JP6660335B2 - 環境試験装置 - Google Patents

Description

本発明は、試験室を有し、当該試験室内を目標とする温度や湿度に調整する環境試験装置に関するものである。

製品や素材等の性能や耐久性等を試験する装置として、環境試験装置がある。環境試験装置は、被試験物が載置される試験室を有し、この試験室内の温度や湿度を所望の試験環境に調整する機能を備えた装置である。試験室内は、被試験物の性能や耐久性等の評価を行うべく、低温環境に制御されたり、逆に高温環境に制御される場合がある。

環境試験装置は、試験室内に外気と異なる環境を作り出す場合があるから、試験室は断熱壁で覆われている場合が多い。
環境試験装置の断熱壁は、多くの場合、二重構造となっており、その間の空間にグラスウール等の断熱材が内蔵されたものが多い。
即ち断熱壁は、試験室の内面を構成する内壁部材と、試験室の外郭を構成する外壁部材を有する二重構造であり、その間に断熱材充填空間がある。そしてグラスウール等の断熱材が前記断熱材充填空間に充填されている。

試験室は外部と遮断されていて空気の出入りが少ないことが好ましい。その一方で、試験室内に被試験物を出し入れする必要がある。そのため試験室には扉部材が設けられている。
すなわち試験室は、一面に開口が設けられた試験室本体と、扉部材によって構成されており、試験室本体の開口に扉部材があり、扉部材によって試験室本体の開口を開閉する構造となっている場合が多い。

試験室本体の開口部は、断熱材充填空間を閉塞する必要から、内壁部材と外壁部材を接続する必要がある。
ここで環境試験装置は、試験室内に高温環境や低温環境を創出するものであるから、試験室の内壁部材は、試験室内に創出される環境に応じて高温状態や低温状態となる。
これに対して、外壁部材は、多くの場合、外気にさらされているので、常温状態である。
そのため内壁部材と外壁部材を直接接続すると、内壁部材の熱や冷熱が、外壁部材に伝導され、試験室内の熱エネルギーや冷熱が外部に放散してしまう。
前記した様に環境試験装置は、試験室内の環境を高温や低温にする場合があり、且つその状態を保持する必要がある場合があるから、内壁部材と外壁部材との接続部分を介した熱伝導を無視することができない。
この問題を解決するため、特許文献１に開示された環境試験装置では、内壁部材と外壁部材を熱伝導率が低い素材で作られた接続部材で接続している。

特開２０１３−７２６４８号公報

特許文献１に開示された環境試験装置では、内壁部材と外壁部材間の熱移動が少なく、試験室の断熱性能が高い。
しかしながら、稀に、接続部材が割れてしまう場合があった。
特に、試験室内の温度変化が速い場合や、試験室の設定温度が高い場合、試験温度の設定温度が低い場合に割れる場合が多かった。また接続部材の割れる位置は、接続部材の角の部位である場合が多かった。

接続部材が割れる原因は、内壁部材と接続部材の膨張率の差によるものと想定される。内壁部材は、ステンレススチールに代表される金属によって作られている場合が多い。
一方、接続部材は樹脂によって作られている場合が多い。
本発明者の試算では、仮に内壁部材の一辺の長さ及び接続部材の一辺の長さが共に１０００ｍｍであると仮定し、試験室内の温度が摂氏２５度から１８０度に上昇すると仮定すると、両者の間には、線膨張率の差によって０．４２ｍｍの寸法差が生じる。そのため接続部材に応力が掛かり亀裂が発生してしまうと予想される。
また内壁部材と接続部材は、温度上昇カーブが異なり、両者の温まり方や冷え方が異なる。そのため瞬間的な伸び量や縮み量の差によって接続部材にストレスが掛かるものと予想される。

また外壁部材と内壁部材の熱による変形についても亀裂発生の原因の一つであると予想される。
即ち外壁部材は、多くの場合、外気に触れているから、その温度は外気温度に近く、一定の形状を保持している。
これに対して内壁部材は、高温環境や低温環境にさらされるので、熱による膨張や収縮が起きる。そのため、内壁部材と接続部材との接続部分が内壁部材の膨張・収縮によって移動し、内壁部材と外壁部材を繋ぐ接続部材に、応力が掛かる。そして長期に渡って使用する内に、接続部材に亀裂が生じてしまうと予想される。

本発明は、従来技術の上記した問題点に注目し、内壁部材と外壁部材間を接続する接続部材が割れにくい環境試験装置を提供することを課題とする。

上記した課題を解決するための態様は、内部に所望の環境を創出可能であって被試験物を配置する試験室を有し、前記試験室は、少なくとも一面に開口部を有する試験室本体と、当該開口部を開閉する扉部材を有し、試験室本体の少なくとも一部は断熱壁で覆われており、試験室本体の開口部の少なくとも一部の断熱壁は、内壁部材と、外壁部材と、断熱材と、接続部材を有し、前記内壁部材と外壁部材の間に形成された空間に前記断熱材が配され、接続部材によって内壁部材と外壁部材が接続されており、前記接続部材は、複数の辺部を有していて中央が開口した枠を構成するものである環境試験装置において、前記接続部材にスリットまたは切り欠きが形成されていることを特徴とする環境試験装置である。

ここでスリットは、単なる切れ目であって幅が実質的にゼロであるものを含む。
本発明の環境試験装置では、接続部材にスリットや切り欠きが設けられているので、各辺がある程度動く。そのため接続部材に掛かる応力が緩和され、亀裂が発生しにくい。

スリット又は切り欠きは枠の角の部位にあり、スリット又は切り欠きは、試験室本体の内壁部材側が開口し、外壁部材側が閉塞され、いずれの辺部に対しても斜め方向にのびるものであることが望ましい。

ネジ挿通孔を有し、当該ネジ挿通孔はスリット又は切り欠きと連通していることが望ましい。

スリット又は切り欠きにシール部材が充填されていることが望ましい。

スリット又は切り欠きの前面にカバー部材が設けられていることが望ましい。

本発明の環境試験装置は、内壁部材と外壁部材間を接続する接続部材が割れにくい。

本発明の実施形態の環境試験装置の斜視図であり、扉部材が開かれた状態を示す。 図１の環境試験装置の内部構造を概念的に示す断面図である。 図１の環境試験装置の試験室本体の分解斜視図である。 図１の環境試験装置で採用する接続部材の斜視図である。 （ａ）は図４の接続部材の角部を拡大した部分正面図であり、（ｂ）は、同部分のスリットと試験室本体の関係を説明する部分正面図であって（ａ）から接続部材を外してスリットを二点鎖線で記したものである。 図１の試験室本体の開口部分のＡ−Ａ断面図である。 図１の試験室本体の開口部分の角の拡大断面斜視図であり、カバー部材を取り外した状態を示す。 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、図１の試験室本体の開口部分の角部の挙動を示す説明図である。 本発明の他の実施形態で採用する接続部材の角の正面図である。 本発明のさらに他の実施形態で採用する接続部材の角の正面図である。

以下さらに本発明の実施形態について説明する。
最初に本実施形態の環境試験装置１の基本構造について説明する。本実施形態の環境試験装置１は、図１に示すように上部側の試験室領域１００と、下部側の機械領域１０１に分かれている。
試験室領域１００には、図２に示すように断熱壁２によって覆われた断熱槽３が設置されている。断熱槽３は試験室本体２１と扉部材２０によって構成されている。そして当該断熱槽３の一部に試験室５が形成されている。試験室５は、被試験物を設置する空間である。試験室５は試験室本体２１の内壁（正確には内部の仕切り３６が試験室５の奥壁となっている）と扉部材２０によって６面が囲まれた空間である。
正確には、試験室５は試験室本体２１と扉部材２０によって６面が囲まれた断熱空間の一部である。
環境試験装置１は、さらに空調機器１０と送風機１１を備えている。空調機器１０は、加湿装置６、冷却装置７及び加熱ヒータ８によって構成されている。
環境試験装置１には、試験室５と環状に連通する空調通風路１５があり、当該空調通風路１５に前記した空調機器１０と送風機１１が内蔵されている。

空調通風路１５は、断熱槽３の一部に形成され、空気吹き出し部１６と空気導入部１８の２箇所で試験室５と連通している。
そのため送風機１１を起動すると、試験室５内の空気が空気導入部１８から空調通風路１５内に導入される。そして空調通風路１５が通風状態となり、空調機器１０に空気が接触して熱交換や湿度調整がなされ、空気吹き出し部１６から試験室５内に調整後の空気が吹き出される。
また空調通風路１５の空気吹き出し部１６の近傍に、温度センサー１２と湿度センサー１３が設けられている。
環境試験装置１を使用する際には、送風機１１を運転して空調通風路１５内を通風状態とし、温度センサー１２及び湿度センサー１３の検出値が、設定環境の温度及び湿度に近づく様に空調機器１０を制御する。
その結果、試験室５内に所望の環境が創出される。

次に、本実施形態の環境試験装置１の試験室本体２１について説明する。試験室本体２１は、内面たる左右の側壁３１，３２、天面壁３３、底面壁３５を有し、正面側は大きく開口している。そして試験室本体２１の開口部１７に扉部材２０が装着され、扉部材２０によって試験室本体２１の開口部１７が開閉される。

試験室本体２１は、図３の様に内側筐体２２と、外側筐体２３が入れ子状に配された二重構造となっている。そして両者の間にグラスウール等の断熱材２５が充填されている。従って、前記した左右の側壁３１，３２、天面壁３３、底面壁３５等の断面形状は、図６の様に、内側筐体２２によって構成される内壁部材２６と、外側筐体２３によって構成される外壁部材２７によって囲まれた断熱材充填空間３０があり、その断熱材充填空間３０に断熱材２５が充填されたものとなっている。
本実施形態では、内側筐体２２及び外側筐体２３はいずれも金属によって作られたものであり、より詳細にはステンレススチールによって作られている。

また試験室本体２１の開口部１７においては、内側筐体２２と、外側筐体２３の間に接続部材４０が設けられ、内側筐体２２と外側筐体２３の開口端同士が接続されている。
そのため試験室本体２１の開口部１７の断面形状は、図６の様に、内側筐体２２によって構成される内壁部材２６の端部と、外側筐体２３によって構成される外壁部材２７の端部との間が接続部材４０によって接続され、断熱材充填空間３０が閉鎖されている。

次に接続部材４０について説明する。接続部材４０は、例えば不飽和ポリエステル樹脂の様な合成樹脂を素材とするものである。接続部材４０は、熱伝導率が金属に比べて低い。
接続部材４０の正面形状は、図３、図４の様に額縁に似た枠状体である。即ち接続部材４０は、平行に配された２列の縦辺（辺部）４１、４２と、縦辺４１、４２の両端を繋ぐ横辺（辺部）４３、４５を備えた四角形の枠であり、中央は大きな開口部４７となっている。
接続部材４０の各辺の断面形状は、図６の様に連続した段状の断面形状を有している。すなわち、接続部材４０は、中央の開口部４７側から外側に向けて、内側凹部５５、中間凸部５６、外側凹部５７の順番で形成されている。

本実施形態では、図４の様に接続部材４０の各角にスリット５０が形成されている。スリット５０の位置は、２列の縦辺４１、４２と、横辺４３、４５の接続部分であって、接続部材４０の４隅の角である。
また前記した様に、接続部材４０は連続した段状の断面形状を有しており、内側凹部５５、中間凸部５６、外側凹部５７を有している。そして前記したスリット５０は、内側凹部５５に形成されている。

スリット５０は、接続部材４０の開口部４７側に開口しており、奥側が閉塞している。接続部材４０が試験室本体２１に取り付けられた状態を基準とすると、スリット５０は、試験室本体２１の内壁部材２６側に開口しており、外壁部材２７側が閉塞している。
スリット５０の溝幅は任意である。
スリット５０の最奥部は、やや拡径されており、ネジ挿通孔５１（図５参照）となっている。言い換えると、ネジ挿通孔５１は、スリット５０と連通している。
またスリット５０の向きは、いずれの辺に対しても約４５度に傾斜し、斜め方向に延びている。

接続部材４０は、図３、図６に示すように、試験室本体２１の開口部１７の正面に配されて、内側筐体２２と、外側筐体２３の間の隙間であって、断熱材２５が充填される断熱材充填空間３０を塞ぐように固定されるものである。すなわち、接続部材４０は、外縁が外側筐体２３に沿う大きさに設定され、さらに内縁が内側筐体２２に沿う大きさに設定されている。
なお、内側筐体２２及び外側筐体２３は、図６に示すように、試験室本体２１正面側で折れ曲がった折曲部５８、６５を有し、接続部材４０は、その折曲部５８、６５に対して、ビス等の締結手段を用いて固定されている。
また本実施形態では、内側筐体２２の折曲部５８に接続部材４０の内側凹部５５が接している。また外側筐体２３の折曲部６５に接続部材４０の外側凹部５７が接している。
接続部材４０のスリット５０は、前記した様に内側凹部５５にあり、図５の様に、接続部材４０と内側筐体２２の接触領域（接触幅）の略全域にスリット５０が重なる。

また接続部材４０の各角のスリット５０には、シール材５３が充填されて目地埋め処理がなされている。シール材５３は、シリコン樹脂等のコーキング材である。そのためスリット５０の部分は、コーキング材で埋められており、内外の通気性はない。しかしながら、シール材５３は、柔軟性を持っており、接続部材４０に比べて大きな変形能がある。

そして本実施形態では、接続部材４０の角の部分にカバー部材６０（図７、図８参照）が設けられ、スリット５０の外側がカバー部材６０で覆われている。そのため、スリット５０はカバー部材６０によって隠され、見栄えがよい。カバー部材６０の全周にもシール材６７が付着している。
カバー部材６０は、正面形状が概ね二等辺三角形の板であり、不飽和ポリエステル等の樹脂で作られている。二等辺三角形の底辺に相当する辺は、円弧状となっている。
カバー部材６０は、三角形の頂点近くの位置に、貫通孔６１が設けられている。

カバー部材６０は、接続部材４０の角の部分にあり、図７の様にカバー部材６０の貫通孔６１及び接続部材４０のネジ挿通孔５１にネジ６２が挿通されている。そしてネジ６２の先端は、内側筐体２２に達し、内側筐体２２と係合している。
この様に、カバー部材６０は、一本のネジによって接続部材４０の角に取り付けられている。従って、図８に示す様に、カバー部材６０の、頂点から底辺に引いた垂線６６を境にその両翼を翼部６３ａ、６３ｂとすると、一方の翼部６３ａは、接続部材４０の縦辺又は横辺を覆う位置にあり、他方の翼部６３ｂは、接続部材４０の横辺又は縦辺を覆う。カバー部材６０の翼部６３ａ、６３ｂは、接続部材４０とシール材６７で接合されており、密閉性を保ちながら変形性を有する。

次に、本実施形態の環境試験装置１の接続部材４０の機能について説明する。
本実施形態の接続部材４０は、従来技術と同様、外縁が外側筐体２３によって構成される外壁部材２７に接続されている。また接続部材４０は、従来技術と同様、内縁が内側筐体２２によって構成される内壁部材２６と接続されている。
そのため試験室５内の温度によって、内側筐体２２が歪むと、接続部材４０は内側筐体２２から力を受ける。しかしながら本実施形態では、最も応力が集中するであろう角部にスリット５０が設けられている。そのため角部の応力集中が緩和され、破壊を免れる。

例えば、図８（ｂ）の矢印の様に内側筐体２２の開口端の各辺が内側に狭まる様に変形した場合、接続部材４０の角は、スリット５０によって、開口端側が縮まる様に変形し、応力集中が緩和される。従って接続部材４０は割れにくい。

逆に図８（ｃ）の矢印の様に内側筐体２２の開口端の各辺が外側に広がる様に変形した場合、接続部材４０の角は、スリット５０によって、開口端側が広がる様に変形し、応力集中が緩和される。従って接続部材４０は割れにくい。

また本実施形態では、カバー部材６０の翼部６３ａ、６３ｂは、接続部材４０とシール材６７で接合されており、スリット部が開いたり閉じたりしてもシール材６７は柔軟性があるため、変形に追従することができ、カバー部材６０が割れることもなく密閉性を保持できる。従って、もしスリット部のシールが切れても、カバー部で空気が流通することを防止できる。

またスリット５０には、シール材５３が充填されているから、スリット５０を通して断熱材充填空間３０の内外を空気が流通することが防がれる。シール材５３は柔軟性があるから、スリット５０が開いたり閉じたりしてもこの変化に追従することができ、スリット５０を通して断熱材充填空間３０の内外を空気が流通することが防がれる。
また何らかの理由によって、シール材５３が切れても、スリット５０の正面にカバー部材６０が設けられているので、ある程度の気密性は確保できる。

上記した実施形態では、カバー部材６０でスリット５０を覆い隠す構成を採用したが、カバー部材６０は必須ではなく、省略してもよい。
上記した実施形態では、接続部材４０の四隅にスリット５０を設けたが、必ずしも全ての角にスリット５０を設ける必要はない。またスリット５０の位置は、角に限定されるものではなく、辺部であってもよい。
本実施形態では、スリット５０を内壁部材２６側に寄った位置に設けた。この理由は、内側筐体２２が高温や低温に晒されるので、変形しやすく、内側筐体２２の変形に追従させるためにスリット５０を内壁部材２６側に寄った位置に設けたものである。しかしながら本発明は、この構成に限定されるものではなく、スリット５０を内壁部材２６の近傍と外壁部材２７の近傍の双方に設けてもよく、外壁部材２７の近傍だけに設けてもよい。
またスリット５０は、必ずしも、一端が開放されていなくてもよい。

またスリット５０に代わって、図９、図１０の様に切り欠き７０を設けても応力の緩和に寄与する。
図９に示す態様では、切り欠き７０とネジ挿通孔５１が分離している。図１０に示す態様は、切り欠き７１がより深く、ネジ挿通孔部７２と一体に繋がっている。

以上説明した実施形態では、接続部材４０の角の部位にネジ挿通孔５１やネジ挿通孔部７２を設けてカバー部材６０を固定したが、ネジ挿通孔５１やネジ挿通孔部７２の位置は限定されるものではなく、他の部位であってもよい。またカバー部材６０の固定方法や、接続部材４０の固定方法は、ネジに限定されるものではなく、鋲等の他の締結要素を採用してもよい。また締結要素によらず、接着剤や半田等によって固定してもよい。

１ 環境試験装置
２ 断熱壁
５ 試験室
１７ 開口部
２０ 扉部材
２１ 試験室本体
２２ 内側筐体
２３ 外側筐体
２５ 断熱材
２６ 内壁部材
２７ 外壁部材
３０ 断熱材充填空間
４０ 接続部材
４１、４２ 縦辺（辺部）
４３、４５ 横辺（辺部）
５０ スリット
５１ ネジ挿通孔
５３ シール材
６０ カバー部材
７０，７１ 切り欠き

Claims (5)

1. 内部に所望の環境を創出可能であって被試験物を配置する試験室を有し、前記試験室は、少なくとも一面に開口部を有する試験室本体と、当該開口部を開閉する扉部材を有し、試験室本体の少なくとも一部は断熱壁で覆われており、試験室本体の開口部の少なくとも一部の断熱壁は、内壁部材と、外壁部材と、断熱材と、接続部材を有し、前記内壁部材と外壁部材の間に形成された空間に前記断熱材が配され、接続部材によって内壁部材と外壁部材が接続されており、前記接続部材は、複数の辺部を有していて中央が開口した枠を構成するものである環境試験装置において、
   前記接続部材にスリットまたは切り欠きが形成されていることを特徴とする環境試験装置。
2. スリット又は切り欠きは枠の角の部位にあり、スリット又は切り欠きは、試験室本体の内壁部材側が開口し、外壁部材側が閉塞され、いずれの辺部に対しても斜め方向にのびるものであることを特徴とする請求項１に記載の環境試験装置。
3. ネジ挿通孔を有し、当該ネジ挿通孔はスリット又は切り欠きと連通していることを特徴とする請求項１又は２に記載の環境試験装置。
4. スリット又は切り欠きにシール部材が充填されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の環境試験装置。
5. スリット又は切り欠きの前面にカバー部材が設けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の環境試験装置。

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