(57)【要約】【課題】外タンクに設けられたサーモモジュールによる温度制御を効率良く行うことができる恒温槽を提供する。【解決手段】内タンク３６は、内タンク３６の底面が外タンク３８の底面と所定の間隔をあけ、且つ内タンク３６の側壁が外タンクの側壁３８と部分的に所定の間隔をあけるように配置され、内タンク３６の底面には底部連通孔４２が設けられ、内タンク３６の底部連通孔４２から間隙４９に流入する液体を、両タンクの側壁間の間隙３５方向に移動させる循環手段４８が設けられ、外タンク３８の側壁の外面の複数箇所には、サーモモジュール５２が設けられ、サーモモジュール５２が設けられている部位であって、且つ両タンクの側壁間における部分的な間隙３５が、循環手段４８によって液体を上方に流通させるための流路４０として複数箇所に設けられ、内タンク３６の上部は、流路４０からの液体が内タンク３６の内部に流入するように設けられている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外タンクと、外タンクの内部に収納された内タンクとを備え、内タンクと外タンクとの間で温度制御の対象となる液体を循環させ、該液体を所定の温度に維持する恒温槽において、
前記内タンクは、内タンクの底面が外タンクの底面と所定の間隔をあけ、且つ内タンクの側壁が外タンクの側壁と部分的に所定の間隔をあけるように配置され、
前記内タンクの底面には、内タンク内部と前記外タンクの底面との間隙と連通する底部連通孔が設けられ、
前記内タンクの底面と前記外タンクの底面との間隙内に配置され、前記内タンクの底部連通孔から前記内タンクの底面と前記外タンクの底面との間隙に流入する液体を、内タンクの側壁と外タンクの側壁との間隙方向に移動させるように動作する羽根車を有する循環手段が設けられ、
前記外タンクの側壁の外面であって、且つ前記内タンクの側壁と前記外タンクの側壁との間において形成された部分的な間隙の外側に該当する複数箇所には、サーモモジュールが設けられ、
前記サーモモジュールが設けられている部位の内側に形成された前記間隙が、前記循環手段によって液体を上方に流通させるための流路として複数箇所に設けられ、
前記内タンクの上部は、前記流路からの液体が内タンクの内部に流入するように設けられていることを特徴とする恒温槽。
【請求項２】
前記内タンクの側壁と前記外タンクの側壁との間に形成された各流路の間には、前記内タンクの周方向に所定の幅を有し、前記サーモモジュールが設けられている部位に液体を流通させる流路を構成するための仕切部材が配置されていることを特徴とする請求項１記載の恒温槽。
【請求項３】
前記仕切部材の底面は、前記内タンクの底面と前記外タンクの底面との間が前記所定の間隔があくように、外タンクの底面から突出して内タンクの底面を支持する支持部材が兼用していることを特徴とする請求項２記載の恒温槽。
【請求項４】
前記外タンクと前記内タンクとは、平面視したときの形状が異なっており、このため内タンクの側壁と外タンクの側壁との間隙が場所によって異なるように設けられ、
前記流路は、内タンクの側壁と外タンクの側壁との間隔が広くなる部位に設けられることを特徴とする請求項１〜請求項３のうちのいずれか１項記載の恒温槽。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、恒温槽に関し、さらに詳細にはタンク内部の液体を所定の温度に保つ恒温槽に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば半導体製造時において用いられる洗浄用等の液体を、所定の温度に維持する恒温槽が従来から知られている（例えば特許文献１参照）。
図６に基づいて、従来の恒温槽について説明する。
恒温槽９を構成するタンク１０内には、所定の温度に保つべき液体１１が貯留されている。このタンク１０内には、内部を冷媒液が流通する冷却用蛇管１２が配置されている。タンク１０内の液体は、この冷却用蛇管１２を介して冷媒液と熱交換されており、タンク１０内の液体の温度が一定に保たれるように設けられている。
【０００３】
また、図７に他の恒温槽の例を示す。
この恒温槽１３のタンク１４の上部および下部のそれぞれには、ヒータ１５およびサーモモジュール１６に接続される配管１７ａ、１７ｂが設けられている。各配管１７ａ，１７ｂは、タンク１４内の液体１１を直接ヒータ１５やサーモモジュール１６へ循環させるように設けられており、配管１７ａの途中には液体１１を循環させるためのポンプ１８が設けられている。
【０００４】
上述の図６に示したような恒温槽では、タンク１０内の液体を循環させずに、冷媒液を循環させており、冷却蛇管１２に接触している部分と冷却蛇管１２から離れている部分の液体に温度差がでてきしまっていた。また、このようなタンク１０にタンク１０内の液体を撹拌させるための撹拌手段（スターラー等）を設けた場合であっても、タンク１０の隅々まで十分に撹拌することは難しく、タンク内にどうしても温度差が生じてしまっていた。
【０００５】
さらに、図７に示したような恒温槽では、タンク１４から液体を取り出して循環させる方式であるので、タンク１４内の液体としてフッ素系不活性液体を用いた場合、フッ素性不活性液体は電気的な絶縁性が極めて高いので、配管内を液体が流通することで配管と液体との摩擦により静電気が発生してしまう。静電気の発生を防止するには、配管を金属製にする必要があるが、金属製配管では恒温槽全体が重量化・大型化してしまい、またコスト的にも不利であった。
【０００６】
また、内タンクと外タンクとから構成される二重壁構造のタンクを採用し、内タンクと外タンクとの間の隙間を利用してタンク内部で液体を流通させる恒温槽も開示されている（例えば、特許文献２参照）。
この特許文献２に開示されている恒温槽によれば、温度制御対象となる液体を流通させる配管を設けなくても良いので、装置全体の軽量化・小型化を図ることができる。
このような恒温槽では、内タンクの底面から流出する液体を、内タンクと外タンクとの全周にわたる間隙を流路として上昇させ、上昇時にサーモモジュールによって温度制御し、内タンク内に温度制御した液体を流入させるようにしている。
【０００７】
【特許文献１】特開平４−２１３１０３号公報（図１、図６等）
【特許文献２】特開２００５−１２７６０８号公報（図１〜図４等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献２に開示されているように、内タンクと外タンクとを有する恒温槽においては、外タンクにサーモモジュールを設け、内タンクと外タンクとの間を液体を循環させて温度制御することにより、内タンク内の液体の温度は、精度良く均一化させることができる。
しかし、このような恒温槽においては、内タンクと外タンクとの隙間は内外タンクの全周にわたって形成されていたので、サーモモジュールが取り付けられている部位の近傍を流れる液体はサーモモジュールによって所定の温度になりやすいが、サーモモジュールの近傍を流れなかった液体については所定の温度になりにくく、サーモモジュールによる温度制御の効率が悪いという課題がある。
【０００９】
そこで、本発明は上記課題を解決すべくなされ、その目的とするところは、外タンクに設けられたサーモモジュールによる温度制御を効率良く行うことができる恒温槽を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明にかかる恒温槽によれば、外タンクと、外タンクの内部に収納された内タンクとを備え、内タンクと外タンクとの間で温度制御の対象となる液体を循環させ、該液体を所定の温度に維持する恒温槽において、前記内タンクは、内タンクの底面が外タンクの底面と所定の間隔をあけ、且つ内タンクの側壁が外タンクの側壁と部分的に所定の間隔をあけるように配置され、前記内タンクの底面には、内タンク内部と前記外タンクの底面との間隙と連通する底部連通孔が設けられ、前記内タンクの底面と前記外タンクの底面との間隙内に配置され、前記内タンクの底部連通孔から前記内タンクの底面と前記外タンクの底面との間隙に流入する液体を、内タンクの側壁と外タンクの側壁との間隙方向に移動させるように動作する羽根車を有する循環手段が設けられ、前記外タンクの側壁の外面の複数箇所には、サーモモジュールが設けられ、前記サーモモジュールが設けられている部位であって、且つ前記内タンクの側壁と前記外タンクの側壁との間において形成された部分的な間隙が、前記循環手段によって液体を上方に流通させるための流路として複数箇所に設けられ、前記内タンクの上部は、前記流路からの液体が内タンクの内部に流入するように設けられていることを特徴としている。
この構成を採用することによって、内タンクの側壁と外タンクの側壁との間では流路がサーモモジュールが設けられた部位に形成されるので、サーモモジュールによって効率良く温度制御が行える。
【００１１】
また、前記内タンクの側壁と前記外タンクの側壁との間に形成された各流路の間には、前記内タンクの周方向に所定の幅を有し、前記サーモモジュールが設けられている部位に液体を流通させる流路を構成するための仕切部材が配置されていることを特徴としてもよい。
【００１２】
さらに、前記仕切部材の底面は、前記内タンクの底面と前記外タンクの底面との間が前記所定の間隔があくように、外タンクの底面から突出して内タンクの底面を支持する支持部材が兼用していることを特徴としてもよい。
【００１３】
なお、前記外タンクと前記内タンクとは、平面視したときの形状が異なっており、このため内タンクの側壁と外タンクの側壁との間隙が場所によって異なるように設けられ、前記流路は、内タンクの側壁と外タンクの側壁との間隔が広くなる部位に設けられることを特徴としてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の恒温槽によれば、サーモモジュールによる温度制御が効率よく行える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の好適な実施例を添付図面に基づいて説明する。
図１に、恒温槽の全体構成を示す。
本実施例における恒温槽３０は、タンク３１が内蔵された本体３３に、温度制御用の制御装置３４が接続されて設けられている。
恒温槽３０は、フッ素系不活性液体を所定の温度に保つ機能を有するものであり、本体３３に設けられたタンク３１内にフッ素系不活性液体（以下、単に液体と称する場合がある）を貯留させている。タンク３１内で所定の温度に維持された液体は、例えば半導体製造時の洗浄等に用いられる。
【００１６】
タンク３１は、内タンク３６と外タンク３８とから構成されており、温度制御の対象となる液体は、この内タンク３６内部と、外タンク３８と内タンク３６との間を循環して一定の温度に保持される。
タンク３１（外タンク３８）の外壁面には、複数のサーモモジュール５２，５２・・が取り付けられており、このサーモモジュール５２によってタンク３１内の液体の温度が調整される。
【００１７】
制御装置３４は、サーモモジュール５２に接続されている。サーモモジュール５２は、後述するようにペルチェ素子が設けられており、制御装置３４はペルチェ素子に印加する電圧を制御することによって温度制御を実行している。
なお、サーモモジュール５２は水冷式であり、ポンプ６２によって配管６３内を冷却水を循環させて用いている。
【００１８】
図２に本体の平面図を、図３はタンクの側面図を、図４にタンクの断面図を示す。なお、図４ではサーモモジュール５２は省略している。
内タンク３６は、平面視すると円形であり、全体として有底円筒状に形成されている。外タンク３８は、平面視すると正八角形であり、全体として有底八角形筒状に形成されている。
【００１９】
内タンク３６は、外タンク３８の内側に同心状に配置される。また、内タンク３６の底面と、外タンク３８の底面との間には間隙４９が形成されており、この間隙４９に後述するような循環手段４８が設けられる。
内タンク３６の側壁と、外タンク３８の側壁との間にも間隙３５が形成されている。ただし、この間隙３５は、タンク３１の全周ではなく、部分的に形成されている。
【００２０】
内タンク３６の底面には、外タンク３８の底面との間の間隙４９と、内タンク３６内とを連通する底部連通孔４２が形成されている。
また、内タンク３６の側壁と外タンク３８の側壁との間に形成されている部分的な間隙３５は、内タンク３６の底面の底部連通孔４２から流出した液体の流路４０となっている。流路４０は、液体を下方から上方に向けて流すように設けられており、この流路４０を流通している間に、外タンク３８の外面に取り付けられたサーモモジュール５２によって温度制御される。
【００２１】
サーモモジュール５２は、流路４０が形成されている部位の外タンク３８の外壁面４箇所に取り付けられている。また、サーモモジュール５２は、八角形筒状の外タンク３８の平面部分に取り付けられている。サーモモジュール５２は、外タンク３８を直接加熱または冷却しており、外タンク３８に接触しつつ通過する液体を加熱または冷却することができる。このような構成により、サーモモジュール５２は効率よく流路を流通する液体を温度制御できる。
【００２２】
また、本実施形態では、流路４０と流路４０との境には、液体が流通しない仕切部材４５が配置され、仕切部材４５の配置箇所によって、タンク３１においてサーモモジュール５２が設けられている部位に対応する位置に流路４０が形成される。
仕切部材４５の例としては、タンク３１の上下方向に伸びる断面コの字状の部材と、このコの字状の部材の底面を閉塞する底面部とから構成される。底面部は、内タンク３６の底面を外タンクの底面との間で離間させて間隙４９を形成させるために内タンク３６を支持する支持部材４６を兼用させるようにしてもよい。
【００２３】
本実施形態では、仕切部材４５は、内タンク３６の周囲において、サーモモジュール５２が設けられていない外タンク３８の平面部分に対応する４箇所に配置されている。
また、外タンク３８は八角形状、内タンク３６が円形状であるから、場所によって間隙３５の幅が異なっている。そこで、仕切部材４５を設けて液体が流通しないようにする部位としては、間隙３５の幅が狭い部位とするとよい。本実施形態では、外タンク３８のサーモモジュール５２が設けられていない平面部分に対応する位置に仕切部材４５を設けたので、間隙３５の幅が最も狭い部位が、流路４０が形成されない部位となっている。
このようにすることで、流路４０が形成される部位の幅が厚くなるので、サーモモジュール５２近傍を通る液体の流量を増やすことができ、熱効率を上げることができる。
【００２４】
また、内タンク３６の上部には、流路４０と内タンク３６内部とを連通させるための複数の上部連通孔４４が形成されている。
このように、流路４０を移動中に所定の温度にされた液体は、内タンク３６の上部連通孔４４から内タンク３６内に流入して内タンク３６の底面に向けて流れるので、内タンク３６内では常に上下方向に流動することとなり、内タンク３６内部における液体の温度差を無くすことができる。
【００２５】
循環手段４８について説明する。循環手段４８は、底部連通孔４２の下方に、液体を内タンク３６から流路４０へ流通させるために設けられている。
循環手段４８として具体的には、マグネット式の遠心ポンプを用いている。マグネット式の遠心ポンプは、外タンク３８の外底面に配置され、回転軸６４にマグネット６６が設けられたモータ６７と、該モータ６７と分離して設けられ、底部にマグネット５０を有する羽根車５１とを具備している。羽根車５１は、回転軸の軸線方向と直交する方向に流体を移動させるような形状に羽根が設けられている。このようにして羽根車５１とモータ６７との間には、タンク３１を貫通する回転軸を設けなくともよいので、回転軸を貫通させる場合に必要となる軸受けやシール機構などを設けずにすみ、加工コストの削減に寄与できる。
【００２６】
モータ６７が回転駆動することによって、羽根車５１が回転し、内タンク３６内の液体を内タンク３６底面の底部連通孔４２から流路４０へ流入させる。このとき羽根車５１は、液体を内タンク３６の底部から遠心方向に流し、外タンク３８の内壁面に液体をぶつけさせる。外タンク３８は上述したように、八角形筒状でありその頂点部分が形成されているので、液体は外タンク３８の内壁面に当接してほどよく撹拌される。
そして、内タンク３６と外タンク３８との間に複数設けられた流路４０に流入した液体は、羽根車５１の回転により流路４０内を上昇し、内タンク３６の上部連通孔４４から内タンク３６の内部へ流入する。
こうして液体はタンク３１内を撹拌されつつ上下方向に循環する。
【００２７】
次に、サーモモジュールの構成について説明する。
サーモモジュール５２は、制御装置３４に接続されたペルチェ素子５６と、ペルチェ素子５６の一方の面側と外タンク３８の外壁面との間に配置される熱伝導板５８と、ペルチェ素子５６の他方の面側に設けられた熱交換器５９とを有している。
【００２８】
ペルチェ素子５６は、2種類の金属が貼り合わされて構成されており、電圧を印加することによって一方の金属から他方の金属へ熱が移動して温度を調節することが出来る素子である。
また、熱伝導板５８は、ペルチェ素子５６を確実に外タンク３８の外壁面に取り付けると共に、ペルチェ素子５６の熱を均一に外タンク３８へ伝導させるために設けられており、ペルチェ素子５６の表面積よりも大きい表面積の銅板等が用いられる。
【００２９】
熱交換器５９は、水冷式であり、内部を冷媒が通過する流路６０が形成されたブロック体６１から構成されている。
例えば、ペルチェ素子５６において、外タンク３８を冷却する際には、ペルチェ素子５６の他方側の面は高温になるが、この高温となった他方側の面の温度を下げることによって、さらにペルチェ素子５６の性能を引き出すことができるようになる。
なお、冷媒としては、チラー水等を採用することができ、冷媒がポンプ６２によって循環可能となるように配管６３を設け、冷媒の熱交換を行なう熱交換器（図示せず）を設けても良い。
【００３０】
また、制御装置３４は、ペルチェ素子５６に印加する電流を制御するための回路が内蔵されており、ユーザが指定する温度に液体が短時間で到達するように制御がなされる。
制御装置３４は、ペルチェ素子５６へ印加する電圧の極性切換を行なうことによって、タンク３１内の液体の温度を加熱および冷却の双方を実行することができる。
【００３１】
なお、上述した実施形態においては、外タンク３８の形状としては平面視八角形の筒状のものを採用した。しかし、外タンク３８の形状としてはこのようなものに限定されることはない。例えば、平面視円形、平面視四角形、平面視六角形または平面視十角形以上のものであってもよい。
一方、内タンク３６の形状は、内タンク３６内の液体温度が場所によらずに一定となるために、なるべく平面視円形であることが好ましい。
【００３２】
仕切部材４５の構成としては、上述したような構成に限定されるものではない。例えば、内タンク３６の側壁が一部外方へ突出して外タンク３８の側壁に当接するようにして形成してもよいし、外タンクの側壁３８が一部内方へ突出して内タンク３６の側壁に当接するようにして形成してもよい。
【００３３】
以上本発明につき好適な実施例を挙げて種々説明したが、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、発明の精神を逸脱しない範囲内で多くの改変を施し得るのはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の恒温槽の全体構成を示すブロック図である。
【図２】タンクの平面図である。
【図３】タンクの側面図である。
【図４】タンクの断面図である。
【図５】サーモモジュールの分解図である。
【図６】液体を循環させない従来の恒温槽の構成について説明する説明図である。
【図７】液体を循環させる従来の恒温槽の構成について説明する説明図である。
【符号の説明】
【００３５】
３０  恒温槽
３１  タンク
３３  本体
３４  制御装置
３５  間隙
３６  内タンク
３８  外タンク
３８  側壁
４０  流路
４２  底部連通孔
４４  上部連通孔
４５  仕切部材
４６  支持部材
４８  循環手段
４９  間隙
５０  マグネット
５１  羽根車
５２  サーモモジュール
５６  ペルチェ素子
５８  熱伝導板
５９  熱交換器
６０  流路（熱交換器内）
６１  ブロック体
６２  ポンプ
６３  配管
６４  回転軸
６６  マグネット
６７  モータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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