JP6737684B2 - 熱処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、加熱された雰囲気下で熱処理用ガスを用いて被処理物を処理するための、熱処理装置に関する。

半導体基板等の被処理物に熱処理を施す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）。特許文献１に記載の熱処理装置は、半導体基板を収容するチューブと、チューブから延びる排気枝管と、排気枝管にクランプによって接続された排気管と、を有している。チューブ内に導入されたプロセスガスは、熱処理後には排気ガスとなり、チューブから排気枝管および排気管を通って外部に排出される。

特開２００７−２７８３４１号公報（図１１、図１２）

特許文献１に記載の熱処理装置において、クランプは、排気枝管と排気管との接続部を外部から遮蔽するようにして、排気枝管と排気管とを接続する。ここで、チューブから排気枝管に排出される排気ガスの温度は、数百度に達することがある。このため、チューブから排出される排気ガスを冷却するために、排気枝管と排気管との間に空気を導入する冷却ジャケットを設けることが考えられる。冷却ジャケットは、排気枝管および排気管に溶接等によって一体に形成される。この冷却ジャケットからの外気によって、排気ガスは急激に冷却される。

しかしながら、上記の構成では、排気ガスと空気中の酸素とが反応すること等により、排気枝管や排気管で強酸が発生することがある。排気枝管や排気管を石英を用いて構成すると、強酸に対する耐性はあるが、長期に亘って使用すると、排気枝管や排気管に強酸による腐食を生ずることがある。このような腐食が生じると、排気枝管と排気管の全てを交換する必要がある。特に、高価な石英製の配管を交換する場合、熱処理装置のメンテナンスコストが高くついてしまう。

本発明は、上記事情に鑑みることにより、チューブからの排気ガスを冷却する機能が設けられた排気管を有する熱処理装置について、メンテナンスにかかる費用をより低減できるようにすることを、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、被処理物を収容するとともに熱処理用ガスが供給されるように構成されたチューブであって、前記被処理物を取り囲む筒状の胴部を有するチューブと、前記チューブ内のガスを排出するための排出部と、を備え、前記排出部は、前記チューブから前記ガスが供給される第１排気管と、この第１排気管とは離隔して配置された第２排気管と、前記第１排気管および前記第２排気管の少なくとも一方と分離可能に設けられ、前記第１排気管から前記第２排気管に向かう前記ガスを冷却する冷却媒体を供給するための冷却媒体供給部と、前記第１排気管および前記胴部に設けられ前記チューブに対する前記第１排気管の向きを変更可能に前記第１排気管と前記胴部とを接続する球面継手と、前記第１排気管を前記第１排気管の軸方向と直交する方向に位置調整可能に支持する第１サポートと、を含んでいる。

この構成によると、冷却媒体供給部は、チューブから第１排気管を通って第２排気管に向かう排気ガスを冷却できる。また、冷却媒体供給部は、第１排気管および第２排気管の少なくとも一方と分離可能である。この構成であれば、排気部内で発生した強酸等によって排気部の一部が腐食することで当該腐食部分を交換する必要がある場合に、排気部の全部を交換しなくて済む。たとえば、第１排気管は交換し、第２排気管は交換せずに済む。これにより、熱処理装置のメンテナンスにかかる費用をより低減できる。
（２）前記排出部は、前記第２排気管を前記第２排気管の軸方向と直交する方向に位置調整可能に支持する第２サポートを含み、前記第１サポートと前記第２サポートとは、互いに独立して前記第１排気管の位置調整と前記第２排気管の位置調整が可能に構成されている場合がある。
（３）前記第１サポートが、前記第１排気管を水平方向のうち前記第１排気管の軸方向と直交する方向と、鉛直方向と、に位置調整可能に構成され、前記第２サポートが、前記第２排気管を水平方向のうち前記第２排気管の軸方向と直交する方向と、前記鉛直方向と、に位置調整可能に構成されている場合がある。
（４）前記第１サポートは、前記鉛直方向における位置調整可能に構成された第１ベースと、前記水平方向のうち前記第１排気管の軸方向と直交する方向における位置調整可能に前記第１ベースに支持された第１ホルダーと、前記第１排気管の外周面に嵌合された第１環状部材であって、前記第１ホルダーによって下方から支持されるとともに前記水平方向のうち前記第１排気管の軸方向と直交する方向に挟まれ、上方は開放された第１環状部材と、を含み、前記第２サポートは、前記鉛直方向における位置調整可能に構成された第２ベースと、前記水平方向のうち前記第２排気管の軸方向と直交する方向における位置調整可能に前記第２ベースに支持され且つＵ字状のバンド部を有する第２ホルダーと、前記第２排気管の外周面に嵌合された第２環状部材であって、前記バンド部および前記第２ベースによって前記鉛直方向に挟まれているとともに前記バンド部によって前記水平方向のうち前記第２排気管の軸方向と直交する方向に挟まれた第２環状部材と、を含んでいる場合がある。

（５）前記第１排気管と前記冷却媒体供給部とは、互いに非接触に配置されている場合がある。

この構成によると、排気部内で生じた強酸液等の排液が第１排気管および冷却媒体供給部内で拡がることを抑制できる。これにより、排気部の腐食が生じる箇所をより少なくできる。よって、排気部の耐久性をより向上できる。

（６）前記冷却媒体供給部は、前記第１排気管を取り囲む筒状部を含み、前記筒状部の上部寄りに前記第１排気管が配置されている場合がある。

この構成によると、第１排気管から冷却媒体供給部への液体の落下距離をより大きく確保できる。これにより、たとえば、第１排気管で生じた強酸液等の排液が冷却媒体供給部へ落下する際に、排液のしずくが第１排気管と冷却媒体供給部の両方に接触した状態で停止することを抑制できる。その結果、第１排気管で生じた排液を排気部の下流側へスムーズに流すことができる。これにより、排気部における排液の滞留の抑制を通じて、排気部の腐食を抑制できる。

（７）前記第１排気管および前記第２排気管は、前記チューブから遠ざかるに従い下向きに進むように傾いて配置されており、前記第１排気管の傾斜角度は、前記第２排気管の傾斜角度よりも大きく設定されている場合がある。

この構成によると、第１排気管内で生じた排液を、第２排気管に向けてより確実に落下させることができる。また、第２排気管の傾斜角度を第１排気管の傾斜角度よりも小さく設定することで、第２排気管が上下方向に占めるスペースをより小さくできるので、排気部をよりコンパクトにできる。

本発明によると、チューブからの排気ガスを冷却する機能が設けられた排気管を有する熱処理装置について、メンテナンスにかかる費用をより低減できる。

本発明の実施形態にかかる熱処理装置の模式的な正面図であり、一部を断面で示している。 図１のチューブの一部周辺を拡大して示す図である。 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。 図１のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。 変形例について説明するための模式的な正面図であり、一部を断面で示している。

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。図１は、本発明の実施形態にかかる熱処理装置１の模式的な正面図であり、一部を断面で示している。図２は、図１のチューブ２の一部周辺を拡大して示す図である。図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。図４は、図１のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。なお、図３、図４では、切断面の背後に表れる部材の図示を適宜省略している。

図１〜図４を参照して、熱処理装置１は、被処理物１００に向けて加熱されたガス（熱処理用ガス）を供給することで、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、太陽電池の製造処理、半導体デバイスの製造処理等を例示することができる。

本実施形態では、被処理物１００は、ガラス基板または半導体基板である。被処理物１００は、例えば、矩形状に形成されている。熱処理装置１は、被処理物１００を、反応性ガスである熱処理用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、横型炉の熱処理装置である。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、水平方向に変位される。熱処理用ガスは、たとえば、希ガスを含んでいる。熱処理用ガスとして、ＰＯＣＬ３（オキシ塩化リン）を含むガスを例示することができる。熱処理用ガスとしてＰＯＣＬ３が用いられる場合、熱処理後の排気ガスは、空気中の酸素と反応することで、塩酸、リン酸等の強酸を生成させる。

熱処理装置１は、チューブ２と、図示しないガス供給部と、排出部３と、を有している。

チューブ２は、被処理物１００を収納するとともに熱処理用ガスが供給されるように構成されている。チューブ２は、チューブ２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。本実施形態では、チューブ２は、石英を用いて形成されている。チューブ２は、一端が閉じられた円筒状に形成されている。チューブ２の厚みは、数ｍｍ〜数十ｍｍ程度に設定されている。本実施形態では、チューブ２は、横型炉であり、水平方向に沿って延びている。

チューブ２は、胴部５と、端壁６と、を有している。

チューブ２の一端部（図１の紙面の奥側の端部）は、当該チューブ２の円筒部分である胴部５と一体の端壁６によって閉じられている。また、チューブ２の他端部（図１の紙面の手前側の端部、図示せず）は、被処理物１００をチューブ２に出し入れするための開口部を有しており、図示しない扉によって開閉される。なお、チューブ２は、円筒形状に限定されず、被処理物１００を出し入れ可能な空間を有するとともに被処理物１００の熱処理が可能な形状であればよい。

被処理物１００の熱処理時、チューブ２内には、ボート７に載せられた状態の被処理物１００が配置されている。そして、チューブ２内に、ガス供給部（図示せず）から熱処理用ガスが供給されるとともに、チューブ２内の雰囲気が図示しないヒータによって加熱される。その結果、被処理物１００の表面の加工処理が行われる。チューブ２内における被処理物１００の熱処理に伴って、チューブ２内では、排気ガスが発生する。

排出部３は、チューブ２内のガスを排出するために設けられている。排出部３は、複数の配管が互いに分離可能に配置されており、一部の配管を交換することで、排出部３の補修作業が可能に構成されている。排出部３は、チューブ２の胴部５の側方に配置されている。

排出部３は、継手１０と、第１排気管１１と、第１サポート１２と、冷却媒体供給部１３と、第２排気管１４と、第２サポート１５と、除害装置１６と、を有している。

本実施形態では、継手１０、第１排気管１１、冷却媒体供給部１３、第２排気管１４、および、除害装置１６は、それぞれ、チューブ２の材料と同じ材料である石英製の部材である。石英製の部材とすることで、強酸による腐食を抑制できる。なお、継手１０、第１排気管１１、冷却媒体供給部１３、第２排気管１４、および、除害装置１６は、それぞれ、石英以外の材料で形成されていてもよく、設計条件に応じて適宜最適な材料が選択される。

継手１０および第１排気管１１は、高温の排気ガスが流れるため、高温に耐えることができる石英製であることが好ましい。一方、冷却媒体供給部１３、第２排気管１４、および、除害装置１６は、冷却された排気ガスが通過する部材であるため、高温に耐えることができる石英製でなくてもよく、製造コストの観点から、他の材料で形成されていてもよい。

継手１０は、チューブ２に対する第１排気管１１の向きを変更可能に第１排気管１１をチューブ２に接続するために設けられている。継手１０は、本実施形態では、球面継手であり、チューブ２に対する第１排気管１１の先端の位置を、鉛直方向および水平方向に変更可能である。なお、継手１０は、チューブ２に対する第１排気管１１の向きを変更可能な構成であればよく、チューブ２に対する第１排気管１１の先端部１１ａの位置を、鉛直方向および水平方向の少なくとも一方に変更可能であることが好ましい。

継手１０は、固定部１８と、可動部１９と、を有している。

固定部１８は、本実施形態では、チューブ２の一部を用いて形成されている。固定部１８は、チューブ２の胴部５に形成されており、本実施形態では、胴部５の長手方向の中間部で、且つ、鉛直方向における胴部５の中間部に配置されている。固定部１８は、胴部５の外周面を、チューブ２の内側（中心軸線側）に窪ませることで形成されている。固定部１８の内側面は、球の外周面の一部を含む形状に形成されている。この固定部１８には、貫通孔部１８ａが形成されており、チューブ２内のガスは、チューブ２外へ向かうことが可能である。

本実施形態では、固定部１８は、球の半分以下の領域が含まれていることにより、固定部１８に対する可動部１９の着脱が容易にされている。なお、固定部１８は、球の半分より多くの領域が含まれていてもよい。この場合、固定部１８が可動部１９を抱き込む形状となり、可動部１９が固定部１８から不用意に落下することを防止できる。

可動部１９は、固定部１８に受けられており、この固定部１８とすべり接触している。可動部１９の外周面は、固定部１８の内側面の形状に略合致する形状に形成されており、本実施形態では、球の外周面の一部を含む形状に形成されている。可動部１９に第１排気管１１の基端部が溶接等によって固定されており、これにより、第１排気管１１は、固定部１８を中心として、固定部１８の回りを変位可能である。

第１排気管１１は、継手１０を介してチューブ２に接続されている。第１排気管１１は、本実施形態では、直線状に延びる配管部材である。第１排気管１１の基端部の内部は、固定部１８に形成された貫通孔部１８ａに連続している。この第１排気管１１の先端部１１ａ寄りの部分は、第１サポート１２によって位置調整可能に支持されている。本実施形態では、第１サポート１２は、第１排気管１１の先端部を、互いに直交する２軸方向に位置調整可能に支持している。第１排気管１１は、継手１０および第１サポート１２によって２点支持されることで、冷却媒体供給部１３とは独立した状態で姿勢を維持される。

第１サポート１２は、第１ベース２１と、第１ホルダー２２と、第１環状部材２３と、を有している。

第１ベース２１は、支柱等の支持部材２０に、位置調整可能に支持されている。第１ベース２１は、本実施形態では、Ｌ字状に形成された板金部材であり、支持部材２０に沿わされる基端部２１ａと、この基端部２１ａから略９０°曲げられた部分を介して基端部２１ａから延びる延伸部２１ｂと、を有している。基端部２１ａには、当該基端部２１ａから延伸部２１ｂに向かう方向に沿って延びる長孔２１ｃが形成されている。本実施形態では、長孔２１ｃは、２つ形成されている。この長孔２１ｃにねじ部材等の固定部材２４が挿入されており、固定部材２４が支持部材２０に締結されている。これにより、長孔２１ｃの延びる方向（本実施形態では、鉛直方向）における第１ベース２１および第１排気管１１の位置を調整可能である。延伸部２１ｂは、本実施形態では、水平方向に延びており、第１ホルダー２２を支持している。

第１ホルダー２２は、第１環状部材２３を支持している。本実施形態では、第１ホルダー２２は、板金部材である。第１ホルダー２２は、第１ベース２１の延伸部２１ｂに受けられる底部２２ａと、この底部２２ａから起立して延びる縦壁部２２ｂと、を有している。底部２２ａには、第１ベース２１の延伸部２１ｂの延びる方向（図３における左右方向）に沿って延びる長孔２２ｃが形成されている。本実施形態では、長孔２２ｃは、２つ形成されている。この長孔２２ｃにねじ部材等の固定部材２５が挿入されており、固定部材２５が、第１ベース２１に形成された雌ねじ部に締結されている。これにより、長孔２２ｃの延びる方向（本実施形態では、水平方向のうちの一軸方向）における第１排気管１１の位置を調整可能である。

第１ホルダー２２の縦壁部２２ｂは、第１環状部材２３の外周面を挟むように配置されているとともに、第１環状部材２３の一対の端面を挟むように配置されている。そして、第１環状部材２３は、第１ホルダー２２の底部２２ａに受けられている。上記の構成により、第１環状部材２３および第１排気管１１は、支持部材２０に対して、鉛直方向と、水平方向のうちの一方向と、に位置調整可能である。なお、上述の説明では、第１ホルダー２２に長孔２２ｃを形成する構成を説明したけれども、この通りでなくてもよい。第１ベース２１の延伸部２１ｂに長孔２２ｃと同様の長孔を形成してもよい。

第１環状部材２３は、第１排気管１１に接触する部材として設けられており、本実施形態では、円環状に形成されている。第１環状部材２３は、ＰＴＦＥ（Poly Tetra Fluoro Ethylene）等、摩擦係数が小さく、且つ、断熱性に優れた材料を用いて形成されている。第１環状部材２３の内周面は、第１排気管１１を受けている。第１排気管１１の先端部１１ａは、冷却媒体供給部１３に取り囲まれている。

冷却媒体供給部１３は、第１排気管１１および第２排気管１４の少なくとも一方と分離可能に設けられており、第１排気管１１から第２排気管１４に向かう排気ガスを冷却する冷却媒体を供給するように構成されている。本実施形態では、冷却媒体供給部１３は、第１排気管１１と分離可能に設けられており、第２排気管１４とは溶接等によって一体に形成されている。第１排気管１１を通る排気ガスの温度は、たとえば、数百度（本実施形態では、約８００℃）であり、この冷却媒体の温度は、排気ガスの温度未満であればよい。冷却媒体は、たとえば、不活性ガス等の気体を例示することができ、本実施形態では、常温の空気である。

冷却媒体供給部１３は、筒状部として形成されており、本体部３１と、縮径部３２と、を有している。

本体部３１は、第１排気管１１寄りに配置されており、円筒状に形成されている。縮径部３２は、第２排気管１４寄りに配置されており、第２排気管１４に近づくに従い開口面積が小さくなる形状に形成されている。本実施形態では、冷却媒体供給部１３の底部１３ａは、本体部３１および縮径部３２に亘って直線状に延びている。一方、縮径部３２の天井部は、第２排気管１４に近づくに従い底部１３ａに近づくように傾斜している。

本体部３１の開口面積（冷却媒体供給部１３の軸方向と直交する断面における開口部３１ａの面積）は、第１排気管１１の断面積（第１排気管１１の軸方向と直交する断面における面積）よりも大きく設定されている。換言すれば、開口部３１ａの内径は、第１排気管１１の先端部１１ａの外径よりも大きく設定されている。そして、冷却媒体供給部１３の本体部３１は、第１排気管１１の先端部１１ａを取り囲んでいる。本実施形態では、第１排気管１１の先端部１１ａは、縮径部３２まで挿入されている。

冷却媒体供給部１３と第１排気管１１とは、互いに非接触に配置されている。本実施形態では、第１排気管１１の先端部１１ａは、冷却媒体供給部１３内において、冷却媒体供給部１３から浮いた状態で配置されている。第１排気管１１の先端部１１ａの底部と、冷却媒体供給部１３の底部１３ａの上面との距離Ｄ１は、第１排気管１１内で生じた強酸液（排液）が第１排気管１１から冷却媒体供給部１３に落下する際に当該液が第１排気管１１と冷却媒体供給部１３の何れか一方にのみかかるように設定されている。

上記の構成により、第１排気管１１から排気ガスが冷却媒体供給部１３に流れると、この排気ガスの流れに伴う吸込み効果（負圧の発生）によって、冷却媒体供給部１３の本体部３１の一端の開口部３１ａから冷却媒体としての空気が、冷却媒体供給部１３内に導入される。これにより、冷却媒体供給部１３内で排気ガスと冷却媒体とが混ざり合い、排気ガスが冷却される。そして、冷却された排気ガスは、冷却媒体供給部１３から第２排気管１４に流れる。

第２排気管１４は、第１排気管１１とは離隔して配置されており、冷却媒体供給部１３で冷却された排気ガスを、除害装置１６へ送るように構成されている。第２排気管１４の一端部は、冷却媒体供給部１３とは、溶接等によって一体に結合されている。第２排気管１４の一端側部分は、直線状に延びている。第２排気管１４の他端部は、下方に向けて略９０°湾曲しており、除害装置１６に接続されている。

本実施形態では、第２排気管１４の内径は、第１排気管１１の内径よりも大きく設定されている。これにより、第１排気管１１を通る排気ガス、および、冷却媒体供給部１３で導入された冷却媒体が、第２排気管１４をスムーズに流れることができる。本実施形態では、第１排気管１１、冷却媒体供給部１３、および、第２排気管１４の一端部は、一直線に並んでおり、チューブ２から遠ざかるに従い下向きに進むように、水平面に対して数度程度、僅かに傾いて配置されている。このような排出部３の傾斜配置によって、排出部３の第１排気管１１、冷却媒体供給部１３、および、第２排気管１４内で生じた強酸液は、自重によって低い方へ落下し、強酸液の滞留による排出部３の腐食の発生を抑制できる。この第２排気管１４の一端部は、第２サポート１５によって位置調整可能に支持されている。本実施形態では、第２サポート１５は、第２排気管１４を、互いに直交する２軸方向に位置調整可能に支持している。

第２サポート１５は、第２ベース４１と、第２ホルダー４２と、第２環状部材４３と、を有している。

第２ベース４１は、支柱等の支持部材２０に、位置調整可能に支持されている。第２ベース４１は、本実施形態では、Ｌ字状に形成された板金部材であり、支持部材２０に沿わされる基端部４１ａと、この基端部４１ａから略９０°曲げられた部分を介して基端部４１ａから延びる延伸部４１ｂと、を有している。基端部４１ａには、当該基端部４１ａから延伸部４１ｂに向かう方向に沿って延びる長孔４１ｃが形成されている。本実施形態では、長孔４１ｃは、２つ形成されている。この長孔４１ｃにねじ部材等の固定部材２６が挿入されており、固定部材２６が支持部材２０に締結されている。これにより、長孔４１ｃの延びる方向（本実施形態では、鉛直方向）における第２ベース４１および第２排気管１４の位置を調整可能である。延伸部４１ｂは、本実施形態では、水平方向に延びており、第２ホルダー４２を支持している。

第２ホルダー４２は、第２環状部材４３を支持している。本実施形態では、第２ホルダー４２は、板金部材である。第２ホルダー４２は、第２ベース４１の延伸部４１ｂに受けられる底部４２ａと、この底部４２ａからＵ字状に延びるバンド部４２ｂと、を有している。底部４２ａには、第２ベース４１の延伸部４１ｂの延びる方向（図４における左右方向）に沿って延びる長孔４２ｃが形成されている。本実施形態では、長孔４２ｃは、２つ形成されている。この長孔４２ｃにねじ部材等の固定部材２７が挿入されており、固定部材２７が、第２ベース４１に形成された雌ねじ部に締結されている。これにより、長孔４２ｃの延びる方向（本実施形態では、水平方向のうちの一軸方向）における第２排気管１４の位置を調整可能である。

第２ホルダー４２のバンド部４２ｂは、第２環状部材４３の外周面を挟むように配置されている。そして、第２環状部材４３は、第２ベース４１の延伸部４１ｂおよびバンド部４２ｂに受けられている。上記の構成により、第２環状部材４３および第２排気管１４は、支持部材２０に対して、鉛直方向と、水平方向のうちの一軸方向と、に位置調整可能である。なお、上述の説明では、第２ホルダー４２に長孔４２ｃを形成する構成を説明したけれども、この通りでなくてもよい。第２ベース４１の延伸部４１ｂに長孔４２ｃと同様の長孔を形成してもよい。また、第２サポート１５は、第２排気管１４の位置調整機能が設けられていなくてもよい。

第２環状部材４３は、第２排気管１４に接触する部材として設けられており、本実施形態では、円環状に形成されている。第２環状部材４３は、ＰＴＦＥ（Poly Tetra Fluoro Ethylene）等、摩擦係数が小さく、且つ、断熱性に優れた材料を用いて形成されている。第２環状部材４３の内周面は、第２排気管１４を受けている。第２排気管１４を通った排気ガスは、除害装置１６に送られる。

除害装置１６は、排気ガス中の有害物質を除去するために設けられており、たとえば、中空の筒状に形成されている。除害装置１６の上端部は、第２排気管１４の他端部に一体または分離可能に接続されている。除害装置１６の下端部は、外部に開放されている。なお、除害装置１６は、排気ガス中の有害物質を除去することが可能に構成されていればよく、具体的な構成は上記に限定されない。

上記の構成により、チューブ２からの排気ガスは、第１排気管１１を通って冷却媒体供給部１３に到達することで冷却媒体と混ざり合い、冷却されるとともに希釈された状態で、第２排気管１４を通って除害装置１６へ到達する。この際、第１排気管１１の先端部１１ａおよび冷却媒体供給部１３において、排気ガスの冷却に伴い、強酸液が生じる。この強酸液は、除害装置１６へ向けて自重等によって流れる。除害装置１６では、排気ガスは、有害物質の少なくとも一部が除去された後、外部へ排出される。

以上説明したように、熱処理装置１によると、冷却媒体供給部１３は、チューブ２から第１排気管１１を通って第２排気管１４に向かう排気ガスを冷却できる。また、冷却媒体供給部１３は、第１排気管１１と分離可能である。この構成であれば、排出部３内で発生した強酸等によって排出部３の一部が腐食することで当該腐食部分を交換する必要がある場合に、排出部３の全部を交換しなくて済む。たとえば、第１排気管１１は交換し、第２排気管１４は交換せずに済む。これにより、熱処理装置１のメンテナンスにかかる費用をより低減できる。

また、熱処理装置１によると、第１排気管１１と冷却媒体供給部１３とが互いに非接触に配置されているので、排出部３内で生じた強酸液等の排液が第１排気管１１および冷却媒体供給部１３内で拡がることを抑制できる。これにより、排出部３の腐食が生じる箇所をより少なくできる。よって、排出部３の耐久性をより向上できる。

また、熱処理装置１によると、継手１０は、チューブ２に対する第１排気管１１の向きを変更可能に第１排気管１１をチューブ２に接続する。この構成によると、チューブ２を動かすこと無く、第１排気管１１を所望の箇所に配置する作業をより容易に行うことができる。また、第１排気管１１を新しい第１排気管１１に交換した場合に、第１排気管１１を冷却媒体供給部１３に対して容易に位置決めできる。これにより、熱処理装置１のメンテナンスにかかる手間の低減を通じてメンテナンスにかかる費用をより低減できる。

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、第１排気管１１、冷却媒体供給部１３、および、第２排気管１４の一端部側部分が水平面に対して略同じ傾斜角度で配置されてい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、図５の変形例に示すように、水平面に対する第１排気管１１の中心軸線の傾斜角度θ１は、水平面に対する第２排気管１４の一端部の中心軸線の傾斜角度θ２よりも大きく設定されていてもよい。この場合、水平面に対する冷却媒体供給部１３の傾斜角度は、傾斜角度θ２と略同じに設定される。傾斜角度θ１および傾斜角度θ２は、何れも、排出部３内で生じた排液が除害装置１６に向けて自重で落下することが可能な値に設定されている。

また、図５に示す変形例では、第１排気管１１の先端部１１ａは、冷却媒体供給部１３の本体部３１の上部３１ｂ寄りに配置されている。この場合の「上部３１ｂ寄り」とは、先端部１１ａにおける第１排気管１１の中心軸線が、冷却媒体供給部１３の本体部３１の中心軸線から鉛直上方にオフセットしていることをいう。この場合も、第１排気管１１は、冷却媒体供給部１３の内周面とは離隔して配置されている。

この変形例によると、冷却媒体供給部１３の筒状の本体部３１の上部３１ｂ寄りに第１排気管１１が配置されている。この構成によると、第１排気管１１から冷却媒体供給部１３への液体の落下距離をより大きく確保できる。これにより、第１排気管１１で生じた強酸液等の排液が冷却媒体供給部１３へ落下する際に、排液のしずくが第１排気管１１と冷却媒体供給部１３の両方に接触した状態で停止することをより確実に抑制できる。その結果、第１排気管１１で生じた排液を排出部３の下流側へスムーズに流すことができる。これにより、排出部３における排液の滞留の抑制を通じて、排出部３の腐食を抑制できる。

また、この変形例によると、第１排気管１１の傾斜角度θ１は、第２排気管１４の傾斜角度θ２よりも大きく設定されている。この構成によると、第１排気管１１内で生じた排液を、第２排気管１４に向けてより確実に落下させることができる。また、第２排気管１４の傾斜角度θ２を第１排気管１１の傾斜角度θ１よりも小さく設定することで、第２排気管１４が上下方向に占めるスペースをより小さくできるので、排出部３をよりコンパクトにできる。

（２）上述の実施形態では、チューブ２が横型炉であ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。縦型炉のチューブに本発明の排気部が適用されてもよい。

（３）上述の実施形態では、冷却媒体供給部１３は、第１排気管１１とは結合されておらずに分離可能であ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。冷却媒体供給部１３は、たとえば第１排気管１１とは溶接等によって一体に結合されるとともに、第２排気管１４とは接着されずに分離可能に配置されてもよい。また、冷却媒体供給部１３は、第１排気管１１および第２排気管１４の双方に対して接合されずに分離可能とされてもよい。この場合、冷却媒体供給部１３は、当該冷却媒体供給部１３を支持するためのサポートによって支持される。

（４）上述の実施形態では、冷却媒体供給部１３が第１排気管１１とは非接触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、冷却媒体供給部１３は、第１排気管１１とは接触していてもよい。

（５）また、上述の実施形態では、冷却媒体としての空気が排気ガスに混ぜら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、ラジエター等の冷却用部材を冷却媒体供給部として用いてもよい。この場合、ラジエターを通過する冷媒と排気ガスとは、直接接触すること無く、ラジエターの壁を通じて熱交換される。

（６）また、上述の実施形態では、第１排気管１１が、継手１０を介してチューブ２に接続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。第１排気管１１は、チューブ２に溶接等によって直接固定されていてもよい。この場合でも、排出部３の一部に腐食が生じた場合に、第１排気管１１および第２排気管１４の何れか一方を交換することで、他方を交換しなくて済むようにできる。

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 チューブ
３ 排出部
１０ 継手
１１ 第１排気管
１３ 冷却媒体供給部（筒状部）
１４ 第２排気管
３１ｂ 上部
１００ 被処理物
θ１ 第１排気管の傾斜角度
θ２ 第２排気管の傾斜角度

Claims (7)

1. 被処理物を収容するとともに熱処理用ガスが供給されるように構成されたチューブであって、前記被処理物を取り囲む筒状の胴部を有するチューブと、
   前記チューブ内のガスを排出するための排出部と、を備え、
   前記排出部は、前記チューブから前記ガスが供給される第１排気管と、この第１排気管とは離隔して配置された第２排気管と、前記第１排気管および前記第２排気管の少なくとも一方と分離可能に設けられ、前記第１排気管から前記第２排気管に向かう前記ガスを冷却する冷却媒体を供給するための冷却媒体供給部と、前記第１排気管および前記胴部に設けられ前記チューブに対する前記第１排気管の向きを変更可能に前記第１排気管と前記胴部とを接続する球面継手と、前記第１排気管を前記第１排気管の軸方向と直交する方向に位置調整可能に支持する第１サポートと、を含んで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、
   前記排出部は、前記第２排気管を前記第２排気管の軸方向と直交する方向に位置調整可能に支持する第２サポートを含み、
   前記第１サポートと前記第２サポートとは、互いに独立して前記第１排気管の位置調整と前記第２排気管の位置調整が可能に構成されていることを特徴とする、熱処理装置。
3. 請求項２に記載の熱処理装置であって、
   前記第１サポートが、前記第１排気管を水平方向のうち前記第１排気管の軸方向と直交する方向と、鉛直方向と、に位置調整可能に構成され、
   前記第２サポートが、前記第２排気管を水平方向のうち前記第２排気管の軸方向と直交する方向と、前記鉛直方向と、に位置調整可能に構成されていることを特徴とする、熱処理装置。
4. 請求項３に記載の熱処理装置であって、
   前記第１サポートは、前記鉛直方向における位置調整可能に構成された第１ベースと、前記水平方向のうち前記第１排気管の軸方向と直交する方向における位置調整可能に前記第１ベースに支持された第１ホルダーと、前記第１排気管の外周面に嵌合された第１環状部材であって、前記第１ホルダーによって下方から支持されるとともに前記水平方向のうち前記第１排気管の軸方向と直交する方向に挟まれ、上方は開放された第１環状部材と、を含み、
   前記第２サポートは、前記鉛直方向における位置調整可能に構成された第２ベースと、前記水平方向のうち前記第２排気管の軸方向と直交する方向における位置調整可能に前記第２ベースに支持され且つＵ字状のバンド部を有する第２ホルダーと、前記第２排気管の外周面に嵌合された第２環状部材であって、前記バンド部および前記第２ベースによって前記鉛直方向に挟まれているとともに前記バンド部によって前記水平方向のうち前記第２排気管の軸方向と直交する方向に挟まれた第２環状部材と、を含んでいることを特徴とする、熱処理装置。
5. 請求項１〜４の何れか１項に記載の熱処理装置であって、
   前記第１排気管と前記冷却媒体供給部とは、互いに非接触に配置されていることを特徴とする、熱処理装置。
6. 請求項５に記載の熱処理装置であって、
   前記冷却媒体供給部は、前記第１排気管を取り囲む筒状部を含み、
   前記筒状部の上部寄りに前記第１排気管が配置されていることを特徴とする、熱処理装置。
7. 請求項１〜請求項６の何れか１項に記載の熱処理装置であって、
   前記第１排気管および前記第２排気管は、前記チューブから遠ざかるに従い下向きに進むように傾いて配置されており、
   前記第１排気管の傾斜角度は、前記第２排気管の傾斜角度よりも大きく設定されていることを特徴とする、熱処理装置。

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