JP5114071B2

JP5114071B2 - 熱処理装置

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Publication number: JP5114071B2
Application number: JP2007050281A
Authority: JP
Inventors: 英範村上
Original assignee: Espec Corp
Current assignee: Espec Corp
Priority date: 2007-02-28
Filing date: 2007-02-28
Publication date: 2013-01-09
Anticipated expiration: 2027-02-28
Also published as: JP2008215652A

Description

本発明は、基板等の被加熱物を熱処理する熱処理装置に関する。

従来から、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な負圧状態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。

従来の熱処理装置では、開口部分にパッキン等の密閉手段を用いることにより開口部分の密閉度を上げていた。しかし、熱処理装置においては、高温の被加熱物を出し入れするため、開口部分に設置されたパッキンはいたみやすく、メンテナンスや交換が必要であり不便であった。また、従来の熱処理装置では、パッキンに対して開口を開閉するシャッター等の遮断手段を一定以上の力で押さえつける必要があり、一定以上の力を遮断手段に対して作用させることができる高価で高性能のアクチュエータを用いる必要があった。

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。

上記課題を解決するため、請求項１の発明では、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可能な換装部とを有する熱処理装置であって、前記換装部は、熱処理装置の外部と熱処理室の内部とを繋ぐ空間であり、当該換装部に、熱処理室の内部から外部へ流れる気流を遮ることが可能な遮断手段が熱処理室の内部から外部に向かう方向に複数配置されており、前記遮断手段によって仕切られる前記換装部内の空間のうち少なくとも熱処理装置の外部と隣接する空間に、空間内の気体を吸引して当該空間を負圧状態にする気体吸引手段が設置されていることを特徴とした。

これにより、熱処理装置の外部と熱処理室の内部を繋ぐ換装部を、複数の遮断手段によって多重に塞ぐことができるため、熱処理室の内部の気体が換装部を通って熱処理装置の外部に漏出するおそれが少ない。その結果、生成ガスや昇華物の漏出を抑制することが可能である。

また、遮断手段によって仕切られた換装部内の空間のうち少なくとも熱処理装置の外部と隣接する空間に存在する気体が、気体吸引手段によって吸引されるため、従来の熱処理装置よりも効率的に換装部内に存在する気体を吸引して排気することができる。

また、遮断手段を閉じた状態において遮断手段に挟まれた換装部内の空間は、気体吸引手段によって前記空間内部の気体が吸引され、熱処理装置の設置雰囲気圧力よりも低圧な負圧状態にされている。そのため、熱処理装置の外部の気体が換装部内に流れ込むことはあるが、換装部内の気体が熱処理装置の外部に漏出するおそれがない。その結果、請求項１の発明に係る熱処理装置は、パッキン等の密閉手段を設けなくとも、換装部内の気体が熱処理装置の外部に漏出するのを防止することができる。また、パッキン等の密閉手段が不要であるため、メンテナンスや交換等の手間がかからない。

さらに、パッキン等の密閉手段が不要になることから、従来の熱処理装置のように遮断手段に一定の力を加えて、遮断手段を密閉手段に対して押さえつける必要もない。すなわち、遮断手段を作動させるエアシリンダー等のアクチュエータに求められる性能が従来よりも低いため、廉価なアクチュエータを使用することができ、熱処理装置の製造コストを抑えることができる。

上記請求項１に記載の熱処理装置は、前記遮断手段として第一遮断手段および第二遮断手段を備え、前記気体吸引手段として第一気体吸引手段および第二気体吸引手段を備えた熱処理装置であって、熱処理室の内部から外部に至るまでの換装部の途中に第一遮断手段が配置され、前記第一遮断手段に対して外側に外れた位置に第二遮断手段が配置され、熱処理室から第一遮断手段に至るまでの換装部内の空間に第一気体吸引手段が配置され、第一遮断手段および第二遮断手段によって挟まれた換装部内の空間に第二気体吸引手段が配置されるものであってもよい（請求項２）。

請求項３の発明では、請求項１又は２の発明において、前記複数の遮断手段が同一の動力源によって作動されることを特徴とした。

これにより、遮断手段を作動させるアクチュエータの数を減らすことができ、部品点数を減らし製造コストを抑えることができる。

請求項４の発明では、請求項２又は３の発明において、換装部には、熱処理室に対して被加熱物を出し入れするための開口が設けられており、第二遮断手段は、前記開口に対して換装部の内側に配された板状のシャッターを有し、当該シャッターを、熱処理室に対して被加熱物を出し入れ可能なように開口を開いた開状態と、熱処理室に対する被加熱物の出し入れを阻止するように開口を閉じた閉状態とに切り替え可能なものであり、前記シャッターが閉状態にある状況において、第一遮断手段および第二遮断手段によって挟まれた換装部内の空間と外部雰囲気とを連通させる外部連通部が形成されることを特徴とした。

本発明の熱処理装置では、第一遮断手段および第二遮断手段によって挟まれた換装部内の空間と外部雰囲気とが連通されている。さらに上記したように、遮断手段を閉じた状態において第一遮断手段および第二遮断手段によって挟まれた換装部内の空間は、第二気体吸引手段によって前記空間内部の気体が吸引され、熱処理装置の設置雰囲気圧力よりも低圧な負圧状態にされている。そのため、外部連通部からは前記空間内部に存在する生成ガスは漏出されず、逆に第一遮断手段および第二遮断手段によって挟まれた換装部内の空間に外気が流入されて、空間内に存在する生成ガスを希釈させることができる。

請求項５の発明では、請求項１〜４のいずれかの発明において、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可能な換装部とを有する熱処理装置であって、前記換装部は、熱処理装置の外部と熱処理室の内部とを繋ぐ空間であり、当該換装部に、熱処理室の内部から外部へ流れる気流を遮ることが可能な遮断手段が熱処理室の内部から外部に向かう方向に複数配置されており、前記熱処理装置は、遮断手段によって熱処理室の内部から外部に漏出する気流を遮る遮断状態と、被加熱物を出し入れする非遮断状態との切替えができるものであって、遮断状態において遮断手段により仕切られる換装部内の隣り合う空間の間に内部連通部があることを特徴とした。

遮断手段によって仕切られる換装部内の空間、特に熱処理装置の外部と隣接する空間を密閉された空間にすると、気体吸引手段によって気体が吸引され続けるため空間内の負圧状態が強くなりすぎるおそれがある。そこで、請求項５の発明に係る熱処理装置は、遮断手段によって仕切られる換装部内の隣接した空間の間に内部連通部を設けることにより、かかる空間内への気体の流入を可能にし、空間内の負圧状態が必要以上に強くなるのを防止する効果を期待しうる。

本発明では、熱処理装置内部の気体が熱処理装置の外部に漏出することを防止することができる。その結果、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することができる。

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２に示すように中心に熱処理室１２を有し、その周りを空気調整部１１によって取り囲んだ構成とされている。

熱処理室１２は、図２に示すように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、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３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２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４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４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２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。

空気調整部１１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ている。空気調整部１１は、空気を所定温度に加熱して熱処理室１２内に吹き込むと共に、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ものである。

さらに具体的に説明すると、空気調整部１１は、図２に示すように熱風供給手段１４（熱源）およびダクト１７（第一気体吸引手段）に大別され、機器室１８が隣接して設置される。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により熱処理室１２と仕切られ、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。

図２や図５、図６に示すように、熱処理室１２の正面側（図２において載置棚７０の下側、図５、図６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。
図６に示すように、換装部６は、熱処理装置１の外部と熱処理室１２の内部とを繋ぎ、仕切壁４１の開口５０から、取付部材１９の開口１９ａおよび周壁１３ｂの開口４０を通って外枠部材２１の開口２１ａに至るまでの空間である。本実施形態に係る換装部６には、取付部材１９の開口１９ａを開閉するための内シャッター１０（第一遮断手段）と、外枠部材２１の開口２１ａを開閉するための外シャッター２０（第二遮断手段）とが装着されている。

さらに具体的に説明すると、図５に示すように熱処理室１２の正面側に設けられた周壁１３ｂには、４つの開口４０が形成されている。開口４０は、上下方向に並ぶように形成されている。
図６に示すように周壁１３ｂの熱処理室１２側には、開口４０を覆うように板状の取付部材１９が装着されている。そして取付部材１９の略中央には、板体Ｗを出し入れするための開口１９ａが設けられている。
周壁１３ｂに対して平行に配されている仕切壁４１には、図５および図６に示すように取付部材１９の開口１９ａに対向する位置に開口５０が設けられている。また、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２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。

図５および図６に示すように、隔壁４７ａは各換装部６の上方側の仕切りとして設けられたものであり、隔壁４７ｂは各換装部６の下方側の仕切りとして設けられたものである。隔壁４７ａおよび隔壁４７ｂには、連通孔５３ａ，５３ｂがそれぞれ設けられている。そのため、換装部６内に存在する気体を、連通孔５３ａ，５３ｂを介してダクト１７側に吸引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。

開口１９ａを開くために内シャッター１０を倒した際、内シャッター１０によって連通孔５３ｂが塞がれないよう、図６に示すように連通孔５３ｂは、隔壁４７ｂの熱処理室１２側であって仕切壁４１の開口５０近傍に配置されている。そのため、隔壁４７ｂは、内シャッター１０が倒れた際に大部分が内シャッター１０の裏側に隠れるが、連通孔５３ｂは内シャッター１０によって隠されない。

図６に示すように周壁１３ｂの外側には、開口４０を覆うように外枠部材２１が装着されている。外枠部材２１の内部に形成されている空間は、外枠部材２１と周壁１３ｂとに橋渡すように固定された隔壁４９によって上下が仕切られており、隔壁４９によって仕切られた上方の空間は、排気ダクト７４（第二気体吸引手段）として機能する。排気ダクト７４は、内シャッター１０と外シャッター２０とに挟まれた換装部６内の空間１６に存在する気体を吸い込んで回収するためのものであり、気体を吸引するための吸引口７４ａを有する。

また、外枠部材２１には取付部材１９の開口１９ａに対向する位置に、開口２１ａが設けられている。すなわち、熱処理装置１の正面側には、外枠部材２１の開口２１ａから、周壁１３ｂの開口４０および取付部材１９の開口１９ａを通って、仕切壁４１の開口５０へと繋がる換装部６が形成されている。

本実施形態に係る換装部６には、取付部材１９の開口１９ａを開閉するための内シャッター１０と、外枠部材２１の開口２１ａを開閉するための外シャッター２０とが装着されている。内シャッター１０は、取付部材１９の内側（熱処理室１２側）に装着されており、隔壁４７ａおよび隔壁４７ｂに設けられた連通孔５３ａ，５３ｂは、内シャッター１０よりも熱処理室１２側に位置している。また、外シャッター２０は、外枠部材２１の内側（熱処理室１２側）に装着されている。なお、取付部材１９の開口１９ａよりも下方位置には、所定幅の隙間４５（内部連通部）が形成されている。

内シャッター１０および外シャッター２０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おり、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。本実施形態の内シャッター１０および外シャッター２０は、図６に二点鎖線で示すように、アクチュエータの動力によって熱処理室１２側に向けて倒れて開口１９ａおよび開口２１ａを開くことが可能な構成とされている。

以下、図面を参照しながら内シャッター１０および外シャッター２０の作動機構について説明する。図７に示すように、内シャッター１０は、開口１９ａを塞ぐシャッター板２２ａを備えており、外シャッター２０は、開口２１ａを塞ぐシャッター板２２ｂを備えている。シャッター板２２ａ，２２ｂは、それぞれが塞ぐ開口１９ａ，２１ａに対応した平面視が略短冊形の部材である。

内シャッター１０および外シャッター２０は、リンク機構を介してエアシリンダー８に接続されている。エアシリンダー８は、図１に示すように周壁１３ｂの外側、換装部６の側方に取り付けられている。

さらに具体的には、図７に示すようにシャッター板２２ａ，２２ｂの長手方向（幅方向）両側面には、側板２３ａ，２３ｂがそれぞれ固定されている。側板２３ａ，２３ｂは、端部に軸孔２６ａ，２６ｂを有し、この軸孔２６ａ，２６ｂがシャッター板２２ａ，２２ｂの下端部に相当する位置に固定されている。側板２３ａ，２３ｂは、軸孔２６ａ，２６ｂに挿通された支軸３０ａ，３０ｂと一体化されている。そのため、シャッター板２２ａ，２２ｂは、支軸３０ａ，３０ｂの回転に連動して回動する。

図６に示すように内シャッター１０の支軸３０ａは、換装部６の周壁１３ｂとダクト１７との境界近傍の領域に固定されている２つの軸受（図示せず）によって回転自在に支持されており、外シャッター２０の支軸３０ｂは、外枠部材２１の開口２１ａ内側（換装部６側）に固定されている２つの軸受（図示せず）によって回転自在に支持されている。

図１に示すように周壁１３ｂの外側であって換装部６の一方の側方には、エアシリンダー８が配置されており、図７に示すようにエアシリンダー８が配置された側に突出した支軸３０ａ，３０ｂの端部には、第一連結板３１ａ，３１ｂが取り付けられている。第一連結板３１ａ，３１ｂは、支軸３０ａ，３０ｂが挿通される軸挿通孔３２ａ，３２ｂと、エアシリンダー８および後述の第二連結板６１との連結に使用されるピン３４ａ，３４ｂを挿通するためのピン挿通孔３５ａ，３５ｂとを有する。第一連結板３１ａと第一連結板３１ｂとは同一の形状であり、第一連結板３１ａの軸挿通孔３２ａとピン挿通孔３５ａとの間隔は、第一連結板３１ｂの軸挿通孔３２ｂとピン挿通孔３５ｂとの間隔と同一である。

支軸３０ａ，３０ｂは、図７に示すように第一連結板３１ａ，３１ｂの軸挿通孔３２ａ，３２ｂに差し込まれて、第一連結板３１ａ，３１ｂに対して相対回転不能な状態にされている。また上述のように、支軸３０ａ，３０ｂは、側板２３ａ，２３ｂを介してシャッター板２２ａ，２２ｂと一体化されている。すなわち、内シャッター１０は、第一連結板３１ａおよびシャッター板２２ａ、支軸３０ａが一体的に組み合わされて構成されており、外シャッター２０は、第一連結板３１ｂおよびシャッター板２２ｂ、支軸３０ｂが一体的に組み合わされて構成されている。そのため、支軸３０ａ，３０ｂの回動に連動してシャッター板２２ａ，２２ｂと第一連結板３１ａ，３１ｂとが一定の位置関係を維持したまま一体的に回動する。

本実施形態に係る熱処理装置１では、図７に示すように内シャッター１０を構成する第一連結板３１ａと外シャッター２０を構成する第一連結板３１ｂとが第二連結板６１によって連結されてリンク機構を構成している。第二連結板６１は、所定の長さの細長い板であり、その両端にピン挿通孔６２ａ，６２ｂを有する。第二連結板６１のピン挿通孔６２ａ，６２ｂ間の長さは、換装部６の所定位置に取り付けられた支軸３０ａ，３０ｂ間と同一の長さである。

内シャッター１０は、内シャッター１０を構成する第一連結板３１ａのピン挿通孔３５ａと第二連結板６１の一方のピン挿通孔６２ａとにピン３４ａを挿通することにより、第二連結板６１に対して相対回転可能な状態に連結されている。また、外シャッター２０は、外シャッター２０を構成する第一連結板３１ｂのピン挿通孔３５ｂと第二連結板６１の他方のピン挿通孔６２ｂとにピン３４ｂを挿通することにより、第二連結板６１に対して相対回転可能な状態に連結されている。

また、外シャッター２０は、図７に示すように、第一連結板３１ｂのピン挿通孔３５ｂに挿通されたピン３４ｂによってエアシリンダー８の伸縮軸８ａの先端部分に対しても相対回転可能な状態で連結されている。

上記したリンク機構についてさらに詳しく説明すると、図８に示すように第一連結板３１ａ，３１ｂおよび第二連結板６１、支軸３０ａ，３０ｂを結ぶ仮想線によって平行四辺形が形成されるように構成されている。
また、支軸３０ａ，３０ｂは、図示しない軸受により換装部６に対して相対位置を変えることなく回転自在に支持されている。そのため、第一連結板３１ａ，３１ｂを、双方が同一の姿勢になるように回動させることができ、第二連結板６１を、水平姿勢を維持したまま上下動させることができる。

その結果、図７（ａ），図８（ａ）に示すようにエアシリンダー８の伸縮軸８ａが伸び、第一連結板３１ｂのピン３４ｂ側が下方に押される力Ｆが働くと、第一連結板３１ｂが反時計回りに回動し、支軸３０ｂも回動する。ここで、上記したように、第一連結板３１ｂおよびシャッター板２２ｂは支軸３０ｂを介して一体化されている。そのため、エアシリンダー８の伸縮軸８ａが伸びると、第一連結板３１ｂが回動し、シャッター板２２ｂが立ち上がる。

また、上記したように、外シャッター２０の第一連結板３１ｂと内シャッター１０の第一連結板３１ａとは第二連結板６１を介して連結されており、互いに同一の姿勢を維持して回動する。そのため、外シャッター２０の第一連結板３１ｂが回動して姿勢を変えると、内シャッター１０の第一連結板３１ａも回動して外シャッター２０の第一連結板３１ｂと同一の姿勢をとることになる。また、内シャッター１０の第一連結板３１ａおよびシャッター板２２ａは、支軸３０ａを介して一体化されている。そのため、第一連結板３１ａが回動すると、シャッター板２２ａも立ち上る。

これにより、外枠部材２１の開口２１ａがシャッター板２２ｂによって閉塞されると同時に取付部材１９の開口１９ａがシャッター板２２ａによって閉塞される。すなわち、熱処理装置１の換装部６は、内シャッター１０および外シャッター２０により二重に閉じられた状態となる。

一方、図７（ａ）のようにシャッター板２２ｂによって開口２１ａが塞がれ、シャッター板２２ａによって開口１９ａが塞がれた状態においてエアシリンダー８の伸縮軸８ａが縮むと、外シャッター２０の第一連結板３１ｂのピン挿通孔３５ｂ側を上方に引き上げる力Ｆ’が働く。これにより、外シャッター２０の第一連結板３１ｂおよび内シャッター１０の第一連結板３１ａが時計回りに回動し、図７（ｂ），図８（ｂ）に示すように、シャッター板２２ａおよびシャッター板２２ｂが熱処理室１２側に倒れて、換装部６が開かれた状態となる。

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４つの換装部６の外シャッター２０および内シャッター１０を所定の順番で開いていき、外シャッター２０および内シャッター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、換装部６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、各換装部６に設けられた内シャッター１０および外シャッター２０によって開口１９ａ，２１ａを開閉し、あわせて連通孔５３ａ，５３ｂおよび吸引口７４ａから換装部６内の気体を吸引することによって、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、板体Ｗの抜き差しを行わないとき、本実施形態の熱処理装置１は、換装部６の内シャッター１０および外シャッター２０が閉じられた状態にある。このとき、熱処理室１２内に存在する気体が、換装部６内に流れ込んだとしても、内シャッター１０および外シャッター２０によって換装部６の開口は二重に塞がれている。このため、換装部６内の気体は熱処理装置１の外部に漏出し難い。

そして、換装部６内に存在する気体のうち、内シャッター１０よりも熱処理室１２側の空間１５に存在する気体の大半は、図６の矢印に示すように連通孔５３ａ，５３ｂから吸引されて排気される。連通孔５３ａ，５３ｂは、仕切壁４１の開口５０近傍に配置されているため、熱処理室１２から換装部６に流入する気体を上流で吸引して、換装部６に対して熱処理室１２から気体が流入するのを低減させることができる。

また、内シャッター１０と外シャッター２０とに挟まれた空間１６に存在する気体は、図６の矢印に示すように空間１６の上部に設けられた吸引口７４ａから吸引されて排気される。本実施形態の熱処理装置１は、吸引口７４ａが空間１６の上部に設けられているため、熱処理に伴って特定の溶液等が気化した高温の生成ガスを効果的に吸引することができる。また、換装部６内の空間１５および空間１６をそれぞれ別個に排気することができるため従来よりも効率的に換装部６内に存在する気体を排気することができる。

また内シャッター１０と外シャッター２０とで挟まれた換装部６内の空間１６は、吸引口７４ａから空間１６内部の気体が吸引されて、熱処理装置１が設置されている雰囲気圧力よりも低圧な負圧状態になる。このとき、図６に示すように内シャッター１０には、開口１９ａを閉じる方向に力Ｆ’が作用し、開口１９ａが形成されている取付部材１９と内シャッター１０との密着度が上がる。そのため、図６に矢印で示すような空間１５から空間１６に流れ込む気体の量が減少することが期待される。また外シャッター２０には、開口２１ａを開放する方向に力Ｆが作用し、開口２１ａと外シャッター２０との間に若干の隙間（外部連通部）が形成される。そのため、図６に矢印で示すような熱処理装置１の外部雰囲気から空間１６内に流れ込む気体の量が増えることが期待される。

ここで、外枠部材２１の開口２１ａ近傍から換装部６の空間１６内に気体が流れ込む場合は、この気流によって、換装部６内の空間１６に存在する気体が熱処理装置１の外に漏出するのが防止される。すなわち、熱処理装置１の外部の気体が換装部６内に流れ込むことはあっても、換装部６内の気体が熱処理装置１の外部に漏出するおそれがない。そのため、本実施形態に係る熱処理装置１は、外枠部材２１の開口２１ａ部分にパッキン等の密閉手段を設けなくとも、空間１６内の気体がシャッター板２２ｂと外枠部材２１の開口２１ａとの隙間から熱処理装置１の外部に漏出するのを防止することができる。

上記のように本実施形態の熱処理装置１は、パッキン等の密閉手段を設置する必要がないため、従来の熱処理装置のようにシャッターに一定の力を加えて、シャッター板をパッキンに対して押さえつける必要もない。すなわち、エアシリンダー８等のアクチュエータに求められる性能としては、少なくとも内シャッター１０および外シャッター２０を開閉させるだけの動力があればよく、従来よりもスペックの低いアクチュエータを使用することが可能であり、熱処理装置１の製造コストを低く抑えることができる。また、パッキン等の密閉手段が不要であるため、パッキンのメンテナンスや交換等の手間がかからない。

なお、仮に前記空間１６が密閉された空間ならば、吸引口７４ａから気体が吸引され続けることとなるため、空間１６内の負圧状態が必要以上に強くなってしまう。この場合、外シャッター２０に対して、開口２１ａを開放する力が作用し、これに対抗する力を外シャッター２０に対して作用させなければならなくなる可能性がある。そこで、本実施形態の熱処理装置１では、取付部材１９に所定幅の隙間４５を設けて、前記空間１６に対して一定量の気体を流れ込ませ、空間１６内の負圧状態が必要以上に強くなるのを防止している。また、取付部材１９の開口１９ａの下方に隙間４５を設けることとしたため、特定の溶液が気化した高温の生成ガスが過剰に空間１６内に流入するのを防止できる。

前記空間１６は負圧状態であるため、内シャッター１０および外シャッター２０が開放された際には、外枠部材２１の開口２１ａ近傍の気体を換装部６の空間１６内に流れ込ませて、換装部６内の空間１６に存在する生成ガスを含んだ気体を希釈させるとともに、空間１６に存在する気体が熱処理装置１の外に漏出するの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は、内シャッター１０および外シャッター２０が開放状態にあるときも、熱処理室１２から換装部６に漏出する気体の大半を連通孔５３ａ，５３ｂから排出させることができる。さらに、連通孔５３ａ，５３ｂおよび吸引口７４ａから換装部６内の気体を吸引し続けることによって、換装部６内を一定の負圧状態に維持し、熱処理室１２内に存在する気体が熱処理装置１の外部に漏出するのを最小限に抑制することができる。

上記実施形態の熱処理装置１においては、換装部６側方のうち片側にのみエアシリンダー８が取り付けられる構成としたが、本発明はこのような構成に限られるものではない。例えば、大型のＦＰＤの製作に使用される熱処理装置については、シャッターについても大型化するので、換装部６の両側にエアシリンダー８などのアクチュエータを配置する構成とすることも可能である。この場合も上記したのと同様に、内シャッター１０および外シャッター２０を同一のアクチュエータで開閉することが可能である。

上記実施形態の熱処理装置１は、換装部６にシャッターを２つ取り付けて構成されたが本発明はシャッターの数量に限定があるわけではなく、２以上複数のシャッターを取り付けた構成にすることができる。

上記実施形態において、排気ダクト７４および吸引口７４ａは、内シャッター１０と外シャッター２０とで挟まれた換装部６内の空間１６の上部に設けられたが、本発明はこのような構成に限られるわけではない。排気ダクト７４および吸引口７４ａは、空間１６の下方に設けてもよいし、上方および下方の両方に設けてもよい。

上記熱処理装置１は、１つのエアシリンダー８によって、内シャッター１０および外シャッター２０を作動させる構成としたが、本発明はこのような構成に限られるわけではない。例えば、内シャッター１０および外シャッター２０のそれぞれが別個のアクチュエータによって作動する構成としてもよい。このような場合であっても、使用されるアクチュエータの数は増加するが、必要とされるアクチュエータの性能が低くなるため、装置全体の製造コストを抑えることが可能となる。

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。

上記した熱処理装置１では、取付部材１９の下方位置に所定幅の隙間４５を設けて、前記空間１６に対して一定量の気体を流れ込ませる構成としたが、本発明はこのような構成に限定されるわけではなく、シャッターによって仕切られる換装部６内の隣り合う空間の間に内部連通部があればよい。例えば、取付部材１９の上方位置に隙間や孔を設けてもよいし、内シャッター１０のシャッター板２２ａにスリット等の連通孔を設けてもよい。また、前記隙間や孔に網やフィルターを装着させることにより、昇華物が熱処理装置の外部に漏出するのを効果的に抑制することも可能である。

また、吸引口７４ａから気体を吸引する力が小さい場合には、空間１６内の負圧状態もそれほど強くならない。そのため、このような場合には、シャッターによって仕切られる換装部６内の隣り合う空間の間に内部連通部を設ける必要もない。

また、取付部材１９に隙間４５を設けると、隙間４５の面積によっては、空間１５から空間１６に流れ込む気体の量が多くなり過ぎる懸念がある。この場合、空間１５から空間１６に流れ込む気体には特定の溶液が気化した生成ガスが含まれているため、空間１６内に生成ガスが過剰に流入して固化するおそれがある。

そこでこのような場合には、取付部材１９に隙間４５を設けるのではなく、図９（ａ）〜（ｈ）に示すように、外シャッター２０に気体流入手段を設けて、空間１６の負圧状態を調整し、空間１５に対して空間１６が過度に低圧になるのを防止することが望ましい。

例えば、図９（ａ）〜（ｃ）に示すように、気体流入手段として外シャッター２０のシャッター板２２ｂに切欠部８１やスリット８２、孔８３等の外部連通部を設けることができる。これにより、切欠部８１、スリット８２または孔８３を通じて、外枠部材２１の開口２１ａ近傍の気体を換装部６の空間１６内に流れ込ませて、空間１６内の負圧状態を調整させることができる。外枠部材２１の開口２１ａ近傍は、熱処理装置１の外部であるため、開口２１ａ近傍に存在する気体には、生成ガスが含まれていない。そのため、開口２１ａ近傍の気体が空間１６内に多量に流入したとしても、生成ガスが固化するおそれがない。

気体流入手段は、図９（ｄ）や（ｅ）に示すように、外シャッター２０のシャッター板２２ｂの外枠部材２１と当接する部分に設けられた突起８５や当て板８６であってもよい。この場合、外シャッター２０を閉じた状態で、外枠部材２１の開口２１ａと外シャッター２０のシャッター板２２ｂとの間に、突起８５の高さ又は当て板８６の厚さ分の隙間（外部連通部）を生じさせることができる。そのため、前記隙間を通じて、外枠部材２１の開口２１ａ近傍の気体を換装部６の空間１６内に流れ込ませ、空間１６内の負圧状態を調整させることができる。

図９（ｆ）や（ｇ）に示すように、外シャッター２０のシャッター板２２ｂを波型やジグザグ等の適当な形状にしたり、外枠部材２１と当接する部分に溝８８を設けたりすることにより、外シャッター２０を閉じた状態で、熱処理装置１の外部と換装部６の空間１６とを繋ぐ気体流路（外部連通部）が外シャッター２０に形成される構成にしてもよい。これにより、前記気体流路が気体流入手段として機能することになる。すなわち前記気体流路を通じて、外枠部材２１の開口２１ａ近傍の気体を換装部６の空間１６内に流れ込ませて、空間１６内の負圧状態を調整させることができる。

また、取付部材１９に隙間４５を設けた上で、外シャッター２０に上記の気体流入手段を設ける構成にしてもよい。これにより、気体流入手段を通じて、熱処理装置１の外部雰囲気の気体を換装部６の空間１６内に流れ込ませ、空間１６内の負圧状態を調整することができる。そのため、熱処理室１２側の空間１５から空間１６に流れ込む気体の量を抑えることができ、空間１６内に生成ガスが過剰に流入して固化するのを防止することができる。

上記実施形態において、外シャッター２０の支軸３０ｂは、図７に示すように第一連結板３１ｂの軸挿通孔３２ｂに差し込まれて、第一連結板３１ｂに対して相対回転不能な状態にされているが、本発明はこのような構成に限定されるわけではない。

例えば、外シャッター２０のシャッター板２２ｂの下端部に図示しないばね付き蝶番やばね付きヒンジを装着し、外シャッター２０に一定以上の力が作用した場合には外シャッター２０が適度に回動できる構成にしてもよい。

これにより、換装部６の空間１６が、熱処理装置１の設置されている雰囲気圧力よりも低圧な負圧状態となって外シャッター２０に開口２１ａを開放する力が作用した場合に、外シャッター２０のシャッター板２２ｂを適度に回動させて開口２１ａとシャッター板２２ｂとの間に若干の隙間（外部連通部）を生じさせることができる。換装部６の空間１６は負圧状態なので、シャッター板２２ｂの回動によって隙間が生じた場合には、前記隙間から外枠部材２１の開口２１ａ近傍の気体が流れ込む。そして、空間１６内に流れ込む気流によって、空間１６内に存在する気体が熱処理装置１の外部に漏出するのを防止することができる。

本発明の一実施形態である熱処理装置を示す正面図である。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２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２に示す熱処理装置の要部を拡大した断面図である。図５のＣ部拡大図である。（ａ），（ｂ）は、それぞれ換装部が開閉する際のシャッター板およびシリンダの動作を模式的に示す概念図である。（ａ），（ｂ）は、本実施形態に係るリンク機構を示す機構図である。（ａ）〜（ｇ）は、外シャッターの変形例を示す斜視図である。

１熱処理装置
６換装部
８エアシリンダー
１０内シャッター（第一遮断手段）
１２熱処理室
１５空間
１６空間
１７ダクト（第一気体吸引手段）
２０外シャッター（第二遮断手段）
２１ａ開口
４５隙間（内部連通部）
５３ａ，５３ｂ連通孔
７４排気ダクト（第二気体吸引手段）
７４ａ吸引口
Ｗ板体（被加熱物）

Claims

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可能な換装部とを有する熱処理装置であって、
前記換装部は、熱処理装置の外部と熱処理室の内部とを繋ぐ空間であり、
当該換装部に、熱処理室の内部から外部へ流れる気流を遮ることが可能な遮断手段が熱処理室の内部から外部に向かう方向に複数配置されており、
前記遮断手段によって仕切られる前記換装部内の空間のうち少なくとも熱処理装置の外部と隣接する空間に、空間内の気体を吸引して当該空間を負圧状態にする気体吸引手段が設置されていることを特徴とする熱処理装置。
前記遮断手段として第一遮断手段および第二遮断手段を備え、前記気体吸引手段として第一気体吸引手段および第二気体吸引手段を備えた熱処理装置であって、
熱処理室の内部から外部に至るまでの換装部の途中に第一遮断手段が配置され、前記第一遮断手段に対して外側に外れた位置に第二遮断手段が配置され、
熱処理室から第一遮断手段に至るまでの換装部内の空間に第一気体吸引手段が配置され、第一遮断手段および第二遮断手段によって挟まれた換装部内の空間に第二気体吸引手段が配置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。
前記複数の遮断手段が同一の動力源によって作動され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。
換装部には、熱処理室に対して被加熱物を出し入れするための開口が設けられており、
第二遮断手段は、前記開口に対して換装部の内側に配された板状のシャッターを有し、当該シャッターを、熱処理室に対して被加熱物を出し入れ可能なように開口を開いた開状態と、熱処理室に対する被加熱物の出し入れを阻止するように開口を閉じた閉状態とに切り替え可能なものであり、
前記シャッターが閉状態にある状況において、第一遮断手段および第二遮断手段によって挟まれた換装部内の空間と外部雰囲気とを連通させる外部連通部が形成されることを特徴とする請求項２又は３に記載の熱処理装置。
前記熱処理装置は、遮断手段によって熱処理室の内部から外部に漏出する気流を遮る遮断状態と、被加熱物を出し入れする非遮断状態との切替えができるものであって、遮断状態において遮断手段により仕切られる換装部内の隣り合う空間の間に内部連通部が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。