JP3846232B2 - 光照射器の循環空冷システム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、クリーンルーム内において、紫外光を照射する光照射器の循環空冷システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、被処理物の表面に塗布された、保護膜、接着剤、塗料、インキ、レジストなどを、光源ランプからの紫外光を照射することにより、硬化、乾燥または溶融、軟化させるために、光照射器を用いて処理することが各分野において広く行われている。
近年、液晶等のディスプレイパネルの製造工程においては、紫外光の照射による処理が基板やフィルタの貼り合わせなどに利用されており、例えば、紫外光硬化性のシール剤を塗布した薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）基板とカラーフィルタ基板とを貼り合わせ、この状態でシール剤に紫外光を照射して硬化させることにより、両者を接着することが行われている。
【０００３】
また、液晶等のディスプレイパネルの製造工程においては、画面の高精度化の要請に応じて微細な加工技術が必要とされており、しかも、パネル素子や、パネル素子を駆動する電気回路が高密度で配設されているために、その内部に塵や埃などの異物が侵入した場合には、それがディスプレイパネルにおいて画像表示不良や動作不良を起こす原因となる。そのため、通常、ディスプレイパネルの製造は、クリーンルーム内において行われる。
【０００４】
クリーンルームにおいては、その内部における単位体積あたりの浮遊塵埃の量の最大値が、当該クリーンルームの使用目的に必要とされるレベルに規定されており、通常、温度、湿度などの環境条件と共に、厳重に管理されている。また、多量の塵埃を含有した外部大気が流入することを防止するために、クリーンルーム内の気圧は、通常、外部大気より少し高い気圧状態に維持されている。
【０００５】
一方、紫外光を放射する光照射器においては、処理時間の短縮を図るために、光源ランプとして出力の大きい紫外光放射ランプ、例えば棒状の高圧水銀ランプやメタルハライドランプなどの放電ランプが反射ミラーと組み合わせて用いられている。
【０００６】
そして、例えば液晶ディスプレイパネルの接着処理工程において、シール剤が塗布されているパネルにおける、紫外光を一括して照射するべき照射領域が、２００ｍｍ×２００ｍｍの大きさである場合には、光源ランプとして、例えば出力が７ｋＷ、発光長２５ｃｍの紫外光放射ランプが用いられるが、このような高出力の光源ランプを備えた光照射器においては、ランプバルブの失透や反射ミラーの破損を防ぐために、ランプの点灯中は光源ランプおよび反射ミラーを冷却することが必要である。
上記のような高出力の紫外光放射ランプを備えた光照射器の冷却手段としては、通常、冷却風による空冷方式が利用されており、この空冷方式においては、光源ランプとしてその出力が例えば７ｋＷのものを用いる場合には、例えば７ｍ3 ／分程度の風量が必要とされる。
【０００７】
図３は、従来の光照射器の空冷システムの構成を概略的に示す説明用断面図である。
この図において、光照射器３０は、クリーンルーム５０内に配設された、上下に区画された筐体３６により構成されている。具体的には、紙面に垂直方向に伸びる棒状の光源ランプ３１と、下方に光照射用の開口を有する全体が樋状の反射ミラー３２が、筐体３６の下部空間３６Ａに配設されている。
また、光源ランプ３１の上方には、その長さ方向に沿って伸びるよう、反射ミラー３２の最上部を貫通する冷却風吸引ノズル３４が設けられている。
一方、筐体３６の下面部には、反射ミラー３２の開口に対向して、例えば石英からなる窓部３３が設けられており、筐体３６の側壁部分には、反射ミラー３２と窓部３３との間に開口する冷却風取入口３５が設けられている。
【０００８】
反射ミラー３２によって囲まれた空間は、冷却風吸引ノズル３４によって、筐体３６の上部空間によって形成された排気室４２に連通している。この排気室４２の上部には排気用接続口３７が形成されており、この排気用接続口３７には、ダクト３８を介して、クリーンルーム５０の外部の大気に連通する排気用ダクト３９が接続されており、その中間に排気ブロワ４０が配設されている。
【０００９】
以上のような、光照射器の空冷システムにおいては、排気ブロワ４０が駆動されると、クリーンルーム５０内におけるエアーが冷却風取入口３５から吸引され、冷却風として、光源ランプ３１、および反射ミラー３２の表面に接触しながら流過してこれらを冷却し、その後、冷却風吸引ノズル３４から排気室４２、ダクト３８および排気用ダクト３９を介してクリーンルーム５０の外部に排出される。
また、光照射器３０における光源ランプ３１から放射された光は、直接的に、または反射ミラー３２により反射されて間接的に、窓部３３を介して下方に放射され、これにより、例えば、窓部３３の下方の位置において支持ローラ４４により支持されて走行する搬送ベルト４５上に担持された被処理物４３に、予め規定された一定時間、光が照射され、これにより、目的とする光照射処理が行われる。
【００１０】
しかしながら、上記の光照射器３０の空冷システムにおいては、冷却風を得るために、クリーンルーム５０内のクリーンエアーを吸引して最終的にはその全部が外部の大気中に排出されるため、クリーンエアーが大量に消費されると共に、クリーンルーム５０内の気圧を低下させる原因となる結果、クリーンルーム５０におけるクリーンエアーの供給および環境条件の維持に多大なコストが必要となる、という問題がある。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、クリーンルーム内で使用されるものでありながら、基本的にクリーンエアーを消費することがなく、あるいは消費量が少ない光照射器の循環空冷システムを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の光照射器の循環空冷システムは、クリーンルーム内に設けられた光照射器を、冷却風を循環させて冷却する、光照射器の循環空冷システムであって、
光照射器を構成する筐体と排気ブロワの入口とを接続するダクトに冷却器が介挿されると共に、排気ブロワの出口と、前記筐体における冷却風入口とを接続する帰還ダクトが設けられることにより、クリーンルーム内のエアーとは独立した状態に区画された循環風路が形成され、
上記光照射器内の圧力が上記クリーンルーム内の圧力以下の大きさとなるように、上記排気ブロワよりの冷却風の一部を上記クリーンルームの外部に排出する外部排気手段を、上記帰還ダクトに設けたことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の光照射器の循環空冷システムは、クリーンルーム内に設けられた光照射器を、冷却風を循環させて冷却する、光照射器の循環空冷システムであって、
光照射器を構成する筐体と排気ブロワの入口とを接続するダクトに冷却器が介挿されると共に、排気ブロワの出口と、前記筐体における冷却風入口とを接続する帰還ダクトが設けられることにより、クリーンルーム内のエアーとは独立した状態に区画された循環風路が形成され、
上記光照射器内の圧力が上記クリーンルーム内の圧力以下の大きさとなるように、上記排気ブロワよりの冷却風の一部を、フィルタを介してクリーンルームの内部空間に排出する内部排気手段を、上記帰還ダクトに設けたことを特徴とする。
【００１４】
【作用】
本発明の光照射器の循環空冷システムによれば、光照射器を冷却して昇温した冷却風は冷却器において冷却された後、帰還ダクトにより形成される循環風路により循環されて再び光照射器に供給されるため、基本的にクリーンエアーを消費することがなく、あるいは消費量が少ない。
また、排気ブロワから光照射器に至る循環風路において、冷却風の一部がクリーンルームの外部へ排出されることにより、または、フィルタを介してクリーンルームの内部空間へ排出されることにより、光照射器内の圧力が当該クリーンルーム内の圧力以下の大きさに維持されるため、冷却風がその循環風路から非制御的にクリーンルーム内に吹き出すことが防止される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施例に係る光照射器の循環空冷システムの構成を概略的に示す説明用断面図である。
この光照射器１０の循環空冷システムにおいては、光照射器１０を構成する筐体１７と排気ブロワ２２の入口とを接続するダクト１６Ａに、冷却器２０が介挿されると共に、排気ブロワ２２の出口と、筐体１７における冷却風入口２６とを接続する帰還ダクト１６Ｂが設けられ、これにより、クリーンルーム１８内のエアーとは独立した状態に区画された循環風路が形成されている。２１は、冷却器２０の冷却用媒体流通パイプである。
【００１６】
光照射器１０は、筐体１７と、その内部に設けられた、紫外光を放射する紙面に垂直方向に伸びる棒状の光源ランプ１１と、この光源ランプ１１の上部を覆ってその長さ方向に沿って伸びるよう設けられた、下方に開口を有する全体が樋状の反射ミラー１２と、筐体１７の下面に設けられた、例えば石英からなる窓部１３とにより構成されている。また、光源ランプ１１の上方には、その長さ方向に沿って伸びるよう、排気室１５に連通する冷却風吸引ノズル１４が配設されている。
なお、筐体１７には、冷却風取入口は形成されていない。
【００１７】
ダクト１６Ａに介挿された冷却器２０は熱交換器であり、内部に配設された冷却用媒体流通パイプ２１は、例えば多数のフィンが形成された形状の表面を有し、その内部には規定の温度に冷却された冷却用媒体が外部から流通される。
【００１８】
また、排気ブロワ２２の出口より筐体１７における冷却風入口２６に伸びる帰還ダクト１６Ｂには、これより分岐してクリーンルーム１８の外部の大気に連通すると共に、その開度が制御される開閉可能なダンパ２４が配設された排出口２５が設けられており、これにより外部排気手段が設けられている。また、帰還ダクト１６Ｂには、必要に応じて、排出口２５より上流の位置にフィルタ２３が設けられる。
【００１９】
上記光源ランプ１１としては特に限定されるものではないが、例えば出力の大きな棒状の紫外光放射ランプを好ましく用いることができ、そのような紫外光放射ランプの例としては、例えば、高圧水銀ランプ、超高圧水銀ランプ、クセノンランプ、およびメタルハライドランプなどを挙げることができる。
【００２０】
冷却器２０に供給される冷却用媒体の温度およびその供給量、並びに光照射器１０に供給される冷却風の供給量は、循環空冷システム全体として光源ランプ１１の出力に応じた冷却効果が得られるよう、相互の熱交換効率を参酌した上で設定することができる。
冷却器２０に供給される冷却用媒体の種類は、特に制限されるものではなく、例えば、水、流動性オイル、冷却ガスなどを用いることができる。この冷却用媒体として、水を用いる場合においては、水の温度は、例えば１５〜２５℃とされる。
また、冷却用媒体としての水の供給割合は特に制限されず、例えば５〜１５リットル／分の割合で供給する。
【００２１】
冷却風を循環させるための排気ブロワ２２としては、光源ランプ１１の出力に応じて、光源ランプ１１、反射ミラー１２および窓部１３の冷却に必要な風量の冷却風を供給することができるものが用いられる。このような排気ブロワの一例としては、例えば５〜１０ｍ3 ／分の風量で冷却風を供給するものを挙げることができる。
また、ダクトにおける接合部などにおいては、存在する微細な隙間などに対してシール処理を施すことにより、循環風路における気密性を確保することが好ましい。
【００２２】
以上の構成においては、光源ランプ１１から放射された紫外光は、直接、または反射ミラー１２により反射された後、光照射器１０の窓部１３を介して下方に放射される。そして、この紫外光を、例えば、搬送手段２８により担持されて光照射領域に移送された被処理物２７に対して、予め規定された一定時間照射することにより、目的とする光照射処理が行われる。２９は、搬送手段２８を支持する支持ローラである。
【００２３】
そして、光源ランプ１１が点灯されると共に、排気ブロワ２２が駆動され、これにより発生した冷却風が、循環風路を循環する。
すなわち、排気ブロワ２２により供給された冷却風は、帰還ダクト１６Ｂにおけるフィルタ２３を通過し、冷却風入口２６から筐体１７に流入し、光源ランプ１１、反射ミラー１２および筐体１７などの表面に接触しながら流過し、それらを冷却する。これにより昇温した冷却風は、冷却風吸引ノズル１４を介して排気室１５へと吸引され、冷却器２０においてフィンに接触しながら流過して冷却された後、排気ブロワ２２により、再び、循環風路へと供給される。
【００２４】
排気室１５よりの例えば７０〜９０℃に昇温した冷却風は、冷却器２０において、例えば２５〜３５℃に冷却された状態とされる。
【００２５】
而して、循環風路における冷却風吸引ノズル１４と光源ランプ１１との間の空隙から排気ブロワ２２の入口までに至る領域Ｌは負圧の大きい領域であるため、実際上、この領域Ｌにおける、例えば排気室１５または冷却器２０におけるネジ孔、接合部の継ぎ目または排気ブロワ２２とダクト１６Ａとの接合部において微小ながら存在する隙間から、クリーンルーム１８内のクリーンエアーが循環風路内に流入することとなる。
そのため、循環風路内および光照射器１０内の圧力は徐々に高くなるが、この圧力がクリーンルーム１８内の圧力よりも高くなった場合には、光照射器１０の外装板のネジ孔や接合部の継ぎ目から、冷却風が、非制御的にクリーンルーム１８内に吹き出すことがある。
【００２６】
このような循環空冷システムからの冷却風の非制御的な吹き出しは、クリーンルーム１８内における被処理物２７近傍のクリーンエアーの流れを乱す上、冷却風には、排気ブロワ２２の回転軸などの動作部分に起因する塵埃が含まれている可能性があり、これらの塵埃により、被処理物２７が汚染されて不良が発生する原因となることがある。
【００２７】
然るに、上記の構成においては、帰還ダクト１６Ｂにおける排気ブロワ２２と光照射器１０の冷却風入口２６との間に、冷却風の一部をクリーンルーム１８の外部に排出する排出口２５により形成された外部排気手段が設けられているため、ダンパ２４においてその開度を調整することにより、制御した状態で、帰還する冷却風の一部を帰還ダクト１６Ｂから外部に排出することができ、これによって、光照射器１０内の圧力が、クリーンルーム１８内の圧力より高くなることを確実に防止することができる。
【００２８】
図２は、本発明の他の実施例に係る光照射器の循環空冷システムの構成を概略的に示す説明用断面図である。
この図に示す光照射器１０の循環空冷システムにおいては、排気ブロワ２２の出口より伸びる帰還ダクト１６Ｂには、これより分岐して、その先端の連通口６３においてクリーンルーム１８の内部空間に連通する内部排出ダクト６０が設けられている。この内部排出ダクト６０には、排出ブロワ６１が介挿されると共に、この排出ブロワ６１と連通口６３との間には、その循環空冷システム内で発生する塵埃を取り除くためのフィルタ６２が設けられており、これらにより、循環風路内を循環する冷却風の一部を、クリーンルーム１８の内部空間に排出する内部排気手段が形成される。
ここで、連通口６３は、クリーンルーム１８内において、被処理物２７近傍のクリーンエアーの流れを乱すことがない位置に配設されることが好ましい。
【００２９】
排出ブロワ６１としては、帰還ダクト１６Ｂの内部と、クリーンルーム１８の内部空間とにおける圧力差に応じて、循環風路における冷却風の一部を、制御された状態で排出することができるものであればよく、その一例としては、例えば冷却風の風量の１／３〜１／４の風量を生ずる能力を有するものを挙げることができる。
【００３０】
第２のフィルタ６２としては、例えばクリーンルーム１８のクリーン度に応じたヘパフィルタを用いることが好ましく、また、例えば光源ランプ１１がオゾンを発生するような紫外光放射ランプを使用する場合は、当該光照射器１０内において発生して、冷却風に含まれることとなるオゾンを除去するために、オゾンフィルタを単独で、あるいは組み合わせて用いることが好ましい。
他の構成は、図１に示す構成例と同一である。
【００３１】
以上の構成の光照射器の循環空冷システムにおいては、図１の構成の循環空冷システムと同様に、排気ブロワ２２により冷却風が供給され、この冷却風が冷却風入口２６より筐体１７内に流入し、これにより、光照射器１０における光源ランプ１１および反射ミラー１２などが冷却されることとなるが、帰還ダクト１６Ｂにおいてフィルタ２３を通過して流過する冷却風は、その一部が排出ブロワ６１により内部排出ダクト６０に導入され、更に第２のフィルタ６２により濾過された後、連通口６３からクリーンルーム１８の内部空間へと排出される。
【００３２】
これにより、図１に示す例の構成とされた循環空冷システムと同様に、光照射器１０内の圧力が、クリーンルーム１８内の圧力より高くなることを確実に防止することができると共に、内部排出ダクト６０に導入された冷却風の一部は、クリーンルーム１８の内部空間に排出されるため、全体としてクリーンエアーを外部に排出する必要がなく、結果として光照射器１０の冷却に起因してクリーンルーム１８の内部のクリーンエアーを消費することがなくなる。
【００３３】
しかも、連通口６３からクリーンルーム１８の内部空間に排出される冷却風は、フィルタ６２による除塵作用により、クリーンエアーとしての塵埃含有量における目標の基準を満足するものとなると共に、当該フィルタ６２の制圧効果により、連通口６３からのエアーの噴出勢いが十分に抑制されて被処理物２７近傍のクリーンエアーの流れを乱すことがないため、当該エアーの排出に起因して被処理物２７において不良が発生するおそれがない。
【００３４】
以上、本発明の具体的な形態に基づいて説明したが、本発明は、上述の例に限定されるものではなく、種々の変更を加えることができる。
例えば、光照射器１０の循環空冷システムは、その全体がクリーンルーム１８内に収容された状態で設けられる必要はなく、光照射器１０以外の循環風路の一部、例えば排気ブロワ２２や冷却器２０などがクリーンルーム１８外に設けられた態様とすることができる。この場合には、クリーンルーム１８内の空間を有効に利用することができると共に、外部に配置される部分の配設、管理維持などが容易となる利点がある。
【００３５】
また、内部排出ダクト６０を有する例においては、例えば内部排出ダクト６０における分岐口６４の近傍に、開度が調整できるダンパを配設し、これにより、連通口６３からクリーンルーム１８の内部へ排出されるエアーの噴出量を制御できる構成であってもよく、この場合には、排出ブロワ６１が配設されない構成とされてもよい。
【００３６】
【実施例】
以下、本発明の実施例について説明するが、本発明はこれにより限定されるものではない。
＜実施例１＞
定格出力が７ｋＷの高圧水銀ランプよりなる光源ランプを備えた光照射器と、排気ブロワと、冷却用媒体として水を用いた冷却器とにより、基本的に図１に示す構成の循環空冷システムを構成した。
そして、排気ブロワにより、７ｍ3 ／分の風量で冷却風を循環させ、冷却器において２１℃の水を１０リットル／分の割合で流通させたところ、高圧水銀ランプは、反射ミラーや石英窓と共に十分に冷却された。具体的には、排気室（１５）における冷却風の温度は約８０℃、排気ブロワ（２２）に流入する冷却風の温度は２７℃であった。また、ダンパ（２４）を介して排出口（２５）よりクリーンルーム（１８）の外部へ排出される冷却風の風量は１ｍ3 ／分であり、クリーンルームからのクリーンエアーを、７ｍ3 ／分の風量でそのままクリーンルームの外部に排出する場合に比して、光照射器（１０）について所要の冷却を達成する際におけるクリーンエアーの消費量が大幅に減少した。
【００３７】
＜実施例２＞
定格出力が７ｋＷの高圧水銀ランプよりなる光源ランプを備えた光照射器と、排気ブロワと、冷却用媒体として水を用いた冷却器と、内部排出ダクトと、排出ブロワと、第２のフィルタとにより、基本的に図２に示す構成の循環空冷システムを構成した。
そして、排気ブロワにより、７ｍ3 ／分の風量で冷却風を循環し、冷却器において２１℃の水を１０リットル／分の割合で流通させると共に、排出ブロワを動作させて冷却風の一部をクリーンルームの内部空間へ排出させたところ、クリーンルーム内のクリーンエアーが消費されることなく、高圧水銀ランプは、反射ミラーや石英窓と共に十分に冷却された。具体的には、排気室（１５）における冷却風の温度は約８０℃、排気ブロワ（２２）に流入する冷却風の温度は２７℃であった。また、内部排出ダクト（６０）および第２のフィルタ（６２）を介してクリーンルーム（１８）の内部空間へ排出された冷却風の風量は２ｍ3 ／分であり、クリーンルーム（１８）全体として、クリーンエアーを消費することなく、光照射器（１０）について所要の冷却を達成することができた。
【００３８】
【発明の効果】
本発明の光照射器の循環空冷システムによれば、光照射器を冷却して昇温した冷却風は冷却器において冷却された後、帰還ダクトにより形成される循環風路により循環されて再び光照射器に供給されるため、基本的にクリーンエアーを消費することがなく、あるいは消費量が少ない。
また、排気ブロワから光照射器に至る循環風路において、冷却風の一部がクリーンルームの外部へ排出されることにより、または、フィルタを介してクリーンルームの内部空間へ排出されることにより、光照射器内の圧力が当該クリーンルーム内の圧力以下の大きさに維持されるため、冷却風がその循環風路から非制御的にクリーンルーム内に吹き出すことが防止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る光照射器の循環空冷システムの構成を概略的に示す説明用断面図である。
【図２】本発明の他の実施例に係る光照射器の循環空冷システムの構成を概略的に示す説明用断面図である。
【図３】空冷システムを有する従来の光照射器の構成を概略的に示す説明用断面図である。
【符号の説明】
１０ 光照射器
１１ 光源ランプ
１２ 反射ミラー
１３ 窓部
１４ 冷却風吸引ノズル
１５ 排気室
１６Ａ ダクト
１６Ｂ 帰還ダクト
１７ 筐体
１８ クリーンルーム
２０ 冷却器
２１ 冷却用媒体流通パイプ
２２ 排気ブロワ
２３ フィルタ
２４ ダンパ
２５ 排出口
２６ 冷却風入口
２７ 被処理物
２８ 搬送手段
２９ 支持ローラ
３０ 光照射器
３１ 光源ランプ
３２ 反射ミラー
３３ 窓部
３４ 冷却風吸引ノズル
３５ 冷却風取入口
３６ 筐体
３６Ａ 下部空間
３７ 排気用接続口
３８ ダクト
３９ 排気用ダクト
４０ 排気ブロワ
４２ 排気室
４３ 被処理物
４４ 支持ローラ
４５ 搬送手段
５０ クリーンルーム
６０ 内部排出ダクト
６１ 排出ブロワ
６２ フィルタ
６３ 連通口
６４ 分岐口
【発明の属する技術分野】
本発明は、クリーンルーム内において、紫外光を照射する光照射器の循環空冷システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、被処理物の表面に塗布された、保護膜、接着剤、塗料、インキ、レジストなどを、光源ランプからの紫外光を照射することにより、硬化、乾燥または溶融、軟化させるために、光照射器を用いて処理することが各分野において広く行われている。
近年、液晶等のディスプレイパネルの製造工程においては、紫外光の照射による処理が基板やフィルタの貼り合わせなどに利用されており、例えば、紫外光硬化性のシール剤を塗布した薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）基板とカラーフィルタ基板とを貼り合わせ、この状態でシール剤に紫外光を照射して硬化させることにより、両者を接着することが行われている。
【０００３】
また、液晶等のディスプレイパネルの製造工程においては、画面の高精度化の要請に応じて微細な加工技術が必要とされており、しかも、パネル素子や、パネル素子を駆動する電気回路が高密度で配設されているために、その内部に塵や埃などの異物が侵入した場合には、それがディスプレイパネルにおいて画像表示不良や動作不良を起こす原因となる。そのため、通常、ディスプレイパネルの製造は、クリーンルーム内において行われる。
【０００４】
クリーンルームにおいては、その内部における単位体積あたりの浮遊塵埃の量の最大値が、当該クリーンルームの使用目的に必要とされるレベルに規定されており、通常、温度、湿度などの環境条件と共に、厳重に管理されている。また、多量の塵埃を含有した外部大気が流入することを防止するために、クリーンルーム内の気圧は、通常、外部大気より少し高い気圧状態に維持されている。
【０００５】
一方、紫外光を放射する光照射器においては、処理時間の短縮を図るために、光源ランプとして出力の大きい紫外光放射ランプ、例えば棒状の高圧水銀ランプやメタルハライドランプなどの放電ランプが反射ミラーと組み合わせて用いられている。
【０００６】
そして、例えば液晶ディスプレイパネルの接着処理工程において、シール剤が塗布されているパネルにおける、紫外光を一括して照射するべき照射領域が、２００ｍｍ×２００ｍｍの大きさである場合には、光源ランプとして、例えば出力が７ｋＷ、発光長２５ｃｍの紫外光放射ランプが用いられるが、このような高出力の光源ランプを備えた光照射器においては、ランプバルブの失透や反射ミラーの破損を防ぐために、ランプの点灯中は光源ランプおよび反射ミラーを冷却することが必要である。
上記のような高出力の紫外光放射ランプを備えた光照射器の冷却手段としては、通常、冷却風による空冷方式が利用されており、この空冷方式においては、光源ランプとしてその出力が例えば７ｋＷのものを用いる場合には、例えば７ｍ3 ／分程度の風量が必要とされる。
【０００７】
図３は、従来の光照射器の空冷システムの構成を概略的に示す説明用断面図である。
この図において、光照射器３０は、クリーンルーム５０内に配設された、上下に区画された筐体３６により構成されている。具体的には、紙面に垂直方向に伸びる棒状の光源ランプ３１と、下方に光照射用の開口を有する全体が樋状の反射ミラー３２が、筐体３６の下部空間３６Ａに配設されている。
また、光源ランプ３１の上方には、その長さ方向に沿って伸びるよう、反射ミラー３２の最上部を貫通する冷却風吸引ノズル３４が設けられている。
一方、筐体３６の下面部には、反射ミラー３２の開口に対向して、例えば石英からなる窓部３３が設けられており、筐体３６の側壁部分には、反射ミラー３２と窓部３３との間に開口する冷却風取入口３５が設けられている。
【０００８】
反射ミラー３２によって囲まれた空間は、冷却風吸引ノズル３４によって、筐体３６の上部空間によって形成された排気室４２に連通している。この排気室４２の上部には排気用接続口３７が形成されており、この排気用接続口３７には、ダクト３８を介して、クリーンルーム５０の外部の大気に連通する排気用ダクト３９が接続されており、その中間に排気ブロワ４０が配設されている。
【０００９】
以上のような、光照射器の空冷システムにおいては、排気ブロワ４０が駆動されると、クリーンルーム５０内におけるエアーが冷却風取入口３５から吸引され、冷却風として、光源ランプ３１、および反射ミラー３２の表面に接触しながら流過してこれらを冷却し、その後、冷却風吸引ノズル３４から排気室４２、ダクト３８および排気用ダクト３９を介してクリーンルーム５０の外部に排出される。
また、光照射器３０における光源ランプ３１から放射された光は、直接的に、または反射ミラー３２により反射されて間接的に、窓部３３を介して下方に放射され、これにより、例えば、窓部３３の下方の位置において支持ローラ４４により支持されて走行する搬送ベルト４５上に担持された被処理物４３に、予め規定された一定時間、光が照射され、これにより、目的とする光照射処理が行われる。
【００１０】
しかしながら、上記の光照射器３０の空冷システムにおいては、冷却風を得るために、クリーンルーム５０内のクリーンエアーを吸引して最終的にはその全部が外部の大気中に排出されるため、クリーンエアーが大量に消費されると共に、クリーンルーム５０内の気圧を低下させる原因となる結果、クリーンルーム５０におけるクリーンエアーの供給および環境条件の維持に多大なコストが必要となる、という問題がある。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、クリーンルーム内で使用されるものでありながら、基本的にクリーンエアーを消費することがなく、あるいは消費量が少ない光照射器の循環空冷システムを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の光照射器の循環空冷システムは、クリーンルーム内に設けられた光照射器を、冷却風を循環させて冷却する、光照射器の循環空冷システムであって、
光照射器を構成する筐体と排気ブロワの入口とを接続するダクトに冷却器が介挿されると共に、排気ブロワの出口と、前記筐体における冷却風入口とを接続する帰還ダクトが設けられることにより、クリーンルーム内のエアーとは独立した状態に区画された循環風路が形成され、
上記光照射器内の圧力が上記クリーンルーム内の圧力以下の大きさとなるように、上記排気ブロワよりの冷却風の一部を上記クリーンルームの外部に排出する外部排気手段を、上記帰還ダクトに設けたことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の光照射器の循環空冷システムは、クリーンルーム内に設けられた光照射器を、冷却風を循環させて冷却する、光照射器の循環空冷システムであって、
光照射器を構成する筐体と排気ブロワの入口とを接続するダクトに冷却器が介挿されると共に、排気ブロワの出口と、前記筐体における冷却風入口とを接続する帰還ダクトが設けられることにより、クリーンルーム内のエアーとは独立した状態に区画された循環風路が形成され、
上記光照射器内の圧力が上記クリーンルーム内の圧力以下の大きさとなるように、上記排気ブロワよりの冷却風の一部を、フィルタを介してクリーンルームの内部空間に排出する内部排気手段を、上記帰還ダクトに設けたことを特徴とする。
【００１４】
【作用】
本発明の光照射器の循環空冷システムによれば、光照射器を冷却して昇温した冷却風は冷却器において冷却された後、帰還ダクトにより形成される循環風路により循環されて再び光照射器に供給されるため、基本的にクリーンエアーを消費することがなく、あるいは消費量が少ない。
また、排気ブロワから光照射器に至る循環風路において、冷却風の一部がクリーンルームの外部へ排出されることにより、または、フィルタを介してクリーンルームの内部空間へ排出されることにより、光照射器内の圧力が当該クリーンルーム内の圧力以下の大きさに維持されるため、冷却風がその循環風路から非制御的にクリーンルーム内に吹き出すことが防止される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施例に係る光照射器の循環空冷システムの構成を概略的に示す説明用断面図である。
この光照射器１０の循環空冷システムにおいては、光照射器１０を構成する筐体１７と排気ブロワ２２の入口とを接続するダクト１６Ａに、冷却器２０が介挿されると共に、排気ブロワ２２の出口と、筐体１７における冷却風入口２６とを接続する帰還ダクト１６Ｂが設けられ、これにより、クリーンルーム１８内のエアーとは独立した状態に区画された循環風路が形成されている。２１は、冷却器２０の冷却用媒体流通パイプである。
【００１６】
光照射器１０は、筐体１７と、その内部に設けられた、紫外光を放射する紙面に垂直方向に伸びる棒状の光源ランプ１１と、この光源ランプ１１の上部を覆ってその長さ方向に沿って伸びるよう設けられた、下方に開口を有する全体が樋状の反射ミラー１２と、筐体１７の下面に設けられた、例えば石英からなる窓部１３とにより構成されている。また、光源ランプ１１の上方には、その長さ方向に沿って伸びるよう、排気室１５に連通する冷却風吸引ノズル１４が配設されている。
なお、筐体１７には、冷却風取入口は形成されていない。
【００１７】
ダクト１６Ａに介挿された冷却器２０は熱交換器であり、内部に配設された冷却用媒体流通パイプ２１は、例えば多数のフィンが形成された形状の表面を有し、その内部には規定の温度に冷却された冷却用媒体が外部から流通される。
【００１８】
また、排気ブロワ２２の出口より筐体１７における冷却風入口２６に伸びる帰還ダクト１６Ｂには、これより分岐してクリーンルーム１８の外部の大気に連通すると共に、その開度が制御される開閉可能なダンパ２４が配設された排出口２５が設けられており、これにより外部排気手段が設けられている。また、帰還ダクト１６Ｂには、必要に応じて、排出口２５より上流の位置にフィルタ２３が設けられる。
【００１９】
上記光源ランプ１１としては特に限定されるものではないが、例えば出力の大きな棒状の紫外光放射ランプを好ましく用いることができ、そのような紫外光放射ランプの例としては、例えば、高圧水銀ランプ、超高圧水銀ランプ、クセノンランプ、およびメタルハライドランプなどを挙げることができる。
【００２０】
冷却器２０に供給される冷却用媒体の温度およびその供給量、並びに光照射器１０に供給される冷却風の供給量は、循環空冷システム全体として光源ランプ１１の出力に応じた冷却効果が得られるよう、相互の熱交換効率を参酌した上で設定することができる。
冷却器２０に供給される冷却用媒体の種類は、特に制限されるものではなく、例えば、水、流動性オイル、冷却ガスなどを用いることができる。この冷却用媒体として、水を用いる場合においては、水の温度は、例えば１５〜２５℃とされる。
また、冷却用媒体としての水の供給割合は特に制限されず、例えば５〜１５リットル／分の割合で供給する。
【００２１】
冷却風を循環させるための排気ブロワ２２としては、光源ランプ１１の出力に応じて、光源ランプ１１、反射ミラー１２および窓部１３の冷却に必要な風量の冷却風を供給することができるものが用いられる。このような排気ブロワの一例としては、例えば５〜１０ｍ3 ／分の風量で冷却風を供給するものを挙げることができる。
また、ダクトにおける接合部などにおいては、存在する微細な隙間などに対してシール処理を施すことにより、循環風路における気密性を確保することが好ましい。
【００２２】
以上の構成においては、光源ランプ１１から放射された紫外光は、直接、または反射ミラー１２により反射された後、光照射器１０の窓部１３を介して下方に放射される。そして、この紫外光を、例えば、搬送手段２８により担持されて光照射領域に移送された被処理物２７に対して、予め規定された一定時間照射することにより、目的とする光照射処理が行われる。２９は、搬送手段２８を支持する支持ローラである。
【００２３】
そして、光源ランプ１１が点灯されると共に、排気ブロワ２２が駆動され、これにより発生した冷却風が、循環風路を循環する。
すなわち、排気ブロワ２２により供給された冷却風は、帰還ダクト１６Ｂにおけるフィルタ２３を通過し、冷却風入口２６から筐体１７に流入し、光源ランプ１１、反射ミラー１２および筐体１７などの表面に接触しながら流過し、それらを冷却する。これにより昇温した冷却風は、冷却風吸引ノズル１４を介して排気室１５へと吸引され、冷却器２０においてフィンに接触しながら流過して冷却された後、排気ブロワ２２により、再び、循環風路へと供給される。
【００２４】
排気室１５よりの例えば７０〜９０℃に昇温した冷却風は、冷却器２０において、例えば２５〜３５℃に冷却された状態とされる。
【００２５】
而して、循環風路における冷却風吸引ノズル１４と光源ランプ１１との間の空隙から排気ブロワ２２の入口までに至る領域Ｌは負圧の大きい領域であるため、実際上、この領域Ｌにおける、例えば排気室１５または冷却器２０におけるネジ孔、接合部の継ぎ目または排気ブロワ２２とダクト１６Ａとの接合部において微小ながら存在する隙間から、クリーンルーム１８内のクリーンエアーが循環風路内に流入することとなる。
そのため、循環風路内および光照射器１０内の圧力は徐々に高くなるが、この圧力がクリーンルーム１８内の圧力よりも高くなった場合には、光照射器１０の外装板のネジ孔や接合部の継ぎ目から、冷却風が、非制御的にクリーンルーム１８内に吹き出すことがある。
【００２６】
このような循環空冷システムからの冷却風の非制御的な吹き出しは、クリーンルーム１８内における被処理物２７近傍のクリーンエアーの流れを乱す上、冷却風には、排気ブロワ２２の回転軸などの動作部分に起因する塵埃が含まれている可能性があり、これらの塵埃により、被処理物２７が汚染されて不良が発生する原因となることがある。
【００２７】
然るに、上記の構成においては、帰還ダクト１６Ｂにおける排気ブロワ２２と光照射器１０の冷却風入口２６との間に、冷却風の一部をクリーンルーム１８の外部に排出する排出口２５により形成された外部排気手段が設けられているため、ダンパ２４においてその開度を調整することにより、制御した状態で、帰還する冷却風の一部を帰還ダクト１６Ｂから外部に排出することができ、これによって、光照射器１０内の圧力が、クリーンルーム１８内の圧力より高くなることを確実に防止することができる。
【００２８】
図２は、本発明の他の実施例に係る光照射器の循環空冷システムの構成を概略的に示す説明用断面図である。
この図に示す光照射器１０の循環空冷システムにおいては、排気ブロワ２２の出口より伸びる帰還ダクト１６Ｂには、これより分岐して、その先端の連通口６３においてクリーンルーム１８の内部空間に連通する内部排出ダクト６０が設けられている。この内部排出ダクト６０には、排出ブロワ６１が介挿されると共に、この排出ブロワ６１と連通口６３との間には、その循環空冷システム内で発生する塵埃を取り除くためのフィルタ６２が設けられており、これらにより、循環風路内を循環する冷却風の一部を、クリーンルーム１８の内部空間に排出する内部排気手段が形成される。
ここで、連通口６３は、クリーンルーム１８内において、被処理物２７近傍のクリーンエアーの流れを乱すことがない位置に配設されることが好ましい。
【００２９】
排出ブロワ６１としては、帰還ダクト１６Ｂの内部と、クリーンルーム１８の内部空間とにおける圧力差に応じて、循環風路における冷却風の一部を、制御された状態で排出することができるものであればよく、その一例としては、例えば冷却風の風量の１／３〜１／４の風量を生ずる能力を有するものを挙げることができる。
【００３０】
第２のフィルタ６２としては、例えばクリーンルーム１８のクリーン度に応じたヘパフィルタを用いることが好ましく、また、例えば光源ランプ１１がオゾンを発生するような紫外光放射ランプを使用する場合は、当該光照射器１０内において発生して、冷却風に含まれることとなるオゾンを除去するために、オゾンフィルタを単独で、あるいは組み合わせて用いることが好ましい。
他の構成は、図１に示す構成例と同一である。
【００３１】
以上の構成の光照射器の循環空冷システムにおいては、図１の構成の循環空冷システムと同様に、排気ブロワ２２により冷却風が供給され、この冷却風が冷却風入口２６より筐体１７内に流入し、これにより、光照射器１０における光源ランプ１１および反射ミラー１２などが冷却されることとなるが、帰還ダクト１６Ｂにおいてフィルタ２３を通過して流過する冷却風は、その一部が排出ブロワ６１により内部排出ダクト６０に導入され、更に第２のフィルタ６２により濾過された後、連通口６３からクリーンルーム１８の内部空間へと排出される。
【００３２】
これにより、図１に示す例の構成とされた循環空冷システムと同様に、光照射器１０内の圧力が、クリーンルーム１８内の圧力より高くなることを確実に防止することができると共に、内部排出ダクト６０に導入された冷却風の一部は、クリーンルーム１８の内部空間に排出されるため、全体としてクリーンエアーを外部に排出する必要がなく、結果として光照射器１０の冷却に起因してクリーンルーム１８の内部のクリーンエアーを消費することがなくなる。
【００３３】
しかも、連通口６３からクリーンルーム１８の内部空間に排出される冷却風は、フィルタ６２による除塵作用により、クリーンエアーとしての塵埃含有量における目標の基準を満足するものとなると共に、当該フィルタ６２の制圧効果により、連通口６３からのエアーの噴出勢いが十分に抑制されて被処理物２７近傍のクリーンエアーの流れを乱すことがないため、当該エアーの排出に起因して被処理物２７において不良が発生するおそれがない。
【００３４】
以上、本発明の具体的な形態に基づいて説明したが、本発明は、上述の例に限定されるものではなく、種々の変更を加えることができる。
例えば、光照射器１０の循環空冷システムは、その全体がクリーンルーム１８内に収容された状態で設けられる必要はなく、光照射器１０以外の循環風路の一部、例えば排気ブロワ２２や冷却器２０などがクリーンルーム１８外に設けられた態様とすることができる。この場合には、クリーンルーム１８内の空間を有効に利用することができると共に、外部に配置される部分の配設、管理維持などが容易となる利点がある。
【００３５】
また、内部排出ダクト６０を有する例においては、例えば内部排出ダクト６０における分岐口６４の近傍に、開度が調整できるダンパを配設し、これにより、連通口６３からクリーンルーム１８の内部へ排出されるエアーの噴出量を制御できる構成であってもよく、この場合には、排出ブロワ６１が配設されない構成とされてもよい。
【００３６】
【実施例】
以下、本発明の実施例について説明するが、本発明はこれにより限定されるものではない。
＜実施例１＞
定格出力が７ｋＷの高圧水銀ランプよりなる光源ランプを備えた光照射器と、排気ブロワと、冷却用媒体として水を用いた冷却器とにより、基本的に図１に示す構成の循環空冷システムを構成した。
そして、排気ブロワにより、７ｍ3 ／分の風量で冷却風を循環させ、冷却器において２１℃の水を１０リットル／分の割合で流通させたところ、高圧水銀ランプは、反射ミラーや石英窓と共に十分に冷却された。具体的には、排気室（１５）における冷却風の温度は約８０℃、排気ブロワ（２２）に流入する冷却風の温度は２７℃であった。また、ダンパ（２４）を介して排出口（２５）よりクリーンルーム（１８）の外部へ排出される冷却風の風量は１ｍ3 ／分であり、クリーンルームからのクリーンエアーを、７ｍ3 ／分の風量でそのままクリーンルームの外部に排出する場合に比して、光照射器（１０）について所要の冷却を達成する際におけるクリーンエアーの消費量が大幅に減少した。
【００３７】
＜実施例２＞
定格出力が７ｋＷの高圧水銀ランプよりなる光源ランプを備えた光照射器と、排気ブロワと、冷却用媒体として水を用いた冷却器と、内部排出ダクトと、排出ブロワと、第２のフィルタとにより、基本的に図２に示す構成の循環空冷システムを構成した。
そして、排気ブロワにより、７ｍ3 ／分の風量で冷却風を循環し、冷却器において２１℃の水を１０リットル／分の割合で流通させると共に、排出ブロワを動作させて冷却風の一部をクリーンルームの内部空間へ排出させたところ、クリーンルーム内のクリーンエアーが消費されることなく、高圧水銀ランプは、反射ミラーや石英窓と共に十分に冷却された。具体的には、排気室（１５）における冷却風の温度は約８０℃、排気ブロワ（２２）に流入する冷却風の温度は２７℃であった。また、内部排出ダクト（６０）および第２のフィルタ（６２）を介してクリーンルーム（１８）の内部空間へ排出された冷却風の風量は２ｍ3 ／分であり、クリーンルーム（１８）全体として、クリーンエアーを消費することなく、光照射器（１０）について所要の冷却を達成することができた。
【００３８】
【発明の効果】
本発明の光照射器の循環空冷システムによれば、光照射器を冷却して昇温した冷却風は冷却器において冷却された後、帰還ダクトにより形成される循環風路により循環されて再び光照射器に供給されるため、基本的にクリーンエアーを消費することがなく、あるいは消費量が少ない。
また、排気ブロワから光照射器に至る循環風路において、冷却風の一部がクリーンルームの外部へ排出されることにより、または、フィルタを介してクリーンルームの内部空間へ排出されることにより、光照射器内の圧力が当該クリーンルーム内の圧力以下の大きさに維持されるため、冷却風がその循環風路から非制御的にクリーンルーム内に吹き出すことが防止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る光照射器の循環空冷システムの構成を概略的に示す説明用断面図である。
【図２】本発明の他の実施例に係る光照射器の循環空冷システムの構成を概略的に示す説明用断面図である。
【図３】空冷システムを有する従来の光照射器の構成を概略的に示す説明用断面図である。
【符号の説明】
１０ 光照射器
１１ 光源ランプ
１２ 反射ミラー
１３ 窓部
１４ 冷却風吸引ノズル
１５ 排気室
１６Ａ ダクト
１６Ｂ 帰還ダクト
１７ 筐体
１８ クリーンルーム
２０ 冷却器
２１ 冷却用媒体流通パイプ
２２ 排気ブロワ
２３ フィルタ
２４ ダンパ
２５ 排出口
２６ 冷却風入口
２７ 被処理物
２８ 搬送手段
２９ 支持ローラ
３０ 光照射器
３１ 光源ランプ
３２ 反射ミラー
３３ 窓部
３４ 冷却風吸引ノズル
３５ 冷却風取入口
３６ 筐体
３６Ａ 下部空間
３７ 排気用接続口
３８ ダクト
３９ 排気用ダクト
４０ 排気ブロワ
４２ 排気室
４３ 被処理物
４４ 支持ローラ
４５ 搬送手段
５０ クリーンルーム
６０ 内部排出ダクト
６１ 排出ブロワ
６２ フィルタ
６３ 連通口
６４ 分岐口
Claims (2)
- クリーンルーム内に設けられた光照射器を、冷却風を循環させて冷却する、光照射器の循環空冷システムであって、
光照射器を構成する筐体と排気ブロワの入口とを接続するダクトに冷却器が介挿されると共に、排気ブロワの出口と、前記筐体における冷却風入口とを接続する帰還ダクトが設けられることにより、クリーンルーム内のエアーとは独立した状態に区画された循環風路が形成され、
上記光照射器内の圧力が上記クリーンルーム内の圧力以下の大きさとなるように、上記排気ブロワよりの冷却風の一部を上記クリーンルームの外部に排出する外部排気手段を、上記帰還ダクトに設けたことを特徴とする光照射器の循環空冷システム。 - クリーンルーム内に設けられた光照射器を、冷却風を循環させて冷却する、光照射器の循環空冷システムであって、
光照射器を構成する筐体と排気ブロワの入口とを接続するダクトに冷却器が介挿されると共に、排気ブロワの出口と、前記筐体における冷却風入口とを接続する帰還ダクトが設けられることにより、クリーンルーム内のエアーとは独立した状態に区画された循環風路が形成され、
上記光照射器内の圧力が上記クリーンルーム内の圧力以下の大きさとなるように、上記排気ブロワよりの冷却風の一部を、フィルタを介してクリーンルームの内部空間に排出する内部排気手段を、上記帰還ダクトに設けたことを特徴とする光照射器の循環空冷システム。
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|---|---|---|---|
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