KR20210056257A - 온도 제어 시스템 및 통합 온도 제어 시스템 - Google Patents

Abstract

온도 제어 시스템(600)으로서, 제1, 제2, 제3 열 매체가 각각 순환하는 제1, 제2, 제3 순환 회로(110, 20, 130)를 구비하고, 제1 순환 회로는 액체 상태의 제1 열 매체를 팽창시켜 무화시키는 제1 팽창부(111)와, 제1 온도의 제1 열 매체가 유통하는 제1 유통부(114)와, 기체 상태의 제1 열 매체를 압축하는 제1 압축부(112)와, 제1 열 매체를 응축시켜 제1 팽창부에 공급하는 제1 응축부(113)를 구비하며, 제2 순환 회로는 제2 열 매체의 온도를 제1 온도보다 높은 제2 온도로 조정해서 공급하는 제2 조정 장치(21)와 제2 유통부(124)를 구비하며, 제3 순환 회로는 제1 유통부와 제3 유통부(133)에서 교환하는 열량 및 제2 유통부와 제4 유통부(134)에서 교환하는 열량을 조정하는 조정부(135)를 구비하고 있다.

Description

온도 제어 시스템 및 통합 온도 제어 시스템 {TEMPERATURE CONTROL SYSTEM AND INTEGRATED TEMPERATURE CONTROL SYSTEM}

본 개시는 제어 대상의 온도를 제어하는 온도 제어 시스템에 관한 것이다.

(관련 출원의 상호 참조)

본 출원은 2019년 11월 8일에 출원된 일본 출원번호 2019-203219호에 근거한 것으로, 여기에 그 기재 내용을 원용한다.

종래에는, 온도 제어 대상과의 사이에 열 교환을 실시하는 열 교환기와, 냉각 수단과 열 교환 유체의 저류 탱크를 갖는 냉각 측 순환 회로와, 가열 수단과 열 교환 유체의 저류 탱크를 갖는 가열 측 순환 회로와, 열 교환기에 대하여 냉각 측 순환 회로와 가열 측 순환 회로를 바꿔서 접속하는 교체 밸브를 구비하고, 열 교환기에 열 교환 유체를 순환 공급하는 온도 조정 시스템이 있다(특허문헌 1 참조).

일본 공개특허공보 특개2001-134324호

그런데, 특허문헌 1에 기재된 온도 조정 시스템(온도 제어 시스템)에서는, 열 교환기와 냉각 측 순환 회로와 가열 측 순환 회로에 공통의 열 교환 유체(열 매체)를 순환시키고 있다. 이 때문에, 열 교환기에 순환 공급하는 열 교환 유체의 양이 많아져, 열 교환 유체의 온도를 신속하게 변화시지 못한다. 따라서, 특허문헌 1에 기재된 온도 조정 시스템은 온도 제어 대상(제어 대상)의 온도를 제어하는 응답성을 향상시킴에 있어서, 개선의 여지가 있다. 또한, 저온부터 고온까지 넓은 온도 범위에서 사용 가능한 열 교환 유체는 고가인 경우가 많아, 고가의 열 교환 유체의 사용량을 감소시키는 것이 바람직하다.

본 개시는 이러한 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것이며, 그 주된 목적은 고가의 열 매체의 사용량을 감소시킬 수 있고, 또, 제어 대상의 온도를 제어하는 응답성을 향상시킬 수 있는 온도 제어 시스템을 제공하는 것에 있다.

상기 과제를 해결하기 위한 제1 수단은,

제어 대상의 온도를 제어하는 온도 제어 시스템으로서,

제1 열 매체가 순환하는 제1 순환 회로와,

상기 제1 순환 회로로부터 독립되어 있으며, 제2 열 매체가 순환하는 제2 순환 회로와,

상기 제1 순환 회로 및 상기 제2 순환 회로로부터 독립되어 있으며, 상기 제1 열 매체 및 상기 제2 열 매체의 사용 가능한 온도 범위보다 사용 가능한 온도 범위가 넓은 제3 열 매체가 순환하는 제3 순환 회로를 구비하고,

상기 제1 순환 회로는,

액체 상태의 상기 제1 열 매체를 팽창시켜 무화(霧化)(atomizing)시키는 제1 팽창부와,

상기 제1 열 매체가 유통하는 제1 유통부와,

상기 제1 팽창부에 의해 무화된 제1 온도의 상기 제1 열 매체를 상기 제1 유통부까지 유통시키는 제1 왕로(往路)(supply path)와,

기체 상태의 상기 제1 열 매체를 압축하는 제1 압축부와,

상기 제1 유통부를 유통하여 기화된 상기 제1 열 매체를 상기 제1 압축부까지 유통시키는 제1 복로(復路)(return path)와,

상기 제1 압축부에 의해 압축된 기체 상태의 상기 제1 열 매체를 응축시켜, 상기 제1 팽창부에 공급하는 제1 응축부,

를 구비하며,

상기 제2 순환 회로는,

상기 제1 온도보다 높은 제2 온도의 상기 제2 열 매체를 공급하는 제2 조정 장치와,

상기 제2 열 매체가 유통하는 제2 유통부와,

상기 제2 조정 장치로부터 공급된 상기 제2 열 매체를 상기 제2 유통부까지 유통시키는 제2 왕로와,

상기 제2 유통부를 유통한 상기 제2 열 매체를 상기 제2 조정 장치까지 유통시키는 제2 복로를 구비하며,

상기 제3 순환 회로는,

상기 제3 열 매체가 유통하여, 상기 제1 유통부와 열 교환하는 제3 유통부와,

상기 제3 열 매체가 유통하여, 상기 제2 유통부와 열 교환하는 제4 유통부와,

상기 제3 유통부 및 상기 제4 유통부부터 상기 제어 대상과 열 교환하는 열 교환부까지 상기 제3 열 매체를 유통시키는 제3 왕로와,

상기 열 교환부부터 상기 제3 유통부 및 상기 제4 유통부까지 상기 제3 열 매체를 유통시키는 제3 복로를 구비하고, 상기 제3 열 매체를 저류하는 탱크를 구비하고 있지 않으며,

상기 온도 제어 시스템은 상기 제1 유통부와 상기 제3 유통부에서 교환하는 열량 및 상기 제2 유통부와 상기 제4 유통부에서 교환하는 열량을 조정하는 조정부를 구비하고 있다.

상기 구성에 따르면, 온도 제어 시스템은 제어 대상의 온도를 제어한다. 온도 제어 시스템은 제1 열 매체가 순환하는 제1 순환 회로와, 제1 순환 회로로부터 독립되어 있으며, 제2 열 매체가 순환하는 제2 순환 회로와, 제3 순환 회로를 구비하고 있다. 제3 순환 회로는 제1 순환 회로 및 제2 순환 회로로부터 독립되어 있으며, 제1 열 매체 및 제2 열 매체의 사용 가능한 온도 범위보다 사용 가능한 온도 범위가 넓은 제3 열 매체가 순환한다. 이 때문에, 제3 열 매체가 고가였다 하더라도, 제3 순환 회로에만 제3 열 매체를 순환시켜, 제3 열 매체의 사용량을 감소시킬 수 있다. 게다가, 제3 순환 회로는 제3 열 매체를 저류하는 탱크를 구비하고 있지 않다. 이 때문에, 제3 순환 회로를 순환하는 제3 열 매체의 양을 더욱 감소시킬 수 있다.

제1 순환 회로는 액체 상태의 제1 열 매체를 팽창시켜 무화시키는 제1 팽창부와, 제1 열 매체가 유통하는 제1 유통부와, 제1 팽창부에 의해 무화된 제1 온도의 제1 열 매체를 제1 유통부까지 유통시키는 제1 왕로를 구비하고 있다. 이 때문에, 팽창되어 무화된 제1 온도의 제1 열 매체를 제1 왕로를 통해 제1 유통부까지 유통시킬 수 있다. 그리고, 제1 유통부를 증발기로서 기능시켜, 제1 유통부에서 제1 열 매체를 증발시킴으로써, 제1 유통부에 열에너지를 공급할(자세하게는 제1 유통부를 냉각할) 수 있다. 또한, 제1 순환 회로는 기체 상태의 제1 열 매체를 압축하는 제1 압축부와, 제1 유통부를 유통하여 기화된 제1 열 매체를 제1 압축부까지 유통시키는 제1 복로와, 제1 압축부에 의해 압축된 기체 상태의 제1 열 매체를 응축시켜 제1 팽창부로 공급하는 제1 응축부를 구비하고 있다. 이 때문에, 제1 유통부를 유통하여 기화된 제1 열 매체를 응축시켜, 액체 상태의 제1 열 매체를 제1 팽창부로 공급할 수 있다. 여기서, 제3 열 매체의 사용 가능한 온도 범위보다 사용 가능한 온도 범위가 좁은 제1 열 매체를 사용하고 있기 때문에, 제1 열 매체로서 저가의 열 매체를 사용할 수 있다.

제2 순환 회로는 제2 조정 장치를 구비하고 있다. 제2 조정 장치는 제1 온도보다 높은 제2 온도의 제2 열 매체를 공급한다. 이 때문에, 열 교환에 사용하는 제2 온도의 제2 열 매체를 공급할 수 있다. 제2 순환 회로는 제2 열 매체가 유통하는 제2 유통부와, 제2 조정 장치로부터 공급된 제2 열 매체를 제2 유통부까지 유통시키는 제2 왕로와, 제2 유통부를 유통한 제2 열 매체를 제2 조정 장치까지 유통시키는 제2 복로를 구비하고 있다. 이 때문에, 제2 열 매체를 통해 제2 유통부까지 열에너지를 공급할 수 있다. 여기서, 제3 열 매체의 사용 가능한 온도 범위보다 사용 가능한 온도 범위가 좁은 제2 열 매체를 사용하고 있기 때문에, 제2 열 매체로서 저가의 열 매체를 사용할 수 있다.

제3 순환 회로는 제3 열 매체가 유통하여, 제1 유통부와 열 교환하는 제3 유통부와, 제3 열 매체가 유통하여, 제2 유통부와 열 교환하는 제4 유통부를 구비하고 있다. 이 때문에, 제1 유통부까지 공급된 열에너지를, 제1 유통부와 제3 유통부와의 열 교환을 통해서 제3 유통부에 공급할 수 있다. 마찬가지로, 제2 유통부까지 공급된 열에너지를, 제2 유통부와 제4 유통부와의 열 교환을 통해서 제4 유통부에 공급할 수 있다.

제3 순환 회로는 제3 유통부 및 제4 유통부부터 제어 대상과 열 교환하는 열 교환부까지 제3 열 매체를 유통시키는 제3 왕로와, 열 교환부부터 제3 유통부 및 제4 유통부까지 제3 열 매체를 유통시키는 제3 복로를 구비하고 있다. 이 때문에, 제3 열 매체를 통해 제어 대상과 열 교환하는 열 교환부까지 열에너지를 공급할 수 있다. 온도 제어 시스템은 제1 유통부와 제3 유통부에서 교환하는 열량 및 제2 유통부와 제4 유통부에서 교환하는 열량을 조정하는 조정부를 구비하고 있다. 이 때문에, 조정부에 의해, 제3 유통부 및 제4 유통부에 공급하는 열에너지를 조정할 수 있으며, 제3 열 매체를 통해 열 교환부에 공급하는 열에너지, 나아가서는 제어 대상의 온도를 제어할 수 있다. 여기서, 상기한 바와 같이, 제3 순환 회로를 순환하는 제3 열 매체의 양을 감소시킬 수 있다. 따라서, 제3 열 매체의 온도를 신속하게 변화시킬 수 있으며, 제어 대상의 온도를 제어하는 응답성을 향상시킬 수 있다.

제2 조정 장치가 제2 열 매체의 온도를 제2 온도로 조정해서 공급할 필요가 있는 경우에는, 일반적으로 제2 조정 장치는 제1 순환 회로와 동등한 구성을 갖는 유닛을 내부에 구비한다. 그리고, 그 유닛에서 사용하는 열 매체와 제2 열 매체에서 열 교환하여, 제2 열 매체의 온도를 제2 온도로 조정한다. 그 경우, 제2 순환 회로에서는, 무화, 압축 및 응축이 이루어지는 열 매체와 제2 열 매체에서 열 교환하는 구성과, 제2 유통부의 제2 열 매체와 제4 유통부의 제3 열 매체에서 열 교환하는 구성이 필요해진다. 이에 대하여, 제1 순환 회로에서는, 무화, 압축 및 응축이 이루어지는 열 매체와 제1 유통부까지 유통시키는 열 매체가 공통의 제1 열 매체로서, 무화, 압축 및 응축이 이루어지는 열 매체와 제1 열 매체에서 열 교환하는 구성이 필요없다. 이 때문에, 상기한 경우의 제2 순환 회로에 비하여, 제1 순환 회로의 구성을 간결하게 할 수 있다. 더욱이, 제1 유통부와 제3 유통부가 열 교환할 때에는, 제1 열 매체의 잠열을 이용할 수 있기 때문에, 열 교환의 효율을 향상시킬 수 있다.

제2 수단에서는, 상기 조정부는 상기 제1 압축부의 구동 상태를 제어하는 구동 제어부를 포함한다.

상기 구성에 따르면, 제1 압축부의 구동 상태가 구동 제어부에 의해 제어된다. 이 때문에, 제1 압축부에 의해 기체 상태의 제1 열 매체를 압축하는 정도, 나아가서는 제1 유통부에 공급하는 열에너지의 양을 제어할 수 있다. 따라서, 제1 유통부로 유통시키는 제1 열 매체의 유량을 제어하지 않아도, 제1 유통부와 제3 유통부에서 교환하는 열량을 조정할 수 있으며, 제어 대상의 온도를 제어할 수 있다.

제3 수단에서는, 상기 제1 순환 회로는 상기 제1 압축부를 바이패스하여, 상기 제1 복로로부터 상기 제1 응축부로 상기 기화된 상기 제1 열 매체를 유통시키는 바이패스 유로와, 상기 바이패스 유로를 개폐하는 개폐 밸브를 포함하며, 상기 구동 제어부는 상기 개폐 밸브가 열린 경우에, 상기 제1 압축부를 정지시킨다.

상기 구성에 따르면, 개폐 밸브를 닫음으로써, 기화된 제1 열 매체를 바이패스 유로에 유통시키지 않고, 제1 복로에 의해 제1 압축부로 유통시킬 수 있다. 한편, 개폐 밸브를 열음으로서, 바이패스 유로에 의해 제1 압축부를 바이패스하여, 제1 복로부터 제1 응축부로 기화된 제1 열 매체를 유통시킬 수 있다. 그리고, 구동 제어부는 개폐 밸브가 열린 경우에, 제1 압축부를 정지시킨다. 이 때문에, 제1 유통부로 공급할 필요가 있는 열에너지가 적은 경우에, 제1 압축부를 정지시켜 온도 제어 시스템의 소비 에너지를 감소시킬 수 있다.

제1 압축부는 기체 상태의 제1 열 매체를 압축하기 때문에, 액체 상태의 제1 열 매체를 압축하면 파손될 우려가 있다. 제1 유통부와 제3 유통부에서 교환하는 열량이 적을 경우에는, 제1 유통부를 유통한 제1 열 매체가 충분히 증발하지 않아, 액체 상태의 제1 열 매체가 제1 압축부로 공급될 우려가 있다.

이 점에서, 제4 수단에서는, 상기 제1 순환 회로는 상기 제1 압축부와 상기 제1 응축부의 사이를 상기 제1 왕로에 접속하여, 상기 제1 압축부에 의해 압축된 기체 상태의 상기 제1 열 매체를 상기 제1 왕로에 유통시키는 접속 유로와, 상기 접속 유로를 개폐하는 개폐 밸브를 포함한다. 이러한 구성에 따르면, 개폐 밸브를 열음으로써, 제1 압축부에 의해 압축되어서 온도가 상승한 기체 상태의 제1 열 매체를, 접속 유로에 의해 제1 왕로에 유통시킬 수 있다. 이 때문에, 제1 유통부와 제3 유통부에서 교환하는 열량이 적은 경우라도, 제1 유통부를 유통한 제1 열 매체를 충분히 증발시킬 수 있으며, 액체 상태의 제1 열 매체가 제1 압축부로 공급되는 것을 억제할 수 있다.

제5 수단에서는, 상기 제2 조정 장치는 액체 상태의 상기 제2 열 매체를 팽창에 의해 무화시켜, 상기 제2 왕로로 공급하는 제2 팽창부와, 상기 제2 유통부를 유통하여 기화된 상기 제2 열 매체가 상기 제2 복로를 통해 공급되며, 기체 상태의 상기 제2 열 매체를 압축하는 제2 압축부와, 상기 제2 압축부에 의해 압축된 기체 상태의 상기 제2 열 매체를 응축시켜, 상기 제2 팽창부로 공급하는 제2 응축부를 구비하고 있다.

상기 구성에 따르면, 제1 수단의 제1 순환 회로와 마찬가지로, 제2 순환 회로에서는, 무화, 압축 및 응축이 이루어지는 열 매체와 제2 유통부까지 유통시키는 열 매체가 공통의 제2 열 매체로서, 무화, 압축 및 응축이 이루어지는 열 매체와 제2 열 매체에서 열 교환하는 구성이 필요없다. 이 때문에, 제2 순환 회로의 구성을 간결하게 할 수 있다. 더욱이, 제2 유통부와 제4 유통부가 열 교환할 때에는, 제2 열 매체의 잠열을 이용할 수 있기 때문에, 열 교환의 효율을 향상시킬 수 있다.

제6 수단에서는, 상기 제2 조정 장치는 기체 상태의 상기 제2 열 매체를 압축하여, 상기 제2 왕로로 공급하는 제2 압축부와, 상기 제2 유통부를 유통하여 액화된 상기 제2 열 매체가 상기 제2 복로를 통해 공급되며, 액체 상태의 상기 제2 열 매체를 팽창시켜 무화시키는 제2 팽창부와, 상기 제2 팽창부에 의해 무화된 상기 제2 열 매체를 증발시켜, 상기 제2 압축부로 공급하는 증발부를 구비하고 있다.

제2 조정 장치는 기체 상태의 제2 열 매체를 압축하여 제2 왕로로 공급하는 제2 압축부를 구비하고 있다. 이 때문에, 기체 상태의 제2 열 매체를 제2 왕로를 통해 제2 유통부까지 유통시킬 수 있다. 그리고, 제2 유통부를 응축기로서 기능시켜, 제2 유통부에서 제2 열 매체를 응축시킴으로써, 제2 유통부에 열에너지를 공급할(자세하게는 제2 유통부를 가열할) 수 있다. 또한, 제2 조정 장치는 제2 유통부를 유통하여 액화된 제2 열 매체가 제2 복로를 통해 공급되며, 액체 상태의 제2 열 매체를 팽창시켜 무화시키는 제2 팽창부와, 제2 팽창부에 의해 무화된 제2 열 매체를 증발시켜 제2 압축부로 공급하는 증발부를 구비하고 있다. 이 때문에, 제2 유통부를 유통하여 액화된 제2 열 매체를 증발시켜, 기체 상태의 제2 열 매체를 제2 압축부로 공급할 수 있다.

이 경우, 제2 순환 회로에서는, 압축, 무화 및 기화가 이루어지는 열 매체와 제2 유통부까지 유통시키는 열 매체가 공통의 제2 열 매체로서, 압축, 무화 및 기화가 이루어지는 열 매체와 제2 열 매체에서 열 교환하는 구성이 필요없다. 따라서, 제2 순환 회로의 구성을 간결하게 할 수 있다. 더욱이, 제2 유통부와 제4 유통부가 열 교환할 때에는, 제2 열 매체의 잠열을 이용할 수 있기 때문에, 열 교환의 효율을 향상시킬 수 있다.

일반적으로 공장 등에서는, 냉각수를 이용 가능하며, 복수의 온도의 냉각수를 이용 가능한 경우도 있다.

이 점에서, 제7 수단에서는, 상기 제1 응축부는 제1 수온의 냉각수와 상기 제1 열 매체에서 열 교환시켜 상기 제1 열 매체를 응축시키고, 상기 증발부는 상기 제1 수온보다 높은 제2 수온의 냉각수와 상기 제2 열 매체에서 열 교환시켜 상기 제2 열 매체를 증발시킨다. 이러한 구성에 따르면, 복수의 온도의 냉각수를 이용 가능한 경우에, 제1 수온의 냉각수를 제1 응축부에 이용하고, 제1 수온보다 높은 제2 수온의 냉각수를 증발부에 이용할 수 있다. 따라서, 복수의 온도의 냉각수를 유효하게 이용함으로써, 온도 제어 시스템의 소비 에너지를 감소시킬 수 있다.

제8 수단에서는, 상기 제2 수온의 냉각수는 상기 제1 수온의 냉각수가 소정 부재의 냉각에 사용됨으로써 가열된 냉각수이다.

상기 구성에 따르면, 소정 부재의 냉각에 사용됨으로써 제1 수온으로부터 제2 수온까지 상승한 냉각수를, 제2 수온의 냉각수로서 유효하게 이용할 수 있다. 이 때문에, 공장 등에서 제1 수온의 냉각수만이 공급되고 있는 경우라도, 제2 수온의 냉각수를 온도 제어 시스템에 공급할 수 있다.

제9 수단에서는, 상기 제1 응축부는 냉각수와 상기 제1 열 매체에서 열 교환시켜 상기 제1 열 매체를 응축시키고, 상기 증발부는 냉각수와 상기 제2 열 매체에서 열 교환시켜 상기 제2 열 매체를 증발시키고, 상기 제1 응축부에 공급되는 상기 냉각수를, 상기 증발부를 유통한 상기 냉각수에 의해 냉각하는 프리쿨러와, 상기 증발부에 공급되는 상기 냉각수를, 상기 제1 응축부를 유통한 상기 냉각수에 의해 가열하는 프리히터를 구비한다.

상기 구성에 따르면, 제1 응축부는 냉각수와 제1 열 매체에서 열 교환시켜 제1 열 매체를 응축시키기 때문에, 제1 응축부에서는 온도가 낮은 냉각수가 요구되며, 제1 응축부를 유통하기 전후에 냉각수의 온도가 상승한다. 증발부는 냉각수와 제2 열 매체에서 열 교환시켜 제2 열 매체를 증발시키기 때문에, 증발부에서는 온도가 높은 냉각수가 요구되며, 증발부를 유통하기 전후에 냉각수의 온도가 하강한다.

여기서, 온도 제어 시스템은 제1 응축부에 공급되는 냉각수를, 증발부를 유통한 냉각수에 의해 냉각하는 프리쿨러를 구비하고 있다. 이 때문에, 증발부를 유통하여 온도가 하강한 냉각수를, 제1 응축부에 공급되는 냉각수를 냉각하기 위해서 유효하게 이용할 수 있다. 또한, 온도 제어 시스템은 증발부에 공급되는 냉각수를, 제1 응축부를 유통한 냉각수에 의해 가열하는 프리히터를 구비하고 있다. 이 때문에, 제1 응축부를 유통하여 온도가 상승한 냉각수를, 증발부에 공급되는 냉각수를 가열하기 때문에 유효하게 이용할 수 있다. 따라서, 온도 제어 시스템의 소비 에너지를 감소시킬 수 있다.

제10 수단에서는, 상기 제2 조정 장치는 발열량을 제어 가능한 히터를 포함한다.

상기 구성에 따르면, 제2 조정 장치는 발열량을 제어 가능한 히터를 포함하기 때문에, 제2 열 매체의 온도를 제2 온도로 조정해서 공급할 수 있다. 이 경우, 제2 순환 회로에서는, 히터에 의해 가열되는 열 매체와 제2 유통부까지 유통시키는 열 매체를 공통의 제2 열 매체로 할 수 있기 때문에, 압축, 무화 및 기화가 이루어지는 열 매체와 제2 열 매체에서 열 교환하는 구성이 필요없다. 따라서, 제2 순환 회로의 구성을 간결하게 할 수 있다.

제11 수단에서는, 상기 제1 순환 회로는,

상기 제1 열 매체가 유통하여, 제3 온도에 있어서 제1 축열재의 상태 변화에 근거하여 열에너지를 비축하는 제1 축열부를 구비하며,

상기 제1 왕로는 상기 제1 팽창부에 의해 무화된 상기 제1 열 매체를 상기 제1 유통부 및 상기 제1 축열부까지 유통시키고,

상기 제1 복로는 상기 제1 유통부 및 상기 제1 축열부를 유통하여 기화된 상기 제1 열 매체를 상기 제1 압축부까지 유통시키며,

상기 제2 순환 회로는,

상기 제2 열 매체가 유통하여, 상기 제3 온도보다 높은 제4 온도에 있어서 제2 축열재의 상태 변화에 근거하여 열에너지를 비축하는 제2 축열부를 구비하며,

상기 제2 왕로는 상기 제2 조정 장치로부터 공급된 상기 제2 열 매체를 상기 제2 유통부 및 상기 제2 축열부까지 유통시키고,

상기 제2 복로는 상기 제2 유통부 및 상기 제2 축열부를 유통한 상기 제2 열 매체를 상기 제2 조정 장치까지 유통시킨다.

상기 구성에 따르면, 제1 축열부와, 제1 팽창부에 의해 무화된 제1 열 매체를 제1 유통부 및 제1 축열부까지 유통시키는 제1 왕로와, 제1 유통부 및 제1 축열부를 유통하여 기화된 제1 열 매체를 제1 압축부까지 유통시키는 제1 복로를 구비하고 있다. 이 때문에, 제1 열 매체를 통해 제1 유통부 및 제1 축열부까지 열에너지를 공급할 수 있다. 제1 축열부는 제1 열 매체가 유통하여, 제3 온도에 있어서 제1 축열재의 상태 변화에 근거하여 열에너지를 비축한다. 이 때문에, 제어 대상의 온도를 변화시킬 때 등에 대비하여, 제1 축열부에 열에너지를 비축해둘 수 있다. 또한, 제2 순환 회로에서는, 제2 조정 장치가 제1 온도보다 높은 제2 온도의 제2 열 매체를 공급하여, 제1 순환 회로에 준한 작용 효과를 나타낼 수 있다.

그리고, 조정부에 의해, 제3 유통부 및 제4 유통부에 공급하는 열에너지를 조정할 때에, 제1 축열부 및 제2 축열부에 비축해둔 열에너지도 사용할 수 있다. 이 때문에, 제3 유통부 및 제4 유통부에 공급하는 열에너지를 증가시킬 수 있으며, 제3 열 매체의 온도를 신속하게 변화시킬 수 있다. 따라서, 제어 대상의 온도를 제어하는 응답성을 더욱 향상시킬 수 있다.

제12 수단에서는, 상기 조정부는 상기 제1 왕로에 마련되고, 상기 제1 팽창부에 의해 무화된 상기 제1 열 매체를, 상기 제1 유통부와 상기 제1 축열부에 분배하는 비율을 변경하는 제1 분배 밸브와, 상기 제2 왕로에 마련되고, 상기 제2 조정 장치로부터 공급된 상기 제2 열 매체를, 상기 제2 유통부와 상기 제2 축열부에 분배하는 비율을 변경하는 제2 분배 밸브를 포함한다.

상기 구성에 따르면, 제1 왕로에는, 제1 팽창부에 의해 무화된 제1 열 매체를, 제1 유통부와 제1 축열부에 분배하는 비율을 변경하는 제1 분배 밸브가 마련되어 있다. 이 때문에, 제1 팽창부로부터 제1 유통부에 공급하는 열에너지와, 제1 축열부에 공급하는 열에너지의 비율을 제1 분배 밸브에 의해 변경할 수 있다. 따라서, 제1 유통부와 제3 유통부와의 열 교환에 사용하는 열에너지와, 제1 축열부에 비축하는 열에너지의 비율을 변경할 수 있다. 마찬가지로, 제2 유통부와 제4 유통부와의 열 교환에 사용하는 열에너지와, 제2 축열부에 비축하는 열에너지의 비율을 변경할 수 있다.

제13 수단에서는, 상기 제1 분배 밸브 및 상기 제2 분배 밸브를 제어하는 제어부를 구비하며, 상기 제어부는 상기 제1 팽창부에 의해 무화된 상기 제1 열 매체를, 상기 제1 분배 밸브에 의해 상기 제1 유통부에 유통시킬 경우, 상기 제2 조정 장치로부터 공급된 상기 제2 열 매체를, 상기 제2 분배 밸브에 의해 상기 제2 축열부에 유통시키고, 상기 제2 조정 장치로부터 공급된 상기 제2 열 매체를, 상기 제2 분배 밸브에 의해 상기 제2 유통부에 유통시킬 경우, 상기 제1 팽창부에 의해 무화된 상기 제1 열 매체를, 상기 제1 분배 밸브에 의해 상기 제1 축열부에 유통시킨다.

상기 구성에 따르면, 온도 제어 시스템은 제1 분배 밸브 및 제2 분배 밸브를 제어하는 제어부를 구비하고 있다. 그리고, 제어부는 제1 팽창부에 의해 무화된 제1 열 매체를 제1 분배 밸브에 의해 제1 유통부에 유통시킬 경우, 제2 조정 장치로부터 공급된 제2 열 매체를 제2 분배 밸브에 의해 제2 축열부에 유통시킨다. 이 때문에, 제1 팽창부에 의해 무화된 제1 열 매체를 제1 유통부에 유통시킬 경우, 즉, 제2 유통부와 제4 유통부에서 열 교환을 실시할 필요가 작은 경우에, 제2 축열부에 열에너지를 비축할 수 있다. 한편, 제2 조정 장치로부터 공급된 제2 열 매체를 제2 유통부에 유통시킬 경우, 즉, 제1 유통부와 제3 유통부에서 열 교환을 실시할 필요가 작은 경우에, 제1 축열부에 열에너지를 비축할 수 있다.

제14 수단에서는, 상기 조정부는 상기 제3 복로에 마련되고, 상기 열 교환부부터 상기 제3 유통부까지 유통하는 상기 제3 열 매체와, 상기 열 교환부부터 상기 제4 유통부까지 유통하는 상기 제3 열 매체의 비율을 변경하는 제3 분배 밸브를 포함한다.

상기 구성에 따르면, 제3 복로에는, 열 교환부부터 제3 유통부까지 유통하는 제3 열 매체와, 열 교환부부터 제4 유통부까지 유통하는 제3 열 매체의 비율을 변경하는 제3 분배 밸브가 마련되어 있다. 이 때문에, 제3 유통부가 제1 유통부로부터 받는 열에너지와, 제4 유통부가 제2 유통부로부터 받는 열에너지의 비율을 제3 분배 밸브에 의해 변경할 수 있다. 더욱이, 예를 들면, 열 교환부로부터 제4 유통부에만 제3 열 매체를 유통시킴으로써, 제3 유통부에 제3 열 매체가 유통함에 따른 제1 유통부와 제3 유통부와의 열 교환을 억제할 수 있다. 또한, 제3 유통부에 제3 열 매체가 유통할 경우, 제1 유통부에 제1 열 매체가 유통하지 않아도, 제1 유통부에 잔류하는 열에너지가 제3 유통부에 공급될 우려가 있다. 이 때문에, 상기 구성에 따르면, 제어 대상의 온도를 제어하는 응답성을 더욱 향상시킬 수 있다.

제15 수단에서는, 상기 조정부는 상기 제3 복로에 마련되고, 상기 열 교환부부터 상기 제3 유통부까지 유통하는 상기 제3 열 매체와, 상기 열 교환부부터 상기 제4 유통부까지 유통하는 상기 제3 열 매체의 비율을 변경하는 제3 분배 밸브를 포함하며, 상기 제1 분배 밸브, 상기 제2 분배 밸브 및 상기 제3 분배 밸브를 제어하는 제어부를 구비하고, 상기 제어부는 상기 열 교환부부터 상기 제3 유통부까지 상기 제3 분배 밸브에 의해 상기 제3 열 매체를 유통시키지 않을 경우, 상기 제1 팽창부에 의해 무화된 상기 제1 열 매체를, 상기 제1 분배 밸브에 의해 상기 제1 축열부에 유통시키고, 상기 열 교환부부터 상기 제4 유통부까지 상기 제3 분배 밸브에 의해 상기 제3 열 매체를 유통시키지 않을 경우, 상기 제2 조정 장치로부터 공급된 상기 제2 열 매체를, 상기 제2 분배 밸브에 의해 상기 제2 축열부에 유통시킨다.

상기 구성에 따르면, 온도 제어 시스템은 제1 분배 밸브, 제2 분배 밸브 및 제3 분배 밸브를 제어하는 제어부를 구비하고 있다. 그리고, 제어부는 열 교환부부터 제3 유통부까지 제3 분배 밸브에 의해 제3 열 매체를 유통시키지 않을 경우, 제1 팽창부에 의해 무화된 제1 열 매체를 제1 분배 밸브에 의해 제1 축열부에 유통시킨다. 이 때문에, 열 교환부부터 제3 유통부까지 제3 열 매체를 유통시키지 않을 경우, 즉, 제1 유통부와 제3 유통부에서 열 교환을 실시할 필요가 없는 경우에, 제1 축열부에 열에너지를 비축할 수 있다. 한편, 열 교환부부터 제4 유통부까지 제3 열 매체를 유통시키지 않을 경우, 즉, 제2 유통부와 제4 유통부에서 열 교환을 실시할 필요가 없는 경우에, 제2 축열부에 열에너지를 비축할 수 있다.

제16 수단에서는, 상기 제3 복로는 상기 열 교환부부터 상기 제1 축열부를 통해 상기 제3 유통부까지 상기 제3 열 매체를 유통시키는 제1 중개 복로와, 상기 열 교환부부터 상기 제2 축열부를 통해 상기 제4 유통부까지 상기 제3 열 매체를 유통시키는 제2 중개 복로를 포함한다.

상기 구성에 따르면, 제3 복로는 열 교환부부터 제1 축열부를 통해 제3 유통부까지 제3 열 매체를 유통시키는 제1 중개 복로를 포함하고 있다. 이 때문에, 열 교환부부터 제3 유통부까지 제3 열 매체를 유통시킬 경우, 제1 축열부로부터 제3 열 매체로 열에너지를 직접 공급할 수 있다. 마찬가지로, 열 교환부부터 제4 유통부까지 제3 열 매체를 유통시킬 경우, 제2 축열부로부터 제3 열 매체로 열에너지를 직접 공급할 수 있다. 따라서, 제어 대상의 온도를 제어하는 응답성을 더욱 향상시킬 수 있다.

제17 수단에서는, 상기 조정부는 상기 제3 복로에 마련되고, 상기 열 교환부부터 상기 제3 유통부까지 유통하는 상기 제3 열 매체와, 상기 열 교환부부터 상기 제3 유통부 및 상기 제4 유통부를 통하지 않고, 상기 열 교환부까지 돌아오는 상기 제3 열 매체와, 상기 열 교환부부터 상기 제4 유통부까지 유통하는 상기 제3 열 매체의 비율을 변경하는 제4 분배 밸브를 포함한다.

상기 구성에 따르면, 제3 복로에는 열 교환부부터 제3 유통부까지 유통하는 제3 열 매체와, 열 교환부부터 제3 유통부 및 제4 유통부를 통하지 않고 열 교환부까지 돌아오는 제3 열 매체와, 열 교환부부터 제4 유통부까지 유통하는 제3 열 매체의 비율을 변경하는 제3 분배 밸브가 마련되어 있다. 이 때문에, 제3 유통부가 제1 유통부로부터 받는 열에너지와, 열 교환부로 되돌리는 열에너지와, 제4 유통부가 제2 유통부로부터 받는 열에너지의 비율을 제4 분배 밸브에 의해 변경할 수 있다. 더욱이, 열 교환부부터 제3 유통부 및 제4 유통부까지 제3 열 매체를 유통시키지 않고, 열 교환부로부터 유출된 제3 열 매체를 열 교환부에 그대로 되돌리는 상태를 실현할 수 있다.

제18 수단은,

제어 대상의 온도를 제어하는 온도 제어 시스템으로서,

제1 열 매체가 순환하는 제1 순환 회로와,

상기 제어 대상을 가열하여, 발열량을 제어 가능한 히터와,

상기 제1 순환 회로로부터 독립되어 있으며, 상기 제1 열 매체의 사용 가능한 온도 범위보다 사용 가능한 온도 범위가 넓은 제3 열 매체가 순환하는 제3 순환 회로를 구비하고,

상기 제1 순환 회로는,

액체 상태의 상기 제1 열 매체를 팽창시켜 무화시키는 제1 팽창부와,

상기 제1 열 매체가 유통하는 제1 유통부와,

상기 제1 팽창부에 의해 무화된 제1 온도의 상기 제1 열 매체를 상기 제1 유통부까지 유통시키는 제1 왕로와,

기체 상태의 상기 제1 열 매체를 압축하는 제1 압축부와,

상기 제1 유통부를 유통하여 기화된 상기 제1 열 매체를 상기 제1 압축부까지 유통시키는 제1 복로와,

상기 제1 압축부에 의해 압축된 기체 상태의 상기 제1 열 매체를 응축시켜, 상기 제1 팽창부로 공급하는 제1 응축부,

를 구비하며,

상기 제3 순환 회로는,

상기 제3 열 매체가 유통하여, 상기 제1 유통부와 열 교환하는 제3 유통부와,

상기 제3 유통부부터 상기 제어 대상과 열 교환하는 열 교환부까지 상기 제3 열 매체를 유통시키는 제3 왕로와,

상기 열 교환부부터 상기 제3 유통부까지 상기 제3 열 매체를 유통시키는 제3 복로를 구비하고, 상기 제3 열 매체를 저류하는 탱크를 구비하고 있지 않으며,

상기 온도 제어 시스템은 상기 제1 유통부와 상기 제3 유통부에서 교환하는 열량 및 상기 히터의 발열량을 조정하는 조정부를 구비하고 있다.

상기 구성에 따르면, 제3 순환 회로는 제1 순환 회로로부터 독립되어 있으며, 제1 열 매체의 사용 가능한 온도 범위보다 사용 가능한 온도 범위가 넓은 제3 열 매체가 순환한다. 이 때문에, 제3 열 매체가 고가였다 하더라도, 제3 순환 회로에만 제3 열 매체를 순환시켜, 제3 열 매체의 사용량을 감소시킬 수 있다. 게다가, 제3 순환 회로는 제3 열 매체를 저류하는 탱크를 구비하고 있지 않다. 이 때문에, 제3 순환 회로를 순환하는 제3 열 매체의 양을 더욱 감소시킬 수 있다.

제1 순환 회로는 제1 수단과 동일한 작용 효과를 나타낸다. 그리고, 제3 열 매체의 사용 가능한 온도 범위보다 사용 가능한 온도 범위가 좁은 제1 열 매체를 사용하고 있기 때문에, 제1 열 매체로서 저가의 열 매체를 사용할 수 있다. 히터는 제어 대상을 가열하여, 발열량을 제어 가능하다. 이 때문에, 열 매체를 이용하지 않고, 제어 대상을 직접 가열할 수 있다.

온도 제어 시스템은 제1 유통부와 제3 유통부에서 교환하는 열량 및 히터의 발열량을 조정하는 조정부를 구비하고 있다. 이 때문에, 조정부에 의해, 제3 유통부에 공급하는 열에너지 및 제어 대상에 직접 공급하는 열에너지를 조정할 수 있으며, 제어 대상의 온도를 제어할 수 있다. 여기서, 상기한 바와 같이, 제3 순환 회로를 순환하는 제3 열 매체의 양을 감소시킬 수 있다. 따라서, 제3 열 매체의 온도를 신속하게 변화시킬 수 있으며, 제어 대상의 온도를 제어하는 응답성을 향상시킬 수 있다.

제19 수단은 통합 온도 제어 시스템으로서, 제1∼제18 중 어느 하나의 온도 제어 시스템을 복수 구비하고, 상기 제1 팽창부, 상기 제1 압축부 및 상기 제1 응축부는 복수의 상기 온도 제어 시스템에 대하여 1세트 마련되어 있다. 이러한 구성에 따르면, 무화된 제1 온도의 제1 열 매체를 공급하기 위한 제1 팽창부, 제1 압축부 및 제1 응축부를 복수의 온도 제어 시스템에 있어서 1세트로 취합할 수 있다. 이 때문에, 복수의 온도 제어 시스템을 구비하는 통합 온도 제어 시스템의 구성을 간결하게 할 수 있다.

여기서, 온도 제어 시스템은 제1 유통부와 제3 유통부에서 교환하는 열량을 조정부에 의해 조정하여, 제어 대상의 온도를 제어한다. 이 때문에, 제1 팽창부는 무화된 일정한 제1 온도의 제1 열 매체를 공급하면 되며, 제어 대상의 목표 온도의 변화에 따라서 제1 열 매체의 온도를 변화시킬 필요가 없다. 따라서, 복수의 온도 제어 시스템에 대하여 1세트의 제1 팽창부, 제1 압축부 및 제1 응축부가 마련된 구성이더라도, 각 온도 제어 시스템의 제어 대상의 온도를 제어할 수 있다. 또한, 제어 대상의 온도 대신 제어 대상의 온도와 상관되는 물리량을 제어할 수 있다.

본 개시에 대한 상기 목적 및 기타 목적, 특징이나 이점은 첨부 도면을 참조하면서 하기의은 상세한 기술에 의해 보다 명확해진다.
도 1은 제1 실시형태의 온도 제어 시스템의 모식도이다.
도 2는 제1 순환 회로 및 제2 순환 회로의 변경예의 모식도이다.
도 3은 제2 실시형태의 온도 제어 시스템의 모식도이다.
도 4는 제3 실시형태의 온도 제어 시스템의 모식도이다.
도 5는 수로의 변경예의 모식도이다.
도 6은 수로의 다른 변경예의 모식도이다.
도 7은 제4 실시형태의 온도 제어 시스템의 모식도이다.
도 8은 제5 실시형태의 온도 제어 시스템의 모식도이다.
도 9는 제6 실시형태의 온도 제어 시스템의 모식도이다.
도 10은 제7 실시형태의 온도 제어 시스템의 모식도이다.
도 11은 제8 실시형태의 통합 온도 제어 시스템의 모식도이다.

(제1 실시형태)

이하, 반도체 제조 장치의 하부 전극(제어 대상)의 온도를 제어하는 온도 제어 시스템에 구현화한 제1 실시형태에 대해서, 도면을 참조하면서 설명한다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 온도 제어 시스템(200)은 제1 순환 회로(110), 제2 순환 회로(120), 제3 순환 회로(130) 및 제어부(80) 등을 구비하고 있다.

제1 순환 회로(110)는 제1 열 매체가 순환하는 회로이다. 제1 열 매체는 예를 들면, 하이드로 플루오르 카본(HFC)계나 하이드로 플루오르 올레핀(HFO)계 냉매이다. 제2 순환 회로(120)는 제1 순환 회로(110)로부터 독립되어 있으며, 제2 열 매체가 순환하는 회로이다. 제2 열 매체는 예를 들면, 제1 열 매체와 동일한 냉매이다. 제1 열 매체 및 제2 열 매체는 비교적 저가이다.

제3 순환 회로(130)는 제1 순환 회로(110) 및 제2 순환 회로(120)로부터 독립되어 있으며, 제3 열 매체가 순환하는 회로이다. 제3 열 매체는 예를 들면, 불소계 불활성 액체이다. 제3 열 매체의 사용 가능한 하한 온도는 제1 열 매체 및 제2 열 매체의 사용 가능한 하한 온도보다 낮다. 제3 열 매체의 사용 가능한 상한 온도는 제1 열 매체 및 제2 열 매체의 사용 가능한 상한 온도보다 높다. 즉, 제3 열 매체의 사용 가능한 온도 범위는 제1 열 매체 및 제2 열 매체의 사용 가능한 온도 범위보다 넓다. 이 때문에, 제3 열 매체는 제1 열 매체 및 제2 열 매체보다 고가이다.

제1 순환 회로(110)는 제1 팽창부(111), 제1 압축기(112), 제1 응축기(113), 제1 팬(115), 제1 유통부(114) 등을 구비하고 있다.

제1 팽창부(111)는 액체 상태의 제1 열 매체를 팽창시켜 무화시키는 팽창 밸브 또는 캐필러리이다. 제1 팽창부(111)와 제1 유통부(114)가 유로(117)에 의해 접속되어 있다. 유로(117)(제1 왕로)는 제1 팽창부(111)에 의해 무화된 제1 온도의 제1 열 매체를 제1 유통부(114)까지 유통시킨다.

제1 유통부(114)는 열 교환기(131)의 내부에 마련되어 있으며, 제1 열 매체가 유통한다. 제1 유통부(114)는 무화된 제1 열 매체를 증발시키는 증발기로서 기능한다. 제1 유통부(114)와 제1 압축기(112)가 유로(118)에 의해 접속되어 있다. 유로(118)(제1 복로)는 제1 유통부(114)를 유통하여 기화된 제1 열 매체를 제1 압축기(112)까지 유통시킨다.

제1 압축기(112)(제1 압축부)는 기체 상태의 제1 열 매체를 압축한다. 제1 압축기(112)에 의해 제1 열 매체가 압축되어서, 제1 열 매체의 온도가 상승한다. 제1 압축기(112)와 제1 응축기(113)가 유로(116)에 의해 접속되어 있다.

제1 응축기(113)(제1 응축부)는 제1 압축기(112)에 의해 압축된 기체 상태의 제1 열 매체를 응축시켜, 상기 제1 팽창부(111)로 공급한다. 이 때, 제1 팬(115)은 제1 응축기(113)를 유통하는 제1 열 매체를 공냉(空冷)한다. 제1 응축기(113)와 상기 제1 팽창부(111)가 유로(119)에 의해 접속되어 있다.

제2 순환 회로(120)는 제2 팽창부(121), 제2 압축기(122), 제2 응축기(123), 제2 팬(125), 제2 유통부(124) 등을 구비하고 있다.

제2 팽창부(121)는 액체 상태의 제2 열 매체를 팽창시켜 무화시키는 팽창 밸브 또는 캐필러리이다. 제2 팽창부(121)와 제2 유통부(124)가 유로(127)에 의해 접속되어 있다. 유로(127)(제2 왕로)는 제2 팽창부(121)에 의해 무화된 상기 제1 온도보다 높은 제2 온도의 제2 열 매체를 제2 유통부(124)까지 유통시킨다.

제2 유통부(124)는 열 교환기(132)의 내부에 마련되어 있으며, 제2 열 매체가 유통한다. 제2 유통부(124)는 무화된 제2 열 매체를 증발시키는 증발기로서 기능한다. 제2 유통부(124)와 제2 압축기(122)가 유로(128)에 의해 접속되어 있다. 유로(128)(제2 복로)는 제2 유통부(124)를 유통하여 기화된 제2 열 매체를 제2 압축기(122)까지 유통시킨다.

제2 압축기(122)(제2 압축부)는 기체 상태의 제2 열 매체를 압축한다. 제2 압축기(122)에 의해 제2 열 매체가 압축되어서, 제2 열 매체의 온도가 상승한다. 제2 압축기(122)와 제2 응축기(123)가 유로(126)에 의해 접속되어 있다.

제2 응축기(123)(제2 응축부)는 제2 압축기(122)에 의해 압축된 기체 상태의 제2 열 매체를 응축시켜, 상기 제2 팽창부(121)로 공급한다. 이 때, 제2 팬(125)은 제2 응축기(123)를 유통하는 제2 열 매체를 공냉한다. 또한, 제2 팬(125)에 의한 제2 열 매체의 냉각 정도를, 제1 팬(115)에 의한 제1 열 매체의 냉각 정도보다 작게 할 수 있다. 제2 응축기(123)와 상기 제2 팽창부(121)가 유로(129)에 의해 접속되어 있다.

제3 순환 회로(130)는 제3 유통부(133), 제4 유통부(134), 제3 분배 밸브(135), 제1 역지 밸브(136), 제2 역지 밸브(137), 펌프(32) 등을 구비하고 있다.

제3 유통부(133)는 열 교환기(131)의 내부에 마련되어 있으며, 제3 열 매체가 유통한다. 제3 유통부(133)는 제1 유통부(114)와 일체화되어 있으며, 제1 유통부(114)와 열 교환한다.

제3 유통부(133)에는 유로(133a)가 접속되어 있다. 유로(133a)에는 제1 역지 밸브(136)가 마련되어 있다. 제1 역지 밸브(136)는 제3 유통부(133)로부터 합류점(P1)으로의 제3 열 매체의 유통을 허용하고, 합류점(P1)으로부터 제3 유통부(133)로의 제3 열 매체의 유통을 금지한다.

제4 유통부(134)에는 유로(134a)가 접속되어 있다. 유로(134a)에는 제2 역지 밸브(137)가 마련되어 있다. 제2 역지 밸브(137)는 제4 유통부(134)로부터 합류점(P1)으로의 제3 열 매체의 유통을 허용하고, 합류점(P1)으로부터 제4 유통부(134)로의 제3 열 매체의 유통을 금지한다. 유로(133a) 및 유로(134a)는 합류점(P1)에 있어서 유로(135a)에 접속되어 있다.

반도체 제조 장치(90)는 상부 전극(91) 및 하부 전극(92)을 구비하며, 상부 전극(91)과 하부 전극(92)의 사이에 플라즈마(P)를 발생시킨다. 하부 전극(92) 상에는 웨이퍼 등의 워크(W)가 재치된다. 온도 센서(94)는 하부 전극(92)의 온도를 검출한다. 하부 전극(92)은 열 교환기(93)와 일체화되어 있다. 열 교환기(93)와 하부 전극(92)에서 열 교환한다.

유로(135a)는 열 교환기(93)의 유입 포트에 접속되어 있다. 열 교환기(93)(열 교환부)는 제3 열 매체가 유통한다. 열 교환기(93)의 유출 포트에는 유로(135b)가 접속되어 있다. 유로(135b)에는 펌프(32)가 마련되어 있다. 유로(135b)는 제3 분배 밸브(135)의 커먼 포트에 접속되어 있다. 펌프(32)는 유로(135b)에 있어서, 열 교환기(93) 측으로부터 제3 열 매체를 흡입하여, 제3 분배 밸브(135) 측(제3 유통부(133) 측, 제4 유통부(134) 측)으로 토출한다.

제3 분배 밸브(135)(조정부)는 커먼 포트, A포트 및 B포트를 구비하는 3방 밸브이다. B포트에는 유로(135c)가 접속되어 있다. A포트에는 유로(135d)가 접속되어 있다. 유로(135c)는 열 교환기(131)의 제3 유통부(133)에 접속되어 있다. 유로(135d)는 열 교환기(132)의 제4 유통부(134)에 접속되어 있다.

제3 분배 밸브(135)는 유로(135b)로부터 유로(135c)로 흐르는 제3 열 매체의 유량과, 유로(135d)로 흐르는 제3 열 매체의 유량의 비를 연속적으로 변경한다. 즉, 제3 분배 밸브(135)는 열 교환기(93)부터 제3 유통부(133)까지 유통하는 제3 열 매체와, 열 교환기(93)부터 제4 유통부(134)까지 유통하는 제3 열 매체의 비율을 변경한다. 제3 분배 밸브(135)는 유로(135b)로부터 유로(135c)로 제3 열 매체가 100% 흐르는 상태와, 유로(135b)로부터 유로(135d)로 제3 열 매체가 100% 흐르는 상태의 사이에서 연속적으로 상태를 변경한다. 제3 분배 밸브(135)에서는, 펌프(32)로부터 공급된 제3 열 매체를, 열 교환기(131)의 제3 유통부(133)와 열 교환기(132)의 제4 유통부(134)에 분배하는 비율에 상관없이, 제3 열 매체의 압력 손실이 일정하다.

제3 분배 밸브(135)의 분배 비율에 상관없이, 펌프(32)의 부하가 변화하지 않기 때문에, 펌프(32)는 일정한 구동 상태에서 구동된다. 이로써, 펌프(32)는 제3 순환 회로(130)에 제3 열 매체를 순환시킨다. 제3 순환 회로(130)는 제3 열 매체를 저류하는 탱크를 구비하고 있지 않다. 또한, 유로(133a), 유로(134a) 및 유로(135a)에 의해 제3 왕로가 구성되어 있다. 유로(135b), 유로(135c) 및 유로(135d)에 의해 제3 복로가 구성되어 있다.

제어부(80)는 CPU, ROM, RAM 및 입출력 인터페이스 등을 구비하는 마이크로 컴퓨터이다. 제어부(80)는 온도 센서(94)의 검출 결과를 입력한다. 제어부(80)는 하부 전극(92)의 온도를 설정 온도로 제어한다. 설정 온도(목표 온도)는 반도체 제조 장치(90)에서의 공정에 따라서, 90℃, 0℃, -20℃ 등으로 변경된다. 플라즈마(P)로부터 하부 전극(92)으로 열이 유입되기 때문에, 플라즈마(P) 발생 시에는 하부 전극(92)의 온도는 120℃ 정도까지 상승하는 경우가 있다. 이에 따라, 열 교환기(93)로부터 유출되는 제3 열 매체의 온도도 120℃ 부근까지 상승하는 경우가 있다.

제어부(80)(구동 제어부)는 제1 압축기(112) 및 제2 압축기(122)의 구동 상태를 제어한다. 제어부(80)는 제1 압축기(112)에 의한 제1 열 매체의 압축 정도가 제2 압축기(122)에 의한 제2 열 매체의 압축 정도보다 커지도록 제어한다. 제어부(80)는 하부 전극(92)의 설정 온도 및 온도 센서(94)의 검출 결과에 근거하여, 제3 분배 밸브(135)의 분배 비율을 제어한다. 이로써, 제3 유통부(133)에 유통하는 제3 열 매체의 유량, 나아가서는 제1 유통부(114)와 제3 유통부(133)에서 교환하는 열량이 조정된다. 또한, 제4 유통부(134)에 유통하는 제3 열 매체의 유량, 나아가서는 제2 유통부(124)와 제4 유통부(134)에서 교환하는 열량이 조정된다.

이상, 상술한 본 실시형태는 이하의 이점을 갖는다. 또한, 여기에서는, 제1 실시형태와 다른 이점만을 서술한다.

·제3 순환 회로(30)는 제1 순환 회로(110) 및 제2 순환 회로(120)로부터 독립되어 있으며, 제1 열 매체 및 제2 열 매체의 사용 가능한 온도 범위보다 사용 가능한 온도 범위가 넓은 제3 열 매체가 순환한다. 이 때문에, 제3 열 매체가 고가였다 하더라도, 제3 순환 회로(30)에만 제3 열 매체를 순환시켜, 제3 열 매체의 사용량을 감소시킬 수 있다. 게다가, 제3 순환 회로(30)는 제3 열 매체를 저류하는 탱크를 구비하고 있지 않다. 이 때문에, 제3 순환 회로(30)를 순환하는 제3 열 매체의 양을 더욱 감소시킬 수 있다.

·제1 순환 회로(110) 및 제2 순환 회로(120)에서는, 제3 열 매체의 사용 가능한 온도 범위보다 사용 가능한 온도 범위가 좁은 제1 열 매체 및 제2 열 매체를 각각 사용하고 있기 때문에, 제1 열 매체 및 제2 열 매체로서 저가의 열 매체를 사용할 수 있다.

·제1 순환 회로(110)는 액체 상태의 제1 열 매체를 팽창시켜 무화시키는 제1 팽창부(111)와, 제1 열 매체가 유통하는 제1 유통부(114)와, 제1 팽창부(111)에 의해 무화된 제1 온도의 제1 열 매체를 제1 유통부(114)까지 유통시키는 유로(117)를 구비하고 있다. 이 때문에, 팽창시켜져서 무화된 제1 온도의 제1 열 매체를 유로(117)를 통해 제1 유통부(114)까지 유통시킬 수 있다. 그리고, 제1 유통부(114)를 증발기로서 기능시켜, 제1 유통부(114)에서 제1 열 매체를 증발시킴으로써, 제1 유통부(114)에 열에너지를 공급할(자세하게는 제1 유통부(114)를 냉각할) 수 있다. 제2 순환 회로(120)도 동일한 작용 효과를 나타낼 수 있다.

·제1 순환 회로(110)는 기체 상태의 제1 열 매체를 압축하는 제1 압축기(112)와, 제1 유통부(114)를 유통하여 기화된 제1 열 매체를 제1 압축기(112)까지 유통시키는 유로(118)와, 제1 압축기(112)에 의해 압축된 기체 상태의 제1 열 매체를 응축시켜 제1 팽창부(111)로 공급하는 제1 응축기(113)를 구비하고 있다. 이 때문에, 제1 유통부(114)를 유통하여 기화된 제1 열 매체를 응축시켜, 액체 상태의 제1 열 매체를 제1 팽창부(111)로 공급할 수 있다. 제2 순환 회로(120)도 동일한 작용 효과를 나타낼 수 있다.

·제3 순환 회로(130)는 제3 열 매체가 유통하여, 제1 유통부(114)와 열 교환하는 제3 유통부(133)와, 제3 열 매체가 유통하여, 제2 유통부(124)와 열 교환하는 제4 유통부(134)를 구비하고 있다. 이 때문에, 제1 유통부(114)까지 공급된 열에너지를, 제1 유통부(114)와 제3 유통부(133)의 열 교환을 통해서 제3 유통부(133)에 공급할 수 있다. 마찬가지로, 제2 유통부(124)까지 공급된 열에너지를, 제2 유통부(124)와 제4 유통부(134)와의 열 교환을 통해서 제4 유통부(134)에 공급할 수 있다.

·도 8에 나타내는 바와 같이, 제2 칠러(chiller)(21)가 제2 열 매체의 온도를 제2 온도로 조정해서 공급할 필요가 있는 경우, 일반적으로 제2 칠러(21)는 제2 순환 회로(120)와 동등한 구성을 갖는 유닛을 내부에 구비한다. 그리고, 그 유닛에서 이용하는 열 매체와 제2 열 매체에서 열 교환하여, 제2 열 매체의 온도를 제2 온도로 조정한다. 그 경우, 제2 순환 회로(20)에서는, 무화, 압축 및 응축이 이루어지는 열 매체와 제2 열 매체에서 열 교환하는 구성과, 제2 유통부(124)의 제2 열 매체와 제4 유통부(134)의 제3 열 매체에서 열 교환하는 구성이 필요해진다. 이에 대하여, 제2 순환 회로(120)에서는, 무화, 압축 및 응축이 이루어지는 열 매체와 제2 유통부(124)까지 유통시키는 열 매체가 공통의 제2 열 매체로서, 무화, 압축 및 응축이 이루어지는 열 매체와 제2 열 매체에서 열 교환하는 구성이 필요없다. 이 때문에, 제2 순환 회로(20)에 비하여, 제2 순환 회로(120)의 구성을 간결하게 할 수 있다. 더욱이, 제2 유통부(124)와 제4 유통부(134)가 열 교환할 때에는, 제2 열 매체의 잠열을 이용할 수 있기 때문에, 열 교환의 효율을 향상시킬 수 있다. 제1 순환 회로(110)도 동일한 작용 효과를 나타낼 수 있다.

·제3 순환 회로(130)는 제3 유통부(133) 및 제4 유통부(134)부터, 하부 전극(92)과 열 교환하는 열 교환기(93)까지 제3 열 매체를 유통시키는 유로(133a, 134a, 135a)와, 열 교환기(93)부터 제3 유통부(133) 및 제4 유통부(134)까지 제3 열 매체를 유통시키는 유로(135b, 135c, 135d)를 구비하고 있다. 이 때문에, 제3 열 매체를 통해 하부 전극(92)과 열 교환하는 열 교환기(93)까지 열에너지를 공급할 수 있다.

·제1 압축기(112)의 구동 상태가 제어부(80)에 의해 제어된다. 이 때문에, 제1 압축기(112)에 의해 기체 상태의 제1 열 매체를 압축하는 정도, 나아가서는 제1 유통부(114)에 공급하는 열에너지의 양을 제어할 수 있다. 따라서, 제1 유통부(114)로 유통시키는 제1 열 매체의 유량을 제어하지 않아도, 제1 유통부(114)와 제3 유통부(133)에서 교환하는 열량을 조정할 수 있으며, 하부 전극(92)의 온도를 제어할 수 있다. 마찬가지로, 제2 압축기(122)의 구동 상태가 제어부(80)에 의해 제어되기 때문에, 제2 유통부(124)와 제4 유통부(134)에서 교환하는 열량을 조정할 수 있으며, 하부 전극(92)의 온도를 제어할 수 있다.

·제3 순환 회로(130)에는, 열 교환기(93)부터 제3 유통부(133)까지 유통하는 제3 열 매체와, 열 교환기(93)부터 제4 유통부(134)까지 유통하는 제3 열 매체의 비율을 변경하는 제3 분배 밸브(135)가 마련되어 있다. 이 때문에, 제3 유통부(133)가 제1 유통부(114)로부터 받는 열에너지와, 제4 유통부(134)가 제2 유통부(124)로부터 받는 열에너지의 비율을 제3 분배 밸브(135)에 의해 변경할 수 있다. 더욱이, 예를 들면, 열 교환기(93)로부터 제4 유통부(134)에만 제3 열 매체를 유통시킴으로써, 제3 유통부(133)에 제3 열 매체가 유통함에 따른 제1 유통부(114)와 제3 유통부(133)의 열 교환을 억제할 수 있다. 또한, 제3 유통부(133)에 제3 열 매체가 유통할 경우에는, 제1 유통부(114)에 제1 열 매체가 유통하지 않아도, 제1 유통부(114)에 잔류하는 열에너지가 제3 유통부(133)에 공급될 우려가 있다. 이 점에서, 상기 구성에 따르면, 하부 전극(92)의 온도를 제어하는 응답성을 더욱 향상시킬 수 있다.

·제3 분배 밸브(135)에서는, 열 교환기(93)부터 제3 유통부(133)까지 유통하는 제3 열 매체와, 열 교환기(93)부터 제4 유통부(134)까지 유통하는 제3 열 매체의 비율에 상관없이, 제3 열 매체의 압력 손실이 일정하다. 이 때문에, 펌프(32)에 의해 제3 순환 회로(130)에 제3 열 매체를 순환시킬 경우, 펌프(32)의 구동 상태를 제어할 필요가 없이, 일정한 구동 상태에서 펌프(32)를 구동할 수 있다.

또한,　제1 실시형태를 이하와 같이 변경하여 실시할 수도 있다. 제1 실시형태와 동일한 부분에 대해서는, 동일 부호를 붙임으로써 설명을 생략한다.

·제3 분배 밸브(135)에 있어서, 열 교환기(93)부터 제3 유통부(133)까지 유통하는 제3 열 매체와, 열 교환기(93)부터 제4 유통부(134)까지 유통하는 제3 열 매체의 비율에 따라서, 제3 열 매체의 압력 손실이 변동될 수 있다. 그 경우, 펌프(32)의 구동 상태를 적절히 변경하면 된다.

·제어부(80)는 제1 압축기(112)의 구동 상태를 온 또는 오프로 전환하여, 제1 압축기(112)를 온으로 하는 시간을 제어할 수도 있다.

·도 2에 나타내는 바와 같이, 제1 순환 회로(110)는 제1 압축기(112)를 바이패스하여 유로(118)로부터 제1 응축기(113)로 기화된 제1 열 매체를 유통시키는 바이패스 유로(118a)와, 바이패스 유로(118a)를 개폐하는 개폐 밸브(118b)를 포함할 수 있다. 그리고, 제어부(80)는 개폐 밸브(118b)가 열린 경우, 제1 압축기(112)를 정지시킬 수 있다. 제2 순환 회로(120)도 마찬가지로, 바이패스 유로(128a)와 개폐 밸브(128b)를 포함할 수 있다. 그리고, 제어부(80)는 개폐 밸브(128b)가 열린 경우에, 제2 압축기(122)를 정지시킬 수 있다.

상기 구성에 따르면, 개폐 밸브(118b)를 닫음으로써, 기화된 제1 열 매체를 바이패스 유로(118a)로 유통시키지 않고, 유로(118)에 의해 제1 압축기(112)로 유통시킬 수 있다. 한편, 개폐 밸브(118b)를 열음으로써, 바이패스 유로(118a)에 의해 제1 압축기(112)를 바이패스하여, 유로(118)로부터 제1 응축기(113)로 기화된 제1 열 매체를 유통시킬 수 있다. 그리고, 제어부(80)는 개폐 밸브(118b)가 열린 경우에, 제1 압축기(112)를 정지시킨다. 이 때문에, 제1 유통부(114)로 공급할 필요가 있는 열에너지가 적은 경우에, 제1 압축기(112)를 정지시켜 온도 제어 시스템(200)의 소비 에너지를 감소시킬 수 있다. 제2 순환 회로(120)도 동일한 작용 효과를 나타낼 수 있다. 또한, 개폐 밸브(118b, 128b) 대신 제1 열 매체(제2 열 매체)의 유통을, 제1 압축기(112)(제2 압축기(122))와 제1 응축기(113)(제2 응축기(123))로 바꾸는 교체 밸브를 마련할 수도 있다.

·제1 팬(115) 및 제2 팬(125) 대신, 각각 제1 응축기(113) 및 제2 응축기(123)를 냉각수에 의해 수냉(水冷)하는 구성을 구비할 수도 있다.

(제2 실시형태)

도 3에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 온도 제어 시스템(300)은 제1 실시형태의 온도 제어 시스템(200)에 제1 축열 유닛(16)(제1 축열부) 및 제2 축열 유닛(26)(제2 축열부)을 추가하고 있다.

제1 순환 회로(210)는 상기 제1 열 매체가 순환하는 회로이다. 제2 순환 회로(220)는 제1 순환 회로(210)로부터 독립되어 있으며, 상기 제2 열 매체가 순환하는 회로이다. 제3 순환 회로(230)는 제1 순환 회로(210) 및 제2 순환 회로(220)로부터 독립되어 있으며, 상기 제3 열 매체가 순환하는 회로이다.

제1 순환 회로(210)는 제1 팽창부(111), 제1 유통부(114), 제1 압축기(112), 제1 응축기(113), 제1 팬(115), 제1 축열 유통부(16b) 등을 구비하고 있다.

제1 유통부(114)와 제1 축열 유통부(16b)가 유로(218)에 의해 접속되어 있다. 제1 축열 유통부(16b)와 제1 압축기(112)가 유로(219)에 의해 접속되어 있다. 또한, 유로(117) 및 유로(218)에 의해 제1 왕로가 구성되어 있다. 유로(219)에 의해 제1 복로가 구성되어 있다.

제3 분배 밸브(135)의 B포트와 제1 방열 유통부(16c)가 유로(235)에 의해 접속되어 있다. 제1 방열 유통부(16c)와 제3 유통부(133)가 유로(236)에 의해 접속되어 있다. 제1 방열 유통부(16c)는 제1 축열 유닛(16)의 내부에 마련되어 있으며, 제3 열 매체가 유통한다. 또한, 유로(235) 및 유로(236)에 의해 제1 중개 복로가 구성되어 있다.

제1 축열 유통부(16b)에 -10℃보다 낮은 온도의 제1 열 매체가 유통함으로써, 제1 축열재(16a)가 -10℃(제3 온도)에서 고체로 변하여 잠열을 열에너지로서 비축한다. 그리고, 제1 방열 유통부(16c)에 -10℃보다 높은 온도의 제3 열 매체가 유통함으로써, 제1 축열재(16a)에 비축된 잠열(열에너지)이 제3 열 매체의 냉각에 이용된다.

제2 순환 회로(220)는 제2 팽창부(121), 제2 유통부(124), 제2 압축기(122), 제2 응축기(123), 제2 팬(125), 제2 축열 유통부(26b) 등을 구비하고 있다.

제2 유통부(124)와 제2 축열 유통부(26b)가 유로(228)에 의해 접속되어 있다. 제2 축열 유통부(26b)와 제2 압축기(122)가 유로(229)에 의해 접속되어 있다. 또한, 유로(127) 및 유로(228)에 의해 제2 왕로가 구성되어 있다. 유로(229)에 의해 제2 복로가 구성되어 있다.

제3 분배 밸브(135)의 A포트와 제2 방열 유통부(26c)가 유로(237)에 의해 접속되어 있다. 제2 방열 유통부(26c)와 제4 유통부(134)가 유로(238)에 의해 접속되어 있다. 제2 방열 유통부(26c)는 제2 축열 유닛(26)의 내부에 마련되어 있으며, 제3 열 매체가 유통한다. 또한, 유로(237) 및 유로(238)에 의해 제2 중개 복로가 구성되어 있다. 유로(135b, 235, 236, 237, 238)에 의해 제3 복로가 구성되어 있다.

제2 축열 유통부(26b)에 100℃보다 낮은 온도의 제2 열 매체가 유통함으로써, 제2 축열재(26a)가 100℃(제4 온도)에서 고체로 변하여 잠열을 열에너지로서 비축한다. 그리고, 제2 방열 유통부(26c)에 100℃보다 높은 온도의 제3 열 매체가 유통함으로써, 제2 축열재(26a)에 비축된 잠열(열에너지)이 제3 열 매체의 냉각에 이용된다.

이상, 상술한 본 실시형태는 이하의 이점을 갖는다. 또한, 여기에서는, 제2 실시형태와 다른 이점만을 서술한다.

·제1 축열 유닛(16)은 제1 열 매체가 유통하여, -10℃에서 제1 축열재(16a)의 상태 변화에 근거하여 열에너지를 비축한다. 이 때문에, 하부 전극(92)의 온도를 변화시킬 때 등에 대비하여, 제1 축열 유닛(16)에 열에너지를 비축해둘 수 있다. 또한, 제2 순환 회로(220)에서는, 제1 순환 회로(210)와 동일한 구성에 의해, 동일한 작용 효과를 나타낼 수 있다.

·제3 유통부(133)가 제1 유통부(114)로부터 열에너지를 받을 때와 제4 유통부(134)가 제2 유통부(124)로부터 열에너지를 받을 때에, 각각 제1 축열 유닛(16) 및 제2 축열 유닛(26)에 비축해둔 열에너지도 사용할 수 있다. 이 때문에, 제3 유통부(133) 및 제4 유통부(134)에 공급하는 열에너지를 증가시킬 수 있으며, 제3 열 매체의 온도를 신속하게 변화시킬 수 있다. 따라서, 하부 전극(92)의 온도를 제어하는 응답성을 더욱 향상시킬 수 있다.

·제3 순환 회로(230)는 열 교환기(93)부터 제1 축열 유닛(16)을 통해 제3 유통부(133)까지 제3 열 매체를 유통시키는 유로(235, 236)를 포함하고 있다. 이 때문에, 열 교환기(93)부터 제3 유통부(133)까지 제3 열 매체를 유통시킬 경우, 제1 축열 유닛(16)으로부터 제3 열 매체로 열에너지를 직접 공급할 수 있다. 마찬가지로, 열 교환기(93)부터 제4 유통부(134)까지 제3 열 매체를 유통시킬 경우, 제2 축열 유닛(26)으로부터 제3 열 매체로 열에너지를 직접 공급할 수 있다. 따라서, 하부 전극(92)의 온도를 제어하는 응답성을 더욱 향상시킬 수 있다.

(제3 실시형태)

이하, 제3 실시형태에 대해서, 제2 실시형태와의 차이점을 중심으로 설명한다. 또한, 제1, 제2 실시형태와 동일한 부분에 대해서는, 동일 부호를 붙임으로써 설명을 생략한다.

도 4에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 온도 제어 시스템(400)은 제2 실시형태의 온도 제어 시스템(300)에 제1 분배 밸브(12) 및 제2 분배 밸브(22)를 추가하고 있다. 또한, 온도 제어 시스템(400)은 제2 유통부(124)를 냉각하는 제2 순환 회로(120) 대신, 제2 유통부(124)를 가열하는 제2 순환 회로(320)를 구비하고 있다.

제1 순환 회로(310)는 상기 제1 열 매체가 순환하는 회로이다. 제2 순환 회로(320)는 제1 순환 회로(310)로부터 독립되어 있으며, 상기 제2 열 매체가 순환하는 회로이다. 제3 순환 회로(230)는 제1 순환 회로(310) 및 제2 순환 회로(320)로부터 독립되어 있으며, 상기 제3 열 매체가 순환하는 회로이다.

제1 압축기(112)와 제1 응축기(313)가 유로(116)에 의해 접속되어 있다. 제1 응축기(313)의 유입 포트에는 수로(315a)가 접속되어 있다. 수로(315a)로부터 제1 응축기(313)로 제1 수온(예를 들면, 30℃)의 냉각수가 공급된다. 제1 응축기(313)의 유출 포트에는 수로(315b)가 접속되어 있다. 수로(315b)에는 제수(制水) 밸브(315c)가 마련되어 있다. 제수 밸브(315c)는 수로(315b)를 흐르는 냉각수의 유량을 제어한다.

제1 응축기(313)(제1 응축부)는 제1 압축기(112)에 의해 압축된 기체 상태의 제1 열 매체를 응축시켜, 상기 제1 팽창부(111)로 공급한다. 이 때, 제1 응축기(113)를 유통하는 제1 열 매체가 수냉된다. 제1 응축기(313)와 상기 제1 팽창부(111)가 상기 유로(119)에 의해 접속되어 있다.

제1 압축기(112)는 기체 상태의 제1 열 매체를 압축하기 때문에, 액체 상태의 제1 열 매체를 압축하면 파손될 우려가 있다. 제1 유통부(114)와 제3 유통부(133)에서 교환하는 열량이 적을 경우에는, 제1 유통부(114)를 유통한 제1 열 매체가 충분히 증발하지 않아, 액체 상태의 제1 열 매체가 제1 압축기(112)로 공급될 우려가 있다. 또한, 제1 축열 유통부(16b)와 제1 축열재(16a)에서 교환하는 열량이 적을 경우에는, 제1 축열 유통부(16b)를 유통한 제1 열 매체가 충분히 증발하지 않아, 액체 상태의 제1 열 매체가 제1 압축기(112)로 공급될 우려가 있다.

그래서, 제1 순환 회로(310)는 제1 압축기(112)와 제1 응축기(313)의 사이, 자세하게는 유로(116)를 유로(17a)에 접속하여, 제1 압축기(112)에 의해 압축된 기체 상태의 제1 열 매체를 유로(17a)에 유통시키는 접속 유로(316)와, 접속 유로(316)를 개폐하는 개폐 밸브(314)를 포함하고 있다.

유로(17a)는 제1 분배 밸브(12)의 커먼 포트(COM)에 접속되어 있다. 제1 분배 밸브(12)(조정부)는 커먼 포트, A포트 및 B포트를 구비하는 3방 밸브이다. A포트에는 유로(17b)가 접속되어 있다. B포트에는 유로(17d)가 접속되어 있다.

제1 분배 밸브(12)는 유로(17a)로부터 유로(17b)로 흐르는 제1 열 매체의 유량과, 유로(17d)로 흐르는 제1 열 매체의 유량의 비를 연속적으로 변경한다. 제1 분배 밸브(12)는 유로(17a)로부터 유로(17b)로 제1 열 매체가 100% 흐르는 상태와, 유로(17a)로부터 유로(17d)로 제1 열 매체가 100% 흐르는 상태의 사이에서 연속적으로 상태를 변경한다. 즉, 제1 분배 밸브(12)는 제1 팽창부(111)로부터 유로(17a)를 통해 공급된 제1 열 매체를, 제1 유통부(114)와 제1 축열 유닛(16)의 제1 축열 유통부(16b)에 분배하는 비율을 변경한다. 제1 분배 밸브(12)에서는, 제1 팽창부(111)로부터 공급된 제1 열 매체를, 제1 유통부(114)와 제1 축열 유닛(16)의 제1 축열 유통부(16b)에 분배하는 비율에 상관없이, 제1 열 매체의 압력 손실이 일정하다.

제1 축열 유통부(16b)와 제1 압축기(112)가 유로(319)에 의해 접속되어 있다. 제1 유통부(114)와 유로(319)가 유로(318)에 의해 접속되어 있다. 또한, 유로(17a, 17b, 17d)에 의해 제1 왕로가 구성되어 있다. 유로(318, 319)에 의해 제1 복로가 구성되어 있다.

제2 팽창부(121)와 증발기(324)가 유로(127)에 의해 접속되어 있다. 증발기(324)의 유입 포트에는 수로(325a)가 접속되어 있다. 수로(325a)로부터 증발기(324)로, 상기 제1 수온보다 높은 제2 수온(예를 들면, 60℃)의 냉각수가 공급된다. 증발기(324)의 유출 포트에는 수로(325b)가 접속되어 있다.

증발기(324)(증발부)는 제2 팽창부(121)에 의해 팽창시켜져서 무화된 제2 열 매체를 증발시켜, 상기 제2 압축기(122)로 공급한다. 이 때, 증발기(324)를 유통하는 제2 열 매체가 제2 수온의 냉각수에 의해 가열된다. 증발기(324)와 상기 제2 압축기(122)가 유로(128)에 의해 접속되어 있다.

제2 압축기(122)는 기체 상태의 제2 열 매체를 압축하기 때문에, 액체 상태의 제2 열 매체를 압축하면 파손될 우려가 있다. 증발기(324)에서 제2 열 매체가 충분히 증발하지 않은 경우, 액체 상태의 제2 열 매체가 제2 압축기(122)로 공급될 우려가 있다.

그래서, 제2 순환 회로(320)는 제2 압축기(122)와 제2 분배 밸브(22)의 사이, 자세하게는 유로(27a)를 유로(127)에 접속하여, 제2 압축기(122)에 의해 압축된 기체 상태의 제2 열 매체를 유로(127)에 유통시키는 접속 유로(326)와, 접속 유로(326)를 개폐하는 개폐 밸브(322)를 포함하고 있다.

유로(27a)는 제2 분배 밸브(22)의 커먼 포트(COM)에 접속되어 있다. 제2 분배 밸브(22)(조정부)는 커먼 포트, A포트 및 B포트를 구비하는 3방 밸브이다. A포트에는 유로(27b)가 접속되어 있다. B포트에는 유로(27d)가 접속되어 있다.

제2 분배 밸브(22)는 유로(27a)로부터 유로(27b)로 흐르는 제2 열 매체의 유량과, 유로(27d)로 흐르는 제2 열 매체의 유량의 비를 연속적으로 변경한다. 제2 분배 밸브(22)는 유로(27a)로부터 유로(27b)로 제2 열 매체가 100% 흐르는 상태와, 유로(27a)로부터 유로(27d)로 제2 열 매체가 100% 흐르는 상태의 사이에서 연속적으로 상태를 변경한다. 즉, 제2 분배 밸브(22)는 제2 압축기(122)로부터 유로(27a)를 통해 공급된 제2 열 매체를, 제2 유통부(124)와 제2 축열 유닛(26)의 제2 축열 유통부(26b)에 분배하는 비율을 변경한다. 제2 분배 밸브(22)에서는, 제2 압축기(122)로부터 공급된 제2 열 매체를, 제2 유통부(124)와 제2 축열 유닛(26)의 제2 축열 유통부(26b)에 분배하는 비율에 상관없이, 제2 열 매체의 압력 손실이 일정하다.

제2 축열 유통부(26b)와 제2 팽창부(121)가 유로(329)에 의해 접속되어 있다. 제2 유통부(124)와 유로(329)가 유로(328)에 의해 접속되어 있다. 또한, 유로(27a, 27b, 27d)에 의해 제2 왕로가 구성되어 있다. 유로(328, 329)에 의해 제2 복로가 구성되어 있다.

제어부(80)는 제1 팽창부(111)에 의해 무화된 제1 열 매체를 제1 분배 밸브(12)에 의해 제1 유통부(114)에 유통시킬 경우, 제2 압축기(122)로부터 공급된 제2 열 매체를 제2 분배 밸브(22)에 의해 제2 축열 유닛(26)에 유통시킨다. 한편, 제어부(80)는 제2 압축기(122)에 의해 압축된 제2 열 매체를 제2 분배 밸브(22)에 의해 제2 유통부(124)에 유통시킬 경우, 제1 팽창부(111)로부터 공급된 제1 열 매체를 제1 분배 밸브(12)에 의해 제1 축열 유닛(16)에 유통시킨다. 또한, 열 교환기(93)부터 제3 유통부(133)까지 제3 분배 밸브(135)에 의해 제3 열 매체를 유통시키지 않을 경우, 제1 팽창부(111)로부터 공급된 제1 열 매체를 제1 분배 밸브(12)에 의해 제1 축열 유닛(16)에 유통시킨다. 한편, 제어부(80)는 열 교환기(93)부터 제4 유통부(134)까지 제3 분배 밸브(135)에 의해 제3 열 매체를 유통시키지 않을 경우, 제2 압축기(122)로부터 공급된 제2 열 매체를 제2 분배 밸브(22)에 의해 제2 축열 유닛(26)에 유통시킨다.

이상, 상술한 본 실시형태는 이하의 이점을 갖는다. 또한, 여기에서는, 제1, 제2 실시형태와 다른 이점만을 서술한다.

·제1 순환 회로(310)에는, 제1 팽창부(111)에 의해 무화된 제1 열 매체를, 제1 유통부(114)와 제1 축열 유닛(16)에 분배하는 비율을 변경하는 제1 분배 밸브(12)가 마련되어 있다. 이 때문에, 제1 팽창부(111)로부터 제1 유통부(114)에 공급하는 열에너지와, 제1 축열 유닛(16)에 공급하는 열에너지의 비율을 제1 분배 밸브(12)에 의해 변경할 수 있다. 따라서, 제1 유통부(114)와 제3 유통부(133)와의 열 교환에 사용하는 열에너지와, 제1 축열 유닛(16)에 비축하는 열에너지의 비율을 변경할 수 있다. 마찬가지로, 제2 유통부(124)와 제4 유통부(134)의 열 교환에 사용하는 열에너지와, 제2 축열 유닛(26)에 비축하는 열에너지의 비율을 변경할 수 있다.

·온도 제어 시스템(400)은 제1 분배 밸브(12) 및 제2 분배 밸브(22)를 제어하는 제어부(80)를 구비하고 있다. 그리고, 제어부(80)는 제1 팽창부(111)에 의해 무화된 제1 열 매체를 제1 분배 밸브(12)에 의해 제1 유통부(114)에 유통시킬 경우, 제2 압축기(122)로부터 공급된 제2 열 매체를 제2 분배 밸브(22)에 의해 제2 축열 유닛(26)에 유통시킨다. 이 때문에, 제1 팽창부(111)에 의해 무화된 제1 열 매체를 제1 유통부(114)에 유통시킬 경우, 즉, 제2 유통부(124)와 제4 유통부(134)에서 열 교환을 실시할 필요가 작은 경우에, 제2 축열 유닛(26)에 열에너지를 비축할 수 있다. 한편, 제2 압축기(122)로부터 공급된 제2 열 매체를 제2 유통부(124)에 유통시킬 경우, 즉, 제1 유통부(114)와 제3 유통부(133)에서 열 교환을 실시할 필요가 작은 경우에, 제1 축열 유닛(16)에 열에너지를 비축할 수 있다.

·온도 제어 시스템(400)은 제1 분배 밸브(12), 제2 분배 밸브(22) 및 제3 분배 밸브(135)를 제어하는 제어부(80)를 구비하고 있다. 그리고, 제어부(80)는 열 교환기(93)부터 제3 유통부(133)까지 제3 분배 밸브(135)에 의해 제3 열 매체를 유통시키지 않을 경우, 제1 팽창부(111)로부터 공급된 제1 열 매체를 제1 분배 밸브(12)에 의해 제1 축열 유닛(16)에 유통시킨다. 이 때문에, 열 교환기(93)부터 제3 유통부(133)까지 제3 열 매체를 유통시키지 않을 경우, 즉, 제1 유통부(114)와 제3 유통부(133)에서 열 교환을 실시할 필요가 없는 경우에, 제1 축열 유닛(16)에 열에너지를 비축할 수 있다. 한편, 열 교환기(93)부터 제4 유통부(134)까지 제3 열 매체를 유통시키지 않을 경우, 즉, 제2 유통부(124)와 제4 유통부(134)에서 열 교환을 실시할 필요가 없는 경우에, 제2 축열 유닛(26)에 열에너지를 비축할 수 있다.

·제1 순환 회로(310)는 제1 압축기(112)와 제1 응축기(313)의 사이를 유로(17a)에 접속하여, 제1 압축기(112)에 의해 압축된 기체 상태의 제1 열 매체를 유로(17a)에 유통시키는 접속 유로(316)와, 접속 유로(316)를 개폐하는 개폐 밸브(314)를 포함한다. 이러한 구성에 따르면, 개폐 밸브(314)를 열음으로써, 제1 압축기(112)에 의해 압축되어 온도가 상승한 기체 상태의 제1 열 매체를, 접속 유로(316)에 의해 유로(17a)에 유통시킬 수 있다. 이 때문에, 제1 유통부(114)와 제3 유통부(133)에서 교환하는 열량이 적은 경우라도, 제1 유통부(114)를 유통한 제1 열 매체를 충분히 증발시킬 수 있으며, 액체 상태의 제1 열 매체가 제1 압축기(112)에 공급되는 것을 억제할 수 있다.

·제2 순환 회로(320)는 제2 팽창부(121)와 증발기(324)의 사이를 유로(27a)에 접속하여, 제2 압축기(122)에 의해 압축된 기체 상태의 제2 열 매체를 유로(127)에 유통시키는 접속 유로(326)와, 접속 유로(326)를 개폐하는 개폐 밸브(322)를 포함한다. 이러한 구성에 따르면, 개폐 밸브(322)를 열음으로써, 제2 압축기(122)에 의해 압축되어 온도가 상승한 기체 상태의 제2 열 매체를, 접속 유로(326)에 의해 유로(127)에 유통시킬 수 있다. 이 때문에, 증발기(324)를 유통한 제2 열 매체를 충분히 증발시킬 수 있으며, 액체 상태의 제2 열 매체가 제2 압축기(122)로 공급되는 것을 억제할 수 있다.

·제2 압축기(122)는 기체 상태의 제2 열 매체를 압축하여 유로(27a)로 공급하는 제2 압축기(122)를 구비하고 있다. 이 때문에, 기체 상태의 제2 열 매체를 유로(27a, 27b)를 통해 제2 유통부(124)까지 유통시킬 수 있다. 그리고, 제2 유통부(124)를 응축기로서 기능시켜, 제2 유통부(124)에서 제2 열 매체를 응축시킴으로써, 제2 유통부(124)에 열에너지를 공급할(자세하게는 제2 유통부(124)를 가열할) 수 있다.

·제2 순환 회로(320)는 제2 유통부(124)를 유통하여 액화된 제2 열 매체가 유로(329)를 통해 공급되어, 액체 상태의 제2 열 매체를 팽창시켜 무화시키는 제2 팽창부(121)와, 제2 팽창부(121)에 의해 무화된 제2 열 매체를 증발시켜 제2 압축기(122)로 공급하는 증발기(324)를 구비하고 있다. 이 때문에, 제2 유통부(124)를 유통하여 액화된 제2 열 매체를 증발시켜, 기체 상태의 제2 열 매체를 제2 압축기(122)로 공급할 수 있다.

·제1 응축기(313)는 제1 수온의 냉각수와 제1 열 매체에서 열 교환시켜 제1 열 매체를 응축시키고, 증발기(324)는 제1 수온보다 높은 제2 수온의 냉각수와 제2 열 매체에서 열 교환시켜 제2 열 매체를 증발시킨다. 이러한 구성에 따르면, 복수의 온도의 냉각수를 이용 가능한 경우에, 제1 수온의 냉각수를 제1 응축기(313)에 이용하고, 제1 수온보다 높은 제2 수온의 냉각수를 증발기(324)에 이용할 수 있다. 따라서, 복수의 온도의 냉각수를 유효하게 이용함으로써, 온도 제어 시스템(400)의 소비 에너지를 감소시킬 수 있다.

또한, 제3 실시형태를 이하와 같이 변경하여 실시할 수도 있다. 제3 실시형태와 동일한 부분에 대해서는, 동일 부호를 붙임으로써 설명을 생략한다.

·제어부(80)는 열 교환기(93)부터 제3 유통부(133)까지 제3 분배 밸브(135)에 의해 제3 열 매체를 유통시키고 있는 경우, 제1 팽창부(111)로부터 공급된 제1 열 매체를 제1 분배 밸브(12)에 의해 제1 축열 유닛(16)에 유통시킬 수 있다. 제어부(80)는 열 교환기(93)부터 제4 유통부(134)까지 제3 분배 밸브(135)에 의해 제3 열 매체를 유통시키고 있는 경우, 제2 압축기(122)로부터 공급된 제2 열 매체를 제2 분배 밸브(22)에 의해 제2 축열 유닛(26)에 유통시킬 수 있다.

·도 5에 나타내는 바와 같이, 제2 수온의 냉각수는 제1 수온의 냉각수가 소정 부재(95)의 냉각에 사용됨으로써 가열된 냉각수일 수 있다. 소정 부재(95)는 예를 들면, 반도체 제조 장치(90)와 함께 공장 내에 마련된 가열로 등의 부재일 수 있고, 반도체 제조 장치(90)의 챔버를 냉각하는 부재 등일 수도 있다. 상기 수로(315a)와 소정 부재(95)가 수로(317)에 의해 접속되어 있다. 소정 부재(95)와 증발기(324)가 수로(327a)에 의해 접속되어 있다. 증발기(324)의 유출 포트에는 수로(327b)가 접속되어 있다.

상기 구성에 따르면, 소정 부재(95)의 냉각에 사용됨으로써 제1 수온으로부터 제2 수온까지 상승한 냉각수를 제2 수온의 냉각수로서 유효하게 이용할 수 있다. 이 때문에, 공장 등에서 제1 수온의 냉각수만이 공급되고 있는 경우라도, 제2 수온의 냉각수를 온도 제어 시스템(400)에 공급할 수 있다.

·도 6에 나타내는 바와 같이, 온도 제어 시스템(400)은 제1 응축기(313)에 공급되는 냉각수를, 증발기(324)를 유통한 냉각수에 의해 냉각하는 프리쿨러(311)와, 증발기(324)에 공급되는 냉각수를, 제1 응축기(313)를 유통한 냉각수에 의해 가열하는 프리히터(321)를 구비할 수도 있다. 구체적으로는, 제1 응축기(313)와 프리쿨러(311)가 수로(315a)에 의해 접속되어 있다. 프리쿨러(311)와 수로(315)가 수로(315d)에 의해 접속되어 있다. 수로(315)와 프리히터(321)가 수로(315e)에 의해 접속되어 있다. 제수 밸브(315c)와 프리히터(321)가 수로(315b)에 의해 접속되어 있다. 프리히터(321)와 수로(325)가 수로(325c)에 의해 접속되어 있다. 프리쿨러(311)와 수로(325)가 수로(325d)에 의해 접속되어 있다. 그리고, 수로(315)로부터 제1 온도(예를 들면, 30℃)의 냉각수가 공급되며, 순환 후의 냉각수가 수로(325)로부터 배출된다.

상기 구성에 따르면, 제1 응축기(313)는 냉각수와 제1 열 매체에서 열 교환시켜 제1 열 매체를 응축시키기 때문에, 제1 응축기(313)에서는 온도가 낮은 냉각수가 요구되며, 제1 응축기(313)를 유통하기 전후에 냉각수의 온도가 상승한다(예를 들면, 35℃가 된다). 증발기(324)는 냉각수와 제2 열 매체에서 열 교환시켜, 제2 열 매체를 증발시키기 때문에, 증발기(324)에서는 온도가 높은 냉각수가 요구되며, 증발기(324)를 유통기 전후에 냉각수의 온도가 하강한다(예를 들면, 25℃가 된다).

여기서, 온도 제어 시스템(400)은 제1 응축기(313)에 공급되는 냉각수를, 증발기(324)를 유통한 냉각수에 의해 냉각하는 프리쿨러(311)를 구비하고 있다. 이 때문에, 증발기(324)를 유통하여 온도가 하강한 냉각수를, 제1 응축기(313)에 공급되는 냉각수를 냉각하기 위해서 유효하게 이용할 수 있다. 또한, 온도 제어 시스템(400)은 증발기(324)에 공급되는 냉각수를, 제1 응축기(313)를 유통한 냉각수에 의해 가열하는 프리히터(321)를 구비하고 있다. 이 때문에, 제1 응축기(313)를 유통하여 온도가 상승한 냉각수를, 증발기(324)에 공급되는 냉각수를 가열하기 위해서 유효하게 이용할 수 있다. 따라서, 온도 제어 시스템(400)의 소비 에너지를 감소시킬 수 있다.

(제4 실시형태)

이하, 제4 실시형태에 대해서, 제3 실시형태와의 차이점을 중심으로 설명한다. 또한, 제1∼제3 실시형태와 동일한 부분에 대해서는, 동일 부호를 붙임으로써 설명을 생략한다.

도 7에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 온도 제어 시스템(500)은 제3 실시형태의 온도 제어 시스템(400)에 있어서, 제3 분배 밸브(135)를 제4 분배 밸브(435)로 변경하고 있다.

제4 분배 밸브(435)(조정부)는 커먼 포트, H포트, B포트 및 C포트를 구비하는 4방 밸브이다. C포트에는 유로(235)가 접속되어 있다. 유로(235)는 제1 축열 유닛(16)의 제1 방열 유통부(16c)에 접속되어 있다. B포트에는 유로(239)가 접속되어 있다. 유로(239)는 합류점(P1)에 있어서 유로(135a)에 접속되어 있다. 유로(239)에는 제3 역지 밸브(138)가 마련되어 있다. 제3 역지 밸브(138)는 제4 분배 밸브(435)로부터 합류점(P1)으로의 제3 열 매체의 유통을 허용하고, 합류점(P1)으로부터 제4 분배 밸브(435)로의 제3 열 매체의 유통을 금지한다. H포트에는 유로(237)가 접속되어 있다. 유로(237)는 제2 축열 유닛(26)의 제2 방열 유통부(26c)에 접속되어 있다.

제4 분배 밸브(435)는 유로(135b)로부터 유로(235)로 흐르는 제3 열 매체의 유량과, 유로(239)로 흐르는 제3 열 매체의 유량과, 유로(237)로 흐르는 제3 열 매체의 유량의 비를 연속적으로 변경한다. 즉, 제4 분배 밸브(435)는 열 교환기(93)부터 제1 방열 유통부(16c) 및 제3 유통부(133)까지 유통하는 제3 열 매체와, 열 교환기(93)부터 제3 유통부(133) 및 제4 유통부(134)를 통하지 않고 열 교환기(93)까지 돌아오는 제3 열 매체와, 열 교환기(93)부터 제2 방열 유통부(26c) 및 제4 유통부(134)까지 유통하는 제3 열 매체의 비율을 변경한다. 제4 분배 밸브(435)는 유로(135b)로부터 유로(235)로 제3 열 매체가 100% 흐르는 상태와, 유로(135b)로부터 유로(235, 239)로 제3 열 매체가 흐르는 상태와, 유로(135b)로부터 유로(239)로 제3 열 매체가 100% 흐르는 상태와, 유로(135b)로부터 유로(239, 237)로 제3 열 매체가 흐르는 상태와, 유로(135b)로부터 유로(237)로 제3 열 매체가 100% 흐르는 상태의 사이에서 연속적으로 상태를 변경한다. 제4 분배 밸브(435)에서는, 펌프(32)로부터 공급된 제3 열 매체를, 유로(235)와 유로(239)와 유로(237)에 분배하는 비율에 상관없이, 제3 열 매체의 압력 손실이 일정하다.

제4 분배 밸브(435)의 분배 비율에 상관없이, 펌프(32)의 부하가 변화하지 않기 때문에, 펌프(32)는 일정한 구동 상태에서 구동된다. 이로써, 펌프(32)는 제3 순환 회로(430)에 제3 열 매체를 순환시킨다. 제3 순환 회로(430)는 제3 열 매체를 저류하는 탱크를 구비하고 있지 않다. 또한, 유로(133a), 유로(134a) 및 유로(135a)에 의해 제3 왕로가 구성되어 있다. 유로(135b), 유로(235), 유로(236), 유로(237) 및 유로(238)에 의해 제3 복로가 구성되어 있다.

제어부(80)는 하부 전극(92)의 온도를 설정 온도로 제어한다. 제어부(80)는 하부 전극(92)의 설정 온도 및 온도 센서(94)의 검출 결과에 근거하여, 제4 분배 밸브(435)의 분배 비율을 제어한다.

이상, 상술한 본 실시형태는 이하의 이점을 갖는다. 또한, 여기에서는, 제3 실시형태와 다른 이점만을 서술한다.

·제3 유통부(133)가 제1 유통부(114)로부터 받는 열에너지와, 열 교환기(93)로 되돌리는 열에너지와, 제4 유통부(134)가 제2 유통부(124)로부터 받는 열에너지의 비율을 제4 분배 밸브(435)에 의해 변경할 수 있다. 더욱이, 열 교환기(93)부터 제3 유통부(133) 및 제4 유통부(134)까지 제3 열 매체를 유통시키지 않고, 열 교환기(93)로부터 유출된 제3 열 매체를 열 교환기(93)에 그대로 되돌리는 상태를 실현할 수 있다.

(제5 실시형태)

이하, 제5 실시형태에 대해서, 제1 실시형태와의 차이점을 중심으로 설명한다. 또한, 제1∼제4 실시형태와 동일한 부분에 대해서는, 동일 부호를 붙임으로써 설명을 생략한다.

도 8에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 온도 제어 시스템(600)은 제1 실시형태의 온도 제어 시스템(200)에 있어서의 제2 순환 회로(120)를 제2 순환 회로(20)로 변경하고 있다.

제1 순환 회로(110)는 상기 제1 열 매체가 순환하는 회로이다. 제2 순환 회로(20)는 제1 순환 회로(110)로부터 독립되어 있으며, 제2 열 매체가 순환하는 회로이다. 제2 열 매체는 예를 들면, 에틸렌글리콜 60% 및 물 40%로 이루어지는 액체이다. 제3 순환 회로(130)는 제1 순환 회로(110) 및 제2 순환 회로(20)로부터 독립되어 있으며, 상기 제3 열 매체가 순환하는 회로이다.

제2 순환 회로(20)는 제2 칠러(21), 제2 유통부(124) 등을 구비하고 있다.

제2 칠러(21)(제2 조정 장치)는 탱크(21a), 펌프(21b) 등을 구비하고 있다. 제2 칠러(21)는 제2 열 매체의 온도를 제1 온도보다 높은 90℃(제2 온도)로 조정한다. 탱크(21a)(제2 탱크)는 90℃로 조정된 제2 열 매체를 저류한다. 펌프(21b)는 탱크(21a)에 저류된 제2 열 매체를 유로(27)로 토출한다. 유로(27)는 제2 유통부(124)에 접속되어 있다. 제2 유통부(124)는 열 교환기(132)의 내부에 마련되어 있으며, 제2 열 매체가 유통한다.

제2 유통부(124)에는 유로(28)가 접속되어 있다. 유로(28)는 제2 칠러(21)의 탱크(21a)에 접속되어 있다. 또한, 유로(27)에 의해 제2 왕로가 구성되어 있다. 유로(28)에 의해 제2 복로가 구성되어 있다.

이상, 상술한 본 실시형태는 이하의 이점을 갖는다. 또한, 여기에서는, 제1 실시형태와 다른 이점만을 서술한다.

·제2 순환 회로(20)는 제2 칠러(21)를 구비하고 있다. 제2 칠러(21)는 제1 온도보다 높은 제2 온도의 제2 열 매체를 공급한다. 이 때문에, 열 교환에 사용하는 제2 온도의 제2 열 매체를 공급할 수 있다. 제2 순환 회로(20)는 제2 열 매체가 유통하는 제2 유통부(124)와, 제2 칠러(21)로부터 공급된 제2 열 매체를 제2 유통부(124)까지 유통시키는 유로(27)와, 제2 유통부(124)를 유통한 제2 열 매체를 제2 칠러(21)까지 유통시키는 유로(28)를 구비하고 있다. 이 때문에, 제2 열 매체를 통해 제2 유통부(124)까지 열에너지를 공급할 수 있다. 여기서, 제3 열 매체의 사용 가능한 온도 범위보다 사용 가능한 온도 범위가 좁은 제2 열 매체를 사용하고 있기 때문에, 제2 열 매체로서 저가의 열 매체를 사용할 수 있다.

또한, 제2 칠러(21)의 탱크(21a)를 생략할 수도 있다.

(제6 실시형태)

이하, 제6 실시형태에 대해서, 제1 실시형태와의 차이점을 중심으로 설명한다. 또한, 제1∼제5 실시형태와 동일한 부분에 대해서는, 동일 부호를 붙임으로써 설명을 생략한다.

도 9에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 온도 제어 시스템(700)은 제1 실시형태의 온도 제어 시스템(200)에 있어서의 제2 순환 회로(120)를 제2 순환 회로(620)로 변경하고 있다.

제1 순환 회로(110)는 상기 제1 열 매체가 순환하는 회로이다. 제2 순환 회로(620)는 제1 순환 회로(110)로부터 독립되어 있으며, 제2 열 매체가 순환하는 회로이다. 제2 열 매체는 예를 들면, 에틸렌글리콜 60% 및 물 40%로 이루어지는 액체이다. 제2 열 매체는 비교적 저가이다. 제3 순환 회로(130)는 제1 순환 회로(110) 및 제2 순환 회로(620)로부터 독립되어 있으며, 상기 제3 열 매체가 순환하는 회로이다.

제3 열 매체의 사용 가능한 하한 온도는 제2 열 매체의 사용 가능한 하한 온도보다 낮다. 제3 열 매체의 사용 가능한 상한 온도는 제2 열 매체의 사용 가능한 상한 온도보다 높다. 즉, 제3 열 매체의 사용 가능한 온도 범위는 제2 열 매체의 사용 가능한 온도 범위보다 넓다. 이 때문에, 제3 열 매체는 제2 열 매체보다 고가이다.

제2 순환 회로(620)는 히터(621), 제2 유통부(124) 등을 구비하고 있다.

히터(621)(제2 조정 장치)는 발열량을 제어 가능한 히터이다. 히터(621)는 전열선 히터나 세라믹 히터 등(도시 생략)과, 제2 열 매체를 유통시키는 유로(621a)를 구비하고 있으며, 유로(621a)를 유통하는 제2 열 매체를 가열한다. 히터(621)의 가열 상태는 제어부(80)에 의해 제어된다.

히터(621)의 유로(621a)와 제2 유통부(124)가 유로(627)에 의해 접속되어 있다. 펌프(622)는 유로(627)를 통해 히터(621)의 유로(621a)로부터 제2 유통부(124)로 제2 열 매체를 토출한다. 제2 유통부(124)는 열 교환기(132)의 내부에 마련되어 있으며, 제2 열 매체가 유통한다. 제2 유통부(124)와 유로(621a)가 유로(628)에 의해 접속되어 있다. 또한, 유로(627)에 의해 제2 왕로가 구성되어 있다. 유로(628)에 의해 제2 복로가 구성되어 있다.

이상, 상술한 본 실시형태는 이하의 이점을 갖는다. 또한, 여기에서는, 제1 실시형태와 다른 이점만을 서술한다.

·제2 순환 회로(620)는 발열량을 제어 가능한 히터(621)를 포함하기 때문에, 제2 열 매체의 온도를 제2 온도로 조정해서 공급할 수 있다. 이 경우, 제2 순환 회로(620)에서는, 히터(621)에 의해 가열되는 열 매체와 제2 유통부(124)까지 유통시키는 열 매체를 공통의 제2 열 매체로 할 수 있기 때문에, 압축, 무화 및 기화가 이루어지는 열 매체와 제2 열 매체에서 열 교환하는 구성이 필요없다. 따라서, 제2 순환 회로(620)의 구성을 간결하게 할 수 있다. 여기서, 제3 열 매체의 사용 가능한 온도 범위보다 사용 가능한 온도 범위가 좁은 제2 열 매체를 사용하고 있기 때문에, 제2 열 매체로서 저가의 열 매체를 사용할 수 있다.

(제7 실시형태)

이하, 제7 실시형태에 대해서, 제1 실시형태와의 차이점을 중심으로 설명한다. 또한, 제1∼제6 실시형태와 동일한 부분에 대해서는, 동일 부호를 붙임으로써 설명을 생략한다.

도 10에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 온도 제어 시스템(800)은 제1 실시형태의 온도 제어 시스템(200)의 제2 순환 회로(120) 대신, 하부 전극(92)을 직접 가열하는 히터(96)를 구비하고 있다.

제1 순환 회로(110)는 상기 제1 열 매체가 순환하는 회로이다. 제3 순환 회로(130)는 제1 순환 회로(110)로부터 독립되어 있으며, 상기 제3 열 매체가 순환하는 회로이다.

히터(96)는 발열량을 제어 가능한 히터이다. 히터(96)는 전열선 히터나 세라믹 히터 등을 구비하고 있으며, 하부 전극(92)에 일체화되어 있다. 히터(96)의 가열 상태는 제어부(80)(조정부)에 의해 제어된다.

제5 분배 밸브(35)(조정부)는 커먼 포트, A포트 및 B포트를 구비하는 3방 밸브이다. 제3 유통부(133)와 제5 분배 밸브(35)의 커먼 포트가 유로(36)에 의해 접속되어 있다. 제5 분배 밸브(35)의 A포트와 열 교환기(93)의 유입 포트가 유로(37)에 의해 접속되어 있다. 유로(37)에는 유량계(33)가 마련되어 있다. 유량계(33)는 유로(37)를 흐르는 제3 열 매체의 유량을 계측한다.

열 교환기(93)의 유출 포트와 제3 유통부(133)가 유로(39)에 의해 접속되어 있다. 제5 분배 밸브(35)의 B포트와 유로(39)가 유로(38)에 의해 접속되어 있다. 유로(39)에는 펌프(32)가 마련되어 있다. 펌프(32)는 유로(39)에 있어서, 열 교환기(93) 측으로부터 제3 열 매체를 흡입하여, 제3 유통부(133) 측으로 토출한다.

제5 분배 밸브(35)는 유로(36)로부터 유로(37)로 흐르는 제3 열 매체의 유량과, 유로(38)로 흐르는 제3 열 매체의 유량의 비를 연속적으로 변경한다. 즉, 제5 분배 밸브(35)는 제3 유통부(133)부터 열 교환기(93)까지 유통하는 제3 열 매체와, 제3 유통부(133)로부터 열 교환기(93)를 유통시키지 않고 제3 유통부(133)로 되돌리는 제3 열 매체의 비율을 변경한다. 제5 분배 밸브(35)는 제3 유통부(133)로부터 열 교환기(93)로 제3 열 매체가 100% 흐르는 상태와, 제3 유통부(133)로부터 열 교환기(93)를 유통시키지 않고 제3 유통부(133)로 제3 열 매체를 100% 되돌리는 상태의 사이에서 연속적으로 상태를 변경한다. 제5 분배 밸브(35)에서는, 제3 유통부(133)로부터 공급된 제3 열 매체를 열 교환기(93)에 분배하는 비율에 상관없이, 제3 열 매체의 압력 손실이 일정하다.

제5 분배 밸브(35)의 분배 비율에 상관없이, 펌프(32)의 부하가 변화하지 않기 때문에, 펌프(32)는 일정한 구동 상태에서 구동된다. 이로써, 펌프(32)는 제3 순환 회로(730)에 제3 열 매체를 순환시킨다. 제3 순환 회로(730)는 제3 열 매체를 저류하는 탱크를 구비하고 있지 않다. 또한, 유로(36) 및 유로(37)에 의해 제3 왕로가 구성되어 있다. 유로(39)에 의해 제3 복로가 구성되어 있다.

이상, 상술한 본 실시형태는 이하의 이점을 갖는다. 또한, 여기에서는, 제1 실시형태와 다른 이점만을 서술한다.

·히터(96)는 하부 전극(92)을 가열하여, 발열량을 제어 가능하다. 이 때문에, 열 매체를 이용하지 않고, 하부 전극(92)을 직접 가열할 수 있으며, 구성을 간결하게 할 수 있다.

·온도 제어 시스템(800)은 제1 유통부(114)와 제3 유통부(133)에서 교환하는 열량을 조정하는 제5 분배 밸브(35)를 구비하고 있다. 이 때문에, 제5 분배 밸브(35)에 의해 제3 유통부(133)에 공급하는 열에너지를 조정할 수 있다. 또한, 온도 제어 시스템(800)은 히터(96)의 발열량을 조정하는 제어부(80)를 구비하고 있다. 이 때문에, 제어부(80)에 의해 히터(96)로부터 하부 전극(92)에 직접 공급하는 열에너지를 조정할 수 있다. 따라서, 하부 전극(92)의 온도를 제어할 수 있다. 여기서, 상기한 바와 같이, 제3 순환 회로(730)를 순환하는 제3 열 매체의 양을 감소시킬 수 있다. 따라서, 제3 열 매체의 온도를 신속하게 변화시킬 수 있으며, 하부 전극(92)의 온도를 제어하는 응답성을 향상시킬 수 있다.

(제8 실시형태)

이하, 제8 실시형태에 대해서, 제5 실시형태와의 차이점을 중심으로 설명한다. 또한, 제1∼제7 실시형태와 동일한 부분에 대해서는, 동일 부호를 붙임으로써 설명을 생략한다.

도 11에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 통합 온도 제어 시스템(900)은 제5 실시형태의 온도 제어 시스템(600)을 3개(복수) 구비하고 있다. 다만, 통합 온도 제어 시스템(900)은 3세트인 제1 팽창부(111), 제1 압축기(112), 제1 응축기(113) 및 제1 팬(115) 대신, 대형의 1세트인 제1 팽창부(811), 제1 압축기(812), 제1 응축기(813) 및 제1 팬(815)을 구비하고 있다.

1세트인 제1 팽창부(811), 제1 압축기(812), 제1 응축기(813) 및 제1 팬(815)은 1세트인 제1 팽창부(111), 제1 압축기(112), 제1 응축기(113) 및 제1 팬(115)의 10∼100배의 냉각 능력을 갖고 있다. 제1 팽창부(811)는 무화된 제1 열 매체를 유로(817)(제1 왕로)를 통해 커먼 유로(816)로 토출한다. 커먼 유로(816)(제1 왕로)는 3개(복수)의 상기 유로(117)에 분기되어 있다. 각 유로(117)는 각 온도 제어 시스템(600)의 제1 유통부(114)에 접속되어 있다.

각 온도 제어 시스템(600)의 유로(118)는 커먼 유로(814)(제1 복로)에 접속되어 있다. 커먼 유로(814)와 제1 압축기(812)가 유로(818)(제1 복로)에 의해 접속되어 있다.

이상, 상술한 본 실시형태는 이하의 이점을 갖는다. 또한, 여기에서는, 제5 실시형태와 다른 이점만을 서술한다.

·무화된 제1 온도의 제1 열 매체를 공급하기 위한 제1 팽창부(811), 제1 압축기(812) 및 제1 응축기(813)를 복수의 온도 제어 시스템(600)에 있어서 1세트로 취합할 수 있다. 이 때문에, 복수의 온도 제어 시스템(600)을 구비하는 통합 온도 제어 시스템(900)의 구성을 간결하게 할 수 있다. 또한, 통합 온도 제어 시스템(900)은 수십∼수백의 온도 제어 시스템(600)을 구비하는 경우가 있으며, 이러한 경우에 상기 효과는 현저해진다.

·온도 제어 시스템(600)은 제1 유통부(114)와 제3 유통부(133)에서 교환하는 열량을 제3 분배 밸브(135)에 의해 조정하여, 하부 전극(92)의 온도를 제어한다. 이 때문에, 제1 팽창부(811)는 무화된 일정한 제1 온도의 제1 열 매체를 공급하면 되며, 하부 전극(92)의 목표 온도의 변화에 따라서 제1 열 매체의 온도를 변화시킬 필요가 없다. 따라서, 복수의 온도 제어 시스템(600)에 대하여 1세트인 제1 팽창부(811), 제1 압축기(812) 및 제1 응축기(813)가 마련된 구성이더라도, 각 온도 제어 시스템(600)의 하부 전극(92)의 온도를 제어할 수 있다.

또한, 3개(복수)의 제어부(80) 대신 1개의 통합 제어부를 마련할 수도 있다. 그 경우, 통합 제어부는 각 온도 제어 시스템(600)의 설정 온도 및 온도 센서(94)의 검출 결과에 따라서, 제1 압축기(812)의 구동 상태를 제어할 수 있다.

또한, 제1 응축기(813)와 제1 팽창부(811)의 사이에 제1 열 매체를 저류하는 탱크가 마련되어 있을 수 있다. 도 2의 제1 순환 회로(110)와 마찬가지로, 제1 압축기(812)를 바이패스하여 프리쿨링을 실시할 수도 있다.

또한, 상기한 각 실시형태를 이하와 같이 변경하여 실시할 수도 있다. 상기한 각 실시형태와 동일한 부분에 대해서는, 동일 부호를 붙임으로써 설명을 생략한다.

·제2 축열 유닛(26)의 제2 축열재(26a)가 90℃(제2 온도)보다 낮은 80℃(제4 온도)에서 고체와 액체의 사이에서 상태 변화하도록 할 수 있다. 이 경우, 제어부(80)는 80℃보다 높은 온도의 제2 열 매체를 제2 분배 밸브(22)에 의해 제2 축열 유닛(26)에 유통시킴으로써, 제2 축열재(26a)를 80℃에서 액체로 변화시켜, 제2 축열 유닛(26)에 잠열(열에너지)을 비축할 수 있다. 그리고, 제2 방열 유통부(26c)에 80℃보다 낮은 온도의 제2 열 매체(제3 열 매체)가 유통할 경우, 제2 축열재(26a)에 비축된 열에너지를 제2 열 매체(제3 열 매체)의 가열에 이용할 수 있다.

·제어 대상은 하부 전극(92)에 한하지 않으며, 반도체 제조 장치(90)의 상부 전극(91)일 수 있다. 또한, 상기한 각 온도 제어 시스템을 적용하는 대상은 반도체 제조 장치(90)에 한하지 않으며, 다른 제조 장치나 처리 장치 등일 수 있다.

본 개시는 실시형태에 준거하여 기술되었지만, 본 개시는 해당 실시형태나 구조에 한정되는 것은 아니라고 이해된다. 본 개시는 각종 변형예나 균등 범위 내의 변형도 포함한다. 더불어, 각종 조합이나 형태, 나아가서는, 그것들에 한 요소만, 그 이상 혹은 그 이하를 포함하는 다른 조합이나 형태도 본 명시된 범주나 사상 범위에 들어가는 것이다.

12 제1 분배 밸브(조정부) 14 제1 유통부
16 제1 축열 유닛(제1 축열부) 16a 제1 축열재
16b 제1 축열 유통부 16c 제1 방열 유통부
20 제2 순환 회로 21 제2 칠러(제2 조정 장치)
21a 탱크(제2 탱크) 22 제2 분배 밸브(조정부)
24 제2 유통부 26 제2 축열 유닛(제2 축열부)
26a 제2 축열재 26b 제2 축열 유통부
26c 제2 방열 유통부 35 제5 분배 밸브(조정부)
80 제어부(제어부, 조정부) 90 반도체 제조 장치
92 하부 전극(제어 대상) 93 열 교환기(열 교환부)
95 소정 부재 96 히터
110 제1 순환 회로 111 제1 팽창부
112 제1 압축기(제1 팽창부) 113 제1 응축기(제1 응축부)
114 제1 유통부 118a 바이패스 유로
118b 개폐 밸브 120 제2 순환 회로
121 제2 팽창부 122 제2 압축기(제2 압축부)
123 제2 응축기(제2 응축부) 124 제2 유통부
128a 바이패스 유로 128b 개폐 밸브
130 제3 순환 회로 131 열 교환기
132 열 교환기 133 제3 유통부
134 제4 유통부 135 제3 분배 밸브(조정부)
200 온도 제어 시스템 210 제1 순환 회로
220 제2 순환 회로 230 제3 순환 회로
300 온도 제어 시스템 310 제1 순환 회로
311 프리쿨러 314 개폐 밸브
316 접속 유로 320 제2 순환 회로
321 프리히터 322 개폐 밸브
324 증발기(증발부) 326 접속 유로
400 온도 제어 시스템 430 제3 순환 회로
435 제4 분배 밸브(조정부) 500 온도 제어 시스템
600 온도 제어 시스템 621 히터(제2 조정 장치)
700 온도 제어 시스템 800 온도 제어 시스템
811 제1 팽창부 812 제1 압축기(제1 압축부)
813 제1 응축기(제1 응축부) 900 통합 온도 제어 시스템

Claims (19)

1. 제어 대상의 온도를 제어하는 온도 제어 시스템으로서,
   제1 열 매체가 순환하는 제1 순환 회로와,
   상기 제1 순환 회로로부터 독립되어 있으며, 제2 열 매체가 순환하는 제2 순환 회로와,
   상기 제1 순환 회로 및 상기 제2 순환 회로로부터 독립되어 있으며, 상기 제1 열 매체 및 상기 제2 열 매체의 사용 가능한 온도 범위보다 사용 가능한 온도 범위가 넓은 제3 열 매체가 순환하는 제3 순환 회로를 구비하고,
   상기 제1 순환 회로는,
   액체 상태의 상기 제1 열 매체를 팽창시켜 무화시키는 제1 팽창부와,
   상기 제1 열 매체가 유통하는 제1 유통부와,
   상기 제1 팽창부에 의해 무화된 제1 온도의 상기 제1 열 매체를 상기 제1 유통부까지 유통시키는 제1 왕로와,
   기체 상태의 상기 제1 열 매체를 압축하는 제1 압축부와,
   상기 제1 유통부를 유통하여 기화된 상기 제1 열 매체를 상기 제1 압축부까지 유통시키는 제1 복로와,
   상기 제1 압축부에 의해 압축된 기체 상태의 상기 제1 열 매체를 응축시켜, 상기 제1 팽창부로 공급하는 제1 응축부,
   를 구비하며,
   상기 제2 순환 회로는,
   상기 제1 온도보다 높은 제2 온도의 상기 제2 열 매체를 공급하는 제2 조정 장치와,
   상기 제2 열 매체가 유통하는 제2 유통부와,
   상기 제2 조정 장치로부터 공급된 상기 제2 열 매체를 상기 제2 유통부까지 유통시키는 제2 왕로와,
   상기 제2 유통부를 유통한 상기 제2 열 매체를 상기 제2 조정 장치까지 유통시키는 제2 복로를 구비하며,
   상기 제3 순환 회로는,
   상기 제3 열 매체가 유통하여, 상기 제1 유통부와 열 교환하는 제3 유통부와,
   상기 제3 열 매체가 유통하여, 상기 제2 유통부와 열 교환하는 제4 유통부와,
   상기 제3 유통부 및 상기 제4 유통부부터 상기 제어 대상과 열 교환하는 열 교환부까지 상기 제3 열 매체를 유통시키는 제3 왕로와,
   상기 열 교환부부터 상기 제3 유통부 및 상기 제4 유통부까지 상기 제3 열 매체를 유통시키는 제3 복로를 구비하고, 상기 제3 열 매체를 저류하는 탱크를 구비하고 있지 않으며,
   상기 온도 제어 시스템은, 상기 제1 유통부와 상기 제3 유통부에서 교환하는 열량 및 상기 제2 유통부와 상기 제4 유통부에서 교환하는 열량을 조정하는 조정부를 구비하고 있는, 온도 제어 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 조정부는, 상기 제1 압축부의 구동 상태를 제어하는 구동 제어부를 포함하는, 온도 제어 시스템.
3. 제2항에 있어서,
   상기 제1 순환 회로는, 상기 제1 압축부를 바이패스하여 상기 제1 복로로부터 상기 제1 응축부로 상기 기화된 상기 제1 열 매체를 유통시키는 바이패스 유로와, 상기 바이패스 유로를 개폐하는 개폐 밸브를 포함하며,
   상기 구동 제어부는, 상기 개폐 밸브가 열린 경우에, 상기 제1 압축부를 정지시키는, 온도 제어 시스템.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제1 순환 회로는, 상기 제1 압축부와 상기 제1 응축부의 사이를 상기 제1 왕로에 접속하고, 상기 제1 압축부에 의해 압축된 기체 상태의 상기 제1 열 매체를 상기 제1 왕로에 유통시키는 접속 유로와, 상기 접속 유로를 개폐하는 개폐 밸브를 포함하는, 온도 제어 시스템.
5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제2 조정 장치는,
   액체 상태의 상기 제2 열 매체를 팽창에 의해 무화시켜, 상기 제2 왕로에 공급하는 제2 팽창부와,
   상기 제2 유통부를 유통하여 기화된 상기 제2 열 매체가 상기 제2 복로를 통해 공급되며, 기체 상태의 상기 제2 열 매체를 압축하는 제2 압축부와,
   상기 제2 압축부에 의해 압축된 기체 상태의 상기 제2 열 매체를 응축시켜, 상기 제2 팽창부에 공급하는 제2 응축부를 구비하고 있는, 온도 제어 시스템.
6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제2 조정 장치는,
   기체 상태의 상기 제2 열 매체를 압축하여, 상기 제2 왕로로 공급하는 제2 압축부와,
   상기 제2 유통부를 유통하여 액화된 상기 제2 열 매체가 상기 제2 복로를 통해 공급되며, 액체 상태의 상기 제2 열 매체를 팽창시켜 무화시키는 제2 팽창부와,
   상기 제2 팽창부에 의해 무화된 상기 제2 열 매체를 증발시켜, 상기 제2 압축부로 공급하는 증발부를 구비하고 있는, 온도 제어 시스템.
7. 제6항에 있어서,　
   상기 제1 응축부는, 제1 수온의 냉각수와 상기 제1 열 매체에서 열 교환시켜, 상기 제1 열 매체를 응축시키고,
   상기 증발부는, 상기 제1 수온보다 높은 제2 수온의 냉각수와 상기 제2 열 매체에서 열 교환시켜, 상기 제2 열 매체를 증발시키는, 온도 제어 시스템.
8. 제7항에 있어서,
   상기 제2 수온의 냉각수는, 상기 제1 수온의 냉각수가 소정 부재의 냉각에 사용됨으로써 가열된 냉각수인, 온도 제어 시스템.
9. 제6항에 있어서,
   상기 제1 응축부는, 냉각수와 상기 제1 열 매체에서 열 교환시켜, 상기 제1 열 매체를 응축시키고,
   상기 증발부는, 냉각수와 상기 제2 열 매체에서 열 교환시켜, 상기 제2 열 매체를 증발시키며,
   상기 제1 응축부에 공급되는 상기 냉각수를, 상기 증발부를 유통한 상기 냉각수에 의해 냉각하는 프리쿨러와,
   상기 증발부에 공급되는 상기 냉각수를, 상기 제1 응축부를 유통한 상기 냉각수에 의해 가열하는 프리히터를 구비하는, 온도 제어 시스템.
10. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 조정 장치는, 발열량을 제어 가능한 히터를 포함하는, 온도 제어 시스템.
11. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 순환 회로는,
    상기 제1 열 매체가 유통하여, 제3 온도에 있어서 제1 축열재의 상태 변화에 근거하여 열에너지를 비축하는 제1 축열부를 구비하며,
    상기 제1 왕로는, 상기 제1 팽창부에 의해 무화된 상기 제1 열 매체를 상기 제1 유통부 및 상기 제1 축열부까지 유통시키고,
    상기 제1 복로는, 상기 제1 유통부 및 상기 제1 축열부를 유통하여 기화된 상기 제1 열 매체를 상기 제1 압축부까지 유통시키며,
    상기 제2 순환 회로는,
    상기 제2 열 매체가 유통하여, 상기 제3 온도보다 높은 제4 온도에 있어서 제2 축열재의 상태 변화에 근거하여 열에너지를 비축하는 제2 축열부를 구비하며,
    상기 제2 왕로는, 상기 제2 조정 장치로부터 공급된 상기 제2 열 매체를 상기 제2 유통부 및 상기 제2 축열부까지 유통시키고,
    상기 제2 복로는, 상기 제2 유통부 및 상기 제2 축열부를 유통한 상기 제2 열 매체를 상기 제2 조정 장치까지 유통시키는, 온도 제어 시스템.
12. 제11항에 있어서,
    상기 조정부는,
    상기 제1 왕로에 마련되고, 상기 제1 팽창부에 의해 무화된 상기 제1 열 매체를, 상기 제1 유통부와 상기 제1 축열부에 분배하는 비율을 변경하는 제1 분배 밸브와,
    상기 제2 왕로에 마련되고, 상기 제2 조정 장치로부터 공급된 상기 제2 열 매체를, 상기 제2 유통부와 상기 제2 축열부에 분배하는 비율을 변경하는 제2 분배 밸브를 포함하는, 온도 제어 시스템.
13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 분배 밸브 및 상기 제2 분배 밸브를 제어하는 제어부를 구비하며,
    상기 제어부는, 상기 제1 팽창부에 의해 무화된 상기 제1 열 매체를, 상기 제1 분배 밸브에 의해 상기 제1 유통부에 유통시킬 경우, 상기 제2 조정 장치로부터 공급된 상기 제2 열 매체를 상기 제2 분배 밸브에 의해 상기 제2 축열부에 유통시키고, 상기 제2 조정 장치로부터 공급된 상기 제2 열 매체를, 상기 제2 분배 밸브에 의해 상기 제2 유통부에 유통시킬 경우, 상기 제1 팽창부에 의해 무화된 상기 제1 열 매체를, 상기 제1 분배 밸브에 의해 상기 제1 축열부에 유통시키는, 온도 제어 시스템.
14. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조정부는,
    상기 제3 복로에 마련되며, 상기 열 교환부부터 상기 제3 유통부까지 유통하는 상기 제3 열 매체와, 상기 열 교환부부터 상기 제4 유통부까지 유통하는 상기 제3 열 매체의 비율을 변경하는 제3 분배 밸브를 포함하는, 온도 제어 시스템.
15. 제12항에 있어서,
    상기 조정부는,
    상기 제3 복로에 마련되며, 상기 열 교환부부터 상기 제3 유통부까지 유통하는 상기 제3 열 매체와, 상기 열 교환부부터 상기 제4 유통부까지 유통하는 상기 제3 열 매체의 비율을 변경하는 제3 분배 밸브를 포함하고,
    상기 제1 분배 밸브, 상기 제2 분배 밸브 및 상기 제3 분배 밸브를 제어하는 제어부를 구비하며,
    상기 제어부는, 상기 열 교환부부터 상기 제3 유통부까지 상기 제3 분배 밸브에 의해 상기 제3 열 매체를 유통시키지 않을 경우, 상기 제1 팽창부에 의해 무화된 상기 제1 열 매체를, 상기 제1 분배 밸브에 의해 상기 제1 축열부에 유통시키고, 상기 열 교환부부터 상기 제4 유통부까지 상기 제3 분배 밸브에 의해 상기 제3 열 매체를 유통시키지 않을 경우, 상기 제2 조정 장치로부터 공급된 상기 제2 열 매체를, 상기 제2 분배 밸브에 의해 상기 제2 축열부에 유통시키는, 온도 제어 시스템.
16. 제15항에 있어서,
    상기 제3 복로는,
    상기 열 교환부부터 상기 제1 축열부를 통해 상기 제3 유통부까지 상기 제3 열 매체를 유통시키는 제1 중개 복로와,
    상기 열 교환부부터 상기 제2 축열부를 통해 상기 제4 유통부까지 상기 제3 열 매체를 유통시키는 제2 중개 복로를 포함하는, 온도 제어 시스템.
17. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조정부는,
    상기 제3 복로에 마련되며, 상기 열 교환부부터 상기 제3 유통부까지 유통하는 상기 제3 열 매체와, 상기 열 교환부부터 상기 제3 유통부 및 상기 제4 유통부를 통하지 않고 상기 열 교환부까지 돌아오는 상기 제3 열 매체와, 상기 열 교환부부터 상기 제4 유통부까지 유통하는 상기 제3 열 매체의 비율을 변경하는 제4 분배 밸브를 포함하는, 온도 제어 시스템.
18. 제어 대상의 온도를 제어하는 온도 제어 시스템으로서,
    제1 열 매체가 순환하는 제1 순환 회로와,
    상기 제어 대상을 가열하여, 발열량을 제어 가능한 히터와,
    상기 제1 순환 회로로부터 독립되어 있으며, 상기 제1 열 매체의 사용 가능한 온도 범위보다 사용 가능한 온도 범위가 넓은 제3 열 매체가 순환하는 제3 순환 회로를 구비하고,
    상기 제1 순환 회로는,
    액체 상태의 상기 제1 열 매체를 팽창시켜 무화시키는 제1 팽창부와,
    상기 제1 열 매체가 유통하는 제1 유통부와,
    상기 제1 팽창부에 의해 무화된 제1 온도의 상기 제1 열 매체를 상기 제1 유통부까지 유통시키는 제1 왕로와,
    기체 상태의 상기 제1 열 매체를 압축하는 제1 압축부와,
    상기 제1 유통부를 유통하여 기화된 상기 제1 열 매체를 상기 제1 압축부까지 유통시키는 제1 복로와,
    상기 제1 압축부에 의해 압축된 기체 상태의 상기 제1 열 매체를 응축시켜, 상기 제1 팽창부에 공급하는 제1 응축부,
    를 구비하며,
    상기 제3 순환 회로는,
    상기 제3 열 매체가 유통하여, 상기 제1 유통부와 열 교환하는 제3 유통부와,
    상기 제3 유통부부터 상기 제어 대상과 열 교환하는 열 교환부까지 상기 제3 열 매체를 유통시키는 제3 왕로와,
    상기 열 교환부부터 상기 제3 유통부까지 상기 제3 열 매체를 유통시키는 제3 복로를 구비하고, 상기 제3 열 매체를 저류하는 탱크를 구비하고 있지 않으며,
    상기 온도 제어 시스템은 상기 제1 유통부와 상기 제3 유통부에서 교환하는 열량 및 상기 히터의 발열량을 조정하는 조정부를 구비하고 있는, 온도 제어 시스템.
19. 제1 열 매체가 순환하는 제1 순환 회로와,
    상기 제1 순환 회로로부터 독립되어 있으며, 제2 열 매체가 순환하는 제2 순환 회로와,
    상기 제1 순환 회로 및 상기 제2 순환 회로로부터 독립되어 있으며, 상기 제1 열 매체 및 상기 제2 열 매체의 사용 가능한 온도 범위보다 사용 가능한 온도 범위가 넓은 제3 열 매체가 순환하는 제3 순환 회로를 구비하고, 제어 대상의 온도를 제어하는 온도 제어 시스템을 복수 구비하며,
    상기 제1 순환 회로는,
    액체 상태의 상기 제1 열 매체를 팽창시켜 무화시키는 제1 팽창부와,
    상기 제1 열 매체가 유통하는 제1 유통부와,
    상기 제1 팽창부에 의해 무화된 제1 온도의 상기 제1 열 매체를 상기 제1 유통부까지 유통시키는 제1 왕로와,
    기체 상태의 상기 제1 열 매체를 압축하는 제1 압축부와,
    상기 제1 유통부를 유통하여 기화된 상기 제1 열 매체를 상기 제1 압축부까지 유통시키는 제1 복로와,
    상기 제1 압축부에 의해 압축된 기체 상태의 상기 제1 열 매체를 응축시켜, 상기 제1 팽창부에 공급하는 제1 응축부,
    를 구비하며,
    상기 제2 순환 회로는,
    상기 제1 온도보다 높은 제2 온도의 상기 제2 열 매체를 공급하는 제2 조정 장치와,
    상기 제2 열 매체가 유통하는 제2 유통부와,
    상기 제2 조정 장치로부터 공급된 상기 제2 열 매체를 상기 제2 유통부까지 유통시키는 제2 왕로와,
    상기 제2 유통부를 유통한 상기 제2 열 매체를 상기 제2 조정 장치까지 유통시키는 제2 복로를 구비하며,
    상기 제3 순환 회로는,
    상기 제3 열 매체가 유통하여, 상기 제1 유통부와 열 교환하는 제3 유통부와,
    상기 제3 열 매체가 유통하여, 상기 제2 유통부와 열 교환하는 제4 유통부와,
    상기 제3 유통부 및 상기 제4 유통부부터 상기 제어 대상과 열 교환하는 열 교환부까지 상기 제3 열 매체를 유통시키는 제3 왕로와,
    상기 열 교환부부터 상기 제3 유통부 및 상기 제4 유통부까지 상기 제3 열 매체를 유통시키는 제3 복로를 구비하고, 상기 제3 열 매체를 저류하는 탱크를 구비하고 있지 않으며,
    상기 온도 제어 시스템은 상기 제1 유통부와 상기 제3 유통부에서 교환하는 열량 및 상기 제2 유통부와 상기 제4 유통부에서 교환하는 열량을 조정하는 조정부를 구비하고 있으며,
    상기 제1 팽창부, 상기 제1 압축부 및 상기 제1 응축부는 복수의 상기 온도 제어 시스템에 있어서 1세트 마련되어 있는, 통합 온도 제어 시스템.

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