JPH0264391A

JPH0264391A - 真空熱処理炉

Info

Publication number: JPH0264391A
Application number: JP21613288A
Authority: JP
Inventors: Osamu Okubo; 治大久保; Takeo Kato; 丈夫加藤
Original assignee: Ulvac Inc
Current assignee: Ulvac Inc
Priority date: 1988-08-30
Filing date: 1988-08-30
Publication date: 1990-03-05
Anticipated expiration: 2013-09-17
Also published as: JP2799172B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、真空状態において処理物の熱処理を行う場合
に、ガスを使用する還元炉、反応炉等の真空熱処理炉に
関するものである。

（従来の技術）従来の真空熱処理炉の例について、添付図面により説明
すると、第４図は従来の真空熱処理炉の一例を示すもの
で内熱式炉である。ここで、真空熱処理炉は断熱材ｌの
内張された炉体２と、この炉体２内に配置されたヒータ
３と、同じくこの炉体２内に配置された処理物４を入れ
る為のトレイ５と、炉体２内へ還元あるいは反応ガスを
導入するガス導入系６及び炉体２内の気体を排出する排
気系７等から構成されている。そしてガス導入系６は還
元あるいは反応ガスの詰められたボンベ８がバルブ９、
流量調節弁ＩＯを介して炉体２内のノズル１１と接続さ
れている。一方、排気系７はメカニカルブースターポン
プ１２と油回転ポンプ１３が接続されており炉体２内の
気体を外部に排出する。

このような構成の熱処理炉において、処理物４をトレイ
５に入れた後、炉内に入れ十分排気系７で排気し、その
後ヒータ３で加熱を開始し、ガス導入系６より還元ある
いは反応ガスを導入する。

この導入されたガスは、図中矢印のように炉内を流れ処
理物４に作用して還元や各種反応（化学等）をした後、
排気系７より炉外へ排出される。

第５図は、従来の真空熱処理炉の他の構成例を示すもの
で外熱式炉である。ここで、真空熱処理炉は、断熱材ｌ
と、ヒータ３と、この炉体（レトルト）２内に配置され
た処理物４を入れる為のトレイ５と、炉体（レトルト）
２内へ還元あるいは反応ガスを導入するガス導入系６及
び炉内の気体を排出する排気系７等から構成されている
。そして、ガス導入系６は還元あるいは反応ガスの詰め
られたボンベ８がバルブ９、流量調節弁１０を介して炉
内のノズル１１と接続されている。一方、排気系７はメ
カニカルブースターポンプ１２と油回転ポンプ１３が接
続されており炉内の気体を外部に排出する、このような構成の熱処理炉においても、第４図に示すも
のと同様に、処理物４をトレイ５に入れた後、炉内に入
れ、十分排気系７で排気し、その後ヒータ３で加熱を開
始し、ガス導入系６より還元あるいは反応ガスを導入す
る。この導入されたガスは、図中矢印のように炉内を流
れ処理物４に作用して還元や各種反応（化学等）した後
、排気系７より炉外に排出される。

（発明が解決しようとする課題）ところで、上述した従来の真空熱処理炉では以下に述べ
るような欠点を有していた。

＋１１還元あるいは反応のためのガスを炉内全体に亘っ
て流すので、大量のガスが必要となり、消費するガスの
コストが嵩み、ランニングコスト全体が高価なものとな
っていた。

（２）第４図に示す内熱式の炉にあっては、炉体に使用
する断熱材の飛散が生じ、この飛散した断熱材が処理物
に混入して製品不良を発生させる原因となり問題であっ
た。そこで、断熱材を金属構成とする手段が考えられる
が、高温炉ではＭｏ。

Ｔａ、　Ｗ等の高価な材料を使う必要があるため真空熱
処理炉のイニシャルコストが高くなりすぎる欠点があっ
た。

（３）第５図に示す外熱式の炉にあっては、断熱材の処
理物への混入という上記欠点を防止するためには有効で
あるが、炉体（レトルト）材に高価な材料を使用しなけ
ればならず、設備のイニシャルコストが高くなるという
欠点があった。また、炉体（レトルト）材についても１
０００℃以上では工業的に使用できるものは殆どなく、
温度的な制限があった。さらに、レトルトにひび割れが
発生すると、反応ガスに１１□等を使用する場合には非
常に危険であった。

（４）炉内に還元あるいは反応ガスを流す際に、トレイ
とトレイとの間及びトレイと周囲との間の隙間が一様で
ないためガス流量に差ができ、ガスの大量に流れるトレ
イとそうでないトレイとで反応速度に差ができるという
ことがあった。

（５）処理の終了後、処理物を冷却する際、処理物が粉
体等である場合、冷却ガスの流速が大きいと飛散してし
まうということがあった。このため、徐冷しなければな
らず、冷却時間に５〜ｌＯ時間程度かかり、生産性を著
しく低下させる要因ともなっていた。

本発明の目的は、上述した従来の欠点に鑑みてなされた
もので、還元あるいは反応に使用するガスの量を大幅に
減少させることによりランニングコストを低減するとと
もに、処理物に断熱材等の不純物が混入することのない
真空熱処理炉を提供することにある。

（課屈を解決するための手段）上記目的を達成するために、本発明の真空熱処理炉は、
密封可能なトレイ七、このトレイ内へガスを供給するガ
ス供給機構と、炉内へガスを供給するガス供給機構と、
トレイ内及び炉内からガスを排出するガス排出機構と、
トレイの周囲に配設された加熱機構とを具備しているこ
とを特徴としている。

（作用）このように、本発明の真空熱処理炉によればトレイを密
封可能とし、トレイの内部と外部に別々のガスを流せる
ようにするとともに、トレイの内部も真空排気できるよ
うに排出機構に接続されているため、トレイ内の処理物
の周囲のみに還元あるいは反応を流して効果的に処理を
行うことができる。また、トレイは密封されているので
、不純物の混入や飛散を防止できる。

（実施例）以下、本発明の一実施例を添付図面にしたがって説明す
る。

第１図は本発明の真空）処理炉の一例を示す断面図であ
る。ここで、真空熱処理炉は断熱材２０の内張された炉
体２１と、この炉体２１内に配置されたヒータ２２と、
同じくこの炉体２１内に配置された処理物２３を入れる
為のトレイ２４と、不活性ガスを導入するガス導入系２
５と、トレイ内へ還元あるいは反応ガスを導入するガス
導入系２６と、炉内及びトレイ内の気体を排出する２系
統の排気系２７．２７′等から構成されている。そして
、ガス導入系２６は還元あるいは反応ガスの詰められた
ボンベ２８がバルブ２９、流量調節弁３０を介してトレ
イ内の吐出口３１と接続されている。ガス導入系２５は
不活性ガスの詰められたボンベ３２がバルブ３３、流量
調節弁３４を介して炉内のノズル３５と接続されている
。

一方、排気系２７．２７゛　はメカニカルブースターポ
ンプ３６．３６′　と油回転ポンプ３７．３７°が直列
に接続されており炉内及びトレイ内の気体を外部へ排出
する。トレイ２４．２４°はトレイ支柱３８ａ　、　３
８ｂの上に載置され、それぞれガス導入系２６及び排気
系２７と連通している。そして、トレイ２４の一番上に
は蓋２ｔａが載置され、トレイ２４の凹部を閉じて、密
閉する。

第２図は、本発明のトレイ２４を示す一部切り欠き斜視
図である。トレイ２４の一方の側壁にはガス導入系２６
に接続されるための空洞２４ｃが穿設されるとともに、
トレイ２４の凹部に向かって吐出口３１が複数個設けら
れている。また、トレイ２４の反対側の側壁には吐出口
３１から吐出されたガスを排出するための吐出口２４ｂ
が複数個設けられ、排気系２７と接続される空洞２４ｄ
に連通している。トレイ２４は複数個積み重ねることに
より上下の空［２４Ｃ及び２４ｄが連通してそれぞれガ
ス導入系２６、排気系２７と接続される。第１図の場合
は、３個のトレイ２４を積み重ねた状態を示している。

このような構成の真空熱処理炉において、炉外で処理物
２３をトレイ２４の凹部に入れた後、炉内に入れトレイ
支柱上にセットする。次に、２系統の排気系２７．２７
°で同時にトレイ２４及び炉内の排気を行う。排出後、
ヒータ２２で加熱しつつ、ガス導入系２６により還元あ
るいは反応ガスをトレイ２４内に導入する。この導入さ
れたガスは、図中矢印のようにトレイ２４内を流れ、処
理物２３に作用して還元や各種反応（化学等）した後、
排気系２７により炉外へ排出される。この際、ガス導入
系２５からも還元あるいは反応ガスを流してもよい。還
元あるいは反応ガスは吐出口３１から均一に流れ出るの
で処理物２３との反応を均一に行うことができる。つま
り、ガスがトレイ２４内で均一に処理物と触れ合うので
、一部の反応が進みすぎたりすることはない。

処理の終了後、第３図に示すようにシャッター３９を開
き、炉内に設けられた強制冷却機構４１によりトレイ２
４の外周面に強制的に冷却ガスを流す。

この時、トレイ２４は密封されているので、冷却ガスに
よりトレイ２４内の処理物２３が飛散するおそれはない
。

一般に、還元あるいは反応を行う場合の処理物は表面積
を増し反応面積を増すために小粒や粉末の場合がおおい
。

ここで冷却すべきものは、処理物であるが、熱容量はト
レイ２４の方が極端に大きく、トレイ２４を冷却すれば
、処理物を容易に冷却できる。このようにして、本実施
例では処理の終了後の冷却時間を大幅に短縮することが
できた。つまり、従来５〜９時間かかっていた冷却時間
を０．５〜１時間にすることができる。したがって、真
空熱処理炉の処理時間を短縮することにより生産性を向
上させることができる。

冷却後、トレイ２４．２４°は炉外へ取り出され、次の
処理工程に備える。

（発明の効果）以上詳細に説明したように、本発明に係る真空熱処理炉
は、反応効率が高〈従来の熱処理炉のように炉全体に還
元ガスあるいは反応ガスを大量に流す必要がないので、
トレイ中を流すガスは微１でよい。したがって、ランニ
ングコストの大幅な低減を図ることができる。

また、トレイの外周を流すガス量もトレイ内圧力よりト
レイ外圧力を低くして、トレイ内から外へガスが流れて
も支障がないため少量でよい。

さらに、処理物はトレイ内部に収納されているため加熱
、冷却中でも炉材（主に断熱材）からの不純物の混入の
ない純度の高い製品を製造できる。

つまり、外熱式の炉でしか達成できなかった高品質の製
品が内熱式の炉で製造可能となり、真空熱処理炉のイニ
シャルコストの低減を図ることができる。

さらにまた、外熱式の炉のように炉材に耐高熱性の特殊
材料を使う必要がないため、炉を製造する際のイニシャ
ルコストが高くなることはない。

一方、トレイ内に設けたガスの吐出口及び排出口により
トレイ内のガス流を均一にできるので還元等の反応を均
一にすることができる。

また、処理終了後の冷却時間を大幅に短縮することがで
きるため、サイクルタイムの短縮により生産性を向上で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は本発明の一実施例を示すもので、第１
図は本発明の真空熱処理炉の一例を示す断面図、第２図
は真空熱処理炉に配置されるトレイの一部切り欠き斜視
図、第３図は熱処理の終了後のトレイ冷却原理を説明す
るための断面図、第４図は従来の真空熱処理炉の一例を
示す縦断面図、第５図は従来の真空熱処理炉の別の例を
示す縦断面図である。図中、２０・・・・・・・・断熱材２１・・・・・・・・炉体２２・・・・・・・・ヒータ２３・・・・・・・・処理物２４・・・・・・・・トレイ２５．２６　・・・・ガス導入系２７．２７°　・・・・排気系２８・・・・・・・・ボンベ２９．３３・・・・・バルブ３０．３４・・・・・流量調節弁３１・・・・・・・・吐出口３５・・・・・・・−ノズル３６・・・・・・・・メカニカルブースターポンプ３７・・・・・・・・油回転ポンプなお、図中、同一符号は同−又は相当部分を示している
。第１図特許出願人　日本真空技術株式会社第２図第４Ｉ２１第３図第５図

Claims

【特許請求の範囲】

密封可能なトレイと、このトレイ内へガスを供給するガ
ス供給機構と、炉内へガスを供給するガス供給機構と、
トレイ内及び炉内からガスを排出するガス排出機構と、
トレイの周囲に配設された加熱機構とを具備しているこ
とを特徴とする真空熱処理炉。