JP2002333283A - 熱処理炉、および熱処理炉のガス供給方法 - Google Patents
熱処理炉、および熱処理炉のガス供給方法Info
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- JP2002333283A JP2002333283A JP2001139109A JP2001139109A JP2002333283A JP 2002333283 A JP2002333283 A JP 2002333283A JP 2001139109 A JP2001139109 A JP 2001139109A JP 2001139109 A JP2001139109 A JP 2001139109A JP 2002333283 A JP2002333283 A JP 2002333283A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 被熱処理物の温度バラツキや特性バラツキを
抑えることができる熱処理炉を提供する。 【解決手段】 炉本体２と、炉本体下部に設けられた炉
床と、炉床に載置され被熱処理物を収納する匣４と、炉
本体内部に設けられたヒータ５と、炉本体に配設された
ガス排気管６と、炉本体の側壁と前記匣との間に形成さ
れる環状空間Ｓに配設されたガス供給管７とを備える熱
処理炉において、ガス供給管のガス吐出口７ａを、環状
空間の周回方向に向かって開口するように設け、環状空
間を循環するガス循環流を形成する。
抑えることができる熱処理炉を提供する。 【解決手段】 炉本体２と、炉本体下部に設けられた炉
床と、炉床に載置され被熱処理物を収納する匣４と、炉
本体内部に設けられたヒータ５と、炉本体に配設された
ガス排気管６と、炉本体の側壁と前記匣との間に形成さ
れる環状空間Ｓに配設されたガス供給管７とを備える熱
処理炉において、ガス供給管のガス吐出口７ａを、環状
空間の周回方向に向かって開口するように設け、環状空
間を循環するガス循環流を形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は熱処理炉、および熱
処理炉のガス供給方法に関し、詳しくは、バッチ式の雰
囲気熱処理炉、およびそのガス供給方法に関する。
処理炉のガス供給方法に関し、詳しくは、バッチ式の雰
囲気熱処理炉、およびそのガス供給方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】セラミック電子部品の製造工程におい
て、所望の電気的特性を実現するために、焼成前のセラ
ミック成形体を一定の雰囲気下で熱処理することが行わ
れている。このような場合、焼成後のセラミック電子部
品に特性のバラツキがでないように、熱処理炉内の雰囲
気を均一にする必要がある。
て、所望の電気的特性を実現するために、焼成前のセラ
ミック成形体を一定の雰囲気下で熱処理することが行わ
れている。このような場合、焼成後のセラミック電子部
品に特性のバラツキがでないように、熱処理炉内の雰囲
気を均一にする必要がある。
【０００３】特開平７−２３４０７９号公報では、図１
８に示すような熱処理炉が開示されている。この熱処理
炉４１は、内部に熱処理空間４２ａを有する炉本体４２
と、炉本体４２下部に設けられた炉床４３と、炉本体４
２内部に設けられたヒータ（図示せず）と、炉本体４２
に配設されたガス排気管４６およびガス供給管４７と、
ガス管回転駆動手段４８とを備える。熱処理炉４１で
は、ガス管回転駆動手段４８によってガス排気管４６お
よびガス供給管４７を回転駆動させながら雰囲気ガスの
供給・排気を行い、匣４４内の被熱処理物に対する雰囲
気ガスの供給効率を高めている。
８に示すような熱処理炉が開示されている。この熱処理
炉４１は、内部に熱処理空間４２ａを有する炉本体４２
と、炉本体４２下部に設けられた炉床４３と、炉本体４
２内部に設けられたヒータ（図示せず）と、炉本体４２
に配設されたガス排気管４６およびガス供給管４７と、
ガス管回転駆動手段４８とを備える。熱処理炉４１で
は、ガス管回転駆動手段４８によってガス排気管４６お
よびガス供給管４７を回転駆動させながら雰囲気ガスの
供給・排気を行い、匣４４内の被熱処理物に対する雰囲
気ガスの供給効率を高めている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、熱処理炉４１
においては、ガス供給管４７を回転駆動させる際、被熱
処理物に雰囲気ガスが直接吹き付けられて、被熱処理物
が局所的に冷やされるという問題があった。このような
温度バラツキが生じると、所望の特性が得られなかった
り、特性バラツキが生じたりする。また、ガス管回転駆
動手段４８を設けることにより熱処理炉４１の構造が複
雑となり、熱処理炉４１を製造する際のコストもかか
る。
においては、ガス供給管４７を回転駆動させる際、被熱
処理物に雰囲気ガスが直接吹き付けられて、被熱処理物
が局所的に冷やされるという問題があった。このような
温度バラツキが生じると、所望の特性が得られなかった
り、特性バラツキが生じたりする。また、ガス管回転駆
動手段４８を設けることにより熱処理炉４１の構造が複
雑となり、熱処理炉４１を製造する際のコストもかか
る。
【０００５】本発明は、被熱処理物の温度バラツキや特
性バラツキを抑えることができる熱処理炉、および熱処
理炉のガス供給方法を提供することを目的とする。
性バラツキを抑えることができる熱処理炉、および熱処
理炉のガス供給方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】第１の発明に係る熱処理
炉は、炉本体と、炉本体下部に設けられた炉床と、炉床
に載置され被熱処理物を収納する匣と、炉本体内部に設
けられたヒータと、炉本体に配設されたガス排気管と、
炉本体の側壁と匣との間に形成される環状空間に配設さ
れたガス供給管とを備える熱処理炉であって、ガス供給
管に設けられたガス吐出口は、環状空間の周回方向に向
かって開口していることを特徴とする。
炉は、炉本体と、炉本体下部に設けられた炉床と、炉床
に載置され被熱処理物を収納する匣と、炉本体内部に設
けられたヒータと、炉本体に配設されたガス排気管と、
炉本体の側壁と匣との間に形成される環状空間に配設さ
れたガス供給管とを備える熱処理炉であって、ガス供給
管に設けられたガス吐出口は、環状空間の周回方向に向
かって開口していることを特徴とする。
【０００７】このような構成にすることにより、雰囲気
ガスが被熱処理物に直接吹き付けられるのを防ぐことが
できる。すなわち、雰囲気ガスは環状空間で温められて
から間接的に被熱処理物に到達する。
ガスが被熱処理物に直接吹き付けられるのを防ぐことが
できる。すなわち、雰囲気ガスは環状空間で温められて
から間接的に被熱処理物に到達する。
【０００８】第２の発明に係る熱処理炉は、第１の発明
に係る熱処理炉において、雰囲気ガス供給管およびキャ
リアーガス供給管からなることを特徴とする。
に係る熱処理炉において、雰囲気ガス供給管およびキャ
リアーガス供給管からなることを特徴とする。
【０００９】被焼成物の焼成条件によっては、供給する
雰囲気ガスの量が少ない場合も想定される。このような
場合においては、キャリアーガスを供給すれば、雰囲気
ガスを炉内の隅々まで行き渡らせることができる。
雰囲気ガスの量が少ない場合も想定される。このような
場合においては、キャリアーガスを供給すれば、雰囲気
ガスを炉内の隅々まで行き渡らせることができる。
【００１０】第３の発明に係る熱処理炉は、第１の発明
または第２の発明に係る熱処理炉において、炉本体の側
壁が、その内周面から突起した障壁を有することを特徴
とする。
または第２の発明に係る熱処理炉において、炉本体の側
壁が、その内周面から突起した障壁を有することを特徴
とする。
【００１１】環状空間を流れるガスは、この障壁に衝突
して方向を変え、匣に向かって流れ被熱処理物に到達す
る。
して方向を変え、匣に向かって流れ被熱処理物に到達す
る。
【００１２】第４の発明に係る熱処理炉のガス供給方法
は、第１の発明から第３の発明のいずれかに係る熱処理
炉において、ガス供給管から環状空間の周回方向に向か
ってガスを供給し、環状空間を循環するガス循環流を形
成することを特徴とする。
は、第１の発明から第３の発明のいずれかに係る熱処理
炉において、ガス供給管から環状空間の周回方向に向か
ってガスを供給し、環状空間を循環するガス循環流を形
成することを特徴とする。
【００１３】このように環状空間にガスを循環させるこ
とによって、投入したガス流量の数倍〜数十倍に増幅さ
れた流れの速いガス流が形成されるという効果が得られ
る。
とによって、投入したガス流量の数倍〜数十倍に増幅さ
れた流れの速いガス流が形成されるという効果が得られ
る。
【００１４】第５の発明に係る熱処理炉のガス供給方法
は、第１の発明から第３の発明のいずれかに係る熱処理
炉において、複数のガス供給管から環状空間の周回方向
に向かってガスを供給し、炉本体内部で複数のガス流を
衝突させて、ガス流の方向を変えることを特徴とする。
は、第１の発明から第３の発明のいずれかに係る熱処理
炉において、複数のガス供給管から環状空間の周回方向
に向かってガスを供給し、炉本体内部で複数のガス流を
衝突させて、ガス流の方向を変えることを特徴とする。
【００１５】環状空間に供給されたガスによって形成さ
れるガス流は、周回方向の同じガス流と合流し、周回方
向の異なるガス流とは衝突する。衝突したガス流どうし
は方向を変えて合流し、匣方向へのガス流となって被熱
処理物に到達する。匣を通過したガス流は炉本体の側壁
に突き当たって分流する。また、ガスの衝突の際にはガ
スの拡散、混合が生じるため、均一な雰囲気形成を実現
することができる。このように、炉内でガスの衝突、合
流、分流が繰り返されることによって炉内に流れの速い
循環流がいくつか形成されるため、均一な雰囲気ガスを
匣内に供給することができる。
れるガス流は、周回方向の同じガス流と合流し、周回方
向の異なるガス流とは衝突する。衝突したガス流どうし
は方向を変えて合流し、匣方向へのガス流となって被熱
処理物に到達する。匣を通過したガス流は炉本体の側壁
に突き当たって分流する。また、ガスの衝突の際にはガ
スの拡散、混合が生じるため、均一な雰囲気形成を実現
することができる。このように、炉内でガスの衝突、合
流、分流が繰り返されることによって炉内に流れの速い
循環流がいくつか形成されるため、均一な雰囲気ガスを
匣内に供給することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】（実施形態１）図１は、本実施形
態における熱処理炉の縦断面図を示しており、図２は、
図１中のＬ−Ｌ線に沿った断面図である。この熱処理炉
１は、炉本体２と、炉本体２下部に設けられた炉床３
と、炉床３に載置され被熱処理物を収納する匣４と、炉
本体２内部に設けられたヒータ５と、炉本体２に配設さ
れたガス排気管６と、炉本体２の側壁２ａと匣４との間
に形成される環状空間Ｓに配設されたガス供給管７とを
備える。
態における熱処理炉の縦断面図を示しており、図２は、
図１中のＬ−Ｌ線に沿った断面図である。この熱処理炉
１は、炉本体２と、炉本体２下部に設けられた炉床３
と、炉床３に載置され被熱処理物を収納する匣４と、炉
本体２内部に設けられたヒータ５と、炉本体２に配設さ
れたガス排気管６と、炉本体２の側壁２ａと匣４との間
に形成される環状空間Ｓに配設されたガス供給管７とを
備える。
【００１７】炉本体２は、アルミナ、シリカなどの耐熱
材からなっており、円筒形の構造をなしている。熱処理
炉の形状は問わないが、後述するように環状空間Ｓにガ
スを循環させるため、円筒形や多角形の構造が好まし
い。
材からなっており、円筒形の構造をなしている。熱処理
炉の形状は問わないが、後述するように環状空間Ｓにガ
スを循環させるため、円筒形や多角形の構造が好まし
い。
【００１８】炉床３は、回転昇降台８に固定され、油圧
シリンダもしくはスクリュー（図示せず）によって上下
に昇降する。炉床３上には、匣４を載置するための載置
台９が固定されており、炉床３が昇降することによっ
て、被熱処理物が出し入れされる。また、炉内での水平
方向の温度均一性を確保するために、炉床３をモーター
（図示せず）などで回転させてもよい。炉床３の材質と
しては、アルミナ、シリカなどの耐熱材を用いることが
できる。
シリンダもしくはスクリュー（図示せず）によって上下
に昇降する。炉床３上には、匣４を載置するための載置
台９が固定されており、炉床３が昇降することによっ
て、被熱処理物が出し入れされる。また、炉内での水平
方向の温度均一性を確保するために、炉床３をモーター
（図示せず）などで回転させてもよい。炉床３の材質と
しては、アルミナ、シリカなどの耐熱材を用いることが
できる。
【００１９】匣４は、図３に示すように扇形の一部を切
り取った形状をしており、側壁４ａを有する。本実施形
態においては、４枚の匣４を組み合わせて円板状にした
ものを１段とし、これを複数段積み重ねている。匣４の
材質としては、アルミナ、シリカ、ＳｉＣ、ムライトな
どの耐熱材を用いることができる。
り取った形状をしており、側壁４ａを有する。本実施形
態においては、４枚の匣４を組み合わせて円板状にした
ものを１段とし、これを複数段積み重ねている。匣４の
材質としては、アルミナ、シリカ、ＳｉＣ、ムライトな
どの耐熱材を用いることができる。
【００２０】ヒータ５は、炉本体２上部で固定されて炉
本体２内部に吊り下げられ、匣４を囲むようにして環状
空間Ｓ内に配設される。また、ヒータ５は、炉内の温度
制御用熱電対（図示せず）から検出される炉内温度が所
定のプロファイルになるように自動制御される。ヒータ
５の形は棒状であり、材質としては、炭化ケイ素、モリ
ブデンなどの抵抗加熱体を用いることができる。加熱の
際に使われるエネルギーとしては、その他にガスなどが
挙げられる。本実施形態では、ヒータ５はガス供給管７
とほぼ同じ周回上に設けられているが、炉本体２の側壁
２ａに埋め込まれていてもよいし、マッフル炉のように
ヒータ５がマッフルを介して環状空間Ｓの外側に設けら
れていてもよい。ヒータ５がガス供給管７と同じ周回上
に設けられる場合は、図４のように、断面が流線形状に
なっているヒータ５ａを用いることが好ましい。これに
より、ガスの流れが円滑になる。
本体２内部に吊り下げられ、匣４を囲むようにして環状
空間Ｓ内に配設される。また、ヒータ５は、炉内の温度
制御用熱電対（図示せず）から検出される炉内温度が所
定のプロファイルになるように自動制御される。ヒータ
５の形は棒状であり、材質としては、炭化ケイ素、モリ
ブデンなどの抵抗加熱体を用いることができる。加熱の
際に使われるエネルギーとしては、その他にガスなどが
挙げられる。本実施形態では、ヒータ５はガス供給管７
とほぼ同じ周回上に設けられているが、炉本体２の側壁
２ａに埋め込まれていてもよいし、マッフル炉のように
ヒータ５がマッフルを介して環状空間Ｓの外側に設けら
れていてもよい。ヒータ５がガス供給管７と同じ周回上
に設けられる場合は、図４のように、断面が流線形状に
なっているヒータ５ａを用いることが好ましい。これに
より、ガスの流れが円滑になる。
【００２１】ガス排気管６は、炉本体２上方から挿入さ
れて炉本体２中央に配設される。ガス排気管６の側面に
はガス排出口６ａが設けられている。ガス排気管６の材
質としては、アルミナ、シリカ、ムライトなどの耐熱材
を用いることができる。
れて炉本体２中央に配設される。ガス排気管６の側面に
はガス排出口６ａが設けられている。ガス排気管６の材
質としては、アルミナ、シリカ、ムライトなどの耐熱材
を用いることができる。
【００２２】ガス供給管７は、炉本体２上方から挿入さ
れて環状空間Ｓ内に配設される。ガス供給管７の側面に
はガス吐出口７ａが設けられている。なお、ガス供給管
７は、必ずしも熱処理炉１の上方から挿入される必要は
なく、図５、図６に示すように、熱処理炉１の側壁１ａ
から挿入されていてもよい。ガス吐出口７ａは、図５で
はガス供給管７の側面に、図６ではガス供給管７の先端
に設けられている。ガス供給管７の材質としては、アル
ミナ、シリカ、ＳｉＣ、ムライトなどの耐熱材を用いる
ことができる。
れて環状空間Ｓ内に配設される。ガス供給管７の側面に
はガス吐出口７ａが設けられている。なお、ガス供給管
７は、必ずしも熱処理炉１の上方から挿入される必要は
なく、図５、図６に示すように、熱処理炉１の側壁１ａ
から挿入されていてもよい。ガス吐出口７ａは、図５で
はガス供給管７の側面に、図６ではガス供給管７の先端
に設けられている。ガス供給管７の材質としては、アル
ミナ、シリカ、ＳｉＣ、ムライトなどの耐熱材を用いる
ことができる。
【００２３】また、本実施形態においては、複数のガス
吐出口７ａは１列に設けられているが、これは複数列設
けられていてもよい。また、図７に示すように、ガス供
給管７の長手方向に沿ってスリット状のガス吐出口７ｂ
が設けられていてもよい。
吐出口７ａは１列に設けられているが、これは複数列設
けられていてもよい。また、図７に示すように、ガス供
給管７の長手方向に沿ってスリット状のガス吐出口７ｂ
が設けられていてもよい。
【００２４】ガス供給孔は７ａは、環状空間Ｓの周回方
向に向かって設けられる。ただし、ガスが匣４内の被焼
成物に直接吹き付けられないようにするには次のような
構成にする。つまり、ガス吐出口７ａから供給されるガ
スの吐出角度は一定の範囲にすることである。この範囲
は、ガス吐出地点における環状空間Ｓの周回方向の接線
から炉中心側への角度をガスの吐出角度αとすると、以
下の数式を満たすことが好ましい。 −９０°＜α＜ｃｏｓ-1（ｒ／ｄ） …… ｒ：匣の炉中心からの最大距離 ｄ：炉中心からガス吐出地点までの距離 図８は、本実施形態１の熱処理炉において数式を説明
するための説明図である。図８において、点Ａはガスの
吐出地点であり、点Ｏは熱処理炉１の中心であり、点Ｂ
は点Ａから匣４に向けて引いた接線と匣４の外側壁面と
の接点である。点線Ｔ1は点Ｏおよび点Ａを通る線、点
線Ｔ2は点Ｏを通り点線Ｔ2と直交する線、実線矢印はガ
スの方向を表す。本実施形態においてはＯＡ＝ｄ、ＯＢ
＝ｒであり、接線Ｔ2から炉中心方向へ向く角度がαで
あるから、数式より、−９０°＜α＜ｃｏｓ-1（ＯＢ
／ＯＡ）を満たすことが好ましい。
向に向かって設けられる。ただし、ガスが匣４内の被焼
成物に直接吹き付けられないようにするには次のような
構成にする。つまり、ガス吐出口７ａから供給されるガ
スの吐出角度は一定の範囲にすることである。この範囲
は、ガス吐出地点における環状空間Ｓの周回方向の接線
から炉中心側への角度をガスの吐出角度αとすると、以
下の数式を満たすことが好ましい。 −９０°＜α＜ｃｏｓ-1（ｒ／ｄ） …… ｒ：匣の炉中心からの最大距離 ｄ：炉中心からガス吐出地点までの距離 図８は、本実施形態１の熱処理炉において数式を説明
するための説明図である。図８において、点Ａはガスの
吐出地点であり、点Ｏは熱処理炉１の中心であり、点Ｂ
は点Ａから匣４に向けて引いた接線と匣４の外側壁面と
の接点である。点線Ｔ1は点Ｏおよび点Ａを通る線、点
線Ｔ2は点Ｏを通り点線Ｔ2と直交する線、実線矢印はガ
スの方向を表す。本実施形態においてはＯＡ＝ｄ、ＯＢ
＝ｒであり、接線Ｔ2から炉中心方向へ向く角度がαで
あるから、数式より、−９０°＜α＜ｃｏｓ-1（ＯＢ
／ＯＡ）を満たすことが好ましい。
【００２５】ガスの吐出角度αについて、−９０°＜α
＜ｃｏｓ-1（ｒ／ｄ）を好ましい範囲としたのは次の理
由による。つまり、α＝−９０°のときは、匣４内の被
焼成物に直接ガスは吹き付けられないがガス循環流を形
成しにくく、α≧ｃｏｓ-1（ｒ／ｄ）のときは、匣４内
にガスが侵入してしまい、被焼成物に直接ガスが吹き付
けられるおそれがある。ただし、これはガスを時計回り
方向に供給する場合の範囲である。
＜ｃｏｓ-1（ｒ／ｄ）を好ましい範囲としたのは次の理
由による。つまり、α＝−９０°のときは、匣４内の被
焼成物に直接ガスは吹き付けられないがガス循環流を形
成しにくく、α≧ｃｏｓ-1（ｒ／ｄ）のときは、匣４内
にガスが侵入してしまい、被焼成物に直接ガスが吹き付
けられるおそれがある。ただし、これはガスを時計回り
方向に供給する場合の範囲である。
【００２６】次に、熱処理炉１においてガス循環流の実
験を行なった。本実施形態において、ガス供給管７には
φ１ｍｍのガス吐出口７ａが２０個設けられており、ガ
ス吐出口７ａは、図２に示すように、環状空間Ｓの同一
周回方向に向かって開口している。まず、熱処理炉１の
炉内温度を１０００℃に設定し、図９（ヒータ５は図示
せず）に示すように、２つのガス供給管７から図中の実
線矢印方向に、１００リットル／分のＮ2ガスを２３ｍ
／秒の速度で吐出した。（なお、この実験では、炉内の
ガスの流れや分布を検証するため、便宜上キャリアーガ
スであるＮ2ガスだけを用いている。）２つのガス流
（図中白抜きの矢印）はいずれも環状空間Ｓを時計回り
に循環し、全体として時計周りのガス循環流が形成され
た。
験を行なった。本実施形態において、ガス供給管７には
φ１ｍｍのガス吐出口７ａが２０個設けられており、ガ
ス吐出口７ａは、図２に示すように、環状空間Ｓの同一
周回方向に向かって開口している。まず、熱処理炉１の
炉内温度を１０００℃に設定し、図９（ヒータ５は図示
せず）に示すように、２つのガス供給管７から図中の実
線矢印方向に、１００リットル／分のＮ2ガスを２３ｍ
／秒の速度で吐出した。（なお、この実験では、炉内の
ガスの流れや分布を検証するため、便宜上キャリアーガ
スであるＮ2ガスだけを用いている。）２つのガス流
（図中白抜きの矢印）はいずれも環状空間Ｓを時計回り
に循環し、全体として時計周りのガス循環流が形成され
た。
【００２７】次に、この条件で形成されたガス循環流の
流速分布を計測した結果、循環流路を流れるガス流量は
約２０００リットル／分に増幅されていることが確認さ
れた。
流速分布を計測した結果、循環流路を流れるガス流量は
約２０００リットル／分に増幅されていることが確認さ
れた。
【００２８】また、図９のようにガス循環流を発生させ
る場合と、ガス供給管７ａを炉本体２の側壁２ａに向け
てガス循環流を発生させない場合（数式の範囲外：α
＝−９０°）とで、昇温中の炉内上下温度の温度差を計
ったところ、設定温度５００℃において、ガス循環流を
発生させる場合は９℃であったのに対し、ガス循環流を
発生させない場合は３０℃であった。以上から、ガスの
循環によって炉内温度がより均一になっていることがわ
かる。 （実施形態２）図１０は、本実施形態の熱処理炉を示す
横断面図である。この熱処理炉１１においては、ガス供
給管１７に設けられたガス吐出口１７ａがそれぞれ環状
空間Ｓの異なる周回方向に向かって開口しており、ガス
排気管１６は炉本体１２の側壁１２ａの近傍に配置され
ている。なお、ヒータ１５は環状空間Ｓ内に配設されて
いるが図示していない。その他の構成は実施形態１と同
じであるので説明を省略する。
る場合と、ガス供給管７ａを炉本体２の側壁２ａに向け
てガス循環流を発生させない場合（数式の範囲外：α
＝−９０°）とで、昇温中の炉内上下温度の温度差を計
ったところ、設定温度５００℃において、ガス循環流を
発生させる場合は９℃であったのに対し、ガス循環流を
発生させない場合は３０℃であった。以上から、ガスの
循環によって炉内温度がより均一になっていることがわ
かる。 （実施形態２）図１０は、本実施形態の熱処理炉を示す
横断面図である。この熱処理炉１１においては、ガス供
給管１７に設けられたガス吐出口１７ａがそれぞれ環状
空間Ｓの異なる周回方向に向かって開口しており、ガス
排気管１６は炉本体１２の側壁１２ａの近傍に配置され
ている。なお、ヒータ１５は環状空間Ｓ内に配設されて
いるが図示していない。その他の構成は実施形態１と同
じであるので説明を省略する。
【００２９】熱処理炉１１においても同様にガス循環流
の実験を行なった。本実施形態において、ガス供給管１
７にはφ１ｍｍのガス吐出口１７ａが２０個設けられて
おり、ガス吐出口１７ａは、図１０に示すように、環状
空間Ｓにおいて異なる周回方向に向かって開口してい
る。まず、炉内温度を１０００℃に設定し、図１０に示
すように、２つのガス供給管１７から図中の実線矢印方
向に、１００リットル／分のＮ2とＨ2ＯとＨ2とからな
る雰囲気ガスを２３ｍ／秒の速度で噴出した。
の実験を行なった。本実施形態において、ガス供給管１
７にはφ１ｍｍのガス吐出口１７ａが２０個設けられて
おり、ガス吐出口１７ａは、図１０に示すように、環状
空間Ｓにおいて異なる周回方向に向かって開口してい
る。まず、炉内温度を１０００℃に設定し、図１０に示
すように、２つのガス供給管１７から図中の実線矢印方
向に、１００リットル／分のＮ2とＨ2ＯとＨ2とからな
る雰囲気ガスを２３ｍ／秒の速度で噴出した。
【００３０】ガス供給管から吐出された雰囲気ガスはガ
ス流を形成し、異なる向きのガス流どうしが衝突して、
匣１４の方向に向きながら合流する。合流したガス流の
一部は匣１４を通過した後にガス排気管１６から排気さ
れるが、ガス流の大半は炉本体１２の側壁１２ａに突き
当たって二手に分流し、再び元のガス流と合流する。こ
のようにして、熱処理炉１１においては全体として２つ
のガス循環流が形成されることになる。
ス流を形成し、異なる向きのガス流どうしが衝突して、
匣１４の方向に向きながら合流する。合流したガス流の
一部は匣１４を通過した後にガス排気管１６から排気さ
れるが、ガス流の大半は炉本体１２の側壁１２ａに突き
当たって二手に分流し、再び元のガス流と合流する。こ
のようにして、熱処理炉１１においては全体として２つ
のガス循環流が形成されることになる。
【００３１】次に、この条件で形成されたガス循環流の
流速分布を計測した結果、循環流路を流れるガス流量は
約２０００リットル／分に増幅されていることが確認さ
れた。
流速分布を計測した結果、循環流路を流れるガス流量は
約２０００リットル／分に増幅されていることが確認さ
れた。
【００３２】また、図１０のようにガス循環流を発生さ
せる場合と、ガス供給管１７を炉本体１２の側壁１２ａ
に向けてガス循環流を発生させない場合とで、それぞれ
１１００℃の設定温度でセラミック成形体を熱処理し、
セラミック部品を焼成した。それぞれの特性の分布を図
１１に示す。図１１において、実線曲線はガス循環流を
発生させた場合、点線曲線はガス循環流を発生させなか
った場合を表す。図１１から、炉内でガス循環流を形成
すると、熱処理後のセラミック部品において特性のバラ
ツキが少なくなることがわかる。なお、本実施形態にお
いては、セラミック部品として積層コンデンサを用い、
その静電容量をもって特性のバラツキを測定した。 （実施形態３）図１２は、本実施形態の熱処理炉を示す
横断面図である。この熱処理炉２１においては、ガス供
給管は、雰囲気ガス供給管２７ａとキャリアーガス供給
管２７ｃとの２種類から構成されている。雰囲気ガスは
ガス吐出口２７ｂから図１２中の実線矢印の方向に、キ
ャリアーガスはガス吐出口２７ｄから図１２中の二重線
矢印の方向に吐出されている。また、熱処理炉２１は、
炉本体２２の側壁２２ａの内周面から突起した障壁２２
ｂを有する。また、ガス排気管２６は炉本体２２の側壁
２２ａの近傍に配置されている。なお、ヒータ２５は環
状空間Ｓ内に配設されているが図示していない。その他
の構成は実施形態１と同じであるので説明を省略する。
せる場合と、ガス供給管１７を炉本体１２の側壁１２ａ
に向けてガス循環流を発生させない場合とで、それぞれ
１１００℃の設定温度でセラミック成形体を熱処理し、
セラミック部品を焼成した。それぞれの特性の分布を図
１１に示す。図１１において、実線曲線はガス循環流を
発生させた場合、点線曲線はガス循環流を発生させなか
った場合を表す。図１１から、炉内でガス循環流を形成
すると、熱処理後のセラミック部品において特性のバラ
ツキが少なくなることがわかる。なお、本実施形態にお
いては、セラミック部品として積層コンデンサを用い、
その静電容量をもって特性のバラツキを測定した。 （実施形態３）図１２は、本実施形態の熱処理炉を示す
横断面図である。この熱処理炉２１においては、ガス供
給管は、雰囲気ガス供給管２７ａとキャリアーガス供給
管２７ｃとの２種類から構成されている。雰囲気ガスは
ガス吐出口２７ｂから図１２中の実線矢印の方向に、キ
ャリアーガスはガス吐出口２７ｄから図１２中の二重線
矢印の方向に吐出されている。また、熱処理炉２１は、
炉本体２２の側壁２２ａの内周面から突起した障壁２２
ｂを有する。また、ガス排気管２６は炉本体２２の側壁
２２ａの近傍に配置されている。なお、ヒータ２５は環
状空間Ｓ内に配設されているが図示していない。その他
の構成は実施形態１と同じであるので説明を省略する。
【００３３】キャリアーガスは、環状空間Ｓの同一周回
方向に吐出された雰囲気ガスと合流してガス流を形成す
る。このガス流は環状空間Ｓで温められた後、障壁２２
ｂに衝突して匣２４方向へのガス流となる。同様にし
て、反対側からもキャリアーガスと雰囲気ガスとが合流
したガス流が、障壁２２ｂに衝突して匣２４方向へのガ
ス流となる。これらの匣２４方向へのガス流どうしは、
合流して匣２４を通過した後、再び障壁２２ｂと衝突し
て二手に分流し、ガスの一部はガス排気管２６から排気
される。熱処理炉２１においては、全体として２つのガ
ス循環流が形成されることになる。
方向に吐出された雰囲気ガスと合流してガス流を形成す
る。このガス流は環状空間Ｓで温められた後、障壁２２
ｂに衝突して匣２４方向へのガス流となる。同様にし
て、反対側からもキャリアーガスと雰囲気ガスとが合流
したガス流が、障壁２２ｂに衝突して匣２４方向へのガ
ス流となる。これらの匣２４方向へのガス流どうしは、
合流して匣２４を通過した後、再び障壁２２ｂと衝突し
て二手に分流し、ガスの一部はガス排気管２６から排気
される。熱処理炉２１においては、全体として２つのガ
ス循環流が形成されることになる。
【００３４】障壁２２ｂは、ガス流の方向を変える役割
を果たす。この場合、ガス流どうしを衝突させるときよ
りも、より円滑にガス流の方向を変えることができる。
障壁２２ｂの材質としては、アルミナ、シリカ、Ｓｉ
Ｃ、ムライトなどの耐熱材を用いることができる。
を果たす。この場合、ガス流どうしを衝突させるときよ
りも、より円滑にガス流の方向を変えることができる。
障壁２２ｂの材質としては、アルミナ、シリカ、Ｓｉ
Ｃ、ムライトなどの耐熱材を用いることができる。
【００３５】障壁２２ｂにおけるガス流との衝突面は、
図１２に示すように平面であってもよいし、図１３に示
すようにガス流に対して凹状に湾曲していてもよい。な
お、衝突面が平面であるときは、図１４に示すように、
障壁２２ｂにおけるガス流Ｇ（図中矢印）との衝突面２
２ｃ（図中では線分ＰＱ）と、炉本体２２の側壁２２ａ
の内周面と障壁２２ｂとの接点Ｐにおける接線Ｔとがな
す角度をβとしたとき、β≦９０°であることが好まし
い。β＞９０°であると、障壁２２ｂがガス流の勢いを
止めてしまうので、円滑なガス循環流形成が期待できな
いからである。また、衝突面２２ｃに衝突したガス流Ｇ
が匣２４に向かって流れるためには、図１５に示すよう
に、接線Ｔ3と、点Ｐから匣２４の外側壁に引いた接線
ＰＲとがなす角をγとしたとき、β≧γであることが好
ましい。以上から角度βは、γ≦β≦９０°であること
が好ましいといえる。すなわち、障壁２２ｂの衝突面２
２ｃ（線分ＰＱ）は、図１５に示す矢印の範囲にあるこ
とが好ましい。
図１２に示すように平面であってもよいし、図１３に示
すようにガス流に対して凹状に湾曲していてもよい。な
お、衝突面が平面であるときは、図１４に示すように、
障壁２２ｂにおけるガス流Ｇ（図中矢印）との衝突面２
２ｃ（図中では線分ＰＱ）と、炉本体２２の側壁２２ａ
の内周面と障壁２２ｂとの接点Ｐにおける接線Ｔとがな
す角度をβとしたとき、β≦９０°であることが好まし
い。β＞９０°であると、障壁２２ｂがガス流の勢いを
止めてしまうので、円滑なガス循環流形成が期待できな
いからである。また、衝突面２２ｃに衝突したガス流Ｇ
が匣２４に向かって流れるためには、図１５に示すよう
に、接線Ｔ3と、点Ｐから匣２４の外側壁に引いた接線
ＰＲとがなす角をγとしたとき、β≧γであることが好
ましい。以上から角度βは、γ≦β≦９０°であること
が好ましいといえる。すなわち、障壁２２ｂの衝突面２
２ｃ（線分ＰＱ）は、図１５に示す矢印の範囲にあるこ
とが好ましい。
【００３６】図１６は、障壁２２ｂの他の変形例を示す
説明図である。この障壁２２ｂは、炉本体２２の側壁２
２ａの内周面との接点Ｐに可動部２２ｄを設けており、
これを支点として動く。したがって、上記の角度βを任
意に変更できるため、匣２４内に流れるガスの量を調整
することが可能となる。 （実施形態４）図１７は、本実施形態の熱処理炉を示す
横断面図である。この熱処理炉３１においては、ガス供
給管３７はガス吐出口３７ａを向かい合わせるようにし
て環状空間Ｓに配設されており、ガス排気管３６は炉本
体の中央に配置されている。なお、ヒータ３５は環状空
間Ｓ内に配設されているが図示していない。その他の構
成は実施形態１と同じであるので説明を省略する。
説明図である。この障壁２２ｂは、炉本体２２の側壁２
２ａの内周面との接点Ｐに可動部２２ｄを設けており、
これを支点として動く。したがって、上記の角度βを任
意に変更できるため、匣２４内に流れるガスの量を調整
することが可能となる。 （実施形態４）図１７は、本実施形態の熱処理炉を示す
横断面図である。この熱処理炉３１においては、ガス供
給管３７はガス吐出口３７ａを向かい合わせるようにし
て環状空間Ｓに配設されており、ガス排気管３６は炉本
体の中央に配置されている。なお、ヒータ３５は環状空
間Ｓ内に配設されているが図示していない。その他の構
成は実施形態１と同じであるので説明を省略する。
【００３７】熱処理炉３１では、ガス供給管３７から吐
出されたガス流どうしが衝突して、匣３４の方向に向き
ながら合流する。一方、炉本体の反対側においても、ガ
ス供給管３７から吐出されたガス流どうしが衝突して、
匣３４の方向に向きながら合流する。次に、匣３４の方
向に流れるガス流どうしが炉本体の中央で衝突し、一部
はガス排気管３６から排気され、残りは二手に分流して
炉本体の側壁３２ａの方向に流れる。次に、炉本体の側
壁３２ａの方向に流れるガス流が炉本体の側壁３２ａに
突き当たって二手に分流し、再び元のガス流と合流す
る。このようにして、熱処理炉３１においては全体とし
て４つのガス循環流が形成されることになる。
出されたガス流どうしが衝突して、匣３４の方向に向き
ながら合流する。一方、炉本体の反対側においても、ガ
ス供給管３７から吐出されたガス流どうしが衝突して、
匣３４の方向に向きながら合流する。次に、匣３４の方
向に流れるガス流どうしが炉本体の中央で衝突し、一部
はガス排気管３６から排気され、残りは二手に分流して
炉本体の側壁３２ａの方向に流れる。次に、炉本体の側
壁３２ａの方向に流れるガス流が炉本体の側壁３２ａに
突き当たって二手に分流し、再び元のガス流と合流す
る。このようにして、熱処理炉３１においては全体とし
て４つのガス循環流が形成されることになる。
【００３８】
【発明の効果】本発明に係る熱処理炉は、炉本体と、炉
本体下部に設けられた炉床と、炉床に載置され被熱処理
物を収納する匣と、炉本体内部に設けられたヒータと、
炉本体に配設されたガス排気管と、炉本体の側壁と匣と
の間に形成される環状空間に配設されたガス供給管とを
備え、ガス供給管に設けられたガス吐出口は、環状空間
の周回方向に向かって開口している。
本体下部に設けられた炉床と、炉床に載置され被熱処理
物を収納する匣と、炉本体内部に設けられたヒータと、
炉本体に配設されたガス排気管と、炉本体の側壁と匣と
の間に形成される環状空間に配設されたガス供給管とを
備え、ガス供給管に設けられたガス吐出口は、環状空間
の周回方向に向かって開口している。
【００３９】これにより、雰囲気ガスは被熱処理物に直
接吹き付けられるのではなく、環状空間で温められてか
ら間接的に被熱処理物に到達する。したがって、被熱処
理物の温度バラツキや特性バラツキを抑えることができ
る。
接吹き付けられるのではなく、環状空間で温められてか
ら間接的に被熱処理物に到達する。したがって、被熱処
理物の温度バラツキや特性バラツキを抑えることができ
る。
【００４０】また、キャリアーガス供給管を設けてキャ
リアーガスを吐出することにより、雰囲気ガスの量が少
ない場合でも、雰囲気ガスを炉内に行き渡らせることが
できる。
リアーガスを吐出することにより、雰囲気ガスの量が少
ない場合でも、雰囲気ガスを炉内に行き渡らせることが
できる。
【００４１】また、上記炉本体の側壁は、その内周面か
ら突起した障壁を設けることにより、環状空間で温めら
れたガスは、この障壁に衝突して方向を変え、匣内の被
焼成物に到達する。したがって、あらかじめ障壁の形状
や、障壁とガスとの衝突面の角度を調整しておけば、ガ
スの流れを制御することができる。
ら突起した障壁を設けることにより、環状空間で温めら
れたガスは、この障壁に衝突して方向を変え、匣内の被
焼成物に到達する。したがって、あらかじめ障壁の形状
や、障壁とガスとの衝突面の角度を調整しておけば、ガ
スの流れを制御することができる。
【００４２】また、本発明に係るガス供給方法は、上記
熱処理炉において、ガス供給管から環状空間の周回方向
に向かってガスを供給し、環状空間を循環するガス循環
流を形成することを特徴とする。
熱処理炉において、ガス供給管から環状空間の周回方向
に向かってガスを供給し、環状空間を循環するガス循環
流を形成することを特徴とする。
【００４３】このように環状空間にガスを循環させるこ
とによって、ガスを増幅させてから、ガスを被熱処理物
に到達させることができる。したがって、雰囲気ガスの
供給効率を高めることができる。
とによって、ガスを増幅させてから、ガスを被熱処理物
に到達させることができる。したがって、雰囲気ガスの
供給効率を高めることができる。
【００４４】また、本発明に係るガス供給方法は、上記
熱処理炉において、複数のガス供給管から環状空間の周
回方向に向かってガスを供給し、炉本体内部で複数のガ
スを衝突させて、ガス流の方向を変えることを特徴とす
る。
熱処理炉において、複数のガス供給管から環状空間の周
回方向に向かってガスを供給し、炉本体内部で複数のガ
スを衝突させて、ガス流の方向を変えることを特徴とす
る。
【００４５】これによって、環状空間で温められたガス
流どうしを衝突、合流、分流させて、炉内に循環流を形
成し、増幅されたガスを匣内に供給することができる。
また、ガスの衝突の際にはガスの拡散、混合が生じる。
したがって、雰囲気ガスの供給効率を高めることができ
る。
流どうしを衝突、合流、分流させて、炉内に循環流を形
成し、増幅されたガスを匣内に供給することができる。
また、ガスの衝突の際にはガスの拡散、混合が生じる。
したがって、雰囲気ガスの供給効率を高めることができ
る。
【図１】実施形態１における熱処理炉を示す縦断面図。
【図２】図１中のＬ−Ｌ線に沿った断面図。
【図３】実施形態１の熱処理炉における匣を示す斜視
図。
図。
【図４】実施形態１の熱処理炉における加熱手段の変形
例を示す説明図。
例を示す説明図。
【図５】実施形態１の熱処理炉におけるガス供給管の変
形例を示す説明図。
形例を示す説明図。
【図６】実施形態１の熱処理炉におけるガス供給管の変
形例を示す説明図。
形例を示す説明図。
【図７】実施形態１の熱処理炉におけるガス供給管のガ
ス吐出口の変形例を示す部分斜視図。
ス吐出口の変形例を示す部分斜視図。
【図８】実施形態１の熱処理炉におけるガスの吐出角度
の説明図。
の説明図。
【図９】実施形態１の熱処理炉におけるガスの流れを示
す説明図。
す説明図。
【図１０】実施形態２の熱処理炉の横断面、および炉内
のガスの流れを示す説明図。
のガスの流れを示す説明図。
【図１１】実施形態２において、ガス循環流を発生させ
た場合（実線曲線）と、ガス循環流を発生させなかった
場合（点線曲線）とのセラミック部品の特性の分布を示
すグラフ。
た場合（実線曲線）と、ガス循環流を発生させなかった
場合（点線曲線）とのセラミック部品の特性の分布を示
すグラフ。
【図１２】実施形態３の熱処理炉の横断面、および炉内
のガスの流れを示す説明図。
のガスの流れを示す説明図。
【図１３】実施形態３の熱処理炉における障壁の変形例
を示す部分断面図。
を示す部分断面図。
【図１４】実施形態３の熱処理炉における障壁を示す説
明図。
明図。
【図１５】実施形態３の熱処理炉における障壁の衝突面
の説明図。
の説明図。
【図１６】実施形態３の熱処理炉における障壁の変形例
を示す説明図。
を示す説明図。
【図１７】実施形態４の熱処理炉の横断面、および炉内
のガスの流れを示す説明図。
のガスの流れを示す説明図。
【図１８】従来の熱処理炉を示す縦断面図。
１、１１、２１、３１ 熱処理炉 ２ 炉本体 ４、１４、２４、３４ 匣 ７、１７、３７ ガス供給管 ７ａ、１７ａ ガス吐出口 ２２ｂ 障壁 ２７ａ 雰囲気ガス供給管 ２７ｂ キャリアーガス供給管 Ｓ 環状空間
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 毅 京都府長岡京市天神二丁目26番10号 株式 会社村田製作所内 (72)発明者 伊藤 英雄 京都府長岡京市天神二丁目26番10号 株式 会社村田製作所内 (72)発明者 森井 博史 京都府長岡京市天神二丁目26番10号 株式 会社村田製作所内 Ｆターム(参考） 4G068 AA01 AC01 AD18 AD39 AD49 AF12 4K063 AA05 AA12 AA15 BA04 BA12 CA03 DA14 DA15 DA28
Claims (5)
- 【請求項１】 炉本体と、前記炉本体下部に設けられた
炉床と、前記炉床に載置され被熱処理物を収納する匣
と、前記炉本体内部に設けられたヒータと、前記炉本体
に配設されたガス排気管と、前記炉本体の側壁と前記匣
との間に形成される環状空間に配設されたガス供給管と
を備える熱処理炉であって、 前記ガス供給管に設けられたガス吐出口は、前記環状空
間の周回方向に向かって開口していることを特徴とする
熱処理炉。 - 【請求項２】 前記ガス供給管は、雰囲気ガス供給管お
よびキャリアーガス供給管からなることを特徴とする請
求項１に記載の熱処理炉。 - 【請求項３】 前記炉本体の側壁は、その内周面から突
起した障壁を有することを特徴とする請求項１または請
求項２に記載の熱処理炉。 - 【請求項４】 請求項１から請求項３のいずれかに記載
の熱処理炉において、前記ガス供給管から前記環状空間
の周回方向に向かってガスを供給し、前記環状空間を循
環するガス循環流を形成することを特徴とする熱処理炉
のガス供給方法。 - 【請求項５】 請求項１から請求項３のいずれかに記載
の熱処理炉において、複数の前記ガス供給管から前記環
状空間の周回方向に向かってガスを供給し、前記炉本体
内部で複数のガス流を衝突させて、前記ガス流の方向を
変えることを特徴とする熱処理炉のガス供給方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001139109A JP4524951B2 (ja) | 2001-05-09 | 2001-05-09 | 熱処理炉、および熱処理炉のガス供給方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001139109A JP4524951B2 (ja) | 2001-05-09 | 2001-05-09 | 熱処理炉、および熱処理炉のガス供給方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002333283A true JP2002333283A (ja) | 2002-11-22 |
| JP4524951B2 JP4524951B2 (ja) | 2010-08-18 |
Family
ID=18985941
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001139109A Expired - Lifetime JP4524951B2 (ja) | 2001-05-09 | 2001-05-09 | 熱処理炉、および熱処理炉のガス供給方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4524951B2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| JP2007285585A (ja) * | 2006-04-14 | 2007-11-01 | Murata Mfg Co Ltd | 熱処理炉およびそれを用いたセラミック電子部品の製造方法 |
| JP2012509191A (ja) * | 2008-11-23 | 2012-04-19 | ディーフェンバッハー ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング ウント コンパニー コマンディートゲゼルシャフト | 熱間等方圧プレスにおける温度制御のための方法並びに熱間等方圧プレス |
| JP2018013256A (ja) * | 2016-07-19 | 2018-01-25 | 日本碍子株式会社 | 雰囲気炉 |
| JP2021188868A (ja) * | 2020-06-03 | 2021-12-13 | 日本碍子株式会社 | バッチ式熱処理炉 |
| JP2021188869A (ja) * | 2020-06-03 | 2021-12-13 | 日本碍子株式会社 | バッチ式熱処理炉 |
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