JP2011007462A - 熱処理炉 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】断熱性を有する炉壁10に囲まれることにより炉内に単一の加熱室9が形成されている炉本体1と、前記単一の加熱室9に上下方向に複数段設けられ各段でワークWを水平方向に搬送する搬送部31,32,33と、これら搬送部31,32,33によってワークWが搬送される搬送路R1,R2,R3毎に加熱室9を上下方向複数段に仕切る仕切部材7a,7b,7cと、これら仕切部材7a,7b,7cによって仕切られた段毎に炉内環境を調整する調整装置8a,8b,8cとを備えている。
【選択図】 図1
Description
そこで、例えば特許文献1に示しているように、炉内に単一の加熱室が形成され、この単一の加熱室にハースローラ等の搬送部を上下に二段設けた熱処理炉が提案されている。この熱処理炉によれば、上下各段で被処理物を水平方向に搬送しながら熱処理を行い、処理量を増やすことができる。
しかし、この熱処理炉では、上下の各段の間で雰囲気ガスが強制撹拌されて混ざり合うことにより、温度及び雰囲気ガスの均一化を図る構成となる。このために、例えば上段にある被処理物に対して熱処理を行うことで反応したガスが、下段に流れると、下段に供給された処理用ガスと混ざり、下段における熱処理に影響を及ぼすおそれがある。
このような雰囲気の撹拌による炉内の温度の均一性やガス濃度の均一性の確保には限界があり、この構成では、より厳格な製品性能の要求に応じられない場合がある。さらに、被処理物が粉体、軽量物や基板等であって当該被処理物の性質上、雰囲気の撹拌が許されない場合がある。
そこで、上記のような従来の問題点を解決するために、本発明は、上下方向の複数段で熱処理できる構成でありながら、上下の各段の間でガスが混ざり合うことを防止して、厳しい要求に対応するために、均一な温度分布やガス濃度や圧力等(これらを「炉内環境」という)を確保できる熱処理炉を提供することを目的とする。
この場合、ワークと左右の部分仕切部とが左右方向に並んだ構成となり、これら部分仕切部が用いられて加熱室を上下方向に複数段に仕切ることができる。さらに、ワークと左右の部分仕切部とが左右方向に並んだ構成となるので、仕切部材を加熱室内に設けても熱処理炉を低く構成することが可能となる。
この場合、仕切板によって加熱室を搬送路毎に上下方向に複数段仕切ることができ、上下の搬送路の間でガスが混ざり合うことを防ぐことができる。
この調整装置によれは、前記仕切部材によって仕切られた段毎に、炉内環境として炉内の温度を、調整することが可能となる。
この調整装置によれは、前記仕切部材によって仕切られた段毎に、炉内環境として炉内のガス濃度を、調整することが可能となる。
この場合、前記仕切部材によって仕切られた段毎に、炉内環境として炉内の圧力を、調整することが可能となる。
図1は、本発明の熱処理炉の概略構成を示している縦断面図である。この熱処理炉では、様々な被処理物を処理することができるが、第一の実施の形態では、平面視矩形のトレイと当該トレイに載せられた被処理物とを含めてワークWと呼んで説明する。なお、トレイは底面及び側面を有した皿形状であり、トレイの一辺の方向が搬送方向に向けられてワークWが搬送される。
なお、本発明において、ワークWの搬送方向(図1の左から右へ向かう方向)が前後方向前方であり、この搬送方向に直交する水平方向が左右方向である。
この構成により、ワークWが搬送される通路として、上段の搬送路R1、中段の搬送路R2及び下段の搬送路R3が構成される。なお、本実施形態では、図3に示しているように、搬送路R1,R2,R3それぞれにおいて、ワークWは左右方向に複数列(三列)に並んだ状態となって前後方向前方へと搬送される。
このために、本発明の熱処理炉は、仕切部材7a,7b,7cによって仕切られた段毎(搬送路R1,R2,R3毎)に炉内環境を調整する調整装置8a,8b,8c(図3参照)を備えている。
ガス濃度の調整のために、調整装置8aは、炉本体1内の段毎にガスを供給するガス導入部41と、段毎のガスを排気するガス排気部42と、ガスの導入及びガスの排気を制御する制御装置37aとを有している。
また、圧力の調整のために、炉本体1内の段毎のガスの排気流量を調整するエジェクタ18と、段毎の圧力を検出する圧力計とを備えている。そして、前記制御装置37aが、圧力計の検出結果に基づいてエジェクタ18による排気流量を段毎で制御する。
ヒータ35a及び例えば熱電対からなる温度検出器36aは、上壁11よりも下方でかつ上段の仕切部材7a(部分仕切部21a,22a)よりも上方に設置されていて、それぞれ上段の搬送路R1における室内温度が、炉外の制御装置37aによって調整される。また、中段については、調整装置8bが備えているヒータ35b及び温度検出器36bは、上段の仕切部材7aよりも下方でかつ中段の仕切部材7bよりも上方に設置されていて、それぞれ中段の搬送路R2における室内温度が、炉外の制御装置37bによって調整される。さらに、下段については、調整装置8cが備えているヒータ35c及び温度検出器36cは、中段の仕切部材7bよりも下方でかつ下段の仕切部材7cよりも上方に設置されていて、それぞれ下段の搬送路R3における室内温度が、炉外の制御装置37cによって調整される。なお、下段の搬送部33の下方にはヒータ35dが更に設置されていて、床面からの放散熱量を補い、下段の搬送路R3における室内温度を確保するための補助的な機能を有している。
このように構成した調整装置8a,8b,8cによれば、搬送路R1,R2,R3毎で、炉内環境を、すなわち被処理物の周囲の温度を調整することができ、搬送路R1,R2,R3毎で、同じ温度となるように制御してもよいし、異なるように制御してもよい。
そして、区画された各領域を順にワークWが進行し、被処理物は各領域の雰囲気に応じて熱処理が施される。
このために、調整装置8a,8b,8cそれぞれは、マスフローコントローラとガス温度センサである前記温度検出器とを有し、さらに、図2に示しているように、各段の調整装置8a,8b,8cそれぞれは、処理用ガスを各領域に供給するガス導入部(ガス導入口)41a、及び、ガスを吸引するガス排気部(ガス排気口)42aを更に有している。そして、ガス導入口41a及びガス排気口42aは、複数の領域A1,A2・・・A8,A9それぞれに設けられている。
代表として図2の領域A2に関して説明すると、上流側の部分区画壁40aの下流側に前記ガス排気口42aが設けられていて、下流側の部分区画壁40aの上流側に前記ガス導入口41aが設けられている。ガス導入口41aから処理用ガスが領域A2に導入され、当該領域A2を通過する被処理物は、この処理用ガスを含んだ雰囲気の中で熱処理される。そして、排ガス及び熱処理されて発生した余剰の処理用ガスは、ガス排気口42から炉外へ排出される。なお、ガス導入口41a及びガス排出口42aは、加熱室9内の領域A2に設置されたパイプ部材に形成されている。
さらに、一つの領域(例えば領域A2)に設けられたガス排出口42aと、当該一つの領域の隣りにある他の領域(領域A1)に設けられたガス排出口42aとは、これら領域(領域A2,A1)を区画する一つの部分区画壁40aを挟んで背中合わせ(隣り合わせ)の状態として設置されている。
このようなガス導入口41a及びガス排出口42aの配置及び区画壁40aの構成により、隣り合う領域間でガスの移動を防止することができ、領域毎の雰囲気を異ならせることが可能となる。また、ガスが混ざり合うことを防止できる。
さらに、図2において、ガス導入口41aとガス排出口42aとのワーク搬送面に対する高さが異なっており、この構成によれば、領域毎の分離をより確実に行えるとともに、導入後のガスをより確実に捕捉して滞留時間を少なくし迅速に排出することができる。
そして、各段で、ワークWと左右の部分仕切部とが左右方向に並んだ構成となるので、仕切部材7a,7b,7cを加熱室9内に設けても炉本体1を低く構成することが可能となる。
図4は、第二の実施形態の熱処理炉が備えている炉本体1の横断面図である。本実施形態と図3の第一の実施形態とでは、仕切部材の構成以外は、同じである。
この仕切107a,107bによれば、加熱室9を搬送路R1,R2,R3毎に、つまり上下方向に三段に仕切ることができ、上下の搬送路R1,R2,R3の間でガスが混ざり合うことを防ぐことができる。
そして、仕切部材7a,7b,7c(107a,107b)が、単一の加熱室9を搬送路R1,R2,R3毎に上下方向の三段に仕切ることから、三段の搬送路R1,R2,R3の間でガスが混ざり合うことを防ぐことができる。
そして、仕切部材7a,7b,7c(107a,107b)によって加熱室9が上下方向に仕切られていても、調整装置8a,8b,8cは、炉内環境を段毎に調整するので、各段で被処理物に対して所望の熱処理を行うことが可能となる。この結果、所望の品質を有する被処理物を大量に得ることができる。
しかし、本発明によれば、断熱性が高く厚い中間壁部材が段毎に存在していないので、炉本体1の巨大化を防ぐことができ、また、一段炉の炉本体を三段(複数段)積みにする構成よりも熱放散面積が少なくなることから、前記問題点の発生を防ぐことが可能である。
前記各搬送路ではワークが三列となって搬送される場合を説明したが、一列であってもよい。前記実施形態では、ヒータは、ワークの上方及び下方に設けられている場合を説明したが、さらに側方に設けられていてもよい。
図1では、パージ室を有する中間装置3,5を有している場合を説明したが、これら中間装置3,5を省略することで、本発明の熱処理炉を大気雰囲気炉とすることもできる。
また、被処理物としては、金属部材、粉体、金属板、硝子板、その他の基板等があり、これにトレイを使用するか否か、更にワークの間隔をあけるか否かの搬送上の要求が加わるが、これらの要求に柔軟に対応すべく、前記第一及び第二の実施形態から適宜最適の選択が可能である。
また、前記実施形態では、調整装置8a,8b,8cが備えている制御装置37a,37b,37cが、炉内の温度及びガス雰囲気の双方の制御を行う場合を説明したが、それぞれ異なる制御装置によって行ってもよい。
Claims (6)
- 断熱性を有する炉壁に囲まれることにより炉内に単一の加熱室が形成されている炉本体と、
前記単一の加熱室に上下方向に複数段設けられ各段でワークを水平方向に搬送する搬送部と、
前記搬送部によって前記ワークが搬送される搬送路毎に前記加熱室を上下方向複数段に仕切る仕切部材と、
前記仕切部材によって仕切られた段毎に炉内環境を調整する調整装置と、
を備えていることを特徴とする熱処理炉。 - 前記仕切部材は、前記ワークの搬送方向に直交する前記ワークの左右側方それぞれに配置され、当該ワークが両者の間を通過する左右の部分仕切部からなる請求項1に記載の熱処理炉。
- 前記仕切部材は、前記搬送路に存在する前記ワークよりも上方及び下方の内の少なくとも一方に設けられ、前記加熱室を上下方向にほぼ完全に区画している仕切板からなる請求項1に記載の熱処理炉。
- 前記調整装置は、前記路本体内のガスを段毎で加熱するヒータと、当該段毎の温度を検出する温度検出器と、前記温度検出器の検出結果に基づいて前記ヒータを段毎で制御する制御装置とを有している請求項1〜3のいずれか一項に記載の熱処理炉。
- 前記調整装置は、前記路本体内の段毎にガスを供給するガス導入部と、当該各段のガスを排気するガス排気部と、前記ガス導入部からのガスの導入及び前記ガス排気部からのガスの排気を制御する制御装置とを有している請求項1〜4のいずれか一項に記載の熱処理炉。
- 前記調整装置は、前記路本体内の段毎のガスの排気流量を調整するエジェクタと、当該段毎の圧力を検出する圧力計とを更に備え、前記制御装置は、前記圧力計の検出結果に基づいて前記エジェクタを前記段毎で制御する請求項5に記載の熱処理炉。
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