薬液用熱交換器
【課題】 複合板として構成する場合のディメリットを解消して熱交換効率を高めるとともに、コストダウン及び耐久性向上を図る。
【解決手段】 外面に形成した熱交換面Ｃｕを冷却又は加熱することにより内部に流通する薬液Ｌに対して熱交換を行う薬液用熱交換器１を構成するに際して、内部に薬液Ｌを流通させる複数の薬液流通孔Ｒ…を形成し、かつ少なくとも外面となる上面及び下面を熱交換面Ｃｕ，Ｃｄとして形成するとともに、所定の焼成素材Ｍ（アモルファスカーボン素材又は炭化珪素素材等）を焼結することにより全体を一体形成した熱交換ブロック２を備える。
【解決手段】 外面に形成した熱交換面Ｃｕを冷却又は加熱することにより内部に流通する薬液Ｌに対して熱交換を行う薬液用熱交換器１を構成するに際して、内部に薬液Ｌを流通させる複数の薬液流通孔Ｒ…を形成し、かつ少なくとも外面となる上面及び下面を熱交換面Ｃｕ，Ｃｄとして形成するとともに、所定の焼成素材Ｍ（アモルファスカーボン素材又は炭化珪素素材等）を焼結することにより全体を一体形成した熱交換ブロック２を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外面に形成した熱交換面を冷却又は加熱することにより内部に流通する薬液に対して熱交換を行う薬液用熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、外面に形成した熱交換面を冷却又は加熱することにより内部に流通する薬液に対して熱交換を行う薬液用熱交換器としては、特開平９−２２９５８７号公報で開示される半導体処理液用冷却加熱装置が知られている。
【０００３】
同公報で開示される半導体処理液用冷却加熱装置（薬液用熱交換器）は、一対の熱交換基板により側部壁体を挟むことにより冷却加熱室を形成し、この冷却加熱室に半導体処理液を流通させるとともに、各熱交換基板に、流通する半導体処理液を接触せしめて冷却または加熱する半導体処理液用冷却加熱装置であり、熱交換基板の少なくとも処理液接触面側をアモルファスカーボン層で被覆してなるグラファイト基材で構成、又は熱交換基板がアモルファスカーボンで構成されたものである。
【特許文献１】特開平９−２２９５８７号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上述した従来の薬液用熱交換器（半導体処理液用冷却加熱装置）は、次のような問題点があった。
【０００５】
第一に、この種の熱交換基板は、熱交換効率を確保する必要があることから良好な熱伝導性が要求され、更に薬液に対して化学的及び物理的に強い耐薬品性や発生するガスの漏れを阻止するガスに対する非透過性などが要求されるが、アモルファスカーボンの場合、耐薬品性やガスに対する非透過性は非常に良好な特性を示すも、熱伝導性は必ずしも良好ではない。このため、熱交換基板に用いるアモルファスカーボンは、厚さを１〜３〔ｍｍ〕程度に抑えるとともに、グラファイト基材や補強板を組合わせた複合板とすることにより機械的強度を確保する必要があることから、異材質間の接触熱抵抗により熱伝達性能が低下し、熱交換効率を高めるにも限界があった。
【０００６】
第二に、一対の熱交換基板により側部壁体を挟むことにより冷却加熱室を形成する必要があることに加え、アモルファスカーボンとグラファイト基材等を組合わせた複合板として構成する必要があることから、熱交換器全体の構造が複雑となり、部品点数の増加及び製造工程の煩雑化に伴うコスト上昇を招くとともに、異材質間での熱伸縮に伴う耐久性の低下を招きやすい。
【０００７】
本発明は、このような背景技術に存在する課題を解決した薬液用熱交換器の提供を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上述した課題を解決するため、外面に形成した熱交換面Ｃｕを冷却又は加熱することにより内部に流通する薬液Ｌに対して熱交換を行う薬液用熱交換器１を構成するに際して、内部に薬液Ｌを流通させる複数の薬液流通孔Ｒ…を形成し、かつ少なくとも外面となる上面及び下面を熱交換面Ｃｕ，Ｃｄとして形成するとともに、所定の焼成素材Ｍを焼結することにより全体を一体形成した熱交換ブロック２を備えてなることを特徴とする。
【０００９】
この場合、発明の好適な態様により、焼成素材Ｍには、アモルファスカーボン素材又は炭化珪素素材（ＳｉＣ）を用いることができる。また、薬液用熱交換器１には、熱交換ブロック２における薬液流通孔Ｒ…の出入口Ｒｒ…に接続する接続ブロック３ａ…、具体的には、薬液流通孔Ｒ…同士を接続する流通孔接続部４ｍを備える接続ブロック３ａ、或いは薬液流通孔Ｒ…に薬液Ｌを流入させる流入ポート部４ｉ及び薬液流通孔Ｒ…から薬液Ｌを流出させる流出ポート部４ｏの少なくとも一方を備える接続ブロック３ｂを用いることができる。
【発明の効果】
【００１０】
このような構成を有する本発明に係る薬液用熱交換器１によれば、次のような顕著な効果を奏する。
【００１１】
（１） 単一素材となる所定の焼成素材Ｍを焼結することにより、全体を一体形成した熱交換ブロック２を備えるため、複合板として構成する場合のディメリットを解消、即ち、異材質間の接触熱抵抗により熱伝達性能が低下するディメリットを解消でき、もって、熱交換器としての熱交換効率を高めることができる。
【００１２】
（２） 内部に薬液Ｌを流通させる複数の薬液流通孔Ｒ…を形成し、かつ所定の焼成素材Ｍにより一体形成した熱交換ブロック２により主要基本部分を構成できるため、熱交換器全体の構造を単純化することができる。したがって、部品点数の大幅削減及び製造工程の簡略化に伴うコストダウンを図れるとともに、異材質間での熱伸縮が生じないことから長期使用における耐久性を高めることができる。
【００１３】
（３） 好適な態様により、焼成素材Ｍとして、アモルファスカーボン素材又は炭化珪素素材を用いれば、少なくとも薬液に対して化学的及び物理的に強い耐薬品性、更には発生するガスの漏れを阻止するガスに対する非透過性に優れる熱交換ブロック２、即ち、薬液用熱交換器１を構成する最適な熱交換ブロック２を得ることができる。
【００１４】
（４） 好適な態様により、熱交換ブロック２における薬液流通孔Ｒ…の出入口Ｒｒ…に接続する接続ブロック３ａ…、具体的には、薬液流通孔Ｒ…同士を接続する流通孔接続部４ｍを備える接続ブロック３ａ、或いは薬液流通孔Ｒ…に薬液Ｌを流入させる流入ポート部４ｉ及び薬液流通孔Ｒ…から薬液Ｌを流出させる流出ポート部４ｏの少なくとも一方を備える接続ブロック３ｂを用いれば、結合具等を追加するのみで薬液用熱交換器１の主要部を容易に構成（実施）することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
次に、本発明に係る最良の実施形態を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。
【００１６】
まず、本実施形態に係る薬液用熱交換器１の構成部品（構成部材）について、図１〜図４を参照して具体的に説明する。
【００１７】
２は熱交換ブロックを示す。熱交換ブロック２は、図３及び図４に示すように、全体を所定の焼成素材Ｍ、望ましくはアモルファスカーボン素材により一体に形成するとともに、全体形状を偏平な直方体状（プレート状）に形成する。熱交換ブロック２の外面となる上面及び下面は、平坦な熱交換面Ｃｕ，Ｃｄとして形成し、熱交換ブロック２の内部には、薬液Ｌを流通させる複数の薬液流通孔Ｒ…を長手方向に沿って形成する。即ち、熱交換ブロック２の長手方向を前後方向とした場合、熱交換ブロック２の前端面２ｆと後端面２ｒに、それぞれ出入口Ｒｒ…が開口する薬液流通孔Ｒ…を形成する。例示の薬液流通孔Ｒ…は四つであり、それぞれ平行かつ一定間隔おきに形成するとともに、各薬液流通孔Ｒ…は断面円形に形成し、薬液流通孔Ｒと熱交換面Ｃｕ間、及び薬液流通孔Ｒと熱交換面Ｃｄ間における最も薄くなる部位の厚さＤは、２〔ｍｍ〕以下に選定することが望ましい。また、熱交換ブロック２の前端面２ｆと後端面２ｒには、出入口Ｒｒ…を囲むように、閉ループ状（リング状）の凹溝によるシールリング収容部１１，１２をそれぞれ形成する。
【００１８】
熱交換ブロック２の製造は、アモルファスカーボン素材に係わる公知の製法を利用できる。例えば、フェノール樹脂，ポリイミド樹脂，エポキシ樹脂，フラン樹脂等で代表される熱硬化性樹脂を、射出成形機或いは圧縮成形機などを用いて賦型するとともに、この後、不活性ガス雰囲気中において千数百℃の高温下で焼成することにより炭素化したアモルファスカーボン成形体としての熱交換ブロック２を得ることができる。
【００１９】
焼成素材Ｍとしては、アモルファスカーボン素材以外に、炭化珪素素材（シリコンと炭化物の化合物：ＳｉＣ）を用いても、当該アモルファスカーボン素材と同様に良好な結果を得ることができる。このように、焼成素材Ｍとして、アモルファスカーボン素材又は炭化珪素素材を用いれば、少なくとも薬液に対して化学的及び物理的に強い耐薬品性、更には発生するガスの漏れを阻止するガスに対する非透過性に優れる熱交換ブロック２、即ち、薬液用熱交換器１を構成する最適な熱交換ブロック２を得ることができる。
【００２０】
３ａ，３ｂは、熱交換ブロック２における薬液流通孔Ｒ…の出入口Ｒｒ…に接続する接続ブロックを示す。接続ブロック３ａは、図３及び図４に示すように、接続本体部２１を備え、接続本体部２１は、熱交換ブロック２の後端面２ｒに面接触できるように、例えば、フッソ系樹脂（ＰＴＦＥ，ＰＦＡ等）により全体をブロック状（プレート状）に一体成形する。後端面２ｒに当接する接続ブロック３ａの当接面３ａｉには、凹部による一対の流通孔接続部４ｍ，４ｍを形成する。これにより、後端面２ｒに当接させた際には、各流通孔接続部４ｍ…は、隣接する二つの薬液流通孔Ｒ…の出入口Ｒｒ…にそれぞれ跨がって接続される（図１参照）。また、接続ブロック３ａの当接面３ａｉには、シールリング収容部１１に対面するシールリング収容部２２を形成する。シールリング収容部２２もシールリング収容部１１と同様に閉ループ状（リング状）の凹溝により形成する。さらに、接続ブロック３ａは、熱交換ブロック２に対して横幅を長くし、両端付近に、結合具である結合ボルト３１ｘ，３２ｘの挿通孔２３ｐ，２３ｑを形成する。
【００２１】
接続ブロック３ｂは、図４に示すように、接続本体部２５とこの接続本体部２５の外端面に取付けた筒状継手による流入ポート部４ｉ及び流出ポート部４ｏを有する。接続本体部２５は、熱交換ブロック２の前端面２ｆに面接触できるように、例えば、フッソ系樹脂（ＰＴＦＥ，ＰＦＡ等）により全体をブロック状（プレート状）に一体成形する。この場合、接続ブロック３ｂには、前後方向に貫通する流入孔Ｈｉと流出孔Ｈｏを有し、流入孔Ｈｉは流入ポート部４ｉに連通するとともに、流出孔Ｈｏは流出ポート部４ｏに連通する。これにより、接続ブロック３ｂを熱交換ブロック２の前端面２ｆに当接させた際には、流入孔Ｈｉが一方の端に設けた薬液流通孔Ｒの出入口Ｒｒに接続されるとともに、流出孔Ｈｏが他方の端に設けた薬液流通孔Ｒの出入口Ｒｒに接続される。また、前端面２ｆに当接する接続ブロック３ｂの当接面３ｂｉにおける流入孔Ｈｉと流出孔Ｈｏ間には、凹部による流通孔接続部４ｍを形成する。流通孔接続部４ｍは、接続ブロック３ｂを前端面２ｆに当接させた際に、中間に位置する二つの薬液流通孔Ｒ…の出入口Ｒｒ…に跨がって接続される。さらに、接続ブロック３ｂの当接面３ｂｉには、シールリング収容部１２に対面するシールリング収容部２６を形成する。シールリング収容部２６もシールリング収容部１２と同様に閉ループ状（リング状）の凹溝により形成する。接続ブロック３ｂも接続ブロック３ａと同様に熱交換ブロック２よりも横幅を長くし、両端付近に、結合ボルト３１ｘ，３２ｘの挿通孔２７ｐ，２７ｑを形成する。流入ポート部４ｉ及び流出ポート部４ｏも、例えば、フッソ系樹脂（ＰＴＦＥ，ＰＦＡ等）により一体成形するとともに、接続本体部２５に対してネジ込み式により取付けることができる。
【００２２】
４１ａはシールリング収容部１１及び２２に跨がって収容するシールリング、４１ｂはシールリング収容部１２及び２６に跨がって収容するシールリングを示す。各シールリング４１ａ，４１ｂは、例えば、フッソ系樹脂により一体成形する。また、３１ｘ，３２ｘは、例えば、ステンレス素材により形成した結合ボルトを示すとともに、３１ｙ，３２ｙは、結合ボルト３１ｘ，３２ｘにそれぞれ螺着する、例えば、ステンレス素材により形成した固定ナットを示し、結合ボルト３１ｘ…及び固定ナット３１ｙ…は結合具を構成する。なお、結合ボルト３１ｘ…及び固定ナット３１ｙ…の形成素材は特に限定されず、接続ブロック３ａ…と同様のフッソ系樹脂等を用いてもよい。
【００２３】
次に、このような構成部品（構成部材）を用いた本実施形態に係る薬液用熱交換器１の組立方法について、図１〜図５を参照して説明する。
【００２４】
まず、図４に示すように、熱交換ブロック２のシールリング収容部１１にシールリング４１ａを収容し、接続ブロック３ａの当接面３ａｉを熱交換ブロック２の後端面２ｒに当接する。この際、接続ブロック３ａのシールリング収容部２２にシールリング４１ａの残部が収容される。また、熱交換ブロック２のシールリング収容部１２にシールリング４１ｂを収容し、接続ブロック３ｂの当接面３ｂｉを熱交換ブロック２の前端面２ｆに当接する。この際、接続ブロック３ｂのシールリング収容部２６にシールリング４１ｂの残部が収容される。
【００２５】
そして、この状態で、結合ボルト３１ｘ，３２ｘを挿通孔２７ｐ，２７ｑにそれぞれ挿通させるとともに、さらに挿通孔２３ｐ，２３ｑに挿通させた後、固定ナット３１ｙ，３２ｙを結合ボルト３１ｘ，３２ｘの先端にそれぞれ螺着する。これにより、固定ナット３１ｙ，３２ｙを締めれば、熱交換ブロック２に接続ブロック３ａ，３ｂを結合し、一体化することができる。このように構成した熱交換ユニットＵを図２に示す。
【００２６】
また、図５に示すように、熱交換ブロック２の一方の熱交換面Ｃｕに、ペルチェ素子を用いたサーモモジュール５１ｕ…を付設し、さらに、このサーモモジュール５１ｕ…の放熱面（吸熱面）に冷却部５２ｕを付設する。同様に、熱交換ブロック２の他方の熱交換面Ｃｄに、ペルチェ素子を用いたサーモモジュール５１ｄ…を付設し、さらに、このサーモモジュール５１ｄ…の放熱面（吸熱面）に冷却部５２ｄを付設する。この場合、熱交換ブロック２内には直線状となる複数の薬液流通孔Ｒ…が平行に形成されるため、矩形状となる複数のサーモモジュール５１ｕ…，５１ｄ…を熱交換面Ｃｕ，Ｃｄのほぼ全面に効率的に配することができるとともに、各サーモモジュール５１ｕ…，５１ｄ…に対して同寸法（同形状）の冷却部５２ｕ，５２ｄを配することにより効率的な冷却を行うことができる。なお、冷却部５２ｕ，５２ｄは、水冷式クーラを用いることができる。図５中、５３ｕ，５３ｄは、冷却部５２ｕ，５２ｄに冷却水を循環させる配水管を示す。これにより、図５（図１）に示す薬液用熱交換器１を得る。
【００２７】
次に、本実施形態に係る薬液用熱交換器１の機能について、図１〜図５を参照して説明する。
【００２８】
薬液用熱交換器１により薬液Ｌを冷却する場合には、図５に示すサーモモジュール５１ｕ…，５１ｄ…に通電して熱交換ブロック２の熱交換面Ｃｕ，Ｃｄを冷却する。この際、サーモモジュール５１ｕ…，５１ｄ…の放熱面からの放熱は、冷却部５２ｕ，５２ｄにより吸収される。
【００２９】
一方、図１に示すように、薬液Ｌを流入ポート部４ｉに供給する。流入ポート部４ｉに供給された薬液Ｌは、流入孔Ｈｉを介して一方の端の設けた一番目の薬液流通孔Ｒを流通し、接続ブロック３ａにおける一方の流通孔接続部４ｍを通って、二番目の薬液流通孔Ｒを流通するとともに、さらに、接続ブロック３ｂにおける流通孔接続部４ｍを通って、三番目の薬液流通孔Ｒを流通し、接続ブロック３ａにおける他方の流通孔接続部４ｍを通って、四番目の薬液流通孔Ｒを流通する。この後、四番目の薬液流通孔Ｒを流通した薬液Ｌは、流出孔Ｈｏを介して流出ポート部４ｏに至り、流出ポート部４ｏから排出される。そして、四つの薬液流通孔Ｒ…を流れる薬液Ｌは、熱交換面Ｃｕ，Ｃｄを介して熱交換、即ち、冷却される。
【００３０】
次に、本発明の変更実施形態に係る薬液用熱交換器１について、図６〜図１２を参照して説明する。
【００３１】
図６は、熱交換ブロック２の変更例を示す。図１〜図５における熱交換ブロック２は、薬液流通孔Ｒを断面円形に形成した場合を示したが、薬液流通孔Ｒの断面形状は、円形に限定されるものではなく、図６に示すように、矩形に形成したり、或いは楕円形などに形成してもよい。この場合、熱交換面Ｃｕ，Ｃｄの強度を確保するため、各薬液流通孔Ｒ…間のピッチを短くして薬液流通孔Ｒ…の数を多くすることができる。また、熱交換面Ｃｕ，Ｃｄと薬液流通孔Ｒ…間の厚さを薄くし、かつシールリング収容部１２（１１）を形成する前端面２ｆ（後端面２ｒ）の面積を確保するため、図６に示すように、熱交換ブロック２の上面及び下面に段差を形成してもよい。
【００３２】
図７及び図８は、接続ブロック３ａ，３ｂの変更例を示す。図７に示す接続ブロック３ａは、接続本体部７１を備え、当接面３ａｉには、凹部による一つの流通孔接続部４ｍを形成する。これにより、熱交換ブロック２の後端面２ｒに当接させた際には、流通孔接続部４ｍは、全て（例示は四つ）の薬液流通孔Ｒ…の出入口Ｒｒ…にそれぞれ跨がって接続される。また、接続本体部７１の外端面には筒状継手によるポート部４ｏ（４ｉ）を取付ける。このような接続ブロック３ａ…は二つ用意し、一方を接続ブロック３ａとして用いるとともに、他方を接続ブロック３ｂとして用いる。この場合、接続ブロック３ａのポート部は流出ポート部４ｏとなり、接続ブロック３ｂのポート部は流入ポート部４ｉとなる。この薬液用熱交換器１は、一方の接続ブロック３ｂの流入ポート部４ｉに薬液Ｌを流入させれば、薬液Ｌは、流通孔接続部４ｍから全ての薬液流通孔Ｒ…に対して一側から流通（分流）した後、他方の接続ブロック３ａの流通孔接続部４ｍに至る。そして、流通孔接続部４ｍ内で合流した薬液Ｌは、流出ポート部４ｏから流出する。
【００３３】
一方、図８に示す接続ブロック３ａは、接続本体部７２を備え、当接面３ａｉには、凹部による一つの流通孔接続部４ｍを形成する。これにより、熱交換ブロック２の後端面２ｒに当接させた際には、流通孔接続部４ｍは、全て（例示は四つ）の薬液流通孔Ｒ…の出入口Ｒｒ…にそれぞれ跨がって接続される。また、接続ブロック３ｂは、接続本体部７３とこの接続本体部７３の外端面に取付けた筒状継手による流入ポート部４ｉ及び流出ポート部４ｏを有する。この場合、当接面３ｂｉには、凹部による一対の流通孔接続部４ｍ，４ｍを形成し、一方の流通孔接続部４ｍを流入ポート部４ｉに連通させるとともに、他方の流通孔接続部４ｍを流出ポート部４ｏに連通させる。これにより、熱交換ブロック２の前端面２ｆに当接させた際には、各流通孔接続部４ｍ…は、隣接する二つの薬液流通孔Ｒ…の出入口Ｒｒ…にそれぞれ跨がって接続される。この薬液用熱交換器１は、一方の接続ブロック３ｂの流入ポート部４ｉに薬液Ｌを流入させれば、流通孔接続部４ｍから隣接する二つの薬液流通孔Ｒ，Ｒに対して一側から流通した後、他方の接続ブロック３ａの流通孔接続部４ｍに至るとともに、流通孔接続部４ｍで一旦合流した薬液Ｌは、隣接した残る二つの薬液流通孔Ｒ，Ｒに対して他側から流通した後、一方の接続ブロック３ｂの流通孔接続部４ｍに至る。そして、この流通孔接続部４ｍで合流した薬液Ｌは、流出ポート部４ｏから流出する。なお、図８は、接続ブロック３ｂにおける二つの流通孔接続部４ｍ，４ｍに対してそれぞれシールリング４１ｂｐ，４１ｂｐを設けるとともに、結合ボルト３１ｘ…の頭部側は、接続ブロック３ｂに対してネジ形式により結合した場合を示す。
【００３４】
図９〜図１１は、薬液用熱交換器１の全体構成の変更例を示す。図１〜図５に示した薬液用熱交換器１は、熱交換ブロック２の上下面における熱交換面Ｃｕ，Ｃｄに、それぞれサーモモジュール５１ｕ…，５１ｄ…及び冷却部５２ｕ，５２ｄを付設した場合を示したが、図９〜図１１は、実際に製作する場合の薄型化を考慮した形態を示す。このため、図９〜図１１に示す薬液用熱交換器１は、熱交換ブロック２（熱交換ユニットＵ）の一方（下面）の熱交換面Ｃｄ側に対してのみ、サーモモジュール５１ｄ…及び冷却部５２ｄを付設した。また、例示の冷却部５２ｄは、熱交換ユニットＵと同一構成のユニットにより構成した。この場合、冷却水を用いる冷却部５２ｄは、耐薬液性等を考慮する必要がないため、熱交換ブロック２及び接続ブロック３ａ，３ｂは、コスト面や製作性等を考慮して他の形成素材を用いることができ、例えば、熱交換ブロック２には、一般的なカーボン素材を用いることができる。なお、図９〜図１１において、４ｉは流入ポート部、４ｏは流出ポート部を示す。例示の熱交換ブロック２及び接続ブロック３ａ，３ｂは薄型に形成したため、流入ポート部４ｉ及び流出ポート部４ｏは、接続ブロック３ｂにおける厚さの範囲に収めることができない。したがって、流入ポート部４ｉ及び流出ポート部４ｏの一部は接続ブロック３ｂの上面から突出する。また、７５は過熱防止用のサーモスタットを示す。さらに、７６…は、スプリング７７…及びボルトナット７８…を用いた複数の加圧部を示し、熱交換ブロック２と冷却部５２ｄに挟まれるサーモモジュール５１ｄ…に対する圧力管理（圧力調節）を行う。その他、図９〜図１１中、７９，８０は保持板、８１…は各サーモモジュール５１ｄ…のリード線を示す。
【００３５】
図１２は、薬液用熱交換器１のサイズ変更例を示す。図９〜図１１に示した薬液用熱交換器１では、薬液流通孔Ｒ…の形成方向に沿って五列のサーモモジュール５１ｄ…を配したサイズを示したが、図１２（ａ）に示す薬液用熱交換器１は、薬液流通孔Ｒ…の形成方向に沿って三列のサーモモジュール５１ｄ…を配し、他方、図１２（ｂ）に示す薬液用熱交換器１は、薬液流通孔Ｒ…の形成方向に沿って七列のサーモモジュール５１ｄ…を配したサイズを示す。このように、本実施形態に係る熱交換ブロック２を用いれば、熱交換ブロック２における長手方向（薬液流通孔Ｒ…の形成方向）のサイズを変更するのみで薬液用熱交換器１の能力を容易に変更できる。特に、接続ブロック３ａ，３ｂは異なるサイズに兼用できるため、コストメリットを得ることができる。
【００３６】
なお、図６〜図１２において、他の構成及び機能等は、図１〜図５に示した実施形態に準じて実施することができる。このため、図６〜図１２の実施形態において、図１〜図５に示した実施形態と同一部分には同一符号を付してその構成を明確にするとともに、その詳細な説明は省略する。
【００３７】
よって、このような薬液用熱交換器１によれば、単一素材となる所定の焼成素材Ｍを焼結することにより、全体を一体形成した熱交換ブロック２を備えるため、複合板として構成する場合のディメリットを解消、即ち、異材質間の接触熱抵抗により熱伝達性能が低下するディメリットを解消でき、もって、熱交換器としての熱交換効率を高めることができる。また、内部に薬液Ｌを流通させる複数の薬液流通孔Ｒ…を形成し、かつ所定の焼成素材Ｍにより一体形成した熱交換ブロック２により主要基本部分を構成できるため、熱交換器全体の構造を単純化することができる。したがって、部品点数の大幅削減及び製造工程の簡略化に伴うコストダウンを図れるとともに、異材質間での熱伸縮が生じないことから長期使用における耐久性を高めることができる。しかも、薬液流通孔Ｒ…同士を接続する流通孔接続部４ｍを備える接続ブロック３ａ及び薬液流通孔Ｒ…に薬液Ｌを流入させる流入ポート部４ｉ及び薬液流通孔Ｒ…から薬液Ｌを流出させる流出ポート部４ｏの少なくとも一方を備える接続ブロック３ｂを用いたため、結合具等を追加するのみで薬液用熱交換器１の主要部を容易に構成（実施）することができる。
【００３８】
以上、各種実施形態について詳細に説明したが、本発明は、このような実施形態に限定されるものではなく、細部の構成，形状，数量，数値等において、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更，追加，削除することができる。例えば、薬液流通孔Ｒ…は、数量を変更することにより、層流にしたり乱流にすることができるとともに、薬液流通孔Ｒ…の内面を粗すことにより、乱流効果を更に高めることができる。なお、薬液Ｌには、半導体処理液をはじめ、各種薬液を適用できるとともに、必要により水等の薬液以外の溶液にもそのまま利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の最良の実施形態に係る薬液用熱交換器の主要部の断面平面図、
【図２】同薬液用熱交換器における熱交換ユニットの外観平面図、
【図３】同薬液用熱交換器における熱交換ブロック，シールリング及び接続ブロックの外観斜視図、
【図４】同薬液用熱交換器における熱交換ユニットの分解断面平面図、
【図５】同薬液用熱交換器の全体を示す外観側面図、
【図６】本発明の変更実施形態に係る熱交換ブロックを示す正面図及び一部を示す側面断面図、
【図７】本発明の変更実施形態に係る薬液用熱交換器の主要部の断面平面図、
【図８】本発明の変更実施形態に係る薬液用熱交換器の主要部の断面平面図、
【図９】本発明の変更実施形態に係る薬液用熱交換器の分解側面図、
【図１０】図９の薬液用熱交換器における組付後の側面図、
【図１１】図１０の薬液用熱交換器の平面図、
【図１２】本発明の変更実施形態に係る薬液用熱交換器の平面図、
【符号の説明】
【００４０】
１：薬液用熱交換器，２：熱交換ブロック，３ａ：接続ブロック，３ｂ：接続ブロック，４ｍ：流通孔接続部，４ｉ：流入ポート部，４ｏ：流出ポート部，Ｃｕ：熱交換面，Ｃｄ：熱交換面，Ｌ：薬液，Ｒ…：薬液流通孔，Ｒｒ…：薬液流通孔の出入口，Ｍ：焼成素材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外面に形成した熱交換面を冷却又は加熱することにより内部に流通する薬液に対して熱交換を行う薬液用熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、外面に形成した熱交換面を冷却又は加熱することにより内部に流通する薬液に対して熱交換を行う薬液用熱交換器としては、特開平９−２２９５８７号公報で開示される半導体処理液用冷却加熱装置が知られている。
【０００３】
同公報で開示される半導体処理液用冷却加熱装置（薬液用熱交換器）は、一対の熱交換基板により側部壁体を挟むことにより冷却加熱室を形成し、この冷却加熱室に半導体処理液を流通させるとともに、各熱交換基板に、流通する半導体処理液を接触せしめて冷却または加熱する半導体処理液用冷却加熱装置であり、熱交換基板の少なくとも処理液接触面側をアモルファスカーボン層で被覆してなるグラファイト基材で構成、又は熱交換基板がアモルファスカーボンで構成されたものである。
【特許文献１】特開平９−２２９５８７号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上述した従来の薬液用熱交換器（半導体処理液用冷却加熱装置）は、次のような問題点があった。
【０００５】
第一に、この種の熱交換基板は、熱交換効率を確保する必要があることから良好な熱伝導性が要求され、更に薬液に対して化学的及び物理的に強い耐薬品性や発生するガスの漏れを阻止するガスに対する非透過性などが要求されるが、アモルファスカーボンの場合、耐薬品性やガスに対する非透過性は非常に良好な特性を示すも、熱伝導性は必ずしも良好ではない。このため、熱交換基板に用いるアモルファスカーボンは、厚さを１〜３〔ｍｍ〕程度に抑えるとともに、グラファイト基材や補強板を組合わせた複合板とすることにより機械的強度を確保する必要があることから、異材質間の接触熱抵抗により熱伝達性能が低下し、熱交換効率を高めるにも限界があった。
【０００６】
第二に、一対の熱交換基板により側部壁体を挟むことにより冷却加熱室を形成する必要があることに加え、アモルファスカーボンとグラファイト基材等を組合わせた複合板として構成する必要があることから、熱交換器全体の構造が複雑となり、部品点数の増加及び製造工程の煩雑化に伴うコスト上昇を招くとともに、異材質間での熱伸縮に伴う耐久性の低下を招きやすい。
【０００７】
本発明は、このような背景技術に存在する課題を解決した薬液用熱交換器の提供を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上述した課題を解決するため、外面に形成した熱交換面Ｃｕを冷却又は加熱することにより内部に流通する薬液Ｌに対して熱交換を行う薬液用熱交換器１を構成するに際して、内部に薬液Ｌを流通させる複数の薬液流通孔Ｒ…を形成し、かつ少なくとも外面となる上面及び下面を熱交換面Ｃｕ，Ｃｄとして形成するとともに、所定の焼成素材Ｍを焼結することにより全体を一体形成した熱交換ブロック２を備えてなることを特徴とする。
【０００９】
この場合、発明の好適な態様により、焼成素材Ｍには、アモルファスカーボン素材又は炭化珪素素材（ＳｉＣ）を用いることができる。また、薬液用熱交換器１には、熱交換ブロック２における薬液流通孔Ｒ…の出入口Ｒｒ…に接続する接続ブロック３ａ…、具体的には、薬液流通孔Ｒ…同士を接続する流通孔接続部４ｍを備える接続ブロック３ａ、或いは薬液流通孔Ｒ…に薬液Ｌを流入させる流入ポート部４ｉ及び薬液流通孔Ｒ…から薬液Ｌを流出させる流出ポート部４ｏの少なくとも一方を備える接続ブロック３ｂを用いることができる。
【発明の効果】
【００１０】
このような構成を有する本発明に係る薬液用熱交換器１によれば、次のような顕著な効果を奏する。
【００１１】
（１） 単一素材となる所定の焼成素材Ｍを焼結することにより、全体を一体形成した熱交換ブロック２を備えるため、複合板として構成する場合のディメリットを解消、即ち、異材質間の接触熱抵抗により熱伝達性能が低下するディメリットを解消でき、もって、熱交換器としての熱交換効率を高めることができる。
【００１２】
（２） 内部に薬液Ｌを流通させる複数の薬液流通孔Ｒ…を形成し、かつ所定の焼成素材Ｍにより一体形成した熱交換ブロック２により主要基本部分を構成できるため、熱交換器全体の構造を単純化することができる。したがって、部品点数の大幅削減及び製造工程の簡略化に伴うコストダウンを図れるとともに、異材質間での熱伸縮が生じないことから長期使用における耐久性を高めることができる。
【００１３】
（３） 好適な態様により、焼成素材Ｍとして、アモルファスカーボン素材又は炭化珪素素材を用いれば、少なくとも薬液に対して化学的及び物理的に強い耐薬品性、更には発生するガスの漏れを阻止するガスに対する非透過性に優れる熱交換ブロック２、即ち、薬液用熱交換器１を構成する最適な熱交換ブロック２を得ることができる。
【００１４】
（４） 好適な態様により、熱交換ブロック２における薬液流通孔Ｒ…の出入口Ｒｒ…に接続する接続ブロック３ａ…、具体的には、薬液流通孔Ｒ…同士を接続する流通孔接続部４ｍを備える接続ブロック３ａ、或いは薬液流通孔Ｒ…に薬液Ｌを流入させる流入ポート部４ｉ及び薬液流通孔Ｒ…から薬液Ｌを流出させる流出ポート部４ｏの少なくとも一方を備える接続ブロック３ｂを用いれば、結合具等を追加するのみで薬液用熱交換器１の主要部を容易に構成（実施）することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
次に、本発明に係る最良の実施形態を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。
【００１６】
まず、本実施形態に係る薬液用熱交換器１の構成部品（構成部材）について、図１〜図４を参照して具体的に説明する。
【００１７】
２は熱交換ブロックを示す。熱交換ブロック２は、図３及び図４に示すように、全体を所定の焼成素材Ｍ、望ましくはアモルファスカーボン素材により一体に形成するとともに、全体形状を偏平な直方体状（プレート状）に形成する。熱交換ブロック２の外面となる上面及び下面は、平坦な熱交換面Ｃｕ，Ｃｄとして形成し、熱交換ブロック２の内部には、薬液Ｌを流通させる複数の薬液流通孔Ｒ…を長手方向に沿って形成する。即ち、熱交換ブロック２の長手方向を前後方向とした場合、熱交換ブロック２の前端面２ｆと後端面２ｒに、それぞれ出入口Ｒｒ…が開口する薬液流通孔Ｒ…を形成する。例示の薬液流通孔Ｒ…は四つであり、それぞれ平行かつ一定間隔おきに形成するとともに、各薬液流通孔Ｒ…は断面円形に形成し、薬液流通孔Ｒと熱交換面Ｃｕ間、及び薬液流通孔Ｒと熱交換面Ｃｄ間における最も薄くなる部位の厚さＤは、２〔ｍｍ〕以下に選定することが望ましい。また、熱交換ブロック２の前端面２ｆと後端面２ｒには、出入口Ｒｒ…を囲むように、閉ループ状（リング状）の凹溝によるシールリング収容部１１，１２をそれぞれ形成する。
【００１８】
熱交換ブロック２の製造は、アモルファスカーボン素材に係わる公知の製法を利用できる。例えば、フェノール樹脂，ポリイミド樹脂，エポキシ樹脂，フラン樹脂等で代表される熱硬化性樹脂を、射出成形機或いは圧縮成形機などを用いて賦型するとともに、この後、不活性ガス雰囲気中において千数百℃の高温下で焼成することにより炭素化したアモルファスカーボン成形体としての熱交換ブロック２を得ることができる。
【００１９】
焼成素材Ｍとしては、アモルファスカーボン素材以外に、炭化珪素素材（シリコンと炭化物の化合物：ＳｉＣ）を用いても、当該アモルファスカーボン素材と同様に良好な結果を得ることができる。このように、焼成素材Ｍとして、アモルファスカーボン素材又は炭化珪素素材を用いれば、少なくとも薬液に対して化学的及び物理的に強い耐薬品性、更には発生するガスの漏れを阻止するガスに対する非透過性に優れる熱交換ブロック２、即ち、薬液用熱交換器１を構成する最適な熱交換ブロック２を得ることができる。
【００２０】
３ａ，３ｂは、熱交換ブロック２における薬液流通孔Ｒ…の出入口Ｒｒ…に接続する接続ブロックを示す。接続ブロック３ａは、図３及び図４に示すように、接続本体部２１を備え、接続本体部２１は、熱交換ブロック２の後端面２ｒに面接触できるように、例えば、フッソ系樹脂（ＰＴＦＥ，ＰＦＡ等）により全体をブロック状（プレート状）に一体成形する。後端面２ｒに当接する接続ブロック３ａの当接面３ａｉには、凹部による一対の流通孔接続部４ｍ，４ｍを形成する。これにより、後端面２ｒに当接させた際には、各流通孔接続部４ｍ…は、隣接する二つの薬液流通孔Ｒ…の出入口Ｒｒ…にそれぞれ跨がって接続される（図１参照）。また、接続ブロック３ａの当接面３ａｉには、シールリング収容部１１に対面するシールリング収容部２２を形成する。シールリング収容部２２もシールリング収容部１１と同様に閉ループ状（リング状）の凹溝により形成する。さらに、接続ブロック３ａは、熱交換ブロック２に対して横幅を長くし、両端付近に、結合具である結合ボルト３１ｘ，３２ｘの挿通孔２３ｐ，２３ｑを形成する。
【００２１】
接続ブロック３ｂは、図４に示すように、接続本体部２５とこの接続本体部２５の外端面に取付けた筒状継手による流入ポート部４ｉ及び流出ポート部４ｏを有する。接続本体部２５は、熱交換ブロック２の前端面２ｆに面接触できるように、例えば、フッソ系樹脂（ＰＴＦＥ，ＰＦＡ等）により全体をブロック状（プレート状）に一体成形する。この場合、接続ブロック３ｂには、前後方向に貫通する流入孔Ｈｉと流出孔Ｈｏを有し、流入孔Ｈｉは流入ポート部４ｉに連通するとともに、流出孔Ｈｏは流出ポート部４ｏに連通する。これにより、接続ブロック３ｂを熱交換ブロック２の前端面２ｆに当接させた際には、流入孔Ｈｉが一方の端に設けた薬液流通孔Ｒの出入口Ｒｒに接続されるとともに、流出孔Ｈｏが他方の端に設けた薬液流通孔Ｒの出入口Ｒｒに接続される。また、前端面２ｆに当接する接続ブロック３ｂの当接面３ｂｉにおける流入孔Ｈｉと流出孔Ｈｏ間には、凹部による流通孔接続部４ｍを形成する。流通孔接続部４ｍは、接続ブロック３ｂを前端面２ｆに当接させた際に、中間に位置する二つの薬液流通孔Ｒ…の出入口Ｒｒ…に跨がって接続される。さらに、接続ブロック３ｂの当接面３ｂｉには、シールリング収容部１２に対面するシールリング収容部２６を形成する。シールリング収容部２６もシールリング収容部１２と同様に閉ループ状（リング状）の凹溝により形成する。接続ブロック３ｂも接続ブロック３ａと同様に熱交換ブロック２よりも横幅を長くし、両端付近に、結合ボルト３１ｘ，３２ｘの挿通孔２７ｐ，２７ｑを形成する。流入ポート部４ｉ及び流出ポート部４ｏも、例えば、フッソ系樹脂（ＰＴＦＥ，ＰＦＡ等）により一体成形するとともに、接続本体部２５に対してネジ込み式により取付けることができる。
【００２２】
４１ａはシールリング収容部１１及び２２に跨がって収容するシールリング、４１ｂはシールリング収容部１２及び２６に跨がって収容するシールリングを示す。各シールリング４１ａ，４１ｂは、例えば、フッソ系樹脂により一体成形する。また、３１ｘ，３２ｘは、例えば、ステンレス素材により形成した結合ボルトを示すとともに、３１ｙ，３２ｙは、結合ボルト３１ｘ，３２ｘにそれぞれ螺着する、例えば、ステンレス素材により形成した固定ナットを示し、結合ボルト３１ｘ…及び固定ナット３１ｙ…は結合具を構成する。なお、結合ボルト３１ｘ…及び固定ナット３１ｙ…の形成素材は特に限定されず、接続ブロック３ａ…と同様のフッソ系樹脂等を用いてもよい。
【００２３】
次に、このような構成部品（構成部材）を用いた本実施形態に係る薬液用熱交換器１の組立方法について、図１〜図５を参照して説明する。
【００２４】
まず、図４に示すように、熱交換ブロック２のシールリング収容部１１にシールリング４１ａを収容し、接続ブロック３ａの当接面３ａｉを熱交換ブロック２の後端面２ｒに当接する。この際、接続ブロック３ａのシールリング収容部２２にシールリング４１ａの残部が収容される。また、熱交換ブロック２のシールリング収容部１２にシールリング４１ｂを収容し、接続ブロック３ｂの当接面３ｂｉを熱交換ブロック２の前端面２ｆに当接する。この際、接続ブロック３ｂのシールリング収容部２６にシールリング４１ｂの残部が収容される。
【００２５】
そして、この状態で、結合ボルト３１ｘ，３２ｘを挿通孔２７ｐ，２７ｑにそれぞれ挿通させるとともに、さらに挿通孔２３ｐ，２３ｑに挿通させた後、固定ナット３１ｙ，３２ｙを結合ボルト３１ｘ，３２ｘの先端にそれぞれ螺着する。これにより、固定ナット３１ｙ，３２ｙを締めれば、熱交換ブロック２に接続ブロック３ａ，３ｂを結合し、一体化することができる。このように構成した熱交換ユニットＵを図２に示す。
【００２６】
また、図５に示すように、熱交換ブロック２の一方の熱交換面Ｃｕに、ペルチェ素子を用いたサーモモジュール５１ｕ…を付設し、さらに、このサーモモジュール５１ｕ…の放熱面（吸熱面）に冷却部５２ｕを付設する。同様に、熱交換ブロック２の他方の熱交換面Ｃｄに、ペルチェ素子を用いたサーモモジュール５１ｄ…を付設し、さらに、このサーモモジュール５１ｄ…の放熱面（吸熱面）に冷却部５２ｄを付設する。この場合、熱交換ブロック２内には直線状となる複数の薬液流通孔Ｒ…が平行に形成されるため、矩形状となる複数のサーモモジュール５１ｕ…，５１ｄ…を熱交換面Ｃｕ，Ｃｄのほぼ全面に効率的に配することができるとともに、各サーモモジュール５１ｕ…，５１ｄ…に対して同寸法（同形状）の冷却部５２ｕ，５２ｄを配することにより効率的な冷却を行うことができる。なお、冷却部５２ｕ，５２ｄは、水冷式クーラを用いることができる。図５中、５３ｕ，５３ｄは、冷却部５２ｕ，５２ｄに冷却水を循環させる配水管を示す。これにより、図５（図１）に示す薬液用熱交換器１を得る。
【００２７】
次に、本実施形態に係る薬液用熱交換器１の機能について、図１〜図５を参照して説明する。
【００２８】
薬液用熱交換器１により薬液Ｌを冷却する場合には、図５に示すサーモモジュール５１ｕ…，５１ｄ…に通電して熱交換ブロック２の熱交換面Ｃｕ，Ｃｄを冷却する。この際、サーモモジュール５１ｕ…，５１ｄ…の放熱面からの放熱は、冷却部５２ｕ，５２ｄにより吸収される。
【００２９】
一方、図１に示すように、薬液Ｌを流入ポート部４ｉに供給する。流入ポート部４ｉに供給された薬液Ｌは、流入孔Ｈｉを介して一方の端の設けた一番目の薬液流通孔Ｒを流通し、接続ブロック３ａにおける一方の流通孔接続部４ｍを通って、二番目の薬液流通孔Ｒを流通するとともに、さらに、接続ブロック３ｂにおける流通孔接続部４ｍを通って、三番目の薬液流通孔Ｒを流通し、接続ブロック３ａにおける他方の流通孔接続部４ｍを通って、四番目の薬液流通孔Ｒを流通する。この後、四番目の薬液流通孔Ｒを流通した薬液Ｌは、流出孔Ｈｏを介して流出ポート部４ｏに至り、流出ポート部４ｏから排出される。そして、四つの薬液流通孔Ｒ…を流れる薬液Ｌは、熱交換面Ｃｕ，Ｃｄを介して熱交換、即ち、冷却される。
【００３０】
次に、本発明の変更実施形態に係る薬液用熱交換器１について、図６〜図１２を参照して説明する。
【００３１】
図６は、熱交換ブロック２の変更例を示す。図１〜図５における熱交換ブロック２は、薬液流通孔Ｒを断面円形に形成した場合を示したが、薬液流通孔Ｒの断面形状は、円形に限定されるものではなく、図６に示すように、矩形に形成したり、或いは楕円形などに形成してもよい。この場合、熱交換面Ｃｕ，Ｃｄの強度を確保するため、各薬液流通孔Ｒ…間のピッチを短くして薬液流通孔Ｒ…の数を多くすることができる。また、熱交換面Ｃｕ，Ｃｄと薬液流通孔Ｒ…間の厚さを薄くし、かつシールリング収容部１２（１１）を形成する前端面２ｆ（後端面２ｒ）の面積を確保するため、図６に示すように、熱交換ブロック２の上面及び下面に段差を形成してもよい。
【００３２】
図７及び図８は、接続ブロック３ａ，３ｂの変更例を示す。図７に示す接続ブロック３ａは、接続本体部７１を備え、当接面３ａｉには、凹部による一つの流通孔接続部４ｍを形成する。これにより、熱交換ブロック２の後端面２ｒに当接させた際には、流通孔接続部４ｍは、全て（例示は四つ）の薬液流通孔Ｒ…の出入口Ｒｒ…にそれぞれ跨がって接続される。また、接続本体部７１の外端面には筒状継手によるポート部４ｏ（４ｉ）を取付ける。このような接続ブロック３ａ…は二つ用意し、一方を接続ブロック３ａとして用いるとともに、他方を接続ブロック３ｂとして用いる。この場合、接続ブロック３ａのポート部は流出ポート部４ｏとなり、接続ブロック３ｂのポート部は流入ポート部４ｉとなる。この薬液用熱交換器１は、一方の接続ブロック３ｂの流入ポート部４ｉに薬液Ｌを流入させれば、薬液Ｌは、流通孔接続部４ｍから全ての薬液流通孔Ｒ…に対して一側から流通（分流）した後、他方の接続ブロック３ａの流通孔接続部４ｍに至る。そして、流通孔接続部４ｍ内で合流した薬液Ｌは、流出ポート部４ｏから流出する。
【００３３】
一方、図８に示す接続ブロック３ａは、接続本体部７２を備え、当接面３ａｉには、凹部による一つの流通孔接続部４ｍを形成する。これにより、熱交換ブロック２の後端面２ｒに当接させた際には、流通孔接続部４ｍは、全て（例示は四つ）の薬液流通孔Ｒ…の出入口Ｒｒ…にそれぞれ跨がって接続される。また、接続ブロック３ｂは、接続本体部７３とこの接続本体部７３の外端面に取付けた筒状継手による流入ポート部４ｉ及び流出ポート部４ｏを有する。この場合、当接面３ｂｉには、凹部による一対の流通孔接続部４ｍ，４ｍを形成し、一方の流通孔接続部４ｍを流入ポート部４ｉに連通させるとともに、他方の流通孔接続部４ｍを流出ポート部４ｏに連通させる。これにより、熱交換ブロック２の前端面２ｆに当接させた際には、各流通孔接続部４ｍ…は、隣接する二つの薬液流通孔Ｒ…の出入口Ｒｒ…にそれぞれ跨がって接続される。この薬液用熱交換器１は、一方の接続ブロック３ｂの流入ポート部４ｉに薬液Ｌを流入させれば、流通孔接続部４ｍから隣接する二つの薬液流通孔Ｒ，Ｒに対して一側から流通した後、他方の接続ブロック３ａの流通孔接続部４ｍに至るとともに、流通孔接続部４ｍで一旦合流した薬液Ｌは、隣接した残る二つの薬液流通孔Ｒ，Ｒに対して他側から流通した後、一方の接続ブロック３ｂの流通孔接続部４ｍに至る。そして、この流通孔接続部４ｍで合流した薬液Ｌは、流出ポート部４ｏから流出する。なお、図８は、接続ブロック３ｂにおける二つの流通孔接続部４ｍ，４ｍに対してそれぞれシールリング４１ｂｐ，４１ｂｐを設けるとともに、結合ボルト３１ｘ…の頭部側は、接続ブロック３ｂに対してネジ形式により結合した場合を示す。
【００３４】
図９〜図１１は、薬液用熱交換器１の全体構成の変更例を示す。図１〜図５に示した薬液用熱交換器１は、熱交換ブロック２の上下面における熱交換面Ｃｕ，Ｃｄに、それぞれサーモモジュール５１ｕ…，５１ｄ…及び冷却部５２ｕ，５２ｄを付設した場合を示したが、図９〜図１１は、実際に製作する場合の薄型化を考慮した形態を示す。このため、図９〜図１１に示す薬液用熱交換器１は、熱交換ブロック２（熱交換ユニットＵ）の一方（下面）の熱交換面Ｃｄ側に対してのみ、サーモモジュール５１ｄ…及び冷却部５２ｄを付設した。また、例示の冷却部５２ｄは、熱交換ユニットＵと同一構成のユニットにより構成した。この場合、冷却水を用いる冷却部５２ｄは、耐薬液性等を考慮する必要がないため、熱交換ブロック２及び接続ブロック３ａ，３ｂは、コスト面や製作性等を考慮して他の形成素材を用いることができ、例えば、熱交換ブロック２には、一般的なカーボン素材を用いることができる。なお、図９〜図１１において、４ｉは流入ポート部、４ｏは流出ポート部を示す。例示の熱交換ブロック２及び接続ブロック３ａ，３ｂは薄型に形成したため、流入ポート部４ｉ及び流出ポート部４ｏは、接続ブロック３ｂにおける厚さの範囲に収めることができない。したがって、流入ポート部４ｉ及び流出ポート部４ｏの一部は接続ブロック３ｂの上面から突出する。また、７５は過熱防止用のサーモスタットを示す。さらに、７６…は、スプリング７７…及びボルトナット７８…を用いた複数の加圧部を示し、熱交換ブロック２と冷却部５２ｄに挟まれるサーモモジュール５１ｄ…に対する圧力管理（圧力調節）を行う。その他、図９〜図１１中、７９，８０は保持板、８１…は各サーモモジュール５１ｄ…のリード線を示す。
【００３５】
図１２は、薬液用熱交換器１のサイズ変更例を示す。図９〜図１１に示した薬液用熱交換器１では、薬液流通孔Ｒ…の形成方向に沿って五列のサーモモジュール５１ｄ…を配したサイズを示したが、図１２（ａ）に示す薬液用熱交換器１は、薬液流通孔Ｒ…の形成方向に沿って三列のサーモモジュール５１ｄ…を配し、他方、図１２（ｂ）に示す薬液用熱交換器１は、薬液流通孔Ｒ…の形成方向に沿って七列のサーモモジュール５１ｄ…を配したサイズを示す。このように、本実施形態に係る熱交換ブロック２を用いれば、熱交換ブロック２における長手方向（薬液流通孔Ｒ…の形成方向）のサイズを変更するのみで薬液用熱交換器１の能力を容易に変更できる。特に、接続ブロック３ａ，３ｂは異なるサイズに兼用できるため、コストメリットを得ることができる。
【００３６】
なお、図６〜図１２において、他の構成及び機能等は、図１〜図５に示した実施形態に準じて実施することができる。このため、図６〜図１２の実施形態において、図１〜図５に示した実施形態と同一部分には同一符号を付してその構成を明確にするとともに、その詳細な説明は省略する。
【００３７】
よって、このような薬液用熱交換器１によれば、単一素材となる所定の焼成素材Ｍを焼結することにより、全体を一体形成した熱交換ブロック２を備えるため、複合板として構成する場合のディメリットを解消、即ち、異材質間の接触熱抵抗により熱伝達性能が低下するディメリットを解消でき、もって、熱交換器としての熱交換効率を高めることができる。また、内部に薬液Ｌを流通させる複数の薬液流通孔Ｒ…を形成し、かつ所定の焼成素材Ｍにより一体形成した熱交換ブロック２により主要基本部分を構成できるため、熱交換器全体の構造を単純化することができる。したがって、部品点数の大幅削減及び製造工程の簡略化に伴うコストダウンを図れるとともに、異材質間での熱伸縮が生じないことから長期使用における耐久性を高めることができる。しかも、薬液流通孔Ｒ…同士を接続する流通孔接続部４ｍを備える接続ブロック３ａ及び薬液流通孔Ｒ…に薬液Ｌを流入させる流入ポート部４ｉ及び薬液流通孔Ｒ…から薬液Ｌを流出させる流出ポート部４ｏの少なくとも一方を備える接続ブロック３ｂを用いたため、結合具等を追加するのみで薬液用熱交換器１の主要部を容易に構成（実施）することができる。
【００３８】
以上、各種実施形態について詳細に説明したが、本発明は、このような実施形態に限定されるものではなく、細部の構成，形状，数量，数値等において、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更，追加，削除することができる。例えば、薬液流通孔Ｒ…は、数量を変更することにより、層流にしたり乱流にすることができるとともに、薬液流通孔Ｒ…の内面を粗すことにより、乱流効果を更に高めることができる。なお、薬液Ｌには、半導体処理液をはじめ、各種薬液を適用できるとともに、必要により水等の薬液以外の溶液にもそのまま利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の最良の実施形態に係る薬液用熱交換器の主要部の断面平面図、
【図２】同薬液用熱交換器における熱交換ユニットの外観平面図、
【図３】同薬液用熱交換器における熱交換ブロック，シールリング及び接続ブロックの外観斜視図、
【図４】同薬液用熱交換器における熱交換ユニットの分解断面平面図、
【図５】同薬液用熱交換器の全体を示す外観側面図、
【図６】本発明の変更実施形態に係る熱交換ブロックを示す正面図及び一部を示す側面断面図、
【図７】本発明の変更実施形態に係る薬液用熱交換器の主要部の断面平面図、
【図８】本発明の変更実施形態に係る薬液用熱交換器の主要部の断面平面図、
【図９】本発明の変更実施形態に係る薬液用熱交換器の分解側面図、
【図１０】図９の薬液用熱交換器における組付後の側面図、
【図１１】図１０の薬液用熱交換器の平面図、
【図１２】本発明の変更実施形態に係る薬液用熱交換器の平面図、
【符号の説明】
【００４０】
１：薬液用熱交換器，２：熱交換ブロック，３ａ：接続ブロック，３ｂ：接続ブロック，４ｍ：流通孔接続部，４ｉ：流入ポート部，４ｏ：流出ポート部，Ｃｕ：熱交換面，Ｃｄ：熱交換面，Ｌ：薬液，Ｒ…：薬液流通孔，Ｒｒ…：薬液流通孔の出入口，Ｍ：焼成素材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外面に形成した熱交換面を冷却又は加熱することにより内部に流通する薬液に対して熱交換を行う薬液用熱交換器において、内部に薬液を流通させる複数の薬液流通孔を形成し、かつ少なくとも外面となる上面及び下面を前記熱交換面として形成するとともに、所定の焼成素材を焼結することにより全体を一体形成した熱交換ブロックを備えることを特徴とする薬液用熱交換器。
【請求項２】
前記焼成素材は、アモルファスカーボン素材又は炭化珪素素材を用いることを特徴とする請求項１記載の薬液用熱交換器。
【請求項３】
前記熱交換ブロックにおける前記薬液流通孔の出入口に接続する接続ブロックを備えることを特徴とする請求項１記載の薬液用熱交換器。
【請求項４】
前記接続ブロックは、前記薬液流通孔同士を接続する流通孔接続部を備えることを特徴とする請求項３記載の薬液用熱交換器。
【請求項５】
前記接続ブロックは、前記薬液流通孔に薬液を流入させる流入ポート部及び前記薬液流通孔から薬液を流出させる流出ポート部の少なくとも一方を備えることを特徴とする請求項３記載の薬液用熱交換器。
【請求項１】
外面に形成した熱交換面を冷却又は加熱することにより内部に流通する薬液に対して熱交換を行う薬液用熱交換器において、内部に薬液を流通させる複数の薬液流通孔を形成し、かつ少なくとも外面となる上面及び下面を前記熱交換面として形成するとともに、所定の焼成素材を焼結することにより全体を一体形成した熱交換ブロックを備えることを特徴とする薬液用熱交換器。
【請求項２】
前記焼成素材は、アモルファスカーボン素材又は炭化珪素素材を用いることを特徴とする請求項１記載の薬液用熱交換器。
【請求項３】
前記熱交換ブロックにおける前記薬液流通孔の出入口に接続する接続ブロックを備えることを特徴とする請求項１記載の薬液用熱交換器。
【請求項４】
前記接続ブロックは、前記薬液流通孔同士を接続する流通孔接続部を備えることを特徴とする請求項３記載の薬液用熱交換器。
【請求項５】
前記接続ブロックは、前記薬液流通孔に薬液を流入させる流入ポート部及び前記薬液流通孔から薬液を流出させる流出ポート部の少なくとも一方を備えることを特徴とする請求項３記載の薬液用熱交換器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００８−６４３８２（Ｐ２００８−６４３８２Ａ）
【公開日】平成２０年３月２１日（２００８．３．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２４２８８３（Ｐ２００６−２４２８８３）
【出願日】平成１８年９月７日（２００６．９．７）
【出願人】（０００１０３９２１）オリオン機械株式会社 (450)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年３月２１日（２００８．３．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年９月７日（２００６．９．７）
【出願人】（０００１０３９２１）オリオン機械株式会社 (450)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]