(57)【要約】【課題】強烈な勢いの冷風や熱風を供給しても、試料が四散しない冷熱衝撃試験装置及び冷熱衝撃試験方法をコスト増を最小限に抑制して提供すること。【解決手段】高温と低温の熱衝撃を試料に与える冷熱衝撃試験装置１００において、高温及び低温の条件温度を入力する入力手段２４と、条件温度の高温に温調された熱風を供給する熱風供給手段２１と、条件温度の低温に温調された冷風を供給する冷風供給手段２２と、冷風及び熱風を供給する供給口を備えた第1の試験槽１と、第1の試験槽内に入れ子状に配置され、冷風及び熱風を筐体１２で遮蔽した位置に開閉可能なスリット１８を備えた第２の試験槽２と、第２の試験槽の温度を検出する温度センサ１５と、温度が第１の基準温度に到達すると、閉状態のスリット１８を所定の開口度Ａだけ開口し、第２の基準温度に到達するとスリット１８を開口度Ａより大きい開口度Ｂにて開口する開口度制御手段３１と、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高温と低温の熱衝撃を試料に与える冷熱衝撃試験装置において、
高温及び低温の条件温度を入力する入力手段と、
前記条件温度の高温に温調された熱風を供給する熱風供給手段と、
前記条件温度の低温に温調された冷風を供給する冷風供給手段と、
冷風及び熱風を供給する供給口を備えた第1の試験槽と、
第1の試験槽内に入れ子状に配置され、冷風及び熱風を筐体で遮蔽した位置に開閉可能なスリットを備えた第２の試験槽と、
第２の試験槽の温度を検出する温度センサと、
前記温度が第１の基準温度に到達すると、閉状態の前記スリットを所定の開口度Ａだけ開口し、第２の基準温度に到達すると前記スリットを開口度Ａより大きい開口度Ｂにて開口する開口度制御手段と、
を有することを特徴とする冷熱衝撃試験装置。
【請求項２】
前記温度が第１の基準温度に到達した際、前記供給口から供給される冷風及び熱風の風量を低減する風量制御手段を有する、
ことを特徴とする請求項１記載の冷熱衝撃試験装置。
【請求項３】
前記温度が第１の基準温度に到達した際、前記供給口から供給される冷風及び熱風の風量を、第２の基準温度に到達するまで徐々に低減する風量制御手段を有する、
ことを特徴とする請求項１記載の冷熱衝撃試験装置。
【請求項４】
前記温度が第１の基準温度に到達した以降、定期的に、前記送風手段が供給する冷風及び熱風の風量を増減する風量制御手段を有し、
前記開口度制御手段は、風量が減状態の間だけ前記スリットを開口する、
ことを特徴とする請求項１記載の冷熱衝撃試験装置。
【請求項５】
前記開口度制御手段は、風量が減状態になる度に、徐々に前記スリットの開口度を大きくする、
ことを特徴とする請求項４記載の冷熱衝撃試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高温と低温の熱衝撃を試料に与える冷熱衝撃試験装置及び冷熱衝撃試験方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
製品の信頼性評価の１つに、高温と低温の熱衝撃を繰り返し与え熱衝撃に伴う膨張・収縮から生じた応力によるダメージを評価する冷熱衝撃試験が知られている。冷熱衝撃試験では、短時間に熱衝撃を与えることで製品に大きな負荷をかけることができるので、急激に加熱すること又は冷却することが好ましいが、一方、ヒータや冷却器の性能を向上させることはコスト増、消費電力増となるため好ましくない。この点について、試験室の上室にヒータを備えた高温槽を試験室の下室に冷却器を備えた低温槽を設け、真ん中の試験室に風車を備えた冷熱試験装置が考案されている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１記載の冷却試験装置は、試験室の風車が高温槽又は低温槽の空気を均一に試験室に吐出・吸引するので、ヒータや冷却器の性能を向上させることなく、試験室の温度分布を均一化しかつ高温又は低温への温度到達時間を短縮できるとしている。
【０００３】
また、急激な熱衝撃を与える方法として、試験槽に強烈な勢いで冷風や熱風を供給することが考えられている。図１２は、従来の試験槽の概略構成図を示す。試験槽の外壁には内部に連通した供給口が設けられており、冷風と熱風を切り替えて供給することができる。試験槽内には試料台が備えられており、試料台に冷熱衝撃試験の対象となる試料を載置する。
【特許文献１】特開平９−３０４２５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、種々の大きさの試料に対応するため試料台には試料を固定するための治具がないことが多く、強烈な勢いの冷風や熱風により試料が四散してしまうという問題がある。このため、試料が傷ついたり、また、試料そのものが行方不明になってしまう場合がある。試料が傷つくと、それが熱衝撃によるものか風圧の四散による物理的衝撃によるものか不明となり、試料が行方不明になると冷熱衝撃試験の評価そのものが困難になる。
【０００５】
かかる問題を解決しようと試料の大きさや形状に対応した固定用治具を設ければ、コスト増という別の問題を引き起こしてしまう。また、冷風や熱風の勢いを弱めることが考えられるが、短時間の昇温及び降温が困難になり冷熱衝撃試験の品質が低下してしまう。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑み、強烈な勢いの冷風や熱風を供給しても、試料が四散しない冷熱衝撃試験装置及び冷熱衝撃試験方法をコスト増を最小限に抑制して提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題に鑑み、本発明は、高温と低温の熱衝撃を試料に与える冷熱衝撃試験装置において、高温及び低温の条件温度を入力する入力手段と、条件温度の高温に温調された熱風を供給する熱風供給手段と、条件温度の低温に温調された冷風を供給する冷風供給手段と、冷風及び熱風を供給する供給口を備えた第1の試験槽と、第1の試験槽内に入れ子状に配置され、冷風及び熱風を筐体で遮蔽した位置に開閉可能なスリットを備えた第２の試験槽と、第２の試験槽の温度を検出する温度センサと、温度が第１の基準温度に到達すると、閉状態のスリットを所定の開口度Ａだけ開口し、第２の基準温度に到達するとスリットを開口度Ａより大きい開口度Ｂにて開口する開口度制御手段と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
強烈な勢いの冷風や熱風を供給しても、試料が四散しない冷熱衝撃試験装置及び冷熱衝撃試験方法をコスト増を最小限に抑制して提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら実施例を挙げて説明する。
【００１０】
〔試験槽２、温度制御の概略〕
図１は、本実施形態の冷熱衝撃試験装置１００の試験槽５０を示す図の一例である。図１の試験槽５０は試験槽１に試験槽２が配置される入れ子状の構造になっている。また、試験槽２は複数のスリット１８を備えるが、各スリット１８には開閉扉１９が配置されている。
【００１１】
このような構造の冷熱衝撃試験装置１００において試験の手順の一例を説明する。
（１）全てのスリット１８を閉じておく
（２）供給口４２から熱風を、又は、供給口４５から冷風を勢いよく供給する
（３）試験槽２の温度Ｔ２が所定の温度に接近してきたら、開閉扉１９を制御してスリット１８をゆっくりと開き始める
スリット１８を閉じた状態で、供給口から冷風又は熱風を強烈な勢いで供給する（以下、単に「供給する」という）ので、試験槽２の中の試料１３が風で四散することを防止できる。スリット１８を閉じている間も、少なくとも試験槽２の筐体１２は冷風又は熱風の温度に応じて昇温又は降温する。このため時間と共に試験槽１と試験槽２の温度差が小さくなり、スリット１８を開口しても温度差による試験槽２への気流の流れが生じにくくなる。
【００１２】
この状態になるとスリット１８をゆっくりと開口するので、ここでも試験槽２に流入する風量を最小限に抑制でき、試料台１６から試料１３が四散することを回避できる。スリット１８を開口した以降は、試験槽１から試験槽２へ気体が出入りして熱交換するので、試験槽２の内部の温度も急速に試験槽１の温度と等しくなる。
【００１３】
したがって、スリット１８の開口度を調整可能な試験槽２を、試験槽１に入れ子状に設けることで、試料１３を四散させることなく試料１３に急激な熱衝撃を負荷することができる。
【００１４】
〔冷熱衝撃試験装置１００の構成〕
図１に示した試験槽５０について詳細に説明する。試験槽５０は、熱風生成槽２１と冷風生成槽２２に全体を覆われ、外壁１１が熱風生成槽２１と冷風生成槽２２の両者に半分程度ずつ接するように構成されている。
【００１５】
熱風生成槽２１と冷風生成槽２２は公知の構成を用いることができる。例えば、熱風生成槽２１はハロゲンヒータ、グラファイトヒータ、ニクロム線ヒータ等のヒータ５２を熱源に、気体供給用のファン５１を備えている。また、冷風生成槽２２はコンプレッサで圧縮した冷媒が膨張過程で吸熱する作用を利用して気体の温度を下げる冷凍機５３と、温度調整用のヒータ５４と、気体供給用のファン５５と、を備えている。なお、図では熱風生成槽２１と冷風生成槽２２を別体に設けたが、気相の液体窒素と熱風生成槽２１を組み合わせて低温側は液体窒素の供給量で、高温側は熱風生成槽２１の加熱量でそれぞれ制御する熱風生成槽２１と冷風生成槽２２が一体型の温度制御装置を設けてもよい。
【００１６】
熱風生成槽２１と試験槽１は、供給口４２と排気口４３を介して連通しており、それぞれスライド式の弁４１を備えている。同様に、冷風生成槽２２と試験槽１は、供給口４５と排気口４６を介して連通しており、それぞれスライド式の弁４４を備えている。試験槽１は、熱風を供給する際は２つの弁４１を開放すると共に２つの弁４４を閉塞する。また、冷風を供給する際は２つの弁４４を開放すると共に２つの弁４１を閉塞する。
【００１７】
熱風の供給時、ヒータ５２が暖めた空気はファン５１により供給口４２から供給され排気口４３から熱風生成槽２１に環流し、再度ヒータ５２で暖められる。これを繰り返すことで試料１３を昇温する。また、冷風の供給時、冷凍機５３が冷却しヒータ５４が温度調整した空気はファン５５により供給口４５から供給され排気口４６から冷風生成槽２２に環流し、再度、冷凍機５３で冷却される。これを繰り返すことで試料１３を降温する。熱風と冷風の供給を繰り返すことで、試料１３に熱衝撃が負荷される。
【００１８】
試験槽１の外壁１１には、外気からの伝熱を遮断するよう、グラスウールや真空断熱材等の断熱材が内設されている。一方、試験槽２は、試験槽１と同じ温度に早く到達することが好ましいので、銅、アルミ等の熱伝導率の高い材質で構成することが好ましい。同様の理由で、試料台１６、試料台１６を支持する脚部１７も熱伝導率の高い材質で構成される。また、脚部１７と試験槽２の底面の間は、熱伝導性の良好なペースト等で接着、固定されている。
【００１９】
また、試験槽２は、試験槽１の底に固定されているが、試験槽２が十分な重量を有するのであれば、固定せずに試験槽１の底に乗せておくだけでもよい。試験槽２の底面では熱風又は冷風が通過するスペースが必要なので、試験槽２の底面と試験槽１の底の間には空間が設けられている。
【００２０】
試験槽１は、例えば紙面の手前側にヒンジを中心に回動するドア型の扉（不図示）を有し、そこからユーザが試料１３を取り替えることができるようになっている。試験槽２は、例えば６面体で中が中空の箱状の形状であるが、例えば底面だけ残し、その他の５面を一体に取り外せたり、上面を開放できるようになっている。したがって、容易に試料１３を試料台１６に載置することができる。
【００２１】
図１では試験槽２の底面に複数のスリット１８を設けたが、スリット１８は１つだけでもよい。ここで開閉扉１９はスリット１８毎に設けられるが、開閉扉１９の一部を互いに接続しておけば、開閉扉１９を駆動するアクチュエータ２３が１つでもそれぞれのスリット１８を同時に同じ開口度に調整することができる。
【００２２】
スリット１８は、試験槽１の供給口に対し試験槽２の筐体１２により遮蔽された位置に設けられる。こうすることで、冷風や熱風が速い速度で試験槽２に流入することを防止できる。図１では試験槽２の底面にスリット１８を設けているが、仮に試験槽１の底面に供給口があれば、試験槽２の上面にスリット１８を設ける。
【００２３】
図２は、冷熱衝撃試験装置１００のブロック図の一例を示す。冷熱衝撃試験装置１００は制御部２５により制御される。制御部２５は熱風生成槽２１、冷風生成槽２２、温度センサ１（１４）（以下、単に「温度センサ１」という），温度センサ２（１５）（以下、単に「温度センサ２」という）、アクチュエータ２３、及び、操作部２４と接続されており、実施例にて詳述する種々の制御手順に従い試験槽１に冷風又は熱風を供給する。なお、図２おいて図１と同一部の説明は省略する。
【００２４】
試験槽５０には２つの温度センサ１，２が配設されている。温度センサ１は試験槽１の温度を検出するセンサであり、温度センサ２は試験槽２の温度を検出するセンサである。本実施形態では、試験槽１の温度は重要でなく、試験槽１の温度は温調された冷風又は熱風の温度に依存するので、温度センサ１はなくてもよい。温度センサ１の配設位置は、供給口から供給される冷風又は熱風が直接当たらない、供給口と同じ面や底面等である。また、温度センサ２は試料１３の温度又はこれに近い温度を検出することが好ましいので、試料台１６、試験槽２の天井等に配置される。温度センサ１，２は、例えば熱電対や白金抵抗センサであるが、冷熱衝撃試験の温度範囲の温度を検出できるものであればよい。制御部２５は、サイクル時間毎に温度センサ１，２が検出する信号をＡ／Ｄ変換して試験槽１，２の温度Ｔ1、Ｔ2を取得する。
【００２５】
また、制御部２５に接続されたアクチュエータ２３はスリット１８を開閉する開閉扉１９を駆動する、例えば電機モータ、膨張型アクチュエータ、相変化型アクチュエータ、形状記憶合金等である。形状記憶合金なら電力消費や開口度の制御が不要になる。アクチュエータ２３はフィードバック制御が可能であることが好ましいが、オープン制御でもよい。いずれの場合でも、制御部２５は、アクチュエータ２３を制御することで、スリット１８の開口度を０〜１００％の間（例えば、無段階、１００段階、１０段階等）で調整することができる。
【００２６】
操作部２４は、例えば、キーボード、スイッチ、ダイヤル、タッチパネル等、冷熱衝撃試験の条件を入力するインターフェイスである。この他、冷熱衝撃試験の条件や現在の試料１３の温度等を表示する表示装置を備える。
【００２７】
制御部２５はコンピュータを実体とし、ＣＰＵがプログラムを実行するかＡＳＩＣ（Application  Specific  Integrated  Circuit）等のハードウェアが冷熱衝撃試験を実行する。制御部２５は、アクチュエータ２３を制御してスリット１８の開口度を調整する開口度制御部３１、熱風生成槽２１のファン５１、弁４１の開閉、冷風生成槽２２のファン５５、弁４４の開閉、を制御して試験槽１、２へ供給する冷風又は熱風の風量を調整する風量制御部３２、を有する。
【００２８】
例えば、ユーザが操作部２４から、高温時の暴露温度Ｔmax、低温時の暴露温度Ｔmin、高温維持時間、低温維持時間、温度変化速度、サイクル回数等を入力すると、制御部２５は試験槽１の温度Ｔ1が入力された変化を辿るように、熱風生成槽２１、冷風生成槽２２、及び、アクチュエータ２３を制御する。なお、制御部２５が制御するのは冷風又は熱風の温度Ｔａ、Ｔb、及び、風量である。すなわち、ユーザは試料１３の暴露温度Ｔmax、暴露温度Ｔmin、温度変化速度を入力するだけで、それらに応じた温度Ｔａの熱風又は温度Ｔbの冷風を制御部２５が供給するよう校正されている。
【００２９】
以下、暴露温度Ｔmaxに対応する熱風の温度をＴa、暴露温度Ｔminに対応する冷風の温度をＴbという。なお、温度Ｔaは高温側の所望の暴露温度Ｔmaxよりも高く、温度Ｔbは低温側の所望の暴露温度Ｔminよりも低い。こうすることで試験槽２や試料台１６、筐体１２に熱が奪われても、試料１３が所望の暴露温度Ｔmax、Ｔminに到達しやすくなる。
【実施例１】
【００３０】
冷風又は熱風を供給した際の試験槽１，２の温度変化について説明する。まず、比較のため、スリットを開口せずに熱風を供給した際の試験槽１、２の温度変化の例を図３（ａ）に基づき、風量の変化を図３（ｂ）に基づき説明する。図３（ａ）では、全てのスリット１８は全閉状態のままである。
【００３１】
試験槽１は弁４２、４３を開放し、熱風生成槽２１は熱風を試験槽１に供給する。図３（ｂ）では弁４２、４３を開放した時刻がゼロである。熱風の供給開始と共に風量は急激に増大し、熱風生成槽２１は試験槽１の温度が温度Taになるよう熱風の温度を制御する。そして、試験槽１の温度がTaに接近すると風量を徐々に弱め、試験槽１の温度が安定すると風量も安定する。したがって、風量は供給開始時に最大となり安定後は供給開始時よりも小さくなる。冷風の供給時も同様である。なお、試験槽１の温度がTaに安定すると、冷風を供給するまで風量はほぼ一定である。
【００３２】
時刻０から温度Ｔaの熱風を試験槽１の供給口から供給すると、試験槽１の温度Ｔ1が時間に比例的に上昇し、やがて熱風の温度Ｔaに等しくなる。これに対し試験槽２のスリット１８が閉口した状態では、試験槽２の温度Ｔ2は、試験槽２の筐体１２の温度が上昇するにつれて温度Ｔaに徐々に温度が接近するが、熱風が試験槽２に流入しないので、温度Ｔaに到達するには時間がかかる。
【００３３】
そこで、本実施例では、スリット１８の開口度を調整することで試料１３を四散させることなく早期に試験槽２の温度Ｔ2を所望の温度に制御する冷熱衝撃試験装置１００について説明する。
【００３４】
図４は制御手順のシーケンス図の一例を、図３（ｂ）は制御結果を、それぞれ示す。まず、図3（ａ）と同様に、スリット１８を閉口した状態で熱風を供給する。これにより、試験槽１の温度Ｔ1は徐々に温度Ｔaに接近する。
【００３５】
そして、時刻ｔoになるとスリット１８を開口させる。スリット１８を開口することで、試験槽２の温度Ｔ2の上昇速度を加速させることができる。スリット１８の開口度は、時刻ｔoから徐々に大きくすることで、熱風が試験槽２に急激に流入して試料１３が四散することを防止できる。また、時刻ｔcでスリット１８の開口度は１００％になるが、スリット１８を全開後は早期に試験槽２の温度Ｔ2を温度Ｔaに到達させることができる。
【００３６】
なお、冷風を供給する際も同様にスリット１８の開口度を調整すればよい。図３（ｃ）は、冷風を供給する際の温度変化の示す図の一例である。スリット１８を閉口した状態で冷風を供給する。そして、時刻ｔoから徐々にスリット１８を開口させ、試験槽２の温度Ｔ2の下降速度を加速させる。スリット１８の開口度を時刻ｔoから徐々に大きくすることで、冷風が試験槽２に急激に流入して試料１３が四散することを防止できる。また、時刻ｔcではスリット１８の開口度は１００％なので、スリット１８を全開後は早期に試験槽２の温度Ｔ2を温度Ｔbに到達させることができる。
【００３７】
時刻ｔoについて説明する。時刻ｔoは熱風又は冷風を供給してからの経過時間のみで決定されるものではなく、試験槽２の温度Ｔ2と最終的な到達温度である温度Ｔaとにより決定されるものである。試験槽２の温度Ｔ2と試験槽１の温度Ｔ1の温度差が大きいほど、スリット１８を開口した際、熱風又は冷風の試験槽２への流入速度が大きくなると考えられるからである。
【００３８】
このため、開口度制御部３１は、ＴｂとＴａの冷熱温度差に対し試験槽２の温度Ｔ2が所定の温度（以下、「開口開始温度」という）に達するとスリット１８の開口を開始する。例えば、温度Ｔ2が冷熱温度差（｜Ｔａ−Ｔｂ｜）の３０〜５０％に到達したら、スリット１８の開口を開始する。以下、冷熱温度差に対する温度Ｔ2の比率を到達度という。
到達度  ＝  ｜Ｔａ−Ｔｂ｜／試験槽２の温度Ｔ2
これはサイクル試験の場合であるので、室温から低温又は高温の一方にのみ熱衝撃を加える場合は室温からＴｂ又はＴａへの冷熱温度差に対する試験槽２の温度Ｔ2の到達度を用いる。
【００３９】
なお、開口開始温度に達した際のスリット１８の開口度は、最も小さい開口度（例えば、１％〜１０％程度）でよい。当初の開口度が小さいほど、試料１３の四散を抑制しやすいためである。
【００４０】
次に、スリット１８の開口度の変化速度について説明する。開口度を増大する過程でも急に開口度を大きくすると、試験槽２の温度Ｔ2と熱風の温度Ｔaの差によって、熱風が試験槽２に流入しやすくなる。このため、開口度を増大する過程においても、試験槽２の温度Ｔ2を監視しながら開口度を制御することが好ましい。具体的には、冷熱温度差に対する、試験槽２の温度Ｔ2の到達度に応じて、スリット１８の開口度を決定する。
【００４１】
例えば、試験槽２の温度Ｔ2が開口開始温度（例えば、冷熱温度差の３０％）に到達した時にスリット１８の開口を開始し、温度Ｔ2が冷熱温度差の９０％に到達した時にスリット１８の開口度を１００％にしたとする。このような前提を設けることで、冷熱温度差に対する試験槽２の温度Ｔ2の到達度に応じて、スリット１８の開口度を決定することができる。この場合、「１００／（９０−３０）＝１．７」から、到達度が１％増える毎に１．７％程度スリット１８の開口度を増大すればよいことになる。
【００４２】
したがって、試験槽２の温度Ｔ2が早く増大すれば、スリット１８も早く開口できるので、温度変化速度も大きくなるが、例えば１．７％をもっと大きくすると試料１３が四散する可能性が生じてくる。このため、熱風や冷風が試験槽２に勢いよく流入しないという制限により、冷熱衝撃試験の温度変化速度は制約される。この温度変化速度の制約は、高温側と低温側でそれぞれ試料１３が四散しない温度変化速度を実験的に決定することができる。なお、一般的な冷熱衝撃試験と同様に、温度変化速度は、熱風生成槽２１や冷風生成槽２２の能力、試験槽１、２の熱容量、によっても制限される。
【００４３】
また、冷熱衝撃試験の条件によっては、当初、最小限の開口度でスリット１８を開口した後、時間と共に徐々に開口度を増大するのでなく、数段階又は数秒で一気に開口度を１００％にすることもできる。
【００４４】
図５は、冷熱衝撃試験の実行手順を示すフローチャート図の一例である。まず、ユーザは冷熱衝撃試験の条件を入力する（Ｓ１０）。すなわち、暴露温度Ｔmax、Ｔmin、高温維持時間、低温維持時間、温度変化速度、サイクル回数等を入力する。この際、実行できない条件はエラーメッセージの表示と共に入力が拒否される。
【００４５】
ユーザが試料台１６に試料１３を載置して冷熱衝撃試験を開始すると、制御部２５が熱風又は冷風を試験槽１に供給する（Ｓ２０）。供給開始時、スリット１８の開口度はゼロである。試験中、熱風又は冷風の温度Ｔa、Ｔbは一定であるが、運転初期は熱風又は冷風の温度が上昇又は下降する場合があり、必ずしも試験中一定とはならない。
【００４６】
制御部２５は、温度センサ２が検出する試験槽２の温度Ｔ2が開口開始温度に到達したか否かを判定する（Ｓ３０）。上記のように開口開始温度は、冷熱温度差に対する温度Ｔ2の所定の到達度である。
【００４７】
開口開始温度に到達すると（Ｓ３０のＹｅｓ）、開口度制御部３１は、冷熱温度差に対する試験槽２の温度T2の到達度に応じてスリット１８の開口度を徐々に大きくする（Ｓ４０）。こうすることで、熱風又は冷風により試料１３が四散しないように維持しながらスリット１８の開口度を徐々に大きくすることができる。
【００４８】
そして、開口度制御部３１は開口度が１００％になったか否かを判定する（Ｓ５０）。開口度が１００％になった後は（Ｓ５０のＹｅｓ）、試験槽２の温度Ｔ2が所望の温度Ｔaに到達したか否かを判定する（Ｓ６０）。
【００４９】
試験槽２の温度Ｔ2が所望の温度Ｔaに到達した場合（Ｓ６０のＹｅｓ）、ステップＳ１０で入力された高温維持時間又は低温維持時間だけ待機する（Ｓ７０）。そして、高温維持時間又は低温維持時間が経過すると（Ｓ７０のＹｅｓ）、低温側又は高温側に熱衝撃を加えるため、冷風又は熱風が供給されるので、開口度制御部３１はスリット１８を全閉する（Ｓ８０）。以降はステップＳ２０から繰り返すが、スリット１８を全閉することで試料１３が四散することを防止することができる。
【００５０】
以上説明したように、本実施例の冷熱衝撃試験装置１００は、試験槽１内の試験槽２のスリット１８をゆっくり開口することで、試料台１６から試料１３が四散することを防止しながら、急激な温度変化を実現できる。スリット１８のある試験槽２を設ければよいので、試料１３毎に固定治具を用意するよりもコスト増を抑制できる。
【実施例２】
【００５１】
実施例１では熱風又は冷風の風量を一定としたが、本実施例では風量を変化させる冷熱衝撃試験装置１００について説明する。
【００５２】
図６は、本実施例の制御手順のシーケンス図の一例を示す。時刻ｔo2からスリット１８の開口度を徐々に大きくするのは実施例１と同様である。しかし、本実施例ではスリット１８を開口する直前、熱風又は冷風の風量を低減する。風量を低減するので、試験槽２の温度Ｔ2が温度Ｔaに到達する時間は実施例１よりも長くなる可能性があるが、風量を低減することでスリット１８を開口した際に試料１３が四散することを防止しやすくなる。
【００５３】
スリット１８の開口を開始する、試験槽２の温度Ｔ2が到達すべき開口開始温度（時刻ｔo2）は、実施例１と同様又はより低い値に決定する。風量を低減することで、試験槽１と試験槽２の温度差が大きくても試験槽２に流入する風量を抑制できるので、開口開始温度をより小さくすることで、試験槽２の温度Ｔ2をより早期に温度Ｔa、Ｔbに到達させることができる。なお、基準を満たした際のスリット１８の開口度は、最も小さい開口度である点は実施例１と同様である。
【００５４】
一方、スリット１８の開口度の変化速度は、風量が少ないので実施例１よりも早くすることができる。例えば、風量を１／２にした場合は開口度の変化速度を２倍に、風量を１／３にした場合は開口度の変化速度を３倍にする、など風量の変化量（低減量）に応じて、開口度の変化速度を大きくする。例えば、２倍にする場合、「（１００／（５０−２０）＝３．４」であるので、冷熱温度差に対する試験槽２の温度Ｔ2の到達度が２０％になったら開口を開始し、５０％になったらスリット１８の開度が１００％になるように設定する。開口速度を大きくしても、風量が小さいので試料１３が四散することを防止できる。
【００５５】
なお、風量をどのくらい低減するかは、例えば暴露温度Ｔmax、Ｔminにより制約される。暴露温度Ｔmaxが高いのに風量を低減したり、暴露温度Ｔminが低いのに風量を低減すると、試料１３がその温度まで到達できない場合があるためである。暴露温度ＴmaxとＴminに対し、低減可能な風量は予め実験的に登録されている。このため、風量の低減量は、冷熱衝撃試験の条件を入力することにより自動的に決定することができる。
【００５６】
以上から、暴露温度Ｔmax、Ｔminにより風量が制限され、風量からスリット１８の開口度の変化速度が制限されるので、暴露温度Ｔmax、Ｔminにより温度変化速度も制限されることになる。
【００５７】
図７は、冷熱衝撃試験の実行手順を示すフローチャート図の一例である。なお、図７において図５と同一ステップには同一の符号を付しその説明は省略する。本実施例では、スリット１８を開口する直前、熱風又は冷風の風量を低減するので、温度センサ２が検出する試験槽２の温度Ｔ2の到達度が開口開始温度に到達した場合（Ｓ３０のＹｅｓ）、風量制御部３２は温度Ｔaに応じて風量を低減する（Ｓ３１）。例えば、試験槽２の温度Ｔ2をＴaに到達させるために最低限必要な風量以上の風量を決定する。必要以上の風量であればよい。上限は元の風量である。
【００５８】
また、開口度制御部３１は、風量に応じてスリット１８の変化速度を決定する（Ｓ３２）。風量が低減された分だけ、スリット１８の開口度が早く大きくなるので、温度変化速度を大きくすることができる。以降の処理は、実施例１と同様である。
【００５９】
したがって、本実施例によれば、風量を低減することでスリット１８を開口した際に試料１３が四散することを防止すると共に、スリット１８を早く開口するので風量が低減しても温度変化速度の低下を最小限に抑制できる。
【００６０】
また、スリット１８の開口度を徐々に大きくするのでなく、風量を低減した直後、スリット１８の開口度を１００％にしてもよい。また、スリット１８の開口度を徐々に大きくする場合でも、基準を満たした際のスリット１８の開口度を最も小さい開口度にするのでなく、例えば、３０〜５０％のように初期値を大きくしてもよい。すなわち、低減した風量により試料１３が四散しない開口度であればよい。
【実施例３】
【００６１】
実施例２では、熱風又は冷風の風量を低減したが低減後は一定に保持していた。本実施例では、風量を徐々に変化させる冷熱衝撃試験装置１００について説明する。
【００６２】
図８は、本実施例の制御手順のシーケンス図の一例を示す。時刻ｔo3からスリット１８の開口度を徐々に大きくするのは実施例１と同様である。しかし、本実施例ではスリット１８を開口する直前からスリット１８の開口度が１００％となる時刻ｔcにかけて、徐々に熱風又は冷風の風量を低減する。
【００６３】
こうすることで、スリット１８の開口度が小さいほど風量を多く（スリット１８の開口度が大きいほど風量を少なく）することができる。したがって、実施例２と同様に、試料１３の四散を防止しながら、早期に温度Ｔa、Ｔbに到達することができる。なお、スリット１８の開口度の変化速度が実施例２と同じだとすると、風量が徐々に低減する分、供給される熱量が大きい（奪う熱量が大きい）ので、実施例２よりも早期に温度Ｔa、Ｔbに到達することができる。
【００６４】
風量の制御について説明する。試験槽２の温度Ｔ2が高くなるほどスリット１８の開口度を大きくするという考え方に従えば、風量はスリット１８の開口度に依存するとしてよい。したがって、実施例１と同様に、冷熱温度差に対する試験槽２の温度Ｔ2の到達度に応じてスリット１８の開口度を決定し、スリット１８の開口度に応じて風量を低減する。すなわち、冷熱温度差に対する試験槽２の温度Ｔ2の到達度が増える毎に、スリット１８の開口度を増大すると共に、風量を低減する。
【００６５】
風量をどこまで低減可能かは、実施例２と同様に暴露温度Ｔmax、Ｔminにより制約される。したがって、風量の最小値を当初の風量（１００％とする）の例えば５０％とすれば、「（１００−５０）／１００＝０．５」から、スリット１８の開口度を１％増大する毎に、風量を０．５％ずつ低減すればよいことが算出される。こうすることで、最小の風量を保ちながら、スリット１８の開口度に応じて風量を徐々に低減することができる。
【００６６】
なお、本実施例では、スリット１８の開口を開始する際の風量が１００％に近いので、試験槽２の温度Ｔ2が到達すべき開口開始温度（時刻ｔo3）は、実施例１と同程度である。
【００６７】
図９は、冷熱衝撃試験の実行手順を示すフローチャート図の一例である。なお、図９において図７と同一ステップには同一の符号を付しその説明は省略する。
【００６８】
温度センサ２が検出する試験槽２の温度Ｔ2が開口開始温度に到達すると（Ｓ３０のＹｅｓ）、開口度制御部３１は、冷熱温度差に対する温度Ｔ2の到達度に応じてスリット１８の開口度を徐々に大きくする（Ｓ４０）。こうすることで、熱風又は冷風により試料１３が四散しないように維持しながらスリット１８の開口度を徐々に大きくすることができる。
【００６９】
そして、本実施例では、風量制御部３２はスリット１８の開口度に応じて風量を低減する（Ｓ４１）。こうすることで、スリット１８の開口度が小さいほど風量を多く（スリット１８の開口度が大きいほど風量を少なく）することができる。以降の処理は、実施例１と同様である。
【００７０】
したがって、本実施例によれば、スリット１８の開口度に応じて風量を低減するので、試料が四散しない風量を確保でき、実施例２よりも早期に温度Ｔa、Ｔbに到達することができる。
【実施例４】
【００７１】
本実施例では、定期的に風量を増減する冷熱衝撃試験装置１００について説明する。図１０は、本実施例の制御手順のシーケンス図の一例を示す。風量が増状態ではスリット１８の開口度がゼロ％であるが、風量が減状態となる度にスリット１８の開口度を徐々に大きくしている。
【００７２】
すなわち、風量が少ない状態でスリット１８を開口することで試料１３の四散を防止でき、徐々に開口度を大きくするので試験槽２の温度Ｔ2と温度Ｔaの温度差が小さい状態になってから開口度を大きくすることができる。スリット１８の開口時には風量が低減されているが、実施例２と同様に、低減後の風量に応じて、開口度の変化速度を大きくすることで、早期に温度Ｔaに到達することができる。なお、このような定期的な風量の増減は、ファン５１又はファン５５の回転数制御により実現できる。
【００７３】
風量を増減するタイミングは風量制御部３２により制御される。温度Ｔaが高い（又は低い）ほど、増状態が長いことが好ましいので、増状態の時間と減状態の時間の比は、例えば、温度Ｔaに応じて決定される。
【００７４】
また、開口度は実施例２と同様に決定することができる。すなわち、冷熱温度差に対する試験槽２の温度Ｔ2の到達度に応じて、スリット１８の開口度を決定する。風量が少ないので開口度が１００％に到達する時刻ｔc４を、少なくとも実施例１の時刻ｔcより早くすることができる。なお、本実施例では、スリット１８の開口を開始する際は風量を低減するので、試験槽２の温度Ｔ2が到達すべき開口開始温度（時刻ｔo4）は、実施例２と同程度である。
【００７５】
図１１は、冷熱衝撃試験の実行手順を示すフローチャート図の一例である。なお、図１１において図５と同一ステップには同一の符号を付しその説明は省略する。温度センサ２が検出する試験槽２の温度Ｔ2が開口開始温度に到達した場合（Ｓ３０のＹｅｓ）、風量制御部３２は温冷熱温度差に応じて風量を低減する（Ｓ３１）。風量制御部は３２は、例えば、試験槽２の温度Ｔ2を温風の尾温度Ｔaに到達させるために最小限必要な風量を決定する。
【００７６】
そして、風量の減状態のタイミングを検知して、開口度制御部３１は冷熱温度差に対する温度Ｔ２の到達度に応じてスリット１８の開口度を制御する（Ｓ３３）。以降の処理は、実施例２と同様である。
【００７７】
したがって、本実施例によれば、風量を低減することでスリット１８を開口した際に試料１３が四散することを防止すると共に、スリット１８を早く開口するので風量が低減しても温度変化速度の低下を最小限に抑制できる。
【００７８】
なお、図１１のように減状態の風量を一定にするのでなく、実施例３のように徐々に低減してもよい。こうすることで、スリット１８の開口度が小さいほど風量を多くすることができ、温度変化速度を向上させることができる。
【００７９】
以上説明したように、本実施形態の冷熱衝撃試験装置１００は、試験槽５０を入れ子状にして、内部の試験槽２のスリット１８の開口度を、試験槽２の温度Ｔ2や風量に応じて調整することで、試料１３を四散させることなく試料１３に急激な熱衝撃を負荷することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】冷熱衝撃試験装置の試験槽を示す図の一例である。
【図２】冷熱衝撃試験装置のブロック図の一例である。
【図３】試験槽１、２の温度変化の一例を示す図である。
【図４】制御手順のシーケンス図の一例である（実施例１）。
【図５】冷熱衝撃試験の実行手順を示すフローチャート図の一例である（実施例１）。
【図６】制御手順のシーケンス図の一例である（実施例２）。
【図７】冷熱衝撃試験の実行手順を示すフローチャート図の一例である（実施例２）。
【図８】制御手順のシーケンス図の一例である（実施例３）。
【図９】冷熱衝撃試験の実行手順を示すフローチャート図の一例である（実施例３）。
【図１０】制御手順のシーケンス図の一例である（実施例４）。
【図１１】冷熱衝撃試験の実行手順を示すフローチャート図の一例である（実施例４）。
【図１２】従来の試験槽の概略構成図の一例である。
【符号の説明】
【００８１】
１、２  試験槽
１３    試料
１４    温度センサ１
１５    温度センサ２
１６    試料台
１８    スリット
１９    開閉扉
２１    熱風生成槽
２２    冷風生成槽
２３    アクチュエータ
２４    操作部
２５    制御部
３１    開口度制御部
３２    風量制御部
５０    試験槽
１００  冷熱衝撃試験装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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