(57)【要約】【課題】ワークに対して冷風を供給していないときの主管路（冷風供給管路）の温度上昇を防ぐことができる、ワークの冷却装置及び冷却方法を提供することを目的とする。【解決手段】本発明による冷却装置は、冷却すべきワーク２を収容するワーク保持容器３と、冷風を生み出す冷風発生装置４と、冷風発生装置４で発生した冷風をワーク保持容器３へ供給する主管路５と、冷風発生装置４で発生した冷風が流通する副管路６とを具備し、主管路５及び副管路６は互いに熱交換可能に接触する主管路熱交換部分５ａ及び副管路熱交換部分６ａをそれぞれ有し、主管路熱交換部分５ａに冷風を流通させないとき、副管路熱交換部分６ａに冷風を流通させて主管路熱交換部分５ａを冷却する。【選択図】図１
2008286634.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却すべきワーク（２）を収容するワーク保持容器（３）と、
冷風を生み出す冷風発生装置（４）と、
前記冷風発生装置（４）で発生した冷風を前記ワーク保持容器（３）へ供給する主管路（５）と、
前記冷風発生装置（４）で発生した冷風が流通する副管路（６）と、を具備する冷却装置であって、
前記主管路（５）及び前記副管路（６）が互いに熱交換可能に接触する主管路熱交換部分（５ａ）及び副管路熱交換部分（６ａ）をそれぞれ有し、
前記主管路熱交換部分（５ａ）に冷風を流通させないとき、前記副管路熱交換部分（６ａ）に冷風を流通させて前記主管路熱交換部分（５ａ）を冷却することを特徴とする、冷却装置。
【請求項２】
前記副管路熱交換部分（６ａ）が前記主管路熱交換部分（５ａ）にコイル状に巻き付いて形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の冷却装置。
【請求項３】
前記主管路（５）が該主管路（５）を開閉する第１開閉弁（９）を備え、前記副管路（６）が該副管路（６）を開閉する第２開閉弁（１０）を備え、
前記副管路熱交換部分（６ａ）が前記第２開閉弁（１０）より下流側に形成されると共に、前記主管路熱交換部分（５ａ）が前記第１開閉弁（９）より下流側の前記主管路（５）の大部分に形成されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の冷却装置。
【請求項４】
前記副管路（６）が、前記第１開閉弁（９）より上流において前記主管路（５）から分岐された管路であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の冷却装置。
【請求項５】
前記第１開閉弁（９）及び前記第２開閉弁（１０）に代えて、前記主管路（５）及び前記副管路（６）は、前記副管路（６）が前記主管路（５）から分岐する分岐部に配設された三方弁を備えることを特徴とする、請求項４に記載の冷却装置。
【請求項６】
前記ワーク保持容器（３）を複数具備し、前記主管路（５）が前記ワーク保持容器（３）に対して着脱可能に接続されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の冷却装置。
【請求項７】
冷却すべきワーク（２）を収容するワーク保持容器（３）と、
ワーク保持容器（３）へ冷風を供給する主管路（５）にして、主管路熱交換部分（５ａ）が形成された主管路（５）と、
冷風が流通する副管路（６）にして、前記主管路熱交換部分（５ａ）に熱交換可能に接触する副管路熱交換部分（６ａ）が形成された副管路（６）と、を用いるワークの冷却方法であって、
前記主管路（５）をとおして前記ワーク保持容器（３）に冷風を供給することにより前記ワーク（２）を冷却する段階と、
前記ワーク（２）を冷却する前記段階に先行して実施される前記主管路熱交換部分（５ａ）を冷却する段階にして、前記主管路熱交換部分（５ａ）に冷風を流通させないが前記副管路熱交換部分（６ａ）に冷風を流通させることによって前記主管路熱交換部分（５ａ）を冷却する段階と、を含むことを特徴とするワークの冷却方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークを冷風によって冷却する冷却装置及び冷却方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば印刷回路基板等のワークの低温特性を評価するために、ワークを容器に収容し、その容器に冷風を供給してワークを冷却することがしばしば行われている。このようにワークを冷却するための装置として、図４に示す冷却装置１００が従来用いられてきた。この冷却装置１００でワーク１０２を冷却するには、ワーク１０２（この場合印刷回路基板）が収容されたワーク保持容器１０３を架台１０８上に配置した後、冷風発生装置１０４に接続された主管路１０５をワーク保持容器１０３に接続し、主管路１０５に配設された第１開閉弁１０９を開放することによりワーク保持容器１０３に冷風を供給してワーク１０２を冷却する。このとき冷風はワーク保持容器１０３に設けた排出管路１０７から周囲に排出される。ワーク１０２が所定の低温度に達したら、主管路１０５から分岐している副管路１０６側に冷風を流すように第１開閉弁１０９及び副管路の第２開閉弁１１０を操作し、次いでワーク保持容器１０３から主管路１０５を取り外す。以上で一サイクルの冷却工程が終了し、通常は後続するワーク保持容器１０３を架台１０８上に配置して前述の冷却工程を繰り返す。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところが、図４の冷却装置では、主管路１０５が閉じられて時間が経過するにつれて、主管路の第１開閉弁１０９より下流側の部分及びその内部に滞留する空気の温度は、冷風発生装置１０４が作動していたとしても次第に上昇することとなる。このため、前述の冷却工程が連続して行われる場合は問題ないが、主管路１０５が閉じられて比較的長い時間が経過した後に第１開閉弁１０９を開放してワーク保持容器１０３に冷風を供給したとき、比較的高温の空気がワーク保持容器１０３に供給されて不正確な温度特性評価が行われる恐れがある。あるいは、ワーク保持容器１０３内の温度を所定の温度まで下げるのに要する時間が長くなるという問題があった。
【０００４】
前述の問題に対処するために、主管路の第１開閉弁から下流側の部分を極力短縮した装置が考えられるが、そのような装置の場合、第１開閉弁、第２開閉弁、主管路とワーク保持容器との接続部、及び排出管路とワーク保持容器との接続部が集中するため保守性が低下するという別の問題が生じる。
【０００５】
また、一つのワーク保持容器１０３に対する冷却が終わって主管路１０５をワーク保持容器１０３から取り外した後も主管路１０５に冷風を流し続けて主管路１０５を冷却することは、冷却温度が０℃以上の比較的高い場合には結露の問題を無視すれば可能であるが、０℃以下の場合には主管路１０５の先端の排出口周辺部に水蒸気の氷結が生じて主管路が閉塞されるため実施できない。特に、印刷回路基板のようなワーク１０２は、その低温特性を評価するために、通常は例えば−３０℃といった０℃よりもはるかに低い温度まで冷却されるので氷結現象は著しいものとなる。また、氷結防止のためのヒーターを主管路１０５の排出口に設けることは、冷却性能の悪化及び不安定化につながるため採用できない。
【０００６】
本発明は、前述の問題点に鑑みてなされたものであり、ワークに対して冷風を供給していないときの主管路（冷風供給管路）の温度上昇を防ぐことができるワークの冷却装置及び冷却方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記課題を達成するための技術的手段として、特許請求の範囲の各請求項に記載の冷却装置及び冷却方法を提供する。
【０００８】
請求項１に記載された冷却装置は、冷却すべきワーク（２）を収容するワーク保持容器（３）と、冷風を生み出す冷風発生装置（４）と、冷風発生装置（４）で発生した冷風をワーク保持容器（３）へ供給する主管路（５）と、冷風発生装置（４）で発生した冷風が流通する副管路（６）とを具備し、主管路（５）及び副管路（６）は互いに熱交換可能に接触する主管路熱交換部分（５ａ）及び副管路熱交換部分（６ａ）をそれぞれ有し、主管路熱交換部分（５ａ）に冷風を流通させないとき、副管路熱交換部分（６ａ）に冷風を流通させて主管路熱交換部分（５ａ）を冷却することを特徴としている。これにより、主管路（５）に冷風が流通しない間においても主管路熱交換部分（５ａ）が冷却されるので、ワーク保持容器（３）及びワーク（２）に対して主管路（５）を介して冷風を供給しない時間の長短にかかわりなく、主管路（５）からワーク保持容器（３）に冷風を供給し始めるときの冷風温度はほぼ一定に維持される。
【０００９】
請求項２に記載の冷却装置は、上記冷却装置において、副管路熱交換部分（６ａ）が、主管路熱交換部分（５ａ）にコイル状に巻き付いて形成されていることを特徴としている。これにより、主管路熱交換部分（５ａ）と副管路熱交換部分（６ａ）との間の熱交換効率が高まり主管路熱交換部分（５ａ）に対する冷却性が高まる。
【００１０】
請求項３に記載の冷却装置は、前述の冷却装置において、主管路（５）が該主管路（５）を開閉する第１開閉弁（９）を備え、副管路（６）が該副管路（６）を開閉する第２開閉弁（１０）を備え、副管路熱交換部分（６ａ）が第２開閉弁（１０）より下流側に形成されると共に、主管路熱交換部分（５ａ）が第１開閉弁（９）より下流側の主管路（５）の大部分に形成されることを特徴としている。これにより、主管路熱交換部分（５ａ）に対する冷却性が高められる。
【００１１】
本発明においては、副管路（６）は第１開閉弁（９）より上流において主管路（５）から分岐された管路であってよく、さらに主管路（５）及び副管路（６）は、第１開閉弁（９）及び第２開閉弁（１０）に代えて、副管路（６）が主管路（５）から分岐する分岐部に配設された三方弁を備えてもよい。
【００１２】
請求項６に記載の冷却装置は、前述の冷却装置において、ワーク保持容器（３）を複数具備し、主管路（５）がワーク保持容器（３）に対して着脱可能に接続されることを特徴としている。これにより、本冷却装置により冷却したワーク（２）をワーク保持容器（３）に収容したまま、つまりワーク保持容器（３）により断熱して低温を維持したまま後続する工程へ搬送することが可能になる。
【００１３】
請求項７に記載の冷却方法は、冷却すべきワーク（２）を収容するワーク保持容器（３）と、ワーク保持容器（３）へ冷風を供給する主管路（５）にして、主管路熱交換部分（５ａ）が形成された主管路（５）と、冷風が流通する副管路（６）にして、主管路熱交換部分（５ａ）に熱交換可能に接触する副管路熱交換部分（６ａ）が形成された副管路（６）とを用いて実施され、主管路（５）をとおしてワーク保持容器（３）に冷風を供給することによりワーク（２）を冷却する段階と、ワーク（２）を冷却する段階に先行して実施される主管路熱交換部分（５ａ）を冷却する段階にして、主管路熱交換部分（５ａ）に冷風を流通させないが副管路熱交換部分（６ａ）に冷風を流通させることによって主管路熱交換部分（５ａ）を冷却する段階と、を含むことを特徴としている。これにより、主管路（５）に冷風が流通しない間においても主管路熱交換部分（５ａ）が冷却されるので、ワーク保持容器（３）及びワーク（２）に対して主管路（５）を介して冷風を供給しない時間の長短にかかわりなく、主管路（５）からワーク保持容器（３）に冷風を供給し始めるときの冷風温度はほぼ一定に維持される。
【００１４】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施態様に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１は、本発明の一実施態様に係る冷却装置１の概略構成を示している。この冷却装置１は、印刷回路基板をワーク２として冷却するものであって、主要構成要素として、ワーク２を収容するワーク保持容器３と、冷風を生み出す冷風発生装置４と、冷風発生装置４で発生した冷風をワーク保持容器３へ供給する主管路５と、主管路５から分岐された副管路６と、ワーク保持容器３内の気体を排出する排出管路７と、ワーク保持容器３を搭載する架台８とを具備している。また、主管路５及び副管路６はそれらの管路を開閉する第１開閉弁９及び第２開閉弁１０をそれぞれ備えている。なお、ワーク２の冷却目標温度は、本実態様においては氷点下３０℃である。
【００１６】
ワーク保持容器３は、図１では一個だけが図示されているが、本実施態様の冷却装置１は同様のワーク保持容器３を複数具備している。ワーク保持容器３はワーク２である印刷基板を収容して所定位置に保持すると共にほぼ密閉された空間を形成する。ワーク保持容器３の底面には冷風導入口１１及び排出口１２が設けてあり、それら冷風導入口１１及び排出口１２には主管路５及び排出管路７が着脱可能にそれぞれ接続される。
【００１７】
冷風発生装置４は、本技術分野で一般的に使用されるタイプでのものであり、乾燥した低温の空気を発生して送出することができ、発生した氷点下３０℃以下の低温空気は送出口１３から主管路５へ圧送される。
【００１８】
主管路５は、その基端が冷風発生装置４の送出口１３に接続され、前述したとおりその先端部５ｂがワーク保持容器３の冷風導入口１１に着脱可能に接続され、その途中に第１開閉弁９が配設されている。副管路６は、本実施態様では主管路５の第１開閉弁９より上流側から分岐され、その先端部６ｂが周囲の大気に開放され、途中に第２開閉弁１０が配設されている。なお、副管路６の先端部６ｂには図示されない氷結防止ヒーターが備えられている。これは、このヒーターがないと副管路６の先端部周囲の大気中の水蒸気が前記先端部６ｂから排出される−３０℃以下の低温空気によって氷結されて副管路の先端部６ｂが閉塞されるためである。また同様のヒーターは排出管路７の先端部７ａにも備えられている。
【００１９】
図１に示されるように、本発明の冷却装置１は、主管路５の第１開閉弁９より下流側の部分と副管路６の一部が互いに近接して並進する部分を有している。前記並進部分は、本実施例では、主管路５が架台８内に進入した直後の部位から主管路の先端部５ｂつまりワーク保持容器３との接続部近くまで形成され、その結果主管路５の第１開閉弁９より下流側の大部分に並進部分が形成される。図１では、分かり易くするために、前記並進部分の副管路６と主管路５との間には隙間があるように描かれているが、実際には前記隙間はなく並進部分の主管路５及び副管路６は、互いに熱交換が可能であるように接触している。なお、以下の明細書中では主管路５及び副管路６の前記並進部分をそれぞれ「主管路熱交換部分５ａ」及び「副管路熱交換部分６ａ」と呼称する。
【００２０】
本実施例の主管路５及び副管路６の材質は、少なくとも主管路熱交換部分５ａ及び副管路熱交換部分６ａは銅又はアルミニュウム合金等の高い熱伝導率を有する金属材料から作られることが好適である。
【００２１】
主管路５及び副管路６が前述のように構成されているので、主管路５の第１開閉弁９を閉じると共に副管路６の第２開閉弁１０を開放したとき、すなわち冷風を主管路熱交換部分５ａには流通させないが副管路熱交換部分６ａに流通させたとき、主管路熱交換部分５ａ及びその内部に滞留している空気は副管路熱交換部分６ａを流通する冷風により冷却される。
【００２２】
次に、本発明の一実施態様に係るワークの冷却方法を図２を参照して以下に説明する。この実施態様の冷却方法は例えば前述した実施態様の冷却装置１を使用して実施可能である。この冷却方法は、図２に示される７段階のステップＳ１〜Ｓ７を順次実施することによりなされる。なお、前記７段階のステップＳ１〜Ｓ７を総称して冷却工程と呼ぶ。また、図２は、一つのワーク保持容器３に対してのみ記しているが、この冷却工程は通常は先行又は後続するワーク保持容器３（及びワーク２）に対して繰り返し実施される。
【００２３】
まず、ワーク２をワーク保持容器３内に収容して保持する（Ｓ１）。
次に、ワーク保持容器３を架台８に固定する（Ｓ２）。
次に、主管路５及び排出管路７をワーク保持容器３の冷風導入口１１及び排出口１２にそれぞれ接続する（Ｓ３）。
次に、主管路５の第１開閉弁９を開放すると共に副管路６の第２開閉弁１０を閉じる。その結果冷風発生装置４で発生した冷風は主管路５を通してワーク保持容器３に供給されて排出管路７から排出される間にワーク２を冷却する（Ｓ４）。
次に、ワーク２が所定の温度に冷却された後、第１開閉弁９を閉じると共に第２開閉弁１０を開放する。その結果、主管路熱交換部分５ａには冷風は流れないが、副管路６に冷風が流れて副管路熱交換部分６ａを流れる冷風によって主管路熱交換部分５ａが冷却される（Ｓ５）。
次に、主管路５及び排出管路７をワーク保持容器３から取り外す（Ｓ６）。
次に、ワーク保持容器３を架台８から取り外す（Ｓ７）。
以上で一つのワーク保持容器３及びワーク２に対する冷却工程が完了する。なお、架台８から取り外されたワーク保持容器３は検査ステーションへ搬送されて、そこでワーク２がワーク保持容器３に収納された状態で低温特性を検査される。
【００２４】
また、後続する各ワーク保持容器３及びワーク２に対して上述の冷却工程が繰り返し実施されるので、ステップ４においてワーク２を冷却するために主管路５の第１開閉弁９を開放する直前の主管路熱交換部分５ａは、その部分が先行したワーク保持容器３のためのステップ５の時点から副管路熱交換部分６ａを流れる冷風によって冷却されているので、主管路熱交換部分５ａに冷風は流れないものの副管路６を流れる冷風にほぼ等しい温度を有している。
【００２５】
ところで、冷風発生装置４を含めて冷却装置１を長時間停止した後に冷却装置１を始動するときは、ワーク２なしの状態で上記ステップ５からスタートすることにより、主管路熱交換部分５ａをあらかじめ冷却しておくことができる。
【００２６】
次に本発明の一実施態様に係る冷却装置の変更例について、図３を参照して説明する。図３は、主管路熱交換部分５ａと、それに巻き付いた副管路熱交換部分６ａを示す正面図である。副管路熱交換部分６ａはこのように直線状の主管路熱交換部分５ａにコイル状に巻き付いて形成されるので、主管路熱交換部分５ａとの間の熱交換効率が高められる。
【００２７】
本発明の冷却装置及び冷却方法は前述した変更例の他にも様々な変更例が可能であり、例えば、前記第１及び第２開閉弁に代えて三方弁を、副管路６が主管路５から分岐する分岐部に設けてもよい。
【００２８】
また、副管路６を主管路５から分岐させないで冷風発生装置４から直接引き出してもよい。
【００２９】
また、複数ではなく単一のワーク保持容器３を具備する冷却装置又は用いる冷却方法も本発明において可能である。その場合は、単一のワーク保持容器３が架台８に固定的に取り付けられ、主管路５及び排気管路７はワーク保持容器３に接続されたままで、ワーク２をワーク保持容器３に対して次々に入れ替えて冷却する。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施態様による冷却装置の概略的構成図である。
【図２】本発明の一実施態様による冷却方法の工程を示す図である。
【図３】図１の冷却装置の変更例の主管路熱交換部分及び副管路熱交換部分を示す正面図である。
【図４】従来の技術による冷却装置の概略的構成図である。
【符号の説明】
【００３１】
２    ワーク
３    ワーク保持容器
４    冷風発生装置
５    主管路
５ａ    主管路熱交換部分
６    副管路
６ａ    副管路熱交換部分
７    排出管路
８    架台
９    第１開閉弁
１０    第２開閉弁
【図１】
2008286634.tif 000003
【図２】
2008286634.tif 000004
【図３】
2008286634.tif 000005
【図４】
2008286634.tif 000006