JP5401015B2 - 連続式焼成炉 - Google Patents

Description

この発明は、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）用ガラス基板等の処理対象物に対して均熱処理、徐冷処理及び冷却処理を連続して行う連続式焼成炉に関する。

連続式焼成炉は、炉内に加熱室及び徐冷室を備え、炉外に冷却室を備えている。加熱室から徐冷室を経由して冷却室までの間には、処理対象物を連続して搬送する搬送手段が配置されている。搬送手段として複数のローラを等間隔で配置したローラハース方式の連続式焼成炉が知られている。

複数のローラは、炉及び冷却室の側壁の貫通孔から両端部を外部に露出しており、外部に露出した一端側に駆動力が供給されて回転する。処理対象物であるガラス基板は、複数のローラの回転により、薄板状のセッタ上に載置された状態で搬送される。

一例として、ガラス基板は、加熱室内を搬送される間に５００〜６００℃まで昇温されて所定時間保持された後（均熱処理）、徐冷室内を搬送される間に３５０〜４５０℃程度まで降温され（徐冷処理）、冷却室内を搬送される間に取り出し可能な温度まで急冷される（冷却処理）（例えば、特許文献１参照。）。冷却室には、水冷フィンクーラ、ファンフィルタユニット（以下、ＦＦＵという。）が備えられている。水冷フィンクーラは、処理対象物を冷却する。ＦＦＵは、処理対象部が通過する領域のクリーン度を確保する。
特開２００３−１４８８６９号公報

しかしながら、従来の連続式焼成炉の冷却室に備えられている水冷フィンクーラ及びＦＦＵは、それぞれが個別の用途で設けられており、協働して機能するものではなかった。また、従来の冷却室は、排気手段を備えたものがなく、冷却室に導入された冷却空気は、冷却室内の雰囲気及びガラス基板との熱交換後に冷却室の側壁に形成されたローラ用の複数の貫通孔のそれぞれから外部に排気されていた。冷却室内には、ＦＦＵから複数の導入用ダクトを介して外気が部分的に導入されるが、導入用ダクトの近傍でガラス基板の一部のみが急激に冷却され、部分的な反りや変形を生じる場合があった。

この発明の目的は、冷却室内に排気ダクトを設け、冷却室内に導入後の冷却空気の流路を制御することでガラス基板等の処理対象物の全面を効率よく冷却できるようにし、処理対象物に部分的な反りや変形を生じることなく冷却処理の短時間化を実現できる連続式焼成炉を提供することにある。

この発明の連続式焼成炉は、加熱後の処理対象物が所定の搬送方向に沿って搬入される冷却室内の同一の内壁面に、導入ダクト及び排気ダクトを備えている。導入ダクトは、搬送方向に直交する方向の全域にわたって均一に冷却気体を吹き出す。排気ダクトは、搬送方向に直交する方向の全域にわたって均一に気体を排出する。導入ダクトと排気ダクトとは、搬送方向に沿って配置されている。導入ダクト及び排気ダクトが開口する内壁面には水冷フィンが突出しており、導入ダクトから導入された空気の流路は水冷フィンの長手方向に平行である。

この構成では、冷却室内に、処理対象物の搬送方向に沿う冷却気体の流路が、搬送方向に直交する炉幅方向の全域にわたって均一に形成される。冷却室内を搬送される処理対象物の面全体に均一に冷却気体が接触し、処理対象物の全面が均一に冷却される。

この構成において、排気ダクトを、搬送方向における導入ダクトの上流側に配置してもよい。処理対象物を冷却気体に効率的に接触させることができ、冷却効率を向上することができる。

また、導入ダクトは、冷却気体を排気ダクトに向かう方向に吹き出すものであってもよい。導入ダクトから排気ダクトに向かう冷却気体の流路を効率よく形成することができる。

さらに、導入ダクト及び排気ダクトは、冷却室の上側の内壁面に備えてもよい。ローラハース方式の連続式焼成炉でセッタ上に載置されて搬送される処理対象物をその上面に冷却気体を接触させて効率的に冷却することができる。

この発明によれば、冷却室内に、処理対象物の搬送方向に沿う冷却気体の流路を、炉幅方向の全域にわたって均一に形成することができる。冷却室内を搬送される処理対象物の面全体に均一に冷却気体を接触させることができ、処理対象物の面全体を均一に冷却できる。これによって、処理対象物に部分的な反りや変形を生じることなく冷却処理の短時間化を実現できる。

以下に、図面を参照して本発明の具体的な実施形態を詳述する。図１は、この発明の実施形態に係る連続式焼成炉の一例を示す側面断面図である。連続式焼成炉１０は、炉１１内に第１加熱室１２、第２加熱室１３、徐冷室１４を搬送方向Ｘに沿って備え、搬送方向Ｘにおける徐冷室１４の下流側の炉１１外に冷却室１５を備えている。第１加熱室１２、第２加熱室１３、徐冷室１４、冷却室１５には、複数のローラ１６が搬送方向Ｘに沿って等間隔で回転自在に配置されている。

第１加熱室１２は、第１昇温処理及び第１均熱処理を行い、処理対象物を一例として３５０℃〜４００℃に加熱し、この状態を２０分間維持する。第２加熱室１３は、第２昇温処理及び第２均熱処理を行い、処理対象物を一例として６００℃に加熱し、この状態を３０分間維持する。徐冷室１４は、徐冷処理を行い、処理対象物を一例として４０分かけて４００℃まで冷却する。冷却室１５は、冷却処理を行い、処理対象物を一例として約５０分かけて常温まで冷却する。

複数のローラ１６は、炉１１及び冷却室１５の側壁を貫通した両端部を外部で軸支されている。複数のローラ１６は、一端側に駆動力を供給されて回転し、セッタ２００の上面に載置されたガラス基板等の処理対象物１００を搬送方向Ｘに沿って搬送する。

図２は、上記連続式焼成炉における冷却室の側面断面図である。図３（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ図２におけるＡ−Ａ位置及びＢ−Ｂ位置の断面図である。冷却室１５は、導入ダクト１及び排気ダクト２を備えている。導入ダクト１及び排気ダクト２は、一例として冷却室１５の上側の内壁面１５Ａに開口している。

冷却室１５の上壁面には、図示しない水冷ジャケットが配置されており、上側の内壁面１５Ａには、複数の水冷フィン１５Ｂが突出している。一例として、水冷ジャケットは、ＳＵＳ製のマッフル内に、冷却水が流通する銅パイプがコイル状に巻かれた状態で伝熱セメントによって埋設されている。水冷フィン１５Ｂは、長手方向を搬送方向Ｘに平行にして配置されており、冷却室１５内の雰囲気と水冷ジャケット内の冷却水との熱交換を促す。

図２に示す例では、導入ダクト１及び排気ダクト２が複数対備えられている。各対において、排気ダクト２は、一例として搬送方向Ｘにおける導入ダクト１の上流側に配置されている。

導入ダクト１は、フィルタ１７及び風向板１８を備えている。導入ダクト１には、図示しない高圧クリーンエアー、ＣＤＡ（クリーンドライエアー）又はブロワから空気が供給される。フィルタ１７は、下方に向かって通過する空気から塵埃を除去する。風向板１８は、導入ダクト１からの空気の吹き出し方向を搬送方向Ｘにおける上流側に向ける。

導入ダクト１に供給された空気は、フィルタ１７で塵埃を除去された後、冷却室１５内で搬送方向Ｘにおける上流側に向けて吹き出される。導入ダクト１は、冷却室１５内で搬送方向Ｘに直交する炉幅方向Ｙの略全域にわたって開口しており、炉幅方向Ｙの略全域にわたって均一に空気を吹き出す。

排気ダクト２は、ファン２１を備えている。ファン２１は、排気ダクト２１内を経由して冷却室１５内の空気を外部に排出する。排気ダクト２は、冷却室１５内で炉幅方向Ｙの略全域にわたって開口しており、冷却室１５内の空気を炉幅方向Ｙの略全域から均一に排出する。

導入ダクト１から吹き出された空気は、処理対象物１００の上面に沿って搬送方向Ｘの上流側に流れる。排気ダクト２は、主に処理対象物１００の上方の空気を外部に排出する。

したがって、導入ダクト１から吹き出された後に処理対象物１００の上面に沿って搬送方向Ｘの上流側に流れた空気は、主に処理対象物１００との熱交換後に排気ダクト２によって外部に排出される。処理対象物１００の上方に、搬送方向Ｘの下流側から上流側に向かって、炉幅方向Ｙの略全域に均一に、冷却気体の流路が形成される。

導入ダクト１及び排気ダクト２が開口する内壁面１５Ａには水冷フィン１５Ｂが突出しており、導入ダクト１から導入された空気の流路は水冷フィン１５Ｂの長手方向に平行である。導入された空気は、処理対象物１００の上方を流れる間に水冷フィン１５Ｂによって冷却され、排気ダクト２から排出されるまでの間に処理対象物１００との熱交換を継続して行う。導入ダクト１及び排気ダクト２と水冷フィン１５Ｂとの協働により、処理対象物１００が効率よく冷却される。

冷却室１５内で処理対象物１００は、冷却気体によって上面全体を均一に冷却される。処理対象物１００に反りや変形を生じることなく、処理対象物１００を短時間で冷却することができる。

冷却気体は、処理対象物１００の搬送方向とは逆方向に流れるため、冷却気体と処理対象物１００との間に全体に渡って有効な熱交換を行うことができ、冷却気体によって処理対象物１００を効率よく冷却することができる。

処理対象物１００をセッタ２００上に載置することなくローラ１６で直接搬送するセッタレス方式の連続式焼成炉にも、この発明を同様に適用することができる。

また、搬送方向Ｘにおける導入ダクト１と排気ダクト２との間隔は、処理対象物１００の長さ、冷却室１５の長さ等に基づいて適宜設定することができる。導入ダクト１及び排気ダクト２は、必ずしも複数対設ける必要はない。

冷却室１５内で導入ダクト１及び排気ダクト２を配置する面は、上側の内壁面１５Ａに限るものではなく、同一面であることを条件に他の面に配置することもできる。但し、水冷フィン１５Ｂとの協働、及びローラ１６上を搬送される処理対象物１００に対する冷却効率を考慮すれば、導入ダクト１及び排気ダクト２を上側の内壁面１５Ａに配置することが最も効果的である。

なお、上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明の実施形態に係る連続式焼成炉の一例を示す側面断面図である。 上記連続式焼成炉における冷却室の側面断面図である。 （Ａ）は図２におけるＡ−Ａ位置の断面図であり、（Ｂ）は図２におけるＢ−Ｂ位置の断面図である。

符号の説明

１ 導入ダクト
２ 排気ダクト
１０ 連続式焼成炉
１１ 炉
１５ 冷却室
１００ 処理対象物

Claims (4)

1. 加熱後の処理対象物が所定の搬送方向に沿って搬入される冷却室を備えた連続式焼成炉であって、
   前記冷却室は、前記搬送方向に直交する方向の全域にわたって均一に冷却気体を吹き出す導入ダクトと、前記冷却室内の気体を前記搬送方向に直交する方向の全域にわたって均一に排出する排気ダクトと、を前記搬送方向に沿って同一の内壁面に備え、
   前記導入ダクト及び前記排気ダクトが開口する前記内壁面には水冷フィンが突出し、
   前記導入ダクトから導入された空気の流路は前記水冷フィンの長手方向に平行である連続式焼成炉。
2. 前記排気ダクトは、前記搬送方向における前記導入ダクトの上流側に配置された請求項１に記載の連続式焼成炉。
3. 前記導入ダクトは、前記冷却室内を前記排気ダクトに向かう方向に冷却気体を吹き出す請求項１又は２に記載の連続式焼成炉。
4. 前記導入ダクト及び前記排気ダクトを前記冷却室の上側の内壁面に備えた請求項１乃至３の何れかに記載の連続式焼成炉。

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