JP2012233649A - 連続熱処理炉 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】連続熱処理炉10は、入口部12A、加熱部12B、出口部12Dを含む炉本体12と、加熱部12Bに配設されるマッフル14と、マッフル14を介して被熱処理物を加熱するヒータ部16と、駆動手段によりマッフル14内を通過するベルト24とを含み、被熱処理物を収容する匣Sがベルト24上に配置され、匣Sを炉本体12内に搬送させることによって、被熱処理物への熱処理を連続的に行う。加熱部12Bは、昇温領域12b1および保温領域12b2を含み、ヒータ部16は、金属ヒータ20a,20bを含み、昇温領域12b1において、ベルト24の進行方向に直交する方向でみたときの金属ヒータ20a,20bの幅w1は、匣Sの幅w2と同等に形成される。
【選択図】図1
Description
この従来のベルト式の連続焼成炉1は、図9の(A)に示すように、トンネル型の炉本体2を含む。炉本体2は、入口部2A,加熱部2B,冷却部2C,出口部2Dを有する。入口部2A,加熱部2B,冷却部2C,出口部2Dは、連続して水平方向に直線状に配置される。加熱部2Bおよび冷却部2Cの内部には、それぞれ、図9の(B)に示すように、ヒータ部3を備えた断熱部5および断面視矩形筒状のマッフル7が配設される。ヒータ部3は、マッフル7の上面7aの上方および下面7bの下方に配置される面状の金属ヒータ3a,3bを有する。断熱部5は、マッフル7の上面7aおよび下面7bと間隔を隔てて配設される断熱材5a,5bを有する。また、断熱部5は、マッフル7の両側面7c,7dと間隔を隔てて配設される断熱材5c,5dを有する。面状の金属ヒータ3a,3bは、それぞれ、断熱材5a,5bに一体的に組み込まれている。
一方で、金属ヒータ3a,3bは、図10(A),(B)に示すように、金属ヒータ3a,3bの面全体がヒータ発熱部となって、面全体でマッフル7の上面7aおよび下面7bを加熱する。さらに、金属ヒータ3a,3bの特徴として、図10(C)に示すように、ヒータ発熱部からの熱出力がパルス的な熱出力分布となっているため、金属ヒータ3a,3bの側端面からの放熱は極めて小さいものとなっている。
すなわち、ベルト9の幅方向でみて、匣Sの幅方向の一端部および他端部には、マッフル7の両側面7c,7dからの伝導伝熱による余剰熱量が生じる。この場合、被焼成物が収納された匣Sの幅方向でも温度差が生じるため、匣Sに収納された被焼成物の幅方向の中央部と幅方向の両端部に温度差が生じる。そのため、この温度差により被焼成物の幅方向で収縮量に差が発生し、これが原因で被焼成物に割れや反りなどの悪影響が発生する。このことは、入口部2A付近に位置する加熱部2Bの昇温領域において顕著なものとなり、また、被焼成物が大型の被焼成物になるほど顕著なものとなる。
したがって、この従来のベルト式の連続焼成炉1では、信頼性に優れた高品質な熱処理品としての焼成品が得られないという不具合を生じるものとなっている。
請求項1にかかる本発明は、上記した構成を有することによって、マッフルから匣への伝導伝熱が支配的となる「昇温領域」において、金属ヒータからの発熱量と、金属ヒータからマッフルを介して匣に伝熱され、匣に蓄熱される蓄熱量とのバランスがとれるものとなる。そのため、匣の幅方向の温度差を軽減することができ、匣の幅方向の温度が略均一となる。この場合、金属ヒータの対向面となるマッフルからの伝導伝熱が支配的となり、当該対向面が主たる加熱面となる。特に、匣に対しては、マッフルの下面からの伝導伝熱が支配的なものとなる。そのため、匣に対しては、マッフルの両側面からの伝熱および放熱といった熱の授受が少なく、当該匣の幅方向の温度差を軽減することができる。
請求項2にかかる本発明は、請求項1にかかる発明に従属する発明であって、ヒータ部は、加熱部の保温領域において、ベルトの進行方向に直交する平面でみたときに、金属ヒータの幅が、匣の幅よりも広く形成される他の金属ヒータをさらに含むことを特徴とする、連続熱処理炉である。
請求項2にかかる本発明は、上記した構成を有することによって、マッフルから匣への輻射伝熱が支配的となる「保温領域」において、マッフルの両側面からの放熱の影響が小さいものとなる。匣の幅方向の温度差を軽減することができ、匣の幅方向の温度が略均一となる。つまり、金属ヒータからの発熱量と、匣に蓄熱される蓄熱量とのバランスがとれるものとなっている。
請求項3にかかる本発明は、入口部、複数の温度領域を有する加熱部および出口部を含む炉本体と、加熱部に配設されるマッフルと、炉本体内に配設され、マッフルを介して被熱処理物を加熱するヒータ部と、駆動手段により無端環状に回動され、その回動経路の少なくとも一部がマッフル内を通過するベルトとを含み、被熱処理物を収容する匣(さや)がベルト上に配置され、匣を炉本体内に搬送させることによって、被熱処理物への熱処理を連続的に行なう連続熱処理炉であって、加熱部は、昇温領域および保温領域を含み、ヒータ部は、加熱部に配設される棒状の非金属ヒータおよび面状の金属ヒータを含み、非金属ヒータは、発熱部と非発熱部を含み、加熱部の昇温領域において、ベルトの進行方向に直交する平面でみたときに、非金属ヒータの発熱部の幅は、匣の幅よりも広く形成され、加熱部の保温領域において、ベルトの進行方向に直交する平面でみたときに、金属ヒータの幅は、匣の幅よりも広く形成されることを特徴とする、連続熱処理炉である。
請求項3にかかる本発明は、上記した構成を有することによって、マッフルから匣への伝導伝熱が支配的となる「昇温領域」において、非金属ヒータの非発熱部による熱出力が鈍化する部位の放熱量を補償することができる。そのため、非金属ヒータからの発熱量と、非金属ヒータからマッフルを介して匣に伝熱され、匣に蓄熱される蓄熱量とのバランスがとれるものとなる。この場合、匣に対しては、マッフルの両側面からの伝熱が少なく、当該匣Wの幅方向の温度差を軽減することができる。そのため、匣Wの幅方向の温度が略均一となる。
図1は、この発明にかかる連続熱処理炉の実施の形態の一例を示す模式図であって、(A)はその平面模式図であり、(B)はその正面模式図である。
この連続熱処理炉10は、トンネル型の炉本体12を含む。炉本体12は、入口部A、加熱部12B、冷却部12C、出口部12Dを有する。入口部A、加熱部12B、冷却部12C、出口部12Dは、連続して水平方向に一直線状に配置される。
加熱部12Bおよび冷却部12Cの内部は、複数の温度ゾーン#1〜#10に区画されている。加熱部12Bおよび冷却部12Cの温度ゾーン#1〜#10には、それぞれ、図2の(A),(B)に示すように、断面視矩形筒状のマッフル14が配設される。マッフル14は耐熱金属からなり、匣Sを囲むように構成される。各温度ゾーン#1〜#10のマッフル14をさらに囲むように、ヒータ部16を有する断熱部18が配設される。
ベルト駆動手段を駆動させることによって、ベルト24上に配置された匣Sを炉本体10のマッフル14内に連続的に搬送させながら、匣S内の被焼成物に焼成(熱処理)を行なっている。
また、マッフル14内の匣Sは、複数のヒータ部16の金属ヒータ20a,20bを調整することによって、所定の温度プロファイルを有するように制御されている。マッフル14内の匣Sの温度プロファイルが、炉本体12の入口部12Aの付近、つまり、匣Sの投入口付近から、徐々に昇温し、所定の高温状態に到達した後、徐々に降温するように設定され、かつ、ガス排出口の温度がバインダ樹脂の熱分解温度以下となるように調整されている。
被焼成物中のバインダ成分としてのたとえばアクリル樹脂の分解ガスは、有機物の状態(例えばモノマーや炭化水素を含む成分)でガス排出口からファン等の排気手段(図示せず)により外部に強制的に吸引されて排気される。
図4に示すグラフによれば、温度ゾーン#1〜#4ではヒータ幅280mmのときの温度差が小さく、温度ゾーン#5〜#10ではヒータ幅400mmのときの温度差が小さいことがわかる。よって、温度ゾーン#1〜#4ではヒータ幅を280mmに設計し、温度ゾーン#5〜#10ではヒータ幅を400mmに設計すれば、匣Sの幅方向の温度差を低減することができる。なお、上記はあくまでも例示であって、温度ゾーン#1〜#3のヒータ幅を280mmとし、温度ゾーン#4〜#10のヒータ幅を360mmとしても匣Sの幅方向の温度差を低減することができる。
図5は、この発明にかかる連続熱処理炉の実施の形態の他の例を示す平面模式図である。この実施の形態は、図1〜図3で示した実施の形態と比べて、上記した「昇温領域12b1」において、炉本体12の加熱部12B内のヒータ部16の構造およびレイアウト構成が相違するものとなっている。すなわち、上述した図1〜図3の実施の形態では、ヒータ部16が金属ヒータ20a,20bで構成されたが、この実施の形態では、ヒータ部16が棒状の非金属ヒータ26a,26bで構成されている。
そのため、発熱部28a,28bからマッフル14への伝導伝熱の際、匣Sと対向するマッフル14の下面14bおよび上面14aへの伝導伝熱が主たるものとなり、当該対向面(上面14a,下面14b)が主たる加熱面となる[図6の(B)の加熱部H参照]。特に、匣Sに対しては、マッフル14の下面14bからの伝導伝熱が支配的なものとなる。そして、マッフル14の両側面14c,14dへの伝導伝熱は、小さいものとなる。
この場合、「保温領域12b2」では、図7の(B)に示すように、マッフル14から匣Sへの輻射伝熱が支配的となり、マッフル14内は均一な温度場を形成しやすいものとなる。そのため、マッフル14の両側面14c,14dからの放熱の影響も小さいものとなる。したがって、この「保温領域12b2」においても、金属ヒータ20a,20bからの発熱量と、匣Sに蓄熱される蓄熱量とのバランスがとれるものとなっている。
図8に示すグラフによれば、この実施の形態の連続熱処理炉10を用いた場合、匣Sの幅方向の温度差を軽減することができ、匣Sの幅方向の温度が略均一となっていることがわかった。
12 炉本体
12A 入口部
12B 加熱部
12b1 昇温領域
12b2 保温領域
12C 冷却部(降温領域)
12D 出口部
14 マッフル
16 ヒータ部
18 断熱部
20a,20b 金属ヒータ
22a,22b 断熱材
24 ベルト
26a,26b 非金属ヒータ
28a,28b 発熱部
30a,30b 非発熱部
S 匣(さや)
H 加熱部
w1 ヒータ部のヒータ幅(発熱部の幅)
w2 匣の幅
w3 ベルトの幅
Claims (3)
- 入口部、複数の温度領域を有する加熱部および出口部を含む炉本体、
前記加熱部に配設されるマッフル、
前記炉本体内に配設され、前記マッフルを介して被熱処理物を加熱するヒータ部、および
駆動手段により無端環状に回動され、その回動経路の少なくとも一部が前記マッフル内を通過するベルトを含み、
前記被熱処理物を収容する匣(さや)が前記ベルト上に配置され、前記匣を前記炉本体内に搬送させることによって、前記被熱処理物への熱処理を連続的に行なう連続熱処理炉であって、
前記加熱部は、昇温領域および保温領域を含み、
前記ヒータ部は、前記加熱部に配設される金属ヒータを含み、
前記加熱部の前記昇温領域の全体もしくは一部において、前記ベルトの進行方向に直交する平面でみたときに、前記金属ヒータの幅は、前記匣の幅と同等に形成されることを特徴とする、連続熱処理炉。 - 前記ヒータ部は、前記加熱部の前記保温領域において、前記ベルトの進行方向に直交する平面でみたときに、前記金属ヒータの幅が、前記匣の幅よりも広く形成される他の金属ヒータをさらに含むことを特徴とする、請求項1に記載の連続熱処理炉。
- 入口部、複数の温度領域を有する加熱部および出口部を含む炉本体、
前記加熱部に配設されるマッフル、
前記炉本体内に配設され、前記マッフルを介して被熱処理物を加熱するヒータ部、および
駆動手段により無端環状に回動され、その回動経路の少なくとも一部が前記マッフル内を通過するベルトを含み、
前記被熱処理物を収容する匣(さや)が前記ベルト上に配置され、前記匣を前記炉本体内に搬送させることによって、前記被熱処理物への熱処理を連続的に行なう連続熱処理炉であって、
前記加熱部は、昇温領域および保温領域を含み、
前記ヒータ部は、前記加熱部に配設される棒状の非金属ヒータおよび面状の金属ヒータを含み、
前記非金属ヒータは、発熱部と非発熱部を含み、
前記加熱部の前記昇温領域において、前記ベルトの進行方向に直交する平面でみたときに、前記非金属ヒータの発熱部の幅は、前記匣の幅よりも広く形成され、
前記加熱部の前記保温領域において、前記ベルトの進行方向に直交する平面でみたときに、前記金属ヒータの幅は、前記匣の幅よりも広く形成されることを特徴とする、連続熱処理炉。
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