JP2010223563A - 雰囲気焼成用ローラハースキルン - Google Patents

Abstract

【課題】炉内全体を均質な雰囲気とすることができ、被焼成物の上下の温度差が生じにくい雰囲気焼成用ローラハースキルンを提供する。
【解決手段】電子部品などの被焼成物が搬送されるローラ２の上部空間を、水平な穴明き天井板６により上部の天井室８と下部の炉室９とに区画する。炉体１の天井壁を貫通する雰囲気ガス供給管１０から供給される雰囲気ガスをこの天井室８に滞留させて予熱したうえで穴明き天井板１０を介して炉室９内に供給する。またローラ２の下部空間１２にはヒータ１３を設置し、下面から加熱する。温度分布および雰囲気の均一化を図ることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子部品等を高温で雰囲気焼成するために用いるに適した雰囲気焼成用ローラハースキルンに関するものである。

セラミックコンデンサに代表される電子部品の焼成には、炉内を窒素ガスや水素ガスなどの特定の雰囲気としたローラハースキルンが広く用いられている。被焼成物は平板状あるいはボックス状のセッターの上に置かれてローラにより炉室内を搬送される間に、所定のヒートカーブで焼成される。良好な焼成品質を達成するためには、炉内が適正な雰囲気に維持される必要があることはもちろん、ローラの上下の温度差が小さいことが必要である。また経済性を考慮すると、炉内空間が小さく、雰囲気ガス量及び必要なヒータ電力ができるだけ少ないことが望まれる。

炉室内への雰囲気ガスの供給方法については従来から様々な工夫が行われており、例えば特許文献１には、炉床部に耐火物製のガス流路を炉の長手方向に形成してその内部に雰囲気ガスを供給し、ガス流路の端部に形成された吹き出し口から上向きに吹き出す構造のローラハースキルンが開示されている。ヒータはガス流路とローラとの間に配置されており、雰囲気ガスを加熱するとともに、ローラ上を搬送される被焼成物を下面から加熱している。またローラと天井との距離は狭く、炉内空間を小さくしている。

この構造のローラハースキルンは、ガス流路を流れる間に炉内温度によって雰囲気ガスが予熱されるため、低温の雰囲気ガスが炉内に供給されることによる焼成品質のバラツキを抑制することができる。しかし雰囲気ガスは少数の吹き出し口から供給されるだけであるから、炉内全体を均質な雰囲気とすることができず、被焼成物の種類によっては焼成品質のバラツキを招くおそれがある。またローラの上部空間とローラの下部空間との間で雰囲気が混合されにくいため、ローラの上部空間に滞留した雰囲気がローラの下部空間よりも高温となり、被焼成物の上下の温度差を解消しにくいという問題もある。

また特許文献２には、天井部と炉床部にヒータを備えた炉体の内部にマッフルを形成し、このマッフルの内部をローラ搬送される被焼成物の上方から雰囲気ガスをマッフル内に供給する構造のローラハースキルンが開示されている。しかしマッフル式のローラハースキルンは構造が複雑となるうえ、間接加熱であるために被焼成物の温度制御を行いにくいという問題がある。さらに室温程度の雰囲気ガスが高温のマッフル内に直接供給されるため、雰囲気の温度差に起因する焼成品質のバラツキを招くおそれがある。

特開平１１−２５７８６３号公報 特開平８−６１８５９号公報

本発明は上記した従来の問題点を解決し、低温の雰囲気ガスが炉内に供給されることによる焼成品質のバラツキを抑制することができ、炉内全体を均質な雰囲気とすることができ、被焼成物の上下の温度差が生じにくく、しかも被焼成物の温度制御を行い易い雰囲気焼成用ローラハースキルンを提供することを目的とするものである。

上記の課題を解決するためになされた本発明は、被焼成物が搬送されるローラの上部空間を、水平な穴明き天井板により上部の天井室と下部の炉室とに区画し、炉体の天井壁を貫通する雰囲気ガス供給管をこの天井室に連通させて雰囲気ガスが一旦この天井室に滞留されたうえで穴明き天井板を介して炉室内に供給される構造とし、またローラの下部空間にはヒータを設置したことを特徴とするものである。

なお請求項２のように、穴明き天井板がＳｉ-ＳｉＣ質の平板からなり、Ｓｉ-ＳｉＣ質のビーム上に支持された構造であることが好ましい。また請求項３のように、穴明き天井板とローラとの間隔を、５０〜１００ｍｍとすることが好ましい。また請求項４のように、雰囲気ガス供給管を、炉体の長手方向に所定間隔で多数配置した構造とすることが好ましい。さらに請求項５のように、排気口を炉体の入口側天井部のみに設けた構造とすることが好ましい。

本発明の雰囲気焼成用ローラハースキルンは、雰囲気ガスを一旦この天井室に滞留させて予熱したうえで穴明き天井板を介して炉室内に均一に供給される構造であるので、供給される雰囲気ガスと炉内温度との温度差が小さく、また下向きに供給された雰囲気ガスがローラの下部空間に進入することによってローラの上下で雰囲気ガスが攪拌され、被焼成物の上下の温度差が生じにくい。また雰囲気ガスは穴明き天井板から分散供給されるので炉内全体を均質な雰囲気とすることができる。さらにローラの下部空間にヒータを設置して直接加熱を行うので加熱効率がよく、またヒータによって被焼成物の温度を自由に制御し易い利点がある。

本発明の実施形態を示す炉幅方向の断面図である。 本発明の実施形態を示す炉長手方向の断面図である。 本発明の実施形態を示す平面図である。

以下に本発明の実施形態を説明する。
図1及び図２において、１はトンネル状の炉体であり、炉室の周囲は耐火煉瓦、その外周は断熱ファイバーにより構成されている。通常のローラハースキルンと同様に、炉室の内部には多数の搬送用のローラ２が一定ピッチで水平に配置されている。各ローラ２は炉外の両端部を支持部材３によって回転自在に支持されており、一端に設けられた駆動手段４によって一定方向に回転されている。ローラ２の材質は特に限定されるものではないが、高温強度に優れたＳｉ−ＳｉＣが適している。これはＳｉＣに金属Ｓｉを含浸させた緻密なセラミックである。

被焼成物は例えばセラミックコンデンサのような小型の電子部品であり、この実施形態では平板状のセッター５に支持され、ローラ２によって炉内を搬送されながら熱処理される。被焼成物の種類は特に限定されるものではない。

ローラ２の上部空間には、図３に示すような穴明き天井板６が水平に配置されている。穴明き天井板６も好ましくはＳｉ−ＳｉＣ質であり、多数のガス流通孔が全面にわたりほぼ均等に形成されている。穴明き天井板６は一定間隔で設けられた炉幅方向の支持ビーム７の上面に支持されている。支持ビーム７もまたＳｉ−ＳｉＣ質である。図２、図３に示すように穴明き天井板６は炉の長手方向に多数枚が密接配置されており、ローラ２の上部空間を穴明き天井板６より上方の天井室８と、穴明き天井板６より下側の炉室９とに区画している。

図１、図２に示すように、炉体１の天井壁を貫通して雰囲気ガス供給管１０が設けられており、その下端が天井室８に連通させてある。このため雰囲気ガスは一旦この天井室８に滞留され、炉内温度によって予熱されたうえで穴明き天井板６のガス流通孔を介して炉室９内に均一に供給される。図２に示されるように、雰囲気ガス供給管１０は炉の長手方向に一定間隔で配置されているが、天井室８は炉の長手方向に延びているので、炉室９の全体に雰囲気ガスを供給することができる。

なお図２に示すように、天井室８は隔壁１１によって炉の長手方向に区画することができる。このような構造としておけば、炉内のゾーンによって求められる雰囲気が異なる場合に対応することができる。雰囲気ガスの種類は特に限定されるものではなく、酸化雰囲気、中性雰囲気、還元雰囲気の何れであっても差し支えない。上記の構造により、予熱された雰囲気ガスを被焼成物の上方から均一に供給することが可能となる。

上記の効果を十分に発揮させるためには、天井室８の高さを５０〜１００ｍｍとすることが好ましく、また穴明き天井板６とローラ２との間隔も５０〜１００ｍｍとすることが好ましい。天井室８の高さが５０ｍｍよりも小さいと雰囲気ガスの滞留時間が短くなって予熱効果が不十分となる。逆に１００ｍｍよりも大きいと炉体が大型化するとともに、雰囲気ガスの必要体積が大きくなって不経済である。また穴明き天井板６とローラ２との間隔が５０ｍｍよりも小さいと雰囲気ガスの流速が大きくなって小型の被焼成物が吹き飛ぶおそれがあり、１００ｍｍよりも大きいと炉体が大型化するとともに、雰囲気ガスの必要体積が大きくなって不経済である。

一方、ローラ２の下部空間１２にはヒータ１３が設置されている。この実施形態ではヒータ１３はセラミック自体を発熱体とした棒状のセラミックヒータであり、図２に示すように炉の長手方向に適宜の間隔で配置されている。ヒータ１３は高温ゾーンでは配置を密にし、低温ゾーンでは間隔を拡げることができる。

このように棒状のヒータ１３を用いた場合には、その直上位置と直上から離れた位置とでは輻射密度が異なり、被焼成物に温度ムラが生じる。これを緩和するためにはヒータ１３とローラ２との間隔を３００ｍｍ以上とすることが好ましい。

なお、炉内に供給された雰囲気ガスを排出するため、従来の雰囲気焼成用ローラハースキルンにおいては炉の長手方向に所定ピッチで多数の排気口を設けるのが一般的であったが、この実施形態では炉体１の入口側天井部のみに単一の排気口を設けてある。この実施形態のように穴明き天井板６とローラ２との間隔が狭い場合には雰囲気ガスの量が少なくなるため、多数の排気口を設けて排出するまでもないためである。

このように構成された本発明の雰囲気焼成用ローラハースキルンによれば、雰囲気ガスを天井室８の内部で滞留させ予熱したうえで穴明き天井板６を介して炉室内に均一供給するので、雰囲気ガスと炉内温度との温度差が小さくなる。また雰囲気ガスは穴明き天井板６から分散供給されるので炉内全体を均質な雰囲気とすることができる。また下向きに供給された雰囲気ガスはローラ２の間隙から下部空間１２に進入し、ローラ２の上下で雰囲気ガスが攪拌されて温度の均一化が達成される。

この効果は実験により確認済みであり、ローラの下側から雰囲気ガスを上向きに供給した場合には、ローラ２の上部が１２００℃、ローラ２の下部が９００℃と３００℃程度の温度差が発生していたが、本発明の構造とすれば上下とも１２００℃の同一温度となった。この結果、被焼成物の上下の温度差が生じにくくなり、雰囲気ガス量およびヒータ電力を削減しながら焼成品質の向上が可能となる。

１ 炉体
２ ローラ
３ 支持部材
４ セッター
６ 穴明き天井板
７ 支持ビーム
８ 天井室
９ 炉室
１０ 雰囲気ガス供給管
１１ 隔壁
１２ 下部空間
１３ ヒータ

Claims (5)

1. 被焼成物が搬送されるローラの上部空間を、水平な穴明き天井板により上部の天井室と下部の炉室とに区画し、炉体の天井壁を貫通する雰囲気ガス供給管をこの天井室に連通させて雰囲気ガスが一旦この天井室に滞留されたうえで穴明き天井板を介して炉室内に供給される構造とし、またローラの下部空間にはヒータを設置したことを特徴とする雰囲気焼成用ローラハースキルン。
2. 穴明き天井板がＳｉ-ＳｉＣ質の平板からなり、Ｓｉ-ＳｉＣ質のビーム上に支持された構造であることを特徴とする請求項１記載の雰囲気焼成用ローラハースキルン。
3. 穴明き天井板とローラとの間隔を、５０〜１００ｍｍとしたことを特徴とする請求項１記載の雰囲気焼成用ローラハースキルン。
4. 雰囲気ガス供給管を、炉体の長手方向に所定間隔で多数配置したことを特徴とする請求項１記載の雰囲気焼成用ローラハースキルン。
5. 排気口を、炉体の入口側天井部のみに設けたことを特徴とする請求項１記載の雰囲気焼成用ローラハースキルン。

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