KR102547057B1 - 열교환 시스템 - Google Patents

Abstract

칠러 장치(110)와 온도 제어 부재(110)의 사이에 배설되는 열교환 시스템(1)에, 칠러 장치(120)로부터 온도 제어 부재(110)에 냉매를 공급하는 아웃고잉 회로(L1)와, 온도 제어 부재(110)로부터 칠러 장치(120)에 냉매를 되돌리는 리턴 회로(L2)와, 아웃고잉 회로(L1)와 리턴 회로(L2)를 바이패스하는 바이패스 회로(L3)와, 리턴 회로(L2)의 바이패스 회로(L3)와 접속하는 제1 접속점(P1)에서 칠러 장치(120) 측으로 배설된 잠열 축열 부재(4)와, 아웃고잉 회로(L1)와 바이패스 회로(L3)가 접속하는 제2 접속점(P2)에 마련되고, 온도 제어 부재(110) 측과 바이패스 회로 측에 냉매를 분배하는 비율을 조정하는 유량 분배부(3)를 마련한다.

Description

열교환 시스템

본 발명은 열교환(熱交換) 시스템에 관한 것이다.

예를 들면, 반도체 제조 장치는, 재치대에 재치된 웨이퍼를 정전 척(electrostatic chuck)에 의해 척한 상태에서, 에칭 처리를 실시한다. 정전 척은, 칠러(chiller) 장치에 있어서 소정 온도로 조정된 온조용(溫調用) 유체가 칠러 장치와 정전 척과의 사이에서 순환되는 것에 의해, 지정된 설정 온도로 제어되고, 웨이퍼를 균일한 온도로 조절한다(예를 들면 특허문헌1 참조).

특허문헌1: 일본특허 제5912439호 공보

그러나, 종래 기술에는 다음과 같은 과제가 있었다. 즉, 종래 기술은, 정전 척을 흐른 온조용 유체를 그대로 칠러 장치에 되돌리고 있었기 때문에, 칠러 장치에 되돌려지는 온조용 유체와 칠러 장치에 저장되는 온조용 유체와의 온도 차가 크고, 칠러 장치가 온조용 유체의 온도를 조정하는 부하가 컸다.

본 발명은, 상기 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로, 생에너지(省 energy)로 칠러 장치에 걸리는 부하를 경감할 수 있는 열교환 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 태양에 있어서의 열교환 시스템은, 다음과 같은 구성을 가지고 있다.

(1) 칠러 장치와 제어 대상물과의 사이에 배설되는 열교환 시스템에 있어서, 상기 칠러 장치로부터 상기 제어 대상물에 열 매체를 공급하는 아웃고잉(outgoing) 회로와, 상기 제어 대상물로부터 상기 칠러 장치에 상기 열 매체를 되돌리는 리턴(return) 회로와, 상기 아웃고잉 회로와 상기 리턴 회로를 바이패스하는 바이패스(bypass) 회로와, 상기 리턴 회로 중 상기 리턴 회로와 상기 바이패스 회로가 접속하는 제1 접속점에서 칠러 장치 측으로 되는 위치에 배설되고, 축열 및 방열을 행하는 잠열 축열 부재(潛熱蓄熱部材)와, 상기 아웃고잉 회로와 상기 바이패스 회로가 접속하는 제2 접속점, 또는, 상기 아웃고잉 회로 중 상기 제2 접속점에서 제어 대상물 측으로 되는 위치에 마련되고, 제어 대상물 측과 바이패스 회로 측에 상기 열 매체를 분배하는 제1 유량 분배부를 가지는 것을 특징으로 한다.

상기 구성의 열교환 시스템은, 잠열 축열 부재의 열 에너지를 이용한다든지, 칠러 장치로부터 제어 대상물로 공급하는 열 매체를 제어 대상물로부터 칠러 장치로 되돌리는 열 매체에 합류시킨다든지 하는 것에 의해, 제어 대상물로부터 칠러 장치로 되돌리는 열 매체와 칠러 장치에 저장되어 있는 열 매체와의 온도 차를 작게 하고 있기 때문에, 칠러 장치에 걸리는 부하를 경감하는 것이 가능하다. 또, 상기 구성의 열교환 시스템은, 예를 들면, 제1 유랑 분배부에 의해, 칠러 장치로부터 공급되는 열 매체를 바이패스 회로 측으로만 흐르는 것에 의해, 열 매체의 열에 의해 잠열 축열 부재를 재생시키는 것이 가능하기 때문에, 생에너지로 칠러 장치에 걸리는 부하를 경감하는 것이 가능하다.

(2) (1)에 기재된 열교환 시스템에 있어서, 상기 리턴 회로는 상기 제 1 접속점에서 상류 측에 마련된 제1 분기점에서, 제1 분기 회로 및 제2 분기 회로로 분기하고 있고, 상기 제1 분기점에 배설되고, 상기 제어 대상물로부터 상기 리턴 회로에 입력된 상기 열 매체를 상기 제1 분기 회로 또는 상기 제2 분기 회로에 공급하는 유로 절환부를 가지고, 상기 제1 분기 회로는, 상기 제1 접속점을 구비하고, 상기 바이패스 회로에 접속함과 함께, 상기 칠러 장치에 연통하여 있고, 또한, 상기 제1 접속점에서 칠러 장치 측으로 되는 위치에 상기 잠열 축열 부재가 배설되어 있고, 상기 제2 분기 회로는, 상기 제1 분기 회로에 대하여, 상기 잠열 축열 부재에서 칠러 장치 측의 위치에 마련된 제3 접속점에 접속되어 있는 것이 바람직하다.

상기 구성의 열교환 시스템에 의하면, 칠러 장치로부터 제어 대상물로 공급하는 열 매체 만을 잠열 축열 부재로 공급하여 잠열 축열 부재를 재생시키는 것이 가능하기 때문에, 잠열 축열 부재의 재생 효율이 좋다.

(3) (2)에 기재된 열교환 시스템에 있어서, 상기 리턴 회로는, 또한, 상기 제1 분기 회로가 상기 제1 접속점에서 칠러 장치 측의 위치에 있는 제2 분기점에서, 제3 분기 회로와 제4 분기 회로로 분기하고 있고, 상기 제2 분기점에 마련되어, 상기 바이패스 회로로부터 상기 제1 분기 회로에 유입한 상기 열 매체를, 상기 제3 분기 회로와 상기 제4 분기 회로에 분배하는 제2 유량 분배부를 가지고, 상기 제3 분기 회로는, 상기 제3 접속점을 구비하고, 상기 제2 분기 회로에 접속함과 함께, 상기 칠러 장치에 연통하여 있고, 상기 제4 분기 회로는, 상기 제2 분기 회로에 접속되고, 상기 잠열 축열 부재가 배설되어 있는 것이 바람직하다.

상기 구성의 열교환 시스템에 의하면, 잠열 축열 부재의 무용한 재생을 회피하고, 생에너지 효과를 높이는 것이 가능하다.

(4) (2) 또는 (3)에 기재된 열교환 시스템에 있어서, 상기 열 매체가 상기 제어 대상물을 냉각하는 저온 매체이고, 상기 잠열 축열 부재는, 축열 온도가, 상기 제어 대상물로부터 상기 리턴 회로에 입력되는 상기 열 매체의 온도보다 낮게 설정되어 있고, 상기 유로 절환부가 상기 열 매체를 상기 제1 분기 회로에 공급하도록 유로를 절환한 경우, 상기 제어 대상물로부터 상기 리턴 회로에 입력된 열 매체를 축열 에너지에 의해 냉각하고, 상기 유로 절환부가 상기 열 매체를 상기 제2 분기 회로에 공급하도록 유로를 절환한 경우, 상기 바이패스 회로로부터 상기 제1 분기 회로에 유입한 상기 열 매체에 의해 재생되는 것이 바람직하다.

상기 구성의 열교환 시스템에 의하면, 온도 제어 부재를 열 매체에 의해 냉각하는 경우에도, 잠열 축열 부재의 재생 효율 향상과 칠러 장치의 부하 경감을 실현할 수 있다.

(5) (2) 또는 (3)에 기재된 열교환 시스템에 있어서, 상기 열 매체가 상기 제어 대상물을 가열하는 고온 매체이고, 상기 잠열 축열 부재는, 축열 온도가, 상기 제어 대상물로부터 상기 리턴 회로에 입력되는 상기 열 매체의 온도보다 높게 설정되어 있고, 상기 유로 절환부가 상기 열 매체를 상기 제1 분기 회로에 공급하도록 유로를 절환한 경우, 상기 제어 대상물로부터 상기 리턴 회로에 입력된 열 매체를 축열 에너지에 의해 가열하고, 상기 유로 절환부가 상기 열 매체를 상기 제2 분기 회로에 공급하도록 유로를 절환한 경우, 상기 바이패스 회로로부터 상기 제1 분기 회로에 유입한 상기 열 매체에 의해 재생되는 것이 바람직하다.

상기 구성의 열교환 시스템에 의하면, 온도 제어 부재를 열 매체에 의해 가열하는 경우에도, 잠열 축열 부재의 재생 효율 향상과 칠러 장치의 부하 경감을 실현할 수 있다.

(6) (1) 내지 (5) 중 어느 하나에 기재된 열교환 시스템에 있어서, 상기 제어 대상물은, 반도체 제조 장치의 반응 용기 내에 설치되고, 웨이퍼의 온도를 제어하는 온도 제어 부재인 것이 바람직하다.

상기 구성의 열교환 시스템에서는, 칠러 장치가 조정하는 열 매체의 온도와, 온도 제어 부재의 온도와의 차가 크다. 그러나, 잠열 축열 부재가, 온도 제어 부재로부터 되돌려지는 열 매체의 온도를, 칠러 장치에 저장되는 열 매체의 온도에 가깝게 하고 나서, 열 매체를 칠러 장치에 되돌린다. 따라서, 상기 구성의 열교환 시스템에 의하면, 칠러 장치의 부하를 경감하는 효과를 보다 일 층 높게 하는 것이 가능하다.

(7) (1) 내지 (6) 중 어느 하나에 기재된 열교환 시스템에 있어서, 상기 잠열 축열 부재는, 상기 열 매체가 흐르는 유로를 구비하는 배관 부재와, 잠열 축열재가 충전되어, 상기 배관 부재에 면 접촉한 상태에서 배치되는 열교환 부재를 가지는 축열 유닛인 것이 바람직하다.

상기 구성의 열교환 시스템은, 열 매체가 배관 부재를 흐를 때에 열교환 부재와 열교환을 행하기 때문에, 열 매체와 열교환 부재와의 열교환 효율을 양호하게 하는 것이 가능하다.

(8) (7)에 기재된 열교환 시스템에 있어서, 상기 배관 부재는, 상기 유로의 내벽에 접한 상태에서 제1 금속 섬유 시트가 내설되고, 상기 제1 금속 섬유 시트는, 상기 열 매체가 도입되는 공극을 가지는 것이 바람직하다.

상기 구성의 열교환 시스템은, 열 매체가 금속 섬유 시트의 공극을 통하여 배관 부재를 흘러, 금속 섬유 시트와 배관 부재를 개재시켜 열교환 부재와 열교환을 행하기 때문에, 열 매체가 축열 유닛을 흐를 때에 생기는 압손(損)을 억제하면서, 열 매체와 열교환 부재와의 열교환 효율을 양호하게 하는 것이 가능하다.

(9) (7) 또는 (8)에 기재된 열교환 시스템에 있어서, 상기 배관 부재와 상기 열교환 부재는, 얇은 직방체 형상을 이루어 적층되어 있는 것이 바람직하다.

상기 구성의 열교환 시스템은, 열 매체의 유량을 확보하면서, 배관 부재와 열교환 부재의 열교환 효율을 높이는 것이 가능하다.

(10) (7) 내지 (9) 중 어느 하나에 기재된 열교환 시스템에 있어서, 상기 열교환 부재는, 상기 잠열 축열재가 충전되는 내부 공간을 구비하는 수용체와, 상기 내부 공간에 배치되는 제2 금속 섬유 시트를 가지고, 상기 제2 금속 섬유 시트가, 상기 수용체에 접하고 있는 것이 바람직하다.

상기 구성의 열교환 시스템에 의하면, 잠열 축열재의 열 에너지가 금속 섬유 시트를 개재하여 수용체에 전해지기 쉽고, 열 매체와 잠열 축열재가 효율 좋게 열교환하기 때문에, 잠열 축열 부재를 콤팩트하게 하여도, 칠러 장치에 걸리는 부하를 경감할 수 있다.

더욱이, 본 발명의 다른 태양의 열교환 시스템은, 제1 열 매체를 저장하는 제1 칠러 장치와, 상기 제1 열 매체보다 고온의 제2 열 매체를 저장하는 제2 칠러 장치와, 온조용 유체를 이용하여 온도가 제어되는 제어 대상물과의 사이에 배설되는 열교환 시스템에 있어서, 상기 제어 대상물에 상기 온조용 유체를 순환시키는 메인(main) 순환 회로로서, 합류부와, 상기 합류부와 상기 제어 대상물과의 사이에 마련된 분류부를 구비하는 상기 메인 순환 회로와, 상기 제1 칠러 장치로부터 상기 합류부에 상기 제1 열 매체를 공급하는 제1 아웃고잉 회로와, 상기 분류부로부터 상기 제1 칠러 장치에 상기 온조용 유체를 되돌리는 제1 리턴 회로와, 상기 제1 아웃고잉 회로와 상기 제1 리턴 회로를 바이패스하는 제1 바이패스 회로와, 상기 제1 리턴 회로 중 상기 제1 리턴 회로와 상기 제1 바이패스 회로가 접속하는 저온 측 접속점에서 제1 칠러 장치 측으로 되는 위치에 배설되고, 축열 및 방열을 행하는 제1 잠열 축열 부재와, 상기 제2 칠러 장치로부터 상기 합류부에 상기 제2 열 매체를 공급하는 제2 아웃고잉 회로와, 상기 분류부로부터 상기 제2 칠러 장치에 상기 온조용 유체를 되돌리는 제2 리턴 회로와, 상기 제2 아웃고잉 회로와 상기 제2 리턴 회로를 바이패스하는 제2 바이패스 회로와, 상기 제2 리턴 회로 중 상기 제2 리턴 회로와 상기 제2 바이패스 회로가 접속하는 고온 측 접속점에서 제2 칠러 장치 측으로 되는 위치에 배설되고, 축열 및 방열을 행하는 제2 잠열 축열 부재로서, 상기 제1 잠열 축열 부재보다 축열 온도가 높은 상기 제2 잠열 축열 부재와, 상기 합류부에 배설되어, 제어 대상물 측과 제1 바이패스 회로 측과 상기 제2 바이패스 회로 측에 상기 온조용 유체와 상기 제1 열 매체와 상기 제2 열 매체를 분배하는 유량 분배부와, 상기 분류부에 배설되어, 메인 순환 회로 측과 제1 리턴 회로 측과 제2 리턴 회로 측에 상기 온조용 유체를 분류시키는 분류 제어부를 가지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 생 에너지로 칠러 장치의 부하를 경감할 수 있는 열교환 시스템을 제공하는 것이 가능하다.

도1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관계되는 열교환 시스템의 개략 구성도이다.
도2는 잠열 축열 부재의 외관 사시도이다.
도3은 도2의 A-A 단면도이다.
도4는 도3의 B부 확대도이다.
도5는 열교환 시스템의 전기 블록도이다.
도6은 정상 운전 동작을 설명하는 회로도이다.
도7은 열교환 동작을 설명하는 회로도이다.
도8A는 절환 조건의 구체 예를 나타내는 표이고, 온도 제어 부재의 설정 온도보다 저온의 열 매체를 온도 제어 부재에 공급하여 온도 제어 부재의 온도를 조절하는 유닛에 적용된다.
도8B는 절환 조건의 구체 예를 나타내는 표이고, 온도 제어 부재의 설정 온도보다 고온의 열 매체를 온도 제어 부재에 공급하여 온도 제어 부재의 온도를 조절하는 유닛에 적용된다.
도9는 비교 예의 동작의 일 예와 냉매 온도 변화를 나타내는 타임 차트이다.
도10은 실시 예의 동작의 일 예와 냉매 온도 변화를 나타내는 타임 차트이다.
도11은 본 발명의 제2 실시 형태에 관계되는 열교환 시스템의 개략 구성도이다.
도12는 재생 동작을 설명하는 도이다.
도13은 미사용 동작을 설명하는 도이다.
도14는 열교환 동작을 설명하는 도이다.
도15는 본 발명의 제3 실시 형태에 관계되는 열교환 시스템의 개략 구성도이다.
도16은 축열 유닛의 변형 예를 나타내는 도이다.

이하에, 본 발명에 관계되는 열교환 시스템의 실시 형태에 관하여 도면에 기초하여 설명한다.

(제1 실시 형태)

도1은, 본 발명의 제1 실시 형태에 관계되는 열교환 시스템(1)의 개략 구성를 나타내는 도이다. 예를 들면, 반도체 제조장치는, 온도 제어 부재(110)와 칠러 장치(120)의 사이에서 냉매를 순환시키는 순환 경로 상에, 열교환 시스템(1)이 마련되어 있다. 냉매는, 「열 매체」의 일 예이다. 칠러 장치(120)는 냉매를 소정 온도로 조정하여 저장하는 장치이다. 온도 제어 부재(110)는, 칠러 장치(120)로부터 공급되는 냉매가 흐르는 것에 의해 온도가 제어 되는 대상인 「제어 대상물」의 일 예이다.

칠러 장치(120)는 탱크(122)와 펌프(124)를 구비하고 있다. 탱크(122)는, 소정 온도로 조정된 냉매를 저장하고 있다. 펌프(124)는, 탱크(122)에 저장된 냉매를 소정 유량으로 열교환 시스템(1)에 송출한다. 본 형태의 칠러 장치(120)는, 냉매의 온도를, 온도 제어 부재(110)의 설정 온도보다 낮게 제어하는 칠러 능력을 가진다.

온도 제어 부재(110)는, 예를 들면, 에칭 처리를 행하는 도시하지 않은 반응 용기에 내설되어, 웨이퍼의 온도를 제어하는 것이다. 온도 제어 부재(110)는, 히터(112)와 온도 센서(114)를 구비한다. 히터(112)는, 온도 제어 부재(110)를 가열한다. 온도 센서(114)는, 온도 제어 부재(110)의 온도를 측정한다. 온도 제어 부재(110)는, 온도 센서(114)가 측정하는 온도에 따라, 칠러 장치(120)의 탱크(122)로부터 열교환 시스템(1)을 개재하여 냉매가 제공되어, 설정 온도로 조정된다. 온도 제어 부재(110)를 흐른 냉매는, 열교환 시스템(1)을 개재하여 칠러 장치(120)의 탱크(122)에 되돌려진다.

열교환 시스템(1)은, 아웃고잉 회로 L1와, 리턴 회로 L2와, 바이패스 회로 L3를 구비한다. 또, 열교환 시스템(1)은, 제1 온도 센서(6)와, 제2 온도 센서(7)와, 유로 절환부(2)와, 유량 분배부(3)와, 유량 센서(5)와, 축열 유닛(4)과, 시보리 밸브(?i?汪?)(8)를 구비하고 있다. 유량 분배부(3)는 「제1 유량 분배부」의 일 예이다. 축열 유닛(4)은, 「잠열 축열 부재」의 일 예이다.

아웃고잉 회로 L1는, 칠러 장치(120)의 칠러 장치의 출력 포트(120b)를 온도 제어 부재(110)의 입력부(110a)에 연통시켜, 칠러 장치(120)로부터 온도 제어 부재(110)에 냉매를 공급한다. 리턴 회로 L2는, 분기점 P4에 있어서 제1 분기 회로 L21와 제2 분기 회로 L22로 분기하고 있다. 분기점 P4은 「제1 분기점」의 일 예이다. 리턴 회로 L2는, 제1 분기 회로 L21를 개재하여, 온도 제어 부재(110)의 출력부(110b)를 칠러 장치(120)의 입력 포트(120a)에 연통시켜, 온도 제어 부재(110)에 공급된 냉매를 칠러 장치(120)로 되돌린다. 제2 분기 회로 L22는, 제3 분기점 P3에 있어서, 제1 분기 회로 L21에 접속하고 있다. 바이패스 회로 L3는, 아웃고잉 회로 L1와 리턴 회로 L2의 제1 분기 회로 L21를 접속하고, 온도 제어 부재(110)를 경유하지 않고 냉매를 아웃고잉 회로 L1로부터 리턴 회로 L2의 제1 분기 회로 L21에 공급한다.

제1 온도 센서(6)는, 리턴 회로 L2에 배설되어 있다. 제1 온도 센서(6)는, 온도 제어 부재(110)로부터 리턴 회로 L2에 입력된 냉매의 온도(제1 온도)를 측정한다. 리턴 회로 L2는, 제1 온도 센서(6)에서 칠러 장치 측(하류 측)에 위치하는 분기점 P4에 있어서, 제1 분기 회로 L21와 제2 분기 회로 L22로 분기하고 있다.

유로 절환부(2)는, 분기점 P4에 배설되어 있다. 유로 절환부(2)는, 제1 개폐 밸브(21)와 제2 개폐 밸브(22)를 구비한다. 제1 개폐 밸브(21)는, 제1 분기 회로 L21에 배치되고, 제2 개폐 밸브(22)는, 제2 분기 회로 L22에 배치되어 있다.

제1 분기 회로 L21는, 칠러 장치(120)의 입력 포트(120a)에 연통하여 있다. 제1 분기 회로 L21는, 바이패스 회로 L3와 접속하는 제1 접속점 P1과, 제2 분기 회로 L22가 접속하는 제3 접속점 P3와의 사이에 축열 유닛(4)이 배설되어 있다. 그리고, 제1 분기 회로 L21는, 제3 접속점 P3에서 칠러 장치(120) 측(하류 측)에, 시보리 밸브(8)가 배설되어 있다. 축열 유닛(4)은, 고체와 액체와의 사이에서 상 변화하는 때의 열 에너지를 저장하는 것이다. 축열 유닛(4)은, 제1 분기 회로 L21를 흐르는 냉매의 온도에 따라, 축열 에너지를 이용하여 냉매에 방열하는 것에 의해 냉매를 가열한다. 또, 축열 유닛(4)은, 냉매로부터 흡열하는 것에 의해 축열 에너지가 재생된다. 축열 유닛(4)의 구체적인 구성은, 후술한다. 시보리 밸브(8)는, 온도 제어 부재(110)와 칠러 장치(120)와의 사이에서 냉매를 순환시키는 계(系)의 중의 압손을 조정한다. 요컨대, 시보리 밸브(8)에 의해, 칠러 장치(120)의 입력 포트(120a)에 입력하는 냉매의 압력이 조정된다.

제2 분기 회로 L22는, 제1 분기 회로 L21의 축열 유닛(4)에서 하류 측에 마련된 제3 접속점 P3에 접속되어, 축열 유닛(4)을 우회하는 유로를 형성하고 있다.

바이패스 회로 L3는, 아웃고잉 회로 L1에 마련된 제2 접속점 P2과, 제1 분기 회로 L21의 축열 유닛(4)에서 온도 제어 부재(110) 측(상류 측)에 마련된 제1 접속점 P1에 접속하고 있다. 제2 접속점 P2에는, 유량 분배부(3)가 마련되어 있다. 또한, 유량 분배부(3)는, 아웃고잉 회로 L1 중 제2 접속점 P2에서 온도 제어 부재(110) 측으로 되는 위치에 마련되어도 좋다.

유량 분배부(3)는, 제1 개도 비례 밸브(開度比例弁)(31)와 제2 개도 비례 밸브(32)를 구비한다. 제1 개도 비례 밸브는, 아웃고잉 회로 L1에 배설되고, 제2 개도 비례 밸브(32)는, 바이패스 회로 L3에 배설되어 있다. 유량 분배부(3)는, 제1 개도 비례 밸브(31)와 제2 개도 비례 밸브(32)가 연동하여 동작하는 것에 의해, 유량 분배부(3)는, 제1 개도 비례 밸브(31)와 제2 개도 비례 밸브(32)의 합계 개도가 같은 상태, 요컨대, 제2 접속점 P2에서 생기는 냉매의 압손을 거의 일정하게 한 상태에서, 온도 제어 부재(110) 측과 바이패스 회로 L3 측에 냉매를 분배하는 비율을 상대적으로 변화시킨다. 또한, 유량 분배부(3)는, 1개의 스풀 밸브에 의해 구성하여도 좋다.

아웃고잉 회로 L1은, 유량 분배부(3)에서 온도 제어 부재(110) 측(하류 측)에, 유량 센서(5)와 제2 온도 센서(7)가 배설되어 있다. 유량 센서(5)는, 유량 분배부(3)로부터 온도 제어 부재(110)로 흐르는 냉매의 유량을 측정한다. 환언하면, 유량 센서(5)는, 온도 제어 부재(110)와 칠러 장치(120)와의 사이를 순환하는 냉매의 유량을 측정한다. 제2 온도 센서(7)는, 유량 분배부(3)로부터 온도 제어 부재(110)로 흐르는 냉매의 온도(제2 온도)를 측정한다. 또한, 유량 센서(5)와 제2 온도 센서(7)의 배치는 역이어도 좋다. 또, 유량 센서(5)는 생략되어도 좋다.

상술한 축열 유닛(4)의 구성에 관하여, 도2~도4를 참조하여 설명한다. 도2는, 축열 유닛(4)의 외관 사시도이다. 도3은, 도2의 A-A 단면도이다. 도4는 도3의 B부 확대도이다. 또한 축열 유닛(4) 및 그 구성 부재는, 형상이나 치수 비율 등이 도2, 도3의 기재에 한정되지 않는다. 도4는, 금속 섬유 시트(412)의 공극(4123)에 냉매가 들어가고 있는 상태를 보기 쉽게 하기 위해 도식화하여 기재한 것이고, 금속 섬유(4121)나 공극(4123)의 형상이나 밀도 등은 이것에 한정되지 않는다. 본 형태의 축열 유닛(4)은, 예를 들면, 일본 특개2019-9433호 공보에 개시되는 기술을 응용하는 것이다.

도2에 나타낸 바와 같이, 축열 유닛(4)은, 예를 들면, 상자 형의 외관을 이루고, 유로 형성 부재(41)와, 열교환 부재(42)와, 단열재(43)를 구비한다. 유로 형성 부재(41)는, 냉매가 흐르는 유로를 형성하는 것이고, 제1 분기 회로 L21의 일부를 구성한다. 열교환 부재(42)는, 유로 형성 부재(41)를 개재하여 냉매와 열교환을 행하는 것이다. 유로 형성 부재(41)와 열교환 부재(42)는, 얇은 직방체 형상을 이루고, 외형 치수가 거의 같게 되어 있다. 그 때문에, 유로 형성 부재(41)와 열교환 부재(42)는, 블록 형상으로 겹쳐 쌓는 것이 가능하다. 또한, 유로 형성 부재(41)와 열교환 부재(42)는, 당접하는 면의 치수가 같다면, 예를 들면, 두께 방향의 치수가 달라도 좋다. 또, 직방체 형상은 엄밀한 직방체 형상에 한정되지 않고, 예를 들면, 각부(角部)에 모서리 깎기 등이 실시되어 있어도 좋다.

유로 형성 부재(41)와 열교환 부재(42)는, 그 적층 방향에 있어서, 열교환 부재(42)가 양단에 배치되도록, 서로 겹쳐 쌓아 배치되어 있다. 본 형태에서는, 3개의 열교환 부재(42)의 사이에 유로 형성 부재(41)를 1개씩 배치하고 있지만, 열교환 부재(42)와 유로 형성 부재(41)의 수는 이것에 한정되지 않는다. 단열재(43)는, 겹쳐 쌓인 유로 형성 부재(41)와 열교환 부재(42)의 외주를 덮도록 마련되어 있다. 유로 형성 부재(41)와 열교환 부재(42)는, 단열재(43)에 의해 외부의 열로부터 차단되어 있다. 이하, 유로 형성 부재(41), 열교환 부재(42), 단열재(43)에 관하여 상세히 설명한다.

도3에 나타낸 바와 같이, 유로 형성 부재(41)는, 배관 부재(411)와, 금속 섬유 시트(412)를 구비하고 있다. 배관 부재(411)는, 도 중 상측에 위치하는 상면과 도 중 하측에 위치하는 하면의 면적이 넓고, 상면과 하면이 한 쌍의 대향하는 측에 의해 접속된 것이고, 외관 형상이 얇은 직방체 형상을 이룬다. 배관 부재(411)는, 상면과 하면과 한 쌍의 측면에 의해, 냉매가 흐르는 유로를 형성되어 있다. 배관 부재(411)는, 유로 단면적을 크게 하기 위해, 유로 축선 방향에 대하여 직교하는 방향으로 절단했을 때의 유로의 단면 형상을 횡 길이의 사각 형상으로 하도록, 유로면(4111)이 형성되어 있다. 배관 부재(411)는, 스테인리스, 동, 알루미늄 등, 열전도성이 높은 재료에 의해 형성되어 있다. 또한, 배관 부재(411)는, 전체를 동일 재료로 형성하고 있어도 좋지만, 다른 재료로 형성하고 있어도 좋다. 예를 들면, 열교환 부재(42)와 접촉하는 면적이 큰 면(상면과 하면)을 열전도성이 높은 재료에 의해 형성하고, 한 쌍의 대향하는 측면을 세라믹이나 수지 등의 다른 재료에 의해 형성하여도 좋다.

도4에 나타낸 바와 같이, 금속 섬유 시트(412)는, 금속 섬유(4121)를 시트 형상으로 형성한 것이다. 금속 섬유 시트(412)는, 예를 들면, 일본 특개 2019-9433호 공보에 개시되는 기술을 이용한 것이다. 금속 섬유 시트(412)는, 금속 섬유(4121) 단독으로 형성되어 있어도 좋고, 금속 섬유(4121) 이외의 섬유와 병용하여 구성되어 있어도 좋다. 금속 섬유(4121)는, 열교환 효율을 높이기 위해, 스테인리스, 동, 알루미늄 등, 열전도성이 높은 재료에 의해 형성되어 있는 것이 바람직하다. 본 형태의 금속 섬유(4121)는, 강직성과 소성 변형성의 밸런스가 우수한 동 섬유로 한다. 금속 섬유 시트(412)에서는, 금속 섬유(4121)끼리가 물리적으로 고정되어 결착부(結着部) C1이 구성되어 있고, 이 결착부 C1에 의해 금속 섬유(4121)의 사이에 공극(4123)이 형성되어 있다. 금속 섬유 시트(412)에서는, 금속 섬유 시트(412)의 열전도성, 균질성을 안정시키기 위해, 결착부 C1에 있어서 금속 섬유(4121)가 소결(燒結)되어 있다. 또, 배관 부재(411)는, 금속 섬유 시트(412)를 수용한 형태로 소결 가공이 시행되고, 금속 섬유 시트(412)와 유로면(4111)이 결착하는 결착부 C2를 구비하고 있다. 또한, 결착부 C1은, 금속 섬유(4121)끼리가 직접 결착되어 있어도 좋고, 다른 물질을 개재하여 간접적으로 결착되어 있어도 좋다. 또, 결착부 C2는, 배관 부재(411)와 금속 섬유(4121)가 직접 결착되어 있어도 좋고, 다른 물질을 개재하여 간접적으로 결착되어 있어도 좋다.

예를 들면, 유로 형성 부재(41)는, 도3에 있어서 도 중 좌측에 위치하는 개구부(413)에 냉매가 유입하면, 그 냉매가 금속 섬유 시트(412)의 공극(4123)에 도입되어, 도 중 우측에 위치하는 개구부(414)로부터 배출된다. 금속 섬유 시트(412)는, 가는 금속 섬유(4121)의 사이에 무수한 공극(4123)이 형성되어 있기 때문에, 냉매가 배관 부재(411)를 흐를 때의 압손이 작다. 냉매와 배관 부재(411)는, 유로면(4111)뿐만 아니라, 유로 내에 배치된 금속 섬유(4121)를 개재하여 열전달한다. 따라서, 유로 형성 부재(41)는, 냉매와 열교환 부재(42)와의 사이의 열교환 효율이 좋고, 배관 부재(411)가 신속하게 냉매와 같은 정도의 온도로 되기 쉽다.

도3에 나타낸 바와 같이, 열교환 부재(42)는, 수용체(421)와 잠열 축열재(422)를 구비한다. 수용체(421)는, 한 쌍의 면적이 넓은 면을 4개의 측면에 의해 접속한 얇은 직방체 형상을 이루고, 잠열 축열재(422)가 충전되는 내부 공간(4211)을 구비하고 있다. 수용체(421)는 금속 등의열 전도성이 좋은 재료로 형성되어도 좋다. 또 예를 들면, 수용체(421)는, 세라믹 수지 등을 얇게 성형한 것이어도 좋다. 더욱이, 금속과 금속 이외의 재료로 수용체(421)를 형성하여도 좋다. 도2에 나타낸 바와 같이, 수용체(421)는, 내부 공간(4211)에 잠열 축열재(422)를 주입하기 위한 주입구(4212)가 마개(4213)에 의해 밀폐되어 있다. 또한, 주입구(4212)의 위치나 형상은 이것에 한정되지 않는다.

열교환 부재(42)의 축열 온도나 축열 에너지는, 잠열 축열재(422)의 성분이나 성분 비율에 의해 변화시키는 것이 가능하다. 예를 들면, n-파라핀계 축열 잠열재의 n-펜타데칸을 잠열 축열재(422)로서 사용하는 경우, 열교환 부재(42)는, 축열 온도 9.9℃, 축열량 163.8kJ/kg로 하는 것이 가능하다. 본 형태에서는, 축열 온도가 칠러 장치(120)에 저장되는 냉매의 온도보다 높고, 온도 제어 부재(110)의 설정 온도보다 낮은 잠열 축열재(422)를 사용하고 있다.

도5는, 열교환 시스템(1)의 전기 블록도이다. 열교환 시스템(1)은, 컨트롤러(11)에 의해 동작을 자동 제어할 수 있다. 컨트롤러(11)는, 온도 센서(114)와, 유량 센서(5)와, 제1 온도 센서(6)와, 제2 온도 센서(7)에 접속하고, 유량이나 냉매의 온도 등의 정보를 취득한다. 또, 컨트롤러(11)는, 유로 절환부(2)의 제1 개폐 밸브(21) 및 제2 개폐 밸브(22)에 접속하고, 전압을 공급하여 밸브 개동작을 행할 수 있는 한편, 전압의 공급을 정지하여 밸브 폐동작을 행할 수 있다. 컨트롤러(11)는, 제1 개폐 밸브(21)와 제2 개폐 밸브(22)에 개폐 동작을 상대적으로 행할 수 있어, 리턴 회로 L2를 제1 분기 회로 L21와 제2 분기 회로 L22의 어느 것에 연통시킨다. 또, 컨트롤러(11)는, 유량 분배부(3)의 제1 개도 비례 밸브(31) 및 제2 개도 비례 밸브(32)와, 시보리 밸브(8)에 접속하고, 밸브 개도를 제어하기 위한 명령 신호를 출력한다. 더욱이, 컨트롤러(11)는, 통신 인터페이스(통신 IF)(12)에 접속하여 있다. 상위 컨트롤러(130)는, 통신 IF(12)를 개재하여 컨트롤러(11)와 통신 가능하게 접속하고, 온도 제어 부재(110)의 설정 온도의 변화에 관한 정보나, 온도 제어 부재(110)의 온도에 관한 정보나, 플라즈마 등에 의한 입열(入熱)에 관한 정보 등을 컨트롤러(11)에 송신한다.

또한, 컨트롤러(11)가 가지는 전 기능을 상위 컨트롤러(130)가 가지게 하여, 컨트롤러(11)를 생략하여도 좋다. 또, 컨트롤러(11)가 가지는 기능의 일부를 상위 컨트롤러(130)가 가져도 좋다. 또, 예를 들면, 제1 개폐 밸브(21) 및 제2 개폐 밸브(22)가 공기압 등에 의해 동작하는 경우, 컨트롤러(11)는, 제1 개폐 밸브(21)와 제2 개폐 밸브(22)에 전압을 공급하는 것으로는 제한되지 않는다. 명령 신호는, 명령 전압이어도, 명령 전류이어도, 시리얼 통신에 의해 출력되는 신호이어도 좋다.

이어서, 본 형태의 열교환 시스템(1)의 동작을 설명한다. 열교환 시스템(1), 정상 운전 동작과 열교환 동작을 행한다. 본 명세서에 있어서, 「정상 운전 동작」이란, 축열 유닛(4)의 잠열 축열재(422)가 냉매의 열을 흡열하여 재생되도록(축열하도록), 열교환 시스템(1)이 냉매의 흐름을 제어하는 동작을 말한다. 본 명세서에 있어서, 「열교환 동작」이란, 축열 유닛(4)의 잠열 축열재(422)가 냉매에 방열하도록, 열교환 시스템(1)이 냉매의 흐름을 제어하는 동작을 말한다.

도6을 이용하여, 정상 운전 동작을 설명한다. 컨트롤러(11)는, 유로 절환부(2)의 제1 개폐 밸브(21)를 폐변(閉弁)시키고 제2 개폐 밸브(22)를 개변(開弁)시킨다. 그리고, 컨트롤러(11)는, 예를 들면, 상위 컨트롤러(130)로부터 온도 제어 부재(110)의 온도와 설정 온도와의 차분을 취득하고, 그 차분에 따라, 유량 분배부(3)의 제1 개도 비례 밸브(31)와 제2 개도 비례 밸브(32)의 밸브 개도를 연동하여 변화시킨다.

예를 들면, 컨트롤러(11)는, 히터(112)에 의해 가열되는 만큼 온도 제어 부재(110)를 냉각하도록, 제1 개도 비례 밸브(31)에 밸브 개도를 25%로 하는 명령 신호를 출력하고, 제2 개도 비례 밸브(32)에 밸브 개도를 75%로 하는 명령 신호를 출력한다. 이 경우, 칠러 장치(120)의 출력 포트(120b)로부터 출력된 냉매는, 온도 제어 부재(110) 측에 25% 분배되고, 바이패스 회로 L3 측에 75% 분배된다.

또한, 열교환 시스템(1)은, 예를 들면, 제1 온도 센서(6)가 측정하는 제1 온도와 제2 온도 센서(7)가 측정하는 제2 온도와의 차분에 따라, 제1 개도 비례 밸브(31)와 제2 개도 비례 밸브(32)의 밸브 개도를 조정하여도 좋다.

유량 분배부(3)로부터 온도 제어 부재(110) 측에 분배된 냉매는, 히터(112)에 의해 가열된 온도 제어 부재(110)를 흐를 때에 온도 제어 부재(110)와 열교환하기 때문에, 온도 제어 부재(110)의 입력부(110a)에 입력될 때보다, 온도 제어 부재(110)의 출력부(110b)로부터 출력될 때의 쪽이, 온도가 높데 된다. 출력부(110b)로부터 출력된 냉매는, 리턴 회로 L2에 입력한다. 리턴 회로 L2에 배설된 유로 절환부(2)는, 제1 개폐 밸브(21)가 폐변되고, 제2 개폐 밸브(22)가 개변되어 있기 때문에, 제2 분기 회로 L22 측으로 흘러, 축열 유닛(4)을 통하지 않고 칠러 장치(120)에 되돌려진다.

이것에 대하여, 유량 분배부(3)로부터 바이패스 회로 L3 측으로 분배된 냉매는, 제1 접속점 P1을 개재하여 제1 분기 회로 L21로 유입하고, 축열 유닛(4)을 통하여 칠러 장치(120)에 되돌려진다.

이 때, 냉매는, 배관 부재(411)에 내설된 금속 섬유 시트(412)의 공극(4123)을 통하여 축열 유닛(4)을 통과한다. 냉매의 열은, 유로면(4111)을 개재하여 배관 부재(411)에 전달됨과 함께, 금속 섬유 시트(412)의 금속 섬유(4121)에 전달되고, 결착부 C1, C2를 개재하여 배관 부재(411)에 전달된다. 그 때문에, 배관 부재(411)와 금속 섬유 시트(412)는, 신속하게, 냉매와 같은 정도의 온도로 된다. 열교환 부재(42)와 배관 부재(411)는, 면적이 넓은 면끼리를 접촉시키고 있다. 그 때문에, 열교환 부재(42)에 충전된 잠열 축열재(422)는, 수용체(421)를 개재하여 배관 부재(411)와 열교환하는 면적이 넓고, 배관 부재(411)와 금속 섬유 시트(412)를 개재하여 냉매의 열을 흡수하여 재생된다. 또한, 축열 유닛(4)은, 단열재(43)에 의해 덮여져 있기 때문에, 방열손(放熱損)이 생기기 어렵다.

제1 분기 회로 L21에는, 제1 접속점 P1과 제3 접속점 P3 사이에 축열 유닛(4)이 배치되어 있다. 그 때문에, 정상 운전 동작 시, 축열 유닛(4)에는, 칠러 장치(120)로부터 출력되는 냉매를, 온도 제어 부재(110)에 의해 가열된 냉매보다 많이 흐르게 하는 것이 가능하다. 따라서, 축열 유닛(4)에 있어서, 열교환 부재(42)의 잠열 축열재(422)가, 칠러 장치(120)의 탱크(122)에 저장되는 차가운 냉매로부터 흡열하고, 효율 좋게 재생된다. 또, 축열 유닛(4)은, 칠러 장치(120)에 저장되는 냉매를 이용하여 재생되기 때문에, 생에너지로 재생된다.

또한, 제2 분기 회로 L22를 흐르는 냉매는, 제3 접속점 P3에서, 축열 유닛(4)을 흐른 냉매와 합류하여, 온도가 저하되어, 칠러 장치(120)로 되돌려진다. 따라서, 온도 제어 부재(110)로부터 리턴 회로 L2로 유입한 냉매를, 축열 유닛(4)를 개재하지 않고 칠러 장치(120)로 되돌려도, 칠러 장치(120)가 입력 포트(120a)에 입력된 냉매를 냉각하는 부하는 적어도 잘 해결된다.

도7을 이용하여, 열교환 동작을 설명한다. 컨트롤러(11)는, 유로 절환부(2)의 제1 개폐 밸브(21)를 개변시키고, 유로 절환부(2)의 제2 개폐 밸브(22)를 폐변시킨다. 그리고, 컨트롤러(11)는, 상위 컨트롤러(130)로부터 온도 제어 부재(110)의 온도와 설정 온도와의 차분을 취득하고, 그 차분에 따라, 유량 분배부(3)의 제1 개도 비례 밸브(31)와 제2 개도 비례 밸브(32)의 밸브 개도를 연동하여 변화시킨다. 이 경우, 온도 제어 부재(110)의 온도를 빨리 저하시킬 필요가 있기 때문에, 컨트롤러(11)는, 예를 들면, 제1 개도 비례 밸브(31)에 밸브 개도를 95%로 하는 명령 신호를 송신하고, 제2 개도 비례 밸브(32)에 밸브 개도를 5%로 하는 명령 신호를 송신한다. 이 경우, 칠러 장치(120)의 출력 포트(120b)로부터 출력된 냉매는, 온도 제어 부재(110) 측으로 95% 분배되고, 바이패스 회로 L3 측으로 5% 분배된다.

유량 분배부(3)로부터 온도 제어 부재(110) 측으로 분배된 냉매는, 정상 운전 동작 시와 마찬가지로 하여, 리턴 회로 L2로 유입한다. 리턴 회로 L2로 유입하는 냉매는, 정상 운전 동작 시보다 유량이 많고, 열량이 크게 된다. 유로 절환부(2)의 제1 개폐 밸브(21)가 개변되고, 유로 절환부(2)의 제2 개폐 밸브(22)가 폐변되어 있기 때문에, 리턴 회로 L2로 유입한 냉매는, 제1 분기 회로 L21 측으로 흐르고, 축열 유닛(4)를 개재하여 칠러 장치(120)로 되돌려진다.

유량 분배부(3)가 리턴 회로 L2 측으로 냉매를 분배하는 경우, 제1 분기 회로 L21에는, 축열 유닛(4)에서 상류 측의 제1 접속점 P1에, 유량 분배부(3)로부터 바이패스 회로 L3 측으로 분배된 냉매가 유입한다. 그 때문에, 바이패스 회로 L3로부터 제1 분기 회로 L21에 유입하는 냉매는, 축열 유닛(4)에 흘러 들어가기 전에, 제1 개폐 밸브(21)로부터 제1 접속점 P1에 유입한 차가운 냉매와 합류하여, 온도를 저하할 수 있다.

냉매는, 축열 유닛(4)의 유로 형성 부재(41)를 흐르고, 칠러 장치(120)의 입력 포트(120a)로 유입한다. 냉매는, 배관 부재(411) 내에 내설된 금속 섬유 시트(412)의 공극(4123)을 흘러, 축열 유닛(4)을 통과할 때에, 금속 섬유(4121)와 배관 부재(411)를 개재하여 열교환 부재(42)와 열교환 한다. 배관 부재(411)는, 결착부 C1, C2를 개재하여 금속 섬유(4121)로부터 냉매의 열이 전달되고, 신속하게 냉매와 같은 정도의 온도로 된다. 열교환 부재(42)는, 수용체(421)를 개재하여 잠열 축열재(422)의 열을 배관 부재(411)에 전달하고, 배관 부재(411)와 금속 섬유 시트(412)를 개재하여 냉매를 냉각한다. 이와 같이, 냉매는, 배관 부재(411)와 금속 섬유 시트(412)를 개재하여, 잠열 축열재(422)와 효율 좋게 열교환 하는 것이 가능하기 때문에, 잠열 축열재(422)와 같은 정도의 온도까지 신속하게 냉각된다. 또한, 축열 유닛(4)은, 열교환 동작 시, 냉매에 열을 주는 것에 따라, 축열 온도가 상승한다.

따라서, 칠러 장치(120)는, 온도 제어 부재(110)로부터 리턴 회로 L2로 유입했을 때의 온도보다 저온으로 된 냉매가, 입력 포트(120a)로 유입한다. 그 때문에, 칠러 장치(120)는, 온도 제어 부재(110)와의 사이에서 냉매를 순환시키는 경우에도, 입력 포트(120a)로 입력된 냉매를 냉각하는 부하가 경감된다.

열교환 시스템(1)의 컨트롤러(11)는, 예를 들면, 칠러 장치(120)로 되돌려지는 냉매의 열량, 요컨대, 칠러 장치(120)로 되돌려지는 냉매의 온도와 유량을 서로 곱한 값에 따라, 정상 운전 동작과 열교환 동작을 자동적으로 절환한다. 동작을 절환하는 조건(이하 「절환 조건」이라 한다)의 구체 예를, 도8에 나타낸다. 본 형태의 열교환 시스템(1)은, 온도 제어 부재(110)의 설정 온도보다 저온의 냉매를 온도 제어 부재(110)에 공급하여 온도 제어 부재(110)의 온도를 조절하는 유닛에 이용되고 있다. 그 때문에, 컨트롤러(11)는, 예를 들면 도8A에 나타내는 절환 조건을 이용하여, 열교환 시스템(1)의 동작을 자동적으로 절환한다.

도8A에 있어서, 컨트롤러(11)가 정상 운전 동작을 열교환 동작으로 절환하는 절환 조건으로서는, 예를 들면, 컨트롤러(11)가, 온도 제어 부재(110)의 설정 온도를 현재의 값으로부터 내리는 설정 온도 저하 정보를, 상위 컨트롤러(130)로부터 수신하는 경우가 있다. 또 예를 들면, 컨트롤러(11)가, 온도 센서(114)로부터 수신하는 온도 측정치에 기초하여, 온도 제어 부재(110)가 가파른 온도 상승을 검출한 것을 검지한 경우가 있다. 또 예를 들면, 컨트롤러(11)가, 플라즈마 등에 의해 온도 제어 부재(110)에 열을 주는 것을 나타내는 입열 온(ON) 정보를, 상위 컨트롤러(130)로부터 수신한 경우가 있다. 더욱이 예를 들면, 컨트롤러(11)가, 유량 분배부(3)에 있어서, 칠러 장치(120)로부터 출력된 냉매를 온도 제어 부재(110) 측으로 분배하는 유량 분배율을, 소정 치 이상으로 하는 경우가 있다.

컨트롤러(11)가 열교환 동작을 정상 운전 동작으로 절환하는 절환 조건으로서는, 예를 들면, 컨트롤러(11)가, 온도 센서(114)로부터 수신하는 온도 측정치에 기초하여, 온도 제어 부재(110)의 온도가 설정 온도로 안정되어 있는 것을 검지한 경우가 있다. 또 예를 들면, 컨트롤러(11)가, 시간을 계측하는 타이머를 내장하고, 열교환 동작을 개시하고 나서 설정 시간이 경과한 경우가 있다. 더욱이 예를 들면, 컨트롤러(11)가, 유량 분배부(3)에 있어서, 칠러 장치(120)로부터 출력된 냉매를 온도 제어 부재(110) 측으로 분배하는 유량 분배율을, 소정 치 미만으로 하는 경우가 있다.

또한, 설정 온도 저하 저하 정보는, 설정 온도를 내리기 전에 수신하여도 좋고, 설정 온도를 내린 후에 수신하여도 좋다. 입열 온 정보는, 입열 전에 수신하여도 좋고, 입열 후에 수신하여도 좋다. 컨트롤러(11)는, 상위 컨트롤러(130)가 가파른 온도 상승을 검지하고, 그 검지 결과를 상위 컨트롤러(130)로부터 수신하는 것에 의해, 정상 운전 동작을 열교환 동작으로 절환하여도 좋다.

이어서, 실시 예와 비교 예의 동작 예를 설명한다. 실시 예는, 본 형태의 열교환 시스템(1)과 같은 모양으로 구성한 것이다. 비교 예는, 제2 분기 회로 L22, 유로 절환부(2), 축열 유닛(4)을 구비하지 않는 점을 제외하고, 본 형태의 열교환 시스템(1)과 같은 모양으로 구성하느 것이다.

본 동작 예에서는, 칠러 장치(120)는, -20℃의 냉매를 탱크(122)에 저장하고, 펌프(124)를 이용하여 탱크(122)로부터 아웃고잉 회로 L1에 냉매를 35L/min의 유량으로 송출하는 것으로 하였다. 실시 예의 축열 유닛(4)은, 축열 온도가 -10℃의 잠열 축열재(422)가 충전된 열교환 부재(42)를 사용하는 것으로 하였다. 온도 제어 부재(110)의 설정 온도는, 60℃ 또는 0℃로 하고, 히터(112)와, 유량 분배부(3)가 온도 제어 부재(110) 측으로 분배하는 냉매에 의해, 온도 제어 부재(110)의 온도를 설정 온도로 조절하는 것으로 하였다. 그리고, 온도 제어 부재(110)의 온도가 설정 온도로 안정화하고 있을 때에, 소정 시간만큼 플라즈마를 ON시켜, 온도 제어 부재(110)에 가파른 온도 상승이 생기게 하는 것으로 하였다. 이 조건에 있어서, 칠러 장치(120)의 출력 포트(120b)로부터 출력되는 냉매의 온도 변화를, 시뮬레이션 하였다. 비교 예의 동작의 일 예와 냉매 온도 변화를 도9에 나타낸다. 실시 예의 동작의 일 예와 냉매 온도 변화를 도10에 나타낸다.

도9에 나타낸 바와 같이, 비교 예는, 예를 들면, 온도 제어 부재(110) 측으로의 유량 분배 비율이 안정화하고 있는, 요컨대, 온도 제어 부재(110)의 온도가 안정화 하여 있고, 제1 개도 비례 밸브(31)에 출력하는 명령 신호의 출력 치가 안정화하고 있는 경우(Y21, Y44, Y64, Y75, Y85, Y104), 도 중 Z2, Z4, Z6, Z10에 나타낸 바와 같이, 칠러 장치(120)의 출력 포트(120b)로부터 출력되는 냉매의 온도가 -20℃로 안정화 하고 있다. 또, 비교 예는, 온도 제어 부재(110) 측으로의 유량 분배 비율이 급격히 작아지는, 요컨대, 온도 제어 부재(110)의 온도를 올리기 위해, 제1 개도 비례 밸브(31)에의 명령 신호의 출력 치를 급격히 작게 한 경우(Y74, Y84, Y114)도, 도 중 Z6, Z10에 나타낸 바와 같이, 칠러 장치(120)의 출력 포트(120b)로부터 출력되는 냉매의 온도가 -20℃로 안정화 하고 있다.

이것은, 온도 제어 부재(110) 측으로 분배되는 냉매보다, 바이패스 회로 L3측으로 분배되는 냉매의 쪽이, 유량이 많기 때문에, 칠러 장치(120)의 입력 포트(120a)에 입력되는 냉매의 열량이 작고, 칠러 장치(120)에 걸리는 부하가 작기 때문이라고 생각된다.

비교 예는, 예를 들면, 온도 제어 부재(110)가 설정 온도를 60℃로부터 0℃로 변경시킨, 요컨대, 상위 컨트롤러로부터 온도 제어 부재(110)의 설정 온도를 60℃로부터 0℃로 변경하는 정보를 수신한 경우(X3), 혹은, 플라즈마가 ON된 것에 의해 온도 제어 부재(110)가 가파른 온도 상승이 생긴, 요컨대, 상위 컨트롤러로부터 입열 정보를 수신한 경우(X5, X9), 온도 제어 부재(110) 측으로의 유량 분배 비율이 급격히 크게 된다(Y34, Y54, Y94). 요컨대, 제1 개도 비례 밸브(31)에의 명령 신호의 출력 치가 급격히 크게 된다. 이 경우, 칠러 장치(120)의 출력 포트(120b)로부터 출력되는 냉매의 온도는, 도 중 Z3, Z5, Z9에 나타낸 바와 같이, 급상승한다.

이것은, 온도 제어 부재(110)와 열교환한 냉매의 유량이 증가하면, 칠러 장치(120)의 입력 포트(120a)에 입력하는 냉매의 유량이 크게 되지만, 칠러 장치(120)는, 그 냉매의 열량 증가에 대응할 수 있는 칠러 능력을 구비하고 있지 않기 때문이라고 생각된다. 반도체 제조 장치에서는, 칠러 장치(120)의 출력 포트(120b)로부터 출력되는 냉매의 온도가 -20℃로 안정화 하는 것을 가지고, 다음의 처리를 행한다. 그 때문에, 비교 예와 같이 피크 치가 크면, 반도체 제조 장치는 택트 타임(takt time)이 길게 된다. 칠러 장치(120)의 칠러 능력을 높게 하면, 택트 타임을 짧게 할 수 있지만, 칠러 장치(120)가 대형화한다. 반도체 제조 장치는, 콤팩트화가 요구되기 때문에, 칠러 장치(120)를 대형화하는 것은 바람직하지 않다. 또한, 플라즈마 에너지가 크게 된 경우도, 칠러 장치(120)의 칠러 능력이 부족하고, 상기와 같은 모양의 문제가 생길 수 있다.

이것에 대하여, 도10에 나타낸 바와 같이, 실시 예는, 온도 제어 부재(110) 측으로의 유량 분배 비율이 안정화하고 있는 경우(Y21, Y44, Y64, Y75, Y85, Y104), 혹은, 온도 제어 부재(110) 측으로의 유량 분배 비율이 급격히 작아지는 경우(Y74, Y84, Y114), 제1 개폐 밸브(21)를 폐변시키고, 제2 개폐 밸브(22)를 개변시키는 것에 의해, 정상 운전 동작을 행한다(Y22, Y23, Y42, Y43, Y62, Y63, Y102, Y103). 축열 유닛(4)은, 정상 운전 동작 시에, 칠러 장치(120)의 출력 포트(120b)로부터 출력되는 냉매에 의해, 잠열 축열재(422)가 재생된다(Y28, Y48, Y68, Y108). 칠러 장치(120)는, 정상 운전 동작 시, 출력 포트(120b)로부터 출력되는 냉매의 온도가 -20℃로 안정화하고 있다(Z2, Z4, Z6, Z10).

축열 유닛(4)을 흐르는 냉매는, 잠열 축열재(422)와 열교환하기 때문에, 칠러 장치(120)의 출력 포트(120b)로부터 출력되었을 때보다 온도가 높다. 그러나, 잠열 축열재(422)의 축열 온도가 -10℃이기 때문에, 축열 유닛(4)을 흐른 냉매는 온도 제어 부재(110)를 흐른 냉매보다, 출력 포트(120b)로부터 출력되는 냉매에 대한 온도 차가 작다. 따라서, 칠러 장치(120)는, 온도 제어 부재(110)를 흐른 냉매를 냉각하는 데 필요한 칠러 능력으로, 축열 유닛(4)을 충분히 재생시키는 것이 가능하다.

실시 예는, 온도 제어 부재(110)가 설정 온도를 60℃로부터 0℃로 변경된 경우(X3), 혹은, 플라즈마가 ON된 것에 의해 온도 제어 부재(110)가 온도 상승이 생긴 경우, 제1 개폐 밸브(21)가 폐변 상태로부터 개변 상태로 절환되고, 제2 개폐 밸브(22)가 개변 상태로부터 폐변 상태로 절환되는 것에 의해, 정상 운전 동작을 열교환 동작으로 자동으로 절환된다(Y32, Y33, Y52, Y53, Y92, Y93). 유량 분배부(3)는, 온도 제어 부재(110)의 온도를 내리기 위해, 온도 제어 부재(110) 측으로 공급하는 냉매의 유량을 증가시키도록 동작한다(Y34, Y54, Y94). 이것에 수반하여, 도 중 Z3x, Z5x, Z9x에 나타낸 바와 같이, 칠러 장치(120)의 출력 포트(120b)로부터 출력하는 냉매의 온도가 상승하지만, 이 피크 치는 비교 예보다 작다.

온도 제어 부재(110)로부터 리턴 회로 L2에 입력하는 냉매는, 비교 예와 같은 모양으로, 정상 운전 동작 시보다 유량이 증가하고, 열량을 증가시킨다. 그러나, 냉매는, 축열 유닛(4)의 잠열 축열재(422)와 열교환 하는 것에 의해 온도를 내리고 나서, 칠러 장치(120)로 되돌려진다. 그 때문에, 칠러 장치(120)는, 비교 예보다, 입력 포트(120a)에 입력된 냉매의 열량이 작게 된다. 따라서, 실시 예는, 비교 예보다도, 칠러 장치(120)가 입력 포트(120a)에 입력된 냉매를 -20℃ 근처까지 냉각하기 쉽고, 출력 포트(120b)로부터 출력하는 냉매의 온도의 피크 치를 억제하는 것이 가능하다. 그리고, 실시 예는, 피크 치 발생 시에 냉매의 온도를 안정시키는데 필요한 시간(도 중 t3x, t5x, t9x)이, 비교 예의 시간(t3, t5, t9)보다 짧게 되기 때문에, 실시 예를 사용하는 반도체 제조 장치는, 비교 예를 사용하는 반도체 제조 장치보다 택트 타임을 짧게 할 수 있다. 또, 칠러 장치(120)를 대형으로 하여 칠러 능력을 변화시킬 필요가 없기 때문에, 반도체 제조 장치의 크기를 유지할 수 있다. 또, 플라즈마 에너지가 크게 된 경우에도, 축열 유닛(4)의 잠열 축열재(422)를 바꿀 수 있으면, 칠러 장치(120)를 교환할 필요가 없다.

또한, 열교환 시스템(1)은, 열교환 동작 후, 정상 운전 동작으로 자동으로 절환되기 때문에, 축열 유닛(4)은, 열교환 동작 시에 잃었던 축열 에너지가, 정상 운전 동작에 의해, 냉매의 열을 이용하여 자동적으로 회복된다. 따라서, 열교환 시스템(1)은, 생에너지로 계속적으로, 칠러 장치(120)에 걸리는 부하를 경감할 수 있다.

이상, 설명한 바와 같이, 본 형태의 열교환 시스템(1)은, 축열 유닛(4)의 열에너지를 이용한다든지, 칠러 장치(120)로부터 온도 제어 부재(110)로 공급하는 냉매를 온도 제어 부재(110)로부터 칠러 장치(120)로 되돌려지는 냉매에 합류시킨다든지 하는 것에 의해, 온도 제어 부재(110)로부터 칠러 장치(120)로 되돌리는 냉매와 칠러 장치(120)에 저장되어 있는 냉매와의 온도 차를 작게 하고 있기 때문에, 칠러 장치(120)에 걸리는 부하를 경감하는 것이 가능하다. 부수적 효과로서, 칠러 장치(120)는, 부하가 경감되기 때문에, 온도 제어 부재(110)로부터 출력되는 냉매의 온도에 대하여 칠러 능력이 낮은 것으로 좋고, 소형화의 것을 사용할 수 있다.

또, 열교환 시스템(1)은, 예를 들면, 유량 분배부(3)에 의해, 칠러 장치(120)로부터 공급되는 냉매를 바이패스 회로 L3 측으로 흘리는 것에 의해, 냉매의 열에 의해 축열 유닛(4)을 재생시키는 것이 가능하기 때문에, 생에너지로 칠러 장치(120)에 걸리는 부하를 경감하는 것이 가능하다.

게다가, 열교환 시스템(1)은, 리턴 회로 L2를 제1 분기 회로 L21와 제2 분기 회로 L22로 분기시켜, 축열 유닛(4)의 재생을 행하는 경우에, 온도 제어 부재(110)로부터 되돌아온 유체를, 축열 유닛(4)을 통괴시키지 않고 칠러 장치(120)에 되돌리도록 하고 있기 때문에, 축열 유닛(4)을 효율 좋게 재생할 수 있다.

또, 열교환 시스템(1)은, 냉매가 배관 부재(411)를 흐를 때에 열교환 부재(42)와 열교환을 행하기 때문에, 냉매와 열교환 부재(42)와의 열교환 효율을 양호하게 하는 것이 가능하다. 냉매는, 금속 섬유 시트(412)의 공극(4123)을 통하여 배관 부재(411)를 흘러, 금속 섬유 시트(412)와 배관 부재(411)를 개재하여 열교환 부재(42)와 열교환을 행하기 때문에, 냉매가 축열 유닛(4)을 흐를 때에 생기는 압손을 억제하면서, 냉매와 열교환 부재(42)와의 열교환 효율을 양호하게 하는 것이 가능하다. 더욱이, 배관 부재(411)와 열교환 부재(42)는, 얇은 직방체 형상을 이루어, 적층되어 있기 때문에, 열 매체의 유량을 확보하면서, 배관 부재(411)와 열교환 부재(42)의 열교환 효율을 높게 하는 것이 가능하다.

더욱이, 칠러 장치(120)가, 냉매를 바꿔, 예를 들면, 온도 제어 부재(110)의 설정 온도보다 고온의 고온 매체를 저장하고, 그 고온 매체를 온도 제어 부재(110)로 순환시켜 온도 제어 부재(110)를 가열하도록 하여도 좋다. 이 경우, 열교환 시스템(1)은, 회로 구성을 바꾸지 않고, 축열 유닛(4)의 열교환 부재(42)를 고온 대응의 것, 예를 들면, 고온 매체의 온도가 90℃의 경우에는, 축열 온도가 80℃의 것으로 교환하면 좋다. 이 경우도, 열교환 시스템(1)은, 상기 냉매와 같은 모양으로 정상 운전 동작을 행하는 것에 의해, 축열 유닛(4)을 고온 매체의 방열에 의해 효율 좋게 재생할 수 있다. 요컨대, 축열 유닛(4)은, 고온 매체로부터 열을 흡수하여 축열 온도를 상승시킨다. 한편, 고온 매체는, 축열 유닛(4)에 열을 빼앗겨, 온도를 저하시킨다. 또, 열교환 시스템(1)은, 상기와 같은 모양으로 열교환 동작을 행하는 것에 의해, 온도 제어 부재(110) 및 배관부의 방열 등에 의해 온도가 내려간 고온 매체를 축열 유닛(4)에서 따뜻하게 하고 나서 칠러 장치(120)로 되돌리는 것이 가능하기 때문에, 칠러 장치(120)에 걸리는 부하를 경감할 수 있다. 요컨대, 축열 유닛(4)은, 고온 매체에 열을 주어 축열 온도를 저하시킨다. 한편, 고온 매체는, 축열 유닛(4)으로부터 열이 주어져, 온도를 상승시킨다.

이 경우, 컨트롤러(11)는, 온도 제어 부재(110)의 설정 온도보다 고온의 고온 매체를 온도 제어 부재(110)에 공급하여 온도 제어 부재(110)의 온도를 조절하는 유닛에 이용되고 있다. 그 때문에, 컨트롤러(11)는, 예를 들면 도8B에 나타내는 절환 조건을 이용하여, 열교환 시스템(1)의 동작을 자동적으로 절환할 수 있다.

도8B에 있어서, 컨트롤러(11)가 정상 운전 동작을 열교환 동작으로 절환하는 절환 조건으로서는, 예를 들면, 컨트롤러(11)가, 온도 제어 부재(110)의 설정 온도를 현재의 값으로부터 높이는 설정 온도 상승 정보를, 상위 컨트롤러(130)로부터 수신하는 경우가 있다. 또 예를 들면, 컨트롤러(11)가, 온도 센서(114)로부터 수신하는 온도 측정치에 기초하여, 온도 제어 부재(110)가 가파른 온도 저하를 발생한 것을 검지한 경우가 있다. 또 예를 들면, 컨트롤러(11)가, 입열 오프(OFF) 정보를 상위 컨트롤러(130)로부터 수신한 경우가 있다. 더욱이 예를 들면, 컨트롤러(11)가, 유량 분배부(3)에 있어서, 칠러 장치(120)로부터 출력된 냉매를 온도 제어 부재(110) 측에 분배하는 유량 분배율을, 소정치 미만으로 하는 경우가 있다.

컨트롤러(11)가 열교환 동작을 정상 운전 동작으로 절환하는 절환 조건으로서는, 예를 들면, 컨트롤러(11)가, 온도 센서(114)로부터 수신하는 온도 측정치에 기초하여, 온도 제어 부재(110)의 온도가 설정 온도로 안정하여 있는 것을 검지한 경우가 있다. 또 예를 들면, 컨트롤러(11)가, 시간을 계측하는 타이머를 내장하고, 열교환 동작을 개시하고 나서 설정 시간이 경과한 경우가 있다. 더욱이 예를 들면, 컨트롤러(11)가, 유량 분배부(3)에 있어서, 칠러 장치(120)로부터 출력된 냉매를 온도 제어 부재(110) 측에 분배하는 유량 분배율을, 소정치 이상으로 하는 경우가 있다.

또한, 설정 온도 상승 정보는, 설정 온도를 높이가 전에 수신하여도 좋고, 설정 온도를 높인 후에 수신하여도 좋다. 입열 오프 정보는, 입열 정지 전에 수신하여도 좋고, 입열 정지 후에 수신하여도 좋다.

(제2 실시 형태)

이어서, 본 발명의 제2 실시 형태에 대하여 설명한다. 도11은 본 발명의 제2 실시 형태에 관계되는 열교환 시스템(1001)의 개략 구성도이다. 제2 실시 형태의 열교환 시스템(1001)은, 제1 분기 회로가 더욱 분기하고, 유로 절환부(1200)에 의해 유로가 절환되는 점이, 제1 실시 형태와 상이하다. 여기에서는, 제1 실시 형태와 상이한 점을 설명하고, 제1 실시 형태와 공통되는 구성에 관하여는 도면에 제1 실시 형태와 동일한 부호를 붙이고, 적의 설명을 생략한다.

열교환 시스템(1001)의 제1 분기 회로 L21은, 제1 접속점 P1에서 칠러 장치(120) 측(하류 측)으로 마련된 분기점 P5에 있어서, 제3 분기 회로 L211와 제4 분기 회로 L212로 분기하고 있다. 제3 분기 회로 L211는, 칠러 장치(120)에 연통하고, 시보리 밸브가 배설되어 있다. 제4 분기 회로 L212는, 제2 분기 회로 L22에 접속하고, 축열 유닛(4)이 배설되어 있다.

분기점 P5에는, 유로 절환부(1200)가 마련되어 있다. 유로 절환부(1200)는, 제1 개폐 밸브(1202)와 제2 개폐 밸브(1204)를 구비한다. 제1 개폐 밸브(1202)는, 제3 분기 회로 L211에 배설되고, 제2 개폐 밸브(1204)는, 제4 분기 회로 L212에 배설되어 있다. 유로 절환부(1200)는, 칠러 장치(120)로부터 유량 분배부(3)를 개재하여 제1 분기 회로 L21에 유입한 냉매의 유로를 절환한다. 유로 절환부(1200)는, 「제2 유량 분배부」의 일 예이다.

이어서, 열교환 시스템(1001)의 동작에 대하여 도12~도14를 참조하여 설명한다.

열교환 시스템(1001)은, 도12에 나타내는 재생 동작과, 도13에 나타내는 미사용(未使用) 동작을 행한다. 본 명세서에 있어서, 「재생 동작」이란, 칠러 장치(120)로부터 출력되는 냉매를 이용하여 축열 유닛(4)의 잠열 축열재(422)를 재생시키는 동작을 말한다. 또, 본 명세서에 있어서, 「미사용 동작」이란, 축열 유닛(4)을 사용하지 않는 동작을 말한다.

도12에 나타낸 바와 같이, 열교환 시스템(1001)의 컨트롤러(11)는, 재생 동작을 행하는 경우, 유로 절환부(2)의 제2 개폐 밸브(22)와 유로 절환부(1200)의 제2 개폐 밸브(1204)를 개변시키고, 유로 절환부(2)의 제1 개폐 밸브(21)와 유로 절환부(1200)의 제1 개폐 밸브(1202)를 폐변시킨다. 그리고, 컨트롤러(11)는, 온도 제어 부재(110)의 온도를 설정 온도로 안정화시키도록 유량 분배부(3)를 동작시킨다.

유로 절환부(2)의 제1 개폐 밸브(21)가 폐변되고, 제2 개폐 밸브(22)가 개변되어 있기 때문에, 유량 분배부(3)로부터 온도 제어 부재(110) 측으로 분배된 냉매는, 온도 제어 부재(110)와 열교환한 후, 리턴 회로 L2, 제2 분기 회로 L22로 흘러, 축열 유닛(4)을 통하지 않고 칠러 장치(120)로 되돌려진다.

유량 분배부(3)로부터 바이패스 회로 L3 측으로 분배된 냉매는, 유로 절환부(1200)의 제1 개폐 밸브(1202)가 폐변되고, 제2 개폐 밸브(1204)가 개변되어 있기 때문에, 제4 분기 회로 L212로 흐른다. 따라서, 냉매는, 축열 유닛(4)을 통하여 칠러 장치(120)으로 되돌려진다. 이 때, 축열 유닛(4)의 열교환 부재(42)는, 유로 형성 부재(41)를 흐르는 냉매와 열교환하고, 재생된다.

도13에 나타낸 바와 같이, 열교환 시스템(1001)의 컨트롤러(11)는, 미사용 동작을 행하는 경우, 유로 절환부(2)의 제2 개폐 밸브(22)와 유로 절환부(1200)의 제1 개폐 밸브(1202)를 개변시키고, 유로 절환부(2)의 제1 개폐 밸브(21)와 유로 절환부(1200)의 제2 개폐 밸브(1204)를 폐변시킨다. 그리고, 열교환 시스템(1001)은, 온도 제어 부재(110)의 온도를 안정화시키도록, 유량 분배부(3)가 온도 제어 부재(110) 측과 바이패스 회로 L3 측으로 분배하는 냉매의 유량을 조정한다. 유량 분배부(3)로부터 온도 제어 부재(110) 측으로 공급된 냉매는, 재생 동작 시와 같은 같은 모양으로 하여, 칠러 장치(120)로 되돌려진다.

유량 분배부(3)로부터 바이패스 회로 L3 측으로 공급된 냉매는, 유로 절환부(1200)의 제2 개폐 밸브(1204)가 폐변되고, 제1 개폐 밸브(1202)가 개변되어 있기 때문에, 제3 분기 회로 L211로 흐른다. 따라서, 냉매는, 축열 유닛(4)의 열교환 부재(42)와 열교환하지 않고, 칠러 장치(120)로부터 출력된 온도를 유지한 상태에서 칠러 장치(120)으로 되돌려진다.

상기에 대하여, 도14에 나타낸 바와 같이, 열교환 시스템(1001)은, 열교환 동작을 행하는 경우, 유로 절환부(2)의 제1 개폐 밸브(21)와 유로 절환부(1200)의 제2 개폐 밸브(1204)를 개변시키고, 유로 절환부(2)의 제2 개폐 밸브(22)와 유로 절환부(1200)의 제1 개폐 밸브(1202)를 폐변시킨다. 유량 분배부(3)는, 온도 제어 부재(110) 측으로 공급하는 냉매의 유량을 크게 하도록, 동작한다.

유로 절환부(2)의 제2 개폐 밸브(22)가 폐변되고, 제1 개폐 밸브(21)가 개변되어 있기 때문에, 유량 분배부(3)로부터 온도 제어 부재(110) 측으로 공급된 냉매는, 온도 제어 부재(110)를 냉각한 후, 리턴 회로 L2, 제1 분기 회로 L21로 흐른다. 그리고, 유로 절환부(1200)의 제1 개폐 밸브(1202)가 폐변되고, 제2 개폐 밸브(1204)가 개변되어 있기 때문에, 냉매는, 제4 분기 회로 L212로 유입하고, 축열 유닛(4)을 통하여 칠러 장치(120)으로 되돌려진다.

축열 유닛(4)을 흐르는 냉매는, 유로 형성 부재(41)를 흐를 때에, 열교환 부재(42)와 열교환한다. 그 때, 칠러 장치(120)에는, 열교환 부재(42)와 같은 정도의 온도로 냉각된 냉매가 되돌려지고, 따라서, 칠러 장치(120)는, 냉매를 냉각하는 부하가 경감된다.

여기에서, 컨트롤러(11)는, 다음과 같은 절환 조건에 따라, 열교환 시스템(1001)의 동작을 절환한다. 즉, 컨트롤러(11)는, 도8A의 열교환 동작을 정상 운전 동작으로 절환하는 어느 것인가의 절환 조건에 따라, 열교환 동작을, 재생 동작 또는 미사용 동작으로 자동적으로 절환한다. 또, 컨트롤러(11)는, 도8A의 정상 운전 동작을 열교환 동작으로 절환하는 여하한 절환 조건에 따라, 재생 동작 또는 미사용 동작을, 열교환 동작으로 자동적으로 절환한다.

더욱이, 컨트롤러(11)는, 예를 들면, 축열 유닛(4)의 열량이 소정 열량 미만인 경우에, 재생 동작을 실행하고, 축열 유닛(4)의 열량이 소정 열량 이상인 경우에, 미사용 동작을 실행한다. 또 예를 들면, 컨트롤러(11)는, 시간에 따라, 미사용 동작과 재생 동작을 절환한다.

이상 설명한 바와 같이, 본 형태의 열교환 시스템(1001)은, 필요에 따라 유로 절환부(1200)를 이용하여 유로를 절환하고, 축열 유닛(4)의 재생을 행하는 것이 가능하기 때문에, 축열 유닛(4)의 무용한 재생을 회피하고, 생에너지 효과를 높이는 것이 가능하다.

또한 상기 설명에서는, 유로 절환부(1200)는, 제1 개폐 밸브(1202)와 제2 개폐 밸브(1204)를 이용하여 제1 분기 회로 L21를 제3 분기 회로 L211와 제4 분기 회로 L212의 어느 것인가에, 바이패스 회로 L3로부터 제1 분기 회로 L21에 유입한 냉매를 전부 공급하였다. 이것에 대하여, 예를 들면, 유로 절환부(1200)를, 유량 분배부(3)와 같은 모양으로 구성한 유량 분배부로서도 좋다. 즉, 제3 분기 회로 L211에 제1 개도 비례 밸브를 배치하고, 제4 분기 회로 L212에 제2 개도 비례 밸브를 배치하는 것에 의해, 바이패스 회로 L3로부터 제1 분기 회로 L21에 유입한 냉매를, 제3 분기 회로 L211와 제4 분기 회로 L212에 분배하도록 하여도 좋다. 이 경우, 열교환 시스템(1001)은, 축열 유닛(4)의 축열량에 따른 유량으로 축열 유닛(4)에 냉매를 흐르게 하고, 재생 동작을 행하는 것이 가능하여, 쓸데없는 재생 동작을 억제할 수 있다.

(제3 실시 형태)

이어서, 본 발명의 제3 실시 형태에 관계되는 열교환 시스템에 대하여 설명한다. 도15는, 본 발명의 제3 실시 형태에 관계되는 열교환 시스템(2001)의 개략 구성도이다. 열교환 시스템(2001)은, 온도 제어 부재(110)와 저온용 칠러 장치(2120A)와 고온용 칠러 장치(2120B)와의 사이에서 온조용 유체를 순환시키는 순환 경로 상에 마련되어 있다. 온조용 유체는 「열 매체」의 일 예이다. 열교환 시스템(2001)은, 축열 온도가 서로 다른 2 종류의 저온용 축열 유닛(4A)와 고온용 축열 유닛(4B)를 구비하는 점이, 제1 실시 형태와 상위하다. 저온용 칠러 장치(2120A)는 「제1 칠러 장치」의 일 예이다. 고온용 칠러 장치(2120B)는 「제2 칠러 장치」의 일 예이다.

온도 제어 부재(110)는, 히터(112)와 온조용 유체에 의해 온도를 조정할 수 있다. 또한, 히터(112)는 없어도 좋다.

저온용 칠러 장치(2120A)는, 온도 제어 부재(110)를 순환하는 온조용 유체보다 저온인 저온 유체를 저온 탱크(2122A)에 저장하고, 저온용 펌프(2124A)를 이용하여 저온 유체를 온도 제어 부재(110) 측으로 송출하고 있다. 고온용 칠러 장치(2120B)는, 저온 유체 및 온도 제어 부재(110)를 순환하는 온조용 유체보다 고온인 고온 유체를, 고온 탱크(2122B)에 저장하고, 고온용 펌프(2124B)를 이용하여 고온 유체를 온도 제어 부재(110) 측으로 송출하고 있다. 본 형태에서는, 저온용 칠러 장치(2120A)는, 저온 유체의 온도를 -20℃로 조정하고, 고온용 칠러 장치(2120B)는, 고온 유체의 온도를 90℃로 조정하는 것으로 한다. 또한, 저온 유체와 고온 유체는 「열 매체」의 일 예이다. 저온 유체는 「제1 열 매체」의 일 예이다. 고온 유체는 「제2 열 매체」의 일 예이다.

열교환 시스템(2001)은, 출력 회로 L51와, 입력 회로 L52와, 접속 회로 L53과, 저온 유체용 아웃고잉 회로 L61와, 저온 유체용 리턴 회로 L62와, 저온 유체용 바이패스 회로 L63와, 고온 유체용 아웃고잉 회로 L71과, 고온 유체용 리턴 회로 L72와, 고온 유체용 바이패스 회로 L73를 구비하고 있다. 저온 유체용 아웃고잉 회로 L61는, 아웃고잉 회로, 제1 아웃고잉 회로의 일 예이고, 저온 유체용 리턴 회로 L62는, 리턴 회로, 제1 리턴 회로의 일 예이고, 저온 유체용 바이패스 회로 L63는, 바이패스 회로, 제1 바이패스 회로의 일 예이다. 고온 유체용 아웃고잉 회로 L71는, 아웃고잉 회로, 제2 아웃고잉 회로의 일 예이고, 고온 유체용 리턴 회로 L72는, 리턴 회로, 제2 리턴 회로의 일 예이고, 고온 유체용 바이패스 회로 L73는, 바이패스 회로, 제2 바이패스 회로의 일 예이다. 출력 회로 L51와, 입력 회로 L52와, 접속 회로 L53은, 메인 순환 회로의 일 예이다.

출력 회로 L51는, 온도 제어 부재(110)에 온조용 유체를 공급한다. 입력 회로 L52는, 온도 제어 부재(110)로부터 온조용 유체를 입력한다. 접속 회로 L53는, 출력 회로 L51와 입력 회로 L52와를 접속한다. 입력 회로 L52에는, 순환 펌프(2002)가 배설되어 있다. 온조용 유체는, 순환 펌프(2002)의 펌프 동작에 의해, 온도 제어 부재(110)와 열교환 시스템(2001)과의 사이를 출력 회로 L51와, 입력 회로 L52와, 접속 회로 L53를 개재하여 일정 유량으로 순환하는 것이 가능하다. 또한, 순환 펌프(2002)는, 열교환 시스템(2001)의 외부에 마련되어도 좋다.

저온 유체용 아웃고잉 회로 L61는, 저온용 칠러 장치(2120A)와 출력 회로 L51를 접속하고, 저온용 칠러 장치(2120A)로부터 온도 제어 부재(110)에 저온 유체를 공급한다. 저온 유체용 리턴 회로 L62는, 입력 회로 L52와 저온용 칠러 장치(2120A)를 접속하고, 온조용 유체를 저온용 칠러 장치(2120A)에 되돌린다. 저온 유체용 리턴 회로 L62는, 제1 실시 형태와 같은 모양으로, 분기점 P4A에 있어서, 저온 유체용 제1 분기 회로 L621와, 저온 유체용 제2 분기 회로 L622로 분기하여 있다. 분기점 P4A에는, 제1 실시 형태와 같은 모양으로, 저온용 유로 절환부(2A)가 마련되어 있다. 저온 유체용 아웃고잉 회로 L61와 저온 유체용 제1 분기 회로 L621는, 제1 실시 형태와 같은 모양으로, 저온 유체용 바이패스 회로 L63를 개재하여 접속되어 있다. 저온 유체용 제1 분기 회로 L621는, 저온 유체용 바이패스 회로 L63와 접속하는 접속점 P1A에서 저온용 칠러 장치(2120A) 측으로, 저온용 축열 유닛(4A)이 배설되어 있다. 본 형태의 저온용 축열 유닛(4A)에는, 축열 온도가 -10℃의 열교환 부재(42)가 사용되고 있다.

고온 유체용 아웃고잉 회로 L71는, 고온용 칠러 장치(2120B)와 출력 회로 L51를 접속하고, 고온용 칠러 장치(2120B)로부터 온도 제어 부재(110)에 고온 유체를 공급한다. 고온 유체용 리턴 회로 L72는, 입력 회로 L52와 고온용 칠러 장치(2120B)를 접속하고, 온조용 유체를 고온용 칠러 장치(2120B)에 되돌린다. 고온 유체용 리턴 회로 L72는, 제1 실시 형태와 같은 모양으로, 분기점 P4B에 있어서, 고온 유체용 제1 분기 회로 L721와, 고온 유체용 제2 분기 회로 L722로 분기하여 있다. 분기점 P4B에는, 제1 실시 형태와 같은 모양으로, 고온용 유로 절환부(2B)가 마련되어 있다. 고온 유체용 아웃고잉 회로 L71와 고온 유체용 제1 분기 회로 L721는, 제1 실시 형태와 같은 모양으로, 고온 유체용 바이패스 회로 L73를 개재하여 접속되어 있다. 고온 유체용 제1 분기 회로 L721에는, 고온 유체용 바이패스 회로 L73와 접속하는 접속점 P1B서 고온용 칠러 장치(2120B) 측으로, 고온용 축열 유닛(4B)이 배설되어 있다. 본 형태의 고온용 축열 유닛(4B)에는, 축열 온도가 80℃의 열교환 부재(42)가 사용되고 있다.

또한, 분기점 P4A, P4B는, 각각 제1 분기점의 일 예이고, 저온용 유로 절환부(2A)와 고온용 유로 절환부(2B)는, 각각 유로 절환부의 일 예이다. 저온 유체용 제1 분기 회로 L621와 고온 유체용 제1 분기 회로 L721는, 각각 제1 분기 회로의 일 예이고, 저온 유체용 제2 분기 회로 L622와 고온 유체용 제2 분기 회로 L722는, 각각 제2 분기 회로의 일 예이다. 저온용 축열 유닛(4A)은, 잠열 축열 부재, 제1 잠열 축열 부재의 일 예이고, 고온용 축열 유닛(4B)은, 잠열 축열 부재, 제2 잠열 축열 부재의 일 예이다. 접속점 P1A는, 제1 접속점, 저온 측 접속점의 일 예이고, 접속점 P1B는, 제1 접속점, 고온 측 접속점의 일 예이다.

열교환 시스템(2001)은, 접속 회로 L53와 저온 유체용 아웃고잉 회로 L61와 고온 유체용 아웃고잉 회로 L71가 합류하는 합류점 P6에, 유량 분배부(2003)가 마련되어 있다. 합류점 P6 및 유량 분배부(2003)는, 저온 유체용 아웃고잉 회로 L61와 저온 유체용 바이패스 회로 L63와의 접속점 P2A, 및, 고온 유체용 아웃고잉 회로 L71와 고온 유체용 바이패스 회로 L73와의 접속점 P2B에서, 온도 제어 부재(110) 측에 마련되어 있다.

유량 분배부(2003)는, 예를 들면, 스풀 밸브(spool valve)이고, 접속 회로 L53와 출력 회로 L51와의 연통 상태를 조정하는 제1 개도 비례부 V1과, 저온 유체용 아웃고잉 회로 L61와 출력 회로 L51와의 연통 상태를 조정하는 제2 개도 비례부 V2와, 고온 유체용 아웃고잉 회로 L71와 출력 회로 L51와의 연통 상태를 조정하는 제3 개도 비례부 V3를 구비한다. 유량 분배부(2003)는, 출력 회로 L51에 출력하는 온조용 유체의 유량을 안정시킨 상태에서, 제1 개도 비례부 V1~제3 개도 비례부 V3를 연동하여 동작시키는 것에 의해, 온조용 유체와 저온 유체와 고온 유체의 혼합비를 조정하고, 출력 회로 L51로부터 온도 제어 부재(110)에 출력하는 온조용 유체의 온도를 제어한다. 요컨대, 유량 분배부(2003)의 분배 비율에 따라, 저온 유체는, 온도 제어 부재(110) 측과 저온 유체용 바이패스 회로 L63 측에 분배되고, 고온 유체는, 온도 제어 부재(110) 측과 고온 유체용 바이패스 회로 L73 측에 분배된다. 또한, 유량 분배부(2003)는, 제1 유량 분배부, 유량 분배부의 일 예이고, 합류점 P6는, 합류부의 일 예이다. 접속점 P2A, P2B는, 각각 제2 접속점의 일 예이다.

그리고, 접속 회로 L53와 저온 유체용 리턴 회로 L62와 고온 유체용 리턴 회로 L72가 분기하는 분기점 P7에는, 체크 밸브(check valve) CV1, CV2, CV3가 배설되어 있다. 분기점 P7은, 분류부의 일 예이고, 체크 밸브 CV1, CV2, CV3는, 분류 제어부의 일 예이다. 체크 밸브 CV1은, 접속 회로 L53에 배설되고, 체크 밸브 CV2는, 저온 유체용 리턴 회로 L62에 배설되고, 체크 밸브 CV3는, 고온 유체용 리턴 회로 L72에 배설되고, 유량 분배부(2003)의 분배 비율에 따라 온조용 유체가 접속 회로 L53와 저온 유체용 리턴 회로 L62와 고온 유체용 리턴 회로 L72에 흐르도록 되어 있다.

이와 같은 열교환 시스템(2001)의 컨트롤러(11)는, 저온용 칠러 장치(2120A) 측의 열교환 동작과 정상 운전 동작을, 예를 들면, 도8A의 어느 것인가의 절환 조건에 따라 절환하고, 고온용 칠러 장치(2120B) 측의 열교환 동작과 정상 운전 동작을, 도8B의 어느 것인가의 절환 조건에 따라 절환한다.

구체적으로, 예를 들면, 온도 제어 부재(110)의 온도가 안정되어 있는 경우, 컨트롤러(11)는, 저온용 유로 절환부(2A) 및 고온용 유로 절환부(2B)의 제1 개폐 밸브(21A, 21B)를 폐변시키고, 제2 개폐 밸브(22A, 22B)를 개변시킨다. 컨트롤러(11)는, 예를 들면, 히터(112)의 가열분만큼 온도 제어 부재(110)를 냉각하도록, 온조용 유체에 저온 유체를 합류시키고, 고온 유체를 합류시키지 않도록, 유량 분배부(2003)를 동작시킨다. 이것에 의해, 저온용 칠러 장치(2120A) 측에서도 고온용 칠러 장치(2120B) 측에서도, 제1 실시 형태와 같은 모양으로 정상 운전 동작이 행해지고, 저온용 축열 유닛(4A) 및 고온용 축열 유닛(4B)이 재생된다.

한편, 예를 들면, 컨트롤러(11)는, 온도 제어 부재(110)의 온도가 안정되어 있는 때에, 설정 온도 저하 정보를 수신한 경우, 저온용 유로 절환부(2A)의 제1 개폐 밸브(21A)를 개변시키고, 제2 개폐 밸브(22A)를 폐변시킨다. 컨트롤러(11)는, 온조용 유체에 저온 유체를 합류시키고, 고온 유체를 합류시키지 않도록, 유량 분배부(2003)를 동작시킨다. 이것에 의해, 저온용 칠러 장치(2120A) 측에서는, 제1 실시 형태와 같은 모양으로 열교환 동작이 행해지고, 저온용 칠러 장치(2120A)의 부하가 경감된다. 한편, 고온용 칠러 장치(2120B) 측에서는, 제1 실시 형태와 같은 모양으로 정상 운전 동작이 행해지고, 고온용 축열 유닛(4B)이 재생된다.

또, 예를 들면, 컨트롤러(11)는, 온도 제어 부재(110)의 온도가 안정되어 있는 때에, 설정 온도 상승 정보를 수신한 경우, 고온용 유로 절환부(2B)의 제1 개폐 밸브(21B)를 개변시키고, 제2 개폐 밸브(22B)를 폐변시킨다. 컨트롤러(11)는, 온조용 유체에 고온 유체를 합류시키고, 저온 유체를 합류시키지 않도록, 유량 분배부(2003)를 동작시킨다. 이것에 의해, 고온용 칠러 장치(2120B) 측에서는, 제1 실시 형태와 같은 모양으로 열교환 동작이 행해지고, 고온용 칠러 장치(2120B)의 부하가 경감된다. 한편, 저온용 칠러 장치(2120A) 측에서는, 제1 실시 형태와 같은 모양으로 정상 운전 동작이 행해지고, 저온용 축열 유닛(4A)이 재생된다.

따라서, 본 형태에 의하면, 온조용 유체를 저온용 칠러 장치(2120A)에 되돌리는 저온 유체용 리턴 회로 L62의 저온 유체용 제1 분기회로 L621에 축열 온도가 낮은 저온용 축열 유닛(4A)을 마련하고, 온조용 유체를 고온용 칠러 장치(2120B)에 되돌리는 고온 유체용 리턴 회로 L72의 고온 유체용 제1 분기회로 L721에 축열 온도가 높은 고온용 축열 유닛(4B)을 마련하고 있기 때문에, 온조용 유체를 저온 유체의 온도 또는 고온 유체의 온도에 가깝게 하고 나서 저온용 칠러 장치(2120A) 또는 고온용 칠러 장치(2120B)에 되돌리는 것이 가능하여, 저온용 칠러 장치(2120A)와 고온용 칠러 장치(2120B)의 부하를 경감할 수 있다. 또, 저온 유체와 고온 유체의 열을 이용하여 저온용 축열 유닛(4A) 및 고온용 축열 유닛(4B)을 재생할 수 있기 때문에, 생에너지로 저온용 칠러 장치(2120A)와 고온용 칠러 장치(2120B)의 부하를 경감할 수 있다.

또한, 봉 발명은, 상기 실시 형태에 한정되지 않고, 다양한 응용이 가능하다. 예를 들면, 상기 실시 형태에서는, 열교환 시스템(1, 1001, 2001)을 반도체 제조 장치에 사용하였지만, 칠러 장치와 제어 대상물에 열 매체를 순환시키는 다른 장치에 적용하여도 좋다.

리턴 회로 L2는, 분기시키지 않아도 좋다. 다만, 상기 형태와 같이, 리턴 회로 L2를 제1 분기 회로 L21과 제2 분기 회로 L22로 분기시킨 경우, 칠러 장치(120)로부터 공급되는 냉매를, 온도 제어 부재(110)를 경유하지 않고 축열 유닛(4)에 흐르게 하는 것에 의해, 축열 유닛(4)의 열교환 부재(42)를 효율 좋게 재생할 수 있다.

제1 분기 회로 L21는, 제3 분기 회로 L211와 제4 분기 회로 L212로 분기시키지 않아도 좋다. 다만, 상기 형태와 같이, 제1 분기 회로 L21를 제3 분기 회로 L211와 제4 분기 회로 L212로 분기시키는 것에 의해, 예를 들면, 축열 유닛(4)의 재생이 불요한 경우에, 축열 유닛(4)을 우회하여 냉매를 순환시키는 것이 가능하게 되어, 생에너지 효과가 높게 된다.

유로 형성 부재(41)는, 금속 섬유 시트(412)를 구비하지 않아도 좋다. 또, 유로 형성 부재(41)는, 결착부 C1, C2를 구비하지 않고, 압접 등에 의해 유로면(4111)에 접한 상태에서 금속 섬유 시트(412)가 배관 부재(411)에 내설되어도 좋다. 다만, 상기 형태와 같이, 유로 형성 부재(41)가 결착부 C1, C2를 구비하고 있는 것에 의해, 금속 섬유 시트(412)와 배관 부재(411)와의 사이의 열 전도성이 향상하고, 열 매체와 열교환 부재(42)와의 사이의 열교환을 촉진시키는 것이 가능하다.

도16에 나타낸 바와 같이, 열교환 부재(42)의 내부 공간(4211)에, 금속 섬유 시트(412)와 같은 모양의 금속 섬유 시트(423)(제2 금속 섬유 시트의 일 예)를 수용체(421)에 접하도록 마련하여도 좋다. 이 경우, 수용체(421)는, 예를 들면, 금속 섬유 시트(423)를 수용한 상태에서 소결 가공을 시행하는 것에 의해, 내부 공간(4211)의 내측 면에 금속 섬유 시트(423)를 결착시켜도 좋다. 이것에 의하면, 잠열 축열재(422)가, 금속 섬유 시트(423)의 공극에 도입되어, 금속 섬유 시트(423)를 개재하여 수용체(421)와 열교환 하는 것이 가능하기 때문에, 열교환 부재(42)의 열교환 효율을 향상시키는 것이 가능하다.

금속 섬유 시트는, 유로 형성 부재(41)와 열교환 부재(42)의 양 쪽에 마련되어 있어도 좋고, 유로 형성 부재(41)와 열교환 부재(42)의 어느 것인가 한 쪽에 마련되어 있어도 좋고, 유로 형성 부재(41)와 열교환 부재(42)의 양쪽에 마련되어 있지 않아도 좋다.

유로 형성 부재(41)와 열교환 부재(42)는, 직방체 형상이 아니어도 좋다. 예를 들면, 유로 형성 부재(41)와 열교환 부재(42)를 크기가 다른 원통 형상으로 마련하고, 중첩 상태로 배치하도록 하여도 좋다. 이 경우, 지름 방향에 있어서 가장 내측에 유로 형성 부재를 배치하고, 가장 외측에 열교환 부재(42)를 배치하고, 외주면을 단열재로 덮도록 하면 좋다. 다만, 상기 형태와 같이, 유로 형성 부재(41)와 열교환 부재(42)의 외형을 같은 직방체 형상으로 하는 것으로, 유로 형성 부재(41)와 열교환 부재(42)의 스토크(stock)를 줄이면서, 열 매체의 유량 등에 따라 축열 유닛(4)의 구조나 축열 능력을 간단하게 변경하는 것이 가능하다.

축열 유닛(4)이 단열재(43)를 구비하지 않아도 좋다. 또 예를 들면, 유로 형성 부재(41)와 열교환 부재(42)에 의해 구성하는 유닛 전체를 밀폐하고, 진공으로 하는 것에 의해, 유닛을 진공 단열하여도 좋다.

제1 온도 센서(6)와 제2 온도 센서(7)를 생략하고, 온도 센서(114)만으로 열 매체의 온도를 조정하여도 좋다. 다만, 제1 온도 센서(6)와 제2 온도 센서(7)를 마련한 쪽이, 열 매체의 온도를 정밀도 높게 제어할 수 있는 가능성이 높다.

상기 형태의 축열 유닛(4)은, 배관 부재(411)와 열교환 부재(42)의 수용체(421)가 독립하여 있지만, 배관 부재(411)를 생략하고, 수용체에 열 매체가 흐르는 유로를 형성하여, 수용체가 배관 부재(411)로서 가능하도록 하여도 좋다. 이 경우, 배관 부재(411)와 같은 모양으로, 수용체의 유로에 금속 섬유 시트를 내설하여도 좋다.

예를 들면, 배관 부재(411)와 금속 섬유 시트(412)와 수용체(421)를, 수지 등의 코스트가 싼 재료로 형성하고, 그들의 표면에 열 전도율이 높은 금속 막을 형성하여도 좋다. 또, 배관 부재(411)의 유로면(4111)와 금속 섬유 시트(412)의 표면을, 내식성이나 내약품성을 가지는 재료(예를 들면 니켈 도금)로 코팅하여도 좋다.

1 열교환 시스템
2 유로 절환부
3 유량 분배부
110 온도 제어 부재(제어 대상물의 일 예)
120 칠러 장치
L1 아웃고잉 회로
L2 리턴 회로
L3 바이패스 회로
L21 제1 분기 회로
L22 제2 분기 회로
P1 제1 접속점
P2 제2 접속점
P4 분기점

Claims (13)

1. 칠러 장치와 제어 대상물과의 사이에 배설되는 열교환 시스템에 있어서, 상기 열교환 시스템은:
   상기 칠러 장치로부터 상기 제어 대상물에 열 매체를 공급하는 아웃고잉 회로와,
   상기 제어 대상물로부터 상기 칠러 장치에 상기 열 매체를 되돌리는 리턴 회로와,
   상기 아웃고잉 회로와 상기 리턴 회로를 바이패스하는 바이패스 회로와,
   상기 리턴 회로 중 상기 리턴 회로와 상기 바이패스 회로가 접속하는 제1 접속점에서 칠러 장치 측으로 되는 위치에 배설되고, 축열 및 방열을 행하는 잠열 축열 부재와,
   상기 아웃고잉 회로와 상기 바이패스 회로가 접속하는 제2 접속점, 또는, 상기 아웃고잉 회로 중 상기 제2 접속점에서 제어 대상물 측으로 되는 위치에 마련되고, 제어 대상물 측과 바이패스 회로 측에 상기 열 매체를 분배하는 제1 유량 분배부를 가지고,
   상기 리턴 회로는 상기 제 1 접속점에서 상류 측에 마련된 제1 분기점에서, 제1 분기 회로 및 제2 분기 회로로 분기하고 있고,
   상기 제1 분기점에 배설되고, 상기 제어 대상물로부터 상기 리턴 회로에 입력된 상기 열 매체를 상기 제1 분기 회로 또는 상기 제2 분기 회로에 공급하는 유로 절환부를 가지고,
   상기 제1 분기 회로는, 상기 제1 접속점을 구비하고, 상기 바이패스 회로에 접속함과 함께, 상기 칠러 장치에 연통하여 있고, 또한, 상기 제1 접속점에서 칠러 장치 측으로 되는 위치에 상기 잠열 축열 부재가 배설되어 있고,
   상기 제2 분기 회로는, 상기 제1 분기 회로에 대하여, 상기 잠열 축열 부재에서 칠러 장치 측의 위치에 마련된 제3 접속점에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 열교환 시스템.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 리턴 회로는, 또한, 상기 제1 분기 회로가 상기 제1 접속점에서 칠러 장치 측의 위치에 있는 제2 분기점에서, 제3 분기 회로와 제4 분기 회로로 분기하고 있고,
   상기 제2 분기점에 마련되어, 상기 바이패스 회로로부터 상기 제1 분기 회로에 유입한 상기 열 매체를, 상기 제3 분기 회로와 상기 제4 분기 회로에 분배하는 제2 유량 분배부를 가지고,
   상기 제3 분기 회로는, 상기 제3 접속점을 구비하고, 상기 제2 분기 회로에 접속함과 함께, 상기 칠러 장치에 연통하여 있고,
   상기 제4 분기 회로는, 상기 제2 분기 회로에 접속되고, 상기 잠열 축열 부재가 배설되어 있는 것을 특징으로 하는 열교환 시스템.
4. 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,
   상기 열 매체가 상기 제어 대상물을 냉각하는 저온 매체이고,
   상기 잠열 축열 부재는,
   축열 온도가, 상기 제어 대상물로부터 상기 리턴 회로에 입력되는 상기 열 매체의 온도보다 낮게 설정되어 있고,
   상기 유로 절환부가 상기 열 매체를 상기 제1 분기 회로에 공급하도록 유로를 절환한 경우, 상기 제어 대상물로부터 상기 리턴 회로에 입력된 열 매체를 축열 에너지에 의해 냉각하고,
   상기 유로 절환부가 상기 열 매체를 상기 제2 분기 회로에 공급하도록 유로를 절환한 경우, 상기 바이패스 회로로부터 상기 제1 분기 회로에 유입한 상기 열 매체에 의해 재생되는 것을 특징으로 하는 열교환 시스템.
5. 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,
   상기 열 매체가 상기 제어 대상물을 가열하는 고온 매체이고,
   상기 잠열 축열 부재는,
   축열 온도가, 상기 제어 대상물로부터 상기 리턴 회로에 입력되는 상기 열 매체의 온도보다 높게 설정되어 있고,
   상기 유로 절환부가 상기 열 매체를 상기 제1 분기 회로에 공급하도록 유로를 절환한 경우, 상기 제어 대상물로부터 상기 리턴 회로에 입력된 열 매체를 축열 에너지에 의해 가열하고,
   상기 유로 절환부가 상기 열 매체를 상기 제2 분기 회로에 공급하도록 유로를 절환한 경우, 상기 바이패스 회로로부터 상기 제1 분기 회로에 유입한 상기 열 매체에 의해 재생되는 것을 특징으로 하는 열교환 시스템.
6. 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,
   상기 제어 대상물은, 반도체 제조 장치의 반응 용기 내에 설치되고, 웨이퍼의 온도를 제어하는 온도 제어 부재인 것을 특징으로 하는 열교환 시스템.
7. 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,
   상기 잠열 축열 부재는,
   상기 열 매체가 흐르는 유로를 구비하는 배관 부재와,
   잠열 축열재가 충전되어, 상기 배관 부재에 면 접촉한 상태에서 배치되는 열교환 부재를 가지는 축열 유닛인 것을 특징으로 하는 열교환 시스템.
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 배관 부재는, 상기 유로의 내벽에 접한 상태에서 제1 금속 섬유 시트가 내설되고,
   상기 제1 금속 섬유 시트는, 상기 열 매체가 도입되는 공극을 가지는 것을 특징으로 하는 열교환 시스템.
9. 청구항 7에 있어서,
   상기 배관 부재와 상기 열교환 부재는, 얇은 직방체 형상을 이루어 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 열교환 시스템.
10. 청구항 8에 있어서,
    상기 배관 부재와 상기 열교환 부재는, 얇은 직방체 형상을 이루어 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 열교환 시스템.
11. 청구항 7에 있어서,
    상기 열교환 부재는,
    상기 잠열 축열재가 충전되는 내부 공간을 구비하는 수용체와,
    상기 내부 공간에 배치되는 제2 금속 섬유 시트를 가지고,
    상기 제2 금속 섬유 시트가, 상기 수용체에 접하고 있는 것을 특징으로 하는 열교환 시스템.
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13. 제1 열 매체를 저장하는 제1 칠러 장치와, 상기 제1 열 매체보다 고온의 제2 열 매체를 저장하는 제2 칠러 장치와, 온조용 유체를 이용하여 온도가 제어되는 제어 대상물과의 사이에 배설되는 열교환 시스템에 있어서,
    상기 제어 대상물에 상기 온조용 유체를 순환시키는 메인 순환 회로로서, 합류부와, 상기 합류부와 상기 제어 대상물과의 사이에 마련된 분류부를 구비하는 상기 메인 순환 회로와,
    상기 제1 칠러 장치로부터 상기 합류부에 상기 제1 열 매체를 공급하는 제1 아웃고잉 회로와,
    상기 분류부로부터 상기 제1 칠러 장치에 상기 온조용 유체를 되돌리는 제1 리턴 회로와,
    상기 제1 아웃고잉 회로와 상기 제1 리턴 회로를 바이패스하는 제1 바이패스 회로와,
    상기 제1 리턴 회로 중 상기 제1 리턴 회로와 상기 제1 바이패스 회로가 접속하는 저온 측 접속점에서 제1 칠러 장치 측으로 되는 위치에 배설되고, 축열 및 방열을 행하는 제1 잠열 축열 부재와,
    상기 제2 칠러 장치로부터 상기 합류부에 상기 제2 열 매체를 공급하는 제2 아웃고잉 회로와,
    상기 분류부로부터 상기 제2 칠러 장치에 상기 온조용 유체를 되돌리는 제2 리턴 회로와,
    상기 제2 아웃고잉 회로와 상기 제2 리턴 회로를 바이패스하는 제2 바이패스 회로와,
    상기 제2 리턴 회로 중 상기 제2 리턴 회로와 상기 제2 바이패스 회로가 접속하는 고온 측 접속점에서 제2 칠러 장치 측으로 되는 위치에 배설되고, 축열 및 방열을 행하는 제2 잠열 축열 부재로서, 상기 제1 잠열 축열 부재보다 축열 온도가 높은 상기 제2 잠열 축열 부재와,
    상기 합류부에 배설되어, 제어 대상물 측과 제1 바이패스 회로 측과 상기 제2 바이패스 회로 측에 상기 온조용 유체와 상기 제1 열 매체와 상기 제2 열 매체를 분배하는 유량 분배부와, 상기 분류부에 배설되어, 메인 순환 회로 측과 제1 리턴 회로 측과 제2 리턴 회로 측에 상기 온조용 유체를 분류시키는 분류 제어부를 가지는 것을 특징으로 하는 열교환 시스템.

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