JP2009019832A - 板状体冷却装置、熱処理システム - Google Patents

Abstract

【課題】 熱処理された板状体などの冷却を行うことができ、装置を小さくしながら、効率よく冷却できる板状体冷却装置を提供する。
【解決手段】 板状体冷却装置１は、板状体９０が配置される板状体配置部１１と、冷却部材１０とを有している。冷却部材１０には吹出部材２０と吸込部材３０が設けられており、吹出部材２０及び吸込部材３０は、板状体９０を挟んで対向するように配置されている。また、板状体配置部１１には、板状体９０を搬入、搬出することができる開放部１１ａが配置されている。
そして、吹出部材２０と吸込部材３０とが対向する方向は、板状体配置部１１の開放面で板状体９０を搬入、搬出する方向に対して交差する方向となっている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、基板等の板状体を熱処理した後に、冷却を行うための装置や、それを用いた熱処理システムに関するものである。

従来より、ガラス基板などの板状体を熱処理するための装置が用いられている。そして、このような装置は、予めガラス板等の基板（板状体）に対して特定の溶液を塗布して加熱乾燥させたものをロボットハンド等の移載装置を用いて積載段の間隔に出し入れし、熱処理室内に導入される所定の温度の熱風に晒して熱処理（焼成）する装置であり、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）やプラズマディスプレイ（ＰＤＰ：Plasma Display）、有機ＥＬディスプレイ等のようなフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ：Flat Panel Display）の製作に使用されている。

このように、熱処理された後の板状体は冷却する必要があるが、放冷では時間がかかるので、風などを当てるなどして強制的に冷却して、短い時間で冷却するようにしている。

また、例えば、特許文献１に記載されている装置を用いて、板状体が冷却される。このように、板状体を加熱して熱処理を行う熱処理槽と、冷却を行う冷却槽を別にし、熱処理が終わった板状体を熱処理槽から冷却槽に搬送して冷却が行われる。このような装置で連続して熱処理を行う場合、熱処理槽の温度をほとんど低下させることなく冷却を行うことができるので、熱処理槽で使用されるエネルギーを低減させることができる。
特開２００２−７１９３６号 公報

熱処理槽と冷却槽とを別にした装置の場合、それぞれの槽での工程の処理能力をほぼ同じぐらいとしなければ、一方の能力が余って効率的な処理を行うことができない。そして、冷却槽での冷却時間が長いと、単位時間当たりに冷却できる板状体の枚数が少なくなって冷却槽の能力が低くなるので、多くの板状体を処理する必要があり、そのため、冷却槽が大きな槽となってしまう。

また、板状体の冷却は、特許文献１にも示されているように、一般的に、間隔を空けて板状体を並べ、板状体の間に冷却のための空気を一方側から供給して、他方側へと流して行われる。そのため、他方側での流れが弱く、また、他方側での空気の温度が高くなり、他方側の冷却に時間がかかるので、冷却が完了するまでの時間が長くかかっていた。

特に、板状体が基板などの精密電子部品の場合には、不純物を含む空気で冷却すると、その不純物が付着して板状体が汚れるので、ＨＥＰＡフィルタ付きのファンなどを用いて、冷却用の空気を流している。そのため、供給される空気も流速が遅くなり、供給量も少なくなるので、一般的なものに比べて冷却時間が長くなってしまう。

また、熱処理された高温の板状体を、この装置に搬入し、また、冷却後の板状体を搬出する必要がある。そして、この冷却槽の搬入部分や搬出部分を開放状態としたままで、冷却できる装置の場合には、かかる部分の構造を簡略化することができる。
しかし、このような構造の場合、この開放部分から冷却空気が外部に流れるので、他方側の空気の流れが遅くなって、この部分の冷却が不十分となりやすくなるため、冷却の時間が余計に必要になってしまう。

そこで、本発明は、熱処理された板状体の冷却を行うことができ、装置を小さくしながら、効率よく冷却できる板状体冷却装置を提供することを課題とする。

そして、上記した目的を達成するための請求項１に記載の発明は、冷却対象である板状体が配置される板状体配置部と、配置された板状体を冷却する冷却部材とを有するものであり、板状体配置部には、配置される板状体の板面に沿う方向に板状体を挟む両側の少なくともいずれか一方に、板状体の搬入、搬出を行う開放面が形成されており、冷却部材は、外から空気を板状体配置部に向かって吹き出す吹出部材と、板状体配置部から吸い込んで外に排出する吸込部材とを有し、吹出部材と吸込部材とが対向する方向は、板状体配置部の開放面で搬入、搬出を行う方向に対して交差する方向であることを特徴とする板状体冷却装置である。

請求項１に記載の発明によれば、冷却部材は、外から空気を板状体配置部に向かって吹き出す吹出部材と、板状体配置部から吸い込んで外に排出する吸込部材とを有し、吹出部材と吸込部材とが対向する方向は、板状体配置部の開放面で搬入、搬出を行う方向に対して交差する方向であるので、冷却部材による冷却の際、空気の流れを、板状体の全体で、ほぼ一様な速度とすることができ、効率的な冷却を行うことができる。

請求項２に記載の発明は、吹出部材の吹出方向と、吸込部材の吸込方向は、同じ方向となっていることを特徴とする請求項１に記載の板状体冷却装置である。

請求項２に記載の発明によれば、吹出部材の吹出方向と、吸込部材の吸込方向は、同じ方向となっているので、空気の流れが安定し、また、空気の流れをより強くすることができる。

吹出部材及び吸込部材には、クロスフローファンを用いることができる（請求項３）。

請求項４に記載の発明は、複数の支持ピンが設けられ、板状体の板面が上下となるようにしながら支持ピンの上に板状体を載せて、板状体を配置するものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の板状体冷却装置である。

請求項４に記載の発明によれば、複数の支持ピンの上に板状体を載せて板状体を配置して板状体を冷却するので、冷却の際に気流の邪魔になりにくく、板状体の配置を簡単に行うことができる。

請求項５に記載の発明は、支持ピンは伸縮可能であり、板状体の板面によって形成されるすき間の幅を変えることができることを特徴とする請求項４に記載の板状体冷却装置である。

請求項５に記載の発明によれば、支持ピンは伸縮可能であり、板状体の板面によって形成されるすき間の幅を変えることができるので、必要に応じて、冷却のための気流の速度を変えたり、板状体の搬入や搬出の作業性を向上させることが可能となる。

請求項６に記載の発明は、配置された板状体の温度を確認できる温度センサーを有し、前記温度センサーの検出結果によって、支持ピンを伸縮させるものであることを特徴とする請求項５に記載の板状体冷却装置である。

請求項６に記載の発明によれば、配置された板状体の温度を確認できる温度センサーを有し、前記温度センサーの検出結果によって、支持ピンを伸縮させるものであるので、板状体の冷却時間の調整が可能である。

また、板状体の熱処理を行う熱処理装置と、請求項１〜６のいずれかに記載の板状体冷却装置と、熱処理された板状体を取り出して前記板状体冷却装置に搬入する搬入装置とによって熱処理システムとすることができる（請求項８）。

本発明の板状体冷却装置によれば、装置を小さくしながら、板状体の冷却を効率よく行うことができる。

以下さらに本発明の具体的実施例について説明する。
本発明の第１の実施形態の板状体冷却装置１は、図１、図２に示されるように、吹出部材２０と吸込部材３０からなる冷却部材１０と、板状体配置部１１とを有している。
そして、板状体配置部１１に冷却対象である板状体９０が配置され、冷却部１０を作動させることにより、板状体９０を冷却することができる。なお、板状体９０は、長方形状であり、辺９０ａ、９０ｂ、９０ｃ、９０ｄを有する形状である。

冷却部材１０の吹出部材２０と吸込部材３０は、具体的にはクロスフローファンである。このクロスフローファンは、細長い形状であり、帯状の風を発生させることができるものである。そして、図１〜図３に示されるように、吹出部材２０及び吸込部材３０は、本体部２５、３５の内部に回転体２６、３６が配置される構造である。また、吹出部材２０及び吸込部材３０には、横長の吹出口２１、３１と吸入口２２、３２を有している。

吹出部材２０の吹出口２１と、吸込部材３０の吸入口３２は、板状体配置部１１側に向くように配置されており、一方、吹出部材２０の吸入口２２と、吸込部材３０の吹出口３１は、外側に配置されている。
そのため、吹出部材２０を作動させると、外から吸入口２２を通じて吸入された空気を、吹出口２１から板状体配置部１１に向かって吹き出すことができ、吸込部材３０を作動させると、板状体配置部１１から吸入口３２を通じて吸入された空気を、吹出口３１から外に排出することができる。そして、吹出部材２０と吸込部材３０とを同時に作動させることにより、以下に示すような気流を発生させることができる。

吹出部材２０と吸込部材３０は、板状体９０を挟んで両側に位置しており、対向するように配置されている。また、吹出部材２０の吹出口２１と、吸込部材３０の吸入口３２が、板状体９０の辺９０ａ、９０ｃに沿うように配置され、板状体９０側に向かう方向となっている。

そのため、吹出部材２０の吹出口２１から吹き出される方向である吹出方向と、吸込部材３０の吸入口３２から吸い込まれる方向である吸込方向とは、同じ方向となっており、冷却部材１０が作動すると、図２、図３の矢印に示されるように、吹出部材２０の吹出口２１から吹き出された帯状の流れが、板状体９０の表面を通過して、そのまま吸込部材３０の吸入口３２から吸い込まれる。

吹出部材２０の吹出口２１、及び、吸込部材３０の吸入口３２は、上下方向にある程度の長さがある。そして、図３に示されるように、板状体９０の位置は、吹出口２１や吸入口３２の上下方向の中間付近に位置しており、冷却部材１０によって発生する流れは、板状体９０の上面側及び下面側に分かれて流れ、板状体９０の両面で冷却が行われる。
なお、この冷却のための流れは、上面又は下面の一方だけでもよく、一方の面から冷却してもよい。

また、図１、図３に示すように、吹出部材２０と吸込部材３０とからなる冷却部材１０の数や、板状体配置部１１の数は、配置される板状体９０の数に対応している。本実施形態では、冷却部材１０及び板状体配置部１１が２組あり、２枚の板状体９０を同時に冷却することができる。

板状体配置部１１は、上下に配置される板部材４０によって仕切られており、板部材４０に挟まれて形成される。本実施形態の板状体冷却装置１では、３枚の板部材４０が間隔を設けるようにして上下に並べて配置され、上下に隣り合う板部材４０同士の間に、板状体配置部１１が２ヵ所形成されている。なお、板部材４０の内で、間に配置されるものは、上方の板状体配置部１１の下側に配置されるものと、下方の板状体配置部１１の上側に配置されるものとを兼ねている。
また、板部材４０は、長方形状であり、板状体９０よりも大きく、板状体配置部１１に板状体９０を配置することができる。

そして、板状体配置部１１の上下には板部材４０が配置され、また、４ヵ所の側面の内、対向する一対の側面には、吹出部材２０と吸込部材３０とが配置され、他の対向する一対の側面は、開放状態となって開放面１１ａ、１１ｂが形成されている。この開放面１１ａ、１１ｂにおいて、板状体９０の搬入、搬出が行われるものである。

したがって、開放面１１ａ、１１ｂ同士が、配置される板状体９０の板面に沿う方向に、板状体９０を挟む両側に、対向配置されている。
また、吹出部材２０と吸込部材３０についても、配置される板状体９０の板面に沿う方向に、板状体９０を挟む両側に、対向配置されている。
そして、吹出部材２０と吸込部材３０とが対向する方向は、板状体配置部１１の開放面１１ａ、１１ｂ同士が対向する方向に対して交差する方向となっており、本実施形態では、これらの方向が直交している。

また、各板状体配置部１１を形成する板部材４０の内、下側の板部材４０の上側には、支持ピン４３が配置されている。そして、支持ピン４３は、板状体９０を載せるために用いられるものであり、板部材４０に固定されている。
支持ピン４３は、板部材４０上に複数形成されており、板状体９０が配置される全域に配置されており、また全て同じ長さである。
そして、支持ピン４３上に板状体９０を載せると、板状体９０の板面が上下面となるような状態となる。

支持ピン４３の先端部分は尖っている。したがって、支持ピン４３と板状体９０とは点接触に近い状態となっており、板状体９０との接触部分を少なくし、また、冷却の際に、より広い面積に気流が当たり、冷却性を向上させることができる。

板状体９０が配置されると、板状体９０は板部材４０の間に位置することとなる。そして、吹出部材２０と吸込部材３０とからなる冷却部材１０を作動させることにより、板状体９０と板部材４０との間の板状体配置部１１に気流が発生して、板状体９０が冷却される。
そして、板状体９０の熱を奪い、温度の上昇した空気は、吸込部材３０によって、外に排出される。

次に、板状体冷却装置１の使用方法について説明する。
本実施形態の板状体冷却装置１では、図示しない熱処理装置、搬入装置、搬出装置と共に用いられるものである。そして、これらの装置によって熱処理システム５となるものである。

そして、板状体冷却装置１によって冷却される板状体９０は、前記の熱処理装置によって高温で熱処理され、搬入装置によって熱処理装置から板状体冷却装置１の板状体配置部１１に移動し、冷却の後、搬出装置によって板状体冷却装置１から搬出される。

熱処理装置、搬入装置、搬出装置は、従来から使用されている構造のものを用いることができる。そして、熱処理装置として、電気ヒータなどを用いたオーブンを用いることができ、また、搬入装置や搬出装置としては、ロボット式アームを用いることができる。

搬入装置による搬入は、開放面１１ａから行われ、図１の矢印に示されるような方向に行われる。そして、この搬入された熱処理直後の板状体９０は、図３のように、支持ピン４３の上に載せられる。そして、吹出部材２０と吸込部材３０とを作動させて、外側の外部の空気を内部に供給することにより、板状体９０を冷却する。
この空気の流れは、吹出部材２０と吸込部材３０に用いられるクロスフローファンによるものであるため、下流側（吸込部材３０）での流れの拡散が発生しにくくなり、空気の流れを板状体９０全体でほぼ一様な速度とすることができ、効率的な冷却が可能となる。

そして、所定の温度以下に冷却された板状体９０は、搬出装置により開放面１１ｂから搬出され、図１の矢印に示されるような方向に搬出される。その後、別の板状体９０が搬入されて次々に冷却される。したがって、吹出部材２０と吸込部材３０とが対向する方向は、開放面１１ａ、１１ｂによって搬入や搬出を行う方向に対して交差する方向であり、搬入や搬出の際に吹出部材２０や吸込部材３０が邪魔にならない。
このように、板状体冷却装置１では、効率的に、短時間で冷却することができるので、同時に冷却する枚数が少なくても、単位時間当たりの板状体９０の冷却枚数を確保することができるので、装置を小さくすることが可能である。
なお、吹出部材２０や吸込部材３０の作動は、冷却を行う場合にのみ作動してもよく、また、常時作動させておいてもよい。

本実施形態の板状体冷却装置１では、互いに対向する位置に設けられる開放面１１ａ、１１ｂにおいて、板状体９０の搬入、搬出が行われる。したがって、熱処理システム５における板状体冷却装置１の前後の工程の配置を、直線状にすることができ、全体の配置を直線状としやすくなる。

なお、冷却部材１０の数や、板状体配置部１１の数は、同時に冷却できる板状体９０の数に応じて設けられるが、これは、熱処理システム５で必要な能力に合わせられ、冷却を行う時間と、単位時間当たりに冷却を行う板状体９０の枚数によって決めることができる。

次に、本発明の第２の実施形態の板状体冷却装置２について説明する。板状体冷却装置２は、図４に示されており、上記した板状体冷却装置１と同様に、冷却部材１０及び板状体配置部１１を有している。そして、板状体冷却装置２では、冷却部材１０及び板状体配置部１１は１組しかなく、板状体９０を１枚のみ冷却することができるものである。

また、図４に示されるように、板状体冷却装置２においても、冷却部材１０を用いて、板状体９０と板部材４０との間に気流を発生させて、板状体９０を冷却するものである。そして、本実施形態の板状体冷却装置２では、吹出部材２０の吹出口２１と、吸込部材の吸入口（図示せず）が、板状体９０よりも上側に位置している。
そのため、板状体９０の上側と、板状体配置部１１の上側に配置されている板部材４０との間で、上記した冷却のための気流が主に流れており、板状体９０の上下の板面の内、上側の上面側が主に冷却される。

板状体冷却装置２には、板状体９０を載せるための支持ピン５３が複数設けられているが、この支持ピン５３は伸縮可能である。そして、支持ピン５３を伸縮させることにより、板部材４０と板状体９０との距離を変えることができる。

そして、支持ピン５３を伸ばすと、上側の板部材４０と板状体９０との距離が接近し、外部から供給されて冷却に用いられる空気の流れを速くすることができる。また、板状体９０の下側のすき間を大きくすることができるので、板状体９０を搬入する作業を行いやすくすることができる。

また、板状体冷却装置２には、図示していないが、配置された板状体９０の温度を確認できる温度センサーが設けられている。そして、この温度センサーの検出結果によって、支持ピン５３を伸縮させることができ、そのため、板状体９０の冷却時間の調整を容易に行うことができる。

さらに、複数設けられている支持ピン５３の伸縮の程度を変えるようにすることができるようにし、支持ピン５３上の板状体９０を傾斜状態とすることができるようにしてもよい。

また、板状体冷却装置２には、コンベアローラ５０が設けられている。そして、このコンベアローラ５０は、冷却された板状体９０の搬出を行うことができる。
そして、コンベアローラ５０には、軸部５１とローラ部５２とを有している。そして、軸部５１を回転させ、ローラ部５２が回転することにより、ローラ部５２上の板状体９０が移動し、板状体９０の搬出が行われる。

そして、本実施形態の板状体冷却装置２の支持ピン５３は伸縮可能であるので、冷却後に、板状体９０がローラ部５２に接触する程度に支持ピン５３を縮めることにより、冷却時には、ローラ部５２と板状体９０が接触せず、搬送時には確実にローラ部５２に板状体９０を接触させることができる。

板状体冷却装置１、２では、冷却のための空気が外部から板状体配置部１１へと流入するが、この空気は、吹出部材２０の吸入口２２から入るので、この吸入口２２にフィルターを配置させ、外部から流入する空気を、このフィルターを通じて流入させるようにすることにより、不純物の少ない空気による冷却が可能である。

また、板状体冷却装置１、２では、開放面１１ａ、１１ｂを有して、一方を板状体９０の搬入に用い、他方を板状体９０の搬出に用いたが、開放面１１ａ、１１ｂのいずれか一方を閉鎖して、他方により、板状体９０の搬入、搬出を行うようにしてもよい。
すなわち、板状体９０の搬入、搬出を行う開放面１１ａ、１１ｂは、板状体９０の板面に沿う方向に、板状体９０を挟む両側の少なくともいずれか一方に形成されていればよい。

本発明の第１の実施形態における板状体冷却装置を示した斜視図である。 図１に示す板状体冷却装置を上から見た図であって、使用状態での気流を示した説明図である。 図１に示す板状体冷却装置を側面から見た図であって、使用状態での気流を示した説明図である。 本発明の第２の実施形態における板状体冷却装置を側面から見た図であって、使用状態での気流を示した説明図である。

符号の説明

１、２ 板状体冷却装置
１０ 冷却部
１１ 板状体配置部
１１ａ、１１ｂ 開放面
２０ 吹出部材
３０ 吸込部材
４３、５３ 支持ピン
９０ 板状体

Claims (7)

1. 冷却対象である板状体が配置される板状体配置部と、配置された板状体を冷却する冷却部材とを有するものであり、
   板状体配置部には、配置される板状体の板面に沿う方向に板状体を挟む両側の少なくともいずれか一方に、板状体の搬入、搬出を行う開放面が形成されており、
   冷却部材は、外から空気を板状体配置部に向かって吹き出す吹出部材と、板状体配置部から吸い込んで外に排出する吸込部材とを有し、
   吹出部材と吸込部材とが対向する方向は、板状体配置部の開放面で搬入、搬出を行う方向に対して交差する方向であることを特徴とする板状体冷却装置。
2. 吹出部材の吹出方向と、吸込部材の吸込方向は、同じ方向となっていることを特徴とする請求項１に記載の板状体冷却装置。
3. 吹出部材及び吸込部材には、クロスフローファンが用いられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の板状体冷却装置。
4. 複数の支持ピンが設けられ、板状体の板面が上下となるようにしながら支持ピンの上に板状体を載せて、板状体を配置するものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の板状体冷却装置。
5. 支持ピンは伸縮可能であり、板状体の板面によって形成されるすき間の幅を変えることができることを特徴とする請求項４に記載の板状体冷却装置。
6. 配置された板状体の温度を確認できる温度センサーを有し、前記温度センサーの検出結果によって、支持ピンを伸縮させるものであることを特徴とする請求項５に記載の板状体冷却装置。
7. 板状体の熱処理を行う熱処理装置と、請求項１〜６のいずれかに記載の板状体冷却装置と、熱処理された板状体を取り出して前記板状体冷却装置に搬入する搬入装置とを有することを特徴とする熱処理システム。

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