断熱構造
【課題】安価、小型且つ省スペースで、十分に断熱できる断熱構造を提供すること。
【解決手段】断熱構造３０は、ユニット１０の内部１０ａの気体１３を本体部２０の上部から吸気し、吸気した際に気体１３を内部１０ａにて冷却し、気体１５を本体部２０の下部から上部を介して発熱体２１に向けて送気することで、気体１３，１５を内部１０ａにて循環させる熱交換器３１と、熱交換器３１が気体１３，１５を内部１０ａにて循環させるために、背面２０ｅと背板１０ｅとの間と、側面２０ｄと側板１０ｄとの間と、内部２０ａとに形成される流路部５１とを有している。
【解決手段】断熱構造３０は、ユニット１０の内部１０ａの気体１３を本体部２０の上部から吸気し、吸気した際に気体１３を内部１０ａにて冷却し、気体１５を本体部２０の下部から上部を介して発熱体２１に向けて送気することで、気体１３，１５を内部１０ａにて循環させる熱交換器３１と、熱交換器３１が気体１３，１５を内部１０ａにて循環させるために、背面２０ｅと背板１０ｅとの間と、側面２０ｄと側板１０ｄとの間と、内部２０ａとに形成される流路部５１とを有している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば精密装置における一方のユニットから発生する高温の熱がこのユニットに隣接する精密装置における他方のユニットに影響を及ぼさないように及びこれらユニットが設置される設置環境にこの熱が影響を及ぼさないように、一方のユニットから発生する熱を断熱する断熱構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば半導体製造装置や精密測定器などの精密装置は、複数のユニットを内部に有している。これらユニットは、精密装置が設置される環境の温度変化から多大な影響を受ける。そのためこの精密装置の内部において、一方のユニットから発生する高温の熱がこのユニットに隣接する精密装置の内部における他方のユニットに影響を及ぼさないように及びこれらユニットが設置される設置環境（精密装置の内部）にこの熱が影響を及ぼさないように、一方のユニットには、精密装置が設置される環境の温度を自身から発生する熱によって変化させないように、熱を断熱する高い断熱性能が要求されている。
【０００３】
そのため一方のユニットは、断熱のために、断熱構造が配設されている。なお断熱構造は、他方のユニットにも配設されてもよい。また断熱構造は、一方のユニットと他方のユニットとの両方に配設されていてもよい。
【０００４】
一般的に、ユニットは、精密装置の側面と背面とは数十ｍｍ離れて（隙間が設けられた状態で）精密装置の内部に設置されている。このときユニットの外面には、温調板、いわゆる断熱パネルが貼り付けられている。
【０００５】
また例えば特許文献１には、効率よく電子機器を冷却することができる電子機器収容ラックが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−３０２１１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した断熱パネルは、例えば真空断熱材等の高価な材料をしているために、高価となってしまう。また断熱パネルが外面に貼り付けられていても、十分に断熱することが難しく、十分な効果が得られない虞が生じる。また断熱パネルが外面に貼り付けられることで、ユニット及び精密装置が大型化し、断熱パネルのためのスペースが必要となる。
【０００８】
またユニットは、ユニットにおける発熱体を強制的に空冷し、断熱している。しかしながら、これでは、排気風量が多く、排気温度も高く、排気ダクト周辺の断熱が難しい。よって、発熱体の空冷では、十分に断熱できない。
【０００９】
そのため本発明は、上記事情に鑑み、安価、小型且つ省スペースで、十分に断熱できる断熱構造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】
【００１０】
本発明は目的を達成するために、発熱体が内部に配設されている本体部と前記本体部を覆う板とからなるユニットを内部にて少なくとも１つ有する装置において、前記発熱体から発生する熱によって前記装置の内部の温度を変化させないように、前記ユニットに配設され、断熱性能を有する断熱構造であって、前記本体部の内部に配設され、前記熱を有する前記ユニットの内部の熱気体を前記本体部の上部から下部に向かい送気し、送気した際に前記熱気体を前記ユニットの内部にて冷却し、冷却により生成された冷却気体を前記本体部の下部から前記本体部の上部を介して前記発熱体に向けて送気することで、前記冷却気体と前記熱気体とからなる前記ユニットの内部の気体を前記ユニットの内部にて循環させる熱交換器と、前記熱交換器が前記気体を前記ユニットの内部にて循環させるために、前記本体部の外周面側である前記本体部と前記板との間と、前記本体部の内部とに形成される流路部と、を具備することを特徴とする断熱構造を提供する。
【００１１】
また本発明は目的を達成するために、前記熱交換器は、前記発熱体の下部且つ前記ユニットの高さ方向において前記発熱体と同一直線上に配設され、前記熱気体を前記発熱体側から吸気し、前記本体部の側面を覆う前記板の一部である側板側と前記本体部の背面を覆う前記板の一部である背板側とを介して前記本体部の上部に向けて前記冷却気体を送気して、さらに前記本体部の上部から前記発熱体に向けて前記冷却気体を送気して、前記ユニットの内部にて前記気体を循環させる循環部と、前記発熱体と前記循環部との間に配設され、前記循環部によって吸気された前記熱気体を冷却して前記冷却気体を生成する冷却部と、を有していることを特徴とする上記に記載の断熱構造を提供する。
【００１２】
また本発明は目的を達成するために、前記冷却部は、冷却水を前記冷却部の外部から前記冷却部の内部に流入させる流入口と、前記流入口と連通し、前記冷却部の内部に配設され、流れる前記冷却水を介して前記熱気体と熱交換することで、前記熱気体を冷却して前記冷却気体を生成する冷却水流路部と、前記冷却水流路部と連通し、前記冷却部の内部から前記冷却部の外部に前記冷却水を流出させる流出口と、を有していることを特徴とする上記に記載の断熱構造を提供する。
【００１３】
また本発明は目的を達成するために、前記流路部は、前記循環部が前記本体部の上部である前記本体部の上板側から前記本体部の底板側に向けて前記熱気体を吸気するために、前記発熱体と前記熱交換器との間にて前記発熱体と前記熱交換器とに沿って形成されている発熱体側流路部と、前記循環部が前記冷却気体を前記底板側から前記上板側に向けて送気するために、前記底板側と連通し、前記側面と前記側板との間に形成される側板側流路部と、前記循環部が前記冷却気体を前記底板側から前記上板側に向けて送気するために、前記底板側と連通し、前記背面と前記背板との間に形成される背板側流路部と、前記循環部が前記側板側流路部と前記背板側流路部とから送気された前記冷却気体を前記発熱体側流路部に向けて送気するために、前記上板の内部に形成され、前記発熱体側流路部と前記側板側流路部と前記背板側流路部とに連通する上板側流路部と、を有していることを特徴とする上記に記載の断熱構造を提供する。
【００１４】
また本発明は目的を達成するために、前記側板と前記背板とは、断熱機能を有することを特徴とする上記に記載の断熱構造を提供する。
【００１５】
また本発明は目的を達成するために、前記側面と前記側板との間と、前記背面と前記背板との間とに配設され、前記本体部の内部と前記本体部の外部とを断熱する断熱部材をさらに具備することを特徴とする上記に記載の断熱構造を提供する。
【００１６】
また本発明は目的を達成するために、前記側板側流路部と前記背板側流路部とにおける前記冷却気体を、層流の状態で流すことで、前記ユニットの内部と外部とを断熱することを特徴とする上記に記載の断熱構造を提供する。
【００１７】
また本発明は目的を達成するために、熱が発生する発熱体が内部に配設されている本体部と、前記本体部を覆う板と、前記本体部に配設され、外部との断熱のために、前記熱を有する前記ユニットの内部の熱気体を前記ユニットの内部にて冷却し、冷却により生成された冷却気体と前記熱気体とからなる前記ユニットの内部の気体を前記ユニットの内部にて循環させる熱交換器と、前記熱交換器が前記気体を前記ユニットの内部にて循環させるために、前記本体部の外周面側である前記本体部と前記板との間と、前記本体部の内部とに形成される流路部と、を具備することを特徴とするユニットを提供する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、安価、小型且つ省スペースで、十分に断熱できる断熱構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、ユニットが内部に設置されている精密装置の概略斜視図である。
【図２】図２（Ａ）は、ユニットの正面図である。図２（Ｂ）は、ユニットの側面図である。図２（Ｃ）は、ユニットの上面図である。
【図３】図３は、操作板をはずした状態のユニットの概略斜視図である。
【図４】図４（Ａ）は、図２（Ａ）における４Ａ−４Ａ線における断面図である。図４（Ｂ）は、図２（Ｂ）における４Ｂ−４Ｂ線における断面図である。図４（Ｃ）は、図２（Ｂ）における４Ｃ−４Ｃ線における断面図である。図４（Ｄ）は、図４（Ａ）における円４Ｄ部分の拡大図である。
【図５】図５は、流路部における熱交換の状態を示す図である。
【図６】図６は、断熱構造の第１の変形例を示す図である。
【図７】図７は、断熱構造の第２の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図１乃至図５を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。
なお以下において、例えば図４（Ａ）と図４（Ｂ）とに示すように、ユニット１０の内部１０ａの気体を気体１３，１５とする。気体１３は、発熱体２１から発生する熱を有している熱気体であり、主に発熱体２１の周辺、発熱体側流路部５３に位置するものである。気体１５は、気体１３が冷却水と熱交換して生成される冷却された気体（冷却気体）であり、側板側流路部５５と背板側流路部５７と上板側流路部５９とに位置するものである。
【００２１】
図１に示すように例えば半導体製造装置や精密測定器などの精密装置１は、少なくとも１つのユニット１０を内部１ａに有している。なお図示の簡略化のために、図１では、ユニット１０を１つのみ記載している。
【００２２】
図１乃至図３に示すように、ユニット１０は、本体部２０と、本体部２０の正面を覆う操作板１０ｃと、本体部２０の側面２０ｄを覆う側板１０ｄと、本体部２０の背面２０ｅを覆う背板１０ｅとを有している。このように操作板１０ｃと側板１０ｄと背板１０ｅとは、本体部２０を覆う板である。なお図１に示すように、ユニット１０は、操作板１０ｃが精密装置１の外面１ｃと同一平面に設置されるように、内部１ａに配設されている。また図１に示すように、側板１０ｄと背板１０ｅとが、精密装置１の側面１ｄと背面１ｅとから少なくとも微小に離れるように、ユニット１０は内部１ａに配設されている。なおユニット１０が複数配設されている場合、側板１０ｄと背板１０ｅとは、隣り合う他のユニット１０の側板１０ｄと背板１０ｅとからも少なくとも微小に離れる必要がある。
【００２３】
次に操作板１０ｃと側板１０ｄと背板１０ｅとについて説明する。
上述した操作板１０ｃと側板１０ｄと背板１０ｅとは、中空構造となる。
操作板１０ｃは、ユニット１０を操作する。操作板１０ｃは、本体部２０に対して開閉可能な扉でもある。
【００２４】
側板１０ｄと背板１０ｅとは、ユニット１０の内部１０ａと外部１０ｂとを断熱する断熱機能を有している。また図４に示すように、側面２０ｄと側板１０ｄとの間と、背面２０ｅと背板１０ｅとの間とには、本体部２０の内部２０ａと本体部２０の外部２０ｂとを断熱する断熱部材であり、外部と内部流体を遮断する遮蔽部材であるパッキン１１が配設されている。パッキン１１は、さらに、側板１０ｄと側面２０ｄとを断熱し、背板１０ｅと背面２０ｅとを断熱する。
【００２５】
次に図３と図４とを参照して本体部２０について説明する。
図３と図４とに示すように、本体部２０は、熱を発生する発熱体２１と、発熱体２１が載置される載置台２３とを内部２０ａにそれぞれ複数有している。１つの発熱体２１は、１つの載置台２３に載置される。発熱体２１は、例えばユニット１０や精密装置１を駆動するプリント配線基板の集合体やＣＰＵやモータなどの電子機器である。載置台２３は、高さ方向に沿って、積層するように段となって配設されている。
【００２６】
次に図３と図４とを参照して、ユニット１０に配設されている断熱構造３０について説明する。
この断熱構造３０は、発熱体２１から発生する熱によってユニット１０が設置される環境（精密装置１の内部１ａ）の温度を変化させないように、断熱性能を有している。言い換えると、精密装置１は、断熱構造３０を有しているユニット１０を備えている。
【００２７】
図３と図４とに示すように、断熱構造３０は、ユニット１０の内部１０ａの気体１３を本体部２０の上部から下部に向かい送気し（本体部２０の上部から吸気し）、送気（吸気）した際に気体１３を内部１０ａにて冷却し、気体１５を本体部２０の下部から上部を介して発熱体２１に向けて送気することで、気体１３，１５を内部１０ａにて循環させる熱交換器３１と、熱交換器３１が気体１３，１５を内部１０ａにて循環させるために、本体部２０の外面側である本体部２０と板との間、つまり背面２０ｅと背板１０ｅとの間と、側面２０ｄと側板１０ｄとの間と、内部２０ａとに形成される流路部５１とを有している。
【００２８】
図３と図４とに示すように、熱交換器３１は、内部２０ａに配設されている。熱交換器３１は、発熱体２１の下部である底板２０ｇ側、且つユニット１０の高さ方向において、発熱体２１と載置台２３とに対して同一直線上に配設されているファン３３と、最下層の発熱体２１（載置台２３）とファン３３との間に配設される冷却部３５とを有している。より詳細には、ファン３３と冷却部３５とは、最下層の載置台２３Ａよりも下方、且つこの載置台２３Ａの真下における底板２０ｇ側に配設されている。
【００２９】
ファン３３は、冷却部３５よりも底板２０ｇ側に配設され、本体部２０の最下層に位置する。ファン３３は、気体１３を発熱体２１側から吸気し、内部２０ａから底板２０ｇ側を介して側板１０ｄ側と背板１０ｅ側とに送気して、側板１０ｄ側と背板１０ｅ側とを介して本体部２０の上部（上面）となる上板２０ｈ（天板）に向けて気体１５を送気して、さらに上板２０ｈから発熱体２１に向けて気体１５を送気して、ユニット１０の内部１０ａにて気体１３，１５を循環させる循環部である。
【００３０】
冷却部３５は、底板２０ｇ側に最も近接する（最下層の）載置台２３Ａとファン３３との間に配設されている。より詳細には、冷却部３５は、ユニット１０の高さ方向において、ファン３３の真上且つ載置台２３Ａの真下に配設されている。冷却部３５は、ファン３３によって吸気された気体１３を冷却して気体１５を生成する。この冷却部３５は、冷却水を冷却部３５の外部から冷却部３５の内部に流入させる流入口３７と、流入口３７と連通し、冷却部３５の内部に配設され、自身の内部に流れる冷却水を介して気体１３と熱交換することで、気体１３を冷却して気体１５を生成する冷却水流路部である冷却パイプ３９と、冷却パイプ３９と連通し、冷却部３５の内部から冷却部３５の外部に冷却水を流出させる流出口４１とを有している。
【００３１】
流出口４１は、流入口３７よりも上方に配設されている。
冷却パイプ３９は、上述したように、冷却水を通じて熱交換によって気体１３を冷却する。冷却パイプ３９は、１本のパイプが冷却部３５の長手方向における両端にて折り返され、折り返されたパイプが冷却部３５の短手方向に複数連接されている状態になるように形成されている。冷却パイプ３９は、流入口３７と同じ平面にこのように形成されている。さらに冷却パイプ３９は、流出口４１に向かってこの平面から下方に延設され、流出口４１と同じ平面にて、上述したように形成されている。冷却パイプ３９の直径は、例えば１５ｍｍである。冷却水の温度は、熱を冷却するように、後述する温度条件によって所望に調整されている。
なお冷却部３５は、冷却パイプ３９に接合され、気体１３と熱伝達する放熱用フィンを有している。
【００３２】
図４（Ａ）と図４（Ｂ）とに示すように、流路部５１は、発熱体２１と熱交換器３１との間にて発熱体２１と熱交換器３１とに沿って形成されている発熱体側流路部５３と、側面２０ｄと側板１０ｄとの間に形成される側板側流路部５５と、背面２０ｅと背板１０ｅとの間に形成される背板側流路部５７と、本体部２０の上面となる上板２０ｈ（天板）の内部２０ｉに形成され、発熱体側流路部５３と側板側流路部５５と背板側流路部５７とに連通する上板側流路部５９とを有している。
【００３３】
図４（Ａ）と図４（Ｂ）とに示すように、発熱体側流路部５３は、最も上層に配設されている発熱体２１Ａと上板２０ｈとの間と、載置台２３とこの載置台２３の真下に配置されている発熱体２１との間にも配設されている。発熱体側流路部５３は、ファン３３が上板２０ｈ側から底板２０ｇ側に向けて気体１３を吸気するために、形成されている。気体１３が流れる発熱体側流路部５３が形成されるために、載置台２３には開口部２３ａが配設されている。開口部２３ａは、ファン３３と冷却部３５と同一直線上に配設されている。
【００３４】
図４（Ａ）と図４（Ｂ）とに示すように、側板側流路部５５と背板側流路部５７とは、ファン３３が気体１５を底板２０ｇ側から上板２０ｈ側に送気するために、形成されている。側板側流路部５５と背板側流路部５７とは、底板２０ｇ側と連通している。図４（Ｂ）に示すように、側板側流路部５５は、側面２０ｄと側板１０ｄとの間に形成される隙間である。そのため側板側流路部５５は、２つ配設されている。また図４（Ａ）に示すように、背板側流路部５７は、背面２０ｅと背板１０ｅとの間に形成される隙間である。
【００３５】
図４（Ａ）と図４（Ｂ）とに示すように、上板側流路部５９は、上板２０ｈの内部２０ｉに形成されている中空部である。上板側流路部５９は、上板側流路部５９と連通し、底板２０ｇに対向し、上板２０ｈに配設されている開口部５９ａを有している。開口部５９ａは、発熱体２１Ａの真上に配設されている。上板側流路部５９は、後述する側面側流入開口部５５ｂを介して側板側流路部５５と連通し、後述する背面側流入開口部５７ｂを介して背板側流路部５７と連通している。上板側流路部５９は、ファン３３が側板側流路部５５と背板側流路部５７とから送気された気体１５を発熱体側流路部５３に送気するために、形成されている。上板側流路部５９は、側板側流路部５５と背板側流路部５７とから送気された気体１５が合成されて、開口部５９ａを介して発熱体側流路部５３に送気される合成送気部でもある。
【００３６】
また流路部５１は、図４（Ｂ）に示すように側面２０ｄの下部に配設されている側面側流出開口部５５ａと、図４（Ａ）に示すように背面２０ｅの下部に配設されている背面側流出開口部５７ａと、図４（Ｂ）とに示すように側面２０ｄの上部に配設されている側面側流入開口部５５ｂと、図４（Ａ）に示すように、背面２０ｅの上部に配設されている背面側流入開口部５７ｂとを有している。
【００３７】
図４（Ａ）と図４（Ｂ）とに示すように、側面側流出開口部５５ａと背面側流出開口部５７ａとは、底板２０ｇの平面方向において、ファン３３と同一直線上に配設されている。
側面側流出開口部５５ａは、側板側流路部５５と連通しており、ファン３３から送気された気体１５が内部２０ａから側板１０ｄ側、より詳細には側板側流路部５５に流出する流出口である。
背面側流出開口部５７ａは、背板側流路部５７と連通しており、ファン３３から送気された気体１５が内部２０ａから背板１０ｅ側、より詳細には背板側流路部５７に流出する流出口である。
【００３８】
図４（Ａ）と図４（Ｂ）とに示すように、側面側流入開口部５５ｂと背面側流入開口部５７ｂとは、上板２０ｈの平面方向において、上板側流路部５９と同一直線上に配設されており、上板側流路部５９と連通している。
側面側流入開口部５５ｂは、側板側流路部５５と連通しており、側板側流路部５５から送気された１５が内部２０ａ、より詳細には上板側流路部５９に流入する流入口である。
背面側流入開口部５７ｂは、背板側流路部５７と連通しており、背板側流路部５７から送気された気体１５が内部２０ａ、より詳細には上板側流路部５９に流入する流入口である。
【００３９】
このように流路部５１は気体１３，１５を内部１０ａで循環させるための循環経路であり、流路部５１の一部（側板側流路部５５と背板側流路部５７）が本体部２０の外周面側である側面２０ｄ側と背面２０ｅ側とに形成されている。
【００４０】
なお断熱構造３０には、断熱機能を有する側板１０ｄと背板１０ｅと、上述したパッキン１１とも含まれる。
【００４１】
またファン３３から送気され、側板側流路部５５と背板側流路部５７とにおける気体１５の温度は、発熱体２１の発熱量と、熱交換器３１の熱交換率と、冷却水の温度と、ファン３３の送気量と、気体１５の流量とからなる温度条件によって決まる。この気体１５の温度は、精密装置１の外部１ｂの温度となるように、この温度条件（特に冷却水の温度）によって所望に調整される。
【００４２】
また断熱構造３０は、側板側流路部５５と背板側流路部５７とにおける気体１５を、層流の状態で流すことにより、内部１０ａと外部１０ｂとを断熱している。言い換えると、断熱構造３０は、層流で流れる気体１５によって形成される空気層を側板側流路部５５と背板側流路部５７とに形成する。これにより断熱構造３０は、側面２０ｄと側板１０ｄとの間（側板側流路部５５）と、背面２０ｅと背板１０ｅとの間（背板側流路部５７）とに断熱層を形成し、内部１０ａと外部１０ｂとを断熱する。
【００４３】
断熱構造３０が気体１５を層流の状態で送気するために、側板側流路部５５と背板側流路部５７とは矩形の断面形状を有し、側板側流路部５５と背板側流路部５７とを送気する気体１５の送量（流量）と、側板側流路部５５と背板側流路部５７との断面積と、図５に示すように側板側流路部５５と背板側流路部５７との厚みＨとから構成される断熱条件が予め所望な値に設定されている。これにより気体１５は層流の状態で側板側流路部５５と背板側流路部５７とに送気され、温度境界層が側板１０ｄと背板１０ｅとにまで達しない。よって、側板側流路部５５と背板側流路部５７とにおいて対流によるユニット１０の内部１０ａからユニット１０の外部１０ｂ（精密装置１の内部１ａ）への伝熱が抑制され、この抑制によってユニット１０の内部１０ａからユニット１０の外部１０ｂ（精密装置１の内部１ａ）への伝熱が抑制される。このように、本体部２０の外周面側である側面２０ｄ側と背面２０ｅ側とに形成されている流路部５１の一部（側板側流路部５５と背板側流路部５７）は、断熱パネルとして機能する。
【００４４】
なお断熱条件が所望に設定されていないと、気体１５が層流の状態で流路部５１にて送気されず、側板側流路部５５と背板側流路部５７とにおいて乱流が発生してしまう。これによりユニット１０の内部１０ａからユニット１０の外部１０ｂへの伝熱が側板側流路部５５と背板側流路部５７とを送気する気体１５によって抑制されず、ユニット１０の内部１０ａからユニット１０の外部１０ｂへの伝熱が抑制されないこととなる。
【００４５】
なお図５に示すように、断熱条件が予め所望な値に設定されると、本体部２０の内部２０ａの温度Ｔ１と、側面２０ｄと背面２０ｅとの温度Ｔ２とによって、温度差（Ｔ１−Ｔ２）が生じる。このとき熱伝達により、本体部２０の内部２０ａの熱は側板側流路部５５と背板側流路部５７とに移行し、側板側流路部５５と背板側流路部５７との内部の温度は上昇する。しかし側板側流路部５５と背板側流路部５７とにおいて、気体１５が層流の状態で送気されるために、側板１０ｄと背板１０ｅとの温度Ｔ３は内部温度Ｔ２には影響されない。また断熱機能を有する側板１０ｄと背板１０ｅと、パッキン１１とによって、側板側流路部５５と背板側流路部５７とにおける温度とユニット１０の外部の温度とに多少の差が生じても、熱貫流は抑えられる。
【００４６】
次に本実施形態の動作方法について説明する。
図１に示すように、操作板１０ｃが精密装置１の外面１ｃと同一平面に設置され、側板１０ｄと背板１０ｅとが精密装置１の側面１ｄと背面１ｅとから微小に離れた状態で、ユニット１０は内部に配設される。側板１０ｄと背板１０ｅとは、隣り合う他のユニット１０の側板１０ｄと背板１０ｅとからも少なくとも微小に離れる必要がある。
【００４７】
操作板１０ｃが開き、発熱体２１が載置台２３に載置される。このとき、発熱体２１は、ユニット１０の高さ方向において、熱交換器３１と同一直線上に配設され、熱交換器３１の真上に配設される。なお発熱体２１は、予め載置台２３に載置されていてもよい。操作板１０ｃが閉じられ、ユニット１０を操作するために、操作板１０ｃが操作されると、発熱体２１が駆動し、ユニット１０及び精密装置１が駆動する。このとき発熱体２１は発熱し、内部１０ａの温度は上昇する。
【００４８】
同時に、ファン３３が駆動し、冷却水が流入口３７から流入し冷却パイプ３９を流れ流出口４１から流出する。このとき冷却水の温度を含む温度条件は、冷却水によって冷却される気体１３の温度が精密装置１の外部１ｂの温度となるように、所望に調整される。
【００４９】
図４（Ａ）と図４（Ｂ）とに示すように、気体１３は、ファン３３によって、発熱体２１側から発熱体側流路部５３（開口部２３ａ）を通じて冷却部３５側に向かって吸気される。
ファン３３によって冷却部３５に送気された気体１３は、冷却水が流れる冷却パイプ３９と、放熱フィンとにおける熱交換によって冷却される。これにより気体１５が生成される。
このとき気体１３は、気体１３の温度が精密装置１の外部の温度となるように、冷却水の温度等の温度条件よって冷却される。
冷却された気体１５は、ファン３３によって、図４（Ｂ）に示すように側面側流出開口部５５ａを通じて側板側流路部５５に送気され、図４（Ａ）に示すように背面側流出開口部５７ａを通じて背板側流路部５７に送気される。
【００５０】
気体１５が側板側流路部５５と背板側流路部５７とに送気される際、上述した断熱条件が予め所望な値に設定されている。これにより気体１５は層流の状態で側板側流路部５５と背板側流路部５７とを通過することにより、温度境界層が形成され、側板１０ｄと背板１０ｅとの温度上昇が抑制される。よって、側板側流路部５５と背板側流路部５７とにおいて対流によるユニット１０の内部１０ａからユニット１０の外部１０ｂ（精密装置１の内部１ａ）への伝熱が抑制され、この抑制によってユニット１０の内部１０ａからユニット１０の外部１０ｂ（精密装置１の内部１ａ）への伝熱が抑制される。このように気体１５が層流の状態で流れ、本体部２０の外周面側である側面２０ｄ側と背面２０ｅ側とに形成される流路部５１の一部（側板側流路部５５と背板側流路部５７）は、断熱パネルとして機能する。
【００５１】
そして、気体１５が層流の状態で送気されるために、側面２０ｄと背面２０ｅとの温度Ｔ２と側板側流路部５５と背板側流路部５７とにおける温度上昇は、側板１０ｄと背板１０ｅとの温度Ｔ３に影響を与えない。また断熱機能を有する側板１０ｄと背板１０ｅと、パッキン１１とによって、側板側流路部５５と背板側流路部５７とにおける温度とユニット１０の外部の温度とに多少の差が生じても、熱貫流は抑えられる。
【００５２】
また側板１０ｄと背板１０ｅとは、断熱機能としてユニット１０の内部１０ａと外部１０ｂとを断熱する。またパッキン１１は、側面２０ｄと側板１０ｄとを断熱し、背面２０ｅと背板１０ｅとを断熱する。これによりユニット１０の内部１０ａの熱がユニット１０の外部１０ｂ（精密装置１の内部１ｂ）に伝達することが防止される。
【００５３】
層流の状態で流れる気体１５は、図４（Ａ）と図４（Ｂ）とに示すように、側板側流路部５５と背板側流路部５７とを通じて本体部２０の上部（上板２０ｈ）に送気され、側板側流路部５５から側面側流入開口部５５ｂを通じて上板側流路部５９に送気され、背板側流路部５７から背面側流入開口部５７ｂを通じて上板側流路部５９に送気される。
【００５４】
側面側流入開口部５５ｂから上板側流路部５９に送気された気体１５と、背面側流入開口部５７ｂから上板側流路部５９に送気された気体１５とは、上板側流路部５９にて合成され、開口部５９ａを通じて発熱体側流路部５３に送気される。そしてこの気体１５は、発熱体側流路部５３に送気される際に、発熱体２１を冷却し、再びファン３３によって冷却部３５側に向かって吸気される。
【００５５】
このように本実施形態では、気体１３，１５をユニット１０の内部１０ａにて循環させるために、本体部２０と板との間と、本体部２０の内部２０ａとに流路部５１を形成し、ユニット１０の内部１０ａの気体１３，１５を、ファン３３によって流路部５１にて循環させつつ冷却部３５によって冷却する。
【００５６】
これにより本実施形態では、安価、小型且つ省スペースで、十分に容易に断熱できる断熱構造３０を提供することができる。
【００５７】
また本実施形態では、流路部５１の一部（側板側流路部５５と背板側流路部５７）を本体部２０の外周面側である側面２０ｄ側と背面２０ｅ側とに形成し、流路部５１の一部にて気体１５を層流の状態で送気することで、流路部５１が断熱パネルの機能を果たすことができる。これにより本実施形態では、断熱パネルを用いないために、安価、小型且つ省スペースに断熱することができる。
【００５８】
また本実施形態では、冷却された気体１５をユニット１０の外部１０ｂから吸気して発熱体２１に送気するのではなく、ユニット１０の内部１０ａで気体１３を冷却し、冷却された気体１５を循環させるために、安価、小型且つ省スペースに断熱することができる。
【００５９】
また本実施形態では、ファン３３によって気体１３，１５をユニット１０の内部１０ａにて容易に循環させることができる。また本実施形態では、冷却部３５によって、ファン３３によって吸気された気体１３を冷却することができる。また本実施形態では、配管を、冷却部３５における冷却パイプ３９のみでよいために、断熱構造３０を安価、小型且つ省スペースにすることができる。また本実施形態では、ファン３３と冷却部３５とを発熱体２１と同一直線上に配設することで、気体１３をムラなく吸気及び冷却することができる。また本実施形態では、冷却部３５を発熱体２１の下部である底板２０ｇ側に配設することで、冷却部３５の冷却パイプ３９における水漏れや水滴により発熱体２１の損傷を防止することができる。
【００６０】
また本実施形態では、冷却部３５において外部から冷却水を流入させることで、常に温度条件における冷却水の温度を調整できるため、気体１５の温度を制御することができる。
【００６１】
また本実施形態では、放熱用フィンによってさらに効率よく気体１３を冷却することができる。
【００６２】
また本実施形態では、発熱体側流路部５３によってユニット１０の内部１０ａにて気体１３，１５を循環させる流路部５１を形成することができ、上板側流路部５９によって冷却された気体１５を合成でき、開口部５９ａによって効率よく発熱体側流路部５３（発熱体２１）に向けて冷却された気体１５を送気することができ、効率よく発熱体２１を冷却することができる。
【００６３】
また本実施形態では、流路部５１を形成するための側板１０ｄと背板１０ｅとが断熱機能を有することで、断熱パネルを用いることなく、安価、小型且つ省スペースに断熱することができる。また本実施形態では、パッキン１１によって、さらに断熱することができる。
【００６４】
また本実施形態では、側板側流路部５５と背板側流路部５７とにおいて、気体１５を層流の状態で送気することで、温調板を配設することなく、側面２０ｄと側板１０ｄとの間と、背面２０ｅと背板１０ｅとの間とで断熱層を形成でき、断熱することができる。
また本実施形態では、気体１５を層流の状態で送気することで、側板側流路部５５と背板側流路部５７とにおいて対流によるユニット１０の内部１０ａからユニット１０の外部１０ｂ（精密装置１の内部１ａ）への伝熱を抑制でき、この抑制によってユニット１０から精密装置１の内部１ａへの伝熱を抑制できる。またこれにより本実施形態では、本体部２０の外周面側である側面２０ｄ側と背面２０ｅ側とに形成されている流路部５１の一部（側板側流路部５５と背板側流路部５７）を断熱パネルとして機能させることができる。
【００６５】
なお本実施形態では、冷却部３５を本体部２０の下部（底板２０ｇ）に１つのみ配設したが、これに限定することはなく、図６に示すように、各発熱体２１の下に分散して配設してもよい。これにより本実施形態では、ユニット１０の内部１０ａの温度を均一化でき、ユニット１０の内部１０ａの最高温度を抑えることができ、結果的に、断熱性能を向上させることができる。
【００６６】
また本実施形態では、側板側流路部５５を側面２０ｄと側板１０ｄとの間に形成し、背板側流路部５７を背面２０ｅと背板１０ｅとの間に形成したが、これに限定する必要はない。本実施形態では、図７に示すように、例えば側板側流路部５５を側板１０ｄの内部に形成し、背板側流路部５７を背板１０ｅの内部に形成してもよい。
【００６７】
このとき側板１０ｄは、側面側流出開口部５５ａから送気（流出）された気体１５を側板側流路部５５に流入させる側板側流入開口部５５ｃと、側板側流路部５５から側面側流入開口部５５ｂに気体１５を送気（流出）する側板側流出開口部５５ｄとを有している。側板側流入開口部５５ｃの縁には、側面側流出開口部５５ａと側板側流入開口部５５ｃの間における気体１５の漏れを防止するパッキン６１が配設されている。パッキン６１は、側板側流出開口部５５ｄの縁にも配設されている。
【００６８】
また背板１０ｅは、背面側流出開口部５７ａから送気（流出）された気体１５を背板側流路部５７に流入させる背板側流入開口部５７ｃと、背板側流路部５７から背面側流入開口部５７ｂに気体１５を送気（流出）する背板側流出開口部５７ｄとを有している。背板側流入開口部５７ｃの縁と背板側流出開口部５７ｄの縁とは、パッキン６１が配設されている。
【００６９】
また本実施形態では、ファン３３を本体部２０の下部（底板２０ｇ側）に配設したが、これに限定する必要はなく、本体部２０の上部、例えば開口部５９ａと最上段の発熱体２１Ａとの間に配設してもよい。
【００７０】
なお本実施形態では、操作板にも、流路部５１を配設してもよい。これにより本実施形態では、断熱性能をより向上させることができる。
【００７１】
このように本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。
【符号の説明】
【００７２】
１…精密装置、１ａ…内部、１ｂ…外部、１０…ユニット、１０ａ…内部、１０ｂ…外部、１０ｃ…操作板、１０ｄ…側板、１０ｅ…背板、１３，１５…気体，２０…本体部、２０ａ…内部、２０ｂ…外部、２０ｄ…側面、２０ｅ…背面、２０ｇ…底板、２０ｈ…上板、２０ｉ…内部、２１…発熱体、３０…断熱構造、３１…熱交換器、３３…ファン、３５…冷却部、３７…流入口、３９…冷却パイプ、４１…流出口、５１…流路部、５３…発熱体側流路部、５５…側板側流路部、５７…背板側流路部、５９…上板側流路部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば精密装置における一方のユニットから発生する高温の熱がこのユニットに隣接する精密装置における他方のユニットに影響を及ぼさないように及びこれらユニットが設置される設置環境にこの熱が影響を及ぼさないように、一方のユニットから発生する熱を断熱する断熱構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば半導体製造装置や精密測定器などの精密装置は、複数のユニットを内部に有している。これらユニットは、精密装置が設置される環境の温度変化から多大な影響を受ける。そのためこの精密装置の内部において、一方のユニットから発生する高温の熱がこのユニットに隣接する精密装置の内部における他方のユニットに影響を及ぼさないように及びこれらユニットが設置される設置環境（精密装置の内部）にこの熱が影響を及ぼさないように、一方のユニットには、精密装置が設置される環境の温度を自身から発生する熱によって変化させないように、熱を断熱する高い断熱性能が要求されている。
【０００３】
そのため一方のユニットは、断熱のために、断熱構造が配設されている。なお断熱構造は、他方のユニットにも配設されてもよい。また断熱構造は、一方のユニットと他方のユニットとの両方に配設されていてもよい。
【０００４】
一般的に、ユニットは、精密装置の側面と背面とは数十ｍｍ離れて（隙間が設けられた状態で）精密装置の内部に設置されている。このときユニットの外面には、温調板、いわゆる断熱パネルが貼り付けられている。
【０００５】
また例えば特許文献１には、効率よく電子機器を冷却することができる電子機器収容ラックが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−３０２１１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した断熱パネルは、例えば真空断熱材等の高価な材料をしているために、高価となってしまう。また断熱パネルが外面に貼り付けられていても、十分に断熱することが難しく、十分な効果が得られない虞が生じる。また断熱パネルが外面に貼り付けられることで、ユニット及び精密装置が大型化し、断熱パネルのためのスペースが必要となる。
【０００８】
またユニットは、ユニットにおける発熱体を強制的に空冷し、断熱している。しかしながら、これでは、排気風量が多く、排気温度も高く、排気ダクト周辺の断熱が難しい。よって、発熱体の空冷では、十分に断熱できない。
【０００９】
そのため本発明は、上記事情に鑑み、安価、小型且つ省スペースで、十分に断熱できる断熱構造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】
【００１０】
本発明は目的を達成するために、発熱体が内部に配設されている本体部と前記本体部を覆う板とからなるユニットを内部にて少なくとも１つ有する装置において、前記発熱体から発生する熱によって前記装置の内部の温度を変化させないように、前記ユニットに配設され、断熱性能を有する断熱構造であって、前記本体部の内部に配設され、前記熱を有する前記ユニットの内部の熱気体を前記本体部の上部から下部に向かい送気し、送気した際に前記熱気体を前記ユニットの内部にて冷却し、冷却により生成された冷却気体を前記本体部の下部から前記本体部の上部を介して前記発熱体に向けて送気することで、前記冷却気体と前記熱気体とからなる前記ユニットの内部の気体を前記ユニットの内部にて循環させる熱交換器と、前記熱交換器が前記気体を前記ユニットの内部にて循環させるために、前記本体部の外周面側である前記本体部と前記板との間と、前記本体部の内部とに形成される流路部と、を具備することを特徴とする断熱構造を提供する。
【００１１】
また本発明は目的を達成するために、前記熱交換器は、前記発熱体の下部且つ前記ユニットの高さ方向において前記発熱体と同一直線上に配設され、前記熱気体を前記発熱体側から吸気し、前記本体部の側面を覆う前記板の一部である側板側と前記本体部の背面を覆う前記板の一部である背板側とを介して前記本体部の上部に向けて前記冷却気体を送気して、さらに前記本体部の上部から前記発熱体に向けて前記冷却気体を送気して、前記ユニットの内部にて前記気体を循環させる循環部と、前記発熱体と前記循環部との間に配設され、前記循環部によって吸気された前記熱気体を冷却して前記冷却気体を生成する冷却部と、を有していることを特徴とする上記に記載の断熱構造を提供する。
【００１２】
また本発明は目的を達成するために、前記冷却部は、冷却水を前記冷却部の外部から前記冷却部の内部に流入させる流入口と、前記流入口と連通し、前記冷却部の内部に配設され、流れる前記冷却水を介して前記熱気体と熱交換することで、前記熱気体を冷却して前記冷却気体を生成する冷却水流路部と、前記冷却水流路部と連通し、前記冷却部の内部から前記冷却部の外部に前記冷却水を流出させる流出口と、を有していることを特徴とする上記に記載の断熱構造を提供する。
【００１３】
また本発明は目的を達成するために、前記流路部は、前記循環部が前記本体部の上部である前記本体部の上板側から前記本体部の底板側に向けて前記熱気体を吸気するために、前記発熱体と前記熱交換器との間にて前記発熱体と前記熱交換器とに沿って形成されている発熱体側流路部と、前記循環部が前記冷却気体を前記底板側から前記上板側に向けて送気するために、前記底板側と連通し、前記側面と前記側板との間に形成される側板側流路部と、前記循環部が前記冷却気体を前記底板側から前記上板側に向けて送気するために、前記底板側と連通し、前記背面と前記背板との間に形成される背板側流路部と、前記循環部が前記側板側流路部と前記背板側流路部とから送気された前記冷却気体を前記発熱体側流路部に向けて送気するために、前記上板の内部に形成され、前記発熱体側流路部と前記側板側流路部と前記背板側流路部とに連通する上板側流路部と、を有していることを特徴とする上記に記載の断熱構造を提供する。
【００１４】
また本発明は目的を達成するために、前記側板と前記背板とは、断熱機能を有することを特徴とする上記に記載の断熱構造を提供する。
【００１５】
また本発明は目的を達成するために、前記側面と前記側板との間と、前記背面と前記背板との間とに配設され、前記本体部の内部と前記本体部の外部とを断熱する断熱部材をさらに具備することを特徴とする上記に記載の断熱構造を提供する。
【００１６】
また本発明は目的を達成するために、前記側板側流路部と前記背板側流路部とにおける前記冷却気体を、層流の状態で流すことで、前記ユニットの内部と外部とを断熱することを特徴とする上記に記載の断熱構造を提供する。
【００１７】
また本発明は目的を達成するために、熱が発生する発熱体が内部に配設されている本体部と、前記本体部を覆う板と、前記本体部に配設され、外部との断熱のために、前記熱を有する前記ユニットの内部の熱気体を前記ユニットの内部にて冷却し、冷却により生成された冷却気体と前記熱気体とからなる前記ユニットの内部の気体を前記ユニットの内部にて循環させる熱交換器と、前記熱交換器が前記気体を前記ユニットの内部にて循環させるために、前記本体部の外周面側である前記本体部と前記板との間と、前記本体部の内部とに形成される流路部と、を具備することを特徴とするユニットを提供する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、安価、小型且つ省スペースで、十分に断熱できる断熱構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、ユニットが内部に設置されている精密装置の概略斜視図である。
【図２】図２（Ａ）は、ユニットの正面図である。図２（Ｂ）は、ユニットの側面図である。図２（Ｃ）は、ユニットの上面図である。
【図３】図３は、操作板をはずした状態のユニットの概略斜視図である。
【図４】図４（Ａ）は、図２（Ａ）における４Ａ−４Ａ線における断面図である。図４（Ｂ）は、図２（Ｂ）における４Ｂ−４Ｂ線における断面図である。図４（Ｃ）は、図２（Ｂ）における４Ｃ−４Ｃ線における断面図である。図４（Ｄ）は、図４（Ａ）における円４Ｄ部分の拡大図である。
【図５】図５は、流路部における熱交換の状態を示す図である。
【図６】図６は、断熱構造の第１の変形例を示す図である。
【図７】図７は、断熱構造の第２の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図１乃至図５を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。
なお以下において、例えば図４（Ａ）と図４（Ｂ）とに示すように、ユニット１０の内部１０ａの気体を気体１３，１５とする。気体１３は、発熱体２１から発生する熱を有している熱気体であり、主に発熱体２１の周辺、発熱体側流路部５３に位置するものである。気体１５は、気体１３が冷却水と熱交換して生成される冷却された気体（冷却気体）であり、側板側流路部５５と背板側流路部５７と上板側流路部５９とに位置するものである。
【００２１】
図１に示すように例えば半導体製造装置や精密測定器などの精密装置１は、少なくとも１つのユニット１０を内部１ａに有している。なお図示の簡略化のために、図１では、ユニット１０を１つのみ記載している。
【００２２】
図１乃至図３に示すように、ユニット１０は、本体部２０と、本体部２０の正面を覆う操作板１０ｃと、本体部２０の側面２０ｄを覆う側板１０ｄと、本体部２０の背面２０ｅを覆う背板１０ｅとを有している。このように操作板１０ｃと側板１０ｄと背板１０ｅとは、本体部２０を覆う板である。なお図１に示すように、ユニット１０は、操作板１０ｃが精密装置１の外面１ｃと同一平面に設置されるように、内部１ａに配設されている。また図１に示すように、側板１０ｄと背板１０ｅとが、精密装置１の側面１ｄと背面１ｅとから少なくとも微小に離れるように、ユニット１０は内部１ａに配設されている。なおユニット１０が複数配設されている場合、側板１０ｄと背板１０ｅとは、隣り合う他のユニット１０の側板１０ｄと背板１０ｅとからも少なくとも微小に離れる必要がある。
【００２３】
次に操作板１０ｃと側板１０ｄと背板１０ｅとについて説明する。
上述した操作板１０ｃと側板１０ｄと背板１０ｅとは、中空構造となる。
操作板１０ｃは、ユニット１０を操作する。操作板１０ｃは、本体部２０に対して開閉可能な扉でもある。
【００２４】
側板１０ｄと背板１０ｅとは、ユニット１０の内部１０ａと外部１０ｂとを断熱する断熱機能を有している。また図４に示すように、側面２０ｄと側板１０ｄとの間と、背面２０ｅと背板１０ｅとの間とには、本体部２０の内部２０ａと本体部２０の外部２０ｂとを断熱する断熱部材であり、外部と内部流体を遮断する遮蔽部材であるパッキン１１が配設されている。パッキン１１は、さらに、側板１０ｄと側面２０ｄとを断熱し、背板１０ｅと背面２０ｅとを断熱する。
【００２５】
次に図３と図４とを参照して本体部２０について説明する。
図３と図４とに示すように、本体部２０は、熱を発生する発熱体２１と、発熱体２１が載置される載置台２３とを内部２０ａにそれぞれ複数有している。１つの発熱体２１は、１つの載置台２３に載置される。発熱体２１は、例えばユニット１０や精密装置１を駆動するプリント配線基板の集合体やＣＰＵやモータなどの電子機器である。載置台２３は、高さ方向に沿って、積層するように段となって配設されている。
【００２６】
次に図３と図４とを参照して、ユニット１０に配設されている断熱構造３０について説明する。
この断熱構造３０は、発熱体２１から発生する熱によってユニット１０が設置される環境（精密装置１の内部１ａ）の温度を変化させないように、断熱性能を有している。言い換えると、精密装置１は、断熱構造３０を有しているユニット１０を備えている。
【００２７】
図３と図４とに示すように、断熱構造３０は、ユニット１０の内部１０ａの気体１３を本体部２０の上部から下部に向かい送気し（本体部２０の上部から吸気し）、送気（吸気）した際に気体１３を内部１０ａにて冷却し、気体１５を本体部２０の下部から上部を介して発熱体２１に向けて送気することで、気体１３，１５を内部１０ａにて循環させる熱交換器３１と、熱交換器３１が気体１３，１５を内部１０ａにて循環させるために、本体部２０の外面側である本体部２０と板との間、つまり背面２０ｅと背板１０ｅとの間と、側面２０ｄと側板１０ｄとの間と、内部２０ａとに形成される流路部５１とを有している。
【００２８】
図３と図４とに示すように、熱交換器３１は、内部２０ａに配設されている。熱交換器３１は、発熱体２１の下部である底板２０ｇ側、且つユニット１０の高さ方向において、発熱体２１と載置台２３とに対して同一直線上に配設されているファン３３と、最下層の発熱体２１（載置台２３）とファン３３との間に配設される冷却部３５とを有している。より詳細には、ファン３３と冷却部３５とは、最下層の載置台２３Ａよりも下方、且つこの載置台２３Ａの真下における底板２０ｇ側に配設されている。
【００２９】
ファン３３は、冷却部３５よりも底板２０ｇ側に配設され、本体部２０の最下層に位置する。ファン３３は、気体１３を発熱体２１側から吸気し、内部２０ａから底板２０ｇ側を介して側板１０ｄ側と背板１０ｅ側とに送気して、側板１０ｄ側と背板１０ｅ側とを介して本体部２０の上部（上面）となる上板２０ｈ（天板）に向けて気体１５を送気して、さらに上板２０ｈから発熱体２１に向けて気体１５を送気して、ユニット１０の内部１０ａにて気体１３，１５を循環させる循環部である。
【００３０】
冷却部３５は、底板２０ｇ側に最も近接する（最下層の）載置台２３Ａとファン３３との間に配設されている。より詳細には、冷却部３５は、ユニット１０の高さ方向において、ファン３３の真上且つ載置台２３Ａの真下に配設されている。冷却部３５は、ファン３３によって吸気された気体１３を冷却して気体１５を生成する。この冷却部３５は、冷却水を冷却部３５の外部から冷却部３５の内部に流入させる流入口３７と、流入口３７と連通し、冷却部３５の内部に配設され、自身の内部に流れる冷却水を介して気体１３と熱交換することで、気体１３を冷却して気体１５を生成する冷却水流路部である冷却パイプ３９と、冷却パイプ３９と連通し、冷却部３５の内部から冷却部３５の外部に冷却水を流出させる流出口４１とを有している。
【００３１】
流出口４１は、流入口３７よりも上方に配設されている。
冷却パイプ３９は、上述したように、冷却水を通じて熱交換によって気体１３を冷却する。冷却パイプ３９は、１本のパイプが冷却部３５の長手方向における両端にて折り返され、折り返されたパイプが冷却部３５の短手方向に複数連接されている状態になるように形成されている。冷却パイプ３９は、流入口３７と同じ平面にこのように形成されている。さらに冷却パイプ３９は、流出口４１に向かってこの平面から下方に延設され、流出口４１と同じ平面にて、上述したように形成されている。冷却パイプ３９の直径は、例えば１５ｍｍである。冷却水の温度は、熱を冷却するように、後述する温度条件によって所望に調整されている。
なお冷却部３５は、冷却パイプ３９に接合され、気体１３と熱伝達する放熱用フィンを有している。
【００３２】
図４（Ａ）と図４（Ｂ）とに示すように、流路部５１は、発熱体２１と熱交換器３１との間にて発熱体２１と熱交換器３１とに沿って形成されている発熱体側流路部５３と、側面２０ｄと側板１０ｄとの間に形成される側板側流路部５５と、背面２０ｅと背板１０ｅとの間に形成される背板側流路部５７と、本体部２０の上面となる上板２０ｈ（天板）の内部２０ｉに形成され、発熱体側流路部５３と側板側流路部５５と背板側流路部５７とに連通する上板側流路部５９とを有している。
【００３３】
図４（Ａ）と図４（Ｂ）とに示すように、発熱体側流路部５３は、最も上層に配設されている発熱体２１Ａと上板２０ｈとの間と、載置台２３とこの載置台２３の真下に配置されている発熱体２１との間にも配設されている。発熱体側流路部５３は、ファン３３が上板２０ｈ側から底板２０ｇ側に向けて気体１３を吸気するために、形成されている。気体１３が流れる発熱体側流路部５３が形成されるために、載置台２３には開口部２３ａが配設されている。開口部２３ａは、ファン３３と冷却部３５と同一直線上に配設されている。
【００３４】
図４（Ａ）と図４（Ｂ）とに示すように、側板側流路部５５と背板側流路部５７とは、ファン３３が気体１５を底板２０ｇ側から上板２０ｈ側に送気するために、形成されている。側板側流路部５５と背板側流路部５７とは、底板２０ｇ側と連通している。図４（Ｂ）に示すように、側板側流路部５５は、側面２０ｄと側板１０ｄとの間に形成される隙間である。そのため側板側流路部５５は、２つ配設されている。また図４（Ａ）に示すように、背板側流路部５７は、背面２０ｅと背板１０ｅとの間に形成される隙間である。
【００３５】
図４（Ａ）と図４（Ｂ）とに示すように、上板側流路部５９は、上板２０ｈの内部２０ｉに形成されている中空部である。上板側流路部５９は、上板側流路部５９と連通し、底板２０ｇに対向し、上板２０ｈに配設されている開口部５９ａを有している。開口部５９ａは、発熱体２１Ａの真上に配設されている。上板側流路部５９は、後述する側面側流入開口部５５ｂを介して側板側流路部５５と連通し、後述する背面側流入開口部５７ｂを介して背板側流路部５７と連通している。上板側流路部５９は、ファン３３が側板側流路部５５と背板側流路部５７とから送気された気体１５を発熱体側流路部５３に送気するために、形成されている。上板側流路部５９は、側板側流路部５５と背板側流路部５７とから送気された気体１５が合成されて、開口部５９ａを介して発熱体側流路部５３に送気される合成送気部でもある。
【００３６】
また流路部５１は、図４（Ｂ）に示すように側面２０ｄの下部に配設されている側面側流出開口部５５ａと、図４（Ａ）に示すように背面２０ｅの下部に配設されている背面側流出開口部５７ａと、図４（Ｂ）とに示すように側面２０ｄの上部に配設されている側面側流入開口部５５ｂと、図４（Ａ）に示すように、背面２０ｅの上部に配設されている背面側流入開口部５７ｂとを有している。
【００３７】
図４（Ａ）と図４（Ｂ）とに示すように、側面側流出開口部５５ａと背面側流出開口部５７ａとは、底板２０ｇの平面方向において、ファン３３と同一直線上に配設されている。
側面側流出開口部５５ａは、側板側流路部５５と連通しており、ファン３３から送気された気体１５が内部２０ａから側板１０ｄ側、より詳細には側板側流路部５５に流出する流出口である。
背面側流出開口部５７ａは、背板側流路部５７と連通しており、ファン３３から送気された気体１５が内部２０ａから背板１０ｅ側、より詳細には背板側流路部５７に流出する流出口である。
【００３８】
図４（Ａ）と図４（Ｂ）とに示すように、側面側流入開口部５５ｂと背面側流入開口部５７ｂとは、上板２０ｈの平面方向において、上板側流路部５９と同一直線上に配設されており、上板側流路部５９と連通している。
側面側流入開口部５５ｂは、側板側流路部５５と連通しており、側板側流路部５５から送気された１５が内部２０ａ、より詳細には上板側流路部５９に流入する流入口である。
背面側流入開口部５７ｂは、背板側流路部５７と連通しており、背板側流路部５７から送気された気体１５が内部２０ａ、より詳細には上板側流路部５９に流入する流入口である。
【００３９】
このように流路部５１は気体１３，１５を内部１０ａで循環させるための循環経路であり、流路部５１の一部（側板側流路部５５と背板側流路部５７）が本体部２０の外周面側である側面２０ｄ側と背面２０ｅ側とに形成されている。
【００４０】
なお断熱構造３０には、断熱機能を有する側板１０ｄと背板１０ｅと、上述したパッキン１１とも含まれる。
【００４１】
またファン３３から送気され、側板側流路部５５と背板側流路部５７とにおける気体１５の温度は、発熱体２１の発熱量と、熱交換器３１の熱交換率と、冷却水の温度と、ファン３３の送気量と、気体１５の流量とからなる温度条件によって決まる。この気体１５の温度は、精密装置１の外部１ｂの温度となるように、この温度条件（特に冷却水の温度）によって所望に調整される。
【００４２】
また断熱構造３０は、側板側流路部５５と背板側流路部５７とにおける気体１５を、層流の状態で流すことにより、内部１０ａと外部１０ｂとを断熱している。言い換えると、断熱構造３０は、層流で流れる気体１５によって形成される空気層を側板側流路部５５と背板側流路部５７とに形成する。これにより断熱構造３０は、側面２０ｄと側板１０ｄとの間（側板側流路部５５）と、背面２０ｅと背板１０ｅとの間（背板側流路部５７）とに断熱層を形成し、内部１０ａと外部１０ｂとを断熱する。
【００４３】
断熱構造３０が気体１５を層流の状態で送気するために、側板側流路部５５と背板側流路部５７とは矩形の断面形状を有し、側板側流路部５５と背板側流路部５７とを送気する気体１５の送量（流量）と、側板側流路部５５と背板側流路部５７との断面積と、図５に示すように側板側流路部５５と背板側流路部５７との厚みＨとから構成される断熱条件が予め所望な値に設定されている。これにより気体１５は層流の状態で側板側流路部５５と背板側流路部５７とに送気され、温度境界層が側板１０ｄと背板１０ｅとにまで達しない。よって、側板側流路部５５と背板側流路部５７とにおいて対流によるユニット１０の内部１０ａからユニット１０の外部１０ｂ（精密装置１の内部１ａ）への伝熱が抑制され、この抑制によってユニット１０の内部１０ａからユニット１０の外部１０ｂ（精密装置１の内部１ａ）への伝熱が抑制される。このように、本体部２０の外周面側である側面２０ｄ側と背面２０ｅ側とに形成されている流路部５１の一部（側板側流路部５５と背板側流路部５７）は、断熱パネルとして機能する。
【００４４】
なお断熱条件が所望に設定されていないと、気体１５が層流の状態で流路部５１にて送気されず、側板側流路部５５と背板側流路部５７とにおいて乱流が発生してしまう。これによりユニット１０の内部１０ａからユニット１０の外部１０ｂへの伝熱が側板側流路部５５と背板側流路部５７とを送気する気体１５によって抑制されず、ユニット１０の内部１０ａからユニット１０の外部１０ｂへの伝熱が抑制されないこととなる。
【００４５】
なお図５に示すように、断熱条件が予め所望な値に設定されると、本体部２０の内部２０ａの温度Ｔ１と、側面２０ｄと背面２０ｅとの温度Ｔ２とによって、温度差（Ｔ１−Ｔ２）が生じる。このとき熱伝達により、本体部２０の内部２０ａの熱は側板側流路部５５と背板側流路部５７とに移行し、側板側流路部５５と背板側流路部５７との内部の温度は上昇する。しかし側板側流路部５５と背板側流路部５７とにおいて、気体１５が層流の状態で送気されるために、側板１０ｄと背板１０ｅとの温度Ｔ３は内部温度Ｔ２には影響されない。また断熱機能を有する側板１０ｄと背板１０ｅと、パッキン１１とによって、側板側流路部５５と背板側流路部５７とにおける温度とユニット１０の外部の温度とに多少の差が生じても、熱貫流は抑えられる。
【００４６】
次に本実施形態の動作方法について説明する。
図１に示すように、操作板１０ｃが精密装置１の外面１ｃと同一平面に設置され、側板１０ｄと背板１０ｅとが精密装置１の側面１ｄと背面１ｅとから微小に離れた状態で、ユニット１０は内部に配設される。側板１０ｄと背板１０ｅとは、隣り合う他のユニット１０の側板１０ｄと背板１０ｅとからも少なくとも微小に離れる必要がある。
【００４７】
操作板１０ｃが開き、発熱体２１が載置台２３に載置される。このとき、発熱体２１は、ユニット１０の高さ方向において、熱交換器３１と同一直線上に配設され、熱交換器３１の真上に配設される。なお発熱体２１は、予め載置台２３に載置されていてもよい。操作板１０ｃが閉じられ、ユニット１０を操作するために、操作板１０ｃが操作されると、発熱体２１が駆動し、ユニット１０及び精密装置１が駆動する。このとき発熱体２１は発熱し、内部１０ａの温度は上昇する。
【００４８】
同時に、ファン３３が駆動し、冷却水が流入口３７から流入し冷却パイプ３９を流れ流出口４１から流出する。このとき冷却水の温度を含む温度条件は、冷却水によって冷却される気体１３の温度が精密装置１の外部１ｂの温度となるように、所望に調整される。
【００４９】
図４（Ａ）と図４（Ｂ）とに示すように、気体１３は、ファン３３によって、発熱体２１側から発熱体側流路部５３（開口部２３ａ）を通じて冷却部３５側に向かって吸気される。
ファン３３によって冷却部３５に送気された気体１３は、冷却水が流れる冷却パイプ３９と、放熱フィンとにおける熱交換によって冷却される。これにより気体１５が生成される。
このとき気体１３は、気体１３の温度が精密装置１の外部の温度となるように、冷却水の温度等の温度条件よって冷却される。
冷却された気体１５は、ファン３３によって、図４（Ｂ）に示すように側面側流出開口部５５ａを通じて側板側流路部５５に送気され、図４（Ａ）に示すように背面側流出開口部５７ａを通じて背板側流路部５７に送気される。
【００５０】
気体１５が側板側流路部５５と背板側流路部５７とに送気される際、上述した断熱条件が予め所望な値に設定されている。これにより気体１５は層流の状態で側板側流路部５５と背板側流路部５７とを通過することにより、温度境界層が形成され、側板１０ｄと背板１０ｅとの温度上昇が抑制される。よって、側板側流路部５５と背板側流路部５７とにおいて対流によるユニット１０の内部１０ａからユニット１０の外部１０ｂ（精密装置１の内部１ａ）への伝熱が抑制され、この抑制によってユニット１０の内部１０ａからユニット１０の外部１０ｂ（精密装置１の内部１ａ）への伝熱が抑制される。このように気体１５が層流の状態で流れ、本体部２０の外周面側である側面２０ｄ側と背面２０ｅ側とに形成される流路部５１の一部（側板側流路部５５と背板側流路部５７）は、断熱パネルとして機能する。
【００５１】
そして、気体１５が層流の状態で送気されるために、側面２０ｄと背面２０ｅとの温度Ｔ２と側板側流路部５５と背板側流路部５７とにおける温度上昇は、側板１０ｄと背板１０ｅとの温度Ｔ３に影響を与えない。また断熱機能を有する側板１０ｄと背板１０ｅと、パッキン１１とによって、側板側流路部５５と背板側流路部５７とにおける温度とユニット１０の外部の温度とに多少の差が生じても、熱貫流は抑えられる。
【００５２】
また側板１０ｄと背板１０ｅとは、断熱機能としてユニット１０の内部１０ａと外部１０ｂとを断熱する。またパッキン１１は、側面２０ｄと側板１０ｄとを断熱し、背面２０ｅと背板１０ｅとを断熱する。これによりユニット１０の内部１０ａの熱がユニット１０の外部１０ｂ（精密装置１の内部１ｂ）に伝達することが防止される。
【００５３】
層流の状態で流れる気体１５は、図４（Ａ）と図４（Ｂ）とに示すように、側板側流路部５５と背板側流路部５７とを通じて本体部２０の上部（上板２０ｈ）に送気され、側板側流路部５５から側面側流入開口部５５ｂを通じて上板側流路部５９に送気され、背板側流路部５７から背面側流入開口部５７ｂを通じて上板側流路部５９に送気される。
【００５４】
側面側流入開口部５５ｂから上板側流路部５９に送気された気体１５と、背面側流入開口部５７ｂから上板側流路部５９に送気された気体１５とは、上板側流路部５９にて合成され、開口部５９ａを通じて発熱体側流路部５３に送気される。そしてこの気体１５は、発熱体側流路部５３に送気される際に、発熱体２１を冷却し、再びファン３３によって冷却部３５側に向かって吸気される。
【００５５】
このように本実施形態では、気体１３，１５をユニット１０の内部１０ａにて循環させるために、本体部２０と板との間と、本体部２０の内部２０ａとに流路部５１を形成し、ユニット１０の内部１０ａの気体１３，１５を、ファン３３によって流路部５１にて循環させつつ冷却部３５によって冷却する。
【００５６】
これにより本実施形態では、安価、小型且つ省スペースで、十分に容易に断熱できる断熱構造３０を提供することができる。
【００５７】
また本実施形態では、流路部５１の一部（側板側流路部５５と背板側流路部５７）を本体部２０の外周面側である側面２０ｄ側と背面２０ｅ側とに形成し、流路部５１の一部にて気体１５を層流の状態で送気することで、流路部５１が断熱パネルの機能を果たすことができる。これにより本実施形態では、断熱パネルを用いないために、安価、小型且つ省スペースに断熱することができる。
【００５８】
また本実施形態では、冷却された気体１５をユニット１０の外部１０ｂから吸気して発熱体２１に送気するのではなく、ユニット１０の内部１０ａで気体１３を冷却し、冷却された気体１５を循環させるために、安価、小型且つ省スペースに断熱することができる。
【００５９】
また本実施形態では、ファン３３によって気体１３，１５をユニット１０の内部１０ａにて容易に循環させることができる。また本実施形態では、冷却部３５によって、ファン３３によって吸気された気体１３を冷却することができる。また本実施形態では、配管を、冷却部３５における冷却パイプ３９のみでよいために、断熱構造３０を安価、小型且つ省スペースにすることができる。また本実施形態では、ファン３３と冷却部３５とを発熱体２１と同一直線上に配設することで、気体１３をムラなく吸気及び冷却することができる。また本実施形態では、冷却部３５を発熱体２１の下部である底板２０ｇ側に配設することで、冷却部３５の冷却パイプ３９における水漏れや水滴により発熱体２１の損傷を防止することができる。
【００６０】
また本実施形態では、冷却部３５において外部から冷却水を流入させることで、常に温度条件における冷却水の温度を調整できるため、気体１５の温度を制御することができる。
【００６１】
また本実施形態では、放熱用フィンによってさらに効率よく気体１３を冷却することができる。
【００６２】
また本実施形態では、発熱体側流路部５３によってユニット１０の内部１０ａにて気体１３，１５を循環させる流路部５１を形成することができ、上板側流路部５９によって冷却された気体１５を合成でき、開口部５９ａによって効率よく発熱体側流路部５３（発熱体２１）に向けて冷却された気体１５を送気することができ、効率よく発熱体２１を冷却することができる。
【００６３】
また本実施形態では、流路部５１を形成するための側板１０ｄと背板１０ｅとが断熱機能を有することで、断熱パネルを用いることなく、安価、小型且つ省スペースに断熱することができる。また本実施形態では、パッキン１１によって、さらに断熱することができる。
【００６４】
また本実施形態では、側板側流路部５５と背板側流路部５７とにおいて、気体１５を層流の状態で送気することで、温調板を配設することなく、側面２０ｄと側板１０ｄとの間と、背面２０ｅと背板１０ｅとの間とで断熱層を形成でき、断熱することができる。
また本実施形態では、気体１５を層流の状態で送気することで、側板側流路部５５と背板側流路部５７とにおいて対流によるユニット１０の内部１０ａからユニット１０の外部１０ｂ（精密装置１の内部１ａ）への伝熱を抑制でき、この抑制によってユニット１０から精密装置１の内部１ａへの伝熱を抑制できる。またこれにより本実施形態では、本体部２０の外周面側である側面２０ｄ側と背面２０ｅ側とに形成されている流路部５１の一部（側板側流路部５５と背板側流路部５７）を断熱パネルとして機能させることができる。
【００６５】
なお本実施形態では、冷却部３５を本体部２０の下部（底板２０ｇ）に１つのみ配設したが、これに限定することはなく、図６に示すように、各発熱体２１の下に分散して配設してもよい。これにより本実施形態では、ユニット１０の内部１０ａの温度を均一化でき、ユニット１０の内部１０ａの最高温度を抑えることができ、結果的に、断熱性能を向上させることができる。
【００６６】
また本実施形態では、側板側流路部５５を側面２０ｄと側板１０ｄとの間に形成し、背板側流路部５７を背面２０ｅと背板１０ｅとの間に形成したが、これに限定する必要はない。本実施形態では、図７に示すように、例えば側板側流路部５５を側板１０ｄの内部に形成し、背板側流路部５７を背板１０ｅの内部に形成してもよい。
【００６７】
このとき側板１０ｄは、側面側流出開口部５５ａから送気（流出）された気体１５を側板側流路部５５に流入させる側板側流入開口部５５ｃと、側板側流路部５５から側面側流入開口部５５ｂに気体１５を送気（流出）する側板側流出開口部５５ｄとを有している。側板側流入開口部５５ｃの縁には、側面側流出開口部５５ａと側板側流入開口部５５ｃの間における気体１５の漏れを防止するパッキン６１が配設されている。パッキン６１は、側板側流出開口部５５ｄの縁にも配設されている。
【００６８】
また背板１０ｅは、背面側流出開口部５７ａから送気（流出）された気体１５を背板側流路部５７に流入させる背板側流入開口部５７ｃと、背板側流路部５７から背面側流入開口部５７ｂに気体１５を送気（流出）する背板側流出開口部５７ｄとを有している。背板側流入開口部５７ｃの縁と背板側流出開口部５７ｄの縁とは、パッキン６１が配設されている。
【００６９】
また本実施形態では、ファン３３を本体部２０の下部（底板２０ｇ側）に配設したが、これに限定する必要はなく、本体部２０の上部、例えば開口部５９ａと最上段の発熱体２１Ａとの間に配設してもよい。
【００７０】
なお本実施形態では、操作板にも、流路部５１を配設してもよい。これにより本実施形態では、断熱性能をより向上させることができる。
【００７１】
このように本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。
【符号の説明】
【００７２】
１…精密装置、１ａ…内部、１ｂ…外部、１０…ユニット、１０ａ…内部、１０ｂ…外部、１０ｃ…操作板、１０ｄ…側板、１０ｅ…背板、１３，１５…気体，２０…本体部、２０ａ…内部、２０ｂ…外部、２０ｄ…側面、２０ｅ…背面、２０ｇ…底板、２０ｈ…上板、２０ｉ…内部、２１…発熱体、３０…断熱構造、３１…熱交換器、３３…ファン、３５…冷却部、３７…流入口、３９…冷却パイプ、４１…流出口、５１…流路部、５３…発熱体側流路部、５５…側板側流路部、５７…背板側流路部、５９…上板側流路部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱体が内部に配設されている本体部と前記本体部を覆う板とからなるユニットを内部にて少なくとも１つ有する装置において、前記発熱体から発生する熱によって前記装置の内部の温度を変化させないように、前記ユニットに配設され、断熱性能を有する断熱構造であって、
前記本体部の内部に配設され、前記熱を有する前記ユニットの内部の熱気体を前記本体部の上部から下部に向かい送気し、送気した際に前記熱気体を前記ユニットの内部にて冷却し、冷却により生成された冷却気体を前記本体部の下部から前記本体部の上部を介して前記発熱体に向けて送気することで、前記冷却気体と前記熱気体とからなる前記ユニットの内部の気体を前記ユニットの内部にて循環させる熱交換器と、
前記熱交換器が前記気体を前記ユニットの内部にて循環させるために、前記本体部の外周面側である前記本体部と前記板との間と、前記本体部の内部とに形成される流路部と、
を具備することを特徴とする断熱構造。
【請求項１】
発熱体が内部に配設されている本体部と前記本体部を覆う板とからなるユニットを内部にて少なくとも１つ有する装置において、前記発熱体から発生する熱によって前記装置の内部の温度を変化させないように、前記ユニットに配設され、断熱性能を有する断熱構造であって、
前記本体部の内部に配設され、前記熱を有する前記ユニットの内部の熱気体を前記本体部の上部から下部に向かい送気し、送気した際に前記熱気体を前記ユニットの内部にて冷却し、冷却により生成された冷却気体を前記本体部の下部から前記本体部の上部を介して前記発熱体に向けて送気することで、前記冷却気体と前記熱気体とからなる前記ユニットの内部の気体を前記ユニットの内部にて循環させる熱交換器と、
前記熱交換器が前記気体を前記ユニットの内部にて循環させるために、前記本体部の外周面側である前記本体部と前記板との間と、前記本体部の内部とに形成される流路部と、
を具備することを特徴とする断熱構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−２５３９０５（Ｐ２０１１−２５３９０５Ａ）
【公開日】平成２３年１２月１５日（２０１１．１２．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１２６１６２（Ｐ２０１０−１２６１６２）
【出願日】平成２２年６月１日（２０１０．６．１）
【出願人】（５０７２０７４９８）株式会社五洋電子 (43)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月１５日（２０１１．１２．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月１日（２０１０．６．１）
【出願人】（５０７２０７４９８）株式会社五洋電子 (43)
【Ｆターム（参考）】
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