(57)【要約】【課題】  熱伝導性が極めて良好で、且つ、同時に多数の試料を試験することができる温度制御装置を提供することである。【解決手段】  熱伝達プレート２上に試料載置部３を設け、前記試料載置部３に配置した試料１０の温度制御を行う温度制御装置１において、前記試料載置部３に配置した試料１０を覆う蓋４を設け、前記蓋４は、前記熱伝達プレート２から熱伝達され、熱伝達プレート２と蓋４とで形成した室２５内の空気が、熱伝達プレート２と蓋４とから熱伝達され、試料１０の温度を、前記熱伝達プレート２と前記空気とで制御するようにした。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱伝達プレート上に試料載置部を設け、前記試料載置部に配置した試料の温度制御を行う温度制御装置において、
前記試料載置部に配置した試料を覆う蓋を設け、
前記蓋は、前記熱伝達プレートから熱伝達され、
熱伝達プレートと蓋とで形成した室内の空気が、熱伝達プレートと蓋とから熱伝達され、試料の温度を、前記熱伝達プレートと前記空気とで制御するようにしたことを特徴とする温度制御装置。
【請求項２】
前記熱伝達プレート上にくぼみを形成し、前記くぼみ内に試料載置部を設けた請求項１に記載の温度制御装置。
【請求項３】
複数個の試料を、間隔を置いて配置し、各試料を各々別の蓋で覆った請求項１又は２に記載の温度制御装置。
【請求項４】
前記蓋に磁気シールド材を備えた請求項３に記載の温度制御装置。
【請求項５】
試料載置部に熱伝導シートを備え、前記熱伝導シート上に試料を配置した請求項１〜４のうちのいずれかに記載の温度制御装置。
【請求項６】
前記蓋に、発光部を備えた試料を観察可能にする孔を設けた請求項１〜５のうちのいずれかに記載の温度制御装置。
【請求項７】
前記孔を設けた蓋の代わりに、筒状の部材を備えた請求項６に記載の温度制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料の温度を制御する温度制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１５は、特許文献１に開示されている環境試験装置５１の構成図である。環境試験装置５１は、温度制御機構５４により温度制御された空気を、断熱箱５２で形成した試験槽５３内に供給し、試験槽５３内に配置したワーク載置台５６上の被試験品５５を冷却あるいは加熱する。被試験品５５と熱交換した空気は、試験槽５３内から空気流通口５８を介して排出される。また、ワーク載置台５６には蓄熱部５７が設けてあり、被試験品５５は、ワーク載置台５６からも熱伝達されて温度制御されるようになっている。
【０００３】
ところで、この環境試験装置５１は、被試験品５５を収容した試験槽５３内に温風又は冷風を供給して被試験品５５の温度を制御するため、装置が大型化してしまう。また、一定温度の空気を被試験品５５に接触させて、被試験品５５の温度を制御することはできるが、ワーク載置台５６上に複数の被試験品５５を配置した場合、被試験品５５がＬＥＤやフォトダイオードなどの高周波用途のものであれば、隣接する他の被試験品５５の発する電磁波がノイズとなる。そのため、このような環境試験装置５１では、被試験品５５を一品ずつ試験する必要があり、多数の被試験品５５を同時に試験することができなかった。
【特許文献１】特開２００３−２９４７９７公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そこで本発明は、熱伝導性が極めて良好で、且つ、同時に多数の試料を試験することができる温度制御装置を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するため、請求項１の発明では、熱伝達プレート上に試料載置部を設け、前記試料載置部に配置した試料の温度制御を行う温度制御装置において、前記試料載置部に配置した試料を覆う蓋を設け、前記蓋は、前記熱伝達プレートから熱伝達され、熱伝達プレートと蓋とで形成した室内の空気が、熱伝達プレートと蓋とから熱伝達され、試料の温度を、前記熱伝達プレートと前記空気とで制御するようにした。
【０００６】
請求項２の発明では請求項１の発明において、前記熱伝達プレート上にくぼみを形成し、前記くぼみ内に試料載置部を設けた。
くぼみの深さの寸法は、試料の高さの寸法より大きくても小さくてもよい。試料がくぼみ内に完全に収容されると、くぼみの内側壁から熱伝達され易くなる。
【０００７】
請求項３の発明では請求項１又は２の発明において、複数個の試料を、間隔を置いて配置し、各試料を各々別の蓋で覆った。
一つの広域の試料載置部に、複数個の試料を配置してもよいし、複数の試料載置部を設け、各試料載置部に、各々試料を配置するようにしてもよい。
【０００８】
請求項４の発明では請求項３の発明において、前記蓋に磁気シールド材を備えた。
【０００９】
請求項５の発明では請求項１〜４のうちのいずれかの発明において、試料載置部に熱伝導シートを備え、前記熱伝導シート上に試料を配置した。
吸着性を有する熱伝導シートを採用すると、試料載置部に試料を固定する作業が不要になり、作業時間を大幅に短縮することができる。
【００１０】
請求項６の発明では、請求項１〜５のうちのいずれかの発明において、前記蓋に、発光部を備えた試料を観察可能にする孔を設けた。
【００１１】
請求項７の発明は、請求項６の発明において、前記孔を設けた蓋の代わりに、筒状の部材を備えた。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１の発明では、試料載置部に配置した試料を覆う蓋を設け、この蓋は熱伝達プレートから熱伝達されるので、熱伝達プレートと蓋とで形成した室内の空気が、熱伝達プレートと蓋とで加熱されて昇温し、この空気と熱伝達プレートとで試料を周囲から加熱することができるので、試料の温度を部分的に偏ることなく一様に上昇させることができる。
【００１３】
請求項２の発明では、熱伝達プレート上にくぼみを形成し、このくぼみ内に試料載置部を設けたので、空気が、くぼみの内側壁から加熱されて昇温し易くなり、試料の温度を速やかに調整することができる。
【００１４】
請求項３の発明を実施すると、複数個の試料を、同時に、同じ環境下で試験することができる。そのため、多数の試料を短時間で試験することができる。
【００１５】
請求項４の発明では、蓋に磁気シールド材を備えたので、試料が高周波用途の部品であっても、隣接する他の試料の影響を受けることなく、複数個の試料を同時に試験することができる。従って、試験の信頼性が向上し、試料の性能の均一化が図り易くなる。
【００１６】
請求項５の発明では、試料載置部に熱伝導シートを備え、この熱伝導シート上に試料を配置するようにしたので、試料への熱伝達を、より良好にすることができる。
【００１７】
請求項６の発明では、発光部を備えた試料を観察可能にする孔を設けたので、温度制御を行いながら試料の発光状態を確認することができる。
【００１８】
請求項７の発明では、孔を設けた蓋の代わりに、筒状の部材を備えたので、装置の構成が簡単で製造が容易になり、製造コストを削減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１は、請求項１の発明を実施した温度制御装置１の斜視図である。図１に示すように温度制御装置１は、上面に試料載置部３を備えた熱伝達プレート２と、蓋４とで構成されている。熱伝達プレート２は、アルミ合金等の熱伝達率の良好な金属で構成されており、図示しない加熱装置又は冷却装置で加熱又は冷却が可能となっている。蓋４も熱伝達プレート２と同様にアルミ合金等の熱伝達率の良好な金属で構成されている。
【００２０】
図１に示す熱伝達プレート２には、２つの試料載置部３が設けてあり、そのうちの一方の試料載置部３のみに、蓋４が設置してある。試料載置部３上には、試料１０が設置されている。図示していないが、試料１０は、例えばねじ、吸着性又は接着性を有するシート材、板ばね等で試料載置部３に固定される。
【００２１】
試料載置部３に試料１０を固定した後、蓋４を被せる。その後、熱伝達プレート２が所定の温度まで加熱又は冷却される。蓋４は、熱伝達プレート２と同様に熱伝達率が良好なので、熱伝達プレート２から速やかに熱伝達（加熱又は冷却）されて、熱伝達プレート２と蓋４は均一の温度になる。
【００２２】
さらに、試料１０が収容された内部空間２５内（後述する図４に示す）の空気が、熱伝達プレート２と蓋４から熱伝達（加熱又は冷却）され、試料１０は、この空気と熱伝達プレート２により、周囲から熱伝達されて、温度分布を生じさせることなく、一様に加熱又は冷却される。
【００２３】
図２は、請求項２の発明を実施した温度制御装置１１の斜視図である。温度制御装置１１の構成は、熱伝達プレート２上にくぼみ５を形成し、このくぼみ５内に試料載置部３を設けた点のみが図１の温度制御装置１の構成と異なっており、その他の構成は温度制御装置１と同じである。
【００２４】
図２に示すように、蓋４は、くぼみ５にちょうど嵌合可能な大きさであり、蓋４の下部側面は、熱伝達プレート２と接触しており、図１の温度制御装置１のように、単に熱伝達プレート２上に設置した場合と比較して、蓋４と熱伝達プレート２との接触面積が大きく、より効率的な熱伝達が可能となっている。
【００２５】
図３は、請求項５の発明を実施した温度制御装置１２の斜視図である。温度制御装置１２の構成は、熱伝達プレート２上に熱伝導シート６を貼付し、この熱伝導シート６上に試料載置部３を形成し、試料１０を設置するようにした点のみが、図１の温度制御装置１の構成と異なっている。
【００２６】
熱伝導シート６は、熱伝達プレート２、蓋４及び試料１０との密着性を向上させるので、熱伝達効果が高くなる。その分だけ温度制御装置１２は、図１の温度制御装置１よりも効率的に試料１０の温度を制御することができる。
【００２７】
図４は、請求項４の発明を実施した温度制御装置１３の断面図である。温度制御装置１３の構成は、蓋４の内面に電磁波を吸収する磁気シールド材７を備えた点のみが、図１の温度制御装置１の構成と異なっている。
【００２８】
蓋４に磁気シールド材７を設けることにより、試料１０が、ＬＥＤやフォトダイオード等の高周波用途の光関係デバイスである場合に、隣接する他の試料１０が発する電磁波のノイズの影響を受けることがない。なお、図４の例では、磁気シールド材７は、蓋４の内面に設けているが、蓋４の外面に設ける、又は、内蔵しても差し支えない。
【００２９】
図５〜図９は、さらに別の構成を備えた温度制御装置１４〜１８の断面図である。図５に示す温度制御装置１４には、熱伝達プレート２にくぼみ５が設けてあり、又、蓋４の内面には磁気シールド材７が設けてある。蓋４は、くぼみ５と嵌合している。
【００３０】
図６に示す温度制御装置１５では、くぼみ５（試料載置部３）に試料１０が嵌合しており、磁気シールド材７を備えた蓋４が、熱伝達プレート２上に配置されている。温度制御装置１５の例では、試料１０が、底面のみならず側面も熱伝達プレート２と接触しているので、極めて良好に温度制御することができる。
【００３１】
図７に示す温度制御装置１６では、熱伝達プレート２上に熱伝導シート６が貼付してあり、さらに蓋４に磁気シールド材７を備えている例を示している。温度制御装置１６の構成は、温度制御装置１４、１５の構成よりも簡素であり、製造し易く、熱伝達率は良好で、且つ、隣接する試料１０の発する電磁波の影響を受けない。
【００３２】
図８に示す温度制御装置１７は、図５に示す温度制御装置１４において、くぼみ５（試料載置部３）の底面に熱伝導シート６を貼付した構成を備えている。従って、温度制御装置１７は、温度制御装置１４よりも、熱伝導シート６を設けた分だけ良好に試料１０を温度制御することができる。
【００３３】
図９に示す温度制御装置１８は、図６の温度制御装置１５において、くぼみ５の底面に熱伝導シート６を貼付した構成を備えている。従って、温度制御装置１８は、温度制御装置１５よりも、熱伝導シート６を設けた分だけ良好に試料１０を温度制御することができる。
【００３４】
図１０は、複数の試料１０を同時に温度制御することができる温度制御装置１９の平面図である。図１０では、説明の都合上、蓋４を図示していおらず、又、右下の一つの試料載置部３にだけ、試料１０を設置していない。
【００３５】
試料載置部３には、くぼみ５が設けてあり、図示していないが、くぼみ５内には熱伝導シート６が貼付してある。また、試料１０は、通電しながら試験を行うので、電源ケーブル１０ａが設けてある。熱伝達プレート２には、この電源ケーブル１０ａを通すための溝２ａが設けてある。
【００３６】
さらに、図１０には示していないが、磁気シールド材７を備えた蓋４で、各々の試料１０を個別に覆うことにより、隣接する他の試料１０が発する電磁波の影響を遮断する。温度制御装置１９では、多数の試料１０を同時に温度制御することができるので、例えば、高周波用途のＬＥＤやフォトダイオード等の光関係デバイスを、試料１０として試験する際に有用である。
【００３７】
図１１は、図１０の温度制御装置１９の変形例である温度制御装置２０の斜視図である。温度制御装置２０では、熱伝達プレート２の内部に試料取付基板８が設置してある。試料取付基板８上には、多数（図１１では１５個）の試料取付部９が設けてある。
【００３８】
この試料取付部９には、試料１０（ＬＥＤ）が設置される。図１１では、二つの試料１０が設置されている状態を示している。蓋４には、試料取付部９に対応する位置に観測孔４ａが設けてある。蓋４のボルト孔４ｂと熱伝達プレート２のボルト孔２ｂとを位置合わせして、両者をボルト・ナットで固着すると、試料１０（ＬＥＤ）の発光状態を観測孔４ａから観察することができるようになっている。図１１の温度制御装置２０では、試料１０（ＬＥＤ）を、真上から輝度計で観測することができる。
【００３９】
図１２は、試料１０としてＬＥＤを温度制御する場合の温度制御装置２１の断面図である。図１２に示すように温度制御装置２１の蓋４には、孔２６が設けてある。温度制御装置２１のその他の構成は、図８の温度制御装置１７の構成と同じである。温度制御装置２１では、試料１０が、各々別の蓋４の中に収容されており、また、孔２６を介して試料１０の発光状態を確認することができるようになっている。孔２６に透明な部材を嵌め込み、内部空間２５が完全に外気と遮断されるようにしてもよい。
【００４０】
図１１、図１２の例では、試料１０そのものがＬＥＤである場合を示したが、試料１０の一部にＬＥＤが使用される場合には、そのＬＥＤの発光状態が外部から観察できるように蓋４に孔を設ける。
【００４１】
図１３は、図１１や図１２における蓋４の代わりに、筒状部材２７を設けた温度制御装置２２の斜視図である。温度制御装置２２には、複数の試料１０（ＬＥＤ）を取り付ける試料取付部８が設けてある。この試料取付部８に取り付けた個々の試料１０を内部に収容するように、筒状部材２７が、試料取付部８に設置される。
【００４２】
図示していないが、筒状部材２７の内周壁には、シート状の磁気シールド材が貼付してある。また、筒状部材２７の下部にフランジ部を設け、このフランジ部に貫通孔を設け、試料取付部８にねじ穴を設けることにより、ボルトで筒状部材２７を試料取付部８に固着するようにしてもよい。
【００４３】
図１４は、試料１０を押さえ付ける板ばね２８を備えた温度制御装置２３の斜視図である。図１４に示すように温度制御装置２３には、熱伝達プレート２上に複数のくぼみ５が設けてある。くぼみ５は、くぼみ５よりも深さが浅い溝２ａと連通している。溝２ａは、熱伝達プレート２の側面に至っている。
【００４４】
くぼみ５の近傍には軸２８ａを中心に回動可能な板ばね２８が設けてある。板ばね２８は、弾性を有する材料（金属、プラスチック等）で形成されており、下方に突出する突出部２８ｂが設けてある。板ばね２８は、試料１０をくぼみ５内に配置する前に、予め９０度回動させてくぼみ５上から退避させておく。板ばね２８は、熱伝導性の良好な金属で構成するのが好ましい。
【００４５】
くぼみ５に試料１０を配置した後、板ばね２８を回動させ、板ばね２８の突出部２８ｂで試料１０をくぼみ５の底部に押さえ付ける。このような板ばね２８を設けると、試料１０と熱伝達プレート２との密着性が良好となり、熱伝達が良好に行われる。さらに、試料１０は、板ばね２８を介して熱伝達される。
【００４６】
さらに、試料１０を覆う蓋（図示せず）を設けることにより、試料１０の上方に停止した空気層を形成し、この空気層を介しても熱伝達されるようにすると、試料１０を、より良好に温度制御することができる。
【００４７】
図１〜図１１に示す各温度制御装置において、蓋４は、単に内部空間２５（図４〜図９に表示）と外気とを遮断するだけではなく、熱伝達プレート２から蓋４に熱伝達させ、蓋４を介して内部空間２５内の空気を加熱又は冷却し、熱伝達プレート２の温度を安定させる効果を有している。
【００４８】
試料１０の形状によって、蓋４の形状は、任意に変更することができる。くぼみ５は、必要に応じて（経済性や、試料１０の種類等を勘案して）設置するか否かを適宜選定することができる。
【００４９】
試料１０の底面（裏面）には、配線や種々の部品が配置されていることが多く、熱伝達プレート２と密着させることは容易ではないが、絶縁された熱伝導シート６上に試料１０を載置し、さらに蓋４で試料１０を覆うことにより、試料１０への熱伝達は極めて良好になる。また、熱伝達プレート２と、蓋４及び試料１０との熱伝達を良好にするため、両者の密着性を高めるように、蓋４及び試料１０を熱伝達プレート２に押し付けるようにしてもよい。
【００５０】
熱伝達プレート２と蓋４とは、広範囲に渡って接触しているのが好ましい。又、試料１０は、通常はねじ等で試料載置部３に固定しなければならないが、吸着性を有する熱伝導シート６を使用することにより、固定作業は不要になる。
さらに、試料１０のサイズが小さくなるほど固定作業は煩雑となるが、熱伝導シート６を使用すると、固定作業が不要になり、作業能率の改善効果が高くなる。
【００５１】
蓋４及び内部空間２５（図４）の形状は、試料１０の形状に合わせて、任意に選定することができる。例えば、試料１０が円柱状であれば、蓋４（内部空間２５）は円筒状に構成すると、試料１０は均一に周囲から加熱されるので好ましい。
【００５２】
試料１０の高さが高い場合には、蓋４と熱伝達プレート２の間にスペーサを設けることにより、高さ方向に内部空間２５の容積を増やし、試料１０を収容するようにしてもよい。その際に使用するスペーサは、熱伝達プレート２から蓋４へ熱を良好に伝えることができる熱伝達率の良好な材質（アルミ合金等）のものを選定する。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】請求項１の発明を実施した温度制御装置の斜視図である。
【図２】請求項２の発明を実施した温度制御装置の斜視図である。
【図３】請求項５の発明を実施した温度制御装置の斜視図である。
【図４】請求項４の発明を実施した温度制御装置の断面図である。
【図５】さらに別の構成を備えた温度制御装置の断面図である。
【図６】さらに別の構成を備えた温度制御装置の断面図である。
【図７】さらに別の構成を備えた温度制御装置の断面図である。
【図８】さらに別の構成を備えた温度制御装置の断面図である。
【図９】さらに別の構成を備えた温度制御装置の断面図である。
【図１０】複数の試料を同時に温度制御することができる温度制御装置の平面図である。
【図１１】図１０の温度制御装置の変形例である温度制御装置の斜視図である。
【図１２】試料としてＬＥＤを温度制御する場合の温度制御装置の断面図である。
【図１３】蓋の代わりに筒状部材を採用した温度制御装置の斜視図である。
【図１４】試料を押さえる板ばねを備えた温度制御装置の斜視図である。
【図１５】特許文献１に開示されている環境試験装置の構成図である。
【符号の説明】
【００５４】
１  温度制御装置
２  熱伝達プレート
３  試料載置部
４  蓋
５  くぼみ
６  熱伝導シート
７  磁気シールド材
８  試料取付基板
９  試料取付部
１０  試料
１１〜２１  温度制御装置
２５  試料が収容される内部空間（室）
２６  孔（蓋に設けた観察孔）
２７  筒状部材
２８  板ばね
【図１】
2006071556.tif 000003
【図２】
2006071556.tif 000004
【図３】
2006071556.tif 000005
【図４】
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【図５】
2006071556.tif 000007
【図６】
2006071556.tif 000008
【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2006071556.tif 000012
【図１１】
2006071556.tif 000013
【図１２】
2006071556.tif 000014
【図１３】
2006071556.tif 000015
【図１４】
2006071556.tif 000016
【図１５】
2006071556.tif 000017