JP4915981B2 - 熱処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、基板等の被加熱物を熱風によって熱処理する熱処理装置に関する。

従来より、下記特許文献１に開示されているような熱処理装置が液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）やプラズマディスプレイ（ＰＤＰ：Plasma Display）、有機ELディスプレイ等のようなフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ：Flat Panel display）の製作に使用されている。熱処理装置は、予めガラス板等の基板（被加熱物）に対して特定の溶液を塗布して加熱乾燥させたものを熱処理室内に収容し、熱処理室内に導入される所定の温度の熱風に晒して熱処理（焼成）する装置である。
特許第２９７１７７１号公報

従来技術の熱処理装置は、被加熱物を出し入れするための開口や隙間等があり、完全な密閉状態とはなっておらず、前記した開口や隙間の近傍は比較的低温になりやすい。そのため、熱処理に伴って基板上に塗布されていた特定の溶液等が気化して発生した生成ガスは、開口や隙間の近傍で冷却されて固化し、いわゆる昇華物となる。昇華物は、粒子状やタール状になっており、熱処理装置内を汚染して被加熱物の品質を低下させてしまうばかりか、被加熱物の出し入れの際に熱処理装置の外部に漏出してしまうという問題があった。また、生成ガスが開口から流出した場合は、熱処理装置外において生成ガスが冷却されていわゆる昇華物となり、熱処理装置の周辺環境を汚染してしまうという問題があった。

通常、熱処理装置は、比較的清浄度の高いクリーンルーム等に設置されている。そのため、従来技術の熱処理装置のように昇華物が熱処理装置から漏出してしまうと、クリーンルームの清浄度までも低下させてしまうという問題があった。

上記した問題に鑑み、上記特許文献１に開示されている熱処理装置では、熱処理装置内を熱処理装置の設置雰囲気圧力よりも若干低圧に維持させることにより熱処理装置内の空気や生成ガスが外部に漏出してしまうのを防止する構成とされている。かかる構成とした場合、熱処理装置から昇華物が外部に排出されるという問題に対しては一定の効果を有するが、被加熱物を出し入れするための開口や隙間から流入した空気の影響によって幾分の昇華物が発生してしまうおそれがあった。

そこで、本発明では、被加熱物の熱処理に伴って発生する生成ガスや、生成ガスが冷却されて発生するいわゆる昇華物の漏出を抑制可能な熱処理装置の提供を目的とする。

そこで、上記した課題を解決すべく提供される請求項１に記載の発明は、加熱することによって生成ガスを発生する被加熱物を加熱する熱処理装置であって、前記生成ガスは、所定の固化温度で固化するものである熱処理装置において、被加熱物が配される熱処理室と、当該熱処理室の室温を上昇させる熱源と、前記熱処理室に被加熱物を出し入れするための換装部とを有し、当該換装部と熱処理室との境界部分、あるいは、当該境界部分よりも熱処理室の外側の位置に配され、熱処理室の内側から外側に向かう気体の流れを遮る気流を発生可能な気流発生手段と、当該気流発生手段により発生する気流の下流側に配され、気体を吸引する気体吸引手段と、を備えており、前記気流発生手段は、被加熱物の出し入れを行う換装期間に前記固化温度以上に加熱された気体を吹き出すものであることを特徴とする熱処理装置である。

かかる構成によれば、気流発生手段によって形成される気流により、熱処理室の内側から外側に向かう気体の流れを遮断すると共に、熱処理室から出る気体を気体吸引手段によって回収することができる。そのため、本発明の熱処理装置によれば、熱処理室内における被加熱物の加熱に伴って発生する気体（生成ガス）や、この気体が冷却されることにより発生するいわゆる昇華物の漏出を防止することができる。

かかる構成によれば、被加熱物の出し入れに伴って熱処理室から出てくる生成ガスが冷却されて固化し、昇華物となるのを防止できる。また、請求項１に記載の発明では、生成ガスが固化する可能性が極めて低いため、熱処理室から出る気体を回収する際に、気体回収手段やこの近辺に昇華物が付着するのを防止できる。

上記請求項１に記載の熱処理装置は、気流発生手段が複数設けられており、気流発生手段に気体を供給する気体供給系統を有し、気体供給系統の中途に、気体供給系統を流れる気体を加熱するための気体加熱手段と、気体の流量を調整するための流量調整手段とが設けられており、気体供給系統が、気流発生手段および気体加熱手段よりも気体の流れ方向上流側において複数の分岐流路に分岐されており、当該分岐流路に対して気体の流れ方向下流側に気流発生手段が接続されており、流量調整手段が前記気体加熱手段よりも気体の流れ方向上流側に設けられた構成とすることも可能である（請求項２）。

本発明の熱処理装置では、気体供給系統が複数の分岐流路に分岐され、当該分岐流路を介して各気流発生手段に気体加熱手段で加熱された気体を供給可能な構成とされている。ここで、上記したように、本発明の熱処理装置では、気体の流量調整用の流量調整手段が気体加熱手段よりも上流側に配されている。そのため、本発明の熱処理装置では、流量調整手段には加熱された気体が流れず、熱の影響による流量調整手段の経年劣化が起こりにくい。また、上記したような構成とすることにより、流量調整手段に耐熱性の高い高価なものを採用する必要がなく、熱処理装置の製造コストを抑制することができる。

上記請求項１又は２に記載の熱処理装置は、被加熱物の一面が、加熱されることにより生成ガスを発生する膜状体によって被覆された被覆面であり、当該被覆面が所定の方向を向くように熱処理室内に配されるものであり、前記気流発生手段は、熱処理室に出し入れされる被加熱物の被覆面の裏面側の方向から被覆面側の方向に向けて気流を発生するものであってもよい（請求項３）。

上記したように被加熱物の一面（被覆面）が膜状体によって被覆された構成である場合は、被覆面側から生成ガスが発生する。そのため、このような構成の場合は、被加熱物の熱処理を行うと、被覆面側に生成ガスが偏在することとなる。従って、本発明のように、熱処理室に出し入れされる被加熱物の被覆面の裏面側の方向から被覆面側の方向に向けて気流を発生させれば、生成ガスを効率よく捕捉し、昇華物や生成ガスが熱処理装置の外部に漏洩するのを抑制することができる。

上記請求項１〜３の発明において、熱処理室に被加熱物を出し入れする際に熱処理室から昇華物や昇華物の発生の原因となる生成ガスが出るのを防止するためには、被加熱物の出し入れを行う換装期間だけ気流発生手段から気体を吹き出す構成としてもよい。しかし、熱処理室において発生した生成ガスが原因となる昇華物の発生をより一層確実に防止するには、上記請求項１〜３のいずれかに記載の熱処理装置は、当該換装期間が開始されるタイミングから所定期間だけ遡る準備期間において気流発生手段が気体を吹き出す構成であることが望ましい（請求項４）。

かかる構成によれば、熱処理室から生成ガスや昇華物が漏出するのを確実に防止することができる。

また、上記請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、当該換装期間が終了するタイミングから所定期間にわたる延長期間において気流発生手段は加熱された気体を吹き出すものである構成とすることも可能である（請求項５）。

かかる構成によっても、熱処理室において発生した生成ガスが原因となる昇華物の発生を確実に防止することができる。

また、上記した請求項１〜５のいずれかに記載の発明は、当該換装期間が開始されるタイミングから所定期間だけ遡る準備期間及び／又は換装期間が終了するタイミングから所定期間にわたる延長期間とを想定した場合に、前記換装期間と、前記準備期間及び／又は延長期間とにおいて気流発生手段は加熱された気体を吹き出すものであり、準備期間及び／又は延長期間が、前記換装期間よりも短いことを特徴とするものであってもよい（請求項６）。

また、上記請求項１〜６のいずれかに記載の発明は、当該換装期間が開始されるタイミングから所定期間だけ遡る準備期間及び／又は換装期間が終了するタイミングから所定期間にわたる延長期間とを想定した場合に、前記換装期間と、前記準備期間及び／又は延長期間とにおいて気流発生手段が加熱された気体を吹き出すものであり、準備期間及び／又は延長期間において気流発生手段が単位時間当たりに吹き出す気体の吹き出し量が、前記換装期間において気流発生手段が単位時間当たりに吹き出す気体の吹き出し量よりも少ないことを特徴とするものであってもよい（請求項７）。

上記請求項６や請求項７に記載の発明のように、準備期間や延長期間に気流発生手段から気体を吹き出す期間の長さを換装期間よりも短くしたり、準備期間や延長期間に気流発生手段から気体を吹き出す気体の量を換装期間よりも少なくすれば、気体の吹き出しに要するエネルギー消費を最小限に抑制できる。また特に、上記請求項１のように加熱した気体を気流発生手段から吹き出す構成において、上記請求項６や請求項７に記載のような構成を採用すれば、準備期間や延長期間における気体の吹き出し時間や吹き出し量が少ない分だけ、気体の加熱に要するエネルギーを抑制することができる。

また、請求項８に記載の発明は、前記気流発生手段は気体の吹き出し量を所定量に調整可能であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の熱処理装置である。

本発明によれば、熱処理室に対して被加熱物を出し入れする際に被加熱物の熱処理に伴って発生する生成ガスや昇華物の漏出を最小限に抑制可能な熱処理装置を提供できる。

続いて、本発明の一実施形態である熱処理装置について図面を参照しながら詳細に説明する。図１において、１は本実施形態の熱処理装置である。熱処理装置１は、図１に示すように中心に熱処理室１２を有し、その周りをダクト１７によって取り囲んだ構成とされている。

熱処理室１２は、被加熱物たる板体Ｗを熱処理するための空間であり、熱処理装置１の中心をなす部分である。板体Ｗは、上記した液晶ディスプレイ等の製作に使用されるものであり、図２に示すように略正方形あるいは略長方形の形状を有するガラス板によって構成される基板９ａの表面９ｂ（被覆面）が膜状体９ｃで被覆されたものである。基板９ａの裏面９ｄは、膜状体９ｃ等で覆われておらず、基板９ａが露出した状態になっている。

膜状体９ｃは、予め特定の溶液を基板９ａの表面に塗布して加熱乾燥させる等、従来公知の手法で形成されたものである。膜状体９ｃは、熱処理（焼成）することにより生成ガスを発生する。生成ガスは、熱処理室１２から漏出するなどして所定の固化温度以下に冷却されると、固化して昇華物と称される物質に変化する。

図１に示すように、熱処理室１２の略中央部には、板体Ｗを載置するための載置棚７０が配置されている。載置棚７０は、図３に示すように、従来公知の熱処理装置において採用されているものと同様に多数の載置段７１が所定の間隔で設けられたものである。図３に矢印で示すように、載置段７１，７１の間に形成された隙間には、板体Ｗを水平に抜き差しすることができる。この際、板体Ｗは、膜状体９ｃで覆われた表面９ｂ側を上方に向け、膜状体９ｃが直接載置段７１に触れないように載置される。載置棚７０は、図示しない昇降装置に接続されており、必要に応じて熱処理室１２内で上下動できる。

図１に示すように、熱処理室１２の背面側には、メンテナンス時に使用する扉７が設けられている。仕切壁４３は、扉７に対向する位置に固定されており、メンテナンス等を行う際に必要に応じて取り外し可能な構成とされている。

ダクト１７は、断熱材によって構成される周壁１３ａ〜１３ｄによって四方が包囲された空間であり、熱処理室１２から排出された空気を上流側に循環させるための流路となる部分である。

さらに具体的に説明すると、空気調整部１１は、図１に示すように熱風供給手段１４（熱源）、ダクト１７および機器室１８に大別される。熱風供給手段１４は、空気等を加熱する加熱機能と、加熱された空気等を熱処理室１２内に送り込む送風機能とを有する。ダクト１７は、仕切壁４１，４３により仕切られ、熱処理室１２の周囲を包囲するように配された空気流路であり、熱処理室１２から排出された空気を熱風供給手段１４に戻す空気流路を形成するものである。

熱処理室１２は、対向するように配された２枚の仕切壁４１，４３の間に形成された空間である。図１や図４、図５に示すように、熱処理室１２の正面側（図１において載置棚７０の下側、図４、図５において左側）には、図示しないロボットアーム等の移載装置によって板体Ｗ（被加熱物）を出し入れするための換装部６が設けられている。

さらに具体的に説明すると、換装部６は、板体Ｗを出し入れするために設けられた部位である。熱処理室１２の正面側に設けられた周壁１３ｂには、７つの開口４０が形成されている。開口４０は、図４に示すように、上下方向に並ぶように形成されている。周壁１３ｂの開口４０には、シャッター１０が装着されている。

シャッター１０は、例えばエアシリンダーやモータなどのアクチュエータによって作動する構成とされている。シャッター１０は、上下にスライドするものや、内側あるいは外側に向けて開くもの等から適宜選択することができる。本実施形態のシャッター１０は、図４に二点差線で示すように、アクチュエータの動力によって換装部６の内側に向けて倒れて開口４０を開くことが可能な構成とされている。

周壁１３ｂに対して平行に配されている仕切壁４１には、周壁１３ｂの開口４０に対向する位置に開口５０が設けられている。そのため、シャッター１０を開くことにより、熱処理室１２に対して板体Ｗを出し入れすることができる。

図４および図５に示すように、ダクト１７は、周壁１３ｂと仕切壁４１とに橋渡すように固定された隔壁４７ａ，４７ｂによって上下が仕切られている。また、図１に示すように、隔壁４７ａ，４７ｂの両端部分は、これに対して垂直に取り付けられた隔壁４８ａ，４８ｂによって閉塞されている。これにより、熱処理装置１の正面側には、開口４０から開口５０に繋がり、周壁１３ｂと仕切壁４１との間に形成されたダクト１７から隔絶された換装部６が形成されている。

隔壁４７ａは、図４および図５に示すように、各換装部６の上方側の仕切りとして設けられたものである。隔壁４７ａには、連通孔５３ａが設けられている。そのため、換装部６内に存在する気体を、連通孔５３ａを介してダクト１７側に吸入させることができる。すなわち、ダクト１７は、換装部６側から気体を吸引する気体吸引手段として機能する。

また、隔壁４７ｂは、図４および図５に示すように、開口４０を開くためにシャッター１０を倒した際に、シャッター１０と干渉しないように段状に成形されている。そのため、隔壁４７ｂは、シャッター１０が倒れた際に大部分がシャッター１０の裏側に隠れるが、段状に成形された段部５４は、シャッター１０に隠れない。また、段部５４には、連通孔５３ｂが設けられている。そのため、換装部６は、連通孔５３ｂを介してダクト１７との間で気体を流通させることができる。

換装部６に対して、熱処理室１２から漏出する気体の流れ方向（矢印Ｘ方向）外側に隣接する位置には、排気ダクト７４（気体吸引手段）とエアノズル７５（気流発生手段）が設けられている。排気ダクト７４は、換装部６の開口４０に対して上方にずれた位置に設けられている。排気ダクト７４は、開口４０から漏れ出す気体を吸い込んで回収するためのものである。排気ダクト７４は、気体を吸入するための吸入口７４ａを有する。

エアノズル７５は、図６に示すような空気系統６８を介して供給された空気を吹き出すものである。エアノズル７５は、排気ダクト７４に対して下方に位置している。エアノズル７５は、図５に矢印Ｙで示すように、排気ダクト７４側に向けて空気を吹き出してエアカーテンＡ１を形成することができる。エアカーテンＡ１は、排気ダクト７４に設けられた吸入口７４ａの開口位置に対して熱処理室から漏出する気体の流れ方向（矢印Ｘ方向）の下流側にずれた位置に形成される。

上記したように、熱処理装置１は、７つの換装部６を有し、各換装部６毎にエアノズル７５が設けられている。各エアノズル７５は、図６に示すような空気系統６８を介して空気を供給可能な構成とされている。空気系統６８は、清浄な空気を図示しない供給源から各エアノズル７５に供給するためのものである。

空気系統６８は、図６に示すように、空気の供給源に繋がる主流路８８を有する。主流路８８には、手動で開閉可能な元弁９０と、流量調整用の電磁弁９１と、圧力調整弁９２とが設けられている。主流路８８は、圧力調整弁９２に対して空気の流れ方向下流側において、７系統の分岐流路８９（以下、それぞれを必要に応じて分岐流路８９ａ〜８９ｇと称す）に分岐されている。

分岐流路８９ａ〜８９ｇは、それぞれ上下方向に並べて設けられている７つの換装部６に対応している。分岐流路８９ａ〜８９ｇは、それぞれ実質的に同一の構成とされている。さらに具体的に説明すると、分岐流路８９ａ〜８９ｇは、中途に空気の流量を調整するための流量調整手段として、流量調整弁９３，９４と、電磁弁９５とが設けられた構成とされている。また、分岐流路８９ａについては、流量調整弁９３，９４や電磁弁９５よりも空気の流れ方向上流側の位置にデジタルフロースイッチ等によって構成される流量検知装置１００が設けられた構成となっている。分岐流路８９ａ〜８９ｇは、流量調整弁９３，９４および電磁弁９５を調整することにより空気の流量を調整可能な構成とされている。

流量調整弁９３と電磁弁９５は、空気の流れ方向に直列に配されている。また、流量調整弁９４は、分岐流路８９ａに接続された迂回路９６に設けられており、電磁弁９５と並列の関係にある。すなわち、分岐流路８９ａは、流量調整弁９４および電磁弁９５よりも下流側に流れる空気の流量を、電磁弁９５の開閉によって調整可能であると共に、流量調整弁９４を開度調整することにより流量を微調整可能な構成とされている。

分岐流路８９ａ〜８９ｇにおいて、流量調整弁９４および電磁弁９５よりも空気の流れ方向下流側には、空気中に含まれている不純物を補足するためのフィルター９７が設けられている。分岐流路８９ａ〜８９ｇは、フィルター９７よりも下流側の部位に配されたヒーター９８（気体加熱手段）によって空気を加熱可能な構成とされている。すなわち、本実施形態の熱処理装置１では、ヒーター９８が空気系統６８を構成する主流路８８と分岐流路８９ａ〜８９ｇとの分岐部分Ｔよりも空気の流れ方向下流側に配されている。また、流量調整手段として機能する流量調整弁９３，９４および電磁弁９５は、それぞれヒーター９８よりも空気の流れ方向上流側に配置されている。

続いて、本実施形態の熱処理装置１の動作について、図面を参照しながら詳細に説明する。熱処理装置１は、上下方向に並べて設けられた７つの換装部６（以下、必要に応じて換装部６ａ〜６ｇ）のシャッター１０を所定の順番で開いていき、シャッター１０が開いた換装部６を介して板体Ｗを熱処理室１２内に配された載置棚７０に対して抜き差しする、いわゆるタクト方式を採用したものである。板体Ｗの抜き差しに際して、載置棚７０は、図示しない昇降装置によって熱処理室１２内で昇降し、板体Ｗを抜き差しすべき載置段７１と、シャッター１０との位置合わせがなされる。

本実施形態の熱処理装置１は、板体Ｗの抜き差しに際して、シャッター１０が開く換装部６ａ〜６ｇに対応して設けられたエアノズル７５（以下、必要に応じてエアノズル７５ａ〜７５ｇと称す）から加熱された空気を吹き出してエアカーテンＡ１を形成し、熱処理室１２の内側から外側に向かって熱処理室１２内に存在する気体や昇華物が漏出するのを防止する。

さらに具体的に説明すると、エアノズル７５ａ〜７５ｇは、図７のタイムチャートに示す通り、換装部６ａ〜６ｇのシャッター１０が開いている期間（換装期間Ｃ）と、換装期間Ｃの開始のタイミングから所定の期間だけ遡った期間（準備期間Ｐ）と、換装期間Ｃの終了のタイミングから所定の期間（延長期間Ｄ）の３つの期間において空気の吹き出し量を所定量まで増加させ、エアカーテンＡ１を形成している。

さらに詳細に説明すると、エアノズル７５ａ〜７５ｇは、上記した換装期間Ｃ、準備期間Ｐおよび延長期間Ｄを除く期間において約１０．０［リットル／分］程度の流量で空気を噴出している。この際も、ヒーター９８は作動している。

一方、図７に示すように、換装期間Ｃになると、エアノズル７５ａ〜７５ｇから出る加熱された空気の吹き出し量は、所定量αに調整される。本実施形態では、エアノズル７５ａ〜７５ｇから約３．０×１０²［リットル／分］程度の流量で清浄な空気が加熱された状態で噴出される構成とされている。また、エアノズル７５ａ〜７５ｇから噴出される空気の動圧（本実施形態では約５．０［Ｐａ］）は、熱処理室１２内を流れる空気や生成ガスの静圧よりも高い。

また、換装期間Ｃに前後する準備期間Ｐや延長期間Ｄになると、エアノズル７５ａ〜７５ｇから出る空気の吹き出し量は換装期間Ｃの約１／２（α／２）とされる。本実施形態では、準備期間Ｐや延長期間Ｄに、エアノズル７５ａ〜７５ｇから約１．５×１０²［リットル／分］程度の流量で清浄な空気が加熱された状態で噴出される構成とされている。

換装期間Ｃの前後に設けられている準備期間Ｐおよび延長期間Ｄの長さは、換装期間Ｃの長さβの約１／４（β／４）とされている。すなわち、熱処理装置１では、各換装部６のシャッター１０が開く換装期間Ｃの前後に設けられ、換装期間Ｃよりも時間的に短い準備期間Ｐおよび延長時間Ｄにおいて、エアノズル７５ａ〜７５ｇから加熱された空気が吹き出される。

上記したように、熱処理装置１では、シャッター１０が開く換装部６ａ〜６ｇが順次切り替わっていく。そのため、図７に示すように、シャッター１０が開く換装部６ａ〜６ｇの切り替えに応じて、加熱された空気を吹き出すエアノズル７５についても、エアノズル７５ａ→エアノズル７５ｂ→・・・→エアノズル７５ｇの順で切り替わっていく。

また、エアノズル７５ａ〜７５ｇから吹き出される空気は、図５に矢印Ｙで示すように、排気ダクト７４の下方から、排気ダクト７４に向けて吹き出される。すなわち、エアノズル７５ａ〜７５ｇから空気が吹き出されると、シャッター１０よりも熱処理室１２から漏出する気体の流れ方向Ｘの下流側に、下方から上方に向かう気流が発生し、エアカーテンＡ１が形成される。また、エアカーテンＡ１は、主として排気ダクト７４の吸入口７４ａが形成された位置よりも、気体の流れ方向Ｘの下流側に形成される。そのため、シャッター１０が開くことによって開口４０から漏出する気体は、図５に示すように吸入口７４ａにスムーズに吸引される。

本実施形態の熱処理装置１では、板体Ｗの出し入れの際にエアノズル７５から加熱空気が吹き出され、これによって形成されるエアカーテンＡ１（気流）により、熱処理室１２の内側から外側に向かう生成ガスを含む気体の流れが遮断される。また、熱処理装置１では、エアカーテンＡ１によって熱処理室１２からの漏出が阻まれた気体を、ダクト１７や排気ダクト７４に回収することができる。そのため、熱処理装置１は、熱処理室１２内における板体Ｗの加熱に伴って発生する気体（生成ガス）や、この気体が冷却されることにより発生するいわゆる昇華物の漏出を防止することができる。

また、本実施形態の熱処理装置１では、板体Ｗの出し入れの際（換装期間Ｃ）と、これに前後する準備期間Ｐや延長期間Ｄにおいて、ヒーター９８が作動し、エアノズル７５から加熱された空気が吹き出される。また、この際吹き出される空気は、熱処理室１２内の雰囲気温度程度まで加熱されたものであり、昇華物が発生する固化温度以上に加熱されている。そのため、熱処理装置１では、板体Ｗの出し入れに伴って熱処理室１２から出てくる生成ガスが冷却されて昇華物となるのを防止でき、生成ガスの状態でダクト１７や排気ダクト７４に回収することができる。従って、熱処理装置１では、熱処理室１２から出る気体を回収する際に、エアノズル７５やダクト１７、排気ダクト７４等に昇華物が付着するのを防止できる。

ここで、ヒーター９８により空気を加熱する構成とする場合、ヒーター９８の加熱能力等によっては、ヒーター９８を作動させたからといって直ちに所定の温度まで加熱された空気をエアノズル７５に供給できない可能性がある。かかる知見に基づき、本実施形態の熱処理装置１では、換装期間Ｃに先だって、準備期間Ｐからヒーター９８を作動させて空気を加熱する構成とされている。そのため、熱処理装置１では、換装期間Ｃの開始のタイミングから、所定の温度に加熱された空気を吹き出し、昇華物の発生や漏洩を抑制することができる。

また、上記実施形態では、換装期間Ｃが終わってからしばらくの間（延長期間Ｄ）、エアノズル７５から加熱された空気を吹き出す構成とされている。そのため、上記した構成によれば、換装期間Ｃの完了後、シャッター１０の外側や内側に残留している生成ガスを含む気体をダクト１７や排気ダクト７４に誘導して回収することができる。

なお、上記実施形態では、換装期間Ｃだけでなく、準備期間Ｐや延長期間Ｄをはじめとする全期間において空気を各エアノズル７５に供給したり、ヒーター９８を作動させる構成であったが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば前記期間Ｃ，Ｐ，Ｄを除く期間においてエアノズル７５から空気を吹き出すのを停止したり、ヒーター９８による空気の加熱を停止したりしてもよい。また、準備期間Ｐおよび延長期間Ｄのいずれか一方又は双方の期間において加熱された空気を排出しない構成としたり、ヒーター９８を作動させず非加熱状態の空気を排出する構成としてもよい。

ここで、上記したように、準備期間Ｐは、主として換装期間Ｃの開始直後から所定の温度に加熱された空気を排出可能なようにヒーター９８を予め作動させる期間である。また、延長期間Ｄは、換装期間Ｃの終了後、シャッター１０の近辺に残存している生成ガスを含む気体を回収することを主目的とする期間である。そのため、準備期間Ｐや延長期間Ｄの長さや、これらの期間Ｐ，Ｄにおいて吹き出される加熱空気の量は、これらの目的を達成可能な程度で十分である。

そこで、かかる知見に基づき、本実施形態では、準備期間Ｐや延長期間Ｄの期間の長さを換装期間Ｃに対して短くしている。また、上記した実施形態では、準備期間Ｐや延長期間Ｄにおいてエアノズル７５から単位時間当たりに吹き出される空気の吹き出し量が、換装期間Ｃにおいてエアノズル７５から単位時間当たりに吹き出される気体の吹き出し量よりも少ない。そのため、熱処理装置１は、準備期間Ｐや延長期間Ｄにおいて、空気の吹き出しに要するエネルギー消費が最小限で済む。

上記したように、熱処理装置１は、換装部６を複数有し、これに対応して各換装部６にエアノズル７５を設けた構成とされている。そして、エアノズル７５に空気を供給する空気系統６８は、空気の供給源に繋がる主流路８８が中途で７系統の分岐流路８９に分岐され、この分岐流路８９を介してエアノズル７５に空気を供給可能な構成とされている。空気を加熱するためのヒーター９８は、各分岐流路８９に設けられており、各分岐流路８９毎に独立的に動作する構成とされている。分岐流路８９は、主流路８８よりも流量が少ないため、配管径についても主流路８８より小さい。そのため、主流路８８にヒーター９８を設け、これにより加熱された空気を各分岐流路８９に分配する構成とする場合に比べて、ヒーター９８による空気の加熱効率が高い。

また、上記したように、空気系統６８は、流量調整手段として機能する流量調整弁９３，９４や電磁弁９５がヒーター９８よりも空気の流れ方向上流側に配置されている。そのため、熱処理装置１では、流量調整弁９３，９４や電磁弁９５に加熱された空気が流れない。従って、上記した構成によれば、流量調整弁９３，９４や電磁弁９５は、熱の影響による経年劣化が起こりにくい。また、上記した構成によれば、流量調整弁９３等として耐熱性の高い高価なものを採用する必要がなく、その分だけ熱処理装置１の製造コストを低減させることができる。

なお、流量調整弁９３，９４や電磁弁９５の経年劣化等を考慮すれば、空気系統６８は、上記したような構成とすることが望ましいが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばヒーター９８を流量調整弁９３，９４や電磁弁９５よりも空気の流れ方向上流側に配置した構成としたり、主流路８８にヒーター９８を配置した構成としてもよい。また、上記した空気系統６８のように、分岐流路８９がさらに内側分岐流路９９ａと外側分岐流路９９ｂとに分岐された構成とする場合は、この内側分岐流路９９ａや外側分岐流路９９ｂにヒーター９８を設けた構成としてもよい。

熱処理装置１では、板体Ｗの表面９ｂが膜状体９ｃによって被覆されており、表面９ｂ側が上方を向く姿勢で熱処理室１２に対して出し入れされる構成とされている。そのため、熱処理装置１において熱処理（焼成）を行うと、板体Ｗの表面９ｂ側で生成ガスが発生し、偏在することとなる。かかる現象を鑑み、本実施形態の熱処理装置１では、エアノズル７５は、熱処理室１２に出し入れされる板体Ｗの裏面９ｄ側の方向から表面９ｂ側の方向に向けて気流を発生させる構成とされている。そのため、本実施形態の熱処理装置１では、生成ガスをスムーズにダクト１７や排気ダクト７４に誘導することができ、生成ガスや昇華物が漏洩したり、昇華物が付着するのを防止できる。

熱処理装置１は、上記したようにダクト１７に連通孔５３ａ，５３ｂを設けた構成とすることにより、熱処理室１２から漏出する生成ガスを含む気体を効率よく回収できるが、本発明はこれに限定されるものではなく、連通孔５３ａ，５３ｂを設けない構成としてもよい。

上記実施形態では、換装部６の最下流側に位置するシャッター１０の外側に隣接する位置に排気ダクト７４とエアノズル７５とを設けた構成を例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばエアノズル７５を設ける代わりに、シャッター１０の内側に隣接する位置にエアノズル７５と同様に空気を吹き出し可能なものを設けた構成とすることも可能である。

さらに具体的に説明すると、熱処理装置１は、例えば図８や図９、図１０に示すように、シャッター１０の内側、すなわち換装部６の中途であって、各換装部６の段部５４の近傍にエアノズル５５（気流発生手段）を設けた構成としてもよい。

ここで、エアノズル５５は、上記実施形態で示したエアノズル７５と同様に空気系統６８（気体供給系統）を介して供給された空気を吹き出すために設けられたものである。すなわち、エアノズル５５は、換装部６と熱処理室１２の境界部分、あるいは、これよりも熱処理室から漏出する気体の流れ方向（図９において矢印Ｘで示す方向）の下流側に空気を吹き出し、いわゆるエアカーテンを形成可能なように設置される。エアノズル５５は、図９に示すように、連通孔５３ａ，５３ｂよりも熱処理室から漏出する気体の流れ方向下流側にずれた位置に設けることが望ましい。

このようにエアノズル５５（以下、必要に応じてエアノズル５５ａ〜５５ｇと称す）を設置した場合、エアノズル５５ａ〜５５ｇから吹き出される空気は、図９に矢印Ｚで示すように、隔壁４７ｂ側から隔壁４７ａ側、すなわち下方側から上方側に向けて吹き出され、エアカーテンＡ２（気流）を形成する。図９に示すように、エアノズル５５の空気の吹き出し方向Ｚは、熱処理室１２から漏出する気体の流れ方向Ｘと交差する。すなわち、エアノズル５５は、図９にハッチングで示すように、熱処理室１２から熱処理装置１の外側に向けて流れる気体の流れを遮断する方向に空気を吹き出してエアカーテンＡ２を形成することができる。

上記したように、エアカーテンＡ２は、主として隔壁４７ａ，４７ｂに設けられた連通孔５３ａ，５３ｂよりも気体の流れ方向Ｘの下流側に形成される。そのため、上記実施形態と同様に、換装期間Ｃや準備期間Ｐ、延長期間Ｄ等の期間においてエアノズル５５から空気を吹き出しエアカーテンＡ２を形成することにより、開口５０を介して熱処理室１２から漏れ出てくる気体を隔壁４７ａ，４７ｂ側に誘導することができる。

上記したように、エアノズル７５を設ける代わりにエアノズル５５を設ける場合についても、熱処理室１２から漏出する生成ガスを含む気体を効率よく回収すべく、排気ダクト７４を設けた構成とすることが望ましい。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、排気ダクト７４を設けない構成としてもよい。

なお、上記したようにエアノズル５５を設ける場合についても、換装期間Ｃだけでなく、準備期間Ｐや延長期間Ｄをはじめとする全期間において空気を各エアノズル５５に供給したり、ヒーター９８を作動させる構成としてもよい。また、上記したような構成とした場合についても、前記期間Ｃ，Ｐ，Ｄを除く期間においてエアノズル５５から空気を吹き出すのを停止したり、ヒーター９８による空気の加熱を停止したりしてもよい。また、準備期間Ｐおよび延長期間Ｄのいずれか一方又は双方の期間において加熱された空気を排出しない構成としたり、ヒーター９８を作動させず非加熱状態の空気を排出する構成としてもよい。

また、熱処理装置１は、上記したようにエアノズル５５あるいはエアノズル７５のいずれか一方を設けた構成としてもよいが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば図１１や図１２に示すように、エアノズル５５およびエアノズル７５の双方を設けた構成としてもよい。かかる構成とした場合、板体Ｗの出し入れを行う換装期間Ｃや、準備期間Ｐ、延長期間Ｄ等においてエアカーテンＡ１，Ａ２の双方を形成することができ、板体Ｗの出し入れに伴う生成ガスや昇華物の漏洩や、昇華物の発生を抑制することができる。

上記したように、エアノズル５５，７５を設ける構成とする場合、空気系統６８は、分岐部分Ｔにおいてエアノズル５５，７５の数だけ分岐した構成としてもよい。すなわち、上記した実施形態のようにエアノズル５５ａ〜５５ｇ，７５ａ〜７５ｇを設ける場合は、分岐部分Ｔにおいて１４系統の分岐流路に分岐する構成としてもよい。また、空気の吹き出し量や、空気の加熱温度をエアノズル５５ａ〜５５ｇとエアノズル７５ａ〜７５ｇとで変化させなければならない特段の事情がない限り、空気系統６８は、図１３に示すように、各分岐流路８９ａ〜８９ｇを、ヒーター９８に対して空気の流れ方向下流側においてエアノズル５５ａ〜５５ｇに繋がる内側分岐流路９９ａと外側分岐流路９９ｂとに分岐した構成としてもよい。かかる構成とすれば、エアノズル５５ａ〜５５ｇとエアノズル７５ａ〜７５ｇとを併存させた構成とした場合についても、空気系統６８の構成を簡略なものとすることができる。

上記実施形態では、ヒーター９８によって各エアノズル５５，７５に供給される空気が加熱されるものであったが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば空気系統６８を構成する主流路８８や分岐流路８９等の配管の一部又は全部を熱処理室１２の内部に引き回し、当該部位で熱交換加熱する構成としてもよい。かかる構成とした場合は、ヒーター９８の消費エネルギーを最小限に抑制したり、ヒーター９８を設けない構成として、熱処理装置１の装置構成を簡略化することができる。

上記実施形態では、換装期間Ｃや準備期間Ｐ、延長期間Ｄ以外の期間についても各エアノズル５５，７５から空気が吹き出される構成であったが、前記した各期間Ｃ，Ｐ，Ｄ以外において各エアノズル５５，７５から空気を噴出しない構成としてもよい。

上記した熱処理装置１は、載置棚７０が熱処理室１２内において上下動可能な構成であったが、本発明はこれに限定されるものではなく、熱処理装置１は、載置棚７０が熱処理室１２内において上下動しない構成であってもよい。

本発明の一実施形態である熱処理装置の内部構造を示す平面図である。 （ａ）は板体を示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｃ）は（ｂ）のＢ部拡大図である。 図１に示す熱処理装置において採用されている載置棚と板体との関係を示す説明図である。 図１に示す熱処理装置の要部を拡大した断面図である。 図４のＣ部拡大図である。 図１に示す熱処理装置が備える空気系統を示す配管系統図である。 図１に示す熱処理装置が備えるエアノズルにおける空気の吹き出し量および吹き出しのタイミングを示すタイミングチャートである。 図１に示す熱処理装置の変形実施形態の要部を拡大した断面図である。 図８のＣ部拡大図である。 図６に示す熱処理装置が備える換装部を熱処理室側から観察した状態を示す断面斜視図である。 図１に示す熱処理装置の別の変形実施形態の要部を拡大した断面図である。 図１１のＣ部拡大図である。 図１１に示す熱処理装置が備える空気系統を示す配管系統図である。

１ 熱処理装置
６ 換装部
９ａ 基板
９ｂ 表面（被覆面）
９ｃ 膜状体
９ｄ 裏面
１０ シャッター
１２ 熱処理室
１４ 熱風供給手段（熱源）
１７ ダクト（気体吸引手段）
４０，５０ 開口
５５，７５ エアノズル（気流発生手段）
６８ 空気系統（気体供給系統）
７４ 排気ダクト（気体吸引手段）
８９ 分岐流路
９３，９４ 流量調整弁（流量調整手段）
９５ 電磁弁
９８ ヒーター（気体加熱手段）
Ｗ 板体（被加熱物）
Ｃ 換装期間
Ｐ 準備期間
Ｄ 延長期間

Claims (8)

1. 加熱することによって生成ガスを発生する被加熱物を加熱する熱処理装置であって、
   前記生成ガスは、所定の固化温度で固化するものである熱処理装置において、
   被加熱物が配される熱処理室と、当該熱処理室の室温を上昇させる熱源と、前記熱処理室に被加熱物を出し入れするための換装部とを有し、
   当該換装部と熱処理室との境界部分、あるいは、当該境界部分よりも熱処理室の外側の位置に配され、熱処理室の内側から外側に向かう気体の流れを遮る気流を発生可能な気流発生手段と、
   当該気流発生手段により発生する気流の下流側に配され、気体を吸引する気体吸引手段と、を備えており、
   前記気流発生手段は、被加熱物の出し入れを行う換装期間に前記固化温度以上に加熱された気体を吹き出すものであることを特徴とする熱処理装置。
2. 気流発生手段が複数設けられており、
   気流発生手段に気体を供給する気体供給系統を有し、
   気体供給系統の中途には、気体供給系統を流れる気体を加熱するための気体加熱手段と、気体の流量を調整するための流量調整手段とが設けられており、
   気体供給系統が、気流発生手段および気体加熱手段よりも気体の流れ方向上流側において複数の分岐流路に分岐されており、当該分岐流路に対して気体の流れ方向下流側に気流発生手段が接続されており、流量調整手段が前記気体加熱手段よりも気体の流れ方向上流側に設けら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. 被加熱物の一面が、加熱されることにより生成ガスを発生する膜状体によって被覆された被覆面であり、当該被覆面が所定の方向を向くように熱処理室内に配されるものであり、
   前記気流発生手段は、熱処理室に出し入れされる被加熱物の被覆面の裏面側の方向から被覆面側の方向に向けて気流を発生するものであ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。
4. 当該換装期間が開始されるタイミングから所定期間だけ遡る準備期間において、前記気流発生手段は気体を吹き出すことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の熱処理装置。
5. 当該換装期間が終了するタイミングから所定期間にわたる延長期間において、前記気流発生手段は加熱された気体を吹き出すものであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の熱処理装置。
6. 当該換装期間が開始されるタイミングから所定期間だけ遡る準備期間及び／又は換装期間が終了するタイミングから所定期間にわたる延長期間とを想定した場合に、
   前記換装期間と、前記準備期間及び／又は延長期間とにおいて、前記気流発生手段は加熱された気体を吹き出すものであり、
   準備期間及び／又は延長期間が、前記換装期間よりも短いことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の熱処理装置。
7. 当該換装期間が開始されるタイミングから所定期間だけ遡る準備期間及び／又は換装期間が終了するタイミングから所定期間にわたる延長期間とを想定した場合に、
   前記換装期間と、前記準備期間及び／又は延長期間とにおいて、前記気流発生手段は加熱された気体を吹き出すものであり、
   準備期間及び／又は延長期間において、気流発生手段が単位時間当たりに吹き出す気体の吹き出し量が、前記換装期間において気流発生手段が単位時間当たりに吹き出す気体の吹き出し量よりも少ないことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の熱処理装置。
8. 前記気流発生手段は気体の吹き出し量を所定量に調整可能であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の熱処理装置。

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