JP2008107011A - 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、大容量の加熱手段を装備するまでもなく、炉本体内の温度を殆ど低下させないで被処理物を炉本体内へ装入することができる焼成炉を提供する。
【解決手段】炉本体１１と該炉本体に開閉可能に被着した炉扉１２とを備え、該炉本体内へ装入した被処理物を過熱水蒸気を用いて焼成するようにした焼成炉において、炉本体に形成した副出入口３１と、該副出入口を囲んで該炉本体の外部に取付けたケース本体４１と、該ケース本体に開閉可能に被着したケース扉４２と、該ケース本体内に進退可能に収容した載置台５１と、該載置台の先端部及び後端部に取付け且つ該載置台の前進完了時又は後退完了時に該副出入口回りの該炉本体内縁部と当接して該副出入口を閉鎖する当接板５２，５３と、該載置台を該ケース本体内と該炉本体内との間で進退させる進退手段６１とを装備した。
【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ハ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の改良に関する。

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一般に、被処理物を加熱した主に外気又は窒素ガスを用いて焼成するようにしたものが知られている（例えば特許文献１及び２参照）。しかし、かかる従来一般の焼成炉には、被処理物の焼成に加熱した主に外気又は窒素ガスを用いるため、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。

かかる問題を改善するため、同様の焼成炉として、被処理物を過熱水蒸気を用いて焼成するようにしたものが提案されている（例えば特許文献３参照）。この焼成炉は、被処理物の焼成に過熱水蒸気を用いるため、加熱した主に外気又は窒素ガスを用いる前記した従来一般の焼成炉に比べて、被処理物を効率良く且つ均一に焼成できるという利点がある。しかし、この焼成炉には、また前記した従来一般の焼成炉の場合にも、炉の通常は正面全体を覆うように取付けられた炉扉を開いて炉本体内へ被処理物を装入するようになっているため、かかる被処理物の装入時に炉本体内の雰囲気ガスの炉外への放出や外気の炉本体内への侵入等によって炉本体内の温度が低下し、その回復に時間がかかり、言い替えれば炉本体内に装入した被処理物の温度がこれに設定された焼成温度にまで到達するのに時間がかかるという問題がある。かかる問題は、炉本体内へ比較的小型の被処理物を装入する場合でも同様に生じる。炉本体内に装入した被処理物の温度がこれに設定された焼成温度にまで到達するのに時間がかかると、単に焼成効率に問題を生じるだけでなく、焼成による品質にも問題を生じる場合がある。かかる問題を改善するため、大容量の加熱手段を装備することも考えられるが、このようにすると、焼成炉が大型化し、運転コストも含めて極めて非経済的になる。
特開平７−３１３８６１号公報 特開２００２−１６８５７０号公報 特開２００５−２２１１３５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、しかも大容量の加熱手段を装備するまでもなく、炉本体内の温度を殆ど低下させないで被処理物を炉本体内へ装入することができ、したがって炉本体内に装入した被処理物の温度をそれに設定された焼成温度にまで短時間で到達させ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、炉本体と該炉本体に開閉可能に被着された炉扉とを備え、該炉本体内へ装入した被処理物を過熱水蒸気を用いて焼成するようにした焼成炉において、炉本体に形成された副出入口と、該副出入口を囲んで該炉本体の外部に取付けられたケース本体と、該ケース本体に開閉可能に被着されたケース扉と、該ケース本体内に進退可能に収容された載置台と、該載置台の先端部及び後端部に取付けられ且つ該載置台の前進完了時又は後退完了時に該副出入口回りの該炉本体内縁部と当接して該副出入口を閉鎖する当接板と、該載置台を該ケース本体内と該炉本体内との間で進退させる進退手段とを備えることを特徴とする焼成炉に係る。

本発明に係る焼成炉も、従来の焼成炉と同様、炉本体とこれに開閉可能に被着された炉扉とを備えている。炉本体は通常、箱型や円筒型等になっており、正面が開放されていて、かかる開放された正面を覆うように炉扉が取付けられている。炉本体内には過熱水蒸気供給管が挿入されており、通常その先端部には拡散ノズルが取付けられていて、必要に応じ補助ヒータが設けられている。また炉本体内には通常、過熱水蒸気の循環を促すための循環ファン及び過熱水蒸気の循環経路を形成するガイド板が設けられており、更に冷却用ガスの供給管、排気管、温度センサ、圧力センサ等が接続又は挿入されている。

本発明に係る焼成炉は、炉本体に形成された副出入口と、該副出入口を囲んで該炉本体の外部に取付けられたケース本体と、該ケース本体に開閉可能に被着されたケース扉と、該ケース本体内に進退可能に収容された載置台と、該載置台の先端部及び後端部に取付けられた当接板と、該載置台を該ケース本体内と該炉本体内との間で進退させる進退手段とを備えている。

副出入口は、炉扉を開いたときに現れる炉本体の開放面を主出入口とする場合にこれに対応するもので、かかる主出入口が炉本体の正面にある場合には、副出入口は該炉本体の背面に形成するのが好ましい。かかる副出入口は炉本体の外部に取付けられたケース本体とこれに開閉可能に被着されたケース扉とで包囲されている。ケース本体内に収容された載置台は、該ケース本体内と炉本体内との間にて、途中で前記の副出入口を通り進退可能となっている。かかる載置台は、被処理物を載置するためのもので、その形状や構造が特に制限されるというものではないが、金属製の平板に複数の孔が穿設されたものとするのが好ましい。

載置台の後端部に取付けられた当接板は、該載置台がケース本体内から副出入口を通り炉本体内へと前進を完了したときに該副出入口回りの該炉本体内縁部と当接して該副出入口を閉鎖し、また載置台の先端部に取付けられた当接板は、該載置台が炉本体内から副出入口を通りケース本体内へと後退を完了したときに該副出入口回りの該炉本体内縁部と当接して該副出入口を閉鎖するようになっている。前記したケース本体及びケース扉とかかる当接板により、該ケース本体に該ケース扉を被着した状態で、載置台を該ケース本体内から副出入口を通り炉本体内へと前進させ、かかる載置台に載置しておいた被処理物を炉本体内へ装入するとき、該炉本体内の雰囲気の乱れを最小限に抑えて炉本体内の温度が低下するのを防止する。副出入口回りの炉本体内縁部に当接板が当接したときに双方の間のシール性を高めるためには、副出入口回りの炉本体内縁部及び／又は当接板の外縁部に耐熱性のシール材、例えばガラスウールを取付けておくのが好ましい。

載置台をケース本体内と炉本体内との間で進退させる進退手段は、モータ駆動のものであっても又はシリンダ駆動のものであってもよいが、モータ駆動のものが好ましく、なかでもモータ駆動のピニオンと該ピニオンに噛合するラックとを備え、該ラックの先端部に当接板を介して載置台が取付けられた構造のものとするのが好ましい。載置台は以上のような進退手段によりケース本体内と炉本体内との間で進退し、この際に該載置台の後端部に取付けられた当接板が該ケース本体の底面を摺動するが、かかる進退をより安定化させるためには、炉本体内に該載置台の先端部に取付けた当接板が摺動するガイド片を設けるのが好ましく、かかるガイド片は炉本体内にて過熱水蒸気の循環経路を形成するガイド板の一部に兼用させるのがより好ましい。

本発明に係る焼成炉では、炉扉を開いて炉本体の通常は正面に位置する前記したような主出入口から該炉本体内へ被処理物を装入することもできるが、載置台を利用して該炉本体の通常は背面に位置する副出入口から該炉本体内へ被処理物を装入することができる。この場合、進退手段により載置台の先端部の当接板が副出入口回りの炉本体内縁部に当接するまで該載置台をケース本体内へ後退→ケース扉を開→載置台に被処理物を載置→ケース扉を閉→進退手段により載置台の後端部の当接板が副出入口回りの炉本体内縁部に当接するまで該載置台を炉本体内へ前進、以上の手順により被処理物を炉本体内へ装入する。かかる装入に際して、炉本体内が炉外やケース外の外気に直接さらされることはなく、したがって炉本体内の雰囲気ガスの放出や外気の炉本体内への侵入が殆どないので、炉本体内の雰囲気の乱れを最小限に抑えて炉本体内の温度が低下するのを防止できる。

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、しかも大容量の加熱手段を装備するまでもなく、炉本体内の温度を殆ど低下させないで被処理物を炉本体内へ装入することができ、したがって炉本体内に装入した被処理物の温度をそれに設定された焼成温度にまで短時間で到達させることができる。

図１は本発明に係る焼成炉を例示する側面図、図２は図１と同じ焼成炉を示す平面図、図３は図１と同じ焼成炉をその作用状態も含めて示す側面に沿う方向の一部縦断面図、図４は図３と同じ焼成炉を示す正面に沿う方向の一部縦断面図である。図１〜４のうちで、図１及び図２は載置台がケース本体内に後退を完了しており、ケース扉が半ば開いた状態を示しているが、図３及び図４は載置台が炉本体１１内に前進を完了しており、ケース扉が閉じた状態を示している。

図示した本発明に係る焼成炉は、炉本体１１とこれに開閉可能に被着された炉扉１２とを備えている。炉本体１１は正面が開放の箱型になっており、かかる開放された正面を覆うように炉扉１２が取付けられている。炉本体１１内には過熱水蒸気供給管２１が挿入されており、その先端部に拡散ノズル２２が取付けられている。また炉本体１１内には過熱水蒸気の循環を促すための循環ファン２３及び過熱水蒸気の循環経路を形成するガイド板２４が設けられており、更に冷却用ガスの供給管２５、排気管２６、温度センサ２７及び圧力センサ２８が接続又は挿入されている。

また図示した本発明に係る焼成炉は、炉本体１１に形成された副出入口３１と、副出入口３１を囲んで炉本体１１の外部に取付けられたケース本体４１と、ケース本体４１に開閉可能に被着されたケース扉４２と、ケース本体４１内に進退可能に収容された載置台５１と、載置台５１の先端部及び後端部に取付けられた当接板５２，５３と、載置台５１をケース本体４１内と炉本体１１内との間で進退させる進退手段６１とを備えている。

副出入口３１は、炉本体１１の背面に形成されており、炉本体１１の外部に取付けられたケース本体４１とこれに開閉可能に被着されたケース扉４２とで包囲されている。ケース本体４１内に収容された載置台５１は、ケース本体４１内と炉本体１１内との間にて、途中で前記の副出入口３１を通り進退可能となっている。かかる載置台５１は、被処理物を載置するためのもので、金属製の平板に複数の孔が穿設されたものとなっている。

載置台５１の後端部に取付けられた当接板５３は、載置台５１がケース本体４１内から副出入口３１を通り炉本体１１内へと前進を完了したときに副出入口３１回りの炉本体１１の内縁部と当接して副出入口３１を閉鎖し、また載置台５１の先端部に取付けられた当接板５２は、載置台５１が炉本体１１内から副出入口３１を通りケース本体４１内へと後退を完了したときに副出入口３１回りの炉本体１１の内縁部と当接して副出入口３１を閉鎖するようになっている。図示を省略するが、副出入口３１回りの炉本体１１の内縁部に当接板５２，５３が当接したときに双方の間のシール性を高めるため、当接板５２，５３の外縁部に耐熱性のシール材としてガラスウールが取付けられている。

載置台５１をケース本体４１内と炉本体１１内との間で進退させる進退手段６１は、図示を省略するモータ駆動のピニオンと該ピニオンに噛合するラック６２とを備え、ラック６２の先端部に当接板５３を介して載置台５１が取付けられている。載置台５１は進退手段６１によりケース本体４１内と炉本体１１内との間で進退し、この際に載置台５１の後端部の当接板５３がケース本体４１の底面を摺動するが、かかる進退をより安定化させるため、炉本体１１内に載置台５１の先端部の当接板５２が摺動するガイド片２５が設けられ、ガイド片２５は炉本体１１内にて過熱水蒸気の循環経路を形成するガイド板２４の一部となって兼用されている。

図示した本発明に係る焼成炉では、炉扉１２を開いて炉本体１１の正面に位置する主出入口から炉本体１１内へ被処理物を装入することもできるが、載置台５１を利用して炉本体１１の背面に位置する副出入口３１から炉本体１１内へ被処理物を装入することができる。この場合、進退手段６１により載置台５１の先端部の当接板５２が副出入口３１回りの炉本体１１の内縁部に当接するまで載置台５１をケース本体４１内へ後退→ケース扉４２を開→載置台５１に被処理物を載置→ケース扉４２を閉→進退手段６１により載置台５１の後端部の当接板５３が副出入口３１回りの炉本体１１の内縁部に当接するまで載置台５１を炉本体１１内へ前進、以上の手順により被処理物を炉本体１１内へ装入する。かかる装入に際して、炉本体１１内が炉外やケース外の外気に直接さらされることはなく、したがって炉本体１１内の雰囲気ガスの放出や外気の炉本体１１内への侵入が殆どないので、炉本体１１内の雰囲気の乱れを最小限に抑えて炉本体１１内の温度が低下するのを防止できる。

本発明に係る焼成炉を例示する側面図。 図１と同じ焼成炉を示す平面図。 図１と同じ焼成炉をその作用状態も含めて示す側面に沿う方向の一部縦断面図。 図３と同じ焼成炉を示す正面に沿う方向の一部縦断面図。

符号の説明

１１ 炉本体
１２ 炉扉
２１ 過熱水蒸気供給管
２３ 循環ファン
２４ ガイド板
２５ ガイド片
２６ 排気管
３１ 副出入口
４１ ケース本体
４２ ケース扉
５１ 載置台
５２，５３ 当接板
６１ 進退手段

Claims (6)

1. 炉本体と該炉本体に開閉可能に被着された炉扉とを備え、該炉本体内へ装入した被処理物を過熱水蒸気を用いて焼成するようにした焼成炉において、炉本体に形成された副出入口と、該副出入口を囲んで該炉本体の外部に取付けられたケース本体と、該ケース本体に開閉可能に被着されたケース扉と、該ケース本体内に進退可能に収容された載置台と、該載置台の先端部及び後端部に取付けられ且つ該載置台の前進完了時又は後退完了時に該副出入口回りの該炉本体内縁部と当接して該副出入口を閉鎖する当接板と、該載置台を該ケース本体内と該炉本体内との間で進退させる進退手段とを備えることを特徴とする焼成炉。
2. 炉本体の正面に炉扉が取付けられており、該炉本体の背面に副出入口が形成された請求項１記載の焼成炉。
3. 載置台が金属製の平板に複数の孔が穿設されたものである請求項１又は２記載の焼成炉。
4. 副出入口回りの炉本体内縁部及び／又は当接板の外縁部に耐熱性のシール材が取付けられた請求項１〜３のいずれか一つの項記載の焼成炉。
5. 進退手段がモータ駆動のピニオンと該ピニオンに噛合するラックとを備え、該ラックの先端部に当接板を介して載置台が取付けられた請求項１〜４のいずれか一つの項記載の焼成炉。
6. 炉本体内に当接板が摺動するガイド片が取付けられた請求項１〜５のいずれか一つの項記載の焼成炉。
   

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