恒温装置
【課題】本発明は、恒温装置内の温度分布を均一に制御しつつ、省エネルギーを図ることができる恒温装置を提供する。
【解決手段】恒温装置１は、発熱試料体Ｗが配置される試料配置部２の温度を設定値近傍に維持可能なもので、送風機１２と加熱手段１３とダンパ部２１とを有している。恒温装置１の内部には、空気の流れ方向上流側に上流側温度センサ１６，１７が配され、下流側に下流側温度センサ１８，２０が配されている。試料配置部２の温度を設定値に制御する際には、上流側温度センサ１６，１７が検知した上流側温度Ａと下流側温度センサ１８，２０が検知した下流側温度Ｂとの間に、下限温度差以上であって上限温度差以下の所定範囲の温度差が存在するように、送風機１２の送風量が増減される。
【解決手段】恒温装置１は、発熱試料体Ｗが配置される試料配置部２の温度を設定値近傍に維持可能なもので、送風機１２と加熱手段１３とダンパ部２１とを有している。恒温装置１の内部には、空気の流れ方向上流側に上流側温度センサ１６，１７が配され、下流側に下流側温度センサ１８，２０が配されている。試料配置部２の温度を設定値に制御する際には、上流側温度センサ１６，１７が検知した上流側温度Ａと下流側温度センサ１８，２０が検知した下流側温度Ｂとの間に、下限温度差以上であって上限温度差以下の所定範囲の温度差が存在するように、送風機１２の送風量が増減される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定の庫内や室内を目標とする温度に調節可能な恒温装置に関するもので、特にはバーンイン試験装置や環境試験装置として好適で、庫内や室内の温度分布を実用上充分に均一化することができ、且つ省エネルギーである恒温装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスなどの電子機器は、製造における最終工程で、バーンイン試験を行って不良品が除かれる。ここで、バーンイン試験とは、半導体デバイスなどの電子機器を、通常の温度環境よりも高い温度に晒した状態で、通常の使用電圧よりも高い電圧を掛けて、不良品を見分ける検査である。特許文献１には、このようなバーンイン試験を行うための温度制御装置が開示されている。なお、バーンイン試験においては、半導体デバイスに対して給電するため、半導体デバイスが発熱する。
【０００３】
ところで、バーンイン試験では、複数の同種の半導体デバイス等が同じ恒温装置（バーンイン試験装置）に載置されるため、それぞれの半導体デバイス等に対してほぼ同じ環境で試験が行えるように、各半導体デバイス等に供給する電力や、恒温装置の内部の温度分布をほぼ均一に維持する制御を実行することが望ましい。このように制御することで、バーンイン試験において、高い試験精度を確保することができる。
【０００４】
しかしながら、恒温装置内は、半導体デバイス等が通電によって発熱するため、内部を循環する空気は、半導体デバイス等を通過する前後で温度差が拡大し、全体の温度分布が不均一となる場合があった。
そこで、この種の恒温装置では、強力な送風機を用いて恒温装置内を強く攪拌して、内部に高速の空気の流れを形成することで、温度差を小さくして温度分布の均一化を図っている。
具体的には、送風機は、恒温装置内部の設定温度や半導体デバイス等の予測し得る最大発熱量を基に、予め設定された一定の送風量を確保することができる強力なものが選定される。また、従来技術においては、バーンイン試験の間、送風機は一定の風量となるように一定の回転数で回転される。
多くの場合、バーンイン試験の間、送風機はフル回転で回転される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２１４９３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年、半導体デバイスの高機能・高性能化に伴い、その個々の容量が増大しているため、半導体デバイスに対する通電量が増加し、その発熱量も年々増加の傾向を辿っている。一方、バーンイン試験を行う恒温装置に対しては、要求される性能に変わりはない。そのため、最近では、恒温装置内部の温度分布の均一性を維持するために、恒温装置に採用される送風機のモータが大容量化している。即ち、恒温装置内における攪拌量を増大させて温度分布の均一化を図っている。
【０００７】
かかる構成を備えた従来の恒温装置は、発熱量が高い半導体デバイスをバーンイン試験することが可能であるが、送風機の制御は試料体としての半導体デバイスの種類や搭載量などの条件が変化したとしても、前記したように一定の送風量に制御されるため、試験によっては必要以上に温度分布が均一化される場合があった。
また、モータの容量が増強された送風機は、空気を攪拌する仕事量も大幅に増加されているため、攪拌熱によって恒温装置内の温度を昇温させてしまう。そしてこの熱量は、冷却装置で吸収する必要がある。
従来の恒温装置では、このような送風機を、恒温装置の運転初期から試験終了まで一貫して、一定の送風量で作動させるため、恒温装置内部の温度状況によっては送風量が過大である場合もあり、空気の攪拌と冷却の仕事量分だけ無駄な電力消費を生じていた。
【０００８】
即ち、従来技術の恒温装置では、試験条件や恒温装置内部の温度、試料体の発熱量の相違等に応じることなく、恒温装置の運転開始から停止までほぼ一貫して、送風機の送風量が一定に制御されるため、大容量のモータを備えた送風機が採用された場合、電力消費量が必要以上に大きくなり、省エネルギーを図ることが困難であった。
また送風機が空気を攪拌するエネルギーが過大となり、恒温装置内の温度が昇温してしまい、恒温装置の温度上昇を抑えるために冷凍機を運転しなければならないという無駄が生じ、この点からも省エネルギーを図ることが困難であった。
【０００９】
そこで、本発明では、上記した従来技術の問題に鑑み、恒温装置内の温度分布を適正に制御しつつ、省エネルギーを図ることができる恒温装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、発熱する発熱試料体が配置される試料配置部と、試料配置部において空気を一定方向に流動させることが可能な送風機と、試料配置部の温度を上昇させることが可能な加熱手段と、試料配置部の温度を降下させることが可能な温度降下手段とを有し、試料配置部内の温度を設定値に維持可能な恒温装置であって、恒温装置内部には、試料配置部に対して空気の流れ方向上流側の温度を検知する上流側温度検知手段と、試料配置部に対して空気の流れ方向下流側の温度を検知する下流側温度検知手段とを有し、試料配置部の温度を設定値に制御する際には、上流側温度検知手段が検知する上流側温度と下流側温度検知手段が検知する下流側温度との間に所定の適正温度差が存在するように、送風機の送風量を増減させることを特徴とする恒温装置である。
【００１１】
ここで適正温度差は、摂氏４度とか摂氏６度と言うような特定の温度差であってもよく、摂氏４度から摂氏６度という様な幅をもった温度差であってもよい。
実際上は、摂氏４度とか摂氏６度と言うような特定の温度差を目標としてインバータによる比例制御やオンオフ制御を行うが、その場合であっても制御上その温度差に正確に一致させることが困難であれば、ある程度の温度差の範囲を保つ様に制御されることとなる。
【００１２】
本発明の恒温装置は、試料配置部に対して空気の流れ方向上流側と下流側にそれぞれ温度検知手段が設けられ、試料配置部の温度を設定値に制御する際に、上流側の温度と下流側の温度との間の温度差が適正温度差となる様に送風機の送風量を増減させる制御が実行される。
【００１３】
例えば、下流側温度が上流側温度より高温である温度条件下で、両者の温度差が適正温度差を超えて外れている場合には、送風機の送風量を増加する制御を実行する。これにより、試料配置部を流動する空気の流速が増加するため、流動空気が発熱試料体により加熱され得る時間（滞留時間）が短縮されて、前記温度差が適正温度差に近づく。
【００１４】
逆に、下流側温度と上流側温度との温度差が適正温度差未満である場合には、送風機の送風量を減少する制御を実行する。
これにより、試料配置部を流動する空気の流速が減少するため、流動空気が発熱試料体により加熱され得る時間（滞留時間）が増加されて、前記温度差が適正温度差に近づく。
【００１５】
従って本発明によると試料配置部の温度分布を一定にしつつ、送風機の消費電力を抑制することができる。
【００１６】
即ち、本発明の恒温装置によれば、試料配置部の上流側と下流側に設けた温度検知手段により、試料配置部における上流側から下流側に渡る温度分布が所定の上下限の範囲内にあるか否かで送風機の送風量を制御できるため、試料配置部に載置された全発熱試料体の温度環境を適正な範囲にしつつ、消費電力を低減して温度制御を行うことができる。これにより、大容量のモータを備えた送風機を採用した場合であっても、過大な電力消費が抑制されるため、従来の恒温装置と比較すると省エネルギーの恒温装置を提供することができる。
【００１７】
送風機の送風量を増減させる方策としては、送風機の回転数を変化させる構成が推奨される。
かかる構成によれば、送風機の送風量を回転数により増減させるため、目的の風量に制御しやすい。例えば、この手段としては、送風機のモータとして直流モータを採用した場合は、当該直流モータを電圧制御する方策がある。また、送風機のモータとして交流モータを採用した場合は、当該交流モータをインバータ制御するなどの方策が挙げられる。
【００１８】
請求項２に記載の発明は、上流側温度と下流側温度との間の温度差が適正温度差未満である場合は、送風機の送風量を減少させ、前記温度差が適正温度差を超える場合は、送風機の送風量を増大させることを特徴とする請求項１に記載の恒温装置である。
【００１９】
かかる構成によれば、下流側温度と上流側温度との温度差が所定の適正温度差となる様に送風機の送風量が増減されるため、試料配置部の温度差が試験に悪影響を与えない範囲であり且つ省エネルギーが可能な範囲に安定させることができる。
即ち、本発明では、下流側温度と上流側温度との温度差が適正温度差未満である場合は前記所定範囲にある場合に比べて送風機の送風量を減少させ、前記温度差が適正温度差を超える場合は適正温度差にある場合に比べて送風機の送風量を増大させる。そのため前記温度差が試験に悪影響を与える範囲にまで拡がることなく、且つ過剰なまでに温度差がなくなることもない。そのため本発明によれば、送風機の電力消費をより低減することができる。
【００２０】
請求項３に記載の発明は、上流側温度検知手段と下流側温度検知手段の内の少なくとも一方は、複数設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の恒温装置である。
【００２１】
かかる構成によれば、上流側温度検知手段又は下流側温度検知手段が複数設けられているため、誤検知が排除でき、温度検知手段を１つしか設けない場合よりも高い性能で制御を行うことができる。また、複数ある温度検知手段のいずれか１つが故障しても、別の温度検知手段で対応できるため、本発明においては制御が実行できないという不具合が生じることがない。
【００２２】
発熱試料体を載置した試料配置部では、恒温装置を作動すると共に発熱試料体に通電するため、一定時間が経過すると発熱試料体の発熱により、下流側温度が上流側温度より高くなる。逆に発熱が無い場合には上流側温度が下流側温度より高くなる。また上流側温度についても、空気の流れ方によって位置によるバラツキが生じる。同様に下流側温度についても、位置によるバラツキがある。
そこで請求項４に記載の発明は、上流側温度検知手段及び下流側温度検知手段のうち、複数設けられた温度検知手段はそれぞれ離れた位置に配置され、下流側温度検知手段が検知する検知温度の中の最高温度または最低温度と、上流側温度検知手段が検知する検知温度の中の最低温度または最高温度との温度差に基づいて送風機の送風量が制御されることを特徴とする請求項３に記載の恒温装置である。
【００２３】
かかる構成によれば、上流側温度検知手段が複数ある場合は上流側温度検知手段がそれぞれ間隔を空けて配置され、下流側温度検知手段が複数ある場合は下流側温度検知手段がそれぞれ間隔を空けて配置されているため、温度検知領域の温度ムラを検知することができる。即ち、本発明の恒温装置は、下流側温度の最高温度または最低温度と上流側温度の最低温度又は最高温度との温度差に基づいて送風機の送風量を制御することで、試料配置部全体を確実に設定温度近傍に近づけることができる。
なお下流側温度及び上流側温度の組み合わせは任意であり、下流側温度の最高温度と上流側温度の最低温度を採用する方策、下流側温度の最高温度と上流側温度の最高温度を採用する方策、下流側温度の最低温度と上流側温度の最低温度を採用する方策、下流側温度の最低温度と上流側温度の最高温度を採用する方策を採用可能である。ただしより下流側温度と上流側温度との温度差をより正確に制御するという観点から、下流側温度の最高温度と上流側温度の最低温度を採用する方策を採用することが推奨される。
【００２４】
請求項５に記載の発明は、上流側温度検知手段及び下流側温度検知手段のうち、複数設けられた温度検知手段はそれぞれ離れた位置に配置され、上流側温度検知手段が複数設けられている場合は複数の上流側温度検知手段が検知する検知温度の平均値を上流側温度とし、上流側温度検知手段の数が単数である場合は当該一つの上流側温度検知手段が検知する検知温度を上流側温度とし、下流側温度検知手段が複数設けられている場合は複数の下流側温度検知手段が検知する検知温度の平均値を下流側温度とし、下流側温度検知手段の数が単数である場合は当該一つの下流側温度検知手段が検知する検知温度を下流側温度とし、上流側温度と下流側温度との間に所定の適正温度差が存在するように、送風機の送風量を増減させることを特徴とする請求項３に記載の恒温装置である。
【００２５】
かかる構成によれば、上流側温度検知手段が複数ある場合は上流側温度検知手段がそれぞれ間隔を空けて配置され、下流側温度検知手段が複数ある場合は下流側温度検知手段がそれぞれ間隔を空けて配置されているため、温度検知領域の温度ムラを検知することができる。そして、上流側及び下流側の内の複数ある側の平均温度を用いて算出された温度差に基づいて送風機の送風量を制御することで、温度検知手段の不具合等により検知温度に異常値があった場合であっても、平均値を演算することで異常値が緩和されるため、異常値による制御の不具合を抑制できる。
【００２６】
請求項６に記載の発明は、複数の上流側温度検知手段と複数の下流側温度検知手段とを有し、試料配置部を通過する空気の流れは大まかに複数の層に分かれ、複数の層の上流側に前記上流側温度検知手段があり、当該層の下流側に前記上流側温度検知手段と対応する下流側温度検知手段が設置され、上流側温度検知手段が検知する上流側温度とこれに対応する下流側温度検知手段が検知する下流側温度の差の内で最大である温度差を基準温度差とし、この基準温度差が適正温度差となる様に送風機の送風量を増減させることを特徴とする請求項３に記載の恒温装置である。
【００２７】
恒温装置の試料配置部には、棚等が設けられることが多く、当該棚によって実質的に空気流路が形成される場合が多い。即ち試料配置部の棚は、空気の流通を厳密に遮断するものではないが、棚の存在によって試料配置部を通過する空気の流れは大まかに複数の層に分かれる。また試料の配置も棚単位に行われるため、棚ごとに試料の有無が決まるといっても過言ではない。
そして本発明は、複数の層の上流側に前記上流側温度検知手段があり、当該層の下流側に前記上流側温度検知手段と対応する下流側温度検知手段が設置されている。従って上流側温度検知手段とこれに対応する下流側温度検知手段が一対となり、当該層を流れる空気の温度差を測定することとなり、複数の層の温度差が個別に検知される。
そして本発明では、複数の層の温度差の内、最も温度差が大きいものを基準とし、この温度差に基づいて送風機の送風量を増減させる。
またさらにこれを発展させ、試料配置部を通過する空気の流れを複数の層に分けるための仕切等を設けてもよい。
【００２８】
前記温度降下手段は、試料配置部内の空気を外気と置換して、試料配置部内の温度を降下させるものであることが望ましい。
【００２９】
かかる構成によれば、温度降下手段は、試料配置部内の空気を置換して温度を降下させるものであるため、冷凍機などを用いて温度を低下させるよりも電力消費が低い。実施形態としては、例えば、温度降下手段には、試料配置部を通過した空気の一部又は全部が排気される排気部と、外部の空気を給気する給気部と、当該排気部と給気部を通過する空気の通過量を調整可能な開閉手段とで構成されるダンパ装置が考えられる。
【００３０】
また下流側温度が上流側温度より低い温度条件下の場合には、上流側温度に基づいて送風機の送風量が制御されることが推奨される。
【００３１】
かかる構成によれば、下流側温度が上流側温度より低い場合は、上流側温度に基づいて送風機の送風量が制御されるため、試料配置部の温度を効率的に昇温させることが可能である。ここで、送風機の送風量が増大されると、送風機による空気を攪拌する仕事量が増加するため、昇温効率が上がる。即ち、下流側温度が上流側温度より低いような、急な昇温が求められるような状況においては、高温側の上流側温度を基準として、送風量を増大させることで、短期間で試料配置部を昇温させることができる。
【００３２】
また試料配置部内の温度自体は設定値に維持されるが、本発明の恒温装置は、試料配置部の上流側と下流側に温度差があることが前提であるから、いずれの部位の温度を基準とするかによって全体の温度が変わってしまう。
試料配置部内の温度自体を設定値に維持する際における基準となる温度は、上流側温度、下流側温度あるいはこれらの平均を利用することができる。
【００３３】
即ち請求項７に記載の発明は、試料配置部内の温度は、上流側温度検知手段の検知温度に基づいて設定値に維持されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の恒温装置である。
【００３４】
請求項８に記載の発明は、試料配置部内の温度は、下流側温度検知手段の検知温度に基づいて設定値に維持されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の恒温装置である。
【００３５】
請求項９に記載の発明は、試料配置部内の温度は、上流側温度検知手段の検知温度と下流側温度検知手段の検知温度の平均に基づいて設定値に維持されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の恒温装置である。
【発明の効果】
【００３６】
本発明の恒温装置は、発熱試料体が配置される試料配置部における空気の流れ方向上流側と下流側に温度検知手段が設けられており、試料配置部の温度を設定値に制御する際に、試料配置部の上流側と下流側の温度差が一定の範囲内に存在するように送風機の送風量を増減することができる。これにより、大容量のモータを備えた送風機で試料配置部の温度分布を所定の試験環境に維持する場合であっても、省エネルギーを図った制御が実行される恒温装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施形態に係る恒温装置を概念的に示す断面図である。
【図２】図１の恒温装置の制御部とその他の機器との関係を示すブロック図である。
【図３】比較例を説明するものであり、恒温装置の試料配置部における上流側温度Ａと下流側温度Ｂと、時間との一般的関係を簡易的に示すグラフである。
【図４】比較例を説明するものであり、恒温装置の試料配置部における上流側温度Ａと下流側温度Ｂと、時間との関係を簡易的に示すグラフであって送風機の送風量が少ない場合を示す。
【図５】比較例を説明するものであり、恒温装置の試料配置部における上流側温度Ａと下流側温度Ｂと、時間との関係を簡易的に示すグラフであって送風機の送風量が多い場合を示す。
【図６】本発明の実施形態を説明するものであり、図１の恒温装置の試料配置部における上流側温度Ａと下流側温度Ｂと、時間との関係を及び送風量の関係を簡易的に示すグラフである。
【図７】上段は図１の恒温装置の試料配置部における温度差Ｃ（下流側温度Ｂ−上流側温度Ａ）と、時間との関係を簡易的に示すグラフであり、下段は送風機の送風量の状態を示すグラフである。
【図８】別の実施形態の恒温装置を図１の恒温装置の試料配置部における上流側温度Ａと下流側温度Ｂと、時間との関係を簡易的に示すグラフである。
【図９】図８と同一の実施例に関し、上段は恒温装置の試料配置部における温度差Ｃ（下流側温度Ｂ−上流側温度Ａ）と、時間との関係を簡易的に示すグラフであり、下段は送風機の送風量の状態を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下、本発明の実施形態に係る恒温装置１ついて説明する。
なお、本実施形態の恒温装置１は、半導体デバイス（発熱試料体Ｗ）をバーンイン試験するバーンイン試験装置であり、発熱試料体Ｗの発熱量が年々増加傾向を辿っている背景を踏まえて、高発熱の発熱試料体Ｗを検査できる構成とされいる。具体的には、発熱試料体Ｗの合計発熱量が、７〜８ｋｗｈ程度までが対象とされている。
【００３９】
恒温装置１は、図１に示すように、外部の温度変化の影響を受けないように外枠が断熱壁３で形成されており、図示しない扉を閉じることによって、内部を密閉状態とすることができる。また、前記扉を開くことによって、発熱試料体Ｗたる半導体デバイス等の出し入れを行うことができる。また、恒温装置１の内部においては、発熱試料体Ｗを配置する試料配置部２と、空気が流れる通路部５とに分けられた構成である。なお、バーンイン試験は、先にも説明したように、通電すると発熱する発熱試料体Ｗに対して、通常の温度環境よりも高い温度に晒した状態で、通常の使用電圧よりも高い電圧を掛けて、不良品を見分ける検査である。
【００４０】
試料配置部２は、図１に示すように、恒温装置１のほぼ中央に位置し、空気の流れ方向上流側と下流側に通路部５が隣接している。また、試料配置部２は、バーンインボードと称される試料載置棚６が鉛直方向に複数並べられ、さらに各試料載置棚６には発熱試料体Ｗに通電するための図示しない端子が設けられて構成されている。即ち、試料配置部２を通過する空気は、試料載置棚６に沿ってほぼ平行に流れる。即ち試料配置部２を通過する空気は、試料載置棚６によって大まかに５層に分かれて並行に流れる。より具体的には図１の様にａ層からｅ層に分かれて流れることとなる。
そして、試料配置部２を通過する空気は、通電されて発熱した発熱試料体Ｗと熱交換する。
【００４１】
通路部５は、図１に示すように、試料配置部２を囲繞するように位置している。具体的には、通路部５は、断熱壁３と試料配置部２との間にあり、試料配置部２における空気の流れ方向上流側（右側）と隣接した送風通路１０と、試料配置部２における空気の流れ方向下流側（左側）と隣接した排気通路１１と、送風通路１０と排気通路１１とに挟まれ送風機１２及びヒータ（加熱手段）１３が配される循環通路１５とにより構成されている。なお、試料配置部２と、送風通路１０及び排気通路１１との間には仕切はなく、試料配置部２と循環通路１５との間にのみ仕切板２９が設けられている。
【００４２】
また、通路部５には、排気通路１１を通過した空気の一部又は全部が外部に排気される排気部２２と、外部から循環通路１５に空気を給気する給気部２３と、排気部２２と給気部２３を通過する空気の通過流量を調整可能な開閉板２４とが設けられ、ダンパ部２１が形成されている。具体的には、排気部２２は、排気通路１１における空気の流れ方向下流側に位置し、給気部２３は、循環通路１５における空気の流れ方向上流側に位置している。そして、排気部２２と給気部２３は、それぞれ排気ダクト３４又は給気ダクト３５と接続されている。
【００４３】
ダンパ部２１は、開閉板（開閉手段）２４が、図示しないモータによって開度調整され、当該開閉板２４によって排気部２２と給気部２３を通過する空気の通過流量を同時に調整することができる。より具体的には、開閉板２４は、排気部２２と給気部２３を同時に覆うことができる程度の大きさを備えた１枚の金属板である。また、開閉板２４にはヒンジ２５が配されている。即ち、開閉板２４は、ヒンジ２５を基準に回動させることで、排気部２２と給気部２３の開度を同時に調整することができる。即ち、ダンパ部２１の開度調整は、後述する制御部３０から生成される信号に基づいて、前記モータが駆動されてヒンジ２５を基準に開閉板２４が回動して行われる。従って、ダンパ部２１は、排気部２２と給気部２３との開度を調節することで、恒温装置１内部の加熱された空気を排気しつつ、外部の低温空気を給気できるため、試料配置部２の温度を降下させることができる（温度降下手段）。即ち、ダンパ部２１により、恒温装置１内部の空気を外気と置換させることができる。なお、上記開閉板２４は、所謂バタフライ式であるが、ゲート式でもよい。
【００４４】
さらに、本実施形態に採用されたダンパ部２１は、開閉板２４の開閉速度が制御可能な構成である。これにより、試料配置部２の温度調整をより円滑に行うことが可能となる。なお、この開閉板２４の開閉速度制御は、本発明に直接的に関わらないため、簡単に説明する。即ち、試料配置部２の温度を急激に下げたい場合には開閉板２４の開速度を増加し、試料配置部２の温度を急激に上げたい場合には開閉板２４の閉速度を増加する。
【００４５】
送風通路１０は、鉛直方向に延びた通路で、２つの温度センサ（上流側温度検知手段）１６，１７が配されている。具体的には、通路の鉛直方向上部側に上流側上部温度センサ（上流側温度検知手段）１６が配され、通路の鉛直方向下部側に上流側下部温度センサ（上流側温度検知手段）１７が配されている。
前記した様に試料配置部２を通過する空気は、ａ層からｅ層に分かれて流れることとなるから、上流側上部温度センサ１６はａ層に導入される空気の温度を測定することとなり、上流側下部温度センサ１７はｅ層に導入される空気の温度を測定することとなる。
これにより、送風通路１０において鉛直方向に温度ムラがあっても、温度センサ１６，１７の平均温度や、最低、最高温度を基準とすることで制御性能を高めることができる。また、複数の温度センサを設けることで、いずれかの温度センサが故障した場合であっても、試料配置部２の温度制御を確実に実行することができる。
なお本実施形態では、２つの温度センサ（上流側温度検知手段）１６，１７の検知温度の平均値を上流側温度Ａとして制御が行われる。
【００４６】
また、送風通路１０には、空気を一定方向に円滑に流すことができる規制板３６が鉛直方向に４つ並べて設けられている。
【００４７】
排気通路１１は、通路の延伸方向が送風通路１０と同じであり、２つの温度センサ（下流側温度検知手段）１８，２０が配されている。具体的には、通路の鉛直方向下部側に下流側下部温度センサ（下流側温度検知手段）１８が配され、通路の鉛直方向上部側に下流側上部温度センサ（下流側温度検知手段）２０が配されている。前記した様に試料配置部２を通過する空気は、ａ層からｅ層に分かれて流れることとなるから、下流側上部温度センサ２０はａ層から排出される空気の温度を測定することとなり、下流側下部温度センサ１８はｅ層から排出される空気の温度を測定することとなる。
これにより、排気通路１１において鉛直方向に温度ムラがあっても、温度センサ１８，２０の平均温度や、最低、最高温度を基準とすることで制御性能を高めることができる。また、前記したように、いずれかの温度センサが故障した場合であっても、試料配置部２の温度制御を実行することができる。
なお本実施形態では、２つの温度センサ（下流側温度検知手段）１８，２０の検知温度の平均値を下流側温度Ｂとして制御が行われる。
また、排気通路１１にも、前記同様の規制板３６が１つ設けられている。
【００４８】
循環通路１５は、試料配置部２の上部側に位置し、送風通路１０及び排気通路１１に対してほぼ直交する方向に延びた通路である。即ち、循環通路１５は、空気の流れ方向上流側に排気通路１１が隣接しており、空気の流れ方向下流側に送風通路１０が隣接している。即ち、循環通路１５においては、排気通路１１を通過した一部の空気及び給気部２３から給気された外部の空気が通過するか、排気通路１１を通過した全部の空気が通過する。また、循環通路１５には送風機１２及びヒータ１３が配されており、送風機１２がヒータ１３よりも空気の流れ方向下流側に位置している。即ち、ヒータ１３で加熱された空気が、送風機１２によって送風通路１０に送り出される。
【００４９】
本実施形態では、ヒータ１３は６つ設けられており、その内の１つは常時作動する常時ヒータ１３ａで、残りの５つは短時間に急激な温度上昇を行う必要がある場合に作動する臨時ヒータ１３ｂ〜１３ｆである。なお、全てのヒータ１３ａ〜１３ｆは、入力を変更することで発熱量を調整することができる。
【００５０】
送風機１２は、インバータを備えた遠心ファンであり、インバータにより周波数が変更されることで、図示しないモータの回転数を無段階に増減可能である。また、本実施形態の恒温装置１では、従来の恒温装置に用いられる送風機１２よりもモータの容量が大きいものが採用されている。これは、高発熱化された近年の発熱試料体Ｗに対応するためである。具体的には、本実施形態に採用される送風機１２のモータの容量としては、９ｋｗ（４．５ｋｗ程度のモータが２つ）程度のものである。
【００５１】
続いて、恒温装置１における制御部とその他の機器との関係について、図面を用いて説明する。
【００５２】
本実施形態の恒温装置１では、試料配置部２内の温度ばらつきが所定の適正温度差となる様に温度センサ１６，１７，１８，２０が検知する温度に基づいた送風機１２の制御が実行される。即ち、図２に示すように、温度センサ１６，１７，１８，２０と制御部３０は、信号線３１で接続され、送風機１２と制御部３０は、信号線３２で接続されている。
【００５３】
また制御部３０は、前記温度センサ１６の検知温度に基づいて、ダンパ部２１とヒータ１３の各機器を制御することができる。即ち、制御部３０は、図２に示すように、ダンパ部２１とヒータ１３の各機器と、信号線３３，３４で接続されている。
【００５４】
本実施形態の恒温装置１では、具体的には試料配置部２内の温度が設定値となる様にヒータ１３ａ〜１３ｆの入力が制御される。試料配置部２内の温度は、送風機１２の吹き出し部の温度を基準とすることが通例であり、本実施形態では、上流側上部温度センサ１６が最も送風機１２の吹き出し部に近い。そこで本実施形態では、試料配置部２の温度は、上流側上部温度センサ温度センサ１６の検知温度で決定され、上流側上部温度センサ１６の検知温度を基準にヒータ１３ａ〜１３ｆの入力がＰＩＤ制御される。
【００５５】
また、前記した制御部３０には、図示しない演算部が備えられ、当該演算部により、試料配置部２における上流側温度Ａと、下流側温度Ｂとの温度差Ｃ（下流側温度Ｂ−上流側温度Ａ）が演算される。
なお、本実施形態では、前記した様に二つの上流側温度センサ１６，１７の平均温度が上流側温度Ａであり、二つの下流側温度センサ１８，２０の平均温度が下流側温度Ｂである。当該上流側温度Ａ自体及び下流側温度Ｂ自体も前記演算部で演算されている。即ち本実施形態では、上流側における平均温度と下流側における平均温度が演算され、さらに上流側温度Ａと下流側温度Ｂとの温度差Ｃ（下流側温度Ｂ−上流側温度Ａ）が演算される。
【００５６】
次に、本実施形態の恒温装置１の機能について説明する。
本実施形態の恒温装置１では、試料配置部２の試料載置棚６に発熱試料体Ｗを載置し、熱風によって試料配置部２を加熱すると共に発熱試料体Ｗに通電して発熱試料体Ｗを試験する。試料配置部２の設定温度（設定値）は例えば摂氏１２５度といった高温である。
本実施形態の恒温装置１は、前記した様に送風機１２の吹き出し部の温度を試料配置部２の温度とし、試料配置部２の温度は、上流側温度センサ１６の検知温度を基準にヒータ１３ａ〜１３ｆの入力をＰＩＤ制御して調節される。
【００５７】
またダンパ部２１は、試料配置部２の実際の温度に基づいて開閉される。具体的には、上流側上部温度センサ１６が検知する温度が低い場合（設定温度の８〜９割程度の温度、設定温度が１２５度であるならば摂氏１００度から１１０度程度）は、ダンパ部２１の開度を閉状態にしつつ、ヒータ１３を作動する。一方、上流側上部温度センサ１６が検知する温度が高い場合（設定温度の９割を超える温度）は、ダンパ部２１の開度を開状態にする。
また、本実施形態では、試料配置部２の温度分布を均一に制御し、且つ上流側温度検知手段が検知する上流側温度と下流側温度検知手段が検知する下流側温度との間に所定の適正温度差が存在するように、送風機１２の送風量がＰＩＤ制御される。
なお、以下の説明では、恒温装置１における送風量を無段階に増減させることが可能な構成として説明する。
【００５８】
なお本実施形態の恒温装置１は、前記した様に上流側温度検知手段が検知する上流側温度と下流側温度検知手段が検知する下流側温度との間に所定の適正温度差が存在するように、送風機１２の送風量がＰＩＤ制御される点に特徴があるが、この機能の作用を説明するために、最初に送風機１２の送風量が一定である場合（ＰＩＤ制御しない状態）の挙動を比較例として説明する。
即ち本実施形態に対する比較として、恒温装置１の試料配置部２に発熱試料体Ｗを満載し、且つ送風機１２の送風量を一定にして、バーンイン試験を行った場合の試料配置部２の温度分布について説明する。
【００５９】
発熱試料体Ｗが満載された状態でバーンイン試験を行う場合、試料配置部２の上流側と下流側の温度は、一般に、図３（ａ）又は図３（ｂ）のグラフのように変化する。即ち発熱試料体Ｗが、試料配置部２に設置され、ヒータ１３を作動させて試料配置部２を昇温するとともに、送風機１２を起動し、且つ送風機１２の回転数を一定に維持して空気を試料載置棚６に沿ってほぼ平行に流すと、試料配置部２の上流側と下流側の温度が図３（ａ）又は図３（ｂ）のグラフのように変化する。
即ち恒温装置１の初期動作時においては、発熱試料体Ｗの発熱量は低く、試料配置部２を通過する空気の熱が試料載置棚６やその他の内部材料及び発熱試料体Ｗ自体に奪われるため、上流側温度Ａと下流側温度Ｂとを比較すると、下流側温度Ｂのほうが低い状態となる。
その後、発熱試料体Ｗの発熱によって試料載置棚６やその他の内部材料が加熱されて昇温し、時間の経過と共に上流側温度Ａと下流側温度Ｂの温度差が小さくなる。
【００６０】
そして、さらに時間が経過すると、上流側温度Ａと下流側温度Ｂの高低が図３の様に逆転する。即ち、発熱試料体Ｗの発熱によって試料配置部２を通過する空気が昇温され、下流側温度Ｂの方が上流側温度Ａよりも高くなる。なお下流側温度Ｂの方が上流側温度Ａよりも高くなる時期は、試料載置棚６やその他の熱容量と、発熱試料体Ｗの発熱量との関数であり、試料載置棚６等の熱容量が大きく、発熱試料体Ｗの発熱量が小さい場合には図３（ａ）の様に試料配置部２の温度が設定温度近傍となった後となる。
逆に試料載置棚６等の熱容量が小さく、発熱試料体Ｗの発熱量が大きい場合には図３（ｂ）の様に試料配置部２の温度が設定温度となる前に、下流側温度Ｂの方が上流側温度Ａよりも高くなる。
【００６１】
また、試料配置部２の温度は、ダンパ部２１の開閉や、ヒータ１３の制御によって許容される範囲の設定温度に保たれる。そして発熱試料体Ｗの発熱量が一定であり、この発熱試料体Ｗが発生する熱と、ダンパ部２１を経由して外部に排出される熱とヒータ１３によって補正的に追加される熱及び送風機１２による攪拌熱が平衡し、且つ送風機１２の送風量が一定であるならば、上流側温度Ａは、図３（ａ）（ｂ）に示すように、設定温度の近傍で安定する。
【００６２】
これに対して、下流側温度Ｂは、ほぼ一定の温度だけ上流側温度Ａよりも高い状態を維持して上流側温度Ａと同じように平衡状態となって安定する。
そして、送風機１２の送風量が少ない場合には、図４に示すように、上流側温度Ａと下流側温度Ｂの温度差Ｃが大きくなり、送風機１２の送風量が多い場合には、図５に示すように、上流側温度Ａと下流側温度Ｂの温度差Ｃが小さくなる。
以上は、本実施形態の効果を説明するための比較例であり、送風機１２の送風量を一定にして、バーンイン試験を行った場合の試料配置部２の温度分布について説明したものであるが、本実施形態では、前記した様に上流側温度検知手段が検知する上流側温度と下流側温度検知手段が検知する下流側温度との間に所定の適正温度差が存在するように、送風機１２の送風量をＰＩＤ制御している。
【００６３】
以下、本実施形態の様に上流側温度検知手段が検知する上流側温度と下流側温度検知手段が検知する下流側温度との間に所定の適正温度差が存在するように、送風機１２の送風量をＰＩＤ制御する場合の試料配置部２の温度分布について説明する。
【００６４】
即ち本実施形態では、上流側温度Ａと下流側温度Ｂの温度差Ｃが、適正温度差となるように、送風機１２の送風量を増減させる。
また試験中に発熱試料体Ｗの発熱量（全発熱試料体Ｗの総発熱量）が、試験条件の変化や発熱試料体Ｗ自身の故障によって変化し、発熱試料体Ｗが発生する熱と、ダンパ部２１を経由して外部に排出される熱とヒータ１３によって追加される熱及び送風機１２による攪拌熱の平衡が崩れて上流側温度Ａが設定温度を外れると、ヒータ１３の発熱量が調整されて上流側温度Ａを設定温度の近傍に戻す。
【００６５】
図６は、本発明の実施形態を説明するものであり、図１の恒温装置の試料配置部における上流側温度Ａと下流側温度Ｂと、時間との関係を簡易的に示すグラフである。
また上流側温度Ａと下流側温度Ｂの温度差Ｃをグラフにすると図７の通りである。
即ち、恒温装置１の初期動作時においては、図７に示すように、一旦、上流側温度Ａと下流側温度Ｂとの温度差Ｃが大きくなる（マイナス側）が、発熱試料体Ｗの発熱により、経時的に当該温度差Ｃが小さくなる方に変化する。そして、上流側温度Ａと下流側温度Ｂとの温度差Ｃが０度となったところを境として、下流側温度Ｂが上流側温度Ａより高温となる。即ち、温度差Ｃが０度となったところを境に、発熱試料体Ｗの表面温度が送風機１２により送り出される空気の温度よりも高くなり、試料配置部２を通過する空気が発熱試料体Ｗによって加熱される。なお、本実施形態では、恒温装置１が作動してから一定時間経過し、恒温装置１内の温度が設定温度（設定値）になるまでの動作を初期動作と言っている。本実施形態では、恒温装置１内の温度が設定温度（設定値）になるまでの間（初期動作期間）は、恒温装置１内の温度が上昇過程にあるので、送風機１２を全力で回転させる。
【００６６】
初期動作期間を終えると、試料載置棚６やその他の内部材料が昇温し、さらに発熱試料体Ｗの温度が高くなり、下流側温度Ｂが上流側温度Ａより高温となる。初期動作期間を越えると、恒温装置１内の温度が設定温度（設定値）となるが、試料配置部２を流れる空気が発熱試料体Ｗの熱によりさらに加熱されるため、図６、図７に示すように、下流側温度Ｂと上流側温度Ａとの温度差Ｃが次第に大きくなる。
しかしながら本実施形態では、初期動作期間を終えると、上流側温度検知手段が検知する上流側温度と下流側温度検知手段が検知する下流側温度との間に所定の適正温度差が存在するように、送風機１２の送風量がＰＩＤ制御される。そのため送風機１２の送風量が増減されるので、図６のａ−ｂ間の様に送風機１２の送風量は低下傾向となる。その結果下流側温度Ｂと上流側温度Ａとの温度差Ｃは、図６、図７の様に適正温度差に収束して安定する。
【００６７】
即ち、本実施形態では、初期動作期間を終えると、試料配置部２の温度分布の変化に鑑み、上流側温度センサ１６，１７と、下流側温度センサ１８，２０が検知する検知温度に基づいて送風機１２の送風量をＰＩＤ制御して、試料配置部２の温度分布を許容できる所定の範囲に保つ構成とされている。具体的には、初期動作時には試料配置部２の温度は低温であり、試料配置部２の温度が上昇過程にあるので、送風機１２を全力で回転させる。そして、初期動作期間を終えると、発熱試料体Ｗの加熱により高温側が逆転して下流側温度Ｂが過剰に高くなるが、高温側の下流側温度Ｂと低温側の上流側温度Ａの間に適正温度差を維持し、温度分布が所定の範囲となるように、送風機の送風量を制御する。即ち、高温側の下流側温度Ｂと低温側の上流側温度Ａの温度差Ｃが、下限温度差以上であって上限温度差以下の所定範囲の温度差となるように、送風機の送風量の強弱を調整する。
これにより、本実施形態の恒温装置１では、バーンイン試験において、試料配置部２の温度環境を効率的に設定温度に近づけると共に、許容可能な範囲の温度分布にして、省エネルギーを図ることが可能となる。
【００６８】
以下に、バーンイン試験を行った場合における、本実施形態の恒温装置１の動作について具体的に説明する。
【００６９】
恒温装置１が運転されて、バーンイン試験が開始されると、主に試料配置部２の温度を予め設定された設定値（摂氏１２５度）に近づけるため、上流側上部温度センサ１６が検知する上流側温度を基準に各機器が制御される。本実施形態では、主にヒータ１３の入力がＰＩＤ制御されて上流側上部温度センサ１６が検知する上流側温度が、設定値（摂氏１２５度）となる様に調節される。
【００７０】
より具体的に説明すると、運転開始から一定時間が経過するまでの初期動作時においては、試料配置部２の温度を効率的に昇温させるため、ダンパ部２１を全閉状態とし、且つ全てのヒータ１３をフル稼働で作動する。また送風機１２は全力で回転される。
さらに、上流側温度センサ１６の検知温度が、摂氏１００度〜摂氏１１０度程度に至ると、ダンパ部２１が開かれ、且つヒータ１３の入力が比例制御に基づいて減ぜられる。
【００７１】
また、このとき、発熱試料体Ｗに対して通電されているため、発熱試料体Ｗは発熱しているが、試料載置棚６やその他の内部材料の温度が低いため上流側温度Ａが下流側温度Ｂより高温であり、且つ上流側温度Ａと下流側温度Ｂとの温度差は大きい。そのため、初期動作時においては、図７のタイムチャートに示すように、送風機１２は、送風量が強となるように回転数が制御される。この制御により、初期動作時においては、恒温装置１内部の空気は大きく攪拌されながら、試料配置部２と通路部５を循環するため、設定温度（摂氏１２５度）に向かって急速に昇温する。
【００７２】
また、図６、図７に示すように、試料配置部２の温度が設定値に向かって昇温していく過程で、試料配置部２を通過した発熱試料体Ｗにより加熱された空気の温度（下流側温度Ｂ）が、次第に上流側温度Ａに近づき、両者の温度差Ｃがなくなった後（温度差Ｃが摂氏０度）上流側温度Ａが設定温度（摂氏１２５度）に到達する。ここまでは前記した様に送風機１２は全力（強）で運転されている。
その後、図７に示すように、温度差Ｃが所定の範囲となるよう、送風機１２の回転数が落ち、送風量が少ない状態となる（図６のａ−ｂ間）。
そして、下流側温度Ｂが発熱試料体Ｗの発熱により高温となり、温度差Ｃが拡大しようとするので、これに合わせて送風量が次第に増加する（図６のｂ−ｃ間）。つまり温度差Ｃが拡がり過ぎて温度分布が所定の範囲を超えることを防止するために、送風機１２の送風量が制御される。
【００７３】
具体的には、温度差Ｃに基づいて送風機１２の制御を実行する場合、下流側温度Ｂと上流側温度Ａとの差の程度に応じて、送風機１２の回転数を制御して送風量を増減する。
即ち、本実施形態においては、温度差Ｃに基づいて制御を実行する場合、温度差Ｃが一定となる様に送風機１２の送風量が制御される。
【００７４】
一方、下流側温度センサ１８，２０が検知する下流側温度Ｂが発熱試料体Ｗの熱により上昇して、下流側温度Ｂと上流側温度Ａとの差が拡がり、温度差Ｃが適正温度差を超えると、送風機１２の回転数を増加させ、適正温度差に戻す。
【００７５】
そして、試料配置部２の温度差Ｃが適正温度差に制御されつつも、上流側温度センサ１６の検知温度が、設定値（摂氏１２５度）を超えると、ヒータ１３の入力を下げると共にダンパ部２１の開閉板２４を開く方向に開度調整する。逆に試料配置部２の温度差Ｃが適正温度差に制御されつつも、上流側温度センサ１６の検知温度が設定値を下回ると、ヒータ１３の入力を上げると共にダンパ部２１の開閉板２４を閉じる方向に開度調整される。
【００７６】
従って、本実施形態の恒温装置１では、上流側温度センサ１６の検知温度、又は、下流側温度センサ１８，２０の検知温度と上流側温度センサ１６，１７の検知温度との温度差に基づいた風量制御が行われることで、試料配置部２の温度分布を適正に保ちつつ、無駄な電力消費を低減することができる。
【００７７】
次に、本実施形態の恒温装置１を使用してバーンイン試験を行っている際に、外乱が発生した場合の温度変化の挙動について説明する。
例えば図６に示すように、時間Ｔ１の時に外乱として発熱試料体Ｗの発熱量の低下が生じ、下流側温度センサ１８，２０の検知温度が低下したとすると、試料配置部２の温度差Ｃが適正温度差未満となる。送風機１２は、温度差Ｃが適正温度差を維持する様にＰＩＤ制御されているから、時間Ｔ１以降は送風機１２の回転数が低下し送風量が下がる。そのため下流側温度センサ１８，２０の検知温度が上昇し、温度差Ｃが適正温度差に戻る。
【００７８】
しかしながら送風機１２の回転数を低下させると、送風機１２の攪拌によるエネルギーが減少するから、試料配置部２に供給される熱量が低下し、全体の温度が下がる。即ち時間Ｔ２から上流側温度センサ１６の検知温度が次第に低下する現象が見られる。
ここで本実施形態では、ヒータ１３は上流側上部温度センサ１６の検知温度が設定温度となる様にＰＩＤ制御されているから、ヒータ１３の入力が増大し、適正温度差を維持したままの状態で、全体の温度が上昇する。その結果、試料配置部２の温度が設定温度であり、且つ試料配置部２の温度差Ｃが適正温度差となる。
【００７９】
なお、本発明では、以下の式により算出される送風量を目標値として、送風機１２の送風量が制御されている。
【００８０】
Ｖ＝Ｑ・８６０／（Ｃｐ・γ・（Ｂ−Ａ）・６０） 式１
【００８１】
Ｖ：目標送風量［立方メートルパー分 ｍ3 ／ｍｉｎ］
Ｑ：恒温装置１内部で発熱し得る全ての機器の発熱量［ｋｗ］
８６０［ｋｃａｌ／ｋｗ］
Ｃｐ：空気の定圧比熱［ｋｃａｌ／ｋｇ・Ｋ］
γ：空気の密度［キログラムパー立法メートル ｋｇ／ｍ3 ］
Ｂ：下流側温度
Ａ：上流側温度
【００８２】
上記実施形態では、送風機１２の送風量（モータの回転数）を無段階に切り替え可能とした構成を示したが、本発明はこれに限定されず、送風機１２の送風量を段階的に切り換えることができるものであっても構わない。
また上記実施形態では、送風機１２の送風量やヒータをＰＩＤ制御したが、これらをオンオフ制御してもよい。
図８、図９は、送風量を二段階にオンオフ切り替え（正確には強弱切り替え）することによって送風量を調節する際の温度変化を示すものであり、温度が一定の周期で昇降する。
【００８３】
なお、推奨される適正温度差は、摂氏４〜６度程度であるが、試験条件によって適正温度差が異なるので、適正温度差を適宜設定変更することができることが望ましい。
【００８４】
上記実施形態では、送風通路１０及び排気通路１１に２つずつの温度センサを設けた構成を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、温度センサを送風通路１０と排気通路１１のいずれか一方にのみに複数設け、他方には１つだけ設ける構成や、送風通路１０及び排気通路１１に１つずつ又は３つ以上ずつ設ける構成であっても構わない。
【００８５】
上記実施形態では、制御部３０が２つの温度センサの平均温度を演算して、その平均温度を上流側温度Ａや下流側温度Ｂとして採用する構成を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、制御部３０が上流側で検知された最低温度を演算して上流側温度Ａとして採用すると共に、下流側で検知された最高温度を演算して下流側温度Ｂとして採用する構成であっても構わない。
【００８６】
またさらに、ａ層の前後に設けられた上流側上部温度センサ（上流側温度検知手段）１６と、下流側上部温度センサ２０とを一組として温度差を演算し、さらにこれとは別にｅ層の前後に設けられた上流側下部温度センサ（上流側温度検知手段）１７と、下流側下部温度センサ（下流側温度検知手段）１８とを一組として温度差を演算し、二つの温度差を比較してその大きい方を基準温度差とし、この基準温度差が適正温度差となる様に送風機の送風量を増減させてもよい。もちろん、上流側温度検知手段と、下流側下部温度センサは、他の層（ｂ層、ｃ層、ｄ層）の前後に設けてもよい。
【００８７】
上記実施形態では、上流側上部温度センサ１６が検知する上流側温度Ａを設定値に制御したが、本発明はこれに限定されず、例えば、下流側上部温度センサ２０が検知する下流側温度Ｂを設定値に制御する構成であっても構わない。
また、試料配置部２近傍に設けた全ての温度センサ１６，１７，１８，２０の検知温度の平均値が設定値に制御される構成であっても構わない。
【００８８】
また上記した実施形態では、ヒータ１３をＰＩＤ制御あるいはオンオフ制御したが、複数のヒータの内、通電するヒータの数を変更してヒータの総出力を調整するものであってもよい。もちろん、個々のヒータのＰＩＤ制御と、通電するヒータの数を変更する制御とを併用してもよい。
【符号の説明】
【００８９】
１ 恒温装置
２ 試料配置部
５ 通路部
１０ 送風通路
１１ 排気通路
１５ 循環通路
１２ 送風機
１３ ヒータ（加熱手段）
１６ 上流側上部温度センサ（上流側温度検知手段）
１７ 上流側下部温度センサ（上流側温度検知手段）
１８ 下流側下部温度センサ（下流側温度検知手段）
２０ 下流側上部温度センサ（下流側温度検知手段）
２１ ダンパ部（温度降下手段）
４０ 風量調整ダンパ
Ａ 上流側温度
Ｂ 下流側温度
Ｃ 温度差
Ｗ 発熱試料体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定の庫内や室内を目標とする温度に調節可能な恒温装置に関するもので、特にはバーンイン試験装置や環境試験装置として好適で、庫内や室内の温度分布を実用上充分に均一化することができ、且つ省エネルギーである恒温装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスなどの電子機器は、製造における最終工程で、バーンイン試験を行って不良品が除かれる。ここで、バーンイン試験とは、半導体デバイスなどの電子機器を、通常の温度環境よりも高い温度に晒した状態で、通常の使用電圧よりも高い電圧を掛けて、不良品を見分ける検査である。特許文献１には、このようなバーンイン試験を行うための温度制御装置が開示されている。なお、バーンイン試験においては、半導体デバイスに対して給電するため、半導体デバイスが発熱する。
【０００３】
ところで、バーンイン試験では、複数の同種の半導体デバイス等が同じ恒温装置（バーンイン試験装置）に載置されるため、それぞれの半導体デバイス等に対してほぼ同じ環境で試験が行えるように、各半導体デバイス等に供給する電力や、恒温装置の内部の温度分布をほぼ均一に維持する制御を実行することが望ましい。このように制御することで、バーンイン試験において、高い試験精度を確保することができる。
【０００４】
しかしながら、恒温装置内は、半導体デバイス等が通電によって発熱するため、内部を循環する空気は、半導体デバイス等を通過する前後で温度差が拡大し、全体の温度分布が不均一となる場合があった。
そこで、この種の恒温装置では、強力な送風機を用いて恒温装置内を強く攪拌して、内部に高速の空気の流れを形成することで、温度差を小さくして温度分布の均一化を図っている。
具体的には、送風機は、恒温装置内部の設定温度や半導体デバイス等の予測し得る最大発熱量を基に、予め設定された一定の送風量を確保することができる強力なものが選定される。また、従来技術においては、バーンイン試験の間、送風機は一定の風量となるように一定の回転数で回転される。
多くの場合、バーンイン試験の間、送風機はフル回転で回転される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２１４９３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年、半導体デバイスの高機能・高性能化に伴い、その個々の容量が増大しているため、半導体デバイスに対する通電量が増加し、その発熱量も年々増加の傾向を辿っている。一方、バーンイン試験を行う恒温装置に対しては、要求される性能に変わりはない。そのため、最近では、恒温装置内部の温度分布の均一性を維持するために、恒温装置に採用される送風機のモータが大容量化している。即ち、恒温装置内における攪拌量を増大させて温度分布の均一化を図っている。
【０００７】
かかる構成を備えた従来の恒温装置は、発熱量が高い半導体デバイスをバーンイン試験することが可能であるが、送風機の制御は試料体としての半導体デバイスの種類や搭載量などの条件が変化したとしても、前記したように一定の送風量に制御されるため、試験によっては必要以上に温度分布が均一化される場合があった。
また、モータの容量が増強された送風機は、空気を攪拌する仕事量も大幅に増加されているため、攪拌熱によって恒温装置内の温度を昇温させてしまう。そしてこの熱量は、冷却装置で吸収する必要がある。
従来の恒温装置では、このような送風機を、恒温装置の運転初期から試験終了まで一貫して、一定の送風量で作動させるため、恒温装置内部の温度状況によっては送風量が過大である場合もあり、空気の攪拌と冷却の仕事量分だけ無駄な電力消費を生じていた。
【０００８】
即ち、従来技術の恒温装置では、試験条件や恒温装置内部の温度、試料体の発熱量の相違等に応じることなく、恒温装置の運転開始から停止までほぼ一貫して、送風機の送風量が一定に制御されるため、大容量のモータを備えた送風機が採用された場合、電力消費量が必要以上に大きくなり、省エネルギーを図ることが困難であった。
また送風機が空気を攪拌するエネルギーが過大となり、恒温装置内の温度が昇温してしまい、恒温装置の温度上昇を抑えるために冷凍機を運転しなければならないという無駄が生じ、この点からも省エネルギーを図ることが困難であった。
【０００９】
そこで、本発明では、上記した従来技術の問題に鑑み、恒温装置内の温度分布を適正に制御しつつ、省エネルギーを図ることができる恒温装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、発熱する発熱試料体が配置される試料配置部と、試料配置部において空気を一定方向に流動させることが可能な送風機と、試料配置部の温度を上昇させることが可能な加熱手段と、試料配置部の温度を降下させることが可能な温度降下手段とを有し、試料配置部内の温度を設定値に維持可能な恒温装置であって、恒温装置内部には、試料配置部に対して空気の流れ方向上流側の温度を検知する上流側温度検知手段と、試料配置部に対して空気の流れ方向下流側の温度を検知する下流側温度検知手段とを有し、試料配置部の温度を設定値に制御する際には、上流側温度検知手段が検知する上流側温度と下流側温度検知手段が検知する下流側温度との間に所定の適正温度差が存在するように、送風機の送風量を増減させることを特徴とする恒温装置である。
【００１１】
ここで適正温度差は、摂氏４度とか摂氏６度と言うような特定の温度差であってもよく、摂氏４度から摂氏６度という様な幅をもった温度差であってもよい。
実際上は、摂氏４度とか摂氏６度と言うような特定の温度差を目標としてインバータによる比例制御やオンオフ制御を行うが、その場合であっても制御上その温度差に正確に一致させることが困難であれば、ある程度の温度差の範囲を保つ様に制御されることとなる。
【００１２】
本発明の恒温装置は、試料配置部に対して空気の流れ方向上流側と下流側にそれぞれ温度検知手段が設けられ、試料配置部の温度を設定値に制御する際に、上流側の温度と下流側の温度との間の温度差が適正温度差となる様に送風機の送風量を増減させる制御が実行される。
【００１３】
例えば、下流側温度が上流側温度より高温である温度条件下で、両者の温度差が適正温度差を超えて外れている場合には、送風機の送風量を増加する制御を実行する。これにより、試料配置部を流動する空気の流速が増加するため、流動空気が発熱試料体により加熱され得る時間（滞留時間）が短縮されて、前記温度差が適正温度差に近づく。
【００１４】
逆に、下流側温度と上流側温度との温度差が適正温度差未満である場合には、送風機の送風量を減少する制御を実行する。
これにより、試料配置部を流動する空気の流速が減少するため、流動空気が発熱試料体により加熱され得る時間（滞留時間）が増加されて、前記温度差が適正温度差に近づく。
【００１５】
従って本発明によると試料配置部の温度分布を一定にしつつ、送風機の消費電力を抑制することができる。
【００１６】
即ち、本発明の恒温装置によれば、試料配置部の上流側と下流側に設けた温度検知手段により、試料配置部における上流側から下流側に渡る温度分布が所定の上下限の範囲内にあるか否かで送風機の送風量を制御できるため、試料配置部に載置された全発熱試料体の温度環境を適正な範囲にしつつ、消費電力を低減して温度制御を行うことができる。これにより、大容量のモータを備えた送風機を採用した場合であっても、過大な電力消費が抑制されるため、従来の恒温装置と比較すると省エネルギーの恒温装置を提供することができる。
【００１７】
送風機の送風量を増減させる方策としては、送風機の回転数を変化させる構成が推奨される。
かかる構成によれば、送風機の送風量を回転数により増減させるため、目的の風量に制御しやすい。例えば、この手段としては、送風機のモータとして直流モータを採用した場合は、当該直流モータを電圧制御する方策がある。また、送風機のモータとして交流モータを採用した場合は、当該交流モータをインバータ制御するなどの方策が挙げられる。
【００１８】
請求項２に記載の発明は、上流側温度と下流側温度との間の温度差が適正温度差未満である場合は、送風機の送風量を減少させ、前記温度差が適正温度差を超える場合は、送風機の送風量を増大させることを特徴とする請求項１に記載の恒温装置である。
【００１９】
かかる構成によれば、下流側温度と上流側温度との温度差が所定の適正温度差となる様に送風機の送風量が増減されるため、試料配置部の温度差が試験に悪影響を与えない範囲であり且つ省エネルギーが可能な範囲に安定させることができる。
即ち、本発明では、下流側温度と上流側温度との温度差が適正温度差未満である場合は前記所定範囲にある場合に比べて送風機の送風量を減少させ、前記温度差が適正温度差を超える場合は適正温度差にある場合に比べて送風機の送風量を増大させる。そのため前記温度差が試験に悪影響を与える範囲にまで拡がることなく、且つ過剰なまでに温度差がなくなることもない。そのため本発明によれば、送風機の電力消費をより低減することができる。
【００２０】
請求項３に記載の発明は、上流側温度検知手段と下流側温度検知手段の内の少なくとも一方は、複数設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の恒温装置である。
【００２１】
かかる構成によれば、上流側温度検知手段又は下流側温度検知手段が複数設けられているため、誤検知が排除でき、温度検知手段を１つしか設けない場合よりも高い性能で制御を行うことができる。また、複数ある温度検知手段のいずれか１つが故障しても、別の温度検知手段で対応できるため、本発明においては制御が実行できないという不具合が生じることがない。
【００２２】
発熱試料体を載置した試料配置部では、恒温装置を作動すると共に発熱試料体に通電するため、一定時間が経過すると発熱試料体の発熱により、下流側温度が上流側温度より高くなる。逆に発熱が無い場合には上流側温度が下流側温度より高くなる。また上流側温度についても、空気の流れ方によって位置によるバラツキが生じる。同様に下流側温度についても、位置によるバラツキがある。
そこで請求項４に記載の発明は、上流側温度検知手段及び下流側温度検知手段のうち、複数設けられた温度検知手段はそれぞれ離れた位置に配置され、下流側温度検知手段が検知する検知温度の中の最高温度または最低温度と、上流側温度検知手段が検知する検知温度の中の最低温度または最高温度との温度差に基づいて送風機の送風量が制御されることを特徴とする請求項３に記載の恒温装置である。
【００２３】
かかる構成によれば、上流側温度検知手段が複数ある場合は上流側温度検知手段がそれぞれ間隔を空けて配置され、下流側温度検知手段が複数ある場合は下流側温度検知手段がそれぞれ間隔を空けて配置されているため、温度検知領域の温度ムラを検知することができる。即ち、本発明の恒温装置は、下流側温度の最高温度または最低温度と上流側温度の最低温度又は最高温度との温度差に基づいて送風機の送風量を制御することで、試料配置部全体を確実に設定温度近傍に近づけることができる。
なお下流側温度及び上流側温度の組み合わせは任意であり、下流側温度の最高温度と上流側温度の最低温度を採用する方策、下流側温度の最高温度と上流側温度の最高温度を採用する方策、下流側温度の最低温度と上流側温度の最低温度を採用する方策、下流側温度の最低温度と上流側温度の最高温度を採用する方策を採用可能である。ただしより下流側温度と上流側温度との温度差をより正確に制御するという観点から、下流側温度の最高温度と上流側温度の最低温度を採用する方策を採用することが推奨される。
【００２４】
請求項５に記載の発明は、上流側温度検知手段及び下流側温度検知手段のうち、複数設けられた温度検知手段はそれぞれ離れた位置に配置され、上流側温度検知手段が複数設けられている場合は複数の上流側温度検知手段が検知する検知温度の平均値を上流側温度とし、上流側温度検知手段の数が単数である場合は当該一つの上流側温度検知手段が検知する検知温度を上流側温度とし、下流側温度検知手段が複数設けられている場合は複数の下流側温度検知手段が検知する検知温度の平均値を下流側温度とし、下流側温度検知手段の数が単数である場合は当該一つの下流側温度検知手段が検知する検知温度を下流側温度とし、上流側温度と下流側温度との間に所定の適正温度差が存在するように、送風機の送風量を増減させることを特徴とする請求項３に記載の恒温装置である。
【００２５】
かかる構成によれば、上流側温度検知手段が複数ある場合は上流側温度検知手段がそれぞれ間隔を空けて配置され、下流側温度検知手段が複数ある場合は下流側温度検知手段がそれぞれ間隔を空けて配置されているため、温度検知領域の温度ムラを検知することができる。そして、上流側及び下流側の内の複数ある側の平均温度を用いて算出された温度差に基づいて送風機の送風量を制御することで、温度検知手段の不具合等により検知温度に異常値があった場合であっても、平均値を演算することで異常値が緩和されるため、異常値による制御の不具合を抑制できる。
【００２６】
請求項６に記載の発明は、複数の上流側温度検知手段と複数の下流側温度検知手段とを有し、試料配置部を通過する空気の流れは大まかに複数の層に分かれ、複数の層の上流側に前記上流側温度検知手段があり、当該層の下流側に前記上流側温度検知手段と対応する下流側温度検知手段が設置され、上流側温度検知手段が検知する上流側温度とこれに対応する下流側温度検知手段が検知する下流側温度の差の内で最大である温度差を基準温度差とし、この基準温度差が適正温度差となる様に送風機の送風量を増減させることを特徴とする請求項３に記載の恒温装置である。
【００２７】
恒温装置の試料配置部には、棚等が設けられることが多く、当該棚によって実質的に空気流路が形成される場合が多い。即ち試料配置部の棚は、空気の流通を厳密に遮断するものではないが、棚の存在によって試料配置部を通過する空気の流れは大まかに複数の層に分かれる。また試料の配置も棚単位に行われるため、棚ごとに試料の有無が決まるといっても過言ではない。
そして本発明は、複数の層の上流側に前記上流側温度検知手段があり、当該層の下流側に前記上流側温度検知手段と対応する下流側温度検知手段が設置されている。従って上流側温度検知手段とこれに対応する下流側温度検知手段が一対となり、当該層を流れる空気の温度差を測定することとなり、複数の層の温度差が個別に検知される。
そして本発明では、複数の層の温度差の内、最も温度差が大きいものを基準とし、この温度差に基づいて送風機の送風量を増減させる。
またさらにこれを発展させ、試料配置部を通過する空気の流れを複数の層に分けるための仕切等を設けてもよい。
【００２８】
前記温度降下手段は、試料配置部内の空気を外気と置換して、試料配置部内の温度を降下させるものであることが望ましい。
【００２９】
かかる構成によれば、温度降下手段は、試料配置部内の空気を置換して温度を降下させるものであるため、冷凍機などを用いて温度を低下させるよりも電力消費が低い。実施形態としては、例えば、温度降下手段には、試料配置部を通過した空気の一部又は全部が排気される排気部と、外部の空気を給気する給気部と、当該排気部と給気部を通過する空気の通過量を調整可能な開閉手段とで構成されるダンパ装置が考えられる。
【００３０】
また下流側温度が上流側温度より低い温度条件下の場合には、上流側温度に基づいて送風機の送風量が制御されることが推奨される。
【００３１】
かかる構成によれば、下流側温度が上流側温度より低い場合は、上流側温度に基づいて送風機の送風量が制御されるため、試料配置部の温度を効率的に昇温させることが可能である。ここで、送風機の送風量が増大されると、送風機による空気を攪拌する仕事量が増加するため、昇温効率が上がる。即ち、下流側温度が上流側温度より低いような、急な昇温が求められるような状況においては、高温側の上流側温度を基準として、送風量を増大させることで、短期間で試料配置部を昇温させることができる。
【００３２】
また試料配置部内の温度自体は設定値に維持されるが、本発明の恒温装置は、試料配置部の上流側と下流側に温度差があることが前提であるから、いずれの部位の温度を基準とするかによって全体の温度が変わってしまう。
試料配置部内の温度自体を設定値に維持する際における基準となる温度は、上流側温度、下流側温度あるいはこれらの平均を利用することができる。
【００３３】
即ち請求項７に記載の発明は、試料配置部内の温度は、上流側温度検知手段の検知温度に基づいて設定値に維持されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の恒温装置である。
【００３４】
請求項８に記載の発明は、試料配置部内の温度は、下流側温度検知手段の検知温度に基づいて設定値に維持されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の恒温装置である。
【００３５】
請求項９に記載の発明は、試料配置部内の温度は、上流側温度検知手段の検知温度と下流側温度検知手段の検知温度の平均に基づいて設定値に維持されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の恒温装置である。
【発明の効果】
【００３６】
本発明の恒温装置は、発熱試料体が配置される試料配置部における空気の流れ方向上流側と下流側に温度検知手段が設けられており、試料配置部の温度を設定値に制御する際に、試料配置部の上流側と下流側の温度差が一定の範囲内に存在するように送風機の送風量を増減することができる。これにより、大容量のモータを備えた送風機で試料配置部の温度分布を所定の試験環境に維持する場合であっても、省エネルギーを図った制御が実行される恒温装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施形態に係る恒温装置を概念的に示す断面図である。
【図２】図１の恒温装置の制御部とその他の機器との関係を示すブロック図である。
【図３】比較例を説明するものであり、恒温装置の試料配置部における上流側温度Ａと下流側温度Ｂと、時間との一般的関係を簡易的に示すグラフである。
【図４】比較例を説明するものであり、恒温装置の試料配置部における上流側温度Ａと下流側温度Ｂと、時間との関係を簡易的に示すグラフであって送風機の送風量が少ない場合を示す。
【図５】比較例を説明するものであり、恒温装置の試料配置部における上流側温度Ａと下流側温度Ｂと、時間との関係を簡易的に示すグラフであって送風機の送風量が多い場合を示す。
【図６】本発明の実施形態を説明するものであり、図１の恒温装置の試料配置部における上流側温度Ａと下流側温度Ｂと、時間との関係を及び送風量の関係を簡易的に示すグラフである。
【図７】上段は図１の恒温装置の試料配置部における温度差Ｃ（下流側温度Ｂ−上流側温度Ａ）と、時間との関係を簡易的に示すグラフであり、下段は送風機の送風量の状態を示すグラフである。
【図８】別の実施形態の恒温装置を図１の恒温装置の試料配置部における上流側温度Ａと下流側温度Ｂと、時間との関係を簡易的に示すグラフである。
【図９】図８と同一の実施例に関し、上段は恒温装置の試料配置部における温度差Ｃ（下流側温度Ｂ−上流側温度Ａ）と、時間との関係を簡易的に示すグラフであり、下段は送風機の送風量の状態を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下、本発明の実施形態に係る恒温装置１ついて説明する。
なお、本実施形態の恒温装置１は、半導体デバイス（発熱試料体Ｗ）をバーンイン試験するバーンイン試験装置であり、発熱試料体Ｗの発熱量が年々増加傾向を辿っている背景を踏まえて、高発熱の発熱試料体Ｗを検査できる構成とされいる。具体的には、発熱試料体Ｗの合計発熱量が、７〜８ｋｗｈ程度までが対象とされている。
【００３９】
恒温装置１は、図１に示すように、外部の温度変化の影響を受けないように外枠が断熱壁３で形成されており、図示しない扉を閉じることによって、内部を密閉状態とすることができる。また、前記扉を開くことによって、発熱試料体Ｗたる半導体デバイス等の出し入れを行うことができる。また、恒温装置１の内部においては、発熱試料体Ｗを配置する試料配置部２と、空気が流れる通路部５とに分けられた構成である。なお、バーンイン試験は、先にも説明したように、通電すると発熱する発熱試料体Ｗに対して、通常の温度環境よりも高い温度に晒した状態で、通常の使用電圧よりも高い電圧を掛けて、不良品を見分ける検査である。
【００４０】
試料配置部２は、図１に示すように、恒温装置１のほぼ中央に位置し、空気の流れ方向上流側と下流側に通路部５が隣接している。また、試料配置部２は、バーンインボードと称される試料載置棚６が鉛直方向に複数並べられ、さらに各試料載置棚６には発熱試料体Ｗに通電するための図示しない端子が設けられて構成されている。即ち、試料配置部２を通過する空気は、試料載置棚６に沿ってほぼ平行に流れる。即ち試料配置部２を通過する空気は、試料載置棚６によって大まかに５層に分かれて並行に流れる。より具体的には図１の様にａ層からｅ層に分かれて流れることとなる。
そして、試料配置部２を通過する空気は、通電されて発熱した発熱試料体Ｗと熱交換する。
【００４１】
通路部５は、図１に示すように、試料配置部２を囲繞するように位置している。具体的には、通路部５は、断熱壁３と試料配置部２との間にあり、試料配置部２における空気の流れ方向上流側（右側）と隣接した送風通路１０と、試料配置部２における空気の流れ方向下流側（左側）と隣接した排気通路１１と、送風通路１０と排気通路１１とに挟まれ送風機１２及びヒータ（加熱手段）１３が配される循環通路１５とにより構成されている。なお、試料配置部２と、送風通路１０及び排気通路１１との間には仕切はなく、試料配置部２と循環通路１５との間にのみ仕切板２９が設けられている。
【００４２】
また、通路部５には、排気通路１１を通過した空気の一部又は全部が外部に排気される排気部２２と、外部から循環通路１５に空気を給気する給気部２３と、排気部２２と給気部２３を通過する空気の通過流量を調整可能な開閉板２４とが設けられ、ダンパ部２１が形成されている。具体的には、排気部２２は、排気通路１１における空気の流れ方向下流側に位置し、給気部２３は、循環通路１５における空気の流れ方向上流側に位置している。そして、排気部２２と給気部２３は、それぞれ排気ダクト３４又は給気ダクト３５と接続されている。
【００４３】
ダンパ部２１は、開閉板（開閉手段）２４が、図示しないモータによって開度調整され、当該開閉板２４によって排気部２２と給気部２３を通過する空気の通過流量を同時に調整することができる。より具体的には、開閉板２４は、排気部２２と給気部２３を同時に覆うことができる程度の大きさを備えた１枚の金属板である。また、開閉板２４にはヒンジ２５が配されている。即ち、開閉板２４は、ヒンジ２５を基準に回動させることで、排気部２２と給気部２３の開度を同時に調整することができる。即ち、ダンパ部２１の開度調整は、後述する制御部３０から生成される信号に基づいて、前記モータが駆動されてヒンジ２５を基準に開閉板２４が回動して行われる。従って、ダンパ部２１は、排気部２２と給気部２３との開度を調節することで、恒温装置１内部の加熱された空気を排気しつつ、外部の低温空気を給気できるため、試料配置部２の温度を降下させることができる（温度降下手段）。即ち、ダンパ部２１により、恒温装置１内部の空気を外気と置換させることができる。なお、上記開閉板２４は、所謂バタフライ式であるが、ゲート式でもよい。
【００４４】
さらに、本実施形態に採用されたダンパ部２１は、開閉板２４の開閉速度が制御可能な構成である。これにより、試料配置部２の温度調整をより円滑に行うことが可能となる。なお、この開閉板２４の開閉速度制御は、本発明に直接的に関わらないため、簡単に説明する。即ち、試料配置部２の温度を急激に下げたい場合には開閉板２４の開速度を増加し、試料配置部２の温度を急激に上げたい場合には開閉板２４の閉速度を増加する。
【００４５】
送風通路１０は、鉛直方向に延びた通路で、２つの温度センサ（上流側温度検知手段）１６，１７が配されている。具体的には、通路の鉛直方向上部側に上流側上部温度センサ（上流側温度検知手段）１６が配され、通路の鉛直方向下部側に上流側下部温度センサ（上流側温度検知手段）１７が配されている。
前記した様に試料配置部２を通過する空気は、ａ層からｅ層に分かれて流れることとなるから、上流側上部温度センサ１６はａ層に導入される空気の温度を測定することとなり、上流側下部温度センサ１７はｅ層に導入される空気の温度を測定することとなる。
これにより、送風通路１０において鉛直方向に温度ムラがあっても、温度センサ１６，１７の平均温度や、最低、最高温度を基準とすることで制御性能を高めることができる。また、複数の温度センサを設けることで、いずれかの温度センサが故障した場合であっても、試料配置部２の温度制御を確実に実行することができる。
なお本実施形態では、２つの温度センサ（上流側温度検知手段）１６，１７の検知温度の平均値を上流側温度Ａとして制御が行われる。
【００４６】
また、送風通路１０には、空気を一定方向に円滑に流すことができる規制板３６が鉛直方向に４つ並べて設けられている。
【００４７】
排気通路１１は、通路の延伸方向が送風通路１０と同じであり、２つの温度センサ（下流側温度検知手段）１８，２０が配されている。具体的には、通路の鉛直方向下部側に下流側下部温度センサ（下流側温度検知手段）１８が配され、通路の鉛直方向上部側に下流側上部温度センサ（下流側温度検知手段）２０が配されている。前記した様に試料配置部２を通過する空気は、ａ層からｅ層に分かれて流れることとなるから、下流側上部温度センサ２０はａ層から排出される空気の温度を測定することとなり、下流側下部温度センサ１８はｅ層から排出される空気の温度を測定することとなる。
これにより、排気通路１１において鉛直方向に温度ムラがあっても、温度センサ１８，２０の平均温度や、最低、最高温度を基準とすることで制御性能を高めることができる。また、前記したように、いずれかの温度センサが故障した場合であっても、試料配置部２の温度制御を実行することができる。
なお本実施形態では、２つの温度センサ（下流側温度検知手段）１８，２０の検知温度の平均値を下流側温度Ｂとして制御が行われる。
また、排気通路１１にも、前記同様の規制板３６が１つ設けられている。
【００４８】
循環通路１５は、試料配置部２の上部側に位置し、送風通路１０及び排気通路１１に対してほぼ直交する方向に延びた通路である。即ち、循環通路１５は、空気の流れ方向上流側に排気通路１１が隣接しており、空気の流れ方向下流側に送風通路１０が隣接している。即ち、循環通路１５においては、排気通路１１を通過した一部の空気及び給気部２３から給気された外部の空気が通過するか、排気通路１１を通過した全部の空気が通過する。また、循環通路１５には送風機１２及びヒータ１３が配されており、送風機１２がヒータ１３よりも空気の流れ方向下流側に位置している。即ち、ヒータ１３で加熱された空気が、送風機１２によって送風通路１０に送り出される。
【００４９】
本実施形態では、ヒータ１３は６つ設けられており、その内の１つは常時作動する常時ヒータ１３ａで、残りの５つは短時間に急激な温度上昇を行う必要がある場合に作動する臨時ヒータ１３ｂ〜１３ｆである。なお、全てのヒータ１３ａ〜１３ｆは、入力を変更することで発熱量を調整することができる。
【００５０】
送風機１２は、インバータを備えた遠心ファンであり、インバータにより周波数が変更されることで、図示しないモータの回転数を無段階に増減可能である。また、本実施形態の恒温装置１では、従来の恒温装置に用いられる送風機１２よりもモータの容量が大きいものが採用されている。これは、高発熱化された近年の発熱試料体Ｗに対応するためである。具体的には、本実施形態に採用される送風機１２のモータの容量としては、９ｋｗ（４．５ｋｗ程度のモータが２つ）程度のものである。
【００５１】
続いて、恒温装置１における制御部とその他の機器との関係について、図面を用いて説明する。
【００５２】
本実施形態の恒温装置１では、試料配置部２内の温度ばらつきが所定の適正温度差となる様に温度センサ１６，１７，１８，２０が検知する温度に基づいた送風機１２の制御が実行される。即ち、図２に示すように、温度センサ１６，１７，１８，２０と制御部３０は、信号線３１で接続され、送風機１２と制御部３０は、信号線３２で接続されている。
【００５３】
また制御部３０は、前記温度センサ１６の検知温度に基づいて、ダンパ部２１とヒータ１３の各機器を制御することができる。即ち、制御部３０は、図２に示すように、ダンパ部２１とヒータ１３の各機器と、信号線３３，３４で接続されている。
【００５４】
本実施形態の恒温装置１では、具体的には試料配置部２内の温度が設定値となる様にヒータ１３ａ〜１３ｆの入力が制御される。試料配置部２内の温度は、送風機１２の吹き出し部の温度を基準とすることが通例であり、本実施形態では、上流側上部温度センサ１６が最も送風機１２の吹き出し部に近い。そこで本実施形態では、試料配置部２の温度は、上流側上部温度センサ温度センサ１６の検知温度で決定され、上流側上部温度センサ１６の検知温度を基準にヒータ１３ａ〜１３ｆの入力がＰＩＤ制御される。
【００５５】
また、前記した制御部３０には、図示しない演算部が備えられ、当該演算部により、試料配置部２における上流側温度Ａと、下流側温度Ｂとの温度差Ｃ（下流側温度Ｂ−上流側温度Ａ）が演算される。
なお、本実施形態では、前記した様に二つの上流側温度センサ１６，１７の平均温度が上流側温度Ａであり、二つの下流側温度センサ１８，２０の平均温度が下流側温度Ｂである。当該上流側温度Ａ自体及び下流側温度Ｂ自体も前記演算部で演算されている。即ち本実施形態では、上流側における平均温度と下流側における平均温度が演算され、さらに上流側温度Ａと下流側温度Ｂとの温度差Ｃ（下流側温度Ｂ−上流側温度Ａ）が演算される。
【００５６】
次に、本実施形態の恒温装置１の機能について説明する。
本実施形態の恒温装置１では、試料配置部２の試料載置棚６に発熱試料体Ｗを載置し、熱風によって試料配置部２を加熱すると共に発熱試料体Ｗに通電して発熱試料体Ｗを試験する。試料配置部２の設定温度（設定値）は例えば摂氏１２５度といった高温である。
本実施形態の恒温装置１は、前記した様に送風機１２の吹き出し部の温度を試料配置部２の温度とし、試料配置部２の温度は、上流側温度センサ１６の検知温度を基準にヒータ１３ａ〜１３ｆの入力をＰＩＤ制御して調節される。
【００５７】
またダンパ部２１は、試料配置部２の実際の温度に基づいて開閉される。具体的には、上流側上部温度センサ１６が検知する温度が低い場合（設定温度の８〜９割程度の温度、設定温度が１２５度であるならば摂氏１００度から１１０度程度）は、ダンパ部２１の開度を閉状態にしつつ、ヒータ１３を作動する。一方、上流側上部温度センサ１６が検知する温度が高い場合（設定温度の９割を超える温度）は、ダンパ部２１の開度を開状態にする。
また、本実施形態では、試料配置部２の温度分布を均一に制御し、且つ上流側温度検知手段が検知する上流側温度と下流側温度検知手段が検知する下流側温度との間に所定の適正温度差が存在するように、送風機１２の送風量がＰＩＤ制御される。
なお、以下の説明では、恒温装置１における送風量を無段階に増減させることが可能な構成として説明する。
【００５８】
なお本実施形態の恒温装置１は、前記した様に上流側温度検知手段が検知する上流側温度と下流側温度検知手段が検知する下流側温度との間に所定の適正温度差が存在するように、送風機１２の送風量がＰＩＤ制御される点に特徴があるが、この機能の作用を説明するために、最初に送風機１２の送風量が一定である場合（ＰＩＤ制御しない状態）の挙動を比較例として説明する。
即ち本実施形態に対する比較として、恒温装置１の試料配置部２に発熱試料体Ｗを満載し、且つ送風機１２の送風量を一定にして、バーンイン試験を行った場合の試料配置部２の温度分布について説明する。
【００５９】
発熱試料体Ｗが満載された状態でバーンイン試験を行う場合、試料配置部２の上流側と下流側の温度は、一般に、図３（ａ）又は図３（ｂ）のグラフのように変化する。即ち発熱試料体Ｗが、試料配置部２に設置され、ヒータ１３を作動させて試料配置部２を昇温するとともに、送風機１２を起動し、且つ送風機１２の回転数を一定に維持して空気を試料載置棚６に沿ってほぼ平行に流すと、試料配置部２の上流側と下流側の温度が図３（ａ）又は図３（ｂ）のグラフのように変化する。
即ち恒温装置１の初期動作時においては、発熱試料体Ｗの発熱量は低く、試料配置部２を通過する空気の熱が試料載置棚６やその他の内部材料及び発熱試料体Ｗ自体に奪われるため、上流側温度Ａと下流側温度Ｂとを比較すると、下流側温度Ｂのほうが低い状態となる。
その後、発熱試料体Ｗの発熱によって試料載置棚６やその他の内部材料が加熱されて昇温し、時間の経過と共に上流側温度Ａと下流側温度Ｂの温度差が小さくなる。
【００６０】
そして、さらに時間が経過すると、上流側温度Ａと下流側温度Ｂの高低が図３の様に逆転する。即ち、発熱試料体Ｗの発熱によって試料配置部２を通過する空気が昇温され、下流側温度Ｂの方が上流側温度Ａよりも高くなる。なお下流側温度Ｂの方が上流側温度Ａよりも高くなる時期は、試料載置棚６やその他の熱容量と、発熱試料体Ｗの発熱量との関数であり、試料載置棚６等の熱容量が大きく、発熱試料体Ｗの発熱量が小さい場合には図３（ａ）の様に試料配置部２の温度が設定温度近傍となった後となる。
逆に試料載置棚６等の熱容量が小さく、発熱試料体Ｗの発熱量が大きい場合には図３（ｂ）の様に試料配置部２の温度が設定温度となる前に、下流側温度Ｂの方が上流側温度Ａよりも高くなる。
【００６１】
また、試料配置部２の温度は、ダンパ部２１の開閉や、ヒータ１３の制御によって許容される範囲の設定温度に保たれる。そして発熱試料体Ｗの発熱量が一定であり、この発熱試料体Ｗが発生する熱と、ダンパ部２１を経由して外部に排出される熱とヒータ１３によって補正的に追加される熱及び送風機１２による攪拌熱が平衡し、且つ送風機１２の送風量が一定であるならば、上流側温度Ａは、図３（ａ）（ｂ）に示すように、設定温度の近傍で安定する。
【００６２】
これに対して、下流側温度Ｂは、ほぼ一定の温度だけ上流側温度Ａよりも高い状態を維持して上流側温度Ａと同じように平衡状態となって安定する。
そして、送風機１２の送風量が少ない場合には、図４に示すように、上流側温度Ａと下流側温度Ｂの温度差Ｃが大きくなり、送風機１２の送風量が多い場合には、図５に示すように、上流側温度Ａと下流側温度Ｂの温度差Ｃが小さくなる。
以上は、本実施形態の効果を説明するための比較例であり、送風機１２の送風量を一定にして、バーンイン試験を行った場合の試料配置部２の温度分布について説明したものであるが、本実施形態では、前記した様に上流側温度検知手段が検知する上流側温度と下流側温度検知手段が検知する下流側温度との間に所定の適正温度差が存在するように、送風機１２の送風量をＰＩＤ制御している。
【００６３】
以下、本実施形態の様に上流側温度検知手段が検知する上流側温度と下流側温度検知手段が検知する下流側温度との間に所定の適正温度差が存在するように、送風機１２の送風量をＰＩＤ制御する場合の試料配置部２の温度分布について説明する。
【００６４】
即ち本実施形態では、上流側温度Ａと下流側温度Ｂの温度差Ｃが、適正温度差となるように、送風機１２の送風量を増減させる。
また試験中に発熱試料体Ｗの発熱量（全発熱試料体Ｗの総発熱量）が、試験条件の変化や発熱試料体Ｗ自身の故障によって変化し、発熱試料体Ｗが発生する熱と、ダンパ部２１を経由して外部に排出される熱とヒータ１３によって追加される熱及び送風機１２による攪拌熱の平衡が崩れて上流側温度Ａが設定温度を外れると、ヒータ１３の発熱量が調整されて上流側温度Ａを設定温度の近傍に戻す。
【００６５】
図６は、本発明の実施形態を説明するものであり、図１の恒温装置の試料配置部における上流側温度Ａと下流側温度Ｂと、時間との関係を簡易的に示すグラフである。
また上流側温度Ａと下流側温度Ｂの温度差Ｃをグラフにすると図７の通りである。
即ち、恒温装置１の初期動作時においては、図７に示すように、一旦、上流側温度Ａと下流側温度Ｂとの温度差Ｃが大きくなる（マイナス側）が、発熱試料体Ｗの発熱により、経時的に当該温度差Ｃが小さくなる方に変化する。そして、上流側温度Ａと下流側温度Ｂとの温度差Ｃが０度となったところを境として、下流側温度Ｂが上流側温度Ａより高温となる。即ち、温度差Ｃが０度となったところを境に、発熱試料体Ｗの表面温度が送風機１２により送り出される空気の温度よりも高くなり、試料配置部２を通過する空気が発熱試料体Ｗによって加熱される。なお、本実施形態では、恒温装置１が作動してから一定時間経過し、恒温装置１内の温度が設定温度（設定値）になるまでの動作を初期動作と言っている。本実施形態では、恒温装置１内の温度が設定温度（設定値）になるまでの間（初期動作期間）は、恒温装置１内の温度が上昇過程にあるので、送風機１２を全力で回転させる。
【００６６】
初期動作期間を終えると、試料載置棚６やその他の内部材料が昇温し、さらに発熱試料体Ｗの温度が高くなり、下流側温度Ｂが上流側温度Ａより高温となる。初期動作期間を越えると、恒温装置１内の温度が設定温度（設定値）となるが、試料配置部２を流れる空気が発熱試料体Ｗの熱によりさらに加熱されるため、図６、図７に示すように、下流側温度Ｂと上流側温度Ａとの温度差Ｃが次第に大きくなる。
しかしながら本実施形態では、初期動作期間を終えると、上流側温度検知手段が検知する上流側温度と下流側温度検知手段が検知する下流側温度との間に所定の適正温度差が存在するように、送風機１２の送風量がＰＩＤ制御される。そのため送風機１２の送風量が増減されるので、図６のａ−ｂ間の様に送風機１２の送風量は低下傾向となる。その結果下流側温度Ｂと上流側温度Ａとの温度差Ｃは、図６、図７の様に適正温度差に収束して安定する。
【００６７】
即ち、本実施形態では、初期動作期間を終えると、試料配置部２の温度分布の変化に鑑み、上流側温度センサ１６，１７と、下流側温度センサ１８，２０が検知する検知温度に基づいて送風機１２の送風量をＰＩＤ制御して、試料配置部２の温度分布を許容できる所定の範囲に保つ構成とされている。具体的には、初期動作時には試料配置部２の温度は低温であり、試料配置部２の温度が上昇過程にあるので、送風機１２を全力で回転させる。そして、初期動作期間を終えると、発熱試料体Ｗの加熱により高温側が逆転して下流側温度Ｂが過剰に高くなるが、高温側の下流側温度Ｂと低温側の上流側温度Ａの間に適正温度差を維持し、温度分布が所定の範囲となるように、送風機の送風量を制御する。即ち、高温側の下流側温度Ｂと低温側の上流側温度Ａの温度差Ｃが、下限温度差以上であって上限温度差以下の所定範囲の温度差となるように、送風機の送風量の強弱を調整する。
これにより、本実施形態の恒温装置１では、バーンイン試験において、試料配置部２の温度環境を効率的に設定温度に近づけると共に、許容可能な範囲の温度分布にして、省エネルギーを図ることが可能となる。
【００６８】
以下に、バーンイン試験を行った場合における、本実施形態の恒温装置１の動作について具体的に説明する。
【００６９】
恒温装置１が運転されて、バーンイン試験が開始されると、主に試料配置部２の温度を予め設定された設定値（摂氏１２５度）に近づけるため、上流側上部温度センサ１６が検知する上流側温度を基準に各機器が制御される。本実施形態では、主にヒータ１３の入力がＰＩＤ制御されて上流側上部温度センサ１６が検知する上流側温度が、設定値（摂氏１２５度）となる様に調節される。
【００７０】
より具体的に説明すると、運転開始から一定時間が経過するまでの初期動作時においては、試料配置部２の温度を効率的に昇温させるため、ダンパ部２１を全閉状態とし、且つ全てのヒータ１３をフル稼働で作動する。また送風機１２は全力で回転される。
さらに、上流側温度センサ１６の検知温度が、摂氏１００度〜摂氏１１０度程度に至ると、ダンパ部２１が開かれ、且つヒータ１３の入力が比例制御に基づいて減ぜられる。
【００７１】
また、このとき、発熱試料体Ｗに対して通電されているため、発熱試料体Ｗは発熱しているが、試料載置棚６やその他の内部材料の温度が低いため上流側温度Ａが下流側温度Ｂより高温であり、且つ上流側温度Ａと下流側温度Ｂとの温度差は大きい。そのため、初期動作時においては、図７のタイムチャートに示すように、送風機１２は、送風量が強となるように回転数が制御される。この制御により、初期動作時においては、恒温装置１内部の空気は大きく攪拌されながら、試料配置部２と通路部５を循環するため、設定温度（摂氏１２５度）に向かって急速に昇温する。
【００７２】
また、図６、図７に示すように、試料配置部２の温度が設定値に向かって昇温していく過程で、試料配置部２を通過した発熱試料体Ｗにより加熱された空気の温度（下流側温度Ｂ）が、次第に上流側温度Ａに近づき、両者の温度差Ｃがなくなった後（温度差Ｃが摂氏０度）上流側温度Ａが設定温度（摂氏１２５度）に到達する。ここまでは前記した様に送風機１２は全力（強）で運転されている。
その後、図７に示すように、温度差Ｃが所定の範囲となるよう、送風機１２の回転数が落ち、送風量が少ない状態となる（図６のａ−ｂ間）。
そして、下流側温度Ｂが発熱試料体Ｗの発熱により高温となり、温度差Ｃが拡大しようとするので、これに合わせて送風量が次第に増加する（図６のｂ−ｃ間）。つまり温度差Ｃが拡がり過ぎて温度分布が所定の範囲を超えることを防止するために、送風機１２の送風量が制御される。
【００７３】
具体的には、温度差Ｃに基づいて送風機１２の制御を実行する場合、下流側温度Ｂと上流側温度Ａとの差の程度に応じて、送風機１２の回転数を制御して送風量を増減する。
即ち、本実施形態においては、温度差Ｃに基づいて制御を実行する場合、温度差Ｃが一定となる様に送風機１２の送風量が制御される。
【００７４】
一方、下流側温度センサ１８，２０が検知する下流側温度Ｂが発熱試料体Ｗの熱により上昇して、下流側温度Ｂと上流側温度Ａとの差が拡がり、温度差Ｃが適正温度差を超えると、送風機１２の回転数を増加させ、適正温度差に戻す。
【００７５】
そして、試料配置部２の温度差Ｃが適正温度差に制御されつつも、上流側温度センサ１６の検知温度が、設定値（摂氏１２５度）を超えると、ヒータ１３の入力を下げると共にダンパ部２１の開閉板２４を開く方向に開度調整する。逆に試料配置部２の温度差Ｃが適正温度差に制御されつつも、上流側温度センサ１６の検知温度が設定値を下回ると、ヒータ１３の入力を上げると共にダンパ部２１の開閉板２４を閉じる方向に開度調整される。
【００７６】
従って、本実施形態の恒温装置１では、上流側温度センサ１６の検知温度、又は、下流側温度センサ１８，２０の検知温度と上流側温度センサ１６，１７の検知温度との温度差に基づいた風量制御が行われることで、試料配置部２の温度分布を適正に保ちつつ、無駄な電力消費を低減することができる。
【００７７】
次に、本実施形態の恒温装置１を使用してバーンイン試験を行っている際に、外乱が発生した場合の温度変化の挙動について説明する。
例えば図６に示すように、時間Ｔ１の時に外乱として発熱試料体Ｗの発熱量の低下が生じ、下流側温度センサ１８，２０の検知温度が低下したとすると、試料配置部２の温度差Ｃが適正温度差未満となる。送風機１２は、温度差Ｃが適正温度差を維持する様にＰＩＤ制御されているから、時間Ｔ１以降は送風機１２の回転数が低下し送風量が下がる。そのため下流側温度センサ１８，２０の検知温度が上昇し、温度差Ｃが適正温度差に戻る。
【００７８】
しかしながら送風機１２の回転数を低下させると、送風機１２の攪拌によるエネルギーが減少するから、試料配置部２に供給される熱量が低下し、全体の温度が下がる。即ち時間Ｔ２から上流側温度センサ１６の検知温度が次第に低下する現象が見られる。
ここで本実施形態では、ヒータ１３は上流側上部温度センサ１６の検知温度が設定温度となる様にＰＩＤ制御されているから、ヒータ１３の入力が増大し、適正温度差を維持したままの状態で、全体の温度が上昇する。その結果、試料配置部２の温度が設定温度であり、且つ試料配置部２の温度差Ｃが適正温度差となる。
【００７９】
なお、本発明では、以下の式により算出される送風量を目標値として、送風機１２の送風量が制御されている。
【００８０】
Ｖ＝Ｑ・８６０／（Ｃｐ・γ・（Ｂ−Ａ）・６０） 式１
【００８１】
Ｖ：目標送風量［立方メートルパー分 ｍ3 ／ｍｉｎ］
Ｑ：恒温装置１内部で発熱し得る全ての機器の発熱量［ｋｗ］
８６０［ｋｃａｌ／ｋｗ］
Ｃｐ：空気の定圧比熱［ｋｃａｌ／ｋｇ・Ｋ］
γ：空気の密度［キログラムパー立法メートル ｋｇ／ｍ3 ］
Ｂ：下流側温度
Ａ：上流側温度
【００８２】
上記実施形態では、送風機１２の送風量（モータの回転数）を無段階に切り替え可能とした構成を示したが、本発明はこれに限定されず、送風機１２の送風量を段階的に切り換えることができるものであっても構わない。
また上記実施形態では、送風機１２の送風量やヒータをＰＩＤ制御したが、これらをオンオフ制御してもよい。
図８、図９は、送風量を二段階にオンオフ切り替え（正確には強弱切り替え）することによって送風量を調節する際の温度変化を示すものであり、温度が一定の周期で昇降する。
【００８３】
なお、推奨される適正温度差は、摂氏４〜６度程度であるが、試験条件によって適正温度差が異なるので、適正温度差を適宜設定変更することができることが望ましい。
【００８４】
上記実施形態では、送風通路１０及び排気通路１１に２つずつの温度センサを設けた構成を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、温度センサを送風通路１０と排気通路１１のいずれか一方にのみに複数設け、他方には１つだけ設ける構成や、送風通路１０及び排気通路１１に１つずつ又は３つ以上ずつ設ける構成であっても構わない。
【００８５】
上記実施形態では、制御部３０が２つの温度センサの平均温度を演算して、その平均温度を上流側温度Ａや下流側温度Ｂとして採用する構成を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、制御部３０が上流側で検知された最低温度を演算して上流側温度Ａとして採用すると共に、下流側で検知された最高温度を演算して下流側温度Ｂとして採用する構成であっても構わない。
【００８６】
またさらに、ａ層の前後に設けられた上流側上部温度センサ（上流側温度検知手段）１６と、下流側上部温度センサ２０とを一組として温度差を演算し、さらにこれとは別にｅ層の前後に設けられた上流側下部温度センサ（上流側温度検知手段）１７と、下流側下部温度センサ（下流側温度検知手段）１８とを一組として温度差を演算し、二つの温度差を比較してその大きい方を基準温度差とし、この基準温度差が適正温度差となる様に送風機の送風量を増減させてもよい。もちろん、上流側温度検知手段と、下流側下部温度センサは、他の層（ｂ層、ｃ層、ｄ層）の前後に設けてもよい。
【００８７】
上記実施形態では、上流側上部温度センサ１６が検知する上流側温度Ａを設定値に制御したが、本発明はこれに限定されず、例えば、下流側上部温度センサ２０が検知する下流側温度Ｂを設定値に制御する構成であっても構わない。
また、試料配置部２近傍に設けた全ての温度センサ１６，１７，１８，２０の検知温度の平均値が設定値に制御される構成であっても構わない。
【００８８】
また上記した実施形態では、ヒータ１３をＰＩＤ制御あるいはオンオフ制御したが、複数のヒータの内、通電するヒータの数を変更してヒータの総出力を調整するものであってもよい。もちろん、個々のヒータのＰＩＤ制御と、通電するヒータの数を変更する制御とを併用してもよい。
【符号の説明】
【００８９】
１ 恒温装置
２ 試料配置部
５ 通路部
１０ 送風通路
１１ 排気通路
１５ 循環通路
１２ 送風機
１３ ヒータ（加熱手段）
１６ 上流側上部温度センサ（上流側温度検知手段）
１７ 上流側下部温度センサ（上流側温度検知手段）
１８ 下流側下部温度センサ（下流側温度検知手段）
２０ 下流側上部温度センサ（下流側温度検知手段）
２１ ダンパ部（温度降下手段）
４０ 風量調整ダンパ
Ａ 上流側温度
Ｂ 下流側温度
Ｃ 温度差
Ｗ 発熱試料体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱する発熱試料体が配置される試料配置部と、試料配置部において空気を一定方向に流動させることが可能な送風機と、試料配置部の温度を上昇させることが可能な加熱手段と、試料配置部の温度を降下させることが可能な温度降下手段とを有し、試料配置部内の温度を設定値に維持可能な恒温装置であって、
恒温装置内部には、試料配置部に対して空気の流れ方向上流側の温度を検知する上流側温度検知手段と、試料配置部に対して空気の流れ方向下流側の温度を検知する下流側温度検知手段とを有し、
試料配置部の温度を設定値に制御する際には、上流側温度検知手段が検知する上流側温度と下流側温度検知手段が検知する下流側温度との間に所定の適正温度差が存在するように、送風機の送風量を増減させることを特徴とする恒温装置。
【請求項２】
上流側温度と下流側温度との間の温度差が適正温度差未満である場合は、送風機の送風量を減少させ、
前記温度差が適正温度差を超える場合は、送風機の送風量を増大させることを特徴とする請求項１に記載の恒温装置。
【請求項３】
上流側温度検知手段と下流側温度検知手段の内の少なくとも一方は、複数設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の恒温装置。
【請求項４】
上流側温度検知手段及び下流側温度検知手段のうち、複数設けられた温度検知手段はそれぞれ離れた位置に配置され、
下流側温度検知手段が検知する検知温度の中の最高温度または最低温度と、上流側温度検知手段が検知する検知温度の中の最低温度または最高温度との温度差に基づいて送風機の送風量が制御されることを特徴とする請求項３に記載の恒温装置。
【請求項５】
上流側温度検知手段及び下流側温度検知手段のうち、複数設けられた温度検知手段はそれぞれ離れた位置に配置され、
上流側温度検知手段が複数設けられている場合は複数の上流側温度検知手段が検知する検知温度の平均値を上流側温度とし、上流側温度検知手段の数が単数である場合は当該一つの上流側温度検知手段が検知する検知温度を上流側温度とし、
下流側温度検知手段が複数設けられている場合は複数の下流側温度検知手段が検知する検知温度の平均値を下流側温度とし、下流側温度検知手段の数が単数である場合は当該一つの下流側温度検知手段が検知する検知温度を下流側温度とし、
上流側温度と下流側温度との間に所定の適正温度差が存在するように、送風機の送風量を増減させることを特徴とする請求項３に記載の恒温装置。
【請求項６】
複数の上流側温度検知手段と複数の下流側温度検知手段とを有し、
試料配置部を通過する空気の流れは大まかに複数の層に分かれ、
複数の層の上流側に前記上流側温度検知手段があり、当該層の下流側に前記上流側温度検知手段と対応する下流側温度検知手段が設置され、
上流側温度検知手段が検知する上流側温度とこれに対応する下流側温度検知手段が検知する下流側温度の差の内で最大である温度差を基準温度差とし、この基準温度差が適正温度差となる様に送風機の送風量を増減させることを特徴とする請求項３に記載の恒温装置。
【請求項７】
試料配置部内の温度は、上流側温度検知手段の検知温度に基づいて設定値に維持されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の恒温装置。
【請求項８】
試料配置部内の温度は、下流側温度検知手段の検知温度に基づいて設定値に維持されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の恒温装置。
【請求項９】
試料配置部内の温度は、上流側温度検知手段の検知温度と下流側温度検知手段の検知温度の平均に基づいて設定値に維持されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の恒温装置。
【請求項１】
発熱する発熱試料体が配置される試料配置部と、試料配置部において空気を一定方向に流動させることが可能な送風機と、試料配置部の温度を上昇させることが可能な加熱手段と、試料配置部の温度を降下させることが可能な温度降下手段とを有し、試料配置部内の温度を設定値に維持可能な恒温装置であって、
恒温装置内部には、試料配置部に対して空気の流れ方向上流側の温度を検知する上流側温度検知手段と、試料配置部に対して空気の流れ方向下流側の温度を検知する下流側温度検知手段とを有し、
試料配置部の温度を設定値に制御する際には、上流側温度検知手段が検知する上流側温度と下流側温度検知手段が検知する下流側温度との間に所定の適正温度差が存在するように、送風機の送風量を増減させることを特徴とする恒温装置。
【請求項２】
上流側温度と下流側温度との間の温度差が適正温度差未満である場合は、送風機の送風量を減少させ、
前記温度差が適正温度差を超える場合は、送風機の送風量を増大させることを特徴とする請求項１に記載の恒温装置。
【請求項３】
上流側温度検知手段と下流側温度検知手段の内の少なくとも一方は、複数設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の恒温装置。
【請求項４】
上流側温度検知手段及び下流側温度検知手段のうち、複数設けられた温度検知手段はそれぞれ離れた位置に配置され、
下流側温度検知手段が検知する検知温度の中の最高温度または最低温度と、上流側温度検知手段が検知する検知温度の中の最低温度または最高温度との温度差に基づいて送風機の送風量が制御されることを特徴とする請求項３に記載の恒温装置。
【請求項５】
上流側温度検知手段及び下流側温度検知手段のうち、複数設けられた温度検知手段はそれぞれ離れた位置に配置され、
上流側温度検知手段が複数設けられている場合は複数の上流側温度検知手段が検知する検知温度の平均値を上流側温度とし、上流側温度検知手段の数が単数である場合は当該一つの上流側温度検知手段が検知する検知温度を上流側温度とし、
下流側温度検知手段が複数設けられている場合は複数の下流側温度検知手段が検知する検知温度の平均値を下流側温度とし、下流側温度検知手段の数が単数である場合は当該一つの下流側温度検知手段が検知する検知温度を下流側温度とし、
上流側温度と下流側温度との間に所定の適正温度差が存在するように、送風機の送風量を増減させることを特徴とする請求項３に記載の恒温装置。
【請求項６】
複数の上流側温度検知手段と複数の下流側温度検知手段とを有し、
試料配置部を通過する空気の流れは大まかに複数の層に分かれ、
複数の層の上流側に前記上流側温度検知手段があり、当該層の下流側に前記上流側温度検知手段と対応する下流側温度検知手段が設置され、
上流側温度検知手段が検知する上流側温度とこれに対応する下流側温度検知手段が検知する下流側温度の差の内で最大である温度差を基準温度差とし、この基準温度差が適正温度差となる様に送風機の送風量を増減させることを特徴とする請求項３に記載の恒温装置。
【請求項７】
試料配置部内の温度は、上流側温度検知手段の検知温度に基づいて設定値に維持されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の恒温装置。
【請求項８】
試料配置部内の温度は、下流側温度検知手段の検知温度に基づいて設定値に維持されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の恒温装置。
【請求項９】
試料配置部内の温度は、上流側温度検知手段の検知温度と下流側温度検知手段の検知温度の平均に基づいて設定値に維持されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の恒温装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−２０６６６１（Ｐ２０１１−２０６６６１Ａ）
【公開日】平成２３年１０月２０日（２０１１．１０．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−７６０５９（Ｐ２０１０−７６０５９）
【出願日】平成２２年３月２９日（２０１０．３．２９）
【出願人】（０００１０８７９７）エスペック株式会社 (282)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月２０日（２０１１．１０．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月２９日（２０１０．３．２９）
【出願人】（０００１０８７９７）エスペック株式会社 (282)
【Ｆターム（参考）】
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