JP2009115425A - 熱処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被加熱物収容スペースに被加熱物を出し入れするときの不活性ガスの漏れを最小限に止め、熱処理時間の短縮と、不活性ガスの浪費を抑えることのできる熱処理装置を提供する。
【解決手段】熱処理装置１を構成する加熱炉の正面に、被加熱物収容スペースの数と同数の被加熱物出入用穴を形成した複数枚のシャッター板２１〜２４を、それぞれ所定高さ上下動可能に、厚み方向に密着させて設置し、各シャッター板２１〜２４にそれぞれ形成される被加熱物出入用穴は、初期位置では被加熱物収納スペースが全閉となるように、また、各シャッター板２１〜２４のいずれか１つまたは複数が順次、所定高さ上下動したときには、被加熱物収容スペースのいずれか１つのみが順次開くように、ｎ個の均等配列に対してずらした配置で形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶表示パネルやプラズマ表示パネルなどの構成部材であるガラス基板あるいは半導体リードフレームその他の金属板の熱処理に使用される熱処理装置に関する。

液晶表示パネルなどの構成部材であるガラス基板を熱処理する装置としては、従来、加熱気体循環方式のクリーンオーブンが使用されている（例えば、特許文献１参照。）。このクリーンオーブンは、ガラス基板などの被熱処理物を恒温槽内に収容し、この恒温槽内においてファンによって循環する加熱気体を用いて被加熱物の熱処理を行うものである。

しかしながら、加熱気体循環方式のクリーンオーブンの場合、ガラス基板などの被加熱物を多段状に収容する構造を採用しやすいので、スペース効率に優れている反面、加熱温度分布を均一化することが困難であり、加熱気体の攪拌によりクリーン度が悪化する可能性が高い。また、被加熱物が比較的軽量である場合、加熱気体の循環対流によって被加熱物が所定の位置から移動することがある。

そこで、内部に発熱体を有する放熱板の両面に遠赤外線放射セラミックスの薄層が被覆され、この放熱板の加熱によって両面から遠赤外線を放射する両面加熱式の遠赤外線パネルヒータからなる多数の棚状ヒータが、炉本体内に上下方向に一定間隔で多段配置され、これらの棚状ヒータの間に形成される各空間部分をそれぞれ乾燥室とした加熱炉が開発されている（例えば、特許文献２参照。）。

特許文献２に記載された加熱炉の場合、両面加熱式の遠赤外線パネルヒータからなる多数の棚状ヒータが配置されているため、これらの棚状ヒータの間に形成される各空間部（乾燥室）を効率的に加熱することができる点では優れている。

しかしながら、この加熱炉においては、上下方向に配置された多数の棚状ヒータから発される熱は、加熱炉内を上昇して炉内の天壁寄りの領域に集まる傾向があるため、炉内上部領域の温度は、炉内下部領域の温度より高くなっており、このような炉内上部領域と炉内下部領域との間の温度差をなくすことは極めて困難である。

そこで、本願出願人は特許文献３において、温度分布の均一性およびクリーン度の安定性に優れた熱処理装置を提供することのできる熱処理装置を開示した。この特許文献３に係る熱処理装置の実施の形態の正面図を図５に示す。同図に示すように、加熱装置１は、直方体の箱体形状をした加熱炉２を構成する断熱材２ａで囲まれた空間３内に距離を隔てて垂直に対向配置された複数の加熱 用壁体４，５と、これらの加熱用壁体４，５に水平方向に設けられた複数の孔部６と、これらの孔部６内に着脱可能に挿入された発熱手段である電気ヒータ７と、加熱用壁体４，５の間に距離を隔てて配置された複数の伝熱用壁体８，９と、伝熱用壁体８，９の間に棚状に配置された平板状をした複数の熱放射部材１０と、被加熱物１１を収容するため、上下方向に隣り合う熱放射部材１０の間に設けられた収容スペース１２とを備えている。

特開２００１−５６１４１号公報 特開２００１−３１７８７２号公報 特開２００５−３５２３０６号公報

前掲の特許文献３（図５）において開示された熱処理装置１では、被加熱物収容スペース１２に被加熱物１１を出し入れするとき、加熱炉２の前面に設けた１枚の扉（図示せず）を開いて被加熱物１１の出し入れを行っている。扉を開くと、被加熱物収容スペース１２全部が同時に開放されるため、加熱時の被加熱物の酸化を抑制するために加熱炉の内部に封入される不活性ガス（通常はＮ₂ガス）が抜けてしまう。加熱時には、Ｏ₂濃度が１００ｐｐｍ以下になるように、Ｎ₂ガスを供給して大部分のＯ₂をＮ₂で入れ替えるのであるが、被加熱物１１を出し入れする際に扉を長い間開くと、Ｎ₂ガスが抜けてしまい、加熱時に再度時間をかけてＮ₂ガスを供給する必要があり、それにより熱処理時間が長くなり、またＮ₂ガスの浪費につながる。

そこで本発明は、被加熱物収容スペースに被加熱物を出し入れするときの不活性ガスの漏れを最小限に止め、熱処理時間の短縮と、不活性ガスの浪費を抑えることのできる熱処理装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するため、本発明の熱処理装置は、加熱炉を構成する断熱材で囲まれた空間内に距離を隔てて対向配置された一対の加熱用壁体と、前記加熱用壁体に設けられた発熱手段と、前記加熱用壁体の間に互いに距離を隔てて配置された一対の伝熱用壁体と、前記一対の伝熱用壁体の間に棚状に配置された複数の熱放射部材と、上下方向に隣り合う前記熱放射部材の間に設けられたｎ個の被加熱物収容スペースとを備えた熱処理装置において、前記加熱炉の正面に、前記被加熱物収容スペースの数と同数の被加熱物出入用穴を形成した複数枚のシャッター板を、それぞれ所定高さ上下動可能に、厚み方向に密着させて設置し、前記各シャッター板にそれぞれ形成される被加熱物出入用穴は、初期位置では前記被加熱物収納スペースが全閉となるように、また、各シャッター板のいずれか１つまたは複数が順次、前記所定高さ上下動したときには、前記複数の被加熱物収容スペースのいずれか１つのみが順次開くように、前記被加熱物収納スペースの位置に対してずらした配置で形成されていることを特徴とする。

本発明においては、所定の配置で被加熱物出入用穴が形成された各シャッター板を、予め決められた組み合わせで上下動させることにより、いずれか１つの被加熱物収容スペースの前方が開口し、そこから、当該被加熱物収容スペース内に、またそこから、被加熱物の出し入れができる。他の被加熱物収納スペースは閉じているため、不活性ガスの漏れは少ない。もし、加熱炉の前面を開放したら、不活性ガスは、空気との比重の差によって、大部分が外部に排出されると考えられる。また、開放されるのが本発明のように１箇所でなく、高さの異なる２箇所以上であれば、これも、空気の入口と出口の作用で、不活性ガスは多くが排出されると考えられる。
前記各シャッター板を個別に上下動させる複数のカムを、同一の駆動軸により回転駆動するようにすると、各シャッター板をそれぞれ、別の駆動源で上下動する場合に比べて、１個の駆動源、例えばモータで駆動でき、機構が小型化、かつ簡素化できる。

本発明によれば、加熱炉の正面に、被加熱物収容スペースの数と同数の被加熱物出入用穴を形成した複数枚のシャッター板を、それぞれ所定高さ上下動可能に、厚み方向に密着させて設置し、各シャッター板にそれぞれ形成される被加熱物出入用穴は、初期位置では被加熱物収納スペースが全閉となるように、また、各シャッター板のいずれか１つまたは複数が順次、前記所定高さ上下動したときには、複数の被加熱物収容スペースのいずれか１つのみが順次開くように、被加熱物収納スペースの位置に対してずらした配置で形成されていることにより、被加熱物収容スペースに被加熱物を出し入れするときの不活性ガスの漏れを最小限に止め、熱処理時間の短縮と、不活性ガスの浪費の抑制を図ることができる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら具体的に説明する。
図１は本発明の実施の形態を示すもので、（ａ）は分解斜視図、（ｂ）は平面図である。また、図２（ａ）〜（ｄ）は本実施の形態に係る４枚のシャッター板の正面図、図２（ｅ）は固定板の正面図である。

図１において、熱処理装置１の本体の構成は、図５に示した特許文献３の構成と同様であるため、説明を省略する。本実施の形態においては、熱処理装置１の加熱炉２（図５参照）の正面に、被加熱物収容スペース１２に対応する位置に開口部２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ・・・を設けた固定板２０を固定し、その前方に、第１シャッター板２１，第２シャッター板２２，第３シャッター板２３，第４シャッター板２４を上下動可能に取り付けている。各シャッター板２１〜２４は図１（ｂ）に示すように、ガイド２５によって固定板２０に対して密着して取り付けられている。

固定板２０の開口部２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ・・・の位置は、図５に示した被加熱物収容スペース１２の位置に対応するものであり、これらを図２（ｅ）に示すように、Ｓ０１〜Ｓ１１とする。各シャッター板２１〜２４にも、図２（ａ）〜（ｄ）に示すように、それぞれ１１個の被加熱物出入用穴が形成されているが、その高さは、被加熱物収容スペース１２の１１個の位置Ｓ０１〜Ｓ１１とは、同じ高さ位置のものと、Ｈだけ低い位置のものとが所定の関係を持たせて形成されている。その所定の関係とは、各シャッター板２１〜２４のいずれか１つまたは複数が順次、前記所定高さＨ上下動したときに、被加熱物収容スペースＳ０１〜Ｓ１１のいずれか１つのみが順次開くようになる関係である。その関係の一例を図２（ａ）〜（ｄ）に示している。

各シャッター板２１〜２４に形成された被加熱物出入用穴の位置が、固定板２０に形成された開口部の位置Ｓ０１〜Ｓ１１と同じ高さであるときは「１」とし、Ｈだけ低いときを「０」とすると、各被加熱物出入用穴の位置は、表１に示す関係となる。なお、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．４は、第１シャッター板２１〜第４シャッター板２４に対応するものである。

これは、第１シャッター板２１〜第４シャッター板２４が全て定位置（下降位置）にあるときの位置関係を表しており、４つの位置が全て「１」であるものは無いので、この状態では開放された被加熱物収容スペースは無い。

次に、第１シャッター板２１のみをＨだけ上昇させたときの関係を表２に示す。第１シャッター板２１の各被加熱物出入用穴の位置は、表１の状態が反転したものとなっている。すなわち、「０」と「１」の関係が反転している。

この表２の位置関係を見ると、Ｓ０１の位置が全て横並びに「１」となっており、他の位置で全て「１」となっている位置は他にはない。したがって、被加熱物収容スペースＳ０１が外部に開放したことを示している。

次いで、第１シャッター板２１と第２シャッター板２２を同時に上昇させた場合の位置関係を表３に示す。

この表３の位置関係を見ると、Ｓ０２の位置が全て横並びに「１」となっており、他の位置で全て「１」となっている位置は他にはない。したがって、被加熱物収容スペースＳ０２が外部に開放したことを示している。

次いで、第１シャッター板２１と第３シャッター板２３を同時に上昇させた場合の位置関係を表４に示す。

この表４の位置関係を見ると、Ｓ０３の位置が全て横並びに「１」となっており、他の位置で全て「１」となっている位置は他にはない。したがって、被加熱物収容スペースＳ０３が外部に開放したことを示している。

次いで、第１シャッター板２１と第４シャッター板２４を同時に上昇させた場合の位置関係を表５に示す。

この表５の位置関係を見ると、Ｓ０４の位置が全て横並びに「１」となっており、他の位置で全て「１」となっている位置は他にはない。したがって、被加熱物収容スペースＳ０４が外部に開放したことを示している。

同様にして、第１シャッター板２１〜第４シャッター板２４のいずれを同時に上昇させるかによって、いずれの被加熱物収容スペースが「開」となるかの位置関係を表６に示す。この表６において、「１」は上昇しているシャッター板を、「０」は上昇していないシャッター板を示している。表１と比較すると、「０」と「１」の値が逆の関係となっている。

これらのシャッター板２１〜２４の上下位置の関係を実現させるには、各シャッター板２１〜２４を個別に上下動させる動力源、例えばピストン、プランジャー、カム等を用い、予め、どのシャッター板を上下動させればどの被加熱物収容スペースが開くかを設定することにより、空けたい被加熱物収容スペースを指定すればそこが開くようにすることができる。しかし、駆動源を複数、本例では４つ備える必要があり、プログラムも複雑化する。

そこで、１つの駆動源で、被加熱物収容スペースが所定の順序で１つずつ開くことができれば、そのような問題を解決できる。図３および図４は、その実施の形態を示すもので、図３（ａ）〜（ｄ）は各シャッター板を駆動するカムの形状の例を示す正面図、図４はカムの駆動系の概略図である。

これらの図において、２６は第１シャッター板２１を上下駆動する第１カム、２７は第２シャッター板２２を上下駆動する第２カム、２８は第３シャッター板２３を上下駆動する第３カム、２９は第４シャッター板２４を上下駆動する第４カム、３０は各カム２６〜２９を同時に回転駆動するモータを示している。

図３に示すように、各カム２６〜２９は、「Ｐ０」〜「Ｐ１１」の位置に、凸部が形成されていない状態と凸部が形成された状態のいずれかをとっている。Ｐ０は、すべてのシャッター板２１〜２４が下降した状態を実現するために、全てのカム２６〜２９は凸部が形成されていない状態（「０」）である。Ｐ１〜Ｐ１１は、凸部が形成された状態を「１」とすると、表１の関係と同じとなる。このように凸部が形成されたカム２６〜２９をモータ３０の出力軸３０ａに同軸に取り付け、モータ３０を所定角度（本例では３０度）ずつ回転させると、各シャッター板２１〜２４は表６の関係で上下動し、被加熱物収容スペースＳ０１〜Ｓ１１が、順次、１つずつ開放する。

これにより、被加熱物を、順次、被加熱物収納スペース１２（Ｓ０１〜Ｓ１１）に出し入れすることができ、わずかなＮ₂ガスの漏出で被加熱物の出し入れを行うことができる。漏出した分のＮ２ガスは、補填することで、例えばＯ₂ガス濃度１００ｐｐｍ以下を実現することができる。

なお、以上の実施の形態においては、被加熱物収容スペース１２の数が１１個の場合に、各被加熱物収容スペース１２を順次開閉するためのシャッター板を４枚設けた例を示したが、被加熱物収容スペース１２の数が増えた場合はシャッター板の枚数を増やすことにより、適宜対応することができる。

本発明の熱処理装置は、液晶表示パネルやプラズマ表示パネルなどの構成部材であるガラス基板あるいは半導体リードフレームその他の金属板の熱処理において広く利用することができる。

本発明の実施の形態を示すもので、（ａ）は分解斜視図、（ｂ）は平面図である。 （ａ）〜（ｄ）は本実施の形態に係る４枚のシャッター板の正面図、（ｅ）は固定板の正面図である。 （ａ）〜（ｄ）は本発明の実施の形態に係る各シャッター板を駆動するカムの形状の例を示す正面図である。 本発明の実施の形態におけるカムの駆動系の概略図である。 特許文献３に開示された熱処理装置の正面図である。

符号の説明

１ 熱処理装置
２ 加熱炉
２ａ 断熱材
３ 空間
４，５ 加熱用壁体
６ 孔部
７ 電気ヒータ
８，９ 伝熱用壁体
１０ 熱放射部材
１１ 被加熱物
１２ 被加熱物収容スペース
２０ 固定板
２０ａ〜２０ｄ 開口部
２１ 第１シャッター板
２２ 第２シャッター板
２３ 第３シャッター板
２４ 第４シャッター板
２５ ガイド
２６ 第１カム
２７ 第２カム
２８ 第３カム
２９ 第４カム
３０ モータ
３０ａ 出力軸

Claims (2)

1. 加熱炉を構成する断熱材で囲まれた空間内に距離を隔てて対向配置された一対の加熱用壁体と、前記加熱用壁体に設けられた発熱手段と、前記加熱用壁体の間に互いに距離を隔てて配置された一対の伝熱用壁体と、前記一対の伝熱用壁体の間に棚状に配置された複数の熱放射部材と、上下方向に隣り合う前記熱放射部材の間に設けられたｎ個の被加熱物収容スペースとを備えた熱処理装置において、
   前記加熱炉の正面に、前記被加熱物収容スペースの数と同数の被加熱物出入用穴を形成した複数枚のシャッター板を、それぞれ所定高さ上下動可能に、厚み方向に密着させて設置し、前記各シャッター板にそれぞれ形成される被加熱物出入用穴は、初期位置では前記被加熱物収納スペースが全閉となるように、また、各シャッター板のいずれか１つまたは複数が順次、前記所定高さ上下動したときには、前記複数の被加熱物収容スペースのいずれか１つのみが順次開くように、前記被加熱物収納スペースの位置に対してずらした配置で形成されている
   ことを特徴とする熱処理装置。
2. 前記各シャッター板を個別に上下動させる複数のカムを、同一の駆動軸により回転駆動するようにしたことを特徴とする請求項１記載の熱処理装置。

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