JP4897256B2

JP4897256B2 - 加熱炉

Info

Publication number: JP4897256B2
Application number: JP2005216237A
Authority: JP
Inventors: 繁義谷川; 修桜井; 圭子磯野
Original assignee: SHOWA MANUFACTURING CO., LTD.
Current assignee: SHOWA MANUFACTURING CO., LTD.
Priority date: 2005-07-26
Filing date: 2005-07-26
Publication date: 2012-03-14
Anticipated expiration: 2025-07-26
Also published as: JP2007032918A

Description

本発明は、ガラス基板を加熱するための加熱炉に関するものである。

従来、液晶ディスプレイ用、あるいは有機ＥＬディスプレイ用のガラス基板などの焼成や乾燥に用いる加熱炉として、図６に示すような密閉式の多段加熱炉があった（例えば、特許文献１を参照。）。

図中、１００は箱型の炉本体であり、断熱材(図示せず)を貼設した外壁１１０の内側にヒータ（図示せず）を設けた内部仕切壁１２０を多段に設け、これら内部仕切壁１２０の上に突設した複数の支持体上にガラス基板２００を載置可能としている。

また、炉本体１００の前面には、前記内部仕切壁１２０上に形成される加熱空間１３０ごとに対応する開閉扉１４０を設け、加熱空間１３０ごとに一枚のガラス基板２００を出し入れ自在としていた。
特開２００４−１４４３３７号公報

ガラス基板２００を加熱する場合、通常、炉本体１００内の酸素をパージするために窒素ガスを導入しているが、上記した従来の加熱炉は、残留酸素濃度を一様に減じることが難しかった。

例えば一つのガラス基板２００のために開閉扉１４０を開けた場合、このために炉本体１００内に収容されている他の複数のガラス基板２００にも影響を与えることになる。また、炉本体１００が大型であればあるほど密閉度を高めることは困難となっていた。

そこで、有機ＥＬディスプレイ用のガラス基板の場合は、除湿及び酸化防止のため、高価な真空炉を用いざるを得なかった。

しかし、それでは効率が悪くなってしまい、所望する処理能力を得ることができない。しかも、真空炉は極めて高価である。

このように、高価で量産が難しい真空炉を用いていたために、有機ＥＬディスプレイ用のガラス基板は、その製品コストを低減することが困難であるのが現状である。

本発明は、上記課題を解決することのできるガラス基板用の加熱炉を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、請求項１記載の本発明では、酸素パージ用のガスを導入するガス導入パイプをそれぞれ連通連結するとともに、矩形形状の周枠の上下に天井板と底板とを緊密状に取付け、その内部にヒータを配設して単一のガラス基板を収容して加熱可能とし、前記周枠に側壁部を貫通するように前記ガス導入パイプとパージ用排気パイプとを設けた密閉式で扁平箱型の加熱炉本体を多段に増設可能な加熱炉とした。

また、請求項２記載の本発明では、請求項１に記載の加熱炉において、多段に配設した前記加熱炉本体は、それぞれ独立して温度制御可能であることを特徴とする。

また、請求項３記載の本発明は、請求項１又は２に記載の加熱炉において、前記加熱炉本体は、矩形形状の周枠の上下に、パッキン材を介して天井板と底板とを取付けて構成したことを特徴とする。

また、請求項４記載の本発明では、請求項１〜３のいずれか１項に記載の加熱炉において、偏平箱型とした前記加熱炉本体の四隅近傍を支持可能に４本立設した支柱の左右の前後２本の支柱間にそれぞれ支持材を掛け渡すとともに、この支持材に球状支持部を所定間隔をあけて配設し、同球状支持部によって、前記加熱炉本体の側面に取付けたレール部材を摺動自在に支持して、前記レール部材を前記球状支持部上に載置した状態で摺動させることにより、前記左右の支柱間から前記加熱炉本体を出し入れ可能としたことを特徴とする。

さらに、請求項５記載の本発明では、請求項４記載の加熱炉において、前記支柱は、互いに接続して上下に延長可能な柱ユニットからなることを特徴とする。

（１）請求項１記載の本発明によれば、表面酸化を防止した高品質なガラス基板を効率良く製造することが可能となり、しかも、加熱炉を構築した後であっても、加熱炉本体を容易に増設することができる。

また、加熱炉本体が密閉式なので残留酸素濃度を可及的に低減することができ、表面酸化を可及的に防止した高品質なガラス基板を効率良く製造することが可能となる。

（２）請求項２記載の本発明によれば、多段の加熱炉本体をそれぞれ独立して温度制御可能としたので、異なる温度条件のガラス基板であっても、それらを同時に加熱処理することができる。

（３）請求項３記載の本発明によれば、簡単な構成で高密閉状態の加熱炉本体を構成することができ、コスト的にも有利となる。

（４）請求項４記載の本発明によれば、それぞれ独立した加熱炉本体の出し入れを容易に行うことができ、個別のメンテナンスなども容易に行える。

（５）請求項５記載の本発明によれば、加熱炉本体の設置段数に応じて柱ユニットを継ぎ足して行くことができ、柱が不必要に突出して邪魔になることもなく、加熱炉全体の外観も損なうことがない。

本発明に係るガラス基板用の加熱炉は、酸素パージ用のガスを導入するパイプをそれぞれ連通連結するとともに、内部にヒータを配設して単一のガラス基板を収容して加熱可能とした加熱炉本体を多段に増設可能な加熱炉としたものである。

すなわち、加熱炉本体内には一枚のガラス基板のみを収容する構成とし、炉内雰囲気を窒素にてパージして残留酸素を減じて加熱可能としている。したがって、従来のように、複数枚のガラス基板を収容できる広い空間を有する炉本体とは異なり、表面酸化を防止した高品質なガラス基板の製造が可能となる。しかも、前記加熱炉本体は多段に増設することができるので、ガラス基板の加熱処理を複数の炉で同時に行うことができ、高品質なガラス基板を効率良く低コストで製造することが可能となる。

特に、加熱炉本体を密閉式とすれば、炉内雰囲気を窒素にてパージした際に残留酸素を可及的に減じることができるので、有機ＥＬディスプレイ用のガラス基板の加熱処理に好適となる。このように、本実施形態によれば、高価な真空炉を用いることなく、表面酸化を防止した高品質な有機ＥＬディスプレイ用のガラス基板を効率良く低コストで製造することが可能となる。

また、本実施形態では、多段の加熱炉本体をそれぞれ独立して温度制御可能とすることができる。かかる構成とすれば、異なる温度条件のガラス基板であっても、それらを同時に加熱処理することができる。

前記加熱炉本体は、密閉度を高めるために、矩形形状の周枠の上下に、パッキン材を介して天井板と底板とを取付けて構成している。前記周枠は、例えば面状のヒータと、ガラス基板を載置支持する支持部材などを配設した状態で、一枚のガラス基板を収容できる最低限の高さに形成すればよく、かかる周枠の上端縁及び下端縁表面に、例えばフッ素樹脂系シートからなるパッキン材を介して天井板及び底板をそれぞれ緊密に取付けるとよい。かかる構成により、コンパクトで十分な密閉性を有する加熱炉本体を構成することができる。

ところで、上記加熱炉は、加熱炉本体を摺動自在に支持する支柱を備え、同支柱に、前記加熱炉本体の側面に取付けたレール部材を摺動自在に支持する球状支持部を設けた構成とすることができる。

支柱は、矩形形状とした加熱炉本体の四隅近傍を支持できるように４本立設し、左右の前後２本の支柱間にそれぞれ支持材を掛け渡すとともに、この支持材に、ボールベアリングのように構成した球状支持部を所定間隔をあけて配設している。そして、かかる球状支持部によって、前記加熱炉本体の側面に取付けたレール体を摺動自在に支持し、加熱炉本体の支柱間からの出し入れを容易に行えるようにしている。したがって、加熱炉本体の個別のメンテナンスも容易に行うことができる。

ここで、前記支柱は、互いに接続して上下に延長可能な柱ユニットから構成することができる。

すなわち、支柱を延長する場合は、柱ユニットを継ぎ足していけばよく、一つの加熱炉本体に対して４つの柱ユニットを対応させておけば、支柱のみが不必要に上方へ突出することもなく、突出部分が邪魔になったり、加熱炉全体の外観を損なったりするおそれがない。したがって、一旦加熱炉を構築した後でも、必要に応じて簡単に加熱炉本体の増設が可能である。

なお、このとき、例えば前述した前後２本、あるいは加熱炉本体の四隅に対応した４本を一組とした柱ユニットを構成し、前後のユニット体間に予め前記支持材やその他必要な部材を取付けておくこともできる。

上記構成からなるガラス基板用加熱炉とすれば、特に有機ＥＬパネルなどの加熱処理時に、残留酸素濃度の少ない炉内環境の下で加熱処理が行え、基板表面の酸化を可及的に防止して、高品質のガラス基板を効率良く生産することが可能となる。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照しながらより具体的に説明する。図１は本実施形態に係るガラス基板用の加熱装置としての加熱炉の使用状態を示す説明図、図２は同加熱炉の一部分解斜視図、図３は加熱炉本体の斜視図、図４は同加熱炉本体の一部分解斜視図、図５は加熱炉の一部断面図である。

図示するように、本実施形態に係る加熱炉Ａは、基台１０上に、矩形形状の四隅に位置するように支柱１を立設し、これら支柱１，１，１，１、間に加熱炉本体２を多段に積層した状態で配設している。最上段の加熱炉本体２の上部には矩形の断熱ボックス３を配設している。

各加熱炉本体２は、ステンレスからなる矩形形状の周枠２０の上下に、フッ素樹脂系のシートからなる帯状のパッキン材７を介して、やはりステンレス製とした天井板２２と底板２３とを緊密状に取付けた扁平箱型としており、一枚のガラス基板４のみを収容できるだけのサイズに構成するとともに、内部の密閉度を高めている。７１は周枠２０と天井板２２（底板２３）とを強固に連結するためのビス、７２はビス穴であり、適宜間隔をあけて複数設けている。

また、前記周枠２０の前側壁をなす部分の略全体にかけて前記ガラス基板４を出し入れするための開口部２１を形成しており、この開口部２１に前方へ開放可能とした開閉扉５を設けている。

さらに、前記周枠２０には、側壁部を貫通するように、酸素パージ用の窒素ガスを導入する窒素ガス導入パイプＰ１（図４参照）を設けるとともに、その反対側の側壁部には、残留酸素濃度を検出するために加熱炉本体２内部の気体採取用のサンプリングパイプＰ２とパージ用排気パイプＰ３とを設けている（図５参照）。

また、加熱炉本体２の底壁２３には面状ヒータＨを配設するとともに、前記底板２３上には複数の杆状のガラス基板載置体６を幅方向に所定間隔をあけて配設し、これらガラス基板載置体６に設けたピン状支持体６１上に、有機ＥＬ用のガラス基板４を載置可能としている。

このように、本実施形態に係る加熱炉本体２は、単一のガラス基板４を収容して加熱可能とした高密閉式に構成されており、かつ多段に積層状態に増設可能となっている。

しかも、加熱炉本体２毎に独立しているため、一の加熱炉本体２は他の加熱炉本体２の影響を受けることがなく、それぞれ独立して制御することができ、例えば、温度の制御を行ったり、残留酸素濃度の制御を行ったりすることができる。本実施形態に係る加熱炉本体２は、残留酸素濃度を数百ｐｐｍ以下に対応することができ、ガラス基板４表面の酸化を可及的に防止することができる。

図１及び図２中、Ｂはガラス基板搬入ロボットであり、機能部本体Ｂ１に水平に回動自在に設けたアーム部Ｂ２に基板載置用フォークＢ３を連接している。そして、この基板載置用フォークＢ３により、図示しないガラス基板搬送装置からガラス基板４を取り出して加熱炉本体２内に搬入するとともに、焼成後のガラス基板４を加熱炉本体２内から取り出して、次工程へ搬送する搬送装置（これも図示せず）に受け渡すようにしている。Ｂ４はロボット用基台である。

以上の構成により、加熱炉本体２内は一枚のガラス基板４のみが収容されるだけの小容量でかつ密閉性が高いために、炉内雰囲気を窒素にてパージすることにより残留酸素濃度を可及的に減じた状態で加熱可能となっている。したがって、例えば特に表面酸化を嫌う有機ＥＬ用のガラス基板などを効率良く生産することが可能となる。

前記支柱１は、加熱炉本体２の側面部に取付けたレール部材２４を摺動自在に支持する球状支持部８を備え、各加熱炉本体２毎の取り外しを容易に行えるようにしている。

すなわち、図４及び図５に示すように、加熱炉本体２の周枠２０の側面部には、断面略Ｕ字状に形成したレール部材２４を取付けており、このレール部材２４を支柱１に設けた前記球状支持部８上に載置した状態で摺動させることにより、加熱炉本体２を４本の支柱１間に収容可能としている。２５はレール部材２４に設けた補強片である。

本実施形態における支柱１は、互いに接続して上下に延長可能な短尺の柱ユニット１１から構成している。かかる柱ユニット１１は、加熱炉本体２の四隅に対応した４本を一組としており、同ユニット１１に、加熱炉本体２を支持するための必要部材を予め配設している。

すなわち、左右の各前後に配置される柱ユニット１１の各内側に、ブラケット１３を介してアングル形状としたレール支持材９を取付け、このレール支持部材９上に、前記球状支持部８を、所定間隔をあけて配設している（図５）。

このように、加熱炉本体２の側面に取付けたレール部材２４を、支柱１の球状支持部８によって摺動自在に支持し、加熱炉本体２を支柱１，１間から容易に出し入れ自在としたことにより、加熱炉本体２の個別のメンテナンスも容易に行うことができる。

また、一つの加熱炉本体２対して一つの柱ユニット１１が対応することになり、加熱炉本体２を増設する必要が生じた場合は、柱ユニット１１を適宜継ぎ足して支柱１を上方へ延長すればよい。このように、一つの加熱炉本体２に対して４つの柱ユニット１１を対応させておくことで、支柱１のみが不必要に上方へ突出することもなく、突出部分が邪魔になったり、加熱炉Ａ全体の外観を損なったりするおそれもない。また、使用しない加熱炉本体２があれば、その加熱炉本体２のヒータＨはオフにしておけばよい。

上述した構成からなる加熱炉Ａを用いてガラス基板４を焼成する場合、前記ガラス基板搬入ロボットＢによりガラス基板４を加熱炉本体２内に収容し、同加熱炉本体２内の雰囲気を、窒素ガスにてパージすることにより残留酸素濃度を所定値（例えば２０００ｐｐｍ）まで下げ、ヒータＨに通電して所定温度で所定時間加熱する。

加熱処理後は開閉扉５を開放して、前記ガラス基板搬入ロボットＢによりガラス基板４を取り出して次工程へと搬送する。このとき、複数段重ねた加熱炉本体２毎に温度制御や残留酸素濃度の管理が行えるので、複数のガラス基板４の加熱処理を、それぞれ所望する条件で同時に行うことができる。また、全てが同条件であれば、全ての段の加熱炉本体２を同一条件で制御すれば、一度に複数毎の加熱処理が行えるので、ガラス基板４の生産効率を損なうこともない。

このようにして、特に溶剤などの関係により、表面酸化が激しい有機ＥＬ用のガラス基板４の加熱処理を、密閉度が高く単一のガラス基板４を収容可能とした加熱炉本体２を用いて低残留酸素の下で行えるので、高品位なガラス基板４を、従来のように高価な真空炉を用いることなく、比較的安価に製造可能な本加熱炉Ａを用いることにより、低コストで効率的に生産することが可能となる。

なお、本加熱炉Ａは、上述したように特に有機ＥＬ用のガラス基板４に有用であるが、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）用にも好適に用いることができる。

上述してきた実施形態により、以下の加熱炉を実現することできる。

酸素パージ用のガスを導入するパイプ（例えば窒素ガス導入パイプＰ１）をそれぞれ連通連結するとともに、内部にヒータ（例えば面状ヒータＨ）を配設して単一のガラス基板４を収容して加熱可能とした加熱炉本体２を多段に増設可能な加熱炉。

前記加熱炉本体２を密閉式とした加熱炉。

多段に配設した前記加熱炉本体２を、それぞれ独立して温度制御可能とした加熱炉。

前記加熱炉本体２は、矩形形状の周枠２０の上下に、パッキン材（例えばフッ素樹脂系のシートからなるパッキン材７）を介して天井板２２と底板２３とを取付けて構成した加熱炉。

上記加熱炉本体２を摺動自在に支持する支柱１を備え、同支柱１に、前記加熱炉本体２の側面に取付けたレール部材９を摺動自在に支持する球状支持部８を設けた加熱炉。

前記支柱１は、互いに接続して上下に延長可能な柱ユニット１１からなる加熱炉。

本実施形態の加熱炉の使用状態を示す説明図である。同加熱炉の一部分解斜視図である。加熱炉本体の斜視図である。同加熱炉本体の一部分解斜視図である。加熱炉の一部断面図である。従来の熱処理装置の説明図である。

符号の説明

Ａ加熱炉
Ｈヒータ
Ｐ１窒素ガス導入パイプ
１支柱
２加熱炉本体
４ガラス基板
１１柱ユニット

Claims

酸素パージ用のガスを導入するガス導入パイプをそれぞれ連通連結するとともに、矩形形状の周枠の上下に天井板と底板とを緊密状に取付け、その内部にヒータを配設して単一のガラス基板を収容して加熱可能とし、前記周枠に側壁部を貫通するように前記ガス導入パイプとパージ用排気パイプとを設けた密閉式で扁平箱型の加熱炉本体を多段に増設可能としたことを特徴とする加熱炉。
多段に配設した前記加熱炉本体は、それぞれ独立して温度制御可能であることを特徴とする請求項１に記載の加熱炉。
前記加熱炉本体は、矩形形状の周枠の上下に、パッキン材を介して天井板と底板とを取付けて構成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の加熱炉。
偏平箱型とした前記加熱炉本体の四隅近傍を支持可能に４本立設した支柱の左右の前後２本の支柱間にそれぞれ支持材を掛け渡すとともに、この支持材に球状支持部を所定間隔をあけて配設し、同球状支持部によって、前記加熱炉本体の側面に取付けたレール部材を摺動自在に支持して、前記レール部材を前記球状支持部上に載置した状態で摺動させることにより、前記左右の支柱間から前記加熱炉本体を出し入れ可能としたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の加熱炉。
前記支柱は、互いに接続して上下に延長可能な柱ユニットからなることを特徴とする請求項４記載の加熱炉。