JPH1163577A - クリーンルーム用局所冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 クリーンルーム用局所冷却装置を必要に応じ
て容易に移動可能にする。 【解決手段】 乾きコイル３３と有圧扇３４とを有する
局所冷却ユニット３０をキャスタ３２により移動可能に
構成し、下部リターンプレナムチャンバに設置されたＩ
Ｃテスタの演算制御部４２の近傍に、局所冷却ユニット
３０を設置する。演算制御部４２は架台４４の上に設置
し、演算制御部４２の底部から排熱されるようにする。
乾きコイル３３の冷水入口管３５と、クリーンルーム内
の空気を調温する熱交換器の冷水供給管１１とを、耐圧
ホール１４及びワンタッチジョイント１５を介して着脱
可能に連結し、冷水供給管１１を流れる冷水の一部を乾
き冷却器３３の冷媒として流通させるようにする。局所
冷却ユニット３０は、演算制御部４２から放出される温
度の高い空気を吸い込み乾きコイル３３によって冷却
し、冷却した空気を有圧扇３４で下部リターンプレナム
チャンバに放出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、クリーンルーム用
の冷却装置に関し、特に、クリーンルームに設置された
機器等の発熱源から放出される排熱によりクリーンルー
ム内の空気の温度が不均一になるのを防止するためのク
リーンルーム用局所冷却装置に係るものである。

【０００２】

【従来の技術】ＩＣ製造室等として使用されるクリーン
ルームは、塵埃や微粒子等に対する清浄度が必要である
ことは勿論であるが、湿度や温度についても常に所定の
範囲に保持することが必要とされる。そのため、クリー
ンルームは空気浄化装置や空調装置を備えている。

【０００３】一方、クリーンルームには、ＩＣ製造装置
や各種検査装置等が設置されているが、これら機器には
かなりの発熱を伴うものもあり、クリーンルーム内で発
熱源となる場合がある。従来は、これら機器（発熱源）
から放出される排熱をクリーンルームに自然拡散させ、
クリーンルーム全体を調温していた。

【０００４】しかしながら、これでは効率が悪いばかり
でなく、発熱源から生じる熱気が上昇し拡散することに
より、クリーンルーム内の温度分布が不均一になり、温
度ムラが生じる。クリーンルーム内の温度ムラは、材料
及び半製品の熱膨張を引き起こすなど、精密加工におい
て製品歩留まりを低下させることとなる。

【０００５】そこで、発熱源となる機器の近傍に局所冷
却装置を設置して、発熱源から放出される排熱がクリー
ンルームに拡散しないように、発熱源となる機器から排
出される温度の高い空気を局所冷却装置に導き、この空
気を冷却してからクリーンルームに放出する技術が開発
されており、例えば特開平９−１３７９８０号に開示さ
れている。

【０００６】この公報では、クリーンルームに設置され
ているＩＣテスタが発熱源となる例を示しており、この
局所冷却装置はＩＣテスタから放出される温度の高い空
気を冷却してクリーンルームに放出している。

【０００７】従来の局所冷却装置は、クリーンルームに
固定され移動不能に設置されており、また、この局所冷
却装置専用の冷却源（冷媒）を必要としている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、局所冷
却装置が移動不能にされていると、発熱源となる機器が
ＩＣテスタのようにメンテナンスを必要とする場合に
は、メンテナンス時に邪魔になるという問題があった。

【０００９】また、局所冷却装置に専用の冷却源が必要
となると、クリーンルームを新設する場合には特に問題
は生じないが、既設のクリーンルーム内でＩＣテスタの
数を増加するなどの場合には、大がかりな工事となり、
膨大な費用がかかる等の問題があった。

【００１０】本発明はこのような従来の技術の問題点に
鑑みてなされたものであり、容易に設置でき、且つ、必
要に応じて容易に移動可能なクリーンルーム用局所冷却
装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
するために、以下の手段を採用した。本発明のクリーン
ルーム用局所冷却装置は、乾き冷却器と送風機とを有す
る局所冷却ユニットを自走手段により移動可能に構成
し、この局所冷却ユニットをクリーンルーム内の発熱源
の近傍に設置し、前記乾き冷却器の冷媒入口部を、前記
クリーンルーム内の空気を調温する熱交換器への冷媒供
給管に管接続手段によって着脱可能に連結して、前記熱
交換器への冷媒を乾き冷却器の冷媒として流通させるよ
うにし、局所冷却ユニットは、前記発熱源から放出され
る温度の高い空気を吸い込み前記乾き冷却器によって冷
却し、冷却した空気を前記送風機でクリーンルームに放
出するようにした。

【００１２】局所冷却ユニットは自走手段によって所望
する位置に容易に移動することができるので、局所冷却
ユニットをクリーンルーム内に設置するときや、局所冷
却ユニット自身あるいは近傍の機器をメンテナンスする
ときなど、必要に応じて容易に移動することができる。
また、管接続手段を適宜に操作すれば、局所冷却ユニッ
トを熱交換器への冷媒供給管から切り離すことができ、
配管によって局所冷却ユニットの移動が阻害されること
もない。

【００１３】クリーンルーム調温用熱交換器への冷媒を
乾き冷却器の冷媒として用いるようにしているので、ク
リーンルーム用局所冷却装置の増設等に対処し易く、設
備費用も安くできる。

【００１４】送風機としてはファンや有圧扇を例示する
ことができ、自走手段としてはキャスタを例示すること
ができる。乾き冷却器とは、冷却器の外表面温度を常に
空気の露点よりも高い温度に保ちながら空気の冷却を行
い、空気中の水分を冷却器の外表面に結露させないよう
にした冷却器をいう。これによりクリーンルーム内の湿
度変動を抑制する。

【００１５】発熱源に特に限定はなく、何らかの製造装
置であってもよいし、何らかの試験装置であってもよい
し、電気設備等であってもよい。また、本発明のクリー
ンルーム用局所冷却装置は、クリーンルーム内の発熱源
を架台上に設置して発熱源の底部から熱排気可能にし、
局所冷却ユニットを発熱源よりも低位に配置するように
してもよい。このようにすると、発熱源からの熱気を一
旦下方に強制排出することが可能になり、発熱源上方か
らの熱拡散を防止することができるとともに、底部近傍
で室温と同等の温度に処理することができる。また、万
が一にも局所冷媒ユニットの冷媒がユニットの経年劣化
や管内圧力変動や不意の衝撃を受けて漏れ出てきたり、
万が一にも局所冷却ユニットに結露が生じてこの結露水
が垂れたとしても、それらが発熱源に降りかかることが
ない。

【００１６】さらに、本発明のクリーンルーム用局所冷
却装置においては、クリーンルームが、クリーン度の高
いメインルームと、メインルームの床下に設けられてメ
インルームの空気流れ下流に位置するサブルームとを有
し、このサブルームにクリーンルーム内の発熱源を設置
するようにしてもよい。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明のクリーンルーム用
局所冷却装置の一実施の形態を図１から図３の図面に基
いて説明する。

【００１８】図１はＩＣ製造棟の縦断面図であり、この
実施の形態では、ＩＣ製造装置（図示せず）が設置され
る作業室（メインルーム）２と、作業室２の床下に形成
された下部リターンプレナムチャンバ（サブルーム）３
によってクリーンルーム１が構成されている。作業室２
と下部リターンプレナムチャンバ３を仕切る隔壁６には
多数の通風孔６ａが設けられていて、両者の間を空気が
流通することができるようになっている。隔壁６は、建
物の梁に架設された鋼材と、この鋼材の上に載置固定さ
れたグレーチング床からなる公知の構造としている。

【００１９】クリーンルーム１の両側部にはリターンシ
ャフト４が設けられ、作業室２の上方には上部リターン
プレナムチャンバ５が設けられており、上部リターンプ
レナムチャンバ５には空気浄化装置としてのファンフィ
ルタユニット７が複数設置されている。

【００２０】上部リターンプレナムチャンバ５内の空気
はファンフィルタユニット７を通ってクリーンエアにさ
れて作業室２に供給される。クリーンエアは、通風孔６
ａを通って作業室２から下部リターンプレナムチャンバ
３に流れ、さらにリターンシャフト４を通り、再び上部
リターンプレナムチャンバ５及びファンフィルタユニッ
ト７を通って作業室２に戻るようになっている。即ち、
作業室２と下部リターンプレナムチャンバ３とリターン
シャフト４と上部リターンプレナムチャンバ５はクリー
ンエアの循環経路を構成する。この空気経路から、作業
室２の方が下部リターンプレナムチャンバ３よりもクリ
ーン度が高いこととなる。

【００２１】また、下部リターンプレナムチャンバ３に
は棟外に設置された外調機８を通って外気が導入される
ようになっている。外調機８は、外気から粒子やガス状
の不純物を除去するフィルタと、空気を所定の温度範囲
に調節する温度制御手段と、空気を所定の湿度範囲に調
節する湿度制御手段（いずれも図示せず）を備えてお
り、調温調湿され不純物を除去されたクリーンエアを下
部リターンプレナムチャンバ３に補給する。

【００２２】下部リターンプレナムチャンバ３とリター
ンシャフト４との間には乾きコイル（熱交換器）９が設
置されており、下部リターンプレナムチャンバ３からリ
ターンシャフト４へ流通するクリーンエアはその全量が
この乾きコイル９を通過するようになっている。

【００２３】乾きコイル９は、従来からクリーンルーム
においては顕熱の除去専用に用いられている周知の熱交
換器（コイルの表面温度をクリーンルーム室内の空気の
露点より高い温度に保持して、コイルの外表面で結露し
ないようにして用いる熱交換器）である。

【００２４】乾きコイル９には、棟外に設置された空冷
チラーなどの冷水調温装置１０から冷水供給管（冷媒供
給管）１１を介して例えば１２゜Ｃの冷水が供給され、
乾きコイル９において空気と熱交換して例えば１９゜Ｃ
に暖められた前記冷水が冷水戻り管１６を介して冷水調
温装置１０に戻るようにされており、乾きコイル９によ
って循環系のクリーンエアが調温されるようになってい
る。冷水供給管１１と冷水戻り管１６は下部リターンプ
レナムチャンバ３の天井面に沿って設置されている。

【００２５】また、クリーンルーム１にはＩＣテスタ４
０が設置されている。ＩＣテスタ４０は、被試験対象と
してのＩＣ（図示せず）を装着してＩＣとＩＣテスタ４
０とを電気的に接続するハンドリング部４１と、このハ
ンドリング部４１に対する入出力信号に基いてＩＣに各
種試験を施すプログラムを実行する演算制御部４２とか
ら構成されている。このＩＣテスタ２０の演算制御部４
２は発熱を伴い、この実施の形態において発熱源を構成
している。一方、ハンドリング部４１の発熱は生産工程
にとっては無視し得る程度である。

【００２６】ハンドリング部４１は、作業室２で製造さ
れたＩＣを装着する必要があるので、その作業性から作
業室２内に設置されている。一方、発熱源である演算制
御部４２は、ＩＣ製造装置が設置されていてより厳しい
温度管理を必要とされる作業室２内に設置するのは好ま
しくないので、下部リターンプレナムチャンバ３内に設
置されている。そして、ハンドリング部４１と演算制御
部４２はケーブル４３によって電気的に接続されてい
る。

【００２７】演算制御部４２は、下部リターンプレナム
チャンバ３の床面３ａに固定された架台４４の上に設置
されており、下部リターンプレナムチャンバ３の床面３
ａから離間して位置している。演算制御部４２は内部に
ファン４２ａを備え、演算制御部４２の上部及び側部か
ら空気を吸い込んで演算制御部４２を空冷し、暖まった
空気を演算制御部４２の底部４２ｂから放出するように
構成されている。

【００２８】架台４４のすぐ側方には、演算制御部４２
の底部４２ｂから放出される排熱を冷却するための局所
冷却ユニット３０（以下、冷却ユニットと略す）が設置
されている。図２は冷却ユニット３０周辺の拡大正面図
であり、図３は同平面図である。

【００２９】冷却ユニット３０は、底部にキャスタ（自
走手段）３２が取り付けられた基台３１を有しており、
このキャスタ３２によって移動可能に構成されている。
キャスタ３２はロック機構（図示せず）を備えており、
必要に応じてロック機構を作動させて冷却ユニット３０
を移動不能にすることができるようになっている。

【００３０】基台３１の上には、演算制御部４２に近い
側に乾きコイル（乾き冷却器）３３が設置され、その反
対側に２つの有圧扇（送風機）３４が設置されている。
有圧扇３４の風量はＩＣテスタ４０の演算制御部４２の
ファン４２ａの風量とほぼ同じに設定されている。この
ように構成された冷却ユニット３０は、その全幅は演算
制御部４２の全幅とほぼ同寸法で、全高は架台４４の全
高よりも若干高くなっている。

【００３１】乾きコイル３３の機能は前記した乾きコイ
ル９とを同じであり、コイルの表面温度を下部リターン
プレナムチャンバ３内の空気の露点より高い温度に保持
して、コイルの外表面で結露しないようにして用いる顕
熱除去専用の熱交換器である。乾きコイル３３には冷水
入口管（冷媒入口部）３５から冷水が供給されるように
なっており、乾きコイル３３を通った冷水は冷水出口管
３６から戻されるようになっている。

【００３２】冷水入口管３５と冷水出口管３６はそれぞ
れ冷水供給管１１あるいは冷水戻り管１６に連結されて
いる。詳述すると、冷水供給管１１は冷却ユニット３０
の上方において分岐され、その冷水供給支管１２が下部
リターンプレナムチャンバ３の天井に沿って固定されて
いる。冷水供給支管１２の途中には手動ボール弁１３が
設けられている。冷水供給支管１２の先端部１２ａには
耐圧ホース（管接続手段）１４の一端が連結固定されて
おり、耐圧ホース１４の他端にはワンタッチジョイント
（管接続手段）１５が固定されている。冷水入口管３５
の先端には、このワンタッチジョイント１５に対する受
け具３５ａが固定されており、ワンタッチジョイント１
５を受け具３５ａに差し込むことにより耐圧ホース１４
と冷水入口管３５を容易に連結することができ、また、
ワンタッチジョイント１５を受け具３５ａから引き抜く
ことによって耐圧ホース１４を冷水入口管３５から容易
に離脱するさせることができるようになっている。ま
た、ワンタッチジョイント１５には常時閉弁方向に付勢
されている自立弁（図示せず）が内蔵されていて、ワン
タッチジョイント１５を受け具３５ａに差し込むと前記
自立弁が開弁し、ワンタッチジョイント１５を受け具３
５ａから引き抜くと前記自立弁が閉弁するようになって
いる。

【００３３】一方、冷水戻り管１６は冷却ユニット３０
の上方において分岐され、その冷水戻り支管１７が下部
リターンプレナムチャンバ３の天井に沿って固定されて
いる。冷水戻り支管１７の途中には手動ボール弁１８と
流量制御弁１９が設けられている。冷水戻り支管１７の
先端部１７ａには耐圧ホース２０の一端が連結固定され
ており、耐圧ホース２０の他端にはワンタッチジョイン
ト２１が固定されている。冷水出口管３６の先端には、
このワンタッチジョイント２１に対する受け具３６ａが
固定されており、ワンタッチジョイント２１を受け具３
６ａに差し込むことにより耐圧ホース２０と冷水出口管
３６を容易に連結することができ、また、ワンタッチジ
ョイント２１を受け具３６ａから引き抜くことによって
耐圧ホース１４を冷水出口管３６から容易に離脱するさ
せることができるようになっている。また、ワンタッチ
ジョイント２１は前記ワンタッチジョイント１５と同じ
ものであり、その内部に、ワンタッチジョイント２１の
着脱によって開閉する自立弁（図示せず）を備えてい
る。

【００３４】このように構成された冷却ユニット３０に
おいては、冷水供給管１１を流れる例えば１２゜Ｃの冷
水の一部が冷却供給支管１２、耐圧ホース１４を通って
冷水入口管３５から乾きコイル３３に供給される。一
方、有圧扇３４の回転によって、ＩＣテスタ４０の演算
制御部４２の底部４２ｂから放出される温度の高い空気
は、冷却ユニット３０の乾きコイル３３に吸い込まれ、
空気が乾きコイル３３の周囲及びコイル間を通過する際
に乾きコイル３３内を流れる冷水と空気との間で熱交換
が行われる。そして、冷却された空気は有圧扇３４によ
って下部リターンプレナムチャンバ３に放出される。一
方、暖められて例えば１９゜Ｃとなった冷水は、冷水出
口管３６から耐圧ホース２０、冷水戻り支管１７を通っ
て冷水戻り管１６に合流し、冷水調温装置１０に戻る。

【００３５】また、下部リターンプレナムチャンバ３内
において冷却ユニット３０の空気吹き出し側近傍には温
度センサ５０が設置されており、この温度センサ５０の
出力信号に基いて図示しない自動制御装置が流量制御弁
１９の開度をフィードバック制御して、乾きコイル３３
に供給される冷水の流量を自動制御し、冷却ユニット３
０から放出される空気の温度を所定温度範囲に制御す
る。

【００３６】このようにして、演算制御部４２から放出
される排熱を、下部リターンプレナムチャンバ３内に拡
散しないうちに、冷却ユニット３０によって局所的に冷
却処理することができる。したがって、循環系のクリー
ンエア全体を調温する乾きコイル９の容量（能力）を小
さくすることができる。

【００３７】このクリーンルーム用局所冷却装置におい
ては、冷却ユニット３０にキャスタ３２が設けられてい
るので、施工の際に冷却ユニット３０を所望する設置位
置まで容易に移動することができる。

【００３８】また、冷水供給支管１２と冷却ユニット３
０の冷水入口管３５とを耐圧ホース１４及びワンタッチ
ジョイント１５を介して連結し、冷水戻り支管１７と冷
却ユニット３０の冷水出口管３６とを耐圧ホース２０及
びワンタッチジョイント２１を介して連結しているの
で、冷水供給支管１２及び冷水戻り支管１７と冷却ユニ
ット３０とを必要に応じて簡単に連結及び離脱させるこ
とができ、演算制御部４２のメンテナンス時や冷却ユニ
ット３０のメンテナンス時には、メンテナンスし易い位
置まで冷却ユニット３０をキャスタ３２によって容易に
移動することができる。また、ＩＣテスタ４０の設置位
置を変更する場合にも、それに応じて冷却ユニット３０
の設置位置を容易に変更することができる。

【００３９】さらに、冷却ユニット３０の乾きコイル３
３に流す冷水を、乾きコイル９の冷水供給管１１から取
水するようにしているので、ＩＣテスタ４０を増設する
際にも容易に対処することができ、費用も安くできる。

【００４０】また、ワンタッチジョイント１５，２１に
は自立弁が内蔵されているので、ワンタッチジョイント
１５，２１を冷水入口管３５及び冷水出口管３６の受け
具３５ａ，３６ａから引き抜いた時にワンタッチジョイ
ント１５，２１から冷水が流出することがなく、したが
って、ワンタッチジョイント１５，２１を外す前に耐圧
ホース１４，２０等に対して水抜き作業をする必要もな
い。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のクリーン
ルーム用局所冷却装置によれば、乾き冷却器と送風機と
を有する局所冷却ユニットを自走手段により移動可能に
構成し、この局所冷却ユニットをクリーンルーム内の発
熱源の近傍に設置し、前記乾き冷却器の冷媒入口部を、
前記クリーンルーム内の空気を調温する熱交換器への冷
媒供給管に管接続手段によって着脱可能に連結して、前
記熱交換器への冷媒を乾き冷却器の冷媒として流通させ
るようにし、局所冷却ユニットは、前記発熱源から放出
される温度の高い空気を吸い込み前記乾き冷却器によっ
て冷却し、冷却した空気を前記送風機でクリーンルーム
に放出するようにしたことにより、局所冷却ユニットを
クリーンルーム内に設置するときや、局所冷却ユニット
自身あるいは近傍の機器をメンテナンスするときなど、
必要に応じて局所冷却ユニットを容易に移動することが
できる。また、クリーンルーム調温用熱交換器への冷媒
を乾き冷却器の冷媒として用いているので、クリーンル
ーム用局所冷却装置の増設等に対処し易く、設備費用も
安くできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のクリーンルーム用局所冷却装置が設
置されたＩＣ製造棟の縦断面図である。

【図２】 本発明の第１の実施の形態におけるクリーン
ルーム用局所冷却装置周辺の正面図である。

【図３】 本発明の第１の実施の形態におけるクリーン
ルーム用局所冷却装置周辺の平面図である。

【符号の説明】

１ クリーンルーム ２ 作業室（メインルーム） ３ 下部リターンプレナムチャンバ（サブルーム） ９ 乾きコイル（熱交換器） １１ 冷水供給管（冷媒供給管） １４ 耐圧ホース（管接続手段） １５ ワンタッチジョイント（管接続手段） ３０ 局所冷却ユニット ３２ キャスタ（自走手段） ３３ 乾きコイル（乾き冷却器） ３４ 有圧扇（送風機） ３５ 冷水入口管（冷媒入口部） ４２ 演算制御部（発熱源） ４４ 架台

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 横川 誉明 大阪府高槻市幸町１番１号 松下電子工業 株式会社内 (72)発明者 浜 昇 大阪府高槻市幸町１番１号 松下電子工業 株式会社内 (72)発明者 大坪 寿章 大阪府高槻市幸町１番１号 松下電子工業 株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 乾き冷却器と送風機とを有する局所冷却
   ユニットを自走手段により移動可能に構成し、この局所
   冷却ユニットをクリーンルーム内の発熱源の近傍に設置
   し、前記乾き冷却器の冷媒入口部を、前記クリーンルー
   ム内の空気を調温する熱交換器への冷媒供給管に管接続
   手段によって着脱可能に連結して、前記熱交換器への冷
   媒を乾き冷却器の冷媒として流通させるようにし、局所
   冷却ユニットは、前記発熱源から放出される温度の高い
   空気を吸い込み前記乾き冷却器によって冷却し、冷却し
   た空気を前記送風機でクリーンルームに放出することを
   特徴とするクリーンルーム用局所冷却装置。
2. 【請求項２】 前記発熱源を架台上に設置して発熱源の
   底部から熱排気可能にし、局所冷却ユニットを発熱源よ
   りも低位に配置したことを特徴とする請求項１に記載の
   クリーンルーム用局所冷却装置。
3. 【請求項３】 前記クリーンルームは、クリーン度の高
   いメインルームと、メインルームの床下に設けられてメ
   インルームの空気流れ下流に位置するサブルームとを有
   し、このサブルームに前記発熱源を設置したことを特徴
   とする請求項１に記載のクリーンルーム用局所冷却装
   置。