JPH06269685A - 素子冷却加熱試験装置 - Google Patents
素子冷却加熱試験装置Info
- Publication number
- JPH06269685A JPH06269685A JP6382993A JP6382993A JPH06269685A JP H06269685 A JPH06269685 A JP H06269685A JP 6382993 A JP6382993 A JP 6382993A JP 6382993 A JP6382993 A JP 6382993A JP H06269685 A JPH06269685 A JP H06269685A
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- JP
- Japan
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- heater
- cooling
- cooling means
- refrigerant
- sample stage
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ヒータの冷却速度を速くすると共に試料の加
熱速度を速くすること。 【構成】 一面に試料ステージ１２が形成された冷却手
段１１と、冷却手段１１の内部に試料ステージ１２と平
行に位置するように配置された板状ヒータ１８とを備
え、ヒータ１８と冷却手段１１の内面との間に冷媒を流
すための極小巾のクリアランス２１を形成し、好ましく
は、ヒータ１８に複数の貫通孔１８ａを形成したこと。
熱速度を速くすること。 【構成】 一面に試料ステージ１２が形成された冷却手
段１１と、冷却手段１１の内部に試料ステージ１２と平
行に位置するように配置された板状ヒータ１８とを備
え、ヒータ１８と冷却手段１１の内面との間に冷媒を流
すための極小巾のクリアランス２１を形成し、好ましく
は、ヒータ１８に複数の貫通孔１８ａを形成したこと。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、素子冷却加熱試験装置
に関するものである。
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図４を参照して従来の素子冷却加熱試験
装置について説明する。
装置について説明する。
【０００３】図４に示す素子冷却加熱試験装置７０にお
いて、極低温冷凍機７１のコールドヘッド７２の図示上
面には、第１冷却手段７３が熱的に結合され、この第１
冷却手段７３内には、冷却水等の第１冷媒を流すための
通路７４が形成されている。
いて、極低温冷凍機７１のコールドヘッド７２の図示上
面には、第１冷却手段７３が熱的に結合され、この第１
冷却手段７３内には、冷却水等の第１冷媒を流すための
通路７４が形成されている。
【０００４】第１冷却手段７３の図示上面には、第２冷
却手段７５が熱的に結合され、この第２冷却手段７５内
には、前記第１冷媒よりも低温の第２冷媒（例えば、液
体窒素）を流すための環状通路７６，通路７７，冷媒溜
７８が形成されている。
却手段７５が熱的に結合され、この第２冷却手段７５内
には、前記第１冷媒よりも低温の第２冷媒（例えば、液
体窒素）を流すための環状通路７６，通路７７，冷媒溜
７８が形成されている。
【０００５】第２冷却手段７５の図示上面には、加熱手
段７９が熱的に結合され、この加熱手段７９の図示上面
には、試料ステージ８０が形成されている。加熱手段７
９には、前記第２冷媒を流すためのスパイラル状の溝８
１が形成され、この溝８１の図示上底には、ニクロム
線，タンタル線，モリブデン等の線状ヒータ８２が密着
するように配置されている。
段７９が熱的に結合され、この加熱手段７９の図示上面
には、試料ステージ８０が形成されている。加熱手段７
９には、前記第２冷媒を流すためのスパイラル状の溝８
１が形成され、この溝８１の図示上底には、ニクロム
線，タンタル線，モリブデン等の線状ヒータ８２が密着
するように配置されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記した装
置においては、ヒータ８２がスパイラル状の溝８１に密
着するように配置されているので、ヒータ８２の密着部
はスパイラル状の溝８１を流れる第２冷媒と接触しな
い。その結果、ヒータ８１の冷却速度が遅くなる。
置においては、ヒータ８２がスパイラル状の溝８１に密
着するように配置されているので、ヒータ８２の密着部
はスパイラル状の溝８１を流れる第２冷媒と接触しな
い。その結果、ヒータ８１の冷却速度が遅くなる。
【０００７】又、線状のヒータ８２を使用しているの
で、ヒータ８２の熱容量が小さく、試料ステージ８０へ
の伝熱量も少なくなる。従って、試料の加熱速度が遅く
なる。
で、ヒータ８２の熱容量が小さく、試料ステージ８０へ
の伝熱量も少なくなる。従って、試料の加熱速度が遅く
なる。
【０００８】故に、本発明は、ヒータの冷却速度を速く
すると共に試料の加熱速度を速くすることを、その技術
的課題とするものである。
すると共に試料の加熱速度を速くすることを、その技術
的課題とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記技術的課題を解決す
るために請求項１の発明において講じた技術的手段（第
１の技術的手段）は、一面に試料ステージが形成された
冷却手段と、冷却手段の内部に試料ステージと平行に位
置するように配置された板状ヒータとを備え、ヒータと
冷却手段の内面との間に冷媒を流すための極小巾のクリ
アランスを形成したことである。
るために請求項１の発明において講じた技術的手段（第
１の技術的手段）は、一面に試料ステージが形成された
冷却手段と、冷却手段の内部に試料ステージと平行に位
置するように配置された板状ヒータとを備え、ヒータと
冷却手段の内面との間に冷媒を流すための極小巾のクリ
アランスを形成したことである。
【００１０】上記技術的課題を解決するために請求項２
の発明において講じた技術的手段（第２の技術的手段）
は、上記第１の技術的手段に加えて、ヒータに複数の貫
通孔を形成したことである。
の発明において講じた技術的手段（第２の技術的手段）
は、上記第１の技術的手段に加えて、ヒータに複数の貫
通孔を形成したことである。
【００１１】
【作用】上記第１の技術的手段によれば、ヒータと冷却
手段の内面との間に冷媒を流すための極小巾のクリアラ
ンスを形成したので、ヒータは冷却手段とは接触せず、
ヒータ全面は、クリアランスを流れる冷媒により冷却さ
れる。その結果、ヒータの冷却速度が速くなる。
手段の内面との間に冷媒を流すための極小巾のクリアラ
ンスを形成したので、ヒータは冷却手段とは接触せず、
ヒータ全面は、クリアランスを流れる冷媒により冷却さ
れる。その結果、ヒータの冷却速度が速くなる。
【００１２】又、板状ヒータは、従来技術における線状
ヒータと比較して熱容量が大きくなる。そこで、冷却手
段内に試料ステージと平行に位置するように板状ヒータ
を配置したので、従来技術と比較してヒータの伝熱量が
大きくなり、加熱速度が速くなる。
ヒータと比較して熱容量が大きくなる。そこで、冷却手
段内に試料ステージと平行に位置するように板状ヒータ
を配置したので、従来技術と比較してヒータの伝熱量が
大きくなり、加熱速度が速くなる。
【００１３】上記第２の技術的手段によれば、ヒータに
複数の貫通孔を形成したので、この貫通孔を介して冷媒
が流れ、より一層ヒータの冷却速度が速くなる。
複数の貫通孔を形成したので、この貫通孔を介して冷媒
が流れ、より一層ヒータの冷却速度が速くなる。
【００１４】
【実施例】以下、本発明の一実施例を添付図面に基づい
て説明する。
て説明する。
【００１５】図１は、本実施例に係る素子冷却加熱試験
装置の断面図である。
装置の断面図である。
【００１６】図１に示す素子冷却加熱試験装置１０にお
いて、冷却手段１１の図示上面には、試料（図示せず）
を載置するための試料ステージ１２が形成されている。
冷却手段１１の内部には、隔壁１３が一体的に形成さ
れ、第１冷媒室１４と第２冷媒室１５とを区画形成して
いる。尚、冷却手段１１は真空容器内に配設されるのが
一般的である。
いて、冷却手段１１の図示上面には、試料（図示せず）
を載置するための試料ステージ１２が形成されている。
冷却手段１１の内部には、隔壁１３が一体的に形成さ
れ、第１冷媒室１４と第２冷媒室１５とを区画形成して
いる。尚、冷却手段１１は真空容器内に配設されるのが
一般的である。
【００１７】冷却手段１１の下面には、冷媒供給管１６
が溶接等により固定され、この冷媒供給管１６を介して
第１冷媒室１５に液体ヘリウム等の冷媒を供給されるよ
うになっている。第１冷媒室１５は連通路１７を介して
第２冷媒室１５に連通している。
が溶接等により固定され、この冷媒供給管１６を介して
第１冷媒室１５に液体ヘリウム等の冷媒を供給されるよ
うになっている。第１冷媒室１５は連通路１７を介して
第２冷媒室１５に連通している。
【００１８】第２冷媒室１５内には、板状ヒータ１８が
試料ステージ１２と平行に位置するように配置されてい
る。このヒータ１８は、炭素繊維強化複合材からなり、
その厚さは１．５ｍｍ〜２．０ｍｍ以下である。ヒータ
１８の図示右端にはコネクタ１９が接続され、このコネ
クタ１９を介してヒータ１８に電力が供給されるように
なっている。尚、コネクタ１９は、冷却手段１１の下面
に溶接等により固定された絶縁体パイプ２０の内部を介
して外部に延在している。
試料ステージ１２と平行に位置するように配置されてい
る。このヒータ１８は、炭素繊維強化複合材からなり、
その厚さは１．５ｍｍ〜２．０ｍｍ以下である。ヒータ
１８の図示右端にはコネクタ１９が接続され、このコネ
クタ１９を介してヒータ１８に電力が供給されるように
なっている。尚、コネクタ１９は、冷却手段１１の下面
に溶接等により固定された絶縁体パイプ２０の内部を介
して外部に延在している。
【００１９】ヒータ１８と冷却手段１１の内面及び隔壁
の上面（請求項１における冷却手段の内面に相当）との
間には、極小巾のクリアランス２１が形成され、このク
リアランス２１は連通路１７を介して第１冷媒室１４に
連通している。従って、ヒータ１８の全表面が冷媒と接
触するようになっている。
の上面（請求項１における冷却手段の内面に相当）との
間には、極小巾のクリアランス２１が形成され、このク
リアランス２１は連通路１７を介して第１冷媒室１４に
連通している。従って、ヒータ１８の全表面が冷媒と接
触するようになっている。
【００２０】図２に示されるように、ヒータ１８には、
断面長方形状の貫通孔１８ａが複数形成され、これらの
貫通孔１８ａはクリアランス２１に連通している。又、
図３に示されるように、ヒータ１８に断面円形状の貫通
孔１８ｂを複数形成してもよい。尚、貫通孔の形状は図
２，図３に示されるものに限定されることはなく、どん
な形状でも良い。
断面長方形状の貫通孔１８ａが複数形成され、これらの
貫通孔１８ａはクリアランス２１に連通している。又、
図３に示されるように、ヒータ１８に断面円形状の貫通
孔１８ｂを複数形成してもよい。尚、貫通孔の形状は図
２，図３に示されるものに限定されることはなく、どん
な形状でも良い。
【００２１】冷却手段１１の内面には溝２２が形成さ
れ、第２冷媒室１５に向かって開口している。又、冷却
手段１１の下面及び隔壁１３には、排出管２３が溶接等
により固定され、この排出管２２は溝２２に連通してい
る。
れ、第２冷媒室１５に向かって開口している。又、冷却
手段１１の下面及び隔壁１３には、排出管２３が溶接等
により固定され、この排出管２２は溝２２に連通してい
る。
【００２２】尚、冷却手段１１の下面には、固定部材２
４が熱的に結合されている。この固定部材２４の下面に
極低温冷凍機（例えば、逆スターリング冷凍機，ギホー
ドマクマホン冷凍機，パルス管冷凍機等）のコールドヘ
ッド（図示せず）を熱的に結合してもよい。
４が熱的に結合されている。この固定部材２４の下面に
極低温冷凍機（例えば、逆スターリング冷凍機，ギホー
ドマクマホン冷凍機，パルス管冷凍機等）のコールドヘ
ッド（図示せず）を熱的に結合してもよい。
【００２３】上記の如く構成された素子冷却加熱試験装
置１０の作動について説明する。
置１０の作動について説明する。
【００２４】まず、試料ステージ１２上に載置した試料
を加熱する際には、ヒータ１８に通電される。その結
果、ヒータ１８からの熱は、周囲に分散して冷却手段１
１及び隔壁１３を介して加熱ステージ１２に伝達され
る。ここで、ヒータ１８は板状であり且つ試料ステージ
１２と平行に配置されているので、試料ステージ１２全
面が均一に加熱されて試料全体が均一に加熱される。
又、試料ステージ１２への伝熱量が確保され、試料の加
熱速度を速くできる。尚、試料ステージ１２の温度は、
温度センサ（図示せず）等により常時検出され、その検
出信号に基づいてヒータ１８への通電量が制御されるこ
とで、試料が所望の温度に加熱される。
を加熱する際には、ヒータ１８に通電される。その結
果、ヒータ１８からの熱は、周囲に分散して冷却手段１
１及び隔壁１３を介して加熱ステージ１２に伝達され
る。ここで、ヒータ１８は板状であり且つ試料ステージ
１２と平行に配置されているので、試料ステージ１２全
面が均一に加熱されて試料全体が均一に加熱される。
又、試料ステージ１２への伝熱量が確保され、試料の加
熱速度を速くできる。尚、試料ステージ１２の温度は、
温度センサ（図示せず）等により常時検出され、その検
出信号に基づいてヒータ１８への通電量が制御されるこ
とで、試料が所望の温度に加熱される。
【００２５】次に、試料を冷却する際には、ヒータ１８
へ通電を停止し、冷媒が冷媒供給管１６から導入され
る。冷媒は第１冷媒室１４，連通路１７を介してクリア
ランス２１及び貫通孔１８ａに供給され、ヒータ１８及
び試料ステージ１２が冷却される。その結果、試料及び
ヒータ１８が冷媒の温度（液体窒素の場合、略７７Ｋ）
まで冷却される。ここで、ヒータ１８全面は、冷媒と接
触しているので、ヒータ１８の冷却速度を速くできる。
又、ヒータ１８に複数の貫通孔１８ａが形成されている
ので、貫通孔１８ａに冷媒が流れてヒータ１８の冷却速
度をより一層速くできる。尚、冷媒の液面が冷媒排出管
２３より高くなると、冷媒が冷媒排出管２３を介して外
部に排出される。
へ通電を停止し、冷媒が冷媒供給管１６から導入され
る。冷媒は第１冷媒室１４，連通路１７を介してクリア
ランス２１及び貫通孔１８ａに供給され、ヒータ１８及
び試料ステージ１２が冷却される。その結果、試料及び
ヒータ１８が冷媒の温度（液体窒素の場合、略７７Ｋ）
まで冷却される。ここで、ヒータ１８全面は、冷媒と接
触しているので、ヒータ１８の冷却速度を速くできる。
又、ヒータ１８に複数の貫通孔１８ａが形成されている
ので、貫通孔１８ａに冷媒が流れてヒータ１８の冷却速
度をより一層速くできる。尚、冷媒の液面が冷媒排出管
２３より高くなると、冷媒が冷媒排出管２３を介して外
部に排出される。
【００２６】尚、試料を冷媒の温度よりも低温に冷却し
たい場合においては、極低温冷凍機を運転させてコール
ドヘッドに発生する冷凍能力（数Ｋ〜十数Ｋ）により固
定部材２４及び冷却手段１１を介して試料ステージ１２
が冷却されて試料が 数Ｋ〜十数Ｋまで冷却される。
たい場合においては、極低温冷凍機を運転させてコール
ドヘッドに発生する冷凍能力（数Ｋ〜十数Ｋ）により固
定部材２４及び冷却手段１１を介して試料ステージ１２
が冷却されて試料が 数Ｋ〜十数Ｋまで冷却される。
【００２７】本実施例においては、ヒータ１８が炭素繊
維強化複合材からなるので、加工性に優れ、カッターナ
イフ，ハサミ等により容易に加工できる。その結果、貫
通孔がどんな形状でも加工可能である。又、ヒータ１８
を数秒間に１０００℃まで昇温させることが可能になる
と共に、最大温度２５００℃まで昇温させることが可能
になる。
維強化複合材からなるので、加工性に優れ、カッターナ
イフ，ハサミ等により容易に加工できる。その結果、貫
通孔がどんな形状でも加工可能である。又、ヒータ１８
を数秒間に１０００℃まで昇温させることが可能になる
と共に、最大温度２５００℃まで昇温させることが可能
になる。
【００２８】又、冷却手段１１内にヒータ１８を配置し
たので、冷却手段と加熱手段とが分離した従来技術と比
較して装置全体が簡単な構成になる。
たので、冷却手段と加熱手段とが分離した従来技術と比
較して装置全体が簡単な構成になる。
【００２９】更に、板状ヒータ１８を用いているので、
線状ヒータを配置するためのスパイラル状の溝を形成す
る必要がなくなり、この溝を加工する手間を省くことが
できる。
線状ヒータを配置するためのスパイラル状の溝を形成す
る必要がなくなり、この溝を加工する手間を省くことが
できる。
【００３０】
【発明の効果】本発明は、以下の如く効果を有する。
【００３１】ヒータの冷却速度が速くなる。又、試料の
加熱速度が速くなり、加熱時間を短縮することができ
る。
加熱速度が速くなり、加熱時間を短縮することができ
る。
【図１】本実施例に係る素子冷却加熱試験装置の断面図
である。
である。
【図２】図１におけるヒータの平面図である。
【図３】ヒータの変形例の平面図である。
【図４】従来技術に係る素子冷却加熱試験装置の断面図
である。
である。
１０ 素子冷却加熱試験装置 １１ 冷却手段 １２ 試料ステージ １８ 板状ヒータ １８ａ，１８ｂ 貫通孔 ２１ クリアランス
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 広 沢 寿 勝 愛知県刈谷市朝日町２丁目１番地 アイシ ン精機株式会社内 (72)発明者 増 田 薫 東京都文京区本郷１−10−13 テクノロ工 業株式会社内
Claims (2)
- 【請求項１】 一面に試料ステージが形成された冷却手
段と、 前記冷却手段の内部に前記試料ステージと平行に位置す
るように配置された板状ヒータとを備え、 前記ヒータと前記冷却手段の内面との間には、冷媒を流
すための極小巾のクリアランスが形成されていることを
特徴とする素子冷却加熱試験装置。 - 【請求項２】 前記ヒータには、複数の貫通孔が形成さ
れていることを特徴とする請求項１記載の素子冷却加熱
試験装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6382993A JPH06269685A (ja) | 1993-03-23 | 1993-03-23 | 素子冷却加熱試験装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6382993A JPH06269685A (ja) | 1993-03-23 | 1993-03-23 | 素子冷却加熱試験装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06269685A true JPH06269685A (ja) | 1994-09-27 |
Family
ID=13240643
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6382993A Pending JPH06269685A (ja) | 1993-03-23 | 1993-03-23 | 素子冷却加熱試験装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06269685A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008292411A (ja) * | 2007-05-28 | 2008-12-04 | Espec Corp | 試験装置 |
-
1993
- 1993-03-23 JP JP6382993A patent/JPH06269685A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008292411A (ja) * | 2007-05-28 | 2008-12-04 | Espec Corp | 試験装置 |
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