加热单元及热处理装置 【技术领域】
本发明涉及一种用在对置于炉内的工件进行热处理的热处理装置中的加热单元，还涉及一种配置有该加热单元的热处理装置。
背景技术
近些年来，随着液晶显示装置和等离子显示装置的尺寸增加，致使在热处理装置中热处理的工件(例如，一侧尺寸约3m的玻璃基板)尺寸也增加。因此，通过增大热处理装置自身的尺寸并通过增大安装在该热处理装置中的加热器的尺寸，使在处理大型工件的热处理装置中对大型工件进行适宜的热处理成为可能。
然而，由于安装在热处理装置中的加热器尺寸增加，因此就有了采取措施以防加热器变形的需求。例如，为了防止夹持着发热体的加热板下沉，尽管有必要增加加热板的厚度，但是加热板的面积和厚度增加会导致加热器的重量增加，造成不便。
这样，在现有技术中，已存在的加热器被构造成，通过用重量轻的支承板支承加热器以及采用内部或外表面的一部分具有空间的加热板来控制加热器的重量增加及防止加热器出现变形(参照例如日本专利申请公开公报No.2006‑147416和No.2006‑79895)。
在上述专利申请涉及的技术中，每当工件尺寸加大时，必须配备比工件尺寸大的加热器。换句话说，即使支承板的重量减轻，由于加热器的尺寸和重量必然会随着工件尺寸增加而相应地增加，因此可以想到的是因工件尺寸增加而使加热器的安装和维护变得困难。
此外，尽管由于加热器尺寸增加，因此加热器受到温度上升而膨胀和温度下降而收缩的影响变大，然而通常不会相信能采取措施防止大尺寸的加热器膨胀和收缩。例如，当加热器的热膨胀系数与加热器支承件的不同时，由于在温度上升及温度下降时可能会由此使它们相互摩擦，这样很容易导致灰尘(颗粒)产生，因此可以说需要合理控制灰尘产生的创意。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种加热单元和一种热处理装置，通过对加热器因其温度上升而膨胀和温度下降而收缩的影响进行相关控制，使它们可适用于大型工件。
为了达到上述目的，本发明提供一种用在对置于炉内的工件进行热处理的热处理装置中的加热单元，所述加热单元包括：配置在炉内的加热器，所述加热器比所述工件大，所述加热器具有多个比所述工件小的加热块；以及在所述炉内能够呈水平状态配置的加热器支承件，所述加热器支承件用于将所述加热块支承于所述加热器支承件上，其中所述加热块以至少一部分所述加热块能够在所述加热器支承件上滑动的方式被放置在所述加热器支承件上。
可见，本发明的加热单元用在对置于炉内的工件进行热处理的热处理装置中。
所述加热单元包括加热器和加热器支承件。所述加热器配置成整体尺寸大于被放置在炉内的工件。此外，所述加热器包括尺寸比工件小的多个加热块。
所述加热器支承件被构造成水平布置在炉内。此外，所述加热器支承件被配置成在其上放置所述多个加热块。作为加热器支承件的一个实施例，放置在炉内的水平的加热器安装面上的支承板是示例性的。如果水平的加热器安装面不是安装在炉内，那么可通过安装在炉内的加热器架与架在该加热器架上的支承板的配合来配置加热器支承件。
在使至少一部分所述加热块可滑动地放置在所述加热器支承件上的状态下，把所述加热块放置在所述加热器支承件上。这里，该可滑动状态指的是当加热块移动时在加热块和加热器支承件之间的摩擦力减小了。在这些例子中，有一种结构包括在加热块和加热器支承件中的至少一个上的转动体。另外，作为其它结构的例子，可以通过在加热块和加热器支承件中的至少一个上形成肋和/或槽来减小彼此接触的面积。在另一种结构中，对加热块和加热器支承件中至少一个进行表面处理，从而改善滑动特性。
在该结构中，由于加热器包括多个加热块，每个加热块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构成加热器的各加热块的尺寸。此外，由于即使加热器的总重量增加，各加热块的重量也不会增加，因此与制成一体的加热器相比更容易完成维护任务。
另外，由于在至少一部分加热块可在加热器支承件上滑动的状况下，将加热块放置在加热器支承件上，因此当加热器因其温度变化而膨胀和收缩时，加热块和加热器支承件之间的摩擦力减小了，从而可以控制灰尘产生。
此外，通过例如改变各加热块的发热体的排列密度可容易地控制加热器的温度分布。
在上述结构中，优选的是，位于加热器边缘部分处的第一加热块被制成可在加热器支承件上滑动，并且在加热器支承件上放置第一加热块的部分上设有向内倾斜的斜面。这样设置的理由是，在加热块经历温度上升阶段的膨胀和温度下降阶段的收缩之后，可以防止加热块之间出现不同间隙，并且在温度上升阶段之前可以防止加热块偏移其初始位置。即使在温度上升阶段，当各加热块的热膨胀达到最大时，相邻的加热块开始彼此接触并相互推挤，使得位于加热器边缘部分处的第一加热块向外偏移，在温度下降阶段之后也因斜面而使第一加热块向内返回。所以，在温度上升阶段之前，甚至在经历温度上升阶段和温度下降阶段之后，第一加热块几乎不会偏离其初始位置，并且在加热块之间几乎不会出现不同的间隙。
此外，通过固定位于加热器的第一加热块内侧的第二加热块的一侧，并由此使第二加热块的另一侧仅朝向第一加热块伸长，可容易地改善各加热块在其经历温度上升阶段和温度下降阶段之后的准确定位。
根据本发明，通过对加热器因其温度上升而膨胀和温度下降而收缩的影响进行相关控制，使其能够适用于大型工件。
【附图说明】
图1是显示本发明一个实施例的IR炉的简图。
图2A～图2C是显示加热单元的简图。
图3A和图3B是显示加热单元的边缘部分的简图。
图4A和图4B是显示加热单元配线结构的例子的图。
图5是显示加热单元另一结构的例子的图。
【具体实施方式】
图1是显示本发明一个实施例的多段式IR(红外线辐射)炉10的简图。在下面的实施例中，将IR炉10作为本发明的热处理装置的一个例子来进行说明；然而，本发明的热处理装置的加热方法并不局限于使用远红外辐射加热器，同样可以采用诸如加热板加热等其它加热方法。
如图1所示，IR炉10在其上部包括炉体12，以容纳将要进行热处理的工件14。在该实施例中，一侧宽约3m的基板用作工件14；然而，即使工件14比该基板更大或更小，也优选采用本发明。位于炉体12下面的是控制部16，控制部16包括IR炉10的驱动系统电路板和控制系统电路板。作为控制部16的控制细节的实施例，可以将炉体12内部的温度(在该实施例中，设置为80～250摄氏度)控制作为例子。
在炉体12内部安装多段式热处理部件，每个热处理部件都设有加热单元20。每个热处理部件都配有门(图未示)，用于打开和关闭工件14的通道。多个加热单元20以预定距离水平安装。加热单元20包括加热器21、支承加热器21的加热器架18和支承板19。
图2A～图2C是显示加热单元20的简图。加热器21包括多个加热块210～219，每个加热块的尺寸都比工件14的小，并且加热器21设置成整体尺寸大于工件14。各加热块210～219是通过将镍铬合金线缠绕在云母片上，再通过将其两侧置于其它云母片之间制成的。
加热器架18由不锈钢材料制成，并安装在炉体12内壁的两侧上。支承板19由不锈钢材料制成，并设置成架在一对加热器架18上。在该实施例中，在加热器21底部支承加热器21的加热器支承件包括这对加热器架18和支承板19。支承板19设置成在加热器架18的引导件182上滑动，使得支承板19可朝着箭头300所示的加热器插入方向以及相反的加热器拆卸方向在引导件182上移动。
一对加热器架18和支承板19被水平设置在炉体12内，并被配置成可使多个加热块210～219置于其上。在图2A～图2C中，多个加热块210～219排列成3列，其中加热块210～211设置在左侧列，加热块212～217设置在中间列，而加热块218～219设置在右侧列。在该实施例中，设置在左侧列的加热块210～211、设置在右侧列的加热块218～219，以及设置在中间列的上下两端的加热块212和217相当于本发明的第一加热块，其它加热块213‑216相当于第二加热块。然而，多个加热块210～219的配置并不局限于该实施例，可以根据本发明的实施方式适当改变。
在该实施例中，如图2B所示，设置在左侧列的加热块210～211和设置在右侧列的加热块218～219放置成可在加热器架18上滑动。在加热器架18上放置加热块210～211和218～219的部分处，设有向内倾斜的斜面184。
此外，如图2C所示，在引导件182上放置加热块212和217的各部分上设有向内倾斜的斜面186，其中支承板19介于引导件182和各加热块212和217之间。在该实施例中，斜面184和斜面186的倾斜角度设置为1度左右；然而，倾斜角度不局限于该实施例的倾斜角度。
图3A和图3B是显示加热单元20的边缘部分的简图。在图3A中，邻近加热块211的结构作为加热单元20宽度方向的边缘部分的典型例子示出；在加热块210、218和219的邻近处采用相似结构。此外，在图3B中，邻近加热块212的结构作为加热单元20长度方向的边缘部分的典型例子示出；在加热块217的邻近处采用相似结构。
如图3A所示，多个球形滚轮26可转动地设置在加热块211的底部。在该实施例中，球形滚轮26的材料采用不锈钢，但不局限于此。此外，多个支架27设置在加热块211的底部，并且在支架27的底部处也设置了可转动的球形滚轮26。另一方面，多个辊子28设置在支承板19的底部处。
通过设置在加热块211上的多个滚轮26，使加热块211可在斜面184上滑动。另外，由于斜面184的作用，朝向加热单元20中部的力始终作用在加热块211上。
此外，如图3B所示，由于多个辊子28设置在支承板19处，使加热块212可在加热器架18的引导件182上滑动。另外，由于设置在引导件182处的斜面186的作用，朝向加热单元20中部的力始终作用在加热块212上。
图4A和图4B是显示加热单元20配线结构的例子的图。与各加热块210～219连接的动力线与加热器架18的引导件182相连，并从引导件182经由安装在炉体12前侧和后侧的排出管通向炉体12的外部。例如，在图4A和图4B中示出动力线50、52、54、56和58是怎样分别与加热块211、215、216、217和219连接的。
如上所述，在IR炉10中，借助比工件14尺寸小很多的多个加热块210～219，可以配置比工件尺寸大的加热器21。
此外，由于加热块210～219被设置在合适的位置，尽管它们彼此未被固定在加热器架18和支承板19上，也可容易地安装加热单元20。此外，由于在加热块210～219和加热器架18之间的摩擦力减小了，因此结构本身可抑制灰尘产生，使得炉体12内部可轻易地达到高清洁指数。
此外，即使加热块210～219因其温度上升而膨胀和温度下降而收缩，加热块210～219在热膨胀之前也很容易回到初始位置。在这种情况下，由于加热块210～219之间几乎不存在间隙，因此可容易地改善平面温度分布的准确性。
图5是显示加热单元另一结构的例子的视图。在上述实施例中，说明了安装在炉体12侧面的加热器架18用作加热器支承件的一部分的例子；然而，加热器支承件可以设置成其它结构，即不用安装在炉体12侧面的加热器架18来作加热器支承件的一部分。
例如，如图5所示，如果在炉体12内存在将加热单元202放置于其上的安装面，那么可将加热器21放置在该安装面上，支承板180置于该安装面与加热器21之间。此外，虽然在上述实施例中加热块212～217没有设置滚轮26，但是如图5所示加热块212～217可以设有滚轮26，这样可将滚轮26置于加热块212～217和支承板180之间。
虽然在上述实施例中，要么将所有加热块210～219设置成直接在加热器架18上滑动，要么通过支承板19间接插在加热器架18上，但是让所有的加热块210～219在加热器架18上直接或间接滑动不是必要的。使加热块210～219在加热器架18上滑动的结构不局限于上述结构，也可以采用其它结构。
上述实施例在各方面的描述都是说明性的，不应认为是限制性的。本发明的范围通过权利要求而不是上述实施例来表示。此外，本发明的范围涵盖权利要求及在其等同物的含义和范围内的所有变化。