JP2004251534A

JP2004251534A - 熱処理装置

Info

Publication number: JP2004251534A
Application number: JP2003042257A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Nagashima; 靖長嶋
Original assignee: Koyo Thermo Systems Co Ltd
Current assignee: JTEKT Thermo Systems Corp
Priority date: 2003-02-20
Filing date: 2003-02-20
Publication date: 2004-09-09
Anticipated expiration: 2023-02-20
Also published as: TW200417709A; JP3855127B2; TWI275739B

Abstract

【課題】例えば、カラーフィルターの焼成を行う技術分野で使用される熱処理装置であって、熱処理装置の大型化や加熱設備の高コスト化などのデメリットを伴うことなく、炉口部近傍部分における温度低下の問題を解消したものを提供する。
【解決手段】熱風の量が炉口部近傍で多くなるように調整する風量調整手段１９を備えている。風量調整手段１９は、熱処理室Ｒの一端側に設けられた吹出し板２１と、同他端側に設けられた吸込み板２２とを備えている。吹出し板２１と炉口側の炉壁１ａ内面との間に所定の間隙Ｓが設けられることにより、吹出し板２１の炉口部４近傍の開口比率が他の部分より大きくされ、吸込み板２２と炉口側の炉壁１ａ内面との間に所定の間隙Ｓが設けられることにより、吸込み板２２の炉口部４近傍の開口比率が他の部分より大きくされている。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、液晶用ガラス基板やその表面に形成された膜などを加熱または焼成する熱処理装置に関し、特に、熱風循環式オーブンと称されるタイプの熱処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内部に熱処理室が設けられている炉と、ワーク搬入出用の炉口部に設けられた開閉シャッターと、熱処理室の一端側から他端側に向かう炉口部に平行な熱風を供給する熱風供給手段とを備えている熱処理装置は、従来より知られている。特許文献１には、吹出し板および吸込み板からなる風量調整手段を設けるとともに、吹出し板および吸込み板に異なる径寸法を有する吸引孔を形成することが開示されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−１０４９２４号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このタイプの熱処理装置では、炉口部の自動開閉シャッター側の放熱が多いため、開閉シャッター近傍部分は、炉内のワーク処理空間の他の部分に比べて温度が低くなるという問題があった。この問題を解消するためには、炉全体を大きくするか、炉口部近傍に補助ヒータを追加するなどの手だてが必要となり、熱処理装置の大型化や加熱設備の高コスト化などのデメリットを伴うものであった。上記特許文献１のものでも、その風量調整手段の構成は、炉口部近傍の特性を考慮したものではなく、同様の問題があった。
【０００５】
また、この熱処理装置は、液晶用ガラス基板の焼成等の工程において使用される場合があり、この場合には、炉内で発生した昇華物が炉外に流出することによる汚染を防止することが課題となっている。
【０００６】
この発明の目的は、熱処理装置の大型化や加熱設備の高コスト化などのデメリットを伴うことなく、炉口部近傍部分における温度低下の問題を解消した熱処理装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
この発明による熱処理装置は、内部に熱処理室が設けられている炉と、ワーク搬入出用の炉口部に設けられた開閉シャッターと、熱処理室の一端側から他端側に向かう炉口部に平行な熱風を供給する熱風供給手段とを備えている熱処理装置において、熱風の量が炉口部近傍で多くなるように調整する風量調整手段をさらに備えていることを特徴とするものである。
【０００８】
この熱処理装置は、クリーンオーブンとして好適に使用されるもので、通常、炉内は、負圧に調整される。開閉シャッターは、例えば、上下動自在な複数の垂直板状構成部材を上下に並べて形成された自動式のものとされ、この場合に、熱処理室には、複数の板状被処理物が上下に間隔をおいて水平状態で載置される複数の被処理物載置位置を有する固定式の被処理物載置支持台が設けられる。開閉シャッターは、ヒンジを介して炉壁に取り付けられた手動式のものとしてもよい。
【０００９】
熱風供給手段は、加熱ヒータ、循環ファンなどからなり、熱処理室に水平方向の流れの熱風を供給するとともに、熱処理室通過後の熱風を加熱ヒータおよび循環ファンを介して循環させるようになされている。
【００１０】
この発明の熱処理装置によると、熱風の量が炉口部近傍で多くなるように調整されるので、開閉シャッター側の放熱が多いにもかかわらず、炉口部近傍の温度低下の影響を軽減することができ、炉内の有効加熱容積を大きく確保することができる。また、開閉シャッター側に片寄った熱風流れが作られることから、エアカーテンと同様の効果が得られ、この結果、開閉シャッター開閉に伴う外気の巻き込みを少なくすることができ、炉口部近傍の温度低下の影響を軽減することができる。しかも、開閉シャッター開閉に伴う炉内雰囲気の外部への流出も防止できることから、炉内で発生した昇華物の炉外への流出も防止することができる。
【００１１】
風量調整手段は、熱処理室の一端側に設けられた吹出し板と、同他端側に設けられた吸込み板とを備えているものとされ、吹出し板の炉口部近傍の開口比率が８０〜１００％、炉口部近傍を除いた部分の開口比率が２０〜６０％であり、吸込み板の炉口部近傍の開口比率が８０〜１００％、炉口部近傍を除いた部分の開口比率が６〜１８％であることが好ましい。吹出し板および吸込み板には、多数の熱風通過用貫通孔が設けられ、吹出し板の開口比率は、（吹出し板に設けられた貫通孔の面積の総和）／（吹出し板の表面の面積）×１００として、吸込み板の開口比率は、（吸込み板に設けられた貫通孔の面積の総和）／（吸込み板の表面の面積）×１００として求められる。吹出し板の炉口部近傍の開口比率が８０％より小さいと、上記各効果が十分得られなくなる。吹出し板の炉口部近傍を除いた部分の開口比率が２０％より小さいと、熱風が熱処理室に十分供給されなくなる。また、吹出し板の炉口部近傍を除いた部分の開口比率が６０％より大きいと、上記各効果が十分得られなくなる。また、吸込み板の炉口部近傍の開口比率が８０％より小さいと、上記各効果が十分得られなくなる。吸込み板の炉口部近傍を除いた部分の開口比率が６％より小さいと、熱処理室内での熱風の流れが悪くなる。吸込み板の炉口部近傍を除いた部分の開口比率が１８％より大きいと、上記各効果が十分得られなくなる。
【００１２】
吹出し板および吸込み板には、所定の大きさおよび所定のピッチで貫通孔が設けられる。ピッチおよび各貫通孔の大きさは、一定であってもよいし、一定でなくてもよい。炉口部近傍とは、例えば、炉口部のある炉壁の内面から熱処理室の最奥部までの距離（奥行き）の１／８程度をいうが、この距離は、これに限られるものではなく、奥行きの１／１０〜１／６程度で適宜変更可能である。炉口部近傍の開口比率が１００％とは、この位置には、吹出し板および吸込み板が存在しないことを意味する。
【００１３】
風量調整手段のより具体的な構成は、例えば、吹出し板と炉口側の炉壁内面との間に所定の間隙が設けられることにより、吹出し板の炉口部近傍の開口比率が１００％とされ、吸込み板と炉口側の炉壁内面との間に所定の間隙が設けられることにより、吸込み板の炉口部近傍の開口比率が１００％とされる。
【００１４】
この発明の熱処理装置においては、さらに、開閉シャッターの炉内側に、開閉シャッターの炉内面に沿って熱風を移動させる風洞が設けられていることがある。風洞は、例えば、開閉シャッターの炉内面に断面方形の中空材を接合することにより得ることができる。このようにすると、エアカーテン効果が大きくなり、上記の各効果がより一層高められる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明をカラーフィルター焼成工程で使用されるクリーンオーブンに適用した実施形態について説明する。以下の説明において、図１の左右を左右といい、図１の下および図２の左を前、図１の上および図２の右を後といい、図２の上下を上下というものとする。
【００１６】
熱処理装置は、ベース（Ｂ）上に配置されかつ内部に熱処理室（Ｒ）が設けられている炉（１）と、炉（１）の右方に配されて炉（１）内に熱風を供給する熱風供給手段（２）と、熱処理室（Ｒ）内において複数の板状被処理物（Ｐ）が上下に間隔をおいて水平状態で載置される複数の被処理物載置位置を有する被処理物載置支持台（３）と、熱処理室（Ｒ）と炉（１）外とを連通するように炉（１）の前壁（１ａ）に形成された炉口部（４）に設けられた自動開閉シャッター（５）と、熱風の量が炉口部（４）近傍で多くなるように調整する風量調整手段（１９）とを備えている。
【００１７】
熱風供給手段（２）は、右壁（１ｂ）後部に設けられて循環空気を加熱するヒータ（１５）と、右壁（１ｂ）と熱処理室（Ｒ）との中間に設けられ後方から前方に循環空気を案内する案内壁（１６）と、右壁（１ｂ）前部に設けられて循環空気を前方から左方へ送り出す循環ファン（１７）と、熱処理室（Ｒ）と案内壁（１６）との間に設けられ熱処理室（Ｒ）に流れる循環空気から固体の異物を除去するフィルター（１８）とを有している。
【００１８】
熱処理室（Ｒ）は、上方が水平板（２０）に、右方が垂直状吹出し板（２１）に、左方が垂直状吸込み板（２２）に、後方が垂直状後方閉鎖板（２３）によって囲まれている。吹出し板（２１）および吸込み板（２２）には、所定の開口比率となるように、多数の熱風通過用貫通孔（２１ａ）（２２ａ）が設けられている。熱処理室（Ｒ）内では、右方から左方に熱風が流れ、これらの熱風は、炉（１）の左壁（１ｃ）と吸込み板（２２）との間および後方閉鎖板（２３）と炉（１）の後壁（１ｄ）との間を流れて炉（１）内の右方すなわち熱風供給手段（２）設置箇所に戻される。これにより、熱処理室（Ｒ）内における水平板（２０）より下方が所定の温度になされ、炉（１）内の被処理物（Ｐ）が加熱されるようになされている。
【００１９】
炉口部（４）の左右方向の幅は、被処理物（Ｐ）の幅より広くかつ炉口部（４）の上縁が、支持台（３）に載置された最も上の被処理物（Ｐ）より上方に、炉口部（４）の下縁が支持台（３）に載置された最も下の被処理物（Ｐ）より下方に位置するようになされている。
【００２０】
開閉シャッター（５）は、それぞれ上下動自在な複数の垂直板状構成部材（５ａ）を上下に並べて形成されている。なお、各構成部材（５ａ）がとりうる最も下方の位置である基本位置に各構成部材（５ａ）があるさいに炉口部（４）が全閉される。構成部材（５ａ）はそれぞれ、炉（１）に直接接触しないように配されている。炉口部（４）縁と構成部材（５ａ）との間には例えばポリテトラフルオロエチレン製の短角筒状シール（１４）が配されている。さらに、シール（１４）と構成部材（５ａ）との間には間隔があけられている。
【００２１】
そして、構成部材（５ａ）は、以下に述べるようにして上下動自在に設けられている。炉（１）の前壁（１ａ）外面における炉口部（４）の左側に、上下に伸びる断面方形案内部材（６）が固定されている。一方、構成部材（５ａ）の後面における案内部材（６）に対応する位置には、断面後方炉口部略凹状部材（７）が固定され、この凹状部材（７）が案内部材（６）に対して上下に摺動自在に嵌め合わされている。また、炉（１）の前壁（１ａ）外面における炉口部（４）の右側に、上下に伸び、かつ左方に開口した断面溝形部材（１０）が、断面Ｌ字状の取付部材（９）を介して固定されている。一方、構成部材（５ａ）の右縁には、左右方向に伸びる水平軸回りに回転するローラ（８）が取り付けられ、このローラ（８）が溝形部材（１０）の溝に回転自在に嵌め入れられている。
【００２２】
各構成部材（５ａ）の前面左上部には前方に突出した水平板状をなすエアシリンダ取付部材（１３）がそれぞれ固定されている。また、ベース（Ｂ）には、これの上面より上方に突出した水平板状部分を有するエアシリンダ取付部材（１１）が固定されている。そして、最も上の構成部材（５ａ）を除いた各取付部材（１３）の上面およびベース（Ｂ）に固定された取付部材（１１）の水平部分の上面に、エアシリンダ（１２）が、これのロッドが上方にのびるように固定され、このロッドの上端が、各エアシリンダ（１２）の上方に位置する取付部材（１３）の下面に固定されている。そして、１つのエアシリンダ（１２）のロッドが上昇することにより、このエアシリンダ（１２）のロッドに取付部材（１３）を介して固定された構成部材（５ａ）およびこの構成部材（５ａ）より上に位置する構成部材（５ａ）と、ロッドが上昇したエアシリンダ（１２）より上方に位置するエアシリンダ（１２）とが一体に移動するようになされている。
【００２３】
風量調整手段（１９）は、熱処理室（Ｒ）を囲む上記の吹出し板（２１）および吸込み板（２２）を備えており、この実施形態では、吹出し板（２１）および吸込み板（２２）の前端と炉（１）の前壁（１ａ）内面との間に所定の間隙（Ｓ）が設けられている。これにより、吹出し板（２１）および吸込み板（２２）の炉口部近傍の開口比率が１００％とされている。吹出し板（２１）および吸込み板（２２）の炉口部近傍以外の開口比率については、吹出し板（２１）が約４０％、吸込み板（２２）が約１２％とされている。上記所定の間隙（Ｓ）すなわち吹出し板（２１）および吸込み板（２２）の前端と炉（１）の前壁（１ａ）内面との距離は、後方閉鎖板（２３）と炉（１）の前壁（１ａ）内面との距離（熱処理室（Ｒ）の奥行き）の１／８程度とされている。なお、上記に例示した各数値は、熱風の量が炉口部近傍で多くなるように調整するためのものであり、その目的を達成する範囲で種々変更可能である。
【００２４】
開閉シャッター（５）の各構成部材（５ａ）の内側には、高さが構成部材（５ａ）の高さに等しい断面縦長方形の中空材（５ｂ）が接合されており、この中空材（５ｂ）内部が熱風通路すなわち風洞（２４）とされている。この風洞（２４）により、熱風は、開閉シャッター（５）内面に沿って水平方向に進むようになされている。
【００２５】
上記熱処理装置によると、熱風供給手段（２）により循環させられた熱風は、フィルター（１８）を通過して熱処理室（Ｒ）内に供給される。清浄化された熱風は、熱処理室（Ｒ）内を吹出し板（２１）から吸込み板（２２）に向かって、すなわち、細い矢印（Ｓ１）で示された方向に進む。この際、吹出し板（２１）および吸込み板（２２）の炉口部近傍の開口比率が１００％とされていることから、吹出し板（２１）および吸込み板（２２）の前端と開閉シャッター（５）との間においても、右方から左方に向かって熱風が流れ、炉口部（４）近傍には、太い矢印（Ｓ２）で示された多量の熱風が流れることになる。熱風は、また、開閉シャッター（５）の内面に沿って形成された風洞（２４）を細い矢印（Ｓ３）で示された方向にも流れる。こうして、熱風の量が炉口部（４）近傍で多くなるように調整され、開閉シャッター（５）側の放熱が多いにもかかわらず、炉口部（４）近傍の温度低下の影響を軽減することができ、炉（１）内の有効加熱容積を大きく確保することができる。また、多量の熱風（Ｓ２）および風洞（２４）内熱風（Ｓ３）によって、エアカーテンと同様の効果が得られ、開閉シャッター（５）の開閉に伴う外気の巻き込みが防止されることによっても、炉口部（４）近傍の温度低下の影響を軽減することができる。しかも、開閉シャッター（５）開閉に伴う炉内雰囲気の外部への流出も防止できることから、炉内で発生した昇華物の炉外への流出も防止することができる。
【００２６】
実際に、この発明の熱処理装置で得られるガラス基板温度分布を従来の装置で得られるものと比較すると、従来の装置では、シャッター開閉による温度低下が最大約３．５℃であり、「シャッター閉」で温度安定時のガラス基板温度のばらつきが約６．８℃であった。これに対し、この発明の熱処理装置では、シャッター開閉による温度低下が最大約２．４℃であり、「シャッター閉」で温度安定時のガラス基板温度のばらつきが約３℃であり、簡単な構成で極めて大きな効果が得られることが確認された。
【００２７】
なお、上記実施形態では、開閉シャッター（５）は、上下動自在な複数の垂直板状構成部材（５ａ）を上下に並べて形成されかつ各構成部材（５ａ）がエアシリンダ（１２）で上下させられる自動式のものとされているが、開閉シャッターの構成は、これに限られものではなく、この発明は、炉口部の放熱の多さに起因する温度低下を防止することが課題となる場合に、自動式または手動式を問わず、種々のタイプのシャッターを使用した熱処理装置に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による熱処理装置の水平断面図である。
【図２】この発明による熱処理装置の垂直断面図である。
【符号の説明】
（１）炉
（２）熱風供給手段
（４）炉口部
（５）開閉シャッター
（５ｂ）風洞
（１９）風量調整手段
（２１）吹出し板
（２２）吸込み板
（２４）風洞
（Ｐ）被処理物
（Ｒ）熱処理室
（Ｓ）間隙

Claims

内部に熱処理室が設けられている炉と、ワーク搬入出用の炉口部に設けられた開閉シャッターと、熱処理室の一端側から他端側に向かう炉口部に平行な熱風を供給する熱風供給手段とを備えている熱処理装置において、熱風の量が炉口部近傍で多くなるように調整する風量調整手段をさらに備えていることを特徴とする熱処理装置。
風量調整手段は、熱処理室の一端側に設けられた吹出し板と、同他端側に設けられた吸込み板とを備えており、吹出し板の炉口部近傍の開口比率が８０〜１００％、炉口部近傍を除いた部分の開口比率が２０〜６０％である請求項１の熱処理装置。
吸込み板の炉口部近傍の開口比率が８０〜１００％、炉口部近傍を除いた部分の開口比率が６〜１８％である請求項２の熱処理装置。
吹出し板と炉口側の炉壁内面との間に所定の間隙が設けられることにより、吹出し板の炉口部近傍の開口比率が１００％とされ、吸込み板と炉口側の炉壁内面との間に所定の間隙が設けられることにより、吸込み板の炉口部近傍の開口比率が１００％とされている請求項３の熱処理装置。
開閉シャッターの炉内側に、開閉シャッターの炉内面に沿って熱風を移動させる風洞が設けられている請求項１から４までの熱処理装置。