(57)【要約】【課題】高精度の温度制御が可能であるにも拘わらず、熱エネルギーの消費が極めて少なく且つ運転制御の容易な恒温維持装置を提供する。【解決の手段】温度センサ４１と温度センサ４３との温度差に基づいて冷却器２の運転モードであるアイドリングモードとロードモードの切り換えを行う。運転モードの切替えのための冷却器２の冷却能力の調整は圧縮機２１を駆動するインバータの周波数を変更することによって行う。ロードモードにおける冷却器２の冷却能力の調整は温度センサ４２の温度と加熱器４の設定温度との温度差が一定になるように電子膨張弁２３の開度を調節することによって行う。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却器、加熱器および外部熱負荷装置とを接続する循環液路に熱媒体循環液を循環させて外部熱負荷装置を一定の設定温度に維持する恒温維持装置において、冷却器の入り口の循環液の温度と加熱器の出口の循環液の温度との温度差に基づいて少なくともアイドリングモードとロードモードとを含む冷却器運転モードを切り換える冷却器運転モード切替手段と、上記ロードモードにおいて冷却器の出口の循環液の温度と加熱器の設定温度との温度差が予め定められた値の指定温度差になるように冷却器の冷却能力を調整する冷却能力調整制御手段とを備えていることを特徴とする恒温維持装置。
【請求項２】
上記冷却器運転モード切替手段は、冷却器の冷凍サイクル中に組み込まれた圧縮機を駆動するインバータの周波数によって冷却能力を調整するインバータ周波数による冷却能力調整手段を備えていることを特徴とする請求項１記載の恒温維持装置。
【請求項３】
上記冷却能力調整制御手段における指定温度差は冷却器の出口の循環液の温度が加熱器の設定温度より予め定められた温度だけ低くなるように設定されていることを特徴とする請求項１記載の恒温維持装置。
【請求項４】
上記冷却能力調整制御手段は冷却器の冷凍サイクル中に組み込まれた電子膨張弁の弁開度によって冷却能力を調整する電子膨張弁による冷却能力調整手段を備えていることを特徴とする請求項１または３記載の恒温維持装置。
【請求項５】
上記電子膨張弁による冷却能力調整手段は冷却器の出口の循環液の温度によるフィードバック制御機能を備えていることを特徴とする請求項４記載の恒温維持装置。
【請求項６】
上記フィードバック制御機能は冷却器の出口の循環液の温度を予め定められた複数の温度帯に区分し、各温度帯に応じて冷却器の冷却能力を調整するように構成されていることを特徴とする請求項５記載の恒温維持装置。
【請求項７】
上記加熱器は、該加熱器の出口の循環液の温度によるフィードバック制御機能を備えていることを特徴とする請求項１記載の恒温維持装置。
【請求項８】
上記フィードバック制御機能がＰＩＤ制御機能であることを特徴とする請求項７記載の恒温維持装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外部熱負荷装置の温度を一定に保つための恒温維持装置に関し、特に、半導体製造装置等に使用されるチラー装置等の、一定温度の液体熱媒体を循環させて外部熱負荷装置の温度を一定に保つための恒温維持装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の通常チラー装置と呼ばれている恒温維持装置は、冷却器、加熱器および外部熱負荷装置の間を循環する環状管路に液体の熱媒体を流し、外部熱負荷装置で加温された液媒体を冷却器で過冷却し、過冷却した液媒体を加熱器で外部熱負荷装置の要求する設定温度に迄加熱して外部熱負荷装置に供給している。
【０００３】
通常このような装置では、外部熱負荷装置の熱負荷があるなしに拘わらず、冷却器はその装置仕様の冷却能力を常に発揮している。そのために、冷却が仮に冷凍機であった場合などは常に大きな電力を浪費することになる。そこで、外部熱負荷装置の運転状況にあわせて、運転モードと省エネルギーモードとを切り換えできる恒温維持装置が提案されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４-１６９９３３号公報
【０００４】
また、恒温維持装置の冷却器は通常冷却器の出口の液媒体の温度が冷却器の設定温度になるように制御されている。ところが、冷却器の冷凍サイクル内の冷媒ガス（フロンガス等）は熱伝達速度が遅いので、設定温度に到着してから設定温度を大きく超えたり（オーバーシュート）、設定温度を大きく下回ったり（アンダーシュート）することがしばしば起こる。これは加熱器への負担が大きくなり、大型で広い温度範囲の温度調節ができる加熱器が要求される。
【０００５】
そこで、恒温維持装置の外で外部熱負荷装置に近い位置に熱媒体の温度を微調節する温度調節装置を設けることが提案されている（特許文献２参照）。
【特許文献２】特開２００１-１５３５１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記、特開２００４-１６９９３３号公報には、コンピュータでプラズマエッチング処理装置の工程シーケンスのレシピ情報を先読みして、一定以上の休止状態がある時またはそれが回復される時にチラー装置の運転モードと省エネルギーモードとを切り換えるチラー制御装置が開示されている。
【０００７】
しかしこの装置では、温度制御対象装置の稼働状況を常に把握し、その状況をチラー装置の制御系に送信するためのコンピュータやそれに付随する信号線等を必要とする。
【０００８】
上記特開２００１-１５３５１８号公報には、プロセス装置側の温度によってチラー装置の出口温度を設定すると共に、プロセス装置に供給する熱媒体の温度を微調整する第２温度制御部をチラー装置から分離してプロセス装置の近傍に設けた温度制御システムが開示されている。しかし、このシステムでは温度制御部が２箇所あり、電源系が２系統必要になるので、熱エネルギーロスが大きくなる。また、操作する信号線も２系統必要となり、また、操作自体も複雑になるという欠点がある。
【０００９】
本発明は、運転モードの切替え機能を持つ省エネルギー運転の可能な恒温維持装置を提供することを目的としている。
【００１０】
本発明は、高精度の温度制御が可能であるにも拘わらず、熱エネルギーの消費が極めて少なく且つ運転制御の容易な恒温維持装置を安価に提供することを他の目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の恒温維持装置は、冷却器、加熱器および外部熱負荷装置とを接続する循環液路に熱媒体循環液を循環させて外部熱負荷装置を一定の設定温度に維持する恒温維持装置において、冷却器の入り口の循環液の温度と加熱器の出口の循環液の温度との温度差に基づいて少なくとも無負荷時の最小限の冷却能力で温度維持をするアイドリングモードと外部熱負荷に応じて冷却能力を増減させるロードモードとを含む冷却器運転モードを切り換える冷却器運転モード切替手段と、上記ロードモードにおいて冷却器の出口の循環液の温度と加熱器の設定温度との温度差が予め定められた値の指定温度差になるように冷却器の冷却能力を調整する冷却能力調整制御手段とを備えていることを特徴とするものである。
【００１２】
上記冷却器運転モードの切り替えは、冷却器の入り口の循環液の温度と加熱器の出口の循環液の温度差によって実行される。
その理由は、温度制御対象である外部熱負荷装置から変動した熱負荷が何時戻って来るかは正確には予測できない。加熱器の設定温度すなわち恒温維持装置の設定温度は外部熱負荷装置の運転状態によって時々変更されることがある。恒温維持装置の設定温度が変更された場合、恒温維持装置の出口の循環液の温度が新たに設定された設定温度に到達し安定してから外部熱負荷装置から変動した熱負荷が戻ってくるとは限らない。恒温維持装置の設定温度を変更している際の温度変化中に変動した熱負荷が戻って来る可能性もある。
【００１３】
従来のように冷却器の入り口の循環液の温度と恒温維持装置の設定温度の温度差で運転モードを切替える制御方式を採用すると、恒温維持装置の設定温度の変更中、すなわち恒温維持装置の出口の循環液の温度が新たに設定された設定温度に到達しないうちに変動した熱負荷が戻って来ると、設定温度を基準としているため設定温度を大きく超えたり（オーバーシュート）、設定温度を大きく下回ったり（アンダーシュート）する現象が起こる。
【００１４】
この状況を回避するため、本発明のように冷却器の入り口の循環液の温度と加熱器の出口の循環液の温度差によって運転モードの切替えを行う方式を採用すると、恒温維持装置の設定温度の変更中でも温度差の変化を迅速に検出することができるので、熱負荷の変動に対する反応速度が速く、設定温度を大きくオーバーシュートしたりアンダーシュートすることなく安定して運転モードの切り替えを行うことができる。その結果、早期に運転モードを切り替えることができ、早期に運転状態が安定する。
【００１５】
この温度差は外部熱負荷装置の種類や規模、恒温循環装置の種類や規模によって異なるが、通常１℃〜５℃の範囲で定められる。この温度差を測定するために冷却器の入り口に第１温度センサをまた加熱器の出口に第３温度センサーを設ける。
【００１６】
上記冷却器の運転モードの切り替えは、冷却器の冷凍サイクル中に組み込まれた圧縮機を駆動するインバータの周波数を切り換えて行う。即ち、アイドリングモードでは圧縮機を低いインバータ周波数で駆動する。低い周波数で駆動することにより冷却能力を小さくすることができる。
【００１７】
それと同時に、インバータを低周波数の電力で駆動するとインバータの消費電力も少なくなる。アイドリングモードでは外部熱負荷装置からの戻り熱負荷はほとんど無いので、リアルタイムに冷却能力を調整する必要はなく、低い冷却能力をほぼ一定に出力するように運転すればよい。この運転モードは恒温維持装置の仕様温度帯の全帯域で実行可能である。
【００１８】
ロードモードは冷凍サイクルの圧縮機を高いインバータ周波数の電力で駆動する。インバータ周波数を高くすると冷却能力を大きくすることができる。しかし、圧縮機のインバータ周波数による制御方法は反応速度が遅いので、ロードモードではインバータの周波数を固定し、冷却器の冷却能力の制御には電子膨張弁を使用する。
【００１９】
また、ロードモードにおいて冷凍機のインバータ周波数を固定する理由は、冷媒ガス（フロンガスなど）はインバータの周波数を可変にすると一時的に不安定になり温度精度が悪くなるためである。
【００２０】
また、ロードモードでは外部熱負荷装置から変動する熱負荷が戻ってくるので、その熱負荷の変動に応じて冷却器の冷却能力をリアルタイムで制御しなければならない。そのために、ロードモードにおける冷却器の冷却能力の制御には反応速度の速い電子膨張弁を使用し、その弁開度の調節で冷却能力の調節を行うようにする。
【００２１】
電子膨張弁の弁開度の調節は冷却器の出口の循環液の温度と加熱器の設定温度の差が予め定められた温度差（ここではこれを指定温度差と呼ぶ）になるように調整する。この指定温度差は加熱器のヒーターの加熱しろを確保するのに必要とする程度の温度差であって、冷却器の出口の循環液の温度が加熱器の設定温度より数度、例えば１℃〜５℃低いように設定すればよい。そのために冷却器の出口の循環液の温度を測定するための第２温度センサを設ける。
【００２２】
電子膨張弁の弁開度の調節は、冷却器の出口の循環液の温度によってヒードバック制御する。
このヒードバック制御の方法は、冷却器の出口の循環液の温度を予め定められた複数の温度帯に区分し、各温度帯に応じて冷却器の冷却能力を調整する。
ここに、加熱器の設定温度より予め定められた温度だけ低い温度にある程度の幅を持たせた温度帯をターゲット温度帯とし、このターゲット温度帯よりも高い温度帯を高温温度帯、低い温度帯を低温温度帯と呼ぶことにする。  
【００２３】
冷却器の出口の循環液の温度がターゲット温度帯にある場合は、電子膨張弁の弁開度をそのまま維持する。循環液の温度がターゲット温度帯よりも高い高温温度帯に移行した場合は、冷却能力が大きくなるように電子膨張弁の弁開度を大きくなる方に徐々に開く。反対に、循環液の温度がターゲット温度帯よりも低い低温温度帯に移行した場合は、冷却能力が小さくなるように電子膨張弁の弁開度を小さくなる方に徐々に閉じる。このように弁開度を制御する温度に幅を持たせることにより循環液温度の安定性が向上する。
【００２４】
これをさらに具体的に説明すると、外部熱負荷装置に＋３０℃の循環液を供給したい場合、冷却器の出口温度は＋３０℃より１〜５℃低い指定温度差を保つように運転しなければならない。例えば、指定温度差を２℃とした場合、ターゲット温度は＋２８℃となり、＋２８℃より０．１℃高くても０．１℃低くても、膨張弁が開閉し、循環液温度の安定性に欠けることになる。そこでターゲット温度に幅を持たせ、例えば、＋２８．５℃〜＋２７．５℃をターゲット温度帯とすれば、この温度帯では膨張弁の開閉は行われず循環液温度の安定性が得られる。
【００２５】
加熱器の設定温度とは恒温維持装置の設定温度のことで、この設定温度は外部熱負荷装置の種類または運転状況に応じて適宜変更される。
また、この加熱器は、加熱器の出口の循環液の温度を設定温度になるようにフィードバック制御する機能を備えている。
【００２６】
このフィードバック制御機能としてＰＩＤ制御機能を使用する。ＰＩＤ制御機能を使用することによって極めて高精度に恒温維持装置の出口の循環液の温度を制御することができる。
【００２７】
さらに、冷却器の運転モードには昇温モードと降温モードを設定する事ができる。昇温モードとは恒温維持装置の設定温度を低い温度から高い温度に変更した場合に、新しく設定された高い温度の設定温度まで温度上昇させる運転モードである。このモードでは冷却能力を極力少なくし、加熱能力を最大限にして早く温度上昇するようにする。
【００２８】
降温モードとは恒温維持装置の設定温度を高い温度から低い温度に変更した場合に、新しく設定された低い温度の設定温度まで温度降下させる運転モードである。このモードでは冷却能力を大きくし、加熱能力を無くして早く温度降下するようにする。昇温モードおよび降温モードの切り替えは恒温維持装置の設定温度を変更したときに自動的にまたは半自動的に行われる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明の恒温維持装置は、冷却器の入り口の循環液の温度と加熱器の出口の循環液の温度との温度差に基づいて冷却器の運転モードを切り換える冷却器運転モード切替手段を備えているので、恒温維持装置の設定温度の変更中でも温度差の変化を迅速に検出することができ、熱負荷の変動に対する反応速度が速く、設定温度を大きくオーバーシュートしたりアンダーシュートすることなく安定して運転モードの切り替えを行うことができる。その結果、早期に運転モードを切り替えることができ、早期に運転状態が安定する。
【００３０】
本発明の恒温維持装置は、冷凍サイクル中の圧縮機を駆動するインバータの周波数によって冷却能力を調整する冷却能力調整手段を備えているので、外部熱負荷装置の熱負荷に応じて冷却器の運転モードをアイドリングモードとロードモードに切り替えることができ、省エネルギーの運転を行うことができる。
【００３１】
本発明の恒温維持装置は、冷凍サイクル中の電子膨張弁の弁開度によって冷却能力を調整する冷却能調整手段とを備えているので、ロードモード中の熱反応性が早く、しかも、高精度の冷却器の温度制御を行うことができる。
【００３２】
本発明の恒温維持装置は、冷却器の出口の循環液の温度と加熱器の設定温度との温度差が予め定められた指定温度差になるように冷却器の冷却能力を調整する冷却器能力調整制御手段を備えているので、加熱器に流入される循環液の温度がほぼ一定し、しかも、その指定温度差を小さく設定すれば、外部熱負荷装置から戻ってくる戻り熱負荷の変化に影響されることが少なくなり、極めて小さな出力の加熱器、例えば、電熱ヒータを選定することができ、リアルタイムに加熱器を出る循環液の温度を高精度で制御することができる。
【００３３】
本発明の恒温維持装置は、冷却器の出口の循環液の温度を予め定められた複数の温度帯に区分し、各温度帯に応じて冷却器の冷却能力を調整する電子膨張弁による温度制御機能を備えているので、膨張弁の開度を調整する温度に幅を持たせることができ、温度安定性が向上する。
【００３４】
本発明の恒温維持装置は、ＰＩＤフィードバック制御機能を備えた加熱器を使用しているので、電熱ヒーターのサイズを小さくして省エネルギーの運転を可能にすると共に、外部熱負荷装置に供給する循環液の温度を高精度に制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
本発明を実施するための恒温維持装置の実施例を図面によって説明する。
【実施例１】
【００３６】
図１は本発明の恒温維持装置の概念図を示すもので、破線で囲まれた部分が恒温維持装置１である。恒温維持装置１は冷却器２と加熱器４とより構成されている。５は例えば半導体ウエハのエッチング装置のような一定の温度に維持する必要のある外部熱負荷装置で循環液管路６によって恒温維持装置１と連結され閉回路を構成している。
【００３７】
循環液管路６内には熱媒体である水が封入されている。循環液管路６には熱媒体の温度を測定するための温度センサが随所に取り付けられている。４１は冷却器の入り口の循環液の温度、即ち外部熱媒体からの戻り温度を測定する第１温度センサ、４２は冷却器の出口の循環液の温度を測定するための第２温度センサ、４３は加熱器の出口の循環液の温度を測定するための第３温度センサである。
【００３８】
図２は本発明の恒温維持装置のブロック図を示すもので、破線に囲まれた機器が恒温維持装置１であり、一点破線で囲まれた冷却器２と加熱器４とで構成されている。恒温維持装置１は循環液管路６によって外部熱負荷装置と連結されている。そのために外部熱負荷装置からの循環液を受け入れる循環液戻り口６４と循環液を供給する循環液供給口６５が設けられている。
【００３９】
冷却器２は圧縮機２１、コンデンサ２２、熱交換器２６が冷媒回路７で連結され冷凍機サイクルを構成している。冷媒回路７には第１電子膨張弁２３、第２電子膨張弁２４、第３電子膨張弁２５、セパレータ２７等が付設されている。コンデンサ２２は冷媒回路７の冷媒を冷却水回路８の冷却水で冷却して冷媒を液化させるためのものである。
【００４０】
なお、図中７０はドライヤー（Ｄ：冷媒ガスの水分を除去するための乾燥剤入りフイルタ）、７１はストレーナ（冷媒ガスのメッシュ式フィルタ）、７２はサイトグラス（ＳＧ：冷媒ガスの液化状況を確認するための窓）、７３は圧力センサ（高圧側の冷媒ガスの圧力を検知するセンサ）、７４は低圧側サービスバルブ（冷媒ガス封入、メンテナンスなどに使用するアクセスポイント）、７５は圧力センサ（低圧側の冷媒ガスの圧力を検知するセンサ）、７６は高圧側サービスバルブ（冷媒ガス封入、メンテナンスなどに使用するアクセスポイント）、７７は温度センサ（第４番目のセンサで、冷凍機から吐出される冷媒ガスの温度を検知する）、７８はホットガスバイパス回路（冷媒ガスの圧縮熱を利用するための回路）、７９はインジェクション回路（冷凍機の冷媒ガス吸い込み温度を下げ冷凍機を保護する回路）、８１は冷却水入口、８２は冷却水出口である。
【００４１】
圧縮機２１で圧縮された冷媒はコンデンサ２２に送られ冷却水回路８を流れる冷却水によって冷却され液化される。液化した冷媒は第１電子膨張弁２３によって断熱膨張されて急激に温度が降下する。温度が下がった冷媒は熱交換機２６において循環液と熱交換して循環液を所望の温度に冷却する。温度の上がった冷媒はセパレータ３０で液体を分離して再び圧縮機２１に入る。
【００４２】
第１電子膨張弁２３は冷却器の冷却能力を主として調整するためものである。第２電子膨張弁２４は圧縮機２１を保護するためのもので、第３電子膨張弁２５は冷却器２の冷却能力を補助的に調整するものである。この電子膨張弁２５を備えた回路はホットガスバイパス回路と呼ばれ、冷凍機で圧縮され圧縮熱を持つ冷媒ガスをコンデンサ２２で冷却せず、直接熱交換機２６に入れて熱交換させることにより加熱エネルギーを回収して、一時的に冷却能力が過多にった場合に冷却能力を調整する。
なお、各電子膨張弁はステッピングモーター２７、２８、２９によって開度が調整される。
【００４３】
４は加熱器で、外部熱負荷装置から戻り管路６１によって戻ってきた循環液を冷却器２の熱交換器２６で一旦過冷却し、過冷却された循環液を設定温度まで加熱するために使用される。設定温度まで加熱された循環液はポンプ６６で圧送され、送り管路６３を経て外部熱負荷装置に供給される。
【００４４】
図３は冷却器および加熱器を制御するためのコントローラ１１の配線図を示すものである。コントローラ１１は第１温度センサ４１によって測定される外部熱負荷装置からの戻り循環液の温度と第３温度センサ４３によって測定される加熱器４から送り出される循環液の温度差によって冷却器の圧縮機２１を駆動するためのインバータ１３の周波数制御信号を切り換え、冷却器の運転モードを切り換える。なお、図中１２は表示・設定入力パネルである。
【００４５】
第１温度センサ４１と第３温度センサ４３との温度差がほとんど無い時、即ち外部負荷装置が休止状態の場合は、コントローラ１１はアイドリングモードを設定し、インバータ１３の周波数を下げ、冷凍機サイクルの圧縮器２１を低いインバータ周波数で駆動させる。インバータを低周波数で駆動するとインバータの消費電力も低くなる。同時に第１電子膨張弁２３の開度を絞って、熱交換機に供給する冷熱のエネルギーを恒温維持装置の設定温度が維持できる最低限度にする。
【００４６】
第１温度センサ４１と第３温度センサ４３との温度差が予め定められた閾値を超えた場合、即ち外部熱負荷装置が稼働を始めたときは、コントローラ１１はロードモードを設定して、冷凍サイクルの圧縮機２１を高いインバータ周波数で駆動させるようにする。それによって冷却能力を高める一方、コントローラ１１はステッピングモーター２７に第１電子膨張弁２３の開度を大きくする制御信号を送って冷却器２の冷却能力を高め、必要とする冷熱を熱交換器２６に供給する。
【００４７】
しかし、ロードモードの場合は、外部熱負荷は一定ではないので、外部熱負荷に応じた冷却能力の調整が必要になる。この調整は、第２温度センサー４２の検知温度と加熱器４の設定温度の温度差を常に一定に保つように電子膨張弁の弁開度を開閉して冷却能力を調整する。温度差は、加熱器４の電気ヒーター４４の加熱しろを確保する程度の差で十分である。
【００４８】
冷却器２の出口の循環液の温度と加熱器４の設定温度の温度差が一定に保たれていることは、加熱器４に入る負荷がほぼ一定に保たれたことになる。この負荷がほぼ一定になればヒーター４４による温度制御も容易になり、結果的には加熱器４を出る循環液の温度を高精度で制御することができるようになる。また、温度差を狭くすることにより、ヒーター４４の加熱能力を低く抑えることができる。
【００４９】
ヒーター４４はＰＩＤ制御によって、加熱器４の設定温度と第３温度センサ４３の検知した循環液の温度が等しくなるように制御される。
このヒーターの設定温度は外部熱負荷装置の種類または運転状況に応じて変更されることがある。
【００５０】
循環ポンプ６６は第３温度センサ４３の上流側に配置している。これはポンプ６６の仕事熱も加熱器４以外の加熱源と考え消費エネルギーを抑えることと、外部熱負荷装置に供給される循環液の温度精度を良くすることを目的としている。
【００５１】
次に、図４によって本発明の恒温維持装置の運転モード切り換えおよび各運転モードにおける冷却器の冷却能力制御方法について説明する。
まず、ステップ９１において、恒温維持装置の設定温度ＳＶを入力し、第１温度センサ４１の温度ＴＳ１、第２温度センサ４２の温度ＴＳ２、第３温度センサ４３の温度ＴＳ３をそれぞれ読み込む。
【００５２】
ステップ９２において、ＴＳ３−ＴＳ１の値と指定温度差とを比較し、指定温度差よりも小さい場合はアイドルモードのステップ９３に進む。指定温度差よりも大きい場合はロードモードのステップ９５に進む。ステップ９３では圧縮機２１を駆動するインバータの周波数を降下させ冷却器２の冷却能力を低下させる。ステップ９４では電子膨張弁２７の弁開度をアイドリングモード用の開度に設定する。ロードモードのステップ９５ではインバータ周波数を上げる。ステップ９６では（設定温度ＳＶ−第２温度センサの温度ＴＳ２）の値と指定温度差とを比較し、指定温度差よりも小さい場合はステップ９７に進み電子膨張弁ＥＬＶ１の弁開度を絞る方向に調整する。
【００５３】
一方、指定温度差よりも大い場合はステップ９８に進み電子膨張弁ＥＬＶ１の弁開度を開く方向に調整する。ステップ９９ではアイドリングモード、ロードモードとも加熱器４をＰＩＤ制御して加熱器の出口の循環液の温度が設定温度になるように制御する。
【００５４】
次に本発明の恒温維持装置を運転状態を具体的に説明する。
指定温度差（１）は第１温度センサ４１の測定温度と第３温度センサ４３の測定温度の差を３℃と設定する。
指定温度差（２）は第２温度センサ４２の測定温度と加熱器４の設定温度の差を−２℃と設定する。
【００５５】
図５は無負荷時のアイドリングモードで運転した状態を現わしている。
この場合の外部熱負荷は０Ｗ、第１温度センサ４１の測定温度は３０℃、第２温度センサ４２の測定温度は２９℃、第３温度センサ４３の測定温度は３０℃、冷却器の消費エネルギーは−５００Ｗ、加熱器の消費エネルギーは＋５００Ｗである。
【００５６】
図６は熱負荷大のロードモードで運転した状態を現わしている。
この場合の外部熱負荷は＋３０００Ｗ、第１温度センサ４１の測定温度は３６℃、第２温度センサ４２の測定温度は２８℃、第３温度センサ４３の測定温度は３０℃、冷却器の消費エネルギーは−４０００Ｗ、加熱器の消費エネルギーは＋１０００Ｗである。
【００５７】
図７は熱負荷小のロードモードで運転した状態を現わしている。
この場合の外部熱負荷は＋１５００Ｗ、第１温度センサ４１の測定温度は３３℃、第２温度センサ４２の測定温度は２８℃、第３温度センサ４３の測定温度は３０℃、冷却器の消費エネルギーは−２５００Ｗ、加熱器の消費エネルギーは＋１０００Ｗである。
【００５８】
このように１℃当たり５００Ｗの熱量と仮定して指定温度差を設定・制御した場合、指定温度差（１）の３℃は、１５００Ｗ以上の熱負荷が戻ってきたことになる。指定温度差（２）の−２℃は冷却器で戻り熱負荷を−１０００Ｗ分過冷却し、加熱器で＋１０００Ｗ分をＰＩＤ制御されたヒータを用いて精度の高い温度調節を行うことになる。
また、指定温度差（２）を−１℃とした場合は、−５００Ｗの過冷却となり、ヒーターの容量はさらに少ないエネルギーで制御が可能になる。
【００５９】
次に、従来の恒温維持装置（冷却器の運転モード切替機能と冷却能力調整機能を備えていないので大きなヒーターを搭載している）と本発明の恒温維持装置を同じ条件で運転した場合の熱効率について説明する。
【００６０】
従来の恒温循環装置は、冷却器の発揮する冷却能力は温度制御対象（外部熱負荷装置）より戻ってくる熱負荷に関係無く一定の冷却能力を発揮している。
温度制御対象より戻って来る熱負荷が小さい場合は、冷却器の冷却能力は余ってしまい加熱器の加熱能力を大きく発揮しなければ循環液の温度を制御することができない。
【００６１】
温度制御対象より戻って来る熱負荷が仮に無負荷の場合は、冷却器の発揮する冷却能力のほぼ同等の加熱器の加熱能力を発揮して循環液温度を制御しなければならない。このため加熱器が大型になり、これに伴って消費されるエネルギーも多くなる。
【００６２】
最大冷却能力５０００Ｗ恒温維持装置の場合、１０００Ｗの加熱・冷却能力を発生させた時に消費されるエネルギーを１として、本発明の恒温維持装置とと従来の恒温維持装置との消費エネルギーを比較したものを表１に示す。
【表１】
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【００６３】
表１に示すように、無負荷時と有負荷時との合計の消費エネルギーは、従来装置では、１０＋７＝１７であるが、本発明の装置では、２＋５＝７となり、従来方式より約６０％の消費エネルギーの削減となる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の恒温維持装置の概念図である。
【図２】本発明の恒温維持装置のブロック図である。
【図３】本発明の恒温維持装置の制御系を示す回路図である。
【図４】本発明の恒温維持装置の制御方法を示すフローチャートである。
【図５】本発明の恒温維持装置をアイドリングモードで稼働した場合の状態を表す説明図。
【図６】本発明の恒温維持装置をロードモード（熱負荷大）で稼働した場合の状態を表す説明図。
【図７】本発明の恒温維持装置をロードモード（熱負荷小）で稼働した場合の状態を表す説明図。
【符号の説明】
【００６５】
１  恒温維持装置
２  冷却器
４  加熱器
４１  第１温度センサ
４２  第２温度センサ
４３  第３温度センサ
【図１】
2006292204.tif 000004
【図２】
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【図３】
2006292204.tif 000006
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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