特許ウォッチ

公開番号2025118173
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-13
出願番号2024013322
出願日2024-01-31
発明の名称温度調節装置
出願人国立大学法人東京農工大学,昭電工業株式会社
代理人個人
主分類F28F 13/10 20060101AFI20250805BHJP(熱交換一般)
要約【課題】被処理物の温度分布をより速やかに、かつ、より高い省エネルギー性で均一にすること。
【解決手段】本発明の温度調節装置1は、被処理物Wが載置される載置部11と、載置部11の内部に設けられ、作動流体Fが入れられる第1流路125が内部に形成された第1管部12と、第1流路125に沿った所定方向に作動流体Fを振動させる振動生成部14と、振動生成部14と第1流路125とを接続する第2流路131が内部に形成された第2管部13と、を備え、流路に沿った方向における単位長さ当たりの熱容量である長さ熱容量について、第2管部13の長さ熱容量は、第1管部12の長さ熱容量より小さい。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
被処理物が載置される載置部と、
前記載置部の内部に設けられ、作動流体が入れられる第１流路が内部に形成された第１管部と、
前記第１流路に沿った方向に前記作動流体を振動させる振動生成部と、
前記振動生成部と前記第１流路とを接続する第２流路が内部に形成された第２管部と、
を備え、
流路に沿った方向における単位長さ当たりの熱容量である長さ熱容量について、前記第２管部の長さ熱容量は、前記第１管部の長さ熱容量より小さい、
温度調節装置。
続きを表示（約 380 文字）【請求項２】
前記第１管部は、前記載置部に載置された被処理物から見た形状が蛇行するよう形成される、請求項１に記載の温度調節装置。
【請求項３】
前記第１管部の少なくとも一部分は、前記第１管部の他の部分と隣接し、前記第１流路の内部において、前記第２流路と接続された一端から他端へ向かう向きは、前記一部分に対応する箇所と前記他の部分に対応する箇所とで対向する、請求項１に記載の温度調節装置。
【請求項４】
前記第１管部の少なくとも一部は、前記載置部において前記被処理物が接する領域の中央部分と外周部分とを結ぶ方向に沿って配される、請求項１に記載の温度調節装置。
【請求項５】
前記第１管部の少なくとも一部は、前記載置部において前記被処理物が接する領域の周方向に沿って配される、請求項１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、温度調節装置に関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
被処理物の温度分布が重要となる各種の工業プロセスがある。当該工業プロセスの例として、例えば、蒸着処理、電子機器製造、合成樹脂、複合材料等を用いた製品製造、３Ｄプリンタによる立体物の製造、材料試験、太陽電池パネル製造等が挙げられる。このような工業プロセスでは、被処理物の温度分布が均一でない場合、各種の問題が生じ得る。当該問題の例として、熱応力からの被処理物の損傷、反り返る等の被処理物の変形、被処理物の物性の変化、大きな測定誤差、製品の性質の変化、不均一な蒸着膜の発生等が挙げられる。以上のような事情から、被処理物の温度分布を制御する手段が求められている。
【０００３】
被処理物の温度分布を制御する手段に関し、特許文献１は、処理対象物が載置される第１主面を有するセラミック誘電体基板と、前記セラミック誘電体基板に設けられた電極層と、前記セラミック誘電体基板を支持するベースプレートと、前記ベースプレートと前記第１主面との間に設けられたヒータプレートと、を備え、前記ヒータプレートは、電流が流れることにより発熱する第１のヒータエレメントと、電流が流れることにより発熱する第２のヒータエレメントと、を有し、前記第１主面に対して垂直な方向に沿って見たときに、前記第１のヒータエレメントの折れ曲がりは、前記第２のヒータエレメントの折れ曲がりよりも多く、前記第１のヒータエレメントは、前記第２のヒータエレメントの隙間に位置する部分を有することを特徴とする静電チャックを開示している。特許文献１に記載の技術は、第１のヒータエレメントを用いた温度ムラの抑制により、処理対象物の面内における温度分布の均一性を向上させ得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１８－１７０５０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、持続可能な開発目標（ＳｕｓｔａｉｎａｂｌｅＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔＧｏａｌｓ、ＳＤＧｓ）等により、省エネルギー性の向上が産業界に求められている。特許文献１に記載の技術は、電流が流れることにより発熱する第１のヒータエレメントを用いて温度ムラを抑制する。したがって、当該技術は、第１のヒータエレメントにおいて電力エネルギーが消費されてしまう。よって、特許文献１は、被処理物の温度分布を均一にする際の省エネルギー性を高める点においてさらなる向上の余地がある。
【０００６】
本発明の目的は、被処理物の温度分布をより速やかに、かつ、より高い省エネルギー性で均一にすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、熱音響現象のドリームパイプ効果を生じさせる第１管部を載置部の内部に設け、かつ、当該第１管部とドリームパイプ効果に係る振動生成手段との間を接続する第２管部におけるドリームパイプ効果を抑制すること等によって、上記の目的を達成できることを見出し、本発明を完成させるに至った。具体的に、本発明は以下のものを提供する。
【０００８】
第１の特徴に係る発明は、被処理物が載置される載置部と、前記載置部の内部に設けられ、作動流体が入れられる第１流路が内部に形成された第１管部と、前記第１流路に沿った方向に前記作動流体を振動させる振動生成部と、前記振動生成部と前記第１流路とを接続する第２流路が内部に形成された第２管部と、を備え、流路に沿った方向における単位長さ当たりの熱容量である長さ熱容量について、前記第２管部の長さ熱容量は、前記第１管部の長さ熱容量より小さい、温度調節装置を提供する。
【０００９】
管の内部に形成された流路内の作動流体を振動させることにより、作動流体における振動流れの方向に沿った実効的熱伝導率を高まるドリームパイプ効果が生じることが知られている。ドリームパイプ効果は、振動流れの方向に沿って、温度が高い部分から低い部分に向けて熱を輸送する
【００１０】
第１の特徴に係る発明によれば、被処理物は、載置部を介して第１管部と熱をやり取りする。第１管部内部に形成された第１流路にある作動流体は、振動生成部により振動する。これにより、載置部の内部に設けられた第１管部内部の作動流体は、ドリームパイプ効果により、第１管部の向きに沿った方向かつ温度が高い部分から低い部分に向けて熱を輸送する。これにより、第１の特徴に係る発明は、第１管部の向きに沿った方向において、被処理物の温度分布を速やかに均一にする。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許