JP2001174159A

JP2001174159A - 熱処理装置

Info

Publication number: JP2001174159A
Application number: JP35591299A
Authority: JP
Inventors: Masataka Morita; 真登森田; Nobuhito Yokoyama; 暢人横山; Kenji Tanimoto; 憲司谷本
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1999-12-15
Filing date: 1999-12-15
Publication date: 2001-06-29

Abstract

(57)【要約】【課題】気体の供給・排出を伴う熱処理を実施する熱
処理ゾーンの間を効率良く断熱し、また、気体の供給に
起因する熱損失を小さくできる壁構造を提供する。【解決手段】それぞれ気体が供給され、気体が排出さ
れる、複数の熱処理ゾーン、および隣接する２つの熱処
理ゾーンの間でそれぞれ配置される断熱壁を含んで成る
熱処理装置において、断熱壁の少なくとも１つを、隣接
する２つの熱処理ゾーンの一方の熱処理ゾーンに気体を
供給する気体供給手段と他方の熱処理ゾーンから気体を
排出する気体排出手段を含み、両手段が隣接している壁
構造を有する断熱壁とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の熱処理ゾー
ンを含む熱処理装置であって、隣接する２つの熱処理ゾ
ーンの間に配置される断熱壁の少なくとも１つが特定の
壁構造を有している熱処理装置に関する。

【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】そして、例えば、プラズマ・ディスプレイ
・パネル（ＰＤＰ）または太陽電池パネルの製造におい
ては、熱処理の生産性を向上させるために、対象物をメ
ッシュベルトコンベアまたはローラハース等の搬送手段
で搬送しつつ、設定温度の異なる複数の熱処理ゾーンが
設けられて成るドーム状また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】熱処理装置が加熱炉である場合、当該熱処
理装置は、一般的に、対象物の搬送方向に沿って、対象
物を加熱昇温させる昇温ゾーン（加熱ゾーンもしくは焼
成ゾーンとも称される）、昇温した対象物の温度を一定
に維持する恒温ゾーン、および対象物を冷却降温させる
降温ゾーン（または徐冷ゾーン、急冷ゾーンもしくは冷
却ゾーンとも称される）を熱処理ゾーンとして有する。
対象物には、各ゾーンを順次通過する間に所定の熱処理
が施される。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。

【０００５】複数の熱処理ゾーンを有する熱処理装置に
おいては、各熱処理ゾーンにおいて所定の熱処理が確実
に行われるように、熱処理ゾーン内の温度を一定に保つ
必要がある。そのため、熱処理ゾーン内は、適当な加熱
または冷却手段、および温度モニタによって温度管理さ
れる。さらに、熱処理ゾーンの間で熱の移動が生じない
ように、隣接する２つの熱処理ゾーンの間にはそれぞ
れ、断熱材料から成る壁が設けられる。

【０００６】また、例えば、プラズマディスプレイや液
晶等に用いられるガラス基板を熱処理するに際し、基板
表面の塗布剤を燃焼させるために、熱処理ゾーン内に空
気または酸素ガス等の気体を供給し、燃焼後のガスを排
出させることがある。そのような熱処理装置の一例を図
１および図２に示す。図１は熱処理装置の側断面図であ
り、図２は１つの熱処理ゾーン（一点鎖線で表示）内を
示す斜視図である。

【０００７】図示した熱処理装置（100）は、２つの断
熱壁（102ａ，102ｂ）の組で隔てられた複数の熱処理ゾ
ーンを有し、各熱処理ゾーンは対象物（106）に対して
所定の熱処理を実施するために熱処理手段（例えば電気
ヒーター）（112）を有する。１組の断熱壁（102ａ、10
2ｂ）は、対象物（106）を移動させるために間隔を隔て
て、対象物（106）の搬送方向に対して鉛直な方向（図
では上下方向）で対向するように配置されている。当該
装置内において対象物は白抜きの矢印で示す方向に進行
する。気体供給手段（108）は各熱処理ゾーン（104）に
おいて対象物（106）の搬送方向の下流側に、気体排出
手段（110）は同方向の上流側に設けられている。対象
物（106）は、適当な搬送手段（図示せず）によって移
動させられ、熱処理ゾーンで順次熱処理される。図２に
示すように、気体供給手段（108）は円形の断面を有す
る管状体に小孔（108ａ）が複数個形成されたものであ
って、当該小孔（108ａ）から気体が吐出される。気体
排出手段（110）においても同様に小孔が複数形成され
（図示せず）、当該小孔を経由して気体が熱処理装置外
へ排出される。

【０００８】気体は、通常、加熱等することなく、常温
（３０℃程度）で熱処理ゾーン内に供給されることが多
い。したがって、熱処理ゾーン内を高温（例えば４００
℃程度）に維持しようとする場合には、気体の供給によ
る温度低下を考慮した温度コントロールが必要となる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】複数の熱処理ゾーンが
設けられた熱処理装置は、１つの熱処理装置において異
なる複数の熱処理の実施を可能にするという利点を有す
るが、一方では以下のような問題を有している。

【００１０】第１に、熱処理ゾーンが隣接する他の熱処
理ゾーンの影響を受けやすいという問題がある。この問
題は、断熱材の厚さ（即ち、対象物の搬送方向に平行な
方向の断熱材の幅）を大きくすることで、ある程度改善
できる。しかし、断熱材の厚さが大きくなると、熱処理
装置全体の寸法も大きくなるため、設備に要するコスト
が増加する要因となり、好ましくない。また、断熱材自
体が熱を伝導する媒体となって、熱処理ゾーンの間の熱
移動に寄与している可能性も否定できない。

【００１１】第２に、熱処理ゾーン内へ供給される気体
が熱処理ゾーン内の温度を低下させるという問題があ
る。この問題は、前述のとおり、気体供給による温度低
下を考慮して熱処理ゾーン内の温度をコントロールする
ことで改善される。しかし、熱処理ゾーン内の設定温度
が高く気体との温度差が大きいほど、より多くの熱エネ
ルギーが必要とされるため、この改善策は、省エネルギ
ーという観点から見れば好ましいものとは言い難い。例
えば、熱処理ゾーン内の設定温度が４００℃である場合
に、５０℃程度の気体を供給する場合、熱処理ゾーンへ
供給する熱エネルギーは気体を供給しない場合よりも８
％増加させる必要がある。この増加分は、気体供給によ
る熱損失とも呼べるものであり、工業的に実施される熱
処理にあっては、たとえ１％の損失であっても無視でき
ない量のエネルギーとなる。

【００１２】このように、複数の熱処理ゾーンを有する
熱処理装置は、隣接する２つの熱処理ゾーンの間の断
熱、および熱処理装置で消費される熱エネルギーの削減
について、なお改善の余地を有している。本発明は、か
かる実情に鑑みてなされたものであり、隣接する２つの
熱処理ゾーンの間を有効に断熱する壁構造、および当該
壁構造を有して成る熱処理装置を提供することを課題と
する。

【００１３】なお、本明細書を通じて「熱処理」とは、
対象物の昇温、恒温、降温またはこれらの組み合わせの
処理であって、対象物の温度を上げる、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、そのために対象物に熱を加え
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、対象物の少なくとも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。

【００１４】例えば、対象物に熱を加える処理には、対
象物の温度を所定の温度までに所定時間で上げる処理、
対象物の温度を所定温度で所定時間維持する処理および
対象物を所定の温度変化条件にさらす処理等が含まれ
る。また、対象物から熱を奪う処理には、熱を加えない
方法、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、対象物の温度を低下させる処理が含まれ
る。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、それぞれ気体が供給され、気体が排出さ
れる、複数の熱処理ゾーン、および隣接する２つの熱処
理ゾーンの間でそれぞれ配置される断熱壁を含んで成る
熱処理装置であって、断熱壁の少なくとも１つが、隣接
する２つの熱処理ゾーンの一方の熱処理ゾーンに気体を
供給する気体供給手段と他方の熱処理ゾーンから気体を
排出する気体排出手段を含み、両手段が隣接している壁
構造を有することを特徴とする、熱処理装置を提供す
る。

【００１６】「気体供給手段」とは、適当な送気装置、
例えば送風機と接続されて、所定流量の気体を熱処理ゾ
ーン内に供給するものをいう。また、「気体排出手段」
とは、適当な排気装置、例えば送風機と接続されて、所
定流量で気体を熱処理ゾーンから排出するものをいう。
本発明の熱処理装置において、断熱壁の少なくとも１つ
は、気体供給手段と気体排気手段とが隣接した壁構造を
有する。ここで、「隣接」とは両者の少なくとも一部が
接触している状態をいう。

【００１７】断熱壁の壁構造において、気体供給手段お
よび気体排出手段は断熱部材としても用いられる。気体
供給手段および気体排出手段は、その中を優れた断熱体
である気体が通過するため、優れた断熱効果を発揮して
熱処理ゾーンの間を有効に断熱する。また、本発明の熱
処理装置においては、気体供給手段および気体排出手段
が断熱壁を形成しているため、このような断熱壁によれ
ば、従来の熱処理装置で用いられるような断熱壁を省略
することも可能である。したがって、そのような断熱壁
を複数の熱処理ゾーンを有する熱処理装置に適用した場
合、当該装置を小型化することができる。

【００１８】さらに、断熱壁の壁構造において気体供給
手段と気体排出手段とが隣接することにより、両手段内
を通過する気体間で熱交換を行うことができる。例え
ば、高温の気体を排出する気体排出手段と、低温の気体
を供給する気体供給手段を隣接させた場合には、排出さ
れる気体と供給される気体との間で熱交換を実施でき、
気体供給手段から供給される気体の温度を高くすること
ができる。その結果、その気体供給手段から気体が供給
される熱処理ゾーンでは、気体温度が低いことに起因す
る熱損失を少なくできる。したがって、本発明の熱処理
装置によれば、より少ない熱エネルギーで所定の熱処理
を実施し得る場合がある。

【００１９】このように、隣接する２つの熱処理ゾーン
の間に、特定の壁構造を有する断熱壁が配置された本発
明の熱処理装置においては、当該壁構造によって熱処理
ゾーンの間が有効に断熱されるため、１つの熱処理ゾー
ン内で、所定の設定温度にて所定の熱処理を効率的に実
施できる。また、従来の熱処理装置と異なり、気体供給
手段および気体排出手段が断熱壁を兼ねているため、本
発明の熱処理装置は、その寸法が、特に対象物の搬送方
向において小さくなったものとなる。また、隣接した気
体供給手段および気体排出手段内の気体間で行われる熱
交換を利用すれば、従来のものよりも少ない熱エネルギ
ーで熱処理を実施し得る場合がある。

【００２０】本発明の熱処理装置は、具体的には、隣接
する２つの熱処理ゾーンの間で、それぞれ２つの断熱壁
が組となって、対象物の搬送方向に対して鉛直な方向で
間隔をあけて対向するように配置された熱処理装置であ
り、断熱壁の少なくとも１つが上記の壁構造、即ち、隣
接する２つの熱処理ゾーンの一方の熱処理ゾーンに気体
を供給する気体供給手段と他方の熱処理ゾーンから気体
を排出する気体排出手段を含み、両手段が隣接している
壁構造を有するものである。本発明の熱処理装置には、
組を構成する一方の断熱壁のみが上記所定の壁構造を有
するものも当然に含まれる。

【００２１】

【発明の実施の形態】次に本発明の具体的な形態を説明
する。本発明の熱処理装置において、特定の壁構造を有
する断熱壁は、隣接する２つの熱処理ゾーンの間に設け
られて２つの熱処理ゾーンを隔てる。この２つの熱処理
ゾーンはいずれも、その内部に気体供給手段により気体
が供給され、その内部から気体排出手段により気体が排
出される熱処理ゾーンである。

【００２２】気体供給手段は、熱処理の種類に応じて選
択される気体を熱処理ゾーン内に供給する。気体排出手
段は、気体を熱処理ゾーンから排出させて熱処理ゾーン
内に常に新鮮な気体が供給されることを確保し、また、
熱処理中に生じる塵埃を熱処理ゾーン内から気体ともに
熱処理ゾーン外へ排出する役割をする。したがって、本
発明の熱処理装置において、各熱処理ゾーン内には熱処
理ゾーン内に燃焼ガスが滞留せず、また、熱処理ゾーン
が冷却ゾーンである場合には燃焼ガスのタール化が防止
される。

【００２３】気体供給手段および気体排出手段は、例え
ば、管状体であって、その側面に気体が通過する貫通孔
を多数設けたものであってよい。管状体は、例えば、円
形または矩形もしくは正方形の断面形状を有するもので
あってよい。管状体の気体供給手段および気体排出手段
は、図３に示すように、対象物（６）が熱処理ゾーン
（４）内をｘ−ｙ平面に平行な面上を白抜きの矢印の方
向、即ち、ｘ軸に平行な方向に搬送される場合におい
て、気体供給手段（８）および気体排出手段（10）の長
手方向がｙ軸と平行となるように配置させるとよい。な
お、図３において、ｚ軸およびこれに平行な方向は対象
物の搬送方向に対して鉛直な方向に相当する。

【００２４】また、気体供給手段および気体排出手段を
構成する材料は、耐熱性を有し、高温に曝された場合で
も劣化・変質しないものであることが好ましく、具体的
には、セラミックまたは耐熱性金属（例えば、ＳＵＳ３
１６またはインコネル等）等であることが好ましい。

【００２５】本発明の熱処理装置において、断熱壁の少
なくとも１つは、隣接する２つの熱処理ゾーンの一方の
熱処理ゾーンに気体を供給する気体供給手段と、他方の
熱処理ゾーンから気体を排出する気体排出手段とを含
み、両手段が隣接している壁構造を有する。両手段は、
略同形・同寸であって、図３に示すように、ともにｙ軸
方向に延び、ｘ軸方向でｘ−ｙ平面と平行な面上に並べ
られて隣接していることが、断熱効率の点からは好まし
い。

【００２６】両手段は、例えば、両手段が円形の断面形
状を有する管状体である場合には、その長手方向で両者
を線接触させることにより、隣接した状態となる。両手
段が、矩形もしくは正方形の断面を有する管状体である
場合には、その長手方向で両手段の面と面とを接触させ
ることによって、隣接した状態となる。

【００２７】図４の（ａ）に、熱処理ゾーンＡに気体を
供給する気体供給手段（８）と、熱処理ゾーンＡに隣接
する熱処理ゾーンＢから気体を排出する気体排出手段
（10）とが隣接している状態を、対象物の搬送方向（図
中の矢印ｘで示す方向）の断面図（即ち、両手段の長手
方向に垂直な面に沿った断面図）で示す。両手段はとも
に、円形の断面を有する同寸法の管状体である。図示し
た態様において、両手段は、図中の矢印ｘと平行な方向
（水平方向）で、ｘ−ｙ平面（ｘ軸は矢印ｘに平行な
軸、ｙ軸は本図の紙面に対して鉛直な軸に相当）と平行
な面上に並べられて隣接している。

【００２８】図４の（ｂ）に、ともに正方形の断面形状
を有する管状体である気体供給手段（８）および気体排
出手段（10）が隣接している状態を、図４の（ａ）と同
様にして断面図にて示す。両者は、長手方向に平行な面
と面とが接触している、即ち、長手方向で面接触してい
る。

【００２９】あるいは、気体供給手段と気体排出手段
は、相互に面接触するようにそれぞれの表面の一部分が
互いに対して相補形であるものであってよい。その例
を、図４の（ｃ）に図４の（ａ）と同様にして示す。図
４の（ｃ）において、両手段（８，10）は、断面が矩形
である管状体を形成する面のうち、長手方向に平行な１
つの面において互いに対して相補形である凹凸を有して
おり、この凹凸が面接触して隣接した状態となってい
る。このように隣接すると両手段の接触面積が大きくな
るので、両手段内を通過する気体間で、より高い熱交換
率にて熱交換を実施できる。

【００３０】一般に、断熱壁の高さが低い（即ち、対象
物の搬送方向に対して鉛直な方向の寸法が小さい）と、
図５に示すように一方の熱処理ゾーンＢの熱源（116）
から他方の熱処理ゾーンＡ内へ熱が輻射されやすい。し
たがって、断熱壁（102）は、輻射熱（114）を遮ること
ができるよう、図５にて点線で図示するように十分な高
さを有することが好ましい。同様に、本発明の熱処理装
置においても、断熱壁は、十分な高さを有するように、
即ち、対象物の搬送方向に対して鉛直な方向（図３にお
いてｚ軸に平行な方向に相当）の寸法が十分に大きいよ
うに、形成されることが好ましい。

【００３１】断熱壁の高さを確保するためには、例え
ば、隣接した気体供給手段および気体排出手段の組を複
数個、対象物の搬送方向に対して鉛直な方向に重ねて配
置するとよい。そのような壁構造の一例を図６に示す。
図示した態様の壁構造は、気体供給手段（８）および気
体排出手段（10）が隣接した組が２つ、対象物の搬送方
向（図中の矢印ｘに相当）に対して鉛直な方向（図では
上下方向）に並べられて成る。図中の２つの気体供給手
段（８）は上下方向で互いに隣接しており、２つの気体
排出手段も同様に互いに隣接している。

【００３２】あるいは、他の断熱部材を用いて断熱壁の
高さを確保してもよい。具体的には、断熱部材を、気体
供給手段および気体排出手段に、対象物の搬送方向に対
して鉛直な方向で隣接させて、壁構造が断熱部材と両手
段とを含むようにするとよい。気体供給手段および気体
排出手段に隣接させる断熱部材は、１つであっても複数
であってもよい。断熱部材は、気体供給手段および気体
排出手段が、所定のように気体を供給および排出できる
位置にあることを条件として、任意の位置に配してよ
い。例えば、気体供給手段と気体排出手段の数が異なる
場合に、隣接した組を作らない気体供給手段または気体
排出手段と隣接させるために断熱部材を使用してよい。
あるいは、対象物の搬送方向に対して鉛直な方向で、気
体供給手段および／または気体排出手段を断熱部材で挟
んでもよい。断熱部材を一種の調節部材として用いる場
合、壁構造の全体を気体供給手段および気体排出手段で
構成する場合と比べてコスト的に有利であり、また熱処
理装置の構造を簡単にすることができる。

【００３３】断熱部材は、耐熱性を有し、高温に曝され
た場合でも劣化・変質しない材料で形成されることが好
ましい。そのような材料としては、例えば、セラミック
または耐熱性金属（ＳＵＳ３１６、インコネル等）等が
ある。

【００３４】断熱部材を含んで成る壁構造の例を図７の
（ａ）〜（ｃ）に示す。いずれの図も、隣接する２つの
熱処理ゾーンＡおよびＢの間の壁構造を、対象物の搬送
方向（図中の矢印ｘで示す方向）の断面図で示したもの
である。図７の（ａ）は、角柱状の断熱部材（16）を気
体供給手段（８）および気体排出手段（10）に隣接させ
て、高さを確保したものである。図７の（ｂ）は、気体
供給手段（８）および気体排出手段（10）と同寸の円柱
形状の断熱部材（16）を用いて、高さを確保したもので
ある。図７の（ｃ）は、２つの気体供給手段（８）と、
１つの気体排出手段（10）と、１つの断熱部材（16）を
含む壁構造であり、熱処理ゾーンＡ側には断熱部材が存
在しない構造となっている。

【００３５】また、別法として、気体供給手段および気
体排出手段の一部を断熱部材に埋め込んで、必要な高さ
を確保する方法がある。その場合、気体供給手段は、そ
れに形成した気体吐出用の小孔が露出するように、断熱
材に埋め込む必要がある。気体排出手段も同様に、気体
を通過させる小孔が露出するように、断熱材に埋め込む
必要がある。気体供給手段および気体排出手段は、いず
れか一方のみが断熱材に埋め込まれていてもよい。気体
供給手段および気体排出手段を断熱材に埋め込んだ壁構
造は、スペースの有効利用、およびコストの点で有利で
ある。

【００３６】図８に気体供給手段（８）および気体排出
手段（10）が断熱部材（16）に一部埋め込まれた壁構造
の一例を、対象物の搬送方向（図中の矢印ｘに相当）の
断面図で示す。図示した態様では、気体供給手段（８）
および気体排出手段（10）は、壁構造の高さの中間部に
位置しているが、両手段の位置はこれに限られず、気体
が所定のように供給・排出されるように適当な位置に配
置させてよい。

【００３７】先に図示した壁構造においては、いずれ
も、気体供給手段は対象物の搬送方向の下流側から熱処
理ゾーン内に気体を供給し、気体排出手段は対象物の搬
送方向の上流側で熱処理ゾーン内から気体を排出するよ
うに配置されている。本発明の熱処理装置は、そのよう
に気体供給手段および気体排出手段を配置させたものに
限定されず、各熱処理ゾーンにおいて、気体供給手段が
対象物の搬送方向の上流側から熱処理ゾーン内に気体を
供給し、気体排出手段が対象物の搬送方向の下流側で熱
処理ゾーン内から気体を排出するように位置させたもの
であってもよい。あるいは、気体が下流側から供給さ
れ、上流側で排出される熱処理ゾーンと、気体が上流側
から供給され、下流側で排出される熱処理ゾーンの両方
を含む熱処理装置であってよい。

【００３８】本発明の熱処理装置においては、気体供給
手段と気体排出手段とが隣接しているため、両手段内を
通過する気体の間に温度差がある場合には、両手段内の
気体間の熱交換を実施できる。そのような熱交換は、例
えば、低温の気体が気体供給手段内へ送られ、熱処理ゾ
ーンにて熱処理雰囲気に曝されて高温となった気体が気
体排出手段内へ送られる場合に、自然に行われる。気体
供給手段へ送られる気体の温度が約３０℃であり、気体
排出手段から排出される気体の温度が約４００℃である
場合には、両手段の隣接による熱交換の結果、３０℃の
気体は約１００〜１５０℃に昇温し得る。

【００３９】熱交換率は、気体供給手段と気体排出手段
の接触面積、気体供給手段と気体排出手段を構成する材
料の伝熱性、ならびに気体供給手段および気体排出手段
の中を通過する気体の流量等によって変化する。一般
に、両手段の接触面積が大きいほど、また、両手段内を
通過する気体の流量が小さいほど、熱交換率は大きくな
る傾向にある。かかる熱交換は、気体供給手段から熱処
理ゾーン内へ供給される気体の温度が、熱処理ゾーンの
設定温度よりも低い場合に、熱処理ゾーンにおける熱損
失を低減するために好ましく利用できる。両手段内の気
体間の熱交換を必要としない場合には、気体流量を大き
くする等して、熱交換率を小さくするとよい。

【００４０】本発明の熱処理装置においては、それぞれ
気体が供給され、気体が排出される、複数の熱処理ゾー
ンの間でそれぞれ配置される断熱壁の少なくとも１つが
上記の壁構造、即ち、隣接する２つの熱処理ゾーンの一
方の熱処理ゾーンに気体を供給する気体供給手段と他方
の熱処理ゾーンから気体を排出する気体排出手段を含
み、両手段が隣接している壁構造を有する。

【００４１】従来の断熱壁と同様、本発明の熱処理装置
においても、隣接する２つの熱処理ゾーンの間は、２つ
の断熱壁を組として、対象物の搬送方向に対して鉛直な
方向（通常は上下方向）に間隔をあけて対向するように
位置させるとよい。２つの断熱壁間の間隔は、熱処理ゾ
ーンの間で対象物が移動するために必要なものである。
そして、上記の壁構造は、気体供給手段および気体排出
手段が対象物の所定の面上で気体を供給・排出できるよ
うに、組を構成する断熱壁のいずれか一方に含まれるこ
とが好ましい。例えば、対象物を水平方向に搬送し、２
つの熱処理ゾーンの間にそれぞれ上側および下側断熱壁
が間隔をあけて設けられた熱処理装置において、対象物
の上側表面で気体を供給・排出する場合には、上側断熱
壁が上記の壁構造を有していることが好ましい。

【００４２】対象物の搬送方向に対して鉛直な方向で、
前述の特定の壁構造を有する断熱壁との間に間隔をあけ
て対向するように配置される断熱壁（上側断熱壁が上記
の壁構造を有する場合の下側断熱壁に相当）は、適当な
断熱材料から成るものとしてよい。また、気体の供給・
排出が必要でない熱処理ゾーンと熱処理ゾーンの間に
は、従来から使用されている断熱壁を設けてもよい。図
７および図８を参照して説明したように、上記の壁構造
に断熱部材が含まれる場合には、（当該壁構造を有しな
い）断熱壁は、当該壁構造に含まれる断熱部材と同一の
部材で構成してよい。それにより、部品の共通化が可能
となり、熱処理装置の設計において有利である。

【００４３】本発明の熱処理装置においては、気体供給
手段内の気体が低温であり、気体排出手段内の気体が高
温である場合において、両者の間で熱交換をより高い熱
交換率にて実施するために、熱交換器を断熱壁の外部に
更に設けてもよい。熱交換器は、具体的には、熱処理ゾ
ーンに供給される気体の温度が、気体供給手段と気体排
出手段との間で熱交換を行ってもなお、熱処理ゾーンの
設定温度よりも低い場合に用いるとよい。熱交換器を併
用することにより、熱処理ゾーン内に供給される気体の
温度と熱処理ゾーンの設定温度の差をより小さくでき、
ひいては熱損失をより小さくし得る。

【００４４】熱処理装置のその他の部分は、常套の材料
および方法によって構成できる。例えば、各熱処理ゾー
ンには、熱処理の種類に応じて適当な熱処理手段を設け
てよい。例えば、昇温ゾーンには、熱処理手段として、
例えば電気ヒータである加熱手段を適当な位置に設けて
よい。例えば、対象物の搬送方向が水平方向である場合
には、加熱手段は対象物の上方および／または下方に配
置してよい。降温ゾーンには、熱処理手段として、例え
ば冷風を吹き付けることができる冷却手段を設けてよ
い。対象物は、例えば、ローラハースやベルトコンベア
によって移動させてよく、あるいは、適当な浮揚手段に
より浮上させられた状態にて移動させてよい。熱処理ゾ
ーンの対象物の搬送方向に対して鉛直な方向（搬送方向
が水平方向である場合には上下方向）の両端は断熱壁で
画定される。熱処理ゾーンが冷却ゾーンである場合、当
該断熱壁の厚さを小さくして放熱が促進されるようにし
てもよい。

【００４５】本発明の熱処理装置の一例の側断面図を図
９に示す。図９に示す熱処理装置（１）は、８個の熱処
理ゾーンを含む。対象物（６）は白抜きの矢印で示され
る方向に搬送される（搬送手段の図示省略）。８個の熱
処理ゾーンの設定温度プロファイル、および各熱処理ゾ
ーンにおける対象物の温度プロファイルを熱処理装置の
上方に示す。

【００４６】熱処理ゾーンのうち、Ａ〜Ｃは昇温ゾーン
であり、ＤおよびＥは恒温ゾーンであり、ＦおよびＧは
降温ゾーンであり、Ｈは冷却（または降温）ゾーンであ
る。昇温ゾーンＡ〜Ｃおよび恒温ゾーンＤおよびＥに
は、加熱手段（12）として電気ヒーターが対象物（６）
の上方および下方に設けられている。降温ゾーンＦおよ
びＧには、冷却手段として水冷配管（20）が、熱処理ゾ
ーンの上下方向を画定する断熱壁（18）の外側面で蛇行
するように設けられ、ゾーン内の温度を均一にするため
の温度調節手段として電気ヒータ（12）が対象物（６）
の上方に設けられている。冷却ゾーンＨには、冷却手段
として水冷配管（20）が、熱処理ゾーンの上下方向を画
定する断熱壁（18）の外側面で蛇行するように設けられ
ている。また、降温ゾーンＦおよびＧならびに放冷ゾー
ンＨの上下方向を画定する断熱壁（18）の厚さは、放熱
を促進するため、昇温ゾーンＡ〜Ｃならびに恒温ゾーン
ＤおよびＥのそれよりも小さくしている。

【００４７】また、各熱処理ゾーンにおいて、前述の特
定の壁構造は、対象物（６）の上側面にて気体を供給・
排出できるように上側断熱壁（２ａ）を構成している。
この壁構造においては、気体供給手段（８）と気体排出
手段（10）とが隣接している。気体供給手段（８）は各
熱処理ゾーンに対象物（６）の搬送方向の下流側から気
体を供給し、気体排出手段（10）は各熱処理ゾーン内か
ら同方向の上流側で気体を排出するようになっている。
気体供給手段（８）、気体排出手段（10）および断熱部
材（16）は、いずれも円形の断面を有するセラミック製
または耐熱性金属（ＳＵＳ３１６、インコネル等）製の
管状体である。また、この壁構造においては、壁構造の
高さを調節するために、断熱部材（16）が気体供給手段
（８）および気体排出手段（10）の下方に設けられてい
る。

【００４８】加熱手段（12）に近い側では、間隙をあけ
て上側断熱壁（２ａ）と対向する下側断熱壁（２ｂ）が
設けられている。図示した態様において、下側断熱壁
（２ｂ）は、上側断熱壁（２ａ）に含まれる断熱部材
（16）と同じ部材が対象物（６）の搬送方向および上下
方向に並べられて形成されている。

【００４９】この熱処理装置において、例えば、熱処理
ゾーンＣの設定温度が５００℃であり、熱処理ゾーンＤ
の設定温度が４５０℃であり、熱処理ゾーンＣに供給さ
れる気体の温度が３０℃程度であれば、熱処理ゾーンＣ
に気体を供給する気体供給手段内の気体と熱処理ゾーン
Ｄから気体を排出する気体排出手段内の気体との間で熱
交換が行われ、熱処理ゾーンＣには１００℃程度に昇温
した気体が供給されるので、当該ゾーンでの熱損失は小
さくなる。

【００５０】図示した熱処理装置は８個の熱処理ゾーン
を含むものであるが、本発明は、気体が供給され、気体
が排出される、少なくとも２つの熱処理ゾーンを有す
る、いずれの熱処理装置にも適用できる。また、必要に
応じて、上側断熱壁および下側断熱壁の両方が上述の壁
構造を有していてよい。

【００５１】本発明の熱処理装置は、ガラス基板、プリ
ント基板のような板状の対象物のほか、パレット状の治
具に載置した部品を対象物として、これを熱処理するの
に適したものである。

【００５２】

【発明の効果】以上において説明したように、本発明の
熱処理装置においては、少なくとも１つの断熱壁が、隣
接する２つの熱処理ゾーンの間の断熱を、気体供給手段
および気体排出手段と、それらの中を通過する気体によ
って実施できるように構成されている。かかる断熱壁
は、優れた断熱体である気体を用いるために、一般的な
断熱材料で形成される断熱壁と同等もしくはそれを上回
る断熱性能を発揮する。また、この断熱壁においては、
気体供給手段および気体排出手段が壁を兼ねるため、熱
処理装置全体を小型化することができる。

【００５３】さらに、断熱壁において気体供給手段と気
体排出手段とが隣接しており、両手段内を通過する気体
の温度に差がある場合には、両手段内を通過する気体の
間で熱交換が行われる。したがって、例えば、熱処理ゾ
ーン内へ供給される気体温度が熱処理ゾーンの設定温度
よりも低く、隣接する熱処理ゾーンから排出される気体
の温度が高ければ、それら２つの熱処理ゾーンの間を隔
てる断熱壁において気体供給手段および気体排出手段内
の気体間で熱交換が行われ、それにより昇温した気体を
熱処理ゾーンへ供給できるから、供給される気体の温度
が低いことに起因する熱損失を小さくし得る。このよう
に、本発明の熱処理装置によれば、熱処理の省エネルギ
ー化という効果を得ることもまた可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、従来の熱処理装置を模式的に示す側
断面図である。

【図２】図２は、従来の熱処理装置の熱処理ゾーンを
模式的に示す斜視図である。

【図３】図３は、気体供給手段と気体排出手段とが隣
接した状態の一例を模式的に示す斜視図である。

【図４】図４の（ａ）〜（ｃ）は、本発明の熱処理装
置における断熱壁の壁構造の一例を模式的に示す断面図
である。

【図５】図５は、熱処理ゾーンから隣接する熱処理ゾ
ーン内へ熱が輻射される様子を示す模式図である。

【図６】図６は、本発明の熱処理装置における断熱壁
の壁構造の一例を模式的に示す断面図である。

【図７】図７の（ａ）〜（ｃ）は、本発明の熱処理装
置における断熱壁の壁構造の一例を模式的に示す断面図
である。

【図８】図８は、本発明の熱処理装置における断熱壁
の壁構造の一例を模式的に示す断面図である。

【図９】図９は、本発明の熱処理装置の一例を、各熱
処理ゾーンにおける設定温度プロファイルおよび対象物
の温度プロファイルとともに模式的に示す側断面図であ
る。

【符号の説明】１...熱処理装置、２ａ，２ｂ...断熱壁、４...熱処理
ゾーン、６...対象物、８...気体供給手段、10...気体
排出手段、12...電気ヒータ、14...輻射熱、16...断熱
部材、18...断熱壁、20...水冷配管、100...熱処理装
置、102，102ａ，102ｂ...断熱壁、104...熱処理ゾー
ン、106...対象物、108...気体供給手段、108ａ...小
孔、110...気体排出手段、112...熱処理手段、114...輻
射熱、116...熱源、Ａ〜Ｈ...熱処理ゾーン、ｘ...対象
物の搬送方向。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者谷本憲司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） 3L113 AA02 AB02 AC45 AC46 AC73 BA34 DA02 4K050 AA02 BA07 BA16 CA13 CD17

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】それぞれ気体が供給され、気体が排出さ
れる、複数の熱処理ゾーン、および隣接する２つの熱処
理ゾーンの間でそれぞれ配置される断熱壁を含んで成る
熱処理装置であって、断熱壁の少なくとも１つが、隣接
する２つの熱処理ゾーンの一方の熱処理ゾーンに気体を
供給する気体供給手段と他方の熱処理ゾーンから気体を
排出する気体排出手段を含み、両手段が隣接している壁
構造を有することを特徴とする、熱処理装置。
【請求項２】壁構造において、気体供給手段および気
体排出手段が管状体である、請求項１に記載の熱処理装
置。
【請求項３】管状体は円または矩形もしくは正方形の
断面形状を有する請求項２に記載の熱処理装置。
【請求項４】壁構造において、気体供給手段および気
体排出手段が、相互に面接触するようにそれぞれの表面
の一部分が互いに対して相補形である、請求項１〜３の
いずれか１項に記載の熱処理装置。
【請求項５】壁構造が断熱部材を更に含み、当該断熱
部材は、熱処理ゾーン内の対象物の搬送方向に対して鉛
直な方向で、気体供給手段および／または気体排出手段
に隣接している請求項１〜４のいずれか１項に記載の熱
処理装置。
【請求項６】壁構造が断熱部材を更に含み、気体供給
手段および／または気体排出手段の少なくとも一部が断
熱部材に埋設されている請求項１〜５のいずれか１項に
記載の熱処理装置。
【請求項７】壁構造が２以上の気体供給手段を含む請
求項１〜６のいずれか１項に記載の熱処理装置。
【請求項８】壁構造が２以上の気体排出手段を含む請
求項１〜７のいずれか１項に記載の熱処理装置。
【請求項９】気体供給手段が対象物の搬送方向の下流
側から熱処理ゾーン内に気体を供給するように設けら
れ、気体排出手段が対象物の搬送方向の上流側で熱処理
ゾーン内から気体を排出するように設けられている請求
項１〜８のいずれか１項に記載の熱処理装置。
【請求項１０】隣接する２つの熱処理ゾーンの間で、
それぞれ２つの断熱壁が組となって、対象物の搬送方向
に対して鉛直な方向で間隔をあけて対向するように配置
されている、請求項１〜９のいずれか１項に記載の熱処
理装置。
【請求項１１】対象物の所定の面上で気体が供給・排
出されるように、気体供給手段および気体排出手段が設
けられている、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の
熱処理装置。
【請求項１２】気体供給手段内へ送られる気体と気体
排出手段から排出される気体との間で熱交換を行う手段
が、断熱壁の外部に設けられている請求項１〜１１のい
ずれか１項に記載の熱処理装置。