特許 6496346 温度制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6496346

(24)【登録日】2019年3月15日

(45)【発行日】2019年4月3日

(54)【発明の名称】温度制御装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/02 20060101AFI20190325BHJP

   G05D 23/00 20060101ALI20190325BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/02 Z

   G05D23/00 A

【請求項の数】5

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2017-81990(P2017-81990)

(22)【出願日】2017年4月18日

(62)【分割の表示】特願2013-109713(P2013-109713)の分割

【原出願日】2013年5月24日

(65)【公開番号】特開2017-135411(P2017-135411A)

(43)【公開日】2017年8月3日

【審査請求日】2017年5月11日

(73)【特許権者】

【識別番号】000151494

【氏名又は名称】株式会社東京精密

(74)【代理人】

【識別番号】100163533

【弁理士】

【氏名又は名称】金山 義信

(72)【発明者】

【氏名】尾兼 智也

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 克彦

(72)【発明者】

【氏名】高橋 武孝

【審査官】 土谷 慎吾

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１１−２８２５４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−３７２３５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−２３３４２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０２−２９０４８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−０９９１６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−０８９８３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０４７５７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６２−２９７９１２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／００−２１／０２

Ｈ０１Ｌ ２１／０４−２１／１６

Ｇ０５Ｄ ２３／００−２３／３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

温度制御された温調媒体により温度制御対象物の温度を制御する温度制御装置であって、
前記温調媒体の温度を室温に近づけるための室温化手段と、
前記温調媒体を冷却するための冷却装置と、
前記温調媒体を加熱するためのヒータと、
前記温調媒体を前記温度制御対象物に送出する送出部と、
前記温度制御対象物で熱交換が行われた前記温調媒体の受取を行う受取部と、
前記温調媒体を前記室温化手段、前記冷却装置、前記ヒータ、前記送出部、前記受取部に循環させるためのポンプと、を備え、
前記受取部、前記室温化手段、前記冷却装置、前記ヒータ、前記送出部の順番に前記温調媒体が流れるように直列に配管され、
前記ヒータは、前記温調媒体を加熱し、かつ、混合するためのミキシングタンク兼用ヒータであり、
前記受取部と前記室温化手段とを結ぶ配管から一部または全部の前記温調媒体が前記冷却装置と前記送出部とを結ぶ配管に接続されたミキシングタンク兼用ヒータに送出可能に配管されている温度制御装置。

【請求項2】

前記室温化手段と前記ヒータとの間に前記冷却装置をバイパスする流路が配管されている請求項１に記載の温度制御装置。

【請求項3】

前記室温化手段は、放熱板とファンとから構成された熱交換器である請求項１または２に記載の温度制御装置。

【請求項4】

前記冷却装置は、冷媒を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機によって圧縮された冷媒を凝縮させる凝縮器と、前記凝縮器によって凝縮された冷媒の圧力を減圧する減圧器と、前記減圧器によって減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器と、により構成されている請求項１から３のいずれか１項に記載の温度制御装置。

【請求項5】

前記凝縮器は、圧縮された冷媒の熱を外気に放出させるためのファンを有し、前記ファンは、前記室温化手段において温調媒体の熱を外気に放出させるためのファンとしても用いられる請求項４に記載の温度制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、温度制御対象物の温度を所望の温度になるように制御する温度制御装置であって、特に、低温から高温までの温度制御が可能な温度制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、半導体ウエハや電子部品が搭載された基板などは、それらの製造工程または検査工程において、半導体ウエハや基板の温度を所定の温度に保つことが必要とされる場合がある。例えば、温度特性試験などにおいては、所定温度における特性を調査するために、半導体ウエハや基板の温度を各所定温度に変更しながら特性試験を行うことが行われている。

【0003】

半導体ウエハや基板の温度を所定の温度に保つ方法としては、例えば、半導体ウエハや基板を載置する載置台の温度を調整することにより、載置台上に載置された半導体ウエハや基板の温度を所定温度に保つことが行われている。

【0004】

このような方法を用いて半導体ウエハや基板の温度を所定の温度に保つための装置として、例えば、特許文献１には、基板を載置する載置台の温度を制御する載置台温度制御装置であって、前記載置台内にその面内全体に渡って形成した主流路と、前記載置台内に前記主流路の上側に離間して前記載置台の面内一部に形成した補助流路と、所定の設定温度に調整した温調媒体を前記主流路に供給し循環させるとともに，その温調媒体を分流させて，さらに前記設定温度より高い温度又は低い温度に調整した上で前記補助流路に供給し循環させる温調媒体循環機構と、を備えた載置台温度制御装置が開示されている。
これにより、載置台の面内全体の設定温度に対して面内の所望の部位だけを局部的に設定温度よりも高くしたり，低くしたりすることができる。

【0005】

また、特許文献２には、ウエハチャック（本発明における載置台）の温度を制御するプローバのウエハチャック温度制御方法であって、前記ウエハチャックを高温状態にする時には、前記ウエハチャックに冷却液及び冷却気体を流さない状態にし、高温状態の前記ウエハチャックを低温状態に変化させる時には、前記ウエハチャックに冷却気体を流して前記ウエハチャックを冷却し、前記ウエハチャックが所定温度以下になった後、前記ウエハチャックに冷却気体を流すのを停止して冷却液を流す、ことを特徴とするプローバのウエハチャック温度制御方法について開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１３−２６３８７号公報

【特許文献2】特開２００８−３１１４８３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、特許文献１に記載されたような従来の温度制御装置では、広い温度範囲で温度調整が困難であった。また、従来の温度制御装置は、所定温度に素早く温度変更することが難しく、特に、高温状態から低温状態に素早く温度変更することは、困難であった。

【0008】

更に冷凍機がフロン冷媒を用いた一般的な圧縮式冷凍機の場合、温調媒体（循環液とも称する）の温度が高温になると冷凍機が過負荷になること、及び圧縮式冷凍機に一般的に使用される圧縮機潤滑オイル（エステル・エーテル系冷凍機油）が熱分解してしまうことから連続的な運転が困難であった。

【0009】

また、特許文献２に記載されたような従来のウエハチャック（本発明における載置台）温度制御方法では、温調媒体として気体と冷却液との２種類が必要であり、それぞれの温調媒体のための経路も必要でコスト高になっていた。

【0010】

本発明は、係る実情に鑑み、温調媒体（循環液）の温度が高温の条件でも温度一定に保つための冷却・加熱ができ、広い温度範囲での温度調整を可能にし、かつ、所定温度まで素早く温度変更することを１種類の温調媒体で可能とする温度制御装置を提供しようとするものである。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明の課題は、下記の各発明によって解決することができる。
即ち、本発明の温度制御装置は、温度制御された温調媒体により温度制御対象物の温度を制御する温度制御装置であって、前記温調媒体の温度を室温に近づけるための室温化手段と、前記温調媒体を冷却するための冷却装置と、前記温調媒体を加熱するためのヒータと、前記温調媒体を前記温度制御対象物に送出する送出部と、前記温度制御対象物で熱交換が行われた前記温調媒体の受取を行う受取部と、前記温調媒体を前記室温化手段、前記冷却装置、前記ヒータ、前記送出部、前記受取部に循環させるためのポンプと、を備え、前記受取部、前記室温化手段、前記冷却装置、前記送出部の順番に前記温調媒体が流れるように直列に配管され、前記受取部と前記室温化手段とを結ぶ配管から一部または全部の前記温調媒体が前記冷却装置と前記送出部とを結ぶ配管に送出可能に配管されていることを主要な特徴としている。

【0012】

また、本発明の温度制御装置は、前記受取部と前記室温化手段とを結ぶ配管から一部または全部の前記温調媒体が前記冷却装置と前記送出部とを結ぶ配管に前記ヒータを通って送出可能に配管されていることを主要な特徴としている。

【0013】

更に、本発明の温度制御装置は、前記ヒータは、前記温調媒体を加熱し、かつ、混合するためのミキシングタンク兼用ヒータであり、前記受取部と前記室温化手段とを結ぶ配管から一部または全部の前記温調媒体が前記冷却装置と前記送出部とを結ぶ配管に接続されたミキシングタンク兼用ヒータに送出可能に配管されていることを主要な特徴としている。

【0014】

更にまた、本発明の温度制御装置は、前記室温化手段と前記ヒータとの間に前記冷却装置をバイパスする流路が配管されていることを主要な特徴としている。

【0015】

また、本発明の温度制御装置は、温度制御された温調媒体により温度制御対象物の温度を制御する温度制御装置であって、前記温調媒体の温度を室温に近づけるための室温化手段と、前記温調媒体を冷却するための冷却装置と、前記温調媒体を加熱するためのヒータと、前記温調媒体を前記温度制御対象物に送出する送出部と、前記温度制御対象物で熱交換が行われた前記温調媒体の受取を行う受取部と、前記温調媒体を前記室温化手段、前記冷却装置、前記ヒータ、前記送出部、前記受取部に循環させるためのポンプと、を備えたことを主要な特徴にしている。
これにより、低温状態からの過熱ではヒータの負荷を減らし、高温状態からの冷却では冷凍機の負荷を減らすことができるため、エネルギーコストを削減すると共に、設定温度を大きく変化させても温度制御対象物の温度を極めて短時間のうちに設定温度に調整することができる。

【0016】

また、本発明の温度制御装置は、前記室温化手段を通った温調媒体のみが前記冷却装置に供給されるように配管されていることを主要な特徴にしている。
これにより、室温化手段によって室温に近づけられた温調媒体が冷却装置に供給されるので、連続的に冷凍機の運転が可能となり、更に、冷却装置の負荷が軽くなり、冷却装置の稼働電力を少なくすることができる。

【0017】

更に、本発明の温度制御装置は、前記受取部、前記室温化手段、前記冷却装置、前記ヒータ、前記送出部の順番に前記温調媒体が流れるように直列に配管され、前記受取部と前記室温化手段とを結ぶ配管から一部または全部の前記温調媒体が前記冷却装置と前記ヒータとを結ぶ配管に送出可能に配管されていることを主要な特徴にしている。
これにより、受取部からの温調媒体と、冷却装置からの温調媒体とが混合されることになるので、きめ細やかな温度調整が可能になると共に、温調媒体温度を室温付近の温度で一定に保つ場合においても、高精度に保つことができる。

【0018】

更にまた、本発明の温度制御装置は、前記室温化手段は、放熱板とファンとから構成された熱交換器であることを主要な特徴にしている。
これにより、室温化手段は簡易な構成なので装置コストを低く抑えることができると共に、稼働時の運転電力もファンのみなので小さく抑えることができる。

【0019】

また、本発明の温度制御装置は、前記冷却装置は、冷媒を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機によって圧縮された冷媒を凝縮させる凝縮器と、前記凝縮器によって凝縮された冷媒の圧力を減圧する減圧器と、前記減圧器によって減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器と、により構成されていることを主要な特徴にしている。

【0020】

更に、本発明の温度制御装置は、前記凝縮器は、圧縮された冷媒の熱を外気に放出させるためのファンを有し、前記ファンは、前記室温化手段において温調媒体の熱を外気に放出させるためのファンとしても用いられることを主要な特徴にしている。
これにより、ファンが１台ですむので装置コストを低減できると共に、ファンの稼働電力も低減することができる。

【発明の効果】

【0021】

広い温度範囲での温度調整を可能にし、かつ、所定温度まで素早く温度変更することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】本発明の第１実施形態の温度制御装置のブロック図である。

【図2】本発明の第２実施形態の温度制御装置のブロック図である。

【図3】本発明のプロトタイプの温度制御装置のブロック図である。

【図4】本発明の第３実施形態の温度制御装置のブロック図である。

【図5】本発明の第４実施形態の温度制御装置のブロック図である。

【図6】本発明の第５実施形態の温度制御装置のブロック図である。

【図7】本発明の第６実施形態の温度制御装置のブロック図である。

【図8】本発明の第７実施形態の温度制御装置のブロック図である。

【図9】本発明の第８実施形態の温度制御装置のブロック図である。

【図10】本発明の第９実施形態の温度制御装置のブロック図である。

【図11】１５０℃一定のときと１５０℃から８０℃に温度変更したときの動作比較表である。

【図12】１５０℃から２５℃に温度変更、２５℃一定、２５℃から１５０℃に温度変更したときの動作比較表である。

【図13】本発明の第３実施形態の温度制御装置とプロトタイプの温度制御装置の温調媒体温度を１５０℃から２５℃に変更するときの温調媒体温度の評価及びシミュレーション結果を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0023】

以下、添付図面を参照しながら、本発明を実施するための形態を詳細に説明する。ここで、図中、同一の記号で示される部分は、同様の機能を有する同様の要素である。また、本発明において、値の範囲を"〜"を用いて表した場合は、その両境界の値は、範囲内に含まれるものとする。

【0024】

＜第１実施形態＞
（１）第１実施形態の構成
本発明の温度制御装置の第１実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１実施形態の温度制御装置のブロック図である。図１に示すように、温度制御装置１００は、温度制御対象物５に温調された温調媒体を送出するための送出部１０と、温度制御対象物５から戻ってきた温調媒体を受け取るための受取部１２と、受取部１２で受け取られた温調媒体の温度を室温に近づけるための室温化手段１４と、室温化手段１４で室温に近づけられた温調媒体を冷却するための冷却装置１６と、温調媒体を加熱するためのヒータ１８と、温調媒体を循環させるためのポンプ１９と、を主に備えて構成される。

【0025】

温調媒体としては、幅広い温度範囲で安定な物質が望ましく、例えば、ハイドロフルオロエーテル(HFE)、ハイドロフルオロポリエーテル(HFPE)を好適に用いることができるが、具体的にはガルデン（ソルベイ・ソレクシス製）を用いることより好ましい。これを用いることにより、100℃を超える高温域から0℃を下回る低温域までの温度範囲で温度制御対象物の温度制御を行うことが可能になる。

【0026】

送出部１０は、温調された温調媒体を温度制御対象物５に送出するための部分であり、例えば、温度制御対象物５に温調媒体を送るための配管の接続コネクタであっても良い。

【0027】

温度制御対象物５としては、温度制御が必要な物ならば何でも良いが、例えば、半導体ウエハの温度特性試験装置の載置台などがある。この載置台に温調された温調媒体を流して温度調整することにより、載置台に載置された半導体ウエハも温度調整される。これにより、温度調整された所望の温度での半導体ウエハの温度特性試験を行うことができる。

【0028】

受取部１２は、温度制御対象物５の温調を行って戻ってきた温調媒体を受け取るための部分であり、例えば、温度制御対象物５から温調媒体が送られるための配管の接続コネクタであっても良い。

【0029】

受取部で受け取られた温調媒体は、ポンプ１９によって室温化手段１４に送られる。ここで、図１においてポンプ１９は受取部１２と室温化手段１４との間に設置されているが、この位置に限定されるものでは無い。ポンプ１９は、受取部１２、室温化手段１４、冷却装置１６、ヒータ１８、送出部１０、温度制御対象物５で構成される回路の中の温調媒体を循環させるためのものであり、この目的を達することができるならば、どの位置に配置しても良い。

【0030】

室温化手段１４は、熱交換を行うことにより温調媒体の温度を室温に近づけるための装置である。室温化手段１４に送られる温調媒体の温度は、温度制御対象物５の設定温度により、あるいは、温度制御対象物５の発熱量、吸熱量により変化し、室温よりも高い場合もあれば、室温よりも低い場合もありうる。いずれの場合においても、室温化手段１４により温調媒体を室温に近づけることにより、この後の冷却装置１６、またはヒータ１８による温調媒体の冷却または加熱による温調媒体の温度変更をより効率的に行うことが可能となる。

【0031】

ここで、温調媒体の設定温度と、室温化手段１４に流入する温調媒体の温度によっては、室温化手段１４は、動作を停止し温調媒体の温度を室温に近づけることを停止することもできる。例えば、そのようなケースとしては、室温よりも高い温度で室温化手段１４に流入してきた温調媒体の温度を更に高く調整する場合や、室温よりも低い温度で室温化手段１４に流入して来た温調媒体の温度を更に低く調整する場合などがある。

【0032】

このような場合には、室温化手段１４に流入する温調媒体の温度を測定する温度測定手段と、温調媒体の温度と温調媒体の設定温度とから室温化手段１４の作動のオンオフを制御する制御手段とを設けることにより、状況に応じて室温化手段１４の作動状態を切り替えることができる。これにより、不要なエネルギーの消費を抑えると共に、温調媒体温度を所望の温度まで短時間で到達させることができる。

【0033】

室温化手段は、温調媒体の温度を室温（例えば２５℃）に近づけることができる装置ならばどのようなものでも採用することができるが、省エネルギー、コスト等の観点から、熱伝導性の良い材料で形成された温調媒体の流路と、流路の外側であって大気と接触する部分に大気と熱交換するためのフィンを取り付けたフィンチューブ式熱交換器を用いることが好ましい。このフィンチューブ式熱交換器には、大気との熱交換を効率的に行うために送風機を取り付けて、強制的に大気をフィンチューブ式熱交換器のフィンに吹き付ける構成にすることができる。

【0034】

しかしながら、室温化手段は、このようなフィンチューブ式熱交換器に限定されるものでは無く、水冷方式などの液冷を採用し、液体を介して温調媒体の熱と大気の熱とを熱交換する構成の装置であっても良い。

【0035】

このように、本発明の温度制御装置１００は、受取部１２において、温調媒体の温度が大気温度よりもかなり高い状態で受け取られても、或いは、温調媒体の温度が大気温度よりもかなり低い状態で受け取られても、室温化手段１４により温調媒体の温度を室温（大気温度）に近づけるので、冷却装置１６やヒータ１８での温度調整が容易になる。

【0036】

冷却装置１６は、温調媒体を冷却するための装置である。冷却装置１６としては、温調媒体を冷却できる装置ならばどのような装置でも使用可能であるが、例えば、フロン冷媒を用いた圧縮式冷凍機が一般的であるが、ペルチェ素子を用いた冷却装置、水−臭化リチウムやアンモニア−水等を用いた吸収式冷凍機、ゼオライトやシリカゲル等を用いた吸着式冷凍機なども好適に用いることができる。

【0037】

ヒータ１８は、温調媒体を加熱するための加熱装置であり、温調媒体を加熱可能ならばどのようなヒータを用いても良いが、例えば、電熱線を用いた抵抗加熱ヒータ、フロン冷媒を用いた圧縮式ヒータ、高周波誘導加熱式ヒータ、高周波誘電加熱式ヒータ等を好適に用いることができる。コスト、サイズ等の観点から電熱線を用いた抵抗加熱ヒータがより好ましい。

【0038】

（２）第１実施形態の作動
次に、第１実施形態の作動について図１を参照して説明する。温度制御対象物５から戻ってきた温調媒体は、受取部１２で受け取られ室温化手段１４に送られる。ここで、温度制御対象物が高温の温度設定（例えば150℃）になっているときは、送出部１０から送る温調媒体（循環液）も高温にする必要があり、更に温度制御対象物で熱の受取があった場合、受取部１２に戻ってくる温調媒体（循環液）は更に高温になる。

【0039】

この場合、冷却装置１６がフロン冷媒を用いた圧縮式冷凍機の場合は、許容量以上の高温温調媒体が流れ込むと、フロン冷媒を用いた圧縮式冷凍機の冷媒の温度および圧力が上がりすぎて圧縮機過負荷となり、冷凍機の安全装置の働きにより冷凍機は運転を停止していた。
しかしながら、本発明においては、高温の温調媒体は、室温化手段１４によって室温に近づけられるので、冷却装置１６を連続的に運転することが可能になる。

【0040】

次に、温度制御対象物５の設定温度を高温から低温に変更する場合について説明する。今まで高温に設定されていたので、受取部１２で受け取られる温調媒体の温度は高い。室温化手段１４を有さない従来の温度制御装置では、高温の温調媒体が直接冷却装置に流入していたので、冷却装置１６がフロン冷媒を用いた一般的な圧縮式冷凍機の場合、上述の理由から、冷却装置１６を連続的に動作させることは困難であった。

【0041】

本発明の温度制御装置では、高温の温調媒体は、室温化手段１４に流入し、ここで室温近くまで温度を下げられるので、冷却装置１６を連続的に動作させることができる。

【0042】

後述する本発明のプロトタイプでは（図３参照）、この課題を解決するために２回路としており、冷却側の回路に高温の温調媒体（循環液）が戻ってきても冷却側の回路内の温調媒体が高温にならないように、リザーブタンク２４に大量の温調媒体を必要としている。この回路ではリザーブタンク２４の温調媒体を低温にしておき、冷却が必要な時に排出することで冷却時間を早めつつ、温調媒体が高温の設定でも運転を可能にしているが、温度制御対象物を高温の状態から低温に温度変更（例えば150℃から25℃に変更）するときは、リザーブタンク２４の液と戻りの温調媒体が混ざって平衡状態となった後は、リザーブタンク２４内の液を含む温調媒体の全てを冷却して温度を下げる必要があるため、平衡状態後の温調媒体の冷却には時間が掛かる。

【0043】

設定温度を低温から高温に変化させる場合では、受取部１２に流入する温調媒体温度は低温であるので、室温化手段１４を有さない従来の温度制御装置では、低温の温調媒体がヒータ１８に直接流れ込む。ヒータ１８は、低温の温調媒体を設定された高温まで照応させる必要があり、時間もかかるし、エネルギーも多く必要になる。

【0044】

本発明の温度制御装置１００では、低温の温調媒体は、室温化手段１４で室温近くまで昇温される。これにより、ヒータ１８に流入する温調媒体は、室温に近い温度なので、これを所定の高温にすることは、短時間で可能となる。よって、エネルギーも多くは必要とされない。

【0045】

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について図面を参照して説明する。図２は、本発明の第２実施形態の温度制御装置のブロック図である。第２実施形態の説明においては、第１実施形態と重複している部分の説明は省略し、異なる部分のみ説明する。また、本発明のプロトタイプの温度制御装置と比較しながら本発明の第２実施形態について説明する。図３は、本発明のプロトタイプの温度制御装置のブロック図である。

【0046】

図２に示すように、本発明の第２実施形態の温度制御装置２００は、第１実施形態の温度制御装置１００の構成に、温調媒体の温度を測定する温度センサ２２と、温調媒体の補充や配管中の空気抜きのためのリザーブタンク２４と、を更に備えて構成されている。

【0047】

温度センサ２２は、送出部１０から送出される温調媒体の温度を測定するためのセンサであり、このセンサで測定された温調媒体温度に基づいて、温調媒体が所定温度になるように、ヒータ１８、冷却装置１６、室温化手段１４の動作を制御することができる。

【0048】

また、温度センサ２２は、温度制御対象物５に温調媒体を送出する一番手前である送出部１０近辺に１箇所設置して温調媒体の温度制御をすることが好ましいが、制御を行うヒータ１８、冷却装置１６、室温化手段１４それぞれの排出部の付近に個別に設置することもできる。

【0049】

リザーブタンク２４は、予備の温調媒体が貯蔵されたタンクであり、温調媒体を循環させる温度制御装置２００の回路に対して並列に接続されている。これにより、温調媒体のうちの不足分だけが温度制御装置２００の回路に補給され、通常は、温調媒体の回路内での移動では温調媒体はリザーブタンク内を経由することが無いので、リザーブタンク２４内の温調媒体（循環液）は温度制御の対象外となり、温度制御において必要となるエネルギーも少なくてすむと共に、温調媒体の温度変更を迅速に行うことができる。

【0050】

また、図２に示すように第２実施形態においては、冷却装置１６は、冷媒を圧縮する圧縮機２６と、前記圧縮機によって圧縮された冷媒を凝縮させる凝縮器２７と、前記凝縮器によって凝縮された冷媒の圧力を減圧する減圧器２８と、前記減圧器によって減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器２９とから構成される冷凍サイクルを用いた圧縮式冷凍機である。

【0051】

室温化手段１４によって室温に近づけられた温調媒体は、冷却装置１６の蒸発器２９において冷却装置１６の冷媒と熱交換を行う。蒸発器２９では、冷媒は温調媒体から熱を奪って蒸発し、温調媒体は冷媒に熱を奪われることによって冷却される。蒸発器２９で蒸発した冷媒は、圧縮機２６によって圧縮され、高温高圧状態の気体になる。圧縮機２６で高温高圧の気体にされた冷媒は凝縮器２７において冷却され液化された冷媒は、減圧器２８において減圧され蒸発器２９で蒸発することで温調媒体から熱を奪うことを繰り返す。

【0052】

ここで図４において、冷却装置１６の凝縮器２７には、ファンが描かれており空冷の凝縮器として記載されているが、凝縮器２７は空冷タイプのものに限定されるものではなく、水冷であっても良い。

【0053】

室温化手段１４は、熱伝導性の良い材料で形成された温調媒体の流路と、流路の外側であって大気と接触する部分に大気と熱交換するためのフィンを取り付けたフィンチューブ式熱交換器と、フィンに大気を吹き付けるための送風機と、から構成された熱交換器である。これにより、温調媒体の熱は、流路とフィンとを介して大気と熱交換を行うので、簡易な構成で効率的に温調媒体の温度を室温に近づけることができる。

【0054】

ここで、本発明のプロトタイプについて説明する。図３は、本発明のプロトタイプの温度制御装置のブロック図である。本発明のプロトタイプの温度制御装置は、上述したような特許文献１に記載されたような従来の温度制御装置の問題点を解決するために、温調媒体（循環液）が高温にならないようにするための冷却回路と、温度制御対象物への循環回路との２回路を設けている。

【0055】

しかしながら、このプロトタイプの温度制御装置ではリザーブタンク２４内には一定量以上の温調媒体（循環液）が必要であり、温調媒体（循環液）が多く必要となっていた。またそれにより高温から低温への温度変更に時間が掛かっていた。本発明の温度制御装置は、従来の温度制御装置の問題点だけで無く、このプロトタイプの温度制御装置の問題点も解決している。

【0056】

ここで、本発明のプロトタイプの温度制御装置３００と、本発明の第２実施形態とで大きく異なる部分は、（１）プロトタイプは、温調媒体（循環液）を冷却する副回路と温調媒体を温度制御対象物５へ循環させる主回路との２回路があるのに対して、第２実施形態は１回路であること、（２）プロトタイプは、室温化手段１４を備えないのに対して、第２実施形態は室温化手段１４を備えること、（３）プロトタイプは、リザーブタンク２４が副回路内の流路において直列に接続されており、リザーブタンク２４内の温調媒体（循環液）が温度制御の対象となっているのに対して、第２実施形態はリザーブタンク２４が回路に並列に接続され、リザーブタンク２４内の温調媒体が温度制御の対象になっていないことである。

【0057】

本発明のプロトタイプの温度制御装置３００は、温度制御対象物５から戻ってきた温調媒体を受取部で受け取り、冷却装置１６で冷却された温調媒体とミキシングタンク３４で混合して温度調整し、必要ならばヒータ１８で加熱温調して送出部１０から温度制御対象物５に送り出すことによって、温度制御対象物５の温度を制御する。

【0058】

ここで、ミキシングタンク３４に送出される冷却された温調媒体は、リザーブタンク２４からポンプ３１によってフロン冷媒を用いた圧縮式冷凍機である冷却装置１６に送られて冷却された温調媒体である。更に説明すると、リザーブタンク２４の温調媒体は、冷却装置１６で冷却されて、またリザーブタンク２４に戻る回路構成になっており、冷却された温調媒体が必要なときは、三方制御弁３６によって、冷却装置１６で冷却された温調媒体の全部または一部がミキシングタンク３４に送られる。

【0059】

温度制御対象物５を高温の状態から低温の状態に温度変更するときについて説明する。このとき、温度制御対象物５を低温にするために三方制御弁３６によって、冷却された温調媒体がミキシングタンク３４に送られる。そのとき、より早く温度制御対象物５の温度下げるためには三方制御弁３６に流れる温調媒体全てをミキシングタンク３４に流れるように三方制御弁３６を制御する必要がある。

【0060】

温度制御対象物５を高温の状態から低温の状態により早く変化させるには、リザーブタンク２４の温度をより低く保っておいた方が有利である。また、上述したように、温度変更をより早くするためには三方制御弁３６に流れる温調媒体全てをミキシングタンク３４に流れるようにするが、そのときリザーブタンク２４へは温度制御対象物５からの高温の液がより多く流れこむことになる。そうするとミキシングタンク３４内の温調媒体の温度は急激に上昇し、主回路内の高温の温調媒体が一巡してリザーブタンク２４に戻ってきたときのリザーブタンク２４の温度が最大となる。

【0061】

リザーブタンク２４内の液量が少ない場合、リザーブタンク２４の温度が最大となるとき、即ち、主回路内の高温の温調媒体が一巡してリザーブタンク２４に戻ってきたとき、のリザーブタンク２４の温度がより高温になる。

【0062】

このように、蒸発器２９に流れ込む温調媒体（循環液）の温度が高温になりすぎた場合は、圧縮式冷凍機の冷媒の温度および圧力が上がりすぎて圧縮機過負荷となり、冷凍機の安全装置の働きにより冷却装置１６は停止する。よって冷却装置１６を連続運転させたい場合はリザーブタンク２４内の液は一定量以上の量が必要となる。

【0063】

またリザーブタンク２４内の初期温度が高温だった場合においても、リザーブタンク２４内の液量が少ない場合と同様に、リザーブタンク２４の温度が最大となったときの温度がより高温になる。

【0064】

このように、蒸発器２９に流れ込む温調媒体（循環液）の温度が高温になりすぎた場合は圧縮式冷凍機の冷媒の温度および圧力が上がりすぎて圧縮機過負荷となり、冷凍機の安全装置の働きにより冷却装置１６は停止する。よって冷却装置１６を連続運転させたい場合は、リザーブタンク２４内は常に一定温度以下とする必要がある。

【0065】

これに対して、本発明の実施形態２の温度制御装置２００は、室温化手段１４を備えているので、高温の温調媒体が受取部から入ってきても、室温化手段１４により室温に近づけて冷却装置１６に送るので、冷却装置１６の許容温度を超えた温調媒体が冷却装置１６に流れ込むことが無いように制御可能である。

【0066】

温度制御対象物５が高温の状態から低温の状態に温度変更するときについて説明する。リザーブタンク２４はプロトタイプと異なり流路の回路内で並列に接続されているので、少ない液量でも冷却装置１６は運転が可能である。また蒸発器２９に流れ込む温調媒体（循環液）は室温化手段１４により冷却装置１６が運転可能な温度まで下げられているため連続運転が可能である。

【0067】

このとき、リザーブタンク２４は、流路の回路内で並列に接続されているので、プロトタイプと異なり、リザーブタンク２４内の温調媒体全ての温度を下げる必要が無いので、更に、短時間に目標の温度まで温調媒体の温度を下げることができる。

【0068】

図３に示すプロトタイプの温度制御装置３００では、温度センサ３７により、ミキシングタンク３４の温度を測定して、冷却装置１６とヒータ１８の制御にフィードバックをかけるようになっている。また、プロトタイプの温度制御装置３００は、受取部１２→ミキシングタンク３４→ヒータ１８→送出部１０という回路内で温調媒体を移動させるためのポンプ３２と、リザーブタンク２４→冷却装置１６→三方制御弁３６という回路で温調媒体を移動させるためのポンプ３１と、の２つのポンプを必要とするが、本発明の温度制御装置２００では、必要なポンプは１台のみである。

【0069】

＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態について図４を参照して説明する。図４は、本発明の第３実施形態の温度制御装置のブロック図である。第３実施形態の説明においては、第１実施形態及び第２実施形態と重複している部分の説明は省略し、異なる部分のみを説明する。

【0070】

図４に示すように、本発明の第３実施形態に係る温度制御装置４００は、第２実施形態の温度制御装置２００に、ミキシングタンク４２と、三方制御弁４３とを更に備えたものである。ミキシングタンク４２は、室温化手段１４及び冷却装置１６を通ってきた温調媒体と、受取部１２で受け取られたばかりの温調媒体と、を混合するためのものである。

【0071】

三方制御弁４３は、受取部１２で受け取られた温調媒体のうち、室温化手段１４に流入する温調媒体量と、ミキシングタンク４２に流入する温調媒体量とを制御するための制御弁である。

【0072】

本発明の第３実施形態に係る温度制御装置４００は、ミキシングタンク４２を備え、温度制御対象物５から戻ってきた温調媒体と、室温化手段１４及び冷却装置１６を通ってきた温調媒体とをこのミキシングタンク４２で混合して温度調整するので、必要以上に冷却してヒータで加熱するような無駄なエネルギー消費を抑えることができる。

【0073】

冷却装置１６がフロン冷媒を用いた一般的な圧縮式冷凍機において分岐回路がない場合、冷却液は必ず冷凍機を通るので、温度制御対象物を150℃に制御したい場合でも一旦液温を80℃程度にして再度ヒータで150℃にして送出する必要がある。

【0074】

分岐回路がある場合は150℃以上で戻ってきた冷却液と80℃程度の冷却液の流量を調整することで150℃に調節できるためヒータでの加熱がほとんど不要になるようにミキシングタンクタンク４２の温度を調整することができる。第１および第２実施形態ではこのような制御をすることができないが、第３実施形態では可能である。

【0075】

ミキシングタンク４２には、混合された温調媒体の温度を測定するための温度センサ４４を設置しても良い。この温度センサ４４で測定されたミキシングタンク４２内の温調媒体温度に応じて、三方制御弁４３を制御してミキシングタンク４２に向かう温調媒体の量と、室温化手段１４に向かい温調媒体の量とを制御することにより、精度良くきめ細やかな温度制御が可能になる。また温度センサ４４はミキシングタンク４２の排出部付近、または、ミキシングタンク４２とヒータ１８の間に設置されても良い。コスト的には温度センサ２２の１個のみで制御した方がよいが、温調媒体の温度制御が難しくなる。

【0076】

＜第４実施形態＞
次に、本発明の第４実施形態について図５を参照して説明する。図５は、本発明の第４実施形態の温度制御装置のブロック図である。第４実施形態の説明においては、第３実施形態と重複している部分の説明は省略し、異なる部分のみを説明する。

【0077】

図５に示すように、本発明の第４実施形態に係る温度制御装置５００は、図４の第３実施形態の三方制御弁４３の代わりに、弁５４または弁５５のうちいずれか一方または両方を設置したものである。弁５４、弁５５とも二方制御弁であっても良いし、電磁弁であっても良いが、二方制御弁の方が流量の細かい制御ができるので、温度調整もきめ細かく行うことが可能になる。

【0078】

弁５４は、室温化手段１４に流入する温調媒体量を制御するための弁であり、弁５５は、ミキシングタンク４２に流入する温調媒体量を制御するための弁である。

【0079】

弁５４と弁５５は、どちらか一方を備えるだけでも良いが、両方備える方が好ましい。どちらか一方を備えるよりも両方を備えた方が、温調媒体の温度制御性能が向上するからである。

【0080】

第３実施形態のように三方制御弁を１つ用いて一つの弁で室温化手段１４への温調媒体の流入量と、ミキシングタンク４２への温調媒体の流入量の両方を制御したほうが、一つの弁の制御で温調媒体の温度制御を行うことができるので制御は容易であるが、コスト的には、第４実施形態のように、弁５４と弁５５とを備えた方が有利な場合もある。三方制御弁は、高価だからである。

【0081】

＜第５実施形態＞
次に、本発明の第５実施形態について図６を参照して説明する。図６は、本発明の第５実施形態の温度制御装置のブロック図である。第５実施形態の説明においては、第４実施形態と重複している部分の説明は省略し、異なる部分のみを説明する。

【0082】

図６に示すように、本発明の第５実施形態に係る温度制御装置６００は、図５の第４実施形態において、室温化手段１４と凝縮器２７とが同じファン６２で冷却されるように構成されたものである。これにより、ファンが１台ですむので装置コストを低減できると共に、ファンの稼働電力も低減可能になる。

【0083】

＜第６実施形態＞
次に、本発明の第６実施形態について図７を参照して説明する。図７は、本発明の第６実施形態の温度制御装置のブロック図である。第６実施形態の説明においては、第３実施形態と重複している部分の説明は省略し、異なる部分のみを説明する。

【0084】

図７に示すように、本発明の第６実施形態に係る温度制御装置７００は、図４の第３実施形態において、ヒータ１８の位置を三方制御弁４３とミキシングタンク４２との間に変更したものである。つまり、第３実施形態においては、ミキシングタンク４２から流出した温調媒体は、ヒータ１８を通って送出部１０に送られる構成になっていたが、第６実施形態においては、三方制御弁４３から来た温調媒体は、ヒータ１８を通ってミキシングタンク４２に流入し、ミキシングタンク４２から送出部１０に送られる構成になっている。

【0085】

第３実施形態においては、ミキシングタンク４２で混合された温調媒体が、ヒータ１８を通り、加熱が必要な場合はヒータ１８で最終的な温調をされるが、第６実施形態では、ミキシングタンク４２において最終的な温調をされるので、ミキシングタンク４２内で混合されて所定の温度になるように、温度センサ４４、または温度センサ２２での測定値に基づいてヒータ１８と、室温化手段１４及び冷却装置１６とが制御される。温度センサ２２と、温度センサ４４とは、どちらか一方があれば良い。

【0086】

また、ヒータ１８は、これ以外にも、受取部１２と三方制御弁４３との間、三方制御弁４３と室温化手段１４との間、室温化手段１４と冷却装置１６との間に設置することが可能であり、設置場所がどこであっても送出部１０での温調媒体の温度が所定温度になるように、室温化手段１４、ヒータ１８、冷却装置１６を制御すれば良い。

【0087】

＜第７実施形態＞
次に、本発明の第７実施形態について図８を参照して説明する。図８は、本発明の第７実施形態の温度制御装置のブロック図である。第７実施形態の説明においては、第３実施形態と重複している部分の説明は省略し、異なる部分のみを説明する。

【0088】

図８に示すように、本発明の第７実施形態に係る温度制御装置８００は、図４の第３実施形態において、ヒータ１８とミキシングタンク４２との代わりに、これら２つを兼用したミキシングタンク兼用ヒータ８２をミキシングタンク４２の位置に設置したものである。それ以外は、第３実施形態と同じなので説明は省略する。

【0089】

＜第８実施形態＞
次に、本発明の第８実施形態について図９を参照して説明する。図９は、本発明の第８実施形態の温度制御装置のブロック図である。第８実施形態の説明においては、第３実施形態と重複している部分の説明は省略し、異なる部分のみを説明する。

【0090】

図９に示すように、本発明の第８実施形態に係る温度制御装置９００は、図４の第３実施形態において、室温化手段１４の熱交換器と凝縮器２７とを空冷から水冷に変更したものである。それ以外は第３実施形態と同じであるので説明は省略する。

【0091】

＜第９実施形態＞
次に、本発明の第９実施形態について図１０を参照して説明する。図１０は、本発明の第９実施形態の温度制御装置８０４のブロック図である。第９実施形態の説明においては、第３実施形態と重複している部分の説明は省略し、異なる部分のみを説明する。第９実施形態は、第３実施形態に流路開閉弁８４と流路開閉弁８５とを取り付けたものである。

【0092】

なお、以下に説明する第９実施形態において得られる有利な効果は、プロトタイプ以外の本発明の実施形態（第１実施形態から第８実施形態）に流路開閉弁８４および流路開閉弁８５を追加で取り付けることによっても同様に得られるものである。以下において、流路開閉弁８４および流路開閉弁８５を取り付けることによる効果を説明する。

【0093】

冷却装置１６がフロン系冷媒を使用した圧縮式冷凍機の場合、蒸発器２９を通る温調媒体（循環液）の温度は一般的に１２０℃以上にすることはできない。それは、冷凍機内で循環する圧縮機の潤滑油（冷凍機油と呼ばれ、冷凍機の回路を冷媒と共に循環している）が１２０℃程度で熱分解を始める為である。

【0094】

しかしながら温度制御対象物が１５０℃程度と高温の場合、冷却装置１６を通る側の回路を流れる温調媒体（循環液）を１２０℃程度にした方がミキシングタンク４２での温度制御が容易な場合がある（きめ細かな温度制御が可能となる）。そのときは流路開閉弁８４を閉じて、流路開閉弁８５を開くことで蒸発器２９をバイパスすることができる。また冷凍機の保護機構として上記２つの電磁弁を用いることもできる。これにより、冷凍機油の熱分解を防ぐことができる。

【0095】

この制御および機構を有効にするためには、室温化手段１４の出口付近に温度センサ８０２を追加する必要がある。温度センサ８０２を室温化手段１４の出口付近に設置することにより、室温化手段１４から出てきた温調媒体の温度をモニタすることができるので、温調媒体の温度が冷却装置１６にダメージを与える温度のときは、流路開閉弁８４を閉じ、流路開閉弁８５を開くことにより、温調媒体の冷却装置１６への流入を阻止し、冷却装置１６へのダメージを防ぐことができる。

【0096】

＜動作比較＞
本発明の第３実施形態に係る温度制御装置とプロトタイプの温度制御装置との動作を比較して説明する。

【0097】

（１）温調媒体温度１５０℃一定のとき
温調媒体温度を１５０℃一定に保つときの第３実施形態に係る温度制御装置とプロトタイプの温度制御装置の動作について図１１を参照して説明する。図１１は、温調媒体温度が１５０℃一定の時と温調媒体温度を１５０℃から８０℃に温度変更したときの動作比較表である。図４と図１１（Ａ）とを参照して、温調媒体温度を１５０℃で一定に保つ場合、本発明の第３実施形態に係る温度制御装置は、冷却装置１６をオフにし、室温化手段１４のファンを低回転数動作にし、三方制御弁４３を、室温化手段１４側流量を小、ミキシングタンク４２側流量を大にし、ヒータ１８出力を小にして動作する。

【0098】

１５０℃のように温調媒体温度が室温よりもかなり高温で、且つ温度制御対象物５からの入熱が小さい場合は、その高温１５０℃を一定に保つには室温化手段１４の冷却のみで十分可能である。このとき、室温化手段１４のファンの回転数は低回転で良い。それは、温度を一定に保つ場合は室温化手段１４側流量が少量であり、且つ温調媒体温度と室温の差が大きい程、室温化手段１４の効率が良くなるからである。

【0099】

よって、１５０℃の温調媒体を温度制御対象物５に供給し、温度制御対象物５からの発熱で温調媒体温度が１５０℃以上になって受取部１２に戻ってきても、室温化手段１４側流量を増やし、且つ、ファンの回転数も大きくすることで対応できる。これらの対応において十分な冷却が可能な場合は、冷却装置１６は動作を必要としない。このように、温調媒体温度を１５０℃一定に保つには、冷却装置１６をオフにして、即ち消費電力の大きい冷却装置１６の圧縮機を停止して、空冷の室温化手段１４のみの稼働で可能なので、極めて少ない消費エネルギーで温度調整をすることができる。

【0100】

次に、図３と図１１（Ａ）を参照して、プロトタイプの温度制御装置が温調媒体温度を１５０℃一定に保つ場合の動作について説明する。プロトタイプの温度制御装置では、冷却装置１６しか温調媒体を冷却するための手段を持たないので、冷却装置は、オン状態である。三方制御弁３６は、リザーブタンク２４側流量が大で、ミキシングタンク３４側流量が小に設定される。ヒータ１８は、出力小である。

【0101】

このように、プロトタイプの温度制御装置では、冷却装置１６を稼動させなければリザーブタンク２４内の温調媒体温度が徐々に上昇し最終的には冷却ができなくなる為、冷却装置１６を常に稼働させなければならず、本発明の第３実施形態の温度制御装置と比較すると、温度調整のための消費エネルギーが大きくなる。

【0102】

（２）温調媒体温度を１５０℃から８０℃に変更
温調媒体温度を１５０℃から８０℃に変更するときの第３実施形態に係る温度制御装置とプロトタイプの温度制御装置の動作について図１１を参照して説明する。図４と図１１（Ｂ）とを参照して、温調媒体温度を１５０℃から８０℃に変更する場合、本発明の第３実施形態に係る温度制御装置は、冷却装置１６をオフにし、室温化手段１４のファンを高回転数動作にし、三方制御弁４３を、室温化手段１４側流量を全量、ミキシングタンク４２側流量を０にし、ヒータ１８出力を０にして動作する。

【0103】

この場合、温調媒体の温度（１５０℃）が、室温即ち大気温度と比較してかなり高温であり、変更後の温調媒体温度も８０℃と大気温度と比較して高温なので、冷却装置１６を停止し、空冷により大気と熱交換する室温化手段１４のみで温調媒体の温度を十分下げることができる。よって、消費電力が大きい冷却装置１６の圧縮機を停止することができるので、低消費電力で温調媒体温度の調整することができる。

【0104】

これに対して、プロトタイプの温度制御装置では、冷却装置１６をオン状態にして、冷却装置のみで温調媒体温度を１５０℃から８０℃まで冷却する必要がある。よって、消費電力の大きい冷却装置１６の圧縮機を常に稼働させるので、温調媒体の温度調整に大きな電力が必要となる。

【0105】

（３）温調媒体温度を１５０℃から２５℃に変更
温調媒体温度を１５０℃から２５℃に変更するときの第３実施形態に係る温度制御装置とプロトタイプの温度制御装置の動作について図１２を参照して説明する。図１２は、１５０℃から２５℃に温度変更、２５℃一定、２５℃から１５０℃に温度変更したときの動作比較表である。
図４と図１２（Ｃ）とを参照して、温調媒体温度を１５０℃から２５℃に変更する場合、本発明の第３実施形態に係る温度制御装置は、冷却装置１６を途中からオンにし、室温化手段１４のファンを高回転数動作にし、三方制御弁４３を、室温化手段１４側流量を全量、ミキシングタンク４２側流量を０にし、ヒータ１８出力を０にして動作する。

【0106】

冷却装置１６は、冷却装置１６の蒸発器２９に流入する温調媒体温度が８０℃以下になったとき稼働される。このように、本発明の第３実施形態の温度制御装置は、温調媒体温度が大気温度より高い１５０℃から８０℃までの範囲では、冷却効率が高く消費電力が小さい室温化手段１４のみで温調媒体の冷却を行うので低消費電力で温調媒体の温度調整を行うことができる。

【0107】

また、温調媒体温度が８０℃以下と十分低い温度になってから冷却装置１６を稼働させるので、圧縮機２６が過負荷で停止することを防ぐことができる。ここで、室温化手段１４のサイズを大きくし、ファンの性能を良くすることで、どのような状態においても冷却装置１６の流入温度を８０℃以下にすることも可能である。その場合最初から冷却装置１６を動作することができるのでより早く目標の温度に到達させることができる。

【0108】

更に、リザーブタンク２４は、温調媒体の流れる回路に対して並列に接続されているので、冷却すべき温調媒体の量は少ない。このように、冷却すべき温調媒体の量が少ないので、温調媒体温度を２５℃に到達させるまでの時間が短くなる。

【0109】

これに対して、プロトタイプの温度制御装置（図３、図１２（Ｃ）参照）では、リザーブタンク２４の液（温調媒体）の温度を例えば０℃などに冷却して保ち、温度変更時に一気にミキシングタンク３４に放出して温調媒体の温度を下げようとする。

【0110】

しかしながら、リザーブタンクには、高温の温調媒体が入ってくるので、そのうちリザーブタンク２４内の温調媒体温度は上昇する。リザーブタンク２４内の温調媒体温度が上昇した後は、リザーブタンク２４内の温調媒体全てを冷却する必要があり、しかも冷却は冷却装置のみで行うので、結局、温調媒体温度が２５℃に達するまでの時間は、本発明の第３実施形態の温度制御装置と比較してかなり長いものになる。

【0111】

本発明の第３実施形態の温度制御装置とプロトタイプの温度制御装置の温調媒体温度を１５０℃から２５℃に変更するときの温調媒体温度の評価及びシミュレーション結果を図１３に示す。

【0112】

図１３において、縦軸は温調媒体温度、横軸は経過時間を表す。また、一点鎖線はプロトタイプの温度制御装置のヒータ１８出口の温調媒体温度（実測値）を表し、破線はプロトタイプの温度制御装置のリザーブタンク２４内の温調媒体温度（実測値）を表し、実線は本発明の第３実施形態の温度制御装置のヒータ１８出口の温調媒体温度（計算値）を表す。

【0113】

図１３に示すように、１５０℃から８０℃の到達時間で比較するとプロトタイプの方がわずかに有利となっている。これはプロトタイプではリザーブタンク２４の低温の液を一気に放出することで可能となっている。温調媒体の温度を１５０℃から５０℃以下まで低下させる温度変更では第３実施形態の方が有利となり、２５℃までの温度変更の場合は第３実施形態の方が大いに有利となっている。

【0114】

具体的には、ヒータ１８出口の温調媒体温度が２５℃に到達するまでの時間は、プロトタイプの温度制御装置では１２分かかるのに対して、本発明の第３実施形態の温度制御装置では、わずか７分しか必要としない。このように、本発明の第３実施形態の温度制御装置は、プロトタイプと比較して素早く所定温度に達することが分かる。

【0115】

（４）温調媒体温度２５℃一定の場合
温調媒体温度を２５℃一定に保つ場合の第３実施形態に係る温度制御装置とプロトタイプの温度制御装置の動作について図１２を参照して説明する。

【0116】

図４と図１２（Ｄ）とを参照して、温調媒体温度を２５℃一定に保つ場合、本発明の第３実施形態に係る温度制御装置は、冷却装置１６をオンにし、室温化手段１４のファンを停止し、三方制御弁４３を、室温化手段１４側流量を小量、ミキシングタンク４２側流量を大にし、ヒータ１８出力を小にして動作する。

【0117】

このように、温調媒体温度を室温に近い温度で保つ場合は、室温化手段１４はオフにしても良い。また、三方制御弁４３により、室温化手段１４側の流量とミキシングタンク３４側の流量とを調整して、ミキシングタンク３４で温調媒体の温度を調整することにより、室温近辺の温度である２５℃でも精度良く、安定して温度調整をすることができる。

【0118】

プロトタイプの温度制御装置においても、三方制御弁３６により、リザーブタンク２４側流量とミキシングタンク３４側流量を調整することにより、２５℃の温度を調整する。

【0119】

（５）温調媒体温度を２５℃から１５０℃に変更
温調媒体温度を２５℃から１５０℃に変更するときの第３実施形態に係る温度制御装置とプロトタイプの温度制御装置の動作について図１２を参照して説明する。

【0120】

図４と図１２（Ｅ）とを参照して、温調媒体温度を２５℃から１５０℃に変更する場合、本発明の第３実施形態に係る温度制御装置は、冷却装置１６をオフにし、室温化手段１４のファンを停止し、三方制御弁４３を、室温化手段１４側流量を０、ミキシングタンク４２側流量を全量にし、ヒータ１８出力を大にして動作する。

【0121】

温調媒体温度を昇温させるだけなので冷却装置１６は稼働させる必要は無く、室温化手段１４のファンも稼働させる必要は無い。そのため、冷却装置１６も室温化手段１４のファンも停止させるので、それらについて電力消費はない。

【0122】

これに対して、プロトタイプの温度制御装置（図３参照）は、温調媒体温度を昇温させるだけの場合であっても、リザーブタンク２４内の温調媒体温度を低温に保ってないと、温調媒体温度を低く調整する必要が生じたときに迅速な対応ができなくなる。そのため、冷却装置１６を常に稼働させる必要があるので、この場合においても大きな電力を消費することになる。

【0123】

以上説明したように、本発明の第３実施形態の温度制御装置は、プロトタイプの温度制御装置と比較すると、全ての面について同等以上の性能を有することが分かる。また、上述した本発明の温度制御装置のプロトタイプに対する有利な点は、従来の温度制御装置に対する有利な点でもある。

【符号の説明】

【0124】

５…温度制御対象物
１０…送出部
１２…受取部
１４…室温化手段
１６…冷却装置
１８…ヒータ
１９…ポンプ
２２…温度センサ
２４…リザーブタンク
２６…圧縮機
２７…凝縮器
２８…減圧器
２９…蒸発器
３１…ポンプ
３２…ポンプ
３４…ミキシングタンク
３６…三方制御弁
３７…温度センサ
４２…ミキシングタンク
４３…三方制御弁
４４…温度センサ
５４…弁
５５…弁
６２…ファン
８２…ミキシングタンク兼用ヒータ
８４…流路開閉弁
８５…流路開閉弁
９２…冷却水循環設備
１００…温度制御装置
２００…温度制御装置
３００…温度制御装置
４００…温度制御装置
５００…温度制御装置
６００…温度制御装置
７００…温度制御装置
８００…温度制御装置
８０２…温度センサ
８０４…温度制御装置
９００…温度制御装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】