(57)【要約】【課題】配管内の気体に起因する配管の不具合を抑制可能な循環水供給システムおよび循環水供給方法を提供する。【解決手段】一の実施形態によれば、循環水供給システムは、循環水を貯留する循環水タンクと、前記循環水タンクから１台以上の製造装置に前記循環水を送る第１配管と、前記１台以上の製造装置から前記循環水タンクに前記循環水を戻す第２配管とを備える。さらに、前記システムは、前記第２配管内の気体の圧力を検知する圧力検知器と、前記第２配管と前記循環水タンクとの間の配管上に設けられた制御弁と、前記圧力検知器により検知された前記気体の圧力に基づいて、前記制御弁の開度を制御する制御部とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
循環水を貯留する循環水タンクと、
前記循環水タンクから１台以上の製造装置に前記循環水を送る第１配管と、
前記１台以上の製造装置から前記循環水タンクに前記循環水を戻す第２配管と、
前記第２配管内の気体の圧力を検知する圧力検知器と、
前記第２配管と前記循環水タンクとの間の配管上に設けられた制御弁と、
前記圧力検知器により検知された前記気体の圧力に基づいて、前記制御弁の開度を制御する制御部と、
を備える循環水供給システム。
【請求項２】
前記制御部は、前記圧力検知器により検知される圧力が負圧に変化しないように、前記制御弁の開度を制御する、請求項１に記載の循環水供給システム。
【請求項３】
前記制御部は、前記圧力検知器により検知された圧力の減少に伴い、前記制御弁の開度を減少させる、請求項１または２に記載の循環水供給システム。
【請求項４】
前記製造装置のうちの１台と前記第２配管とを接続し、前記第２配管の下面に接続されている接続配管を備える、請求項１から３のいずれか１項に記載の循環水供給システム。
【請求項５】
前記接続配管は、前記第２配管の下端を含むように前記第２配管に接続されている、請求項４に記載の循環水供給システム。
【請求項６】
前記接続配管は、前記第２配管の下面側にＵ字管部分を含む、請求項４または５に記載の循環水供給システム。
【請求項７】
循環水を貯留する循環水タンクと、
前記循環水タンクから１台以上の製造装置に前記循環水を送る第１配管と、
前記１台以上の製造装置から前記循環水タンクに前記循環水を戻す第２配管と、
前記製造装置のうちの１台と前記第２配管とを接続し、前記第２配管の下面に接続されている接続配管と、
を備える循環水供給システム。
【請求項８】
循環水を循環水タンク内に貯留し、
前記循環水を前記循環水タンクから第１配管を介して１台以上の製造装置に送り、
前記循環水を前記１台以上の製造装置から第２配管を介して前記循環水タンクに戻し、
前記第２配管内の気圧を圧力検知器により検知し、
前記圧力検知器により検知された前記気体の圧力に基づいて、前記第２配管と前記循環水タンクとの間の配管上に設けられた制御弁の開度を制御する、
ことを含む循環水供給方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、循環水供給システムおよび循環水供給方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、半導体製造クリーンルームは、複数の半導体製造装置内の機器を循環水により冷却する循環水供給システムを備えている。循環水供給システムは、これらの製造装置に循環水を送るための送り主配管と、これらの製造装置から循環水を戻すための戻り主配管とを備えている。
【０００３】
循環水供給システム内の戻り主配管は、通常状態には循環水で満たされている。しかしながら、製造装置の台数の減少などによりシステムの負荷が減少した場合、システム内の制御部が循環水の送り圧力を一定に維持しようとすることから、システム内の循環水量が減少し、戻り主配管が循環水で満たされなくなる。その結果、戻り主配管内に気体を含む空間が生じる。この場合、戻り主配管内の気体の圧力が負圧になると、各製造装置と戻り主配管とを接続する戻り副配管が大気圧で押され、戻り副配管が変形するという不具合が生じる。理由は、戻り副配管は一般に、戻り主配管よりも柔らかい素材で形成されているためである。その結果、システム内の循環水量が定格量に達しなくなる。この場合、システム内の循環水ポンプが循環水量を増加させて循環水量の不足を補おうとするため、循環水ポンプの過剰な電力消費が生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３４５０７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
配管内の気体に起因する配管の不具合を抑制可能な循環水供給システムおよび循環水供給方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一の実施形態によれば、循環水供給システムは、循環水を貯留する循環水タンクと、前記循環水タンクから１台以上の製造装置に前記循環水を送る第１配管と、前記１台以上の製造装置から前記循環水タンクに前記循環水を戻す第２配管とを備える。さらに、前記システムは、前記第２配管内の気体の圧力を検知する圧力検知器と、前記第２配管と前記循環水タンクとの間の配管上に設けられた制御弁と、前記圧力検知器により検知された前記気体の圧力に基づいて、前記制御弁の開度を制御する制御部とを備える。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１実施形態の循環水供給システムの構成を示す概略図である。
【図２】第１実施形態の戻り副配管の接続部を示す断面図である。
【図３】第１実施形態の比較例の戻り副配管の接続部を示す断面図である。
【図４】第１実施形態の比較例の接続部の問題点を説明するための断面図である。
【図５】第１実施形態の接続部の利点を説明するための断面図である。
【図６】第１実施形態の変形例の戻り副配管の接続部を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
【０００９】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態の循環水供給システムの構成を示す概略図である。
【００１０】
図１の循環水供給システムは、循環水タンク１と、循環水ポンプ２と、循環水冷却塔３と、循環水フィルタ４と、第１圧力検知器５と、第２圧力検知器６と、制御部７と、制御弁８とを備えている。本実施形態の循環水タンク１、循環水ポンプ２、循環水冷却塔３、および循環水フィルタ４は、床面Ｇ１上に設置されている。
【００１１】
図１の循環水供給システムは、複数（ここでは４台）の半導体製造装置９ａ〜９ｄ内の機器を循環水により冷却する。この循環水が供給される半導体製造装置９ａ〜９ｄの台数は、４台以外でもよい。これらの半導体製造装置９ａ〜９ｄは、１台以上の製造装置の例である。本実施形態の半導体製造装置９ａ〜９ｄは、床面Ｇ１よりも高い床面Ｇ２上に設置されている。
【００１２】
図１の循環水供給システムはさらに、第１配管の例である送り主配管１１と、第２配管の例である戻り主配管１２と、配管１３と、配管１４と、送り副配管１５ａ〜１５ｄと、接続配管の例である戻り副配管１６ａ〜１６ｄとを備えている。
【００１３】
図１は、床面Ｇ１、Ｇ２に平行で互いに垂直なＸ方向およびＹ方向と、床面Ｇ１、Ｇ２に垂直なＺ方向とを示している。本明細書においては、＋Ｚ方向を上方向として取り扱い、−Ｚ方向を下方向として取り扱う。例えば、循環水タンク１と半導体製造装置９ａ〜９ｄとの位置関係は、循環水タンク１が半導体製造装置９ａ〜９ｄの下方に位置していると表現される。本実施形態の−Ｚ方向は、重力方向と一致していてもよいし、重力方向と一致していなくてもよい。
【００１４】
循環水タンク１は、循環水を貯留している。循環水タンク１内の循環水は、循環水ポンプ２により循環水冷却塔３および循環水フィルタ４を介して半導体製造装置９ａ〜９ｄに送られる。循環水冷却塔３は、循環水を冷却する。循環水フィルタ４は、循環水をフィルタリングして循環水中の不純物を除去する。このようにして、冷却およびフィルタリングされた循環水が半導体製造装置９ａ〜９ｄに供給される。なお、循環水供給システム内の循環水が不足している場合には、循環水タンク１に補給水が追加される。
【００１５】
送り主配管１１は、循環水タンク１から半導体製造装置９ａ〜９ｄに循環水を送るための主配管である。送り主配管１１は、配管１３により循環水タンク１、循環水ポンプ２、循環水冷却塔３、および循環水フィルタ４に接続されている。また、半導体製造装置９ａ〜９ｄはそれぞれ、送り副配管１５ａ〜１５ｄにより送り主配管１１に接続されている。よって、循環水タンク１からの循環水は、配管１３、送り主配管１１、および送り副配管１５ａ〜１５ｄを介して半導体製造装置９ａ〜９ｄに送られる。
【００１６】
戻り主配管１２は、半導体製造装置９ａ〜９ｄから循環水タンク１に循環水を戻すための主配管である。戻り主配管１２は、配管１４により循環水タンク１に接続されている。また、半導体製造装置９ａ〜９ｄはそれぞれ、戻り副配管１６ａ〜１６ｄにより戻り主配管１２に接続されている。よって、半導体製造装置９ａ〜９ｄから排出された循環水は、戻り副配管１６ａ〜１６ｄ、戻り主配管１２、および配管１４を介して循環水タンク１に戻される。
【００１７】
本実施形態の送り主配管１１と戻り主配管１２は、大流量の循環水を流すために、鉄などの金属で形成されている。一方、本実施形態の送り副配管１５ａ〜１５ｄと戻り副配管１６ａ〜１６ｄは、循環水の入口と出口が様々な箇所にある半導体製造装置９ａ〜９ｄにこれらの副配管を容易に接続できるように、折り曲げ可能な樹脂で形成されている。送り副配管１５ａ〜１５ｄと戻り副配管１６ａ〜１６ｄの例は、樹脂製のホースである。樹脂製のホースを使用する場合には、例えば、配管施工の容易性やコストメリットなどの利点が得られる。
【００１８】
第１圧力検知器５は、送り主配管１１上に設置されており、送り主配管１１内を流れる循環水の送り圧力Ｐ１を検知する。第１圧力検知器５は、循環水の送り圧力Ｐ１の測定結果を制御部７に送信する。
【００１９】
制御部７は、第１圧力検知器５により検知された循環水の送り圧力Ｐ１に基づいて、循環水ポンプ２の動作を制御する。具体的には、制御部７は、第１圧力検知器５により検知される圧力Ｐ１が一定に維持されるように、循環水ポンプ２の動作を制御する。例えば、圧力Ｐ１が設定値よりも低い場合には、制御部７は、循環水ポンプ２の回転数を上げて圧力Ｐ１を増加させる。一方、圧力Ｐ１が設定値よりも高い場合には、制御部７は、循環水ポンプ２の回転数を下げて圧力Ｐ１を減少させる。
【００２０】
第２圧力検知器６は、戻り主配管１２上に設置されており、戻り主配管１２内の気体の圧力Ｐ２を検知する。第２圧力検知器６は、戻り主配管１２内の気体の圧力Ｐ２の測定結果を制御部７に送信する。
【００２１】
制御部７は、第２圧力検知器６により検知された戻り主配管１２内の気体の圧力Ｐ２に基づいて、制御弁８の開度を制御する。制御弁８は、戻り主配管１２と循環水タンク１との間の配管１４上に設置されている。制御部７は、制御弁８の開度の制御により、配管１４内を流れる循環水の流量を制御することができる。
【００２２】
本実施形態の制御部７は、第２圧力検知器６により検知される圧力Ｐ２が負圧に変化しないように、制御弁８の開度を制御する。具体的には、制御部７は、第２圧力検知器６により検知される圧力Ｐ２が一定の正圧に維持されるように、制御弁８の開度を制御する。本実施形態におけるこの正圧の例は、０．０５ＭＰａ（ゲージ圧）である。
【００２３】
よって、本実施形態の制御部７は、第２圧力検知器６により検知された圧力Ｐ２の減少に伴い、制御弁８の開度を減少させる。例えば、制御弁８の通常の開度がＸ１である場合において、圧力Ｐ２が０．０５ＭＰａから０．０４ＭＰａに減少した場合には、制御部７は、制御弁８の開度をＸ１からＸ２（＜Ｘ１）に減少させ、圧力Ｐ２を０．０５Ｐａまで増加させる。また、圧力Ｐ２が０．０３ＭＰａに変化した場合には、制御部７は、制御弁８の開度をＸ３（＜Ｘ２）に設定し、圧力Ｐ２を０．０５ＭＰａまで増加させる。なお、圧力Ｐ２が０ＭＰａ（ゲージ圧）に変化した場合には、制御部７は、制御弁８の開度を０にし、制御弁８を閉じる。
【００２４】
符号Ｋ１は、配管１４の循環水タンク１側の端部を示す。符号Ｋ２は、配管１４の戻り主配管１４側の端部を示す。端部Ｋ２は、戻り主配管１４に対する配管１４の接続部に相当する。符号Ｋは、配管１４に沿った端部Ｋ１と端部Ｋ２との中間点を示す。本実施形態の制御弁８は、制御弁８の開度の変化が圧力Ｐ２に迅速に影響するように、端部Ｋ２に近い位置に配置することが望ましい。よって、本実施形態の制御弁８は、配管１４上において中間点Ｋよりも端部Ｋ２側に配置されている。
【００２５】
符号Ｋａ〜Ｋｄはそれぞれ、戻り主配管１２に対する戻り副配管１６ａ〜１６ｄの接続部を示す。本実施形態の戻り副配管１６ａ〜１６ｄはそれぞれ、接続部Ｋａ〜Ｋｄ付近にＵ字管部分２１ａ〜２１ｄを含んでいる。
【００２６】
以下、図２から図６を参照し、戻り副配管１６ａおよびＵ字管部分２１ａの詳細を説明する。なお、以下の説明は、戻り副配管１６ｂ〜１６ｄやＵ字管部分２１ｂ〜２１ｄにも同様に当てはまる。
【００２７】
図２は、第１実施形態の戻り副配管１６ａの接続部Ｋａを示す断面図である。
【００２８】
図２は、戻り主配管１２の配管延伸方向（Ｘ方向）に垂直な断面を示している。符号Ｃは、戻り主配管１２の断面の中心線を示す。中心線Ｃは、Ｙ方向に延びている。符号Ｓ１は、中心線Ｃよりも上方に位置する戻り主配管１２の上面を示す。符号Ｓ２は、中心線Ｃよりも下方に位置する戻り主配管１２の下面を示す。
【００２９】
符号Ｅ１、Ｅ２はそれぞれ、戻り主配管１２の上端と下端とを示す。上端（上端線）Ｅ１は、配管延伸方向に沿って延びており、図２の符号Ｅ１はこの線上の１点を示している。同様に、下端（下端線）Ｅ２は、配管延伸方向に沿って延びており、図２の符号Ｅ２はこの線上の１点を示している。
【００３０】
本実施形態の戻り副配管１６ａは、接続部Ｋａの継ぎ手２２ａにより戻り主配管１２の下面Ｓ２に接続されている。具体的には、戻り副配管１６ａは、戻り主配管１２の下端Ｅ２を含むように戻り主配管１２に接続されている。その結果、戻り副配管１６ａは、戻り主配管１２の下面Ｓ２側、すなわち、戻り主配管１２の中心線Ｃよりも低い位置に、Ｕ字管部分２１ａを含んでいる。
【００３１】
図３は、第１実施形態の比較例の戻り副配管１６ａの接続部Ｋａを示す断面図である。
【００３２】
本比較例の戻り副配管１６ａは、接続部Ｋａの継ぎ手２２ａにより戻り主配管１２の上面Ｓ１に接続されている。具体的には、戻り副配管１６ａは、戻り主配管１２の上端Ｅ１を含むように戻り主配管１２に接続されている。
【００３３】
図４は、第１実施形態の比較例の接続部Ｋａの問題点を説明するための断面図である。
【００３４】
図４は、戻り主配管１２が循環水で満たされなくなくなった状態を示している。そのため、戻り主配管１２内に気体を含む空間Ｒ１が生じ、戻り副配管１６ａ内にも気体を含む空間Ｒ２が生じている。この場合、戻り主配管１２内の空間Ｒ１の圧力が負圧になると、戻り副配管１６ａ内の空間Ｒ２の圧力も負圧になる。そのため、戻り副配管１６ａが大気圧で押され、戻り副配管１６ａが変形するという不具合が生じる。符号Ｑは、戻り副配管１６ａの変形部分を示している。
【００３５】
図５は、第１実施形態の接続部Ｋａの利点を説明するための断面図である。
【００３６】
図５は、図４と同様に、戻り主配管１２が循環水で満たされなくなくなった状態を示している。そのため、戻り主配管１２内に気体を含む空間Ｒ１が生じ、戻り副配管１６ａ内にも気体を含む空間Ｒ２が生じている。
【００３７】
しかしながら、本実施形態の戻り副配管１６ａは戻り主配管１２の下面Ｓ２に接続されているため、戻り主配管１２が循環水で満たされなくなくなっても、戻り副配管１６ａの接続部Ｋａ付近に循環水が溜まる。図５は、戻り副配管１６ａのＵ字管部分２１ａに循環水が溜まった状態を示している。
【００３８】
そのため、本実施形態の戻り副配管１６ａ内の空間Ｒ２は、戻り主配管１２内の空間Ｒ１と循環水により分離される。よって、戻り主配管１２内の空間Ｒ１の圧力が負圧になっても、戻り副配管１６ａ内の空間Ｒ２の圧力が負圧になることを回避できる。よって、本実施形態によれば、戻り副配管１６ａが大気圧で押されることを防止することができ、戻り副配管１６ａの変形を防止することができる。
【００３９】
図６は、第１実施形態の変形例の戻り副配管１６ａの接続部Ｋａを示す断面図である。
【００４０】
図２のＵ字管部分２１ａの底部は、一定の曲率半径を有し、ほぼ半円形の断面形状を有している。これに対し、図６のＵ字管部分２１ａの底部は、半円形とは大きく異なる断面形状を有している。本実施形態の戻り副配管１６ａは、戻り主配管１２の下面Ｓ２に接続されていれば、どのような形状のＵ字管部分２１ａを含んでいてもよい。
【００４１】
また、本実施形態の戻り副配管１６ａは、戻り主配管１２の下面Ｓ２に接続されていれば、戻り主配管１２の端部Ｅ２以外の箇所に接続されていてもよい。ただし、空間Ｒ１の下面が端部Ｅ２付近にまで低下しても空間Ｒ２を空間Ｒ１と分離できるように、本実施形態の戻り副配管１６ａは、戻り主配管１２の端部Ｅ２に接続することが望ましい。
【００４２】
図２と図６の戻り副配管１６ａはいずれも、戻り主配管１２の下端Ｅ２を含むように戻り主配管１２に接続されている。ただし、図２の戻り副配管１６ａは、戻り主配管１２の真下に上向きの状態で接続されている。一方、図６の戻り副配管１６ａは、戻り主配管１２の真下からずれた位置に傾いた状態で接続されている。本実施形態の戻り副配管１６ａは、図２と図６のいずれの状態で戻り主配管１２に接続してもよい。
【００４３】
以上のように、本実施形態の循環水供給システムは、戻り主配管１２内の空間Ｒ１の圧力Ｐ２を第２圧力検知器６により検知し、第２圧力検知器６により検知された圧力Ｐ２に基づいて、配管１４上の制御弁７の開度を自動制御する。よって、本実施形態によれば、戻り主配管１２内の空間Ｒ１の圧力Ｐ２が負圧になることを抑制することが可能となる。
【００４４】
また、本実施形態の各戻り副配管１６ａ〜１６ｄは、戻り主配管１２の下面Ｓ２に接続されている。よって、本実施形態によれば、かりに戻り主配管１２内の空間Ｒ１の圧力が負圧になっても、各戻り副配管１６ａ〜１６ｄ内の空間Ｒ２の圧力が負圧になることを回避することが可能となる。
【００４５】
例えば、戻り副配管１６ａ内の空間Ｒ２の圧力が負圧になると、戻り副配管１６ａが大気圧で押され、戻り副配管１６ａが変形してしまう。その結果、システム内の循環水量が定格量に達しなくなる。この場合、循環水ポンプ２が循環水量を増加させて循環水量の不足を補おうとするため、循環水ポンプ２の過剰な電力消費が生じる。しかしながら、本実施形態によれば、戻り副配管１６ａの負圧による変形を防止することができるため、循環水ポンプ２の過剰な電力消費を抑制することが可能となる。
【００４６】
このように、本実施形態によれば、戻り主配管１２や戻り副配管１６ａ〜１６ｄ内の気体に起因する戻り副配管１６ａ〜１６ｄの不具合を抑制することが可能となる。
【００４７】
以上、いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例としてのみ提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図したものではない。本明細書で説明した新規なシステムおよび方法は、その他の様々な形態で実施することができる。また、本明細書で説明したシステムおよび方法の形態に対し、発明の要旨を逸脱しない範囲内で、種々の省略、置換、変更を行うことができる。添付の特許請求の範囲およびこれに均等な範囲は、発明の範囲や要旨に含まれるこのような形態や変形例を含むように意図されている。
【符号の説明】
【００４８】
１：循環水タンク、２：循環水ポンプ、３：循環水冷却塔、４：循環水フィルタ、
５：第１圧力検知器、６：第２圧力検知器、７：制御部、８：制御弁、
９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ：半導体製造装置、
１１：送り主配管、１２：戻り主配管、１３：配管、１４：配管、
１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ：送り副配管、
１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ：戻り副配管、
２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ：Ｕ字管部分、２２ａ：継ぎ手
【図１】
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【図２】
2016051880.tif 000004
【図３】
2016051880.tif 000005
【図４】
2016051880.tif 000006
【図５】
2016051880.tif 000007
【図６】
2016051880.tif 000008