JP4137894B2

JP4137894B2 - 操作孔付き観測窓及び環境試験装置。

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Publication number: JP4137894B2
Application number: JP2005024191A
Authority: JP
Inventors: 正和渡辺; 義洋藤田
Original assignee: Espec Corp
Current assignee: Espec Corp
Priority date: 2005-01-31
Filing date: 2005-01-31
Publication date: 2008-08-20
Anticipated expiration: 2025-01-31
Also published as: JP2006208328A

Description

本発明は、環境試験装置等に装備される操作孔付き観測窓に関するものである。また本発明は、恒温恒湿器等の環境試験装置に関するものである。

被試験物を高温環境や低温環境等に曝して耐久性等を試験する環境試験装置が知られている。環境試験装置には、被試験物の状態を目視観察できる様にガラス製の観測窓を有するものがある。さらに装置の扉を開くことなく被試験物を操作できるように、観測窓に手を挿入するための操作孔が設けられた環境試験装置も知られている。

ところで環境試験装置は、内部の温度や湿度を広範囲に渡って変化させるものであるから、装置内部の温度や湿度の条件によって、前記した観測窓が曇ったり観測窓に霜が付くことがある。そこで環境試験装置では、内部の温湿度条件によるガラス面の曇りや霜付きを防止するため、観測窓のガラスに酸化錫系等の導電膜付きガラスを用い、導電膜に通電して発熱させている。上記した方策は、観測窓の両端に電極部を設け、当該電極部を介して導電膜に通電し、導電膜を発熱させてガラス面の曇りや霜付きを防止するものである。

ところが操作孔を有する観測窓に上記した様な導電膜付きガラスと給電用の電極を設けた構成を採用すると、操作孔の周辺の電流密度が他の部位と異なることとなり、局部的に過度に温度が上昇してガラスが歪んだり、逆に昇温が不十分となる部位が生じて曇り取りが不完全となるという問題があった。即ち操作孔の部位には導電膜を設けることができないので、当該操作孔の部位には通電が無い。そのため電流は操作孔の部位を避けて流れ、操作孔近傍の電流密度が局部的に上昇する。また操作孔は両手を挿入するために２個設けられることが普通であるが、一方の操作孔と他方の操作孔との間は、電流が流れにくく電流密度が低下する。そのため操作孔同士の間の部分は、昇温が不十分となって曇り取りが不完全となる。
そこで本出願人は、先にこの問題を解決するための発明を完成させ、下記の特許出願を行った。

特開平９−８６９６５号公報

図１０は、特許文献１に開示した操作孔付き観測窓の正面図である。図１１は、図１０の操作孔近傍の拡大図である。
特許文献１に開示された発明は、操作孔１００の両側部に直線状の補助電極１０１、１０２を設け、この補助電極１０１、１０２同士を抵抗線１０３で接続したものである。特許文献１に記載の構造によると、操作孔１００の一方側の補助電極１０１と、他方側の補助電極１０２が導通するので、操作孔１００の近傍においても他の部位と同様に通電される。その結果、他の部位の電流密度が均一化し、観測窓の温度分布が一様となる。

しかしながら、特許文献１に開示された操作孔付き観測窓では、補助電極１０１，１０２が直線状であるため、補助電極１０１，１０２と操作孔１００との間に大きな空隙が生じ、当該部位の温度調節ができないという不満があった。即ち操作孔１００は、一般的に円形か楕円形であって円基調であるのに対し、補助電極１０１，１０２が直線であるから、補助電極１０１，１０２の形状が操作孔１００に沿わず、両者の間隔に広狭が生じる。すなわち、図１１にハッチングを付した部分に大きな空隙が生じる。そしてハッチングを付した空隙部分は、電流を流すことができないので温度調節ができず、曇ったり霜が付く。
ハッチングを付した部分の面積割合は、観測窓全体の面積からすれば僅かであるが、当該部位は、操作孔１００の直近の位置であり、作業者にとって手元部分であるため、当該部位が曇ると被試験物の操作に支障が生じる。

そこで本発明は、操作孔の直近部分についても曇ったり霜が付くことのない操作孔付き観測窓を提供することを課題とする。

上記課題を解決するための、請求項１の発明は、操作孔が設けられた透明基材と、透明基材の両端部側に設けられた主電極部と、透明基材の操作孔を除く部位に設けられた導電発熱層を備え、前記両端部側の主電極部を介して導電発熱層に通電し、導電発熱層を発熱させる操作孔付き観測窓において、前記操作孔の周囲に弧状部を有する補助電極が設けられ、当該補助電極を介して操作孔の主電極部側同士が導通されることを特徴とする操作孔付き観測窓である。

本発明の操作孔付き観測窓で採用する補助電極は、弧状部を有するから補助電極は操作孔に沿う。そのため本発明の構成によると、補助電極と操作孔との間の隙間は小さく、操作孔の近傍についても温度調整することができる。従って本発明の操作孔付き観測窓は作業者の手元部分が曇らず、被試験物を目視しながら当該被試験物を操作することができる。

また請求項２に記載の発明は、補助電極は、操作孔を環状に取り巻くことを特徴とする請求項１に記載の操作孔付き観測窓である。

請求項２に記載の発明では、補助電極が操作孔を環状に取り巻いているから、操作孔の近傍に死角が生じない。

また請求項３に記載の発明は、補助電極は一端側の主電極部に向く一方側補助電極片と、他方側の主電極部に向く他方側補助電極片によって構成され、前記一方側補助電極片と、他方側補助電極片は導電手段によって導通されていることを特徴とする請求項１に記載の操作孔付き観測窓である。

本発明の操作孔付き観測窓では、補助電極が一方側補助電極片と他方側補助電極片によって構成されており、両者の間が導通手段によって導通されている。そのため一方側補助電極片から他方側、あるいはその逆方向に通電を許し、結果的に主電極部同士を通電させて導電発熱層に給電することができる。

また請求項４に記載の発明は、導通手段は電気抵抗を有することを特徴とする請求項３に記載の操作孔付き観測窓である。

本発明の操作孔付き観測窓では導通手段が抵抗値を持つので、操作孔近傍の電気抵抗を他の領域の抵抗値に近づけることができ、各領域の発熱のばらつきを少なくすることができる。

また請求項５に記載の発明は、操作孔が設けられた透明基材と、透明基材の両端部側に設けられた主電極部と、透明基材の操作孔を除く部位に設けられた導電発熱層を備え、前記両端部側の主電極部を介して導電発熱層に通電し、導電発熱層を発熱させる操作孔付き観測窓において、前記操作孔の周囲を環状に取り巻く補助電極が設けられ、当該補助電極を介して操作孔の主電極部側同士が導通されることを特徴とする操作孔付き観測窓である。

本発明では、補助電極が操作孔を環状に取り巻いているから、操作孔の近傍に死角が生じない。

また請求項６に記載の発明は、温度検知手段と温度制御手段を備え、前記温度検知手段によって透明基材又は導電発熱層の温度を検知し、前記温度制御手段によって、前記温度が所定の範囲となる様に導電発熱層に供給する電力を制御す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操作孔付き観測窓である。

本発明の操作孔付き観測窓では、透明基材の温度を制御することができるので、透明基材の温度が高すぎてやけどをしたり、逆に温度が低すぎて曇るといった不具合が生じない。

また請求項７に記載の発明は、内部の環境を制御することができる環境試験室を有し、当該環境試験室の一部に請求項１乃至６に記載の操作孔付き観測窓が設けられたことを特徴とする環境試験装置である。

本発明の環境試験装置は、操作孔付き観測窓を有するので、被試験物を観察しつつ、これを操作することができる。また本発明の環境試験装置は、観察窓が曇ることがない。

請求項１乃至７に記載の発明によると、操作孔の近傍においても観測窓が曇らず、作業者の手元部分に死角が生じない。そのため、本発明の操作孔付き観測窓、或いはこれを備えた環境試験装置は、使い勝手がよい。

図１は、本発明の実施形態の操作孔付き観測窓を備えた環境試験装置の斜視図である。図２は、図１に示す環境試験装置で採用する操作孔付き観測窓の正面図である。図３は、図２のＡ−Ａ断面図である。

図１に示す環境試験装置１は、恒温恒湿槽からなる環境試験室２を主体とするものである。環境試験室２自体は公知のそれと何ら変わるものではなく、内部の温度や湿度等の環境を任意に変更し、これを維持することができるものである。環境試験室２の正面には開閉扉３が設けられている。そして開閉扉３には、操作孔付き観測窓５が設けられている。
本実施形態では、操作孔付き観測窓５は、開閉扉３の大部分の面積を占める。

操作孔付き観測窓５は、環境試験室２の内部が観察できるように透明基材６によって作られている。本実施形態では、透明基材６はいわゆるペアガラスであり、表面側（外面側）のガラス本体１０と環境試験室２側の強化ガラス１１が、スペーサ１２を介して重ねられたものである。

そして透明基材６には、操作孔１５，１６が設けられている。操作孔１５，１６は、丸孔であり、高さ方向には透明基材の中央よりもやや下にあり、二つの操作孔１５，１６の高さは等しい。また操作孔１５，１６は横方向には中央部に位置する。本実施形態では、操作孔付き観測窓５は、グローブボックスとしても機能するものであり、その場合は、前記した操作孔１５，１６は、グローブポートとして機能する。グローブボックスとして使用する場合は、操作孔１５，１６には図示しないグローブが装着され、作業者は当該グローブの中に手を入れて環境試験室２内の被試験物を操作する。

またガラス本体１０の裏面側、即ちガラス本体１０の一面であって、強化ガラス１１と面する側に導電発熱層２０が形成されている。導電発熱層２０は、例えばＩＴＯ膜〔（ＳｎＯ₂＋Ｉｎ₂Ｏ₃）膜〕、アルミニウムをドーピングした酸化亜鉛膜等の通常導電膜と呼ばれている狭義の導電膜や、例えば酸化錫系膜が常用される通常ＥＣ膜と呼ばれている膜によって構成されている。本実施形態では、導電発熱層２０としてＥＣ膜が採用されている。本実施形態で採用するＥＣ膜は、一定の厚みｔを持つ一様な膜で、その抵抗値は例えば２０２Ω／ｍ²である。
本実施形態では、導電発熱層２０は、操作孔を除く全域に設けられている。なお導電発熱層２０は、必ずしも全域に設けられている必要はない。

また、導電発熱層２０と同一の面であって透明基材６の左右の両端には、母線（主電極）２１，２２が設けられている。すなわち透明基材の一端側には一端側母線２１が設けられ、他端側には他端側母線２２が設けられている。各母線２１，２２は、透明基材６の左右両端の辺の全域に垂直方向に延び、各辺の全域に渡って設けられており、前記した導電発熱層２０と接している。従って各母線２１，２２は導電発熱層２０と電気的に導通している。

操作孔１５，１６の近傍には、補助電極２５，２６が設けられている。補助電極２５，２６についても導電発熱層２０と接しており、両者の間は電気的に導通している。
二つの操作孔１５，１６に属する補助電極２５，２６は同一構造であるから、代表して図面左側の操作孔１５に属する補助電極２５の構造を説明し、他方の補助電極２６については図面に同一の番号を付して説明を省略する。

本実施形態では、操作孔１５に属する補助電極２５は、一方側補助電極片２７と他方側補助電極片２８によって構成されている。前記した一方側と他方側の補助電極片２７，２８は対称形であり、いずれも円弧状をしている。また二つの補助電極片２７，２８は、いずれも操作孔１５に対して同心的に配置され、且つ、二つの補助電極片（一方側と他方側）２７，２８は、操作孔１５の垂直方向中心軸（図示せず）に対して対称の位置に配置されている。そのため、一方側補助電極片２７の凸側は、一端側の母線２１側を向き、他方側補助電極片２８は、他端側母線２２側を向く。なお本実施形態では、操作孔１５，１６が水平に２個並べて設けられ、主電極たる母線２１，２２は、透明基材６の左右側に設けられているから、一個の操作孔１５，１６に注目すると、一方側又は他方側補助電極片２７，２８の一方は、母線２１，２２と直接的に向き合い、他方の補助電極片２７，２８は、隣接する操作孔１５，１６に属する補助電極片２７，２８と向き合う。

操作孔１５に属する補助電極片２７，２８の間には抵抗３０が設けられ、補助電極片２７，２８及び抵抗３０は、導線３１で接続されている。抵抗３０の抵抗値は、補助電極片２７，２８で囲まれるエリアにＥＣ膜を設けたと仮定した場合における当該エリアの抵抗値に近いものが選定される。

また透明基材６には温度センサー３２が設けられている。温度センサー３２の取り付け位置は、ガラス本体１０上でも、導電発熱層２０上であってもよい。

本実施形態の環境試験装置１は、環境試験室２内の温度調節装置とは別に、図２の様に透明基材６の温度調節装置（温度制御手段）３５を備える。そして温度調節装置３５に前記した温度センサー３２の信号が入力される。また温度調節装置３５から主電極たる母線２１，２２に電力が供給される。温度調節装置３５から母線２１，２２に供給される電力は、温度センサー３２の検知温度によって制御される。具体的には、温度センサー３２の検知温度が一定の範囲となる様に供給電力がオンオフ制御される。

本実施形態の環境試験装置１では、従来技術と同様に両端の母線２１，２２を介して導電発熱層２０に給電され、導電発熱層２０が発熱してガラス本体１０等の曇りや霜付きを防止する。この時の電流の流れを図２を参照しつつ説明するが、説明を容易にするために、操作孔付き観測窓５を操作孔１５，１６が存在するエリアｂと操作孔１５，１６が存在しないエリアａ，ｃに分けて説明する。

操作孔１５，１６が存在しないエリアａ，ｃについては、母線２１，２２を介して導電発熱層２０の該当エリア全域に給電され、当該エリアが発熱して曇り等の発生を防ぐ。
操作孔１５，１６が存在するエリアｂについて、例えば図面左側の母線２１から右側の母線２２に電流が流れる場合を想定すると、左側の母線２１から図２のｄエリア（母線２１と一方側補助電極片２７に挟まれた領域）にある導電発熱層２０に電流が流れる。その結果、母線２１と一方側補助電極片２７に挟まれた領域に設けられた導電発熱層２０が発熱し、曇り等を除去する。

ここで本実施形態では、一方側補助電極片２７は円弧状であり、操作孔１５に対して同心的に配置されている。そのため一方側補助電極片２７は操作孔１５に沿って設けられており、一方側補助電極片２７と操作孔１５の間の距離はいずれの位置も同一であって両者の間の隙間は小さい。従って本実施形態では、操作孔１５の間際の位置にも導電発熱層２０が存在し、当該部位の導電発熱層２０にも通電されて発熱する。そのため本実施形態の操作孔付き観測窓５は、操作孔１５の間際に死角ができにくい。

またさらに一方側補助電極片２７から他方側補助電極片２８に導線（導通手段）３１を通じて電流が流れる。なお本実施形態では、一方側補助電極片２７と他方側補助電極片２８の間に抵抗３０が介在されているので、両者の間には所定の電気抵抗が存在する。
そして他方側補助電極片２８から、図２のｆエリア（操作孔１５に属する他方側補助電極片２８と操作孔１６に属する一方側補助電極片２７に挟まれた領域）にある導電発熱層２０に電流が流れる。
その結果、当該部位（ｆエリア）の導電発熱層２０が発熱し、曇り等を除去する。ｆエリアに隣接する補助電極片２８，２７についてもその形状が円弧状であり、操作孔１５，１６に対して同心的に配置されているので補助電極片２８，２７と操作孔１５，１６の間の距離はいずれの位置も同一であって両者の間の隙間は小さい。従って操作孔１５，１６の間際に死角ができにくい。

また前記した操作孔１５に属する補助電極２５と同様に、右側の操作孔１６に属する補助電極２６についても、一方側補助電極片２７から他方側補助電極片２８に導線３１を通じて電流が流れる。また他方側補助電極片２８からｈエリア（操作孔１６に属する他方側補助電極片２８と右側の母線２２に挟まれた領域）に電流が流れ、当該領域内の導電発熱層２０が発熱する。
このように操作孔１５，１６が存在するエリアｂについても電流が流れ、当該エリア内の導電発熱体２０が発熱して曇り等を防ぐ。また操作孔１５，１６に属する補助電極片２７，２８は、いずれも円弧状であり、操作孔１５，１６に対して同心的に配置されているから操作孔１５，１６の間際の位置にも導電発熱層２０が存在し、当該部位の導電発熱層２０にも通電されて発熱し、操作孔１５，１６の間際に死角ができにくい。
そのため本実施形態の環境試験装置１は使い勝手がよい。

次に本発明の他の実施形態について説明する。
以上説明した実施形態では、一方側補助電極片２７と他方側補助電極片２８の間に抵抗３０を介在させた。この構成は、操作孔１５，１６が存在しない領域との抵抗値の均衡を図ることができ、推奨される構成であるが、抵抗３０は必ずしも必須ではない。また補助電極２７，２８自体が相当の電気抵抗を持っていれば別途の抵抗は不要である。さらに補助電極２７，２８が電気抵抗を持ち、その作用で発熱するものであってもよい。即ち補助電極２７，２８が例えばシリコンヒータ等のヒータであってもよい。

図４は、本発明の他の実施形態の操作孔付き観測窓を示す正面図であり、当該実施形態では、抵抗が略されている。
なお他の構成は、先の実施形態と同一であるから、同一の部材に同一の番号を付して、詳細な説明に代える。

また先の実施形態では、二つの補助電極片によって操作孔１５,１６を囲み、両者の間を導線等で接続したが、図５、６に示す補助電極４０，４１，５２，５３の様な環状のものを採用することもできる。即ち図５、図６は、本発明の他の実施形態の操作孔付き観測窓の操作孔近傍を示す正面図である。

図５（ａ）に示す補助電極４０は円環状である。上記した様な環状構造の補助電極を採用する場合、補助電極４０自体に抵抗値を持たせて操作孔１５，１６が存在しない領域との抵抗値の均衡を図ることが望ましい。以下の実施形態についても同様である。
すなわち補助電極４０は、別途の抵抗を持たないが補助電極４０自体が抵抗値を有する。これに対して、同図（ｂ）に示す補助電極５１は、中間部に二個、抵抗５２が挿入されている。

図６（ａ）に示す実施形態では操作孔４３が四角形であり、これに合わせて補助電極４１は四角形の環状形状が採用されている。本実施形態では、補助電極４１は、抵抗を持たない。これに対して同（ｂ）に示す補助電極５３は、中間部に二個、抵抗５２が挿入されている。

図７，図８、図９は、本発明のさらに他の実施形態の操作孔付き観測窓の操作孔近傍を示す正面図である。
即ち補助電極の形状としては、図７に示すような馬蹄形も考えられる（補助電極４４）。
さらに図８に示すように、操作孔４５が長孔形状である場合は、直線部分と円弧状部分を有する補助電極４６を採用してもよい。図８に示す補助電極では円弧状部分が弧状部を構成している。
またさらに、図９に示す補助電極４７の様に波形であって全体的に円弧状となっていてもよい。図９に示す補助電極４７では全体が弧状部を構成している。
上記した実施形態では、導電発熱層はいずれも面状に広がるものであったが、線状に延びるものであってもよい。

以上説明した様に、本発明の各実施形態の操作孔付き観測窓は、作業者の手元近傍に死角が生じず、中が見やすくて使い勝手がよいという効果を有する。

本発明の実施形態の操作孔付き観測窓を備えた環境試験装置の斜視図である。図１に示す環境試験装置で採用する操作孔付き観測窓の正面図である。図２のＡ−Ａ断面図である。本発明の他の実施形態の操作孔付き観測窓を示す正面図であ本発明の他の実施形態の操作孔付き観測窓の操作孔近傍を示す正面図である。本発明の他の実施形態の操作孔付き観測窓の操作孔近傍を示す正面図である本発明のさらに他の実施形態の操作孔付き観測窓の操作孔近傍を示す正面図である。本発明のさらに他の実施形態の操作孔付き観測窓の操作孔近傍を示す正面図である。本発明のさらに他の実施形態の操作孔付き観測窓の操作孔近傍を示す正面図である。特許文献１に開示した操作孔付き観測窓の正面図である。図１０の操作孔近傍の拡大図である。

符号の説明

１環境試験装置
２環境試験室
３開閉扉
５操作孔付き観測窓
６透明基材
１５，１６操作孔
２０導電発熱層
２１，２２母線（主電極）
２５，２６補助電極
２７一方側補助電極片
２８他方側補助電極片
３０，５２抵抗
３１導線（導通手段）
３２温度センサー
３５温度調節装置（温度制御手段）
４０，４１補助電極
４３，４５操作孔
４４，４６，４７補助電極
５１，５３補助電極

Claims

操作孔が設けられた透明基材と、透明基材の両端部側に設けられた主電極部と、透明基材の操作孔を除く部位に設けられた導電発熱層を備え、前記両端部側の主電極部を介して導電発熱層に通電し、導電発熱層を発熱させる操作孔付き観測窓において、前記操作孔の周囲に弧状部を有する補助電極が設けられ、当該補助電極を介して操作孔の主電極部側同士が導通されることを特徴とする操作孔付き観測窓。
補助電極は、操作孔を環状に取り巻くことを特徴とする請求項１に記載の操作孔付き観測窓。
補助電極は一端側の主電極部に向く一方側補助電極片と、他方側の主電極部に向く他方側補助電極片によって構成され、前記一方側補助電極片と、他方側補助電極片は導電手段によって導通されていることを特徴とする請求項１に記載の操作孔付き観測窓。
導通手段は、電気抵抗を有することを特徴とする請求項３に記載の操作孔付き観測窓。
操作孔が設けられた透明基材と、透明基材の両端部側に設けられた主電極部と、透明基材の操作孔を除く部位に設けられた導電発熱層を備え、前記両端部側の主電極部を介して導電発熱層に通電し、導電発熱層を発熱させる操作孔付き観測窓において、前記操作孔の周囲を環状に取り巻く補助電極が設けられ、当該補助電極を介して操作孔の主電極部側同士が導通されることを特徴とする操作孔付き観測窓。
温度検知手段と温度制御手段を備え、前記温度検知手段によって透明基材又は導電発熱層の温度を検知し、前記温度制御手段によって、前記温度が所定の範囲となる様に導電発熱層に供給する電力を制御す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操作孔付き観測窓。
内部の環境を制御することができる環境試験室を有し、当該環境試験室の一部に請求項１乃至６に記載の操作孔付き観測窓が設けられたことを特徴とする環境試験装置。