(57)【要約】      （修正有）【課題】温度調整された所定風量の空気を供給可能な空気調和装置を提供する。【解決手段】送風機６０を有する送風ユニットと、下流側に設置される冷却ユニット１０であって、回転数を調節可能な圧縮機１１、凝縮器１２、及び冷却コイル１４が熱媒体を循環させ、該冷却コイル１４により、送風される空気を冷却する冷却ユニット１０と、空気の流れ方向下流側に設置される加熱ヒーターにより、空気を加熱する加熱ユニット２０と、前記圧縮機１１の運転周波数を制御する制御ユニット５０とを備え、前記制御ユニット５０は、前記加熱ヒーターの出力が第１閾値よりも大きくなる場合に、前記圧縮機１１の運転周波数を所定周波数だけ下げ、前記加熱ヒーターの出力が第１閾値よりも小さくなる場合に、前記圧縮機１１の運転周波数を前記所定周波数だけ上げることで、前記圧縮機１１の回転数を調節する圧縮機制御部とを有する。【選択図】図３
2020063889.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気を所定風量で送風する送風機を有する送風ユニットと、
該送風ユニットに対して空気の流れ方向下流側に設置される冷却ユニットであって、可変運転周波数で運転され回転数を調節可能な圧縮機、凝縮器、及び冷却コイルが熱媒体を循環させるように当該順序で配管により接続され、該冷却コイルにより、送風される空気を冷却する冷却ユニットと、
前記冷却ユニットに対して空気の流れ方向下流側に設置される加熱ユニットであって、加熱ヒーターにより、送風される空気を加熱する加熱ユニットと、
前記圧縮機の運転周波数を制御する制御ユニットと、を備え、
前記制御ユニットは、
前記加熱ヒーターの出力が第１閾値よりも大きくなる場合に、前記圧縮機の運転周波数を所定周波数だけ下げ、前記加熱ヒーターの出力が第１閾値よりも小さくなる場合に、前記圧縮機の運転周波数を前記所定周波数だけ上げることで、前記圧縮機の回転数を調節する圧縮機制御部と、
を有する、ことを特徴とする、空気調和装置。
【請求項２】
前記圧縮機制御部は、前記加熱ヒーターの出力が第１閾値よりも大きくなる場合に、前記圧縮機の運転周波数を所定周波数だけ下げ、前記加熱ヒーターの出力が第１閾値よりも小さい第２閾値よりも小さくなる場合に、前記圧縮機の運転周波数を前記所定周波数だけ上げることで、前記圧縮機の回転数を調節する、請求項１に記載の空気調和装置。
【請求項３】
空気を所定風量で送風する送風機を有する送風ユニットと、
該送風ユニットに対して空気の流れ方向下流側に設置される冷却ユニットであって、可変運転周波数で運転され回転数を調節可能な圧縮機、凝縮器、及び冷却コイルが熱媒体を循環させるように当該順序で配管により接続され、該冷却コイルにより、送風される空気を冷却する冷却ユニットと、
前記圧縮器から前記凝縮器に向けて流出する前記熱媒体の一部を分岐させ、加熱コイル及びその下流側に設けられた加熱量調節弁を介して前記圧縮機の下流側において前記凝縮器に流入するように戻し、該加熱コイルにより、送風される空気を加熱する加熱ユニットと、
前記冷却ユニットおよび前記加熱ユニットを通過した空気を噴射する噴射口に設けられる空気温度センサと、
前記圧縮機の運転周波数、及び前記加熱量調節弁の開度を制御する制御ユニットと、を備え、
前記制御ユニットは、
温度制御対象の空気の目標ソース温度を設定し、前記空気温度センサが検出する温度と前記目標ソース温度との差分に基づくＰＩＤ演算により、前記空気温度センサが検出する温度を前記目標ソース温度に一致させるための前記加熱量調節弁の開度操作量を演算して、当該開度操作量に応じて前記加熱量調節弁の開度を制御する加熱量制御部と、
前記加熱量制御部によって演算された前記加熱量調節弁の開度操作量が第１所定時間にわたって第１閾値よりも大きくなる場合に、前記圧縮機の運転周波数を所定周波数だけ下げ、前記加熱量制御部によって演算された前記加熱量調節弁の開度操作量が前記第１所定時間にわたって第１閾値よりも小さくなる場合に、前記圧縮機の運転周波数を前記所定周波数だけ上げることで、前記圧縮機の回転数を調節する圧縮機制御部と、
を有する、ことを特徴とする、空気調和装置。
【請求項４】
前記圧縮機制御部は、前記加熱量制御部によって演算された前記加熱量調節弁の開度操作量が第１所定時間にわたって第１閾値よりも大きくなる場合に、前記圧縮機の運転周波数を所定周波数だけ下げ、前記加熱量制御部によって演算された前記加熱量調節弁の開度操作量が前記第１所定時間にわたって第１閾値よりも小さい第２閾値よりも小さくなる場合に、前記圧縮機の運転周波数を前記所定周波数だけ上げることで、前記圧縮機の回転数を調節する、請求項３に記載の空気調和装置。
【請求項５】
前記加熱量制御部は、前記空気温度センサが検出する温度と前記目標ソース温度との差分に基づくＰＩＤ演算により演算された前記加熱量調節弁の操作量演算値の、前記第１所定時間に応じて設定される第２所定時間における平均値を、前記加熱量調節弁の開度操作量として演算する、ことを特徴とする、請求項４に記載の空気調和装置。
【請求項６】
前記空気調和装置により供給される空気は、基板の浮上式搬送用途に用いられ、
前記送風機により送風されつつ、前記冷却ユニットおよび前記加熱ユニットを通過する空気を内部に流し、先端に空気噴射口が上方に向けて設けられた空気流路をさらに有し、
前記空気温度センサは、前記空気噴射口から基板の裏面に向けて上方に噴射される空気の温度を検出可能な位置に設置され、
前記空気流路は、搬送中の基板が前記空気噴射口の上方を通過することに伴う空気の圧力変動に起因する基板周辺の温度変化を所定範囲内に緩和可能な熱容量を具備する材質および／または長さおよび／または肉厚を有する、請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の空気調和装置。
【請求項７】
前記空気流路は、前記送風機と前記空気噴射口との間を連通するように設けられる空気配管である、請求項６に記載の空気調和装置。
【請求項８】
前記空気配管は、所定熱伝導率を具備する材質から選択される、請求項７に記載の空気調和装置。
【請求項９】
前記空気配管は、SUS製である、請求項７または請求項８に記載の空気調和装置。
【請求項１０】
前記冷却ユニットは、前記凝縮器と前記冷却コイルとの間に膨張弁を有し、
前記冷却コイルの下流側の前記配管内の圧力を検出する圧力センサとを、さらに有し、
前記制御ユニットは、前記膨張弁の開度を制御する熱媒体圧力制御部をさらに備え、
該熱媒体圧力制御部は、前記圧力センサが検出する圧力と予め設定される目標圧力との差分に基づくＰＩＤ演算により、前記圧力センサが検出する圧力を前記目標圧力に一致させるための前記膨張弁の開度操作量を演算して、当該開度操作量に応じて前記膨張弁の開度を制御する、請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載の空気調和装置。
【請求項１１】
前記第１所定時間は、１０秒ないし３０秒である、請求項１０に記載の空気調和装置。
【請求項１２】
前記第２所定時間は、前記第１所定時間の１/１０ないし６/１０である、請求項１１に記載の空気調和装置。
【請求項１３】
それぞれ、上面に、上方に向けて空気を噴射する前記空気噴射口を有し、互いに基板の搬送方向に沿って配置された、複数の浮上ユニットと、
前記浮上ユニットに連通接続され、前記空気噴射口に空気を供給する、請求項５ないし請求項１２のいずれか１項に記載の前記空気調和装置とを有する基板の浮上式搬送ユニット。
【請求項１４】
下方から基板の裏面に向けて空気を噴射させることにより、基板を浮上させながら、搬送する基板の浮上式搬送方法において、
空気噴射口から噴射させる空気風量を設定する段階と、
空気噴射口から噴射する空気の温度を調整する段階と、
空気噴射口までの空気流路の材質および／または長さおよび／または肉厚を設定することにより、搬送中の基板が前記空気噴射口の上を通過する際、設定した空気風量を調整することなしに、空気の圧力変動に伴う温度変化を緩和する段階を有する、
ことを特徴とする、基板の浮上式搬送用空気の供給方法。
【請求項１５】
前記空気流路は、前記空気噴射口に向かって空気を送風する送風機と前記空気噴射口との間を連通するように設けられる空気配管である、請求項１４に記載の基板の浮上式搬送用空気の供給方法。
【請求項１６】
前記空気温度調製段階は、温度制御対象の空気の目標ソース温度を設定し、検出される空気温度と目標ソース温度との差分に基づくＰＩＤ演算を行う段階を有する、請求項１４に記載の基板の浮上式搬送用空気の供給方法。
【請求項１７】
前記空気温度調製段階は、熱媒体ガスと空気との間の潜熱交換により、空気を冷却するとともに、顕熱交換により空気を加熱する段階を有し、空気の加熱段階に応じて、空気の冷却段階を調整する、請求項１４に記載の基板の浮上式搬送用空気の供給方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気調和装置、空気調和装置を具備する基板の浮上式搬送ユニット、並びに基板の浮上式搬送用空気の供給方法に関し、より詳細には、
厳密に温度調整された所定風量の空気を供給可能な空気調和装置、基板に対して下方から空気を噴射させることによる基板の浮上式搬送に用いられる空気調和装置において、基板の処理に応じて要求される基板周辺の温度を一定に保持可能であるとともに、浮上式搬送に伴う基板周辺の温度変化に対しても、制御フリーでありながら、基板処理に要求される厳密な温度管理が可能な空気調和装置を具備する基板の浮上式搬送ユニット、並びに基板の浮上式搬送用空気の供給方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、空気調和装置は、家庭用として、また、半導体をはじめ、種々の電子部品や精密部品を製造する産業、食品産業、印刷業において、広く用いられている。
半導体製造設備におけるクリーンルームの室内温度は、通常、空気調和装置によって厳密に管理され、例えば、フォトレジストの塗布及び現像を行う装置（コータ等）が設置されたクリーンルームでは、室内温度が目標温度の＋０．０５℃乃至−０．０５℃の誤差範囲内に制御されることが要求される場合がある。
特に、近年、フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）製造のためのフォトリソグラフィーで用いられているレジスト塗布現像処理システムでは、被処理基板（たとえばガラス基板）の大型化に安全で効率的に対応できるように、水平な一方向に設定した基板搬送ラインＬ上で基板を移動させながら基板の被処理面に所定の液、ガス、光、熱等を与えて所要の処理を行う平流し方式が様々な処理工程で導入されてきており、空気調和装置が、基板の浮上式搬送用途に用いられている。
【０００３】
ところで、この種の空気調和装置では、通常、使用温度範囲と温度制御範囲とが定められており、取り込んだ空気が使用温度範囲内の温度であれば、当該空気を温度制御範囲内の所望の設定温度に制御して所定の風量で供給することができる。しかしながら、昨今、多くの地域で、大寒波や大熱波等の発生による環境温度の著しい変動が頻繁に発生しており、これに伴って空気調和装置の制御が不安定になるという不具合が数多く報告されている。このような環境温度の著しい変動に起因する空気調和装置の制御不安定に対処する技術が、たとえば、特許文献１に開示されている。
【０００４】
この空気調和装置は、装置外部の空気を取り込む取込口及び取込口から取り込まれた空気を噴射する噴射口を有する空気通流路と、取込口から噴射口へ向けて空気を通流させる送風機と、空気通流路内に収容され、取込口から取り込まれた空気を可変の冷凍能力で冷却する冷却部と、空気通流路内に収容され、取込口から取り込まれた空気を可変の加熱能力で加熱する加熱部と、冷却部の下流側で且つ加熱部の下流側の位置から冷却部の上流側で且つ加熱部の上流側の位置まで延びるリターン流路と、冷却部の冷凍能力や加熱部の加熱能力等を制御する制御ユニットと、を備えている。
制御ユニットは、温度センサが検出した温度に基づいて冷却部及び加熱部を制御し、温度センサが検出した温度と目標温度との差分に基づいて、加熱量調節弁の開度、冷却部の膨張弁の開度、及び圧縮機の運転周波数を制御し、上記の差分に応じた加熱能力及び冷凍能力が出力されるように制御を行う。
リターン流路内には、リターン流路を通流する空気の風量を調節する風量調節用ダンパが設けられ、送風機が出力する風量に対する所定の割合の風量の空気がリターン流路から冷却部の上流側で且つ加熱部の上流側の位置に戻るように、風量調節用ダンパの開度が調節される。
【０００５】
このような空気調和装置の運転の際、リターン流路によって、冷却部及び加熱部を通過した空気の一部を冷却部の上流側で且つ加熱部の上流側の位置に供給して、空気通流路の取込口に取り込まれる前の空気に合流させることができ、これにより、環境温度の著しい変動に応じて取込口に取り込まれる外部の空気の温度が大きく変動した場合であっても、この外部の空気は、温度制御されたリターン流路からの空気と合流することで、環境変動の影響に対する影響緩和効果が生じ、外部の空気の温度の大きい変動に応じて冷凍能力又は加熱能力を急激に大きく変化させなくても、リターン流路からの空気と合流した外部の空気を所望の温度に制御し易くなる。
【０００６】
以上のような空気調和装置によれば、環境変動（外気温度変動）の影響に対する影響緩和効果を達成可能であるが、以下のような技術的問題点を有する。
第１に、所定温度の空気を供給するのに、空気風量が犠牲とされている点である。
より詳細には、風量調節用ダンパの開度を調節することにより、送風機が出力する風量に対する冷却部の上流側で且つ加熱部の上流側の位置に供給される割合が変動し、それにより、クリーンルーム等ユース領域に向けて供給される空気の風量が変動するところ、送風機が出力する風量を制御ユニットにより一定風量に制御するわけではなく、ユース領域内の雰囲気を温度制御するのに所定温度の空気さえ供給されればよい場合のように、空気温度および／または空気湿度優先のもとで、空気温度を制御手段として用いることが許容される用途にのみ有効である。
第２に、制御ユニットにおいて、冷却部の制御及び加熱部の制御が互いに独立であり、または、制御の安定性を確保するために、冷却部の圧縮機は一定周波数で運転されるに過ぎず、冷却部の制御及び加熱部の制御が互いに協働することにより、より融通性のある空気温度の制御が行えず、環境変動（外気温度変動）の影響に対する影響緩和効果は可能であるとしても、目標空気温度に対して高精度の制御、特に、空気風量を犠牲にすることなく、融通性のある空気温度の制御が困難である。
【０００７】
この点、ＦＰＤ等基板を搬送するのに、基板の浮上式搬送ユニットが従来から用いられている。基板の浮上式搬送ユニットは、基板に対して下方から空気を噴射させることにより基板を浮上させつつ、基板に推力を与えることにより、基板を搬送する。このような基板の浮上式搬送ユニットは、たとえば、特許文献２に開示されている。
より具体的には、基板の浮上式搬送ユニットには、各上面が面一に配置された複数の浮上ユニットと、浮上ユニットの間に配置された吸引ブロックとが設けられ、浮上ユニットの各上面には、それぞれ複数の空気吹上げ孔が設けられるとともに、空気供給孔が設けられ、空気供給孔には、空気供給源が接続され、各空気供給孔を通して空気を所定の空気圧力で供給するようにしている。
【０００８】
空気供給源は、各空気供給孔を通して空気を所定の空気圧力で供給し、各空気吹上げ孔から吹上げられ、ガラス基板を浮上させる。
一方、負圧空気供給源が、空気吸引孔を通して空気を所定の空気負圧力で排気し、空気の吸引により負圧となり、基板を吸引する。
【０００９】
基板が搬送されると、基板は、各空気吹上げ孔から吹上げられる空気圧力により基板と各浮上ユニットの上面との間に空気層が形成されて、各浮上ユニット上に浮上するとともに、基板は、空気吸引孔を通して吸引される空気負圧力により引き寄せられ、基板の反りは、各空気吹上げ孔から吹上げられる空気圧力と、吸引される空気負圧力とのバランスの調整により、矯正が可能である。
【００１０】
しかしながら、搬送中の基板が空気の空気吹上げ孔の上を通過することにより、空気吹上げ孔から噴射される空気の圧力が変動することにより、基板周辺の温度が変動が引き起こされる。
より詳細には、基板が１つの浮上ユニットを通過する際、基板が浮上ユニットの上面の複数の空気吹上げ孔を徐々に覆うことにより、空気の圧力は上昇し、覆う空気吹上げ孔の数が最大となる位置で空気の圧力の上昇は最大となり、それ以降は、上昇した圧力は下降する。このように、１つの基板が１つの浮上ユニットを通過する間における一時的な空気の圧力変動が生じる。
しかしながら、例えば、フォトレジストの塗布及び現像を行う装置（コータ等）が設置されたクリーンルームでは、室内温度が目標温度の＋０．０５℃乃至−０．０５℃の誤差範囲内に制御されることが要求される場合があり、このような圧力変動に伴う一時的な温度変動であっても、許容されないことがあり、この場合、上述のように、温度管理を優先に、空気風量を調整することにより、温度調整をするとすれば、空気風量が変動を余儀なくされ、基板の浮上式搬送用途に用いること自体が困難となる。
以上のように、空気調和装置の用途として、空気温度優先で、所定範囲の風量の空気を供給する用途、風量優先で、所定範囲の温度の空気を供給する用途、温度および風量に優先度をつけることなしに、所定温度および所定風量の空気を供給する用途が想定されるところ、厳密に温度調製された所定風量の空気を供給可能な空気調和装置が要望されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特許第６０４９９３６号
【特許文献２】特開２０１０−６７８９６号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
以上の技術的課題に鑑み、本発明の目的は、厳密に温度調整された所定風量の空気を供給可能な空気調和装置を提供することにある。
本発明の目的は、基板に対して下方から空気を噴射させることによる基板の浮上式搬送に用いられる空気調和装置において、基板の処理に応じて要求される基板周辺の温度を一定に保持可能であるとともに、浮上式搬送に伴う基板周辺の温度変化に対しても、制御フリーでありながら、基板処理に要求される厳密な温度管理が可能な空気調和装置、このような空気調和装置を具備する基板の浮上式搬送ユニット、並びに基板の浮上式搬送用空気の供給方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を達成するために、本発明の空気調和装置は、
空気を所定風量で送風する送風機を有する送風ユニットと、
該送風ユニットに対して空気の流れ方向下流側に設置される冷却ユニットであって、可変運転周波数で運転され回転数を調節可能な圧縮機、凝縮器、及び冷却コイルが熱媒体を循環させるように当該順序で配管により接続され、該冷却コイルにより、送風される空気を冷却する冷却ユニットと、
前記冷却ユニットに対して空気の流れ方向下流側に設置される加熱ユニットであって、加熱ヒーターにより、送風される空気を加熱する加熱ユニットと、
前記圧縮機の運転周波数を制御する制御ユニットと、を備え、
前記制御ユニットは、
前記加熱ヒーターの出力が第１閾値よりも大きくなる場合に、前記圧縮機の運転周波数を所定周波数だけ下げ、前記加熱ヒーターの出力が第１閾値よりも小さい場合に、前記圧縮機の運転周波数を前記所定周波数だけ上げることで、前記圧縮機の回転数を調節する圧縮機制御部と、
を有する、ことを特徴とする、構成としている。
【００１４】
以上の構成を有する空気調和装置によれば、送風機により所定風量で送風される空気を、冷却ユニットおよび加熱ユニットにより、温度制御するのに、加熱量制御部による加熱ユニットの制御を、圧縮機制御部による圧縮機の回転数制御よりも優先的に制御することにより、圧縮機に対する負担を軽減することにより、制御安定性を確保するとともに、空気風量を調整することなく、厳密に温度調整された所定風量の空気を供給可能である。
【００１５】
また、前記圧縮機制御部は、前記加熱ヒーターの出力が第１閾値よりも大きくなる場合に、前記圧縮機の運転周波数を所定周波数だけ下げ、前記加熱ヒーターの出力が第１閾値よりも小さい第２閾値よりも小さくなる場合に、前記圧縮機の運転周波数を前記所定周波数だけ上げることで、前記圧縮機の回転数を調節するのでもよい。
【００１６】
上記課題を達成するために、本発明の空気調和装置は、
空気を所定風量で送風する送風機を有する送風ユニットと、
該送風ユニットに対して空気の流れ方向下流側に設置される冷却ユニットであって、可変運転周波数で運転され回転数を調節可能な圧縮機、凝縮器、及び冷却コイルが熱媒体を循環させるように当該順序で配管により接続され、該冷却コイルにより、送風される空気を冷却する冷却ユニットと、
前記圧縮器から前記凝縮器に向けて流出する前記熱媒体の一部を分岐させ、加熱コイル及びその下流側に設けられた加熱量調節弁を介して前記圧縮機の下流側において前記凝縮器に流入するように戻し、該加熱コイルにより、送風される空気を加熱する加熱ユニットと、
前記冷却ユニットおよび前記加熱ユニットを通過した空気を噴射する噴射口に設けられる空気温度センサと、
前記圧縮機の運転周波数、及び前記加熱量調節弁の開度を制御する制御ユニットと、を備え、
前記制御ユニットは、
温度制御対象の空気の目標ソース温度を設定し、前記空気温度センサが検出する温度と前記目標ソース温度との差分に基づくＰＩＤ演算により、前記空気温度センサが検出する温度を前記目標ソース温度に一致させるための前記加熱量調節弁の開度操作量を演算して、当該開度操作量に応じて前記加熱量調節弁の開度を制御する加熱量制御部と、
前記加熱量制御部によって演算された前記加熱量調節弁の開度操作量が第１所定時間にわたって第１閾値よりも大きくなる場合に、前記圧縮機の運転周波数を所定周波数だけ下げ、前記加熱量制御部によって演算された前記加熱量調節弁の開度操作量が前記第１所定時間にわたって第１閾値よりも小さくなる場合に、前記圧縮機の運転周波数を前記所定周波数だけ上げることで、前記圧縮機の回転数を調節する圧縮機制御部と、を有する、構成としている。
【００１７】
また、前記圧縮機制御部は、前記加熱量制御部によって演算された前記加熱量調節弁の開度操作量が第１所定時間にわたって第１閾値よりも大きくなる場合に、前記圧縮機の運転周波数を所定周波数だけ下げ、前記加熱量制御部によって演算された前記加熱量調節弁の開度操作量が前記第１所定時間にわたって第１閾値よりも小さい第２閾値よりも小さくなる場合に、前記圧縮機の運転周波数を前記所定周波数だけ上げることで、前記圧縮機の回転数を調節するのでもよい。
さらに、前記加熱量制御部は、前記空気温度センサが検出する温度と前記目標ソース温度との差分に基づくＰＩＤ演算により演算された前記加熱量調節弁の操作量演算値の、前記第１所定時間に応じて設定される第２所定時間における平均値を、前記加熱量調節弁の開度操作量として演算する、のがよい。
【００１８】
また、前記空気調和装置により供給される空気は、基板の浮上式搬送用途に用いられ、
前記送風機により送風されつつ、前記冷却ユニットおよび前記加熱ユニットを通過する空気を内部に流し、先端に空気噴射口が上方に向けて設けられた空気配管をさらに有し、
前記空気温度センサは、前記空気噴射口から基板の裏面に向けて上方に噴射される空気の温度を検出可能な位置に設置され、
前記空気配管は、搬送中の基板が前記空気噴射口の上方を通過することに伴う空気の圧力変動に起因する基板周辺の温度変化を所定範囲内に緩和可能な熱容量を具備する材質および／または配管長および／または肉厚を有するのがよい。
さらにまた、前記空気配管は、前記送風機と前記空気噴射口との間を連通するように設けられるのがよい。
また、前記空気配管は、SUS製であるのがよい。
【００１９】
加えて、前記冷却ユニットは、前記凝縮器と前記冷却コイルとの間に膨張弁を有し、
前記冷却コイルの下流側の前記配管内の圧力を検出する圧力センサとを、さらに有し、
前記制御ユニットは、前記膨張弁の開度を制御する熱媒体圧力制御部をさらに備え、
該熱媒体圧力制御部は、前記圧力センサが検出する圧力と予め設定される目標圧力との差分に基づくＰＩＤ演算により、前記圧力センサが検出する圧力を前記目標圧力に一致させるための前記膨張弁の開度操作量を演算して、当該開度操作量に応じて前記膨張弁の開度を制御するのがよい。
また、前記第１所定時間は、１０秒ないし３０秒であるのがよい。
さらに、前記第２所定時間は、前記第１所定時間の１/１０ないし６/１０であるのがよい。
上記課題を達成するために、本発明の基板の浮上式搬送ユニットは、
それぞれ、上面に、上方に向けて空気を噴射する前記空気噴射口を有し、互いに基板の搬送方向に沿って配置された、複数の浮上ユニットと、
前記浮上ユニットに連通接続され、前記空気噴射口に空気を供給する、請求項５ないし請求項１２のいずれか１項に記載の前記空気調和装置とを有するのがよい。
【００２０】
上記課題を達成するために、本発明の基板の浮上式搬送用空気の供給方法は、
下方から基板の裏面に向けて空気を噴射させることにより、基板を浮上させながら、搬送する基板の浮上式搬送方法において、
空気噴射口から噴射させる空気風量を設定する段階と、
空気噴射口から噴射する空気の温度を調整する段階と、
空気噴射口までの空気搬送管の材質および／または配管長および／または肉厚を設定することにより、搬送中の基板が前記空気噴射口の上を通過する際、設定した空気風量を調整することなしに、空気の圧力変動に伴う温度変化を緩和する段階を有する、構成としている。
【００２１】
さらに、前記空気流路は、前記空気噴射口に向かって空気を送風する送風機と前記空気噴射口との間を連通するように設けられる空気配管であるのがよい。
また、前記空気温度調製段階は、温度制御対象の空気の目標ソース温度を設定し、検出される空気温度と目標ソース温度との差分に基づくＰＩＤ演算を行う段階を有するのがよい。
さらに、前記空気温度調製段階は、熱媒体ガスと空気との間の潜熱交換により、空気を冷却するとともに、顕熱交換により空気を加熱する段階を有し、空気の加熱段階に応じて、空気の冷却段階を調整する、のがよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、添付図を参照しながら、本発明に係る空気調和装置を基板搬送処理システムに適用する場合を例として、本発明に係る空気調和装置および空気調和装置を具備する基板の浮上式搬送ユニットの好適な実施の形態を説明する。
基板搬送処理システム１００は、水平な一方向に設定した基板搬送ラインＬ上で基板Ｇを浮上式で移動させながら基板Ｇの被処理面に所定の液、ガス、光、熱等を与えて所要の処理を行うものであり、たとえば、ＬＣＤ製造プロセスにおいて、基板ＧとしてＬＣＤ用ガラス基板を対象に、フォトリソグラフィー工程の中の洗浄、レジスト塗布、プリベーク、現像およびポストベーク等の一連の処理を行う。
図１に示すように、基板搬送処理システム１００は、基板Ｇを搬入する搬入ユニット１２０、基板Ｇを搬出する搬出ユニット１４０と、搬入ユニット１２０と搬出ユニット１４０との間に設置される基板処理ユニット１６０とが、基板搬送ラインＬに沿って配置される。
搬入ユニット１２０において、基板搬送ラインＬの一端側に設けた基板載置台１８０には、搬入用搬送ロボット（図示せず）が設けられ、基板ＧをカセットＣから取り出して基板載置台１８０上に搬入するようにしてある。
【００２３】
同様に、搬出ユニット１４０において、基板搬送ラインＬの他端側に設けた基板載置台２００には、搬出用搬送ロボット（図示せず）が設けられ、基板処理ユニット１６０により処理済の基板ＧをカセットＣ内に収納するにしてある。
基板処理ユニット１６０は、それぞれ、基板Ｇを所定浮上高さに浮上する複数の浮上ユニット２２０と、所定浮上高さに浮上される基板Ｇを基板搬送ラインＬ方向に搬送する基板搬送手段２４０とを有し、複数の浮上ユニット２２０の各々には、基板Ｇを所定浮上高さに浮上するとともに、基板周辺の局所温度を一定に保持するのに、空気調和装置２６０が設けられる。なお、複数の浮上ユニット２２０において、基板Ｇを所定浮上高さに浮上するのに用いる空気を供給するのに、空気調和装置２６０を共用化してもよい。
【００２４】
基板搬送手段２４０は、たとえば、隣接する基板処理ユニット１６０の間に設けられ、複数の浮上ユニット２２０の間に配置された駆動コロ（図示せず）であり、モータ等からなる専用のコロ駆動部（図示せず）により駆動ベルトや歯車等からなる伝動機構（図示せず）を介して、それぞれの駆動コロを回転駆動するように構成され、後に説明する浮上ユニット２２０において、駆動コロの回転力を基板に伝達することにより、噴射空気により浮上する基板を基板搬送ラインＬに沿って搬送するようにしている。
【００２５】
図２に示すように、浮上ユニット２２０の上面つまり浮上面２８０は、隅から隅まで平坦になっている。浮上面２８０には、その略全域に亘って、高圧または正圧の気体たとえば空気を噴き出す空気噴射口３００と、バキュームで空気を吸い込む空気吸引口３２０とが適当な配列パターンで混在して多数設けられている。
【００２６】
浮上ユニット２２０の上で基板Ｇを搬送するときは、空気噴射口３００から空気による垂直上向きの力を加えると同時に、空気吸引口３２０よりバキューム吸引力による垂直下向きの力を加えて、相対抗する双方の力のバランスを制御することで、基板浮上高さを浮上搬送および基板処理に適した設定値（たとえば、数十ミクロン）付近に維持するようにしている。
【００２７】
浮上ユニット２２０の空気噴射口３００は、後に説明する空気調和装置２６０に接続された空気供給部（図示せず）に接続され、その噴射圧力または浮上圧力が、各浮上ユニット２２０ごと独立に調整される一方、浮上ユニット２２０の空気吸引口３２０は、別々のバキューム源（図示せず）に接続され、それぞれの吸引力が独立に調整される。
【００２８】
以上のように、基板Ｇの搬送中、基板Ｇは、各空気噴射口３００から吹上げられる空気圧力により基板Ｇと各浮上ユニット２２０の上面との間に空気層が形成されて、各浮上ユニット２２０上に浮上するとともに、基板Ｇは、空気吸引口３２０を通して吸引される空気負圧力により引き寄せられ、基板Ｇの反りは、各空気噴射口３００から吹上げられる空気圧力と、吸引される空気負圧力とのバランスの調整により、矯正が可能とされている一方、後に詳細に説明するように、搬送中の基板Ｇが空気噴射口３００を覆うことにより、空気圧力が変動し、それにより、基板Ｇまわりの局所温度は一時的に変動する。
なお、このような基板Ｇの浮上式搬送機構は、搬入ユニット１２０および搬出ユニット１４０それぞれにおいても、同様に設けられている。
【００２９】
次に、本実施の形態の空気調和装置２６０の概略構成を説明する。
図３に示すように、この空気調和装置２６０は、可変運転周波数で運転され回転数を調節可能な圧縮機１１、凝縮器１２、膨張弁１３、及び冷却コイル１４が熱媒体を循環させるように順序で配管１５により接続された冷却ユニット１０と、圧縮器１１から凝縮器１２に向けて流出する熱媒体の一部を分岐させ、加熱コイル２１及びその下流側に設けられた加熱量調節弁２２を介して圧縮機１１の下流側において凝縮器１２に流入するように戻す加熱ユニット２０と、冷却コイル１４と加熱コイル２１とを収容し、温度制御対象の空気を取り込む取込口３１と温度制御対象の空気を噴射する空気噴射口３００との間を連通する空気通流路３０と、取込口３１から空気噴射口３００へ空気を通流させる送風機６０と、空気噴射口３００から噴射される前の空気温度を検出する第１温度センサ４１と、空気噴射口３００から噴射される空気が供給される基板Ｇ近傍に設けられる第２温度センサ４３と、冷却コイル１４の下流側の配管内の圧力を検出する圧力センサ４４と、送風機６０により送風される空気の風量を検出する風量センサ６１と、圧縮機１１の運転周波数、膨張弁１３の開度、及び加熱量調節弁２２の開度等を制御する制御ユニット５０と、を備えている。
【００３０】
なお、図示の都合上、図３において、第１温度センサ４１は、空気噴射口３００から離れて示されているが、第１温度センサ４１は空気噴射口３００を通過する空気の温度を検出可能な任意の態様で配置されている。
図３において、複数示された矢印Ａは、空気の流れを示している。矢印Ａに示すように、この空気調和装置２６０では、送風機６０に取込口３１から取り込まれた温度制御対象の空気が、冷却コイル１４及び加熱コイル２１を通過した後、空気噴射口３００から噴射されるようになっている。そして、空気噴射口３００から噴射される空気は、浮上ユニット２２０において基板Ｇに供給される。本実施の形態では、送風機６０が、冷却コイル１４の上流側に設置され、送風機６０により所定風量で送風される空気が、冷却コイル１４及び加熱コイル２１を通過し、空気噴射口３００から基板Ｇに噴射されるようになっている。
【００３１】
送風機６０により送風されつつ、冷却ユニット１０および加熱ユニット２０を通過する空気を内部に流し、先端に空気噴射口３００が上方に向けて設けられた空気配管３０をさらに有する。空気配管３０は、送風機６０と空気噴射口３００との間を連通するように設けられ、たとえば、樹脂製でもよい。空気配管３０の温度センサ４１が設けられる位置の近傍には、金属配管３１が設けられ、金属配管３１は、搬送中の基板Ｇが空気噴射口３００の上方を通過することに伴う空気の圧力変動に起因する基板Ｇ周辺の温度変化を所定範囲内に緩和可能な熱容量を具備する材質および／または配管長および／または肉厚を有する。たとえば、金属配管３１は、ＳＵＳ製であるのが好ましい。
変形例として、閉断面を有する空気配管に限らず、送風機６０から空気噴射口３００を有する浮上ユニット２２０までを、空気調和装置２６０を内蔵するケーシングの内面を利用することによる空気搬送流路として構成し、この空気搬送流路の一部、たとえば、ケーシングの内面に、基板Ｇ周辺の温度変化を所定範囲内に緩和可能な熱容量を具備する材質および／または面積を有する部分を設けてもよく、または、空気搬送流路内に空気搬送用短管部を設け、短管部について、基板Ｇ周辺の温度変化を所定範囲内に緩和可能な熱容量を具備する材質および／または配管長および／または肉厚を有するものとしてもよい。
【００３２】
空気流路の材質、長さおよび肉厚について、搬送中の基板Ｇが空気噴射口３００の上方を通過することに伴う基板Ｇ周辺の一時的な温度変化を所定範囲内に緩和可能とすることにより応答性を緩やかにする一方、基板搬送処理システム１００が配置されるスペースの雰囲気温度であるユース温度を精度よく一定に維持する観点からは、応答性を確保する必要があり、この両者のバランスを図る観点から定めればよい。
【００３３】
この空気調和装置２６０では、温度制御対象の空気が、冷却コイル１４によって冷却され、加熱コイル２１によって加熱され、基板Ｇの温度が予め設定された目標ユース温度に向けて制御される。冷却コイル１４の冷却能力は、圧縮器１１の運転周波数及び／又は膨張弁１３の開度に応じて調節可能であり、加熱コイル２１の加熱能力は、圧縮器１１の運転周波数及び／又は加熱量調節弁２２の開度に応じて調節可能である。これら冷却能力及び加熱能力の調節は、上述した制御ユニット５０が、圧縮機１１の運転周波数、膨張弁１３の開度、及び加熱量調節弁２１の開度を調節することにより行われる。
【００３４】
以下、空気調和装置２６０の各構成について詳述する。
送風ユニットについて、風量センサ６１は、加熱ユニット２０の下流側に設け、空気風量の調整は、過剰な風量をエグゾーストにより排気することにより行い、風量センサ６１により検出した風量に基づいて、送風機６０の出力制御を行うことなしに、空気風量を一定に維持している。
なお、送風機６０の上流側には、プレフィルタとしてケミカルフィルタＦを設け、冷却ユニットと加熱ユニットとの間には、ＨＥＰＡフィルタＦを設けている。
冷却ユニット１０において、圧縮機１１は、冷却コイル１４から流出した低温かつ低圧の気体の状態の熱媒体を圧縮し、高温（例えば８０℃）かつ高圧の気体の状態として、凝縮器１２に供給するようになっている。圧縮機１１は、可変運転周波数で運転され運転周波数に応じて回転数を調節可能なインバータ圧縮機である。圧縮機１１では、運転周波数が高いほど、より多くの熱媒体が凝縮器１２に供給されるようになっている。圧縮機１１としては、インバータとモータとを一体に有するスクロール型圧縮機が採用されることが好ましい。しかしながら、インバータによる運転周波数の調節により回転数を調節して熱媒体の供給量（流量）を調節可能であれば、圧縮機１１の形式は特に限定されるものではない。
【００３５】
凝縮器１２は、圧縮器１１で圧縮された熱媒体を冷却水によって冷却すると共に凝縮し、所定の冷却温度（例えば、４０℃）の高圧の液体の状態として、膨張弁１３に供給するようになっている。凝縮器１２の冷却水には、水が用いられてよいし、その他の冷媒が用いられてもよい。また、膨張弁１３は、凝縮器１２から供給された熱媒体を膨張させることにより減圧させて、低温（例えば、２℃）かつ低圧の気液混合状態として、冷却コイル１４に供給するようになっている。冷却コイル１４は、供給された熱媒体を温度制御対象の空気と熱交換させて空気を冷却するようになっている。空気と熱交換した熱媒体は、低温かつ低圧の気体の状態となって冷却コイル１４から流出して再び圧縮器１１で圧縮されるようになっている。
【００３６】
このような冷却ユニット１０では、圧縮器１１の運転周波数を変化させ回転数を調節することにより、凝縮器１２に供給される熱媒体の供給量を調節可能であると共に、膨張弁１３の開度を調節可能とすることにより、冷却コイル１４に供給される熱媒体の供給量を調節可能となっている。このような調節により冷却能力が可変となっている。
【００３７】
一方、加熱ユニット２０においては、加熱コイル２１が、熱媒体入口と熱媒体出口とを有している。熱媒体入口と、圧縮器１１と凝縮器１２との間の配管１５Ａの上流側と、が、供給管２５によって接続されている。一方、熱媒体出口と、配管１５Ａの下流側と、が、戻し管２６によって接続されている。また、戻し管２６には、加熱量調節弁２２が設けられている。これにより、加熱ユニット２０は、圧縮器１１から凝縮器１２に向けて流出する熱媒体の一部を分岐させ、加熱コイル２１及び加熱量調節弁２２を介して凝縮器１２に流入するように戻すことが可能となっている。
【００３８】
この加熱ユニット２０では、圧縮器１１によって圧縮された高温（例えば８０℃）かつ高圧の気体の状態の熱媒体が加熱コイル２１に供給される。加熱コイル２１は、供給された熱媒体を温度制御対象の空気と熱交換させて空気を加熱するようになっている。そして、空気と熱交換した熱媒体は、加熱コイル２１から戻し管２６を介して配管１５Ａに戻るようになっている。ここで、加熱量調節弁２２が、加熱コイル２１から配管１５Ａへの熱媒体の戻り量を調節することにより、加熱コイル２１における加熱能力を変更することが可能である。熱媒体の戻し量が多いほど、加熱能力が増加するようになっている。
【００３９】
図４は、制御ユニット５０のブロック図を示す。図４に示すように、本実施の形態における制御ユニット５０は、加熱量調節弁２２の開度を制御する加熱量制御部５１と、圧縮機１１の運転周波数を制御する圧縮機制御部５２と、膨張弁１３の開度を制御する熱媒体圧力制御部５３と、加熱量制御部５１に接続される第１パルスコンバータ５５と、熱媒体圧力制御部５３に接続される第２パルスコンバータ５６と、を有している。この制御ユニット５０には、基板Ｇの目標温度である目標ユース温度と、冷却ユニット１０における熱媒体の目標圧力とが入力される。
【００４０】
加熱量制御部５１は、第２温度センサ４３が検出する温度と基板Ｇに予め設定される目標ユース温度との差分に基づき、空気噴射口３００を通過する温度制御対象の空気の目標ソース温度を設定し、第１温度センサ４１が検出する温度と目標ソース温度との差分に基づくＰＩＤ演算により、第１温度センサ４１が検出する温度を目標ソース温度に一致させるための加熱量調節弁２２の開度操作量を演算して、開度操作量に応じて加熱量調節弁２２の開度を制御（ＰＩＤ制御）するようになっている。開度操作量とは、加熱量調節弁２２の開度を意味し、全閉のときは０％となり、全開のときは１００％となる値を意味する。
【００４１】
詳しくは、本実施の形態における加熱量制御部５１は、第１パルスコンバータ５５に演算した開度操作量を出力し、第１パルスコンバータ５５が開度操作量に対応するパルス信号を演算して、加熱量調節弁２２に送出する。これにより、加熱量調節弁２２の開度が演算された開度操作量となるように調節される。なお、図示省略するが、加熱量調節弁２２は、第１パルスコンバータ５５からのパルス信号に応じて駆動するステッピングモータによって、その開度を調節されるようになっている。また、上述の目標ソース温度とは、温度制御対象の空気が基板Ｇに供給された際に、基板Ｇの温度を目標ユース温度にするための温度である。目標ソース温度と目標ユース温度との関係は、空気調和装置２６０と基板Ｇとの位置関係等に基づき、演算により又は実験的に特定されてもよい。
【００４２】
また、本実施の形態における加熱量制御部５１は、第１温度センサ４１が検出する温度と目標ソース温度との差分に基づくＰＩＤ演算により直接的に加熱量調節弁２２の操作量演算値を演算した後、操作量演算値の移動平均値を加熱量調節弁２２の上述の開度操作量として演算するようになっている。
【００４３】
ＰＩＤ演算により直接的に演算される操作量演算値は、時系列で観察した場合に、多くの高調波を含むように演算される場合がある。このような高調波として観察される操作量演算値を実際の操作量として扱うと、制御系が乱れる場合がある。したがって、本実施の形態においては、高調波として観察される操作量演算値の影響を抑制するために、操作量演算値の移動平均値を加熱量調節弁２２の上述の開度操作量として演算する。これにより、制御の安定化が図られている。
【００４４】
続いて、圧縮機制御部５２は、加熱量調節弁２２の上述の開度操作量が所定時間にわたって第１閾値よりも大きくなる場合に、圧縮機１１の運転周波数を所定周波数だけ下げ、加熱量調節弁２２の上述の開度操作量が所定時間にわたって第１閾値よりも小さい第２閾値よりも小さくなる場合に、圧縮機１１の運転周波数を所定周波数だけ上げることで、圧縮機１１の回転数を調節するようになっている。
【００４５】
このような圧縮機制御部５２によれば、加熱量調節弁２２の開度操作量が所定時間にわたって第１閾値よりも大きい場合には、冷却能力が過剰であると判定して、圧縮機１１の運転周波数を下げて回転数を下げることで冷却能力を下げることができる。また、加熱量調節弁２２の開度操作量が所定時間にわたって第１閾値よりも小さい第２閾値よりも小さくなる場合には、冷却能力が不足していると判定して、圧縮機１１の運転周波数を上昇させて回転数を上げて冷却能力を上げることができる。このことにより、温度制御対象の空気に対する適正な温度制御を行うことができる。
【００４６】
ここで、本実施の形態における圧縮機制御部５２は、圧縮機１１の運転周波数を上下させるか否かの判定を、加熱量調節弁２２の開度操作量の所定時間における挙動に基づき所定時間の経過を待って行うことになる。このような処理は、圧縮機１１の運転周波数を頻繁に変化させないことで、冷却能力及び加熱能力の変化によって制御系に生じる外乱の影響を抑制して、制御精度を向上させるために行われる。上述の「所定時間」は、空気調和装置２６０の特性によって変化し得る値であるが、圧縮機１１の運転周波数が頻繁に変化せず、且つ目標ユース温度への実用的な到達時間を考慮すると、例えば、１０秒〜３０秒、好ましくは１５秒〜２５秒、さらに好ましくは２０秒等に設定されることが好ましい。
【００４７】
また、上述したように、加熱量制御部５１は、開度操作量を直接的に演算した操作量演算値の移動平均値として演算するが、この移動平均値を演算する際の間隔は、上述の「所定時間」よりも小さい時間となっている。例えば、移動平均値を演算する間隔は、上述の「所定時間」の１／１０〜６／１０等の範囲に設定してもよい。
【００４８】
また、圧縮機制御部５２の制御によれば、目標ユース温度への制御が安定するに従い、加熱量調節弁２２の開度が、上述した「第１閾値」と「第２閾値」との間に収束される傾向となる。このように収束した場合において、加熱量調節弁２２の開度が比較的大きい値であると、省電力化の観点において好ましくない。したがって、「第１閾値」と「第２閾値」は、空気調和装置２６０の特性によって変化し得る値であるが、加熱量調節弁２２の開度が全開である状態を１００％とした場合に、５〜３０％の間で設定されることが好ましい
。
【００４９】
さらに、加熱量制御部５１が開度操作量に応じて、圧縮機１１の運転周波数を上下させる「所定周波数」は、冷却能力及び加熱能力の変化によって制御系に生じる外乱の影響を抑制する観点から、比較的小さい値であることが好ましい。この「所定周波数」は、空気調和装置２６０の特性及び圧縮機１１のモータの型式によって変化し得る値であるが、圧縮機１１の運転周波数が頻繁に変化せず、且つ目標ユース温度への実用的な到達時間を考慮すると、例えば、１Ｈｚ〜４Ｈｚ程度が好ましい。
変形例として、空気調和装置２６０の特性及び圧縮機１１のモータの型式によって、冷却能力及び加熱能力の変化によって制御系に生じる外乱の影響が小さい場合には、第１閾値より小さい第２閾値を設定せず、圧縮機制御部５２は、加熱量制御部５１によって演算された加熱量調節弁２２の開度操作量が第１所定時間にわたって第１閾値よりも大きくなる場合に、圧縮機１１の運転周波数を所定周波数だけ下げ、加熱量制御部５１によって演算された加熱量調節弁２２の開度操作量が第１所定時間にわたって第１閾値よりも小さくなる場合に、圧縮機１１の運転周波数を所定周波数だけ上げることで、圧縮機１１の回転数を調節するのでもよい。
【００５０】
以上のように、空気調和装置２６０により、所定風量の空気により、温度調整を行う際、加熱ユニット２０の制御を優先し、加熱ユニット２０の制御に応じて、冷却ユニット１０の制御を行うことにより、以下のような、温度制御上の優位性が達成される。
第1に、圧縮機１１の運転周波数を頻繁に変化させないことで、冷却能力及び加熱能力の変化によって制御系に生じる外乱の影響を抑制して、制御精度を向上させることが可能であり、本実施の形態とは異なり、加熱コイル２１の上流側に流量を調節するための弁が設けられる場合には、弁は、圧縮機１１からの高温かつ高圧の気体の状態の熱媒体を制御することになる。気体の状態の熱媒体の流量の制御は、液体の状態の熱媒体の流量の制御に比較して、高精度に行うことが難しい。しかも、高温かつ高圧の状態の熱媒体に耐え得る重厚な構造も必要となる。これに対して、本実施の形態では、加熱量調節弁２２が加熱コイル２１の下流側に設けられることによって、加熱量調節弁２２が加熱コイル２１を通過後の液化された状態の熱媒体の流量を制御することができる。しかも、この熱媒体は、温度が低下しているため、加熱量調節弁２２は比較的簡易な構造でも熱媒体の温度に耐え得る。よって、目標温度への制御精度を向上できると共に加熱量調節弁２２の簡素化によって装置全体を簡素化することができる。
【００５１】
第２に、本実施の形態とは異なり、加熱コイル２１を通過し液化した状態の熱媒体が圧縮機１１に流入する場合には、いわゆる液バック現象が生じる。このような液バック現象では、圧縮機１１内の可動部分に供給される潤滑油が流出して、焼付が生じる可能性がある。また、圧縮機１１が液体を圧縮することで、圧縮機１１の運転の安定性が損なわれる可能性がある。これに対して、本実施の形態では、圧縮機１１の下流側に熱媒体を戻すことで、圧縮機１１内の部材の焼付や圧縮機１１の運転が安定しなくなることを防止できるので、装置をスムーズに運転させることができ、その結果、目標温度への制御精度を向上できる。
【００５２】
第３に、圧縮機１１の運転周波数を上下させるか否かは、加熱量調節弁２２の開度操作量の所定時間における挙動に基づき所定時間の経過を待って判定されるため、圧縮機１１の運転周波数は段階的に上下し、急激に運転周波数が変更されることを防止できる。これにより、運転周波数の変更に応じた冷却能力及び加熱能力の変動による外乱の影響を抑制できる。よって、目標温度への制御精度を向上できる。
【００５３】
次に、以上の構成を有する本発明に係る空気調和装置、および空気調和装置を具備する基板の浮上式搬送ユニットについて、基板の浮上式搬送用空気の供給方法を含め、その作用を説明する。
まず、搬入ユニット１２０において、搬入用搬送ロボット（図示せず）により、処理対象である基板ＧをカセットＣから取り出して基板載置台１８０上に搬入する。
【００５４】
次いで、基板処理ユニット１６０が作動する時または期間中は、浮上ユニット２２０および周囲の関連装置を全てオン状態にする。具体的には、駆動用コロを回転駆動させるとともに、浮上ユニット２２０の各空気噴射口３００には浮上圧力を与えるための空気が供給され、空気吸引口３２０には引き込み圧力を与えるためのバキュームが供給される。
【００５５】
次に、本実施の形態の空気調和装置２６０の動作について説明する。
本実施の形態の空気調和装置２６０では、まず、制御ユニット５０において、基板Ｇの目標温度である目標ユース温度と、冷却ユニット１０における熱媒体の目標圧力とが入力される。また、送風機６０が駆動されることにより、空気通流路３０内の空気が空気噴射口３００側に流動することにより、送風機６０に温度制御対象の空気が取り込まれ、冷却ユニット１０の圧縮機１１も駆動される。
【００５６】
送風機６０に取り込まれた空気は、まず、冷却コイル１４を通過し、その後、加熱コイル２１を通過する。その後、この空気は、空気噴射口３００から噴射され、基板Ｇに至る。この際、空気噴射口３００から噴射される前の空気温度は、第１温度センサ４１によって検出される。また、基板Ｇ近傍の雰囲気温度が第２温度センサ４３によって検出され、冷却コイル１４の下流側の熱媒体の圧力も圧力センサ４４によって検出され、送風機６０によって送風される空気の風量は、風量センサ６１により検出される。そして、第１温度センサ４１は、検出した温度を制御ユニット５０に出力する。第２温度センサ４３は、検出した温度を制御ユニット５０に出力し、圧力センサ４４は、検出した圧力を制御ユニット５０に出力する。
【００５７】
次いで、制御ユニット５０において、加熱量制御部５１は、第２温度センサ４３が検出する温度と基板Ｇに予め設定される目標ユース温度との差分に基づき、空気噴射口３００を通過する温度制御対象の空気の目標ソース温度を設定し、第１温度センサ４１が検出する温度と目標ソース温度との差分に基づくＰＩＤ演算により、第１温度センサ４１が検出する温度を目標ソース温度に一致させるための加熱量調節弁２２の開度操作量を演算して、開度操作量に応じて加熱量調節弁２２の開度を制御する。
【００５８】
次いで、圧縮機制御部５２は、加熱量調節弁２２の上述の開度操作量が所定時間にわたって第１閾値よりも大きくなる場合に、圧縮機１１の運転周波数を所定周波数だけ下げ、加熱量調節弁２２の上述の開度操作量が所定時間にわたって第１閾値よりも小さい第２閾値よりも小さくなる場合に、圧縮機１１の運転周波数を所定周波数だけ上げることで、圧縮機１１の回転数を調節する。
【００５９】
また、熱媒体圧力制御部５３は、圧力センサ４４が検出する圧力と予め設定される目標圧力との差分に基づくＰＩＤ演算により、圧力センサ４４が検出する圧力を目標圧力に一致させるための膨張弁１３の開度操作量を演算して、開度操作量に応じて膨張弁１３の開度を制御する。
【００６０】
上述の加熱量制御部５１、圧縮機制御部５２及び熱媒体圧力制御部５３の制御によって、基板Ｇの温度が目標ユース温度に向けて制御される。
【００６１】
以上のような空気調和装置２６０により、基板処理ユニット１６０において、基板Ｇは、駆動用コロにより基板搬送ラインＬに沿って浮上ユニット２２０の上に搬入される。
その際、基板Ｇが浮上ユニット２２０を通過し始めると、浮上ユニット２２０の上面に設けられた複数の空気噴射口３００が、基板Ｇにより覆われ始め、それにより、空気噴射口３００から噴射する空気の圧力が上昇し、圧力の急激な上昇により、空気温度が上昇変化するところ、本実施形態の空気調和装置２６０において、空気配管３０の温度センサ４１が設けられる位置近傍の空気配管を高熱伝導率のＳＵＳ製で、高い熱容量を確保する厚みおよびは配管長さとすることにより、このような空気配管が搬送中の基板Ｇによる圧力変動に起因する温度変化を緩和することが可能であり、搬送中の基板Ｇによる圧力変動に対して、送風機６０による風量の制御は行わず、かつ、空気調和装置２６０の冷却ユニット１０および加熱ユニット２０による空気の温度制御は行わずに、換言すれば、制御フリーにて、圧力変動に起因する温度変化を抑制することが可能である。
以上により、基板処理ユニット１６０において、基板Ｇは基板搬送ラインＬに沿って浮上式搬送されながら、処理される。
【００６２】
次いで、搬出ユニット１４０において、搬入用搬送ロボット（図示せず）により、処理済の基板Ｇを基板載置台１８０上からカセットＣ内に収納する。
これ以降、複数の基板に対して基板載置台１８０への搬入、空気搬送、処理及び基板載置台１８０からの搬出が順次繰り返される。
なお、空気調和装置２６０は、搬入した基板Ｇを浮上させる際、所定風量および所定温度に調整された空気を供給するとともに、基板搬送処理システム１００が配置される、たとえば基板搬送処理システム１００内の局所的雰囲気温度（ユース温度）を所定温度に一定保持するために、予め稼動しておくのでもよい。
【００６３】
本空気調和装置によれば、送風機６０により所定風量で送風される空気を、冷却ユニット１０および加熱ユニット２０により、温度制御するのに、加熱量制御部による加熱ユニット２０の制御を、圧縮機制御部による圧縮機の回転数制御よりも優先的に制御することにより、圧縮機に対する負担を軽減することにより、制御安定性を確保するとともに、空気風量を調整することなく、厳密に温度調整された所定風量の空気を供給可能である。
【００６４】
送風機６０に取り込む空気の温度が目標空気温度より高い場合、加熱ユニット２０を稼動せず、冷却ユニット１０のみを稼動し、または、送風機６０に取り込む空気の温度が目標空気温度より低い場合、冷却ユニット１０を稼動せず、加熱ユニット２０のみを稼動することが想定されるが、いずれの場合であっても、冷却ユニット１０および加熱ユニット２０を同時稼動させることを前提に、以下のような温度制御上の利点がもたらせられる。
第１に、加熱コイル２１を通過した熱媒体の一部を圧縮機１１の下流側（凝縮器１２の上流側）に戻すという構成によれば、加熱コイル２１を通過後の液化された状態の熱媒体が凝縮器１２に戻ることになる。これにより、加熱コイル２１を通過し液化した状態の熱媒体が圧縮機１１に流入することを防止し、装置をスムーズに運転させることができ、その結果、目標温度への制御精度を向上できる。
第２に、加熱量調整部５１は、第２温度センサ４３が検出する温度と基板Ｇ近傍の雰囲気温度に予め設定される目標ユース温度との差分に基づき、空気噴射口３００を通過する温度制御対象の空気の目標ソース温度を設定し、第１温度センサ４１が検出する温度と目標ソース温度との差分に基づくＰＩＤ演算により、第１温度センサ４１が検出する温度を目標ソース温度に一致させるための加熱量調節弁２２の開度操作量を演算して、開度操作量に応じて加熱量調節弁２２の開度を制御する。これにより、空気噴射口３００を通過した温度制御対象の空気が基板Ｇに至る際の外乱及び応答性の影響を考慮することにより、温度制御対象の空気によって基板Ｇの温度を目標ユース温度に制御するための的確な加熱量調節弁２２の開度操作量を得ることができる。よって、目標温度（目標ユース温度）への制御精度を向上できるとともに、搬送中の基板が浮上ユニット２２０の空気噴射口３００を覆うことによる圧力変動に伴う一時的な温度変化については、空気送風量を調整することなく、つまり、基板の浮上高さの変動を生じることなく、一時的な温度変化に対して、冷却ユニット１０および加熱ユニット２０を制御することなしに、空気流路による一時的な温度変化を緩和することにより対処可能である。
【００６５】
第３に、圧縮機制御部５２は、加熱量調節弁２２の開度操作量が所定時間にわたって第１閾値よりも大きくなる場合に、圧縮機１１の運転周波数を所定周波数だけ下げ、加熱量調節弁２２の開度操作量が所定時間にわたって第１閾値よりも小さい第２閾値よりも小さくなる場合に、圧縮機１１の運転周波数を所定周波数だけ上げることで、圧縮機１１の回転数を調節する。これにより、加熱量調節弁２２の開度操作量が所定時間にわたって第１閾値よりも大きい場合には、冷却能力が過剰であると判定して、圧縮機１１の運転周波数を下げて回転数を下げることで冷却能力を下げることができる。また、加熱量調節弁２２の開度操作量が所定時間にわたって第１閾値よりも小さい第２閾値よりも小さくなる場合には、冷却能力が不足していると判定して、圧縮機１１の運転周波数を上げて回転数を上げることで冷却能力を上げることができる。このことにより、温度制御対象の空気に対する適正な温度制御を行うことができる。
【００６６】
第４に、熱媒体圧力制御部５３は、圧力センサ４４が検出する圧力と予め設定される目標圧力との差分に基づくＰＩＤ演算により、圧力センサ４４が検出する圧力を目標圧力に一致させるための膨張弁１３の開度操作量を演算して、開度操作量に応じて膨張弁１３の開度を制御する。これにより、冷却コイル１４から流出する熱媒体の温度を安定させることができるため、冷却能力が安定する。よって、目標温度への制御精度を向上できる。
【００６７】
以下に、本発明の第２実施形態について、図５を参照しながら説明する。以下の説明において、第１実施形態と同様な構成要素については、同様な参照番号を付することによりその説明は省略し、以下では、本実施形態の特徴部分について詳細に説明する。
【００６８】
本実施形態の特徴部分は、基板Ｇを浮上するのに用いる空気調和装置２６０にあり、第１実施形態と同様に、冷却ユニット１０と加熱ユニット２０とを有し、冷却ユニット１０および加熱ユニット２０それぞれの制御の際、加熱ユニット２０および冷却ユニット１０の同時稼動を前提に、加熱ユニット２０を冷却ユニット１０に対して優先的に制御するのは共通であるが、第１実施形態における加熱ユニット２０は、圧縮器１１から凝縮器１２に向けて流出する熱媒体の一部を分岐させ、加熱コイル２１及びその下流側に設けられた加熱量調節弁２２を介して圧縮機１１の下流側において凝縮器１２に流入するように戻す構成であるのに対して、本実施形態においては、加熱ユニット２０は、圧縮器１１によって圧縮された高温（例えば８０℃）かつ高圧の気体の状態の熱媒体による潜熱交換ではなく、電気式加熱ヒーターによる顕熱交換により冷却ユニット１０により冷却された空気を加熱する点が異なる。
【００６９】
より詳細には、圧縮機制御部５２は、加熱ヒーターの出力が第１閾値よりも大きくなる場合に、圧縮機１１の運転周波数を所定周波数だけ下げ、加熱ヒーターの出力が第１閾値よりも小さくなる場合に、圧縮機１１の運転周波数を所定周波数だけ上げることで、圧縮機１１の回転数を調節する。これにより、加熱ヒーターの出力が第１閾値よりも大きい場合には、冷却能力が過剰であると判定して、圧縮機１１の運転周波数を下げて回転数を下げることで冷却能力を下げることができる。また、加熱ヒーターの出力が第１閾値よりも小さい場合には、冷却能力が不足していると判定して、圧縮機１１の運転周波数を上げて回転数を上げることで冷却能力を上げることができる。このことにより、温度制御対象の空気に対する適正な温度制御を行うことができる。第１閾値としては、たとえば、加熱ヒーターの全出力の１０％に設定する。
このように、第１実施形態においては、熱媒体入口と、圧縮器１１と凝縮器１２との間の配管１５Ａの上流側とが、供給管２５によって接続される一方、熱媒体出口と、配管１５Ａの下流側とが、戻し管２６によって接続され、戻し管２６には、加熱量調節弁２２を設けていたところ、このような供給管２５、戻し管２６および加熱量調節弁２２を省略することにより、装置の簡略化、それに伴う信頼性向上を達成することが可能である。
なお、第１実施形態と同様に、第１閾値よりも小さい第２閾値をさらに設定し、加熱ヒーターの出力が第２閾値よりも小さくなる場合に、圧縮機１１の運転周波数を所定周波数だけ上げるようにすることにより、加熱ヒーターの出力が第１閾値と第２閾値との間にある場合には、圧縮機１１の運転周波数を調整しないようにしてもよい。
冷却ユニット１４の熱媒流れ方向直後に設定される温度センサ４７により検出された空気温度に基づいて、冷却ユニット１４と圧縮機１１の間と、凝縮器１２と膨張弁１３との間とを接続する配管６３に設けたインジェクション弁６５を調整することにより、冷却後の熱媒温度を制御している。
【００７０】
因みに、搬送中の基板Ｇによる圧力変動に起因する空気の温度変化を、空気が内部を通過する空気配管が緩和することにより、搬送中の基板Ｇによる圧力変動に対して、送風機６０による風量の制御を行うことにより、基板Ｇの浮上高さの変動を引き起こすことなく、また、搬送中の基板Ｇによる圧力変動に対して、空気調和装置２６０の冷却ユニット１０および加熱ユニット２０による空気の温度制御を行うとすれば、温度センサによる温度変化の迅速な検出が必要となるところ、このような圧力変動に起因する温度制御の追従性は困難であるところ、このような問題を引き起こすことなく、基板Ｇに応じて定めされる必要な空気温度を一定に保持するのに、送風機６０が取り入れる空気温度の環境変動に対して、空気調和装置２６０の冷却ユニット１０および加熱ユニット２０による空気の温度制御を行うことにより、厳密な温度管理が要求される基板Ｇの浮上式搬送が可能となる点は、第１実施形態と共通である。
この点、雰囲気温度調整のために空気を供給することにより雰囲気温度を一定に維持する温度調整を行うことより、供給する空気の風量の方が優先される場合には、空気調和装置２６０における冷却ユニット１０の制御と加熱ユニット２０の制御に関する協働関係について、加熱ユニット２０の制御を冷却ユニット１０の制御に対して優先するとしても、本実施形態においては、第１実施形態のような綿密な協働関係を設定せず、加熱ユニット２０（電気式加熱ヒーター）の出力の大小に応じて、冷却ユニット１０の制御を行うのでもよく、制御系の複雑化を回避することによる信頼性の向上が可能である。
【実施例】
【００７１】
本出願人は、第２実施形態の基板搬送処理システム１００に基づいて、基板Ｇが浮上ユニット２２０を通過する際の圧力変動、および温度変化について、試験を行った。
図６に示すように、基板Ｇが浮上ユニット２２０を通過する際の圧力変動、および温度変化が示され、基板Ｇが浮上ユニット２２０を通過するのに約２０秒かかり、基板Ｇが約１０秒間隔で搬送され、次の基板Ｇが浮上ユニット２２０を通過するのに同様に約２０秒かかり、それぞれの約２０秒の間において、圧力変動、それによる温度変化が図示されている。
より詳細には、基板Ｇが浮上ユニット２２０を通過し始めると、浮上ユニット２２０の浮上面２８０に設けられた複数の空気噴射口３００が、基板Ｇにより覆われ始め、それにより、空気噴射口３００から噴射する空気の圧力が急激に上昇し始め、浮上ユニット２２０の基板搬送方向の幅が基板Ｇの基板搬送方向の長さより大きいことから、基板Ｇにより覆われる空気噴射口３００の数が一定となることから、上昇した圧力は一定に保持され、基板Ｇが浮上ユニット２２０を通過し終わると、基板Ｇにより覆われる空気噴射口３００の数が減少することから、上昇した圧力は急激に減少し、元の圧力に復帰する。
一方、圧力の急激な上昇により、空気温度は２３℃から上昇するが、上昇の傾きは、圧力上昇の傾きより相当に小さく、約２３．０５℃で一定に保持され、圧力の急激な減少により、空気温度は２３．０５℃から低下するが、上昇の場合と同様に、低下の傾きは、圧力減少の傾きより相当に小さく、元の温度２３℃に復帰している。このように、圧力変動に基づく一時的な温度変化に対して、目標温度２３℃に対して、±０．０５℃の範囲に抑制可能としている。
なお、図示のように、次の基板Ｇによる圧力変動、および温度変化もほぼ同様である。
【００７２】
搬送中の基板Ｇによる圧力変動に対して、送風機６０による風量の制御は行わず、風量一定のもとで、空気調和装置２６０の冷却ユニット１０および加熱ユニット２０による空気の温度制御は行わずに、換言すれば、制御フリーにて、圧力変動に起因する温度変化が、このように２３℃から２３．０５℃の範囲の変化に抑制されているのは、空気調和装置２６０において、空気配管３０の温度センサ４１が設けられる位置近傍の空気配管を高熱伝導率のＳＵＳ製で、高い熱容量を確保する厚みおよびは配管長さとすることにより、搬送中の基板Ｇによる圧力変動に起因する温度変化を空気配管が緩和することに基づくものである。
【００７３】
以上によれば、搬送中の基板Ｇによる圧力変動に対して、送風機６０による風量の制御を行うことにより、基板Ｇの浮上高さの変動を引き起こすことなく、また、搬送中の基板Ｇによる圧力変動に対して、空気調和装置２６０の冷却ユニット１０および加熱ユニット２０による空気の温度制御を行うとすれば、温度センサによる温度変化の迅速な検出が必要となるところ、このような圧力変動に起因する温度制御の追従性は困難であるところ、このような問題を引き起こすことなく、基板Ｇに応じて定めされる必要な空気温度を一定に保持するのに、送風機６０が取り入れる空気温度の環境変動に対して、および／または目標設定温度に応じて、空気調和装置２６０の冷却ユニット１０および加熱ユニット２０による空気の温度制御を行うことにより、厳密な温度管理が要求される基板Ｇの浮上式搬送が可能となる。
【００７４】
以上、本発明の実施形態を詳細に説明したが、本発明の範囲から逸脱しない範囲内において、当業者であれば、種々の修正あるいは変更が可能である。
たとえば、本実施形態において、基板搬送処理システム１００を前提として説明したが、それに限定されることなく、厳密に温度調整された所定風量の空気を供給する必要がある用途である限り、有効に適用可能である。
たとえば、本実施形態において、被処理基板ＧはＬＣＤ用のガラス基板Ｇを前提として説明したが、それに限定されることなく、浮上式搬送する基板Ｇにおいて、その周辺温度および浮上高さが厳密に管理される必要がある限り、他のフラットパネルディスプレイ用基板Ｇや、半導体ウエハ、ＣＤ基板、フォトマスク、プリント基板等にも適用可能である。
たとえば、本実施形態において、搬送中の基板Ｇが浮上ユニット２２０を通過することに伴う圧力変動に起因する温度変化を緩和するのに、金属製空気配管を温度センサ４１が設けられる位置近傍に設けるものとして説明したが、それに限定されることなく、浮上式搬送する基板Ｇにおいて、空気の供給源である送風機６０から空気の出口である噴射口までの間の空気配管の全体または一部に設けてもよく、一部に設ける場合には、空気噴射口３００の近傍に設けるのでもよく、たとえば、樹脂製配管に対して、複数個所で金属製配管を設けるのでもよい。
【００７５】
たとえば、本実施形態において、基板Ｇの搬送処理システムを前提として説明したが、それに限定されることなく、浮上式搬送する基板Ｇにおいて、その周辺温度および浮上高さが厳密に管理される必要がある限り、基板Ｇの搬送検査システム、たとえば、大型のＬＣＤやＰＤＰ等のＦＰＤの製造工程におけるインライン検査、ラインセンサを備えた検査用機器を用いてガラス基板Ｇの各種検査により取得された画像データに基づいてガラス基板Ｇのパターン検査、欠陥検査等を行う場合に適用するのでもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る基板搬送処理システム１００のレイアウト構成を示す平面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る基板搬送処理システム１００における処理ユニット１６０の浮上ユニット２２０を示す概略斜視図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る基板搬送処理システム１００における処理ユニット１６０の空気調和装置２６０を示す構成図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る基板搬送処理システム１００における処理ユニット１６０の空気調和装置２６０の制御部を示す構成図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る基板搬送処理システム１００における処理ユニット１６０の空気調和装置２６０を示す、図３と同様な構成図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る基板搬送処理システム１００において、基板Ｇの搬送に伴う圧力変動、および温度変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【００７７】
Ｇ  基板    
Ｌ  基板搬送ライン
Ｃ  カセット
Ｆ  フィルター
１００  基板搬送処理システム
１２０  搬入ユニット
１４０  搬出ユニット
１６０  基板処理ユニット
１８０  基板載置台
２００  基板載置台
２２０  浮上ユニット
２４０  基板搬送手段
２６０  空気調和装置
２８０  浮上面
３００  空気噴射口
３２０  空気吸引口
１０  冷却ユニット
１１  圧縮機
１２  凝縮器
１３  膨張弁
１４  冷却コイル
１５  配管
１５Ａ  配管
２０  加熱ユニット
２１  加熱コイル
２２  加熱量調節弁
２５  供給管
２６  戻し配管
３０  空気通流路
３１  取込口
４１  第１温度センサ
４３  第２温度センサ
４４  圧力センサ
４７  温度センサ
５０  制御ユニット
５１  加熱量制御部
５２  圧縮機制御部
５３  熱媒体圧力制御部
５５  第１パルスコンバータ  
５６  第２パルスコンバータ
６０  送風機
６１  風量センサ
６３  インジェクション弁
６５  配管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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