專利名稱：加熱單元及熱處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用在對置于爐內(nèi)的工件進(jìn)行熱處理的熱處理裝置中 的加熱單元，還涉及一種配置有該加熱單元的熱處理裝置。
背景技術(shù)：
近些年來，隨著液晶顯示裝置和等離子顯示裝置的尺寸增加，致使
在熱處理裝置中熱處理的工件(例如， 一側(cè)尺寸約3m的玻璃基板)尺 寸也增加。因此，通過增大熱處理裝置自身的尺寸并通過增大安裝在該 熱處理裝置中的加熱器的尺寸，使在處理大型工件的熱處理裝置中對大 型工件進(jìn)行適宜的熱處理成為可能。
然而，由于安裝在熱處理裝置中的加熱器尺寸增加，因此就有了采 取措施以防加熱器變形的需求。例如，為了防止夾持著發(fā)熱體的加熱板 下沉，盡管有必要增加加熱板的厚度，但是加熱板的面積和厚度增加會 導(dǎo)致加熱器的重量增加，造成不便。
這樣，在現(xiàn)有技術(shù)中，已存在的加熱器被構(gòu)造成，通過用重量輕的 支承板支承加熱器以及采用內(nèi)部或外表面的一部分具有空間的加熱板來 控制加熱器的重量增加及防止加熱器出現(xiàn)變形(參照例如日本專利申請 公開公報(bào)No. 2006-147416和No. 2006-79895)。
在上述專利申請涉及的技術(shù)中，每當(dāng)工件尺寸加大時(shí)，必須配備比 工件尺寸大的加熱器。換句話說，即使支承板的重量減輕，由于加熱器 的尺寸和重量必然會隨著工件尺寸增加而相應(yīng)地增加，因此可以想到的 是因工件尺寸增加而使加熱器的安裝和維護(hù)變得困難。
此外，盡管由于加熱器尺寸增加，因此加熱器受到溫度上升而膨脹 和溫度下降而收縮的影響變大，然而通常不會相信能采取措施防止大尺 寸的加熱器膨脹和收縮。例如，當(dāng)加熱器的熱膨脹系數(shù)與加熱器支承件 的不同時(shí)，由于在溫度上升及溫度下降時(shí)可能會由此使它們相互摩擦，這樣很容易導(dǎo)致灰塵(顆粒)產(chǎn)生，因此可以說需要合理控制灰塵產(chǎn)生 的創(chuàng)意。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種加熱單元和一種熱處理裝置，通過對加熱 器因其溫度上升而膨脹和溫度下降而收縮的影響進(jìn)行相關(guān)控制，使它們 可適用于大型工件。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種用在對置于爐內(nèi)的工件進(jìn)4亍熱 處理的熱處理裝置中的加熱單元，所述加熱單元包括配置在爐內(nèi)的加 熱器，所述加熱器比所述工件大，所述加熱器具有多個(gè)比所述工件小的 加熱塊；以及在所述爐內(nèi)能夠呈水平狀態(tài)配置的加熱器支承件，所述加
熱器支承件用于將所述加熱塊支承于所述加熱器支承件上，其中所述加 熱塊以至少一部分所述加熱塊能夠在所述加熱器支承件上滑動(dòng)的方式被 放置在所述加熱器支承件上。
可見，本發(fā)明的加熱單元用在對置于爐內(nèi)的工件進(jìn)行熱處理的熱處 理裝置中。
所述加熱單元包括加熱器和加熱器支承件。所述加熱器配置成整體 尺寸大于被放置在爐內(nèi)的工件。此外，所述加熱器包括尺寸比工件小的 多個(gè)加熱塊。
所述加熱器支承件被構(gòu)造成水平布置在爐內(nèi)。此外，所述加熱器支 承件被配置成在其上放置所述多個(gè)加熱塊。作為加熱器支承件的一個(gè)實(shí) 施例，放置在爐內(nèi)的水平的加熱器安裝面上的支承板是示例性的。如果 水平的加熱器安裝面不是安裝在爐內(nèi)，那么可通過安裝在爐內(nèi)的加熱器 架與架在該加熱器架上的支承板的配合來配置加熱器支承件。
在使至少一部分所述加熱塊可滑動(dòng)地放置在所述加熱器支承l(wèi)牛上的 狀態(tài)下，把所述加熱塊放置在所述加熱器支承件上。這里，該可滑動(dòng)狀 態(tài)指的是當(dāng)加熱塊移動(dòng)時(shí)在加熱塊和加熱器支承件之間的摩擦力減小 了。在這些例子中，有一種結(jié)構(gòu)包括在加熱塊和加熱器支承件中的至少 一個(gè)上的轉(zhuǎn)動(dòng)體。另外，作為其它結(jié)構(gòu)的例子，可以通過在加熱±央和加熱器支承件中的至少一個(gè)上形成肋和/或槽來減小彼此接觸的面積。在另 一種結(jié)構(gòu)中，對加熱塊和加熱器支承件中至少一個(gè)進(jìn)行表面處理，從而 改善滑動(dòng)特性。
在該結(jié)構(gòu)中，由于加熱器包括多個(gè)加熱塊，每個(gè)加熱塊的尺寸都比 工件的小，因此即使工件尺寸再大也不需要增加構(gòu)成加熱器的各加熱塊 的尺寸。此外，由于即使加熱器的總重量增加，各加熱塊的重量也不會 增加，因此與制成一體的加熱器相比更容易完成維護(hù)〗壬務(wù)。
另外，由于在至少一部分加熱塊可在加熱器支承件上滑動(dòng)的狀況下， 將加熱塊放置在加熱器支承件上，因此當(dāng)加熱器因其溫度變化而膨脹和 收縮時(shí)，加熱塊和加熱器支承件之間的摩擦力減小了，從而可以控制灰 塵產(chǎn)生。
此外，通過例如改變各加熱塊的發(fā)熱體的排列密度可容易地控制加 熱器的溫度分布。
在上述結(jié)構(gòu)中，優(yōu)選的是，位于加熱器邊緣部分處的第一加熱塊被 制成可在加熱器支承件上滑動(dòng)，并且在加熱器支承件上放置第一加熱塊 的部分上設(shè)有向內(nèi)傾斜的斜面。這樣設(shè)置的理由是，在加熱塊經(jīng)歷溫度 上升階段的膨脹和溫度下降階段的收縮之后，可以防止加熱塊之間出現(xiàn) 不同間隙，并且在溫度上升階段之前可以防止加熱塊偏移其初始位置。 即使在溫度上升階段，當(dāng)各加熱塊的熱膨脹達(dá)到最大時(shí)，相鄰的加熱塊 開始彼此接觸并相互推擠，使得位于加熱器邊緣部分處的第一加熱塊向 外偏移，在溫度下降階段之后也因斜面而使第一加熱塊向內(nèi)返回。所以， 在溫度上升階段之前，甚至在經(jīng)歷溫度上升階段和溫度下降階段之后， 第一加熱塊幾乎不會偏離其初始位置，并且在加熱塊之間幾乎不會出現(xiàn) 不同的間隙。
此外，通過固定位于加熱器的第一加熱塊內(nèi)側(cè)的第二加熱塊的一側(cè)，
并由此使第二加熱塊的另一側(cè)僅朝向第一加熱塊伸長，可容易地改善各 加熱塊在其經(jīng)歷溫度上升階段和溫度下降階段之后的準(zhǔn)確定位。
根據(jù)本發(fā)明，通過對加熱器因其溫度上升而膨脹和溫度下降而收縮 的影響進(jìn)行相關(guān)控制，使其能夠適用于大型工件。


圖1是顯示本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的IR爐的簡圖。
圖2A 圖2C是顯示加熱單元的簡圖。
圖3A和圖3B是顯示加熱單元的邊緣部分的簡圖。
圖4A和圖4B是顯示加熱單元配線結(jié)構(gòu)的例子的圖。
圖5是顯示加熱單元另一結(jié)構(gòu)的例子的圖。
具體實(shí)施例方式
圖1是顯示本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的多段式IR (紅外線輻射)爐10的 簡圖。在下面的實(shí)施例中，將IR爐IO作為本發(fā)明的熱處理裝置的一個(gè) 例子來進(jìn)行說明；然而，本發(fā)明的熱處理裝置的加熱方法并不局限于使 用遠(yuǎn)紅外輻射加熱器，同樣可以采用諸如加熱板加熱等其它加熱方法。
如圖1所示，IR爐IO在其上部包括爐體12，以容納將要進(jìn)行熱處 理的工件14。在該實(shí)施例中， 一側(cè)寬約3m的基板用作工件14;然而， 即使工件14比該基板更大或更小，也優(yōu)選采用本發(fā)明。位于爐體12下 面的是控制部16，控制部16包括IR爐IO的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)電路板和控制系統(tǒng) 電路板。作為控制部16的控制細(xì)節(jié)的實(shí)施例，可以將爐體12內(nèi)部的溫 度(在該實(shí)施例中，設(shè)置為80~250攝氏度)控制作為例子。
在爐體12內(nèi)部安裝多段式熱處理部件，每個(gè)熱處理部件都設(shè)有加熱 單元20。每個(gè)熱處理部件都配有門(圖未示)，用于打開和關(guān)閉工件14 的通道。多個(gè)加熱單元20以預(yù)定距離水平安裝。加熱單元20包括加熱 器21、支承加熱器21的加熱器架18和支承板19。
圖2A 圖2C是顯示加熱單元20的簡圖。加熱器21包括多個(gè)加熱塊 210~219，每個(gè)加熱塊的尺寸都比工件14的小，并且加熱器21設(shè)置成整 體尺寸大于工件14。各加熱塊210 219是通過將鎳鉻合金線纏繞在云母 片上，再通過將其兩側(cè)置于其它云母片之間制成的。
加熱器架18由不銹鋼材料制成，并安裝在爐體12內(nèi)壁的兩側(cè)上。 支承板19由不銹鋼材料制成，并設(shè)置成架在一對加熱器架18上。在該
6實(shí)施例中，在加熱器21底部支承加熱器21的加熱器支承件包括這對加 熱器架18和支承板19。支承板19設(shè)置成在加熱器架18的引導(dǎo)件182 上滑動(dòng)，使得支承板19可朝著箭頭300所示的加熱器插入方向以及相反 的加熱器拆卸方向在引導(dǎo)件182上移動(dòng)。
一對加熱器架18和支承板19被水平設(shè)置在爐體12內(nèi)，并被配置成 可使多個(gè)加熱塊210 219置于其上。在圖2A 圖2C中，多個(gè)加熱塊 210 219排列成3歹U，其中加熱塊210 211設(shè)置在左側(cè)列，加熱塊212-217 設(shè)置在中間列，而加熱塊218 219設(shè)置在右側(cè)列。在該實(shí)施例中，設(shè)置 在左側(cè)列的加熱塊210 211、設(shè)置在右側(cè)列的加熱塊218-219，以及設(shè)置 在中間列的上下兩端的加熱塊212和217相當(dāng)于本發(fā)明的第一加熱塊， 其它加熱塊213-216相當(dāng)于第二加熱塊。然而，多個(gè)加熱塊210-219的 配置并不局限于該實(shí)施例，可以根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式適當(dāng)改變。
在該實(shí)施例中，如圖2B所示，設(shè)置在左側(cè)列的加熱塊210~211和 設(shè)置在右側(cè)列的加熱塊218-219放置成可在加熱器架18上滑動(dòng)。在加熱 器架18上放置加熱塊210-211和218-219的部分處，設(shè)有向內(nèi)傾斜的斜 面184。
此外，如圖2C所示，在引導(dǎo)件182上放置加熱塊212和217的各部 分上設(shè)有向內(nèi)傾斜的斜面186，其中支承板19介于引導(dǎo)件182和各加熱 塊212和217之間。在該實(shí)施例中，斜面184和斜面186的傾斜角度設(shè) 置為l度左右；然而，傾斜角度不局限于該實(shí)施例的傾斜角度。
圖3A和圖3B是顯示加熱單元20的邊緣部分的簡圖。在圖3A中， 鄰近加熱塊211的結(jié)構(gòu)作為加熱單元20寬度方向的邊緣部分的典型例子 示出；在加熱塊210、 218和219的鄰近處采用相似結(jié)構(gòu)。此外，在圖3B 中，鄰近加熱塊212的結(jié)構(gòu)作為加熱單元20長度方向的邊緣部分的典型 例子示出；在加熱塊217的鄰近處采用相似結(jié)構(gòu)。
如圖3A所示，多個(gè)球形滾輪26可轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)置在加熱塊2U的底部。 在該實(shí)施例中，球形滾輪26的材料采用不銹鋼，但不局限于此。此外， 多個(gè)支架27設(shè)置在加熱塊211的底部，并且在支架27的底部處也設(shè)置 了可轉(zhuǎn)動(dòng)的球形滾輪26。另一方面，多個(gè)輥?zhàn)?8設(shè)置在支承板19的底部處。
通過設(shè)置在加熱塊211上的多個(gè)滾輪26，使加熱塊211可在斜面184 上滑動(dòng)。另外，由于斜面184的作用，朝向加熱單元20中部的力始終作 用在加熱塊211上。
此外，如圖3B所示，由于多個(gè)輥?zhàn)?8設(shè)置在支承板19處，使加熱 塊212可在加熱器架18的引導(dǎo)件182上滑動(dòng)。另外，由于設(shè)置在引導(dǎo)件 182處的斜面186的作用，朝向加熱單元20中部的力始終作用在加熱塊 212上。
圖4A和圖4B是顯示加熱單元20配線結(jié)構(gòu)的例子的圖。與各加熱 塊210 219連接的動(dòng)力線與加熱器架18的引導(dǎo)件182相連，并從引導(dǎo)件 182經(jīng)由安裝在爐體12前側(cè)和后側(cè)的排出管通向爐體12的外部。例如， 在圖4A和圖4B中示出動(dòng)力線50、 52、 54、 56和58是怎樣分別與加熱 塊211、 215、 216、 217和219連接的。
如上所述，在IR爐10中，借助比工件14尺寸小很多的多個(gè)加熱塊 210-219，可以配置比工件尺寸大的加熱器21。
此外，由于加熱塊210 219被設(shè)置在合適的位置，盡管它們彼此未 被固定在加熱器架18和支承板19上，也可容易地安裝加熱單元20。此 外，由于在加熱塊210 219和加熱器架18之間的摩擦力減小了，因此結(jié) 構(gòu)本身可抑制灰塵產(chǎn)生，使得爐體12內(nèi)部可輕易地達(dá)到高清潔指數(shù)。
此外，即使加熱塊210-219因其溫度上升而膨脹和溫度下降而收縮， 加熱塊210~219在熱膨脹之前也很容易回到初始位置。在這種情況下， 由于加熱塊210 219之間幾乎不存在間隙，因此可容易地改善平面溫度 分布的準(zhǔn)確性。
圖5是顯示加熱單元另一結(jié)構(gòu)的例子的視圖。在上述實(shí)施例中，說 明了安裝在爐體12側(cè)面的加熱器架18用作加熱器支承件的一部分的例 子；然而，加熱器支承件可以設(shè)置成其它結(jié)構(gòu)，即不用安裝在爐體12側(cè) 面的加熱器架18來作加熱器支承件的一部分。
例如，如圖5所示，如果在爐體12內(nèi)存在將加熱單元202放置于其 上的安裝面，那么可將加熱器21放置在該安裝面上，支承板180置于該安裝面與加熱器21之間。此外，雖然在上述實(shí)施例中加熱塊212 217沒 有設(shè)置滾輪26，但是如圖5所示加熱塊212 217可以設(shè)有滾輪26，這樣 可將滾輪26置于加熱塊212~217和支承板180之間。
雖然在上述實(shí)施例中，要么將所有加熱塊210-219設(shè)置成直接在加 熱器架18上滑動(dòng)，要么通過支承板19間接插在加熱器架18上，但是讓 所有的加熱塊210-219在加熱器架18上直接或間接滑動(dòng)不是必要的。使 加熱塊210 219在加熱器架18上滑動(dòng)的結(jié)構(gòu)不局限于上述結(jié)構(gòu)，也可以 采用其它結(jié)構(gòu)。
上述實(shí)施例在各方面的描述都是說明性的，不應(yīng)認(rèn)為是限制性的。 本發(fā)明的范圍通過權(quán)利要求而不是上述實(shí)施例來表示。此外，本發(fā)明的 范圍涵蓋權(quán)利要求及在其等同物的含義和范圍內(nèi)的所有變化。
權(quán)利要求
1.一種用在對置于爐內(nèi)的工件進(jìn)行熱處理的熱處理裝置中的加熱單元，所述加熱單元包括配置在爐內(nèi)的加熱器，所述加熱器比所述工件大，所述加熱器具有多個(gè)比所述工件小的加熱塊；以及在所述爐內(nèi)能夠呈水平狀態(tài)配置的加熱器支承件，所述加熱器支承件用于將所述加熱塊支承于所述加熱器支承件上，其中所述加熱塊以至少一部分所述加熱塊能夠在所述加熱器支承件上滑動(dòng)的方式被放置在所述加熱器支承件上。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的加熱單元，其中所述加熱塊包括-位于所述加熱器邊緣部分的第一加熱塊；以及位于所述加熱器的第一加熱塊內(nèi)側(cè)的第二加熱塊，其中至少所述第一加熱塊以能夠在所述加熱器支承件上滑動(dòng)的方式被放置在所述加熱器支承件上；而且，在所述加熱器支承件的放置所述第一加熱塊的部分處設(shè)有向內(nèi)傾斜的斜面。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的加熱單元，其中所述第一加熱塊包括可轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)置在其底部的球形滾輪或輥?zhàn)印?br> 4. 一種熱處理裝置，包括多段式熱處理部件，每個(gè)熱處理部件都設(shè)有根據(jù)權(quán)利要求1~3中任一項(xiàng)所述的加熱單元。
全文摘要
本發(fā)明提供一種加熱單元和一種熱處理裝置，通過對加熱器因其溫度上升而膨脹和溫度下降而收縮的影響進(jìn)行相關(guān)控制，使它們適用于大型工件。加熱單元(20)包括加熱器(21)、用于支承加熱器(21)的加熱器架(18)和支承板(19)。加熱器(21)包括尺寸比工件(14)小的多個(gè)加熱塊(210～219)。在該加熱器架(18)和該支承板(19)上放置加熱塊(210～219)。放置在加熱器架(18)和支承板(19)上的加熱塊(210～219)中的至少一部分被設(shè)置成可在加熱器架(18)上滑動(dòng)。
文檔編號H05B3/62GK101662853SQ20091016173
公開日2010年3月3日 申請日期2009年8月7日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月29日
發(fā)明者山本恵司, 巽智彥 申請人:光洋熱系統(tǒng)株式會社