JP3061067U - 熱交換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体製造装置や液晶製造装置ユニットの冷
却に際して消費エネルギーを低く抑えることが可能であ
るとともに装置全体を小型化することが可能であり、更
に、工場等の冷却設備の負担を少なくすることが可能な
熱交換装置を提供すること。 【解決手段】 熱媒体を蓄えるためのブラインタンク
と、該ブラインタンク内の熱媒体を被冷却物に循環供給
するためのブライン流路及び循環ポンプと、前記被冷却
物を冷却した後の前記熱媒体を設定温度以下に冷却する
ための冷却装置ユニットと、該冷却装置ユニットにより
設定温度より低い温度に冷却された熱媒体を加熱するこ
とにより熱媒体を設定温度まで上昇させるための加熱手
段と、前記冷却装置ユニットから排出される高温の水を
前記加熱手段に供給するための加熱媒体供給手段と、該
加熱媒体供給手段を制御するための制御手段とを備えた
ことを特徴とする。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

本考案は、一定の温度の熱媒体を一定の圧力で循環供給することにより被冷却 対象物を冷却する熱交換装置に係り、より詳しくは、半導体製造装置ユニット、 液晶製造装置ユニット等を冷却する場合のように、熱媒体の微細な温度調節を必 要とする冷却の場合に用いられる熱交換装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】

半導体や液晶の製造においては、不良品の発生を防止するために、これらの製 造装置のユニットを加熱あるいは冷却することによって、その温度を一定に保つ 必要がある。そして、従来から、この半導体製造装置や液晶製造装置のユニット の冷却あるいは加熱は、熱媒体（以下「ブライン」という。）を一定の温度と圧 力で循環供給することによって行われていた。

【０００３】 ここで、図２は、半導体製造装置等を冷却するために従来から行われている低 温熱交換装置を示す図であり、図において３１は、冷却対象となる半導体製造装 置等のユニットである。

【０００４】 また、図において３２はブラインタンクであり、このブラインタンク３２内に は純水、エチレングリコール、フッ素混合液体等のブライン３３が蓄えられると ともに、このブライン３３は、循環用ポンプ３５によって、矢印方向に向かって 循環流路３４内を循環する。

【０００５】 更に、図において３６は冷却装置ユニットであり、前記半導体製造装置ユニッ ト３１を冷却することにより温度が上昇した前記ブライン３３は、この冷却装置 ユニット３６によって冷却された後に、前記ブラインタンク３２内に戻される。

【０００６】 また、冷却装置ユニット３６内には、フロンガス等の冷媒を用いて前記ブライ ン３２を冷却するための第一の冷却装置３６０１と、前記フロンガス等の冷媒を 冷却するための第二の冷却装置３６０２が備えられている。そして、前記第二の 冷却装置３６０２内においては、工場等の冷却設備等から供給される冷却水を用 いて前記フロンガス等の冷媒を冷却することとしている。

【０００７】 ところで、半導体製造装置ユニットや液晶製造装置ユニット等を冷却する場合 には微細な温度調節が必要であり、その結果、これらを冷却するためのブライン ３３の微細な温度制御が必要となる。そのために、従来から用いられている低温 熱交換装置では、前記冷却装置ユニット３６内において、一度ブライン３３の温 度を設定温度よりも低い温度に冷却し、その後に、ヒーター等によってこの設定 温度よりも低い温度まで冷却されたブライン３３を加熱して設定温度に戻すとい う作業が行われていた。

【０００８】 即ち、図において３７はヒーターであり、このヒーター３７は、冷却装置ユニ ット３６によって一旦設定温度よりも低い温度にされてブラインタンク３２内に 戻されたブライン３３を加熱することにより、ブラインタンク３２内のブライン ３３の温度を設定温度に調節するために用いられていた。

【０００９】 そして、このように構成される従来の低温熱交換装置の作用を説明すると、ま ず、温度調節計３８によって、所望するブライン３３の温度が設定される。

【００１０】 そして、その後に、循環ポンプ３５が作動して、ブラインタンク３２内のブラ イン３３が半導体製造装置ユニット等の被冷却物に供給され、熱交換によって被 冷却物３１が冷却される。

【００１１】 そうすると、ブライン３３は、被冷却物の熱を吸収して設定温度よりも高い温 度になるため、冷却装置ユニット３６において、フロンガス等の冷媒を用いるこ とにより、ブライン３３の温度を設定温度よりも低い温度に冷却して、ブライン タンク３２に戻すとともに、前記フロンガスは、工場等の冷却設備等から供給さ れる冷却水によって冷却される。

【００１２】 そして次に、ブラインタンク３２内において、ヒーター３７によってブライン ３３を加熱し、ブラインタンク３２内のブライン３３の温度を設定温度まで上げ 、設定温度まで上げたブライン３３を再び被冷却物に供給する。なお、図におい て３９は温度センサーであり、この温度センサー３９により被冷却物３１に供給 されるブライン３３の温度を常に監視するとともに、この温度センサー３９によ り監視しているブライン３３の温度に基づいて、温度調節計３８がヒーター３７ を制御し、ブラインタンク３２内のブライン３３の温度を設定温度に調節してい る。

【００１３】

【考案が解決しようとする課題】

このように、従来の低温熱交換装置においては、ブラインの微細な温度制御を 行う方法として、冷却装置ユニットによってブラインの温度を一旦設定温度より も低い温度まで冷却し、その後に、この設定温度よりも低い温度に冷却されたブ ラインを、ブラインタンク内においてヒーターを用いて加熱し、それによって設 定温度に戻す方法を採用していた。そのために、ヒーターを作動させるための電 力を必要とし、その結果、半導体製造装置や液晶製造装置のユニットの冷却に際 して必要とするエネルギーが高くならざるを得ないという問題があった。

【００１４】 また、ヒーターを用いているために、このヒーターの作動を正確にするための 各種の手段を備える必要があり、そのため、装置全体が大きくならざるを得ない という問題も存在した。

【００１５】 更に、前述したように、従来から使用されている熱交換装置では、ブラインの 冷却のために使用するフロンガス等の冷媒を冷却するために、工場等の冷却設備 等から供給される冷却水を用いており、工場等の冷却設備等においては、フロン ガス等の冷媒の熱を吸収して高温になった水を再び冷却して前記冷却装置ユニッ トに供給していた。そのために、従来の熱交換装置では工場等の冷却設備等の負 担が大きくなっていた。

【００１６】 そこで、本考案は、半導体製造装置や液晶製造装置ユニットの冷却に際して消 費エネルギーを低く抑えることが可能であるとともに装置全体を小型化すること が可能であり、更に、工場等の冷却設備の負担を少なくすることが可能な熱交換 装置を提供することを課題としている。

【００１７】

【課題を解決するための手段】

本考案の熱交換装置は、予め設定した温度の熱媒体を循環供給することにより 被冷却物を冷却するための熱交換装置であって、前記熱媒体を蓄えるためのブラ インタンクと、該ブラインタンク内の熱媒体を前記被冷却物に循環供給するため のブライン流路及び循環ポンプと、前記被冷却物を冷却した後の前記熱媒体を設 定温度以下に冷却するための冷却装置ユニットと、該冷却装置ユニットにより設 定温度より低い温度に冷却された熱媒体を加熱することにより熱媒体を設定温度 まで上昇させるための加熱手段と、前記冷却装置ユニットから排出される高温の 水を前記加熱手段に供給するための加熱媒体供給手段と、該加熱媒体供給手段を 制御するための制御手段とを備えたことを特徴とする。

【００１８】 本考案の熱交換装置では、冷却装置ユニットから排出されて工場等の冷却設備 等に戻される高温の水を用いて、設定温度よりも低い温度に冷却された熱媒体を 加熱し、これにより熱媒体の温度を設定温度まで上昇させる構造としている。そ のために、設定温度よりも低い温度まで冷却した熱媒体を設定温度まで上昇させ るためのヒーターが不要となり、半導体製造装置ユニットや液晶製造装置ユニッ ト等を冷却する場合のように微細な温度調節を必要とする場合であっても、ヒー ターを作動させるための電力を不要とし、省エネルギーを達成することが可能と なった。また、ヒーターが不要となったために、ヒーターを制御するための各種 の手段をも不要となり、その結果、装置全体を小型化することが可能となった。

【００１９】 更に、本考案の熱交換装置では、前述したように、冷却装置ユニットから排出 されて工場等の冷却設備等に戻される高温の水を利用することにより、設定温度 よりも低い温度に冷却された熱媒体を加熱して熱媒体の温度を設定温度まで上昇 させる構造としているため、冷却設備等に戻される水の温度を低くすることがで き、その結果、冷却設備等の負担を少なくすることが可能となった。

【００２０】

【実施例】

本考案の熱交換装置の実施例について図面を参照して説明すると、図１は、本 実施例の熱交換装置のブロック図であり、図において１は、熱媒体であるブライ ン２を蓄えておくためのブラインタンクである。そして、図において３はブライ ン流路であり、４はブライン流路３内で矢印方向へブライン２を循環させるため の循環ポンプである。

【００２１】 また、図において５は半導体製造装置ユニット、液晶製造装置ユニット等の被 冷却対象物であり、この被冷却対象物５は、ブライン２によって所望する温度ま で冷却され、一定の温度を維持することができる。

【００２２】 更に、図において６は冷却装置ユニットであり、この冷却装置ユニット６にお いて、被冷却対象物５を冷却した後のブライン２が、予め定めた設定温度よりも 低い温度に冷却される。

【００２３】 ここで、図において６０１は、ブライン２を冷却するための第一の冷却装置で あり、この第一の冷却装置６０１においては、フロンガス等の冷媒を用いること により、前記ブライン２を冷却している。

【００２４】 また、図において６０２は、前記フロンガス等の冷媒を冷却するための第二の 冷却装置であり、この第二の冷却装置６０２においては、工場等の冷却設備等か ら供給される冷却水を用いることにより、前記フロンガス等の冷媒を冷却してい る。

【００２５】 そして、図において７は、前記ブライン２の温度を上昇させるための加熱ユニ ットであり、前記冷却装置ユニット６により設定温度よりも低い温度に冷却され たブライン２は、この加熱ユニット７内において設定温度まで上昇され、その後 に前記ブラインタンク１に戻される。

【００２６】 ここで、図において８は比例制御三方弁であり、この比例制御三方弁８は、前 記第二の冷却装置６０２においてフロンガス等の冷媒を冷却した後の高温の水の 一部を、前記加熱ユニット７に供給しており、これにより、設定温度よりも低い 温度に冷却されたブライン２が設定温度まで加熱される。そして、前記比例制御 三方弁８の作動は、温度センサー１０によって監視している前記ブラインタンク １と被冷却対象物５間の温度に基づいて、温度調節計９が制御している。

【００２７】 なお、前記比例制御三方弁８においては、工場等の冷却設備等に戻される高温 の水と加熱ユニット７に供給される高温の水の流量を０：１００〜１００：０に 制御することが可能である。

【００２８】 このように構成される本実施例の熱交換装置では、まず、温度調節計９におい て被冷却媒体５に供給されるブライン２の温度が設定されるとともに温度センサ ー１０によって被冷却対象物５に循環供給されるブライン２の温度が監視される 。

【００２９】 次に、循環ポンプ４によって、設定温度にされたブライン２が半導体製造装置 ユニット等の被冷却対象物５に供給され、熱交換によって被冷却対象物５が冷却 される。

【００３０】 その後に、被冷却対象物５の熱を吸収したブライン２は、冷却装置ユニット６ において、フロンガス等の冷媒によって設定温度よりも低い温度に冷却されて、 加熱ユニット７に流される。

【００３１】 一方、ブライン２を冷却するために用いたフロンガス等の冷媒を冷却して冷却 装置ユニット６より排出された高温の水は、比例制御三方弁８によってその一部 が前記加熱ユニット７に供給される。そして、冷却装置ユニット６によって設定 温度よりも低い温度に冷却されたブライン２は、加熱ユニット７内において、比 例制御三方弁８によって供給された高温の水によって加熱され、設定温度に調節 され、その後にブラインタンク１内に戻される。

【００３２】 一方、加熱ユニット７内においてブライン２を加熱して水温が下がった高温の 水は、前記加熱ユニット７に供給されなかった高温の水とともに、工場等の冷却 設備等に戻され、そこで冷却された後に再び、フロンガスを冷却するために前記 第一の冷却装置６０２に循環供給される。

【００３３】 ここでより具体的な例を挙げて説明すると、例えば設定温度が２０度であった 場合には、被冷却対象物５を冷却した後のブライン２は２３度程度まで温度が上 昇している。そして、第一の冷却装置６０１によって１８度程度まで冷却される 。一方、第二の冷却装置６０１に供給される冷却水は２０度程度であり、この２ ０度程度の冷却水はフロンガス等の冷媒を冷却することにより３５度程度まで水 温が上昇している。そして、この３５度程度になった高温の水は、温度調節計９ によって作動が制御される比例制御三方弁８によって加熱ユニット７に供給され 、この加熱ユニット７内において前記１８度程度まで冷却されたブライン２を設 定温度まで加熱した後に、２５度程度まで水温が下がった後に、３５度程度の高 温の冷却水と混合され冷却設備等に戻される。

【００３４】 このように、本実施例の熱交換装置を用いることにより、半導体製造装置ユニ ット等を冷却する場合のように、ブラインの微細な温度調節を必要とする冷却の 場合であっても、ヒーターを用いることなく被冷却対象物を正確に冷却すること が可能となる。

【００３５】 また、本実施例の熱交換装置では、冷却設備等に戻る高温の水を用いてブライ ンを加熱しており、そのため、冷却設備等に戻る高温の水の温度を下げることが 可能であり、冷却設備等の負担を少なくすることができる。

【００３６】 更に、本実施例では、温度調節計９によって作動が制御される比例制御三方弁 ８を用いることにより、加熱ユニット７に供給される高温の水の流量と加熱ユニ ット７に供給されない高温の水の流量を調節しているために、正確に、設定温度 にされたブライン２を被冷却対象物５に供給することが可能となる。

【００３７】 なお、前記ブライン２としては、純水、エチレングリコール、フッ素混合液体 等、温度条件等に合わせた選択をすることによってその種類を決定すると良い。

【００３８】

【考案の効果】

本考案の熱交換装置は以上説明したような形態で実施され、以下に記載するよ うな効果を奏する。

【００３９】 本考案の熱交換装置は、熱媒体であるブラインを蓄えるためのブラインタンク と、前記ブラインタンク内のブラインを前記被冷却物に循環供給するためのブラ イン流路及び循環ポンプと、前記被冷却物を冷却した後の前記ブラインを設定温 度以下に冷却するための冷却装置ユニットと、該冷却装置ユニットにより設定温 度より低い温度に冷却されたブラインを加熱することによりブラインを設定温度 まで上昇させるための加熱ユニットと、前記冷却装置ユニットにおいて前記ブラ インを冷却した後の冷却媒体を前記加熱手段に供給するための比例制御三方弁と 、該比例制御三方弁を制御するための温度調節計とを備えたことを特徴とする。

【００４０】 このように、本考案の熱交換装置では、冷却装置ユニット内においてフロンガ ス等の冷媒を冷却して高温になった水を用いて、設定温度よりも低い温度に冷却 されたブラインを加熱し、これによりブラインの温度を設定温度まで上昇させる 構造としている。そのために、設定温度よりも低い温度まで冷却したブラインを 設定温度まで上昇させるためのヒーターが不要となり、その結果、半導体製造装 置や液晶製造装置のユニットを冷却する場合のように微細な温度調節を必要とす る場合であっても、ヒーターを作動させるための電力を不要とし、省エネルギー を達成することが可能となった。

【００４１】 また、ヒーターが不要となったために、これを制御するための各種手段をも不 要となり、装置全体を小型化することが可能となった。

【００４２】 更に、本来はそのすべてが工場等の冷却設備等に戻される高温の水を再利用し て、これをブラインの加熱媒体としているために、冷却設備等に戻る水の温度を 低くすることができ、その結果、冷却設備等の負担を少なくすることが可能とな った。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の熱交換装置の実施例を示すブロック図
である。

【図２】従来の熱交換装置のブロック図である。

【符号の説明】

１ ブラインタンク ２ ブライン ３ ブライン流路 ４ 循環ポンプ ５ 被冷却対象物 ６ 冷却装置ユニット ７ 加熱ユニット ８ 比例制御三方弁 ９ 温度調節計 １０ 温度センサー

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】予め設定した温度の熱媒体（２）を循環供
   給することにより被冷却物（５）を冷却するための熱交
   換装置であって、前記熱媒体（２）を蓄えるためのブラ
   インタンク（１）と、該ブラインタンク（１）内の熱媒
   体（２）を前記被冷却物（５）に循環供給するためのブ
   ライン流路（３）及び循環ポンプ（４）と、前記被冷却
   物（５）を冷却した後の前記熱媒体（２）を設定温度以
   下に冷却するための冷却装置ユニット（６）と、該冷却
   装置ユニット（６）により設定温度より低い温度に冷却
   された熱媒体（２）を加熱することにより熱媒体（２）
   を設定温度まで上昇させるための加熱手段（７）と、前
   記冷却装置ユニット（６）から排出される高温の水を前
   記加熱手段（７）に供給するための加熱媒体供給手段
   （８）と、該加熱媒体供給手段（８）を制御するための
   制御手段（９）とを備えたことを特徴とする熱交換装
   置。
2. 【請求項２】前記加熱媒体供給手段（８）が比例制御三
   方弁であることを特徴とする請求項１に記載の熱交換装
   置。