JP4273145B2 - 熱処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、被処理物を熱処理する熱処理装置に関するものである。

従来、熱処理装置としては、熱処理部内に被処理物が収容された状態で、前記熱処理部内の空気を循環させながら加熱することにより前記被処理物を熱処理するものが知られている。

このような熱処理装置は、例えばＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）の製造工程におけるフォトレジストや有機物薄膜のプリベーク、ポストベーク工程に用いられることがある。これらの工程では、ガラス基板等からなる被処理物が熱処理される際に、フォトレジスト等に含まれる揮発性成分が気化して多量の昇華物が発生し、この昇華物が再結晶化して熱処理装置周辺に飛散したり周辺に付着したりする等の問題があった。

この問題の対策として、例えば特許文献１には、外気を取り込んでヒータで加熱した後に前記熱処理部内に送り込むとともに前記熱処理部内の空気を排気することにより前記熱処理部内を換気することが記載されている。このように換気することにより、昇華物の再結晶化および周辺への付着を抑制することができる。
特開平１０−１４１８６８号公報

しかしながら、前記のように換気するには、取り込んだ外気を加熱するのに非常に多くの電力を要し、熱処理装置全体の消費電力が大きくなる。

本発明は、このような事情に鑑み、熱処理装置全体の消費電力を低減させることができる熱処理装置を提供することを目的とする。

請求項１に係る発明は、熱処理部内に被処理物が収容された状態で、前記熱処理部内の空気を循環させながら加熱することにより前記被処理物を熱処理する熱処理手段と、外気を加熱して前記熱処理部内に送り込むとともに前記熱処理部内の空気を排気することにより前記熱処理部内を換気する換気手段とを備えた熱処理装置において、前記熱処理手段がワーク検知手段によるワーク無の検知に応じて被処理物を熱処理しないときには、前記熱処理手段がワーク検知手段によるワーク有の検知に応じて又は上流装置によるワーク搬入の信号に応じて被処理物を熱処理するときよりも前記換気手段が換気する換気量を低減させる換気量調整手段をさらに備えることを特徴とするものである。

この構成によれば、換気量調整手段によって非熱処理時の換気量が抑えられるようになっているので、非熱処理時に換気手段が外気を加熱するのに必要な電力が少なくなり、熱処理装置全体の消費電力を低減させることができる。

例えば、請求項２に係る発明のように、前記換気手段は、外気を吸い込む吸気ダクトと、前記熱処理部内の空気を排気する排気ダクトとを有し、前記換気量調整手段は、前記吸気ダクトと排気ダクトのそれぞれに設けられる風量調整用の自動ダンパーと、前記熱処理手段が被処理物を熱処理するときには前記吸気ダクトおよび排気ダクトを開く方向に前記自動ダンパーを駆動し、前記熱処理手段が被処理物を熱処理しないときには前記吸気ダクトおよび排気ダクトを閉じる方向に前記自動ダンパーを駆動する制御を行うダンパー制御部とを有する構成としたり、請求項３に係る発明のように、前記換気手段は、前記熱処理部内の空気を排気する排気ダクトと、この排気ダクトの途中に設けられるファンとを有し、前記換気量調整手段は、前記熱処理手段が被処理物を熱処理するときには前記ファンの回転数を大きくし、前記熱処理手段が被処理物を熱処理しないときには前記ファンの回転数を小さくする制御を行うファン制御部を有する構成としたりすることができる。

以上のように、本発明によれば、熱処理装置全体の消費電力を低減させることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明の第１実施形態に係る熱処理装置１Ａの概略構成図である。この熱処理装置１Ａは、ＦＰＤの製造工程に用いられるものであり、クリーンルーム内に設置されるいわゆるクリーンオーブンと呼ばれるものである。

前記熱処理装置１Ａは、断熱壁で空間が囲繞された断熱室２０を有する装置本体２を備えている。断熱室２０は、内部が仕切り壁２４によって左右に仕切られていて、仕切り壁２４よりも左側の部分が熱処理部２１、右側の部分が空調部２３となっている。仕切り壁２４には開口が形成され、この開口内にフィルタ３１が配設されていて、フィルタ３１を通じた通気が可能となっている。また、図示は省略するが、装置本体２には、熱処理部２１の内部と空調部２３の内部とを連通する連通路が設けられている。

前記熱処理部２１の内部には、ガラス基板等からなる複数の被処理物（以下、単にワークという）Ｗを上下に並んだ状態で保持可能なワーク保持部２２が設けられており、このワーク保持部２２にワークＷが保持されることにより、当該ワークＷが熱処理部２１内に収容されるようになる。

前記空調部２３には、ヒータ３２および送風機３３が設けられている。ヒータ３２は、通電による発熱（ジュール熱）によって空調部２３内の空気を加熱するものであり、送風機３３は、空調部２３内の空気をフィルタ３１を通じて熱処理部２１内に送り込むものである。そして、送風機３３によって熱処理部２１内に空気が送り込まれると、熱処理部２１内の空気は、図略の連通路を通じて空調部２３内に戻される。空調部２３内に戻された空気は、再度ヒータ３２によって加熱される。このように、熱処理部２１内の空気は、循環しながら加熱されるようになっており、これにより熱処理部２１内に収容されたワークＷが熱処理されるようになる。すなわち、ヒータ３２および送風機３３は、熱処理部２１内の空気を循環させながら加熱することによりワークＷを熱処理する熱処理手段３を構成する。

さらに、前記空調部２３には、吸気ダクト４１が接続され、前記熱処理部２１には、排気ダクト４２が接続されている。排気ダクト４２の途中には、ファン（ブロアともいう）４３が設けられている。そして、ファン４３が作動すると、熱処理部２１内の空気が排気ダクト４２から排気されるとともに、それに伴って外気が吸気ダクト４１から吸い込まれて空調部２３内に送り込まれ、ここでヒータ３２によって加熱された後に、フィルタ３１を通じて熱処理部２１内に送り込まれる。このようにして熱処理部２１内が換気される。すなわち、吸気ダクト４１、排気ダクト４２、ファン４３、およびヒータ３２は、外気を加熱して熱処理部２１内に送り込むとともに熱処理部２１内の空気を排気することにより熱処理部２１内を換気する換気手段４を構成する。そして、ヒータ３２は、この換気手段４と前述した熱処理手段３とに共通に使用されるようになっている。

前記吸気ダクト４１は、外気を導き入れる１本の導入ダクト４１ｃと、この導入ダクト４１ｃから分岐する２本の流入ダクト４１ａ，４１ｂを有していて、２本の流入ダクト４１ａ，４１ｂから外気が空調部２３内に流入するようになっている。なお、導入ダクト４１ｃが設けられておらず、流入ダクト４１ａ，４１ｂが直接外気を導き入れるようになっていてもよい。

前記流入ダクト４１ａ，４１ｂのうち、一方（図１では下側）の流入ダクト４１ａには、風量調整用の手動ダンパー４４Ａが設けられており、他方（図１では上側）の流入ダクト４１ｂには、風量調整用の自動ダンパー５１Ａが設けられている。

前記排気ダクト４２は、熱処理部２１内の空気を流出させる２本の流出ダクト４２ａ，４２ｂと、これらの流出ダクト４２ａ，４２ｂを流れる空気をまとめて外部に導き出す１本の導出ダクト４２ｃとを有している。そして、導出ダクト４２ｃの途中に前記ファン４３が設けられている。

前記流出ダクト４２ａ，４２ｂのうち、一方（図１では右側）の流出ダクト４２ａには、風量調整用の手動ダンパー４４Ｂが設けられており、他方（図１では左側）の流出ダクト４２ｂには、風量調整用の自動ダンパー５１Ｂが設けられている。

前記流入ダクト４１ｂに設けられた自動ダンパー５１Ａおよび前記流出ダクト４２ｂに設けられた自動ダンパー５１Ｂは、図２に示すような換気量調整手段５Ａを構成するものである。この換気量調整手段５Ａは、自動ダンパー５１Ａ，５１Ｂの他に、自動ダンパー５１Ａ，５１Ｂの開度を調整するためのダンパー制御部５２を有している。

前記ダンパー制御部５２は、前記熱処理手段３がワークＷを熱処理しないときには、熱処理手段３がワークＷを熱処理するときよりも換気手段４が換気する換気量を低減させるように、自動ダンパー５１Ａ，５１Ｂの駆動を制御する。以下に、図３に示すタイミングチャートを参照して、ダンパー制御部５２が行う制御を具体的に説明する。

まず、熱処理部２１内にワークＷが搬入されていないときには、ダンパー制御部５２は、流入ダクト４１ｂおよび流出ダクト４２ｂを閉じる方向に自動ダンパー５１Ａ，５１Ｂを駆動させて、自動ダンパー５１Ａ，５１Ｂを全閉状態とする。このときの換気量は、熱処理部２１内の静圧を一定に保つ程度でよく、手動ダンパー４４Ａ，４４Ｂの開度はそのような換気量を確保できる程度に設定されている。なお、このときの自動ダンパー５１Ａ，５１Ｂは、全閉状態である必要はなく、手動ダンパー４４Ａ，４４Ｂとの関係によっては、流入ダクト４１ｂまたは流出ダクト４２ｂを僅かに開く状態であってもよい。

熱処理部２１内にワークＷが搬入された時には、ダンパー制御部５２は、流入ダクト４１ｂおよび流出ダクト４２ｂを開く方向に自動ダンパー５１Ａ，５１Ｂを駆動させる。このとき、熱処理部２１内の空気の温度が乱れるのを防止するため、ダンパー制御部５２は、所定時間（例えば１０分間）かけて自動ダンパー５１Ａ，５１Ｂを全開状態とする。熱処理部２１内にワークＷが搬入されると、熱処理手段３によるワークＷの熱処理が開始され、ワークＷから揮発成分の蒸発が始まるが、熱処理開始直後はその発生量が少ないので、このようにしても問題はない。

ここで、熱処理部２１内にワークＷが搬入された時とは、熱処理装置内に設けられたワークＷの有無を検知する例えば光電センサ（図示せず）等のワーク検知手段がワーク有を検知した時である。なお、熱処理装置１ＡがＦＰＤの製造工程にインラインで組み込まれる場合には、上流装置等からワーク搬入の信号をもらうようにしてもよい。また、このような場合には、図３中に矢印ａで示すように上流装置等からワークが搬入される一定時間前に信号をもらうようにして、図３中に二点鎖線で示すようにワークＷが実際に搬入される前から自動ダンパー５１Ａ，５１Ｂの駆動を開始するようにしてもよい。

そして、熱処理部２１内にワークＷが搬入されてから所定時間経過後、ワークＷが熱処理部２１から搬出されるまでの間は、ダンパー制御部５２は、所定の換気量が確保されるように、自動ダンパー５１Ａ，５１Ｂを全開状態に維持する。

熱処理手段３によるワークＷの熱処理が終了し、ワークＷが熱処理部２１から搬出されると、ダンパー制御部５２は、ワークＷが熱処理部２１から搬出されてから一定時間経過した後、換言すれば前記ワーク検知手段がワーク無を検知した時から一定時間経過後に、流入ダクト４１ｂおよび流出ダクト４２ｂを閉じる方向に自動ダンパー５１Ａ，５１Ｂを駆動させて、自動ダンパー５１Ａ，５１Ｂを全閉状態とする。このとき、熱処理部２１内の空気の温度が乱れるのを防止したり熱処理部２１内に残留する揮発成分を含んだ空気を排出したりするために、ダンパー制御部５２は、所定時間（例えば１０分間）かけて自動ダンパー５１Ａ，５１Ｂを全閉状態とする。なお、揮発成分の発生量によっては、ワークＷが熱処理部２１から搬出されるのと同時に自動ダンパー５１Ａ，５１Ｂの駆動を開始するようにしてもよい。

このように、第１実施形態の熱処理装置１Ａでは、換気量調整手段５Ａによって非熱処理時の換気量が抑えられるようになっているので、非熱処理時に換気手段４が外気を加熱するのに必要な電力が少なくなり、熱処理装置全体の消費電力を低減させることができる。

なお、第１実施形態では、流入ダクト４１ａ，４１ｂおよび流出ダクト４２ａ，４２ｂをそれぞれ２本設けた形態を示したが、自動ダンパー５１Ａ，５１Ｂとしてスリット付ダンパーを採用すれば、一方の流入ダクト４１ａおよび一方の流出ダクト４２ａならびに手動ダンパー４４Ａ，４４Ｂを省略することも可能である。

次に、図４〜図６を参照して、本発明の第２実施形態に係る熱処理装置１Ｂを説明する。なお、第１実施形態と同一構成部分には同一符号を付して、その説明を省略する。

第２実施形態に係る熱処理装置１Ｂでは、吸気ダクト４１および排気ダクト４２がそれぞれ１本のダクトのみで構成され、これらの吸気ダクト４１および排気ダクト４２に手動ダンパー４４Ａ，４４Ｂのみが設けられている。

また、熱処理装置１Ｂは、熱処理手段３がワークＷを熱処理しないときには、熱処理手段３がワークＷを熱処理するときよりも換気手段４が換気する換気量を低減させる換気量調整手段５Ｂを備えている。この換気量調整手段５Ｂは、ファン４３の回転数を制御するファン制御部５３を有している。

前記ファン制御部５３は、図６に示すように、熱処理部２１内にワークＷが搬入されていないときには、ファン４３の回転数を小さく維持し、熱処理部２１内にワークＷが搬入された時に、所定時間（例えば１０分間）かけてファン４３の回転数を次第に大きくする。

なお、第１実施形態と同様に、熱処理部２１内にワークＷが搬入された時とは、熱処理装置内に設けられたワークＷの有無を検知する例えば光電センサ（図示せず）等がワーク有を検知した時である。また、熱処理装置１ＢがＦＰＤの製造工程にインラインで組み込まれる場合には、上流装置等からワーク搬入の信号をもらうようにしてもよいし、上流装置等からワークが搬入される一定時間前に信号をもらうようにして、ワークＷが実際に搬入される前からファン４３の回転数を大きくするようにしてもよい。

そして、熱処理部２１にワークＷが搬入されると、熱処理手段３によるワークＷの熱処理が開始されるが、熱処理部２１内にワークＷが搬入されてから所定時間経過後、ワークＷが熱処理部２１から搬出されるまでの間は、ファン制御部５３は、所定の換気量が確保されるようにファン４３の回転数を維持する。

熱処理手段３によるワークＷの熱処理が終了し、ワークＷが熱処理部２１から搬出されると、ファン制御部５３は、ワークＷが熱処理部２１から搬出されてから一定時間経過した後に、所定時間（例えば１０分間）かけてファン４３の回転数を次第に小さくする。なお、第１実施形態と同様に、ワークＷが熱処理部２１から搬出されるのと同時にファン４３の回転数を小さくするようにしてもよい。

このようにしても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

なお、ファン制御部５３は、図７に示すように、熱処理部２１内にワークＷが搬入されていないときには、ファン４３を停止しておき、熱処理部２１内にワークＷが搬入される前にファン４３を低回転数で回転させるようにしてもよい。あるいは、図７中に二点鎖線で示すように、熱処理部２１内にワークＷが搬入されるまでファン４３を停止させるようにしてもよい。

次に、本発明の第３実施形態に係る熱処理装置について説明する。この熱処理装置は、図示は省略するが、第１実施形態の熱処理装置１Ａにおける換気量調整手段５Ａに、第２実施形態のファン制御部５３を加えたものである。

このような熱処理装置であれば、図８に示すように、自動ダンパー５１Ａ，５１Ｂとファン４３の回転数とを別々にあるいは関連させて制御することも可能である。

なお、第１〜第３実施形態においては、換気手段の吸気ダクト４１の途中にヒータ３２を別途設けて、吸気ダクト４１を熱処理部２１に直接接続してもよい。

本発明の第１実施形態に係る熱処理装置の概略構成図である。 第１実施形態の換気量調整手段のブロック図である。 第１実施形態に係る熱処理装置のタイミングチャートである。 本発明の第２実施形態に係る熱処理装置の概略構成図である。 第２実施形態の換気量調整手段のブロック図である。 第２実施形態に係る熱処理装置のタイミングチャートである。 変形例のタイミングチャートである。 第３実施形態に係る熱処理装置のタイミングチャートである。

符号の説明

１Ａ，１Ｂ 熱処理装置
２１ 熱処理部
３ 熱処理手段
４ 換気手段
４１ 吸気ダクト
４２ 排気ダクト
４３ ファン
５Ａ，５Ｂ 換気量調整手段
５１Ａ 吸気用自動ダンパー
５１Ｂ 排気用自動ダンパー
Ｗ ワーク（被処理物）

Claims (3)

1. 熱処理部内に被処理物が収容された状態で、前記熱処理部内の空気を循環させながら加熱することにより前記被処理物を熱処理する熱処理手段と、外気を加熱して前記熱処理部内に送り込むとともに前記熱処理部内の空気を排気することにより前記熱処理部内を換気する換気手段とを備えた熱処理装置において、
   前記熱処理手段がワーク検知手段によるワーク無の検知に応じて被処理物を熱処理しないときには、前記熱処理手段がワーク検知手段によるワーク有の検知に応じて又は上流装置によるワーク搬入の信号に応じて被処理物を熱処理するときよりも前記換気手段が換気する換気量を低減させる換気量調整手段をさらに備えることを特徴とする熱処理装置。
2. 前記換気手段は、外気を吸い込む吸気ダクトと、前記熱処理部内の空気を排気する排気ダクトとを有し、
   前記換気量調整手段は、前記吸気ダクトと排気ダクトのそれぞれに設けられる風量調整用の自動ダンパーと、前記熱処理手段が被処理物を熱処理するときには前記吸気ダクトおよび排気ダクトを開く方向に前記自動ダンパーを駆動し、前記熱処理手段が被処理物を熱処理しないときには前記吸気ダクトおよび排気ダクトを閉じる方向に前記自動ダンパーを駆動する制御を行うダンパー制御部とを有することを特徴とする請求項１に記載の熱処理装置。
3. 前記換気手段は、前記熱処理部内の空気を排気する排気ダクトと、この排気ダクトの途中に設けられるファンとを有し、
   前記換気量調整手段は、前記熱処理手段が被処理物を熱処理するときには前記ファンの回転数を大きくし、前記熱処理手段が被処理物を熱処理しないときには前記ファンの回転数を小さくする制御を行うファン制御部を有することを特徴とする請求項１に記載の熱処理装置。
   

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