(57)【要約】【課題】熱交換器にカチオン電着塗装を施す際に、カチオン電着塗膜の亀裂を発生させない温調用熱交換器を提供する。【解決手段】多数枚間隔を置いて積層したフィン３１の穴に伝熱管３０を挿通させると共に該伝熱管３０を拡径して、伝熱管３０にフィン３１を固定した熱交換器において、伝熱管３０の肉厚を０．８〜２．０ｍｍとし、他方積層したフィン３１の穴に挿通した後、伝熱管３０を拡径して、伝熱管３０にフィン３１の両側に、ケーシング２３に取り付けるアルミニウム製の側板３２を配置し、その側板３２とフィン３１の穴に伝熱管３０を挿入した後、伝熱管３０を拡径して、伝熱管３０にフィン３１と側板３２を固定して熱交換器２４を形成し、その熱交換器２４にカチオン電着塗膜を形成した。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数枚間隔を置いて積層したフィンの穴に伝熱管を挿通させると共に該伝熱管を拡径して、伝熱管にフィンを固定した熱交換器において、伝熱管の肉厚を０．８〜２．０ｍｍとし、他方積層したフィンの両側に、ケーシングに取り付けるアルミニウム製の側板を配置し、その側板とフィンの穴に伝熱管を挿入した後、伝熱管を拡径して、伝熱管にフィンと側板を固定して熱交換器を形成し、その熱交換器にカチオン電着塗膜を形成したことを特徴とする温調用熱交換器。
【請求項２】
伝熱管の外径が９．５ｍｍ、フィンの厚さが０．１ｍｍ、側板の厚さが２ｍｍ以上であり、フィンと側板の穴を１０ｍｍとし、伝熱管を外径１０ｍｍ以上に拡径して伝熱管にフィンと側板を固定する請求項１記載の温調用熱交換器。
【請求項３】
フィンがアルミニウムからなり、伝熱管が無酸素銅、リン脱酸銅からなる請求項１または２記載の温調用熱交換器。
【請求項４】
カチオン電着塗膜の膜厚が１５〜２５μｍである請求項１〜３いずれかに記載の温調用熱交換器。
【請求項５】
熱交換器の伝熱管の両端がアルミニウムからなる側板に保持されてなり、その側板ごとカチオン電着塗装され、その塗装後の側板を含む熱交換器がケーシングに取り付けられる請求項１〜４いずれかに記載の温調用熱交換器。
【請求項６】
カチオン電着塗膜に、犠牲陽極粉を含ませた請求項１〜５いずれかに記載の温調用熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶基板を製造する露光装置などを温調するための温調用熱交換器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶基板は、ガラス基板を露光装置に搬送し、そこでガラス基板にフォトリソグラフィーにより種々の層を形成して製造される。露光装置内のガラス基板の寸法精度を保つためには、温度環境を一定に保つ必要があり、このため、露光装置に空調機を接続し、露光装置内の空気を空調機内に導入し、その空気を冷却用熱交換器で、設定温度（２３℃）より−５℃低い温度に冷却し、その冷却空気を再熱用熱交換器で、設定温度に加熱して露光装置に供給循環するようにしている（特許文献１）。
【０００３】
露光装置でのフォトリソグラフィーには、ＰＧＭＥＡ（プロピオングリコールモノメチルエーテルアセテート）等のグリコールエステル系溶剤がレジストの溶剤として使用されるが、このグリコールエステル系溶剤は、容易に加水分解してカルボン酸とアルコールを生成することが知られている。また生成したカルボン酸は、極性溶媒中ではカルボキシル基のプロトンが電離して酸性を示し、アルコールは酸化により、より低級カルボン酸である蟻酸などになる。
【０００４】
冷却用熱交換器では、露光装置からの空気を冷却する際に、その伝熱管やフィンに結露が生成し、この結露水中にカルボン酸やアルコールが含有することが避けられず、経年使用により、伝熱管やフィンに、蟻の巣状の腐蝕を生じさせることが避けられない問題がある。
【０００５】
従来、この伝熱管の腐蝕対策としては、特許文献２に示されるように、食品工場の空調に使用される熱交換器全体をカチオン電着塗装することで、食パンのイースト菌や卵などから生じる硫酸性ガスからの腐蝕を防止することが提案されている。
【０００６】
カチオン電着塗装は、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、アクリル系樹脂などで形成した水溶性の電着性エマルジョン塗料中に、熱交換器を浸漬させた状態で、直流電流を流すことで、負極側の熱交換器で電着塗料が化学反応を起こして不溶性の樹脂が生成され、その後、この樹脂を加熱硬化することで、フィン＆チューブ式熱交換器のように複雑な形状でもピンホールがなく均一で密着性のよい塗膜を形成できるものである。このカチオン電着塗装を施すことにより、硫酸性ガスとの直接接触を防止することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−２１９８９５号公報
【特許文献２】特許第３９０６０５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、このフィン＆チューブ式熱交換器は、アルミ製のフィンに形成した穴に、銅管からなる伝熱管を挿入し、その伝熱管を拡径して固定されて製造されるが、伝熱管をケーシングに固定するには、伝熱管の両側に側板をフィンと一緒に取り付け、拡径時に伝熱管を側板に固定し、その上で側板をケーシングに取り付けるようにしている。
【０００９】
従って、伝熱管とフィンとは、両側の側板で保持された状態でケーシングに取り付けられることとなる。
【００１０】
しかし、この側板を取り付けた熱交換器の全体にカチオン電着塗装を施しても、カチオン電着塗膜の亀裂が発生し、亀裂箇所からの腐蝕が進行してしまい、単にカチオン電着塗装を施して防止できないことがわかった。
【００１１】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、熱交換器にカチオン電着塗装を施す際に、カチオン電着塗膜の亀裂を発生させない温調用熱交換器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために請求項１の発明は、多数枚間隔を置いて積層したフィンの穴に伝熱管を挿通させると共に該伝熱管を拡径して、伝熱管にフィンを固定した熱交換器において、伝熱管の肉厚を０．８〜２．０ｍｍとし、他方積層したフィンの両側に、ケーシングに取り付けるアルミニウム製の側板を配置し、その側板とフィンの穴に伝熱管を挿入した後、伝熱管を拡径して、伝熱管にフィンと側板を固定して熱交換器を形成し、その熱交換器にカチオン電着塗膜を形成したことを特徴とする温調用熱交換器である。
【００１３】
請求項２の発明は、伝熱管の外径が９．５ｍｍ、フィンの厚さが０．１ｍｍ、側板の厚さが２ｍｍ以上であり、フィンと側板の穴を１０ｍｍとし、伝熱管を外径１０ｍｍ以上に拡径して伝熱管にフィンと側板を固定する請求項１記載の温調用熱交換器である。
【００１４】
請求項３の発明は、フィンがアルミニウムからなり、伝熱管が無酸素銅、リン脱酸銅からなる請求項１または２記載の温調用熱交換器である。
【００１５】
請求項４の発明は、カチオン電着塗膜の膜厚が１５〜２５μｍである請求項１〜３いずれかに記載の温調用熱交換器である。
【００１６】
請求項５の発明は、熱交換器の伝熱管の両端がアルミニウムからなる側板に保持されてなり、その側板ごとカチオン電着塗装され、その塗装後の側板を含む熱交換器がケーシングに取り付けられる請求項１〜４いずれかに記載の温調用熱交換器である。
【００１７】
請求項６の発明は、カチオン電着塗膜に、犠牲陽極粉を含ませた請求項１〜５いずれかに記載の温調用熱交換器である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、肉厚が０．８ｍｍ〜２．０ｍｍの伝熱管を用いこれを拡径してフィンを固定して熱交換器を形成し、その熱交換器にカチオン電着塗膜を形成することで、その後、組立時や使用中に熱交換器に変形力が作用してもカチオン電着塗膜に亀裂が発生することがなく、カルボン酸などを含むドレン水で腐蝕されることがないという優れた効果を発揮するものである。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明が適用される露光装置の全体構成を示す概略図である。
【図２】図１に示した温調用熱交換器の正面図である。
【図３】図２に示した温調用熱交換器の要部詳細断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の好適な一実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００２１】
図１は、本発明の温調用熱交換器が適用される露光装置の概略図を示したもので、露光装置１０は、精密温度制御されるチャンバ１１内に収容され、図には示していないが、チャンバ１１内のガラス基板が露光装置１０内に搬入されてフォトリソグラフィーにより各種の層が形成されて液晶基板が製造される。
【００２２】
チャンバ１１は、給気ダクト１２と還気ダクト１３を介して空調機１４に接続される。
【００２３】
空調機１４は、空気導入口１５にガス除去用フィルタ１６が設けられ、そのガス除去用フィルタ１６に導入路１７を介して温調機１８が接続され、その温調機１８に循環ファン１９が接続されて構成される。この循環ファン１９の吹出口が給気ダクト１２に接続され、給気ダクト１２がチャンバ１１に設けた給気ボックス２０に接続される。給気ボックス２０には、有機溶剤などのケミカルガスを吸着除去するガス除去用フィルタ２１と微粒子を除去するＵＬＰＡフィルタ２２が設けられる。
【００２４】
温調機１８は、ケーシング２３内に、温調用熱交換器としての冷却用熱交換器２４と再熱用熱交換器２５が収容されて構成され、また冷却用熱交換器２４で凝縮したドレン水を回収するドレンパン２６が設けられる。また、還気ダクト１３には、チャンバ１１内の空気の換気のための排気ライン２７が接続される。
【００２５】
次に、チャンバ１１内の温調制御を説明する。
【００２６】
露光装置１０でガラス基板に露光・現像などのフォトリソグラフィー処理をしている間、チャンバ１１内の温度が２３±０．１℃に精密温調される。
【００２７】
この際、チャンバ１１内の空気が還気ダクト１３から導入路１７を介して温調機１８に循環され、同時にガス除去用フィルタ１６からの空気が導入路１７を介して温調機１８に供給される。
【００２８】
温調機１８は、導入された空気を冷却用熱交換器２４で、設定温度（２３℃）より−５℃低い１８℃に冷却し、再熱用熱交換器２５で、設定温度２３℃まで昇温し、これを循環ファン１９から給気ボックス２０に供給する。給気ボックス２０では、温調機１８から温調された空気中のケミカルベーパなどがガス除去用フィルタ２１で除去され、ＵＬＰＡフィルタ２２で微粒子が除去されて、チャンバ１１内には、精密温調された清浄空気が供給される。
【００２９】
温調用熱交換器としての冷却用熱交換器２４は、図２に示すように、冷媒が流れる伝熱管３０と多数のフィン３１とから構成され、アルミニウムからなる多数枚のフィン３１を数ｍｍ間隔（フィンピッチ１．１〜３．０ｍｍ）で積層して並べ、そのフィン３１に形成した穴に伝熱管３０を挿入した後、伝熱管３０を内部から拡管して伝熱管３０とフィン３１を一体化して形成したもので、また伝熱管３０の両側には板厚のあるアルミニウム側板３２を予め設け、伝熱管３０の拡径と共に伝熱管３０と一体化する。この側板３２をケーシング２３に取り付けることで冷却用熱交換器２４が取り付けられる。
【００３０】
伝熱管３０は、無酸素銅、リン脱酸銅からなるが、適宜その外周に亜鉛メッキしたものを用いることができる。この伝熱管３０は、外径が９．５ｍｍで、拡管後の外径が１０ｍｍとなり、肉厚は、カチオン電着塗膜の亀裂防止対策のため、従来の０．４１ｍｍに対してほぼ倍以上の０．８〜２．０ｍｍとする。この場合、肉厚２．０ｍｍを超えてもよいが、マンドレルによる現状の拡径作業では２．０ｍｍが限度であり、２．０ｍｍ以下とする。但し拡径の経済性を考慮すれば、肉厚０．８〜１．５ｍｍのものを使用するのが好ましい。
【００３１】
また拡管後の伝熱管３０は、入口部３４から出口部３５にかけて冷媒が流れるように適宜Ｕ字管３３で直列に接続されて冷却用熱交換器２４が構成される。
【００３２】
さて、本発明においては、図２に示した冷却用熱交換器２４ごとカチオン電着槽に浸漬し、冷却用熱交換器２４を陰極に保ってカチオン電着塗装を行うようにしたものである。この場合、カチオン電着塗装用樹脂としては、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、アクリル系樹脂などで形成した水溶性の電着性エマルジョン塗料を用いる。このカチオン電着塗料の塗膜の膜厚は、１５〜２５μｍとする。
【００３３】
なおこの電着性エマルジョン塗料に、犠牲陽極粉として、フィン３１を構成するＡｌと同じ、またはＡｌより卑な陽極金属（Ｋ、Ｍｎ）などを混合してカチオン電着塗装を行うようにしてもよい。この場合、犠牲陽極粉が粒径１〜１０μｍで、カチオン電着塗料の組成物中に体積比で５〜８０％含んでいることが好ましい。
【００３４】
カチオン電着塗装を行う際には、図２に示した側板３２を支持枠（図示せず）に取り付け、支持枠ごと冷却用熱交換器２４をカチオン電着槽に浸漬するようにしても或いは左右の側板３２を吊り金具でハンガー（図示せず）に吊して冷却用熱交換器２４をカチオン電着槽に浸漬するようにしてもいずれでもよい。
【００３５】
カチオン電着塗装は、冷却用熱交換器２４を陰極に保ち塗装電圧１５０〜２５０Ｖの直流電圧を印加し、塗装時間２〜５分、塗装効率２５ｍｇ／クローン以上で行うことで、膜厚１５〜２５μｍのカチオン電着塗膜が形成できる。塗膜形成後、洗浄を行って冷却用熱交換器２４に付着した余剰の塗料を洗い落とし、さらに乾燥させた後、１６０℃で１０分以上加熱して塗膜が焼き付け硬化される。
【００３６】
図３は、冷却用熱交換器２４に形成されたカチオン電着塗装による塗膜３６を示したものである。
【００３７】
カチオン電着塗装により、フィン３１の間隔が狭くても伝熱管３０とフィン３１及び側板３２の全体に塗膜３６が形成できる。
【００３８】
次に本実施の形態の作用を説明する。
【００３９】
先ず従来の温調用熱交換器を、図１で説明した温調機の複数台にそれぞれ組み込んで、腐蝕の進行度を検証した。
【００４０】
この従来の温調用熱交換器の伝熱管は、外径９．５ｍｍ、肉厚０．４１ｍｍの銅管であり、ＳＵＳ製の側板の厚さは、１．５ｍｍで、伝熱管を外径１０ｍｍに拡径する際に、フィンの穴を１０ｍｍ、側板の穴１０．５ｍｍとしている。この場合、側板はＳＵＳで形成され、穴径を１０ｍｍとするとマンドレルを引き抜くことが困難となるため、１０．５ｍｍとし、このフィンの穴と側板の穴に伝熱管を挿入した後、伝熱管の外径を１０ｍｍに拡径することで、伝熱管とフィンが一体化されると共に伝熱管が側板に支持されて熱交換器とされ、その側板がケーシングに取り付けられた構造である。
【００４１】
この結果、カチオン電着塗装を施していないものは、最短で６ヶ月で腐蝕が進行した。これに対して熱交換器全体をカチオン電着塗装を施すことで、腐蝕の進行を遅らせることができたが、９ヶ月たつと腐蝕が進行してしまうことがわかった。
【００４２】
この腐蝕が進行した従来の熱交換器は、伝熱管の両側の側板はＳＵＳ板で形成しており、この部分の塗装膜が剥がれ、その部分からＳＵＳより卑なる銅製の伝熱管が腐蝕し、これが全体に腐蝕が蟻の巣状に広がっていることがわかった。
【００４３】
この側板での塗装膜の剥がれの原因については、以下の理由で生じるものと考えられる。
（１）熱交換器は、伝熱管をフィンの穴に挿入し、伝熱管を拡径し、その伝熱管群でフィンを支持してＳＵＳ製の側板に固定されて形成されるが、伝熱管の肉厚が０．４１ｍｍと薄いため、伝熱管を拡径してもフィンとの接合力が弱く、伝熱管自体の強度が小さいため、フィンの熱膨張や変形力に対して伝熱管が変形し、同時にフィンとの接合部が離れやすく、またカチオン電着塗膜は鉛筆硬度で１〜３Ｈと柔軟性がないため、カチオン電着塗装後の熱交換器の組み付け時や使用時に伝熱管とフィン及び側板の固定部に亀裂が発生しやすい。
（２）一般に冷凍サイクルでは膨張弁により減圧で冷媒は気液混相状態となって蒸発器である温調用熱交換器の伝熱管に流入するが、その際に冷媒音と共に振動が発生し、この振動により、熱交換器の支持点である側板に応力が集中すること、また伝熱管は、肉厚が薄いため、振動によりカチオン電着塗膜に亀裂が生じることが避けられない。また、輸送時に起こる機械的振動も、熱交換器とそれを固定する側板の穴との支持点での亀裂発生の原因となる。
（３）特に、温調用熱交換器は、一般の空調機用熱交換器と違って設定温度よりも−５℃低い温度にした後再熱により精密温調を行うために、伝熱管内には、また冷媒の蒸発温度は５〜１０℃と低温の蒸発冷媒を流し、フィンは露光装置からの２５℃に近い空気と接触して熱交換を行っている。このため、その伝熱管とフィンとの嵌合部にかかる熱膨張差が大きく、熱交換器全体が変形しやすく、このためカチオン電着塗膜に亀裂が発生しやすい。
【００４４】
そこで、本発明では、側板３２を、フィン３１と同じアルミニウム製とし、伝熱管３０の肉厚を０．８〜２．０ｍｍ、好ましくは０．８〜１．５ｍｍとし、これを拡径して厚さ０．１ｍｍのフィン３１を支持するようにしたものである。伝熱管３０を拡径するにはマンドレルを挿入し、外径９．５ｍｍの伝熱管３０を外径１０ｍｍに拡径してフィン３１と側板３２を接合する。接合後は、伝熱管３０内の潤滑油除去のために、熱交換器２４を２００℃、数１０分加熱する。
【００４５】
このように、本発明では、伝熱管３０の肉厚を０．８〜２．０ｍｍ、好ましくは０．８〜１．５ｍｍとし、これを拡径し、その拡径時の押し付け力でフィン３１と側板３２を接合するものである。この伝熱管３０の肉厚を０．８〜２．０ｍｍ、好ましくは０．８〜１．５ｍｍとすることで、伝熱管自体の強度を高めることは勿論、フィン３１と側板３２との接合強度を高めることができる。
【００４６】
ここで、伝熱管の肉厚が厚くなるとその拡径力もより大きくする必要があり、従来においては、フィンの穴を１０ｍｍとし、側板はＳＵＳのため、拡径でフィンの穴は拡がるものの側板の穴は拡がらないため、側板の穴を１０．５ｍｍとし、外径９．５ｍｍ、肉厚０．４１ｍｍの伝熱管を、フィン板の穴より僅かに大きな１０ｍｍ以上に拡径し、その拡径時の押し付け力で接合している。この肉厚０．４１ｍｍの伝熱管を拡径した場合、拡径後の肉厚は０．３８６ｍｍとなる。
【００４７】
これに対して本発明の伝熱管３０では、肉厚０．８ｍｍの拡径後の肉厚は０．７５４ｍｍ、肉厚１．５ｍｍでは肉厚１．４１０ｍｍ、肉厚２．０ｍｍでは、肉厚１．８７ｍｍとなり、肉厚が厚いほど、拡径後の肉厚変化量が大きくなる。すなわち肉厚変化量が大きくなることで、拡径時にフィン３１や側板３２の穴への押し付け力が大となるため、側板３２の穴を１０ｍｍとしても側板３２はアルミニウムで形成されるため、拡径でその穴を拡げることができると共にマンドレルも容易に引き抜くことができ、これにより、フィン３１と側板３２と伝熱管３０の接合力を高めることが可能となる。これにより、組立時や使用時に接合部でのカチオン電着塗膜の亀裂を防止できるものである。
【００４８】
ここで、肉厚０．８ｍｍを下回ると、接合部の強度が弱くなり、また肉厚２．０を超えると拡径が困難となるため、外径９．５ｍｍの伝熱管３０の肉厚は０．８〜２．０の範囲がよい。
【００４９】
また、側板３２の厚さは、２ｍｍとしたが、拡径作業に支障がなければ２．０ｍｍ以上、５ｍｍ以下とすることで、伝熱管３０と側板３２の支持点に応力が集中しても支持強度が高いため変形することがなく塗膜３６の亀裂を防止できる。また仮に塗膜３６に亀裂が発生しても側板３２がアルミニウムで形成されるため、側板３２の犠牲防蝕作用で伝熱管３０が腐蝕されることを防止できる。
【００５０】
さらに、塗膜３６ａに、犠牲陽極粉を含有させれば、さらに犠牲防蝕効果が向上し、伝熱管３０の腐蝕を防止することが可能となる。
【００５１】
上述の実施の形態では、温調用熱交換器として露光装置の空調に使用される冷却用熱交換器の例で説明したが、腐蝕環境に曝される熱交換器であれば、いずれにも適用できることは勿論である。
【符号の説明】
【００５２】
１０  露光装置
１１  チャンバ
１４  空調機
２４  冷却用熱交換器（温調用熱交換器）
３０  伝熱管
３１  フィン
３６  塗膜
３７  嵌合部
【図１】
2012136737.tif 000003
【図２】
2012136737.tif 000004
【図３】
2012136737.tif 000005