JP2003524744A - 移動ガスバリヤーを有する連続あと押し炉 - Google Patents

移動ガスバリヤーを有する連続あと押し炉

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heating chamber
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オーベック，ゲーリー
セアー，ジョン
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Abstract

(57)【要約】 連続あと押し炉（１０）は、移動ガスバリヤーを形成する製品キャリヤー（３６）アッセンブリーを含む。製品キャリヤー（３６）アッセンブリーは、その上に製品を受けるようになっているプッシャープレート（３８）とこのプッシャープレートから立ち上がるガスバリヤー（４６）とを備えている。このガスバリヤーの周縁部は、前記炉の加熱チャンバの間の通路（２２）に、該通路に対しクリアランスギャップ（５４）をもって入り込めるサイズと輪郭のもので、前記クリアランスギャップは、通路（２２）を通るガスの流速を高め、このガス流の速度が前記ガスの流れに逆らう方向へのガス流拡散の速度に十分打ち勝てるように選択されている。このようにして、ガスは、上流側チャンバへ拡散することができなくなる。別の実施例においては、排気出口（６０）が前記通路又はチャンバ内に設けられて、上流側及び下流側チャンバからガスを前記炉の外へ排出するようになっている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 関連出願の相互参照事項 この出願は、Ｕ．Ｓ．Ｃ．１１９（ｅ）項に基づき１９９９年６月１７日出
願の米国仮出願第６０／１３９，６１２号の優先権を主張するもので、この出願
の記載をここに参考として組み入れるものである。
【０００２】 連邦支援の研究又は開発に関する声明 関連無し。
【０００３】 発明の背景 連続炉は、電子部品の製造などの種々の用途に使用されている。これらの炉
は、多くの場合、セットになった複数の熱的チャンバ又は加熱チャンバを有し、
これらそれぞれの内部で雰囲気の温度と組成とがコントロールされている。製品
は、所定のレートで各チャンバ内に連続的に送られ、所望の熱的及び雰囲気プロ
ファイルになるようにされる。
【０００４】 製品は、連続炉内を種々の態様で送られ、例えば一つのタイプの連続炉にお
いては、製品は、該製品を前記炉内に引っ張って通す金網ベルトに置かれる。別
のタイプの連続あと押し炉においては、製品は、複数のプレート又はキャリヤー
又はボートに置かれ、これらは、前記炉の入口へ押し込められる。各後続のプレ
ートがその前側のプレートを押す。一列になって接触した複数のプレートは、一
列の形で後尾のプレートが押されて前進する。
【０００５】 多くの場合、連続炉内では、二つのチャンバに分けられた状態で保たれてい
る異なる雰囲気で操作することが望ましい。一般的には、これらチャンバは、複
数のトンネル又は通路により分けられている。多くの場合、前記チャンバの入口
と出口にドアが設けられていて、前記チャンバ内の雰囲気が保たれるようになっ
ている。しかしながら、これらのドアは、コストが掛かり、複雑なものになる。
連続あと押し炉において、ドアを閉めるには、列になって接触している複数の製
品キャリヤーを分離させなければならないが、これを行うには例えば列の先頭の
前記キャリヤーを９０°に押し、送路からそらせて排出チャンバ又は炉の一部へ
送るようにする。ついで、分離したキャリヤー及び排出されたチャンバの背後で
ドアを閉める。前記キャリヤーは、前記第１のラインから外れたラインにそって
他のプッシャーにより次のチャンバへ送られる。この手順を各キャリヤーごとに
繰り返さなければならない。このため、炉をさらに延長させたり、コストがかか
ったり、プッシャーを増設しなければならなくなる。
【０００６】 発明の概要 この発明においては、連続あと押し炉は、前記炉の複数のチャンバの間にガ
スが行き来するバリヤーを作る移動ガスバリヤーを備える。前記炉の稼働中、ガ
スは、上流側チャンバの一つの加熱チャンバから下流側チャンバの隣位する加熱
チャンバへ流れる。同時に、このガスの流れに逆らって、下流側加熱チャンバか
ら上流側加熱チャンバに向かいガスが拡散しようとする。この拡散速度のマグニ
チュードは、前記ガスの流れの速度のマグニチュードよりも大きいものになるか
ら、このような場合には、上流側チャンバの雰囲気の組成が上流側チャンバへの
拡散ガスの進入で変わってしまうことがある。この発明においては、下流側チャ
ンバから上流側チャンバへのガス拡散を製品キャリヤーアッセンブリーで阻止す
るもので、このアッセンブリーは、前記炉の内部を製品と共に移動するガスバリ
ヤーを備えている。このガスバリヤーは、下流へ流れるガス速度を十分なものに
して拡散させないようにするものである。
【０００７】 さらに詳しくは、前記連続あと押し炉は、少なくとも一つの加熱チャンバ、
代表的には、複数の加熱チャンバを有する。複数の通路により前記加熱チャンバ
（複数）を相互につなぐ。入口通路と出口通路とを設けることもできる。入口及
び出口を経てプロセスチャンバから外部へガスを流出させないようにすることも
チャンバ対チャンバを分離すると同じに操作する。
【０００８】 各製品キャリヤーアッセンブリーは、その上で製品を受けるように配置され
たプッシャープレート及び該プッシャープレートから立ち上がるガスバリヤーを
備えている。このガスバリヤー（ガス流阻止体）は、周縁部を有し、この周縁部
は、該周縁部と前記通路の壁との間にクリアランスギャップをもって前記通路に
入り込めるサイズと輪郭のもので、前記クリアランスギャップで前記通路を通る
ガスの流速を高め、このガスの流れに逆らう方向で前記通路を流れるガス拡散流
の速度に十分打ち勝つようにする。この発明の移動するガスバリヤーは、かくし
て、上流側チャンバへのガスの拡散を防ぐ。この移動するガスバリヤーは、前記
炉の加熱チャンバを直線状に整列させることができ、これによって前記炉のサイ
ズを小さくできる。複雑なドアや多数のプッシャーが不要になり、従来にも増し
て速やかに、効率良く製品を前記炉に通して移動できる。
【０００９】 別の実施例においては、一つ又は複数の排気出口を前記通路又はチャンバに
補助的に設け、前記炉の外部へ上流側チャンバ及び下流側チャンバの両者からガ
スを排出させるようになっている。前記通路の長さは、前記排気出口からガスが
排出されるに十分なものになるように選択される。
【００１０】 発明の詳細な記述 図１〜図５は、この発明の連続あと押し炉１０を示し、該あと押し炉は、入
口１２、いくつかの熱的又は加熱チャンバ１４，１６，１８及び出口２０を有し
ている。複数の入口からの通路２２，２４又は複数のトンネルで加熱チャンバ１
４，１６，１８が相互に連通されている。入口通路２６が入口１２と第１の加熱
チャンバ１４との間に設けられ、出口側への通路２８が最後尾の加熱チャンバ１
８と出口２０との間に設けられている。三つの加熱チャンバが図示されているが
、用途に応じて一つ又はそれ以外の数の加熱チャンバを設けることができる。前
記通路２２，２４，２６，２８は、図２と図３の対比から良く分かるように、い
ずれも加熱チャンバ１４，１６，１８の断面領域と同じサイズか又は小さいもの
になっている。炉床面３０は、シリーズになっている炉床プレート３２ものから
作られ、入口１２から出口２０にわたる前記炉の全長にわたっている。製品キャ
リヤに載せられた製品３４が入口１２から炉床の面３０にそって加熱チャンバ１
４，１６，１８、さらに通路２２，２４，２６，２８を通って出口２０に達する
ようにあと押しされるようになっている。各加熱チャンバは、技術的に知られた
態様で機能し、該チャンバ内の製品を所定の雰囲気組成において所望の温度に加
熱する。
【００１１】 各キャリヤアッセンブリー３６は、プッシャープレート３８とガスバリヤー
４６を備え、これらは、炉床面３０の上をスライドする。製品３４は、前記プッ
シャープレートの平坦な面４０に載せられている。このプッシャープレートは、
正方形か矩形が代表的である。前記プッシャープレートは、代表的には、製品の
移送方向に向いている前側エッジ又はリーディングエッジ４２と、プッシャー又
は後続のプッシャープレートが当接する後端エッジ又はトレイリングエッジ４４
とを有している。ガスバリヤー４６は、プッシャープレート３８から上方へ延び
ている。ガスバリヤー４６は、壁となって、製品移送方向に直交する面になって
延びている。このガスバリヤーは、前記プッシャープレートの近くか、又はトレ
イリングエッジ４４に形成されていることが好ましい。前記プッシャープレート
上に製品を保持できる十分な領域が確保されるのであれば、前記ガスバリヤーを
他の位置から立ち上げてもよい。例えば、前記ガスバリヤーを前記リーディング
エッジ４２から、又は、その近くから立ち上げてもよい。その他の形態において
は、前記ガスバリヤーの前後に製品領域を残して、前記ガスバリヤーを中央位置
から立ち上げてもよい。前記ガスバリヤは、前記プッシャープレートに取り付け
られ、これによって、前記キャリアアッセンブリーと、その上の製品とが前記炉
内を進行するにつれ前記プッシャープレートと一緒に移動する。
【００１２】 前記炉の操作の間、一つの加熱チャンバ、例えば加熱チャンバ１６である上
流側チャンバから隣りの通路２２を通り、次の最も近接している下流側加熱チャ
ンバ、例えばチャンバ１４へガスが流れる。前記ガスの流れは、製品移送と同じ
方向でも、又は、反対の方向でもよいことを理解されたい；上流側及び下流側の
用語は、ガスの流れ方向を指すものとして、このコンテキストで使用される。同
時に、ガスは、前記ガスの流れと対向する方向、即ち、下流側加熱チャンバ１４
から上流側加熱チャンバ１６に向けて拡散しようとする。
【００１３】 例えば、この発明が無いものとすると、下流側加熱チャンバ１４におけるト
レース（微量の）水素ガスが該ガスの流れに逆らって拡散することになる。拡散
速度のマグニチュードは、ガスの流れの速度のマグニチュードよりも大きいもの
でもある。この場合、時間経過により、上流側加熱チャンバ１４における雰囲気
の組成が下流側加熱チャンバ１６からガスが導入されることにより変わってしま
う。前記雰囲気のこの変更は、所定の実施用途に対し受容できるものか、又は、
受容できないものである。
【００１４】 この発明の前記キャリアアッセンブリー３６がバリヤーを提供することによ
って、前記ガスの流れへのガス拡散を防ぐ。ガスバリヤー４６は、前記通路の壁
及び天井及び前記ガスバリヤーの周囲に僅かなクリアランス間隙５４が残るよう
に前記通路に対しての寸法及び形態になっている。前記通路を流れるガス流は、
図１の矢印５６で示すこの僅かな間隙を通過することにならざるを得ない。僅か
な間隙による断面領域の減縮とガス流路にそう前記ガスバリヤーの長さにより、
ガスが前記ガスバリヤーを越えたり、その周りを流れるにつれて、ガスの流速が
早まる。前記間隙の断面領域が狭まれば狭まるほど、前記ガスの流速が早まる。
前記間隙のサイズは、ガス流速のマグニチュードが計算された範囲を越えて拡散
速度のマグニチュードよりも遥かに大きくなるように選択されている。このよう
な状態では、ガスは、前記ガス流に対し上へ拡散して行かない。
【００１５】 間隙５４のサイズと長さは、いくつかの配慮のもとに十分に早いガス流速が
得られるように選定されている。一つの要素は、前記プロセスにおいて使用され
るガス供給サイズである。ガスをより多く供給すれするほど、ガス流速がさらに
早まることになる。このように、ガスをより大量に供給することで、ガス流速が
早められる。他の要素は、前記ガスバリヤーが形成されるマテリアルで達成され
る公差である。例えば、煉瓦マテリアルは、金属マテリアルのような公差に近い
ものにならない。このように、厳格な公差を狭い間隙に持たせなければならない
場合には、そのような公差が達成できる適切なマテリアルを選ばなければならな
い。さらに別の要素は、場合により、上流の加熱チャンバにおける許容される拡
散ガスの量である。
【００１６】 前記プッシャープレート及びガスバリヤーは、技術的に知られているような
前記炉の内部の環境に耐えることができる金属又はセラミック又は他の耐火材の
ような適当なマテリアルで作られる。前記ガスバリヤーは、ねじ類、接着剤又は
その他の固定デバイス又は固定方法又は保持溝での保持のような適当な態様で前
記プッシャープレートに取り付けられる。前記ガスバリヤーは、必要に応じて、
前記プッシャープレートから取り外しできるようにしてもよい。前記ガスバリヤ
ーは、前記プッシャープレートに固定させなくてもよい。これを前記プッシャー
プレートに重力荷重で置いて置くだけでもよい。前記ガスバリヤーと前記プッシ
ャープレートは、一体構造にもできる。また、前記バリヤーは、前記プッシャー
プレートと別体のものでもよく、例えば、各プッシャープレートの間に挟み込む
ようにできる。
【００１７】 上記した状況下において、上流側チャンバからガスが下流側チャンバへと流
れ込むことができる。多くの実施面においては，下流側チャンバにおける雰囲気
の混合は、許容されるものである。しかしながら、実施面の如何によっては、上
流側ガスが下流側チャンバへ流入することが好ましくない場合がある。したがっ
て、別の代替実施例においては、一つ又は複数の排気口６０が前記通路又は燃焼
チャンバに設けられる。図１において、一つの排気口が各通路２２，２４に示さ
れている。かくして、前記排気口が本発明の移送されるガスバリヤーと関連して
使用される場合、上流側ガスの下流側チャンバへの流入が阻止されると共に下流
側ガスの上流側チャンバへの流入が阻止される。前記排気口は、適切な排気口で
あればどのようなものでもよく、技術的に知られているように、例えば、大気中
に開放されているもの、又は、ファンや吸引源を組み込んでいるものでもよい。
前記通路の長さは、排気が十分に行われて、前記通路における所定の数のガスバ
リヤーにそってガスが排出されるように選ばれる。
【００１８】 この発明については、セラミックコンデンサーの製造に例をとることで、さ
らに理解が深められる。図６は、セラミックコンデンサーの代表的な焼成プロフ
ィールを図解する。三つの加熱チャンバが使用されている。製品は、第１の加熱
チャンバ、例えば、チャンバ１４において、所定の時間にわたり８００℃の窒素
及び微量の水素の還元雰囲気内で保持されている。このチャンバ内では、酸素は
無視できる量でしか存在しない（例えば、酸素の分圧は、ほぼ１０−２０気圧で
ある）。製品は、第２の、又は、中央加熱チャンバ、チャンバ１６へ前進し、窒
素及び酸素雰囲気中で１３５０℃の温度で焼成される。このチャンバにおける酸
素の分圧は、ほぼ１０−１１から１０−１２気圧である。続いて、第３の、又は
、最終チャンバ、チャンバ１８において、窒素及び量が増えた酸素雰囲気中で１
０００℃の温度で再酸化される。この酸素の分圧は、ほぼ１０−４気圧である。
【００１９】 このプロセスにおいては、ガスは、中央チャンバ１６から第１の焼成チャン
バ１４及び最終の加熱チャンバ１８の両者へ流出しようとする。水素は、第１の
チャンバ１４から中央チャンバ１６へ拡散しようとする。この発明の移動ガスバ
リヤー４６が中央チャンバ１６を目指す水素の拡散を阻止する。中央チャンバ１
６からの雰囲気により第１と後尾のチャンバ１４，１８における雰囲気がある程
度希釈される点は、このプロセスにおいては許容されるとしても、第１のチャン
バと中央チャンバとの間、及び、中央チャンバと後尾のチャンバとの間における
通路における複数の排気口６０により、前記のような希釈を最小限に止めること
ができる。
【００２０】 この発明の移動ガスバリヤーは、また、入口通路２６を通り第１の加熱チャ
ンバ１４へ室内雰囲気が流入することを防いだり、出口通路２８を通り後尾の加
熱チャンバ１８へ室内雰囲気が流入することを防いだりすることにも使用できる
ものである。
【００２１】 この発明は、添付の請求の範囲に示した点を除き、特に図示し、記載したも
のに限定されるべきものではない。
【図面の簡単な説明】
この発明は、添付図面と関連させての詳細な記述から一層よく理解できるも
ので、添付の図において：
【図１】 この発明によるガスバリヤープッシャーをもつ連続あと押し炉の該炉
の長さ方向にそう半分の断面図。
【図２】 図１の線ＩＩ−線ＩＩにそう断面図。
【図３】 図１の線ＩＩＩ−線ＩＩＩにそう断面図。
【図４】 この発明によるガスバリヤープッシャープレートの斜視図。
【図５】 この発明による製品を載せたガスバリヤープッシャープレートの斜視
図。
【図６】 セラミックコンデンサーの焼成のためのプロセスプロファイル。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＣＡ，ＣＮ，Ｊ Ｐ，ＫＲ (72)発明者 セアー，ジョン アメリカ合衆国 17603 ペンシルベニア 州 ランカスター スクール ハウス ロ ード 208 Ｆターム(参考） 4K050 AA01 BA16 CA13 CC07 CC08 CF05 4K055 AA05 GA01 GA05 HA01 HA11 4K063 AA06 AA15 BA12 CA03 DA13 DA22

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】以下の構成を備える連続炉： 少なくとも一つの加熱チャンバと、この加熱チャンバに連通する少なくと
    も一つの通路および前記加熱チャンバと前記通路とを通る製品送路を構成する炉
    床；および 製品を載せるように配置されたプレートおよび前記製品送路を横切り、周
    縁部を有するガスバリヤーを備え、このガスバリヤーは、前記周縁部と前記通路
    との間にクリアランス間隙をもつ前記通路内に合うサイズと輪郭とを有し、前記
    クリアランスギャップとクリアランスの長さとが前記通路内を通過するガス流速
    を高めて、前記ガスバリヤーの周縁部に向かうガス流に対向する方向に前記通路
    内を流れるガス拡散速度を十分上回るように選択されている製品キャリヤーアッ
    センブリー。
  2. 【請求項２】複数の製品キャリヤーアッセンブリーをさらに備えている請求
    項１の炉。
  3. 【請求項３】前記通路の断面領域が前記加熱チャンバの断面領域よりも小さ
    いか、又は、同じサイズのものである請求項１の炉。
  4. 【請求項４】前記製品送路が前記炉の入口から前記炉の出口へ直線に延びて
    いる請求項１の炉。
  5. 【請求項５】少なくとも第２の加熱チャンバをさらに備え、前記通路が少な
    くとも一つの加熱チャンバと前記第２の加熱チャンバとに相互接続している請求
    項１の炉。
  6. 【請求項６】前記製品送路が前記一つの加熱チャンバから前記第２の加熱チ
    ャンバへ直線で延びている請求項５の炉。
  7. 【請求項７】前記通路は、前記加熱チャンバの製品入口に隣接の入口通路を
    備えている請求項１の炉。
  8. 【請求項８】前記通路は、前記加熱チャンバの製品出口に隣接の出口通路を
    備えている請求項１の炉。
  9. 【請求項９】前記通路又は炉のチャンバに少なくとも一つの排気口をさらに
    含む請求項１の炉。
  10. 【請求項１０】前記通路は、前記少なくとも一つの排気口を通してすべての
    ガスが排気されるようになるのに十分な長さになっている請求項９の炉。
  11. 【請求項１１】前記製品キャリヤーアッセンブリーは、前記炉内の加熱環境
    に耐えることができるマテリアルで形成されている請求項９の炉。
  12. 【請求項１２】前記製品キャリヤーアッセンブリーが耐火材マテリアルで形
    成されている請求項９の炉。
  13. 【請求項１３】前記ガスバリヤーは、前記プレートから上方へ起立している
    請求項１の炉。
  14. 【請求項１４】前記ガスバリヤーは、前記プレートに固定されている請求項
    １の炉。
  15. 【請求項１５】前記ガスバリヤーは、前記プレートに重力荷重で置かれてい
    る請求項１の炉。
  16. 【請求項１６】前記ガスバリヤーは、前記プレートに一体になっている請求
    項１の炉。
  17. 【請求項１７】前記ガスバリヤーは、前記プレートに別体になっている請求
    項１の炉。
  18. 【請求項１８】連続あと押し炉に使用される製品キャリヤーアッセンブリー
    であり、前記炉は、少なくとも一つの加熱チャンバと、この加熱チャンバに連通
    する少なくとも一つの通路および前記加熱チャンバと前記通路とを通る製品送路
    を構成する炉床を備え、前記製品キャリヤーアッセンブリーは、以下のものを備
    えており： 製品を載せるようになっている面を有するプッシャープレート；および 前記プッシャープレートから上方へ立ち上がり、立ち上がる複数の側縁と
    上縁とを有するガスバリヤーであり、前記側縁と上縁との間にクリアランスギャ
    ップを残して前記通路内に合うサイズと輪郭とを有し、前記クリアランスギャッ
    プが前記通路内を通過するガス流速を高めて、このガスの流れに逆らう方向で前
    記通路内を流れるガス拡散速度を十分上回るように選択されている前記ガスバリ
    ヤー、 ここにおいて、さらに前記プッシャープレートと前記ガスバリヤーとは、
    前記炉内の加熱環境に耐えることができるマテリアルで形成されている。
  19. 【請求項１９】前記ガスバリヤーは、前記プッシャープレートに固定又は重
    力荷重で置かれている請求項１５の炉。
  20. 【請求項２０】前記炉が連続あと押し炉からなる請求項１の炉。
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