JP2002257474A - 高能率冷却式熱処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ガラス基板等のワークの処理能率が良く且つ
常温ロボットを使用可能にする。 【解決手段】 クリーンオーブンは、加熱器２２や送風
機２３を備え熱風を循環させて熱処理する熱処理室２、
その下で熱処理後のワークＷを冷却する冷却室３、両室
間の仕切部材４を通過させてワークＷを積載したカセッ
ト１を昇降させる昇降装置７、カセット１の上下位置で
仕切部材４との間で両室間をシールする上下シール装置
５、６等で構成されている。 【効果】 熱処理したワークを積載したカセットを下に
下ろすだけで自動的にシールが形成され冷却室でワーク
を冷却でき、これを常温仕様ロボットで処理済みワーク
搬送ラインに移載することができる。上下室間のカセッ
ト移動時に気体の導通が殆どなく、熱処理室や冷却室で
の処理時間が短縮されワークの処理能率が良い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の平板状の被
処理物を積載した積載装置を熱処理室内に出し入れして
熱処理するようにした熱処理装置に関し、特に熱処理後
の被処理物の冷却処理技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＬＣＤガラス基板等のワークをカセット
に積載して熱処理する装置では、一般に、熱処理室の開
き扉又はスライド開閉式のシャッタを開閉してロボット
やスライド機構等のカセット移動装置によってカセット
を熱処理室に出し入れし、熱処理室の外の冷却ステージ
で熱処理したワークを常温に近い温度まで冷却し、これ
をロボットで搬送ラインのカセットに移載し又はカセッ
ト毎搬送ラインに移載した後、搬送ラインの未処理ワー
クと交換して順次熱処理するようにしている（例えば特
開平１０−２３２０８９号公報の図１１及びその関連説
明参照）。

【０００３】このような装置によれば、カセットの動作
が簡単になると共に、ワークを取り扱うためのロボット
を通常製品である常温仕様のロボットにしてそのコスト
を大幅に低減することができる。しかしながら、ワーク
の熱処理終了後、シャッターを開いてカセットを搬出す
るときに熱処理室の熱気が外部に吹き出すという問題が
ある。又、熱処理室内に外気が侵入し、内外気の置換に
よって熱処理室内の温度条件が大幅に乱され、再度熱処
理すべき温度に到達させるために長い時間が必要になる
という問題がある。なお、熱処理終了後に熱処理室内を
十分冷却すれば、熱気の吹き出しの問題は解決するが、
熱処理室の温度条件の回復までに一層長時間を要し、ワ
ークの処理能率が大幅に低下するという問題がある。

【０００４】そのため、熱処理室内でカセット又は同様
のワーク積載装置であるゴンドラを１タクトに１段ずつ
昇降させ、熱処理室の一定位置にワークを出し入れする
だけのシール付き開口を設け、この開口を通して外から
ロボットのハンドを出し入れし、１タクトに１枚ずつ熱
処理済みのワークと未処理ワークとを交換するようにし
たカセット使用枚葉処理式熱処理装置が各種提案されて
いる（例えば上記公報、特開平１１−０１６６５９号、
６−０６６７１５号参照）。

【０００５】又、熱処理室の前後に予熱室と除冷室とを
備えた熱処理装置において上記と同様の開口を設け、熱
処理室へのワークの出し入れとワーク支持替え移載とを
同時に行い、ワークを１タクトに１枚ずつ昇降させて熱
処理するようにしたワーク支持替え枚葉処理式熱処理装
置も多く提案されている（例えば特開平１１−０５１５
６９号、８−１１０１６６号公報参照）。

【０００６】このような熱処理装置では、ワーク交換時
に扉やこれに相当するシャッターのような大きな開口を
開閉させる必要がないと共に、それぞれワーク移載機構
等において工夫された装置であるが、ロボットハンドを
熱処理室内に出し入れするために、特殊仕様の高価な耐
熱ロボットが必要になるという問題がある。

【０００７】又、近年では３５０℃や５００℃という高
温で熱処理されるワークが出現してきていて、熱処理室
内を窒素等の不活性ガスによって低酸素濃度雰囲気にし
てワークを熱処理する場合があるが、そのようなときに
は、ワーク出し入れ用の開口において、外気の侵入やロ
ボットハンドの進退による外気持ち込み等が問題にな
る。更に、上記のような高温処理条件の場合を含めて、
ワークの材料等によって酸化や割れ防止のために温度降
下速度を制限等する必要があり、そのために熱処理室内
においてワークをある程度の温度まで冷却した後排出し
なければならない場合があるが、枚葉処理式の熱処理装
置ではそのような処理ができないという問題がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は従来技術に於
ける上記問題を解決し、耐熱ロボットを使用することな
く、被処理物の処理能率が良く、被処理物の酸化や割れ
の防止が容易であり、特に被処理物の高温熱処理に最適
な熱処理装置を提供することを課題とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、請求項１の発明は、複数の平板状の被処理
物を積載した積載装置を熱処理室に出し入れして熱処理
するようにした熱処理装置において、前記被処理物を冷
却可能なように前記熱処理室の下に設けられた冷却室
と、前記積載装置が前記冷却室に入れられている下位置
と前記熱処理室に入れられいている上位置との間で前記
積載装置を昇降可能にする昇降装置と、前記熱処理室と
前記冷却室との間で前記積載装置が昇降して通過可能な
ように前記熱処理室と前記冷却室との間に張り出して設
けられた仕切部材と、前記積載装置の上端側に設けられ
前記積載装置が前記上位置から前記下位置に下降すると
前記仕切部材に接触して前記熱処理室と前記冷却室との
間をシールするように形成された上シール装置と、前記
積載装置の下端側に設けられ前記積載装置が前記下位置
から前記上位置に上昇すると前記仕切部材に接触して前
記熱処理室と前記冷却室との間をシールするように形成
された下シール装置と、を有することを特徴とする。

【００１０】請求項２の発明は、上記に加えて、前記上
シール装置と前記下シール装置とは前記積載装置から分
離可能に形成されていて、前記積載装置が前記冷却室に
あるときには前記上シール装置と前記積載装置との間に
間隔ができるように構成されていることを特徴とする。

【００１１】請求項３の発明は、請求項１又は２の発明
の特徴に加えて、前記昇降装置は、前記冷却室の下に位
置する配置スペースに設けられ、前記積載装置の下に結
合された昇降軸と該昇降軸を昇降可能にする昇降駆動手
段とを有することを特徴とする。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１及び図２は本発明を適用した
熱処理装置としてのクリーンオーブンの全体構成の一例
を示す。クリーンオーブンは、複数の平板状の被処理物
としてのＬＣＤガラス基板等から成るワークＷを積載し
た積載装置としてのカセット１を熱処理室２に出し入れ
して熱処理するようにした装置であり、ワークＷを冷却
可能なように熱処理室２の下に設けられた冷却室３、熱
処理室２と冷却室３との間でカセット１が昇降して通過
可能なようにこれらの室の間に張り出して設けられた仕
切部材４、上シール装置５、下シール装置６、カセット
１が冷却室３に入れられている下位置と熱処理室２に入
れられている上位置との間でカセット１を昇降可能にす
る昇降装置７、等で構成されている。

【００１３】本例のカセット１は、図３に示す如く、上
板１１、下板１２、枠体を構成するようにこれらの間を
結合する８本の支柱１３、中間部分の支柱１３（１
３₁ ）に支持されワークＷを乗せる棒状のワーク受け１
４、両端の支柱１３（１３₂ ）にに取り付けられワーク
Ｗの進退方向であるＹ方向の両端を受けるストッパ部材
１５、等で構成されている。

【００１４】熱処理室２は、空調部分を含んで断熱ケー
シング２１で囲われていて、その中には、矢印で示す循
環気体の流れ方向の順に、加熱器２２、モータ２３ａで
駆動される送風機２３、高性能フィルタ２４等が通常の
機器として配設されている。又本例の装置では、熱処理
室内を冷却するための水クーラ２５が設けられている。
符号２６ａ、２６ｂは加熱器２２を使用する熱処理工程
と水クーラ２５を使用する熱処理後の冷却工程とで気体
流路を切り換えるためのダンパーである。又、外部から
窒素を導入するための窒素接続口２７、熱処理室内の圧
力調整用の図示しないダンパーを内蔵した排気筒２８、
等が設けられている。

【００１５】符号１００は配管及びメンテナンススペー
スである。又、熱処理室２の下方は上記冷却室３及び機
械電気室２００になっている。そして、これらの部分は
設置面上に据付脚３０１を備えた構造体３００によって
一体的に支持されている。又、図示していないが別置き
として操作制御盤が設けられる。

【００１６】冷却室３には、空冷装置８及び排気ダクト
９が接続されている。空冷装置８は、独立した冷却用ク
リーンモジュールになっていて、図示を省略している
が、送風機、高性能フィルタ等を含む空調機器を備えて
いて、外気を取り入れて低温の清浄な空気にして冷却室
３に供給する装置である。

【００１７】仕切部材４は、熱処理室２と冷却室３との
間に設けられ上側面４１と下側面４２と端面４３とを備
えていて両室の壁面から縁状に張り出した張出部材にな
っている。本例のものは、熱処理室２を囲う下側の断熱
ケーシングを切り欠いでカセット１が通過可能な開口を
形成するように設けられている。

【００１８】図４及び図５はシール部分の構造例を示
す。上シール装置５は、図４の二点鎖線で示す如く、又
図５に細部を示す如く、カセット１の上端側として本例
では上端の上板１１の上に設けられていて、カセット１
が熱処理室２に入れられている上位置から冷却室３に入
れられている下位置に下降すると仕切部材４に接触して
両室の間をシールするように形成されている。即ち、本
例では、上板１１の上に取り付けられシール時に仕切部
材４の端面４３と対向するように形成された上介装体５
１、その上に取り付けられたシール枠体５２、これと係
合するように仕切部材４の上側面４１に取り付けられた
受け枠体４１ａ、等で構成されている。シール枠体５２
は、上下間隔が調整可能なように上介装体５１に取り付
けられた支持ピン５１ａに上方に余裕を持つように嵌め
込まれいる。上記においてカセット１が冷却室３に入れ
られている下位置では、二点鎖線で示すカセット１の下
板１２がＬ₁ 位置になっている。

【００１９】下シール装置６は、図４の実線で示す如
く、又図５に細部を示す如く、カセット１の下端側とし
て本例では下端の下板１２の下に設けられていて、カセ
ット１が冷却３に入れられている下位置から熱処理室２
に入れられている上位置に上昇すると仕切部材４に接触
して両室の間をシールするように形成されている。即
ち、本例では、下板１２の下に取り付けられシール時に
仕切部材４の端面４３と対向するように形成された下介
装体６１、その張り出し部分６１ａ、この部分及び仕切
部材４の下側面４２にそれぞれ取り付けられた接触部材
６２及び４２ａ、等で構成されている。なお、接触部材
は互いに反対側部分に取り付けられてもよい。又、シー
ル部分としては、これらの接触部材６２及び４２ａと同
様の形状のもの又は他の適当な形状のものをダブルシー
ル状に設けてもよい。更に、仕切部材の端面４３と上下
介装体５１、６１の端面との間に適当な構造のシール装
置を設けることも可能である。上記においてカセット１
が熱処理２に入れられている上位置では、実線で示すカ
セット１の下板１２がＬ₂ 位置になっている。

【００２０】なお以上では、上下介装体５１及び６１が
カセット１の上下板１１及び１２に別体として取り付け
られている例を示したが、これらはカセット部分に一体
として形成されていてもよい。

【００２１】図６は昇降装置の構成例を示す。昇降装置
７は、カセット１を前記下位置Ｌ₁ と上位置Ｌ₂ との間
で昇降可能にする機構であり、本例ではボールネジとリ
ニアガイドを利用した機構を採用していて、下介装体６
１を介してカセット１に結合された昇降軸７１、昇降軸
７１を昇降可能にする昇降駆動手段として、昇降軸７１
に結合された昇降ブロック７２ａと一体化されたボール
ナット７２、上下の軸受７３ａ及び７３ｂに回転自在に
支持され回転されることによってボールナット７２を昇
降させ昇降ブロック７２ａを介して昇降軸７１を昇降さ
せるボールネジ７３、これを従動プーリ７４ａ、歯付き
ベルト７４ｂ及び駆動プーリ７４ｃを介して回転させる
モータ７４、昇降軸７１と結合されこれを上下方向にガ
イドするリニアガイドの移動体７５及びガイドレール７
６、等によって構成されている。

【００２２】昇降装置７を構成するこれらの機械類は、
冷却室３の下に位置する配置スペースである昇降機械室
７７に配置されている。昇降装置の軸受７３ａ、７３
ｂ、モータ７４及びガイドレール７６は昇降機械室７７
の図示しない構造体や据付台に適当に固定支持されてい
る。なお、昇降装置７としては、本例のものに限らす、
エアーシリンダ装置やラックとピニオン機構等を用いた
下から昇降させる装置や巻取り機等を用いた吊り上げ吊
り下げ式装置など公知の適当な機構の各種装置を使用す
ることができる。

【００２３】図７は、本発明を適用したクリーンオーブ
ンによる熱処理ラインの構成例を示す。本例の熱処理ラ
インは、クリーンオーブンＡ₁ 及びＡ₂ の２基を１組に
した熱処理装置を配置した装置ラインＡ、それぞれのク
リーンオーブンの冷却室３に対向する位置に共用として
１台の走行ロボット４００を配置したロボットライン
Ｂ、及び、熱処理前後のワークＷを積載したカセット１
´を搬送させるローラコンベア等から成るカセットライ
ンＣで構成されている。なお、このようなクリーンオー
ブンを複数組配置した熱処理ラインにすることもある。

【００２４】熱処理装置がこのような熱処理ラインとし
て配置されるときに、本例の熱処理装置のように、昇降
装置７を冷却室３の下の昇降機械室７７に配置してカセ
ット１をその下から昇降軸７１によって昇降させるよう
にすれば、冷却室３と同レベルの周囲の何れの面にも昇
降機械用のスペースが不要になるので、無駄のない合理
的な配置が可能になり、工場等のスペースを有効利用す
ることができる。

【００２５】又、走行ロボット４００で冷却室３に下ろ
されているカセット１のワークＷを搬出入するときに、
冷却室３を適当な高さ位置にすることができる。更に、
熱処理室２にワーク予冷用の水クーラ２５やダンパー２
６ａ、２６ｂを含む風路スペース等が必要になるとき
に、熱処理室３の下であって冷却室３の横のスペースを
昇降機械室にすることなく、熱処理室の一部として利用
できるので、熱処理装置の大型化を回避することができ
る。

【００２６】ロボット４００は、本例では、ロボットラ
インＢ上を走行して２基のクリーンオーブンのワークを
１台で処理できるように配設されていて、本体部４０
１、回転自在のアーム４０２、アームの先端に取り付け
られワークを吸着支持してアームの旋回によって伸縮す
ると共に昇降して各段のワークを装置ラインＡとカセッ
トラインＣとの間で移載するハンド４０３、等によって
構成されている。

【００２７】以上のようなクリーンオーブンは次のよう
に運転されその作用効果を発揮する。なお、通常、カセ
ットラインでのカセットの搬送及びロボットの動作はそ
れぞれの図示しない制御装置によって自動化されている
と共に、クリーンオーブン側のカセットの昇降、熱処理
室及び冷却室の温度、窒素供給量、熱処理室内の酸素濃
度、圧力等は適当にセンサ類が設けられて図示しない操
作制御盤又は機側において自動制御されているが、以下
では制御関係についての説明を省略する。

【００２８】ワークＷを例えば２５段に積載したカセッ
ト１´がカセットラインＣに搬送されて来ると、ロボッ
ト４００が作動してそのハンド４０３がカセット１´か
らワークＷを１枚ずつ搬出し、これをクリーンオーブン
側の冷却室３内にあるカセット１に２５段に積載する。
このとき、冷却室内は常温になっているので、ロボット
４００は常温仕様のものでよい。

【００２９】冷却室３のカセット１にワークＷが積載さ
れると、昇降装置４が作動する。即ち、モータ７４が回
転し、トルク伝達部分を介してボールネジ７３が回転
し、ボールナット７２が上昇して昇降ブロック７２ａを
介して昇降軸７１を上昇させ、この軸に結合された移動
体７５がガイドレール７６に沿って上昇して昇降軸７１
の上昇軌道を正しく維持し、この軸の上端に結合された
下介装体６１を介してカセット１が上昇し、最初にＬ₁
位置にあったカセットの下板１２がＬ₂ 位置になると昇
降装置４が停止する。

【００３０】このとき、接触部材６２と４２ａとが圧接
し、下仕切部材４の下側面４２と下介装体６１との間が
シールされ、その結果熱処理室２と冷却室３との間が完
全に遮断される。この場合、上下配置になった両室間で
カセットを昇降移動させるようにしているので、従来の
横並び配置にしたときのように両室間に扉やシャッター
を設けることなく、閉鎖のための駆動装置や時間を全く
必要としない単なるシール装置によって簡易に且つ自動
的に両室間の開口を遮断することができる。

【００３１】図８は以上のようなクリーンオーブンによ
る熱処理プロセスの一例を示す。カセット１が熱処理室
２に入れられると熱処理工程が開始される。本例のクリ
ーンオーブンはワークを低酸素雰囲気の下で５００℃又
は３５０℃で焼成する装置であるため、窒素接続口２７
から窒素を供給しつつ排気筒２８から空気を排出し、熱
処理室２内をＮ₂ で置換する。又、Ｎ₂ 置換と並行し
て、加熱器２２をオンにして送風機２３を運転し、室内
ガスを循環させてこれを低酸素濃度化しつつまず中間温
度ｔ₁ まで上昇させ、更に焼成温度ｔ₂ まで昇温させ、
一定時間この温度に維持してワークを焼成する。

【００３２】ワークの焼成が終了すると、加熱器２２を
オフにし、ダンパー２６ａ、２６ｂを図１（ｂ）の実線
の位置から二点鎖線の位置に切り換え、水クーラ２５を
運転し、熱処理をしたときの低酸素濃度雰囲気の状態で
試験室内をほぼ中間温度ｔ₁まで冷却する。

【００３３】このような運転において、熱処理室と冷却
室とで気体の導通が遮断されていると共に、枚葉処理式
装置のようにワークを出し入れする開口がないので、高
温で熱処理するワーク等に対して上記の如く低酸素雰囲
気での運転が可能になる。又、ワーク全体を同時に熱処
理する装置であるため、ワークを熱処理室内で中間温度
まで冷却することが可能になる。その結果、冷却室３の
通常酸素濃度になっている常温空気にワークを曝したき
とに、その酸化や割れを確実に防止することができる。

【００３４】熱処理室内の温度がほぼｔ₁ になると、省
エネ及び窒素節約のために熱処理室内への窒素の供給を
停止するが、熱処理室内の低酸素濃度雰囲気を変えるこ
となくそのままの状態にして昇降装置４を作動させ、今
度はカセット１を下板１２のＬ₂ 位置からＬ₁ 位置まで
下降させる。このとき、接触部材６２と４２ａとの接触
が解除され、熱処理室２と冷却室３との間が導通する
が、冷却室３の常温空気に較べて熱処理室の気体温度ｔ
₁ は２００℃程度であるため、上下の気体の１．５倍以
上の比重差により、両気体の混合、冷却室への熱気の吹
き出し及び熱処理室の温度低下は僅かな程度に止まる。

【００３５】又、ワークを積載したカセットが下降する
ときには、ワークが熱処理室の気体を随伴するが、ワー
ク自体が順次仕切部の開口の大部分を閉鎖しつつ下降す
るので、両室間の気体の流通、混合はごく僅かな程度に
止まる。その結果、熱処理室内をｔ₁ に近い温度に維持
することができる。又、冷却室内の温度もそれ程上昇し
ない。なお、従来の装置で両室が横並びに配置されてい
る場合には、両室間をカセットが通過するときに扉やシ
ャッターを開ける必要があるため、熱気が瞬時に冷却室
に吹き出すと共に冷却室の冷気が熱処理室に侵入し、ほ
ぼ全面的に気体の混合現象が生じ、両室内の雰囲気が大
幅に乱されるが、本発明によればこのような不具合がほ
ぼ完全に防止される。

【００３６】カセット１が下板１２のＬ₂ 位置になる
と、今度は上介装体５１のシール枠体５２が仕切部材４
の上側面４１の受け枠体４１ａ内に入ってこれと接触
し、カセットの通過する開口に蓋をする形で熱処理室２
と冷却室３との間を完全に遮断する。その結果、それぞ
れの室内の温度条件が維持されると共に、熱処理室２内
の低酸素雰囲気もある程度維持される。

【００３７】この場合、本発明の上シール装置５によれ
ば、カセット１の昇降動作を利用して自動的に両室間の
導通を遮断できるので、扉やシャッターを設ける場合の
ようにこれらを開閉する操作や制御が不要になり、操作
や制御のための複雑な機構が不要になること、従って装
置コストが安価になること、扉やシャッターのスペース
も不要になり配置構成が容易になると共に装置全体の小
形簡素化が図られること、扉等の開閉がなくなるため、
カセット１が冷却室３に降りたときにその上部が開いて
いる間の多大な気体導通がなくなること、運転時間も短
縮されること、等の種々作用効果を得ることができる。

【００３８】冷却室３では、内部のクリーン状態を維持
するために通常空冷装置８が常時運転されていて、これ
により、外部から取り入れた空気を、清浄な冷却空気に
して送風機で冷却室３に供給し、カセット１内に積載さ
れたワークＷの間を通過させてこれを冷却し、排気ダク
ト９から外部に排出する。これにより、ワークの表面温
度をロボットハンドリングの可能な温度であるｔ₃ ＝７
０℃以下にする。冷却室３の温度は最終的にクリーンオ
ーブンが設置されているクリーンルームの温度ｔ₄ ＝２
３℃にされる。

【００３９】冷却室内での冷却工程が終了すると、ロボ
ット４００が作動してワークＷをカセットラインＣのカ
セット１´に移載する。この場合、ワークが十分冷却さ
れているので、これを扱うロボットを耐熱ロボットでな
く常温仕様のものにすることができる。その結果、一般
市販品のロボットを採用でき、熱処理設備全体としての
コスト低減を図ることができる。又、ロボット自体の耐
久性や信頼性を向上させることができる。

【００４０】熱処理済みのワークの移載が完了すると、
カセットラインＣに次の未処理ワークを積載したカセッ
ト１´が搬送されて来て、冷却室内のカセット１へのワ
ークの移載から熱処理済みワークのカセット１´への搬
出までのこれまで説明した工程が繰り返され、カセット
ラインのワークが順次熱処理されて行く。一方、クリー
ンオーブンＡ₂ では、Ａ₁ と共用のロボット４００によ
り、Ａ₁ での処理工程と位相をずらせた工程が並行して
行われる。

【００４１】本発明によれば、以上のような熱処理工程
を大幅に合理化することができる。即ち、順次繰り返さ
れる熱処理工程において、熱処理室内を低酸素雰囲気で
且つ中間温度ｔ₁ に近い温度に維持できるため、Ｎ₂ 置
換に必要な窒素量を十分少なくし、運転コストを下げる
ことができると共に、Ｎ₂ 置換のための時間及び供給さ
れる常温窒素を昇温させて熱処理室内を中間温度ｔ₁ に
到達させるための時間を十分短くすることができる。

【００４２】又、カセット１が熱処理室２から冷却室３
へ移動するときに冷却室３への熱気の吹き出しが僅かな
程度に止まるので、このときの熱処理室の熱気が十分低
い酸素濃度になっていても、熱処理室でのワークの予冷
が終了すると、その雰囲気を変えるような操作をするこ
となくそのままの状態で直ちにカセットを冷却室に下ろ
し、冷却室で冷却工程を実施することができる。その結
果、熱処理工程から冷却工程に移行するときに余分な操
作や時間を不要にして、工程の合理化と処理時間の短縮
を図ることができる。

【００４３】以上のように本発明を適用した熱処理設備
を使用したワーク処理プロセスにおいて、図９に基づい
て温度及び処理時間の一例を挙げれば次のとおりであ
る： ワーク焼成温度 ３５０℃ ５００℃ 熱処理室の中間温度 ｔ₁ 約２００℃ ３５０℃ 熱処理室の最終設定温度 ｔ₂ ３５０℃ ５００℃ 冷却後のワーク温度 ｔ₃ ７０℃以下 ７０℃以下 Ｎ₂ 置換及びＮ₂ 昇温時間Ｔ₁ １３分 １３分 昇温時間 Ｔ₂ ２８分 ３８分 設定温度キープ時間 Ｔ₃ ６０分 ６０分 熱処理室での降温時間 Ｔ₄ １４分 ３０分 冷却室での冷却時間 Ｔ₅ １５分 １５分 合計プロセスタイム Ｔ １３０分 １５６分 以上の結果によれば、これまで述べたように熱処理室雰
囲気を昇温させる温度幅が小さくなるためＴ₁ ＋Ｔ₂ 時
間が短くなると共に、低酸素雰囲気で降温するためＴ₄
＋Ｔ₅ の合計降温時間が短くなっていて、従来の扉開閉
式の熱処理装置の場合よりも全プロセス時間が大幅に短
縮されている。又、このように熱交換時間が短縮される
ので、消費エネルギーが少なくなり、本発明のクリーン
オーブンによれば運転時の省エネ化を図ることもでき
る。なお、ワーク焼成温度が５００℃のときに、熱処理
室の中間温度ｔ₁ をワーク焼成温度が３５０℃のときと
同じ２００℃にすることも可能である。但し、このとき
には、昇温時間が約５１分かかり多少長くなる。

【００４４】図９は本発明を適用したクリーンオーブン
の他の例を示す。本例のクリーンオーブンは、上下シー
ル装置５、６がカセット１から分離可能に形成されてい
て、図示の如くカセット１が冷却室３にあるときには上
シール装置５とカセット１との間に間隔ｄができるよう
に構成されている。この場合、図示を省略しているが、
カセット１と上下介装体５１、６１との間では、両者間
の相対的位置が定まるようにガイド部材等の適当な位置
決め機構が設けられ、カセット１を介して上下シール装
置が常に定まった位置で昇降され、そのシール部分が仕
切部材４側に確実に接触してシールできるようにされ
る。

【００４５】なお、図において二点鎖線で示す如く、上
下のシール装置５、６を構成する上下介装体５１、６１
間を支柱５３で連結し、これらを一体のシール構造体と
して昇降装置７の昇降軸７１に固定するようにしてもよ
い。その場合には、上下介装体５１、６１に対するカセ
ット１の位置決め部分を省略できる可能性がある。

【００４６】本例の装置では、冷却室３には一体又は別
体の上下シール装置５、６のみが常設される。そして、
例えばクリーンオーブンの両側にロボットラインＢ及び
カセットラインＣが設けられ、一方側のカセットライン
から未処理ワークを搭載したカセット１がロボット等の
移載装置によって下介装体６１の上に移載され、これら
が昇降してワークの熱処理が完了すると、処理済みワー
クを搭載した同じカセット１が別の移載装置によって他
方側のカセットラインに移載されることになる。この場
合、上シール装置５とカセット１との間には前記の如く
間隔ｄが開けられているので、カセット１を上下介装体
の間に乗せることができる。

【００４７】本例のような装置によれば、冷却室と外部
搬送ラインとの間でロボットハンドによってワークを１
枚ずつ移載する必要がなくなるので、ワークハンドリン
グ時間が短縮され、全熱処理時間の一層の短縮を図るこ
とができる。

【００４８】なお以上では、クリーンオーブンでのワー
クの処理温度が３５０℃又は５００℃程度の通常温度よ
りも高温で且つＮ₂ 置換をする場合について説明した。
本発明は、このように処理温度が３５０℃乃至５００℃
程度で通常温度よりも高温である場合や、Ｎ₂ 等の不活
性ガス置換によって熱処理環境を低酸素雰囲気にする装
置に極めて効果的に適用される。但し、冷却室を有し熱
処理後にワークを冷却する熱処理装置に対して本発明を
広く適用することができることは勿論である。そして、
その場合でも、熱処理工程と冷却工程の切換時における
熱処理室雰囲気の維持、冷却室への熱気の吹き出し防
止、常温ロボットの採用、運転の省エネ化等の十分な作
用効果を得ることができる。

【００４９】

【発明の効果】以上の如く本発明によれば、請求項１の
発明においては、被処理物を冷却可能なように熱処理室
の下に冷却室を設け、被処理物を積載した積載装置が昇
降して通過可能なように熱処理室と冷却室との間に張り
出した仕切部材を設け、積載装置が冷却室に入れられて
いる下位置と熱処理室に入れられている上位置との間で
積載装置を昇降装置によって昇降可能にし、更に上下シ
ール装置を積載装置の上下端側に設けて、積載装置が上
下位置間で昇降すると仕切部材に接触して熱処理室と冷
却室との間をシールするように上下シール装置を形成す
るので、それぞれの室の雰囲気を殆ど乱すことなく積載
装置を熱処理室と冷却室との間で昇降させて被処理物の
熱処理及び冷却処理をすることができる。その結果、熱
処理時の昇温時間を短縮し、処理能率を向上させること
ができる。又、熱処理室内雰囲気の冷却室への吹き出し
を防止し、冷却室及びこれが装備されるクリーンルーム
の温度を含む環境条件を維持することができる。又、運
転時の省エネ化を図ることができる。

【００５０】更に、上記の如く上下配置になった両室間
でカセットを昇降移動させると共に上下シール装置を積
載装置の上下端側に設けて積載装置の上下位置間の昇降
動作を利用してシール装置を仕切部材に接触させること
によって自動的にシール状態を形成させるので、従来の
熱処理のように両室間の扉やシャッター設備が不要にな
り、それに伴って扉等の開閉装置や開閉制御及び開閉の
ための余分の時間を不要にし、シール性の大幅な向上に
加えて、装置の小形簡素化、低コスト化、処理時間の短
縮等を図ることができる。

【００５１】又、熱処理済みの被処理物を熱処理室との
間をシールして冷却室で冷却処理できるので、冷却室か
ら被処理物又はこれと共に積載装置を外部の生産ライン
等に移載するときに、耐熱ロボットでなく汎用ロボット
を使用でき、コスト低減とロボットの信頼性や耐久性を
向上させることができる。

【００５２】そして更に、熱処理室に開口を設けてこれ
から被処理物を出し入れして熱処理する枚葉処理式の装
置でなく熱処理室の閉鎖性が高いため、特に高温熱処理
等の場合に室内雰囲気を不活性ガス置換して低酸素濃度
運転をすることができる。その場合、熱処理室と冷却室
との間のシール性を保持して積載装置を昇降できるの
で、低酸素雰囲気が余り乱されず、供給する窒素等の量
を少なくすることができると共に、不活性ガス置換のた
めの時間を短くして熱処理室の昇温時間を短縮すること
ができる。

【００５３】又、被処理物全体を熱処理室内である程度
冷却した後外に出して更に冷却することにより、被処理
物の酸化や割れ等を完全に防止することが可能になる。
このような予冷を低酸素雰囲気で行うときには、冷却室
への低酸素雰囲気の吹き出しが殆どないため、低酸素雰
囲気の状態でそのまま冷却工程に移行でき、全体的冷却
時間を短縮することができる。

【００５４】以上の如く、請求項１の発明によれば、複
数の被処理物の積載装置による一体熱処理方式において
熱処理室と冷却室との上下配置とその間の仕切部材とこ
の部分を通過させる昇降装置と通過前後での自動シール
形成式のシール装置とを有機的に組み合わせることによ
り、種々の重要な作用効果を発生させることができる。

【００５５】請求項２の発明においては、上シール装置
と下シール装置とを積載装置から分離可能に形成し、積
載装置が冷却室にあるときには上シール装置と積載装置
との間に間隔ができるように構成するので、ロボット等
の搬送装置により、積載装置を上記間隔内で持ち上げ
て、上下シール装置をそれぞれシール部分及び昇降装置
部分に残した状態で積載装置だけを冷却室から外部に搬
入・搬出することができる。その結果、外部の搬送ライ
ンに熱処理されるべき被処理物を積載した新たな積載装
置を準備しておくような工程を組むことにより、被処理
物自体を積載装置に出し入れすることなく、これを積載
した積載装置を冷却室に出し入れし、短時間で次の熱処
理を開始することができる。その結果、熱処理能率を一
層向上させることができる。

【００５６】請求項３の発明においては、昇降装置を、
冷却室の下に位置する機械配置スペースに設けて、積載
装置の下に結合された昇降軸と昇降軸を昇降可能にする
昇降駆動手段とを有する構成にするので、冷却室の下の
配置スペースは昇降装置によって占有されるが、冷却室
と同レベルの周囲スペースを昇降装置のための占有スペ
ースから完全に解放することができる。

【００５７】その結果、工場において熱処理装置を熱処
理ラインに配備するときに、無駄のない合理的な配置が
可能になり、工場等のスペースを有効に利用することが
できる。又、冷却室で積載装置に積載された平板状の被
試験物をロボット等で搬出入するときに、昇降装置のス
ペースを冷却室の下に配置することによって冷却室を適
当な高さ位置にして、ロボット等の被試験物ハンドリン
グ装置との高さ位置のバランスを良くすることができ
る。更に、冷却室の横の一部分を熱処理のための延長部
分として利用することも可能になり、例えば高温熱処理
の必要な被試験物の場合において熱処理室内に予冷装置
を設けるようなときには、熱処理装置の全体寸法を大き
くすることなくそのような追加装置の配置を可能にする
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した熱処理装置であるクリーンオ
ーブンの説明図で、（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ熱処理
室横断面及び熱処理室と冷却室部分の縦断面を示す。

【図２】図１（ａ）のＡ−Ａ矢視部分の説明図である。

【図３】（ａ）及び（ｂ）はカセットの構造例を示す平
面図及び正面図である。

【図４】上記クリーンオーブンのシール装置部分の説明
図である。

【図５】（ａ）及び（ｂ）は上記シール装置部分を拡大
して示した説明図である。

【図６】昇降装置の説明図で、（ａ）は正面状態で
（ｂ）は平面状態を示す。

【図７】上記クリーンオーブンによる熱処理ラインの説
明図で、（ａ）は平面状態で（ｂ）は正面状態を示す。

【図８】熱処理時の時間に対する温度変化の状態を示す
説明図である。

【図９】シール装置部分の他の例を示す説明図である。

【符号の説明】

１ カセット（積載装置） ２ 熱処理室 ３ 冷却室 ４ 仕切部材 ５ 上シール装置 ６ 下シール装置 ７ 昇降装置 ７１ 昇降軸 ７２ ボールナット７２（昇降駆動手
段） ７３ ボールネジ（昇降駆動手段） ７４ モータ（昇降駆動手段） ７５ リニアガイドの移動体（昇降駆動
手段） ７６ ガイドレール（昇降駆動手段） ｄ 間隔 Ｌ₁ 下位置 Ｌ₂ 上位置 Ｗ ワーク（被処理物）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4K050 AA02 BA07 BA16 CA09 CA13 CF04 CF14 CG29 DA01 4K055 AA06 BA03 BA05 HA02 HA29 5E343 AA01 AA22 FF11 GG20

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の平板状の被処理物を積載した積載
   装置を熱処理室に出し入れして熱処理するようにした熱
   処理装置において、 前記被処理物を冷却可能なように前記熱処理室の下に設
   けられた冷却室と、前記積載装置が前記冷却室に入れら
   れている下位置と前記熱処理室に入れられいている上位
   置との間で前記積載装置を昇降可能にする昇降装置と、
   前記熱処理室と前記冷却室との間で前記積載装置が昇降
   して通過可能なように前記熱処理室と前記冷却室との間
   に張り出して設けられた仕切部材と、前記積載装置の上
   端側に設けられ前記積載装置が前記上位置から前記下位
   置に下降すると前記仕切部材に接触して前記熱処理室と
   前記冷却室との間をシールするように形成された上シー
   ル装置と、前記積載装置の下端側に設けられ前記積載装
   置が前記下位置から前記上位置に上昇すると前記仕切部
   材に接触して前記熱処理室と前記冷却室との間をシール
   するように形成された下シール装置と、を有することを
   特徴とする熱処理装置。
2. 【請求項２】 前記上シール装置と前記下シール装置と
   は前記積載装置から分離可能に形成されていて、前記積
   載装置が前記冷却室にあるときには前記上シール装置と
   前記積載装置との間に間隔ができるように構成されてい
   ることを特徴とする請求項１に記載の熱処理装置。
3. 【請求項３】 前記昇降装置は、前記冷却室の下に位置
   する配置スペースに設けられ、前記積載装置の下に結合
   された昇降軸と該昇降軸を昇降可能にする昇降駆動手段
   とを有することを特徴とする請求項１又は２に記載の熱
   処理装置。