KR20040078788A - 열처리 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 예컨대 컬러 필터의 소성을 행하는 기술 분야에서 사용되는 열처리 장치로서, 열처리 장치의 대형화나 가열 설비의 고비용화 등의 단점을 수반하는 일없이, 노 입구부 근방 부분에 있어서의 온도 저하의 문제를 해소한 것을 제공하는 것을 목적으로 한다.

열풍의 양이 노 입구부 근방에서 많아지도록 조정하는 풍량 조정 수단(19)을 구비한다. 풍량 조정 수단(19)은 열처리실(R)의 일단측에 설치된 분출판(21)과, 타단측에 설치된 흡입판(22)을 구비한다. 분출판(21)과 노 입구측의 노 벽(1a) 내면과의 사이에 소정의 간극(S)이 마련됨으로써 분출판(21)의 노 입구부(4) 근방의 개구 비율이 다른 부분보다 크게 되고, 흡입판(22)과 노 입구측의 노 벽(1a) 내면과의 사이에 소정의 간극(S)이 마련됨으로써 흡입판(22)의 노 입구부(4) 근방의 개구 비율이 다른 부분보다 크게 된다.

Description

열처리 장치{HEAT TREATMENT APPARATUS}

본 발명은 액정용 유리 기판이나 그 표면에 형성된 막 등을 가열 또는 소성하는 열처리 장치에 관한 것으로, 특히 열풍 순환식 오븐이라 불리우는 타입의 열처리 장치에 관한 것이다.

내부에 열처리실이 마련되어 있는 노와, 피가공물(work) 반입출용 노 입구부에 설치된 개폐 셔터와, 열처리실의 일단측에서 타단측으로 향하는 노 입구부에 평행한 열풍을 공급하는 열풍 공급 수단을 구비하는 열처리 장치는 종래부터 알려져 있다. 특허 문헌 1에는 분출판 및 흡입판으로 이루어진 풍량 조정 수단을 설치하는 동시에, 분출판 및 흡입판에 다른 직경 치수를 갖는 흡인 구멍을 형성하는 것이 개시되어 있다.

[특허 문헌 1]

일본 특허 공개 제2000-104924호 공보

이 타입의 열처리 장치에서는, 노 입구부의 자동 개폐 셔터측에서 많은 방열이 일어나기 때문에, 개폐 셔터 근방 부분은 노 안의 피가공물 처리 공간의 다른 부분에 비하여 온도가 낮아진다고 하는 문제가 있었다. 이 문제를 해소하기 위해서, 노 전체를 크게 하거나 노 입구부 근방에 보조 히터를 추가하는 등의 수단이 필요하게 되었고, 열처리 장치의 대형화나 가열 설비의 고비용화 등의 단점이 수반되었다. 상기 특허 문헌 1의 것도, 그 풍량 조정 수단의 구성은 노 입구부 근방의특성을 고려한 것이 아니어서 마찬가지의 문제가 있었다.

또한, 이 열처리 장치는 액정용 유리 기판의 소성 등의 공정에서 사용되는 경우가 있고, 이 경우에는 노 안에서 발생한 승화물이 노 밖으로 유출함에 따른 오염을 방지하는 것이 과제가 되고 있다.

본 발명의 목적은 열처리 장치의 대형화나 가열 설비의 고비용화 등의 단점을 수반하는 일없이, 노 입구부 근방 부분에 있어서의 온도 저하의 문제를 해소한 열처리 장치를 제공하는 데에 있다.

도 1은 본 발명에 따른 열처리 장치의 수평 단면도.

도 2는 본 발명에 따른 열처리 장치의 수직 단면도.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

1 : 노

2 : 열풍 공급 수단

4 : 노 입구부

5 : 개폐 셔터

5b : 풍동

19 : 풍량 조정 수단

21 : 분출판

22 : 흡입판

24 : 풍동

P : 피처리물

R : 열처리실

S : 간극

본 발명에 의한 열처리 장치는 내부에 열처리실이 마련되어 있는 노와, 피가공물 반입출용 노 입구부에 설치된 개폐 셔터와, 열처리실의 일단측에서 타단측으로 향하는 노 입구부에 평행한 열풍을 공급하는 열풍 공급 수단을 구비하는 열처리 장치로서, 열풍의 양이 노 입구부 근방에서 많아지도록 조정하는 풍량 조정 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 것이다.

이 열처리 장치는 크린 오븐(clean oven)으로서 적합하게 사용되는 것으로, 통상적으로 노 안은 부압으로 조정된다. 개폐 셔터는, 예컨대 상하로 자유자재로 움직이는 복수의 수직판형 구성 부재를 상하로 배열하여 형성되는 자동식의 것이 되고, 이 경우에 열처리실에는 복수의 판형 피처리물이 상하로 간격을 두고 수평 상태로 적재되는 복수의 피처리물 적재 위치를 갖는 고정식 피처리물 적재 지지대가 설치된다. 개폐 셔터는 힌지에 의해 노 벽에 부착된 수동식의 것이어도 좋다.

열풍 공급 수단은 가열 히터, 순환 팬 등으로 이루어지고, 열처리실에 수평방향으로 흐르는 열풍을 공급하는 동시에, 열처리실 통과후의 열풍을 가열 히터 및 순환 팬을 통해 순환시키도록 이루어져 있다.

본 발명의 열처리 장치에 따르면, 열풍의 양이 노 입구부 근방에서 많아지도록 조정되기 때문에, 개폐 셔터측에서 많은 방열이 일어남에도 불구하고, 노 입구부 근방의 온도 저하의 영향을 경감시킬 수 있어, 노 안의 유효 가열 용적을 크게 확보할 수 있다. 또한, 개폐 셔터측으로 치우친 열풍 흐름이 만들어지기 때문에, 에어 커튼과 같은 효과를 얻을 수 있으며, 그 결과 개폐 셔터의 개폐에 따른 외기의 오염을 줄일 수 있어, 노 입구부 근방의 온도 저하의 영향을 경감시킬 수 있다. 또한, 개폐 셔터의 개폐에 따라 노 안의 분위기가 외부로 유출되는 것도 방지할 수 있기 때문에, 노 안에서 발생한 승화물이 노 밖으로 유출되는 것도 방지할 수 있다.

풍량 조정 수단은 열처리실의 일단측에 설치된 분출판과, 타단측에 설치된 흡입판을 구비하는 것으로 되고, 분출판의 노 입구부 근방의 개구 비율이 80∼100%, 노 입구부 근방을 제외한 부분의 개구 비율이 20∼60%이며, 흡입판의 노 입구부 근방의 개구 비율이 80∼100%, 노 입구부 근방을 제외한 부분의 개구 비율이 6∼18%인 것이 바람직하다. 분출판 및 흡입판에는 다수의 열풍 통과용 관통 구멍이 마련되고, 분출판의 개구 비율은 (분출판에 마련된 관통 구멍의 면적의 총합계)/(분출판의 표면 면적)×100으로, 흡입판의 개구 비율은 (흡입판에 마련된 관통 구멍의 면적의 총합계)/(흡입판의 표면 면적)×100으로 하여 구한다. 분출판의 노 입구부 근방의 개구 비율이 80%보다 작으면, 전술한 효과를 충분히 얻을 수 없게된다. 분출판의 노 입구부 근방을 제외한 부분의 개구 비율이 20%보다 작으면, 열풍이 열처리실에 충분히 공급되지 않게 된다. 또한, 분출판의 노 입구부 근방을 제외한 부분의 개구 비율이 60%보다 크면, 전술한 효과를 충분히 얻을 수 없게 된다. 또한, 흡입판의 노 입구부 근방의 개구 비율이 80%보다 작으면, 전술한 효과를 충분히 얻을 수 없게 된다. 흡입판의 노 입구부 근방을 제외한 부분의 개구 비율이 6%보다 작으면, 열처리실 안에서의 열풍의 흐름이 나빠진다. 흡입판의 노 입구부 근방을 제외한 부분의 개구 비율이 18%보다 크면, 전술한 효과를 충분히 얻을 수 없게 된다.

분출판 및 흡입판에는 소정의 크기 및 소정의 피치로 관통 구멍이 마련된다. 피치 및 각 관통 구멍의 크기는 일정하여도 좋고, 일정하지 않아도 좋다. 노 입구부 근방이란, 예컨대 노 입구부가 있는 노 벽의 내면으로부터 열처리실의 가장 안쪽부까지의 거리(깊이)의 1/8 정도를 말하지만, 이 거리는 이것에 한정되지 않고 깊이의 1/10∼1/6 정도로 적절하게 변경 가능하다. 노 입구부 근방의 개구 비율이 100%라고 하는 것은 이 위치에는 분출판 및 흡입판이 존재하지 않는 것을 의미한다.

풍량 조정 수단의 보다 구체적인 구성은, 예컨대 분출판과 노 입구측의 노 벽 내면과의 사이에 소정의 간극이 마련됨으로써 분출판의 노 입구부 근방의 개구 비율이 100%로 되고, 흡입판과 노 입구측의 노 벽 내면과의 사이에 소정의 간극이 마련됨으로써 흡입판의 노 입구부 근방의 개구 비율이 100%로 된다.

또한, 본 발명의 열처리 장치에 있어서는, 개폐 셔터의 노 내측에 개폐 셔터의 노 내면을 따라 열풍을 이동시키는 풍동이 마련되어 있는 경우가 있다. 풍동은, 예컨대 개폐 셔터의 노 내면에 사각형 단면의 중공 형상재를 접합함으로써 얻을 수 있다. 이와 같이 하면, 에어 커튼 효과가 커져 전술한 효과를 한층 더 높일 수 있다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 컬러 필터 소성 공정에서 사용되는 크린 오븐에 적용한 실시 형태에 대해서 설명한다. 이하의 설명에 있어서, 도 1의 좌우를 좌우라고 하고, 도 1의 아래 및 도 2의 좌측을 전방, 도 1의 위 및 도 2의 우측을 후방이라고 하며, 도 2의 상하를 상하라고 하기로 한다.

열처리 장치는, 베이스(B)상에 배치되면서 내부에 열처리실(R)이 마련되어 있는 노(1)와, 노(1)의 우측에 배치되어 노(1) 안에 열풍을 공급하는 열풍 공급 수단(2)과, 열처리실(R) 안에서 복수의 판형 피처리물(P)이 상하로 간격을 두고 수평 상태로 적재되는 복수의 피처리물 적재 위치를 갖는 피처리물 적재 지지대(3)와, 열처리실(R)과 노(1) 외부를 연통하도록 노(1)의 전방벽(1a)에 형성된 노 입구부(4)에 설치된 자동 개폐 셔터(5)와, 열풍의 양이 노 입구부(4) 근방에서 많아지도록 조정하는 풍량 조정 수단(19)을 구비한다.

열풍 공급 수단(2)은 우측벽(1b) 후방부에 설치되어 순환 공기를 가열하는 히터(15)와, 우측벽(1b)과 열처리실(R)과의 중간에 설치되어 후방에서 전방으로 순환 공기를 안내하는 안내벽(16)과, 우측벽(1b) 전방부에 설치되어 순환 공기를 전방에서 좌측으로 송출하는 순환팬(17)과, 열처리실(R)과 안내벽(16) 사이에 설치되어 열처리실(R)로 흐르는 순환 공기로부터 고체 이물질을 제거하는 필터(18)를 구비한다.

열처리실(R)은 상측이 수평판(20)에 의해, 우측이 수직형 분출판(21)에 의해, 좌측이 수직형 흡입판(22)에 의해, 후방이 수직형 후방 폐쇄판(23)에 의해 둘러싸여 있다. 분출판(21) 및 흡입판(22)에는 소정의 개구 비율이 되도록 다수의 열풍 통과용 관통 구멍(21a, 22a)이 마련되어 있다. 열처리실(R) 안에서는, 우측에서 좌측으로 열풍이 흐르고, 이들 열풍은 노(1)의 좌측벽(1c)과 흡입판(22) 사이 및 후방 폐쇄판(23)과 노(1)의 후벽(1d) 사이를 흘러 노(1) 안의 우측, 즉 열풍 공급 수단(2) 설치 지점으로 복귀된다. 이에 따라, 열처리실(R) 안에서의 수평판(20)보다 하측이 소정의 온도로 이루어지고, 노(1) 안의 피처리물(P)이 가열되도록 이루어져 있다.

로 입구부(4)의 좌우 방향의 폭은 피처리물(P)의 폭보다 넓게, 또한 노 입구부(4)의 상연부가 지지대(3)에 적재된 가장 위의 피처리물(P)보다 상측에, 노 입구부(4)의 하연부가 지지대(3)에 적재된 가장 아래의 피처리물(P)보다 아래쪽에 위치하도록 이루어져 있다.

개폐 셔터(5)는 각각 상하로 자유자재로 움직이는 복수의 수직판형 구성 부재(5a)를 상하로 배열하여 형성되어 있다. 또한, 각 구성 부재(5a)가 취할 수 있는 가장 하측의 위치인 기본 위치에 각 구성 부재(5a)가 있을 때에, 노 입구부(4)는 완전 폐쇄된다. 구성 부재(5a)는 각각 노(1)에 직접 접촉하지 않도록 배치되어 있다. 노 입구부(4)의 연부와 구성 부재(5a) 사이에는, 예컨대 폴리테트라플루오로에틸렌으로 제조된 짧은 각통형 시일(14)이 배치되어 있다. 또한, 시일(14)과구성 부재(5a) 사이에는 간격이 마련되어 있다.

그리고, 구성 부재(5a)는 이하에 기술한 바와 같이 하여 상하로 자유자재로 움직이도록 설치되어 있다. 노(1)의 전방벽(1a) 외면에서 노 입구부(4)의 좌측에, 상하로 신장하는 사각형 단면의 안내 부재(6)가 고정되어 있다. 한편, 구성 부재(5a)의 후면에 있어서 안내 부재(6)에 대응하는 위치에는 노 입구부의 후방측에 단면이 거의 오목형인 부재(7)가 고정되고, 이 오목형 부재(7)는 안내부재(6)에 대하여 상하로 자유롭게 활주할 수 있게 끼워 맞춰져 있다. 또한, 노(1)의 전방벽(1a) 외면에서 노 입구부(4)의 우측에는, 상하로 신장하고 좌측으로 개방된 홈형 단면의 부재(10)가, L자형 단면의 부착 부재(9)를 통해 고정되어 있다. 한편, 구성 부재(5a)의 우측 연부에는 좌우 방향으로 신장하는 수평축을 중심으로 회전하는 롤러(8)가 부착되고, 이 롤러(8)는 홈형 부재(10)의 홈에 자유자재로 회전하게 끼워 넣어져 있다.

각 구성 부재(5a)의 전방면 좌측 상부에는 전방으로 돌출한 수평판 형상의 에어 실린더 부착 부재(13)가 각각 고정되어 있다. 또한, 베이스(B)에는 상기 에어 실린더 부착 부재(13)의 상면보다 상측으로 돌출한 수평판 형상의 부분을 갖는 에어 실린더 부착 부재(11)가 고정되어 있다. 그리고, 가장 위의 구성 부재(5a)를 제외한 각 부착 부재(13)의 상면 및 베이스(B)에 고정된 부착 부재(11)의 수평 부분의 상면에, 에어 실린더(12)가 고정되어 이 에어 실린더의 로드가 상측으로 신장되며, 이 로드의 상단이 각 에어 실린더(12)의 상측에 위치하는 부착 부재(13)의 하면에 고정되어 있다. 그리고, 하나의 에어 실린더(12)의 로드가 상승함으로써,이 에어 실린더(12)의 로드에 부착 부재(13)를 통해 고정된 구성 부재(5a) 및 이 구성 부재(5a)보다 위에 위치하는 구성 부재(5a)와, 로드가 상승한 에어 실린더(12)보다 상측에 위치하는 에어 실린더(12)가 일체로 이동하도록 이루어져 있다.

풍량 조정 수단(19)은 열처리실(R)을 둘러싸는 상기 분출판(21) 및 흡입판(22)을 구비하고, 이 실시 형태에서는 분출판(21) 및 흡입판(22)의 전방 단부와 노(1)의 전방벽(1a) 내면과의 사이에 소정의 간극(S)이 마련되어 있다. 이에 따라, 분출판(21) 및 흡입판(22)의 노 입구부 근방의 개구 비율이 100%로 되어 있다. 분출판(21) 및 흡입판(22)의 노 입구부 근방 이외의 개구 비율에 대해서는 분출판(21)이 약 40%, 흡입판(22)이 약 12%로 되어 있다. 상기 소정의 간극(S), 즉 분출판(21) 및 흡입판(22)의 전방 단부와 노(1)의 전방벽(1a) 내면과의 거리는 후방 폐쇄판(23)과 노(1)의 전방벽(1a) 내면과의 거리[열처리실(R)의 깊이]의 1/8 정도로 되어 있다. 또한, 상기에 예시한 각 수치는 열풍의 양이 노 입구부 근방에서 많아지도록 조정하기 위한 것으로, 그 목적을 달성하는 범위에서 여러 가지로 변경이 가능하다.

개폐 셔터(5)의 각 구성 부재(5a)의 내측에는 높이가 구성 부재(5a)의 높이와 같은 세로로 긴 사각형 단면의 중공 형상재(5b)가 접합되어 있고, 이 중공 형상재(5b) 내부가 열풍 통로, 즉 풍동(24)으로 되어 있다. 이 풍동(24)에 의해 열풍은 개폐 셔터(5) 내면을 따라 수평 방향으로 진행하도록 이루어져 있다.

상기 열처리 장치에 따르면, 열풍 공급 수단(2)에 의해 순환된 열풍은필터(18)를 통과하여 열처리실(R)내로 공급된다. 청정화된 열풍은 열처리실(R) 내를 분출판(21)으로부터 흡입판(22)을 향해, 즉 가는 화살표(S1)로 표시된 방향으로 진행한다. 이 때, 분출판(21) 및 흡입판(22)의 노 입구부 근방의 개구 비율이 100%로 되어 있기 때문에, 분출판(21) 및 흡입판(22)의 전방 단부와 개폐 셔터(5) 사이에 있어서도, 우측에서 좌측으로 향하여 열풍이 흐르고, 노 입구부(4) 근방에는 굵은 화살표(S2)로 표시된 다량의 열풍이 흐르게 된다. 또한, 열풍은 개폐 셔터(5)의 내면을 따라 형성된 풍동(24)을 가는 화살표(S3)로 표시된 방향으로도 흐른다. 이렇게 해서, 열풍의 양이 노 입구부(4) 근방에서 많아지도록 조정되고, 개폐 셔터(5)측에서 많은 방열이 일어남에도 불구하고, 노 입구부(4) 근방의 온도 저하의 영향을 경감시킬 수 있어, 노(1) 안의 유효 가열 용적을 크게 확보할 수 있다. 또한, 다량의 열풍(S2) 및 풍동(24)내 열풍(S3)에 의해 에어 커튼과 같은 효과를 얻을 수 있고, 개폐 셔터(5)의 개폐에 따른 외기의 오염이 방지됨에 따라 노 입구부(4) 근방의 온도 저하의 영향을 경감시킬 수 있다. 게다가, 개폐 셔터(5)의 개폐에 따른 노 안 분위기의 외부로의 유출도 방지할 수 있기 때문에, 노 안에서 발생한 승화물이 노 밖으로 유출되는 것도 방지할 수 있다.

실제로, 본 발명의 열처리 장치에 의해 얻어지는 유리 기판 온도 분포를 종래의 장치에 의해 얻어지는 것과 비교하면, 종래의 장치에서는 셔터 개폐에 따른 온도 저하가 최대 약 3.5℃이며, 「셔터 폐쇄」로 온도 안정시의 유리 기판 온도의 변동이 약 6.8℃였다. 이에 비하여, 본 발명의 열처리 장치에서는, 셔터 개폐에 따른 온도 저하가 최대 약 2.4℃이고, 「셔터 폐쇄」로 온도 안정시의 유리 기판온도의 변동이 약 3℃이며, 간단한 구성으로 매우 큰 효과를 얻을 수 있는 것이 확인되었다.

또한, 상기 실시 형태에서, 개폐 셔터(5)는 상하로 자유자재로 움직이는 복수의 수직판형 구성 부재(5a)를 상하로 배열하여 형성되고, 각 구성 부재(5a)가 에어 실린더(12)에 의해 상하로 움직여지는 자동식으로 되어 있지만, 개폐 셔터의 구성은 이것에 한정되지 않고, 본 발명은 노 입구부에서 많은 방열이 일어나는 것에 기인한 온도 저하를 방지하는 것이 과제가 되는 경우에, 자동식 또는 수동식을 막론하고, 여러 가지 타입의 셔터를 사용한 열처리 장치에 적용할 수 있다.

본 발명에 따른 열처리 장치를 이용하면, 열처리 장치의 대형화나 가열 설비의 고비용화 등의 단점을 수반하는 일없이, 열풍의 양이 노 입구부 근방에서 많아지도록 조정되기 때문에, 노 입구부 근방의 온도 저하의 영향을 경감시킬 수 있고, 또한 개폐 셔터측으로 치우친 열풍 흐름이 만들어지기 때문에, 에어 커튼과 같은 효과를 얻을 수 있으며, 그 결과 개폐 셔터의 개폐에 따른 외기의 오염을 줄일 수 있어, 노 입구부 근방의 온도 저하의 영향을 경감시킬 수 있다. 또한, 노 안에서 발생한 승화물이 노 밖으로 유출되는 것도 방지할 수 있다.

Claims (5)

1. 내부에 열처리실이 마련되어 있는 노와, 피가공물 반입출용 노 입구부에 설치된 개폐 셔터와, 열처리실의 일단측에서 타단측으로 향하는 노 입구부에 평행한 열풍을 공급하는 열풍 공급 수단을 구비하는 열처리 장치로서, 열풍의 양이 노 입구부 근방에서 많아지도록 조정하는 풍량 조정 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 열처리 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 풍량 조정 수단은 열처리실의 일단측에 설치된 분출판과, 타단측에 설치된 흡입판을 구비하고, 분출판의 노 입구부 근방의 개구 비율이 80∼100%, 노 입구부 근방을 제외한 부분의 개구 비율이 20∼60%인 열처리 장치.
3. 제2항에 있어서, 흡입판의 노 입구부 근방의 개구 비율이 80∼100%, 노 입구부 근방을 제외한 부분의 개구 비율이 6∼18%인 열처리 장치.
4. 제3항에 있어서, 분출판과 노 입구측의 노 벽 내면과의 사이에 소정의 간극이 마련됨으로써 분출판의 노 입구부 근방의 개구 비율이 100%로 되고, 흡입판과 노 입구측의 노 벽 내면과의 사이에 소정의 간극이 마련됨으로써 흡입판의 노 입구부 근방의 개구 비율이 100%로 되는 열처리 장치.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 개폐 셔터의 노 내측에 개폐 셔터의 노 내면을 따라 열풍을 이동시키는 풍동이 마련되는 것인 열처리 장치.