JP7118470B2 - Contact/atmosphere mixing temperature change chamber and temperature control method - Google Patents
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Description
本発明は、精密機器および材料試験の技術分野、特に接触・雰囲気混合温度変化チャンバー及び温度制御方法に関する。温度変化条件下での材料の物理的および機械的特性を研究するために使用でき、温度場から材料特性への影響を明らかにするための機器サポートおよび技術的手段を提供する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to the technical field of precision instruments and material testing, and more particularly to a contact/atmosphere mixed temperature change chamber and temperature control method. It can be used to study the physical and mechanical properties of materials under varying temperature conditions, providing instrumental support and technical tools to reveal the effects of temperature fields on material properties.
材料は人類の文明の物質的基盤であり、すべての高度先端技術のサポートと先駆者でもある。深海、極地、宇宙への人々の探求が深まり続ける中、低温・連続温度変化環境下での材料試験の開発が特に急務であり、温度変化環境の負荷がさらに重要であるため、連続温度変化を実現できる信頼性の高い温度負荷装置を提供することが非常に重要である。 Materials are the physical foundation of human civilization, and the support and precursor of all high technology. As people's explorations into the deep sea, polar regions, and outer space continue to deepen, the development of material testing under low-temperature and continuous temperature change environments is particularly urgent, and the load of temperature change environments is more important. It is very important to provide a realizable and reliable temperature load device.
現在、マイクロ材料試験を背景として、温度負荷装置の開発と全体的な試験装置の開発は、設計原理と実現可能性の実証に関して相互に制限され、密接に関連していることがよくあり、マイクロ試験装置の開発であれ、その中の温度制御装置の開発であれ、現在開発中の段階にあり、具体的には:温度場の負荷を実現する方法は複数種あるが、問題も多く、たとえば、韓国の釜山国立大学でDo Kyun Kimらが開発した低温引張試験装置は、試験対象物を冷媒に直接浸漬することで目標温度を迅速に達成できるが、温度変化範囲が小さすぎ、変位や負荷などの情報収集時の冷媒の影響で測定精度が高くないため、薄膜試験に必要な精度を満たすことができない。華北電力大学でZhangGuifengらが開発した低温電気特性試験装置は、コールドマス接触冷却方式を採用しており、温度調整範囲が小さく、真空環境の必要性が実験結果に影響を与える。 Currently, in the context of micro-materials testing, the development of temperature stress devices and the development of overall test devices are mutually restricted and often closely related in terms of design principles and feasibility demonstrations. Whether it is the development of the test device or the temperature control device within it, it is currently in the development stage. , The low-temperature tensile test apparatus developed by Do Kyun Kim et al. Because the measurement accuracy is not high due to the influence of the refrigerant at the time of information gathering, the accuracy required for thin film testing cannot be satisfied. The low-temperature electrical property test equipment developed by Zhang Guifeng et al. at North China Electric Power University adopts the cold mass contact cooling method, the temperature adjustment range is small, and the need for a vacuum environment affects the experimental results.
したがって、高い冷却能力と広い温度負荷範囲を備え、温度ドリフトを排除できる温度負荷装置を設計することは、材料科学、航空宇宙および超伝導アプリケーション等の分野で大きな開発の展望と応用価値を持つ。 Therefore, designing a temperature loading device with high cooling capacity, wide temperature loading range, and eliminating temperature drift has great development prospects and application value in fields such as material science, aerospace, and superconducting applications.
本発明は、接触・雰囲気混合温度変化チャンバー及び温度制御方法を提供することで、従来の温度負荷機器における小さな負荷範囲、不均一な負荷、温度ドリフトなどの問題を解決することを目的とする。本発明は、試験対象物および雰囲気温度の閉ループ制御を実現し、試験対象物および他の部品の温度の不一致によって引き起こされる不正確な測定パラメータの問題の低減または排除さえにすることができる。 The purpose of the present invention is to provide a contact-atmosphere mixed temperature change chamber and a temperature control method to solve the problems of small load range, uneven load, temperature drift, etc. in conventional temperature load equipment. The present invention provides closed-loop control of the test object and ambient temperature, and can reduce or even eliminate the problem of inaccurate measurement parameters caused by temperature discrepancies of the test object and other components.
本発明の上記目的は以下の技術的解決手段により実現される。 The above objects of the present invention are achieved by the following technical solutions.
接触・雰囲気混合温度変化チャンバーであって、上部冷却チャンバー1、下部冷却チャンバー2、ポイントチェンジプラットフォーム3、ベース4を含み、前記上部冷却チャンバー1ーと下部冷却チャンバー2との間には、上部チャンバーカバー14と下部チャンバー23の位置決め溝によって位置決めされ、かつ複数セットの接続押圧ロッド部品12によってロックされる。試験対象物26は真空吸着により下部冷却チャンバー2に固定され、下部冷却チャンバー2は下部チャンバー23を介してベース4に固定され、ポイントチェンジプラットフォーム3は「N」字型接続プレート33を介してベース4に固定される。これにより試験対象物26と機能圧子11への温度制御を実現する。
A contact and atmosphere mixing temperature change chamber, comprising an upper cooling chamber 1, a lower cooling chamber 2, a
前記上部冷却チャンバー1については、上部冷却ユニット19は、上部冷却ユニット「X」字型のサポートプレート111を介して上部チャンバーカバー14に固定され、交換可能な通気カバープレート18は、ホールドダウンプレート17によって上部冷却ユニット19に固定され、熱電対A114は、上部冷却ユニット19の下部穴に固定され、温度センサA115は、上部冷却ユニット19の「U」字状溝に固定され、上部チャンバーカバーシールプレート113は、上部チャンバーカバー14の下面と接続されて、密閉構造を形成し、上部チャンバーカバー14と上部チャンバーカバーシールプレート113によって形成された密閉構造の内側、および上部冷却ユニット19の外側に断熱材が充填され、上部冷却ユニット19の下の溝とシールプレートA112は、コールドマスランナーを形成し、上部チャンバーカバーの冷却媒体入口110と連通し、上部冷却ユニット19および交換可能な通気カバープレート18は、不活性ガス貯蔵チャンバーおよび環状通気溝を形成し、これらは、上部冷却ユニット「X」形状のサポートプレート111を介して上部チャンバーカバー14に固定的に接続され、且つホールドダウンプレート17を利用して断熱をシールする。
For said upper cooling chamber 1 , the
前記下部冷却チャンバー2については、下部冷却ユニット24には沈殿槽があり、断熱フレーム27の両側には腰型の溝が付いたルビジウム鉄ホウ素永久磁石29が固定される。下部冷却ユニットの「X」字型のサポートプレート214は、4セットの皿ばね28と結合し、試験対象物26の表面剛性を確保し、かつ下部チャンバー23に固定的に接続される。試験対象物26は負圧吸着溝基板25により固定され、負圧吸着溝基板25は下部冷却ユニット24に固定接続され、負圧吸着口22と連通し、温度センサB215は、負圧吸着溝基板25の中央の穴に固定される。下部冷却ユニット24の下の溝とシールプレートB211は、コールドマスランナーを形成し、下部チャンバーカバーの冷却媒体入口21と連通する。下部チャンバーシールプレート213は、下部チャンバー23の上面と接続されて、密閉構造を形成し、下部チャンバー23と下部チャンバーシールプレート213によって形成された密閉構造の内側、および下部冷却ユニット24の外側に断熱材が充填されている。
As for the lower cooling chamber 2, the
前記ポイントチェンジプラットフォーム3については、二次元スティックスリップ圧電ポイントチェンジプラットフォーム32は、「N」字型の接続プレート33を介してベース4に固定的に取り付けられ、取り付けプレート31は、2次元スティックスリップ圧電ポイントチェンジプラットフォーム32に固定され、試験対象物26と断熱フレーム27の間に隙間嵌め、断熱フレームスリーブ212は下部チャンバー23の内面に固定され、断熱フレーム27は、下部チャンバー23、下部冷却ユニット24、および断熱フレームスリーブ212を通過して、その一端が、試験対象物26と隙間嵌め、他端がチャンバーの外に伸びて取り付けプレート31と固定的に接続されている。
For said
本発明は、接触・雰囲気混合温度変化チャンバーの温度制御方法を提供することをもう一つの目的とする。この方法では、目標温度T0を設定すると、上下のチャンバーがコールドマスの循環を開始し、温度センサA115と温度センサB215を使用して、それぞれ不活性ガスの温度と試験対象物26の温度Tを収集し、PIDアルゴリズムによって熱電対の電流
式中:Kp、Ki、Kdはアルゴリズムの比例係数、積分係数、微分係数であり、L1は負圧吸着溝基板25の特性長であり、
where: K p , K i , K d are the proportional coefficient, integral coefficient, and differential coefficient of the algorithm; L 1 is the characteristic length of the negative pressure
機能圧子11は強制対流熱交換方式を採用することに対して、機能圧子11を不活性ガスで吹き付けて目標温度まで冷却し、不活性ガスの流量を設定するための計算方法は
式中:Reはレイノルズ数、Nuはヌセルト数、Prはプラントル数、Cとnは経験係数、λは流体の熱伝導率、Rは機能圧子11の特性サイズ、hは熱交換係数、Aは、上部冷却ユニット(19)と交換可能な通気カバープレート(18)によって形成される環状通気溝の面積、
where: Re is the Reynolds number, Nu is the Nusselt number, Pr is the Prandtl number, C and n are empirical coefficients, λ is the thermal conductivity of the fluid, R is the characteristic size of the
本発明の有益な効果は以下のとおりである。 Beneficial effects of the present invention are as follows.
1、本発明は、接触・雰囲気混合温度変化チャンバー及び方法を提供し、接触冷却と雰囲気冷却の並行方式により、温度変化の効率と温度制御性が向上する。外部雰囲気チャンバーと組み合わせて空気を遮断することで、非真空の局所低温環境を効果的に実現し、負圧環境から試験への影響を軽減できる。
2、本発明は、モジュラー設計を採用し、チャンバーを上部および下部に分割する。下部チャンバーは試験対象物を直接冷却し、上部チャンバーは低温の不活性ガスによる吹き付けで試験対象物と他の部品との温度差を解消する。閉ループ温度制御戦略と組み合わせることで、試験対象物への正確な温度制御と温度ドリフトの解消を達成することができる。
1. The present invention provides a contact-atmosphere mixed temperature change chamber and method, which improves the efficiency of temperature change and temperature controllability through the parallel mode of contact cooling and atmosphere cooling. By blocking the air in combination with the external atmospheric chamber, a non-vacuum local low-temperature environment can be effectively realized, reducing the impact of the negative pressure environment on the test.
2. The present invention adopts modular design and divides the chamber into upper and lower parts. The lower chamber cools the test object directly, and the upper chamber blows cold inert gas to eliminate temperature differences between the test object and other parts. Combined with a closed-loop temperature control strategy, precise temperature control and elimination of temperature drift to the test object can be achieved.
本明細書に記載の図面は、本発明のさらなる理解を提供するために使用され、本出願の一部を構成する。本発明の例示的な実施例およびその説明は、本発明を説明するために使用され、本発明の不適切な制限を構成するものではない。 The drawings described herein are used to provide a further understanding of the invention and form a part of this application. The illustrative embodiments of the invention and their descriptions are used to explain the invention and do not constitute undue limitations of the invention.
本発明の詳細な内容および発明を実施するための形態は、図面を参照しながら以下でさらに説明される。 The details and modes of carrying out the invention are further described below with reference to the drawings.
図1から図7を参照すると、本発明の接触・雰囲気混合温度変化チャンバー及び温度制御方法は、主に、上部冷却チャンバー、下部冷却チャンバー、ポイントチェンジプラットフォーム、ベースを含む。コールドマスは上下のチャンバーを循環して流れ、チャンバー壁を冷却してから、それに接触する試験対象物及び不活性ガスを冷却させ、不活性ガスは試験対象物と直接接触する部品を吹き付けて冷却させる。上部と下部チャンバーの壁の熱電対がチャンバーの壁を加熱して、温度センサを使用して温度情報を収集し、PIDアルゴリズムを使用して試験対象物と不活性ガスの温度の閉ループ制御を実現できる。チャンバー外のポンプ及び変位プラットフォームを利用して、試験対象物の固定及び位置変化を実現できる。チャンバー全体のサイズが小さいため、真空・雰囲気チャンバーに入れて凝縮性ガスを排除することができる。チャンバーの中央にネオジム磁石を設置し、上下のチャンバーに中央の穴を残しているため、試験対象物の物性試験、機械的性能試験、およびその場観察を容易にする。これにより、温度変化環境での材料の性能試験のための機器サポートと技術的手段が提供される。 1 to 7, the contact-atmosphere mixed temperature change chamber and temperature control method of the present invention mainly include an upper cooling chamber, a lower cooling chamber, a point change platform and a base. The cold mass flows circulating through the upper and lower chambers, cooling the chamber walls and then the test object and the inert gas in contact with it, the inert gas blowing and cooling the parts in direct contact with the test object. Let Thermocouples in the walls of the upper and lower chambers heat the walls of the chambers, temperature sensors are used to collect temperature information, and PID algorithms are used to provide closed-loop control of the temperature of the test object and inert gas can. A pump and displacement platform outside the chamber can be used to achieve fixation and position change of the test object. Due to the small size of the overall chamber, it can be placed in a vacuum-atmosphere chamber to exclude condensable gases. A neodymium magnet is installed in the center of the chamber, leaving a central hole in the upper and lower chambers to facilitate physical property testing, mechanical performance testing, and in-situ observation of the test object. It provides instrumental support and technical means for performance testing of materials in a temperature changing environment.
図1から図7を参照すると、本発明の接触・雰囲気混合温度変化チャンバーは、従来の温度変化技術における不均一な温度負荷や温度ドリフトなどの欠点を解決できる。本発明は、モジュラー設計を採用し、冷却チャンバーを上部および下部に分割させ、ポイントチェンジモジュールと組み合わせることで、試験対象物の均一な温度負荷を実現し、試験対象物の局所性能を試験することができる。これにより、材料特性試験と機械的性能試験の技術サポートが提供される。本発明の接触・雰囲気混合温度変化チャンバーは、主に上部冷却チャンバー1、下部冷却チャンバー2、ポイントチェンジプラットフォーム3、ベース4を含む。上部冷却チャンバー1および下部冷却チャンバー2は、上部チャンバーカバー14及び下部チャンバー23により提供された位置決め溝によって位置が決めされる。複数セットの接続押圧ロッド部品12は、一部の接合面からの冷却ガス雰囲気のオーバーフローを低減するためにロックされる。試験対象物26は真空吸着により下部冷却チャンバー2に固定され、下部冷却チャンバー2は下部チャンバー23を介してベース4に固定され、ポイントチェンジプラットフォーム3は「N」字型接続プレート33を介してベース4に固定されて、それぞれPID制御戦略を使用してガス流量を変更する方法で、試験対象物26および機能圧子11への温度制御を実現する。
Referring to FIGS. 1 to 7, the contact-atmosphere mixed temperature change chamber of the present invention can solve the drawbacks of the conventional temperature change technology, such as uneven temperature load and temperature drift. The present invention adopts a modular design, divides the cooling chamber into upper and lower parts, and combines with the point change module to achieve uniform temperature loading of the test object and test the local performance of the test object. can be done. It provides technical support for material property testing and mechanical performance testing. The contact and atmosphere mixing temperature change chamber of the present invention mainly includes an upper cooling chamber 1 , a lower cooling chamber 2 , a
前記上部冷却チャンバー1については、上部冷却ユニット19は、上部冷却ユニット「X」字型のサポートプレート111を介して上部チャンバーカバー14に固定され、交換可能な通気カバープレート18は、ホールドダウンプレート17によって上部冷却ユニット19に固定され、熱電対A114は、上部冷却ユニット19の下部穴の中に固定され、温度センサA115は、上部冷却ユニット19の「U」字状溝に固定され、上部チャンバーカバーシールプレート113は、上部チャンバーカバー14の下面と接続されて、密閉構造を形成し、上部チャンバーカバー14と上部チャンバーカバーシールプレート113により形成された密閉構造の内側、および上部冷却ユニット19の外側に断熱材が充填され、チャンバーの内側と外側の間の熱交換を遮断できる。上部冷却ユニット19の下の溝とシールプレートA112は、コールドマスランナーを形成し、上部チャンバーカバーの冷却媒体入口110と連通し、上部冷却ユニット19および交換可能な通気カバープレート18は、不活性ガス貯蔵チャンバーおよび環状通気溝を形成し、これらは、上部冷却ユニット「X」形状のサポートプレート111を介して上部チャンバーカバー14に固定的に接続され、且つホールドダウンプレート17を利用して断熱をシールする。ここで、不活性ガスは、雰囲気ポンプ入口15を通って環状貯蔵チャンバーに導入されて十分に冷却・加熱され、次に環状通気溝を通って均一にオーバーフローして、試験対象物26と接触している他の非冷却部品を冷却し、上部チャンバーカバーの温度制御リード13により熱電対114の加熱力を変更し、不活性ガスの連続温度変化負荷を実現する。前記上部冷却ユニット「X」字型支持板111の材料は、低い熱収縮率、低い熱伝導率の材料である必要があり、上部冷却ユニット19の材料は、高い熱伝導率の材料である必要がある。
For said upper cooling chamber 1 , the
好ましくは、不活性ガスは、上部冷却ユニット19と交換可能な通気カバープレート18によって形成された不活性ガス貯蔵チャンバー及び環状通気溝に、雰囲気ポンプ入口15により導入され、十分に冷却・加熱された後に環状通気溝により均一にオーバーフローする。試験対象物と直接接触する他の部品を吹き付けて強制対流熱交換を行うことができる。
Preferably, the inert gas is introduced by the
好ましくは、上部冷却ユニット19は、上部冷却ユニット「X」字型のサポートプレート111を介して上部チャンバーカバー14に固定され、前記上部冷却ユニット「X」字型支持板111材料は、低い熱収縮率、低い熱伝導率の材料であると選択される。上部チャンバーカバー14と上部チャンバーカバーシールプレート113によって形成された密閉構造の内側、および上部冷却ユニット19の外側に断熱材が充填され、チャンバー内の熱漏れを効果的に防止し、冷却効率を向上させることができる。
Preferably, the
前記下部冷却チャンバー2については、下部冷却ユニット24には沈殿槽が切削され、断熱フレーム27の両側において、面内交換点空間を確保することに基づいて、腰型の溝を備えたルビジウム-鉄-ホウ素永久磁石29が2つの六角穴付きねじによって固定されている。そして、取り付けネジに対して磁石の位置を動かすことにより、マイクロゾーン力学試験領域での磁場分布を変化させる。温度変化負荷環境における下部冷却ユニット24は、温度変形によって試験対象物26の垂直位置を変化させないように確保するために、下部冷却ユニット「X」字型支持プレート214は、4組の皿ばね28と組み合わせることにより、試験対象物26の表面剛性を保証し、且つそれを下部チャンバー23と固定接続する。試験対象物26は負圧吸着溝基板25により固定され、ここで、負圧吸着溝基板25は、細目ねじを介して下部冷却ユニット24の貫通穴にあるねじ込み銅スリーブに固定的に接続されながら、それらの間の負圧吸着口22と連通し、温度センサB215は、負圧吸着溝基板25の中央の穴の中に固定される。下部冷却ユニット24の下の溝とシールプレートB211は、コールドマスランナーを形成し、下部チャンバーカバーの冷却媒体入口21と連通する。下部チャンバーシールプレート213は、下部チャンバー23の上面と接続されて、密閉構造を形成し、下部チャンバー23と下部チャンバーシールプレート213によって形成された密閉構造の内側、および下部冷却ユニット24の外側に、断熱材が充填されている。下部チャンバー温度制御リード16によって熱電対B210の加熱力を変更して、異なる次元の試験サンプル26の連続温度変化負荷を実現する。前記下部冷却ユニット「X」字型のサポートプレート214および皿ばね28の材料は、熱収縮率が低く、熱伝導率が低い材料である必要があり、下部冷却ユニット24の材料は、熱導電率が高い材料である必要がある。
For the lower cooling chamber 2, the
好ましくは、下部冷却ユニットの「X」字型サポートプレート214と4組の皿ばね28の組み合わせによって下部冷却ユニット24と下部チャンバー23に固定的に接続する。下部冷却ユニットの「X」字型サポートプレート214と下部冷却ユニット24との接続位置は、試験対象物26の位置と、上下方向において同じである。温度変化により下部冷却ユニット24のサイズが変化しても、試験対象物26の垂直位置は影響を受けず、試験対象物の表面剛性が確保される。
Preferably, the
好ましくは、下部冷却ユニット24には沈殿槽が切削され、断熱フレーム27の両側において、平面内ポイントチェンジ空間を確保することに基づいて、2つの六角穴付きねじによって腰型の溝を備えたルビジウム-鉄-ホウ素永久磁石29を固定し、そして、取り付けネジに対して磁石の位置を動かすことにより、マイクロゾーン力学試験領域での磁場分布を変化させる。このようにして、材料試験用の磁場環境を提供できる。
Preferably, the
好ましくは、試験対象物26は負圧吸着溝基板25により固定され、ここで、負圧吸着溝基板25は、細目ねじを介して下部冷却ユニット24の貫通穴にあるねじ込み銅スリーブに固定接続されており、それらの間の負圧吸着口22と連通している。実験中にエアポンプによって引き起こされた負圧によって試験対象物26を負圧吸着溝基板25に固定する。
Preferably, the
前記ポイントチェンジプラットフォーム3については、二次元スティックスリップ圧電ポイントチェンジプラットフォーム32は、「N」字型の接続プレート33を介してベース4に固定的に取り付けられ、取り付けプレート31は、2次元スティックスリップ圧電ポイントチェンジプラットフォーム32に固定され、異なる次元の試験対象物26(バルク材料、ベース材料上に成長・コーティングされた二次元フィルム材料などを含む)は、ポイントチェンジ用の断熱フレーム27と隙間嵌め、断熱フレームスリーブ212は下部チャンバー23の内面に固定され、断熱フレーム27は、下部チャンバー23、下部冷却ユニット24、および断熱フレームスリーブ212を通過して、その一端が、試験対象物26と隙間嵌め、他端がチャンバーの外に伸びて取り付けプレート31と固定的に接続されている。
For said
以下では、接触・雰囲気混合温度変化チャンバー及び押込み試験を背景とした試験対象物と圧子への温度制御方法について詳しく説明する。 In the following, the temperature control method for the test object and the indenter in the background of the contact/atmosphere mixed temperature change chamber and the indentation test will be described in detail.
本発明の特許に関する接触・雰囲気混合温度変化負荷方法に対して、従来の混合ガス方式では、ノズルの凍結や目詰まりなどの問題を防ぐようにガスの遮蔽が必要であることを回避するために、そのうち、試験サンプル26は、下部冷却ユニット24と接触して冷却される原理、機能圧子11は、乾燥窒素を使用した密閉空間での内循環雰囲気冷却方式を採用し、円形通気溝が円筒断面を掃引する強制対流熱交換原理である。目標温度T0を設定すると、上下のチャンバーがコールドマスの循環を開始し、温度センサA115と温度センサB215を使用して、それぞれ不活性ガスの温度と試験対象物26温度Tを収集し、PIDアルゴリズムによって熱電対の電流I(t)をリアルタイムで制御し、試験対象物26と不活性ガスの温度制御式は
式中:Kp、Ki、KdはPIDアルゴリズムの比例係数、積分係数、微分係数であり、L1は負圧吸着溝基板25の特性長であり、
where: K p , K i , K d are the proportional coefficient, integral coefficient, and differential coefficient of the PID algorithm; L 1 is the characteristic length of the negative pressure
機能圧子11が強制対流熱交換方式を採用することに対して、機能圧子11を不活性ガスで吹き付けて目標温度まで冷却し、不活性ガスの流量を設定するための計算方法は
式中:Reはレイノルズ数、Nuはヌセルト数、Prはプラントル数、Cとnは経験係数、λは流体の熱伝導率、Rは機能圧子11の特性サイズ、hは熱交換係数、Aは、上部冷却ユニット(19)と交換可能な通気カバープレート(18)によって形成される環状通気溝の面積、Δqは冷却の変化量、ΔT(t)は圧子温度と設定値の差である。Re、Nu、Re、Nu、Prはすべて表を調べて得られ、かつ流量に関係しているので、上記の計算で適切な流量値が得られる。表を調べて得られる経験因子C、n、乃至λの範囲に違いがあり、間接的に冷却能力に影響を与える可能性があるが、正確かつ定量的に計算できないため、直交実験校正は、流量と実測温度の間のマッピング関係を直接決定するためによく使用される。
Since the
where: Re is the Reynolds number, Nu is the Nusselt number, Pr is the Prandtl number, C and n are empirical coefficients, λ is the thermal conductivity of the fluid, R is the characteristic size of the
上記は、本発明の好ましい実施例にすぎず、本発明を限定することを意図するものではない。当業者にとって、本発明は、様々な修正および変更を有することができる。本発明に加えられたいかなる修正、同等の交換、改良などは、いずれも本発明の保護範囲に含まれるものとする。 The above are only preferred embodiments of the present invention and are not intended to limit the present invention. For those skilled in the art, the present invention can have various modifications and changes. Any modifications, equivalent replacements, improvements, etc. made to the present invention shall all fall within the protection scope of the present invention.
1 上部冷却チャンバー
2 下部冷却チャンバー
3 ポイントチェンジプラットフォーム
4 ベース
11 機能圧子
12 接続押圧ロッドアセンブリ
13 上部チャンバーカバー温度制御リード
14 上部チャンバーカバー
15 雰囲気ポンプ入口
16 下部チャンバー温度制御リード
17 ホールドダウンプレート
18 交換可能な通気カバープレート
19 上部冷却ユニット
21 下部チャンバー冷却媒体入口
22 負圧吸着口
23 下部チャンバー
24 下部冷却ユニット
25 負圧吸着溝基板
26 試験対象物
27 断熱フレーム
28、皿ばね
29 ルビジウム鉄ホウ素永久磁石
31 取り付けプレート
32 2次元スティックスリップ圧電ポイントチェンジプラットフォーム
33 「N」字型の接続プレート
110 上部チャンバーカバー冷却媒体入口
111 上部冷却ユニット「X」字型のサポートプレート
112 シールプレートA
113 上部チャンバーカバーシールプレート
114 熱電対A
115 温度センサA
210 熱電対B
211 シールプレートB
212 断熱フレームスリーブ
213 下部チャンバーシールプレート
214 下部冷却ユニット「X」字型のサポートプレート
215 温度センサB
1 upper cooling chamber 2
113 upper chamber cover
115 temperature sensor A
210 Thermocouple B
211 seal plate B
212
Claims (4)
式中:Kp、Ki、KdはPIDアルゴリズムの比例係数、積分係数、微分係数であり、L1は負圧吸着溝基板(25)の特性長であり、
機能圧子(11)は強制対流熱交換方式を採用することに対して、機能圧子(11)を不活性ガスで吹き付けて目標温度まで冷却し、不活性ガスの流量を設定するための計算方法は
式中:Reはレイノルズ数、Nuはヌセルト数、Prはプラントル数、Cとnは経験係数、λは流体の熱伝導率、Rは機能圧子(11)の特性サイズ、hは熱伝達係数、Aは、上部冷却ユニット(19)と交換可能な通気カバープレート(18)によって形成される環状通気溝の面積、Δqは冷却の変化量、ΔT(t)は圧子温度と設定値の差であり、Re、Nu、Re、Nu、Prはすべて表を調べて得られ、かつ流量に関係しているので、上記の計算で適切な流量値が得られることを特徴とする請求項1~3のいずれの一項に記載の接触・雰囲気混合温度変化チャンバーの温度制御方法。 Once the target temperature T0 is set, the upper and lower chambers begin to circulate the cold mass, using temperature sensor A (115) and temperature sensor B (215) to determine the temperature of the inert gas and the test object (26), respectively. The temperature T is collected and the thermocouple current I(t) is controlled in real time by a PID algorithm, the temperature control equation for the test object (26) and the inert gas is
where K p , K i , K d are proportional coefficients, integral coefficients and differential coefficients of the PID algorithm; L 1 is the characteristic length of the negative pressure adsorption groove substrate (25);
The functional indenter (11) adopts the forced convection heat exchange method.
where Re is the Reynolds number, Nu is the Nusselt number, Pr is the Prandtl number, C and n are the empirical coefficients, λ is the thermal conductivity of the fluid, R is the characteristic size of the functional indenter (11), h is the heat transfer coefficient, A is the area of the annular vent groove formed by the upper cooling unit (19) and the replaceable vent cover plate (18), Δq is the change in cooling, and ΔT(t) is the difference between the indenter temperature and the set value. , Re, Nu, Re, Nu, Pr are all tabularly obtained and related to the flow rate , so that the above calculation yields the appropriate flow rate value. The temperature control method for the contact/atmosphere mixing temperature change chamber according to any one of the items.
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