(57)【要約】  【課題】  冷熱サイクルを１サイクル実施するのに要する時間を最小限に短縮でき、試料の熱容量や試料の数量等の条件によらず安定した条件下で熱衝撃試験を実施可能な冷熱衝撃試験装置、並びに、冷熱衝撃試験の試験方法の提供を目的とする。  【解決手段】  冷熱衝撃試験装置１は、高温試験槽２と低温試験槽３とを有し、両者の間を試料Ｗを載せたラック４が移動可能な構成とされている。冷熱衝撃試験装置１は、予備試験において環境温度検知センサ９によって検知される試験環境の雰囲気温度が所定の設定温度に到達するまでの時間と、試料Ｗ自身の温度が所定の設定温度に到達するまでの時間との差異時間を記憶しておく。冷熱衝撃試験装置１は、本試験において、環境温度検知センサ９の検知温度が所定の設定温度に到達した後、差異時間が経過した時点から所定の晒し時間にわたって試料Ｗを試験環境下に晒す。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一定の雰囲気温度に調整された試験環境に試料を晒した後、試料が晒される試験環境を他の一定の雰囲気温度に調整された試験環境に切り替える一連の冷熱サイクル動作を繰り返し実施可能な冷熱衝撃試験装置であって、
試料が晒されている試験環境の雰囲気温度を検知する環境温度検知手段と、試料遅延時間導出手段とを備え、
当該遅延時間導出手段は、試料が晒される試験環境を切り替える際に、試料が収容されている試料収納室内の温度が所定の温度に到達するまでの時間と、試料自体が前記所定の温度に到達するまでの時間との差異時間を演算し、当該差異時間に基づいて試験遅延時間を導出するものであり、
試料が晒される試験環境の切り替え時に、環境温度検知手段によって検知される雰囲気温度が所定温度となってから前記試験遅延時間以上が経過し、さらに所定の晒し時間が経過した後に試料が晒される試験環境を他の試験環境に切り換えることにより冷熱衝撃試験を実施可能であることを特徴とする冷熱衝撃試験装置。
【請求項２】
試料の温度を検知する試料温度検知手段を有し、
当該試料温度検知手段によって検知される試料の温度が所定の温度に到達した時点を基準として所定の晒し時間が経過した後に試料が晒される試験環境を他の試験環境に切り換える予備試験を実施可能であり、
遅延時間導出手段は、前記予備試験において試験環境の切り替えに伴って環境温度検知手段によって検知される雰囲気温度が所定の温度に到達するまでに要した時間と、試料自体が前記所定の温度に到達するまでに要した時間との差を差異時間として演算すると共に、当該差異時間に基づいて試験遅延時間を導出するものであることを特徴とする請求項１に記載の冷熱衝撃試験装置。
【請求項３】
試料温度検知手段は、試料の温度を複数の測定点において測定可能なものであり、
差異時間は、試料温度検知手段によって検知される全ての測定点における試料の温度が所定の温度に到達するまでの時間に基づいて演算されることを特徴とする請求項２に記載の冷熱衝撃試験装置。
【請求項４】
試料温度検知手段は、試料の温度を複数の測定点において測定可能なものであり、
差異時間は、試料温度検知手段によって検知される複数の測定点から選ばれる任意の測定点における試料の温度が所定の温度に到達するまでの時間に基づいて演算されることを特徴とする請求項２に記載の冷熱衝撃試験装置。
【請求項５】
冷熱サイクル動作を所定のサイクル数にわたって実施する慣らし試験が実施された後に予備試験が実施されることを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載の冷熱衝撃試験装置。
【請求項６】
試料を収納する第１および第２の試料収納室を有し、一定の雰囲気温度となる様に調整された第１の試料収納室内に試料を晒した後、別の一定の雰囲気温度に調整された第２の試料収納室に試料を移動させることにより試料が晒される試験環境を切り替えることが可能であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の冷熱衝撃試験装置。
【請求項７】
試料を収納する試料収納室を有し、当該試料収納室内の雰囲気温度を切り替えることにより、試料が晒される試験環境を切り替え可能であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の冷熱衝撃試験装置。
【請求項８】
一定の雰囲気温度に調整された試験環境に試料を晒した後、試料が晒される試験環境を他の一定の雰囲気温度に調整された試験環境に切り替える一連の冷熱サイクル動作を繰り返し実施する冷熱衝撃試験の試験方法において、
試料が晒されている試験環境の切り換え時に当該試験環境の雰囲気温度が所定の温度に到達するまでの時間と試料自体が前記又は他の所定の温度に到達するまでの時間との差を差異時間として予め演算し、当該差異時間に基づいて試験遅延時間を導出するものであり、
冷熱衝撃試験においては試験環境の雰囲気温度が所定温度となってから前記試験遅延時間以上が経過した後に試料が晒される試験環境の温度を切り換えることを特徴とする冷熱衝撃試験の試験方法。
【請求項９】
冷熱サイクル動作を所定のサイクル数にわたって実施する慣らし試験の後、冷熱サイクル動作を所定のサイクル数にわたって実施する予備試験を実施し、当該予備試験中に実施される試験環境の切り換え時に当該試験環境の雰囲気温度が所定の温度に到達するまでに要する時間と、試料自体が前記又は他の所定の温度に到達するまでに要する時間との差異時間とに基づいて試験遅延時間を導出することを特徴とする請求項８に記載の冷熱衝撃試験の試験方法。
【請求項１０】
差異時間は、試料に温度センサーを取付けて試料の温度を検知し、同時に他の温度センサーによって試料が晒されている試験環境の雰囲気温度を検知し、試験環境の切り替え時に雰囲気温度が所定の温度に到達するまでに要する時間と、試料自体が前記又は他の所定の温度に到達するまでの時間との差に基づいて導出されることを特徴とする請求項８又は９に記載の冷熱衝撃試験の試験方法。
【請求項１１】
試料温度検知手段によって試料の温度を複数の測定点において測定し、当該複数の測定点の全てにおける試料の温度が所定の温度に到達するまでの時間に基づいて差異時間を演算することを特徴とする請求項８乃至１０のいずれかに記載の冷熱衝撃試験の試験方法。
【請求項１２】
試料温度検知手段によって試料の温度を複数の測定点において測定し、当該複数の測定点から選ばれる任意の測定点における試料の温度が所定の温度に到達するまでの時間に基づいて差異時間を演算することを特徴とする請求項８乃至１０のいずれかに記載の冷熱衝撃試験の試験方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷熱衝撃試験装置、並びに、冷熱衝撃試験の試験方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子部品や電子機器の小型化・高機能化によって、その構成は複雑になっている。また、携帯電話や車載機器のように小型化された機器は、様々な環境で使用されるようになっている。機器の使用環境や動作・停止の繰り返しによる温度ストレスは、機器の信頼性に大きな影響を及ぼす可能性がある。そのため、温度ストレスによる影響が懸念される機器類やこれに使用される部品の製造や開発では、温度ストレスに対する信頼性評価試験が実施されることが多い。
【０００３】
従来より、温度ストレスに対する信頼性評価方法として、一般的に冷熱衝撃試験が実施されている。冷熱衝撃試験は、例えば、雰囲気温度の異なる複数の試験室を用意し、そのうちの一つの試験室内に収容してその雰囲気温度下に所定の晒し時間だけ試料を晒した後、その試料を別の試験室に移動させ、この試験室の雰囲気温度下に所定の晒し時間にわたって試料を晒す一連の冷熱サイクル動作を繰り返して試料に対し急激な温度変化を与え、試料の耐性を評価する試験である。
【０００４】
ここで、従来より一般的に実施されている冷熱衝撃試験では、試料が晒される雰囲気温度を監視し、これに基づいて晒し時間が調整されている。さらに具体的には、従来の熱衝撃試験では、試料を晒す試験環境を切り替えてから雰囲気温度が所定の温度に達した時点から、所定の晒し時間にわたって試料を試験環境下に晒す方法が採用されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平６−１２３６８７号
【特許文献２】特開２００２−１０７２８０号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記した従来技術の冷熱衝撃試験では、試料のサイズや試験槽内における試料の設置箇所によっては、試料が晒される試験環境の雰囲気温度が設定温度に達しているにもかかわらず、試料が設定した温度範囲に到達しないことがあった。そのため、従来は、試料のサイズや設置場所等によって冷熱衝撃試験の試験条件がばらつくのを防止すべく、試料が所定の温度に到達するのに要する時間を多く見積もり、その分だけ１サイクルあたりの晒し時間を長めに設定するなどの方策がとられていた。
【０００７】
しかし、上記したように１サイクル当たりの晒し時間を長く取ると、試験期間が長期化してしまうという問題があった。一般的に、冷熱衝撃試験は、３００〜２０００サイクルといったような多数のサイクル数を重ねて実施されることが多いため、１サイクル当たりの晒し時間を少しでも長くすると、試験期間が長期化してしまうという問題があった。
【０００８】
また、冷熱衝撃試験を実施する場合、試料の数量や熱容量によって、試料の所定の温度に到達するのに要する時間にばらつきがあるものと想定される。そのため、上記したように１サイクル当たりの晒し時間を長く取るだけでは、試料の熱容量が大きい場合や、試料の数量が多い場合等は、晒し時間を十分長く取らないと設定した時間内に高温または低温設定温度範囲に到達しない可能性があった。また、熱容量が多い試料等について冷熱衝撃試験を実施する場合にあわせて晒し時間を長く取る構成とすると、熱容量が小さい試料を試験に用いる場合や、試験対象の試料の数が少ない場合に、試料が設定温度に達してから晒し時間が完了するまでの時間が、試料の熱容量が大きい場合や試料の数量が多い場合に比べて長くなってしまうという問題があった。すなわち、従来の冷熱衝撃試験では、試験環境の雰囲気温度の設定温度や晒し時間を同一にしても、試料の熱容量や試料の数量等の条件次第で、冷熱衝撃試験の条件が変わってしまうおそれがあった。
【０００９】
これらの問題を解決する手法として、試料自身に温度センサを取り付けたり、試料の抵抗値を計測するなどして試料の温度を監視し、この温度に基づいて晒し時間等を制御する方法が考えられる。しかし、冷熱衝撃試験を行う場合は、試料やこれに取り付けた温度センサに対して大きな温度ストレスが加わるため、試料に取り付けた温度センサが外れたり故障してしまう可能性がある。また、冷熱衝撃試験中に、温度ストレスによって試料に亀裂などが発生すると、試料の抵抗値が変化するなどして試料の温度を正確に把握できなくなり、冷熱衝撃試験の試験条件が不安定になってしまう可能性が高い。
【００１０】
かかる知見に基づき、本発明は冷熱サイクルを１サイクル実施するのに要する時間を最小限に短縮でき、試料の熱容量や試料の数量等の条件によらず安定した条件下で熱衝撃試験を実施可能な冷熱衝撃試験装置、並びに、冷熱衝撃試験の試験方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記した課題を解決すべく提供される請求項１に記載の発明は、一定の雰囲気温度に調整された試験環境に試料を晒した後、試料が晒される試験環境を他の一定の雰囲気温度に調整された試験環境に切り替える一連の冷熱サイクル動作を繰り返し実施可能な冷熱衝撃試験装置であって、試料が晒されている試験環境の雰囲気温度を検知する環境温度検知手段と、試料遅延時間導出手段とを備え、当該遅延時間導出手段は、試料が晒される試験環境を切り替える際に、試料が収容されている試料収納室内の温度が所定の温度に到達するまでの時間と、試料自体が前記所定の温度に到達するまでの時間との差異時間を演算し、当該差異時間に基づいて試験遅延時間を導出するものであり、試料が晒される試験環境の切り替え時に、環境温度検知手段によって検知される雰囲気温度が所定温度となってから前記試験遅延時間以上が経過し、さらに所定の晒し時間が経過した後に試料が晒される試験環境を他の試験環境に切り換えることにより冷熱衝撃試験を実施可能であることを特徴とする冷熱衝撃試験装置である。
【００１２】
本発明の冷熱衝撃試験装置では、試験環境の切り替えに伴って試料が所定の温度に到達するまでの速さを差異時間として捉え、試験環境の切り替え時に試料の温度が安定するのに要する時間を試験遅延時間として把握することができる。そのため、本発明の冷熱衝撃試験装置は、従来技術のように試料の晒し時間を必要以上に長時間に設定する必要がなく、冷熱サイクル動作を１サイクル実施するのに要する時間を最小限に抑制することができる。
【００１３】
また、本発明の冷熱衝撃試験装置は、差異時間を導出し、試験遅延時間を把握しておくことにより、以後の冷熱サイクルにおいて試料の温度を検知しなくても、試料を所定の晒し時間にわたって所定の雰囲気温度に調整された試験環境下に晒すことができる。そのため、冷熱衝撃試験装置によれば、冷熱衝撃試験の進行に伴って試料等の状態が変わっても、所望の試験環境下に試料を晒すことができ、正確な試験結果を得ることができる。
【００１４】
なお、本発明、並びに、以下に記載する各発明において「差異時間に基づいて導出される試験遅延時間」とは、差異時間そのものであってもよく、差異時間に対して他の要素を加味して導出されるものや、差異時間を所定の演算式に当てはめて導出されるものであってもよい。
【００１５】
また、本発明、並びに、以下に記載する各発明において、「差異時間」は、一連の冷熱サイクル動作を１サイクル実施することによって演算されたものであっても、冷熱サイクルを多サイクルにわたって実施した結果を所定の演算式や規則に当てはめて導出されるものであってもよい。さらに具体的には、例えば冷熱サイクルを多サイクルにわたって実施し、各サイクル毎に試料収納室内の温度が所定の温度に到達するまでの時間と、試料自体が前記所定の温度に到達するまでの時間との時間差を導出し、各冷熱サイクルにおける時間差を所定の演算式に代入して差異時間を導出したり、各冷熱サイクルにおける時間差から選択される代表値を差異時間として採用してもよい。
【００１６】
請求項２に記載の発明は、試料の温度を検知する試料温度検知手段を有し、試料の温度を検知する試料温度検知手段を有し、当該試料温度検知手段によって検知される試料の温度が所定の温度に到達した時点を基準として所定の晒し時間が経過した後に試料が晒される試験環境を他の試験環境に切り換える予備試験を実施可能であり、遅延時間導出手段は、前記予備試験において試験環境の切り替えに伴って環境温度検知手段によって検知される雰囲気温度が所定の温度に到達するまでに要した時間と、試料自体が前記所定の温度に到達するまでに要した時間との差を差異時間として演算すると共に、当該差異時間に基づいて試験遅延時間を導出するものであることを特徴とする請求項１に記載の冷熱衝撃試験装置である。
【００１７】
本発明の冷熱衝撃試験装置では、予備試験によって差異時間を演算し、試験遅延時間を正確に導出することができる。そのため、本発明の冷熱衝撃試験装置は、試験中に、例えば試料温度検知手段が試料から外れたり破損するなどの不具合が起きたり、試料が熱衝撃によってひび割れたり、試料の抵抗値が変わる等の変化があっても、所定の雰囲気温度に調整された試験環境下に所定の晒し時間にわたって試料を晒すことができ、正確な試験結果を得ることができる。
【００１８】
請求項３に記載の発明は、試料温度検知手段が、試料の温度を複数の測定点において測定可能なものであり、差異時間が、試料温度検知手段によって検知される全ての測定点における試料の温度が所定の温度に到達するまでの時間に基づいて演算されることを特徴とする請求項２に記載の冷熱衝撃試験装置である。
【００１９】
かかる構成によれば、試験環境の切り替えに伴って試料が所定の温度に到達するまでの速さが試料の配されている位置等に起因してばらつく場合であっても、試料全体が所定の温度に到達してから所定の晒し時間にわたって試料を試験環境下に晒すことができる。
【００２０】
なお、本発明において、「差異時間」は、試料温度検知手段によって検知される全ての測定点における試料の温度が所定の温度に到達するまでの時間そのものであっても、この時間を所定の演算式や規則に当てはめて導出されるものであってもよい。
【００２１】
請求項４に記載の発明は、試料温度検知手段が、試料の温度を複数の測定点において測定可能なものであり、差異時間が、試料温度検知手段によって検知される複数の測定点から選ばれる任意の測定点における試料の温度が所定の温度に到達するまでの時間に基づいて演算されることを特徴とする請求項２に記載の冷熱衝撃試験装置である。
【００２２】
かかる構成によれば、試料の配されている位置等の原因により、試験環境を切り替えた際に試料が所定の温度に到達するまでの速さがばらつく場合であっても、このばらつきを考慮し、晒し時間の過不足のない冷熱衝撃試験を実施することができる。
【００２３】
なお、本発明において、「差異時間」は、上記した任意の測定点における試料の温度が所定の温度に到達するまでの時間そのものであっても、この時間を所定の演算式や規則に当てはめて導出されるものであってもよい。
【００２４】
ここで、上記したように予備試験を実施して差異時間を導出する場合は、差異時間の精度が冷熱衝撃試験の試験精度に大きな影響を与えるものと想定される。
【００２５】
そこで、かかる知見に基づいて提供される請求項５に記載の発明は、冷熱サイクル動作を所定のサイクル数にわたって実施する慣らし試験が実施された後に予備試験が実施されることを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載の冷熱衝撃試験装置である。
【００２６】
本発明の冷熱衝撃試験装置では、慣らし試験が実施されて試験状態がある程度安定した状態で予備試験が実施されるため、差異時間を的確に設定できる。従って、本発明の冷熱衝撃試験装置によれば、精度の高い冷熱衝撃試験を実施できる。
【００２７】
請求項６に記載の発明は、試料を収納する第１および第２の試料収納室を有し、一定の雰囲気温度となる様に調整された第１の試料収納室内に試料を晒した後、別の一定の雰囲気温度に調整された第２の試料収納室に試料を移動させることにより試料が晒される試験環境を切り替えることが可能であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の冷熱衝撃試験装置である。
【００２８】
本発明の冷熱衝撃試験装置は、第１の試料収納室と第２の試料収納室との間で試料を移動可能な構成とされているため、試料の移動時に上記した試料温度検知手段のような試料の温度検知用の検知手段が試料から外れたり、検知手段等に繋がる配線等が外れるといったような不具合が発生する可能性がある。しかし、上記したように、本発明の冷熱衝撃試験装置は、予め設定された差異時間に基づいて冷熱衝撃試験を実施するものである。そのため、本発明によれば、上記したように試料の移動を伴うような構成であっても、試料が所定の温度に達してから所定の晒し時間にわたって冷熱衝撃試験を実施可能な冷熱衝撃試験装置を提供することができる。
【００２９】
また、上記請求項１乃至５のいずれかに記載の冷熱衝撃試験装置は、試料を収納する試料収納室を有し、当該試料収納室内の雰囲気温度を切り替えることにより、試料が晒される試験環境を切り替え可能であることを特徴とするものであってもよい（請求項７）。
【００３０】
請求項８に記載の発明は、一定の雰囲気温度に調整された試験環境に試料を晒した後、試料が晒される試験環境を他の一定の雰囲気温度に調整された試験環境に切り替える一連の冷熱サイクル動作を繰り返し実施する冷熱衝撃試験の試験方法において、試料が晒されている試験環境の切り換え時に当該試験環境の雰囲気温度が所定の温度に到達するまでの時間と試料自体が前記又は他の所定の温度に到達するまでの時間との差を差異時間として予め演算し、当該差異時間に基づいて試験遅延時間を導出するものであり、冷熱衝撃試験においては試験環境の雰囲気温度が所定温度となってから前記試験遅延時間以上が経過した後に試料が晒される試験環境の温度を切り換えることを特徴とする冷熱衝撃試験の試験方法である。
【００３１】
本発明の冷熱衝撃試験の試験方法では、試験環境の切り替えに伴って雰囲気温度が所定の温度に達する時点と、試料が所定の温度に到達する時点との時間的なズレを差異時間として捉えておく構成とされている。そのため、本発明の試験方法によれば、試験環境の雰囲気温度が所定温度となってから差異時間が経過するのを待つことにより、試料が所定の温度に到達した状態とすることができる。従って、本発明の冷熱衝撃試験の実施方法によれば、従来技術のように試料の晒し時間を必要以上に長時間に設定する必要がなく、冷熱衝撃試験の所要時間を最小限に抑制することができる。
【００３２】
請求項９に記載の発明は、冷熱サイクル動作を所定のサイクル数にわたって実施する慣らし試験の後、冷熱サイクル動作を所定のサイクル数にわたって実施する予備試験を実施し、当該予備試験中に実施される試験環境の切り換え時に当該試験環境の雰囲気温度が所定の温度に到達するまでに要する時間と、試料自体が前記又は他の所定の温度に到達するまでに要する時間との差異時間とに基づいて試験遅延時間を導出することを特徴とする請求項８に記載の冷熱衝撃試験の試験方法である。
【００３３】
かかる構成によれば、差異時間を正確に把握し、試験遅延時間を的確に設定することが可能であり、精度の高い冷熱衝撃試験を実施することができる。
【００３４】
また、上記請求項８又は９に記載の冷熱衝撃試験の試験方法は、試料に温度センサーを取付けて試料の温度を検知し、同時に他の温度センサーによって試料が晒されている試験環境の雰囲気温度を検知し、試験環境の切り替え時に雰囲気温度が所定の温度に到達するまでに要する時間と、試料自体が前記又は他の所定の温度に到達するまでの時間との差に基づいて差異時間を導出するものであってもよい（請求項１０）。
【００３５】
かかる構成によれば、差異時間を的確に把握でき、例えば差異時間の導出後に試料に取り付けられた温度センサーが外れるといったような不具合が発生したり、試料が熱衝撃によってひび割れたり、試料の抵抗値が変わる等の変化が起こっても、試料が所定の温度に達した後、所定時間にわたって試料を所定の試験環境下に晒すことができる。従って、本発明の試験方法によれば、所定の試験環境下に安定して試料を晒すことができ、正確な試験結果を得ることができる。
【００３６】
請求項１１に記載の発明は、試料温度検知手段によって試料の温度を複数の測定点において測定し、当該複数の測定点の全てにおける試料の温度が所定の温度に到達するまでの時間に基づいて差異時間を演算することを特徴とする請求項８乃至１０のいずれかに記載の冷熱衝撃試験の試験方法である。
【００３７】
かかる試験方法によれば、試験環境の切り替えに伴って試料が所定の温度に到達するまでに要する時間が試料の配されている位置等の要因によってばらつく場合であっても、試料全体が所定の温度に到達してから所定の晒し時間にわたって試料を試験環境下に晒すことができる。
【００３８】
なお、本発明において、「差異時間」は、試験環境を切り替えてから試料温度検知手段によって検知される全ての測定点における試料の温度が所定の温度に到達するまでの時間を演算したものであっても、この時間をさらに所定の演算式や規則に当てはめて導出されるものであってもよい。
【００３９】
請求項１２に記載の発明は、試料温度検知手段によって試料の温度を複数の測定点において測定し、当該複数の測定点から選ばれる任意の測定点における試料の温度が所定の温度に到達するまでの時間に基づいて差異時間を演算することを特徴とする請求項８乃至１０のいずれかに記載の冷熱衝撃試験の試験方法である。
【００４０】
かかる試験方法によれば、試験環境を切り替えた際に試料が所定の温度に到達するまでの速さがばらつく場合であっても、このばらつきを考慮して冷熱衝撃試験を実施することができる。
【００４１】
なお、本発明において、「差異時間」は、上記した任意の測定点における試料の温度が所定の温度に到達するまでの時間を演算して導出したものであっても、この時間をさらに所定の演算式や規則に当てはめて導出されるものであってもよい。
【発明の効果】
【００４２】
本発明によれば、冷熱サイクルを１サイクル実施するのに要する時間を最小限に短縮でき、試料の熱容量や試料の数量等の条件によらず安定した条件下で熱衝撃試験を実施可能な冷熱衝撃試験装置、並びに、冷熱衝撃試験の試験方法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
以下、本発明の一実施形態である冷熱衝撃試験方法、並びに、冷熱衝撃試験装置について図面を参照ながら説明する。図１において、１は本実施形態の冷熱衝撃試験装置である。冷熱衝撃試験装置１は、図１に示すように高温試験槽２と、低温試験槽３と、両試験槽２，３の間を往復動可能なラック４とを備えている。冷熱衝撃試験装置１は、ラック４を上下動させて試料Ｗを高温試験槽２あるいは低温試験槽３のいずれか一方に移動させることにより、試料Ｗが晒される試験環境を切り替えることができる。すなわち、冷熱衝撃試験１は、異なる雰囲気温度に調整された温度環境間において試料Ｗを移動させる移動手段を備えている。冷熱衝撃試験装置１は、試料Ｗを高温の試験環境に晒す高温試験と低温の試験環境に晒す低温試験の双方を実施する冷熱サイクルを繰り返すことにより、図３に示すように試料Ｗの温度を変動させ、試料Ｗに熱ストレスを与えることができる。
【００４４】
高温試験槽２および低温試験槽３は、それぞれ内部の雰囲気温度を所定の温度幅内の任意の温度に独立的に設定することができる構成とされている。高温試験槽２は、内部の雰囲気温度を例えば６０℃〜１５０℃のような高温の温度範囲内で任意の温度に調整することができる。また同様に、低温試験槽３は、内部の雰囲気温度を例えば０℃〜−５５℃のような低温の温度範囲内で任意の温度に調整することができる。
【００４５】
高温試験槽２および低温試験槽３は、図１に示すように上下方向に積み重ねられたような状態とされている。さらに具体的には、高温試験槽２は、低温試験槽３に対して上方に積み重ねられた構成とされている。高温試験槽２と低温試験槽３との境界部分や、これらの試験槽２，３の外周部分は、断熱性の高い断熱壁５と隔壁６で囲まれている。高温試験槽２と低温試験槽３の境界をなす隔壁６には連通孔７が設けられている。
【００４６】
高温試験槽２には、槽内の雰囲気温度を所定の設定温度となるように調整可能なヒータ等の高温側温調手段８が設けられている。また、高温試験槽２には、モータ１０によって駆動する送風機１１と、送風ダクト１２とが設けられている。また同様に、低温試験槽３には、冷却器等によって構成される雰囲気温度調整用の低温側温調手段１３と、モータ１５によって駆動する送風機１６と、送風ダクト１７とが設けられている。高温試験槽２および低温試験槽３は、それぞれ各試験槽２，３の背面側に設けられた送風口１２ａ，１７ａから高温側温調手段８や低温側温調手段１３において温度調整された空気を吹き出し、循環させる構成とされている。高温試験槽２および低温試験槽３の内部には、各試験槽２，３内の雰囲気温度を検知可能なように雰囲気温度センサ１８，２０が設けられている。
【００４７】
ラック４は、図示しない昇降機構により、連通孔７を介して高温試験槽２と低温試験槽３との間を上下方向に往復動可能な構成とされている。ラック４は、試料Ｗの形状や大きさ、伝熱効率等を勘案し、試料Ｗを載置するための本体部４ａをかご状や棚状等の適宜の形状としたり、適宜の大きさとすることができる。ラック４の本体部４ａは、高温試験槽２と低温試験槽３とを隔てる隔壁６に設けられた連通孔７を通過可能な大きさとされている。連通孔７のうち、高温試験槽２側の開口部分および低温試験槽３側の開口部分の外周には、断熱パッキン２１，２２が取り付けられている。
【００４８】
本体部４ａには、環境温度検知センサ９が取り付けられている。環境温度検知センサ９は、ラック４に載置されている試料Ｗが晒される試験環境の温度を検知するためのものである。
【００４９】
ラック４の本体部４ａの天面側および底面側には、遮熱部４ｂ，４ｃが設けられている。遮熱部４ｂ，４ｃは、隔壁６とほぼ同一の高さを有し、断熱壁５や隔壁６と同様に断熱特性が優れている。遮熱部４ｂの上方には、天板部４ｄが設けられている。また遮熱部４ｃの下方には底板部４ｅが設けられている。天板部４ｄや底板部４ｅは、それぞれ図１に示すようにそれぞれ本体部４ａや遮熱部４ｂ，４ｃよりも外側に張り出しており、ラック４を昇降させる際に連通孔７を通過できない大きさとされている。そのため、ラック４を天板部４ｄや底板部４ｅが、隔壁６に突き当たるまで昇降させることにより、連通孔７を天板部４ｄや底板部４ｅによって塞ぎ、高温試験槽２と低温試験槽３とを熱的に遮断することができる。
【００５０】
冷熱衝撃試験装置１は、上記した構成に加えて、図２の装置ブロック図に示すように、制御手段３０や温度制御手段３１、設定手段３２、出力手段３３を備えている。制御手段３０は、図２に示すように、設定手段３２によって冷熱衝撃試験の試験条件に関するデータ（試験条件データ）を入力可能であると共に、試験状況や試験結果に関するデータ（試験データ）を出力手段３３に出力して表示することが可能な構成とされている。出力手段３３には、例えば液晶等を用いた表示装置や、プロッタ、プリンタ等のような出力装置、デジタルデータをフラッシュメモリ等のメモリ類やフレキシブルディスクのような磁気ディスク、ＭＯディスク（Magneto Optical Disk）のような光磁気ディスク、ＣＤ−Ｒ（Compact Disc-Recordable）のような光ディスクに出力したり書き込むことが可能な機器類を採用できる。
【００５１】
制御手段３０は、入力部３５、制御部３６、データ蓄積部３７、判定部３８、遅延時間導出部３９（遅延時間導出手段）、出力部４０を備えている。入力部３５は、高温試験槽２や低温試験槽３に設置される雰囲気温度センサ１８，２０の検知温度に関するデータが入力される構成とされている。また、入力部３５は、ラック４に載置される試料Ｗに取り付けた試料温度センサ２５ａ，２５ｂ，２５ｃを電気的に接続することにより、試料Ｗ自身の検知温度に関するデータを入力可能な構成とされている。
【００５２】
データ蓄積部３７、判定部３８および遅延時間導出部３９は、それぞれ制御部３６によって制御されている。データ蓄積部３７は、入力部３５に入力される検知温度に関するデータや、試験条件データ等を記録する部分である。また、判定部３８は、入力部３５に入力される検知温度に関するデータに基づき、高温試験槽２や低温試験槽３の雰囲気温度が設定温度に到達するまでに要する時間（雰囲気温度到達時間Ｔａ）や、試料Ｗの温度が所定の設定温度に到達するまでに要する時間（試料温度到達時間Ｔｗ）を判定するものである。遅延時間導出部３９は、雰囲気温度到達時間Ｔａと試料温度到達時間Ｔｗの差異時間Ｔｄ（Ｔｄ＝Ｔｗ−Ｔａ）を演算し、これに基づいて試験遅延時間Ｄを導出するものである。さらに具体的には、遅延時間導出部３９は、差異時間Ｔｄに対して所定の保持時間Ｌを加えた時間を試験遅延時間Ｄとして導出する。差異時間Ｔｄおよび試験遅延時間Ｄのデータは、データ蓄積部３７に記憶される。出力部４０は、試験条件データ等の試験環境の設定値等のデータを温度制御手段３１に向けて出力する。
【００５３】
温度制御手段３１は、出力部４０から送られてきたデータに基づき、高温試験槽２および低温試験槽３に設けられた高温側温調手段８や低温側温調手段１３、送風機１１，１６等の動作を制御する。
【００５４】
続いて、本実施形態の冷熱衝撃試験装置１の動作および冷熱衝撃試験の実施方法について説明する。冷熱衝撃試験装置１は、所定時間毎に試料Ｗが載置されたラック４を上下動させ、試料Ｗが晒される温度環境を急激に変化させる冷熱サイクルを繰り返し、試料Ｗに熱ストレスを与える試験装置である。冷熱衝撃試験装置１は、冷熱衝撃試験の実施方法を雰囲気温度制御モードと試料温度制御モードとから任意の試験モードを選択して実施可能な構成とされている。
【００５５】
ここで、雰囲気温度制御モードとは、試料Ｗを載せたラック４を高温試験槽２側あるいは低温試験槽３側のいずれか一方に移動させて試験環境を切り替えた後、試料Ｗが晒されている雰囲気温度が所定の設定温度に達した時点から所定の試験時間が経過することを条件としてラック４を昇降させて試料Ｗが晒されている温度環境を切り替える試験モードである。
【００５６】
一方、試料温度制御モードは、本実施形態の冷熱衝撃試験装置１に特有の試験モードである。試料温度制御モードでは、試料Ｗが晒される試験環境の切り替え時に、試料Ｗ自身が所定の試験温度に達するまでに要する時間を加味して実施される試験モードである。試料温度制御モードが選択された場合は、予備試験、本試験の２段階によって構成される試験方法（以下、必要応じて２段階試験法と称す）、あるいは、慣らし試験、予備試験、本試験の３段階に分かれる試験方法（以下、必要に応じて３段階試験法と称す）のいずれかを選択して実施することができる。試料温度制御モードで冷熱衝撃試験が実施される場合は、慣らし試験および／又は予備試験を経て試験環境を切り替える時に、試料Ｗ自身が所定の試験温度に達するまでに要する時間を割り出し、これに基づいて本試験が実施される。
【００５７】
さらに詳細に説明すると、試料温度制御モードが選択され、上記した３段階試験法で試験を行う場合は、冷熱衝撃試験の開始後の初期段階において、所定のサイクル数にわたって冷熱サイクルが繰り返され（慣らし試験）、試験環境が安定した後に予備試験が実施される。予備試験では、試験環境の切り替え後、試験環境温度が所定の試験温度に達した時点から試料Ｗ自身が所定の試験温度に達するまでに要する時間（差異時間Ｔｄ）が演算され、これに基づいて試験遅延時間Ｄが決定される。予備試験が完了すると本試験が開始される。本試験では、試験遅延時間Ｄに基づいて試験環境の切り替え後、試料Ｗが所定の試験温度になるタイミングが判断され、これに基づいて冷熱サイクルが繰り返される。
【００５８】
ここで、慣らし試験および予備試験は、試料温度制御モードによる冷熱衝撃試験の初期段階に、差異時間Ｔｄおよび試験遅延時間Ｄを決定するために実施されるものである。慣らし試験および予備試験では、試料温度センサ２５ａ〜２５ｃによって検知される試料Ｗの温度のうち、最も遅く所定の試験温度に達した時点から所定の晒し時間にわたって試料Ｗを試験環境下に晒した後、試験環境を切り替える一連の動作が所定の冷熱サイクル数にわたって繰り返される。
【００５９】
慣らし試験は、冷熱衝撃試験の開始から所定のサイクル数にわたって実施される冷熱サイクルである。慣らし試験に要するサイクル数は、試験環境が安定するのに適したサイクル数に設定される。
【００６０】
予備試験は、上記した３段階試験法で冷熱衝撃試験を実施する場合には、慣らし試験によって試験環境が安定になった後に実施されるものであり、所定のサイクル数にわたって冷熱サイクルが繰り返される。制御手段３０の遅延時間導出部３９は、予備試験中に実施される各冷熱サイクル毎に、試験環境を切り替えた後、試験環境温度が所定の試験温度に達した時点から、試料Ｗ自身が所定の試験温度に達するまでに要する時間（差異時間Ｔｄ）を演算し、これに所定の保持時間Ｌを加算した時間（Ｔｄ＋Ｌ）を試験遅延時間Ｄとして設定する。
【００６１】
本試験は、予備試験の後に実施されるものであり、予備試験の結果に基づいて設定された試験遅延時間Ｄに基づいて冷熱衝撃試験が実施される。すなわち、本試験では、試料温度センサ２５ａ〜２５ｃによって検知される試料Ｗの温度を監視するのではなく、試験環境が切り替えられた後、雰囲気温度センサ１８，２０によって検知される試験環境温度が所定の試験温度に達した時点から試験遅延時間Ｄが経過した時点（試料温度到達時点）で試料Ｗが所定の試験温度に達したものとみなす。本試験では、試験遅延時間Ｄが経過した時点から所定の実質晒し時間Ｔｓにわたって試料Ｗが所定の試験環境温度の雰囲気下に晒される。換言すれば、試料温度制御モードが選択された場合、本試験では、試料Ｗが晒される試験環境の切り替え時に、実質晒し時間Ｔｓの計時開始のタイミングが、雰囲気温度が所定の設定温度に達した時点から、予備試験の結果に基づいて設定された試験遅延時間Ｄの分だけ遅延される。
【００６２】
続いて、本実施形態の冷熱衝撃試験装置１の動作について、図４〜図７に示すフローチャートに基づいてさらに詳細に説明する。冷熱衝撃試験装置１は、図示しない運転スイッチがオン状態になると、設定手段３２を介して試験条件を入力可能な状態になる。ここで、入力可能な試験条件は、高温試験槽２や低温試験槽３において試料Ｗを晒す際の晒し時間（実質晒し時間Ｔｓ）および雰囲気温度（高温槽雰囲気温度Ｈｅ、低温槽雰囲気温度Ｃｅ）と、試験サイクル数Ｎ等である。ここで、試験サイクル数がＮに設定された場合は、試料Ｗを高温試験槽２と低温試験槽３の双方に晒す一連の試験を１サイクルとする試験サイクルがＮサイクル実施される。
【００６３】
運転スイッチがオン状態になった後、ステップ１−１において試験条件が設定されると、制御フローがステップ１−２に進み、ステップ１−１において設定された冷熱衝撃試験の試験モードが試料温度制御モードであるか否かを確認する。ここで、試料温度制御モードが選択されている場合は、制御フローがステップ１−３に進み、雰囲気温度制御モードが選択されている場合は、制御フローが後述するステップ１−８に進む。
【００６４】
ステップ１−２において、冷熱衝撃試験の試験モードとして試料温度制御モードが選択された場合は、試験環境の切り替え時に試料Ｗ自身の温度が所定の試験温度（以下、必要に応じて高温試料晒し温度Ｈｗ、低温試料晒し温度Ｃｗと称す）に達するのに要するタイムラグに相当する差異時間Ｔｄを加味すべく、差異時間Ｔｄを導出し、試験遅延時間Ｄを設定する必要がある。そのため、試料温度制御モードが選択された場合は、制御フローがステップ１−３に移行し、高温試料晒し温度Ｈｗや低温試料晒し温度Ｃｗ、高温到達温度幅Ｗｈ、低温到達温度幅Ｗｃ、保持時間Ｌの一部又は全部を設定手段３２を介して設定可能な状態になる。
【００６５】
ここで、高温到達温度幅Ｗｈや低温到達温度幅Ｗｃは、冷熱衝撃試験において許容される試料Ｗの温度のズレ幅である。すなわち、制御手段３０は、環境温度検知センサ９によって検知される試験環境の雰囲気温度が、高温試料晒し温度Ｈｗや低温試料晒し温度Ｃｗに対して高温到達温度幅Ｗｈや低温到達温度幅Ｗｃの範囲内にある場合に、試験環境の雰囲気温度が高温試料晒し温度Ｈｗや低温試料晒し温度Ｃｗに達したものとみなす。高温到達温度幅Ｗｈや低温到達温度幅Ｗｃは、操作者によって任意に設定される値であっても、予め設定された既定値であっても良い。
【００６６】
また、保持時間Ｌは、試料Ｗ自身の温度が高温試料晒し温度Ｈｗや低温試料晒し温度Ｃｗに対して高温到達温度幅Ｗｈ、低温到達温度幅Ｗｃの範囲内に到達してから、当該温度幅Ｗｈ，Ｗｃ内で安定化させるための時間である。保持時間Ｌは、操作者によって任意に設定される値であっても、予め設定された既定値であっても良い。
【００６７】
ステップ１−３において高温試料晒し温度Ｈｗや低温試料晒し温度Ｃｗ等が設定されると、制御フローがステップ１−４に移行し、慣らし試験が実施される。慣らし試験は、上記したように試料温度制御モードによる冷熱衝撃試験が開始されてから所定のサイクル数ｎ１にわたって実施されるものである。慣らし試験では、試験環境が切り替えられた後、試料Ｗに取り付けられた試料温度センサ２５ａ〜２５ｃによって検知される試料Ｗの温度のうち最も遅く所定の試験温度に達した時点から所定の実質晒し時間Ｔｓにわたって試料Ｗが試験環境下に晒され、その後試験環境を切り替える動作が所定のサイクル数ｎ１にわたって繰り返される。
【００６８】
ステップ１−４において慣らし試験が完了すると、高温試験槽２や低温試験槽３内の雰囲気温度等の試験条件が安定した状態になり、試験環境の切り替え時に高温試験槽２や低温試験槽３内の雰囲気温度が高温槽雰囲気温度Ｈｅや低温槽雰囲気温度Ｃｅになってから試料Ｗ自身の温度が高温試料晒し温度Ｈｗや低温試料晒し温度Ｃｗに達するまでに要する時間も安定するものと想定される。そこで、制御手段３０は、ステップ１−４において慣らし運転が完了した時点で制御フローをステップ１−５に進めて予備試験を実施し、差異時間Ｔｄを導出し、試験遅延時間Ｄを決定する。
【００６９】
さらに具体的に説明すると、制御フローがステップ１−５に移行すると、図５に示すサブルーチンに従って予備試験が実施される。すなわち、予備試験が開始されると、制御フローがステップ２−１に移行し、予め雰囲気温度が高温槽雰囲気温度Ｈｅに調整された高温試験槽２側に試料Ｗを載置したラック４が移動し、試験環境が高温側に切り替えられる。この際、雰囲気温度センサ１８の検知信号に基づき、ラック４の移動に伴う高温試験槽２内の雰囲気温度の変動が検知される。制御手段３０は、ステップ２−２において高温試験槽２内の雰囲気温度が高温槽雰囲気温度Ｈｅに到達したことを確認すると、図８（ａ）に示すようにラック４の移動に伴って試験環境が切り替えられた時点（環境切替時点Ｐ１）から、高温試験槽２内の雰囲気温度が高温槽雰囲気温度Ｈｅに到達した時点（雰囲気温度到達時点Ｐ２）までの期間を雰囲気温度到達時間Ｔａとして把握する。
【００７０】
その後、制御手段３０は、ステップ２−３において試料Ｗに取り付けられた３つの試料温度センサ２５ａ〜２５ｃの検知温度を個別に監視し、試料Ｗの温度が高温試料晒し温度Ｈｗに到達するのを待つ。制御手段３０は、３つの試料温度センサ２５ａ〜２５ｃうち、検知温度が最も遅く高温試料晒し温度Ｈｗに到達した時点、すなわち全ての試料温度センサ２５ａ〜２５ｃの検知温度が高温試料晒し温度Ｈｗに到達した時点を試料温度到達時点Ｐ３として認定する。そして、制御手段３０は、上記した雰囲気温度到達時点Ｐ２から試料温度到達時点Ｐ３に到達するまでに要した期間を高温側差異時間Ｔｈｄとして導出する。
【００７１】
制御手段３０は、ステップ２−３において試料温度センサ２５ａ〜２５ｃの検知温度が高温試料晒し温度Ｈｗに到達したことを確認すると、ステップ２−４において保持時間Ｌが経過するのを待ち、試料Ｗの温度がさらに安定するのを待つ。その後、制御手段３０は、ステップ２−５において実質晒し時間Ｔｓだけ高温試験槽２の温度環境下に試料Ｗを晒す。
【００７２】
制御フローがステップ２−５に移行してから実質晒し時間Ｔｓだけ経過するとステップ２−６において、ラック４が低温試験槽３側に降下し、冷熱衝撃試験の試験環境が低温側に切り替えられる。その後、ステップ２−７以降において、上記したステップ２−２〜ステップ２−５に示す制御と同様の制御が低温試験槽３側で実施され、上記した高温試験槽２側において実施されたのと同様にして、環境温度到達時間および試料温度調整時間が確認される。
【００７３】
すなわち、ステップ２−６において試験環境を切り替えるべくラック４が降下すると、一時的に高温試験槽２と低温試験槽３とが連通した状態になる。また、ラック４が降下すると、直前まで高温の雰囲気下に晒されていた試料Ｗが低温試験槽３内に入ってくる。そのため、ステップ２−６において試験環境が切り替えられると低温試験槽３内の雰囲気温度が不安定になる。そこで、制御手段３０は、ステップ２−７において、低温試験槽３内の雰囲気温度が所定の低温槽雰囲気温度Ｃｅになるのを待つ。
【００７４】
ステップ２−７において低温試験槽３の雰囲気温度が低温槽雰囲気温度Ｃｅになると、図８（ｂ）に示すように、制御手段３０は、ステップ２−６において試験環境の切り替えが実施された時点（環境切替時点Ｐ４）から低温試験槽３内の雰囲気温度が低温槽雰囲気温度Ｃｅに到達した時点（雰囲気温度到達時点Ｐ５）までの期間を環境温度到達時間Ｔｂとしてデータ蓄積部３７に記憶する。その後、制御手段３０は、ステップ２−８において、雰囲気温度到達時点Ｐ２から３つの試料温度センサ２５ａ〜２５ｃの全てが低温試料晒し温度Ｃｗに到達した時点（試料温度到達時点Ｐ６）までに要した時間を低温側差異時間Ｔｃｄとして導出する。
【００７５】
制御手段３０は、ステップ２−９において保持時間Ｌが経過するのを待ち、試料Ｗの温度がさらに安定するのを待つ。その後、制御手段３０は、ステップ２−１０において実質晒し時間Ｔｓだけ低温試験槽３の温度環境下に試料Ｗを晒す。
【００７６】
ステップ２−１０において実質晒し時間Ｔｓが経過すると、制御手段３０は、ステップ２−１１において上記したステップ２−１〜ステップ２−１０に至る一連の冷熱サイクルが予備試験の開始後、通算してｎ２サイクル（ｎは自然数）だけ実施されたか否かを確認する。ここで、冷熱サイクルのサイクル数がｎ２回に達していない場合、制御手段３０は、制御フローをステップ２−１に戻し、一連の冷熱サイクルを繰り返す。一方、ステップ２−１１において冷熱サイクルのサイクル数がｎ２回に達している場合、制御手段３０は、ｎ２回にわたる冷熱サイクルにおいて導出された各高温側差異時間Ｔｈｄ、並びに、各低温側差異時間Ｔｃｄのうち最も大きい高温側差異時間Ｔｈｄおよび低温側差異時間Ｔｃｄに相当する時間に保持時間Ｌを加えた時間（Ｔｈｄ＋Ｌ，Ｔｃｄ＋Ｌ）を、以後の冷熱サイクルにおいて使用する試験遅延時間Ｄ（以下、必要に応じて高温側試験遅延時間Ｄｈ、低温側試験遅延時間Ｄｃと称す）として記憶する。これにより、図５に示す一連の予備試験が完了し、制御フローが図４のステップ１−６に戻される。
【００７７】
ステップ１−６において、制御手段３０は、図６に示す制御フローに則り、ステップ１−１おいて設定された試験サイクル数Ｎから、予め慣らし試験および予備試験で実施された冷熱サイクルのサイクル数ｎ１，ｎ２の分だけ減じた（Ｎ−ｎ１−ｎ２）サイクル分だけ本試験を繰り返す。
【００７８】
さらに具体的に説明すると、制御フローがステップ１−６に移行すると、図６に示すサブルーチンのステップ３−１に移行する。ステップ３−１に移行すると、制御手段３０は、ラック４を上昇させ、試料Ｗを高温試験槽２内に収容する。その後、高温試験槽２内の雰囲気温度が所定の高温側雰囲気温度Ｈｅになるように高温側温調手段８や送風機１１の動作が制御される。
【００７９】
その後、ステップ３−２において高温試験槽２内の雰囲気温度が高温槽雰囲気温度Ｈｅになると、制御フローがステップ３−３に進み、図５に示す予備試験においてデータ蓄積部３７に記憶された高温側差異時間Ｔｈｄに保持時間Ｌを加えた高温側試験遅延時間Ｄｈだけ経過するのを待つ。
【００８０】
ステップ３−３において高温側試験遅延時間Ｄｈが経過すると、試料Ｗの温度は確実に高温試料晒し温度Ｈｗになっているものと想定される。そのため、制御手段３０は、ステップ３−４において保持時間Ｌが経過した時点から実質晒し時間Ｔｓに相当する期間にわたって高温試験槽２内の高温雰囲気下に試料Ｗを晒し続ける。
【００８１】
制御手段３０は、ステップ３−４において実質晒し時間Ｔｓが経過したことを確認すると、制御フローをステップ３−５に進め、試験環境を低温試験槽３側の試験環境に切り替える。すなわち、制御フローがステップ３−５に移行すると、制御手段３０は、ラック４を低温試験槽３側に降下させる。ラック４が完全に低温試験槽２側に移行すると、制御手段３０は、ステップ３−６〜ステップ３−８において、上記したステップ３−２〜ステップ３−４において実施したのと同様にして、試料Ｗを低温雰囲気下に晒す。
【００８２】
さらに具体的には、ステップ３−５において試験環境の切り替えが完了すると、制御手段３０は、その時点から低温試験槽３内の雰囲気温度が低温槽雰囲気温度Ｃｅに到達するのを待つ（ステップ３−６）。その後、制御手段３０は、ステップ３−７において低温槽雰囲気温度Ｃｅに到達した時点から、先に実施された予備試験の結果に基づいて決定された低温側試験遅延時間Ｄｃ、すなわち低温側差異時間Ｔｃｄと保持時間Ｌの和に相当する時間が経過するのを待つ。これにより、高温試験槽２側から低温試験槽３に移動してきた試料Ｗが確実に低温試料晒し温度Ｃｗになっているものと想定される。そのため、制御手段３０は、低温側試験遅延時間Ｄｃが経過した時点で制御フローをステップ３−８に進め、実質晒し時間Ｔｓに相当する期間にわたって低温試験槽２内の高温雰囲気下に試料Ｗを晒し続ける。
【００８３】
上記したようにして図６のステップ３−１〜ステップ３−８に至る一連の制御フローが完了すると、１サイクル分の冷熱サイクルが終了する。ステップ３−８において実質晒し時間Ｔｓが経過したことが確認されると、制御手段３０は、図４に示す制御フローのステップ１−７に制御フローを戻す。制御手段３０は、ステップ１−７において、図４に示すサブルーチンによる冷熱サイクルが通算して（Ｎ−ｎ１−ｎ２）サイクル（Ｎ，ｎ１，ｎ２はそれぞれ自然数）だけ実施されたか否かを確認する。ここで、冷熱サイクルが実施されたサイクル数が（Ｎ−ｎ１−ｎ２）に満たない場合は、制御フローがステップ１−６に戻され、図６に示すサブルーチンに則った一連の冷熱サイクルが継続される。一方、ステップ１−７においてサイクル数が（Ｎ−ｎ１−ｎ２）に達している場合は、慣らし試験および予備試験時に実施された冷熱サイクルのサイクル数ｎ１，ｎ２と合算して、サイクル数Ｎ分の冷熱サイクルが繰り返されたことになる。そのため、制御手段３０は、一連の制御フローによる冷熱衝撃試験を完了する。
【００８４】
一方、図４に示す制御フローにおいて、冷熱衝撃試験の実施方法として雰囲気温度制御モードが選択されている場合、すなわちステップ１−８に移行した場合は、制御フローが図７に示すサブルーチンのステップ４−１に移行する。そして、ステップ４−１においてラック４が高温試験槽２側に移動し、試料Ｗの試験環境が高温側に切り替えられる。その後、高温試験槽２内の雰囲気温度が高温槽雰囲気温度Ｈｅとなるように高温側温調手段８や送風機１１の動作が制御される。
【００８５】
その後、ステップ４−２において高温試験槽２内の雰囲気温度が高温槽雰囲気温度Ｈｅになったことが確認されると、この時点から実質晒し時間Ｔｓが経過するまで試料Ｗが高温雰囲気下に晒される。
【００８６】
ステップ４−３において実質晒し時間Ｔｓが経過すると、制御手段３０は、ステップ４−４においてラック４を下方の低温試験槽３に移動させ、試験環境を低温側に切り替える。その後、低温側温調手段１３や送風機１６が作動することによって低温試験槽３内の雰囲気温度が低温槽雰囲気温度Ｃｅになったことが確認されると、この時点から実質晒し時間Ｔｓにわたって試料Ｗが低温雰囲気下に晒される。ステップ４−６において実質晒し時間Ｔｓが経過すると、１サイクル分の冷熱サイクルが終了し、制御フローがステップ１−９に戻される。
【００８７】
制御フローがステップ１−９に戻ると、図７に示す冷熱サイクルが通算でＮサイクル分実施されているか否かが確認される。ここで、冷熱サイクルがＮサイクルに達していない場合は、制御フローがステップ１−８に戻され、冷熱サイクルが継続される。一方、ステップ１−９で冷熱サイクルのサイクル数がＮサイクルに達している場合は、一連の制御フローが完了する。
【００８８】
上記したように、冷熱衝撃試験装置１では、予備試験において試験環境の切り替えに伴って雰囲気温度が高温槽雰囲気温度Ｈｅや低温槽雰囲気温度Ｃｅに到達してから試料Ｗが高温試料晒し温度Ｈｗや低温試料晒し温度Ｃｗに到達するまでに要する時間を高温側差異時間Ｔｈｄや低温側差異時間Ｔｃｄとして記憶しておき、これらに基づいて本試験時に試料Ｗが高温試料晒し温度Ｈｗや低温試料晒し温度Ｃｗに到達する時間を予測することができる。そのため、冷熱衝撃試験装置１では、試料Ｗの温度変化に要する時間を加味して試料Ｗの晒し時間を長く取る必要がなく、冷熱衝撃試験に要する時間を最小限に短縮することができる。
【００８９】
また、冷熱衝撃試験装置１は、予備試験によって導出された高温側差異時間Ｔｈｄや低温側差異時間Ｔｃｄに基づいて試料Ｗが高温試料晒し温度Ｈｗや低温試料晒し温度Ｃｗに到達する時点を予測し、この時点から所定の保持時間Ｌが経過するのを待って実質晒し時間Ｔｓにわたって試料Ｗを所定の試験環境下に晒す構成とされている。そのため、冷熱衝撃試験装置１は、本試験中に試料温度センサ２５ａ〜２５ｃが試料Ｗから外れたり破損するなどの不具合が起きたり、試料Ｗが熱衝撃によってひび割れたり、試料Ｗの抵抗値が変わる等の変化があっても、所定の試験環境下に実質晒し時間Ｔｓにわたって試料Ｗを晒すことができる。従って、上記した冷熱衝撃試験装置１や冷熱衝撃試験方法によれば、正確な試験結果を得ることができる。
【００９０】
上記したように、冷熱衝撃試験装置１では、３つの試料温度センサ２５ａ〜２５ｃによって試料Ｗの温度を測定可能に構成されている。そして上記した冷熱衝撃試験装置１は、試験環境の切り替え時点から試料温度センサ２５ａ〜２５ｃによって検知される全ての検知温度が高温試料晒し温度Ｈｗや低温試料晒し温度Ｃｗに到達するまでの時間と、試験環境の切り替え時点から環境温度検知センサ９によって検知される試験環境の雰囲気温度が高温槽雰囲気温度Ｈｅや低温槽雰囲気温度Ｃｅに到達するまでの時間との差に基づいて高温側差異時間Ｔｈｄや低温側差異時間Ｔｃｄを導出する構成とされている。そのため、上記した構成によれば、試料Ｗの配されている位置や試料Ｗの熱容量、大きさ等に起因して試験環境を切り替えてから試料Ｗが所定の温度に到達するまでの速さがばらつく場合であっても、試料Ｗ全体が所定の高温試料晒し温度Ｈｗや低温試料晒し温度Ｃｗに到達してから所定の実質晒し時間Ｔｓにわたって試料Ｗを試験環境下に晒すことができる。
【００９１】
上記したように、本実施形態の冷熱衝撃試験装置１では、試料温度制御モードが選択された場合に、冷熱衝撃試験の開始直後（１サイクル目）からｎ１サイクル目まで慣らし試験を実施して高温試験槽２や低温試験槽３の雰囲気温度等の試験条件が安定するのを待ち、その後に予備試験を実施する３段階試験法と、慣らし試験を省略する２段階試験法のいずれかを選択して実施可能な構成とされている。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、３段階試験法および２段階試験法のうち、いずれか一方の試験法のみを実施可能なものであってもよい。
【００９２】
上記実施形態の冷熱衝撃試験装置１は、試料温度制御モードにおける試験方法を３段階試験法および２段階試験法から選択して実施可能なものであるが、試験方法の選択は、冷熱衝撃試験装置１の操作者が任意に選択することによって実施されても、制御手段３０等において適宜選択するものであってもよい。さらに具体的には、例えば、制御手段３０が試料温度制御モードが選択され、冷熱衝撃試験が開始された後、所定のサイクル数にわたって試料Ｗや高温試験槽２や低温試験槽３の雰囲気温度等の試験条件を監視し、試験条件が試験開始直後から安定している場合は２段階試験法を選択し、試験条件が不安定な場合は３段階試験法を選択する構成としてもよい。
【００９３】
上記実施形態では、予備試験において冷熱サイクル毎に導出される各高温側差異時間Ｔｈｄや各低温側差異時間Ｔｃｄのうち、最も大きい高温側差異時間Ｔｈｄおよび低温側差異時間Ｔｃｄに相当する時間を試験環境の切り替え時に試料Ｗの温度を安定化するのに要する時間として把握するものであったが、本発明はこれに限定されるものではない。さらに具体的には、例えば各高温側差異時間Ｔｈｄや各低温側差異時間Ｔｃｄを平均したり、所定の演算式に代入して得られる値を試料Ｗの温度を安定化するのに要する時間として把握する構成としてもよい。また、各高温側差異時間Ｔｈｄや各低温側差異時間Ｔｃｄを所定の規則に当てはめることにより、試料Ｗの温度を安定化するのに要する時間として把握する構成としてもよい。さらに具体的には、例えば各高温側差異時間Ｔｈｄや各低温側差異時間Ｔｃｄのうち最も長いものを選択したり、これらの差異時間Ｔｈｄ，Ｔｃｄの中央値を選択し、これを試料Ｗの温度が安定化するのに要する時間として把握する構成としてもよい。
【００９４】
上記実施形態の冷熱衝撃試験装置１は、高温試験槽２と低温試験槽３とを有し、これらの間をラック４を移動させることにより、試料Ｗが晒される試験環境を切り替えるものであったが、本発明はこれに限定されるものではない。さらに具体的には、例えば図９に示す冷熱衝撃試験装置５０のように、試料Ｗを収容する試験槽５１と、高温側温調手段８を備えた加熱部５２と、低温側温調手段１３を備えた冷却部５３とを設け、試験槽５１と加熱部５２あるいは冷却部５３との間に設けられたダンパ５５，５６のいずれかを開くことにより試験槽５１内の温度を調整可能な構成としたものであってもよい。かかる構成とした場合についても、上記した冷熱衝撃試験装置１と同様の冷熱衝撃試験を実施することが可能である。
【００９５】
上記した冷熱衝撃試験装置１では、試料温度制御モードにより冷熱衝撃試験が実施される度に予備試験を実施して高温側差異時間Ｔｈｄや低温側差異時間Ｔｃｄを導出し、高温側試験遅延時間Ｄｈや低温側試験遅延時間Ｄｃを設定するものであったが、本発明はこれに限定されるものではない。さらに具体的には、例えば種類や熱容量、大きさ等が同一の試料Ｗについて冷熱衝撃試験を実施する場合は、高温側差異時間Ｔｈｄや低温側差異時間Ｔｃｄは、殆ど変化しない可能性がある。そこで、かかる知見に基づき、先の試験において実施された予備試験において導出された高温側差異時間Ｔｈｄや低温側差異時間Ｔｃｄを別の試験の際に流用する構成としてもよい。すなわち、冷熱衝撃試験装置１は、先の冷熱衝撃試験において導出された高温側差異時間Ｔｈｄや低温側差異時間Ｔｃｄに関するデータをデータ蓄積部３７に必要に応じて呼び出せる状態で記憶しておいたり、設定手段３２によって操作者が任意に設定可能な構成としておき、データ蓄積部３７から呼び出されたり、設定手段３２を介して設定された高温側差異時間Ｔｈｄや低温側差異時間Ｔｃｄに基づいて高温側試験遅延時間Ｄｈや低温側試験遅延時間Ｄｃを設定し、試料温度制御モードによる冷熱衝撃試験を実施可能な構成としてもよい。
【００９６】
上記実施形態の冷熱衝撃試験装置１，５０は、一般的に、暖気が上昇しやすい傾向にあることを考慮し、高温試験槽２や加熱部５２を低温試験槽３や冷却部５３よりも上方に配置する構成としている。そのため、上記した冷熱衝撃試験装置１，５０は、試験環境の切り替え時等に高温試験槽２や加熱部５２内に存在する空気と、低温試験槽３や冷却部５３に存在する空気との混合が起こりにくい。従って、上記した構成によれば、試験環境の切り替え時に各試験槽２，３，５１の雰囲気温度をスムーズに安定させることが可能である。なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、高温試験槽２や加熱部５２と低温試験槽３や冷却部５３との上下関係が入れ替わったものや、これらがほぼ同一平面上に並んだ構成であってもよい。
【００９７】
上記実施形態では、試験環境の切り替えから雰囲気温度到達時間Ｔａ，Ｔｂが経過し、高温側差異時間Ｔｈｄあるいは低温側差異時間Ｔｃｄが経過した時点で試料Ｗが所定の温度に達したと想定されるが、高温側試験遅延時間Ｄｈや低温側試験遅延時間Ｄｃを高温側差異時間Ｔｈｄや低温側差異時間Ｔｃｄよりも保持時間Ｌだけ長く設定し、試料Ｗの温度が安定するのを待ってから所定の実質晒し時間Ｔｓにわたって試料Ｗを試験環境下に晒す構成とした。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、保持時間Ｌを設けず、高温側差異時間Ｔｈｄあるいは低温側差異時間Ｔｃｄが経過した時点から実質晒し時間Ｔｓにわたって試料Ｗを試験環境下に晒す構成としてもよい。すなわち、冷熱衝撃試験装置１，５０は、高温側差異時間Ｔｈｄや低温側差異時間Ｔｃｄをそのまま高温側試験遅延時間Ｄｈや低温側試験遅延時間Ｄｃとする構成であってもよい。また、高温側試験遅延時間Ｄｈや低温側試験遅延時間Ｄｃは、単に高温側差異時間Ｔｈｄや低温側差異時間Ｔｃｄに保持時間Ｌを足すだけでなく、高温側差異時間Ｔｈｄや低温側差異時間Ｔｃｄを所定の演算式に代入して得られる時間に設定されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】本発明の一実施形態である冷熱衝撃試験装置の構成を概念的に示す断面図である。
【図２】図１に示す冷熱衝撃試験装置の装置構成を示すブロック図である。
【図３】冷熱衝撃試験を実施する場合における試料の温度変化を概念的に示すグラフである。
【図４】図１に示す冷熱衝撃試験装置の動作を示すフローチャートである。
【図５】図４に示す制御フローのサブルーチンを示すフローチャートである。
【図６】図４に示す制御フローの別のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図７】図４に示す制御フローのさらに別のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図８】（ａ），（ｂ）は、それぞれ試験環境が高温側および低温側に切り替えられた時の試験環境の雰囲気温度および試料温度センサによって検知される検知温度の推移を概念的に示すグラフである。
【図９】本発明の別の実施形態である冷熱衝撃試験装置の構成を概念的に示す断面図である。
【符号の説明】
【００９９】
１  冷熱衝撃試験装置
２  高温試験槽
３  低温試験槽
４  ラック
８  高温側温調手段
９  環境温度検知センサ
１３  低温側温調手段
２５ａ〜２５ｃ  試料温度センサ
３０  制御手段
５０  冷熱衝撃試験装置
５１  試験槽
５２  加熱部
５３  冷却部
【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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