JP2006105430A

JP2006105430A - 均熱装置

Info

Publication number: JP2006105430A
Application number: JP2004289453A
Authority: JP
Inventors: Hisaaki Yamakage; 久明山蔭; Junichi Uno; 淳一宇野
Original assignee: Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Current assignee: Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Priority date: 2004-10-01
Filing date: 2004-10-01
Publication date: 2006-04-20

Abstract

【課題】均熱処理を行うための定盤温度について温度分布を適切に保ちながら的確に調整できる均熱装置を得ることができる。
【解決手段】被加熱物と熱的に結合して被加熱物を均熱処理するための定盤１０、定盤１０に設けられた所定面積の熱交換面と熱的に接触して蒸発可能に封入され放熱パイプ１４により構成される循環路を介して循環される作動液６を備え、前記作動液６の放熱パイプ１４により構成される循環路に蒸発した作動液６を凝縮するための冷却用伝熱体１５を設けた。
【選択図】図１

Description

この発明は、均熱装置、特に、樹脂成型品、半導体ウエハ、液晶パネル等の均一加熱処理を行う定盤の温度設定変更を速やかに行うことを目的とした均熱装置に関するものである。

従来の均熱装置において、定盤の冷却を行うものとして、例えば特許文献１のものがある。この例では、定盤の内部に流通路が形成され、その流通路内部に作動液が封入された均熱装置であり、定盤の裏面側にスペーサを介してカバー体を設け、冷却媒体をカバー体の一方から定盤の裏面側に導入し、カバー体のもう一方から導出するようにして定盤の冷却を行うものである。また、この冷却効果を高めるために、定盤の裏面に放熱フィンを設け、このフィンに冷却媒体を吹き付けることで冷却を行うものである。

特開平１１−３２０５５５号公報（第３頁、図２、図４）

特許文献１に記載された従来技術による均熱装置では、冷却時に冷却媒体の流れ方向に温度変化が生じるため、定盤面に温度分布が生じ、被加熱物の温度分布を一定に保ちながら冷却することができないという問題点があった。また、冷却により定盤の温度が所定の温度に到達した後に冷却媒体の供給を停止しても、定盤面の温度分布が不均一であるため、定盤面の温度分布が均一になるまでに放置時間が必要で、定盤面全体が設定温度に安定するまでに時間がかかるという問題があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、均熱処理を行うための盤状体温度について温度分布を適切に保ちながら的確に調整できる均熱装置を得ることを目的とする。

この発明に係る均熱装置は、被処理物と熱的に結合して被処理物を均熱処理するための熱伝導体からなる盤状体に設けられた所定面積の熱交換面と熱的に接触して蒸発可能に封入され循環路を介して循環される液状作動媒体を備え、前記作動媒体の循環路に蒸発した作動媒体を凝縮するための熱交換手段を設けたものである。

この発明によれば、均熱処理を行うための盤状体温度について温度分布を適切に保ちながら的確に調整できる均熱装置を得ることができる。

実施の形態１．
この発明による実施の形態１を図１から図５までに基づいて説明する。図１は実施の形態１における均熱装置の全体構成を示す断面側面図である。図２は実施の形態１における均熱装置の全体構成を一部断面で示す平面図である。図３は実施の形態１における冷却用伝熱体の構成を示す断面図である。図４は実施の形態１における降温時の定盤表面の温度変化例を従来技術と比較して示す説明図である。図４（ａ）は従来技術における降温時の定盤表面の温度変化例を示し、図４（ｂ）は実施の形態１における降温時の定盤表面の温度変化例を示している。図５は実施の形態１における昇温時の定盤表面の温度変化例を従来技術と比較して示す説明図である。図５（ａ）は従来技術における昇温時の定盤表面の温度変化例を示し、図５（ｂ）は実施の形態１における昇温時の定盤表面の温度変化例を示している。

図１において、均熱処理を行うための定盤１０は、下面に同心状に配置され互いに連通される複数の溝２が形成された第１の板状部材１と、各溝２を覆うように第１の板状部材１の下面に例えばろう付け等で接合される第２の板状部材３とで構成される。定盤１０を構成する第１の板状部材１の上面には樹脂成型品、半導体ウエハ、液晶パネル等の被加熱物１１が載置され、定盤１０により均熱処理が行われる。定盤１０を構成する第１の板状部材１に設けられた溝２および溝２を覆う第２の板状部材３によって定盤１０には流通路４が形成される。

定盤１０を構成する板状部材３の下面には、流通路４と連通するように液溜り部５が形成され、その内部には作動液６とヒータ７が収納されている。一端１４ａ部が上記流通路４に連通し、定盤１０の外周面から定盤１０の外部に延伸する放熱パイプ１４は、一端１４ａから下方に傾斜し傾斜部分１４Ｒを形成して中間部１４ｂに至り、この間で冷却用伝熱体１５と熱的に接触している。放熱パイプ１４の他端１４ｃは液溜り部５の下部に接続され、連通する構造になっている。冷却用伝熱体１５には流路１８が形成され、冷却媒体１９が流通する。

この流通路４、液溜り部５および放熱パイプ１４は上記構成により循環路を形成して連通しており、これら流通路４、液溜り部５および放熱パイプ１４の構成による循環路の内部が真空減圧された後、この循環路には所定量の作動液６が封入される。カバー体１２は定盤１０の下面に例えば環状の断熱スペーサ１３を介して設けられ、この例では、放熱パイプ１４の戻り部分１４ｃと液溜り部５を収納する構造とされている。

この発明による実施の形態１における平面構成を一部断面で示す図２において、平面円形の板状部材１および板状部材３で構成される定盤１０には、板状部材３に形成された平面環状の流通路４が設けられている。液溜り部５から供給される作動液６の蒸気１６は、環状流通路４を循環流通し冷却用伝熱体１５により凝縮され放熱パイプ１４を介して液溜り部５の下部へ戻される。

図３は冷却用伝熱体１５の断面の一例を示すもので、放熱パイプ１４の外周面下側を形成する片側と熱的に接触し、冷却媒体の流路１８を含む伝熱体１５ａと、放熱パイプ１４の外周面上側を形成するもう一方側と熱的に接触する伝熱体１５ｂとで構成されており、放熱パイプ１４ｂと伝熱体１５ａ，１５ｂとの間に筒状膜を形成する熱伝導性材料１５ｃを介して組立てるようにした構造のものである。

次に、動作について説明する。
上記のように構成された実施の形態１における均熱装置において、定盤１０の温度は被加熱物の処理温度に応じて変更する必要がある。
図４（ａ）は上述した従来装置における定盤表面温度の降温変化の一例を示すものである。従来装置の例では冷却媒体を定盤の裏面に吹き付けて冷却を行うため、冷却媒体の流れ方向に温度分布が生じ、定盤面にも温度分布が生じる。従って、図４（ａ）に示すように、冷却時間Ｔ１の経過によって定盤が目標温度以下になっても、さらに定盤の均熱化に必要な回復時間Ｔ２をとらないと目標温度において温度分布の均一な状態にすることができなかった。

図４（ｂ）は、この発明の実施の形態１による降温時の定盤表面温度の変化例を示すものである。
この発明の実施の形態１において、被加熱物１１を均圧加熱するための定盤１０を、現状の設定温度から、より低い設定温度に変更し、定盤１０を冷却する場合は、放熱パイプ１４に熱的に接触した冷却用伝熱体１５の冷却媒体流路１８に冷却媒体１９を流通させることで、放熱パイプ１４に導入される定盤１０の内部流通路４からの作動液６の蒸気１６を凝縮させ、蒸気１６の凝縮潜熱の放出により定盤１０を冷却するものである。この場合、流通路４の各部における蒸気１６の圧力は一定状態を保ちながら蒸気１６の凝縮潜熱の放出により定盤１０を冷却するので、定盤１０の表面温度分布を均一に保ちながら、冷却することができる。
従って、図４（ｂ）に示すように、目標温度まで冷却完了した後における温度回復時間を必要とせず、従来装置における温度設定変更時間Ｔ＝Ｔ１＋Ｔ２よりも小さい温度設定変更時間Ｔ３で所定の温度まで短時間で定盤１０の温度を均一に低下させることができる。

また、放熱パイプ１４は、冷却用伝熱体１５に熱的接触する部分で作動液６の蒸気１６を誘導するように作動液６の蒸気１６が循環方向へ進むにしたがって下方に傾斜するような形で傾斜部分１４Ｒを設けたことで、放熱パイプ１４の内部で凝縮した作動液６の凝縮液１７を液溜り部５に速やかに還流することができ、安定な冷却動作が可能となる。

そして、放熱パイプ１４の戻り部分１４ｃは液溜り部５の内部に配置されているヒータ７からなる熱源の下方に連通されているので、液溜り部５のヒータ７からなる熱源部分において発生する気泡が放熱パイプ１４の戻り部分を構成する放熱パイプ１４の他側１４ｃの側に逆流して、放熱パイプ１４内で凝縮した作動液６の液１７の戻りを阻害するということがない。従って、放熱パイプ１４内部の凝縮液１７は滞留することなく円滑に液溜り部５に還流し、温度脈動のない安定した冷却を行うことができる。

さらに、従来装置では、図５（ａ）に示すように、短時間の温度立ち上げを狙って目標温度の直前まで熱源の入力を投入すると、温度オーバーシュートにより、その後の温度安定時間が必要となり、目標値に安定するまでに時間がかかるという問題があった。この発明の実施の形態１においては、図５（ｂ）に示すように、定盤温度が目標温度に極めて近くなるまで、ヒータ７からなる熱源の入力を最大にして、目標値の寸前で熱源の熱量を急減少させるとともに、放熱パイプ１４を冷却用伝熱体１５で冷却することで、均一温度分布状態で冷却を行い、定盤１０に温度オーバーシュートを生じさせずに均一温度分布の状態で目標温度に到達させることができる。これにより、被加熱物の昇温時間が短縮でき、処理時間を短縮することが可能となる。

このように、この発明では、定盤１０内部の作動液６の蒸気１６を定盤１０の外部に設けた放熱パイプ１４に導入し、この放熱パイプ１４に熱的に接触する冷却用伝熱体１５の冷却作用により、定盤１０の内部溝２の各部から蒸発した蒸気を放熱パイプ１４の内部で凝縮させることで、定盤面全体を一様に冷却することができる。また、放熱パイプ１４は下方に傾斜した部分１４Ｒで冷却用伝熱体１５と熱的に接触するようにし、放熱パイプ１４の他端１４ｃは液溜り部５に配置された熱源７の下方で液溜り部５と連通するようにしたので、作動液６の凝縮液１７の液溜り部５への還流が円滑に行われ、安定した冷却動作を行なうことができる。

この発明による実施の形態１によれば、樹脂成型品、半導体ウエハ、液晶パネル等の被加熱物１１からなる被処理物と熱的に結合して被処理物を均熱処理するための熱伝導体からなる定盤１０で構成された均熱処理用盤状体、前記均熱処理用盤状体に設けられた流通路４に形成される所定面積の熱交換面と熱的に接触して蒸発可能に封入され液溜り部５および定盤１０で構成された均熱処理用盤状体に設けられた流通路４ならびに放熱パイプ１４からなる循環路を介して循環される作動液６からなる液状作動媒体を備え、前記作動媒体の循環路に蒸発した作動媒体を凝縮するための冷却用伝熱体１５からなる熱交換手段を設けたので、均熱処理を行うための盤状体温度について温度分布を適切に保ちながら的確に調整できる均熱装置を得ることができる。

また、この発明による実施の形態１によれば、前項の構成において、前記循環路を構成する放熱パイプ１４と、前記放熱パイプ１４と熱的に結合される冷却用伝熱体１５とにより、前記熱交換手段を構成したので、放熱パイプと冷却用伝熱体とを結合した簡潔な構成により均熱処理を行うための盤状体温度について温度分布を適切に保ちながら的確に調整できる均熱装置を得ることができる。

さらに、この発明による実施の形態１によれば、前項の構成において、前記定盤１０で構成される均熱処理用盤状体に設けられた流通路４における熱交換面と熱的に接触した作動液６からなる作動媒体を循環する循環路を構成する放熱パイプ１４に作動液６の蒸気１６を誘導するよう作動液６の蒸気１６が循環方向へ進むにしたがって下方に傾斜するような形で傾斜部分１４Ｒを設け、この傾斜部分１４Ｒに前記放熱パイプ１４に結合される冷却用伝熱体１５からなる熱交換手段を配設したので、均熱処理を行うための盤状体温度について温度分布を適切に保ちながら的確に調整でき、しかも、作動媒体の循環を円滑に行うことによって動作を安定して行える均熱装置を得ることができる。

そして、この発明による実施の形態１によれば、前項の構成において、前記定盤１０で構成される均熱処理用盤状体に設けられ所定面積の熱交換面を構成する流通路４、ヒータ７からなる熱源が配置され前記定盤１０で構成される均熱処理用盤状体の下方に位置して前記流通路４と連通する液溜り部５、前記定盤１０で構成される均熱処理用盤状体の流通路４に構成された所定面積の熱交換面と熱的に接触して蒸発可能に封入され前記流通路４から前記放熱パイプ１４で構成される循環路を介して前記液溜り部５へ循環される作動液６からなる液状作動媒体を備え、前記流通路４および前記放熱パイプ１４で構成される循環路ならびに前記液溜り部５を含む連通部分の内部へ所定量の作動媒体を真空排気後に充填したので、均熱処理を行うための盤状体温度について温度分布を適切に保ちながら的確に調整できる信頼性の高い均熱装置を得ることができる。

実施の形態２．
この発明による実施の形態２を図６に基づいて説明する。図６は実施の形態２における均熱装置の全体構成を示す断面側面図である。
この実施の形態２において、ここで説明する特有の構成以外の構成については、先に説明した実施の形態１における構成と同一の構成内容を具備し、同様の作用を奏するものである。図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

上記実施の形態１では、冷却用伝熱体１が１個のものについて述べたが、図６に示すように、冷却用伝熱体として大容量の伝熱体１５と小容量の伝熱体２０を別々に設けるようにしてもよい。
実施の形態１で説明のものでは、低温度に温度設定を変更するため降温時の冷却を行う場合は冷却能力を極力高めて、定盤全体を速やかに冷却することが望まれるが、昇温時に冷却を行う場合は、温度オーバーシュートを無くすだけの冷却でよいため、降温時の冷却に比べて、極めて低容量の冷却による温度制御が必要である。従って、冷却の目的に応じて、冷却媒体の流量などを大幅に調整することが必要となる。

図６に示すように、冷却用伝熱体として大容量の伝熱体１５と低容量の伝熱体２０を設け、温度降下時には冷却能力の高い冷却用伝熱体１５の冷却媒体流路１８ａに冷却媒体１９を循環させ、昇温時の温度安定用には冷却能力の低い冷却用伝熱体２０の冷却媒体流路１８ｂに冷却媒体１９を循環させるように、冷却媒体１９の流路を制御弁２２により切り替えるようにすれば、冷却の目的に応じて冷却媒体の流量を調整する必要がなく、安価な制御方式とすることができる。

図６において、定盤１０からの作動液６の蒸気１６の循環路を構成する放熱パイプ１４の傾斜部分１４Ｒには、冷却能力の高い冷却用伝熱体１５と冷却能力の低い冷却用伝熱体２０とが設けられ、冷却用伝熱体１５および冷却用伝熱体２０には、それぞれ冷却媒体流路１８ａおよび冷却媒体流路１８ｂが設けられている。冷却用伝熱体１５の冷却媒体流路１８ａと冷却用伝熱体２０の冷却媒体流路１８ｂには、制御弁２２によって冷却媒体１９が選択的に供給される。

被加熱物１１を均圧加熱するための定盤１０を、現状の設定温度から、より低い設定温度に変更し、定盤１０を冷却する場合には、冷却媒体１９は制御弁２２を介して熱容量が比較的大容量の冷却用伝熱体１５の冷却媒体流路１８ａに流通される。液溜り部５からヒータ７によって加熱されて気化された作動液６の蒸気１６は、定盤１０の流通路４を通って定盤１０を冷却するとともに、放熱パイプ１４の一端１４ａから放熱パイプ１４の中間部１４ｂを通り放熱パイプ１４の他端１４ｃに流通して液溜り部５の下部へ循環される。
このように循環流通される作動液６の蒸気１６は、放熱パイプ１４の中間部１４ｂに設けられた傾斜部分１４Ｒに配設された冷却用伝熱体１５の冷却媒体流路１８ａに流通される冷却媒体１９により冷却用伝熱体１５によって効果的かつ確実に短時間で冷却される。この冷却によって液化された作動液６の凝縮液は液溜り部５の下部へ戻される。

被加熱物１１を均圧加熱するための定盤１０を、現状の設定温度から、より高い設定温度に変更し、定盤１０を加熱する場合には、まず、冷却用伝熱体１５および冷却用伝熱体２０の冷却媒体流路１８ａ，１８ｂに流通する冷却媒体１９を冷却用伝熱体１５および冷却用伝熱体２０の冷却媒体流路１８ａ，１８ｂのいずれにも供給停止として、定盤１０の流通路４に作動液６の蒸気１６を供給する。
作動液６の蒸気１６による加熱により定盤１０の温度が変更された設定温度近傍に達すると、制御弁２２を作動させて比較的小さな熱容量を持つ冷却用伝熱体２０の冷却媒体流路１８ｂに冷却媒体１９を供給し、比較的小さな熱容量を持つ冷却用伝熱体２０により作動液６の蒸気１６における温度を調整して、定盤１０の温度を微細調整し変更された設定温度へ円滑かつ正確に到達させる。

この発明による実施の形態２によれば、実施の形態１における構成において、前記循環路を構成する放熱パイプ１４、前記放熱パイプ１４と熱的に結合される互いに熱容量の異なる第１および第２の冷却用伝熱体１５，２０を備え、前記第１および第２の冷却用伝熱体１５，２０のそれぞれに冷却媒体流路１８ａ，１８ｂを形成し、第１の冷却用伝熱体１５の冷却媒体流路１８ａまたは第２の冷却用伝熱体２０の冷却媒体流路１８ｂに制御弁２２により冷却媒体１９を選択的に供給するようにしたので、均熱処理を行うための盤状体温度について温度分布を適切に保ちながら的確に微細調整できる均熱装置を得ることができる。

実施の形態３．
この発明による実施の形態３を図７に基づいて説明する。図７は実施の形態３における均熱装置の全体構成を示す断面側面図である。
この実施の形態３において、ここで説明する特有の構成以外の構成については、先に説明した実施の形態１および実施の形態２における構成と同一の構成内容を具備し、同様の作用を奏するものである。図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

上記実施の形態２では、大容量と小容量の冷却用伝熱体を別々に設けるようにしたが、図７に示すように、冷却用伝熱体１５に、冷却媒体の流路として大容量の流路１８ａと小容量の流路１８ｂを設けるようにしてもよい。

図７において、定盤１０からの作動液６の蒸気１６の循環路を構成する放熱パイプ１４の傾斜部分１４Ｒには、冷却用伝熱体１５が設けられ、冷却用伝熱体１５には、熱容量が大きく冷却能力の大きな冷却媒体流路１８ａおよび熱容量が小さく冷却能力の小さな冷却媒体流路１８ｂが設けられている。冷却用伝熱体１５の冷却媒体流路１８ａと冷却媒体流路１８ｂには、制御弁２２によって冷却媒体１９が選択的に供給される。

流路１８ａと流路１８ｂの断面積あるいは伝熱表面積は流路１８ｂのものが流路１８ａのものより小さく設定されており、温度降下時には流路１８ａに冷却媒体１９を流通させ、昇温時の温度安定用には流路１８ｂに冷却媒体１９を流通させるように冷却媒体１９の流路を制御弁２２により切り替えるようにすれば、冷却の目的に応じて冷却媒体の流量を調整する必要がなく、安価な制御方式とすることができる。

ここで、被加熱物１１を均圧加熱するための定盤１０を、現状の設定温度から、より低い設定温度に変更し、定盤１０を冷却する場合には、冷却媒体１９は制御弁２２を介して比較的高い冷却能力を持つ冷却用伝熱体１５の冷却媒体流路１８ａに流通される。液溜り部５からヒータ７によって加熱されて気化された作動液６の蒸気１６は、定盤１０の流通路４を通って定盤１０を冷却するとともに、放熱パイプ１４の一端１４ａから放熱パイプ１４の中間部１４ｂを通り放熱パイプ１４の他端１４ｃに流通して液溜り部５の下部へ循環される。
このように循環流通される作動液６の蒸気１６は、放熱パイプ１４の中間部１４ｂに設けられた傾斜部分１４Ｒに配設された比較的高い冷却能力を持つ冷却用伝熱体１５の冷却媒体流路１８ａに流通される冷却媒体１９により冷却用伝熱体１５によって効果的かつ確実に短時間で冷却される。この冷却によって液化された作動液６の凝縮液は液溜り部５の下部へ戻される。

被加熱物１１を均圧加熱するための定盤１０を、現状の設定温度から、より高い設定温度に変更し、定盤１０を加熱する場合には、まず、冷却用伝熱体１５の冷却媒体流路１８ａおよび冷却媒体流路１８ｂに流通する冷却媒体１９を冷却用伝熱体１５の冷却媒体流路１８ａおよび冷却媒体流路１８ｂのいずれにも供給停止として、定盤１０の流通路４に作動液６の蒸気１６を供給する。
作動液６の蒸気１６による加熱により定盤１０の温度が変更された設定温度近傍に達すると、制御弁２２を作動させて比較的小さな冷却能力を持つ冷却用伝熱体１５の冷却媒体流路１８ｂに冷却媒体１９を供給し、比較的小さな冷却能力を持つ冷却用伝熱体１５の冷却媒体流路１８ｂに流通される冷却媒体１９により作動液６の蒸気１６における温度を調整して、定盤１０の温度を微細調整し変更された設定温度へ円滑かつ正確に到達させる。

この発明による実施の形態３によれば、実施の形態１における構成において、前記循環路を構成する放熱パイプ１４、前記放熱パイプ１４と熱的に結合される冷却用伝熱体１５を備え、前記冷却用伝熱体１５に互いに熱容量の異なる第１および第２の冷却媒体流路１８ａ，１８ｂを形成し、冷却用伝熱体１５の第１の冷却媒体流路１８ａまたは第２の冷却媒体流路１８ｂに制御弁２２により冷却媒体１９を選択的に供給するようにしたので、均熱処理を行うための盤状体温度について温度分布を適切に保ちながら的確に微細調整できる均熱装置を得ることができる。

実施の形態４．
この発明による実施の形態４を図８および図９に基づいて説明する。図８は実施の形態４における均熱装置の全体構成を示す断面側面図である。
この実施の形態４において、ここで説明する特有の構成以外の構成については、先に説明した実施の形態１から実施の形態３までにおける構成と同一の構成内容を具備し、同様の作用を奏するものである。図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

上記実施の形態３では、冷却用伝熱体１５に２個の冷却媒体回路を設けるようにしたが、図８および図９に示すように、第１の冷却用伝熱体１５に第２の冷却用伝熱体２１を熱的に接触させるようにしてもよい。

図８において、定盤１０からの作動液６の蒸気１６の循環路を構成する放熱パイプ１４の傾斜部分１４Ｒには、冷却能力の高い冷却用伝熱体１５が設けられ、この冷却用伝熱体１５に冷却能力の低い冷却用伝熱体２１が熱的に接触して設けられている。そして、冷却用伝熱体１５および冷却用伝熱体２１には、それぞれ冷却媒体流路１８ａおよび冷却媒体流路１８ｂが設けられている。冷却用伝熱体１５の冷却媒体流路１８ａと冷却用伝熱体２０の冷却媒体流路１８ｂとには、制御弁２２によって冷却媒体１９が選択的に供給される。

図９は冷却用伝熱体１５および冷却用伝熱体２１の断面の一例を示すもので、冷却用伝熱体１５は、放熱パイプ１４の外周面下側を形成する片側と熱的に接触し、冷却媒体の流路１８ａを含む伝熱体１５ａと、放熱パイプ１４の外周面上側を形成するもう一方側と熱的に接触する伝熱体１５ｂとで構成されており、放熱パイプ１４ｂと伝熱体１５ａ，１５ｂとの間に筒状膜を形成する熱伝導性材料１５ｃを介して組立てるようにした構造のものである。冷却用伝熱体２１は冷却用伝熱体１５の図示下面に接合し冷却用伝熱体１５と熱的に接触している。

この実施の形態４では、第２の冷却用伝熱体２１は、第１の冷却用伝熱体１５よりも熱伝導率の低い材料を用いるなどにより、冷却用伝熱体の冷却能力を調整することができ、温度降下時には冷却用伝熱体１５に冷却媒体１９を流通させ、昇温時の温度安定用には冷却用伝熱体２１に冷却媒体１９を流通させるように、冷却媒体の流通方向を制御弁２２で切り替えるようにすれば、冷却の目的に応じて冷却媒体の流量を調整する必要がなくなり、安価な制御方式とすることができる。
また、第２の冷却用伝熱体２１の冷却能力を、熱伝導率の調整以外に、第２の冷却用伝熱体２１と第１の冷却用伝熱体１５との接触面積の変更等により調整することができるので、昇温時の温度安定の最適制御条件となるように冷却用伝熱体２１の冷却能力を微調整することができるという特長がある。

ここでは、被加熱物１１を均圧加熱するための定盤１０を、現状の設定温度から、より低い設定温度に変更し、定盤１０を冷却する場合には、冷却媒体１９は制御弁２２を介して比較的高い冷却能力を持つ冷却用伝熱体１５の冷却媒体流路１８ａに流通される。液溜り部５からヒータ７によって加熱されて気化された作動液６の蒸気１６は、定盤１０の流通路４を通って定盤１０を冷却するとともに、放熱パイプ１４の一端１４ａから放熱パイプ１４の中間部１４ｂを通り放熱パイプ１４の他端１４ｃに流通して液溜り部５の下部へ循環される。
このように循環流通される作動液６の蒸気１６は、放熱パイプ１４の中間部１４ｂに設けられた傾斜部分１４Ｒに配設された比較的高い冷却能力を持つ冷却用伝熱体１５の冷却媒体流路１８ａに流通される冷却媒体１９により冷却用伝熱体１５によって効果的かつ確実に短時間で冷却される。この冷却によって液化された作動液６の凝縮液は液溜り部５の下部へ戻される。

被加熱物１１を均圧加熱するための定盤１０を、現状の設定温度から、より高い設定温度に変更し、定盤１０を加熱する場合には、まず、冷却用伝熱体１５および冷却用伝熱体２１の冷却媒体流路１８ａ，１８ｂに流通する冷却媒体１９を冷却用伝熱体１５および冷却用伝熱体２１の冷却媒体流路１８ａ，１８ｂのいずれにも供給停止として、定盤１０の流通路４に作動液６の蒸気１６を供給する。
作動液６の蒸気１６による加熱により定盤１０の温度が変更された設定温度近傍に達すると、制御弁２２を作動させて比較的小さな冷却能力を持つ冷却用伝熱体２１の冷却媒体流路１８ｂに冷却媒体１９を供給し、比較的小さな冷却能力を持つ冷却用伝熱体２１の冷却媒体流路１８ｂに流通される冷却媒体１９により冷却用伝熱体２１と熱的に結合された冷却用伝熱体１５を介して作動液６の蒸気１６における温度を調整して、定盤１０の温度を微細調整し変更された設定温度へ円滑かつ正確に到達させる。

この発明による実施の形態４によれば、実施の形態１における構成において、前記循環路を構成する放熱パイプ１４、前記放熱パイプ１４と熱的に結合される第１の冷却用伝熱体１５、前記第１の冷却用伝熱体１５と熱的に結合され前記第１の冷却用伝熱体１５と冷却能力の異なる第２の冷却用伝熱体２１を備え、前記第１および第２の冷却用伝熱体１５，２１のそれぞれに冷却媒体流路１８ａ，１８ｂを形成し、第１の冷却用伝熱体１５の冷却媒体流路１８ａまたは第２の冷却用伝熱体２１の冷却媒体流路１８ｂに制御弁２２によって冷却媒体１９を選択的に供給するようにしたので、均熱処理を行うための盤状体温度について温度分布を適切に保ちながら的確に微細調整できる均熱装置を得ることができる。

以上の実施の形態では、定盤１０の内部に形成された流通路４と連通する放熱パイプ１４は定盤１０の外周部の一箇所から延伸するものについて示したが、要求される冷却性能に応じて、流通路４と連通する放熱パイプ１４は定盤１０の外周部に複数箇所設けるようにしてもよい。
また、上記実施の形態では、冷却用伝熱体１５，２０を二分割とし、放熱パイプ１４を挟むようにしたもので説明したが、冷却用伝熱体１５，２０は溶接、ロウ付けなどで放熱パイプ１４に一体的に接合されていてもよく、放熱パイプ１４と熱的に接触しているものであればよい。
さらに、上記実施の形態では、冷却媒体１９を冷却用伝熱体１５，２０の内部に設けた冷却媒体流路１８，１８ａ，１８ｂに流すようにしたが、冷却媒体１９の流通パイプを冷却用伝熱体１５，２０の表面に溶接、ロウ付けなどで接合させて冷却するようにしてもよい。
そして、上記実施の形態では、冷却用伝熱体１５，２０に冷却媒体１９を流通させるものについて示したが、冷却用伝熱体として電子冷却モジュール等を備えた冷却体としてもよい。
なお、冷却用伝熱体１５，２０に流通される冷却媒体１９としては水などの液体であっても、空気などの気体であってもかまわないことは言うまでもない。

この発明による実施の形態１における均熱装置の全体構成を示す断面側面図である。この発明による実施の形態１における均熱装置の全体構成を示す断面平面図である。この発明による実施の形態１における冷却用伝熱体の構成を示す断面図である。この発明による実施の形態１における降温時の定盤表面の温度変化例を従来技術と比較して示す説明図である。この発明による実施の形態１における昇温時の定盤表面の温度変化例を従来技術と比較して示す説明図である。この発明による実施の形態２における均熱装置の全体構成を示す断面側面図である。この発明による実施の形態３における均熱装置の全体構成を示す断面側面図である。この発明による実施の形態４における均熱装置の全体構成を示す断面側面図である。この発明による実施の形態４における冷却用伝熱体の構成を示す断面図である。

符号の説明

１第１の板状部材、２溝、３第２の板状部材、４流通路、５液溜り部、６作動液、７熱源、１０定盤、１１被加熱物、１２カバー体、１３断熱スペーサ、１４放熱パイプ、１５冷却用伝熱体、１６蒸気、１７凝縮液、１８，１８ａ，１８ｂ冷却媒体流路、１９冷却媒体、２０第２の冷却用伝熱体、２１第３の冷却用伝熱体。

Claims

被処理物と熱的に結合して被処理物を均熱処理するための熱伝導体からなる盤状体、前記盤状体に設けられた所定面積の熱交換面と熱的に接触して蒸発可能に封入され循環路を介して循環される液状作動媒体を備え、前記作動媒体の循環路に蒸発した作動媒体を凝縮するための熱交換手段を設けたことを特徴とする均熱装置。
前記循環路を構成する放熱パイプと、前記放熱パイプと熱的に結合される冷却用伝熱体とにより、前記熱交換手段を構成したことを特徴とする請求項１に記載の均熱装置。
前記盤状体に設けられた熱交換面と熱的に接触した作動媒体を循環する循環路に前記作動媒体を誘導するよう下方へ傾斜する傾斜部分を設け、この傾斜部分に前記熱交換手段を配設したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の均熱装置。
前記盤状体に設けられ所定面積の熱交換面を構成する流通路、熱源が配置され前記盤状体の下方に位置して前記流通路と連通する液溜部、前記盤状体の流通路に構成された所定面積の熱交換面と熱的に接触して蒸発可能に封入され前記流通路から前記循環路を介して前記液溜部へ循環される液状作動媒体を備え、前記流通路および前記循環路ならびに前記液溜部を含む連通部分の内部へ所定量の作動媒体を真空排気後に充填したことを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれかに記載の均熱装置。
前記循環路を構成する放熱パイプ、前記放熱パイプと熱的に結合される第１および第２の冷却用伝熱体を備え、前記第１および第２の冷却用伝熱体のそれぞれに冷却媒体流路を形成したことを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれかに記載の均熱装置。
前記循環路を構成する放熱パイプ、前記放熱パイプと熱的に結合される冷却用伝熱体を備え、前記冷却用伝熱体に第１および第２の冷却媒体流路を形成したことを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれかに記載の均熱装置。
前記循環路を構成する放熱パイプ、前記放熱パイプと熱的に結合される第１の冷却用伝熱体、前記第１の冷却用伝熱体と熱的に結合される第２の冷却用伝熱体を備え、前記第１および第２の冷却用伝熱体のそれぞれに冷却媒体流路を形成したことを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれかに記載の均熱装置。