JP2004150539A

JP2004150539A - 断熱用パネル

Info

Publication number: JP2004150539A
Application number: JP2002316763A
Authority: JP
Inventors: Tadahiro Omi; 忠弘大見; Osamu Suenaga; 修末永; Yoshiyuki Motoyoshi; 芳之本吉; Mitsuyuki Wadasako; 三志和田迫; Takahiro Omura; 高弘大村; Tsutomu Kobayashi; 強小林
Original assignee: Tokyo Electron Ltd; Nichias Corp
Current assignee: Tokyo Electron Ltd; Nichias Corp
Priority date: 2002-10-30
Filing date: 2002-10-30
Publication date: 2004-05-27

Abstract

【課題】断熱用パネル上面からの放熱を減らし、全体として放熱量を抑制できる断熱用パネルの提供にある。
【解決手段】熱源４０からの熱を断熱するため、内部空間を有する縦型の断熱用パネル１０である。内部空間には、その内部空間を仕切る仕切体２０を備え、その仕切体２０は、熱源４０に向かい合う加熱面１１の上辺部１５と接合するようにして取り付けられている。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主としてクリーンルームにおいて使用される断熱用パネルに関する技術である。
【０００２】
【従来の技術】
ＩＣや精密機械などを製造するための空気汚染を排除したクリーンルームにおいて、加熱炉等からの放熱を抑制する断熱部材として断熱用パネルが使用される（特許文献１及び２参照）。このような断熱用パネルは、内部空間を有するパネル構造であり、パネル内部には断熱用のコア材として、繊維質断熱材，ハニカム材，金属薄等を入れる場合や、内部を真空にして断熱性能を高める場合がある。
【０００３】
【特許文献１】
特開平０８−２５８１９６号公報
【特許文献２】
特開平０９−１１３１２０号公報
【０００４】
図４は、断熱用パネルの使用例を示したものである。この断熱用パネル５０は、熱源４０を備えた加熱炉等に対して鉛直方向に取り付けられる縦型の断熱用パネルである。そして、断熱用パネル５０は、熱源４０に向かい合う加熱面５１から熱を受け、断熱用パネル５０内に熱が吸収される。断熱用パネル５０内に熱が吸収されこもることにより、加熱面５１と相対する放熱面５２から放熱する熱の量が減り、結果的に加熱炉等からの放熱を抑制できることになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この場合、断熱用パネル５０内部に空気があるとパネル上面からも放熱がおきてしまう。すなわち、図５は、図４に示す断熱用パネル５０の縦断面図であるが、ここに示すように加熱面５１が熱源４０から熱を受けると、断熱用パネル５０内部の空気に自然対流が発生し、断熱用パネル５０上部に熱がこもる。そのため、断熱用パネル上面５３からも放熱がおきてしまうのである。
【０００６】
断熱用パネル５０の放熱状態をサーモグラフィ的に表すと、図６に示すようになる。図６は、加熱炉等の炉壁に取り付けられた断熱用パネル５０，５０，…の反熱源側である放熱面５２を正面とする説明図である。放熱面５２中、斜線部分がとくに表面温度が高くなっている部分である。これを見て分かるように、各断熱用パネル５０とも上層部分の温度が高くなっているため、断熱用パネル上面５３からの放熱が大きいことが分かる。
【０００７】
また、半導体製造装置等の設置されているクリーンルームは、常時２４℃前後に制御されている。しかし、半導体製造装置等の加熱炉を備えた放熱装置は、数百℃〜１０００℃程度にまでなる。このため、クリーンルームの温度を制御するために、大量の空調エネルギーを消費していた。
【０００８】
図１０は、半導体製造装置５００内の加熱炉６００で、ウェハーハウス８００に収納されたウェハー７００，７００，…を焼成する場合の放熱状態を示したものである。ここでは、焼成されたウェハー７００を取り出す際に加熱炉６００の底部６１０の扉が開き、そこから大量の熱が放出されてしまう。そのため、加熱炉６００内を一定の温度に保持するために、大量の電力エネルギーを消費している。
【０００９】
このようなエネルギーの大量消費を解消し、省エネルギー化を図るためには、半導体製造装置などの放熱装置に断熱用パネルを取り付けて、放熱を抑制することが考えられる。しかし、既存の半導体製造装置間の狭いスペースに断熱用パネルを施工する必要があるため、どうしても施工し易いコンパクト性が優先され、断熱効果が悪く放熱の抑制が困難であった。
【００１０】
そこで、本発明は、上記した従来の断熱用パネルの課題を解決し、放熱抑制効果の高い断熱用パネルの提供を目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するための第一の発明は、熱源からの熱を断熱するため、内部空間を有する断熱用パネルであって、内部空間には、その内部空間を仕切る仕切体を備え、その仕切体は、熱源に向かい合う加熱面の上辺部と接合するようにして取り付けられていることを特徴とする。
【００１２】
また、第一の発明は、加熱面と仕切体とによって形成される内部空間に、気体を充填することを特徴としてもよい。
【００１３】
さらに、第一の発明は、加熱面に相対し、吸収した熱を放熱する放熱面と仕切体とによって形成される内部空間には、断熱材の充填又は真空状態とすることを特徴としてもよい。
【００１４】
上記の目的を達成するための第二の発明は、加熱炉を備えた放熱する放熱装置の外壁に取り付けて、熱源からの熱を断熱するため、内部空間を有する断熱用パネルであって、この断熱用パネルは、その内部空間に熱容量の大きい蓄熱材を有することを特徴とする。
ここで、「熱容量の大きい蓄熱材」としては、例えば、金属の塊、石、レンガ等があげられるが、これに限定されるものではなく、熱容量の大きいものであればよい。
【００１５】
また、第二の発明は、放熱装置の外壁と接する断熱用パネルの加熱面側に、蓄熱材を内接させたことを特徴としてもよい。
【００１６】
さらに、第二の発明は、断熱用パネルの内部空間を、蓄熱材の他、真空としたことを特徴としてもよいし、断熱用パネルの内部空間に、蓄熱材の他、断熱材を充填したことを特徴としてもよい。
【００１７】
また、第二の発明は、断熱用パネルの内部空間を仕切体で二分割し、蓄熱部材を備える空間は真空に、もう一方の空間は断熱材を充填したことを特徴としてもよい。
ここで、「断熱材」としては、例えば、繊維質断熱材，ハニカム材，金属箔等があげられるが、これに限定されるものではない。
【００１８】
【作用】
第一の発明によれば、断熱用パネルの内部空間に仕切体を備えて、その仕切体が熱源に向かい合う加熱面の上辺部と接合するようにして取り付けられていることで、加熱面が熱源から熱を受けると、加熱面の背後にある仕切体との内部空間に自然対流が生じる。そして、その内部空間上層に熱が運ばれるが、仕切体は加熱面の上辺部と接合しているため、断熱用パネルの上面から放熱されることはなく、仕切体内で熱の循環が生じる。
【００１９】
また、加熱面と仕切体によって形成される内部空間に気体を充填することで、加熱面が熱源から熱を受けた場合に、加熱面の背後にあるこの仕切体との内部空間に自然対流が生じる。
【００２０】
さらに、加熱面に相対し、吸収した熱を放熱する放熱面と仕切体とによって形成される内部空間には、断熱部材の充填又は真空状態とすることで、加熱面と仕切体とによって形成される内部空間からの熱が断熱される。
【００２１】
第二の発明によれば、加熱炉を備えた放熱装置の外壁に取り付ける断熱用パネルの内部空間に熱容量の大きい蓄熱材を有することで、加熱炉からの熱をこの蓄熱材が吸収するため、放熱を抑制する断熱効果がある。一方で、加熱炉内の環境が急激に変化する場合でも、蓄熱材に熱が蓄えられているために蓄熱された熱が加熱炉側にフィードバックされて、加熱炉内の温度が高温に維持される。
【００２２】
また、放熱装置の外壁と接する断熱用パネルの加熱面側に、蓄熱材を内接させたことで、加熱炉からの熱が効率よく蓄熱される。それとともに、蓄熱された熱が効率よく加熱炉側にフィードバックされる。
【００２３】
さらに、断熱用パネルの内部空間を、蓄熱材の他、真空としたことで、断熱用パネル内での熱伝導を抑えられ、加熱炉からの放熱を抑制する断熱効果が高まる。同様に、断熱用パネルの内部空間を、蓄熱材の他、断熱材を充填したことで、断熱用パネル内での熱伝導を抑えられ、加熱炉からの放熱を抑制する断熱効果が高まる。
【００２４】
また、断熱用パネルの内部空間を仕切体で二分割し、蓄熱部材を備える空間は真空に、もう一方の空間は断熱材を充填したことで、前記と同様に断熱用パネル内での熱伝導を抑えられ、加熱炉からの放熱を抑制する断熱効果が高まる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
本発明の第一の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の断熱用パネル１０の内部構造を示すＸＸ断面図である。この縦型の断熱用パネル１０の左端が熱源に向かい合う加熱面１１、右端が吸収した熱を放熱する放熱面１２である。
【００２６】
そして、この断熱用パネル１０内部を厚さ方向に二分させるように仕切体２０を備えている。仕切体２０は、断熱用パネル１０の加熱面１１側上辺部１５と溶接や接着などの手段によって接合するようにして取り付けられ、断熱用パネル１０内部を二分させている。仕切体２０の下部は、図１断面図では下面１４と接しているが、加熱面１１側に接するようにしてもよい。
【００２７】
加熱面１１と仕切体２０との間にできる内部空間Ａには断熱材等を入れず、空気又はその他のガスを充填する。一方、放熱面１２と仕切体２０との間にできる内部空間Ｂには断熱材等を入れるか、又は真空状態にする。
【００２８】
図２は断熱用パネル１０の使用状態を示す説明図であるが、熱源４０から断熱用パネル１０が熱を受けると、直接に熱を受ける加熱面１１の背後にある内部空間Ａの気体に自然対流が生じる。そして、断熱用パネル１０上部に熱が運ばれるが、仕切体２０は断熱用パネル上面１３と接しておらず、加熱面１１側上辺部１５と接合しているため、熱が断熱用パネル上面１３に達せず、内部空間Ａ内を循環しながら再び加熱面１１から熱源４０側へフィードバックされることになる。このため、断熱用パネル上面１３からの放熱を防ぐことができる。
【００２９】
また、仕切体２０を境に隣り合う内部空間Ｂには、断熱材等の充填や真空状態などの断熱処理が施されているため、放熱面１２への熱伝導を低減することができる。ここで、内部空間Ｂに充填させる断熱材としては、繊維質断熱材，ハニカム材，金属薄等などがある。
【００３０】
従って、熱源４０からの熱は、断熱用パネル１０の内部空間Ａを循環し断熱用パネル上面１３からの放熱が防止され、また、仕切体２０を境に隣り合う内部空間Ｂには断熱処理が施されているために、内部空間Ａから内部空間Ｂの放熱面１２への熱伝導が少なく、断熱用パネル１０の加熱面１１以外の面からの放熱量を低減できる。
【００３１】
図３は、断熱用パネル１０の放熱面１２の放熱状態をサーモグラフィ的に表したものである。図６に示す従来の断熱用パネル５０の放熱状態と比べると、放熱量が減ったことが分かる。
【００３２】
本発明の第二の実施形態を図面に基づいて説明する。
図７は、断熱用パネルの外観及び内部構造を示す説明図である。断熱用パネル１００は比較的薄手の縦長な箱形をしており、内部空間を有する。この内部空間には、放熱装置の外壁と接する加熱面１１０側に、蓄熱材３００が内接されている。
【００３３】
図８は、本発明の断熱用パネル１００の使用状態を示す説明図である。円筒形の加熱炉６００を備える半導体製造装置５００の外壁５１０に、加熱面１１０が接するように断熱用パネル１００を取り付けている。
【００３４】
半導体製造装置５００は、ウェハー７００，７００，…を収納したウェハーケース８００を加熱炉６００内に入れて、ウェハー７００，７００，…を焼成する。加熱炉６００は、数百℃〜１０００℃程度の高温でウェハー７００，７００，…を焼成するため、加熱炉６００の熱が半導体製造装置５００の外壁５１０から放熱される。
【００３５】
放熱された熱は、外壁５１０に取り付けている断熱用パネル１００に吸収される。そして、断熱用パネル１００内にある蓄熱材３００が、吸収した熱を蓄熱する。これにより、断熱用パネル１００が半導体製造装置５００からの放熱を断熱でき、半導体製造装置５００の置かれたクリーンルーム内の温度上昇を抑制できる。結果的に、室温制御のための空調エネルギー量を低減できる。なお、このとき、蓄熱材３００は、図８に示すように、外壁５１０と接する加熱面１１０側に隙間なく内接されていると、効率よく蓄熱できる。
【００３６】
一方、焼成されたウェハー７００，７００，…を取り出す際には加熱炉６００の底部６１０の扉が開かれ、そこから大量の熱が放出される。すると、加熱炉６００の温度が低下せざるを得なくなる。しかし、それまで半導体製造装置５００からの放熱によって蓄熱材３００に蓄積されていた熱が、加熱炉６００側へフィードバックされる。これにより、加熱炉６００内の温度が高温に維持され、加熱炉６００内を一定の温度に保持するための電力エネルギーを低減できる。なお、このときも、蓄熱材３００は、外壁５１０と接する加熱面１１０側に隙間なく内接されていると、効率よく熱のフィードバックがなされる。
【００３７】
図９は、蓄熱材３００を備えた断熱用パネル１００の一例を示したものである。蓄熱材３００の形状は、図９（Ｉ）のように矩形のものであってもよいし、図９（ＩＩ）のように円形のものであってもよいが、図示のものに限らない。
【００３８】
また、断熱用パネル１００の内部空間は、蓄熱材３００の他は、真空にして真空断熱にしてもよいし、繊維質断熱材等を充填してもよい。図９（ＩＩＩ）のように、仕切体２００を設け、蓄熱材３００のある内部空間を真空にし、もう一方の内部空間は断熱材を充填させるようにしてもよい。このように、内部空間を真空にしたり、断熱材を充填させることで、断熱用パネル１００の断熱効果がより高まる。
【００３９】
【発明の効果】
第一の発明によれば、以下のような効果を有する。
▲１▼ 熱源から吸収された熱は、断熱用パネル上面から放熱することなく、断熱用パネルの加熱面と仕切板とによって形成される内部空間内で循環し、また、仕切体を境に隣り合うあって形成される放熱面と仕切板との内部空間は断熱処理が施されているために、放熱面への熱伝導が少なく、断熱用パネルの加熱面以外の面からの放熱量を低減できる。
▲２▼ 断熱用パネルの内部空間を循環する熱は、加熱面から熱源側にフィードバックされるため、熱の効率的な利用が図られる。
【００４０】
第二の発明によれば、以下のような効果を有する。
▲１▼ 放熱装置から断熱用パネルに吸収された熱が、断熱用パネル内の蓄熱材に蓄熱される。これにより、放熱装置周辺の温度上昇を抑制でき、温度制御のための空調エネルギー量を低減できる。また、加熱炉内の環境が急激に変化した場合でも、蓄熱材に熱が蓄えられているために、蓄熱された熱が加熱炉側にフィードバックされて、加熱炉内の温度が高温に維持される。これにより、加熱炉の温度維持のための電力エネルギー量を低減できる。すなわち、放熱装置からの放熱を抑制しながら、その熱を効率よく利用し、温度制御のために必要なエネルギーの省エネ化が図られる。
▲２▼ 本発明は、複雑な構造ではないためにコンパクトに構成でき、放熱装置間の狭いスペースに施工可能である。
▲３▼ 発塵性のある繊維質断熱材などは、断熱性パネルの内部空間に収納されているために、発塵が極めて少なくクリーン性が高いので、クリーンルームなどでの使用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の断熱用パネルの外観斜視図及びＸＸ断面図。
【図２】本発明の断熱用パネルの使用状態を示す説明図。
【図３】本発明の断熱用パネル放熱面の放熱状態を表すサーモグラフィ。
【図４】従来の断熱用パネルを示す説明図。
【図５】従来の断熱用パネルの使用状態を示す説明図。
【図６】従来の断熱用パネル放熱面の放熱状態を表すサーモグラフィ。
【図７】断熱用パネルの外観及び内部構造を示す説明図。
【図８】断熱用パネルの使用状態を示す説明図。
【図９】蓄熱材を備えた断熱用パネルの一例。
【図１０】従来の技術を示す説明図。
【符号の説明】
１０断熱用パネル１１加熱面
１２加熱面１３放熱面
１４上面１５上辺部
２０仕切体４０熱源
Ａ内部空間Ｂ内部空間

Claims

熱源からの熱を断熱するため、内部空間を有する断熱用パネルであって、
内部空間には、その内部空間を仕切る仕切体を備え、
その仕切体は、熱源に向かい合う加熱面の上辺部と接合するようにして取り付けられていることを特徴とする断熱用パネル。
加熱面と仕切体とによって形成される内部空間に、気体を充填することを特徴とする請求項１記載の断熱用パネル。
加熱面に相対し、吸収した熱を放熱する放熱面と仕切体とによって形成される内部空間には、断熱材の充填又は真空状態とすることを特徴とする請求項１又は２記載の断熱用パネル。
加熱炉を備えた放熱する放熱装置の外壁に取り付けて、熱源からの熱を断熱するため、内部空間を有する断熱用パネルであって、
この断熱用パネルは、その内部空間に熱容量の大きい蓄熱材を有することを特徴とする断熱用パネル。
放熱装置の外壁と接する断熱用パネルの加熱面側に、蓄熱材を内接させたことを特徴とする請求項４記載の断熱用パネル。
断熱用パネルの内部空間は、蓄熱材の他、真空としたことを特徴とする請求項４又は５記載の断熱用パネル。
断熱用パネルの内部空間は、蓄熱材の他、断熱材を充填したことを特徴とする請求項４又は５記載の断熱用パネル。
断熱用パネルの内部空間を仕切体で二分割し、蓄熱部材を備える空間は真空に、もう一方の空間は断熱材を充填したことを特徴とする請求項４又は５記載の断熱用パネル。