JPH0792430B2 - 恒温恒湿器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ICパッケージ等の半導体デバイス、回路基板
等の電子装置、各種材料等の耐熱、耐湿テスト等に使用
される恒温恒湿器に関する。

〔従来の技術〕 この種の恒温恒湿器の代表的なものは、物品収容室から
吸い込んだ空気を加湿器で加湿し、冷却器に通過させて
飽和空気とし、これを加熱器で加熱して所定の温湿度空
気として前記物品収容室へ吐出する空調部を備えてい
る。

例えばICパッケージ等の半導体デバイスや回路基板等の
電子装置の耐湿テストを例にとると、これら物品が前記
恒温恒湿器の物品収容室に収容され、該室内が前記空調
部により例えば85℃、85％RHの高温、高湿状態に制御さ
れ、前記物品は通電稼働状態にて発熱しながらテストさ
れる。

さらに詳説すると、物品収容室内を例えば85℃、85％RH
の状態に制御するため、前記加湿器で加湿した空気を冷
却器に通し、冷却器通過後の空気の状態を80.9℃、100
％RHとし、この空気を前記加熱器により85℃まで再加熱
して85％RHの状態を得ている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、前記半導体デバイスや電子装置のように
発熱を伴う試料につきテストする場合には、該発熱量を
前記冷却器により吸収し、冷却器通過後の空気を80.9
℃、100％RHとしなければならないので、それだけ冷却
器の冷却能力を大きくしなければならない。

また、空調部へ吸い込まれ、冷却器を通過する循環空気
の全量を前記加熱器により加熱しなければならないの
で、該加熱器容量も大きくしなければならない。

このように冷却器の冷却能力を大きくし、加熱器の容量
を大きくしなければならないので、それだけ空調部の製
作費用が高くつくとともに、電力消費量も大きいという
問題がある。

さらに、物品収容室から空調部へ吸い込まれ、冷却器を
通過する空気は、該冷却器により除湿されるため、この
除湿量に見合った加湿が必要となり、そのため、前記加
湿器の加湿能力をその分、大きくしなければならず、こ
れがまた、コスト高、電力消費の増大につながるととも
に冷却器の冷却負荷となるという問題がある。

さらに、物品収容室における物品の発熱を吸収するため
に、前述のように冷却器能力をそれだけ大きくしておく
必要があり、これに伴って加湿器の能力も大きくしなけ
ればならず、このように冷却（除湿）器と加湿器が互い
の能力を相殺するように働くため、大きい物品発熱量を
吸収することができないという問題がある。

前記タイプの恒温恒湿器で、一般用途のものでは、85
℃、85％RHにおいて許容できる物品発熱量は100W程度し
かなく、加湿器能力や、冷却器能力を増大させたとして
も、許容物品発熱量は300W程度が限界であり、さらに大
きな許容発熱量を得るには、装置が大型化して大電力を
消費するのみならず、理論的にも不可能視されている。

しかし、今日、半導体デバイスや電子装置等の耐湿テス
ト等の分野では、許容発熱量が1000W以上のものが要求
されているのが実情である。

本発明者は、実開昭60-17448号公報に開示されているよ
うに、空調部へ吸い込まれる空気の一部を加湿器を通過
させたのち冷却器を通過させるようにするとともに、残
部を直接冷却器へ通過させるようにする方法や、空調部
へ吸い込まれる空気の一部を加湿器を通過させたのち、
冷却器を通過させることなく直接冷却器下流側へ導くと
ともに、残部空気を冷却器に通過させる方法を採用して
実験をしてみたが、物品許容発熱量を大幅に向上させる
ことはできなかった。

そこで本発明は、加湿器、冷却兼除湿器および加熱器を
この順序で直列的に配置した空調部と物品収容室とを備
え、空気循環用ファンにて該空調部の加湿器側から加熱
器側へ空気が通過するように該空調部と該物品収容室と
に空気を循環させる恒温恒湿器であって、前記物品収容
室を高温高湿状態に制御する場合においても、該物品収
容室の物品からの発熱許容量、換言すれば所定の温湿度
を維持できる物品発熱量の限度を従来に比べ大幅に向上
させることができ、その許容発熱量向上の割には冷却兼
除湿器および加熱器の能力を大きくする必要がなく、従
ってそれだけ空調部の製作コストが安価につくとともに
電力消費量も抑制することができる恒温恒湿器を提供す
ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者は前記目的を達成するため研究を重ね、物品収
容室内の物品の発熱により加熱された空気は、温度は高
くなるが絶対湿度が変化するわけでなく、飽和状態の空
気と混合しても絶対湿度は変わらず、混合した空気は両
者の量に比例した中間状態となることに着目し、冷却兼
除湿器通過後の空気（飽和状態の空気）と物品収容室内
の加熱された空気とを混合した場合を試算してみたとこ
ろ、物品収容室内の加熱された空気の熱を有効に利用し
つつ大きい許容発熱量を得ることができることを見出
し、本発明を完成するに至った。

すなわち本発明は、加湿器、冷却兼除湿器および加熱器
をこの順序で直列的に配置した空調部と物品収容室とを
備え、空気循環用ファンにて該空調部の加湿器側から加
熱器側へ空気が通過するように該空調部と該物品収容室
とに空気を循環させる恒温恒湿器において、前記空調部
の空気吸込口を分割して前記加湿器、冷却兼除湿器およ
び加熱器をバイパスするバイパスダクトを設けたことを
特徴とする恒温恒湿器を提供するものである。

この恒温恒湿器においては、前記バイパスダクトを流れ
る空気量（風量）を調整するための空気量（風量）調整
手段を設け、所定の温湿度を変更したり、物品発熱量が
変動する場合等においても、該調整手段でバイパスダク
トを流れる風量を調整することで、物品収容室内の温湿
度状態を所望のものに制御できるようにしてもよい。

〔作用〕

本発明恒温恒湿器によると、物品収容室を高温高湿状態
に維持する場合、該収容室内の物品の発熱により、過熱
状態になった空気が空調部へ吸い込まれ、そのうち何割
かは加湿器により加湿されたのち、冷却兼除湿器を通過
し、飽和空気となり、さらにそのあと加熱器により再加
熱さる。

一方、前記空調部へ吸い込まれた空気の残部は、加湿器
による加湿を殆ど受けることなく、そのままバイパスダ
クトへ流入し、冷却兼除湿器、加熱器を通過することな
く、直接加熱器下流側へ導かれ、ここで冷却兼除湿器お
よび加熱器を通過してきた空気に合流して全体として所
定の温度湿度空気となり、物品収容室へ吐出される。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図は一実施例の概略断面を示している。

この恒温恒湿器は、試験室（物品収容室）１およびその
背後の空調部２を備えている。

試験室１の前面開口11は扉12によって開閉可能である。

空調部２は上下に延び、下部には空気吸込口21を、上部
には空気吐出口22を有している。

空調部２の中には下から上へ順次加湿器23、冷却兼除湿
器（以下、「冷却器」と略称する。）24、加熱器25およ
び空気循環用ファン26を設けてある。

空気吐出口22には空気吐出方向を制御するレジスタ27を
設けてある。

加湿器23は水を溜めるパン231とこの中に配置された加
湿器ヒータ232からなっている。ファン26はモータＭに
よって回転駆動される 空調部２には、さらに、空調部入口21に臨む位置から加
熱器25の下流側位置へ向け延び、吸込空気を導くための
バイパスダクト３を設けてある。

バイパスダクト３の入口には空調部２へ吸い込まれる空
気のうちダクト３へ流入する空気量を調整するための空
気量（風量）調整手段の１例としての流量調整板31が揺
動可能に設けてある。

この恒温恒湿器によると、例えば試験室１内を85℃、85
％RHの高温高湿状態に維持するものとすると、試験室１
内の物品の発熱により、85℃よりΔｔ過熱状態になった
空気が、ファン26の運転により空調部２へ吸込口21から
吸い込まれ、流量調整板31により分流される。その結
果、吸い込まれた空気の何割かは加湿器23により加湿さ
れたのち、冷却器24を通過し、80.9℃、100％RHの飽和
空気となり、さらにそのあと加熱器25により再加熱され
たのち、ファン26によって吐出口22から試験室１へ吐出
される。

一方、空調部２へ吸い込まれた残りの空気は、加湿器23
による加湿を殆ど受けることなく、そのままバイパスダ
クト３へ流入し、冷却器24、加熱器25を通過することな
く、直接加熱器25の下流側へ導かれ、ここで加熱器25を
通過してきた空気と混合されて一緒に吐出口22から試験
室１へ吐出される。

前記流量調整板31は、加熱器25を通過してきた空気と、
ダクト３を通過してきた空気とが合流混合して、85℃、
85％RHの空気が得られるように、ダクト３へ流入する空
気量を調整する位置に配置される。

なお、試験室１内を高温高湿状態に維持する場合におい
て、バイパスダクト３へ流す空気の量は、該高温、高湿
の程度に応じ、全循環空気量の20〜50％程度でよい。

換言すれば、そのような空気量を得るようにダクト３お
よび流量調整板31を設計しておけばよい。

前記実施例によると、冷却器24を通過した空気を再加熱
して、最終的に85℃、85％RHの空気にするのであるが、
このときの再加熱に要する熱量に、バイパスダクト３を
通過して来る空気に含まれる物品の発熱量が有効に利用
されている。

本実施例によると、このように物品発熱量を冷却器24で
全て吸収してしまわなくてもよいため、冷却器24の冷却
能力はそれだけ小さくてもよい。

また、冷却器24を通過して来る空気の量は、空調部２へ
吸い込まれた空気の全量より少ないことと、前述のよう
に物品の発熱が冷却器24を通過して来た空気の再加熱に
利用されるため、加熱器25の容量もそれだけ小さくでき
る。

さらに、冷却器24に流入する空気量が減少しているの
で、冷却器24の能力もそれだけ小さくできる。そして冷
却器24の冷却能力を小さくできるため、冷却器通過時の
除湿が小さくなり、加湿器ヒータ232の容量もそれだけ
小さくできる。

以上説明したように、試験室１における物品の発熱量
は、冷却器24を通過してきた空気の再加熱に利用される
ため、物品の発熱許容量は従来に比べ著しく向上し、そ
れでいて、既述のとおり、加湿器ヒータ232、冷却器2
4、加熱器25の能力を低くしておくことができるので、
空調部３の製作コストはそれだけ安価にすむととに、総
電力消費量も著しく減少する。

本実施例によると、従来恒温恒湿器における物品発熱許
容量の限界がほぼ300Wであったのに対し、その約倍以上
の発熱許容量を得ることができる。しかも、冷却器は、
従来の発熱許容量300Wのものに比べ、冷却能力が低いも
のでもよい。全体の総電力消費量も発熱許容量300Wのも
のに対し、大幅に低下し、大幅な省エネルギーを達成で
きる。

なお、本実施例では、高温高湿条件下で試験室１内の多
量の発熱を吸収する場合には、空調部へ流入する空気の
多くをバイパスダクト３へ流入させるが、低温、低湿を
得ようとするときには、前記流量調整板31によってバイ
パスダクト３を閉じておけばよい。

流量調整板31は手動操作により動作させるように構成し
ても、或いは温度調節器の出力によりその開度を自動制
御できるように構成してもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によると、加湿器、冷却兼除
湿器および加熱器をこの順序で直列的に配置した空調部
と物品収容室とを備え、空気循環用ファンにて該空調部
の加湿器側から加熱器側へ空気が通過するように該空調
部と該物品収容室とに空気を循環させる恒温恒湿器にお
いて、前記物品収容室を高温高湿状態に制御する場合に
おいても、該物品収容室の物品からの発熱の許容量、換
言すれば所定の温湿度を維持できる物品発熱量の限度を
従来に比べ大幅に向上させることができ、その許容発熱
量向上の割には冷却兼除湿器および加熱器の能力を大き
くする必要がなく、従ってそれだけ空調部の製作コスト
が安価につくとともに電力消費量も抑制することができ
る。

また、バイパスダクトに流れる空気量を調整する空気量
調整手段を設けるときは、物品収容室内の温湿度を変更
したり、物品からの発熱量が変動する場合等において
も、該調整手段によってバイパスダクトを流れる風量を
適切に調整し、物品収容室内を所望の温湿度状態に制御
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の断面図である。 １……試験室（物品収容室） ２……空調部 21……空気吸込口 22……空気吐出口 23……加湿器 231……水溜めパン 232……加湿器ヒータ 24……冷却器 25……加熱器 26……空気循環用ファン ３……バイパスダクト 31……流量調整板

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】加湿器、冷却兼除湿器および加熱器をこの
   順序で直列的に配置した空調部と物品収容室とを備え、
   空気循環用ファンにて該空調部の加湿器側から加熱器側
   へ空気が通過するように該空調部と該物品収容室とに空
   気を循環させる恒温恒湿器において、前記空調部の空気
   吸込口を分割して前記加湿器、冷却兼除湿器および加熱
   器をバイパスするバイパスダクトを設けたことを特徴と
   する恒温恒湿器。