(57)【要約】【課題】加熱手段にて加熱された温調対象流体の温度を均一にして、温調対象流体の温度ムラを低減する。【解決手段】冷却手段４と加熱手段２０とを通して温度調節された温調対象流体Ａを吹き出すための送風手段３０を備え、前記加熱手段２０は、前記送風手段３０により吹き出された前記温調対象流体Ａを受け入れて加熱するように配置している温度調節装置１００であって、前記送風手段３０において前記温調対象流体Ａを吹き出す吹出流路３０ａの吹出端面３０ｂの全体に、前記加熱手段２０において前記温調対象流体Ａを受け入れて加熱する加熱流路２０ａの受入端面２０ｂの全体が、前記温調対象流体Ａの流通方向において連続するように前記送風手段３０と前記加熱手段２０とを配置している。【選択図】図１
2009186100.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却手段と加熱手段とを通して温度調節された温調対象流体を吹き出すための送風手段を備え、
前記加熱手段が、前記送風手段により吹き出された前記温調対象流体を受け入れて加熱するように配置されている温度調節装置であって、
前記送風手段において前記温調対象流体を吹き出す吹出流路の吹出端面の全体に、前記加熱手段において前記温調対象流体を受け入れて加熱する加熱流路の受入端面の全体が、前記温調対象流体の流通方向において連続するように前記送風手段と前記加熱手段とを配置している温度調節装置。
【請求項２】
前記吹出端面と前記受入端面とが密着するように、前記送風手段と前記加熱手段とを配置している請求項１に記載の温度調節装置。
【請求項３】
前記加熱手段が、電流を通電することにより熱を発生する発熱部を複数備え、
複数の前記発熱部は、前記加熱流路の受入端面において、第１方向に沿う姿勢で且つ前記第１方向に直交する第２方向に間隔を隔てて並ぶように配置され、
複数の前記発熱部の発熱量が、各別に設定可能である請求項１又は２に記載の温度調節装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却手段と加熱手段とを通して温度調節された温調対象流体を吹き出すための送風手段を備え、前記加熱手段は、前記送風手段により吹き出された前記温調対象流体を受け入れて加熱するように配置している温度調節装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の温度調節装置では、空気等の温調対象流体を目標温度に温度調節し、その温度調節した温調対象流体をクリーンルーム等の温度調節対象空間に供給して、温度調節対象空間の温度を調節するために用いられている（例えば、特許文献１を参照。）。この従来の温度調節装置では、冷却手段として、例えば、冷媒が流れることにより温調対象流体を冷却する蒸発器が備えられ、加熱手段として、例えば、電流を通電することにより熱を発する複数の発熱部を有する電気ヒータが備えられている。この従来の温度調節装置では、冷却手段にて冷却された温調対象流体を送風手段にて吸引し、送風手段にて吹き出された温調対象流体を加熱手段にて加熱することにより、目標温度に温度調節する。
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２４００７０号公報（図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した特許文献１に開示されている温度調節装置では、加熱手段において温調対象流体を受け入れて加熱する加熱流路の受入端面と送風手段において温調対象流体を吹き出す吹出流路の吹出端面との大きさ及び配置について、加熱流路の受入端面の方が吹出流路の吹出端面よりも大きく且つ加熱流路の受入端面の略中央に吹出流路の吹出端面が位置するように配置されている。よって、吹出流路から吹き出される温調対象流体は、加熱流路における受入端面の略中央での流速が速く、加熱流路における受入端面の端部側での流速が遅くなり、加熱流路では、位置によって温調対象流体の流速が異なることになる。その結果、加熱手段にて加熱された温調対象流体の温度を均一にすることが難しく、温調対象流体に温度ムラが発生するという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、加熱手段にて加熱された温調対象流体の温度を均一にして、温調対象流体の温度ムラを低減することができる温度調節装置を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
冷却手段と加熱手段とを通して温度調節された温調対象流体を吹き出すための送風手段を備え、
前記加熱手段が、前記送風手段により吹き出された前記温調対象流体を受け入れて加熱するように配置されている温度調節装置であって、
前記送風手段において前記温調対象流体を吹き出す吹出流路の吹出端面の全体に、前記加熱手段において前記温調対象流体を受け入れて加熱する加熱流路の受入端面の全体が、前記温調対象流体の流通方向において連続するように前記送風手段と前記加熱手段とを配置している点にある。
ここで、連続するとは、温調対象流体の流通方向において、上記吹出端面と受入端面との関係において、流路断面形状が変わることなく（流路拡大・縮小を伴うことなく）、流路断面形状がそのまま維持されて繋がっていることを意味する。
【０００７】
上記特徴構成によれば、温調対象流体の流通方向において、送風手段の吹出流路の吹出端面の全体に加熱手段の加熱流路の受入端面の全体が連続するように送風手段と加熱手段とを配置することで、吹出流路の吹出端面における温調対象流体の流速が、ほぼそのまま加熱流路の受入端面において保持される。吹出流路の吹出端面の全体から吹き出される温調対象流体の流速が略均一であるので、加熱流路の受入端面から受け入れられる温調対象流体が、受入端面の全体に渡って略均一な流速となる。当該流速が均一化された温調対象流体は、加熱流路において均一に加熱されて、略均一の温度にされるので、温度ムラを低減することができる。
以上から、加熱手段にて加熱された温調対象流体の温度を均一にして、温調対象流体の温度ムラを低減することができる温度調節装置を実現できる。
【０００８】
本発明に係る温度調節装置の更なる特徴構成は、前記吹出端面と前記受入端面とが密着するように、前記送風手段と前記加熱手段とを配置している点にある。
【０００９】
上記特徴構成によれば、送風手段の吹出流路の吹出端面と加熱手段の加熱流路の受入端面とが密着するように送風手段と加熱手段とを配置することで、全体としてコンパクトに構成することができる。
また、送風手段の吹出流路の吹出端面から吹き出された温調対象流体が、送風手段と加熱手段との間で流速を変化させることなく、加熱手段の加熱流路に導かれることとなる。これにより、加熱手段の加熱流路の受入端面の位置において、温調対象流体の流速を略均一とすることができる。この結果、加熱手段の加熱流路から送り出される温調対象流体の温度を均一にして、温調対象流体の温度分布のムラをより一層低減することができる。
【００１０】
本発明に係る温度調節装置の更なる特徴構成は、前記加熱手段が、電流を通電することにより熱を発生する発熱部を複数備え、
複数の前記発熱部は、前記加熱流路の受入端面において、第１方向に沿う姿勢で且つ前記第１方向に直交する第２方向に間隔を隔てて並ぶように配置され、
複数の前記発熱部の発熱量が、各別に設定可能である点にある。
【００１１】
加熱手段の加熱流路では、何らかの要因によって、受入端面の位置によって温調対象流体の流速にわずかな差が生じてしまい、加熱手段を通過後の温調対象流体にわずかな温度差が生じる可能性がある。そこで、受入面の位置おいて温調対象流体の流速の差が生じている方向に沿って、発熱量を各別に設定可能な発熱部を間隔を隔てて並ぶように配置することで、流速の速い温調対象流体に多くの熱量を加え、流速の遅い温調対象流体には少ない熱量を加えることができるので、加熱手段の加熱流路を通過後の温調対象流体の温度をより一層確実に均一にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。
温度調節装置１００は、図１に示すように、流体吸込口７から吸い込んだ温調対象流体Ａを冷却及び加熱して目標温度に精密に温調し、その精密に温調した温調対象流体Ａを流体吹出口８から吹き出すように構成している。図示は省略するが、流体吹出口８から吹き出した温調対象流体Ａをクリーンルーム等の温度調節対象空間へ導くことにより、温度調節対象空間の温度を精密に調節している。また、流体吸込口７は、例えば、温度調節対象空間の空気を温調対象流体Ａとして温度調節装置１００に戻す流体循環路に連通接続されている。これにより、温調対象流体Ａを、温度調節装置１００と温度調節対象空間との間で循環しながら、温度調節対象空間の温度を精密に調節している。
【００１３】
温度調節装置１００は、圧縮機１、凝縮器２、膨張弁３、蒸発器４の順に冷媒Ｃが循環するように構成された冷却回路を備え、蒸発器４を冷媒Ｃが通過することにより温調対象流体Ａを冷却するように構成してあり、蒸発器４が冷却手段として機能する。温度調節装置１００は、蒸発器４により冷却された温調対象流体Ａを吸引して吹き出す送風手段３０と、送風手段３０から吹き出された温調対象流体Ａを加熱する加熱手段２０とを備えている。
【００１４】
温度調節装置１００は、蒸発器４の下流側に温度センサ１０を設けると共に、加熱手段２０の下流側に温度センサ９を設けている。そして、蒸発器４の下流側の温度センサ１０の検出温度が目標温度よりも低温の冷却用目標温度になるように、蒸発器４に供給する冷媒Ｃの流量を調整すべく、圧縮機１の回転速度を制御し、且つ、加熱手段２０の下流側の温度センサ９の検出温度が目標温度になるように、加熱手段２０の加熱状態を制御する制御装置４０を備えている。
このようにして、温度調節装置１００は、温調対象流体Ａを蒸発器４にて冷却した後、加熱手段２０により加熱することで、温調対象流体Ａを目標温度に精密に調節することとなる。
【００１５】
温度調節装置１００は、外気を内部に取り込む外気流入口６を備え、場合によっては、外気流入口６から吸引した外気を温調対象流体Ａに混合させる状態で、温調対象流体Ａを目標温度に温度調節するようにしている。
【００１６】
以上が本願発明の温度調節装置１００の基本構成であるが、以下に本願発明の特徴構成である加熱手段２０及び送風手段３０について、図２（ａ）、図２（ｂ）、及び図３を用いて詳細に説明する。
【００１７】
本願発明に係る温度調節装置１００の加熱手段２０は、図２（ａ）に示すように、一対の枠体２２の間に平面視で矩形状の加熱流路２０ａを形成し、加熱流路２０ａにおいて一対の枠体２２に亘る状態で複数の発熱部２１ａ〜２１ｄを配置させた電気ヒータにて構成されている。加熱流路２０ａは、送風手段３０にて吹き出された温調対象流体Ａを受け入れて加熱するための流路であり、複数の発熱部２１ａ〜２１ｄの夫々は、電流を通電することにより熱を発生するように構成している。複数の発熱部２１ａ〜２１ｄは、上記加熱流路２０ａの断面において、第１方向に沿う姿勢で且つ当該第１方向に直交する第２方向に等間隔に並ぶように配置されている。本実施形態においては、上記第１方向は、発熱部２１ａ〜２１ｄを支持する枠体２２の長手方向と直交する方向であり、第２方向は、枠体２２の長手方向と平行な方向である。加熱手段２０には、加熱流路２０ａの下流側において、上記一対の枠体２２の何れか一方から支持部が延設される形態で、加熱流路２０ａによって加熱された温調対象流体Ａの温度を測定すると共に、測定された温度が所定以上である場合に発熱部２１ａ〜２１ｄに流れる電流を遮断する保護装置２３が設けられている。保護装置２３は、なんらかの原因により温調対象流体Ａが加熱手段２０の加熱流路２０ａに流れなくなった場合、発熱部２１ａ〜２１ｄの電流を遮断し、発熱部２１ａ〜２１ｄが高温になりすぎることを防止する。当該保護装置２３は、単一でも上述した機能を十分に発揮するが、複数設けることもできる。
【００１８】
送風手段３０は、蒸発器４で冷却された温調対象流体Ａを吸引して吹き出す送風ファン３２と、当該送風ファン３２を回転させる原動機３３（図１に図示）と、当該送風ファン３２を外囲すると共に、吸引された温調対象流体Ａを外部へ吹き出す吹出流路３０ａまで温調対象流体Ａを導く形状を有するファンケーシング３１とから構成されている。
【００１９】
上記送風手段３０と上記加熱手段２０とは、図２（ｂ）及び図３に示されているように、温調対象流体Ａの流通方向Ｚにおいて、送風手段３０における温調対象流体Ａを吹き出す吹出流路３０ａの吹出端面３０ｂの全体に上記加熱手段２０における加熱流路２０ａの受入端面２０ｂの全体が連続するように配置されている。つまり、加熱流路２０ａの流路幅と吹出流路３０ａの流路幅とは同形状でほぼ同じ大きさをしており、さらに、温調対象流体Ａの流通方向Ｚにおいて加熱流路２０ａと吹出流路３０ａとが、互いの流路の断面の全面を重ねるように配置されている。このような送風手段３０と加熱手段２０との配置構造によって、送風手段３０の吹出流路３０ａの吹出端面３０ｂにおける各部位から吹き出された温調対象流体Ａが、加熱手段２０の加熱流路２０ａの受入端面２０ｂにおける各部位に流通させるように機能する。これにより、加熱流路２０ａの各部位における温調対象流体Ａの流速はほぼ等速とでき、加熱手段２０の発熱部２１ａ〜２１ｄによりほぼ同じ熱量で加熱されるので、加熱手段２０を通過後の温調対象流体Ａを略均一の温度とすることができる。
本願発明の温度調節装置１００は、図２（ｂ）に示すように、送風手段３０の吹出流路３０ａの吹出端面３０ｂと加熱手段２０の加熱流路２０ａの受入端面２０ｂとが、その間に間隙を設けることなく、密着するように構成することができる。加熱手段２０の枠体２２は、送風手段３０のファンケーシング３１と一体成型することができ、コンパクト化を図ることができる。
当該構成は、送風手段３０から送り出される温調対象流体Ａの全てが、確実に加熱流路２０ａを流通し、加熱手段２０の加熱流路２０ａの断面の各部位を通過する温調対象流体Ａの流速を確実に等速として、加熱手段２０を通過後の温調対象流体Ａの温度をより一層均一にするという機能を発揮する。
【００２０】
本願発明の温度調節装置１００では、図３に示す様に、送風手段３０の吹出流路３０ａの断面の形状と加熱手段２０の加熱流路２０ａの断面の形状を、温調対象流体Ａの流通方向Ｚの断面視において、矩形形状としているが、楕円形状や多角形状等、任意の形状のものを用いることができる。
【００２１】
複数の発熱部２１ａ〜２１ｄは、例えば、発熱コイルの巻数を変更させることにより、その発熱量を各別に設定可能に構成されている。よって、加熱手段２０は、上記第２方向に沿って、温調対象流体Ａに対して与える熱量を変化させることもできる。例えば、設置状況等により、加熱手段２０を通過後の温調対象流体Ａについて、上記第２方向で温度差が生じる可能性があるときには、複数の発熱部２１ａ〜２１ｄの発熱量を各別に設定することにより、加熱手段２０を通過後の温調対象流体Ａを的確に均一な温度とすることができる。
【００２２】
次に、図４に示す実験結果に基づいて、本願発明の温度調節装置１００は、従来の温度調節装置よりも、加熱手段２０を通過後の温調対象流体Ａの温度が均一になっていることを説明する。
ここで、従来の温度調節装置は、加熱手段２０の加熱流路２０ａの受入端面２０ｂの方が送風手段３０の吹出流路３０ａの吹出端面３０ｂよりも大きくなるようにするとともに、加熱流路２０ａの受入端面２０ｂの略中央に吹出流路３０ａの吹出端面３０ｂを配置している。本願発明の温度調節装置１００は、上述の如く、送風手段３０の吹出流路３０ａの吹出端面３０ｂの全体に加熱手段２０の加熱流路２０ａの受入端面２０ｂの全体が、温調対象流体Ａの流通方向Ｚにおいて連続するように配置している。
【００２３】
図４（ａ）は、従来の温度調節装置において、流体吹出口８における各部位に温度センサＰ１乃至Ｐ８を配置し（図１参照）、その温度センサＰ１乃至Ｐ８の夫々における検出温度の時間経過に伴う変化を示しており、図４（ｂ）は、本願発明の温度調節装置１００において、流体吹出口８における各部位に温度センサＰ１乃至Ｐ８を配置し、その温度センサＰ１乃至Ｐ８の夫々における検出温度の時間経過に伴う変化を示している。
従来の温度調整装置に係る温度分布を示すグラフである図４（ａ）を参酌すると、温度センサＰ１乃至Ｐ８の計測結果の差の最大値は、０.７℃以上０.８℃以下程度である。それに対して、本願発明の温度調節装置１００に係る温度分布を示すグラフである図４（ｂ）を参酌すると、温度センサＰ１乃至Ｐ８の計測結果の差の最大値は、０.３℃以上０.４℃以下程度に抑えられていることが分かる。これより、本願発明の温度調節装置１００は、従来の温度調節装置に対して、約０.４℃程度の温度ムラを低減する効果を発揮することができ、加熱手段２０を通過後の温調対象流体Ａの温度が均一になっていることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本願発明の温度調節装置は、加熱手段にて加熱された温調対象流体の温度を均一にして、温調対象流体の温度ムラを低減することができる温度調節装置として、有効に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本願発明の温度調節装置の側断面図
【図２】本願発明の送風手段と加熱手段との関係を示す上面図（ａ）と側面図（ｂ）
【図３】本願発明の送風手段と加熱手段との関係を示す斜視図
【図４】本願発明の温度調節装置と従来の温度調節装置との実験結果を示すグラフ
【符号の説明】
【００２６】
４：冷却手段（蒸発器）
２０：加熱手段
２０ａ：加熱流路
２０ｂ：受入端面
２１：発熱部
３０：送風手段
３０ａ：吹出流路
３０ｂ：吹出端面
１００：温度調節装置
Ａ：温調対象流体
Ｃ：冷媒
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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