JP3783366B2 - 焼成炉 - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は焼成炉に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
焼成炉は、プラズマディスプレイあるいは半導体等の電極焼成や、誘電体のペースト焼成等の焼成を伴ったプロセスには必要不可欠な装置である。
【０００３】
従来の焼成炉の構造について、図３に示した断面図を用いて説明する。従来の焼成炉４の入口部３１はクリーンルーム１内に設置されている。焼成炉４の出口部３２は常圧の部屋２に設置されている。クリーンルーム１と常圧の部屋２とは壁３により分離されている。クリーンルーム１は常圧の部屋２に対して５〜１０Ｐａ程度気圧を高くしている。
【０００４】
従来の焼成炉４は、搬送ローラ５、耐熱ガラスで構成したマッフル６、ヒータ７、空気供給配管１０、排気管１１、カバー８、入口コンベア１５および出口コンベア２０より構成されている。マッフル６は筒状の構造を有し焼成炉４の入口部３１から出口部３２まで達している。マッフル６の外周部にはヒータ７が配置されている。空気供給配管１０はマッフル６に接続され、マッフル６内に空気９を供給する管である。排気管１１はマッフル６内の燃焼ガスを焼成炉４外に排気する管である。マッフル６およびヒータ７はカバー８により覆われている。焼成炉４の入口部３１には入口コンベア１５が、出口部３２には出口コンベア２０がそれぞれ配置されている。支持板２２に載置された焼成基板２１は入口コンベア１５から焼成炉４内に入り、マッフル６内を搬送中に加熱焼成されて、出口コンベア２０へ取り出されるようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の焼成炉４では、入口部３１が、出口部３２より気圧の高いクリーンルーム１内に配置されているので、焼成炉４の入口部３１と出口部３２との間の気圧の差により、クリーンルーム１内の空気がマッフル６内を焼成炉４の入口部３１から出口部３２に向かって流れる。クリーンルーム１と常圧の通常の部屋２との間の差圧が１０Ｐａの場合、マッフル６内を流れる空気の流速は４ｍ／ｓｅｃになり、５Ｐａの場合３ｍ／ｓｅｃになる。上記の流速でクリーンルーム１の冷たい空気が焼成炉４内に流れ込むことにより、マッフル６内の温度分布が変動し、その結果、焼成条件が変化して所定の焼成品質の焼成物が得られなくなるという問題が生じる。
【０００６】
例えばプラズマディスプレイ等の電極や誘電体のペースト焼成では、マッフル６内の温度変動により、プラズマディスプレイや誘電体自体の歩留まりが低下するという問題が生じる。
【０００７】
本発明は上記の問題を解決し、所定の焼成品質の焼成物が得られる焼成炉を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の焼成炉は、加熱室と、前記加熱室内に設置された被加熱物を搬送する搬送手段と、前記加熱室の近傍に配置された加熱手段と、前記加熱室の入口近傍に接続された空気排出手段と、前記加熱室外に設置された差圧検出手段と、前記差圧検出手段からの情報に基づいて前記空気排出手段の動作を制御する排出制御手段とを備え、前記加熱室の入口部は第１の空間に配置するとともに、前記加熱室の出口部は前記第１の空間より気圧の低い第２の空間に配置し、かつ前記差圧検出手段は前記第１の空間の気圧と前記第２の空間の気圧との圧力差を検出する手段であることを特徴とするものである。
【０００９】
これにより、入口部より加熱室の入口付近に流入した空気を、入口付近に設置された空気排出手段を用いて焼成炉外に排出することができるため、加熱室の奥内に空気が流入することを防止することができる。
【００１０】
本発明の焼成炉は、入口部を有する前室と、前記前室と開口部を介して接続されかつ出口部を有する加熱室と、前記前室内と前記加熱室内に設置されかつ被加熱物を搬送する搬送手段と、前記加熱室の近傍に配置された加熱手段と、前記前室に接続された空気排出手段と、前記加熱室外に設置された差圧検出手段と、前記差圧検出手段からの情報に基づいて前記空気排出手段の動作を制御する排出制御手段とを備え、前記入口部は第１の空間に配置するとともに、前記出口部は前記第１の空間より気圧の低い第２の空間に配置し、かつ前記差圧検出手段は前記第１の空間の気圧と前記第２の空間の気圧との圧力差を検出する手段であることを特徴とするものである。
【００１１】
これにより、前室に被加熱物を搬入する以外は開閉手段を閉じ、かつ高速で前室に被加熱部材を搬入することができるので、開閉手段が開いている時間を短縮することができる。このため、入口部より前室に流入する空気を最小限に抑えることができ、加熱室にほとんど空気を流入することを阻止することができるとともに空気排出手段と差圧検出手段とを有する焼成炉と比べて構造が簡単になり、焼成炉の製造コストを下げることができる。
【００１２】
また、本発明において、請求項１または２に記載の焼成炉を用いて、前記差圧検出手段により検出される前記第１の空間と前記第２の空間との間の気圧差を測定し、測定結果に応じて前記空気排出手段により排出される空気の量を前記排気制御手段により制御するものである。
【００１３】
この方法により、空気排出手段により排出される空気の量を差圧検出手段によって検出された圧力差に応じて変化させることができるため、流入してきた空気量だけ排出することができ、加熱室内に空気が流入するのを防止することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１５】
本発明の実施の形態について、図１に示した断面図および図１のＺ−Ｚ線に沿って切断した断面図である図２を用いて説明する。
【００１６】
図１において、焼成炉４はクリーンルーム１と常圧の部屋２との間にまたがって配置されている。クリーンルーム１と常圧の部屋２とは壁３によって隔てられている。クリーンルーム１は、常圧の部屋２に対して５〜１０Ｐａの高圧になるように気圧を制御している。
【００１７】
焼成炉４は、支持板２２上に載置された焼成基板２１を搬送する搬送ローラ５、加熱室を形成するマッフル６、焼成基板２１を加熱するヒータ７、マッフル６とヒータ４を覆うカバー８、空気をマッフル６内に供給する空気供給配管１０、マッフル６内の燃焼ガスを排気する排気管１１、前室２４を形成するフード１２と密閉カバー１３、前室２４の入口部３１の開口を制御する制御板１４、入口コンベア１５、圧力差を測定する差圧計１６、差圧計１６の結果より制御信号を出すコントローラ１７、周波数を可変にできるインバータ１８、空気を排出する排気ファン１９、出口コンベア２０および支持板２２により構成されている。搬送ローラ５は駆動源（図示せず）により駆動される。
【００１８】
図１および図２に示すようにマッフル６は筒状になっており、焼成炉４の入口すなわち開口部３３から出口部３２まで達している。ヒータ７はマッフル６の周囲に配置されている。空気供給配管１０は空気９をマッフル６内に供給するものであり、空気供給配管１０には焼成炉４の入口近傍、マッフル６内および焼成炉４の出口近傍に空気９の吹き出し口が設けられている。排気管１１の取り出し口はマッフル６内に取り付けられ、排気管１１によりマッフル６内の燃焼ガスを焼成炉４外に排気する。
【００１９】
フード１２は焼成炉４の入口に設けられ、フード１２の上部には排気口が設けられている。密閉カバー１３はフード１２内の搬送ローラ５の下面に設けられ、クリーンルーム１より前室２４に流入した空気が搬送ローラ５の下面から漏れるのを防止している。フード１２と密閉カバー１３とを組み合わせて一体成形して焼成炉４の前室２４を構成し、前室２４には搬送用の入口部３１が形成されている。
【００２０】
制御板１４は前室２４の入口部３１に設けられ、クリーンルーム１より前室２４に空気が流入する量を制御するものである。入口コンベア１５および出口コンベア２０は、それぞれ前室２４の入口部３１および焼成炉４の出口部３２に設置されている。差圧計１６は、端部が常圧の部屋２にある第１の測定ポート１６ａと、クリーンルーム１にある第２の測定ポート１６ｂとを備えている。
【００２１】
コントローラ１７は、差圧計１６の出力に応じてインバータ１８の周波数を可変することにより、排気ファン１９の回転数を制御して空気の排出量を制御する。なお、排気ファン１９からの排気は、クリーンルーム１へのリターンダクト２３に接続して、再度クリーンルーム１に戻す機構にしている。
【００２２】
支持板２２は、搬送ローラ５により前室２４の入口部３１から前室２４と焼成炉４を接続する開口部３３を通って焼成炉４の出口部３２へと移動する。焼成基板２１は、例えば９８０×５５４×２．８ｍｍ３のガラス板の表面にペーストをコーティングしたものである。支持板２２は耐熱性の基板であり、サイズとして例えば１３００×８５０×５ｍｍ３である。
【００２３】
次に、本発明の実施の形態における焼成炉の制御方法について説明する。
【００２４】
まず、支持板２２上に載置された焼成基板２１は、入口コンベア１５から、搬送ローラ５により前室２４を通って焼成炉４内部に搬送される。焼成基板２１はヒータ７により加熱されたマッフル６内を通過していく。焼成炉４内は所定の温度分布になるように制御してある。マッフル６内へは空気供給配管１０から新鮮な空気９を供給している。燃焼したガスは排気管１１により焼成炉４外へ排気する。焼成炉４内の空気９の供給と燃焼ガスの排気はほぼバランスがとれるよう調整している。
【００２５】
ところで、図３に示した従来の構造では、焼成炉の入口部３１が、常圧の部屋２と差圧の大きいクリーンルーム１に配置された場合は、クリーンルーム１の空気が焼成炉４内に流入してくる。焼成炉４内へのクリーンルーム１の空気の流入量は、焼成炉４の入口部の開口面積に差圧で決まる風速の積に相当する量になる。このため、本発明の第１の実施の形態では、焼成炉４の前に前室２４を設け、さらに前室の入口部に制御板１４を設け、制御板１４の位置を制御して開口面積を小さくしている。開口部３３の一例として開口部幅１５００ｍｍ、開口高さ２０ｍｍとすると、開口面積は０．０３ｍ２となる。１０Ｐａの差圧では風速は４ｍ／ｓｅｃで、０．１２ｍ３／ｓｅｃの風量が入口から焼成炉４内へ流入することになる。
【００２６】
そこで本発明の実施の形態では、排気ファン１９を回転させ、クリーンルーム１の空気の流入量と同程度の量を排気することにより、焼成炉４内への、クリーンルーム１からの空気の流入をなくしている。その結果、焼成炉４内への室温程度であるクリーンルーム１の空気の流入がないため、焼成炉４は安定した温度分布を保つことが可能になる。クリーンルーム１と常圧の部屋２との差圧は常に一定に保つよう運転しているものの、５〜１０Ｐａの差圧の変動があるため、差圧計１６により差圧を検出して、コントローラ１７によりインバータ１８の周波数を可変させて排気ファン１９の回転数を変化させ排気量を制御する。これにより、クリーンルーム１と常圧の部屋２との差圧の変動に対して変動流入してくる流入量と同じ量を排気することができるため、クリーンルーム１から焼成炉４に入ってくる空気の流入を防止することができ、焼成炉４内の温度分布を、常に安定に保つことができる。
【００２７】
なお、本発明の実施の形態においては、排気ファン１９からの排気はクリーンルーム１へのリターンダクト２３に接続して、再度クリーンルーム１に戻す機構を用いたが、リターンダクト２３の代わりに常圧の部屋２へ通じるダクトを設け、排気ファン１９からの排気を常圧の部屋２へ流す機構を用いても同様の効果が得られる。
【００２８】
また、本発明の実施の形態においては、フード１２と密閉カバー１３とで一体成形して焼成炉４の前室２４を構成し、フード１２の上部に排気口を設ける構造を用いたが、マッフル６の体積が大きい場合は、この排気口をマッフル６の、焼成炉４の入口に近い場所に直接設け、さらに空気排出手段（インバータ１８と排気ファン１９およびリターンダクト２３）と排出制御手段（差圧計１６とコントローラ１７）を設けてフード１２と密閉カバー１３を取り除き、前室２４のない焼成炉を形成してもよい。
【００２９】
なお、上記実施の形態において、焼成基板２１としてはプラズマディスプレイ用の電極や、誘電体のペーストが塗布されたガラス基板を示したが、単なるガラス基板、半導体基板、セラミックあるいは金属等焼成するものなら何でもよい。
【００３０】
また、上記実施の形態において、マッフル６の形状を断面が矩形の筒形としたが、入口部と出口部が開放されていればどのような形状でもよい。例えば、断面が円や楕円の形状を有する筒のようなものでもよい。
【００３１】
上記実施の形態において、前室２４の入口部をクリーンルーム１に、焼成炉４の出口部３２をクリーンルーム１より気圧の低い常圧の部屋２に設置したが、前室の入口部３１の気圧が出口部３２の気圧よりも高い場所であればどのような場所に焼成炉４を設置してもよい。
【００３２】
【発明の効果】
本発明は、第２の空間より気圧の高い第１の空間に焼成炉の入口部を、第２の空間に焼成炉の出口部を配置した焼成炉に対して、焼成炉に第１の空間と第２の空間との間の差圧を検出する手段および焼成炉の入口部に流入する空気を排出する手段を設け、第１の空間と第２の空間との間の差圧に応じて第１の空間から流入してくる量と同じ量を排出させて排出される空気の量を制御することにより、第１の空間が加熱室内に空気を流入させることを阻止することができ、焼成炉内の温度分布を一定に保つことができ、それにより所定の焼成品質の焼成物を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施の形態における焼成炉の縦断面図
【図２】 図１のＺ−Ｚ線に沿って切断した断面図
【図３】 従来の焼成炉の縦断面図
【符号の説明】
１ クリーンルーム
２ 常圧の部屋
３ 壁
４ 焼成炉
５ 搬送ローラ
６ マッフル
７ ヒータ
８ カバー
９ 空気
１０ 空気供給配管
１１ 排気管
１２ フード
１３ 密閉カバー
１４ 制御板
１５ 入口コンベア
１６ 差圧計
１７ コントローラ
１８ インバータ
１９ 排気ファン
２０ 出口コンベア
２１ 焼成基板
２２ 支持板
２３ リターンダクト
２４ 前室
３１ 入口部
３２ 出口部
３３ 開口部

Claims (2)

  1. 加熱室と、前記加熱室内に設置された被加熱物を搬送する搬送手段と、前記加熱室の近傍に配置された加熱手段と、前記加熱室の入口近傍に接続された空気排出手段と、前記加熱室外に設置された差圧検出手段と、前記差圧検出手段からの情報に基づいて前記空気排出手段の動作を制御する排出制御手段とを備え、前記加熱室の入口部は第１の空間に配置するとともに、前記加熱室の出口部は前記第１の空間より気圧の低い第２の空間に配置し、かつ前記差圧検出手段は前記第１の空間の気圧と前記第２の空間の気圧との圧力差を検出する手段であることを特徴とする焼成炉。
  2. 入口部を有する前室と、前記前室と開口部を介して接続されかつ出口部を有する加熱室と、前記前室内と前記加熱室内に設置されかつ被加熱物を搬送する搬送手段と、前記加熱室の近傍に配置された加熱手段と、前記前室に接続された空気排出手段と、前記加熱室外に設置された差圧検出手段と、前記差圧検出手段からの情報に基づいて前記空気排出手段の動作を制御する排出制御手段とを備え、前記入口部は第１の空間に配置するとともに、前記出口部は前記第１の空間より気圧の低い第２の空間に配置し、かつ前記差圧検出手段は前記第１の空間の気圧と前記第２の空間の気圧との圧力差を検出する手段であることを特徴とする焼成炉。
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