JP4235999B2

JP4235999B2 - 高温チャンバー用ヒーター及び該ヒーターを装着した高温チャンバー

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Publication number: JP4235999B2
Application number: JP2003301070A
Authority: JP
Inventors: 勝河原
Original assignee: 株式会社協真エンジニアリング
Priority date: 2003-08-26
Filing date: 2003-08-26
Publication date: 2009-03-11
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Description

本発明は、高温チャンバーに使用するためのヒーター及び該ヒーターを装着した高温チャンバーに関する。ここで、高温チャンバーには、高温真空チャンバー、高温高圧チャンバー、高温高圧真空チャンバー、高温真空加工チャンバーその他の、高温処理用の種々のチャンバーを含むものとする。

一般に、液晶カラーフィルターの製造作業、液晶TFT基板の作製作業、プラズマデイスプレー（PDP)材料の焼成作業、PDP材料のアニール作業、有機エレキトリックルミネッセンス（EL)用基板の乾燥作業等において、高温チャンバーは必須の装置を構成しているものである。

例えば図８に概括的に示すように、従来、上記作業等に使用される高温チャンバー１は、該チャンバーの強度を維持するための強力な例えば耐熱性鋼材と該鋼材からの熱を遮断する断熱材とから成る枠体２を有しており、当該枠体２の内側に所定の作業域３を形成していた。この作業域３には、熱供給源としての複数のＩ型ヒーター本体４、これらのヒーター本体４の上方に配置されヒーター本体４からの熱を下方に集中するための傘即ち反射板５、例えば図示していないロボット等によりチャンバー内へ供給され所定の高温熱処理が施されるためのワーク６、供給されたワーク６に所定の高温処理を施こす間中当該ワーク６を保持しているワーク保持手段７が配置されている。

ここで、熱源として使用されているＩ型ヒーター本体４は、図１０に示すように、発熱部１０、非発熱部１１及び端子保持部１２から構成されており、かつ該ヒーター本体４の全体が図９に示すように作業域３内に配置されていた。また、ヒーター本体４の発熱部１０の直径寸法ｄ１は、通常、端子保持部１２の直径ｄ２よりも小さい寸法を有している（例えば、非特許文献１参照）。これは、ヒーター本体を取り付ける時に発熱部１０が直接取り付け面に接触して火災等を発生することを阻止したり、ヒーター本体を搬送する時にヒーター本体の発熱部１０を損傷なく包装出来るようにしたり、更にはヒーター本体を製造する時にヒーター本体の発熱部１０等へ対する端子保持部１２の組付けを容易にするため等の理由による。またこの拡径寸法を有する端子保持部１２には、ヒーター本体４と電源とを結ぶためのリード線１３が接続されている。このリード線１３は、図９に示すように、ヒーター本体４の端子保持部１２から出て当該作業域３を経た後、枠体２の壁面を貫通してチャンバー１の外部へ至りそこから所定の電源へ接続されている。また、通常、発熱部１０はガラス管に発熱線を収容することにより構成されているが、最近では遠赤外線ヒーターとして均一な熱照射分布及び高い発熱効率を得るためにしばしば不透明石英管内に発熱線を収容して構成した発熱部１０を有するヒーター本体４も使用されている。
坂口電熱株式会社カタログ（ＣＡＴ００２６−０００５ＴＯ）

しかして、上述したような内容の作業においては、チャンバー１内部の作業域３が、通常、１００℃あるいは６００℃以上の過酷な高温雰囲気になり、しかもそのような過酷な雰囲気が繰り返し繰り返し数時間も継続することがある。このため、これまで、このような過酷な作業域３内にあるリード線１３の被覆部が焼損して漏電事故を起したり、又はリード線がヒーター本体４から離脱して断線するという事故がしばしば発生するという課題があった。さらに上記作業において、高温チャンバー１内の中央付近と枠体２周辺との間に多少の温度差が発生し、このため、チャンバー１の幅寸法ｔ（図９）に近いワーク６を加工すると、ワーク６の中央部付近と周辺付近とでは高温処理効果が異なり品質の一定化が図れず、品質の一定化を図るためには被処理ワーク６の幅寸法を小さくしなければならないという課題があった。前述のように高温チャンバー全域における温度の均質化を図るために、発熱線を不透明石英管内に配設した遠赤外線ヒーターも使用されている。しかし、高温チャンバー内においてこれらの遠赤外線ヒーターを使用する場合に、該チャンバーを高圧チャンバーとして使用したり、真空チャンバーとして使用したりすると、該ヒーター端部のシールが高熱とこれらの大きい圧力変動に伴って容易に破損して、ワークへ思わぬ悪影響を与えるという事故が発生していた。更に高スチームチャンバーとして使用した時にはスチームがヒーター内に流入してヒーターを破損する事故も発生した。これらは、ヒーター本体４の端部シール部分が作業域３の超高圧又は超低圧又は高スチーム雰囲気に耐えることがしばしば困難であると言う事実による。そこで、遠赤外線ヒーターの代わりにハロゲンランプのような近赤外線ヒーターを使用することも可能であるが、一般に、このような近赤外線ヒーターは価格的に遠赤外線ヒーターよりもかなり高価であるという課題がある。そこで、本発明はこれらの諸課題を解決するものである。

本発明では、ヒーターが、少なくとも不透明石英管に形成された発熱部及び非発熱部と、該不透明石英管の端部をシールしている封止部と、を有しており、封止部の外径が不透明石英管の直径よりも小さく、かつ該ヒーターを構成している不透明石英管の長さが高温チャンバーの両側壁部材間の距離よりも長く、これによりヒーターの不透明石英管の両端部が高温チャンバーの両側壁部材から外方に伸張している高温チャンバーを提供する。

本発明の高温チャンバーでは、ヒーター本体のシール部分が形成されている両端部を、
チャンバーの外部に位置付けている。このため、リード線とヒーター本体との接続部や、ヒーター本体のシール部分を含む両端部が過酷な高温作業域におけるような高温高圧雰囲気又は高温真空雰囲気更には高スチーム雰囲気を受けることがなく、常に常温常圧下にある。これにより、リード線がヒーターから離脱するという事故を防止出来ると同時に、ヒーター本体のシール部分も高温下で直接激しい高圧や真空圧力を受けることがないのでシール部分の損傷を防止出来ると共に、例え、シール部分の損傷が発生しても、その損傷はチャンバーの外部において発生するので、ワークへ対する影響は全く無い。また、本発明のチャンバーにおいて使用するヒーターは、従来のヒーターと異なり、発熱部がチャンバーの枠体壁部に接近した位置まで設けて有るので、ワークの寸法を大きくしてもチャンバー内部における処理効果にばらつきが少なく、常に品質の一定化が図れる。更に、本発明における不透明石英管を使用した遠赤外線ヒーターを、１段式においても多段式においても高温チャンバーにおいて使用するとした時、ハロゲンランプのような近赤外線ヒーターを使用した時に比較して、本発明のヒーターは装備費だけでも約１２分の１の価格で済むという優れた効果がある。

本発明は高温チャンバー用のヒーターで特に遠赤外線を発生するように不透明石英管を使用したヒーターであって、高温チャンバーへ装着しやすいように両端部が高温チャンバーの両側壁を貫通する様に配置出来るよう改良した遠赤外線ヒーターを開発した。また当該ヒーターの両端部をチャンバーの外側に位置付けることを可能とした高温チャンバーを開発した。さらに、該ヒーターの両端部をチャンバーの外側に位置付けるために、ヒーター本体をチャンバー側壁に対して密封封止保持するための新規な手段を開発した。このように優れた効果は以下に述べる具体的構成により達成出来る。

図１は、本発明装置の１実施例を示すもので、図９と同様の図である。図１において、上述した種々の作業に使用される高温チャンバー２０は、少なくともチャンバーの内部強度を保持するための強力な板素材（例えばステンレス鋼板）からなる内壁２１と、該内壁２１からの熱を遮断するため内部に導水通路（図示なし）を形成しその中に冷却水を循環させている断熱板素材（例えば銅板）からなる外壁２２と、により構成される壁部材２３を有している。勿論、図示していない中間壁その他の補強壁や断熱壁等を使用することも可能である。壁部材２３の内側の室内には所定の大きさの作業域２４が形成されている。この作業域２４には、熱供給源としての複数のヒーター本体２５と、これらのヒーター本体２５の上方に配置されヒーター本体２５からの熱を下方に集中するための傘即ち反射板２６と、例えば図示していないロボット等により出し入れされ所定の高温熱処理が施されるためのワーク２７と、供給されたワーク２７に所定の高温処理を施こす間中当該ワーク２７を略水平状態に保持しているワーク保持手段２８と、が配置されている。ここで、各ヒーター本体２５は、特に、図３に示すように、中央の発熱部３０と、該発熱部３０の両側に位置している一対の非発熱部３１、３１と、該非発熱部の更に外側に位置している一対の封止部３２、３２と、該封止部の外側に位置している端子保持部３３、３３と、各端子保持部から伸張しているリード線３４、３４と、から構成されている。ここで、発熱部３０及び非発熱部３１、３１の発熱線等は、例えば不透明石英管３５の内部に形成されており、これにより当該ヒーター本体２５を遠赤外線ヒーターとして使用するものとして述べるが、遠赤外線ヒーターとして使用しない場合には、この不透明石英管３５の代わりに通常のガラス管を使用することも可能である。

ヒーター本体２５は、図１のＡ部拡大図である図２に示すように、螺旋状に巻かれておりかつセラミック接着剤（図示なし）で互に固定された発熱線３６を有している発熱部３０と、該発熱線３６の両端部の直線部分（図示なし）をセラミックファイバーブラケット３７により固定されておりかつ該発熱部３０の太さと略同一の太さを有している非発熱部３１、３１とが、外径Ｄ１を有する不透明石英管３５により形成されている。図３に示すように不透明石英管３５の端部は、直径Ｄ２を有する封止部３２によりシール保持されている。更にこの封止部３２の外側には、直径Ｄ３を有する端子保持部３３が取り付けてあり、この端子保持部３３には上記リード線３４が装着されている。ここで注意されるべきことは、この発明におけるヒーター本体２５の直径に関し、不透明石英管が提供するヒーターの主要部の直径Ｄ１が最も大きく、次に封止部３２の直径Ｄ２が大きく、そして端子保持部３３の直径Ｄ３が最も小さいことである。即ち、このヒーター本体２５では中央部の発熱部３０及びその両側の非発熱部３１、３１が最も太く形成されており、かつヒーター本体２５の最も太く形成されたこの部分がチャンバー２０の両側壁部材２３、２３を介して架け渡され、更にその両端部がチャンバーの外部まで伸張しており、更にそれよりも細くなっている部分がそれぞれ両端部の更に外方まで伸張するように形成されているのである。このため、該チャンバーの両側面の壁部材２３に当該発熱部３０が貫通出来る大きさの取り付け孔３８を形成して置けば、該ヒーター本体２５を、当該取り付け孔３８の一方を介して自由にチャンバー２０内へ挿入出来、又、そのヒーター本体の位置を調整しながら、チャンバー内の適正位置にそれらのヒーター本体を設置することが容易に出来ると共に、チャンバー内の壁部材付近における加熱を確実に達成することが出来るのである。図示していないがヒーター本体の左端部も同様の構造を有していることは理解されよう。

次に、図２を参照しながら本発明のヒーター本体２５を、高温チャンバー２０の両側の壁部材２３に形成した取り付け孔３８、３８へ密封封止可能に装着する方法について述べる。なお、図においては、ヒーター本体の右端部を装着する場合について述べるが、左端部も同様の手法にて装着することは当業者に明らかであろう。以下の実施例（図５、図６）においても同様である。壁部材２３に形成した取り付け孔３８は、例えば、内壁２１に形成した小さい孔２１ａと、外壁２２に形成した幾分大きい孔２２ａと、により構成されており、これらの孔２１ａ、２２ａは互に整合している。しかしながら、これらの孔２１ａ、２２ａは実質的に同じ直径を有していることも可能である。取り付け孔３８の直径は不透明石英管３５の直径Ｄ１よりも大きい。取り付け孔３８には内ねじが切ってある（例えば内壁２１に形成した孔２１ａ参照）。この取り付け孔３８には締付け部材４０の軸部４１が嵌入し、取り付け孔３８の内ねじに対して該軸部４１の外面に形成した外ねじが螺合する。締付け部材４０は更に取り付け孔３８よりも拡径寸法を備えたヘッド部４２を有している。このヘッド部４２は、軸部４１の外ねじが取り付け孔３８の内ねじに螺合してチャンバー内方へ螺進すると、チャンバー壁部材２３の外壁２２に衝接し、該外壁２２を内壁２１に対して緊接し、こうして取り付け孔３８の内ねじ付近を介するチャンバー内部の作業域２４と外部との通路を完全に封止遮断することが出来るのである。ここで、該締付け部材４０は、例えば、真鍮素材又は銅素材により形成されることが出来る。更に締付け部材４０にはその軸線方向中心部を貫通する貫通孔４３が形成されている。この貫通孔４３の直径は不透明石英管３５の直径Ｄ１よりも幾分大きく、ここにヒーター本体２５の不透明石英管３５が遊嵌している。貫通孔４３のヘッド部４２側に位置する貫通孔４３ａは拡径寸法となっている。こうして、該ヘッド部の拡径寸法貫通孔４３ａと軸部４１の貫通孔４３との間には円錐形状の座４３ｂが形成されている。締付け部材４０のヘッド部４２には該拡径寸法貫通孔４３ａの周囲に複数のねじ孔４４が形成してある。ヘッド部４２の拡径寸法貫通孔４３ａには、そこに緩く嵌入している不透明石英管３５の外表面に密嵌している０リング４５が配置されている。該０リング４５の外径は前記ヘッド部４２へ形成した拡径寸法貫通孔４３ａの直径とほぼ同一である。この０リング４５は、前記拡径寸法貫通孔４３ａ内を軸線方向に移動可能な、例えばテフロン（Ｒ）製の、環状リング４６により前記座４３ｂへ対して押圧保持されている。

更にこの環状リング４６を介して０リング４５を座４３ｂへ対して押圧保持するため、押圧部材５０が設けてある。この部材５０の中心部分には開口部５１が設けてあり、この開口部５１を介してヒーター本体の端子保持部３３が突き出している。該開口部５１の周囲には、前記締付け部材４０のヘッド部４２に形成した複数のねじ孔４４に整合するこれと同数の孔５２が形成してある。更に、該押圧部材５０には、前記中央の開口部５１と複数の孔５２との間から、０リング４５の方向へ向かって前記環状リング４６に接する位置まで伸びている環状の突出部５３が形成されている。この突出部５３の外径は環状リング４６の外径よりは小さく、また該突出部５３の内径は、不透明石英管３５の外径及び環状リング４６の内径よりは大きい。更に、該突出部５３は、当該突出部５３が環状リング４６へ接した時に、押圧部材５０が締付け部材４０から軸線方向に多少の間隙ｃを形成するほどの軸線方向長さを有している。しかして、押圧部材５０の各孔５２を挿通して、締付け部材４０の各ねじ孔４４へ締付け手段であるねじ部材５４を螺着すると、押圧部材５０が締付け部材４０側へ前記距離ｃだけ移動出来、これにより押圧部材５０の突出部５３が環状部材４６を介して０リング４５を前記座４３ｂへ対して押圧する。これにより、締付け部材４０の貫通孔４３とヒーター本体２５の不透明石英管３５との間に形成されている通路が完全に密封封止される。こうして、壁部材２３へ直接作用するヘッド部４２と、締付け部材４０及び不透明石英管へ作用する０リング４５と、の作用によってチャンバーの内部と外部との通路が、完全に封止遮断されるのである。また、該突出部５３の内径部分と、不透明石英管３５、封止部材３２及び端子保持部３３と、の間には半径方向の空隙ｄが形成されている。この空隙ｄは、ヒーター本体２５が左右の壁部材２３、２３に形成されている取り付け孔３８、３８の位置整合のずれを保証したり、チャンバー２０の壁部材が温度や圧力の変動により変形した時にヒーター本体の取り付け位置のずれを保証したり、又は、ヒーター本体２５が加熱作業中に曲ったりしたときにも、ヒーター本体及びチャンバー壁部材の破損を生じることなく、ヒーター本体を適切に保持するためのヒーターの遊動間隔を提供している。こうしてヒーター本体の両端部をチャンバー壁部材の外側に適切に位置付けることが可能となり、かつ該両端部をチャンバーの外側に位置付けることによりヒーター本体と不透明石英管との間のシール作業を容易なものとし、かつリード線の損傷を防止出来るようにした。

図４及び図５は本発明の第２の実施例について開示している。第２の実施例が図１、図２、図３に示す第１の実施例と相違する点は、高温チャンバーを構成している壁部材にあり、その他の点は実質的に実施例１と同様である。そのため、以下においてはその相違点についてのみ記述する。即ち、実施例１においては、壁部材２３が、互に接近して配置してある内壁２１と、外壁２２と、により構成されているが、実施例２においては、図４及び該図４のＢ部拡大である図５に示すように、高温チャンバー６０を構成している壁部材６１が、中間に冷却用の液体が流動蓄積されるための空間６２を形成している内壁６３と外壁６４とにより構成されている。ここで、これらの壁６３、６４は例えば、ステンレス鋼その他の適切な材料により形成される。高温チャンバー６０の壁部材６１には、前述と同様の構造を有しているヒーター本体２５ａを装着するため壁部材６１を貫通して取り付け孔６５が形成される。この取り付け孔６５には、前記空間６２を密封するために、内壁６３の内側から外壁６４の外側に至る寸法と略同様の長さを有する筒体６６が配置され、かつその取り付け孔６５へ対して溶接手段にて固着されている。このため、空間６２が外部に連通することはなく、該空間６２に収容されている冷却水が外部へ流出することはない。この筒体６６は、例えば前記壁部材と同様の素材により形成することが出来る。この筒体６６の内面には内ねじが形成されている。この内ねじには、第１の実施例において述べたと同様の、締付け部材６７の軸部外面へ形成した外ねじが螺合するものである。その他の構造は、第１の実施例に関して図１〜図３において述べたものと実質的に同一であり、繰り返しになるので詳述しない。これにより当該ヒーター本体２５ａの両端部を高温チャンバーの外側に容易に位置付けることを可能とし、さらに、該両端部を該チャンバーの外側に位置付けることによりヒーター本体２５ａにおける不透明石英管３５ａのシール作業を容易なものとし、かつリード線の損傷を防止出来るようにした。

図６及び図７は更に別の実施例について開示する。上述の例えば図２に示す実施例においては、ヒーター本体２５がチャンバー２０の左右の壁部材２３に形成されている取り付け位置の不整合を保証したり、チャンバー２０の壁部材が温度や圧力の変動で変形した時にヒーター本体の取り付け位置のずれを保証したり、又は、ヒーター本体２５が加熱作業中に曲ったりしたときにも、ヒーター本体を適切に保持するため、押圧部材５０と、ヒーター本体２５との間に空隙ｄを設けて、当該ヒーター本体の端部が自由に遊動出来る間隔を提供している。しかしながら、このような狭い空隙ｄでは完全に保証出来ないような大きな変動がチャンバー２０自体に発生した時には、ヒーター本体２５又はチャンバー２０のヒーター保持部が破損したり、ヒーター本体が破裂する危険がある。そこで、このような問題を解消するため、この実施例３においてはヒーター本体２５ｂの両端保持手段が自由に回転出来るような構造を提供する。図６及び図７においては、特に図５に示す水冷式高温チャンバー６０の構造を図示しているが、図２に示す構造を有する高温チャンバー２０においても、取り付け孔３８（図２）を幾分大きく形成してそこへ後述する筒体７６を装着することにより、全く同様に適用出来るものである。以下詳細に述べる。

図６において、高温チャンバー（図示なし）を構成している壁部材７１が、図５に示すと同様に、中間に冷却用の液体が流動蓄積されるための空間７２を形成している内壁７３と外壁７４とにより構成されている。ここで、これらの壁は例えば、ステンレス鋼その他の適切な材料により形成される。チャンバーの壁部材７１には、図２及び図３に示したと同様の構造を有しているヒーター本体２５ｂを装着するための取り付け孔７５が形成される。この取り付け孔７５には、前記空間７２を密封するために、内壁７３の内側から外壁７４の外側に至る寸法と略同様の長さを有する筒体７６が配置され、かつその取り付け孔７５へ対して溶接手段にて固着されている。このため、空間７２が外部に連通することはなく、該空間７２に収容されている冷却水が外部へ流出することはない。この筒体７６は前記壁部材７１と同様の素材により形成することが出来る。この筒体７６の両側端部には半径方向内方に向かって伸びる鍔部７６ａ、７６ｂが形成され、これらの鍔部７６ａ、７６ｂの間には凹部が形成されている。この凹部の中央部には該凹部から半径方向内方へ向かって凹出部７６ｃが形成されている。このため該筒体７６の内周部には鍔部７６ａ、７６ｂと凹出部７６ｃとの間に、該凹出部によって隔てられた一対の溝部が形成されている。これらの溝部内にはそれぞれ０リング７７、７７ａが配置されている。ここで、鍔部７６ａ、７６ｂの内径は、０リング７７、７７ａの内径よりは大きいが外径よりは小さく、また凹出部７６ｃの内径は、０リングの内径よりは大きいが０リングの外径よりは小さい。更に０リングの外径は筒体７６凹部の内径と略同じである。これにより０リング７７、７７ａが溝部内に適切に配置されている。

筒体７６の内側には締付け部材７８が配置されている。この締付け部材７８は全体が概ね直径Ｄ５の球体を有し、かつその一部が平坦に切り欠かれた切欠け面７８ａを有するような形状を有している。ここで、該直径Ｄ５は、前記０リング７７、７７ａの内径よりは僅かに大きい。ここで筒体７６内にて軸線方向に隔てられて配置している一対の０リング７７、７７ａは、原則的に球体をなす締付け部材７８の中心部（図示なし）を挟んで両側にそれぞれ位置するように配置されている。これにより締付け部材７８は、中心部の両側を封止保持されているため、筒体７６から抜け出すことなくこれらの０リング７７、７７ａ内にて、球体の中心部を中心として封止状態を維持しながら自由に全ての球面方向に回転出来るようになっている。なお、締付け部材７８が回転するとき、０リングは締付け部材の外表面と鍔部と筒体内表面と凹出部とに挟持されそこから離脱することは無い。例えば、真鍮素材又は銅素材により形成されることが出来る締付け部材７８には、更に球体の中心部を通り、かつ切欠け面７８ａに対し垂直に伸びる方向に貫通する貫通孔７９が形成されている。この貫通孔７９の直径は不透明石英管３５ｂの直径Ｄ１（図３）よりも大きく、この貫通孔７９にヒーター本体２５ｂが遊嵌している。貫通孔７９の切欠け面７８ａヘ近接した貫通孔７９ａは拡径寸法となっている。こうして、貫通孔７９と該拡径寸法貫通孔７９ａとの間には円錐形状の座７９ｂが形成されている。締付け部材７８の切欠け面７８ａには該拡径寸法貫通孔７９ａの周囲に複数のねじ孔８０が形成してある。また、拡径寸法貫通孔７９ａには、そこに緩く嵌入するヒーター本体２５ｂの外表面に密嵌している０リング８１が配置されている。該０リング８１の外径は拡径寸法貫通孔７９ａの直径とほぼ同一である。この０リング８１は、前記拡径寸法貫通孔７９ａ内を軸線方向に移動可能な、例えばテフロン（Ｒ）製の、環状リング８２により前記座７９ｂへ対して押圧保持されている。

更にこの環状リング８２を介して０リング８１を座７９ｂへ対して押圧保持し、締め付け部材７８とヒーター本体２５ｂとを密嵌接合するため、押圧部材８５がねじ部材８６により、該締付け部材７８に対して位置調整自在に締付け保持されている。ここで、押圧部材８５及びねじ部材８６の構成及び作用は、図２において押圧部材５０及びねじ部材５４に関して詳述したものと実質的に同一であり記載が重複するので記述を省略する。しかしながら、ここで注意すべきことは、先の実施例において開示した、押圧部材５０と締付け部材４０との間の間隙ｃ及び押圧部材５０とヒーター本体２５との間の空隙ｄがこの実施例においても形成されていることである。これらの間隙ｂ及び空隙ｄは、ヒーター本体２５が左右の壁部材２３に形成されている取り付け位置のずれを保証したり、チャンバー２０が温度や圧力で変形した時にヒーター本体の取り付け位置のずれを保証したり、又は、ヒーター本体２５が加熱作業中に曲ったりしたときヒーター本体を適切に保持するためのヒーターの遊動間隔を提供しているものであり、いわば、チャンバーやヒーター本体の僅かな変形を保証するものであるが、より大きいチャンバー全体の歪みなどを完全に吸収することは出来ない。これに対して、図６に示す実施例においては、それらのチャンバーやヒーター本体の僅かな変形を保証することに加え、それよりも一層大きいチャンバー全体の歪みなどを完全に吸収することは出来るものである。

図７は、図６に示す装置の作動図であって、例えばチャンバーの側壁部が温度や圧力等の力によって大きく偏倚しヒーター本体を保持している手段に大きな歪みが発生した場合にその歪みを吸収している状態を示している図である。当業者に明らかなように、略球状の締付け部材７８が高温チャンバーの対向する両側壁に配置されており、それぞれヒーター本体の両端を支承している。そのため、高温チャンバーやヒーター本体が例えば予期しない突然の熱や圧力等による変形を受けて、図示していない左側の側壁が図面にて下側へ変形し、図示する右側の側壁が相対的に図面にて上側へ変形するような歪みを発生した時に、ヒーター本体２５ｂは左端（図示なし）が下方へ、右端が上方へ強制されるとする。このとき、この実施例においては、例えばヒーター本体の右端を支承している締め付け部材７８は筒体７６内にて左側へ回転する。同様に図していないヒーター本体の左端を支承している締め付け部材は筒体内にて右側へ回転する。この時、略球状をなす締付け部材７８は筒体７６へ密嵌係合されている０リング７７に密着しながら回転するので、壁部材７１と締付け部材７８との間に空気が流入流出するような間隙を発生することはない。チャンバーの側壁部が反対の側に歪みを発生した時においては球状締付け部材が反対側に回転してその歪みを適切に吸収出来る事は明らかである。勿論チャンバーの反対側の側壁部の変形に関しても同様である。こうして、チャンバーやヒーター本体が不意に大きい偏倚力を受けた時に、チャンバー内の圧力的、熱的、温度的な雰囲気等を全く変へることなく、ヒーター本体の位置又はヒーター本体を支承しているチャンバー側壁の位置が所定位置よりも大きく偏倚したときにもそこに取り付けられている筒体７６に対して締付け部材７８が自由に回転することによりその偏倚力を確実に吸収することが出来ろ。これによりチャンバー側壁が大きく偏倚してもチャンバー側壁やヒーター本体が破損することを完全に阻止することを可能としたものである。

本発明のヒーターは、過酷な高温雰囲気を長時間繰り返し受けてもリード線がヒーター本体から離脱しないので、これまでよりもかなりハードな作業条件下においての使用が可能となる。更に高温チャンバー内の中央付近と枠体周辺との間における温度差が殆ど発生しないので、これまで以上に大型のワークに極めて高品質な熱処理加工を施すことが可能となる。また、ヒーター本体は中央部付近が最も大きい直径を有するように構成されているので、高温チャンバーの側壁へ設けた取り付け孔から装着出来るのでヒーター取り付け作業が容易である。更に、このようなヒーター本体を装着した高温チャンバーでチャンバー内部においてかなり過酷な高温、高圧、高真空、高スチーム雰囲気が発生しても、ヒーター本体の端部は常にチャンバー外部の常温常圧条件下にあるため、当該端部に設けてあるシールが破損することはなく、また例え、シールが破損しても、作業を行なっているチャンバーの外領域であるため、ワークへ悪影響を及ぼす心配はない。これにより本発明は、高温真空チャンバー、高温高圧チャンバー、高温高圧真空チャンバー、高温真空加工チャンバーその他の、高温処理用の種々のチャンバーにおいて、極めて安全でかつ高精度な液晶カラーフィルターの製造作業、液晶TFT基板の作製作業、プラズマデイスプレー（PDP)材料の焼成作業、PDP材料のアニール作業、有機エレキトリックルミネッセンス（EL)用基板の乾燥作業等を実施することが出来る。

本発明の第１の実施例を示す、高温チャンバーの正面の断面を略図的に示した図である。図１のＡ部拡大図であって、ヒーター本体を高温チャンバーの壁部材へ密封封止状態で保持するための手段を示している図である。本発明にかかるヒーター本体の概略形状を示す図である。本発明の第２の実施例を示す、高温チャンバーの正面の断面を概略的に示した図である。図２のＢ部拡大図であって、ヒーター本体を高温チャンバーの壁部材へ密封封止状態で保持するための手段を示している図である。ヒーター本体を高温チャンバーの壁部材へ密封封止状態で保持するための手段を示している本発明の第３の実施例を示す図である。図６に示すチャンバーが変形したときの歪み吸収状態を示す図である。公知の高温チャンバーの側面を断面にて示す図である。図８の線９−９で示す部分の断面であって、公知の高温チャンバーの正面を断面にて示す図である。公知の高温チャンバー用ヒーター本体を示す概略図である。

符号の説明

２０高温チャンバー２１内壁
２１ａ孔２２外壁
２２ａ孔２３壁部材
２４作業域２５ヒーター本体
２５ａヒーター本体２５ｂヒーター本体
２６反射板２７ワーク
２８ワーク保持手段３０発熱部
３１非発熱部３２封止部
３３端子保持部３４リード線
３５不透明石英管３５ａ不透明石英管
３５ｂ不透明石英管３６発熱線
３７セラミックファイバーブラケット３８取り付け孔
４０締付け部材４１軸部
４２ヘッド部４３貫通孔
４３ａ拡径寸法貫通孔４３ｂ座
４４ねじ孔４５０リング
４６環状リング５０押圧部材
５１開口部５２孔
５３突出部５４締付け手段
６０高温チャンバー６１壁部材
６２空間６３内壁
６４外壁６５取り付け孔
６６筒体６７締付け部材
７１壁部材７２空間
７３内壁７４外壁
７５取り付け孔７６筒体
７６ａ鍔部７６ｂ鍔部
７６ｃ凹出部７７０リング
７７ａ０リング７８締付け部材
７８ａ切欠け面７９貫通孔
７９ａ貫通孔７９ｂ座
８０ねじ孔８１０リング
８２環状リング８５押圧部材
８６ねじ部材

Claims

ヒーター２５、２５ａを熱源とする高温チャンバー２０、６０であって、
該チャンバー２０、６０が少なくとも内壁２１、６３、７３と外壁２２、６４、７４とを有している壁部材２３、６１、７１を備え、
該チャンバー２０、６０の両側の壁部材に形成した取り付け孔へ両端部が支持されているヒーター２５、２５ａが、発熱部３０、非発熱部３１、封止部３２、端子保持部３３及びリード線３４を有し、
ここで、発熱部３０及び非発熱部３１が、不透明石英管３５、３５ａ内に形成され、
封止部３２が、該不透明石英管３５、３５ａの端部をシールしており、
封止部３２の外径が不透明石英管３５、３５ａの外径よりも小さく、
かつ該ヒーターを構成している不透明石英管３５、３５ａの長さが高温チャンバーの両側壁部材間の距離よりも長く、
これにより不透明石英管３５、３５ａの両端部が高温チャンバーの両側壁部材から外方へ伸長しており、
ヒーター２５、２５ａの両端部が、チャンバー２０、６０の両側壁部材に形成した取り付け孔３８、６５、７５内に配置した締付け部材４０、６７、７８に形成した貫通孔４３、７９を介して伸長しており、かつ該締付け部材４０、６７、７８の貫通孔４３、７９に設けた座４３ｂ内に配置され、押圧部材５０、８５によって当該座へ対して押圧保持されている、Оリング４５、８１を介して該締付け部材４０、６７、７８に対して封止支持されていることを特徴とするヒーターを熱源とする高温チャンバー。
締付け部材４０が、内壁２１と外壁２２とを接した状態で配置しているチャンバー２０の両側壁部材に設けた取り付け孔３８の内径部分へ形成した内ねじへ螺合する外ねじを有しており、該締付け部材４０を貫通する貫通孔４３の端部に座４３ｂが設けてあることを特徴とする請求項１に記載のヒーターを熱源とする高圧チャンバー。
締付け部材６７が、内壁６３と外壁６４とを引き離して配置しているチャンバー６０の両側壁部材に形成した取り付け孔６５を密封可能に設置した筒体６６の内面に形成した内ねじへ対して螺合する外ねじを有しており、該締付け部材６７を貫通する貫通孔の端部に座が設けてあることを特徴とする請求項１に記載のヒーターを熱源とする高圧チャンバー。
締付け部材７８が一部を切り落とした球体構造を有しており、内壁７３と外壁７４とを引き離して配置しているチャンバー６０の両側壁部材に形成した取り付け孔７５へ密封可能に設置した筒体７６の内面に一対のОリング７７、７７ａを受け入れる溝を設けており、該一対のОリング７７、７７ａが球体構造の外面に接し、かつ該球体構造の中心を挟んで等距離に隔置しており、更に該締付け部材７８が球体構造の中心を含んで貫通するヒーター受入れ貫通孔７９を有し、該貫通孔７９の端部に座７９ｂが設けてあることを特徴とする請求項１に記載のヒーターを熱源とする高圧チャンバー。
チャンバー６０を構成している内壁６３、７３と外壁６４、７４とを引き離して配置することにより両壁間に形成される空間６２、７２に冷媒用液体を流動蓄積していることを特徴とする請求項３又は４に記載のヒーターを熱源とする高圧チャンバー。