CN103392108B - 热风循环炉 - Google Patents

Abstract

提供一种热风循环炉，能减少热处理温度的偏差，并能进行基于所设定的温度分布的温度控制。热风循环炉(10)包括：用于使炉室(12A)内的气体沿一个方向循环的循环通路(14)；以及在循环通路(14)的中途设置的使气体循环的送风机(16)、对气体进行加热的热源(18)及对被热处理物进行收容的热处理室(20)，被热处理物设置成能以位于热处理室(20)中央的轴为中心水平旋转，在热处理室(20)的一侧部设置有气体的入口(24a)，在另一侧部设置有气体的出口(24b)，气体从入口(24a)朝向出口(24b)沿一个方向流通，送风机(16)与热处理室(20)的出口(24b)靠近设置，以使送风机(16)的吸入口(16a)与热处理室(20)的出口(24b)直线地相对，在热处理室(20)的出口设置有循环的气体的温度检测部(22)。

Description

热风循环炉

技术领域

本发明涉及一种热风循环炉，并涉及在陶瓷原材料的烧成及玻璃基板的热处理等各种热处理中使用的热风循环炉，其中，所述陶瓷原材料的烧成用于陶瓷电介质、陶瓷过滤器的陶瓷压电基板等陶瓷电子元器件的制造。

背景技术

作为本发明背景的现有的热风循环炉，具有如下热风循环炉，其特征是，在炉主体的炉室内包括供气体循环的循环通路，在循环通路的中途包括加热室、作为热源的加热器和送风机，其中，上述加热室对在上下方向上以隔着间隔的状态层叠多个的被处理物进行收容，以靠近加热室的出口的方式设置送风机，以使送风机的吸入口面向加热室的出口(例如，参照专利文献1)。此外，在上述现有的热风循环炉中，在循环通路内的加热器与加热室的入口之间设置有作为对流入加热室的气体的温度进行控制的温度补偿热源的温度补偿加热器。在这种情况下，温度补偿加热器为以尽可能不阻碍气体流动的方式沿着循环通路的内部扩展的扁平的加热器。

在上述现有的热风循环炉中，从送风机送出的气体经过循环通路，并经由加热器、加热室返回送风机，但送风机位于加热室的出口附近，其排出口在路径上远离加热室的入口，因此，在送风机的排出口附近产生的气流的紊乱在经过循环通路及加热器时受到阻力而成为稳定的流动，从而对在加热室内收容多个的被处理物吹出各部分均匀流速的气体。因此，事先防止烧成等热处理的偏差。

此外，在上述现有的热风循环炉中，如上所述，不仅以各部分均匀的流速对加热室内的多个被处理物吹出气体，而且利用温度补偿加热器消除由流通部位不同而产生的气体的温度不同，因此，上述气体的温度的各部分也变得均匀。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2003－322476号公报(图1、图7)

发明内容

发明所要解决的技术问题

但是，作为在使用热风循环炉的热处理中的重要的工序管理中的一个，具有温度分布的设定。也就是说，需要对加热室内的被处理物的热处理温度进行适当设定来作为温度设定，即便说上述温度分布的设定决定了热处理后的被处理物的品质的好坏也不为过。

但是，在上述现有的热风循环炉中，通过如上所述构成，虽然对被处理物吹出各部分均匀流速的气体，并利用温度补偿加热器一定程度地补正了由流通部位不同而产生的气体的温度不同，也可使气体的温度各部分都均匀，但是，由于没有构筑对加热室内整体的被处理物进行热处理温度控制的控制方法，因此，因加热室内堆积的被处理物的高度方向的热处理温度偏差而在热处理中产生偏差，可能导致热处理降低等，成为仍具有问题的热风循环炉。

此外，作为一般的热风循环炉的温度控制方法，多数情况下对炉室内的中央或热源附近进行控制，而不会进行把握到加热室的外周部的实际温度这种程度的温度控制。因此，存在在加热室内的堆积的被处理物的高度方向上形成温度较低的区域的情况，无法对被处理物施加足够的热量，而使被处理物的品质降低。

即，在包括上述一般的热风循环炉在内的现有的热风循环炉中，不会对被处理物的热处理温度进行基于上述温度分布的温度控制。

因此，本发明的主要目的在于提供一种能降低热处理温度的偏差，并能进行基于所设定的温度分布的温度控制的热风循环炉。

解决技术问题所采用的技术方案

技术方案1的本发明包括：

循环通路，该循环通路用于使炉室内的气体沿一个方向循环；以及在循环通路的中途设置的使气体循环的送风机、对气体进行加热的热源及对被热处理物进行收容的热处理室，热处理室内的被热处理物设置成能以位于热处理室中央的轴为中心水平旋转，在热处理室的一侧部设置有气体的入口，在另一侧部设置有气体的出口，气体从热处理室的入口朝向出口沿一个方向流通，送风机与热处理室的出口靠近地设置，以使送风机的吸入口与热处理室的出口直线地相对，其特征是在热处理室的出口设置有循环的气体的温度检测部。

技术方案1的本发明由于具有上述结构，因此，从送风机送出的气体的全部量便经由单一的循环通路沿一个方向循环而返回送风机，但由于送风机位于热处理室的出口附近，其排出口在路径上远离热处理室的入口，因此，在送风机的排出口附近产生的气流的紊乱在经过循环通路及热源时，受到阻力而成为稳定的均匀的流动，从而对热处理室内的被热处理物吹出。此外，由于热处理室内的被热处理物能以位于热处理室中央的轴为中心水平旋转，因此，在热处理室内经过的气体为水平的流动。因此，能事先防止烧成等热处理的偏差。

在技术方案1的本发明中，由于特别地在热处理室的出口处设置有循环的气体的温度检测部，因此，将由该温度检测部检测出的气体的温度信息反馈至热源，来对热源的温度进行控制，因而能正确地对热处理室内的被热处理物的热处理温度进行控制。即，热处理室内的被热处理物的温度控制能基于由温度检测部检测出的气体的温度信息来追随于所设定的温度分布。

假设将温度检测部配置在炉室内的中央或热源旁边的情况下，由于无法成为能把握到热处理室的外周部的实际温度这种程度的温度控制，因此，与被热处理物的蓄热量相应地，该被热处理物的实际温度会变为所设定的控制温度以下的温度，而很难进行追随于所设定的温度分布的温度控制。因此，无法对热处理室内的被热处理物施加足够的热量，而使被热处理物的品质降低。

与此相对的是，如技术方案1的本发明这样的，将温度检测部配置在热处理室的出口处，也就是说，对在热处理室中利用热处理对被热处理物完成热交换后的气体的温度进行检测，就能基于该检测出的气体的温度，来将热处理室内的被热处理物的温度控制为所设定的温度。

技术方案2的本发明是在技术方案1的发明的基础上，其特征是，热处理室包括对在热处理室内的高度方向上堆积的被热处理物进行收纳的热处理用匣子，温度检测部设置在热处理室的出口且设置在热处理室的高度方向上的中段部。

在技术方案2的本发明中，由于具有上述结构，因此，能进行使收纳在热处理用匣子内的被热处理物的温度追随于所设定的温度分布的温度控制，并能减少该被热处理物的高度方向上的温度偏差。因此，能对热处理用匣子内的被热处理物施加足够的热量，并能防止热处理的品质降低。

即，从热处理室的入口流入，而成为稳定的均匀的流动，通过使热处理用匣子以位于热处理室中央的轴为中心水平旋转，对热处理室内的热处理用匣子吹出的空气便从热处理室的入口朝向该热处理室的出口水平流出。因此，使上述温度检测部配置在热处理室的出口且配置在热处理室的高度方向上的中段部处，通过对从热处理室的中央部的出口流出的气体的温度进行检测，就能实现对该热处理室内所堆积的热处理用匣子的堆积方向上的实际温度进行把握的温度控制。另外，在这种情况下，与热处理室内的热处理用匣子的堆积方法、例如上下方向(堆积方向)上的间隔及热处理用匣子的厚度等无关，而能使在热处理室内的热处理温度的偏差减少。

技术方案3的本发明是在技术方案1或技术方案2的发明的基础上，其特征是，热源设置在循环通路内的送风机与热处理室的入口之间，还包括对流入热处理室的气体的温度进行控制的温度补偿用的热源，在热处理室的出口且在与温度补偿用的热源相同高度的位置上设置有用于对温度补偿用的热源的温度补偿用的温度检测部。

在技术方案3的本发明中，由于具有上述结构，因此，与技术方案1或技术方案2记载的、对在循环通路内循环的气体进行加热的热源分体设置的温度补偿用的热源对流入热处理室的气体温度进行控制。在这种情况下，温度补偿用的温度检测部对与该温度补偿用的热源相同高度的循环通路内的气体温度进行检测，并能将所检测出的该气体的温度信息反馈至温度补偿用的热源，通过对该温度补偿用的热源的温度进行控制，就能控制流入热处理室的气体温度来进行补偿。

在技术方案3的本发明中，能将由配置在热处理室下游的温度检测部检测出的在循环通路内循环的气体的温度信息反馈至热源，并且能将由配置在热处理室的出口且配置在与温度补偿用的热源相同高度处的温度补偿用的温度检测部检测出的温度信息反馈至温度补偿用的加热器，利用上述两个温度检测部的协同作用，就能正确对热处理室内的被热处理物的热处理温度进行控制。即，热处理室内的热处理用匣子的温度控制能基于对热源进行控制的温度检测部及对补偿用的热源进行控制的补偿用的温度检测部的温度信息来追随于所设定的温度分布。

发明效果

根据本发明的热风循环炉，能进行减少热处理温度的偏差、基于所设定的温度分布的温度控制。

从参照附图进行的、用于实施以下发明的实施方式的说明中更加明确本发明的上述目的、其它目的、特征及优点。

附图说明

图1是表示本发明的热风循环炉的一例的纵剖侧视图。

图2是表示在图1的热风循环炉的炉室内的气体(热风)的循环情况的作用说明图。

图3是表示在使用图1所示的热风循环炉对被热处理物进行热处理时、被热处理物的高度方向上的温度差随着时间经过的图表。

图4是表示本发明的热风循环炉的另一例的纵剖侧视图。

(符号说明)

10热风循环炉

12炉主体

12A炉室

14循环通路

16送风机

16a吸入口

16b排出口

18加热器

20热处理室

22温度检测部

24壳体

24a热处理室的入口(气体的供给口)

24b热处理室的出口(气体的排出口)

26底壁

28导管

30温度传感器

32温度补偿用的加热器

34温度补偿用的温度检测部

36温度补偿用的温度传感器

S热处理用匣子

X温度传感器的安装位置

Y温度补偿用的温度传感器的安装位置

具体实施方式

[第一实施例]

图1是表示本发明的热风循环炉的一例的纵剖侧视图，图2是表示在图1的热风循环炉的炉室内的气体(热风)的循环的情况的作用说明图。

对于本实施方式的热风循环炉，若简单地对其大致情况进行说明，则热风循环炉10包括炉主体12，炉主体12在其内部具有炉室12A。在该炉室12A内配置有循环通路14，该循环通路14用于使气体从上游侧朝向下游侧沿一个方向在炉室12A内循环。在循环通路14的中途具有使气体循环的送风机16、作为对气体进行加热的热源的加热器18及对被热处理物进行收容的热处理室20，在热处理室的出口配置有对循环的气体的温度进行检测的温度检测部22，温度检测部22经由控制器(未图示)而与控制部(未图示)连接。加热器18能基于由温度检测部22检测出的气体的温度信息利用控制器及控制部对温度进行控制。

热处理室20包括壳体24，壳体24配置在炉室12A内的底侧的大致中央位置处。壳体24的一方侧部(图中的左侧部)和与其相反的侧部(图中的右侧部)分别由具有多个通气孔的面板及金属网等形成，以使气体沿横向流通。在这种情况下，图1左侧的通气孔构成热处理室的入口24a(气体的供给口)，图1右侧的通气孔构成热处理室的出口24b(气体的排出口)。此外，炉室12A的底壁26能相对于炉主体12的其它部分上下装拆，而成为壳体24能自由收容地配置在热处理室20内的形态。

另外，热处理室20配置成能以位于热处理室20中央的轴为中心进行水平旋转。即，在热处理室20的下部配置有作为旋转元件的、例如电动机M，在例如以图1的a－a线为位于热处理室20中心的中心轴的情况下，电动机M以该中心轴为中心使热处理室20水平旋转。因此，通过使作为旋转元件的电动机M工作，就能使热处理室20以位于热处理室20中央的轴为中心水平地旋转。

在壳体24内收容有热处理用匣子S。热处理用匣子S在上下彼此隔着间隔的状态下沿壳体24的高度方向重叠，并以多级的状态收容。在各热处理用匣子S中，预先收纳有要进行例如去粘合剂及烧成等热处理的多个陶瓷原材料，来作为被热处理物(未图示)。

在热处理室20的出口24b侧靠近地设置有送风机16的叶片部，以使该送风机16的吸入口16a与热处理室20的出口24b相对。送风机16使其轴部朝炉主体12的外部突出，并从电动机等旋转元件(未图示)接受旋转动力。

热处理室20的出口24b与送风机16的吸入口16a通过漏斗状(日文：ロート状)的导管28连通并连接。在这种情况下，送风机16配置成其吸入口16a在靠近的位置处与热处理室20的出口24b直线地相对。

上述导管28构成使气体在炉室12a内循环的循环通路的一部分，但在图1中，导管28与从送风机16的排出口16b至热处理室20的入口24a的循环通路14分离。而且，上述导管28是非常短的管子，因此，使用与上述循环通路14不同的名称、不同的符号表示。

加热器18例如是U字形或棒状的构件，其配置在从送风机16的排出口16b至热处理室20的入口24a的循环通路14的中途。热处理室20的壳体24构成循环通路14的内壁的一部分，加热器18配置在壳体24的上方空间。

循环通路14是使气体在炉室12a内循环流通的通路，在本实施方式(第一实施例)中，循环通路14从送风机16的排出口16b朝向上方，并穿过热处理室20的壳体24的上方，直至热处理室20的入口24a。在这种情况下，从送风机16的排出口16b到加热器18之前的通路构成第一循环通路14a，在包括加热器18在内的部分之后、直至热处理室20的入口24a的通路构成第二循环通路14b。在第二循环通路14b中，热处理室20的壳体24的上表面部构成第二循环通路14b下侧的内壁。

在上述结构中，在加热器18发热，送风机16运转时，热处理室20内的气体依次流过导管28、送风机16、第一循环通路14a、加热器18、第二循环通路14b，而作为热风流入热处理室20内。接着，利用气体所具有的热量对被热处理物进行加热，再使气体从送风机16朝向第一循环通路14a流动。

在本实施方式中，在循环通路14中循环的气体在送风机16的排出口16b附近以在涡流等气体中存在紊乱的状态流动，但在经过第一循环通路14a、加热器18、第二循环通路14b之间，因受到阻力而使变动减少，成为稳定的气流并流入热处理室20内。因此，在热处理室20的入口24a处，气体在上下方向上以大致均匀的流速流入，并使上下相同流速的气体作用于在热处理室20的高度方向(上下方向)上堆积的多个被热处理物。此外，热处理室20的被热处理物由于热处理室20设置成能以位于该热处理室20中央的轴(图1的a－a线)为中心水平地旋转，因此，在堆积于热处理室20内的中央和外侧的半径方向上的被热处理物之间进行的烧成等热处理中不容易产生偏差。

在本实施方式中，特别是在热处理室20的下游设置有循环的气体的温度检测部22。上述温度检测部22包括温度传感器30，温度传感器30配置在具有热处理室的出口24b(气体的排出口)的壳体24的高度方向上的中段。温度传感器30能自由装拆地安装在热处理室20的高度方向上的中段且配置在该壳体24的例如主视的中段的出口24b(图1所示的X点)处。上述温度传感器30的安装位置成为堆积在热处理室20内的热处理用匣子S的堆积方向上的中段部且与该壳体24的主视的中段位置相对应的配置。

上述温度传感器30的加热器元件通过控制器(未图示)而与作为对温度进行控制的控制部的控制装置(未图示)连接。在这种情况下，热处理室20的出口24b附近的气体的温度信息通过温度传感器30检测出，在通过控制器将其检测信号输入控制装置之后，因反馈至加热器18而能对该加热器18的温度进行控制。

在本实施方式中，利用上述结构，就能进行使堆积在热处理室20内的高度方向上的多个被热处理物的温度追随预先设定的温度分布的温度控制，并能减少被热处理物的高度方向上的温度偏差。因此，能对热处理室20内堆积的被热处理物施加足够的热量，从而能防止热处理的品质降低。

即，，通过使热处理室20内所堆积的热处理用匣子S以位于热处理室20中央的轴(图1的a－a线)为中心水平地旋转，从而使从热处理室20的入口24a流入而成为稳定的均等的流动、并对热处理室20内的被热处理物吹出的气体由热处理室20的出口24b朝向该热处理室20的下游水平地流出。使温度传感器30配置在热处理室20的高度方向上的中段部的出口24b(图1所示的X点)处，通过对从热处理室20的中段部的出口24b流出的气体的温度进行检测，就能成为对热处理室20内堆积的被热处理物的高度方向上的实际温度进行把握的温度控制。通过将温度传感器30配置在热处理室20的作为主要流动的中段部处，就能在流动偏移的影响较少的位置处稳定地对温度进行测量。在这种情况下，能与热处理室20内的被热处理物的堆积方法、例如上下方向(堆积方向)上的间隔、对被处理物进行收纳的热处理用匣子S的厚度等无关地降低在热处理室20内的热处理温度的偏差。

图3是表示在使用图1所示的热风循环炉对被热处理物进行热处理时、被热处理物的中段部和低段部处的温度差随着时间经过的图表。

根据图3所示的图表可知，在使用本实施方式的热风循环炉10的情况下，能将被热处理物的高度方向上的温度差减少到5℃以下。也就是说，可知在本实施方式的热风循环炉10中，通过将温度检测部22配置在热处理室20的下游，就能以降低被热处理物的高度方向上的温度偏差的形式正确地对被热处理物的热处理温度进行控制。

[第二实施例]

图4是表示本发明的热风循环炉的另一例的纵剖侧视图。图4所示的实施方式的热风循环炉10与上述实施方式的热风循环炉10相比，特别是在配置有对流入热处理室20的气体温度进行控制的作为温度补偿用的热源的加热器32这点、以及在热处理室20的下游配置有用于对温度补偿用的加热器32进行控制的温度补偿用的温度检测部34这点上有所不同。

即，在图4所示的实施方式的热风循环炉10中，在第二循环通路14b内、且在加热器18与热处理室20的入口24a之间配置有加热器32。上述加热器32具有作为对流入热处理室20的气体温度进行控制的温度补偿用的热源的功能。加热器32配置在热处理室20的入口24a的上游侧且配置在热处理室20的底部。上述加热器32可以是棒状或U字形的加热器，但也可以是以尽可能不阻碍气体流动的方式、例如沿第二循环通路14b的内壁扩展的扁平的加热器。

另外，在上述热风循环炉10中，在热处理室20的下游且与温度补偿用的加热器32相同高度的位置上配置有用于对温度补偿用的加热器32进行控制的温度补偿用的温度检测部34。在这种情况下，温度检测部34包括温度传感器36，温度传感器36配置在具有热处理室的出口24b(气体的排出口)的壳体24的下部。温度传感器36能自由装拆地安装在热处理室20的高度方向上的下部且配置在该壳体24的例如主视的中段的出口24b(图1所示的Y点)处。上述温度传感器36的安装位置成为位于堆积在热处理室20内的被热处理物的高度方向(堆积方向)上的下部出口处的位置。

上述温度传感器36的加热器元件通过控制器(未图示)而与作为对温度进行控制的控制部的控制装置(未图示)连接。在这种情况下，热处理室20的出口24b(气体的排出口)的下部附近的气体的温度信息由温度传感器36检测出，在通过控制器将其检测信号输入控制装置之后，因反馈至加热器32而能对该加热器32的温度进行控制。

另外，上述实施方式的其它部分的结构与图1所示的实施方式(第一实施例)的结构相同，对于对应的部分标注相同的符号，而省略其详细说明。

但是，在第二循环通路14b的各部分中的面向热处理室20的入口24a的部分远离加热器18，因此，在该部分中流动的气体的温度容易下降，此外，在其外侧路径中流动的气体的温度容易比在靠近壳体24的部位流动的气体温度低。这样，在第二循环通路14b的末端侧，因气体的流通部位的不同而使气体的温度产生偏差及温度梯度，但这种温度的不同可通过上述温度补偿用的加热器32及温度补偿用的温度检测部34进行补偿，从而使从热处理室20的各入口24a吹入的气体的温度均匀化。

即，在图4所示的实施方式的热风循环炉10中，由于具有上述结构，因此，与对在循环通路14内循环的气体进行加热的加热器18分体设置的温度补偿用的加热器32对流入热处理室20的气体温度进行控制。此外，温度补偿用的温度检测部34对与温度补偿用的加热器32相同高度的循环通路14内的气体温度进行检测，并能将检测出的气体的温度信息反馈至温度补偿用的加热器32，来进行该加热器32的温度控制，因此，对流入热处理室20的气体温度进行控制以进行补偿。

在图4所示的实施方式的热风循环炉10中，能将由配置在热处理室20下游的温度检测部22检测出的在循环通路14内循环的气体的温度信息反馈至加热器18，并且能将由温度补偿用的温度检测部34检测出的温度信息反馈至温度补偿用的加热器32，利用上述两个温度检测部22、34的协同作用，就能正确对热处理室20内的被热处理物的热处理温度进行控制。也就是说，热处理室20内的被热处理物的温度控制能基于对加热器18进行控制的温度检测部22及对温度补偿用的加热器32进行控制的补偿用的温度检测部34的温度信息而追随所设定的温度分布。

Claims (2)

1.一种热风循环炉，包括：

循环通路，该循环通路用于使炉室内的气体沿一个方向循环；以及

在所述循环通路的中途设置的使气体循环的送风机、对所述气体进行加热的热源及对被热处理物进行收容的热处理室，

所述热处理室内的被热处理物设置成能以位于所述热处理室中央的轴为中心水平旋转，

在所述热处理室的一侧部设置有所述气体的入口，在另一侧部设置有所述气体的出口，所述气体从所述热处理室的入口朝向出口沿一个方向流通，

所述送风机与所述热处理室的出口靠近地设置，以使所述送风机的吸入口与所述热处理室的出口直线地相对，其特征在于，

在所述热处理室的出口设置有循环的所述气体的温度检测部，

所述热源设置在所述循环通路内的所述送风机与所述热处理室的入口之间，还包括对流入所述热处理室的所述气体的温度进行控制的温度补偿用的热源，

在所述热处理室的出口且在与所述温度补偿用的热源相同高度的位置上设置有用于对所述温度补偿用的热源的温度补偿用的温度检测部。

2.如权利要求1所述的热风循环炉，其特征在于，

所述热处理室包括对在所述热处理室内的高度方向上堆积的所述被热处理物进行收纳的热处理用匣子，

所述温度检测部设置在所述热处理室的出口且设置在所述热处理室的高度方向上的中段部。