温湿度環境試験箱の型式選択ガイド

一、設備選択基本原則

1・環境条件の再現性

試験室内で自然界が存在する環境条件を完全に再現することは望ましくて不可視のことである。しかし、一定の許容範囲内で、人々*は工事製品が使用、貯蔵、輸送などの過程で経験した外部環境条件を正確かつ近似的にシミュレーションすることができ、この話は工事の言語で要約すると、“試験装置が作成した被試験品周辺を取り巻く環境条件（プラットフォーム環境を含む）製品試験規範に規定された環境条件及びその許容差の要求を満たすべきである'。軍需産業製品の試験に使用する温度箱は、国軍目標を満たすだけでなくGJB150.3-86、GJB150.4-86中に異なるタイプの製品によって規定された高温、低温の試験量値、試験時間に基づき、同時に試験規範中の温度場の均一性と温度制御精度に対する要求を満たすべきである。このようにしてこそ、環境試験における環境条件の再現性が保証される。

2・環境条件の再現性

1台の環境試験設備は同じタイプの製品の複数回の試験に使用することができ、1台の試験されたエンジニアリング製品も異なる環境試験設備の中で試験を行うことができ、同じ製品が同じ試験規範に規定された環境試験条件の下で得られた試験結果の比較性を保証するために、必然的に環境試験設備が提供した環境条件が再現性を持つことを要求する。つまり、環境試験装置が被試験製品に与える応力レベル（例えば、熱応力、振動応力、電気応力など）同じ試験規範に対する要求は一致している。

環境試験設備が提供する環境条件の再現性は、国家計量検定部門が国家技術監督機構が制定した検定規程に基づいて検定に合格した後に保証を提供する。そのためには、環境試験設備が検定規程における各技術指標及び精度指標の要求を満たすことができ、かつ使用時間において検定周期に規定された期限を超えないことが必要である。非常に一般的な電動振動台を使用する場合、加振力、周波数範囲、負荷能力などの技術指標を満たすほか、検定規程に規定された横振動比、メサ加速度均一性、高調波歪み度などの精度指標の要求を満たす必要があり、しかも検定ごとの使用周期は2年であり、2年を超えて再検定に合格しなければ使用できない。

3・環境条件パラメータの制御可能性

いずれかの環境試験装置が提供する環境条件は、環境パラメータを一定の許容範囲内に制限し、試験条件の再現性と再現性の要求を保証するだけでなく、環境条件の暴走による被試験品の損傷を防止し、不必要な損失をもたらすことを防ぐために、製品試験の安全からも必要である。現在、各種試験規範において一般的に要求されているパラメータ試験の精度は試験条件の許容誤差の3分の1を下回ってはならない。

4・環境試験条件の排他性

毎回行われる環境または信頼性試験は、試験中または試験終了後に製品の故障と故障モードを判断し分析する際に適切な根拠を提供するために、環境要素の種別、量値および許容差に対して厳格な規定があり、非試験に必要な環境要素の浸透を排除するため、環境試験設備には規定された環境条件を提供する以外に、被試験製品に他の環境応力干渉を付加してはならないことが要求される。電動振動台検定規程に規定されたメサ漏れ磁気、加速度信号対雑音比、帯域内帯域外加速度の総二乗平均値比のように。ランダム信号の検査、高調波歪度などの精度指標は、環境試験条件の＊性を保証するために制定された検定項目である。

5・試験設備の安全信頼性

環境試験、特に信頼性試験は試験周期が長く、試験の対象は価値の高い軍需産業品であることがあり、試験過程では、試験員は常に現場周辺で操作または試験作業を行う必要があるため、環境試験設備には運転の安全、操作の便利さ、使用の信頼性、作業寿命の長さなどの特徴を持たなければならず、試験自体の正常な進行を確保することが求められている。試験設備の各種保護、警報措置及び安全インターロック装置は、試験者、被試験製品及び試験設備自身の安全信頼性を保証するために、信頼性を完全なものにしなければならない。

二（に）、温湿度タンクの選択

1・温湿度タンク容積の選択

対象製品（部品、アセンブリ、部品、または機械全体）気候環境箱に入れて試験を行う場合、被験製品の周囲の雰囲気が試験規範に規定された環境条件を満たすことを保証するために、気候箱の作業空間寸法と被験製品の外郭寸法の間は以下のいくつかの規定に従うべきである：

　　（a）被験製品の体積（W×D×H）試験箱の有効作業スペースを超えてはならない（20-35）%（推奨オプション20%）。試験中に発熱した製品については、以下のものを推奨する30%。

　　（b）被試験品の風当たり断面積とこの断面上の試験箱作動室の総面積との比は大きくない

に（35-50）%（推奨オプション35%）。

　　（c）被試験製品の外郭表面の試験箱壁からの距離は少なくとも保持すべきである100〜150mm，

（推奨オプション150mm）。

上記の3つの規定は実際には相互依存と統一されている。以1立方メートルの正立方体箱を例に、面積比は1：（0.35~0.5）体積に相当する比は1:（0.207~0.354）。箱壁から100〜150mm体積に相当する比は1:（0.343~0.512）。

上記3点規定を包括する,気候環境試験箱の作動室容積は、少なくとも被試験品の外郭容積の3~5倍数,このような規定を作った理由には以下の点がある。:

　　1）被験体を箱に入れた後、流場中の気流の通路を塞ぎ、通路が狭くなると気流の流速がけちになる。加速気流と被試験体との間の熱交換は、温度に関する環境試験について、試験箱内の試験片の周囲の空気流速が超えてはならないと関係標準で規定されているため、環境条件の再現性とは一致しない1.7m/s試験サンプルと周囲の雰囲気に実際に合わない熱伝導が発生することを防止するため、空荷時の試験箱内の平均風速は0.6〜0.8m超過しない1m/秒を満たす（a）、（b）2点に規定の空間及び面積比を要求すると、流場の風速が増大する可能性がある（50~100）%、平均zui高風速は（1.17）m/s、標準規定の要求を満たす。試験中に試験片の体積や風当たり断面積を制限なく大きくすると、実際の試験時の気流風速は試験基準で規定されたzui高風速を超えるまで増大し、その試験結果の有効性が疑われる。

　　2）気候箱作業室内環境パラメータ（例えば、温度、湿度、塩霧沈降率など）の精度指標はすべて空荷状態で測定した結果であり、一旦被試験片を入れた後、試験箱作業室内の環境パラメータの均一性に影響を与え、試験片が占有する空間が大きいほど、この影響も深刻である。実測試験データによると、流れ場における風向面と背風面の温度差は3~8℃、重大な場合は10℃以上です。したがって、できるだけ満足しなければならない（a）、（b）2つの要件は、被試験製品の周囲の環境パラメータの均一性を保証するためである。

　　3）熱伝導の原理によれば、タンク壁付近の気流の温度は通常、流場中心温度とは異なる2~3℃、高低温の上下*、また到達する可能性がある5℃。箱壁の温度と箱壁付近の流れ場の温度はまた異なる2~3℃（箱壁の構造と材料によって決まる）。試験温度と外界大気環境温度の差が大きいほど、上記温度差も大きくなるため、箱壁から（100〜150mm）距離内の空間は利用できない空間である。

2・温度範囲

現在、海外の温度試験箱の温度範囲はほぼ（-73 ~ +177℃）、または（-70 ~ +180℃）。国内メーカーの多くは（-70 ~ +120℃）、高温になることもあります150℃。この温度範囲は通常、車両のほとんどの軍用、民間製品の温度試験の需要を満たすことができ、エンジンなどの熱源に近い設置位置にある製品のほか、盲目的に利用してはならない作業室の体積も小さくなる。一方、上限温度が高いほど、箱壁中間層中の保温材（グラスウールなど）の耐熱性の要求も高い。箱体のシール性の要求も高いほど、箱体の製作コストが増加する。

3・湿度範囲

国内外の環境試験箱が示す温度指標は、ほぼ20~95%RHまたは20~98%RH、湿度制御精度は通常±（3~5）% RH、zui大湿度は100% RH,注意すべきは湿度指標の後に対応する温度範囲を明記すべきである,またはzui低露点温度を与える.相対湿度は温度に直接関係するから,同じ含水量に対して,温度が高いほど,相対湿度が小さくなるほど,例えば含水量dために5g／kg（指1キロの乾燥空気に含まれる5グラムの水蒸気）,温度が29℃時,相対湿度は20% RH,温度は6℃時,相対湿度は99% RH,温度が4℃以下（いか）,相対湿度超過100%,箱体内で結露が発生する。

高温、高湿を実現するには、箱体の空気中に水蒸気を噴霧したり、霧化した水滴を噴霧したりして、加湿を行う必要があります。低温低湿は相対的に制御しにくい。このときの含湿量は低く、大気中の含湿量よりもはるかに低い場合があり、箱体内を流れる空気を除湿し、空気をより乾燥させる必要があるからだ。現在、国内外のほとんどの温湿度箱は冷房除湿の原理を採用しており、箱体の空気予備調整室内に冷房光管を1組加えることである。湿った空気が冷却管を通過すると、その相対湿度は100％RH、空気が光管に飽和して結露するため、空気がより乾燥する。この除湿方式は理論的には0度以下の露点温度に達することができるが、冷点表面温度が0℃以下。実際に到達したzui低露点温度は5~7℃。露点温度5℃含湿量に相当する0.0055g/kg、対応相対湿度20％RHの温度は30℃。温度が必要な場合は20℃時相対湿度到達20%のRH、このときの露点温度は-3℃冷房方式による除湿は困難であり、空気乾燥システムを選択しなければ実現できない。

4・風速

環境試験を行う際の温湿タンク内の風速は、基準について1.7m/s風速過大会加速試験片の表面と箱体内を流れる気流の熱交換は試験に不利であるが、温度、湿度、振動などの多要素総合環境試験では、高い変温速度を追求するために、箱体内循環気流の流速を速めなければならず、風速は通常2.5〜3.0m/s。そのため、使用目的によって風速の制限が異なります。

5・温度場

自然界における製品の実際の環境状況をより正確にシミュレーションするためには、環境試験において被試験品の周辺が同じ温度環境条件下にあることを保証しなければならず、そのためには、試験箱内の温度勾配と温度の変動度に制限を加えなければならない。在国軍標識GJB150.1-86軍用設備の環境試験方法の総則に明確に規定されている“試験サンプル付近の測定システムの温度は試験温度の±2℃以内,その温度勾配は超えない1℃/mまたは合計zuiの大きい値は2.2℃（試験サンプルが作動しない）'。上述したように、温度場に対する要求は3つの態様を含む：

　　（a）温度測定値の正確性。

試験規範には試験温度の名目値が与えられている（公称温度値）、試験設備が測定したのは温度場の中心水かきである（又は換気口、換気口）試験温度実績値（ワークスペース指示点温度）を選択すると、両者の間に誤差があります。

　　（b）温度変動度

温度実績値のデータは通常値ではなく、時間とともに上下に変動する量であり、時間統計平均を用いて数学的期待値を得ることができる（平均値）、標準との差があります。

試験規範の要求に従って、上述の2つ、すなわち数学的期待値と名目値を含む誤差、すなわちシステム誤差）標準偏差を加える（すなわちランダム誤差）に保存されている1組の基準と値(解析品質基準)と比較したサマリーを表形式で表示できます。（温度制御精度）規定された誤差範囲より大きくない、GJB150.1-86に規定されている±2℃。

国家基準による.GB/T5170.1-1995年所定試験箱の温度偏差とは、試験箱が安定した状態で、作動空間の各試験点が所定時間内にzui高温度とzui低温度と公称温度の上下偏差を実測することをいう。高温温度偏差は±2℃、低温温度偏差がより大きくない±3℃。

　　（c）温度場勾配

この指標は箱体内の温度場の均一性を制御することである。すなわち、空間的な延伸により、被試験品周辺の温度に一貫性があることを保証する。国軍標識GJB150型に規定する温度勾配は1℃/mの要件は通常、3m3以上の試験箱であり、zuiの大きい値は2.2℃多用する3m3以下の試験箱。

理論的には、温度勾配はすべての産呂試験に適用されるが、風速が1.7m/sの試験箱内では、流場内の気流旋回窩作用が増強され、流場の均一性が悪くなり、国軍目標を達成することが困難であるGJB150型要求する。一方、高変温速度を求める（より大きい場合10℃/m）の試験箱内では、気流の風速を大きくしなければならない（より大きい2m/s）、このとき被試験品の風向面と背風面の温度差は風速の増加に伴って増加したため、関連試験規範及び検定規程において高変温速度を追求する温湿度箱に対して厳格な温度場均一性の要求がなかった。もちろん環境試験設備メーカーにとっては、ユーザーの要求に応えるために、高い温度変化速度と良い温度場均一性を兼ね備えた製品の実現に努めている。例えば米国のリングテスター会社（ENVIROTRONICS）生産された温湿度箱、変温速度15℃/mにおいて、温度場の均一性は±2.2℃を選択して設定できます。

6・湿度の精度制御。

環境試験箱における湿度測定の多くは安価な乾湿球法を用い、高湿（80~100%RH）場合、乾湿球温度差1℃、相対湿度差に対応5%左右試験装置の精度に応じて試験条件許容差3分の1の原則を下回ってはならない（国軍の標的を見るGJB150.1-86）、温度差1℃乾球と湿球自体の温度測定の許容差は±0.7℃、温度の測定精度油圧が0.2℃。このように、相対湿度誤差は±3%RH。要求温度測定精度は達成すべきである±0.1℃。そのため、乾湿球法を用いた相対湿度測定の誤差は通常±（3〜5）% RH、温度測定精度はこのように、湿度の制御精度も予想される。

乾湿球法の測定精度が高くなく、人為的な操作の影響を受けすぎる欠点を克服するために、ここ十数年の固体式湿度感受性ヘッド（例えば容量式湿度センサ）低温を解決した（-55~70℃）使用上の問題が発生した後、測定精度が±1~3%RH。米国の不測の会社が生産した温湿度箱には固体式湿度センサーが配置されている。

湿度の制御精度は、測定湿手段の制約のほか、加湿方式にも関係しており、環境試験箱で加湿する方法は多く、汎用的なものは次の3種類がある：

　　1）水盤式加湿。自然蒸発と電気加熱蒸発に分けられ、この加湿方法は加湿速度が遅い。制御精度が低く、恒温恒湿箱に適していることが多い。

　　2）蒸気を噴霧して加湿する。加湿の速度は速いが、加湿の波動度は大きく、迅速な制御を実現しやすく、制御精度は良いが、吹き込み100℃蒸気は、タンク内の温度状態に少量の干渉を与える。

　　3）噴霧化した水。霧化水の微粒子径はほぼ10〜50μこの方法は蒸気を噴霧して加湿する利点があり、外付け蒸気ボイラーを必要とせず、噴水微粒子の温度をタンク内試験温度と同じに調整することができ、比較的に良い加湿方式である。

7・露点温度選択

露点温度とは、所定の含湿量が一定である条件下で、湿った空気を飽和状態に冷却することを意味する（相対温度は100% RH）時のその温度。そのため、空気状態の露点温度を提供し、空気の含湿量を提供し、空気のエンタルピー——湿式図では、この含湿量に対応する異なる温度での相対温度値を調べることができます。露点温度が低いほど、タンク内の空気の含湿量が小さくなり、同一温度に対応する相対湿度も小さくなることを示している。1つの温湿度環境試験箱が達成できるzui低露点温度は採用された除湿方式と関係があり、通常採用されている冷房除湿の方法は、zui低露点温度は約5~7℃、長時間の安定除湿により露点温度も到達可能2~5℃、露点温度の到達を必要とする場合0℃以下では、固体吸湿剤や液体吸湿剤などの付加装置や、その他の乾燥除湿装置を用いる必要がある。例えば、米国環測会社が生産した温湿度箱は露点温度が-40℃の乾燥空気パージシステムと空気乾燥システムがあります。

三、温湿度試験設備の状況分析

　　1）温湿度環境試験設備の生産は数十年続いている機械製造業界であり、その基本技術（例えば冷房、加熱）すでに成熟している。しかし、工業技術の進歩と発展に伴い、多くの新しい応用技術がコンピュータ技術、ファジィ制御理論、多箱同時運転などの環境試験設備に導入され続けているため、製造メーカーに次のどちらが優れているか、どちらが劣っているかの短絡的な結論を下すことは難しい。各メーカーが数十年の製造経験を積んで製造したスケール設備はすべて使用可能で、その動作原理、応用した技術、さらには構造、材料などにも類似点が多い。メーカーの管理が精緻でさえあれば、品質で真剣に責任を負う（通過するようにISO9000認証論証）、その製品にはすべて存在する条件と使用する価値があります。

　　2）国内外の環境試験設備は動作原理、応用技術などは基本的に同じであるが、下記の3つの方面でまだ差があり、国内生産の環境試験設備の使用中の故障率が高く、性能指標の持続保証期間が国外より短いことをもたらした。

　　　（a）部品、部品の品質は相対的に悪く、特に冷凍圧縮ユニット、膨張

バルブ、主通路電磁弁及び制御システムの電子部品。国内生産の環境試験設備の故障の多くは、部品、部品の品質及び使用寿命に起因する。

　　　（b）生産技術は相対的に遅れている。生産プロセス及び設備、施工者の技術レベルを含め、製品の使用寿命に大きな影響を与える。例えば、冷凍システムにおける配管配置は運転中の配管の共振、冷媒流れにおける沿道損失、修理物の利便性、圧縮機油の全過程回収の流暢さなどに関連する。さらに、管路の溶接技術及び品質、管路洗浄及び漏れ検出技術などがある。生産設備（例えば、デジタル制御変板、デジタル制御エルボー、窒素充填保護溶接機など）お金ですぐに買うことができますが、生産技術は長期的な経験蓄積過程であり、一鞠で蹴ってはいけません。

　　　（c）生産過程の品質管理。国内生産過程の品質制御は海外会社ほど厳しくないため、設備の隠れた危険性が多い。これらの隠れた危険性は使用中に次第に暴露されて故障する。生産過程の品質制御はメーカーの管理レベル、生産習慣と関係があり、ISO9000認証の論証は生産過程の品質制御が規範化された標識である。

　　　3）海外で温湿度環境試験設備を製造しているメーカーは米国のエンビロトロニックスかんそく）、サーモトロン（ねつそくてい）、ドイツのワイス、ヴォッチュ（リッチ）会社、イタリアのACS会社、日本のタバル会社など。これらの各社は気候環境試験設備の生産において豊富な経験を積んでいる。提供されている設備はすべて使用可能で、品質の面で信頼できます。どの製品を選ぶべきか、どのモデルの製品がより要求に合っているかについては、本文で前述したいくつかの原則と具体的な技術指標の要求のほか、いくつかの重視と考慮に値する要素がある。

　　　（a）性能/価格比。

環境試験設備の輸入は例外なく代理店を通じて国内で販売され、価格の要素はメーカーのコストと利益だけでなく、多くの中間段階の費用と販売歩合も含まれている。同じ製造コストの下で、中間費用を下げることは注文価格を下げる重要な要素である。同じ国の同じ技術指標の製品は、製造コストがほぼ相当で、異なる国（西側先進国を指す）生産されている製品は差があってもそれほど大きくはありません。

　　　（b）ユーザーのニーズの程度と能力を満たす。

ユーザーは1台の温湿度環境試験箱を注文して、その要求は製品試験の需要によって異なって、ある3総合試験箱はよく製品部品あるいは部品の環境応力選別試験に用いられて、その時設備の強制除湿能力と付加空気乾燥システムの可能性はユーザーが重点的に関心を持つべき項目で、もしあるユーザーは3総合試験箱を環境試験に利用したいならば（例えば湿熱試験）、風速の調整性は考慮しなければならない要素である。

　　　（c）アフターサービス及び設備故障の処理能力。

いずれかの機器が使用中に故障しないことはあり得ない。問題が発生した場合、使用者はタイムリーな修理サービスを受けることができるか、または機器自身が持っている故障診断能力に基づいて故障処理方法を迅速に決定することができ、機器をできるだけ早く性能を回復させ、再投入することができる。この点では、国内外のメーカーは、コンピュータ制御システムに故障診断と故障警報システムソフトウェアを追加するなど、迅速に反応する修理チームを構築するなど、すでに積極的な努力をしており、ユーザーはコンピュータが提供する情報に基づいて、できるだけ早く障害を処理することができる。