(57)【要約】【課題】消費エネルギーを低減し、生産効率を向上させ、装置スペースを縮小することが可能な連続式熱処理炉を提供する。【解決手段】炉本体３４と、炉本体３４内を通過させて被熱処理物１を搬送することができる搬送機構とを備えた連続式熱処理炉１００であって、搬送機構の少なくとも一部が、軸方向が被熱処理物１の搬送方向に垂直になるように配設された回転軸１１と、一方の端部が回転軸１１に取り付けられたアーム１２と、アーム１２の他方の端部に装着された、被熱処理物１を保持することが可能な支持具１３とを有するアーム式搬送部１５であり、アーム式搬送部１５の、回転軸１１を中心とする回転動作により、被熱処理物１を、炉本体３４内を通過させて搬送することができる連続式熱処理炉１００。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉本体と、前記炉本体内を通過させて被熱処理物を搬送することができる搬送機構とを備えた連続式熱処理炉であって、
前記搬送機構の少なくとも一部が、軸方向が被熱処理物の搬送方向に垂直になるように配設された回転軸と、一方の端部が前記回転軸に取り付けられたアームと、前記アームの他方の端部に装着された、被熱処理物を保持することが可能な支持具とを有するアーム式搬送部であり、
前記アーム式搬送部の、前記回転軸を中心とする回転動作により、被熱処理物を、前記炉本体内を通過させて搬送することができる連続式熱処理炉。
【請求項２】
前記アーム式搬送部の回転動作が、前記回転軸を中心に周期的に所定の回転角の範囲で往復回転する動作である請求項１に記載の連続式熱処理炉。
【請求項３】
前記搬送機構が、前記アーム式搬送部の前記支持具に被熱処理物を渡すための第一の移載用支持具をその端部に有する第一の搬送機構と、前記アーム式搬送部を有する第二の搬送機構と、前記アーム式搬送部の前記指示具に載せられた被熱処理物を受けるための第二の移載用支持具をその端部に有する第三の搬送機構とを有する請求項１又は２に記載の連続式熱処理炉。
【請求項４】
前記第一の搬送機構が、一定のストロークで上昇、前進、下降、後退という動作を周期的に繰り返すビームを有する請求項３に記載の連続式熱処理炉。
【請求項５】
前記第二の搬送機構が、一定のストロークで上昇、前進、下降、後退という動作を周期的に繰り返すビームを有する請求項３又は４に記載の連続式熱処理炉。
【請求項６】
前記アーム式搬送部を複数有し、少なくとも一の前記アーム式搬送部が上昇、下降動作をすることが可能な請求項１〜５のいずれかに記載の連続式熱処理炉。
【請求項７】
前記炉本体が一又は搬送方向に連なる複数の領域により構成され、少なくとも一の前記領域（アーム搬送領域）の下部であって前記アーム搬送領域の搬送方向における中央部に前記回転軸が配設され、前記アーム式搬送部の回転動作により被熱処理物を搬送し前記アーム搬送領域を通過させることが可能な請求項１〜６のいずれかに記載の連続式熱処理炉。
【請求項８】
前記アーム搬送領域が、上下に分割されて上側炉体と下側炉体とから構成され、前記上側炉体が下面に窪み（上側空間）を有し、前記下側炉体が上面に窪み（下側空間）を有し、前記上側炉体が前記下側炉体の上から、前記支持具及び被熱処理物が通過できる隙間（搬送用間隙）を開けて重ねられ、
前記アーム式搬送部の回転動作により被熱処理物を前記アーム搬送領域の前記搬送用間隙を通して搬送することができる請求項７に記載の連続式熱処理炉。
【請求項９】
前記アーム搬送領域の上側空間が、水素及び／又は窒素を含有する雰囲気であり、被熱処理物の前記アーム搬送領域内における最高通過点が、搬送方向中央部に位置する請求項８に記載の連続式熱処理炉。
【請求項１０】
二つの前記アーム式搬送部が前記アーム搬送領域を挟むようにして前記回転軸に配設され、前記二つの前記アーム式搬送部のそれぞれの前記支持具が、いずれも前記搬送用間隙側に突き出し、前記二つの支持具間を橋渡しさせた状態で被熱処理物を載置できるように形成され、
被熱処理物を前記二つの支持具間に橋渡しさせた状態で載置し、前記アーム式搬送部の回転動作により前記二つの支持具及び被熱処理物を前記搬送用間隙を通過させることにより、被熱処理物を前記アーム搬送領域内を通過させて搬送することができる請求項９に記載の連続式熱処理炉。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれかに記載の連続式熱処理炉を用いて被熱処理物を熱処理する熱処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、連続式熱処理炉に関し、さらに詳しくは、消費エネルギーを低減し、生産効率を向上させ、装置スペースを縮小することが可能な連続式熱処理炉に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池基板の製造においては、基板の表面及び裏面に導電性の電極ペーストを所定のパターンで印刷形成した後、連続式の熱処理炉内を連続的又は間欠的に移動させながら熱処理（乾燥・焼成）する工程がある。通常、このような熱処理に用いられる熱処理炉には、炉の入口側から出口側に向かって、被熱処理物の乾燥及び／又は脱バインダー処理を行う乾燥・脱バインダー領域と、被熱処理物の焼成を行う焼成領域とが順に設けられており、被熱処理物は乾燥・脱バインダー領域を搬送されながら乾燥及び／又は脱バインダー処理された後、焼成領域を搬送されながら焼成され、その後、炉外に搬出される。
【０００３】
熱処理炉内で被熱処理物を搬送するための搬送機構としては、被熱処理物が太陽電池基板である場合、メッシュベルトコンベアが広く使用されている（例えば、特許文献１参照）。また、最近では、メッシュベルトコンベアに比して熱容量が小さく、迅速な昇降温が可能なことから、ウォーキングビームや、ワイヤー等の線材に張力を付与して張り渡し、当該線材にウォーキングビーム的な搬送動作を行わせるようにした搬送機構も使用されるようになってきている（例えば、特許文献２，３参照）。
【０００４】
ところで、太陽電池基板における乾燥及び／又は脱バインダー処理後の焼成、すなわち、アルミニウムや銀からなる電導ペーストの基板表面への焼き付けは、短時間で急速に８００℃程度まで加熱し、その後急冷却することが良好な製品特性を得る上で理想的とされており、この理想的な焼成状態を達成するためには、乾燥・脱バインダー領域での被熱処理物の搬送速度よりも焼成領域での被熱処理物の搬送速度を高め、雰囲気温度が１０００℃以上の高温に保たれた焼成領域を短時間の内に素早く通過させることが要求される。
【０００５】
しかしながら、従来の連続式熱処理炉においては、１種類の搬送機構によって、乾燥・脱バインダー領域も焼成領域も同じ速度で被熱処理物を搬送しながら、乾燥及び／又は脱バインダー処理、焼成という一連の熱処理を行う構造となっていたため、前記のような理想的な焼成状態を達成することは極めて困難であった。
【０００６】
また、被熱処理物の製品特性を均一にするためには、焼成領域を一定の高温度に安定して保持することが重要であるが、メッシュベルトコンベアのような熱容量の大きい搬送機構を使用した場合には、その搬送機構の移動動作に伴う焼成領域内の温度変化が大きくなり、安定した焼成領域内温度が得られない。また、ウォーキングビームのように、前後方向のみならず上下方向の動作も伴う搬送機構を使用した場合には、その可動範囲を確保するために、焼成領域の入口側及び出口側の開口部の高さを高くする必要があることから、当該開口部の面積が大きくなって、当該開口部より焼成領域内の熱が外部に逃げやすくなり、焼成領域内温度が不安定になることに加え、焼成領域内の温度保持に要するエネルギー消費も大きくなるという問題があった。
【特許文献１】特開２００２−２０３８８８号公報
【特許文献２】実公平７−４４７０号公報
【特許文献３】特開２００３−９０６８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
また、焼成領域において、線材又はビームの搬送方向の水平動作のみにより（上下動作を行わずに）被熱処理物の搬送を行う方法も提案されている（特願２００４−３５５７８２号参照）。これにより、上記焼成領域の搬送速度を高めると同時に、焼成領域内の熱が外部に逃げることを抑制し、温度変化を小さくして、焼成領域内の温度保持に要するエネルギー消費を小さくすることが可能となった。この方法は、連続式熱処理炉として、特に焼成領域の被熱処理物の搬送方法として非常に優れたものであるが、上記線材又はビームの水平動作に使用するスペースやその動作速度に関して、更に改良の余地があった。
【０００８】
本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、消費エネルギーを低減し、生産効率を向上させ、装置スペースを縮小することが可能な連続式熱処理炉を提供することを特徴とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によって以下の連続式熱処理炉が提供される。
【００１０】
［１］  炉本体と、前記炉本体内を通過させて被熱処理物を搬送することができる搬送機構とを備えた連続式熱処理炉であって、前記搬送機構の少なくとも一部が、軸方向が被熱処理物の搬送方向に垂直になるように配設された回転軸と、一方の端部が前記回転軸に取り付けられたアームと、前記アームの他方の端部に装着された、被熱処理物を保持することが可能な支持具とを有するアーム式搬送部であり、前記アーム式搬送部の、前記回転軸を中心とする回転動作により、被熱処理物を、前記炉本体内を通過させて搬送することができる連続式熱処理炉。
【００１１】
［２］  前記アーム式搬送部の回転動作が、前記回転軸を中心に周期的に所定の回転角の範囲で往復回転する動作である［１］に記載の連続式熱処理炉。
【００１２】
［３］  前記搬送機構が、前記アーム式搬送部の前記支持具に被熱処理物を渡すための第一の移載用支持具をその端部に有する第一の搬送機構と、前記アーム式搬送部を有する第二の搬送機構と、前記アーム式搬送部の前記指示具に載せられた被熱処理物を受けるための第二の移載用支持具をその端部に有する第三の搬送機構とを有する［１］又は［２］に記載の連続式熱処理炉。
【００１３】
［４］  前記第一の搬送機構が、一定のストロークで上昇、前進、下降、後退という動作を周期的に繰り返すビームを有する［３］に記載の連続式熱処理炉。
【００１４】
［５］  前記第二の搬送機構が、一定のストロークで上昇、前進、下降、後退という動作を周期的に繰り返すビームを有する［３］又は［４］に記載の連続式熱処理炉。
【００１５】
［６］  前記アーム式搬送部を複数有し、少なくとも一の前記アーム式搬送部が上昇、下降動作をすることが可能な［１］〜［５］のいずれかに記載の連続式熱処理炉。
【００１６】
［７］  前記炉本体が一又は搬送方向に連なる複数の領域により構成され、少なくとも一の前記領域（アーム搬送領域）の下部であって前記アーム搬送領域の搬送方向における中央部に前記回転軸が配設され、前記アーム式搬送部の回転動作により被熱処理物を搬送し前記アーム搬送領域を通過させることが可能な［１］〜［６］のいずれかに記載の連続式熱処理炉。
【００１７】
［８］  前記アーム搬送領域が、上下に分割されて上側炉体と下側炉体とから構成され、前記上側炉体が下面に窪み（上側空間）を有し、前記下側炉体が上面に窪み（下側空間）を有し、前記上側炉体が前記下側炉体の上から、前記支持具及び被熱処理物が通過できる隙間（搬送用間隙）を開けて重ねられ、前記アーム式搬送部の回転動作により被熱処理物を前記アーム搬送領域の前記搬送用間隙を通して搬送することができる［７］に記載の連続式熱処理炉。
【００１８】
［９］  前記アーム搬送領域の上側空間が、水素及び／又は窒素を含有する雰囲気であり、被熱処理物の前記アーム搬送領域内における最高通過点が、搬送方向中央部に位置する［８］に記載の連続式熱処理炉。
【００１９】
［１０］  二つの前記アーム式搬送部が前記アーム搬送領域を挟むようにして前記回転軸に配設され、前記二つの前記アーム式搬送部のそれぞれの前記支持具が、いずれも前記搬送用間隙側に突き出し、前記二つの支持具間を橋渡しさせた状態で被熱処理物を載置できるように形成され、被熱処理物を前記二つの支持具間に橋渡しさせた状態で載置し、前記アーム式搬送部の回転動作により前記二つの支持具及び被熱処理物を前記搬送用間隙を通過させることにより、被熱処理物を前記アーム搬送領域内を通過させて搬送することができる［９］に記載の連続式熱処理炉。
【００２０】
［１１］  ［１］〜［１０］のいずれかに記載の連続式熱処理炉を用いて被熱処理物を熱処理する熱処理方法。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の連続式熱処理炉によれば、アーム式搬送部の回転動作により、被熱処理物を、炉本体内を通過させて搬送することが可能となるため、被熱処理物の搬送速度を高め、炉内の熱を外部に逃げることを抑制し消費エネルギーを低減することができる。また、アーム式搬送部の回転動作範囲が小さいため、線材等を搬送方向の前後に水平動作させる場合等より装置スペースを小さくすることができ、また、線材等の水平動作と比較してアーム式搬送部の回転動作のサイクルタイムを小さくすることができる。そして、サイクルタイムの短縮により生産効率を向上させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面を参照しながら具体的に説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、適宜設計の変更、改良等が加えられることが理解されるべきである。
【００２３】
図１は、本発明の連続式熱処理炉の一実施形態を模式的に示す説明図である。本実施形態の連続式熱処理炉１００は、炉本体３４の入口５１側から出口５２側に向かって、被熱処理物１の乾燥及び／又は脱バインダー処理を行う乾燥・脱バインダー領域４１と、被熱処理物１の焼成を行う焼成領域４２とが順に設けられている。すなわち、炉本体３４が、乾燥・脱バインダー領域４１と焼成領域４２とから構成されており、乾燥・脱バインダー領域４１から焼成領域４２に向かう方向（入口５１側から出口５２側に向かう方向）が被熱処理物１の搬送方向である。そして、被熱処理物１が、乾燥・脱バインダー領域４１で、搬送されながら乾燥及び／又は脱バインダー処理された後、焼成領域４２で、搬送されながら焼成されるように形成されている。本実施形態の連続式熱処理炉１００は、炉本体３４内を通過させて、被熱処理物１を搬送するための搬送機構として、第一の搬送機構３１、第二の搬送機構３２及び第三の搬送機構３３という３種類の搬送機構を有する。搬送機構の種類は３種に限定されず、何種類であってもよい。なお、「脱バインダー処理」とは、被熱処理物１に含まれるバインダー成分を加熱除去する処理をいう。このように、本実施の形態の連続式熱処理炉は、搬送方向に連なる複数の領域により構成され、各領域において適切な条件で被熱処理物を処理することが好ましい。炉本体を構成する領域の数は二つに限定されず、一つであってもよいし、三つ以上であってもよい。
【００２４】
本実施形態の連続式熱処理炉の大きさ、温度条件等は特に限定されないが、例えば、被熱処理物１が一辺１５ｃｍ程度の矩形の太陽電池基板である場合には、乾燥・脱バインダー領域４１の長さを２ｍ程度とし、焼成領域４２の長さを０．３ｍ程度とするのが好ましい。乾燥・脱バインダー領域４１は、炉天井部に設けられた遠赤外線（ＩＲ）ヒーター６１等の加熱手段により、雰囲気温度が３００〜５００℃程度に調整され、焼成領域４２は、炉天井部及び／又は炉床部に設けられた近赤外線ランプヒーター６２等の加熱手段により、雰囲気温度が１０００℃程度に調整されているのが望ましい。乾燥・脱バインダー領域４１は、図１のように１つの領域として構成されていてもよいし、複数の乾燥・脱バインダー領域に区分された構成となっていてもよい。
【００２５】
本実施形態の連続式熱処理炉１００においては、搬送機構の一部を構成する第二の搬送機構３２が焼成領域（アーム搬送領域）４２に配設されており、第二の搬送機構３２は、軸（中心軸）方向が被熱処理物１の搬送方向に垂直になるように配設された回転軸１１と、一方の端部が回転軸１１に取り付けられたアーム１２と、アーム１２の他方の端部に装着された、被熱処理物１を保持することが可能な支持具１３とを有するアーム式搬送部１５であ。そして、アーム式搬送部１５の、回転軸１１を中心とする回転動作により、焼成領域（アーム搬送領域）４２内を、被熱処理物１を搬送することが可能に形成されている。アーム式搬送部１５の回転軸１１を中心とする回転動作（以下、「アーム式搬送部の回転動作」ということがある）というときは、アーム式搬送部１５を構成するアーム１２及び支持具１３が、回転軸１１を中心に回転動作をすることをいう。また、回転軸１１を中心に回転動作するとは、回転軸１１の中心軸を回転中心として回転動作することをいう。以下、このように、アーム式搬送部１５の回転動作を、搬送機構として利用して被熱処理物１を搬送する領域（本実施形態においては「焼成領域」が該当する）を、「アーム搬送領域」と称することがある。
【００２６】
第二の搬送機構３２は、回転軸１１の軸方向が、被熱処理物１の搬送方向に垂直になるように配設されているため、例えば、回転軸が搬送機構全体の設置された床面に対し水平である場合には、アーム１２は、被熱処理物１の搬送方向及び鉛直方向を含む平面内を回転し、被熱処理物１を搬送方向に搬送することが可能となっている。そして、第二の搬送機構３２のアーム式搬送部１５の回転動作は、アーム１２が回転軸１１を中心に周期的に所定の回転角の範囲で往復回転する動作であることが好ましい。ここで、往復回転とは、アーム１２が回転軸１１を中心に所定の角度「θ」だけ回転した後、回転方向を逆にして所定の角度「−θ」だけ回転して、その後、角度「θ」及び角度「−θ」の回転を交互に繰り返すことをいう。ここで、「θ」は、正の実数である。また、「θ」は、一定の値である必要はなく、変化してもよい。上記所定の回転角の範囲は、特に限定されるものではなく、第一の搬送機構３１から被熱処理物１を受け取り、被熱処理物１を焼成領域４２を通過させて搬送し、第三の搬送機構３３に渡すことができるように適宜設定すればよいが、例えば、２０〜４５°の範囲とすることが好ましい。４５°より大きいと支持具１３の傾きが大きくなるため被熱処理物を載せ難くなることがあり、２０°より小さいと、被熱処理物の搬送距離が短くなることがある。また、アーム１２は、支持体１３が鉛直方向において最も高い位置にある状態（例えば、搬送面が水平である場合には、アーム１２が鉛直方向を向いた状態。以下、「鉛直方向等」ということがある。）を中心として搬送方向の前後に同じ角度だけ往復回転することが好ましいが、被熱処理物を第一の搬送機構から受け取る位置、及び第三の搬送機構に渡す位置により、鉛直方向等からの搬送方向前後の角度に違いを設けても良い。このように、アーム式搬送部１５のアーム１２が、回転軸１１を中心に周期的に所定の回転角の範囲で往復回転することにより、アーム１２の先端に装着された支持具１３が、円弧を描きながら搬送方向の前後に周期的に往復動作をするようになる。これにより、第二の搬送機構３２は、焼成領域入口４５の部分（焼成領域４２から外に出た位置）で支持具１３により被熱処理物１を受け取り、アーム１２の回転動作（搬送方向に向かう回転動作）により被熱処理物１を焼成領域４２内を通過させて焼成領域出口４６の部分（焼成領域４２から外に出た位置）まで搬送し、そこで、被熱処理物１を第三の搬送機構３３に渡し、アーム１２の回転動作（搬送方向に対して逆方向に向かう回転動作）により支持具１３を焼成領域入口４５の部分に戻すことができる。そして、この動作を繰り返すことにより、連続的に被熱処理物１を搬送することが可能となる。
【００２７】
このように、アーム式搬送部１５の回転動作により被熱処理物１を搬送するため、被熱処理物１の搬送速度を高めることができ、アーム式搬送部１５の回転動作のサイクルタイムを小さくすることにより、生産効率を向上させることが可能となる。また、焼成領域４２の焼成領域入口４５及び焼成領域出口４６は、支持具１３及び被熱処理物１が通過できるだけの隙間を有していればよいため、炉内の熱を外部に逃げることを抑制し消費エネルギーを低減することができる。さらに、第二の搬送機構３２においては、アーム式搬送部１５の回転スペースが確保されていればよいため、例えば、線材等を搬送方向前後に水平動作させる場合等のように線材等の移動のためのスペースが不要となり、装置スペースを小さくすることができる。これは、例えば、搬送方向の長さで、１．５ｍ程度のスペースの短縮が可能になる。また、線材等の水平動作は、大きなスペースを移動するためにサイクルタイムが長くなるが、アーム式搬送部１５の回転動作は小さなスペース内の動作であるため、短いサイクルタイムで動作させることが可能になる。そして、サイクルタイムの短縮により生産効率を向上させることが可能となる。
【００２８】
アーム式搬送部１５のアーム１２が回転軸１１を中心に往復回転動作する場合の回転速度は、熱処理に必要な時間、熱処理炉全体の生産効率等により適宜決定することができるが、例えば、６秒程度の正味加熱時間を想定する場合、９〜１２秒で一往復する機構を構成することが可能である。９秒より速いと熱処理時間が短いことがあり、１２秒より遅いと生産効率が低下することがある。例えば、線材等を搬送方向前後に水平動作させる方法では、サイクルタイムは、６秒の加熱時間を確保する場合、最速でも１２秒程度が限界であるため、最大３秒の短縮が可能となることがわかる。
【００２９】
図２は、本発明の連続式熱処理炉の一実施形態を構成する焼成領域（アーム搬送領域）及び第二の搬送機構を模式的に示す斜視図である。図３は、本発明の連続式熱処理炉の一実施形態を構成する焼成領域（アーム搬送領域）、第二の搬送機構を模式的に示した、回転軸の軸方向に垂直な断面図である。図２においては、アーム搬送領域４２は、上下に分割されて、上側炉体４３と下側炉体４４とから構成されている。そして、上側炉体４３が下面に窪み（上側空間）４３ａを有し、下側炉体４４が上面に窪み（下側空間）４３ｂを有し、上側炉体４３が下側炉体４４の上から、第二の搬送機構３２の支持具１３及び被熱処理物１が通過できる隙間（搬送用間隙）４７を開けて重ねられている。搬送用間隙４７の間隔（上側炉体４３と下側炉体４４との間の距離）は、特に限定されないが、アーム式搬送部の回転動作時に被熱処理物及び支持具を通過させることができ、且つ、アーム搬送領域内部の熱を外部に逃がすのをできるだけ抑制できる間隔であることが好ましい。例えば、３０〜８０ｍｍであることが好ましく、３０〜５０ｍｍであることが更に好ましい。
【００３０】
図２及び図３に示すように、第二の搬送機構３２は、二つのアーム式搬送部１５，１５から構成されている。そして、二つのアーム１２，１２がアーム搬送領域４２を挟むようにして回転軸１１に配設され、二つのアーム１２，１２のそれぞれに装着された支持具１３，１３が、いずれも搬送用間隙４７側に突き出し、二つの支持具１３，１３間を橋渡しさせた状態で被熱処理物１を載置できるように形成されている。図２及び図３に示すように、二つのアーム式搬送部１５，１５は、共通の回転軸１１に取り付けられていることが好ましい。そして、被熱処理物１を搬送するときには、被熱処理物１を二つの支持具１３，１３間に橋渡しさせた状態で載置し、アーム１２，１２の回転動作により二つの支持具１３，１３及び被熱処理物１を搬送用間隙４７を通過させることにより、被熱処理物１をアーム搬送領域４２内を通過させて搬送することができる。回転軸１１は、アーム搬送領域４２の下部であってアーム搬送領域４２の被熱処理物１の搬送方向における中央部に配設されていることが好ましい。また、回転軸１１は、アーム搬送領域４２の上部に配設されて、被熱処理物１を吊り下げる形態であってもよい。このように、被熱処理物及び支持具だけがアーム搬送領域を通過するため、消費エネルギーを少なくすることができ、例えば、メッシュベルトを用いた場合と比較して１／３程度のエネルギーで熱処理を行うことができる。
【００３１】
図２及び図３に示すように、支持具１３は、被熱処理物１をその搬送方向前後から挟むことができるようにアーム１２の先端から二股に分かれ、搬送用間隙側に突き出した状態で形成された板状の部材と、保持部材１４とから構成されている。そして、保持部材１４は、上記二股に分かれた板状の部材のそれぞれの先端に被熱処理物１を載置することができるように対向させて一つずつ装着されている。保持部材１４の装着数は、板状の部材の各先端に一つずつに限定されず、複数個ずつ装着されてもよい。さらに、本実施形態においては、二つの支持具１３，１３に装着されている合計四つの保持部材１４に被熱処理物１を載置させるように形成されている。上記板状の部材は、熱容量を小さくするという観点より、搬送用間隙内に入り込む部分は小さいことが好ましい。本実施形態においては、支持具１３は板状の部材であるが、板状に限定されず棒状であっても筒状であってもよい。また、支持具１３の形状は、このように四角い枠の一辺を取り除いたような形状に限定されず、Ｕ字状、Ｖ字状、Ｙ字状、Ｔ字状、Ｌ字状等いずれの形状であってもよく、被熱処理物を載置してアームの回転動作により搬送することができればよい。また、本実施形態においては、二つの支持具間に被熱処理物を橋渡しさせた状態で載置させるように形成されているが、一つの支持具（アーム式搬送部）で被熱処理物を保持し、搬送してもよい。また、三つ以上のアーム式搬送部を組み合わせて使用し、被熱処理物を保持し、搬送してもよい。
【００３２】
支持具１３を構成する板状の部材の材質は特に限定されないが、ステンレス鋼、インコネル等の金属が好ましい。保持部材１４の形状は、被熱処理物を載置できれば特に限定されず、長方形の板状、長円形の板状、棒状等いずれの形状でもよい。保持部材１４は、熱容量を小さくするという観点から、被熱処理物を載置できる強度を有する範囲で、小さいものが好ましい。また、支持具１３は、アーム１２に対して垂直に被熱処理物を載置できるように形成されていることが好ましい。そして、支持具１３は、アーム１２の回転動作により搬送方向前後のいずれ側に傾いても被熱処理物１を安定して保持できるように形成されていることが好ましい。例えば、図２及び図３に示すように、保持部材１４に先端側が低くなった段差が設けられ、被熱処理物１がその下側の段（先端側の段）に収まり、アーム１２が傾いても下側の段に安定的に保持されるように形成されていることが好ましい。また、保持部材１４は、先端側が低くなるように全体的に傾斜していてもよい。この場合、保持部材１４は平面状であってもよい。ここで、保持部材の先端側が低いとは、アームが、例えば鉛直方向を向いたときに、保持部材の先端側が鉛直方向において低くなっている状態をいう。
【００３３】
アーム１２の形状は特に限定されず、円柱状、四角柱状、その他多角柱状等いずれの形状でもよい。アーム１２の材質は特に限定されないが、ステンレス鋼、インコネル等の金属が好ましい。アーム１２の長さは特に限定されず、回転角度や装置スペース等を最適化できるように適宜決定することができる。
【００３４】
回転軸１１の形状は特に限定されず、円柱状、四角柱状、その他多角柱状、筒状等いずれの形状でもよい。回転軸１１の材質は特に限定されないが、ステンレスパイプ等が好ましい。
【００３５】
アーム１２は、回転軸１１に取り付けられており、駆動装置によって往復回転動作するように形成されている。このとき、アーム１２は、回転軸１１に固定され、回転軸１１がその中心軸を中心にして回転動作することによりアーム１２も回転動作するように形成されていることが好ましい。また、アーム１２は、回転軸１１に回転可能に取り付けられ、回転軸１１は回転せずに、アーム１２だけが駆動装置により、回転軸１１の中心軸を中心にして回転動作するように形成されたものであってもよい。
【００３６】
アーム搬送領域４２の上側空間４３ａが、水素及び／又は窒素を含有する雰囲気であることが好ましい。それぞれが、空気より比重が軽く、炉上部に滞留しやすいからである。また、被熱処理物１のアーム搬送領域４２内における最高通過点が、搬送方向中央部に位置することが好ましい。これにより、被熱処理物１を上記水素等に十分に接触させることができる。ここで、最高通過点とは、アーム搬送領域４２内において被熱処理物が通過する位置（軌跡）の中で、鉛直方向において最も高い位置をいう。
【００３７】
図１に示す本実施形態の連続式熱処理炉１００においては、搬送機構の一部を構成する第一の搬送機構３１は、一定のストロークで上昇、前進、下降、後退という動作を周期的に繰り返すビーム２を備えたものであることが好ましい。乾燥・脱バインダー領域４１では被熱処理物１の搬送をこの第一の搬送機構により行う。また、第三の搬送機構３３は、一定のストロークで上昇、前進、下降、後退という動作を周期的に繰り返すビーム２１を備えたものであり、焼成領域４２を搬送された後の被熱処理物１を、炉外の所定位置まで搬送するために使用される。なお、第一の搬送機構において、ビーム２の代わりにビーム２と同様の動作を行う線材を用いてもよい。
【００３８】
本実施形態の連続式熱処理炉において、ビームとは、窯炉用棚組構造体、すなわち窯炉内に配置される組棚の水平方向の支持部材であって、ビーム固定台（支持体及び水平バー）の上面に少なくとも２本のビームを平行に横架し、この上面に被熱処理物を載置する。
【００３９】
前記のとおり、本発明に使用される第一の搬送機構は、一定のストロークで上昇、前進、下降、後退という動作を周期的に繰り返すビームを備えたものである。図４は、この第一の搬送機構の実施形態の一例を模式的に示した概略説明図であり、本例においては、前記のような動作を行うビーム２に加え、当該ビーム２が下降状態（後退動作時を含む）にあるときに、被熱処理物１を支持しておくための支持体３を備えている。この支持体３には、例えば図４に示すようなＴ字型の柱体を用いることができ、炉長方向と平行に配置された２本のビーム２の間において、上部の水平バー３ａが炉長方向と直交する向きとなるようにして、所定の間隔で複数本が立設配置されている。
【００４０】
ビーム２は、図１に示すように、ビーム支持体４に固定されている。ビーム支持体４は、駆動機構（図示せず）により一定のストロークで上昇、前進、下降、後退の動作を周期的に繰り返すように構成されており、これによってビーム２も同様の周期的動作を行う。
【００４１】
なお、この第一の搬送機構においては、図２に示すように、被熱処理物１がビーム２に直接接触した状態でビーム２上に保持されて搬送されるようになっていてもよいが、被熱処理物１が太陽電池基板であるような場合には、ビーム２に被熱処理物１を保持するための保持部材が装着され、当該保持部材が被熱処理物の縁部又は縁部近傍部のみに接触した状態で被熱処理物を保持することが好ましい。太陽電池基板は、表面のみならず裏面にも電極ペーストのパターン印刷がなされており、搬送機構がそれに接触した状態で高温下に置かれると、印刷面に傷や焼け跡が付いて、被熱処理物の性能や概観に悪影響を及ぼすため、上記のような保持部材を使用し、搬送機構の被熱処理物に対する接触を、パターン印刷のなされていない被熱処理物の縁部又は縁部近傍部にのみ限定するのが望ましい。
【００４２】
図５は、第一の搬送機構において、ビーム及び支持体に各々保持部材が装着された状態を例示したものである。本例において、ビーム２の保持部材５は、ビーム２の軸方向と直角をなす方向に延出するツメ状の部位を有する部材であり、ビーム２上に所定のピッチで複数個配されている。この保持部材５は、その先端付近が下方にやや傾斜した状態となっており、当該傾斜部において被熱処理物１の縁部と接触し、被熱処理物１を保持する。支持体３の保持部材６は、Ｔ字型である支持体の上部の水平バー３ａと直交する方向に延出するツメ状の部位を有する部材である。この保持部材６も、その先端付近が下方にやや傾斜した状態となっており、当該傾斜部において被熱処理物１の縁部と接触し、被熱処理物１を保持する。
【００４３】
第一の搬送機構から第二の搬送機構への被熱処理物の受け渡しは、受け渡しを行うための移載機構を第一の搬送機構の端部（搬送方向における先端部）に設け、当該移載機構にて行うことが好ましい。図６は、移載機構の一例を示す説明図である。この移載機構は、炉の側面側から見て上部がＹ字状に分岐して傾斜した第一の移載用支持具７と当該第一の移載用支持具７の下端が固定された可動部８とから構成される。可動部８は、第一の搬送機構のビーム２に固定され、当該ビーム２と共に、一定のストロークで上昇、前進、下降、後退という動作を周期的に繰り返すようになっており、可動部８に固定された第一の移載用支持具７も同様の動作を行う。第一の搬送機構により乾燥・脱バインダー領域の終了部まで搬送され、当該終了部の支持体３上に保持された被熱処理物１は、可動部８の上昇によって第一の移載用支持具７上に移され、更に可動部８の前進によって焼成領域の直前部まで進み、その後、可動部８の下降によって第一の移載用支持具７上から第二の搬送機構へと移される。こうして、被熱処理物１を第二の搬送機構へ移載した後、可動部８は後退して元の位置に戻る。
【００４４】
図６に示すように、本実施形態の連続式熱処理炉においては、第一の移載用支持具７は、その上部のＹ字状に形成された部分が、搬送方向前側が高く、後側が低く形成されていることが好ましい。これにより、第一の移載用支持具７に被熱処理物１を載置したときに、搬送方向前側が高く、後側が低く傾斜した状態となるため、第二の搬送機構（図２，３参照）の支持具１３の傾斜面に合わせることができ、支持具１３への移載をより安定的に行うことが可能となる。このとき、図６に示すように、第一の移載用支持具７の上部のＹ字状に形成された部分の搬送方向後側端部を略垂直に立てることが好ましい。これにより、第一の移載用支持具７に被熱処理物１を載置したときに、当該後側にずれることを防止することができる。
【００４５】
また、被熱処理物１を載置する水平バーの中で、焼成領域に最も近いもの（先端水平バー３ｂ）の配設位置を、他の水平バーの配設位置より鉛直方向の高い位置とすることが好ましい。これにより、被熱処理物１を傾斜した状態で水平バーの上に載置することができ、上記Ｙ字状に形成した部分の前側を高く、後側を低く形成した第一の移載用支持具７に、スムーズに渡すことが可能となる。また、上記先端水平バー３ｂの高さは、被熱処理物を載置したときの傾斜が、第二搬送機構に被熱処理物を渡すときの、第二搬送機構の支持具１３の傾斜に並行になるように調整することが好ましい。また、第一の移載用支持具７が前進動作をするときに、先端水平バー３ｂと第一の移載用支持具７とが衝突しないように、先端水平バー３ｂは、図６に示すように２つに分離させてその中央部を開けることが好ましい。
【００４６】
第一の移載用支持具７は、その上部のＹ字状に傾斜した部位で被熱処理物１の縁部とのみ接触するので、被熱処理物１が太陽電池基板のような裏面にパターン印刷がなされたようなものであっても、それに接触して悪影響を与えることはない。
【００４７】
図７に示す本実施形態の連続式熱処理炉１００の搬送機構の一部を構成する第三の搬送機構３３は、一定のストロークで上昇、前進、下降、後退という動作を周期的に繰り返すビーム２１を備えたものである。図７は、この第三の搬送機構の実施形態の一例を模式的に示した概略説明図であり、本例においては、第三の搬送機構３３は、リフター２２を上昇及び下降させる昇降駆動装置２３と、リフター２２に取り付けられたビーム２１を前後方向に移動させるビーム駆動装置２５と、昇降駆動装置自体を前後方向に水平移動させる水平移動装置２４とを有し、これらの装置によって、ビーム２１が一定のストロークで上昇、前進、下降、後退という動作を周期的に繰り返すことができるようになっている。
【００４８】
第二の搬送機構から第三の搬送機構への被熱処理物の受け渡しは、受け渡しを行うための移載機構を第三の搬送機構の端部（搬送方向における後端部）に設け、当該移載機構にて行うことが好ましい。図７に示すように、移載機構としては、炉の側面側から見て上部がＹ字状に分岐して傾斜した第二の移載用支持具２６をビーム２１の搬送方向後側端部に配設したものであることが好ましい。第二の移載用支持具２６は、上記第一の移載用支持具について、搬送方向の前後を逆にした構造であることが好ましい。これにより、第二の搬送機構から被熱処理物を受け取るときに、搬送方向前側が低くなるように傾斜した被熱処理物を、そのまま傾斜した状態で受け取ることが可能となり、安定的に移載することができる。第三の搬送機構で搬送した被熱処理物は、更に他の搬送ラインに移載し、次の工程に搬送することが好ましい。
【００４９】
本発明の連続式熱処理炉は、上記本発明の連続式熱処理炉の一実施形態において、第一の搬送機構及び第三の搬送機構も、第二の搬送機構と同様にアーム式搬送部の回転動作により被熱処理物を搬送するように構成されたものであってもよい。これは、複数の回転軸を有する搬送機構の例でもある。この場合、回転動作とともに上昇及び下降の動作ができるアーム式搬送部を少なくとも一つ有することが好ましい。例えば、図８（ａ）〜図８（ｄ）に示すように、回転動作だけを行うアーム式搬送部１５と、回転動作とともに上昇及び下降の動作ができるアーム式搬送部１５ａとを一つおきに配置することが好ましい。これにより、被熱処理物の受け渡しを、アーム式搬送部の回転動作及び上昇、下降動作により行うことが可能となる。また、複数のアーム式搬送部と上記ビームによる搬送機構とを併用してもよい。図８（ａ）〜図８（ｄ）は、本発明の連続式熱処理炉の他の実施の形態を構成する搬送機構の搬送状況を模式的に示す説明図である。
【００５０】
上記アーム式搬送部により被熱処理物を搬送する場合には、例えば、まず、図８（ａ）に示すように、被熱処理物１を保持したアーム式搬送部１５が搬送方向前側に回転してきたときに、上昇、下降可能なアーム式搬送部１５ａが下降した状態で、搬送方向後側に回転してくる。そして、アーム式搬送部１５の支持具１３の下側（鉛直方向下側）に、アーム式搬送部１５ａの支持具１３が配置される。
【００５１】
そして、この状態から、アーム式搬送部１５ａが上昇し、アーム式搬送部１５が保持していた被熱処理物１を受け取り、図８（ｂ）に示すように、アーム式搬送部１５の支持具１３の上側（鉛直方向上側）に、アーム式搬送部１５ａの支持具１３が配置された状態になる。
【００５２】
その後、アーム式搬送部１５ａは、上記上昇した状態で、搬送方向前側に向かって回転動作を行い、図８（ｃ）に示すように、次の（搬送方向前側に位置する）アーム式搬送部１５の支持具１３の上側（鉛直方向上側）に、アーム式搬送部１５ａの支持具１３が配置された状態になる。
【００５３】
そして、この状態から、アーム式搬送部１５ａが下降し、アーム式搬送部１５ａが保持していた被熱処理物１をアーム式搬送部１５に渡し、図８（ｄ）に示すように、アーム式搬送部１５の支持具１３の下側（鉛直方向下側）に、アーム式搬送部１５ａの支持具１３が配置された状態になる。その後、アーム式搬送部１５ａが搬送方向後側に向かって回転動作を行い、図８（ａ）に示す状態に戻り、その後はこれらの動作を繰り返すことにより、被加熱処理物を搬送することができる。
【００５４】
本発明の熱処理方法は、上述した本発明の連続式熱処理炉を使用して被熱処理物を熱処理するものである。すなわち、例えば、上述した本発明の連続式熱処理炉の一実施形態の第一の搬送機構に被熱処理物を載置し、第一の搬送機構により、乾燥・脱バインダー領域内を搬送して、被熱処理物の乾燥・脱バインダーを行う。このときの各種条件は上述した本発明の連続式熱処理炉において説明した条件であることが好ましい。次に、第一の搬送機構の端部に設けられた第一の移載機構により、被熱処理物を第一の搬送機構から第二の搬送機構に移載する。そして、被熱処理物を、第二の搬送機構（アーム式搬送部）により、アーム搬送領域（焼成領域）内を搬送することにより熱処理を行う。このときの各種条件は上述した本発明の連続式熱処理炉において説明した条件であることが好ましい。次に、アーム式搬送部の回転動作により焼成領域出口から外に出した被熱処理物を、第三の搬送機構の端部に設けられた第二の移載機構に載置し、第三の搬送機構により他の搬送ラインまで搬送する。そして、搬送された被熱処理物を他の搬送ラインに移載する。
【００５５】
このように、本発明の熱処理方法は、上記本発明の連続式熱処理炉を使用して、被熱処理物の熱処理を行うため、消費エネルギーを低減し、生産効率を向上させ、装置スペースを縮小することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明の連続式熱処理炉は、太陽電池基板等の被熱処理物の熱処理に好適に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の連続式熱処理炉の一の実施形態を模式的に示す説明図である。
【図２】本発明の連続式熱処理炉の一の実施形態を構成するアーム搬送領域及び第二の搬送機構の実施形態の一例を模式的に示す斜視図である。
【図３】本発明の連続式熱処理炉の一の実施形態を構成するアーム搬送領域及び第二の搬送機構の実施形態の一例を模式的に示す断面図である。
【図４】第一の搬送機構の実施形態の一例を示す概略説明図である。
【図５】第一の搬送機構において、ビーム及び支持体に各々保持部材が装着された状態を示す説明図である。
【図６】第一の移載機構の実施形態の一例を模式的に示す説明図である。
【図７】第三の搬送機構の実施形態の一例を模式的に示す説明図である。
【図８（ａ）】本発明の連続式熱処理炉の他の実施形態を構成するアーム式搬送部の動作を示す概要説明図である。
【図８（ｂ）】本発明の連続式熱処理炉の他の実施形態を構成するアーム式搬送部の動作を示す概要説明図である。
【図８（ｃ）】本発明の連続式熱処理炉の他の実施形態を構成するアーム式搬送部の動作を示す概要説明図である。
【図８（ｄ）】本発明の連続式熱処理炉の他の実施形態を構成するアーム式搬送部の動作を示す概要説明図である。
【符号の説明】
【００５８】
１：被熱処理物、２：ビーム、３：支持体、３ａ：水平バー、３ｂ：先端水平バー、４：ビーム支持体、５：保持部材、６：保持部材、７：第一の移載用支持具、８：稼動部、１１：回転軸、１２：アーム、１３：支持具、１４：保持部材、１５，１５ａ：アーム式搬送部、２１：ビーム、２２：リフター、２３：昇降駆動装置、２４：水平移動装置、２５：ビーム駆動装置、２６：第二の移載用支持具、３１：第一の搬送機構、３２：第二の搬送機構、３３：第三の搬送機構、３４：炉本体、４１：乾燥・脱バインダー領域、４２：焼成領域（アーム搬送領域）、４３：上側炉体、４３ａ：上側空間、４４：下側炉体、４４ａ：下側空間、４５：焼成領域入口、４６：焼成領域出口、４７：搬送用間隙、５１：入口、５２：出口、６１：遠赤外線（ＩＲ）ヒーター、６２：近赤外線ランプヒーター、１００：連続式熱処理炉。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2008020078.tif 000009
【図８（ａ）】
2008020078.tif 000010
【図８（ｂ）】
2008020078.tif 000011
【図８（ｃ）】
2008020078.tif 000012
【図８（ｄ）】
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