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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kühleinheit und insbesondere
auf eine Kühleinheit,
die für
eine Verwendung in einer Halbleiterproduktionseinheit eine genaue
Temperatursteuerung erfordert.
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Bei
einer herkömmlichen
Kühleinheit
wie beispielsweise einer Kältekompressoreinheit
für eine Verwendung
in einer Halbleiterproduktionseinheit kühlt ein primäres Kühlmittel
wie beispielsweise Fluorkohlenwasserstoff, der durch einen Kühlkreislauf zirkuliert,
ein sekundäres
Kühlmittel
wie beispielsweise Wasser, und das gekühlte sekundäre Kühlmittel kühlt einen zu kühlenden
Gegenstand. In diesem Fall wird der Gegenstand nicht direkt durch
den Kühlkreislauf
gekühlt,
sondern wird indirekt durch den Kühlkreislauf mittels des zweiten
Kühlmittels
gekühlt, wodurch
die Kühleffizienz
der Kältekompressoreinheit
vermindert wird.
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Um
das vorstehende Problem zu lösen,
ist durch die ungeprüfte
japanische Patentanmeldungsveröffentlichung
(KOKAI) Nr. 2003-174016 eine Kältekompressoreinheit
offenbart, in der ein zu kühlender
Gegenstand ausschließlich
direkt durch ein Kühlmittel
wie beispielsweise Fluorkohlenwasserstoff gekühlt wird, das durch einen Kühlkreislauf
zirkuliert. Bei dieser Kältekompressoreinheit
wird das durch einen Kompressor des Kühlkreislaufs komprimierte Kühlmittel
durch einen Kondensator des Kühlkreislaufs
kondensiert, und dann wird das kondensierte Kühlmittel durch ein Regelventil,
das die Strömungsrate
des Kühlmittels
regelt, in einen Kühlmittelkanal geleitet,
der in einer Aufnahmevorrichtung einer Vakuumbehandlungseinheit
ausgebildet ist, wodurch ein zu behandelnder Körper gekühlt wird, der an der Aufnahmevorrichtung
angeordnet ist. Das heißt, dass
der Kühlmittelkanal
selbst als das dient, was man einen Verdampfer des Kühlkreislaufs
nennt. Das Kühlmittel,
das den Körper
gekühlt
hat, wird zu dem Kompressor zurückgeführt, um
erneut durch den Kühlkreislauf
zu zirkulieren.
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Wenn
die Kältekompressoreinheit
der vorstehend erwähnten
Druckschrift in einem Fall angewendet wird, in dem ein zu kühlender
Gegenstand, von dem erwartet wird, dass er eine Temperatur über einem
Siedepunkt des Kühlmittels
erreicht, bei einer konstanten Temperatur über dem Siedepunkt des Kühlmittels
gehalten wird, kann allerdings das herkömmliche Kühlverfahren, bei dem das Regelventil der
Kältekompressoreinheit
die Strömungsrate
des Kühlmittels
steuert, den Gegenstand aufgrund der über dem Siedepunkt befindlichen
Temperatur des Gegenstands des Kühlmittels
nicht auf der konstanten Temperatur halten. Das heißt, dass
sogar dann, wenn ein Teil des Gegenstands auf der konstanten Temperatur
gehalten wird, der andere Teil des Gegenstands nicht auf der konstanten
Temperatur gehalten wird. Folglich wird die Temperatur in dem Gegenstand
ungleichmäßig. Insbesondere
wenn die Strömungsrate
des in dem Kühlmittelkanal
strömenden
Kühlmittels
extrem klein ist, wird, sogar wenn das Kühlmittel dazu in der Lage ist,
den Gegenstand in der Umgebung eines Einlasses des Kühlmittelkanals zu
kühlen,
das Kühlmittel
in der Mitte des Kühlmittelkanals
vollständig
verdampft oder ausgetrocknet, so dass eine Wärmeabsorption unter Verwendung
der latenten Wärme
der Verdampfung nicht vollzogen wird. In diesem Fall steigt die
Temperatur eines Teils des Gegenstands in der Nähe eines Auslasses des Kühlmittelkanals über die
Temperatur in der Nähe
eines Einlasses des Kühlmittelkanals.
Das heißt,
dass die Temperatur in dem Gegenstand ungleichmäßig wird. Andererseits wird,
wenn die Strömungsrate
des in dem Kühlmittelkanal
strömenden
Kühlmittels übermäßig groß ist, ein
Teil des Gegenstands in der Nähe des
Einlasses des Kühlmittelkanals
zu stark gekühlt, so
dass eine Temperatursteuerung verloren geht, und daher der Gegenstand
nicht auf einer vorbestimmten Temperatur gehalten wird.
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Die
vorliegende Erfindung ist auf eine Kühleinheit gerichtet, die dazu
in der Lage ist, einen zu kühlenden
Gegenstand im Wesentlichen gleichförmig auf eine gewünschte Temperatur
zu kühlen.
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung hat eine Kühleinheit, die Kühlmittel
zum Austausch von Wärme
mit einem zu kühlenden
Gegenstand enthält,
einen Kühlmittelkanal
und eine Kühleinrichtung.
Der Kühlmittelkanal
ermöglicht,
dass das Kühlmittel
durch ihn hindurch zirkuliert. Die Kühleinrichtung steht in Verbindung
mit dem Kühlmittelkanal, um
den Kühlmittelkanal
mit dem Kühlmittel
zu versorgen. Die Kühleinrichtung
hat einen Kühlkreislauf,
einen Kompressor, einen Kondensator, eine Dekomprimierungseinrichtung,
einen Verdampfer, einen Kühlmittelversorgungsweg,
einen Kühlmittelrückführweg, eine
Kühlmittelsteuereinrichtung
und eine erste Drucksteuereinrichtung. Der Kühlkreislauf ermöglicht,
dass das Kühlmittel
durch ihn hindurch zirkuliert. Der Kompressor ist in dem Kühlkreislauf
angeordnet. Der Kondensator ist ebenfalls in dem Kühlkreislauf
angeordnet. Die Dekompressionseinrichtung ist ebenfalls in dem Kühlkreislauf
angeordnet. Der Verdampfer ist ebenfalls in dem Kühlkreislauf
angeordnet. Ein Ende des Kühlmittelversorgungswegs ist
mit einem Teil des Kühlkreislaufs
zwischen dem Kondensator und der Dekompressionseinrichtung verbunden
und sein anderes Ende ist mit einem Einlass des Kühlmittelkanals
verbunden. Ein Ende des Kühlmittelrückführwegs ist
mit einem Auslass des Kühlmittelkanals
verbunden und sein anderes Ende befindet sich stromabwärtig der
Dekompressionseinrichtung und ist mit einem Teil des Kühlkreislaufs
zwischen der Dekompressionseinrichtung und dem Kompressor verbunden.
Die Kühlmittelsteuereinrichtung
ist so in dem Kühlmittelversorgungsweg
angeordnet, dass sie dem Kondensator ermöglicht, mit dem Kühlmittelkanal
in Verbindung zu stehen, oder dass sie den Kondensator davon abhält, mit
dem Kühlmittelkanal
in Verbindung zu stehen. Die erste Drucksteuereinrichtung ist auch
in dem Kühlmittelversorgungsweg
angeordnet, um den Druck in dem Kühlmittelkanal zu steuern. Die
Kühlmittelsteuereinheit
hat einen eingeschalteten Modus, der dem Kühlmittel ermöglicht,
mit einer solchen Strömungsrate durch
den Kühlmittelkanal
zu zirkulieren, die dem Kühlmittel
ermöglicht,
eine zweiphasige Gas/Flüssigkeits-Strömung beizubehalten,
indem dem Kondensator ermöglicht
wird, mit dem Kühlmittelkanal
in Verbindung zu stehen. Die Kühlmittelsteuereinheit
hat auch einen ausgeschalteten Modus, der das Kühlmittel davon abhält, durch
den Kühlmittelkanal
zu zirkulieren, indem der Kondensator davon abgehalten wird, mit
dem Kühlmittelkanal
in Verbindung zu stehen.
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Es
ist nicht beabsichtigt, dass die Erfindung hier voll umfänglich zusammengefasst
wird. Vielmehr werden andere Aspekte und Vorteile der Erfindung aus
der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen
ersichtlich, die exemplarisch die Prinzipien der Erfindung veranschaulichen.
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Die
als neu erachteten Merkmale der vorliegenden Erfindung sind insbesondere
in den beigefügten
Ansprüchen
dargelegt. Die Erfindung ist zusammen mit ihren Zielen und Vorteilen
am besten unter Bezugnahme auf die folgende Beschreibung zusammen
mit den beigefügten
Zeichnungen verständlich,
von denen:
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1 eine
schematische Darstellung ist, das eine Kühleinheit gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 ein
Graph ist, der eine Schaltsteuerung der Kühleinheit gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung erklärt;
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3 ein
Graph ist, der die Beziehung zwischen der Strömungsrate von Fluorkohlenwasserstoff
R134, der durch einen Kühlkreislauf 3 zirkuliert, und
einer Temperaturschwankung, die eine Temperaturdifferenz zwischen
einer Maximaltemperatur und einer Minimaltemperatur in einer Beregnungsplatte 2 der
Kühleinheit
gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist, darstellt;
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4 eine
schematische Darstellung ist, das eine Kühleinheit gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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5 eine
schematische Darstellung ist, das eine Kühleinheit gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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6 eine
schematische Darstellung ist, das eine Kühleinheit gemäß einem
vierten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt; und
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7 ein
Graph ist, der die Beziehung zwischen einem Zyklusverhältnis und
einem Zirkulieren von Fluorkohlenwasserstoff in einer Kühleinheit
gemäß einem
fünften
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung erklärt.
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Im
Folgenden sind die Ausführungsbeispiele der
vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben.
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Eine
Kühleinheit
gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist im Folgenden unter Bezugnahme auf
die 1 beschrieben. Bei dem ersten Ausführungsbeispiel
bilden eine Kältekompressoreinheit 10,
die als Kühleinrichtung
dient, und ein Kühlmittelkanal 3 die
Kühleinheit.
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In
einer Vakuumbehandlungseinheit 1 befindet sich eine Vakuumkammer 6.
In der Vakuumkammer 6 ist eine Aufnahmevorrichtung 4 vorgesehen, an
dem ein zu behandelnder Körper 5 angeordnet
ist. In dem oberen Teil der Vakuumkammer 6 ist eine Beregnungsplatte 2,
die als ein zu kühlender
Gegenstand dient, so vorgesehen, dass sie der Aufnahmevorrichtung 4 zugewandt
ist. In einer oberen Wand 7 der Vakuumbehandlungseinheit 1 ist
in der Nähe
der Beregnungsplatte 2 ein Kühlmittelkanal 3 vorgesehen.
Ebenfalls in einer oberen Wand 7 ist ein Temperatursensor 8 vorgesehen,
der als Temperaturermittlungseinrichtung dient, um die Temperatur
der oberen Wand 7 in der Nähe der Beregnungsplatte 2 zu ermitteln.
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Die
Kältekompressoreinheit 10 hat
einen Membrankompressor 11, einen Kondensator 12,
ein Expansionsventil 14, das als Dekomprimierungseinrichtung
dient, einen Verdampfer 15 und einen Kühlkreislauf 18, durch
den Fluorkohlenwasserstoff R134a (nachstehend als Fluorkohlenwasserstoff
bezeichnet) zirkuliert, das als Kühlmittel dient. Der Kompressor 11,
der Kondensator 12, das Expansionsventil 14 und
der Verdampfer 15 sind in dem Kühlkreislauf 18 angeordnet.
Der Kühlkreislauf 18 hat
einen Kühlwasserweg 16,
durch den Kühlwasser
zirkuliert. In dem Verdampfer 15 und dem Kondensator 12 wird der
Wärmeaustausch
zwischen dem in dem Kühlwasserweg 16 befindlichen
Kühlwasser
und dem in dem Kühlkreislauf 18 befindlichen
Fluorkohlenwasserstoff durchgeführt.
In dem Kühlwasserweg 16 ist ein
Ventil 17 zwischen dem Verdampfer 15 und dem Kondensator 12 zwischengeschaltet.
In dem Kühlkreislauf 18 ist
zwischen dem Kondensator 12 und dem Expansionsventil 14 einen
Verzweigungspunkt 18a vorhanden, an dem der Kühlkreislauf 18 in
zwei Wege geteilt wird. Ein Weg 18b steht so in Verbindung
mit dem Expansionsventil 14, das als die Dekomprimierungseinrichtung
dient, dass es einen Teil des Kühlkreislaufs 18 ausbildet,
und der andere Weg 18c steht in Verbindung mit einem Einlass 3a des Kühlmittelkanals 3.
Der Weg 18c bildet einen Kühlmittelversorgungsweg. In
dem Weg 18c ist ein Schaltventil 21 vorgesehen.
Wenn das Schaltventil 21 geöffnet ist, ermöglicht das
Schaltventil 21 dem Kühlmittel,
durch den Weg 18c in den Kühlmittelkanal 3 zugeführt zu werden.
Wenn das Schaltventil 21 geschlossen ist, hält das Schaltventil 21 das
Kühlmittel davon
ab, durch den Weg 18c in den Kühlmittelkanal 3 zugeführt zu werden.
Das Schaltventil 21 bildet eine Kühlmittelsteuereinrichtung.
In dem Zustand, in dem das Schaltventil 21 geöffnet ist,
dient das Schaltventil 21 auch als ein Expansionsventil,
das eine erste Drucksteuereinrichtung in dem Kühlmittelversorgungsweg darstellt.
Das Schaltventil 21 ist zusammen mit dem Temperatursensor 8 elektrisch
mit einer Steuervorrichtung 9 verbunden. In der Steuervorrichtung 9 sind
ein oberer Grenzwert und ein unterer Grenzwert um den Ermittlungswert
des Temperatursensors herum festgelegt. Der obere Grenzwert dient als
erste vorbestimmte Temperatur und der untere Grenzwert dient als
zweite vorbestimmte Temperatur. Das Expansionsventil 14 und
der Verdampfer 15 haben auch einen Zusammenführungspunkt 18d zwischen
sich, der durch einen Weg 18e, der einen Kühlmittelrückführweg bildet,
mit einem Auslass 3b des Kühlmittelkanals 3 in
Verbindung steht. In dem Weg 18e sind eine erste Speichervorrichtung 22 und
ein Gleichdruckventil 23 vorgesehen. Die Speichervorrichtung 22 speichert
flüssigen
Fluorkohlenwasserstoff. Das Gleichdruckventil 23 ist eine
zweite Drucksteuereinrichtung in dem Kühlmittelrückführweg, um den Druck in dem
Kühlmittelkanal 3 auf
einen konstanten Wert einzustellen.
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Im
Folgenden ist unter Bezugnahme auf die 1 die Funktion
der Kühleinheit
gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
beschrieben. Wenn die Vakuumbehandlungseinheit 1 damit
beginnt, den Körper 5 in
der Vakuumkammer 6 der Vakuumbehandlungseinheit 1 zu
behandeln, wird der Kompressor 11 gestartet, und zur selben
Zeit zirkuliert das Kühlwasser
so durch den Kühlwasserweg 16,
dass der Betrieb des Kühlkreislaufs 18 der
Kältekompressoreinheit 10 gestartet
wird. Wenn der Fluorkohlenwasserstoff Wärme mit dem in dem Verdampfer 15 befindlichen
Kühlwasser
austauscht, wird der Fluorkohlenwasserstoff mit der zweiphasigen
Gas/Flüssigkeits-Strömung verdampft,
der in den Kompressor 11 eingeführt wird. Der Fluorkohlenwasserstoff
wird durch den Kompressor 11 komprimiert und wird von diesem
bei hohen Temperaturen und Drücken
in Form von Gas abgegeben. Wenn der von dem Kompressor 11 abgegebene
gasförmige
Fluorkohlenwasserstoff in dem Kondensator 12 Wärme mit
dem Kühlwasser
austauscht, das durch den Verdampfer 15 gekühlt wurde,
wird der gasförmige
Fluorkohlenwasserstoff dadurch so gekühlt, dass der gasförmige Fluorkohlenwasserstoff
zu flüssigem
Fluorkohlenwasserstoff kondensiert. Im Anschluss an die Kondensation
des Fluorkohlenwasserstoffs in dem Kondensator 12 wird
der flüssige
Fluorkohlenwasserstoff an dem Verzweigungspunkt 18a geteilt,
so dass er durch die Wege 18b, 18c zirkuliert.
Wie dies im Folgenden beschrieben ist, wird, wenn das Schaltventil 21 geöffnet ist,
der Fluorkohlenwasserstoff, der durch den Weg 18c zirkuliert
ist, in den Kühlmittelkanal 3 eingeführt. Zu
diesem Zeitpunkt wird der Fluorkohlenwasserstoff, der durch den
Weg 18c zirkuliert ist, durch das Schaltventil 21 dekomprimiert,
das als das Expansionsventil dient, und wird in Form einer zweiphasigen
Gas/Flüssigkeits-Strömung in
den Kühlmittelkanal 3 eingeführt. Andererseits
wird der Fluorkohlenwasserstoff, der durch den Weg 18b zirkuliert
ist, durch das Expansionsventil 14 so dekomprimiert, dass
er den Fluorkohlenwasserstoff mit der zweiphasigen Gas/Flüssigkeits-Strömung bildet,
und trifft dann in dem Zusammenführungspunkt 18d mit
dem Fluorkohlenwasserstoff zusammen, der so durch den Weg 18e zirkuliert
ist, wie dies im Folgenden beschrieben ist. Wenn der Fluorkohlenwasserstoff
mit der zweiphasigen Gas/Flüssigkeits-Strömung anschließend in
den Verdampfer 15 strömt,
tauscht der Fluorkohlenwasserstoff mit der zweiphasigen Gas/Flüssigkeits-Strömung Wärme mit
dem in dem Kühlwasserweg 16 befindlichen
Kühlwasser
aus, wie dies vorstehend beschrieben ist, wodurch das Kühlwasser
gekühlt
wird. Dann wird der Fluorkohlenwasserstoff zu dem Kompressor 11 zurückgeführt, wodurch
er durch den Kühlkreislauf 18 zirkuliert.
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Im
Folgenden ist der Fluorkohlenwasserstoff beschrieben, der an dem
Verzweigungspunkt 18a in den Weg 18c abgezweigt
wurde.
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In
der zweiphasigen Gas/Flüssigkeits-Strömung wird
die Temperatur des Kühlmittels
gemäß dem Druck
des Kühlmittels
bestimmt. Das heißt,
dass die Temperatur des Fluorkohlenwasserstoffs in der zweiphasigen
Gas/Flüssigkeits-Strömung durch
Einstellen eines Drucks des durch den Kühlmittelkanal 3 zirkulierenden
Fluorkohlenwasserstoffs gesteuert wird. Daher wird der Druck zwischen
dem Schaltventil 21 und dem Gleichdruckventil 23 durch
das Schaltventil 21 und das Gleichdruckventil 23 so
eingestellt, dass die Temperatur des Fluorkohlenwasserstoffs in der
zweiphasigen Gas/Flüssigkeits-Strömung erreicht
wird.
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Wenn
der in der Vakuumkammer 6 der Vakuumbehandlungseinheit 1 befindliche
Körper 5 behandelt
wird, öffnet,
falls der Ermittlungswert des Temperatursensors 8 auf einen
oder über
einen oberen Grenzwert ansteigt, die Steuervorrichtung 9 das Schaltventil 21,
so dass das Schaltventil 21 in einen eingeschalteten Modus
gebracht wird, wodurch dem Fluorkohlenwasserstoff mit der zweiphasigen Gas/Flüssigkeits-Strömung ermöglicht wird,
in den Kühlkreislauf 3 zu
strömen.
Zu diesem Zeitpunkt wird der Fluorkohlenwasserstoff in zweiphasiger Gas/Flüssigkeits-Strömung bei
einer solchen Strömungsrate
von dem Einlass 3a zu dem Auslass 3b geleitet,
die dem Fluorkohlenwasserstoff ermöglicht, seine zweiphasige Gas/Flüssigkeits-Strömung von dem
Einlass 3a bis zu dem Auslass 3b zu behalten. Da
der Fluorkohlenwasserstoff in dem Kühlmittelkanal 3 die
zweiphasige Gas/Flüssigkeits- Strömung behält, wird
eine Durchschnittstemperatur einer Mischung von Gas und Flüssigkeit
von dem Einlass 3a bis zu dem Auslass 3b auf einem
konstanten Wert gehalten. Der Fluorkohlenwasserstoff, der durch
den Auslass 3b in der Form einer zweiphasigen Gas/Flüssigkeits-Strömung zirkuliert
ist, wird durch die stromabwärtig
von dem Auslass 3b angebrachte erste Speichervorrichtung 22 in
Fluorkohlenwasserstoffgas und flüssigem
Fluorkohlenwasserstoff getrennt. Dadurch wird verhindert, dass flüssiger Fluorkohlenwasserstoff
stromabwärtig
der ersten Speichervorrichtung 22 zirkuliert. Sogar wenn
der Fluorkohlenwasserstoff in der Nähe des Auslasses 3b fast austrocknet,
da der flüssige
Fluorkohlenwasserstoff in der ersten Speichervorrichtung 22 gespeichert wird,
hält der
in der Speichervorrichtung 22 gespeicherte flüssige Fluorkohlenwasserstoff
den Fluorkohlenwasserstoff in der Nähe des Auslasses 3b vom Austrocknen
ab.
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Wenn
der Fluorkohlenwasserstoff in der zweiphasigen Gas/Flüssigkeits-Strömung durch
den Kühlmittelkanal 3 strömt, um die
Beregnungsplatte 2 zu kühlen,
fällt der
Ermittlungswert des Temperatursensors 8. Wenn der Ermittlungswert
des Temperatursensors 8 auf den oder unter den unteren
Grenzwert fällt,
schließt
die Steuervorrichtung 9 das Schaltventil 21, um
das Schaltventil 21 in einen ausgeschalteten Modus zu bringen.
Dadurch wird verhindert, dass Fluorkohlenwasserstoff dem Kühlmittelkanal 3 zugeführt wird.
Somit wird das Schaltventil 21 gemäß dem Ermittlungswert des Temperatursensors 8 geöffnet und
geschlossen, und der eingeschaltete Modus, in dem das Kühlmittel
bei einer Strömungsrate
Mopt durch den Kühlmittelkanal 3 strömt, und
der ausgeschalteten Modus, in dem das Kühlmittel nicht durch den Kühlmittelkanal 3 strömt, werden
wiederholt, so wie dies in 2 gezeigt
ist. Das heißt
eine Schaltsteuerung wird durchgeführt.
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Die
Strömungsrate
Mopt des Fluorkohlenwasserstoffs, der durch
den Kühlmittelkanal 3 strömt, ist im
Folgenden beschrieben. Um die Strömungsrate Mopt des
Fluorkohlenwasserstoffs zu untersuchen, die dem durch den Kühlmittelkanal 3 zirkulierenden
Fluorkohlenwasserstoff ermöglicht,
die zweiphasige Gas/Flüssigkeits-Strömung beizubehalten,
wird die Öffnungszeit
des Schaltventils 21 pro eingeschaltetem Modus so geändert, dass
die Strömungsrate
des Fluorkohlenwasserstoffs per eingeschaltetem Modus geändert wird.
Dabei wird die Temperaturschwankung gemessen, die eine Temperaturdifferenz
zwischen einer Maximaltemperatur und einer Minimaltemperatur in
der Beregnungsplatte 2 ist. Das Ergebnis der Messung ist
in der 3 schematisch gezeigt.
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Wenn
die Strömungsrate
M des Fluorkohlenwasserstoffs geringer als die Strömungsrate
M1 des Fluorkohlenwasserstoffs ist, wird
eine Temperaturdifferenz verursacht, die größer als eine gewünschte Temperaturdifferenz
ist. Dies rührt
von der Tatsache her, dass der gesamte Fluorkohlenwasserstoff, der durch
den Kühlmittelkanal 3 zirkuliert,
in einem Teil des Kühlmittelkanals 3 in
der Nähe
des Auslasses 3b aufgrund der geringen Strömungsrate
M austrocknet. Mit anderen Worten geschieht dies, da der Fluorkohlenwasserstoff
in dem Kühlmittelkanal 3 verdampft wird
und eine Wärmeabsorption
von der Beregnungsplatte 2, die die latente Wärme der
Verdampfung des Fluorkohlenwasserstoffs verwendet, nicht durchgeführt wird.
Dies führt
dazu, dass die Temperatur des verdampften Fluorkohlenwasserstoffs
ansteigt.
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Wenn
andererseits die Strömungsrate
M des Fluorkohlenwasserstoffs auf eine oder über eine Strömungsrate
M1 ansteigt, behält der Fluorkohlenwasserstoff
eine konstante Wärmeabsorptionsrate, ohne
dass er zwischen dem Einlass 3a und dem Auslass 3b austrocknet,
so dass die Beregnungsplatte 2 gekühlt wird. Dadurch wird die
Temperaturdifferenz auf Δt0 minimiert.
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Wenn
die Strömungsrate
des Fluorkohlenwasserstoffs größer als
die Strömungsrate
M2 des Fluorkohlenwasserstoffs ist, wird
die Temperaturdifferenz gemäß dem Anstieg
der Strömungsrate
M erhöht.
Obwohl der Fluorkohlenwasserstoff in diesem Fall die Beregnungsplatte 2 kühlt, ohne
dass er zwischen dem Einlass 3a und dem Auslass 3b austrocknet,
kühlt eine
zu große
Strömungsrate
M die Beregnungsplatte 2 über eine vorbestimmte Temperatur pro
eingeschaltetem Modus hinaus. Folglich erhöht sich die Temperaturdifferenz.
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Daher
wird die Strömungsrate
Mopt des Fluorkohlenwasserstoffs pro eingeschaltetem
Modus so eingestellt, dass sie von der Strömungsrate M1 bis einschließlich zu
der Strömungsrate
M2 reicht. Die Strömungsrate Mopt entspricht
der Strömungsrate
des Fluorkohlenwasserstoffs, die ermöglicht, dass der Fluorkohlenwasserstoff
die zweiphasige Gas/Flüssigkeits-Strömung beibehält. Zusätzlich ermöglicht die
Strömungsrate
Mopt, dass die Temperaturschwankung in der
Beregnungsplatte 2 minimiert wird. Es wird angemerkt, dass
die Strömungsraten
M1 und M2 nicht
durch die Arten der Kühlmittel
allein bestimmt sind, sondern durch eine Wärmeaustauschmenge zwischen
der Beregnungsplatte 2 der Vakuumbehandlungseinheit 1 und
dem Fluorkohlenwasserstoff bestimmt sind. Daher muss die optimale
Strömungsrate
des Fluorkohlenwasserstoffs durch Durchführen derselben Untersuchung
für jeden
einzelnen Gegenstand bestimmt werden.
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Wie
dies vorstehend beschrieben ist, hat das Schaltventil 21 den
eingeschalteten Modus, um dem Kondensator 12 zu ermöglichen,
dass er mit dem Kühlmittelkanal 3 kommuniziert,
und den ausgeschalteten Modus, um zu verhindern, dass der Kondensator 12 mit
dem Kühlmittelkanal 3 kommuniziert. Wenn
das Schaltventil 21 in den eingeschalteten Modus gebracht
wird, wird der Fluorkohlenwasserstoff bei der Strömungsrate
Mopt dem Kühlmittelkanal 3 rasch
zugeführt,
was es dem Fluorkohlenwasserstoff erschwert, in dem Kühlmittelkanal 3 auszutrocknen. Wenn
sich das Schaltventil 21 in dem eingeschalteten Modus befindet,
zirkuliert der Fluorkohlenwasserstoff durch den Kühlmittelkanal 3 in
der Form einer zweiphasigen Gas/Flüssigkeits-Strömung. Dadurch tauscht
er während
der Zirkulation des Fluorkohlenwasserstoffs durch den Kühlmittelkanal 3 im
Wesentlichen in der gleichen Weise Wärme mit jeder Stelle der Beregnungsplatte 2 aus.
Da das Schaltventil 21 von dem eingeschalteten Modus in
den ausgeschalteten Modus geschaltet wird, zirkuliert zudem der
Fluorkohlenwasserstoff in der zweiphasigen Gas/Flüssigkeits-Strömung nicht
durchgehend durch den Einlass 3a, was den Fluorkohlenwasserstoff
davon abhält,
den Einlass 3a allein zu stark zu kühlen.
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Bei
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird
das Schalten zwischen dem eingeschalteten Modus und dem ausgeschalteten
Modus basierend auf dem Ermittlungswert des Temperatursensors 8 ausgeführt. Dadurch
wird eine genaue Temperatursteuerung der Beregnungsplatte 2 ermöglicht.
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Da
die Kühleinheit
das Gleichdruckventil 23 besitzt, das als die zweite Drucksteuereinrichtung
zusätzlich
zu dem Schaltventil 21 dient, das als die erste Drucksteuereinrichtung
dient, wird bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Drucksteuerung
in dem Kühlmittelkanal 3 genau
durchgeführt.
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In
dem Verdampfer 15 wird das in dem Kühlwasserweg 16 befindliche
Kühlwasser
gekühlt,
das den Kondensator 12 kühlt. Daher wird der Fluorkohlenwasserstoff
in der zweiphasigen Gas/Flüssigkeits-Strömung mit
zusätzlicher
Kühlkapazität effizient
verwendet.
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Eine
Kühleinheit
gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist im Folgenden unter Bezugnahme auf
die 4 beschrieben. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
sind die selben Bezugszeichen der 1 für die selben
oder ähnliche
Bauteile der 4 verwendet, und auf eine Beschreibung
dieser wird verzichtet.
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Die
Kühleinheit
gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel
unterscheidet sich von der des ersten Ausführungsbeispiels dahingehend,
dass die Schaltsteuerung durch das Vorsehen eines Drei-Wege-Ventils an dem Verzweigungspunkt 18a des
ersten Ausführungsbeispiels
durchgeführt
wird.
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Bei
dem zweiten Ausführungsbeispiel
bilden eine Kältekompressoreinheit 30,
die als Kühleinrichtung
dient, und der Kühlmittelkanal 3 die
Kühleinheit. Die
Kältekompressoreinheit 30 hat
ein Dreiwegeventil 13 an dem Verzweigungspunkt 18a des
Kühlkreislaufs 18 so
vorgesehen, dass dem Kondensator 12 ermöglicht wird, mit entweder dem
Kühlmittelkanal 3 oder
dem Expansionsventil 14 zu kommunizieren. Das Dreiwegeventil 13 ist
zusammen mit dem Temperatursensor 8 elektrisch mit der
Steuervorrichtung 9 verbunden. Es wird angemerkt, dass
das Dreiwegeventil 13 die Kühlmittelsteuereinrichtung und
die erste Drucksteuereinrichtung bildet, die in dem Kühlmittelversorgungsweg
vorgesehen sind. Das heißt das
Dreiwegeventil 13 steuert die Zirkulation des Kühlmittels
in den Weg 18c so, dass das Kühlmittel in dem Weg 18c dekomprimiert
wird. Der übrige
Aufbau des zweiten Ausführungsbeispiels
ist im Wesentlichen der selbe wie der des ersten Ausführungsbeispiels.
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Wenn
die Beregnungsplatte 2 nicht gekühlt werden muss, setzt die
Steuervorrichtung 9 bei dem zweiten Ausführungsbeispiel
die Richtung des Dreiwegeventils 13 so fest, dass dem Kondensator 12 ermöglicht wird,
mit dem Expansionsventil 14 zu kommunizieren. Wenn der
in der Vakuumkammer 6 der Vakuumbehandlungseinheit 1 befindliche
Körper 5 behandelt
wird, schaltet, falls der Ermittlungswert des Temperatursensors 8 auf
den oder über
den oberen Grenzwert ansteigt, die Steuervorrichtung 9 die
Richtung des Dreiwegeventils 13 so, dass dem Kondensator 12 ermöglicht wird,
mit dem Kühlmittelkanal 3 zu
kommunizieren. Dadurch wird der Kühlmittelkanal 3 mit
Fluorkohlenwasserstoff versorgt. Zu dieser Zeit wird der in dem
Kühlmittelkanal 3 befindliche
Fluorkohlenwasserstoff bei einer solchen Strömungsrate zugeführt, die
dem Fluorkohlenwasserstoff ermöglicht,
von dem Einlass 3a bis zu dem Auslass 3b seine
zweiphasige Gas/Flüssigkeits-Strömung zu
behalten, wie dies bei dem ersten Ausführungsbeispiel der Fall war.
Falls die Beregnungsplatte 2 so gekühlt wird, dass der Ermittlungswert
des Temperatursensors 8 auf den oder unter den unteren
Grenzwert fällt, schaltet
die Steuervorrichtung 9 die Richtung des Dreiwegeventils 13 so,
dass dem Kondensator 12 ermöglicht wird, wieder mit dem
Expansionsventil 14 zu kommunizieren. Der übrige Betrieb
ist im Wesentlichen der selbe wie der des ersten Ausführungsbeispiels.
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Wie
dies vorstehend beschrieben ist, wird die Schaltsteuerung durch
das Schalten der Richtung des Dreiwegeventils 13 basierend
auf dem Ermittlungswert des Temperatursensors 8 durchgeführt. Daher
werden im Wesentlichen dieselben Effekte wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel
erzielt.
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Eine
Kühleinheit
gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist im Folgenden unter Bezugnahme auf
die 5 beschrieben. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
werden die selben Bezugszeichen der 1 für die selben
oder ähnliche
Bauteile der 5 verwendet, und auf eine Beschreibung
dieser wird verzichtet. Die Kühleinheit
gemäß dem dritten
Ausführungsbeispiel
unterscheidet sich von der des ersten Ausführungsbeispiels dahingehend,
dass in dem Weg 18c des ersten Ausführungsbeispiels eine Gas/Flüssigkeits-Trennvorrichtung
vorgesehen ist.
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Bei
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel bilden
eine Kältekompressoreinheit 50,
die als Kühleinrichtung
dient, und der Kühlmittelkanal 3 die
Kühleinheit.
Die Kältekompressoreinheit 50 hat
eine Aufnahmevorrichtung 41, die als Gas/Flüssigkeits-Trenneinrichtung
dient, die zwischen dem Schaltventil 21 und dem Verzweigungspunkt 18a vorgesehen
ist. Die Aufnahmevorrichtung 41 hat einen Behälter 41a,
in dem der Fluorkohlenwasserstoff mit der zweiphasigen Gas/Flüssigkeits-Strömung aufgenommen
wird, eine Gasphasenleitung 41b, die mit der Gasphase in dem
Behälter 41a in
Verbindung steht, und eine Flüssigkeitsphasenleitung 41c,
die mit der Flüssigphase in
dem Behälter 41a in
Verbindung steht. Die Gasphasenleitung 41b ist mit einem
Ende eines Weges 18c1 verbunden, dessen anderes Ende der
Verzweigungspunkt 18a ist. Andererseits ist die Flüssigphasenleitung 41c mit
einem Ende eines Weges 18c2 verbunden, dessen anderes Ende
mit dem Einlass 3a des Kühlmittelkanals 3 verbunden
ist. Die Wege 18c1 und 18c2 bilden den Kühlmittelversorgungsweg.
Der übrige
Aufbau des dritten Ausführungsbeispiels
ist im Wesentlichen der selbe wie der des ersten Ausführungsbeispiels.
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Wenn
das Schaltventil 21 geöffnet
ist, zirkuliert bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel mindestens ein
Teil des Fluorkohlenwasserstoffs, der durch den Kühlkreislauf 18 zirkuliert,
von dem Verzweigungspunkt 18a in den Weg 18c1.
Der Fluorkohlenwasserstoff, der durch den Weg 18c1 zirkuliert, wird
von der Gasphasenleitung 41a der Aufnahmevorrichtung in
die in dem Behälter 41a befindliche Gasphase
freigegeben.
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Wenn
der in dem Kondensator 12 befindliche Fluorkohlenwasserstoff
aufgrund einer ungenügenden
Kühlung
nicht vollständig
zu flüssigem
Fluorkohlenwasserstoff kondensiert wird, wird in dem Kühlkreislauf 18 an
dem Verzweigungspunkt 18a eine Gaskomponente wie beispielsweise
verdampfter Fluorkohlenwasserstoff mit dem flüssigen Fluorkohlenwasserstoff
gemischt. Wenn solch ein flüssiger
Fluorkohlenwasserstoff, der die Gaskomponente enthält, in den
Behälter 41a freigegeben
wird, wird der flüssige
Fluorkohlenwasserstoff von der Gaskomponente getrennt.
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Der
Fluorkohlenwasserstoff, der durch die Flüssigkeitsphasenleitung 41c dem
Weg 18c2 zugeführt
wird, ist ein Fluorkohlenwasserstoff, der keine Gaskomponente enthält. Wenn
solch ein flüssiger Fluorkohlenwasserstoff,
der keine Gaskomponente enthält,
in Form der zweiphasigen Gas/Flüssigkeits-Strömung durch
den Kühlmittelkanal 3 zirkuliert,
wird der Fluorkohlenwasserstoff nicht durch die enthaltene Gaskomponente
beeinflusst. Daher zirkuliert der Fluorkohlenwasserstoff durch den
Kühlmittelkanal 3 bei
einer vollständig
konstanten Temperatur, wodurch eine Verringerung der Kühleffizienz
verhindert wird. Dadurch wird die Temperatur der Beregnungsplatte 2 noch
genauer gesteuert. Der übrige Ablauf
ist im Wesentlichen derselbe wie der des ersten Ausführungsbeispiels
und daher werden im Wesentlichen die selben Effekte wie bei dem
ersten Ausführungsbeispiel
erzielt.
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Eine
Kühleinrichtung
gemäß einem
vierten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist im Folgenden unter Bezugnahme auf
die 6 beschrieben. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
werden die selben Bezugszeichen der 1 für die selben
oder ähnliche
Bauteile der 6 verwendet und auf eine Beschreibung
derselben wird verzichtet. Die Kühleinheit
gemäß dem vierten
Ausführungsbeispiel
unterscheidet sich von der des ersten Ausführungsbeispiels dahingehend,
dass sich der zwischen dem Weg 18e und dem Kühlkreislauf 18 befindliche
Zusammenführungspunkt 18d des
ersten Ausführungsbeispiels
zwischen dem Verdampfer 15 und dem Kompressor 11 befindet.
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Bei
dem vierten Ausführungsbeispiel
bilden eine Kältekompressoreinheit 70,
die als Kühleinrichtung
dient, und der Kühlmittelkanal 3 die
Kühleinheit. In
der Kältekompressoreinheit 70 befindet
sich der Zusammenführungspunkt 18d für den Weg 18e und den
Kühlkreislauf 18 zwischen
dem Verdampfer 15 und dem Kompressor 11. Die Kältekompressoreinheit 70 hat
eine zweite Aufnahmevorrichtung 24, die zwischen dem Zusammenführungspunkt 18d und dem
Kompressor 11 vorgesehen ist, um den flüssigen Fluorkohlenwasserstoff
davon abzuhalten, in den Kompressor 11 zu strömen. Der übrige Aufbau des
vierten Ausführungsbeispiels
ist im Wesentlichen der selbe wie der des ersten Ausführungsbeispiels.
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Der
Fluorkohlenwasserstoff, der die Beregnungsplatte 2 gekühlt hat,
wie es in dem ersten Ausführungsbeispiel
der Fall ist, wird durch das Schaltventil 21 so gesteuert,
dass er seine zweiphasige Gas/Flüssigkeitsströmung zwischen
dem Einlass 3a und dem Auslass 3b beibehält. Nachdem
der Fluorkohlenwasserstoff durch die erste Aufnahmevorrichtung 22 geführt wurde,
wird der Fluorkohlenwasserstoff normalerweise verdampft und an dem
Zusammenführungspunkt 18d so
mit dem Fluorkohlenwasserstoff gemischt, der durch den Kühlkreislauf 18 zirkuliert,
dass er in den Kompressor 11 gesaugt wird. Wenn die Strömungsrate
des durch den Weg 18e zirkulierenden Fluorkohlenwasserstoffs
zu groß ist
oder wenn die Temperatur der Kältekompressoreinheit 70 relativ
niedrig ist, besteht allerdings die Möglichkeit, dass der flüssige Fluorkohlenwasserstoff
von der ersten Aufnahmevorrichtung 22 in stromabwärtige Richtung
strömt.
Falls der flüssige
Fluorkohlenwasserstoff noch immer in den Kompressor 11 gesaugt
wird, nachdem der flüssige
Fluorkohlenwasserstoff an dem Zusammenführungspunkt 18d mit
dem Fluorkohlenwasserstoff gemischt wurde, der durch den Kühlkreislauf 18 zirkuliert,
wird befürchtet,
dass der Kompressor 11 nicht funktioniert. Aus diesem Grund wird
der flüssige
Fluorkohlenwasserstoff in der zweiten Speichervorrichtung 24 gespeichert,
so dass der stromabwärtig
der zweiten Speichervorrichtung 24 befindliche Fluorkohlenwasserstoff
vollständig
verdampft wird. Dadurch wird der Kompressor 11 geschützt. Der übrige Ablauf
ist im Wesentlichen der selbe wie der des ersten Ausführungsbeispiels,
und daher werden im Wesentlichen die selben Effekte wie die des
ersten Ausführungsbeispiels
erzielt.
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Obwohl
sich bei dem vierten Ausführungsbeispiel
der Zusammenführungspunkt 18d des
ersten Ausführungsbeispiels
für den
Weg 18e und den Kühlkreislauf 18 zwischen
dem Verdampfer 15 und dem Kompressor 11 befindet,
kann der Ort jedes Zusammenführungspunkts 18d der
Kühleinheiten
gemäß dem zweiten
und dem dritten Ausführungsbeispiel
auf das vierte Ausführungsbeispiel
angewendet werden. In diesem Fall ist die zweite Speichervorrichtung 24 zwischen
dem Verdampfer 15 und dem Kompressor 11 angeordnet.
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Im
Folgenden ist eine Kühleinheit
gemäß einem
fünften
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die Kühleinheit gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel
unterscheidet sich von der des ersten Ausführungsbeispiels dahingehend, dass
ein Zyklusverhältnis,
die ein Verhältnis
zwischen der Dauer eines eingeschalteten Modus zu einer Gesamtdauer
des eingeschalteten Modus und des ausgeschalteten Modus darstellt,
basierend auf dem Ermittlungswert des Temperatursensors 8 eingestellt
wird. Dadurch wird die Zirkulation des Fluorkohlenwasserstoffs in
dem Kühlmittelkanal 3 gesteuert.
In der vorliegenden Beschreibung bedeutet die Ein-Modus-Zeitdauer
eine Zeitdauer des eingeschalteten Modus, und die Aus-Modus- Zeitdauer bedeutet eine
Zeitdauer des ausgeschalteten Modus. Der Aufbau der Kühleinheit
gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel
ist im Wesentlichen der selbe wie der gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
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Wie
dies in der 1 gezeigt ist, wird der Körper 5 wie
in dem Fall des ersten Ausführungsbeispiels
in der Vakuumkammer 6 der Vakuumbehandlungseinheit 1 behandelt.
Während
der Behandlung des Körpers 5 öffnet und
schließt
die Steuervorrichtung 9 das Schaltventil 21 so,
dass das Schaltventil 21 wechselweise in den eingeschalteten
Modus, in dem der Fluorkohlenwasserstoff mit der Strömungsrate
Mopt zirkuliert, und den ausgeschalteten
Modus gebracht wird, in dem der Fluorkohlenwasserstoff nicht zirkuliert,
wie dies in der 7 gezeigt ist. Dadurch wird
der Fluorkohlenwasserstoff dem Kühlmittelkanal 3 zugeführt. Es
wird angemerkt, dass die Gesamtdauer der Ein-Modus-Dauer und der
sich an die Ein-Modus-Dauer
anschließenden
Aus-Modus-Dauer konstant als eine konstante Zeitdauer ΔT festgelegt
ist. Wenn die Zirkulation des Fluorkohlenwasserstoffs in dem Kühlmittelkanal 3 zum
Beispiel durch ein Zyklusverhältnis
oder Tastverhältnis
R0 gesteuert wird und die Ein-Modus-Dauer Δt1 ist und die Aus-Modus-Dauer Δt2 ist, ist das Zyklusverhältnis R0 durch Δt1/(Δt1 + Δt2) dargestellt, wobei ΔT = Δt1 + Δt2 gilt. Während
die Zirkulation des in dem Kühlmittelkanal 3 befindlichen
Fluorkohlenwasserstoffs bei dem Zyklusverhältnis R0 gesteuert
wird, erhöht
die Steuervorrichtung 9, falls der Ermittlungswert des
Temperatursensors 8 über
den oberen Grenzwert ansteigt, der als die erste vorbestimmte Temperatur
dient, das Zyklusverhältnis
R0 auf R1 (> R0)
basierend auf der Temperaturdifferenz zwischen dem Ermittlungswert des
Temperatursensors 8 und dem oberen Grenzwert. Die Steuervorrichtung 9 öffnet und
schließt das Schaltventil 21 gemäß dem Zyklusverhältnis R1. Dadurch wird dem Kühlmittelkanal 3 ermöglicht,
mit dem Kondensator 12 zu kommunizieren, oder der Kühlmittelkanal 3 wird
davon abgehalten, mit dem Kondensator 12 zu kommunizieren.
Somit wird die Kühlkapazität für die Beregnungsplatte 2 erhöht, wodurch die
Temperatur der Beregnungsplatte 2 verringert wird. Während die
Zirkulation des in dem Kühlmittelkanal 3 befindlichen
Fluorkohlenwasserstoffs dann bei dem Zyklusverhältnis R1 gesteuert
wird, verringert die Steuervorrichtung 9, falls der Ermittlungswert
des Temperatursensors 8 unter den unteren Grenzwert fällt, der
als die zweite vorbestimmte Temperatur dient, das Zyklusverhältnis R1 auf R2 (< R0)
basierend auf der Temperaturdifferenz zwischen dem Ermittlungswert
des Temperatursensors 8 und dem unteren Grenzwert. Die
Steuervorrichtung 9 öffnet
und schließt
das Schaltventil 21 gemäß dem Zyklusverhältnis R2. Dadurch wird dem Kühlmittelkanal 3 ermöglicht,
mit dem Kondensator 12 zu kommunizieren, oder der Kühlmittelkanal 3 wird
davon abgehalten, mit dem Kondensator 12 zu kommunizieren.
Somit ist die Kühlkapazität für die Beregnungsplatte 2 verringert
und daher steigt die Temperatur der Beregnungsplatte 2 an.
Der übrige
Ablauf ist im Wesentlichen der selbe wie der des ersten Ausführungsbeispiels.
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Es
wird angemerkt, dass die Steuervorrichtung 9 ein Kennfeld
zur Darstellung eines Anstiegs oder eines Abfalls des Zyklusverhältnisses
gemäß der Temperaturdifferenz
zwischen dem Ermittlungswert des Temperatursensors 8 und
dem oberen Grenzwert oder dem unteren Grenzwert hat, um das Zyklusverhältnis zu ändern.
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Wie
dies vorstehend beschrieben ist, ändert die Steuervorrichtung 9 das
Zyklusverhältnis
basierend auf dem Ermittlungswert des Temperatursensors 8 so,
dass das Schaltventil 21 gemäß dem Zyklusverhältnis geöffnet und
geschlossen wird, wodurch dem Kühlmittelkanal 3 ermöglicht wird,
mit dem Kondensator 12 zu kommunizieren, oder wodurch der
Kühlmittelkanal 13 davon
abgehalten wird, mit dem Kondensator 12 zu kommunizieren.
Somit steuert die Steuervorrichtung 9 die Zirkulation des
Fluorkohlenwasserstoffs in dem Kühlmittelkanal 3.
Demzufolge wird die Kühlkapazität für die Beregnungsplatte 2 sensibel
gesteuert. Zusätzlich
wird, da die Kühlkapazität sensibel
gesteuert wird, die Temperaturstreuung der Beregnungsplatte 2 verringert.
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Das
fünfte
Ausführungsbeispiel
ist so aus dem ersten Ausführungsbeispiel
abgewandelt, dass das Zyklusverhältnis
des ersten Ausführungsbeispiels
basierend auf dem Ermittlungswert des Temperatursensors 8 so
geändert
wird, dass das Schaltventil 21 gemäß dem Zyklusverhältnis gesteuert
wird. Dadurch wird dem Kühlmittelkanal 3 ermöglicht,
mit dem Kondensator 12 zu kommunizieren, oder der Kühlmittelkanal 3 wird
davon abgehalten, mit dem Kondensator 12 zu kommunizieren.
Dies steuert die Zirkulation des Fluorkohlenwasserstoffs in dem
Kühlmittelkanal 3.
Allerdings ist das fünfte
Ausführungsbeispiel
nicht auf die vorstehende Abwandlung des ersten Ausführungsbeispiels
beschränkt.
Das fünfte Ausführungsbeispiel
kann aus dem zweiten bis vierten Ausführungsbeispiel so abgewandelt
werden, dass das Dreiwegeventil 13 oder das Schaltventil 21 gemäß dem Zyklusverhältnis gesteuert
wird.
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Obwohl
bei dem ersten bis fünften
Ausführungsbeispiel
Fluorkohlenwasserstoff als Kühlmittel verwendet
wird, ist das Kühlmittel
nicht auf Fluorkohlenwasserstoff beschränkt. Kohlenwasserstoffe wie Beispielsweise
Propan oder Isobutan können
verwendet werden. Neben Fluorkohlenwasserstoff und Kohlenwasserstoff
können
auch gemischte Kühlmittel
verwendet werden. Zum Beispiel kann das gemischte Kühlmittel 407C als
ein gemischtes Kühlmittel
verwendet werden.
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Obwohl
bei dem ersten bis fünften
Ausführungsbeispiel
diese Kühleinheiten
für die
Halbleiterproduktionseinheiten verwendet werden, sind die Kühleinheiten
nicht auf die obige Verwendung beschränkt. Jede Kühleinheit kann als Einheit
zum Kühlen
jedes zu kühlenden
Gegenstands verwendet werden, insbesondere als Kühleinheit, die eine genaue Temperatursteuerung
erfordert.
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Obwohl
bei dem ersten bis fünften
Ausführungsbeispiel
ein Membrankompressor 11 als Kompressor verwendet wird,
ist der Kompressor nicht auf diesen Typ beschränkt. Wenn der Kompressor für die Kühleinheit
verwendet wird, die für
die Halbleiterproduktionseinheit verwendet wird, ist zum Beispiel
ein ölfreier
Membrankompressor vorzuziehen, bei dem das Öl nicht mit dem Kühlmittel
gemischt wird. Wenn der Kompressor für die Kühleinheit verwendet wird, um
einen anderen zu kühlenden
Gegenstand zu kühlen,
ist der Kompressor nicht auf den ölfreien Kompressor beschränkt, sondern
es kann ein bekannter Kolbenkompressor oder ein Schraubenkompressor verwendet
werden.
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Obwohl
bei dem ersten bis fünften
Ausführungsbeispiel
sowohl ein Schaltvorgang von dem eingeschalteten Modus in den ausgeschalteten
Modus und ein Schaltvorgang von dem ausgeschalteten Modus in den
eingeschalteten Modus basierend auf dem Ermittlungswert des Temperatursensors 8 durchgeführt werden,
sind beide Schaltvorgänge
nicht auf die voran stehende Ausführung beschränkt. Das Schaltventil 21 kann
so ausgebildet sein, dass es für
eine vorbestimmte Zeitdauer in den eingeschalteten Modus geschaltet
wird und nach der vorbestimmten Zeitdauer dann automatisch von dem
eingeschalteten Modus in den ausgeschalteten Modus geschaltet wird.
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In
diesem Fall wird das Schaltventil 21 in der vorbestimmten
Zeitdauer zuverlässig
von dem eingeschalteten Modus in den ausgeschalteten Modus geschaltet.
Verglichen mit dem Fall, in dem das Schaltventil 21 basierend
auf dem Ermittlungswert des Temperatursensors 8 von dem
eingeschalteten Modus in den ausgeschalteten Modus geschaltet wird, wird
eine Verzögerung
der Steuerung verhindert, die durch eine Verzögerung der Reaktion des Temperatursensors 8 verursacht
wird, was man Übersteuern nennt.
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Obwohl
das Expansionsventil 14 bei dem zweiten Ausführungsbeispiel
in dem Kühlkreislauf 18 angeordnet
ist, kann auch das Dreiwegeventil 13 mit den Dekompressionsfunktionen
des Expansionsventils 14 vorgesehen sein. In diesem Fall
wird der Fluorkohlenwasserstoff, der durch den Verdampfer 15 zirkuliert,
durch das Dreiwegeventil 13 dekomprimiert. Dies ermöglicht,
dass bei der Kühleinheit
die Anzahl der Teile verringert wird, was verhindert, dass der Kühlkreislauf
kompliziert wird.
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Obwohl
bei dem ersten bis fünften
Ausführungsbeispiel
das Gleichdruckventil 23 in dem Weg 18e angeordnet
ist, kann der Druck in dem Kühlmittelkanal 3 auch
nur durch das Schaltventil 21 und das Dreiwegeventil 13 ohne
das Gleichdruckventil 23 gesteuert werden.
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Obwohl
veranschaulichende Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung und zahlreiche Abwandlungen von diesen
hier im Detail unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben
sind, ist die Erfindung nicht auf diese genauen Ausführungsbeispiele
und die beschriebenen Abwandlungen beschränkt und zahlreiche Veränderungen
und weitere Abwandlungen können
durch den Fachmann ausgeführt
werden, ohne dass der Umfang der Erfindung verlassen wird, wie er
in den beigefügten
Ansprüchen
definiert ist.
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Eine
Kühleinheit,
die Kühlmittel
zum Austausch von Wärme
mit einem zu kühlender
Gegenstand austauscht, hat einen Kühlmittelkanal und eine Kühleinrichtung.
Der Kühlmittelkanal
ermöglicht
dem Kühlmittel,
durch diesen hindurch zu zirkulieren. Die Kühleinrichtung kommuniziert
mit dem Kühlmittelkanal,
um den Kühlmittelkanal
mit Kühlmittel
zu versorgen. Die Kühleinrichtung
hat einen Kühlkreislauf,
einen Kompressor, einen Kondensator, eine Dekompressionseinrichtung,
einen Verdampfer, einen Kühlmittelversorgungsweg,
einen Kühlmittelrückführweg, eine
Kühlmittelsteuereinrichtung
und eine erste Drucksteuereinrichtung. Die Kühlmittelsteuereinrichtung hat
einen eingeschalteten Modus, der dem Kühlmittel ermöglicht,
durch den Kühlmittelkanal
bei einer Strömungsrate
zu zirkulieren, die dem Kühlmittel
ermöglicht,
die zweiphasige Gas/Flüssigkeits-Strömung beizubehalten,
indem dem Kondensator ermöglicht
wird, mit dem Kühlmittelkanal
zu kommunizieren, und einem ausgeschalteten Modus, der das Kühlmittel
davon abhält,
durch den Kühlmittelkanal zu
zirkulieren, indem der Kondensator davon abgehalten wird, mit dem
Kühlmittelkanal
zu kommunizieren.