JP2014081120A - 精密温度調整装置 - Google Patents

Abstract

【課題】加熱流路が備える凝縮器と冷却流路が備える蒸発器により温度調整される対象物に所定以上の圧力が加わった場合でも、所定以上の圧力の温度調整対象を供給できる精密温度調整装置を提供する。
【解決手段】少なくとも圧縮機２と冷媒Ｒの熱を水に対して放出する放熱用凝縮器５と第１の膨張弁７と温度調整対象Ａを冷却する冷却用蒸発器９とを備えた冷却流路３７と、圧縮機２と温度調整対象Ａを加熱する加熱用凝縮器６と第２の膨張弁８と放熱用凝縮器５において冷媒Ｒから熱を受け取った水の熱を吸収する吸熱用蒸発器１１とを備えた加熱流路３６とを備える精密温度調整装置１であって、加熱用凝縮器６と冷却用蒸発器９は熱交換器用容器３５に内蔵されており、熱交換用容器３５は密閉型の耐圧容器であることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は精密温度調整装置に関し、更に詳細には加熱手段と冷却手段とを通過する温度調整対象の流体を所定温度に調整する精密温度調整装置に関する。

通常、半導体装置の製造工程等の精密加工分野では、精密加工機のほとんどが温度及び湿度が制御されたクリーンルーム内に設置されている。
しかし、近年、精密加工分野でも、従来よりも更に加工精度の高い精密加工等が要求される工程が出現している。
かかる加工精度の高い精密加工等が要求される工程では、通常、クリーンルームの温度変化よりも更に小さな温度変化の環境であることが要求される。このため、加工精度の高い精密加工等が要求される工程では、精密な温度管理がなされている空間ユニット内が求められている。

前述のような背景を踏まえ、本発明の出願人は、すでに、特許文献１に開示されるような精密温度調整装置を開発した。この精密温度調整装置は、図６（ｂ）に示すような冷凍サイクル２０１に基づく冷媒回路を備える。この冷凍サイクルは、冷却側冷凍サイクル２０１ａと加熱側冷凍サイクル２０１ｂに大分される。圧縮された冷媒を分流部２０２にて、冷却側分流手段２０２ａと加熱側分流手段２０２ｂとにより、冷却側冷凍サイクル２０１ａと加熱側冷凍サイクル２０１ｂに分流する。分流された冷媒は、冷却側冷凍サイクル２０１ａ、加熱側冷凍サイクル２０１ｂともに、凝縮、膨張、蒸発というプロセスを経て圧縮のプロセスへと戻る。この図６（ｂ）に示す冷凍サイクルは、図６（ａ）に示す、圧縮、凝縮、膨張、蒸発という広く世の中に知られた基本冷凍サイクル２００を２つ組み合わせた冷凍サイクルになっている。

前述した冷凍サイクル２０１の説明の通り、この精密温度調整装置は、冷却側冷凍サイクル２０１ａに当たる冷却流路と加熱側冷凍サイクル２０１ｂに当たる加熱流路とに大分される冷媒回路を備える。圧縮機にて圧縮された冷媒が、分配部２０２により冷却流路と加熱流路に分配され、それぞれ、凝縮器、膨張弁、蒸発器をこの順番で通過し、再び圧縮機手前で合流し、圧縮機に戻って来る。冷却流路が備える蒸発器が冷却の役割を果たし、加熱流路が備える凝縮器が温度調整対象に対し加熱の役割を果たすことで温度調整が行われる。

この精密温度調整装置の物理的な概略構成は、図７に示すような概略構成となっている。精密温度調整装置概略構成３００を、加熱用凝縮器３０１、冷却用蒸発器３０２、フィルター３０３、送風機３０４、温度センサ３０５、放熱用凝縮器３１１、吸熱用蒸発器３１２、フィルター３１３、送風機３１４、圧縮機３１５にて示す。

送風機３０４により、温度調整対象の空気３２０は矢印の方向へ吸い込まれる。吸い込まれた温度調整対象の空気３２０は、冷却用蒸発器３０２により冷却され、温度調整対象の空気３２０中の結露した湿分が除去され、除湿される。除湿された温度調整対象の空気３２０は、加熱用凝縮器３０１により所定の温度となるように加熱される。所定温度となるように制御された被供給対象３２１は供給先へと供給される。

一方、送風機３１４により、吸い込まれた空気３２３は、放熱用凝縮器３１１から放出された熱により加熱される。加熱された空気３２３の熱は、吸熱用蒸発器３１２により吸収される。吸熱用蒸発器３１２により吸収された熱は、冷凍回路に還元される。

特許第4875714号公報

上述した従来の精密温度調整装置は、前述の通り、特許文献１に示され精密温度調整装置においては、加熱流路が備える凝縮器が温度調整対象に対し加熱の役割を果たし、冷却流路が備える蒸発器が冷却の役割を果たすことで温度調整が行われる。従来の精密温度調整装置は、温度調整対象に所定以上の圧力が加わらない場合にしか使用することができず、工場内の空気圧駆動機器へ空気を供給する場合や、精密部品実装スペースを陽圧にしたい場合等、所定以上の圧力の温度調整対象を要求される場合、圧力を保持するための密閉容器を備えていなかったため、対応することができなかった。

本発明は、このような課題を解決するために、所定以上の高圧力の温度調整対象をも供給できる精密温度調整装置の提供を目的とするものである。

本発明の精密温度調整装置は、少なくとも冷媒Ｒを圧縮する圧縮機２と冷媒Ｒを凝縮し熱媒体Ｗに対し放熱をする放熱用凝縮器５と冷媒Ｒを膨張させる第１の膨張弁７と冷媒Ｒを蒸発させ温度調整対象Ａを冷却する冷却用蒸発器９とを備えた冷却流路３７と、冷媒Ｒを圧縮する圧縮機２と冷媒Ｒを凝縮し温度調整対象Ａを加熱する加熱用凝縮器６と冷媒Ｒを膨張させる第２の膨張弁８と冷媒Ｒを蒸発させ熱媒体Ｗの熱を吸収する吸熱用蒸発器１１とを備えた加熱流路３６とを備える精密温度調整装置１であって、加熱用凝縮器６と冷却用蒸発器９は熱交換器用容器３５に内蔵されており、熱交換用容器３５は密閉型の耐圧容器であることを特徴とする。

さらに、本発明に係る請求項２の精密温度調整装置は、熱交換器用容器３５内に内蔵された加熱用凝縮器６と冷却用蒸発器９は、一方が上段、他方が下段に配置され、熱交換器用容器３５は温度調整対象Ａの流れを制するための仕切り板３１を、加熱用凝縮器６は温度調整対象Ａとの熱交換面積を大きくするための凝縮器フィン３２を、冷却用蒸発器９は温度調整対象Ａとの熱交換面積を大きくするための蒸発器フィン３３を更に備え、仕切り板３１、凝縮器フィン３２及び蒸発器フィン３３は、温度調整対象Ａの流れを規制するように当該流れ方向に対向する向きに配置され、しかも各仕切り板３１は空気の流れを上下に蛇行させるように配置されていることを特徴とする。

さらに、本発明に係る請求項３の精密温度調整装置によれば、精密温度調整装置１は、温度調整対象Ａの流れ方向において温度調整対象Ａを所定の露点まで除湿するための冷凍式気体乾燥機９０の後段に設置されていることを特徴とする。

さらに、本発明に係る請求項４の精密温度調整装置によれば、凝縮器フィン３２と蒸発器フィン３３を一枚板とし、加熱用凝縮器６と冷却用蒸発器９を一体形成することを特徴とする。

このような構成を有する本発明に係る請求項１の精密温度調整装置によれば、熱交換器用容器３５は温度調整対象Ａの圧力を保持するための密閉型耐圧容器であることにより、所定の圧力の温度調整対象Ａを精密温度調整して供給することができる。なお、本発明における耐圧容器とは、供給先において、温度調整対象Ａが所定の圧力であることを求められ、温度調整対象Ａを所定の圧力にて保持できる容器を意味し、所定圧力の大きさや容器の大きさ等は問わないものとする。

さらに、本発明に係る請求項２の精密温度調整装置によれば、熱交換器用容器３５内において、上下２段配置の加熱用凝縮器６、冷却用蒸発器９、加熱用凝縮器６が備える凝縮器フィン３２、冷却用蒸発器９が備える蒸発器フィン３３と温度調整対象Ａの流れを規制するための仕切板３１により、温度調整対象Ａを上下に蛇行させ、温度調整対象Ａに対する温度制御を安定化させることができる。

さらに、本発明に係る請求項３の精密温度調整装置によれば、温度調整対象Ａの流れ方向において温度調整対象Ａを所定の露点まで除湿するための冷凍式気体乾燥機９０の後段に精密温度調整装置１を設置することにより、冷凍式気体乾燥機９０の役割は除湿、精密温度調整装置１の役割は精密温度調整と役割を明確に分けることができる。冷凍式気体乾燥機９０の構造は、温度調整対象Ａを除湿するためには、温度調整対象Ａを急激に冷却する必要があるため、温度調整対象Ａを急激に冷却した後、加熱する構造であり、加熱の度合いも温度調整対象Ａの温度に左右されるため、除湿には向いているが、精密温度調整には不向きである。一方、精密温度調整装置１の熱交換器の構成は、上下段の一方を加熱用凝縮器６、他方を冷却用蒸発器９とし、温度調整対象Ａを上下に蛇行させる構造であるので、精密温度調整には向いているが、除湿には不向きである。従って、温度調整対象Ａの流れ方向において、前段に冷凍式気体乾燥機９０、後段に精密温度調整装置１を配置することで、それぞれの短所を補い、且つ長所を活かすことができる。

さらに、本発明に係る請求項５の精密温度調整装置によれば、凝縮器フィン３２と蒸発器フィン３３を一枚板とし、加熱用凝縮器６と冷却用蒸発器９を一体形成することにより、製造コスト及び作業コストの低減を図ることができる。

本発明の実施形態に係る精密温度調整装置１の外形を示す図である。 本発明の実施形態に係る精密温度調整装置１の冷媒回路を示す図である。 本発明の実施形態に係る精密温度調整装置１の熱交換器用容器内構成を示す図である。 本発明の実施形態に係る精密温度調整装置１を含む圧縮気体供給システムの概要を示す図である。 本発明の実施形態に係る精密温度調整装置１における発明の効果を示す図である。 一般の冷凍サイクルと、特許文献１の精密温度調整装置と本発明の実施形態に係る精密温度調整装置１に共通する冷凍サイクルを示す図である。 特許文献１の精密温度調整装置の要部構成を示した図である。

次に、本発明に係る好適実施形態を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。まず、本実施形態に係る冷却装置１の外形について、図１を参照して具体的に説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る精密温度調整装置１の外形を示す図である。図１（ａ）は精密温度調整装置１の左側面図である。図１（ｂ）は精密温度調整装置１の正面図である。

精密温度調整装置１は、温度調整対象Ａを装置内へ導入するための温度調整対象入口１ａと温度調整対象Ａを装置内から排出し供給先へと供給するための温度調整対象出口１ｂを有する。温度調整対象出口１ｂは温度調整対象Ａの流量を測定するためのフローセンサ１ｃを有する。また、精密温度調整装置１は、その正面に、各種操作をするための操作パネル１ｄを有する。

精密温度調整装置１は、実施形態において、精密温度調整装置１が有する冷媒回路を機能させるに当たり、熱媒体Ｗの導入及び排出が必要であるため、熱媒体Ｗを装置内へ導入するための熱媒体Ｗ入口１ｅと熱媒体Ｗを装置外へ排出するための熱媒体Ｗ出口１ｆを有する。この熱媒体Ｗは、例えば冷却水が好ましく、他の冷却油であっても良い。

図２は、本発明の実施形態に係る精密温度調整装置１の冷媒回路を示す図である。冷媒回路は、温度調整対象Ａに対し冷却を行うための冷却流路３７と温度調整対象Ａに対し加熱を行うための加熱流路３６との２つの流路に大分される。

温度調整対象Ａに対し冷却を行うための冷却流路３７は、圧縮機２と、圧縮された冷媒Ｒを冷却流路３７へ分流するための第１の分流弁３と、冷媒Ｒを凝縮し熱媒体Ｗに対して放熱するための放熱用凝縮器５、と冷媒Ｒを膨張させるための第１の膨張弁７と、冷媒Ｒを蒸発させ温度調整対象Ａを冷却するための冷却用蒸発器９とを主要要素として備える。なお、圧縮機２は加熱流路３６と共有である。

冷媒Ｒは、圧縮機２により圧縮され高温高圧の気体となって圧縮機吐出部２ｂから吐出され、第１の分流弁３を介して放熱用凝縮器５へ流れ、放熱用凝縮器５にて凝縮された冷媒は、第１の膨張弁７へ流れる。当該膨張弁７にて膨張した冷媒は、冷却用蒸発器９へ流れる。冷媒Ｒは冷却用蒸発器入口９ａから冷却用蒸発器９へ導入される。冷却用蒸発器９にて蒸発した冷媒Ｒは、冷却用蒸発器出口９ｂから送り出され、圧縮機２へ冷媒を吸入する圧縮機吸入口２ａから圧縮機２へ吸入される。吸入された冷媒Ｒは再び圧縮され、圧縮機吐出口２ｂから吐出される。

冷却流路３７の補助的役割を担う補助要素として、冷媒Ｒ中の異物を除去するための第１の冷媒ストレーナ１５と実際には複数に分岐される冷却用蒸発器入口９ａ（図３（ｂ）参照）へ冷媒Ｒを導入する際に冷媒Ｒを分岐整流するためのディストリビュータ１７と、冷媒Ｒ中の水分を除去するためのアキュームレータ１２と、圧縮機２を通過した高温高圧の冷媒Ｒの一部を冷却用蒸発器９と吸熱用蒸発器１１の出口側へ直接注入する冷媒Ｒの量を調整し、主に冷却用蒸発器９の凍結を防止するためのキャパシティコトロールバルブ１３と高温高圧の冷媒Ｒの一部を冷却用蒸発器９と吸熱用蒸発器１１の出口側へ直接注入する回路の開閉を行うための電磁弁１４とを備える。なお、アキュームレータ１２、キャパシティコントロールバルブ１３と電磁弁１４は加熱流路３６と共有である。

温度調整対象Ａに対し加熱を行うための加熱流路３６は、圧縮機２と圧縮された冷媒Ｒを加熱流路３６へ分流するための第２の分流弁４と冷媒Ｒを凝縮し温度調整対象Ａを加熱するための加熱用凝縮器６と冷媒Ｒを膨張させるための第２の膨張弁８と冷媒Ｒを蒸発させ熱媒体Ｗの熱を吸収するための吸熱用蒸発器１１とを主要要素として備える。なお、圧縮機２は冷却流路３７と共有である。

冷媒Ｒは、圧縮機２から圧縮され高温高圧の気体である冷媒Ｒが圧縮機吐出部２ｂから吐出され、第２の分流弁４を介して加熱用凝縮器６へ流れる。この冷媒Ｒは加熱用凝縮器入口６ａから加熱用凝縮器６へ導入される。加熱用凝縮器６にて凝縮された冷媒は、加熱用凝縮器６の加熱用凝縮器出口６ｂから送り出されて第２の膨張弁８へ流れる。この膨張弁８にて膨張した冷媒は、吸熱用蒸発器冷媒入口１１ａから吸熱用蒸発器１１へ導入され、蒸発した後に、吸入用蒸発器１１の吸熱用蒸発器冷媒出口１１ｂから出て、圧縮機吸入口２ａから圧縮機２へ吸入される。吸入された冷媒Ｒは再び圧縮され、圧縮機吐出口２ｂから吐出される。

加熱流路３６の補助的役割を担う要素として、冷媒Ｒ中の異物を除去するための第２の冷媒ストレーナ１６と冷媒Ｒ中の水分を除去するためのアキュームレータ１２と、圧縮機２を通過した高温高圧の冷媒Ｒの一部を冷却用蒸発器９と吸熱用蒸発器１１の出口側へ直接注入する冷媒Ｒの量を調整し、主に冷却用蒸発器９の凍結を防止するためのキャパシティコトロールバルブ１３と高温高圧の冷媒Ｒの一部を冷却用蒸発器９と吸熱用蒸発器１１の出口側へ直接注入する回路の開閉を行うための電磁弁１４とを備える。なお、アキュームレータ１２、キャパシティコントロールバルブ１３と電磁弁１４は冷却流路３７と共有である。

加熱流路３６が備える吸熱用蒸発器１１及び冷却流路３７が備える放熱用凝縮器５は、冷媒Ｒと熱媒体Ｗとを熱交換させる役割を有する。本実施形態において、熱媒体Ｗは冷却した水である。熱媒体入口１ｅから精密温度調整装置１内へ導入された熱媒体Ｗは、放熱用凝縮器熱媒体入口５ａから放熱用凝縮器５へ導入さる。このため放熱用凝縮器５は熱媒体Ｗに対して放熱をする。放熱用凝縮器５から熱を受け取った熱媒体Ｗは、放熱用凝縮器熱媒体出口５ｂから送り出され、吸熱用蒸発器１１へと流れる。放熱用凝縮器５から熱を受け取った熱媒体Ｗは、吸熱用蒸発器熱媒体入口１１ｃから吸熱用蒸発器１１へ導入される。このため吸熱用蒸発器１１内を流れる冷媒Ｒは熱媒体Ｗから熱を吸収する。冷媒Ｒにより熱を奪われた熱媒体Ｗは、吸熱用蒸発器熱媒体出口１１ｄから送り出され、熱媒体出口１ｆから精密温度調整装置１外へと送り出される。

放熱用凝縮器５から吸熱用蒸発器１１へ送り出される熱媒体Ｗは、放熱用凝縮器５の放熱用凝縮器熱媒体出口側に設けられ圧縮機吐出口２ｂから送りだされた冷媒Ｒの圧力を監視しながら流量を調整する制水弁５ｃと、常に所定流量を流すように調整された冷却水量調整バルブ５ｄとにより、その流量を制御される。制水弁５ｃは圧縮機吐出口２ｂの冷媒Ｒの圧力が著しく高くなった際に熱媒体Ｗの流量を多くするように作用する。冷却水量調整バルブ５ｄは、熱媒体Ｗが放熱用凝縮器５にて冷媒Ｒより熱を受け取り、熱媒体Ｗが受け取った熱を吸熱用蒸発器１１にて冷媒Ｒが熱媒体Ｗから吸収できるように予め定められた流量の熱媒体Ｗを流すように調整される。

加熱用凝縮器６と冷却用蒸発器９は、耐圧容器である熱交換器用容器３５に収納されている。熱交換容器３５が温度調整対象Ａの圧力を保持することができる密閉耐圧容器であることにより、所定の圧力を保持しつつ温度調整対象Ａに対する温度調整をすることが可能である。温度調整対象Ａは、具体的には、例えば空気等を対象とする。

なお、本実施形態における耐圧容器とは、供給先において、温度調整対象Ａが所定の圧力であることを求められ、温度調整対象Ａを所定の圧力にて保持できる容器を意味し、所定圧力の大きさや容器の大きさ等は問わないものとする。

精密温度調整装置１の温度調整対象入口１ａから導入された温度調整対象Ａは、熱交換器用容器３５内において温度調整対象Ａを導入する区域である導入区域３５ａへ導入される。導入区域３５ａに導入された温度調整対象Ａは、加熱用凝縮器６と冷却用蒸発器９により温度調整をされる区域である温度調整区域３５ｂへと流入する。熱交換器用容器３５は温度調整区域３５ｂに温度調整対象Ａの流れを制するための仕切板３１を備える。加熱用凝縮器６は、冷媒Ｒと温度調整対象Ａの熱交換面積を増やすための凝縮器フィン３２を備え、冷却用蒸発器９は、冷媒Ｒと温度調整対象Ａの熱交換面積を増やすための蒸発器フィン３３を備える。仕切板３１、凝縮器フィン３２と蒸発器フィン３３は、その表面が温度調整対象Ａの流れ方向に対向する向きに配置されている。温度調整区域３５ｂへ導入された温度調整対象Ａは、仕切板３１、凝縮器フィン３２と蒸発器フィン３３によりその流れ方向を規制され、冷却用蒸発器９から加熱用凝縮器６へ、加熱用凝縮器６から冷却用蒸発器９へというように、上下方向に蛇行しながら温度調整区域３５ｂの中を流れる（図３（ａ）参照）。温度調整区域３５ｂを流れた温度調整対象Ａは、一時的に温度調整後の温度調整対象Ａを一時的に滞留させるための緩衝区域３５ｃへと流れ、緩衝区域３５ｃから温度調整対象出口１ｂを経て供給先へと供給される。

熱交換器用容器３５は、温度調整区域３５ｂにおいて、温度調整対象Ａが冷却用蒸発器９により結露した場合、その結露した液体成分を排出するための第１の排出バルブ２７、第１のオートドレントラップ２８、第２の排出バルブ２９と第２のオートドレントラップ３０とをドレン排出口３５ｇに備える。第１の排出バルブ２７、第２の排出バルブ２９は単純な開閉を行うもので、精密温度調整装置１が運転中は常時全開の状態にしておく。第１のオートドレントラップ２８と第２のオートドレントラップ３０は、所定の時間間隔で結露した温度調整対象Ａの液体成分を排出する。

精密温度調整装置１の冷媒回路には、冷媒回路の各部の状態を監視するために、各部の圧力や温度を測定するための圧力センサ、温度センサが設けられている他、冷媒Ｒの圧力が所定の圧力以上になった時に機械的に接点を開くことで圧力の異常状態を検知するためのスイッチが設けられている。

圧力センサに関して、圧縮機吐出口２ｂ側において高圧状態となった冷媒Ｒの圧力を測定するための高圧圧力センサ２３と、圧縮機吸入口２ａ側において低圧状態となっている冷媒Ｒの圧力を測定するための低圧圧力センサ２５とを備える。

温度センサに関しては、圧縮機吐出口２ｂ側において高温状態となった冷媒Ｒの温度を測定するための吐出温度センサ１８、冷却用蒸発器入口９ａにおいて、冷却用蒸発器９内に導入され蒸発する前の冷媒Ｒの温度を測定するための冷却用蒸発器入口冷媒温度センサ１９、加熱用凝縮器入口６ａにおいて、加熱用凝縮器６内に導入され凝縮する前の冷媒Ｒの温度を測定するための加熱用凝縮器出口温度センサ２０、冷却用蒸発器９及び吸熱用蒸発器１１を通過し、圧縮機２へ導入される前の冷媒Ｒの温度を測定するための吸入温度センサ２２と、熱交換器用容器３５内において温度調整区域３５ｂを通過した後の温度調整対象Ａの温度を測定するための温度調整対象出口温度センサ２６とを精密温度調整装置１の冷媒回路は備える。

スイッチに関しては、圧縮機吐出口２ｂにおいて高圧状態となった冷媒Ｒの圧力が所定の圧力を越えた場合に機械的に接点を開くことで圧力の異常を検知するための高圧圧力スイッチを精密温度調整装置１の冷媒回路は備える。

また、精密温度調整装置１は、熱交換用容器３５内において、温度調整区域３５ｂを通過した後の温度調整対象Ａの圧力を測定及びその測定値を表示するための温度調整対象圧力計３４を備える。

図３は、本発明の実施形態に係る精密温度調整装置１の熱交換器用容器内構成を示す図である。図３（ａ）は、熱交換器用容器３５を正面側から見た断面図である。図３（ｂ）は、熱交換器用容器３５を側面側から見た断面図である。

熱交換器用容器３５は、円柱状の筒に、両側から蓋をする構造で製作する。この両側から被せるようにして取付ける蓋を一般に鏡板と呼ぶ。熱交換器用容器３５においては、円柱状の筒に第一の鏡板３５ｄと第２の鏡板３５ｅを被せることにより容器を形成する。また、熱交換用容器３５には、熱交換容器３５を精密温度調整装置１内に取り付けるための容器脚３５ｆが取り付けられる。

熱交換器用容器３５は、温度調整区域３５ｂにおいて、温度調整対象Ａが冷却用蒸発器９により結露した場合、その結露した液体成分を排出するためのドレン排出口３５ｇを備える。

図４は、本発明の実施形態に係る精密温度調整装置１を含む圧縮気体供給システムの概要を示す図である。

温度調整対象Ａは気体状態であり、その気体中に湿分を含むものとする。体積Ｖ中に湿分Ｍを含む温度調整対象Ａは、気体を圧縮する気体圧縮機８０により圧縮される。温度調整対象Ａは気体圧縮機８０により圧縮されることにより、体積Ｖは小さくなる。気体圧縮機８０により圧縮された温度調整対象Ａは、温度調整対象Ａの流路である配管８１を通じて温度調整対象Ａを除湿するための冷凍式気体乾燥機９０へと送り出される。

この冷凍式気体乾燥機９０へと導入された温度調整対象Ａは、冷凍式気体乾燥機９０にて急激に冷却される。温度調整対象Ａは、急激に冷却されることにより体積Ｖが更に小さくなり、体積Ｖ中の湿分Ｍが飽和して、気体状態である温度調整対象Ａが含み切れなくなった湿分Ｍが液化する。液化した湿分Ｍは、気体状態である温度調整対象Ａより分離される。含み切れなくなった分の湿分Ｍを除去された気体状態である温度調整対象Ａはその湿度が要求される湿度となるように再び加熱され、体積Ｖが加熱された分だけ大きくなる。結果、気体状態である温度調整対象Ａの体積Ｖに対する湿分Ｍの割合は小さくなり、温度調整対象Ａは除湿された状態となり、温度調整対象Ａの流路である配管８２を通じて、前述した精密温度調整装置１へと送り出される。

冷凍式気体乾燥機９０にて除湿され、配管８２を通じて、精密温度調整装置１へと送り出された温度調整対象Ａは、精密温度調整装置１にて所定の温度に調整され、温度調整対象Ａの流路である配管８３を通じて供給先へと供給される。

気体圧縮機８０、冷凍式気体乾燥機９０と精密温度調整装置１は、それぞれ、温度調整対象Ａから湿分Ｍが液化して分離された場合、液化した湿分Ｍを排出するためのドレン配管８４〜８６を備え、ドレン配管８４〜８６を通じて排出された湿分Ｍは、それぞれの配管８４〜８６から排出された湿分Ｍを集約するドレン配管８７へ集約され、然るべき処理方法により処分される。

なお、本実施形態は、段落００１５〜００１８に示す発明の効果と同じ効果を有している。

図５は、本発明の実施形態に係る精密温度調整装置１における発明の効果を示す図である。図５では、特に段落００１６に記載する効果を示す。図５（ａ）は、比較例として、冷却加熱を行う熱交換器上下２段に組み合わせた場合の１例である。図５（ｂ）は、図５（ａ）の熱交換器の組合せを用いた場合の温度調整対象の想定温度変化を簡略的に示した図である。図５（ｃ）は、比較例として冷却加熱を行う熱交換器を離間させて組み合わせた場合の１例である。図５（ｄ）は、本発明の実施形態にかかる熱交換器の組合せを示した図である。図５（ｅ）は、本発明の実施形態にかかる熱交換器の組合せを用いた場合の温度調整対象Ａの想定温度変化を簡略的に示した図である。

図５（ａ）において、温度調整対象の温度調整を行う熱交換器１００は、温度調整対象を冷却するための冷却器１０２と温度調整対象を加熱する加熱器１０１を備える。熱交換器１００に導入された温度調整対象は、冷却器１０２により冷却された後、加熱器１０１により加熱され、熱交換器１００より供給先へと供給される。

図５（ｂ）において、熱交換器１００に導入された温度調整対象Ａは急激に冷却された後に急激に加熱され、温度の振り幅が大きくなるので、熱交換器１００から供給される温度調整対象の温度ｔａは比較的安定しづらい傾向があると考えられる。

図５（ｃ）において、温度調整対象に対して冷却を行うための冷却器１０４と温度調整対象に対して加熱を行うための加熱器１０３は離間して組み合せられている。この場合、加熱器１０３と冷却器１０４は離間して組み合わせられているので、それだけ設置スペースが大きくなってしまう。

図５（ｄ）の本発明の実施形態にかかる熱交換器の組合せにおいて、精密温度調整装置１の温度調整対象入口１ａから導入された温度調整対象Ａは、熱交換器用容器３５内において温度調整対象Ａを導入する区域である導入区域３５ａへ導入される。導入区域に導入された温度調整対象Ａは、加熱用凝縮器６と冷却用蒸発器９により温度調整をされる区域である温度調整区域３５ｂへと流入する。温度調整区域３５ｂへ導入された温度調整対象Ａは、仕切板３１、凝縮器フィン３２と蒸発器フィン３３によりその流れ方向を制され、冷却用蒸発器９から加熱用凝縮器６へ、加熱用凝縮器６から冷却用蒸発器９へというように、上下方向に蛇行しながら温度調整区域３５ｂの中を流れる。温度調整区域３５ｂを流れた温度調整対象Ａは、一時的に温度調整後の温度調整対象Ａを一時的に滞留させるための緩衝区域３５ｃへと流れ、緩衝区域３５ｃから温度調整対象出口１ｂを経て供給先へと供給される。

図５（ｅ）において、温度調整対象Ａは、加熱用凝縮器６と冷却器用蒸発器９により繰り返し加熱、冷却されながら流れて行き、温度の振り幅が小さくなるので、精密温度調整装置１の熱交換器用容器３５から供給先へと供給される温度調整対象Ａの温度ｔｄは比較的安定し易くなると考えられる。

また、加熱用凝縮器６と冷却用蒸発器９が、熱交換器用容器３５内に収納されているので、少スペース化を図ることができる。

以上、好適な実施例を詳細に説明したが、本発明は各実施形態及び実施例に限定されるものではなく、細部の構成，形状，素材，数量等において、本発明の要旨を逸脱しない範囲で任意に変更，追加，削除することができる。

例えば、本実施形態において、放熱凝縮器５で冷媒Ｒから熱を受け取り、吸熱用蒸発器１１へと流れ、吸熱用蒸発器１１がその熱を吸収する際、その熱の担い手である熱媒体Ｗは冷却された水であり、配管を通じて水を流すことにより熱を移動したが、熱媒体Ｗは他の熱媒体を流して良いし、ファン等により、放熱凝縮器５及び吸熱用蒸発器１１に対し空気等を送風することで熱の移動を行う形態でも構わない。

Ｒ：冷媒、２：圧縮機、Ａ：温度調整対象、５：放熱用凝縮器、７：第１の膨張弁、
９：冷却用蒸発器、３７：冷却流路、６：加熱用凝縮器、８：第２の膨張弁、
１１：吸熱用蒸発器、３６：加熱流路、１：精密温度調整装置、３５：熱交換器用容器、３１：仕切り板、３２：凝縮器フィン、３３：蒸発器フィン、９０：冷凍式気体乾燥機

Claims (4)

1. 少なくとも冷媒を圧縮する圧縮機と冷媒を凝縮し熱媒体に対し放熱をする放熱用凝縮器と冷媒を膨張させる第１の膨張弁と冷媒を蒸発させ温度調整対象を冷却する冷却用蒸発器とを備えた冷却流路と、冷媒を圧縮する圧縮機と冷媒を凝縮し温度調整対象を加熱する加熱用凝縮器と冷媒を膨張させる第２の膨張弁と冷媒を蒸発させ熱媒体の熱を吸収する吸熱用蒸発器とを備えた加熱流路とを備える精密温度調整装置であって、
   前記加熱用凝縮器と前記冷却用蒸発器は熱交換器用容器に内蔵されており、前記熱交換用容器は密閉型の耐圧容器であることを特徴とする精密温度調整装置。
2. 前記熱交換器用容器内に内蔵された前記加熱用凝縮器と前記冷却用蒸発器は、一方が上段、他方が下段に配置され、
   前記熱交換器用容器は温度調整対象の流れを制するための仕切り板を、加熱用凝縮器６は温度調整対象との熱交換面積を大きくするための凝縮器フィンを、冷却用蒸発器は温度調整対象との熱交換面積を大きくするための蒸発器フィンを更に備え、
   前記仕切り板、前記凝縮器フィン及び前記蒸発器フィンは、温度調整対象の流れを規制するように当該流れ方向に対向する向きに配置され、しかも各前記仕切り板は空気の流れを上下に蛇行させるように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の精密温度調整装置。
3. 前記精密温度調整装置は、温度調整対象の流れ方向において温度調整対象を所定の露点まで除湿するための冷凍式気体乾燥機の後段に設置されていることを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載の精密温度調整装置。
4. 前記凝縮器フィンと前記蒸発器フィンを一枚板とし、前記加熱用凝縮器と前記冷却用蒸発器を一体形成することを特徴とする請求項１〜４いずれかに記載の精密温度調整装置。