(57)【要約】【課題】  被試験体の温度を効率的に制御可能な温度制御装置を提供する。【解決手段】  温度が可変に制御される変温部と、変温部の温度を制御するための温度制御手段とを備える。変温部は、被試験体の形状に応じて、被試験体との各々の接触面が可動する複数の可動式熱伝導部を含む。【選択図】        図１
2006322866.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被試験体の温度を変化させる温度制御装置であって、
温度が可変に制御される変温部と、
前記変温部の温度を制御するための温度制御手段とを備え、
前記変温部は、前記被試験体の形状に応じて、前記被試験体との各々の接触面が可動する複数の可動式熱伝導部を含む、温度制御装置。
【請求項２】
前記複数の可動式熱伝導部の各々は、
固定部と、
所定方向に移動することで前記被試験体と接触する可動部と、
前記固定部と、前記可動部との間に接続して設けられた弾性体とを含む、請求項１に記載の温度制御装置。
【請求項３】
前記複数の可動式熱伝導部の各々の前記被試験体との接触面は、絶縁性の熱伝導部材で覆われた、請求項１に記載の温度制御装置。
【請求項４】
前記変温部は、
前記温度制御手段により温度が制御される変温プレートと、
前記変温プレートと、前記複数の可動式熱伝導部との間に設けられた熱伝導プレートとを含み、
前記変温プレートは、ペルチェ素子で生成されたものである、請求項１に記載の温度制御装置。
【請求項５】
前記変温部を外気と遮断する恒温槽と、
乾燥した空気を供給するための乾燥空気供給部とをさらに備え、
前記恒温槽は、前記乾燥空気供給部からの前記乾燥した空気を内部に取込むための空気導入部を含む、請求項１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、温度制御装置に関し、特に、電子機器の温度試験を行なうための温度制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電子機器は製品毎に定められた温度環境下で、所定の性能を満たすことが求められる。このため、所定の温度環境下における、製品の特性試験(以下、温度特性試験ともいう)が実施されている。電子機器の温度特性試験には、密閉された空間の温度を一定の温度に保持、制御可能な恒温槽が用いられてきた。しかしながら、恒温槽では、熱容量が小さな空気を熱媒体とするため熱の伝達効率が低く、被試験体が目標温度に達して安定するまでに時間がかかるという問題があった。
【０００３】
一方、電子部品単体の温度特性試験には、ペルチェ素子やヒーターなどを直接被試験体に接触させる方法があり、短時間に被試験体を目標温度に安定させることができる。しかしながら、被試験体の表面の大部分が平面である必要性があるため、多数の電子部品が組み合わされ表面に凹凸のある電子回路基板などが対象の場合には、十分な接触面積が得られず適用できない。
【０００４】
そこで、上記問題を解決するために、付勢手段（導電性ばね部材）により各ヒーターチップを、複数の加熱対象部材のそれぞれに対して付勢し、基板に押圧しながらヒーターチップを加熱することにより、ヒーターチップと部材の直接的な伝熱によって加熱する技術（以下、従来技術Ａともいう）を用いた加圧加熱装置が、特開平１０−２９１１００号公報（特許文献１）に開示されている。
【特許文献１】特開平１０−２９１１００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来技術Ａで使用されるヒーターチップには、導電性がある。そのため、従来技術Ａの加圧加熱装置は、電子基板等の通電状態での温度試験では使用できないという問題がある。
【０００６】
また、従来技術Ａの付勢手段では、高さの大きな差異を吸収できる構造ではないという問題がある。また、従来技術Ａでは、変温手段としてヒーターチップを使っているため、低温に制御することができないという問題がある。
【０００７】
本発明は、上述の問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、被試験体の温度を効率的に制御可能な温度制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の課題を解決するために、この発明のある局面に従うと、被試験体の温度を変化させる温度制御装置は、温度が可変に制御される変温部と、変温部の温度を制御するための温度制御手段とを備え、変温部は、被試験体の形状に応じて、被試験体との各々の接触面が可動する複数の可動式熱伝導部を含む。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る温度制御装置は、温度が可変に制御される変温部と、変温部の温度を制御するための温度制御手段とを備える。変温部は、被試験体の形状に応じて、被試験体との各々の接触面が可動する複数の可動式熱伝導部を含む。
【００１０】
したがって、被試験体の温度を効率的に制御することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。
【００１２】
図１は、本実施の形態における温度制御装置１０００の断面図である。
図１を参照して、温度制御装置１０００は、恒温槽１００を備える。
【００１３】
恒温槽１００は、恒温槽上蓋１００Ａと、恒温槽下部１００Ｂとから構成される。恒温槽上蓋１００Ａと、恒温槽下部１００Ｂとは、恒温槽１００内の熱を外部に逃がしにくいように密着される。
【００１４】
恒温槽１００は、被試験体設置台１１０と、被試験体１２０と、熱伝導プレート１３０と、変温プレート１４０と、ヒートシンク１４２と、放熱用ファン１４４とを含む。
【００１５】
被試験体設置台１１０は、被試験体１２０を固定して設置するための台である。被試験体設置台１１０は、被試験体１２０を設置する高さを調整するための調整部１１２を有する。被試験体１２０は、温度特性試験を行なう対象となる物である。熱伝導プレート１３０は、被試験体１２０に熱を効率よく伝達する機構を有する。
【００１６】
変温プレート１４０は、熱伝導プレート１３０の熱をヒートシンク１４２へ効率よく伝達する機能を有する。変温プレート１４０および熱伝導プレート１３０は、温度が可変に制御される変温部である。ヒートシンク１４２は、変温プレート１４０から伝達された熱を効率よく放熱する機構を有する。放熱用ファン１４４は、ヒートシンク１４２を冷却させるためのファンである。
【００１７】
被試験体設置台１１０の上部には、被試験体１２０が設置される。被試験体１２０の上部には、熱伝導プレート１３０が設けられる。
【００１８】
図２は、熱伝導プレート１３０の詳細な構成を示した断面図である。
図２を参照して、熱伝導プレート１３０は、可動式熱伝導部１３０．１，・・・，１３０．ｎを含む。可動式熱伝導部１３０．１，・・・，１３０．ｎの各々は、横方向に直列に接続される。可動式熱伝導部１３０．１，・・・，１３０．ｎは、全て同じ構成を有する。なお、可動式熱伝導部１３０．１，・・・，１３０．ｎは、後述するように全て同じ構成でなくてもよい。
【００１９】
可動式熱伝導部１３０．ｎは、弾性体としてのばね１３１と、シリンダー１３２と、ピストン１３３と、ヘッド１３４と、絶縁性熱伝導部材１３５とから構成される。ヘッド１３４および絶縁性熱伝導部材１３５は、絶縁性で、かつ、熱を伝導する部材である。ばね１３１、シリンダー１３２およびピストン１３３も熱を伝導する部材である。ヘッド１３４の側面、底面は、絶縁性熱伝導部材１３５で覆われる。ヘッド１３４の形状は、円形状または角型形状のいずれであってもよい。
【００２０】
図３は、ヘッド１３４の形状を円形状とした場合の熱伝導プレート１３０の底面図である。
【００２１】
図３を参照して、熱伝導プレート１３０は、２次元に配列された複数の可動式熱伝導部を含む。ここで、複数の可動式熱伝導部のうちの１つの可動式熱伝導部１３０．ｎのヘッド１３４の形状は、円形状である。したがって、ヘッド１３４を覆う絶縁性熱伝導部材１３５の形状も円形状である。すなわち、複数の可動式熱伝導部の各々に対応する絶縁性熱伝導部材の形状は円形状である。
【００２２】
その結果、複数の可動式熱伝導部の各々の絶縁性熱伝導部材は、適度な間隔を持つことになり、被試験体１２０の細かな凹凸に対応できる。
【００２３】
図４は、ヘッド１３４の形状を角型形状とした場合の熱伝導プレート１３０の底面図である。
【００２４】
図４を参照して、熱伝導プレート１３０は、２次元に配列された複数の可動式熱伝導部を含む。ここで、複数の可動式熱伝導部のうちの１つの可動式熱伝導部１３０．ｎのヘッド１３４の形状は、角型形状である。したがって、ヘッド１３４を覆う絶縁性熱伝導部材１３５の形状も角型形状である。すなわち、複数の可動式熱伝導部の各々に対応する絶縁性熱伝導部材の形状は角型形状である。
【００２５】
その結果、複数の可動式熱伝導部の各々の絶縁性熱伝導部材の間隔は、図３の場合よりも、小さくなり、熱伝導プレート１３０の被試験体１２０との接触面積を最大限に取ることができる。
【００２６】
なお、ヘッド１３４の形状を角型形状とした場合、ヘッド１３４を回転させないために、ピストン１３３にＶ溝加工を行ない、シリンダー１３２にＶ溝ガイドを設ける。
【００２７】
再び、図２を参照して、ヘッド１３４の上部には、ピストン１３３が接続される。ピストン１３３は、ばね１３１を介して、固定部としてのシリンダー１３２と接続される。ばね１３１は上下に大きく伸縮する。したがって、ヘッド１３４が接続されたピストン１３３は、上下に大きくストロークする。すなわち、可動式熱伝導部１３０．ｎは、可動式熱伝導機構を有する。
【００２８】
可動式熱伝導部１３０．ｎは、ピストン１３３が上下に大きくストローク可能な構成、すなわち、可動部としての絶縁性熱伝導部材１３５が上下に大きくストローク可能な構成を有する。
【００２９】
したがって、熱伝導プレート１３０は、複数の可動式熱伝導部を含む構成であるため、被試験体１２０の凹凸の差が大きくても、複数の可動式熱伝導部の各々の絶縁性熱伝導部材と、被試験体１２０との接触面積が最大限に確保できるという効果を奏する。
【００３０】
その結果、熱伝導プレート１３０は、複数の可動式熱伝導部の各々の絶縁性熱伝導部材が吸収した被試験体１２０の熱を、熱伝導プレート１３０の上部に、効率よく伝導することができるという効果を奏する。
【００３１】
熱伝導プレート１３０における、複数の可動式熱伝導部の各々のヘッド１３４および絶縁性熱伝導部材１３５は、絶縁性であるため、電子基板等の温度特性試験においても、被試験体１２０との接触面での絶縁性が保たれる。したがって、温度制御装置１０００は、通電動作状態においても、被試験体１２０の温度特性試験をすることができるという効果を奏する。
【００３２】
また、複数の可動式熱伝導部にそれぞれ対応する複数のヘッドおよび絶縁性熱伝導部材の形状を、円形状、角型形状またはそれらの組み合わせとすることで、熱伝導プレート１３０は、被試験体１２０と最適な接触面を得ることができる。したがって、熱伝導プレート１３０は、効率的な熱伝導を行なうことが可能となるという効果を奏する。
【００３３】
なお、シリンダー１３２とピストン１３３との間に熱伝導グリスを注入することにより、熱伝導プレート１３０の熱伝導効率をさらに向上させることができる。
【００３４】
再び図１を参照して、熱伝導プレート１３０の上部には、変温プレート１４０が設けられる。変温プレート１４０の上部には、ヒートシンク１４２が設けられる。ヒートシンク１４２の上部には、放熱用ファン１４４が設けられる。
【００３５】
すなわち、変温プレート１４０の上部には、ヒートシンク１４２と、放熱用ファン１４４とから構成される排熱部が設けられている。これにより、変温プレート１４０により交換された熱を効率的に外気に逃がすことができる。
【００３６】
ヒートシンク１４２と、恒温槽上蓋１００Ａとの間には、恒温槽１００内の熱を外部に逃がしぬくいように、断熱材１００ＡＤが密着して設けられる。
【００３７】
したがって、ヒートシンク１４２と、放熱用ファン１４４とから構成される排熱部、変温プレート１４０および熱伝導プレート１３０は、断熱材１００ＡＤを介して恒温槽上蓋１００Ａと一体構造となっている。
【００３８】
これにより、排熱部は恒温槽上蓋１００Ａに支えられた構造となっており、熱伝導プレート１３０は適切な圧力をもって、被試験体１２０に接触することができる。なお、伝導プレート１３０と、被試験体１２０との接触圧力は、被試験体１２０を上部に設置する被試験体設置台１１０の調整部１１２による高さ調整により、調整可能である。
【００３９】
恒温槽上蓋１００Ａには、蓋側ケーブル口１０２が設けられており、恒温槽上蓋１００Ａ側に接続されるケーブルを通すことができる。また、恒温槽下部１００Ｂには、槽側ケーブル口１０４が設けられており、恒温槽下部１００Ｂ側に接続されるケーブルを通すことができる。すなわち、恒温槽上蓋１００Ａおよび恒温槽下部１００Ｂの各々に、独立したケーブル口を設けることにより、ケーブルを接続したまま恒温槽上蓋１００Ａの開閉が可能となる。
【００４０】
温度制御装置１０００は、さらに、電源１６０と、温度コントローラ１７０と、デジタルマルチメータ１８０とを備える。電源１６０は、被試験体１２０に電圧を供給する。温度コントローラ１７０は、変温プレート１４０の温度制御を行なう。すなわち、温度コントローラ１７０は、温度制御手段として動作する。
【００４１】
変温プレート１４０には、変温プレート制御ケーブル１７４を介して、温度コントローラ１７０と接続されている。温度コントローラ１７０は、変温プレート１４０の温度制御を行なう。
【００４２】
変温プレート１４０は、ペルチェ素子で生成されたものである。したがって、変温プレート１４０にペルチェ素子を用いることによって、温度コントローラ１７０は、変温プレート１４０を低温から高温まで幅広い温度に制御することができるという効果を奏する。
【００４３】
熱伝導プレート１３０には温度測定部１３９が接続されている。温度測定部１３９は、接続された部材の温度を測定する機能を有する。温度測定部１３９は、温度測定ケーブル１７２を介して、温度コントローラ１７０と接続されている。温度コントローラ１７０は、温度測定部１３９を利用して、熱伝導プレート１３０の温度を取得し、フィードバック制御を行なうことにより、変温プレート１４０を温度制御することにより、熱伝導プレート１３０を所望の温度に制御する。
【００４４】
したがって、本実施の形態における温度制御装置１０００は、熱伝導プレート１３０との接触面が最大限に確保された被試験体１２０の温度を素早く均一に制御することができるという効果を奏する。すなわち被試験体１２０の温度を効率的に制御できる。
【００４５】
被試験体１２０には外部接続コネクタ１２９が付着される。外部接続コネクタ１２９は、被試験体への電源供給端子と被測定対象のモニタ端子を有する。また、電源１６０は、被試験体用電源ケーブル１６２を介して、外部接続コネクタ１２９と接続される。電源１６０は、被試験体１２０へ電圧を供給する。外部接続コネクタ１２９は、測定用ケーブル１８２を介して、デジタルマルチメータ１８０と接続されている。デジタルマルチメータ１８０は、被試験体１２０の測定対象電圧値を測定する機能を有する。これにより、温度コントローラ１７０により所望の温度にされた熱伝導プレート１３０を利用して、被試験体１２０の温度特性試験を行なうことができる。
【００４６】
温度制御装置１０００は、さらに、乾燥空気ボンベ１９０を備える。乾燥空気ボンベ１９０は、乾燥した空気を供給する機能を有する。すなわち、乾燥空気ボンベ１９０は、乾燥空気供給部として動作する。
【００４７】
恒温槽下部１００Ｂには、乾燥空気導入口１０６が設けられている。乾燥空気導入口１０６は、空気導入部としての乾燥空気導入ホース１９２を介して、乾燥空気ボンベ１９０に接続される。乾燥空気ボンベ１９０は、乾燥空気導入ホース１９２を介して、恒温槽１００内部へ乾燥空気を供給する。これにより、被試験体１２０の低温試験時に結露を防ぐことができるという効果を奏する。
【００４８】
なお、恒温槽１００内は、蓋側ケーブル口１０２および槽側ケーブル口１０４があるため、完全には密閉されていないが、常に乾燥空気を供給することで、恒温槽１００内部の圧力を外気よりも高くし、湿った外気が流入するのを防ぐことができるという効果を奏する。
【００４９】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本実施の形態における温度制御装置の断面図である。
【図２】熱伝導プレートの詳細な構成を示した断面図である。
【図３】ヘッドの形状を円形状とした場合の熱伝導プレートの底面図である。
【図４】ヘッドの形状を角型形状とした場合の熱伝導プレートの底面図である。
【符号の説明】
【００５１】
１００  恒温槽、１３０  熱伝導プレート、１３０．１，１３０．ｎ  可動式熱伝導部、１３１  ばね、１３９  温度測定部、１７０  温度コントローラ、１４０  熱伝導プレート、１０００  温度制御装置。
【図１】
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【図２】
2006322866.tif 000004
【図３】
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【図４】
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