(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄板を冷却するための装置であって、
上面を薄板の冷却面とした冷却プレートと蓄熱体を形成する中間プレートとの間に上段サーモモジュールを挟むと共に、上記中間プレートとその下方に位置する水冷板との間に下段サーモモジュールを挟み、
且つ、上記両サーモモジュールを作動させて、冷却プレートから中間プレートに、中間プレートから冷却板に向って熱輸送し、冷却プレートの温度を設定目標温度に制御する温度コントローラを備え、
上記温度コントローラによる下段サーモモジュールに通電するための電源の制御を、中間プレートを冷却プレートの設定温度あるいはそれよりもオフセット値だけ低い温度に制御するものとした、
ことを特徴とする請求項１に記載の高速薄板冷却装置。
【請求項２】
冷却プレートと中間プレートとに、それらの温度を検出する温度センサを設置し、温度コントローラにおいて、温度制御の開始を指示する外部信号と、上記温度センサの出力とに基づき、両サーモモジュールに通電するための電源を制御することを特徴とする請求項１に記載の高速薄板冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、薄板状物の各種処理、例えば薄板のラミネート処理や、ガラス状板の加工・処理において、それらを所定温度まで高速で冷却する場合などに用いる高速薄板冷却装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、薄板を精度良く一定温度まで冷却する冷却装置として、サーモモジュール（ぺルチェ素子）を利用したものが知られている。この薄板冷却装置は、上面を冷却面とする冷却プレートと内部に冷却水を通水できるようにした水冷板との間に、数枚のサーモモジュールを並べて挟み、冷却プレートに温度制御用センサを設けて、この温度制御用センサの出力等に基づいて温度コントローラにより冷却プレートの温度をＰＩＤ制御するものである。
この薄板冷却装置において薄板の冷却能力を向上させ、冷却の速度を高速化するためには、サーモモジュールの枚数を増やすのが得策であるが、冷却プレートの面積によりサーモモジュールを貼り付ける面に面積的な制約を受けるため、配置できるサーモモジュールの設置枚数が限られ、それにより冷却能力の向上、すなわち、パワーアップ（冷却時間の短縮）が制限されることになる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の技術的課題は、上述したサーモモジュール利用の薄板冷却装置において、薄板を一層高速で冷却可能にすることにある。
本発明の他の技術的課題は、上記冷却の高速化による薄板の冷却時間の短縮と同時に、薄板の種類の変更等に伴う設定冷却目標温度の変更に即応でき、また、設定可能な温度範囲の拡大をも図れるようにした高速薄板冷却装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の高速薄板冷却装置は、薄板を冷却するための装置であって、上面を薄板の冷却面とした冷却プレートと蓄熱体を形成する中間プレートとの間に上段サーモモジュールを挟むと共に、上記中間プレートとその下方に位置する水冷板との間に下段サーモモジュールを挟み、且つ、上記両サーモモジュールを作動させて、冷却プレートから中間プレートに、中間プレートから冷却板に向って熱輸送し、冷却プレートの温度を設定目標温度に制御する温度コントローラを備え、該温度コントローラによる下段サーモモジュールに通電するための電源の制御を、中間プレートを冷却プレートの設定温度あるいはそれよりもオフセット値だけ低い温度に制御するものとしたことを特徴とするものである。
【０００５】
上記高速薄板冷却装置においては、冷却プレートと中間プレートとに、それらの温度を検出する温度センサを設置し、温度コントローラにおいて、温度制御の開始を指示する外部信号と、上記温度センサの出力とに基づき、両サーモモジュールに通電するための電源を制御することができる。
【０００６】
上記高速薄板冷却装置により薄板の冷却を行うに際しては、温度コントローラにおいて外部信号により両サーモモジュールを作動させ、冷却プレートの温度が設定目標温度になるまで、冷却プレートから中間プレートに向って熱輸送すると同時に、蓄熱体を形成する中間プレートを、冷却プレートの設定目標温度、あるいはそれよりもオフセット値だけ低い温度に制御する。これにより、冷却プレートを高速で冷却することができ、冷却面上の薄板も高速に冷却される。しかも、冷却プレートの温度を目標温度に設定する場合などにおける熱移送量が少ないので、薄板の種類の変更等に伴う設定冷却目標温度の変更にも即応でき、設定可能な温度範囲の拡大を図ることもできる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係る高速薄板冷却装置の実施例の基本的構成を示している。この高速薄板冷却装置は、上面を薄板Ｗの冷却面１０とした冷却プレート１と蓄熱体を形成する中間プレート２との間に上段サーモモジュール（ぺルチェ素子）４を挟み、また、上記中間プレート２とその下方に位置する水冷板３との間に下段サーモモジュール（ぺルチェ素子）５を挟んでいる。
【０００８】
これらのサーモモジュール４，５は、冷却プレート１と中間プレート２との間及び中間プレート２と水冷板３との間において、薄板の冷却能力を高めて高速冷却するため、できるだけ高密度に配設することが望まれる。なお、図示の実施例では、下段サーモモジュール５として上下に２段に積み重ねたものを用いた場合を示しているが、これは下段サーモモジュール５の上下両面間の温度差を確保するためのものであり、サーモモジュール自体のパワーの向上を目指すものではない。
また、上記水冷板３は、その中に水冷板３を冷却するための液体（水）が流れる冷却流路３０を設け、それを冷水供給源に接続したものである。
【０００９】
そして、上記冷却プレート１には、冷却面１０の温度を制御するためにその温度を検出する第１の温度センサ１１を内部に設置し、上記中間プレート２には、その中間プレートの温度制御を行うために温度検出する第２温度センサ２１を内部に設置し、これらの温度センサ１１，２１を温度コントローラ６に接続している。
この温度コントローラ６は、薄板Ｗの供給を制御するシーケンサからの薄板の供給タイミングの信号、あるいは薄板Ｗが冷却プレート１の冷却面１０上に乗ったことを検出するセンサからの信号等、温度制御の開始を指示する外部信号と、上記温度センサ１１，２１の出力に基づき、サーモモジュール４，５に通電するための電源７を制御し、サーモモジュール４，５への出力をＰＩＤ制御するものである。
【００１０】
上記構成を有する高速薄板冷却装置においては、冷却すべき高温の薄板Ｗ（例えば、１００℃程度）が冷却プレート１の冷却面１０上に置かれる前の待機状態では、冷却プレート１の温度が、温度コントローラ６による上段サーモモジュール４への通電制御により、薄板Ｗの冷却目標温度（例えば、２５℃）に維持される。また、中間プレート２は、温度コントローラ６による下段サーモモジュール５への通電制御により、上記冷却プレート１の設定温度、あるいはそれよりもあるオフセット値だけ低い温度（例えば、２０℃程度）に維持されている。
【００１１】
高温の薄板Ｗが冷却プレート１の冷却面１０上に置かれると冷却プレート１の温度が上昇するので、温度コントローラ６において、その温度上昇が始まる直前を指示する外部信号の入力により、また、少なくとも第１温度センサ１１がこの温度上昇を検知したときには、上段サーモモジュール４と下段サーモモジュール５とをフル作動させ、冷却プレート１から中間プレート２に向って、且つ中間プレート２から冷水板３に向って熱輸送を行わせ、フル作動により冷却プレート１の温度が設定目標温度近くに回復した段階で元のＰＩＤ制御に戻るように制御される。上記温度制御の開始を指示する外部信号とは、具体的には、前述した薄板Ｗの供給を制御するシーケンサ等からの薄板の供給タイミングの信号、あるいは薄板Ｗが冷却プレート１の冷却面１０上に乗ったことを検出するセンサからの信号等であるが、これらに限定されるものではなく、例えば、第１温度センサ１１において温度変動が生じたことを検出したときに発する信号であっても差し支えないが、この温度変動に基づく信号によりサーモモジュールの制御を開始するよりも、上記シーケンサからの信号でサーモモジュールを制御する方が、より高速に薄板Ｗの冷却を行うことが可能になる。
【００１２】
この薄板Ｗの冷却において、冷却プレート１は、薄板Ｗから受ける熱による温度上昇が一定の許容範囲内にあるように、薄板Ｗの熱容量との関連においてその熱容量が設定されるべきであり、その冷却プレート１の熱容量を十分に大きくすると、冷却プレート１の温度上昇を抑制し、高速で薄板Ｗの冷却を行うことが可能になる。しかしながら、異なる種類の薄板の冷却のために、冷却プレート１の設定冷却目標温度を変更する場合には、冷却プレート１の熱容量が大きいと、それだけ上記目標温度に設定するための熱移送量が大きくなり、その変更に時間を要することになる。そのため、上記冷却プレート１の熱容量は、冷却プレート１の設定冷却目標温度の変更の際に要する時間を考慮し、それを比較的短くできる範囲内において、適当な大きさに設定するべきである。
【００１３】
上記薄板Ｗの冷却に際し、蓄熱体を形成する中間プレート２は、冷却プレート１の設定目標温度、あるいはそれよりも若干低い［冷却プレート温度］−［オフセット値］に維持されているため、冷却プレート１が加熱されても、下段サーモモジュール５のフル作動により、その冷却プレート１を高速で冷却することができ、その結果、冷却面１０上の薄板Ｗも高速に冷却される。特に、中間プレート２の温度を冷却プレート１の設定目標温度よりも若干低い［冷却プレート温度］−［オフセット値］に設定したオフセット制御では、中間プレート２における蓄熱により、薄板Ｗの冷却時に上段サーモモジュール４のパワーの大半を薄板Ｗの冷却に配分し、冷却の高速化を実現することが可能になる。
【００１４】
この中間プレート２の熱容量も、冷却プレート１の高速冷却、及び上述した冷却プレート１の設定冷却目標温度を変更する場合に要する時間等を考慮して設定されるべきであるが、一般的には、冷却プレート１と同程度の熱容量であるのが望ましい。
一方、水冷板３は、冷水供給源からの冷水によりその冷水温度に冷却されるものであるが、この冷水は、主として下段サーモモジュール５を介して中間プレート２から送出される熱の廃棄を行うために機能し、そのため、冷水の温度は特に一定値に制御する必要がないものである。結果的に、この冷水板３においては、冷却プレート１から中間プレート２へ移送された熱、及び中間プレート２に蓄えられた熱が、サーモモジュール４，５により水冷板３中を流れる放熱水へと捨てられる。
なお、サーモモジュールの枚数が多くなることにより廃熱が増すため、冷水板３の冷却能力は相応に向上させておくことが必要である。
【００１５】
このように、複数段に積み重ねたサーモモジュール（上段サーモモジュール４と下段サーモモジュール５）の間に蓄熱体を形成する中間プレート２を配置し、薄板Ｗが冷却面１０上に乗せられたときに、中間プレート２の熱容量を低温熱源として利用し、冷却プレート１と中間プレート２の温度を、それぞれ温度コントローラ６による制御に基づき、両サーモモジュール４，５にて独立に制御することにより、冷却プレート１を高速に冷却することが可能になり、しかも、薄板Ｗの種類の変更等に伴う設定冷却目標温度の変更に即応でき、設定可能な温度範囲の拡大を図ることもできる。
【００１６】
すなわち、上記中間プレート２を用いることなく、冷却プレート１の熱容量を中間プレート２の熱容量が加算された程度に大きくした場合には、冷却プレート自体が大きな熱容量をもつことになるため、冷却プレート上への薄板Ｗの載置時における冷却面１０の温度上昇が小さく、薄板Ｗの冷却も高速に行われるが、薄板Ｗの種類の変更等に伴って冷却プレート１の温度を目標温度に設定する場合には、多量の熱移送を行うことが必要となり、設定冷却目標温度の変更に即応できなくなる。
【００１７】
これに対し、上記のように、上段サーモモジュール４と下段サーモモジュール５との間に、蓄熱体を形成する中間プレート２を配置すると、薄板Ｗの冷却時には、上段サーモモジュール４により冷却プレート１の熱が中間プレート２側に急速に移行し、中間プレート２の熱容量が解放されて、上段サーモモジュール４のパワーの大半を薄板Ｗの冷却に費やすことが可能になるので、薄板Ｗの冷却が高速に行われ、しかも、冷却プレート１の温度を目標温度に設定する場合などの熱移送量も少なくなるので、薄板Ｗの種類の変更等に伴う設定冷却目標温度の変更に即応することができる。
【００１８】
【発明の効果】
上述した本発明の高速薄板冷却装置によれば、サーモモジュール利用の薄板冷却装置において、薄板を一層高速で冷却することが可能になり、また、その冷却の高速化による薄板の冷却時間の短縮と同時に、薄板の種類の変更等に伴う設定冷却目標温度の変更に即応でき、さらに、設定可能な温度範囲の拡大をも図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の高速薄板冷却装置の実施例の模式的説明図である。
【符号の説明】
１    冷却プレート
２    中間プレート
３    水冷板
４    上段サーモモジュール
５    下段サーモモジュール
６    温度コントローラ
７    電源
１０    冷却面
１１    第１温度センサ
２１    第２温度センサ
３０    冷却流路
Ｗ    薄板
【図１】
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