環境試験装置
【課題】高湿度の環境を長時間維持させる環境試験装置を改良するものであり、消費電力が低く、且つ送風に起因する諸問題を解決することができ、且つ実験データの信頼性が高い環境試験装置を開発する。
【解決手段】被試験物の吸湿状態を監視する吸湿状況検知手段３５を備えている。また制御装置４は、吸湿状況検知手段３５から出力される電流の変化率Ｒ（単位時間当たりの変化量）が一定の閾値以下となるか否かを判断する判定部を備える。吸湿状況検知手段３５が検知する基板３０のリーク電流の変化率が一定の閾値以下となれば、送風機２０の送風量を低下させる信号を発する。即ち基板３０の吸湿量が飽和状態となれば、ステップ６で送風量を減少させる。
【解決手段】被試験物の吸湿状態を監視する吸湿状況検知手段３５を備えている。また制御装置４は、吸湿状況検知手段３５から出力される電流の変化率Ｒ（単位時間当たりの変化量）が一定の閾値以下となるか否かを判断する判定部を備える。吸湿状況検知手段３５が検知する基板３０のリーク電流の変化率が一定の閾値以下となれば、送風機２０の送風量を低下させる信号を発する。即ち基板３０の吸湿量が飽和状態となれば、ステップ６で送風量を減少させる。
【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。本発明の環境試験装置は、被試験物に対する湿度の影響を試験する装置として好適である。また本発明の環境試験装置は、高湿度の環境を長時間維持させる環境試験装置として好適である。
【背景技術】
【０００２】
各種の機器や材料等の性能や耐久性を評価する装置として環境試験装置が知られている。環境試験装置は、特許文献１，２に記載された様に、高温環境や低温環境、あるいは高湿度環境を人工的に作り、この環境に被試験物を置くものである。
代表的な環境試験は、高温多湿といった過酷な環境に被試験物を連続的に長時間に渡ってさらし、被試験物の変化や劣化を調べるものである。
【０００３】
環境試験装置は、一般に、ヒータや冷凍機の他に、送風機を備えている。従来技術の環境試験装置は、環境試験室内の環境状態を一定に保つために、一定の温度及び湿度に制御した空気を高速（約１ｍ／秒以上の風速）で循環して試験を行っている。即ち従来技術の環境試験装置は、常時、高速の空気を循環させるものであった。
【特許文献１】特開平３−４８７８０号公報
【特許文献２】特開２００１−１４７２５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで電子機器、電子部品、高分子材料等は、一般に湿度の影響を強く受けるものである。そのため電子機器等の製造者や研究者は、湿度による影響を試験する必要がある。また試験中における被試験物の吸湿量の変化を知りたいという要求がある。
しかしながら、従来技術の環境試験装置では、試験中に時事刻々変化する吸湿量をモニターすることができないという不満があった。
【０００５】
また環境試験装置は、極めて長い時間に渡って連続的に運転されるものであり、送風機は常に高速で回転されているから、送風機の消費電力が大きいという不満があった。
また近年、電子基板を試験する際に、通電状態で環境試験を行う場合があるが、送風の影響で電子基板の電気的特性が不安定になる場合があった。さらに試験中、試験室内に付着した水滴が送風によって飛ばされ、被試験物に付着するという不具合もあった。また粉体の様な微小な被試験物やフィルムの様な軽い被試験物が、送風によって飛ばされたり姿勢が変わってしまう場合もあった。
特に環境試験は、長時間に渡って連続的に実施される場合があるので、上記した、電気特性の乱れや、水滴の付着、飛散によって被試験物に突発的な不具合が起きやすいと言える。また上記した様な不具合がひとたび起これば、それまでのデータが無駄になり、再度、初めから試験をやり直さなければならない場合もあった。
【０００６】
これに対して環境試験装置内を流れる風の速度を低下させれば、上記した不具合の大半は解消される。しかしながら、吸湿量は、装置内を流れる風速と相関があり、風速を低下させると所望の吸湿量に至らしめることができず、実験データの信頼性が低下してしまうという致命的な欠点が生じる。
【０００７】
また電子機器や電子部品等の分野では、吸湿量や吸湿率（単位時間あたりの吸湿量）を制御した状態で環境試験を実施したいという要求がある。例えば一定時間の間、一定の割合で水蒸気を吸収させ続ける様な環境において試験をしたり、被試験物の吸湿量を所定の範囲に保った状態で試験をしたいという要求がある。
しかしながらこの要求を満足する様な環境試験装置は知られていない。
【０００８】
そこで本発明は、従来技術の上記した問題点を解決するものであり、第一の目的は、試験中における被試験物の吸湿量の変化を知ることができる環境試験装置を提供するものである。
【０００９】
またもう一つの目的は、送風に起因する各種の不具合を解消することができる環境試験装置を提供するものである。
【００１０】
またさらにもう一つの目的は、被試験物の吸水率等が所定の条件となる様な環境を作ることができる環境試験装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記した課題を解決する為に、本発明者らは、風の風速と吸湿量との関係について検討を重ねた。
その結果、前記した様に送風と吸湿量との間には強い相関関係があり、送風量が増えると、単位時間あたりの吸湿量が増大する。
しかしながら、被試験物が充分に吸湿し、飽和状態となった後は、送風量を増大させても吸湿量が増えることはなかった。
また飽和状態に至った後は、送風量を減少させても、被試験物の吸湿量は変化しないことが分かった。即ち一旦、吸湿量が飽和状態となった後は、被試験物と外気との間における水蒸気の移動は、環境の温度や湿度と相関し、送風量との関係は皆無であることが分かった。より具体的には、一旦、被試験物が飽和状態まで吸湿すると、送風量を減少させても被試験物の水分含有量は変わらない。
【００１２】
上記した知見に基づいて完成された発明（請求項２）は、被試験物が置かれる環境を調節する環境調節手段を備えた環境試験装置において、被試験物の吸湿状況を検知する吸湿状況検知手段を備え、前記環境調節手段は、少なくとも送風手段及び送風環境制御手段を有し、被試験物の吸湿状況に応じて送風環境を変化させることを特徴とする環境試験装置である。
【００１３】
本発明の環境試験装置では、被試験物の吸湿状況に応じて送風環境を変化させるので、試験条件を満足し、且つ送風による弊害が起こらない環境を作ることができる。
【００１４】
また請求項３に記載の発明は、被試験物が置かれる環境を調節する環境調節手段を備えた環境試験装置において、被試験物の吸湿状況を検知する吸湿状況検知手段を備え、前記環境調節手段は、少なくとも送風手段及び送風環境制御手段を有し、被試験物の吸湿量が所定の条件を満足すると送風量を減少させることを特徴とする環境試験装置である。
【００１５】
本発明の環境試験装置では、被試験物の吸湿量が所定の条件を満足すると送風量を減少させる。そのため試験条件を満足させ、その上で送風量を減少させて送風による弊害を防止することができる。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、被試験物の吸湿量が飽和状態となったことを条件として送風量を減少させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の環境試験装置である。
【００１７】
前記した様に、被試験物の吸湿量が飽和状態となると、それ以降、送風量を減少しても被試験物の含水量は変化しないので、送風量を減少することが可能である。送風量を減少させることにより送風機の消費電力を低下させることができる。また送風による弊害も防止される。
【００１８】
また請求項５に記載の発明は、被試験物の吸湿量の変化率を検知し、吸湿量の変化率が一定以下となったことを条件として送風量を減少させることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の環境試験装置である。
【００１９】
被試験物を高湿度の環境に置くと、周囲の環境から吸湿する。単位時間当たりの吸湿量（吸湿量の変化率）は、吸湿量が飽和状態に近づくにつれて減少する。従って被試験物の吸湿量の変化率を検知すると、被試験物の飽和程度が分かる。そこで本発明は、被試験物の吸湿量の変化率を検知し、吸湿量の変化率が一定以下となったことを条件として送風量を減少させることとした。
【００２０】
また被試験物の吸水率等を制御した環境試験ができる環境試験装置の発明は、被試験物が置かれる環境を調節する環境調節手段を備えた環境試験装置において、被試験物の吸湿状況を検知する吸湿状況検知手段を備え、前記環境調節手段は、少なくとも送風手段及び送風環境制御手段を有し、被試験物の吸湿状況が所定の条件を満足する様に送風環境を変化させることを特徴とする（請求項６）。
【００２１】
前記した様に、送風と吸湿量との間には強い相関関係があり、送風量が増えると、単位時間あたりの吸湿量が増大する。
従って単位時間当たりの吸湿量を変化させるには、送風環境を変化させればよい。前記した請求項６に記載の発明は、上記した考えに基づくものであり、被試験物の吸湿状況が所定の条件を満足する様に送風環境を変化させる。本発明によると、被試験物の吸湿状況が所定の条件を満足する様な環境を作ることができる。
【００２２】
請求項７に記載の発明は、被試験物の吸湿率の変化或いは吸湿量の変化が所定の条件を満足する様に送風環境を変化させることを特徴とする請求項６に記載の環境試験装置である。
【００２３】
本発明の環境試験装置では、被試験物の吸湿率の変化或いは吸湿量の変化が所定の条件を満足する環境を作ることができる。
【００２４】
また請求項８に記載の発明は、被試験物が置かれる環境の湿度を調節する湿度調節手段を備え、被試験物の吸湿状況が所定の条件を満足する様に被試験物が置かれる環境の湿度を調節することを特徴とする請求項６又は７に記載の環境試験装置である。
【００２５】
本発明の環境試験装置は、送風環境だけでなく湿度も変化させることにより、被試験物の吸湿率の変化或いは吸湿量の変化が所定の条件を満足する環境を作るものである。
【００２６】
吸湿状況検知手段としては、被試験物の重量に基づいて吸湿状況を検知するものが採用可能である（請求項９）。
もちろん重量の変化率によって被試験物の吸湿量の変化率を知ることができる。
【００２７】
また吸湿状況検知手段は、被試験物の電気的特性に基づいて吸湿状況を検知するものであってもよい（請求項１０）。
同様に電気的特性の変化率によって被試験物の吸湿量の変化率を知ることができる。
【００２８】
本発明の環境試験装置は、一定の環境を長時間に渡って維持する試験を行うものとして特に好適である（請求項１１）。
【００２９】
また請求項１に記載の発明は、被試験物が置かれる環境を調節する環境調節手段を備えた環境試験装置において、被試験物の吸湿状況を検知する吸湿状況検知手段を備えることを特徴とする環境試験装置である。
【００３０】
本発明の環境試験装置は、被試験物の吸湿状況を検知する吸湿状況検知手段を備えるので、試験中に時事刻々変化する吸湿量を知ることができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明の環境試験装置は、実験データの信頼性を確保しつつ、送風に起因する各種の不具合を解消することができる効果がある。
本発明の環境試験装置は、被試験物の吸湿状況を知ることができる効果がある。
また本発明の環境試験装置は、被試験物の吸湿率の変化を制御した環境を与えることができる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下さらに本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の実施形態の環境試験装置の構成図である。
本実施形態の環境試験装置１は、断熱材２によって囲まれた恒温恒湿槽（環境試験室）３を備え、制御装置４によって恒温恒湿槽３内の環境が制御される。
この様に恒温恒湿槽３は、公知のそれと同様に、内部の温度や湿度等の内部環境を任意に調節する機能を持つ。最初に恒温恒湿槽３の概略構成と、恒温恒湿槽３内の環境を調節する手段について説明する。
【００３３】
恒温恒湿槽３の内部は、仕切り板９によって上下に仕切られ、図１の様に被試験物配置室５と、空調通路６に分かれている。空調通路６は、被試験物配置室５の下部にあり、両側面側に被試験物配置室５と連通する開口７，８がある。一方の開口７は、吸入側開口として機能し、他方の開口８は、送風用開口として機能する。
【００３４】
被試験物配置室５内であって、送風用開口８の近傍に室内温度検知センサー１１と湿度検知センサー１２が設けられている。
室内温度検知センサー１１は具体的には熱電対である。
室内温度検知センサー１１及び湿度検知センサー１２の検知信号は、図１の様に制御装置４に入力される。
【００３５】
下部の空調通路６には、加湿器１５、空気冷却用熱交換器１６、除湿用熱交換器１７、加熱ヒータ１８及び送風機２０が配されている。
加湿器１５、空気冷却用熱交換器１６、除湿用熱交換器１７及び加熱ヒータ１８は、いずれも公知のものを採用することができる。
送風機２０は、本実施形態では、回転速度を任意に変更できるものが採用されている。即ち送風機２０を回転するモータ２１は、直流モータ或いはインバータ制御された交流モータであり、回転数が可変である。
前記した加湿器１５、空気冷却用熱交換器１６、除湿用熱交換器１７、加熱ヒータ１８及び送風機２０はそれぞれリレー等の駆動装置に接続され、さらに図１の様に制御装置４からの信号を受けて動作する。
【００３６】
本実施形態の環境試験装置１では、送風機２０によって恒温恒湿槽３内の空気が循環して空調通路６を通過し、所望の環境が作られる。即ち恒温恒湿槽３内の空気は送風機２０によって空調通路６の吸入側開口７から吸入され、空調通路６を通過して送風用開口８に抜ける。このとき、空気は前記した空気冷却用熱交換器１６、除湿用熱交換器１７を通過し、さらに加熱ヒータ１８に触れる。また必要に応じて加湿器１５から水蒸気が供給される。
【００３７】
環境試験装置１の制御装置４には、テンキーやタッチパネル等の設定入力手段２２が接続されており、希望する恒温恒湿槽３内の環境を設定入力することができる。また制御装置４には、表示装置２３が接続されており、設定内容や、現在の恒温恒湿槽３内の環境が数値で表示される。
【００３８】
環境試験装置１では、室内温度検知センサー１１と湿度検知センサー１２によって被試験物配置室５内の温度と湿度が監視されている。そして被試験物配置室５内の温度が設定環境の温度よりも低い場合には加熱ヒータ１８に通電して空気を昇温させ、被試験物配置室５内の温度が設定環境の温度よりも高い場合には空気冷却用熱交換器１６に冷媒を流して空気冷却用熱交換器１６の温度を低下させ、流通する空気から熱を奪う。
また被試験物配置室５内の湿度が設定環境の湿度よりも低い場合には加湿器１５から蒸気を噴射して通過する空気に混入する。
逆に被試験物配置室５内の湿度が設定環境の湿度よりも高い場合には除湿用熱交換器１７によって水蒸気を凝縮させる。
【００３９】
次に本実施形態の環境試験装置１に特有の構成及び機能について説明する。
なお本実施形態の環境試験装置１は、後記する基板３０の他に高分子材料等についても試験対象とすることができるが、以下の説明では、一例として基板３０を試験することとする。
本実施形態の環境試験装置１は、ＩＣ等の電子部品が装着された基板３０等を試験することができるものであり、そのための特有の構成を具備している。即ち本実施形態の環境試験装置１では、基板３０等の被試験物に給電するための給電端子３２，３３を備えている。
【００４０】
また基板３０の吸湿状態を監視する吸湿状況検知手段３５を備えている。吸湿状況検知手段３５は、基板３０のリーク電流を検知することにより吸湿状況を間接的に監視するものであり、具体的には２個の電極３６，３７と、リーク電流検知装置３８によって構成されている。吸湿状況検知手段３５の回路は、図２の通りであり、定電流源４０と、電圧計４１及び抵抗４２によって構成さている。
図２に示すように、電極３６，３７を介して基板３０に定電流が供給される。そして基板３０と並列に電圧計４１が接続されている。そのため基板３０のリーク電流の大小によって電圧計４１の端子間電圧が変化する。そしてこの電圧変動を抵抗４２によって電流変化に変換し、制御装置４に入力する。制御装置４では、入力される電流値の変化によって吸湿量が演算される。
【００４１】
即ち本実施形態で採用する制御装置４は、吸湿状況検知手段３５から送信される信号から、基板３０の吸湿量や吸湿率等を演算する計算部を備えている。なお現実には、制御装置４はＣＰＵを内蔵するものであり、計算部はソフトウェアによって構成される。
【００４２】
制御装置４からは、測定周期を制御する信号がリーク電流検知装置３８に送信され、この信号に従って前記した定電流源４０から基板３０に電流が送電される。そして前記した様にリーク電流が測定され、この値によって吸湿量の演算が行われる。
吸湿量の変化は、制御手段の図示しないメモリーに記録データとして記憶される。また必要に応じて表示装置２３に表示される。
【００４３】
また制御装置４は、吸湿状況検知手段３５から出力される電流の変化率Ｒ（単位時間当たりの変化量）が一定の閾値以下となるか否かを判断する判定部を備える。判定部についてもソフトウェアによって構成される。
基板３０のリーク電流は、基板３０の総吸湿量と相関があり、吸湿量が多いとリーク電流が増大する。従って試験の初期であって、乾燥状態の基板３０が高湿度環境に置かれた場合は単位時間当たりの吸湿量が多く、基板３０の総吸湿量の変化率が高い。従って試験の初期であって、乾燥状態の基板３０が高湿度環境に置かれた場合は、吸湿状況検知手段３５から出力される電流の変化率Ｒ（単位時間当たりの変化量）が高い。
【００４４】
これに対して基板３０に対する吸湿が進み、飽和状態に近づくと、単位時間当たりの吸湿量が減少し、基板３０の総吸湿量の変化率が小さくなる。
従って総吸湿量の変化率が一定以下になれば、基板３０は飽和状態であるか、あるいは飽和状態に近い状況であると推定される。
また前記した様に、基板３０の総吸湿量と基板３０のリーク電流の間には相関があるから、吸湿状況検知手段３５から出力される電流の変化率Ｒ（単位時間当たりの変化量）が一定以下となれば、基板３０は飽和状態に近づいていると推定される。
【００４５】
そして制御装置４は、吸湿状況検知手段３５が検知する基板３０のリーク電流の変化率が一定の閾値以下となれば、送風機２０の送風量を低下させる信号を発する。即ち基板３０の吸湿量が飽和状態となれば、送風量を減少させる。
【００４６】
次に本実施形態の環境試験装置１の機能を、図３を参照しつつ、実際の試験手順を追って説明する。なお図３は、本実施形態の環境試験装置の動作を示すフローチャートである。
【００４７】
本実施形態の環境試験装置１は、前記した様に基板３０を検査するものであり、試験の準備段階として、試験条件を設定する。即ち基板３０を設置する恒温恒湿槽３内の温度、湿度及びこれらの許容範囲を設定する。また本実施形態の環境試験装置１で実施する試験は、長時間に渡って連続的に行われるものであり、試験時間についても設定される。
【００４８】
続いて恒温恒湿槽３内に被試験物たる基板３０を設置する。具体的には、被試験物配置室５に基板３０を置く。そして被試験物配置室５に設けられた給電端子３２，３３を基板３０の給電端子（図示せず）に接続する。また電極３６，３７についても基板３０に接続する。
【００４９】
準備が整うと、試験を開始する。以下、環境試験装置１は、図３のフローチャートの様に機能する。
即ち環境試験装置１を起動すると、ステップ１で必要な設定入力が完了しているか否かが判別される。必要な設定入力がされていれば、ステップ２に移行し、図示しない試験開始スイッチがＯＮされているか否かを判断する。試験開始スイッチがＯＮされていれば、ステップ３に移行して試験及び所定の測定が開始される。
具体的には、加湿器１５、空気冷却用熱交換器１６、除湿用熱交換器１７、加熱ヒータ１８が起動し、恒温恒湿槽３内の環境が目標環境となる様に制御する。送風量は、恒温恒湿槽３内の風速が、０．１ｍ／秒から２ｍ／秒程度の速度となる様に制御される。
【００５０】
そして続くステップ４，５によって被試験物たる基板３０の吸湿率や、各種の信号を測定し、制御装置４の図示しないメモリーに記憶しつつ、前記した吸湿状況検知手段３５によって検知される基板３０のリーク電流の変化率を監視し、変化率が閾値以下となるのを待つ。
【００５１】
リーク電流の変化率は試験開始直後は大きいが、時間の経過とともに低下する。即ち試験開始直後は、単位時間当たりの吸湿量が多いのでリーク電流の変化率が大きいが、次第に飽和状態に近づいて単位時間当たりの吸湿量が低下するので、リーク電流の変化率も低下する。
そして変化率が閾値以下となり、ステップ５がイエスとなればステップ６に移行し、送風量を減少させる。送風量は５０％以下、より望ましくは３０％程度に低下させる。例えば恒温恒湿槽３内の風速が０．５ｍ／秒以下、より望ましくは０．３ｍ／秒程度となる様に低下される。
即ち基板３０の吸湿量が飽和状態となると恒温恒湿槽３内の送風量を低下させ、風速を落とす。
もちろん送風量を減少させた後も試験を続行する。
【００５２】
ステップ７で設定試験時間が終了したことが判断されれば試験を停止する。
【００５３】
図４は、本実施形態の環境試験装置にシリカゲルを入れて実験した際の恒温恒湿槽内の風速、温度及び湿度の時間経過に伴う変化を示すグラフと、被試験物たるシリカゲルの吸湿率（シリカゲルの質量に対する給水量）の時間経過に伴う変化を示すグラフである。
【００５４】
グラフで明らかな様に、恒温恒湿槽３内の風速は、試験開始直後は速い（０，９ｍ／ｓ）。また恒温恒湿槽３内の温度と湿度は、極めて早期に安定している。なお恒温恒湿槽３内の温度は、８５°Ｃであり、湿度は８５％である。
シリカゲルは、時間の経過と共に吸水率が増大してゆく。試験開始から暫くの間は、吸水率の変化率（グラフの傾き）が一定であるが、試験開始から３時間程度経過すると吸水率の変化率（グラフの傾き）が低下する。そして遂には飽和状態となり、吸水率の変動が無くなる。
【００５５】
この時期に、恒温恒湿槽３内の風速は、急減に低下し、０，３ｍ／ｓとなる。ただし、恒温恒湿槽３内の温度と湿度は、安定した状態を維持しており、変化は認められない。
以後、恒温恒湿槽３内の風速を低下したままで試験を続けたが、シリカゲルの吸湿量は変化せず、環境試験の信頼性は高い。
また試験中、恒温恒湿槽３内の風速が低いので、送風機２０の消費電力は低い。また送風によってシリカゲルが飛ぶといった不具合もない。
【００５６】
以上説明した実施形態では、送風機２０のモータ２１の回転数を変更することによって送風量を調節したが、ダンパー等を設け、ダンパーの開度を調節することによって送風量を増減することも可能である。
また風の向きを制御する風向板等を設け、風向を変化させて基板と接する実際の風量を増減させてもよい。
さらに図５に示す実施形態の様に、被試験物配置室５内に風速センサー４５を設け、風速センサー４５で検知される風速を監視しながらモータ２１の回転数やダンパーの開度を制御してもよい。なお、図５に示す環境試験装置５０は、風速センサー４５を有する点を除いて図１の環境試験装置１と同一であるから、同一の部材に同一の番号を付することによって詳細な説明に代える。
【００５７】
また図５に示す装置は、風速センサー４５によって被試験物配置室５内を流れる送風の全体的な風速を検知するものであるが、風速センサー４５の位置や向き、個数を工夫することによって、基板３０に直接接触する風の風速や、基板３０の面方向の風速あるいは風量を検知する構成としてもよい。
【００５８】
また前記した実施形態では、送風量を段階的に変化させたが、被試験物の吸湿量に応じて送風量を増減してもよい。
例えば飽和状態の吸湿量と、現在の吸湿量との差に応じて風量や風速を比例制御してもよい。
上記した実施形態では、基板３０のリーク電流を検知することにより吸湿状況を間接的に監視したが、他の方策としては、基板３０の各部の抵抗の変化によって吸湿状況を検出することもできる。
即ち図６に示すように基板３０の各部（例えばａ〜ｉ）間の抵抗値を監視する。ここで基板３０等の被試験物は、一般的に吸湿量によって抵抗値が僅かに変化するから、各部の抵抗値の変化を監視することによって基板３０の吸湿量を間接的に検知することができる。
また特に本実施形態の環境試験装置は、基板３０に通電しつつ試験を行うこともできるから、各部を流れる電流や電圧の変化を監視しやすい。電流や電圧の変化を監視することによって電気的特性の変化を検知することができ、間接的に吸湿量を知ることもできる。
同様にインピーダンスの変化を検知することによって間接的に吸湿量を知る方策も考えられる。
【００５９】
さらに図７に示すように、電気的特性を検知する吸湿状況検知手段に代わって、ロードセルの様な重量測定機器６０を吸湿状況検知手段３５として恒温恒湿槽３内に設置し、重量測定機器６０で基板３０の重量を常時監視することによって吸湿量を知ることもできる。即ち吸湿量が増大すれば基板３０の重量が増大し、基板３０が乾燥すれば重量が減少する。そのため基板３０の重量を監視することによって吸湿量を知ることができる。
【００６０】
また本発明の環境試験装置は、高湿度の環境を長時間維持して実施する環境試験装置として好適であるが、湿度等を周期的に変化させる環境試験装置として使用することもできる。
例えば図８の上段に示すタイムチャートの様に、低湿度から高湿度へ移行する上昇側過渡期と、高湿度状態が安定する高湿度安定期と、高湿度から低湿度へ移行する下降側過渡期と、低湿度状態が安定する低湿度安定期とを繰り返して試験する環境試験装置に本発明を応用することもできる。
【００６１】
タイムチャートに沿って説明すると、ａ−ｂ間が低湿度から高湿度へ移行する上昇側過渡期であり、これに続くｂ−ｃ間は高湿度状態が安定する高湿度安定期である。さらに続くｃ−ｄ間が高湿度から低湿度へ移行する下降側過渡期であり、これに続くｄ−ｅ間が低湿度状態が安定する低湿度安定期である。そしてさらに続くｅ−ｆで再度の上昇側過渡期を迎え、以下、順次、高湿度安定期、下降側過渡期・・・を繰り返す。
【００６２】
この時の被試験物の吸湿量は、図の下段の様に試験開始当時は低く、ａ−ｂ間の上昇側過渡期に増大し、これに続くｂ−ｃ間の高湿度安定期は飽和状態である。
またさらに続くｃ−ｄ間の下降側過渡期は被試験物の吸湿量が低下し、ｄ−ｅ間の低湿度安定期では吸湿量が最低となる。
【００６３】
そして本実施形態の環境試験装置１では、送風機２０の回転数が二段階に変化可能であり、図８の中段のタイムチャートの様に、ｂ−ｃ間、ｆ−ｇ間といった被試験物の吸湿量が高い時期は送風機２０の回転数低下させる。
そのため試験時間の内の相当の時間は送風機２０が低速で回転され、消費電力が小さい。
【００６４】
また上記した各実施形態は、いずれも被試験物が吸湿に要する時間や水蒸気の放出に要する時間を短くすることを目的としたものであり、吸湿率や吸湿量が一定値となるまで送風量等を増大させるものであるが、逆に吸湿率や吸湿量等が一定の範囲となる様に送風量を増減したり、吸湿率や吸湿量等の変化率が所定の範囲に収まる様に送風量等を増減させてもよい。以下説明する。
【００６５】
図９に示すフローチャートは、本発明の第二実施形態の環境試験装置の動作を示すフローチャートである。図１０は、本発明の第二実施形態の環境試験装置の動作及び被試験物の吸湿量変化を示すタイムチャートである。
図９、図１０に示すフロチャート及びタイムチャートは、いずれも被試験物の単位時間当たりの吸湿量の変化（吸湿率の変化）が一定となる様な環境を作る場合の動作を示すものである。
【００６６】
本実施形態の環境試験装置では、試験期間の間、被試験物の吸湿量の変化率が監視され、目標とする変化量との差異に比例して送風量が増減される。
即ち環境試験装置１を起動すると、ステップ１で必要な設定入力が完了しているか否かが判別される。ここで本実施形態の環境試験装置は、単位時間当たりの吸湿量の変化（吸湿率の変化）が一定となる様な環境を作るものであるから、希望する吸湿率の変化量を設定する。また本実施形態では、図１０の下段のタイムチャートに示すように、単位時間あたり一定量の吸湿と、単位時間あたり一定量の放湿とを繰り返し行うものとする。
【００６７】
必要な設定入力がされていれば、ステップ２に移行し、図示しない試験開始スイッチがＯＮされているか否かを判断する。試験開始スイッチがＯＮされていれば、ステップ３に移行して試験及び所定の測定が開始される。
具体的には、加湿器１５、空気冷却用熱交換器１６、除湿用熱交換器１７、加熱ヒータ１８が起動し、恒温恒湿槽３内に置かれた被試験物の吸湿量が所定のパターンに沿って変化する様に目標環境が制御される。
【００６８】
そしてステップ４からステップ７によって被試験物の吸湿量の変化率を監視し、吸湿量の変化率が適正範囲に収まる様に送風量を増減する。
【００６９】
具体的には、ステップ４で吸湿量の変化率が過大であるか否かを判定する。変化率が設定範囲を越えて大きいならばステップ５に移行して送風量を減少させた後ステップ８に移行する。ステップ４がＮＯであればステップ６に移行し、変化率が過少であるか否かを判断する。変化率が過少であるならばステップ７に移行して送風量を増大させた後ステップ８に移行する。
ステップ６がＮＯであれば変化率が適正範囲であるから、送風量を変更することなくステップ８に移行する。
ステップ８では試験終了の信号があるか否かを判断する。具体的には一定の繰り返しが終了したか否かが判断されることとなる。
ステップ８で試験終了を示す信号が確認された場合には、試験を終了する。
【００７０】
上記した一連の試験におけるタイムチャートは図１０の通りであり、下段に示すタイムチャートの様に、ａ−ｂ間の間、被試験物が含有する吸湿量を一定の割合（変化率）で増大させ、これに続くｂ−ｃ間は、高湿度安定期は飽和状態とし、ｃ−ｄ間は一定の割合で減少させて行く。
【００７１】
そのため吸湿量が変化する期間、即ちａ−ｂ間とｃ−ｄ間は、送風量が変化量の偏差に応じて変化することとなる。
【００７２】
上記した実施形態では、吸湿量の変化率を制御するために送風量を変更するが、それと同時に湿度を通常よりも高め、又は低めに制御することで送風量の変更による吸湿量の制御性を高めてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の実施形態の環境試験装置の構成図である。
【図２】本実施形態の環境試験装置で採用する吸湿状況検知手段の回路図である。
【図３】本実施形態の環境試験装置の動作を示すフローチャートである。
【図４】本実施形態の環境試験装置にシリカゲルを入れて実験した際の恒温恒湿槽内の風速、温度及び湿度の時間経過に伴う変化を示すグラフと、被試験物たるシリカゲルの吸湿率（シリカゲルの質量に対する給水量）の時間経過に伴う変化を示すグラフである。
【図５】本発明の他の実施形態の環境試験装置の構成図である。
【図６】基板の吸湿量を測定する他の実施形態を示す説明図である。
【図７】基板の吸湿量を測定するさらに他の実施形態を示す説明図である。
【図８】本実施形態の環境試験装置の動作の例及び該動作に伴う被試験物の吸湿量変化を示すタイムチャートである。
【図９】本発明の第二実施形態の環境試験装置の動作を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の第二実施形態の環境試験装置の動作の例及び該動作に伴う被試験物の吸湿量変化を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
【００７４】
１，５０ 環境試験装置
３ 恒温恒湿槽
４ 制御装置
１１ 室内温度検知センサー
１２ 湿度検知センサー
１５ 加湿器
１６ 空気冷却用熱交換器
１７ 除湿用熱交換器
１８ 加熱ヒータ
２０ 送風機
２１ モータ
２２ 設定入力手段
２３ 表示装置
３０ 基板（被試験物）
３５ 吸湿状況検知手段
４５ 風速センサー
【技術分野】
【０００１】
本発明は、環境試験装置に関するものである。本発明の環境試験装置は、被試験物に対する湿度の影響を試験する装置として好適である。また本発明の環境試験装置は、高湿度の環境を長時間維持させる環境試験装置として好適である。
【背景技術】
【０００２】
各種の機器や材料等の性能や耐久性を評価する装置として環境試験装置が知られている。環境試験装置は、特許文献１，２に記載された様に、高温環境や低温環境、あるいは高湿度環境を人工的に作り、この環境に被試験物を置くものである。
代表的な環境試験は、高温多湿といった過酷な環境に被試験物を連続的に長時間に渡ってさらし、被試験物の変化や劣化を調べるものである。
【０００３】
環境試験装置は、一般に、ヒータや冷凍機の他に、送風機を備えている。従来技術の環境試験装置は、環境試験室内の環境状態を一定に保つために、一定の温度及び湿度に制御した空気を高速（約１ｍ／秒以上の風速）で循環して試験を行っている。即ち従来技術の環境試験装置は、常時、高速の空気を循環させるものであった。
【特許文献１】特開平３−４８７８０号公報
【特許文献２】特開２００１−１４７２５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで電子機器、電子部品、高分子材料等は、一般に湿度の影響を強く受けるものである。そのため電子機器等の製造者や研究者は、湿度による影響を試験する必要がある。また試験中における被試験物の吸湿量の変化を知りたいという要求がある。
しかしながら、従来技術の環境試験装置では、試験中に時事刻々変化する吸湿量をモニターすることができないという不満があった。
【０００５】
また環境試験装置は、極めて長い時間に渡って連続的に運転されるものであり、送風機は常に高速で回転されているから、送風機の消費電力が大きいという不満があった。
また近年、電子基板を試験する際に、通電状態で環境試験を行う場合があるが、送風の影響で電子基板の電気的特性が不安定になる場合があった。さらに試験中、試験室内に付着した水滴が送風によって飛ばされ、被試験物に付着するという不具合もあった。また粉体の様な微小な被試験物やフィルムの様な軽い被試験物が、送風によって飛ばされたり姿勢が変わってしまう場合もあった。
特に環境試験は、長時間に渡って連続的に実施される場合があるので、上記した、電気特性の乱れや、水滴の付着、飛散によって被試験物に突発的な不具合が起きやすいと言える。また上記した様な不具合がひとたび起これば、それまでのデータが無駄になり、再度、初めから試験をやり直さなければならない場合もあった。
【０００６】
これに対して環境試験装置内を流れる風の速度を低下させれば、上記した不具合の大半は解消される。しかしながら、吸湿量は、装置内を流れる風速と相関があり、風速を低下させると所望の吸湿量に至らしめることができず、実験データの信頼性が低下してしまうという致命的な欠点が生じる。
【０００７】
また電子機器や電子部品等の分野では、吸湿量や吸湿率（単位時間あたりの吸湿量）を制御した状態で環境試験を実施したいという要求がある。例えば一定時間の間、一定の割合で水蒸気を吸収させ続ける様な環境において試験をしたり、被試験物の吸湿量を所定の範囲に保った状態で試験をしたいという要求がある。
しかしながらこの要求を満足する様な環境試験装置は知られていない。
【０００８】
そこで本発明は、従来技術の上記した問題点を解決するものであり、第一の目的は、試験中における被試験物の吸湿量の変化を知ることができる環境試験装置を提供するものである。
【０００９】
またもう一つの目的は、送風に起因する各種の不具合を解消することができる環境試験装置を提供するものである。
【００１０】
またさらにもう一つの目的は、被試験物の吸水率等が所定の条件となる様な環境を作ることができる環境試験装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記した課題を解決する為に、本発明者らは、風の風速と吸湿量との関係について検討を重ねた。
その結果、前記した様に送風と吸湿量との間には強い相関関係があり、送風量が増えると、単位時間あたりの吸湿量が増大する。
しかしながら、被試験物が充分に吸湿し、飽和状態となった後は、送風量を増大させても吸湿量が増えることはなかった。
また飽和状態に至った後は、送風量を減少させても、被試験物の吸湿量は変化しないことが分かった。即ち一旦、吸湿量が飽和状態となった後は、被試験物と外気との間における水蒸気の移動は、環境の温度や湿度と相関し、送風量との関係は皆無であることが分かった。より具体的には、一旦、被試験物が飽和状態まで吸湿すると、送風量を減少させても被試験物の水分含有量は変わらない。
【００１２】
上記した知見に基づいて完成された発明（請求項２）は、被試験物が置かれる環境を調節する環境調節手段を備えた環境試験装置において、被試験物の吸湿状況を検知する吸湿状況検知手段を備え、前記環境調節手段は、少なくとも送風手段及び送風環境制御手段を有し、被試験物の吸湿状況に応じて送風環境を変化させることを特徴とする環境試験装置である。
【００１３】
本発明の環境試験装置では、被試験物の吸湿状況に応じて送風環境を変化させるので、試験条件を満足し、且つ送風による弊害が起こらない環境を作ることができる。
【００１４】
また請求項３に記載の発明は、被試験物が置かれる環境を調節する環境調節手段を備えた環境試験装置において、被試験物の吸湿状況を検知する吸湿状況検知手段を備え、前記環境調節手段は、少なくとも送風手段及び送風環境制御手段を有し、被試験物の吸湿量が所定の条件を満足すると送風量を減少させることを特徴とする環境試験装置である。
【００１５】
本発明の環境試験装置では、被試験物の吸湿量が所定の条件を満足すると送風量を減少させる。そのため試験条件を満足させ、その上で送風量を減少させて送風による弊害を防止することができる。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、被試験物の吸湿量が飽和状態となったことを条件として送風量を減少させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の環境試験装置である。
【００１７】
前記した様に、被試験物の吸湿量が飽和状態となると、それ以降、送風量を減少しても被試験物の含水量は変化しないので、送風量を減少することが可能である。送風量を減少させることにより送風機の消費電力を低下させることができる。また送風による弊害も防止される。
【００１８】
また請求項５に記載の発明は、被試験物の吸湿量の変化率を検知し、吸湿量の変化率が一定以下となったことを条件として送風量を減少させることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の環境試験装置である。
【００１９】
被試験物を高湿度の環境に置くと、周囲の環境から吸湿する。単位時間当たりの吸湿量（吸湿量の変化率）は、吸湿量が飽和状態に近づくにつれて減少する。従って被試験物の吸湿量の変化率を検知すると、被試験物の飽和程度が分かる。そこで本発明は、被試験物の吸湿量の変化率を検知し、吸湿量の変化率が一定以下となったことを条件として送風量を減少させることとした。
【００２０】
また被試験物の吸水率等を制御した環境試験ができる環境試験装置の発明は、被試験物が置かれる環境を調節する環境調節手段を備えた環境試験装置において、被試験物の吸湿状況を検知する吸湿状況検知手段を備え、前記環境調節手段は、少なくとも送風手段及び送風環境制御手段を有し、被試験物の吸湿状況が所定の条件を満足する様に送風環境を変化させることを特徴とする（請求項６）。
【００２１】
前記した様に、送風と吸湿量との間には強い相関関係があり、送風量が増えると、単位時間あたりの吸湿量が増大する。
従って単位時間当たりの吸湿量を変化させるには、送風環境を変化させればよい。前記した請求項６に記載の発明は、上記した考えに基づくものであり、被試験物の吸湿状況が所定の条件を満足する様に送風環境を変化させる。本発明によると、被試験物の吸湿状況が所定の条件を満足する様な環境を作ることができる。
【００２２】
請求項７に記載の発明は、被試験物の吸湿率の変化或いは吸湿量の変化が所定の条件を満足する様に送風環境を変化させることを特徴とする請求項６に記載の環境試験装置である。
【００２３】
本発明の環境試験装置では、被試験物の吸湿率の変化或いは吸湿量の変化が所定の条件を満足する環境を作ることができる。
【００２４】
また請求項８に記載の発明は、被試験物が置かれる環境の湿度を調節する湿度調節手段を備え、被試験物の吸湿状況が所定の条件を満足する様に被試験物が置かれる環境の湿度を調節することを特徴とする請求項６又は７に記載の環境試験装置である。
【００２５】
本発明の環境試験装置は、送風環境だけでなく湿度も変化させることにより、被試験物の吸湿率の変化或いは吸湿量の変化が所定の条件を満足する環境を作るものである。
【００２６】
吸湿状況検知手段としては、被試験物の重量に基づいて吸湿状況を検知するものが採用可能である（請求項９）。
もちろん重量の変化率によって被試験物の吸湿量の変化率を知ることができる。
【００２７】
また吸湿状況検知手段は、被試験物の電気的特性に基づいて吸湿状況を検知するものであってもよい（請求項１０）。
同様に電気的特性の変化率によって被試験物の吸湿量の変化率を知ることができる。
【００２８】
本発明の環境試験装置は、一定の環境を長時間に渡って維持する試験を行うものとして特に好適である（請求項１１）。
【００２９】
また請求項１に記載の発明は、被試験物が置かれる環境を調節する環境調節手段を備えた環境試験装置において、被試験物の吸湿状況を検知する吸湿状況検知手段を備えることを特徴とする環境試験装置である。
【００３０】
本発明の環境試験装置は、被試験物の吸湿状況を検知する吸湿状況検知手段を備えるので、試験中に時事刻々変化する吸湿量を知ることができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明の環境試験装置は、実験データの信頼性を確保しつつ、送風に起因する各種の不具合を解消することができる効果がある。
本発明の環境試験装置は、被試験物の吸湿状況を知ることができる効果がある。
また本発明の環境試験装置は、被試験物の吸湿率の変化を制御した環境を与えることができる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下さらに本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の実施形態の環境試験装置の構成図である。
本実施形態の環境試験装置１は、断熱材２によって囲まれた恒温恒湿槽（環境試験室）３を備え、制御装置４によって恒温恒湿槽３内の環境が制御される。
この様に恒温恒湿槽３は、公知のそれと同様に、内部の温度や湿度等の内部環境を任意に調節する機能を持つ。最初に恒温恒湿槽３の概略構成と、恒温恒湿槽３内の環境を調節する手段について説明する。
【００３３】
恒温恒湿槽３の内部は、仕切り板９によって上下に仕切られ、図１の様に被試験物配置室５と、空調通路６に分かれている。空調通路６は、被試験物配置室５の下部にあり、両側面側に被試験物配置室５と連通する開口７，８がある。一方の開口７は、吸入側開口として機能し、他方の開口８は、送風用開口として機能する。
【００３４】
被試験物配置室５内であって、送風用開口８の近傍に室内温度検知センサー１１と湿度検知センサー１２が設けられている。
室内温度検知センサー１１は具体的には熱電対である。
室内温度検知センサー１１及び湿度検知センサー１２の検知信号は、図１の様に制御装置４に入力される。
【００３５】
下部の空調通路６には、加湿器１５、空気冷却用熱交換器１６、除湿用熱交換器１７、加熱ヒータ１８及び送風機２０が配されている。
加湿器１５、空気冷却用熱交換器１６、除湿用熱交換器１７及び加熱ヒータ１８は、いずれも公知のものを採用することができる。
送風機２０は、本実施形態では、回転速度を任意に変更できるものが採用されている。即ち送風機２０を回転するモータ２１は、直流モータ或いはインバータ制御された交流モータであり、回転数が可変である。
前記した加湿器１５、空気冷却用熱交換器１６、除湿用熱交換器１７、加熱ヒータ１８及び送風機２０はそれぞれリレー等の駆動装置に接続され、さらに図１の様に制御装置４からの信号を受けて動作する。
【００３６】
本実施形態の環境試験装置１では、送風機２０によって恒温恒湿槽３内の空気が循環して空調通路６を通過し、所望の環境が作られる。即ち恒温恒湿槽３内の空気は送風機２０によって空調通路６の吸入側開口７から吸入され、空調通路６を通過して送風用開口８に抜ける。このとき、空気は前記した空気冷却用熱交換器１６、除湿用熱交換器１７を通過し、さらに加熱ヒータ１８に触れる。また必要に応じて加湿器１５から水蒸気が供給される。
【００３７】
環境試験装置１の制御装置４には、テンキーやタッチパネル等の設定入力手段２２が接続されており、希望する恒温恒湿槽３内の環境を設定入力することができる。また制御装置４には、表示装置２３が接続されており、設定内容や、現在の恒温恒湿槽３内の環境が数値で表示される。
【００３８】
環境試験装置１では、室内温度検知センサー１１と湿度検知センサー１２によって被試験物配置室５内の温度と湿度が監視されている。そして被試験物配置室５内の温度が設定環境の温度よりも低い場合には加熱ヒータ１８に通電して空気を昇温させ、被試験物配置室５内の温度が設定環境の温度よりも高い場合には空気冷却用熱交換器１６に冷媒を流して空気冷却用熱交換器１６の温度を低下させ、流通する空気から熱を奪う。
また被試験物配置室５内の湿度が設定環境の湿度よりも低い場合には加湿器１５から蒸気を噴射して通過する空気に混入する。
逆に被試験物配置室５内の湿度が設定環境の湿度よりも高い場合には除湿用熱交換器１７によって水蒸気を凝縮させる。
【００３９】
次に本実施形態の環境試験装置１に特有の構成及び機能について説明する。
なお本実施形態の環境試験装置１は、後記する基板３０の他に高分子材料等についても試験対象とすることができるが、以下の説明では、一例として基板３０を試験することとする。
本実施形態の環境試験装置１は、ＩＣ等の電子部品が装着された基板３０等を試験することができるものであり、そのための特有の構成を具備している。即ち本実施形態の環境試験装置１では、基板３０等の被試験物に給電するための給電端子３２，３３を備えている。
【００４０】
また基板３０の吸湿状態を監視する吸湿状況検知手段３５を備えている。吸湿状況検知手段３５は、基板３０のリーク電流を検知することにより吸湿状況を間接的に監視するものであり、具体的には２個の電極３６，３７と、リーク電流検知装置３８によって構成されている。吸湿状況検知手段３５の回路は、図２の通りであり、定電流源４０と、電圧計４１及び抵抗４２によって構成さている。
図２に示すように、電極３６，３７を介して基板３０に定電流が供給される。そして基板３０と並列に電圧計４１が接続されている。そのため基板３０のリーク電流の大小によって電圧計４１の端子間電圧が変化する。そしてこの電圧変動を抵抗４２によって電流変化に変換し、制御装置４に入力する。制御装置４では、入力される電流値の変化によって吸湿量が演算される。
【００４１】
即ち本実施形態で採用する制御装置４は、吸湿状況検知手段３５から送信される信号から、基板３０の吸湿量や吸湿率等を演算する計算部を備えている。なお現実には、制御装置４はＣＰＵを内蔵するものであり、計算部はソフトウェアによって構成される。
【００４２】
制御装置４からは、測定周期を制御する信号がリーク電流検知装置３８に送信され、この信号に従って前記した定電流源４０から基板３０に電流が送電される。そして前記した様にリーク電流が測定され、この値によって吸湿量の演算が行われる。
吸湿量の変化は、制御手段の図示しないメモリーに記録データとして記憶される。また必要に応じて表示装置２３に表示される。
【００４３】
また制御装置４は、吸湿状況検知手段３５から出力される電流の変化率Ｒ（単位時間当たりの変化量）が一定の閾値以下となるか否かを判断する判定部を備える。判定部についてもソフトウェアによって構成される。
基板３０のリーク電流は、基板３０の総吸湿量と相関があり、吸湿量が多いとリーク電流が増大する。従って試験の初期であって、乾燥状態の基板３０が高湿度環境に置かれた場合は単位時間当たりの吸湿量が多く、基板３０の総吸湿量の変化率が高い。従って試験の初期であって、乾燥状態の基板３０が高湿度環境に置かれた場合は、吸湿状況検知手段３５から出力される電流の変化率Ｒ（単位時間当たりの変化量）が高い。
【００４４】
これに対して基板３０に対する吸湿が進み、飽和状態に近づくと、単位時間当たりの吸湿量が減少し、基板３０の総吸湿量の変化率が小さくなる。
従って総吸湿量の変化率が一定以下になれば、基板３０は飽和状態であるか、あるいは飽和状態に近い状況であると推定される。
また前記した様に、基板３０の総吸湿量と基板３０のリーク電流の間には相関があるから、吸湿状況検知手段３５から出力される電流の変化率Ｒ（単位時間当たりの変化量）が一定以下となれば、基板３０は飽和状態に近づいていると推定される。
【００４５】
そして制御装置４は、吸湿状況検知手段３５が検知する基板３０のリーク電流の変化率が一定の閾値以下となれば、送風機２０の送風量を低下させる信号を発する。即ち基板３０の吸湿量が飽和状態となれば、送風量を減少させる。
【００４６】
次に本実施形態の環境試験装置１の機能を、図３を参照しつつ、実際の試験手順を追って説明する。なお図３は、本実施形態の環境試験装置の動作を示すフローチャートである。
【００４７】
本実施形態の環境試験装置１は、前記した様に基板３０を検査するものであり、試験の準備段階として、試験条件を設定する。即ち基板３０を設置する恒温恒湿槽３内の温度、湿度及びこれらの許容範囲を設定する。また本実施形態の環境試験装置１で実施する試験は、長時間に渡って連続的に行われるものであり、試験時間についても設定される。
【００４８】
続いて恒温恒湿槽３内に被試験物たる基板３０を設置する。具体的には、被試験物配置室５に基板３０を置く。そして被試験物配置室５に設けられた給電端子３２，３３を基板３０の給電端子（図示せず）に接続する。また電極３６，３７についても基板３０に接続する。
【００４９】
準備が整うと、試験を開始する。以下、環境試験装置１は、図３のフローチャートの様に機能する。
即ち環境試験装置１を起動すると、ステップ１で必要な設定入力が完了しているか否かが判別される。必要な設定入力がされていれば、ステップ２に移行し、図示しない試験開始スイッチがＯＮされているか否かを判断する。試験開始スイッチがＯＮされていれば、ステップ３に移行して試験及び所定の測定が開始される。
具体的には、加湿器１５、空気冷却用熱交換器１６、除湿用熱交換器１７、加熱ヒータ１８が起動し、恒温恒湿槽３内の環境が目標環境となる様に制御する。送風量は、恒温恒湿槽３内の風速が、０．１ｍ／秒から２ｍ／秒程度の速度となる様に制御される。
【００５０】
そして続くステップ４，５によって被試験物たる基板３０の吸湿率や、各種の信号を測定し、制御装置４の図示しないメモリーに記憶しつつ、前記した吸湿状況検知手段３５によって検知される基板３０のリーク電流の変化率を監視し、変化率が閾値以下となるのを待つ。
【００５１】
リーク電流の変化率は試験開始直後は大きいが、時間の経過とともに低下する。即ち試験開始直後は、単位時間当たりの吸湿量が多いのでリーク電流の変化率が大きいが、次第に飽和状態に近づいて単位時間当たりの吸湿量が低下するので、リーク電流の変化率も低下する。
そして変化率が閾値以下となり、ステップ５がイエスとなればステップ６に移行し、送風量を減少させる。送風量は５０％以下、より望ましくは３０％程度に低下させる。例えば恒温恒湿槽３内の風速が０．５ｍ／秒以下、より望ましくは０．３ｍ／秒程度となる様に低下される。
即ち基板３０の吸湿量が飽和状態となると恒温恒湿槽３内の送風量を低下させ、風速を落とす。
もちろん送風量を減少させた後も試験を続行する。
【００５２】
ステップ７で設定試験時間が終了したことが判断されれば試験を停止する。
【００５３】
図４は、本実施形態の環境試験装置にシリカゲルを入れて実験した際の恒温恒湿槽内の風速、温度及び湿度の時間経過に伴う変化を示すグラフと、被試験物たるシリカゲルの吸湿率（シリカゲルの質量に対する給水量）の時間経過に伴う変化を示すグラフである。
【００５４】
グラフで明らかな様に、恒温恒湿槽３内の風速は、試験開始直後は速い（０，９ｍ／ｓ）。また恒温恒湿槽３内の温度と湿度は、極めて早期に安定している。なお恒温恒湿槽３内の温度は、８５°Ｃであり、湿度は８５％である。
シリカゲルは、時間の経過と共に吸水率が増大してゆく。試験開始から暫くの間は、吸水率の変化率（グラフの傾き）が一定であるが、試験開始から３時間程度経過すると吸水率の変化率（グラフの傾き）が低下する。そして遂には飽和状態となり、吸水率の変動が無くなる。
【００５５】
この時期に、恒温恒湿槽３内の風速は、急減に低下し、０，３ｍ／ｓとなる。ただし、恒温恒湿槽３内の温度と湿度は、安定した状態を維持しており、変化は認められない。
以後、恒温恒湿槽３内の風速を低下したままで試験を続けたが、シリカゲルの吸湿量は変化せず、環境試験の信頼性は高い。
また試験中、恒温恒湿槽３内の風速が低いので、送風機２０の消費電力は低い。また送風によってシリカゲルが飛ぶといった不具合もない。
【００５６】
以上説明した実施形態では、送風機２０のモータ２１の回転数を変更することによって送風量を調節したが、ダンパー等を設け、ダンパーの開度を調節することによって送風量を増減することも可能である。
また風の向きを制御する風向板等を設け、風向を変化させて基板と接する実際の風量を増減させてもよい。
さらに図５に示す実施形態の様に、被試験物配置室５内に風速センサー４５を設け、風速センサー４５で検知される風速を監視しながらモータ２１の回転数やダンパーの開度を制御してもよい。なお、図５に示す環境試験装置５０は、風速センサー４５を有する点を除いて図１の環境試験装置１と同一であるから、同一の部材に同一の番号を付することによって詳細な説明に代える。
【００５７】
また図５に示す装置は、風速センサー４５によって被試験物配置室５内を流れる送風の全体的な風速を検知するものであるが、風速センサー４５の位置や向き、個数を工夫することによって、基板３０に直接接触する風の風速や、基板３０の面方向の風速あるいは風量を検知する構成としてもよい。
【００５８】
また前記した実施形態では、送風量を段階的に変化させたが、被試験物の吸湿量に応じて送風量を増減してもよい。
例えば飽和状態の吸湿量と、現在の吸湿量との差に応じて風量や風速を比例制御してもよい。
上記した実施形態では、基板３０のリーク電流を検知することにより吸湿状況を間接的に監視したが、他の方策としては、基板３０の各部の抵抗の変化によって吸湿状況を検出することもできる。
即ち図６に示すように基板３０の各部（例えばａ〜ｉ）間の抵抗値を監視する。ここで基板３０等の被試験物は、一般的に吸湿量によって抵抗値が僅かに変化するから、各部の抵抗値の変化を監視することによって基板３０の吸湿量を間接的に検知することができる。
また特に本実施形態の環境試験装置は、基板３０に通電しつつ試験を行うこともできるから、各部を流れる電流や電圧の変化を監視しやすい。電流や電圧の変化を監視することによって電気的特性の変化を検知することができ、間接的に吸湿量を知ることもできる。
同様にインピーダンスの変化を検知することによって間接的に吸湿量を知る方策も考えられる。
【００５９】
さらに図７に示すように、電気的特性を検知する吸湿状況検知手段に代わって、ロードセルの様な重量測定機器６０を吸湿状況検知手段３５として恒温恒湿槽３内に設置し、重量測定機器６０で基板３０の重量を常時監視することによって吸湿量を知ることもできる。即ち吸湿量が増大すれば基板３０の重量が増大し、基板３０が乾燥すれば重量が減少する。そのため基板３０の重量を監視することによって吸湿量を知ることができる。
【００６０】
また本発明の環境試験装置は、高湿度の環境を長時間維持して実施する環境試験装置として好適であるが、湿度等を周期的に変化させる環境試験装置として使用することもできる。
例えば図８の上段に示すタイムチャートの様に、低湿度から高湿度へ移行する上昇側過渡期と、高湿度状態が安定する高湿度安定期と、高湿度から低湿度へ移行する下降側過渡期と、低湿度状態が安定する低湿度安定期とを繰り返して試験する環境試験装置に本発明を応用することもできる。
【００６１】
タイムチャートに沿って説明すると、ａ−ｂ間が低湿度から高湿度へ移行する上昇側過渡期であり、これに続くｂ−ｃ間は高湿度状態が安定する高湿度安定期である。さらに続くｃ−ｄ間が高湿度から低湿度へ移行する下降側過渡期であり、これに続くｄ−ｅ間が低湿度状態が安定する低湿度安定期である。そしてさらに続くｅ−ｆで再度の上昇側過渡期を迎え、以下、順次、高湿度安定期、下降側過渡期・・・を繰り返す。
【００６２】
この時の被試験物の吸湿量は、図の下段の様に試験開始当時は低く、ａ−ｂ間の上昇側過渡期に増大し、これに続くｂ−ｃ間の高湿度安定期は飽和状態である。
またさらに続くｃ−ｄ間の下降側過渡期は被試験物の吸湿量が低下し、ｄ−ｅ間の低湿度安定期では吸湿量が最低となる。
【００６３】
そして本実施形態の環境試験装置１では、送風機２０の回転数が二段階に変化可能であり、図８の中段のタイムチャートの様に、ｂ−ｃ間、ｆ−ｇ間といった被試験物の吸湿量が高い時期は送風機２０の回転数低下させる。
そのため試験時間の内の相当の時間は送風機２０が低速で回転され、消費電力が小さい。
【００６４】
また上記した各実施形態は、いずれも被試験物が吸湿に要する時間や水蒸気の放出に要する時間を短くすることを目的としたものであり、吸湿率や吸湿量が一定値となるまで送風量等を増大させるものであるが、逆に吸湿率や吸湿量等が一定の範囲となる様に送風量を増減したり、吸湿率や吸湿量等の変化率が所定の範囲に収まる様に送風量等を増減させてもよい。以下説明する。
【００６５】
図９に示すフローチャートは、本発明の第二実施形態の環境試験装置の動作を示すフローチャートである。図１０は、本発明の第二実施形態の環境試験装置の動作及び被試験物の吸湿量変化を示すタイムチャートである。
図９、図１０に示すフロチャート及びタイムチャートは、いずれも被試験物の単位時間当たりの吸湿量の変化（吸湿率の変化）が一定となる様な環境を作る場合の動作を示すものである。
【００６６】
本実施形態の環境試験装置では、試験期間の間、被試験物の吸湿量の変化率が監視され、目標とする変化量との差異に比例して送風量が増減される。
即ち環境試験装置１を起動すると、ステップ１で必要な設定入力が完了しているか否かが判別される。ここで本実施形態の環境試験装置は、単位時間当たりの吸湿量の変化（吸湿率の変化）が一定となる様な環境を作るものであるから、希望する吸湿率の変化量を設定する。また本実施形態では、図１０の下段のタイムチャートに示すように、単位時間あたり一定量の吸湿と、単位時間あたり一定量の放湿とを繰り返し行うものとする。
【００６７】
必要な設定入力がされていれば、ステップ２に移行し、図示しない試験開始スイッチがＯＮされているか否かを判断する。試験開始スイッチがＯＮされていれば、ステップ３に移行して試験及び所定の測定が開始される。
具体的には、加湿器１５、空気冷却用熱交換器１６、除湿用熱交換器１７、加熱ヒータ１８が起動し、恒温恒湿槽３内に置かれた被試験物の吸湿量が所定のパターンに沿って変化する様に目標環境が制御される。
【００６８】
そしてステップ４からステップ７によって被試験物の吸湿量の変化率を監視し、吸湿量の変化率が適正範囲に収まる様に送風量を増減する。
【００６９】
具体的には、ステップ４で吸湿量の変化率が過大であるか否かを判定する。変化率が設定範囲を越えて大きいならばステップ５に移行して送風量を減少させた後ステップ８に移行する。ステップ４がＮＯであればステップ６に移行し、変化率が過少であるか否かを判断する。変化率が過少であるならばステップ７に移行して送風量を増大させた後ステップ８に移行する。
ステップ６がＮＯであれば変化率が適正範囲であるから、送風量を変更することなくステップ８に移行する。
ステップ８では試験終了の信号があるか否かを判断する。具体的には一定の繰り返しが終了したか否かが判断されることとなる。
ステップ８で試験終了を示す信号が確認された場合には、試験を終了する。
【００７０】
上記した一連の試験におけるタイムチャートは図１０の通りであり、下段に示すタイムチャートの様に、ａ−ｂ間の間、被試験物が含有する吸湿量を一定の割合（変化率）で増大させ、これに続くｂ−ｃ間は、高湿度安定期は飽和状態とし、ｃ−ｄ間は一定の割合で減少させて行く。
【００７１】
そのため吸湿量が変化する期間、即ちａ−ｂ間とｃ−ｄ間は、送風量が変化量の偏差に応じて変化することとなる。
【００７２】
上記した実施形態では、吸湿量の変化率を制御するために送風量を変更するが、それと同時に湿度を通常よりも高め、又は低めに制御することで送風量の変更による吸湿量の制御性を高めてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の実施形態の環境試験装置の構成図である。
【図２】本実施形態の環境試験装置で採用する吸湿状況検知手段の回路図である。
【図３】本実施形態の環境試験装置の動作を示すフローチャートである。
【図４】本実施形態の環境試験装置にシリカゲルを入れて実験した際の恒温恒湿槽内の風速、温度及び湿度の時間経過に伴う変化を示すグラフと、被試験物たるシリカゲルの吸湿率（シリカゲルの質量に対する給水量）の時間経過に伴う変化を示すグラフである。
【図５】本発明の他の実施形態の環境試験装置の構成図である。
【図６】基板の吸湿量を測定する他の実施形態を示す説明図である。
【図７】基板の吸湿量を測定するさらに他の実施形態を示す説明図である。
【図８】本実施形態の環境試験装置の動作の例及び該動作に伴う被試験物の吸湿量変化を示すタイムチャートである。
【図９】本発明の第二実施形態の環境試験装置の動作を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の第二実施形態の環境試験装置の動作の例及び該動作に伴う被試験物の吸湿量変化を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
【００７４】
１，５０ 環境試験装置
３ 恒温恒湿槽
４ 制御装置
１１ 室内温度検知センサー
１２ 湿度検知センサー
１５ 加湿器
１６ 空気冷却用熱交換器
１７ 除湿用熱交換器
１８ 加熱ヒータ
２０ 送風機
２１ モータ
２２ 設定入力手段
２３ 表示装置
３０ 基板（被試験物）
３５ 吸湿状況検知手段
４５ 風速センサー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被試験物が置かれる環境を調節する環境調節手段を備えた環境試験装置において、被試験物の吸湿状況を検知する吸湿状況検知手段を備えることを特徴とする環境試験装置。
【請求項２】
被試験物が置かれる環境を調節する環境調節手段を備えた環境試験装置において、被試験物の吸湿状況を検知する吸湿状況検知手段を備え、前記環境調節手段は、少なくとも送風手段及び送風環境制御手段を有し、被試験物の吸湿状況に応じて送風環境を変化させることを特徴とする環境試験装置。
【請求項３】
被試験物が置かれる環境を調節する環境調節手段を備えた環境試験装置において、被試験物の吸湿状況を検知する吸湿状況検知手段を備え、前記環境調節手段は、少なくとも送風手段及び送風環境制御手段を有し、被試験物の吸湿量が所定の条件を満足すると送風量を減少させることを特徴とする環境試験装置。
【請求項４】
被試験物の吸湿量が飽和状態となったことを条件として送風量を減少させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の環境試験装置。
【請求項５】
被試験物の吸湿量の変化率を検知し、吸湿量の変化率が一定以下となったことを条件として送風量を減少させることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の環境試験装置。
【請求項６】
被試験物が置かれる環境を調節する環境調節手段を備えた環境試験装置において、被試験物の吸湿状況を検知する吸湿状況検知手段を備え、前記環境調節手段は、少なくとも送風手段及び送風環境制御手段を有し、被試験物の吸湿状況が所定の条件を満足する様に送風環境を変化させることを特徴とする環境試験装置。
【請求項７】
被試験物の吸湿率の変化或いは吸湿量の変化が所定の条件を満足する様に送風環境を変化させることを特徴とする請求項６に記載の環境試験装置。
【請求項８】
被試験物が置かれる環境の湿度を調節する湿度調節手段を備え、被試験物の吸湿状況が所定の条件を満足する様に被試験物が置かれる環境の湿度を調節することを特徴とする請求項６又は７に記載の環境試験装置。
【請求項９】
吸湿状況検知手段は被試験物の重量に基づいて吸湿状況を検知するものであることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の環境試験装置。
【請求項１０】
吸湿状況検知手段は、被試験物の電気的特性に基づいて吸湿状況を検知するものであることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の環境試験装置。
【請求項１１】
一定の環境を長時間に渡って維持するものであることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の環境試験装置。
【請求項１】
被試験物が置かれる環境を調節する環境調節手段を備えた環境試験装置において、被試験物の吸湿状況を検知する吸湿状況検知手段を備えることを特徴とする環境試験装置。
【請求項２】
被試験物が置かれる環境を調節する環境調節手段を備えた環境試験装置において、被試験物の吸湿状況を検知する吸湿状況検知手段を備え、前記環境調節手段は、少なくとも送風手段及び送風環境制御手段を有し、被試験物の吸湿状況に応じて送風環境を変化させることを特徴とする環境試験装置。
【請求項３】
被試験物が置かれる環境を調節する環境調節手段を備えた環境試験装置において、被試験物の吸湿状況を検知する吸湿状況検知手段を備え、前記環境調節手段は、少なくとも送風手段及び送風環境制御手段を有し、被試験物の吸湿量が所定の条件を満足すると送風量を減少させることを特徴とする環境試験装置。
【請求項４】
被試験物の吸湿量が飽和状態となったことを条件として送風量を減少させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の環境試験装置。
【請求項５】
被試験物の吸湿量の変化率を検知し、吸湿量の変化率が一定以下となったことを条件として送風量を減少させることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の環境試験装置。
【請求項６】
被試験物が置かれる環境を調節する環境調節手段を備えた環境試験装置において、被試験物の吸湿状況を検知する吸湿状況検知手段を備え、前記環境調節手段は、少なくとも送風手段及び送風環境制御手段を有し、被試験物の吸湿状況が所定の条件を満足する様に送風環境を変化させることを特徴とする環境試験装置。
【請求項７】
被試験物の吸湿率の変化或いは吸湿量の変化が所定の条件を満足する様に送風環境を変化させることを特徴とする請求項６に記載の環境試験装置。
【請求項８】
被試験物が置かれる環境の湿度を調節する湿度調節手段を備え、被試験物の吸湿状況が所定の条件を満足する様に被試験物が置かれる環境の湿度を調節することを特徴とする請求項６又は７に記載の環境試験装置。
【請求項９】
吸湿状況検知手段は被試験物の重量に基づいて吸湿状況を検知するものであることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の環境試験装置。
【請求項１０】
吸湿状況検知手段は、被試験物の電気的特性に基づいて吸湿状況を検知するものであることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の環境試験装置。
【請求項１１】
一定の環境を長時間に渡って維持するものであることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の環境試験装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００７−２１２４２２（Ｐ２００７−２１２４２２Ａ）
【公開日】平成１９年８月２３日（２００７．８．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３５８７１（Ｐ２００６−３５８７１）
【出願日】平成１８年２月１３日（２００６．２．１３）
【出願人】（０００１０８７９７）エスペック株式会社 (282)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年８月２３日（２００７．８．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年２月１３日（２００６．２．１３）
【出願人】（０００１０８７９７）エスペック株式会社 (282)
【Ｆターム（参考）】
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