特許 5978169 環境試験装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5978169

(24)【登録日】2016年7月29日

(45)【発行日】2016年8月24日

(54)【発明の名称】環境試験装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 17/00 20060101AFI20160817BHJP

【ＦＩ】

   G01N17/00

【請求項の数】4

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2013-123662(P2013-123662)

(22)【出願日】2013年6月12日

(65)【公開番号】特開2014-240798(P2014-240798A)

(43)【公開日】2014年12月25日

【審査請求日】2015年1月29日

(73)【特許権者】

【識別番号】000108797

【氏名又は名称】エスペック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100100480

【弁理士】

【氏名又は名称】藤田 隆

(72)【発明者】

【氏名】桑田 研治

【審査官】 山口 剛

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−０５７４２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００８／０１５５９９３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特表２００３−５０９６６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−０２７３７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２２６９１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１３／００９８０８２（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ １７／００ − １９／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

装置本体を有し、当該装置本体の内部に、所望の試験環境が形成される複数の独立した試験室があり、
試験室ごとに、あるいは、試験室を所定のグループに区分し、試験室ごとに又はグループごとに設けられた空調室を有し、
各空調室には、個々に蒸発器が設置されていて全体として複数の蒸発器があり、当該各蒸発器は、少なくとも圧縮機と凝縮器が共通する冷凍回路上に配されており、
当該冷凍回路の冷却能力の最大容量は前記複数の独立した試験室全体の容量に対して不十分であることを特徴とする環境試験装置。

【請求項2】

各空調室は、前記蒸発器が配された低温室と、加熱手段が配された高温室を有し、
試験室は、低温環境と高温環境を形成することが可能であり、低温環境は低温室で生成された低温気体を導入して形成され、高温環境は高温室で生成された高温気体を導入して形成されるものであり、
いずれかの試験室が低温環境に制御されることを１つの条件として、他の少なくとも１つの試験室を高温環境に制御することを可能にした機能が備えられていることを特徴とする請求項１に記載の環境試験装置。

【請求項3】

各空調室は、１つの空間であり、当該空間内に前記蒸発器と加熱手段がそれぞれ配されており、
試験室は、低温環境と高温環境を形成することが可能であり、低温環境は主に蒸発器によって生成された低温気体を導入して形成され、高温環境は主に加熱手段によって生成された高温気体を導入して形成されるものであり、
いずれかの試験室が低温環境に制御されることを１つの条件として、他の少なくとも１つの試験室を高温環境に制御することを可能にした機能が備えられていることを特徴とする請求項１に記載の環境試験装置。

【請求項4】

各試験室は、高さ方向の異なる位置に並べられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の環境試験装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、試料体が配される試験室を所望の環境に制御できる環境試験装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

近年、電気自動車や次世代電力網の中核技術である電力半導体素子（パワーデバイス）の市場が拡大傾向にある。このパワーデバイスは、主に電力制御用のスイッチとして用いられるものであり、その代表的なものとしては、サイリスタやパワートランジスタ等がある。これらは、基本的な動作原理はメモリやマイコン等の半導体デバイスとほぼ同じであるが、より高電圧・大電流を制御できるという特徴を有している。その一方で、この種のパワーデバイスは、前記したように、高度な安全性が要求される自動車や電力網等に利用されるため、高い信頼性が要求される。

【0003】

例えば、そのような製品等（以下、単に試料体という）の信頼性を評価する装置の１つとして、環境試験装置がある。環境試験装置は、主に、温度変化や湿度変化に対する品質の信頼性（以下、耐久性ともいう）を評価するものである。すなわち、この種の環境試験装置は、試験対象の試料体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ている。そして、このような環境試験装置の一つとして、試料体に熱衝撃を与えてその耐久性を評価する冷熱衝撃試験装置が知られている（例えば特許文献１）。

【0004】

冷熱衝撃試験装置は、高温に調整された気体を試験室に導入して高温環境を形成する高温さらしモードによる運転機能と、低温に調整された気体を試験室に導入して低温環境を形成する低温さらしモードによる運転機能を有するもので、それらのモードを順次実施する冷熱サイクル動作の実施が可能である。すなわち、この種の冷熱衝撃試験装置は、冷熱サイクル動作を繰り返し行うことで、試験室内の環境を急激に変化させ、試料体に熱衝撃を与える。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平１１−１６０２１７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、環境試験装置を用いて、前記したパワーデバイスのような製品の耐久性を試験する場合、より高い品質性を確保するべく、複数の温度条件を用意して実施する場合がある。一般的には、３パターンの温度条件が用意される。具体的な温度条件としては、例えば以下に示す通りである。

【0007】

（１）低温環境：マイナス摂氏４０度、高温環境：摂氏２３０度
（２）低温環境：マイナス摂氏４０度、高温環境：摂氏２５０度
（３）低温環境：マイナス摂氏４０度、高温環境：摂氏２８０度

【0008】

そして、各温度条件ごとに試料体を用意し、個々に試験が実施される。
そのため、研究室等において環境試験装置が１台しか備え付けられていない場合、試験条件の数だけ時間を要し、非効率となっていた。また、試験時間の短縮化を図るべく、試験条件の数だけ環境試験装置を用意することが考えられるが、環境試験装置が設置される研究所等では、スペース自体がそれ程広くはないため、多数の環境試験装置を設置すること自体困難な場合がある。また、たとえ試験条件の数だけ環境試験装置が設置できても、消費電力が嵩み、ランニングコストの増加に繋がる。

【0009】

そこで、本発明では、従来技術の問題点に鑑み、省スペース化を図り、さらに消費電力の抑制と、試験時間の短縮化が可能な環境試験装置を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記課題を解決するべく提供される請求項１に記載の発明は、装置本体を有し、当該装置本体の内部に、所望の試験環境が形成される複数の独立した試験室があり、試験室ごとに、あるいは、試験室を所定のグループに区分し、試験室ごとに又はグループごとに設けられた空調室を有し、各空調室には、個々に蒸発器が設置されていて全体として複数の蒸発器があり、当該各蒸発器は、少なくとも圧縮機と凝縮器が共通する冷凍回路上に配されており、当該冷凍回路の冷却能力の最大容量は前記複数の独立した試験室全体の容量に対して不十分であることを特徴とする環境試験装置である。

【0011】

本発明の環境試験装置は、複数の独立した試験室を有しているため、この装置１台で、同時に複数の試料体の耐久性の試験を実施することができる。つまり、本発明では、複数の試験条件があっても、効率良く環境試験を実施することができる。その結果、時間の短縮化を図ることができる。

【0012】

また、本発明では、試験室ごと、あるいは、試験室を所定のグループに区分したグループごとに空調室が設けられており、その空調室のそれぞれには、蒸発器が設けられている。そして、これらの蒸発器は、少なくとも圧縮機と凝縮器が共通する冷凍回路上に配されている。つまり、本発明では、蒸発器が複数あるだけであり、冷凍回路自体は１つである。かかる構成により、本発明では、装置全体が過大とならない。その結果、本発明の環境試験装置は、複数の環境試験装置を設置する場合のように、広い設置スペースを要することがなく、省スペース化を図ることができる。また同時に、冷凍回路を一本化することにより、電力消費が抑えられ、ランニングコストの抑制を図ることができる。

【0013】

請求項２に記載の発明は、各空調室は、前記蒸発器が配された低温室と、加熱手段が配された高温室を有し、試験室は、低温環境と高温環境を形成することが可能であり、低温環境は低温室で生成された低温気体を導入して形成され、高温環境は高温室で生成された高温気体を導入して形成されるものであり、いずれかの試験室が低温環境に制御されることを１つの条件として、他の少なくとも１つの試験室を高温環境に制御することを可能にした機能が備えられていることを特徴とする請求項１に記載の環境試験装置である。

【0014】

また同様の知見に基づいて提案される請求項３に記載の発明は、各空調室は、１つの空間であり、当該空間内に前記蒸発器と加熱手段がそれぞれ配されており、試験室は、低温環境と高温環境を形成することが可能であり、低温環境は主に蒸発器によって生成された低温気体を導入して形成され、高温環境は主に加熱手段によって生成された高温気体を導入して形成されるものであり、いずれかの試験室が低温環境に制御されることを１つの条件として、他の少なくとも１つの試験室を高温環境に制御することを可能にした機能が備えられていることを特徴とする請求項１に記載の環境試験装置である。

【0015】

請求項２又は３に記載の発明は、いずれにおいても、いずれかの試験室を低温環境に制御する場合に、他の少なくとも１つの試験室を高温環境に制御する機能が備えられているため、冷凍回路全体の冷凍能力の容量を抑えた設計にすることができる。つまり、全ての蒸発器を一気に稼働させる制御を意図的に避けることができるため、例えば３台の蒸発器が設けられていたとしても、その３台の蒸発器を通常の能力で稼働させるための冷凍能力を具備させておく必要がない。その結果、設置スペースのさらなる省スペース化に加え、導入コストの抑制も図ることが可能となる。

【0016】

請求項４に記載の発明は、各試験室は、高さ方向の異なる位置に並べられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の環境試験装置である。

【0017】

本発明の環境試験装置は、複数の試験室を高さ方向に並べた構成となっているため、横方向（幅方向）の大きさは、１つの試験室しか持たない装置と同程度である。すなわち、本発明の環境試験装置によれば、複数の試験室を備えているにも関わらず、従来のものと幅方向の大きさが同程度であるため、より効果的に設置スペースの省スペース化を図ることが可能である。

【発明の効果】

【0018】

本発明の環境試験装置は、複数の独立した試験室を備え、その各試験室ごと、あるいは、試験室を所定のグループに区分し、そのグループごとに、空調室を設けたため、省スペース化を図りつつも、消費電力の抑制及び試験時間の短縮化を図ることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の実施形態に係る環境試験装置を示す斜視図である。

【図2】図１の環境試験装置の内部構成を示す概念図である。

【図3】図１の環境試験装置の制御の様子を示すタイムチャートである。

【図4】環境試験装置の変形例を示す概念図である。

【図5】環境試験装置の別の変形例を示す概念図である。

【図6】環境試験装置のさらに別の変形例を示す概念図である。

【図7】図６の環境試験装置の制御の様子を示すタイムチャートである。

【図8】図２の環境試験装置の高温室を省略した環境試験装置を示す概念図である。

【図9】３つの試験室を装置本体の幅方向に並べた環境試験装置を示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下に、本発明の実施形態に係る環境試験装置について説明する。
本実施形態の環境試験装置１は、冷熱衝撃試験装置であり、電子部品や電子機器等の試料体を載置する試験室５を有し、その試料体が配された試験室５に対して、熱風や冷風を所定のサイクルで送って、当該試料体に熱ストレスを与える（冷熱衝撃試験）といった基本的機能を有している。そして、本実施形態では、１つの装置によって異なる条件の冷熱衝撃試験を同時に行えるようにするべく、独立した複数（本実施形態では３つ）の試験室５ａ〜５ｃが備えられている。

【0021】

すなわち、本実施形態の環境試験装置１は、図１に示すように、直方体状の装置本体４を有しており、その装置本体４の内部に３つの独立した試験室５ａ〜５ｃが設けられている。そして、これらの試験室５ａ〜５ｃのそれぞれには、各室内の雰囲気温度をそれぞれ検知できるように、試験室側温度センサ３４が備えられている（図２）。なお、装置本体４の概ねの大きさは、例えば、高さが１．８〜２．３ｍ程度、幅が１．０〜１．２ｍ程度、奥行きが１．３〜１．５ｍ程度である。

【0022】

また、装置本体４は、図２に示すように、その内部に、試験室５ａ〜５ｃごとに対応した空調室７（７ａ〜７ｃ）が設けられている。すなわち、本実施形態では、３つの空調室７ａ〜７ｃがあり、各試験室５ａ〜５ｃ内の環境を独立的に制御できる構成となっている。そして、各空調室７ａ〜７ｃはいずれも、高温室１２と低温室１３とで構成されている。なお、装置本体４には、その正面側に、各試験室５ａ〜５ｃと外部を連通する装置開口１１ａ〜１１ｃが設けられており、装置本体４に対して開閉自在な３つの扉６ａ〜６ｃによって、当該装置開口１１ａ〜１１ｃが開閉可能な構造となっている。

【0023】

高温室１２は、試験室５内の雰囲気温度を高温域（例えば摂氏２００〜３００度）に調整するための部分である。すなわち、高温室１２は、当該室内の気体を予め設定した高温側の設定温度になるように加熱し、その加熱した気体を試験室５との間で循環させることで試験室５内を昇温させる。具体的には、高温室１２には、主たる構成として、気体を加熱する加熱ヒータ（加熱手段）２２と、気体を循環させる高温側送風機２３と、高温室１２内の雰囲気温度を検知する高温側温度センサ４５が備えられている。

【0024】

さらに、高温室１２と試験室５との間には、高温側往き側口２０と、高温側戻り側口２１が設けられており、室内の気体は、高温側往き側口２０と高温側戻り側口２１とを介して、室間（高温室１２と試験室５との間）を循環する。なお、高温側往き側口２０と高温側戻り側口２１のそれぞれには、その開口における気体の通過を制限する通気ダンパ３８、３９が設けられている。

【0025】

また、本実施形態では、高温室１２において、試験室５内の雰囲気温度を常温域（以下、ＲＴ（room temperature）という）に調整するための機能が付与されている。すなわち、高温室１２には、室内に外気を取り込むための給気部４０と、室内の気体を外部に排気するための排気部４１が設けられている。給気部４０は、高温室１２と連通した給気用開口４２と、外気を室内に送り込む給気用送風機４３と、給気用開口４２における気体の流通を制限する給気側ダンパ４４とで構成されている。一方、排気部４１は、高温室１２と連通した排気用開口４６と、排気用開口４６における気体の流通を制限する排気側ダンパ４９で構成されている。

【0026】

低温室１３は、試験室５内の雰囲気温度を低温域（例えば、摂氏マイナス２０〜５０度）に調整するための部分である。すなわち、低温室１３は、当該室内の気体を予め設定した低温側の設定温度になるように冷却し、その冷却した気体を試験室５との間で循環させることで試験室５内を降温させる。具体的には、低温室１３には、冷却機能を発揮させるべく、主たる構成として、気体を冷却する蒸発器２７と、気体を循環させる低温側送風機２８と、低温室１３内の雰囲気温度を検知する低温側温度センサ２９が備えられている。
なお、蒸発器２７は、圧縮機と凝縮器と膨張弁と共に構成される冷凍回路の一部である。

【0027】

さらに、低温室１３と試験室５との間には、低温側往き側口２５と、低温側戻り側口２６が設けられており、室内の気体は、当該低温側往き側口２５と低温側戻り側口２６とを介して、室間（低温室１３と試験室５との間）を循環する。なお、低温側往き側口２５と低温側戻り側口２６のそれぞれには、その開口における気体の通過を制限する通気ダンパ４７、４８が設けられている。

【0028】

ここで、先にも説明したように、複数の試験室を設け、単純に、それぞれの試験室に個別の冷凍回路を備え付けた場合、環境試験装置自体が過度に大型化してしまう。そのため、環境試験装置に要する設置スペースの省スペース化が困難となっていた。また、複数の冷凍回路を個別に備え付けた場合、同時に個々の冷凍回路を稼働しなければならない状況下においては、消費エネルギーが無駄に嵩むため、ランニングコストの増大を招いてしまう懸念があった。

【0029】

そこで、そのような問題を解消するべく、本実施形態では、以下に示す特徴的構成が備えられている。すなわち、環境試験装置１は、３つの試験室５ａ〜５ｃに設置されたそれぞれの蒸発器２７が、１つの冷凍回路１５上に配された構成となっている。なお、以下においては、便宜上、各試験室５ａ〜５ｃに対応する各蒸発器を、蒸発器２７ａ〜２７ｃと符番して説明する。

【0030】

詳細に説明すると、各蒸発器２７ａ〜２７ｃは、１つの冷凍回路１５上において、並列的に設けられている。すなわち、冷凍回路１５は、主流路３５と、当該主流路３５から並列的に分岐した３つの分岐路３７ａ〜３７ｃを有し、各分岐路３７ａ〜３７ｃが対応する低温室１３を通過する回路構成となっている。そして、低温室１３を通過したそれぞれの分岐路３７ａ〜３７ｃに、蒸発器２７ａ〜２７ｃが配されている。

【0031】

具体的には、１つの試験室５ａに隣接する低温室１３には、１つの分岐路３７ａが通過しており、その分岐路３７ａ上に１器の蒸発器２７ａが配されている。また、別の１つの試験室５ｂに隣接する低温室１３には、別の１つの分岐路３７ｂが通過しており、その分岐路３７ｂ上に別の１器の蒸発器２７ｂが配されている。さらに別の１つの試験室５ｃに隣接する低温室１３には、別の１つの分岐路３７ｃが通過しており、その分岐路３７ｃ上に別の１器の蒸発器２７ｃが配されている。

【0032】

また、各分岐路３７ａ〜３７ｃ上であって、蒸発器２７ａ〜２７ｃの前後においては、各種弁が配されている。具体的には、各分岐路３７ａ〜３７ｃ上には、蒸発器２７ａ〜２７ｃを基準として、その上流側に、電磁弁３０及び膨張弁３１が配され、下流側に逆止弁３２が配されている。なお、本実施形態では、電磁弁３０の方が、膨張弁３１よりも上流側に設けられている。

【0033】

したがって、本実施形態では、各分岐路３７ａ〜３７ｃに設けた電磁弁３０によって、各蒸発器２７ａ〜２７ｃへの冷媒の流入が制限され、また逆止弁３２によって、各蒸発器２７ａ〜２７ｃを通過した冷媒が逆流することを防止できる構成となっている。

【0034】

また、本実施形態では、設置スペースのさらなる省スペース化を図るべく、冷凍回路１５における冷却能力の最大容量が、低温室ごとに個別に冷凍回路を設置する場合の１つの回路を基準に、概ね２倍程度の冷却能力となっている。つまり、本実施形態では、冷凍回路１５上に３器の蒸発器２７ａ〜２７ｃが設けられているが、従来と同等の冷却能力を発揮しようとした場合、同時に稼働できる蒸発器は、３器の蒸発器２７ａ〜２７ｃのうちの２器分である。

【0035】

ただし、本実施形態では、冷凍回路１５において発揮できる冷却能力の最大容量を制限しただけであり、３器の蒸発器２７ａ〜２７ｃを同時に制御できないようにしたわけではない。つまり、３器の蒸発器２７ａ〜２７ｃを同時に稼働する場合は、いずれか２器の蒸発器２７ａ〜２７ｃを同時に稼働する場合に比べて、冷却能力が幾分低下するといった状態になるだけである。

【0036】

次に、本実施形態の環境試験装置１の環境試験時における基本動作について説明する。
本実施形態の環境試験装置１は、前記したように、冷熱衝撃試験装置であり、各試験室５ａ〜５ｃでは、公知のそれと同様の冷熱衝撃試験（以下、単独冷熱試験という）の実施が可能である。
そこで、以下においては、１つの試験室５ａに注目し、低温さらし試験、高温さらし試験を所定回数繰り返す一連のサイクル動作について説明する。
なお、以下の説明では、低温さらし試験、高温さらし試験の順番で一連のサイクルを繰り返すものとする。

【0037】

試験室５ａにおいて単独冷熱試験が開始されると、まず１サイクル目の低温さらし試験を開始する。すなわち、環境試験装置１では、最初に、全てのダンパ３８、３９、４７、４８が閉鎖状態であることを確認したことを条件に、低温室１３の蒸発器２７ａ及び低温側送風機２８を駆動し、低温室１３内を予め設定された目標設定温度（例えば、摂氏マイナス４０度）まで冷却する（予冷動作）。その後、低温室１３内の雰囲気温度が、目標設定温度に達すれば、通気ダンパ４７、４８を開放状態に制御し、低温さらし試験が開始される。

【0038】

低温さらし試験では、予冷動作後、低温室１３側から試験室５ａ側に低温気体が送り込まれる。低温気体は、低温側往き側口２５を介して試験室５ａ内に導入される。そして、試験室５ａ内に流入した低温気体は、低温側戻り側口２６を介して、再び低温室１３側に戻る。すなわち、低温室１３内で生成された冷風は、低温室１３と試験室５ａとの間で循環する。これにより、試験室５ａ内は、低温室１３から送り込まれる冷風によって急激に冷却され、目標温度まで降温する。そしてこれに伴い、試験室５ａに載置された試料体に低温の熱衝撃が与えられる。こうして、低温さらし試験が、予め設定された所定時間行われる。

【0039】

低温さらし試験が開始されてから所定時間が経過すると、蒸発器２７ａ及び低温側送風機２８を停止して低温さらし試験を終了し、同サイクルの高温さらし試験を開始する。

【0040】

すなわち、環境試験装置１では、低温さらし試験が終了すると、低温室１３と試験室５ａとの間に設けられた通気ダンパ４７、４８を閉鎖状態に制御する。そして同時に、高温さらし試験を開始する。高温さらし試験が開始されると、まず高温室１２と試験室５ａとの間に設けられた通気ダンパ３８、３９を開放状態に制御し、高温室１２内で生成された高温気体を、試験室５ａ側に送り込む。

【0041】

ここで、高温さらし試験を実行する場合、当該試験動作を開始する以前に、高温室１２内を予め加熱しておく予熱動作が実施される。すなわち、低温さらし試験の開始と同時、あるいは、タイミングをずらして、加熱ヒータ２２及び高温側送風機２３を駆動し、高温室１２内を予め設定された目標温度（例えば摂氏２８０度）まで加熱する。そして、このようにして高温室１２内を加熱した状態で、低温さらし試験の終了を待機する。

【0042】

したがって、低温さらし試験が終了すれば、環境試験装置１は、高温室１２と試験室５ａとの間の通気ダンパ４７、４８を開放状態に制御し、高温さらし試験を開始する。

【0043】

高温さらし試験では、高温室１２側から試験室５ａ側に高温気体が送り込まれる。高温気体は、高温側往き側口２０を介して試験室５ａ内に導入される。そして、試験室５ａ内に流入した高温気体は、高温側戻り側口２１を介して、再び高温室１２側に戻る。すなわち、高温室１２内で生成された熱風は、高温室１２と試験室５ａとの間で循環する。これにより、試験室５ａ内は、高温室１２から送り込まれる熱風によって急激に加熱され、目標温度まで昇温する。そしてこれに伴い、試験室５ａに載置された試料体に高温の熱衝撃が与えられる。こうして、高温さらし試験が、予め設定された所定時間行われる。

【0044】

このような流れで、１サイクル目の試験動作が終了すると、次サイクルに突入し、前記同様に、低温さらし試験と高温さらし試験が実施される。そして、この単独冷熱試験は、予め設定された所定回数のサイクルに至るまで繰り返し行われる。所定回数のサイクルが終了すると、低温さらし試験及び高温さらし試験に関わる制御を全て停止し、試験室５ａ内を常温雰囲気にさらす。すなわち、給気側ダンパ４４及び排気側ダンパ４９を開方向に制御すると共に、給気用送風機４３を駆動する。すると、試験室５ａ内の気体が外気と置換される。そして、試験室５ａの雰囲気温度がＲＴに至れば、あるいは、ＲＴ近傍に至れば、給気側ダンパ４４及び排気側ダンパ４９を閉方向に制御すると共に、給気用送風機４３を停止する。
なお、試験室５ｂ、５ｃにおいても、同様のサイクル動作の実施が可能である。

【0045】

次に、本実施形態の環境試験装置１の特徴的機能について説明する。
本実施形態では、上記したように、３つの試験室５ａ〜５ｃを備え、それぞれの試験室５ａ〜５ｃに個別の蒸発器２７ａ〜２７ｃを設置している。また、各蒸発器２７ａ〜２７ｃは、１つの冷凍回路１５上に設けられ、その冷却能力の最大容量が、従来の個別の冷凍回路の冷却能力を基準に、概ね２倍程度の冷却能力となっている。そのため、３つの試験室５ａ〜５ｃにおいて、同時に低温さらし試験が実施された場合、冷却能力が不十分となり、試験精度に幾分影響を及ぼしてしまう可能性がある。

【0046】

そこで、本実施形態では、３つの試験室５ａ〜５ｃに試料体を載置して、同時に冷熱衝撃試験を実施する場合、３つの試験室５ａ〜５ｃが低温さらし試験を同時に実施することのない機能が備えられている。すなわち、３つの試験室５ａ〜５ｃにおいて同時に冷熱衝撃試験が実施される場合は、少なくとも１つの試験室のサイクル動作と、他の試験室のサイクル動作とが逆位相の関係となるような制御（以下、逆位相サイクル制御という）を実行する。

【0047】

具体的には、逆位相サイクル制御によって、いずれか２つの試験室におけるサイクル動作が同位相に制御され、残りの１つの試験室におけるサイクル動作が前記サイクル動作の逆位相となるように制御される。本実施形態では、試験室５ａ、５ｂのサイクル動作が同位相で制御され、残りの試験室５ｃのサイクル動作が前記試験室５ａ、５ｂの逆位相で制御される。例えば、かかる制御が実施されると、試験室５ａ、５ｂが低温さらし試験を行っている間は、残りの試験室５ｃが高温さらし試験を行う関係となる。

【0048】

このような条件の下、逆位相サイクル制御が実施されると、図３の太線に示すように、まず、試験室５ｃにおいて、１サイクル目の低温さらし試験（目標温度：摂氏マイナス４０度）が開始される。そして、一定時間、試験室５ｃのみで低温さらし試験が行われる。試験室５ｃにおける低温さらし試験が開始されてから一定時間が経過すると、残りの試験室５ａ、５ｂにおいて、図３の細線及び二点鎖線に示すように、１サイクル目の低温さらし試験（目標温度：摂氏マイナス４０度）が開始される。すなわち、残り２つの試験室５ａ、５ｂの双方では、試験室５ｃにおける低温さらし試験から一定時間ずらすようにして、１サイクル目の低温さらし試験が開始される。このように、逆位相サイクル制御では、先行的に、１つの試験室５ｃで低温さらし試験を開始し、その試験室５ｃにおける低温さらし試験の終了のタイミングに合わせるように、残り２つの試験室５ａ、５ｂにおける低温さらし試験を開始する。

【0049】

２つの試験室５ａ、５ｂで同時に低温さらし試験が開始されると、それらよりも先行的に低温さらし試験が実施された試験室５ｃでは、１サイクル目の高温さらし試験（目標温度：摂氏２５０度）が開始される。そして、一定時間、試験室５ｃ側では、高温さらし試験が行われる。一方で、２つの試験室５ａ、５ｂでは、低温さらし試験が実施されている。すなわち、このタイミングにおいては、試験室５ｃにおける１サイクル目の高温さらし試験と、前記した２つの試験室５ａ、５ｂにおける１サイクル目の低温さらし試験が、並行して実施される。このように、逆位相サイクル制御では、２つの試験室５ａ、５ｂにおいて同時に低温さらし試験が開始されると、先行的に低温さらし試験を実施した試験室５ｃにおいては、高温さらし試験を開始する。

【0050】

そして、試験室５ｃでは、１サイクル目の高温さらし試験が開始されてから一定時間が経過すると、当該高温さらし試験を終了して２サイクル目の低温さらし試験を開始する。また同時に、試験室５ａ、５ｂでは、１サイクル目の低温さらし試験が終了するため、当該低温さらし試験を終了して１サイクル目の高温さらし試験（試験室５ａの目標温度：摂氏２８０度、試験室５ｂの目標温度：摂氏２３０度）を開始する。すなわち、試験室５ｃにおける２サイクル目の低温さらし試験と、試験室５ａ、５ｂにおける１サイクル目の高温さらし試験は、同一のタイミングで実施される。

【0051】

こうして、各試験室５ａ〜５ｃにおいて、所定回数のサイクルが実施されると、試験室５ａ〜５ｃにおいて低温さらし試験又は高温さらし試験に関わる制御を停止する。本実施形態では、各サイクルの後半の動作が高温さらし試験であるため、先行的に低温さらし試験を実施した試験室５ｃにおいては、最終サイクル（本実施形態では２サイクル）の高温さらし試験が終了すると、試験に関わる制御を停止する。そして同時に、試験室５ｃ内を常温雰囲気にさらす常温さらし動作を実施する。

【0052】

常温さらし動作が開始されると、試験室５ｃでは、高温室１２と試験室５ａとの間に設けられた通気ダンパ３８、３９を開放状態にしたまま、給気側ダンパ４４及び排気側ダンパ４９を開放状態に制御する。これにより、給気用開口４２及び排気用開口４６とが外部と連通状態となる。また、常温さらし動作では、給気用送風機４３が駆動される。そのため、試験室５ｃ内には、給気用開口４２を介して外気が導入される。また同時に、試験室５ｃ内の高温気体が、排気用開口４６を介して外部に押し出される。こうして、常温さらし動作によって、試験室５ｃ内の高温気体が外気に完全に置換され、試験室５ｃの雰囲気温度がＲＴに至れば、あるいは、ＲＴ近傍に至れば、当該動作を終了する。

【0053】

また、試験室５ａにおける常温さらし動作の最中、あるいは、常温さらし動作の終了後に、残りの２つの試験室５ａ、５ｂにおける最終サイクル（本実施形態では２サイクル）の高温さらし試験が終了すると、前記試験室５ｃ同様、残りの２つの試験室５ａ、５ｂにおいて、当該高温さらし試験に関わる制御を停止する。すなわち、試験室５ａ、５ｂにおいて、給気側ダンパ４４及び排気側ダンパ４９を開放状態に制御し、さらに給気用送風機４３を駆動する。これにより、各試験室５ａ、５ｂは、内部の高温気体が外気に置換される。その結果、試験室５ｃの雰囲気温度がＲＴに至れば、あるいは、ＲＴ近傍に至れば、常温さらし動作を終了する。

【0054】

なお、上記説明では、試験室５ａ、５ｂにおけるサイクル動作を同期させた制御を示したが、試験室５ａ、５ｃ、あるいは、試験室５ｂ、５ｃにおけるサイクル動作を同期させた制御を行っても同様の作用効果を期待できる。
また、試験室５ａ〜５ｃにおいて実施される一連のサイクルは、上記したように、所定回数繰り返しても良いし、１回のみであっても構わない。

【0055】

このように、本実施形態の環境試験装置１では、複数の独立した試験室５を備え、その各試験室５ごとに、空調室７を設けたため、省スペース化を図りつつも、消費電力の抑制及び試験時間の短縮化を図ることが可能である。また、本実施形態では、冷熱衝撃試験において逆位相サイクル制御を実施する機能が備えられているため、意図的に、２つの試験室５ａ、５ｂのサイクル動作を同位相で実施しつつ、残りの１つの試験室５ｃのサイクル動作を逆位相で実施することができる。そのため、冷凍回路１５における冷却能力の最大容量が、試験室５ａ〜５ｃの容量（冷却対象となる試験室の数や大きさ）に対して十分でない場合であっても、低温さらし試験において、従来と同程度の冷却能力を発揮することができる。その結果、本実施形態では、蒸発器ごとに冷凍回路を備えた環境試験装置と同等の試験精度を期待することができる。

【0056】

上記実施形態では、各試験室５ａ〜５ｃのそれぞれに低温室１３を設けた構成を示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、試験室５ａ〜５ｃを、いくつかのグループに分割し、そのグループごとに低温室１３を設けた構成であっても構わない。具体的には、図４に示すように、２つのグループに分割した環境試験装置５０が挙げられる。また関連する態様として図５に示すように、１つのグループにまとめた環境試験装置５１が挙げられる。

【0057】

環境試験装置５０は、２つの試験室５ａ、５ｂが共有する低温室５２を１つ設け、試験室５ｃに別の低温室５３を設けた構成となっている。そして、この環境試験装置５０において逆位相サイクル制御を行う場合は、１つの低温室５２を共有する試験室５ａ、５ｂのサイクル動作を同位相で制御し、試験室５ｃのサイクル動作を逆位相で制御することが好適である。仮に、試験室５ａ、５ｃのサイクル動作を同位相で制御する場合や、試験室５ｂ、５ｃのサイクル動作を同位相で制御する場合は、各試験室５ａ〜５ｃに対応した通気ダンパ４７、４８の開閉状態の切り換えにより、前記同様の逆位相サイクル制御が可能となる。

【0058】

一方、環境試験装置（関連発明の態様）５１は、３つの試験室５ａ〜５ｃが共有する低温室５５を１つだけ設けた構成となっている。そのため、この環境試験装置５１において逆位相サイクル制御を行う場合は、各試験室５ａ〜５ｃに対応した通気ダンパ４７、４８の開閉状態の切り換えにより可能となる。

【0059】

上記実施形態では、空調室７として高温室１２と低温室１３を個別に設け、冷熱衝撃試験装置として好適な環境試験装置１を示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、図６に示すように、加熱ヒータ２２と蒸発器２７が１つの空間に設置された空調室６１を有し、その空調室６１によって、試験室５内の雰囲気温度を調整可能な温度サイクル試験装置（あるいは温湿度サイクル試験装置）として好適な環境試験装置６０であっても構わない。例えば、この環境試験装置６０が温度サイクル試験装置である場合において、逆位相サイクル制御を行った場合は以下のような動作を実施する。

【0060】

すなわち、環境試験装置６０では、各試験室５ａ〜５ｃが、それぞれに連通した空調室６１から送られた所望の気体によって低温環境や高温環境が形成される。そして、上記実施形態と同様、逆位相サイクル制御によって、３つの試験室５ａ〜５ｃが同時に低温環境が形成されないように制御される。
なお、以下においては、低温サイクル動作、高温サイクル動作の順番で所定回数繰り返す一連のサイクル動作を行うものとして説明する。

【0061】

より詳細に説明すると、環境試験装置６０では、逆位相サイクル制御が実施されると、図７の太線に示すように、まず、試験室５ｃにおいて、１サイクル目の低温サイクル動作が開始される。すなわち、空調室６１内の蒸発器２７を作動し、当該空調室６１内の気体を冷却する。また同時に、空調室６１内の送風機６３が起動し、空調室６１内で生成した低温気体を試験室５ｃ側に送り込む。つまり、空調室６１と試験室５ｃとの間で低温気体を循環させる。これにより、試験室５ｃ内の雰囲気温度が、予め設定された目標温度（例えば摂氏マイナス５５度）となるように冷却される（以下、単に冷却制御という）。そして、試験室５ｃ内では、前記目標温度に至れば、一定時間その温度を維持するように制御される。そして、試験室５ｃでは、前記一定時間が経過すれば、蒸発器２７の作動を停止し、１サイクル目の高温サイクル動作が開始される。

【0062】

一方、試験室５ｃにおいて１サイクル目の低温サイクル動作が開始されてから一定時間が経過すると、残りの試験室５ａ、５ｂにおいて、図７の細線及び二点鎖線に示すように、１サイクル目の低温サイクル動作が開始される（目標温度：摂氏マイナス５５度）。すなわち、残り２つの試験室５ａ、５ｂの双方では、試験室５ｃにおける冷却制御から一定時間ずらすようにして、同様の冷却制御が開始される。このように、環境試験装置６０においても、先行的に、１つの試験室５ｃで冷却制御を実施し、その試験室５ｃにおける低温サイクル動作の終了のタイミングに合わせるように、残りの２つの試験室５ａ、５ｂにおける低温サイクル動作を開始する。

【0063】

試験室５ｃでは、１サイクル目の高温サイクル動作が開始されると、加熱ヒータ２２を起動し、空調室６１内の気体を加熱する。つまり、空調室６１と試験室５ｃとの間で高温気体を循環させる。これにより、試験室５ｃ内の雰囲気温度が、予め設定された目標温度（例えば摂氏１２５度）となるように加熱される（以下、単に加熱制御という）。そして、試験室５ｃ内では、前記目標温度に至れば、一定時間その温度を維持するように制御される。

【0064】

そして、試験室５ｃでは、高温サイクル動作が開始されてから一定時間が経過すれば、加熱ヒータ２２の作動を停止し、２サイクル目の低温サイクル動作が開始される。また同時に、試験室５ａ、５ｂでは、１サイクル目の低温サイクル動作が終了するため、当該低温サイクル動作を終了して１サイクル目の高温サイクル動作（試験室５ａの目標温度：摂氏１５０度、試験室５ｂの目標温度：摂氏１００度）が開始される。すなわち、試験室５ｃにおける２サイクル目の低温サイクル動作と、試験室５ａ、５ｂにおける１サイクル目の高温サイクル動作は、同一のタイミングで実施される。

【0065】

こうして、各試験室５ａ〜５ｃにおいて、所定回数のサイクル動作が実施されると、試験室５ａ〜５ｃにおいて低温サイクル動作又は高温サイクル動作に関わる制御を停止する。本実施形態では、各サイクルの後半の動作が高温サイクル動作であるため、先行的に低温サイクル動作を実施した試験室５ｃにおいては、最終サイクル（本実施形態では２サイクル）の高温サイクル動作が終了すると、試験に関わる制御を停止する。そして同時に、試験室５ｃ内を常温雰囲気にさらす常温さらし動作を実施する。

【0066】

常温さらし動作が開始されると、給気側ダンパ４４及び排気側ダンパ４９を開放状態に制御する。これにより、給気用開口４２及び排気用開口４６とが外部と連通状態となる。また、常温さらし動作では、給気用送風機４３が駆動される。そのため、試験室５ｃ内には、給気用開口４２を介して外気が導入される。また同時に、試験室５ｃ内の高温気体が、排気用開口４６を介して外部に押し出される。こうして、常温さらし動作によって、試験室５ｃ内の高温気体が外気に完全に置換され、試験室５ｃの雰囲気温度がＲＴに至れば、あるいは、ＲＴ近傍に至れば、当該動作を終了する。

【0067】

また、残りの２つの試験室５ａ、５ｂについても、試験室５ｃと同様であり、最終サイクル（本実施形態では２サイクル）の高温サイクル動作が終了すると、試験に関わる制御を停止し、試験室５ａ、５ｂ内を常温雰囲気にさらす常温さらし動作を実施する。その結果、試験室５ａ、５ｂの雰囲気温度がＲＴに至れば、あるいは、ＲＴ近傍に至れば、常温さらし動作を終了する。
なお、試験室５ａ〜５ｃにおいて実施される一連のサイクルは、上記実施形態と同様、所定回数繰り返しても良いし、１回のみであっても構わない。

【0068】

このように、環境試験装置６０においても、複数の試験室５と空調室６１が設けられ、さらに逆位相サイクル制御を備えたため、上記実施形態と同様の作用効果を期待することができる。
なお、この環境試験装置６０においては、空調室６１と試験室５との間に、ダンパを設けず、常時連通した構成を示したが、ダンパを設け、必要に応じて、そのダンパにより、空調室６１と試験室５とを連通させる構成としても構わない。

【0069】

上記実施形態では、低温さらし試験と高温さらし試験を繰り返し実施可能な冷熱衝撃試験装置を例に説明したが、本発明はこれに限定されず、低温さらし試験と常温さらし試験の実施が可能な冷熱衝撃試験装置であっても構わない。例えば、その環境試験装置６５としては、図８に示す構成が挙げられる。すなわち、環境試験装置６５は、空調室７として低温室１３のみを有し、高温室１２を有さない構成である。また、この環境試験装置６５には、常温さらし試験を可能とする給気部４０と排気部４１が備えられている。
また、同様の構成として、図４、５に示す環境試験装置５０、５１から高温室１２を省略したものも挙げられる。

【0070】

上記実施形態では、冷凍回路１５の各分岐路３７ａ〜３７ｃ上であって、蒸発器２７ａ〜２７ｃの上流側に膨張弁３１を設けた構成を示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、主流路３５上であって、分岐路３７ａ〜３７ｃに至る直前に１つの膨張弁３１を設けた構成であっても構わない。かかる構成を採用した場合、各分岐路３７ａ〜３７ｃ上に設けた電磁弁３０の開閉制御で、上記実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

【0071】

上記実施形態では、冷凍回路１５上に３つの蒸発器２７ａ〜２７ｃを設けて、冷凍回路１５における冷却能力の最大容量が、空調室ごとに個別の冷凍回路を設置する場合の１つの回路を基準に、概ね２倍程度の冷却能力を備えた構成を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば３倍程度の冷却能力を備えた構成であっても構わない。かかる構成によれば、上記実施形態と同様、設置スペースの省スペース化を図ることができる。また、本構成であっても、消費電力を抑えるように利用すれば、上記実施形態と同様、従来よりも省エネルギーを図ることが可能である。

【0072】

上記実施形態では、冷熱衝撃試験（あるいは温度サイクル試験）において、低温さらし試験（あるいは低温サイクル動作）、高温さらし試験（あるいは高温サイクル動作）の順番で一連のサイクルを繰り返す制御構成を示したが、本発明はこれに限定されず、高温さらし試験（あるいは高温サイクル動作）、低温さらし試験（あるいは低温サイクル動作）の順番で一連のサイクルを繰り返す制御構成を採用しても構わない。

【0073】

またその他、例えば、試験室５ｃは、高温さらし試験（あるいは高温サイクル動作）、低温さらし試験（あるいは低温サイクル動作）の順番で一連のサイクルを繰り返し、試験室５ａ、５ｂは、試験室５ｃのサイクルと逆の順番、つまり低温さらし試験（あるいは低温サイクル動作）、高温さらし試験（あるいは高温サイクル動作）の順番で一連のサイクルを繰り返す制御を採用しても構わない。
ただし、この制御構成を採用して、逆位相サイクル制御を実施する場合は、上記実施形態のように、いずれかの試験室を他の試験室に先行（半サイクル先行）して、低温さらし試験（あるいは低温サイクル動作）を実施する制御を行わず、全ての試験室の開始タイミングを同時にするか、いずれかの試験室の開始のタイミングをｎ（ｎ：１以上の自然数）サイクルずらした制御を行うのが望ましい。

【0074】

上記実施形態では、３つの試験室５ａ〜５ｃを高さ方向に並べた環境試験装置１を示したが、本発明はこれに限定されず、図９に示すように、３つの試験室５ａ〜５ｃを幅方向に並べた環境試験装置６２であっても構わない。

【0075】

上記実施形態では、３つの試験室５ａ〜５ｃを備えた構成を示したが、本発明はこれに限定されず、２つの試験室を備えた構成であったり、４以上の試験室を備えた構成であっても構わない。

【0076】

上記実施形態では、冷熱衝撃試験において、いずれの試験室５ａ〜５ｃにおいても、低温さらし試験の目標温度を摂氏マイナス４０度に固定した制御を示したが、試験室ごとに目標温度を変えて制御しても構わない。例えば、試験室５ａ〜５ｃのそれぞれの目標温度を、摂氏マイナス２０度、摂氏マイナス３０度、摂氏マイナス４０度といった具合である。

【符号の説明】

【0077】

１、６０、６２、６５ 環境試験装置
５ 試験室
７、６１ 空調室
１２ 高温室
１３、５２、５３、５５ 低温室
１５ 冷凍回路
２２ 加熱ヒータ（加熱手段）
２７ 蒸発器

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】