JP2001050606A - 電子冷凍装置 - Google Patents

電子冷凍装置

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JP2001050606A
JP2001050606A JP11228347A JP22834799A JP2001050606A JP 2001050606 A JP2001050606 A JP 2001050606A JP 11228347 A JP11228347 A JP 11228347A JP 22834799 A JP22834799 A JP 22834799A JP 2001050606 A JP2001050606 A JP 2001050606A
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temperature
air
peltier module
heat sink
cooling
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JP11228347A
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Mutsuo Shoda
睦生 正田
Takashi Hanazawa
隆 花澤
Yoshitaka Baba
喜隆 馬場
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Asahi Kogyosha Co Ltd
Original Assignee
Asahi Kogyosha Co Ltd
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    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/708Construction of apparatus, e.g. environment aspects, hygiene aspects or materials
    • G03F7/70858Environment aspects, e.g. pressure of beam-path gas, temperature

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  • Devices For Blowing Cold Air, Devices For Blowing Warm Air, And Means For Preventing Water Condensation In Air Conditioning Units (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ペルチェ効果を用いて温調を正確に行うこと
ができる電子冷凍装置を提供する。 【解決手段】 吸い込み空気を冷却し、その空気を設定
温度まで再加熱してスピンナー等の環境に供給するため
の精密温調装置において、空気の冷却源としてペルチェ
モジュールユニット13を用い、そのペルチェモジュー
ルユニット13のヒートシンク温度を検出すると共にそ
の温度が設定温度となるようにペルチェモジュールユニ
ット13に供給するスイッチング電源32を制御するよ
うにしたものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、精密温調装置に係
り、特に、フロンを用いないで精密温調できる電子冷凍
装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】ステッパ露光装置などに用いられるスピ
ンナー装置に対して、冷凍装置からなる精密温調装置
で、温湿度制御された空気を供給して高精度な空気環境
(温度・湿度)を維持するようにしている。
【0003】従来、冷凍サイクルを用いた冷凍機におい
ては、冷凍サイクルの能力は定格運転され、蒸発器で吸
い込み空気を、設定温度(例えば23℃)に対して5℃
低い温度(18℃)にし、再熱ヒータで設定温度まで加
熱するようにしている。
【0004】冷凍装置で設定可能温度範囲は20〜25
℃、設定可能湿度範囲は30〜50%、吹き出し温度精
度は、設定温度に対して±0.05℃の性能が必要であ
り、また吹き出し風量は、1.9〜3.0m3 /min
の可変範囲で、しかも、設定風量±10%以内の性能が
必要である。
【0005】この冷凍サイクルの蒸発器での蒸発温度
は、冷凍サイクルの凝縮器に供給する冷却水の流量を制
御することで、蒸発器で冷却空気温度を調整し、再熱ヒ
ータではその通電量を制御することで吹き出し空気を設
定温度に対して±0.05℃となるように調整してい
る。
【0006】また、吹き出し風量の変化に対しては、空
気をバイパスさせて風量調整するようにしている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、冷凍サ
イクルは、定格運転されており、蒸発器での風量を一定
に保ちつつ、吹き出し風量をバイパス回路で調整して
も、冷却水温度が16〜32℃で変化し、幅広い吹き出
し空気量変化に対応して蒸発温度を的確に制御する必要
があり、制御が複雑になる問題がある。
【0008】ところで、近年環境問題からフロンレスタ
イプの空調ユニットが求められており、電子冷凍ユニッ
トを用いたフロンレスの空調ユニットが検討されつつあ
る。
【0009】この電子冷凍ユニットは、図4に示すよう
にP型半導体素子51とN型半導体素子52からなる熱
電半導体50を、金属電極53,54,55でπ型に直
列結合し、N型半導体素子51からP型半導体素子52
に電流を流すとペルチェ効果によって電子が一方向に移
動し、金属電極53側が冷却面となり、N型半導体素子
51の金属電極54とP型半導体素子52の金属電極5
5が放熱面となる。
【0010】この電子冷凍ユニットの放熱側の金属電極
54,55に放熱器を取り付け、冷却面側の金属電極5
3に冷却フィンを取り付け、冷却フィンで空気を冷却す
ることができる。
【0011】しかしながら、放熱側の冷却水温度が低く
なったり、風量(風速)が低下するとペルチェの効率
(冷却能力)が上昇し、冷却フィン側でフロストが発生
してしまう問題があり、上述した性能を出すことは困難
である。
【0012】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、ペルチェ効果を用いて温調を正確に行うことができ
る電子冷凍装置を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1の発明は、吸い込み空気を冷却し、その空
気を設定温度まで再加熱してスピンナー等の環境に供給
するための精密温調装置において、空気の冷却源として
ペルチェモジュールユニットを用い、そのペルチェモジ
ュールユニットのヒートシンク温度を検出すると共にそ
の温度が任意の設定温度となるようにペルチェモジュー
ルに供給するスイッチング電源を制御するようにした電
子冷凍装置である。
【0014】請求項2の発明は、ペルチェモジュールユ
ニットが、ペルチェモジュールの放熱側に設けた熱交換
器と冷却面側に設けた冷却フィンからなるヒートシンク
からなり、そのヒートシンクで空気が冷却される請求項
1記載の電子冷凍装置である。
【0015】請求項3の発明は、ヒートシンクに温度セ
ンサを設け、そのヒートシンクの温度が任意の設定温度
となるようにペルチェモジュールに印加する直流電圧
を、スイッチング電源で時間比例制御あるいは印可する
直流電圧を電圧制御する請求項2記載の電子冷凍装置で
ある。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適一実施の形態
を添付図面に基づいて詳述する。
【0017】図1において、ケーシング10の上部に空
気吸い込み通路11が形成され、下部に温調された空気
の吹き出し通路12が形成され、その間のケーシング1
0内に、空気吸い込み通路11からの空気を冷却するペ
ルチェモジュールユニット13が収容された冷却室14
が形成され、その冷却室14に送風機15が収容された
空気吸い込み室16が形成され、その送風機15の吹き
出し口15aと空気の吹き出し通路12を結んで送風通
路17が形成される。
【0018】空気吸い込み室16には仕切板18が設け
られ、その仕切板18にて、再熱ヒータ19が収容され
る再熱室20と、加湿器21が収容された加湿室22が
区画形成される。
【0019】送風通路17にはオリフィス23と風量調
整ダンパ24が接続されると共に、オリフィス23の前
後の差圧を計測する差圧計25が設けられ、その差圧計
25にて風量調整ダンパ24の開度が調整されるように
なっている。
【0020】ペルチェモジュールユニット13は、図2
(a),図2(b)に示すようにペルチェモジュール2
6の放熱側に冷却水の通る熱交換器27が設けられ、冷
却側に多数のフィンプレート28からなるヒートシンク
29が設けられて構成される。
【0021】このペルチェモジュール26は、熱交換器
27とヒートシンク29間に複数個設けられると共にそ
のペルチェモジュール26外の熱交換器27とヒートシ
ンク29間に断熱材30が設けられる。
【0022】このペルチェモジュールユニット13は、
冷却室14に多数設けられると共にそのペルチェモジュ
ール26同士が電気的に直列乃至並列接続され、電源ラ
イン31を介してスイッチング電源32に接続され、ま
た各熱交換器27の冷却水も直列乃至並列に流れるよう
に各流路が接続されると共に冷却水供給ライン34と冷
却水排出ライン35に接続される。
【0023】ペルチェモジュールユニット13には、温
度センサ36が接続され、その温度センサ36が調節計
37に接続されると共にFETリレー38を介してスイ
ッチング電源32を制御するようになっている。
【0024】また加湿器21には、減圧用キャピラリー
チューブ40が接続されて加湿用給水が供給されるよう
になっている。
【0025】空気の吹き出し通路12から吹き出された
温調空気はセンサ42で温度等が検出され、その検出値
が調節計43に入力され、その調節計43で、それぞれ
ソリッドステータスリレー44,45を介して再熱ヒー
タ19と加湿器21を制御するようになっている。
【0026】なお、図1中、47は、空気吸い込み室1
6で生じたドレインの排出管、48はスイッチング電源
32の冷却用空気の排気、49はキャスタである。
【0027】次に本発明の作用を説明する。
【0028】空気吸い込み通路11からの空気は、ペル
チェモジュールユニット13により設定温度(例えば2
3℃)に対して5℃低い18℃に冷却され、再熱ヒータ
19で、設定温度(23℃)に再加熱され、加湿器21
で加湿され、送風機15より、風通路17、空気の吹き
出し通路12より、図には示していないがダクト等を介
してスピンナーに供給されて空気環境を設定温度±0.
05℃に維持する。
【0029】この際、吹き出し風量は、差圧計25でオ
リフィス23前後の差圧を検出し、風量調整ダンパ24
を制御し、設定風量±10%以内に抑える。
【0030】本発明においては、ペルチェモジュールユ
ニット13で空気を冷却する際に、ペルチェモジュール
ユニット13に供給する直流電圧を時間比例制御した
り、電圧制御することで、幅広い風量変化に対応し、か
つヒートシンク29にフロストを発生させることなく冷
却できるようにしたものである。
【0031】図3は、ペルチェモジュールユニット13
のヒートシンク29の温度制御のブロック図を示したも
のである。
【0032】先ず、ペルチェモジュールユニット13に
は、一次電源46からスイッチング電源32で、例えば
12Vの直流電圧が印可され、熱交換器27には冷却水
が供給されてヒートシンク29が冷却面となって、空気
を冷却する。
【0033】この際、ペルチェモジュールユニット13
の熱交換器27に流す冷却水は、温度が一定ではなく温
度が低すぎるとヒートシンク29が0℃以下となってフ
ロスト(霜付き)が発生してしまう。また、設定風量が
少ない場合も同様にフロストが発生する。
【0034】そこで、温度センサ36でヒートシンク2
9の温度を検出し、温度調節計37にてFETリレー3
8を介してスイッチング電源32を時間比例制御するこ
とで、ヒートシンク29を0℃以上、例えば2℃の設定
温度に保って冷却するようにしたものである。
【0035】このスイッチング電源32を制御すること
で、設定風量変化に対応してペルチェモジュールユニッ
ト13での熱交換量を自在に調整でき、通常のフロンを
用いた冷凍機のフル運転に比べて、風量調整のためのバ
イパス回路や凝縮器側の温度制御が不要となると共に、
冷却水温度は低いほどコストが低減でき、しかも霜付き
を発生させることがない。
【0036】また、ヒートシンクの温度制御を行うこと
で、冷却水の温度変動の影響を低減できる。
【0037】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、ペルチェ
モジュールユニットを用いることで、フロンレスの精密
温調が可能となり、しかもペルチェモジュールユニット
のヒートシンク温度を設定温度になるようにペルチェモ
ジュールに供給する直流電源を制御することで、幅広い
風量変化と冷却水の温度変化に対してフロストを発生さ
せることなく、適正に冷却して精密温調することが可能
となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態を示す図である。
【図2】図1におけるペルチェモジュールユニットの詳
細を示す図である。
【図3】本発明において、ペルチェモジュールユニット
のヒートシンク温度制御のブロックを示す図である。
【図4】電子冷凍装置の原理図である。
【符号の説明】
10 ケーシング 11 空気吸い込み通路 12 空気吹き出し通路 13 ペルチェモジュールユニット 15 送風機 19 再熱ヒータ 29 ヒートシンク 32 スイッチング電源 36 温度センサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 馬場 喜隆 千葉県船橋市習志野4丁目9番3号 株式 会社朝日工業社機器事業部内 Fターム(参考) 3L050 BC05 5F046 JA07 JA24

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 吸い込み空気を冷却し、その空気を設定
    温度まで再加熱してスピンナー等の環境に供給するため
    の精密温調装置において、空気の冷却源としてペルチェ
    モジュールユニットを用い、そのペルチェモジュールユ
    ニットのヒートシンク温度を検出すると共にその温度が
    任意の設定温度となるようにペルチェモジュールに供給
    するスイッチング電源を制御するようにしたことを特徴
    とする電子冷凍装置。
  2. 【請求項2】 ペルチェモジュールユニットが、ペルチ
    ェモジュールの放熱側に設けた熱交換器と冷却面側に設
    けた冷却フィンからなるヒートシンクからなり、そのヒ
    ートシンクで空気が冷却される請求項1記載の電子冷凍
    装置。
  3. 【請求項3】 ヒートシンクに温度センサを設け、その
    ヒートシンクの温度が任意の設定温度となるようにペル
    チェモジュールに印加する直流電圧をスイッチング電源
    で時間比例制御あるいは印可する直流電圧を電圧制御す
    る請求項2記載の電子冷凍装置。
JP11228347A 1999-08-12 1999-08-12 電子冷凍装置 Pending JP2001050606A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100678474B1 (ko) 2005-02-28 2007-02-02 삼성전자주식회사 스피너 설비
JP2007167717A (ja) * 2005-12-19 2007-07-05 Matsushita Electric Works Ltd 静電霧化装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100678474B1 (ko) 2005-02-28 2007-02-02 삼성전자주식회사 스피너 설비
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Effective date: 20040525

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Effective date: 20040715

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Effective date: 20041005