(57)【要約】フレーム（２０）のための温度制御システムは、第一面（３４）と第二面（３６）とを有する熱電冷却（ＴＥＣ）素子（３２）と、第二面（３６）に熱的に接続された流体熱移転素子（３８）とを含み、ＴＥＣ素子（３２）は、第一面（３４）とフレーム（２０）との間に間隙（５０）を形成するよう配置される。温度制御システムは、熱群、排水可能な貯槽、及び／又は、相変化素子も所望に利用する。
2008519429.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレームのための温度制御システムであって、
第一面と第二面とを有し、前記第一面と前記第二面との間に間隙を形成するよう配置される熱電冷却素子と、
前記第二面に熱的に接続される流体熱移転素子とを含む、
温度制御システム。
【請求項２】
前記第一面に配置される熱電冷却素子放射性塗膜をさらに含む、請求項１に記載の温度制御システム。
【請求項３】
前記フレームは、フレーム放射性塗膜を有する、請求項１に記載の温度制御システム。
【請求項４】
前記フレームは、熱装置２２を有し、前記間隙は前記熱装置の周りに形成される、請求項１に記載の温度制御システム。
【請求項５】
前記フレームに熱的に接続され、測定フレーム温度信号を生成する、温度センサと、
前記測定フレーム温度信号と所望温度信号との間の差を決定し、温度差信号を生成する、コンパレータと、
前記温度差信号に応答し、熱電冷却制御信号を生成する、温度コントローラとをさらに含み、
前記熱電冷却素子は、前記熱電冷却制御信号に応答する、
請求項１に記載の温度制御システム。
【請求項６】
前記フレームは熱装置を有する、請求項５に記載の温度制御システムであって、
前記熱装置を制御するよう動作的に接続され、熱装置信号を生成する、熱装置コントローラを含み、
前記温度コントローラは、追加的に前記熱装置信号に応答する、
温度制御システム。
【請求項７】
前記流体熱移転素子は、排水可能な貯槽を有する、請求項１に記載の温度制御システム。
【請求項８】
前記流体熱移転素子は、流体通路と、該流体通路を通じる流れを制御するよう接続される弁とを含み、該弁は、止め弁及び流れ制御弁から成る群から選択される、請求項１に記載の温度制御システム。
【請求項９】
フレームのための温度制御システムであって、
第一面と第二面とを有する熱電冷却素子と、
熱装置と、流体熱移転素子とを有し、前記熱装置は、前記流体熱移転素子に熱的に接続される熱群とを含み、
前記第一面は、前記フレームに熱的に接続され、前記第二面は、前記熱群に熱的に接続される、
温度制御システム。
【請求項１０】
前記熱装置は、前記第二面に熱的に接続される、請求項９に記載の温度制御システム。
【請求項１１】
前記流体熱移転素子は、前記第二面に熱的に接続される、請求項９に記載の温度制御システム。
【請求項１２】
前記熱電冷却素子と平行に、前記熱群と前記フレームとの間に取付けパッドをさらに含む、請求項９に記載の温度制御システム。
【請求項１３】
前記フレームは、絶縁層と、伝導層とを有し、該伝導層は、前記絶縁層の上に配置され、前記伝導層は、前記第一面に熱的に接続される、請求項９に記載の温度制御システム。
【請求項１４】
前記熱電冷却素子と平行に、前記第一面と前記フレームとの間に取付けパッドをさらに含む、請求項１３に記載の温度制御システム。
【請求項１５】
前記温度センサは、前記伝導層に熱的に接続され、前記温度センサは、測定フレーム温度信号を生成する、請求項１１３に記載の温度制御システム。
【請求項１６】
前記フレームに熱的に接続され、測定フレーム温度信号を生成する、温度センサと、
前記測定フレーム温度信号と所望温度信号との間の差を決定し、温度差信号を生成する、コンパレータと、
前記温度差信号に応答し、熱電冷却制御信号を生成する、温度コントローラとをさらに含み、
前記熱電冷却素子は、前記熱電冷制御信号に応答する、
請求項９に記載の温度制御システム。
【請求項１７】
前記フレームは熱装置を有する、請求項１６に記載の温度制御システムであって、
前記熱装置を制御するよう動作的に接続され、熱装置信号を生成する、熱装置コントローラをさらに含み、
前記温度コントローラは、前記熱装置信号に追加的に応答する、
温度制御システム。
【請求項１８】
前記流体熱移転素子は、排水可能な貯槽を有する、請求項９に記載の温度制御システム。
【請求項１９】
前記流体熱移転素子は、流体通路と、該流体通路を通じる流れを制御するよう接続される弁とを有し、該弁は、止め弁及び流れ制御弁から成る群から選択される、請求項９に記載の温度制御システム。
【請求項２０】
フレームのための温度制御システムであって、
第一面と第二面とを有する熱電冷却素子と、
排水可能な貯槽を有する流体熱移転素子とを含み、
前記第一面は、前記フレームに熱的に接続され、前記第二面は、前記流体熱移転素子に熱的に接続される、
温度制御システム。
【請求項２１】
前記フレームに熱的に接続され、測定フレーム温度信号を生成する、温度センサと、
前記測定フレーム温度と所望温度信号との間の差を決定し、温度差信号を生成する、コンパレータと、
前記温度差信号に応答し、熱電冷却制御信号を生成する、温度コントローラとをさらに含み、
前記熱電冷却素子は、前記熱電冷却制御信号に応答する、
請求項２０に記載の温度制御システム。
【請求項２２】
前記フレームは熱装置を有する、請求項２１に記載の温度制御システムであって、
前記熱装置を制御するよう動作可能に接続され、熱装置信号を生成する、熱装置コントローラを含み、
前記温度コントローラは、前記熱装置信号に追加的に応答する、
温度制御システム。
【請求項２３】
前記流体熱移転素子は、前記排水可能な貯槽を通じる流れを制御するよう接続される弁を有し、該弁は、止め弁及び流れ制御弁から成る群から選択される、請求項２０に記載の温度制御システム。
【請求項２４】
フレームのための温度制御の方法であって、
熱電冷却素子と該熱電冷却素子に熱的に接続される流体熱移転素子とを提供するステップと、
間隙を形成するために、前記熱電冷却素子を前記フレーム付近に配置するステップと、
前記間隙に亘って熱を移転するために、前記熱電冷却素子を制御するステップとを含む、
方法。
【請求項２５】
フレームのための温度制御システムであって、
第一面と第二面とを有する熱電冷却素子と、
相変化素子と、
流体熱移転素子とを含み、
前記第一面は、前記フレームに熱的に接続され、前記第二面は、前記相変化素子に熱的に接続され、前記相変化素子は、前記流体熱移転素子に熱的に接続される、
温度制御システム。
【請求項２６】
前記フレームに熱的に接続され、測定フレーム温度信号を生成する、温度センサと、
前記測定フレーム温度と所望温度信号との間に差を決定し、温度差信号を生成する、コンパレータと、
前記温度差信号に応答し、熱電冷却制御信号を生成する、温度コントローラとを含み、
前記熱電冷却素子は、前記熱電冷却制御信号に応答する、
請求項２５に記載の温度制御システム。
【請求項２７】
前記フレームは熱装置を有する、請求項２６に記載の温度制御システムであって、
前記熱装置を制御するよう動作可能に接続され、熱装置信号を生成する、熱装置コントローラをさらに含み、
前記温度コントローラは、前記熱装置信号に追加的に応答する、
温度制御システム。
【請求項２８】
前記流体熱移転素子は、前記排水可能な貯槽を通じる流れを制御するよう接続される弁を有し、該弁は、止め弁及び流れ制御弁から成る群から選択される、請求項２５に記載の温度制御システム。
【請求項２９】
前記相変化素子は、水、含水塩、フッ化カリウム四水化物、塩化カルシウム六水化物、共融混合物、塩水混合物、及び、塩化ナトリウム−水混合物から成る群から選択される相変化材料を含む、請求項２５に記載の温度制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的には、計測学及び製造システムに関し、より具体的には、計測学及び製造システム温度制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
計測学システムは、素子サイズが低下し且つ精密要件が増大するに応じて益々重要である。試験下の素子は、正確な測定値をもたらすために、測定を通じて静止的に保持されなければならない。素子は計測学フレーム上に位置し、計測学フレームは、物理的測定のための安定的な基準をもたらすために、寸法的に安定し、振動のないものでなければならない。しかしながら、計測学フレームが、計測学フレーム内の熱膨張を引き起こす熱源を含むか或いは接触し、或いは、震動源を含むか或いは接触するときに、問題が起こる。
【０００３】
熱膨張問題を矯正する試みは、振動問題を引き起こし得る。例えば、計測学フレームの温度を維持する１つのアプローチは、流体を精密に制御された温度で計測学フレーム内の孔を通じてポンプで汲み上げることである。流体流は計測学システム内に振動を誘発し、正確性を減少する。従って、振動制御のために温度制御を妥協することが必要である。
【０００４】
計測学フレーム内或いは上の熱源で他の問題が生じる。１つよりも多くの熱源が計測学フレーム上或いは内に存在し得る。これは計測学フレームの複雑な歪みを引き起こし、それは簡単な計測後補正を通じて計上し得ない。熱源の熱発生は時間の関数でもあり得る。例えば、熱源が駆動モータであるとき、駆動モータは、それが駆動されているときに、殆どの熱を発生し、それがスイッチオンされスイッチオフされるときに温度を変更する。冷却流温度を通じて計測学フレーム温度を制御することは、そのような変更条件に順応する能力を制限する。不確実性を導入するのを回避するために、冷却流温度は測定を通じても精密に制御されなければならない。
【０００５】
ウェハステッパを使用する半導体処理並びに精密研削機械を使用する精密機械のような寸法安定性及び無振動作業フレームを必要とする他の精密製造走査で類似の問題が生じる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記の不利点を克服する計測学システム温度制御を有することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の１つの特徴は、フレームのための温度制御システムであって、第一面と第二面とを有し、第一面と第二面との間に間隙を形成するよう配置される熱電冷却（ＴＥＣ）素子と、第二面に熱的に接続される、流体熱移転素子とを含む温度制御システムを提供する。
【０００８】
本発明の他の特徴は、フレームのための温度制御システムであって、第一面と第二面とを有する熱電冷却（ＴＥＣ）素子と、熱装置と、流体熱移転素子とを含み、熱装置は、流体熱移転素子に熱的に接続される熱群とを含み、第一面はフレームに熱的に接続され、第二面は熱群に熱的に接続される、温度制御システムを提供する。
【０００９】
本発明の他の特徴は、フレームのための温度制御システムであって、第一面と第二面とを有する熱電冷却（ＴＥＣ）素子と、排水可能な貯槽を有する流体熱移転素子とを含み、第一面はフレームに熱的に接続され、第二面は流体熱移転素子に熱的に接続される、温度制御システムを提供する。
【００１０】
本発明の他の特徴は、フレームのための温度制御の方法であって、熱電冷却（ＴＥＣ）素子とＴＥＣ素子に熱的に接続される流体熱移転素子とを提供するステップと、間隙を形成するために、ＴＥＣ素子をフレーム付近に配置するステップと、間隙に亘って熱を移転するために、ＴＥＣ素子を制御するステップとを含む、方法を提供する。
【００１１】
本発明の他の特徴は、フレームのための温度制御システムであって、第一面と第二面とを有する熱電冷却（ＴＥＣ）素子と、相変化素子と、流体熱移転素子とを含み、第一面はフレームに熱的に接続され、第二面は相変化素子に熱的に接続され、相変化素子は流体熱移転素子に熱的に接続される、温度制御システムを提供する。
【００１２】
本発明の前記並びに他の特徴及び利点は、添付の図面と共に読まれるときに、現時点における好適実施態様の以下の詳細な記載からさらに明らかになるであろう。詳細な記載及び図面は、添付の請求項及びそれらの均等物によって定められる本発明の範囲を制限するというよりもむしろ、本発明を例証するに過ぎない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１及び２は、本発明に従って作成される間隙を利用する温度制御システムの概略図である。温度制御システムは、間隙によってフレームから分離され、間隙は、フレームに移転される温度制御システムからの振動を回避する。熱は、放射性及び／又は伝導性熱移転によって、間隙に亘って温度制御システムとフレームとの間で交換される。
【００１４】
図１を参照すると、フレーム２０は、熱源又は冷源のような熱装置２２を含む。温度制御システム３０は、熱電冷却（ＴＥＣ）素子３２と、流体熱移転素子３８とを含む。ＴＥＣ素子３２は、フレーム２０に向かって配置される第一面３４と、流体熱移転素子３８に熱的に接続される第二面３６とをそれぞれ有する。ＴＥＣ素子３２に亘る熱移転を制御するために、温度コントローラ（図示せず）が、ＴＥＣ制御信号をＴＥＣ素子３２にもたらす。フレーム２０に熱的に接続された温度センサ６８が、測定されたフレーム温度信号を動作制御システムにもたらす。流体熱移転素子３８は、弁７２によって制御される温度制御流の流れを許容する流体通路４０を含む。フレーム２０は、間隙５０によって温度制御システム３０から分離されている。１つの実施態様では、間隙５０に亘る熱移転を促進するために、ＴＥＣ放射性塗膜５２及び／又はフレーム放射性塗膜５４が、ＴＥＣ素子３２の第一面３４及び／又はフレーム２０上にそれぞれ配置される。代替的な実施態様では、放射性塗膜は使用されない。
【００１５】
フレーム２０は、計測学フレーム、半導体ウェハステッパ、精密研削機械ステージ、又は、類似物のような、寸法安定性及び無振動が求められる如何なるフレームでもよい。熱装置２２は、モータ、駆動系、水圧ライン、又は、類似物のような、フレーム２０の動作及び制御と関連付けられ得る。熱装置２２は、フレーム２０上で検査され或いは作業される試験片若しくはワークピース、又は、試験片若しくはワークピースと関連付けられる加熱、冷却、動作、若しくは、制御機器でもあり得る。熱装置２２は、フレーム２０と直接的に接触して、伝導によってフレーム２０と熱交換し得るし、或いは、フレーム２０付近にあって、放射及び／又は対流によってフレーム２０と熱交換し得る。
【００１６】
ＴＥＣ素子３２は、ペルティエ冷却器としても既知の熱電冷却器である。ＴＥＣ素子３２は、熱ポンプとして作用し、ＤＣ電流ＴＥＣ制御信号に応答して１つの面から他の面に熱を移動する。ＤＣ電流ＴＥＣ制御信号の極性を反転することによって、ＴＥＣ素子３２を通じる熱流の方向を反転することができ、精密な温度制御をもたらす。典型的なＴＥＣ素子は、面を形成する板の間に半導体材料を含む。ＴＥＣ素子３２は、単一のＴＥＣ素子又は複数の個別のＴＥＣ素子であり得る。
【００１７】
間隙５０は、フレーム２０と温度制御システム３０との間の放射性熱移転を許容する如何なる幅でもあり得る。フレーム２０と温度制御システム３０との間の接触を回避することは、流体熱移転素子３８を通じる流体流からの振動温度制御システム３０からの振動を防止し、フレーム２０に移転するのを防止する。間隙５０は、所望に大きくも小さくもあり得る。１つの実施態様において、間隙５０は約４ミリメートル以上である。
【００１８】
流体熱移転素子３８は、ＴＥＣ素子３２と熱を交換し、流体通路４０を通じて流れる温度制御流体に熱を移転する。流体熱移転素子３８は、温度制御流体から流体熱移転素子への、或いは、流体熱移転素子３８から周囲環境への熱移転をさらに促進するために、内部フィン及び／又は外部フィンを含み得る。流体通路４０を通じて流れる温度制御流体は、水、油、又は、意図される使用の温度範囲に適する如何なる流体でもあり得る。止め弁又は流れ制御弁のような弁７２は、流体通路４０を通じる温度制御流体の流れを制御する。１つの実施態様において、流体通路４０は排水可能な貯槽を含むことができ、排水可能な貯槽内での温度制御流体の急激な変更を可能にする。代替的な実施態様において、流体通路４０内の温度制御流体の流れは、フレーム２０付近の如何なる乱流をもさらに低減するために、フレーム２０上での測定中又は製造プロセス中に遮断され得る。
【００１９】
フレーム２０と間隙５０に亘る温度制御システム３０との間の放射性熱移転を促進するために、選択的なＴＥＣ放射性塗膜５２及びフレーム放射性塗膜５４は、高放射率及び高熱伝導率の塗膜である。塗膜は、金属酸化物塗膜、ガラス（ＳｉＯ２）塗膜、又は、セラミック塗膜のような、真空又はソーラー用途に使用されるような、如何なる高放射率及び高熱電率の塗膜でもあり得る。１つの実施態様において、塗膜はフレーム２０及び流体熱移転素子３８のそれぞれの面に直接的に塗布される。代替的な実施態様において、塗膜は、銅板のような追加的な層に塗布され、追加的な層は、フレーム２０及び流体熱移転素子３８のそれぞれの面に塗布される。
【００２０】
図２を参照すると、同等の素子は、図１と同等の参照番号を共有しており、温度制御システム３０は、熱装置２２と直接的に熱を交換することによって、局所的に温度を制御する。間隙は、熱装置２２の周りに形成されている。１つの実施態様において、ＴＥＣ放射性塗膜５２及び／又はフレーム放射性塗膜５４は、間隙５０に亘る熱移転を促進するために、ＴＥＣ素子３２及び／又は熱装置２２の第一面３４の上にそれぞれ配置される。
【００２１】
動作中、温度制御システム３０は、フレーム２０を一定温度に維持するために、フレーム２０及び／又は熱装置２２と熱を交換する。計測学用途のために、フレー得２０の温度は、安定的に保持されて、フレーム２０のための一定温度を維持する。即ち、フレーム２０の絶対温度は重大ではない。製造及び生物学的用途のために、フレーム２０の温度は、プロセスによって要求される所望温度に保持される。フレーム２０に熱的に接続された温度センサ６８は、フレーム温度の表示をもたらす。温度センサ６８は、フレーム２０上の或いは動作制御システムのために適切な温度測定値をもたらす流体熱移転素子３８上のどこにでも物理的に配置され得る。図８に関連した以下に議論されるように、ＴＥＣ素子３２を通じる熱流の制御は、温度誤差に対するフィードバック制御を使用し得るし、熱装置２２からの熱付加を予期するフィードフォワード制御を選択的に使用し得る。１つの実施態様において、流体熱移転素子３８を通じる温度制御流の流速及び／又は温度は、追加的な温度制御をもたらすために変更され得る。
【００２２】
図３乃至６は、本発明に従って製造される熱群を利用する温度制御システムの概略図であり、同等の素子は、相互に並びに図１と同等の参照番号を共有している。温度制御システムは、フレーム及び流体熱移転素子と関連付けられる熱装置を含む熱群を利用する。
【００２３】
図３を参照すると、温度制御システム３０は、熱電冷却（ＴＥＣ）素子３２と、熱群６０とを含む。ＴＥＣ素子３２は、フレーム２０に熱的に接続された第一面３４と、熱群６０に熱的に接続された第二面３６とをそれぞれ含む。熱群６０は、フレーム２０に関連付けられた熱源又は冷源のような熱装置２２と、流体熱移転素子３８とを含む。熱装置２２は、フレーム２０に機械的に接続され、例証されている実施態様では、熱装置２２とフレーム２０との間に配置されたＴＥＣ素子３２を備える。１つの実施態様において、熱装置２２は、ＴＥＣ素子３２に隣接し、流体熱移転素子３８は、熱装置２２よりもフレーム２０からさらに離れ、熱装置２２は、第二面３６に熱的に接続される。代替的な実施態様において、流体熱移転素子３８は、ＴＥＣ素子３２に隣接し、熱装置２２は、流体熱移転素子３８よりもフレーム２０からさらに離れ、流体熱移転素子３８は、第二面３６に熱的に接続される。フレーム２０と熱群６０との間のＴＥＣ素子３２に亘る熱移転を制御するために、温度コントローラ（図示せず）が、ＴＥＣ制御信号をＴＥＣ素子３２にもたらす。ＴＥＣ素子３２は、フレーム２０との熱移転を無くすことによって、フレーム２０の完全な絶縁をもたらす。
【００２４】
図４を参照すると、温度制御システム３０は、ＴＥＣ素子３２と平行に、熱群６０とフレーム３０との間に配置された取付けパッド６２を含む。取付けパッド６２は、熱群６０とフレーム２０との間の堅い機械的接続を可能にするのに対し、ＴＥＣ素子３２は熱群６０とフレーム２０との間の熱移転を管理する。
【００２５】
図５に例証される実施態様において、フレーム２０は、絶縁層６４と、伝導層６６とを含み、伝導層６６は絶縁層６４上に配置されている。伝導層６６は、ＴＥＣ素子３２の第一面３４に熱的に接続されている。伝導層６６は、測定されたフレーム温度信号を発生するために、伝導層６６に熱的に接続された温度センサ６８を含む。伝導層６６は、高度に伝導的なフレーム温度の均質な表示をもたらし、局所的な温度のばらつきを良好に取り除く。伝導層６６は、アルミニウム、銅、又は、類似物のような高熱伝導率を備える如何なる材料でもあり得る。絶縁層６４は、プラスチック、セラミック、フォーム、又は、類似物のような低熱伝導率を備える如何なる材料でもあり得る。
【００２６】
図６に例証される実施態様において、フレーム２０は、絶縁層６４と、伝導層６６とを含み、取付けパッド６２が熱群６０とＴＥＣ素子３２と平行な伝導層６６との間に配置されている。取付けパッド６２は、熱群６０とフレーム２０との間の堅い機械的接続を可能にするのに対し、ＴＥＣ素子３２は熱群６０とフレーム２０との間の熱移動を管理する。
【００２７】
図７は、本発明に従って製造された排水可能な貯槽を利用する温度制御システムの概略図である。排水可能な貯槽は、新鮮な熱移転容量をもたらすために、温度制御流体の迅速な置換を可能にする。
【００２８】
温度制御システム３０は、熱電冷却（ＴＥＣ）素子３２と、流体熱移転素子３８とを含む。流体熱移転素子３８は、本体７４と、流体通路４０とを含む。排水可能な貯槽７０は、流体熱移転素子３８の流体通路４０内に含まれ、温度制御流体（図示せず）を収容する。弁７２が流体通路４０を通じる流体を制御する。典型的には、排水可能な貯槽７０内の流体の温度制御の熱容量は、流体熱移転素子３８の本体７４の熱容量よりも大きいので、排水可能な貯槽内の温度制御流体は、ＴＥＣ素子３２のための熱源又はヒートシンクとして作用する。温度制御流体は、排水可能な貯槽７０から排水され、新鮮な温度制御流体によって置換されるので、熱源又はヒートシンクは次の使用のために補充される。
【００２９】
動作中、排水可能な貯槽７０は充填され、フレーム２０に移転され得る流体熱移転素子３８からの如何なる流れ振動をも回避するために、弁７２は遮断される。温度制御システム３０は、ＴＥＣ素子３２を通じてフレーム２０と熱を交換する。温度制御流体の温度は、排水可能な貯槽７０がヒートシンクであるか熱源であるかに依存して増大され或いは減少される。温度制御流体の温度が限界に達するとき、或いは、最小振動を要求する測定又は監視動作が完了されるとき、排水可能な貯槽７０から温度制御流体を迅速に排水し、新鮮な温度制御流体を提供するために、弁７２は開放される。弁７２は閉塞され、流体熱移転素子３０は次の使用のために準備ができている。当業者は、排水可能な貯槽７０がここに記載されるいずれの温度制御システムとも使用され得ることを理解しよう。
【００３０】
図８は、本発明に従って製造された位相変更素子を利用する温度制御システムの概略図である。位相変更素子は、熱貯槽として作用し、最小フレーム振動が必要とされるときに遮断されるべき流体熱移転素子を通じる流れを許容する。
【００３１】
熱制御システム３０は、熱電冷却（ＴＥＣ）素子３２と、相変化素子７６と、流体熱移転素子３８とを含む。ＴＥＣ素子３２は、フレーム２０及び相変化素子７６に熱的に接続される。相変更素子７６は、流体熱移転素子３８に熱的に接続され、流体熱移転素子は、温度制御流体の流れのための流体通路４０を含む。弁７２が流体通路４０を通じる流れを制御する。相変化素子７６は、ＴＥＣ素子３２の動作温度又は動作温度付近で位相を変える相変化材料を含む。１つの実施態様において、流体熱移転素子３８は、相変化材料と温度制御流体との間の熱移転を増大するために、相変化素子７６の一部として含まれ或いは相変化素子内に組み込まれる。
【００３２】
相変化素子７６内の相変化は、固体−液体遷移（融解熱）、液体−気体遷移（気化熱）、固定−気体遷移（昇華熱）のような、具体的な用途のために所望に熱を吸収し或いは解放する如何なる相変化でもあり得る。相変化素子７６において使用され得る相変化材料の例は、水、フッ化カリウム四水化物（ＫＦ−４Ｈ２Ｏ）若しくは塩化カルシウム六水化物（ＣａＣｌ２・６Ｈ２Ｏ）のような含水塩、又は、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）−水混合物と同様な塩水混合物のような共融混合物を含む。当業者は、所望の具体的な相変化温度に依存して多数の相変化材料が相変化素子７６における使用に適していることを理解しよう。例えば、含水塩は、室温付近で使用可能であり、塩−水共融混合物は約−２０°Ｃの低温付近で使用可能である。
【００３３】
動作中、フレーム２０に移転され得る流体熱移転素子３８からの如何なる流れ振動をも回避するために、弁７２は遮断される。温度制御システム３０は、ＴＥＣ素子３２を通じてフレーム２０と熱を交換する。相変化素子７６内の相変化材料は、ＴＥＣ素子３２との熱移転に応答して位相を変える。最小振動を要求する測定又は監視が完了されるとき、弁７２は解放されて、流体通路４０を通じて温度制御流体をもたらす。相変化材料はそれらの初期状態に戻り、相変化素子７６は次の使用のための準備ができている。当業者は、相変化素子７６がここに記載されるいずれの温度制御システムとも使用され得ることを理解するであろう。
【００３４】
図９は、本発明に従って製造された温度制御システムのための動作制御システムの概略図であり、同等の素子は、図１と同等の参照番号を共有している。動作制御システムは、ＴＥＣ素子に亘る熱意点を制御するために、ＴＥＣ制御信号をＴＥＣ素子にもたらす。
【００３５】
動作制御システム１００は、フレームに熱的に接続され且つ測定フレーム温度信号１０２を生成する温度センサ６８を含む。１つの実施態様において、多数の温度センサが、フレームに熱的に接続され、それらの出力は、測定されるフレーム温度信号が平均又は重み付き平均フレーム温度を表示するよう結合され得る。所望の温度Ｔ_ｓｅｔ１０４が手動で設定され或いは他の制御システムによって決定され、所望温度信号１０６が生成される。測定フレーム温度信号１０２及び所望温度信号１０６は、コンパレータ１０８で比較され、温度差信号１１０が生成される。温度コントローラ１１２が温度差信号１１０に応答し、ＴＥＣ制御信号１１４を生成し、ＴＥＣ制御信号はＴＥＣ素子３２を通じる熱流を制御する。
【００３６】
１つの実施態様において、温度コントローラ１１２は、追加的に熱装置信号１１８に応答し、フィードフォワード信号をもたらす。熱装置コントローラ１１６が、モータ又は駆動系のような熱装置２２を制御する。熱装置コントローラ１１６は、熱装置信号１１８を生成し、熱装置信号は熱装置２２及び温度コントローラ１１２の双方にもたらされる。熱装置２２の動作中の如何なる変化からものフレームに対する熱付加の変化を予期するために、温度コントローラ１１２はＴＥＣ制御信号１１４を調節する。温度コントローラ１１２は、制御信号と熱応答との間のずれを計上するフレーム及び熱装置２２の熱遷移応答のモデリングを含み得る。当業者は、動作制御システム１００がここに記載されるいずれの温度制御システムと共に使用され得ることを理解しよう。
【００３７】
ここに開示される本発明の実施態様は現時点において好適であると考えられるが、本発明の範囲から逸脱することなしに、様々な変化及び変更を行い得る。本発明の範囲は添付の請求項に示されており、均等の意味及び範囲内に来る全ての変化はそれらの中に包含されることが意図されている。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明に従って作成された間隙を利用する温度制御システムを示す概略図である。
【図２】本発明に従って作成された間隙を利用する温度制御システムを示す概略図である。
【図３】本発明に従って作成された熱群を利用する温度制御システムを示す概略図である。
【図４】本発明に従って作成された熱群を利用する温度制御システムを示す概略図である。
【図５】本発明に従って作成された熱群を利用する温度制御システムを示す概略図である。
【図６】本発明に従って作成された熱群を利用する温度制御システムを示す概略図である。
【図７】本発明に従って作成された排水可能な貯槽を利用する温度制御システムを示す概略図である。
【図８】本発明に従って作成された相変化素子を利用する温度制御システムを示す概略図である。
【図９】本発明に従って作成された温度制御システムのための動作制御システムを示す概略図である。
【図１】
2008519429.tif 000003
【図２】
2008519429.tif 000004
【図３】
2008519429.tif 000005
【図４】
2008519429.tif 000006
【図５】
2008519429.tif 000007
【図６】
2008519429.tif 000008
【図７】
2008519429.tif 000009
【図８】
2008519429.tif 000010
【図９】
2008519429.tif 000011
【国際調査報告】
2008519429.tif 000012
2008519429.tif 000013
2008519429.tif 000014