JPS5920095B2 - 冷熱サイクル装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は材料、部品、機器などの供試品を高温と低温の
雰囲気に交互にさらし、熱ストレス特性や耐用性を試験
したり処理したりする、例えばＪＩＳＣ５０３０電子部
品の温度サイクル試験で規定されているような試験を行
うための冷熱サイクル装置であつて、特に供試品及びさ
らし槽を共に静止させたままで、高温さらし、低温さら
しを・ 供試品に施す冷熱サイク′装置に関する。

供試品及びさらし槽を静止して、供試品に高温さらし、
低温さらしを行う冷熱サイクル試験は、供試品を高温さ
らし槽から低温さらし槽へ或いはその逆に移動させて試
験する場合と異なり、熱ス・ ドレスに更に機械的スト
レスが加わるというよう、試験が複合的なものとならず
、それだけ信頼性の高い試験を行うことができるし、ま
た供試品を静止してさらし槽を移動させる形式とも異な
り、さらし槽の気密性を保持する構造が複雑になつたり
するようなこともない。従来、供試品及びさらし槽を静
止して、供試品に高温さらし、低温さらしを行う冷熱サ
イクル装置は公知であるが、従来のものはさらし槽であ
るテストエリア、高温チャンバ一及び低温チヤンバ一が
並列的配置の接続、即ちテストエリア及び高温チヤンバ
一を閉ループに接続したものと、テストエリア及び低温
チヤンバ一を閉ループに接続したものとを並列的に接続
してなるパス構成であり、これによれば高温さらしのた
めのパス（テストエリア及び高温チヤンバ一の閉ループ
）と、低温さらしのためのパス（テストエリア及び低温
パスの閉ループ）とは専用の独立した回路の形をとるこ
とになり、テストエリア容量に対する装置全体の大きさ
（スペースフアクタ一）を小さくできない不利がある。

更にまた従来装置では、高温さらしと低温さらしとでテ
ストエリア内の風の循環方向が異なることになり、この
ため供試品に高温さらし及び低温さらしで同一条件下に
熱ストレスを加えることができず、必ずしも信頼性の高
い冷、熱衝撃試験を行ない得ない。そこで本発明の主な
目的は、上記先行技術による欠点を除去し、スペースフ
アクタ一を相当小さくすること、及び高温さらしと低温
さらしとで供試品を同一条件下に熱ストレスを加えるこ
とを保証する冷熱サイクル装置を提供するにある。

本発明の冷熱サイクル装置は単一の密閉槽の内部を冷、
熱衝撃試験のためのテストエリア、該テストエリアの一
次側通風パス、高温空調バスと低温空調パスの並列体、
及びテストエリアの二次側通風パスの直列接続閉ルーブ
になるパスとすると共に、高温空調パスに高温空調器を
、低温空調パスに低温空調器を設け、高温空調パスと低
温空調パスを交互に切換えて開通、遮断させるためのダ
ンパーを上記槽内に備え、上記一次側通風バス或いは二
次側通風パスに循環用送風機を配置したことを特徴とし
ている。本発明に従えば、ダンバ一により高温空調パス
と低温空調パスを交互に切換えて開通、遮断させ、かつ
高温空調器と低温空調器を使い分けることにより、単一
の密閉槽に卦けるテストエリアが冷、熱衝撃試験のため
の低温さらし槽及び高温さらしｊ槽としての役割りを果
たす。

斯くして、さらし槽であるテストエリア及びこれに置か
れた供試品を静止したままで、供試品に冷、熱衝撃を加
えることができる。本発明に卦いては単一の密閉槽の内
部が、テストエリア、該テストエリアの一次側通風パス
、ダンパーで交互に切換えて開通、遮断される高温空調
パスと低温空調パスの並列体、及びテストエリアの二次
側通風パスの直列接続閉ループになるパスとされている
から、テストエリアが高温さらし槽及び低温さらし槽を
兼ねるのみならず、テストエリアの一次側及び二次側通
風パスが高温さらし及び低温さらし時の通風の共用に役
立つ、即ちテストエリア、テストエリアの一次側通風パ
ス、高温空調パスと低温空調パスの並列体、及びテスト
エリアの二次側通風パスの四者の直列接続閉ループにな
るパスのうちの大部分であるテストエリア、一次側通風
パス、及び二次側通風パスが低、高温さらし共通の回路
として役立つことになり、従つて装置全体をコンパクト
にまとめることができ、とりわけテストエリア容量に対
する装置全体の大きさ（スペースフアクタ一）を可成り
小さくでき、有効容量の大きな装置は大型であるという
従来のイメージはもはや解消される。

しかも本発明の前示パス構成によれば、テストエリアに
同じ通風パスを通じて高温さらし及び低温さらし時の風
の循環が一方通行的に同じ流れで行われることになるの
で、供試品に高温さらしと低温さらしとで同一条件下に
熱ストレスを加えることが保証される。

本発明の装置には蓄冷器を組込んでもよい。

そのようにする場合、蓄冷器は本発明装置の低温空調パ
スに低温空調器と共に設置され、その低温空調パスに風
の流れを低温空調器側と蓄冷器側とに転換させるための
ダンパーを設けることができる。従来、冷熱衝撃試験器
に於て蓄冷器を組込むことは既に知られているが、従来
では蓄冷器を低温さらしのための風の循環経路に配置し
、低温さらし以外のときに冷却して蓄冷しておき、その
蓄冷を低温さらしと同時に供試品の保有する高温と熱交
換するようになつている。これによれば、低温さらし槽
（低温空調器）の温度が低温さらしの試験温度より高く
なつた場合、低温さらし槽（低温空調器）は蓄冷器を含
めて試験温度まで温度を降下させなければならず、蓄冷
器そのものが熱負荷となり、低温さらしの温度復帰時間
が長くなる問題がある。このような問題は本発明の上記
蓄冷器の組込み及びダンパーの設置によれば解消される
。

即ちこれによれば低温さらしの開始時、ダンパーを風が
蓄冷器の側に流れるようにしておき、これに先立ち予冷
で蓄冷器に蓄冷された熱が供試品の保有熱と熱交換を終
れば、風の流れをダンパーにより低温空調器の側に転換
するという蓄冷器稼働制御システムをとることができ、
このような方式を採用すると低温さらし槽（低温空調器
）の温度が試験温度より上昇した場合でも、風が蓄冷器
を通らないため蓄冷器が熱負荷とならず、低温さらしの
温度復帰時間が短かくてすむ。本来、蓄冷器の役割は熱
衝撃試験の低温さらしでの急速温度復帰を行うために、
供試品が低温雰囲気経路に持ち込む熱負荷と蓄冷を熱交
換するにある。

従つて予冷によつて蓄冷器に蓄冷された熱が供試品の熱
負荷と熱交換した後はもはや蓄冷器は次の低温さらしの
開始まで不要である。この点本発明では蓄冷器が上記役
割を果した後は、蓄冷器の側に風を流さずに低温空調器
の側に流すことができるので、蓄冷器の有用性を最大限
に発揚できる。本発明に於て蓄冷器としては、多数の金
属板の重ね合せ並列体或いは金属のブロツクからなる蓄
冷部と、該蓄冷部から延びる多数の放熱フインとを構成
要素として包含し、上記蓄冷部に冷却管を貫通させたも
のを使用することができる。

このような蓄冷器は蓄冷部の冷却管に冷媒などの冷却流
体を流して、蓄冷部を直冷できるため蓄冷器の冷却効率
を回上でき、また多数の放熱フインが蓄冷部から延びて
いるので、極めて広い熱交換面積が得られ、これ等放熱
フインの間に冷熱サイクル装置の循環回路の風を流すこ
とにより、これを蓄冷器に蓄冷した熱と効率よく熱交換
することができる。蓄冷器の蓄冷部が多数の金属板の重
ね合せ並列体からなる場合には、収納スペースや必要と
する冷却の度合いに合せて蓄冷部構成素子金属板の重ね
合せ枚数を増減し、適切な冷却能力を持つた蓄冷器を容
易に得る。本発明装置には常温（室温）さらしシステム
を附加することができる。

本発明に於て常温さらし］システムの附加は次の構成に
よる。

本発明冷熱サイクル装置のテストエリア及び高温空調パ
スによる循環回路にこれを遮断する開放可能なシヤツタ
一を組入れ、当該回路のシヤツタ一の風上相当部位に外
気取人れダンパーを、風下相当部位に排気ダンパーを装
備する。従来、常温さらしは一般的には自然対流下で行
われ、その他については専用の送風機による強制排気或
いは不完全な自然対流下（テストエリアが完全に常温下
に放置されない状態）で行われて卦り、低温さらし或い
は高温さらしから常温の試験温度になるまでの所髪時間
が長かつたり、専用送風機の設置でコスト高となつたり
する難点があつた。

本発明の常温さらしシステムによれば、低温空調パスを
遮断し、高温空調パスの三次側を開、次側をシヤツタ一
により閉鎖した形で、冷熱サイクル装置の循環用送風機
を利用して外気取入れダンパーから外気を吸人しつつ、
排気ダンパーから排気し、それにより強制的にテストエ
リアを効率よく常温にすることができ、斯くして従来常
温さらしに於て強制排気を行うために使用していた専用
の送風機は不髪となり、テストエリアの常温復帰を簡潔
に且つ低コストにて行い得ると共に、従来と比較して供
試品の温度をかなり急速に常温に近づけることができ、
温度復帰時間も熱負荷の減少により短くなる。

更にまた本発明の常温さらＬ手段は、テストエリア、該
テストエリアの一次側通風パス、高温空調パスと低温空
調パスの並列体、及びテストエリアの二次側通風バスの
直列接続閉ループになるパスに装備されているので、低
温さらし或いは高温さらしから常温さらしに切換えた際
にも、低温さらし、高温さらしのときと同じ方向に風が
一方通行的に循環される結果、常温さらし試験も低温さ
らし、高温さらしと同一条件下で行われることになり、
低温さらし、高温さらしによる熱ストレス附加の場合と
同様に高い信頼性が得られる。

また本発明の常温さらし手段の附加によれば、高温空調
器の非作動下、高温空謂パスを常温さらしの通風パスに
利用し、かつ低、高温さらしの送風機を常温さらしの循
環に利用して、前示高信頼性の常温さらしを簡潔に行う
ことを保証し、第１の本発明の有用性を高めるのである
。以下、本発明の実施例を図面について説明する。

第１図及び第２図に第１の本発明（特許請求の範囲第１
項記載の発明）の実施例が示され、第２の本発明（特許
請求の範囲第２項記載の発明）及び第３の本発明（特許
請求の範囲第３項記載の発明）の実施例が第３図〜第８
図に示されている。図で１は単一の密閉槽で、内部を冷
、熱衝撃試験のためのテストエリア２、該テストエリア
の一次側通風パス６、高温空調パス３と低温空調パス４
の並列体、及びテストエリア２の二次側通風パス５の直
列接続閉ループになるパスとする。高温空調パス３に高
温空調器８を設け、低温空調器９を低温空調パス４に備
え、通風パス６に循環用送風機２４を設ける。高温空調
パス３と低温空調パス４の入口を開通、遮断するダンパ
ー１０、及び高温空調パス３と低温空調パス４の出口を
開閉するダンパー１１を定位置に配置する。

ダンパー１０及び１１は高温空調パス３を開通させて低
温空調パス４を遮断する位置と、高温空調パス３を遮断
して低温空調パス４を開通させる位置の二位置に変位可
能である。ダンパー１０，１１の変位は連動方式にする
ことが好ましく、その連動手段は第２図に示すようなも
のを具体例としてあげることができる。第２図で符号１
２はモーターを示し、該モーターは伝動歯車１３及びウ
オーム１４を介してウオームホイール１５を回転させる
。ウオームホイール１５はクランク板１６と同軸一体化
され、該クランク板上のクランクピン１７に二つのクラ
ンクアーム１８，１９の一端が連結され、クランクアー
ム１８の他端にダンパー１０の回転軸２０がコネクテイ
ングレバ一２１を介して連結され、クランクアーム１９
の他端にダンパー１１の回転軸２２がコネクテイングレ
バ一２３を通じて連結されている。ウオームホイール１
５につれるクランク板１６の回転によりクランクアーム
１８、レバー２１及び回転軸２０を介してダンパー１０
が変位され、同時にクランクアーム１９、レバー２３及
び回転軸２２を介してダンパー１１が変位される。クラ
ンク板１６の周縁は、定位置に配置されたモーター１２
制御用リミツトスイツチＳ！，Ｓ２を作動させるカム１
６ａになつて卦り、ダンパー１０，１１が上記二位置に
変位したとき、モーター１２をオフするようになつてい
る。ｊ ダンパー１０，１１が第１図に実線で示す位置にあると
低温空調パス４が開通、高温空調パス３が遮断状態にあ
り、鎖線で示す位置にあるときは高温空調パス３が開通
、低温空調パス４が遮断状態にある。

パス４が開通、パス３が遮断即ち低温さらし時には高温
空調器８は通電されずに休止して卦り、パス３の開通、
パス４の遮断に転換される即ち高温さらしへの切換わり
と同時に通電され、高温さらしの試験温度で制御される
。

低温さらし時の温度制御は低温空調パス４内の加熱器２
５または送風機２４の風下の加熱器２６により行われる
。な卦第１図で符号２７は蓄冷器、２８は該蓄冷器と低
温空調器９との間に設けた断熱板である。蓄冷器２７は
後に記載するような構造のものを使用することができる
。第３図に於て符号２９は、低温空調パス４の低温空調
器９と蓄冷器２７との風上側を開閉し、風の流れを低温
空調器９側と蓄冷器２７側とに転換させるダンパーを示
し、第３図の実線位置と鎖線位置との二位置へ変位する
ようになつている。

第３図で第１図と同符号は同部分を示している。蓄冷器
２７は第４図〜第５図に詳細に示したような、蓄冷部２
７ａと、該蓄冷部から延びる多数の放熱フイン２７ｂと
を具備し、上記蓄冷部２７ａに冷却管３１を貫通させた
ものを使用すればよい。蓄冷部２７ａは金属板、例えば
アルミニウム板を多数枚重ね合せた並列体（第４図、第
５図）或いは金属のプロツク（第６図）からなるもので
よく、金属板多数枚重ね合せ並列体の場合、高さが大な
る金属板と小なる金属板を交互に重ね合せて（第４図）
、高い方の金属板の上半側を故熱フイン２７ｂに充当し
ても構わないが、下半側の肉厚が厚〈上半側が薄くなつ
た同じ形状の金属板を重ね合せて（第５図）、その薄肉
の上半側を放熱フイン２７ｂとする方がよい。上記冷却
管３１には冷媒などの冷却流体が流される。冷却管３１
は一本でも複数本でもよい。上記金属板多数枚重ね合せ
並列体は締付けａツド３２により隙間が生じないよう緊
締して卦くのがよい。蓄冷器２７は故熱フイン２７ｂが
風の流れの方向に沿う向きに設置され、放熱フイン２７
ｂと２７ｂとの間の隙間３０を風が流れる。冷却管３１
は蓄冷部２７ｂの管３１貫通穴との間に隙間ができない
よう、それ自体公知の適宜手段で拡管してむくことが好
ましい。

隙間が生じると冷却効率が低下する。更に第３図で符号
３３は常温（室温）さらしのための外気取入れダンパー
、３４は排気ダンパー３５はテストエリア２及び高温空
調パス３による循環回路を遮断するシヤツタ一を示し、
シヤツタ一３５は該循環回路の適当な箇所、例えば高温
空調パス３の人口に配置し、外気取入れダンパー３３は
同回路のシヤツタ一３５風上相当部位に、排気ダンバ一
３４は風下相当部位に配設する。

シヤツタ一３５は第３図に実線で示す位置と鎖線で示す
位置とに変位可能であり、前者位置でパス３の一次側（
通風パス５側）従つて循環回路を開通状態とし、後者位
置で同一次側を遮断する。常温さらしの際、ダンパー１
０，１１は低温空調パス４を遮断する鎖線位置に位置さ
せる。外気取入れダンパー３３及びシヤツタ一３５は連
動方式にすることが好ましい。

その連動手段としては第７図に例示するようなものを適
用すればよい。第７図に於て符号３６はモータで、その
モーター軸３７に旋回アーム３８が取付けられ、該アー
ムの自由端に外気取入れダンパー３３がコネクテイング
レバ一３９を介して連結され、別のコネクテイングレバ
一４０及びアーム４１を介してダンパー３３がシヤツタ
一３５の回転軸４２に連結されている。モーター３６を
駆動すると、軸３７、アーム３８及びレバー３９を介し
てダンパー３３が開放されると共に、該ダンパーにつれ
レバー４０、アーム４１及び回転軸４２を通じシヤツタ
一３５がパス３遮断位置或いは開通位置に変位される。
旋回アーム３８は、定位置に配置されたモーター３６制
御用リミツトスイツチＳ３，Ｓ４をダンパー３３が閉鎖
位置と開放位置に変位したときに作動させ、モーター３
６をオフするようになつている。排気ダンパー３４は第
８図に例示するようなものを使用することができる。

第８図で符号４３はダンパー羽根を示し、該羽根は上端
側に回転軸４４を有する偏荷重式自動閉鎖型になつてい
る。常温さらしに際し、シヤツタ一３５を閉じると、テ
ストエリア２からの風の圧力でダンパー羽根４３は第８
図に鎖線で示すように外気側へ押開けられる。フ な卦排気ダンパー３４は外気取入れダンパー３３と連動
方式にしてもよい。

ダンパー１０，１１により高温空調パス３を遮断、低温
空調バス４を開通にして、低温さらしを開始する際、先
ずダンパー２９を低温空調器９の側へ移動させて、風を
蓄冷器２７の側に流し、これに先立ち予め蓄冷器２７Ｖ
Ｃ蓄冷されていた熱をテストエリア２内の供試品の保有
熱と熱交換させ、熱交換が終了すればダンパー２９を蓄
冷器２７の側へ変位させて、風が蓄冷器２７の側へ流れ
ないようにする。

蓄冷器２７側へのダンパー２９の変位は自動制御下に行
うようにできる。これは例えば蓄冷器２７とテストエリ
ア２内に温度検出器を配置し、該検出器により上記熱交
換の終了を検出し、それに基づきダンパー２９を駆動す
るようにすることにより目的が達成される。第１，２及
び３の本発明の実施例に於て、槽１内面がステンレスス
チールのような金属板で形成されている場合には、当該
金属板を断熱材で被覆するのがよい。

断熱材は第１，３図に符号４５により指示されている。
断熱材４５はテストエリア２とパス３の間の仕切り４６
、及びパス３と通風パス６の間の仕切り４７にも施すこ
とができる。断熱材４５を槽１内面或いは仕切り４６，
４７に被覆するには接着剤による方法、スタツド止めに
よる方法、金網或いは無機質繊維製の網状物で断熱材を
押える方法の何れか或いは併用により施工することがで
きる。断熱材４５は各種のものを使用し得るが、熱伝動
率が非常に小さく、耐熱耐寒性に優れ、吸湿性のないも
のが特に有利である。

このような断熱材としてはシリカ系スポンジを初めとし
、泡ガラスを例示でき、特にシリカ系スポンジは比較的
好適である。そしてこの表面にガラスクロスを接着また
は被覆することによつて、シリカ系スポンジの破損を防
ぐと共に、より断熱効果を高めることが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１の本発明の一実施例を示す縦断側面図、第
２図は高温さらし、低温さらし切換え用ダンパーの連動
機構を例示する斜面図、第３図は第２及び第３の本発明
の一実施例を示す縦断側面図、第４図、第５図及び第６
図は蓄冷器のそれぞれ異なる形式を例示する縦断正面図
、第７図は外気取入れダンパー及びシヤツタ一の連動機
構を例示する斜面図、第８図は排気ダンパーを例示する
斜面図である。 １は単一の密閉槽、２はテストエリア、３は高温空調パ
ス、４は低温空調パス、５は二次側通風パス、６は一次
側通風パス、８は高温空調器、９は低温空調器、１０，
１１は高温、低温さらし切換え用ダンパー、２５，２６
は温度調節用加熱器、２７は蓄冷器、２９は風の流れを
蓄冷器側或いは低温空調器側に切換えるダンパー、３１
は冷却管、３３は外気取入れダンパー、３４は排気ダン
パー３５は循環回路遮断用シヤツタ一。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 単一の密閉槽の内部を冷、熱衝撃試験のためのテス
   トエリア、該テストエリアの一次側通風パス、高温空調
   パスと低温空調パスの並列体、及びテストエリアの二次
   側通風パスの直列接続閉ループになるパスとすると共に
   、高温空調パスに高温空調器を、低温空調パスに低温空
   調器を設け、高温空調パスと低温空調パスを交互に切換
   えて開通、遮断させるためのダンパーを上記槽内に備え
   、上記一次側通風パス或いは二次側通風パスに循環用送
   風機を配置したことを特徴とする冷熱サイクル装置。 ２ 単一の密閉槽の内部を冷、熱衝撃試験のためのテス
   トエリア、該テストエリアの一次側通風パス、高温空調
   パスと低温空調パスの並列体、及びテストエリアの二次
   側通風パスの直列接続閉ループになるパスとすると共に
   、高温空調パスに高温空調器を、低温空調パスに低温空
   調器及び蓄冷器を設け、高温空調パスと低温空調パスを
   交互に切換えて開通、遮断させるためのダンパーを上記
   槽内に備え、上記低温空調パスに風の流れを低温空調器
   側と蓄冷器側とに転換させるためのダンパーを設け、上
   記一次側通風パス或いは二次側通風パスに循環用送風機
   を配置したことを特徴とする冷熱サイクル装置。 ３ 単一の密閉槽の内部を冷、熱衝撃試験のためのテス
   トエリア、該テストエリアの一次側通風パス、高温空調
   パスと低温空調パスの並列体、及びテストエリアの二次
   側通風パスの直列接続閉ループになるパスとすると共に
   、高温空調パスに高温空調器を、低温空調パスに低温空
   調器を設け、高温空調パスと低温空調パスを交互に切換
   えて開通、遮断させるためのダンパーを上記槽内に備え
   、上記一次側通風パス或いは二次側通風パスに循環用送
   風機を配置し、上記テストエリア及び高温空調パスによ
   る循環回路にこれを遮断する開放可能なシャッターを組
   入れ、当該回路のシャッターの風上相当部位に外気取れ
   ダンパーを、風下相当部位に排気ダンパーを装備したこ
   とを特徴とする冷熱サイクル装置。