KR101387817B1 - 열교환기 및 종형 열처리장치 - Google Patents

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닛폰 하츠죠 가부시키가이샤
도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

코어의 피로 파괴 및 피로 파괴에 의한 코어로부터의 누수를 방지할 수 있고, 내구성의 향상을 도모할 수 있는 열교환기 및 종형 열처리장치를 제공한다.
열교환기(21)는 적층된 복수의 물결형상 박판(22)을 가지며, 교대로 공기 통로와 냉각수 통로를 형성한 코어(23)와 이 코어(23)를 수납하는 것과 함께 코어의 냉각수 통로에 냉각수를 유통시키는 수냉배관을 접속하기 위한 수냉배관 접속부(25a, 25b)와, 상기 코어(23)를 수용하고 그 공기 통로에 공기를 유통시키는 배기배관(18)을 접속하기 위한 배기배관 접속부(26a, 26b)를 가지는 케이스(27)를 구비하고 있다. 상기 코어(23)는 코어(23)와 케이스(27)의 열팽창차이를 흡수하기 위해서 상기 케이스(27) 내에 이동이 자유롭게 설치되어 있다.
코어, 개구부, 배관 접속부, 피로 파괴

Description

열교환기 및 종형 열처리장치 {Heat Exchanger and Vertical Heat Treatment Apparatus}
본 발명은 열교환기 및 이 열교환기를 구비한 종형 열처리장치에 관한 것이다.
반도체장치의 제조에 있어서는, 피처리체 예컨대 반도체 웨이퍼에 산화, 확산, CVD(화학기상증착) 등의 처리를 실시하기 위하여 각종의 열처리장치가 이용되고 있고, 그중 하나로서 한번에 다수 장의 웨이퍼의 열처리가 가능한 종형 열처리장치가 사용되고 있다. 이 종형 열처리장치로서는, 웨이퍼를 수용하여 열처리하기 위한 처리용기와, 이 처리용기의 주위를 덮도록 설치된 히터와, 이 히터에 공기를 보내주며 또한 히터 내의 공기를 흡인배기하여 히터 내를 강제적으로 냉각하는 강제공냉기구를 구비한 것이 알려져 있다 (예를 들면 일본국 특개2003-209063호 공보 참조). 이 종형 열처리장치에 의하면, 급속승강온이 가능하기 때문에 열처리의 신속화나 스루풋의 향상을 도모할 수 있다.
상기 히터 내는 배기배관을 매개로 공장 배기계에 접속되어 있지만, 상기 강제공냉기구의 작동에 의해 고온의 공기가 다량으로 공장 배기계에 유입되는 것에 의한 열적 영향을 억제하기 위하여 상기 배기배관에는 히터 내로부터 강제적으로 배기되는 고온의 공기를 상온의 냉각수와 열교환하여 냉각하는 열교환기가 설치되어 있다.
이 열교환기는 도6에 도시된 바와 같이 다수 장의 물결 형상 박판(핀; 22)을 진공 브래이징(brazing)에 의해 적층 일체화하고 교대로 공기통로와 냉각수 통로를 복수 형성한 코어(23)와, 이 코어(23)의 냉각수 통로에 냉각수를 유통시키는 수냉배관을 접속하기 위한 수냉배관 접속부(25)와, 상기 코어(23)를 수용하고 그 공기통로에 공기를 유통시키는 배기배관을 접속하기 위한 배기배관 접속부(29)를 가진 케이스(27)를 구비하고 있다. 상기 코어(23)는 상기 케이스(27) 내에 브래이징에 의해 고정되어 있다.
그러나, 상술한 것과 같은 적층핀 타입의 열교환기에 있어서는, 상기 코어(23)가 냉각되어 있는 것에 대하여 상기 케이스(27)의 공기입구측이 고온(예컨대 270℃ 정도)에 노출될 뿐만 아니라 케이스(27)의 공기입구측 온도가 일정하지 않고 하루에 몇 번이라도 (예컨대 10회 정도) 상온에서 고온까지의 급격한 온도변화가 반복되기 때문에 두께가 얇은 핀(22)을 적층한 코어(23)에 대하여 두께가 두꺼운 케이스(27)가 열팽창수축을 반복함으로써 케이스(27)에 접하여 있는 코어(23)의 핀(22)에 반복하여 응력에 의한 피로파괴가 발생하고, 내구성의 저하나 피로파괴에 의한 코어(23)로부터의 누수가 발생하는 것을 생각할 수 있다. 코어(23)로부터의 누수가 발생하면 예컨대 케이스(27)와 배기배관의 접속부 등으로부터의 누수가 발생하여, 종형 열처리장치나 실내를 적시는 불편을 유발할 우려가 있다.
본 발명은, 상기 사정을 고려하여 고안된 것으로서, 코어의 피로 파괴 및 피로 파괴에 의한 코어로부터의 누수를 방지할 수 있고 내구성의 향상을 도모할 수 있는 열교환기 및 종형 열처리장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 적층된 복수의 물결형상 박판을 가지며, 교대로 공기 통로와 냉각수 통로를 형성한 코어와, 상기 코어를 수용하고 그 공기 통로에 공기를 유통시키는 배기배관을 접속하기 위한 배기배관 접속부를 가지는 케이스와, 상기 코어에 접속되며 또한 케이스 바깥쪽으로 돌출하여, 코어의 냉각수 통로에 냉각수를 유통시키는 수냉배관을 접속하기 위한 수냉배관 접속부를 구비하고, 상기 코어는, 코어와 케이스의 열팽창차이를 흡수하기 위해서 상기 케이스 내에 이동이 자유롭게 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 열교환기이다.
본 발명은, 상기 케이스와 코어 사이에 스페이서가 개재되어 있는 것을 특징으로 하는 열교환기이다.
본 발명은, 상기 수냉배관 접속부의 근원의 외주에 걸어맞춤부가 설치되고, 상기 코어 및 케이스에는 상기 걸어맞춤부를 포함한 수냉배관 접속부를 그 지름 방향의 이동을 허용하고 수납하는 개구부가 형성되어 상기 걸어맞춤부에 반경 방향으로부터 걸어맞추는 걸어맞춤 홈을 가지는 반쪽의 보강판이 걸어맞춤 위치와 걸어맞추지 않은 위치에 선택적으로 고정 가능하게 설치되어 이것에 의해 수냉배관의 수 냉배관 접속부로의 접속시에 수냉배관 접속부의 근원에 가해지는 비틀림 응력을 억제하는 것을 특징으로 하는 열교환기이다.
본 발명은, 상기 보강판이 케이스의 개구부에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 열교환기이다.
본 발명은, 피처리체를 수용하여 열처리하는 처리 용기와 이 처리 용기의 주위를 덮듯이 설치되어 상기 피처리체를 가열하는 히터와 이 히터 내에 공기를 보내주는 것과 함께 히터 내의 공기를 흡인 배기하여 히터 내를 강제적으로 냉각하는 강제 공냉기구와 상기 히터 내로부터 흡인배기되는 고온의 공기를 냉각하기 위한 열교환기를 구비하고, 상기 열교환기는 적층된 복수의 물결형상 박판을 가지며, 교대로 공기통로와 냉각수 통로를 형성한 코어와 상기 코어를 수용하고 그 공기 통로에 공기를 유통시키는 배기배관을 접속하기 위한 배기배관 접속부를 가지는 케이스와 상기 코어에 접속되는 것과 함께 케이스 바깥쪽으로 돌출하며, 코어의 냉각수 통로에 냉각수를 유통시키는 수냉배관을 접속하기 위한 수냉배관 접속부를 구비하여고, 상기 코어는 코어와 케이스의 열팽창차이를 흡수하기 위해서 상기 케이스 내에 이동이 자유롭게 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 종형 열처리장치이다.
본 발명은, 상기 케이스와 코어 사이에 스페이서가 개재되어 있는 것을 특징으로 하는 종형 열처리장치이다.
본 발명은, 상기 수냉배관 접속부의 근원의 외주에 걸어맞춤부가 설치되고 상기 코어 및 케이스에는 상기 걸어맞춤부를 포함한 수냉배관 접속부를 그 지름 방향의 이동을 허용하고 수납하는 개구부가 형성되고, 상기 걸어맞춤부에 반경 방향 으로부터 걸어맞추는 걸어맞춤 홈을 가지는 반쪽의 보강판이 걸어맞춤 위치와 걸어맞추지 않은 위치에 선택적으로 고정 가능하게 설치되어, 이것에 의해 수냉배관의 수냉배관 접속부로의 접속시에 수냉배관 접속부의 근원에 가해지는 비틀림 응력을 억제하는 것을 특징으로 하는 종형 열처리장치이다.
본 발명은, 상기 보강판이 케이스의 개구부에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 종형 열처리장치이다.
본 발명에 의하면, 코어의 피로 파괴 및 피로 파괴에 의한 코어로부터의 누수를 방지할 수 있고, 내구성의 향상을 도모할 수 있다.
이하에, 본 발명을 실시하기 위한 최선의 형태에 대해서, 첨부 도면을 참조하여 상술한다. 도 1은 본 발명의 실시 형태인 종형 열처리장치를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 2는 열교환기의 주요부 종단면도이고, 도 3은 도 2의 A부분 확대 단면도이다.
도 1에서, 참조번호 1은 종형 열처리장치로서, 이 종형 열처리장치(1)는 도시하지 않은 케이싱과 이 케이싱 내에 설치되어 피처리체 예를 들면 반도체 웨이퍼(w)를 수용하고 소정의 열처리를 행하는 종형 처리용기(2; 반응관이라고도 함)를 구비하고 있다. 이 처리 용기(2)는 내열성 및 내식성을 갖는 석영(석영 유리)으로 형성되어 있다. 처리 용기(2)는 상부가 돔 형상, 구체적으로는 역깔때기 모양으로 형성되어 있고, 하부가 용기 입구(3)로서 개구되어 있다. 상기 처리 용기(2)의 하 부의 개구단에는 플랜지부(4)가 설치되고, 이 플랜지부(4)가 플랜지 가압체를 매개로 하여 베이스 플레이트에 고정되어 있다(도시 생략).
처리 용기(2)의 하측부에는 처리 가스나 불활성 가스(예를 들면 N2)를 도입하는 가스 도입관을 접속하기 위한 가스 도입구부가 설치되어 있다(도시 생략). 처리 용기(2)의 상부 중앙에는 배기관(5)을 접속하기 위한 배기구부(6)가 "L"자 형상으로 구부러져 형성되어 있다. 배기관(5)에는 처리 용기(2) 내를 소정의 압력 예를 들면, 10kPa 정도로 감압 가능한 진공 펌프, 압력 센서, 압력 제어 밸브, 콘트롤러를 구비한 압력 제어 시스템(도시 생략)이 설치되어 있다.
상기 처리 용기(2)의 주위에는 이를 덮듯이 처리 용기(2) 내를 소정의 온도 예를 들면 300~1000℃로 가열 제어 가능한 원통형의 히터(7)가 설치되어 있다. 히터(7)는 금속제(예를 들면 SUS제)의 수냉 쟈켓으로 이루어진 원통형의 히터 본체(7a)와 이 히터 본체 7a 의 내주에 배설된 카본 와이어식의 히터 엘리먼트(도시 생략)를 가지며, 급속승강온이 가능한 것이 바람직하다. 히터(7)는 베이스 플레이트 상에 설치되어 있다. 히터(7)의 상부는 천판(天板; 8)으로 덮혀 있고, 상기 배기구부(6)는 천판(8)을 관통하여 히터(7)의 상부로부터 돌출되어 있다. 또한 히터(7)로서는, 원통형의 단열재의 내주에 히터 엘리먼트(저항 발열선)를 배설하여 이루어지는 것이라도 좋다.
처리 용기(2)의 아래쪽에는, 처리 용기(2)의 하부의 개구(용기입구; 3)를 밀폐하는 덮개(9)가 도시하지 않은 승강기구에 의해 승강 가능(개폐 가능)하게 설치 되어 있다. 이 덮개(9)의 윗쪽에는 복수 예를 들면 25~50매 정도의 웨이퍼(w)를 상하 방향으로 소정의 간격을 두고 다단으로 탑재, 유지하는 석영제의 보트(보지 도구; 10)가 설치되어 있다. 이 보트(10)는 하부 중앙부에 지주(11)를 가지며, 이 지주(11)가 덮개(9)의 중앙부에 설치된 회전 도입 기구(12)에 접속되어 있다. 상기 덮개(9)의 중앙부에는 용기입구(3)로부터의 방열을 억제하는 수단으로서 면 형상의 가열 히터나 차열판을 갖춘 서모 플러그(13)가 상기 지주(11)와 간섭하지 않는 상태로 설치되어 있다. 또한 상기 서모 플러그(13) 대신에 덮개(9) 상에 보온통을 배치하고, 이 보온통 상에 보트(10)를 배치하도록 해도 좋다. 처리 용기(2)의 아래쪽에는, 덮개(9)의 강하에 의해 처리 용기(2) 내로부터 보트(10)를 반출하고 이 보트(10)와 운반 용기인 캐리어(카셋트) 사이에 웨이퍼(w)의 이동 적재를 행하기 위한 로딩 공간(14)이 설치되어 있다.
프로세스 강온시 또는 드라이클리닝 등의 보수시에 히터(7) 및 히터(7) 내의 처리용기(2)를 강제 공냉하기 위해서, 히터 내에 공기를 보내며 또한 히터 내의 공기를 흡인 배기하여 히터(7) 내를 강제적으로 냉각하는 강제 공냉기구(15)가 설치되어 있다. 이 강제공냉기구(15)는 예를 들면 상온(실온)의 공기를 히터(7)내로 보내주기 위한 송풍기(16)를 갖춘 송풍노즐(17)과 히터(7)의 상부에 배기배관(배기 덕트라고도 함; 18)을 매개로 하여 접속된 공장 배기계(19)로 이루어져 있다. 공장 배기계(19)는 미세한 감압(예를 들면 O.4 기압 정도)에서 흡인 배기하게 되어 있다. 또한 공장 배기계(19)와 배기배관(18) 사이에 배기 팬(20)이 설치되어 있어도 좋다. 또한, 히터(7) 내에 공기를 보내는 방식으로서는 히터(7)의 주위 벽에 배설 한 복수의 노즐로부터 처리용기(2)의 접선 방향으로 공기를 분사하여 처리용기(2)의 주위에 선회류를 생기게 하여도 좋다.
또한, 상기 강제 공냉기구(15)에 의해 공장 배기계(19)로 직접 배기되는 고온으로 다량의 공기에 의한 불편을 회피하기 위해서, 히터(7) 내와 공장 배기계(19)를 연결하는 배기배관(18)에는 상기 고온의 공기를 상온(25-30℃ 정도)의 냉각수와 열교환시켜 냉각하는(강온시킴) 열교환기 21가 설치되어 있다. 이 열교환기(21)는 적층된 다수의 물결형상 박판(핀; 22)을 가지며, 교대로 공기 통로(도시 생략)와 냉각수 통로(도시 생략)를 형성한 코어(23)와 상기 코어(23)를 수용하고 그 공기통로에 상기 히터(7) 내(즉 히터 본체(7a) 내)로부터의 공기를 유통시키는 배기배관(18)을 접속하기 위한 배기배관 접속부(26a, 26b)를 가지는 케이스(27)와, 코어(23)에 접속되며 또한 케이스(27)바깥쪽으로 돌출하고 이 코어(23)의 냉각수 통로에 냉각수를 유통시키는 수냉배관(도시 생략)을 접속하기 위한 수냉배관 접속부(25a, 25b)를 구비하고 있다.
상기 물결형상 박판(22)은 두께가 O.3mm 정도로 내열성 및 내식성이 높은 재질 예를 들면 SUS316L 제인 것이 바람직하다. 적층 방향으로 서로 이웃하는 물결형상 박판(22)은 물결이 서로 교차하도록 각도를 움직여 배치되고 교차한 부분이 브래이징에 의해 접합되어 있다. 상기 코어(23)의 길이방향 일단부와 타단부에는 각층의 냉각수 통로에 냉각수를 분배 공급하는 급수 헤더부(28a)와 각 층의 냉각수 통로로부터의 냉각수를 합류 배수하는 배수 헤더부(28b)가 설치되고, 코어(23)의 상부의 일단부와 타단부에는 급수 헤더부(28a), 배수 헤더부(28b)와 연통하는 통 모양의 수냉배관 접속부(냉각수 입구, 냉각수 출구; 25a, 25b)가 돌설되어 있다.
상기 케이스(27)는 양단이 개방된 각진 통 모양의 보디부(27a)와 이 보디부(27a)의 양단에 설치된 재두각추(裁頭角錐) 형상의 공기입구 헤더부(분배관; 27b) 및 공기출구 헤더부(집합관; 27c)로 이루어지고, 이들 헤더부(27b, 27c)에 배기배관 접속부(플랜지; 26a, 26b)가 설치되어 있다. 케이스(27)는, 물과 접하지 않고, 코어(23)만큼 내식성이 요구되지 않기 때문에, 예를 들면 SUS304제인 것이 바람직하다.
상기 코어(23)와 케이스(27)의 열팽창차이에 의한 코어(23)로의 스트레스(응력 집중)를 억제하기 위해서, 즉 상기 코어(23)와 케이스(27)의 열팽창차이를 흡수하기 위해서, 상기 케이스(27) 내에 상기 코어(23)가 이동이 자유롭게 설치되어 있다. 이 경우, 케이스(27)와 코어(23) 사이에는 열팽창에 의한 상대적 이동을 허용할 수 있는 간극(30)이 설치되어 있고, 이 간극(30)에는 이들 케이스(27)와 코어(23)가 상대적 이동(미끄럼 이동)으로 마찰되는 것에 의해 코어(23)의 물결형상 박판(22)에 발생하는 마모구멍의 발생을 방지하기 위해서 스페이서(31)가 개재되어 있는 것이 바람직하다. 이 스페이서(31)로서는, 코어(23)의 재질과 같은 것이 바람직하고, 더욱이 물결형상 박판 또는 물결형상 판(두꺼운 판을 포함)인 것이 코어(23)와 일체가 되어 케이스27의 내면을 미끄럼이동할 수 있는 점에서 바람직하다. 또, 도 3에 나타낸 바와 같이 스페이서(31)와 코어(23)의 사이, 스페이서(31)와 케이스(27)의 사이에는, 각각 열팽창에 의한 상대적 이동을 허용 내지 흡수할 수 있는 간극(Sl, S2)이 설치되어 있는 것이 바람직하다.
도 4는 수냉배관 접속부의 보강 구조를 나타내는 단면도이고, 도 5는 수냉배관 접속부의 보강판을 개략적으로 나타내는 도면으로, (a)는 정면도, (b)는 보강판을 보지 위치로 한 평면도, (c)는 보강판을 개방 위치로 한 평면도이다. 상기 수냉배관 접속부(25a, 25b)의 근원의 외주에는, 수냉배관 접속시의 회전운동 멈춤용의 걸어맞춤부(32)가 설치되고, 상기 코어(23) 및 케이스(27)에는, 상기 걸어맞춤부(32)를 포함한 수냉배관 접속부(25a, 25b)를 그 지름 방향의 이동을 허용하고 수납하는 개구부(33)가 형성되어 있다. 상기 걸어맞춤부(32)는 예를 들면 원환부의 양측부를 잘라버린 형상으로 되어 있지만, 각형(예를 들면 사각형이나 육각형 등)으로 형성되어 있어도 좋다. 상기 걸어맞춤부(32)는 수냉배관 접속부(25a, 25b)의 근원에 일체로 형성되어 있다. 상기 걸어맞춤부(32)에 반경 방향에서 걸어맞추는 걸어맞춤 홈 34를 가지는 반쪽으로 좌우 한 쌍인 보강판(35)이 걸어맞춤 위치(좌우의 보강판이 걸어맞춤부를 사이에 두고 계속 유지하는 위치; 보지 위치)와 걸어맞추지 않은 위치(좌우의 보강판이 서로 떨어져 걸어맞춤부를 개방하는 위치; 개방 위치)에 선택적으로 고정 가능하게 설치되어 있다. 이것에 의해 수냉배관의 수냉배관 접속부로의 접속시에 수냉배관 접속부(25a, 25b)의 근원에 가해지는 비틀림 응력을 억제할 수 있다.
케이스(27)의 상면부에는 상기 보강판(35)의 양단부를 케이스(27)의 상면부에 대해서 단단히 조여 고정하기 위한 나사(36)를 끼우기 위한 나사구멍(37)이 설치되어 있다. 보강판(35)의 양단부에는 보강판(35)을 걸어맞춤 위치(보지 위치)와 걸어맞추지 않은 위치(개방 위치)로 선택적으로 이동 가능한 긴 구멍(38)이 설치되 어 있고, 나사(36)에 의해 보강판(35)이 상기 어느 쪽인가의 위치에 고정 가능하게 되어 있다.
상기 수냉배관 접속부(25a, 25b)에는, 수냉배관을 접속하기 위해서 예를 들면 도 5에 나타낸 바와 같이 "L"자 형상의 관연결구(39)가 접속된다. 이 관연결구(39)의 너트(39a)를 단단히 조일 때에 수냉배관 접속부(25a, 25b)의 근원에 비틀림 응력이 걸리고, 코어(23)의 상면부가 변형 내지 박리하는 불편이 생기는 것을 생각할 수 있고 이 불편을 방지하기 위해서 상기 걸어맞춤부(32) 및 보강판(35)이 설치되어 있다. 즉, 상기 걸어맞춤부(32)를 포함한 수냉배관 접속부(25a, 25b)는 코어(23)의 상면부에 급수 헤더부(28a), 배수 헤더부(28b)와 축중심을 일치시킨 상태로 용접에 의해 접합되어 있지만, 코어(23)의 이동에 수반하는 수냉배관 접속부(25a, 25b)의 이동을 허용하도록 케이스(27)에는 고정되어 있지 않다. 이 때문에, 수냉배관 접속부(25a, 25b)의 근원에 수냉배관 접속시에 비틀림 응력이 걸리기 쉽다. 이 문제를 해소하기 위해서 상기 걸어맞춤부(32) 및 보강판(35)이 채용되어 있다. 상기 열교환기(21)에 있어서는, 코어(23)의 마모에 의한 냉각수의 누수를 방지할 수 있지만, 만일 냉각수의 누수가 발생했을 경우에 그 누수를 검출하기 위해서 케이스(27)의 공기출구 헤더부(27c)의 저면에는 리크 센서를 설치하기 위한 관연결구(40)가 설치되어 있는 것이 바람직하다.
이상의 구성으로 이루어지는 종형 열처리장치(1)에 있어서 열교환기(21)를 설치 내지 교환하는 순서에 대해 설명한다. 먼저, 열교환기(21)에 있어서 수냉배관 접속부(25a, 25b)의 보강판(35)이 보지 위치에 고정되어 있는 것을 확인하면, 그 수냉배관 접속부(25a, 25b)에 관연결구(39)를 설치한 후, 그 열교환기(21)를 종형 열처리장치(1)의 케이싱 상에 탑재한다. 다음에, 그 열교환기(21)에 배기배관(18) 및 수냉배관을 접속하면, 마지막으로 상기 보강판(35)을 개방 위치에 고정하면 좋다.
상기 열교환기(21)에 의하면, 물결형상 박판(22)을 적층하고 교대로 공기 통로와 냉각수 통로를 복수 형성한 코어(23)와, 이 코어(23)의 냉각수 통로에 냉각수를 유통시키는 수냉배관을 접속하기 위한 수냉배관 접속부(25a, 25b)와, 상기 토어(23)를 허용하고 그 공기통로에 공기를 유통시키는 배기배관(18)을 접속하기 위한 배기배관 접속부(26a, 26b)를 가지는 케이스(27)를 구비하고, 상기 코어(23)와 케이스(27)의 열팽창차이를 흡수하기 위해서 상기 케이스(27) 내에 상기 코어(23)가 이동이 자유롭게 설치되어 있기 때문에, 코어(23)의 피로 파괴 및 피로 파괴에 의한 코어(23)로부터의 누수를 방지할 수 있고 내구성의 향상을 도모할 수 있다.
또, 상기 케이스(27)와 코어(23) 사이에는 스페이서(31)가 개재되어 있기 때문에, 케이스(27)와 코어(23)가 상대적 이동(미끄럼 이동)에 의해 마찰되므로써 코어(23)의 물결형상 박판(22)에 발생하는 마모구멍의 발생을 방지할 수 있어 내구성의 향상을 도모할 수 있음과 함께 누수의 발생을 방지할 수 있다.
상기 수냉배관 접속부(25a, 25b)의 근원의 외주에는, 걸어맞춤부(32)가 설치되고 상기 코어(23) 및 케이스(27)에는 상기 걸어맞춤부(32)를 포함한 수냉배관 접속부(25a, 25b)의 지름 방향의 이동을 허용하는 개구부(33)가 형성되어 있다. 또 상기 걸어맞춤부(32)에 반경 방향에서 걸어맞추어 수냉배관 접속시에 수냉배관 접 속부(25a, 25b)의 근원에 가해지는 비틀림 응력을 억제하기 위한 걸어맞춤 홈(34)을 가지는 반쪽의 보강판(35)이 걸어맞춤 위치와 걸어맞추지 않은 위치에 선택적으로 고정가능하게 설치되어 있다. 이 때문에, 수냉배관의 수냉배관 접속부(25a, 25b)로의 접속시에 수냉배관 접속부(25a, 25b)의 근원에 있어서 비틀림 응력의 발생을 방지할 수 있고 코어(23)의 상면부의 변형 내지 물결형상 박판의 박리를 방지할 수 있고 내구성의 향상을 도모할 수 있다. 수냉배관 접속 후에 있어서는, 보강판(35)을 개방 위치(걸어맞추지 않은 위치)에 고정해 둠으로써 코어(23)의 이동에 수반하는 수냉배관 접속부(25a, 25b)의 이동을 허용할 수 있다.
또한, 상기 종형 열처리장치(1)에 의하면, 히터(7) 내에 공기를 보냄과 함께 히터(7) 내의 공기를 흡인 배기하여 히터(7) 내를 강제적으로 냉각하는 강제 공냉기구(15)를 갖추고 있다. 이 때문에, 프로세스 강온시 또는 드라이클리닝 등의 보수시에 처리 용기(2)를 신속히 강온시킬 수 있어 장치 운용상의 대기 시간 내지 보수시의 다운 타임의 단축화를 도모할 수 있고, 스루풋의 향상 내지 생산성의 향상을 도모할 수 있다.
상기 열교환기(21)의 평가방법으로서, 종형 열처리장치(1)와 마찬가지의 열사이클을 걸리게 할 수 있는 실험장치를 제작하여, 최고 가열온도를 400℃로 하여 고부하 시험을 행한 효과를 확인하였다. 그 결과, 종래품에서는 219사이클에서 누수가 발생한 것에 대해, 대책품(실시례품)에서는 3000사이클 이상(2007년 10월 12일 현재로 3366 사이클)에서도 누수가 발생하지 않고, 10배 이상의 내구성이 있는 것이 확인되었다.
이상, 본 발명의 실시 형태를 도면에 의해 상술하였지만, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지의 설계 변경 등이 가능하다. 예를 들면, 스페이서(31)로서는, 물결형상 판인 것이 바람직하지만, 물결형상 판이 아니어도 좋다.
도 1은, 본 발명의 실시 형태인 종형 열처리장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는, 열교환기의 주요부 종단면도이다.
도 3은, 도 2의 A부분 확대 단면도이다.
도 4는, 수냉배관 접속부의 보강구조를 나타내는 단면도이다.
도 5는, 수냉배관 접속부의 보강판을 개략적으로 나타내는 도면으로서, (a)는 정면도, (b)는 보강판을 보지 위치로 한 평면도, (c)는 보강판을 개방 위치로 한 평면도이다.
도 6 은, 열교환기의 내부 구조를 개략적으로 나타내는 일부 단면사시도이다.

Claims (8)

  1. 적층된 복수의 물결형상 박판을 포함하고,
    교대로 공기 통로와 냉각수 통로를 형성한 코어와,
    상기 코어를 수용하고 그 공기 통로에 공기를 유통시키는 배기배관을 접속하기 위한 배기배관 접속부를 가지는 케이스와,
    상기 코어에 접속되는 것과 함께 케이스 바깥쪽으로 돌출하고, 이 코어의 냉각수 통로에 냉각수를 유통시키는 수냉배관을 접속하기 위한 수냉배관 접속부를 구비하되,
    상기 코어는 코어와 케이스의 열팽창차이를 흡수하기 위해서 상기 케이스 내에 이동이 자유롭게 설치되어 있으며,
    상기 수냉배관 접속부의 근원의 외주에는 걸어맞춤부가 설치되고, 상기 코어 및 케이스에는 상기 걸어맞춤부를 포함하는 수냉배관 접속부를 그 지름 방향의 이동을 허용하고 수납하는 개구부가 형성되고,
    상기 걸어맞춤부에 반경 방향으로부터 걸어맞추는 걸어맞춤 홈을 가지는 반쪽의 보강판이 걸어맞춤 위치와 걸어맞추지 않은 위치에 선택적으로 고정 가능하게 설치되어 이것에 의해 수냉배관의 수냉배관 접속부로의 접속시에 수냉배관 접속부의 근원에 가해지는 비틀림 응력을 억제하는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 케이스와 코어 사이에는 스페이서가 개재되어 있는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 보강판은 케이스의 개구부에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  5. 피처리체를 수용하여 열처리하는 처리 용기와,
    이 처리 용기의 주위를 덮도록 설치되고 상기 피처리체를 가열하는 히터와,
    이 히터 내에 공기를 보내주며 또한 히터 내의 공기를 흡인 배기하여 히터 내를 강제적으로 냉각하는 강제 공냉기구와,
    상기 히터 내로부터 흡인 배기되는 고온의 공기를 냉각하기 위한 열교환기를 구비하되,
    상기 열교환기는,
    적층된 복수의 물결형상 박판를 가지며,
    교대로 공기 통로와 냉각수 통로를 형성한 코어와,
    상기 코어를 수용하고 그 공기 통로에 공기를 유통시키는 배기배관을 접속하기 위한 배기배관 접속부를 가지는 케이스와,
    상기 코어에 접속되며 또한 케이스 바깥쪽으로 돌출하고, 코어의 냉각수 통로에 냉각수를 유통시키는 수냉배관을 접속하기 위한 수냉배관 접속부를 구비하고,
    상기 코어는 코어와 케이스의 열팽창차이를 흡수하기 위해서 상기 케이스 내에 이동이 자유롭게 설치되어 있으며,
    상기 수냉배관 접속부의 근원의 외주에는 걸어맞춤부가 설치되고, 상기 코어 및 케이스에는 상기 걸어맞춤부를 포함하는 수냉배관 접속부를 그 지름 방향의 이동을 허용하고 수납하는 개구부가 형성되고,
    상기 걸어맞춤부에 반경 방향으로부터 걸어맞추는 걸어맞춤 홈을 가지는 반쪽의 보강판이 걸어맞춤 위치와 걸어맞추지 않은 위치에 선택적으로 고정 가능하게 설치되어 이것에 의해 수냉배관의 수냉배관 접속부로의 접속시에 수냉배관 접속부의 근원에 가해지는 비틀림 응력을 억제하는 것을 특징으로 하는 종형 열처리장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 케이스와 코어 사이에는 스페이서가 개재되어 있는 것을 특징으로 하는 종형 열처리장치.
  7. 삭제
  8. 제5항에 있어서, 상기 보강판은 케이스의 개구부에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 종형 열처리장치.
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