(57)【要約】      （修正有）【課題】流動する流体温度の安定性を強化し、温度値の誤差を低減する流体恒温装置を提供する。【解決手段】第１熱交換器２０は、内部に複数の第１スポイラ２２を有し、第１配管１０と連絡管３０に接続されており、常温流体１１を流すことによって、第１恒温流体１１Ａを形成し、連絡管３０に送り込む。第２熱交換器４０は、内部に複数の第２スポイラ４２を有し、連絡管３０と第２配管５０に接続されており、連絡管３０から入り込む第１恒温流体１１Ａにより第２恒温流体１１Ｂを形成し、第２配管５０に送り込む。一方向管６０は、第１配管１０と第２配管５０との間に設けられており、第２配管から第１配管への流れを許容し、第１配管から第２配管への流れを規制する。【選択図】図２
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
常温流体を流す第１配管および第２配管に接続されている恒温式熱湯装置であって、第１熱交換器、第２熱交換器、連絡管、および、一方向管を備え、
前記第１熱交換器は、内部に複数の第１スポイラが設けられており、前記第１配管と前記連絡管に接続されており、常温流体を流すことによって、第１恒温流体を形成し、前記第１恒温流体を前記連絡管に送り込み、
前記第２熱交換器は、内部に複数の第２スポイラが設けられており、前記連絡管と前記第２配管に接続されており、前記連絡管から入り込む前記第１恒温流体により第２恒温流体を形成し、前記第２恒温流体を前記第２配管に送り込み、
前記一方向管は、前記第１配管と前記第２配管との間に設けられており、前記第２配管から前記第１配管への流れを許容し、前記第１配管から前記第２配管への流れを規制することを特徴とする流体恒温装置。
【請求項２】
複数の前記第１スポイラは、二つずつ水平対向となるよう前記第１熱交換器内に取り付けられていることを特徴とする請求項１記載の流体恒温装置。
【請求項３】
複数の前記第２スポイラは、二つずつ水平対向となるよう前記第２熱交換器内に取り付けられていることを特徴とする請求項１記載の流体恒温装置。
【請求項４】
前記第２配管の流路に、温度安定値を設定するのに用いられる温度センサが取り付けられていることを特徴とする請求項１記載の流体恒温装置。
【請求項５】
前記一方向管の流路に、前記温度センサと電気的に接続されている一方向弁が取り付けられていることを特徴とする請求項４記載の流体恒温装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、流体恒温装置に関し、特に流れ出す流体の温度を安定させる流体恒温に関する。
【背景技術】
【０００２】
集積回路のサイズの小型により、蝕刻パターンの均一度も一段縮小されている。よって、ウェハーの温度変化も最少に抑えるかまたはまったくないようにしなければならない。ウェハーの温度差が大きくなると、ウェハー表面に乗せる集積回路がウェハーの膨張収縮という物理原理により、回路の断線を引き起こし、ウェハーの廃棄率も高くなる。そのうち、半導体製造のプロセスにおいて、ウェハーの温度変化に直接的な影響を与えるのは、洗浄プロセスにおける洗剤の流体温度である。
【０００３】
従来の流体恒温装置は、熱交換器を有し、連続して屈折する加熱管が内設されており、両側に進水口と出水口とがそれぞれ設けられている。該進水口は常温流体の流入に用いられ、加熱管より加熱される。そのうち、常温流体を加熱管の外部に接触させることによって、熱交換を経て出水管で恒温流体を形成する。また、温度コントローラによって、常温流体と恒温流体との温度差が調節される。
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、この種の流体恒温装置は１セットのみが取り付けられているため、恒温が不完全になりやすい。大規模の半導体工場では、１セットの熱交換器のみで、流路が短いので、流体温度を安定させる時間が不足である。よって、恒温効果が期待できない。また、この種の恒温方式は、常温流体のみを加熱管の外側に接触させることによって、熱交換効果を果たす。しかし、従来の流体恒温装置の内部には特別な設計が講じられていない、流体の流動方式は一般として層流を形成され、流体間の質点は互いに平行していて、互いにあまり干渉されないため、温度の伝達速度が遅い。
【０００５】
本考案は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、流動する流体温度の安定性を強化し、温度値の誤差を低減する流体恒温装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本考案による恒温式熱湯装置は、常温流体を流す第１配管および第２配管に接続されている恒温式熱湯装置であって、第１熱交換器、第２熱交換器、連絡管、および、一方向管を備える。第１熱交換器は、内部に複数の第１スポイラが設けられており、第１配管と連絡管に接続されており、常温流体を流すことによって、第１恒温流体を形成し、第１恒温流体を連絡管に送り込む。第２熱交換器は、内部に複数の第２スポイラが設けられており、連絡管と第２配管に接続されており、連絡管から入り込む第１恒温流体により第２恒温流体を形成し、第２恒温流体を第２配管に送り込む。一方向管は、第１配管と第２配管との間に設けられており、第２配管から第１配管への流れを許容し、第１配管から第２配管への流れを規制する。
【０００７】
本考案では、２セットの熱交換器を設けると共に、還流検出の方式により、高い温度安定性を達成できる。
前述構成により、第１熱交換器と第２熱交換器とを設置することによって、組合せ可能性が向上し、１セットのみの熱交換器による一つの流入と一つの流出に限られることなく、流体の流れる流路が長くなり、流体温度の安定時間が延長され、精確な恒温効果を達成する。
【０００８】
また、複数の第１スポイラおよび第２スポイラを二つずつ水平対向となるように第１熱交換器および第２熱交換器内にて取り付けることで、第１熱交換器および第２熱交換器を流す流体が、乱流を引き起こし、前方に流動すると共に、多くの渦流れを形成し側面の流体と互いに混ぜ合わせることによって、温度の伝達が速くなり、全体の流体の温度が均一になる。
【０００９】
また、一方向管を設けると共に、一方向管の流路に温度センサと電気的に接続されている一方向弁が設けられていることで、第２恒温流体が温度安定値より低いとき、一方向弁が自動に導通し、第２恒温流体を第１熱交換器に流入させる。これに対し、第２恒温流体が温度安定値に達したとき、一方向弁が自動的にオフとなり、第２恒温流体の温度を自動に制御する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本考案の一実施形態による流体恒温装置の作動を示すブロック図である。
【図２】本考案の一実施形態による流体恒温装置の作動を示す模式図である。
【図３】本考案の一実施形態による流体恒温装置の作動を示す模式図である。
【考案を実施するための形態】
【００１１】
（一実施形態）
本考案の一実施形態による流体恒温装置を図１〜３に示す。図１は本考案の一実施形態による流体恒温装置のブロック概略図であり、図２は本考案の第２恒温流体が温度安定値に到達された流体の流動を示す模式図であり、図３は本考案の第２恒温流体が温度安定値に到達されていない流体の流動を示す模式図である。本考案の流体恒温装置は、常温流体１１を流す第１配管１０に接続されている。第１配管１０の一端に進水弁１２が設けられている。
【００１２】
第１熱交換器２０は、熱源温度を調節するための、連続して屈折する第１加熱管２１が内設されている。第１熱交換器２０の内壁面は、複数の第１スポイラ２２が二つずつ水平対向となるよう取り付けられている。第１熱交換器２０はそれぞれ第１配管１０と連絡管３０の一端に接続されている。常温流体１１は、第１配管１０を介して第１熱交換器２０に流し熱交換された後に、第１恒温流体１１Ａとなり、連絡管３０に送り込まれる。
【００１３】
第２熱交換器４０は、連続して屈折する第２加熱管４１が内設されている。第１熱交換器２０の熱源温度を調節した上、第２熱交換器４０の熱源温度を調節ずる。第１熱交換器２０の内壁面には、複数の第２スポイラ４２が二つずつ水平対向となるよう取り付けられている。第２熱交換器４０は、第２配管５０と連絡管３０の他端に接続されている。第１恒温流体１１Ａは第２熱交換器４０に流入し、第２恒温流体１１Ｂとなり、第２配管５０に送り込まれる。そのうち、第２配管５０の流路には、温度センサ５１と出水弁５２とを設けられている。温度センサ５１に基づいて度安定値が設定される。第２恒温流体１１Ｂは、温度が温度安定値に到達すると、出水弁５２より流される。
【００１４】
一方向管６０は、第１配管１０と第２配管５０との間に設けられている。一方向管６０の流路にて温度センサ５１と電気的に接続されている一方向弁６１を設けられている。第２恒温流体１１Ｂは、一方向弁６０を介して、再び第１熱交換器２０に流入することができる。
【００１５】
そのうち、連絡管３０の流路にモータ３１を設けられている。モータ３１は、動力源として第１恒温流体１１Ａを第２熱交換器４０に送り込む。このほか、第１熱交換器２０と第２熱交換器４０にそれぞれ排気弁７０と、温度コントローラ８０とが設けられている。排気弁７０によって第１熱交換器２０と第２熱交換器４０の内部に形成される高圧気体の排気処理を行い、温度コントローラ８０によって第１加熱管２１と第２加熱管４１の温度を調節制御する。本考案において、排気弁７０は、業者がシステム安全により設置されるものであり、接続方法及び原理とも従来技術であり、ここでの説明を省略する。
【００１６】
以上は本実施形態の構造及び接続についての概略説明である。本実施形態の効果を以下のとおり説明する。
【００１７】
図２を参照する。本実施形態において、第１熱交換器２０と第２熱交換器４０の温度コントローラ８０を起動させ、第１加熱管２１と第２加熱管４１の温度をそれぞれ６０度に設定する。進水弁１２を開き、温度が２０度の常温流体１１を第１熱交換器２０の内部に注入する。常温流体１１は、第１加熱管２１に接触し、熱交換を行い、第１スポイラー２２によって流れが反転し、乱流する。常温流体１１は、前方に流れるほか、数多くの渦流に分裂する。常温流体１１は、側面の常温流体１１と互いに混合することによって、温度の伝達がより速くなり、素早く均一な温度を有する第１恒温流体１１Ａとなる。そのうち、第１加熱管２１が６０に温度設定されているため、温度の敏感度及び熱伝導率などの不安定要素により、第１恒温流体１１Ａの温度がセ氏５８〜６２度に維持される。
【００１８】
引き続き、モータ３１を動力源として、第１恒温流体１１Ａを第２熱交換器４０に送り込む。第１熱交換器２０と第２熱交換器４０の内部構造が類似しているため、流体の流動方式及び原理は、ここでの説明を省略する。第１恒温流体１１Ａは第２熱交換器４０によって熱交換され、第２恒温流体１１Ｂとなる。そのうち、第２加熱管２１の温度を６０度に設定されているため、第２恒温流体１１Ｂがより６０度に近付く。よって、第１熱交換器２０と第２熱交換器４０とを設置することにより、第１配管１０と第２配管５０の組合せ可能性が高くなり、流体の流路は長くなり、流体の安定温度を維持する時間も長くなり、精確な恒温効果を達成することができる。
【００１９】
引き続き、図２と図３を参照する。本実施形態において、一方向管６０と一方向弁６１の構成は、還流機能を有する。一方向弁６１と温度センサ５１とは電気的に接続されている。本実施形態において、温度安定値は６０度に設定され、第２恒温流体１１Ｂが温度安定値より高いまたは低いときに、一方向弁６１が自動に開き、第２恒温流体１１Ｂを第１熱交換器２０に流入させる。再び熱の還流循環を行い、第２恒温流体１１Ｂの温度を安定させる。これに対して、第２恒温流体１１Ｂは、温度が温度安定値に達したときに、一方向弁６１が自動に締め切られることで、出水弁５２より流れる。このようにして、第２恒温流体１１Ｂの温度が維持できると共に、第１恒温流体１１Ａと第２恒温流体１１Ｂの誤差範囲を１度以内に抑えることができる。
【００２０】
以上説明したとおり、本実施形態の流体恒温装置は、２セットの熱交換器の構成により、組合せ可能性が高いほか、流体の流路が延長されたため、流体が安定な温度を有する時間を延長し、精確な恒温効果を達成できる。そのほかに、第１スポイラ２２と第２スポイラ４２の構成により、流体が第１熱交換器２０と第２熱交換器４０を流れるときに、乱流現象を引き起こし、熱伝達が速くなり、熱が均一に拡散できる。その上に、一方向管６０と一方向弁６１の設置により、還流機能を実現し、第２恒温流体１１Ｂの温度により、還流機能を起動するか否かを判断して、第２恒温流体１１Ｂ温度の品質が自動に維持される。
【００２１】
本考案は、上述した実施形態に限定されるものではなく、考案の趣旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。
【符号の説明】
【００２２】
１０・・・第１配管、
１１・・・常温流体、
１１Ａ・・・第１恒温流体、
１１Ｂ・・・第２恒温流体、
１２・・・進水弁、
２０・・・第１熱交換器、
２１・・・第１加熱管、
２２・・・第１スポイラ、
３０・・・連絡管、
３１・・・モータ、
４０・・・第２熱交換器、
４１・・・第２加熱管、
４２・・・第２スポイラ、
５０・・・第２配管、
５１・・・温度センサ、
５２・・・出水弁、
６０・・・一方向管、
６１・・・一方向弁、
７０・・・排気弁、
８０・・・温度コントローラ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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