CN113165939A - 加热炉 - Google Patents
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Abstract
加热炉(1)具备：加热炉主体(11)，其具备能够收容被加热物的收容室(111)；加热器(112)，其能够将收容室(111)内加热至为了对被加热物进行退火处理而设定的退火点；气体供给源(21)，其配置于加热炉主体(11)的外部；以及管路(22)，管路(22)具有：管路主体(221)，其配置于收容室(111)内，且被加热器(112)加热，该管路主体(221)保持从气体供给源(21)供给的气体，将该气体加热至退火点；以及喷出口(222)，其形成于管路主体(221)的端部，且在收容室(111)内开口，所述喷出口(222)向收容室(111)内喷出被加热至退火点的气体。
Description
技术领域
本发明涉及加热炉。
背景技术
在专利文献1中提出了如下热风循环式的加热炉：通过增多炉内的气体流量，且加快空气流速，能够将上游侧与下游侧的气氛的温度差抑制得较小。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2005-49010号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而，在专利文献1中提出的加热炉中，存在难以进行用于使气体在炉内循环的流量的调整、或者加热炉的构造复杂化等问题。
本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种能够通过简易的构造来减轻炉内的温度分布的偏差的加热炉。
用于解决问题的手段
为了解决上述课题并达成目的，本发明所涉及的加热炉具备：加热炉主体，其具备能够收容被加热物的收容室；热源，其能够将所述收容室内加热至为了对所述被加热物进行退火处理而设定的退火点；气体供给源，其配置在所述加热炉主体的外部；以及管路，所述管路具有：管路主体，其配置于所述收容室内，且被所述热源加热，所述管路主体保持从所述气体供给源供给的气体，将该气体加热至所述退火点；以及喷出口，其形成于所述管路主体的端部，且在所述收容室内开口，所述喷出口向所述收容室内喷出被加热至所述退火点的气体。
另外，本发明的加热炉在上述发明中，所述管路主体在所述收容室内配置于与所述热源对置的区域内。
另外，本发明的加热炉在上述发明中，所述管路主体形成为螺旋状，所述被加热物配置在所述管路主体的内部。
另外，本发明的加热炉在上述发明中，所述喷出口在所述收容室的中间高度位置处开口。
发明的效果
根据本发明的加热炉，在退火处理时，供给到管路内的气体一边通过管路主体一边逐渐被加热，在从喷出口喷出时被加热至退火点。由此，在本发明的加热炉中，能够向收容室内供给被加热的气体。因此，根据本发明的加热炉，能够通过简易的结构减轻炉内的温度分布的偏差。
附图说明
图1是概略地表示本发明的实施方式1的加热炉的结构的图。
图2是表示载置作为本发明的实施方式1的加热炉中的被加热物的光学元件的托盘及保持台的结构的立体图。
图3是表示利用了本发明的实施方式1的加热炉的退火处理的流程的流程图。
图4是概略地表示本发明的实施方式2的加热炉的结构的图。
图5是表示在以往的加热炉中将常温的氮气供给到收容室内时的收容室内的温度分布的图表。
图6是表示在本发明的实施方式1的加热炉中将通过管路加热后的氮气供给到收容室内时的收容室内的温度分布的图表。
图7是概略地表示以往的加热炉的结构的图。
具体实施方式
参照附图对本发明的加热炉的实施方式进行说明。另外，本发明并不限定于以下的实施方式，在以下的实施方式中的构成要素中，也包含本领域技术人员能够置换且容易的构成要素、或者实质上相同的构成要素。
(实施方式1)
以下，参照图1～图3对本发明的实施方式1的加热炉1进行说明。加热炉1用于对冲压成型的光学元件(透镜)进行退火处理(加热处理)。加热炉1是在炉内配置有热源的内热式的加热炉，如图1所示，具备加热炉主体11、隔热盖12、气体供给源21和管路22。
加热炉主体11的至少内壁面由绝热材料构成。另外，加热炉主体11形成为一方开放的矩形状。隔热盖12与加热炉主体11同样由隔热材料构成。该隔热盖12配置在加热炉主体11的开放部分，将该加热炉主体11内密闭。
收容室111是用于收容被加热物的空间，形成为矩形状。该收容室111是由加热炉主体11的内壁面和隔热盖12的内壁面划分出的空间，周围全部被隔热材料覆盖。
在加热炉主体11的内壁面配置有加热用的加热器(热源)112。该加热器112用于将收容室111内加热至为了对被加热物进行退火处理而设定的退火点。加热器112分别配置在加热炉主体11的对置的内壁面。在图1中，仅图示了设置于加热炉主体11的对置的内壁面中的一方(里侧)的加热器112，但在未图示的另一方(跟前侧)的内壁面也设置有加热器112。另外，在加热炉主体11的壁面设置有用于将收容室111内的气体向外部排出的排出口113。
气体供给源21配置在加热炉主体11的外部，通过管路22向收容室111内供给气体。作为气体供给源21供给的气体，例如可举出氮气。气体供给源21与管路22的一个端部连接。
管路22用于将从气体供给源21供给的气体通过喷出口222导入收容室111内，由管路主体221和喷出口222构成。管路主体221形成为螺旋状，配置在收容室111内。另外，管路主体221由不锈钢等金属材料构成。管路主体221例如可以由直线距离约10m、直径20cm、外径φ6mm、内径φ4mm的螺旋状的金属管构成。
在管路主体221的螺旋的内部，在退火处理时配置被加热物。如图2所示，作为被加热物的光学元件O分别收容于形成于托盘31的多个孔部。而且，载置该托盘31的保持台32配置于管路主体221的螺旋的内部。另外，保持台32的上表面的高度例如被设定为“收容于收容室111内时的托盘31的高度成为收容室111的中间高度位置”的高度。另外，“收容室111的中间高度”是指收容室111的高度的一半的高度。
管路主体221在退火处理时被加热器112加热。此时，管路主体221通过在管路22内保持从气体供给源21供给的常温的气体，将该气体加热至退火点。
管路主体221在收容室111内配置于与加热器112对置的区域。即，如图1所示，螺旋状的管路主体221的宽度w1被设定为加热器112的宽度w2以下的宽度。这样，通过将管路主体221的宽度w1设定为加热器112的宽度w2以下，在退火处理时，能够无遗漏地加热管路主体221整体，因此能够高效地加热在管路主体221内流动的气体。例如，在将管路主体221的宽度w1设定为20cm的情况下，加热器112的宽度w2能够设定为比其大的24cm左右。
喷出口222设置于管路主体221的另一个端部。喷出口222在收容室111内开口。管路主体221在退火处理时，通过该喷出口222，将在管路主体221内流动的过程中被加热至退火点的气体排出到收容室111内。
具体而言，喷出口222在收容室111的中间高度位置处开口。由此，在退火处理时，能够从收容室111的中间高度位置喷出被加热后的气体，因此能够使炉内(收容室111内)的温度提前均匀化，减轻炉内的温度分布的偏差。
在此，在通过加热炉1进行退火处理的情况下，如图1所示，将加热炉1收容于不锈钢制的真空腔室41，通过真空腔室门42将真空腔室41内密闭。然后，在利用旋转泵43使真空腔室41内成为真空状态之后，从气体供给源21供给氮气，由此真空腔室41内整体成为非氧化气氛。
另外，在退火处理时，从外部的气体供给源21供给的常温的氮气通过螺旋状的管路主体221，从喷出口222向加热炉1的收容室111内喷出。此时，供给到管路主体221内的氮气一边通过管路主体221一边逐渐被加热，在从喷出口222喷出时，被加热至与收容室111内的温度(例如退火点)同等的温度。
另外，在氮气置换时，收容室111内的氧气通过排出口113排出到真空腔室41内。另外，在真空腔室41中设置有对该真空腔室41内的氧浓度进行测定的氧浓度计44、以及对真空腔室41内的真空度进行测定的未图示的皮拉尼真空计。
以下，参照图3说明使用了本实施方式的加热炉1的退火处理的流程。首先，将多个光学元件O收容于托盘31，将该托盘31载置于保持台32。接着，通过将保持台32配置在收容室111内，将多个光学元件O收容在收容室111内(步骤S1)。
接着，分别关闭加热炉1的隔热盖12和真空腔室门42，进行抽真空直至真空度达到1Pa左右(步骤S2)。接着，通过气体供给源21供给规定流量(例如50L/min)的氮气(步骤S3)，进行收容室111内的氮气置换。
接着，基于未图示的皮拉尼真空计的测定结果，判定收容室111内的压力是否成为大气压(步骤S4)。在判定为收容室111内的压力成为大气压的情况下(步骤S4：是)，使基于气体供给源21的氮气的流量从例如50L/min减少到3L/min(步骤S5)，继续基于该流量的氮气的供给。另外，在步骤S4中，在判定为收容室111内的压力未成为大气压的情况下(步骤S4：否)，返回步骤S3。
接着，基于氧浓度计44的测定结果，判定收容室111内的氧浓度是否成为规定值以下(例如2ppm以下)(步骤S6)。在判定为收容室111内的氧浓度成为规定值以下的情况下(步骤S6：是)，将加热器112设为接通(ON)(步骤S7)，开始退火处理(步骤S8)。在该退火处理中，伴随加热器112的温度过程，螺旋状的管路主体221也同时被升温、保持、降温。另外，在步骤S6中，在判定为收容室111内的氧浓度未达到规定值以下的情况下(步骤S6：否)，返回步骤S5。
接着，在退火处理结束后(步骤S9)，停止由气体供给源21进行的氮气的供给，从加热炉1取出光学元件O(步骤S10)。
在此，在以往的加热炉101中，例如如图7所示，利用隔热盖52将加热炉主体51密闭，在通过流入口513向收容室511内供给常温的气体之后，利用加热器512对该常温的气体进行加热。因此，在以往的加热炉101中，存在炉内的温度不均匀，在炉内产生温度分布的偏差的问题。
另一方面，在本实施方式的加热炉1中，在退火处理时，供给到管路主体221内的气体一边通过管路主体221一边逐渐被加热，在从喷出口222喷出时被加热至退火点。由此，在加热炉1中，能够向收容室111内供给被加热后的气体。因此，根据加热炉1，能够通过简易的结构减轻炉内的温度分布的偏差。
另外，在加热炉1中，在退火处理时，能够在不存在(或者减轻了)温度分布的偏差的状态下对收容于托盘31的多个光学元件O进行加热。因此，对于任意的光学元件O都能够得到相同的品质，抑制品质的偏差。
(实施方式2)
以下，参照图4对本发明的实施方式2的加热炉1A进行说明。加热炉1A是在炉外配置有热源的外热式的加热炉，如该图所示，具备真空腔室41A、真空腔室门42A、气体供给源21以及管路22A。
真空腔室41A还兼具加热炉主体的功能，由不锈钢构成。在真空腔41A的周围设置有一对加热器45。在真空腔室41A与真空腔室门42A之间设置有用于确保密闭性的橡胶制的衬垫47，成为通过关闭真空腔室门42A而确保密闭性的结构。另外，在真空腔室41A中，为了防止橡胶制的衬垫47由于热而引起劣化，在加热器45与衬垫47之间设置有冷却部46。该冷却部46例如是始终被供给冷却水的水冷式的冷却机构。
这样，在加热炉1A具有冷却部46的情况下，在退火处理时，真空腔室门42A侧的温度降低，有可能在炉内产生温度分布的偏差。因此，在加热炉1A中，管路22A的喷出口222A朝向设置有冷却部46的真空腔室门42A侧设置。即，管路22A的管路主体221A具有从真空腔室门42A侧朝向旋转泵43侧卷绕后折回并在螺旋中通过而延伸至真空腔室门42A侧的形状。通过具备这样的管路22A，在外热式的加热炉1A中，也能够通过简易的构造来减轻炉内的温度分布的偏差。
另外，在加热炉1A中，在退火处理时，也能够在不存在(或者减轻了)温度分布的偏差的状态下对收容于托盘31的多个光学元件O进行加热，因此能够抑制光学元件O的品质的偏差。
[实施例]
以下，列举实施例对本发明进行更具体的说明。图5表示在使用以往的加热炉(参照图7)的退火处理中，将流量1.5L/min～20L/min的常温的氮气供给到收容室内时的温度分布。如该图所示，在以往的加热炉中，从收容室的最里到跟前产生最大17℃的温度分布的偏差。另外，在氮气的流量多的情况下(例如15L/min)和较少的情况(1.5L/min)下，也发现温度分布的偏差大的倾向。
另一方面，图6表示在使用了本发明的加热炉(参照图1)的退火处理中，通过螺旋状的管路将流量1.5L/min～20L/min的加热后的氮气供给到收容室内时的温度分布。如该图所示，在本发明的加热炉中，从收容室的最里到跟前的温度分布的偏差最大为5℃。另外可知，在氮气的流量多的情况下(例如15L/min)和较少的情况(1.5L/min)下，也成为1℃～3℃左右的较小的温度分布的偏差。这样可知，根据本发明的加热炉，与以往的加热炉相比，能够大幅减轻炉内(收容室内)的温度分布的偏差。
以上，根据用于实施发明的方式及实施例具体说明了本发明的加热炉，但本发明的主旨并不限定于这些记载，必须基于权利要求书的记载而被广泛地解释。另外，基于这些记载进行各种变更、改变等后的内容当然也包含在本发明的主旨中。
例如，在上述加热炉1中，管路22的喷出口222朝向旋转泵43侧设置，但也可以与此相反，朝向真空腔室门42侧设置喷出口222。
另外，在上述加热炉1、1A中，管路22、22A的管路主体221、221A均形成为曲线状的螺旋状，但管路22、22A的形状并不限定于此。例如管路22、22A的管路主体221、221A可以是直线状且具有角部的螺旋状，或者也可以是将曲线或直线折回的形状等。
标号说明
1，1A，101 加热炉
11 加热炉主体
111 收容室
112 加热器(热源)
113 排出口
12 隔热盖
21 气体供给源
22，22A 管路
221，221A 管路主体
222，222A 排出口
31 托盘
32 保持台
41，41A 真空腔室
42，42A 真空腔室门
43 旋转泵
44 氧浓度计
45 加热器(热源)
46 冷却部
47 衬垫
51 加热炉主体
511 收容室
512 加热器(热源)
513 流入口
52 隔热盖
O 光学元件(被加热物)
Claims (4)
1.一种加热炉，其具备：
加热炉主体，其具备能够收容被加热物的收容室；
热源，其能够将所述收容室内加热至为了对所述被加热物进行退火处理而设定的退火点；
气体供给源，其配置在所述加热炉主体的外部；以及
管路，
所述管路具有：
管路主体，其配置于所述收容室内，且被所述热源加热，所述管路主体保持从所述气体供给源供给的气体，将该气体加热至所述退火点；以及
喷出口，其形成于所述管路主体的端部，且在所述收容室内开口，所述喷出口向所述收容室内喷出被加热至所述退火点的气体。
2.根据权利要求1所述的加热炉，其中，
所述管路主体在所述收容室内配置于与所述热源对置的区域内。
3.根据权利要求1或2所述的加热炉，其中，
所述管路主体形成为螺旋状，
所述被加热物配置在所述管路主体的内部。
4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的加热炉，其中，
所述喷出口在所述收容室的中间高度位置处开口。
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