溫度調節裝置的製作方法
2023-11-05 07:34:52 1
專利名稱：溫度調節裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及溫度調節裝置，在所述溫度調節裝置中，在液槽內設置恆溫液循環流動的循環流路、以及配置在該循環流路內以使藥液在內部流動的傳熱管，通過經由該傳熱管使上述藥液和恆溫液進行熱交換，對該藥液進行溫度調節。
背景技術：
一直以來，廣泛利用配備有將對象物保持在一定的溫度用的液槽的溫度調節裝置，近年來，也採用在這些液槽內配備利用珀爾帖(Peltier)效應調節溫度的熱電型微型組件的熱交換器(例如，參照專利文獻1)。在利用這種熱電微型組件的熱交換器中，由於只需改變電流的供應方向就可以進行加熱和冷卻，所以，溫度的控制變得簡單、小型化，特別適合於小型的液槽。
上述專利文獻1記載的溫度調節裝置，配備有利用具有電熱微型組件的熱交換器進行填充到槽內的熱交換介質液體的溫度調節的液槽、以及設置在該液槽內的盤管，使在該盤管內部流動的藥液與上述熱交換介質液體進行熱交換，調節溫度，在底部設置攪拌件，攪拌熱交換介質液體，以實現液體溫度的恆溫。
但是，在上述溫度調節裝置中，只將盤管浸漬到填充了熱交換介質液的熱液槽內，用攪拌件攪拌熱交換介質液體，在盤管內部流動的藥液與熱交換介質液體的熱交換效率不高。
另外，例如，如專利文獻2所述，過去已知一種溫度調節裝置，在利用備有上述電熱微型組件的熱交換器進行槽內的液體的溫度調節的溫度調節裝置中，包括儲存上述液體的外槽；隔著間隙設置在上述外槽的內部、在側壁上具有來自外槽的上述液體流入的流路、同時在底部中央具有開口的內槽；容納浸漬在該內槽中的上述液體內的作為溫度調節對象的藥液的容器；利用配置在上述外槽與內槽之間的底部中央的旋轉翼、將從內槽底部的開口流入的上述液體通過內外槽的側壁之間導入到其上方的攪拌機，所述溫度調節裝置，將上述熱交換器中的熱電微型組件安裝到上述外槽的側壁外表面上，根據檢測液體溫度的溫度傳感器的輸出，將在內外槽之間流動的上述液體控制在設定的溫度。
但是，這種溫度調節裝置，由於將容納作為溫度調節對象的藥液的容器裝在內槽內，從內槽中的溫度調節過的液體經由容器向藥液傳熱，所以，存在著實現藥液溫度的穩定需要花費時間的問題。
專利文獻1特開2000-75935號公報專利文獻2特開2005-127608號公報發明內容本發明的目的是為了解決現有的溫度調節裝置中的這種問題，其技術課題是，提供一種溫度調節裝置，所述溫度調節裝置可以節省空間、高效率地進行調節過溫度的恆溫液體與作為溫度調節對象的藥液的熱交換，可以容易並且迅速地進行藥液的溫度調整及恆溫化。
另外，本發明的其它的技術課題是提供一種溫度調節裝置，所述溫度調節裝置可以簡單地將流路長度長的節省空間的循環流路設置在液槽內。
用於解決上述課題的本發明的溫度調節裝置，在液槽內設置恆溫液體循環地流動的循環流路、以及配置在該循環流路內以便藥液在內部流動的傳熱管，通過經由該傳熱管使上述藥液和恆溫液體進行熱交換，對該藥液進行溫度調節，在該溫度調節裝置中，其特徵在於，上述循環流路由多個空間部形成，所述多個空間部通過圍繞上述液槽的中心軸線將多個不同直徑的遮蔽筒配置成同心狀而構成間隔開的同心層狀，這些空間部在內外相鄰的空間部彼此交替地在相反側的軸向方向端部連通，同時，最內側的空間部和最外側的空間部藉助沿著液槽的底壁擴展的連通流路相互連通，上述傳熱管具有藥液流入的流入側管端及藥液流出的流出側管端、以及連接在這些管端之間的螺旋狀的傳熱盤管部，該傳熱盤管部呈同心狀容納在上述空間部內，在上述液槽的底部中央位置配置用於使恆溫液體沿著上述循環流路循環的泵。
在本發明中，優選地，上述多個遮蔽筒中的一部分安裝到上述液槽中，同時，剩餘的安裝到覆蓋該液槽的上部的可自由開閉的上蓋上，另外，在該上蓋上安裝上述傳熱管。
具體地說，可以製成這樣的結構，即，在上述液槽的內部，在與該液槽的底壁之間配置劃分形成上述連通流路的圓環狀的遮蔽板，另外，上述多個遮蔽筒由小直徑的內部遮蔽筒、大直徑的外部遮蔽筒和中等直徑的中部遮蔽筒構成，其中，內部遮蔽筒和外部遮蔽筒朝上安裝在上述遮蔽板的內周部和外周部，其餘的上述中部遮蔽筒朝下安裝到上述上蓋上並介於上述內部遮蔽筒和外部遮蔽筒之間。
在這種情況下，上述循環流路由以下部分構成上述液槽的側壁和上述外部遮蔽筒之間的空間部、該外部遮蔽筒與上述中部遮蔽筒之間的空間部、該中部遮蔽筒與上述內部遮蔽筒之間的空間部、該內部遮蔽筒的內部空間部、以及上述連通流路。
在本發明中，上述傳熱管具有呈同心狀配置且直徑不同的多個傳熱盤管部，所述多個傳熱盤管部可以分別容納在上述循環流路中的多個空間部內。
或者，也可以在位於最內側的上述遮蔽筒內，與該遮蔽筒的內表面之間保持恆溫液體流通用間隙地配置容納上述藥液的容器，將上述傳熱管的上述流入側管端一直延伸到浸漬在該容器內的藥液中的位置。
另外，在本發明中，優選地，上述液槽具有用於調節上述恆溫液的溫度的熱交換器。
根據具有上述結構的溫度調節裝置，由於通過在液槽內將直徑不同的多個遮蔽筒配置成同心狀而形成循環流路，所以，在該液槽內的限定的空間內可以簡單地形成流路長度長的熱交換用的上述循環流路。另外，這種結構與上述液槽配備有沿著該循環流路使上述恆溫液體循環的泵相關聯，可以適當地加快在該循環流路內的傳熱管的周圍流動的恆溫液體的流速，其結果是，可以節省空間、高效率地與在傳熱管內流動的藥液進行熱交換，可以容易並且迅速地進行藥液的溫度調節和恆溫化。
這樣，根據本發明，可以節省空間、高效率地進行經過溫度調節的恆溫液體與作為溫度調節對象的藥液的熱交換，可以容易並且迅速地進行藥液的溫度調節及恆溫化，可以將流路長度長、節省空間的循環流路簡單地設置在液槽內。
圖1是表示根據本發明的溫度調節裝置的第一個實施例的主要部分的縱剖視圖。
圖2是在上述第一個實施例中使用的傳熱管的部分斷開的正視圖。
圖3是表示在上述第一個實施例中使用的上蓋的縱剖視圖。
圖4是表示在上述第一個實施例中使用的液槽和外殼的結構的縱剖視圖。
圖5是表示根據本發明的溫度調節裝置的第二個實施例的主要部分的縱剖視圖。
圖6是表示根據本發明的溫度調節裝置的第三個實施例的主要部分的縱剖視圖。
圖7是表示根據本發明的溫度調節裝置的第四個實施例的主要部分的縱剖視圖。
具體實施例方式
下面，根據圖中所示的實施例詳細說明根據本發明的溫度調節裝置。
圖1～圖4是表示根據本發明的溫度調節裝置的第一個實施例。該溫度調節裝置1配備有利用備有電熱微型組件31的熱交換器30進行槽內的恆溫液體的溫度調節的液槽3、設置在該液槽3內的上述恆溫液體用的循環流路4、具有設置在該循環流路4內的螺旋狀的傳熱盤管部5a、5b的傳熱管5、容納該液槽3的外殼2、設置在上述液槽3的底壁3a中央的使上述恆溫液體沿著上述循環流路4循環用的泵21。
另外，在圖1中，用單線箭頭表示在傳熱管5的內部流動的藥液的流動方向，用空白箭頭表示在循環流路中的循環恆溫液體的流動。作為在傳熱管5的內部流動的藥液，例如，有MO-CVD(有機金屬氣相成長法)裝置的藥液等，但並不局限於此。
下面對於上述溫度調節裝置1進行更詳細的描述。如圖1、圖3及圖4所示，上述液槽3呈上方敞開的有底圓筒狀，被保持在上述外殼2內，在該外殼2的上壁部2a上可自由拆裝地安裝上蓋11。
如圖1及圖2所示，上述傳熱管5包括以內外同心狀配置的、形成直徑相互不同的兩個螺旋狀的上述傳熱盤管部5a、5b；與構成小直徑的內側的傳熱盤管部5a的上端連通、藥液流入的流入側管端5c；與構成大直徑的外側的傳熱盤管部5b的上端連通、藥液流出的流出側管端5d。上述兩個傳熱盤管部5a和5b它們的下端部彼此相互連通。
另外，將上述管端部5c、5d製成直線狀，貫通上述上蓋11，突出到其上方，藉助這些管端5c、5d，將上述傳熱管5安裝到該上蓋11上。
上述熱交換器30通過將以下部分疊層而構成利用珀爾帖效應調節溫度的上述熱電型微型組件31、通過上述液槽3的側壁3b供應熱量的傳熱板33、冷卻水等在內部流動的散熱部32。另外，在上述液槽3的底壁3a上，設置檢測該液槽3內的液體溫度的溫度傳感器36，上述電熱微型組件31和該溫度傳感器36連接到圖中未示出的控制裝置上，所述控制裝置根據該溫度傳感器36的輸出將液槽3內的液體溫度控制在規定的設定溫度。
並且，上述熱交換器30、溫度傳感器36以及電熱微型組件31的控制裝置，構成調節上述液槽3內的恆溫液的溫度的溫度調節機構。
在上述熱交換器30中的電熱微型組件31，在本實施例中，在液槽3的側壁3b的外表面安裝有4個，它們跨越該側壁3b的大致整個上下方向延伸，但是，該裝置安裝形式可以根據溫度調節條件適當的設定。
如圖1所示，上述循環流路4由呈同心狀配置的第一～第四個多個空間部8a～8d形成。即，通過利用呈同心狀配置在中心軸線L周圍的多個不同直徑的遮蔽筒7a～7c將上述液槽3的內部隔開，形成呈同心狀並且內外多個層狀配置的上述多個空間部8a～8d，內外相鄰的空間部彼此交替地由相反側的軸向方向端部相互連通，同時，通過利用沿著液槽3的底壁3a在全周方向上擴展的連通流路13將上述液槽3的中央沿著中心軸線L延伸的最內側的第一空間部8a的下端部、以及最外側的第四個空間部8d的下端部相互連通，形成一個連續的流路。另外，上述傳熱管5的兩個傳熱盤管部5a及5b分別呈同心狀容納在上述多個空間部8a～8d中的位於中間的第二及第三空間部8b、8c內。
在容納在上述空間部8b及8c內的上述傳熱盤管部5a及5b與構成上述空間部8b及8c的遮蔽筒7a、7b及遮蔽筒7b、7c的各個壁面之間，分別保持基本上恆定的間隙。這些間隙的大小會影響通過該間隙流動的恆溫液的流速，另外，由於流過上述傳熱盤管部5a、5b的周圍的恆溫液的流速會影響傳熱性能，所以，考慮到由上述泵21產生的流量和上述間隙的關係，為了使流過傳熱盤管部5a、5b周圍的恆溫液的流速變成所需的流速，有必要適當地設定構成上述空間部8a～8d的壁面之間的距離、上述傳熱管5的管徑、上述間隙的大小等。
另外，上述多個遮蔽筒7a～7c，在圖中所示的例子中，是小直徑的內部遮蔽筒7a及大直徑的外部遮蔽筒7c、以及介於這些遮蔽筒7a和7c之間的中間直徑的中間部遮蔽筒7b。其中，如圖1、圖3、圖4所示，上述內部遮蔽筒7a和外部遮蔽筒7c安裝在與上述液槽3的底壁3a之間保持一定間隔地設置的圓環狀的遮蔽板12上，並朝上延伸，它們的上端部在液槽3內在恆溫液的液面下敞開。另外，剩下的上述中間部遮蔽筒7b成一整體地安裝到上述液槽3的上蓋11上，並朝下延伸，其下端部在上述遮蔽板12的稍上方的位置處敞開。
上述遮蔽板12是在中央具有開口12a的圓環狀板，在與上述底壁3a之間劃分形成上述連通流路13，上述內部遮蔽筒7a和外部遮蔽筒7c分別安裝在該遮蔽板12的內周緣和外周緣。
另外，上述循環流路4由以下部分形成上述遮蔽板12與液槽3的底壁3a之間的上述連通流路13、上述外部遮蔽筒7c與液槽3的側壁3b之間的上述第四空間部8d、該外部遮蔽筒7c與上述中間遮蔽筒7b之間的上述第三空間部8c、該中間部遮蔽筒7b與上述內部遮蔽筒7a之間的上述第二空間部8b、該內部遮蔽筒7a的內部的上述第一空間部8a。
上述泵21具有位於在上述液槽3底部中央的上述遮蔽板12的中央開口12a下方的旋轉翼22。該泵21藉助該旋轉翼22使從上述內部遮蔽筒7a內部的空間部8a通過上述遮蔽板12中央的開口12a向間隙13流下的恆溫液向該遮蔽板12與液槽3的底壁3a之間的上述連通流路13流出。該恆溫液流通過位於最外側的上述外部遮蔽筒7c與液槽3的側壁3b之間的第四空間部8d被導向上方，從該遮蔽筒7c的上端下降到前述第三空間部8c，繞過上述中間部遮蔽筒7b的下端，到達第二空間部8b，通過該第二空間部8b被導向上方，之後，繞過內部遮蔽筒7a的上端，被引導到該內部遮蔽筒7a內側的第一空間部8a，被上述泵21再次送出到間隙13內。
如上所述，上述傳熱管5由藥液流入流出的上述兩個管端5c、5d安裝到上蓋11上，但是，這時，大小兩個傳熱盤管部5a和5b將安裝在該上蓋11上的上述遮蔽筒7b夾在中間，位於該遮蔽筒7b的內側和外側，與該遮蔽筒7b平行地延伸。
因此，只要將上述上蓋11安裝到上述液槽3上，藉助設置在上述液槽3內的遮蔽筒7a、7c和安裝在上述上蓋11上的遮蔽筒7b，可以形成連成層狀的多個空間部8a～8d，同時，可以將上述傳熱管5的螺旋狀的傳熱盤管部5a、5b容納到層狀的空間部8b、8c內。
圖5是表示根據本發明的溫度調節裝置的第二個實施例的圖示。在該第二個實施例的溫度調節裝置1B中，在安裝在遮蔽板12內周部的最內側遮蔽筒7a內，在與該遮蔽筒7a的內表面之間設置間隙，配置容納藥液38的容器37，從該容器將藥液供應給傳熱管5。
即，在上述液槽3的上蓋11上，形成上述容器37通過的貫通孔39，上述容器37通過該貫通孔39插入，以便其下端到達上述遮蔽筒7a內的下端附近，在這種插入狀態下，該容器37的上端向上述上蓋11的上方的大氣側敞開。
在安裝在上述傳熱管5的上述上蓋11上的兩個管端5c、5d中，在藥液流入側的管端5c延伸設置吸入用管5e，該管5e的前端浸漬在上述容器37內的藥液38中。另外，藥液流出側的管端5d，連接到配備有吸引藥液的泵41的配管上。
在該第二個實施例的情況下，由於可以將容納在上述遮蔽筒7a內的容器37內的藥液預先溫度調節，所以，可以效率更高地進行溫度控制。
另外，該第二個實施例的其它結構及作用，由於和圖1所示的第一個實施例的情況沒有實質上的變化，所以，在圖上的對應的部位賦予相同的標號，省略其詳細說明。
圖6表示本發明的溫度調節裝置的第三個實施例。該第三個實施例的溫度調節裝置1C與上述第一個實施例同樣，藉助多個遮蔽筒7a～7c在液槽3內形成構成層狀的多個空間部8a～8d，藉助這些空間部8a～8d和連通流路13形成循環流路4，但傳熱管5的結構與第一個實施例不同。
即，在前述第一個實施例中，傳熱管5具有形成螺旋狀的大小兩個傳熱盤管部5a、5b，與此相對，該第三個實施例中的傳熱管5隻具有形成螺旋狀的單一的傳熱盤管部5f。該傳熱盤管部5f相當於上述第一個實施例的傳熱管5中的兩個傳熱盤管部5a、5b中的大直徑的傳熱盤管部5b，因此，在傳熱盤管5f被容納在安裝於上蓋11上的中間部遮蔽筒7b外側的第三空間部8c內。
另外，上述傳熱管5的藥液流入的流入側管端5c連接到上述傳熱盤管部5f的下端部，通過第二空間部8b內從上蓋11向上方突出。另一方面，藥液流出的流出側管端5d連接到上述傳熱盤管部5f的上端部，通過第三空間部8c內從上蓋11向上方突出。
在該第三實施例的情況下，由於上述傳熱管5的傳熱盤管部5f是一層，所以，與第一個實施例的情況相比傳熱面積縮小，但是，由於形成在液槽3內的循環流路4與第一個實施例的情況相同，所以，根據所要求的溫度調節能力，可以利用共同的裝置。
另外，由於上述第三個實施例的其它結構及作用，與圖1所示的第一個實施例的情況在實施上沒有變化，所以，在圖中的對應部位賦予相同的標號，省略其詳細說明。
圖7是表示根據本發明的溫度調節裝置的第四個實施例的圖示。該第四個實施例的溫度調節裝置1D具有傳熱管5呈螺旋狀的單一的傳熱盤管部5g，所以，在這一點上，與上述第三個實施例的結構相似，但是，該傳熱盤管部5g比第三個實施例的傳熱盤管5f的直徑小，相當於上述第一個實施例的傳熱管5中的小直徑的傳熱盤管5a。從而，該傳熱盤管部5g容納在安裝到上蓋11上的中間部遮蔽筒7b的內側的第二個空間部8b內。
另外，上述傳熱管5的藥液流入的流入側管端5c連接到上述傳熱盤管5g的下端部，通過第三空間部8c內部、從上蓋11向上方突出。另一方面，藥液流出的流出側管端5d連接到上述傳熱盤管部5g的上端部，通過第二空間部8b內部、從上蓋11向上方突出。
上述第四個實施例的其它結構及作用與圖6所示的第三個實施例相同，所以，在圖中對應的部位賦予相同的標號，省略其詳細說明。
具有上述結構的溫度調節裝置1，由於通過將直徑不同的多個遮蔽筒7a～7b呈同心狀地配置在液槽3內而形成上述循環流路4，所以，在該液槽3內的限定的空間內，可以簡單地形成流路長度長的用於熱交換用的上述循環流路4。另外，這種結構與上述液槽3配備有沿著該循環流路4使上述恆溫液循環的泵21相關聯，可以適當地加快在該循環流路4內的傳熱管5周圍流動的恆溫液的流速，其結果是，可以節省空間、高效率地與傳熱管5內流動的藥液進行熱交換，可以容易並且迅速地進行藥液的溫度調節和恆溫化。
另外，將上述多個遮蔽筒7a～7c中的一部分安裝到上述液槽3中，同時，剩下的安裝到上蓋11上，進而，通過將上述傳熱管5安裝到該上蓋11上，只要將該上蓋11安裝到上述液槽3上，就可以由上述空間部8a～8d簡單地形成循環流路4，同時，可以在所需要的空間部內容納上述傳熱管5。
上面，對於本發明的溫度調節裝置的實施形式進行了詳細描述，但是，本發明並不局限於這裡所說明的實施例，在不超出權利要求書所記載的發明的精神的範圍內，在設計中可以進行種種變更。
例如，在上述第一～第四個實施例中，傳熱管5具有一個或兩個螺旋狀的傳熱盤管部，但是，也可以具有三個或三個以上的傳熱盤管部。
另外，在傳熱管5具有三層以上的傳熱盤管部的情況下，通過增加設置上述液槽內的遮蔽筒和/或安裝在上述上蓋上的遮蔽筒的數目以增加空間部的數目，可以容納增加的量的傳熱盤管部。
權利要求
1.一種溫度調節裝置，在液槽內設置恆溫液循環地流動的循環流路、以及配置在該循環流路內且藥液在內部流動的傳熱管，通過經由該傳熱管使上述藥液和恆溫液進行熱交換，對該藥液進行溫度調節，其特徵在於，上述循環流路由多個空間部形成，所述多個空間部構成通過圍繞上述液槽的中心軸線將多個不同直徑的遮蔽筒配置成同心狀而間隔開的同心的層狀，這些空間部中，內外相鄰的空間部彼此交替地以相反側的軸向方向端部連通，同時，最內側的空間部和最外側的空間部藉助沿著液槽的底壁擴展的連通流路相互連通，上述傳熱管具有藥液流入的流入側管端及藥液流出的流出側管端、以及連接在這些管端之間的螺旋狀的傳熱盤管部，該傳熱盤管部呈同心狀容納在上述空間部內，在上述液槽的底部中央位置配置有用於使恆溫液沿著上述循環流路循環的泵。
2.如權利要求1所述的溫度調節裝置，其特徵在於，上述多個遮蔽筒中的一部分安裝在上述液槽中，同時，剩餘的遮蔽筒安裝在覆蓋該液槽的上部的可自由開閉的上蓋上，另外，在該上蓋上安裝上述傳熱管。
3.如權利要求2所述的溫度調節裝置，其特徵在於，在上述液槽的內部配置在與該液槽的底壁之間劃分形成上述連通流路的圓環狀的遮蔽板，另外，上述多個遮蔽筒由小直徑的內部遮蔽筒、大直徑的外部遮蔽筒和中間直徑的中間部遮蔽筒構成，其中，內部遮蔽筒和外部遮蔽筒朝上安裝在上述遮蔽板的內周部和外周部，剩下的上述中間部遮蔽筒朝下地安裝在上述上蓋上，介於上述內部遮蔽筒與外部遮蔽筒之間。
4.如權利要求3所述的溫度調節裝置，其特徵在於，上述循環流路包括上述液槽的側壁和上述外部遮蔽筒之間的空間部、該外部遮蔽筒與上述中間部遮蔽筒之間的空間部、該中間部遮蔽筒與上述內部遮蔽筒之間的空間部、該內部遮蔽筒的內部的空間部、以及上述連通流路。
5.如權利要求1至4中的任何一項所述的溫度調節裝置，其特徵在於，上述傳熱管具有呈同心狀配置的直徑不同的多個傳熱盤管部，所述多個傳熱盤管部可以分別容納在上述循環流路中的多個空間部內。
6.如權利要求1至4中的任何一項所述的溫度調節裝置，其特徵在於，在位於最內側的上述遮蔽筒內，在與該遮蔽筒的內表面之間保持恆溫液流通用間隙，配置容納上述藥液的容器，將上述傳熱管的上述流入側管端延伸至浸漬在該容器內的藥液中的位置。
7.如權利要求1至4中的任何一項所述的溫度調節裝置，其特徵在於，上述液槽具有調節上述恆溫液的溫度用的熱交換器。
全文摘要
通過將多個不同直徑的遮蔽筒呈同心狀地配置在液槽的內部，形成同心狀的內外多層空間部，同時，通過將這些空間部連通成一個，形成恆溫液體的循環流路，在上述空間部的其中之一內，容納藥液在內部流動的傳熱管，經由該傳熱管，使藥液和上述恆溫液體進行熱交換，調節該藥液的溫度。
文檔編號B01L7/00GK1955871SQ20061014283
公開日2007年5月2日 申請日期2006年10月27日 優先權日2005年10月28日
發明者財賀正生, 原田隆之, 小野貴弘 申請人:Smc株式會社