JP2019104984A - 冷却板 - Google Patents

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Abstract

【課題】冷却板自体の温度の不均一の技術問題を解決する冷却板を提供する。【解決手段】本発明に係る冷却板は、冷却板本体を備え、冷却板本体内には循環水路３が設置され、循環水路は取水通路及び還水通路が並行している水路である。本発明に係る冷却板は、冷却板本体内に取水通路及び還水通路が並行している循環水路を設置することにより、冷却板の熱交換効率を向上させ、取水と還水の温度差による冷却板全体の温度の不均一の問題を解決した。【選択図】図２

Description

本発明は、真空コーティング分野の冷却装置の技術分野に関し、特に、冷却板に関する。
真空コーティングの冷却板は、通常、コーティング装置のプロセス室及び出力側に取り付けられ、その自体の循環冷却液を介して熱を奪って基板の冷却速度を加速し、大気に曝らされる時の基板自体の温度を効果的に低下させ、装置の全体的なプロセスサイクル時間を短縮する。
従来の真空コーティング分野の冷却板構造は、厚板に深穴ドリル加工を施した単一回路の水路、水管を直接曲げて成形される構造が主に使用されている。このような厚板深穴ドリル加工による水路の構造は、加工プロセスに制限されて、ほとんどが１つの取水口、１つの還水口を持つ単一回路の水路であり、冷却効率が低く、取水側と還水側との温度差が大きく、板全体の温度の均一性が悪く、装置全体のプロセスサイクル時間に大きな影響を与える。しかも、水管を曲げて成形された列状管構造は、各管路間の隙間が多く、広い面積で使用する場合、水管を平板に固定することが多く、管と平板との間の熱伝導効果が悪く、メンテナンス及び洗浄作業の負荷が重い。
本発明は、冷却板自体の温度の不均一の技術問題を解決する冷却板を提供する。
上記技術問題を解決するために、本発明は、冷却板本体を備え、前記冷却板本体内には循環水路が設置され、前記循環水路は取水、還水通路が並行している水路である冷却板を提供する。
更に、前記冷却板本体は、一体構造の複数の区画に分割され、それぞれの前記区画には、１セットの独立した前記循環水路が対応して設置されている。
更に、前記冷却板本体の各前記区画は、隣接する前記区画が側壁を共有する溝であり、それぞれの前記循環水路は対応する前記溝内に設置されている。
更に、前記循環水路は、前記溝の表面にフライス加工で刻まってなる取水、還水が並行する水槽、及び／又は、取水、還水が並行する水管を備える。
更に、前記冷却板本体には底板が更に設置され、前記冷却板本体は、その２本の中心線を基線として４つの矩形溝に分割され、それぞれの前記溝には、前記溝と密閉して接続される底板が埋め込まれている。
更に、前記冷却板には、前記循環水路からずれた位置に複数のボスが設置され、前記底板には、前記ボスに対応して収容孔が設置され、前記ボスが前記収容孔内に設置されて前記底板に接続されている。
更に、前記底板にはガス分配管が設置され、前記冷却板本体には、前記循環水路からずれた位置に、貫通する気孔が更に設けられ、前記底板には、前記気孔と対応する通気孔が設置され、前記ガス分配管には、前記気孔、通気孔と連通する噴気孔が設置されている。
更に、各前記底板の対角線には、前記ガス分配管がそれぞれ設置され、それぞれの前記ガス分配管には、吸気管が対応して設置されている。
更に、前記底板には、１つの主吸気管、及び前記主吸気管と連通する複数の前記ガス分配管が設置されている。
更に、前記循環水路には、水流の流れ方向に沿って帯状突起が設けられている。
更に、前記冷却板本体には、冷却板の温度の均一性を検出する熱電対及び／又は流量が制御可能な循環水ポンプが設けられている。
本発明の上記技術案は下記の利点を有する。本発明に係る冷却板は、冷却板本体内に、取水、還水通路が並行している循環水路を設置することにより、取水、還水の温度差による冷却板全体の温度の不均一の問題を解決した。
以上に説明した、本発明が解決しようとする課題、技術案を構成する技術的特徴、及びこれらの技術案の技術的特徴によってもたらす利点に加え、本発明の他の技術的特徴及びこれらの技術的特徴によってもたらす利点については、図面を参照して更に説明する。
本発明の実施例に係る冷却板の組立の模式図である。 本発明の実施例に係る冷却板の平面模式図である。 図２のＡ−Ａ断面図である。 図３のＢ部の拡大図である。 図３のＣ部の拡大図である。 図３のＤ部の拡大図である。
本発明の実施例の目的、技術案及び利点をより明確にするために、以下、本発明の実施例の中の図面を参照しながら、本発明の実施例における技術案を明確かつ完全に説明し、明らかなように、説明する実施例は、すべての実施例ではなく、本発明の実施例の一部に過ぎない。本発明における実施例に基づいて、当業者が、創造的な作業を行うことなく得たすべての他の実施例は、本発明の保護範囲に属する。
本発明の説明において、明確な規定と限定がない限り、「取り付け」、「互いに接続」、「接続」の用語の意味は広く理解されるべきである。例えば、固定接続や、着脱可能な接続や、あるいは一体的な接続でも可能であり、機械的な接続や、電気的接続でも可能であり、互いに直接接続することや、中間媒体を介して互いに間接接続することでも可能であり、２つの部品の内部が連通することでも可能である。当業者にとって、具体的な状況に応じて上記用語の本発明での具体的な意味を理解することができる。
なお、本発明の説明において、特別な説明がない限り、 「複数」、「複数本」、「複数組」の意味は、２つ又は２つ以上であり、「若干」、「若干本」、「若干組」 の意味は、１つ又は１つ以上である。
図１に示すように、本発明の実施例は、冷却板を提供し、当該冷却板は、冷却板本体１を備え、冷却板本体１内には循環水路３が設置され、循環水路３は取水通路と還水通路が並行している水路である。
なお、取水通路と還水通路が並行していることとは、取水通路と出水通路は、形状が同じ又は類似し、隣接して設置され、同時に、取水通路の取水口と出水通路の出水口が同一端にあり、取水通路の出水口と出水通路の取水口が連通し又は取水通路の末端が出水通路の先端と一体化されている構造である。
例えば、循環水路は、Ｓ字状であってもよく、この時、取水通路と還水通路はいずれも同じＳ字状であり、２つのＳ字状通路の同一端はそれぞれ取水口及び出水口であり、対向する他端は互いに連通する一体構造である。これは、１本の管路で２つのＳ字状を実現することに相当し、その２つのポートはそれぞれ取水口と出水口である。
もちろん、循環水路の形状は上記Ｓ字状に限定されず、Ｚ字状や、蛇形等の他の形状であってもよい。
理解できるように、冷却板本体１内に、取水、還水通路が並行している循環水路３を設置することにより、一方では、循環水路３は、冷却板と循環水路３内の液体との熱交換面積を増大させて、冷却板の熱交換効率を向上させ、他方では、取水、還水通路が並行している循環水路３を採用して、取水、還水の温度差による冷却板全体の温度の不均一の問題を解決した。
好ましくは、本発明の実施例の循環水路は回字状である。本発明の第１の具体的な実施例として、循環水路３は、冷却板本体１の底面に直接にフライス加工で刻まってなり、同時に冷却板本体の底面に底板を溶接して循環水路が密閉され、即ち、循環水路３は冷却板本体１の底面における循環水槽と底板とを合わせたものである。
本発明の第２の具体的な実施例として、循環水路３は、冷却板本体１の底面に設置されている水管を備える。なお、水管形態の循環水路は、第１の具体的な実施例の溝内に直接に設置されてもよく、他の形態で固定されてもよい。
本発明の第３の具体的な実施例として、循環水路３は、第１の具体的な実施例と第２の具体的な実施例の両方を組み合わせた形態であってもよく、即ち、循環水路は、一部がフライス加工で刻まってなる溝、一部が溝と連通する水管である形態であってもよい。
本発明の第４の具体的な実施例として、第１の具体的な実施例、第２の具体的な実施例、又は第３の具体的な実施例に基づいて気孔を追加して設置する。具体的に言えば、冷却板本体には、循環水路からずれた位置に複数の貫通する気孔が設置されている。理解できるように、冷却板本体に配置された気孔は、冷却液を通すとともに底部から頂部に空気を吹き込み、熱を効果的に除去し、冷却板と基板との間の熱交換能力を高めることができる。
そのうち、気孔の気体入力装置は、冷却板本体の下方に設置されたガス分配管であってもよく、ガス分配管に気孔と連通する噴気孔が設置されている。もちろん、気孔の気体入力装置は他の部材、例えば、通気板等であってもよい。
本発明の第５の具体実施例として、冷却板本体１は、一体構造の複数の区画に分割され、それぞれの区画には、１セットの独立した循環水路３が対応して設置されている。なお、本実施例の循環水路の具体的な設置は、第１の具体的な実施例、第２の具体的な実施例、又は第３の具体的な実施例のいずれか１つの形態を採用してもよく、同時に、第４の具体的な実施例の気孔を設置してもよい。
理解できるように、複数の区画は、循環液体の冷却板本体１内での熱交換の時間を短縮することができるため、各部分の循環液体と冷却板との間の大きな温度差を維持することができ、熱交換效率を向上させることができ、それに対応して、各セットの循環水路の流通範囲を短くし、冷却板温度の均一性をさらに向上させる。
以下、冷却板本体を４つに分割してそれぞれに冷却することを例として、本発明冷却板を具体的に説明する。
図１に示すように、本実施例に係る冷却板の冷却板本体の底部は、その２本の中心線を基線として等分割された４つの溝に分割され、隣接する溝が側壁を共有し、溝が矩形である。４つの循環水路３は、それぞれ４つの溝内に対応して配置され、それぞれの溝には底板２が埋め込まれ、説明の便宜上、それぞれ、第１の底板２１、第２の底板２２、第３の底板２３、第４の底板２４として定義し、第１の底板２１、第２の底板２２、第３の底板２３、第４の底板２４はそれぞれ対応する溝と全溶接して成形されている。図２において、符号２５は底板と冷却板本体との溶接位置を示す。
底板２、冷却板本体１の対応する溝の対角線には、循環水路３からずれた位置に、冷却板本体１を貫通する複数の気孔１２が設置され、底板２には、対応する位置にも、通気孔（図示せず）が開設され、４本の前記ガス分配管８は、各溝の対角線（即ち底板２の４５°方向に沿って）にそれぞれ対応して各底板２の外表面に溶接され、各ガス分配管８にはいずれも気孔１２に対応して気孔１２及び通気孔と連通する噴気孔８２が設置され、図６には具体的な気孔１２と噴気孔８２の模式図が示されている。図２において、符号８１はガス分配管と底板との溶接位置を示す。理解できるように、対角線配置を採用することにより、最大の噴気範囲を形成することができ、かつ底板２の中心に位置しているため、気孔１２内から出てくるガスの均一性に有利であり、同時にガス分配管８が底板２に溶接された構造を採用することにより、噴気孔の吸気側の密閉を実現することができる。
同時に、図１又は２に示すように、各ガス分配管８にはそれぞれ吸気管９が接続され、各吸気管９は、冷却板全体の中間位置まで延びてガス分配管８の側面に溶接され、吸気管とガス分配管との間の気密シールを実現した。図２における符号９１は吸気管とガス分配管との溶接点を示す。吸気管の他端には継手が溶接され、当該継手は、ＶＣＲオスナット９３が取り付けられたＶＣＲオス継手９２であることが好ましい。
理解できるように、吸気管９が冷却板本体の中間位置まで延びることにより、吸気管の長さが長くなり、このように、吸気管が気体の真空室導入口と接続する時、ある程度の可撓性をもち、即ち、吸気管の長さが長くなり、このように、吸気管と真空室導入口を突き合せる時、真空室導入口の位置がわずかにずれても、硬質の吸気管を損傷することはない。
そのうち、図２に示すように（右下隅の溝内にのみ示されている）、循環水路３は、溝の表面にフライス加工で刻まってなる。なお、図２の右下隅は循環水路の構造を示すためのものであり、底板の構造は省略されている。
理解できるように、フライス加工で刻まってなる循環水路３は、水管を採用してスパイラル状に設置する時に曲がり損傷しやすいという状況を回避することができる。
図４に示すように、底板２と冷却板本体１との固定を強くするために、冷却板本体１には、循環水路３からずれた位置に複数のボス１１が予め設けられ、底板には、ボス１１に対応して収容孔が設置され、ボス１１は、収容孔内に設置されて底板に溶接して接続され、図４には具体的にその溶接方式が示されている。理解できるように、ボス１１と収容孔との係合は、底板２の溶接補助位置を構成し、底板２の表面全体の溶接点を増加させ、底板２の表面全体の剛性を増加させる。
好ましくは、図５に示すように、循環水路３の断面の底面は櫛状構造３１であり、櫛状構造３１は循環水路３において循環水路３における液体の流れ方向に沿って設置された複数本の帯状突起である。理解できるように、櫛状構造３１は、水が流れる際の液体と冷却板本体１の伝熱面積を効果的に増大させ、熱交換効率を向上させることができる。
以下、本発明の実施例に係る冷却板の具体的な加工過程について説明する。
１． 冷却板の加工：
（ａ）冷却板の底部に４つの溝（底板の埋込・溶接位置）が加工され、水路からずれた位置に複数のボス（底板との溶接補助位置であって、底板の表面全体の溶接点を増加させ、底板の表面全体の剛性を増加させる）が予め設けられている。
（ｂ）４つの溝の表面には循環水路（図２に示す）がそれぞれフライス加工され、そのうち、それぞれの循環水路はいずれも２つの通路が並行している回路であり、取水路と還水路が並行している。このようにすると、還水の高温（４０−６０℃）と取水の低温（１６−２０℃）との間の熱交換に有利であり、板全体の熱均一性への影響が少なくなり、水路の断面が「櫛状構造」（図５に示す）に加工されており、水が流れる際の伝熱面積を効果的に増加させ、熱交換效率を向上させ、４つの独立した循環水路は、冷却板の単位時間内に通過した水の流量を増加させ、冷却板の冷却効率を効果的に向上させることができる。
（ｃ）冷却板の両側面には、水路口に対応する位置に取水、還水孔が加工され、水管継手（７）の溶接位置に対応する。
（ｄ）図２に示すように４５度の角方向に沿って噴気孔が均等に開設され、噴気は冷却板と基板との間の熱交換効率を効果的に向上させることができる。
２． 第１の底板、第２の底板、第３の底板、第４の底板が冷却板の対応する４つの溝内に埋め込まれて、一体に全溶接され、溶接後に漏れ検出が行われて密閉を確保し、冷却板内部の循環水路の密閉が達成される。
３． ４本の吸気管の空気出口がそれぞれ対応するガス分配管にそれぞれ溶接され、４本の吸気管の吸気口にＶＣＲオス継手がそれぞれ溶接される。
４． 吸気管に一体に溶接されたガス分配管が第１の底板、第２の底板、第３の底板、第４の底板にそれぞれ全溶接されて、主吸気管と冷却板における各噴気口との貫通が達成され、噴気パイプ通路が形成される。
５． 各区画の取水管４及び還水管５の管接続用の水管継手６及びフェルール型コネクタ７が溶接される。
本発明の実施例に係る冷却板の複数の並行回路については、冷却板主体の底部において複数の領域に分割してそれぞれ独立した循環水路を加工して、底板を溶接することにより水路を密閉する。本発明の実施例に係る冷却板は、それぞれの水路の取水、還水路が並行し、取水と還水との温度差による板全体の温度の均一性を向上させることができ、水路断面は櫛状構造を採用することにより、水の伝熱面積を増大させ、熱伝達効率を向上させることができ、複数の領域のそれぞれ独立した水循環は、実質的に板全体を通過した水の流量を増加させ、冷却板の熱交換能力を高め、基板に対する冷却の速度を上げる。同時に、冷却板には気孔が配置され、冷却液を通すとともに底部から頂部に空気を吹き込み、熱を効果的に除去し、冷却板と基板との間の熱交換能力を高める。
同時に、本実施例に係る冷却板は、冷却板に温度を測定するための熱電対を追加してもよく、これにより、冷却板の均一性を検出することができ、冷却板に取り付けられた熱電対に加えて、冷却板の周辺で給水し、流量を制御可能な循環水ポンプを追加してもよく、これにより、冷却板の表面における冷却温度の自動温度制御機能を達成する。同時に、底板密閉を採用せずに、溝内に水管を設置して取水、還水が並行するように形成する形態を採用することも、本発明の実現可能な技術案である。
以上、具体的に説明した実施例では、その吸気方式は実施例に示した４本のガス分配管が１本の吸気管にそれぞれ接続されることに限定されず、４本のガス分配管を同一の主吸気管に接続、即ち、１つの主吸気管が複数のガス分配管に連通して吸気を達成することも可能である。同時に、ガス分配管の設置は、以上に示した、対角線に設置される形態に限定されず、中心位置に位置する１本の主吸気管を直接に配置して、複数本のガス分配管を異なる位置から主吸気管の両側に接続する形態であってもよく、例えば、気孔は、循環水路からずれた位置にほぼ「王」字状に配列され、それに対応して、複数本のガス分配管は、主吸気管の両側に接続してほぼ「王」字状に形成される。
以上のように、本発明の実施例に係る冷却板は、冷却効果を高め、冷却板による基板の冷却効率を改善し、冷却時間が装置全体のプロセスサイクル時間に与える影響を低減し、かつ本実施例に係る冷却板は、全体の温度の均一性が良好で、かつ溶接された一体式構造を採用しており、後のメンテナンスがしやすい。
最後に説明するのは、上記実施例は、本発明の技術案を限定するためのものではなく、説明するためのものに過ぎず、前述の実施例を参照して本発明を詳細に説明したが、当業者であれば、前述の各実施例に記載された技術案を修正し、又はその一部の技術的特徴を等価的に置き換えることができ、これらの修正又は置き換えが、対応する技術案の本質を本発明の各実施例の技術案の精神及び範囲から逸脱させるものではないと理解できるはずである。
１ 冷却板本体
１１ ボス
１２ 気孔
２ 底板
２１ 第１の底板
２２ 第２の底板
２３ 第３の底板
２４ 第４の底板
２５ 底板と冷却板本体との溶接位置
３ 循環水路
３１ 櫛状構造
４ 取水管
５ 還水管
６ 水管継手
７ フェルール型コネクタ
８ ガス分配管
８１ ガス分配管と底板との溶接位置
８２ 噴気孔
９ 吸気管
９１ 吸気管とガス分配管との溶接点
９２ ＶＣＲオス継手
９３ ＶＣＲオスナット。

Claims (11)

  1. 冷却板本体を備え、
    前記冷却板本体内には循環水路が設置され、
    前記循環水路は取水通路と還水通路とが並行している水路であることを特徴とする、冷却板。
  2. 前記冷却板本体は、一体構造の複数の区画に分割され、それぞれの前記区画には、１セットの独立した前記循環水路が対応して設置されていることを特徴とする、請求項１に記載の冷却板。
  3. 前記冷却板本体の各前記区画は、隣接する前記区画が側壁を共有する溝であり、
    それぞれの前記循環水路は対応する前記溝内に設置されていることを特徴とする、請求項２に記載の冷却板。
  4. 前記循環水路は、前記溝の表面にフライス加工で刻まれてなる取水通路及び還水通路が並行する水槽、及び／又は、取水通路及び還水通路が並行する水管を備えることを特徴とする、請求項３に記載の冷却板。
  5. 前記冷却板本体には底板が更に設置され、
    前記冷却板本体は、その２本の中心線を基線として４つの矩形溝に分割され、
    それぞれの前記溝には、前記溝と密閉して接続される底板が埋め込まれていることを特徴とする、請求項４に記載の冷却板。
  6. 前記冷却板には、前記循環水路からずれた位置に複数のボスが設置され、
    前記底板には、前記ボスに対応して収容孔が設置され、
    前記ボスが前記収容孔内に設置されて前記底板に接続されていることを特徴とする、請求項５に記載の冷却板。
  7. 前記底板にはガス分配管が設置され、
    前記冷却板本体には、前記循環水路からずれた位置に、貫通する気孔が更に設けられ、
    前記底板には、前記気孔と対応する通気孔が設置され、
    前記ガス分配管には、前記気孔及び前記通気孔と連通する噴気孔が設置されていることを特徴とする、請求項６に記載の冷却板。
  8. 各前記底板の対角線には、前記ガス分配管がそれぞれ設置され、
    それぞれの前記ガス分配管には、吸気管が対応して設置されていることを特徴とする、請求項７に記載の冷却板。
  9. 前記底板には、１つの主吸気管と、前記主吸気管と連通する複数の前記ガス分配管とが設置されていることを特徴とする、請求項８に記載の冷却板。
  10. 前記循環水路には、水流の流れ方向に沿って帯状突起が設けられていることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載の冷却板。
  11. 前記冷却板本体には、冷却板の温度の均一性を検出する熱電対及び／又は流量が制御可能な循環水ポンプが設けられていることを特徴とする、請求項１に記載の冷却板。
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