KR100975489B1 - 열처리 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 배기관 내에서의 타르의 발생을 방지하는 것이 가능한 열처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 하는 것으로, 집합 배기관(200)과, 제1 노(爐)(100a) 및 제2 노(100b)를 구비하고, 제1 노(100a)는, 집합 배기관(200)에서의 가스 류(流)의 상류측과 접속되고, 제2 노(100b)는, 집합 배기관(200)에서의 가스류의 하류측과 접속되며, 집합 배기관(200)의 단면적은, 집합 배기관(200)의 제1 노(100a)와의 접속 부분에서의 단면적을 S₁, 집합 배기관(200)의 제2 노(1OOb)와의 접속 부분에서의 단면적을 S₂, 제1 노(100a) 내부의 높이를 H₁, 제1 노(100a) 내부의 높이와 제2 노(100b) 내부의 높이의 합계를 H₂라고 하였을 때, 식 S₂/S₁=(H₂/H₁)^a (0.1≤a≤O.9)를 만족한다.

Description

열처리 장치{HEAT TREATMENT APPARATUS}

도 1은 특허문헌 1에 기재된 타르 대책 구조를 갖는 가스 배관을 도시한 도면,

도 2는 다단로를 갖는 열처리 장치의 전체도,

도 3은 본 발명의 실시 형태 1에서의 열처리 장치의 구조를 도시한 측면도,

도 4는 동 실시 형태 1에서의 집합 배기관의 형상과 타르의 발생량과의 관계를 도시한 그래프,

도 5는 동 실시 형태 1에서의 열처리 장치의 변형예의 구조를 도시한 측면도,

도 6(a)는 본 발명의 실시 형태 2에서의 열처리 장치의 구조를 도시한 상면도, 도 6(b)는 동 실시 형태 2에서의 열처리 장치의 구조를 도시한 측면도,

도 7은 동 실시 형태 2에서의 집합 급배기관의 구조를 도시한 도면,

도 8(a)는 동 실시 형태 2에서의 집합 급배기관의 외관도,

도 8(b)는 동 실시 형태 2에서의 집합 급배기관의 외관도,

도 8(c)는 동 실시 형태 2에서의 집합 급배기관의 단면도(도 8(b)의 A-A'에서의 단면도)이다.

도 9는 동 실시 형태 2에서의 배기량 조정 기구의 변형예를 도시한 도면,

도 10(a)는 동 실시 형태 2에서의 집합 급배기관의 형상 및 칸막이판의 구조를 설명하기 위한 열처리 장치의 단면도(도 7의 A-A'에서의 단면도),

도 10(b)는 동 실시 형태 2에서의 집합 급배기관의 형상 및 칸막이판의 구조를 설명하기 위한 열처리 장치의 단면도(도 7의 A-A'에서의 단면도),

도 10(c)는 동 실시 형태 2에서의 집합 급배기관의 형상 및 칸막이판의 구조를 설명하기 위한 열처리 장치의 단면도(도 7의 A-A'에서의 단면도),

도 10(d)는 동 실시 형태 2에서의 집합 급배기관의 형상 및 칸막이판의 구조를 설명하기 위한 열처리 장치의 단면도(도 7의 A-A'에서의 단면도),

도 10(e)는 동 실시 형태 2에서의 집합 급배기관의 형상 및 칸막이판의 구조를 설명하기 위한 열처리 장치의 단면도(도 7의 A-A'에서의 단면도),

도 11(a)는 동 실시 형태 2에서의 집합 급배기관의 형상 및 칸막이판의 구조를 설명하기 위한 열처리 장치의 단면도(도 7의 B-B'에서의 단면도),

도 11(b)는 동 실시 형태 2에서의 집합 급배기관의 형상 및 칸막이판의 구조를 설명하기 위한 열처리 장치의 단면도(도 7의 B-B'에서의 단면도),

도 11(c)는 동 실시 형태 2에서의 집합 급배기관의 형상 및 칸막이판의 구조를 설명하기 위한 열처리 장치의 단면도(도 7의 B-B'에서의 단면도),

도 12는 동 실시 형태 2에서의 집합 급배기관의 형상을 설명하기 위한 열처리 장치의 단면도(도 7의 B-B'에서의 단면도),

도 13은 본 발명의 실시 형태 3에서의 열처리 장치가 구비한 집합 급배기관의 구조를 도시한 단면도,

도 14는 본 발명의 실시 형태 4에서의 열처리 장치가 구비한 집합 급배기관의 구조를 도시한 단면도이다.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

2: 열분해 가스 배관 2a: 2중벽관

10: 노(爐) 11: 배기관

12: 공통 배기관 13: 배기팬

14, 411: 배기량 조정 밸브 21: 열분해 가스 송급관

22: 가열 가스 유로 23a, 23b, 26a, 26b: 플랜지

24a, 24b, 27a, 27b: 개구 25: 스파이럴벽

28a, 28b: 가열 가스 연결관 1OOa: 제1 노

100b: 제2 노 100c: 제3 노

200: 집합 배기관 201, 401: 배기관 본체

202a, 402a: 제1 배기구 202b, 402b: 제2 배기구

202c, 402c: 제3 배기구 203: 배기부

400, 800, 900: 집합 급배기관 402d: 제4 배기구

403a: 제1 급기구 403b: 제2 급기구

403c: 제3 급기구 403d: 제4 급기구

404: 급기관 본체 450: 단열재

460: 노벽 셔터 470: 칸막이판 셔터

471: 유리창 472: 박형 히터

480: 적외선 센서 490, 810: 칸막이판

500: 노벽 610: 배기 유량 조절 부재

700: 문 910: 배기 흐름 변경 부재

본 발명은, 열처리 장치에 관한 것으로, 특히 건조로나 소성로 등의 열처리노(爐) 내의 가스를 배출하는 배기관에 관한 것이다.

열처리 장치에 의해 페이스트, 프리트(frit) 등이 도포된 기판, 도포 피스 및 부품에 건조 혹은 소성 등의 열처리를 행할 때, 열처리가 이루어지는 노 내에 유기 용제를 포함하는 가스가 발생한다. 이 가스를 노 외부로 배출할 때, 유기 용제는 가스 배관 내에서 응집되기 쉬워, 부분적으로 퇴적한다. 그 결과, 가스 흐름의 저해, 배기관의 부식, 및 응집물의 비산(飛散)이나 액누설에 의한 기판의 오염 등이 발생한다.

종래, 유기 용제의 가스 배관 내에서의 응집을 방지하기 위해, 가스 배관을 단열재 등으로 보온하거나, 또는 가스 배관을 전기 히터 등으로 외부로부터 가열하는 등의 대응책이 취해지고 있다. 이러한 대응책이 취해진 열처리 장치로서는, 예를 들면, 특허문헌 1에 기재되어 있는 바와 같은 것이 있다. 도 1은 특허문헌 1에 기재된 타르 대책 구조를 갖는 가스 배관을 도시한 도면이다.

이 가스 배관은, 도 1에 도시하는 바와 같이, 열분해로(爐)(도시하지 않음) 로부터 개질로(改質爐)(도시하지 않음)로 열분해 가스를 송급하기 위한 열분해 가스 배관(2)을 구비한다. 열분해 가스 배관(2)은, 중심부의 열분해 가스 송급관(21)의 외측 둘레에 나선형 벽(25)을 연달아 설치하여, 나선형 가열 가스 유로(22)를 형성한 2중벽 관(2a)으로써 구성되어 있다. 이 2중벽 관(2a)의 양단(兩端)에는, 개구(24a, 24b)를 갖는 플랜지(23a, 23b)가 설치되고, 열분해 가스가 일측의 개구(24a)로 송입되어 타측의 개구(24b)로 송출된다. 또, 이 2중벽 관(2a)의 양단 근방에는, 개구(27a, 27b)를 갖는 플랜지(26a, 26b)를 갖는 가열 가스 연결관(28a, 28b)이, 가열 가스 유로(22)에 통하는 상태로 설치되어 있다.

상기한 바와 같이, 종래의 가스 배관은, 열분해 가스 배관(2)을 2중관 구조로 하여, 중앙의 열분해 가스 송급관(21)의 외측 둘레에 연료의 연소 배기 가스를 가열 가스로서 도입하고, 열분해 가스 송급관(21)을 외부로부터 가열한다. 따라서, 히터 장치 등을 이용하지 않고, 가스 배관을 가열할 수 있기 때문에, 외부로부터의 에너지를 사용하지 않고도, 열분해 가스 배관 내의 타르분(分)의 응집을 억제하여, 타르의 발생을 억제할 수 있게 된다.

[특허문헌 1]

일본국 특개2004-277551호 공보(제3쪽, 도 1)

그러나, 특허문헌 1에 기재된 종래의 가스 배관은, 다음과 같은 해결해야 할 과제를 갖는다. 즉, 종래의 가스 배관이 열처리 장치의 배기관으로서 이용된 경우, 배기 가스량을 조정하는 배기량 조정 밸브의 개소에서, 배기 가스 유로 직경이 급확대됨에 따라 배기 가스가 차가워져 타르가 발생한다. 따라서, 종래의 가스 배관에서는, 배기관으로서 이용된 경우에 있어서 관내에서의 타르의 발생을 방지할 수 없다는 문제가 있다.

상기와 같은 문제는, 도 2에 도시하는 바와 같은, 다단(多段)으로 적층된 노(爐)(10)를 갖고, 다단의 노(10)로부터 인출된 복수의 배기관(11)이 공통 배기관(12)과 접속된 열처리 장치에서 특히 현저해진다. 이는, 상기 열처리 장치에서는, 같은 유량으로 공통 배기관(12)에 배기하기 위해, 배기팬(13)에 가까운 상단의 노(10)와 접속된 배기량 조정 밸브(14)는, 배기팬(13)으로부터 먼 하단의 노(10)와 접속된 배기량 조정 밸브(14)보다 크게 닫혀, 상단의 노(10)와 접속된 배기관(11)에서 배기 가스 유로 직경의 급확대가 발생하는 것에 기인한다.

그래서, 본 발명은, 이러한 문제점에 감안하여, 다단으로 적재된 노에 사용되는 경우에서도, 배기관 내에서의 타르의 발생을 방지하는 것이 가능한 열처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 열처리 장치는, 제1 열처리부 및 제2 열처리부와, 상기 제1 열처리부 및 제2 열처리부의 가스를 배출하는 배기관을 구비하고, 상기 제1 열처리부는, 상기 배기관에서의 가스류의 상류측과 접속되고, 상기 제2 열처리부는, 상기 배기관에서의 가스류의 하류측과 접속되며, 상기 배기관에 서의 가스류의 하류측 단면적은, 상기 배기관에서의 가스류의 상류측 단면적보다 큰 것을 특징으로 한다. 여기서, 상기 배기관의 단면적은, 상기 배기관의 제1 열 처리부와의 접속 부분에서의 단면적을 S₁, 상기 배기관의 제2 열처리부와의 접속 부분에서의 단면적을 S₂, 상기 제1 열처리부 내부의 높이를 H₁, 상기 제1 열처리부 내부의 높이와 제2 열처리부 내부의 높이의 합계를 H₂라고 하였을 때, 하기의 식을 만족하여도 된다.

S₂/S₁=(H₂/H₁)^a (0.1≤a≤0.9)

본 구성에 의해, 다른 열처리부와 접속된 배기관을 복수개 집합시킨 경우에서의, 가스류의 하류측 배기관과 접속된 열처리부의 배기 가스 경로에서의 열처리부 내의 압력과 배기관 입구의 압력의 차가 작아지기 때문에, 배기량 조정 밸브 부분에서의 배기 가스의 급확대를 억제하여, 타르의 발생을 방지할 수 있다. 그 결과, 유기 용제 및 수분을 함유하는 재료가 도포된 기판을 건조함에 있어서, 재료로부터 휘발한 유기 용제를 포함하는 가스의 타르와, 그에 기인하는 배관의 부식이나 기판의 오염, 또 수증기의 결로(結露)에 의한 적하나 녹이 발생하지 않게 되어, 메인터넌스 시의 생산 정지에 따른 손실을 저감할 수 있게 된다.

또, 다른 열처리부와 접속된 배기관을 복수개 집합시킨 경우에서의, 가스류의 하류측 배기관에서의 유기 용매 농도의 상승을 억제할 수 있어, 용매 농도가 높아짐에 따라 발생할 수 있는 폭발을 방지할 수 있다.

또, 다단으로 적재된 열처리부, 직렬로 배열된 열처리부, 또는 다단으로 적재되고, 직렬로 배열된 열처리부를 갖는 열처리 장치에서, 급배기관의 수를 줄일 수 있으므로, 급배기관의 설치나 메인터넌스의 부하를 경감할 수 있다. 또, 제조 비용을 저감시킬 수도 있다. 또, 복수의 급배기관을 집합시킴으로써, 열처리 장치의 외부로 달아나는 열을 억제할 수 있어, 에너지 절약을 실현할 수도 있다.

또, 가스류의 하류측 배기관으로부터 배출되는 배기 가스의 가스 유량을 줄이고, 가스류의 하류측 배기관으로부터 배출되는 배기 가스의 가스 유량을 배기량 조정 밸브 등의 조임 기구에 의한 대폭적인 유량 조정을 하지 않고도 가스류의 상류측 배기관으로부터 배출되는 배기 가스의 가스 유량에 근접할 수 있다. 따라서, 배기량 조정 밸브 등의 조임 기구를 설치할 필요가 없어져, 조임 기구에 의한 유량 조정에 수반한 배기 가스의 급확대가 저감되기 때문에, 배기 가스의 온도 저하를 억제할 수 있고, 그에 따른 타르 발생을 방지할 수 있다. 또, 배기량 조정 밸브 등의 조임 기구에 의한 압력 손실을 저감할 수 있기 때문에, 열처리 장치의 배기 효율도 높일 수 있다.

또, 상기 배기관은, 관벽의 일부로서 칸막이판을 갖고, 상기 칸막이판을 관벽의 일부로 하여, 상기 제1 열처리부 및 제2 열처리부에 가스를 공급하는 급기관을 구비하여도 된다.

본 구성에 의해, 급기관과 배기관이 일체화되고, 급기관에 고온의 가스를 흐르게 함으로써 배기관을 가열할 수 있기 때문에, 사전에 가열된 급기 가스의 열에 의해 배기관을 가열할 수 있어, 배기 가스가 차가워짐으로써 일어나는 타르의 발생을 방지할 수 있다. 또, 급기관과 배기관을 일체로 함으로써, 외기(外氣)에 노출되는 표면적을 줄일 수 있기 때문에, 에너지 절약도 실현할 수 있다.

또, 상기 칸막이판에는, 상기 급기관과 배기관을 연결하는 가스 경로와, 상기 가스 경로를 개폐하는 개폐 부재가 설치되어도 된다.

본 구성에 의해, 급기 가스를 배기관에 주입하여, 배기 가스 중의 용매 농도를 저감시킬 수 있기 때문에, 배기관을 복수개 집합시킨 경우에 있어서 용매 농도의 상승에 의한 폭발을 방지할 수 있다. 또, 사전에 가열된 급기 가스의 열을 배기관으로 전달함으로써, 배기 가스의 온도를 높일 수 있어, 배기 가스가 차가워짐으로써 일어나는 타르의 발생도 방지할 수 있다.

또, 상기 개폐 부재의 개폐를 제어하는 제어 수단을 구비하여도 된다.

본 구성에 의해, 배기관 외부로부터의 유량 조정이 가능해지기 때문에, 택트 반송 등에서, 배출하는 유기 용매의 농도가 열처리부 내의 배기관 부근의 동일한 장소에서 기판이 있을 때와 없을 때로 시시각각 변하는 경우도, 적절한 유량을 선택하여 배기관에 급기 가스를 송입할 수 있어, 급기 가스의 소비량을 줄일 수 있다.

또, 상기 칸막이판을 가열하는 히터를 구비하여도 된다.

본 구성에 의해, 내부로부터의 배기 가스의 가열이 가능해지기 때문에, 배기 가스가 차가워져 타르가 발생하기 쉬운 개소를 선택적으로 데울 수 있다. 또, 배기 가스를 외부로부터가 아니라 내부로부터 직접 데우기 때문에, 히터의 열효율이 좋다.

또, 상기 칸막이판에는, 상기 급기관과 배기관을 연결하는 개구부와, 상기 개구부를 폐색하는 투명 부재가 설치되어도 된다.

본 구성에 의해, 적외선 센서 등을 이용하여 타르에 의한 투명 부재의 흐림 정도를 판단하고, 메인터넌스에 의한 생산 정지의 빈도를 억제할 수 있다.

또, 상기 배기관의 관벽은, 상기 제1 열처리부 및 제2 열처리부의 벽면과 접하여도 된다.

본 구성에 의해, 열처리부 벽의 열을 이용하여 배기관을 가열할 수 있기 때문에, 온도가 배기 가스보다 높은 열처리부 벽의 열에 의해 배기관을 가열할 수 있어, 배기 가스가 차가워짐으로써 일어나는 타르의 발생을 방지할 수 있다. 또, 열처리부의 벽과 배기관의 관벽을 인접시킴으로써, 외부로 달아나는 열을 억제할 수 있어, 에너지 절약도 실현할 수 있다.

또, 상기 배기관의 제1 열처리부 및 제2 열처리부의 벽과 접하는 관벽에는, 상기 배기관과 상기 제1 열처리부 및 제2 열처리부를 연결하는 가스 경로와, 상기 가스 경로를 개폐하는 개폐 부재가 설치되어도 된다.

본 구성에 의해, 열처리부 내의 가스를 배기 가스에 주입하는 것이 가능해지기 때문에, 열처리부 내의 가스를 배기관에 주입하여 배기 가스 중의 용매 농도를 저감시키고, 배기관을 복수개 집합시킨 경우에 있어서의 용매 농도의 상승에 의한 폭발을 방지할 수 있다. 또, 열처리부 내의 가스열을 직접 배기관 내에 보냄으로써, 배기 가스의 온도 저하를 방지할 수 있어, 배기 가스가 차가워짐으로써 일어나는 타르의 발생도 방지할 수 있다.

또, 상기 제1 열처리부 및 제2 열처리부로부터 상기 배기관으로 배기되는 가스의 양을 조절하는 배기량 조정 밸브를 상기 배기관 내부에 구비하여도 된다.

본 구성에 의해, 배기 가스열을 이용하여 배기량 조정 밸브를 가열하는 것이 가능해지기 때문에, 배기량 조정 밸브를 항상 배기 가스열로 데울 수 있어, 가스류의 하류측 배기관과 접속된 배기량 조정 밸브에서 가스 유로 직경이 급확대됨으로써 배기 가스가 차가워지는 현상이 계속해서 일어나는 경우에도, 배기량 조정 밸브가 차가워지는 일이 없게 된다. 그 결과, 배기량 조정 밸브 부근에서 배기 가스가 차가워짐에 따른 타르의 발생을 방지할 수 있다.

또, 상기 배기관에는, 내부를 개방하는 개구부와, 상기 개구부를 폐색하는 문이 설치되어도 된다.

본 구성에 의해, 타르가 배기관 내부에 발생한 경우에도 문을 열어서 간단히 메인터넌스할 수 있다.

또, 상기 제1 열처리부 및 제2 열처리부로 각각 구성되고, 인접하여 설치되는 복수의 집합 열처리부를 구비하고, 상기 배기관은, 인접하는 2개의 집합 열처리부 사이에 설치되어도 된다.

본 구성에 의해, 배기관을 떼어내지 않고도 열처리부 내부의 메인터넌스를 행할 수 있어, 열처리 장치의 작업성을 향상시킬 수 있다.

이하, 본 발명의 실시 형태에서의 열처리 장치에 관하여, 도면을 참조하면서 설명한다.

(실시 형태 1)

도 3은 본 발명의 실시 형태 1에서의 열처리 장치의 구조를 도시한 측면도이다.

이 열처리 장치는, 다단으로 종(縱)방향으로 순차 적재된 제1 노(100a), 제2 노(100b) 및 제3 노(100c)와, 제1 노(100a), 제2 노(100b) 및 제3 노(100c)와 접 속되고, 각 노 내부의 가스를 배기하는 배기관을 집합하여 형성된 집합 배기관(200)과, 집합 배기관(200)과 배기팬(도면 외)과의 사이에 접속된 배기부(203)로 구성된다. 또한, 제1 노(100a), 제2 노(100b) 및 제3 노(100c)는, 각각 본 발명의 열처리부의 일례이다.

제1 노(100a), 제2 노(100b) 및 제3 노(100c)는, 예를 들면 유기 용제를 함유하는 재료가 도포된 기판을 건조 또는 소성하는 건조로나 소성로로서, 급기관을 통해 노 내부로의 공기의 주입을 받아, 온도를 가함으로써 유리 기판의 건조 또는 소성을 행한다. 이때, 건조 또는 소성에 의해, 유리 기판에 도포된 페이스트, 프리트 등에 함유되는 유기 용제가 휘발하여, 노 내에 유기 용제를 포함하는 가스가 발생한다.

집합 배기관(200)은, 원통형의 배기관으로서, 배기관 본체(201)와, 배기관 본체(201)와 제1 노(100a), 제2 노(100b) 및 제3 노(100c)를 각각 연결하는 제1 배기구(202a), 제2 배기구(202b) 및 제3 배기구(202c)로 구성되며, 각 노 내에서 발생한 가스를 열처리 장치 외부로 배출한다.

또한, 집합 배기관(200)은, 내열성, 내부식성 및 내변형성을 갖는 재료로 형성하는 것이 바람직하다. 그와 같은 재료로서는, 구체적으로는, 스테인리스강, 알루미늄, 세라믹, 니켈과 크롬을 주성분으로 하는 내열/내식 재료 인코넬(등록상표), 또는 불소계 수지로 테플론(등록상표)과 같은 내열성 수지가 있다.

상기 구조를 갖는 열처리 장치에서는, 노 내에서 발생한 가스는 집합 배기관(200)의 제1 배기구(202a), 제2 배기구(202b) 및 제3 배기구(202c)를 통하여 집합 배기관(200)의 배기관 본체(201)에 보내어져, 배기부(203)를 통해 배출된다.

여기서, 열처리 장치의 배기 기구에서, 배기 유량을 조정하기 위해 예를 들면 집합 배기관(200)의 각 배기구에 배기량 조정 밸브가 설치되지만, 집합 배기관(200)의 단면적과 배기량 조정 밸브의 개구 면적과의 차가 크면 배기량 조정 밸브의 출구에서 배기 가스의 급확대가 일어난다. 이 현상이 연속적으로 일어나면 배기량 조정 밸브의 주변이 차가워져, 그에 수반하여 배기 가스가 차가워져, 타르가 발생한다. 따라서, 용제를 포함한 가스를 배기할 때에는, 집합 배기관(200) 내부의 배기 유로에서의 급확대를 방지하는 것이 필요하게 된다.

그래서, 본 발명자들은, 2단 이상으로 노가 종방향으로 적재된 열처리 장치에서, 각 노로부터 배출되는 배기 가스의 흐름을 종래의 것과 다르게 하는 배기 기구를 형성하기 때문에, 단면적이 가스류의 상류측 배기관으로부터 가스류의 하류측 배기관을 향함에 따라 점증하는 테이퍼 형상을 갖는 집합 배기관(200)을 채용하여, 배기량 조정 밸브 개소에서의 타르의 발생을 저감하였다. 예를 들면, 제1 노(100a)와 접속된 가스류의 상류측 배기관으로부터 제2 노(100b)와 접속된 가스류의 하류측 배기관을 향함에 따라 단면적이 점증하는 집합 배기관(200)이 채용된다.

즉, 2단 이상으로 노가 적재된 열처리 장치의 배기 기구에서, 노 내의 압력과 배기팬에서 발생시킨 압력의 차로 인해 발생하는 힘에 의해 노 내의 가스가 배기된다. 배기관을 집합시켜 한번에 노 내의 가스를 배기하는 경우, 노 내의 압력 과 배기관 입구의 압력의 차가 각각의 배기 가스 경로에 따라 다르며, 배기팬에 가까운 가스류의 하류측 배기관과 접속된 노의 배기 가스를 끌어올리기 위한 에너지는, 배기팬으로부터 먼 가스류의 상류측 배기관과 접속된 노의 배기 가스를 끌어올리기 위한 에너지보다 작아도 되기 때문에, 배기팬에 가까운 노의 배기 가스는 배기팬으로부터 먼 노의 배기 가스보다 배출되기 쉽다. 따라서, 가스류의 하류측 배기관과 접속된 배기량 조정 밸브의 개구 면적은 가스류의 상류측 배기관과 접속된 배기량 조정 밸브의 개구 면적보다 작게 되기 때문에, 가스류의 하류측 배기관과 접속된 배기량 조정 밸브 개소에서 배기 가스의 급확대에 의해 타르가 발생한다. 그렇지만, 집합 배기관(200)은, 상기 테이퍼 형상을 갖기 때문에, 배기팬에 가까운 노의 배기 가스 경로에서의 배기관 입구의 압력이 커진다. 그 결과, 배기 팬에 가까운 노의 배기 가스 경로에서의, 노 내의 압력과 배기관 입구의 압력과의 차가 작아지고, 배기 가스의 급확대가 억제되어 타르의 발생이 방지되는 것이다.

이때, 집합 배기관(200)의 직경(면적)이 가스류의 상류측 배기관으로부터 가스류의 하류측 배기관을 향함에 따라 점증하는 경우, 점증률(가스류의 하류측 배기관의 직경(면적)/가스류의 상류측 배기관의 직경(면적))이 작으면, 배기팬에 가까운 노의 배기 가스 경로에서의 단위 시간당 배출되는 배기 가스의 양이 많아, 배기 가스의 유속이 커진다. 따라서, 배기팬에 가까운 노의 배기 가스 경로에서의 배기관 입구의 압력이 배기 가스의 급확대를 억제할 수 있을 정도로 작아지지 않아, 타르의 발생이 일어난다. 한편, 점증률(가스류의 하류측 배기관의 직경(면적)/가스류의 상류측 배기관의 직경(면적))이 크면, 배기 가스가 집합 배기관(200) 내에서 확대됨에 따라 배기 가스의 급확대가 일어나, 타르가 발생한다.

따라서, 집합 배기관(200)의 직경(면적)을 적절한 것이 되도록 설정할 필요가 있으며, 집합 배기관(200)의 직경(면적)은 하기의 식 1 혹은 식 2를 만족하도록 설정된다.

(식 1)

D_N/D₁=(H_N/H₁)^a 0.05≤a≤0.45

(식 2)

S_N/S₁=(H_N/H₁)^a 0.1≤a≤0.9

또한, 식 1, 2에서 사용되는, 변수 D_N은 N(N은 1보다 큰 자연수)단째의 노와 집합 배기관(200)과의 접속 부분에서의 배기관 중앙부의 직경(m)을 나타내고, 변수 D₁은 최하단의 노와 집합 배기관(200)과의 접속 부분에서의 배기관의 중앙부의 직경(m)을 나타내고, 변수 H_N은 최하단의 노로부터 N단째 노까지의 노 내부 높이의 합계(m)를 나타내고, 변수 H₁은 최하단의 노 내부의 높이(m)를 나타내고, 변수 S_N은 N단째의 노와 집합 배기관(200)과의 접속 부분에서의 배기관의 중앙부의 단면적(㎡)을 나타내며, 변수 S₁은 최하단의 노와 집합 배기관(200)과의 접속 부분에서의 배기관의 중앙부의 단면적(㎡)을 나타내고 있다. 또, 여기서 나타내는 D_N, D₁은 집합 배기관(200)의 직경의 대표 길이이다.

도 4는 집합 배기관(200)의 형상과 타르의 발생량의 관계를 나타낸 도면이다. 도 4에서, 세로축은 집합 배기관(200)의 직경의 점증률(N단째의 노와 집합 배기관(200)의 접속 부분에서의 집합 배기관(200)의 중앙부의 직경(D_N)/최하단의 노와 집합 배기관(200)과의 접속 부분에서의 집합 배기관(200)의 중앙부의 직경(D₁))을 나타내고, 가로축은 노 높이(최하단의 노로부터 N단째 노까지의 노 내부 높이의 합계(H_N)/최하단의 노 내부의 높이(H₁))를 나타내고 있다. 또한, 도 4에서, 유기 용제가 도포된 기판을 50장 열처리한 경우에 배기량 조정 밸브 부근에 타르가 발생한 것을 「×」, 100장을 열처리한 경우에 타르가 발생한 것을「△」, 100장 열처리한 시점에서 타르가 발생하지 않은 것을「○」라고 표시하고 있다. 또, 집합 배기관(200)의 직경이 가스류의 하류측 배기관과 가스류의 상류측 배기관에서 변하지 않는 직관(直管)의 경우, 요컨대 식 1에서 a=O.O인 경우를 파선으로 나타내고 있다. 또 마찬가지로, 집합 배기관(200)의 단면적이 배기 가스 유량에 1대1로 비례하여 커지는 경우, 요컨대 식 1에서 a=0.5인 경우도 파선으로 나타내고 있다.

도 4로부터, 식 1에서 a=0.0인 경우 및 a=0.5인 경우에는 타르가 부착되는 것을 알 수 있다. 또, 식 1에서 0.05≤a≤0.45의 경우에는, 요컨대 도 4에서 사선으로 표시되는 범위에 있는 경우에는, 타르가 부착되지 않는 것을 알 수 있다. 또한, 집합 배기관(200)의 직경이 가스류의 상류측 배기관으로부터 가스류의 하류측 배기관으로 감에 따라 점증하여, 점증률(D_N/D₁)이 매우 작은 경우에는, 요컨대 식 1에서 a＜O.05의 경우에는, 타르가 부착되는 것을 알 수 있다. 이것은, 단위 시 간당 배출되는 배기 가스의 유량이 많고, 배기 가스의 유속이 크기 때문에, 배기팬에 가까운 노의 배기 가스 경로에서의 배기관 입구의 압력이 배기 가스의 급확대를 억제할 수 있을 정도로 작아지지 않아, 타르의 발생이 일어나는 것이 원인이라고 생각된다. 또한, 점증률(D_N/D₁)이 큰 경우에는, 요컨대 식 1에서 a＞0.45의 경우에는, 타르가 부착되는 것을 알 수 있다. 이것은, 배기 가스가 집합 배기관(200) 내에서 급확대됨에 따라 타르의 발생이 일어나는 것이 원인이라고 생각된다.

이상과 같이 본 실시 형태의 열처리 장치에 의하면, 집합 배기관(200)은, 단면적이 가스류의 상류측 배기관으로부터 가스류의 하류측 배기관을 향함에 따라 점증하는 테이퍼 형상을 갖는다. 따라서, 배기팬에 가까운 상단 노의 배기 가스 경로에서의, 노 내의 압력과 배기관 입구의 압력과의 차가 작아지기 때문에, 배기 가스의 급확대를 억제하여, 타르의 발생을 방지할 수 있다. 또, 배기관의 단면적이 가스류의 하류측 배기관으로 감에 따라 점증하는 형태로 되어 있기 때문에, 다른 노와 접속된 배기관을 복수개 집합시키는 경우에서의, 가스류의 하류측 배기관에서의 유기 용매 농도의 상승을 억제할 수 있어, 용매 농도가 높아짐에 따라 일어날 수 있는 폭발을 방지할 수 있다.

또, 본 실시 형태의 열처리 장치에 의하면, 상단의 노와 접속된 가스류의 하류측의 배기관으로부터 배출되는 배기 가스의 유량을 줄이고, 상단의 노와 접속된 배기관으로부터 배출되는 배기 가스의 유량을 배기량 조정 밸브 등의 조임 기구에 의한 대폭적인 유량 조정을 하지 않고, 하단의 노와 접속된 가스류의 상류측 배기 관으로부터 배출되는 배기 가스의 유량에 근접할 수 있다. 따라서, 배기량 조정 밸브 등의 조임 기구를 설치할 필요가 없게 되고, 유량 조정에 수반한 배기 가스의 급확대가 저감되기 때문에, 배기 가스의 온도 저하를 억제할 수 있어, 그에 따른 타르 발생을 방지할 수 있다. 이에 따라, 메인터넌스 시의 생산 정지로 인한 손실을 저감하여, 열처리 장치의 생산성을 향상시킬 수 있다. 또, 배기량 조정 밸브 등의 조임 기구에 의한 압력 손실을 저감할 수 있기 때문에, 열처리 장치의 배기 효율을 높일 수 있다.

또, 본 실시 형태의 열처리 장치에 의하면, 다른 화로와 접속된 배기관을 복수개 집합시켜 구성되는 집합 배기관(200)을 구비한다. 따라서, 다단로, 직렬로 또는 다단 직렬로에서, 급배기관의 수를 줄일 수 있기 때문에, 급배기관의 설치나 메인터넌스의 부하를 경감할 수 있다. 또한, 제조 비용도 저감할 수 있다. 또한, 복수의 급배기관을 집합시킴으로써, 열처리 장치의 외부로 달아나는 열을 억제할 수 있어, 에너지 절약을 실현할 수 있다.

또한, 본 실시 형태의 열처리 장치에서, 종방향으로 적재된 노의 배기관을 집합시킨 집합 배기관에 대해 설명하였지만, 집합 배기관은 수평 방향으로 배열된 배기관을 집합시킨 것이어도 된다. 이 경우에는, 노 내부의 높이(H)를 실질 유동 직선 길이로서 생각해주면 된다.

또, 본 실시 형태의 열처리 장치에서, 집합 배기관은 노의 적재 방향과 평행하다고 하였지만, 노의 적재 방향으로부터 기울어져 있어도 된다.

또, 본 실시 형태의 열처리 장치에서, 집합 배기관은 원관(圓管)이라고 하였 지만, 단면적이 가스류의 상류측 배기관으로부터 가스류의 하류측 배기관을 향함에 따라 점증하는 형상이면 이에 한정되지 않고, 예를 들면 단면이 사각형인 사각관이어도 된다.

또, 본 실시 형태의 열처리 장치에서, 집합 배기관은, 테이퍼 형상을 갖는다고 하였지만, 도 5에 도시하는 바와 같은 단면적이 가스류의 상류측 배기관으로부터 가스류의 하류측 배기관을 향함에 따라 점증하는 계단 형상을 가져도 된다.

(실시 형태 2)

도 6(a), 도 6(b)는, 본 발명의 실시 형태 2에서의 열처리 장치의 구조를 도시한 평면도 및 측면도이고, 도 7은, 동 열처리 장치가 구비하는 집합 급배기관(400)의 구조를 도시한 도면이다.

이 열처리 장치는, 다단으로 종방향으로 순차 적재된 제1 노(100a), 제2 노(100b) 및 제3 노(100c)와, 제1 노(100a), 제2 노(100b) 및 제3 노(100c)와 접속되고, 각 노 내부의 가스를 배기하는 배기관 및 각 노 내부에 가스를 공급하는 급기관을 집합하여 형성된 집합 급배기관(400)으로 구성된다.

제1 노(100a), 제2 노(100b) 및 제3 노(100c)는, 예를 들면 유기 용제를 함유하는 재료가 도포된 기판을 건조 또는 소성하는 건조로나 소성로로서, 집합 급배기관(400)을 통하여 노 내부로의 고온 공기의 주입을 받아, 온도를 가함으로써 유리 기판의 건조 또는 소성을 행한다. 이때, 유리 기판에 도포된 페이스트, 프리트 등에 함유되는 유기 용제가 휘발하여, 노 내에 유기 용제를 포함하는 가스가 발생한다.

집합 급배기관(400)은, 관벽의 일면이 노벽(500)과 접하도록 배치된 상자형의 급배기관으로서, 배기관 본체(401)와, 급기관 본체(404)와, 제1 배기구(402a), 제2 배기구(402b), 제3 배기구(402c) 및 제4 배기구(402d)와, 제1 급기구(403a), 제2 급기구(403b), 제3 급기구(403c) 및 제4 급기구(403d)로 구성되며, 각 노 내에서 발생한 가스를 열처리 장치 외부로 배출하고, 또 각 노 내에 가스를 열처리 장치 외부로부터 공급한다.

배기관 본체(401)는, 단면적이 가스류의 상류측 배기관으로부터 가스류의 하류측 배기관을 향함에 따라 점증하는 테이퍼 형상을 갖는다.

제1 배기구(402a), 제2 배기구(402b) 및 제3 배기구(402c)는, 배기관 본체(401)와 제1 노(100a), 제2 노(100b) 및 제3 노(100c)를 각각 연결하여, 노로부터 배기관 본체(401)로 배기 가스를 보낸다.

제1 급기구(403a), 제2 급기구(403b) 및 제3 급기구(403c)는, 배기관 본체(401)와 제1 노(100a), 제2 노(100b) 및 제3 노(100c)를 각각 연결하여, 급기관 본체(404)로부터 노로 급기 가스를 보낸다.

제4 배기구(402d)는, 배기관 본체(401)와 외부를 연결하여, 배기관 본체(401)로부터 외부로 배기 가스를 보낸다.

제4 급기구(403d)는, 급기관 본체(404)와 외부를 연결하여, 외부로부터 급기관 본체(404)에 급기 가스를 보낸다.

여기서, 집합 급배기관(400) 내부에는 칸막이판(490)이 설치되어 있으며, 칸막이판(490)에 의해 분리된 좌측 방인 급기관 본체(404)는 집합 급기관으로서 기능 하고, 우측 방인 배기관 본체(401)는 집합 배기관으로서 기능한다. 따라서, 집합 급배기관(400) 내부에는, 칸막이판(490)을 관벽의 일부로서 공유하는 집합 급기관 및 집합 배기관이 형성된다. 칸막이판(490)에는, 집합 급기관과 집합 배기관을 연결하는 가스 경로(도면 외)와, 가스 경로를 개폐하여 집합 급기관으로부터 집합 배기관에 가스를 보내는 개폐 부재인 칸막이판 셔터(470)와, 집합 급기관과 집합 배기관을 연결하는 개구부를 폐색하는 투명 부재인 유리창(471)과, 집합 배기관 내에 위치하여, 칸막이판(490)을 가열하는 박형(薄型) 히터(472)가 형성되어 있다. 또한, 칸막이판 셔터(470)로서는, 칸막이판(490)에 구멍을 내는 구조나, 가스의 역류를 막기 위한 밸브 구조 등이 고려된다.

또, 집합 급배기관(400)의 내부에는, 배기량 조정 밸브(411)와, 노벽 셔터(460)와, 집합 급기관 내에 위치하는 적외선 센서(480)가 설치되고, 집합 급배기관(400)의 외부에는, 단열재(450)가 설치되어 있다.

노벽 셔터(460)는, 노벽(500)에 설치된 집합 배기관과 노를 연결하는 가스 경로를 개폐하는 개폐 부재이다. 이에 따라, 노 내의 열을 직접 집합 배기관에 취입하여 배기 가스의 온도를 높일 수 있기 때문에, 배기 가스가 차가워짐으로써 일어나는 타르의 발생을 방지할 수 있다. 따라서, 이 노벽 셔터(460)는, 특히 배기 가스가 차가워지기 쉬운 배기량 조정 밸브(411) 부근이나 가스류의 하류측 배기관 부분을 선택적으로 따뜻하게 하도록 장착된 경우에 보다 효과적이게 된다.

또, 집합 급배기관(400)에는, 도 8(a), 도 8(b)의 집합 급배기관(400)의 외관도 및 도 8(c)의 집합 급배기관(400)의 단면도(도 8(b)의 A-A'에서의 단면도)에 도시하는 바와 같이, 집합 급배기관(400) 내부를 개방하는 개구부를 폐색하는 문(700)이 설치되어 있다. 이에 따라, 타르가 집합 급배기관(400) 내부에 발생한 경우에도 문(700)을 열어서 간단히 메인터넌스 할 수 있다. 문(700)으로서는, 도 8(a)에 도시하는 바와 같은 양단이 나사 고정된 구조의 문(700)이나, 도 8(b)에 도시하는 바와 같은 일단(一端)이 나사 고정된 구조의 문(700)이 고려된다.

또, 집합 급배기관(400)은, 도 6에 도시하는 바와 같이, 제1 노(100a), 제2 노(100b) 및 제3 노(100c)로 각각 구성되고, 인접하여 횡방향으로 배열된 복수의 집합로로 구성되는 연속로의 노(爐) 사이에 배치된다. 이에 따라, 집합 급배기관(400)을 떼어내지 않고 노 내부의 메인터넌스를 행할 수 있어, 열처리 장치의 작업성을 향상시킬 수 있다. 또한, 집합로는, 본 발명의 집합 열처리부의 일례이다.

상기 구조를 갖는 열처리 장치에서, 노로부터 배출된 배기 가스는 제1 배기구(402a), 제2 배기구(402b) 및 제3 배기구(402c)를 통하여 배기관 본체(401)에 보내어지고, 제4 배기구(402d)로부터 집합 급배기관(400) 외부로 나간다. 또, 제4 급기구(403d)로부터 급기관 본체(404)에 보내어진 급기 가스의 일부는 칸막이판(490)에 장착된 칸막이판 셔터(470)에 의해 배기관 본체(401)에 보내어지고, 나머지는 제1 급기구(403a), 제2 급기구(403b) 및 제3 급기구(403c)를 통하여 노 내에 보내어진다.

이상과 같이 본 실시 형태의 열처리 장치에 의하면, 실시 형태 1의 열처리 장치와 동일한 이유에 의해, 타르의 발생을 방지할 수 있다.

또, 본 실시 형태의 열처리 장치에 의하면, 집합 급배기관(400)은, 칸막이판 (490)으로 구분되어 형성된, 노 외부로부터 가스를 노 내부로 공급하는 집합 급기관과, 노 내의 가스를 노 외부로 배출하는 집합 배기관을 갖는다. 요컨대, 집합 급배기관(400)은, 일체 구조로 된 집합 급기관과 집합 배기관을 갖는다. 따라서, 집합 급기관에 고온의 가스를 흐르게 함으로써 집합 배기관을 가열할 수 있기 때문에, 사전에 가열된 급기 가스의 열에 의해 집합 배기관을 가열할 수 있어, 배기 가스가 차가워짐으로써 일어나는 타르의 발생을 방지할 수 있다. 또, 집합 급기관과 집합 배기관을 일체로 함으로써, 외기에 노출되는 표면적을 줄일 수 있기 때문에, 에너지 절약을 실현할 수 있다.

또, 본 실시 형태의 열처리 장치에 의하면, 집합 급배기관(400)은, 집합 급기관과 집합 배기관을 구분하는 칸막이판(490)에, 급기 가스를 배기 가스에 주입하는 칸막이판 셔터(470)가 형성된 셔터 구조를 갖는다. 따라서, 급기 가스를 집합 배기관에 주입하여, 배기 가스 중의 용매 농도를 저감시킬 수 있기 때문에, 배기관을 복수개 집합시킨 경우에서의 용매 농도의 상승에 의한 폭발을 막을 수 있다. 따라서, 이 칸막이판 셔터(470)는, 특히 가스류의 하류측 배기관에 장착된 경우에 보다 효과적이게 된다. 또, 사전에 가열된 급기 가스의 열을 집합 배기관에 전달함으로써, 배기 가스의 온도를 높일 수 있어, 배기 가스가 차가워짐으로써 일어나는 타르의 발생을 방지할 수 있다. 따라서, 이 칸막이판 셔터(470)는, 특히 배기 가스가 차가워지기 쉬운 배기량 조정 밸브(411) 부근을 따뜻하게 하도록 장착된 경우에 보다 효과적이게 된다.

또, 본 실시 형태의 열처리 장치에 의하면, 집합 급기관과 집합 배기관을 구 분하는 칸막이판(490)에 설치된 칸막이판 셔터(470)는, 집합 급배기관(400) 외부의 제어부에 의해 개폐 제어된다. 따라서, 집합 급배기관(400) 외부로부터의 유량 조정이 가능해지기 때문에, 택트 반송 등에서, 배출하는 유기 용매의 농도가 노 내의 배기관 부근의 동일한 장소에서 기판이 있을 때와 없을 때 시시각각 변하는 경우에도, 적절한 유량을 선택하여 집합 배기관에 급기 가스를 송입할 수 있어, 급기 가스의 소비량을 줄일 수 있다. 칸막이판 셔터(470)의 제어 방법으로서는, 유량 측정 센서를 이용하여 측정한 유량을 피드백 제어하여 칸막이판 셔터(470)를 자동 개폐시키는 것 등이 고려된다. 또, 유량 측정 센서로서는 유량계나 배기관 내에 배기 가스를 방해하도록 장착되어, 기계적 변위로 유량을 감지하는 것 등이 고려된다.

또, 본 실시 형태의 열처리 장치에 의하면, 집합 급기관과 집합 배기관을 구분하는 칸막이판(490)의 집합 배기관측의 면에는, 박형 히터(472)가 장착된다. 따라서, 내부로부터의 배기 가스의 가열이 가능해지기 때문에, 배기 가스가 차가워져 타르가 발생하기 쉬운 개소를 선택적으로 데울 수 있다. 따라서, 이 박형 히터(472)는, 특히 배기 가스가 차가워지기 쉬운 배기량 조정 밸브(411) 부근을 선택적으로 따뜻하게 하도록 장착된 경우에 보다 효과적이게 된다. 또, 배기 가스를 외부로부터가 아니라 내부로부터 직접 데우기 때문에, 히터의 열효율이 좋다. 박형 히터(472)로서는, 박형의 세라믹 히터 등이 고려된다.

또, 본 실시 형태의 열처리 장치에 의하면, 집합 급배기관(400)은, 집합 급기관과 집합 배기관을 구분하는 칸막이판(490)에 유리창(471)이 형성된 창 구조를 갖고, 집합 급기관 내부에는 칸막이판(490)의 유리창(471)을 향하여 적외선 센서(480)가 설치되어 있다. 따라서, 타르에 의한 유리창(471)의 흐림 정도를 적외선 센서(480)의 문턱치로부터 판단할 수 있어, 메인터넌스에 의한 생산 정지의 빈도를 억제할 수 있다. 또, 적외선 센서(480)가 집합 급기관 내에 설치되어 있기 때문에, 적외선 센서(480)에 배기 가스가 가해지는 일이 없게 되어, 열처리 장치의 장기 사용이 가능해진다.

또, 본 실시 형태의 열처리 장치에 의하면, 집합 급배기관(400)의 관벽은, 노벽(500)에 접한다. 따라서, 노벽(500)의 열을 이용하여 집합 급배기관(400)을 가열할 수 있기 때문에, 온도가 배기 가스보다 높은 노벽(500)의 열에 의해 집합 급배기관(400)(특히 집합 배기관)을 가열할 수 있어, 배기 가스가 차가워짐으로써 일어나는 타르의 발생을 방지할 수 있다. 또 노벽(500)과 집합 배기관의 관벽을 인접시킴으로써, 외부로 달아나는 열을 억제할 수 있어, 에너지 절약을 실현할 수 있다. 이때, 노 내의 열을 집합 급배기관(400)에 전달되기 쉽게 하기 위해, 집합 급배기관(400)의 관벽과 접하는 노벽(500)은 단열되어 있지 않은 것이 바람직하다. 또, 노벽(500)과 배기관 본체(401) 사이에, 외기에 노출되지 않도록 제1 배기구(402a), 제2 배기구(402b) 및 제3 배기구(402c)를 배치함으로써, 배기구에서 배기 가스가 차가워지는 것을 방지할 수 있다.

또, 본 실시 형태의 열처리 장치에 의하면, 집합 급배기관(400)은, 노벽(500)과 집합 배기관의 노벽(500)과 접하는 관벽에 노벽 셔터(460)가 설치된 구조를 갖는다. 따라서, 노 내의 가스를 배기 가스에 주입하는 것이 가능해지기 때문 에, 노 내의 가스를 집합 배기관에 주입하여 배기 가스 중의 용매 농도를 저감시켜, 배기관을 복수개 집합시킨 경우에 있어서의 용매 농도의 상승에 의한 폭발을 막을 수 있다. 따라서, 이 노벽 셔터(460)는, 특히 가스류의 하류측 배기관에 장착된 경우에 보다 효과적이게 된다. 또, 노 내의 가스열을 직접 집합 배기관 내에 보냄으로써, 배기 가스의 온도 저하를 막을 수 있어, 배기 가스가 차가워짐으로써 일어나는 타르의 발생을 방지할 수 있다. 따라서, 이 노벽 셔터(460)는, 특히 배기 가스가 차가워지기 쉬운 배기량 조정 밸브(411) 부근을 따뜻하게 하도록 장착된 경우에 보다 효과적이게 된다. 노벽 셔터(460)로서는, 칸막이판(490)에 구멍을 내는 구조나, 가스의 역류를 막기 위한 밸브 구조 등이 고려된다.

또, 본 실시 형태의 열처리 장치에 의하면, 배기량 조정 밸브(411)는, 집합 배기관의 내부에 설치된다. 따라서, 배기 가스열을 이용하여 배기량 조정 밸브(411)를 가열하는 것이 가능해지기 때문에, 배기량 조정 밸브(411)를 항상 배기 가스열로 따뜻하게 할 수 있어, 가스류의 하류측 배기관과 접속된 배기량 조정 밸브(411)에서 가스 유로 직경이 급확대됨에 따라 배기 가스가 차가워지는 현상이 계속해서 일어나는 경우에도 조정 밸브(411)가 차가워지는 일이 없게 된다. 그 결과, 배기량 조정 밸브(411) 부근에서 배기 가스가 차가워짐에 따른 타르의 발생을 방지할 수 있다. 이 배기량 조정 밸브(411)는, 밸브 이외에 오리피스나, 도 9에 도시하는 바와 같은 간단한 것이어도 된다. 도 9에 도시하는 바와 같은 배기량 조정 기구에서는 제1 배기구(402a), 제2 배기구(402b) 혹은 제3 배기구(402c)의 출구에, 배기구에 뚜껑을 덮도록 배기 유량 조절 부재(610)를 장착하고, 배기관 배기 가스 유로의 단면적을 변화시켜 배기 가스의 배출량을 조정한다. 이 기구는 간단한 구조로서, 열처리 장치의 저비용화를 실현할 수 있다.

또한, 본 실시 형태의 열처리 장치에서, 집합 급배기관(400)은, 도 10(a)의 열처리 장치의 단면도(도 7의 A-A'에서의 단면도)에 도시하는 바와 같은 직사각형의 단면 형상을 갖는 직방체의 관이어도 된다. 이에 따라, 집합 급배기관(400)은 제조가 용이한 직사각형의 단면 형상을 갖게 되기 때문에, 저비용의 열처리 장치를 실현할 수 있다. 또, 집합 급배기관(400)은, 도 10(b)의 열처리 장치의 단면도(도 7의 A-A'에서의 단면도)에 도시하는 바와 같은 반원형의 단면 형상을 갖는 반원기둥의 관이어도 된다. 이에 따라, 집합 급배기관(400)은 노벽(500)과 접촉하는 면적이 크고, 외기에 노출되는 표면적이 작은 반원형의 단면 형상을 갖게 되기 때문에, 고효율의 열처리 장치를 실현할 수 있다.

또, 본 실시 형태의 열처리 장치에서, 칸막이판(490)은, 도 10(a)의 열처리 장치의 단면도에 도시하는 바와 같이 노벽(500)과 수직이 되도록 배치되어도 되며, 도 10(c)의 열처리 장치의 단면도(도 7의 A-A'에서의 단면도)에 도시하는 바와 같이 노벽(500)에 평행이 되도록 배치되어도 된다. 이에 따라, 배기를 벽측, 급기를 노벽(500)과 반대측에 배치할 수 있고, 노벽(500)의 열을 효율적으로 이용하여, 배기 가스가 차가워짐에 따른 타르의 발생을 방지할 수 있다. 또, 칸막이판(490)은, 도 10(d)의 열처리 장치의 단면도(도 7의 A-A'에서의 단면도)에 도시하는 바와 같이 노벽(500)에 대하여 비스듬하게 배치되어도 된다. 이에 따라, 배기를 노벽(500)측, 급기를 노벽(500)과 반대측에 배치할 수 있고, 노벽(500)의 열을 효율적 으로 이용하여, 타르의 발생을 방지할 수 있다. 또 동시에, 집합 급배기관(400)의 측부(도 10(d)의 우측 짧은 변 A를 포함하는 부분)를 개폐 가능한 구조로 함으로써, 열처리 장치의 메인터넌스성을 좋게 할 수 있다. 또한, 집합 급배기관(400)을 도 10(e)의 열처리 장치의 단면도(도 7의 A-A'에서의 단면도)에 도시하는 바와 같이, 반원형의 단면 형상을 갖는 반원기둥의 관으로 하여, 반원형의 단면형상의 집합 배기관이 형성되도록 칸막이판(490)을 배치하여도 된다. 이에 따라, 집합 배기관이 집합 급기관으로 덮여, 집합 배기관의 외기에 노출되는 면적을 줄일 수 있기 때문에, 집합 배기관이 차가워짐에 따른 배기 가스의 타르 발생을 방지할 수 있다.

또, 본 실시 형태의 열처리 장치에서, 도 11(a)의 열처리 장치의 단면도(도 7의 B-B'에서의 단면도)에 도시는 바와 같이, 집합 급배기관(400)의 저면부에 대해 칸막이판(490)을 기울임으로써, 배기관의 단면적이 가스류의 상류측 배기관으로부터 가스류의 하류측 배기관을 향함에 따라 점증되도록 하였다. 그러나, 도 11(b), 도 11(c)의 열처리 장치의 단면도(도 7의 B-B'에서의 단면도)에 도시하는 바와 같이, 집합 급배기관(400)의 내부 형상을 사다리꼴로 함으로써, 배기관의 단면적이 가스류의 상류측 배기관으로부터 가스류의 하류측 배기관을 향함에 따라 점증되도록 하여도 된다. 또, 도 12의 열처리 장치의 단면도(도 7의 B-B'에서의 단면도)에 도시하는 바와 같이, 집합 급배기관(400)의 내부 형상을 계단 형상으로 함으로써, 배기관의 단면적이 가스류의 상류측 배기관으로부터 가스류의 하류측 배기관을 향함에 따라 점증되도록 하여도 된다.

또, 본 실시 형태의 열처리 장치에서, 배기량 조정 밸브(411)에 의해 배기 가스의 유량을 조절하였지만, 도 12의 열처리 장치의 단면도에 도시하는 바와 같이, 집합 배기관과 노를 연결하는 배기구의 단면적을 변경함으로써 배기 가스의 유량을 조절하여도 된다.

(실시 형태 3)

도 13은 본 발명의 실시 형태 3에서의 열처리 장치가 구비하는 집합 급배기관(800)의 구조를 도시한 도면이다.

이 집합 급배기관(800)은, 칸막이판(810)을 가동 구조로 하여, 집합 배기관의 배기 가스 유로 단면적을 조정 가능한 구조로 하였다는 점에서 실시 형태 2의 집합 급배기관과는 다르다. 집합 급배기관(800)의 집합 배기관에서, 칸막이판(810)을 움직여 배기 가스의 유로 단면적을 조정함으로써 집합 배기관 내의 압력을 조정할 수 있다. 종래는 배기량 조정 밸브 등의 조임 기구를 집합 배기관에 설치하여 배기 유로 단면적을 변경함으로써, 압력차가 다른 유로에서도 유량이 일정하게 되도록 조정하여 왔다. 그러나 이 구조에 의해, 배기량 조정 밸브 등의 유량 조정 기구를 설치하지 않고도 집합 배기관의 유로 단면적을 변화시켜 각 단의 노로부터 배기되는 배기 가스의 유량을 조정할 수 있다. 또한, 배기량 조정 밸브 등의 조임 기구와 조합하여 배기 가스의 유량을 조정하여도 된다.

(실시 형태 4)

도 14는 본 발명의 실시 형태 4에서의 열처리 장치가 구비하는 집합 급배기관(900)의 구조를 도시한 도면이다.

이 집합 급배기관(900)은, 집합 배기관 내부에 장착된 배기 흐름 변경 부재 (910)를 갖고, 배기 흐름 변경 부재(910)에 의해 집합 배기관 입구의 압력을 변경시킴으로써 각 배기구로부터 나오는 유량을 조정하는 구조를 갖는다는 점에서 실시 형태 2의 집합 급배기관과는 다르다. 이 배기 흐름 변경 부재(910)에 의한 배기 흐름 변경에 의해 압력 변동이 일어난다. 따라서, 배기 가스가 팽창함으로써 배기 흐름 변경 부재(910) 주변의 온도가 일시적으로 내려가더라도, 배기 흐름 변경 부재(910)는 집합 배기관 내부에 설치되어 있으며, 배기 가스에 의해 상시 데워져 있기 때문에, 배기 흐름 변경 부재(910) 주변의 온도 저하가 일어나지 않아, 타르의 발생을 막을 수 있다. 이때, 배기 흐름 변경 부재(910)로서, 회동 가능한 상태로 집합 배기관 내부에 설치되는 평판(平板)이 고려된다. 이에 따라, 간소한 구조로 배기 흐름 변경 기구를 형성할 수 있기 때문에, 비용 절감을 실현할 수 있다. 또한, 배기 흐름 변경 기구로서, 유선형 구조를 이용하여 흐름의 저항을 줄여도 되며, 메시(mesh) 구조를 이용하여도 된다.

이상, 본 발명의 열처리 장치에 관하여, 실시 형태에 근거하여 설명하였지만, 본 발명은, 이 실시 형태에 한정되는 것이 아니다. 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위 내에서 당업자가 고안해내는 각종 변형을 실시한 것도 본 발명의 범위 내에 포함된다.

예를 들면, 식 1, 식 2에 도시한 바와 같이, 노의 높이(H)를 변수로 하여 집합 배기관의 직경(면적)을 정의하였지만, 노의 용적을 변수로 하여 집합 배기관의 직경(면적)을 정의하여도 된다. 즉, 집합 배기관의 직경(면적)은 하기의 식 3, 4를 만족하도록 설정되어도 된다.

(식 3)

D_N/D₁=(V_N/V₁)^a 0.05≤a≤0.45

(식 2)

S_N/S₁=(V_N/H₁)^a 0.1≤a≤0.9

또한, 식 3, 4에서 사용되는, 변수 V_N은 최하단의 노로부터 N단째 노까지의 노 내부의 용적의 합계(㎥)를 나타내고, 변수 H₁은 최하단의 노 내부의 용적(㎥)을 나타내고 있다.

본 발명은, 열처리 장치에 이용할 수 있으며, 특히 복수의 노를 갖는 열처리 장치의 배기관 등에 이용할 수 있다.

본 발명에 따른 열처리 장치는, 이상 설명한 바와 같이 구성되어 있기 때문에, 배기관 내에서의 유기 용제를 포함하는 가스의 타르 발생을 방지하고, 타르의 발생에 기인하는 배기관의 폐색 또는 부식이나 기판의 오염을 방지할 수 있으며, 건조로나 소성로 등의 열처리로를 갖는 열처리 장치의 운전 효율이나 메인터넌스성을 향상시킬 수 있다.

따라서, 본 발명은, 종래의 문제점을 해소한 건조로나 소성로 등의 열처리로를 갖는 열처리 장치의 배기관으로서, 실용적 가치는 매우 큰 것이 있다.

Claims (5)

1. 제1 열처리부 및 제2 열처리부와,

   상기 제1 열처리부 및 제2 열처리부의 가스를 배출하는 배기관을 구비하고,

   상기 제1 열처리부는, 상기 배기관에서의 가스류의 상류측과 접속되고,

   상기 제2 열처리부는, 상기 배기관에서의 가스류의 하류측과 접속되고,

   상기 배기관에서의 가스류의 하류측 단면적은, 상기 배기관에서의 가스류의 상류측 단면적보다 크고,

   상기 배기관의 단면적은, 상기 배기관의 제1 열처리부와의 접속 부분에서의 단면적을 S₁, 상기 배기관의 제2 열처리부와의 접속 부분에서의 단면적을 S₂, 상기 제1 열처리부 내부의 높이를 H₁, 상기 제1 열처리부 내부의 높이와 제2 열처리부 내부의 높이의 합계를 H₂라고 하였을 때, 하기의 식을 만족하는

   S₂/S₁=(H₂/H₁)^a (0.1≤a≤0.9)

   것을 특징으로 하는 열처리 장치.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 배기관은, 관벽의 일부로서 칸막이판을 갖고,

   상기 칸막이판을 관벽의 일부로 하여, 상기 제1 열처리부 및 제2 열처리부에 가스를 공급하는 급기관을 구비하는 것을 특징으로 하는 열처리 장치.
4. 청구항 1에 있어서,

   상기 배기관의 관벽은, 상기 제1 열처리부 및 제2 열처리부의 벽면과 접하는 것을 특징으로 하는 열처리 장치.
5. 청구항 1에 있어서,

   상기 제1 열처리부 및 제2 열처리부로부터 상기 배기관에 배기되는 가스의 양을 조절하는 배기량 조정 밸브를 상기 배기관 내부에 구비하는 것을 특징으로 하는 열처리 장치.

Images