JP4960293B2 - 断熱パネル及び環境試験装置 - Google Patents

Description

本発明は、断熱パネル及び環境試験装置に関するものである。

従来、下記特許文献１及び２に開示されているように、板金等の複数のパネル材を中空状に組み付け、その内部に断熱材が設けられた断熱パネルが知られている。この断熱パネルは、パネル材を、その端部同士で繋ぎ合わせた構成のものである。より具体的には、パネル材の端部を折り曲げ、この折り曲げられた端部同士を重ね合わせてリベットによって締結し、これにより中空状に構成している。この断熱パネルは、冷却貯蔵庫の外壁として用いられており、断熱パネルで囲まれた庫内の圧力が変動すると、断熱パネル内外に圧力差が生ずるので、パネル材同士の接合部を通して空気が流通し得る。そして、庫内の圧力が低下したときには、庫外から断熱パネル内に外気が侵入し、外気に含まれる水分が断熱パネル内で結露して蓄積されることがある。特許文献２では、その対策として、庫外側のパネル材の接合部に水蒸気透過率の低いシール材を設ける一方、庫内側のパネル材の接合部に開口部を設けるようにしている。これにより、庫外側からの外気の侵入を抑制する一方、外気の侵入があったとしても、その外気を庫内側へ放出し、断熱パネル内で結露することを抑制するようにしている。なお、特許文献１のものでも、庫内側のパネル材に開口部を設けることにより、断熱パネル内に侵入した外気を庫内側へ放出するようにしている。
特開２００７−１７１４４号公報 特開２００７−１７１４５号公報

前記特許文献１及び２に開示された従来の断熱パネルにおいては、パネル材の接合部を通して庫外から侵入した外気を庫内側へ放出するので、断熱パネル内を外気が通過することとなる。このため、庫内側のパネル材の接合部に開口部を設けることにより、外気が庫内側に放出され易いようにしているとはいえ、少なからず断熱パネル内に水分が残留することは避けられない。特に、庫内側の温度が低温であれば、断熱パネル内で結露することは避けられないため、それが繰り返されて水分が蓄積することにより、断熱パネルの断熱性能が劣化するという問題がある。

そこで、本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、断熱パネル内での圧力変動を緩和することにより、断熱パネル内の結露を低減させるとともに断熱性能の劣化や水漏れの発生を抑制することにある。

前記の目的を達成するため、本発明は、複数のパネル材が組み付けられた構成の中空状の本体部と、この本体部の内側に設けられた断熱材とを備えている断熱パネルであって、前記本体部内と連通するバッファ空間を有し、前記本体部内の圧力変化に応じて前記バッファ空間と前記本体部内との間で空気を流動させることによって前記本体部内の圧力変化を緩和する圧力調整部を備えている断熱パネルである。

本発明では、本体部内の空気が高温になって膨張すると、この本体部内の空気はバッファ空間内に流入する。このため、本体部内が昇温したときでも本体部内の圧力変動を緩和することができる。一方、本体部内の空気が低温になって収縮すると、バッファ空間内の空気が本体部内に流入する。このため、本体部内が降温したときでも本体部内の圧力変化を緩和することができる。したがって、本体部を構成するパネル材の接合部等を通して外気が本体部内に侵入することを抑制することができ、これにより、本体部内でも結露を抑制することができる。したがって、本発明によれば、本体部内において断熱材の濡れや水分の蓄積を抑制することができて、断熱性能が劣化することを抑制することができる。しかも、断熱パネル内で水分が蓄積されることを抑制できるので、断熱パネルから水漏れが生ずることを抑制することができる。

ここで、前記圧力調整部は、変形自在な袋体を備えていてもよい。この態様では、本体部内での圧力変動に容易に追従して袋体が変形するので、本体部内の温度変化量が小さい場合でも、本体部内の圧力変動を抑制することができる。

本発明は、試験室内の温度を変えることによって当該試験室内の試料に熱負荷を与え得る環境試験装置であって、前記断熱パネルによって構成される壁体を備えている環境試験装置である。

本発明では、試験室内の温度が変化すると、壁体を構成する断熱パネルの内壁面温度がそれに応じて変化する。このため、試験室内の温度変化に応じて断熱パネルの本体部内の空気が収縮又は膨張するが、本体内部が圧力調整部のバッファ空間と連通しているので、本体部内の圧力変動は緩和される。このため、本体部内での結露を抑制することができ、試験室を構成する壁体の断熱性能が劣化することを抑制することができる。

ここで、前記壁体が前記試料の出し入れ口を有している場合には、中空状に形成されるとともに内部に断熱材が配設され、前記出し入れ口を開閉可能な開閉扉と、前記断熱パネルの本体部内と前記開閉扉内とを連通する連通管と、を備えていてもよい。この態様では、試験室内の温度変化に伴い、壁体を構成する断熱パネルの内壁面温度が変化するとともに、開閉扉の内壁面の温度も変化する。このため、試験室内の温度変化に応じて断熱パネルの本体部内の空気と開閉扉内の空気が収縮又は膨張する。このとき、圧力調整部のバッファ空間によって本体部内の圧力変動が緩和される一方、連通管を通して本体部内と連通している開閉扉内の圧力変動も緩和される。このため、本体部内での結露を抑制できるとともに開閉扉内での結露を抑制することができる。したがって、開閉扉に圧力調整部を設けることなく、開閉扉での断熱性能が劣化することを抑制することができる。

以上説明したように、本発明によれば、断熱パネル内での圧力変動を緩和することができるので、断熱パネル内での結露を抑制することができ、これによって断熱パネルの断熱性能の劣化を抑制することができる。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１に示すように、本実施形態に係る環境試験装置１０は、試料Ｗを収納可能な試験室１２を備えており、この試験室１２に収納された試料Ｗに熱負荷を与えることができるものである。すなわち、この環境試験装置１０は、試料Ｗを低温と高温に交互に曝して試料Ｗに熱ストレスを与える熱衝撃試験装置、あるいは試料Ｗを所定条件の雰囲気に曝し続けて試料Ｗに熱負荷を与える恒温槽又は恒温恒湿槽として構成されている。試料Ｗとしては、例えば半導体チップが実装されたプリント基板等を挙げることができる。

環境試験装置１０は、加熱室１４、冷却室１６、及び前記試験室１２を画定する壁体１８と、この壁体１８に取り付けられた開閉扉２２とを有している。加熱室１４は、試験室１２との間で循環する空気を加熱するための部屋で、試験室１２内を昇温させるために使用される。加熱室１４には、ヒータ２４と送風機２６とが配設されている。冷却室１６は、試験室１２との間で循環する空気を冷却するための部屋で、試験室１２内を降温させるために使用される。冷却室１６には、冷却器２８と送風機３０と補助加熱器３２とが配設されている。補助加熱器３２は、試験室１２に供給される空気が目標温度よりも低温になった場合に駆動される。

試験室１２と加熱室１４との間の高温側仕切り壁３５には、吸入口３５ａと吹出し口３５ｂが設けられており、これら吸入口３５ａ及び吹出し口３５ｂにはそれぞれ開閉ダンパー３５ｃが配設されている。吸入口３５ａは、試験室１２内の空気を加熱室１４に導入するための開口部である。吹出し口３５ｂは、加熱室１４で加熱された高温の空気を試験室１２に流入させるための開口部である。開閉ダンパー３５ｃは、試験室１２内を昇温させるときに吸入口３５ａ及び吹出し口３５ｂを開放する一方、試験室１２内を降温させるときに吸入口３５ａ及び吹出し口３５ｂを閉じる。

試験室１２と冷却室１６との間の低温側仕切り壁３６には、吸入口３６ａと吹出し口３６ｂが設けられており、これら吸入口３６ａ及び吹出し口３６ｂにはそれぞれ開閉ダンパー３６ｃが配設されている。吸入口３６ａは、試験室１２内の空気を冷却室１６に導入するための開口部である。吹出し口３６ｂは、冷却室１６で冷却された低温の空気を試験室１２に流入させるための開口部である。開閉ダンパー３６ｃは、試験室１２内を降温させるときに吸入口３６ａ及び吹出し口３６ｂを開放する一方、試験室１２内を昇温させるときに吸入口３６ａ及び吹出し口３６ｂを閉じる。

壁体１８は、試験室１２を構成する壁体２０と、加熱室１４を構成する壁体１９と、冷却室１６を構成する壁体２１とからなるが、これら壁体１９，２０，２１は何れも、図２に示すように、断熱パネル４０によって構成されている。断熱パネル４０は、複数のパネル材４２が組み付けられた構成の中空状の本体部４０ａと、この本体部４０ａの内部に設けられた断熱材４０ｂとを備えている。パネル材４２は例えばステンレス板等の板金からなり、断熱パネル４０の本体部４０ａは、例えば折り曲げ加工したパネル材４２や平板状のままのパネル材４２の縁部同士を接合することによって中空状に形成されている。具体的に、室外側のパネル材４２については、パネル材４２の縁部を折り曲げ、その折り曲げられた縁部同士を重ね合わせて溶接し、接合部４２ａとしている。ここでの溶接は例えばスポット溶接とすることができる。このパネル材４２同士の接合部４２ａには、シール材４５が施されており、外部の空気が接合部４２ａを通して本体部４０ａ内になるべく侵入しないようにしている。一方、室内側のパネル材４２については、縁部を折り曲げ、その折り曲げられた縁部同士を重ねて溶接している。この溶接部４２ｃでの溶接は例えばアルゴン溶接とすることができる。アルゴン溶接により全周シールとなる。断熱材４０ｂは、グラスウール等の繊維状の断熱材４０ｂである。パネル材は板金等の金属製のため、パネル材４２を通して室内の熱が伝達し易く、その影響で、本体部４０ａ内の空気が膨張、収縮し易い。なお、冷却室１６を構成する断熱パネル４０の断熱材４０ｂは、ウレタン発泡剤等の連続気泡を有する樹脂で構成してもよい。

前記開閉扉２２は、試験室１２を構成する壁体２０に設けられた試料Ｗの出し入れ口を開閉可能に設けられている。この開閉扉２２も壁体２０と同様に断熱性を有している。すなわち、開閉扉２２は、複数のパネル材４４を中空状に組み付けるとともにその内部に断熱材２２ａが配設された構成となっている。この断熱材２２ａは、グラスウール等の繊維状の断熱材２２ａである。

環境試験装置１０には、図３に示すように、壁体２０の内部空間ＳＴと開閉扉２２の内部ＳＤとを連通する連通管４６が設けられている。この連通管４６は、開閉扉２２のヒンジ側に設けられていて、開閉扉２２の開閉動作に追従可能に構成されている。したがって、開閉扉２２の内部は、試験室１２を構成する壁体２０の内部空間ＳＴと常時連通している。

試験室１２を構成する壁体２０には、バッファ空間ＳＢを有する圧力調整部５０が設けられている。圧力調整部５０は、袋体５０ａとダクト５０ｂとを有する。袋体５０ａは、バッファ空間ＳＢを形成する部位であり、ポリエチレン、ビニル樹脂等の軟質材からなり、変形自在に構成されている。ダクト５０ｂは、袋体５０ａの内部と、試験室１２を構成する壁体２０の内部空間ＳＴとを連通させるように、一端部が袋体５０ａに接続される一方、他端部が試験室１２を構成する壁体２０の外壁２０ａに接続されている。このダクト５０ｂの他端部は、壁体２０の外壁２０ａを構成するパネル材４２を貫通して壁体２０（断熱パネル４０）の内部にまで進入している。これにより、ダクト５０ｂを介して袋体５０ａの内部ＳＢと壁体２０（断熱パネル４０）の内部空間ＳＴとの間で空気が流通可能となっている。壁体２０の内部空間ＳＴの圧力が袋体５０ａ内部の圧力よりも高ければ、壁体２０の内部空間ＳＴから袋体５０ａ内部に向かって空気が移動して袋体５０ａを膨張させる。一方、壁体２０の内部空間ＳＴの圧力が袋体５０ａ内部の圧力よりも低ければ、袋体内部から壁体２０の内部空間ＳＴに向かって空気が移動して袋体５０ａを収縮させる。

以上のように構成された環境試験装置１０の運転動作について説明する。以下に説明する運転動作は、試験室１２内の試料Ｗを高温雰囲気と低温雰囲気に交互に繰り返して曝す熱衝撃試験を行うときの運転動作である。

試験室１２内に試料Ｗをセットした状態で高温雰囲気に曝すときには、高温側仕切り壁３５の吸入口３５ａ及び吹出し口３５ｂを開放する一方、低温側仕切り壁３６の吸入口３６ａ及び吹出し口３６ｂを閉じる。そして、ヒータ２４及び送風機２６を駆動して、加熱室１４で空気を加熱するとともにこの高温に加熱された空気を加熱室１４と試験室１２との間で循環させる。これにより試験室１２内が所定の温度まで昇温し、この所定の温度に一定時間維持され、試料Ｗの高温曝しが行われる。

この高温曝しの際には、試験室１２を構成する壁体２０の内壁２０ｂが高温空気によって加熱され、その結果、壁体２０（断熱パネル４０）の内部空間ＳＴも加熱される。これに伴い、壁体２０内の空気が膨張されるが、その一部がダクト５０ｂを通して袋体５０ａ内に流れて袋体５０ａを膨らませるので、壁体２０内の圧力上昇が緩和される。また、開閉扉２２の内壁２２ｂも同様に加熱されて開閉扉２２内の空気も膨張するが、その一部が連通管４６を通して壁体２０の内部空間ＳＴに流れ込むので、開閉扉２２内の圧力上昇も緩和される。壁体２０内及び開閉扉２２内の圧力上昇が抑制されるため、壁体２０内の空気がパネル材４２同士の接合部４２ａを通して外部に漏れるのが抑制される。

一定の時間が経過すると、今度は高温側仕切り壁３５の吸入口３５ａ及び吹出し口３５ｂを閉じる一方、低温側仕切り壁３６の吸入口３６ａ及び吹出し口３６ｂを開放する。そして、冷却器２８及び送風機３０を駆動して、冷却器２８で空気を冷却するとともにこの低温に冷却された空気を冷却室１６と試験室１２との間で循環させる。これにより試験室１２内が所定の温度まで低下し、この所定の温度に一定時間維持され、試料Ｗの低温曝しが行われる。以降、高温曝しと低温曝しを交互に繰り返すことにより、試料Ｗに熱的ストレスを付加することができる。

低温曝しの際には、試験室１２を構成する壁体２０の内壁２０ｂが低温空気によって冷却され、その結果、壁体２０（断熱パネル４０）の内部空間ＳＴも冷却される。これに伴い、壁体２０内の空気が収縮されるが、袋体５０ａが縮むことで袋体５０ａ内の空気がダクト５０ｂを通して壁体２０内に流れるので、壁体２０内の圧力低下が緩和される。また、開閉扉２２の内壁２２ｂも同様に冷却されて開閉扉２２内の空気も収縮するが、壁体２０内の空気が連通管４６を通して開閉扉２２内に流れ込むので、開閉扉２２内の圧力低下も緩和される。このため、パネル材４２同士の接合部４２ａを通して壁体２０内及び開閉扉２２内に外気が流入することが抑制される。

以上説明したように、本実施形態では、断熱パネル４０の本体部４０ａ内の空気が高温になって膨張すると、この本体部４０ａ内の空気はバッファ空間ＳＢ内に流入する。このため、本体部４０ａ内が昇温したときでも本体部４０ａ内の圧力変動を緩和することができる。一方、本体部４０ａ内の空気が低温になって収縮すると、バッファ空間ＳＢ内の空気が本体部４０ａ内に流入する。このため、本体部４０ａ内が降温したときでも本体部４０ａ内の圧力変動を緩和することができる。したがって、本体部４０ａを構成するパネル材４２の接合部４２ａ等を通して外気が本体部４０ａ内に侵入することを抑制することができ、これにより、本体部４０ａ内でも結露を抑制することができる。したがって、本体部４０ａ内において断熱材４０ｂの濡れや水分の蓄積を抑制することができて、断熱性能が劣化することを抑制することができる。しかも、断熱パネル４０内で水分が蓄積されることを抑制できるので、断熱パネル４０からの水漏れが生ずることを抑制することができる。

また本実施形態では、圧力調整部５０が変形自在な袋体５０ａを備えているので、本体部４０ａ内での圧力変動に容易に追従して袋体５０ａが変形する。このため、本体部４０ａ内の温度変化量が小さい場合でも、本体部４０ａ内の圧力変動を抑制することができる。

また本実施形態では、壁体２０の内部空間ＳＴと開閉扉２２内とを連通する連通管４６を備えているので、本体部４０ａ内での結露を抑制できるとともに開閉扉２２内での結露を抑制することができる。したがって、開閉扉２２に圧力調整部５０を設けることなく、開閉扉２２での断熱性能が劣化することを抑制することができる。

なお、本発明は、前記実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更、改良等が可能である。前記実施形態では、壁体１８の内部空間Ｓが、加熱室１４を構成する壁体１９の内部空間ＳＨと、試験室１２を構成する壁体２０の内部空間ＳＴと、冷却室１６を構成する壁体２１の内部空間ＳＬとに仕切られる構成について示したが、この構成に限られるものではない。すなわち、壁体１８の内部空間Ｓが、加熱室１４を構成する壁体１９の内部空間ＳＨと、試験室１２を構成する壁体２０の内部空間ＳＴと、冷却室１６を構成する壁体２１の内部空間ＳＬとに亘る１つの空間として形成される構成であってもよい。この場合、圧力調整部５０が取り付けられる部位は、試験室１２の壁体２０の内部空間ＳＴに連通するところであれば、加熱室１４を構成する壁体１９でも、冷却室１６を構成する壁体２１でもいい。したがって、環境試験装置１０の天井を構成する壁体１９でも可能である。

前記実施形態では、壁体２０の内部空間ＳＴと開閉扉２２内とを連通する連通管４６を備えた構成を示したが、開閉扉２２の大きさや構成によっては連通管４６を省略する構成としてもよい。

前記実施形態では、圧力調整部５０が袋体５０ａとダクト５０ｂを有する構成としたが、これに限られるものではない。例えばダクト５０ｂを省略し、袋体５０ａを壁体２０に直接取り付ける構成としてもよい。なお、この場合でも壁体２０の外壁２０ａに貫通孔を設ける必要がある。また、袋体５０ａに代え、ピストンや蛇腹等の内容積を容易に変えられるバッファ空間を有するものによって構成してもよい。

また、前記実施形態では、壁体１８によって区画される室内空間が断熱壁３５，３６によって３つの空間（試験室１２、加熱室１４、冷却室１６）に仕切られた３ゾーン構成としたが、これに限られるものではない。例えば図４に示すように、壁体１８によって区画される室内空間が断熱壁によって仕切られていない一槽構造の環境試験装置７０としてもよい。この環境試験装置７０では、室内空間が試験室１２として構成されるが、この試験室１２は、仕切り板７２により、試料Ｗがセットされる試料室１２ａと、試験室１２内の空気を加熱又は冷却する空調室１２ｂとに仕切られている。仕切り板７２には、試料室１２ａと空調室１２ｂとを連通させる連通孔が設けられている。空調室１２ｂには、送風機２６、ヒータ２４、冷却器２８等が配設されている。そして、送風機２６を駆動することにより、試料室１２ａと空調室１２ｂとの間で空気が循環し、ヒータ２４を駆動することにより、試験室１２内の空気を加熱する一方、冷却器２８を駆動することにより試験室１２内の空気を冷却する。この環境試験装置７０においても、試験室１２内の空気の加熱又は冷却に伴って、壁体１８が加熱又は冷却されることにより、内部空間ＳＴ（Ｓ）内の空気が膨張又は収縮し、袋体５０ａが膨張又は収縮する。したがって、３ゾーン構成の環境試験装置１０と同様に、断熱性能の劣化や水漏れの発生を抑制することができる。なお、この一槽構造の環境試験装置７０においても、前述した種々の形態を採用することができる。

本発明の実施形態に係る環境試験装置の全体構成を概略的に示す断面図である。 前記環境試験装置の壁体の一部を概略的に示す断面図である。 前記環境試験装置の壁体の一部及び開閉扉を概略的に示す断面図である。 一槽構造の態様の環境試験装置を概略的に示す断面図である。

符号の説明

ＳＢ バッファ空間
Ｗ 試料
１０ 環境試験装置
１２ 試験室
１８ 壁体
２０ 壁体
２２ 開閉扉
２２ａ 断熱材
４０ 断熱パネル
４０ａ 本体部
４０ｂ 断熱材
４２ パネル材
４２ａ 接合部
４６ 連通管
５０ 圧力調整部
５０ａ 袋体
５０ｂ ダクト

Claims (4)

1. 複数のパネル材が組み付けられた構成の中空状の本体部と、この本体部の内側に設けられた断熱材とを備えている断熱パネルであって、
   前記本体部内と連通するバッファ空間を有し、前記本体部内の圧力変化に応じて前記バッファ空間と前記本体部内との間で空気を流動させることによって前記本体部内の圧力変化を緩和する圧力調整部を備えている断熱パネル。
2. 前記圧力調整部は、変形自在な袋体を備えている請求項１に記載の断熱パネル。
3. 試験室内の温度を変えることによって当該試験室内の試料に熱負荷を与え得る環境試験装置であって、
   請求項１又は２に記載の断熱パネルによって構成される壁体を備えている環境試験装置。
4. 前記壁体は、前記試料の出し入れ口を有しており、
   中空状に形成されるとともに内部に断熱材が配設され、前記出し入れ口を開閉可能な開閉扉と、
   前記断熱パネルの本体部内と前記開閉扉内とを連通する連通管と、を備えている請求項３に記載の環境試験装置。

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