JP2000171159A - 熱処理炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】炉内にそれぞれ本体と蓋とから構成される断熱
材及びタイトボックスを配置し、タイトボックスの蓋を
断熱材の蓋と共に各々の本体に対して開閉可能とするに
際して、適正な閉止状態と的確な開成状態とを有効に両
立させる。 【解決手段】タイトボックス４の蓋４ｂをロッド２ｄ及
びスリーブ２ｃを介して断熱材２の蓋２ｂに可動に支持
するとともに、板バネ２ｆを介してタイトボックス４の
蓋４ｂに閉止方向へのプリロ−ドを加えるようにしたの
で、タイトボックス４の蓋４ｂと断熱材２の蓋ｂとの相
対位置が温度膨張差に起因して炉心方向に変化しても、
その変化の前後に亙ってそれらの蓋４ｂ、２ｂを常に本
体４ａ、２ａに対する適正な閉止位置に保持しておくこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、真空、加圧焼結
炉、ＨＩＰ炉、高温加圧焼結炉などとして利用可能な熱
処理炉に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の熱処理炉は、加熱効率を高める
ために炉内に断熱材を配設し、また処理物から発生する
有機助剤などを一定の空間内に閉じ込めて炉内汚染を防
止するためにタイトボックスを内設してボックス内を直
接排気できるようにしている。具体的構成としては、炉
内に断熱材によって包囲される加熱空間を形成し、その
加熱空間にタイトボックスを配置して周囲からヒータに
よって加熱し得るようにしている。また、タイトボック
ス内を高真空に排気したり、熱処理後に炉内に冷却ガス
等を循環させて処理物を強制冷却する場合等を考慮し
て、前記タイトボックス及び断熱材をそれぞれ本体と蓋
とから構成し、タイトボックスの蓋を断熱材の蓋と共に
各々の本体に対し開閉可能として、タイトボックス内を
主排気系で排気したり冷却ガスをタイトボックス内に導
くこと等ができるようになっているのが一般的である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、かかる従来
炉では、タイトボックスの蓋は断熱材の蓋の内面に密着
して固定されており、断熱材の蓋とタイトボックスの蓋
とは常に一体となって本体に対して開閉動作を行うよう
になっている。しかしながら、タイトボックスは断熱材
に比べて炉心に近い分だけ温度上昇が激しく、熱膨張量
が大きい。このため、常温で両蓋が各本体に対して閉止
しているように構成すると、炉が高温となったときにタ
イトボックスの蓋の位置が断熱材の蓋の位置よりもより
大きく変位するので、タイトボックスの蓋は閉止状態を
維持するのに対して断熱材の蓋はタイトボックスの蓋に
付勢されて本体との間に隙間が生じる方向に変位し、こ
れにより高温のガスがその隙間を通じて断熱材の外側に
漏れて熱ロスが大きくなるという不具合が生じる。これ
に対して、炉が高温になっても断熱材の蓋が本体に閉止
しているようにするためには、常温状態でタイトボック
スの蓋と本体との間に熱膨張差を見込んだ隙間を設けて
おくことが不可欠となるが、これによりその隙間を介し
て炉内汚染の原因となる有機助剤の漏出が生じ、タイト
ボックス本来の機能が損なわれることが避け難いものと
なる。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記の問題点を解決する
ために、本発明の熱処理炉は、炉内に断熱材によって包
囲される加熱空間を形成し、その加熱空間に内部を直接
排気できるタイトボックスを配置して周囲からヒータに
よって加熱し得るように構成するとともに、前記タイト
ボックス及び断熱材をそれぞれ本体と蓋とから構成し
て、タイトボックスの蓋を断熱材の蓋と共に各々の本体
に対して開閉可能としたものにおいて、前記開閉方向に
沿ってタイトボックスの蓋を断熱材の蓋に可動に支持す
るとともに、弾性体を介してタイトボックスの蓋に閉止
方向への予圧力を加えるようにしたことを特徴とする。

【０００５】このような構成において、常温時にタイト
ボックスの蓋及び断熱材の蓋の双方がそれぞれ本体に対
して閉止状態にあるように構成した場合、炉内が高温状
態となり、タイトボックスが断熱材に対してより大きく
熱膨張したときは、タイトボックスの蓋は断熱材の蓋に
対してその熱膨張差分だけ相対的に移動しながらより大
きく変位することができる。したがって、タイトボック
スの蓋及び断熱材の蓋の双方を炉内温度変化によらず各
々の本体を閉止する位置に有効に保持しておくことがで
きる。

【０００６】

【実施例】以下、本発明の一実施例を、図面を参照して
説明する。この実施例の熱処理炉は、加圧焼結炉等とし
て利用されるもので、図１に示すように、炉１内に断熱
材２によって包囲される加熱空間３を形成し、その加熱
空間３にタイトボックス４を配置して周囲からヒータ５
によって加熱し得るように構成している。

【０００７】具体的に説明すると、炉１は円筒状の炉本
体１ａと扉１ｂとから構成されるもので、扉１ｂは炉本
体１ａに対して図示しないヒンジを介して開閉可能に蝶
着されている。断熱材２は、円筒状の断熱本体２ａと、
その両端を閉止する断熱蓋２ｂとを備えているもので、
断熱本体２ａは前記炉本体１ａに固定され、断熱蓋２ｂ
は前記炉１の扉１ｂに可動に支持されている。その支持
機構の一つとして、本実施例はいわゆるジンバル機構６
を採用している。このジンバル機構６は、図１及び図２
に示すように、円盤状をなす断熱蓋２ｂの外周囲にリン
グ状のフレーム６ａを配置し、このフレーム６ａに断熱
蓋２ｂの左右両端を支軸６ｂを介して枢支するととも
に、フレーム６ａの上端を懸吊具６ｃを介して炉１の扉
１ｂに遊動可能に吊持させ、下端を炉１の扉１ｂに設け
たシリンダ６ｄに前後駆動可能に連結したものである。
このジンバル機構６により、断熱蓋２ｂは炉心に対して
比較的任意方向に傾動可能とされ、かつ炉心に沿って断
熱本体２ａに対しおよそ３０ｍｍの範囲でその開口端を
閉止する位置と該開口端を開成する位置との間で進退移
動可能とされているものである。断熱本体２ａの内側に
は前記ヒータ５が内設してある。

【０００８】タイトボックス４は、前記加熱空間３の中
央にあってヒータ５により効率的に加熱され得る位置に
配設されるもので、円筒状のボックス本体４ａと、その
両端を閉止するボックス蓋４ｂとを備え、内側に処理物
Ｗを収容して熱処理に供するための処理空間７を閉成し
ている。ボックス本体４ａは断熱本体２ａに固定状態で
支持され、ボックス扉４ｂは前記断熱蓋２ｂに可動に支
持されている。具体的には、断熱蓋２ｂの中央にはスリ
ーブ２ｃを介してロッド２ｄが一定のストローク（本実
施例では約１０ｍｍ）で進退可能に嵌装されており、こ
のロッド２ｄの内方端２ｄ１を、ボックス蓋４ｂの中央
に設けた開口を介してタイトボックス４内に挿入し、予
めボックス蓋４ｂに固定してその位置に設けたカップ状
の支持具４ｃの底壁にその内方端２ｄ１を螺着するとと
もに、ロッド２ｄの外方端２ｄ２に、断熱蓋２ｂの左右
端方向に予めピン２ｅを介して両端部を変形可能に係合
させた弾性体たる板バネ２ｆの内面を弾接させている。
つまり、ボックス蓋４ｂはロッド２ｄのストローク分だ
け前記開閉方向に沿って断熱蓋２ｂに可動に支持され、
板バネ２ｆを介してボックス蓋４ｂに閉止方向への予圧
力（バネ力）が加えられている。この実施例では、スリ
ーブ２ｃはグラファイト製のものであり、板バネ２ｆは
カーボンコンポジットグラファイト製のものが採用され
ているが、素材はこれらに限定されるものではない。

【０００９】なお、図において符号８で示すものは炉内
に不活性ガスを導入するガス導入系である。符号９示す
ものはタイトボックス４内を直接炉外に排気するための
内排気系であってロータリポンプ９ａと弁９ｂを具備し
ている。また、符号１０で示すものは急冷時に炉１内に
おいて強制冷却のガスを循環させるためのファンであ
る。

【００１０】このような構成において、例えば常温時に
タイトボックス４の蓋４ｂ及び断熱材２の蓋２ｂの双方
がそれぞれ各本体４ａ、２ａに対して閉止状態となるよ
うに構成し、且つ板バネ２ｆの変位が極く少なくなる状
態（図３参照）に設定しておくと、炉１内が高温状態と
なり、タイトボックス４が断熱材２に対してより大きく
熱膨張したときは、ロッド２ｄは図４に示す位置までそ
のストローク分（１０ｍｍ）だけスリーブ２ｃに対して
移動することができるので、ボックス蓋４ｂは断熱蓋２
ｂに対して、その熱膨張差が１０ｍｍの範囲では断熱蓋
２ｂを連動させることなく板バネ２ｆを撓ませながら単
独で移動することができる。この炉を脱脂・焼結炉とし
て用いる場合、炉１内を所要の高温状態にしても上記ほ
どの熱膨張差は生じないため、ボックス蓋４ｂ及び断熱
蓋２ｂの双方を炉内温度変化の如何によらず各々の本体
４ａ、２ａを閉止する位置に有効に保持しておけること
となる。また、ボックス蓋４ｂを開成させたいときに、
シリンダ６ｄを駆動すると、熱膨張差がない状態では断
熱蓋２ｂと共に作動初期から移動してボックス本体４ａ
との間に３０ｍｍの隙間を形成することができ、熱膨張
差がある場合にも作動初期から上記１０ｍｍの遅れをお
いて移動を開始し、ボックス本体４ａとの間に２０ｍｍ
の隙間を形成することができるので、ボックス蓋４ｂを
断熱蓋２ｂと共に各々の本体４ａ、２ａに対して開閉可
能にするという本来の機能も適正に維持することができ
る。以上により、この実施例の熱処理炉は、タイトボッ
クス４と断熱材２との熱膨張差に影響されず、それらの
蓋４ｂ、２ｂの本体４ａ、２ａに対する適正な閉止状態
を確保して有機助剤のタイトボックス４からの漏出や高
圧ガスの断熱材２からの噴出を効果的に防止することが
でき、しかも、必要な時にはそれらの蓋４ｂ、２ｂを各
本体４ａ、２ａから確実に開成させた状態で、炉１の適
宜位置に設けた図示しない主排気系によりタイトボック
ス４内の高真空排気を行ったり、或いはガス導入系８よ
り炉１内に不活性ガスを導入し且つファン１０を駆動し
て熱処理後の強制冷却を適正に行うことができるという
優れた機能を発揮し得るものとなる。

【００１１】なお、各部の具体的構成は、上述した実施
例のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱
しない範囲で種々変形が可能である。例えば、ボックス
蓋の可動範囲を大きくすると、ボックス蓋を閉じたまま
断熱蓋を全開にして冷却を行うようなことができる。

【００１２】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように、炉内に
それぞれ本体と蓋とから構成される断熱材及びタイトボ
ックスを配置し、タイトボックスの蓋を断熱材の蓋と共
に各々の本体に対して開閉可能とするに際して、開閉方
向に沿ってタイトボックスの蓋を断熱材の蓋に可動に支
持するとともに、弾性体を介してタイトボックスの蓋に
閉止方向への予圧力を加えるようにしたものである。こ
のため、タイトボックスの蓋と断熱材の蓋との相対位置
が温度膨張差に起因して炉心方向に変化したとしても、
それらの蓋を常に本体に対する閉止位置に保持して熱処
理時における適正な炉内構造を維持することができる。
しかも、必要に応じ断熱材の蓋を駆動すれば、タイトボ
ックスの蓋を連動させて両蓋を確実に本体から離脱させ
ることができるので、高真空排気や急速冷却も的確に行
うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す概略的な断面図。

【図２】図１の左側面図。

【図３】同実施例の作用説明図。

【図４】同実施例の作用説明図。

【符号の説明】 １…炉 ２…断熱材 ２ａ…断熱本体 ２ｂ…断熱蓋 ２ｆ…弾性体（板バネ） ３…加熱空間 ４…タイトボックス ４ａ…ボックス本体 ４ｂ…ボックス蓋 ５…ヒータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山内 一平 滋賀県大津市月輪一丁目８番１号 島津メ クテム株式会社内 Ｆターム(参考） 4K018 DA32 EA02 EA12 4K061 AA01 CA21 DA05

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】炉内に断熱材によって包囲される加熱空間
   を形成し、その加熱空間に内部を直接排気できるタイト
   ボックスを配置して周囲からヒータによって加熱し得る
   ように構成するとともに、前記タイトボックス及び断熱
   材をそれぞれ本体と蓋とから構成して、タイトボックス
   の蓋を断熱材の蓋と共に各々の本体に対して開閉可能と
   した熱処理炉において、 前記開閉方向に沿ってタイトボックスの蓋を断熱材の蓋
   に可動に支持するとともに、弾性体を介してタイトボッ
   クスの蓋に閉止方向への予圧力を加えるようにしたこと
   を特徴とする熱処理炉。