(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に試験体を収容可能な第１試験槽と、
前記第１試験槽内に泡状の気液二相状態の試験域を形成し、その第１試験槽内に形成する試験域の気液比を変更可能に構成された第１気液二相形成装置と、
前記第１試験槽内の気液二相状態の試験域の温度を調節するための第１温度調節装置と、
前記第１気液二相形成装置に前記第１試験槽内の試験域の気液比を変更させる制御を行う制御装置とを備えた、環境試験装置。
【請求項２】
内部に試験体を収容可能な第２試験槽と、
前記第２試験槽内に泡状の気液二相状態の試験域を形成する第２気液二相形成装置と、
前記第２試験槽内の気液二相状態の試験域の温度を調節するための第２温度調節装置と、
試験体を前記第１試験槽内の泡状の気液二相状態の試験域に浸漬する位置と前記第２試験槽内の泡状の気液二相状態の試験域に浸漬する位置との間で移送する移送装置とを備えた、請求項１に記載の環境試験装置。
【請求項３】
前記第１試験槽内と前記第２試験槽内において試験体を設置する高さ位置を変更可能な位置変更機構を備える、請求項２に記載の環境試験装置。
【請求項４】
前記第１気液二相形成装置は、液体中に気体を導入して泡状の気液二相状態の流体を生成し、その生成した気液二相状態の流体を前記第１試験槽内に送り込む第１気液導入装置を有し、
前記第２気液二相形成装置は、液体中に気体を導入して泡状の気液二相状態の流体を生成し、その生成した気液二相状態の流体を前記第２試験槽内に送り込む第２気液導入装置を有する、請求項２又は３に記載の環境試験装置。
【請求項５】
前記第１気液導入装置は、前記第１試験槽内の試験体の配設位置よりも下側の位置で前記第１試験槽内に気液二相状態の流体を吐出する第１吐出部を有し、
前記第２気液導入装置は、前記第２試験槽内の試験体の配設位置よりも下側の位置で前記第２試験槽内に気液二相状態の流体を吐出する第２吐出部を有する、請求項４に記載の環境試験装置。
【請求項６】
前記第１気液導入装置は、前記第１試験槽内から液体を吸引して吐出する第１ポンプと、その第１ポンプから吐出される液体が導入される第１ベンチュリノズルと、前記第１ベンチュリノズルのうち流路径が絞られた箇所に接続され、前記第１ベンチュリノズルの流路内に気体を導入するための第１気体導入管と、前記第１ベンチュリノズルと前記第１試験槽とを接続し、前記第１ベンチュリノズルの流路内で生成された気液二相状態の流体を前記第１試験槽内に導入するための第１気液導入管とを有し、
前記第２気液導入装置は、前記第２試験槽内から液体を吸引して吐出する第２ポンプと、その第２ポンプから吐出される液体が導入される第２ベンチュリノズルと、前記第２ベンチュリノズルのうち流路径が絞られた箇所に接続され、前記第２ベンチュリノズルの流路内に気体を導入するための第２気体導入管と、前記第２ベンチュリノズルと前記第２試験槽とを接続し、前記第２ベンチュリノズルの流路内で生成された気液二相状態の流体を前記第２試験槽内に導入するための第２気液導入管とを有する、請求項４又は５に記載の環境試験装置。
【請求項７】
前記第１ポンプ及び前記第２ポンプは、液体の吐出流量を変更可能に構成されている、請求項６に記載の環境試験装置。
【請求項８】
前記第１気体導入管と前記第２気体導入管には、流量調整弁がそれぞれ設けられている、請求項６又は７に記載の環境試験装置。
【請求項９】
前記第１試験槽内と前記第２試験槽内には、それぞれ液体が溜められており、
前記第１気液二相形成装置は、前記第１試験槽内の液体中に気体を吹き込むことにより前記第１試験槽内で泡状の気液二相状態の試験域を形成する第１気体吹込み装置を有し、
前記第２気液二相形成装置は、前記第２試験槽内の液体中に気体を吹き込むことにより前記第２試験槽内で泡状の気液二相状態の試験域を形成する第２気体吹込み装置を有する、請求項２又は３に記載の環境試験装置。
【請求項１０】
前記第１気体吹込み装置は、前記第１試験槽内の試験体の配設位置よりも下側の位置で前記第１試験槽内に気体を吐出する第１気体吐出部を有し、
前記第２気体吹込み装置は、前記第２試験槽内の試験体の配設位置よりも下側の位置で前記第２試験槽内に気体を吐出する第２気体吐出部を有する、請求項９に記載の環境試験装置。
【請求項１１】
前記第１気体吹込み装置は、前記第１試験槽内の液体中に吹き込む気体を圧縮して吐出する第１コンプレッサを有し、
前記第２気体吹込み装置は、前記第２試験槽内の液体中に吹き込む気体を圧縮して吐出する第２コンプレッサを有する、請求項９又は１０に記載の環境試験装置。
【請求項１２】
前記第１コンプレッサ及び前記第２コンプレッサは、気体の吐出流量を変更可能に構成されている、請求項１１に記載の環境試験装置。
【請求項１３】
前記第１気液二相形成装置は、前記第１試験槽の外側で液体中に気体を導入して泡状の気液二相状態の流体を生成し、その生成した気液二相状態の流体を前記第１試験槽内に送り込む第１気液導入装置を有し、
前記第１気液導入装置は、前記第１試験槽の外側で生成する気液二相状態の流体の気液比を変更可能に構成され、
前記制御装置は、前記第１気液導入装置に前記第１試験槽の外側で生成する気液二相状態の流体の気液比を変更させる制御を行うことによって前記第１気液二相形成装置に前記第１試験槽内の試験域の気液比を変更させる、請求項１〜３のいずれか１項に記載の環境試験装置。
【請求項１４】
前記第１試験槽内には、液体が溜められており、
前記第１気液二相形成装置は、前記第１試験槽内の液体中に気体を吹き込むことにより前記第１試験槽内で泡状の気液二相状態の試験域を形成する第１気体吹込み装置を有し、
前記第１気体吹込み装置は、前記第１試験槽内の液体中に吹き込む気体の量を変更可能に構成され、
前記制御装置は、前記第１気体吹込み装置に前記第１試験槽内の液体中に吹き込む気体の量を変更させる制御を行うことによって前記第１気液二相形成装置に前記第１試験槽内の試験域の気液比を変更させる、請求項１〜３のいずれか１項に記載の環境試験装置。
【請求項１５】
内部に試験体を収容可能な試験槽と、
前記試験槽内に泡状の気液二相状態の試験域を形成する気液二相形成装置と、
前記試験槽内の気液二相状態の試験域の温度を調節するための温度調節装置と、
前記試験槽内の試験域中における試験体の高さ位置を任意に制御可能な昇降機構とを備え、
前記昇降機構が試験体の高さ位置を変更してその試験体を前記試験域内の気液比が異なる領域に配置することにより前記試験域で試験体に付与される熱負荷の大きさを調節する、環境試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、環境試験装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、試験体の信頼性評価において、試験時間の短縮を目的とした加速寿命試験が行われており、その試験方法の１つとして、試験体を高温と低温に交互に繰り返し曝して熱衝撃を与えることにより、試験体に不具合が発生しないかを確認する冷熱衝撃試験が行われている。下記の特許文献１及び特許文献２には、このような冷熱衝撃試験を行うための冷熱衝撃試験装置が開示されている。
【０００３】
特許文献１に開示された冷熱衝撃試験装置では、試験体を収容する試験室と、試験室に高温空気を供給するための高温室と、試験室に低温空気を供給するための低温室とが設けられている。この冷熱衝撃試験装置では、高温室から試験室に送風する高温空気に試験体を所定時間曝した後に低温室から試験室に送風する低温空気に試験体を所定時間曝すというサイクルを繰り返し行うことによって、試験体に熱衝撃を付与する。
【０００４】
この特許文献１に開示されたような空気を熱媒体とする冷熱衝撃試験装置は、試験体の実際の使用状況下で試験体に生じる不具合を良好に再現できるため、広く利用されている試験装置である。
【０００５】
特許文献２に開示された冷熱衝撃試験装置は、液状の熱媒体を用いて試験体に熱衝撃を与えるものである。具体的には、この冷熱衝撃試験装置は、液状の高温熱媒体が注入された高温槽と、液状の低温熱媒体が注入された低温槽と、その高温槽と低温槽との間で試験体を移動させるための移動装置とを備えている。そして、この冷熱衝撃試験装置では、移動装置が試験体を高温槽内の高温熱媒体と低温槽内の低温熱媒体とに交互に浸漬させることにより、試験体に熱衝撃を付与する。液状の熱媒体は、空気よりも熱伝達率が高いため、試験体を急速に温度変化させることが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−６６２３７号公報
【特許文献２】特許第３８７２４５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献１に開示された空気を熱媒体とする冷熱衝撃試験装置では、一定の試験時間の短縮効果が得られるものの、近年では、さらに試験時間を短縮できる試験装置が望まれている。
【０００８】
一方、上記特許文献２に開示された液状の熱媒体を用いた冷熱衝撃試験装置では、液状の熱媒体の熱伝達率の高さに起因して、試験時間を大幅に短縮することが可能であるが、冷熱衝撃試験の結果、試験体に生じる不具合のモードが、実際の使用状況下で試験体に生じる不具合のモードと合致しないことが多々見受けられる。具体的には、半導体チップが搭載された基板を試験体として、上記特許文献２に開示された試験装置により冷熱衝撃試験を行うと、半導体チップのセラミックパッケージに亀裂が入ったり、基板が割れたりといった不具合が生じる。しかし、一般的な使用状況下では、そのような激しい不具合が発生することは殆どなく、基板に対する半導体チップのはんだ付け箇所に損傷が生じて通電不良が発生するといった不具合が殆どである。このため、実際の使用状況下で生じる不具合を再現できない場合がある。
【０００９】
この発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、実際の使用状況下で試験体に生じる不具合の再現性を確保しつつ、試験の加速性を向上することが可能な環境試験装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、この発明の環境試験装置は、内部に試験体を収容可能な第１試験槽と、前記第１試験槽内に泡状の気液二相状態の試験域を形成し、その第１試験槽内に形成する試験域の気液比を変更可能に構成された第１気液二相形成装置と、前記第１試験槽内の気液二相状態の試験域の温度を調節するための第１温度調節装置と、前記第１気液二相形成装置に前記第１試験槽内の試験域の気液比を変更させる制御を行う制御装置とを備えている。なお、本発明における泡状の気液二相状態とは、大部分が液体でその液体中に気泡がわずかに含まれている状態や、全体のうち大半が気泡からなる状態を含む概念である。
【００１１】
本発明の環境試験装置では、第１試験槽内に形成された泡状の気液二相状態の試験域で試験体に熱負荷を与えることができる。泡状の気液二相状態は空気に比べて熱伝達率が高いため、本発明のように泡状の気液二相状態の試験域に試験体を曝す場合には、例えばその気液二相状態の試験域と同じ温度の空気に試験体を曝す場合と比べて、試験体への伝熱が早くなる。このため、この環境試験装置では、空気を熱媒体として試験体に熱負荷を与える従来の試験装置に比べて、試験の加速性を向上することができる。また、泡状の気液二相状態は、液体に比べて熱伝達率が低いため、本発明の環境試験装置では、液体を熱媒体として試験体に熱負荷を与える従来の試験装置ほど、試験体を急速に温度変化させることはない。このため、本発明の環境試験装置では、実際の使用状況下で試験体に生じる不具合のモードとは異なる激しい不具合が試験体に発生するのを抑制することができる。すなわち、この環境試験装置では、実際の使用状況下で試験体に発生する不具合の再現性を確保することができる。従って、本発明の環境試験装置では、実際の使用状況下で試験体に生じる不具合の再現性を確保しつつ、試験の加速性を向上することができる。
【００１２】
また、この環境試験装置では、泡状の気液二相状態の試験域中に試験体を浸漬して試験体の外面全体に泡を接触させた状態で試験体に熱負荷を与えることができるので、試験体全体に対して比較的均一な条件の熱負荷を与えることができる。
【００１３】
上記環境試験装置において、内部に試験体を収容可能な第２試験槽と、前記第２試験槽内に泡状の気液二相状態の試験域を形成する第２気液二相形成装置と、前記第２試験槽内の気液二相状態の試験域の温度を調節するための第２温度調節装置と、試験体を前記第１試験槽内の泡状の気液二相状態の試験域に浸漬する位置と前記第２試験槽内の泡状の気液二相状態の試験域に浸漬する位置との間で移送する移送装置とを備えていることが好ましい。
【００１４】
この構成では、例えば、第１温度調節装置により第１試験槽内の泡状の気液二相状態の試験域を所定の高温まで加熱するとともに第２温度調節装置により第２試験槽内の泡状の気液二相状態の試験域を所定の低温まで冷却すれば、移送装置によりそれら両試験槽内の試験域間で試験体を移し替えて試験体に第１試験槽内の気液二相状態の試験域の高温と第２試験槽内の気液二相状態の試験域の低温との間の温度差に相当する大きな熱負荷を付与することができる。そして、この構成では、第１試験槽内と第２試験槽内の両方に泡状の気液二相状態の試験域が形成されるので、例えば第１試験槽内の泡状の気液二相状態の試験域を高温とし、第２試験槽内の泡状の気液二相状態の試験域を低温とする場合には、高温の気液二相状態の試験域と低温の気液二相状態の試験域のどちらに試験体を浸漬する場合でも、試験時間を短縮しつつ、試験体にあまりに急激な温度変化が与えられるのを防ぐことができる。
【００１５】
この場合において、環境試験装置は、前記第１試験槽内と前記第２試験槽内において試験体を設置する高さ位置を変更可能な位置変更機構を備えることが好ましい。
【００１６】
この構成では、位置変更機構により各試験槽内における試験体の高さ位置を変更することができるので、各試験槽内で泡状の気液二相状態の試験域の液面の位置が変化した場合でも、試験体の高さ位置を調節して試験体全体が泡状の気液二相状態の試験域中に浸漬する状態を維持することができる。
【００１７】
上記第１気液二相形成装置が第１気液導入装置を有するとともに第２気液二相形成装置が第２気液導入装置を有する構成において、前記第１気液二相形成装置は、液体中に気体を導入して泡状の気液二相状態の流体を生成し、その生成した気液二相状態の流体を前記第１試験槽内に送り込む第１気液導入装置を有し、前記第２気液二相形成装置は、液体中に気体を導入して泡状の気液二相状態の流体を生成し、その生成した気液二相状態の流体を前記第２試験槽内に送り込む第２気液導入装置を有していていもよい。
【００１８】
この構成によれば、試験槽の外部で泡状の気液二相状態の流体を生成してからその流体を各試験槽に導入することができる。このため、この構成では、試験槽内の液体に対して気体を吹き込むことにより試験槽内で泡状の気液二相状態の試験域を生成するような構成に比べて、試験槽内に比較的均一な泡状の気液二相状態の試験域を生成することができる。その結果、試験体に対して伝熱の部分的な偏りの少ない、比較的均一な条件の熱負荷を加えることができる。
【００１９】
さらにこの場合において、前記第１気液導入装置は、前記第１試験槽内の試験体の配設位置よりも下側の位置で前記第１試験槽内に気液二相状態の流体を吐出する第１吐出部を有し、前記第２気液導入装置は、前記第２試験槽内の試験体の配設位置よりも下側の位置で前記第２試験槽内に気液二相状態の流体を吐出する第２吐出部を有することが好ましい。
【００２０】
この構成によれば、第１吐出部から吐出された流体のうちの気泡が第１試験槽内で上昇して試験体に接触し、第２吐出部から吐出された流体のうちの気泡が第２試験槽内で上昇して試験体に接触する。従って、この構成では、両試験槽内において試験体に泡状の気液二相状態の試験域を良好に接触させた状態で試験体に熱を伝えることができる。
【００２１】
上記第１気液二相形成装置が第１気液導入装置を有するとともに第２気液二相形成装置が第２気液導入装置を有する構成において、前記第１気液導入装置は、前記第１試験槽内から液体を吸引して吐出する第１ポンプと、その第１ポンプから吐出される液体が導入される第１ベンチュリノズルと、前記第１ベンチュリノズルのうち流路径が絞られた箇所に接続され、前記第１ベンチュリノズルの流路内に気体を導入するための第１気体導入管と、前記第１ベンチュリノズルと前記第１試験槽とを接続し、前記第１ベンチュリノズルの流路内で生成された気液二相状態の流体を前記第１試験槽内に導入するための第１気液導入管とを有し、前記第２気液導入装置は、前記第２試験槽内から液体を吸引して吐出する第２ポンプと、その第２ポンプから吐出される液体が導入される第２ベンチュリノズルと、前記第２ベンチュリノズルのうち流路径が絞られた箇所に接続され、前記第２ベンチュリノズルの流路内に気体を導入するための第２気体導入管と、前記第２ベンチュリノズルと前記第２試験槽とを接続し、前記第２ベンチュリノズルの流路内で生成された気液二相状態の流体を前記第２試験槽内に導入するための第２気液導入管とを有していてもよい。
【００２２】
この構成によれば、各ベンチュリノズルの流路内で液体中に各気体導入管を通じて気体が気泡状態となって導入されるので、液体中に気体を導入して生成した泡状の気液二相状態の流体を第１試験槽内に送り込むことが可能な第１気液導入装置を具体的に構成することができるとともに、液体中に気体を導入して生成した泡状の気液二相状態の流体を第２試験槽内に送り込むことが可能な第２気液導入装置を具体的に構成することができる。
【００２３】
この場合において、前記第１ポンプ及び前記第２ポンプは、液体の吐出流量を変更可能に構成されていることが好ましい。
【００２４】
この構成によれば、両ポンプの液体の吐出流量を調節して両試験槽内に導入する気液二相状態の流体中の液体の比率を調節することができる。試験槽に導入される気液二相状態の流体中の液体の比率が低くなると、気液二相状態の試験域から試験体への伝熱が遅くなり、試験体の温度変化が緩やかになる一方、試験槽に導入される気液二相状態の流体中の液体の比率が高くなると、気液二相状態の試験域から試験体への伝熱が早くなり、試験体の温度変化が急になる。従って、この構成では、試験体の温度変化が試験時間の短縮と実際の使用状況に応じた試験体の不具合モードの再現とを良好に両立できるような温度変化となるように両試験槽内に導入する気液二相状態の流体の気液比を調節することができる。
【００２５】
上記第１気液導入装置が第１ベンチュリノズルの流路内に気体を導入するための第１気体導入管を有し、第２気液導入装置が第２ベンチュリノズルの流路内に気体を導入するための第２気体導入管を有する構成において、前記第１気体導入管と前記第２気体導入管には、流量調整弁がそれぞれ設けられていることが好ましい。
【００２６】
この構成によれば、各気体導入管を通じて各ベンチュリノズルの流路内で液体中に導入される気体の液体に対する比率を各気体導入管に設けられた流量調整弁によって調整することができるため、各試験槽内に導入する気液二相状態の流体中の気体の比率を調節することができる。試験槽に導入される気液二相状態の流体中の気体の比率が高くなると、気液二相状態の試験域から試験体への伝熱が遅くなり、試験体の温度変化が緩やかになる一方、試験槽に導入される気液二相状態の流体中の気体の比率が低くなると、気液二相状態の試験域から試験体への伝熱が早くなり、試験体の温度変化が急になる。従って、この構成では、試験体の温度変化が試験時間の短縮と実際の使用状況に応じた試験体の不具合モードの再現とを良好に両立できるような温度変化となるように両試験槽内に導入する気液二相状態の流体の気液比を調節することができる。
【００２７】
上記環境試験装置が第１試験槽、第１気液二相形成装置、第２試験槽及び第２気液二相形成装置を備える構成において、前記第１試験槽内と前記第２試験槽内には、それぞれ液体が溜められており、前記第１気液二相形成装置は、前記第１試験槽内の液体中に気体を吹き込むことにより前記第１試験槽内で泡状の気液二相状態の試験域を形成する第１気体吹込み装置を有し、前記第２気液二相形成装置は、前記第２試験槽内の液体中に気体を吹き込むことにより前記第２試験槽内で泡状の気液二相状態の試験域を形成する第２気体吹込み装置を有していてもよい。
【００２８】
この構成では、各気体吹込み装置により各試験槽内の液体中に気体を吹き込んで泡状の気液二相状態の試験域を形成することができる。すなわち、この構成では、試験槽の外部で液体中に気体を導入するための器具を必要とせず、簡略な構成で両試験槽内に泡状の気液二相状態の試験域を形成することができる。
【００２９】
この場合において、前記第１気体吹込み装置は、前記第１試験槽内の試験体の配設位置よりも下側の位置で前記第１試験槽内に気体を吐出する第１気体吐出部を有し、前記第２気体吹込み装置は、前記第２試験槽内の試験体の配設位置よりも下側の位置で前記第２試験槽内に気体を吐出する第２気体吐出部を有することが好ましい。
【００３０】
この構成によれば、第１気体吐出部から吐出された気体が第１試験槽内の液体中を気泡となって上昇して試験体に接触し、第２気体吐出部から吐出された気体が第２試験槽内の液体中を気泡となって上昇して試験体に接触する。従って、この構成では、両試験槽内において試験体に泡状の気液二相状態の試験域を良好に接触させた状態で試験体に熱を伝えることができる。
【００３１】
上記第１気液二相形成装置が第１気体吹込み装置を有するとともに第２気液二相形成装置が第２気体吹込み装置を有する構成において、前記第１気体吹込み装置は、前記第１試験槽内の液体中に吹き込む気体を圧縮して吐出する第１コンプレッサを有し、前記第２気体吹込み装置は、前記第２試験槽内の液体中に吹き込む気体を圧縮して吐出する第２コンプレッサを有することが好ましい。
【００３２】
この構成では、各コンプレッサによって圧縮した気体を各試験槽内の液体中に導入するため、各試験槽内に溜められた液体の比重が高い場合であっても、圧縮された気体の圧力によって各試験槽内の液体中に気体をスムーズに導入することができる。また、この構成では、各コンプレッサによって圧縮した気体を各試験槽内の液体中に導入するため、気体を細かい気泡の状態で各試験槽内の液体中に導入することが可能となる。その結果、各試験槽内において試験体の外面全体にわたって細かい泡状の気液二相状態を比較的均一に接触させることができるため、試験体の中で泡状の気液二相状態の試験域からの伝熱速度に部分的な偏りが生じるのを抑制することができる。
【００３３】
この場合において、前記第１コンプレッサ及び前記第２コンプレッサは、気体の吐出流量を変更可能に構成されていることが好ましい。
【００３４】
この構成によれば、両コンプレッサの気体の吐出流量を調節して両試験槽内に吹き込む気体の量を調節することができる。試験槽内で試験体に接触する気液二相状態の試験域中の気体の比率が高くなると、気液二相状態の試験域から試験体への伝熱が遅くなり、試験体の温度変化が緩やかになる一方、試験槽内で試験体に接触する気液二相状態の試験域中の気体の比率が低くなると、気液二相状態の試験域から試験体への伝熱が早くなり、試験体の温度変化が急になる。従って、この構成では、試験体の温度変化が試験時間の短縮と実際の使用状況に応じた試験体の不具合モードの再現とを良好に両立できるような温度変化となるように両試験槽内で試験体に接触する泡状の気液二相状態の試験域の気液比を調節することができる。
【００３５】
上記環境試験装置において、前記第１気液二相形成装置は、前記第１試験槽の外側で液体中に気体を導入して泡状の気液二相状態の流体を生成し、その生成した気液二相状態の流体を前記第１試験槽内に送り込む第１気液導入装置を有し、前記第１気液導入装置は、前記第１試験槽の外側で生成する気液二相状態の流体の気液比を変更可能に構成され、前記制御装置は、前記第１気液導入装置に前記第１試験槽の外側で生成する気液二相状態の流体の気液比を変更させる制御を行うことによって前記第１気液二相形成装置に前記第１試験槽内の試験域の気液比を変更させてもよい。
【００３６】
また、上記環境試験装置において、前記第１試験槽内には、液体が溜められており、前記第１気液二相形成装置は、前記第１試験槽内の液体中に気体を吹き込むことにより前記第１試験槽内で泡状の気液二相状態の試験域を形成する第１気体吹込み装置を有し、前記第１気体吹込み装置は、前記第１試験槽内の液体中に吹き込む気体の量を変更可能に構成され、前記制御装置は、前記第１気体吹込み装置に前記第１試験槽内の液体中に吹き込む気体の量を変更させる制御を行うことによって前記第１気液二相形成装置に前記第１試験槽内の試験域の気液比を変更させてもよい。
【００３７】
また、本発明による環境試験装置は、内部に試験体を収容可能な試験槽と、前記試験槽内に泡状の気液二相状態の試験域を形成する気液二相形成装置と、前記試験槽内の気液二相状態の試験域の温度を調節するための温度調節装置と、前記試験槽内の試験域中における試験体の高さ位置を任意に制御可能な昇降機構とを備え、前記昇降機構が試験体の高さ位置を変更してその試験体を前記試験域内の気液比が異なる領域に配置することにより前記試験域で試験体に付与される熱負荷の大きさを調節する。
【発明の効果】
【００３８】
以上説明したように、本発明の環境試験装置によれば、実際の使用状況下で試験体に生じる不具合の再現性を確保しつつ、試験の加速性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の第１実施形態による環境試験装置の概略的な全体構成を示す図である。
【図２】本発明の第２実施形態による環境試験装置の概略的な全体構成を示す図である。
【図３】本発明の第１実施形態の一変形例による環境試験装置の概略的な全体構成を示す図である。
【図４】本発明の第２実施形態の一変形例による環境試験装置の概略的な全体構成を示す図である。
【図５】本発明の他の変形例による環境試験装置の概略的な全体構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
【００４１】
（第１実施形態）
まず、図１を参照して、本発明の第１実施形態による環境試験装置の構成について説明する。
【００４２】
この第１実施形態による環境試験装置は、第１試験槽２内の高温の泡状の気液二相状態の試験域と第２試験槽８内の低温の泡状の気液二相状態の試験域との間で試験体を移し替えて試験体に熱負荷を与えるための冷熱衝撃試験装置である。この環境試験装置は、例えば半導体基板や各種回路基板等を試験体として冷熱衝撃試験を行うために用いられる。
【００４３】
具体的には、当該第１実施形態の環境試験装置は、第１試験槽２と、第１気液二相形成装置４と、加熱器６と、第１温度センサ７と、第２試験槽８と、第２気液二相形成装置１０と、第２試験槽温度調節装置１２と、第２温度センサ１４と、移送装置１６と、制御装置１８と、図略の設定装置とを備えている。
【００４４】
第１試験槽２は、試験体を高温にするための高温槽である。第１試験槽２は、内部に試験体を収容可能に構成されている。具体的には、第１試験槽２は、中空状に形成されて上面が開口している第１試験槽本体２ａと、第１試験槽本体２ａの開口部を開閉するための第１シャッタ２ｂとを有する。第１試験槽本体２ａ内には、フッ素系不活性液体が所定の水位まで溜められている。第１試験槽本体２ａ内において前記液体が溜められた領域の上側には、空気の存在するスペースがある。第１シャッタ２ｂは、観音開きで第１試験槽本体２ａの内側に開くようになっており、後述する昇降機構１６ｃによる試料籠１６ａの昇降に応じて開閉される。
【００４５】
第１気液二相形成装置４は、第１試験槽２内に泡状の気液二相状態の試験域を形成するための装置である。この第１気液二相形成装置４は、フッ素系不活性液体中に空気を導入して泡状の気液二相状態の流体を生成し、その生成した気液二相状態の流体を第１試験槽２内に送り込む第１気液導入装置５を有する。
【００４６】
第１気液導入装置５は、例えば体積分率で気体が１０％で液体が９０％の状態から気体と液体が５０％ずつの状態までの泡状の気液二相状態の流体を生成することが可能となっている。この第１気液導入装置５は、第１液体導出管５ａと、第１ポンプ５ｂと、第１吐出管５ｃと、第１ベンチュリノズル５ｄと、第１気体導入管５ｅと、第１気液導入管５ｆと、第１流量調整弁５ｇとを有する。
【００４７】
第１液体導出管５ａは、第１試験槽２内から前記液体を導出するためのものである。第１液体導出管５ａは、一端が第１試験槽本体２ａの底部に接続されており、他端が第１ポンプ５ｂの吸入側に接続されている。
【００４８】
第１ポンプ５ｂは、第１液体導出管５ａを通じて第１試験槽２内から前記液体を吸引して吐出するものである。第１ポンプ５ｂは、その回転数を変更することにより液体の吐出流量を変更可能となっている。
【００４９】
第１ポンプ５ｂの吐出側には、第１吐出管５ｃの一端が接続されている。また、第１吐出管５ｃの他端には、第１ベンチュリノズル５ｄの一端が接続されている。従って、第１ポンプ５ｂから吐出された前記液体は、第１吐出管５ｃを通じて第１ベンチュリノズル５ｄの流路内に導入されるようになっている。
【００５０】
第１ベンチュリノズル５ｄには、一端側から他端側へ延びる流路が形成されている。そして、当該流路の長手方向中央部における流路径は、両端部における流路径に比べて絞られている。なお、流路の両端部における流路径は、互いに等しくなっている。この第１ベンチュリノズル５ｄの構造により、第１ベンチュリノズル５ｄの流路を流通する液体は、流路径が絞られている箇所で流速が上昇するとともに低圧となる。そして、第１ベンチュリノズル５ｄの流路のうち流路径が絞られた箇所には、第１気体導入管５ｅの一端が接続されている。第１気体導入管５ｅの他端は、第１試験槽２内のうち前記空気が存在するスペースに接続されている。第１気体導入管５ｅは、第１ベンチュリノズル５ｄの流路内に空気を導入するためのものである。第１気体導入管５ｅを通じて第１試験槽２内の空気が第１ベンチュリノズル５ｄの流路内に導入され、その流路内で空気が液体中に導入されて泡状の気液二相状態の流体が生成されるようになっている。
【００５１】
第１気液導入管５ｆは、第１ベンチュリノズル５ｄと第１試験槽２とを接続している。この第１気液導入管５ｆは、第１ベンチュリノズル５ｄの流路内で生成された気液二相状態の流体を第１試験槽２内に導入するためのものである。
【００５２】
具体的には、第１気液導入管５ｆは、一端が第１ベンチュリノズル５ｄのうち第１吐出管５ｃが接続された側と反対側の端部に接続されており、他端が第１試験槽本体２ａの下部の側壁に設けられた貫通穴を通じて第１試験槽本体２ａ内に挿入されている。この第１気液導入管５ｆの他端は、第１試験槽２内に気液二相状態の流体を吐出する第１吐出部５ｈとなっている。この第１吐出部５ｈは、第１試験槽２内において試験体の配設位置よりも下側の位置に配置されているとともに、第１試験槽２に対する第１液体導出管５ａの接続位置よりも上側の位置に配置されている。これにより、第１吐出部５ｈから第１試験槽２内に吐出された気液二相状態の流体のうちの気泡は、第１吐出部５ｈから上昇し、その気泡が第１液体導出管５ａを通じて導出されることはない。このため、第１ポンプ５ｂに気泡が吸入されて、第１ポンプ５ｂに不具合が生じるのが防止される。
【００５３】
第１流量調整弁５ｇは、第１気体導入管５ｅに設けられている。この第１流量調整弁５ｇの開度を調節することにより、第１気体導入管５ｅを通じて第１ベンチュリノズル５ｄの流路内に導入される空気の流量、すなわち第１ベンチュリノズル５ｄの流路内で前記液体に導入される空気の比率を調節できるようになっている。
【００５４】
加熱器６は、第１試験槽２内において試験体の配設位置の下側に設けられている。加熱器６は、本発明の第１温度調節装置の概念に含まれるものであり、第１試験槽２内の泡状の気液二相状態の試験域及び液体を加熱してそれらの温度が設定された高温となるように調節するためのものである。
【００５５】
第１温度センサ７は、第１試験槽２内に設けられており、第１試験槽２内の泡状の気液二相状態の試験域の温度を検出する。第１温度センサ７によって検出された温度のデータは、制御装置１８に送られるようになっている。
【００５６】
第２試験槽８は、試験体を低温にするための低温槽である。第２試験槽８は、第１試験槽２と同様に構成されている。すなわち、第２試験槽８は、第１試験槽本体２ａ及び第１シャッタ２ｂと同様の第２試験槽本体８ａ及び第２シャッタ８ｂを有する。
【００５７】
第２気液二相形成装置１０は、第２試験槽８内に泡状の気液二相状態の試験域を形成するための装置である。この第２気液二相形成装置１０は、上記第１気液導入装置５と同様に構成された第２気液導入装置１１を有する。具体的には、第２気液導入装置１１は、第１気液導入装置５の第１液体導出管５ａ、第１ポンプ５ｂ、第１吐出管５ｃ、第１ベンチュリノズル５ｄ、第１気体導入管５ｅ、第１気液導入管５ｆ及び第１流量調整弁５ｇと同様の第２液体導出管１１ａ、第２ポンプ１１ｂ、第２吐出管１１ｃ、第２ベンチュリノズル１１ｄ、第２気体導入管１１ｅ、第２気液導入管１１ｆ及び第２流量調整弁１１ｇを有する。また、第２気液導入管１１ｆのうち第２試験槽本体８ａ内に挿入された端部は、第２ベンチュリノズル１１ｄ内で生成された気液二相状態の流体を第２試験槽８内に吐出する第２吐出部１１ｈとなっている。第２試験槽８内におけるこの第２吐出部１１ｈの配置は、第１試験槽２内における前記第１吐出部５ｈの配置と同様である。
【００５８】
第２試験槽温度調節装置１２は、第２試験槽本体８ａ内の泡状の気液二相状態の試験域及び液体を冷却してそれらの温度が設定された低温となるように調節するための装置である。この第２試験槽温度調節装置１２は、本発明の第２温度調節装置の概念に含まれる。第２試験槽温度調節装置１２は、冷却装置１２ａと、第２試験槽加熱器１２ｂとを有する。
【００５９】
冷却装置１２ａは、第２試験槽８内の泡状の気液二相状態の試験域を冷却するためのものである。冷却装置１２ａは、冷却器１２ｃと、冷凍機１２ｄとを有する。
【００６０】
冷却器１２ｃは、内部を冷媒が流通する熱交換器であり、第２試験槽８内に設けられている。この冷却器１２ｃにおいて泡状の気液二相状態の試験域との熱交換が行われることにより、泡状の気液二相状態の試験域が冷却されるようになっている。
【００６１】
冷凍機１２ｄは、冷却器１２ｃで熱交換に用いられる冷媒の冷却を行うものである。この冷凍機１２ｄは、第２試験槽８の外部に設置されており、冷媒の流通配管１２ｅを介して冷却器１２ｃと接続されている。すなわち、冷却器１２ｃと冷凍機１２ｄとの間で流通配管１２ｅを介して冷媒が循環するように構成されている。これにより、冷凍機１２ｄで冷却された冷媒が冷却器１２ｃに供給され、冷却器１２ｃにおいて泡状の気液二相状態の試験域との熱交換が行われた後、冷却器１２ｃから冷凍機１２ｄに冷媒が戻されて冷凍機１２ｄで再度冷却されるようになっている。
【００６２】
第２試験槽加熱器１２ｂは、第２試験槽本体８ａ内において試験体の配設位置の下側に設けられている。この第２試験槽加熱器１２ｂは、第２試験槽８内の泡状の気液二相状態の試験域が冷却装置１２ａによって設定温度を超えて冷却された場合にその気液二相状態の試験域を温度調節のために補助的に加熱するものである。すなわち、第２試験槽温度調節装置１２では、冷却装置１２ａの冷却能力と第２試験槽加熱器１２ｂの加熱能力とのバランスで第２試験槽８内の泡状の気液二相状態の試験域の温度を設定された低温となるように調節する。
【００６３】
第２温度センサ１４は、第２試験槽８内に設けられており、第２試験槽８内の泡状の気液二相状態の試験域の温度を検出する。第２温度センサ１４によって検出された温度のデータは、制御装置１８に送られるようになっている。
【００６４】
移送装置１６は、試験体を第１試験槽２内の泡状の気液二相状態の試験域に浸漬する位置と第２試験槽８内の泡状の気液二相状態の試験域に浸漬する位置との間で移送するものである。この移送装置１６は、試料籠１６ａと、水平移動機構１６ｂと、昇降機構１６ｃとを有する。
【００６５】
試料籠１６ａは、内部に試験体を収容するものである。
【００６６】
水平移動機構１６ｂは、両試験槽２，８の上方の領域に設けられている。この水平移動機構１６ｂは、昇降機構１６ｃを支持しており、その昇降機構１６ｃを第１試験槽２の上方の位置と第２試験槽８の上方の位置との間で水平方向に移動させる。
【００６７】
昇降機構１６ｃは、下部において試料籠１６ａを支持しており、その試料籠１６ａを昇降させる。具体的には、昇降機構１６ｃは、第１試験槽２上の位置と第１試験槽２内の泡状の気液二相状態の試験域に浸漬する試験体の配設位置との間で試料籠１６ａを昇降させる一方、第２試験槽８上の位置と第２試験槽８内の泡状の気液二相状態の試験域に浸漬する試験体の配設位置との間で試料籠１６ａを昇降させる。また、昇降機構１６ｃは、第１試験槽２内と第２試験槽８内において試験体の入った試料籠１６ａの高さ位置を変更可能に構成されている。すなわち、本実施形態では、昇降機構１６ｃが本発明の位置変更機構の概念に含まれる。
【００６８】
移送装置１６では、昇降機構１６ｃが試験体を収容した試料籠１６ａを第１試験槽２内の試験体の配設位置まで降下させてその位置で所定時間保持した後、第１試験槽２の上方まで引き上げ、その後、水平移動機構１６ｂが昇降機構１６ｃを第２試験槽８上の位置に移動させ、昇降機構１６ｃが試料籠１６ａを第２試験槽本体８ａ内の試験体の配設位置まで降下させてその位置で所定時間保持し、その後、同様に第１試験槽２内の試験体の配設位置に試料籠１６ａを移送するといった動作を繰り返し行えるようになっている。
【００６９】
図略の設定装置は、操作者が環境試験装置の動作に関する各種設定値や試験条件を設定するために用いられるものである。具体的には、この設定装置により、第１試験槽２内の泡状の気液二相状態の試験域の設定温度（高温）、第２試験槽８内の泡状の気液二相状態の試験域の設定温度（低温）、第１試験槽２内での試験体の昇温速度、第２試験槽８内での試験体の降温速度、高温槽である第１試験槽２内に試験体を保持する高温保持時間、低温槽である第２試験槽８内に試験体を保持する低温保持時間、第１試験槽２内での試験体の高温曝しと第２試験槽８内での試験体の低温曝しからなるサイクルの繰り返し回数等を設定できるようになっている。
【００７０】
制御装置１８は、環境試験装置の各部の制御を行うものである。具体的には、制御装置１８は、第１温度センサ７による検出温度が前記設定装置により設定された第１試験槽２内の泡状の気液二相状態の試験域の設定温度となるように加熱器６の加熱能力を制御する。また、制御装置１８は、第２温度センサ１４による検出温度が前記設定装置により設定された第２試験槽８内の泡状の気液二相状態の試験域の設定温度となるように冷却装置１２ａの冷凍機１２ｄの冷却能力と第２試験槽加熱器１２ｂの加熱能力を制御する。
【００７１】
また、制御装置１８は、第１ポンプ５ｂと第２ポンプ１１ｂの液体の吐出流量の制御と、第１流量調整弁５ｇと第２流量調整弁１１ｇの開度の制御とを行う。具体的には、制御装置１８は、第１試験槽２内での試験体の昇温速度と第１試験槽２内に導入する泡状の気液二相状態の流体の気液比との相関関係を表すデータを記憶しており、そのデータに基づいて前記設定装置により設定された第１試験槽２内での試験体の昇温速度の設定値に対応する前記気液比を算出する。そして、制御装置１８は、第１気液導入装置５から第１試験槽２内に送り込まれる泡状の気液二相状態の流体の気液比が前記算出した気液比となるように第１ポンプ５ｂの液体の吐出流量を制御するとともに第１流量調整弁５ｇの開度を制御して第１ベンチュリノズル５ｄの流路内で生成される気液二相状態の流体の気液比を調節する。また、制御装置１８は、第２試験槽８内での試験体の降温速度と第２試験槽８内に導入する泡状の気液二相状態の流体の気液比との相関関係を表すデータを記憶しており、そのデータに基づいて前記設定装置により設定された第２試験槽８内での試験体の降温速度の設定値に対応する前記気液比を算出する。そして、制御装置１８は、第２気液導入装置１１から第２試験槽８内に送り込まれる泡状の気液二相状態の流体の気液比が前記算出した気液比となるように第２ポンプ１１ｂの液体の吐出流量を制御するとともに第２流量調整弁１１ｇの開度を制御して第２ベンチュリノズル１１ｄの流路内で生成される気液二相状態の流体の気液比を調節する。
【００７２】
また、制御装置１８は、移送装置１６の動作及び第１シャッタ２ｂと第２シャッタ８ｂの開閉動作を制御する。具体的には、制御装置１８は、前記設定装置により設定された高温保持時間の間、試験体の入った試料籠１６ａを第１試験槽２内の試験体の配設位置で保持するように昇降機構１６ｃを制御する一方、前記設定装置により設定された低温保持時間の間、試料籠１６ａを第２試験槽８内の試験体の配設位置で保持するように昇降機構１６ｃを制御する。また、制御装置１８は、昇降機構１６ｃが試験体の入った試料籠１６ａを第１試験槽２内の泡状の気液二相状態の試験域中に降ろして保持した後、試料籠１６ａを引き上げ、その後、水平移動機構１６ｂが昇降機構１６ｃを第２試験槽８上に水平移動させ、昇降機構１６ｃが試料籠１６ａを第２試験槽８内の泡状の気液二相状態の試験域中に降ろすといった一連の動作を前記設定装置により設定された試験体の高温曝しと低温曝しからなるサイクルの繰り返し回数の分だけ繰り返し実行させる。そして、制御装置１８は、昇降機構１６ｃが第１試験槽２内に試料籠１６ａを降ろす直前に第１シャッタ２ｂを開かせる一方、昇降機構１６ｃが第１試験槽２内から試料籠１６ａを引き上げた直後に第１シャッタ２ｂを閉じる。また、制御装置１８は、昇降機構１６ｃが第２試験槽８内に試料籠１６ａを降ろす直前に第２シャッタ８ｂを開かせる一方、昇降機構１６ｃが第２試験槽８内から試料籠１６ａを引き上げた直後に第２シャッタ８ｂを閉じる。
【００７３】
また、制御装置１８は、各気液導入装置５，１１から各試験槽２，８内に導入される泡状の気液二相状態の流体の気液比に応じて昇降機構１６ｃに各試験槽２，８内で試料籠１６ａを保持する高さ位置を調節させる。具体的には、各試験槽２，８内に導入される泡状の気液二相状態の流体の気液比が変わると各試験槽２，８内における泡状の気液二相状態の試験域の液面の高さ位置が変わる。制御装置１８は、各試験槽２，８内に導入される泡状の気液二相状態の流体の気液比と各試験槽２，８内における泡状の気液二相状態の試験域の液面の高さ位置に応じた試験体の適切な高さ位置、すなわち試験体全体が泡状の気液二相状態の試験域中に浸漬する高さ位置との相関関係を表すデータを記憶しており、前記試験体の昇温速度及び降温速度に基づいて算出された気液比に対応する各試験槽２，８内での試験体の適切な高さ位置を前記データに基づいて算出する。そして、制御装置１８は、昇降機構１６ｃが前記各試験槽２，８内での試験体の適切な高さ位置に試料籠１６ａを降ろすように昇降機構１６ｃの動作を制御するようになっている。
【００７４】
次に、冷熱衝撃試験を行う際の本発明の第１実施形態による環境試験装置の動作について説明する。
【００７５】
この環境試験装置では、まず、第１試験槽２内に高温で泡状の気液二相状態の試験域が形成されるとともに、第２試験槽８内に低温で泡状の気液二相状態の試験域が形成される。
【００７６】
具体的には、第１試験槽２側では、第１気液導入装置５が泡状の気液二相状態の流体を生成してその流体を第１試験槽２内に送り込む。詳細には、第１ポンプ５ｂが第１試験槽２内に溜められているフッ素系不活性液体を第１試験槽２の底部から第１液体導出管５ａを通じて吸引するとともに、その液体を第１吐出管５ｃを通じて第１ベンチュリノズル５ｄの流路内に供給する。第１ベンチュリノズル５ｄの流路内において流路径が絞られた箇所では、供給された前記液体の流速が上昇する一方、圧力が低下する。この圧力低下に伴って、第１試験槽２内の空気が第１気体導入管５ｅを通じて第１ベンチュリノズル５ｄの流路内に吸入され、前記液体中に導入される。これにより、第１ベンチュリノズル５ｄの流路内で泡状の気液二相状態の流体が生成される。そして、第１ベンチュリノズル５ｄの流路内で生成された泡状の気液二相状態の流体は、第１気液導入管５ｆを通り、第１試験槽２内において試験体の配設位置よりも下側の位置で第１吐出部５ｈから吐出される。これにより、第１試験槽２内に泡状の気液二相状態の試験域が形成される。なお、第１吐出部５ｈから吐出された気液二相状態の流体のうちの気泡は、第１吐出部５ｈから上昇し、第１吐出部５ｈよりも下側に位置する第１試験槽２内の底部付近の領域には液体が溜まる。そして、第１試験槽２内では、加熱器６が泡状の気液二相状態の試験域及び液体を設定された高温まで加熱する。
【００７７】
一方、第２試験槽８側では、第２気液導入装置１１が前記第１気液導入装置５と同様に泡状の気液二相状態の流体を生成してその流体を第２試験槽８内に送り込む。そして、冷却装置１２ａが第２試験槽８内の泡状の気液二相状態の試験域及び液体を設定された低温まで冷却する。第２試験槽加熱器１２ｂは、第２試験槽８内の泡状の気液二相状態の試験域及び液体が冷却されすぎた場合に加熱し、その泡状の気液二相状態の試験域及び液体を設定された低温に維持する。
【００７８】
そして、上記のように各試験槽２，８内に泡状の気液二相状態の流体が満たされた状態で、第１シャッタ２ｂが開くとともに、移送装置１６の昇降機構１６ｃが試験体の入った試料籠１６ａを第１試験槽２内の試験体の配設位置に降下させ、その位置で設定された高温保持時間の間、試料籠１６ａを保持する。これにより、試験体は、高温で泡状の気液二相状態の試験域中に浸漬され、接触した泡からの伝熱によって設定された高温まで加熱される。この時の試験体の昇温速度は、前記泡状の気液二相状態の試験域と同じ温度の空気によって試験体を加熱する場合の昇温速度に比べて速く、かつ、前記泡状の気液二相状態の試験域と同じ温度の液体によって試験体を加熱する場合の昇温速度に比べて遅くなる。
【００７９】
高温保持時間が終了すると、昇降機構１６ｃが試料籠１６ａを第１試験槽２上まで引き上げ、第１シャッタ２ｂが閉じる。そして、水平移動機構１６ｂが昇降機構１６ｃを第２試験槽８の上方の位置まで水平移動させる。その後、第２シャッタ８ｂが開くとともに、昇降機構１６ｃが試料籠１６ａを第２試験槽８内の試験体の配設位置に降下させ、その位置で設定された低温保持時間の間、試料籠１６ａを保持する。これにより、試験体は、低温で泡状の気液二相状態の試験域中に浸漬され、接触した泡によって設定された低温まで冷却される。この時の試験体の降温速度は、前記泡状の気液二相状態の試験域と同じ温度の空気によって試験体を冷却する場合の降温速度に比べて速く、かつ、前記泡状の気液二相状態の試験域と同じ温度の液体によって試験体を冷却する場合の降温速度に比べて遅くなる。
【００８０】
低温保持時間が終了すると、第１試験槽２から第２試験槽８へ試験体を移送した上記の場合と同様にして、移送装置１６が試料籠１６ａを第１試験槽２内の試験体の配設位置へ移し、高温で泡状の気液二相状態の試験域内で試験体を設定された高温保持時間の間保持する。
【００８１】
以上のように、設定された高温保持時間の間、試験体を第１試験槽２内の高温で泡状の気液二相状態の試験域中に浸漬する過程と、設定された低温保持時間の間、試験体を第２試験槽８内の低温で泡状の気液二相状態の試験域中に浸漬する過程とが交互に繰り返し行われ、それによって試験体に熱衝撃が与えられる。
【００８２】
以上説明したように、第１実施形態による環境試験装置では、第１試験槽２内に形成された泡状の気液二相状態の試験域と第２試験槽８内に形成された泡状の気液二相状態の試験域との間で試験体を移し替えて試験体に熱負荷を与えることができる。泡状の気液二相状態は空気に比べて熱伝達率が高いため、当該第１実施形態のように泡状の気液二相状態の試験域に試験体を曝す場合には、その気液二相状態の試験域と同じ温度の空気に試験体を曝す場合と比べて、試験体への伝熱が速くなる。このため、第１実施形態による環境試験装置では、空気を熱媒体として試験体に熱負荷を与える従来の試験装置に比べて、試験の加速性を向上することができる。
【００８３】
また、泡状の気液二相状態は、液体に比べて熱伝達率が低いため、当該第１実施形態の環境試験装置では、液体を熱媒体として試験体に熱負荷を与える従来の試験装置ほど、試験体を急速に温度変化させることはない。このため、この第１実施形態の環境試験装置では、実際の使用状況下で試験体に生じる不具合のモードとは異なる激しい不具合が試験体に発生するのを抑制することができる。すなわち、この第１実施形態の環境試験装置では、実際の使用状況下で試験体に発生する不具合の再現性を確保することができる。
【００８４】
従って、当該第１実施形態の環境試験装置では、実際の使用状況下で試験体に生じる不具合の再現性を確保しつつ、試験の加速性を向上することができる。
【００８５】
また、第１実施形態の環境試験装置では、泡状の気液二相状態の試験域中に試験体を浸漬して試験体の外面全体に泡を接触させた状態で試験体に熱負荷を与えることができるので、試験体全体に対して比較的均一な条件の熱負荷を与えることができる。
【００８６】
また、第１実施形態では、加熱器６で高温に加熱した第１試験槽２内の泡状の気液二相状態の試験域と冷却装置１２ａで低温に冷却した第２試験槽８内の泡状の気液二相状態の試験域との間で試験体を移し変えてその試験体に熱負荷を与えるので、試験体に第１試験槽２内の気液二相状態の試験域の高温と第２試験槽８内の気液二相状態の試験域の低温との間の温度差に相当する大きな熱負荷を与えることができる。
【００８７】
また、第１実施形態では、移送装置１６の昇降機構１６ｃが第１試験槽２内と第２試験槽８内において試験体を設置する高さ位置を変更可能に構成されているので、各試験槽２，８内の泡状の気液二相状態の試験域の気液比が変更されることに伴ってその泡状の気液二相状態の試験域の液面の位置が変化した場合でも、試験体の高さ位置を調節して試験体全体が泡状の気液二相状態の試験域中に浸漬する状態を維持することができる。
【００８８】
また、第１実施形態では、第１気液導入装置５が液体中に空気を導入して生成した泡状の気液二相状態の流体を第１試験槽２内に送り込む一方、第２気液導入装置１１が液体中に空気を導入して生成した泡状の気液二相状態の流体を第２試験槽８内に送り込む。すなわち、第１実施形態では、各試験槽２，８の外部で泡状の気液二相状態の流体が生成されてからその流体が各試験槽２，８に導入される。このため、第１実施形態では、試験槽内の液体に対して空気を吹き込むことにより試験槽内で泡状の気液二相状態の試験域を生成するような構成に比べて、各試験槽２，８内に比較的均一な泡状の気液二相状態の試験域を生成することができる。その結果、試験体に対して伝熱の部分的な偏りの少ない、比較的均一な条件の熱負荷を加えることができる。
【００８９】
また、第１実施形態では、第１気液導入装置５の第１吐出部５ｈが第１試験槽２内において試験体の配設位置よりも下側の位置に配置されているとともに、第２気液導入装置１１の第２吐出部１１ｈが第２試験槽８内において試験体の配設位置よりも下側の位置に配置されている。このため、第１吐出部５ｈから吐出された気液二相状態の流体のうちの気泡が第１試験槽２内で上昇して試験体に接触し、第２吐出部１１ｈから吐出された気液二相状態の流体のうちの気泡が第２試験槽８内で上昇して試験体に接触する。従って、第１実施形態では、両試験槽２，８内において試験体に泡状の気液二相状態の試験域を良好に接触させた状態で試験体に熱を伝えることができる。
【００９０】
また、第１実施形態では、第１ポンプ５ｂ及び第２ポンプ１１ｂが液体の吐出流量を変更可能に構成されているため、両ポンプ５ｂ，１１ｂの液体の吐出流量を調節して両試験槽２，８内に導入する気液二相状態の流体中の液体の比率を調節することができる。また、第１実施形態では、第１気体導入管５ｅに第１流量調整弁５ｇが設けられているとともに第２気体導入管１１ｅに第２流量調整弁１１ｇが設けられているため、各気体導入管５ｅ，１１ｅを通り、各ベンチュリノズル５ｄ，１１ｄの流路内で液体中に導入される空気の比率を各流量調整弁５ｇ，１１ｇによって調整することができる。従って、第１実施形態では、第１ポンプ５ｂの液体の吐出流量の調節と第１流量調整弁５ｇによる第１ベンチュリノズル５ｄの流路への空気の導入量の調節とにより第１試験槽２内に導入する気液二相状態の流体の気液比を調節できるとともに、第２ポンプ１１ｂの液体の吐出流量の調節と第２流量調整弁１１ｇによる第２ベンチュリノズル１１ｄの流路への空気の導入量の調節とにより第２試験槽８内に導入する気液二相状態の流体の気液比を調節できる。試験槽２，８に導入される気液二相状態の流体中の液体の比率が低くなる（空気の比率が高くなる）と、気液二相状態の試験域から試験体への伝熱が遅くなり、試験体の温度変化が緩やかになる一方、試験槽２，８に導入される気液二相状態の流体中の液体の比率が高くなる（空気の比率が低くなる）と、気液二相状態の試験域から試験体への伝熱が早くなり、試験体の温度変化が急になる。従って、第１実施形態では、試験体の温度変化が試験時間の短縮と実際の使用状況に応じた試験体の不具合モードの再現とを良好に両立できるような温度変化となるように両試験槽２，８内に導入する気液二相状態の流体の気液比を調節することができる。
【００９１】
（第２実施形態）
次に、図２を参照して、本発明の第２実施形態による環境試験装置の構成について説明する。
【００９２】
この第２実施形態の環境試験装置では、各試験槽２，８内にフッ素系不活性液体が溜められており、その液体中に各気体吹込み装置２０，２２が空気を吹き込むことによって各試験槽２，８内で泡状の気液二相状態の試験域が生成されるようになっている。
【００９３】
具体的には、この第２実施形態の環境試験装置では、第１気液二相形成装置４は、第１試験槽２内のフッ素系不活性液体中に空気を吹き込むことにより泡状の気液二相状態の試験域を形成する第１気体吹込み装置２０を有し、第２気液二相形成装置１０は、第２試験槽８内のフッ素系不活性液体中に空気を吹き込むことにより泡状の気液二相状態の試験域を形成する第２気体吹込み装置２２を有する。
【００９４】
第１気体吹込み装置２０は、第１気体導出管２０ａと、第１コンプレッサ２０ｂと、第１気体吹込み管２０ｃと、第１流量調整弁２０ｄとを有する。
【００９５】
第１気体導出管２０ａは、第１試験槽２内から空気を導出するためのものである。第１気体導出管２０ａの一端は、第１試験槽２内のうち前記液体が溜められた領域の上側の空気が存在するスペースに接続されている。第１気体導出管２０ａの他端は、第１コンプレッサ２０ｂの吸入側に接続されている。
【００９６】
第１コンプレッサ２０ｂは、第１試験槽２内の前記液体中に吹き込む空気を圧縮して吐出するものである。具体的には、第１コンプレッサ２０ｂは、第１気体導出管２０ａを通じて第１試験槽２内から空気を吸引して圧縮した後、その圧縮空気を吐出する。また、第１コンプレッサ２０ｂは、空気の吐出流量を変更可能に構成されている。
【００９７】
第１気体吹込み管２０ｃは、第１コンプレッサ２０ｂが吐出した空気を第１試験槽２内に導入するためのものであり、第１コンプレッサ２０ｂと第１試験槽２とを接続している。
【００９８】
具体的には、第１気体吹込み管２０ｃは、一端が第１コンプレッサ２０ｂの吐出側に接続されており、他端が第１試験槽本体２ａの底部に設けられた貫通穴に接続されている。この第１気体吹込み管２０ｃの他端は、第１試験槽２内に空気を吐出する第１気体吐出部２０ｅとなっている。従って、第１気体吹込み装置２０の第１気体吐出部２０ｅは、第１試験槽２内の試験体の配設位置よりも下側の位置で第１試験槽２内の前記液体中に空気を吐出する。
【００９９】
第１流量調整弁２０ｄは、第１気体導出管２０ａに設けられている。この第１流量調整弁２０ｄにより、第１気体導出管２０ａを通じて第１コンプレッサ２０ｂに吸引される空気の流量、すなわち、第１コンプレッサ２０ｂから第１試験槽２内の前記液体中に吹き込まれる空気の流量を調節できるようになっている。なお、第１流量調整弁２０ｄでは、第１コンプレッサ２０ｂの空気の吐出流量を調節することにより第１試験槽２内への空気の吹込み量を調節する場合に比べて、第１試験槽２内への空気の吹込み量を微調節できるようになっている。
【０１００】
第２気体吹込み装置２２は、第１気体吹込み装置２０と同様に構成されている。具体的には、第２気体吹込み装置２２は、第１気体吹込み装置２０の第１気体導出管２０ａ、第１コンプレッサ２０ｂ、第１気体吹込み管２０ｃ及び第１流量調整弁２０ｄと同様の第２気体導出管２２ａ、第２コンプレッサ２２ｂ、第２気体吹込み管２２ｃ及び第２流量調整弁２２ｄを有する。また、第２気体吹込み管２２ｃのうち第２コンプレッサ２２ｂに接続された側と反対側の端部は、第１気体吹込み管２０ｃの第１気体吐出部２０ｅと同様、第２試験槽本体８ａの底部に設けられた貫通穴に接続されており、この端部が第２試験槽８内に空気を吐出する第２気体吐出部２２ｅとなっている。
【０１０１】
また、第２実施形態では、制御装置１８は、各コンプレッサ２０ｂ，２２ｂの空気の吐出流量の制御を行う。具体的には、制御装置１８は、各試験槽２，８内での試験体の昇温速度と各試験槽２，８内の泡状の気液二相状態の試験域の気液比との相関関係を表すデータを記憶しており、設定装置により設定された各試験槽２，８内での試験体の温度変化の速度（昇温速度、降温速度）の設定値に応じた各試験槽２，８内の気液二相状態の試験域の気液比を前記データに基づいて算出するとともに、その気液比を実現するために必要となる各試験槽２，８内の液体中への空気の吐出流量を算出する。そして、制御装置１８は、各コンプレッサ２０ｂ，２２ｂの空気の吐出流量を前記算出した吐出流量となるようにそれぞれ調節する。
【０１０２】
また、各試験槽２，８の液体中に吐出される空気の流量が変わると各試験槽２，８内における泡状の気液二相状態の試験域の液面の高さ位置が変わるため、制御装置１８は、各試験槽２，８内の液体中に吐出される空気の流量に応じて昇降機構１６ｃに各試験槽２，８内で試料籠１６ａを保持する高さ位置（試験体を配設する高さ位置）を調節させる。
【０１０３】
具体的には、制御装置１８は、各試験槽２，８内の液体中に吐出される空気の流量と各試験槽２，８内における泡状の気液二相状態の試験域の液面の高さ位置に応じた試験体の適切な高さ位置（試験体全体が泡状の気液二相状態の試験域中に浸漬する高さ位置）との相関関係を表すデータを記憶しており、前記試験体の昇温速度及び降温速度に基づいて算出された各試験槽２，８内への空気の吐出流量に対応する各試験槽２，８内での試験体の適切な高さ位置を前記データに基づいて算出する。そして、制御装置１８は、この算出した各試験槽２，８内での試験体の適切な高さ位置に試料籠１６ａを降ろすように昇降機構１６ｃの動作を制御する。
【０１０４】
この第２実施形態による環境試験装置の上記以外の構成は、上記第１実施形態による環境試験装置の構成と同様である。
【０１０５】
次に、第２実施形態による環境試験装置の動作について説明する。
【０１０６】
この第２実施形態では、両試験槽２，８内にフッ素系不活性液体が充填されており、試験の準備段階において各気体吹込み装置２０，２２が各試験槽２，８内の液体中に空気を吹き込むことによって試験槽２，８内で泡状の気液二相状態の試験域が生成される。
【０１０７】
具体的には、第１気体吹込み装置２０の第１コンプレッサ２０ｂが駆動する。それにより、第１コンプレッサ２０ｂは、第１試験槽２内から第１気体導出管２０ａを通じて空気を吸引して圧縮し、その圧縮した空気を第１気体吹込み管２０ｃを通じて第１試験槽２内の試験体の配設位置の下側の位置で液体中に吐出する。この第１試験槽２内に吐出された空気は、気泡となって第１試験槽２内の液体中を上昇する。これにより、第１試験槽２内に泡状の気液二相状態の試験域が形成される。そして、第１試験槽２内では、加熱器６が泡状の気液二相状態の試験域及び液体を設定された高温まで加熱する。
【０１０８】
一方、第２試験槽８側では、第２気体吹込み装置２２が上記第１気体吹込み装置２０と同様にして第２試験槽８内の液体中に圧縮空気を吐出する。この第２試験槽８内に吐出された空気は、気泡となって第２試験槽８内の液体中を上昇し、第２試験槽８内に泡状の気液二相状態の試験域が形成される。そして、第２試験槽温度調節装置１２が第２試験槽８内の泡状の気液二相状態の試験域及び液体を設定された低温まで冷却するとともにその低温で維持する。
【０１０９】
この第２実施形態による環境試験装置の上記以外の動作は、第１実施形態による環境試験装置の動作と同様である。
【０１１０】
以上説明したように、第２実施形態では、各気体吹込み装置２０，２２により各試験槽２，８内の液体中に空気を吹き込んで泡状の気液二相状態の試験域を形成することができる。すなわち、この第２実施形態では、試験槽２，８の外部で液体中に空気を導入するための器具を必要とせず、簡略な構成で両試験槽２，８内に泡状の気液二相状態の試験域を形成することができる。
【０１１１】
また、第２実施形態では、第１気体吹込み装置２０の第１気体吐出部２０ｅが第１試験槽２内の試験体の配設位置よりも下側で第１試験槽２内に空気を吐出するとともに、第２気体吹込み装置２２の第２気体吐出部２２ｅが第２試験槽８内の試験体の配設位置よりも下側で第２試験槽８内に空気を吐出する。このため、第１気体吐出部２０ｅから吐出された空気が第１試験槽２内の液体中を気泡となって上昇して試験体に接触し、第２気体吐出部２２ｅから吐出された空気が第２試験槽８内の液体中を気泡となって上昇して試験体に接触する。従って、第２実施形態では、両試験槽２，８内において試験体に泡状の気液二相状態の試験域を良好に接触させた状態で試験体に熱を伝えることができる。
【０１１２】
また、第２実施形態では、各気体吹込み装置２０，２２が各コンプレッサ２０ｂ，２２ｂによって圧縮した空気を各試験槽２，８内の液体中に吹き込むため、各試験槽２，８内に溜められた液体の比重が高くても、圧縮された空気の圧力によって各試験槽２，８内の液体中に空気をスムーズに導入することができる。また、第２実施形態では、各コンプレッサ２０ｂ，２２ｂによって圧縮した空気を各試験槽２，８内の液体中に導入するため、空気を細かい気泡の状態で各試験槽２，８内の液体中に導入することが可能となる。その結果、各試験槽２，８内において試験体の外面全体にわたって細かい泡状の気液二相状態の試験域を比較的均一に接触させることができるため、試験体の中で泡状の気液二相状態の試験域からの伝熱速度に部分的な偏りが生じるのを抑制することができる。
【０１１３】
また、第２実施形態では、第１コンプレッサ２０ｂ及び第２コンプレッサ２２ｂが空気の吐出流量を変更可能に構成されているとともに、各気体導出管２０ａ，２２ａに流量調整弁２０ｄ，２２ｄが設けられているため、各コンプレッサ２０ｂ，２２ｂから各試験槽２，８内に吹き込む空気の流量を調節することができる。試験槽２，８内で試験体に接触する気液二相状態の試験域中の気体の比率が高くなると、気液二相状態の試験域から試験体への伝熱が遅くなり、試験体の温度変化が緩やかになる一方、試験槽２，８内で試験体に接触する気液二相状態の試験域中の気体の比率が低くなると、気液二相状態の試験域から試験体への伝熱が早くなり、試験体の温度変化が急になる。従って、この第２実施形態では、試験体の温度変化が試験時間の短縮と実際の使用状況に応じた試験体の不具合モードの再現とを良好に両立できるような温度変化となるように両試験槽２，８内で試験体に接触する泡状の気液二相状態の試験域の気液比を調節することができる。
【０１１４】
この第２実施形態の上記以外の効果は、上記第１実施形態の効果と同様である。
【０１１５】
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれる。
【０１１６】
例えば、本発明の環境試験装置は、上記実施形態のように高温槽である第１試験槽２と低温槽である第２試験槽８の２つの試験槽を備えたものに限定されない。
【０１１７】
具体的には、図３に示す変形例のように、上記第１実施形態の２つの試験槽２，８のうち低温槽である第２試験槽８を省略した環境試験装置であってもよい。そして、この変形例では、移送装置１６が前記水平移動機構１６ｂを備えておらず、昇降機構１６ｃが試験体の入った試料籠１６ａを第１試験槽２内の泡状の気液二相状態の試験域の内外に移送する。すなわち、昇降機構１６ｃは、試験体の入った試料籠１６ａを第１試験槽２内の泡状の気液二相状態の試験域中に降ろした後、設定された保持時間の間保持し、その後、試料籠１６ａを泡状の気液二相状態の試験域から引き上げる。この動作により、当該変形例では、第１試験槽２内の高温の泡状の気液二相状態の試験域の温度及び／又は気液比に応じた熱負荷を試験体に与えることができる。
【０１１８】
また、本発明の環境試験装置は、上記第１実施形態の環境試験槽のうち高温槽である第１試験槽２を省略したものであってもよい。この場合も、上記変形例と同様に移送装置１６の昇降機構１６ｃが試験体の入った試料籠１６ａを第２試験槽８内の低温の泡状の気液二相状態の試験域中に浸漬する位置とその上方の空気層との間で昇降させることにより、低温の気液二相状態の試験域の温度及び／又は気液比に応じた熱負荷を試験体に与えるようにすればよい。
【０１１９】
また、本発明の環境試験装置は、図４に示す変形例のように、上記第２実施形態の環境試験装置のうち低温槽である第２試験槽８を省略したものであってもよい。この変形例の場合も、上記変形例と同様に移送装置１６の昇降機構１６ｃが試験体の入った試料籠１６ａを第１試験槽２内の高温の泡状の気液二相状態の試験域中に浸漬する位置とその上方の空気層との間で昇降させることにより、高温の気液二相状態の試験域の温度及び／又は気液比に応じた熱負荷を試験体に与えるようにすればよい。
【０１２０】
また、本発明の環境試験装置は、上記第２実施形態の環境試験装置のうち高温槽である第１試験槽２を省略したものであってもよい。この場合も同様に、昇降機構１６ｃによる試験体の入った試料籠１６ａの昇降によって第２試験槽８内の低温の気液二相状態の試験域の温度及び／又は気液比に応じた熱負荷を試験体に与えるようにすればよい。
【０１２１】
また、これら各変形例の構成において、昇降機構１６ｃが試験体の入った試料籠１６ａを試験槽内の泡状の気液二相状態の試験域中に降ろして設定された保持時間の間保持した後、その試験域の上方の空気中で設定された保持時間の間保持するという動作を繰り返し行うことによって、試験槽内の気液二相状態の試験域とその上方の空気層との温度差に相当する熱負荷を試験体に与えるようにしてもよい。
【０１２２】
また、試験槽内に溜められる液体及び試験槽内に導入される液体は、フッ素系不活性液体以外の各種液体であってもよい。また、気液導入装置が液体中に導入する気体及び気体吹込み装置が試験槽内の液体中に吹き込む気体は、空気以外の各種気体であってもよい。
【０１２３】
また、気液二相形成装置は、何らかの手段で試験槽内に泡状の気液二相状態の試験域を形成するものであればよく、上記実施形態で示した気液二相形成装置の構成に限定されない。例えば、試験槽内で液体を撹拌等することにより泡状の気液二相状態の試験域を形成するものであってもよい。
【０１２４】
また、試験槽に泡状の気液二相状態の流体を送り込む気液導入装置は、何らかの手段により試験槽の外部で泡状の気液二相状態の流体を生成してその流体を試験槽内に送り込むものであればよく、上記第１実施形態で示した気液導入装置５，１１の構成に限定されない。
【０１２５】
また、気液導入装置が泡状の気液二相状態の流体を試験槽内に送り込む位置、すなわち、気液導入装置の吐出部の位置は、試験槽内の試験体の配設位置よりも下側の位置に限定されない。例えば、気液導入装置の吐出部は、試験槽内の配設位置に配置された試験体に対して泡状の流体を上や側方から吹きかけるような位置に配置されていてもよい。
【０１２６】
また、気液導入装置は、試験槽内に泡状の気液二相状態の流体を吐出するための吐出部を複数備えていて、各吐出部から流体を吐出可能な状態と吐出不能な状態とに切換可能に構成されていてもよい。この場合には、流体を吐出可能な状態の吐出部の数を変更することにより、試験槽内への気泡の導入量、すなわち試験槽内の泡状の気液二相状態の試験域の気液比を調節することができる。なお、この場合において、各吐出部は、試験槽の様々な箇所に配設されていてもよい。
【０１２７】
また、上記第２実施形態の気体吹込み装置は、試験槽内の液体中に気体を吐出するための気体吐出部を複数備えていて、各気体吐出部から気体を吐出可能な状態と吐出不能な状態とに切換可能に構成されていてもよい。この場合には、気体を吐出可能な状態の気体吐出部の数を変更することにより、試験槽内の液体中への気泡の導入量、すなわち試験槽内の泡状の気液二相状態の試験域の気液比を調節することができる。なお、この場合において、各気体吐出部は、試験槽の様々な箇所に配設されていてもよい。
【０１２８】
また、試験槽内の液体中に気体を吐出する気体吐出部には、吐出する気体を細かい気泡にするための部材が設けられていてもよい。例えば、気体吐出部から吐出される気体が透過して細かい気泡となるような網状の部材が設けられていてもよい。
【０１２９】
また、上記第２実施形態の気体吹込み装置は、コンプレッサの代わりにブロワを備えているものであってもよい。すなわち、気体吹込み装置は、試験槽内の液体中に気体を圧縮しないで吹き込むようなものであってもよい。ただし、この場合には、試験槽内の液体中に導入される気泡が大きくなりすぎる虞があるため、気体吹込み装置の気体吐出部に気泡を細かくするための部材を設けることが好ましい。
【０１３０】
また、上記各環境試験装置において、試験槽内の気液二相状態の試験域及び液体の温度を一定に保つように温度調節装置を制御する一方で、気液導入装置又は気体吹込み装置の制御により試験槽内の気液二相状態の試験域の気液比（体積比）を変化させながら試験体に熱負荷を与える試験を行えるようにしてもよい。また、上記各環境試験装置において、試験槽内の気液二相状態の試験域の気液比（体積比）を一定に保つように気液導入装置又は気体吹込み装置を制御する一方で、温度調節装置の制御により試験槽内の気液二相状態の試験域及び液体の温度を変化させながら試験体に熱負荷を与える試験を行えるようにしてもよい。また、上記各環境試験装置において、温度調節装置の制御と気液導入装置又は気体吹込み装置の制御により、試験槽内の気液二相状態の試験域及び液体の温度と試験槽内の気液二相状態の試験域の気液比（体積比）とを両方ともそれぞれ変化させながら試験体に熱負荷を与える試験を行えるようにしてもよい。
【０１３１】
また、本発明の環境試験装置の概念には、泡状の気液二相状態の試験域に試験体を浸漬して試験体を所定の温度に曝すための恒温槽として用いられるものも含まれる。このような構成では、泡状の気液二相状態の試験域が内部に形成される試験槽は、１つのみ設けられていればよい。また、この構成では、移送装置は不要である。
【０１３２】
また、試験槽内に形成する泡状の気液二相状態の試験域の気液比を制御することは、必ずしも必要ではなく、成り行きの気液比で泡状の気液二相状態の試験域を形成してもよい。
【０１３３】
また、環境試験装置は、試験体の高さ位置を変えることによって、試験体に与える熱負荷を変化させるように構成されていてもよい。具体的には、気泡は、試験槽内で上昇する過程において膨張する等、その状態が変化していくため、試験槽内における泡状態の気液二相状態の試験域の気液比は、高さ位置に応じて異なる。気液比が異なると、試験体に付与可能な熱負荷の大きさも異なる。このため、例えば、移送装置に試験体の高さ位置を任意に制御可能な昇降機構を設け、この昇降機構により試験槽内における試験体の高さ位置を変更することによって、試験域で試験体に付与する熱負荷の大きさを変えるようにしてもよい。この場合、試験槽内に導入する気泡の導入量及び試験域の温度は変化させずに、試験体の高さ位置のみを変えることによって、試験体に付与する熱負荷の大きさを変えるようにしてもよい。
【０１３４】
また、試験槽内の泡状の試験域の気液比、試験域の温度及び試験槽内における試験体の高さ位置のうち少なくとも１つを変化させて試験を行うようにしてもよい。なお、試験域の気液比を変える場合には、試験槽内へ導入する気液二相状態の流体を生成する際の気体の混合率を変更するか、又は、試験槽内へ気液二相状態の流体を導入する流速を変更することによって試験域の気液比を変更すればよい。
【０１３５】
また、試験槽内の試験域を昇温又は降温させる過渡期には、試験域の気液比を補正するようにしてもよい。例えば、液温が１０℃である状態から１００℃にする場合には、気体は膨張するため気泡が大きくなり、試験域における気体の比率が大きくなる。このため、この気泡の膨張に起因する気体の比率の増大を前もって見込んで試験槽内への気体の導入量を減らすことにより試験域の気液比を補正すればよい。
【０１３６】
また、図１及び図３に示した形態では、液体に気体を導入して生成した気液二相状態の流体を試験槽内に導入するようになっているが、試験槽内に導入する気液二相状態の流体を生成するための構成は、この構成に限らない。例えば、試験槽内に液体を導入するための液体導入路を設けるとともに、気泡を生成するための気泡生成装置を別に設けて、その気泡生成装置によって生成した気泡を液体導入路を流れる液体中に導入することによって気液二相状態の流体を生成し、その生成した流体を液体導入路を通じて試験槽内に導入してもよい。この場合には、気泡生成装置から液体導入路への気泡の導入量を制御することによって気液二相状態の流体の気液比を制御するようにすればよい。
【０１３７】
また、上記第１実施形態及び第２実施形態の構成において、両試験槽２，８間で試験体を移送する空間の環境を試験に用いてもよい。すなわち、両試験槽２，８内の試験域の温度（高温、低温）に加えて、試験槽２，８外の移送空間の常温を試験に用いてもよい。
【０１３８】
また、図１及び図３に示した形態では、ベンチュリノズル５ｄ（１１ｄ）内を流れる液体中に導入する気体（空気）の温度を調整するようにしてもよく、図２及び図４に示した形態では、試験槽２（８）内の液体中に導入する気体（空気）の温度を調節するようにしてもよい。具体的には、図１及び図３に示した形態では、気体導入管５ｅ（１１ｅ）にその気体導入管５ｅ（１１ｅ）内を流れる気体の温度を調節するための気体温度調節部を設け、図２及び図４に示した形態では、気体導出管２０ａ（２２ａ）又は気体吹込み管２０ｃ（２２ｃ）に気体の温度を調節するための気体温度調節部を設ければよい。
【０１３９】
また、気泡の生成や液温の調整は、試験体が試験槽内に投入される直前に開始してもよい。
【０１４０】
また、本発明の環境試験装置は、標準気泡生成タンクで生成した気泡液（泡状の気液二相状態の流体）を複数の試験槽のそれぞれに供給するような気液二相形成装置（気液導入装置）を備えていてもよい。このような環境試験装置の構成の一例が、図５に示されている。
【０１４１】
具体的には、この変形例による環境試験装置の気液二相形成装置５０は、標準気泡発生タンク３０と、タンク内液体導出管３２と、ポンプ３４と、吐出管３６と、ベンチュリノズル３８と、気液導入管３９と、気体導入管４０と、気体流量調整弁４２と、気液二相流体供給管４４と、流量調整弁４６，４８，４９とを有する気液導入装置５２を備えている。この気液二相形成装置５０は、本発明の第１気液二相形成装置及び第２気液二相形成装置の概念に含まれるものであり、気液導入装置５２は、本発明の第１気液導入装置及び第２気液導入装置の概念に含まれる。すなわち、この変形例では、共通の気液導入装置５２により第１試験槽２内と第２試験槽８内の双方に気液二相状態の流体を送り込むようになっている。
【０１４２】
標準気泡発生タンク３０の底部には、タンク内液体導出管３２の一端が接続されており、そのタンク内液体導出管３２の他端は、ポンプ３４の吸入側に接続されている。ポンプ３４の吐出側には、吐出管３６の一端が接続されており、その吐出管３６の他端には、ベンチュリノズル３８の一端が接続されている。ベンチュリノズル３８の他端は、気液導入管３９を介して標準気泡生成タンク３０に接続されている。ベンチュリノズル３８内の流路のうち流路径が絞られた箇所には、気体導入管４０の一端が接続されており、気体導入管４０の他端は、標準気泡生成タンク３０のうち空気が存在するスペースに接続されている。気体導入管４０には、気体流量調整弁４２が設けられている。これらポンプ３４、吐出管３６、ベンチュリノズル３８、気液導入管３９、気体導入管４０及び気体流量調整弁４２の構成は、上記した第１ポンプ５ｂ、第１吐出管５ｃ、第１ベンチュリノズル５ｄ、第１気液導入管５ｆ、第１気体導入管５ｅ及び第１流量調整弁５ｇの構成と同様である。
【０１４３】
第１試験槽２の底部に接続された第１液体導出管５ａと、第２試験槽８の底部に接続された第２液体導出管５ｂは、前記タンク内液体導出管３２に接続されており、前記ポンプ３４により、標準気泡生成タンク３０内の液体、第１試験槽２内の液体及び第２試験槽８内の液体が吸引されるようになっている。タンク内液体導出管３２には、流量調整弁４６が設けられており、第１液体導出管５ａには、流量調整弁４８が設けられており、第２液体導出管５ｂには、流量調整弁４９が設けられている。また、標準気泡生成タンク３０と第１試験槽２及び第２試験槽８とは、気液二相流体供給管４４を介して接続されている。標準気泡生成タンク３０に対する気液二相流体供給管４４の接続部の高さ位置は、第１試験槽２及び第２試験槽８に対する気液二相流体供給管４４の接続部の高さ位置よりも高い位置に配置されている。
【０１４４】
そして、この変形例による環境試験装置では、ポンプ３４により標準気泡生成タンク３０内の液体、第１試験槽２内の液体及び第２試験槽８内の液体が吸引されるとともに、それらの液体がポンプ３４から吐出管３６を通じてベンチュリノズル３８内の流路に導入され、そのベンチュリノズル３８内の流路で液体中に上記第１実施形態と同様にして空気が導入される。そして、ベンチュリノズル３８から気液導入管３９を通じて気液二相状態の流体が標準気泡生成タンク３０内に導入され、当該タンク３０内で気泡が生成される。そして、標準気泡生成タンク３０から高低差により気液二相流体供給管４４を通じて第１試験槽２と第２試験槽８へ気泡（泡状の気液二相状態の流体）が供給されるようになっている。この変形例では、流量調整弁４６，４８，４９によって標準気泡生成タンク３０、第１試験槽２、第２試験槽８からの液体の導出量を調節できるようになっている。
【０１４５】
そして、この変形例では、単一の標準気泡生成タンク３０内で生成された気泡（気液二相状体の流体）を各試験槽６，８へそれぞれ供給することができる。このため、各試験槽６，８に同一の状態の気泡を供給することができ、その結果、両試験槽６，８内での試験条件を統一しやすくなる。また、この変形例では、１セットの気泡生成用の装置で第１試験槽６と第２試験槽８の両方に泡状の気液二相状体の流体を供給することができるため、気泡生成用の装置の設置スペース及び環境試験装置の製作コストの削減を図ることができる。
【０１４６】
なお、この変形例において、第１液体導出管５ａと第２液体導出管５ｂに流量調整弁４８，４９の代わりにポンプをそれぞれ設けてもよい。この場合には、液体導出管５ａ，５ｂに設けたポンプの回転数を変更することにより各試験槽２，８からの液体の導出量を変更するようにしてもよい。
【０１４７】
また、試験槽の数は、上記した各構成における試験槽の数に限定されない。
【符号の説明】
【０１４８】
２  第１試験槽
４  第１気液二相形成装置
５  第１気液導入装置
５ｂ  第１ポンプ
５ｄ  第１ベンチュリノズル
５ｅ  第１気体導入管
５ｆ  第１気液導入管
５ｇ  第１流量調整弁
５ｈ  第１吐出部
６  加熱器（第１温度調節装置）
８  第２試験槽
１０  第２気液二相形成装置
１１  第２気液導入装置
１１ｂ  第２ポンプ
１１ｄ  第２ベンチュリノズル
１１ｅ  第２気体導入管
１１ｆ  第２気液導入管
１１ｇ  第２流量調整弁
１１ｈ  第２吐出部
１２  第２試験槽温度調節装置（第２温度調節装置）
１６  移送装置
１６ｃ  昇降機構（位置変更機構）
２０  第１気体吹込み装置
２０ｂ  第１コンプレッサ
２０ｅ  第１気体吐出部
２２  第２気体吹込み装置
２２ｂ  第２コンプレッサ
２２ｅ  第２気体吐出部
５０  気液二相形成装置（第１気液二相形成装置、第２気液二相形成装置）
５２  気液導入装置（第１気液導入装置、第２気液導入装置）
【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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