KR20180111544A - 열처리로 - Google Patents

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KR20180111544A
KR20180111544A KR1020180032788A KR20180032788A KR20180111544A KR 20180111544 A KR20180111544 A KR 20180111544A KR 1020180032788 A KR1020180032788 A KR 1020180032788A KR 20180032788 A KR20180032788 A KR 20180032788A KR 20180111544 A KR20180111544 A KR 20180111544A
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KR1020180032788A
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다카히코 하시모토
Original Assignee
엔지케이 인슐레이터 엘티디
엔지케이 킬른 테크 가부시키가이샤
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Publication date
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Abstract

본 발명은 가스 분위기가 상이한 공간에 다른 공간의 분위기 가스가 유입되는 것을 적합하게 억제하는 것을 목적으로 한다.
열처리로는, 피처리물을 열처리한다. 열처리로는, 노체(爐體)와, 반송 장치를 구비한다. 노체는, 피처리물을 제1 가스 분위기에서 열처리하는 제1 공간과, 피처리물을 제1 가스 분위기와 상이한 제2 가스 분위기에서 열처리하는 제2 공간과, 제1 공간과 제2 공간을 접속하는 제3 공간을 구비한다. 반송 장치는, 제1 공간의 일단으로부터 제3 공간을 통해 제2 공간의 타단까지 피처리물을 반송한다. 제3 공간의 반송 방향에 직교하는 단면적은, 제1 공간의 반송 방향에 직교하는 단면적보다 작고, 또한, 제2 공간의 반송 방향에 직교하는 단면적보다 작다. 제3 공간의 높이 방향의 치수는, 제1 공간의 높이 방향의 치수보다 작고, 또한, 제2 공간의 높이 방향의 치수보다 작다.

Description

열처리로{HEAT TREATMENT FURNACE}
본 명세서에 개시하는 기술은, 피처리물을 열처리하는 열처리로에 관한 것이다. 상세하게는, 가스 분위기가 상이한 복수의 공간을 구비한 열처리로에 있어서, 각 공간의 분위기 가스를 분리하는 기술에 관한 것이다.
열처리로(예컨대, 롤러 하스 킬른 등)를 이용하여, 피처리물을 열처리하는 경우가 있다. 이러한 종류의 열처리로에서는, 노체(爐體)의 내부 공간을 복수의 공간으로 분할하고, 이들 공간을 순서대로 피처리물이 반송된다. 노체 내부의 각 공간의 분위기 가스 성분과, 분위기 온도를 조정함으로써, 피처리물의 열처리에 필요한 각 공정(예컨대, 탈바인더 공정, 소성 공정 등)이 실시된다. 복수의 공간은, 각 공정에 맞춰 각각 상이한 가스 분위기로 조정된다. 이 때문에, 인접하는 공간의 경계에서 분위기 가스를 분리하는 기술이 개발되어 있다. 예컨대, 특허문헌 1에는, 피처리물을 제1 가스 분위기에서 열처리하는 제1 공간과, 피처리물을 제1 가스 분위기와 상이한 제2 가스 분위기에서 열처리하는 제2 공간을 갖는 열처리로가 개시되어 있다. 제1 공간과 제2 공간 사이에는, 세퍼레이터가 설치되어 있고, 세퍼레이터는 노체의 내측벽으로부터 노 내를 향해 수평으로 돌출되어 있으며, 그 두께는 노 내를 향함에 따라 서서히 두꺼워지고 있다. 세퍼레이터 근방의 제1 공간측에는, 제1 공간 내의 가스를 배출하는 배기 유로가 배치되어 있고, 세퍼레이터 근방의 제2 공간측에는, 제2 공간 내의 가스를 배출하는 배기 유로가 배치되어 있다. 특허문헌 1의 열처리로는, 세퍼레이터가 두껍게 되어 있음으로써, 세퍼레이터와 노체의 내벽 사이에 가스 저류부가 발생한다. 가스 저류부에 체류한 가스는, 세퍼레이터 근방에 배치되는 배기 유로로부터 배출된다.
[특허문헌 1] 일본 특허 공개 제2014-214988호 공보
특허문헌 1의 열처리로는, 세퍼레이터를 서서히 두껍게 하고, 세퍼레이터 근방에 배기 유로를 설치함으로써, 인접하는 한쪽의 공간으로부터 다른쪽의 공간으로 분위기 가스가 유입되는 것을 억제하고 있다. 그러나, 세퍼레이터에 의해 분리하는 것만으로는, 제1 공간의 분위기 가스와 제2 공간의 분위기 가스를 충분히 분리할 수 없다고 하는 문제가 있었다. 본 명세서는, 가스 분위기가 상이한 공간에 다른 공간의 분위기 가스가 유입되는 것을 적합하게 억제하는 기술을 개시한다.
본 명세서에 개시하는 열처리로는, 피처리물을 열처리한다. 열처리로는, 노체와, 반송 장치를 구비한다. 노체는, 피처리물을 제1 가스 분위기에서 열처리하는 제1 공간과, 피처리물을 제1 가스 분위기와 상이한 제2 가스 분위기에서 열처리하는 제2 공간과, 제1 공간과 제2 공간을 접속하는 제3 공간을 구비한다. 반송 장치는, 제1 공간의 일단으로부터 제3 공간을 통해 제2 공간의 타단까지 피처리물을 반송한다. 제3 공간의 반송 방향에 직교하는 단면적은, 제1 공간의 반송 방향에 직교하는 단면적보다 작고, 또한, 제2 공간의 반송 방향에 직교하는 단면적보다 작다. 제3 공간의 높이 방향의 치수는, 제1 공간의 높이 방향의 치수보다 작고, 또한, 제2 공간의 높이 방향의 치수보다 작다.
상기한 열처리로는, 가스 분위기가 상이한 제1 공간과 제2 공간 사이에, 제1 공간 및 제2 공간보다 단면적이 작고, 또한, 제1 공간 및 제2 공간보다 높이 방향의 치수가 작은 제3 공간을 구비하고 있다. 본 발명자가 예의 검토한 결과, 제1 공간과 제2 공간 사이에 이러한 제3 공간을 구비함으로써, 제1 공간과 제2 공간 사이에서, 한쪽의 분위기 가스가 다른쪽으로, 혹은, 다른쪽의 분위기 가스가 한쪽으로 유입되는 것을 회피할 수 있는 것이 판명되었다. 이 때문에, 상기한 열처리로에 의하면, 제1 공간의 가스 분위기와 제2 공간의 가스 분위기를 적합하게 분리할 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 열처리로의 개략 구성을 도시한 단면도(피처리물의 반송 방향에 평행한 평면에서 열처리로를 절단했을 때의 단면도)이다.
도 2는 노체의 제3 공간의 치수를 설명하기 위한 도면이다.
이하에 설명하는 실시예의 주요한 특징을 열기해 둔다. 한편, 이하에 기재하는 기술 요소는, 각각 독립된 기술 요소이고, 단독으로 혹은 각종의 조합에 의해 기술적 유용성을 발휘하는 것이며, 출원 시 청구항 기재의 조합에 한정되는 것이 아니다.
(특징 1) 본 명세서가 개시하는 열처리로에서는, 반송 장치는, 피처리물이 배치되는 배치면을 갖고 있고, 피처리물이 배치면에 배치된 상태로 제1 공간의 일단으로부터 제2 공간의 타단까지 반송 가능하게 되어 있어도 좋다. 제3 공간의 반송 방향의 치수는, 피처리물의 반송 방향의 치수보다 커도 좋다. 이러한 구성에 의하면, 제3 공간의 반송 방향의 치수를 적절한 치수로 할 수 있고, 제1 공간의 가스 분위기와 제2 공간의 가스 분위기를 적합하게 분리할 수 있다.
(특징 2) 본 명세서가 개시하는 열처리로는, 제1 공간 내의 일단 근방에 배치되고, 제1 공간 내의 가스를 배출하는 제1 배기 유로와, 제2 공간 내의 제3 공간 근방에 배치되고, 제2 공간 내의 가스를 배출하는 제2 배기 유로를 더 구비하고 있어도 좋다. 이러한 구성에 의하면, 제1 공간 및 제2 공간의 각각에 있어서, 반송 경로의 입구측에 가스의 배기 유로가 배치되기 때문에, 각 공간 내에 있어서 반송 경로의 출구측으로부터 입구측을 향해 가스가 흐르기 쉬워진다. 이 때문에, 열처리 중에 피처리물로부터 발생하는 바인더 등이 각 공간 내의 반송 방향의 하류에 체류하는 것을 억제할 수 있다.
(특징 3) 본 명세서가 개시하는 열처리로에서는, 제3 공간에는 히터가 배치되어 있지 않고, 제3 공간의 높이 방향의 치수가, 제3 공간에 히터를 배치하기 위해서 필요해지는 최소 높이보다 낮게 되어 있어도 좋다. 이러한 구성에 의하면, 제3 공간을 적합하게 작게 할 수 있다.
(특징 4) 본 명세서가 개시하는 열처리로에서는, 반송 장치는, 제3 공간에서 피처리물이 반송될 때의 반송 속도가, 제1 공간에서 피처리물이 반송될 때의 반송 속도보다 크고, 또한, 제2 공간에서 피처리물이 반송될 때의 반송 속도보다 커지도록 구성되어 있어도 좋다. 이러한 구성에 의하면, 피처리물을 열처리하는 공간이 아닌 제3 공간에서 피처리물이 반송되는 시간을 짧게 할 수 있다. 이 때문에, 제1 공간 내에서 반송되는 동안에 제1 공간의 분위기 온도까지 승온된 피처리물의 온도가, 제3 공간 내에서 반송되는 동안에 저하되는 것을 억제할 수 있다.
[실시예]
이하, 실시예에 따른 열처리로(10)에 대해 설명한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 열처리로(10)는, 노체(20)와, 피처리물(12)을 반송하는 반송 장치(42, 44, 46, 48)를 구비하고 있다. 열처리로(10)는, 반송 장치에 의해 피처리물(12)이 노체(20) 내에서 반송되는 동안에, 피처리물(12)을 열처리한다. 피처리물(12)로서는, 예컨대, 세라믹스제의 유전체[기재(基材)]와 전극을 적층한 적층체나, 리튬 이온 전지의 정극재나 부극재 등을 들 수 있다. 열처리로(10)를 이용하여 세라믹제의 적층체를 열처리하는 경우에는, 이들을 평판형의 세터에 배치하여 노 내에서 반송할 수 있다. 또한, 열처리로(10)를 이용하여 리튬 이온 전지의 정극재나 부극재를 열처리하는 경우에는, 이들을 상자형의 갑발(匣鉢)에 수용하여 노 내에서 반송할 수 있다. 본 실시예의 열처리로(10)에서는, 반송 롤러(42)(후술) 상에 복수의 세터나 갑발을 반송 방향으로 배열한 상태로 배치하여 반송할 수 있다. 이하, 본 실시예에서는, 열처리하는 물질과, 그 열처리하는 물질을 배치한 세터나 수용한 갑발을 합한 전체를 「피처리물(12)」이라고 한다.
노체(20)는, 천장벽(22a, 22b, 22c)과, 바닥벽(24)과, 측벽(26a, 26b, 26c, 26d)을 구비하고 있다. 천장벽(22a, 22b, 22c)은, 바닥벽(24)(즉, xy 평면과 평행한 면)과 평행한 상태로, 피처리물(12)의 반송 방향(도 1에서는, x방향)으로 직렬로 배치되어 있고, 천장벽(22a, 22b, 22c)의 x방향의 치수의 합계는, 바닥벽(24)의 x방향의 치수와 대략 일치하고 있다. 천장벽(22a, 22c)은, 천장벽(22b)보다 상방(도 1에서는, +z방향)에 위치하고 있다. 측벽(26a)은 반송 경로의 입구단에 배치되어 있고, yz 평면과 평행하게 배치되어 있다. 측벽(26d)은 반송 경로의 출구단에 배치되어 있고, yz 평면과 평행하게 배치되어 있다. 측벽(26b, 26c)은, yz 평면과 평행하게 배치되어 있고, 측벽(26a, 26d) 사이에 위치하고 있다. 측벽(26a, 26d)의 높이 방향의 치수는 대략 일치하고 있고, 측벽(26b, 26c)의 높이 방향의 치수는 대략 일치하고 있다. 또한, 측벽(26a, 26d)의 높이 방향의 치수는, 측벽(26b, 26c)의 높이 방향의 치수보다 크게 되어 있다. 측벽(26a)은 천장벽(22a)과 바닥벽(24)을 접속하고 있고, 측벽(26d)은 천장벽(22c)과 바닥벽(24)을 접속하고 있다. 또한, 측벽(26b)은 천장벽(22a, 22b)을 접속하고 있고, 측벽(26c)은 천장벽(22b, 22c)을 접속하고 있다. 천장벽(22a, 22b, 22c)과, 바닥벽(24)과, 측벽(26a, 26b, 26c, 26d)으로 둘러싸인 공간은, 반송 방향으로 연장되는 도시하지 않은 한 쌍의 측벽(즉, xz 평면과 평행한 측벽)에 의해 폐쇄되어 있다.
노체(20)의 내부 공간은, 제1 공간(30)과, 제2 공간(32)과, 제1 공간(30)과 제2 공간(32)을 접속하는 제3 공간(34)으로 분할되어 있다. 노체(20)의 측벽(26a)에는 개구(28a)가 형성되고, 측벽(26d)에는 개구(28b)가 형성되어 있다. 피처리물(12)은, 반송 장치에 의해 개구(28a)로부터 열처리로(10) 내로 반송되고, 제1 공간(30), 제3 공간(34), 제2 공간(32)의 순으로 노체(20) 내를 지나, 개구(28b)로부터 열처리로(10)의 외부로 반송된다. 즉, 개구(28a)는 반입구로서 이용되고, 개구(28b)는 반출구로서 이용된다.
제1 공간(30)은, 천장벽(22a)과, 바닥벽(24)과, 측벽(26a, 26b)과, 도시하지 않은 한 쌍의 측벽에 의해 둘러싸여 있다. 즉, 천장벽(22a)은, 제1 공간(30)의 가스 분위기의 상방을 확정한다. 제1 공간(30)은, 노체(20) 내에 있어서 제3 공간(34)에 의해 제2 공간(32)과 차단된다. 이에 의해, 제1 공간(30)은, 제2 공간(32)과는 상이한 가스 분위기 및 분위기 온도를 유지할 수 있다. 제1 공간(30)은, 측벽(26a)에 형성된 개구(28a)에 의해 열처리로(10)의 외부에 연통(連通)되고, 제3 공간(34)에 의해 제2 공간(32)에 연통되어 있다. 또한, 제1 공간(30)에는, 후술하는 히터(36)와 반송 롤러(42) 사이에 수평 방향(즉, x방향)으로 배치되는 칸막이판(40a)이 설치되어 있다. 칸막이판(40a)의 재질은, 특별히 한정되지 않고, 내열성을 고려하여 선정할 수 있다. 예컨대, 칸막이판(40a)은, 제1 공간(30)의 분위기 온도가 500℃ 이하인 경우에는 스테인리스를 이용하여 형성할 수 있고, 500℃를 초과하는 경우에는 내화물을 이용하여 형성할 수 있다. 제1 공간(30)은, 칸막이판(40a)에 의해, 히터(36)가 배치되는 상방의 공간(30a)[이하, 히터 공간(30a)이라고도 함]과, 반송 롤러(42)가 배치되는 하방의 공간(30b)[이하, 반송 공간(30b)이라고도 함]으로 분할되어 있다. 칸막이판(40a)에는, 측벽(26b) 근방(즉, +x측)에 슬릿(41a)이 형성되어 있고, 공간(30a)과 공간(30b)은, 슬릿(41a)을 통해 연통되어 있다. 한편, 도 1에서는 칸막이판(40a)은 천장벽(22b)보다 하방에 배치되어 있으나, 이러한 구성에 한정되지 않는다. 칸막이판(40a)은, 제1 공간(30)을 히터 공간(30a)과 반송 공간(30b)의 2개의 공간으로 분할하면 되고, 그 설치 위치(z방향의 위치)에 대해서는 특별히 한정되지 않는다.
제2 공간(32)은, 천장벽(22c)과, 바닥벽(24)과, 측벽(26c, 26d)과, 도시하지 않은 한 쌍의 측벽에 의해 둘러싸여 있다. 즉, 천장벽(22c)은, 제2 공간(32)의 가스 분위기의 상방을 확정한다. 제2 공간(32)은, 노체(20) 내에 있어서 제3 공간(34)에 의해 제1 공간(30)과 차단된다. 이에 의해, 제2 공간(32)은, 제1 공간(30)과는 상이한 가스 분위기 및 분위기 온도를 유지할 수 있다. 제2 공간(32)은, 측벽(26d)에 형성된 개구(28b)에 의해 열처리로(10)의 외부에 연통되고, 제3 공간(34)에 의해 제1 공간(30)에 연통되어 있다. 또한, 제2 공간(32)에는, 후술하는 히터(37)와 반송 롤러(42) 사이에 수평 방향(즉, x방향)으로 배치되는 칸막이판(40b)이 설치되어 있다. 칸막이판(40b)의 재질은, 특별히 한정되지 않고, 제2 공간(32)의 분위기 온도에 따라 내열성을 고려하여 선정할 수 있다. 제2 공간(32)은, 칸막이판(40b)에 의해, 히터(37)가 배치되는 상방의 공간(32a)[이하, 히터 공간(32a)이라고도 함]과, 반송 롤러(42)가 배치되는 하방의 공간(32b)[이하, 반송 공간(32b)이라고도 함]으로 분할되어 있다. 칸막이판(40b)에는, 측벽(26d) 근방(즉, +x측)에 슬릿(41b)이 형성되어 있고, 공간(32a)과 공간(32b)은, 슬릿(41b)을 통해 연통되어 있다. 한편, 도 1에서는 칸막이판(40b)은 천장벽(22b)보다 하방에 배치되어 있으나, 칸막이판(40b)은, 제2 공간(32)을 히터 공간(32a)과 반송 공간(32b)의 2개의 공간으로 분할하면 되고, 그 설치 위치(z방향의 위치)에 대해서는 특별히 한정되지 않는다.
제1 공간(30)에는, 복수의 반송 롤러(42)와, 복수의 히터(36)[한편, 이하의 명세서에 있어서, 이것을 구별할 필요가 있을 때에는 히터(36a, 36b)와 같이 첨자의 알파벳을 이용하여 기재하고, 구별할 필요가 없을 때에는 단순히 히터(36)라고 기재하는 경우가 있다. 또한, 다른 구성 요소에 대해서도 동일 구성에 대해 구별할 필요가 없을 때에는, 상기와 마찬가지로 첨자의 알파벳을 생략하여 단순히 숫자로 기재하는 경우가 있다.]가 배치되어 있다. 또한, 제2 공간(32)에는, 복수의 반송 롤러(42)와, 복수의 히터(37)가 배치되어 있다. 히터(36)는, 제1 공간(30) 내에 있어서 반송 롤러(42)의 상방의 위치에 반송 방향으로 등간격으로 배치되어 있고, 히터(37)는, 제2 공간(32) 내에 있어서 반송 롤러(42)의 상방의 위치에 반송 방향으로 등간격으로 배치되어 있다. 본 실시예에서는, 제1 공간(30) 내에 4개의 히터(36a∼36d)가 배치되어 있고, 제2 공간(32) 내에 4개의 히터(37a∼37d)가 배치되어 있다. 한편, 각 공간(30, 32)에 배치되는 히터(36, 37)의 수는 특별히 한정되는 것은 아니며, 각 공간(30, 32)의 크기나 각 공간(30, 32)의 목표로 하는 분위기 온도 등에 따라 변경할 수 있다. 히터(36)가 발열함으로써 제1 공간(30) 내가 가열되고, 히터(37)가 발열함으로써, 제2 공간(32) 내가 가열된다.
제1 공간(30)에는, 분위기 가스를 제1 공간(30)에 도입하는 도입 유로(38a)가 형성되어 있고, 제2 공간(32)에는, 분위기 가스를 제2 공간(32)에 도입하는 도입 유로(38b)가 형성되어 있다. 도입 유로(38a, 38b)로부터 각 공간(30, 32)에 분위기 가스가 각각 도입됨으로써, 각 공간(30, 32) 내의 가스 분위기가 각각 제어된다. 도입 유로(38a)는, 천장벽(22a)의 측벽(26a) 근방에 형성되어 있다. 또한, 도입 유로(38b)는, 천장벽(22c)의 측벽(26c) 근방에 형성되어 있다. 즉, 도입 유로(38a, 38b)는 각각, 각 공간(30, 32) 내에 있어서, 각 공간(30, 32)의 상방, 또한, 피처리물(12)의 반송 방향의 상류측에 형성되어 있다. 분위기 가스는, 도입 유로(38a, 38b)로부터 각 공간(30, 32)의 상방, 즉, 각 히터 공간(30a, 32a) 내에 도입된다. 각 히터 공간(30a, 32a) 내에 도입된 분위기 가스는, 칸막이판(40a, 40b)에 형성된 슬릿(41a, 41b)을 통해 각 반송 공간(30b, 32b)에 도입된다. 이때, 도입 유로(38a, 38b)가 반송 방향의 상류측에 형성되고, 슬릿(41a, 41b)이 반송 방향의 하류측에 형성됨으로써, 도입된 분위기 가스는, 반송 방향의 상류측으로부터 하류측을 향해 이동하면서 히터(36, 37)에 의해 승온된다. 각 히터 공간(30a, 32a)과 각 반송 공간(30b, 32b)이 칸막이판(40a, 40b)에 의해 분할됨으로써, 열처리 중에 피처리물(12)로부터 발생하는 바인더 등의 불순물이 각 히터 공간(30a, 32a) 내에 침입하는 것을 억제할 수 있다. 이 때문에, 각 히터 공간(30a, 32a)으로부터 각 반송 공간(30b, 32b)에, 불순물이 적은 분위기 가스를 공급할 수 있다.
또한, 제1 공간(30)에는, 제1 공간(30) 내에 도입된 분위기 가스를 배출하는 배기 유로(39a)가 형성되어 있고, 제2 공간(32)에는, 제2 공간(32) 내에 도입된 분위기 가스를 배출하는 배기 유로(39b)가 형성되어 있다. 배기 유로(39a)는, 바닥벽(24)의 측벽(26a) 근방에 형성되어 있다. 또한, 배기 유로(39b)는, 바닥벽(24)의 측벽(26c) 근방에 형성되어 있다. 즉, 배기 유로(39a, 39b)는 각각, 각 공간(30, 32) 내에 있어서, 각 공간(30, 32)의 하방, 또한, 피처리물(12)의 반송 방향의 상류측에 형성되어 있다. 전술한 바와 같이, 각 반송 공간(30b, 32b)에는, 반송 방향의 하류측에 형성되는 슬릿(41a, 41b)으로부터 분위기 가스가 도입된다. 각 반송 공간(30b, 32b) 내에 도입된 분위기 가스는, 반송 방향의 상류측에 형성된 배기 유로(39a, 39b)로부터 배출된다. 즉, 반송 공간(30b, 32b) 내에 도입된 분위기 가스는, 반송 방향의 하류측으로부터 상류측을 향해 이동한다. 배기 유로(39a, 39b)를 각각 각 공간(30, 32) 내의 피처리물(12)의 반송 방향의 상류측에 형성함으로써, 각 공간(30, 32) 내의 분위기 가스가 피처리물(12)의 반송 방향의 하류측으로부터 상류측을 향해 흐르기 쉬워진다. 이 때문에, 열처리 중에 피처리물(12)로부터 발생하는 바인더 등의 불순물이 반송 방향의 하류측에 체류하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 피처리물(12)로부터 발생하는 바인더 등의 불순물은, 공기보다 무거운 경우가 많다. 이 때문에, 배기 유로(39a, 39b)를 각 공간(30, 32)의 하방에 형성함으로써, 불순물을 효율적으로 배출할 수 있다. 한편, 본 실시예에서는, 도입 유로(38a, 38b)를 각 공간(30, 32)의 상방에 형성하고, 배기 유로(39a, 39b)를 각 공간(30, 32)의 하방에 형성하고 있으나, 이러한 구성에 한정되지 않는다. 예컨대, 도입 유로(38a, 38b)를 각 공간(30, 32)의 하방에 형성하고, 배기 유로(39a, 39b)를 각 공간(30, 32)의 상방에 형성해도 좋다. 또한, 본 실시예에서는, 칸막이판(40a, 40b)에는 각각 하나의 슬릿[즉, 슬릿(41a, 41b)]이 형성되어 있으나, 칸막이판(40a, 40b)에 형성되는 슬릿의 수는 특별히 한정되는 것은 아니며, 복수의 슬릿이 형성되어 있어도 좋다.
제3 공간(34)은, 천장벽(22b)과, 바닥벽(24)과, 측벽(26b, 26c)과, 도시하지 않은 한 쌍의 측벽에 의해 둘러싸여 있다. 제3 공간(34)은, 노체(20) 내에 있어서 제1 공간(30)과 제2 공간(32)에 연통되어 있다. 제3 공간(34)에는, 복수의 반송 롤러(42)가 배치되어 있다. 제3 공간(34)에는, 제1 공간(30) 및 제2 공간(32)과 달리, 히터가 배치되어 있지 않다.
도 2는 제3 공간(34)과, 제1 공간(30)의 일부와, 제2 공간(32)의 일부를 도시하고 있다. 한편, 도 2에서는, 반송 롤러(42)와 히터(36, 37)와 칸막이판(40a, 40b)의 도시를 생략하고 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 제3 공간(34)의 높이 방향의 치수(h3)는, 제1 공간(30)의 높이 방향의 치수(h1)보다 작고, 또한, 제2 공간(32)의 높이 방향의 치수(h2)보다 작다. 상세하게는, 제3 공간(34)의 상방을 확정하는 천장벽(22b)은, 제1 공간(30)의 상방을 확정하는 천장벽(22a) 및 제2 공간(32)의 상방을 확정하는 천장벽(22c)보다 낮은 위치(즉, -z방향)에 배치되어 있다. 또한, 천장벽(22b)은, 제1 공간(30) 내에 있어서 히터(36)가 배치되는 위치 및 제2 공간(32) 내에 있어서 히터(37)가 배치되는 위치보다 낮은 위치(즉, -z방향)에 배치되어 있다. 즉, 제3 공간(34)의 높이 방향의 치수(h3)는, 제3 공간(34) 내에 히터를 배치하기 위해서 필요해지는 최소 높이보다 낮게 되어 있다. 이와 같이, 제3 공간(34) 내에 히터가 배치되지 않음으로써, 제3 공간(34)의 높이 방향의 치수를 작게 할 수 있다. 또한, 제3 공간(34)의 높이 방향의 치수(h3)가, 제1 공간(30)의 높이 방향의 치수(h1) 및 제2 공간(32)의 높이 방향의 치수(h2)보다 작게 됨으로써, 제3 공간(34)의 반송 방향에 직교하는 단면(즉, yz 단면)의 면적은, 제1 공간(30)의 yz 단면보다 작고, 또한, 제2 공간(32)의 yz 단면보다 작게 된다.
여기서, 제1 공간(30)과 제2 공간(32)이 인접하는 경우[즉, 제3 공간(34)이 형성되어 있지 않은 경우], 제1 공간(30)의 분위기 온도와 제2 공간(32)의 분위기 온도가 상이하면, 분위기 온도가 높은 공간으로부터 분위기 온도가 낮은 공간을 향해 분위기 가스가 이동하기 쉬워진다. 예컨대, 제2 공간(32)의 분위기 온도가 제1 공간(30)의 분위기 온도보다 높은 경우, 제2 공간(32) 내의 분위기 가스가 제1 공간(30) 내에 유입되기 쉽다. 본 실시예의 열처리로(10)에는 제3 공간(34)이 형성되어 있고, 제3 공간(34)에서는, 제1 공간(30)과 인접하는 영역과 제2 공간(32)과 인접하는 영역의 온도가 대략 동일하게 되도록 조정되어 있다. 이 때문에, 제1 공간(30)으로부터 제3 공간(34)으로 분위기 가스가 유입되기 어려워지고, 제2 공간(32)으로부터 제3 공간(34)으로 분위기 가스가 유입되기 어려워진다. 이 때문에, 본 실시예의 열처리로(10)는, 제1 공간(30) 내에 제2 공간(32)의 분위기 가스가 유입되는 것을 방지할 수 있고, 제2 공간(32) 내에 제1 공간(30)의 분위기 가스가 유입되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 전술한 바와 같이, 제3 공간(34)에는 히터가 배치되어 있지 않기 때문에, 제3 공간(34)의 반송 방향의 치수가 큰 경우에는, 제3 공간(34) 내에 있어서, 제1 공간(30)과 인접하는 영역의 온도 또는 제2 공간(32)과 인접하는 영역의 온도보다 온도가 낮아지는 영역이 발생하는 경우가 있다. 이러한 경우에는, 제1 공간(30)의 분위기 가스 및/또는 제2 공간(32)의 분위기 가스가 제3 공간(34)에 유입되기 쉬워진다. 그러나, 제3 공간(34)에서는, 제1 공간(30)과 인접하는 영역과 제2 공간(32)과 인접하는 영역의 온도가 대략 동일하게 되어 있기 때문에, 제1 공간(30) 및/또는 제2 공간(32)으로부터 제3 공간(34) 내에 유입된 분위기 가스는 제3 공간(34) 내에 저류되기 쉽고, 다른쪽 공간으로 이동하기 어렵다. 이 때문에, 제3 공간(34)의 반송 방향의 치수가 큰 경우라도, 제1 공간(30) 내에 제2 공간(32)의 분위기 가스가 유입되는 것을 적합하게 방지할 수 있고, 제2 공간(32) 내에 제1 공간(30)의 분위기 가스가 유입되는 것을 적합하게 방지할 수 있다.
또한, 제3 공간(34)의 반송 방향의 치수(L1)는, 피처리물(12)의 반송 방향의 치수보다 크고, 또한, 1800 ㎜ 이하로 되어 있다. 예컨대, 피처리물(12)의 반송 방향의 치수가 150 ㎜인 피처리물(12)을 이용한 경우, 제3 공간(34)의 반송 방향(x방향)의 치수(L1)는, 150 ㎜보다 크고, 또한, 1800 ㎜ 이하로 하는 것이 바람직하다. 제3 공간(34)의 반송 방향의 치수를 피처리물(12)의 반송 방향의 치수보다 크게 함으로써, 피처리물(12)의 일단이 제1 공간(30) 내에 존재하고, 또한, 피처리물(12)의 타단이 제2 공간(32) 내에 존재한다고 하는 상태를 회피할 수 있다. 이에 의해, 제3 공간(34)에 의해 제1 공간(30)과 제2 공간(32)의 가스 분위기를 적합하게 분리할 수 있다. 한편, 피처리물(12)의 반송 방향의 치수는 한정되는 것은 아니며, 예컨대, 피처리물(12)의 반송 방향의 치수가 300 ㎜인 피처리물(12)을 이용한 경우에는, 제3 공간(34)의 반송 방향의 치수(L1)는, 300 ㎜보다 크고, 또한, 1800 ㎜ 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, 제3 공간(34)의 반송 방향의 치수를 1800 ㎜ 이하로 작게 함으로써, 열처리로(10)의 반송 방향의 치수가 커지는 것을 방지할 수 있고, 제3 공간(34) 내의 온도가 낮아지는 것을 억제할 수 있다. 전술한 바와 같이, 제3 공간(34)에는 히터가 배치되어 있지 않기 때문에, 제3 공간(34)의 반송 방향의 치수가 커지면, 제3 공간(34) 내의 온도가 내려가기 쉬워진다. 제3 공간(34)의 반송 방향의 치수를 상기한 범위로 함으로써, 제1 공간(30)의 분위기 가스와 제2 공간(32)의 분위기 가스를 적합하게 분리할 수 있고, 피처리물(12)을 효율적으로 열처리할 수 있다. 한편, 본 발명자가 행한 실험(구체적으로는, 반송 방향의 치수가 150 ㎜인 피처리물을 사용한 실험)에 의하면, 제3 공간(34)의 반송 방향의 치수(L1)를 500 ㎜ 또는 800 ㎜로 한 열처리로(10)에서는, 제1 공간(30)의 가스 분위기와 제2 공간(32)의 가스 분위기가 분리되는 것이 확인되고 있다.
반송 장치는, 복수의 반송 롤러(42)와, 제1 구동 장치(44)와, 제2 구동 장치(46)와, 제3 구동 장치(48)와, 제어 장치(50)를 구비하고 있다. 반송 장치는, 제1 공간(30)의 개구(28a)측의 일단으로부터, 제3 공간(34)을 통해, 제2 공간(32)의 개구(28b)측의 타단까지 피처리물(12)을 반송한다. 피처리물(12)은, 반송 롤러(42)에 의해 반송된다.
반송 롤러(42)는 원통형이며, 제1 공간(30) 내와 제2 공간(32) 내와 제3 공간(34) 내에 설치되고, 그 축선은 반송 방향과 직교하는 방향으로 연장되어 있다. 복수의 반송 롤러(42)는, 모두 동일한 직경을 갖고 있고, 반송 방향으로 일정한 피치로 등간격으로 배치되어 있다. 반송 롤러(42)는, 그 축선 주위로 회전 가능하게 지지되어 있고, 구동 장치의 구동력이 전달됨으로써 회전한다.
제1 구동 장치(44)는, 제1 공간(30) 내에 배치된 반송 롤러(42)를 구동하는 구동 장치(예컨대, 모터)이다. 제1 구동 장치(44)는, 동력 전달 기구를 통해, 제1 공간(30) 내에 배치된 반송 롤러(42)에 접속되어 있다. 제1 구동 장치(44)의 구동력이 동력 전달 기구를 통해 제1 공간(30) 내의 반송 롤러(42)에 전달되면, 제1 공간(30) 내의 반송 롤러(42)는 회전하도록 되어 있다. 마찬가지로, 제2 구동 장치(46)는, 제2 공간(32) 내에 배치된 반송 롤러(42)를 구동하는 구동 장치(예컨대, 모터)이다. 제2 구동 장치(46)는, 동력 전달 기구를 통해, 제2 공간(32) 내에 배치된 반송 롤러(42)에 접속되어 있다. 제2 구동 장치(46)의 구동력이 동력 전달 기구를 통해 제2 공간(32) 내의 반송 롤러(42)에 전달되면, 제2 공간(32) 내의 반송 롤러(42)는 회전하도록 되어 있다. 동력 전달 기구로서는, 공지의 것을 이용할 수 있고, 예컨대, 스프로켓과 체인에 의한 기구가 이용되고 있다. 제1 구동 장치(44)와 제2 구동 장치(46)는, 제1 공간(30) 내의 반송 롤러(42)와 제2 공간(32) 내의 반송 롤러(42)가 대략 동일한 속도로 회전하도록, 대응하는 반송 롤러(42)를 구동한다. 제1 구동 장치(44) 및 제2 구동 장치(46)는, 각각 제어 장치(50)에 의해 제어되고 있다.
제3 구동 장치(48)는, 제3 공간(34) 내에 배치된 반송 롤러(42)를 구동하는 구동 장치(예컨대, 모터)이다. 제3 구동 장치(48)는, 동력 전달 기구를 통해, 제3 공간(34)에 배치된 반송 롤러(42)에 접속되어 있다. 제3 구동 장치(48)의 구동력이 동력 전달 기구를 통해 반송 롤러(42)에 전달되면, 반송 롤러(42)는 회전하도록 되어 있다. 동력 전달 기구로서는, 공지의 것을 이용할 수 있고, 예컨대, 스프로켓과 체인에 의한 기구가 이용되고 있다. 제3 구동 장치(48)는, 출력을 조정함으로써, 반송 롤러(42)의 회전 속도를 변경할 수 있는 구성으로 되어 있다. 제3 구동 장치(48)의 출력을 조정함으로써, 제3 구동 장치(48)에 접속되는 반송 롤러(42)는, 제1 구동 장치(44) 또는 제2 구동 장치(46)에 접속되는 반송 롤러(42)와 대략 동일한 속도로 회전하거나(이하, 저속 회전이라고도 함), 제1 구동 장치(44) 또는 제2 구동 장치(46)에 접속되는 반송 롤러(42)보다 고속으로 회전하거나(이하, 고속 회전이라고도 함) 한다. 제3 구동 장치(48)는, 각각 제어 장치(50)에 의해 제어되고 있다.
본 실시예에서는, 제1 공간(30) 내의 반송 롤러(42)가 제1 구동 장치(44)에 접속되어 있고, 제2 공간(32) 내의 반송 롤러(42)가 제2 구동 장치(46)에 접속되어 있으나, 이러한 구성에 한정되지 않는다. 예컨대, 제1 공간(30) 내의 반송 롤러(42)와 제2 공간(32) 내의 반송 롤러(42)는 하나의 구동 장치에 접속되어 있어도 좋다. 또한, 제3 구동 장치(48)는 출력을 조정 가능한 구성으로 되어 있으나, 이러한 구성에 한정되지 않는다. 제3 공간(34)에 배치되는 반송 롤러(42)가, 저속 회전하거나, 고속 회전하거나 할 수 있는 구성이면 된다. 예컨대, 반송 장치는, 제1 구동 장치(44) 및 제2 구동 장치(46)보다 반송 롤러(42)를 고속 회전시키도록 구동하는 제4 구동 장치를 구비하고 있어도 좋다. 이러한 경우에는, 제3 공간(34)에 배치되는 반송 롤러(42)는, 반송 롤러(42)를 저속 회전시키는 구동 장치[즉, 제1 구동 장치(44) 또는 제2 구동 장치(46)]와 고속 회전시키는 구동 장치(즉, 제4 구동 장치)에 클러치 기구에 의해 전환 가능하게 접속되어 있어도 좋다.
다음으로, 피처리물(12)을 열처리할 때의 열처리로(10)의 동작에 대해 설명한다. 피처리물(12)을 열처리하기 위해서는, 먼저, 히터(36, 37)를 작동시켜, 제1 공간(30)과 제2 공간(32)의 분위기 온도를 설정한 온도로 한다. 계속해서, 반송 롤러(42) 상에 피처리물(12)을 싣는다. 계속해서, 제1 구동 장치(44), 제2 구동 장치(46), 제3 구동 장치(48)를 작동시켜, 열처리로(10)의 개구(28a)로부터, 제1 공간(30), 제3 공간(34) 및 제2 공간(32)을 지나, 열처리로(10)의 개구(28b)까지 피처리물(12)을 반송한다. 이에 의해, 피처리물(12)이 열처리된다.
피처리물(12)의 반송에 대해 더욱 상세히 설명한다. 먼저, 피처리물(12)은, 개구(28a)로부터 반입된 후, 제1 공간(30)에서 반송된다. 제1 공간(30)에서는, 제1 구동 장치(44)의 작동에 의해 반송 롤러(42)가 회전하여, 피처리물(12)이 반송된다. 이때, 제3 구동 장치(48)는 제1 구동 장치(44)와 대략 동일한 출력으로 구동하고 있고, 제3 구동 장치(48)에 접속되는 반송 롤러(42)는, 제1 구동 장치(44)에 접속되는 반송 롤러(42)와 대략 동일한 속도로 회전한다. 이 때문에, 피처리물(12)은, 개구(28a)로부터 제1 공간(30)에서 반송되고, 제1 공간(30)으로부터 반출되기까지의 동안에, 대략 동일한 속도로 반송된다. 피처리물(12)은, 제1 공간(30)에서 반송되는 동안, 제1 공간(30) 내의 가스 분위기 및 분위기 온도에서 열처리된다.
피처리물(12)이 제1 공간(30)으로부터 반출되고, 제3 공간(34)에 반입되면, 제3 구동 장치(48)는 반송 롤러(42)를 고속 회전시키는 출력으로 구동한다. 제3 구동 장치(48)의 출력은, 제3 공간(34) 내에 설치되는 센서(52a)가 피처리물(12)을 검출함으로써 변경된다. 예컨대, 센서(52a)에는, 광학식의 센서를 이용할 수 있고, 센서(52a)는, 피처리물(12)이 광로를 가로막는지의 여부를 검출할 수 있다. 센서(52a)는, 제3 공간(34)의 입구로부터 피처리물(12)의 반송 방향의 치수분만큼 반송 방향의 하류에[즉, 제3 공간(34)의 입구로부터 피처리물(12)의 x방향의 치수분만큼 +x방향에] 설치되어 있다. 센서(52a)가 피처리물(12)의 전단을 검출하면, 제어 장치(50)는, 제3 구동 장치(48)의 출력을 크게 한다. 그러면, 피처리물(12)은, 제3 공간(34)에 있어서 고속으로 반송된다. 전술한 바와 같이, 제3 공간(34)은, 제1 공간(30)의 분위기와 제2 공간(32)의 분위기를 분리하기 위해서 형성되고, 피처리물(12)의 열처리에 기여하지 않는 공간이다. 피처리물(12)이 제3 공간(34)에서 고속 반송됨으로써, 피처리물(12)의 열처리에 기여하지 않는 제3 공간(34)에서 단시간에 반송할 수 있다.
피처리물(12)이 제3 공간(34)의 하류측까지 반송되면, 제3 구동 장치(48)의 출력은 제2 구동 장치(46)와 대략 동일한 출력으로 전환된다. 그러면, 제3 구동 장치(48)에 접속되는 반송 롤러(42)는, 제2 구동 장치(46)에 접속되는 반송 롤러(42)와 대략 동일한 속도로 회전한다. 제3 구동 장치(48)의 출력은, 제3 공간(34) 내의 측벽(26c)에 설치되는 센서(52b)가 피처리물(12)을 검출함으로써 변경된다. 구체적으로는, 센서(52b)가 피처리물(12)의 전단을 검출하면, 제어 장치(50)는, 제3 구동 장치(48)의 출력을 작게 한다. 그러면, 피처리물(12)은, 제3 공간(34)으로부터 제2 공간(32)으로 저속으로 반송되고, 또한 제2 공간(32)에서 저속으로 반송된다. 피처리물(12)은, 제2 공간(32)에서 반송되는 동안, 제2 공간(32) 내의 가스 분위기 및 분위기 온도에서 열처리된다. 피처리물(12)은, 제2 공간(32)에서 반송되고, 개구(28b)로부터 열처리로(10)의 외부로 반출된다.
본 실시예의 열처리로(10)에서는, 제3 공간(34)이 형성됨으로써, 제1 공간(30)의 가스 분위기와 제2 공간(32)의 가스 분위기를 적합하게 분리할 수 있다. 이 때문에, 열처리로(10)는, 가스 분위기가 상이한 제1 공간(30)과 제2 공간(32)을 구비하는 연속로(連續爐)로 할 수 있다. 통상, 피처리물(12)에 가스 분위기가 상이한 열처리를 행하는 경우에는, 가스 분위기가 상이한 복수의 상자형 배치로(batch furnace) 또는 연속로를 이용하여 열처리하거나, 1대의 상자형 배치로 또는 연속로에서 열처리한 후, 동일한 노 내의 가스 분위기를 전환하여 열처리한다. 그러나, 가스 분위기가 상이한 복수의 상자형 배치로 또는 연속로를 이용하여 열처리하는 경우에는, 피처리물(12)을 상이한 상자형 배치로 또는 연속로로 이동시킬 때에 피처리물(12)이 냉각되어, 열처리 공정 전체에 요하는 시간이 길어진다. 또한, 동일한 노 내의 가스 분위기를 전환하는 경우에는, 노 내의 가스 분위기나 분위기 온도를 전환하는 시간이 필요해져, 열처리 공정 전체에 요하는 시간이 길어진다. 또한, 상자형 배치로는 연속로와 비교하여 생산성이 낮기 때문에, 대부분의 경우, 동일한 가스 분위기의 상자형 배치로를 다수 설치할 필요가 있다. 이 때문에, 상자형 배치로를 이용하면, 제조 비용이 높아지고, 상자형 배치로마다 열처리된 피처리물(12)에 변동이 발생하여, 제품의 안정성이 부족하다고 하는 문제가 발생한다. 본 실시예에서는, 제3 공간(34)을 구비함으로써, 열처리로(10)를 가스 분위기가 상이한 공간을 구비하는 연속로로 할 수 있다. 이 때문에, 열처리 공정 전체에 요하는 시간을 단축할 수 있다. 또한, 상자형 배치로와 비교하여 다수의 노를 설치할 필요가 없기 때문에, 비용을 낮게 할 수 있고, 제품의 안정성을 확보할 수 있다. 또한, 피처리물(12)을 꺼내어 상이한 노로 이동시킬 필요가 없기 때문에, 피처리물(12)을 가스 분위기가 상이한 공간으로 이동시킬 때에 피처리물(12)에 이물이 혼입되는 것을 회피할 수 있고, 제품의 불량을 감소시킬 수 있다.
이상, 본 명세서에 개시된 기술의 구체예를 상세히 설명하였으나, 이들은 예시에 불과하며, 특허청구의 범위를 한정하는 것이 아니다. 특허청구의 범위에 기재된 기술에는, 이상에 예시한 구체예를 여러 가지로 변형, 변경한 것이 포함된다. 또한, 본 명세서 또는 도면에 설명한 기술 요소는, 단독으로 혹은 각종의 조합에 의해 기술적 유용성을 발휘하는 것이며, 출원 시 청구항 기재의 조합에 한정되는 것이 아니다.
10: 열처리로 12: 피처리물
20: 노체 22a, 22b, 22c: 천장벽
24: 바닥벽 26a, 26b, 26c, 26d: 측벽
30: 제1 공간 32: 제2 공간
34: 제3 공간 36, 37: 히터
38a, 38b: 도입 유로 42: 반송 롤러

Claims (5)

  1. 피처리물을 열처리하는 열처리로로서,
    상기 피처리물을 제1 가스 분위기에서 열처리하는 제1 공간과, 상기 피처리물을 상기 제1 가스 분위기와 상이한 제2 가스 분위기에서 열처리하는 제2 공간과, 상기 제1 공간과 상기 제2 공간을 접속하는 제3 공간을 구비하는 노체(爐體)와,
    상기 제1 공간의 일단으로부터 상기 제3 공간을 통해 상기 제2 공간의 타단까지 상기 피처리물을 반송하는 반송 장치
    를 포함하고,
    상기 제3 공간의 반송 방향에 직교하는 단면적은, 상기 제1 공간의 반송 방향에 직교하는 단면적보다 작고, 또한, 상기 제2 공간의 반송 방향에 직교하는 단면적보다 작으며,
    상기 제3 공간의 높이 방향의 치수는, 상기 제1 공간의 높이 방향의 치수보다 작고, 또한, 상기 제2 공간의 높이 방향의 치수보다 작은 것인 열처리로.
  2. 제1항에 있어서, 상기 반송 장치는, 상기 피처리물이 배치되는 배치면을 갖고 있고, 상기 피처리물이 상기 배치면에 배치된 상태로 상기 제1 공간의 일단으로부터 상기 제2 공간의 타단까지 반송 가능하게 되어 있으며,
    상기 제3 공간의 반송 방향의 치수는, 상기 피처리물의 반송 방향의 치수보다 큰 것인 열처리로.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 공간 내의 상기 일단 근방에 배치되고, 상기 제1 공간 내의 가스를 배출하는 제1 배기 유로와,
    상기 제2 공간 내의 상기 제3 공간 근방에 배치되고, 상기 제2 공간 내의 가스를 배출하는 제2 배기 유로
    를 더 포함하는 열처리로.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 공간에 배치되고, 상기 제1 공간 내의 온도를 조정하는 제1 히터와,
    상기 제2 공간에 배치되고, 상기 제2 공간 내의 온도를 조정하는 제2 히터
    를 더 포함하며,
    상기 제3 공간에는 히터가 배치되어 있지 않고, 상기 제3 공간의 높이 방향의 치수가, 상기 제3 공간에 히터를 배치하기 위해서 필요해지는 최소 높이보다 낮게 되어 있는 것인 열처리로.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 반송 장치는, 상기 제3 공간에서 상기 피처리물이 반송될 때의 반송 속도가, 상기 제1 공간에서 상기 피처리물이 반송될 때의 반송 속도보다 크고, 또한, 상기 제2 공간에서 상기 피처리물이 반송될 때의 반송 속도보다 크도록 구성되는 것인 열처리로.
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