JP2013232603A - 温度制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の配管対に選択的に熱媒体を供給可能な構成であっても被温度制御対象物に対し安定した温度制御を行いうる温度制御装置を提供する。
【解決手段】被温度制御対象部に熱媒体を供給する第１供給配管４１，５１と、被温度制御対象部から排出される熱媒体が流れる第１戻り配管４２，５２とを一対として構成される複数の配管対４，５と、戻り配管４２，５２から戻る熱媒体に温度制御をした上でこれを第１供給配管４１，５１に送る冷却装置２と、複数の配管対４，５の全部又はその一部を選択的に冷却装置２に接続するバルブV11,V12,V21,V22と、複数の配管対４，５に設けられ供給配管４１，５１を流れる熱媒体を被温度制御対象部８，９をバイパスして冷却装置２に戻すバイパス流路６Ａ，７Ａと、バイパス流路６Ａ，６Ｂを開閉するバルブM14,V15とを設ける。
【選択図】 図１

Description

本発明は温度制御装置に係り、流路を流れる熱媒体により被温度制御対象物の温度制御を行う温度制御装置に関する。

例えば、被温度制御対象物の温度を一定に保つ装置として、温度制御装置が知られている。この温度制御装置は、被温度制御対象物が装着される被温度制御対象部と、この被温度制御対象部に対して熱冷媒を供給する温度制御部とを有している。被温度制御対象部に供給される熱冷媒の温度は温度制御部で制御され、よって、この温度制御された熱媒体と被温度制御対象物との間で熱交換を行わせることにより、被温度制御対象物の温度を所定温度に保つことが可能となる。

また、被温度制御対象物が複数存在する場合、複数の被温度制御対象部を設ける必要がある。しかしながら、複数の被温度制御対象部の個々に対して温度制御部を設ける構成では、温度制御装置が大型化しランニングコストの上昇してしまう。そこで、一つの温度制御部により、複数の被温度制御対象部に対して熱冷媒を供給できるよう構成された温度制御装置が提案されている（特許文献１）。

図４は、従来における温度制御装置の一例を示している。同図に示す温度制御装置１００は、温度制御を必要とする第１被温度制御対象部１０８と第２被温度制御対象部１０９の二つの系統を一つの冷却装置１０２で温度制御する構成としている。

第１被温度制御対象部１０８には第１供給配管１４１と第１戻り配管１４２で一対をなす第１配管対１０４が接続されている。また、第２被温度制御対象部１０９には、第２供給配管１５１と第２戻り配管１５２で一対をなす第２配管対１０５が接続されている。

第１及び第２被温度制御対象部１０８，１０９には、冷却装置１０２及びヒータタンク１１８で温度制御された熱冷媒が、第１及び第２ポンプＰ１，Ｐ２により第１及び第２供給配管１４１，１５１を介して供給される。これにより、第１及び第２被温度制御対象部１０８，１０９に装着された各被温度制御対象は所定の温度に温度制御される。

第１及び第２被温度制御対象部１０８，１０９から排出された熱冷媒は、第１及び第２戻り配管１４２，１５２を介して冷却装置１０２の熱交換器１１４に送られ、再び冷却装置１０２において所定の温度に温度制御される。

特開２００４−２２６０１５号公報

ところで、図４に示すような複数の系統を有する温度制御装置１００においては、必ずしも全部の系統に対して温度制御処理を行うとは限らない。即ち、第１被温度制御対象部１０８又は第２被温度制御対象部１０９のいずれか一方にのみ温度制御を行うことがある。

よって、上記のように２系統を有する温度制御装置１００においては、第１又は第２のいずれか一方の系統のみが稼動した状態と、第１及び第２の双方の系統が稼動している状態では、熱交換器１１４に流入する熱媒体の流入量に変化が発生する。

具体的には、第１又は第２の系統のみが稼動した場合に冷却装置１０２に流入する熱媒体の流量は、第１及び第２系統の双方を稼動した場合に冷却装置１０２に流入する熱媒体の流量の半分となる。

一方、冷却装置２は熱交換器１１４、圧縮機１１５、凝縮器１１６、温度調整バルブＶＨ、及び膨張バルブＶＭ等により構成されており、この冷却装置１０２の冷凍能力は圧縮機１１５の周波数、温度調整バルブＶＨ及び膨張バルブＶＭの弁開度等により決定される。この冷却装置１０２の冷凍能力は、被温度制御対象物の温度を所望する温度に温度制御可能な冷凍能力に設定される。

このため、被温度制御対象物に対する制御温度帯が同じであっても、温度制御装置１００の稼動条件によって必要となる冷却装置１０２の冷凍能力が大きく変化する。

仮に最大負荷を想定し、冷却装置１０２の冷凍能力を第１及び第２系統の双方が共に稼動した場合に対応できるように設定したとする。この場合、第１及び第２系統の双方が共に稼動した場合には被温度制御対象物は適正に温度制御される。

しかしながら，第１又は第２の系統のいずれか一方のみが稼動した場合、被温度制御対象物の数に対して冷却装置１０２の冷凍能力が大きくなり過ぎ、過冷却状態となってしまう。また、熱交換器１１４内での熱媒体の流速が遅くなることから、冷却装置１０２の温度が大きく変動し、熱媒体の温度が不安定になる。

図５は、温度制御装置１００により被温度制御対象物の温度制御した時の、被温度制御対象物の温度変化を示している。なお同図に示す例では、冷却装置１０２の冷凍能力は、第１及び第２系統の双方を稼動した場合に対応できる冷凍能力に設定されている。また、同図に示すのは、第１被温度制御対象部１０８に装着された被温度制御対象物の温度変化である。

図５において、時間t1〜t2は第１及び第２系統の双方を稼動した時の温度特性を示し、時間t3以降は第１系統のみを稼動した時の温度特性を示している。同図に示されるように、時間t1〜t2では温度特性が安定していることが分かる。これに対し、時間t3以降は第１系統のみを稼動した時の温度特性を示しており、一方のみの稼動では熱媒体の温度が不安定になることが分かる。

一方、冷却装置１０２の冷凍能力を第１又は第２の系統の一方のみが稼動する最低負荷を想定して設定した場合には、最大負荷において必要な冷凍能力が取れない問題が発生する。よって、この場合にも熱媒体の温度が不安定になる。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、複数系統の配管対に選択的に熱媒体を供給可能な構成であっても被温度制御対象物に対し安定した温度制御を行いうる温度制御装置を提供することを目的とする。

上記の課題は、第１の観点からは、
複数の被温度制御対象部にそれぞれ熱媒体を供給する供給配管と、該複数の被温度制御対象部からそれぞれ排出される前記熱媒体が流れる戻り配管とを一対として構成される複数の配管対と、
前記配管対と接続されており、前記被温度制御対象部から還流される前記熱媒体の温度が所定温度となるよう温度制御を行う第１の温度制御部と、
前記複数の被温度制御部の全部又はその一部を、選択的に前記第１の温度制御部に接続する接続手段と、
複数の前記配管対に設けられ、前記被温度制御対象部をバイパスして前記供給配管を流れる前記熱媒体を前記第１の温度制御部に戻すバイパス流路と、
前記バイパス流路を開閉する開閉手段と、
を設けたことを特徴とする温度制御装置により解決することができる。

開示の温度制御装置によれば、複数系統のいずれかが停止されても、当該停止された系統を流れる熱媒体はバイパス流路を通り第１の温度制御部に戻されるため、第１の温度制御部には常に一定の熱媒体が流入し、よって被温度制御対象物に対して安定した温度制御を行うことができる。

図１は、本発明の第１実施形態である温度制御装置の構成図である。 図２は、本発明の第２実施形態である温度制御装置の構成図である。 図３は、本発明の第３実施形態である温度制御装置の構成図である。 図４は、従来の一例である温度制御装置の構成図である。 図５は、従来の温度制御装置の問題点を説明するための図である。

次に、本発明の実施の形態について図面と共に説明する。

図１は、本発明の第１実施形態である温度制御装置１Ａを示している。この温度制御装置１Ａは、被温度制御対象部に装着される被温度制御対象物（例えば、半導体基板等）の温度を制御するのに用いられる。

また、本実施形態に係る温度制御装置１Ａは、複数の被温度制御対象部と接続されることにより、複数の被温度制御対象物の温度制御が可能な構成とされている。本実施形態に係る温度制御装置１Ａは二つの被温度制御対象部８，９が接続されており、よって各被温度制御対象部８，９に装着された二つの被温度制御対象物の温度を制御可能な構成とされている。なお、温度制御装置１Ａに接続される被温度制御対象部の数は二つに限定されるものではなく、三つ以上接続する構成とすることも可能である。

先ず、第１及び第２被温度制御対象部８，９について説明する。本実施形態では、第１及び第２被温度制御対象部８，９は、いずれも同一構成とされている。

この被温度制御対象部８，９は、被温度制御対象物（図示せず）が装着される装着台と、この装着台に配設され熱媒体（例えば、フッ素系化学液）が供給される温冷ユニットを有している。被温度制御対象物は、温冷ユニットに供給される熱媒体との間で熱交換を行い、これにより所定の温度に温度制御される。

また、被温度制御対象物との間で熱交換を行った熱媒体は、被温度制御対象部８，９から温度制御装置１Ａに戻され、温度制御装置１Ａで熱媒体は再び被温度制御対象物との間で熱交換を行いうる温度に温度制御される。

次に、温度制御装置１Ａについて説明する。温度制御装置１Ａは、大略すると一つの冷却装置２（第１の温度制御部）と、複数の配管対４，５により構成されている。

冷却装置２は、第１及び第２被温度制御対象部８，９で被温度制御対象物との熱交換を行うことにより昇温した熱媒体を冷却するものである。この冷却装置２は、熱交換器１４、圧縮機１５、凝縮器１６、温度調整バルブＶＨ、膨張バルブＶＭ、及びこれらを接続すると共に内部に冷媒が流れる配管等を有している。

熱交換器１４は冷却装置２内を流れる冷媒と、被温度制御対象部８，９から還流される熱媒体との間で熱交換を行うことにより、熱媒体の温度を所定温度となるよう冷却（温度制御）するものである。冷却装置２の配管内を流れる冷媒は、熱交換器１４内で熱媒体と熱交換を行うことにより昇温して気体となる。

熱交換器１４で気体となった冷媒は、圧縮機１５で圧縮されて凝縮器１６に圧送され、凝縮器１６の冷却ファンにより空冷されて液化する。凝縮器１６で液化された冷媒は、膨張バルブＶＭを経て熱交換器１４に再び戻される。

膨張バルブＶＭは、通過する冷媒を膨張させて冷媒の圧力を低下させて熱交換器１４に導入するものである。この膨張バルブＶＭの開度により、熱交換器１４を流れる冷媒の流量を調整することができる。

温度調整バルブＶＨは、凝縮器１６をバイパスするパイパス配管に設けられている。この温度調整バルブＶＨの開度により、凝縮器１６を流れる冷媒の流量を調整することができる。

よって、冷却装置２の冷凍能力は、圧縮機１５及び凝縮器１６を流れる冷媒の流量により変化する。よって、冷却装置２の冷凍能力は、冷媒の流量調整を行う温度調整バルブＶＨ及び膨張バルブＶＭの弁開度、また圧縮機１１５の周波数等により決定される。

本実施形態では、冷却装置２の冷凍能力は、第１及び第２被温度制御対象部８，９の双方に熱媒体を供給し、双方の被温度制御対象物に対して温度制御を実施している時（最大負荷時という）に必要とされる冷凍能力（最大負荷冷凍能力という）に対応できるよう設定している。

次に、配管対４，５について説明する。配管対４，５は、被温度制御対象部８，９の設置数により決められる。第１被温度制御対象部８に接続される第１系統の配管対（以下、第１配管対４という）と、第２被温度制御対象部９に接続される第２系統の配管対（以下、第２配管対５という）の二つの系統の配管対４，５を有している。

先ず、第１系統を構成する第１配管対４について説明する。第１配管対４は、第１供給配管４１と第１戻り配管４２とを一対として構成される。

第１供給配管４１は、第１被温度制御対象部８の供給配管８Ａと接続される第１熱媒体出口ＥＸ１と、主供給配管１０の分岐点Ｄ１までの間に配設された配管である。また、第１戻り配管４２は、第１被温度制御対象部８の排出配管８Ｂと接続される第１熱媒体入口ＥＮ１と、主戻り配管１１と合流する合流点ＣＯ１との間に配設される配管である。

第１供給配管４１は、分岐点Ｄ１から第１熱媒体出口ＥＸ１の間に、第１ポンプＰ１、バルブＶ１１、逆止弁ＣＶが順次設けられている。第１ポンプＰ１は、熱媒体を第１被温度制御対象部８に向けて一定の流量で圧送するものである。バルブＶ１１は、第１供給配管４１を開閉するものである。更に、逆止弁ＣＶは熱媒体の第１熱媒体出口ＥＸ１からの逆流を規制するものである。

なお、本実施形態の説明において、「配管を開く」とは配管内に熱媒体を流すことを意味し、「配管を閉じる」とは配管内の熱媒体の流れを止めることを意味するものとする。

第１戻り配管４２は、合流点ＣＯ１から第１熱媒体入口ＥＮ１の間に、逆止弁ＣＶ、バルブＶ１２、分岐点Ｄ２が設けられている。逆止弁ＣＶは、熱交換器１４からの熱媒体の逆流を規制するものである。バルブＶ１２は第１戻り配管４２を開閉するものである。更に、分岐点Ｄ２では、第１戻り配管４２から第１分岐配管２１が分岐する。

この第１分岐配管２１は、熱媒体を貯留するリザーブタンク２０に接続されている。また第１分岐配管２１には、バルブＶ１３が設けられている。このバルブＶ１３が開弁することにより、第１被温度制御対象部８から還流する熱媒体の一部は第１分岐配管２１を通りリザーブタンク２０に供給される。

更に、第１配管対４は、第１バイパス配管６Ａを有している。第１バイパス配管６Ａは、その一端が第１供給配管４１と接続されると共に、他端が第１戻り配管４２に接続されている。

具体的には、第１バイパス配管６Ａの一端は、第１供給配管４１の第１ポンプＰ１とバルブＶ１１との間の位置に接続されている。また、第１バイパス配管６Ａの他端は、第１戻り配管４２の合流点ＣＯ１とバルブＶ１２との間位置に接続されている。また、第１バイパス配管６ＡにはバルブＶ１４が配設されており、このバルブＶ１４により第１バイパス配管６Ａは開閉する構成とされている。即ち、バルブＶ１４は第１バイパス配管６Ａを開閉する開閉手段として機能する。

次に、第２系統の第２配管対５について説明する。第２配管対５は、第２供給配管５１と第２戻り配管５２とを一対として構成される。

第２供給配管５１は、第２被温度制御対象部９の供給配管９Ａと接続される第２熱媒体出口ＥＸ２と、主供給配管１０の分岐点Ｄ１までの間に配設された配管である。また、第２戻り配管５２は、第２被温度制御対象部９の排出配管９Ｂと接続される第２熱媒体入口ＥＮ２と、主戻り配管１１と合流する合流点ＣＯ１との間に配設される配管である。

第２供給配管５１は、分岐点Ｄ１から第２熱媒体出口ＥＸ２の間に、第２ポンプＰ１、バルブＶ２１、逆止弁ＣＶが順次設けられている。第２ポンプＰ１は、熱媒体を第２被温度制御対象部９に向けて一定の流量で圧送するものである。バルブＶ２１は、第２供給配管５１を開閉するものである。更に、逆止弁ＣＶは熱媒体の第２熱媒体出口ＥＸ２からの逆流を規制するものである。

第２戻り配管５２は、合流点ＣＯ１から第２熱媒体入口ＥＮ２の間に、逆止弁ＣＶ、バルブＶ２２、分岐点Ｄ１２設けられている。逆止弁ＣＶは、熱交換器１４からの熱媒体の逆流を規制するものである。バルブＶ２２は第２戻り配管５２を開閉するものである。更に、分岐点Ｄ３では、第２戻り配管５２から第２分岐配管２２が分岐する。

この第２分岐配管２２は、熱媒体を貯留するリザーブタンク２０に接続されている。また第２分岐配管２２には、バルブＶ２３が設けられている。このバルブＶ２３が開弁することにより、第２被温度制御対象部９から還流する熱媒体の一部は第２分岐配管２２を通りリザーブタンク２０に供給される。

更に、第２配管対５は、第２バイパス配管７Ａを有している。第２バイパス配管７Ａは、その一端が第２供給配管５１と接続されると共に、他端が第２戻り配管５２に接続されている。

具体的には、第２バイパス配管７Ａの一端は、第２供給配管５１の第２ポンプＰ２とバルブＶ２１との間の位置に接続されている。また、第２バイパス配管７Ａの他端は、第２戻り配管５２の合流点ＣＯ１とバルブＶ２２との間位置に接続されている。また、第２バイパス配管７ＡにはバルブＶ１５が配設されており、このバルブＶ１５により第２バイパス配管７Ａは開閉する構成とされている。即ち、バルブＶ１５は第２バイパス配管７Ａを開閉する開閉手段として機能する。

主供給配管１０は、一端が熱交換器１４の出口側に接続されると共に、他端が第１供給配管４１と第２供給配管５１との分岐点Ｄ１とされている。また、主供給配管１０には、主供給配管１０を流れる熱媒体の温度を昇温できるヒータタンク１８が設けられている。

熱交換器１４で冷却された熱媒体は、主供給配管１０に流入する。そして、必要がある場合にはヒータタンク１８で温度制御がされた上で、分岐点Ｄ１において第１供給配管４１と第２供給配管５１に分流される。

一方、主戻り配管１１は、一端が熱交換器１４の入口側に接続されると共に、他端が第１戻り配管４２と第２戻り配管５２との合流点ＣＯ１とされている。第１被温度制御対象部８から排出され第１戻り配管４２に流入した熱媒体及び第２被温度制御対象部９から排出され第２戻り配管５２に流入した熱媒体は、合流点ＣＯ１で合流する。そして、この合流した熱媒体は、主戻り配管１１を介して熱交換器１４に流入される。

また、バルブＶ１３，Ｖ２３を開弁することにより、各被温度制御対象部８，９から還流する熱媒体の一部は第１及び第２分岐配管２１，２３を通りリザーブタンク２０に流入する。このリザーブタンク２０に貯留された熱媒体は、流出配管２５Ａを介して主供給配管１０に流出される。

続いて、上記構成とされた温度制御装置１Ａの動作について説明する。

本実施形態に係る温度制御装置１Ａは、一つの冷却装置２に接続された第１配管対４と第２配管対５とを有している。また、第１配管対４は、第１熱媒体出口ＥＸ１及び第１熱媒体入口ＥＮ１において第１被温度制御対象部８と接続されている。更に、第２配管対５は、第２熱媒体出口ＥＸ２及び第２熱媒体入口ＥＮ２において第２被温度制御対象部９と接続されている。

しかしながら、第１配管対４においては、バルブＶ１１，Ｖ１２を閉弁することにより、冷却装置２から第１被温度制御対象部８への熱媒体の供給、及び第１被温度制御対象部８から冷却装置２への熱媒体の還流は停止される。同様に、第２配管対５においては、バルブＶ２１，Ｖ２２を閉弁することにより、冷却装置２から第２被温度制御対象部９への熱媒体の供給、及び第２被温度制御対象部９から冷却装置２への熱媒体の還流は停止される。

即ち、バルブＶ１１，Ｖ１２，Ｖ２１，Ｖ２２は、配管対４，５の全部又はその一部を、選択的に冷却装置２に接続する接続手段として機能する。よって、バルブＶ１１，Ｖ１２，Ｖ２１，Ｖ２２を適宜開閉することにより、第１被温度制御対象部８のみの稼動、第２被温度制御対象部９のみの稼動、及び第１及び第２被温度制御対象部８，９の同時稼動を選択することが可能となる。

ここで、温度制御装置１Ａにおいて、第１被温度制御対象部８（第１配管対４）のみを冷却装置２に接続し、第２被温度制御対象部９（第２配管対５）と冷却装置２との接続を解除した状態を想定する。この場合、バルブＶ１１，Ｖ１２は開弁し、バルブＶ２１，Ｖ２２は閉弁する。図１は、この状態を示している。なお、図中黒塗りで示す弁記号は開弁した状態を示しており、白塗りで示す弁記号は閉弁した状態を示している。

この第１系統のみが稼動した状態では、熱交換器１４で冷却された熱媒体が第１ポンプＰ１に付勢されて第１供給配管４１通り第１被温度制御対象部８に供給される。また、第１被温度制御対象部８で被温度制御対象物との熱交換が終了した熱媒体は、第１戻り配管４２を通り熱交換器１４に還流する。

この時、熱交換器１４に流入する熱媒体の単位時間当たりの流量は、第１ポンプＰ１の出力に対応した値となる。なお、説明の便宜上、第１ポンプＰ１が圧送できる熱媒体の単位時間当たりの流量はＡ（リットル／秒）であるとする（以下の説明においては、単位時間当たりの流量を単に流量というものとする）。また、第２ポンプＰ２も第１ポンプＰ１と同一構成であるとし、よって第２ポンプＰ１が圧送できる熱媒体の流量もＡであるとする。

いま、仮に第２バイパス配管７Ａが存在していない場合を想定すると、熱交換器１４に第１配管対４において第１被温度制御対象部８から還流する熱媒体の流量はＡ（リットル／秒）のみとなる。

しかしながら、冷却装置２の冷凍能力は、前記のように第１及び第２被温度制御対象部８，９の双方に熱媒体を供給し、双方の被温度制御対象物に対して温度制御を実施している最大負荷時に必要とされる最大負荷冷凍能力に対応できるよう設定している。即ち、第１ポンプＰ１及び第２ポンプＰ２が共に稼動している時の熱媒体の流量である２×Ａ（リットル／秒）に対応できるよう設定されている。

このように設定された冷却装置２に対し、設定流量と異なる流量の熱媒体が流入した場合、熱媒体の冷却を安定して行うことができなくなることは前述した通りである（図５参照）。

これに対して本実施形態に係る温度制御装置１Ａは、第２バイパス配管７Ａが設けられている。よって、第２供給配管５１を流れる熱媒体は、第２バイパス配管７Ａを通ることにより、第２被温度制御対象部９をバイパスして熱交換器１４に戻される。

具体的には、バルブＶ１１，Ｖ１２を開弁することにより第１配管対４と第１被温度制御対象部８を接続し、バルブＶ２１，Ｖ２２を閉弁することにより第２配管対５と第２被温度制御対象部９との接続を解除する。また、第２バイパス配管７Ａに設けられたバルブＶ１５を開弁し、かつ第２ポンプＰ２を稼動した状態とする。

これにより、主供給配管１０から分岐点Ｄ１で分流され第２供給配管５１に流入した熱媒体は、第２ポンプＰ２に付勢されて下流側に圧送される。第２バイパス配管７Ａは、第２ポンプＰ２の下流側に接続されている。よって、第２ポンプＰ２で付勢された熱媒体は、第２バイパス配管７Ａ内に流入する。

また、第２バイパス配管７Ａの他端は第２戻り配管５２に接続されている。このため、第２ポンプＰ２で付勢された熱媒体は、第２バイパス配管７Ａ、第２戻り配管５２、合流点ＣＯ１、主戻り配管１１の順に流れ、熱交換器１４に流入する。この際、合流点ＣＯ１では、第１被温度制御対象部８から還流してくる熱媒体と合流し、この合流した熱媒体が熱交換器１４に流入する。

この際、第２バイパス配管７Ａを介して合流点ＣＯ１に流入する熱媒体の流量は、第２ポンプＰ２の出力により決まりＡ（リットル／秒）である。また、第１戻り配管４２を介して合流点ＣＯ１に流入する熱媒体の流量は、第１ポンプＰ１の出力により決まりＡ（リットル／秒）である。よって、本実施形態に係る温度制御装置１Ａでは、第２配管対５と第２被温度制御対象部９との接続が解除された状態であっても、熱交換器１４に流入する熱媒体の流量は２×Ａ（リットル／秒）となる。

これにより、第２配管対５と第２被温度制御対象部９との接続を解除し、第１被温度制御対象部８のみを稼動させても、被温度制御対象物に対して過冷却や冷却不足が発生することを防止でき、安定した冷却処理（温度制御処理）を行うことが可能となる。

なお、上記した例では第１被温度制御対象部８を稼動させると共に第２被温度制御対象部９を停止させた例を説明した。しかしながら、第１被温度制御対象部８を停止させると共に第２被温度制御対象部９を稼動させる場合には、バルブＶ１４を開弁し第１供給配管４１に流入した熱媒体を第１ポンプＰ１により第１バイパス配管６Ａ，合流点ＣＯ１，及び主戻り配管１１を介して熱交換器１４に流入させることにより、同様の効果を実現することができる。

次に、本発明の第２実施形態に係る温度制御装置に付いて説明する。

図２は、第２実施形態である温度制御装置１Ｂを示している。なお、図２において図１に示した構成と対応する構成については同一符号を付してその説明を省略する。

本実施形態に係る温度制御装置１Ｂは、主戻り配管１１に第２の温度制御部となる熱負荷装置２４を設けたことを特徴とするものである。この熱負荷装置２４は流入する熱媒体の温度を制御するものであり、具体的には本実施形態ではヒータを熱負荷装置２４として用いている。

この熱負荷装置２４を設けることにより、被温度制御対象物の温度制御をより安定して行うことが可能となる。以下、その理由について説明する。

いま、第１及び第２ポンプＰ１，Ｐ２の出力が２リットル／秒であり、また冷却装置２の最大負荷冷凍能力が４リットル／秒で熱交換器１４を流れる熱媒体を２℃冷却できる冷凍能力であったとする。

また、熱媒体の温度が２０℃である時、各被温度制御対象部８．９に装着された被温度制御対象物を所望の温度に温度制御されるものとする。更に、第１及び第２被温度制御対象部８．９は、供給配管８Ａ，９Ａから２０℃で２リットル／秒の熱媒体が流入した時、被温度制御対象物と熱媒体との熱交換により２℃昇温され、排出配管８Ｂ，９Ｂから２２℃で２リットル／秒の熱媒体が排出されるものとする。

上記条件の下で、第１配管対４が第１被温度制御対象部８と接続され、第２配管対５が第２被温度制御対象部９に接続され、よって第１系統及び第２系統の双方が稼動すると、第１及び第２被温度制御対象部８，９の各排出配管８Ｂ，９Ｂからは２２℃で２リットル／秒の熱媒体が排出される。

各排出配管８Ｂ，９Ｂから排出された熱媒体は合流点ＣＯ１で合流し主戻り配管１１に流入するが、この際主戻り配管１１には２２℃で４リットル／秒の熱媒体が流れる。このように第１系統及び第２系統の双方が稼動している場合は、熱負荷装置２４の稼動は停止される。よって、熱交換器１４には２２℃で４リットル／秒の熱媒体が流入する。

前記のように、冷却装置２は４リットル／秒で流入した熱媒体を２℃冷却できる冷凍能力を有している。このため、第１系統及び第２系統の双方が稼動している場合、冷却装置２からは２０℃で４リットル／秒の熱媒体が主供給配管１０に供給される（流出される）。

これに対し、第１系統及び第２系統のいずれか一方が稼動する場合は、温度制御装置１Ｂは次のような動作を行う。図２は、第１被温度制御対象部８（第１配管対４）のみを冷却装置２に接続し、第２被温度制御対象部９（第２配管対５）と冷却装置２との接続を解除した状態を示している。図２においても、図中黒塗りで示す弁記号は開弁した状態を示しており、白塗りで示す弁記号は閉弁した状態を示している。

ここで、合流点ＣＯ１に注目すると、第１戻り配管４２からは第１被温度制御対象部８から排出された２２℃の熱媒体が２リットル／秒の流量で流入する。また、第２バイパス配管７Ａから流入する熱媒体は第２被温度制御対象部９をバイパスしているため、第２バイパス配管７Ａからは２０℃の熱媒体が２リットル／秒の流量で流入する。よって、合流点ＣＯ１で合流した直後の熱媒体は、温度が２１℃で流量が４リットル／秒となる。

今、仮に熱負荷装置２４が設けられていない構成を想定すると、熱交換器１４には温度が２１℃で流量が４リットル／秒が流入するため、冷却装置２から主供給配管１０に供給された熱媒体は温度が１９℃で流量が４リットル／秒となる。よって、これが繰り返し実施されることにより、第１被温度制御対象部８に装着された被温度制御対象物が過冷却されるおそれがある。この現象は、第１バイパス配管６Ａが開かれた場合にも同様に発生する。

これに対し、本実施形態では主戻り配管１１に熱負荷装置２４を設け、主戻り配管１１を流れ熱媒体の温度を調整可能な構成としている。本実施形態の場合、熱負荷装置２４は合流点ＣＯ１から流入する熱媒体の温度（２１℃）を２２℃に昇温するよう構成されている。

よって、第２被温度制御対象部９をバイパスすることにより温度が低いままの熱媒体が第２バイパス配管７Ａを介して主戻り配管１１に流入しても、熱負荷装置２４を通過した熱媒体は第１及び第２系統の双方が稼動している時と同じ状態（温度が２２℃で流量が４リットル／秒）とされる。これにより、被温度制御対象部８，９を選択的にバイパスして熱媒体を各バイパス配管６Ａ，７Ａに流す構成としても、被温度制御対象部８，９に装着された被温度制御対象物が過冷却されることを防止することができる。

なお、上記した例では第１被温度制御対象部８を稼動させると共に第２被温度制御対象部９を停止させた例を説明した。しかしながら、第１被温度制御対象部８を停止させると共に第２被温度制御対象部９を稼動させた場合にも、同様の効果を実現することができる。

次に、本発明の第３実施形態に係る温度制御装置に付いて説明する。

図３は、第３実施形態である温度制御装置１Ｃを示している。なお、図３においても図１に示した構成と対応する構成については同一符号を付してその説明を省略する。

前記した各実施形態では、第１及び第２バイパス配管６Ａ，７Ａの一端部を第１及び第２供給配管４１，５１に接続すると共に他端部を第１及び第２戻り配管４２，５２に接続した構成とした。これに対して本実施形態では、第１及び第２バイパス配管６Ｂ，７Ｂの一端部を第１及び第２供給配管４１，５１に接続すると共に、他端部をリザーブタンク２０に接続したことを特徴とするものである。

また、第１及び第２実施形態ではリザーブタンク２０の流出配管２５Ａを主戻り配管１１に接続した構成としたが、本実施形態ではリザーブタンク２０の流出配管２５Ｂを合流点ＣＯ２において主戻り配管１１に接続した構成としたことを特徴としている。

本実施形態のように、バイパス配管の流出側の端部の接続位置は戻り配管４２，５２に限定されるものではなく、熱交換器１４の上流側であれば、他の部位に接続することも可能である。この構成としても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

なお、バイパス配管６Ｂ，７Ｂをリザーブタンク２０に接続しても、リザーブタンク２０から流出する熱媒体の流量は、第１及び第２ポンプＰ１，Ｐ２の能力により決まる。よって、主戻り配管１１から熱交換器１４に流入する熱媒体の流量は、バイパス配管６Ｂ，７Ｂの流出側の端部の接続位置に拘わらず一定となる。よって、バイパス配管６Ｂ，７Ｂをリザーブタンク２０に接続しても、被温度制御対象物の冷却処理（温度制御処理）を安定して行うことができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は上記した特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能なものである。

具体的には、上記した各実施形態においては、第１配管対４及び第２配管対５の双方にバイパス配管６Ａ，７Ａを設けた例を示した。しかしながら、複数の被温度制御対象部が選択的に稼動される際、稼動する被温度制御対象部と停止させる被温度制御対象部が予め決まっているような場合には、停止させる被温度制御対象部に接続される配管対についてのみバイパス配管を設ける構成としてもよい。

１Ａ，１Ｂ，１Ｃ 温度制御装置
２ 冷却装置
４ 第１配管対
５ 第２配管対
６Ａ，６Ｂ 第１バイパス配管
７Ａ，７Ｂ 第２バイパス配管
８ 第１被温度制御対象部
９ 第２被温度制御対象部
１０ 主供給配管
１１ 主戻り配管
１４ 熱交換器
１５ 圧縮機
１６ 凝縮器
１８ ヒータタンク
２０ リザーブタンク
２１ 第１分岐配管
２２ 第２分岐配管
２３ 主バイパス配管
２４ 熱負荷装置
４１ 第１供給配管
４２ 第１戻り配管
５１ 第２供給配管
５２ 第２戻り配管
ＣＯ１，ＣＯ２ 合流点
Ｄ１，Ｄ２ 分岐点
ＣＶ 逆止弁
ＥＸ１ 第１熱媒体出口
ＥＸ２ 第２熱媒体出口
ＥＮ１ 第１熱媒体入口
ＥＮ２ 第２熱媒体入口
Ｐ１ 第１ポンプ
Ｐ２ 第２ポンプ
ＶＨ 温度調整バルブ
ＶＭ 膨張バルブ
Ｖ１１〜Ｖ１４，Ｖ２１〜Ｖ２４ バルブ

Claims (4)

1. 複数の被温度制御対象部にそれぞれ熱媒体を供給する供給配管と、該複数の被温度制御対象部からそれぞれ排出される前記熱媒体が流れる戻り配管とを一対として構成される複数の配管対と、
   前記配管対と接続されており、前記被温度制御対象部から還流される前記熱媒体の温度が所定温度となるよう温度制御を行う第１の温度制御部と、
   前記複数の被温度制御部の全部又はその一部を、選択的に前記第１の温度制御部に接続する接続手段と、
   複数の前記配管対に設けられ、前記被温度制御対象部をバイパスして前記供給配管を流れる前記熱媒体を前記第１の温度制御部に戻すバイパス流路と、
   前記バイパス流路を開閉する開閉手段と、
   を設けたことを特徴とする温度制御装置。
2. 複数の前記戻り配管の合流点と前記第１の温度制御部との間に、前記被温度制御対象部から戻る前記熱媒体の温度制御を行う第２の温度制御部を設けたことを特徴とする請求項１記載の温度制御装置。
3. 前記バイパス流路の一端部を前記供給配管に接続すると共に、他端部を前記戻り配管に接続したことを特徴とする請求項１又は２記載の温度制御装置。
4. 前記戻り配管を流れる前記熱媒体の一部が流入すると共に、貯留した前記熱媒体を前記第１の温度制御部に流出させるリザーブタンクを設け、
   前記バイパス流路の一端部を前記供給配管に接続する共に他端部を前記リザーブタンクに接続したことを特徴とする請求項１又は２記載の温度制御装置。

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