(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱電変換素子（３ｂ）を含み、所定温度に温度調節された空気を供給して半導体製造装置（１）の温度を調節する温度調節部（３）と、熱電変換素子（２ｃ）を含み、所定温度に温度調節された水を供給して前記半導体製造装置（１）の温度を調節する温度調節部（２）と、冷媒の圧縮、断熱膨張を行わせて両温度調節部（２）（３）の放熱側に恒温冷却水を供給する冷凍部（４）とを含んでいることを特徴とする温度調節装置。
【請求項２】
前記温度調節部（２）（３）を複数個有しているとともに、複数個の温度調節部（２）（３）の放熱側に対して熱的に接続され、冷媒の圧縮、断熱膨張を行わせて該放熱側の温度を調節する１つの冷凍部（４）を有している請求項１に記載の温度調節装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は温度調節装置に関し、さらに詳細にいえば、熱電変換素子を用いて温度調節を行うための温度調節装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、ペルチェ素子などの熱電変換素子を用いて温度調節対象の温度調節を精密に行うことが提案されている。
【０００３】
図３は従来の温度調節装置の構成を概略的に示すブロック図である。
【０００４】
この温度調節装置は、半導体製造装置などの外部機器（温度調節対象）３１に対して熱的に接続された第１温度調節部３２および第２温度調節部３３を有している。
【０００５】
前記第１温度調節部は、ペルチェ素子などの熱電変換素子を含み、所定温度に温度調節された水を外部機器に供給するものである。また、前記第２温度調節部は、ペルチェ素子などの熱電変換素子を含み、所定温度に温度調節された空気を外部機器に供給するものである。さらに、両温度調節部における放熱は、例えば、外部から供給される放熱水との間の熱交換によって効率よく行うようにしている。
【０００６】
この構成の温度調節装置を採用すれば、第１温度調節部によって外部機器に供給する水の温度を調節することができるとともに、第２温度調節部によって外部機器に供給する空気の温度を調節することができる。
【０００７】
そして、両温度調節部による温度調節は熱電変換素子に対する通電極性、通電量を制御することにより行うことができるので、精密な温度調節を達成することができると思われる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ペルチェ素子などの熱電変換素子の熱電変換能力（例えば、冷却能力）は、該熱電変換素子の放熱により大きな影響を受けるとともに、前記放熱水の温度が比較的大きく変動する（例えば、１５℃〜３０℃の範囲で変動する）。具体的には、放熱水の温度が３０℃の場合と１８℃の場合とにおける冷却能力（１８℃〜２８℃に温度調節を行う場合の冷却能力）、加熱能力（１８℃〜２８℃に温度調節を行う場合の加熱能力）は表１に示すとおりであり、放熱水の温度によって各能力が大きく変化することが分かる。
【０００９】
【表１】
0003644360.tif 000002
したがって、放熱水の温度がもっとも放熱に適していない状態においても十分な熱電能力を有する熱電変換素子を採用することが必要になる。この結果、各熱電変換素子が大型化し、ひいては各温度調節部が大型化するとともに、重量が大きくなり、しかも著しいコストアップを招いてしまう。
【００１０】
【発明の目的】
この発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、熱電変換素子に要求される熱電変換能力を必要最小限にして、高効率化、小型化、軽量化、コストダウンを達成することができる温度調節装置を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１の温度調節装置は、熱電変換素子を含み、所定温度に温度調節された空気を供給して半導体製造装置の温度を調節する温度調節部と、熱電変換素子を含み、所定温度に温度調節された水を供給して前記半導体製造装置の温度を調節する温度調節部と、冷媒の圧縮、断熱膨張を行わせて両温度調節部の放熱側に恒温冷却水を供給する冷凍部とを含むものである。
【００１２】
請求項２の温度調節装置は、前記温度調節部を複数個有するとともに、複数個の温度調節部の放熱側に対して熱的に接続され、冷媒の圧縮、断熱膨張を行わせて該放熱側の温度を調節する１つの冷凍部を有するものである。
【００１３】
【作用】
請求項１の温度調節装置であれば、熱電変換素子を含み、所定温度に温度調節された空気を供給して半導体製造装置の温度を調節する温度調節部と、熱電変換素子を含み、所定温度に温度調節された水を供給して前記半導体製造装置の温度を調節する温度調節部と、冷媒の圧縮、断熱膨張を行わせて両温度調節部の放熱側に恒温冷却水を供給する冷凍部とを含んでいるので、外部から供給される放熱用流体の温度が大きく変化するような場合であっても、冷凍部により温度調節を行うことによって、所定温度に温度調節された空気を供給する温度調節部、および所定温度に温度調節された水を供給する温度調節部の放熱側に供給する放熱用流体の温度をほぼ一定にすることができ、ひいては熱電変換素子に要求される熱電変換能力を必要最小限にして、小型化、軽量化、コストダウンを達成することができる。
【００１４】
請求項２の温度調節装置であれば、前記温度調節部を複数個有するとともに、複数個の温度調節部の放熱側に対して熱的に接続され、冷媒の圧縮、断熱膨張を行わせて該放熱側の温度を調節する１つの冷凍部を有するのであるから、温度調節部と冷凍部とを含めてみた場合に、一層の小型化、軽量化、コストダウンを達成することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、この発明の温度調節装置の実施の態様を詳細に説明する。
【００１６】
図１はこの発明の温度調節装置の一実施態様を概略的に示すブロック図である。
【００１７】
この温度調節装置は、半導体製造装置などの外部機器（温度調節対象）１に対して熱的に接続された第１温度調節部２および第２温度調節部３を有しているとともに、両温度調節部２、３の放熱側に供給する放熱用流体を冷却する冷凍部４を有している。
【００１８】
前記第１温度調節部２は、ペルチェ素子などの熱電変換素子を含み、所定温度に温度調節された水を外部機器１に供給するものである。また、前記第２温度調節部３は、ペルチェ素子などの熱電変換素子を含み、所定温度に温度調節された空気を外部機器１に供給するものである。さらに、前記冷凍部４は、冷媒の圧縮、断熱膨張を行って、外部から供給される放熱用流体（例えば、放熱水）を所定温度にまで冷却するものである。さらにまた、両温度調節部における放熱は、冷凍部４から供給される放熱用流体との間の熱交換によって効率よく行うようにしている。
【００１９】
図２は図１の温度調節装置を詳細に示す図である。
【００２０】
前記第１温度調節部（例えば、サーキュレータ）２は、外部機器１との間で温度調節された恒温水の循環を行わせる恒温水配管２ａと、この恒温水配管２ａの一部を包囲する第１熱交換ジャケット２ｂと、この第１熱交換ジャケット２ｂに対して冷却面が熱的に接続された熱電変換素子２ｃと、この熱電変換素子２ｃの放熱面に対して熱的に接続された第２熱交換ジャケット２ｄと、この第２熱交換ジャケット２ｄにより一部が包囲された放熱水配管２ｅとを有している。
【００２１】
前記第２温度調節部（例えば、空調ユニット）３は、外部機器１に供給する空気の温度を調節するヒートシンク３ａと、このヒートシンク３ａに対して冷却面が熱的に接続された熱電変換素子３ｂと、この熱電変換素子３ｂの放熱面に対して熱的に接続された熱交換ジャケット３ｃと、この熱交換ジャケット３ｃにより一部が包囲された放熱水配管３ｄとを有している。
【００２２】
前記冷凍部４（例えば、小型汎用チラー冷凍機）は、圧縮機４ａと、冷媒の圧縮、断熱膨張などを行わせる冷媒配管４ｂと、冷媒配管４ｂの一部に対応して配置されて外部から供給される冷却水用の冷却水配管４ｄとの間で熱交換を行わせる凝縮熱交換器４ｃと、冷媒配管４ｂの他の一部に対応して配置されて恒温冷却水用の恒温冷却水配管４ｆとの間で熱交換を行わせる蒸発熱交換器４ｅと、恒温冷却水配管４ｆの所定位置に設けたポンプ４ｇとを有している。
【００２３】
また、前記放熱水配管２ｅおよび放熱水配管３ｄは共に恒温冷却水配管４ｆと連通されている。
【００２４】
上記の構成の温度調節装置の作用は次のとおりである。
【００２５】
第１温度調節部２によって温度調節された水を外部機器１に供給し、第２温度調節部３によって温度調節された空気を外部機器１に供給する点は、図３に示す従来の温度調節装置と同様である。
【００２６】
そして、図１の温度調節装置においては、温度が大幅に変化する可能性がある放熱用流体を冷凍部４によって冷却してその温度をほぼ一定にするのであるから、両温度調節部２、３における放熱側の放熱特性をほぼ一定に保持することができる。
【００２７】
この結果、各温度調節部に要求される熱電変換能力を、ほぼ一定の温度に保持される放熱用流体に基づいて定まる必要最小限の能力に設定すればよく、必要以上の能力を持たせる必要がないのであるから、高効率化（ＣＯＰ向上）、小型化、軽量化、コストダウンを達成することができる。
【００２８】
また、図３に示す従来の温度調節装置と比較すれば、冷凍部４が必要になるので、全体としてみれば高効率化、小型化、軽量化、コストダウンを達成することができない可能性がある。しかし、冷凍部４は各温度調節部と比較して低価格、かつ高効率であるとともに、各温度調節部に必要以上の能力を持たせる必要がないのであるから、全体として高効率化（ＣＯＰ向上）、小型化、軽量化、コストダウンを達成することができる。特に、複数台の温度調節部に対して１台の冷凍部のみを設けることにすれば、冷凍部を特別に設けることによる影響を小さくすることができ、全体として一層の高効率化（ＣＯＰ向上）、小型化、軽量化、コストダウンを達成することができる。
【００２９】
具体的には、約２００Ｗ吸熱の恒温水精密温調システムの場合には、放熱水の温度が３０℃の場合と１８℃の場合とを比較すると、表１に示すように、放熱水の温度を１８℃に設定することによって冷却性能を約３０％高めることができる。換言すれば、放熱水の温度を約１８℃に保持し続けることができる場合には、放熱水の温度が３０℃になる可能性がある場合と比較して、熱電変換素子の数を約３０％、電源容量を約４０％低減することができる。表２に、冷却能力を２００Ｗに設定した従来の温度調節装置とこの実施態様の温度調節装置との比較結果を示す。
【００３０】
【表２】
0003644360.tif 000003
表２から分かるように、熱電変換素子の数（枚数）を８から６に低減することができ、電源容量を４００Ｗから２５０〜２００Ｗに低減することができ、ＣＯＰを０．５から０．８〜１．０に増加させることができ、冷却／加熱能力を２００Ｗ／６００Ｗから２００Ｗ／４５０〜４００Ｗにすることができる。
【００３１】
なお、加熱能力についてみれば、この実施態様の温度調節装置を採用することによって、６００Ｗから４５０〜４００Ｗに減少しているが、一般に冷却能力に比べて加熱能力は倍以上の能力があるため問題にはならない。
【００３２】
また、冷凍部４により得られる恒温冷却水を他の用途（例えば、塗布現像装置の空調など）にも使用することが好ましく、全体としての一層の高効率化を達成することができる。
【００３３】
上記の実施態様においては、２つの温度調節部の放熱のための恒温水を１台の冷凍部によって生成するようにしているが、１台の冷凍部によって生成される恒温水を１台または３台以上の温度調節部に供給することが可能である。
【００３４】
【発明の効果】
請求項１の発明は、外部から供給される放熱用流体の温度が大きく変化するような場合であっても、冷凍部により温度調節を行うことによって、所定温度に温度調節された空気を供給する温度調節部、および所定温度に温度調節された水を供給する温度調節部の放熱側に供給する放熱用流体の温度をほぼ一定にすることができ、ひいては熱電変換素子に要求される熱電変換能力を必要最小限にして、小型化、軽量化、コストダウンを達成することができるという特有の効果を奏する。
【００３５】
請求項２の発明は、請求項１の効果に加え、温度調節部と冷凍部とを含めてみた場合に、一層の小型化、軽量化、コストダウンを達成することができるという特有の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の温度調節装置の一実施態様を概略的に示すブロック図である。
【図２】図１の温度調節装置を詳細に示す図である。
【図３】従来の温度調節装置の構成を概略的に示すブロック図である。
【符号の説明】
１  外部機器    ２  第１温度調節部
２ｃ、３ｂ  熱電変換素子    ３  第２温度調節部
４  冷凍部
【図１】
0003644360.tif 000004
【図２】
0003644360.tif 000005
【図３】
0003644360.tif 000006