JPS5920096B2 - 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
したり処理したクする、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ル装置に関する。

供試品及びさらし槽を静止して、供試品に高温さらし、
低温さらしを行ウ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
験する場合と異なク、熱スト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Ｖ
、さらし槽の気密性を保持する構造が複雑になつたクす
るようなこともない。フ 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、高温チャンバー及び低温チャンバー
が並列的配置の接続、即ちテストエリア及び高５温チャ
ンバーを閉ループに接続したものと、テストエリア及び
低温チャンバー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
ることになジ、テストエリア容Ｉ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６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か異なることになう、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。そこで不発明の主な
目的は、上記先行技術による欠点剤余去し、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
さらしとで供試品に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６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、低温空調室及び通
風パスの直列接続閉ループになるパスとすると共に、第
１の位置と第２の位置との２位置転換可能にして、その
第１の位置で低温空調室を閉鎖しテストエリアよりの風
を上記通風バスに直接流入させ、第２の位置でテストエ
リアよ）の風を上記低温空調室を経由して通風バスに流
入させる率一のダンパーを上記槽内に備え、上記通風パ
＼に循壊用送風機、及び高温空調用兼低温調整用加熱器
を設置し、低温空調室に低温空調器を設けたことを特徴
としている。本発明に従えば、ダンパーを第１の位置に
位置させて、加熱器を高温空調温度で作動させることに
よ）６単一の密閉槽に訃けるテストエリアが高温さらし
槽として役立ち、ダンパーを第２の位置に転換して、低
温空調器を作動させれば、テストエリアが低温さらし槽
としての役割クを果す。

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。本発明に訃いては単一の密閉槽の内
部が、テストエリア、ダンパーで開閉される低温空調室
及び ｚ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、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、
低温空調室及び通風バス三者の直列接続閉ループになる
バスのうちの大部分であるテストエリア及び通風パスが
低、高温さらし共通の回路として没立つことになジ、こ
のことと加熱器が高温空調用兼低温調整用であることと
相俟ち、装置全体をコンパクトにまとめることができ、
と９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）を可成勺小さくでき、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バス構成によれば、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、供試品を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室
に低温空調器と共に設置され、その低温空調室に風の流
れを低温空調器側と蓄冷器側とに転換させるための遮風
板を設けることができ、該遮風板は上記ダンパーに取付
けられ、該ダンパーの中立位置にある状態即ち中間解放
状態で蓄冷器及び低温空調器に風が流れるのを許し、第
２の位置で蓄冷器をこれに風が流れないよう閉鎖し風を
低温空調器側に流す。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訃き、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
舐温空調器Ｘ墳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６蓄冷器そのものが熱負荷となリ、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、遮風板を非閉鎖位置にして風が蓄冷器の側に
も流れるようにして｝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、遮風
板で蓄冷器を閉鎖して風の流れを低温空調器の側に転換
するという蓄冷器稼動制御システムをとることができ、
このような方法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６蓄冷゛器の没割は
冷熱衝撃試験の低温さらしでの急速温度復帰を行ｆ）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品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。しかも本発明では蓄冷器稼動制御用遮
風板がダンパーに取付けられているので、当該作用効果
を簡潔に達成する。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プロツクからな
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
を向上でき、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壊回路の風を流すこと
によ）、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。以下、本発明の実施例を図面について説明する
。

第１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）が第２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と通風パス３と低温空調室４の直列接続閉ルー
ブになるバスとする。

通風パス３に高温空調用兼低温空調用加熱器５フの 及び循壊用送風機６を設け、低温空調室４に低温空調器
７を備える。

第１の位置でテストエリア２からの風を通風バス３に直
接流入させ、第２の位置でテストエリア３からの風を低
温空調室４を経由させて通風パス３に流入させる単一の
ダンパー８を槽１内に備える。

ダンパー８け駆動機９〔例えばリニアヘツド〕により上
下動されるシヤフト１０を装備し、該シヤフト１０によ
り第１の位置十第２の位置の変位が可能である。ダンパ
ーの開閉は後述する第２の本発明の実施例に於けるよう
な回動形式も採用できる。ダンパー８が第１図に実線で
示す位置（第１の位置）にあると、低温空調室４が閉鎖
され、鎖線で示す位置（第２の位置）にあれば低温空調
室４が開放される。

低温空調室４が開放即ち低温さらし時には、加熱器５は
低温調整に即した温度で稼動されて必要な温度制御を行
い、低温空調室４が閉鎖に転換される即ち高温さらしへ
の切換えと同時に加熱器５は所要の高温で稼動されて高
温空調器として働く。

低温さらし時、テストエリア２からの風は低温空調室４
を経由して通風バス３ＶＣ流れ、高温さらし時にテスト
エリア２からの風は通風パス３に直接流れる。なお第１
図で符号１１は蓄冷器を示し．これ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２図に於て符号１２は遮風板を示し、第２図で第１図
と同符号は同部分を示している。

低温空調器７と蓄冷器１１との間には断熱板１９が設け
られる。遮風板１２はダンバ一８に支持アーム１５によ
り取付けられ、ダンバ一８は駆動機１３により上下動さ
れるシヤフト１４に連結され、該シヤフトにより中心軸
線の回りに回動されて開閉される。ダンバ一８の中立位
置の状態で遮風板１２は蓄冷器１１を閉鎖することがな
く、テストエリア２からの風が低温空調器７と蓄冷器１
１に流れるのを許し、ダンパー８の第２の位置で遮風板
１２は蓄冷器１１をこれに風が流れないよう閉鎖し、風
を低温空調器７側に流す。

蓄冷器１１は第３図〜第５図に詳細に示したような、蓄
冷部１１ａと、該蓄冷部から延びる多数の放熱フイン１
１ｂとを具備し、上記蓄冷部１１ａに冷却管１６を貫通
させたものを使用すればよい。

蓄冷部１１ａ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３図、第４図）或いは金属のブロ
ツク（第５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３図）、高い方の金属板の上半
側を放熱フイン１１ｂに充当しても構わないが、下半側
の肉厚が厚く上半側が薄くなつた同じ形状の金属板を重
ね合せて（第４図）、その薄肉の上半側を放熱フイン１
１ｂとする方がよい。上記冷却管１６１１Ｃは冷媒など
の冷却流体が流される。冷却管１６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ロツ
ド１７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１１は放熱フイン１１ｂが風の流れ方向に沿う
向きに設置され、放熱フイン１１ｂと１１ｂとの間の隙
間１８を風が流れるＯ冷却管１６は蓄冷部１１の管１６
貫通穴との間に隙間ができないよう、それ自体公知の適
宜手段で拡管して卦くことが好ましい。

隙間が生じると冷却効率が低下する。低温さらしを開始
する際、先ずダンバ一８を中立位置、従つて遮風板１２
を非閉鎖位置にして、風を低温空調器７及び蓄冷器１１
に流し、これに先立ち予め蓄冷器１１に蓄冷されていた
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バ一８を第２の位置に位置させ
て遮風板１２より蓄冷器１１を閉鎖し、風が５蓄冷器１
１の側へ流れないようにする。

蓄冷器１１側へのダンパー８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１１とテストニリア
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８を駆動する
ようにすることによジ目的が達成される。第１及び２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１，２図に符号２０により指示されている
。断熱材２０はテストエリア２と経路３の間の仕切り２
１にも施すことができム断熱材２０を槽１内面或いは仕
切２１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、金網或いは無機貿繊維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２０は各種のもの使用し得るが、熱伝導率
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。

こめような断熱材どしてはシリカ系スポンジを初めとし
、泡ガラスなどを例示でき、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）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の不発明の一実施例を示す縦断側面図、第
２図は第２の本発明の一実施例を示す縦断側面図、第３
図、第４図及び第５図は蓄冷器のそれぞれ異なる形式を
例示する縦断面図である。 １は単一の密閉槽、２はテストエリア、３は通風パス、
４は低温空調室、５は高温空調用兼低温調整用加熱器、
６は循環用送風機、８はダンバ一９，１３はダンバ一駆
動機、１０．１４は上下動シヤフト．１１は蓄冷器、１
２は遮風板、１５は遮風板支持アーム。

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、低温空調室及び通風パスの直列接続閉ループ
   になるパスとすると共に、第１の位置と第２の位置との
   ２位置転換可能にして、その第１の位置で低温空調室を
   閉鎖しテストエリアよりの風を上記通風パスに直接流入
   させ、第２の位置でテストエリアよりの風を上記低温空
   調室を経由して通風パスに流入させる単一のダンパーを
   上記槽内に備え、上記通風パスに循環用送風機、及び高
   温空調用兼低温調整用加熱器を設置し、低温空調室に低
   温空調器を設け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、低温空調室及び通風パスの直列接続閉ループ
   になるパスとすると共に、第１の位置と第２の位置との
   ２位置転換及びその中立位置への転換可能にして、第１
   の位置で低温空調室を閉鎖しテストエリアよりの風を上
   記通風パスに直接流入させ、第２の位置でテストエリア
   よりの風を上記低温空調室を経由して通風パスに流入さ
   せる単一のダンパーを上記槽内に備え、上記通風パスに
   循環用送風機、及び高温空調用兼低温調整用加熱器を設
   置し、低温空調室に低温空調器及び蓄冷器を設け、上記
   ダンパーに取付けられ、該ダンパーが中立位置にある状
   態で蓄冷器及び低温空調器に風が流れるのを許し、第２
   の位置で蓄冷器をこれに風が流れないよう閉鎖し風を低
   温空調器側に流す遮風板を低温空調室に設けたことを特
   徴とする冷熱サイクル装置。