フィン型のヒートシンク55が装着され、
この壁面間の放散熱量を増大させているが、このヒート
シンク55を例えば、ヒートパイプ等にしてもよいことは
勿論である。

ケース45の上部となる前記撹拌装置用モータ31の上方
に、前記加湿水槽27への給水タンク57が配設されてい
る。又、ケース45の底部付近に加湿水槽27等からの排水
を受け入れる排水槽59が備えられている。

一方、前記収容室５内には、左右両側に脚部材61を備
え、上面部分63を水平とした棚板65が収容室５内に対し
て出し入れ自在に配設されている。棚板65はガラス繊維
強化エポキシ樹脂製とし、上下方向通気用に多数の孔が
設けられている。

前方の扉３は、解放時において、第１図に点線で示すよ
うにその上縁が手前側（第１図左側）に回動して倒れ、
扉３の裏面の前記内装板19の上面、つまり収容室５内側
に対面する面が、手前に回動後、水平に保持される。そ
のために、収容室５の外装板９の両側上方にヒンジ付ア
ーム67が装着されている。これら左右のアーム67は、扉
３の前記解放時にだけ、扉３を前記収容室５の外装板９
の両側上方から斜め姿勢で吊り下げて水平に保持する。
扉３を閉塞した時は、これらアーム67は、扉３の両側縁
の外側付近に折りたたまれるように構成されている。

前記給水タンク57から加湿水槽27への給水は、図外の連
結配管途中に設けられた図外の電磁弁を図外のフロート
スイッチで制御して行う。これで加湿水槽27の水面は、
所定レベルに維持される。又、前記電磁弁、フロートス
イッチ等のトラブルで加湿水槽27の溢流を生じないよう
に、図外のフロートスィッチを収容したフロートチャン
バから排水槽59に対して図外のオーバーフロー管路が配
設されている。

又、前記加湿水槽27,排水槽59からの水排出、図外のフ
ロートチャンバからの水排出、及び収容室５内底面69か
らの結露凝縮水の排出等のため、収容室５の底部外装板
９の下方に、排水管路71が設けられている。

排水管路71は、前記各個所の排出口73,75,77等を前記収
容室底部外装板９の中央付近に備えた中継ソケット79に
連結配管する。そして、中継ソケット79に可撓性管路と
して複数本のゴム製のホース81を連結し、ホース81の他
端は、前記扉３の下方手前側に引き出して垂れ下げ可能
とする。これにより、必要に応じて外部への排水が行な
われる。

詳細には、扉３の下方付近の収容室５の外壁の一部であ
る前壁面83に、細長い凹所85を設ける。この凹所85の垂
直な底面87に、細長い貫通孔89があけられており、ここ
に、着脱自在にホースの他端固定用のブラケット91が備
えられる。ブラケット91の前記着脱には、この実施例の
場合、図外のマグネットチャックを、ブラケット91に装
着して行う。ホース用のブラケット91は、座板にホース
81挿入用スリーブ95が取付けられている。スリーブ95の
奥側外周に、ホース81を挿入しバンドで固定する。そし
てスリーブ95の他端部、つまり、手前側端部にゴム製プ
ラグ97を嵌挿して各ホース81の開閉を行う。なお、前記
凹所85の全面を覆うカバーを、ビス止め等で固定するこ
とで外観を良くし、かつ、誤操作を防止するようにして
もよい。又、各ホース81は前記凹所85部分から外方手前
側に引き出して垂れ下げることができるように、その長
さに余裕、すなわち、たるみを持たせている。

以上のように構成した収容室５、その他の各装置と、前
記電気ヒータ23,加湿装置25,攪拌装置29,強制冷却装置5
3等の各々に対して、これらを制御する制御部99が設け
られる。制御部99は、第１図のように収容室５の下方に
配設され、設定された温・湿度条件に対応して前記各装
置内に備えられた図外の温度センサ、湿度センサ等及び
図外の内蔵タイマ等により各装置を所定時間運転制御を
行う。

以上のように構成したこの実施例の恒温・恒湿試験装置
は、前記強制冷却装置53の存在により次のように動作す
る。

第３図に横軸を収容室内温度Ｔ℃、縦軸を同相対湿度値
RH％とした図表を示す。すなわち、強制冷却装置53のフ
ァン47を運転しないOFF領域の場合は、図中Ａの範囲内
で温度、湿度が制御できる。これは恒温、高湿度域であ
り、電気ヒータ23,加湿装置25,及び撹拌装置29等の稼動
制御でこの範囲内の条件で維持できることを示してい
る。

次に、ファン47を運転するON領域の場合には、強制冷却
装置53を稼動すると、冷却通路43内を冷却風が流れるこ
とで第３図中にハッチングを入れて示したＢの範囲の制
御が可能となる。つまり、恒温で低湿度領域にまで制御
範囲が広がる。これはファン47の作動で、後部壁板21が
外気による冷却風によって強制的に冷却されるため、収
容室５内の雰囲気に対して結露除湿が促進されるからで
ある。

この場合、ファン47を停止するOFF領域にあっては、電
気ヒータ23,加湿装置25、攪拌装置29の運転となるた
め、ファン47のOFFによる電力節減が可能となる。これ
は、高い温・湿度領域ではファン47の稼動を続けると、
収容室５内の温度を下げ過ぎるため、電気ヒータ23と加
湿装置25の内蔵ヒータ共に通電を続けなければならない
からである。従って、ファン47を上記領域では停止する
一方、電気ヒータ25のOFF運転時間が長くなる間欠通電
運転となるため、合計運転消費電力量は減少する。

前記ファン47のON,OFFによる制御領域ならびに維持電力
の関係を別の図表で示すと第４図、第５図のようにな
る。すなわち、第４図に示すように、横軸に乾球湿度T
C,縦軸に相対湿度RH％で示したこの図表において、ファ
ン47の回転がONの場合は、図中斜線Ｃゾーンの範囲が制
御できる。そしてファン47の回転をOFFとしても、図中
斜線Ｄゾーンの範囲の制御が可能である。つまり、恒温
で高湿度域に対しては、冷却を弱めることができる訳で
ある。

更に、ファン47のON,OFFによって装置の所要維持電力も
前記のように節減できて、この状態は第５図の図表であ
る。この図表は横軸に温度Ｔ℃，相対湿度RH％をとり、
縦軸に維持電力Q calをとって示す。この装置の最高制
御湿度T max,最高制御湿度RH maxの条件に維持する場
合、実施例の装置では維持電力はQ₁でよい。つまり、前
記のように、この領域ではファン47を随時停止できるた
め、図中太実線で示すように各ヒータを断続通電でき
る。これで維持電力はQ₁と低い値で済む。

上記に対し、従来の装置では前述のように冷却ファンが
任意に停止できないので、各ヒータを継続しなければな
らない。この結果、図中に点線で示したように維持電力
が上昇し、最高値Q₂と格段に大きくなる。

［発明の効果］ 以上より明らかなように、この発明の構成によれば、常
温（室温＋10℃）から高温湿度域の範囲内で試験を行な
う被試験体にあっては、何等支障なく試験を行なうこと
ができると共に、冷凍機器を必要とせず、コスト面にお
いて大変好ましいものとなる。しかも、ファンを独立し
てオン・オフすることができるため、収容室内の安定し
た温度・湿度が得られる。しかも、運転消費電力量を少
なく抑えられるメリットがある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明にかかる恒温・恒湿試験装置の一実施
例を示した一部断面を含む側面図、第２図はその正面
図、第３図、第４図、第５図は各種の動作特性図であ
る。 主要な図面符号の説明 １…被試験体 ３…扉 ５…収容室 21…後部壁板（一部の壁面） 23…電気ヒータ（昇温用ヒータ） 25…加湿装置 29…収容室内雰囲気均一化撹拌装置 43…冷却通路 47…ファン 99…制御部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被試験体収容用扉付き収容室と、収容室の
   一部壁面を冷却面とした冷却通路と、制御部からの信号
   に基づいて制御される収容室内用の昇温用ヒータと、収
   容室内用の加湿装置と、収容室内雰囲気均一化用の撹拌
   装置と、外部から取入れた冷却風を前記冷却通路へ強制
   的に送り込むON・OFF可能なファンとを備えたことを特
   徴とする恒温・恒湿試験装置。