JP5318332B2 - 熱処理装置 - Google Patents

Description

この発明は、プラズマディスプレイ用ガラス基板等の平板状かつ脆性の被処理物に、加熱処理、徐冷処理及び冷却処理等の熱処理を行う熱処理装置に関する。

プラズマディスプレイ用ガラス基板等の平板状かつ脆性の被処理物に対する熱処理の方式として、セッター方式が知られている。セッター方式の熱処理では、被処理物をセッターガラスと呼ばれる強度のある耐熱用厚板の台板上に載置し、複数の搬送ローラの回転によって炉内の搬送経路上を搬送する（例えば、特許文献１参照。）。

例えば、被処理物が幅１４６０ｍｍ、長さ１０３０ｍｍ、厚さ２．８ｍｍのガラス基板に対する熱処理に、幅１６００ｍｍ、長さ１２００ｍｍ、厚さ５ｍｍ程度のセッターガラスが用いられる。

セッター方式では、被処理物よりも熱容量の大きいセッターガラスをも加熱及び冷却する必要があるため、消費エネルギが大きく、また加熱及び冷却領域も長くなる。

そこで、従来より、省エネルギ及び小型化の要請に応えるべく、セッターガラスを用いないセッターレス方式の熱処理が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。セッターレス方式の熱処理では、被処理物を搬送ローラに直接載せて搬送するため、熱容量の大きいセッターガラスを加熱及び冷却する必要がなく、消費エネルギが小さくなり、また加熱及び冷却領域を短縮できる。
特開２００４−２９３８７７公報 特開２００２−３１８０７７公報

ところで、ガラス基板等の脆性を有する平板状の被処理物は、熱処理中に炉内で割れを生じる場合がある。熱処理中に被処理物に割れを生じた場合、セッター方式の熱処理では被処理物はセッターガラス上に留まるが、セッターレス方式の熱処理では被処理物の一部が複数の搬送ローラの間から下方に落下する可能性がある。落下した被処理物が、炉内の底面から搬送面までの距離よりも大きい場合は、複数の搬送ローラの間から搬送面よりも上方に突出して、後続の被処理物の搬送を阻害することがある。

この発明の目的は、割れて搬送ローラ間から落下した被処理物による搬送トラブルを防止することができるセッターレス方式の熱処理装置を提供することにある。

この発明の熱処理装置は、複数の搬送ローラ上を搬送される被処理物を、所定の温度条件に従って熱処理する。搬送ローラは、炉内の搬送経路に沿う所定ピッチの複数の位置のそれぞれで回転自在に支持される。また、搬送ローラは、炉内の底面から被処理物が搬送される搬送面までの距離が、上述のピッチの２．４倍以上となる位置に配置される。炉内の底面を構成する外壁部材が内側面にヒータを備えており、搬送ローラと炉内の底面との間には他の部材が存在しない。

複数の搬送ローラ上で直接被処理物を搬送する場合において、例えば、被処理物が矩形である場合、被処理物の搬送方向の長さが、複数の搬送ローラのピッチの１．６倍未満であるとき、被処理物が隣り合う搬送ローラの間から落下する。このことから、被処理物における重心から搬送方向の一方側の端部までの長さが、複数の搬送ローラのピッチの０．８倍未満であるとき、被処理物が隣り合う搬送ローラの間から落下することが分かる。

また、被処理物が三角形である場合、搬送方向の被処理物の重心は、三角形の底辺から底辺に直交する方向の長さの３分の１の位置にあるので、重心から底辺までの長さが搬送ローラのピッチの０．８倍未満で、重心から上述の底辺に対向する頂点までの長さが搬送ローラのピッチの１．６（＝０．８×２）倍未満である場合、すなわち、被処理物の搬送方向の長さが、複数の搬送ローラのピッチの２．４倍未満であるとき、被処理物が隣り合う搬送ローラの間から落下する。

したがって、被処理物が矩形であっても三角形であっても、被処理物の搬送方向の長さが、複数の搬送ローラのピッチの２．４倍以上ある場合は、隣り合う搬送ローラの間から落下しない。

この構成では、炉内の底面から搬送面までの距離が、複数の搬送ローラのピッチの２．４倍以上あるので、落下した被処理物が搬送面より上方に突出せず、後続する被処理物の搬送が阻害されない。

また、熱処理装置が、搬送経路に沿って、前記被処理物に施す熱処理の温度条件が互いに異なる複数の領域を備え、炉内の領域毎の温度が均一に保たれにくい場合、被処理物のある箇所と他の箇所との温度が異なることによる割れ、所謂サーマルショックが起こりやすい。

しかし、この発明の熱処理装置では、被処理物に割れが生じた場合でも、落下した被処理物が搬送面より上方に突出しない高さに搬送ローラが配置されるので、後続する被処理物の搬送が阻害されることがない。

さらに、被処理物がガラスを含む場合、ガラスは脆性を有し、搬送中に割れが生じやすいが、上述のように、この発明では、落下した被処理物が搬送面より上方に突出せず、後続する被処理物の搬送が阻害されない。

この発明の熱処理装置によれば、炉内で被処理物の一部が隣り合う搬送ローラの間から下方へ落下した場合でも、落下した被処理物が搬送面より上方に突出しない高さに搬送ローラが配置されるので、落下した被処理物による後続の被処理物の搬送トラブルを防止することができる。また、搬送ローラの下方のスペースを必要最小限の大きさにすることで、炉内の容積が小さくなり、熱処理に必要な消費エネルギを小さくすることができる。

図１（Ａ）は、この発明の実施形態に係る熱処理装置１０の構成を示す要部の側面断面図であり、図１（Ｂ）は、正面断面図である。熱処理装置１０は、一例として、被処理物２０であるプラズマディスプレイ用のガラス基板に対して、セッターレス方式の熱処理を行う。熱処理装置１０は、外壁部材１１〜１４、搬送ローラ２、耐熱ガラス３１〜３４、及び、搬送モータ２４を備えている。

外壁部材１１〜１４は、断熱材料によって構成されており、それぞれ被処理物２０が搬送される搬送経路の上面、下面及び左右側面を被覆する。少なくとも加熱領域では、外壁部材１１，１２は、内側面に図示しないヒータを備えている。外壁部材１１〜１４のそれぞれは、矢印Ｘ方向の搬送経路に沿って複数に分割されている。

耐熱ガラス３１〜３４は、外壁部材１１〜１４に対する内側部材であり、それぞれ外壁部材１１〜１４の炉内面側を覆うように配置されている。耐熱ガラス３１〜３４は、外壁部材１１〜１４から離脱した塵埃が、被処理物２０に付着することを防止する。耐熱ガラス３１〜３４のそれぞれは、搬送経路に沿って複数に分割されている。

搬送ローラ２は、搬送経路に沿う複数の位置のそれぞれに備えられている。搬送ローラ２は、両端部が外壁部材１３及び外壁部材１４並びに耐熱ガラス３３及び耐熱ガラス３４を貫通しており、左側面側及び右側面側の炉外で軸受２１，２２によって回転自在に支持されている。搬送ローラ２には、右側面側の炉外に露出した端部にスプロケット２３が固定されている。スプロケット２３には、チェーン２５を介して搬送モータ２４の回転が伝達される。

図２は、熱処理装置１０における熱処理の内容の一例を示す図である。熱処理装置１０は、炉内の搬送経路の一端から他端まで被処理物２０を搬送し、この間に被処理物２０に第１均熱処理、第２均熱処理、徐冷処理及び冷却処理を施す。

第１均熱処理は、被処理物２０を一例として３５０℃に加熱した状態を２０分間維持する。第２均熱処理は、被処理物２０を一例として６００℃に加熱した状態を３０分間維持する。徐冷処理は、被処理物２０を１時間かけて４００℃まで冷却する。冷却処理は、被処理物２０を約５０分かけて常温まで冷却する。

図３（Ａ）は、熱処理装置１０の一部の構成を模式的に示す平面図であり、図３（Ｂ）は、その側面図である。

複数の搬送ローラ２上で直接被処理物２０を搬送する場合、被処理物２０であるガラス基板は脆性を有し、搬送中に割れが生じやすい。また、搬送経路に沿って温度条件が異なる複数の領域があり、炉内の領域毎の温度が均一に保たれにくい場合、所謂サーマルショック等によって割れを生じやすい。

被処理物２０の破片２０１が矩形である場合、破片２０１の搬送方向の長さＡが、複数の搬送ローラ２のピッチ（以下、ローラピッチという。）Ｐの１．６倍未満であるとき、被処理物２０の破片２０１が隣り合う搬送ローラ２の間から落下する。

破片２０１が矩形である場合、破片２０１の重心２０１Ａは破片２０１の中心にあるので、上述のことから、破片２０１における重心２０１Ａから搬送方向Ｘの一方側の端部までの長さが、ローラピッチＰの０．８倍未満であるとき、破片２０１が隣り合う搬送ローラ２の間から落下することが分かる。

また、被処理物２０の破片２０２が三角形である場合、破片２０２の重心２０２Ａは、三角形の底辺２０２Ｂから底辺２０２Ｂに直交する方向の長さの３分の１の位置にある。このため、重心２０２Ａから底辺２０２Ｂまでの長さがローラピッチＰの０．８倍未満で、重心２０２Ａから底辺２０２Ｂに対向する頂点２０２Ｃまでの長さがローラピッチＰの１．６（＝０．８×２）倍未満である場合、すなわち、破片２０２の搬送方向の長さＢが、ローラピッチＰの２．４（＝０．８＋１．６）倍未満であるとき、被処理物２０の破片２０２が隣り合う搬送ローラ２の間から落下する。

逆に言えば、被処理物２０の破片が矩形であっても三角形であっても、被処理物２０の破片の搬送方向の長さが、ローラピッチＰの２．４倍以上ある場合は、隣り合う搬送ローラ２の間から落下することなく、搬送経路上を搬送される。

熱処理装置１０では、炉内の底面すなわち耐熱ガラス３２から、搬送面４１までの距離Ｈが、ローラピッチＰの２．４倍以上となる位置に、搬送ローラ２が配置されている。つまり、耐熱ガラス３２から搬送面４１までの距離Ｈは、落下した被処理物２０の破片２０１，２０２の長さＡ，Ｂよりも長い。このため、被処理物２０の破片２０１，２０２が隣り合う搬送ローラ２の間から落下した場合でも、被処理物２０の破片２０１，２０２が搬送面４１より上方に突出することがなく、後続する被処理物２０の搬送が阻害されない。

また、搬送ローラ２の下方のスペースを必要最小限の大きさにすることで、炉内の容積が小さくなり、熱処理に必要な消費エネルギが小さくなる。さらに、熱処理装置１０の小型化が図られる。

なお、被処理物２０としてプラズマディスプレイ用のガラス基板を熱処理する場合に限られず、その他の破損しやすい材質の被処理物を熱処理する場合でも、熱処理装置２０によれば、隣り合う搬送ローラ２の間から落下した被処理物による搬送トラブルを防止することができる。

（Ａ）は、この発明の実施形態に係る熱処理装置の構成を示す要部の側面断面図であり、（Ｂ）は、正面断面図である。 熱処理装置における熱処理の内容の一例を示す図である。 （Ａ）は、熱処理装置の一部の構成を模式的に示す平面図であり、（Ｂ）は、その側面図である。

符号の説明

２ 搬送ローラ
１０ 熱処理装置
１１〜１４ 外壁部材
２０ 被処理物
３１〜３４ 耐熱ガラス
４１ 搬送面
２０１，２０２ 被処理物の破片
Ｐ ローラピッチ
Ｈ 炉内の底面から搬送面までの距離

Claims (3)

1. 炉内の搬送経路に沿う所定ピッチの複数の位置のそれぞれで回転自在に支持された複数の搬送ローラ上を搬送される被処理物を所定の温度条件に従って熱処理する熱処理装置において、
   前記搬送経路の上面、下面及び左右側面を被覆し、内側面にヒータを有する外壁部材と、
   前記外壁部材に対する内側部材である耐熱ガラスと、
   前記搬送経路に沿って、前記被処理物に施す熱処理の温度条件が互いに異なる複数の領域と、を備え、
   前記搬送ローラは、前記炉内の底面から前記被処理物が搬送される搬送面までの距離が、前記搬送ローラ間から落下しない前記被処理物の搬送方向の最小長さである前記ピッチの２．４倍以上となる位置に配置されており、
   前記炉内の全域で、前記搬送ローラと前記炉内の底面との間に他の部材が存在しないことを特徴とする熱処理装置。
2. 前記領域は、前記被処理物を第１所定温度に加熱した後に第１所定時間前記第１所定温度に維持する均熱処理を行う領域、及び前記均熱処理された被処理物を第２所定時間に第２所定温度を下降させて冷却する領域を含み、
   前記均熱処理は、第１均熱処理と、前記第１均熱処理の後に前記第１均熱処理より高温で処理を行う第２均熱処理とを含み、
   前記被処理物の冷却は、単位時間あたりの被処理物の温度の下降が相対的に小さい徐冷処理と、単位時間あたりの被処理物の温度の下降が前記徐冷処理より大きくされる冷却処理とを含むことを特徴とする請求項１に記載の熱処理装置。
3. 前記被処理物は、脆性を有するガラス基板であることを特徴とする請求項１または２に記載の熱処理装置。

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