JP2005221135A - 焼成炉 - Google Patents

Abstract

【課題】被処理物を効率良く且つ均一に焼成することができる焼成炉を提供する。
【解決手段】炉内の処理室２２へ装入した被処理物を加熱気体を用いて焼成するようにした焼成炉において、炉内中央部に形成した処理室、炉内の該処理室回りに形成した加熱室３１、該加熱室に配設したヒータ４１、炉外から該加熱室へと接続した過熱水蒸気供給管５１及び該加熱室にて該過熱水蒸気供給管の先端部に取付けた拡散ノズル６１とを装備し、該過熱水蒸気供給管及び該拡散ノズルを介して該加熱室へと供給した過熱水蒸気を該ヒータで加熱しつつ該処理室へと流して、該処理室へ装入した被処理物をかかる過熱水蒸気を用いて焼成するようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は焼成炉に関する。例えばセラミックス材料の成形物を焼成して、ＬＳＩや超ＬＳＩ等の基板として使用されるウェーファーのようなセラミックス製品を作製することが行なわれる。かかる焼成には、外気（大気）を用いるもの、特定の雰囲気ガスを用いるもの、更には減圧乃至真空雰囲気で行なうもの等、合目的的に各種の焼成炉が使用される。本発明は被処理物を加熱気体、特に過熱水蒸気を用いて焼成するようにした焼成炉に関する。

従来、前記のようなセラミックス材料の成形物に代表される被処理物を加熱気体を用いて焼成するようにした焼成炉として、仕切板を挟んで炉内下部に形成された処理室及び炉内上部に形成された加熱室と、該加熱室に配設されたヒータと、炉外から該加熱室へと接続された圧縮気体（外気）供給管と、該加熱室にて該圧縮気体（外気）供給管の先端部に取付けられた気体混合器とを備え、該圧縮気体（外気）供給管及び該気体混合器を介して該加熱室へと供給し、該ヒータで加熱した圧縮気体（外気）を、該仕切板の両側に設けられた隙間を介して加熱室、処理室及び再び加熱室の経路で循環させつつ、該処理室へ装入した被処理物を加熱した圧縮気体（外気）等を用いて焼成するようにして成るものが知られている。

しかし、かかる従来の焼成炉には、被処理物の焼成に加熱した気体として主に外気を用いるため、また炉の構造上、被処理物の焼成効率及び均一焼成に劣るという問題がある。
特開平７−３１３８６１号公報 特開２００２−１６８５７０号公報

本発明が解決しようとする課題は、被処理物を効率良く且つ均一に焼成することができる焼成炉を提供する処にある。

前記の課題を解決する本発明は、炉内の処理室へ装入した被処理物を加熱気体を用いて焼成するようにした焼成炉において、炉内中央部に形成された処理室と、炉内の該処理室回りに形成された加熱室と、該加熱室に配設されたヒータと、炉外から該加熱室へと接続された過熱水蒸気供給管と、該加熱室にて該過熱水蒸気供給管の先端部に取付けられた拡散ノズルとを備え、該過熱水蒸気供給管及び該拡散ノズルを介して該加熱室へと供給した過熱水蒸気を該ヒータで加熱しつつ該処理室へと流して、該処理室へ装入した被処理物をかかる過熱水蒸気を用いて焼成するようにして成ることを特徴とする焼成炉に係る。

本発明に係る焼成炉は、処理室と、加熱室と、ヒータと、過熱水蒸気供給管と、拡散ノズルとを備えている。処理室は炉内中央部に形成されている。加熱室は炉内の処理室回りに形成されており、言い替えれば炉体の内壁面に沿う炉内周部に形成されている。ヒータはかかる加熱室に配設されており、言い替えれば炉体の天面、底面、好ましくは炉扉を含む全側面の内壁面に取付けられている。過熱水蒸気供給管は加熱室へと接続されている。拡散ノズルは加熱室にて加熱水蒸気供給管の先端部に取付けられている。本発明に係る焼成炉は、過熱水蒸気供給管及び拡散ノズルを介して加熱室へと供給した過熱水蒸気をヒータで加熱しつつ処理室へと流して、該処理室に装入しておいた被処理物をかかる過熱水蒸気を用いて焼成するようになっている。

本発明に係る焼成炉によると、前記のように、処理室は炉内中央部に形成されており、該処理室の回りに加熱室が形成されていて、該加熱室にヒータが配設されているため、かかる処理室に装入した被処理物を速やかに且つ均一に加熱することができる。しかも別に設置する過熱水蒸気発生装置で発生させた過熱水蒸気を加熱水蒸気供給管を介し拡散ノズルから加熱室へと放射し、これをヒータで加熱しつつ処理室へと流して、該処理室に装入しておいた被処理物をかかる過熱水蒸気を用いて焼成するため、該被処理物を効率良く且つ均一に焼成することができる。

本発明に係る焼成炉としては、処理室と加熱室とが相互に連通されており、該加熱室には拡散ノズルを臨んでラッパ形の案内板が設けられていて、該加熱室へと供給した過熱水蒸気を、該案内板を介し、加熱室、処理室及び再び加熱室の経路で循環させつつ、その一部を加熱室の排気口から炉外へと排出するようにしたものが好ましい。かかる焼成炉では、炉内中央部の処理室がその両側で回りの加熱室と連通されており、また加熱室には拡散ノズルに近接してその前方に末広がりでラッパ形の案内板が取付けられていて、該案内板により、拡散ノズルから加熱室へと放射し、処理室を経由して再び加熱室へと戻った過熱水蒸気を、新たに拡散ノズルから加熱室へと放射した過熱水蒸気に抱き込ませつつ、加熱室、処理室及び再び加熱室の経路で循環させて、処理室に装入しておいた被処理物をかかる過熱水蒸気を用いて焼成するため、該被処理物をより効率良く且つ均一に焼成することができる。

本発明に係る焼成炉としては、拡散ノズルを備える加熱室と、処理室と、拡散ノズルを備えない加熱室とが直列に連通されており、拡散ノズルを備える加熱室へと供給した過熱水蒸気を、処理室及び拡散ノズルを備えない加熱室の経路により一過式で流して、拡散ノズルを備えない加熱室の排気口から炉外へと排出するようにしたものがより好ましい。かかる焼成炉では、炉内中央部の処理室の片側が拡散ノズルを備える例えば上側の加熱室と連通されており、該処理室の他の片側が拡散ノズルを備えない例えば下側の加熱室と連通されていて、拡散ノズルから上側の加熱室へと放射した過熱水蒸気を、処理室及び下側の加熱室の経路により一過式で流して、処理室に装入しておいた被処理物をかかる過熱水蒸気を用いて焼成するため、過熱水蒸気の片寄った通り道が形成されることはなく、とりわけ常時新たな過熱水蒸気を被処理物へ当てることとなり、該被処理物を更に一層効率良く且つ均一に焼成することができる。

本発明に係る焼成炉によると、被処理物を効率良く且つ均一に焼成することができる。

図１は本発明に係る焼成炉を例示する縦断面図、図２は図１と同じ焼成炉を示す平面図である。耐火断熱材で構築された炉体１１は、炉本体１２と、炉本体１２の左側面部に開閉可能に被着された炉扉１３とを備えている。炉内中央部には耐熱鋼製の筒形のマッフル２１で処理室２２が形成されており、炉内の処理室２２の回りには、すなわち炉体１１の内壁面に沿う炉内周部には加熱室３１が形成されている。マッフル２１は炉本体１２の底面に支持されており、左右両側は開放されていて、したがって処理室２２の左右両側は加熱室３１と連通している。加熱室３１を形成する炉体１１には、炉本体１２の天面、底面、前面、背面及び右側面並びに炉扉１３の内壁面に複数のヒータ４１，４１・・が取付けられている。加熱室３１の上側部には過熱水蒸気供給管５１及び冷却用の不活性ガス供給管５２が接続されており、過熱水蒸気供給管５１の先端部は加熱室３１の上側部へと延設されていて、該先端部に拡散ノズル６１が取付けられている。また加熱室３１の上側部には、拡散ノズル６１に近接してその前方（左側）に末広がりでラッパ形の案内板６２が炉本体１２の天面とマッフル２１との間に亘り取付けられている。そして加熱室３１の下側部を形成する炉本体１２の底面には排気口７１が開設されている。

図１に例示した焼成炉では、拡散ノズル６１から案内板６２を介して加熱室３１へと放射し、加熱室３１の左側部から処理室２２を経由して加熱室３１の右側部へと戻った過熱水蒸気の相当部を、新たに拡散ノズル６１から案内板６２を介して加熱室３１へと放射する過熱水蒸気に抱き込ませつつ、加熱室３１、処理室２２及び再び加熱室３１の経路で循環させて、処理室２２の載置台７２上へ装入した被処理物Ａをかかる過熱水蒸気を用いて焼成するようになっている。加熱室３１へ放射した過熱水蒸気は、ヒータ４１で加熱されつつ、全体として図１中の破線矢印で示すような循環流となり、その一部は排気口７１から炉外へと排出される。

図３は本発明に係る他の焼成炉を例示する縦断面図、図４は図３と同じ焼成炉を示す平面図である。耐火断熱材で構築された炉体１４は、炉本体１５と、炉本体１５の前面部に開閉可能に被着された炉扉１６とを備えている。炉内中央部には耐熱鋼製の一対のマッフル２３，２４で処理室２５が形成されており、炉内の処理室２５の回りには、すなわち炉体１４の内壁面に沿う炉内周部には上側の加熱室３２と下側の加熱室３３とが形成されている。一対のマッフル２３，２４のうちで上側のマッフル２３は炉本体１２の背面及び右側面に、また下側のマッフル２４は炉本体１２の背面及び左側面に取付けられており、かかる一対のマッフル２３，２４の前面側（炉扉１６側）端部は炉扉１６を炉本体１５に被着したときに炉扉１６に当接するようになっている。一対のマッフル２３，２４で囲まれた処理室２５の左右両側は開放されており、処理室２５の左側は上側の処理室３２と、また右側は下側の加熱室３３と連通している。上側の加熱室３２及び下側の加熱室３３を形成する炉体１４には、炉本体１５の天面、底面、背面及び左右両側面並びに炉扉１６の内壁面に複数のヒータ４２，４２・・が取付けられている。上側の加熱室３２には過熱水蒸気供給管５３及び冷却用の不活性ガス供給管５４が接続されており、過熱水蒸気供給管５３の先端部は上側の加熱室３２へと延設されていて、該先端部に拡散ノズル６３が取付けられている。そして下側の加熱室３３を形成する炉本体１５の底面には排気口７３が開設されている。

図３に例示した焼成炉では、拡散ノズル６３から上側の加熱室３２へと放射した加熱水蒸気を、上側の加熱室３２の左側部から処理室２５を経由して下側の加熱室３２へと一過式で流して、処理室２５の載置台７４上へ装入した被処理物Ｂをかかる過熱水蒸気を用いて焼成するようになっている。上側の加熱室３２へ放射した過熱水蒸気は、ヒータ４２で加熱されつつ、処理室２５及び下側の加熱室３３を経由する全体として図３中の破線矢印で示すような一過式の流れとなり、排気口７３から炉外へと排出される。

本発明に係る焼成炉を例示する縦断面図。 図１と同じ焼成炉を示す平面図。 本発明に係る他の焼成炉を例示する縦断面図。 図３と同じ焼成炉を示す平面図。

符号の説明

１１，１４ 炉体
１２，１５ 炉本体
１３，１６ 炉扉
２１，２３，２４ マッフル
２２，２５ 処理室
３１〜３３ 加熱室
４１，４２ ヒータ
５１，５３ 過熱水蒸気供給管
５２，５４ 不活性ガス供給管
６１，６３ 拡散ノズル
６２ 案内板
７１，７３ 排気口
７２，７４ 載置台
Ａ，Ｂ 被処理物

Claims (3)

1. 炉内の処理室へ装入した被処理物を加熱気体を用いて焼成するようにした焼成炉において、炉内中央部に形成された処理室と、炉内の該処理室回りに形成された加熱室と、該加熱室に配設されたヒータと、炉外から該加熱室へと接続された過熱水蒸気供給管と、該加熱室にて該過熱水蒸気供給管の先端部に取付けられた拡散ノズルとを備え、該過熱水蒸気供給管及び該拡散ノズルを介して該加熱室へと供給した過熱水蒸気を該ヒータで加熱しつつ該処理室へと流して、該処理室へ装入した被処理物をかかる過熱水蒸気を用いて焼成するようにして成ることを特徴とする焼成炉。
2. 処理室と加熱室とが相互に連通されており、該加熱室には拡散ノズルを臨んでラッパ形の案内板が設けられていて、該加熱室へと供給した過熱水蒸気を、該案内板を介し、加熱室、処理室及び再び加熱室の経路で循環させつつ、その一部を加熱室の排気口から炉外へと排出するようにした請求項１記載の焼成炉。
3. 拡散ノズルを備える加熱室と、処理室と、拡散ノズルを備えない加熱室とが直列に連通されており、拡散ノズルを備える加熱室へと供給した過熱水蒸気を、処理室及び拡散ノズルを備えない加熱室の経路により一過式で流して、拡散ノズルを備えない加熱室の排気口から炉外へと排出するようにした請求項１記載の焼成炉。
   

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