説明

熱処理装置

【課題】 遮熱特性を低下させることなく大型化することが可能な扉を備えた熱処理装置を提供する。
【解決手段】IR炉10は、炉体12、扉20、および駆動ユニット28を備える。扉20は、シャッタ26およびメインフレーム22を備える。シャッタ26は、炉体12の内部および外部を熱的に遮断する。また、シャッタ26は、扉20の長さ方向に沿って連続して配置された複数のシャッタ片262を有する。メインフレーム22は、複数のシャッタ片262の少なくとも一部が長さ方向で移動自在になるようにシャッタ26を支持するように構成される。また、メインフレーム22は、駆動ユニット28に接続されるように構成される。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、例えば液晶パネル用ガラス基板のような平板状ワークの搬入時および排出時に開閉する扉が炉体に設けられた熱処理装置に関する。
【背景技術】
【0002】
熱処理装置において、炉体の内部の温度分布を所望の状態に保つために、炉体の遮熱性および密閉性を高めることが重要である。また、炉体に扉が設けられている場合、扉を解放している期間に炉体の内部から外部へ漏れる熱量を抑えたり、炉体と扉との間に熱漏れを生じさせる隙間が形成されないようにしたりする工夫が重要であると言える。
【0003】
そこで、炉体に扉が設けられた従来の熱処理装置の中には、多段に構成した複数の熱処理部にそれぞれ対応する複数の水平方向に長い扉を設け、対応する熱処理部に対してワークが搬入または搬出される時にのみ扉を開閉するように構成されるものが存在する(例えば、特許文献1参照。)。この熱処理装置のように、複数の扉のうちの一部を限定的に開放する構成であれば、扉開放時に炉体の内側から外側へ漏れる熱量を低く抑えることが可能であるように思われる。
【特許文献1】特開2001−12856号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、近年、平板状ワークの大型化に伴って、扉(特に、その水平方向の長さ)も大型化する傾向があり、この扉の大型化が原因で炉体と扉との間に熱漏れを生じさせる隙間が発生し易くなっている。例えば、扉が大型化すると、炉体の内側と外側との温度差によって扉が湾曲した場合の最大撓み量が許容範囲を超えるほどに大きくなることがあり、最大撓みが発生している領域の近傍において、扉と炉体との間に隙間が発生することがあった。
【0005】
扉と炉体との間に隙間が発生すると、この隙間から熱気が漏れ、また、熱気が漏れた分だけ外気の吸い込みが発生するため、炉体の内部の温度分布が乱れ易い。
【0006】
この発明の目的は、遮熱特性を低下させることなく大型化することが可能な扉を備えた熱処理装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
この発明に係る熱処理装置は、炉体、扉、および駆動ユニットを備える。炉体は、熱処理されるワークを収容するように構成される。
【0008】
扉は、炉体に設けられ、断熱部およびフレーム部材を備える。断熱部は、炉体の内部および外部を熱的に遮断するように構成される。また、断熱部は、水平方向に長い扉の長さ方向に沿って連続して配置された複数の断熱部材を有する。フレーム部材は、複数の断熱部材の少なくとも一部が長さ方向で移動自在になるように断熱部を支持するように構成される。また、フレーム部材は、駆動ユニットに接続されるように構成される。
【0009】
駆動ユニットは、炉体に対するワークの搬入時および排出時に、扉を開閉するように構成される。駆動ユニットの例としては、扉を水平軸のまわりに回動させる機構や、扉を上下方向(高さ方向)にスライドさせる機構が挙げられる。
【0010】
この構成においては、断熱部が複数の断熱部材に分割されており、しかも、複数の断熱部材の一部または全部がフレーム部材に対して移動自在にされている。このため、各断熱部材が熱膨張する場合に、各断熱部材がフレーム部材に対して自在に移動することによって、各断熱部材の伸び分が吸収される。また、炉体の内部および外部の温度差によって断熱部が湾曲する場合でも、各断熱部材が独立して湾曲するため、断熱部を一体的に構成する場合に比較して、断熱部の最大撓み量を小さく抑えることが可能になる。この結果、水平方向に長い扉が大型化する場合であっても、扉の大型化に比例して断熱部の最大撓み量が増加することがない。よって、水平方向に長い扉が大型化する場合であっても扉と炉体との間に隙間が発生しにくいため、扉の遮熱性が劣化することがない。
【0011】
さらに、断熱部がフレーム部材に固定されないため、断熱部がフレーム部材に固定される構成に比較すると、断熱部で発生する熱応力がフレーム部材に伝達されにくいため、断熱部が変形した場合でもフレーム部材は元の形状を維持することが可能になる。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、平板状ワークの熱処理装置の炉体の水平方向に長い扉について、遮熱特性を低下させることなく大型化することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0013】
図1は、本発明の実施形態に係る多段式のIR(Infrared Radiation)炉10の概略を示す図である。以下の実施形態では、本発明に係る熱処理装置の例としてIR炉10を説明するが、本発明の適用範囲は、赤外線ヒータを用いたものに限定されるものではなく、熱風循環加熱方式やホットプレート加熱式等の他の加熱方式の熱処理装置にも本発明を適用することが可能である。
【0014】
図1に示すように、IR炉10は、熱処理されるべきワーク15が収容される炉体12を上部に備える。この実施形態では、1辺の長さが約3mの基板をワーク15として用いているが、ワーク15がこれよりも大きい場合でも或いは小さい場合でも本発明を好適に実施することが可能である。炉体12の下には、IR炉10における駆動系基板や制御系基板を収納した制御部16が配置される。制御部16は、IR炉10の動作を統括的に制御するように構成される。
【0015】
炉体12の内部には、複数の熱処理部14が設けられる。各熱処理部14は、ワーク15を設定温度で加熱するように構成されたヒータユニット18を備える。また、各熱処理部14の前面側には、図2(A)〜図2(C)に示すように、ワーク15の通過時に開閉するように構成された水平方向に長い扉20が設けられる。扉20は、各熱処理部14に対応するように複数設けられており、対応する熱処理部14に対してワークが搬入される時、および対応する熱処理部14からワークが搬出される時に開くように構成されている。
【0016】
扉20は、図2(B)に示すように、シャッタ26、メインフレーム22、駆動ユニット28を備える。シャッタ26は、炉体12の内部と外部とを熱的に遮断するように構成される。また、シャッタ26は、後述するように、長さ方向で複数の部材に分割されるように構成されている。メインフレーム22は、シャッタ26を支持するように構成されており、扉20の強度を確保するための機能を有する。ここでは、シャッタ26の構成として鋼板製の容器と、その容器の内部に収納されたセラミックファイバ製の断熱材とを備える構成が採用され、メインフレーム22の素材としてアルミニウムが採用されているが、シャッタ26およびメインフレーム22の素材はこれらに限定されるものではない。
【0017】
駆動ユニット28は、メインフレーム22に連結具24を介して固定される。また、駆動ユニット28は、図2(C)に示すように、アーム285を介してメインフレーム22に接続されるとともに水平方向に配置された回転軸280を回転駆動するように構成される。回転軸280は、開口部の近傍の所定位置に配置された扉支持体282に設けられた軸受284に支持されており、カップリング286を介してロータリーアクチュエータ288に接続されている。この構成において、ロータリーアクチュエータ288が約90度回転することにより、図2(B)に示すように扉20が開閉動作を行う。
【0018】
なお、この実施形態では、扉を回転させる構成を採用しているが、扉を上下方向(高さ方向)にスライドさせる構成であっても本発明を適用することが可能である。
【0019】
続いて、図3(A)および図3(B)を用いて、メインフレーム22およびシャッタ26の構成を説明する。
【0020】
シャッタ26は、炉体12との間に介在するように設けられたパッキン25等のシール部材を有する。シャッタ26は、長さ方向に沿って連続して配列された断熱性を有する複数のシャッタ片262から構成されている。この実施形態では、シャッタ26が6つのシャッタ片262から構成されているが、シャッタ片262の数は6つに限定されるものではない。
【0021】
メインフレーム22は、シャッタ26の熱膨張を考慮して、シャッタ26よりもわずかに長くなるように設計されている。さらに、メインフレーム22は、各シャッタ片262を長さ方向に移動自在に支持するように構成される。
【0022】
図4(A)および図4(B)を用いて、各シャッタ片262をメインフレーム22に対して自在に移動(典型例として、スライド)させるための構成の一例を説明する。図4(A)は、メインフレーム22およびシャッタ片262の側断面図であり、図4(B)は、メインフレーム22およびシャッタ片262の平面図である。
【0023】
各シャッタ片262には、断面視L字状を呈するブラケット264が固定されており、このブラケット264にピン266がフローティング機構(例えば、扉20の長さ方向に沿ってブラケット264に形成された長孔と、その長孔に沿って移動するピン266との組み合わせ)を介して固定されている。ここでは、各シャッタ片262の長さ方向の略中央にブラケット264を設ける構成を示しているが、ブラケット264は各シャッタ片262の両端部に設けることも可能であり、ブラケット264の位置や個数は任意に決めることが可能である。
【0024】
一方で、メインフレーム22の所定の位置には、ピン266が嵌りこみ固定されるように構成された溝222が長さ方向に沿って設けられている。この実施形態では、シャッタ26の中央に位置する2つのシャッタ片262をメインフレーム22に固定しているが、この構成には限定されない。
【0025】
なお、各シャッタ片262をメインフレーム22に対して自在に移動させるための構成は、この実施形態で用いている構成には限定されない。例えば、ブラケット264とピン266との間のフローティング機構に代えて、溝222に沿って各シャッタ片262を移動させる構成を採用することも可能である。
【0026】
以上の構成によれば、各シャッタ片262が熱膨張した場合に、各シャッタ片262が上記フローティング機構を介して扉20の長さ方向に沿って自在に移動することによって、伸びた分が吸収される。また、炉体12の内部および外部の温度差によってシャッタ26が湾曲する場合に、各シャッタ片262が個々に変形するため、シャッタ26の最大撓み量(図5(A)の矢印40参照。)が、一体的に構成された従来のシャッタ30の最大撓み量(図5(B)の矢印50参照。)に比較して著しく小さくなる。
【0027】
この結果、シャッタ26の最大撓み量(図5(A)の矢印40参照。)を、炉体12と扉20との間のパッキン25のつぶし代(例:2mm程度)よりも小さく抑えることが可能になるため、シャッタ26が多少湾曲する場合であっても扉20の遮熱性が劣化することがない。このように、シャッタ26が変形しても炉体12と扉20との間に隙間が生じないため、雰囲気漏れや、それに伴って起こる昇華物の付着を抑えることが可能になり、また、炉内温度分布の精度を向上することが可能になる。
【0028】
さらに、上述の構成において、熱膨張により各シャッタ片262が可動域(長孔の寸法)内でランダムに変位する可能性を排除するため、各シャッタ片262に対して所定の方向に力を加える付勢機構(例、スプリング等)を扉20に採用することも可能である。
【0029】
上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【0030】
【図1】本発明の実施形態に係る熱処理装置の概略を示す図である。
【図2】扉の構成の概略を示す図である。
【図3】メインフレームおよびシャッタの構成を示す図である。
【図4】メインフレームに対してシャッタをスライドさせる構成の一例を示す図である。
【図5】シャッタが撓む(湾曲する)状態を示す概略説明図である。
【符号の説明】
【0031】
10−IR炉
20−扉
22−メインフレーム
24−連結具
25−パッキン
26−シャッタ
28−駆動ユニット
222−溝
262−シャッタ片
264−ブラケット
266−ピン

【特許請求の範囲】
【請求項1】
熱処理されるワークを収容する炉体と、
前記炉体に設けられた扉と、
前記炉体に対するワークの搬入時および排出時に、前記扉を開閉するように構成された駆動ユニットと、
を備えた熱処理装置であって、
前記扉は、
前記炉体の内部および外部を熱的に遮断する断熱部であって、前記扉の長さ方向に沿って連続して配置された複数の断熱部材を有する断熱部と、
前記複数の断熱部材の少なくとも一部が前記長さ方向で移動自在になるように前記断熱部を支持し、かつ、前記駆動ユニットに接続されるように構成されたフレーム部材と、
を備えた熱処理装置。
【請求項2】
前記フレーム部材は、前記長さ方向に沿って形成された案内部を有し、かつ、
前記複数の断熱部材の少なくとも一部を、前記案内部に沿って移動自在にするフローティング機構を備えた
請求項1に記載の熱処理装置。

【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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【公開番号】特開2010−91222(P2010−91222A)
【公開日】平成22年4月22日(2010.4.22)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−263476(P2008−263476)
【出願日】平成20年10月10日(2008.10.10)
【出願人】(000167200)光洋サーモシステム株式会社 (180)
【Fターム(参考)】