JP2001017868A - 試験用恒温装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 恒温室内を通過する空気をより均一にしてよ
り効率的に対象物を所定の温度に近づけ、場合によって
風量を制御してより自然な状態に近づける試験用恒温装
置を提供する。 【解決手段】 内部に空気を通過させる給気口１６及び
排気口１９が設けられた恒温室１１と、排気口１９から
排出された空気を給気口１６に送り込んで、恒温室１１
内に空気を循環させるファン２３と、排気口１９から給
気口１６までの風通路２０に設けられて通過する空気を
所定温度に保持する冷加熱器２１、２２とを有する試験
用恒温装置１０において、恒温室１１は高さが低く、し
かも恒温室１１の奥行き又は横幅が、恒温室１１の高さ
より大きくなった直方体形状となって、給気口１６は恒
温室１１の奥側壁の一部に拡幅して又は全部に形成さ
れ、排気口１９は恒温室１１の手前側の床面又は天井面
に拡幅して形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、恒温室内の温度を
一定に保つように調節できる試験用恒温装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】恒温装置は、主に半導体、構造材料、及
び各種精密製品を、高温、低温等の所定の温度に曝すた
めの環境試験用の装置として使用されている。中でも、
最近の電子技術の発展に伴い、高精度の製品が要求され
てきているため、その試験環境の温度についても、高精
度の制御が要求されている。従来の試験用恒温装置は、
周囲に断熱材が配置され、正面側には開閉する扉を有す
る恒温室を有し、この恒温室の奥側壁上部には内部に空
気を供給する給気口が配置され、更に恒温室の奥側壁の
下部には内部の空気を排出する排気口が設けられてい
る。そして、排気口から排出された空気は、ヒータやク
ーラで加温又は冷却されてファンによって給気口に送り
込まれ、恒温室の内部を空気が循環する構造となってい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記し
た従来例に係る試験用恒温装置においては、以下に示す
ような問題点を解決する必要がある。 （１）恒温室内への送風は、恒温室（恒温槽）の奥側壁
上部に形成された給気口から行われれ、恒温室の奥側壁
下部に形成された排気口で排出される。従来型の恒温室
は無試料状態でしか性能を保証できない機構であり、従
って、試料（対象物）の数量、形状、配置方法によって
は、恒温室内に空気の流れが殆どない部分が存在し、こ
の場所にある対象物は、空気によって加熱あるいは冷却
されにくい。従って、恒温室内に入れた対象物を所定の
温度に均一に保持するのが難しいという問題がある。 （２）対象物が発熱性を有する場合には、対象物の加熱
度合いや冷却度合いによって、対象物に温度差がある
と、温度特性の違いによって対象物の測定精度に影響が
あるという問題がある。 （３）恒温室内部は高さが高く、スペースを有効に利用
する為、棚等を設けていたが棚の存在によって空気が遮
られる部分が生じる。また、棚が存在するため、空気の
流れが恒温室の奥側に偏よるので、恒温室の手前側上部
及び下部に対しては、空気の流れが悪く、対象物を置い
た場合の加熱、冷却の度合いが異なり、全体を均一に保
温、保冷するのが難しい。 （４）従来の試験用恒温装置では、ファンが一定の高速
回転のために、対象物が所定の温度になっても、ファン
が高速回転しており、恒温室内に必要以上の風が発生す
るので、自然環境からは遠ざかり、対象物の測定に誤差
が生じる恐れがある。本発明はかかる事情に鑑みてなさ
れたもので、恒温室内を通過する空気をより均一にして
より効率的に対象物を加熱又は冷却し、場合によって
は、風量を制御することでより自然環境に近づけた運転
が可能となる試験用恒温装置を提供することを目的とす
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】前記目的に沿う本発明に
係る試験用恒温装置は、周囲に断熱材が配置され、正面
側には開閉する扉を有し、内部に空気を通過させる給気
口及び排気口が設けられた恒温室と、前記排気口から排
出された空気を前記給気口に送り込んで、前記恒温室内
に空気を循環させるファンと、前記排気口から前記給気
口までの風通路に設けられて通過する空気を所定温度に
保持する冷加熱器とを有する試験用恒温装置において、
前記恒温室は高さが低く、しかも該恒温室の奥行き又は
横幅が、前記恒温室の高さより大きくなった直方体形状
となって、前記給気口は前記恒温室の奥側壁の一部に拡
幅して又は全部に形成され、前記排気口は前記恒温室の
手前側の床面又は天井面に拡幅して形成されている。こ
のように、本発明に係る試験用恒温装置においては、恒
温室の高さが低くなって、しかも該恒温室の横幅又は奥
行きが恒温室の高さより大きくなっているので、従来の
ように、対象物を載せる棚を使用しなくても従来のよう
な恒温装置と同等に対象物を配置できる。従って、棚に
よって風が遮られることがないので、より効率的に均等
温度にできる。また、試料の上部に風が流れる通風エリ
アを設けることで、試料のサイズ、配置レイアウトによ
り風が遮られるのを防いでいる。そして、給気口を恒温
室の奥側壁の一部に拡幅して又は全部に形成し、排気口
を恒温室の手前側の床面又は天井面に拡幅して形成する
ことによって、恒温室内の空気の流れを略同一方向とす
ると共に、その同一方向の空気の通路を長くし、より均
等に高速な空気が対象物に接するようにして、対象物の
加熱又は冷却の時間を短くしている。そして、恒温室の
高さが低いので、全体的に試験用恒温装置の高さが低く
なり、結果として２段又は３段に重ねて使用できる。

【０００５】本発明に係る試験用恒温装置において、フ
ァンは変速ファンからなって、恒温室内の空気が所定温
度近傍になった場合には、低速に切り換えて使用される
ようにするのが好ましく、これによって、ファンのエネ
ルギーを節約できる他、短時間のうちに所定温度に雰囲
気温度を変えることができ、恒温室の内部に必要以上の
風を起こさないで済むので、結果として自然環境に近い
状態をつくることができる。そして、本発明に係る試験
用恒温装置において、給気口には、恒温室内に送る空気
を均等に供給する風制御部材が設けられているのが好ま
しく、これによって、ファンによって送られる空気の流
れに偏流があってしも、風制御部材によって、動圧が一
旦静圧に変えられ、更には各風制御部材からより均等に
空気が吹き出すので、恒温室を通過する空気の流れを全
域に渡ってより均等にすることができる。

【０００６】本発明に係る試験用恒温装置において、冷
加熱器は、風通路を通過する空気の流れに対して上流側
に配置されたクーラと下流側に配置されたヒータとから
構成するのが好ましい。これは、クーラを用いて空気を
所定の温度に細かく制御することは困難であるが、ヒー
タによって所定の温度に加熱することは容易であるとい
う事情に基づく。従って、一旦冷却した空気を、ヒータ
によって微調整しながら所定の温度に加熱するので、正
確に設定する温度にすることができる。また、本発明に
係る試験用恒温装置において、恒温室の側壁には、恒温
室内に配置される試験用の機器との電気的接続を行う導
線が通過する小径の導通孔が設けられているのが好まし
く、これによって、電気的接続を必要とする対象物であ
っても、外部から電源又は信号を供給しながら、又は外
部に電源又は信号を送りながら試験を行うことができ
る。

【０００７】

【発明の実施の形態】続いて、添付した図面を参照しつ
つ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発
明の理解に供する。図１は本発明の一実施の形態に係る
試験用恒温装置の側面図、図２は同正面図、図３は同平
面図、図４は他の実施の形態に係る試験用恒温装置の側
面図、図５は試験用恒温装置の動作説明図、図6 は試験
用恒温装置の電気配線のブロック図である。図１〜図３
に示すように、本発明の一実施の形態に係る試験用恒温
装置１０は、内側はステンレス板によって覆われ、その
外側には断熱材が配置された恒温室１１と、これに隣接
する操作制御室１２とを有している。恒温室１１は、奥
行きｄは高さｈの２．５〜５倍程度、横幅ｗは高さｈの
２〜４倍程度の直方体状となって、その正面側に下部を
蝶番１３で恒温室本体に開閉自在に取付けられた扉１５
を有している。この扉１５は所定の断熱材で充填されて
恒温室１１内外の熱移動を防止している。なお、図２に
おいて１５ａは取っ手であり、この実施の形態では恒温
室１１内部の高さは１５０〜２５０ｍｍ程度、試験用恒
温装置１０の全体の高さは４００〜５００ｍｍ程度とな
っている。

【０００８】恒温室１１の奥側壁の全面には給気口１６
が形成されている。この給気口１６には風制御部材の一
例であるスクリーン（網）１７が設けられて、給気口１
６から恒温室１１内に流入する空気がより均一になるよ
うになっている。そして、恒温室１１内の手前側（前面
側）には、床面１８の全幅にわたる排気口１９が形成さ
れ、恒温室１１の底部から裏側にかけて排気口１９から
前記した給気口１６に繋がる風通路２０が形成されてい
る。なお、排気口１９にもスクリーンを設けることが好
ましく、これによって、物が排気口１９内に落下しない
他、排気口１９に風抵抗を与えて、恒温室１１内により
均等に風を吹かすことができる。この風通路２０には、
冷加熱器を構成するクーラ２１及びヒータ２２と、ファ
ン２３が空気の流れに対して上流側から下流側にかけて
配置され、恒温室１１の排気口１９から排出された空気
をクーラ２１が冷却し、ヒータ２２で所定温度に加熱し
て、ファン２３によって給気口１６より恒温室１１内に
押し込んでいる。なお、２３ａはファンのモータを示
す。前記したクーラ２１には、操作制御室１２内に配置
された冷蔵庫や冷房機で使用される周知構造の冷凍機２
１ａが接続され、冷凍機２１ａによって所定温度に冷却
された冷媒（例えば、空気や水）をクーラ２１にファン
やポンプを用いて循環している。

【０００９】ヒータ２２は通常の電熱線（例えば、ニク
ロム線）からなって、電流を流すことによって発熱し、
通過する空気を加熱する構造となっている。このヒータ
２２を流す電流は細かく制御されて、通過する空気を所
定の温度に加熱するに必要な熱を発することが可能とな
っている。前記ファン２３はこの実施の形態では、２台
の軸流ファンが使用され、その羽根はスクリーン１７の
背部に隙間を有して配置されている。これによって、恒
温室１１の内部に低速と高速の風を送ることができるよ
うになっている。ここで、ファン２３として軸流ファン
の代わりに、図４に示すようにファン本体が軸方向に長
いシロッコファン２４（又はクロスローラファン）を使
用することも可能である。この場合、シロッコファン２
４は直径が小さいので、スクリーン１７の背面側に複数
並べて配置し、更に、シロッコファン２４は円周方向に
風を発生させるので、スクリーン１７方向に風が流れる
ようなガイド板を設けておく。これによって、給気口１
６に対してより均等な風が当たり、スクリーン１７を通
過することによって更に平滑化される。なお、２４ａは
シロッコファン２４のモータを示す。恒温室１１の下部
には、パレット２５が取り外し可能に配置され、恒温室
１１の奥側下部にはドレイン抜き２６が設けられ、溜ま
った水等を排出できるようになっていると共に、恒温室
１１の一方の側壁には、小径の導通孔２７が設けられ
て、恒温室１１内に配置された対象物の一例である試験
用の電気機器との電気的接続を行う導線が通過できるよ
うになっている。

【００１０】一方、操作制御室１２には、図６に示すよ
うに、この試験用恒温装置１０の全体を制御する制御装
置２８が設けられている。給気口１６の出口側に設けら
れている温度センサ２９の出力信号は前記制御装置２８
に入力されている。操作制御室１２の前面側パネル３０
には、電源スイッチ３１、スタート停止スイッチ３２、
これらの表示灯３３、３４及び温度設定器３５が設けら
れ、これらの信号は制御装置２８に入力されている。前
記冷凍機２１ａ、ヒータ２２、及びファン２３のモータ
２３ａは制御装置２８からの出力信号によって制御され
ている。

【００１１】続いて、この試験用恒温装置１０の動作に
ついて説明する。まず、対象物をパレット２５に載せた
状態で、扉１５を閉めて電源スイッチ３１をオンにす
る。次に、温度設定器３５を所定の温度Ｔｓに設定した
後、スタート停止スイッチ３２を押すと、まず、温度セ
ンサ２９によって恒温室１１内の温度Ｔｏを測定する。
次に、温度設定器３５からの入力値を読み込み、これと
恒温室１１内の温度Ｔｏとを比較する。設定しようとす
る温度Ｔｓが恒温室１１内の温度Ｔｏより十分低い場合
には、排気口１９から排出される空気を一旦設定温度Ｔ
ｓより低い温度まで冷却するようにクーラ２１を設定
し、クーラ２１によって冷却した空気をヒータ２２によ
って設定温度Ｔｓまで加熱するようにする。これは、ク
ーラ２１によって空気を所定温度に正確に設定するよう
に制御することは困難であるが、所定温度以下に冷却し
た空気をヒータ２２によって所定温度に加熱することは
容易であるからである。この動作を繰り返すと、循環す
る空気は徐々に所定温度になるが、所定温度近傍（即
ち、所定温度±１℃以内）になると、ファン２３を低速
回転に切り換える。これによって、風速が降下するが、
対象物は略所定温度に加熱されていると考えられるの
で、ファン２３の電力を節約できると共に、周囲から吸
熱も緩和されて省エネとなる。

【００１２】一方、設定温度Ｔｓが恒温室１１内の温度
Ｔｏより高い場合には、クーラ２１の冷却能を下げるか
あるいは０にして、循環する空気を設定温度Ｔｓより低
い温度にし、ヒータ２２を用いて所定温度に加熱するよ
うにする。そして、設定温度近傍に恒温室１１の温度が
なったら、高速回転（強風）で回転させていたファン２
３を低速回転の弱風にして加熱能を下げる。以上の動作
によって、恒温室１１内の温度は所定温度を維持し、対
象物の温度も所定温度を維持することになる。恒温室１
１内の温度が所定温度になった場合でもファン２３は弱
風に設定しておく。この場合の恒温室１１内の空気の流
れは、図５（Ａ）に示すように、恒温室１１内を略均等
に流れ、対象物にも風が当たるので、恒温室１１内に配
置した対象物が均一に加熱（又は冷却あるいは恒温維
持）されることになる。なお、恒温室１１内を通過する
空気は風速の遅い整流であっても、風速の大きい乱流で
あっても、同じように対象物を均一加熱できる。図５
（Ｂ）には比較のために従来例に係る試験用恒温装置４
０の恒温室４１内を流れる空気の動きを示すが、恒温室
４１の奥側壁の上部の給気口４２から供給された空気
は、奥側壁の下部に配置された排気口４３から排出され
るので、恒温室４１内に十分空気が行き渡らず、結果と
して対象物の加熱、冷却にムラが生じ易いという欠点が
ある。図５において、４４は扉、４５はファン、４６は
そのモータを示す。

【００１３】前記実施の形態においては、給気口１６を
恒温室１１の奥側壁の全面に形成したが、奥側壁の一部
に形成してもよい。この場合には給気口は奥側壁に対し
て全幅の８０％以上に拡幅し、更に、恒温室の奥行きも
十分深くする（例えば、奥行きを高さの３倍〜５倍とす
る）のが好ましい。また、排気口１９はこの実施の形態
においては、手前側の床面に形成したが、手前側の天井
面に拡幅して形成し、空気の風通路を恒温室の上側に形
成することも可能である。この場合、給気口は奥側壁の
下部に拡幅して形成するのが好ましい。前記実施の形態
においては、ファン２３は高低２段切替えの変速ファン
であったが、切替えのない通常のファンを使用する場合
も本発明は適用される。この場合は常時一定の風が恒温
室内を流れることになる。更には、場合によっては、フ
ァンを連続的にその回転数が変えられるようにすること
も可能であり、これによって、常時適正な風量を確保で
きる。そして、恒温室１１内に適当な棚を設けることも
可能である。この場合、給気口１６及び排気口１９から
少しの距離（１〜５ｃｍ）離して配置することによっ
て、棚に隙間を設けて載せた対象物をより均一に加熱及
び冷却することができる。

【００１４】

【発明の効果】請求項１〜４記載の試験用恒温装置は、
恒温室は高さが低くなって、しかも恒温室の奥行き又は
横幅が恒温室の高さより大きくなっているので、内部に
複数段に渡って載せる棚が不要となり、これによって、
恒温室内を風が流れ対象物をより均等に加熱又は冷却す
る。また、給気口は恒温室の奥側壁の一部に拡幅して又
は全体に形成され、排気口は恒温室の手前側の床面又は
天井面に渡って形成されているので、恒温室全体に空気
の流れが形成され、対象物が短時間のうちに均一な温度
になり、結果として効率的な温度制御ができる。また、
恒温室の高さが低いので、この試験用恒温装置全体の高
さを小さくすることができ、これによって、作業範囲の
高さで段積みすることが可能となる。特に、請求項２記
載の試験用恒温装置において、ファンは変速ファンから
なって、空気が所定温度近傍になった場合には、低速に
切り換えて使用されているので、ファンのエネルギーを
節約できると共に、所定温度に達するまでの時間を短縮
し、所定温度になった場合には、内部の風速を減らして
自然環境により近い雰囲気を恒温室内につくることがで
きる。特に、請求項３記載の試験用恒温装置において
は、給気口に、風制御部材が設けられているため、風制
御部材から吹き出す空気の流れが均一になり、恒温室内
を通過する空気がより均一になって、対象物をより均一
に加熱、冷却を行うことができる。そして、請求項４記
載の試験用恒温装置は、冷加熱器は、空気の流れに対し
て上流側に配置されたクーラと下流側に配置されたヒー
タとからなっているので、ヒータの温度調節で正確かつ
簡単に通過する空気の温度制御ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係る試験用恒温装置の
側面図である。

【図２】同正面図である。

【図３】同平面図である。

【図４】他の実施の形態に係る試験用恒温装置の側面図
である。

【図５】試験用恒温装置の動作説明図である。

【図６】試験用恒温装置の電気系統のブロック図であ
る。

【符号の説明】

１０：試験用恒温装置、１１：恒温室、１２：操作制御
室、１３：蝶番、１５：扉、１５ａ：取っ手、１６：給
気口、１７：スクリーン、１８：床面、１９：排気口、
２０：風通路、２１：クーラ、２１ａ：冷凍機、２２：
ヒータ、２３：ファン、２３ａ：モータ、２４：シロッ
コファン、２４ａ：モータ、２５：パレット、２６：ド
レイン抜き、２７：導通孔、２８：制御装置、２９：温
度センサ、３０：前面側パネル、３１：電源スイッチ、
３２：スタート停止スイッチ、３３、３４：表示灯、３
５：温度調節器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G050 BA05 BA10 CA02 EA01 EA05 EC01 4G057 AD03

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 周囲に断熱材が配置され、正面側には開
   閉する扉を有し、内部に空気を通過させる給気口及び排
   気口が設けられた恒温室と、前記排気口から排出された
   空気を前記給気口に送り込んで、前記恒温室内に空気を
   循環させるファンと、前記排気口から前記給気口までの
   風通路に設けられて通過する空気を所定温度に保持する
   冷加熱器とを有する試験用恒温装置において、前記恒温
   室は高さが低く、しかも該恒温室の奥行き又は横幅が、
   前記恒温室の高さより大きくなった直方体形状となっ
   て、前記給気口は前記恒温室の奥側壁の一部に拡幅して
   又は全部に形成され、前記排気口は前記恒温室の手前側
   の床面又は天井面に拡幅して形成されていることを特徴
   とする試験用恒温装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の試験用恒温装置におい
   て、前記ファンは変速ファンからなって、前記恒温室内
   の空気が所定温度近傍になった場合には、低速に切り換
   えて使用されることを特徴とする試験用恒温装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は２記載の試験用恒温装置に
   おいて、前記給気口には、前記恒温室内に送る空気を均
   等に供給する風制御部材が設けられていることを特徴と
   する試験用恒温装置。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれか１項に記載の試
   験用恒温装置において、前記冷加熱器は、空気の流れに
   対して上流側に配置されたクーラと下流側に配置された
   ヒータとからなっていることを特徴とする試験用恒温装
   置。