(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御対象に接触すべく端面に形成せしめた高熱伝導率の金属材料からなる接触子を有し、制御対象を所定の温度に設定すべく前記接触子に向けて伝熱すべく流体を注入する注入路と、伝熱を終えた流体を回収すべく前記注入路に連結路及び回収路に連続する循環路を備え、前記循環路の前記接触子または連結路近傍に配置される温度センサーと、前記流体を加熱すべく前記温度センサー及びこれに接続される制御部と連動して作動する加熱ヒータとを備えたことを特徴とする温度制御装置の構造。
【請求項２】
注入路と回収路は同軸的に配置された２重の筒体であり、高熱伝導率材料からなる金属板で形成された前記２重の筒体の端面を封鎖するごとく配置される接触子と、注入路と回収路とを繋ぐ連結路は前記接触子近傍に形成される内筒の内径部容積と外径部容積とを繋ぐ空間である請求項１に記載の温度制御装置の構造。
【請求項３】
注入路と回収路は同軸的に配置された２重の筒体であり、高熱伝導率材料からなる金属板で形成された前記２重の筒体の端面を封鎖するごとく配置される接触子と、注入路と回収路とを繋ぐ連結路とを備えた温度制御装置であって、前記接触子を２種の金属の接合部材で作成し、前記接合部材の各金属と外部の制御部との間を電気的に接続し、熱起電力素子及びジュール熱発生素子として使用する温度制御装置の構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
電子機器に於ける部品、または半導体材料ないしは他の材料の物性試験に於いて、部品の一部または材料の微少領域に、周囲とは異なった温度条件を設定することのできる温度制御装置に関する。
【０００２】
複数の機能要素または部分の集合からなる機器にあって、環境温度の変動に伴って発生する個々の要素または部分（以下、微少領域という。）の特性の変化が、機器の性能に差異を生じさせ、機器の機能に大きな影響を与える場合がある。
【０００３】
この様な場合、従来は機器全体を、任意の温度に設定可能な恒温室内に収容の上、設定温度を変え、機器全体に加わる温度の変化と、機器の特性の変化との関係を調査し、その態様を解析することによって、微少領域の温度特性を推定していた。しかしこの方法では、機器全体を構成する微少領域各部が複雑に関係し合って現れると思われる特性の変化から、特定の微少領域の温度特性と環境温度及び機器の特性の変化との関係を正確に特定することは不可能に近い。
【０００４】
特に、ＬＳＩ、半導体メモリ等の集積回路等ないしその他の電子部品が高度に集合してなる電子機器等（以下、単に機器という。）にあって、周囲温度の変動に伴って変化する機器の特性の変化が、どの部品または部分の温度特性に基づいて発生するかを、既に知られている部品や構成材料の個々のデータを参照の上、理論的に推定していた。或いは当該機器の対象領域にフロン又は二酸化炭素等のガスをスプレーで吹き付けて冷却、または鏝状の高温体を当該部分に接触させて加熱する等によって、対象部分を周囲と異なった温度環境を作り実験していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記した第１の方法において、様々な個別データを参照して理論的に推定するとは言いながら、所詮は推定であって、正確な要因を把握できるとは言い難かった。また第２の方法において使用される用具は、媒体の出力が特に管理されたものではなく精密な温度設定は困難と言わざるを得ない。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記した課題を解決するための手段として提案するもので、請求項１の発明は、先端を、制御対象に接触すべく、フロープ先端に形成せしめた高熱伝導率の金属材料からなる接触子と、前記接触子を所定の温度に設定すべく、該接触子に接触し伝熱する制御温度に調節された流体及びその流路と、前記流路に流体を注入する注入路と、流体を循環すべく、前記注入路と連結路及び回収路とに連続する循環路を備え、前記循環路の前記接触子または連結路近傍に配置される温度センサーと、前記流体を加熱すべく前記温度センサー及びこれに接続される制御部と連動して作動する加熱ヒータとを備えたことを特徴とし、取扱いが簡便かつハンディータイプの温度制御装置を提供する。ここで前記プロープならびにその先端に形成された接触子の形状と大きさは対象となる制御傾城によって多様な変化が考えられる。
【０００７】
次に請求項２の発明は、プロープは注入路と回収路は同軸的に配置された２重の筒体であり、高熱伝導率材料からなる金属板で形成された前記２重の簡体の端面を封鎖するごとく配置される接触子と、注入路と回収路とを繋ぐ連絡路は前記接触子近傍に形成される内筒の内径部容積と外径部容積とを繋ぐ空間である請求項１に記哉の温度制御装置の小型化が可能となる。
【０００８】
請求項３の発明は、前記接触子を２種の金属の接合部材で作成し、前記接合部材の各金属と外部の制御部との間を電気的に接続し、熱起電力素子及びジュール熱発生素子として使用する請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の温度制御装置の温度制御機能を高め、更に一層小型化することができる。
【０００９】
【実施例】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。図１は、本発明の実施例に係る温度制御装置を示す構成図、図２は図１の温度制御装置の主体を構成する制御プローブ１００の内部を示した断面図である。図で、２１は前記制御プローブ１００の外形を形成する筒状の容器で、その内側には、伝熱媒体となる流体Ｆの流路２が形成されている。注水口３には、流体Ｆを送給すべく、流路２と流体Ｆの供給源１１とを中継する管路４が接続される。
【００１０】
図１及び図２は、制御プロープに、流体Ｆの供給管路の他に回収管路を設け、図４，１に示す供給源に接続する。さらにノズルの先端に接触子を設け、制御対象の極めて狭小な領域に向けての伝熱を可能にしたことで、微少領城の温度制御を容易にするのみならず領域外への影響を少なくし、かつ流体Ｆの再回収を可能にしている。
【００１１】
図１及び図２で、制御プローブ１００は、同軸的に配置された外筒２１と内筒２２との２重の筒体からなる。２３は、銅または銅合金等の高熱伝導率材料の金属板からなる接触子で、前記外筒２１の、一方の端面を封止する。接触子２３近傍の内筒２２の端部には、図２に図示したように、内筒２２の内径部容積２５と外形部容積２６とを連絡する連結路４が、放射状に形成されている。２７は外筒２１に形成した管路からなる回収路で、前記外形部容積２６と外部の流体Ｆの処理機器とを繋ぐ。３は注入口を示し、該注入口３から送給された流体Ｆは内筒２２の内径部容積２５を図示左端の接触子２３に接触、前記空間２４を経て外形部容積２６に移動、図示矢線で示すような流路を形成し流体Ｆは管路２７経て供給源１１に帰還する
【００１２】
図３は、図１の鎖線Ｃに囲まれた部分を拡大して表したもので、回中の符号２１ないし２６は図１及び図２と同様である。２８は流体Ｆを加熱するためのヒ−タ、２９は流体Ｆの湿度を検知するための温度センサーである。ここで湿度センサー２９は本発明に係る温度制御装置の制御節囲をカバーするものであれば、いかなる方式の温度センサーであっても良く、例えばサーミスター、白金側温抵抗体または熱電対、赤外線測温計等の何れであっても良い。温度センサー２９は接触子２３近傍の温度を検出し、そのデータは制御部に送られる。
【００１３】
図４には、この実施例の回路図を示す。図中、制御部は、温度センサー２９の検知データ２９Ａを受けて流体Ｆを目標温度にすべく供給電力２８Ａを制御する。
【００１４】
図５は、図１の鉄線Ｃに囲まれた部分の図３とは別の図を示している。図３では、温度検出と加熱ヒータは別個の素子を使用しているのに対し、本実施例では接触子２３と内筒２２を異なった種類の金属によって形成し、各金属からは外部の制御回路に接涜するリード線２２Ａ，２３Ａが設けられ、この外部制御回路と協同して温度検出と加熱ヒータ双方の機能を具備する。具体的には、接触子２３と内筒２２を異なった材質の金属を接合し、熱エネルギーと電気エネルギーを相互に変換可能な熱起電力効果及びジュール熱の発生による温度制御素子としての機能を持たせている。
【００１５】
図６には、前記図５の実施例に対応した制御プロープを含む温度制御システム全体を示す。図中、１００は前記図５の構遣を備えた制御プローブで、その内部に備える接触子２３と内筒２２と制御部２００との間を前記リード線２２Ａ，２３Ａが仲介する。このリード線２２Ａ，２３Ａが仲介する接触子２３と内筒２２の入出カは端子２３１Ａ及び２２１Ａを経てリレー２０１及び制御回路に接続される。リレー２０１の常時閉接点Ａは接触子２３に電力を供給すべく金属体２３Ａ，２３Ｂと電源との間に電力の供給回路が形成される。金属体２３Ａ，２３Ｂ間には、ジュール熱による温度上昇が発生するよう電圧が加えられ、これに接触する流体Ｆを加熱する。所定の時問の経過後、リレー２０１の常時閉接点Ａは開路し常時開接点Ｂは閉路する。このリレー２０１の切り替えによって金属体２３Ａ，２３Ｂに加えられていた電カの供給は断たれ、金属体２３Ａ，２３Ｂの温度上昇は休止する。金属体２３Ａ，２３Ｂの温度上昇が休止することで、接触子２３は予冷却されている流体Ｆからの伝熱によって再びその温度を低下させる。
【００１６】
つぎにリレー２０１の常時開接点Ｂの閉路時は、閉路時金属体２３Ａ，２３Ｂのゼーベック効果に基づく電圧の発生を感温データとして制御回路に伝える。制御回路は、金属体２３Ａ，２３からの感温データを基に、リレー２０１を操作、感温データが制御目標より低い温度の時は、接点Ａの回路を閉じ、金属体２３Ａ，２３Ｂ間に電力を供給しジュール熱の発生によって接触子２３を加熱する。所定時間経過後、再ぴ接点Ｂに切り替え、接触子２３を感温素子として作用させる。
この操作を反復させることで、接触子２３の温度を制御し、これに接触した制御対象８の温度を目標温度に到達せしめる。
【００１７】
これらの過程は制御回路２０２に組み込まれた演算回路が、感温データを参照してプログラムされる。
【００１８】
【発明の効果】
上述の如く本発明によれば、次に述べる種々の効果を実現することができる。すなわち制御対象の特定の微少領域を他の領域とは異なった任意の温度に制御しようとして、制御プローブの先端に形成された接触子を、制御すべき領城に接触させ、前記制御プローブ内に循環する所定の温度に調整された流体より伝熱され、対象領城に限って所定の温度に制御することが出来る。
【００１９】
また請求項３に記載した発明では、接触子自体を異種金属の接合部材で構成、熱電素子としての機能を持たせたことで、制御プローブの小型化と制御機能を高めることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】制御プロープのノズル先端を接触子で封鎖した請求項１ないし詰求項２に記載した実施例の構造を示した断面図である。
【図２】図１の鎖線Ａ−Ａで示す部分断面図である。
【図３】図１の鎖線Ｃで示す円に囲われた部分の拡大図で、請求項４に係る実施例の詳細図である。
【図４】図１ないし図３の実施例に係る制御プローブを使用した温度制御装置全体を示す。
【図５】図１の鉄線Ｃで示す円に囲われた部分の拡大図で、図３とは別の請求項３に係る実施例の詳細図である。
【図６】図５の実施例に係る制御プロープを使用した湿度制御装置全体を示す。
【符号の説明】
２  流路
３  注入口
４  供給管路
８  制御対象
１１  供給源
２１  外筒
２２  内筒
２３  接触子
２２Ａ，２３Ａ  リード線
２３Ｂ  接合部
２４  空間
２５  内径部容積
２６  外形部容積
２７  回収路
２８  加熱ヒータ
２８Ａ  加熱ヒータ入力線
２９  温度センサー
２９Ａ  湿度センサー引き出し線
１００  制御プロープ
２００  制御部
２０１  リレー
Ｆ  流体
Ｆｏ  流体出力
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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