熱処理装置

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【発明の名称】	熱処理装置
【発明者】	【氏名】森田真登【氏名】横山暢人【氏名】谷本憲司
【要約】	【課題】気体の供給・排出を伴う熱処理を実施する熱処理ゾーンの間を効率良く断熱し、また、気体の供給に起因する熱損失を小さくできる壁構造を提供する。【解決手段】それぞれ気体が供給され、気体が排出される、複数の熱処理ゾーン、および隣接する２つの熱処理ゾーンの間でそれぞれ配置される断熱壁を含んで成る熱処理装置において、断熱壁の少なくとも１つを、隣接する２つの熱処理ゾーンの一方の熱処理ゾーンに気体を供給する気体供給手段と他方の熱処理ゾーンから気体を排出する気体排出手段を含み、両手段が隣接している壁構造を有する断熱壁とする。

【特許請求の範囲】
【請求項１】それぞれ気体が供給され、気体が排出される、複数の熱処理ゾーン、および隣接する２つの熱処理ゾーンの間でそれぞれ配置される断熱壁を含んで成る熱処理装置であって、断熱壁の少なくとも１つが、隣接する２つの熱処理ゾーンの一方の熱処理ゾーンに気体を供給する気体供給手段と他方の熱処理ゾーンから気体を排出する気体排出手段を含み、両手段が隣接している壁構造を有することを特徴とする、熱処理装置。
【請求項２】壁構造において、気体供給手段および気体排出手段が管状体である、請求項１に記載の熱処理装置。
【請求項３】管状体は円または矩形もしくは正方形の断面形状を有する請求項２に記載の熱処理装置。
【請求項４】壁構造において、気体供給手段および気体排出手段が、相互に面接触するようにそれぞれの表面の一部分が互いに対して相補形である、請求項１～３のいずれか１項に記載の熱処理装置。
【請求項５】壁構造が断熱部材を更に含み、当該断熱部材は、熱処理ゾーン内の対象物の搬送方向に対して鉛直な方向で、気体供給手段および／または気体排出手段に隣接している請求項１～４のいずれか１項に記載の熱処理装置。
【請求項６】壁構造が断熱部材を更に含み、気体供給手段および／または気体排出手段の少なくとも一部が断熱部材に埋設されている請求項１～５のいずれか１項に記載の熱処理装置。
【請求項７】壁構造が２以上の気体供給手段を含む請求項１～６のいずれか１項に記載の熱処理装置。
【請求項８】壁構造が２以上の気体排出手段を含む請求項１～７のいずれか１項に記載の熱処理装置。
【請求項９】気体供給手段が対象物の搬送方向の下流側から熱処理ゾーン内に気体を供給するように設けられ、気体排出手段が対象物の搬送方向の上流側で熱処理ゾーン内から気体を排出するように設けられている請求項１～８のいずれか１項に記載の熱処理装置。
【請求項１０】隣接する２つの熱処理ゾーンの間で、それぞれ２つの断熱壁が組となって、対象物の搬送方向に対して鉛直な方向で間隔をあけて対向するように配置されている、請求項１～９のいずれか１項に記載の熱処理装置。
【請求項１１】対象物の所定の面上で気体が供給・排出されるように、気体供給手段および気体排出手段が設けられている、請求項１～１０のいずれか１項に記載の熱処理装置。
【請求項１２】気体供給手段内へ送られる気体と気体排出手段から排出される気体との間で熱交換を行う手段が、断熱壁の外部に設けられている請求項１～１１のいずれか１項に記載の熱処理装置。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、複数の熱処理ゾーンを含む熱処理装置であって、隣接する２つの熱処理ゾーンの間に配置される断熱壁の少なくとも１つが特定の壁構造を有している熱処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】種々の製品の製造過程において、様々の熱処理、例えば加熱および冷却処理等が利用されている。具体的には、乾燥、焼成、封着、排気、アニール、その他の熱処理によって達成される作用は数多く知られている。
【０００３】そして、例えば、プラズマ・ディスプレイ・パネル（ＰＤＰ）または太陽電池パネルの製造においては、熱処理の生産性を向上させるために、対象物をメッシュベルトコンベアまたはローラハース等の搬送手段で搬送しつつ、設定温度の異なる複数の熱処理ゾーンが設けられて成るドーム状またはトンネル状の加熱炉内を通過させて加熱処理を施すことが提案されている。
【０００４】熱処理装置が加熱炉である場合、当該熱処理装置は、一般的に、対象物の搬送方向に沿って、対象物を加熱昇温させる昇温ゾーン（加熱ゾーンもしくは焼成ゾーンとも称される）、昇温した対象物の温度を一定に維持する恒温ゾーン、および対象物を冷却降温させる降温ゾーン（または徐冷ゾーン、急冷ゾーンもしくは冷却ゾーンとも称される）を熱処理ゾーンとして有する。対象物には、各ゾーンを順次通過する間に所定の熱処理が施される。通常、昇温ゾーンでは熱が加えられ、恒温ゾーンでは放熱量に見合う分だけ熱が加えられ、降温ゾーンでは熱が奪われる。
【０００５】複数の熱処理ゾーンを有する熱処理装置においては、各熱処理ゾーンにおいて所定の熱処理が確実に行われるように、熱処理ゾーン内の温度を一定に保つ必要がある。そのため、熱処理ゾーン内は、適当な加熱または冷却手段、および温度モニタによって温度管理される。さらに、熱処理ゾーンの間で熱の移動が生じないように、隣接する２つの熱処理ゾーンの間にはそれぞれ、断熱材料から成る壁が設けられる。
【０００６】また、例えば、プラズマディスプレイや液晶等に用いられるガラス基板を熱処理するに際し、基板表面の塗布剤を燃焼させるために、熱処理ゾーン内に空気または酸素ガス等の気体を供給し、燃焼後のガスを排出させることがある。そのような熱処理装置の一例を図１および図２に示す。図１は熱処理装置の側断面図であり、図２は１つの熱処理ゾーン（一点鎖線で表示）内を示す斜視図である。
【０００７】図示した熱処理装置（100）は、２つの断熱壁（102ａ，102ｂ）の組で隔てられた複数の熱処理ゾーンを有し、各熱処理ゾーンは対象物（106）に対して所定の熱処理を実施するために熱処理手段（例えば電気ヒーター）（112）を有する。１組の断熱壁（102ａ、102ｂ）は、対象物（106）を移動させるために間隔を隔てて、対象物（106）の搬送方向に対して鉛直な方向（図では上下方向）で対向するように配置されている。当該装置内において対象物は白抜きの矢印で示す方向に進行する。気体供給手段（108）は各熱処理ゾーン（104）において対象物（106）の搬送方向の下流側に、気体排出手段（110）は同方向の上流側に設けられている。対象物（106）は、適当な搬送手段（図示せず）によって移動させられ、熱処理ゾーンで順次熱処理される。図２に示すように、気体供給手段（108）は円形の断面を有する管状体に小孔（108ａ）が複数個形成されたものであって、当該小孔（108ａ）から気体が吐出される。気体排出手段（110）においても同様に小孔が複数形成され（図示せず）、当該小孔を経由して気体が熱処理装置外へ排出される。
【０００８】気体は、通常、加熱等することなく、常温（３０℃程度）で熱処理ゾーン内に供給されることが多い。したがって、熱処理ゾーン内を高温（例えば４００℃程度）に維持しようとする場合には、気体の供給による温度低下を考慮した温度コントロールが必要となる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】複数の熱処理ゾーンが設けられた熱処理装置は、１つの熱処理装置において異なる複数の熱処理の実施を可能にするという利点を有するが、一方では以下のような問題を有している。
【００１０】第１に、熱処理ゾーンが隣接する他の熱処理ゾーンの影響を受けやすいという問題がある。この問題は、断熱材の厚さ（即ち、対象物の搬送方向に平行な方向の断熱材の幅）を大きくすることで、ある程度改善できる。しかし、断熱材の厚さが大きくなると、熱処理装置全体の寸法も大きくなるため、設備に要するコストが増加する要因となり、好ましくない。また、断熱材自体が熱を伝導する媒体となって、熱処理ゾーンの間の熱移動に寄与している可能性も否定できない。
【００１１】第２に、熱処理ゾーン内へ供給される気体が熱処理ゾーン内の温度を低下させるという問題がある。この問題は、前述のとおり、気体供給による温度低下を考慮して熱処理ゾーン内の温度をコントロールすることで改善される。しかし、熱処理ゾーン内の設定温度が高く気体との温度差が大きいほど、より多くの熱エネルギーが必要とされるため、この改善策は、省エネルギーという観点から見れば好ましいものとは言い難い。例えば、熱処理ゾーン内の設定温度が４００℃である場合に、５０℃程度の気体を供給する場合、熱処理ゾーンへ供給する熱エネルギーは気体を供給しない場合よりも８％増加させる必要がある。この増加分は、気体供給による熱損失とも呼べるものであり、工業的に実施される熱処理にあっては、たとえ１％の損失であっても無視できない量のエネルギーとなる。
【００１２】このように、複数の熱処理ゾーンを有する熱処理装置は、隣接する２つの熱処理ゾーンの間の断熱、および熱処理装置で消費される熱エネルギーの削減について、なお改善の余地を有している。本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであり、隣接する２つの熱処理ゾーンの間を有効に断熱する壁構造、および当該壁構造を有して成る熱処理装置を提供することを課題とする。
【００１３】なお、本明細書を通じて「熱処理」とは、対象物の昇温、恒温、降温またはこれらの組み合わせの処理であって、対象物の温度を上げる、下げる、または一定に保つこと、あるいはこれらのいずれかの組み合わせの処理であってもよく、そのために対象物に熱を加えること、またはそれから熱を奪うこと、あるいはこれらの種々の組み合わせ（場合により断熱することを含んでもよい）のいずれの処理であってもよい。この熱処理によって、対象物の少なくとも１つの特性（例えば、水分保有率、重量、電気抵抗、透過率、形成膜厚またはその均一性、内部応力またはひずみ、強度、組成等）が所定のように変化する。
【００１４】例えば、対象物に熱を加える処理には、対象物の温度を所定の温度までに所定時間で上げる処理、対象物の温度を所定温度で所定時間維持する処理および対象物を所定の温度変化条件にさらす処理等が含まれる。また、対象物から熱を奪う処理には、熱を加えない方法、すなわち自然冷却による方法、あるいは、動力により冷風を吹き付けたり、所定の温度に制御可能な熱を吸収する面または放熱する面等を利用した強制冷却による方法により、対象物の温度を低下させる処理が含まれる。
【００１５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため、本発明は、それぞれ気体が供給され、気体が排出される、複数の熱処理ゾーン、および隣接する２つの熱処理ゾーンの間でそれぞれ配置される断熱壁を含んで成る熱処理装置であって、断熱壁の少なくとも１つが、隣接する２つの熱処理ゾーンの一方の熱処理ゾーンに気体を供給する気体供給手段と他方の熱処理ゾーンから気体を排出する気体排出手段を含み、両手段が隣接している壁構造を有することを特徴とする、熱処理装置を提供する。
【００１６】「気体供給手段」とは、適当な送気装置、例えば送風機と接続されて、所定流量の気体を熱処理ゾーン内に供給するものをいう。また、「気体排出手段」とは、適当な排気装置、例えば送風機と接続されて、所定流量で気体を熱処理ゾーンから排出するものをいう。本発明の熱処理装置において、断熱壁の少なくとも１つは、気体供給手段と気体排気手段とが隣接した壁構造を有する。ここで、「隣接」とは両者の少なくとも一部が接触している状態をいう。
【００１７】断熱壁の壁構造において、気体供給手段および気体排出手段は断熱部材としても用いられる。気体供給手段および気体排出手段は、その中を優れた断熱体である気体が通過するため、優れた断熱効果を発揮して熱処理ゾーンの間を有効に断熱する。また、本発明の熱処理装置においては、気体供給手段および気体排出手段が断熱壁を形成しているため、このような断熱壁によれば、従来の熱処理装置で用いられるような断熱壁を省略することも可能である。したがって、そのような断熱壁を複数の熱処理ゾーンを有する熱処理装置に適用した場合、当該装置を小型化することができる。
【００１８】さらに、断熱壁の壁構造において気体供給手段と気体排出手段とが隣接することにより、両手段内を通過する気体間で熱交換を行うことができる。例えば、高温の気体を排出する気体排出手段と、低温の気体を供給する気体供給手段を隣接させた場合には、排出される気体と供給される気体との間で熱交換を実施でき、気体供給手段から供給される気体の温度を高くすることができる。その結果、その気体供給手段から気体が供給される熱処理ゾーンでは、気体温度が低いことに起因する熱損失を少なくできる。したがって、本発明の熱処理装置によれば、より少ない熱エネルギーで所定の熱処理を実施し得る場合がある。
【００１９】このように、隣接する２つの熱処理ゾーンの間に、特定の壁構造を有する断熱壁が配置された本発明の熱処理装置においては、当該壁構造によって熱処理ゾーンの間が有効に断熱されるため、１つの熱処理ゾーン内で、所定の設定温度にて所定の熱処理を効率的に実施できる。また、従来の熱処理装置と異なり、気体供給手段および気体排出手段が断熱壁を兼ねているため、本発明の熱処理装置は、その寸法が、特に対象物の搬送方向において小さくなったものとなる。また、隣接した気体供給手段および気体排出手段内の気体間で行われる熱交換を利用すれば、従来のものよりも少ない熱エネルギーで熱処理を実施し得る場合がある。
【００２０】本発明の熱処理装置は、具体的には、隣接する２つの熱処理ゾーンの間で、それぞれ２つの断熱壁が組となって、対象物の搬送方向に対して鉛直な方向で間隔をあけて対向するように配置された熱処理装置であり、断熱壁の少なくとも１つが上記の壁構造、即ち、隣接する２つの熱処理ゾーンの一方の熱処理ゾーンに気体を供給する気体供給手段と他方の熱処理ゾーンから気体を排出する気体排出手段を含み、両手段が隣接している壁構造を有するものである。本発明の熱処理装置には、組を構成する一方の断熱壁のみが上記所定の壁構造を有するものも当然に含まれる。
【００２１】
【発明の実施の形態】次に本発明の具体的な形態を説明する。本発明の熱処理装置において、特定の壁構造を有する断熱壁は、隣接する２つの熱処理ゾーンの間に設けられて２つの熱処理ゾーンを隔てる。この２つの熱処理ゾーンはいずれも、その内部に気体供給手段により気体が供給され、その内部から気体排出手段により気体が排出される熱処理ゾーンである。
【００２２】気体供給手段は、熱処理の種類に応じて選択される気体を熱処理ゾーン内に供給する。気体排出手段は、気体を熱処理ゾーンから排出させて熱処理ゾーン内に常に新鮮な気体が供給されることを確保し、また、熱処理中に生じる塵埃を熱処理ゾーン内から気体ともに熱処理ゾーン外へ排出する役割をする。したがって、本発明の熱処理装置において、各熱処理ゾーン内には熱処理ゾーン内に燃焼ガスが滞留せず、また、熱処理ゾーンが冷却ゾーンである場合には燃焼ガスのタール化が防止される。
【００２３】気体供給手段および気体排出手段は、例えば、管状体であって、その側面に気体が通過する貫通孔を多数設けたものであってよい。管状体は、例えば、円形または矩形もしくは正方形の断面形状を有するものであってよい。管状体の気体供給手段および気体排出手段は、図３に示すように、対象物（６）が熱処理ゾーン（４）内をｘ－ｙ平面に平行な面上を白抜きの矢印の方向、即ち、ｘ軸に平行な方向に搬送される場合において、気体供給手段（８）および気体排出手段（10）の長手方向がｙ軸と平行となるように配置させるとよい。なお、図３において、ｚ軸およびこれに平行な方向は対象物の搬送方向に対して鉛直な方向に相当する。
【００２４】また、気体供給手段および気体排出手段を構成する材料は、耐熱性を有し、高温に曝された場合でも劣化・変質しないものであることが好ましく、具体的には、セラミックまたは耐熱性金属（例えば、ＳＵＳ３１６またはインコネル等）等であることが好ましい。
【００２５】本発明の熱処理装置において、断熱壁の少なくとも１つは、隣接する２つの熱処理ゾーンの一方の熱処理ゾーンに気体を供給する気体供給手段と、他方の熱処理ゾーンから気体を排出する気体排出手段とを含み、両手段が隣接している壁構造を有する。両手段は、略同形・同寸であって、図３に示すように、ともにｙ軸方向に延び、ｘ軸方向でｘ－ｙ平面と平行な面上に並べられて隣接していることが、断熱効率の点からは好ましい。
【００２６】両手段は、例えば、両手段が円形の断面形状を有する管状体である場合には、その長手方向で両者を線接触させることにより、隣接した状態となる。両手段が、矩形もしくは正方形の断面を有する管状体である場合には、その長手方向で両手段の面と面とを接触させることによって、隣接した状態となる。
【００２７】図４の（ａ）に、熱処理ゾーンＡに気体を供給する気体供給手段（８）と、熱処理ゾーンＡに隣接する熱処理ゾーンＢから気体を排出する気体排出手段（10）とが隣接している状態を、対象物の搬送方向（図中の矢印ｘで示す方向）の断面図（即ち、両手段の長手方向に垂直な面に沿った断面図）で示す。両手段はともに、円形の断面を有する同寸法の管状体である。図示した態様において、両手段は、図中の矢印ｘと平行な方向（水平方向）で、ｘ－ｙ平面（ｘ軸は矢印ｘに平行な軸、ｙ軸は本図の紙面に対して鉛直な軸に相当）と平行な面上に並べられて隣接している。
【００２８】図４の（ｂ）に、ともに正方形の断面形状を有する管状体である気体供給手段（８）および気体排出手段（10）が隣接している状態を、図４の（ａ）と同様にして断面図にて示す。両者は、長手方向に平行な面と面とが接触している、即ち、長手方向で面接触している。
【００２９】あるいは、気体供給手段と気体排出手段は、相互に面接触するようにそれぞれの表面の一部分が互いに対して相補形であるものであってよい。その例を、図４の（ｃ）に図４の（ａ）と同様にして示す。図４の（ｃ）において、両手段（８，10）は、断面が矩形である管状体を形成する面のうち、長手方向に平行な１つの面において互いに対して相補形である凹凸を有しており、この凹凸が面接触して隣接した状態となっている。このように隣接すると両手段の接触面積が大きくなるので、両手段内を通過する気体間で、より高い熱交換率にて熱交換を実施できる。
【００３０】一般に、断熱壁の高さが低い（即ち、対象物の搬送方向に対して鉛直な方向の寸法が小さい）と、図５に示すように一方の熱処理ゾーンＢの熱源（116）から他方の熱処理ゾーンＡ内へ熱が輻射されやすい。したがって、断熱壁（102）は、輻射熱（114）を遮ることができるよう、図５にて点線で図示するように十分な高さを有することが好ましい。同様に、本発明の熱処理装置においても、断熱壁は、十分な高さを有するように、即ち、対象物の搬送方向に対して鉛直な方向（図３においてｚ軸に平行な方向に相当）の寸法が十分に大きいように、形成されることが好ましい。
【００３１】断熱壁の高さを確保するためには、例えば、隣接した気体供給手段および気体排出手段の組を複数個、対象物の搬送方向に対して鉛直な方向に重ねて配置するとよい。そのような壁構造の一例を図６に示す。図示した態様の壁構造は、気体供給手段（８）および気体排出手段（10）が隣接した組が２つ、対象物の搬送方向（図中の矢印ｘに相当）に対して鉛直な方向（図では上下方向）に並べられて成る。図中の２つの気体供給手段（８）は上下方向で互いに隣接しており、２つの気体排出手段も同様に互いに隣接している。
【００３２】あるいは、他の断熱部材を用いて断熱壁の高さを確保してもよい。具体的には、断熱部材を、気体供給手段および気体排出手段に、対象物の搬送方向に対して鉛直な方向で隣接させて、壁構造が断熱部材と両手段とを含むようにするとよい。気体供給手段および気体排出手段に隣接させる断熱部材は、１つであっても複数であってもよい。断熱部材は、気体供給手段および気体排出手段が、所定のように気体を供給および排出できる位置にあることを条件として、任意の位置に配してよい。例えば、気体供給手段と気体排出手段の数が異なる場合に、隣接した組を作らない気体供給手段または気体排出手段と隣接させるために断熱部材を使用してよい。あるいは、対象物の搬送方向に対して鉛直な方向で、気体供給手段および／または気体排出手段を断熱部材で挟んでもよい。断熱部材を一種の調節部材として用いる場合、壁構造の全体を気体供給手段および気体排出手段で構成する場合と比べてコスト的に有利であり、また熱処理装置の構造を簡単にすることができる。
【００３３】断熱部材は、耐熱性を有し、高温に曝された場合でも劣化・変質しない材料で形成されることが好ましい。そのような材料としては、例えば、セラミックまたは耐熱性金属（ＳＵＳ３１６、インコネル等）等がある。
【００３４】断熱部材を含んで成る壁構造の例を図７の（ａ）～（ｃ）に示す。いずれの図も、隣接する２つの熱処理ゾーンＡおよびＢの間の壁構造を、対象物の搬送方向（図中の矢印ｘで示す方向）の断面図で示したものである。図７の（ａ）は、角柱状の断熱部材（16）を気体供給手段（８）および気体排出手段（10）に隣接させて、高さを確保したものである。図７の（ｂ）は、気体供給手段（８）および気体排出手段（10）と同寸の円柱形状の断熱部材（16）を用いて、高さを確保したものである。図７の（ｃ）は、２つの気体供給手段（８）と、１つの気体排出手段（10）と、１つの断熱部材（16）を含む壁構造であり、熱処理ゾーンＡ側には断熱部材が存在しない構造となっている。
【００３５】また、別法として、気体供給手段および気体排出手段の一部を断熱部材に埋め込んで、必要な高さを確保する方法がある。その場合、気体供給手段は、それに形成した気体吐出用の小孔が露出するように、断熱材に埋め込む必要がある。気体排出手段も同様に、気体を通過させる小孔が露出するように、断熱材に埋め込む必要がある。気体供給手段および気体排出手段は、いずれか一方のみが断熱材に埋め込まれていてもよい。気体供給手段および気体排出手段を断熱材に埋め込んだ壁構造は、スペースの有効利用、およびコストの点で有利である。
【００３６】図８に気体供給手段（８）および気体排出手段（10）が断熱部材（16）に一部埋め込まれた壁構造の一例を、対象物の搬送方向（図中の矢印ｘに相当）の断面図で示す。図示した態様では、気体供給手段（８）および気体排出手段（10）は、壁構造の高さの中間部に位置しているが、両手段の位置はこれに限られず、気体が所定のように供給・排出されるように適当な位置に配置させてよい。
【００３７】先に図示した壁構造においては、いずれも、気体供給手段は対象物の搬送方向の下流側から熱処理ゾーン内に気体を供給し、気体排出手段は対象物の搬送方向の上流側で熱処理ゾーン内から気体を排出するように配置されている。本発明の熱処理装置は、そのように気体供給手段および気体排出手段を配置させたものに限定されず、各熱処理ゾーンにおいて、気体供給手段が対象物の搬送方向の上流側から熱処理ゾーン内に気体を供給し、気体排出手段が対象物の搬送方向の下流側で熱処理ゾーン内から気体を排出するように位置させたものであってもよい。あるいは、気体が下流側から供給され、上流側で排出される熱処理ゾーンと、気体が上流側から供給され、下流側で排出される熱処理ゾーンの両方を含む熱処理装置であってよい。
【００３８】本発明の熱処理装置においては、気体供給手段と気体排出手段とが隣接しているため、両手段内を通過する気体の間に温度差がある場合には、両手段内の気体間の熱交換を実施できる。そのような熱交換は、例えば、低温の気体が気体供給手段内へ送られ、熱処理ゾーンにて熱処理雰囲気に曝されて高温となった気体が気体排出手段内へ送られる場合に、自然に行われる。気体供給手段へ送られる気体の温度が約３０℃であり、気体排出手段から排出される気体の温度が約４００℃である場合には、両手段の隣接による熱交換の結果、３０℃の気体は約１００～１５０℃に昇温し得る。
【００３９】熱交換率は、気体供給手段と気体排出手段の接触面積、気体供給手段と気体排出手段を構成する材料の伝熱性、ならびに気体供給手段および気体排出手段の中を通過する気体の流量等によって変化する。一般に、両手段の接触面積が大きいほど、また、両手段内を通過する気体の流量が小さいほど、熱交換率は大きくなる傾向にある。かかる熱交換は、気体供給手段から熱処理ゾーン内へ供給される気体の温度が、熱処理ゾーンの設定温度よりも低い場合に、熱処理ゾーンにおける熱損失を低減するために好ましく利用できる。両手段内の気体間の熱交換を必要としない場合には、気体流量を大きくする等して、熱交換率を小さくするとよい。
【００４０】本発明の熱処理装置においては、それぞれ気体が供給され、気体が排出される、複数の熱処理ゾーンの間でそれぞれ配置される断熱壁の少なくとも１つが上記の壁構造、即ち、隣接する２つの熱処理ゾーンの一方の熱処理ゾーンに気体を供給する気体供給手段と他方の熱処理ゾーンから気体を排出する気体排出手段を含み、両手段が隣接している壁構造を有する。
【００４１】従来の断熱壁と同様、本発明の熱処理装置においても、隣接する２つの熱処理ゾーンの間は、２つの断熱壁を組として、対象物の搬送方向に対して鉛直な方向（通常は上下方向）に間隔をあけて対向するように位置させるとよい。２つの断熱壁間の間隔は、熱処理ゾーンの間で対象物が移動するために必要なものである。そして、上記の壁構造は、気体供給手段および気体排出手段が対象物の所定の面上で気体を供給・排出できるように、組を構成する断熱壁のいずれか一方に含まれることが好ましい。例えば、対象物を水平方向に搬送し、２つの熱処理ゾーンの間にそれぞれ上側および下側断熱壁が間隔をあけて設けられた熱処理装置において、対象物の上側表面で気体を供給・排出する場合には、上側断熱壁が上記の壁構造を有していることが好ましい。
【００４２】対象物の搬送方向に対して鉛直な方向で、前述の特定の壁構造を有する断熱壁との間に間隔をあけて対向するように配置される断熱壁（上側断熱壁が上記の壁構造を有する場合の下側断熱壁に相当）は、適当な断熱材料から成るものとしてよい。また、気体の供給・排出が必要でない熱処理ゾーンと熱処理ゾーンの間には、従来から使用されている断熱壁を設けてもよい。図７および図８を参照して説明したように、上記の壁構造に断熱部材が含まれる場合には、（当該壁構造を有しない）断熱壁は、当該壁構造に含まれる断熱部材と同一の部材で構成してよい。それにより、部品の共通化が可能となり、熱処理装置の設計において有利である。
【００４３】本発明の熱処理装置においては、気体供給手段内の気体が低温であり、気体排出手段内の気体が高温である場合において、両者の間で熱交換をより高い熱交換率にて実施するために、熱交換器を断熱壁の外部に更に設けてもよい。熱交換器は、具体的には、熱処理ゾーンに供給される気体の温度が、気体供給手段と気体排出手段との間で熱交換を行ってもなお、熱処理ゾーンの設定温度よりも低い場合に用いるとよい。熱交換器を併用することにより、熱処理ゾーン内に供給される気体の温度と熱処理ゾーンの設定温度の差をより小さくでき、ひいては熱損失をより小さくし得る。
【００４４】熱処理装置のその他の部分は、常套の材料および方法によって構成できる。例えば、各熱処理ゾーンには、熱処理の種類に応じて適当な熱処理手段を設けてよい。例えば、昇温ゾーンには、熱処理手段として、例えば電気ヒータである加熱手段を適当な位置に設けてよい。例えば、対象物の搬送方向が水平方向である場合には、加熱手段は対象物の上方および／または下方に配置してよい。降温ゾーンには、熱処理手段として、例えば冷風を吹き付けることができる冷却手段を設けてよい。対象物は、例えば、ローラハースやベルトコンベアによって移動させてよく、あるいは、適当な浮揚手段により浮上させられた状態にて移動させてよい。熱処理ゾーンの対象物の搬送方向に対して鉛直な方向（搬送方向が水平方向である場合には上下方向）の両端は断熱壁で画定される。熱処理ゾーンが冷却ゾーンである場合、当該断熱壁の厚さを小さくして放熱が促進されるようにしてもよい。
【００４５】本発明の熱処理装置の一例の側断面図を図９に示す。図９に示す熱処理装置（１）は、８個の熱処理ゾーンを含む。対象物（６）は白抜きの矢印で示される方向に搬送される（搬送手段の図示省略）。８個の熱処理ゾーンの設定温度プロファイル、および各熱処理ゾーンにおける対象物の温度プロファイルを熱処理装置の上方に示す。
【００４６】熱処理ゾーンのうち、Ａ～Ｃは昇温ゾーンであり、ＤおよびＥは恒温ゾーンであり、ＦおよびＧは降温ゾーンであり、Ｈは冷却（または降温）ゾーンである。昇温ゾーンＡ～Ｃおよび恒温ゾーンＤおよびＥには、加熱手段（12）として電気ヒーターが対象物（６）の上方および下方に設けられている。降温ゾーンＦおよびＧには、冷却手段として水冷配管（20）が、熱処理ゾーンの上下方向を画定する断熱壁（18）の外側面で蛇行するように設けられ、ゾーン内の温度を均一にするための温度調節手段として電気ヒータ（12）が対象物（６）の上方に設けられている。冷却ゾーンＨには、冷却手段として水冷配管（20）が、熱処理ゾーンの上下方向を画定する断熱壁（18）の外側面で蛇行するように設けられている。また、降温ゾーンＦおよびＧならびに放冷ゾーンＨの上下方向を画定する断熱壁（18）の厚さは、放熱を促進するため、昇温ゾーンＡ～Ｃならびに恒温ゾーンＤおよびＥのそれよりも小さくしている。
【００４７】また、各熱処理ゾーンにおいて、前述の特定の壁構造は、対象物（６）の上側面にて気体を供給・排出できるように上側断熱壁（２ａ）を構成している。この壁構造においては、気体供給手段（８）と気体排出手段（10）とが隣接している。気体供給手段（８）は各熱処理ゾーンに対象物（６）の搬送方向の下流側から気体を供給し、気体排出手段（10）は各熱処理ゾーン内から同方向の上流側で気体を排出するようになっている。気体供給手段（８）、気体排出手段（10）および断熱部材（16）は、いずれも円形の断面を有するセラミック製または耐熱性金属（ＳＵＳ３１６、インコネル等）製の管状体である。また、この壁構造においては、壁構造の高さを調節するために、断熱部材（16）が気体供給手段（８）および気体排出手段（10）の下方に設けられている。
【００４８】加熱手段（12）に近い側では、間隙をあけて上側断熱壁（２ａ）と対向する下側断熱壁（２ｂ）が設けられている。図示した態様において、下側断熱壁（２ｂ）は、上側断熱壁（２ａ）に含まれる断熱部材（16）と同じ部材が対象物（６）の搬送方向および上下方向に並べられて形成されている。
【００４９】この熱処理装置において、例えば、熱処理ゾーンＣの設定温度が５００℃であり、熱処理ゾーンＤの設定温度が４５０℃であり、熱処理ゾーンＣに供給される気体の温度が３０℃程度であれば、熱処理ゾーンＣに気体を供給する気体供給手段内の気体と熱処理ゾーンＤから気体を排出する気体排出手段内の気体との間で熱交換が行われ、熱処理ゾーンＣには１００℃程度に昇温した気体が供給されるので、当該ゾーンでの熱損失は小さくなる。
【００５０】図示した熱処理装置は８個の熱処理ゾーンを含むものであるが、本発明は、気体が供給され、気体が排出される、少なくとも２つの熱処理ゾーンを有する、いずれの熱処理装置にも適用できる。また、必要に応じて、上側断熱壁および下側断熱壁の両方が上述の壁構造を有していてよい。
【００５１】本発明の熱処理装置は、ガラス基板、プリント基板のような板状の対象物のほか、パレット状の治具に載置した部品を対象物として、これを熱処理するのに適したものである。
【００５２】
【発明の効果】以上において説明したように、本発明の熱処理装置においては、少なくとも１つの断熱壁が、隣接する２つの熱処理ゾーンの間の断熱を、気体供給手段および気体排出手段と、それらの中を通過する気体によって実施できるように構成されている。かかる断熱壁は、優れた断熱体である気体を用いるために、一般的な断熱材料で形成される断熱壁と同等もしくはそれを上回る断熱性能を発揮する。また、この断熱壁においては、気体供給手段および気体排出手段が壁を兼ねるため、熱処理装置全体を小型化することができる。
【００５３】さらに、断熱壁において気体供給手段と気体排出手段とが隣接しており、両手段内を通過する気体の温度に差がある場合には、両手段内を通過する気体の間で熱交換が行われる。したがって、例えば、熱処理ゾーン内へ供給される気体温度が熱処理ゾーンの設定温度よりも低く、隣接する熱処理ゾーンから排出される気体の温度が高ければ、それら２つの熱処理ゾーンの間を隔てる断熱壁において気体供給手段および気体排出手段内の気体間で熱交換が行われ、それにより昇温した気体を熱処理ゾーンへ供給できるから、供給される気体の温度が低いことに起因する熱損失を小さくし得る。このように、本発明の熱処理装置によれば、熱処理の省エネルギー化という効果を得ることもまた可能である。

【出願人】	【識別番号】０００００５８２１【氏名又は名称】松下電器産業株式会社
【出願日】	平成１１年１２月１５日（１９９９．１２．１５）
【代理人】	【識別番号】１０００６２１４４【弁理士】【氏名又は名称】青山葆（外２名）
【公開番号】	特開２００１－１７４１５９（Ｐ２００１－１７４１５９Ａ）
【公開日】	平成１３年６月２９日（２００１．６．２９）
【出願番号】	特願平１１－３５５９１２