JP2000302240A

JP2000302240A - 気体吹き付けノズル、気体吐出装置および熱処理装置

Info

Publication number: JP2000302240A
Application number: JP11078499A
Authority: JP
Inventors: Nobuhito Yokoyama; 暢人横山; Kenji Tanimoto; 憲司谷本; Masataka Morita; 真登森田; Yoshimichi Ishii; 好道石井; Masaru Nagaike; 勝長池
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1999-04-19
Filing date: 1999-04-19
Publication date: 2000-10-31

Abstract

(57)【要約】【課題】簡単に気体吐出手段を形成でき、また、気体
吐出手段のメンテナンスを容易にする気体吹き付けノズ
ルを提供する。【解決手段】対象物に気体を吹き付けることにより対
象物を浮揚するために使用する気体吹き付けノズル１２
は、吹き付ける気体が導入される気体導入口３０、およ
び吹き付ける気体が排出される少なくとも１つの貫通孔
３４を有するノズル端面３２を有するノズルボディ４０
を有して成り、ノズルボディ４０は、ノズルの端面の周
囲の少なくとも一部分でステップ状部分を有することを
特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばプラズマ・
ディスプレイ・パネルあるいは、太陽電池パネルを最終
製品とする製造工程における製品原材料または部品、中
間製品などのような被処理材としての対象物の熱処理方
法および熱処理装置において、気体を吹き付けることに
より対象物を浮揚するために使用する気体吐出手段に使
用する気体吹き付けノズルに関する。

【０００２】

【従来の技術】種々の製品の製造過程において、様々の
熱処理、例えば加熱および冷却処理等が利用されてい
る。具体的には、乾燥、焼成、封着、排気、アニール、
その他の熱処理によって達成される作用は数多く知られ
ている。

【０００３】熱処理の生産性を向上させるために、例え
ば、被処理材をメッシュベルトコンベア、ローラハース
等で搬送しつつ、ドーム状あるいはトンネル状の加熱炉
内を通過させて加熱処理を施すことが提案されている。

【０００４】図５に、電子部品等の製造に一般的に使わ
れている電気抵抗加熱によるメッシュベルト搬送式熱処
理装置を模式的に斜視図にて示す。熱処理装置１００で
は、電気抵抗ヒーターブロック１０２で囲まれた加熱マ
ッフル１０４と呼ばれる金属材により形成されたトンネ
ル内を、メッシュベルト１０６が連続的に一方向へ移動
している。熱処理する被処理材１０８はこのメッシュベ
ルト１０６に載せられて供給部（ローダー）１１０側か
ら排出部（アンローダー）１１２側へ移動する。被処理
材１０８は、加熱マッフル１０４を通過しながら所定の
温度で加熱される。メッシュベルト１０６と被処理材１
０８は、ヒーターブロック１０２で囲まれたゾーンを通
過すると、冷却水管１１４が施された冷却マッフル１１
６を通過しながら冷却される。

【０００５】このような熱処理装置には、一般的に、被
処理材の搬送方向に沿って、被処理材を加熱昇温させる
昇温ゾーンと、昇温した被処理材の温度を一定に維持す
る恒温ゾーンと、被処理材を冷却降温させる降温ゾーン
とが配置され、被処理材が各ゾーンを順次通過する間に
所定の熱処理が施されるようになっている。通常、昇温
ゾーンでは熱が加えられ、恒温ゾーンでは放熱量に見合
う分だけ熱が加えられ、降温ゾーンでは熱が奪われる。

【０００６】このような熱処理装置に用いられる加熱炉
の加熱方式としては、電気エネルギーを利用する電気抵
抗加熱、ランプ輻射によるイメージ加熱、気体燃料等の
燃焼熱による加熱があり、これらが単独または組み合わ
せて使用される。

【０００７】このような熱処理装置を使用して、対象物
を熱処理する場合、あるいは、そのために熱処理装置内
で対象物を移動する場合、対象物に気体を吹き付けてそ
れを浮揚させながら実施する場合が多い。そのような浮
揚には、気体供給手段および気体吐出手段から構成され
る気体浮揚手段が使用される。そのような気体吐出手段
の一例の模式的分解図を図６に示す。

【０００８】図６において、気体吐出手段１２０は、複
数の気体吐出口１２２を全面にわたって配したノズルプ
レート１２４および同様に開口部１２６が配された中間
プレート１２８を有し、電気ヒーター１３０が中間プレ
ート１２８の上方に配置される。電気ヒーター１３０お
よび中間プレート１２８はケーシング１３２内に配置さ
れ、ノズルプレート１２２は、ケーシング１３２の上に
載置される。また、ケーシング１３２の底面には空気配
管１３４が接続され、気体供給手段（図示せず、例えば
圧縮機）から気体吐出手段１２０に空気が供給され、図
示した態様では全ての気体吐出口１２２から実質的に垂
直上向き方向に気体が吐出されるように構成されてい
る。ノズルプレート１２４の面積は、被処理材のプレー
トに対向する面の面積に対して９０〜１００％の大きさ
として、気体吐出口から吐出された気体が実質的に最初
に処理材に衝突することにより、吐出される気体のエネ
ルギーを緩和し、被処理材の上面に向かって不要物質が
飛散しにくい構造とするのが好ましい。

【０００９】図６に示した分解図を組み立てて形成され
る気体吐出手段１２０の側断面図を模式的に図７に示し
ている。ノズルプレート１２４は４隅でボルト１３６で
ケーシング１３２に取り付けられる。中間プレート１２
８はスぺーサー１３７付きボルト１３９でケーシング１
３２に一定の高さで取り付けられる。電気ヒーター１３
０は、電気ヒーター１３０と中間プレート１２８との熱
膨張差を回避するためのスぺーサー１３８を介して中間
プレート１２８上に位置する。ケーシング１３２の中央
に接続され空気配管１３４を通って供給される加圧空気
が中間プレート１２８により整流され、また電気ヒータ
ー１３０で加熱された後、ノズルプレート１２４の気体
吐出口１２２から吐出される。図示した態様では、電気
ヒーター１３０は、空気に加えてノズルプレートを加熱
し、加熱されたプレートが吐出された気体により浮揚さ
れた被処理材（図示せず）、または、気体の吐出が停止
してプレート１２４上に載置された被処理材を加熱して
熱処理する。

【００１０】尚、本明細書を通じて「熱処理」とは、被
処理材の昇温、恒温、降温またはこれらの組み合わせの
処理であって、被処理材の温度を上げる、下げる、また
は一定に保つこと、あるいはこれらのいずれかの組み合
わせの処理であってもよく、そのために被処理材に熱を
加えること、またはそれから熱を奪うこと、あるいはこ
れらの種々の組み合わせ（場合により断熱することを含
んでもよい）のいずれの処理であってもよい。この熱処
理によって、被処理材の少なくとも１つの特性（例え
ば、水分保有率、重量、電気抵抗、透過率、形成膜厚ま
たはその均一性、内部応力またはひずみ、強度、組成
等）が所定のように変化する。

【００１１】例えば、被処理材に熱を加える処理には、
被処理材の温度を所定の温度までに所定時間で上げる処
理、被処理材の温度を所定温度で所定時間維持する処理
および被処理材を所定の温度変化条件にさらす処理等が
含まれる。また、被処理材から熱を奪う処理には、熱を
加えない時の場合、すなわち自然冷却による方法、ある
いは、動力により冷風を吹き付けたり、所定の温度に制
御可能な熱を吸収する面または放熱する面等を利用した
強制冷却による方法により、被処理材の温度を低下させ
る処理が含まれる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】図６および図７から明
らかなように、気体吐出手段１２０において、気体供給
手段から供給される気体は、ケーシング１３２内を通過
してノズルプレート１２４の気体吐出口１２２から吐出
されるが、気体が十分に吐出されるには、ケーシング１
３２とノズルプレート１２４との間で完全なシール部を
形成する必要がある。

【００１３】しかしながら、ノズルプレート１２４とケ
ーシング１３２とは独立した別の部材であり、これらを
他の部材と一緒に組み立ててノズルプレート１２４とケ
ーシング１３２との間のシールを完全にした気体吐出手
段を形成するのは、その構造が複雑であるため容易では
ない。また、気体吐出手段１２０は、高温および／また
は大きな温度変化に曝されることが多く、通常、ノズル
プレート１２４とケーシング１３２が異なる材料から形
成されているので、熱膨張率の差のためにこれらの間の
シール部に欠陥が生じて気体が漏れ、その結果、気体が
偏流することも有り得る。そのような場合、気体吐出手
段全体を取り出して欠陥箇所を補修する必要がある。

【００１４】従って、上述のような複雑な構造の気体吐
出手段を形成する必要性を回避し、簡単に気体吐出手段
を形成できること、また、気体吐出手段に問題が生じた
場合にそのメンテナンスを容易にすることが望まれてい
る。

【００１５】

【課題を解決するための手段】１つの要旨において、本
発明は、対象物に気体を吹き付けることにより対象物を
浮揚するために使用する気体吹き付けノズルであって、
吹き付ける気体が導入される気体導入口、および吹き付
ける気体が排出される少なくとも１つの貫通孔を有する
ノズル端面を有するノズルボディを有して成り、ノズル
ボディは、ノズル端面の周囲の少なくとも一部分でステ
ップ状部分（または段差部分）を有することを特徴とす
る気体吹き付けノズルを提供する。

【００１６】別の要旨において、本発明は、少なくとも
１つの上述のノズル、気体吹き付けノズルを収容するケ
ーシング、および気体吹き付けノズルの端面に対応する
貫通開口部を有するプレートを有して成り、ノズル端面
のステップ状部分はプレートを支持することを特徴とす
る気体吐出装置または手段を提供する。このような気体
吐出装置によれば、対象物、例えば基板に気体を吹き付
けて浮揚する対象物体の浮揚方法が提供される。

【００１７】更に別の要旨において、本発明は、ケーシ
ングが加熱手段を有する、上述の気体吐出装置を有する
対象物の熱処理装置を提供する。このような熱処理装置
によれば、そのような装置内で、熱処理条件下、対象
物、例えば基板に気体を吹き付けて浮揚させた状態で搬
送することにより、対象物を熱処理する方法が提供され
る。以下、本発明の気体吹き付けノズルおよび気体吐出
手段を中心に説明するが、そのようなノズルおよび気体
吐出手段は、従来から用いられている熱処理装置に容易
に適用でき、その結果、本発明の熱処理装置を作製でき
ることが容易に理解されよう。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明の気体吹き付けノズルを有
する気体吐出手段を図１に模式的に断面図にて示す。気
体吐出手段１０は、気体吹き付けノズル１２、ケーシン
グ１４およびプレート１６から構成されている。ケーシ
ング１４内には加熱手段１８、例えばシーズヒーターが
配置されている。このような気体吐出手段１０は、例え
ば熱処理装置の熱処理空間を形成する炉体フレーム２０
上に断熱材２６を介して配置され、プレート１６上に熱
処理空間２２が形成され、プレート１６の下にはケーシ
ング１４が位置する。

【００１９】この熱処理空間２２内において、被処理材
としての対象物２４、例えばシート状基板はノズル１２
から吐出される気体（矢印）によって浮揚された（また
は浮上した）状態で保持される。対象物２４は、破線矢
印で示すように、その状態で機械的に水平方向に搬送さ
れ、あるいは浮上した状態のままで維持されてそのまま
熱処理される。別の態様では、ノズルから吐出される気
体の向きが垂直上方向ではなく、斜め上方向である場合
には、対象物は、吐出される気体により水平方向に移動
することができる。このように、ノズルから吐出される
気体の向きは、対象物をどのように取り扱うのかに応じ
て種々の態様が可能であり、その結果、ノズル端面に形
成されている貫通孔の向きは種々の態様を採り得る。

【００２０】尚、本発明の気体吹き付けノズルにおい
て、後述のように、その端面は貫通孔を有するが、貫通
孔の数およびその向きは、浮揚させる対象物の大きさ、
重量、移動の有無、気体吹き付けノズルの数および配置
等に応じて当業者が適当に決めることができる。また、
同様に、気体吐出手段に設ける気体吹き付けノズルの数
も、当業者が適宜決めることができる。

【００２１】この熱処理は、例えば、プレート１６の下
方に位置する加熱手段１８により発生する熱を使用して
実施する。別の態様では、対象物の上方に位置する加熱
手段により熱処理を実施できる。更に別の態様では、対
象物の浮揚に使用する気体を予め加熱あるいは冷却する
ことにより熱処理を実施することもできる。また、これ
らの種々の加熱および／または冷却を組み合わせること
も可能である。

【００２２】図１の右側の気体吹き付けノズル１２だけ
を取り出して断面図にて模式的に図２に示す。ノズル１
２は、気体導入口３０およびノズル端面３２を両端に有
するノズルボディ４０から構成され、ノズル端面３２
は、気体が吐出される貫通孔３４を少なくとも１つ有す
る。図１を参照すると判るように、気体導入口３０は、
炉体フレーム２０を貫通し、気体導入口３０に隣接する
ノズルボディ４０の部分は、炉体フレーム２０上の断熱
材２６およびケーシング１４を貫通している。図示した
態様では、ケーシング１４および断熱材２６は、ノズル
ボディ４０の外形に対応する開口部を有し、炉体フレー
ム２０は気体導入口３０に対応する開口部を有する。別
の態様では、気体吹き付けノズルの気体導入口は、炉体
フレーム、断熱材およびケーシングの全てを貫通しても
よい。

【００２３】このようなノズル１２の取り付けは、ケー
シング１４、断熱材２６および炉体フレーム２０に設け
た開口部に気体導入口３０またはノズルボディ４０を通
してノズル１２を配置し、気体導入口３０の外側に設け
たネジにナット３６を締結することによって簡単に実施
できる。その後、プレート４６をノズル１２の上に載置
するだけで気体吐出手段を構成することができる。

【００２４】ノズル端面３２の外周部４２は、ノズル端
面３２の内側部分４４よりプレートの厚さに相当する距
離だけ、あるいはその距離より短い距離だけ下方に下が
り、それによって段差部分を形成するようになってい
る。即ち、ノズル端面３２は、外周部４２および内側部
分４４から形成され、内側部分４４が外周部４２から上
方に突出することにより段差部分が形成されている。プ
レート１６の貫通開口部２８は、ノズル端面の内側部分
４４の外側輪郭と実質的に同じ形状を有し、即ち、ノズ
ルの端面に対応し、その結果、ノズル端面の内側部分４
４がプレートの貫通開口部２８内に存在できるようにな
っている。

【００２５】ノズル端面３２の外周部４２上にプレート
１６が載置され、ノズル端面３２の内側部分４４はプレ
ートの上面４６と実質的に同一の平面上に存在する（図
１に示した状態）か、あるいはノズル端面がプレートの
上面より下方に存在すること（即ち、陥没状態）にな
る。段差部分は、図示するようにノズル端面３２の外周
部全体に存在する必要は必ずしも無く、ノズル端面３２
の外周部の少なくとも一部分に存在すればよい。

【００２６】より好ましい態様では、プレートの貫通開
口部の形状がノズル端面の内側部より少し大き目であ
り、内側部分の外壁と貫通開口部の内壁との間で間隙が
実質的に存在する。例えば、ノズル端面が円形（直径
ｂ）である場合、プレートの貫通開口部は直径ａ（但
し、ａ＞ｂである）の円形である（図１参照）。この場
合、間隙が存在するために、ノズル端面の内側部をプレ
ートの開口部内に配置するのが容易になり、また、プレ
ートを斜めに持ち上げた状態でも、プレートのノズル端
面への配置またはそれからの除去が可能となる（間隙が
存在しない場合には、プレートを真上に持ち上げないと
配置または取り外しできない）。

【００２７】上述のように、独立した気体吹き付けノズ
ルのノズル端面３２が段差部分を有することにより、気
体吹き付けノズルによりプレートを支持できると共に、
ノズル端面３２がプレートの上面４６から突出すること
はないので、対象物をわずかな距離だけ浮揚させる場合
であっても、対象物がノズル端面と接触することを防止
できる。また、本発明の気体吹き付けノズルは、気体供
給手段において独立した部材として機能するので、気体
を供給する場合に問題となるシールに関しては、気体吹
き付けノズル自体のシールを完全なものにしておくだけ
で十分であり、気体吹き付けノズルと他の部材、例えば
プレート、ケーシング、フレーム等と間のシールを気に
する必要がない。

【００２８】図３に、本発明の気体吹き付けノズルの別
の態様を図２と同様に断面図にて模式的に示している。
図示した態様では、ノズル端面３２から少し下方の位置
においてフランジ５０がノズルボディ４０に取り付けら
れており、このフランジが上述の段差部分を提供する。
先の説明と同様に、フランジはノズルボディの全周にわ
たって存在する必要はなく、ノズルボディの周囲の少な
くとも一部分に存在するだけでもよい。このようにフラ
ンジを取り付ける態様では、ノズルボディ４０は実質的
に円筒形態であってよく、図２に示したノズルボディ４
０より構造が簡単となり、従って、気体吹き付けノズル
の作製が容易になるという利点がある。

【００２９】例えば、本発明の気体吹き付けノズルは、
適当な金属またはセラミック材料の円筒の一端を閉じて
貫通開口部を形成し、他方の端部には気体を供給するよ
うに導管を接続し、円筒の周囲にフランジを設けること
により容易に製造できる。このような製造は、例えば溶
接および穿孔を用いて簡単に実施できる。

【００３０】また、図３に示した態様では、ノズルボデ
ィ４０の反対側の端部にもフランジ５２が取り付けられ
ている。このようにすると、気体吹き付けノズルを炉体
フレーム２０上に安定して配置できる。別の態様では、
このフランジ５２は、ケーシング１４の上に位置するよ
うに設けてもよく、その場合には、フランジ５２は、図
２において破線にて示すような位置に配置される。

【００３１】図４に、本発明の気体吹き付けノズル１２
とプレートを１６組み合わせた状態を模式的に斜視図に
て示す。尚、図４の線Ａ−Ａ’に沿った断面が図１に対
応するが、図４に示した態様では、ノズル端面３２が配
置される開口部２８を接続する溝部６０がプレートに設
けられている。この溝は、図示するように、開口部同士
を接続してもよいが、図示しない別の態様では、各開口
部から放射状に延びていてもよく、その場合、他の開口
部につながっていても、あるいはそうでなくてもよい。
このような態様では、貫通孔３４から吐出された気体
は、対象物に衝突し、その後、優先的に溝部に沿って進
み易い。

【００３２】溝部を放射状に設ける場合において、好ま
しい態様では、吐出口を中心として等角度で、あるいは
被処理材の搬送方向もしくはそれに垂直な方向に沿って
線対称となるように放射状に延びているのが好ましい。
溝部の数、深さ、長さ等は、被処理材に応じて適当に選
択できる。１つの好ましい態様では、溝部の長手方向に
垂直な断面形状は、矩形または半円形であり、溝部の深
さが吐出口から遠ざかるにつれて浅くなっている、いわ
ゆるテーパー状になっている。１つの好ましい態様で
は、例えば４５°、６０°または９０°の等角度で溝部
を設けてよい。

【００３３】このように溝部を設けると、吐出された気
体が溝部を介して均等にプレート全体に広がり易いの
で、浮揚に使用する気体を効率的に使用でき、その結
果、使用する気体の量を少なくできる。図示した態様で
は、吐出される気体は、溝に沿って流れ易いので溝に沿
って比較的大きな浮揚力が得られ、その浮揚力は対象物
の中央付近に優先的に作用するので、安定した浮揚状態
を得ることができる。

【００３４】

【発明の効果】本発明の気体吹き付けノズルは、ノズル
端面に段差部分を設けた独立した部材であるので、プレ
ートと気体吹き付けノズルとの間のシールを必要とせ
ず、従来から問題となっていたプレートと気体吹き付け
ノズルとの間における完全なシール形成を実現するため
の種々の複雑な技術を必要としない。従って、気体吐出
手段を簡単に構成でき、また、そのメンテナンスも容易
になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の気体吹き付けノズルを組み込んだ気
体吐出手段の断面を模式的に示す。

【図２】本発明の気体吹き付けノズルの断面を模式的
に示す。

【図３】別の態様の本発明の気体吹き付けノズルの断
面を模式的に示す。

【図４】図３と同様の気体浮揚手段を示す。

【図５】本発明の気体吹き付けノズルを適用できる熱
処理装置を部分切除斜視図にて模式的に示す。

【図６】従来技術の気体浮揚手段の気体吐出手段の分
解斜視図を模式的に示す。

【図７】図６に示した気体吐出手段を組み立てた状態
の側断面図を模式的に示す。

【符号の説明】

１０…気体吐出手段、１２…気体吹き付けノズル、１４
…ケーシング、１６…プレート、１８…加熱手段、２０
…炉体フレーム、２２…熱処理空間、２４…対象物、２
６…断熱材、２８…開口部、３０…気体導入口、３２…
ノズル端面、３４…貫通孔、３６…ナット、４０…ノズ
ルボディ、４２…外周部、４４…内側部分、４６…プレ
ート上面、５０，５２…フランジ、６０…溝部、１００
…熱処理装置、１０２…電気抵抗ヒーターブロック、１
０４…加熱マッフル、１０６…メッシュベルト、１０８
…被処理材、１１０…供給部、１１２…排出部、１１４
…冷却水管、１１６…冷却マッフル、１２０…気体吐出
手段、１２２…気体吐出口、１２４…ノズルプレート、
１２６…開口部、１２８…中間プレート、１３０…電気
ヒーター、１３２…ケーシング、１３４…空気配管、１
３６…ボルト、１３７，１３８…スぺーサー、１３９…
ボルト。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者森田真登大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者石井好道大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者長池勝大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内Ｆターム(参考） 4K034 AA17 BA05 DB02 DB04 EA04 EB41 4K050 AA02 AA05 AA09 BA03 BA05 BA16 CA17 CD08 CD17 5C040 HA01 JA21 JA28 JA31 JA34 MA23 MA26

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】対象物に気体を吹き付けることにより対
象物を浮揚するために使用する気体吹き付けノズルであ
って、吹き付ける気体が導入される気体導入口、および吹き付
ける気体が排出される少なくとも１つの貫通孔を有する
ノズル端面を有するノズルボディを有して成り、ノズルボディは、ノズルの端面の周囲の少なくとも一部
分でステップ状部分を有することを特徴とする気体吹き
付けノズル。
【請求項２】ステップ状部分は、ノズルボディにフラ
ンジを取り付けることにより形成されている請求項１に
記載の気体吹き付けノズル。
【請求項３】請求項１または２に記載の少なくとも１
つの気体吹き付けノズル、気体吹き付けノズルを収容す
るケーシング、および気体吹き付けノズルの端面に対応
する貫通開口部を有するプレートを有して成り、ノズル端面のステップ状部分はプレートを支持すること
を特徴とする気体吐出装置。
【請求項４】ノズルの端面は、プレート上面と同一平
面を形成するか、あるいは、プレート上面から陥没した
状態となるように配置される請求項３に記載の気体吐出
装置。
【請求項５】プレートは溝部を更に有する請求項３ま
たは４に記載の気体吐出装置。
【請求項６】ケーシング内に加熱手段を有する、請求
項３〜５のいずれかに記載の気体吐出装置を有する対象
物の熱処理装置。
【請求項７】請求項６に記載の熱処理装置を使用し
て、熱処理条件下、対象物に気体を吹き付けて浮揚させ
た状態で熱処理装置内を搬送することにより、対象物を
熱処理する方法。