JP4910526B2

JP4910526B2 - タール粒子の除去方法

Info

Publication number: JP4910526B2
Application number: JP2006191397A
Authority: JP
Inventors: 克仁植松; 直巳西木; 裕之中; 直子松田
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2006-07-12
Filing date: 2006-07-12
Publication date: 2012-04-04
Anticipated expiration: 2026-07-12
Also published as: JP2008020105A

Description

本発明は、塗料が塗布された基板などを乾燥または焼成する際に、炉内にタール粒子を含む気体が発生し、その気体を排出させるための配管において、気体中のタール粒子の管内壁への付着による配管の詰まりを未然に防止するためのタール粒子の除去方法に関するものである。

ペースト、フリット等が塗布された基板または塗布ピースなどを乾燥または焼成する際に、炉内にタール粒子を含む気体が発生する。このタール粒子を含む気体は、配管を通して炉外に排出しなければならないが、タール粒子は温度低下により粒子同士が結合し、粒子サイズが大きくなるため落下し易くなり、配管内の壁に付着する。このタール粒子は、配管内の壁に付着することにより、配管が詰まり、炉内に充満したタール粒子が凝集物を形成し飛散や液だれにより基板を汚染するなどの問題を引き起こしていた。

従来の乾燥炉や焼成炉などでは、配管の詰まりを除去する方法として（１）配管の全体を外して掃除することにより配管内の壁に付着したタール粒子を除去する方法、（２）管内の気体流速を流速計を用いて測定し、流速変化を配管の詰まりとして検知してから、一部の配管を外して配管内の壁に付着したタール粒子を除去する方法、または（３）管内の蒸気流速の計測時系列データから蒸発量の減少を配管の詰まりとして検知してから、一部の配管を外して配管内の壁に付着したタール粒子を除去する方法が採られていた（例えば、特許文献１参照）。
特開２００１−２８９４０１号公報

しかしながら上記の（１）の除去方法では、乾燥炉や焼成炉の配管を全て外してから配管に詰まったタールを除去しなければならないため、連続運転する乾燥炉や焼成炉の配管の詰まりを除去することは、稼働率の大きな低下を招き、上記の（２）または（３）の除去方法では、計画的に除去作業を行えるものの稼働率の低下は防ぐことはできなかった。また配管内の気流の流速は、配管の曲がり角や継ぎ手部分で大きく変化することや、排気量が絶えず変化する乾燥炉や焼成炉の配管の詰まりを検知することは困難であるという課題を有していた。

本発明は、前記の課題を解決するもので、乾燥炉や焼成炉のタール粒子による配管の詰まりを未然に防止することにより、乾燥炉や焼成炉の稼働率を下げず、管詰まり除去作業も不要になる、管内の気体中のタール粒子の除去方法に関するものである。

前記従来の課題を解決するため、本発明のタール粒子の除去方法は、タール粒子の浮遊する気体が流れる管内において、管内壁より低温でかつタール粒子が固化し易くなる温度に保った測定子に付着したタール粒子の重量が所定値を超えたことによってガスバーナーを作動させ、管内壁に付着したタール粒子と管内に浮遊するタール粒子をガスバーナーの燃焼によって焼却することを特徴とする。

管内に測定子を設置し、管内壁よりも低温に保った測定子にタール粒子が付着され、測定子の重量増加を歪みセンサで検出し、重量増加を検出した信号によりガスバーナーを作動させ管内に浮遊するタール粒子や測定子に付着したタール粒子を焼却するものである。この一連の検出、焼却を繰り返すことで配管内の詰まりを防止することができる。

また、気体中に浮遊するタール粒子は、ペースト、フリットに含まれる溶剤が蒸発される際に、直径５０μｍ以下の高分子として気体中に放出される。このタール粒子はペースト、フリットを４００度に加熱すると蒸発し、一般的にこのようなタール粒子は３５０度以上に保てば固化し難いが２５０度以下になると極端に固化し易くなる。

以上のように、測定子によりタール粒子の重量が所定値を超えたことを知り得ることにより、配管内の壁に付着するタール粒子を事前に除去させることが可能となる。それにより、簡易にタール粒子による配管詰まりの発生を事前に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、図面を参照しながら説明する。但しこの実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる実施例に過ぎない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるタール粒子の除去方法を実施するための装置の全体構成図である。図１のように、配管（φ１００ｍｍ）２に測定子４とガスバーナー６を備え付け、また測定子４、歪みセンサ８、情報処理装置１０、測定子コントローラー１２をそれぞれ接続した。さらに前記情報処理装置１０には、ガスバーナー制御コントローラー１４、ガスバーナー６をそれぞれ接続した。情報処理をするための情報処理装置１０は、測定子４に取り付けられた歪みセンサ８からのデータを取得する。また情報処理装置１０は、詳細については後ほど説明するが、タール粒子が付着された測定子４の重量値と所定設定値と比較することにより、配管２の壁へのタール粒子の付着を予想し、ガスバーナー６を操作するための着火信号を生成させる。

測定子４は、ＳＵＳ板１００（厚さ１ｍｍ）の片面に溝加工をしたもの同士を、溝３０が互いに対向するように二枚あわせて、１本の水路を形成するようにし、タール粒子をより付着させるためと測定子４の放熱冷却速度を速めるために、ディンプル処理により測定子４のＳＵＳ板１００表面に直径１ｍｍ、深さ５μｍのくぼみを形成し、測定子４の表面積を増加させた。

また、図２は、配管２の中空部の面積Ｂと測定子４が配管２の管内に位置する部分の面積Ａの関係を示した図である。図２のような関係において測定子４の大きさを決定する際、測定子４の面積Ａが、配管２の中空部の面積Ｂに比較して小さい場合、測定子４にタール粒子を付着させることが十分に行われなくなり、逆に大きくすると、測定子４が配管２内を流れる気体を遮ることにより、排気に悪い影響を与える場合がある。そこで、実験を繰り返すことにより、測定子４の面積Ａと配管２の面積Ｂの比（Ａ／Ｂ）に関して０．１≦Ａ／Ｂ≦０．３の条件を見出した。これにより例えば、配管２の断面積Ｂが７８５０ｍｍ²（Φ１００ｍｍ）であった場合、それに適した測定子４の断面積Ａは、７８５ｍｍ²〜２３５５ｍｍ²の範囲が適しており、本実施の形態においては１２００ｍｍ²（縦４０ｍｍ×横３０ｍｍ）を使用した。これより配管２の断面積Ｂから測定子００４の断面積Ａを決定することが可能となる。

次に、図３は、測定子４を配管２に設置する場所の関係を示した図である。図３のように、測定子４を配管２に設置する場所を決定する際、測定子４の位置として、図３の配管２左端部に位置する入口からの距離Ｌ１が、配管２の入口から第１番目の角までの直線距離Ｌ２に対して小さく、配管の入口に近い場合、タール粒子の温度が高温に保たれているため低温に保った測定子４にタール粒子を付着させることが十分に行われなくなる場合がある。そこで、実験を繰り返すことにより測定子４の設置位置の関係を以下のように見出した。それは、配管２の入口からの距離Ｌ１が、配管２の入口から第１番目の角までの直線距離Ｌ２に対して、０．１≦Ｌ１／Ｌ２の条件を満たすことである。これにより例えば前記Ｌ２の距離が１０００ｍｍであった場合、前記Ｌ１は１００ｍｍ以上にすれば良く、本実施の形態においてはＬ１を４００ｍｍで使用した。これにより前記Ｌ２から測定子４の設置場所を決定することが可能となる。

また、ガスバーナー６において、そのバーナー長さは３５ｍｍであり、断面形状が流線型のタール粒子付着防止カバーを有し、さらにタール粒子付着防止カバーは、ガスバーナー６の高温部分と接しているため表面温度は壁面より高温に保たれており、タール粒子は付着しない。

また、配管２に測定子４を備え付け、ガスバーナー６を気体が流れる上流側である測定子００４の手前に設置する場合、測定子４からガスバーナー６までの距離を１００ｍｍから５００ｍｍ範囲に設置するのが望ましいことを実験により確認した。本実施の形態においては、測定子４の上流側２００ｍｍの所にガスバーナー６を配管中央に配置した。

以上のように測定子４、ガスバーナー６を設置し、この配管２に蛍光体含有ペーストを４００℃に加熱することによって発生したタール粒子を含む気体を流した。

図４（ａ）は、測定子４の構成を示した図である。測定子４には熱電対１０２が備え付けられ、この時の配管壁の熱電対測定温度は３００℃であった。その信号は、図１に示した測定子コントローラー１２に送られ、測定子４の表面温度を配管壁温度３００℃より低温にするため、測定子４端部の、図４（ｂ）に示すＳＵＳ板１００内の溝２０に絶えず水を循環させ、測定子４表面が２５０℃になるように冷却部１０８を作動させた。また測定子４下部には圧電式感圧子１０６が備え付けられており、浮遊するタール粒子が測定子４に付着して重量増加により、圧電式感圧子１０６が歪むことでこの歪み量から重量を検出することが可能である。

前記測定子４により圧電式感圧子１０６が歪むことで、この歪み量から重量を検知し、その信号を図１に示した情報処理装置１０で予め決めておいた所定設定値である０．１ｍｇと比較することにより、配管内付着防止手段としてのガスバーナー制御コントローラー１４において所定の制御信号が生成される。所定設定値は、１ヶ月間で、測定子４の通常の使用状態における表面温度２５０℃よりも高く、管壁温度と等しい３００℃に調整した測定子に付着したタール量とし、事前に測定した結果は０．１ｍｇであった。

その制御信号によってガスバーナー６とガス供給部（不図示）を作動させ、配管内に浮遊するタール粒子を燃焼させるように、ガスバーナー６は１０秒間以上作動させる。本実施の形態においては、２０秒間作動させた後停止させた。ガスバーナー６の作動中は、測定子４に水は循環させずに、測定子４内の水は図４に示した冷却部１０８に移動させることによって測定子４内の温度上昇による沸騰を防いでいる。

さらに、ガスバーナー６を測定子４の上流側２００ｍｍ以内に設置することで、ガスガーナー６の炎で配管内を浮遊するタール粒子を除去すると共に、測定子４表面にすでに付着したタール粒子も除去することを確認できた。このことで、測定子４に堆積することによる検出精度が低下する問題を解決できる。

また、本装置を使用しなかった場合、１ヶ月で配管内にタール粒子が付着して配管詰まりが生じていたが、本発明を実施することにより、１ヵ月後に配管を外して管内を確認してもタール粒子の付着をほとんど確認することができなかった。

（実施の形態２）
本実施の形態２において、前述の実施の形態１との相違は、測定子とガスバーナーの配置関係が異なることと測定子の構成を変更したことである。図５は、本実施の形態２におけるタール粒子の除去方法を実施するための装置の全体構成図である。

図５に示すように測定子４の下流側１００ｍｍの所に、浮遊するタール粒子を焼却するガスバーナー６を配置した。測定子４を図６に示す構成に変更し、測定子４に設置したペルチェ素子２００を２５０℃に設定し、低温に保ったペルチェ素子２００表面にタール粒子を付着させた。また測定子４下部には、圧電式感圧子１０６が備え付けられており、浮遊するタール粒子が測定子４に付着して重量増加により、圧電式感圧子１０６が歪むことでこの歪み量から重量を検出することが可能である。

前記測定子４により圧電式感圧子１０６が歪むことで、この歪み量から重量を検知し、その信号を図５に示した情報処理装置１０で予め決めておいた所定設定値である０．１ｍｇと比較することにより、配管内付着防止手段としてのガスバーナー制御コントローラー１４において所定の制御信号が生成される。所定設定値は、１ヶ月間で３００℃に調整した測定子に付着したタール量とし、事前に測定した結果は０．１ｍｇであった。その制御信号によってガスバーナー６とガス供給部（不図示）を作動させ、配管内に浮遊するタール粒子を燃焼させるように、ガスバーナー６を１０秒間以上作動させた。本実施の形態においては、２０秒間作動して、その後停止させた。さらに、ペルチェ素子２００表面にすでに付着したタール粒子は、ペルチェ素子２００の冷却面を測定子コントローラー１２で加熱面に変更することで、タール粒子が除去されることを確認できた。

また、ペルチェ素子２００表面にすでに付着したタール粒子は、測定子４に設けた回転ローラー１０４をペルチェ素子２００とともに６０ｒｐｍ以上で３０秒間回転させることで遠心力により除去されることも確認できた。このことで、測定子４に堆積することによる検出精度が低下する問題を解決できる。本発明を実施することにより、１ヶ月後に配管を外して管内を確認してもタール粒子の付着をほとんど確認することができなかった。

この一連の検出、焼却を繰り返すことで配管内の詰まりを防止することが可能をなった。本実施の形態におけるタール粒子の除去方法によって、管内壁に付着するタール粒子を除去することが出来た。

本発明のタール粒子の除去方法は、ディスプレイパネルや電池などを製造するための基板の乾燥工程や焼成工程におけるタール粒子が含まれた気体の排出による排気配管の詰まり対策に有効となる。

本発明の実施の形態１におけるタール粒子の除去方法に用いる装置の全体構成図配管の中空部の面積と配管内に位置する測定子４の面積の関係を示す図配管内における測定子の設置位置を示す図（ａ）測定子の全体構成を示す図（ｂ）測定子内部に設けた溝の構成を示す部分断面図本発明の実施の形態２におけるタール粒子の除去方法に用いる装置の全体構成図本発明の実施の形態２における測定子の全体構成を示す図

符号の説明

２配管
４測定子
６ガスバーナー
８歪みセンサ
１０情報処理装置
１２測定子コントローラー
１４ガスバーナー制御コントローラー
１００ＳＵＳ板
１０２熱電対
１０４回転ローラー
１０６圧電式感圧子
１０８冷却部
２００ペルチェ素子

Claims

タール粒子の浮遊する気体が流れる管内において、管内壁より低温でかつタール粒子が固化し易くなる温度に保った測定子に付着したタール粒子の重量が所定値を超えたことによってガスバーナーを作動させ、管内壁に付着したタール粒子と管内に浮遊するタール粒子をガスバーナーの燃焼によって焼却することを特徴とするタール粒子の除去方法。
測定子に付着したタール粒子を、ガスバーナーの加熱により除去することを特徴とする請求項１に記載のタール粒子の除去方法。
測定子に付着したタール粒子を、前記測定子を回転させることにより除去することを特徴とする請求項１に記載のタール粒子の除去方法。