JPH0676876U - 恒温試験装置の排熱冷却構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 恒温試験装置の変化する排熱量に応じて冷却
能力を切り換えることができ、排熱を室温に戻して排気
できる排熱冷却構造を提供する。 【構成】 半導体恒温試験装置１の側面に、内部に熱交
換器４と天井にファン２１・２２を取り付けられた水冷
架２を設置し、半導体恒温試験装置１と水冷架２の上
に、排気ダクト３を乗せる。ファン２１およびファン２
２で排熱空気を吸引し、熱交換器４に通風して半導体恒
温試験装置１の排熱空気を冷却する。半導体恒温試験装
置１の排気口１５に取り付けた温度スイッチ５で排熱温
度を感知して水冷架２の風量と冷却水の量を切り換え
る。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、半導体恒温試験装置の排熱を、水冷によって処理する半導体恒温 試験装置の排熱冷却構造についてのものである。

【０００２】

【従来の技術】

次に、従来技術による半導体恒温試験装置の排熱処理の方法および問題点を図 ５〜図９により説明する。図５は、半導体恒温試験装置の斜視図、図６および図 ７は、半導体恒温試験装置の内部断面図を示す。

【０００３】 図５〜図７において、１は半導体恒温試験装置、１１は恒温槽、１２はヒータ 、１３は内部ファン、１４はダンパ、１５は排気口、１６は恒温槽１１の扉、２ は部屋の空調空気の吐き出し口である。

【０００４】 図６において、半導体恒温試験装置１は、恒温槽１１に試験する半導体を入れ 、ヒータ１２によって周囲空気を加熱し、内部ファン１３によって恒温槽１１内 の空気を矢印の様に循環させることによって恒温槽１１内の温度を一定に保つ。 そして、恒温槽１１内の温度を常温から 120℃程度までステップ変化させ、半導 体を常温と高温までの数段回でサイクル試験を繰り返す。

【０００５】 この過程において、一定温度で恒温試験するには、空気は恒温槽１１内を内部 循環しているため、半導体恒温試験装置１から排気される排熱は、恒温槽１１か ら漏れる排熱量と内部ファン１３のモータ部や周辺回路等からの排熱量の比較的 少ない排熱量となる。

【０００６】 しかし、一定温度での恒温試験が終了し、高温から常温に戻すときは、図７に 示すようにダンパ１４を開け、恒温槽１１内の高温の排熱を矢印の様に天井から 排気するため、大量の高温の排熱量となる。

【０００７】 また、より急速に冷却するために、図５に示す恒温槽１１の扉１６を開けて、 外気を取り入れたりする。このとき、高温の排熱が扉１６からも漏れて室内に放 出される。

【０００８】 一般に、半導体工場内は、25℃前後に空調されているが、半導体恒温試験装置 の様な局部的な高温で大量の排熱は空調空気の吐き出し口２の冷風の方向とぶつ かり合うため、高温の排熱が循環し、半導体恒温試験装置周辺の温度が上昇し、 作業者や周辺機器に悪影響を及ぼす。

【０００９】 また、半導体恒温試験装置１の様に周期的に変化する排気熱量に合わせて、室 内の空調能力をコントコールすることは非常に困難であるため、温度むらが発生 する。

【００１０】 図８は、従来の他の排熱冷却構造を示す図で、３０は排気用のフード、４０は ダクト、５０はファンを示す。

【００１１】 半導体恒温試験装置１の上にフード３０を置き、排熱を室外に排気するファン ５０とフード３０をダクト４０で接続し、半導体恒温試験装置１の排熱を室外へ 吐き出す。

【００１２】 図８の方式は、室内が負圧になるため塵芥が侵入する。また、一度設置すると レイアウト変更が簡単にできないため、設備工事が大がかりで費用が膨大という 欠点がある。

【００１３】 そして、図９は、図８のファン５０の代わりに空調機６０を取り付け、排熱を 熱交換して室内に吐き出す方式である。

【００１４】 図９の方式は、一度設置するとレイアウト変更ができないので、設備工事が大 がかりで費用が膨大という欠点がある。

【００１５】

【考案が解決しようとする課題】

従来の半導体恒温試験装置の排熱の処理は、室内を空調したり、大がかりなダ クト工事をおこなって、排熱を別の場所に移動して処理したりしており、空調費 や空調設備費が多額に達していた。また、一度設置するとレイアウト変更ができ ないため、設備場所が制限されたりして自由度に欠けていた。

【００１６】 この考案は、半導体恒温試験装置の変化する排熱量に応じて冷却能力を切り換 えることができ、排熱を室温に戻して排気でき、設置および移動が容易な排熱冷 却構造を提供することを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】

この目的を達成するため、この考案では、恒温槽１１内の高温循環ガスをダン パ１４の開閉によって排気口１５から外部に排気して恒温槽１１内を冷却する恒 温試験装置の排熱冷却構造において、恒温槽１１の側方に連結し、上方にファン ２１・２２を取付け、熱交換器４を内蔵する水冷架２と、恒温槽１１と水冷架２ との上面に取り付けられ、内部に一連の通風空間が形成され、排気口１５からの 排気ガスを水冷架２に案内する排気ダクト３と、排気口１５の近傍に取付けられ 、ダンパ１４の開放時に排気ガスの温度によって感知する温度スイッチ５とを備 え、温度スイッチ５の感知時に、ファン２１・２２の通風量と熱交換器４の排熱 量とを増加させるようファン２１・２２を切替え、熱交換器４に供給される給排 水量を切替える。

【００１８】

【作用】

半導体恒温試験装置１の片側または両側に水冷架２を設置し、半導体恒温試験 装置１の天井から排気される排熱を、半導体恒温試験装置１と水冷架２の上部に 乗せた排気ダクト３を通じて、ファン２１およびファン２２によって水冷架２に 引き込む。

【００１９】 水冷架２は内部に熱交換器４をもち、冷却水を熱交換器４に流すことにより、 半導体恒温試験装置１の排熱を熱交換し、室温に戻し排気する。

【００２０】 半導体恒温試験装置１の排熱量が少ない恒温試験時には、ファン２１が動作し 、冷却水は細いバイパス管６Ｂ側を流れるローパワー運転となる。

【００２１】 ダンパ１４が開き恒温槽１１内の高温排熱が排気されると、温度スイッチ５が オンになり、温度スイッチ５のオン動作によりファン２２も動作すると共に、電 磁弁６Ａが開き、冷却水は太い給水管４Ｃ側を流れるハイパワー運転となる。

【００２２】 また、排気ダクト３は必要に応じて複数に分割し、水冷架２の底面にはキャス タ２３を取り付けることにより、設置および移動が容易となる。

【００２３】

【作用】

この考案の実施例を図１〜図４を用いて説明する。

【００２４】 図１はこの考案の一実施例の斜視図を示し、図２と図３は内部断面図を示し、 図４は水冷の熱交換部の詳細図を示す。図１〜図４までの同一番号は同一部品を 示す。

【００２５】 図１において、１は半導体恒温試験装置、２は水冷架、３は排気ダクト、４は 熱交換器、５は温度スイッチ、１５は排気口、１６は扉、２１および２２は水冷 架２の天井に取り付けられたファン、２３はキャスタ、３１は隣合った排気ダク ト３同士を固定する止め金具を示す。

【００２６】 天井と排気口１５からでる半導体恒温試験装置１の排熱は、排気ダクト３を通 じて、水冷架２の天井に取り付けられたファン２１とファン２２によって水冷架 ２に引き込み、熱交換器４によって室温に戻して排気する。

【００２７】 半導体恒温試験装置１の排気温度を排気口１５に取り付けた温度スイッチ５で 感知し、水冷架２のファン２２のオン／オフすると共に冷却水の量を切り換える 。排気ダクト３は、複数に分割し、水冷架２の底面にはキャスタ２３を取り付け ることによって、半導体恒温試験装置１と水冷架２の設置および移動が容易とな る。

【００２８】 次に、図２と図３を用いてこの考案の動作を説明する。図２において、半導体 恒温試験装置１は、内部に恒温槽１１と、ダンパ１４によって開閉する恒温槽１ １の排気口１５をもち、排気口１５の出口に温度スイッチ５が取り付けられてい る。

【００２９】 水冷架２は、内部に熱交換器４と、天井に複数の第１のファン２１と複数の第 ２のファン２２が取り付けられ、半導体恒温試験装置１の片側または両側に設置 する。熱交換器４は、冷却水を給排水する給水管４Ｃと排水管４Ｄが取り付けら れ、給水管４Ｃには、切換弁６が取り付けられ、切換弁６は、電磁弁６Ａと、電 磁弁６Ａをバイパスし、給水管４Ｃよりも細い管で形成されたバイパス管６Ｂか ら成る。

【００３０】 図２は、半導体恒温試験装置１が、一定温度で恒温試験する場合を示し、空気 は内部ファン１３によって恒温槽１１内を内部循環しているため、半導体恒温試 験装置１から排気される排熱は、恒温槽１１から漏れる排熱量と内部ファン１３ のモータ部や周辺回路等からの比較的少ない排熱量となる。この時は、少ない排 熱量を合うように水冷架２のファン２１のみを動作させ、ファン２２は停止させ ている。

【００３１】 また、熱交換器４に供給する冷却水の量も切換弁６の電磁弁６Ａを閉めている ため、細いバイパス管６Ｂ側を流れ、少ない流量となる。

【００３２】 この様に、恒温試験を行っているときには、少ない排熱量に合わせたローパワ ー運転となる。

【００３３】 一方、一定温度での恒温試験が終了し、高温から常温に戻すときは、図３に示 すようにダンパ１４を開け、恒温槽１１内の高温の排熱を矢印の様に天井から排 気するため、大量の高温の排熱量となる。

【００３４】 このとき、排気口１５に取り付けた温度スイッチ５が高温の温度に反応してオ ンとなり、温度スイッチ５のオン動作によって水冷架２のファン２２が動作する と共に切換弁６の電磁弁６Ａが通電されて開く。

【００３５】 このため、水冷架２はファン２１とファン２２の両方が動作し、冷却水は電磁 弁６Ａを通って、太い給水管４Ｃ側を流れる。

【００３６】 このように、恒温試験が終了して、半導体恒温試験装置１から大量の排熱量が 排気される場合は、水冷架２は大風量、大水量のハイパワー運転となる。

【００３７】 また、恒温槽１１に吸気口１８と、吸気口１８から室内空気を恒温槽１１に送 り込む吸気ファン１７を取り付け、温度スイッチ５のオン／オフ動作で吸気ファ ン１７がオン／オフを行う様にすれば、恒温槽１１内に室内空気が取り入れられ るので、より急速に恒温槽１１内の温度を下げることができる。

【００３８】 この考案では、半導体恒温試験装置１の排熱量に合わせて、水冷架２は冷却能 力を変化させることができるので、経済的に効率良く排熱を処理できる。

【００３９】 排気ダクト３は、半導体恒温試験装置１の寸法が大きい場合には、複数に分割 し、半導体恒温試験装置１および水冷架２の上に設置する。複数に分割した場合 の排気ダクト３は、それぞれ密着して並べると、内部で一連のダクト空間が形成 される。

【００４０】 したがって、半導体恒温試験装置１の側面および上部に、水冷架２および排気 ダクト３を設置すると、空気の流通経路ができ、図１の矢印の様に半導体恒温試 験装置１、排気ダクト３、水冷架２のファン２１・２２、熱交換器４の順に空気 が流れて室内に排気される。この時、半導体恒温試験装置１で暖められた空気、 すなわち排熱は、熱交換器４で熱交換され室温に戻して排気される。

【００４１】 次に、図４を用いてこの考案に使用される熱交換器４の構造を説明する。

【００４２】 図４において、４Ａはフィン、４Ｂは流路管、４Ｃは給水管、４Ｄは排水管を 示す。

【００４３】 流路管４Ｂには複数のフィン４Ａが取り付けられ、冷却水を給水管４Ｃから流 路管４Ｂに供給し、排水管４Ｄから排出する。

【００４４】 冷却水が流路管４Ｂを流れる過程で、複数のフィン４Ａの表面で半導体恒温試 験装置１の排熱を吸収する。

【００４５】 給水管４Ｃの先には切換弁６が取り付けられ、切換弁６は電磁弁６Ａと電磁弁 ６Ａをバイパスし給水管４Ｃよりも細い管で形成されたバイパス管６Ｂで構成さ れる。電磁弁６Ａとバイパス管６Ｂは異径チー等の継手６Ｃで接続すれば良い。 図４の切換弁６は冷却水の量を電磁弁６Ａの開閉によって切り換える。

【００４６】 冷却水は、例えば、15〜20℃前後のものを用いれば排気空気温度を25℃前後に コントロールすることができる。一例として、冷却水は、地下水を使用すれば、 年間を通じて15〜18℃なので、特に水温を調整する必要が無い。

【００４７】 また、通常の空調室の室温25℃、湿度50％程度の環境であれば、15〜18℃の水 温によって結露が発生することは無いので、ドレイン配管も必要無い。

【００４８】 地下水を用意できない、また複数台の水冷システムの設置で水量が多くなる等 の場合は、冷却水循環装置を室外に設置する。

【００４９】 前述の方法によれば、水温を自由に調整することができ、冷却水を循環して利 用するため、ランニングコストを安くすることができる。

【００５０】 水冷架２の給水管４Ｃおよび排水管４Ｄへの冷却水の配管は、高圧ゴムホース 等を使用すれば、配管レイアウトが自由となり、水冷架２の設置および移動も容 易となる。

【００５１】

【考案の効果】

この考案は、半導体恒温試験装置の排熱を半導体恒温試験装置自身で処理し、 室温に戻して排気するので、空調費および空調設備を軽減できる。また、室温に 戻して排気するために、安定した動作環境が実現できる。さらに、半導体恒温試 験装置の排熱量に応じて水冷架の冷却能力を切り換えることができ、排熱を排気 ダクトによって密閉して処理するため、経済的にしかも効率よく処理できる。し かも、設置および移動が容易になるため、半導体恒温試験装置のレイアウト変更 が簡便となる。また、半導体恒温試験装置のオプションとして使用することがで きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の一実施例の斜視図である。

【図２】図１の内部断面図である。

【図３】図１の内部断面図である。

【図４】この考案の水冷の熱交換部の詳細構成を示す斜
視図である。

【図５】従来の半導体恒温試験装置の斜視図である。

【図６】図５の内部断面図である。

【図７】図５の内部断面図である。

【図８】従来の他の排熱冷却構造を示す斜視図である。

【図９】従来の更に他の排熱冷却構造を示す斜視図であ
る。

【符号の説明】

１ 半導体恒温試験装置 ２ 水冷架 ３ 排気ダクト ４ 熱交換器 ５ 温度スイッチ ６ 切換弁 １１ 恒温槽 １４ ダンパ １５ 排気口 ２１ ファン ２２ ファン

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 恒温槽(11)内の高温循環ガスをダンパ(1
   4)の開閉によって排気口(15)から外部に排気して恒温槽
   (11)内を冷却する恒温試験装置の排熱冷却構造におい
   て、 恒温槽(11)の側方に連結し、上方にファン(21・22) を取
   付け、熱交換器(4) を内蔵する水冷架(2) と、 恒温槽(11)と水冷架(2) との上面に取り付けられ、内部
   に一連の通風空間が形成され、排気口(15)からの排気ガ
   スを水冷架(2) に案内する排気ダクト(3) と、 排気口(15)の近傍に取付けられ、ダンパ(14)の開放時に
   排気ガスの温度によって感知する温度スイッチ(5) とを
   備え、 温度スイッチ(5) の感知時に、ファン(21・22) の通風量
   と熱交換器(4) の排熱量とを増加させるようファン(21・
   22) を切替え、熱交換器(4) に供給される給排水量を切
   替えることを特徴とする恒温試験装置の排熱冷却構造。
2. 【請求項２】 恒温槽(11)に吸気口(18)を設け、吸気口
   (18)から排気用ガスを恒温槽(11)内に送り込む吸気ファ
   ン(17)を取付け、温度スイッチ(5) の感知時に吸気ファ
   ン(17)が稼動することを特徴とする請求項１記載の恒温
   試験装置の排熱冷却構造。