JP2008164234A - Heat treatment furnace for flat plate-shaped member - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えばプラズマディスプレイパネルや液晶ディスプレイパネルのような大型のフラットパネルに代表される平板状部材の製造に用いられる平板状部材の熱処理炉に関するものである。 The present invention relates to a heat treatment furnace for a flat member used for manufacturing a flat member represented by a large flat panel such as a plasma display panel or a liquid crystal display panel.
フラットパネルは、ガラスやセラミックスからなる基板上に機能性材料を多層に印刷し、乾燥や焼成などの熱処理を施すことによって製造された平板状部材である。このような平板状部材の熱処理を効率よく行うために、特許文献1に示されるように従来からローラーハースキルンが広く使用されている。 A flat panel is a flat member manufactured by printing a functional material in multiple layers on a substrate made of glass or ceramics, and applying a heat treatment such as drying or baking. In order to efficiently perform the heat treatment of such a flat member, a roller hearth kiln has been widely used as shown in Patent Document 1.
ローラーハースキルンは炉内に多数のローラーを一定ピッチで配置し、各ローラーを炉外に設けた駆動手段によって同一方向に回転させることによって、その上に載せたワークを搬送する形式のトンネル炉である。炉内は予熱帯、乾燥帯や焼成帯、冷却帯などに区分され、バーナーやヒーター等の加熱手段によって炉室内に所定の温度勾配が形成されている。ワークである平板状部材は多数のローラーによって炉長方向に移送されながら、予熱帯、乾燥帯や焼成帯、冷却帯などを通過する間に所定の温度履歴が与えられ、熱処理される。 A roller hearth kiln is a tunnel furnace in which a large number of rollers are arranged at a constant pitch in the furnace, and each roller is rotated in the same direction by a driving means provided outside the furnace, thereby transporting the workpiece placed thereon. is there. The inside of the furnace is divided into a pre-tropical zone, a dry zone, a firing zone, a cooling zone, and the like, and a predetermined temperature gradient is formed in the furnace chamber by heating means such as a burner and a heater. The plate-like member, which is a workpiece, is heat-treated by being given a predetermined temperature history while passing through the pre-tropical zone, the drying zone, the firing zone, and the cooling zone while being transferred in the furnace length direction by a number of rollers.
しかし、最近ではフラットパネルの基板は薄肉化かつ大型化しており、またガラス基板が採用されることが多い。このため一定ピッチで配置されたローラーに支持されて高温領域を通過する際にローラー間の部分が重力によって垂れ下がり、平板状部材が僅かながら波打つように変形することがあった。また基板のローラーとの接触面に疵が付く可能性があった。なお、このような問題は平板状部材をセッターの上に載せて炉内を搬送することによって回避できるが、セッターも加熱冷却されるために余分のエネルギーを要することとなり、熱効率が悪くなるという別の問題を生ずることとなる。 Recently, however, flat panel substrates have become thinner and larger, and glass substrates are often employed. For this reason, when it supported by the roller arrange | positioned by fixed pitch and passes a high temperature area | region, the part between rollers drooped by gravity, and the flat member may deform | transform so that it may wave slightly. In addition, the contact surface of the substrate with the roller may be wrinkled. Such a problem can be avoided by placing a flat plate member on the setter and transporting the inside of the furnace. However, the setter is also heated and cooled, so that extra energy is required, resulting in poor thermal efficiency. This will cause problems.
さらに、平板状部材は炉室内で主として輻射熱によって加熱されることとなるため、障害物のない上面は加熱され易いが、ローラーが設けられている下面は加熱されにくく、表裏の温度分布の不均一によってローラー上で基板が反るように変形する可能性があった。この温度分布の不均一は炉幅方向にも生ずることがあり、炉室のセンター部分と両サイド部分との温度差によって、平板状部材の反りを助長する傾向があった。
従って本発明の目的は、基板が薄肉で大型である場合にも、セッターを用いることなく、平板状部材を変形させたり疵付けたりすることなく、しかも熱効率良く熱処理することができる平板状部材の熱処理炉を提供することである。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a plate-like member that can be heat-treated with high efficiency without using a setter, without deforming or brazing the plate-like member, even when the substrate is thin and large. It is to provide a heat treatment furnace.
上記の課題を解決するためになされた本発明は、平板状部材を炉長方向に移送しつつ熱処理を行う平板状部材の熱処理炉であって、炉室の床面に浮上用気体の噴出し手段を設けて平板状部材を浮上保持させるとともに、浮上用気体の温度を炉長方向に変化させ、浮上用気体により浮上保持された平板状部材に所定の温度履歴を付与することを特徴とするものである。 The present invention made to solve the above-mentioned problems is a heat treatment furnace for a flat plate member that performs heat treatment while transferring the flat plate member in the furnace length direction, and jets of levitation gas to the floor of the furnace chamber A means is provided to float and hold the flat plate member, and the temperature of the levitation gas is changed in the furnace length direction to give a predetermined temperature history to the flat plate member that is floated and held by the levitation gas. Is.
なお本発明においては、炉室の側方に浮上用気体により浮上保持された平板状部材の移送手段を設けた構造とすることが好ましい。また、浮上用気体の噴出し手段が炉長方向に分割されたチャンバーを備え、各チャンバーは温度の異なる加熱気体の供給源に接続された構造とすることが好ましく、浮上用気体の噴出し手段が炉幅方向にも分割されたチャンバーを備え、各チャンバーは温度の異なる加熱気体の供給源に接続された構造とすれば、更に好ましい。 In addition, in this invention, it is preferable to set it as the structure which provided the transfer means of the flat member levitation | floating held by the gas for levitation | floating at the side of the furnace chamber. The levitation gas jetting means preferably includes a chamber divided in the furnace length direction, and each chamber is preferably connected to a supply source of heated gas having different temperatures. It is more preferable if each of the chambers is provided with a chamber that is also divided in the furnace width direction, and each chamber is connected to a supply source of heated gas having different temperatures.
本発明の熱処理炉は、炉室の床面に浮上用気体の噴出し手段を設けて平板状部材を浮上保持させる方式を採用したので、セッターを用いなくても平板状部材を変形させたり疵付けたりすることなく炉内搬送しつつ、熱処理することができる。また本発明の熱処理炉は、浮上用気体の温度を炉長方向に変化させ、浮上用気体により浮上保持された平板状部材に所定の温度履歴を付与する方式を採用したので、平板状部材は下面からの浮上用気体により直接加熱されることとなり、熱効率良く熱処理することができる。なお平板状部材の下面から噴出された浮上用気体は炉室内に充満するため、炉室内に別の加熱手段を設置しなくても平板状部材を表裏両面から均等に加熱することができ、温度分布の不均一による反りも防止することができる。 The heat treatment furnace of the present invention employs a system in which a floating member is provided on the floor surface of the furnace chamber to float and hold the flat member, so that the flat member can be deformed without using a setter. It can be heat-treated while being transported in the furnace without being attached. In addition, the heat treatment furnace of the present invention employs a system in which the temperature of the levitation gas is changed in the furnace length direction and a predetermined temperature history is given to the plate-like member that is levitated and held by the levitation gas. It is directly heated by the levitation gas from the lower surface, and can be heat-treated with high thermal efficiency. Since the levitation gas ejected from the lower surface of the flat plate member fills the furnace chamber, the flat plate member can be heated evenly from both the front and back surfaces without installing another heating means in the furnace chamber. Warpage due to non-uniform distribution can also be prevented.
以下に本発明の好ましい実施形態を示す。
図1は本発明の実施形態を示す炉長方向の概念的な断面図、図2は炉幅方向の概念的な断面図である。これらの図において、1は炉体、2は炉室、3は炉室の床面を構成するチャンバーである。各チャンバー3の上面には多数の細孔が形成されて浮上用気体の噴出し手段4を構成しており、チャンバー3の内部に供給される空気や窒素等の浮上用気体を上向きに噴出して平板状部材Pを浮上保持できるようになっている。
Preferred embodiments of the present invention are shown below.
FIG. 1 is a conceptual sectional view in the furnace length direction showing an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a conceptual sectional view in the furnace width direction. In these figures, 1 is a furnace body, 2 is a furnace chamber, and 3 is a chamber constituting the floor of the furnace chamber. A large number of pores are formed on the upper surface of each
なお細孔径は1〜5mm、ピッチは1〜20mm、浮上用気体の圧力は0.05kPa〜1MPa程度とすればよく、細孔は必ずしも全面に均等に設ける必要はない。この実施形態では平板状部材Pは四角形のガラス基板状に形成されており、そのサイズは厚さが1〜3mm、一辺が2〜3m程度である。 The pore diameter may be 1 to 5 mm, the pitch is 1 to 20 mm, and the pressure of the levitation gas may be about 0.05 kPa to 1 MPa, and the pores are not necessarily provided uniformly on the entire surface. In this embodiment, the flat plate member P is formed in the shape of a square glass substrate, and the size thereof is about 1 to 3 mm in thickness and about 2 to 3 m on one side.
このような浮上保持方式を採用したため、平板状部材Pは下面を他の物体と接触させることなく、滑るように炉内を移動することとなり、ローラーハースキルンを用いた場合のような垂れ下がりや疵の発生を皆無とすることができる。また従来のように疵や変形を防止するためのセッターを用いる必要がないので、セッターによる持ち出し熱量がなくなり、炉の熱効率が向上する。 Since such a floating holding method is adopted, the flat plate member P moves in the furnace so as to slide without contacting the lower surface with other objects. Can be eliminated at all. Moreover, since it is not necessary to use a setter for preventing wrinkles and deformation as in the prior art, the amount of heat taken out by the setter is eliminated, and the thermal efficiency of the furnace is improved.
図1に示されるように、浮上用気体の噴出し手段を構成するチャンバー3は炉長方向に多数に分割されている。そして各チャンバー3は温度の異なる加熱気体の供給源に接続されている。この実施形態では、ブロワ5から各チャンバー3に加圧空気を供給する管路6上にヒーター7を設け、各チャンバー3に供給される加圧空気を個別に加熱している。またヒーター7の出側には温度センサー8をそれぞれ取り付け、各チャンバー3に供給される加圧空気の温度を検出している。
As shown in FIG. 1, the
ヒーター7の種類は特に限定されるものではなく、各種の電熱ヒーターのほか、空気流路を外側からバーナー加熱する構造としてもよい。ただし加熱空気は平板状部材Pと直接接触するので、バーナーフレームと加圧空気とを直接接触させる構造は、平板状部材Pに異物を付着させるおそれがあるため好ましくない。またヒーター7の変わりに炉室からの排気熱を熱交換器にて回収し、浮上用気体の加温を行う方式としてもよい。
The type of the
炉長方向に多数に分割配置された各チャンバー3に供給される加熱空気の温度は、予熱帯から焼成帯に向かって順次高く設定し、焼成帯から冷却帯に向かって順次低く設定しておく。そして正確に設定温度に維持されるように、温度センサー8の出力をヒーター7にフィードバックする。本発明ではこのように浮上用気体の温度を炉長方向に変化させておくことにより、平板状部材Pを浮上用気体により浮上保持させながら炉入口から炉出口まで搬送すると、平板状部材Pに所定の温度履歴を付与することが可能となる。加熱空気が平板状部材Pに直接吹き付けられるために熱伝達係数が高くなり、優れた熱効率を達成することができる。
The temperature of the heated air supplied to each
平板状部材Pを浮上保持させるために、浮上用気体はチャンバー3から平板状部材Pの下面に向かって噴射されるが、噴射された浮上用気体は平板状部材Pの下面に沿って端面に達して上面に回りこみ、最終的に炉室2内に充満して炉室2内を浮上用気体の設定温度とほぼ同一温度とする。このため、炉室2内に上面加熱用のヒーターを別に設置しなくても、平板状部材Pは上下両面から加熱されることとなる。ローラーハースキルンでは上面に比較して、下面にはローラーが存在するため加熱を行いにくかったのであるが、本発明では平板状部材Pを浮上保持させるための浮上用気体を加熱源として利用するので、上下両面を均等に加熱することが可能となる。なお、炉室2内に上面加熱用のヒーターを別に設置することも可能であることはいうまでもない。
In order to float and hold the flat plate member P, the levitation gas is injected from the
図2に示したように、浮上用気体の噴出し手段を構成するチャンバー3の幅は炉幅と等しくしておけばよいが、図3に示すようにチャンバー3を炉幅方向にも分割し、供給される加熱気体の温度を炉幅方向に変えることも可能である。平板状部材Pは中央部よりも端部の方が加熱冷却され易いため、例えば昇温工程では中央部の加熱気体の温度を端部の温度よりもやや高温とし、冷却工程ではやや低温にするなどの操作が可能となる。その場合の温度差は5〜50℃程度である。
As shown in FIG. 2, the width of the
以上に平板状部材Pを浮上保持させ、温度履歴を付与するための手段について説明したが、実際には炉長方向に搬送する手段が必要となる。この実施形態では平板状部材Pの両側に搬送用ローラー9を接触させて回転させ、平板状部材Pの炉幅方向の位置を規制しつつ、一定速度で前進させている。この場合には搬送用ローラー9の駆動部10は炉外に設けることができる利点があり、浮上状態では搬送用ローラー9と平板状部材Pのエッジ間に発生する摩擦力などのごくわずかな力で平板状部材Pを移動させることができる。しかし本発明においては搬送手段は特に限定されるものではなく、ベルト駆動式、フック付チェーン式などの様々な手段を採用することができる。
The means for floating and holding the flat plate member P and imparting a temperature history has been described above, but actually means for conveying in the furnace length direction is required. In this embodiment, the
なお、両側に搬送用ローラー9を配置すると平板状部材Pの幅が変わると搬送用ローラー9の間隔を調整し直さねばならない。このため炉室の床面を構成するチャンバー3を炉幅方向に僅かに傾斜させ、下側にのみ搬送用ローラー9を配置する構造とすることもできる。
In addition, if the
以上に説明したように、本発明の熱処理炉は浮上保持方式を採用したので、セッターを用いなくても平板状部材を変形させたり疵付けたりすることなく炉内搬送しつつ、熱処理することができる。また本発明の熱処理炉は、浮上用気体を加熱源として平板状部材に所定の温度履歴を付与する方式を採用したので、熱効率良く、しかも表裏両面から均等に加熱することができ、温度分布の不均一による反りも防止することができる。 As described above, since the heat treatment furnace of the present invention adopts the levitation holding method, heat treatment can be performed while transporting in the furnace without deforming or brazing the flat plate member without using a setter. it can. In addition, the heat treatment furnace of the present invention employs a system in which a predetermined temperature history is imparted to the flat plate member using the levitation gas as a heating source, so that it can be heated efficiently and evenly from both the front and back surfaces, and the temperature distribution Warpage due to non-uniformity can also be prevented.
1 炉体
2 炉室
3 チャンバー
4 噴出し手段
5 ブロワ
6 管路
7 ヒーター
8 温度センサー
9 搬送用ローラー
10 駆動部
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