(57)【要約】【課題】ＰＤＰ用ガラス基板のような平板状の被焼成物を略垂直に立てた状態で焼成する場合において、被焼成物の上部と下部とで温度差が生じにくくするとともに、特に下部の炉巾方向の温度不均一を解消し、被焼成物全体をムラなく均一に焼成することが可能な焼成炉を提供する。【解決手段】被焼成物１を焼成するための焼成炉であって、被焼成物１の下方に位置するようにして炉幅方向で分割温度制御が可能な加熱手段３を設け、加熱手段３からの輻射加熱と、加熱手段３にて加熱された炉内雰囲気による対流加熱とを併用することによって被焼成物１の焼成を行なうようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被焼成物を焼成するための焼成炉であって、前記被焼成物の下方に位置するようにして炉幅方向で分割温度制御が可能な加熱手段を設け、当該加熱手段からの輻射加熱と、当該加熱手段にて加熱された炉内雰囲気による対流加熱とを併用することによって前記被焼成物の焼成を行なう焼成炉。
【請求項２】
前記加熱手段にて加熱された炉内雰囲気を前記被焼成物が移動する被焼成物通過部の外側の空間を通じて炉内上部に上昇させ、その後、炉内天井部に設けた圧送手段によりフィルターを介して前記被焼成物に吹き付けることによって前記被焼成物を加熱する請求項１に記載の焼成炉。
【請求項３】
前記加熱手段にて前記被焼成物を輻射加熱するとともに、前記加熱手段にて加熱された炉内雰囲気を自然対流で上昇させ、前記被焼成物間を上方向に通過させながら前記被焼成物を加熱する請求項１に記載焼成炉。
【請求項４】
前記被焼成物の搬送方向に対して区画された各々独立して温度制御可能な複数の処理室と、隣接する処理室へ前記被焼成物を搬送するための搬送機構とを備え、前記搬送機構により前記複数の処理室を順次通過させながら前記被焼成物の焼成を行なう請求項１ないし３の何れか１項に記載の焼成炉。
【請求項５】
前記被焼成物が平板状であり、略垂直に載置された状態で搬送される請求項４に記載の焼成炉。
【請求項６】
前記被焼成物がプラズマディスプレイ用ガラス基板である請求項５に記載の焼成炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマディスプレイパネル用ガラス基板のような平板状の被焼成物の焼成に好適な焼成炉に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、壁掛けテレビやマルチメディア用ディスプレイとして利用できる大画面フラットパネルディスプレイ（以下、「ＦＰＤ」と言う。）の実用化が着々と進行しつつある。このような大画面ＦＰＤとしては、自発光型で広い視野角を持ち、品質表示が良いという品質面のメリットと、作製プロセスが簡単で大型化が容易という製造面でのメリットを兼ね備えた、プラズマディスプレイパネル（以下、「ＰＤＰ」と言う。）が最有力候補として挙げられている。
【０００３】
ＰＤＰの製造は、前面ガラス、背面ガラスと称する大型ガラス基板の表面に、印刷、乾燥、焼成の工程を複数回繰り返す厚膜法により、電極、誘導体、蛍光体等の種々の部材を逐次形成して行き、最終的に前面ガラスと背面ガラスとを封着することにより行われる。
【０００４】
ＰＤＰ用ガラス基板（以下、単に「基板」と言う場合がある。）の焼成は、平板状のセッターに基板を水平に載置し、ローラー等の搬送機構により炉内を搬送しながら行うのが一般的であったが、最近では、生産効率の向上や炉長の短縮などを目的として、基板を略垂直に立てた状態で載置し焼成するという方法も実施されている。
【０００５】
従来、このように基板を略垂直に立てた状態で焼成するための焼成炉としては、炉内の側壁近傍に設けたラジアントチューブ等の加熱手段により周囲の炉内雰囲気を加熱し、その加熱された炉内雰囲気を炉内天井部に設けられたファンにより、耐熱フィルターを介して基板に吹き付けるようにしたのものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
なお、炉内は被焼成物の搬送方向に対して区画された複数の処理室から構成されており、被焼成物である基板を複数枚毎に略垂直に立てて載置した状態でローラー等の搬送機構により前記複数の処理室を順次通過させながら低温加熱、高温加熱及び徐冷といった焼成の工程を順に行う。
【特許文献１】特開平１１−３１１４８４号公報
【０００７】
ところで、ＰＤＰ用ガラス基板の焼成に際しては、低温加熱、高温加熱及び徐冷といった炉内で行われる焼成の全行程を通じて、基板内の温度分布をできるだけ小さく抑えることが、歪み等の欠陥のない製品を製造する上で重要である。
【０００８】
前記従来の焼成炉においては、加熱した炉内雰囲気を基板の上方から吹き付け、対流加熱によって基板の加熱が行われるが、このような加熱方式では、略垂直に立てられた基板の上部に比べて、基板の下部が加熱されにくく、基板内の温度分布が不均一になりやすい。特に基板の下部における炉巾方向の温度分布の不均一が著しい。
【０００９】
また、ファンによって炉内雰囲気を循環させながら基板への吹き付けを行う場合には、炉内で発生したダストを巻き上げやすいため、ファンと基板との間にフィルターを配置し、当該フィルターにてファンより送られた雰囲気中のダストを除去してから基板に吹き付ける必要がある。例えばＰＤＰ用ガラス基板の焼成では、炉内の低温加熱が行われる領域においては安価なフィルターを使用できるが、特にその温度が６００℃程度にまで達する高温加熱の工程で使用可能な焼結金属製の耐熱フィルターは、圧力損失が甚大であるとともに高価であり、またメンテナンス費用の問題もあるため、炉内の高温加熱を行う領域にフィルターを設置することは生産コストの観点からは好ましくない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、このような従来の事情に鑑みてなされたものであり、ＰＤＰ用ガラス基板のような平板状の被焼成物を略垂直に立てた状態で焼成する場合において、被焼成物の上部と下部とで温度差が生じにくくするとともに、特に下部の炉巾方向の温度不均一を解消し、被焼成物全体をムラなく均一に焼成することが可能な焼成炉を提供することを目的とする。また、本発明は、高温加熱を行う領域にフィルターを設置する必要がなく、従来よりも安価に運用することが可能な焼成炉を提供することをもう一つの目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明によれば、被焼成物を焼成するための焼成炉であって、被焼成物の下方に位置するようにして炉幅方向で分割温度制御が可能な加熱手段を設け、当該加熱手段からの輻射加熱と、当該加熱手段にて加熱された炉内雰囲気による対流加熱とを併用することによって前記被焼成物の焼成を行なう焼成炉、が提供される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の焼成炉によれば、例えばＰＤＰ用ガラス基板のような平板状の被焼成物を略垂直に立てた状態で焼成するに当たり、被焼成物の下方に位置する加熱手段からの輻射加熱と、当該加熱手段にて加熱された炉内雰囲気による対流加熱とを併用することによって、被焼成物の上部と下部とで温度差が生じにくくなるとともに、前記加熱手段として炉幅方向で分割温度制御が可能な加熱手段を用いることによって、下部の炉巾方向の温度不均一を解消し、被焼成物全体をムラなく均一に焼成することが可能となる。また、炉内の高温加熱を行う領域では、フィルターが不要な構造とすることにより、従来よりも安価に製作及び運用することが可能な焼成炉となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は、本発明に係る焼成炉の実施形態の一例を示す説明図である。本例に示す焼成炉は、連続式の焼成炉であって、その特徴的な構成として、被焼成物１の下方に位置するように加熱手段３を設け、この加熱手段３からの輻射加熱と、加熱手段３にて加熱された炉内雰囲気による対流加熱とを併用することによって被焼成物１の焼成を行うような構造となっている。
【００１４】
図１の例に基づいて、この炉の構造を具体的に説明する。ＰＤＰ用ガラス基板のような平板状の被焼成物１は、セッターカセット２によって、複数枚毎に略垂直に立てた状態で載置され、その状態でセッターカセット２とともにローラー４等の搬送機構により炉の出口方向へと搬送される。この搬送機構の下部には、電熱ヒーター等の加熱手段３が設けられ、また、天井部にはファン５等の圧送手段が設けられている。被焼成物１の通過部は上部が開口したフード７によってトンネル状に囲われており、このフード７によって被焼成物１の通過部とその外側の外部空間とが仕切られた状態になっている。フード７上部の開口部には、ファン４の翼部が位置し、その下方にフィルター６が配置されている。
【００１５】
このような構造の焼成炉において、被焼成物１は、その下方に位置する加熱手段３により輻射加熱される。更に、この加熱手段３にて加熱された炉内雰囲気が、フード７によって被焼成物１の通過部から仕切られた外部空間を上昇してファン５に取り込まれ、このファン５によりフィルター６を介して下方の被焼成物１に吹き付けられる。被焼成物１に吹き付けられた雰囲気は、被焼成物１との間で熱交換するとともに、被焼成物１から気化したバインダー成分等を伴って下降し、再び加熱手段３により加熱されて、前記と同様に上昇し、循環利用される。
【００１６】
なお、この循環の過程において、一部の雰囲気は、排気口９より炉外に排気され、その一方で、炉の内側壁近傍に設けられた給気口１０より炉内にクリーンエアーが供給される。このクリーンエアーは、前記外部空間における雰囲気の上昇流を促進するように、炉の上部に向けて炉内に吹き込まれることが好ましい。
【００１７】
また、加熱手段３は、炉幅方向で分割温度制御が可能な構造となっており、当該加熱手段３にて炉幅方向の温度分布を適切に制御することができる。具体的には、図１のように複数の加熱手段３を炉幅方向に並設し、各加熱手段３を個別に温度制御することにより、炉幅方向の温度分布を容易に制御することが可能となる。加熱手段３としては、周囲の雰囲気を汚染しにくく、かつ、温度制御が容易に行えるものが望ましく、電熱ヒーターの他、例えばラジアントチューブバーナー等が好適に使用できる。
【００１８】
本発明の焼成炉は、このように被焼成物１の下方に位置する加熱手段３からの輻射加熱と、この加熱手段３にて加熱された炉内雰囲気による対流加熱とを併用して被焼成物１の焼成を行える構造としたことにより、対流加熱だけでは被焼成物１の上部に比べて温度上昇が遅れがちな被焼成物１の下部の加熱を、被焼成物１下方からの輻射加熱で補うことができ、この結果、被焼成物１の上部と下部とで温度差が生じにくくなる。また、炉幅方向で分割温度制御が可能な加熱手段３にて炉幅方向の温度分布を適切に制御することにより、被焼成物１下部の炉巾方向の温度不均一を解消し、被焼成物全体をムラなく均一に焼成することが可能となる。
【００１９】
図２は、本発明に係る焼成炉の実施形態の他の一例を示す説明図である。本例に示す焼成炉は、前記図１に示す焼成炉と同様に、加熱手段３を被焼成物１の下方に位置するよう設けているが、この加熱手段３からの輻射加熱と併せて、この加熱手段３にて加熱された炉内雰囲気を自然対流で上昇させ、被焼成物１間を上方向に通過させながら被焼成物１を加熱するような構造となっており、前記図１に示す焼成炉のようなファン及びフィルターは必要としない。
【００２０】
この焼成炉の具体的な構造としては、図２に示すように、ローラー４等の搬送機構の下部に、電熱ヒーター等の加熱手段３が設けられ、また、被焼成物１の通過部は上部が開口したフード８によってトンネル状に囲われており、このフード８によって被焼成物１の通過部とその炉幅方向外側の外部空間とが仕切られた状態になっている。
【００２１】
このような構造の処理室において、セッターカセット２により略垂直に立てた状態で載置された被焼成物１は、その下方に位置する加熱手段３により輻射加熱される。更に、この加熱手段３にて加熱された炉内雰囲気が、自然対流によりローラー４等の搬送機構の間を通り抜けて上昇し、被焼成物１間を上方向に通過する。この被焼成物１間を通過する雰囲気は、被焼成物１との間で熱交換するとともに、被焼成物１から気化したバインダー成分等を伴って上昇し、天井付近で側壁近傍に移動した後、フード８によって被焼成物１の通過部から仕切られた外部空間を下降して、再び加熱手段３により加熱され、前記と同様に上昇し、循環利用される。
【００２２】
なお、この循環の過程において、一部の雰囲気は、排気口１１より炉外に排気され、その一方で、炉の内側壁上部近傍に設けられた給気口１２より炉内にクリーンエアーが供給される。このクリーンエアーは、前記外部空間における雰囲気の下降流を促進するように、炉の下部に向けて炉内に吹き込まれることが好ましい。
【００２３】
このように加熱手段３にて加熱された炉内雰囲気を自然対流で上昇させ、被焼成物１を加熱するようにすれば、ファンは必要なくなり、それに伴ってフィルターを設ける必要もなくなるので、フィルターの設置やメンテナンスに要する費用が不要となり、焼成炉を従来よりも安価に作製し、運用することが可能となる。なお、加熱手段３にて加熱された炉内雰囲気の自然対流による上昇は、ドラフト圧によるアッパーフローなので、被焼成物１の高さが変わったとしても、被焼成物１間の流速の変化は少なく、前記図１に示す焼成炉のようにダウンフローで吹き付ける場合に比べて温度分布が安定する。また、ファンで吹き付ける場合に比べて対流する雰囲気の流速が低いので、炉内で発生したダスト（例えば搬送機構として用いたローラーの摩耗粉）を巻き上げる懸念も無い。
【００２４】
本発明の焼成炉においては、ＰＤＰ用ガラス基板のような平板状の被焼成物を、略垂直に立てて載置した状態で焼成を行うことが好ましい。図３は、そのような平板状の被焼成物１を略垂直に立てて載置するためのセッターカセットの構造を示す説明図で、（ａ）が搬送方向と直交する方向に切断した断面図で、（ｂ）が搬送方向に沿って切断した断面図である。このセッターカセット２は、底板２ａ、側板２ｂ及び支持板２ｃとによって構成され、支持板２ｃには被焼成物１を挿入し支持するためのスリット２ｄが所定の間隔で平行に設けられている。底板２ｂは、通気可能な多数の孔（図示せず）を有し、雰囲気の上下方向の流れをできるだけ阻害しないような構造となっていることが好ましい。
【００２５】
セッターカセット２の材質としては、被焼成物１との接触部のみセラミック材料で構成し、他の部分は耐熱合金で構成することが好ましい。また、１つのセッターカセット２に搭載する被焼成物１の枚数は１０枚程度とし、その保持間隔は８０ｍｍ程度とすることが好ましい。
【００２６】
本発明の焼成炉は、被焼成物の搬送方向に対して区画された各々独立して温度制御可能な複数の処理室と、隣接する処理室へ被焼成物を搬送するための搬送機構とを備え、前記搬送機構により前記複数の処理室を順次通過させながら前記被焼成物の焼成を行なうものであることが好ましい。
【００２７】
この場合において、被焼成物の搬送方向に対して区画された複数の処理室の全てを同様の構造としてもよいが、内部が３５０℃以下の温度に制御される処理室と、内部が３５０℃を超える温度に制御される処理室とで、その構造を変えることが好ましい。
【００２８】
図４は、ＰＤＰ用ガラス基板の焼成に用いる連続式焼成炉の炉長方向における断面概略図を、焼成温度曲線（ヒートパターン）に対応させて示した説明図である。セッターカセット２に搭載されて炉の入口から炉内に搬送された被焼成物１は、ローラー４等の搬送機構に搬送され、出口方向に向かって各処理室２０を順次通過しながら、まず３５０℃程度まで昇温されて、所定時間その温度に保持され、この間にＰＤＰ用ガラス基板である被焼成物１の表面に印刷等により形成された電極、誘導体等の部材からバインダー成分が多量に気化して被焼成物１から除去される（低温加熱）。次いで、６００℃程度まで昇温されて、所定時間その温度で保持され、前記の電極、誘導体等の部材が均一に焼成される（高温加熱）。その後、被焼成物１は、炉外に取り出し可能な温度になるまで所定の時間をかけて徐々に冷却される（徐冷）。
【００２９】
本発明の焼成炉では、被焼成物の搬送方向に対して区画された複数の処理室２０のうち、内部が３５０℃以下の温度に制御される処理室、すなわち、主として図４における低温加熱と徐冷の後期工程が行われる処理室においては、図５（ａ）に示すような構造とすることが好ましい。
【００３０】
この構造は前述の図１に示す実施形態の構造と同様であり、被焼成物１の下方に位置するように設けられた加熱手段３にて被焼成物１を輻射加熱するとともに、加熱手段３にて加熱された炉内雰囲気を、被焼成物１が移動する被焼成物通過部の外側の空間を通じて炉内上部に上昇させ、炉内天井部に設けられたファン５等の圧送手段によりフィルター６を介して被焼成物１に吹き付けることによって被焼成物１を加熱する。各部の詳細については図１の実施形態と同様である。
【００３１】
内部が３５０℃以下の温度に制御される処理室、特に図４の低温加熱が行われる処理室においては、被焼成物１の表面に形成された電極、誘導体等の部材から気化したバインダー成分等のガスが多量に発生するため、加熱手段３にて加熱された炉内雰囲気をファン５等の圧送手段によって被焼成物１に吹き付けるとともに炉内循環させる必要があり、そのファン５の設置に伴って、炉内で発生したダストを除去するためのフィルター６も必要となる。ただし、この処理室はその内部が３５０℃以下と比較的低く、フィルターにもあまり高い耐熱性は要求されないため、高価でメンテナンスも難しい焼結金属製のフィルターではなく、繊維質フィルター等の比較的安価なフィルターを使用することができる。
【００３２】
一方、内部が３５０℃を超える温度に制御される処理室、すなわち、主として図４における高温加熱と徐冷の前期工程が行われる処理室においては、図５（ｂ）に示すような構造とすることが好ましい。
【００３３】
この構造は前述の図２に示す実施形態の構造と同様であり、被焼成物１の下方に位置するよう設けられた加熱手段３にて被焼成物１を輻射加熱するとともに、この加熱手段３にて加熱された炉内雰囲気を自然対流で上昇させ、被焼成物１間を上方向に通過させながら被焼成物１を加熱するような構造となっている。各部の詳細については図２の実施形態と同様である。
【００３４】
このように加熱手段３にて加熱された炉内雰囲気を自然対流で上昇させ、被焼成物１を加熱するようにすれば、ファンは必要なくなり、それに伴ってフィルターを設ける必要もなくなるので、高温環境に耐え得るような高価な焼結金属製のフィルターの設置やそのメンテナンスに要する費用が不要となる。
【００３５】
以上のように、内部が３５０℃以下の温度に制御される処理室と、内部が３５０℃を超える温度に制御される処理室とで異なる構造とし、内部が比較的低い前者においては、あまり高い耐熱性が要求されない安価なフィルターを使用できるようにし、一方で、特に内部が高温となる後者においては、フィルター自体を不要とすることによって、従来よりも安価に製作及び運用することが可能な焼成炉となる。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明は、ＰＤＰ用ガラス基板等の平板状の被焼成物を焼成するための連続式焼成炉として好適に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明に係る焼成炉の実施形態の一例を示す説明図である。
【図２】本発明に係る焼成炉の実施形態の他の一例を示す説明図である。
【図３】セッターカセットの構造を示す説明図で、（ａ）が搬送方向と直交する方向に切断した断面図で、（ｂ）が搬送方向に沿って切断した断面図である。
【図４】ＰＤＰ用ガラス基板の焼成に用いる連続式焼成炉の炉長方向における断面概略図を、焼成温度曲線（ヒートパターン）に対応させて示した説明図である。
【図５】本発明に係る焼成炉の実施形態の他の一例を示す説明図で、（ａ）が内部が３５０℃以下の温度に制御される処理室で、（ｂ）が内部が３５０℃を超える温度に制御される処理室である。
【符号の説明】
【００３８】
１…被焼成物、２…セッターカセット、３…加熱手段、４…ローラー、５…ファン、６…フィルター、７…フード、８…フード、９…排気口、１０…給気口、１１…排気口、１２…給気口、２０…処理室。
【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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