JPS60263836A - 液槽式熱衝撃試験装置 - 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： 本発明は小型精密機器等の部品、或いは電子部品等の熱
的衝撃による耐久性や強度等の試験を行う液槽式熱衝撃
試験装置に関するものである。

従来技術二 精密機器等の部品や電子部品などは、その一般的テスト
のほかに熱的影響に対しての耐久性を確認するため熱衝
撃試Ｍを行っているが、従来このテストを行うに１祭し
て、目的の試料を低温状態で液状を呈する液体槽と高温
の液体槽とを交互に移して浸漬する方式を採用している
。

しかし乍ら、従来の方式では低温の液に使用されている
化学剤によればその温度を低くすることができないので
、低温域での耐用性並び高温と低温との温度差を大きく
とることが困難で、当然テスト範囲が狭められることに
なり不具合であった。

そこで、温度差が大きくとれる浴液としてフッ素系不活
性液が知られており、これを使用すｎばａｌｌテストも
有効であるが、この種の浴液は非常に高価なものである
から浸漬、取出し、を行う間に試料に付着して浴槽外に
持ち出されること、或いは加熱によって蒸発し放散する
こと、などによって次第に消耗し、そのためランニング
コストが著しく高価になるので汎用化されるに到ってい
ない。従って汎用性があって高度な熱衝撃テストを行え
る装置として完成されたものが要望されている。

発明の目的： 本発明は斯かる状況に鑑みてなされたものであって、高
価ではあるが大きな温度差をとって高度な熱衝撃テスト
ができる浴液を合理的に処理して消耗することなく回収
し、ランニングコストを低減して有効に高度な熱衝撃テ
スト全実施することができる装＠を提供することにある
。

発明の構ｂｔ＝ 新かる目的を達成するために、本発明にては、箱形躯体
の本体内に、試料出入り扉を前面に設けた閉鎖構造の試
験室を形成し、該試験室内には縦長に形成して上面に自
動開閉蓋金偏、を几試料カゴの出入口を有する低温浴槽
と高温浴槽とを所要間隔で配設し、低温浴槽内下部には
冷却器とヒートチューブとを配し、高温浴槽内には下部
にヒータと冷却器とを、そして出入口直下円囲に凝縮器
をそれぞれ配し、所かる両浴槽にはそれぞれの浴温に対
応するフッ素系不活性液をＨｒ要タレベル保ち得るよう
にして入れてあり、前記高低両浴槽の上面間には高温浴
槽へ流れるバットを配し、高温浴槽内＃縮型での凝縮液
は槽外部設置の加熱分離器に辱くと共に、浴液の沸点差
で蒸発した低温側浴液気化分は冷却器で凝縮させて低温
浴槽に戻すようにし、高温浴液は分離器から高温浴槽に
戻すようにした液回収手段を備、ｔ１試料カゴは試験室
上部で両槽直上位置と中間位置とに停止できる横行自在
な搬送体に、浴槽内挿入時搬出入口を仮蓋で閉じるまで
の行程の昇降シリンダと、槽内で昇降させる第２の昇降
シリンダとを介して吊設し、該搬送体には槽内上部位置
にての液振り落し用シリンダを付設した構成の、もので
ある。

また本発明にては上記した低温浴槽〜高温浴槽に試料を
浸漬して熱衝撃テスト全行うについて、その作動を電気
的に組合せたプログラムによって順次各部か所定のｌ１
ｉｆｆ序で設定時間に従って移動し、各部機構が支障な
く作動する自動制御機措でもって自邸Ｊ運転できるよう
にしたのである。

特に本発明にてけ試料の品温全制御するための浴液が、
試験装置外に散逸するのを防止して可能な限り、低温用
と高温用とにそれぞれの物性を利用して０劃回収し運転
継続できる回収手段と槽外持出し抑止のための手段とを
備えてなるものである。

実施例； 次に末完引裂＠を一実施例について図面により詳述すれ
ば、第１図乃至第３図において、所要寸法の箱形駒体に
形成した本体１１）の内部は、前半部が試験室（２）に
なるよう仕切９（３）にて後半部と仕切ってあり、この
試験室（２）は下半部がテスト試料の移動並びに常温試
験空間にして、下半部には低温浴槽（４）と高温浴槽（
６）とが所要の間隔をおいて配しである。

而して低温浴槽（４）及び高温浴槽（６）はいずれも縦
長の槽に形成さｎて訃り（可能な限り深い槽が好ましい
）、上部には各々試料カゴ出入口＋４５、＋５’ｌが限
定されて上向きに開口しており、各出入口に対して直線
部＃Ｊ機（流体圧シリンダ、電動シリンダなど）により
自動操作で開閉できる開閉蓋（ｓ）　、ｔａ’１が閉蓋
時槽内を気密に保ち得る状態で併設しである。そして低
温浴槽（４）の内下部には所定の液深内に常時浸った状
態で浴液（Ｗ）を低温に保持するための冷却器ｍ　ｔ　
ｚ内側に試料カゴ＠０（後述）か受入れられる状態の筒
状に形成して配し、該冷却器（７）の下側には加熱気体
によって浴液＠を加温するためのヒートチューブ（８）
が併設してあり、また出入口（４５の直下周囲には加熱
気体を通し゛て雰囲気温度を両めるためのヒータ（９）
が筒状に形成して配設しである。このようにした低温浴
槽（４）に入れる浴液（資）としてはフッ素系不活性液
（たと、ｔば「フロリナー）　ＦＣ−７７」（’ｉｉ品
名　住友スリーエム社製）低温用）を所要液深まで入れ
て使用する。

斯かる低温浴槽（４）に対して所要間隔をおいて配設さ
れた高温浴槽（５）は、その内下部に浴液晃加熱用の電
気ヒータ（１１）を、該ヒータ（１１）の上部で浴液に
浸る位置に冷却器ｔ１２１　（急冷却することが必要な
ときに使用）を、それぞれ配設し、出入口（５）の直下
周囲には凝細器叫が筒状に形成して配設しである。そし
てこの高温浴槽１５１　Ｋ　Ｆｉ浴液として高温用のフ
ッ素系不活性Ｉ（たと、えげ１−７０リナート　ＦＣ−
４３Ｊ　（、（社）品名　住友スリーエム社ｆＭ）？＃
所要液深まで入れて使用する。

而して所かる高温、低温両浴檜＋４１１５１は上部にお
いてバット（Ｉ５１を配して両槽上面が連結されており
、該パラトリりの面は高温浴槽（６）側へ下り勾配に形
成されており、第３図に概要を示す即く、パット０＠上
面と高温浴槽（５）とけ出入口（６″）以外の部分で（
流れ勾配の手前位置）液の流入小孔ＩＩＱが穿孔してあ
り、高温浴槽（６）内下部の凝縮器ＩＪ’４直下に付設
した液滴受は皿Ｑ乃から導管ｏ１９で分離器−に導くよ
うにし、該分離器−は適宜寸法の閉鎖容器で内底部に加
熱ヒータｔｎ　ｆ：配してあり、この分離器−の基準液
面は高温浴槽（６）の液面と揃う−ように配置して・、
その底部から旨温Ｇ槽（６）底部に配管（至）にて接続
してあり、分向〕器嬢の頂部に設けた導出管防）は熱交
換器１２４）に接続し、この熊交換器蜘のジャケットＣ
ＬＫは冷媒もしくけ冷却水を通して蒸発分離した低温用
浴液（部品名ｒ）ロリナート、ＦＣ−７７４は高温用浴
液の１゛フロリナー）　ＦＣ−４３」よりも訓点が低い
ので（曲者の沸点９７℃後者の沸点１７４°Ｃ）先に蒸
発し分離する）を＃縮させて液化し、導ｇ匹により低温
６槽（４）上部から槽内に戻するようにした液回収手段
を両浴槽＋４）＋５１間に設けである。なお低温浴槽（
４）及び高温浴槽）６）のいずｎもは配管ｄ、１７７１
にてそｎぞｎレベルポット弼、−に繋がｎｌ一定の液面
が保たれるようにしである。各レベルポット嗜、ｐｚｆ
４には試験室（２）の背後上部に設置した各浴液の供線
クンクから減少／ｒｆ補給できるようにしである。また
浴槽＋４１　＋５１には補助的に撹拌機内がそれぞれ付
設され、作業時における液温の均一化を促進して安定し
た温度で作業できるようにしである。

前記した各浴槽＋４１ｔｌｉｌ内の冷却器や凝縮器に対
する冷媒の供給は本体＋ｌｌの彼部室（１０）内に設置
した冷凍機と接続して連転するようになっており、加熱
気体ヲ供袷ブるヒータ＋８１　＋９１には加熱気体供給
源から熱気体が供給されるようにしである。

所かる商温低温両浴槽ｉｌｌ　＋４１に所要の手段で目
的試）−ｉ−全浸漬して熱Ｉ＃撃テストを行うための搬
送装り′軸は、１３１１記試験室（２）の上部に移動中
心が高温低温両浴槽＋５）　＋４１の出入口中心を辿る
垂直同一向上に位にするようにしてガイドレールを備、
ｔた支持枠体（３１１に、昇降機構と横移蛎機構（図示
省略）とを組み込んで、該横移動機楢にエリ高温浴槽（
６）出入口（５′）位置と低温浴槽（４）出入口（４′
）位置と両者の中間位置とにそｎぞれ停止できるよう制
御さｎる搬送休部３Ｉを付設し、この搬送体關はガイド
レールＣ（２に溢って移鯵Ｊｈｊ能に文持された基盤−
に、二本の昇降シリング３υＣ＋叶濃数のガイド捧翰と
罠よって昇降自在になされた可動偉いηに吊設し、Ｃの
ｉｉｊ切盤（３７１には中央上面罠第２昇降シリンダー
が立設してあり、この第２昇降シリングのピストン杆一
端には該可ｇ！ａ　ａ　ａηの下方にて試料カゴ鵠が取
付けられている。なお、該可催ｊ盤０ηの下側位置には
各浴槽の出入口（４′）丑たけｆ５’ｌの開口縁上当接
して作業中気密を保つよう下面縁にガスグツトを収付け
てなる仮蓋ＬＦｉが配さノしており、この仮蓋（イ））
は試料カゴｔｅａの１１ス付は品を介し９３２昇降シリ
ンダピストン杆漏にて吊ら４１、ガイド捧弼下端を収付
けて上下昇降自在になされている。ま足可動恭０ηの下
面に一：ｉ紀振用エアシリング１１゛９が付設さｎてい
て試料カゴ顛Ｉｃ　Ｊｋ？　’Ｉｊ’Ｊが伝播するよう
になされている。

なお搬送体（ト）の横移動操作は１は＠駆動機（流体圧
シリンダ、電ｃ力式シリング、ラックギヤ駆動代作！Ｗ
Ｊ機など）筺たげ巻掛は伝導機構などによって所定のプ
ログラムに従い箋動できるようになっている。

ｉ　ｆｃ％試験室）２）の仕切り壁（３）下部中央には
ガス排気口［５１＋が設けて・ｂす、この排気口オリ（
では本体Ｈ１中央を上方に立役した排気ダクト（鏝が接
続してあリ、該排気ダクト−の中間部には凝縮器−全配
設して、排気中に含まれるミストを補集し、これを凝縮
させてダクト−下端に設けた排液口−から高温浴槽（６
）に液を戻すような回収手段が付されている。そして試
験室（２）の前面中央には試料出し入れ口ｉ５四を設け
、そこには覗き窓を備、ｔた開閉扉（４）がｌｌＸ＋Ｉ
けである。なお、前記した各駆動部、温度制御などは自
動運転用の電気的制御機構例よって操作するようにしで
ある。

斯くの如く構成された本発明装置によれば、テストを開
始するに際して、各浴槽にはそれぞれ所要の浴液を所定
の液深（試料カゴ（６）が完全に漬かる状態まで）まで
入れておき、低温浴槽１４１１−ｉその内部に設けた冷
却器（７）に冷凍機から冷媒を循環供給して所要の温度
に冷却し、これに対する高温浴槽（５）側は前記低温浴
槽（４）同様所定の液深まで高温用の浴液を入れて、電
気ヒータ１１１）により所定の温度に加熱しておく。そ
して運転開始前の状態で試料カゴ鴎は両槽間のテスト準
備エリア中央位置（第４図（７））において目的の試料
（たとえば電子部品）を所要量大れておく。なお、この
状態で低温浴槽（４）及び高温浴槽（６）の蓋＋６１、
＋８’ｌはいずれも閉状１みにしである。

この状態からテスト操作に移行すれば、先づ装ａＫ付設
されている電気制御機構のプログラムに従って操作さｎ
ることにより、昇降機構の第２昇降シリング（至）に操
作流体（通常圧＆空気）が供給され、試料カゴ顛は中立
位置で上限まで持ち上げられる。同時にこの試料カゴ顛
がテスト準備位置（中央上眼位ｉｉ￥）にあることを電
気的に確認すると、高温浴槽（６）及び低温浴槽（４）
の各出入口蓋（６買（６）が、そｎぞれの開閉用直線作
助機により強制的に閉止されて運転準備が完了する。

次いで予め設定しておいた自動運転プログラムに基づい
て運転開始すｎば、浴槽に付設しである撹拌機が回転し
て浴液を撹拌すると同時に浴槽の温度調節指令信号で冷
却器（７）や電気ヒータＨが作動し、低温浴槽（４）が
予冷温度に到達すると、該低温浴槽（４）の蓋（６）が
開き、次いで搬送装置−の横移＃Ｉ機構が作動して搬送
体（３３）が低温溶槽（４）上に移動しく第１図参照）
、しかる後昇降機構が作動開始すると、昇降シリンダ（
至）のピストン杆が突き出すことにより、可！１ＥＩＪ
　盤ｃ１７）と共に仮蓋の９）と試料カゴ０αが下降し
、仮蓋（至）が出入口（４′）に当接して槽（４）を閉
鎖し、同時に第２昇降シリンタｌのピストン杆鏑を突出
させることにより試料カゴ＠αは第５図に示すように低
温浴液中に浸漬される。

所くして試料カゴ顛を低混浴液に設定した時間浸漬され
て経過すｎば、設定タイマーの作動で先づ浴液中から液
面上方まで引上けて後、起振用エアシリンダＩを作動さ
せることにエリ試料カゴｔｅａに上下振動が伝才奮され
、カゴ及び試料に付着している浴液の振り落しが行われ
る（第５図（イ）参照）。この操作が終了すると、次に
昇降機構の昇降シリンダ（至）６均が作動してピストン
杆を後退させれば、可動＠侶η及び仮蓋０９）と共に試
料カゴ（４功が引上げられ、試料カゴ鴎は低温浴槽（４
）から収出される。

この間に高温浴槽（６）側でその出入口蓋（６′ｌが開
き、受入れ態勢を整、えている。試験室（２１因に引上
げられた試料カゴｉ４１は搬送体−の横行によって高温
浴槽（６）上に移動し、前記と同要領で開口している高
温浴槽（６）内に下降して高温浴液中に浸漬される。

この操作が行わｎでいる聞に低温浴槽（４）側の出入口
開閉扉（６）は閉じ、浴液の温度変化の防止を計るよう
にするのであり、設定時間経過すれば高温浴槽（５）内
においても前記低温側でと同様液切り操作を行って後槽
外に試料カゴ（イ）を取出して中立位置まで移行させ、
バット（国土に試料カゴ（６）を降すことてより１作業
ザイクルが終了することになる。

而して上記操作の過程に分いて、試料カゴ顛が搬送体（
ト）によって低温浴槽と高温浴槽（６）との間を移動す
る間乃至試料カゴｋ（Ｉが中立位置に戻って試料の収り
出しを行うまでに１試料並びにカゴに付着して移動した
浴液はバット（１５１上に滴下し、この液滴は該パラ）
　ｔ１５１の傾斜に沿って前記したようまづ高温浴槽（
６）内に両浴液混在したまま流入する。

そしてこの浴槽（６）内で試料の浸漬加熱処理及び液切
りに伴ない蒸発上昇する浴液は、出入口（５′ｌｌ隣接
部に設けである′ｖ！縮器縮型に接して蒸発ミストが捕
集され凝結し、液滴となったものはその直下位置の受け
皿９η上に落下して集められ、専管−により液回収、手
段の分離器−に導かれ、この分離器−は作業に際して液
全槽（６）に入れた際の基準液面に対応して同レベルに
なる適量の高温用浴液が貯められて、その液中に配され
ている電気ヒーターによる加熱（実施例ではほぼ１００
℃に加熱）で導入された液も熱せられるので、混入して
いる低沸点の低温用浴液が蒸発し、導出管シυから熱交
換器ＨＫ送られてここで冷却され、液化した後低温浴槽
（４）に戻され、分離器例を介して両浴液が回収される
ことになり、高温浴液の回収分は連結する配管（至）を
通じて高温浴槽（５）側に戻されることになる。

また作業時の温度設定で、低温浴槽（４）内容液の温度
を最低温よりも高い温度で使用したい場合には浴液中に
配しであるヒートチューブ（８）に加熱気体を送り込ん
で加温し、所要、液温に調節する。

なお、試料の熱＃撃テスト々して低温−高温の２ゾーン
でのテストのほかに、低温−常温−高温の３ゾーンのテ
ストをも行うことができるのであり、この場合には低温
浴槽（４）から高温浴槽（６）に到る中間位置で所定時
１ｈｊ試験室１２）内にて静置し、その後高温浴槽（５
）へ移行浸漬するよう運転する。

発明の効果： 叙上の如く本発明装置によれば、温度差が自在に大きく
とり得るフッ素系不活性液体を試験浴液として使用する
に際し、高価な浴液が試料と共に、或いは運転中におけ
る気化によって装置外に放牧することを防止できるよう
に試料カゴの運転操作が制御できる構、成とすると共に
、液の槽から持ち出されたものは巧みＫこれ全回収して
高低両浴液の物性を利用して各浴槽に戻して使用でき、
装置全体をコンパクトにまとめて取扱いが便利なように
したことで、従来実施が困維視されていた温度範囲の広
い精密機器や電子機器の部品の熱衝撃試験が確実にかつ
簡便に行える装置として、その産業的効果大なるもので
あるといえる。

【図面の簡単な説明】

図面は木４＠す〕装置の一天施例全示すものであつや で、第１図は要部縦断正面図、第２図は要部を切欠いた
第１図の右側面図、第３図は浴液〜回収手段を表す概要
図、第４図乃至第６図は作動態様を示す図である。 １１）・・・本　体　（２）・・・試　験　室（３）・
・・仕　切　壁　（４）１低温浴槽１４’ｌ　ｔｂ９・
・・検出入口　（５）・・・高温浴槽Ｈｔｓ）・・・開
閉蓋　＋７１０２）・・・冷却器（８）・・・ヒートチ
ューブ　（１１！　（２ｚ・・・電気ヒータ０（２）Ｉ
ｌｉ渇・・・凝縮器　０均・・・バ　ッ　ト（川・・・
流入小孔　（１η川用滴受は皿（１場か・・・導　管　
（イ）・・・分　離　器（２１）・・・導　１）管　瞥
−ガ・・・配　管（２４）・・・冷却　器　（３ｏ）・
・・搬送装置賄）・・・支持枠体　斡ｚ・・・ガイドレ
ール弘）・・・搬　送　体　（ト）用昇降シリンダ量・
・・可　動　盤　ｏ樽用第２昇降シリンダｍ４・・・ピ
ストン杆　（イ）・・・仮　蓋（４１・・・試料カゴ　
ｍ−排気ダクト（５υ・・・排　気　口　（１５１・・
・試料出し入れ口（５四・・・開　閉　Ｂ　（５）・・
・低温用の浴液間・・・高温用の浴液 ３８　第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 箱形本体内部に区画形成した試験室内には、下部に縦長
   で上面に自動開閉蓋を備、ｔた出入口を有する低温浴槽
   上高温浴槽とを所要間隔で配設し、低温浴槽内下部には
   冷却器とヒータと金配し、品温浴槽内には下部にヒータ
   と冷却器とをそして出入口直下周囲に凝縮器をそれぞれ
   配し、所かる両浴槽にけそｎぞれの浴槽に対応するフッ
   素系不活性液を所要レベルに保持できるよう入れてあり
   、前記両浴槽の上面間には高温浴槽へ流れるバットを配
   し、浴槽外には、高温浴槽内凝Ｍ器での凝縮液を受け入
   れて気液分離する分離器と、気化したもの全冷却器を通
   して低温浴槽に戻す導管と、分離器から高温各種に戻す
   配管とからなる液回収手段を備え、試験室上部には両浴
   槽直上位置と中間位置とに停止できる横行自在な搬送体
   に、浴槽内挿入時検出入口を仮蓋で閉じるまでの昇降シ
   リンダと、槽内で昇降させる第２昇降シηンダと全弁し
   て試料カゴを吊設し、かつ液振り落し用シリンダを付設
   したことを特徴とする液槽式熱衝撃試験装置。