JP2001255073A - 真空炉 - Google Patents

真空炉

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JP2001255073A
JP2001255073A JP2000068820A JP2000068820A JP2001255073A JP 2001255073 A JP2001255073 A JP 2001255073A JP 2000068820 A JP2000068820 A JP 2000068820A JP 2000068820 A JP2000068820 A JP 2000068820A JP 2001255073 A JP2001255073 A JP 2001255073A
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JP
Japan
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heat insulating
heat
heating
furnace
heater
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Pending
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JP2000068820A
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Masatomo Nakamura
雅知 中村
Kenjiro Sato
健二郎 佐藤
Hirokazu Matsubara
寛和 松原
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Daido Steel Co Ltd
Original Assignee
Daido Steel Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 処理品の加熱温度のばらつきを減少させ均一
加熱をはかることができる真空炉を提供する。 【解決手段】 断熱壁6で囲まれた加熱室7a〜7cの
開口部に、該開口部を開閉する断熱扉をそなえ、断熱壁
6の内側に処理品加熱用のヒータ21a〜21cを設け
た真空炉において、断熱壁6を構成する断熱材よりも熱
伝導率の低い断熱材を構成材とする断熱扉8b,8cを
具備した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は真空状態において
処理品の加熱をおこなう真空炉に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に真空炉においては、断熱壁で囲ま
れた加熱室に、処理品を搬入及び/または搬出するため
の開口部を設け、断熱性を有する扉で上記開口部を開閉
する構成のものが用いられている。そして処理品加熱用
のヒータは、取付構造が複雑でスペースもかさみ可動部
分への取付は故障をおこしやすいという点から、上記扉
部には上記ヒータは設けられず、加熱室を囲む断熱壁部
にのみ設けられている。
【0003】このため処理品加熱時には、扉面に対向す
る位置での処理品の温度が低く、処理品の均一加熱が困
難であった。
【0004】そこで処理品の均熱化をはかるため、扉と
処理品との距離を広げ、処理品の側面部へのふく射熱の
入熱を促進する方法も採られているが、無駄な炉内空間
が増えて炉長が長くなり、炉設置スペースがかさむうえ
真空排気量も増大し、特に連続式真空炉の場合には大き
な問題となる。
【0005】また断熱壁部に設けたヒータを炉長方向に
複数個に分割して、開口部に近いヒータの発熱量を大き
くして処理品の扉面対向部側への伝熱量を増す方法もあ
るが、扉に対向する処理品側面の全面にわたる均一加熱
は、この方法によっても不十分である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】この発明は上記従来の
問題点を解決しようとするもので、処理品の加熱温度の
ばらつきを減少させ均一加熱をはかることができる真空
炉を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】この発明の真空炉は、断
熱壁で囲まれた加熱室の開口部に、該開口部を開閉する
断熱扉をそなえ、上記断熱壁の内側に処理品加熱用のヒ
ータを設けた真空炉において、上記断熱壁を構成する断
熱材よりも熱伝導率の低い断熱材を構成材とする断熱扉
を具備したことを特徴とする。
【0008】この発明によれば、断熱扉は、断熱壁より
も熱伝導率の低い断熱材をその構成材とするので、断熱
扉部から外方への放熱が抑制され、断熱扉に対向する処
理品側面への入熱量が増加して、該側面部における処理
品の昇温不足が解消され処理品各部での加熱温度のばら
つきが減少するとともに、断熱扉の扉厚は、断熱壁と同
じ断熱材を用いて上記の放熱の抑制をはかる場合に比べ
て小さくて済み、この扉厚の増大による炉長や真空排気
量の増加などをひきおこすこともない。
【0009】この発明においては、断熱壁の内側に設け
る処理品加熱用のヒータとしては、種々の形式のものを
用いることができるが、請求項2記載の発明のように、
前記ヒータを炉長方向に複数個のゾーンに分割し、各ヒ
ータの発熱量をゾーン毎に制御するようにした構成とす
れば、加熱室の開口部側のゾーンのヒータ発熱量を増加
させることにより、処理品の開口部側部分への入熱量が
増加するので、処理品は一層均一加熱することができ、
好ましい。
【0010】またこの発明は単室型の真空炉など各種の
形式の真空炉に適用することができるが、請求項3記載
の発明のように、真空炉が、複数個の加熱室を炉長方向
に並設した連続式真空炉である場合は、炉長方向の複数
個所に開口部および断熱扉があるにもかかわらず、炉長
や真空排気量の増加をひきおこすことがないので、特に
好ましい。
【0011】
【発明の実施の形態】以下図1および図2に示す第1例
により、この発明の実施の形態を説明する。図中、1は
連続式真空炉で、炉体2内を真空室3a〜3cと冷却室
4とに区画し、炉長全長にわたって搬送用のローラ5を
設けて成る。各真空室3a〜3c内には、四周を断熱壁
6により囲まれた加熱室7a〜7cを設けてあり、8a
〜8cは各加熱室の開口部を開閉する断熱扉、9a〜9
cはこれら断熱扉8a〜8cを支持し各真空室3a〜3
cの開口部を開閉する気密扉である。
【0012】各気密扉9(気密扉9a〜9cの総称。以
下他の部分も同様に総称する。)およびこれと一体の断
熱扉8は、炉体2に固設した図示しないガイドにより昇
降自在に案内した枠11をエアシリンダ12のピストン
ロッドに連結し、この枠11に気密扉9を平行リンクを
介して連結した公知の機構の扉開閉装置13により、開
閉および昇降駆動される。
【0013】各加熱室7の断熱壁6および加熱室7aの
断熱扉8aは、同じ断熱材で構成され、同じ厚さを有す
る。これに対して加熱室7bおよび7cの断熱扉8b,
8cは、断熱壁6を構成する断熱材よりも熱伝導率の低
い断熱材で構成され、断熱壁6と同じ厚さを有する。
【0014】また各加熱室7には、断熱壁6の内側に電
熱ヒータから成るヒータ21a〜21cが設けてあり、
各ヒータ21は、図2に示すようにローラ5の上側の上
部ヒータHaと、下側の下部ヒータHbとから成るもの
であるが、加熱室7bおよび7cのヒータ21b,21
cは、上部ヒータHaおよび下部ヒータHbをそれぞれ
炉長方向に3つのゾーンに分割して、加熱室の開口部寄
りの前部ゾーンZ1 と後部ゾーンZ2 、および中間部ゾ
ーンZ3 に分割してあり、前部ゾーンZ1 と後部ゾーン
Z2 は、中間部ゾーンZ3 用とは別の電流制御装置(図
示しない)に接続され、中間部ゾーンZ3 に対して独立
して発熱量を制御し得るようになっている。また加熱室
7aは、この例では予熱用であって加熱温度の均一性は
さほど要求されないので、ヒータ21aはゾーン分割さ
れない通常の一体式のものとしてある。
【0015】上記構成の連続式真空炉1においては、ト
レー30上に載せた処理品Wを、図1における左端の炉
開口部の気密扉9aおよびこれと一体の断熱扉8aを開
けて炉内に装入し、入口室である加熱室7aにおいて真
空排気状態でヒータ21aにより処理品Wを予熱後、ロ
ーラ5により炉内搬送して、加熱室7b、次いで加熱室
7cにおいて真空中でそれぞれヒータ21b,21cに
より順次所定の温度に加熱後、冷却室4に移送して冷却
をおこなう。
【0016】このとき加熱室7bおよび7cにおいて
は、断熱扉8b,8c部にはヒータはないが、断熱扉8
b,8cは断熱壁6よりも熱伝導率の低い断熱材で構成
されているので、断熱扉部から加熱室外方への放熱が抑
制されて、断熱扉に面する処理品Wの側面部への入熱量
が増加し、さらにこの例ではヒータ21b,21cの前
部ゾーンZ1 と後部ゾーンZ2 の発熱量を、中間部ゾー
ンZ3 の発熱量より所定量大となるように電流制御して
処理品Wの前部および後部への加熱量を増加させること
ができるので、処理品Wは各部での温度のばらつきの少
ない均一加熱状態に昇温させることができるのである。
【0017】また断熱扉8b,8cの扉厚は、断熱壁6
と同じ断熱材を用いて上記の放熱を抑制しようとする場
合(扉厚は相当厚くする必要がある)に比べて小さくて
済み、炉長や真空排気量の増加などをひきおこすことも
ないのである。
【0018】次に図3はこの発明の実施の形態の第2例
を示し、前記第1例の加熱室7cの開口部を開閉する断
熱扉8cを2種類の断熱材Sa,Sbを積層した2層構
造の断熱扉8dとしたものであり、その他の構成は第1
例と同じであるので図1と同一部分には同符号を付して
図示し、それらの部分の詳細な説明は省略する。
【0019】この例の断熱扉8dの2層構造は、断熱壁
6よりも熱伝導率の低い断熱材Saの最高使用温度が、
加熱室7c内の炉温以下である場合などに好適なもので
あり、断熱壁6と同じ断熱材Sb(従って最高使用温度
は上記炉温以上のもの)を炉内側の第1層とし、この断
熱材Sbの貫流により断熱材Sdの最高使用温度以下に
降温するように断熱材Sbの厚さを選定し、その外側に
断熱材Saを積層することにより、最高使用温度および
低熱伝導度の両条件を満たす断熱扉8dを得るものであ
る。
【0020】なお断熱扉は上記の2層構造の他、3層以
上の複層構造としてもよく、このように断熱扉の全厚の
うちの一部を低熱伝導率の断熱材で構成する場合も、こ
の発明の実施の形態に包含されるものである。
【0021】また図4はこの発明の実施の形態の第3例
を示し、前記第1例における真空室3b,3c間の気密
扉9b,9cを省略し、真空室3b,3cを共通の一室
の真空室3dとした点、および加熱室7bのヒータ21
bをゾーン分割なしのものとした点、および加熱室7c
のヒータ21cを、上部ヒータHa(図2参照)のみを
前部,後部,中間部にゾーン分割し、前後方向に一体の
ものとした下部ヒータHbも、上部ヒータHaとは別に
発熱量を制御し得るようにしたものであり、その他の構
成は第1例と同じであるので、図1と同一または相当部
分には同符号を付して図示し、それらの部分の詳細な説
明は省略する。
【0022】すなわち、加熱室7b,7cの真空排気の
タイミングが同じでよい場合には、この例のように加熱
室7b,7c間の気密扉を省略して、扉構造の簡略化、
炉長の短縮化、真空排気量の低減化などをはかることが
できる。また加熱室内における処理品Wの加熱温度のば
らつきの許容値によっては、この例のヒータ21bのよ
うにゾーン分割をおこなわないヒータの採用も可能であ
る。
【0023】またこの例の加熱室7cにおけるように、
下部ヒータHbを上部ヒータHaとは独立して発熱量制
御できる構成とすれば、ローラ5やトレー30により処
理品Wの下面側への入熱量が抑制される場合でも、下部
ヒータHbの発熱量を増加させることにより、処理品W
をさらに均一加熱することができるのである。なおこの
例のヒータ21cのように、加熱室内の一部のヒータの
みを炉長方向にゾーン分割する場合も、この発明の請求
項2の実施の形態に包含されるものである。
【0024】この発明は上記各例に限定されるものでは
なく、たとえば連続式真空炉1における加熱室の個数や
配置等の具体的構成は、上記以外のものとしてもよく、
またこの発明は単室型の真空炉にも適用できるものであ
る。
【0025】
【実施例】次に前記第1例の装置を用いて、下記の処理
品Wを加熱室7aにおいて500℃に予熱後、加熱室7
bにおいて1000℃(実施例1,2)と1500℃
(実施例3,4)に真空加熱した実施例と比較例につい
て説明する。但し加熱室7bの断熱扉8bとしては、実
施例では低熱伝導度の耐熱材(実施例1,2は単層、実
施例3,4は図3に示す2層構造)を用い、比較例では
断熱壁と同材同厚の断熱材を用い、それぞれヒータ21
bのゾーン分割ありとなしの場合について、上記真空加
熱をおこなった。
【0026】処理品Wとしては、カーボン製の棚板を8
枚組みしたトレー上に、ステンレス製のテストピース
(重量:160g)に熱電対を取付けたものを、ほぼ等
分布状態で826個積載して用い、この処理品Wに対し
て上記真空加熱をおこなったときの処理品の温度巾(加
熱終了時における各位置における温度差の最大値)を測
定した結果を、表1および表2に示す。
【0027】また断熱材の材質や厚さ等の条件は下記の
通りである。 ○断熱壁6の断熱材:カーボンファイバ,厚さ=40mm ○低熱伝導率断熱材:シリカ系微孔性断熱材,厚さ=下
記 実施例1,2:厚さ=40mm(単層) 実施例3,4:厚さ=25mmの上記低熱伝導率断熱材の
炉内側に、厚さ15mmのカーボンファイバを積層した2
層構造 ○ヒータ21bのゾーン分割時における加熱用電流制
御:前部ゾーンZ1 および後部ゾーンZ2 の電流値を中
間部ゾーンZ3 の電流値より5〜20%大きくし、温度
分布が最もよくなるように制御した。
【0028】
【表1】
【0029】
【表2】
【0030】表1および表2の結果から、従来法に相当
する比較例1〜4に対し、実施例1〜4によれば、処理
品の温度巾が低減化されていることが判る。
【0031】
【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
断熱壁よりも熱伝導率の低い断熱材を構成材とする断熱
扉によって、断熱扉部から外方への放熱が抑制され断熱
扉に対向する処理品側面への入熱量が増加するので、該
側面部における処理品の加熱不足が解消され、処理品の
加熱温度のばらつきを減少させ均一加熱をはかることが
できる。
【0032】また断熱扉の扉厚は、断熱壁と同じ断熱材
を用いて上記の放熱の抑制をはかる場合に比べて小さく
て済み、この扉厚の増大による炉長や真空排気量の増加
などをひきおこすこともなく、複数個の加熱室を炉長方
向に並設した連続式真空炉の場合は、特にその効果は大
きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の形態の第1例を示す連続式真
空炉の縦断面図である。
【図2】図1のA−A線断面図である。
【図3】この発明の実施の形態の第2例を示す連続式真
空炉の要部縦断面図である。
【図4】この発明の実施の形態の第3例を示す図1相当
図である。
【符号の説明】
1…連続式真空炉、6…断熱壁、7a〜7c…加熱室、
8a〜8d…断熱扉、21a〜21c…ヒータ、Z1 …
前部ゾーン、Z2 …後部ゾーン、Z3 …中間部ゾーン、
Sa,Sb…断熱材。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) F27D 7/06 F27D 7/06 A Fターム(参考) 4K050 AA01 AA02 BA02 CA11 CB07 CC03 CD06 CG04 CG29 EA07 4K051 AA03 BC02 4K063 AA05 AA08 AA16 BA02 CA03 DA19 DA32 FA02

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 断熱壁で囲まれた加熱室の開口部に、該
    開口部を開閉する断熱扉をそなえ、上記断熱壁の内側に
    処理品加熱用のヒータを設けた真空炉において、上記断
    熱壁を構成する断熱材よりも熱伝導率の低い断熱材を構
    成材とする断熱扉を具備したことを特徴とする真空炉。
  2. 【請求項2】 前記ヒータを炉長方向に複数個のゾーン
    に分割し、各ヒータの発熱量をゾーン毎に制御するよう
    にした請求項1記載の真空炉。
  3. 【請求項3】 真空炉が、複数個の加熱室を炉長方向に
    並設した連続式真空炉である請求項1または2記載の真
    空炉。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007093161A (ja) * 2005-09-30 2007-04-12 Dowa Holdings Co Ltd 連続熱処理炉
CN107747869A (zh) * 2017-09-21 2018-03-02 中国电子科技集团公司第四十八研究所 一种应用于大型宽体气氛保护辊道炉过渡清洗舱
WO2018135038A1 (ja) * 2017-01-18 2018-07-26 株式会社Ihi 発熱体及び真空熱処理装置
CN112179128A (zh) * 2020-10-11 2021-01-05 江西开源自动化设备有限公司 一种连续式真空烧结炉

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