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技術 連続焼成炉

出願人 光洋サーモシステム株式会社
発明者 山本章仁
出願日 2002年10月7日 (17年1ヶ月経過) 出願番号 2002-293582
公開日 2004年4月22日 (15年6ヶ月経過) 公開番号 2004-125345
状態 特許登録済
技術分野 トンネル炉(炉3)
主要キーワード 側部冷却 予焼成 防塵壁 耐熱鋼板 各冷却装置 焼成ゾーン 冷却用エア 通常エア
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2004年4月22日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (4)

課題

例えば、プラズマディスプレイパネル焼成およびこれに続く徐冷を行う技術分野で使用される連続焼成炉であって、種々の温度プロファイルに対応でき、しかも、クリーンエアでなくて通常エアの使用を可能として、ランニングコストを低く抑えることができるものを提供する。

解決手段

連続焼成炉の徐冷ゾーンに、炉幅中央部が両側部よりも高い冷却能を有する間接空冷手段5,6が、ワークW搬送面に平行に設けられている。間接空冷手段は、炉本体2の頂壁2bの幅中央部に設けられた冷却管5aアレイを有している。冷却管5aの軸方向が搬送方向に沿うようになされている。加熱手段7が炉本体2の底壁2aに設けられている。

概要

背景

プラズマディスプレイパネル等の、ガラス基板を含むワークにおいては、熱処理中に歪みが発生すると表示デバイスの歪みとなるので、所定の温度条件で加熱された後に、所定の温度プロファイルにしたがって均一な温度分布でワークを徐冷することが特に要求されている。そこで、所定の温度プロファイルを得るために、焼成ゾーンで加熱されたワークを徐冷ゾーンで冷却することが行われている。特許文献1には、徐冷のため、炉本体の頂壁炉幅方向沿いに伸び導入管に設けられた吹き出しノズルおよび側壁に設けられたノズルから、冷却エアを炉内に吹き込むことが開示されている。

概要

例えば、プラズマディスプレイパネルの焼成およびこれに続く徐冷を行う技術分野で使用される連続焼成炉であって、種々の温度プロファイルに対応でき、しかも、クリーンエアでなくて通常エアの使用を可能として、ランニングコストを低く抑えることができるものを提供する。連続焼成炉の徐冷ゾーンに、炉幅中央部が両側部よりも高い冷却能を有する間接空冷手段5,6が、ワークW搬送面に平行に設けられている。間接空冷手段は、炉本体2の頂壁2bの幅中央部に設けられた冷却管5aアレイを有している。冷却管5aの軸方向が搬送方向に沿うようになされている。加熱手段7が炉本体2の底壁2aに設けられている。  

目的

この発明の目的は、種々の温度プロファイルに対応でき、しかも、クリーンエアでなくて通常エアの使用を可能として、ランニングコストを低く抑えることができる連続焼成炉を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

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請求項1

焼成ゾーンおよび徐冷ゾーン炉本体内ワーク搬送方向に沿って設けられている連続焼成炉であって、徐冷ゾーンに、炉幅中央部が両側部よりも高い冷却能を有する間接空冷手段が、ワーク搬送面に平行に設けられていることを特徴とする連続焼成炉。

請求項2

間接空冷手段は、炉本体の頂壁の幅中央部に設けられた冷却管アレイと、炉本体の頂壁の両側部にそれぞれ設けられた箱型冷却器とを有している請求項1の連続焼成炉。

請求項3

冷却管の軸方向が搬送方向に沿うようになされている請求項2の連続焼成炉。

請求項4

加熱手段が炉本体の底壁に設けられている請求項1の連続焼成炉。

技術分野

0001

この発明は、ガラス基板を含む平板状ワーク(例えば、プラズマディスプレイパネル)の焼成およびこれに続く徐冷を行う連続焼成炉徐冷炉ということもある)に関し、特に、その連続焼成炉の徐冷ゾーンに関する。

0002

プラズマディスプレイパネル等の、ガラス基板を含むワークにおいては、熱処理中に歪みが発生すると表示デバイスの歪みとなるので、所定の温度条件で加熱された後に、所定の温度プロファイルにしたがって均一な温度分布でワークを徐冷することが特に要求されている。そこで、所定の温度プロファイルを得るために、焼成ゾーンで加熱されたワークを徐冷ゾーンで冷却することが行われている。特許文献1には、徐冷のため、炉本体の頂壁炉幅方向沿いに伸び導入管に設けられた吹き出しノズルおよび側壁に設けられたノズルから、冷却エアを炉内に吹き込むことが開示されている。

背景技術

0003

【特許文献1】
特開2001−147083号公報

0004

上記特許文献1のものでは、冷却エアを天井の炉幅方向沿いに伸びる導入管に設けられた吹き出しノズルおよび側壁に設けられたノズルから吹き出すため、炉幅方向の冷却能力を、ワークや処理条件組合せの変動に応じて柔軟に調整することができず、ワークの炉幅方向の均一な温度分布を得ることが極めて難しいという問題があった。また、炉内に直接冷却エアを導入しているので、炉内への塵埃混入やワークの汚染を防止するためには、冷却エアとしてクリーンエアを使用するとともに、冷却能力を確保するためにそのクリーンエアを大量に流す必要があり、ランニングコストが高くつくという問題もあった。

0005

この発明の目的は、種々の温度プロファイルに対応でき、しかも、クリーンエアでなくて通常エアの使用を可能として、ランニングコストを低く抑えることができる連続焼成炉を提供することにある。

0006

【課題を解決するための手段および発明の効果】
この発明による連続焼成炉は、焼成ゾーンおよび徐冷ゾーンが炉本体内ワーク搬送方向に沿って設けられている連続焼成炉であって、徐冷ゾーンに、炉幅中央部が両側部よりも高い冷却能を有する間接空冷手段が、ワーク搬送面に平行に設けられていることを特徴とするものである。

0007

この発明の連続焼成炉によると、炉幅中央部が両側部よりも高い冷却能を有する間接空冷手段によってワークが冷却されるので、冷却しにくいワーク中央部の冷却が確実に行われ、幅方向に均一な温度分布が確保される。しかも、間接の空冷手段とされていることにより、クリーンエアでなくて通常エアを使用することができ、ランニングコストを低く抑えることができる。

0008

焼成後のワークを徐冷するための徐冷ゾーンは、複数有り、上記の構成とされる徐冷ゾーンは、全ての徐冷ゾーンであってもよいし、また、一部の徐冷ゾーンであってもよい。セッタに搭載されるワークは、1段でも多段でもよいが、多段積みの場合には、上段のワークが冷えにくい傾向があり、より効果的なものとなる。1段積みであっても上下方向に層構造組立構造を有するワークの場合には、上側の温度が下がりにくい傾向があり、多段積みの場合と同様の効果が得られる。

0009

炉幅中央部が両側部よりも高い冷却能を有する間接空冷手段としては、例えば、炉本体の頂壁の幅中央部に設けられた冷却管アレイと、炉本体の頂壁の両側部にそれぞれ設けられた箱型冷却器とを有しているものとすればよい。冷却管は、ステンレス鋼等の耐熱鋼管とされ、複数の冷却管が並列にかつ直接炉内に露出して配置されることにより、管内の冷却気体の流量、および炉内との伝熱面積をともに大きくすることができる。そして、側部は、中央部に比べて高い冷却能が要求されず、側部の間接空冷手段をステンレス鋼等の耐熱鋼板の箱の内部に冷却エアーを流す箱型冷却器とすることにより、適切な冷却が可能となりかつコストも抑えることができる。間接冷却手段は、この組合せに限られるものではなく、炉幅中央部が両側部よりも高い冷却能を有するものであれば、種々の構成のものを採用することができる。例えば、中央部および両側部を同じ形式の冷却器(冷却管アレイまたは箱型冷却器)として、通路の数、各通路に流される風量、通路に配置されるフィンの有無などで冷却能が異なるようにすることもできる。

0010

間接空冷手段が炉本体の頂壁の幅中央部に設けられた冷却管アレイを有している場合には、冷却管の軸方向が搬送方向に沿うようになされていることが好ましい。このようにすると、柔軟な炉幅方向の温度制御が可能となる。

発明が解決しようとする課題

0011

間接空冷手段が炉本体の頂壁に設けられる場合には、加熱手段が炉本体の底壁に設けられる。この逆、すなわち、間接空冷手段が炉本体の底壁に設けられるとともに、加熱手段が炉本体の頂壁に設けられるようにしてもよい。好ましくは、加熱手段は、炉本体の底壁に設けられる。冷却手段と加熱手段とを併用することにより、所要の温度プロファイルを満たし、かつ炉幅方向に均一な温度分布を確実に実現することができる。

0012

この発明の実施の形態を、以下図面を参照して説明する。以下の説明において、図1の左右を左右といい、図1紙面表側、図2の下および図3の左をそれぞれ後、図1の紙面裏側、図2の上および図3の右をそれぞれ前というものとする。

0013

図1および図2は、連続焼成炉の徐冷ゾーンを示しており、連続焼成炉の徐冷ゾーン(1)は、底壁(2a)、頂壁(2b)および左右側壁(2c)を有する炉本体(2)と、炉本体(2)内においてワーク(W)を積載したセッタ(4)を前後方向に搬送する搬送装置(3)と、炉本体(2)の頂壁(2b)幅中央部に設けられた中央部冷却装置(5)と、炉本体(2)の頂壁(2b)左右側部に設けられた側部冷却装置(6)と、炉本体(2)の底壁(2a)に設けられた加熱装置(7)とを備えている。

0014

炉本体(2)の底壁(2a)および左右側壁(2c)は、耐熱ガラス等の防塵壁内張されている。炉本体(2)には、前後方向(長さ方向)に沿って複数のゾーン(長さ方向の温度制御単位)が設けられている。複数の温度制御単位が集まって、それぞれ、予焼成区間、焼成区間および徐冷区間を構成している。図3は、この連続焼成炉のゾーン構成と、設定可能な温度プロファイルの一例を示すもので、図の上に示しているゾーン構成では、斜線が施されている1つの四角が1つのゾーン(z)に対応している。そして、この例では、ワーク(W)は、ワーク(W)を所定温度(例えば400℃)まで予熱して脱バインダー等の処理を行うための予焼成区間(S1)、それに引き続いて、ワーク(W)をさらに高い温度(例えば600℃)まで加熱して本焼成を行うための焼成区間(S2)を経た後、徐冷区間(S3)において、1分間に所定の割合で徐々に冷却される。

0015

炉本体(2)内は、左右対称となるように幅方向に3分割されており、左側部と右側部とは同じ構成とされている。

0016

各冷却装置(5)(6)は、エアーを直接吹き付けるものではなく、冷却装置(5)(6)に設けられた通路内を流れるエアーとの熱交換によって炉本体(2)内を冷却する間接冷却手段とされている。そして、炉幅中央部の中央部冷却装置(5)は、高い冷却能を確保するため、ステンレス鋼等の耐熱鋼管からなりかつ長さ方向にのびる複数の水平冷却管(5a)が幅方向に所定間隔をおいて配置された冷却管アレイとされており、側部冷却装置(6)は、ステンレス鋼などの耐熱鋼板からなる箱の内部に冷却エアを流す箱型冷却器(6a)によって形成されている。中央部冷却装置(5)は、複数の冷却管(5a)が直接炉本体(2)内に露出させられており、管内冷却気体の流量および伝熱面積がともに大きく取れる構造とされている。側部冷却装置(6)は、箱型冷却器(6a)のワーク(W)に対向する下面が伝熱面とされており、全面が伝熱面とされている冷却管(5a)に比べて、相対的に冷却能が劣っている。中央部冷却装置(5)、左の側部冷却装置(6)および右の側部冷却装置(6)は、それぞれ相互に独立に調節可能とされている。

0017

中央部冷却装置(5)の前後端には、入口側マニフォールド(8)および出口側マニフォールド(9)が設けられており、このマニフォールド(8)(9)を介して垂直状入口パイプ(10)および出口パイプ(11)とすべての並列状冷却管(5a)とが連通させられている。入口パイプ(10)へは、ブロワおよび配管などからなるエア供給装置(12)によって通常のエアが供給されている。箱型冷却器(6a)へは、入口パイプ(10)に供給されるのと同じエア源からダンパーまたは調整弁を有する配管を介して冷却用エアが供給されている。各冷却装置(5)(6)にエアを供給するには、加圧または吸引のいずれでもよい。そして、各冷却装置(5)(6)へのエア供給装置は、ブロワやダンパーなどを省略して配管にエアを供給するだけのものでもよいし、または、インバータ等によりエア流量を調節可能なものとしてもよく、その構成は限定されるものではない。また、入口と出口を逆配置としてももちろんよい。

0018

加熱装置(7)は、幅方向に所定間隔で配置された複数(例えば4つ)の面状ヒータ(7a)を有しており、これによって、幅方向に出力の調整が可能とされている。

0019

1つの徐冷ゾーン、即ち徐冷区間に属する長さ方向の温度制御単位は、搬送方向に所定の長さ(図3にLで示す)をもち、中央部冷却装置(5)は、典型的には、この長さあたり2つ設置される。すなわち、1つの徐冷ゾーンには、搬送方向に沿って2つの中央部冷却装置(5)が設置されている。左右の側部冷却装置(6)についても同様である。これにより、炉幅方向だけでなく、搬送方向に沿う方向でもワーク(W)の均一な温度分布が一層確保しやすいものとなっている。しかも、冷却装置(5)(6)が小型化し、取り扱いやすいという利点も有している。加熱装置(7)も長さあたり2つ設置されている。

0020

上記の連続焼成炉によると、ワーク(W)は、焼成区間において底壁および頂壁に設けられたヒータにより上下両面から加熱されることにより所定の焼成処理を受けた後に、徐冷区間へと搬送される。徐冷区間では、所定の温度プロファイルを得るために、加熱装置(7)による加熱と合わせて、焼成区間からワーク(W)とセッタ(4)によって持ち込まれた熱を奪うための冷却が冷却装置(5)(6)によって施される。これにより、ワーク(W)は、図3に示すような温度プロファイルに従って前後方向および左右方向の全体にわたって均一な処理を受けた後、冷却ゾーンへと搬送される。

発明を実施するための最良の形態

0021

なお、加熱装置(7)は、必ずしも徐冷区間を構成する全ての徐冷ゾーンに設けるのではなく、所定の温度プロファイルが得られるように、加熱装置が設置される徐冷ゾーンを適宜選択してもよい。いずれにせよ、本発明の構成により、処理条件やワークの種類の変動にも柔軟に対応して、所要の温度プロファイルを満たししかも炉幅方向に均一な温度分布を確実に実現することができる。

図面の簡単な説明

0022

また、上記実施形態では、幅方向に3分割された例を示しているが、これに限られるものではなく、必要に応じて各部をさらに細分化し、全体として幅方向に4分割や5分割などとすることも可能である。また、1つのゾーン内の搬送方向の分割も2分割に限らず、3以上に分割してもよく、また、分割しなくてもよい。また、中央部および側部冷却装置(5)(6)の炉外側には、必要に応じて、断熱外層を設けてもよい。

図1
この発明による連続焼成炉の垂直横断面図である。
図2
この発明による連続焼成炉の冷却装置の平面図である。
図3
この発明による連続焼成炉のゾーン構成と、得られる温度プロファイルの一例を示す図である。
【符号の説明】
(1)    連続焼成炉
(2)    炉本体
(2a)   底壁
(2b)   頂壁
(5)    中央部冷却装置(間接空冷手段)
(5a)   冷却管
(6)    側部冷却装置(間接空冷手段)
(W)   ワーク

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