JP5337471B2 - 冷却装置 - Google Patents

Description

本発明は、加熱処理された被処理物を冷却するための冷却装置に関する。

液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ等のフラットパネルディスプレイの製造工程においては、被処理物である平板状のガラス基板を、１００〜６００℃近くの温度で加熱処理した後、所定温度まで冷却する工程が含まれている。平板状の被処理物を冷却するものとして、被処理物から放熱される熱気をファンにより排気口から排気する空冷式の冷却装置が知られている（例えば、特許文献１）。
上記空冷式の冷却装置は、さらに、被処理物から放熱される熱気を効率良く排気するために、図３に示すように、被処理物１０１の上方に排気フード１０３を配置させた冷却装置１００が知られている。この排気フード１０３の上端中央部には排気管１０２の一端が接続されており、排気管１０２の他端に接続されたブロア等の吸引作用により、被処理物１０１から放熱される熱気１０４を吸引するとともに、排気フード１０３下端に開口した取込口１０５から、排気フード１０３の外側に滞留する外気１０６が取り込まれるようになっている。

特許３４９５２０４号公報（図１）

しかしながら、従来の冷却装置１００にあっては、外気１０６が被処理物１０１の外周部に触れることにより被処理物１０１の外周部を冷却しやすいという利点はあるが、その反面、被処理物１０１の外周部以外の部分、即ち中央部は、外気１０６に触れることがほとんどないため、外周部と比較して冷却性能が低下するという問題があった。このため、被処理物１０１の中央部と外周部との熱膨張差によって、被処理物１０１に歪みが生じ、これをフラットパネルディスプレイに使用した場合には表示ムラの原因となる。
また、被処理物１０１の中央部の冷却性能が低下することから、高温で加熱された被処理物１０１を冷却する場合には、その冷却時間が長くなるという問題がある。さらに、単位時間あたりに冷却すべき被処理物１０１の処理数が多い場合には、複数の冷却装置１００を用いて順次冷却する必要があり、処理装置全体が大型化するという問題が生じる。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、被処理物の外周部の冷却性能を維持しつつ、被処理物の中央部の冷却性能を高めることができる冷却装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明は、平板状の被処理物の上方または下方に配置され、当該被処理物から放熱される熱気と当該被処理物の外周部より外側の外気とを取り込み可能な取込口を有する排気フードと、前記被処理物の中央部へ外気を供給するための給気口を有する給気管と、前記排気フードによって取り込んだ前記熱気と前記外気とを当該排気フードの中央部から排出する排気管と、を備え、前記排気フードの取込口は、その一つの開口が、前記被処理物が冷却を受ける位置に配置された状態で、前記被処理物の外形より大きく形成されていることを特徴としている。

上記のように構成された冷却装置によれば、被処理物の外周部および中央部を、それぞれ排気フードに取り込まれる外気および給気管から供給される外気によって冷却することができるので、被処理物の外周部の冷却性能を維持しつつ、被処理物の中央部の冷却性能を高めることができる。
したがって、被処理物の全体を略均一に冷却することができるため、被処理物に歪みが生じるのを防止することができ、被処理物の製造時の歩留まりを飛躍的に向上することができる。また、高温で加熱された被処理物を冷却する場合には、被処理物の冷却時間を大幅に短縮することができる。さらに、単位時間あたりに冷却すべき被処理物の処理数が多い場合には、従来の冷却装置と比べると冷却装置の使用数を減らすことができるため、処理装置全体を小型化することができる。

また、前記冷却装置は、前記被処理物に対する前記取込口の上下方向の相対位置を調節可能な第一調節部をさらに備え、前記給気管は、前記被処理物に対する前記給気口の上下方向の相対位置を調節可能な第二調節部を有することが好ましい。
この場合、第一調節部により、被処理物の外周部における取込口から取り込まれる外気の流れ具合を調節することができるので、被処理物の外周部の冷却性能を調節することができる。したがって、被処理物全体をより均一に冷却することができるため、被処理物に歪みが生じるのをさらに効果的に防止することができる。

また、第二調節部により、給気口から供給される外気が被処理物の中央部へ到達する供給量と、その周囲へと上記外気が拡散する割合を調節することができるので、被処理物の中央部の冷却性能を調節することができる。したがって、被処理物全体をより均一に冷却することができるため、被処理物に歪みが生じるのをさらに効果的に防止することができる。

また、前記給気管には、前記被処理物の中央部へ外気を強制的に供給するための送風機が接続されていることが好ましい。
この場合、送風機により外気の供給量を増加することができるので、被処理物の中央部の冷却性能をさらに高めることができる。

本発明の冷却装置によれば、被処理物の外周部および中央部を、それぞれ排気フードに取り込まれる外気および給気管から供給される外気によって冷却することができるので、被処理物の外周部の冷却性能を維持しつつ、被処理物の中央部の冷却性能を高めることができる。
したがって、被処理物の全体を略均一に冷却することができるため、被処理物に歪みが生じるのを防止することができ、被処理物の製造時の歩留まりを飛躍的に向上することができる。また、高温で加熱された被処理物を冷却する場合には、被処理物の冷却時間を大幅に短縮することができる。さらに、単位時間あたりに冷却すべき被処理物の処理数が多い場合には、従来の冷却装置と比べると冷却装置の使用数を減らすことができるため、処理装置全体を小型化することができる。

次に、本発明の好ましい実施形態について添付図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る冷却装置を示す側面図である。この冷却装置１は、液晶ディスプレイのフラットパネルディスプレイの製造工程において、被処理物としてのガラス基板２を、１００〜６００℃近くの温度で加熱処理した後、所定温度まで冷却する際に用いられる。
冷却装置１は、複数の支持ローラ３の上方に配置された排気管４と、排気管４の下端に接続された排気フード５と、排気フード５に取り付けられた給気管６とを備えている。

排気フード５は、主にガラス基板２から放熱される熱気Ａを、排気管４の排気口４ａへ導くものであって、上端部に形成された水平部５ａと、水平部５ａから下方に向かって末広がりに傾斜する傾斜部５ｂと、傾斜部５ｂの下端から鉛直方向に延びる鉛直部５ｃと、鉛直部５ｃの外側に配置された第一調節部５ｄとを有している。
水平部５ａの中央部には接続口５ａ１が形成されており、この接続口５ａ１に排気管４の下端部が接続されている。排気管４の下端には排気口４ａが形成されているとともに、下流側には図示しないブロア等が接続されている。このブロアの吸引作用により排気フード５の下方から取り込んだ熱気Ａおよび後述の外気Ｂ１，Ｂ２を、排気口４ａから吸引して外部へ排気するようになっている。

第一調節部５ｄは、鉛直部５ｃの外側面に上下移動可能に取り付けられており、下端には下方へ向けて開口した取込口５ｄ１が形成されている。この取込口５ｄ１はガラス基板２の外形より若干大きく形成されており、上記吸引作用によりガラス基板２の全体から放熱される熱気Ａを取込口５ｄ１から排気口４ａへ導くようになっている。また、上記吸引作用により、ガラス基板２の外周部より外側に滞留する外気Ｂ１も取込口５ｄ１から取り込むようになっている。さらに、第一調節部５ｄを鉛直部５ｃに対して上下移動させることにより、ガラス基板２に対する取込口５ｄ１の上下方向の相対位置を調節できるようになっている。

給気管６は、ガラス基板２の外周部以外の部分、即ち中央部へ外気Ｂ２を供給するものであって、水平方向に延びる水平部６ａと、鉛直方向に延びる鉛直部６ｂと、鉛直部６ｂの下端部に取り付けられた第二調節部６ｃとを有している。水平部６ａは、その中間部が排気フード５の傾斜部５ｂを貫通した状態で設けられている。また、水平部６ａの排気フード５より外側に位置する端部には、外気Ｂ２を給気管６内に送り込む送風機としての給気ファン７が接続されている。鉛直部６ｂは、水平部６ａの排気フード５の内側に位置する端部に折り曲げ形成されており、排気フード５内の略中央部に配置されている。
第二調節部６ｃは、鉛直部６ｂの下端部の外側面に上下移動可能に取り付けられており、下端にはガラス基板２の中央部へ向けて開口した給気口６ｃ１が形成されている。この第二調節部６ｃを鉛直部６ｂに対して上下移動させることにより、ガラス基板２に対する給気口６ｃ１の上下方向の相対位置を調節できるようになっている。
なお、前述のように、本発明におけるガラス基板２の「中央部」とは、ガラス基板２の「外周部」の対義語という概念である。したがって、給気管６は、図１に示すように、ガラス基板２の中心部に対向させて１個だけ配置する場合に限定されるものではなく、給気管６をその周囲に対向させて複数配置することも可能である。また、給気管６の形状は、図示のものに限らず、排気フードや被処理物の形状等に応じて種々変更することも可能である。

次に、上記のように構成された冷却装置１におけるガラス基板２の冷却方法について説明する。まず、オーブン等により所定温度まで加熱処理されたガラス基板２は、複数の支持ローラ３により冷却装置１の下方に搬送される。ついでブロアを駆動させ、ガラス基板２から放熱される熱気Ａを、ブロアの吸引作用により取込口５ｄ１から排気フード５内に吸引し、排気口４ａから排気管４内へ導かれて外部へ排出する。これにより、ガラス基板２は徐々に所定温度まで冷却される。

また、上記吸引作用により排気フード５内が負圧になることから、ガラス基板２の外周部より外側に滞留する外気Ｂ１が、取込口５ｄ１から排気フード５内に取り込まれる。その際、外気Ｂ１がガラス基板２の外周部から流入することによって、該外周部はさらに冷却される。
この外気Ｂ１によるガラス基板２の外周部の冷却は、第一調節部５ｄにより適宜調節することができる。具体的には、外周部の冷却性能を高める場合は、第一調節部５ｄを下方位置（図１の二点鎖線）へ移動させ、取込口５ｄ１とガラス基板２との距離を狭くする方向へ移動させる。これにより、取込口５ｄ１から取り込まれる外気Ｂ１の風速が速くなるため、外周部の冷却性能を高めることができる。また、外周部の冷却性能を低く抑える場合は、第一調節部５ｄを上方位置（図１の実線）へ移動させ、取込口５ｄ１とガラス基板２との距離を広くする方向へ移動させる。これにより、取込口５ｄ１から取り込まれる外気Ｂ１の風速が遅くなるため、外周部の冷却性能を低く抑えることができる。

一方、ガラス基板２の中央部付近では、上述のように排気フード５内が負圧になることから、給気管６内の外気Ｂ２が、給気口６ｃ１から下方のガラス基板２の中央部へ供給された後、取込口５ｄ１から排気フード５内に取り込まれる。その際、外気Ｂ２がガラス基板２の中央部に触れることによって、該中央部はさらに冷却される。
この外気Ｂ２によるガラス基板２の中央部の冷却は、第二調節部６ｃにより適宜調節することができる。具体的には、中央部の冷却性能を高める場合は、第二調節部６ｃを下方位置（図１の二点鎖線）まで移動させ、給気口６ｃ１をガラス基板２に近接する方向へ移動させる。これにより、給気口６ｃ１からガラス基板２の中央部に到達する外気Ｂ２の供給量が増加するため、中央部の冷却性能を高めることができる。その際、給気ファン７を作動させれば、外気Ｂ２の供給量を増加させることができ、中央部の冷却性能をさらに高めることができる。

また、中央部の冷却性能を低く抑える場合は、第二調節部６ｃを上方位置（図１の実線）まで移動させ、給気口６ｃ１をガラス基板２から離反する方向へ移動させる。これにより、給気口６ｃ１から供給される外気Ｂ２の大部分が、ブロアの吸引作用によりガラス基板２の中央部に到達する前に、取込口５ｄ１から排気フード５内に取り込まれる。したがって、ガラス基板２の中央部に到達する外気Ｂ２の供給量が減少するので、中央部の冷却性能を低く抑えることができる。

以上のように構成された本実施形態の冷却装置によれば、排気フード５によりガラス基板２から放熱される熱気Ａとその外周部より外側に滞留する外気Ｂ１とを取り込むとともに、給気管６によりガラス基板２の中央部へ外気Ｂ２を供給することができる。これにより、ガラス基板２の外周部および中央部を、それぞれ排気フード５に取り込まれる外気Ｂ１および給気管６から供給される外気Ｂ２によって冷却することができるので、ガラス基板２の外周部の冷却性能を維持しつつ、ガラス基板２の中央部の冷却性能を高めることができる。
したがって、ガラス基板２の全体を略均一に冷却することができるため、ガラス基板２の中央部と外周部との熱膨張差に起因してガラス基板２に歪みが生じるのを防止することができ、ガラス基板２の製造時の歩留まりを飛躍的に向上することができる。また、高温で加熱されたガラス基板２を冷却する場合には、ガラス基板２の冷却時間を大幅に短縮することができる。さらに、単位時間あたりに冷却すべきガラス基板２の処理数が多い場合には、従来の冷却装置と比べると本発明の冷却装置１の使用数を減らすことができるため、処理装置全体を小型化することができる。
また、第一調節部５ｄを上下移動させることにより、ガラス基板２に対する排気フード５の取込口５ｄ１の相対位置を調節することができるので、ガラス基板２の外周部における取込口５ｄ１から取り込まれる外気Ｂ１の流れ具合を調節することができる。したがって、ガラス基板２の外周部の冷却性能を調節することにより、ガラス基板２の全体をより均一に冷却することができるため、ガラス基板２に歪みが生じるのをさらに効果的に防止することができる。

さらに、第二調節部６ｃを上下移動させることにより、ガラス基板２に対する給気管６の給気口６ｃ１の相対位置を調節することができるので、給気管６から供給される外気Ｂ２がガラス基板２の中央部へ到達する供給量と、その周囲へと外気Ｂ２が拡散する割合を調節することができる。したがって、ガラス基板２の中央部の冷却性能を調節することにより、ガラス基板２の全体をより均一に冷却することができるので、ガラス基板２に歪みが生じるのをさらに効果的に防止することができる。
また、給気管６に接続された給気ファン７により、ガラス基板２の中央部へ供給される外気Ｂ２の供給量を増加することができるので、ガラス基板２の中央部の冷却性能をさらに高めることができる。

図２は、本発明の第２の実施形態に係る冷却装置を示す側面図である。第２の実施形態と上記第１の実施形態との相違点は、第一調節部の取付位置である。なお、第２実施形態のその他の構成は、第１の実施形態と同様であるため、以下の説明では、第１の実施形態と同一符号で示す。
図２において、排気フード５の水平部５ａには、その内端から鉛直方向に延びる第一調節部８の下端が固定されており、この第一調節部８は、排気管４の下端部に上下移動可能に取り付けられている。また、排気フード５の鉛直部５ｃの下端部には、下方へ向けて開口した取込口５ｃ１が形成されており、第一調節部８を排気管４に対して上下移動させることにより、排気フード５全体が上下移動し、ガラス基板２に対する取込口５ｃ１の相対位置を調節することができる。

これにより、ガラス基板２の外周部における取込口５ｃ１から取り込まれる外気Ｂ１の流れ具合を調節することができる。したがって、ガラス基板２の外周部の冷却性能を調節することにより、ガラス基板２の全体をより均一に冷却することができるため、ガラス基板２に歪みが生じるのをさらに効果的に防止することができる。
また、上記第２の実施形態の場合は、第一調節部８を上下移動させることにより、排気フード５とともに給気管６も上下移動するため、ガラス基板２に対する給気口６ｃ１の相対位置も同時に調節することができ、ガラス基板２全体の冷却性能を迅速に調整することができる。

なお、本発明は上記各実施形態に限定されるものではない。上記各実施形態では、被処理物として液晶ディスプレイに用いられるガラス基板２を用いているが、プラズマディスプレイに用いられるガラス基板を用いることも可能である。
また、排気フード５および給気管６を、被処理物（ガラス基板２）の上方に配置しているが、被処理物の下方に配置させることも可能である。
さらに、給気管６を、排気フード５に貫通した状態で設けているが、排気管４に貫通した状態で設けるようにしてもよい。

また、上記各実施形態では、第一収納部５ｄ，８は、排気フード５を上下移動させるようになっているが、支持ローラ３側に取り付けて、支持ローラ３を上下移動もしくは被処理物（ガラス基板２）を直接上下移動させることにより、被処理物に対する取込口５ｄ１，５ｃ１および給気口６ｃ１の相対位置を調節することも可能である。
また、第２の実施形態では、第一収納部８を排気フード５に取り付けているが、第一調節部をフレキシブル配管とし、このフレキシブル配管を排気管４の一部に用いることにより、冷却装置１全体（排気管４，排気フード５および給気管６）を上下移動させるようにしてもよい。
また、外気Ｂ２の供給量を、第二調節部６ｃと給気ファン７とにより調節しているが、中央部の冷却性能を第二調節部６ｃの調節範囲内で調節できる場合は、給気ファン７を設けなくてもよい。
また、給気管６に接続された給気ファン７により、外気Ｂ２の供給量を増加させるようになっているが、外気Ｂ２を排気フード５からの吸引作用により給気管６から充分に供給することができる場合には、給気ファン７を接続しなくてもよい。
また、外気Ｂ２を供給する送風機として給気ファン７を用いているが、ブロア等の他の送風機を使用することも可能である。

本発明の第１の実施形態に係る冷却装置を示す側面図である。 本発明の第２の実施形態に係る冷却装置を示す側面図である。 従来の冷却装置を示す側面図である。

符号の説明

１ 冷却装置
２ ガラス基板（被処理物）
４ 排気管
５ 排気フード
５ｄ 第一調節部
５ｄ１ 取込口
６ 給気管
６ｃ 第二調節部
６ｃ１ 給気口
７ 給気ファン（送風機）
８ 第一調節部
Ａ 熱気
Ｂ１，Ｂ２ 外気

Claims (3)

1. 平板状の被処理物の上方または下方に配置され、当該被処理物から放熱される熱気と当該被処理物の外周部より外側の外気とを取り込み可能な取込口を有する排気フードと、
   前記被処理物の中央部へ外気を供給するための給気口を有する給気管と、
   前記排気フードによって取り込んだ前記熱気と前記外気とを当該排気フードの中央部から排出する排気管と、を備え、
   前記排気フードの取込口は、その一つの開口が、前記被処理物が冷却を受ける位置に配置された状態で、前記被処理物の外形より大きく形成されていることを特徴とする冷却装置。
2. 前記被処理物に対する前記取込口の上下方向の相対位置を調節可能な第一調節部をさらに備え、
   前記給気管は、前記被処理物に対する前記給気口の上下方向の相対位置を調節可能な第二調節部を有する請求項１に記載の冷却装置。
3. 前記給気管には、前記被処理物の中央部へ外気を強制的に供給するための送風機が接続されている請求項１または２に記載の冷却装置。

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