| 【発明の名称】 |
プッシャー式トンネル炉用台板 |
| 【発明者】 |
【氏名】渡部 一夫
【氏名】田中 直
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| 【要約】 |
【課題】台板上に積載される焼成治具（サヤ、セッタ）への伝熱形態が変わり、また、台板上で上下に激しい雰囲気ガスの流れが生じることにより、加熱炉の有効断面における温度分布が改善され、被処理品の歩留りを顕著に向上させることができ、また、重量削減の結果として、従来に比べ、加熱に要する熱量が大幅に節減でき、使用電力の削減が達成されるプッシャー式トンネル炉用台板を提供する。
【解決手段】プッシャー式トンネル炉において被処理品を積載するためにセラミック材を主要材料として構成される台板であって、被処理品が載置される台板の上面の４隅部および中央部を、他の部位より高く形成したことを特徴とする。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 プッシャー式トンネル炉において被処理品を積載するためにセラミック材を主要材料として構成される台板であって、被処理品が載置される台板の上面の４隅部および中央部を、他の部位より高く形成したことを特徴とするプッシャー式トンネル炉用台板。
【請求項２】 前記４隅部および中央部の他の部位の面に対する高さは、台板の底面から前記４隅部および中央部の頂面までの寸法の１０〜５０％であることを特徴とする請求項１記載のプッシャー式トンネル炉用台板。
【請求項３】 前記の高く形成された４隅部および中央部以外の部位の面積が、台板の上面の面積の４０〜８０％であることを特徴とする請求項１または２記載のプッシャー式トンネル炉用台板。
【請求項４】 前記の高く形成された４隅部および中央部以外の部位に、台板の底面に貫通する孔を設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のプッシャー式トンネル炉用台板。
【請求項５】 プッシャー式トンネル炉内での台板の進行方向の前面および後面の少なくとも一方に切欠き部を設けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のプッシャー式トンネル炉用台板。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、加熱炉内で機能性電子セラミック素子などを焼成または焼結するために、これらの被処理品を積載して加熱炉内に押し込み、搬送するために必要なプッシャー式トンネル炉用台板の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】上記の台板は、スライドプレートとも言われ、通常、その上に１０〜５０ｋｇの被処理品を積載して、１０００〜１５００℃の温度に設定された加熱炉内に順次連続的に押し込み、炉内に搬送して使用される。
【０００３】台板同士の圧接面には２５ｋｇ／ｃｍ2 以上の圧力が加わるため、高温下での使用中、台板に圧接による変形、搬送中の割れや欠け、熱衝撃による割れが生じないことが必要であり、また、耐摩耗性、滑り性も要求されることから、台板は、アルミナ、ムライト、シャモットなどのＡｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 系材料や炭化珪素質材料などのセラミック材料を主要材料として構成されている。
【０００４】また、台板の形状は、一般に正方形状または長方形状であり、通常、その４隅部には、欠け防止などの目的で面取りが施されている。また、熱衝撃による割れを防止するためのスリットを設けたもの、台板を貫通する孔が形成されたものもの（実開昭５７−４６７９８号公報）も提案されている。
【０００５】近年、台板を用いるプッシャー式トンネル炉においては、炉内に特殊雰囲気ガスを導入し、酸化性雰囲気、中性雰囲気、還元性雰囲気などの制御を行って、被処理品を焼成する加熱炉が使用されるようになっており、併せて、加熱炉内の温度分布条件が厳しく問われるようになってきている。特殊ガス雰囲気にすると、大気雰囲気の場合に比べ、炉の温度分布が温度差で約５〜１０℃大きくなることが経験されており、温度差の問題を解消するために、炉構造の改善、炉内温度制御方式の改善などが試みられているが、この問題を解決するまでには至っていない。
【０００６】さらに、この種の加熱炉においては、被処理品の質量に比べて、処理品を焼成するために使用される焼成治具の質量が大きく、実際には、被処理品のみの焼成に必要なエネルギーの数倍のエネルギーを消費するため、必要エネルギーを削減することも強く要求されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、台板を使用するプッシャー式トンネル炉における上記従来の問題点を解消するために、台板の構造と、炉内温度分布、消費エネルギーとの関係について種々の観点から実験、検討を重ねた結果としてなされたものであり、その目的は、被処理品に対する伝熱を均一化して温度分布の改善を図り、被処理品に雰囲気ガスが均一に接触するようにして被処理品とガスとの反応を均一化させ、製品歩留りを向上させるとともに、台板を軽量化して消費エネルギー（消費電力）の削減させることを可能とするプッシャー式トンネル炉用台板を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するための本発明の請求項１によるプッシャー式トンネル炉用台板は、プッシャー式トンネル炉において被処理品を積載するためにセラミック材を主要材料として構成される台板であって、被処理品が載置される台板の上面の４隅部および中央部を、他の部位より高く形成したことを特徴とする。
【０００９】請求項２によるプッシャー式トンネル炉用台板は、請求項１において、前記４隅部および中央部の他の部位の面に対する高さは、台板の底面から前記４隅部および中央部の頂面までの寸法の１０〜５０％であることを特徴とする。
【００１０】請求項３によるプッシャー式トンネル炉用台板は、請求項１または２において、前記の高く形成された４隅部および中央部以外の部位の面積が、台板の上面の面積の４０〜８０％であることを特徴とする。
【００１１】請求項４によるプッシャー式トンネル炉用台板は、請求項１〜３において、前記の高く形成された４隅部および中央部以外の部位に、台板の底面に貫通する孔を設けたことを特徴とする。
【００１２】また、請求項５によるプッシャー式トンネル炉用台板は、請求項１〜４において、プッシャー式トンネル炉内での台板の進行方向の前面および後面の少なくとも一方に切欠き部を設けたことを特徴とする。
【００１３】本発明は、図３〜４に示す従来の板状の台板１５と同等の被処理品積載能力、強度、耐摩耗性、滑り性を保持しながら、重量を軽減して熱経済性を追求するとともに、炉内雰囲気ガスの移動、流動によりもたらされる炉内熱流が均一化され、炉内温度分布が均一化されるよう、また、同時に台板上の被処理品とガスの接触が均一且つ効率良く行われるよう、台板の形状、構造を改善した結果としてなされたものである。
【００１４】図３〜４の示す従来の台板により、本発明と同様の効果を得ようとする目的で、台板の上にサイコロと呼ばれる支柱を複数個載せ、その上にサヤ、セッタを置くなどの方式も試みられていたが、支柱を載せるために積載高さが削減され、有効断面積当たりの焼成効率が低下するなどの問題が生じ、また、サイコロの寸法が僅かでも不揃いの場合は、その上に載せたサヤ、セッタに台板の搬送中に振動によるズレが生じ、振動が激しいと積層品が炉内に崩れて、炉を損傷させることもあった。
【００１５】
【発明の実施の形態】本発明において、台板は、従来と同様、アルミナ、ムライト、シャモットなどのＡｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 系材料や炭化珪素質材料などのセラミック材料を主要材料として構成される。
【００１６】本発明の台板の構成は、その代表例を図１および図２に示すように、被処理品が載置される台板１の上面２の４隅部３および中央部４を、他の部位５より高く形成したことを特徴とする。この構成は、台板１の上面２の４隅部３および中央部４以外の部分（部位５）を、台板１の周縁部８に連通する凹部としたものに相当し、この構成によって、台板の強度を使用上必要な強度に維持することができ、台板１と台板１の上に積載されるサヤあるいはセッターとの間に形成される空間により、雰囲気ガスの流れをより均一化し、炉内温度分布、被処理品の温度分布を均一にすることができる。図１、図２において、１０は、台板１の上面２に補足的に設けた凸部である。
【００１７】４隅部３および中央部４の他の部位５の面に対する高さ（前記凹部の深さ）ｈは、台板１の底面６から前記４隅部３および中央部４の頂面までの寸法Ｈの１０〜５０％、すなわちｈ／Ｈ＝０．１〜０．５であることが好ましい。ｈ／Ｈが０．５より大きいと台板１の強度が不十分となるおそれがあり、ｈ／Ｈが０．１未満では、前記雰囲気ガスの流れの均一化、温度分布の均一化が達成し難い。
【００１８】また、前記の高く形成された４隅部３および中央部４以外の部位５の面積が、台板１の上面２の面積（（注）：台板の底面の面積とする）の４０〜８０％であることが好ましい。４０％未満では、前記雰囲気ガスの流れの均一化、温度分布の均一化が達成し難く、８０％を越えると、台板１の強度が不十分となるおそれがある。
【００１９】炉内の雰囲気ガスの流れを一層均一化するために、台板１には、前記の高く形成された４隅部３および中央部４以外の部位５に、台板１の底面６に貫通する孔７を設けるのが好ましい。孔７の個数は、それを通過するガス流れが効果的に生じるようにするために４±２個程度が好ましく、孔７の直径は、その個数を考慮して台板の強度を損なわず且つ効果的なガス流れが生じるような大きさとする。例えば、台板１の寸法が縦３４０ｍｍ、横３４０ｍｍ、厚さ（高さ）３０ｍｍの場合には、４個程度の孔を設けるのが有効である。
【００２０】さらに、プッシャー式トンネル炉内での台板１の進行方向（図１の矢印方向）の前面Ｆおよび後面Ｒの少なくとも一方に切欠き部９を設けるのが好ましい。台板１は、切欠き部９を設けた前面Ｆ、後面Ｒで相互に圧接されて炉内を搬送される。切欠き部９は、台板１の上下に貫通する形状とするのが望ましく、切欠き部９の形成によって、雰囲気ガスの流れをさらに均一化することが可能となる。熱衝撃による割れを防止するために、台板１にスリット１１を形成してもよい。
【００２１】本発明の台板１を使用し、図５に示すように、台板１上に、例えば１０段積みでサヤ１２またはセッタを載置すると、台板１との間に気流が自由に通過し得る空間部１３が形成され、サヤ１２またはセッタの底面での伝熱の形態が伝導伝熱から対流および放射伝熱に変わり、最下段のサヤへの伝熱は、それより上に積載されているサヤと同じ伝熱形態に変わり温度分布が顕著に改善される。なお、図５において、１４は、積載されたサヤ１２の蓋である。
【００２２】台板１に孔７、切欠き部９を設けることにより、雰囲気ガスの上下方向への対流が激しくなり、サヤ、セッタ上に載置された被処理品と雰囲気ガスとの接触がさらに均一に行われるようになる。
【００２３】これに対して、従来の板状の台板１５を使用した場合には、台板１５と最下段のサヤとの間に、空間１３が形成されないため、本発明のように、前記気流を生じることがなく、最下段のサヤへの伝熱は伝導伝熱のみにより行われることとなり、従って、最下段のサヤの温度は炉床の温度に左右され、炉の床面、天井面、側面における伝熱形態はそれぞれ異なるから、炉内に温度差が生じ易くなる。また、台板１５の上下方向でのガスの対流も生じ難く、従って、被処理品と雰囲気ガスの接触が不均一となり、被処理品との反応にバラツキが生じる。
【００２４】
【実施例】以下、本発明の実施例を比較例と対比して説明するが、これらの実施例は本発明の一実施態様を示すものであり、本発明はこれに限定されるものではない。
【００２５】実施例１ムライト８０重量％、残部アルミナの組成からなる図１〜２に示す形状の台板（縦３４０ｍｍ、横３４０ｍｍ、底面６から４隅部３および中央部４の頂面までの寸法Ｈ＝３０ｍｍ、４隅部３および中央部４の他の部位５の面に対する高さｈ＝１０ｍｍ、４隅部３および中央部４以外の部位５の面積が、台板１の上面２全体の面積（３４０ｍｍ×３４０ｍｍ）の６０％、孔７を図１に示す位置に４個配設し、４個の補足的凸部１０を設け、２つスリット１１を形成したもの）を作製した。
【００２６】この台板を使用してプッシャー式トンネル炉内でセラミック電子部品を焼成した。すなわち、台板上に、図５に示すように、１０段積み（台板の被処理品積載面から蓋の上面までの高さ＝１５０ｍｍ）でサヤを積載して、各サヤ上にセラミック電子部品を載せ、窒素ガス（９７〜９５％）と水素ガス（３〜５％）からなる雰囲気中で、保持帯を１３５０℃に保持した加熱炉内を搬送させ、図６に示すように、サヤの４隅部ａ、ｃ、ｄ、ｅの位置おとび中央部ｂに検温素子をセットして、サヤ上の温度を測定した。
【００２７】温度の測定結果を表１に示す。表１にみられるように、本発明の台板を使用した場合、最上段を除き、２段目から９段目までのサヤ上の温度は、各測定位置において、殆ど変わらないことが認められ、温度分布の均一であることが実証された。最上段のサヤ上の温度も僅かに高いだけであった。
【００２８】比較例１縦３４０ｍｍ、横３４０ｍｍ、厚さ３０ｍｍの図３〜４に示す従来の板状の台板（２つのスリット１１を形成したもの）を作製して、この台板を使用して、実施例１と同様の方式でセラミック電子部品を焼成し、実施例１と同様、サヤの４隅部ａ、ｃ、ｄ、ｅの位置おとび中央部ｂに検温素子をセットして、サヤ上の温度を測定した。
【００２９】温度の測定結果を表１に示す。表１に示すように、従来の台板を使用した場合、サヤ上の温度には各測定位置でバラツキが生じており、最下段のサヤ上の温度は他の段のサヤ上の温度に比べ３〜５℃高い値を示した。また、比較例１の台板と実施例１の台板の一枚当たりの加熱熱量を比較したところ、実施例１の台板の加熱熱量は、比較例１のものに比べて最大２５％の節減が可能であった。
【００３０】
【表１】
《表注》最大温度差 実施例１：４℃ 比較例１：８℃【００３１】
【発明の効果】本発明のプッシャー式トンネル炉用台板によれば、台板上に積載される焼成治具（サヤ、セッタ）への伝熱形態が変わり、また、台板上で上下に激しい雰囲気ガスの流れが生じることにより、加熱炉の有効断面における温度分布が改善され、被処理品の歩留りを顕著に向上させることができる。台板の重量削減の結果として、従来に比べ、加熱に要する熱量が大幅に節減でき、使用電力の削減が達成される。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００２１９７５０
【氏名又は名称】東海高熱工業株式会社
【識別番号】０００００６６３３
【氏名又は名称】京セラ株式会社
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| 【出願日】 |
平成１１年１２月１５日（１９９９．１２．１５） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００７１６６３
【弁理士】
【氏名又は名称】福田 保夫 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開２００１−１７４１６４（Ｐ２００１−１７４１６４Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年６月２９日（２００１．６．２９） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−３５５５０９ |
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