JP5035719B2 - 薬液用熱交換器及びそれを用いた薬液用温度調節装置 - Google Patents
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Description
本発明は、半導体関連製造装置等において、サーモモジュールを密着固定した伝熱板に半導体処理液等の腐蝕性の薬液を接触させて、該薬液の冷却または加熱を行う薬液用熱交換器と、該熱交換器を用いた薬液用温度調節装置に関するものである。
半導体関連製造装置等において、熱交換器の流路を流れる半導体処理液等の腐蝕性薬液を、サーモモジュールを密着固定した伝熱板に接触させることにより温度制御する薬液用温度調節装置において、上記熱交換器を耐薬品性に優れたフッ素樹脂で構成したものとしては、例えば、特許文献１に開示されているようなものが知られている。
而して、この特許文献１における薬液用温度調節装置では、フッ素樹脂からなる熱交換器本体１の表裏両面に形成した薬液の流路１０の周囲と伝熱板２ａ，２ｂとの間をシールするシール部９を、断面コ字状に形成したフッ素樹脂２１と、該フッ素樹脂２１内に包持された断面矩形状のエラストマー２０とからなるものとして、それらを上記本体１の表裏両面における上記流路１０の周囲に形成した環状の溝内に嵌入することにより構成しているので、当該シール部９を構成する上記フッ素樹脂２１と上記伝熱板２ａ，２ｂとの間、並びに該フッ素樹脂２１と上記本体１における環状の溝の溝底との間の２箇所をシールする必要があり、そのため、上記フッ素樹脂２１の伝熱板２ａ，２ｂ側、及びそれに背向する上記環状の溝の溝底側に複数の同心円状の突起２２をそれぞれ形成するなどの手段を講じて、上記２箇所を同時にシールしないと薬液が漏れ出るという構造上の危険性があり、その結果、上記シール部９の構造が複雑化して、当該熱交換器の製造コストが高くなるばかりでなく、該熱交換器を用いた薬液用温度調節装置が高価になってしまうという問題点がある。
しかも、上記熱交換器本体１のシール部９を、上記環状の溝内に別途フッ素樹脂２１を嵌入することにより構成した場合、該本体１及びシール部９のフッ素樹脂２１が、上記流路１０内を流れる薬液の冷却または加熱の繰り返しに伴う上記フッ素樹脂の熱変形によって僅かながら塑性変形して、該フッ素樹脂２１が上記環状の溝内をずれ動くことにより、該フッ素樹脂２１に形成した上記突起２２が摩耗してしまうことも考えられ、その結果、該シール部９におけるシール性を確保することができない虞がある。
特開平１１−６７７１７号公報
如上に鑑みて、本発明の技術的課題は、熱交換器本体における伝熱板の被着面の周囲のシール部の構成を簡易化しながらシール性の改善を図り、しかもシール箇所も減じることにより、当該熱交換器の製造コストを低廉化するとともに、該熱交換器を用いた薬液用温度調節装置を安価に提供可能にすることにある。
また、本発明の他の技術的課題は、上記熱交換器の流路を流れる上記薬液の冷却又は加熱に伴って、該熱交換器本体のシール部が塑性変形するのを可及的に抑止することにより、該シール部のシール性を高めた薬液用熱交換器を提供することにある。
また、本発明の他の技術的課題は、上記熱交換器の流路を流れる上記薬液の冷却又は加熱に伴って、該熱交換器本体のシール部が塑性変形するのを可及的に抑止することにより、該シール部のシール性を高めた薬液用熱交換器を提供することにある。
上記技術的課題を解決するための本発明に係る薬液用熱交換器は、サーモモジュールを密着固定した伝熱板に接触させて薬液の冷却または加熱を行う温度調節装置の熱交換器であって、上記熱交換器を、耐薬品性樹脂からなる板状の本体の表裏両面における上記伝熱板の被着面に、薬液が流れる流路を形成するとともに、該被着面における該流路の周囲に、上記伝熱板との間のシールのための少なくとも１条の山形のリップシール部を上記本体に一体的に形成し、表面が耐薬品性をもつ上記伝熱板を該リップシール部に圧接した状態で上記本体に固定することにより構成し、上記熱交換器における本体の流路を囲繞するリップシール部の形成部分の外周側面に、該リップシール部の背後に達する凹溝を形成するとともに、該凹溝内に、上記リップシール部に与圧力を付与するための耐熱、耐薬品性のゴム弾性材からなるシール補助部材を嵌着したことを特徴とするものである。
また、上記課題を解決するための本発明に係る薬液用温度調節装置は、サーモモジュールを密着固定した伝熱板に熱交換器の流路を流れる薬液を接触させて該薬液の冷却または加熱を行うもので、上記熱交換器を、耐薬品性樹脂からなる板状の本体の表裏両面における上記伝熱板の被着面に、薬液が流れる流路を形成するとともに、該被着面における該流路の周囲に、上記伝熱板との間のシールのための少なくとも１条の山形のリップシール部を上記本体に一体的に形成し、表面が耐薬品性をもつ上記伝熱板を該リップシール部に圧接した状態で上記本体に固定することにより構成し、上記熱交換器における本体の流路を囲繞するリップシール部の形成部分の外周側面に、該リップシール部の背後に達する凹溝を形成するとともに、該凹溝内に、上記リップシール部に与圧力を付与するための耐熱、耐薬品性のゴム弾性材からなるシール補助部材を嵌着し、上記熱交換器における両伝熱板の外側面にサーモモジュールを密着させるとともに、さらに上記サーモモジュールの外側面に放熱板を密着させ、熱交換器とサーモモジュールと放熱板とを固定手段により相互に固定したことを特徴としている。
以上に詳述したように、本発明に係る薬液用熱交換器及びそれを用いた薬液用温度調節装置によれば、該薬液用熱交換器の本体における伝熱板の被着面の周囲のシール部の構成を簡易化しながらシール性の改善を図り、しかもシール箇所も減じているので、当該熱交換器の製造コストを低廉化することができ、延いては、該熱交換器を用いた薬液用温度調節装置を安価に提供することができる。
また、上記熱交換器における本体の流路を囲繞するリップシール部の形成部分の外周側面に、該リップシール部の背後に達する凹溝を形成するとともに、該凹溝内に耐熱性のゴム弾性材からなるシール補助部材を嵌着した構成とすることにより、上記熱交換器の流路を流れる上記薬液の冷却又は加熱に伴って、該熱交換器本体のシール部が塑性変形するのを可及的に抑止することができるので、該シール部のシール性をより一層高めることができる。
また、上記熱交換器における本体の流路を囲繞するリップシール部の形成部分の外周側面に、該リップシール部の背後に達する凹溝を形成するとともに、該凹溝内に耐熱性のゴム弾性材からなるシール補助部材を嵌着した構成とすることにより、上記熱交換器の流路を流れる上記薬液の冷却又は加熱に伴って、該熱交換器本体のシール部が塑性変形するのを可及的に抑止することができるので、該シール部のシール性をより一層高めることができる。
以下に、本発明に係る薬液用熱交換器と、該熱交換器を用いた薬液用温度調節装置を実施するための最良の形態を図面に基いて詳細に説明するに、図１は本発明の実施例に係る薬液用熱交換器を用いた薬液用温度調節装置の具体的構成を示し、図２は該薬液用熱交換器の具体的構成を示している。
この薬液用温度調節装置２は、半導体関連製造装置等において、半導体処理液等の腐蝕性の薬液の温度制御のために用いられるもので、概略的には、図１に示すように、耐薬品性樹脂（フッ素樹脂）からなる板状の熱交換器本体６と、該本体６の表裏両面にそれぞれ対向状態に被着された伝熱板８とを有する薬液用熱交換器４を備え、該熱交換器４における上記伝熱板８の外側面に、それらの伝熱板８を介して上記薬液を冷却または加熱するためのサーモモジュール１０をそれぞれ密着固定し、さらにそれらの両外側面に放熱板１４を密着固定することにより構成されている。該サーモモジュール１０の外側面に密着固定した放熱板１４は、例えば、上記薬液を冷却する場合に、冷却パイプ１２を通じて冷却水を導入することによって該サーモモジュール１０の放熱を促進するものである。なお、上記薬液用熱交換器４に対するサーモモジュール１０及び放熱板１４の固定手段としては、該熱交換器４を構成する上記伝熱板８と上記放熱板１４との間に上記サーモモジュール１０を介装した状態でそれらの全体をネジで共締めし、あるいはタイロッド等で緊結することにより、それらを相互に密着固定する構成とすることができる。
上記薬液用熱交換器４は、具体的には、図２に示すように、耐薬品性に優れたフッ素樹脂からなる板状の本体６の表裏両面に、それぞれ該本体６と同じフッ素樹脂からなる薄いシート部材１６を介して上記伝熱板８を対向状態に被着するとともに、それらの周囲を複数のネジ１８で緊結することにより構成される。上記シート部材１６は、伝熱板８自体の表面が耐薬品性を有する場合には、省略することができる。
上記伝熱板８としては、例えば、グラファイト基板、炭化珪素基板、ガラス状カーボン基板、またはグラファイト基板の薬液接触面側にアモルファスカーボン層若しくは炭化珪素層を設けたものなどを適用することができ、この場合、上記シート部材１６を該伝熱板８における薬液接触面側に熱溶着することにより、該伝熱板８の上記薬液に対する耐薬品性を高めることができるので、当該伝熱板８自体が腐蝕することによって、上記熱交換器本体６の流路６ａ，６ｂを流れる薬液に重金属イオン等の有害不純物が溶出するのを防止することができる。
上記伝熱板８としては、例えば、グラファイト基板、炭化珪素基板、ガラス状カーボン基板、またはグラファイト基板の薬液接触面側にアモルファスカーボン層若しくは炭化珪素層を設けたものなどを適用することができ、この場合、上記シート部材１６を該伝熱板８における薬液接触面側に熱溶着することにより、該伝熱板８の上記薬液に対する耐薬品性を高めることができるので、当該伝熱板８自体が腐蝕することによって、上記熱交換器本体６の流路６ａ，６ｂを流れる薬液に重金属イオン等の有害不純物が溶出するのを防止することができる。
上記熱交換器４の本体６は、耐薬品性に優れたフッ素樹脂、具体的には、四フッ化−パーフルオロアルキルビニルエーテル樹脂（ＰＦＡ）、あるいは四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）で形成したもので、図２〜図４に示すように、その外周側面の一面に上記薬液の導入側及び導出側のチューブ２０Ａ，２０Ｂがそれぞれ液密に接続されており、該本体６の表裏両面には、中央の仕切壁７ａ，７ｂによりそれらのチューブ２０Ａ，２０Ｂの接続部分を相互に連通させる略コ字状の浅い溝からなる流路６ａ，６ｂがそれぞれ形成されている。また、該本体６における上記チューブ２０Ａの接続部分には、該チューブ２０Ａから導入される薬液を上記流路６ａ，６ｂに分流する分流室６ｃが形成され、一方、該本体６における上記チューブ２０Ｂの接続部分には、上記各流路６ａ，６ｂを流れる薬液を合流させて該チューブ２０Ｂから導出させる合流室６ｄが形成されている。
上記熱交換器本体６の表裏両面における上記伝熱板８の被着面に形成した上記流路６ａ，６ｂの周囲には、該伝熱板８との間のシール性を確保するためのシール部２２が形成されている。このシール部２２は、該伝熱板８の被着面における上記流路６ａ，６ｂの周囲に、該伝熱板８との間をシールするための山形に形成された１条の環状のリップシール部６ｅを、該熱交換器本体６に一体的に形成するとともに、該リップシール部６ｅの形成部分の外周側面に、該リップシール部６ｅの背後に達する凹溝６ｆを形成して、該凹溝６ｆ内に耐熱性のゴム弾性材からなるシール補助部材２４を嵌着することにより構成したものである。なお、上記リップシール部６ｅは、上述した１条のものに限定されず、必要に応じて複数条のリップシール部を設けることができる。
而して、上記伝熱板８を上記熱交換器本体６のリップシール部６ｅに圧接した状態で上記本体６に固定することにより、該本体６の被着面と上記伝熱板８との間のシール性を確保することができるばかりでなく、上記リップシール部６ｅの背後に達する凹溝６ｆ内にゴム弾性体からなる上記シール補助部材２４を嵌着しているので、上記本体６の流路６ａ，６ｂを流れる薬液の冷却または加熱の繰り返しに伴って、該本体６が僅かながらでも熱変形したとしても、該シール補助部材２４によって上記リップシール部６ｅの熱変形を最小限に抑制することができるので、該リップシール部６ｅの塑性変形が可及的に抑止され、延いては、当該シール部２２のシール性を確実に確保することができる。
上記構成を有する薬液用熱交換器４、並びに該熱交換器４を用いた薬液用温度調節装置２は、該熱交換器４の本体６の表裏両面において、上記伝熱板８の被着面に形成した上記流路６ａ、６ｂの周囲に山形のリップシール部６ｅを一体的に形成することにより、該本体６における伝熱板８の被着面の周囲のシール部２２の構成を簡易化しながらシール性の改善を図り、しかもシール箇所も減じているので、当該熱交換器４の製造コストを低廉化することができ、延いては、該熱交換器４を用いた薬液用温度調節装置２を安価に提供することができる。
また、上記熱交換器４における本体６の流路６ａ，６ｂを囲繞するリップシール部６ｅの形成部分の外周側面に、該リップシール部６ｅの背後に達する凹溝６ｆを形成するとともに、該凹溝６ｆ内に耐熱性のゴム弾性材からなるシール補助部材２４を嵌着した構成とすることにより、上記熱交換器本体６の流路６ａ，６ｂを流れる上記薬液の冷却又は加熱に伴う該本体６の熱変形に伴って、該本体６のシール部２２を構成するリップシール部６ｅが塑性変形するのを可及的に抑止することができるので、該シール部２２のシール性を確実に確保することができる。
２ 薬液用温度調節装置
４ 薬液用熱交換器
６ 熱交換器本体
６ａ，６ｂ 流路
６ｅ リップシール部
６ｆ 凹溝
８ 伝熱板
１０ サーモモジュール
２４ シール補助部材
４ 薬液用熱交換器
６ 熱交換器本体
６ａ，６ｂ 流路
６ｅ リップシール部
６ｆ 凹溝
８ 伝熱板
１０ サーモモジュール
２４ シール補助部材
Claims (2)
- サーモモジュールを密着固定した伝熱板に接触させて薬液の冷却または加熱を行う温度調節装置の熱交換器であって、
上記熱交換器を、耐薬品性樹脂からなる板状の本体の表裏両面における上記伝熱板の被着面に、薬液が流れる流路を形成するとともに、該被着面における該流路の周囲に、上記伝熱板との間のシールのための少なくとも１条の山形のリップシール部を上記本体に一体的に形成し、表面が耐薬品性をもつ上記伝熱板を該リップシール部に圧接した状態で上記本体に固定することにより構成し、
上記熱交換器における本体の流路を囲繞するリップシール部の形成部分の外周側面に、該リップシール部の背後に達する凹溝を形成するとともに、該凹溝内に、上記リップシール部に与圧力を付与するための耐熱、耐薬品性のゴム弾性材からなるシール補助部材を嵌着した、
ことを特徴とする薬液用熱交換器。 - サーモモジュールを密着固定した伝熱板に熱交換器の流路を流れる薬液を接触させて該薬液の冷却または加熱を行う温度調節装置であって、
上記熱交換器を、耐薬品性樹脂からなる板状の本体の表裏両面における上記伝熱板の被着面に、薬液が流れる流路を形成するとともに、該被着面における該流路の周囲に、上記伝熱板との間のシールのための少なくとも１条の山形のリップシール部を上記本体に一体的に形成し、表面が耐薬品性をもつ上記伝熱板を該リップシール部に圧接した状態で上記本体に固定することにより構成し、
上記熱交換器における本体の流路を囲繞するリップシール部の形成部分の外周側面に、該リップシール部の背後に達する凹溝を形成するとともに、該凹溝内に、上記リップシール部に与圧力を付与するための耐熱、耐薬品性のゴム弾性材からなるシール補助部材を嵌着し、
上記熱交換器における両伝熱板の外側面にサーモモジュールを密着させるとともに、さらに上記サーモモジュールの外側面に放熱板を密着させ、熱交換器とサーモモジュールと放熱板とを固定手段により相互に固定した、
ことを特徴とする薬液用温度調節装置。
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