JP4738764B2 - 炉設備および炉設備のシーズニング方法 - Google Patents

炉設備および炉設備のシーズニング方法 Download PDF

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Description

本発明は、シーズニングによって断熱材から汚染物質を除去して炉内雰囲気を清浄に維持するにあたって、シーズニング後に炉内を再清浄化する作業を廃止することが可能であるとともに、炉内外の温度差にかかわらず短期間のシーズニングで断熱材から発生する汚染物質を効果的に除去することが可能な炉設備および炉設備のシーズニング方法に関する。
熱処理炉などの各種炉設備にあっては、炉の内部を外部から断熱したり、温度管理などのために炉内を仕切って形成した区画を他の区画から断熱する場合、炉壁や炉内を仕切る仕切り壁を断熱構造とするようにしている。例えば、特許文献１では、プラズマディスプレイパネル等の中空フラットパネルを封着処理する連続熱処理炉に備えられる排気カートに、炉床開口部を塞ぎつつ断熱する断熱構造を備えるようにしている。従来、この種の炉設備の断熱構造は、炉壁や仕切り壁を構成する壁材を中空構造とし、この中空構造の壁材の内部に断熱材を設けるようにしていた。
特開２００２−３７３５８６号公報
ところで、一般的な断熱材は加熱されると、これを形成している、あるいはこれに含有されている各種物質が気化して周囲に放散されることが知られている。例えば上述したような、プラズマディスプレイパネル等を製造するための熱処理炉など、炉内に不純物が混入することを避けなければならない炉設備の炉壁や仕切り壁に、このような断熱材を使用すると、炉内雰囲気が汚染されてしまう。そこでこの対策として、炉設備を慣らし運転（シーズニング）することが行われている。この慣らし運転の際の加熱により、断熱材から予め汚染物質を放散させるようにし、本格稼働時には炉内雰囲気を清浄に維持できるようにしている。
しかしながら、この方法では、慣らし運転とは言え、当該運転期間中に放散された汚染物質は炉内に拡散することとなり、従って本格稼働を前に、炉内を再度清浄化しなければならないという不都合があった。
また、慣らし運転で断熱材を加熱するとしても、炉内外を区画する炉壁の壁材では、その内部に断熱材が存在することから、炉内に面する内面に比べ、炉外に面する外面は低温であって、この低温な外面側に位置する断熱材部分から汚染物質を放散させるために長期間のシーズニングを強いられたり、あるいは十分に放散させ得ないという問題があった。殊に、このような炉壁の内外における温度差に起因する問題については、外面の温度が低くならないように、壁材外面に保温材を取り付けて保温したり、あるいは外面の温度を上昇させるために、ヒーターを設備したり熱風を用いて、壁材外面を加熱するようにしていて、コストがかかるとともに作業も煩雑であった。
そしてこのような対策を採ったとしても、慣らし運転後に炉内を再度清浄化する作業は必ず必要であって、慣らし運転期間の長期化や保温・加熱の作業と相俟って、時間、費用、労力において多大な負担を強いられるものであった。
他方、断熱材からの汚染物質が炉内に拡散すること自体を阻止するために、断熱材が設けられる壁材をガスタイトな構造にする方法もあるが、壁材をこのような構造にすると格段に高コストになってしまうという問題があった。
本発明は上記従来の課題に鑑みて創案されたものであって、シーズニングによって断熱材から汚染物質を除去して炉内雰囲気を清浄に維持するにあたって、シーズニング後に炉内を再清浄化する作業を廃止することが可能であるとともに、炉内外の温度差にかかわらず短期間のシーズニングで断熱材から発生する汚染物質を効果的に除去することが可能な炉設備および炉設備のシーズニング方法を提供することを目的とする。
本発明にかかる炉設備は、炉内外を区画する炉壁や炉内区画内外を区画する仕切り壁が、該炉内や該炉内区画内に面する内面板部および当該炉外や当該炉内区画外に面する外面板部を有し、かつその内部に断熱材を収容した壁材で構成された炉設備において、上記壁材の内面板部に封鎖可能な通気通路を形成するとともに、該壁材の外面板部に封鎖可能な吸気通路を形成し、該吸気通路に、壁材内雰囲気を吸引する吸引手段を接続し、シーズニング期間中に上記断熱材から汚染物質を放出させて除去するために、これら吸気通路および通気通路を開放して、シーズニングの際に加熱される炉内雰囲気を上記壁材内へ流入させ、該断熱材から放出される汚染物質を含む壁材内雰囲気を上記吸引手段で吸引して該壁材外方へ排出することを特徴とする。
前記通気通路は、前記壁材内部の断熱材を前記炉内や前記炉内区画から隠蔽するために、ベント部を有することを特徴とする。
前記通気通路や前記吸気通路には、通気性カバーが設けられることを特徴とする。
前記断熱材には、前記通気通路と前記吸気通路とを一連に連通させる貫通部が形成されることを特徴とする。
前記断熱材と前記壁材の外面板部との間には、前記吸気通路と連通されて、通気によって前記断熱材の温度を上昇させる通気スペースが形成されることを特徴とする。
また、本発明にかかる炉設備のシーズニング方法は、炉内外を区画する炉壁や炉内区画内外を区画する仕切り壁が、該炉内や該炉内区画内に面する内面板部および当該炉外や当該炉内区画外に面する外面板部を有し、かつその内部に断熱材を収容した壁材で構成された炉設備のシーズニング方法において、上記壁材の内面板部に形成された封鎖可能な通気通路および該壁材の外面板部に形成された封鎖可能な吸気通路を備え、シーズニング期間中に上記断熱材から汚染物質を放出させて除去するために、これら吸気通路および通気通路を開放した状態で、シーズニングの際に加熱される炉内雰囲気を上記壁材内へ流入させ、該断熱材から放出される汚染物質を含む壁材内雰囲気を該吸気通路に接続した上記吸引手段で吸引して該壁材外方へ排出するようにしたことを特徴とする。
本発明にかかる炉設備および炉設備のシーズニング方法にあっては、シーズニングによって断熱材から汚染物質を除去して炉内雰囲気を清浄に維持するにあたって、シーズニング後に炉内を再清浄化する作業を廃止することができるとともに、炉内外の温度差にかかわらず短期間のシーズニングで断熱材から発生する汚染物質を効果的に除去することができる。具体的には、シーズニングによって断熱材から汚染物質を除去して炉内雰囲気を清浄に維持するにあたって、壁材に通気通路および吸気通路を形成し、これら通気通路および吸気通路を利用して、シーズニングの際に加熱される炉内雰囲気を壁材内へと流入させ、断熱材から放出される汚染物質を含む壁材内雰囲気を吸引手段で吸引して炉外もしくは炉内区画外へと排出するようにしたので、慣らし運転期間中に適切に汚染物質を断熱材から放出させて除去することができる。放出される汚染物質を、吸気通路を介して炉外や炉区画外へ排出することができるので、汚染物質が炉内や炉内区画内に進入することはなく、シーズニング後に炉内を再清浄化する作業を廃止することができる。また、高温の炉内雰囲気により壁材内の断熱材全体を効果的に昇温させることができて、汚染物質を効率よく放出させることができ、炉内外の温度差にかかわらず短期間のシーズニングで汚染物質を適切かつ効果的に除去することができる。また主に、壁材に対する通気通路および吸気通路の形成と、吸引手段の設備のみによって構成することができ、構造簡単かつ低コストで採用することができる。
以下に、本発明にかかる炉設備および炉設備のシーズニング方法の好適な一実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。本実施形態にかかる炉設備は基本的には、図１および図２に示すように、炉Ａ内外を区画する側壁部１、天井壁部２および炉床壁部３からなる炉壁や炉内区画Ｂ内外を区画する仕切り壁部４が、炉Ａ内や炉内区画Ｂ内に面する内面板部５ａおよび当該炉Ａ外や当該炉内区画Ｂ外に面する外面板部５ｂを有し、かつその内部に断熱材６を収容した壁材５で構成された炉設備において、壁材５の内面板部５ａに封鎖可能な通気通路７を形成するとともに、壁材５の外面板部５ｂに封鎖可能な吸気通路８を形成し、吸気通路８に、壁材内雰囲気を吸引する吸引手段９を接続し、シーズニング期間中に断熱材６から汚染物質を放出させて除去するために、これら吸気通路８および通気通路７を開放して、シーズニングの際に加熱される炉内雰囲気を壁材５内へ流入させ、断熱材６から放出される汚染物質を含む壁材内雰囲気を吸引手段９で吸引して壁材５外方へ排出するように構成される。
本実施形態にあっては、炉設備として、加熱により昇温された炉Ａ内に、プラズマディスプレイパネル等の中空フラットパネル１０を搭載したカート１１を走行させ、これにより当該中空フラットパネル１０に対する封着処理や排気処理を行うカート式炉設備が例示されている。図１には、当該カート式炉設備の一例が正面図で、また図２には、他の例が側断面図で示されている。
図１の炉設備は、中空フラットパネル１０を搭載しつつ走行車輪１２で走行されるカート１１と、脚部１３で支持された左右一対の側壁部１および天井壁部２とからカート１１の周囲を取り囲むように構成され、かつ内部に炉内雰囲気の循環を効率よく案内する循環バッフル１４が備えられた炉体１５と、カート１１に設けられ、炉体１５とともに炉Ａを区画形成する炉床壁部３と、天井壁部２下に設けられたヒータ１６および循環ファン１７とから主に構成され、中空フラットパネル１０は、カート１１の走行に従って炉体１５内を経過していく過程で、ヒータ１６で加熱されて循環ファン１７により循環バッフル１４を介して循環される炉内雰囲気によって加熱処理されるようになっている。
また、図２の炉設備は、炉体１５内を走行するカート１１に、その炉床壁部３から炉体１５の天井壁部２へ向かって立ち上げて、隣接するカート１１との間で炉Ａ内を仕切って炉内区画Ｂを形成する仕切り壁部４を設けたものである。
そして本実施形態にあっては、炉体１５を構成する炉壁である側壁部１や天井壁部２、またカート１１の炉床壁部３、そしてまた仕切り壁部４は、相当の厚さで形成され、その内部に一般周知の通常の断熱材６が収納された中空ボックス状の耐熱金属製の壁材５によって構成される。これら側壁部１、天井壁部２、炉床壁部３、並びに仕切り壁部４を構成する壁材５は、炉Ａ内外を区画したり、また炉内区画Ｂ内外を区画する関係上、炉Ａ内や炉内区画Ｂ内に面する内面板部５ａを一面に有し、また他面に炉Ａ外や炉内区画Ｂ外に面する外面板部５ｂを有する。そしてこれら側壁部１、天井壁部２、炉床壁部３、並びに仕切り壁部４の壁材５には、内面板部５ａに壁材５内部と炉Ａ内や炉内区画Ｂ内とを連通させる通気通路７が形成されるとともに、外面板部５ｂに壁材５内部と炉Ａ外や炉内区画Ｂ外とを連通させる吸気通路８が形成される。
通気通路７は、内面板部５ａに穿設される穴やスリットとして、その全面にわたって多数形成される。また吸気通路８は、外面板部５ｂの上下や左右、さらには中央に穿設した穴に、配管接続用のジョイント１８を取り付けて構成される。これら通気通路７もしくは吸気通路８の少なくともいずれか一方は、図示しないプラグなどの封鎖部材によって封鎖できるようになっていて、シーズニング後には、当該封鎖部材を取り付けることで壁材５内部を外部から密閉できるようになっている。これら壁材５内部における通気性を高めるために、通気通路７は、吸気通路８よりも多く設けることが好ましい。
吸気通路８には、壁材５内の雰囲気を吸引する吸引ポンプやファンなどの吸引手段９が接続される。吸引手段９は、その吸引作用によって通気通路７から炉内雰囲気もしくは炉内区画雰囲気を取り込みつつ、壁材内雰囲気を排出するようになっている。炉体１５を構成する側壁部１および天井壁部２の吸気通路８に接続される吸引手段９は、定置式のものを炉体１５に隣接させて設置すればよい。他方、カート１１に設けられる炉床壁部３の吸気通路８に接続される吸引手段９は、カート１１に搭載すればよい。図２に示すように、カート１１に仕切り壁部４を設けた場合には、仕切り壁部４の吸気通路８は、空気配管１９を介して炉床壁部３の通気通路７に接続され、これにより仕切り壁部４の壁材内雰囲気が炉床壁部３の吸気通路８を介して吸引されるようになっている。
以上のように構成された本実施形態にかかる炉設備のシーズニング方法は基本的には、炉Ａ内外を区画する側壁部１などの炉壁や炉内区画Ｂ内外を区画する仕切り壁部４が、炉Ａ内や炉内区画Ｂ内に面する内面板部５ａおよび当該炉Ａ外や当該炉内区画Ｂ外に面する外面板部５ｂを有し、かつその内部に断熱材６を収容した壁材５で構成された炉設備のシーズニング方法において、壁材５の内面板部５ａに形成された封鎖可能な通気通路７および壁材５の外面板部５ｂに形成された封鎖可能な吸気通路８を備え、シーズニング期間中に断熱材６から汚染物質を放出させて除去するために、これら吸気通路８および通気通路７を開放した状態で、シーズニングの際に加熱される炉内雰囲気を壁材５内へ流入させ、断熱材６から放出される汚染物質を含む壁材内雰囲気を吸気通路８に接続した吸引手段９で吸引して壁材５外方へ排出するようになっている。
シーズニングに際しては、ヒータ１６により加熱された炉内雰囲気が循環バッフル１４や循環ファン１７を介して炉Ａ内や炉内区画Ｂ内に循環されている。このように加熱された炉内雰囲気が循環されている状態で、吸引手段９を稼働すると、高温の炉内雰囲気が通気通路７を介して壁材５内に流入する。壁材５内に流入した炉内雰囲気は、断熱材６を加熱して当該断熱材６からの汚染物質の放散を促進することができる。壁材５内で炉内雰囲気は、汚染物質を含む壁材内雰囲気となり、この壁材内雰囲気は専ら吸気通路８を介して吸引手段９によって吸引される。このようにして、シーズニング期間中において、断熱材６から放散される汚染物質を炉Ａ内や炉内区画Ｂでなく、炉Ａ外や炉内区画Ｂ外へと円滑に排出することができる。
ところで本実施形態にかかる炉設備および炉設備のシーズニング方法にあっては、シーズニングによって断熱材６から汚染物質を除去して炉内雰囲気を清浄に維持するにあたって、壁材５に通気通路７および吸気通路８を形成し、これら通気通路７および吸気通路８を利用して、シーズニングの際に加熱される炉内雰囲気を壁材５内へと流入させ、断熱材６から放出される汚染物質を含む壁材内雰囲気を吸引手段９で吸引して炉Ａ外もしくは炉内区画Ｂ外へと排出するようにしたので、慣らし運転期間中に適切に汚染物質を断熱材６から放出させて除去することができる。
放出される汚染物質を、吸気通路８を介して炉Ａ外や炉区画Ｂ外へ排出することができるので、汚染物質が炉Ａ内や炉内区画Ｂ内に進入することはなく、シーズニング後に炉Ａ内を再清浄化する作業を廃止することができる。また、高温の炉内雰囲気により壁材５内の断熱材６全体を効果的に昇温させることができて、汚染物質を効率よく放出させることができ、炉Ａ内外の温度差にかかわらず短期間のシーズニングで汚染物質を適切かつ効果的に除去することができる。また主に、壁材５に対する通気通路７および吸気通路８の形成と、吸引手段９の設備のみによって構成することができ、構造簡単かつ低コストで採用することができる。
図３〜図５には、上記実施形態の変形例が示されている。図３では、穴やスリットで構成される通気通路７に、壁材５内部の断熱材６を炉Ａ内や炉内区画Ｂ内から隠蔽するために、ベント部を構成するベント管２０が取り付けられている。このベント管２０により、炉Ａ内から壁材５内部を見ようとしても、また壁材５内から炉Ａ内を見ようとしても、ベント管２０の管壁が見えるのみであり、すなわち炉Ａ内や炉内区画Ｂ内に対して壁材５内の断熱材６が隠蔽されることとなって、これにより断熱材６の破片や粉塵などが炉Ａ内や炉内区画Ｂ内へと飛散することを防止することができ、当該粉塵などによる炉内雰囲気の汚染を防ぐことができる。
図４では、通気通路７および吸気通路８に、これを覆いつつ通気性が得られるネットなどの通気性カバー２１が設けられている。このような構成によっても、断熱材６の粉塵などが炉Ａ内や炉内区画Ｂ内へと飛散することを防止できるとともに、また吸引手段９が当該粉塵などを吸引してしまうことを防止できる。
図５では、断熱材６に、通気通路７と吸気通路８とを一連に連通させる貫通部２２が形成されるとともに、断熱材６と壁材５の外面板部５ｂとの間に、吸気通路８と連通されて、通気によって断熱材６の温度を上昇させる通気スペース２３が形成される。図示例にあっては、貫通部２２は貫通穴として形成され、通気スペース２３を介して吸気通路８と連通されている。断熱材６の厚さが厚い場合など、スムーズな通気性を確保できない場合に、当該貫通部２２により、通気通路７から円滑に炉内雰囲気を壁材５内に流入させることができるとともに、壁材内雰囲気を円滑に吸気通路８から排出させることができる。
また、通気スペース２３を設けることにより、炉内側に比べて低温となりやすい炉外側を、壁材５内を流通する高温の炉内雰囲気で昇温させることができ、これによって外面板部５ｂ側からも断熱材６の温度を上昇させることができて、炉Ａ内外の温度差にかかわらず、汚染物質を効率よく断熱材６から放出させることができ、さらに短期間のシーズニングで断熱材６から発生する汚染物質を適切かつ効果的に除去することができる。
本発明にかかる炉設備の好適な一実施形態を示すカート式炉設備の正面断面図である。 本発明にかかる炉設備の他の実施形態を示すカート式炉設備の側断面図である。 図１または図２のカート式炉設備の壁材の要部拡大断面図である。 図１または図２のカート式炉設備の壁材の他の例を示す要部拡大断面図である。 図１または図２のカート式炉設備の壁材のさらに他の例を示す要部拡大断面図である。
符号の説明
１ 側壁部
２ 天井壁部
３ 炉床壁部
４ 仕切り壁部
５ 壁材
５ａ 内面板部
５ｂ 外面板部
６ 断熱材
７ 通気通路
８ 吸気通路
９ 吸引手段
２０ ベント管
２１ 通気性カバー
２２ 貫通部
２３ 通気スペース
Ａ 炉
Ｂ 炉内区画

Claims (6)

  1. 炉内外を区画する炉壁や炉内区画内外を区画する仕切り壁が、該炉内や該炉内区画内に面する内面板部および当該炉外や当該炉内区画外に面する外面板部を有し、かつその内部に断熱材を収容した壁材で構成された炉設備において、
    上記壁材の内面板部に封鎖可能な通気通路を形成するとともに、該壁材の外面板部に封鎖可能な吸気通路を形成し、該吸気通路に、壁材内雰囲気を吸引する吸引手段を接続し、
    シーズニング期間中に上記断熱材から汚染物質を放出させて除去するために、これら吸気通路および通気通路を開放して、シーズニングの際に加熱される炉内雰囲気を上記壁材内へ流入させ、該断熱材から放出される汚染物質を含む壁材内雰囲気を上記吸引手段で吸引して該壁材外方へ排出することを特徴とする炉設備。
  2. 前記通気通路は、前記壁材内部の断熱材を前記炉内や前記炉内区画から隠蔽するために、ベント部を有することを特徴とする請求項１に記載の炉設備。
  3. 前記通気通路や前記吸気通路には、通気性カバーが設けられることを特徴とする請求項１または２に記載の炉設備。
  4. 前記断熱材には、前記通気通路と前記吸気通路とを一連に連通させる貫通部が形成されることを特徴とする請求項１〜３いずれかの項に記載の炉設備。
  5. 前記断熱材と前記壁材の外面板部との間には、前記吸気通路と連通されて、通気によって前記断熱材の温度を上昇させる通気スペースが形成されることを特徴とする請求項１〜４いずれかの項に記載の炉設備。
  6. 炉内外を区画する炉壁や炉内区画内外を区画する仕切り壁が、該炉内や該炉内区画内に面する内面板部および当該炉外や当該炉内区画外に面する外面板部を有し、かつその内部に断熱材を収容した壁材で構成された炉設備のシーズニング方法において、
    上記壁材の内面板部に形成された封鎖可能な通気通路および該壁材の外面板部に形成された封鎖可能な吸気通路を備え、
    シーズニング期間中に上記断熱材から汚染物質を放出させて除去するために、これら吸気通路および通気通路を開放した状態で、シーズニングの際に加熱される炉内雰囲気を上記壁材内へ流入させ、該断熱材から放出される汚染物質を含む壁材内雰囲気を該吸気通路に接続した上記吸引手段で吸引して該壁材外方へ排出するようにしたことを特徴とする炉設備のシーズニング方法。
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