TWI487425B - 加熱單元及熱處理裝置 - Google Patents

Description

加熱單元及熱處理裝置

本發明係關於一種使用於熱處理裝置之加熱單元及具備該加熱單元之熱處理裝置，係用以對配置在爐內之工件進行熱處理。

近年來伴隨液晶顯示器或電漿顯示器之大型化，在熱處理裝置中接受熱處理之工件的大型化(例如一邊為三公尺前後之玻璃基板等)正進展著。而且在處理大型工件的熱處理裝置方面，藉由將熱處理裝置本身之尺寸大型化，同時將設置於內部之加熱器大型化，而可對大型工件進行適當熱處理。

但是，隨著設置於熱處理裝置之加熱器大型化，有必要持續採取相對於加熱器變形的措施。例如，欲防止夾持發熱體之熱板的撓曲，則有必要構成為增加熱板之厚度，然而會有面積及厚度之增加牽涉到加熱器重量之增大化的不便利。

因此在習知技術中，有一種加熱器登上了台面，其構成為藉由在熱板內部或外表面之一部分具有空間之業已輕量化之支持板來支持加熱器，以抑制加熱器重量增加或翹曲變形之發生(參照例如日本特開2006-147416號公報及日本特開2006-79895號公報)。

在上述專利文獻1及2之技術，每當工件大型化時就必須準備比工件更大尺寸之加熱器。亦即，即使支持板業已輕量化，卻無法避免與工件之大型化呈比例而致加熱器之尺寸或重量增加，故吾人可預測，伴隨工件之大型化，加熱器之設置或維修性變得因難。

再者，加熱器大型化時，在昇溫及降溫時加熱器之膨脹及收縮所致影響變大，然而習知對業已大型化之加熱器膨脹及收縮之對策稱不上是充分地進行。例如在加熱器與加熱器支持構件熱膨脹率為相異之情形，由於在昇溫及降溫時因互相摩擦而有落塵之虞，故可說有必要對適當抑制此種落塵之獨創性下功夫。

本發明之目的係提供一種加熱單元及熱處理裝置，其可一邊適切地抑制在昇溫及降溫時加熱器之膨脹及收縮所致影響，一邊可對應於工件之大型化。

本發明之加熱單元係使用於熱處理裝置，該熱處理裝置係用以對配置在爐內的工件進行熱處理。該加熱單元具備加熱器及加熱器支持部。

加熱器之構成係全體相較於配置在爐內的工件尺寸更大。又，加熱器係由較工件尺寸更小之複數個加熱片所構成。

加熱器支持部係構成在爐內可以水平狀態配置。又，該加熱器支持部係構成為載置有複數個加熱片。在加熱器支持部之構成例方面，可例舉在爐內置於水平加熱器載置面上的支持板。在爐內無設置水平加熱器載置面之情形下，則亦可藉由設置於爐內之加熱機架及搭架於加熱機架之支持板的組合構成加熱器支持部。

在載置於加熱器支持部之加熱片之至少一部分，係以相對於加熱器支持部為可滑動之狀態載置於加熱器支持部。在此，所謂可滑動狀態係指在加熱片移動之際加熱器支持部與加熱片之摩擦業已輕減之狀態之意，可例舉例如在加熱片或加熱器支持部之至少一方設置旋轉體之構成。再者，可例舉藉由在加熱片或加熱器支持部之至少一方形成肋或槽等，以減輕相互接觸面積之構成；或對加熱片或加熱器支持部之至少一方實施用以提高潤滑性之表面加工之構成。

在此構成中，由於係以較工件尺寸更小之複數個加熱片來構成加熱器，故即使在工件之尺寸業已大型化之情形，並無必要將構成加熱器之各加熱片之尺寸加大。再者，即使在增加加熱器全體重量時，因可抑制各加熱片重量之增加，故相較於一體構成加熱器之情形，易於進行對加熱器之維修。

又，載置於加熱器支持部之加熱片的至少一部分，由於係以相對於加熱器支持部為可滑動的狀態載置於加熱器支持部，故加熱器在因溫度變化而進行膨脹及收縮之際，可減輕加熱片與加熱器支持部間之摩擦，且可抑制落塵。

再者，藉由對每一加熱片變更發熱體之配置密度等，而可易於進行加熱器溫度分布之控制。

在上述構成中，宜使位於加熱器中邊緣部位置之第一加熱片可相對於加熱器支持部而呈可滑動，並設置傾斜面，其構成為使載置加熱器支持部中第一加熱片之部分朝向內側予以傾斜。其理由係可防止在經過昇溫過程中的膨脹及降溫過程中的收縮後在各加熱片間產生間隔，或從昇溫過程前之初期位置變位。在昇溫過程中，即使各加熱片之熱膨脹成為最大，鄰接之加熱片互相接觸並擠壓，導致在加熱器中位於邊緣部位置之第一加熱片向外側變位，在降溫過程之後可藉由傾斜面使第一加熱片返回至內側。因此，即使經過昇溫過程及降溫過程，第一加熱片亦難以從昇溫過程前之初期位置變位，又，在各加熱片間難以發生間隔。

此外，藉由構成為在加熱器中位於第一加熱片內側之第二加熱片作成單側固定，僅在接觸第一加熱片之側進行延伸，可使經過昇溫過程及降溫過程後的各加熱片之位置精度更易提高。

根據本發明，可一面適切地抑制在昇溫及降溫時加熱器之膨脹及收縮所致影響，一面可對應於工件之大型化。

第一圖係顯示本發明實施形態之多段式IR(紅外輻射(Infrared Radiation))爐10之概略圖。以下的實施形態，係以本發明熱處理裝置之例說明IR爐10，然而本發明熱處理裝置的加熱方式，並非限定於使用遠紅外線加熱器，亦可採用熱板加熱式等其他加熱方式。

如第一圖所示，IR爐10上部具備收容有欲進行熱處理之工件14的爐體12。在此實施形態，係將一邊寬約三公尺之基板作為工件14使用，不過在工件14較此等更大或更小時，亦可適當實施本發明。在爐體12下，配置有收納了IR爐10中之驅動系基板或控制系基板的控制部16。控制部16之控制內容之一例，可例舉爐體12內的溫度控制(在本實施形態係設定於80℃至250℃)等。

在爐體12內部，設置多段式熱處理部，在各熱處理部配置加熱單元20。在各熱處理部設置扇門(圖示省略)，其構成係在工件14通過時進行開閉。加熱單元20係空出一定間隔各自於水平設置複數個。加熱單元20具備：加熱器21、支持加熱器21用之加熱機架18及支持板19。

第二A圖至第二C圖係顯示加熱單元20之概略圖。加熱器21係由較工件14尺寸更小之複數個加熱片210至219所構成，其全體構成為較工件14尺寸更大。各加熱片210至219之構成係在雲母板捲繞鎳鉻線，進一步在其兩面以雲母板夾持。

加熱機架18係由不銹鋼材料所構成，設置於爐體12內壁兩側面。支持板19係由不銹鋼材料所構成，其構成為在一對加熱機架18之間進行搭架。在該實施形態係藉由一對加熱機架18及支持板19，構築從下方支持加熱器21用之加熱器支持部。支持板19係構成為在加熱機架18中的導向部182上進行滑動，在箭頭300所示加熱器插入方向及與其相反之加熱器裝卸方向可移動於導向部182上。

一對加熱機架18及支持板19係在爐體12內以水平狀態配置，複數個加熱片210至219構成為可載置。複數個加熱片210至219係排列成：在第二A圖至第二C圖中配置於左側列之加熱片210至211、配置於中央列之加熱片212至217、及配置於右側列之加熱片218至219之三列。在該實施形態中，配置於左側列之加熱片210至211、配置於右側列之加熱片218至219、以及配置於中央列兩端部之加熱片212、217係對應於本發明之第一加熱片，除此以外的加熱片213至216則對應於第二加熱片。然而，複數個加熱片210至219之配置形態並非限定於該實施形態之物，而可因應該發明之實施形態適宜作變更。

在此實施形態中，係如第二B圖所示，配置於左側列之加熱片210至211及配置於右側列之加熱片218至219，係以相對於加熱機架18為可滑動的狀態載置。又，在加熱機架18中於載置加熱片210至211及218至219之部分，設置傾斜面184，其構成為朝向內側予以傾斜。

又，如第二C圖所示，在導向部182中加熱片212及217經由支持板19所載置之部分，亦設置傾斜面186，其構成為朝向內側予以傾斜。在此實施形態，傾斜面184及傾斜面186之傾斜角度係設定於一度左右，然而傾斜角度並非限定於該實施形態之物。

第三A圖及第三B圖，係顯示加熱單元20邊緣部的概略圖。在第三A圖，在加熱單元20寬度方向邊緣部的代表例方面，雖係圖示加熱片211近旁之構成，然而在加熱片210、218、219之近旁亦係採用相同構成。又，在第三B圖，在加熱單元20長度方向邊緣部之代表例方面，雖係圖示加熱片212近旁之構成，然而在加熱片217近旁亦採用相同構成。

如第三A圖所示，在加熱片211底部設置球形的複數個滾輪26而為可旋轉。在本實施形態中，作為滾輪26之材料係採用不銹鋼，然而並非限定於此。再者，在加熱片211底部設置有複數個支架27，在支架27底部亦設置球形滾輪26為可旋轉。另一方面，在支持板19底部設置複數個滾筒28。

藉由在加熱片211設置複數個滾輪26，以使加熱片211相對於傾斜面184為可滑動。再者，藉由傾斜面184之作用，因而在加熱片211經常有朝向加熱單元20中央之作用力。

又，如第三B圖所示，藉由在支持板19設置複數個滾筒28，以使加熱片212相對於加熱機架18之導向部182為可滑動。再者，藉由設置於導向部182之傾斜面186的作用，因而在加熱片212經常有朝向加熱單元20中央之作用力。

第四A圖及第四B圖係顯示在加熱單元中之配線構成之一例圖。連接各加熱片210至219之電源線，被集中於在加熱機架18中的導向部182，自導向部182經由設置於爐體12前側及後側之排氣導管而導出於爐體12外。例如在第四A圖及第四B圖係顯示在加熱片211、215、216、217、219各自連接有電源線50、52、54、56、58之狀態。

如上述，在IR爐10，係使用尺寸遠小於工件14的複數個加熱片210至219，而可構築較工件14尺寸更大的加熱器21。

又，在加熱機架18及支持板19上即使不互相固定加熱片210至219，亦可配置加熱片210至219於適當位置，故易於進行加熱單元20之設置。再者，由於加熱片210至219與加熱機架18間之摩擦可被減輕，故可抑制自行落塵而易於實現爐體12內部的高度清潔性能。

再者，即使伴隨昇溫及降溫而加熱片210至219進行膨脹及收縮，加熱片210至219易於返回熱膨脹前的初期位置。此時，因加熱片210至219間之間隔難以發生，故易於提高面內溫度分布之精度。

第五圖係表示加熱單元其他構成例之圖。在上述實施形態中，係將設置於爐體12側之加熱機架18作為加熱器支持部一部分使用之例加以說明，然而亦可不將設置於爐體12側之加熱機架18作為加熱器支持部使用而構成加熱器支持部。

例如，若在爐體12內存在有用以載置加熱單元202的載置面時，則如第五圖所示，可在此載置面經由支持板180載置加熱器21。又，在上述實施形態中，雖未在加熱片212至217設置滾輪26，然而亦可如第五圖所示，係在加熱片212至217設置滾輪26，在加熱片212至217與支持板180之間令滾輪26介在其中。

在以上之實施形態，其係構成為：加熱片210至219全部相對於加熱機架18進行直接滑動，或相對於加熱機架18經由支持板19進行間接滑動，然而未必要使加熱片210至219全部相對於加熱機架18直接或間接滑動。使加熱片210至219相對於加熱機架18滑動之構成，並無限定於上述之物，亦可採用其他之構成。

以上所述僅為本發明之較佳可行實施例，非因此侷限本發明之專利保護範圍，故舉凡運用本發明說明書及圖式內容所為之等效技術變化，均包含於本發明之權利保護範圍內，合予陳明。

10‧‧‧IR爐

12‧‧‧爐體

14‧‧‧工件

16‧‧‧控制部

18‧‧‧加熱機架

19‧‧‧支持板

20‧‧‧加熱單元

21‧‧‧加熱器

26‧‧‧滾輪

27‧‧‧支架

28‧‧‧滾筒

50、52、54、56、58‧‧‧電源線

182‧‧‧導向部

184、186‧‧‧傾斜面

210~219‧‧‧加熱片

300‧‧‧箭頭

第一圖係顯示本發明實施形態之IR爐的概略圖。

第二A圖至第二C圖係顯示加熱單元的概略圖。

第三A圖及第三B圖係顯示加熱單元邊緣部的概略圖。

第四A圖及第四B圖係顯示加熱單元中配線構成之一例圖。

第五圖係顯示加熱單元的其他構成例圖。

10．．．IR爐

12．．．爐體

14．．．工件

16．．．控制部

18．．．加熱機架

19．．．支持板

20．．．加熱單元

21．．．加熱器

Claims (3)

1. 一種加熱單元，係使用於熱處理裝置，該熱處理裝置係用以對配置於爐內之工件進行熱處理，該加熱單元具備：一加熱器，其係較配置在該爐內的該工件尺寸更大，且係由相較於該工件尺寸更小之複數個加熱片所構成；以及一加熱器支持部，其係可以水平狀態配置於該爐內，且構成為可載置該複數個加熱片；該複數個加熱片係由第一加熱片及第二加熱片所構成，該第一加熱片位於該加熱器中的邊緣部，該第二加熱片位於該加熱器中的該第一加熱片的內側；至少該第一加熱片係以相對於該加熱器支持部為可滑動之狀態載置於該加熱器支持部；在該加熱器支持部中載置該第一加熱片之部分，設置有構成為朝向內側傾斜之傾斜面。
2. 如申請專利範圍第1項所述之加熱單元，其中該第一加熱片係在底部設置有可旋轉的球形之滾輪或滾筒。
3. 一種熱處理裝置，其具備多段熱處理部，該多段熱處理部係將如申請專利範圍第1項或第2項所述之加熱單元配置於各段。