JP5411470B2 - 熱処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、減圧下で例えば液晶表示パネル用のガラス基板等の平板状ワークに対して熱処理を行うのに好適なように構成された熱処理装置に関する。

減圧乾燥装置等の熱処理装置では、例えば図１に示すように、炉体１００の内部に熱源となる加熱部１０２（例えば、電気抵抗ヒータ）が配置される。加熱部１０２には電力供給が必要となる一方で、炉体１００には気密性が要求されるため、炉体１００の内部に加熱部１０２を設置する場合、真空シールに対して有効な中継電源導入端子１０４が炉体１００を貫通して設けられることが多かった。そして、この中継電源導入端子１０４の炉外側の端子が炉外の電源部（図示省略）に接続され、炉内側の端子が渡り配線１０６を介して加熱部１０２に接続されることによって、炉外の電源部から炉体１００内部の加熱部１０２に対して中継電源導入端子１０４を介して電力供給が行われていた。

ところが、上述の構成においては、加熱部１０２に対して通電しつつ炉体１００の内部の圧力を下げていく過程で放電が発生し、その結果、漏電が生じることがあった。この漏電は人体や装置に悪影響を与える虞があるため、漏電の防止を図ることが重要視されていた。

このため、従来技術には、加熱部に対する通電下において炉体１００の内部を減圧することにより発生した漏れ電流を検出し、その漏れ電流の量に応じて加熱部に対する通電のオン／オフ制御を行うように構成された減圧乾燥装置が存在する（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００６−１７０５３３号公報

上述の特許文献１に係る技術では、配線部分からの漏れ電流の発生自体を抑えることができない。このため、配線部分からの漏れ電流は依然として発生し、その漏れ電流が許容値を超えるたびにヒータへの通電が停止され、加熱処理の処理時間が長引くといった不都合があった。

また、炉内において渡り配線を利用する構成において漏れ電流自体の発生を抑制しようとする場合には、渡り配線と炉体との間の絶縁距離が大きくなるように炉内の構成を設計したり、被覆付きの電線を採用したりする必要があった。

しかし、絶縁距離を大きく取ることは炉体の小型化を阻害し、また、被覆付きの電線を採用する場合には、被覆部の耐熱性によって熱処理の最高温度が制限されるといった不都合があった。

この発明の目的は、簡易な構成によって、炉内のクリーン度を保ちつつ、減圧下の炉内の配線部分からの漏れ電流の発生を防止することが可能な熱処理装置を提供することである。

この発明に係る熱処理装置は、減圧下でワークに対して熱処理を行うように構成される。熱処理装置の例としては、減圧乾燥装置が挙げられる。この熱処理装置は、加熱部および炉体を少なくとも備える。

加熱部は、発熱線および電力供給線が絶縁された状態で金属管に充填されたシース部を含む単一または複数のシースヒータを有する。加熱部の例としては、板状を呈するパネルヒータが挙げられる。シースヒータの例としては、真空耐圧を有する細管シースヒータが挙げられる。シースヒータは、長さ方向の一端部のみが開放し、他端部が閉鎖されており、前記一端部からのみ前記電源供給線が露出するように構成されている。

炉体は、加熱部を内部に収容するように構成される。また、炉体は、シースヒータのシース部が挿通可能な開口部を有する。シース部は、発熱線のみを内蔵した発熱部と、発熱線を電力供給線に接続するスリーブ部とからなる。

熱処理装置は、シースヒータにおけるスリーブ部が炉体の外部に配置された状態で、シース部と開口部との間に真空シール（例えば、Ｏリング）が施されるように構成されたゲージポートを炉体の外側に備えている。発熱部は、長さ方向の一端部のみが開放し、他端部が閉鎖されており、スリーブ部の一端部のシール部からのみ電力供給線が露出するように構成される。

この構成においては、加熱部を炉体の中継電源導入端子（例えば、貫通端子）に渡り配線を介して接続するのではなく、加熱部を構成するシースヒータと炉体との間で直接的に真空シールされることにより、炉体の内部には、シースヒータの非絶縁部が露出しなくなる。このため、ヒースヒータに通電した状態で炉体を減圧しても放電が発生しない。また、炉体内部に配置されるシース部に耐熱性を有する金属管（例えば、ステンレス管）を用いているため、炉内を高温にしてもシース部の表面から発塵が生じたり、ガスが発生したりしにくいため、炉体の内部をクリーンな状態に保つことができる。また、シース部に金属を用いているため、樹脂類によって渡り配線を被覆する場合に比較して、処理温度の上限制約を受けにくい。

上述の構成において、シースヒータは、長さ方向の一端部からのみ電源供給線が露出するように構成されることが好ましい。その理由は、シースヒータの長さ方向の一端部からのみ電源供給線が露出する構成を用いれば、シースヒータの長さ方向の両端部から電源供給線が露出する構成を用いる場合に比較して、真空シールが必要となる箇所の数を減少させることができるからである。

また、シースヒータは、シース部が曲げ加工可能になるようにフレキシブル性を有するように構成されることが好ましい。シース部が自由自在に曲げられると、例えば、面状の加熱源に適した配置とする等のようにシースヒータのレイアウトを自由に設計できるからである。

加熱部が、互いに異なる複数の領域をそれぞれ加熱するように配置された複数のシースヒータを有する場合、加熱部における端部に配置される領域は、中央に配置される領域に比較して、単位面積あたりにおけるシースヒータの配置密度が密になるように構成することが好ましい。このように構成することにより、ヒータ電源の制御を複雑にすることなく、放熱が多い端部に対して十分な熱量を供給することが可能になる。

本発明によれば、簡易な構成によって、処理温度の上限に制約を受けることなく、炉内のクリーン度を保ちつつ、減圧下における炉内の配線部分からの漏れ電流の発生を防止することが可能になる。

図２は、本発明の実施形態に係る減圧乾燥装置１０の概略を説明する図である。この実施形態では、熱処理装置の例として減圧乾燥装置１０を説明するが、本発明は減圧乾燥装置以外の種類の熱処理装置にも適用することが可能である。

減圧乾燥装置１０は、炉体１２を備えている。炉体１２内には、板状を呈するパネルヒータ１８が設けられる。パネルヒータ１８の構成については後述する。パネルヒータ１８の上には、複数のプロキシミティピンを有する基板支持部材２０が載置される。

パネルヒータ１８を貫通するように、炉体１２に搬入または搬出されるガラス基板１６を下から支持するように構成されたリフターピン１４が配置される。リフターピン１４は、モータ等の駆動部を有するリフターピン駆動装置１４２によって昇降可能に支持されている。

図３は、パネルヒータ１８の概略構成を示す図である。パネルヒータ１８には、熱源として複数の細管シースヒータ３０を備える。パネルヒータ１８は、金属製（例えば、アルミニウム）の熱板内に複数の細管シースヒータ３０を収納して構成される。

図３に示すように、この実施形態では、９つの細管シースヒータ３０が用いられ、各細管シースヒータ３０がパネルヒータ１８の９つの領域のそれぞれを加熱するように構成されているが、細管シースヒータ３０の数や配置はこれに限定されるものではない。細管シースヒータ３０は、炉体１２に設けられた複数の開口部に挿通されるように配置されており、炉体１２の外部の電力供給部から電力供給を受けるように構成される。

図４（Ａ）および図４（Ｂ）は、細管シースヒータ３０の概略構成を示している。細管シースヒータ３０は、細い金属管（例えば、ＳＵＳ−３１６等のステンレス管）に発熱線４２および絶縁体４４（例えば、酸化マグネシウム）を高密度に充填するように構成された発熱部３２を備える。発熱部３２は、自由に曲げ加工の可能な程度のフレキシブル性を有しており、発熱部３２の金属管を自由に曲げて所望の形状にすることが可能になっている。

この実施形態では、図３に示すように、各細管シースヒータ３０の発熱部３２をそれぞれ面状の渦巻き状に形成している。このとき、各細管シースヒータ３０は、その発熱部３２の密度が、パネルヒータ１８の中央部に配置されるものほど疎になり、パネルヒータ１８の端部に配置されるものほど密になるように構成される。

このように、パネルヒータ１８の各領域における発熱部３２の配置密度を適宜変化させることにより、各細管シースヒータ３０に対するヒータ電源制御を均一にする場合であってもパネルヒータ１８の各領域に所望の発熱特性を持たせることが可能になる。なお、各細管シースヒータ３０の発熱部３２の形状は面状の渦巻き状に限定されるものではなく、ワークの形状等に合わせて適宜変更することが可能である。

細管シースヒータ３０はさらに、発熱部３２の一端部外周に接合されたスリーブ部３４を備える。スリーブ部３４は金属（例えば、ＳＵＳ−３０４等のステンレス）からなる筒状を呈している。スリーブ部３４の内部には、発熱線４２と電力供給線（例えば、ニッケル等の外部リード線）との接続部が配置される。スリーブ部３４はさらに、発熱部３２の反対側の端部を覆うシール部３６２（例えば、防湿シールガラス）を有する。なお、この実施形態では、発熱部３２が本発明のシース部に対応する。

細管シースヒータ３０は、炉体１２に設けられたゲージポート１２２等の開口部に挿通されている。そして、細管シースヒータ３０におけるスリーブ部３４とゲージポート１２２との間にはＯリング３６が配置されており、スリーブ部３４とゲージポート１２２との間が真空シールされ炉体１２内の真空度が保たれている。

この実施形態では、細管シースヒータ３０の真空シール部としてゲージポート１２２およびＯリング３６を用いているが、真空シール部の構成はこれには限定されない。例えば、ゲージポート１２２およびＯリング３６の組み合わせに代えてコンプレッションフィッティングなどを用いることも可能である。

以上の構成では、細管シースヒータ３０における炉体１２内に配置される箇所およびゲージポート１２２に真空シールされる箇所のすべてが真空に耐えうる構成になっている。また、耐熱性を有する金属製のシースを用いているため炉体１２内を高温にした場合でも発塵の虞がないため、処理温度にかかわらず炉体１２内部をクリーンな環境に保つことが可能となる。

そして、発熱線４２と電力供給線が炉体１２の内部において露出することがないため、電気配線からの放電の発生が適正に防止され、その結果、高電圧（例えば、２００Ｖまたは４００Ｖ）を用いた装置の構築が可能となり、省配線化が可能となる。また、処理温度を向上させることができ、処理時間の短縮化が可能となる。

上述の実施形態においては、細管シースヒータ３０は、長さ方向における一端部からのみ電力供給線４０が露出するように構成されることが好ましい。１つの細管シースヒータ３０について、炉体１２の１箇所からのみの電力供給をすることにより、真空シール部の数を減少させることが可能になり、その結果、炉体１２の構成の簡略化が図りやすくなり、また、炉体１２内での真空状態を保ち易くなる。

上述の実施形態において、細管シースヒータ３０はそのシール径が細くなるように（例えば、２〜３ｍｍ）構成することが好ましい。その理由は、経時的にシール性が低下するといった問題を回避し易くなるからである。通常、ヒータ類は加熱させると熱膨張により、位置変動などが発生し、真空シール部に過度のストレスが加わり、シール性低下などの不具合に至る場合があるが、細管シースヒータ３０はその径が小さいためそのような不具合が発生しにくい。

さらに、細管シースヒータ３０の発熱部３２はフレキシブル性を有しているため、細管シースヒータ３０を用いることで炉体１２内部での自由なレイアウトが可能となる。このため、ワークの形状に応じてパネルヒータ１８の構成を変更し易い。

また、ゲージポート１２２にＯリング３６を介して細管シースヒータ３０を取り付けている構造上、炉体１２に対する細管シースヒータ３０の脱着が行い易くなり、メンテナンス性が向上する。

上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

従来の減圧乾燥装置の構成の概略を示す図である。 本発明の実施形態に係る減圧乾燥装置の概略を示す図である。 ヒータの概略構成を示す図である。 ヒータにおける細管シースヒータの配置状態を説明する図である。

符号の説明

１０−減圧乾燥装置
１２−炉体
１８−ヒータ
３０−細管シースヒータ
３２−発熱部
３４−スリーブ部
３６−Ｏリング
４０−電力供給線
１２２−ゲージポート

Claims (3)

1. 減圧下でワークに対して熱処理を行うように構成された熱処理装置であって、
   発熱線および電力供給線が絶縁された状態で金属管に充填されたシース部を含む単一または複数のシースヒータを有する加熱部と、
   前記加熱部を内部に収容する炉体であって、前記シースヒータにおける前記シース部が挿通可能な開口部を有する炉体と、
   を少なくとも備えており、
   前記シース部は、前記発熱線のみを内蔵した発熱部と、前記発熱線を前記電力供給線に接続するスリーブ部とからなり、
   前記シースヒータにおける前記スリーブ部が前記炉体の外部に配置された状態で、前記シース部と前記開口部との間に真空シールが施されるように構成されたゲージポートを前記炉体の外側に備え、
   前記発熱部は、長さ方向の一端部のみが開放し、他端部が閉鎖されており、前記スリーブ部の一端部のシール部からのみ前記電力供給線が露出するように構成された熱処理装置。
2. 前記シースヒータは、前記シース部が曲げ加工可能なようにフレキシブル性を有するように構成された請求項１に記載の熱処理装置。
3. 前記加熱部は、互いに異なる複数の領域をそれぞれ加熱するように配置された複数の前記シースヒータを有しており、
   前記加熱部の端部に配置される領域は、中央に配置される領域に比較して、単位面積あたりの前記シースヒータの配置密度が密になるように構成された請求項１又は２に記載の熱処理装置。

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