JP2009186052A - 平板状部材の熱処理炉 - Google Patents

Abstract

【課題】大型の平板状部材であっても、熱処理することができる平板状部材の熱処理炉を提供する。
【解決手段】平板状部材を、トンネル状の炉体１の炉長方向に移送しつつ熱処理を行う平板状部材の熱処理炉であって、炉体１の両側壁１ｂから炉内に延出するローラ２を、互いに対向させて、炉長方向に複数、回転自在に配設し、対向するローラ２の先端２ａ間に、平板状部材５０を転支し、回転軸５が炉外に配設されたディスク４を設け、ローラ２及びディスク４上に平板状部材５０を載せ、ローラ２を一定方向に回転させて、平板状部材５０を、炉体１の炉長方向に移送するように構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えばプラズマディスプレイパネルや液晶ディスプレイパネルのような大型のフラットパネルに代表される平板状部材の製造に用いられる平板状部材の熱処理炉に関するものである。

プラズマディスプレイパネル等のフラットパネルは、ガラスやセラミックスからなる基板上に機能性材料を多層に印刷し、乾燥や焼成などの熱処理を施すことによって製造された平板状部材である。このような平板状部材の熱処理を効率よく行うために、特許文献１に示されるように、従来からローラーハースキルン等の熱処理炉が広く使用されている。

このようなローラーハースキルンは、図３に示されるように、炉体１２２に、多数のセラミックス製のローラ１２０を、貫通させて一定ピッチで配置した形式のトンネル炉である。各ローラ１２０は、炉体１２２外に設けた駆動装置１２１によって同一方向に回転されるようになっている。平板状部材１３１をセッター１３２上に載置した状態で、セッター１３２を前記ローラ１２０上に載せて、平板状部材１３１を搬送するようにしている。炉体１２２内は予熱帯、乾燥帯や焼成帯、冷却帯などに区分され、バーナやヒータ１２３等の加熱手段によって炉室内に所定の温度勾配が形成されている。平板状部材１３１は多数のローラ１２０によって炉長方向に移送されながら、予熱帯、乾燥帯や焼成帯、冷却帯などを通過する間に所定の温度履歴が与えられ、熱処理される。

最近では、製造されるフラットパネルが大型になりつつあることから、炉幅が大きくなり、ローラ１２０の長さも長くなりつつある。しかしながら、ローラ１２０はセラミックス製であることから、長尺のローラ１２０を製作することは困難であるという問題があった。また、ローラ１２０が長くなるにつれて、ローラ１２０の中央部分の曲げモーメントも増大することから、ローラ１２０が撓むことや、破損する可能性があるという問題があった。また、炉体１２２をメンテナンスする場合に、ローラ１２０を炉体１２２から抜き取る必要があるが、ローラ１２０が長尺である場合には、ローラ１２０を抜き取るスペースの確保が困難であるという問題があった。

そこで、ローラ１２０の代わりに、炉体１２２内の床面に、浮上用気体の噴出手段設けて、平板状部材１３１やセッター１３２を、前記浮上用気体で浮上させて炉体１２１内を搬送する熱処理炉が提案させている。しかしながら、このような熱処理炉は、炉体１２２内の温度が低下することを防止するために、前記浮上用気体を炉体１２２内の温度と殆ど同じ温度に加熱する必要があり、多大なエネルギーを消費してしまうという問題があった。

そこで、大型の平板状部材１３１であっても、熱処理することができる熱処理炉の開発が要望されていた。
特開２００７−２９２４０４号公報

本発明は、大型の平板状部材であっても、熱処理することができる平板上部材の熱処理炉を提供するためになされたものである。

上記課題を解決するためになされた請求項１に記載の発明は、平板状部材を、トンネル状の炉体の炉長方向に移送しつつ熱処理を行う平板状部材の熱処理炉であって、
前記炉体の両側壁から炉内に延出するローラを、互いに対向させて、炉長方向に複数、回転自在に配設し、
前記対向するローラの先端間に、平板状部材を転支し、回転軸が炉外に配設されたディスクを設け、
前記ローラ及びディスク上に平板状部材を載せ、前記ローラを一定方向に回転させて、前記平板状部材を、炉体の炉長方向に移送するように構成したことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、炉外に露出したディスクを被覆するカバー部材を設けたことを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、ディスクを回転させる回転手段を設けたことを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、炉長方向に隣接するディスクの炉幅方向の位置を変化させて配設したことを特徴とする。

請求項１に記載の発明は、炉体の両側壁から炉内に延出するローラを、互いに対向させて、炉長方向に複数、回転自在に配設したことを特徴とする。このため、ローラを２分割にすることにより長尺なローラを製作する必要がなく、炉幅を広くすることが可能となった。また、炉体をメンテナンスする際の、ローラを抜き取るための広大なスペースを確保する必要が無くなった。

また、請求項１に記載の発明は、対向するローラの先端間に、平板状部材を転支し、回転軸が炉外に配設されたディスクを設け、前記ローラ及びディスク上に平板状部材を載せ、前記ローラを一定方向に回転させて、前記平板状部材を、炉体の炉長方向に移送するように構成したことを特徴とする。このため、多大な曲げモーメントが、ローラに作用することを防止し、ローラの破損を防止することが可能となった。また、ローラが撓むことを防止して、ローラ上に載せられた、板状部材が変形することを防止することが可能となった。また、ディスクでも、平板状部材を転支することにしたので、ローラの長さを短くすることができ、炉体をメンテナンスする際の、ローラを抜き取るためのスペースを、更に減少させることが可能となった。

また、請求項１に記載の発明は、ディスクの回転軸を炉外に配設したので、前記回転軸の軸受部分が炉体の熱の影響を殆ど受けることがなく、前記軸受部分にボールベアリング等の軸受を使用することが可能となり、ディスクの摺動抵抗を大幅に低減させることが可能となった。このため、ディスクが平板状部材に追従することなく滑ってしまうことを防止することができ、平板状部材のディスクとの接触面に傷が付くこと防止することが可能となった。同様に、平板状部材がローラに追従することなく滑ってしまうことを防止することができ、平板状部材が移送されないことや、平板状部材のディスクとの接触面に傷が付くこと防止することが可能となった。更に、僅かな力で、平板状部材を移送することが可能となるので、ローラを回転させる駆動手段の出力を低下させることが可能となり、ローラを回転させるために消費されるエネルギーを低減することが可能となった。

請求項２に記載の発明は、炉外に露出したディスクを被覆するカバー部材を設けたことを特徴とする。このため、炉体外からの気流の流れを遮断して、炉体から露出するディスクに、外気が連続して接触することを防止することが可能となる。このため、炉内からの熱漏洩の防止はもちろん、外気によりディスクが冷却されることなく、ディスクと接触する部分の平板状部材の温度が、他の部分に比べて低下することを防止することが可能となり、平板状部材の温度分布を均一に保つことが可能となるので、熱処理される平板状部材の品質を保つことが可能となった。

請求項３に記載の発明は、ディスクを回転させる回転手段を設けたことを特徴とする。このため、ディスクの摺動抵抗により、平板状部材が蛇行することを防止することが可能となった。また、ディスクが平板状部材に追従することなく滑ってしまうことを完全に防止することができ、平板状部材のディスクとの接触面に傷が付くことを防止することが可能となった。同様に、ローラが平板状部材に追従することなく滑ってしまうことを完全に防止することができ、平板状部材が移送されないことや、平板状部材のディスクとの接触面に傷が付くことを防止することが可能となった。

請求項４に記載の発明は、炉長方向に隣接するディスクの炉幅方向の位置を変化させて配設したことを特徴とする。このため、移送される平板状部材とディスクとの接触箇所が毎回異なり、平板状部材の損傷を防止することが可能となった。また、平板上部材の幅方向の熱履歴に差が生じることを防止することが可能となった。

（第１の実施形態）
以下に、図面を参照しつつ本発明の好ましい実施の形態（第１の実施形態）を示す。
図１は第１の実施形態の説明図であり、炉体１の断面を示した図である。炉体１は、床壁１ａ、側壁１ｂ、天井壁１ｃとから構成され、トンネル状をしている。炉体１は、耐火材や断熱材で構成されている。

床壁１ａは、耐火材１５、断熱材１１、外殻板１０とから構成され、上から下側に順に、耐火材１５、断熱材１１、外殻板１０となっている。断熱材１１は、ファイバー状、またはボード状であり、セラミックファイバー、珪酸カルシウム等で構成されている。外殻板１０は、金属やセラミックスで構成されている。断熱材１１により、炉体１内の雰囲気温度が断熱され、外殻板１０が昇温することを防止している。

図１に示されるように、耐火材１５、断熱材１１、外殻板１０には、炉幅方向に一定間隔もしくは不等間隔をおいて、炉体１の内外を連通する連通穴１９が形成されている。連通穴１９の断面形状は、長方形状となっていて、長手方向を炉長方向に向けている。

炉体１には、加熱手段が設けられ、この加熱手段により、炉体１内を昇温するようにしている。加熱手段の一例として、天井ヒータ、床ヒータが含まれる。

２は円柱形状のローラである。ローラ２は、耐熱材料であるセラミックスで構成されている。なお、前記セラミックスには、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）や炭化珪素（ＳｉＣ）、Ｓｉ含浸ＳｉＣが含まれ、ローラ２をこれらのセラミックスで構成することが好ましい。ローラ２は、炉体１の両側壁１ｂから、炉内に延出している。両側壁１ｂから炉内に延出したローラ２の先端２ａは、互いに対向している。ローラ２は、炉体１に、炉長方向に対して一定間隔をおいて、複数配設されている。なお、本発明において、「両側壁１ｂから炉内に延出したローラ２の先端２ａは、互いに対向している」とは、両側壁１ｂから炉内に延出したローラ２の炉長方向の位置が同じ位置だけでなく、炉長方向の位置が同じ位置でない状態も含まれる。

ローラ２は、炉外から、側壁１ｂを貫通して配設されている。ローラ２の基端２ｂは、炉外に配設されたローラ支持部材３により回転自在に支持されている。ローラ２は、図示しない駆動手段により、同一速度で一定方向に回転するようになっている。前記駆動手段には、サーボモータやインバータモータ等が含まれる。

ローラ２の上には、平板状部材５０が載置され、一定方向に回転するローラ２により、炉体１の炉長方向に移送されるようになっている。この際に、平板状部材５０が、熱処理されるようになっている。なお、前記熱処理には、乾燥や焼成が含まれる。なお、平板状部材５を結晶化ガラス等で構成されたセッターに載せて、このセッターをローラ２上に載せて、板状部材５を炉体１の炉長方向に移送することにしても差し支えない。前記セッターに、結晶化ガラスを使用すると、セッターが熱膨張し難く、前記セッターに載せられた平板状部材５０に与える影響を少なくすることが可能となる。

対向するローラ２の両先端２ａ間には、ディスク４が配設されている。ディスク４の上端は、ローラ２の上端と殆ど同じ高さまたはローラ２より僅かに低い高さになっている。本発明では、ディスク４は、平板状部材５０を転支している。ディスク４は、幅寸法に対して直径が遙かに大きい円盤形状をしている。本実施形態では、ディスク４は、耐熱材料であるセラミックスで構成されている。なお、前記セラミックスには、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）や炭化珪素（ＳｉＣ）、Ｓｉ含浸ＳｉＣ、窒化珪素（Ｓｉ_３Ｎ_４）が含まれ、ディスク４をこれらのセラミックスで構成することが好ましい。

ディスク４は、前記した連通穴１９内に配設されている。ディスク４の下側は、連通穴１９から炉体１外（炉体１の下側）に露出している。

ディスク４の中心には、軸穴４ａが形成されている。軸穴４ａには、回転軸５が挿通されている。本発明では、回転軸５は、床壁１ａの下側、つまり、炉体１外に配設されている。回転軸５は、金属やセラミックスで構成されている。なお、回転軸５をディスク４と一体に形成することにしても差し支えない。

回転軸５は、外殻板１０に取り付けられた軸受部６に回転自在に軸支されている。本発明では、ディスク４の回転軸５を、炉体１外に配設したので、軸受部６が炉体１の熱の影響を殆ど受けることがない。このため、軸受部６にボールベアリングや、潤滑油を使用したメタルベアリングや、表面がフッ素樹脂でコーティングされたブッシュを使用することが可能となり、ディスク４の摺動抵抗を大幅に低減させることが可能となる。

前記したように、平板状部材５０は、ディスク４で転支されるようになっている。このように、平板状部材５０を、ディスク４で転支することにしたので、ローラ２のローラ支持部材３で支持されている部分に、多大な曲げモーメントが作用することを防止している。

本発明では、前記したように、ディスク４の回転軸５を炉体１外に配設し、ディスク４の摺動抵抗を大幅に低減させたので、僅かな力で、平板状部材５０を移送することが可能となり、ローラ２を回転させる駆動手段の出力を低下させることが可能となり、ローラ２を回転させるために消費されるエネルギーを低減することが可能となる。

また、ディスク４が平板状部材５０に追従することなく滑ってしまうことを防止することができ、平板状部材５０のディスク４との接触面に傷が付くこと防止することが可能となる。同様に、ローラ２が平板状部材５０に追従することなく滑ってしまうことを防止することができ、平板状部材５０が移送されないことや、平板状部材５０のディスク４との接触面に傷が付くこと防止することが可能となる。

なお、ディスク４の外縁以外を肉抜きし、例えばスポーク形状にすることが好ましい。このように、ディスク４を肉抜きした場合には、ディスク４の熱容量が小さくなり、熱処理炉の起動時に、短い時間でディスクを炉体１内温度にまで昇温させることが可能となり、短い起動時間で本発明の熱処理炉を運転することが可能となる。また、ディスク４を肉抜きした場合には、ディスク４の回転に関する慣性モーメントを低減させることが可能となり、移送される平板状部材５０に対する追従性が良好となり、ディスク４が平板状部材５０に追従することなく滑ってしまうことを防止することができ、平板状部材５０のディスク４との接触面に傷が付くこと防止することが可能となる。また、後述するローラ２を回転させる駆動手段２５の最大出力をより小さなものにすることが可能となり、平板状部材の熱処理炉の製造コストを低減することが可能となる。

図１に示されるように、外殻板１０の下面には、カバー部材２０が取り付けられている。カバー部材２０は、炉体１から（外殻板１０から）露出したディスク４を被覆している。カバー部材２０は、例えば箱形形状をしている。図１に示した実施形態では、炉幅方向に並列して配設された複数のディスク４を被覆しているが、単一のディスク４を被覆する構造であっても差し支えない。

このように、カバー部材２０を設けたので、炉体１外からの気流の流れを遮断して、炉体１から露出するディスク４に、外気が連続して接触することを防止することが可能となる。このため、炉内からの熱漏洩の防止はもちろん、外気によりディスク４が冷却されることなく、ディスク４と接触する部分の平板状部材５０の温度が、他の部分に比べて低下することを防止することが可能となり、平板状部材５０の温度分布を均一に保つことが可能となり、熱処理される平板状部材５０の品質を保つことが可能となる。

（第２の実施形態）
図２に第２の実施形態の説明図を示して、第２の実施形態の説明をする。第２の実施形態は、ディスク４を回転させる回転手段２５を設け、この回転手段２５で、ディスク４を回転させて、平板上部材５０の移送を補助する実施形態である。

回転手段２５は、ディスク４の回転軸５と接続している。回転手段２５は、サーボモータやインバータモータ及びギア等から構成されている。回転手段２５は、ディスク４の円周速度が、ローラ２の円周速度と同じになるように、ディスク４を回転させるようになっている。

このように、回転手段２５でディスク４を回転させると、ディスク４の摺動抵抗により、平板状部材５０が蛇行することを防止することが可能となる。また、ディスク４が平板状部材５０に追従することなく滑ってしまうことを完全に防止することができ、平板状部材５０のディスク４との接触面に傷が付くこと防止することが可能となる。同様に、平板状部材５０がローラ２に追従することなく滑ってしまうことを完全に防止することができ、平板状部材５０が移送されないことや、平板状部材５０のディスク４との接触面に傷が付くこと防止することが可能となる。

（炉長方向に隣接するディスクの炉幅方向の位置を変化させた構造）
炉長方向に並列して配設されたディスク４の炉幅方向の位置が、同じである場合には、平板状部材５０は、常に同じ位置で、ディスク４に転支されることになる。この場合には、平板状部材５０は、常に同じ位置で接触するため、平板状部材５０のディスク４との接触部分が損傷する恐れがある。また、平板状部材５０が、同じ位置で、ディスク４に転支されると、平板状部材５０の幅方向の温度履歴が不均一となり、熱処理された平板状部材５０の品質が低下してしまう恐れがある。具体的には、熱処理する平板状部材５０に縞模様が形成される恐れがある。

前記問題を解決するために、炉体１の炉長方向に隣接するディスク４の炉幅方向の位置を変化させて配設することが好ましい。この構造を採用した場合には、移送される平板状部材５０とディスク４の接触箇所が毎回異なることになるので、平板状部材５０の損傷や、熱処理された平板状部材５０の熱履歴に差が生じることを防止することが可能となる。

以上、現時点において、もっとも、実践的であり、かつ好ましいと思われる実施形態に関連して本発明を説明したが、本発明は、本願明細書中に開示された実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲および明細書全体から読み取れる発明の要旨あるいは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う平板状部材の熱処理炉もまた技術的範囲に包含されるものとして理解されなければならない。

本発明の第１の実施形態を示す説明図である。 本発明の第２の実施形態を示す説明図である。 従来のローラーハースキルンの説明図である。

符号の説明

１ 炉体
１ａ 床壁
１ｂ 側壁
１ｃ 天井壁
２ ローラ
２ａ ローラの先端
２ｂ ローラの基端
３ ローラ支持部材
４ ディスク
４ａ 軸穴
５ 回転軸
６ 軸受部
１０ 外殻板
１１ 断熱材
１５ 耐火材
１９ 連通穴
２０ カバー部材
２５ 回転手段
５０ 平板状部材
１２０ ローラ
１２１ 駆動装置
１２２ 炉体
１２３ ヒータ
１３１ 平板状部材
１３２ セッター

Claims (4)

1. 平板状部材を、トンネル状の炉体の炉長方向に移送しつつ熱処理を行う平板状部材の熱処理炉であって、
   前記炉体の両側壁から炉内に延出するローラを、互いに対向させて、炉長方向に複数、回転自在に配設し、
   前記対向するローラの先端間に、平板状部材を転支し、回転軸が炉外に配設されたディスクを設け、
   前記ローラ及びディスク上に平板状部材を載せ、前記ローラを一定方向に回転させて、前記平板状部材を、炉体の炉長方向に移送するように構成したことを特徴とする平板状部材の熱処理炉。
2. 炉外に露出したディスクを被覆するカバー部材を設けたことを特徴とする請求項１に記載の平板状部材の熱処理炉。
3. ディスクを回転させる回転手段を設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の平板状部材の熱処理炉。
4. 炉長方向に隣接するディスクの炉幅方向の位置を変化させて配設したことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の平板状部材の熱処理炉。

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