JP2010025367A - 移載装置および連続焼成炉 - Google Patents

Abstract

【課題】ワークに対する熱影響の発生を防止しつつ、連続焼成炉の設置面積を効果的に縮小させることを可能にする連続焼成炉の移載装置を提供する。
【解決手段】リフターユニット２０は、ワーク５０を第１の炉体１２および第２の炉体１４を順次移動させつつ、加熱、徐冷および冷却の一連の熱処理を行う連続焼成炉１０に設けられる。リフターユニット２０は、筐体２１、ヒータ２４、および断熱部材２６、２８を備える。筐体２１は、第１の炉体１２から排出されるワーク５０を受け入れ可能な第１の位置、および第２の炉体１４に対してワーク５０を導入可能な第２の位置の間で往復移動可能に支持されるように構成される。ヒータ２４は、筐体２１の内部に導入されたワーク５０の上面の端部に対向するように配置される。断熱部材２６、２８は、筐体２１におけるワーク５０の下方およびヒータ２４の上方にそれぞれ配置される。
【選択図】 図４

Description

本発明は、ワークを第１の炉体および第２の炉体の順に移動させつつ、加熱、徐冷および冷却の一連の熱処理を行う連続焼成炉に設けられた連続焼成炉用の移載装置に関する。

焼成を行う手法の１つとして、従来、連続焼成炉が広く用いられている。例えば、ＰＤＰ（プラズマディスプレイ）用のガラス基板等を焼成するための手段として、ローラハース連続焼成炉が広く用いられてきた。

連続焼成炉の中には、炉体の長さを抑えて設置面積を小さくするために、炉体を多段構成（例えば、２段構成）とするものがある。例えば、上段に配置される第１の炉体において加熱および徐冷を行い、その後、移載装置にてワークを下段に配置される第２の炉体に搬送し、第２の炉体において上段とは反対方向にワークを搬送させながら冷却するように構成されるものがある（例えば、特許文献１および２参照。）。
特開２００３−１４８８６９号公報 特開２００７−２０５５９２号公報

しかしながら、第１の炉体および第２の炉体の順にワークを搬送させる構成においては、第１の炉体から第２の炉体にワークを移載する移載部においてワークの状態に不具合が発生することがあった。その理由は、一般的に移載部は周囲が炉壁で覆われていないため、移載部にてワークが放熱し易く、ワークへの急激な熱影響（割れや歪）が発生し易いからである。

このため、熱影響の少ない温度域（約３００℃以下）までワークを冷却した後に、ワークを移載部に案内するように設計する必要があり、その結果、第１の炉体の炉長が長くなり、ひいては連続焼成炉の設置面積を効果的に縮小させることが難しくなることがあった。

この発明の目的は、ワークに対する熱影響の発生を防止しつつ、連続焼成炉の設置面積を効果的に縮小させることを可能にする連続焼成炉用の移載装置および連続焼成炉を提供することである。

この発明に係る連続焼成炉用の移載装置は、ワークを第１の炉体および第２の炉体の順に移動させつつ、加熱、徐冷および冷却の一連の熱処理を行う連続焼成炉に設けられる。この移載装置は、筐体、ヒータ、および断熱部材を備える。

筐体は、第１の炉体から排出されるワークを受け入れ可能な第１の位置、および第２の炉体に対してワークを導入可能な第２の位置の間で往復移動可能に支持されるように構成される。移載装置がリフターユニットの場合には、第１の位置および第２の位置は縦方向に並んで配置される一方、移載装置がトラバーサユニットの場合には、第１の位置および第２の位置は横方向に並んで配置される。

ヒータは、筐体内部に導入されたワークの上面の端部に対向するように配置される。ワークの上面に対向するようにヒータを配置する理由は、ワークがセッタによって搬送されるかセッタを用いることなく搬送されるかに関わらず、ワークの冷却を効果的に防止するためである。また、ワークの端部に対向するようにヒータを配置する理由は、ワークの端部が最も放熱が激しいことを考慮したものである。このため、移載装置内でガラス基板の面内温度分布に差が発生しにくくなり、ワークの歪や割れの発生が防止される。

断熱部材は、筐体におけるワークの下方およびヒータの上方にそれぞれ配置される。より具体的には下側の断熱部材はワークを支持する搬送ローラ（ハースローラ）の下方に配置され、上側の断熱部材はワークの上方に配置される。断熱部材を設けることにより、移載から周囲の機構部分への熱の放出が抑えられ、移載装置の駆動機構部分に対する熱影響が軽減される。

この構成においては、移載装置にワークを上方から加熱可能なヒータが設けられているため、移載装置におけるワークの放熱が抑えられ、ワークが急に冷却されることが防止される。特に、ワークが大型化する場合であってもワークに発生する熱応力を緩和し、ワークの歪や割れの発生等を効果的に防止することが可能になる。

このため、ワークを移載装置に導入する前に、ワークを熱影響の少ない温度域（約３００℃以下）まで冷却する必要がなくなる。つまり、ワークの収縮に対する問題の発生しない温度域（例えば、４００℃〜歪点近傍の温度）までワークを降温した時点で、ワークを移載装置に導入することが可能になり、その結果、移載装置の上流に配置される第１の炉体の炉長を短縮することが可能になる。

本発明によれば、ワークに対する熱影響の発生を防止しつつ、連続焼成炉の設置面積を効果的に縮小させることが可能になる。

図１は、本発明の実施形態に係る連続焼成炉用の移載装置が適用されるローラハース式連続焼成炉（以下、連続焼成炉という。）１０の概略を示している。この実施形態では、ワーク５０としてＰＤＰ用のガラス基板を用いる例を説明するが、ワーク５０はガラス基板に限定されるものではない。同図に示すように、連続焼成炉１０は、第１の炉体１２、移載部１６、および第２の炉体１４を備えており、ワーク５０を載せた耐熱ガラス等のセッタ５２を第１の炉体１２および第２の炉体１４の順に移動させつつ、加熱、徐冷および冷却の一連の熱処理を行うように構成される。

第１の炉体１２は、所定の焼成温度（５００〜６００℃）まで昇温される昇温部１２２、焼成温度で保持される均熱部１２４、およびガラス基板の内面温度分布を制御しつつ設定された徐冷速度にて降温させる徐冷部１２６を備える。徐冷部１２６では、ワーク５０の収縮をコントロールしつつ徐々にワーク５０を４００℃程度まで降温させる。一方、第２の炉体１４は、ワーク５０を冷却する冷却部１４２、およびワーク５０を第２の炉体１４の排出口まで搬送するリターン部１４４を備える。

移載部１６は、リフターユニット２０を備える。リフターユニット２０は、第１の炉体１２から排出されるワーク５０を受け入れ可能な第１の位置、および第２の炉体１４に対してワーク５０を導入可能な第２の位置の間で往復移動可能に支持される筐体２１を備える。筐体２１には、図２に示すように、複数の搬送ローラ（ハースローラ）２２が軸支される。ここでは、搬送ローラ２２としてセラミクス製のものが用いられる。ただし、炉内のローラと同様の耐熱性を具備できるのであれば、搬送ローラ２２の素材はセラミクスに限定されるものではない。

図３に示すように、リフターユニット２０は、搬送ローラ２２によって筐体２１内部に導入されたワーク５０の上面の端部に対向するように配置された複数のヒータ２４を備える。ここでは、ヒータ２４としてシーズヒータが用いられるが、他の種類のヒータを用いることも可能である。ヒータ２４は、ワーク５０の前方両側端部、中央両側端部、および後方両側端部をそれぞれ加熱するように６つ設けられているが、ヒータ２４の配置はこれに限定されるものではない。ここで、ワーク５０の側端部に対応する位置に重点的にヒータ２４を配置する理由は、筐体２１における搬送ローラ２２用の貫通孔から熱が逃げ易いことを考慮したものである。ヒータ２４は、１５０〜２００℃程度の温度になるように温度制御される。このとき、すべてのヒータ２４に対して同一の熱制御を適用することが可能である。原則として、ヒータ２４はワーク５０が導入される前から、筐体２１内を加熱して暖めておくように制御される。

図４（Ａ）はリフターユニット２０の側面断面図であり、図４（Ｂ）はリフターユニット２０の正面断面図である。これらの図において、便宜上、ハッチングを一部省略している。

図４（Ａ）および図４（Ｂ）に示すように、筐体２１におけるワーク５０の下方（より具体的には、搬送ローラ２２の下方）およびヒータ２４の上方には、断熱部材２８および断熱部材２６がそれぞれ配置される。断熱部材２８および断熱部材２６は、移載部１６におけるリフターユニット２０の駆動機構部分へ与える熱影響を軽減する機能を発揮する。また、水冷式のラジエータではなく断熱部材２８および断熱部材２６を用いる理由は、リフターユニット２０におけるワーク５０の冷却を防止するためである。断熱部材２８および断熱部材２６は、塵埃の飛散を防止するために、それぞれ発塵防止カバーによって覆われている。発塵防止カバーの構成例としては、ＳＵＳ等の板金によって断熱部材２８および断熱部材２６を覆う構成等が挙げられる。

上述の構成において、ワーク５０を載せたセッタ５２は、昇温部１２２、均熱部１２４、および徐冷部１２６を順次経由しつつ、移載部１６のリフターユニット２０まで搬送される。このとき、リフターユニット２０の筐体２１内部は、ヒータ２４によって予め加熱されているため、リフターユニット２０においてワーク５０からの局部的な放熱が軽減される。このため、ワーク５０を比較的高い温度（例えば、４００℃〜歪点近傍の温度）でリフターユニット２０に導入した場合でも、ワーク５０が冷却によって反ったり割れたりすることが防止される。特に、ワーク５０における放熱し易い端部に対向するようにヒータ２４が配置されるため、ワーク５０の端部に反りが発生する不具合が発生しにくい。このため、ワーク５０として、大型のガラス基板を用いる場合においても歪や反りの発生を効果的に抑えることが可能になる。

よって、熱影響の少ない温度域（約３００℃以下）までワークを冷却した後に、ワークを移載部１６に案内するように設計する場合に比較して、第１の炉体１２の炉長を約１０％程度短くすることが可能になる。

以上の実施形態では、上下２段に炉体を配置する構成を説明したが、連続焼成炉の構成はこれに限定されるものではない。図５に示すように、第１の炉体１２０および第２の炉体１４０が互いに横方向に並べて配置される構成においても本発明を適用することが可能である。例えば、炉体の内部に３段階の搬送経路と加熱部とが配置される場合、工場の高さ制限等を考慮して、図５に示すようなトラバーサ方式を採用することがある。この場合には、第１の炉体１２０および第２の炉体１４０の間に配置される移載部１６０におけるトラバーサユニットに上述のリフターユニット２０の構成を採用すると良い。

上述の実施形態では、セッタ５２にワーク５０を載せて搬送する例を説明したが、この発明は、搬送ローラに直接ワークを載せて搬送するセッタレス方式の構成においても用いることが可能である。

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。

本発明の実施形態に係る連続焼成炉の概略を示す図である。 リフターユニットの概略構成を示す図である。 リフターユニットの概略構成を示す図である。 リフターユニットの概略構成を示す断面図である。 連続焼成炉の他の構成例を示す図である。

符号の説明

１０−連続焼成炉
１２−第１の炉体
１４−第２の炉体
１６−移載部
２０−リフターユニット
２１−筐体
２４−ヒータ
２６、２８−断熱部材
５０−ワーク

Claims (3)

1. ワークを第１の炉体および第２の炉体の順に移動させつつ、加熱、徐冷および冷却の一連の熱処理を行う連続焼成炉に設けられた連続焼成炉用の移載装置であって、
   前記第１の炉体から排出される前記ワークを受け入れ可能な第１の位置、および前記第２の炉体に対して前記ワークを導入可能な第２の位置の間で往復移動可能に支持される筐体と、
   前記筐体内部に導入された前記ワークの上面の端部に対向するように配置されたヒータと、
   前記筐体における前記ワークの下方および前記ヒータの上方にそれぞれ配置された断熱部材と
   を備えた移載装置。
2. 断熱部材が、発塵防止カバーによって覆われた請求項１に記載の移載装置。
3. 請求項１または２に記載の移載装置を備えた連続焼成炉であって、
   前記第１の炉体の最下流部に、前記ワークが均一に収縮されるように、設定された徐冷速度にてワークを徐冷するように構成された徐冷部が設けられた連続焼成炉。

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