(57)【要約】【課題】従来行われていた固体表面の局所冷却は、冷却後の固体表面に水分が付着し、この水分が特に電子回路基板等では不具合起こす原因となることがあった。この不具合を改善しながら実用上従来と同等の冷却時間を有する局所急冷が求められていた。【解決手段】粉体の集合体で構成された冷却剤の塊を前記固体の表面に接触させ、前記塊と前記固体の表面とが接触する面積を実用上同じくしながら、前記塊を前記固体表面に向けて押し当てることにより、水分の吸収の少ない局所急冷を実現できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体を冷却する冷却方法であって、
粉体の集合体で構成された冷却剤の塊を前記固体の表面に接触させ、前記塊と前記固体の表面とが接触する面積を実用上同じくしながら、前記塊を前記固体表面に向けて押し当てることを特徴とする冷却方法。
【請求項２】
前記冷却剤の塊が粉体の固体炭酸の集合体であることを特徴とする請求項１に記載の冷却方法。
【請求項３】
固体を粉体の固体炭酸の集合体で冷却する方法に用いられる冷却器具であって、
筒形状体と柱形状体で構成され、前記筒形状体の内部に前記固体炭酸の集合体の塊が充填され、前記柱形状体が前記筒形状体に挿入され、前記柱形状体が前記固体の表面の方向に向けて移動することによって、前記固体炭酸の集合体を前記固体の表面に押し当てることを特徴とする冷却器具。
【請求項４】
前記筒形状体が筒形錐台形状であり、且つ前記筒形状体の断面積が、前記固体表面に向かって小さくなることを特徴とする請求項３に記載の冷却器具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
固体表面の冷却方法およびそれに用いる冷却器具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、固体表面を局所的に急冷する方法として、ＨＦＣ−１３４ａ等を急冷剤に用いたエアゾール缶があった。これらは気体を吹き付けるので固形の冷却剤と異なり、凹凸な面を有する固体表面を急速に冷却できた。しかし、ＨＦＣ−１３４ａは温暖化物質の為、環境規制物質となった。このＨＦＣ−１３４ａと同等な急冷効果を得る急冷剤として、一般に可燃性ガス系急冷剤があるが、出火災害の危険性がある為、特に電子機器を通電しながら冷却する場合には不適当であった。
【０００３】
一方、特許文献１に示されたような炭酸ガスとスノードライアイスの噴射による局所急冷方法が提案されていた。
【０００４】
【特許文献１】特開平６−１５９８８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図４に従来技術の局所急冷方法の一例を示す。従来技術の局所急冷方法では、冷媒となる気体、冷却剤等をエアゾール缶９からノズル８を経て直接噴射するために、冷却対象の雰囲気中で水分を吸収し、冷却後の固体７の表面に水分が付着しやすかった。この水分は、例えば冷却する固体７が電子部品の場合、冷却中あるいは冷却直後に通電するとショートの原因となることがあり、冷却完了後の表面からの水分除去が必要であり、生産性が悪かった。また、直接噴射で急速冷却する場合、大量の冷却用気体を噴射しなくてはいけなかった。ＨＦＣ−１３４ａ等は温暖化物質であり、これらの大量噴射は地球環境に好ましくない作業であった。
【０００６】
一方、固形状の冷却剤、例えばブロック状あるいはペレット状のドライアイスが市販されており、これらを押し当てて冷却する方法は上述の直接噴射よりも冷却剤の大気中への放出量が少ないので検討された。しかし、冷却対象の固体７の表面にこれらの固形状の冷却剤を直接接触させて冷却することは、表面が凹凸な形状な電子部品の場合は凹凸であるが為に接触面積を確保しにくいので、期待される程度に急速な冷却時間にすることができない。
【０００７】
よって、凹凸な表面を水分の付着無しに、急速に冷却できる方法、および温暖化物質の大気中への放出の少ない方法が求められていた。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００９】
［適用例１］
本適用例に係る冷却方法は、固体を冷却する冷却方法であって、粉体の集合体で構成された冷却剤の塊を前記固体の表面に接触させ、前記塊と前記固体の表面とが接触する面積を実用上同じくしながら、前記塊を前記固体表面に向けて押し当てることを特徴とする。
【００１０】
この構成によれば、上述の冷却方法を用いることにより、空気中の水分を実用上無視できる程度に吸収せず、また、粉体の冷却剤は流動性があり、塊として凹凸な表面に沿って自在に変形可能なので、凹凸な固体表面との接触面積が冷却時間を急速にできる程度に確保でき、また実用上一定の接触面積にするように押し当てるので、冷却剤の気化によって発生する空隙を無くすことができ、冷却効果を安定させることができる。
【００１１】
［適用例２］
本適用例に係る冷却方法は、前記冷却剤の塊が粉体の固体炭酸の集合体であることが好ましい。
【００１２】
この構成によれば、固体炭酸であるので引火性が無く、通電しながらの電子部品の冷却に用いても火災の恐れが無い。また、ＨＦＣ−１３４ａよりも温暖化係数の低い炭酸気体が排出されるので、地球温暖化防止にも効果的である。
【００１３】
［適用例３］
本適用例に係る冷却器具は、固体を粉体の固体炭酸の集合体で冷却する方法に用いられる冷却器具であって、筒形状体と柱形状体で構成され、前記筒形状体の内部に前記固体炭酸の集合体の塊が充填され、前記柱形状体が前記筒形状体に挿入され、前記柱形状体が前記固体の表面の方向に向けて移動することによって、前記固体炭酸の集合体を前記固体の表面に押し当てることを特徴とする。
【００１４】
この構成によれば、上述の筒形状体と柱形状体を用いることにより、粉体の固体炭酸の集合体を一定の容積の塊として簡便に扱うことができ、前記集合体と前記固体表面の接触面積を実用上同じにすることができる。粉体の固体炭酸は冷却が進行すると気化により消失するので、特に固体表面近傍において塊に空隙が生じるが、本願の器具では柱形状体が前記固体の表面の方向に向けて移動し、上述の空隙を無くすように押し当てるので、前記塊と前記固体の表面との接触面積を実用上同じに保ち、冷却することができる。
【００１５】
［適用例４］
本適用例に係る冷却器具は、前記筒形状体が筒形錐台形状であり、且つ前記筒形状体の断面積が、前記固体表面に向かって小さくなることが好ましい。
【００１６】
この構成によれば、上記の筒形錐台形状の筒形状体を用いることにより、固体表面近傍において塊に発生した空隙を更に圧縮して無くすことができる。固体炭酸の集合体を押し当てて空隙を無くすことにより冷却時間を急速にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明を具体化した実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１８】
（実施形態）
図１および図２は、冷却器具の構造を示す模式断面図である。以下、冷却方法および冷却器具の構造を、主に図１を参照しながら説明する。
【００１９】
図１に示すように、筒形状体５は冷却対象の固体４の表面で局所的に冷却したい場所の近傍に設置する。あらかじめ筒形状体５の内部に固体炭酸の粉体の集合体を充填して設置しても良いし、設置後において、固体炭酸の粉体の集合体を充填してもよい。
【００２０】
固体炭酸の粉体は、液化炭酸ガス（純度９９．９０ｖｏｌ％以上）の貯蔵容器等からスノーホーンを経て大気中に炭酸ガスを噴出させて作成する。作成された固体炭酸の粉体は保冷容器に保存して、冷却剤の塊３（固体炭酸の粉体の集合体の塊）とする。なお、スノーホーンの噴出口付近に筒形状体５を置き、スノーホーンから筒形状体５の内部に固体炭酸の粉体を直接充填してもよい。
【００２１】
保冷容器に保存された固体炭酸の粉体をさじあるいはヘラ等の治具を用いて、筒形状体５の内部に充填する。なお、固体炭酸の粉体の充填方法は上述の方法に限定されない。耐寒および安全性が確保できる方法であればよく、例えば耐寒性手袋を用いて、人間の手で充填してもよい。
【００２２】
固体炭酸の粉体を充填された筒形状体５に柱形状体６を挿入し、固体表面の方向に柱形状体６を移動させながら、冷却剤の塊３を固体表面に押し当てる。この柱形状体６の移動は気化による冷却剤の空隙を無くすように適時おこなえば良い。なお、図２に示すような先細りした筒形状体を用いてもよいし、図１に示すような断面がほぼ同じような筒形状体を用いてもよい。但し、図２のほうがより押し当てる効果が高いので、冷却時間を安定的に急速にできる。
【００２３】
次に、上述の押し当てる力と冷却時間の関係について説明する。
【００２４】
図３には、冷却される固体表面の温度を冷却開始からの経過時間でプロットしてある。温度測定の固体として市販の樹脂製回路基板を用いた。この樹脂製回路基板の表面に熱電対Ｋ線を貼付し、測定器として横河電気製ＬＲ４１２０を用いて、前記の樹脂製回路基板表面温度を測定した。
【００２５】
筒形状体５はセラミック製の外径約２０ｍｍから３０ｍｍ、空洞部分の内径は約１５ｍｍから２０ｍｍの円筒を用いた。円筒の長さは約３０ｍｍである。なお、筒形状は円筒でも多角筒状でも良い。また、筒形状体５の材質はセラミックに限らず、樹脂、金属等を用いてもよい。
【００２６】
図３に上述の実験で得られた結果を示す。示された結果の条件は３条件である。実線は柱形状体６で冷却剤の塊３を押し当てる条件の結果である。一方、破線は柱形状体６による冷却剤の塊３の押し当てをおこなわない条件の結果である。なお、比較実験として、ＨＦＣ−１３４ａのエアゾール缶からの気体の噴射による冷却もおこない、冷却時間の結果を２点鎖線で示している。
【００２７】
押し当てを行わない条件（破線）では−４０℃になるまでの冷却時間は４分必要であったが、押し当てる条件（実線）ではそれが１分に短縮されている。比較として示すＨＦＣ−１３４ａの噴射の条件（２点鎖線）の２０秒よりも遅いが、押し当てる条件（実線）は実用上適用可能な冷却時間である。なお、ＨＦＣ−１３４ａの噴射の条件（２点鎖線）においてのみ、冷却直後の樹脂製回路基板の表面に水分の付着が観察された。
【００２８】
以上のように、粉体の集合体で構成された冷却剤の塊を固体の表面に接触させ、この塊と固体の表面とが接触する面積を実用上同じくしながら、塊を固体表面に向けて押し当てることにより、従来の冷却剤の気体等の噴射での局所急冷とほぼ同等な冷却時間で冷却し、水分の付着に少ない局所急冷を実現できる。なお、温暖化係数が規制物質よりも小さいガスを用い、その大気中の放出も少ないので環境にやさしい技術でもある。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】冷却器具の構造を示す模式断面図。
【図２】冷却器具の構造を示す模式断面図。
【図３】本願とＨＦＣ−１３４ａの冷却効果を示すグラフ。
【図４】従来の冷却方法を示す模式図。
【符号の説明】
【００３０】
３…冷却剤の塊、４…固体、５…筒形状体、６…柱形状体。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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