JP4186975B2

JP4186975B2 - 焼成炉

Info

Publication number: JP4186975B2
Application number: JP2005288122A
Authority: JP
Inventors: 文男山崎; 浩司浅沼
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2005-09-30
Filing date: 2005-09-30
Publication date: 2008-11-26
Anticipated expiration: 2017-10-09
Also published as: JP2006071278A

Description

本発明は焼成炉に関するものである。

焼成炉は、プラズマディスプレイあるいは半導体等の電極焼成や、誘電体のペースト焼成等の焼成を伴ったプロセスには必要不可欠な装置である。

従来の焼成炉の構造について、図２に示した断面図を用いて説明する。

従来の焼成炉４の入口部３１は、クリーンルーム１内に設置されている。焼成炉４の出口部３２は常圧の部屋２に設置されている。クリーンルーム１と常圧の部屋２とは壁３により分離されている。クリーンルーム１は常圧の部屋２に対して５〜１０Ｐａ程度気圧を高くしている。

従来の焼成炉４は、搬送ローラ５、耐熱ガラスで構成したマッフル６、ヒータ７、空気供給配管１０、排気管１１、カバー８、入口コンベア１５および出口コンベア２０より構成されている。マッフル６は筒状の構造を有し焼成炉４の入口部３１から出口部３２まで達している。マッフル６の外周部にはヒータ７が配置されている。空気供給配管１０はマッフル６に接続され、マッフル６内に空気９を供給する管である。排気管１１はマッフル６内の燃焼ガスを焼成炉４外に排気する管である。マッフル６およびヒータ７はカバー８により覆われている。焼成炉４の入口部３１には入口コンベア１５が、出口部３２には出口コンベア２０がそれぞれ配置されている。

支持板２２に載置された焼成基板２１は入口コンベア１５から焼成炉４内に入り、マッフル６内を搬送中に加熱焼成されて、出口コンベア２０へ取り出されるようになっている。

このような従来の焼成炉４では、入口部３１が、出口部３２より気圧の高いクリーンルーム１内に配置されているので、焼成炉４の入口部３１と出口部３２との間の気圧の差により、クリーンルーム１内の空気がマッフル６内を、焼成炉４の入口部３１から出口部３２に向かって流れる。クリーンルーム１と常圧の、通常の部屋２との間の差圧が１０Ｐａの場合、マッフル６内を流れる空気の流速は４ｍ／ｓｅｃになり、５Ｐａの場合３ｍ／ｓｅｃになる。上記の流速でクリーンルーム１の冷たい空気が焼成炉４内に流れ込むことによりマッフル６内の温度分布が変動し、その結果、焼成条件が変化して所定の焼成品質の焼成物が得られなくなるという問題が生じる。

例えばプラズマディスプレイ等の電極や誘電体のペースト焼成では、マッフル６内の温度変動により、プラズマディスプレイや誘電体自体の歩留まりが低下するという問題が生じる。

本発明は上記の問題を解決し、所定の焼成品質の焼成物が得られる焼成炉を提供するものである。

本発明の焼成炉は、被加熱物を搬送する搬送手段と、入口部を有する前室と、前記前室と開口部を介して接続され、出口部を有する加熱室と、前記加熱室の近傍に配置された加熱手段とを備え、前記入口部は第１の空間に配置され、前記出口部は前記第１の空間より気圧の低い第２の空間に配置されるとともに、排出口が前記第２の空間に配置された空気排出管が前記前室に接続されていることを特徴とするものである。

これにより、空気排出管の断面積を焼成炉入口の開口断面積より大きくすることができ、前室に流入してきた空気は焼成炉の方向に少ししか流入せず、ほとんどの空気を空気排出管より排出することができる。また、構造をより簡単にすることができる。

本発明の焼成炉は、前記前室内に前記入口部より流入してきた空気を前記空気排出管に流れやすくする排出援助手段を設けたものである。

これにより、前室に流入してきた空気を排出援助手段により空気排出管の方向に誘導できるので、ほとんど空気排出管より空気を排出することができる。

本発明において、請求項１に記載の焼成炉を用いて、前記前室に前記被加熱物を搬入する以外は前記開閉手段を閉じ、かつ前記第１の搬送手段により前記被加熱物を高速で前記前室に搬入して前記焼成炉へ空気が流入するのを制限するものである。この方法により、前室に流入される空気の量が少なく制限されるので、前室に流入した空気が直接加熱室内に流入するのを防止することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図１の図面を参照しながら説明する。

図１において、焼成炉４はクリーンルーム１と常圧の部屋２との間にまたがって配置されている。クリーンルーム１と常圧の部屋２とは壁３によって隔てられている。クリーンルーム１は、常圧の部屋２に対して５〜１０Ｐａの高圧になるように気圧を制御している。

焼成炉４は、支持板２２上に載置され焼成基板２１を搬送する搬送ローラ５、加熱室を形成するマッフル６、焼成基板２１を加熱するヒータ７、マッフル６とヒータ４を覆うカバー８、空気をマッフル６内に供給する空気供給配管１０、マッフル６内の燃焼ガスを排気する排気管１１、前室２４を形成するフード１２と密閉カバー１３、前室２４の入口部３１の開口を制御する制御板１４、入口コンベア１５、出口コンベア２０および支持板２２により構成されている。搬送ローラ５は駆動源（図示せず）により駆動される。

図１に示すようにマッフル６は筒状になっており、焼成炉４の入口すなわち開口部３３から出口部３２まで達している。ヒータ７はマッフル６の周囲に配置されている。空気供給配管１０は空気９をマッフル６内に供給するものであり、空気供給配管１０には焼成炉４の入口近傍、マッフル６内および焼成炉４の出口近傍に空気９の吹き出し口が設けられている。排気管１１の取り出し口はマッフル６内に取り付けられ、排気管１１によりマッフル６内の燃焼ガスを焼成炉４外に排気する。フード１２は焼成炉４の入口に設けられ、フード１２の上部には排気口が設けられている。密閉カバー１３はフード１２内の搬送ローラ５の下面に設けられ、クリーンルーム１より前室２４に流入した空気が搬送ローラ５の下面から漏れるのを防止している。

フード１２と密閉カバー１３とを組み合わせて一体成形して焼成炉４の前室２４を構成し、前室２４には搬送用の入口部３１が形成されている。制御板１４は前室２４の入口部３１に設けられ、クリーンルーム１より前室２４に空気が流入する量を制御するものである。入口コンベア１５および出口コンベア２０はそれぞれ前室２４の入口部３１および焼成炉４の出口部３２に設置されている。

支持板２２は搬送ローラ５により前室２４の入口部３１から前室２４と焼成炉４を接続する開口部３３を通って焼成炉４の出口部３２へと移動する。焼成基板２１は、例えば９８０×５５４×２．８ｍｍ^３のガラス板の表面にペーストをコーティングしたものである。支持板２２は耐熱性の基板であり、サイズとして例えば１３００×８５０×５ｍｍ^３である。

ダクト３４は前室２４に接続され、端部の排出口は常圧の部屋２内に位置するように設置されるようになっている。

また、空気排出手段としてのダクト３４の断面積は、前室２４と焼成炉４とを接続する領域の間の部分の面積より大きく構成しており、これにより入口部３１より前室２４内に流入してきた空気を、ほとんどダクト３４より排出することができる。開口部３３より少しは焼成炉４内には空気が流入してくるが、わずかであるので焼成炉４内の温度分布の変動には影響がない。

なお、前室２４内に入口部３１より前室２４内に流入してきた空気をダクト３４方向へ誘導させる複数の弁３５を設けることもできる。これによりさらに前室２４内に流入してきた空気をダクト３４から排出することができる。

次に本発明の実施の形態における焼成炉の制御方法について説明する。

まず支持板２２上に載置された焼成基板２１は入口コンベア１５から、搬送ローラ５により前室２４を通って焼成炉４内部に搬送される。焼成基板２１はヒータ７により加熱されたマッフル６内を通過していく。焼成炉４内は所定の温度分布になるように制御してある。マッフル６内へは空気供給配管１０から新鮮な空気９を供給している。燃焼したガスは排気管１１により焼成炉４外へ排気する。焼成炉４内の空気９の供給と燃焼ガスの排気はほぼバランスがとれるよう調整している。

ところで、図２に示した従来の構造では、焼成炉の入口部３１が、常圧の部屋２と差圧の大きいクリーンルーム１に配置された場合はクリーンルーム１の空気が焼成炉４内に流入してくる。焼成炉４内への、クリーンルーム１の空気の流入量は、焼成炉４の入口部の開口面積に差圧で決まる風速の積に相当する量になる。このため、本発明では、焼成炉４の前に前室２４を設け、さらに前室の入口部に制御板１４を設け、制御板１４の位置を制御して開口面積を小さくしている。開口部３３の一例として開口部幅１５００ｍｍ、開口高さ２０ｍｍとすると、開口面積は０．０３ｍ^２となる。１０Ｐａの差圧では風速は４ｍ／ｓｅｃで、０．１２ｍ^３／ｓｅｃの風量が入口から焼成炉４内へ流入することになる。

なお、上記実施の形態において、焼成基板２１としてはプラズマディスプレイ用の電極や、誘電体のペーストが塗布されたガラス基板を示したが、単なるガラス基板、半導体基板、セラミックあるいは金属等焼成するものなら何でもよい。また、マッフル６の形状を断面が矩形の筒形としたが、入口部と出口部が開放されていればどのような形状でもよい。例えば、断面が円や楕円の形状を有する筒のようなものでもよい。

前室２４の入口部をクリーンルーム１に、焼成炉４の出口部３２をクリーンルーム１より気圧の低い常圧の部屋２に設置したが、前室の入口部３１の気圧が出口部３２の気圧よりも高い場所であればどのような場所に焼成炉４を設置してもよい。

以上のように本発明は、所定の焼成品質の焼成物を得ることができるという有用な発明である。

本発明の実施の形態における焼成炉の縦断面図従来の焼成炉の縦断面図

符号の説明

１クリーンルーム
２常圧の部屋
３壁
４焼成炉
５搬送ローラ
６マッフル
７ヒータ
８カバー
９空気
１０空気供給配管
１１排気管
１２フード
１３密閉カバー
１４制御板
１５入口コンベア
２０出口コンベア
２１焼成基板
２２支持板
２４前室
３１入口部
３２出口部
３３開口部
３４ダクト
３５弁

Claims

被加熱物を搬送する搬送手段と、入口部を有する前室と、前記前室と開口部を介して接続されかつ出口部を有する加熱室と、前記加熱室の近傍に配置された加熱手段とを備え、前記入口部は第１の空間に配置され、前記出口部は前記第１の空間より気圧の低い第２の空間に配置されるとともに、排出口が前記第２の空間に配置された空気排出管が前記前室に接続されていることを特徴とする焼成炉。
前記前室内に前記入口部より流入してきた空気を前記空気排出管に流れやすくする排出援助手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の焼成炉。