(57)【要約】【課題】消費電力が少なく、寿命の長い焼成炉を提供することである。【解決手段】焼成炉は、供給口から搬入される被加熱物を加熱するヒータと、上記被加熱物が搬出される排出口に設けられる扉と、上記被加熱物を検知するワーク検知器と、上記ワーク検知器からの信号に基づいて上記扉を開放する制御手段と、を備える。また、内部から排気する雰囲気ガスが通過する排気ダクトと、外部から給気する雰囲気ガスが通過する給気ダクトと、上記排気ダクトおよび上記給気ダクトに接続され、上記内部から排気する雰囲気ガスと上記外部から給気する雰囲気ガスとの間で熱交換する熱交換器と、が備える。【選択図】図１
2006266569.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給口から搬入される被加熱物を加熱するヒータと、
上記被加熱物が搬出される排出口に設けられる扉と、
上記被加熱物を検知するワーク検知器と、
上記ワーク検知器からの信号に基づいて上記扉を開放する制御手段と、
を備えることを特徴とする焼成炉。
【請求項２】
内部から排気する雰囲気ガスが通過する排気ダクトと、
外部から給気する雰囲気ガスが通過する給気ダクトと、
上記排気ダクトおよび上記給気ダクトに接続され、上記内部から排気する雰囲気ガスと上記外部から給気する雰囲気ガスとの間で熱交換する熱交換器と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載する焼成炉。
【請求項３】
請求項１または２に記載する焼成炉の上記供給口と上記排出口との間を結んで設けられ、雰囲気ガスを吹き付けることにより上記被加熱物を浮遊させる搬送機構を備えることを特徴とする焼成システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、金属粉末を含有するペーストが所定のパターンに印刷された基材を乾燥・焼結するための焼成炉およびそれを利用する焼成システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池セルやプラズマディスプレイの製造工程において、金属粉末を含有するペーストが基材上に印刷法により印刷され、その基材を所定の温度プロファイルに合わされている焼成炉内を通すことにより乾燥し、引き続き焼結し、基材上に電極が形成させる。この焼結において用いられる電気代が製造コストの大きな割合を占めている。そこで、熱損失を大幅に抑制するために、基材を焼成炉内を搬送するウォーキングビームにおけるビームの代わりにワイヤやチェーンのような線材を用いることが提案されている。（例えば、特許文献１参照）
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２８６４２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、焼成炉での熱エネルギー損失は、大きい順に並べると、炉外を通して戻される間に冷えてしまう搬送ベルトの温度上昇に要する顕熱、排出口から流入する外気の温度上昇に要する顕熱、排気される雰囲気ガスの熱量、給気される冷たい雰囲気ガスの温度上昇に係わる顕熱、断熱材を通しての炉体からの放熱、ワークの温度上昇に要する顕熱である。このように、搬送系以外にも熱損失の要因があり、電気代の大幅な低減が為し得ていないという問題がある。
さらに、ワイヤを用いるために顕熱の小さなワイヤを用いなければならないが、そのワイヤは、焼成電極材料との反応や熱劣化が大きいなどのために寿命が大幅に短かったり、材料が高価なものに限られていたりするという問題がある。
【０００５】
この発明の目的は、消費電力が少なく、寿命の長い焼成炉を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係わる焼成炉は、供給口から搬入される被加熱物を加熱するヒータと、上記被加熱物が搬出される排出口に設けられる扉と、上記被加熱物を検知するワーク検知器と、上記ワーク検知器からの信号に基づいて上記扉を開放する制御手段と、を備える。
【発明の効果】
【０００７】
この発明に係わる焼成炉の効果は、熱処理後被加熱物が排出される排出口が被加熱物が排出されるとき以外閉鎖されているので、排出口から焼成炉外に逃げる雰囲気ガスが減少し、焼成炉からの熱損失が低減し、消費電力の少ない焼成炉を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係わる焼成炉のワークの搬送方向に沿った横断面図である。
この発明の実施の形態１に係わる焼成炉１は、炉壁２により囲繞され、中心線が水平方向になるように横置きされた角筒であり、その角筒の途中に開口が設けられた隔壁３によりワーク４を乾燥する低温焼成部５とワーク４を焼結する高温焼成部６とに分けられている。低温焼成部５のワーク４が送り込まれる炉壁２ａに供給口７が開けられている。また、高温焼成部６のワーク４が排出される炉壁２ｂに排出口８が開けられている。そして、低温焼成部５から高温焼成部６へ連続してワーク４を搬送する無端形の搬送用ベルト９が架けられている。
【０００９】
低温焼成部５には、ワーク４を加熱する第１のヒータ群１１、ワーク４が加熱されることにより生成されるガスを雰囲気ガスと一緒に排気する第１の排気ダクト１２、給気される新鮮な雰囲気ガスが通過する第１の給気ダクト１３、低温焼成部５の炉内温度を計測するための第１の熱電対１４が具備されている。
なお、雰囲気ガスとして空気を例に挙げて説明するが、これに限るものではなく、例えば、水素、窒素、酸素などのガスであってもよい。
【００１０】
高温焼成部６には、ワーク４を加熱する第２のヒータ群２１、ワーク４が加熱されることにより生成されるガスを雰囲気ガスと一緒に排気する第２の排気ダクト２２、予熱されて炉内に給気される雰囲気ガスが通過する第２の給気ダクト２３、高温焼成部６の炉内温度を計測するための第２の熱電対２４、排出口８の炉壁２ｂの内側に配置されているワーク４の到来を検知してワーク有信号を発するワーク検知器２５、ワーク有信号に基づき高温焼成部６の排出口８を所定の間だけ開放の位置に保持する自動開閉扉２７、第２の排気ダクト２２から排出されたガスから新規な雰囲気ガスに熱交換して予熱する熱交換器２８が具備されている。
自動開閉扉２７は、ワーク有信号に基づき搬送用ベルト９の上面からワーク４の高さに少しの余裕を加味した位置（開放位置）に自動開閉扉２７の側面がくるように一端が引き上げられて保持され、開放位置で所定の間保持された後、搬送用ベルト９の上面から僅かな隙間を介する位置（閉鎖位置）に下端面がくるように一端が下ろされて保持される。
【００１１】
ここで、ワーク４の検出とそれに連動して自動開閉扉２７を開閉する制御手段について図２を参照して説明する。
自動開閉扉２７のワーク４が流れてくる上流側にワーク検知器２５としての光反射センサが設置されており、光反射センサによりワーク４の先端が検知されると、光反射センサからワーク有信号が制御器１５に送信される。そして、制御器１５では、ワーク有信号に基づきワーク４が自動開閉扉２７の直下に到達する時間を想定して、その時間に扉開放信号を加圧開放弁１６に送信する。
加圧開放弁１６は、加圧エアーが供給されており、排出されるエアーはエアー配管１８を経由してシリンダ１７に供給される。そして、扉開放信号が入力されると、シリンダ１７に加圧エアーが供給される。
このシリンダ１７は、加圧エアーが供給されるとシリンダ１７の先端に固着されている自動開閉扉２７を上方に引き上げ、搬送用ベルト９と自動開閉扉１７の間にワーク４が通過できる隙間が形成される。
【００１２】
高温焼成部６の炉内温度は、例えば、銀電極を形成する場合、８００℃位に最高温度がなるように温度調整されているので、第２の排気ダクト２２から排気されるガスは高温になっている。そして、熱交換器２８においてこの高温の排気ガスから常温に近い新規な雰囲気ガスへ熱が交換され、新規な雰囲気ガスが予熱されてから高温焼成部６の炉内に給気されるので、高温焼成部６の炉内の雰囲気ガスを加熱して所定の温度に調整するために第２のヒータ群２１に給電する電力が少なくて済む。
【００１３】
また、ワーク４が排出されるとき排出口８のかなりの部分がワーク４により占められているので、外気の流入が少ないし、ワーク４が排出口８を通過していないときは自動開閉扉２７で搬送用ベルト９の上面にほとんど隙間がなくなるので、全体として排出口８から流入する外気の量が少なくて済む。
【００１４】
そして、実施の形態１に係わる焼成炉１において、排出口８をワーク４が排出されるときだけ開放されるようにするので、排出口８から流入する外気の温度上昇に要する顕熱を減少できる。
また、ワーク検知器２５を排出口８の手前に備え、それに基づいて自動開閉扉２７を開放するので、ワーク４の流し方を限定する必要がない。
また、排気される雰囲気ガスの熱を熱交換器２８を介して新規な雰囲気ガスに熱交換して予熱するので、新規な雰囲気ガスの温度上昇に要する顕熱を減少することができる。
【００１５】
なお、実施の形態１において隔壁３により低温焼成部５と高温焼成部６とが分離されている例を説明したが、隔壁３をなくして１つの炉内空間としても、この発明を適用することができる。
また、実施の形態１においてワーク４を搬送ベルト９により搬送している例を説明したがウォーキングビームを用いた搬送手段を用いてワーク４を搬送してもよい。
また、実施の形態１において焼成炉にこの発明の特徴を適用したが、乾燥炉にこの発明の特徴を適用することにより同様な効果を得ることができる。
【００１６】
実施の形態２．
図３は、この発明の実施の形態２に係わる焼成炉のワークの搬送方向に沿った横断面図である。
実施の形態２に係わる焼成炉１Ｂは、図３に示すように、低温焼成部５Ｂのワーク４の供給口７にそこに到来するワーク４を検知するワーク検知器３１、ワーク４が供給するときだけ開放される自動開閉扉３２、排気ガスから新規ガスに熱交換して予熱する熱交換器３３が追加されたことが実施の形態１に係わる焼成炉１と異なっており、その他は同様であるので同様な部分に同じ符号を付記して説明は省略する。
【００１７】
このような焼成炉１Ｂは、供給口７をワーク４が通過するときだけ開放するので、供給口７から流入する低温の外気の流入量が少なくなり、外気を加熱するために第１のヒータ群１１に供給する電力が小さくて済む。
また、排気される雰囲気ガスの熱を熱交換器３３を介して新規な雰囲気ガスに熱交換するので、新規な雰囲気ガスの温度上昇に要する顕熱を減少することができる。
【００１８】
実施の形態３．
図４は、この発明の実施の形態３に係わる焼成炉のワークの搬送方向に沿った横断面図である。図５は、図４のＡ−Ａ断面線における焼成炉の搬送方向に垂直な横断面図である。
実施の形態１に係わる焼成炉１ではワーク４を搬送用ベルト９上に積載して、搬送用ベルト９を走行することによりワーク４を搬送しているが、実施の形態３に係わる焼成炉１Ｃではワーク４を浮上させながら搬送する搬送機構が具備されていることが異なっており、その他は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記して説明は省略する。
【００１９】
実施の形態３に係わる焼成炉１Ｃには、図４に示すように、ワーク４を浮遊しながら搬送する搬送機構として、浮遊搬送部４１、４２、４３、４４とそれらに外気または雰囲気ガスを供給する各種ポンプが備えられている。４つの浮遊搬送部４１、４２、４３、４４は、供給口７から排出口８の間にワーク４を浮上しながら供給口７から排出口８へワーク４を搬送する。この浮遊搬送部４１、４２、４３、４４は、中空の平板からなり、上面にワーク４の搬送方向に向かって上向きに開口が向いている複数の吹き出し口が設けられている。そして、浮遊搬送部４１、４２、４３、４４には、それぞれワーク４を浮上しながら搬送するために吹き出し口から吹き出す外気または雰囲気ガスを加圧して供給する外気供給ポンプ４６、雰囲気ガス循環ポンプ４７、雰囲気ガス循環ポンプ４８、外気供給ポンプ４９が接続されている。
雰囲気ガス循環ポンプ４７、４８は、炉内の雰囲気ガスを取り込むピストンが備えられ、炉内の雰囲気ガスを取り込むことにより熱損失を極力抑えるようにしている。
【００２０】
また、焼成炉１Ｃの炉内には、図５に示しように、浮遊搬送部４１、４２、４３、４４に並行し、ワーク４の浮遊する空間を両側から囲む進行ずれ抑制ガイド４５が配設されている。なお、浮遊搬送部４１、４２、４３、４４と進行ずれ抑制ガイド４５は、ワーク４が接触しても熱化学反応による劣化がなく、且つクリープ現象による強度劣化の小さな断熱材で作製されている。
【００２１】
このような焼成炉１Ｃは、ワーク４を浮遊しながら搬送するので、ワーク４が接触しないし、可動部位もないので浮遊搬送部４１、４２、４３、４４の寿命を長くすることができる。
また、雰囲気ガスを取り込んでそれをワーク４の浮遊に用いるので、低温の新規の雰囲気ガスを用いるのと異なり、雰囲気ガスを加熱するための顕熱が少なく、消費電力の小さな焼成炉１Ｃを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】この発明の実施の形態１に係わる焼成炉のワークの搬送方向に沿った断面図である。
【図２】実施の形態１に係わるワークの検出と自動開閉扉の開放の説明のための図である。
【図３】この発明の実施の形態２に係わる焼成炉のワークの搬送方向に沿った断面図である。
【図４】この発明の実施の形態３に係わる焼成炉のワークの搬送方向に沿った断面図である。
【図５】図４のＡ−Ａ断面線における焼成炉の搬送方向に垂直な断面図である。
【符号の説明】
【００２３】
１、１Ｂ、１Ｃ  焼成炉、２、２ａ、２ｂ  炉壁、３  隔壁、４  ワーク、５、５Ｂ  低温焼成部、６  高温焼成部、７  供給口、８  排出口、９  搬送用ベルト、１１、２１  ヒータ群、１２、２２  排気ダクト、１３、２３  給気ダクト、１４、２４  熱電対、１５  制御器、１６  加圧開放弁、１７  シリンダ、１８  エアー配管、２５、３１  ワーク検知器、２７、３２  自動開閉扉、２８、３３  熱交換器、４１、４２、４３、４４  浮遊搬送部、４５  進行ずれ抑制ガイド、４６、４９  外気供給ポンプ、４７、４８  雰囲気ガス循環ポンプ。
【図１】
2006266569.tif 000003
【図２】
2006266569.tif 000004
【図３】
2006266569.tif 000005
【図４】
2006266569.tif 000006
【図５】
2006266569.tif 000007