JP6510925B2 - 熱処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、加熱された雰囲気下で被処理物を処理するための、熱処理装置に関する。

基板などの材料に熱処理を行うための、熱処理装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。熱処理装置の一例として、特許文献１に記載のＣＶＤ装置は、石英製の反応管を有している。反応管は、材料としてのウェハを収容するように構成されている。また、反応管内には、ソースが供給される。反応管内では、熱反応によって、ソースガスが活性化される。これにより、ウェハの表面に、所望の被膜が形成される。

上記の熱処理装置は、横型炉であり、反応管が横向きに寝かされた姿勢で配置される。このため、反応管の開口部は水平方向を向いている。よって、反応管に対するウェハの出し入れは、ウェハを水平に移動させることで行われる。

特公平５−５６６４７号公報

ウェハへの熱処理時、上記の反応管の開口部は、ドアによって閉じられる。ドアは、開閉機構を用いて開閉される。開閉機構は、たとえば、電動モータなどの動力源と、動力源の出力をドアに伝達する伝達機構と、を有している。

開閉機構は、反応管の近くに配置されるので、反応管からの熱を受けて高温となり易い。このような開閉機構において、より耐久性を高くすることが要請されている。

本発明は、上記事情に鑑みることにより、熱処理装置において、横型炉におけるドアの開閉機構の耐久性をより高くすることを、目的とする。

（１）上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わる熱処理装置は、横向きに配置された開口部および前記開口部を開閉するためのドアを有する横型炉と、前記ドアを開閉動作させるための開閉機構と、前記開口部の周囲を取り囲むとともに、前記開口部の周囲に気流を発生させるためのスカベンジャー部と、を備え、前記開閉機構は、直線運動するように構成された出力部を有し水平に配置された直動アクチュエータと、前記出力部の直線運動を鉛直方向に延びる所定の第１軸線回りの揺動運動に変換しこの揺動運動を前記ドアに伝達するリンク機構と、を含み、前記リンク機構は、前記ドアと前記第１軸線回りに一体的に揺動可能なリンク部材を有し、前記リンク部材は、所定の第２軸線回りを前記出力部と相対回転可能に前記出力部に連結され、前記直動アクチュエータは、前記第２軸線と平行な所定の第３軸線回りに揺動可能に構成され、前記スカベンジャー部は、前記開口部の周囲に配置された側壁を含み、前記第１軸線回りに揺動可能に前記リンク部材を支持し前記側壁のうち前記開口部を向く内側面側に配置された第１ステー部、および、前記第３軸線回りに揺動可能に前記直動アクチュエータを支持し前記側壁のうち前記内側面とは反対の外側面側に配置された第２ステー部、をさらに備えている。

この構成によると、リンク機構が設けられていることにより、直動アクチュエータを、ドアの位置からより離隔した位置に配置できる。これにより、直動アクチュエータに横型炉からの高熱が届くことを抑制できる。よって、直動アクチュエータへ負荷の低減を通じて開閉機構の耐久性をより高くできる。また、機械的な構造であるリンク機構であれば、高熱に起因するリンク機構の動作不良をより確実に抑制できる。以上の次第で、熱処理装置において、横型炉におけるドアの開閉機構の耐久性をより高くできる。

（２）好ましくは、前記スカベンジャー部の前記側壁は、前記リンク機構および前記直動アクチュエータを一括して支持する支持部材を含み、前記支持部材に前記第１ステー部および前記第２ステー部が取り付けられている。

本発明によると、熱処理装置において、横型炉におけるドアの開閉機構の耐久性をより高くできる。

本発明の実施形態に係る熱処理装置の模式的な平面図であり、一部を破断した状態を示している。 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿って熱処理装置を正面視した状態を示す図であり、一部を破断した状態を示している。 熱処理装置について一部の部品の図示を省略した側面図であり、一部を破断した状態を示している。 図１の一部を拡大した図である。 図２の一部を拡大した図である。 図３の一部を拡大した図である。 熱処理装置における動作の一例を説明するための図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しつつ説明する。尚、本発明は、被処理物を熱処理するための熱処理装置として広く適用することができる。

［熱処理装置の概略構成］
図１は、本発明の実施形態に係る熱処理装置１の模式的な平面図であり、一部を破断した状態を示している。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿って熱処理装置１を正面視した状態を示す図であり、一部を破断した状態を示している。図３は、熱処理装置１について一部の部品の図示を省略した側面図であり、一部を破断した状態を示している。図４は、図１の一部を拡大した図である。図５は、図２の一部を拡大した図である。図６は、図３の一部を拡大した図である。なお、以下では、熱処理装置１を図２に示す正面から見た状態を基準として、上下、左右、および、前後をいう。

図１〜図３を参照して、熱処理装置１は、被処理物１００の表面に熱処理を施すことが可能に構成されている。この熱処理として、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）処理、拡散処理、アニール処理、半導体デバイスの製造処理、太陽電池の製造処理などを例示することができる。本実施形態では、被処理物１００は、半導体ウェハである。熱処理装置１は、被処理物１００を、反応性ガスの雰囲気下で熱処理することにより、被処理物１００の表面に薄膜を形成する。また、熱処理装置１は、横型熱処理装置である。被処理物１００は、熱処理装置１に対して出し入れされる際に、水平方向に移動される。熱処理装置１は、半導体製造工場などの工場の建物内に設置される。

熱処理装置１は、ドア２を含む横型炉３と、横型炉３内の雰囲気を加熱するためのヒータ４と、横型炉３の前部９を収容するための収容室５と、ドア２を開閉するための開閉機構６と、を有している。

横型炉３は、被処理物１００を収納するために設けられている。また、横型炉３は、当該横型炉３内に収納された被処理物１００を、加熱された雰囲気下で熱処理するために設けられている。横型炉３は、中空に形成されている。横型炉３は、水平方向（前後方向）に細長く延びており、当該横型炉３の長手方向における一端部が、横向き（前方）に開放されている。

横型炉３は、ドア２と、横型炉本体７と、を有している。

横型炉本体７は、たとえば、石英（ＳｉＯ_２）などを用いて円筒状（中空状）に形成されており、本実施形態では、前後に細長く延びている。横型炉本体７の後端部は、閉じられている。横型炉本体７の前端部には、横向きに配置された開口部７ａが形成されている。開口部７ａは、前方に向けて開放されたフランジ状に形成されている。すなわち、開口部７ａは、横型炉本体７における長手方向中間部に対して、横型炉本体７の径方向外方に張り出した形状を有している。

開口部７ａは、被処理物１００を通過させることが可能な大きさに形成されている。被処理物１００は、開口部７ａを通して、横型炉本体７に出し入れされる。被処理物１００は、たとえば、支持台１２に乗せられた状態で、横型炉本体７の外側から、開口部７ａを通して、横型炉本体７内に挿入される。この開口部７ａは、ドア２によって開閉される。

ドア２は、開口部７ａを開閉するために設けられている。ドア２は、たとえば、石英（ＳｉＯ_２）を用いて形成されている。ドア２は、横型炉本体７内で被処理物１００の熱処理が行われている間、所定の閉位置Ｐ３に配置されることで横型炉本体７の開口部７ａを閉じる。これにより、ドア２は、横型炉本体７内の熱エネルギーおよび熱処理用ガスの流出を防止する。そして、ドア２は、横型炉本体７に対する被処理物１００の出し入れの際、所定の開位置Ｐ２に配置されることで横型炉本体７の開口部７ａを開く。これにより、ドア２は、横型炉本体７に対する被処理物１００の出し入れ作業の邪魔にならないように配置される。

ドア２は、略円板状に形成されており、所定の厚みを有している。ドア２の外周部は、ドア２が閉位置Ｐ１にあるときに開口部７ａの端面に接触するように構成されている。上記の構成を有する横型炉３の前部９（横型炉本体７の前部およびドア２）は、収容室５に収容されている。

収容室５は、横型炉３の前部９を収容する空間を形成するために設けられている。また、収容室５は、横型炉３の前部９の周囲に冷却用ガスの気流Ｆ１を発生させるために設けられている。この気流Ｆ１が生じることにより、収容室５の前部９は、気流Ｆ１によって冷却される、その結果、前部９の過熱が抑制される。また、横型炉３の内部から放出されるガスが気流Ｆ１によって排出される。

収容室５は、本実施形態では、略直方体状に形成されている。本実施形態では、収容室５は、平面視において横型炉３の前部を取り囲むように配置された４つの支柱１０に金属パネルなどの壁形成部材が設置された構成を有している。

収容室５は、外郭部１１と、外郭部１１内において気流Ｆ１の通路を形成するためのスカベンジャー部１２と、を有している。

外郭部１１は、収容室５の外郭部を形成する部分として設けられている。外郭部１１内に、横型炉３の前部９、および、開閉機構６が収容されている。

外郭部１１は、支柱１０と、底壁１３と、天壁１４と、左右一対の側壁としての左側壁１５および右側壁１６と、後壁１７と、前壁１８と、を有している。

底壁１３、天壁１４、左側壁１５、右側壁１６、後壁１７、および、前壁１８は、金属板などのパネル状部材を用いて形成されている。底壁１３は、外郭部１１の四隅に配置された４つの支柱１０の下部に固定されており、横型炉３の前部９を下側から覆っている。一方、天壁１４は、４つの支柱１０の上部に固定されており、横型炉３の前部９を上側から覆っている。また、左側壁１５は、４つの支柱１０のうち左側の２つの支柱１０に固定されており、横型炉３の前部９を左側から覆っている。

右側壁１６は、４つの支柱１０のうち右側の２つの支柱１０に固定されており、横型炉３の前部９を右側から覆っている。後壁１７は、４つの支柱１０のうち後側の２つの支柱１０に固定されており、横型炉３の前部９を後側から覆っている。後壁１７には、横型炉本体７が貫通する貫通孔１７ａが形成されている。貫通孔１７ａは、横型炉３の外周面の形状に対応する形状に形成されており、横型炉本体７と後壁１７との間から気体が漏れることは、抑制されている。

前壁１８は、４つの支柱１０のうちの前側の２つの支柱１０の間に配置されており、横型炉３の前部９を前側から覆っている。前壁１８は、左右一対の固定壁１８ａＬ，１８ａＲと、左右一対の可動壁１８ｂＬ，１８ｂＲと、を有している。左側の固定壁１８ａＬは、左前側の支柱１０に固定され、右側に向けて延びている。右側の固定壁１８ａＲは、右前側の支柱１０に固定され、左側に向けて延びている。これら左右一対の固定壁１８ａＬ，１８ａＲに隣接して、左右一対の可動壁１８ｂＬ，１８ｂＲが配置されている。

可動壁１８ｂＬ，１８ｂＲは、固定壁１８ａＬ，１８ａＲに対して左右に変位することで、収容室５の扉として機能するように構成されている。各可動壁１８ｂＬ，１８ｂＲは、開口部７ａに向かい合った閉位置Ｐ３と、左右方向における閉位置Ｐ３の外側の位置であって開口部７ａを収容室５の前方に開放させるための開位置Ｐ４と、の間を変位可能に構成されている。閉位置Ｐ３における一対の可動壁１８ｂＬ，１８ｂＲは、一対の固定壁１８ａＬ，１８ａＲと協働して、横型炉３の前部９を前側から覆っている。一方、開位置Ｐ４における一対の可動壁１８ｂＬ，１８ｂＲは、対応する固定壁１８ａＬ，１８ａＲと前後に重なるように配置され、横型炉３のドア２を前方に露呈させる。可動壁１８ｂＬ，１８ｂＲは、電動モータなどを含む駆動装置１９によって、開閉動作される。

上記の構成により、底壁１３、天壁１４、左右一対の側壁１５，１６、後壁１７、および、前壁１８は、協働して直方体状の箱部分を形成している。これら底壁１３、天壁１４、左右一対の側壁１５，１６、後壁１７、および、前壁１８によって、横型炉３の前部９の周囲が取り囲まれている。上記の構成を有する外郭部１１内に、スカベンジャー部１２が配置されている。

スカベンジャー部１２は、横型炉３の開口部７ａの周囲を取り囲むとともに、開口部７ａの周囲に気流Ｆ１を発生させるために設けられている。スカベンジャー部１２は、本実施形態では、横型炉３の長手方向である前後方向に沿って延びる空間を形成している、また、スカベンジャー部１２は、左右方向における収容室５の中間部で且つ上下方向における収容室５の中間部に配置されている。

本実施形態では、スカベンジャー部１２は、開口部７ａの右側方からスカベンジャー部１２内に冷却用ガス（本実施形態では、空気）を導入し、開口部７ａの周囲を通過させた後、冷却用ガスを開口部７ａの左側方からスカベンジャー部１２の外部に排出するように構成されている。これにより、開口部７ａの周囲が過熱することを抑制している。また、ドア２が開いたときなどに横型炉３内のガスが開口部７ａから収容室５の外部に不用意に漏れることを抑制している。

スカベンジャー部１２は、底壁２３と、天壁２４と、左右一対の側壁２５，２６と、後壁１７と、前壁１８と、を有している。すなわち、スカベンジャー部１２の一部としての前壁１８および後壁１７は、収容室５の一部としての前壁１８および後壁１７によって形成されている。

底壁２３、天壁２４、左側壁２５、および、右側壁２６は、矩形状の金属板などのパネル状部材を用いて形成されている。底壁２３の前部は、たとえば、前壁１８の左右一対の固定壁１８ａＬ，１８ａＲに固定されている。また、底壁２３の後部は、後壁１７に固定されている。この底壁２３は、横型炉３の前部９を下側から覆っている。また、天壁２４の前部は、たとえば、前壁１８の左右一対の固定壁１８ａＬ，１８ａＲに固定されている。また、天壁２４の後部は、後壁１７に固定されている。天壁２４は、横型炉３の前部９を上側から覆っている。これら底壁２３および天壁２４は、収容室５の底壁１３および天壁１４に上下に挟まれるように配置されている。

また、左側の側壁２５の前部は、たとえば、前壁１８の固定壁１８ａＬに固定されている。また、左側の側壁２５の後部は、後壁１７に固定されている。左側壁１５は、横型炉３の前部９を左側から覆っている。

右側の側壁２６は、側壁本体２７と、側壁本体２７に対して着脱可能な支持部材２８と、を有している。

側壁本体２７および支持部材２８は、矩形状に形成されている。側壁本体２７の前部は、たとえば、前壁１８の右側の固定壁１８ａＲに固定されている。また、側壁本体２７の後部は、後壁１７に固定されている。側壁本体２７の前寄り部分には、貫通孔２７ａが形成されている。貫通孔２７ａは、矩形状に形成された貫通孔である。

貫通孔２７ａの上端部は、横型炉本体７の上端部の近傍に位置している。また、貫通孔２７ａの下端部は、横型炉本体７の下端部の近傍に位置している。また、前後方向において、貫通孔２７ａの長さは、側壁本体２７の長さの半分以下程度に設定されている。この貫通孔２７ａの大部分は、支持部材２８によって塞がれている。

支持部材２８は、開閉機構６を支持するために、より具体的には、開閉機構６の後述するリンク機構３５および直動アクチュエータ３４を一括して支持するために設けられている。支持部材２８の外周部は、たとえば、ねじなどの固定部材を用いて、側壁本体２７における貫通孔２７ａの外周縁部に固定されている。支持部材２８は、横型炉本体７の開口部７ａおよびドア２と左右に向かい合うように配置されている。支持部材２８は、側壁本体２７の外側面に接触している。この構成により、作業員は、支持部材２８を、スカベンジャー部１２の外側の比較的広い空間においてスカベンジャー部１２に取り付けることができる。

上記の構成により、右側壁２６は、横型炉３の前部９を右側から覆っている。これら左右一対の側壁２５，２６は、外郭部１１の左右一対の側壁１５，１６に左右に挟まれるように配置されている。また、底壁２３、天壁２４、および、左右一対の側壁２５，２６は、前後方向と直交する断面において、全体として矩形状に形成されている。すなわち、外郭部１１の内部において、スカベンジャー部１２は、前壁１８と後壁１７との間に、底壁２３、天壁２４、および、左右一対の側壁２５，２６で囲まれた直方体状の空間を形成している。この空間に、横型炉３の前部９が収容されている。

スカベンジャー部１２の左右一対の側壁２５，２６には、冷却用開口部８が形成されている。冷却用開口部８は、スカベンジャー部１２内に冷却用ガスを通過させるため（気流Ｆ１を発生させるため）に設けられている。本実施形態では、冷却用開口部８に、開閉機構６の少なくとも一部が配置されている。

冷却用開口部８は、気流Ｆ１の向きの成分が、左右方向、上下方向、および、前後方向の少なくとも一つを含むように構成されている。本実施形態では、冷却用開口部８は気流Ｆ１が、左右方向に沿って流れるとともに、上下方向に沿って流れ、さらに、前後方向にも沿って流れるように構成されている。これにより、冷却用開口部８は、スカベンジャー部１２内におけるガスの滞留を抑制し、スカベンジャー部１２内の温度をより確実に低下させる。また、横型炉３からスカベンジャー部１２内に放出されたガスをより確実に回収することが意図されている。

図１〜図３および図６を参照して、冷却用開口部８は、冷却用ガスをスカベンジャー部１２内に導入するための導入部３１と、冷却用ガスをスカベンジャー部１２内から排出するための排出部３２と、を有している。

導入部３１は、本実施形態では、スカベンジャー部１２の右側壁２６に形成されている。より具体的には、導入部３１は、右側壁２６の支持部材２８に形成されている。導入部３１は、支持部材２８を貫通する孔部として形成されている。導入部３１は、支持部材２８の前下側に形成されている。上下方向において、導入部３１の位置は、ドア２の下部寄りの部分の位置と揃えられている。この場合のドア２の下部とは、上下方向において、ドア２の中心部２ａの位置よりも下側の部分をいう。

また、前後方向において、導入部３１の位置は、閉位置Ｐ１にあるドア２の前方の位置に設定されている。導入部３１は、本実施形態では、前後方向に細長い矩形状に形成されている。このように、側壁本体２７から取外し可能で且つ側壁本体２７の形状よりも小さい形状の支持部材２８に導入部３１を形成することで、導入部３１を形成する作業を、より容易に行うことができる。

本実施形態では、上下方向における導入部３１の長さは、前後方向における導入部３１の半分程度に設定されている。導入部３１には、たとえば、送風ファン２９によって、収容室５の外郭部１１のうちスカベンジャー部１２の右外側を流れる冷却用ガスが、スカベンジャー部１２内に導入される。導入部３１とは上下方向の位置、前後方向の位置、および、左右方向の位置の少なくとも１つ（本実施形態では、３つとも）が異なるようにして、排出部３２が配置されている。

排出部３２は、スカベンジャー部１２内を通過した冷却用ガスをスカベンジャー部１２の外部へ排出するために設けられている。排出部３２は、左側壁２５に接続されたダクトとして形成されている。排出部３２は、前後方向において、導入部３１の後方に配置されている。排出部３２は、左側壁２５の後上側に形成されている。上下方向において、排出部３２の位置は、ドア２の上部寄りの部分の位置と揃えられている。この場合のドア２の上部とは、上下方向において、ドア２の中心部２ａの位置よりも上側の部分をいう。また、前後方向において、排出部３２の位置は、横型炉本体７の中間部の位置に設定されている。このように、導入部３１と排出部３２とは、ドア２を挟むようにして離隔して配置され、且つ、前後方向（横型炉３の長手方向）において、離隔して配置されている。

排出部３２には、たとえば、図示しない配管が接続されている。排出部３２および配管は、吸引ファン３０によって負圧が生じており、スカベンジャー部１２内を流れた冷却用ガスは、排出部３２を通して配管に吸引され、フィルタなどを通して大気に放出される。

上記の構成により、冷却用ガスは、導入部３１からスカベンジャー部１２内に進入し、気流Ｆ１を生じながら、ドア２および開口部７ａの周囲を通過し、その後、左後上方に進み、排出部３２からスカベンジャー部１２の外部に排出される。このスカベンジャー部１２に、開閉機構６が設置されている。

図１、図２および図４〜図６を参照して、開閉機構６は、ドア２を開閉動作させるために設けられている。前述したように、開閉機構６の少なくとも一部は、冷却用開口部８の導入部３１内に配置されている。また、本実施形態では、開閉機構６の略全部に気流Ｆ１が当たるように構成されている。開閉機構６は、本実施形態では、スカベンジャー部１２内の右側領域、および、スカベンジャー部１２の右外側に配置されている。

開閉機構６は、ステーユニット３３と、直動アクチュエータ３４と、リンク機構３５と、を有している。

ステーユニット３３は、直動アクチュエータ３４およびリンク機構３５を支持するために設けられている。ステーユニット３３は、支持部材２８に隣接して配置されており、この支持部材２８に固定されている。ステーユニット３３は、支持部材２８の右方および左方に延びている。また、ステーユニット３３は、冷却用開口部８の導入部３１に隣接して配置されている。

ステーユニット３３は、第１ステー部３６と、第２ステー部３７と、を有している。

第１ステー部３６は、リンク機構３５の後述するリンク部材４５を支持するために設けられている。第１ステー部３６は、スカベンジャー部１２内に配置されている。第１ステー部３６は、後述する第１軸線Ｓ１回りに揺動可能にリンク部材４５を支持し、支持部材２８に保持されている。第１ステー部３６は、ベースプレート３６ａと、上下一対の第１延伸部３６ｂと、を有している。

ベースプレート３６ａは、たとえば、略矩形の平板状に形成されている。ベースプレート３６ａは、支持部材２８のうちスカベンジャー部１２の内側を向く内側面に受けられており、ねじ部材などの固定部材３６ｃを用いて、支持部材２８に保持（固定）されている。より具体的には、ベースプレート３６ａには、上下方向に延びる長孔部３６ｄがベースプレート３６ａの四隅に形成されている。各長孔部３６ｄは、固定部材３６ｃに貫通されている。固定部材３６ｃによるベースプレート３６ａと支持部材２８の互いの固定が解除されている状態において、固定部材３６ｃに対するベースプレート３６ａの位置を調整することで、上下方向における第１ステー部３６の位置を調整することができる。

ベースプレート３６ａの上部および下部から、第１延伸部３６ｂが延びている。各第１延伸部３６ｂは、水平に延びる板状に形成されており、ベースプレート３６ａから左前方に向けて延びる形状に形成されている。前後方向において、第１延伸部３６ｂの前端部は、ベースプレート３６ａの前端部の前方に配置されている。第１ステー部３６の右方に、第２ステー部３７が配置されている。

第２ステー部３７は、リンク機構３５の後述する直動アクチュエータ３４を支持するために設けられている。第２ステー部３７は、スカベンジャー部１２の右外側において、外郭部１１内に配置されている。第２ステー部３７は、後述する第３軸線Ｓ３回りに揺動可能に直動アクチュエータ３４を支持し支持部材２８に保持されている。第２ステー部３７の位置は、第１ステー部３６の位置よりも低く設定されている。第２ステー部３７は、ベースプレート３７ａと、上下一対の第２延伸部３７ｂと、を有している。

ベースプレート３７ａは、たとえば、略矩形の平板状に形成されている。本実施形態では、ベースプレート３６，３７のベースプレート３６ａ，３７ａは、前後方向の位置が揃えられている。ベースプレート３７ａは、支持部材２８のうちスカベンジャー部１２の外側を向く外側面に受けられており、ねじ部材などの固定部材３７ｃを用いて、支持部材２８に保持（固定）されている。より具体的には、ベースプレート３７ａには、上下方向に延びる長孔部３７ｄがベースプレート３７の四隅に形成されている。各長孔部３７ｄは、固定部材３７ｃに貫通されている。固定部材３７ｃによるベースプレート３７ａと支持部材２８の互いの固定が解除されている状態において、固定部材３７ｃに対するベースプレート３７ａの位置を調整することで、上下方向における第２ステー部３７の位置を調整することができる。

ベースプレート３７ａの上部および下部から、第２延伸部３７ｂが延びている。各第２延伸部３７ｂは、水平に延びる板状に形成されており、ベースプレート３７ａから右前方に向けて延びる形状に形成されている。前後方向において、第２延伸部３７ｂの前端部は、ベースプレート３７ａの前端部の前方に配置されている。上記の構成を有するステーユニット３３によって、開閉機構６（直動アクチュエータ３４およびリンク機構３５）が支持されている。

直動アクチュエータ３４は、ドア２を開閉する駆動力を発生するためのアクチュエータとして設けられている。直動アクチュエータ３４は、たとえば、流体圧シリンダである。流体圧シリンダとして、空気圧シリンダ、および、油圧シリンダを例示することができる。直動アクチュエータ３４は、本実施形態では、水平に配置されている。

また、直動アクチュエータ３４は、冷却用開口部８の導入部３１を貫通するように配置されている。すなわち、直動アクチュエータ３４は、収容室５内において、スカベンジャー部１２の外部と内部にまたがって配置されている。また、直動アクチュエータ３４の高さ位置（上下方向の位置）は、ドア２の中心部２ａの高さ位置よりも低く設定されている。これにより、横型炉３内のガスが開口部７ａからスカベンジャー部１２内において横型炉３の外部に流れたときに、高温のガスの対流が直動アクチュエータ３４に到達することを抑制できる。

直動アクチュエータ３４は、固定部３８と、固定部３８に支持された出力部３９と、出力部３９の先端に固定されたアタッチメント４０と、を有している。本実施形態では、固定部３８は、シリンダ部によって形成され、出力部３９は、シリンダ部から突出するロッドによって形成されている。なお、固定部３８がロッドによって形成され、出力部３９がシリンダ部によって形成されてもよい。

固定部３８は、前述したように、シリンダ部によって形成されており、細長い円柱状に形成されている。固定部３８は、図示しないポンプなどに接続されており、ポンプの動作によって生じた流体圧を受けるように構成されている。固定部３８は、外郭部１１内において、スカベンジャー部１２の外部に配置されている。固定部３８は、導入部３１と左右方向に向かい合うように配置されている。

固定部３８の外周部のたとえば一端部には、鉛直方向に延びる第３支軸４３が設けられている。第３支軸４３は、固定部３８のたとえば上端部および下端部に形成されており、第２ステー部３７の第２延伸部３７ｂに向けて延びている。各第３支軸４３は、第２延伸部３７ｂの先端部に形成された孔部に嵌合されている。これにより、固定部３８（直動アクチュエータ３４）は、スカベンジャー部１２に対して、当該第３支軸４３の軸線としての第３軸線Ｓ３回りを揺動可能である。

第３軸線Ｓ３は、後述する第１軸線Ｓ１および第２軸線Ｓ２の双方と平行である。また、固定部３８は、第３支軸４３を介して第２ステー部３７に支持されている。すなわち、第２ステー部３７は、直動アクチュエータ３４を第３軸線Ｓ３回りに揺動可能に支持し且つ支持部材２８に支持されている。これにより、直動アクチュエータ３４は、スカベンジャー部１２の右側壁１６の支持部材２８に支持されている。固定部３８の一端部から、出力部３９が突出している。

出力部３９は、前述したように、ロッドによって形成されており、上記の流体圧を受けて固定部３８に対する直線運動を行うように構成されている。出力部３９は、固定部３８によって当該固定部３８に対する固定部３８の直線運動が可能に構成されている。出力部３９は、スカベンジャー部１２の外部に配置された固定部３８から冷却用開口部８の導入部３１を貫通してスカベンジャー部１２内に向けて延びるように配置されている。出力部３９の先端部は、雄ねじ部を含んでいる。出力部３９の先端部には、アタッチメント４０が取り付けられている。

アタッチメント４０は、出力部３９をリンク機構３５に取り付けるために設けられている。アタッチメント４０は、棒状に形成されている。アタッチメント４０の基端側部分には、雌ねじ部が形成されている。この雌ねじ部の後述するリンク部材４５には、出力部３９の先端部の雄ねじ部がねじ結合している。これにより、アタッチメント４０は、出力部３９に対する位置調整可能に出力部３９に固定されている。また、出力部３９の先端部には、ロックナット４４がねじ結合しており、出力部３９とアタッチメント４０とを互いに固定している。アタッチメント４０の先端部は、Ｕ字状に形成されており、リンク部材４５の後述する入力側アーム部４６を挟むように配置されている。アタッチメント４０の先端部には、連結部４０ａが形成されている。

連結部４０ａは、リンク機構３５の後述する第２支軸４２が連結される部分として設けられている。本実施形態では、連結部４０ａは、アタッチメント４０を上下に貫通する貫通孔部として形成されている。連結部４０ａは、スカベンジャー部１２内とスカベンジャー部１２外との間を移動可能に配置されている。上記の構成を有する直動アクチュエータ３４は、リンク機構３５に接続されている。

リンク機構３５は、直動アクチュエータ３４の出力部３９とドア２とを連結するために設けられている。より具体的には、リンク機構３５は、直動アクチュエータ３４の出力部３９の直線運動を、ドア２を開閉するための揺動運動に変換するために設けられている。また、本実施形態では、リンク機構３５は、スカベンジャー部１２の下部寄りに配置された直動アクチュエータ３４からの出力を、直動アクチュエータ３４の位置よりも上方の位置においてドア２に伝達するように構成されている。このリンク機構３５は、ステーユニット３３を介してスカベンジャー部１２の右側壁２６の支持部材２８に支持されている。

リンク機構３５は、リンク部材４５と、第１支軸４１と、第２支軸４２と、第３支軸４３と、リンク部材４５をドア２に結合する結合部４９と、を有している。

すなわち、第３支軸４３は、直動アクチュエータ３４の一部であるとともに、リンク機構３５の一部でもある。そして、本実施形態では、第１支軸４１の中心軸線は第１軸線Ｓ１であり、第２支軸４２の中心軸線は第２軸線Ｓ２であり、第３支軸４３の中心軸線は第３軸線Ｓ３である。リンク機構３５は、直動アクチュエータ３４の出力部３９の直線運動を、鉛直方向に延びる第１軸線Ｓ１回りの揺動運動に変換しこの揺動運動をドア２に伝達する。

リンク部材４５は、ドア２と第１軸線Ｓ１回りに一体的に揺動可能に構成されている。リンク部材４５は、平面視でたとえば、略Ｌ字状に形成された部分である。リンク部材４５は、第１支軸４１を介して第１ステー部３６に支持されており、第１軸線Ｓ１回りを揺動可能である。リンク部材４５は、支持部材２８の近傍に配置されており、残りの一部は、外郭部１１内においてスカベンジャー部１２の外部に配置されている。リンク部材４５の大部分は、スカベンジャー部１２内に配置されている。リンク部材４５は、開口部８の導入部３１に隣接する部分から上方に延びている。

リンク部材４５は、入力側アーム部４６と、中間軸部４７と、出力側アーム部４８と、を有している。

入力側アーム部４６は、リンク部材４５において直動アクチュエータ３４の出力部３９からの駆動力が入力される板状部分として設けられている。入力側アーム部４６は、略水平に延びるアーム状に形成されている。入力側アーム部４６は、冷却用開口部８の導入部３１の周囲に配置されており、第１軸線Ｓ１回りのリンク部材４５の揺動に伴って、スカベンジャー部１２から導入部３１を通ってスカベンジャー部１２の外部に突出するように変位する。

入力側アーム部４６の先端部は、直動アクチュエータ３４側に向けて膨らんだ形状に形成されており、この先端部に、第２支軸４２が設けられている。第２支軸４２は、鉛直方向に延びる軸部である。第２支軸４２は、直動アクチュエータ３４のアタッチメント４０に連結されている。

なお、第２支軸４２は、入力側アーム部４６およびアタッチメント４０の双方と相対回転可能であってもよいし、入力側アーム部４６およびアタッチメント４０の何れか一方のみと相対回転可能であってもよい。上記の構成により、リンク部材４５は、第２軸線Ｓ２回りを直動アクチュエータ３４の出力部３９と相対回転可能に出力部３９に連結されている。入力側アーム部４６の基端部は、第１支軸４１に連結されている。

第１支軸４１は、鉛直方向に延びる軸部である。第１支軸４１は、第１ステー部３６の上下一対の第１延伸部３６ｂによって上下両端部を支持された構成を有しているとともに、第１延伸部３６ｂから抜けることを規制されるように構成されている。第１支軸４１は、第１延伸部３６ｂの先端部に配置されている。第１支軸４１の下部は、入力側アーム部４６を貫通しており、この入力側アーム部４６に連結されている。また、入力側アーム部４６の基端部は、中間軸部４７に固定されている。

中間軸部４７は、鉛直方向に延びる円筒状部分であり、第１ステー部３６の上下一対の第１延伸部３６ｂの間に配置されている。中間軸部４７に第１支軸４１が挿入されており、中間軸部４７は、第１支軸４１を取り囲んでいる。中間軸部４７の上端部に、出力側アーム部４８が固定されている。

出力側アーム部４８は、リンク部材４５のうち直動アクチュエータ３４の出力部３９からの駆動力をドア２側へ出力する部分として設けられている。出力側アーム部４８は、略水平に延びるアーム状に形成されている。出力側アーム部４８は、スカベンジャー部１２内において、冷却用開口部８の導入部３１の上方に配置されている。出力側アーム部４８は、中間軸部４７からドア２の中心部２ａに向けて延びている。

出力側アーム部４８は、上部４８ａと、下部４８ｂと、を有している。

上部４８ａは、扁平な板状に形成されている。上部４８ａの基端部は、第１ステー部３６の上側の第１延伸部３６ｂと、中間軸部４７との間に配置されており、第１支軸４１に貫通されている。なお、上部４８ａ、中間軸部４７、および、入力側アーム部４６は、第１支軸４１と第１軸線Ｓ１回りを一体に回転してもよいし、第１支軸４１とは第１軸線Ｓ１回りに相対回転可能であってもよい。上部４８ａの下面に下部４８ｂが固定されている。

下部４８ｂは、縦向きに配置された細長い板状部分として設けられている。下部４８ｂは、第１支軸４１から離隔する方向に直線状に延びている。下部４８ｂは、結合部４９に固定されている。すなわち、リンク機構３５の出力側アーム部４８は、結合部４９を介してドア２に固定されている。結合部４９は、リンク部材４５に対するドア２の位置調整を可能な態様でドア２とリンク部材４５とを結合するために設けられている。

図１、図２および図４を参照して、結合部４９は、アーム側結合部５１と、中間部５２と、ドア側結合部５３と、を有している。

アーム側結合部５１は、出力側アーム部４８の下部４８ｂと平行に延びる縦向きの板状に形成されている。アーム側結合部５１は、下部４８ｂの前方に配置されている。アーム側結合部５１には、アーム側結合部５１の長手方向に延びる長孔部５１ａが形成されている。この長孔部５１ａを貫通するねじなどの固定部材４８ｄによって、出力側アーム部４８と結合部４９とが結合されている。アーム側結合部５１は、固定部材４８ｄによるアーム側結合部５１と下部４８ｂとの固定が解除された状態において、出力側アーム部４８の長手方向における結合部４９とリンク部材４５（ドア２）との相対位置を調整可能である。アーム側結合部５１は、当該アーム側結合部５１の長手方向に沿って延びる中間部５２の基端側部分に固定されている。この中間部５２の先端側部分には、ドア側結合部５３が固定されている。

ドア側結合部５３は、縦向きに配置された板状部分として形成されている。ドア側結合部５３のたとえば上部と下部には、上下に延びる長孔部５３ａ，５３ｂが形成されている。各長孔部５３ａ，５３ｂには、雄ねじなどの固定部材５３ｃが貫通している。この固定部材５３ｃは、ドア側結合部５３とドア２とを互いに固定している。固定部材５３ｃによるドア側結合部５３とドア２との固定が解除されている状態において、上下方向における結合部４９（リンク部材４５）とドア２との相対位置を調整可能である。

また、開閉機構６に関連して、ストッパ部５５が設けられている。ストッパ部５５は、ドア２が横型炉３の開口部７ａ側に過度に変位することを規制するために設けられている。ストッパ部５５は、たとえば、ドア２が閉位置Ｐ１にあるときに出力側アーム部４８の下部４８ｂに接触するように配置されている。ストッパ部５５は、たとえば、ボルトを用いて形成されており、当該ストッパ部５５の先端部が、出力側アーム部４８に接触する部分である。ストッパ部５５は、ブラケット５６を介して第１ステー部３６に固定されている。

以上が、熱処理装置１の概略構成である。上記の構成を有する熱処理装置１において、被処理物１００に熱処理を施すために被処理物１００が横型炉３に出し入れされる際、まず、可動壁１８ｂＬ，１８ｂＲが閉位置Ｐ３から開位置Ｐ４へ変位し、スカベンジャー部１２が前方に開放される。そして、直動アクチュエータ３４は、出力部３９を、固定部３８側に向けて直線変位させる。これにより、熱処理装置１における動作の一例を説明するための図である図７に示すように、直動アクチュエータ３４は、出力部３９を変位させることで、リンク部材４５の入力側アーム部４６を固定部３８側に引き寄せ、リンク部材４５を第１軸線Ｓ１回りに揺動させる。

このとき、入力側アーム部４６の先端部は、冷却用開口部８の導入部３１を通ってスカベンジャー部１２の内部からスカベンジャー部１２の外部へ変位する。また、出力側アーム部４８は、結合部４９とともにドア２を第１軸線Ｓ１回りに変位させ、ドア２を開位置Ｐ２まで変位させる。これにより、横型炉３の開口部７ａが露呈する。よって、被処理物１００を横型炉３に出し入れすることができる。この際、直動アクチュエータ３４は、リンク部材４５の入力側アーム部４６とは第２軸線Ｓ２回りを相対回転し、且つ、第２ステー部３７（支持部材２８）とは第３軸線Ｓ３回りを相対回転する。

この際、収容室５の前壁１８の可動壁１８ｂＬ，１８ｂＲは、開位置Ｐ４に変位しているので、ドア２の一部が収容室５の外部に突出する動作を妨げずに済む。

ドア２が閉じられる際、直動アクチュエータ３４は、出力部３９を、固定部３８から突出する方向に向けて直線変位させる。これにより、出力部３９は、リンク部材４５の入力側アーム部４６をスカベンジャー部１２側に揺動させることで、リンク部材４５を第１軸線Ｓ１回りに変位させる。このとき、入力側アーム部４６の先端部は、冷却用開口部８の導入部３１を通ってスカベンジャー部１２の外部からスカベンジャー部１２の内部へ変位する。

また、出力側アーム部４８は、結合部４９とともにドア２を第１軸線Ｓ１回りに変位させ、図１に示すようにドア２を閉位置Ｐ１まで変位させる。これにより、横型炉３の開口部７ａがドア２によって塞がれる。この際、直動アクチュエータ３４は、リンク部材４５とは第２軸線Ｓ２回りを相対回転し、且つ、第２ステー部３７（支持部材２８）とは第３軸線Ｓ３回りを相対回転する。

ドア２によって開口部７ａが閉じられた後、収容室５の前壁１８の可動壁１８ｂＬ，１８ｂＲは、閉位置Ｐ３まで変位される。これにより、収容室５が閉じられる。

以上説明したように、熱処理装置１によると、スカベンジャー部１２は、開閉機構６の直動アクチュエータ３４の出力部３９およびリンク部材４５の入力側アーム部４６が配置される冷却用開口部８を含んでいる。この構成によると、開閉機構６は、冷却用開口部８を通過する冷却用ガスに当てられることで冷却される。これにより、開閉機構６が冷却される。すなわち、スカベンジャー部１２は、横型炉３内から出てきたガスを排出する機能に加えて、開閉機構６を冷却する機能も有している。このため、開閉機構６を冷却するための専用の冷却装置を設ける必要がなく、熱処理装置１の構成をより簡素にできる。以上の次第で、熱処理装置１において、より簡易な構成で、横型炉３のドア２を開閉するための開閉機構６を冷却することができる。

また、熱処理装置１によると、開閉機構６の直動アクチュエータ３４は、第２ステー部３７を介してスカベンジャー部１２に支持されている。この構成によると、直動アクチュエータ３４を冷却用開口部８の導入部３１の近傍に配置することができる。これにより、直動アクチュエータ３４を、冷却用ガスによってより確実に冷却することができる。さらに、スカベンジャー部１２を、直動アクチュエータ３４を支持するために用いることができる。これにより、直動アクチュエータ３４を支持するための構成を簡素にすることができるので、熱処理装置１の構成をより簡素にできる。

また、熱処理装置１によると、開閉機構６のリンク機構３５は、スカベンジャー部１２に支持されている。この構成によると、スカベンジャー部１２を、リンク機構３５の支持にも用いることができる。これにより、スカベンジャー部１２を支持するための構成を簡素にすることができるので、熱処理装置１の構成をより簡素にできる。

また、熱処理装置１によると、直動アクチュエータ３４は、直線運動可能な出力部３９を有している。また、リンク機構３５は、ドア２と第１軸線Ｓ１回りに一体的に揺動可能なリンク部材４５を有している。そして、リンク部材４５は、第２軸線Ｓ２回りを出力部３９と相対回転可能に出力部３９に連結されている。この構成によると、リンク部材４５を第１軸線Ｓ１回りに揺動させる簡易な構成で、ドア２を開閉動作することができる。

また、熱処理装置１によると、開閉機構６における直動アクチュエータ３４の出力部３９、および、リンク部材４５の入力側アーム部４６は、少なくとも一時的に冷却用開口部８のうちの導入部３１内に配置される。この構成によると、スカベンジャー部１２の外部からスカベンジャー部１２内に導入されたばかりの、より低温の冷却用ガスによって、開閉機構６をより確実に冷却することができる。

また、熱処理装置１によると、冷却用開口部８において、導入部３１と排出部３２とは、ドア２を挟むように離隔して配置され、且つ、横型炉３の長手方向において、離隔して配置されている。この構成によると、スカベンジャー部１２内において、横型炉３内のガスと混ざった冷却用ガスが導入部３１に逆流することを、より確実に抑制できる。これにより、開閉機構６が高温になることを、より確実に抑制できる。

また、熱処理装置１によると、開閉機構６にリンク機構３５が設けられていることにより、直動アクチュエータ３４を、ドア２の位置からより離隔した位置に配置できる。これにより、直動アクチュエータ３４に横型炉３からの高熱が届くことを抑制できる。よって、直動アクチュエータ３４へ負荷の低減を通じて開閉機構６の耐久性をより高くできる。また、機械的な構造であるリンク機構３５であれば、高熱に起因するリンク機構３５の動作不良をより確実に抑制できる。以上の次第で、熱処理装置１において、横型炉３における開閉機構６の耐久性をより高くできる。

また、熱処理装置１によると、直動アクチュエータ３４の出力部３９の動作に伴って、リンク部材４５およびドア２が第１軸線Ｓ１回りを揺動する。これにより、ドア２が開閉動作される。この際、直動アクチュエータ３４自体も第３軸線Ｓ３回りを揺動することで、出力部３９のスムーズな直線運動を実現できる。

また、熱処理装置１によると、支持部材２８は、リンク機構３５および直動アクチュエータ３４を一括して支持している。この構成によると、開閉機構６（リンク機構３５および直動アクチュエータ３４）、および、支持部材２８をユニットとして形成することができる。これにより、熱処理装置１の組立時において、リンク機構３５および直動アクチュエータ３４を別々に取り扱う場合と比べて、リンク機構３５および直動アクチュエータ３４の取り扱いを、より容易に行うことができる。

また、熱処理装置１によると、支持部材２８は、スカベンジャー部１２に設けられている。この構成によると、開口部７ａの周囲に配置されるスカベンジャー部１２を、開閉機構６（リンク機構３５および直動アクチュエータ３４）を支持するための部材としても用いることができる。したがって、リンク機構３５および直動アクチュエータ３４を支持するための専用の部材を設ける必要がなく、熱処理装置１の構成を、より簡素にできる。

また、熱処理装置１によると、支持部材２８から延びる第１ステー部３６、および、支持部材２８から延びる第２ステー部３７によって、開閉機構６のリンク機構３５および直動アクチュエータ３４を堅固に支持することができる。また、支持部材２８にリンク部材４５および直動アクチュエータ３４を直接取り付ける場合と比べて、リンク部材４５および直動アクチュエータ３４のレイアウトの自由度をより高くできる。

以上、本発明の実施形態について説明したけれども、本発明は上述の実施の形態に限られない。本発明は、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な変更が可能である。

（１）上述の実施形態では、開閉機構６の直動アクチュエータ３４およびリンク機構３５がステーユニット３３を介してスカベンジャー部１２に支持される形態を例に説明した。しかしながら、この通りでなくてもよい。たとえば、直動アクチュエータ３４およびリンク機構３５は、他の構成によって支持されていてもよい。

（２）また、上述の実施形態では、導入部３１は、開閉機構６のリンク部材４５の一部、および、直動アクチュエータ３４の出力部３９の一部を収容可能に構成されていた。しかしながら、この通りでなくてもよい。たとえば、導入部３１を十分な長さ、幅および高さを有する胴状に形成し、開閉機構６のより多くの部分（たとえば、開閉機構６の全部）が導入部３１内に配置されるようにしてもよい。

（３）また、上述の実施形態では、開閉機構６が、冷却用開口部８の導入部３１の周囲に配置される形態を例に説明した。しかしながら、この通りでなくてもよい。たとえば、開閉機構６は、冷却用開口部８の排出部３２の周囲に配置されてもよい。この場合、開閉機構６の少なくとも一部は、排出部３２内に配置される。

（４）また、上述の実施形態では、リンク機構３５に第２支軸４２、および、第３支軸４３が設けられる形態を例に説明したけれども、この通りでなくてもよい。たとえば、第２支軸４２および第３支軸４３に代えて、球面継手などの他の継手が用いられてもよい。

本発明は、熱処理装置として、広く適用することができる。

１ 熱処理装置
２ ドア
３ 横型炉
６ 開閉機構
７ａ 開口部
１２ スカベンジャー部
２８ 支持部材
３４ 直動アクチュエータ
３５ リンク機構
３６ 第１ステー部
３７ 第２ステー部
３９ 出力部
４５ リンク部材
Ｓ１ 第１軸線
Ｓ２ 第２軸線
Ｓ３ 第３軸線

Claims (2)

1. 横向きに配置された開口部および前記開口部を開閉するためのドアを有する横型炉と、
   前記ドアを開閉動作させるための開閉機構と、
   前記開口部の周囲を取り囲むとともに、前記開口部の周囲に気流を発生させるためのスカベンジャー部と、を備え、
   前記開閉機構は、直線運動するように構成された出力部を有し水平に配置された直動アクチュエータと、前記出力部の直線運動を鉛直方向に延びる所定の第１軸線回りの揺動運動に変換しこの揺動運動を前記ドアに伝達するリンク機構と、を含み、
   前記リンク機構は、前記ドアと前記第１軸線回りに一体的に揺動可能なリンク部材を有し、
   前記リンク部材は、所定の第２軸線回りを前記出力部と相対回転可能に前記出力部に連結され、
   前記直動アクチュエータは、前記第２軸線と平行な所定の第３軸線回りに揺動可能に構成され、
   前記スカベンジャー部は、前記開口部の周囲に配置された側壁を含み、
   前記第１軸線回りに揺動可能に前記リンク部材を支持し前記側壁のうち前記開口部を向く内側面側に配置された第１ステー部、および、前記第３軸線回りに揺動可能に前記直動アクチュエータを支持し前記側壁のうち前記内側面とは反対の外側面側に配置された第２ステー部、をさらに備えていることを特徴とする、熱処理装置。
2. 請求項１に記載の熱処理装置であって、
   前記スカベンジャー部の前記側壁は、前記リンク機構および前記直動アクチュエータを一括して支持する支持部材を含み、
   前記支持部材に前記第１ステー部および前記第２ステー部が取り付けられていることを特徴とする、熱処理装置。

Images