JP2006064226A - バインダー除去装置およびこれを備えた熱処理炉 - Google Patents

Abstract

【課題】バインダー成分を含んだ成形物を熱処理するにあたり、排気ガス中のバインダー成分を冷却して容易に除去できるバイダー除去装置およびそれを備えた熱処理炉を提供する。
【解決手段】バインダー除去装置１０は、室内にこの室内を通るガスを冷却するための冷却配管１２を配設し、この室内を通るバインダー成分を含んだガスのバインダー成分を冷却して除去する装置であり、冷却配管にこの冷却配管を覆う取り付けまたは取り外しのできるカバー体１１を装着したことにより、バインダー残渣はカバー体に付着していくので取り外して容易に除去できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、熱処理炉の排気経路の途中に設置し、バインダー成分を含んだ成形物を熱処理炉に投入することにより発生する前記バインダー成分を含んだ排気ガス中の前記バインダー成分を冷却して除去するためのバインダー除去装置およびこれを備えた熱処理炉の構造に関するものである。

結晶系の太陽電池素子の作製などでは、単結晶または多結晶シリコン基板の内部にＰＮ接合を形成し、その後電極を形成するため、上記単結晶または多結晶シリコン基板の表面と裏面に導電ペーストを所定のパターンにスクリーン印刷法などでプリントし、これを熱処理炉で焼成している。

このような導電ペーストには、アルミニウムや銀などの導電性金属の粉末やガラスフリットの他にエチルセルロースなどの有機バインダー（有機結合材）が混練されている。（特許文献１の従来の技術参照）
このような導電ペーストをプリントした上記のシリコン基板を熱処理炉で焼成した場合、その焼成の途中でバインダーは酸化、分解、気化し、熱処理炉に付属して設けられている排気ダクトを通り、排出される。

しかし、多くの場合、炉内からの排気は排気ダクトを通る間に冷やされ、この排気の温度低下に伴い気化したバインダーの分解した不完全酸化物（以下、このバインダーの分解した不完全酸化物をバインダー残渣という）が排気ダクト内部の側壁に結露するように付着していく。

このように排気ダクトの側壁にバインダー残渣の付着が長期間に亘ることにより、排気ダクトの有効な内径が小さくなってしまい、排気量が低下してしまう。このため、熱処理炉内部の温度プロファイルに変化が生じ、焼成する製品の品質に影響を及ぼすという問題があった。

さらにまた排気ダクト内部に付着したバインダー残渣が大量に堆積した場合、その高温な排気により発火し、火災になる可能性もあった。

このような排気ダクト側壁へのバインダー残渣の付着の対策として、排気経路の途中に、上記バインダー成分を含んだ排気ガス中の上記バインダー成分を除去するためのバインダー除去装置を設置し、このバインダー除去装置の内部に冷却水を通し、バインダー除去装置の内部で排気ガスの温度を下げ、バインダー除去装置内部にバインダー残渣を付着させることが行われている。

図６は従来使用されているバインダー除去装置の構造の一例を示す断面図である。

図６において、１はバインダー除去装置の本体、２は冷却配管、３は冷却配管に設けられた冷却フィン、４は排気ガス入り口、５は排気ガス出口、６は冷却水入り口、７は冷却水出口、８は冷却配管とバインダー除去装置の本体との係止部を示す。

従来のバインダー除去装置は、ステンレスなどの金属で箱状に組み立てられたバインダー除去装置の本体１の内部に銅管などで作製された冷却配管２がその内部で数回往復するように設けられており、係止部８において溶接などによりバインダー除去装置の本体１と冷却配管２は固定されている。またバインダー除去装置の本体１の内部の冷却配管２にはその表面積を広げるため一定間隔で矩形や丸形の冷却フィンが取り付けられている。

ここにおいて、冷却水は冷却配管２の入り口６から入り、出口７から出るようになっている。また、熱処理炉からの排気ガスはバインダー除去装置の本体１の底部に設けられた排気ガス入り口４から入り、バインダー除去装置の本体１の天井部に設けられた出口５から出て行くようになっている。

このようなバインダー除去装置において、熱処理炉からの排気ガスはバインダー除去装置の本体１の底部の入り口４から入る。バインダー除去装置の本体１の内部に入った排気ガスは、冷却配管２と冷却フィン３に接触することにより温度が下がり、排気ガスに含まれているバインダー残渣はバインダー除去装置の本体１の内壁部や冷却配管２、冷却フィン３に付着する。

よって出口５から出た排気ガスには、バインダーはほとんど含まれておらず、出口５以降の排気ダクトにおいてはバインダー残渣が付着することがない。

この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては次のようなものがある。
特開２００２−１１１０１５号公報

しかしながら、上述のような従来の構造のバインダー除去装置においては、排気ガスに含まれているバインダー残渣はバインダー除去装置の本体１の内壁部や冷却配管２、冷却フィン３に付着するため、ある期間使用するとバインダー除去装置内部が付着したバインダー残渣で詰まり、やはり排気ガスの流れが悪化してしまうという問題があった。

さらに、従来の構造のバインダー除去装置の本体は一体構造になっており、冷却配管２を取り外し、付着したバインダー残渣を掃除することもできなかった。

このため、定期的に排気ダクトの途中に設けられたバインダー除去装置を取り外し、新しいものに交換する必要があった。

このようなバインダー除去装置の交換は、時間と経費がかかり、また熱処理炉の長時間停止させる必要があり、熱処理炉の作業が非効率的になってしまうという問題があった。

本発明はこのような問題に鑑みなされたものであり、その目的は、バインダー除去装置交換に係る作業の時間と経費の節減及び熱処理炉の作業効率の改善のため、バインダー除去装置内部に付着したバインダー残渣を簡単に除去することのできる構造のバイダートラップおよびこれを備えた熱処理炉を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明のバインダー除去装置は、室内にこの室内を通るガスを冷却するための冷却配管を配設し、この室内を通るバインダー成分を含んだガスの前記バインダー成分を冷却して除去するバインダー除去装置であって、前記冷却配管にこの冷却配管を覆う取り付けまたは取り外しのできるカバー体を装着したことを特徴とする。

また、本発明の他のバインダー除去装置は、前記カバー体の外側表面に冷却フィンを設けることが望ましい。

さらに、本発明の熱処理炉は前記バインダー除去装置を備えたことを特徴とする。

本発明のバインダー除去装置によれば、室内にこの室内を通るガスを冷却するための冷却配管を配設し、この室内を通るバインダー成分を含んだガスの前記バインダー成分を冷却して除去するバインダー除去装置であって、前記冷却配管にこの冷却配管を覆う取り付けまたは取り外しのできるカバー体を装着したことにより、バインダー残渣は冷却配管の外側にあるカバー体に付着していくとともにこのバインダー残渣の付着したカバー体は冷却配管から取り外されて、バインダー除去装置の外側でバインダー残渣を除去したり、又は新品と交換することが可能となる。これによりバインダー除去装置内部に付着したバインダー残渣を簡単に除去することのできるようになるため、従来のようにバインダー除去装置全てを取り外し、新しいものに交換する必要が無くバインダー除去装置交換に係る作業の時間と経費の節減及びその交換時のために熱処理炉の作業を中断する時間の短縮が可能となり、作業効率の改善が図れる。

また、本発明の他のバインダー除去装置によれば、前記カバー体の外側表面に冷却フィンを設けたことによりカバー体の表面積を広げることができ、バインダー残渣の収集効率を向上させることができる。

さらに、本発明の熱処理炉によれば、上記のようなバインダー除去装置を備えているため、熱処理炉の温度を下げることなく、バインダー残渣を除去することができるため、バインダー残渣の除去に伴う作業の中断時間を大幅に削減することが可能となり、装置のリードタイムを大幅に伸ばすことが可能となる。

以下、本発明の実施形態を添付図面を用いて詳細に説明する。

図１は本発明に係るバインダー除去装置の構造の一例を示す断面図である。

図１において、１０はバインダー除去装置の本体、１１はカバー体、１２は冷却配管、１３はカバー体に設けられた冷却フィン、１４は排気ガス入り口、１５は排気ガス出口、１６は冷却水入り口、１７は冷却水出口、１８は冷却配管と本体との係止部、１９は本体の開閉可能側面、２０は開閉可能側面に設けられた取手を示す。

バインダー除去装置の本体１０は、中空の直方体状で、ステンレスなどの耐熱性の金属で作製され、その一側面１９は開閉可能に作製されている。またこの開閉可能な側面１９には、取手２０が取り付けられている。またその底面部には排気ガス入り口１４が設けられ、その天井部分には排気ガス出口１５が設けられている。

排気ガス入り口１４は熱処理炉（不図示）に繋がっており、また排気ガス出口１５は排気用ファン（不図示）に繋がっている。

冷却配管１２は熱伝導を考慮して銅管などで作製され、その内部には冷却水が通される。また冷却配管１２はバインダー除去装置の内部において１回〜数回往復するように曲げられており、冷却配管１２とバインダー除去装置の本体１０は係止部において溶接などで固定されている。また本発明に係る冷却配管１２では、カバー体１１が装着される部分には、冷却フィンなどが設けられていないことを特徴とする。

カバー体１１は銅やステンレスで作製され、冷却配管１２の上記の曲げ部分と曲げられてほとんど平行になっている部分を覆うように楕円柱の形状で、一端は閉じ他端は開口している袋状である。

図２はカバー体１１を冷却配管１２に装着する状態の一例を示したものである。

図２において、１１はカバー体、１２ａ、１２ｂは曲げ部により略平行になった冷却配管の一部、２２はカバー体の開口部を示す。

カバー体１１の開口部２２から冷却配管１２ａ、１２ｂへ装着し、冷却配管１２ａ、１２ｂ及びその間の曲げ部をカバー体１１で覆うようにする。

また、カバー体１１の外側には冷却フィン１３が設けられていることが望ましい。

冷却フィン１３は、円形状や矩形状の板でカバー体１１と同じ材質で作製され、溶接やネジ止めなどでカバー体１１に取り付けられる。その働きは、カバー体１１だけではその表面積が限られ、排気ガスからのバインダー残渣の除去が不十分になることが考えられるが、この冷却フィン１３を設けることによりカバー体１１の表面積を冷却フィン１３によって増加させ、バインダー残渣の収集効率を向上させることができる。

また、このバインダー除去装置は、本体１０の側面１９を開閉可能にしている。

さらに、この開閉可能な側面１９には、その開閉時に使用する取手を設けることが望ましい。

図３はこの開閉可能な側面１９を開いた状態の例を示す図である。

図３において、符号は図１と同様に１０はバインダー除去装置の本体、１１はカバー体、１２は冷却配管、１４は排気ガス入り口、１５は排気ガス出口、１９は本体の開閉可能側面を示す。

図３に示すように、バインダー除去装置の本体１０の内部の冷却配管１２に装着されたカバー体１１は開閉可能側面１９を開けることによりその外側に取り出すことが可能なようになっている。このような構造にすることより、カバー体１１表面やそれに設けられている冷却フィンにバインダー残渣が付着した場合でも、開閉可能側面１９を開けることにより簡単にカバー体１１を取り出し、側面１９を開け、冷却配管１２にカバー体１１を掃除したりすることができる。

このような本発明に係るバインダー除去装置において、まず側面１９を開け、冷却配管１２にカバー体１１を装着して、その後側面１９を閉じる。そして熱処理炉の作業を開始し、熱処理炉からの排気ガスをバインダー除去装置に送る。バインダー除去装置内部の冷却配管１２には冷却水が通っており、これにより冷却配管を覆っているカバー体１１と冷却フィン１３が冷やされ、このカバー体１１と冷却フィン１３と接触した排気ガスの温度が低下し、その排気ガスに含まれているバインダー残渣がカバー体１１と冷却フィン１３の付着して行く。熱処理炉の作業を継続し、バインダー除去装置内部がバインダー残渣により詰まり、熱処理炉の作業排気ガスの吸気圧が低下すると、熱処理炉の作業を中断し、側面１９を開け、冷却配管１２からカバー体１１を取り出し、カバー体１１を交換または付着したバインダー残渣を除去し、再度冷却配管１２に装着し、側面１９を閉じて熱処理炉の作業を再開する。

図４は本発明に係るバインダー除去装置の構造の他の例を示す断面図、図５は本発明に係るバインダー除去装置の構造の更なる他の例を示す断面図である。

図４及び図５において、１０はバインダー除去装置の本体、１１はカバー体、１２は冷却配管、１３はカバー体に設けられた冷却フィン、１４は排気ガス入り口、１５は排気ガス出口、１６は冷却水入り口、１７は冷却水出口、１８は冷却配管と本体との係止部、１９は本体の開閉可能側面、２０は開閉可能側面に設けられた取手を示す。

図４に示すバインダー除去装置は、図２に示す複数のカバー体を使って冷却配管のそれぞれの曲げ部を覆うようにしたのと違い、冷却配管１２の全体を一つのカバー体で覆うようにしている。このバインダー除去装置は図２に示すバインダー除去装置と同様、排気ガスを冷却し、排気ガス中のバインダー成分を冷却して除去する効果を有する。

図５に示すバインダー除去装置において、室内の冷却配管の曲げ部以外の部位における冷却配管と冷却配管との間にある傾斜角度を持つ状態が示されている。このバインダー除去装置も図２に示すバインダー除去装置と同様、排気ガスを冷却し、排気ガス中のバインダー成分を冷却して除去する効果を有する。

上述のように本発明に係るバインダー除去装置では、バインダー除去装置内部に付着したバインダー残渣を簡単に除去することのできるようになるため、従来のようにバインダー除去装置の全てを取り外し、新しいものに交換する必要が無くバインダー除去装置交換に係る作業の時間と経費の節減及びその交換時のために熱処理炉の作業を中断する時間の短縮が可能となり、作業効率の改善が図れる。

さらに、本発明にかかる熱処理炉は上記のようなバインダー除去装置を備えているため、熱処理炉の温度を下げることなく、バインダー残渣を除去することができるため、バインダー残渣の除去に伴う作業の中断時間を大幅に削減することが可能となり、装置のリードタイムを大幅に伸ばすことが可能となる。

なお、本発明は上述の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。例えば、冷却配管内を通る冷却媒体について冷却水だけでなく、冷却水以外の液体、気体をも使用することができる。

本発明に係るバインダー除去装置の構造の一例を示す断面図である。 カバー体を冷却配管に装着する状態の一例を示したものである。 本発明に係るバインダー除去装置の開閉可能な側面を開いた状態の例を示す図である。 本発明に係るバインダー除去装置の構造の他の例を示す断面図である。 本発明に係るバインダー除去装置の構造の更なる他の例を示す断面図である。 従来使用されているバインダー除去装置の構造の一例を示す断面図である。

符号の説明

１、１０；バインダー除去装置の本体
２、１２；冷却配管
３、１３；冷却フィン
４、１４；排気ガス入り口
５、１５；排気ガス出口
６、１６；冷却水入り口
７、１７；冷却水出口
８、１８；冷却配管と本体との繋止部
１１；カバー体
１９；本体の開閉可能側面
２０；取手
２２；カバー体の開口部

Claims (3)

1. 室内にこの室内を通るガスを冷却するための冷却配管を配設し、この室内を通るバインダー成分を含んだガスの前記バインダー成分を冷却して除去するバインダー除去装置であって、前記冷却配管にこの冷却配管を覆う取り付けまたは取り外しのできるカバー体を装着したことを特徴とするバインダー除去装置。
2. 前記カバー体の外側表面に冷却フィンを設けたことを特徴とする請求項１に記載のバインダー除去装置。
3. 請求項１ないし請求項２のいずれかに記載のバインダー除去装置を備えたことを特徴とする熱処理炉。

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