(57)【要約】      （修正有）【課題】強制循環式の加熱炉で板材を均一に加熱できる板材保持装置および均一な板材の加熱方法を提供する。【解決手段】熱風を強制循環させる加熱炉内に複数の板材１を平行に保持し、板材の間に熱風を挿通させて板材１を加熱するための板材保持装置は、板材の熱風の流れ方向上流側の端面をそれぞれ隙間を空けて覆う複数の防風部材７と、防風部材から延伸し、板材の片面の上流側を隙間を空けて覆う遮蔽板１０とを有する。また、防風部材は板材を保持するための保持具を有してもよい。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱風を強制循環させる加熱炉内に複数の板材を平行に保持し、前記板材の間に前記熱風を挿通させて前記板材を加熱するための板材保持装置であって、
前記板材の前記熱風の流れ方向上流側の端面をそれぞれ隙間を空けて覆う複数の防風部材と、
前記防風部材から延伸し、前記板材の片面の上流側を隙間を空けて覆う遮蔽板とを有することを特徴とする板材保持装置。
【請求項２】
前記防風部材は、前記板材を保持するための保持具を有することを特徴とする請求項１に記載の板材保持装置。
【請求項３】
前記防風部材は、前記遮蔽板と反対側の後縁部が、前記板材の端面との前記熱風の流れ方向の距離の１／２以上、前記板材の板面から突出していることを特徴とする請求項１または２に記載の板材保持装置。
【請求項４】
前記遮蔽板は、輻射率の低い材質からなることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の板材保持装置。
【請求項５】
前記遮蔽板は、結晶化ガラスからなることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の板材保持装置。
【請求項６】
複数の板材を平行に保持し、前記板材の隙間に熱風を挿通して前記板材を加熱処理する板材の熱処理方法において、
前記板材の前記熱風の上流側の端面をそれぞれ覆う防風部材と、前記板材の片面の上流側を覆うように前記防風部材から延伸する遮蔽板とを配置することを特徴とする板材の熱処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱処理用の板材保持装置および板材の熱処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１および２に記載されているように、例えばフラットディスプレイパネルの製造において、ガラス基板のような板材を強制循環式の加熱炉で加熱するために、複数の板材を、熱風の流れ方向（一般的には垂直）に、互いに隙間を空けて平行に保持する保持装置が用いられる。
【０００３】
強制循環式の加熱炉における熱交換は、Ｊｏｎｓｏｎ−Ｒｕｂｅｓｉｎの式に表されるような乱流熱伝達となる。乱流熱伝達では、熱風の上流側の温度上昇が下流側の温度上昇に比べて非常に大きい。このため、従来の熱処理方法では、板材の上流側の温度が高くなり、板材を均一に加熱することができないという問題があった。
【０００４】
特許文献２では、板材の下流側に対向する輻射板を配置することで、下流側の加熱効率を高める発明が記載されているが、板材の先端部の温度が高くなる点を十分に改善するには至っていない。
【特許文献１】特開２００５−１１４２８４号公報
【特許文献２】特開２００７−２２５２３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記問題点に鑑みて、本発明は、強制循環式の加熱炉で板材を均一に加熱できる板材保持装置、および、均一な板材の加熱方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するために、本発明によれば、熱風を強制循環させる加熱炉内に複数の板材を平行に保持し、前記板材の間に前記熱風を挿通させて前記板材を加熱するための板材保持装置は、前記板材の前記熱風の流れ方向上流側の端面をそれぞれ隙間を空けて覆う複数の防風部材と、前記防風部材から延伸し、前記板材の片面の上流側を隙間を空けて覆う遮蔽板とを有するものとする。
【０００７】
この構成によれば、防風部材と遮蔽板とが熱風を遮り、板材の上流側の片面に熱風が当たらないようにする。これにより、板材の上流部分が片面加熱となり、温度上昇が抑えられるため、板材の部分による温度上昇のバラツキを低減できる。また、防風部材および遮蔽板と板材との間に隙間を空けることで、防風部材および遮蔽板から板材に熱が伝導することを防止できる。
【０００８】
また、本発明の板材保持装置において、前記防風部材は、前記板材を保持するための保持具を有してもよい。
【０００９】
この構成によれば、防風部材が保持具を支持する構造体を兼ねるので、構成が複雑にならない。
【００１０】
また、本発明の板材保持装置において、前記防風部材は、前記遮蔽板と反対側の後縁部が、前記板材の端面との前記熱風の流れ方向の距離の１／２以上、前記板材の板面から突出してもよい。
【００１１】
この構成によれば、防風部材と板材との隙間から、熱風が板材の遮蔽部材側に回り込んで、板材を両面から加熱しないようにできる。
【００１２】
また、本発明の板材保持装置において、前記遮蔽板は、輻射率の低い材質、好ましくは、結晶化ガラスまたは他のセラミック系材料からなるとよい。
【００１３】
この構成によれば、遮蔽板が高温になったときにも、板材を輻射により加熱することがなく、板材の上流側の温度上昇を低減できる。
【００１４】
また、本発明による板材の加熱方法は、複数の板材を平行に保持し、前記板材の隙間に熱風を挿通して前記板材を加熱処理する板材の熱処理方法であり、前記板材の前記熱風の上流側の端面をそれぞれ覆う防風部材と、前記板材の片面の上流側を覆うように前記防風部材から延伸する遮蔽板とを配置する方法とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、板材の上流側の端部を覆う防風部材と、防風部材から延伸して板面の上流側を覆う遮蔽板とにより、板材の上流側の片面に直接熱風が当たることを防ぎ、熱風温度の高い上流側の熱伝達を低減して、板材を均一に加熱できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
これより、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１に、本発明の板材の加熱方法のひとつの実施形態を示す。本実施形態は、例えばプラズマディスプレイパネル用のガラス基板１を処理対象の板材として、加熱炉２内で加熱処理するものである。加熱炉２は、公知のローラハース式連続焼成炉であって、断熱材からなる炉体３の内部にローラコンベア４が設けられ、ローラコンベア４によってガラス基板１を保持した保持装置５を次々に加熱炉２内を通過させることで、連続的にガラス基板１を焼成（加熱）するものである。
【００１７】
それ自身が本願発明のひとつの実施形態でもある保持装置５は、複数のガラス基板１を垂直に立てて、一定の間隔を空けて保持するようになっている。保持装置５は、フレーム６と、フレーム６に掛け渡された防風部材７と、防風部材７に配設された上保持部材８と、フレーム６の下部に配設された下保持部材９と、防風部材７から垂下された遮蔽板１０とを有する。ガラス基板１は、上保持部材８と下保持部材９とに上下端を保持され、上端が防風部材７に覆われ、片側の板面の上部が防風部材７から連続する遮蔽板１０によって覆われている。
【００１８】
加熱炉２は、保持装置５の上方に熱風の吹き出し口１１が設けられ、矢印で示すように下向きに熱風が吹き出し、ガラス基板１および遮蔽板１０の隙間を通過して、ローラコンベア４の下側まで真っ直ぐに吹き下ろすようになっている。吹き下ろした熱風は、ローラコンベア４の下側に配置されたヒータ（熱源）１２によって再加熱され、ファン１３によって、炉体３内の側方に設けた循環流路１４を介して、加熱炉２の上部に導かれ、フィルタ１５を通して再び吹き出し口１１から吹き下ろされる。
【００１９】
図２に、保持装置５の詳細を示す。防風部材７は、Ｃ型鋼からなり、下側が開放するようにフレーム６の上部部材６ａの下面に取り付けられている。上保持部材８は、防風部材７の内部に取り付けられ、下端がガラスパネル１を受け入れる凹形状をなしている。下保持部材９は、フレーム６の下部部材６ｂの上面に取り付けられ、上端がガラスパネル１を受け入れる凹形状をなしている。
【００２０】
遮蔽板１０は、例えば、輻射率が低くなり、熱線を透過させないようにするために白色に着色した、好ましくはガラス基板１と同程度の比熱を有する厚さ３ｍｍ程度の耐熱結晶化ガラス板や他のセラミック系材料の板等からなり、上端が防風部材７に、例えばねじによって固定されている。
【００２１】
図３に、防風部材７および遮蔽板１０を配して、加熱炉２内でガラス基板１を加熱したときの温度分布を示す。ガラス基板１の上端近傍は、片面が遮蔽板１０に覆われているため、片面にしか熱風が当たらない。このため、熱風からガラス基板１の上端部に伝達される熱量は、防風部材７および遮蔽板１０を設けない場合に比べて略半分になり、その温度分布は図中に実線で示すように、破線で示した防風部材７および遮蔽板１０を設けない場合の温度分布に比べて、遮蔽板１０に覆われた部分の温度が低くなる。
【００２２】
Ｊｏｎｓｏｎ−Ｒｕｂｅｓｉｎの式によると、熱風からガラス基板１への熱伝達率は、ガラス基板１の上端からの距離の０．２乗に反比例する。これによると、防風部材７および遮蔽板１０を設けない場合、ガラス基板１および加熱炉２の条件が一般的なものであれば、ガラス基板１の上端から約１００〜３００ｍｍの位置の温度が上端の温度の１／２の温度になる。防風部材７および遮蔽板１０を配置することによって上流部分の伝熱量を半分に低減できることから、ガラス基板１の上端から、約１００〜３００ｍｍの範囲を遮蔽板１０で覆うようにすればよい。
【００２３】
防風部材７および遮蔽板１０は、ガラス基板１に直接接触すると、熱伝導によってガラス基板１を加熱してしまうので、防風部材７および遮蔽板１０とガラス基板１との間に隙間を空けておく必要がある。また、熱風で加熱された防風部材７および遮蔽板１０は、輻射によってガラス基板１を間接的に加熱し得る。よって、防風部材７および遮蔽板１０は、ガラス基板１に比して極端に早く温度上昇しないように、ガラス基板１と同程度の熱容量を有することが望ましく、さらに、輻射率の小さい材質で形成、或いは、輻射率が低くなるように着色することが望ましい。特に、ガラス基板１に対向する遮蔽板１０は、輻射によってガラス基板１を加熱しやすいので、殊更に、輻射率を低くすべきである。
【００２４】
また、防風部材７とガラス基板１の上端との隙間を大きくすると、防風部材７の後側に熱風が回り込み、防風部材７とガラス基板１との隙間からガラス基板１と遮蔽板１０との隙間に吹き抜けるようになる。すると、ガラス基板１は両面から加熱されることになり、防風部材７および遮蔽板１０の効果が小さくなってしまう。このような熱風の回り込みを防止するためには、図４に示すように、防風部材７の遮蔽板１０と反対側の後縁部がガラス基板１の板面から板面の法線方向（水平方向）に突出する距離Ｈを、防風部材７の遮蔽板１０と反対側の後縁部とガラス基板１の上端との垂直距離（熱風の流れ方向の距離）Ｖの１／２以上突出させるようにすればよい。なお、防風部材７の幅を拡げすぎると、熱風の流路が狭くなり、効率が低下してしまうことに注意が必要である。
【００２５】
さらに、図５に示すように、本発明は、ガラス基板１の下流側の昇温を促進する輻射板１６と併用することで、ガラス基板１の位置による昇温速度の差を小さくすることができる。輻射板１６は、表面に酸化膜を形成したステンレス箔のように、熱容量が小さく、輻射率の高いものが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施形態のガラス基板の熱処理に係る加熱炉の断面図。
【図２】図１の板材保持装置の部分断面図。
【図３】図１の熱処理におけるガラス基板の温度分布を示す図。
【図４】本発明によるガラス基板１と防風部材７との位置関係を示す図。
【図５】図１の熱処理において輻射板を併用した場合のガラス基板の温度分布を示す図。
【符号の説明】
【００２７】
１…ガラス基板
２…加熱炉
５…板材保持装置
６…フレーム
７…防風部材
８…上保持部材
９…下保持部材
１０…遮蔽板
【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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