(57)【要約】【課題】温度調整の限界値を拡大しながら温度制御の安定性を良くすると共に、装置全体を簡素にして製造コストと運転コストの低減を図ることができる製造装置の定温チラーを提供する。【解決手段】製造装置の定温チラー１は、温度制御液を供給する循環回路２と熱交換器５及び熱交換器を介して循環回路の温度制御液を所定の温度に保っている圧縮機、凝縮器及び蒸発器から成る冷凍回路３で構成され、冷凍回路２を構成する凝縮器１３と蒸発器との間に流量設定具１４を配置して圧縮機１２と蒸発器との間に流量調整弁１５を備えた分流回路１６を配置して成り、吸入圧力調整弁１７を冷凍回路を構成する蒸発器と圧縮機１２との間に配置して、圧縮機に供給する冷媒を所定量に調整したり、上記の流量調整弁１５を循環回路に設けた温度制御装置１１に接続して、流量調整弁１５の開閉を連動的に調整している。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
温度制御液を供給する循環回路、熱交換器及び該熱交換器を介して循環回路の温度制御液を所定の温度に保っている圧縮機、凝縮器及び蒸発器から成る冷凍回路で成る温度制御チラーであって、該冷凍回路における凝縮器と蒸発器との間に流量設定具を配置して圧縮機と蒸発器との間に流量調整弁を備えた分流回路を配置することを特徴とする温度制御チラー。
【請求項２】
吸入圧力調整弁が、冷凍回路を構成する蒸発器と圧縮機との間に配置されて成り、圧縮機に供給する冷媒を所定量に調整することを特徴とする請求項１に記載の温度制御チラー。
【請求項３】
流量調整弁が、循環回路に設けた温度制御装置に接続されて成り、該温度制御装置で流量調整弁の開閉を連動的に調整することを特徴とする請求項１又は２に記載の温度制御チラー。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は温度制御チラーに関し、特に循環回路に対する温度制御を遅延させること無く実施すると共に全体を簡素な構成にすることで総合コストを低減させる温度制御チラーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に言われるチラーは、温度制御液を供給する循環回路、熱交換器及び該熱交換器を介して循環回路の温度制御液を所定の温度に保っている圧縮機、凝縮器及び蒸発器から成る冷凍回路から構成されており、循環回路の循環液を所望の温度に設定すると同時にその設定温度を恒常的に維持するように温度制御している。
【０００３】
チラーを使用している分野は多岐に亘っており、主な用途としては、半導体、液晶等の製造装置及びレーザー機器の冷却、加熱に使用される循環器であり、半導体及び液晶の製造装置の中でも主にエッチングプロセスやスパッタプロセス、ＣＶＤプロセスに使用されている。チラーは、この他にも、露光装置に使用するレーザーの発信管や半導体テスターの温度試験装置の冷却、工作機械のオイル冷却、射出成形器用の金型や恒温装置等の温度調整にも使用されており、さらには、水槽の水温制御にも使用されており、その対応分野は広範囲に及んでいる。
【０００４】
いずれの場合においても、チラーの温度管理は、極めて厳格に行われるものであって高精度な温度制御を要求されているために、一般的なチラーは、上記の機器に温度制御液を供給している循環液回路とこの循環液回路の循環液を冷却している冷凍サイクル回路及び循環液回路の循環液を温度管理するための加熱回路の組み合わせで構成されている。
【０００５】
即ち、従来の例としては、図２に示すチラー２０が一般的である。本例では、循環液回路２１、冷凍サイクル回路２２及び循環液を温度管理する加熱回路２３を組み合わせることで構成されている。循環液回路２１は、製造装置２１−１に温度制御液を供給するために循環ポンプ２１−２を備えており、温度制御液の供給量を管理するために圧力調整弁２１−３が配置されている。
【０００６】
本チラー２０の温度管理は、冷凍サイクル回路２２に設けた循環液タンク２１−４内に配置した蒸発器２４で循環液をその能力最大値まで冷却しておきながら、その後において、ヒーター２５を使用することによって、この低温循環液を加熱するものであり、この加熱によって循環液を所定の温度に昇温制御しながら温度管理している。
【０００７】
又、循環液を能力最大値まで冷却している蒸発器２４は、冷凍サイクル回路２２に配置されながら凝縮冷媒を蒸発させることで熱交換するものであり、冷凍サイクル回路２２は、蒸発器２４の他に冷媒を圧縮する圧縮機２２−１、圧縮冷媒を凝縮する凝縮器２２−２から構成されている。冷凍サイクル回路２２には、凝縮冷媒を管理するために温度膨張弁２２−３及びドライヤー２２−４も配置されている。
【０００８】
しかるに、本例のチラー２０は、循環液回路２１において最大の冷却を行いながら、ヒーター２５の使用で加熱を行うために、以下の問題点を露呈しており装置全体を大容量にしていた。
【０００９】
▲１▼　温度制御時において遅延状態が発生して温度の安定性が悪い。
▲２▼　循環回路の最大加熱領域が低く制限され、制御精度も悪くなっている。
▲３▼　ヒーターを入れるために循環液タンクが必要になる。
▲４▼　使用する循環液が、循環液タンクを満たす分だけ大量になる。
▲５▼　チラー本体の消費電力が大きくなる。
【００１０】
一方、図３に示すチラーの冷凍サイクル回路３０は、冷媒を圧縮する圧縮機３１と圧縮冷媒を凝縮する凝縮器３２、圧縮冷媒の流通を制御しているＯＮ／ＯＦＦ電磁弁３３及びＯＮ／ＯＦＦ電磁弁３３を流通してくる凝縮冷媒を蒸発させる蒸発器３４から構成されると共に、圧縮機３１からの圧縮冷媒を分流弁３５が設けられている分流回路３６を通じて蒸発器３４に直接供給しており、蒸発器３４において、上記例と同様に表示していない循環回路の循環液と熱交換することでチラーを構成している。尚、３７は、ドライヤーであり、凝縮冷媒を管理しながら蒸発器３４に供給している。
【００１１】
冷凍サイクル回路３０の運転は、冷凍サイクル回路内の圧縮機３１からの圧縮冷媒を凝縮器３２で凝縮しながらＯＮ／ＯＦＦ電磁弁３３の開閉によって蒸発器３４に供給したり、ＯＮ／ＯＦＦ電磁弁３３の開閉に連動させて反対に作動する分流弁３５の開閉によって圧縮冷媒を蒸発器３４に直接供給している。
【００１２】
そして、冷凍サイクル回路３０は、ＯＮ／ＯＦＦ電磁弁３３と分流弁３５とを交互に開閉制御することによって、蒸発器３３に直接供給する圧縮冷媒の供給量を調整することで循環液の温度を制御している。
【００１３】
しかして、本冷凍サイクル回路３０は以下のような問題点を抱えており、その改善が要望されている。
【００１４】
▲１▼　ＯＮ／ＯＦＦ電磁弁と分流弁との交互開閉で制御するので蒸発器の温度制御は安定性が悪い。
▲２▼　分流弁の耐久性が悪い。
▲３▼　　圧縮冷媒の循環が圧縮機の耐久性に悪影響を与える。
▲４▼　冷凍サイクル回路の昇温可能範囲が２０℃を限界にしている。
【００１５】
以上のように、従来のチラーは、いずれの例にあっても温度制御液における温度調整が遅延等で安定性を悪くすると同時に、ヒーター等を要しているために機器の大きさや温度制御液の容量においても嵩張りを生じており、製造コストと運転コストを増大させていた。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、チラーにおける上記のような現状に鑑みて提案するものであり、温度調整の限界値を拡大しながら温度制御の安定性を良くすると共に、装置全体を簡素にして製造コストと運転コストの低減を図ることができる温度制御チラーを提供している。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明による温度制御チラーは、基本的に、温度制御液を供給する循環回路と熱交換器及び熱交換器を介して循環回路の温度制御液を所定の温度に保っている圧縮機、凝縮器及び蒸発器から成る冷凍回路で構成され、冷凍回路を構成する凝縮器と蒸発器との間に流量設定具を配置して圧縮機と蒸発器との間に流量調整弁を備えた分流回路を配置して成り、具体的には、吸入圧力調整弁を冷凍回路を構成する蒸発器と圧縮機との間に配置して、圧縮機に供給する冷媒を所定量に調整したり、流量調整弁を循環回路に設けた温度制御装置に接続して、温度制御装置で流量調整弁の開閉を連動的に調整することを特徴としている。
【００１８】
これによって、本発明による温度制御チラーは、温度調整の限界値を拡大しながら温度制御の安定性を良くすると共に、装置全体を簡素にして製造コストと運転コストの低減している。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明による温度制御チラーは、温度制御液を供給する循環回路と熱交換器及び熱交換器を介して循環回路の温度制御液を所定の温度に保っている圧縮機、凝縮器及び蒸発器から成る冷凍回路で成る温度制御チラーにおいて、冷凍回路を構成する凝縮器と蒸発器との間に流量設定具を配置して圧縮機と蒸発器との間に流量調整弁を備えた分流回路を配置し、吸入圧力調整弁を冷凍回路を構成する蒸発器と圧縮機との間に配置すると共に、流量調整弁を循環回路に設けた温度制御装置に接続して流量調整弁の開閉を連動的に調整している。
【００２０】
以下に、本発明による温度制御チラーに関する実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２１】
図１は、本発明による温度制御チラーの実施形態を示す概要図であり、温度制御チラー１は、循環回路２と冷凍回路３とから構成されている。
【００２２】
循環回路２は、半導体、液晶の製造装置及びレーザー機器等の製造装置４に対して熱交換器５によって温度調整された温度制御液を供給しており、温度制御液を循環させるための循環ポンプ６と循環液を補充するための循環液注入タンク７から構成されている。
【００２３】
尚、圧力調整バルブ８は、製造装置２に対する温度制御液の循環を調整するために配置しているものであり、圧力計９及び温度センサー１０は、後述の温度制御ユニット１１に必要な制御信号を提供するために配置されている。
【００２４】
一方、冷凍回路３は、フロンガス等の冷媒を圧縮して高温化する圧縮機１２とその出力である高温の圧縮冷媒を凝縮して液化するための凝縮器１３及び液化された凝縮冷媒を気化させることで周囲の熱を奪う蒸発器から構成されており、蒸発器は、上記循環回路２の熱交換器５に配置されている。
【００２５】
又、凝縮器１３は、高温の圧縮冷媒をクーリングタワー水、工場内循環水、地下水等の冷却水を制水弁１８及びストレーナー１９によって管理しながら、供給されることで圧縮冷媒を冷却しながら液化している。凝縮冷媒は、循環回路２の循環液と熱交換することによって循環液を冷却しており、これによって、上記循環回路２の循環液を所望の温度制御液に変成している。
【００２６】
本発明による温度制御チラー１では、上記の基幹構成に加えて、凝縮器１３と熱交換器３における蒸発器との間に流量設定具１４を配置しており、これと同時に、圧縮機１２と熱交換器５に配置した蒸発器との間に流量調整弁１５を備えた分流回路１６を構成している。又、熱交換器３の蒸発器から帰還してくる圧縮機１２の吸込側には、吸入圧力調整弁１７を配置しており、圧縮機１２に必要以上の圧力が加えられないように一定の圧力値に調整している。
【００２７】
流量設定具１４は、手動膨張弁等が適用可能であり、熱交換器３における蒸発器が所定の冷却能力を発揮できるように、凝縮器１３からの液化された凝縮冷媒をドライヤー３７で乾燥させながら蒸発器に供給する適切な量に調整している。
【００２８】
従って、蒸発器が発揮する冷却能力が複数段階に区分されている場合には、流量設定具１４も手動膨張弁によって複数段階に流量設定できるように切換可能な構造に形成されることになる。
【００２９】
しかして、分流回路１６に備えられた流量調整弁１５は、圧縮機１２からの高温状態にある圧縮冷媒を流量調整しながら蒸発器に直接供給しており、配置されている熱交換器５の蒸発器は、所定の冷却状態に設定されている状態にありながら、製造装置４に供給する循環液を昇温する必要が発生した場合に、圧縮冷媒の高温エネルギーを活用しながら循環液の温度調整を迅速に制御するものであり、製造装置４に対して供給する温度制御液の温度変更を迅速かつ高精度に達成しているものである。
【００３０】
従って、温度制御液の温度変更は、製造装置４に供給されている必要最低量の循環液に対して適用されると共に、熱交換器５の設定温度を中心に調整を加えているので、温度変更に必要なエネルギーは最低で温度調整量も最小値にできるものである。
【００３１】
尚、圧縮冷媒を熱交換器５の蒸発器に直接供給しているために、大量の圧縮冷媒が圧縮機１２に吸い込まれると、圧縮機１２が過負荷状態になることから、上述のように吸入圧力調整弁１７を配置して一定の圧力値に調整してこれを回避している。
【００３２】
さらに、本実施の形態では、流量調整弁１５を温度制御ユニット１１によって制御している。これによって、上述のように温度制御液を温度変更したい場合には、温度制御ユニット１１を設定し直すと、温度制御液はその温度を迅速に変更できると共に、圧力計９及び温度センサー１０からの信号によって温度制御ユニット１１は、流量調整弁１５を制御することで所望の設定値が高精度で維持されることになる。
【００３３】
以上のように、本発明による温度制御チラーは、チラーの基幹回路に加えて冷凍回路を構成する凝縮器と蒸発器との間に流量設定具を配置し圧縮機と蒸発器との間に流量調整弁を備えた分流回路を配置しているので、循環液回路と冷凍サイクル回路のみで従来のチラーよりもその性能を上回っており、以下の機能を発揮することで温度制御の安定性を良くすると共に、装置全体を簡素にして製造コストと運転コストを低減している。
【００３４】
▲１▼　冷凍回路の圧縮冷媒を加熱源にし循環回路の加熱装置を不要にするので、消費電力を従来装置よりも３０％以上削減することができる。
▲２▼　循環回路の最大加熱領域を９０℃まで拡大できる。
▲３▼　圧縮冷媒の流量制御で温度設定範囲６０℃〜−３０℃の間において±０．２℃以内の温度安定性を確保できるので、温度制御性を向上できる。
▲４▼　加熱装置を投入するタンクが不要になるので、装置を簡素化して使用する循環液量を少なくできる。
▲５▼　フロンガス等の冷媒を冷凍回路に限定できるので、循環回路の修理でフロンガス等を対象にする必要がない
【００３５】
以上、本発明を実施の形態に基づいて詳細に説明してきたが、本発明による温度制御チラーは、上記実施の形態に何ら限定されるものでなく、その適用範囲や適用形態は自由であり、蒸発器、熱交換器、流量設定具、吸入圧力調整弁及び流量調整弁等に関して、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることは当然のことである。
【００３６】
【発明の効果】
本発明による温度制御チラーは、基本的に、温度制御液を供給する循環回路と熱交換器及び熱交換器を介して循環回路の温度制御液を所定の温度に保っている圧縮機、凝縮器及び蒸発器から成る冷凍回路から構成され、冷凍回路を構成する凝縮器と蒸発器との間に流量設定具を配置して圧縮機と蒸発器との間に流量調整弁を備えた分流回路を配置して成り、具体的には、吸入圧力調整弁を冷凍回路を構成する蒸発器と圧縮機との間に配置して、圧縮機に供給する冷媒を所定量に調整したり、流量調整弁を循環回路に設けた温度制御装置に接続して、温度制御装置で流量調整弁の開閉を連動的に調整することを特徴としているので、温度調整の限界値を拡大しながら温度制御の安定性を良くすると共に、装置全体を簡素にして製造コストと運転コストを低減できる効果を奏している。
【図面の簡単な説明】
【　図１】本発明による温度制御チラーの実施形態を示す概要図
【　図２】従来のチラーを示す概要図
【　図３】従来の他のチラーを示す概要図
【符号の説明】
１　チラー、　２　循環液回路、　３　冷凍回路、　４　製造装置、
５　熱交換器、　６　循環ポンプ、　７　循環液注入タンク、
８　圧力調整バルブ、　９　圧力計、　１０　温度センサー、
１１　温度制御ユニット、　１２　圧縮機、　１３　凝縮器、
１４　流量設定具、　１５　流量調整弁、　１６　分流回路、
１７　吸入圧力調整弁、　１８　制水弁、　１９　ストレーナー、
２０　チラー、　２１　循環液回路、　２１−１　製造装置、
２１−２　循環ポンプ、　２１−３　圧力調整弁、
２１−４　循環液タンク、　２２、３０　冷凍サイクル回路、
２２−１　圧縮機、　２２−２　凝縮器、　２２−３　温度膨張弁、
２２−４、３７　ドライヤー、　２３　加熱回路、　２４、３４　蒸発器、
２５　ヒーター、　３１　圧縮機、　３２　凝縮器、
３３　ＯＮ／ＯＦＦ電磁弁、　３５　分流弁、　３６　分流回路、
【図１】
2004020103.tif 000003
【図２】
2004020103.tif 000004
【図３】
2004020103.tif 000005