(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
クリーンルーム内全体の空気を調温する熱交換器と、
前記クリーンルーム内に設けられ、前記熱交換器へ冷水からなる冷媒を供給する冷媒供給管と、
前記クリーンルーム内の発熱源の近傍に設置され、乾き冷却器と送風機とを有する局所冷却ユニットと、を備え、
前記局所冷却ユニットは、前記クリーンルームの床上を移動可能であり、前記熱交換器へ供給される冷媒を乾き冷却器の冷媒として流通させるよう前記乾き冷却器の冷媒入口部が、前記冷媒供給管に、常時閉弁方向に附勢された自立弁を有する管接続手段であって、前記クリーンルーム内にある管接続手段によって着脱可能に連結され、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で前記発熱源から放出される排熱がクリーンルームに拡散することを抑制し、
前記発熱源は、架台上に設置され発熱源の底部から熱排気可能であり、前記局所冷却ユニットは、前記発熱源よりも低位に配置され、
前記熱交換器によって調温された空気は、循環経路を介してクリーンルームの上方から下向きにクリーンルーム内に供給されることを特徴とするクリーンルーム用冷却装置。
【請求項２】
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、
前記発熱源は、被試験対象を装着するハンドリング部と、このハンドリング部に対する入力信号に基づいて前記被試験対象に試験を施すプログラムを実行する演算制御部とを有し、
前記ハンドリング部は、前記メインルームに設置され、
前記演算処理部は、前記サブルームに設置され、かつ、前記架台上に設置されることを特徴とする請求項１に記載のクリーンルーム用冷却装置。
【請求項３】
前記局所冷却ユニットの幅は、前記発熱源の幅と少なくとも同じであり、前記局所冷却ユニットの高さは、前記架台の高さよりも高いことを特徴とする請求項１又は２に記載のクリーンルーム用冷却装置。
【請求項４】
前記乾き冷却器は、前記演算処理部側に設置され、その反対側に前記送風機が配置され、該送風機の風量は、前記演算処理部のファンの風量と同じに設定されていることを特徴とする請求項２に記載のクリーンルーム用冷却装置。
【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６ａ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４０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４０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４２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３ａ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１５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３５ａ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３６ａ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３０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３０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３３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
【図１】
0004406471.tif 000002
【図２】
0004406471.tif 000003
【図３】
0004406471.tif 000004