JP4963740B2 - 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

Description

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。

Images