JP2002295977A - 連続焼成炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 徐冷部における降温レートを任意のレートに
設定でき、また、被加熱物の面内温度分布を均一に調整
することができる連続焼成炉を提供する。 【解決手段】 複数のゾーンよりなる徐冷部では、徐冷
部の炉壁の下面および側面に臨ませて配設される空気通
路７と、この空気通路７に空気を供給する送風装置１０
と、風量を調整する調整弁９と、ゾーン内を進行方向お
よび幅方向に沿って分割した所定領域毎に加熱を行う加
熱手段３と、調整弁９および加熱手段３を制御する制御
手段を備える。このような構成で、ゾーン毎に空気との
熱交換により放熱を行う放熱量を変化させて、徐冷部に
おける降温レートを希望する所定のレートに設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガラス基板等の板
状被処理物に熱処理を行う連続焼成炉に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】例えばプラズマディスプレイパネル用基
板等のガラス基板に電極、誘電体、蛍光体等の膜形成を
行うためには、連続焼成炉が用いられている。この連続
焼成炉では、例えばガラス基板等の被加熱物をトンネル
型の炉内を通過させながら所定温度まで加熱した後、徐
冷を行い、その後さらに常温程度まで冷却するという工
程で処理が行われている。図４は従来のローラハース式
連続焼成炉の内で徐冷を行う徐冷部を示す概略断面図で
あり、この連続焼成炉の徐冷部について説明する。

【０００３】この連続焼成炉の徐冷部では、図４に示す
ように上面、下面および側面が断熱層２２で覆われた炉
内２１の下方にボトムヒーター２３、このボトムヒータ
ー２３の上方に被加熱物を搬送するためのハースローラ
ー２４、炉内２１の上方にトップヒーター２５が設けら
れている。この連続焼成炉の徐冷部は、連続焼成炉の長
手方向に沿って所定間隔毎に分割された複数のゾーンで
構成され、各ゾーンの断熱層２２の厚みが被加熱物の進
行方向に進むにしたがって薄くなるように構成されてい
る。このように断熱層２２の厚みを薄くして炉内の熱放
散を行うことで、進行方向に進むにしたがって各ゾーン
内の温度を段階的に降下させている。そして、徐冷部に
搬送された被加熱物は徐冷部のゾーン毎に所定時間停止
した後、次ゾーンに搬送される。この各ゾーン内での所
定時間停止、次ゾーンへの搬送という動作を順次繰り返
すことで、被加熱物は徐冷される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】近年、この連続焼成炉
の徐冷部において、被加熱物を早く降温させて処理能力
を増大させる等の目的のために、単位時間あたりの降温
温度（降温レート）を増加させる必要が生じてきてい
る。しかしながら、従来の連続焼成炉の徐冷部では、上
記のように断熱層の厚みを被加熱物の進行方向に進むに
したがって薄くするという方法で熱放散を行っているの
で、特定の降温レート以上の速度で徐冷を行うことはで
きなかった。また、このような方法では、熱放散を制御
することはできず既定の降温レートを変更することはで
きなかった。

【０００５】また、徐冷部の各ゾーンでは、隣接するゾ
ーンの温度の影響を受けることによってゾーン内の温度
分布にバラツキを生じることで、被加熱物の面内温度分
布もばらつく結果、被加熱物の収縮率に差が生じて歪が
発生して、被加熱物が変形することがあり、被加熱物に
対して要求される精度を満足することができない場合が
あった。また、降温レートを増加させると、被加熱物の
冷却速度が部分的にばらつきやすくなるので、被加熱物
に生じる歪が大きくなるという問題があった。本発明は
上記の事情に鑑みて提案されたものであって、徐冷部に
おける降温レートを任意のレートに設定でき、また、被
加熱物の歪を少なくすることができる連続焼成炉を提供
することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために以下の手段を採用している。すなわち、被加
熱物をトンネル型の炉内を通過させながら所定温度まで
加熱した後、徐冷を行う連続焼成炉において、上記被加
熱物の進行方向に沿って所定間隔毎に分割された複数の
ゾーンよりなる徐冷部と、上記徐冷部の炉壁の下面およ
び側面に臨ませて配設される空気通路と、この空気通路
に空気を供給する送風装置とを備え、上記ゾーン毎に空
気との熱交換により放熱を行う空冷手段と、上記徐冷部
のゾーン内を上記進行方向および幅方向に沿って分割し
た所定領域毎に加熱を行う加熱手段と、上記各ゾーン内
の温度が上記進行方向に進むに従って段階的に低くなる
ようにするとともに、上記各ゾーン間の降温レートが、
あらかじめ設定された所定のレートになるように、上記
空冷手段および加熱手段を制御する制御手段とを備える
という手段を採用している（請求項１）。このように構
成することによって、空冷手段の送風装置より空気通路
に供給される空気との熱交換により各ゾーンの放熱を行
い、ゾーン毎に放熱量を変更することができるので、徐
冷部における降温レートを希望する所定のレートに設定
することができる。また、各ゾーンにおける被加熱物の
面内温度分布が均一になるように、加熱手段によりゾー
ン内を上記所定領域毎に加熱することができる。

【０００７】また、上記空冷手段は、上記空気通路が上
記各ゾーン内を上記進行方向に沿って複数の所定領域に
分割され、この所定領域毎に風量を調整する調整弁を備
える構成とすることができる（請求項２）。このように
構成した場合、空気通路に供給される空気量を所定領域
毎に調整弁で調整することで、ゾーン毎およびゾーン内
所定領域毎の放熱量を変化させることができる。これに
よって、隣接するゾーンから受ける熱の影響を最小限に
とどめることができ、各ゾーンにおける被加熱物の面内
温度分布をより一層均一にして、徐冷することが可能で
ある。

【０００８】また、上記空冷手段は、上記空気通路の側
面側の風量を調整する調整弁を備える構成とすることも
できる（請求項３）。このように構成した場合、空気通
路の側面側に供給される空気量を調整弁で調整すること
で、ゾーン内の側面側の放熱量を変化させることができ
る。これによって、各ゾーンにおける被加熱物の面内温
度分布をより一層均一にして、徐冷することが可能であ
る。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１は本発明に係る連続焼成炉の
一実施の形態であるローラハース式連続焼成炉の徐冷部
を示す概略断面図であり、図２はこの徐冷部の１ゾーン
を示す概略側面図であり、図３はこの連続焼成炉の全体
構成を示す概略図である。以下、図に基づいてこの連続
焼成炉について説明する。この連続焼成炉には、図３に
示すようにガラス基板等の被加熱物Ａを所定温度まで加
熱する加熱部Ｂと、所定温度まで加熱された被加熱物Ａ
を徐冷する徐冷部Ｃと、徐冷された被加熱物Ａをさらに
常温程度まで冷却する冷却部Ｄとが設けられている。被
加熱物Ａは、トンネル型の炉内１を加熱部Ｂ、徐冷部
Ｃ、冷却部Ｄと順次移動されながら熱処理が行われる。
この連続焼成炉の徐冷部Ｃでは、図１に示すように被加
熱物Ａを通過させるトンネル型の炉内１の下方に被加熱
物Ａを搬送するためのハースローラー２が設けられてい
る。このハースローラー２はモータ（図示しない）によ
り回転され、この回転によってハースローラー２上に載
置された被加熱物Ａが搬送される。

【００１０】炉内１の上面は、防塵のための耐熱ガラス
板６で覆われており、この耐熱ガラス板６の上方に加熱
手段であるトップヒーター３、炉内の温度を検出する熱
電対４、および断熱材で構成される断熱層５が設けられ
ている。また、炉内１の下面および側面は、金属チャン
バーで構成される空気通路７で囲まれている。この空気
通路７の外側には、人が触っても熱くないように薄い断
熱材で構成される断熱層８が設けられている。また、空
気通路７の排気側となる両側面側は排気ダクト（図示し
ない）に、吸気側となる下方側は風量を調整する調整弁
であるバタフライバルブ９を介して送風装置である熱排
気用ブロワー１０にそれぞれ接続されている。また、空
気通路７の両側面側下方には、その側面側の風量を調整
する調整弁であるバタフライバルブ１１が設けられてお
り、このバタフライバルブ１１の下方には排気ダクトに
接続される排気口１２が設けられている。この排気口１
２は、バタフライバルブ１１により空気通路７の側面へ
供給される風量が調整されると、空気通路７の下面に供
給された空気の一部を排気可能とするためのものであ
る。

【００１１】また、この連続焼成炉の徐冷部Ｃは、連続
焼成炉の長手方向に複数のゾーンで構成されている。空
気通路７も各ゾーンに対応して分割されており、各ゾー
ンにそれぞれインバータにより風量制御される熱排気用
ブロワー１０を有している。さらに各ゾーン内で、空気
通路７は図２に示すように連続焼成炉の長手方向に３ブ
ロックに分割されており、各ブロックにそれぞれバタフ
ライバルブ９、１１および排気口１２を有している。ま
た、トップヒーター３は、空気通路７と同様に各ゾーン
内で連続焼成炉の長手方向に３分割、さらに連続焼成炉
の幅方向に４分割されており、１ゾーン毎に１２個のヒ
ーターを有している。これらバタフライバルブ９、１
１、トップヒーター３および熱電対４は、それぞれ制御
手段（図示しない）に接続されており、バタフライバル
ブ９およびトップヒーター３は各制御手段によって分割
単位毎に個別に制御される。

【００１２】このように構成された連続焼成炉の徐冷部
Ｃでは、熱排気用ブロワー１０から空気通路７へ供給さ
れる空気により、炉内１に臨む空気通路７表面で熱交換
が行われて炉内１が冷却される。そして、この徐冷部Ｃ
では、ゾーン毎にそれぞれゾーン内温度を被加熱物Ａの
進行方向で所定の降温レートで段階的に低くなるように
各制御手段によって制御される。すなわち、所定のレー
トに設定された降温レートに基づいて、熱排気用ブロワ
ー１０から供給される空気の風量をインバータおよびバ
タフライバルブ９でゾーン単位に、徐冷部Ｃの最初のゾ
ーンでは少なく、進行方向でゾーンが進むにしたがって
段階的に多くするように調整することで、所定の降温レ
ートを得ている。

【００１３】このように制御された各ゾーン内では、隣
接するゾーンから受ける熱の影響を最小限にとどめるた
めに、熱排気用ブロワー１０から供給される空気の風量
をバタフライバルブ９によりブロック単位に、温度が高
いゾーンに接する側のブロックに多く、また温度が低い
ゾーンに接する側のブロックに少なくなるように調整し
ている。また、被加熱物Ａの冷却速度が部分的にばらつ
くのを防止するために、制御手段は熱電対４で検出され
る温度に基づいて１２個のヒーターを独立して制御して
いる。

【００１４】次に、連続焼成炉の徐冷部Ｃにおいて被加
熱物Ａが徐冷される過程について説明する。まず、所定
温度まで加熱された被加熱物Ａが徐冷部Ｃへ搬送されて
くると、徐冷部Ｃの最初のゾーンで所定時間停止する。
ここで、被加熱物Ａはこのゾーンの所定のゾーン内温度
まで冷やされ、所定時間経過後に次のゾーンへ搬送され
る。この各ゾーン内での所定時間停止、次ゾーンへの搬
送という動作を順次繰り返し、最後のゾーンから搬出さ
れるまでの間、被加熱物Ａは設定された降温レートで徐
冷されることになる。

【００１５】このように、希望する所定の降温レート
で、かつ被加熱物Ａの面内温度分布を均一にして徐冷す
ることができる。また、空気通路７に供給される空気と
の熱交換により各ゾーンの放熱を行って、被加熱物Ａを
冷却するという間接冷却であるため、例えば徐冷部Ｃの
各ゾーン内に直接冷気を導入するような場合よりも、均
一な徐冷が可能である。しかも、上記の場合のような入
替え用の清浄な冷気を必要としないので、ランニングコ
ストを抑えることができる。

【００１６】なお、本実施の形態では、空気通路７を各
ゾーン内で連続焼成炉の長手方向に３ブロックに分割し
ているが、これに限られるものではなく、何分割であっ
ても構わない。また、本実施の形態では、トップヒータ
ー３を各ゾーン内で連続焼成炉の長手方向に３分割、さ
らに連続焼成炉の幅方向に４分割して、１ゾーン毎に１
２個のヒーターを有する構成としているが、これに限ら
れるものではない。また、熱電対４を連続焼成炉の幅方
向でヒーター毎に１個設けているが、これに限られるも
のではなく、例えば幅方向の中央に１個だけ設け、各ヒ
ーターの出力配分をソリッドステートリレー（ＳＳＲ）
のボリューム調整で行うようにしても構わない。

【００１７】

【発明の効果】以上のように、本発明に係る連続焼成炉
では、空冷手段の送風装置より空気通路に供給される空
気との熱交換により各ゾーンの放熱を行い、ゾーン毎に
放熱量を変更することができるので、徐冷部における降
温レートを希望する所定のレートに設定することができ
る。また、各ゾーンにおける被加熱物の面内温度分布が
均一になるように、加熱手段によりゾーン内を上記所定
領域毎に加熱することができる。

【００１８】また、空気通路が上記各ゾーン内を上記進
行方向に沿って複数の所定領域に分割され、この所定領
域毎に風量を調整する調整弁を備える構成とした場合、
空気通路に供給される空気量を所定領域毎に調整弁で調
整することで、ゾーン毎およびゾーン内所定領域毎の放
熱量を容易に変化させることができる。これによって、
隣接するゾーンから受ける熱の影響を最小限にとどめる
ことができ、各ゾーンにおける被加熱物の面内温度分布
をより一層均一にして、徐冷することが可能である。

【００１９】また、空気通路の側面側の風量を調整する
調整弁を備える構成とした場合、空気通路の側面側に供
給される空気量を調整弁で調整することで、ゾーン内の
側面側の放熱量を変化させることができる。これによっ
て、各ゾーンにおける被加熱物の面内温度分布をより一
層均一にして、徐冷することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る連続焼成炉の一実施の形態である
ローラハース式連続焼成炉の徐冷部を示す概略断面図で
ある。

【図２】本発明に係る連続焼成炉の一実施の形態である
ローラハース式連続焼成炉の徐冷部の１ゾーンを示す概
略側面図である。

【図３】本発明に係る連続焼成炉の一実施の形態である
ローラハース式連続焼成炉の全体構成を示す概略図であ
る。

【図４】従来のローラハース式連続焼成炉の徐冷部を示
す概略断面図である。

【符号の説明】

Ａ 被加熱物 Ｃ 徐冷部 １ 炉内 ２ ハースローラー ３ トップヒーター ７ 空気通路 ９ バタフライバルブ（調整弁） １０ 熱排気用ブロワー（送風装置） １１ バタフライバルブ（調整弁）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被加熱物をトンネル型の炉内を通過させな
   がら所定温度まで加熱した後、徐冷を行う連続焼成炉に
   おいて、 上記被加熱物の進行方向に沿って所定間隔毎に分割され
   た複数のゾーンよりなる徐冷部と、 上記徐冷部の炉壁の下面および側面に臨ませて配設され
   る空気通路と、この空気通路に空気を供給する送風装置
   とを備え、上記ゾーン毎に空気との熱交換により放熱を
   行う空冷手段と、 上記徐冷部のゾーン内を上記進行方向および幅方向に沿
   って分割した所定領域毎に加熱を行う加熱手段と、 上記各ゾーン内の温度が上記進行方向に進むに従って段
   階的に低くなるようにするとともに、上記各ゾーン間の
   降温レートが、あらかじめ設定された所定のレートにな
   るように、上記空冷手段および加熱手段を制御する制御
   手段とを備えたことを特徴とする連続焼成炉。
2. 【請求項２】上記空冷手段は、上記空気通路が上記各ゾ
   ーン内を上記進行方向に沿って複数の所定領域に分割さ
   れ、この所定領域毎に風量を調整する調整弁を備える請
   求項１に記載の連続焼成炉。
3. 【請求項３】上記空冷手段は、上記空気通路の側面側と
   の風量を調整する調整弁を備える請求項１に記載の連続
   焼成炉。