恒温恒湿試験箱の購入に関する注意事項

4つの側面から紹介恒温恒湿試験箱型選択の技術と注意点、すなわち：設備選択根拠、温湿度試験設備状況分析、設備選択基本原則、温湿度箱の選択。

一.デバイス選択基準

地球表面及び大気圏空間に存在する自然環境因子と誘発環境因子の種類は、現在のところ正確な数を統計することはできない。マフラー炉のうち、エンジニアリング製品（設備）の使用と寿命に大きな影響を与える要素は数十種類に満たない。エンジニアリング製品の環境条件研究に従事するエンジニアたちは、自然界の存在と人間活動によって誘発される環境条件を一連の試験基準と規範にまとめ、エンジニアリング製品の環境と信頼性試験を指導する。例えば、軍需産業製品の環境試験を指導するGJB 150-中華人民共和国国家軍用規格「軍用設備環境試験方法」、電工電子製品の環境試験を指導するGB 2423-中華人民共和国国家規格「電工電子製品環境試験方法ガイドライン」などがある。そのため、環境及び信頼性試験設備を選択する際の主な根拠は、エンジニアリング製品の試験規範と試験基準である。

次に、試験設備における環境試験条件の許容差を規範化し、環境パラメータの制御精度を保証するために、国家技術監督機構及び各工業部門はまた一連の環境試験設備及び測定計器の検定規程を制定した。例えば、中華人民共和国国家標準GB 5170「電工電子製品環境試験設備基本パラメータ検定方法」、また国家技術監督局が公布、実施したJJG 190-89「電動振動試験台システム試行検定規程」などである。これらの検定規程も環境及び信頼性試験設備を選択する重要な根拠であり、これらの検定規程の要求に合致しない試験設備は使用を許可しない。

二.温湿度試験設備の状況分析

1.海外で温湿度環境試験設備を生産しているメーカーは、米国のEnvirotronics（リング測定）、Thermotron（熱測定）、ドイツのWeiss、Votsch（リッチ）社、イタリアのACS社、日本のTaBal社などがある。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、マフラー炉に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に、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、製造コストがほぼ同等であり、異なる国（西側先進国を指す）で生産された製品は差があってもそれほど大きくない。

b.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、培養箱のユーザーはコンピュータが提供する情報に基づいて、できるだけ早く故障を処理することができる。

c.ユーザーのニーズを満たす程度と能力

1ユーザーは1台の温湿度環境試験箱を注文し、その要求は製品試験の需要によって異なり、ある3総合試験箱はよく製品部品或いは部品の環境応力選別試験に用いられ、その時設備の強制除湿能力及び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あり、あるユーザーが3総合試験箱を環境試験（例えば湿熱試験）に利用したい場合、風速の調整可能性は考慮しなければならない要素である。

2.温湿度環境試験設備の生産は数十年続いた機械製造業界であり、その基本技術（例えば冷房、加熱）は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。メーカーの管理が細かく、品質で真剣に責任を負う限り（ISO 9000の論証を通じて）、その製品にはすべて存在する条件と使用する価値がある。

3.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、膨張弁、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.生産プロセスが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。生産された設備（例えば、数値制御変板、数値制御エルボー、窒素充填保護溶接機など）はお金ですぐに購入することができますが、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.生産過程の品質制御。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、ISO 9000の論証を通じて生産過程の品質制御が規範化される一つの標識である。

三.設備選択の基本原則

環境及び信頼性試験設備の選択は以下の5つの基本原則に従うべきである：

1.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。培養箱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体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。

2.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、「試験設備が創造した被試験製品の周辺をめぐる環境条件（プラットフォーム環境を含む）は製品試験規範に規定された環境条件とその許容差の要求を満たすべきである」ということである。軍需産業製品の試験に用いる温度箱は、国軍標準GJB 150.3-86、GJB 150.4-86の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、試験時間を満たすだけでなく、試験規範における温度場の均一性と温度制御精度に対する要求も満たすべきである。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。

3.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、環境試験設備が被試験製品に適用する応力レベル（例えば、熱応力、振動応力、電気応力など）は、同じ試験規範に対する要求が一致している。

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。

4.環境条件パラメータの測定可能性

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。

5.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。

四.温湿度タンクの選択

1.湿度の精度制御。

環境試験箱での湿度測定は安価な乾湿球法を採用することが多く、高湿（80 ~ 100%RH）の場合、乾湿球の温度差は1℃で、相対湿度の差に応じて5%程度異なる。試験装置の精度は試験条件許容差の3分の1原則（国軍標準GJB 150.1-86を参照）を下回ってはならず、温度差1℃は乾球と湿球自身の温度測定の許容差が±0.7℃であることを要求し、温度の測定精度油圧は0.2℃に達する。このように類推すると、相対湿度誤差は±3%RHである。温度測定精度は±0.1℃に達することが要求される。したがって、乾湿球法を用いた相対湿度の測定誤差は通常±（3〜5）%RHであり、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。

乾湿ボール法の測定精度が高くなく、人為的な操作による影響が大きすぎる欠点を克服するため、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）は低温（-55 ~ 70℃）で使用する問題を解決した後、すでに環境試験設備に応用を開始し、その測定精度は±1 ~ 3%RHに達することができる。米国不測会社が生産した温湿度タンクには固体式湿度センサが配置されている。

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：

a.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。

b.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、100℃の蒸気を吹き込むため、箱内の温度状態に少量の干渉が生じる。

c.噴霧化した水。霧化水の微粒子径が概ね10 ~ 50μであるこの方法は蒸気を噴霧して加湿する利点があり、また外付け蒸気ボイラーを必要とせず、機器販売網は噴水微粒子の温度を箱体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。

2.露点温度選択

露点温度とは、所与の含水量が変わらない条件下で、湿った空気を飽和状態（相対温度100%RH）まで冷却したときの温度をいう。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−湿潤図からこの含湿量に対応する時の異なる温度での相対温度値を調べることができる。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到達できる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では、zui低露点温度は約5 ~ 7℃であり、長時間の安定除湿を経て、露点温度も2 ~ 5℃に到達することができ、必ず露点温度が0℃以下に達することが要求されるならば、固体吸湿剤や液体吸湿剤などの付加装置、あるいはその他の乾燥除湿装置を採用する必要がある。

3.温湿度タンク容積の選択

被試験製品（部品、部品、部品または機械全体）を気候環境箱に入れて試験を行う場合、被試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試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.被試験品の体積（W×D×H）は試験箱の有効作業空間の（20-35）%（推奨選択20%）を超えてはならない。試験中に発熱した製品については30%以下を推奨する。

b.被試験品の風上断面積と当該断面上の試験箱作動室の総面積との比は（35〜50）%（推奨35%）以下である。

c.被試験品の外郭表面の試験箱壁からの距離は少なくとも100-150 mmを維持しなければならない（150 mmを選択することを推奨する）。

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。1立方メートルの正立方体箱を例にとると、面積比は1：（0.35〜0.5）体積に相当する比は1：（0.207〜0.354）である。箱壁から100〜150 mmの体積に相当する比は1：（0.343〜0.512）である。

上記3点の規定を総括すると、気候環境試験箱の作業室容積は少なくとも被試験品の外郭容積の3 ~ 5倍であり、このような規定を行った理由は以下の点がある：

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、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に、温度に関する環境試験に対して試験箱内試験サンプル周囲の空気流速が1.7 m/sを超えてはならないことを規定し、空荷時試験箱内の平均風速が0.6 ~ 0.8 mで1 m/sを超えず、a)、b）の2点要求に規定された空間及び面積比を満たす場合、流場の風速が50 ~ 100%増大する可能性があり、平均zui高風速が（1.17）m/sであり、基準に規定された要求を満たす。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）気候箱作業室内の環境パラメータ（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、一旦被試験体に入れた後、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、試験体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、流場中の風向面と背風面の温度差は3 ~ 8℃に達することができ、深刻な場合は10℃以上に達することができる。したがって、被試験品周辺の環境パラメータの均一性を保証するためには、a）、b）の2つの要件をできるだけ満たす必要がある。

3）熱伝導の原理により、箱壁付近の気流の温度は通常流場中心温度と2〜3℃異なり、高低温の上下*、さらに5℃に達する可能性がある。箱壁の温度と箱壁付近の流れ場の温度はまた2 ~ 3℃異なる（箱壁の構造と材料によって異なる）。試験温度と外界大気環境温度との差が大きいほど、上記温度差も大きくなるため、箱壁（100 ~ 150 mm）からの距離内の空間は利用不可空間となる。

4.温度範囲

現在、国外の温度試験箱の温度範囲はほぼ(-73 ~+177℃)または(-70 ~+180℃)である。国内メーカーの多くは（-70～+120℃）で、150℃までの高温もあります。この温度範囲は通常、エンジンなどの熱源に近い設置位置にある製品など、特に必要がない限り、軍用、民生用製品のほとんどの温度試験の需要を満たすことができ、盲目的に利用でき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、箱壁中間層中のガラス綿などの保温材に対する耐熱性の要求も高くなる。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。

5.湿度範囲

国内外の環境試験箱が提供する温度指標は大体20 ~ 95%RH或いは20 ~ 98%RHであり、実はこの2つの指標は*一致であり、湿度制御精度は通常±(3 ~ 5)%RHであり、zui大湿度は100%RHである可能性があり、注意すべきは湿度指標の後に相応の温度範囲を明記すべき、或いはzui低露点温度を与えるべきである。相対湿度は温度と直接関係があるため、同じ含湿量に対して、温度が高いほど相対湿度は小さくなり、例えば含湿量dは5 g/kg（1 kgの乾燥空気中に5 gの水蒸気を含むことを指す）、温度が29℃の場合、相対湿度は20%RH、温度が6℃の場合、相対湿度は99%RHで、温度が4℃以下に低下し、相対湿度が100%を超えると、箱体内で結露現象が現れる。

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。湿った空気が冷管を通過すると、その相対湿度は100%RHに達し、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零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℃以下になると。実際に到達したzui低露点温度は5 ~ 7℃であった。露点温度5℃は含湿量0.0055 g/kgに相当し、相対湿度20%RHに対応する温度は30℃であった。要求温度20℃で相対湿度が20%RHに達した場合、この時の露点温度は-3℃であり、冷房方式で除湿するのは困難であり、空気乾燥システムを選択しなければ実現できない。

6.風速

関連基準の規定によると、環境試験を行う際の温湿箱内の風速は1.7 m/s未満であり、風速が大きいと試験片表面と箱体内流動気流の熱交換が加速し、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 ~ 3.0 m/sである。そのため、使用目的によって風速の制限が異なります。

7.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。国軍標準GJB 150.1-86軍用設備環境試験方法総則には、「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℃以内であり、その温度勾配は1℃/mを超えないか、または総zuiの大きい値は2.2℃である（試験サンプルは動作しない）」と明確に規定されている。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.温度量値の正確性。

試験規範には試験温度名目値（名目温度値）が与えられ、試験設備が測定したのは温度場中心水かき（または換気口、換気口）試験温度実績値（作業空間指示点温度）であり、両者の間に誤差が1つ存在する。

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（平均値）と標準差を得ることができる。

試験規範の要求に基づき、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）に標準差（すなわちランダム誤差）を加えた総和（温度制御精度）は規定した誤差範囲より大きくなく、GJB 150.1-86では±2℃と規定した。

国標準GB/T 5170.1-1995に規定される試験箱の温度偏差とは、試験箱が安定した状態で、作業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指す。高温温度偏差は±2℃以下、低温温度偏差は±3℃以下である。

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。国軍標準GJB 150に規定された温度勾配が1℃/mである要求は通常3 m 3以上の試験箱に用いられるが、zuiの大きな値が2.2℃であれば3 m 3以下の試験箱を多用する。

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1.7 m/sより大きい試験箱では、流場内の空気流巣作用が増強され、流場の均一性が悪くなり、国軍標準GJB 150の要求を達成するのは難しい。一方、高変温速度（例えば10℃/mより大きい）を求める試験箱内では、空気流の風速（2 m/sより大きい）を大きくしなければならず、その際に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するため、試験規範及び検定規程において高変温速度を求める温湿度箱に対して厳格な温度場均一性の要求は提出されていない。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。

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