KR101457785B1 - 열처리 장치 - Google Patents

Abstract

열처리 장치에 있어서, 팬을 회전시키기 위한 복수의 샤프트간의 동축도의 편차를 보다 적게 한다. 또한, 팬을 회전시키기 위한 복수의 샤프트간의 동축도가 저하하는 것을 보다 적게 함으로써, 열처리 장치(1)는, 팬과, 샤프트 유닛(48)을 구비한다. 팬은 튜브 내의 가스를 교반하기 위해서 회전 가능하다. 샤프트 유닛(48)은 팬에 연결되고, 또한, 전동 모터로부터의 출력을 팬에 전달한다. 샤프트 유닛(48)의 제1 샤프트(71)에는 상기 출력이 입력된다. 제2 샤프트(72)는 상기 출력을 팬에 전달한다. 제1 샤프트(71)와 제2 샤프트(72)는, 테이퍼 끼워맞춤에 의해 서로 결합되어 있다.

Description

열처리 장치{HEAT TREATMENT APPARATUS}

본 발명은 가열된 분위기 하에서 피처리물을 처리하기 위한 열처리 장치에 관한 것이다.

유리 기판 등의 재료에 열처리를 행하기 위한 열처리 장치가 알려져 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조). 열처리 장치의 일예로서, 특허 문헌 1에 기재된 진공로는, 재료가 배치되는 처리실을 가지고 있다. 처리실의 외측에는, 모터가 배치되어 있다. 이 모터의 회전축은, 통형상의 회전축과 나사 결합되어 있다. 구체적으로는, 모터의 회전축은, 수나사부를 가지고 있다. 또한, 통형상의 회전축은 수나사부에 나사 결합하는 암나사부를 가지고 있다. 또한, 이들 수나사부 및 암 나사부를 수나사부의 직경 방향으로 관통하는 핀이 설치되어 있다. 이 핀이 존재함으로써, 모터의 회전축의 수나사부와, 통형상의 회전축의 암나사부의 사이가 헐겁게 되는 것을 방지하고 있다.

통형상의 회전축은 처리실을 관통하고 있고, 처리실 내로 연장되어 있다. 처리실 내에 있어서, 통형상의 회전축에는 팬이 고정되어 있다. 팬의 회전은 처리실 내에서 가열되는 가스를 교반한다. 이에 따라, 처리실 내의 가스의 온도 분포가 보다 균일해진다.

일본국 실용공개 평 6－84299호 공보([0008]∼[0010])

특허 문헌 1에 기재된 구성에서는 수나사부에 있어서의 가공 정밀도와 암나사부에 있어서의 가공 정밀도에 기인하여, 모터의 회전축과 통형상의 회전축의 동축도에 편차가 생긴다.

또한, 통형상의 회전축은 처리실 내의 고온의 분위기에 노출된다. 그 결과, 통형상의 회전축, 및 모터의 회전축에 열 팽창이 생긴다. 이 열팽창 등이 원인으로, 팬의 회전시에 있어서, 통형상의 회전축이 모터의 회전축에 대하여 축심 어긋남을 일으킬 우려가 있다. 즉, 팬의 회전시에, 통형상의 회전축과 모터의 회전축의 동축도가 저하할 우려가 있다. 특히, 특허 문헌 1에 기재된 구성과 같이, 팬의 회전축의 재질과, 통형상의 회전축의 재질이 상이한 경우, 이들 재질의 열 팽창 계수가 상이하다. 그 결과, 팬의 회전축의 열 팽창량과, 통형상의 회전축의 열 팽창량이 상이하다. 이 경우, 상기한 축심 어긋남이 현저하게 나타난다.

본 발명은 상기 사정을 감안함으로써, 열처리 장치에 있어서, 팬을 회전시키기 위한 복수의 샤프트 간의 동축도의 편차를, 더욱 작게 하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명은 열처리 장치에 있어서, 팬을 회전시키기 위한 복수의 샤프트간의 동축도가 저하하는 것을 보다 줄이는 것을 목적으로 한다.

(1) 상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 어느 국면에 관한 열처리 장치는 수납 용기와, 팬과, 샤프트 유닛을 구비한다. 상기 수납 용기는 가열된 분위기 하에서 피처리물을 처리하기 위해서, 상기 피처리물을 수용 가능하다. 상기 팬은 상기 수납 용기 내의 가스를 교반하기 위해서, 소정의 회전축선을 중심으로 회전 가능하다. 상기 샤프트 유닛은, 상기 팬에 연결되고, 또한, 동력원으로부터의 출력을 상기 팬에 전달한다. 상기 샤프트 유닛은 테이퍼 끼워맞춤에 의해 서로 결합된 제1 샤프트 및 제2 샤프트를 포함한다.

이 구성에 의하면, 제1 샤프트와, 제2 샤프트는, 테이퍼 끼워맞춤에 의해 서로 결합되어 있다. 이에 따라, 제1 샤프트와 제2 샤프트를 서로 결합하는 작업 시에, 제1 샤프트와 제2 샤프트를 일직선으로 할 수 있다. 즉, 제1 샤프트와 제2 샤프트를 서로 결합하는 작업 시, 제1 샤프트의 중심축선과 제2 샤프트의 중심축선이, 더욱 일치하도록 제1 샤프트와 제2 샤프트를 상대 변위할 수 있다. 그 결과, 제1 샤프트의 가공 정밀도, 및 제2 샤프트의 가공 정밀도의 영향을 억제할 수 있다. 따라서, 제1 샤프트와 제2 샤프트의 동축도의 편차를 억제할 수 있다.

또한, 전술한 것처럼, 제1 샤프트와 제2 샤프트는 테이퍼 끼워맞춤되어 있다. 따라서, 이들 제 1 샤프트 및 제2 샤프트가 회전 중이어도, 제1 샤프트와 제2 샤프트를 일직선으로 하는 효과는 유지된다. 따라서, 제1 샤프트 및 제2 샤프트는 고온의 분위기 하에 있어서, 열 팽창한 상태로 회전하는 경우에도, 동축도가 저하하는 것을 억제할 수 있다.

따라서, 본 발명에 의하면, 열처리 장치에 있어서, 팬을 회전시키기 위한 복수의 샤프트간의 동축도의 편차를 보다 줄일 수 있다. 또한, 본 발명에 의하면, 열처리 장치에 있어서, 팬을 회전시키기 위한 복수의 샤프트간의 동축도가 저하하는 것을 보다 줄일 수 있다.

(2) 바람직하게는, 상기 제1 샤프트에는, 구멍부가 형성되어 있다. 상기 구멍부의 내주부에는 암테이퍼부가 형성되어 있다. 상기 제2 샤프트의 외주부에는 상기 암테이퍼부와 끼워맞추는 수테이퍼부가 형성되어 있다.

이 구성에 의하면, 수테이퍼부를 암테이퍼부에 끼워맞춤으로써, 제1 샤프트와 제2 샤프트를 용이하게 테이퍼 끼워맞춤할 수 있다.

(3) 바람직하게는 상기 열처리 장치는 상기 수테이퍼부와 상기 암테이퍼부를 상기 샤프트 유닛의 축방향과 평행한 방향을 따라 서로 가압하기 위한 가압 기구를 더 구비하고 있다.

이 구성에 의하면, 수테이퍼부와 암테이퍼부의 끼워맞춤에 의해 얻어지는, 제1 샤프트의 중심축선과 제2 샤프트의 중심축선을 맞추는 효과를 더욱 확실하게 유지할 수 있다.

(4) 더욱 바람직하게는, 상기 가압 기구는, 홈부와, 가압 부재와, 체결 부재를 포함하고 있다. 상기 홈부는 상기 제2 샤프트의 외주부에 형성되어 있다. 상기 가압 부재는 상기 홈부에 삽입된 삽입부를 가지고, 또한, 상기 제1 샤프트에 따르도록 배치된다. 상기 체결 부재는 상기 가압 부재를, 상기 축방향과 평행한 방향으로 가압함으로써, 상기 가압 부재를 상기 제1 샤프트에 체결한다.

이 구성에 의하면, 가압 부재는, 체결 부재에 의해, 샤프트 유닛의 축방향과 평행한 방향으로 가압된다. 이에 따라, 가압 부재와 결합되어 있는 제2 샤프트는, 가압 부재로부터의 힘을 받아, 제1 샤프트에 가압된다. 이에 따라, 가압 기구는 제2 샤프트의 수테이퍼부를, 제1 샤프트의 암테이퍼부에 가압할 수 있다. 그런데 특허 문헌 1에 기재된 구성에서는, 팬의 회전축과 통형상의 회전축을, 이들 회전축의 직경 방향으로 연장하는 핀을 이용해 결합하고 있다. 이러한 구성에서는, 당해 핀은, 팬의 회전축과 통형상의 회전축의 상대 회전에 기인하여, 이들 회전축으로부터 받는 부하가 크다. 그 결과, 핀이 파손될 우려가 있다. 이에 대하여, 가압 기구는 제1 샤프트 및 제2 샤프트를 메인 샤프트의 직경 방향으로 관통하는 핀을 이용할 필요가 없다. 그 결과, 상기한, 핀의 파손이라고 하는 사태는 발생하지 않는다. 따라서, 열처리 장치에 있어서의 부재의 파손을 보다 줄일 수 있다.

(5) 바람직하게는, 상기 열처리 장치는 상기 제1 샤프트와 상기 제2 샤프트를 일체 회전 가능하게 연결하는 키 부재를 더 구비하고 있다.

이 구성에 의하면, 제1 샤프트가, 제2 샤프트에 대하여 공회전하는 것을 더욱 확실하게 억제할 수 있다.

(6) 바람직하게는, 상기 수납 용기는 상기 피처리물을 통과시키기 위한 개구부를 가진다. 상기 열처리 장치는 상기 수납 용기의 개구부의 주변에 배치된 차열 부재를 더 구비한다. 상기 제1 샤프트와 상기 제2 샤프트는, 상기 차열 부재에 둘러싸인 위치에서 테이퍼 끼워맞춤되어 있다.

이 구성에 의하면, 차열 부재를 설치함으로써, 수납 용기 내의 열이, 수납 용기의 외부에 전해지는 것을 억제할 수 있다. 이와 같이, 차열 부재는, 열의 전달을 차단하기 위해서 설치되어 있다. 따라서, 차열 부재는 차단하는 열의 온도에 따라, 비교적 커진다. 이와 같이, 어느 정도의 크기를 가지는 차열 부재를 배치하기 위한 배치 스페이스의 일부를, 제1 샤프트와 제2 샤프트의 테이퍼 끼워맞춤 부분의 배치 스페이스로서 활용할 수 있다. 이에 따라, 배치 스페이스의 유효 활용을 통해서, 열처리 장치를 보다 컴팩트하게 할 수 있다.

본 발명에 의하면, 열처리 장치에 있어서, 팬을 회전시키기 위한 복수의 샤프트간의 동축도의 편차를 보다 줄일 수 있다. 또한, 팬을 회전시키기 위한 복수의 샤프트간의 동축도가 저하하는 것을 보다 줄일 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 형태에 관한 열처리 장치의 일부를 절단한 상태를 나타내는 단면도로, 열처리 장치를 측방으로부터 본 상태를 나타내고 있다.
도 2는 열처리 장치의 일부를 절단한 상태를 나타내는 단면도로, 열처리 장치를 비스듬히 본 상태를 나타내고 있다.
도 3은 도 1의 폐색 장치의 주변 확대도이다.
도 4는 냉각 장치의 주변 확대도이다.
도 5는 도 4의 IV－IV선에 따른 단면도이다.
도 6은 팬 장치의 주변 확대도이다.
도 7은 도 6의 VII－VII선에 따른 단면도이다.
도 8은 도 6의 VIII－VIII선에 따른 단면도이다.
도 9는 본 발명의 열처리 장치의 변형예의 주요부를 나타내는 도면이다.

이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다. 또한, 본 발명은 피처리물을 열처리하기 위한 열처리 장치로서 폭넓게 적용할 수 있다.

［열처리 장치의 개략 구성]

도 1은 본 발명의 실시 형태에 관련된 열처리 장치(1)의 일부를 절단한 상태를 나타내는 단면도이며, 열처리 장치(1)를 측방으로부터 본 상태를 나타내고 있다. 도 2는 열처리 장치(1)의 일부를 절단한 상태를 나타내는 단면도이며, 열처리 장치를 비스듬히 본 상태를 나타내고 있다. 도 2에서는, 열처리 장치(1)의 일부를 생략하여 나타내고 있다.

도 1 및 도 2를 참조하여, 열처리 장치(1)는, 피처리물(100)의 표면에 열처리를 실시하는 것이 가능하게 구성되어 있다. 이 열처리로서, CVD(Chemical Vapor Deposition) 처리, 확산 처리, 어닐링 처리, 태양 전지의 제조 처리, 반도체 디바이스의 제조 처리 등을 예시할 수 있다. 본 실시 형태에서, 피처리물(100)은 유리 기판이다. 피처리물(100)은 예를 들면, 직사각형상으로 형성되어 있다. 열처리 장치(1)는, 피처리물(100)을, 반응성 가스의 분위기 하에서 열처리함으로써, 피처리물(100)의 표면에 박막을 형성한다. 또한, 열처리 장치(1)는 가로형 열처리 장치이다. 피처리물(100)은 열처리 장치(1)에 대하여 넣고 뺄 때, 수평 방향으로 변위된다.

열처리 장치(1)는, 튜브(수납 용기)(2)와, 히터(3)와, 폐색 장치(4)와, 차열부(5)와, 팬 장치(6)와, 보호통(보호 부재)(7)을 구비하고 있다.

튜브(2)는 피처리물(100)을 수납하기 위해서 설치되어 있다. 또한, 튜브(2)는, 튜브(2) 내에 수납된 피처리물(100)을, 가열된 분위기 하에서 열처리하기 위해서 설치되어 있다. 본 실시 형태에서, 튜브(2)는 석영을 이용하여 형성되어 있다. 튜브(2)는 중공에 형성되어 있다. 튜브(2)의 두께는 수십㎜ 정도로 설정되어 있다.

튜브(2)는 튜브 본체(8)와 폐색부(9)를 가지고 있다.

튜브 본체(8)는, 원통형상으로 형성되어 있고, 가늘고 길게 연장되어 있다. 튜브 본체(8)의 길이 방향(L1)을, 이하, 「길이 방향(L1)」이라고 하는 경우가 있다. 튜브 본체(8)의 하부는 지지대(도시하지 않음)에 의해 지지되어 있다. 튜브 본체(8)의 일단부는 개구부(11)를 가지고 있다. 개구부(11)는 피처리물(100)을 통과시키는 것이 가능한 크기로 형성되어 있다. 피처리물(100)은 개구부(11)를 통하여 튜브(2)에 넣고 뺀다. 튜브 본체(8)의 하부 상에, 피처리물(100)이 배치된다. 피처리물(100)은, 예를 들면, 지지대(12)에 실린 상태에서, 튜브 본체(8)의 외측으로부터, 개구부(11)를 통하여, 튜브 본체(8) 내에 삽입된다. 지지대(12)에 있어서, 피처리물(100)은 수직 방향으로 연장된 상태로 복수 배치되어 있다. 튜브 본체(8)의 타단은 폐색부(9)와 연속해 있다. 폐색부(9)는 길이 방향(L1)을 따라 튜브 본체(8)로부터 멀어지는 방향을 향해, 부풀어 오른 형상으로 형성되어 있다. 폐색부(9)는 튜브 본체(8)의 타단을 막고 있다. 상기의 구성을 가지는 튜브(2)는 히터(3)에 의해 가열된다.

히터(3)는 튜브(2) 내의 분위기를 가열하기 위해서 설치되어 있다. 히터(3)는 예를 들면, 전열 히터이다. 히터(3)는, 전체적으로, 중공의 상자형 형상으로 형성되어 있고, 튜브(2)의 대부분을 수납하고 있다. 히터(3)는 지지대(도시하지 않음)에 의해 지지되어 있다. 히터(3)는, 튜브(2) 내의 분위기를, 수백도 정도로 가열하는 것이 가능하다.

히터(3)는, 상부 히터(13)와, 하부 히터(14)와, 단부 히터(15)와, 측부 히터(16)를 가지고 있다.

상부 히터(13)는 튜브 본체(8)의 상방에 배치되어 있고, 수평으로 연장되어 있다. 평면에서 봐서, 상부 히터(13)는 직사각형으로 형성되어 있다. 평면에서 봐서, 상부 히터(13)는 튜브(2) 중, 개구부(11)의 주변 부분 이외의 부분을 덮고 있다. 상부 히터(13)의 하방에, 하부 히터(14)가 배치되어 있다.

하부 히터(14)는 튜브 본체(8)의 하방에 배치되어 있고, 수평으로 연장되어 있다. 저면에서 봐서, 하부 히터(14)는 직사각형으로 형성되어 있다. 저면에서 봐서, 하부 히터(14)는 튜브(2) 중, 개구부(11)의 주변 부분 이외의 부분을 덮고 있다. 하부 히터(14)에 인접하도록 단부 히터(15)가 배치되어 있다.

단부 히터(15)는 튜브(2)의 폐색부(9)와 길이 방향(L1)으로 늘어서 배치되어 있고, 수직으로 연장되어 있다. 단부 히터(15)는 대략 직사각형으로 형성되어 있다. 단부 히터(15)는 튜브(2)의 폐색부(9)를, 튜브(2)의 후방으로부터 덮고 있다. 단부 히터(15)에 인접하도록, 측부 히터(16)가 배치되어 있다.

측부 히터(16)는 튜브(2)의 튜브 본체(8) 및 폐색부(9)에 인접하여 배치되어 있고, 수직으로 연장되어 있다. 측부 히터(16)는 대략 직사각형으로 형성되어 있고, 길이 방향(L1)과 평행한 방향으로 연장되어 있다. 도시하지 않지만, 측부 히터(16)와 동일한 측부 히터가, 튜브(2)에 인접하여 배치되어 있다. 이들 한 쌍의 측부 히터의 사이에, 튜브(2)가 배치되어 있다. 전술한 것처럼, 상기의 구성을 가지는 히터(3)에 의해, 튜브(2) 내의 분위기가 가열된다. 튜브(2) 내의 분위기가 가열되어 있는 동안, 튜브(2)의 개구부(11)는 폐색 장치(4)에 의해 폐색되어 있다.

도 3은 도 1의 폐색 장치(4)의 주변 확대도이다. 도 3을 참조하여, 폐색 장치(4)는, 냉각 부재(19)와, 도어 장치(20)와, 제1 시일 부재(21)와, 제2 시일 부재(22)를 가지는 시일 장치(23)를 포함하고 있다.

도 4는 냉각 부재(19)의 주변 확대도이다. 도 4를 참조하여, 냉각 부재(19)는, 제1 시일 부재(21) 및 제2 시일 부재(22)를 냉각하기 위해서 설치되어 있다. 냉각 부재(19)가 설치되어 있으므로, 제1 시일 부재(21), 및 제2 시일 부재(22)는 히터(3)으로부터의 열에 의한 과열이 억제된다. 그 결과, 제1 시일 부재(21), 및 제2 시일 부재(22)의 열화를 억제할 수 있다. 냉각 부재(19)는 튜브(2)의 개구부(11)에 인접하여 배치되어 있다. 냉각 부재(19)는, 길이 방향(L1)에 있어서, 튜브(2)와 도어 장치(20)의 사이에 배치되어 있다. 냉각 부재(19)는 2개의 원통 부재를 조합한 형상을 가지고 있고, 튜브(2)와는 대략 동축에 배치되어 있다. 냉각 부재(19)는 금속 재료를 이용하여 형성되어 있다. 이 금속 재료는 예를 들면, 스테인리스재이다.

냉각 부재(19)는, 내통(24)과, 외통(25)과, 제1 플랜지(26)와, 제2 플랜지(27)와, 냉각수로(28)를 가지고 있다.

내통(24)은 원통형상으로 형성되어 있다. 본 실시 형태에서는, 내통(24)의 내경, 즉, 내통(24)의 내주면의 직경은, 튜브 본체(8)의 내경보다도 작게 설정되어 있다. 내통(24)을 둘러싸도록 하여, 외통(25)이 배치되어 있다.

외통(25)은 원통 형상으로 형성되어 있고, 내통(24)과, 동축에 배치되어 있다. 길이 방향(L1)에 있어서, 외통(25)의 위치와 내통(24)의 위치는 일치되어 있다. 외통(25)은 지지 부재(29)(도 1 참조)에 고정되어 있다. 이에 따라, 냉각 부재(19)는 지지 부재(29)에 의해 지지되어 있다. 외통(25)의 일단부(25a), 및 내통(24)의 일단부(24a)는 제1 플랜지(26)에 고정되어 있다.

제1 플랜지(26)는 도어 장치(20)의 후술하는 도어(36)와 접촉하는 부분으로서 설치되어 있다. 제1 플랜지(26)는 환형상으로 형성되어 있고, 내통(24) 및 외통(25)과 동축에 배치되어 있다. 제1 플랜지(26)는 용접 등에 의해, 내통(24) 및 외통(25)에 고정되어 있다. 이에 따라, 제1 플랜지(26)는 내통(24)의 일단부(24a)와 외통(25)의 일단부(25a)의 사이의 공간을, 길이 방향(L1)의 한쪽 측으로부터 막고 있다. 제1 플랜지(26) 중, 도어 장치(20)에 대향하는 부분에는, 환상의 홈(26a)이 형성되어 있다. 이 홈(26a)은 제1 플랜지(26)의 외주면에 개방되어 있다. 이 홈(26a)에는 환상의 플레이트(30)가 수용되어 있다. 플레이트(30)는 고정 부재로서의 나사 부재(31)를 이용하여, 제1 플랜지(26)에 고정되어 있다. 플레이트(30)에 인접하여, 제1 시일 부재(21)가 배치되어 있다.

제1 시일 부재(21)는, 도어 장치(20)의 도어(36)와 냉각 부재(19)의 사이를, 기밀하게 시일하기 위해서 설치되어 있다. 본 실시 형태에서, 제1 시일 부재(21)는, 합성 고무 등을 이용하여 형성된 0링이며, 탄성 및 가요성을 가지고 있다. 제1 시일 부재(21)는 환상으로 형성되어 있다. 제1 시일 부재(21)는 제1 플랜지(26)의 홈(26a)에 끼워져 있고, 당해 제1 플랜지(26)와 플레이트(30)의 사이에 위치하고 있다. 이에 따라, 제1 시일 부재(21)는 제1 플랜지(26)에 유지되어 있다. 제1 플랜지(26)와 길이 방향(L1)으로 이격된 위치에, 제2 플랜지(27)가 배치되어 있다.

제2 플랜지(27)는 튜브(2)에 인접하는 부분으로서 설치되어 있다. 제2 플랜지(27)는 환상으로 형성되어 있고, 내통(24) 및 외통(25)과 동축에 배치되어 있다. 제2 플랜지(27)는, 일단면(27a)과, 타단면(27b)과, 홈부(27c)를 가지고 있다.

일단면(27a)은, 용접 등에 의해, 내통(24) 및 외통(25)에 고정되어 있다. 이에 따라, 제2 플랜지(27)는, 내통(24)의 타단부(24b)와, 외통(25)의 타단부(25b)의 사이의 공간을, 길이 방향(L1)의 다른 쪽으로부터 막고 있다. 제2 플랜지(27)의 일부는, 튜브(2)에 대하여, 냉각 부재(19)의 직경 방향의 바깥쪽으로 돌출하도록 배치되어 있다. 즉, 제2 플랜지(27)의 외경은, 튜브 본체(8)의 외경보다도 크다. 제2 플랜지(27) 중, 튜브(2)에 대향하는 타단면(27b)에는, 환상의 홈(27c)이 형성되어 있다. 이 홈(27c)은 제2 플랜지(27)의 내주부에 형성되어 있다. 이 홈(27c)에는 받침 부재(32)가 배치되어 있다.

도 5는 도 4의 V－V선에 따른 단면도이다. 도 4 및 도 5를 참조하여, 받침 부재(32)는, 제2 플랜지(27)와 튜브(2)의 사이에 개재하는 부재로서 설치되어 있다. 이에 따라, 제2 플랜지(27)와 튜브(2)가 직접 접촉하는 것을 방지하고 있다. 받침 부재(32)는 복수 설치되어 있다. 복수의 받침 부재(32)는 제2 플랜지(27)의 둘레 방향으로 등간격으로 배치되어 있다. 인접하는 받침 부재(32, 32) 간에는, 간극(CL1)이 형성되어 있다. 각 받침 부재(32)의 표면은, 마찰 저항을 저감하기 위한 재료에 의해 형성되어 있다. 이러한 재료로서, PTFE(PolyTetraFluoroEthylene) 등의 불소 수지 재료를 예시할 수 있다.

각 받침 부재(32)는 두께가 수mm 정도의 판 부재를 이용하여 형성된, 원호형상의 부재이다. 또한, 도 5에서는, 복수의 받침 부재(32) 중, 일부 받침 부재(32)를 도시하고 있다. 각 받침 부재(32)는, 고정 부재로서의 나사 부재(33)를 이용하여, 홈(27c)에 고정되어 있다. 각 받침 부재(32)는 제2 플랜지(27)로부터 튜브(2)를 향해 돌출되어 있고, 튜브 본체(8)의 일단면(8a)에 접촉하고 있다. 도 4를 참조하여, 제2 플랜지(27), 제1 플랜지(26), 내통(24) 및 외통(25)에 의해, 냉각수로(28)가 형성되어 있다.

냉각수로(28)는 원통형상의 수로로서 설치되어 있다. 냉각수로(28)는 도시하지 않은 열 교환기와 접속되어 있다. 냉각수로(28)는, 이 열교환기로 냉각된 냉각수가 통과하도록 구성되어 있다. 이에 따라, 냉각수로(28)에 인접하여 배치된 제1 시일 부재(21), 및 제2 시일 부재(22)가 냉각된다.

제2 시일 부재(22)를 가지는 시일 장치(23)는, 튜브(2)와, 냉각 부재(19)의 사이를 시일하기 위해서 설치되어 있다. 시일 장치(23)는, 튜브(2)의 개구부(11)를 둘러싸도록 배치되어 있다. 시일 장치(23)는 제2 시일 부재(22)와 시일 유지 부재(35)를 가지고 있다.

제2 시일 부재(22)는, 냉각 부재(19)와 튜브(2)의 사이를, 기밀하게 시일하기 위해 설치되어 있다. 본 실시 형태에서, 제2 시일 부재(22)는 제1 시일 부재(21)와 동일한 구성을 가지고 있다. 즉, 제2 시일 부재(22)는, 합성고무 등을 이용하여 형성된 O링이며, 탄성 및 가요성을 가지고 있다. 제2 시일 부재(22)는 환상으로 형성되어 있다. 제2 시일 부재(22)는, 튜브 본체(8)의 개구부(11)의 외주면에 끼워져 있다. 제2 시일 부재(22)는 튜브 본체(8)의 일단면(8a)에 인접하여 배치되어 있다. 또한, 제2 시일 부재(22)는 제2 플랜지(27)의 타단면(27b)에 접촉하고 있다. 이에 따라, 제2 시일 부재(22)는, 튜브 본체(8)의 개구부(11)와 제2 플랜지(27)의 사이의 공간을, 튜브 본체(8)의 외측으로부터 막고 있다. 제2 시일 부재(22)는 시일 유지 부재(35)에 의해 유지되어 있다.

시일 유지 부재(35)는 원환상으로 형성되어 있고, 제2 플랜지(27)에 고정되어 있다. 시일 유지 부재(35)의 내주부는, 제2 시일 부재(22)를, 튜브 본체(8)측으로 가압하고 있다. 상기의 구성을 가지는 시일 장치(23)와는 길이 방향(L1)으로 이격한 위치에 도어 장치(20)가 배치되어 있다.

도 1 및 도 3을 참조하여, 도어 장치(20)는, 도어(36)와, 도어 지지 장치(37)를 가지고 있다.

도어(36)는, 냉각 부재(19)의 제1 플랜지(26)의 내측 공간을 길이 방향(L1)의 한쪽 측으로부터 막기 위해 설치되어 있다. 환언하면, 도어(36)는, 튜브(2)의 개구부(11)를, 길이 방향(L1)의 한쪽 측으로부터 막기 위해서 설치되어 있다. 도어(36)는, 예를 들면, 금속판을 이용하여 형성되어 있다. 본 실시 형태에서, 도어(36)는, 원판상으로 형성되어 있다. 도어(36)의 외주부(36a)는, 냉각 부재(19)의 제1 플랜지(26)에 접촉 가능하게 구성되어 있다. 도어(36)의 외주부(36a)가 제1 플랜지(26)에 접촉한 경우, 도어(36)와 제1 플랜지(26)의 사이는, 제1 시일 부재(21)에 의해 기밀하게 시일된다. 이 도어(36)는, 도어 지지 장치(37)에 의해 지지되어 있다. 도어 지지 장치(37)는, 도어(36)를 변위 가능하게 지지하기 위해서 설치되어 있다.

도어 지지 장치(37)는, 지주(38)와, 구동 장치(39)를 가지고 있다.

지주(38)는 상하 방향(Z1)(연직 방향)으로 연장되는 부재로서 설치되어 있다. 지주(38)는 도어(36)에 고정되어 있다. 지주(38)는 구동 장치(39)에 접속되어 있다.

구동 장치(39)는, 지주(38) 및 도어(36)를 변위시키기 위해서 설치되어 있다. 구동 장치(39)는 지주(38)를, 길이 방향(L1)으로 변위 가능하게 구성되어 있다. 또한, 구동 장치(39)는, 지주(38)를, 길이 방향(L1)과 직교하는 방향으로 변위 가능하게 구성되어 있다. 이에 따라, 구동 장치(39)는 제1 플랜지(26)로 둘러싸인 공간을 개방하도록 도어(36)를 변위시킬 수 있다. 즉, 구동 장치(39)는, 도어(36)를 개폐할 수 있다. 도어(36)가 열린 상태에서, 피처리물(100)을, 튜브(2)에 대하여 넣고 뺄 수 있다. 도어(36)는 차열부(5)를 유지하고 있다.

차열부(5)는, 히터(3)로부터의 열이, 제2 시일 부재(22), 냉각 부재(19), 제1 시일 부재(21), 및 도어(36) 등에 전해지는 것을 억제하기 위해서 설치되어 있다. 차열부(5)는 튜브(2)의 개구부(11)의 주변에 배치되어 있다.

도 3을 참조하여, 차열부(5)는, 스테이(41, 42)와 차열 부재(43)를 가지고 있다.

스테이(41, 42)는, 차열 부재(43)를 지지하기 위해서 설치되어 있다. 각 스테이(41, 42)는 도어(36)에 고정되어 있고, 도어(36)로부터, 길이 방향(L1)을 따라, 튜브(2)측으로 연장되어 있다. 각 스테이(41, 42)는 길이 방향(L1)으로 늘어서는 복수의 오목부(44)를 가지고 있다. 오목부(44)는 윗쪽을 향해 개방되어 있고, 차열 부재(43)를 끼우는 것이 가능하다.

차열 부재(43)는 열 배리어를 형성하기 위해서 설치되어 있다. 차열 부재(43)는 1 또는 복수 개 설치되어 있다. 본 실시 형태에서, 차열 부재(43)는 7개 설치되어 있다. 각 차열 부재(43)는 원판상으로 형성되어 있다. 복수의 차열 부재(43)가, 길이 방향(L1)으로 이격하여 배치되어 있다. 각 차열 부재(43)에는 복수의 관통공이 형성되어 있다. 이러한 관통공에, 대응하는 스테이(41, 42)가 삽입되어 있다. 또한, 이들 관통공의 둘레 가장자리부는 오목부(44)에 끼워져 있다. 이에 따라, 각 차열 부재(43)는 길이 방향(L1)으로 위치 결정되어 있다. 각 차열 부재(43)는 오목부(44)에 떼어낼 수 있도록 끼워맞춰져 있다. 이에 따라, 길이 방향(L1)에 있어서의 각 차열 부재(43)의 위치를 용이하게 변경할 수 있다. 또한, 스테이(41, 42)에 부착되는 차열 부재(43)의 수를 용이하게 변경할 수 있다. 그 결과, 차열부(5)가 열을 차단하는 정도를 용이하게 조정할 수 있다. 차열부(5)에는 서브 히터(45)가 배치되어 있다. 서브 히터(45)는 발열체를 가지고 있고, 튜브(2) 내의 분위기를 가열 가능하게 구성되어 있다.

서브 히터(45)는, 한쌍의 제1 부분(45a, 45a)과 제2 부분(45b)을 가지고 있다.

각 제1 부분(45a, 45a)은, 길이 방향(L1)을 따라 연장되는 부분으로서 설치되어 있다. 각 제1 부분(45a, 45a)은, 도어(36)에 형성된 관통공을 관통하고, 또한, 각 차열 부재(43)에 형성된 관통공을 관통하고 있다. 각 제1 부분(45a, 45a)의 선단부에, 제2 부분(45b)이 접속되어 있다. 제2 부분(45b)은, 상하 방향(Z1)으로 연장되어 있다. 제2 부분(45b)은 각 차열 부재(43)에 대하여, 튜브(2)의 안쪽(길이 방향(L1)의 한쪽 측)에 배치되어 있다. 제2 부분(45b)은 발열체를 가지고 있다. 제2 부분(45b)의 발열체는 예를 들면, 팬 장치(6)의 주변 온도가 소정치 미만인 경우에, 발열하도록 구성되어 있다. 상기의 구성을 가지는 서브 히터(45), 및 차열부(5)에 인접한 위치에, 팬 장치(6)가 배치되어 있다.

팬 장치(6)는 도어(36)에 지지되어 있고, 도어(36)와 함께 변위 가능하다. 팬 장치(6)는 튜브(2) 내에 기류(A1)를 일으키게 하기 위해서 설치되어 있다.

팬 장치(6)는, 전동 모터(동력원)(46)와, 전동 장치(47)와, 샤프트 유닛(48)과, 팬(49)과, 베어링 유닛(50)을 가지고 있다.

전동 모터(46)는, 예를 들면, 지주(38)에 지지되어 있다. 전동 모터(46)의 출력은, 전동 장치(47)를 통하여 샤프트 유닛(48)에 전달된다.

전동 장치(47)는, 예를 들면, 풀리 기구이다. 전동 장치(47)는, 제1 풀리(51)와, 제2 풀리(52)와, 벨트(53)를 가지고 있다. 제1 풀리(51)는, 전동 모터(46)의 출력축에 일체 회전 가능하게 연결되어 있다. 제2 풀리(52)는 샤프트 유닛(48)에 일체 회전 가능하게 연결되어 있다. 벨트(53)는, 제1 풀리(51)와, 제2 풀리(52)에 감겨져 있다.

샤프트 유닛(48)은 팬(49)의 회전축으로서 설치되어 있고, 회전축선(S1)을 가지고 있다. 회전축선(S1)은, 샤프트 유닛(48)의 중심 축선이기도 하다. 샤프트 유닛(48)은 팬(49)에 연결되어 있고, 전동 모터(46)로부터의 출력을, 팬(49)에 전달한다. 샤프트 유닛(48)은, 도어(36)에 형성된 관통공(36b)을 관통하고 있고, 도어(36)의 외측으로부터, 튜브(2) 내를 향해 연장되어 있다. 샤프트 유닛(48)의 일단부(48a)에, 제2 풀리(52)가 고정되어 있다. 샤프트 유닛(48)은 각 차열 부재(43)에 형성된 관통공(43a)을 관통하고 있다. 샤프트 유닛(48)의 타단부(48b)에는 팬(49)이 동축에 연결되어 있다.

팬(49)은 기류(A1)를 발생함으로써, 튜브(2) 내의 가스를 교반하도록 구성되어 있다. 이에 따라, 튜브(2) 내의 각종 가스의 농도 분포가, 더욱 균등하게 되고, 또한, 튜브(2) 내의 온도가, 보다 균등하게 된다. 팬(49)은, 튜브(2) 내에 배치되어 있고, 회전축선(S1)을 중심으로 하여 회전 가능하다. 팬(49)과 도어(36)의 사이에 각 차열 부재(43)가 배치되도록 팬(49)은 배치되어 있다.

팬(49)은, 보스부(54)와, 복수의 날개(55)를 가지고 있다.

보스부(54)는, 통형상으로 형성되어 있고, 샤프트 유닛(48)의 타단부(48b)에 끼워맞춰져 있다. 복수의 날개(55)는 보스부(54)의 외주부에 고정되어 있고, 보스부(54)로부터 방사형상으로 연장되어 있다. 상기의 구성에 의해, 팬(49)이 회전하면, 당해 팬(49)으로부터 당해 팬(49)의 직경 방향 바깥쪽을 향하는 기류(A1)가 발생한다. 팬(49)을 회전시키기 위한 샤프트 유닛(48)은 베어링 유닛(50)에 의해, 회전 가능하게 지지되어 있다. 베어링 유닛(50)은 도어(36)의 외측에 배치되어 있다. 즉, 베어링 유닛(50)은 도어(36)의 일단면(36c)측에 배치되어 있다.

베어링 유닛(50)은, 케이싱(56)과, 플랜지부(57)를 가지고 있다.

케이싱(56)은 원통형상으로 형성되어 있다. 케이싱(56)은 샤프트 유닛(48)에 의해 관통되어 있다. 케이싱(56) 내에는, 베어링(도시하지 않음)이 배치되어 있다. 이 베어링은 샤프트 유닛(48)을 회전 가능하게 지지하고 있다. 케이싱(56)의 일단부에는 플랜지부(57)가 고정되어 있다.

플랜지부(57)는, 고정 부재로서의 나사 부재(58)에 의해, 시트부(59)에 고정되어 있다. 시트부(59)는, 도어(36)의 일단면(36c)에 고정된, 통형상의 부재이다. 시트부(59)는 샤프트 유닛(48)에 의해 관통되어 있다.

도 3 및 도 4를 참조하여, 상기의 구성을 가지는 팬 장치(6)에 있어서, 팬(49)은 팬(49)의 직경 방향 바깥쪽을 향하는 기류(A1)를 발생시킨다. 이 기류(A1)에 있어서의 기체는, 히터(3)에 의해 가열되어 있고, 고온이다. 이 때문에, 기류(A1)로부터의 열은 제2 시일 부재(22)에 가능한한 전해지지 않는 것이 바람직하다. 또한, 기류(A1)에 있어서의 기체 중에는, 튜브(2) 내에서의 화학 반응 등으로 생긴 미세분말이 존재하고 있다. 이 미세분말이, 기류(A1)를 타고, 튜브(2)에 강한 기세로 충돌하는 것은 억제되어 있는 것이 바람직하다. 여기서, 열처리 장치(1)에는 보호통(7)이 설치되어 있다.

보호통(7)은 팬(49)에서 발생한 기류(A1)로부터의 열이, 제2 시일 부재(22)에 전해지는 것을 억제하기 위해서 설치되어 있다. 또한, 보호통(7)은, 기류(A1)가, 튜브(2)에 세게 닿는 것을 억제하기 위해서 설치되어 있다.

보호통(7)은 전체적으로 원통형상으로 형성되어 있다. 보호통(7)은, 수㎜의 두께를 가지는 박판 부재이다. 보호통(7)은, 튜브(2)의 개구부(11)의 주변에 배치되어 있고, 튜브(2)의 길이 방향(L1)과 평행하게 연장되어 있다. 보호통(7)의 일단부(7a)는 냉각 부재(19)의 제1 플랜지(26)의 내주부에, 고정 부재로서의 나사 부재(63)를 이용하여 고정되어 있다. 보호통(7)의 중간부(7b)는 냉각 부재(19)의 제2 플랜지(27)의 내주부에, 고정 부재로서의 나사 부재(64)를 이용하여 고정되어 있다. 보호통(7)의 타단부(7c)는 튜브(2) 내에 배치되어 있고, 또한, 튜브 본체(8)와는 이격되어 배치되어 있다.

보호통(7)은, 가스 공급구(61)와, 배기구(62)를 가지고 있다. 가스 공급구(61)는, 가스 공급관(도시하지 않음)에 접속되어 있고, 피처리물(100)의 열처리에 이용되는 가스를 튜브(2) 내에 공급하는 것이 가능하다. 가스 공급관은 냉각 부재(19)를 관통하도록 연장되어 있다. 배기구(62)는, 배기관(도시하지 않음)에 접속되어 있고, 튜브(2) 내의 기체를 흡인하도록 구성되어 있다. 또한, 배기관은 냉각 부재(19)를 관통하도록 연장되어 있고, 진공 펌프 등의 흡인 장치에 접속되어 있다.

보호통(7)은, 차열부(5)와, 서브 히터(45)를 둘러싸고 있다. 또한, 보호통(7)은 샤프트 유닛(48)의 일부와 팬(49)을 둘러싸고 있다. 또한, 보호통(7)은, 제2 시일 부재(22)와는, 보호통(7)의 직경 방향으로 늘어서 배치되어 있다. 상기의 구성에 의해, 팬(49)으로부터의 기류(A1)는, 보호통(7)에 닿은 후, 튜브(2)의 길이 방향(L1)과 평행한 방향으로 방향을 바꾸어, 튜브(2)의 안쪽(폐색부(9)측)으로 진행된다.

［열처리 장치의 주요 동작］

도 1을 참조하여, 이상의 구성에 의해, 열처리 장치(1)가, 피처리물(100)을 열처리할 때에는, 우선, 구동 장치(39)의 동작에 의해, 도어(36)가 열린다. 이 상태에서, 피처리물(100)은, 튜브(2) 내에 수납된다. 다음에, 구동 장치(39)의 동작에 의해, 도어(36)가 닫힌다. 즉, 도어(36)는, 냉각 부재(19)의 개구를 닫음으로써, 튜브(2) 내의 공간을, 열처리 장치(1)의 외부 공간으로부터 차단한다.

다음에, 튜브(2) 내의 공기가, 배기구(62)를 통하여 흡인됨으로써, 튜브(2) 내의 압력은 음압이 된다. 또한, 반응성 가스가, 가스 공급구(61)를 통하여, 튜브(2) 내에 공급된다. 이 상태에서, 히터(3)로부터의 열에 의해, 튜브(2) 내의 분위기가 가열된다. 그리고 전동 모터(46)의 출력에 의해, 팬(49)이 회전한다. 이에 따라, 튜브(2) 내에 기류(A1)가 생겨, 튜브(2) 내의 분위기는 교반된다. 이 상태에서, 피처리물(100)의 표면에 원소가 부착되어, 확산된다. 이때, 냉각수로(28)에는 냉각수가 통과하고 있다. 이에 따라, 제1 시일 부재(21), 및 제2 시일 부재(22)(도 4 참조)의 과열이 억제된다. 또한, 히터(3)로부터의 열은 차열부(5)에 의해, 각 시일 부재(21, 22) 및 도어(36) 등에 전해지는 것이 억제된다.

피처리물(100)에 박막이 형성된 후, 히터(3)에 의한 가열이 정지된다. 그 후, 구동 장치(39)의 동작에 의해, 도어(36)가 열린다. 이 상태에서, 튜브(2) 내의 피처리물(100)은 튜브(2) 내로부터 취출된다.

［팬 장치의 샤프트 유닛의 상세한 구성]

다음에, 팬 장치(6)의 샤프트 유닛(48)에 있어서의, 더욱 상세한 구성을 설명한다. 도 6은 팬 장치(6)의 주변 확대도이다. 도 3 및 도 6을 참조하여, 샤프트 유닛(48)은, 제1 샤프트(71)와, 제2 샤프트(72)와, 제3 샤프트(73)와, 가압 기구(74)를 가지고 있다.

길이 방향(L1)을 따라, 제3 샤프트(73), 제1 샤프트(71), 및 제2 샤프트(72)가, 이 순서로 늘어서 있다. 이들 샤프트(73, 71, 72)는 동축에 배치되어 있다. 제3 샤프트(73), 및 제1 샤프트(71)는, 스테인리스재 등의 금속 재료를 이용하여 형성되어 있다. 한편, 제2 샤프트(72)는, 탄소 섬유 강화 수지 재료, 또는 석영 등을 이용하여 형성되어 있다. 이와 같이, 제1 샤프트(71)와 제2 샤프트(72)는, 상이한 재료를 이용하여 형성되어 있다.

제3 샤프트(73)는, 도어(36)의 관통공(36b)을 관통하도록 배치되어 있다. 샤프트 유닛(48) 중의, 제3 샤프트(73)가, 베어링 유닛(50)의 케이싱(56)을 관통하고 있다. 제3 샤프트(73)의 일단부는, 샤프트 유닛(48)의 일단부(48a)를 구성하고 있다. 제3 샤프트(73)의 타단부는, 시트부(59)의 관통공 내에 배치되어 있다. 제3 샤프트(73)의 타단부는, 플랜지형상으로 형성되어 있다. 이에 따라, 제3 샤프트(73)의 타단부에는, 플랜지부(73a)가 형성되어 있다.

플랜지부(73a)에는, 복수의 관통공(73b)이 형성되어 있다. 복수의 관통공(73b)은 샤프트 유닛(48)의 둘레 방향(C1)으로 등간격으로 배치되어 있다. 각 관통공(73b)은, 고정 부재로서의 나사 부재(75)에 관통되어 있다. 플랜지부(73a)는 나사 부재(75)에 의해, 제1 샤프트(71)에 고정되어 있다.

제1 샤프트(71)는 전동 모터(46)의 출력이 입력되는 샤프트이다. 또한, 본 실시 형태에서, 제1 샤프트(71)와 제3 샤프트(73)는, 별도 부재에 의해 구성되어 있는데, 이대로가 아니어도 된다. 예를 들면, 제1 샤프트(71)와 제3 샤프트(73)를, 단일 재료를 이용하여 일체로 형성해도 된다.

제1 샤프트(71)는, 원통형상으로 형성되어 있다. 제1 샤프트(71)는, 도어(36)의 관통공(36b)으로부터, 길이 방향(L1)을 따라, 튜브(2)측으로 연장되어 있다. 제1 샤프트(71)는 차열 부재(43)에 둘러싸여 있다.

제1 샤프트(71)는, 나사 구멍(71a)과, 구멍부(71b)와, 나사구멍(71c)을 가지고 있다.

나사구멍(71a)은 제1 샤프트(71)의 일단부에 형성되어 있다. 나사구멍(71a)은 복수 설치되어 있다. 각 나사 구멍(71a)은, 대응하는 나사 부재(75)와, 나사 결합되어 있다. 이에 따라, 제1 샤프트(71)는 제3 샤프트(73)와, 동력 전달 가능하게 연결되어 있다.

구멍부(71b)는 샤프트 유닛(48)의 축방향(L2)과 평행한 방향으로 연장되도록 형성되어 있다. 또한, 이하에서는, 샤프트 유닛(48)의 축방향(L2)을, 간단히 「축방향(L2)」이라고 하는 경우가 있다. 또한, 샤프트 유닛(48)의 둘레 방향(C1)을, 간단히 「둘레 방향(C1)」이라고 하는 경우가 있다. 또한, 샤프트 유닛(48)의 직경 방향(R1)을, 간단히 「직경 방향(R1)」이라고 하는 경우가 있다.

구멍부(71b)는 축방향(L2)에 있어서의 제1 샤프트(71)의 적어도 일부에 형성되어 있다. 구멍부(71b)는 제1 샤프트(71)의 일단면(71d)에 개방되어 있다. 구멍부(71b)의 내주부에는, 암테이퍼부(76)가 형성되어 있다.

암테이퍼부(76)는, 제1 샤프트(71)의 후술하는 수테이퍼부(80)와, 테이퍼 끼워맞춤에 의해 결합하기 위해서 설치되어 있다. 또한, 본 실시 형태에서, 「테이퍼 끼워맞춤」이란, 테이퍼형상으로 형성된 축형상의 수부재와, 테이퍼형상으로 형성된 구멍형상의 암부재를, 서로 끼워맞추는 것을 의미한다. 본 실시 형태에서, 암테이퍼부(76)는, 축방향(L2)에 있어서의 구멍부(71b)의 적어도 일부에 형성되어 있다. 암테이퍼부(76)는, 원추사다리꼴 형상으로 형성되어 있다. 암테이퍼부(76)는, 축방향(L2)과 평행한 방향을 따라 제2 샤프트(72)측으로 감에 따라, 직경이 연속적으로 커지고 있다.

도 7은 도 6의 VII－VII선에 따르는 단면도이다. 도 3, 도 6 및 도 7에 나타내는 바와 같이, 암테이퍼부(76)의 외주부에는, 키 구멍부(77)가 형성되어 있다. 키 구멍부(77)는, 키 부재(78)를 삽입하기 위해서 형성되어 있다. 키 구멍부(77)는, 제1 샤프트(71)의 내주면과 외주면의 사이에 연장되어 있다. 키 구멍부(77)에는, 판형상의 키 부재(78)가 끼워넣어져 있다.

나사구멍(71c)은, 체결 부재(79)가 고정되는 부분으로서 형성되어 있다. 나사 구멍(71c)은, 제1 샤프트(71)의 일단면(71d)에 형성되어 있고, 축방향(L2)과 평행한 방향으로 연장되어 있다. 나사구멍(71c)은, 복수(예를 들면, 6개) 형성되어 있고, 둘레 방향(C1)으로 등간격으로 배치되어 있다. 상기의 구성을 가지는 제1 샤프트(71)는 제2 샤프트(72)와 일체 회전 가능하게 연결되어 있다.

제2 샤프트(72)는, 전동 모터(46)의 출력을, 팬(49)에 전달하기 위해서 설치되어 있다. 제2 샤프트(72)는 제1 샤프트(71)로부터, 축방향(L2)과 평행한 방향을 따라, 튜브(2)측으로 연장되어 있다. 제2 샤프트(72)는 복수의 차열 부재(43)의 각 관통공(43a)을 관통하고 있다.

제2 샤프트(72)는, 수테이퍼부(80)와, 제2 샤프트 본체(81)와, 지지부(82)를 가지고 있다.

수테이퍼부(80)는 암테이퍼부(76)와 테이퍼 끼워맞춤하기 위해서 설치되어 있다. 수테이퍼부(80)는 제2 샤프트(72)의 외주부에 형성되어 있다. 수테이퍼부(80)는 제1 샤프트(71)의 일단부 및 중간부에 형성되어 있고, 축방향(L2)으로 연장되어 있다. 수테이퍼부(80)는 원추 사다리꼴 형상으로 형성되어 있다. 수테이퍼부(80)는, 축방향(L2)을 따라 팬(49)에 가까워짐에 따라, 직경이 연속적으로 커진다.

본 실시 형태에서, 수테이퍼부(80)의 외주면의 구배는 암테이퍼부(76)의 내주면의 구배와 동일하게 설정되어 있다. 환언하면, 본 실시 형태에서는, 회전축선(S1)에 대한 수테이퍼부(80)의 모선의 각도와, 회전축선(S1)에 대한 암테이퍼부(76)의 모선의 각도가 동일하게 설정되어 있다. 이에 따라, 수테이퍼부(80)는 암테이퍼부(76)와 면 접촉하고 있다. 본 실시 형태에서는, 수테이퍼부(80)의 전역이, 암테이퍼부(76) 내에 배치되어 있다. 또한, 제1 샤프트(71)와 제2 샤프트(72)는 차열 부재(43)에 둘러싸인 위치에서, 테이퍼 끼워맞춤에 의해 서로 결합되어 있다.

수테이퍼부(80)의 외주부에는 키 홈(83)이 형성되어 있다. 키 홈(83)은 키 부재(78)를 삽입하기 위해서 형성되어 있다. 키 홈(83)은 키 구멍부(77)와 직경 방향(R1)에 대향하고 있다. 키 홈(83)에는 키 부재(78)가 끼워넣어져 있다. 키 부재(78)는 키 구멍부(77) 및 키 홈(83)에 끼워져 있다. 이에 따라, 키 부재(78)는 수테이퍼부(80)와 암테이퍼부(76)를 일체 회전 가능하게 연결하고 있다.

도 3 및 도 6을 참조하여, 제2 샤프트 본체(81)는 원주형상으로 형성되어 있다. 제2 샤프트 본체(81)의 일단부는 암테이퍼부(76)에 인접하여 배치되어 있다. 제2 샤프트 본체(81)의 타단부는 차열 부재(43)의 위치에 대하여, 튜브(2)의 안쪽 위치에 배치되어 있다. 이 타단부는, 샤프트 유닛(48)의 타단부(48b)를 구성하고 있다.

제2 샤프트 본체(81)는, 홈부(84)와, 지지부(82)를 가지고 있다.

홈부(84)는 후술하는 가압 부재(86)로부터 하중을 받는 부분으로서 설치되어 있다. 이 하중은 수테이퍼부(80)로부터 암테이퍼부(76)에 작용하는 하중(F1)을 발생시키기 위한 하중이다. 홈부(84)는 제2 샤프트 본체(81)의 외주부에 형성되어 있다. 홈부(84)는 수테이퍼부(80)의 근원부(직경이 가장 큰 부분)에 인접하고 있다. 홈부(84)는 제2 샤프트(72) 중의, 둘레 방향(C1)의 적어도 일부에 형성되어 있다. 본 실시 형태에서, 홈부(84)는, 둘레 방향(C1)의 전역에 걸쳐 형성되어 있다. 홈부(84)는 제1 샤프트(71)의 외측에 배치되어 있고, 제1 샤프트(71)로부터 노출되어 있다. 홈부(84)와는 축방향(L2)으로 이격된 위치에, 지지부(82)가 배치되어 있다.

지지부(82)는 팬(49)을 지지하고, 또한, 팬(49)과 일체 가능하게 연결되는 부분으로서 설치되어 있다. 지지부(82)는 제2 샤프트(72)의 타단부에 배치되어 있다. 즉, 지지부(82)는 샤프트 유닛(48)의 타단부(48b)에 배치되어 있다. 지지부(82)는 팬(49)의 보스부(54)와 끼워맞춰져 있다. 또한, 지지부(82)에는 수나사부가 형성되어 있고, 이 수나사부에, 너트(85)가 나사 결합되어 있다. 이에 따라, 지지부(82)와, 팬(49)이 서로 고정되어 있다.

상기의 구성을 가지는 제2 샤프트(72)에는 가압 기구(74)가 설치되어 있다. 가압 기구(74)는 수테이퍼부(80)와 암테이퍼부(76)를, 축방향(L2)과 평행한 방향을 따라 서로 가압하기 위해서 설치되어 있다.

가압 기구(74)는, 전술의 홈부(84)와, 가압 부재(86)와, 체결 부재(79)를 가지고 있다.

도 8은 도 6의 VIII－VIII선에 따르는 단면도이다. 또한, 도 8에 나타내는 절단선을 따라 절단한 도면이 도 6에 나타나 있다. 도 6 및 도 8에 나타내는 바와같이, 가압 부재(86)는, 수테이퍼부(80)의 외주면을, 암테이퍼부(76)의 내주면에 가압하기 위해서 설치되어 있다. 보다 구체적으로, 가압 부재(86)는, 수테이퍼부(80)로부터 암테이퍼부(76)에 작용하는 하중(F1)을 부여하기 위해서 설치되어 있다. 가압 부재(86)는 제1 샤프트(71)에 따르도록 배치되어 있다. 본 실시 형태에서, 가압 부재(86)는, 전체적으로, 환상으로 형성되어 있다.

가압 부재(86)는, 제1 편부(87)와, 제2 편부(88)를 조합함으로써, 환상으로 형성되고, 또한, 홈(84)에 부착되어 있다.

제1 편부(87)는, 반원상의 판부재에 의해 형성되어 있다. 제1 편부(87) 중, 둘레 방향(C1)에 있어서의 한쌍의 단부에는, 각각, 나사구멍(87a, 87a)이 형성되어 있다. 각 나사구멍(87a, 87a)은, 제1 편부(87)의 두께 방향과 직교하는 방향으로 연장되어 있다.

제2 편부(88)는 반원상의 판부재에 의해 형성되어 있다. 제2 편부(88) 중, 둘레 방향(C1)에 있어서의 한쌍의 단부에는, 각각, 관통공(88a, 88a)이 형성되어 있다. 각 관통공(88a, 88a)은 대응하는 나사구멍(87a, 87a)과 직선적으로 늘어서 있다. 각 관통공(88a, 88a)에는 고정 부재로서의 나사 부재(89, 89)가 삽입되어 있다. 각 나사 부재(89, 89)는 대응하는 나사구멍(87a, 87a)에 나사 결합되어 있다. 각 나사 부재(89, 89)의 머리부는, 관통공(88a, 88a) 내에 형성된 단부에 수용되어 있다. 이에 따라, 제1 편부(87)와 제2 편부(88)는, 일체로 결합되고, 가압 부재(86)가 구성되어 있다.

가압 부재(86)는 본체(91)와 삽입부(92)를 가지고 있다.

본체(91)는 원환상의 판부재에 의해 형성되어 있다. 본체(91)는 제2 샤프트(72)의 홈부(84)를 둘러싸고 있고, 홈(84)과는 접촉하고 있지 않다. 또한, 본체(91)는 제1 샤프트(71)의 일단면(71d)에 인접하여 배치되어 있다. 본체(91)에는 관통공(91a)이 형성되어 있다. 관통공(91a)은 체결 부재(79)가 관통하는 구멍으로서 형성되어 있다. 관통공(91a)은 복수(예를 들면, 6개) 형성되어 있고, 둘레 방향(C1)으로 등간격으로 배치되어 있다. 각 관통공(91a)은 제1 샤프트(71)의 대응하는 나사 구멍(71c)과는 축방향(L2)과 평행한 방향으로 늘어서 있다. 본체(91)의 내주부에 삽입부(92)가 설치되어 있다.

삽입부(92)는 제2 샤프트(72)의 홈부(84)에 끼워맞춰지는 부분으로서 설치되어 있다. 본 실시 형태에서, 삽입부(92)는 원환상으로 형성되어 있다. 본 실시 형태에서는, 축방향(L2)에 관해서, 삽입부(92)의 길이(두께)는, 본체(91)의 길이(두께)보다도 작게 설정되어 있다. 삽입부(92)는 홈(84)에 삽입되어 있다.

삽입부(92)는 홈부(84)의 일측면(84a)에 접촉하고 있다. 이 상태에 있어서, 본체(91)는 제1 샤프트(71)와 축방향(L2)으로 간극을 두고 배치되어 있고, 제1 샤프트(71)에는 접촉하고 있지 않다. 상기의 구성을 가지는 가압 부재(86)는 체결 부재(79)에 의해, 제1 샤프트(71)에 체결되어 있다.

체결 부재(79)는, 가압 부재(86)를, 축방향(L2)과 평행한 방향으로 가압함으로써, 가압 부재(86)를 제1 샤프트(71)에 체결하도록 구성되어 있다. 체결 부재(79)는 본 실시 형태에서는, 나사 부재를 이용하여 형성되어 있다. 체결 부재(79)는 복수 설치되어 있다. 체결 부재(79)의 수는 삽입부(92)의 관통공(91a)의 수와 동일하다. 각 체결 부재(79)는 대응하는 관통공(91a)에 삽입되고, 또한, 대응하는 나사구멍(71c)에 나사 결합되어 있다. 이 나사 결합에 의해, 가압 부재(86)와 제1 샤프트(71)의 사이에는 체결 부재(79)의 축력이, 축방향(L2)과 평행한 방향으로 작용한다. 이 축력에 의해, 가압 부재(86)는 제1 샤프트(71)의 일단면(71d)측의 단부에 체결된다.

상기의 체결에 따라, 가압 부재(86)의 삽입부(92)는 제1 샤프트(71)의 홈부(84)를, 축방향(L2)과 평행한 방향을 따라, 제1 샤프트(71)측에 가압한다. 이 가압에 의해, 수테이퍼부(80)는 암테이퍼부(76)에 하중(F1)을 작용시킨다. 이 하중(F1)의 작용에 의해, 수테이퍼부(80)와 암테이퍼부(76)는 서로 밀착된 상태에서, 서로 가압된다. 그 결과, 제2 샤프트(72)와 제1 샤프트(71)의 동축도가 높여진다. 또한, 가압 부재(86)의 삽입부(92)는 제2 샤프트(72)의 홈부(84)를 수용하고 있다. 이에 따라, 제2 샤프트(72)가 제1 샤프트(71)로부터 빠지는 것이 규제된다.

이상 설명한 것처럼, 열처리 장치(1)에 의하면, 제1 샤프트(71)와 제2 샤프트(72)는, 테이퍼 끼워맞춤에 의해 서로 결합되어 있다. 이에 따라, 제1 샤프트(71)와 제2 샤프트(72)를 서로 결합하는 작업 시에, 제1 샤프트(71)와 제2 샤프트(72)를 일직선으로 할 수 있다. 즉, 제1 샤프트(71)와 제2 샤프트(72)를 서로 결합하는 작업 시, 제1 샤프트(71)의 중심 축선과 제2 샤프트(72)의 중심축선이, 보다 일치하도록, 제1 샤프트(71)와 제2 샤프트(72)를 상대 변위할 수 있다. 그 결과, 제1 샤프트(71)의 가공 정밀도, 및 제2 샤프트(72)의 가공 정밀도의 영향을 억제할 수 있다. 따라서, 제1 샤프트(71)와 제2 샤프트의 동축도의 편차를 억제할 수 있다.

또한, 전술한 것처럼, 제1 샤프트(71)와 제2 샤프트(72)는 테이퍼 끼워맞춤되어 있다. 따라서, 이들 제1 샤프트(71) 및 제2 샤프트(72)가 회전 중이어도, 제1 샤프트(71)와 제2 샤프트(72)를 일치시키는 효과는 유지된다. 따라서, 제1 샤프트(71) 및 제2 샤프트(72)는 고온의 분위기 하에 있어서, 열 팽창된 상태에서 회전하는 경우에도, 동축도가 저하하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 제1 샤프트(71) 및 제2 샤프트(72)가 서로 상이한 재료로 형성되어 있는 경우에도 이 효과를 발휘할 수 있다.

따라서, 열처리 장치(1)에 있어서, 팬(49)을 회전시키기 위한 복수의 샤프트(71, 72) 간의 동축도의 편차를 보다 줄일 수 있다. 또한, 열처리 장치(1)에 있어서, 팬(49)을 회전시키기 위한 복수의 샤프트(71, 72) 간의 동축도가 저하하는 것을 보다 줄일 수 있다.

또한, 열처리 장치(1)에 의하면, 제1 샤프트(71)에는 구멍부(71b)가 형성되어 있다. 이 구멍부(71b)의 내주부에 암테이퍼부(76)가 형성되어 있다. 또한, 제2 샤프트(72)의 외주부에는 암테이퍼부(76)와 끼워맞추는 수테이퍼부(80)가 형성되어 있다. 이러한 구성이므로, 수테이퍼부(80)를 암테이퍼부(76)에 끼워맞춤으로써, 제1 샤프트(71)와 제2 샤프트(72)를 용이하게 테이퍼 끼워맞춤할 수 있다.

또한, 열처리 장치(1)에 의하면, 가압 기구(74)가 구비되어 있다. 이에 따라, 수테이퍼부(80)와 암테이퍼부(76)의 끼워맞춤에 의해 얻어지는, 제1 샤프트(71)의 중심축선과 제2 샤프트(72)의 중심축선을 일치시키는 효과를 보다 확실하게 유지할 수 있다.

또한, 열처리 장치(1)에 의하면, 가압 기구(74)의 가압 부재(86)는, 체결 부재(79)에 의해, 축방향(L2)과 평행한 방향으로 가압되고, 제1 샤프트(71)에 체결된다. 이에 따라, 가압 부재(86)와 결합되어 있는 제2 샤프트(72)는 가압 부재(86)로부터의 힘을 받아, 제1 샤프트(71)에 가압된다. 이에 따라, 가압 기구(74)는 제2 샤프트(72)의 수테이퍼부(80)를, 제1 샤프트(71)의 암테이퍼부(76)에 가압할 수 있다.

그런데 전술한 특허 문헌 1에 기재된 구성에서는, 팬의 회전축과, 통형상의 회전축을, 이들 회전축의 직경 방향으로 연장되는 핀을 이용하여 결합하고 있다. 이러한 구성에서, 당해 핀은, 팬의 회전축과, 통형상의 회전축의 상대 회전에 기인하여, 이들 회전축으로부터 받는 부하가 크다. 그 결과, 핀이 파손될 우려가 있다.

이에 대하여, 가압 기구(74)는 제1 샤프트(71) 및 제2 샤프트(72)를, 샤프트 유닛(48)의 직경 방향(R1)으로 관통하는 핀을 이용할 필요가 없다. 그 결과, 상기한 핀의 파손이라는 사태는 발생하지 않는다. 따라서, 열처리 장치(1)에 있어서의 부재의 파손을 보다 줄일 수 있다.

또한, 열처리 장치(1)에 의하면, 제1 샤프트(71)와 제2 샤프트(72)를 일체 회전 가능하게 연결하는 키 부재(78)가 설치되어 있다. 이에 따라, 제1 샤프트(71)가, 제2 샤프트(72)에 대하여 공회전하는 것을 더욱 확실히 억제할 수 있다.

또한, 열처리 장치(1)에 의하면, 차열 부재(43)가 설치되어 있다. 이에 따라, 튜브(2) 내의 열이, 튜브(2)의 외부로 전달되는 것을 억제할 수 있다. 이와 같이, 차열 부재(43)는 열의 전달을 차단하기 위해서 설치되어 있다. 따라서, 차열 부재(43)는 차단되는 열의 온도에 따라 비교적 커진다. 이와 같이, 어느 정도의 크기를 가지는 차열 부재(43)를 배치하기 위한 배치 스페이스의 일부를, 제1 샤프트(71)와 제2 샤프트(72)의 테이퍼 끼워맞춤 부분의 배치 스페이스로서 활용할 수 있다. 이에 따라, 배치 스페이스의 유효 활용을 통하여, 열처리 장치(1)를 보다 컴팩트하게 할 수 있다.

이상, 본 발명의 실시 형태에 대해서 설명했는데, 본 발명은 상술의 실시의 형태에 한정되는 것은 아니다. 본 발명은 특허 청구의 범위에 기재한 한정에 있어서 다양한 변경이 가능하다.

(1) 상기 실시 형태에서, 제1 샤프트(71)는, 전동 모터(46)로부터의 출력이 입력되는 부재이며, 또한, 제2 샤프트(72)는 당해 출력을 팬(49)에 전달하는 부재인 형태를 예로 설명했다. 그러나 이대로가 아니어도 된다. 예를 들면, 도 9에 나타내는 바와같이, 제2 샤프트(72A)가, 전동 모터(46)로부터의 출력이 입력되는 부재이며, 또한, 제1 샤프트(71A)가, 당해 출력을 팬(49)에 전달하는 부재여도 된다. 또한, 도 9에 나타내는 변형예 중, 도 1~도 8에 나타내는 실시 형태와 동일한 구성에는, 도면에 동일한 부호를 붙여, 설명을 생략한다. 제2 샤프트(72A)는 베어링 유닛(50)에 지지되고, 또한, 제2 풀리(52)와 일체 회전 가능하게 연결되어 있다. 또한, 제1 샤프트(71A)는 팬(49)과 일체 회전 가능하게 연결되어 있다.

(2) 상기 실시 형태에서, 제1 샤프트(71)는 금속을 이용하여 형성되고, 제2 샤프트(72)는 탄소 섬유를 이용하여 형성된 형태를 설명했다. 그러나 이대로가 아니어도 된다. 제1 샤프트(71)와 제2 샤프트(72)의 각각의 재질은 특별히 한정되지 않는다.

(3) 상술의 실시 형태에서는, 제1 샤프트(71)의 열 팽창 계수, 및 제2 샤프트의 열 팽창에 대하여, 특별히 언급하고 있지 않다. 그러나 제1 샤프트(71)의 열 팽창 계수 및 제2 샤프트의 열 팽창에 대하여 규정해도 된다. 예를 들면, 제1 샤프트(71)의 열 팽창 계수를, 제2 샤프트(72)의 열 팽창 계수보다 크게 설정해도 된다. 이 구성에 의하면, 제1 샤프트(71) 및 제2 샤프트(72)가 열팽창한 경우, 제1 샤프트(71)의 암테이퍼부(76)의 열 팽창량은, 제2 샤프트(72)의 수테이퍼부(80)의 열 팽창량보다도 커진다. 이에 따라, 고온의 분위기 하에 있어서, 암테이퍼부(76)는, 수테이퍼부(80)에, 과도하게 큰 힘으로 접촉되는 것이 보다 확실히 억제된다. 이에 따라, 수테이퍼부(80) 및 암테이퍼부(76)에 파손이 생기는 것을 더욱 확실하게 억제할 수 있다.

(4) 상기 실시 형태에서, 제1 시일 부재(21) 및 제2 시일 부재(22)는 각각 0링인 형태를 예로 설명했다. 그러나 이대로가 아니어도 된다. 제1 시일 부재(21) 및 제2 시일 부재(22)는 O링 이외의, 고체형상의 시일 부재 등이어도 된다.

(5) 상기 실시 형태에서, 체결 부재(79)는 나사 부재인 형태를 예로 설명했다. 그러나 이대로가 아니어도 된다. 체결 부재(79)는 예를 들면, 제1 샤프트(71)의 일부와, 제2 샤프트(72)의 일부를, 축 방향(L2)과 평행한 방향으로 끼워넣는 부재 등이어도 된다.

(6) 상기 실시 형태에서, 제2 샤프트 본체(81)와 수테이퍼부(80)는, 단일 재료를 이용하여 일체로 형성되는 형태를 예로 설명했다. 그러나 이대로가 아니어도 된다. 예를 들면, 제2 샤프트 본체(81)와 수테이퍼부(80)를, 별도의 부재로 구성하고, 이들 부재를, 나사 부재 등을 이용하여 고정해도 된다.

(7) 상기 실시 형태에서, 가압 부재(86)는, 원환상인 형태를 예로 설명했다. 그러나 이대로가 아니어도 된다. 가압 부재(86)는, 예를 들면, 원호상이어도 되고, 직사각형상의 판형상이어도 되고, 다른 형상이어도 된다.

본 발명은 가열된 분위기 하에서 피처리물을 처리하는, 열처리 장치로서, 넓게 적용할 수 있다.

1: 열처리 장치 2: 튜브(수납 용기)
11: 개구부 43: 차열 부재
46: 전동 모터(동력원) 48: 샤프트 유닛
49: 팬 71, 71A: 제1 샤프트
71b: 구멍부 72, 72A: 제2 샤프트
74: 가압 기구 76: 암테이퍼부
78: 키 부재 79: 체결 부재
80: 수테이퍼부 84: 홈부
86: 가압 부재 92: 삽입부
100: 피처리물 L2: 축방향
S1: 회전축선

Claims (6)

1. 가열된 분위기 하에서 피처리물을 처리하기 위해서, 상기 피처리물을 수용 가능한 수납 용기와,
   상기 수납 용기 내의 가스를 교반하기 위해서, 소정의 회전축선을 중심으로 회전가능한 팬과,
   상기 팬에 연결되고, 또한, 동력원으로부터의 출력을 상기 팬에 전달하는 샤프트 유닛을 구비하고,
   상기 샤프트 유닛은 테이퍼 끼워맞춤에 의해 서로 결합된 제1 샤프트 및 제2 샤프트를 포함하며,
   상기 제1 샤프트에는 구멍부가 형성되고, 상기 구멍부의 내주부에는 암테이퍼부가 형성되고, 상기 제2 샤프트의 외주부에는 상기 암테이퍼부와 끼워맞추는 수테이퍼부가 형성되어 있으며,
   상기 수테이퍼부와 상기 암테이퍼부를, 상기 샤프트 유닛의 축방향과 평행한 방향을 따라 서로 가압하기 위한, 가압 기구를 더 구비하고 있으며,
   상기 가압 기구는, 상기 제2 샤프트의 외주부에 형성된 홈부와, 상기 홈부에 삽입된 삽입부를 가지고, 또한, 상기 제1 샤프트에 따르도록 배치된 가압 부재와, 상기 가압 부재를, 상기 축방향과 평행한 방향으로 가압함으로써, 상기 가압 부재를 상기 제1 샤프트에 체결하는 체결 부재를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 열처리 장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   체결 부재는 나사 부재를 이용하여 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 열처리 장치.
3. 청구항 1에 있어서,
   가압 부재는, 제1 편과 제2 편을 조합함으로써 환상으로 형성되고, 홈에 부착되며,
   샤프트의 축 방향과 수직인 방향을 따라, 고정 부재로서의 나사 부재에 의해, 제1 편과 제2 편이 일체로 결합된 것을 특징으로 하는 열처리 장치.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 제1 샤프트와 상기 제2 샤프트를 일체 회전 가능하게 연결하는 키 부재를 더 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 열처리 장치.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 수납 용기는 상기 피처리물을 통과시키기 위한 개구부를 가지고,
   상기 열처리 장치는 상기 수납 용기의 개구부의 주변에 배치된 차열 부재를 더 구비하고,
   상기 제1 샤프트와 상기 제2 샤프트는, 상기 차열 부재에 둘러싸인 위치에서 테이퍼 끼워맞춤되어 있는 것을 특징으로 하는 열처리 장치.
6. 삭제

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