JP2018119756A - 流体加熱装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】省エネルギー化および節水を実現することのできる流体加熱装置を提供すること。【解決手段】流体を貯留するタンク３と、タンク３内の流体を搬送するポンプ４と、搬送された流体を所定の温度に加熱する加熱器５と、加熱された流体をタンク３に戻す戻り配管１５と、タンク３内に加熱前の流体を供給する流体供給バルブ６と、タンク３内の加熱された流体を排出する流体排出バルブ７と、加熱された流体の温度を検出する温度センサ９と、流体供給バルブ６および流体排出バルブ７の開度を制御して、タンク３内の流体の温度を制御する温度制御装置２０とを備え、温度制御装置２０は、温度センサ９の検出温度に基づいて、流体排出バルブ７の開度制御を行う排出開度制御部と、温度センサ９の検出温度に基づいて、流体供給バルブの開度制御を行う供給開度制御部とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、流体加熱装置に関する。
従来、半導体製造工程の前工程においては、高温に加熱された純水を用いて半導体ウェーハを洗浄する工程が数多くある。
従来の純水の加熱方法として、特許文献１には、室温で供給される純水を熱源に通すことにより、目標温度まで加熱して、洗浄処理槽に供給する技術が開示されている。
前記特許文献１に開示された技術では、加熱された純水の洗浄処理槽に供給する配管に排水弁を設け、加熱された純水を排出し続けている。
この方法では、以下の理由により、半導体ウェーハを洗浄していない間も高温に加熱された純水を流す必要がある。
第一に、加熱を中断すると、次回の洗浄工程で再度加熱する必要があり、昇温時間とそれにかかるエネルギーが余計に必要となるからである。
第二に、純水の流れを長時間停止すると、配管内に生菌が発生し、コンタミネーションの原因となる恐れがあるからである。
前記特許文献１に開示された技術では、加熱された純水を排出しなければならず、エネルギーロスを招くので、エネルギーロスを回収、改善する方法として特許文献２には、洗浄処理後の廃液配管と、純水供給配管との間で熱交換を行う技術が開示されている。
しかしながら、前記特許文献２に開示された技術では、エネルギー回収効率が低く、洗浄に供されない純水も廃液として廃棄されてしまうという課題がある。
近年、半導体ウェーハ径の拡大と相まって、処理槽の大型化や、枚葉式洗浄装置の増加により、多量の高温純水を洗浄に使用する工程が増え、高温純水を使用する工程の省エネルギー化と、節水の要求が高まってきた。
この要求に対応する方法として特許文献３にみられる薬液による洗浄方法と同じように純水を循環加熱してタンクに貯蔵し、洗浄に必要な分だけの純水を循環回路から分岐させて取り出し、使用する方法が考案されている。この方法によれば洗浄をしていない間は純水を循環させれば良く、また加熱に必要エネルギーも従来より少なくてよい。
特開２００３−４２５４８号公報 特開２０００−２６６４９６号公報 特開２０１０−６７６３６号公報
しかしながら、薬液の洗浄と異なり、純水の洗浄においては、純水の温度を切り替えて使用することがある。この際、純水の設定温度を低い温度から高い温度に切り替える場合、前記特許文献３に開示された技術で対応することはできるが、高い温度から低い温度に切り替える場合には、熱源に冷却機能がないため問題となる。前記特許文献３に開示された技術では、タンク内の加熱された純水をすべて廃棄し、再度常温の純水をタンク内に供給して、加熱する必要があり、省エネルギー化と節水という課題を克服できない。
本発明の目的は、省エネルギー化および節水を実現することのできる流体加熱装置を提供することにある。
本発明の流体加熱装置は、
流体を貯留するタンクと、
前記タンク内の流体を搬送するポンプと、
搬送された流体を所定の温度に加熱する加熱器と、
前記加熱器により加熱された流体を前記タンクに戻す戻り配管と、
前記タンク内に加熱前の流体を供給する流体供給バルブと、
前記タンク内の加熱された流体を排出する流体排出バルブと、
加熱された流体の温度を検出する温度センサと、
前記流体供給バルブおよび前記流体排出バルブの開度を制御して、前記タンク内の流体の温度を制御する温度制御装置とを備え、
前記温度制御装置は、
前記温度センサの検出温度に基づいて、前記流体排出バルブの開度制御を行う排出開度制御部と、
前記温度センサの検出温度に基づいて、前記流体供給バルブの開度制御を行う供給開度制御部と、
を備えていることを特徴とする。
この発明によれば、温度センサにより加熱された流体の温度を検出することにより、流体供給バルブから加熱前の流体を供給したときに、タンク内の加熱された流体の温度を確認することができる。したがって、従来のように、加熱された流体をすべてタンクから排出し、改めて加熱前の流体をタンクに貯留して、加熱前のすべての流体を加熱器により加熱する必要がなく、省エネルギー化および節水を実現することができる。
また、加熱された流体の温度を検出することにより、加熱された流体への加熱前の流体の供給、混合による温度低下を確認することができるので、加熱器による加熱を最小限とし、加熱された流体の排出量を最小限に抑えることができ、省エネルギー化および節水を実現することができる。
本発明では、前記温度制御装置は、前記タンク内の加熱された流体の温度を設定温度に下げるために、加熱前の流体の供給量を演算する供給量演算部を備えているのが好ましい。
本発明では、前記流体排出バルブは、前記加熱器の後段の前記戻り配管中に設けられているのが好ましい。
本発明では、前記ポンプ、前記加熱器、および前記戻り配管から構成される第１の循環ループとは別に、半導体ウェーハの洗浄装置に加熱された流体の一部を供給し、他の一部を前記タンクに戻す第２の循環ループを備え、前記流体排出バルブは、前記第２の循環ループに設けられているのが好ましい。
本発明の第１実施形態に係る流体加熱装置を示す模式図。 前記実施形態における流体加熱装置の温度制御装置を示すブロック図。 前記実施形態における流体加熱装置による設定温度の変更方法を示すフローチャート。 本発明の第２実施形態に係る流体加熱装置の温度制御装置を示すブロック図。 前記実施形態における流体加熱装置による設定温度の変更方法を示すフローチャート。 本発明の第３実施形態に係る流体加熱装置を示す模式図。 本発明の第４実施形態に係る流体加熱装置を示す模式図。 本発明の第５実施形態に係る流体加熱装置を示す模式図。 本発明の第６実施形態に係る流体加熱装置を示す模式図。 第１実施形態に係る流体加熱装置による設定温度の変更と、従来方法による設定温度の変更とについて、シミュレーションを行った結果を示すグラフ。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
［第１実施形態］
［１］装置構成
図１には、本発明の第１実施形態に係る純水加熱装置１の構造が示されている。
流体加熱装置として例示される純水加熱装置１は、枚葉式の半導体ウェーハの洗浄装置２に、設定温度に加熱された流体として例示される純水を供給する装置である。
洗浄装置２は、流量調整バルブ２Ａ、２Ｂと、洗浄プロセス２Ｃ、および排出タンク２Ｄを備える。流量調整バルブ２Ａは、洗浄プロセス２Ｃに配管２Ｅを介して接続される。流量調整バルブ２Ｂは、流量調整バルブ２Ａが設けられる配管２Ｅから分岐した配管２Ｆ中に設けられ、純水加熱装置１のタンク３への戻り配管１５に接続されている。
純水加熱装置１から供給される加熱された純水は、流量調整バルブ２Ａを開、流量調整バルブ２Ｂを閉とした状態で、洗浄プロセス２Ｃに供給され、半導体ウェーハの洗浄が行われ、洗浄後の純水は、排出タンク２Ｄに排出される。
一方、流量調整バルブ２Ａを閉、流量調整バルブ２Ｂを開とした状態では、加熱された純水は、洗浄プロセス２Ｃには供給されず、純水加熱装置１のタンク３に戻り配管１５に戻される。さらに、流量調整バルブ２Ａ、２Ｂの開度を調整することで純水加熱装置１から供給される加熱された純水の１部は洗浄プロセス２Ｃに供給し、残りを純水加熱装置１のタンク３に戻すことも可能である。
純水加熱装置１は、タンク３、ポンプ４、加熱器５、流体供給バルブとしての純水供給バルブ６、および流体排出バルブとしての純水排出バルブ７を備える。
タンク３は、加熱前の常温の純水や、戻り配管１５を介して戻された加熱された純水を貯留する容器である。タンク３は、石英ガラス、Polytetra fluoro ethylene（ＰＴＦＥ）、Per fluoro alkoxy alkane（ＰＦＡＡ）等のフッ素系樹脂により構成される。
タンク３には、液面計８および温度センサ９が設けられている。液面計８は、タンク３内に貯留された純水の液面位置を検出し、温度センサ９は、タンク３内の純水の温度を検出する。
ポンプ４は、タンク３と配管１０を介して接続され、タンク３内の純水を圧送（搬送）する。
加熱器５は、ポンプ４と配管１１を介して接続され、ポンプ４によって圧送された純水を加熱する。加熱器５は、石英ガラス製の二重管から構成されており、二重管の内側には、ハロゲンヒータ等の加熱源が配置され、二重管の外側を純水が流通し、加熱源によって純水を設定温度に加熱する。
加熱器５の前段の配管１１の途中には、温度センサ１２が設けられ、加熱器５に流入する純水の温度を検出する。
加熱器５の後段には、配管１３が接続され、配管１３は、半導体ウェーハの洗浄装置２に接続される。また、配管１３には、温度センサ１４が設けられ、加熱器５により加熱された純水の温度を検出する。
戻り配管１５は、洗浄装置２の配管２Ｆと接続され、洗浄装置２で洗浄に使用されなかった純水をタンク３に戻して貯留する。
なお、配管１０、１１、１３、１５は、ＰＴＦＥ、ＰＦＡＡ等のフッ素系樹脂を材料とする配管部材によって構成される。
純水供給バルブ６は、電磁弁から構成され、タンク３の上方に設けられ、図示しない純水供給源に接続されている。純水供給バルブ６は、バルブの開閉によって、加熱前の常温の純水を、タンク３内に供給する。純水供給バルブ６は、タンク３内に設けられた液面計８によって検出されるタンク３内の純水の液面位置、温度センサ９によって検出されるタンク３内の純水の温度によって、開閉が制御される。
純水排出バルブ７は、電磁弁から構成され、タンク３の下部に設けられ、タンク３内の純水を排出するバルブである。純水排出バルブ７は、タンク３内に設けられた液面計８によって検出されるタンク３内の純水の液面位置、温度センサ９によって検出されるタンク３内の純水の温度によって、開閉が制御される。
このような構造の純水加熱装置１は、温度制御装置としての制御装置２０を備える。
制御装置２０には、液面計８、温度センサ９、１２、１４からの検出値が入力され、制御装置２０は、検出値に基づいて、ポンプ４、加熱器５、純水供給バルブ６、および純水排出バルブ７に制御指令を出力する。
制御装置２０は、図２に示すように、供給開度制御部２１、排出開度制御部２２、ポンプ流量制御部２３、および加熱器制御部２４を備える。
供給開度制御部２１は、温度センサ９または温度センサ１２、および液面計８の検出値に基づいて、純水供給バルブ６の開閉を行う制御指令を生成し、純水供給バルブ６の電磁弁に出力する。
排出開度制御部２２は、温度センサ９または温度センサ１２、および液面計８の検出値に基づいて、純水排出バルブ７の開閉を行う制御指令を生成し、純水排出バルブ７の電磁弁に出力する。
ポンプ流量制御部２３は、温度センサ９、温度センサ１２の検出温度に基づいて、ポンプ４から圧送される純水の流量を調整する制御指令を生成し、ポンプ４に出力する。
加熱器制御部２４は、温度センサ１４の検出温度に基づいて、加熱器５による加熱状態を制御する。具体的には、加熱器制御部２４は、温度センサ１４により検出された検出温度が設定温度に達しているか否かにより、加熱器５のハロゲンヒータの通電状態を制御する。
［２］純水加熱装置１による純水の設定温度の変更方法
次に、前述した純水加熱装置１による純水の設定温度の変更方法について、図３に示すフローチャートに基づいて説明する。なお、以下の説明は、洗浄装置２の流量調整バルブ２Ａは閉、流量調整バルブ２Ｂは開として、加熱された純水を、戻り配管１５を介して、タンク３に循環させて、純水加熱装置１を稼働させている状態としている。
まず、制御装置２０は、オペレータが操作することにより、純水の設定温度ＳＶ１が設定温度ＳＶ２に変更されたか否かを監視する（手順Ｓ１）。
設定温度ＳＶ１の変更がない場合（Ｓ１：Ｎｏ）、制御装置２０は監視を維持する。
設定温度ＳＶ２に変更された場合（Ｓ１：Ｙｅｓ）、制御装置２０は、その変更が従前の設定温度ＳＶ１より低下しているか否かを判定する（手順Ｓ２）。
設定温度ＳＶ２が従前の設定温度ＳＶ１よりも上昇している場合（Ｓ２：Ｎｏ）、加熱器制御部２４は、加熱器５の温度を設定温度ＳＶ２に設定し、温度センサ１４の検出値が設定温度ＳＶ２となるまで、純水をループ内で循環させる。
設定温度ＳＶ２が従前の設定温度ＳＶ１よりも低下している場合（Ｓ２：Ｙｅｓ）、ポンプ流量制御部２３は、ポンプ４による純水の圧水量を最小に設定し（手順Ｓ３）、ポンプ４は、最小の圧送流量で純水を循環ループ内で循環させる。ポンプ４を停止させないのは、純水の圧送量がゼロになると、加熱器５において、純水の突沸が生じたり、加熱器５を完全停止して冷えた後、再起動すると加熱器５に突入電流が流れたりするからである。加熱器５にそのような状態が生じる可能性がない場合は、ポンプ４を停止させてもよい。
ポンプ４の圧送量が最小となったら、供給開度制御部２１は、純水供給バルブ６を開ける制御指令を出力し、純水供給バルブ６から加熱前の常温の純水を供給させる。同時に、排出開度制御部２２は、純水排出バルブ７を開ける制御指令を出力し、純水排出バルブ７からタンク３内の加熱された純水を排出させる（手順Ｓ４）。
このとき、純水供給バルブ６から供給される加熱前の常温の純水の温度Ｔｎと、設定温度ＳＶ２との関係は、ＳＶ２＞Ｔｎである必要があり、これにより、タンク３内の加熱された純水の温度は、徐々に低下していく。
また、純水供給バルブ６から供給される加熱前の純水の供給流量ＱｎL/minと、純水排出バルブ７から排出されるタンク内の純水の排出流量ＱｄL/minとの関係は、ＱｎL/min＝ＱｄL/minとするのが望ましい。なお、供給開度制御部２１および排出開度制御部２２は、液面計８の検出値に基づいて、液面高さが所定の閾値以下となったら、Ｑｎ＞Ｑｄに設定し、液面高さが所定の閾値以上となったら、Ｑｎ＜Ｑｄとなるように制御してもよい。
制御装置２０は、タンク３内の温度センサ９の検出温度Ｔｔ、加熱器５の後段の温度センサ１４の検出温度ＰＶ、および加熱器５の前段の温度センサ１２の検出温度Ｔinに基づいて、これらの検出温度が、設定温度ＳＶ２よりも低くなったか否かを判定する（手順Ｓ５）。具体的には、制御装置２０は、ポンプ４の流量を最小に設定している場合、検出温度ＰＶまたは検出温度Ｔinを用いて判定し、ポンプ４を停止させている場合、検出温度Ｔｔを用いて判定する。
検出温度Ｔｔ、Ｔin、ＰＶが設定温度ＳＶ２よりも高い場合（Ｓ５：Ｎｏ）、純水供給バルブ６による加熱前の常温の純水の供給、純水排出バルブ７によるタンク３内の純水の排出を継続する。
検出温度Ｔｔ、Ｔin、ＰＶが設定温度ＳＶ２よりも低くなったら（Ｓ５：Ｙｅｓ）、供給開度制御部２１は、純水供給バルブ６を閉じ、排出開度制御部２２は、純水排出バルブ７を閉じる（手順Ｓ６）。
また、ポンプ流量制御部２３は、ポンプ４の圧送流量を定格に設定し、通常の循環状態に復帰させる（手順Ｓ７）。
この状態では、設定温度ＳＶ２、検出温度ＰＶ、Ｔｔの関係は、ＳＶ２＞ＰＶ＞Ｔｔとなっているので、加熱器５による加熱が開始され、検出温度ＰＶが設定温度ＳＶ２になるまで、加熱器５による加熱が継続される。
［３］実施形態の効果
このような本実施形態によれば、設定温度ＳＶ１から設定温度ＳＶ２に変更された際、ＳＶ１＞ＳＶ２であっても、タンク３内の純水を全て入れ替えることなく、設定温度ＳＶ２の純水に加熱することができるため、タンク３内の純水の排出量を低減して、節水することができる。
また、純水供給バルブ６からの加熱前の常温の純水を、タンク３内で加熱された純水と混合して純水の温度を低下させているため、設定温度ＳＶ２よりも若干低い検出温度ＰＶから加熱器５による加熱が開始され、加熱器５の消費電力量を少なくすることができる。
さらに、純水供給バルブ６から加熱前の純水を徐々に供給しているため、設定温度ＳＶ１から設定温度ＳＶ２への変更から、検出温度ＰＶが設定温度ＳＶ２に制定するまでの時間を短くすることができる。
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、以下の説明では、既に説明した部分と同一の部分については、同一符号を付して、その説明を省略する。
前述した第１実施形態では、制御装置２０の供給開度制御部２１および排出開度制御部２２は、純水供給バルブ６による加熱前の常温の純水の供給と、および純水排出バルブ７によるタンク３内の加熱された純水の排出とを同時に行っていた。
これに対して、本実施形態の純水加熱装置１の制御装置３０は、図４に示すように、さらに供給量演算部２５を備えている点が相違する。そして、供給量演算部２５は、予め加熱前の純水の供給量を演算し、排出開度制御部２２によるタンク３内の加熱された純水の排出と、供給開度制御部２１による加熱前の常温の純水の供給とを、シーケンシャルに行っている点が相違する。
なお、純水加熱装置１の装置構成は第１実施形態と同様である。
供給量演算部２５は、変更された設定温度ＳＶ２に基づいて、タンク３内の加熱された純水量、すなわち供給する加熱前の常温の純水量を演算する。具体的には、タンク３内の加熱された純水量をＶｏＬ、タンク３内の純水の温度をＴｈ℃、純水供給バルブ６から供給される加熱前の常温の純水の温度をＴｃ℃、設定温度をＳＶ２、タンク３内の加熱された純水の排出量をＶｄＬ、純水供給バルブ６から供給される加熱前の常温の純水の供給量をＶｎＬとすると、下記式（１）が成立する。
Figure 2018119756
通常、純水の供給量と排出量は等しいから、Ｖｎ＝Ｖｄとなり、下記式（２）のようになる。
Figure 2018119756
式（２）より、設定温度ＳＶ２に変更された場合のタンク３内の純水の排出量Ｖｄは、下記式（３）によって演算することができる。
Figure 2018119756
実際には、設定温度ＳＶ２よりも少し低めの温度に設定し、加熱器５により温度の微調整を行った方がよいので、ＳＶ―ΔＴ（ΔＴ＞０）としてやるのが好ましい。
本実施形態による純水加熱装置１による純水の設定温度の変更方法は、図５に示すフローチャートに基づいて行われる。なお、本実施形態では、ポンプ４による純水の循環については、省略している。
設定温度ＳＶ１の変更の監視（手順Ｓ１）、変更された設定温度ＳＶ２が、従前の設定温度ＳＶ１よりも低下しているか否かの判定（手順Ｓ２）は、第１実施形態と同様である。
供給量演算部２５は、前述した式（３）に基づいて、タンク３内の加熱された純水の排出量を演算する（手順Ｓ８）。
排出開度制御部２２は、純水排出バルブ７を開け、タンク３内の加熱された純水を排出する（手順Ｓ９）。
排出開度制御部２２は、純水の排出量が、手順Ｓ８で演算された排出量に達したか否かを判定する（手順Ｓ１０）。
純水の排出量が、演算された排出量に達していないと判定された場合（Ｓ１０：Ｎｏ）純水排出バルブ７の開状態を維持する。
純水の排出量が、演算された排出量に達したと判定された場合（Ｓ１０：Ｙｅｓ）、排出開度制御部２２は、純水排出バルブ７を閉じ、供給開度制御部２１は、純水供給バルブ６を開ける（手順Ｓ１１）。
供給開度制御部２１は、純水の供給量が、手順Ｓ８で演算された供給量（＝排出量）に達したか否かを判定する（手順Ｓ１２）。
供給開度制御部２１は、純水の供給量が、演算された供給量に達していないと判定された場合（Ｓ１２：Ｎｏ）、純水供給バルブ６の開状態を維持する。
次に、制御装置２０は、温度センサ１４の検出温度ＰＶが、設定温度よりもＳＶ２よりも低いか否かを判定する（手順Ｓ１３）、
温度センサ１４の検出温度ＰＶが設定温度ＳＶ２よりも高い場合（Ｓ１３：Ｎｏ）、純水供給バルブ６の開状態を維持する。
温度センサ１４の検出温度ＰＶが設定温度ＳＶ２よりも低くなった場合（Ｓ１３：Ｙｅｓ）、純水供給バルブ６を閉じる（手順Ｓ１４）。
その後、検出温度ＰＶが設定温度ＳＶ２になるまで、加熱器５による加熱を行う。
このような本実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の作用および効果を享受できる。
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態について説明する。
前述した第１実施形態では、純水排出バルブ７は、タンク３の下部に設けられていた。
これに対して、本実施形態の純水加熱装置４０は、図６に示すように、純水排出バルブ４１が、加熱器５の後段の配管１３の途中に設けられている点が相違する。なお、純水排出バルブ４１は、戻り配管１５の途中に設けてもよい。
設定温度ＳＶ１を、設定温度ＳＶ１より低い設定温度ＳＶ２に切り替えると、純水排出バルブ４１は、排出に切り替わり、純水供給バルブ６は供給に切り替わり、純水供給バルブ６から供給される加熱前の常温の純水により、タンク３内の純水の温度が徐々に低下していく。
その他の構成、純水加熱装置４０による設定温度の変更方法については、第１実施形態と同様である。
また、純水の設定温度を設定温度ＳＶ１から設定温度ＳＶ２（ＳＶ１＞ＳＶ２）に変更する方法は、第１実施形態で説明した方法を採用することができる。
このような本実施形態によっても前述した第１実施形態と同様の作用および効果を享受できる。
加えて、このような位置に純水排出バルブ４１を設けることにより、配管１３、戻り配管１５の途中を流れる純水を排出できるので、加熱器５により温度調整された純水を排出して、設定温度ＳＶ１から設定温度ＳＶ２への変更をより短時間で行うことができる。
［第４実施形態］
次に、本発明の第４実施形態について説明する。
前述した第１実施形態では、タンク３、ポンプ４、加熱器５を経た加熱された純水は、配管１３を介して、直接洗浄装置２に供給され、洗浄装置２内の流量調整バルブ２ｂを経た戻り配管１５を介してタンク３に純水が戻る、１つの循環ループによって純水加熱装置１を構成していた。
これに対して、本実施形態に係る純水加熱装置５０は、図７に示すように、ポンプ４、加熱器５、戻り配管１５から構成される第１の循環ループと、第１の循環ループとは別に、ポンプ５１、加熱器５２、温度センサ５３、配管１３、洗浄装置２、および戻り配管５４から構成される第２の循環ループを備えている点が相違する。
ポンプ４およびポンプ５１の回転数の切り替えは、同時に行われる。制御装置２０は、設定温度の変更時には、ポンプ４、５１の圧送量を両方とも最小に切り替え、タンク３内の検出温度Ｔｔが、設定温度ＳＶ２に近づいたら、ポンプ４、５１ともに定格回転数に戻す。
また、制御装置２０は、タンク３内の検出温度Ｔｔが、設定温度ＳＶ２よりもわずかに低い温度となるように、第１の循環ループ内の純水の温度調整を行い、第２の循環ループの加熱器５２により、設定温度ＳＶ２とした後、洗浄装置２に純水を供給する。
このような純水加熱装置５０によっても、前述した第１実施形態と同様の作用および効果を享受できる。
［第５実施形態］
前述した第４実施形態では、純水排出バルブ７は、タンク３の底部に設けられていた。
これに対して、本実施形態に係る純水加熱装置６０は、図８に示すように、第１の循環ループの加熱器の後段、戻り配管１５の途中に純水排出バルブ４１が設けられている点が相違する。
このような本実施形態によれば、前述した第１実施形態と同様の作用および効果を享受できる。
また、純水排出バルブ４１を加熱器５の後段、戻り配管１５の途中に設けているので、第３実施形態で述べた作用および効果と同様の作用および効果を享受できる。
［第６実施形態］
前述した第５実施形態では、第１の循環ループにのみ純水排出バルブ４１を設けていた。
これに対して、本実施形態に係る純水加熱装置７０は、図９に示すように、第１の循環ループに純水排出バルブ４１を設けるとともに、第２の循環ループの戻り配管５４中に純水排出バルブ７１を設けている点が相違する。
制御装置２０は、純水排出バルブ４１による排出に際しては、同時に純水排出バルブ７１による排出も行うように、同期制御する。
このような本実施形態によっても、前述した第１実施形態の作用および効果、第３実施形態の作用および効果と、同様の作用および効果を享受できる。
さらに、第２の循環ループに純水排出バルブ７１を設けることにより、設定温度ＳＶ１から設定温度ＳＶ２（ＳＶ１＞ＳＶ２）の際、第２の循環ループ内の純水も排出することができるため、循環ループ内を流れるより高温の純水を排出して、タンク３内の加熱された純水の温度を効果的に低下させることができる。
［実施形態の変形］
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
たとえば、前述した第３実施形態から第６実施形態では、制御装置２０を用いて設定温度の変更を行っていたが、本発明はこれに限らず、第２実施形態において説明した制御装置３０を用いて、設定温度の変更を行ってもよい。
前述した各実施形態では、純水を加熱する純水加熱装置として構成されていたが、本発明はこれに限られない。例えば、半導体ウェーハの洗浄装置２に薬液の温度制御を行う場合にも、本発明の流体加熱装置を適用してもよい。
その他、本発明の具体的な構造および形状等は本発明の目的を達成できる範囲で他の構造等としてもよい。
［シミュレーションによる効果の確認］
第１実施形態に示される純水加熱装置１を用い、設定温度ＳＶ１＝８０℃から設定温度ＳＶ２＝４０℃への切り替えを行った状態を、温度制御のシミュレーションによって、従来方法と比較した。
従来方法は、純水加熱装置１を用い、設定温度ＳＶ１から設定温度ＳＶ２への切り替えに際し、タンク３内の加熱された純水を純水排出バルブ７から全て排出し、その後、純水供給バルブ６から加熱前の常温の純水をタンク３内に供給し、加熱器５による加熱を行ったものである。各部の仕様は次の通りである。
加熱器５の出力最大値：１９２ｋＷ
循環流量（ポンプ４）：５６Ｌ／min
タンク３の容量：６５Ｌ
供給純水温度：２４℃
供給純水流量：５６Ｌ／min
排出純水流量：５６Ｌ／min
図１０に示すように、シミュレーションでは、設定温度ＳＶ１＝８０℃に加熱して定常となった後、時刻１０００秒で設定温度ＳＶ２＝４０℃に切り替えている。
従来方法では、設定温度の切り替え後、６５Ｌのタンク３内の純水を排出し、空になった時点で加熱前の純水を供給している。図１０では、時刻１００ｓから１１４０ｓの間が給排水にあたり、温度センサ１４による検出温度は、グラフＰＶ２のように変化し、その後、２４℃から設定温度ＳＶ２＝４０℃に加熱している。
これに対して、第１実施形態では時刻１０００ｓから給排水を同時に行い、タンク３内の加熱された純水を、加熱前の常温の純水で混合して冷却する。温度センサ９によるタンク３内の検出温度Ｔtが、設定温度ＳＶ２よりも２℃低い３８℃になるまで給排水を行った結果、従来方法よりも３７ｓ短い１０３ｓで切り替えが終了している。また、温度センサ１４による検出温度は、グラフＰＶ１のように変化し、設定温度ＳＶ２で定常になるのは概ね１１５０ｓであり、冷却時間は従来方法の２００ｓよりも約５０ｓ短縮できる。
また、時刻１０００ｓから１２００ｓまでの消費電力の違いは平均１７ｋＷであり、第１実施形態の方が、従来方法よりも電力消費量を少なくすることができる。これは、第１実施形態の場合、冷却の間、ほとんど加熱器５による加熱のための電力を使用しないためである。
１…純水加熱装置、２…洗浄装置、２Ａ…流量調整バルブ、２Ｂ…流量調整バルブ、２Ｃ…洗浄プロセス、２Ｄ…排出タンク、２Ｅ…配管、２Ｆ…配管、２ｂ…流量調整バルブ、３…タンク、４…ポンプ、５…加熱器、６…純水供給バルブ、７…純水排出バルブ、８…液面計、９…温度センサ、１０…配管、１１…配管、１２…温度センサ、１３…配管、１４…温度センサ、１５…配管、１５…戻り配管、１６…排出タンク、２０…制御装置、２１…供給開度制御部、２２…排出開度制御部、２３…ポンプ流量制御部、２４…加熱器制御部、２５…供給量演算部、３０…制御装置、４０…純水加熱装置、４１…純水排出バルブ、５０…純水加熱装置、５１…ポンプ、５２…加熱器、５３…温度センサ、５４…戻り配管、６０…純水加熱装置、７０…純水加熱装置、７１…純水排出バルブ、ＰＶ…検出温度、ＱｄL…排出流量、ＱｎL…供給流量、ＳＶ１…設定温度、ＳＶ２…設定温度、Ｔin…検出温度、Ｔｎ…温度、Ｔｔ…検出温度、Ｔt…検出温度、Ｖｄ…排出量。

Claims (4)

  1. 流体を貯留するタンクと、
    前記タンク内の流体を搬送するポンプと、
    搬送された流体を所定の温度に加熱する加熱器と、
    前記加熱器により加熱された流体を前記タンクに戻す戻り配管と、
    前記タンク内に加熱前の流体を供給する流体供給バルブと、
    前記タンク内の加熱された流体を排出する流体排出バルブと、
    加熱された流体の温度を検出する温度センサと、
    前記流体供給バルブおよび前記流体排出バルブの開度を制御して、前記タンク内の流体の温度を制御する温度制御装置とを備え、
    前記温度制御装置は、
    前記温度センサの検出温度に基づいて、前記流体排出バルブの開度制御を行う排出開度制御部と、
    前記温度センサの検出温度に基づいて、前記流体供給バルブの開度制御を行う供給開度制御部と、
    を備えていることを特徴とする流体加熱装置。
  2. 請求項１に記載の流体加熱装置において、
    前記温度制御装置は、
    前記タンク内の加熱された流体の温度を設定温度に下げるために、加熱前の流体の供給量を演算する供給量演算部を備えていることを特徴とする流体加熱装置。
  3. 請求項１または請求項２に記載の流体加熱装置において、
    前記流体排出バルブは、前記加熱器の後段の前記戻り配管中に設けられていることを特徴とする流体加熱装置。
  4. 請求項１または請求項２に記載の流体加熱装置において、
    前記ポンプ、前記加熱器、および前記戻り配管から構成される第１の循環ループとは別に、半導体ウェーハの洗浄装置に加熱された流体の一部を供給し、他の一部を前記タンクに戻す第２の循環ループを備え、
    前記流体排出バルブは、前記第２の循環ループに設けられていることを特徴とする流体加熱装置。
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