(57)【要約】【課題】エネルギー効率の低下を防ぐことができる搬送装置を提供することを課題とする。【解決手段】搬送装置１００において、ベルトコンベア１０は、物体を上流から下流に搬送する搬送部１５を備える。熱源２０は、搬送部１５の下部に配置され、搬送される物体を加熱する。冷却部３０は、ベルトコンベア１０の終端よりも下流方向に位置し、搬送部１５により搬送された物体を載置する。第１熱音響冷却装置４０は、冷却部３０を冷却する。第１熱音響冷却装置４０において、第１音響管４１は、単一のループ管である。第１原動機４２が、熱源２０の下部に位置するように第１音響管４１の中に配置される。第２受動機が、冷却部３０の下に位置するように第１音響管４１の中に配置される。第１駆動用熱伝導体４３は、熱源２０と第１原動機４２とを熱的に接続する。第１冷却用熱伝導体４６は、冷却部３０と第１受動機４５とを熱的に接続する。【選択図】図２
2018044730.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体を上流から下流に搬送する搬送部と、
前記搬送部の下部に配置され、前記搬送部により搬送される物体を加熱する第１熱源と、
前記搬送部の頭端から終端に向かう方向を下流方向とした場合、前記搬送部の終端よりも下流方向に位置し、前記搬送部により搬送された物体を冷却する冷却部と、
前記冷却部を冷却する第１熱音響冷却装置と、
を備え、
前記第１熱音響冷却装置は、
少なくとも１つの環状構造を有する第１音響管と、
前記搬送部の下部に位置するように前記第１音響管の中に配置され、熱音響現象を利用して前記第１熱源から伝達された熱から音波を発生させる第１原動機と、
熱音響現象を利用して前記音波から前記第１熱源の温度よりも低い冷却温度に対応する冷却用の熱を発生させる第１受動機と、
を備え、
前記冷却部は、前記冷却用の熱により冷却される搬送装置。
【請求項２】
請求項１に記載の搬送装置であって、
前記第１熱音響冷却装置は、
前記第１熱源と熱的に接続される第１駆動用熱伝導体と、
前記冷却部と熱的に接続される第１冷却用熱伝導体と、
を備え、
前記第１原動機は、
前記第１音響管内の気体と熱交換を行う第１原動機用のスタックと、
前記第１原動機用のスタックの一端に設けられ、前記第１駆動用熱伝導体と熱的に接続される第１加熱器と、
前記第１原動機用のスタックの他端に設けられ、前記第１熱源の温度よりも低い第１基準温度に調整される第１原動機用の基準温度調整器と、
を備え、
前記第１受動機は、
前記第１音響管内の気体と熱交換を行う第１受動機用のスタックと、
前記第１受動機用のスタックの一端に設けられる第１受動機用の基準温度調整器と、
前記第１受動機用のスタックの他端に設けられ、前記第１冷却用熱伝導体と熱的に接続される第１冷却器と、
を備える搬送装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の搬送装置であって、
前記第１音響管の外周が断熱材により覆われている搬送装置。
【請求項４】
請求項２に記載の搬送装置であって、さらに、
前記搬送部の下部に配置され、前記搬送部により搬送される物体を加熱する第２熱源と、
前記第１原動機用の基準温度調整器を前記第１基準温度に調整する第２熱音響冷却装置と、
を備え、
前記第２熱音響冷却装置は、
前記第２熱源と熱的に接続される第２駆動用熱伝導体と、
前記第１原動機用の基準温度調整器と熱的に接続される第２冷却用熱伝導体と、
少なくとも１つの環状構造を有する第２音響管と、
前記搬送部の下部に位置するように前記第２音響管内に配置される第２原動機と、
前記搬送部の下部に位置するように前記第２音響管内に配置される第２受動機と、
を備え、
前記第２原動機は、
前記第２音響管内の気体と熱交換を行う第２原動機用のスタックと、
前記第２原動機用のスタックの一端に設けられ、前記第２駆動用熱伝導体と熱的に接続される第２加熱器と、
前記第２原動機用のスタックの他端に設けられ、前記第２熱源の温度よりも低い第２基準温度に調整される第２原動機用の基準温度調整器と、
を備え、
前記第２受動機は、
前記第２音響管内の気体と熱交換を行う第２受動機用のスタックと、
前記第２原動機用のスタックの一端に設けられる第２受動機用の基準温度調整器と、
前記第２受動機用のスタックの他端に設けられ、前記第２冷却用熱伝導体と熱的に接続される第２冷却器と、
を備える搬送装置。
【請求項５】
請求項４に記載の搬送装置であって、
前記第２音響管の外周が断熱材により覆われている搬送装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載の搬送装置であって、
前記第１熱源は、前記第１原動機と前記搬送部との間に配置される搬送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物体を搬送する搬送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造工程において、半導体素子などの電子部品をプリント基板にはんだ付けした後に、リフローが行われる。リフローは、半導体素子がはんだ付けされたプリント基板を加熱してはんだを再び溶融させた後に、加熱されたプリント基板を冷却する工程である。リフローにより、半導体素子とプリント基板との接続の信頼性を高めることができる。
【０００３】
特許文献１には、ベルトコンベアを用いて、プリント基板を搬送しながら加熱するリフロー炉が開示されている。特許文献１に係るリフロー炉において、上部ヒータが、ベルトコンベアの搬送用ベルトの搬送面に対向して設けられる。下部ヒータが、搬送用ベルトに囲まれる空間内に設けられる。プリント基板は、ベルトコンベアにより搬送されている間に、上部ヒータ及び下部ヒータにより加熱される。
【０００４】
ベルトコンベアの終端側には、プリント基板を冷却するために用いられる冷却装置が設置される。再加熱により溶融したはんだの流出防止などのために、冷却装置は、ベルトコンベアの終端に近接して配置される。しかし、リフロー炉に設けられたヒータと、冷却装置とが近接して配置されることにより、ヒータ及び冷却装置のエネルギー効率が低下するという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−９７９７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、エネルギー効率の低下を防ぐことができる搬送装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示に係る搬送装置は、搬送部と、第１熱源と、冷却部と、第１熱音響冷却装置とを備える。搬送部は、物体を上流から下流に搬送する。第１熱源は、搬送部の下部に配置され、搬送部により搬送される物体を加熱する。冷却部は、搬送部の頭端から終端に向かう方向を下流方向とした場合、搬送部の終端よりも下流方向に位置し、搬送部により搬送された物体を冷却する。第１熱音響冷却装置は、冷却部を冷却する。第１熱音響冷却装置は、第１音響管と、第１原動機と、第１受動機とを備える。第１音響管は、少なくとも１つの環状構造を有する。第１原動機は、搬送部の下部に位置するように第１音響管の中に配置され、熱音響現象を利用して第１熱源から伝達された熱から音波を発生させる。第１受動機は、熱音響現象を利用して音波から第１熱源の温度よりも低い冷却温度に対応する冷却用の熱を発生させる。冷却部は、冷却用の熱により冷却される。
【発明の効果】
【０００８】
本開示によれば、搬送装置のエネルギー効率を大幅に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る搬送装置の側面断面図である。
【図２】図１に示す第１熱音響冷却装置の平面図である。
【図３】図２に示す第１原動機の平面断面図である。
【図４】図２に示す第１受動機の平面断面図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る搬送装置の側面断面図である。
【図６】図５に示す第２熱音響冷却装置の平面図である。
【図７】図６に示す第２原動機の平面断面図である。
【図８】図６に示す第１原動機及び第２受動機の平面断面図である。
【図９】図２に示す第１熱音響冷却装置の変形例の平面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施形態に係る搬送装置は、搬送部と、第１熱源と、冷却部と、第１熱音響冷却装置とを備える。搬送部は、物体を上流から下流に搬送する。第１熱源は、搬送部の下部に配置され、搬送部により搬送される物体を加熱する。冷却部は、搬送部の頭端から終端に向かう方向を下流方向とした場合、搬送部の終端よりも下流方向に位置し、搬送部により搬送された物体を冷却する。第１熱音響冷却装置は、冷却部を冷却する。第１熱音響冷却装置は、第１音響管と、第１原動機と、第１受動機とを備える。第１音響管は、少なくとも１つの環状構造を有する。第１原動機は、搬送部の下部に位置するように第１音響管の中に配置され、熱音響現象を利用して第１熱源から伝達された熱から音波を発生させる。第１受動機は、熱音響現象を利用して音波から第１熱源の温度よりも低い冷却温度に対応する冷却用の熱を発生させる。冷却部は、冷却用の熱により冷却される（第１の構成）。
【００１１】
上記搬送装置によれば、第１熱源は、搬送部により搬送される物体を加熱する。第１熱音響冷却装置は、熱源で発生する熱により駆動して、冷却部を冷却する。これにより、物体を加熱する第１熱源の他に、冷却部を冷却するための駆動源を別に備えなくてもよいため、エネルギー効率を大幅に向上させることができる。
【００１２】
上記搬送装置において、第１熱音響冷却装置は、さらに、第１駆動用熱伝導体と、第１冷却用熱伝導体とを備えていてもよい。第１駆動用熱伝導体は、第１熱源と熱的に接続される。第１冷却用熱伝導体は、冷却部と熱的に接続される。第１原動機は、第１原動機用のスタックと、１加熱器と、第１原動機用の基準温度調整器と、を備える。第１原動機用のスタックは、第１音響管内の気体と熱交換を行う。第１加熱器は、第１原動機用のスタックの一端に設けられ、第１駆動用熱伝導体と熱的に接続される。第１原動機用の基準温度調整器は、第１原動機用のスタックの他端に設けられ、第１熱源の温度よりも低い第１基準温度に調整される。第１受動機は、第１受動機用のスタックと、基準温度調整器と、第１冷却器と、を備える。第１受動機用のスタックは、第１音響管内の気体と熱交換を行う。第１受動機用の基準温度調整器は、第１受動機用のスタックの一端に設けられる。第１冷却器は、第１受動機用のスタックの他端に設けられ、第１冷却用熱伝導体と熱的に接続される（第２の構成）。
【００１３】
第２の構成によれば、第１熱源の熱が、第１原動機用のスタックにおいて生じる温度勾配によって音波に変換される。音波は、第２原動機用のスタックにおいて温度勾配を発生させることにより、第１冷却器を冷却する。第１冷却器が第１冷却用熱伝導体を介して冷却部と熱的に接続されているため、冷却部を冷却することができる。
【００１４】
上記搬送装置において、第１音響管の外周が断熱材により覆われていてもよい（第３の構成）。
【００１５】
第３の構成によれば、第１音響管内の気体の温度が熱源からの熱によって上昇することが抑制される。第１音響管内で発生する音の波長が気体の温度上昇により変化することを防ぐことができるため、第１熱音響冷却装置の冷却機能を維持することができる。
【００１６】
上記搬送装置は、さらに、第２熱源と、第２熱音響冷却装置と、を備えてもよい。第２熱源は、搬送部の下部に配置され、搬送部により搬送される物体を加熱する。第２熱音響冷却装置は、第１原動機用の基準温度調整器を第１基準温度に調整する。第２熱音響冷却装置は、第２駆動用熱伝導体と、第２冷却用熱伝導体と、第２音響管と、第２原動機と、第２受動機と、を備える。第２駆動用熱伝導体は、第２熱源と熱的に接続される。第２冷却用熱伝導体は、第１原動機用の基準温度調整器と熱的に接続される。第２音響管は、少なくとも１つの環状構造を有する。第２原動機は、搬送部の下部に位置するように第２音響管内に配置される。第２受動機は、搬送部の下部に位置するように第２音響管内に配置される。第２原動機は、第２原動機用のスタックと、第２加熱器と、第２原動機用の基準温度調整器と、を備える。第２原動機用のスタックは、第２音響管内の気体と熱交換を行う。第２加熱器は、第２原動機用のスタックの一端に設けられ、第２駆動用熱伝導体と熱的に接続される。第２原動機用の基準温度調整器は、第２原動機用のスタックの他端に設けられ、第２熱源の温度よりも低い第２基準温度に調整される。第２受動機は、第２受動機用のスタックと、第２受動機用の基準温度調整器と、第２冷却器と、を備えてもよい。第２受動機用のスタックは、第２音響管内の気体と熱交換を行う。第２受動機用の基準温度調整器は、第２原動機用のスタックの一端に設けられる。第２冷却器は、第２受動機用のスタックの他端に設けられ、第２冷却用熱伝導体と熱的に接続される（第４の構成）。
【００１７】
第４の構成によれば、第２の熱音響冷却装置が第２熱源からの熱により駆動して、第1原動機用の基準温度調整器を冷却する。第２の構成は、第１熱音響冷却装置のみを用いる場合に比べて、第１原動機用のスタックで発生する温度勾配を急峻にすることができる。これにより、物体を加熱するための熱源以外の熱源を追加することなく、冷却部をさらに冷却することが可能となる。
【００１８】
上記搬送装置において、第２音響管の外周が断熱材により覆われていてもよい（第５の構成）。
【００１９】
第５の構成では、第２音響管内の気体の温度が熱源からの熱によって上昇することが抑制される。第２音響管内で発生する音の波長が気体の温度上昇により変化することを防ぐことができるため、第２熱音響冷却装置の冷却機能を維持することができる。
【００２０】
上記搬送装置において、熱源は、第１原動機と搬送部との間に配置されてもよい（第６の構成）。
【００２１】
第６の構成では、熱源が上方向に放射する熱が物体の加熱に用いられ、熱源が下方向に放射する熱が第１熱音響冷却装置の駆動に用いられる。熱源が放射する熱を有効に利用できるため、搬送装置のエネルギー効率をさらに低減することができる。
【００２２】
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。説明の便宜上、各図において、構成を簡略化又は模式化して示したり、一部の構成を省略して示したりする場合がある。
【００２３】
［第１の実施の形態］
｛搬送装置１００の構成｝
図１は、第１の実施の形態に係る搬送装置１００の側面断面図である。図２は、図１に示す第１熱音響冷却装置４０の平面図である。図１に示す搬送装置１００の側面断面図は、図２に示すＡ−Ａ断面図に相当する。
【００２４】
以下の説明において、ベルトコンベア１０において上流から下流に向かう方向をｘ軸、ベルトコンベア１０における幅方向をｙ軸、ベルトコンベア１０における上方向をｚ軸と定義する。
【００２５】
図１に示す搬送装置１００は、半導体装置９に対してはんだのリフローを行うリフロー装置である。半導体装置９は、半導体素子がはんだ付けされたプリント基板である。
【００２６】
搬送装置１００は、ベルトコンベア１０と、熱源２０と、冷却部３０と、第１熱音響冷却装置４０とを備える。
【００２７】
ベルトコンベア１０において、搬送部１５が、上流から下流まで半導体装置９を搬送する。具体的には、半導体装置９は、搬送部１５の上流側端部である頭端１５Ａから下流側端部である終端１５Ｂまで、搬送部１５により搬送される。
【００２８】
ベルトコンベア１０は、ヘッドプーリ１１と、テールプーリ１２と、エンドレスベルト１３とを備える。ヘッドプーリ１１は、頭端１５Ａに配置される。テールプーリ１２は、終端１５Ｂに配置される。エンドレスベルト１３は、ヘッドプーリ１１とテールプーリ１２との間に掛け渡される。ベルトコンベア１０において、半導体装置９を載置可能な部分が、搬送部１５を構成する。
【００２９】
熱源２０は、搬送部１５の下部に配置される。すなわち、熱源２０は、エンドレスベルト１３の内周面１３１に囲まれた空間である、ベルトコンベア１０の内部空間に配置される。熱源２０は、ヘッドプーリ１１とテールプーリ１２との間に位置する。熱源２０は、搬送部１５により搬送される半導体装置９を下から加熱する。
【００３０】
冷却部３０は、搬送部１５の頭端１５Ａから終端１５Ｂを向かう方向を下流方向とした場合、終端１５Ｂよりも下流方向に配置される。冷却部３０は、終端１５Ｂまで搬送された半導体装置９を載置するための台を備え、この台は、熱伝導性の高い素材により形成される。冷却部３０は、第１熱音響冷却装置４０により冷却される。
【００３１】
第１熱音響冷却装置４０は、図２に示すように、単一のループ管を備える熱音響機関により構成される。第１熱音響冷却装置４０は、熱源２０から供給される熱により駆動され、冷却部３０を冷却する。第１熱音響冷却装置４０の構成については後述する。
【００３２】
半導体装置９は、搬送部１５により頭端１５Ａから終端１５Ｂへ搬送されるまでの間、熱源２０により加熱される。半導体装置９において、プリント基板と半導体素子とを接続するはんだが、熱源２０からの熱によって溶融する。
【００３３】
半導体装置９は、終端１５Ｂに到達した場合、冷却部３０の上に載置される。第１熱音響冷却装置４０が冷却部３０を冷却しているため、半導体装置９は、冷却部３０により冷却される。半導体装置９において、熱源２０からの熱によって溶融しているはんだは、冷却部３０により急速に冷却されることにより、変形や破断に対する耐性の高い適切な結晶構造で凝固する。これにより、半導体装置９においてプリント基板と半導体素子とを接続するはんだの信頼性を向上させることができる。
【００３４】
｛第１熱音響冷却装置４０の構成｝
図２に示すように、第１熱音響冷却装置４０は、第１音響管４１と、第１原動機４２と、第１駆動用熱伝導体４３と、第１基準熱伝導体４４，４７と、第１受動機４５と、第１冷却用熱伝導体４６とを備える。
【００３５】
第１音響管４１は、単一のループからなる中空のパイプであり、窒素、ヘリウム、アルゴンなどの気体が封入される。
【００３６】
図１及び図２に示すように、第１音響管４１は、ｘｙ平面に平行となるように配置され、その一部がベルトコンベア１０の内部空間を通過する。具体的には、第１音響管４１は、ｙ軸方向に伸びる交差部４１Ａ及び非交差部４１Ｂを有する。交差部４１Ａは、熱源２０の下部を通過する。すなわち、交差部４１Ａは、ベルトコンベア１０の内部空間を通過して、エンドレスベルト１３と垂直に交差する。非交差部４１Ｂは、冷却部３０の下を通過する。すなわち、非交差部４１Ｂは、ベルトコンベア１０の終端よりも下流方向の位置を通過する。
【００３７】
第１原動機４２は、熱音響現象を利用して、熱源２０から伝達された熱から音波を発生させる。第１原動機４２で発生する音波は、第１音響管の中を伝わる。第１原動機４２は、熱源２０の下部に位置するように、第１音響管４１の中に配置される。具体的には、第１原動機４２は、交差部４１Ａに配置され、ベルトコンベア１０の内部空間内に位置する。熱源２０は、第１原動機４２と搬送部１５との間に位置する。
【００３８】
第１駆動用熱伝導体４３は、図１及び図２に示すように、熱源２０の下面に接触し、熱源２０と第１原動機４２とを熱的に接続する。第１基準熱伝導体４４は、第１原動機４２と基準熱源７１とを熱的に接続する。基準熱源７１における温度は、熱源２０の温度よりも低く、例えば、室温である。第１駆動用熱伝導体４３及び第１基準熱伝導体４４は、熱伝導率の高い金属により形成される。
【００３９】
第１受動機４５は、熱音響現象を利用して、第１原動機４２で発生した音波から、熱源２０の温度よりも低い冷却温度に対応する冷却用の熱を発生させる。第１受動機４５は、搬送部１５の終端１５Ｂよりも下流方向に位置するように、第１音響管４１の中に配置される。具体的には、第１受動機４５は、非交差部４１Ｂに配置され、冷却部３０の下面に対向する位置に配置される。
【００４０】
第１冷却用熱伝導体４６は、図１及び図２に示すように、冷却部３０と第１受動機４５とを熱的に接続する。第１受動機４５で発生する冷却用の熱が第１冷却用熱伝導体４６を介して冷却部３０に伝わることにより、冷却部３０が冷却される。第１基準熱伝導体４７は、第１受動機４５と基準熱源７２とを熱的に接続する。基準熱源７２の温度は、基準熱源７１と同様に、例えば、室温である。第１冷却用熱伝導体４６及び第１基準熱伝導体４７は、熱伝導率の高い金属により形成される。
【００４１】
図３は、図２に示す第１原動機４２の平面断面図である。図３は、図２に示す第１熱音響冷却装置４０の第１原動機４２が配置されている部分を、ｘｙ平面に平行な平面で切断した図に相当する。
【００４２】
図３に示すように、断熱材４８が、第１音響管４１の外周を覆っている。断熱材４８は、断熱性の素材により形成されている。なお、第１駆動用熱伝導体４３、第１基準熱伝導体４４，４７及び第１冷却用熱伝導体４６も、断熱材４８により覆われてもいてもよい。
【００４３】
第１原動機４２は、スタック４２１と、第１加熱器４２２と、基準温度調整器４２３とを備える。なお、スタック４２１と、第１加熱器４２２と、基準温度調整器４２３とは、一体であっても、別体であっても構わない。
【００４４】
スタック４２１は、第１音響管４１内の気体と熱交換を行う。スタック４２１は、円筒形の形状であり、その直径は、第１音響管４１の内径と同じである。スタック４２１の内部には、スタック４２１の一端４２１Ａから他端４２１Ｂまでを貫通する複数の貫通孔がメッシュ状に形成されている。貫通孔の開口の形状は、例えば、正方形や、ハニカム形状である。
【００４５】
第１加熱器４２２は、第１音響管４１の内径と同じ外径を有する円盤形状の部材であり、スタック４２１の一端４２１Ａに設けられる。一端４２１Ａは、スタック４２１におけるｙ軸方向と反対方向の端部である。第１加熱器４２２の外周側面は、第１駆動用熱伝導体４３と接触している。第１加熱器４２２の内部には、スタック４２１と同様に、第１加熱器４２２をｙ軸方向に貫通する複数の貫通孔がメッシュ状に形成されている。
【００４６】
基準温度調整器４２３は、第１音響管４１の内径と同じ外径を有する円盤形状の部材であり、スタック４２１の他端４２１Ｂに設けられる。他端４２１Ｂは、スタック４２１におけるｙ軸方向の端部である。基準温度調整器４２３の外周側面は、第１基準熱伝導体４４と接触している。基準温度調整器４２３の内部には、スタック４２１と同様に、基準温度調整器４２３をｙ軸方向に貫通する複数の貫通孔がメッシュ状に形成されている。
【００４７】
図４は、図２に示す第１受動機４５の平面断面図である。図４は、図２に示す第１熱音響冷却装置４０のうち第１受動機４５が配置されている部分を、ｘｙ平面に平行な平面で切断した図に相当する。
【００４８】
第１受動機４５は、スタック４５１と、第１冷却器４５２と、基準温度調整器４５３とを備える。なお、スタック４５１と、第１冷却器４５２と、基準温度調整器４５３とは、一体であっても、別体であっても構わない。スタック４５１は、第１音響管４１内の気体と熱交換を行う。スタック４５１の構造は、スタック４２１と同様であるため、その詳細な説明を省略する。
【００４９】
基準温度調整器４５３は、第１音響管４１の内径と同じ内径を有する円盤形状の部材であり、スタック４５１の一端４５１Ａに設けられる。一端４５１Ａは、スタック４５１におけるｙ軸方向と反対方向の端部である。基準温度調整器４５３の外周が第１基準熱伝導体４７と接触している。基準温度調整器４５３の構造は、基準温度調整器４２３と同様であるため、その詳細な説明を省略する。
【００５０】
第１冷却器４５２は、第１音響管４１の内径と同じ内径を有する円盤形状の部材であり、スタック４５１の他端４５１Ｂに設けられる。他端４５１Ｂは、スタック４５１におけるｙ軸方向の端部である。第１冷却器４５２の外周側面が第１冷却用熱伝導体４６と接触している。第１冷却器４５２の構造は、第１加熱器４２２と同様であるため、その詳細な説明を省略する。
【００５１】
｛第１熱音響冷却装置４０の動作｝
第１熱音響冷却装置４０が冷却部３０を冷却する動作を説明する。最初に、第１原動機４２の動作を説明する。図１及び図３に示すように、第１駆動用熱伝導体４３は、熱源２０と、第１原動機４２の第１加熱器４２２とを熱的に接続する。第１加熱器４２２は、はんだを溶融することが可能な温度の熱を第１駆動用熱伝導体４３を介して熱源２０から受けることにより、スタック４２１の一端４２１Ａを加熱する。例えば、熱源２０の加熱温度が２５０℃である場合、第１駆動用熱伝導体４３を熱の良伝導体で構成することにより、一端４２１Ａは、２５０℃近傍の温度に加熱される。
【００５２】
図２及び図３に示すように、第１基準熱伝導体４４は、基準熱源７１と第１原動機４２の基準温度調整器４２３とを熱的に接続する。基準温度調整器４２３は、熱源２０の温度よりも低い第１基準温度に相当する熱を、第１基準熱伝導体４４を介して基準熱源７１から受けることにより、第１基準温度に調整される。この結果、スタック４２１の他端４２１Ｂは、第１基準温度に調整される。例えば、第１基準温度が２５℃である場合、スタック４２１の他端４２１Ｂは、２５℃に調整される。
【００５３】
この結果、スタック４２１において、第１加熱器４２２が設けられた一端４２１Ａと、基準温度調整器４２３が設けられた他端４２１Ｂとの間で、温度差が生じる。つまり、スタック４２１において温度勾配が発生する。第１音響管４１に封入された気体分子は、スタック４２１の貫通孔の中で、スタック４２１で生じる温度勾配によって振動する。このようにして、第１原動機４２は、熱音響現象を利用して、熱源２０から伝達された熱を音波に変換する。
【００５４】
第１原動機４２で発生する気体分子の振動は、第１受動機４５に伝わる。気体分子は、第１受動機４５におけるスタック４５１の貫通孔の中で振動する。気体分子が振動によりｙ軸方向と反対方向に移動した場合、気体分子は断熱圧縮される。断熱圧縮により気体分子の温度は上昇するが、上昇した温度はスタック４５１に吸収される。次に、気体分子が振動によりｙ軸方向に移動した場合、断熱膨張により気体分子の温度が低下する。気体分子がスタック４５１の貫通孔の中で断熱圧縮と断熱膨張を繰り返すことにより、スタック４５１において、他端４５１Ｂ側の気体分子の温度が低下する。この結果、第１冷却器４５２が冷却される。
【００５５】
第１冷却器４５２における温度は、第１音響管４１のサイズや、第１原動機４２で生じる温度勾配等により変化するが、基準温度調整器４５３における温度よりも例えば約１５℃低い温度とする。この場合、例えば、基準熱源７２における温度を、２５℃とすれば、第１冷却器４５２は、約１０℃に冷却される。このようにして、第１受動機４５は、熱音響現象を利用して、第１受動機４５から伝わる音波から、熱源２０の温度よりも低い冷却温度に対応する冷却用の熱を発生させる。
【００５６】
図１及び図４に示すように、第１冷却器４５２は、第１冷却用熱伝導体４６を介して冷却部３０と熱的に接続されている。第１冷却器４５２は、上述のように冷却されるため、第１冷却用熱伝導体４６を介して冷却部３０から熱を奪う。つまり、冷却部３０は、第１受動機４５で発生する冷却用の熱により冷却される。上記の例のように、基準熱源７２における温度が２５℃である場合、冷却部３０は、約１０度に冷却される。
【００５７】
このように、第１熱音響冷却装置４０は、熱源２０で発生する熱により駆動して、冷却部３０を冷却する。搬送装置１００は、熱源２０の他に、冷却部３０を冷却するための駆動源を別に備えなくてもよいため、はんだのリフローのエネルギー効率を大幅に向上させることができる。
【００５８】
また、熱源２０は、第１熱音響冷却装置４０の第１原動機４２と、ベルトコンベア１０の搬送部１５との間に配置される。熱源２０が上方向に放射する熱は、半導体装置９の加熱に使用され、熱源２０が下方向に放射する熱は、第１駆動用熱伝導体４３を介して第１原動機４２に供給される。従って、搬送装置１００は、熱源２０により発生する熱をさらに効率よく使用することができる。
【００５９】
また、第１音響管４１は、断熱材４８により覆われている。断熱材４８は、第１音響管４１に封入された気体分子の温度が、熱源２０からの熱により上昇することを防ぐ。気体分子の温度が上昇した場合、第１音響管４１内で発生する音の速度が変化する。第１音響管４１内で発生する音の波長は、音速に応じて変化するため、気体分子の温度上昇によって、第１冷却器４５２の温度が所望の温度まで下がらない場合がある。第１音響管４１を断熱材４８で覆うことにより、第１音響管４１に封入された気体分子の温度上昇が抑制されるため、第１熱音響冷却装置４０の性能を維持することが可能となる。
【００６０】
［第２の実施の形態］
｛搬送装置２００の構成｝
図５は、第２の実施の形態に係る搬送装置２００の側面断面図である。図６は、図５に示す第１熱音響冷却装置４０及び第２熱音響冷却装置５０の平面図である。図５に示す搬送装置２００の側面断面図は、図６に示すＢ−Ｂ断面図に相当する。
【００６１】
以下の説明において、ベルトコンベア１０において上流から下流に向かう方向をｘ軸、ベルトコンベア１０における幅方向をｙ軸、ベルトコンベア１０における上方向をｚ軸と定義する。
【００６２】
図５に示す搬送装置２００が図１に示す搬送装置１００と異なる点は、以下の通りである。すなわち、搬送装置２００は、図１に示す搬送装置１００が備える構成に加えて、第２熱音響冷却装置５０をさらに備える。
【００６３】
第２熱音響冷却装置５０は、単一のループ管を備える熱音響機関により構成される。第２熱音響冷却装置５０は、熱源２０から供給される熱を利用して、第１熱音響冷却装置４０の第１原動機４２が備える基準温度調整器４２３を冷却する。
【００６４】
図６に示すように、第２熱音響冷却装置５０は、第２音響管５１と、第２原動機５２と、第２駆動用熱伝導体５３と、第２基準熱伝導体５４，５７と、第２受動機５５と、第２冷却用熱伝導体５６とを備える。
【００６５】
第２音響管５１は、第１音響管４１と同様に、単一のループを有する中空のパイプであり、窒素、ヘリウム、アルゴンなどの気体が内部に封入される。
【００６６】
第２音響管５１は、ｘｙ平面と平行に配置される。第２音響管５１は、ヘッドプーリ１１と第１熱音響冷却装置４０との間の空間に配置され、その一部が熱源２０の下部に配置される。具体的には、第２音響管５１は、ｙ軸方向に伸び、エンドレスベルト１３と垂直に交差する交差部５１Ａ，５１Ｂを有する。交差部５１Ａは、ベルトコンベア１０の内部空間を通過し、交差部５１Ｂよりもヘッドプーリ１１に近い位置に配置される。交差部５１Ｂは、ベルトコンベア１０の内部空間を通過し、交差部５１Ａよりも第１熱音響冷却装置４０に近い位置に配置される。
【００６７】
第２原動機５２は、熱音響現象を利用して、熱源２０から伝達された熱から音波を発生させる。第２原動機５２で発生する音波は、第２音響管５１の中を伝わる。第２原動機５２は、熱源２０の下部に位置するように、第２音響管５１の中に配置される。具体的には、第２原動機５２は、交差部５１Ａに配置され、ベルトコンベア１０の内部空間内に位置する。熱源２０は、第２原動機５２と搬送部１５との間に位置する。
【００６８】
第２駆動用熱伝導体５３は、図５及び図６に示すように、熱源２０の下面に接触し、熱源２０と第２原動機５２と熱的に接続する。第２基準熱伝導体５４は、第２原動機５２と基準熱源７３とを熱的に接続する。基準熱源７３における温度（第２基準温度）は、熱源２０の温度よりも低く、例えば、室温である。第２駆動用熱伝導体５３及び第２基準熱伝導体５４は、熱伝導率の高い金属により形成される。
【００６９】
第２受動機５５は、熱音響現象を利用して、第２音響管５１の中を伝わる音波から、熱源２０の温度よりも低い温度に対応し、第１原動機４２が備える基準温度調整器４２３を冷却するための熱を発生させる。第２受動機５５は、熱源２０の下部に位置するように、第２音響管５１の中に配置される。具体的には、第２受動機５５は、交差部５１Ｂに配置され、ベルトコンベア１０の内部空間内に位置する。
【００７０】
第２冷却用熱伝導体５６は、第２受動機５５と、第１熱音響冷却装置４０の第１原動機４２とを熱的に接続する。第２基準熱伝導体５７は、第２受動機５５と基準熱源７４とを熱的に接続する。第２冷却用熱伝導体５６及び第２基準熱伝導体５７は、熱伝導率の高い金属により形成される。基準熱源７４の温度は、基準熱源７１と同様に、例えば、室温である。
【００７１】
図７は、図６に示す第２原動機５２の平面断面図である。図７は、図６に示す第２熱音響冷却装置５０のうち第２原動機５２が配置されている部分を、ｘｙ平面に平行な平面で切断した図に相当する。
【００７２】
図７に示すように、断熱材５８が、第２音響管５１の外周を覆っている。断熱材５８は、断熱性の素材により形成されている。なお、第２駆動用熱伝導体５３、第２基準熱伝導体５４，５７及び第２冷却用熱伝導体５６も、断熱材５８により覆われてもいてもよい。
【００７３】
第２原動機５２は、スタック５２１と、第２加熱器５２２と、基準温度調整器５２３とを備える。なお、スタック５２１と、第２加熱器５２２と、基準温度調整器５２３とは、一体であっても、別体であっても構わない。スタック５２１は、第２音響管５１内の気体と熱交換を行う。スタック５２１の構造は、スタック４２１と同様であるため、その詳細な説明を省略する。
【００７４】
第２加熱器５２２は、第２音響管５１の内径と同じ内径を有する円盤形状の部材であり、スタック５２１の一端５２１Ａに設けられる。一端５２１Ａは、スタック５２１におけるｙ軸方向と反対方向の端部である。第２加熱器５２２の構造は、第１加熱器４２２の構造と同様であるため、その詳細な説明を省略する。第２加熱器５２２の外周側面が第２駆動用熱伝導体５３と接触しているため、第２原動機５２は、第２駆動用熱伝導体５３を介して熱源２０と熱的に接続される。
【００７５】
基準温度調整器５２３は、第２音響管５１の内径と同じ内径を有する円盤形状の部材であり、スタック５２１の他端５２１Ｂに設けられる。他端５２１Ｂは、スタック５２１におけるｙ軸方向の端部である。基準温度調整器５２３の構造は、基準温度調整器４２３の構造と同様であるため、その詳細な説明を省略する。基準温度調整器５２３の外周側面が第２基準熱伝導体５４と接触しているため、第２原動機５２は、第２基準熱伝導体５４を介して基準熱源７３と熱的に接続される。
【００７６】
図８は、図６に示す第１原動機４２及び第２受動機５５の平面断面図である。図８は、図６に示す第１熱音響冷却装置４０のうち第１原動機４２が配置されている部分と、第２熱音響冷却装置５０のうち第２受動機５５が配置されている部分とを、ｘｙ平面に平行な平面で切断した図に相当する。
【００７７】
第２受動機５５は、スタック５５１と、第２冷却器５５２と、基準温度調整器５５３とを備える。なお、スタック５５１と、第２冷却器５５２と、基準温度調整器５５３とは、一体であっても、別体であっても構わない。スタック５５１は、第２音響管５１内の気体と熱交換を行う。スタック５５１は、スタック４２１と同様であるため、その詳細な説明を省略する。
【００７８】
基準温度調整器５５３は、第２音響管５１の内径と同じ内径を有する円盤形状の部材であり、スタック５５１の一端５５１Ａに設けられる。一端５５１Ａは、スタック５５１におけるｙ軸方向と反対方向の端部である。基準温度調整器５５３の構造は、基準温度調整器４２３の構造と同様であるため、その詳細な説明を省略する。基準温度調整器５５３の外周側面が第２基準熱伝導体５７と接触しているため、第２受動機５５は、第２基準熱伝導体５７を介して基準熱源７４と熱的に接続される。
【００７９】
第２冷却器５５２は、第２音響管５１の内径と同じ内径を有する円盤形状の部材であり、スタック５５１の他端５５１Ｂに設けられる。他端５５１Ｂは、スタック５５１におけるｙ軸方向の端部である。第２冷却器５５２の構造は、第１加熱器４２２の構造と同様であるため、その詳細な説明を省略する。第２冷却用熱伝導体５６が、第２冷却器５５２の外周側面と、第１原動機４２における基準温度調整器４２３の外周側面とに接触している。つまり、本実施の形態では、第１原動機４２における基準温度調整器４２３は、基準熱源７１ではなく、第２冷却用熱伝導体５６により第２熱音響冷却装置５０の第２冷却器５５２と熱的に接続される。
【００８０】
｛第２熱音響冷却装置５０の動作｝
図５及び図７に示すように、第２熱音響冷却装置５０において、第２駆動用熱伝導体５３は、熱源２０と、第２原動機５２の第２加熱器５２２とを熱的に接続する。第２加熱器５２２は、はんだを溶融することが可能な温度の熱の供給を熱源２０から受けることにより、第２加熱器５２２が設けられたスタック５２１の一端５２１Ａを加熱する。例えば、熱源２０の温度が２５０℃である場合、スタック５２１の一端５２１Ａは、２５０℃に加熱される。一方、第２基準熱伝導体５４が、基準熱源７３からの熱を基準温度調整器５２３に供給することにより、基準温度調整器５２３は、スタック５２１の他端５２１Ｂを第２基準温度（例えば、２５℃）に調整する。この結果、第２原動機５２は、第１原動機４２と同様に、熱音響現象を利用して、熱源２０から伝達された熱を音波に変換する。
【００８１】
第２原動機５２で発生する気体分子の振動（音波）は、第２受動機５５に伝わる。第２受動機５５は、第１受動機４５が第１冷却器４５２を冷却する原理と同じ原理で、図８に示す第２冷却器５５２を冷却する。第２受動機５５において、基準温度調整器５５３の温度は、基準熱源７４の温度に調整される。この結果、第２受動機５５において、第２冷却器５５２は、第１熱音響冷却装置４０の第１冷却器４５２と同様に、基準熱源７４の温度よりも約１５℃低い温度に冷却される。例えば、基準熱源７４の温度が２５℃である場合、第２冷却器５５２は、約１０℃に冷却される。
【００８２】
図８に示すように、第２冷却器５５２は、第２冷却用熱伝導体５６を介して、第１原動機４２の基準温度調整器４２３と熱的に接続されている。従って、基準温度調整器４２３は、基準熱源７４の温度よりも低い温度に冷却される。上記の例のように、基準熱源７４の温度が２５℃である場合、基準温度調整器４２３は、約１０℃に冷却される。
【００８３】
上述のように、第１の実施の形態において、第１原動機４２における基準温度調整器４２３（図３参照）は、基準熱源７１における第１基準温度に調整される。従って、第１基準温度が２５℃である場合、基準温度調整器４２３が設けられたスタック４２１の他端４２１Ｂの温度は、２５℃に調整される。第１原動機４２において、第１駆動用熱伝導体４３が設けられたスタック４２１の一端４２１Ａの温度は、熱源２０からの熱による温度である。従って、例えば、熱源２０の温度が２５０℃である場合、第１の実施の形態では、スタック４２１の一端４２１Ａと他端４２１Ｂとにおける温度差は、約２２５℃である。
【００８４】
一方、第２の実施の形態において、第１原動機４２における基準温度調整器４２３は、上述のように、第２冷却器５５２により１０℃に冷却される。この結果、第２の実施の形態では、スタック４２１の一端４２１Ａと他端４２１Ｂとにおける温度差は、約２４０℃となり、第１の実施の形態における温度差（約２２５℃）よりも大きくなる。第１熱音響冷却装置４０及び第２熱音響冷却装置５０を併用した場合、第１熱音響冷却装置４０のみを使用する場合よりも、スタック４２１における温度勾配を急峻にすることができる。
【００８５】
気体分子は、スタック４２１の貫通孔の中で振動するが、気体分子の振幅は、温度勾配が急峻になるとともに増加する。気体分子の振幅の増加に伴って、第１受動機４５において、気体分子とスタック４５１とにおける熱の交換量が増加するため、第１受動機４５のスタック４５１における温度勾配を急峻にすることができる。この結果、第１受動機４５における冷却効果が高まるため、第１冷却器４５２の温度を、第１の実施の形態における温度（１０℃）よりも、さらに低くすることが可能となる。従って、熱源２０からの熱によって加熱された半導体装置９をさらに効果的に冷却することが可能となる。
【００８６】
このように、第２の実施の形態に係る搬送装置２００は、第１熱音響冷却装置４０及び第２熱音響冷却装置５０を備えることにより、熱源２０以外の熱源を使用することなく、冷却部３０をさらに冷却することができる。従って、冷却部３０をさらに効率的に冷却することが可能となる。
【００８７】
また、第２音響管５１は、断熱材５８により覆われている。断熱材５８は、第２音響管５１に封入された気体分子の温度が、熱源２０からの熱により上昇することを防ぐ。気体分子の温度が上昇した場合、第２音響管５１内で発生する音の速度が変化する。第２音響管５１内で発生する音の波長は、音速に応じて変化するため、気体分子の温度上昇によって、第２冷却器５５２の温度が所望の温度まで下がらない場合がある。第２音響管５１を断熱材５８で覆うことにより、第２音響管５１に封入された気体分子の温度上昇が抑制されるため、第２熱音響冷却装置５０の性能を維持することが可能となる。
【００８８】
［変形例］
上記実施の形態において、第１熱音響冷却装置４０が、単一のループ管を熱音響機関である場合を説明した。しかし、第１熱音響冷却装置４０は、２つのループ管を備える熱音響機関であってもよい。図９は、第１熱音響冷却装置４０が２つのループ管を備える熱音響機関である場合における第１熱音響冷却装置４０の平面図である。
【００８９】
図９に示すように、第１熱音響冷却装置４０は、第１ループ管６１と、第２ループ管６２と、接続管６３とを備える。第１原動機４２は、第１ループ管６１の中に配置される。第１受動機４５は、第２ループ管６２の中に配置される。接続管６３は、第１ループ管６１と第２ループ管６２とを接続する。第１ループ管６１、第２ループ管６２及び接続管６３は、内部に窒素、アルゴン、ヘリウムなどが封入された音響管である。
【００９０】
第１ループ管６１は、ｘｙ平面と平行となるように配置される。第１ループ管６１は、ｙ軸方向に伸び、エンドレスベルト１３と交差する交差部６１Ａ及び６１Ｂを備える。交差部６１Ａ及び６１Ｂは、熱源２０の下部を通過するように配置され、ベルトコンベア１０の内部空間を通過する。交差部６１Ａは、交差部６１Ｂよりもヘッドプーリ１１に近い位置に配置され、交差部６１Ｂは、交差部６１Ａよりもテールプーリ１２に近い位置に配置される。第１原動機４２は、ベルトコンベア１０の内部空間に位置するように、交差部６１Ａに配置される。
【００９１】
第２ループ管６２は、ｘｙ平面と平行となるように配置される。第２ループ管６２は、ｙ軸方向に伸び、冷却部３０の下部を通過する非交差部６２Ａ及び６２Ｂを備える。非交差部６２Ａは、非交差部６２Ｂよりもテールプーリ１２に近い位置に配置され、非交差部６２Ｂは、非交差部６２Ａよりもテールプーリ１２に遠い位置に配置される。第１受動機４５は、冷却部３０の下に位置するように、非交差部６２Ｂに配置される。接続管６３は、エンドレスベルト１３の内部空間の外において、ｘ軸方向に伸びるように配置される。
【００９２】
このように、２つのループ管を備える熱音響冷却機関である場合、原動機４２にて発生した音波が第１ループ管６１から接続管６３へと伝わり、さらに接続管６３から第２ループ管６２へと伝わる。第２ループ管６２に設けられた第１受動機４５が、熱音響現象を利用して、第２ループ管６２へと伝わった音波から、熱源２０の温度よりも低い冷却温度に対応する冷却用熱を発生させる。
【００９３】
つまり、第１熱音響冷却装置４０は、少なくとも１つの環状構造を有する音響管を備えていればよい。具体的に、図９に示される第１熱音響冷却装置４０の場合は、ループ管６１、６２の２つの環状構造を有すると考えられる。第１原動機４２は、搬送部１５の下部に位置するように音響管の中に配置されればよい。第１受動機４５は、ベルトコンベア１０の終端よりも下流方向に位置するように音響管の中に配置されればよい。
【００９４】
上記実施の形態において、第２熱音響冷却装置５０が、単一のループ管を備える熱音響機関である例を説明した。しかし、第２熱音響冷却装置５０も、第１熱音響冷却装置４０と同様に、２つのループ管を備える熱音響機関であってもよい。この場合、第２原動機５２及び第２受動機５５が搬送部１５の下部に位置するように、熱音響管の中に配置されていればよい。
【００９５】
上記実施の形態において、第１原動機４２及び第２原動機５２の両者が熱源２０と熱的に接続される例を説明した。しかし、第１原動機４２及び第２原動機５２の各々は、別々の熱源と熱的に接続されていてもよい。
【００９６】
上記実施の形態において、搬送装置１００が、半導体装置９のリフロー装置である例を説明したが、これに限られない。搬送装置１００，２００は、物体をベルトコンベア１０により搬送される物体を熱源２０により加熱し、加熱された物体を冷却する装置であれば、その用途は特に限定されない。
【００９７】
また、搬送装置１００，２００は、物体をベルトコンベア１０で搬送する際に物体を加熱しなくてもよい。物体をベルトコンベア１０で搬送した後に、物体を冷却する装置であればよい。この場合、ベルトコンベア１０を駆動させるモータなどを、熱源２０として用いることができる。
【００９８】
なお、上記実施の形態において、搬送部１５がベルトコンベア１０により構成される例を説明したが、これに限られない。物体を上流から下流に搬送することができるのであれば、ベルトコンベア１０以外の手段を搬送部１５として用いてもよい。
【００９９】
また、上記実施の形態において、第１駆動用熱伝導体４３と、第１基準熱伝導体４４，４７と、第１冷却用熱伝導体４６と、第２駆動用熱伝導体５３と、第２基準熱伝導体５４，５７と、第２冷却用熱伝導体５６とが、熱伝導性の高い金属により形成される例を説明したが、これに限られない。これらの熱伝導体は、油相などの液体を循環させるパイプなどでもよい。
【０１００】
また、上記実施の形態において、第１音響管４１及び第２音響管５１の各々が断熱材により覆われていている例を説明したが、これに限られない。第１音響管４１及び第２音響管５１の各々は、断熱材により覆われていなくてもよい。
【０１０１】
また、上記実施の形態において、冷却部３０が物体（半導体装置９）を載置するための台である例を説明したが、これに限られない。冷却部３０は、第１受動機４５で発生する冷却用の熱により冷却され、物体を冷却することができるのであれば、その形状は特に限定されない。
【０１０２】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変形して実施することが可能である。
【符号の説明】
【０１０３】
１００、２００  搬送装置
１０  ベルトコンベア
１５  搬送部
２０  熱源
３０  冷却部
４０  第１熱音響冷却装置
４１  第１音響管
４２  第１原動機
４２  第１駆動用熱伝導体
４３，４７  第１基準熱伝導体
４５  第１受動機
４６  第１冷却用熱伝導体
５０  第２熱音響冷却装置
５１  第２音響管
５２  第２原動機
５２  第２駆動用熱伝導体
５３，５７  第２基準熱伝導体
５５  第２原動機
５６  第２冷却用熱伝導体
【図１】
2018044730.tif 000003
【図２】
2018044730.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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