(57)【要約】連続プッシャー炉は移動ガス障害物(４６)を組み込んだ物品搬送具（３６）を備える。物品搬送具はその上に物品を載置する板（３８）と板から上方に直立するガス障害物からなる。ガス障害物の周囲は、ガス流に抗する方向に小室を通って流れるガス拡散速度に打ち勝つに十分なほど小室を通るガス流の速さを大とするよう選択された小室との間隙（５４）でもって炉内の加熱チャンバ間の小室(２２)内に収納されるように設定される。このようにして、ガスは蒸留の加熱チャンバ内へ拡散することができない。他の態様では、排気出口(６０)が小室またはチャンバに設けられ、炉を経て上流および下流加熱チャンバからガスを排気させる。
2005502023.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの加熱チャンバ、前記加熱チャンバに隣接する少なくとも１つの小室、および加熱チャンバを通りかつ小室を通る物品通路を画定する炉床面；および
その上に物品を載置するように配置される板と周囲を有する障壁を形成して物品通路を横切るように延びる垂直に積み重ねられた物品要素を含むガス障害物からなる搬送具を具備する連続炉であって、
前記障壁は前記周囲と小室間に間隙を有して小室内に収納されるように設定され、間隙と長さは、ガス障害物の周囲局所でガス流れに抗する方向の小室を通るガス拡散流の速度に打ち勝つに十分に小室を通るガス流れを大とするように選択されるものであることを特徴とする連続炉。
【請求項２】
物品要素は、物品トレーがその上に物品を載置するように配置される請求項１に記載の炉。
【請求項３】
各物品トレーが、床と、各物品トレーの各直立する壁が障壁を形成している少なくとも１つの直立する壁を具備する請求項２に記載の炉。
【請求項４】
さらに複数の搬送具を具備する請求項１に記載の炉。
【請求項５】
小室の断面積が加熱チャンバの断面積と同じかまたは小さい請求項１に記載の炉。
【請求項６】
物品通路が炉の入口から炉の出口まで直線に沿っている請求項１に記載の炉。
【請求項７】
さらに少なくとも１つの第２の加熱チャンバ、少なくとも１つの加熱チャンバと第２の加熱チャンバに連通する小室を具備する請求項１に記載の炉。
【請求項８】
物品通路が１つの加熱チャンバから第２の加熱チャンバで直線に沿っている請求項７に記載の炉。
【請求項９】
小室は加熱チャンバの物品入口に隣接して位置する入口小室を備える請求項１に記載の炉。
【請求項１０】
小室は加熱チャンバの物品出口に隣接して位置する出口小室を備える請求項１に記載の炉。
【請求項１１】
小室または加熱チャンバに少なくとも１つの排気出口を備える、請求項１に記載の炉。
【請求項１２】
小室が、すべてのガスが少なくとも１つの排気出口から排気されるに十分に長い、請求項１１に記載の炉。
【請求項１３】
搬送具が、炉の加熱環境下に耐えうる材料でできている請求項１に記載の炉。
【請求項１４】
搬送具が、耐熱材料でできている請求項１に記載の炉。
【請求項１５】
炉が連続プッシャー炉である請求項１に記載の炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願の参照］
本出願は１９９９年６月１７日に出願された米国仮出願番号６０／1３9，６１２の３５Ｕ.Ｓ.Ｃ.第１１９(e)に基づく優先権を主張し、該仮出願の内容は、ここに参照として組み込まれる。
この出願は、１９９９年１１月１０日に出願された出願番号０９／４３８，０７３の一部継続出願であり、その内容はここに参照として組み込まれる。
連邦政府援助の研究または開発の言明
なし
【背景技術】
【０００２】
［本発明の背景］
連続炉は、たとえば電気部品の製造のような多様な用途に使用されている。このような炉は、しばしば、それぞれ雰囲気の温度と組成が調節されるような一組の熱または加熱チャンバを有している。物品は連続して所定の速度で各チャンバを通過し所望の熱と雰囲気の処理を受ける。
【０００３】
物品は種々の方法で、たとえば、物品を押して炉を通る金網ベルトに物品を載せる連続炉の一方法で連続炉を進行する。他の形式の連続プッシャー炉（continuous  pusher  furnace）では、物品は炉の入り口へ押し込まれる板、キャリアーまたはボートに載置される。それぞれ続く板がその前の板を押す。つながった一連の板は列の最後尾の板を押すことにより進行する。
【０００４】
しばしば、隔離されるべき異なる雰囲気下の二つのチャンバを一つの連続炉内で操作するのが望ましいことがある。典型的にはチャンバはトンネルまたは小室（vestibule）で仕切られる。しばしばチャンバの出入り口にはチャンバ内の雰囲気を保持するためにドアが設けられる。これらのドアは、しかし高価であり複雑である。連続プッシャー炉でドアを閉鎖するには、つながった列をなす物品キャリアーが、たとえば、列の先頭のキャリアを９０°で押すことにより搬送ラインから外してパージチャンバまたは炉部分内へ進ませることにより分離されなければならない。ドアはそれから閉鎖されてキャリアは隔離され、チャンバはパージされる。キャリアはそれから進行してはじめのラインとは離れたラインに沿って他のプッシャーにより次のチャンバへ進む。この手法は各キャリア毎に繰り返す必要がある。これは追加の炉の長さ、費用および多数のプッシャーを必要とする。
【０００５】
［本発明の要約］
本発明では、連続炉に炉チャンバ間のガス移動の障害とするべく移動ガス障害物を組み込む。炉の操作の間、ガスは１つの加熱チャンバ、上流のチャンバから隣接する加熱チャンバ、下流チャンバへ流れる。同時に、ガスは下流加熱チャンバから上流加熱チャンバへ拡散しようとする。拡散速度の大きさはガスの流れ速度のそれよりも大であることがありえて、この場合、上流チャンバの雰囲気の組成は拡散ガスが上流チャンバへ入るに従い変化する。
【０００６】
本発明では、下流チャンバから上流チャンバへのガス拡散は炉の中を物品とともに移動するガス障害物により防止される。ガス障害物により下流ガス流が確実に拡散に対抗することができる。
【０００７】
さらに特に、連続プッシャー炉は少なくとも１つの加熱炉、典型的には二つの加熱炉を有する。出入口の小室（vestibule）はまた典型的には設けることになる。出入口の小室（vestibule）を通ってプロセスチャンバから外部へのガス漏れの防止はチャンバとチャンバを分離するのと同様にして行われる。
【０００８】
各物品の搬送具は、物品をその上に載置するように配置されるプッシャー板およびプッシャー板から上方に伸びるガス障害物からなる。ガス障害物の周囲は小室（vestibule）の壁との間に一定の隙間をもって小室に収容されるように設定され、それによりガス流に反対の方向に小室を通るガス拡散速度に打ち勝つに十分な小室を通るガス流速度を増大することができる。本発明の移動ガス障害物はこのようにして上流チャンバへのガス拡散を防止する。移動ガス障害物は炉の複数の加熱チャンバを単一のラインに沿って配列するのを可能とし、これにより炉の大きさを小さくする。複合扉や多重プッシャーは必要でなくなり、物品はより迅速に効率よく炉を通過することが可能となる。
【０００９】
別の態様では、１つ以上の排出出口が炉を経て上流チャンバおよび下流チャンバの両方からガスを排出する小室またはチャンバに追加的に設置される。小室の長さはガスが排出出口を通って排出するに十分となるように選択される。
【００１０】
［図面の簡単な説明］
本発明は以下の発明の詳細な説明と添付の図面により、より十分に理解される。
図１は、炉長さの半ばで示される本発明に従うガス障壁プッシャー板を有する連続プッシャー炉断面図である。
図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。
図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。
図４は、本発明に従うガス障壁プッシャー板の一列の等角図である。
図５は、本発明に従う物品を乗せたガス障壁プッシャー板の等角図である。
図６は、セラミックコンデンサーの焼成プロファイル（profile）である。
図７は、本発明に従うガス障害物の他の態様の等角図である。
図８は、図７の態様の別の等角図である。
【００１１】
［発明の詳細な説明］
図１−５は、入り口１２、熱または加熱チャンバ１４、１６、１８および出口２０を有する本発明の連続プッシャー炉１０を図示する。小室２２、２４またはトンネルは、加熱チャンバ１４、１６、１８に連通する。入口小室２６には、入口１２と最初の加熱チャンバ１４の間に設置され、そして出口小室２８は、最後の加熱チャンバ１８と出口０の間に設置される。三つの加熱チャンバが示されているが、適用に際しては１つまたはそれ以上の数の加熱チャンバをを設けることができる。図２と３の比較で最もよく示されるように、小室２２、２４、２６，２８は加熱チャンバ１４，１６，１８と断面積が同じかまたは小さい。炉床面３０は、一連の炉床板３２により形成され、入口１２から出口２０までの炉の長さに延びている。物品搬送具３６上に載置される物品３４は炉床面３０に沿って入口１２から加熱チャンバ１４、１６、１８及び小室２２、２４、２６、２８を通って出口２０へと押される。各加熱チャンバは、所定の組成の雰囲気下で所望の温度に物品を加熱する従来公知の方法により動作する。
【００１２】
各搬送具３６は、炉床面３０上をスライドするプッシャー板３８とガス障害物４６からなる。物品３４はプッシャー板の平坦面４０上に載置される。プッシャー板は典型的には正方形または長方形である。板は典型的には、物品の搬送方向に面する前方または案内端部４２とプッシャーまたは後続のプッシャー板に接する後方または流れ端部４４を有する。ガス障害物４６はプッシャー板３８から上方に立ち上がっている。ガス障害物４６は物品搬送方向を横切る面内に延びる壁として形成される。好ましくは、ガス障害物はプッシャー板の流れ端部４４にまたはそれに近い個所に位置する。ガス障害物はまた、物品を保持するプッシャー板上に十分な面積がある限り、他の位置から上方に立ち上げることができる。たとえば、ガス障害物は案内端部４２またはその近くから上方に立ち上げることができる。他の配置では、ガス障害物の前部または後部の物品域を離れて、中央部から上方に立ち上げることができる。ガス障害物はプッシャー板に付随し、そうして搬送具とその上の物品が炉内を前進するにつれてプッシャーとともに搬送されることが可能となる。
【００１３】
炉の操作の間、ガスは、１つの加熱チャンバ、上流チャンバ、たとえば、チャンバ１６から隣接する小室２２を通って次の最も近い下流加熱チャンバ、たとえばチャンバ１４へと流れる。ガス流の方向は物品の搬送方向同じ方向かまたは反対の方向であると理解され、上流、下流の用語は、この状況ではガス流の方向を意味して使用される。同時にガスはガス流とは反対方向に、すなわち下流加熱チャンバ１４から上流加熱チャンバ１６へと拡散しようとする。
【００１４】
たとえば、本発明の構成を有しないとすれば、下流加熱チャンバ１４中の痕跡の水素ガスは、ガス流に抗して上流へ拡散しようとする。拡散速度の大きさはまた流れ速度よりも大であり得る。この場合、やがて上流加熱チャンバ１６の雰囲気組成が、下流加熱チャンバ１４からのガス導入により変化することがある。雰囲気のこの変化は所定の適用に許容できるかもしれないし、できないかもしれない。
【００１５】
本発明の搬送具３６は、ガス流に対するガス拡散を防止する障害物を設ける。ガス障害物４６は、小室内に小室の壁と屋根およびガス障害物の周囲の間の小さい隙間５４のみで小室内に収納されるように設定される。小室を通るガス流はそれゆえ、図１の矢印５６で示されるように、この小さい隙間を通るようにする。小さい隙間によるガス流に沿ったガス障害物の長さと断面積が減少するために、ガス障害物を回るかまたはこれを超えて流れるガス流の速度は増加する。隙間の断面積が小さくなるほど、ガス流流速の増加は大となる。計算された長さにわたって、ガス流速を拡散速度よりも十分に大となるように増加させるべく、隙間の大きさは選択される。このようにして、ガスはガス流れに抗して上流へ拡散することが困難となる。
【００１６】
隙間５４の長さと大きさは、十分に大きいガス流速を達成するようにいくつかの考察に基づき決定される。１つの要因は、プロセスに採用されるガス供給量の大きさである。ガス供給量が大であるとガス流速は大となる。このように、ガス供給量が大であると、隙間はより大として、これにより十分にガスの拡散速度に対抗できるようにガスの流速が大となる。他の要因は、ガス障害物を構成する材料による許容度(公差)である。たとえば、レンガでは金属ほどの狭い公差は得られない。このようにして、もしも狭い公差の小さい隙間が必要ならば、このような公差を達成するに適当な材料を選択するべきである。さらに他の要因は、もしもあればであるが、上流加熱チャンバで許容される拡散ガスの量である。
【００１７】
プッシャー板とガス障害物は、従来公知の、炉内部の環境に耐える材料、たとえば金属、セラミックまたは他の耐熱材料などの適当な材料からなることができる。適当な方法、たとえばネジ止め、接着剤、または他のいかなる締結部材または方法、または保持溝に保持させることによりガス障害物はプッシャー板に付随する。望むならば、ガス障害物はプッシャー板から動かすことができる。ガス障害物は、プッシャー板に固定されて付随する必要はない。それはプッシャー板に自重で載置することもできる。ガス障害物とプッシャー板はまた１つの単一部材として形成することもできる。また障壁は、たとえば各プッシャー板に挿入されるようなプッシャー板とは別個の部材とすることもできる。
【００１８】
上記の状況下では上流チャンバからのガス流は下流チャンバへ入ることができる。多くの適用では、下流チャンバにおける雰囲気の混合は許容される。ある環境下では、しかし、ガスが下流チャンバに入るようにすることは好ましくない。このようにして、他の態様では、一つ以上の排出出口６０を小室または焼成チャンバに設ける。図１では、各小室２２と２４に１つの排出出口が設けられている。上流ガスの全部またはかなりの量がこの出口から排出される。このようにして排出出口が本発明の移動ガス障害物と共同して働くならば、上流ガスが下流チャンバに入ることと、下流ガスが上流チャンバに入ることの両方が抑制できる。排出出口は、たとえば従来公知の、大気に開放させるか、またはファンまたは真空源を組み込んだものなど、いかなる適当な排出出口であることができる。小室の長さは、小室中のガス障害物の所与の数のほかに排出出口がガスを除去するに十分な様に選択される。
【００１９】
本発明は、セラミックコンデンサ（ceramic  capacitor）製造のような例によりさらに理解される。図６は、セラミックコンデンサの典型的な焼成温度プロファイルを示す。三つの焼成チャンバが使用される。物品は、はじめの加熱チャンバ、たとえばチャンバ１４で、所定の時間８００℃で、窒素と痕跡の水素の減圧雰囲気下に保持される。このチャンバには無視できる量のみの酸素が存在している（たとえば、酸素の分圧は約１０−２０気圧）。物品は、窒素と酸素雰囲気下１３５０℃で焼成する次のチャンバまたは中央チャンバ、チャンバ１６へ進む。このチャンバでの酸素の分圧は約１０−１１から１０−１２気圧である。これに続いて、第三または最後の加熱チャンバ、たとえばチャンバ１８では、窒素と多量の酸素の雰囲気下で再酸化処理をする。酸素の分圧は約１０−４気圧である。
【００２０】
この方法では、ガスは、最初の加熱チャンバ１４と最後の加熱チャンバ１８の両方に向かって中央チャンバ１６から流れ出す傾向がある。水素は最初のチャンバ１４から中央チャンバ１６へ拡散する。本発明の移動ガス障害物４６は、この水素ガスが中央チャンバ１６へ向かって拡散するのを防止する。最初と最後のチャンバ１４、１８の雰囲気が中央チャンバ１６によりかなり希釈されるのは本方法では許容されるのだが、最初のチャンバと中央チャンバ間および中央チャンバと最後のチャンバ間の小室の排出出口６０は、この希釈を最小限とする。
【００２１】
本発明の移動ガス障害物は部屋の雰囲気が入口小室２６を通って最初の加熱チャンバ１４に入ることを防止し、または出口小室２８を通って最後の加熱チャンバ１８に入ることを防止する。
【００２２】
図７と８は、ガス障害物のさらに他の態様を示し、そこでは多くの物品要素が垂直に積み重ねられて、ガス障害物を形成している。図示の態様では、物品要素は物品が炉を通って搬送された多くの支持トレー７０から構成される。トレーは搬送具７４のプッシャー板７２上に列をなして垂直に積み重ねられる。簡略化のために図７ではただ１つのトレーのみが図示される。点線７６はトレーが積み重なって占める体積を表す。図の態様では、各トレー７０は縦に長く延びる直立の壁７８、物品(図示せず)を載置する床８０、および物品の加熱と雰囲気との接触の両方のための自由なガス移動を可能とする開放端８２を有する。
【００２３】
トレー７０は、図８に示されるように、垂直に積み重ねられると、直立の壁７８が垂直な壁８４を形成する様に配置される。トレーはプッシャー板７２上に配置されて、壁８４は炉を通って物品が搬送される方向を横切る面内に延びる。小室の壁および屋根と積み重なったトレーの周囲との間のわずかな隙間をもって壁は小室内に収納されるよう設定され、このようにトレーは配置される。隙間の大きさと長さは上述のようにガス流速が十分に大となるように選択される。もしも適当な配列ならば、他のトレー配置、配列、または物品それ自体により壁が形成されるように設置することができると理解される。
【００２４】
本発明は、添付する請求の範囲に示されるものを除き、特に示されて述べられたことに限るものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
本発明は以下の発明の詳細な説明と添付の図面によりより十分に理解される。
【図１】炉長さの半ばで示される本発明に従うガス障害物プッシャー板を有する連続プッシャー炉断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。
【図４】本発明に従うガス障壁プッシャー板の一列の等角図である。
【図５】本発明に従う物品を乗せたガス障壁プッシャー板の等角図である。
【図６】セラミックコンデンサーの焼成のプロファイル（profile）である。
【図７】本発明に従うガス障壁の他の態様の等角図である。
【図８】図７の態様の別の等角図である。
【図６】
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【国際公開パンフレット】
2005502023.tif 000004
2005502023.tif 000005
2005502023.tif 000006
2005502023.tif 000007
2005502023.tif 000008
2005502023.tif 000009
2005502023.tif 000010
2005502023.tif 000011
2005502023.tif 000012
2005502023.tif 000013
2005502023.tif 000014
2005502023.tif 000015
2005502023.tif 000016
2005502023.tif 000017
2005502023.tif 000018
2005502023.tif 000019
2005502023.tif 000020
2005502023.tif 000021
2005502023.tif 000022
【国際調査報告】
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2005502023.tif 000024