JP2008241076A - 加熱方法及び間欠送り式トンネル炉、バッチ炉 - Google Patents

Abstract

【課題】被処理物が昇温する際の、被処理物の表面温度のばらつきを、ある一定の温度差に納めることができ、一定時間内に大量に加熱することができる、加熱方法及び間欠送り式トンネル炉、バッチ炉を提供する。
【解決手段】進行方向に対して複数に区画された炉室１ｊと、被処理物２０を炉室１ｊ間で間欠的に搬送する搬送手段と、この炉室１ｊ内の炉内ガスを循環させて、この炉内ガスを炉室１ｊの両側方から炉室１ｊ内に送風する送風手段４と、前記炉内ガスを加熱して熱風を生成する加熱手段７と、炉室１ｊの両側方から送風される熱風の送風量を制御する送風量制御手段６を有し、隣接する炉室１ｊの両側方から送風される熱風の送風量の比率を交互に変えるように構成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、被処理物を均一に加熱することができる、熱風を用いた加熱方法及び間欠送り式トンネル炉、バッチ炉に関するものである。

ガラス基板等（以下被処理物とする）の加熱工程において、一枚当たりの加熱処理時間を短縮し、被処理物表面上の温度分布の均一化を図るため、被処理物を、台車に段積みに載せて、一方の側面から熱風が送風されるトンネル炉内を間欠的に搬送させて、被処理物を加熱していた。（この加熱装置を間欠送り式トンネル炉という）

しかしながら、この方法では、被処理物表面の温度分布を十分に均一にすることができなかった。特に、熱風の給気側の面上温度に対して、熱風の排気側の面上温度が低くなり、この熱風の給気側と排気側の温度差は、時間をおいても変わらないという問題があった。

そこで、特許文献１に示されるような、細かい回路割がなされた面状ヒータを用いた加熱装置が提案されている。しかしながら、太陽電池パネル等の大型の製品を製造する加熱ラインで加熱装置を使用する場合には、このような、細かい回路割がなされた面状ヒータを用いた加熱装置は、一枚毎の加熱になるため、一定時間内に加熱できる量が小さくなってしまいこの加熱装置で前記製品を製造した場合には、生産効率が悪いだけでなく、製品の製造コストが大変コスト高となってしまう。

そこで、特許文献２〜特許文献４に示されるような、熱処理炉における加熱方法がある。これらの加熱方法は、熱風を炉室内で循環させる正逆運転可能な循環手段を有した熱処理炉を用い、前記循環手段の正逆運転により被処理物の両側から交互に熱風を供給して、加熱する方法である。しかしながら、このような加熱方法であってもなお、被処理物の表面温度分布を均一にさせることは難しいことから、被処理物が昇温する際の、被処理物の表面温度のばらつきを、ある一定の温度差に納めるのは困難であり、例えば太陽電池パネルの製造ラインに要求される性能を達成するのは難しかった。
特開２００４−７９７３４号公報 特許昭５３−２９２８１号公報 特開２００７−２３００号公報 特開２００７−２３０１号公報

被処理物が昇温する際の、被処理物の表面温度のばらつきを、ある一定の温度差に納めることができ、製品の製造コストがコスト高にならずに、一定時間内に大量に加熱することができる、加熱方法及び間欠送り式トンネル炉、バッチ炉を提供する。

上記課題を解決するためになされた本発明は、進行方向に対して複数の炉室に区画された間欠送り式のトンネル炉に被処理物を搬入し、炉室の側方から炉室内に熱風を送風して、被処理物を加熱する加熱方法において、炉室の両側方から熱風を送風するとともに、隣接する炉室の両側方から送風される熱風の送風量の比率を交互に変えて、被処理物を加熱することを特徴とする。

あるいは、バッチ炉に被処理物を収納して、バッチ炉の側方から炉室内に熱風を送風して、被処理物を加熱する加熱方法において、炉室の両側方から熱風を送風するとともに、所定時間経過後に両側方から送風される熱風の送風量の比率を交互に変えて、被処理物を加熱することを特徴とする。

本発明の加熱方法を具現化する間欠送り式トンネル炉は、進行方向に対して複数に区画された炉室と、被処理物を炉室間で間欠的に搬送する搬送手段と、この炉室内の炉内ガスを循環させて、この炉内ガスを炉室の両側方から炉室内に送風する送風手段と、前記炉内ガスを加熱して熱風を生成する加熱手段と、前記炉室の両側方から送風される熱風の送風量を制御する送風量制御手段を有し、隣接する炉室の両側方から送風される熱風の送風量の比率を交互に変えるように構成したことを特徴とする。

あるいは、本発明の加熱方法を具現化するバッチ炉は、被処理物が収納される炉室と、この炉室内の炉内ガスを循環させて、この炉内ガスを炉室の両側方から炉室内に送風する送風手段と、前記炉内ガスを加熱して熱風を生成する加熱手段と、前記炉室の両側方から送風される熱風の送風量を制御する送風量制御手段を有し、所定時間経過後に炉室の両側方から送風される熱風の送風量の比率を交互に変えるように構成したことを特徴とする。

進行方向に対して複数の炉室に区画された間欠送り式のトンネル炉に被処理物を搬入し、炉室の側方から炉室内に熱風を送風して、被処理物を加熱する加熱方法において、炉室の両側方から熱風を送風するとともに、隣接する炉室の両側方から送風される熱風の送風量の比率を交互に変えて、被処理物を加熱することとしたので、処理物が昇温する際の、被処理物の表面温度のばらつきを、ある一定の温度差に納めることができ、製品の製造コストがコスト高にならずに、一定時間内に大量に加熱することができる加熱方法を提供することが可能となる。

あるいは、バッチ炉に被処理物を収納して、バッチ炉の側方から炉室内に熱風を送風して、被処理物を加熱する加熱方法において、炉室の両側方から熱風を送風するとともに、所定時間経過後に両側方から送風される熱風の送風量の比率を交互に変えて、被処理物を加熱することとしたので、処理物が昇温する際の、被処理物の表面温度のばらつきを、ある一定の温度差に納めることができ、製品の製造コストがコスト高にならずに、一定時間内に大量に加熱することができる加熱方法を提供することが可能となる。

本発明の加熱方法を具現化する間欠送り式トンネル炉は、進行方向に対して複数に区画された炉室と、被処理物を炉室間で間欠的に搬送する搬送手段と、この炉室内の炉内ガスを循環させて、この炉内ガスを炉室の両側方から炉室内に送風する送風手段と、前記炉内ガスを加熱して熱風を生成する加熱手段と、前記炉室の両側方から送風される熱風の送風量を制御する送風量制御手段を有し、隣接する炉室の両側方から送風される熱風の送風量の比率を交互に変えるように構成したので、処理物が昇温する際の、被処理物の表面温度のばらつきを、ある一定の温度差に納めることができ、製品の製造コストがコスト高にならずに、一定時間内に大量に加熱することができる間欠送り式トンネル炉を提供することが可能となる。

あるいは、本発明の加熱方法を具現化するバッチ炉は、被処理物が収納される炉室と、この炉室内の炉内ガスを循環させて、この炉内ガスを炉室の両側方から炉室内に送風する送風手段と、前記炉内ガスを加熱して熱風を生成する加熱手段と、前記炉室の両側方から送風される熱風の送風量を制御する送風量制御手段を有し、所定時間経過後に炉室の両側方から送風される熱風の送風量の比率を交互に変えるように構成したので、処理物が昇温する際の、被処理物の表面温度のばらつきを、ある一定の温度差に納めることができ、製品の製造コストがコスト高にならずに、一定時間内に大量に加熱することができるバッチ炉を提供することが可能となる。

以下に、図面を参照しつつ本発明の好ましい実施の形態を示す。
図１は本発明の実施の形態を示す間欠送り式トンネル炉の全体図であり、図２は図１のＡ−Ａ断面図である。図１において、１はトンネル炉である。このトンネル炉１は、前方から、入口室１ａ、加熱室１ｂ、出口室１ｃから構成され、加熱室１ｂは複数の炉室１ｅから構成されている。入口室１ａと加熱室１ｂ間及び、加熱室１ｂの各炉室１ｅ間、加熱室１ｂ及び出口室１ｃ間には上下に開閉するシャッター２が設けられ、このシャッター２によりそれぞれのゾーンが仕切られている。このように、各炉室１ｅの前後にシャッター２を設けたので、各炉室１ｅの温度制御をすることが可能となる。

３は台車であり、トンネル炉１内を、プッシャー（搬送手段）等により間欠的に搬送されるようになっている。この台車３は、図２に示されるように、所定の間隔をおいて、ガラス基板等の被処理物２０を段積みに搭載することができるようになっている。なお、台車３が、トンネル炉１内を移動する際には、シャッター２が開き、台車３の移動が終了すると、シャッター２が閉じるようになっている。

図２に示されるように、入口室１ａとそれぞれ炉室１ｅ（以下炉室１ｊとする）の両側方には、チャンバー１ｆが設けられている。図１や図２に示されるように、炉室１ｊの天井には、ファン４（送風手段）が設けられ、炉室１ｊ内の炉内ガスを、炉室１ｊの天井部分から吸引するようになっている。炉室１ｊの天井には、ファン４とチャンバー１ｆとを接続する配管５が設けられている。

配管５には、風量調節用ダンパー６（送風量制御手段）が設けられている。チャンバー１ｆの配管５が開口する部分には、ヒータ７（加熱手段）が設けられている。

ファン４を稼働させると、炉室１ｊ内の炉内ガスが、これら炉室１ｊの天井部分から吸引され、配管５を導通して、炉室１ｊの両側に設けられたチャンバー１ｆに導かれ、ヒータ７により加熱され、熱風がチャンバー１ｆの吹出口１ｇから、台車３の両側方に送風され、被処理物２０を加熱するようになっている。このように、ファン４を稼働させると、炉内ガスが、炉室１ｊ内を循環して、台車３に搭載された被処理物２０を加熱するようになっている。

このように、被処理物２０の両側方から、熱風を送風することにより、被処理物２０の面上の温度をばらつきを小さくすることが可能となる。

風量調整用ダンパー６により、炉室１ｊ両側の吹き出しから送風される熱風の送風量の比率を調整するようになっている。本実施形態では、一方の吹出口１ｇとこれと対向する他方の吹出口１ｇから送風される熱風の送風量の比率（以下送風比率とする）を約７：３にしている。なお、送風比率は、５：５から０：１０まで任意に調整できるようになっている。

本発明では、温風調整用ダンパー６により、隣接する炉室１ｊの送風比率を交互に変えるようにしている。つまり、ある炉室１ｊの送風比率が７：３の場合に、台車３が次に搬送される炉室１ｊの送風比率を３：７にしている。このように、隣接する炉室１ｊのそれぞれの吹出口１ｇから送風される熱風の送風比率を交互に変えることとしたので、被処理物２０の面上の温度のばらつきを更に小さくすることが可能となった。

なお、ファン４の代わりに、図３に示されるように、炉室１ｊの天井に設置されたブロワ１０により、炉内ガスを循環させて台車３に搭載された被処理物２０を加熱するようにしても差し支えない。

あるいは、炉室１ｊのそれぞれのチャンバー１ｆに、送風する独立したブロワ１０もしくはファン４を設けて、炉内ガスを循環させて台車３に搭載された被処理物２０を加熱するようにしても差し支えない。この場合には、ブロワ１０もしくはファン４の送風量を変化させることにより、送風比率を調整するようになっている。

なお、炉室１ｊごとに、一方の吹出口１ｇとこれと対向する他方の吹出口１ｇから送風される熱風の送風量を変化させる制御をすると、被処理物２０の面上の温度のばらつきを更に小さくすることが可能となる。また、出口室１ｃの前段に加熱室１ｂの炉室１ｅの送風比率を５：５とすることが好ましい。

以下に本発明の加熱方法及び間欠送り式トンネル炉の効果を示す試験結果を示す。
この試験は以下の条件で行われた。
被処理物：横幅６００ｍｍ、縦幅１２００ｍｍ、厚さ４ｍｍのガラス基盤
試験１：被処理物の片側からのみ熱風を送風して、被処理物を加熱
試験２：被処理物の両側に設けられたチャンバー１ｆの一方からのみ熱風を送風し、所定時間（１５分）経過後に、他方のチャンバー１ｆのみから熱風を送風する運転を繰り返して、被処理物を加熱
試験３：被処理物の両側に設けられたチャンバー１ｆから送風される熱風の送風比率を、所定時間（１５分）をおいて交互に切り替えて被処理物を加熱
なお、試験３では、送風比率を７：３とした。

図５に、本実験の被処理物の温度測定点の説明図を示す。図５に示されるように、被処理物２０の四隅から、内側に縦方向５０ｍｍ、横方向５０ｍｍの位置を測定点１、２、４、５とした。また、被処理物２０の中心を測定点３とした。そして図４に示されるように一定の間隔をおいて配置された５枚の被処理物２０の上から２枚目（I）及び４枚目（II）を測定することとした。

この試験は、被処理物２０の表面温度を１４０℃にすることを目標に行われた。
表１に試験１の被処理物２０の上から２枚目（I）の試験結果を示し、表２に試験１の被処理物２０の上から４枚目（II）の試験結果を示す。

表３に試験２の被処理物２０の上から２枚目（I）の試験結果を示し、表４に試験２の被処理物２０の上から４枚目（II）の試験結果を示す。

表５に試験３の被処理物２０の上から２枚目（I）の試験結果を示し、表６に試験３の被処理物２０の上から４枚目（II）の試験結果を示す。

表１〜表４に示されるように、試験１に比べて試験２の方が、被処理物が昇温する際の、被処理物の温度差が減少し、昇温に要する時間も短縮されていることがわかる。また、表３〜表６に示されるように試験２に比べて試験３の方が、更に被処理物が昇温する際の、被処理物の温度差が減少していることがわかる。

以上詳細に説明したように、炉室１ｊの両側方から熱風を送風するとともに、隣接する炉室１ｊのそれぞれの側方から送風される熱風の送風量の比率を交互に変えて、被処理物２０を加熱することとしたので、被処理物２０が昇温する際の、被処理物２０の表面温度のばらつきを、ある一定の温度差に納めることが可能となった。

なお、間欠送り式トンネル炉について本発明を説明したが、バッチ炉にも本発明を適用可能なことは言うまでもない。この場合には、バッチ炉に被処理物２０を収納して、炉室の両側方から熱風を送風するとともに、所定時間経過後（例えば１５分）に両側方から送風される熱風の送風量の比率を交互に変えて、被処理物２０を加熱する。この加熱方法を具現化するバッチ炉は、被処理物２０が収納される炉室と、この炉室内の炉内ガスを循環させて、この炉内ガスを炉室の両側方から炉室内に送風する送風手段と、前記炉内ガスを加熱して熱風を生成する加熱手段と、前記炉室の両側方から送風される熱風の送風量を制御する送風量制御手段を有し、所定時間経過後に炉室の両側方から送風される熱風の送風量の比率を交互に変えるように構成されている。

以上、現時点において、もっとも、実践的であり、かつ好ましいと思われる実施形態に関連して本発明を説明したが、本発明は、本願明細書中に開示された実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲および明細書全体から読み取れる発明の要旨あるいは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う加熱方法及び間欠送り式トンネル炉、バッチ炉もまた技術的範囲に包含されるものとして理解されなければならない。

本発明の実施の形態を示す間欠送り式トンネル炉。 図１のＡ−Ａ断面図である。 間欠送り式トンネル炉の別の実施形態である。（図１のＡ−Ａ断面図） 加熱実験の説明図である。 被処理物の温度測定点の説明図である。

符号の説明

１ トンネル炉
１ａ 入口室
１ｂ 加熱室
１ｃ 出口室
１ｅ 炉室
１ｆ チャンバー
１ｊ 炉室
１ｇ 吹出口
２ シャッター
３ 台車
４ ファン
５ 配管
６ 風量調節用ダンパー
７ ヒータ
１０ ブロワ
２０ 被処理物

Claims (4)

1. 進行方向に対して複数の炉室に区画された間欠送り式のトンネル炉に被処理物を搬入し、炉室の側方から炉室内に熱風を送風して、被処理物を加熱する加熱方法において、
   炉室の両側方から熱風を送風するとともに、隣接する炉室の両側方から送風される熱風の送風量の比率を交互に変えて、被処理物を加熱することを特徴とする加熱方法。
2. バッチ炉に被処理物を収納して、バッチ炉の側方から炉室内に熱風を送風して、被処理物を加熱する加熱方法において、
   炉室の両側方から熱風を送風するとともに、所定時間経過後に両側方から送風される熱風の送風量の比率を交互に変えて、被処理物を加熱することを特徴とする加熱方法。
3. 進行方向に対して複数に区画された炉室と、被処理物を炉室間で間欠的に搬送する搬送手段と、この炉室内の炉内ガスを循環させて、この炉内ガスを炉室の両側方から炉室内に送風する送風手段と、前記炉内ガスを加熱して熱風を生成する加熱手段と、前記炉室の両側方から送風される熱風の送風量を制御する送風量制御手段を有し、
   隣接する炉室の両側方から送風される熱風の送風量の比率を交互に変えるように構成したことを特徴とする間欠送り式トンネル炉。
4. 被処理物が収納される炉室と、この炉室内の炉内ガスを循環させて、この炉内ガスを炉室の両側方から炉室内に送風する送風手段と、前記炉内ガスを加熱して熱風を生成する加熱手段と、前記炉室の両側方から送風される熱風の送風量を制御する送風量制御手段を有し、
   所定時間経過後に炉室の両側方から送風される熱風の送風量の比率を交互に変えるように構成したことを特徴とするバッチ炉。

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