JPH04194725A - 冷熱衝撃試験装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体等の冷却、加熱繰返し試験を行う冷熱
衝撃試験装置に係り、特に冷凍装置として油潤滑の圧縮
式冷凍機を含んで成る冷熱衝撃試験装置に関する。

〔従来の技術〕

半導体等の冷却、加熱繰返し試験を行う冷熱衝撃試験装
置としては１例えば、特開昭６２−１２５２３０号公報
記載のものがある。これは、試験室と該試験室に隣接す
る低温室及び高温室を備え、これら低温室及び高温室に
蓄えられた低温の気体、高温の気体を交互に試験室に送
りこんで、試験室内の半導体等の試料を加熱冷却して熱
的な衝撃を加えるものである。

気体冷却用に備えられている冷凍装置は、定められたサ
イクルで出力を変化させる必要があり。

圧縮式冷凍機の場合は回転数を変化させているのが普通
である。また、試験室を冷却する際は、できるだけ温度
勾配をつよくするために冷凍機は全出力で運転される。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術において用いられている圧縮式冷凍機は通
常油潤滑されており、潤滑油が圧縮された冷媒とともに
圧縮機から吐出されるので、この油を回収するために圧
縮機の吐出側に油分離器が設けられており１分離された
油を圧縮機に還流させるようにしである。油分離器に溜
った油が断端的に圧縮機の吸込み側配管に還流すると圧
縮機の性能が一時的に低下し、冷凍サイクルが乱れて冷
凍能力が低下してしまう。冷凍サイクルが安定し。

回復するまで数十分を要する。試験装置が高温サイクル
の状態で冷凍能力が低下しても試験装置の性能には影響
しないが、試験室の低温試験移行時及び低温槽予冷運転
時等冷凍機が全出力で運転され、最大の冷凍能力を発揮
すべき時に油の還流に伴う冷凍能力の低下が生じると、
試験装置の冷却加熱サイクルに乱れを生じ、適正な試験
結果が得られない恐れがある。

本発明の課題は、冷凍能力を最大限発揮すべきときに、
油戻りによる冷凍能力の低下が発生するのを回避するに
ある。

〔課題を解決するための手段〕

上記の課題は、試験室、低温槽、高温槽を各独立に配設
し、油潤滑の圧縮機を備えた冷凍装置により低温槽内の
気体を冷却するとともに、加熱された高温気体を高温槽
内に保持し、該高温気体と前記低温槽内の気体を交互に
試験室内に送りこんで試験室内に配置された試料を加熱
冷却する冷熱衝撃試験装置において、前記圧縮機の吐出
側配管に油分離器を設置し、該油分離器に溜った油を前
記圧縮機の吸込み側配管に還流させる油戻し管を設け、
該油戻し管に電磁弁を介装し、該電磁弁の開閉を制御す
る電磁弁制御手段を設けることにより達成される。

上記の課題はまた、電磁弁制御手段が、予め設定された
時間間隔で電磁弁を開閉するものである請求項１に記載
の冷熱衝撃試験装置によっても達成される。

上記の課題はまた、電磁弁制御手段が、低温槽の温度を
検出する温度検出手段と、検出された温度が所定の温度
に達したときに起動するタイマー手段とを備え、予め設
定された温度と、所定の温度に達してからの経過時間に
基づいて電磁弁を開閉するものである請求項１に記載の
冷熱衝撃試験装置によっても達成される。

上記の課題はさらに、圧縮機の回転数制御が。

インバータ制御により行われるものである請求項１乃至
３のいずれかの項に記載の冷熱衝撃試験装置によっても
達成される。

〔作用〕

油戻し管に装着された電磁弁は、電磁弁制御手段により
冷凍機が最大出力をを発揮すべきときに閉鎖される。電
磁弁の閉鎖により、油分離器から圧縮器吸込み側配管へ
の油の還流が一時的に停止され、その間、冷凍能力の低
下は発生しない。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１〜３図に従って説明する
。第１図は本発明の冷熱衝撃試験装置を示す縦断面図、
第２図は本発明の二元冷凍サイクル系統図、第３図は本
発明の冷熱衝撃試験装置の温度サイクルと圧縮機の周波
数変更制御および容量制御電磁弁の制御、油戻し電磁弁
の動作図を示している。

第１図に示す冷熱衝撃試験装置は、試料を試験室１に収
納し、該試験室内を低温環境と高温環境とに交互に変化
させて試料の冷熱衝撃試験を行うもので、試験室１と、
その試験室１に対してそれぞれ独立する冷風発生用低温
槽２および熱風発生用高温槽３とを備えている。試験室
１と低温槽２との仕切壁には、冷風を試験室に流入させ
る冷風供給口４および試験室１内の冷風を排出させる冷
風排出口５が設けられている。その冷風供給口４および
排出口５には、これを開閉する冷風切換ダンパ６および
７が設けられている。また試験室１と高温槽３との仕切
壁には熱風を試験室内に流入させる熱風供給口８および
熱風排出口９が設けられている。その熱風供給口８およ
び熱風排出口９には、これを開閉する熱風切換ダンパ１
ｏおよび１１が設けられている。前記低温槽２内には、
該室内の空気を冷却する蒸発器１２と、冷却された空気
を所定温度に調節して保持する加熱器１３が配設される
とともに、調温された冷却空気（以下冷風という）を試
験室１に送るための送風機１５が設置され、準備段階に
おける冷風を循環させる冷風バイパス通路１６が設けら
れている６ 蒸発器１２の風上側には、温度復帰時、蓄冷した冷気を
放熱する蓄冷材１４が配設されている。

電動機１７は、送風機１５の駆動用である。また冷風が
冷風バイパス通路１６を通るときには、冷風切換ダンパ
６．７が実線のごとく閉じ、さらにサブダンパ２３も実
線のごとく閉じる。前記高温槽３内には、該室内の空気
を加熱する加熱器１８と加熱器１８の熱量を蓄熱し、加
熱された空気を所定温度に保持する蓄熱材１９と、調温
された加熱空気（以下熱風という）を試験室１に送るた
めの送風機２０とが配置されると共に、準備段階におい
て熱風を循環させる熱風バイパス通路２１が設けられて
いる。

電動機２２は、送風機２０の駆動用である。また準備段
階においては、熱風が熱風バイパス通路２１を通るとき
には、熱風切換ダンパ１０．１１が実線のごとく閉じ、
さらにサブダンパ２４も実線のごとく閉じる。

次に高温サイクルＡと低温サイクルＢとからなる二元冷
凍サイクル系統を第２図によって説明する。高温サイク
ルＡは、圧縮機（回転形）３６．該圧縮機（回転形）３
６の吐出側に接続された凝縮器３７、該凝縮器３７の出
口側とカスケード熱交換器２７の入り口側を結ぶ配管に
介装された膨張弁Ｄ４０゜該膨張弁Ｄ４０をバイパスす
る配管６０に装着された電磁弁Ｃ３８と膨張弁Ｅ４１．
膨張弁Ｄ４０をバイパスする配管６１に装着された電磁
弁Ｄ３９と膨張弁Ｆ４２．前記圧縮機（回転形）３６の
吸込み側にその出口側を接続されたカスケード熱交換器
２７より構成される。

低温サイクルＢは、圧縮機（回転形）２５．該圧縮機（
回転形）２５の吐出側に油分離器２６を介して接続され
たカスケード熱交換器２７．該カスケード熱交換器２７
の出口側に膨張弁Ａ３０を介して接続され低温槽２内に
配設された蒸発器１２．前記膨張弁Ａ３０をバイパスす
る配管６２に介装された電磁弁Ａ２ｇと膨張弁Ｂ３１．
前記膨張弁Ａ３０をバイパスする配管６３に介装された
電磁弁Ｂ２９と膨張弁Ｃ３２より構成される。蒸発器１
２の出口側は前記圧縮器２５の吸込み側に接続され、油
分離器２６の出口側配管と凝縮器１２の出口側配管とは
、リリーフ弁３３．膨張タンク３４．キャピラリー３５
を直列に装着した圧力逃がし管６４により接続されてい
る。リリーフ弁３３．膨張タンク３４．キャピラリー３
５は、低温サイクルＢが圧力上昇したときに作動し、圧
力を低圧側に逃がすものである。圧縮機２５の吸込み側
配管７０と油分離器２６の間に油戻し電磁弁５５を備え
た油戻し管６９を設けている。２台の圧縮機２５．３６
は、インバータによる回転数制御が行われるものとなっ
ている。

次に、上記構成の装置の動作を第３図を参照して説明す
る。資料の熱衝撃試験を行う場合、まず、準備運転が行
われる。低温切換ダンパ６．７及び高温切換ダンパ１０
，１１を閉じ、低温槽では、空気は冷風バイパス通路１
６と凝縮器１２を循環させられつつ該凝縮器で冷却され
、低温槽温度４５が低温槽２内に設けられたセンサ（図
示せず）により試験室の最低温度より約１５℃低めにな
るまで冷却運転が行われる。

一方、高温槽３では、空気は熱風バイパス通路２１と加
熱器１８を循環させられつつ該加熱器により加熱され、
高温槽内に設けられたセンサ（図示せず）により、高温
槽温度５３が試験室１の最高温度より約３０℃高くなる
まで加熱運転が行われる。

低温槽内を冷却運転する場合の冷媒の流れは、第２図で
示す通り、高温サイクルＡの圧縮機３６から圧縮された
冷媒ガスが吐出され、凝縮器３７で外気または冷却水に
放熱して凝縮する。凝縮した冷媒液は膨張弁４０，４１
．４２で減圧されてカスケード熱交換器２７に流入し、
ここで低温サイクルＢとの熱交換により蒸発して圧縮機
３６に戻る。低温サイクルＢの圧縮機２５から吐出され
る冷媒ガスはカスケード熱交換器２７に流入し、ここで
前述の高温サイクルＡに放熱して冷却され、凝縮する。

凝縮した冷媒液は、膨張弁３０，３１゜３２で減圧され
て蒸発器１２に流入し、ここで送風機１５によって凝縮
器１２に吹き付けられる低温循環空気から熱を奪って蒸
発し、圧縮機２５に戻る。

−このとき、電磁弁２８，２９，３８，３９はすべて興
となっており、膨張弁３０９．３１，３２゜型圧縮機２
５．３６には最大周波数とした可変周波数電源が供給さ
れ、最大冷凍能力が発揮される。

低温槽２内が所定の温度に到達すると、温度センサの信
号により低温切換ダンパ６．７が開き、冷風が試験室に
供給されて低温試験（さらし）が開始される。低温切換
ダンパ６．７が開かれた後は、試験室１に設けられた温
度センサ（図示せず）が所定温度を検出するまで冷却が
続けられ、該温度センサが試験室１が所定温度に到達し
たことを検出すると、その信号により加熱器１３が起動
されて空気温度を調整する。

油戻し電磁弁５５は、第３図に示すように、低温さらし
開始時６５から低温さらし温度到達時点６６まで閉じら
れる。さらに低温さらし終了時点６７から予冷温度到達
時点６８まで閉しられる。

これらの期間は、試験室１もしくは低温槽２を冷却する
ために゛最大冷凍能力を発揮すべき期間であり、油戻し
電磁弁５５を閉じること−より、油分離器２６からの圧
縮機２５吸込み側への油の還流が停止され、圧縮機の性
能低下が回避される。この期間の圧縮機の性能低下が回
避されることにより、試験装置の温度サイクルの変動が
防止され、適正な試験結果を確保する効果がある。また
、冷凍能力の目減りを考慮する必要が無くなり、冷凍能
カー杯の温度サイクルを設定できる。

なお、油戻し電磁弁５５の開閉制御半極としては、試験
装置の所定の温度サイクルに合わせて動作するタイマー
としても良く、また、低温さらしイマーを起動させ、所
定の時間後油戻し電磁弁５５を閉じるようにしても良い
。

さらに、本実施例では油戻し電磁弁として開閉２位Ｎ電
磁弁を用いたが、開度調整可能な比例電磁弁としてもよ
い。油戻し電磁弁の閉期間は上記実施例では１例えば低
温さらし終了時点６７から予冷温度到達時点６８までと
したが、必ずしもその期間１００％閉としなくともよい
。

〔発明の効果〕

本発明によれば、油分離器と圧縮機を結ぶ油還流管に電
磁弁を設け、冷凍能力を最大に発揮したい時期に該電磁
弁を閉じることを可能としたので、冷凍能力を最大に発
揮したい時期に冷凍能力が低下するのが回避され、温度
サイクルを所定の値に維持できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の縦断面図、第２図は本発明の
実施例の２元冷凍サイクルを示す系統図、第３図は本発
明の実施例の温度サイクル、圧縮機の周波数変更制御、
容量制御電磁弁と油戻し電磁弁の動作を示す制御タイム
チャートである。 １・・試験室、２・・・低温槽、３・・・高温槽、２５
・・・圧縮機、２６・・・油分離器、５５・・・油戻し
電磁弁、６９・・・油戻し管、７０・・・吸込み配管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、試験室、低温槽、高温槽を各独立に配設し、油潤滑
   の圧縮機を備えた冷凍装置により低温槽内の気体を冷却
   するとともに、加熱された高温気体を高温槽内に保持し
   、該高温気体と前記低温槽内の気体を交互に試験室内に
   送りこんで試験室内に配置された試料を加熱冷却する冷
   熱衝撃試験装置において、前記圧縮機の吐出側配管に油
   分離器が設置されていることと、該油分離器に溜った油
   を前記圧縮機の吸込み側配管に還流させる油戻し管が設
   けられていることと、該油戻し管に油戻し電磁弁が介装
   されていることと、該油戻し電磁弁の開閉を制御する電
   磁弁制御手段が設けられていることとを特徴とする冷熱
   衝撃試験装置。 ２、電磁弁制御手段が、予め設定された時間間隔で油戻
   し電磁弁を開閉するものであることを特徴とする請求項
   １に記載の冷熱衝撃試験装置。 ３、電磁弁制御手段が、低温槽の温度を検出する温度検
   出手段と、検出された温度が所定の温度に達したときに
   起動するタイマー手段とを備え、予め設定された温度と
   、所定の温度に達してからの経過時間に基づいて油戻し
   電磁弁を開閉するものであることを特徴とする請求項１
   に記載の冷熱衝撃試験装置。 ４、圧縮機の回転数制御が、インバータ制御により行わ
   れるものであることを特徴とする請求項１乃至３のいず
   れかの項に記載の冷熱衝撃試験装置。