KR20100027083A

KR20100027083A - 열처리장치

Info

Publication number: KR20100027083A
Application number: KR1020090081757A
Authority: KR
Inventors: 토시타카 후지타; 마사유키 무카이; 타다요시 나카무라; 미츠요시 나카가키
Original assignee: 고요 써모 시스템 가부시끼 가이샤
Priority date: 2008-09-01
Filing date: 2009-09-01
Publication date: 2010-03-10
Also published as: JP5411470B2; JP2010061850A; CN101666581B; TW201011245A; CN101666581A; TWI463103B; KR101599899B1

Abstract

감압건조장치는 적어도 판넬 히터 및 화로본체를 구비하고 있다. 판넬히터는, 발열선 및 전원공급선이 절연된 상태로 금속관에 충전된 시스부를 포함하는 단일 또는 복수의 세관 시스히터를 갖는다. 화로본체는 판넬히터를 내부에 수용하도록 구성된다. 또한, 화로본체는 시스히터에 있어서의 시스부를 삽입할 수 있는 게이지 포트를 갖는다. 감압건조장치는 시스히터에 있어서의 시스부 이외의 부분이 모두 화로본체 외부에 배치된 상태에서 시스부와 게이지 포트 사이가 진공으로 밀봉된다.

감압건조장치, 시스부, 화로, 세관, 히터

Description

열처리장치{HEAT TREATMENT APPARATUS}

본 발명은 감압하에서 예를 들면 액정표시 판넬용 유리 기판의 평판형 가공물(work)에 대하여 열처리를 하는데도 적합한 열처리 장치에 관한 것이다.

감압건조장치 등의 열처리 장치에서는, 예를 들면 도 1에 도시된 것처럼, 화로본체(100)의 내부에 열원이 되는 가열부(102)(예를 들면, 전기저항 히터)가 배치되어 있다. 가열부(102)에 전력공급을 해야 하면서도 한편 화로본체(100)에서는 기밀성이 요구되므로, 화로본체(100) 내부에 가열부(102)를 설치할 경우 진공밀봉에 대하여 효과적인 중계전원도입단자(104)가 화로본체(100)를 관통하여 설치되는 경우가 많았다. 그리고, 중계전원도입단자(104)의 화로 외측의 단자가 화로 외부에 있는 전원부(도시 안함)에 접속되고, 화로 내측의 단자가 연결배선(106)을 거쳐 가열부(102)에 접속됨으로써, 화로 바깥의 전원부에서 화로본체(100) 내부의 가열부(102)에 대하여 중계전원도입단자(104)를 거쳐서 전력공급을 해왔었다.

그런데, 상술의 구성에 있어서는 가열부(102)에 대하여 전류가 통할때 화로 본체(100)의 내부 압력을 줄이는 과정에서 방전이 발생하고, 그 결과 누전이 생기는 문제가 있었다. 이 누전은 인체나 장치에 악영향을 줄 우려가 있기 때문에, 누전을 막을 수 있는 방법을 찾는 것이 중요하게 되었다.

이 때문에 종래기술로서 가열부에 대하여 전류가 흐르도록 한 상태에서 화로본체(100)의 내부를 감암시킴으로써 발생한 누설 전류를 검출하고, 그 누설 전류의 양에 따라 가열부에 대한 전류의 흐름을 온/오프 제어하도록 구성된 감압건조장치가 존재한다(예를 들면, 일본특허공개공보 제2006-170533호 참조).

상술한 일본특허공개공보의 특허문헌에 따른 기술에서는, 배선부분으로부터 누설전류가 발생하는 것 자체를 억제하는 것은 불가능하다. 때문에, 배선부분으로부터 누설전류는 계속 발생하고, 그 누설전류가 허용값을 초과할때마다 히터쪽으로 전류가 흐르는 것이 중단되어, 가열처리시 처리시간이 길어지는 문제가 있었다.

또한, 화로내에 있어서 연결배선을 이용하는 구성에 있어서 누설전류 자체가 발생하는 것을 막으려는 경우에는, 연결배선과 화로본체 사이의 절연거리가 증가하도록 화로내의 구성을 설계하거나, 피복된 전선을 사용할 필요가 있었다.

그러나, 절연거리를 늘리는 것은 화로본체의 소형화를 저해하고 또한 피복된 전선을 사용할 경우에는 피복부의 내열성에 의해 열처리의 최고온도가 제한되는 문제가 있었다.

본 발명의 목적은 간단한 구성으로 화로내 청결도(cleanliness level)를 유지하면서, 감압하에서 화로내 배선부분으로부터 누설전류가 발생하는 것을 방지할 수 있는 열처리장치를 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 열처리장치는 감압하에서 가공물(work)을 열처리하도록 구성된다. 열처리 장치의 예로서 감압건조장치를 들수 있다. 이 열처리 장치는 적어도 가열부 및 화로본체를 갖는다.

가열부는 발열선 및 전원공급선이 절연된 상태로 금속관에 충전된 시스부를 포함하는 단일 또는 복수의 시스히터를 갖는다. 가열부의 예로서, 판모양으로 된 판넬히터가 있다. 시스히터의 예로서, 진공내압을 갖는 세관 시스히터가 있다.

화로본체는 가열부를 내부에 수용하도록 구성된다. 또한, 화로본체는 시스히터의 시스부가 삽입될 수 있는 개구부를 갖는다. 개구부의 예로서 게이지 포트가 있다.

열처리 장치는 시스히터에 있어서의 시스부 이외의 부분이 모두 화로본체의 외부에 배치된 상태에서 시스부와 개구부 사이에 진공밀봉부(예를 들어, O링)가 설치되도록 구성되어 있다.

이 구성에 있어서는, 가열부를 화로본체의 중계전원도입단자(예를 들어, 관 통단자)에 연결배선을 거쳐 접속하는 것이 아니고, 가열부를 구성하는 시스히터와 화로본체 사이에서 직접적으로 진공밀봉 됨으로써, 화로본체의 내부에는 시스히터의 비절연부가 노출하지 않게 된다. 이 때문에, 시스히터에 전류가 통하는 상태에서 화로본체를 감압시켜도 방전이 일어나지 않는다. 또한, 화로본체 내부에 배치된 시스부에 내열성을 갖는 금속관(예를 들면, 스텐레스관)을 사용하고 있기 때문에, 화로내를 고온으로해도 시스부 표면에서 먼지가 발생하거나 가스가 발생하기가 어렵고, 따라서 화로본체 내부를 깨끗한 상태로 유지할 수 있다. 또한, 시스부에 금속을 사용하고 있기 때문에, 수지류에 의해 연결배선을 피복할 경우와 비교할 때 처리온도의 상한과 관련한 제약을 잘 받지 않게 된다.

상술의 구성에 있어서, 시스히터는 길이방향의 일단부에서만 전원공급선이 노출되도록 구성하는 것이 바람직하다. 그 이유는 시스히터의 길이방향의 일단부에서만 전원공급선이 노출되는 구성을 이용하면, 시스히터의 길이방향의 양다리부에서 전원공급선이 노출되는 구성을 이용할 경우와 비교하여, 진공밀봉이 필요한 부분의 수를 줄일 수 있기 때문이다.

또한, 시스히터는 시스부를 굽힘가공할 수 있게 가요성을 갖도록 구성되는 것이 바람직하다. 시스부를 자유롭게 구부릴 수 있으면, 예를 들어, 면모양의 가열원에 적합한 배치라고 하는 것처럼 시스히터의 레이아웃을 자유롭게 설계할 수 있기 때문이다.

가열부가 서로 다른 복수의 영역을 각각 가열하도록 배치된 복수의 시스히터를 갖는 경우 가열부에 있어서의 단부에 배치되는 영역은 중앙에 배치되는 영역과 비교하여 단위면적당 시스히터의 배치 밀도가 빽빽해지도록 구성하는 것이 바람직하다. 이렇게 구성함으로써, 히터전원의 제어를 복잡하게 하지 않고, 방열이 많은 단부에 대하여 충분한 열량을 공급할 수 있게 된다.

따라서, 본 발명에 따르면 간단한 구성에 의해 처리 온도의 상한에 제약이 없고, 화로내 청결도를 유지하면서 감압하에서 화로내 배선부분으로부터 누설전류가 발생하는 것을 방지할 수 있게 된다.

도 2는 본 발명의 실시형태에 따른 감압건조장치(10)의 개략도이다. 이 실시형태에서는 열처리 장치의 예로서 감압건조장치(10)를 설명하고 있지만 본 발명은 감압건조장치 이외의 열처리 장치에도 적용할 수 있다.

감압건조장치(10)는 화로본체(12)를 구비하고 있다. 화로본체(12)안에는 판모양의 판넬히터(18)가 설치되어 있다. 판넬히터(18)의 구성에 대해서는 후술한다. 판넬히터(18) 위에는 복수의 근접핀(proximity pin)을 구비하는 기판지지부재(20)가 적재되어 있다.

판넬히터(18)를 관통하여, 화로본체(12)로 반입 또는 반출되는 유리기판(16)을 아래에서 지지하도록 구성된 리프터핀(lifter pin)(14)이 배치되어 있다. 리프터핀(14)은 모터와 같은 구동부를 갖는 리프터핀 구동장치(142)에 의해 승강할 수 있도록 지지되어 있다.

도 3은 판넬히터(18)를 개략적으로 나타내는 도면이다. 판넬히터(18)에는 열원으로서 복수의 세관 시스히터(30)을 구비하고 있다. 판넬히터(18)는 금속(예를 들어, 알루미늄) 열판 내에 복수의 세관 시스히터(30)를 수납하도록 구성되어 있다.

도 3에 도시된 것처럼, 이 실시형태에서는 9개의 세관 시스히터(30)를 사용할 수 있어, 각각의 세관 시스히터(30)가 판넬히터(18)의 9개 영역을 각각 가열하도록 구성되어 있지만, 세관 시스히터(30)의 갯수나 배치는 이에 한정되는 것이 아니다. 세관 시스히터(30)는 화로본체(12)에 준비된 복수의 개구부에 삽입하도록 배치되어 있고, 화로본체(12)의 외부에 있는 전력공급부로부터 전력을 공급받도록 구성되어 있다.

도 4a 및 도 4b는 세관 시스히터(30)에 대한 개략적인 구성을 나타낸다. 세관 시스히터(30)는 가는 금속관(예를 들어, SUS-316과 같은 스텐레스관)에 발열선(42) 및 절연체(44)(예를 들어, 산화마그네슘)를 고밀도로 충전하도록 구성된 발열부(32)를 구비한다. 발열부(32)는 자유롭게 굴곡할 수 있는 정도의 가요성을 가지고 있어, 발열부(32)의 금속관을 자유롭게 굽혀 원하는 형상으로 할 수 있다.

본 실시형태에서는, 도 3에 도시된 것처럼, 각 세관 시스히터(30)의 발열부(32)가 각각 평면형상의 소용돌이 모양으로 형성되어있다. 이 때 각각의 세관 시스히터(30)는 그 발열부(32)의 밀도가 판넬히터(18)의 중앙부에 배치된 부분에서는 밀도가 낮게 되어 있고, 판넬히터(18)의 단부 부근에서는 빽빽하게 구성된다.

이렇게 판넬히터(18)의 각 영역에 있어서 발열부(32)의 배치밀도를 적절히 바꿈으로써 각각의 세관 시스히터(30)에 대한 히터전원을 균일하게 제어하는 경우에도 판넬히터(18)의 각 영역에 원하는 발열특성을 가질 수 있게 된다. 한편, 각 세관 시스히터(30)의 발열부(32)의 형상은 평면형상의 소용돌이 모양으로 한정되는 것은 아니며, 가공물의 형상에 맞추어 적절히 바꿀 수 있다.

또한 세관 시스히터(30)는 발열부(32)의 일단부 외주에 접합된 슬리브부(34)를 구비하고 있다. 슬리브부(34)는 금속(예를 들어, SUS-304 등의 스텐레스)으로 이루어진 통형상이다. 슬리브부(34) 내부에는 발열선(42)과 전력공급선(예를 들어, 니켈 등의 외부 리드선)과의 접속부가 있다. 슬리브부(34)는 또한 발열부(32)의 반대측의 단부를 덮는 밀봉부(362)(예를 들어, 방습밀봉유리)를 구비한다. 한편, 이 실시형태에서는 발열부(32) 및 슬리브부(34)가 본 발명의 시스부에 대응한다.

세관 시스히터(30)는 화로본체(12)에 준비된 게이지 포트(122)와 같은 개구부에 삽입되어 있다. 그리고 세관 시스히터(30)에 있어서 슬리브부(34)와 게이지 포트(122) 사이에는 O링(36)이 배치되어 있어, 슬리브부(34)와 게이지 포트(122) 사이가 진공으로 밀봉되어 화로본체(12) 내의 진공도가 유지된다.

이 실시형태에서는 세관 시스히터(30)의 진공밀봉부로서 게이지 포트(122) 및 O링(36)을 쓰고 있지만, 진공밀봉부의 구성은 이에 한정되는 것은 아니다.

예를 들어, 게이지 포트(122) 및 O링(36)의 조합 대신, 컴프레션 피팅(compression fitting)을 이용할 수도 있다.

위의 구성을 보면, 세관 시스히터(30)에 있어서 화로본체(12) 내에 배치되는 부분 및 게이지 포트(122)에 진공밀봉되는 부분 모두가 진공을 견딜 수 있는 구성으로 되어 있다. 또한, 내열성을 갖는 금속제 시스를 쓰고 있기 때문에 화로본체(12) 내부를 고온으로 했을 경우에도 먼지발생의 우려가 없기 때문에, 처리온도에 관계없이 화로본체(12) 내부를 깨끗한 환경으로 유지할 수 있다.

그리고, 발열선(42)과 전력공급선이 화로본체(12) 내부에서 노출되지 아니하므로, 전기배선으로부터 방전이 발생하는 것을 적절히 막을 수 있고, 그 결과 고전압(예를 들면, 200V 또는 400V)을 채용한 장치를 구축할 수 있고, 배선화를 줄이거나 제거할 수 있게 된다. 또한, 처리온도를 향상시킬 수 있고 처리시간을 단축시킬수 있다.

상술의 실시형태에 있어서, 세관 시스히터(30)는 길이방향에 있어서 일단부에서만 전원공급선(40)이 노출되도록 구성하는 것이 좋다. 1개의 세관 시스히터(30)에 대해서, 화로본체(12) 한군데에서만 전력공급을 함으로써, 진공밀봉부의 수를 감소시킬 수 있게되고, 그 결과 화로본체(12)의 구성을 쉽게 간단히 할 수 있고 나아가 화로본체(12) 내의 진공상태를 쉽게 유지할 수 있다.

상술의 실시 형태에 있어서, 세관 시스히터(30)는 그 밀봉지름이 가늘어지도록(예를 들면, 2∼3mm) 구성하는 것이 바람직하다. 그 이유는, 시간이 지남에 따라 밀봉성이 저하되는 문제를 쉽게 피할 수 있기 때문이다. 보통, 히터류는 가열시키면 열팽창에 의해 위치가 변동되고, 진공밀봉부에 과도한 스트레스가 가해져, 밀봉성 저하 등의 불량이 일어날 경우가 있지만, 세관 시스히터(30)는 그 지름이 작기 때문에 그러한 불량이 잘 일어나지 않는다.

더욱, 세관 시스히터(30)의 발열부(32)는 가요성이 있기 때문에, 세관 시스히터(30)를 사용하면 화로본체(12) 내부에서 자유롭게 레이아웃을 할 수 있게 된다. 이 때문에, 가공물의 형상에 따라 판넬히터(18)의 구성을 쉽게 바꿀 수 있다.

또한, 게이지 포트(122)에 O링(36)을 사이에 두고 세관 시스히터(30)를 설치한 구조이기 때문에, 화로본체(12)에 세관 시스히터(30)를 쉽게 탈착할 수 있어서, 유지보수가 쉬워진다.

상술한 실시형태에 대한 설명은 모두 하나의 예시일 뿐, 제한하는 것이 아니라는 점에 유의하여야 한다. 본 발명의 범위는 상술한 실시형태가 아니라 특허청구의 범위에 의해 정해진다. 나아가, 본 발명의 범위에는 특허청구의 범위와 균등한 의미 및 범위 내에서 변경되는 것이 모두 포함된다.

도 1은 종래의 감압건조장치의 구성에 대한 개략도이다.

도 2는 본 발명의 실시형태에 따른 감압건조장치의 개략도이다.

도 3은 히터의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.

도 4는 히터에 있어서 세관 시스히터의 배치상태를 보여주는 도면이다.

Claims

감압하에서 가공물에 대하여 열처리를 하도록 구성된 열처리 장치로서,

발열선 및 전원공급선이 절연된 상태로 금속관에 충전된 시스부를 포함하는 단일 또는 복수의 시스히터를 갖는 가열부와,

상기 가열부를 내부에 수용하는 화로본체로서, 상기 시스히터에 있어서 상기 시스부가 삽입 가능한 개구부를 갖는 화로본체를 적어도 구비하고 있고,

상기 시스히터에 있어서 상기 시스부를 제외한 모든 부분이 상기 화로본체 외부에 배치된 상태에서, 상기 시스부와 상기 개구부 사이에 진공밀봉이 이루어지도록 구성된 열처리 장치.
제1항에 있어서,

상기 시스히터는, 길이방향의 일단부에서만 상기 전원공급선이 노출되도록 구성된 것을 특징으로 하는 열처리 장치.
제1항에 있어서,

상기 시스히터는 상기 시스부를 굽힘가공할 수 있도록 가요성을 갖는 것을 특징으로 하는 열처리 장치.
제1항에 있어서,

상기 가열부는 서로 다른 복수의 영역을 각각 가열하도록 배치된 복수의 시스히터를 구비하고 있어,

상기 가열부의 가장자리부에 배치되는 영역은 중앙에 배치되는 영역과 비교하여, 단위면적당 상기 시스히터의 배치 밀도가 높게 구성된 것을 특징으로 하는 열처리 장치.