KR101311606B1

KR101311606B1 - 판재의 가열 방법 및 가열 장치, 및 판재를 가열하기 위한유지 장치

Info

Publication number: KR101311606B1
Application number: KR1020070017344A
Authority: KR
Inventors: 마사노리 니이야; 도시오 하시즈메; 겐지 고사카
Original assignee: 쥬가이로 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2006-02-24
Filing date: 2007-02-21
Publication date: 2013-09-26
Also published as: KR20070088359A; CN101025336B; JP2007225233A; CN101025336A; JP4443525B2; TW200801425A; TWI370234B

Abstract

판재(板材)를 단시간에 균일하게 가열할 수 있는 가열 방법을 제공한다. 가열로(加熱爐)(1) 내에서 판재(6)의 사이에 열풍(熱風)을 통과시키는 판재의 가열 방법에 있어서, 유지 장치(4) 상에, 판재 유지구(維持具)(7)에 의해 복수의 판재(6)를 평행하게 유지함과 더불어, 복사판 유지구(9)에 의해 판재(6)의 사이에 박판(薄板) 형상 또는 박(箔) 형상의 복사판(8)을 판재(6)의 열풍 하류 측에 대향해서 유지하고, 유지 장치(4)를 가열로(1) 내에 배치해서 판재(6)의 사이에 열풍을 통과시킨다.

Description

판재의 가열 방법 및 가열 장치, 및 판재를 가열하기 위한 유지 장치{HEATING METHOD FOR PLATE MATERIALS AND RETAINING DEVICE FOR HEATING OF PLATE MATERIALS}

도 1은 본 발명의 가열 방법의 제1실시형태에 있어서의 가열로의 단면도.

도 2는 본 발명의 유리 기판 유지 장치의 실시형태의 부분 단면도.

도 3은 본 발명에 의한 가열 시(時)의 복사판의 배치와 유리 기판의 온도 분포의 개략도.

도 4는 도 1의 가열로에 의해 가열한 유리 기판의 온도 변화를 나타내는 그래프.

도 5는 본 발명에 의한 복사판 배치의 대안(代案)을 나타내는 개략도.

도 6은 본 발명의 가열 방법의 제2실시형태에 있어서의 가열로의 단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1, 1': 가열로

4, 4': 유지 장치

6: 유리 기판(판재)

7, 7': 판재 유지구(維持具)

8: 복사판

9, 9': 복사판 유지구

11: 히터(열원(熱源))

18: 지주(支柱)

20: 누름판

본 발명은, 판재의 가열 방법 및 가열 장치, 및 판재를 가열하기 위한 유지 장치에 관한 것이다.

평판 표시 장치(flat-panel display)의 유리 기판 제조에 있어서의 소성(燒成) 공정과 같이, 판재의 가열이 필요하게 되는 경우가 있다. 그러한 판재의 가열은, 종래에 특허 문헌 1 및 특허 문헌 2에 기재되어 있는 바와 같이, 판재를 유지한 유지 장치(트레이, 카세트 등)를 예를 들면, 롤러 컨베이어에 의해, 열풍이 순환하는 가열로 내를 통과시킴으로써 실행하고 있었다. 보통, 그러한 가열로에서는 유지 장치에 의해 복수의 판재를 일정한 간격으로, 열풍의 흐름 방향에 평행하게 유지한다. 또한, 특허 문헌 1 및 특허 문헌 2에 기재되어 있는 바와 같이, 가열로의 상방(上方)에 취출구(吹出口)가 설치되고, 취출구로부터 하방(下方)을 향해서 열풍이 뿜어 내려지는 경우가 많다.

종래의 판재의 가열 방법에서는, 판재는, 접촉한 열풍(공기)으로부터의 열전도에 의해 승온(昇溫)된다(강제 대류 열전달). 열풍은, 판재에 열을 빼앗기므로, 취출구로부터 먼 하류 측일수록 온도가 낮아진다. 이것에 의해, 판재는, 열풍의 흐름 방향 하류 측일수록 온도가 상승하기 어려워, 상류 측과 하류 측에 온도차가 생긴다.

최근에, 특히, 평판 표시 장치의 제조에 있어서, 판재를 균일하게 가열하는 것이 요망되고 있다. 열풍으로부터 판재에의 대류 열전달은, 열풍과 판재의 온도차가 클수록 커지게 되므로, 판재의 온도가 열풍의 취출(吹出) 온도에 근접하게 되면, 상류 측과 하류 측의 온도차는 축소된다. 즉, 판재를 장시간 노(爐) 내에 머무르게 하면, 판재 전체가 대략 열풍 취출 온도와 동일한 온도까지 승온하고, 판재의 상류 측과 하류 측의 온도차가 없어지게 된다. 그러나, 가열에 요하는 시간을 길게 하면 가열 장치의 길이가 길어지기 때문에 장치 비용이 상승하고, 가열 장치의 길이를 단축하면 처리할 수 있는 판재의 매수(枚數)가 적어지기 때문에 제조 비용이 상승한다고 하는 문제가 있었다.

(특허 문헌 1)

일본국 특개평11-311484호 공보

(특허 문헌 2)

일본국 특개2005-114284호 공보

상기 문제점을 감안하여, 본 발명은, 판재를 단시간에 균일하게 가열할 수 있는 가열 방법, 및, 판재를 단시간에 균일하게 가열하기 위한 유지 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에 의한 판재의 가열 방법은, 복수의 판재를 평행하게 유지하고, 상기 판재의 사이에 박판 형상 또는 박(箔) 형상의 복사판을 유지하고, 가열로 내에서 상기 판재 및 상기 복사판의 사이에 열풍을 통과시켜, 상기 판재를 상기 열풍의 대류 열전달 및 상기 복사판으로부터의 복사열에 의해서 가열한다.

이 방법에 의하면, 판재는, 열풍의 강제 대류 열전달뿐만 아니라, 열풍에 의해서 가열된 복사판으로부터의 복사열에 의해서도 가열된다. 이 때문에, 판재의 승온 속도가 빠르고, 판재 전체를 단시간에 소정의 온도까지 가열할 수 있다.

또한, 본 발명의 판재의 가열 방법에 있어서, 상기 복사판은, 상기 판재의 상기 열풍 하류 측에 대향해서 유지해도 좋다.

이 방법에 의하면, 상류 측에 비해서 열풍의 온도가 저하해서 판재에의 대류 열전달량이 적어지는 하류 측에만 복사판을 배치하므로, 하류 측만이 복사판으로부터의 복사열을 받는다. 이것에 의해서, 판재의 상류 측과 하류 측의 대류 열전달에 의한 전열량의 차(差)를 복사판으로부터의 복사열로 보충하므로, 판재의 상류 측과 하류 측의 승온 속도의 차가 작아져, 판재를 단시간에 균일하게 가열할 수 있다.

또한, 본 발명의 판재의 가열 방법에 있어서, 상기 복사판은, 상기 판재의 상기 열풍 상류 측의 단부(端部) 및 상기 가열로의 열원(熱源)에 가까운 측의 단부에는 대향하지 않도록 유지해도 좋다.

이 방법에 의하면, 판재 중, 온도가 낮아 열풍의 대류에 의한 열전달 양이 적은 하류 측으로서, 가열로의 열원으로부터의 복사열에 의해서도 가열되지 않는 부분에만, 복사판으로부터의 복사열을 전달할 수 있으므로, 판재 전체의 승온 속도의 차가 작아져, 더욱 균일한 가열이 가능하게 된다.

또한, 본 발명의 판재의 가열 방법에 있어서, 상기 복사판은, 두께 100㎛ 이하의 표면에 산화 막(膜)을 형성한 스테인리스 박(箔)이어도 좋다.

이 방법에 의하면, 복사판으로서 내열성이 높은 스테인리스를 이용하므로 고온에서의 가열에 적용할 수 있다. 또한, 복사판으로서 두께 100㎛ 이하의 박을 사용하면, 복사판의 열용량이 작으므로 열풍의 온도를 저하시키지 않아 대류 열전달에 의한 가열량을 감소시키지 않는다. 또한, 복사판의 표면에 산화 막을 형성함으로써 복사율이 높아져, 복사에 의한 가열 효율이 높다.

또한, 본 발명에 의한 판재의 가열 장치는, 복수의 판재를 평행하게 유지하고, 또한, 상기 판재의 사이에 박판 형상 또는 박 형상의 복사판을 유지하는 유지 장치와, 상기 판재 및 상기 복사판의 사이를 통과하도록 열풍을 순환시키는 가열로(加熱爐)로서 이루어지는 것으로 한다.

이 구성에 의하면, 열풍의 대류 열전달에 의해서 판재 및 복사판을 가열하고, 가열된 복사판으로부터의 복사열에 의해서 판재를 더욱 가열할 수 있다. 이것에 의해서, 판재를 단시간에 가열할 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 가열로 내에서 가열하는 판재를 유지하는 유지 장치는, 복수의 판재를 평행하게 유지하는 판재 유지구와, 상기 판재의 사이 및 양측(兩側)에, 상기 판재와 평행하게 박판 형상 또는 박 형상의 복사판을 각각 유지 하는 복사판 유지구를 구비하는 것으로 한다.

이 구성에 의하면, 판재에 복사판을 대향하게 해서 유지할 수 있다. 이것에 의해서, 판재를, 열풍으로부터의 대류 열전달에 추가해서, 복사판으로부터의 복사열에 의해서도 가열할 수 있으므로, 판재를 단시간에 가열할 수 있다.

또한, 본 발명의 유지 장치에 있어서, 상기 복사판 유지구는 상기 유지 장치의 양측에 직립(直立)한 복수의 지주와, 그 지주와 함께 상기 복사판을 각각 사이에 끼워 지지하는 복수의 누름판으로 이루어져도 좋다.

이 구성에 의하면, 금속 박과 같이 기계적 강도가 낮은 복사판이어도, 판재의 사이에 확실히 유지할 수 있다. 또한, 복사판의 상하 길이나, 유지하는 상하 위치를 용이하게 변경할 수 있고, 열풍 온도가 낮아지는 부분에 선택적으로 복사열을 부여해서 판재를 균일하게 가열할 수 있다.

또한, 본 발명의 유지 장치에 있어서, 상기 복사판 유지구는, 상기 복사판을, 상기 판재의 아래쪽에 대향해서 유지해도 좋다.

이 구성에 의하면, 판재에 대하여 열풍이 상방에서 뿜어 내릴 때에 아래쪽일수록 열풍의 온도가 떨어지지만, 판재의 아래쪽에만 복사판으로부터의 복사열을 부여함으로써, 판재의 상하 온도차를 작게 할 수 있다.

또한, 본 발명의 유지 장치에 있어서, 상기 복사판은, 두께 100㎛ 이하의 표면에 산화 막을 형성한 스테인리스 박이어도 좋다.

이 구성에 의하면, 고온에 견디고, 열용량이 작고, 복사율이 높은 복사판을 이용해서 판재를 효율적으로 가열할 수 있다.

이제부터, 본 발명의 실시형태에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다.

도 1에, 본 발명의 판재의 가열 방법의 제1실시형태를 나타낸다. 본 실시형태는 가열로(1)를 이용하는데, 가열로(1)는 공지의 롤러 하스식(roller hearth type) 연속 소성로(燒成爐)이며, 단열재로 이루어지는 노(爐) 몸체(2)의 내부에 롤러 컨베이어(3)를 설치하고, 롤러 컨베이어(3)에 의해 가열 대상물이 유지된 유지 장치(4)를 차례로 가열로(1) 내에 통과시킴으로써, 연속적으로 가열 대상물을 소성(가열)하는 것이다.

그 자체가 본원 발명의 하나의 실시형태이기도 한 유지 장치(4)는, 열풍이 통과 가능하도록 다수의 구멍이 뚫린 베이스(5) 위에 가열 대상물 판재인 유리 기판(6)을 유지하는 판재 유지구(7)와 복사판(8)을 유지하는 복사판 유지구(9)를 구비하고 있다. 복사판(8)은 표면에 산화 막을 형성한 두께 50㎛로부터 100㎛의 스테인리스 박으로 이루어져 있다. 또한, 복사판(8)은 유리 기판(6)보다 폭이 넓고, 유리 기판(6)의 반(半) 정도의 높이를 가지고, 유리 기판(6)의 중앙 아래쪽에 대향해서 유지되어 있다. 가열로(1)는, 유지 장치(4)의 상방에 열풍 취출구(10)가 설치되고, 화살표로 나타내는 바와 같이 하향으로 열풍이 뿜어져, 유리 기판(6) 및 복사판(8)의 간극(間隙)을 통과해서, 롤러 컨베이어(3)의 아래쪽까지 곧장 뿜어 내리도록 되어 있다. 뿜어 내려진 열풍은, 롤러 컨베이어(3)의 아래쪽에 배치된 히터(열원)(11)에 의해 재차 가열되어, 팬(12)에 의해 노 몸체(2) 내의 측방(側方)에 설치된 순환 유로(13)를 통하여, 가열로(1)의 상부에 인도되고, 필터(14)를 통해서 다시 취출구(10)로부터 뿜어 내려진다.

도 2에, 유지 장치(4)의 상세를 나타낸다. 판재 유지구(7)는, 복수의 유리 기판(6)을 서로 평행하게 직립해서 유지하도록 되어 있다. 또한, 복사판 유지구(9)는, 인접하는 유리 기판(6)의 중앙 및 양단(兩端)의 유리 기판(6)의 전후 양측에, 각각, 복사판(8)을 유리 기판(6)에 대향하도록 직립해서, 즉, 복사판(8)을 유리 기판(6)과 평행하게 유지하고 있다.

판재 유지구(7)는, 유리 기판(6)의 하단(下端)을 유지하기 위해서 베이스(5)에 고정된 하부 유지 블록(15)과, 베이스(5)에 지주를 통해서 고정된 제1프레임(16)과, 유리 기판(6)의 상단(上端)을 유지하기 위해서 제1프레임(16)에 고정된 상부 유지 블록(17)으로 이루어져 있다.

복사판 유지구(9)는, 베이스(5)의 양측에 직립해서 고정된 복수의 지주(18)와, 각각의 지주(18)에 볼트(19)로 각각 고정되는 누름판(20)으로 이루어지고, 지주(18)와 누름판(20)으로 각각의 복사판(8)의 양단을 각각 사이에 끼워서 지지하고 있다. 또한, 지주(18)는 선단(先端)이 진동되는 것을 방지하기 위해 제2프레임(21)으로 서로 접속되어 있다.

계속해서, 상기 가열로(1)와 유지 장치(4)를 이용한 유리 기판(6)의 가열 효과에 대해서 설명한다.

우선, 도 3에, 본 발명의 가열 방법을 간략화한 모델에 있어서, 열풍에 의해서 일정 시간 가열했을 때의 유리 기판(6)의 온도 분포를 나타낸다. 도 3에 있어서, 복사판(8)은, 유리 기판(6)의 열풍 하류 측 약 4분의 3에 대향하도록, 각각의 유리 기판(6)의 사이 및 양측에 배치되어 있다. 이렇게 배치된 상온의 유리 기 판(6) 및 복사판(8)을, 가열로(1)에 있어서 상방으로부터 열풍을 뿜어 내려서 가열하면, 유리 기판(6) 및 복사판(8)은, 열풍으로부터의 대류 열전달에 의해서 가열된다.

도 3의 그래프에 있어서, 파선은, 복사판(8)이 없을 경우의 온도 분포를 나타낸다. 유리 기판(6)에 열을 빼앗긴 열풍은 온도가 저하하므로, 도시하는 바와 같이, 유리 기판(6)은 상류 측의 승온 속도가 높아, 상류 측일수록 고온으로 된다. 또한, 복사판(8)을 배치했을 경우의 온도 분포를 실선으로 나타낸다. 복사판(8)을 배치했을 경우, 복사판(8)도 마찬가지로, 열풍으로부터의 대류 열전달에 의해서 승온하여, 고온으로 된 복사판(8)은 그 열을 전자파로서 방출하는 복사를 실행한다. 유리 기판(6)은 열풍으로부터의 대류 열전달뿐만 아니라, 복사판(8)의 복사에 의해서도 가열되므로, 복사판(8)에 대향하는 부분은 열풍으로부터의 대류 열전달에 의해서만 가열될 경우에 비해서 고온으로 된다. 이렇게, 열풍 온도가 낮아지는 하류 부분에만 복사판(8)을 배치하면, 유리 기판(6)의 상류 측의 온도 상승과 하류 측의 온도 상승의 차를 보충하여, 상하의 온도차를 작게 할 수 있다.

도 2에 나타낸 실시형태에서는, 복사판(8)은, 유리 기판(6)의 상단뿐만 아니라 하단에 대향하는 부분에도 배치되어 있지 않다. 이것은, 도 1에 나타낸 바와 같이, 유리 기판(6)의 아래쪽에 히터(11)가 배치되어 있으므로, 히터(11)에 가까운 유리 기판(6)의 하단 부근은, 히터(11)로부터의 복사열을 받아서 승온하기 때문에, 복사판(8)으로부터의 복사열을 필요로 하지 않기 때문이다. 즉, 복사판(8)은, 유리 기판(6)의 열풍 하류 측에서, 열원으로부터 먼 부분에만 대향해서 배치함으로써, 유리 기판(6) 내의 온도차를 최소한으로 할 수 있다.

계속해서, 도 4에, 도 2의 유지 장치(4)로 유리 기판(6)을 가열했을 때의, 상단부와 하단부의 온도 변화를 나타낸다. 가열로(1)는 유지 장치(4)의 반송(搬送) 방향으로 복수의 소실(小室)로 분할되어 있고, 각각의 소실에 있어서의 열풍의 취출 온도가 서서히 높아지도록 설정되어 있다. 도 4에는, 복사판(8)을 떼어낸 상태에서의 유리 기판(6) 하단부의 온도 변화를 파선으로 나타내고, 복사판(8)을 부착한 경우의 유리 기판(6) 하단부의 온도 변화를 실선으로 나타낸다. 유리 기판(6) 상단부의 온도는 복사판(8)의 유무(有無)에 따라 차이가 없다. 도시하는 바와 같이, 열풍의 취출 온도가 350℃ 이상일 때에, 복사판(8)의 효과가 보이고, 더욱 고온이 될수록, 유리 기판(6)의 상단부와 하단부의 온도차를 저감하는 효과가 높은 것을 알 수 있다. 이것은, 복사열이 온도의 4승에 비례하는 것에 기인하고 있으며, 복사판(8)은 400℃ 이상의 고온에서의 가열에 대하여 특히 유효한 것을 나타낸다.

복사판(8)은 열풍의 온도를 저하시키지 않기 위해서, 열용량이 작은 것일 필요가 있으며, 박판, 두께 100㎛ 이하의 박이 바람직하다. 또한, 복사판은 400℃ 이상의 고온에 견뎌야 하며, 금속, 특히 스테인리스 강(鋼)으로 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 복사판(8)은 복사율이 높은 쪽이 유리 기판(6)을 가열하는 효과가 높으므로, 스테인리스 강의 표면에 산화 막을 형성해 두는 것이 바람직하다.

또한, 본 실시형태에 있어서, 도 5에 나타낸 바와 같이, 복사판(8)을 유리 기판(6)에 대하여 1장 건너서 유지하고, 즉, 1장의 유리 기판(6)의 표리(表裏) 중 어느 한쪽에만 대향하도록 복사판(8)을 배치해도 좋다. 열풍의 온도 저하가 작을 경우 등, 유리 기판(6)의 상하에서의 대류 전달 열량의 차(差)가 작을 경우에는, 복사판(8)의 복사열이 적어도 좋기 때문이다.

또한, 본 실시형태의 복사판 유지구(9)는, 복사판(8)을 지주(18)와 누름판(20)의 사이에 끼워서 지지하도록 되어 있으므로, 복사판(8)의 재질이 스테인리스 박으로 이루어지는 기계적 강도가 낮은 것이어도, 확실히 유지할 수 있다. 또한, 복사판 유지구(9)는 복사판(8)의 상하 길이나, 유지하는 높이가 변하여도, 복사판(8)을 용이하고, 또한 견고하게 유지할 수 있으므로, 열풍의 온도나 풍량, 유리 기판의 물성 등의 여러 조건에 따라서 유리 기판(6)의 온도차를 최소화하기 위해서, 복사판(8)의 상하 길이나, 유지되는 높이를 변경하는 것이 용이하다.

또한, 도 6에, 본 발명의 판재 가열 방법의 제2실시형태를 나타낸다. 도 6에 있어서, 제1실시형태와 동일하게 기능하는 구성 요소에는 동일한 부호를 첨부해서 설명을 생략한다.

본 실시형태의 가열로(1')는, 유리 기판(6)에 대하여 열풍을 수평 방향으로 뿜어내도록 구성되어 있다. 가열로(1') 내를 롤러 컨베이어(3)에 의해 반송되는 유지 부재(4')는, 복수의 유리 기판(6)을 수평으로, 서로 일정한 간격을 두고 적층해서 유지하는 판재 유지구(7')와, 유리 기판(6)의 사이에 각각 복사판(8)을 수평으로 유지하는 복사판 유지구(9')를 구비한다.

본 실시형태에 있어서도, 복사판(8)의 작용은 제1실시형태와 마찬가지이다. 본 실시형태에서는, 히터(11)가 순환 유로(13)에 설치되어 있으므로, 복사판(8)은 유리 기판(6)의 하류 측의 단부까지 대향하도록 배치되어 있다. 또한 수평으로 열풍을 뿜어내는 가열로(1')에 있어서, 유리 기판(6) 및 복사판(8)을 수직으로 유지해도 좋다.

본 발명에 의하면, 판재를 열풍으로 가열할 때에, 판재의 사이에 복사판을 유지하고, 복사판으로부터의 복사열에 의해서도 판재를 승온시킬 수 있다. 이 때문에, 판재를 조속히 가열할 수 있다. 또한, 열풍의 온도가 낮아지는 부분에만 복사열을 부여함으로써, 승온 속도의 차를 작게 해서, 판재를 균일하게 가열할 수 있다.

Claims

복수의 판재(板材)를 평행하게 유지하고,

상기 판재의 사이에 박판(薄板) 형상 또는 박(箔) 형상의 복사판을 유지하고,

가열로(加熱爐) 내에서 상기 판재 및 상기 복사판의 사이에 열풍(熱風)을 통과시켜,

상기 판재를 상기 열풍의 대류 열전달 및 상기 복사판으로부터의 복사열에 의해 가열하는 것을 특징으로 하는 판재의 가열 방법.
제1항에 있어서, 상기 복사판은, 상기 판재의 상기 열풍 하류 측에 대향해서 유지하는 것을 특징으로 하는 판재의 가열 방법.
제1항에 있어서, 상기 복사판은, 상기 판재의 상기 열풍 상류 측의 단부 및 상기 가열로의 열원(熱源)에 가까운 측의 단부에는 대향하지 않도록 유지하는 것을 특징으로 하는 판재의 가열 방법.
제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 복사판은, 두께 100㎛ 이하의 표면에 산화 막(膜)을 형성한 스테인리스 박(箔)인 것을 특징으로 하는 판재의 가열 방법.
복수의 판재를 평행하게 유지하고, 또한, 상기 판재의 사이에 박판 형상 또는 박 형상의 복사판을 유지하는 유지 장치와,

상기 판재 및 상기 복사판의 사이를 통과하도록 열풍을 순환시키는 가열로로서 이루어지는 것을 특징으로 하는 판재의 가열 장치.
가열로 내에서 가열하는 판재를 유지하는 유지 장치로서,

복수의 판재를 평행하게 유지하는 판재 유지구와,

인접하는 상기 판재의 사이에, 상기 판재와 평행하게 박판 형상 또는 박 형상의 복사판을 각각 유지하는 복사판 유지구를 구비하는 것을 특징으로 하는 유지 장치.
제6항에 있어서, 상기 복사판 유지구는, 상기 판재 유지구의 외측에 직립한 복수의 지주(支柱)와, 상기 지주와 함께 상기 복사판을 각각 사이에 끼워 지지하는 복수의 누름판으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유지 장치.
제7항에 있어서, 상기 복사판 유지구는, 상기 복사판을, 상기 판재의 아래쪽에 대향해서 유지하는 것을 특징으로 하는 유지 장치.
제6항 내지 제8항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 복사판은, 두께 100㎛ 이 하의 표면에 산화 막을 형성한 스테인리스 박인 것을 특징으로 하는 유지 장치.