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公開番号2025043006
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-28
出願番号2023150272
出願日2023-09-15
発明の名称蓄熱ユニット状態監視システム
出願人CKD株式会社
代理人弁理士法人コスモス国際特許商標事務所
主分類G05B 23/02 20060101AFI20250321BHJP(制御;調整)
要約【課題】制御対象物からチラー装置に熱媒体を戻す戻り回路に配設される蓄熱ユニットの状態を監視して、蓄熱ユニットの劣化を事前に検知すること。
【解決手段】温度制御部材110から低温チラー装置120Aに温調用流体を戻す低温流体用戻り回路L62に、低温用蓄熱ユニット4Aを配置し、温度制御部材110から高温チラー装置120Bに温調用流体を戻す高温流体用戻り回路L72に、高温要蓄熱ユニット4Bを配置した熱交換システム1に、監視システム30を用いる。監視システム30は、低温流入温度センサ32と、低温流出温度センサ33と、高温流入温度センサ34と、高温流出温度センサ35と、を用いて低温用蓄熱ユニット4Aおよび高温用蓄熱ユニット4Bに流通する温調用流体の流体温度を計測し、その温度変化に基づいて低温用蓄熱ユニット4Aおよび高温用蓄熱ユニット4Bの状態を判定する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
制御対象物とチラー装置との間で循環する熱媒体を前記チラー装置に戻す戻り回路と、前記戻り回路に配設され、前記熱媒体と熱交換する蓄熱ユニットと、を備える熱交換システムに用いられ、
前記蓄熱ユニットを流通する前記熱媒体の流体温度を計測する温度センサと、
前記熱交換システムが前記制御対象物を循環する前記熱媒体の温度を変更するプロセスを実行する場合に、前記温度センサを用いて前記蓄熱ユニットを流通する前記熱媒体の温度変化を計測し、前記温度変化に基づいて前記蓄熱ユニットの状態を判定する状態監視部と、
を有する、
ように構成されている蓄熱ユニット状態監視システム。
続きを表示（約 3,100 文字）【請求項２】
請求項１に記載する蓄熱ユニット状態監視システムにおいて、
前記状態監視部は、
第１のタイミングにて、前記熱交換システムが特定のプロセス条件を実行する場合に、前記温度センサが計測した第１流体温度に基づいて、比較データを取得する比較データ取得処理と、
前記比較データ取得処理を実行した後の第２のタイミングにて、前記熱交換システムが前記特定のプロセス条件を実行する場合に、前記温度センサが計測した第２流体温度に基づいて、前記比較データに対応する評価データを取得する評価データ取得処理と、
前記比較データと前記評価データとに基づいて前記蓄熱ユニットの状態を判定する判定処理と、
を実行する、
ように構成されている蓄熱ユニット状態監視システム。
【請求項３】
請求項２に記載する蓄熱ユニット状態監視システムにおいて、
前記温度センサは、
前記蓄熱ユニットに流入する前記熱媒体の温度である流入温度を計測する第１温度センサと、
前記蓄熱ユニットから流出する前記熱媒体の温度である流出温度を計測する第２温度センサと、
であり、
前記比較データは、前記第１温度センサが計測する前記流入温度のピーク値である第１流入ピーク値と、前記第２温度センサが計測する前記流出温度のピーク値である第１流出ピーク値と、の差分より求めた第１熱交換量であり、
前記評価データは、前記第１温度センサが計測する前記流入温度のピーク値である第２流入ピーク値と、前記第２温度センサが計測する前記流出温度のピーク値である第２流出ピーク値と、の差分より求めた第２熱交換量であり、
前記判定処理は、
前記第１熱交換量と前記第２熱交換量との差分である熱交換差分値を算出し、前記熱交換差分値が差分閾値以上である場合、前記蓄熱ユニットが劣化していないと判定し、前記熱交換差分値が前記差分閾値以上でない場合、前記蓄熱ユニットが劣化していると判定する、
ように構成されている蓄熱ユニット状態監視システム。
【請求項４】
請求項２に記載する蓄熱ユニット状態監視システムにおいて、
前記温度センサは、前記蓄熱ユニットから流出する前記熱媒体の温度である流出温度を計測し、
前記比較データは、前記温度センサが計測する前記流出温度のピーク値である第１ピーク値であり、
前記評価データは、前記温度センサが計測する前記流出温度のピーク値である第２ピーク値であり、
前記判定処理は、
前記第１ピーク値と前記第２ピーク値との差分であるピーク差分値を算出し、前記ピーク差分値がピーク閾値以下である場合、前記蓄熱ユニットが劣化していないと判定し、前記ピーク差分値が前記ピーク閾値以下でない場合、前記蓄熱ユニットが劣化していると判定する、
ように構成されている蓄熱ユニット状態監視システム。
【請求項５】
請求項２に記載する蓄熱ユニット状態監視システムにおいて、
前記温度センサは、前記蓄熱ユニットに流入する前記熱媒体の温度である流入温度を計測する流入温度センサを含み、
前記状態監視部は、
前記比較データ取得処理を実行する場合に前記流入温度センサが計測する第１流入温度を取得し、
前記評価データ取得処理を実行する場合に前記流入温度センサが計測する第２流入温度を取得し、
前記判定処理を実行する前に、前記第１流入温度のピーク値である第１流入温度ピーク値と、前記第２流入温度のピーク値である第２流入温度ピーク値と、の差分である流入温度ピーク差分値が、流入差分閾値以上であるか否かを判定する事前判定処理を実行し、
前記事前判定処理にて、前記流入温度ピーク差分値が前記流入差分閾値以上であると判定した場合、前記判定処理を実行せず、前記事前判定処理にて、前記流入温度ピーク差分値が前記流入差分閾値以上でないと判定した場合、前記判定処理を実行する、
ように構成されている蓄熱ユニット状態監視システム。
【請求項６】
請求項１に記載する蓄熱ユニット状態監視システムにおいて、
前記温度センサは、前記蓄熱ユニットから流出する前記熱媒体の温度である流出温度を計測し、
前記状態監視部は、
第１プロセス実行時に、前記温度センサが計測する前記流出温度が定常温度から変化する第１変化率を算出し、前記第１プロセスの直後に前記第１プロセスと同じプロセス条件でプロセスを実行する第２プロセス時に、前記温度センサが計測する前記流出温度が定常温度から変化する第２変化率を算出し、前記第２変化率が前記第１変化率に対して所定範囲を超えて乖離する場合、前記蓄熱ユニットが劣化していると判定する、
ように構成されている蓄熱ユニット状態監視システム。
【請求項７】
請求項１に記載する蓄熱ユニット状態監視システムにおいて、
前記温度センサは、
前記蓄熱ユニットに流入する前記熱媒体の温度である流入温度を計測する第１温度センサと、
前記蓄熱ユニットから流出する前記熱媒体の温度である流出温度を計測する第２温度センサと、
であり、
前記状態監視部は、
前記制御対象物を循環する前記熱媒体の温度を変更する場合に、前記第１温度センサを用いて前記流入温度を計測し、さらに、前記第２温度センサを用いて前記流出温度を計測する計測処理と、
前記計測処理にて計測した前記流入温度に基づいて、前記蓄熱ユニットから流出する前記熱媒体の流出温度推定値を推定する推定処理と、
前記推定処理にて推定した前記流出温度推定値と、前記計測処理にて計測した前記流出温度と、を比較し、前記蓄熱ユニットの状態を判定する判定処理と、
を実行する、
ように構成されている蓄熱ユニット状態監視システム。
【請求項８】
請求項１に記載する蓄熱ユニット状態監視システムにおいて、
上位システムを制御する上位コントローラに接続する通信部を有し、
前記状態監視部は、前記上位コントローラからの指令に応じて、前記熱媒体の前記温度変化の監視と、前記蓄熱ユニットの劣化判定と、を実行する、
ように構成されている蓄熱ユニット状態監視システム。
【請求項９】
請求項１に記載する蓄熱ユニット状態監視システムにおいて、
前記状態監視部は、前記温度センサが計測する前記流体温度が、定常状態から規定温度以上、変化した場合に、前記熱媒体の前記温度変化の監視と、前記蓄熱ユニットの劣化判定と、を実行する、
ように構成されている蓄熱ユニット状態監視システム。
【請求項１０】
請求項１に記載する蓄熱ユニット状態監視システムにおいて、
上位システムを制御する上位コントローラに通信可能に接続する通信部を有し、前記上位コントローラは、前記制御対象物を循環する前記熱媒体の温度を制御するためのプロセス条件を含むプロセスレシピを送信し、
前記状態監視部は、前記通信部を用いて前記プロセスレシピを受信し、前記熱媒体の前記温度変化の監視と、前記蓄熱ユニットの劣化判定とを、受信した前記プロセスレシピに含まれる前記プロセス条件に応じて実行する、
ように構成されている蓄熱ユニット状態監視システム。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄熱ユニット状態監視システムに関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
例えば、半導体製造システムは、ウエハが載置された温度制御部材と、温調用流体を所定温度で貯蔵するチラー装置との間で、温調用流体を循環させることにより、ウエハを均一な温度に調節し、エッチング処理を施す。温度制御部材と熱交換した温調用流体をそのままチラー装置に戻すと、チラー装置に戻される温調用流体とチラー装置に貯蔵される温調用流体との温度差が大きいため、チラー装置の負荷が大きくなる。
【０００３】
そこで、特許文献１の熱交換システムは、温度制御部材からチラー装置に温調用流体を戻す戻り回路に蓄熱ユニットを配設している。蓄熱ユニットは、チラー装置に戻される温調用流体と熱交換することによって、チラー装置に戻される温調用流体とチラー装置に貯蔵される温調用流体との温度差を小さくする。これにより、チラー装置の負荷が軽減される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
国際公開第２０２０／２１７８００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
蓄熱ユニットは、温調用流体が流れる熱交換流路や、温調用流体と熱交換するフィンなどを備える。例えば、温調用流体の劣化などにより、熱交換流路やフィンに付着物が付着すると、蓄熱ユニットの熱交換効率が低下する。従来、蓄熱ユニットの状態を監視して、蓄熱ユニットの劣化を事前に検知するシステムがなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書において開示する技術の一態様は、（１）制御対象物とチラー装置との間で循環する熱媒体を前記チラー装置に戻す戻り回路と、前記戻り回路に配設され、前記熱媒体と熱交換する蓄熱ユニットと、を備える熱交換システムに用いられ、前記蓄熱ユニットを流通する前記熱媒体の流体温度を計測する温度センサと、前記熱交換システムが前記制御対象物を循環する前記熱媒体の温度を変更するプロセスを実行する場合に、前記温度センサを用いて前記蓄熱ユニットを流通する前記熱媒体の温度変化を計測し、前記温度変化に基づいて前記蓄熱ユニットの状態を判定する状態監視部と、を有する、ように構成されている。
【０００７】
上記構成を有する蓄熱ユニット状態監視システムは、熱交換システムがプロセスを実行する場合に、蓄熱ユニットを流通する熱媒体の温度変化を計測し、その温度変化に基づいて蓄熱ユニットの状態を判定する。よって、蓄熱ユニット状態監視システムは、制御対象物からチラー装置に熱媒体を戻す戻り回路に配設される蓄熱ユニットの状態を監視して、蓄熱ユニットの劣化を事前に検知することができる。
【０００８】
（２）（１）に記載する蓄熱ユニット状態監視システムにおいて、前記状態監視部は、第１のタイミングにて、前記熱交換システムが特定のプロセス条件を実行する場合に、前記温度センサが計測した第１流体温度に基づいて、比較データを取得する比較データ取得処理と、前記比較データ取得処理を実行した後の第２のタイミングにて、前記熱交換システムが前記特定のプロセス条件を実行する場合に、前記温度センサが計測した第２流体温度に基づいて、前記比較データに対応する評価データを取得する評価データ取得処理と、前記比較データと前記評価データとに基づいて前記蓄熱ユニットの状態を判定する判定処理と、を実行する、ことが好ましい。
【０００９】
上記構成を有する蓄熱ユニット状態監視システムは、熱交換システムに同じプロセス条件でプロセスを実行させて実測した流体温度に基づく比較データと評価データとを比較して、蓄熱ユニットの状態を判定するので、蓄熱ユニットの状態を精度良く判定できる。
【００１０】
（３）（２）に記載する蓄熱ユニット状態監視システムにおいて、前記温度センサは、前記蓄熱ユニットに流入する前記熱媒体の温度である流入温度を計測する第１温度センサと、前記蓄熱ユニットから流出する前記熱媒体の温度である流出温度を計測する第２温度センサと、であり、前記比較データは、前記第１温度センサが計測する前記流入温度のピーク値である第１流入ピーク値と、前記第２温度センサが計測する前記流出温度のピーク値である第１流出ピーク値と、の差分より求めた第１熱交換量であり、前記評価データは、前記第１温度センサが計測する前記流入温度のピーク値である第２流入ピーク値と、前記第２温度センサが計測する前記流出温度のピーク値である第２流出ピーク値と、の差分より求めた第２熱交換量であり、前記判定処理は、前記第１熱交換量と前記第２熱交換量との差分である熱交換差分値を算出し、前記熱交換差分値が差分閾値以上である場合、前記蓄熱ユニットが劣化していないと判定し、前記熱交換差分値が前記差分閾値以上でない場合、前記蓄熱ユニットが劣化していると判定する、ことが好ましい。
（【００１１】以降は省略されています）

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