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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Temperatursteuerung
mit einem Zirkulationsdurchgang, der die zirkulierende Strömung eines
Konstanttemperaturfluides erlaubt, und einem Wärmeübertragungsrohr, das in dem
Zirkulationsdurchgang vorgesehen ist und durch welches eine flüssige Chemikalie
fließen
kann, um Wärme zwischen
dem Konstanttemperaturfluid und der flüssigen Chemikalie über das
Wärmeübertragungsrohr zu
tauschen und dadurch die Temperatur der flüssigen Chemikalie zu steuern.
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Ein
System zur Temperatursteuerung mit einem Flüssigkeitstank, der seinen Inhalt
auf einer konstanten Temperatur hält, ist bekannt. In jüngerer Zeit wurde
bei einer bestimmten Vorrichtung zur Temperatursteuerung ein Wärmetauscher
an dem Flüssigkeitstank
vorgesehen, der ein Thermomodul aufweist, welches die Temperaturen
mit Hilfe des Peltier-Effektes steuert (vgl. JP 2000-75935 A). Der
mit dem Thermomodul ausgestattete Wärmetauscher ist in der Lage,
die Temperatursteuerung zwischen einem Aufheizen und Abkühlen umzuschalten,
indem lediglich die Richtung, in welcher elektrischer Strom aufgebracht
wird, geändert
wird. Der oben beschriebene Wärmetauscher
kann somit kompakt ausgestaltet sein und ist insbesondere geeignet
für die
Verwendung in einem kompakten Flüssigkeitstank.
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Die
in der JP 2000-75935 A beschriebene Vorrichtung zur Temperatursteuerung
umfasst einen Flüssigkeitstank,
in dem die Temperatur eines darin aufgenommenen Wärmetauschmediums
durch einen Wärmetauscher
gesteuert wird, der das Thermomodul aufweist, und ein Spulenrohr,
das in dem Flüssigkeitstank
angeordnet ist. Bei der Vorrichtung zur Temperatursteuerung wird
der Wärmetausch
zwischen der durch das Spulenrohr fließenden flüssigen Chemikalie und dem Wärmetauschmedium
zur Steuerung der Temperaturen durchgeführt, und ein Rührwerk am
Boden rührt
das Wärmetauschmedium,
um es auf einer konstanten Temperatur zu halten.
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Bei
der oben beschriebenen Vorrichtung zur Temperatursteuerung ist jedoch
das Spulenrohr einfach in den mit dem Wärmetauschmedium gefüllten Tank
eingetaucht, in dem das Rührwerk
rührt.
Es ist somit schwierig, den Wärmetausch
zwischen der durch das Spulenrohr fließenden flüssigen Chemikalie und dem Wärmetauschmedium
durchzuführen.
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Eine
andere bekannte Vorrichtung zur Temperatursteuerung, die die Temperaturen
eines Fluides in dem Tank mit Hilfe eines Wärmetauschers steuert, welcher
das Thermomodul aufweist, umfasst einen äußeren Tank, der das Fluid speichert,
einen in dem äußeren Tank
vorgesehenen inneren Tank, wobei ein Spalt zwischen den beiden Tanks
vorgesehen ist und wobei an der Seitenwand des inneren Tanks ein
Kanal ausgebildet ist, um einströmendes
Fluid aufzunehmen, und wobei an der Mitte seines Bodens eine Öffnung ausgebildet
ist, einen in das Fluid in dem inneren Tank eingetauchten Behälter zur
Speicherung der der Temperatursteuerung unterworfenen flüssigen Chemikalie,
und ein Rührelement,
das das aufgenommene Fluid durch die Öffnung an dem Boden des inneren
Tanks über
einen Zwischenraum zwischen den Seitenwänden der inneren und äußeren Tanks
mit Hilfe eines Drehflügels
führt,
die an der Mitte des Bodens an einem Bereich zwischen den äußeren und
inneren Tanks vorgesehen ist. Das Thermomodul des Wärmetauschers
ist an der Außenfläche der
Seitenwand des äußeren Tanks
so angebracht, dass die Temperatur des durch den Zwischenraum zwischen
den inneren und äußeren Tanks
fließenden
Fluides auf der Basis des Ausgabewertes eines Temperatursensors,
welcher die Fluidtemperatur erfasst, auf einen bestimmten Temperaturwert
gesteuert wird (vgl. bspw. JP 2005-127608 A).
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Bei
der oben beschriebenen Vorrichtung zur Temperatursteuerung ist ein
Behälter,
der die flüssige Chemikalie,
deren Temperatur gesteuert werden soll, aufnimmt, in dem inneren
Tank angeordnet, so dass die Wärme
von dem Konstanttemperaturfluid in dem inneren Tank auf die flüssige Chemikalie übertragen wird.
Dies kann dazu führen,
dass es lange dauert, bis die Temperatur der flüssigen Chemikalie stabilisiert
ist.
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Beschreibung
der Erfindung
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Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Temperatursteuerung
vorzuschlagen, die in der Lage ist, einen effizienten Wärmetausch
zwischen einem Konstanttemperaturfluid und einer flüssigen Chemikalie,
deren Temperatur gesteuert werden soll, zu gewährleisten, wobei die Größe des Systems
reduziert werden soll, so dass eine einfache und schnelle Temperatursteuerung
der flüssigen
Chemikalie ermöglicht
wird.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer
Vorrichtung zur Temperatursteuerung, die die einfache Ausbildung
eines raumsparenden Zirkulationskanals in dem Flüssigkeitstank erlaubt.
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Diese
Aufgabe wird mit der Erfindung im Wesentlichen durch die Merkmale
des Anspruchs 1 gelöst.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung umfasst die Vorrichtung zur Temperatursteuerung
einen Flüssigkeitstank,
in dem ein Zirkulationsdurchgang vorgesehen ist, durch welchen ein
Konstanttemperaturfluid zirkuliert, und ein Wärmetauschrohr, das in dem Zirkulationsdurchgang vorgesehen
ist und durch welches eine flüssige Chemikalie
strömt,
so dass ein Wärmetausch
zwischen der flüssigen
Chemikalie und dem Konstanttemperaturfluid über das Wärmetauschrohr zur Steuerung
einer Temperatur der flüssigen
Chemikalie durchgeführt
wird. Bei der Vorrichtung zur Temperatursteuerung wird der Zirkulationsdurchgang
durch eine Vielzahl konzentrisch angeordneter Kanäle gebildet,
die jeweils durch konzentrische Anordnung einer Vielzahl von Abschirmzylindern
mit unterschiedlichem Durchmesser um eine Mittelachse des Flüssigkeitstanks
angeordnet werden. Benachbarte dieser Kanäle stehen an gegenüberliegenden
axialen Enden abwechselnd in Verbindung miteinander, wobei der am
weitesten innen liegende Kanal mit dem am weitesten außen liegenden
Kanal über
einen Verbindungsdurchgang in Verbindung steht, der sich entlang
einer Bodenwand des Flüssigkeitstanks
erstreckt. Das Wärmeübertragungsrohr
umfasst ein Einlassrohrende, durch welchen ein Strom der flüssigen Chemikalie
aufgenommen wird, ein Auslassrohrende, durch welches die flüssige Chemikalie
abgeführt
wird, und wenigstens eine spiralförmige Wärmeübertragungsspule, die mit dem
Rohrende so verbunden ist, dass sie konzentrisch innerhalb des Kanals
angeordnet ist. An einer zentralen Position eines Bodens des Flüssigkeitstanks
ist eine Pumpe vorgesehen, um das Konstanttemperaturfluid entlang
des Zirkulationsdurchgangs zu zirkulieren.
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Vorzugsweise
ist gemäß der vorliegenden Erfindung
ein Teil der Vielzahl von Abschirmzylindern in dem Flüssigkeitstank
angeordnet, während
der verbleibende Teil an einem oberen Deckel angebracht ist, welcher
entfernbar einen oberen Bereich des Flüssigkeitstanks abdeckt. Das
Wärmeübertragungsrohr
ist an dem oberen Deckel angebracht.
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Im
Einzelnen ist eine kreisförmige
Abschirmplatte innerhalb des Flüssigkeitstanks
so vorgesehen, dass der Verbindungskanal durch die Platte und eine
Bodenwand des Flüssigkeitstanks
definiert wird. Die Vielzahl von Abschirmzylindern besteht aus den inneren
Zylindern mit einem kleinen Durchmesser, dem äußeren Zylinder mit einem großen Durchmesser
und dem dazwischen liegenden Zylinder mit einem mittleren Durchmesser,
wobei der innere Zylinder und der äußere Zylinder nach oben gerichtet sind,
um an den inneren und äußeren Umfangsbereichen
der Platte angebracht zu werden, während der mittlere Zylinder
nach unten gerichtet ist, um an dem oberen Deckel angebracht zu
werden, so dass er zwischen dem inneren Zylinder und dem äußeren Zylinder
angeordnet wird.
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In
diesem Fall besteht der Zirkulationsdurchgang aus dem Kanal zwischen
der Seitenwand des Flüssigkeitstanks
und dem äußeren Zylinder,
dem Kanal, der durch den äußeren Zylinder
und den mittleren Zylinder gebildet wird, dem Kanal, der durch den
mittleren Zylinder und den inneren Zylinder gebildet wird, dem Kanal
innerhalb des inneren Zylinders und dem Verbindungsdurchgang.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung umfasst das Wärmeübertragungsrohr
eine Vielzahl von konzentrisch angeordneten Wärmeübertragungsspulen, die jeweils
einen anderen Durchmesser aufweisen, so dass sie einzeln in der
Vielzahl von Kanälen
des Zirkulationsdurchgangs aufgenommen werden können.
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Alternativ
kann das System so aufgebaut sein, dass ein mit der flüssigen Chemikalie
gefüllter Behälter in
dem Zylinder an der am weitesten innen liegenden Position angeordnet
ist und von einer Innenfläche
des Zylinders einen Abstand aufweist, um einen Spalt für die Zufuhr
des Konstanttemperaturfluides zu bilden. Das Einlassrohrende des
Wärmeübertragungsrohres
erstreckt sich zu der Position, an welcher das Einlassrohrende in
die flüssige
Chemikalie des Behälters
eingetaucht ist.
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In
Weiterbildung der vorliegenden Erfindung umfasst der Flüssigkeitstank
vorzugsweise einen Wärmetauscher
zur Einstellung einer Temperatur des Konstanttemperaturfluides.
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Bei
der Vorrichtung zur Temperatursteuerung mit dem oben beschriebenen
Aufbau wird der Zirkulationsdurchgang durch konzentrische Anordnung
einer Vielzahl von Abschirmzylindern, die jeweils einen anderen
Durchmesser aufweisen, innerhalb des Flüssigkeitstanks gebildet. Dies
ermöglicht es,
einen langen Zirkulationsdurchgang für den Wärmeaustausch in dem begrenzten
Raum innerhalb des Flüssigkeitstanks
auszubilden. Der oben beschriebene Aufbau und die Pumpe, die in
dem Flüssigkeitstank
zur Zirkulation des Konstanttemperaturfluides entlang des Zirkulationsdurchgangs
vorgesehen ist, ermöglichen
es, die Strömungsrate
des um das Wärmeübertragungsrohr
in dem Zirkulationsdurchgang fließenden Konstanttemperaturfluides
zu erhöhen.
Dementsprechend wird der Wärmeaustausch
zwischen dem Konstanttemperaturfluid und der durch das Wärmeübertragungsrohr
fließenden flüssigen Chemikalie
wirksam durchgeführt,
was zu einer einfachen und schnellen Steuerung der flüssigen Chemikalie
auf die konstante Temperatur führt.
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Auf
diese Weise ist die Vorrichtung zur Temperatursteuerung gemäß der vorliegenden
Erfindung in der Lage, den Wärmetausch
zwischen dem temperaturgesteuerten Konstanttemperaturfluid und der flüssigen Chemikalie,
deren Temperatur gesteuert werden soll, wirksam und effizient durchzuführen, wobei
die Größe des Systems
reduziert wird. Dies führt
zu einer einfachen und schnellen Temperatursteuerung der flüssigen Chemikalie.
Außerdem
kann der lange Zirkulationsdurchgang einfach innerhalb des Flüssigkeitstankes
ausgebildet werden, wodurch Platz gespart wird.
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Weiterbildungen,
Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten
der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung
von Ausführungsbeispielen
und der Zeichnung. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich
dargestellten Merkmale für
sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfin dung,
unabhängig
von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
ein Längsschnitt
durch einen wesentlichen Bereich einer Vorrichtung zur Temperatursteuerung
gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung,
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2 ist
eine teilweise aufgebrochene Vorderansicht eines Wärmeübertragungsrohres,
das bei der ersten Ausführungsform
eingesetzt wird,
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3 ist
ein Längsschnitt
durch einen bei der ersten Ausführungsform
eingesetzten Deckel,
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4 ist
ein Längsschnitt
einer Anordnung mit einem Flüssigkeitstank
und einem Gehäuse,
die bei der ersten Ausführungsform
eingesetzt werden,
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5 ist
ein Längsschnitt
durch einen wesentlichen Bereich einer Vorrichtung zur Temperatursteuerung
gemäß einer
zweiten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung,
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6 ist
ein Längsschnitt
durch einen wesentlichen Bereich einer Vorrichtung zur Temperatursteuerung
gemäß einer
dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, und
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7 ist
ein Längsschnitt
durch einen wesentlichen Bereich einer Vorrichtung zur Temperatursteuerung
gemäß einer
vierten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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Detaillierte
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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Ausführungsformen
von Temperatursteuervorrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung werden
nachfolgend mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert.
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Die 1 bis 4 zeigen
eine Vorrichtung zur Temperatursteuerung gemäß einer ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Die Vorrichtung 1A zur Temperatursteuerung
umfasst einen Flüssigkeitstank 3,
in dem ein Konstanttemperaturfluid aufgenommen ist und durch einen
Wärmetauscher 30,
der ein Thermomodul 31 aufweist, auf eine konstante Temperatur
gesteuert wird, einen Zirkulationsdurchgang 4, der in dem
Flüssigkeitstank 3 ausgebildet
ist und durch den das Konstanttemperaturfluid strömen kann,
ein Wärmeübertragungsrohr 5 mit
spiralförmigen
Wärmeübertragungsspulen 5a und 5b, die
in dem Zirkulationsdurchgang 4 vorgesehen sind, ein Gehäuse 2,
das den Flüssigkeitstank 3 aufnimmt, und
eine Pumpe 21, die in der Mitte einer Bodenwand 3a des
Flüssigkeitstanks 3 angeordnet
ist, um das Konstanttemperaturfluid, insbesondere eine Konstanttemperaturflüssigkeit,
entlang des Zirkulationsdurchgangs 4 zu zirkulieren.
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In 1 wird
die Richtung der flüssigen
Chemikalie, die durch das Wärmeübertragungsrohr 5 fließt, durch
dünne Pfeile
angedeutet. Die Richtung des durch den Zirkulationsdurchgang zirkulierenden Konstanttemperaturfluides
wird durch Umrisspfeile dargestellt. Als flüssige Chemikalie, die dem Wärmeübertragungsrohr 5 zugeführt wird,
kann bspw. eine solche flüssige
Chemikalie eingesetzt werden, wie sie für das MO-CVD-Verfahren (metallorganische chemische
Dampfablagerung) eingesetzt wird. Es besteht jedoch keine Einschränkung hierauf.
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Als
nächstes
wird die Temperatursteuervorrichtung 1A im Detail erläutert. Mit
Bezug auf die 1, 3 und 4 ist
der Flüssigkeitstank 3 wie ein
Zylinder ausgebildet, dessen oberer Bereich geöffnet und dessen unterer Bereich
geschlossen ist. Der Flüssigkeitstank 3 ist
in dem Gehäuse 2 aufgenommen.
Ein oberer Deckel 11 ist lösbar an einer oberen Wand 2a des
Gehäuses 2 angebracht.
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Das
Wärmeübertragungsrohr 5 umfasst
die spiralförmigen
Wärmeübertragungsspulen 5a und 5b,
die jeweils einen anderen Durchmesser aufweisen und konzentrisch
angeordnet sind, wie es in den 1 und 2 dargestellt
ist. Das Wärmeübertragungsrohr 5 umfasst
außerdem
ein Einlassrohrende 5c, das mit einem oberen Ende der inneren
Wärmeübertragungsspule 5a,
die einen kleineren Durchmesser aufweist, in Verbindung steht, um
das Einströmen
der flüssigen
Chemikalie zu ermöglichen, und
ein Auslassrohrende 5d, das mit einem oberen Ende der äußeren Wärmeübertragungsspule 5b,
die einen größeren Durchmesser
aufweist, in Verbindung steht, um die flüssige Chemikalie abzuführen. Die
beiden Wärmeübertragungsspulen 5a und 5b stehen
miteinander an ihren jeweiligen unteren Enden in Verbindung.
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Die
Einlass- und Auslassrohrenden 5c und 5d haben
eine geradlinige (lineare) Gestalt und treten durch den oberen Deckel 11 hindurch,
so dass sie nach oben vorstehen und das Wärmeübertragungsrohr 5 an
dem oberen Deckel 11 halten.
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Der
Wärmetauscher 30 wird
durch Aufeinanderstapeln der Thermomodule 31, die die Wärmesteuerung
mit Hilfe des Peltier-Effektes durchführen, einer Wärmeübertragungsplatte 33,
die Wärme durch
eine Seitenwand 3b des Flüssigkeitstanks 3 überträgt, und
eines Wärmeabgabebereiches 32, durch
welchen Kühlwasser
oder dgl. strömen
kann, gebildet. Ein Temperatursensor 36 ist an der Bodenwand 3a des
Flüssigkeitstanks 3 angebracht,
um die Temperatur des Fluides innerhalb des Flüssigkeitstanks 3 zu
erfassen. Das Thermomodul 31 und der Temperatursensor 36 sind
mit einer nicht dargestellten Steuerung verbunden, die die Temperatur des
Fluides in dem Flüssigkeitstank 3 auf
der Basis von Ausgabewerten des Temperatursensors 36 auf eine
festgelegte Temperatur steuert.
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Der
oben beschriebene Wärmetauscher 30, der
Temperatursensor 36 und die Steuerung für das Thermomodul 31 bilden
eine Temperatursteuereinheit zur Steuerung der Temperatur des Konstanttemperaturfluides
in dem Flüssigkeitstank 3.
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Bei
dieser Ausführungsform
umfasst der Wärmetauscher 30 vier
Thermomodule 31, die an der Außenfläche der Seitenwand 3b des
Flüssigkeitstanks 3 angebracht
sind und im Wesentlichen die ganze Länge der Seitenwand 3b abdecken.
Sie können
jedoch auch in beliebiger Weise entsprechend den Temperatursteuerbedingungen
vorgesehen sein.
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Der
Zirkulationsdurchgang 4 wird durch eine Vielzahl von konzentrischen
ersten bis vierten Kanälen 8a bis 8d gebildet
(vgl. 1). Insbesondere wird das Innere des Flüssigkeitstanks 3 durch
eine Vielzahl von Abschirmzylindern 7a bis 7c unterteilt,
die jeweils einen anderen Durchmesser aufweisen und konzentrisch
um eine Mittelachse L angeordnet sind, so dass sie die konzentrisch
angeordneten Kanäle 8a bis 8d bilden.
Die benachbarten Kanäle
stehen miteinander an abwechselnden gegenüberliegenden axialen Enden
in Verbindung, wobei das untere Ende des am weitesten innen liegenden
ersten Kanals 8a, der sich in der Mitte des Flüssigkeitstanks 3 entlang der
axialen Mittelachse L erstreckt, mit dem unteren Ende des am weitesten
außen
liegenden vierten Kanals 8d über einen Verbindungsdurchgang 13 in
Verbindung steht, der sich in Umfangsrichtung entlang der Bodenwand 3a des
Flüssigkeitstanks 3 erstreckt. Hierdurch
wird ein einziger durchgängiger
Strömungsdurchgang
gebildet. Die oben beschriebenen beiden Wärmeübertragungsspulen 5a und 5b des Wärmeübertra gungsrohres 5 sind
konzentrisch in den zweiten und dritten Kanälen 8b und 8c an
Positionen aufgenommen, die zwischen den oben beschriebenen Kanälen 8a und 8d liegen.
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Zwischen
der in dem Kanal 8b aufgenommenen Wärmeübertragungsspule 5a und
den Wandflächen
der Zylinder 7a, 7b, die den Kanal 8b bilden,
ist ein konstanter Spalt vorgesehen. In ähnlicher Weise ist zwischen
der Wärmeübertragungsspule 5b und den
Wandflächen
der Zylinder 7b, 7c, die den Kanal 8c bilden,
ein konstanter Spalt vorgesehen. Die Größe des Spaltes kann die Strömungsrate
des Konstanttemperaturfluides, das durch diese Spalte fließt, beeinflussen.
Die Strömungsrate
des Konstanttemperaturfluides, das um die Wärmeübertragungsspulen 5a und 5b fließt, kann
die Wärmeübertragungsleistung
beeinflussen. Es ist daher notwendig, den Abstand zwischen Wandflächen der
Kanäle 8a bis 8d,
den Durchmesser des Wärmeübertragungsrohres 5,
die Größe des Spalts
unter Berücksichtigung der
Beziehung zwischen der Strömungsrate
des von der Pumpe 21 geförderten Fluides und des Spaltes so
einzustellen, dass die Strömungsrate
des um die Wärmeübertragungsspulen 5a und 5b strömenden Konstanttemperaturfluides
auf eine festgelegte Strömungsrate
gesteuert wird.
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Bei
der dargestellten Ausführungsform
ist der Zylinder 7a der Abschirmzylinder 7a bis 7c ein
innerer Zylinder mit einem kleinen Durchmesser, der Zylinder 7c ist
ein äußerer Zylinder
mit einem großen Durchmesser
und der Zylinder 7b ist ein dazwischen liegender, mittlerer
Zylinder mit einem mittleren Durchmesser, der zwischen den Zylinders 7a und 7c angeordnet
ist. Mit Bezug auf die 1, 3 und 4 sind
der innere Zylinder 7a und der äußere Zylinder 7c an
einer kreisförmigen
Abschirmplatte 12 angebracht, die mit einem festgelegten
Abstand oberhalb der Bodenwand 3a des Flüssigkeitstanks 3 vorgesehen
ist, und erstrecken sich nach oben, wobei sich ihre oberen Enden
unterhalb des Niveaus der Konstanttemperaturflüssigkeit in dem Flüssigkeitstank 3 öffnen. Der
mittlere Zylinder 7b ist einstückig an dem oberen Deckel 11 angebracht,
so dass er sich nach unten erstreckt, wobei sein unteres Ende an
einer Position etwas oberhalb der Abschirmplatte 12 offen
ist.
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Die
Abschirmplatte 12 hat eine kreisförmige Gestalt und eine Öffnung 12a,
die durch ihren mittleren Bereich so ausgebildet ist, dass der Verbindungsdurchgang 13 durch
die Abschirmplatte 12 und die Bodenplatte 3a gebildet
wird. Der innere Zylinder 7a und der äußere Zylinder 7c sind
an inneren bzw. äußeren Umfangskanten
der Abschirmkante 12 angebracht.
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Der
Zirkulationsdurchgang 4 wird durch den Verbindungsdurchgang 13,
der durch die Abschirmplatte 12 und die Bodenwand 3a des
Flüssigkeitstanks 3 definiert
wird, den vierten Kanal 8d, der durch den äußeren Zylinder 7c und
die Seitenwand 3b des Flüssigkeitstanks 3 definiert
wird, den dritten Kanal 8c, der durch den äußeren Zylinder 7c und
den mittleren Zylinder 7b definiert wird, den zweiten Kanal 8b,
der durch den mittleren Zylinder 7b und den inneren Zylinder 7a definiert
wird, und den ersten Kanal 8a innerhalb des inneren Zylinders 7a gebildet.
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Die
Pumpe 21 umfasst ein Rührwerk 22,
das in der Mitte des Bodens des Flüssigkeitstanks 3 unterhalb
der Öffnung 12a,
die in der Mitte der Abschirmplatte 12 ausgebildet ist,
angeordnet ist. Die Pumpe 21 ermöglicht es dem Rührwerk 22,
das von dem Kanal 8a innerhalb des inneren Zylinders 7a durch
die mittlere Öffnung 12a der
Abschirmplatte 12 zu dem Verbindungsdurchgang 13,
der durch die Abschirmplatte 12 und die Bodenwand 3a des
Flüssigkeitstanks 3 gebildet
wird, nach unten zu dem Verbindungsdurchgang 13 fließende Konstanttemperaturfluid
zu führen.
Das Konstanttemperaturfluid wird durch den vierten Kanal 8d,
der durch den am weitesten außen
liegenden Zylinder 7c und die Seitenwand 3b des
Flüssigkeitstanks 3 gebildet
wird, nach oben geführt.
Die Strömung
wird so geführt,
dass sie von dem oberen Ende des Zylinders 7c durch den
dritten Kanal 8c hinab fällt, um vorbei an dem unteren
Ende des mittleren Zylinders 7b den zweiten Kanal 8b zu erreichen.
Sie wird dann durch den zweiten Kanal 8b nach oben vorbei
an dem oberen Ende des inneren Zylinders 7a und dann weiter
zu dem ersten Kanal 8a in dem inneren Zylinder 8a geführt. Das
Konstanttemperaturfluid wird dann durch die Pumpe 21 wieder zu
dem Verbindungsdurchgang 13 gefördert.
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Das
Wärmeübertragungsrohr 5 ist
an dem oberen Deckel 11 so angebracht, dass seine Endbereiche 5c und 5d,
durch welche die flüssige
Chemikalie aufgenommen und abgeführt
wird, nach oben vorstehen. Die beiden Wärmeübertragungsspulen 5a und 5b mit
dem kleineren bzw. dem größeren Durchmesser
sind innerhalb und außerhalb
des Zylinders 7b, der an dem oberen Deckel 11 angebracht
ist, angeordnet. Die Spulen erstrecken sich parallel zu dem Zylinder 7b.
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Die
Vielzahl nebeneinander liegender Kanäle 8a bis 8d wird
durch die Zylinder 7a und 7c in dem Flüssigkeitstank 3 und
den Zylinder 7b, der an dem oberen Deckel 11 angebracht
ist, nur durch Anbringen des oberen Deckels 11 an dem Flüssigkeitstank 3 gebildet.
Die spiralförmigen
Wärmeübertragungsspulen 5a und 5b des
Wärmeübertragungsrohres 5 können in
den Kanälen 8b bzw. 8c aufgenommen werden.
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5 zeigt
eine Vorrichtung zur Temperatursteuerung gemäß einer zweiten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung. Bei der Vorrichtung 1B zur Temperatursteuerung
gemäß der zweiten
Ausführungsform
ist ein Behälter 37,
der mit einer flüssigen
Chemikalie 38 gefüllt
ist, in dem am weitesten innen liegenden Zylinder 7a, der
an dem Innenumfang der Abschirmplatte 12 angebracht ist,
vorgesehen, wobei ein Spalt gegenüber der inneren Fläche des Zylinders 7a verbleibt,
so dass die flüssige
Chemikalie von dem Behälter 37 dem
Wärmeübertragungsrohr 5 zugeführt wird.
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Im
Einzelnen ist eine Durchgangsöffnung 39 durch
den oberen Deckel 11 ausgebildet, so dass der Behälter 37 durch
ihn hindurch treten kann. In dem Zustand, in dem der Behälter 37 in
die Durchgangsöffnung 39 eingesetzt
ist, wobei sein unteres Ende die Position in der Nähe des unteren
Endes des Abschirmzylinders 7a erreicht, ist das obere
Ende des Behälters 37 oberhalb
des oberen Endes 11 zur Umgebung offen.
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Beide
Rohrenden 5c und 5d des oben genannten Wärmeübertragungsrohres 5 sind
an dem oberen Deckel 11 angebracht, wobei das Rohrende 5c,
durch welches der Strom der flüssigen
Chemikalie aufgenommen wird, in ein Saugrohr 5e übergeht, dessen
Endbereich in die flüssige
Chemikalie 38 in den Behälter 37 eingetaucht
ist. Das Rohrende 5d, durch welches die flüssige Chemikalie
abgeführt wird,
ist mit einem Rohr verbunden, das eine Pumpe 41 zum Ansaugen
der flüssigen
Chemikalie aufweist.
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Bei
der zweiten Ausführungsform
kann die flüssige
Chemikalie in dem Behälter 37 innerhalb
des Abschirmzylinders 7a vorab der Temperatursteuerung
ausgesetzt werden, wodurch die Wirksamkeit der Temperatursteuerung
weiter verbessert wird.
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Da
der übrige
Aufbau und die Betriebsweise der zweiten Ausführungsform denen der ersten
Ausführungsform
gemäß 1 entspricht,
werden die gleichen Elemente wie bei der ersten Ausführungsform
mit gleichen Bezugszeichen versehen. Insoweit wird auf die obige
Beschreibung verwiesen.
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6 zeigt
eine Vorrichtung zur Temperatursteuerung gemäß einer dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Wie bei der ersten Ausführungsform
hat die Vorrichtung 1C zur Temperatursteuerung eine Vielzahl
nebeneinander angeordneter Kanäle 8a bis 8d,
die durch die Vielzahl von Abschirmzylin dern 7a bis 7c in
dem Flüssigkeitstank 3 gebildet
wird. Die oben beschriebenen Kanäle 8a bis 8d und
der Verbindungsdurchgang 13 bilden den Zirkulationsdurchgang 4.
Der Aufbau des Wärmeübertragungsrohres 5 unterscheidet
sich jedoch von dem gemäß der ersten
Ausführungsform.
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Im
Einzelnen ist im Vergleich zu der ersten Ausführungsform, bei welcher das
Wärmeübertragungsrohr 5 durch
zwei spiralförmige
Wärmeübertragungsspulen 5a und 5b mit
kleinem und größeren Durchmesser
gebildet wird, das Wärmeübertragungsrohr 5 gemäß der dritten
Ausführungsform
lediglich durch eine einzelne spiralförmige Wärmeübertragungsspule 5f gebildet.
Die Wärmeübertragungsspule 5f entspricht
der Wärmeübertragungsspule 5b,
die als großer
Durchmesserbereich des Wärmeübertragungsrohres 5 mit
den beiden Wärmeübertragungsspulen 5a und 5b bei
der ersten Ausführungsform
dient. Dementsprechend ist die Wärmeübertragungsspule 5f innerhalb
des dritten Kanals 8c außerhalb des mittleren Zylinders 7b,
der an dem oberen Deckel 11 angebracht ist, angeordnet.
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Das
Rohrende 5c des Wärmeübertragungsrohres 5,
durch welches die Strömung
der flüssigen Chemikalie
aufgenommen wird, ist mit dem unteren Ende der Wärmeübertragungsspule 5f verbunden und
tritt durch den zweiten Kanal 8b hindurch, so dass es nach
oben von dem oberen Deckel 11 vorsteht. Das Rohrende 5d,
durch welches die flüssige Chemikalie
abgeführt
wird, ist mit dem oberen Ende der Wärmeübertragungsspule 5f verbunden
und tritt durch den dritten Kanal 8c hindurch, so dass
es nach oben von dem oberen Deckel 11 vorsteht.
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Bei
der dritten Ausführungsform
wird der Wärmeübertragungsbereich
kleiner als bei der ersten Ausführungsform,
da die Wärmeübertragungsspule 5f des
Wärmeübertragungsrohres 5 nur
eine einzelne Schicht aufweist. Da der Zirkulationsdurchgang 4, der
in dem Flüssigkeitstank 3 ausgebildet
ist, aber der gleiche ist wie bei der ersten Ausführungsform, kann
die gleiche Vorrichtung gemäß der geforderten Temperatursteuereigenschaften
eingesetzt werden.
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Da
der übrige
Aufbau und die Betriebsweise der dritten Ausführungsform die gleichen sind
wie bei der ersten Ausführungsform,
werden die gleichen Elemente wie bei der in 1 gezeigten
Ausführungsform
mit gleichen Bezugszeichen versehen. Insoweit wird auf die obige
Beschreibung verwiesen.
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7 zeigt
eine Vorrichtung zur Temperatursteuerung gemäß einer vierten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Bei der Vorrichtung 1D zur Temperatursteuerung
gemäß der vierten
Ausführungsform
umfasst das Wärmeübertragungsrohr 5 eine
einzelne spiralförmige
Wärmeübertragungsspule 5g.
Der Aufbau ist somit ähnlich
wie bei der dritten Ausführungsform.
Die Wärmeübertragungsspule 5g hat
aber einen Durchmesser, der kleiner ist als der der Wärmeübertragungsspule 5f bei
der dritten Ausführungsform.
Dies entspricht der Wärmeübertragungsspule 5a mit
dem kleinen Durchmesser bei dem Wärmeübertragungsrohr 5 gemäß der ersten Ausführungsform.
Dementsprechend ist die Wärmeübertragungsspule 5g in
dem zweiten Kanal 8b innerhalb des mittleren Abschirmzylinders 7b angeordnet,
der an dem oberen Deckel 11 angeordnet ist.
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Das
Rohrende 5c des Wärmeübertragungsrohres 5,
durch welches der Strom der flüssigen
Chemikalie aufgenommen wird, ist mit dem unteren Ende der Wärmeübertragungsspule 5g verbunden
und tritt so durch den dritten Kanal 8c hindurch, dass
er nach oben aus dem oberen Deckel 11 vorsteht. Das Rohrende 5d,
durch welches die flüssige
Chemikalie abgeführt
wird, ist mit dem oberen Ende der Wärmeübertragungsspule 5g verbunden
und tritt so durch den zweiten Kanal 8b hindurch, dass
es nach oben aus dem oberen Deckel 11 vorsteht.
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Der übrige Aufbau
und die Betriebsweise der vierten Ausführungsform sind die gleichen
wie bei der dritten Ausführungsform
gemäß 6.
Die gleichen Elemente wie bei der dritten Ausführungsform werden somit mit
gleichen Bezugszeichen versehen. Insoweit wird auf die obige Beschreibung
verwiesen.
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Der
Zirkulationsdurchgang 4 wird durch konzentrische Anordnung
der Vielzahl von Abschirmzylindern 7a bis 7c,
die jeweils andere Durchmesser aufweisen, innerhalb des Flüssigkeitstanks 3 gebildet.
Dies ermöglicht
es, den langen Zirkulationsdurchgang 4 für den Wärmetausch
in dem begrenzten Raum des Flüssigkeitstanks 3 einfach
auszubilden. Der oben beschriebene Aufbau und die Pumpe 21,
die in dem Flüssigkeitstank 3 vorgesehen
ist, um das Konstanttemperaturfluid entlang des Zirkulationsdurchgangs 4 zu
zirkulieren, ermöglichen
es, die Strömungsrate
des um das Wärmeübertragungsrohr 5 in
dem Zirkulationsdurchgang 4 fließenden Konstanttemperaturfluides
zu erhöhen.
Als Folge hiervon kann der Wärmeaustausch
zwischen dem Konstanttemperaturfluid und der durch das Wärmeübertragungsrohr 5 fließenden flüssigen Chemikalie
in ausreichendem Maße
durchgeführt
werden, wobei der Platz für
das System verringert wird. Dies führt zu einer einfachen und
schnellen Steuerung der flüssigen Chemikalie
auf die konstante Temperatur.
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Ein
Teil der Vielzahl von Abschirmzylindern 7a bis 7c ist
in dem Flüssigkeitstank 3 angeordnet. Der
verbleibende Teil ist an dem oberen Deckel 11 angebracht.
Das Wärmeübertragungsrohr 5 ist
ebenfalls an dem oberen Deckel 11 angebracht. Dementsprechend
kann der Zirkulationsdurchgang 4, der durch die Kanäle 8a bis 8d definiert
wird, einfach durch Anbringen des oberen Deckels 11 an
dem Flüssigkeitstank 3 ausgebildet
werden. Das Wärmeübertragungsrohr 5 kann
ebenfalls innerhalb des festgelegten Raumes angeordnet werden.
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Die
Vorrichtung zur Temperatursteuerung gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung wurde oben beschrieben. Es versteht sich, dass die vorliegende
Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist
sondern dass beliebige Modifikationen möglich sind, ohne den Schutzbereich
der beigefügten
Ansprüche zu
verlassen.
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Bspw.
ist bei den ersten bis dritten Ausführungsformen das Wärmeübertragungsrohr 5 aus
einer oder zwei spiralförmigen
Wärmeübertragungsspulen
geformt. Das Wärmeübertragungsrohr
kann jedoch auch so aufgebaut sein, dass es drei oder mehr Wärmeübertragungsspulen
aufweist.
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Für den Fall,
dass das Wärmeübertragungsrohr 5 drei
oder mehr nebeneinander angeordnete Wärmeübertragungsspulen aufweist,
muss die Zahl der Abschirmzylinder, die in dem Flüssigkeitstank aufgenommen
sind und/oder die an dem oberen Deckel angebracht sind, angepasst
werden, um die Zahl der hierdurch definierten Kanäle zu erhöhen und
die zusätzlichen
Wärmeübertragungsspulen
aufnehmen zu können.