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TECHNISCHES GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Wärmebehandlungshaltevorrichtung,
die ein zu behandelndes Objekt hält und eine Wärmebehandlungsvorrichtung
und ein Verfahren zur Wärmebehandlung eines zu behandelnden
Objekts, welches durch die Wärmebehandlungshaltevorrichtung
gehalten wird.
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ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
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Zum
Beispiel offenbart die nichtgeprüfte
japanische Patentanmeldung, erste Publikationsnummer
2004-315917 eine Erfindung, die eine Wärmebehandlung
an einem zu behandelnden Objekt durch Erhitzen mittels einer Vielzahl
von Heizmitteln an dem Objekt, das zu behandeln ist und das durch
eine Wärmebehandlungshaltevorrichtung gehalten wird und
durch Bildung von Widerstandshitze in der Wärmbehandlungshaltevorrichtung
durch Durchleiten eines elektrischen Stromes.
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Für
den Fall der Durchführung einer gleichmäßigen
Erhitzung eines zu behandelndes Objekt, das durch eine Wärmebehandlungshaltevorrichtung unter
Ver wendung von einer Vielzahl von Heizmitteln in einem Wärmebehandlungstiegel
gehalten wird treten aufgrund der Wärmekapazität
jeder Wärmebehandlungshaltevorrichtung und dem Herdboden,
der unterhalb der Wärmebehandlungshaltevorrichtung angeordnet
ist, Probleme auf den Ausgang jedes Heizmittels zu kalibrieren,
und hierauf basierend sinkt die thermische Effektivität
aufgrund des Wärmeaustausches in der Nähe der
Hochleistungsheizmittel in dem Wärmebehandlungstiegel in
Richtung der Außenseite. Diese Erfindung löst
dieses Problem durch zusätzliches Erhitzen des zu behandelnden
Objekts mittels einer Wärmebehandlungshaltevorrichtung (präzise:
das Widerstandsheizelement), durch den zusätzlich elektrischer
Strom geleitet wird in Kombination mit Erhitzen des zu behandelnden
Objekts durch Heizmittel, wobei es möglich ist, den Ausstoß der
Vielzahl von Heizmittel zu kalibrieren, um die thermische Effektivität
zu erhöhen.
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Es
wird angemerkt, dass in der nichtgeprüften
japanischen Patentanmeldung, erste Publikationsnummer
2004-315917 Bezug auf Erfindungen, die in den nichtgeprüften
japanischen Patentanmeldungen,
erste Publikationsnummer H11-171655 und nichtgeprüfte
japanische Patentanmeldung, erste Publikation
Nr. 2000-73106 gemacht wird und dass diese Erfindungen
angeben, dass sie nicht geeignet sind, die oben beschriebenen technischen
Probleme zu lösen.
- Patentdokument 1: nichtgeprüfte japanische Patentanmeldung Nr.
2004-315917
- Patentdokument 2: nichtgeprüfte japanische Patentanmeldung Nr. H11-171655
- Patentdokument 3: nichtgeprüfte japanische Patentanmeldung Nr. 2000-73106
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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TECHNISCHES PROBLEM, DAS DURCH DIE ERFINDUNG
GELÖST WIRD
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Die
oben angegebenen vorhergehenden Erfindungen sind frühere
Erfindungen der Anmelder und die Materialien der Widerstandsheizelemente
in der Wärmebehandlungshaltevorrichtung sind auf Materialien
mit hohem Wärmewiderstand begrenzt und mit einem vergleichsweise
hohen spezifischen Widerstand. In den nichtgeprüften japanischen
Patentanmeldungen, erste Publikationsnummer 2004-315917 werden Graphit,
Nichrom, Wolfram, Molybdän, Tantal, Keramik und Fe-Cr-Al
als Materialien für Widerstandsheizelemente mit solchen
Eigenschaften angegeben.
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Wie
auch immer hat im Vergleich zu konventionellen wärmeleitfähigem
Stahl, welcher in Wärmebehandlungshaltevorrichtungen verwendet
werden, diese Wärmebehandlungselementmaterialien einen hohen
Preis verglichen mit anderen Materialien und minderwertige Verarbeitbarkeit.
Deshalb haben die oben beschriebenen konventionellen Erfindungen das
Problem, dass die Wärmebehandlungshaltevorrichtung teurer
als konventionelle Wärmebehandlungsvorrichtungen ist. Es
ist deshalb die Entwicklung einer Technologie, die es ermöglicht,
den Heizmittelausstoß zu verbessern und die thermische
Effizienz ohne Anstieg der Kosten der Wärmebehandlungshaltevorrichtung
zu erhöhen wünschenswert.
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Die
vorliegende Erfindung wurde mit Hinblick auf die oben angegebenen
Umstände verwirklicht und es ist ein Ziel, den Anstieg
der Kosten der Wärmebehandlungshaltevorrichtung zu verhindern,
als auch ein Abgleichen des Wärmeausstoßes zu
ermöglichen und die thermische Effizienz durch Verbreiterung
der Auswahlmöglichkeit der Materialien der Wärmebehandlungshaltevorrichtung
zu vergrößern (insbesondere die Materialien der
Widerstandsheizelemente).
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MITTEL ZUR LÖSUNG
DER AUFGABE
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Die
vorliegende Erfindung verwendet als Lösungsmittel die Verwendung
einer Wärmebehandlungshaltevorrichtung, in der Widerstandsheizelemente
mit einem höheren spezifischen Widerstand als das Basismaterial
der Widerstandsheizelemente in dem Basismaterial gemischt sind.
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In Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung wird es durch Mischen des Widerstandsheizmaterials
in das Basismaterial der Widerstandsheizelemente ermöglicht,
den spezifischen Widerstand der Widerstandsheizelemente größer als
den ursprünglichen spezifischen Widerstand des Basismaterials
einzustellen. Dementsprechend kann die Auswahl von Materialien mit
einem vergleichsweise niedrigen spezifischen Widerstand als das
Basismaterial des Widerstandsheizelementes ermöglicht werden und
es wird möglich, die Selektionsbreite an Basismaterialien
des Widerstandsheizelementes zu vergrößern um
als Resultat eine Kostenreduktion und Verbesserung der Verarbeitbarkeit
der Wärmebehandlungshaltevorrichtung zu erzielen.
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In Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung wird es möglich, da z. B.
konventionell verwendeter wärmeresistenter Stahl als Wärmebehandlungshaltevorrichtung
verwendet wurde, eine Kostenreduktion und Verbesserung der Verarbeitbarkeit der
Wärmebehandlungshaltevorrichtungen sicher zu erzielen.
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Außerdem
verwendet die vorliegende Erfindung als Mittel zur Lösung
die Verwendung einer Wärmebehandlungshaltevorrichtung,
in der ein Widerstandsheizmaterial mit einem höheren spezifischen
Widerstand als Beschichtung auf der Oberfläche des Basismaterials
der Widerstandsheizelemente gebildet wird.
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Da
das Widerstandsheizmaterial als Beschichtung auf der Oberfläche
des Basismaterials der Widerstandsheizelemente gebildet wurde ist
es in Übereinstimmung mit dieser Erfindung möglich
einen spezifischen Widerstand höher als das Basismaterial
auf der Oberfläche der Wärmebehandlungshaltevorrichtung
zu erzielen und hierdurch wird es ermöglicht, ein Material
mit einem spezifischen Widerstand, der vergleichbar niedrig mit
dem Basismaterial des Widerstandsheizelementes ist, zu verwenden.
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Außerdem
verwendet die vorliegende Erfindung als Lösungsmerkmal
die Verwendung einer Wärmebehandlungshaltevorrichtung mit
einer Vielzahl von Elementmitteln einer vorgegebenen Form, die miteinander
verbunden sind.
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In Übereinstimmung
mit dieser Erfindung erfolgt die Widerstandsheizung durch Verbinden
von Widerständen an Verbindungsbereichen der Elementmittel.
Da es möglich ist, Materialien mit einem vergleichbaren
niedrigen spezifischen Wider stand als Basismaterial der Widerstandsheizelemente
zu verwenden, ist es dementsprechend möglich, die Auswahlbreite
an Basismaterialien der Widerstandsheizelemente zu verbreitern.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine longitudinale Schnittzeichnung aufgenommen in Richtung der
Pfeile, die den Aufbau der Wärmebehandlungsvorrichtung
in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt.
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2A ist
eine vergrößerte Frontansicht, die den Aufbau
der schalenförmigen Wärmebehandlungsvorrichtung
in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt.
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2B ist
eine vergrößerte Seitenansicht, die den Aufbau
der schalenförmigen Wärmebehandlungshaltevorrichtung
in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt.
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3A ist
eine perspektivische Ansicht, die den Aufbau eines Wärmebehandlungselements
einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
zeigt.
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3B ist
eine schematische Ansicht, die einen vergrößerten
Teilausschnitt des Wärmebehandlungselements der ersten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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4 ist
eine perspektivische Ansicht, die den Aufbau einer korbförmigen
Wärmebehandlungshaltevorrichtung in Übereinstimmung
mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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5A ist
eine perspektivische Ansicht, die den Aufbau eines Wärmebehandlungselements
einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
zeigt.
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5B ist
eine schematische Ansicht, die einen vergrößerten
Teilausschnitt des Wärmebehandlungselements einer zweiten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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6A ist
eine perspektivische Ansicht, die den Aufbau des Wärmebehandlungselements
der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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6B ist
eine schematische Ansicht, die einen vergrößerten
Teilausschnitt der Wärmebehandlungselemente der dritten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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7A ist
eine perspektivische Ansicht, die den Aufbau des Wärmebehandlungselements
der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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7B ist
eine schematische Ansicht, die einen vergrößerten
Teilausschnitt des Wärmebehandlungselements der vierten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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- X
- ist
das zu behandelnde Objekt
- Y
- ist
die Wärmebehandlungshaltevorrichtung
- Y1
- schalenförmige
Wärmebehandlungshaltevorrichtung
- Y2
- korbförmige
Wärmebehandlungshaltevorrichtung
- y1,
y2, y9, y10
- Seitenplatten
- y3,
y11, y15, y16, y17, y18
- Verbindungsplatten
- y4,
y12
- Verstärkungsplatten
- y5
- Basismaterial
- y6
- Widerstandsheizmaterial
- y7
- Bodenfläche
- y8
- umfängliche
Seitenfläche
- y13,
y14
- Rahmen
- y18
- Kohlenstoffimplantationsbereich
- 1
- Hauptbehälter
- 2
- Wärmekammer
- 3A,
3B
- Energieeinleitungsabschnitte
- 4
- Herd
- 5A
bis 5C
- Heizmittel
- 6A,
6B
- Kontaktelektroden
- 7A,
7B
- Verbindungselektroden
- 8A,
8B
- stabförmige
Aufnahmemittel
- 9A,
9B
- Zylinder
- 10A,
10B
- Durchleitungselektroden
- 11A,
11B
- Kabel
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BESTE AUSFÜHRUNGSFORM ZUR DURCHFÜHRUNG
DER ERFINDUNG
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Die
bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung
werden nachfolgend mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
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Es
wird angemerkt, dass die erste bis vierte Ausführungsform
solche sind, die eine spezifische Konstitution der Wärmebehandlungshaltevorrichtung,
die das zu behandelnde Objekt, innerhalb der Wärmebehandlungshaltevorrichtung
hält, aufweisen und dass der Aufbau der Wärmebehandlungsvorrichtung
im Wesentlichen für alle gleich ist. Deshalb wird vor der
Beschreibung der ersten bis vierten Ausführungsform der
allgemeine Aufbau der Wärmebehandlungsvorrichtung mit Verweis
auf 1 beschrieben.
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Der
Hauptbehälter 1 der Wärmebehandlungsvorrichtung
wird in einer im Wesentlichen hohlen zylindrischen Form gebildet
und wird auf dem Boden in einer lateralen Orientierung installiert.
Eine Tür (nicht gezeigt) zum Einbringen und Herausnehmen eines
zu behandelnden Objektes X, welches durch die Wärmebehandlungshaltevorrichtung
(Y) festgehalten wird (schalenförmige Wärmebehandlungshaltevorrichtung)
wird auf einer Seite eines solchen Hauptbehälters 1 angeordnet.
Außerdem wird eine Wärmekammer 2, welche
die Wärmebehandlungshaltevorrichtung Y enthält,
in dem Hauptbehälter 1 vorgesehen, während
ein Paar der energieeinleitenden Bereiche 3A, 3B an
beiden lateralen Bereichen des Hauptbehälters 1 angeordnet
sind.
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Die
Wärmekammer 2 ist ein Behälter, der eine
boxartige Form durch adiabatische Wände aufweist und in
dem inneren Teil des Herdes 4 die Wärmebehandlungshaltevorrichtung
Y aufweist, die auf dem Bodenteil angeordnet ist und Heiz mittel 5A bis 5C zur
Aufheizung des zu behandelnden Objektes X auf dem Bodenteil, linken
Teil und oberen Teil aufweist.
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Die
Energieeinleitungsabschnitte 3A, 3B werden durch
ein stabförmiges Aufnahmemittel 8A, 8B,
in dem Kontaktelektroden 6A, 6B angeordnet sind,
an dem distalen Ende gebildet und die Verbindungselektroden 7A, 7B,
die den Kontakt mit den Kontaktelektroden 6A, 6B herstellen,
werden an dem inneren Teil und hinteren Teil, Zylinder 9A, 9B,
die das stabförmige Aufnahmemittel 8A, 8B vorwärts und
rückwärts bewegen, durch Leitungselektroden 10A, 10B,
die an eine externe Energieversorgung (nicht gezeigt) angeschlossen
sind und in einem luftdichten Zustand sind und durch den Hauptbehälter 1 führen
und Kabel 11A, 11B, die jeweils die Durchleitungselektroden 10A, 10B mit
den Verbindungselektroden 7A, 7B und dergleichen
verbinden.
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Das
oben angegebene stabförmige Aufnahmemittel 8A, 8B ist
angeordnet, um wie gezeigt durch die Wärmekammer 2 durchzureichen.
Durch Anregen der stabförmigen Aufnahmemittel 8A, 8B,
um vorwärts/rückwärts durch die Zylinder 9A, 9B zu
wandern, werden die Energieeinleitungsteile 3A, 3B,
die die Kontaktelektroden 6A, 6B mit dem Wärmebehandlungshalter
Y verbunden/getrennt und sind in der angegebenen Position in dem
Herd 4 angeordnet.
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Es
wird angemerkt, dass die vorliegende Wärmebehandlungsvorrichtung
ein Einzelkammer-Wärmebehandlungstiegel, der eine batchweise Wärmebehandlung
von zu behandelnden Objekten X in einem Vakuum oder einer Schutzgasumgebung
ermöglicht und vergleichbar mit dem nichtgeprüften
der
japanischen Patentanmeldung,
erste Publikationsnummer 2004-315917 ist. Dieser Typ der
Einzelkammer-Wärmebehandlungstiegel führt eine
Wärmebehandlung wie z. B. eine Härtung, Temperung,
Halterung oder Normalisierung oder dergleichen von Stahl und eine
Wärmebehandlung zur Sinterung oder Backen von Keramik,
magnetischen Materialien, Kohlenstoffmaterialien oder Verbundmaterialien
durch. Da Einzelkammer-Wärmebehandlungstiegel detailliert
in der nichtgeprüften
japanischen
Patentanmeldung, erste Publikationsnummer 2004-315917 offenbart
sind, werden weitere Details in der vorliegenden Beschreibung nicht
angegeben.
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A: Erste Ausführungsform
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Nachfolgend
wir die erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
beschrieben.
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2A und 2B zeigen
den Aufbau der schalenförmigen Wärmebehandlungshaltevorrichtung
Y1 in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform
und diese schalenförmige Wärmebehandlungshaltevorrichtung
Y1 wird aus einem Paar von Seitenplatten y1, y2, die parallel angeordnet
sind, Verbindungsplatten y3, die eine Vielzahl von vorbestimmten
Abständen aufweisen, um über die Seitenplatten
y1 und y2 herauszuragen und eine Verstärkungsplatte y4,
die in dem mittleren Teil der Verbindungsplatten y3 angeordnet ist,
die die gleiche Form wie und parallel zu den Seitenplatten y1 und
y2 ist, gebildet.
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Die
Seitenplatten y1, y2 und Verbindungsplatten y3 sind rechteckige
Mittel, die aus einem Material, welches durch Mischen eines Widerstandsheizmaterials
y6 mit einem höheren spezifischen Widerstand als das Basismaterial
y5 mit einer Leitfähigkeit wie z. B. wärmeresistenter
Stahl mit dem Basismaterial y5 erhalten wird und hierbei Widerstandsheizen
ermöglicht. Außerdem ist die Verstärkungsplatte y4
ein Mittel, das aus einem leitfähigen Mittel wie z. B.
hitzeresistentem Stahl gebildet wurde und welches die Verbindungsplatten
y3 mechanisch verstärkt, während die mittleren
Sektionen der Verbindungsplatten y3 elektrisch verbunden sind.
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Die
schalenförmige Wärmebehandlungshaltevorrichtung
y1 ist eine in der zwischen den Seitenplatten y1, y2, welche Widerstandsheizelemente
sind und eine Vielzahl von Verbindungsplatten y3, welche auch Widerstandsheizelemente
sind, parallel angeordnet sind. Solch eine schalenförmige
Wärmebehandlungshaltevorrichtung Y1 ist deshalb zwischen Widerstandsheizelementen
(Seitenplatten y1, y2) aus der Sicht des elektrischen Schaltkreises
mit in der eine Vielzahl von Widerstandsheizelementen (Verbindungsplatten
y3) parallel angeschlossen.
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Da
die vorliegende Wärmebehandlungsvorrichtung die Eigenschaft
aufweisen muss, eine Wärmebehandlung an einem Objekt X
bei einer Behandlungstemperatur bei z. B. 850°C durchzuführen,
ist es notwendig, dass die Komponentenmaterialien der schalenförmigen
Wärmebehandlungshaltevorrichtung Y1 eine ausreichende Stabilität
bei der oben angegebenen Behandlungstemperatur aufweisen. Das Basismaterial
y5 der oben angegebenen Widerstandsheizelemente (dies sind die Seitenplatten
y1, y2 und Verbindungsplatten y3) sind solche, die zusätzlich
zu den Temperaturanforderungen aufgrund der niedrigen Materialpreise
einen niedrigen Preis und exzellente Verarbeitbarkeit aufweisen
und die eine Leitfähigkeit wie z. B. wärmeresistenter
Stahl aufweisen.
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Außerdem
ist das Wärmebehandlungsmaterial y6 eines, das aus einer
oder einer Vielzahl von z. B. Manganin, Nichtnickel-Manganin, Advance, Cu-Mn-Ge-Legierung,
NBW108, Ni-Cr-Fe-Legierung, Siliciumcarbid, Nichrom und Graphit
besteht. Unter diesen Materialien ist Manganin, Nichtnickel-Manganin,
Advance, Cu-Mn-Ge-Legierung und NBW108 metallische Widerstandsmaterialien.
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Manganin
ist ein Material, das aus 85,65 Gew.-% Kupfer (Cu), 12 Gew.-% Mangan
(Mn), 2 Gew.-% Nickel (Ni), 0,25 Gew.-% Eisen (Fe), 0,1 Gew.-% Silicium
(Si) besteht und einem spezifischen Widerstand von 49 uΩ·cm
bei Raumtemperatur (20°C) aufweist. Nichtnickel-Manganin
ist ein Material, das aus 85 Gew.-% Kupfer (Cu), 9,5 Gew.-% Mangan
(Mn), 5,5 Gew.-% Aluminium (Al) besteht und einen spezifischen Widerstand
von 49 uΩ·cm bei Raumtemperatur (20°C)
aufweist. Advance ist ein Material, das aus 54,50 Gew.-% Kupfer
(Cu), 0,54 Gew.-% Mangan (Mn), 44,65 Gew.-% Nickel (Ni) und 0,11
Gew.-% Eisen (Fe) besteht und einen spezifischen Widerstand von
47,56 uΩ·cm bei Raumtemperatur (20°C)
aufweist. Cu-Mn-Ge-Legierung ist ein Material, das aus 87,4 Gew.-%
Kupfer (Cu), 2 Gew.-% Mangan (Mn) und 0,6 Gew.-% Germanium (Ge)
besteht und einen spezifischen Widerstand von 35 uΩ·cm
bei Raumtemperatur (20°C) aufweist. NBW108 ist ein Material,
das aus 10 Gew.-% Mangan (Mn) und 82 bis 88 Gew.-% Zinn (Sn) besteht und
einen spezifischen Widerstand von 55 uΩ·cm bei Raumtemperatur
(20°C) aufweist.
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Ni-Cr-Fe-Legierung
ist ein Material, das hauptsächlich aus 60 Gew.-% Nickel
(Ni), 12 Gew.-% Chrom (Cr) und 26 Gew.-% Eisen (Fe) oder 65 Gew.-%
Nickel (Ni), 22 Gew.-% Chrom (Cr), 10 Gew.-% Eisen (Fe) und 2 Gew.-%
Mangan (Mn) besteht und einen spezifischen Widerstand von 17 uΩ·cm
aufweist. Außerdem ist Nichrom verwendet in einem Nichrom-Heizmittel
ein Material, das einen spezifischen Widerstand von 110 uΩ·cm
aufweist.
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Siliciumcarbid
ist ein Material, das hauptsächlich aus 26 Gew.-% Kohlenstoff
(C) und 63 Gew.-% Silicium (Si) mit einem spezifischen Widerstand
von 40 bis 60 uΩ·cm besteht. Außerdem
ist Graphit ein Material, das einen spezifischen Widerstand von
1.000 bis 1.500 uΩ·cm aufweist.
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Es
wird angemerkt, dass die Seitenplatten y1, y2 und die Verbindungsplatten
y3 (Widerstandsheizelemente) aus einem Material durch Vermischen eines
Widerstandsheizmaterials y6 mit dem oben angegebenen Basismaterial
y5 hergestellt werden. Eine Möglichkeit dieses Vermischens
kann irgendeines sein, bei dem das Basismaterial y5 und das Widerstandsheizmaterial
y6 legiert werden oder eines, bei dem das Widerstandsheizmaterial
y6 in einem partikulären Zustand in dem Basismaterial y5
dispergiert wird.
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Die
schalenförmige Wärmebehandlungshaltevorrichtung
Y1 ist mit einer schalenförmigen Form mit einer Höhe,
die im Wesentlichen kürzer ist als die Länge und
einer Weite wie dargestellt ausgeführt. Die schalenförmige
Wärmebehandlungsvorrichtung Y1, in der das zu behandelnde
Objekt X eingebracht wird, wird mit der oberen Oberfläche
auf dem Herd 4 in Orientierung zu den Seitenplatten y1,
y2 parallel zu den vorher angegebenen Kontaktelektroden 6A, 6B angeordnet.
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Im
Falle des Festhaltens des behandelnden Objekts X unter Verwendung
einer schalenförmigen Wärmebehandlungshaltevorrichtung
Y1 in der Wärmebehandlungsvorrichtung der 1 und
Durchführung der Wärmebehandlung führt
die Wärmebehandlungsvorrichtung anfänglich dazu,
dass die Kontaktelektroden 6A, 6B der Energieeinleitungsabschnitte 3A, 3B zur
Fortführung der Wärmebehandlungshaltevorrichtung
Y1 und zur Kontaktherstellung mit den Seitenplatten y1, y2 der Wärmebehandlungshaltevorrichtung
Y1 kontaktieren. Nachfolgend wird Energie in die Wärmebehandlungsvorrichtung
von einer externen Energiequelle zu den Heizmitteln 5A bis 5C und
den energieeinbringenden Teilen 3A, 3B gebracht,
um eine Widerstandserhitzung in den Heizmitteln 5A bis 5C und
den Widerstandsheizelementen (Seitenplatten y1, y2 und den Verbindungsplatten y3)
der schalenförmigen Wärmebehandlungshaltevorrichtung
Y1 zu erzielen. Als Ergebnis wird das zu behandelnde Objekt X durch
die Wärme der Heizmittel 5A bis 5C und
der schalenförmigen Wärmebehandlungshaltevorrichtung
Y1 erhitzt.
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In Übereinstimmung
mit dieser ersten Ausführungsform ist es möglich,
Nichteinheitlichkeiten in dem Ausgang der Heizmittel 5A bis 5C die
aus der Wärmekapazität der schalenförmigen
Wärmebehandlungshaltevorrichtung Y1 und dem Herd 4 durch Erhitzen
der Widerstandsheizelemente (Seitenplatten y1, y2 und Verbindungsplatten
y3) zu korrigieren. Deshalb ist es möglich, Reduktionen
in der thermischen Effizienz durch Nichteinheitlichkeit in dem Ausgang
der Heizmittel 5A bis 5C zu korrigieren. Es ist zu
bemerken, dass in dieser ersten Ausführungsform die Seitenplatten
y1, y2 und Verbindungsplatten y3 Wärmebehandlungselemente
sind, aber es ist auch möglich, dass nur die Verbindungsplatten
y3 Widerstandsheizelemente und die Seitenplatten y1, y2 ein leitfähiges
Material wie z. B. wärmeresistenter Stahl sein können.
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Außerdem
ist zusätzlich zu solchen Aktionen und Effekten, da in
der ersten Ausführungsform die Verbindungsplatten y3 aus
einem Material durch Vermischen eines Widerstandsheizmaterials y6
mit einem spezifischen Widerstand höher als das Basismaterial
y5 hergestellt sind eine Konduktivität wie z. B. hitzeresistenter
Stahl mit dem Basismaterial y5 aufweist, während konventionelle
Widerstandsheizplatten nur aus einem Widerstandsmaterial wie z.
B. Graphit, Nichrom, Wolfram, Molybdän, Tantal, Keramik
und Fe-Cr-Al oder dergleichen hergestellt werden. Dementsprechend
ist es möglich, die Auswahl der Materialien der Verbindungsplatten
y3 (insbesondere des Basismaterials y5) breiter auszugestalten als vorhergehend
und als Resultat ist eine Kostenreduktion und Verbesserung der Verarbeitbarkeit
der schalenförmigen Wärmebehandlungsvorrichtung
Y1 zu erzielen.
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Zu
bemerken ist, dass die vorgehend genannten Verbindungsplatten y3
auch in einer korbförmigen Wärmebehandlungshaltevorrichtung
Y2 wie in 4 in zusätzlich zu
der schalenförmigen Wärmebehandlungshaltevorrichtung
Y1 wie in 2 gezeigt angewendet werden
können.
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Die
korbförmige Wärmebehandlungshaltevorrichtung Y2
wird aus einem Bodenteil y7 mit derselben Struktur wie die vorher
für die schalenförmige Wärmebehandlungshaltevorrichtung
Y1 angegeben und einem umfänglichen Seitenteil y8, das
als eine Seitenwand auf der Bodenfläche y7, angeordnet
ist, gebildet. Die Bodenfläche y7 wird aus einem Paar von
Seitenplatten y9, y10, die parallel angeordnet sind, Verbindungsplatten
y11 mit einer Vielzahl vorbestimmter Abstände, um über
die Seitenplatten y9, y10 hinauszuragen und eine Verstärkungsplatte
y12, die am Mittelteil der Verbindungsplatte y11 angeordnet sind
und die gleiche Form und Parallelität zu den Seitenplatten
y9, y10 aufweist, gebildet. Die Seitenplatten y9, y10 und die Verbindungsplatten
y11 in dieser Bodenportion y7 sind Widerstandsheizelemente desselben
Materials wie die Widerstandsheizelemente der vorgenannten schalenförmigen
Wärmebehandlungshaltevorrichtung Y1 (die Seitenplatten
y1, y2 und Verbindungsplatten y3).
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Das
umfängliche Seitenteil y8 besteht aus einem Paar von Rahmen
y13, y14, die entgegengesetzt in der vertikalen Richtung angeordnet
sind und Verbindungsplatten y15, die mehrfach bei dem vorbestimmten
Abstand angeordnet sind, um zwischen die Seitenplatten y13, y14
herauszuragen. Die Rahmen y13, y14 und die Verbindungsplatte y15
in einer solchen umfänglichen Seitenportion y8 sind Widerstandsheizelemente
desselben Materials wie die Widerstandsheizelemente der vorgenannten
schalenförmigen Wärmebehandlungshaltevorrichtung
Y1 (die Seitenplatten y1, y2 und Verbindungsplatten y3).
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Die
umfängliche Seitenportion y8 besteht aus einem Paar von
Rahmen y13, y14, die entgegengesetzt in der vertikalen Richtung
angeordnet sind und Verbindungsplatten y15, die in einer Vielzahl
mit einem vorbestimmten Abstand, um zwischen die Seitenplatten y13,
y14 herauszuragen, angeordnet sind. Die Rahmen y13, y14 und die
Verbindungsplatten y15 in einer solchen umfänglichen Seitenportion
y8 sind Widerstandsheizelemente aus demselben Material wie das Widerstandsheizelements
der vorgenannten schalenförmigen Wärmebehandlungshaltevorrichtung
Y1 (die Seitenplatten y1, y2 und die Verbindungsplatten y3).
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Die
korbförmige Wärmebehandlungshaltevorrichtung Y2,
die so ausgestaltet ist, hält das zu behandelnde Objekt
X durch Festhalten einer Vielzahl hiervon, welche vergleichsweise
kleiner in dem Raum ist, der von den Bodenteilen y7 und den umfänglichen
Seitenteile y8 umgeben ist. Außerdem ist im Fall der Durchführung
einer Wärmebehandlung des zu behandelnden Objektes X unter
Verwendung der korbförmigen Wärmebehandlungsvorrichtung
V2 die Kontaktelektroden 6A, 6B der energieeinleitenden
Teile 3A, 3B vorteilhaft in Bezug auf die Bodenportion
y7 und stellt den Kontakt mit den Seitenplatten y9, y10 und den
zweiten Kontaktelektroden 6C, 6D, die zusätzlich
in den energieeinleitenden Teilen 3A, 3B wie bereits
vorteilhaft dargestellt, um den Kontakt mit den Rahmen y13, y14
herzustellen.
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In
dieser korbförmigen Wärmebehandlungshaltevorrichtung
V2 ist, wenn Energie auf die energieeinleitenden Teile 3A, 3B aufgebracht,
wird jedes der Widerstandsheizelemente, das sind die Seitenplatten
y9, y10 und Verbindungsplatten y11 des Bodenteils y7 und der Rahmen
y13, y14 und der Verbindungsplatten y15 an dem umfänglichen
Seitenteil y8, zur Herstellung von Widerstandswärme geeignet
und es ist möglich, dieselbe Aktion/Effekt wie in der oben genannten
schalenförmigen Wärmebehandlungshaltevorrichtung
Y1 zu erzielen.
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Es
sei angemerkt, dass es nicht nur die Verbindungsplatten y10 der
Bodenteile y7 und der Verbindungsplatten y15 an den umfänglichen
Seitenteilen y8 Widerstandsheizelemente sein können und dass
die Seitenplatten y9, y10 der Boden portion y7 und der Rahmen y13,
y14 an den umfänglichen Seitenteilen y8 aus dem Widerstandsmaterial
wie z. B. wärmebeständigem Stahl hergestellt sein
können.
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B: Zweite Ausführungsform
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Nachfolgend
wird eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
beschrieben.
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Es
sei angemerkt, dass die zweite Ausführungsform von der
vorgenannten ersten Ausführungsform nur in der Ausgestaltung
der Widerstandsheizelemente differiert. Dementsprechend wird in
der nachfolgenden Beschreibung die Ausgestaltung der Widerstandsheizelemente
(Verbindungsplatten y16) in der zweiten Ausführungsform
beschrieben. Außerdem werden in der folgenden Beschreibung
Teile, die mit der oben beschriebenen ersten Ausführungsform vergleichbar
sind, mit Bezugszeichen versehen und überlappende Beschreibungen
werden deshalb weggelassen.
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Wie
in 5A und 5B gezeigt
ist die Verbindungsplatte y16 eine solche, in der das Widerstandsheizmaterial
y6 als Beschichtung auf der Oberfläche des Basismaterials
y5, welches in der Form der Platte ausgebildet ist, ausgeformt ist.
Verfahren zur Bildung dieser Beschichtung schließen Verfahren
zur Beschichtung aus einem Lösungsmittel, welches Pulver
des Widerstandsheizmaterials y6 auf der Oberfläche des
Basismaterials y5 unter Verwendung einer Bürste, Sprays
oder dergleichen aufbringt und Entfernen des Lösungsmittels
durch eine Trocknungsbehandlung ein. Das vorgenannte Lösungsmittel
ist z. B. ein Lösungsmittel wie ein Alkohol.
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Da
diese zweite Ausführungsform durch dieselben Verbindungsplatten
y16, in der eine Beschichtung des Widerstandsheizmaterials y6 mit
einem spezifischen Widerstand höher als das Basismaterial y5
mit einer Leitfähigkeit wie z. B. wärmeresistenter Stahl
auf der Oberfläche des Basismaterials y5 gebildet wird,
ist es möglich, eine breitere Auswahl an Materialien der
Verbindungsplatten y16 zu verwenden (insbesondere das Basismaterial
y5). Resultierend ist eine Kostenreduktion und Verbesserung der
Verarbeitbarkeit der Wärmebehandlungshaltevorrichtung (schalenförmige
Wärmebehandlungshaltevorrichtung und korbförmige
Wärmebehandlungshaltevorrichtung) vergleichbar mit der
oben beschriebenen ersten Ausführungsform möglich.
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C: Dritte Ausführungsform
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Weiterhin
wird eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
beschrieben.
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Es
sei angemerkt, dass die dritte Ausführungsform, vergleichbar
zu der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform ist und
sich von der ersten Ausführungsform nur durch die Ausgestaltung
der Widerstandsheizelemente unterscheidet. Dementsprechend wird
in der nachfolgenden Beschreibung die Ausgestaltung der Widerstandsheizelemente (Verbindungsplatten
y17) in der dritten Ausführungsform beschrieben. Außerdem
sind in der nachfolgenden Beschreibung die Teile, die mit der oben
beschriebenen ersten Ausführungsform vergleichbar sind,
mit denselben Bezugszeichen versehen und überlappende Beschreibungen
hiervon werden deshalb weggelassen.
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6A und 6B zeigt
die Verbindungsplatte y17, in der eine Karborisierungsbehandlung des
Basismaterials y5 durchgeführt wurde, welche die Form einer
Platte von einer Kohlenstoffeinfügungsregion y18 auf der
Oberfläche nahe der Region des Basismaterials y5 aufweist.
Diese Kohlenstoffeinführungsregion y18 ist eine Region,
in der der spezifische Widerstand größer als der
spezifische Widerstand des Basismaterials y15 als Resultat des Kohlenstoffs
(C), der durch die Karborisierungsbehandlung eingefügt
wurde, um eine Widerstandswärme durch Durchleiten eines
elektrischen Stromes hierdurch zu erzeugen.
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Da
in dieser dritten Ausführungsform Verbindungsplatten y17,
in denen die Kohlenstoffeinfügungsregion y18 nur auf der
Oberfläche benachbart der Region des Basismaterials y15
verwendet, ist es möglich, die Wahl an Materialien der
Ver bindungsplatte y17 zu vergrößern (insbesondere
des Basismaterials y5) und als ein Resultat werden Kostenreduktion
und eine Verbesserung der Verarbeitbarkeit der Wärmebehandlungshaltevorrichtung
(schalenförmige Wärmebehandlungshaltevorrichtung
und korbförmige Wärmebehandlungshaltevorrichtung)
vergleichbar mit der oben beschriebenen ersten und zweiten Ausführungsform
erzielt.
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D: Vierte Ausführungsform
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Nachfolgend
wird eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
beschrieben.
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In
der vierten Ausführungsform wird vergleichbar zu der oben
beschriebenen zweiten und dritten Ausführungsform unterschiedlich
von der ersten Ausführungsform nur die Ausgestaltung der
Widerstandsheizelemente beschrieben. Dementsprechend wird in der
nachfolgenden Beschreibung die Ausgestaltung der Widerstandsheizelemente
(Verbindungsplatten y18) in der vierten Ausführungsform beschrieben.
Außerdem in der nachfolgenden Beschreibung Teile, die vergleichbar
mit denen in der oben beschriebenen ersten Ausführungsform
sind, mit denselben Bezugszeichen versehen und überlappende
Beschreibungen hiervon werden weggelassen.
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Wie
in 7A gezeigt werden die Verbindungsplatten y18 in
der vierten Ausführungsform, durch eine Vielzahl von stangenförmigen
Elementmitteln y19 aus dem Basismaterial y5 in einer vorbestimmten
Form gebildet. Deshalb wird jedes stabförmige Elementmittel
y19 als eine eckige Stange mit einem konvexen Teil y20 und einem
konkaven y21 in einer Vielzahl wie in 7B gezeigt
angeordnet, wobei die Stangen gegenseitig durch ein Fitting über
die konvexen Teile y20 und die konkaven Teile y21 verbunden sind.
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Widerstandsheizung
tritt in diesen Verbindungsplatten y18 aufgrund des Kontaktwiderstandes an
den verbindenden Teilen jedes stangenförmigen Elementteils
y19 auf. Dementsprechend wird eine Funktion vergleichbar mit den
Verbin dungsplatten y3, y11, y15, y16 und y17 der oben beschriebenen
ersten bis dritten Ausführungsform erhalten.
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Da
hier die Verbindungsplatten y18 in der vierten Ausführungsform
einen Kontaktwiderstand über die Kontaktflächen
erzielen, wird die Heizrate durch die Anzahl der Verbindungsteile
und die Größe des Kontaktwiderstandes hiervon
beeinflusst. Da die Anzahl der Kontaktflächen ansteigt,
steigt der Kontaktwiderstand und die gesamte Aufheizrate der Kontaktplatten
y18 an. Dementsprechend ist es wichtig, ein Verbindungsverfahren
anzuwenden und die Form der stabförmigen Elementmittel
y19 so zu wählen, dass die Anzahl der Kontaktflächen
ansteigt.
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Es
sei angemerkt, dass in 7A die Verbindungsplatte y18
durch Stapeln der stabförmigen Elementmittel y19 über
drei Lagen erhalten wird, aber es ist auch akzeptabel, die stangenförmigen
Elementmittel y19 in einer Ebene in einem planaren Zustand wie z.
B. einem Puzzle anzuordnen.
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Es
ist außerdem möglich, anstatt der Bildung eines
stabförmigen Elementmittels y19 aus dem Basismaterial y5,
wie die Verbindungsplatten y3, y11, y15, y16 und y17 aus demselben
Material der oben beschriebenen ersten bis dritten Ausführungsform
zu bilden. Für den Fall der Bildung der stabförmigen
Elementmittel y19 in dieser Weise ist es möglich, die Heizrate
zu erhöhen, da die stabförmigen Elementmittel
y19 selbst eine Widerstandsaufheizung zusätzlich zur Widerstandsheizung
des Kontaktwiderstands der Verbindungsteile ermöglichen.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Das
Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Reduzierung der Kosten durch
eine Wärmebehandlungshaltevorrichtung als auch die Erzielung
einer Vereinheitlichung des Heizmittelausgangs und Verbesserung
der thermischen Effektivität durch Verbreiterung der Auswahlmöglichkeit
an Materialien der Wärmebehandlungshaltevorrichtung (insbesondere Materialien
der Widerstandsheizungselemente). In der vorliegenden Erfindung
wird für den Fall der Durchführung einer Wärmebehandlung
auf ein zu behandelndes Objekt eine Wärmebehandlungshaltevorrichtung
verwendet, die das zu behandelnde Objekt trägt und das
zu behandelnde Objekt durch Widerstandsaufheizung durch Durchleiten
von elektrischem Strom einer externen Quelle erhitzt, wobei ein Widerstandsaufheizmaterial
mit einem spezifischen Widerstand höher als das Basismaterial
des Widerstandsheizelementes, welches mit dem Basismaterial gemischt
ist, verwendet wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 2004-315917 [0002, 0004, 0004, 0033, 0033]
- - JP 11-171655 [0004, 0004]
- - JP 2000-73106 [0004, 0004]