JP2005090949A - 特にガラス物品処理用のオーブンおよびガラス物品の熱処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】改良型オーブン、特にＰＤＰの大量生産用のトンネル・オーブンを提供する。
【解決手段】加熱された流体を再循環させる手段を含む、加熱された流体の流れ方向が熱処理中に周期的に変更される熱処理装置を提供する。本装置は、少なくとも第１、第２領域を備えた加熱チャンバと、吸入チャンバと排出ダクトを備えたポンプとを含んでおり、ダクトと吸入チャンバが加熱チャンバと流体連通しており、ポンプの上流または下流に配置された流体加熱器と、排出ダクトを通ってポンプから離れる加熱流体を加熱チャンバの選択された領域へと誘導する、または加熱流体を加熱チャンバの選択された領域から吸入チャンバを通じてポンプに進入させる第１ダイバータ手段とを含む。本発明は、さらに、加熱された流体を加熱チャンバ内に再循環させる手段を含む熱処理装置を使用して、ＰＤＰ又はガラス製品を熱処理する方法であって、加熱された流体の流れ方向が熱処理中に周期的に変更される方法を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、熱処理装置に関し、詳細には、プラズマ・ディスプレイ・パネル（ＰＤＰ）もしくはガラス製品全般の連続処理用のトンネル型オーブンなど、板ガラス物品処理用のオーブンに関する。本発明は、また、ガラス製品、特にＰＤＰの熱処理方法に関する。

ガラス物品の熱処理用のオーブンは公知である。そのような公知のオーブンは、処理すべきガラス物品がその中に配置されるチャンバと、ガラス物品に空気を吹き付けるように構成された空気循環システムとを含む。ある特定の形態のオーブンでは、処理される物品の選択された部分へ空気を誘導するために、バッフルがいくつか設けられている。そのような公知のオーブンでは、チャンバ内に吹き込まれた空気すべてを抜き出すために、多くの場合チャンバの底部に空気排出口が配置されている。公知のオーブンは温度分布が一様でないという問題を抱えている。プラズマ・ディスプレイ・パネルの加熱と冷却時には、製品の温度均一性をできる限り一様にすることが重要である。
国際出願ＷＯ０３／１０６３５８号

本発明の目的は、改良型オーブン、特にＰＤＰの大量生産用のトンネル・オーブンを提供することである。

本発明の一態様によれば、加熱された流体を再循環させる手段を含む、加熱された流体の流れ方向が熱処理中に周期的に変更される熱処理装置が提供される。本熱処理装置は、少なくとも第１領域と第２領域を備えた加熱チャンバと、吸入チャンバおよび排出ダクトを備えたポンプとを含んでおり、ダクトと吸入チャンバが加熱チャンバと流体連通しており、本熱処理装置はさらに、ポンプの上流または下流に配置された流体加熱器と、排出ダクトを通ってポンプから離れる加熱流体を加熱チャンバの選択された領域へと誘導する、または加熱流体を加熱チャンバの選択された領域から吸入チャンバを通じてポンプに進入させる第１ダイバータ（diverter）手段とを含む。

本発明の他の態様によれば、加熱された流体を加熱チャンバ内に再循環させる手段を含む熱処理装置を使用して、プラズマ・ディスプレイ・パネルもしくはガラス製品を熱処理する方法であって、加熱された流体の流れ方向が熱処理中に周期的に変更される方法が提供される。

ガラス物品、例えばＰＤＰの熱処理用のオーブンは、ＰＤＰがその中を輸送されるトンネル構造を含むことが好ましい。この輸送は、連続的な輸送か断続的な（スタート・ストップ）輸送のいずれでもよい。トンネル・オーブンは、温度制御システムによって調整される、加熱および／または冷却システムをそれぞれ備えたいくつかのオーブン区域を含むことが好ましい。ＰＤＰは、モータ駆動式のファン・インペラによって各オーブン区域内を循環されるプロセス空気によって、加熱／冷却される。プロセス空気は、熱処理されている物品を流れていくが、加熱すべき主要表面に概ね平行な方向で流れていくことが好ましい。本発明は、製品室内部の循環空気の方向をある時間間隔で変更して、ＰＤＰのより高い温度均一性を達成するという原理を含んでいる。

ＰＤＰを、オーブン内でキャリア上に支持することが好ましい。空気流システムと組み合わせたＰＤＰの位置は、いくつかの方法で配置することができる。
水平に（数層に）重ね合わせる。プロセス空気流は、右側の空気チャネルから左側のチャネルへと流れて、反転させられる。
輸送方向に対して縦方向に垂直に配置する。プロセス空気流は、右側の空気チャネルから左側のチャネルへと流れて、反転させられる。
輸送方向に対して縦方向に垂直に配置する。プロセス空気流は、上側の空気チャネルから下側のチャネルへと流れて、反転させられる。
ある角度に傾けて配置する。プロセス空気流は、右側の空気チャネルから左側のチャネルへと流れて、反転させられる。

加熱サイクル中、プロセス空気の温度はＰＤＰの温度よりも高い。この温度差によって、プロセス空気が熱的な対流エネルギーをＰＤＰへと移動させる。このエネルギー移動によって、ＰＤＰの温度が増加し、プロセス空気の温度が減少する。製品室では、上流のプロセス空気は、下流のプロセス空気よりも高温である。この現象も、特定のＰＤＰ上に温度差をもたらすことになる。プロセス空気の供給側に近いＰＤＰ縁部は、プロセス空気の排気側に近い縁部よりも高温である。本発明は、製品室の空気流の方向を特定の間隔をおいて反転させることで、加熱と冷却サイクル中のＰＤＰの温度を均一にするという原理を含んでいる。

本発明が効果的かつ均一な加熱／冷却に寄与する典型的なプロセスは次の通りである。
ＰＤＰの前面板と背面板のフリット・シーリング
ＰＤＰの排気とガス充填
ＰＤＰのフリット・シーリング、排気、ガス充填の組合せ
板ガラス・パネル全般の加熱と冷却

本発明の装置と方法は、熱処理プロセスについて、より高い歩留まりおよび／またはより短いプロセス時間に寄与する。

空気の方向の反転は、いくつかのシステムによって達成することができる。ここで、本発明の一実施形態について、添付の略図に即してより詳細に説明する。

国際出願ＷＯ０３／１０６３５８号は、直列に配置されたいくつかのオーブン・モジュールと、ＰＤＰがオーブン内を移動するときに個々のＰＤＰをその上で支持する真空カートとを含む、ガラス物品処理用のＡ１オーブンについて記載している。この基本的な配置は、本発明に適している。ただし、本発明では、装置内の加熱流体の流れが異なっており、したがって図１、図２は、加熱すべき物品に対する加熱流体の流れの方向を左から右（図１）または右から左（図２）にすることができることを示している。図１〜図６は、どのようにして流れの方向を周期的に反転できるかを概略的に示している。

図１は、本発明の一実施形態によるオーブン１０の側断面を示す。オーブン１０は、外殻構造１２を含んでおり、この外殻構造１２は、連続的な床区域１４（図を参照）を備えるか、または真空カートの支持アームなどを収容するための中央の長手方向開口部を備えている。オーブン１０は、加熱チャンバ１６、第１フロー・チャネル１８、第２フロー・チャネル２０、ファン・アセンブリ２２をさらに含む。ファン・アセンブリ２２は、排出チャンバ／ダクト２６と吸入チャンバ２８とを備えた電動ファン２４を含んでおり、当該ファンが、加熱流体を装置内に循環させるのに必要な圧力差を生み出す。排出チャンバ２６は、第１フロー・ダイバータ３０と第２フロー・ダイバータ３２を有しており、これら第１／第２フロー・ダイバータを作動させて、ファン２２の排出口からそれぞれ第１フロー・チャネル１８へまたは第２フロー・チャネル２０へと流れの方向を変更することができる。同様に、吸入チャンバ２８は、第３フロー・ダイバータ３４と第４フロー・ダイバータ３６を有しており、これら第３／第４フロー・ダイバータを作動させて、循環流体をそれぞれ第１フロー・チャネル１８または第２フロー・チャネル２０からファンへと引き込むことができる。フロー・ダイバータは、シャフトの周りの回転動作によって作動させることができる。さらに、第１、第３フロー・ダイバータは共通のシャフト３８を有し、第２、第４フロー・ダイバータは別の共通のシャフト４０を有している。共通でなくても差し支えない。

したがって、シャフト３８、４０が第１位置にあるときには、加熱流体がＰＤＰの上を左から右に流れ（図１参照）、第２フロー・チャネル２０を上昇し、（開いた）ダイバータ３６を通り、吸入チャンバ２８を介してファン２４に達し、その後ファン２４から出て、排出ダクト／チャンバ２６を介して（開いた）ダイバータ３０を通り、第１フロー・チャネル１８を下降する。シャフト３８、４０がこの第１位置にあるときには、ダイバータ３２、３４は閉位置にある。

シャフト３８、４０が第２位置にあるときには、加熱流体がＰＤＰの上を右から左に流れ（図２参照）、第１フロー・チャネル１８を上昇し、（開いた）ダイバータ３４を通り、吸入チャンバ２８を介してファン２４に達し、その後ファン２４から出て、排出ダクト／チャンバ２６を介して（開いた）ダイバータ３２を通り、第２フロー・チャネル２０を下降する。シャフト３８、４０がこの第２位置にあるときには、ダイバータ３０、３６は閉位置にある。

したがって、シャフト３８、４０を作動させることによって、ＰＤＰの上の加熱流体の流れ方向を反転させることができる。循環流体は、その再循環流路内のいくつかの地点で直接的または間接的に加熱することができる。そのような加熱は、吸入チャンバ２８内で実施されることが好ましいが、ファン排出口の下流など、他の場所で実施することもできる。後者は、ファンが耐えることのできる最大温度付近もしくはそれよりも高い温度まで流体が加熱される場合に、好ましいことがある。

第１フロー・チャネル１８と第２フロー・チャネル２０は、それぞれ、再循環加熱流体の流れをＰＤＰの平らな面Ｐに平行な方向に誘導する働きをする、複数の細長い開口部５０、５２を有することが好ましい。

図３〜図６は、前述した流れ方向の反転を達成するのに使用できる、ダクト構造およびフロー・ダイバータの配置の一例を示す。

図３、図４は、それぞれ図１、図２に示したファン・アセンブリ２２の断面Ａ−ＡとＣ−Ｃである。図３は、ファン・アセンブリ２２内で中央に位置決めされたファン２４を示す。２つの排出ポート２６は、ファン２４から出てくる流体をフロー・ダイバータ３０、３２へと誘導し、そこ（図３に示した位置）から、第１フロー・チャネル１８に達して下降する。フロー・ダイバータ３０、３２が９０°の角度を回転するように、これらダイバータを作動させると（図２参照）、ダクト２６を介してファン２４から出てくる加熱流体が、第２フロー・チャネル２０の上部へと誘導されて、そのチャネルを下降する。

図５、図６は、それぞれ図１、図２のファン・アセンブリ２２の断面Ｂ−ＢとＤ−Ｄを示す。フロー・ダイバータ３４、３６が図５に示した位置にあるときには、加熱流体は、第２フロー・チャネル２０の上部から出て、直接に、または中間のチャネル５８を介して、内側のチャンバ２８に進入することができる。ダイバータを９０°の角度で回転させることによってこれらダイバータを作動させると（図６参照）、第１フロー・チャネル１８の上部を離れる加熱流体が、直接に、または中間のチャネル６０を介して、吸入チャンバ２８に進入する。

したがって、使用時には、ダイバータ弁が図３と図５に示した位置、または図４と図６に示した位置にある。

ダイバータ弁３０、３２、３４、３６は、様々な形態にすることができる。したがって、ダイバータ弁は、図５、図６に示したような回転ゲートにすることができ、または図３、図４に示した湾曲部材にすることができる。あるいは、回転するダイバータ・アセンブリを、同等の弁機構の他の何らかの形態、例えば部材の軸方向運動によって作動される２方弁に置き換えることもできる。シャフト３８、４０は、例えば空気圧式の作動装置を用いて、事前に設定された時間間隔で自動的に作動させることができる。

図３〜図６は、２つのファン排出ダクトが使用される配置を示しているが、他の配置も可能であり、例えば、ダクトを１つだけ、または２つより多く設けることもできる。同様に、第１フロー・チャネルまたは第２フロー・チャネルから吸入チャンバ２８へと達する２つの流路が設けられた配置は、単一のフロー・チャネルまたは２つより多くのフロー・チャネルを備えた配置に置き換えることができる。

本発明は、ガラス物品の熱処理に特に適しているが、このタイプのオーブンとの使用だけに限定されない。本発明は、物品の均一な加熱を達成することが望ましい任意のオーブン炉などに使用することができる。当該装置は、多くの場合、周囲圧力付近で動作するが、これは必ずしも必須ではなく、適切に囲いをしたオーブンを用いて、当該装置および当該装置の使用方法を大気圧より高いまたは低い圧力で適用することができる。

当該装置および当該方法の有効性は、適切な時間後に加熱流体の流れ方向を反転させることに依存している。ＰＤＰの熱処理では、出現時間が１０〜３００秒を超えないように流れ方向を変更すべきであり、４０〜８０秒を超えない時間が好ましいことがわかっている。ＰＤＰの熱処理では、オーブンの温度が２０〜６００℃の範囲内にあることが好ましく、３０〜５００℃がより好ましい。

ＰＤＰの熱処理用のトンネル・オーブンの加熱ゾーン（循環空気が左から右に流れている）の側断面図である。 ＰＤＰの熱処理用のトンネル・オーブンの加熱ゾーン（循環空気が右から左に流れている）の側断面図である。 図１に示した断面図の断面Ａ−Ａを示す図である。 図２に示した断面図の断面Ｃ−Ｃを示す図である。 図１に示した断面図の断面Ｂ−Ｂを示す図である。 図２に示した断面図の断面Ｄ−Ｄを示す図である。

符号の説明

１０ オーブン、１２ 外殻構造、１６ 加熱チャンバ、１８ 第１フロー・チャネル、２０ 第２フロー・チャネル、２２ ファン・アセンブリ、２４ 電動ファン、２６ 排出チャンバ、排出ダクト、排出ポート、２８ 吸入チャンバ、３０ 第１フロー・ダイバータ、３２ 第２フロー・ダイバータ、３４ 第３フロー・ダイバータ、３６ 第４フロー・ダイバータ、３８ シャフト、４０ シャフト、５０ 開口部、５２ 開口部

Claims (15)

1. 加熱された流体を再循環させる手段を含み、加熱された流体の流れ方向が熱処理中に周期的に変更される熱処理装置であって、少なくとも第１領域と第２領域を備えた加熱チャンバと、吸入チャンバと排出ダクトを備えたポンプとを含んでおり、前記ダクトと前記吸入チャンバが前記加熱チャンバと流体連通しており、前記熱処理装置がさらに、前記ポンプの上流または下流に配置された流体加熱器と、前記排出ダクトを通って前記ポンプから離れる加熱流体を前記加熱チャンバの選択された領域へと誘導する、または加熱流体を前記加熱チャンバの選択された領域から前記吸入チャンバを通じて前記ポンプに進入させる第１ダイバータ手段とを含む熱処理装置。
2. 第２ダイバータ手段を含んでおり、前記第２ダイバータ手段が前記第１ダイバータ手段と協働して、使用時にポンプを介して加熱流体の流れを第１領域から第２領域に、または第２領域から第１領域に誘導できる働きをする請求項１に記載の装置。
3. 複数の排出ダクトを備えたポンプを含み、前記第１ダイバータ手段が、それらの排出ダクトを通じて流体を一度に前記加熱チャンバの選択された領域へと誘導する請求項１または２のいずれか一項に記載の装置。
4. 前記ダイバータ手段が、前記吸入チャンバに流体が進入する地点もしくはその付近、または前記排出ダクトから流体が出てくる地点もしくはその付近に配置されている請求項１から３のいずれか一項に記載の装置。
5. 前記ダイバータ手段が、平らなゲートまたは湾曲したゲートを含む請求項１から４のいずれか一項に記載の装置。
6. 前記ゲートが回転可能に取り付けられ、第１位置から第２位置へと回転すると、流れの方向が前記加熱チャンバの第１領域から第２領域へと変更される請求項５に記載の装置。
7. 前記フロー・ダイバータが２方弁を含む請求項１から４のいずれか一項に記載の装置。
8. プラズマ・ディスプレイ・パネルの熱処理用のオーブンを含む請求項１から７のいずれか一項に記載の装置。
9. 加熱された流体を加熱チャンバ内に再循環させる手段を含む熱処理装置を使用して、プラズマ・ディスプレイ・パネルもしくはガラス製品を熱処理する方法であって、加熱された流体の流れ方向が熱処理中に周期的に変更されることを特徴とする方法。
10. 前記流体が空気である請求項９に記載の方法。
11. 前記空気がファンによって循環される請求項１０に記載の方法。
12. 前記空気がファンに進入する前または進入した後で加熱される請求項１１に記載の方法。
13. 前記流れ方向が、前記再循環流体の流路内に配置されたフロー・ダイバータまたは弁を使用して変更される請求項１０から１３のいずれか一項に記載の方法。
14. 前記フロー・ダイバータまたは弁が、前記流体を循環させるのに使用されるファンの（１つまたは複数の）出口ダクト内に配置されている請求項１３に記載の方法。
15. 前記フロー・ダイバータまたは弁が、前記流体を循環させるのに使用されるファンの流体進入チャンバもしくはその付近に配置されている請求項１３に記載の方法。

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