JP2002005575A

JP2002005575A - 粉粒体攪拌機能付き真空熱処理炉

Info

Publication number: JP2002005575A
Application number: JP2000189932A
Authority: JP
Inventors: Kenjiro Matsumoto; 健二郎松本; Hiroshi Okino; 浩沖野; Nobuyoshi Kawasaki; 信義川崎
Original assignee: IHI Corp; Ishikawajima Iwakuni Seisakusho Co Ltd
Current assignee: IHI Corp; Ishikawajima Iwakuni Seisakusho Co Ltd
Priority date: 2000-06-23
Filing date: 2000-06-23
Publication date: 2002-01-09

Abstract

(57)【要約】【課題】（１）小容量の粉粒体のバッチ処理を容易に
行うことができ、（２）粉粒体の飛散を防止することが
でき、（３）処理速度を高めることができ、（４）処理
品の温度分布と品質を均一化でき、（５）処理物の炉内
装入を容易にできる、粉粒体攪拌機能付き真空熱処理炉
を提供する。【解決手段】内部を排気可能な真空容器１と、真空容
器内に収容され内部に処理物４を収容しかつ軸方向一端
面の流通口にフィルタ１０を有する中空円筒形の処理容
器３と、処理容器をその軸心を中心に回転可能又は揺動
可能に支持する支持装置６と、真空容器を通して処理容
器の軸方向一端面に着脱自在に連結される駆動軸８と、
真空容器を通して処理容器の軸方向他端面に着脱自在に
連結されかつ処理容器内に処理用ガス１９を供給するよ
うになった従動軸９とを備える。従動軸を通して処理用
ガスを処理容器内に供給しながら駆動軸により処理容器
を回転又は揺動させて内部の処理物を熱処理する、

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、粉粒体攪拌機能付
き真空熱処理炉に関する。

【０００２】

【従来の技術】粉体または粒体（以下、粉粒体）を真空
熱処理炉内で熱処理、例えばアンモニアガスを用いて金
属の窒化処理を行う場合に、従来、定置式処理容器で熱
処理する場合と、ロータリーキルン式真空熱処理炉（回
転真空容器）で熱処理する場合とがある。

【０００３】図８は、定置式処理容器で熱処理する場合
の真空熱処理炉を模式的に示している。この熱処理炉
（定置式真空熱処理炉）は、熱処理する粉粒体を定置式
処理容器内に収容し、これを真空熱処理炉に複数格納し
て熱処理するものであり、特に小容量のバッチ処理に適
している。

【０００４】一方、図９はロータリーキルン式真空熱処
理炉（回転真空容器）の模式図である。この熱処理炉で
は、傾斜して回転する回転真空容器（ロータリーキル
ン）内に複数の切り出し弁を介して原料となる粉粒体を
半連続的に供給し、これをキルン内で加熱・冷却して熱
処理しながらキルン内を移動させ、別の複数の切り出し
弁で熱処理した粉粒体を半連続的に排出するものであ
り、特に大容量の連続処理に適している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】図８に示した定置式真
空熱処理炉は、小容量のバッチ処理に適するが、粉粒体
が処理容器内に入ったままで熱処理されるため、温度分
布が不均一となり、熱処理の品質が不均一となる問題点
がある。また、処理容器の粉粒体と反応用ガス（例えば
アンモニアガス）との接触が少なく、反応速度が遅い問
題点がある。すなわち、定置式真空熱処理炉では処理容
器が動かないため、処理のスピードが遅く、また処理物
の温度の均一化が難しく、かつ処理物が動かないため表
面側の温度と内部温度に差が生じやすい、等の問題点が
あった。

【０００６】一方、図９はロータリーキルン式真空熱処
理炉は、粉粒体が飛散しやすく、かつキルン内は連続処
理で処理条件の頻繁な変更ができないので、小容量のバ
ッチ処理が困難である問題点があった。

【０００７】本発明は、かかる問題点を解決するために
創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、
（１）小容量の粉粒体のバッチ処理を容易に行うことが
でき、（２）粉粒体の飛散を防止することができ、
（３）処理速度を高めることができ、（４）処理品の温
度分布と品質を均一化でき、（５）処理物の炉内装入を
容易にできる、粉粒体攪拌機能付き真空熱処理炉を提供
することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、内部を
排気可能な真空容器（１）と、該真空容器内に収容され
内部に処理物（４）を収容しかつ軸方向一端面の流通口
にフィルタ（１０）を有する中空円筒形の処理容器
（３）と、該処理容器をその軸心を中心に回転可能又は
揺動可能に支持する支持装置（６）と、真空容器を通し
て処理容器の軸方向一端面に着脱自在に連結される駆動
軸（８）と、真空容器を通して処理容器の軸方向他端面
に着脱自在に連結されかつ処理容器内に処理用ガス（１
９）を供給するようになった従動軸（９）とを備え、該
従動軸を通して処理用ガスを処理容器内に供給しながら
駆動軸により処理容器を回転又は揺動させて内部の処理
物を熱処理する、ことを特徴とする粉粒体攪拌機能付き
真空熱処理炉が提供される。

【０００９】本発明の構成によれば、真空容器（１）内
に中空円筒形の処理容器（３）を収容して熱処理するの
で、処理物（７）、例えば小容量の粉粒体のバッチ処理
を容易に行うことができる。また、処理容器（３）の処
理用ガス（１９）の流通口にフィルタ（１０）を設ける
ことにより、粉粒体の飛散を防止することができる。更
に、従動軸（９）を通して処理用ガスを処理容器内に供
給しながら駆動軸（８）を介して処理容器を回転又は揺
動させるので、処理容器内の粉粒体と処理ガスとの接触
効率を高めて処理速度を高めることができ、かつ処理品
の温度分布と品質を均一化できる。また、駆動軸及び従
動軸と処理容器は着脱自在に連結されているので、この
連結を外して処理容器を真空容器から容易に取り出すこ
とができ、処理物の炉内装入が容易にできる。

【００１０】本発明の好ましい実施形態によれば、前記
支持装置（６）は、処理容器をローラで支持する複数の
支持ローラ、又は処理容器を駆動軸および従動軸で支持
する軸受装置である。この構成により、複数の支持ロー
ラで処理容器を支持し、或いは軸受装置で駆動軸および
従動軸で支持して処理容器をその軸心を中心に回転可能
又は揺動可能にできる。

【００１１】また、前記駆動軸と処理容器の間に、軸方
向に着脱可能な連結器（１１）を有し、該連結器は、駆
動軸と処理容器に設けられ互いに嵌合しかつ周方向に遊
びを有する爪クラッチを有し、これにより処理容器を水
平に搬入／搬出して連結器の着脱ができるようになって
いる。この構成により、処理容器を真空容器内に水平に
搬入して連結器の連結ができ、逆に水平に搬出して同時
に連結器の分離ができる。

【００１２】更に、前記従動軸と処理容器の間に、軸方
向に着脱可能な連結器（１１）を有し、該連結器は、従
動軸と処理容器に設けられ互いに嵌合しかつ周方向に遊
びを有する爪クラッチ又は摩擦連結であるのがよい。こ
の構成により、処理容器を真空容器内に水平に搬入した
のち、真空容器の扉を閉じるだけで、従動軸との連結が
でき、逆に真空容器の扉を開くだけで、従動軸と真空容
器とを分離でき、処理容器を真空容器から直ぐに搬出で
きる。

【００１３】また、前記処理容器の回転又は揺動は、少
なくとも９０°以上であるのが好ましい。この構成によ
り、処理容器内の処理品（粉粒体）の攪拌を有効に行う
ことができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施形態
を図面を参照して説明する。なお、各図において、共通
する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略す
る。図１は、本発明の粉粒体攪拌機能付き真空熱処理炉
の全体構成図であり、図２は、図１のＡ−Ａ線における
断面図である。また、図３は、駆動軸と処理容器との連
結器を示す図１のＢ部拡大図であり、図４は、従動軸の
構造を示す図１のＣ部拡大図であり、図５は、駆動軸の
ガスシール構造を示す図１のＤ部拡大図であり、図６
は、従動軸のガスシール構造を示す図１のＥ部拡大図で
あり、図７は、処理物容器の支持構造の一例を示す図で
ある。

【００１５】図１及び図２に示すように、本発明の粉粒
体攪拌機能付き真空熱処理炉は、真空容器１、処理容器
３、支持装置６、駆動軸８及び従動軸９を備える。

【００１６】真空容器１は、真空チャンバーであり、円
筒形のドラム部とその前後（図１で左右）の鏡板とから
なる。図１の左側の鏡板は、容易に開閉可能に構成され
ている。また、この真空容器１は、図２に示す排気ダク
ト１ｂを介して図示しない排気ポンプ又は真空ポンプに
連結されており、内部を排気し必要な圧力（例えば真
空）まで減圧できるようになっている。更に、真空容器
１の内側には中空円筒形の断熱材１ａを備え、その内側
に設けられた複数のヒータ２により断熱材１ａの内側を
高温（例えば１０００℃以上）まで加熱できるようにな
っている。図１で左側の端面に位置する断熱材１ａは、
左側の鏡板の開閉と共に取り外せるようになっている。

【００１７】処理容器３は、中空円筒形であり、真空容
器１の断熱材１ａの内側に収容できる大きさに設定れて
いる。また、この処理容器３は、図３，図４に示すよう
に軸方向両端面に流通口３ａを有し、それ以外の部分は
気密に構成されている。また、図３の流通口３ａにはフ
ィルタ１０が設けられている。この処理容器３の内部に
処理物４（例えば粉粒体）が収容される。

【００１８】支持装置６は、図１及び図７に示すよう
に、この例では処理容器３をローラで支持する複数の支
持ローラ６である。また、この支持装置６は処理容器３
を駆動軸および従動軸で支持する軸受装置であってもよ
い。この構成により、処理容器３をその軸心を中心に回
転可能又は揺動可能に支持することができる。

【００１９】駆動軸８は、真空容器１を貫通して処理容
器３の軸方向一端面（図１で右端面）に着脱自在に連結
される。図３の（Ａ）は、駆動軸８と処理容器３との連
結器を示す図１のＢ部拡大図であり、（Ｂ）はその右側
面図、（Ｃ）はそのＣ−Ｃ矢視図である。図３に示すよ
うに、駆動軸８と処理容器３の間には、軸方向に着脱可
能な連結器１１を有する。この連結器１１は、駆動軸８
と処理容器３に設けられ互いに嵌合しかつ周方向に遊び
を有する爪クラッチ１１ａ，１１ｂを有し、これにより
処理容器３を水平に搬入／搬出して連結器１１の着脱が
できるようになっている。

【００２０】図４の（Ａ）は、従動軸の構造を示す図１
のＣ部拡大図であり、（Ｂ）はその側面図である。従動
軸９は、真空容器１を貫通して処理容器３の軸方向他端
面（図１の左側）に着脱自在に連結されかつ処理容器３
内に処理用ガス１９を供給するようになっている。ま
た、従動軸９と処理容器３の間に、軸方向に着脱可能な
連結器１１を有する。この連結器１１は、図４の例で
は、従動軸９と処理容器３に設けられ互いに嵌合しかつ
周方向に遊びを有する爪クラッチ１１ａ，１１ｂである
が、摩擦連結であってもよい。

【００２１】上述した構成の粉粒体攪拌機能付き真空熱
処理炉により、従動軸９を通して処理用ガス１９を処理
容器内に供給しながら駆動軸８により処理容器３を回転
又は揺動させて内部の処理物を熱処理することができ
る。この処理容器の回転又は揺動は、処理容器内の処理
品（粉粒体）の攪拌を有効に行うことができるように少
なくとも９０°以上であるのがよい。

【００２２】上述したように、本発明の粉粒体攪拌機能
付き真空熱処理炉は、真空容器１内の断熱材１ａの内部
に置いた処理容器３に粉粒体処理物４を入れ、ヒータ２
にて加熱しながら処理容器３を回転・揺動させて処理物
４を均一化しながら熱処理する装置である。また、図１
に示す回転・揺動装置５により発生した動力を駆動軸８
を通じて炉内の処理容器３へ伝える。駆動軸８には真空
シール機構７（図５参照）が付いていて、駆動軸８が回
転・揺動した時にも炉内雰囲気（あるいは真空）のシー
ルが保持される。なお、図５において１３は真空シール
パッキン、１４は軸受である。

【００２３】駆動軸８と処理容器３は、爪クラッチ状ま
たは凹凸状の連結器１１を有し、処理容器３の水平装入
・抽出を可能とするための遊びを設けている。処理物容
器３は、連結器１１により駆動軸８とは着脱が可能とす
る。処理物４は処理容器３の中に入れる。

【００２４】処理容器３は密閉構造としておき、炉内雰
囲気変動（真空、復圧）のためにフィルタ１０付きの連
結器１１を有し、真空・復圧時の内部よりの処理物４の
処理容器外への飛散を防止する。処理容器３は回転可能
なローラ６にて支持される。またはローラを省いて駆動
軸８と従動軸９にて荷重を支え、処理容器３の回転・揺
動を可能とする。

【００２５】処理容器３は、図４，図６に示すように、
従動軸９に取り付けたスプリング１５によりシール材１
２を介して駆動側に押し付けられていて、フィルタ１０
以外の部分よりのガスの流通を防止すると共に熱処理容
器３の熱膨張を吸収する。処理容器３の内部には粉粒体
の攪拌を促進するためにフィン１７を取り付けている。
また、処理用ガス１９を処理物に万遍なく吹き付けるた
めにスリットまたは穴の付いた吹き込み管１８がある。

【００２６】

【発明の効果】上述した本発明の粉粒体攪拌機能付き真
空熱処理炉は以下の特徴を有している。１．粉粒体の飛散防止ができる。真空容器内に密閉構造
の処理容器に粉粒体を入れ、フィルタ付連通器で炉内雰
囲気連動させているため粉粒体の飛散がない。２．処理速度が促進できる。処理容器を回転或いは揺動
させるため、粉粒体が攪拌され加熱速度および反応速度
が促進される。３．処理温度分布と品質の均一化ができる。炉内容器を
回転・揺動させるため、キルン式と違い処理容器が完全
に加熱室内に入っているので、温度分布の均一化が図
れ、かつ処理物の攪拌により品質の均一化が図れる。４．処理容器と回転・揺動駆動軸との着脱が可能である
ため、処理容器が簡単に炉外に取り出すことができ、処
理物の出し入れ、容器の保守が容易になる。

【００２７】従って、本発明の粉粒体攪拌機能付き真空
熱処理炉は、（１）小容量の粉粒体のバッチ処理を容易
に行うことができ、（２）粉粒体の飛散を防止すること
ができ、（３）処理速度を高めることができ、（４）処
理品の温度分布と品質を均一化でき、（５）処理物の炉
内装入を容易にできる、等の優れた効果を有する。

【００２８】なお、本発明は上述した実施例に限定され
ず、本発明の要旨を逸脱しない限りで自由に変更するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の粉粒体攪拌機能付き真空熱処理炉の全
体構成図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線における断面図である。

【図３】駆動軸と処理容器との連結器を示す図１のＢ部
拡大図である。

【図４】従動軸の構造を示す図１のＣ部拡大図である。

【図５】駆動軸のガスシール構造を示す図１のＤ部拡大
図である。

【図６】従動軸のガスシール構造を示す図１のＥ部拡大
図である。

【図７】処理物容器の支持構造の一例を示す図である。

【図８】従来の定置式真空熱処理炉の模式図である。

【図９】従来のロータリーキルン式真空熱処理炉の模式
図である。

【符号の説明】

１真空容器、１ａ断熱材、１ｂ排気ダクト、２
ヒータ、３処理容器、４処理物、５回転・揺動装
置、６支持装置（支持ローラ）、７シール装置、８
駆動軸、９従動軸、１０フィルタ、１１連結
器、１１ａ，１１ｂ爪クラッチ、１２シール材、１
３真空シールパッキン、１４軸受け、１５スプリ
ング、１６軸受け、１７フィン、１８吹付管、１
９処理用ガス

───────────────────────────────────────────────────── 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） // Ｂ２２Ｆ 1/00 Ｂ２２Ｆ 1/00 Ｃ 1/02 1/02 Ｆ (72)発明者沖野浩山口県岩国市日の出町２丁目１番地株式会社石川島岩国製作所内 (72)発明者川崎信義山口県岩国市日の出町２丁目１番地株式会社石川島岩国製作所内Ｆターム(参考） 4K018 AA01 AD10 BA01 BC02 4K061 AA08 BA00 BA02 CA02 DA05 4K063 AA05 AA16 CA04 CA06 DA04 DA13

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内部を排気可能な真空容器（１）と、該
真空容器内に収容され内部に処理物（４）を収容しかつ
軸方向一端面の流通口にフィルタ（１０）を有する中空
円筒形の処理容器（３）と、該処理容器をその軸心を中
心に回転可能又は揺動可能に支持する支持装置（６）
と、真空容器を通して処理容器の軸方向一端面に着脱自
在に連結される駆動軸（８）と、真空容器を通して処理
容器の軸方向他端面に着脱自在に連結されかつ処理容器
内に処理用ガス（１９）を供給するようになった従動軸
（９）とを備え、該従動軸を通して処理用ガスを処理容
器内に供給しながら駆動軸により処理容器を回転又は揺
動させて内部の処理物を熱処理する、ことを特徴とする
粉粒体攪拌機能付き真空熱処理炉。
【請求項２】前記支持装置（６）は、処理容器をロー
ラで支持する複数の支持ローラ、又は処理容器を駆動軸
および従動軸で支持する軸受装置である、ことを特徴と
する請求項１に記載の粉粒体攪拌機能付き真空熱処理
炉。
【請求項３】前記駆動軸と処理容器の間に、軸方向に
着脱可能な連結器（１１）を有し、該連結器は、駆動軸
と処理容器に設けられ互いに嵌合しかつ周方向に遊びを
有する爪クラッチを有し、これにより処理容器を水平に
搬入／搬出して連結器の着脱ができるようになってい
る、ことを特徴とする請求項１に記載の粉粒体攪拌機能
付き真空熱処理炉。
【請求項４】前記従動軸と処理容器の間に、軸方向に
着脱可能な連結器（１１）を有し、該連結器は、従動軸
と処理容器に設けられ互いに嵌合しかつ周方向に遊びを
有する爪クラッチ又は摩擦連結である、ことを特徴とす
る請求項１に記載の粉粒体攪拌機能付き真空熱処理炉。
【請求項５】前記処理容器の回転又は揺動は、少なく
とも９０°以上である、ことを特徴とする請求項１に記
載の粉粒体攪拌機能付き真空熱処理炉。