JP2003139469A - 自然落下式熱処理方法及び熱処理炉 - Google Patents
自然落下式熱処理方法及び熱処理炉Info
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- JP2003139469A JP2003139469A JP2001337302A JP2001337302A JP2003139469A JP 2003139469 A JP2003139469 A JP 2003139469A JP 2001337302 A JP2001337302 A JP 2001337302A JP 2001337302 A JP2001337302 A JP 2001337302A JP 2003139469 A JP2003139469 A JP 2003139469A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 粉流体や鱗片状の処理物を急速に、且つ一定
の時間で所要の温度にまでむらなく均一に加熱し、熱処
理する。 【解決手段】 自然落下式熱処理炉は、処理物を収納
し、送り出す処理物投入部４と、この処理物投入部４か
ら毎時一定量の処理物を真空中で落下させる処理物排出
部８と、この処理物排出部８から落下した処理物を真空
中で落下させながらこの落下する処理物をその周囲から
加熱する昇温部９と、この昇温部９で昇温した処理物を
搬送しながら、所要の時間加熱してその温度を維持する
温度保持部１７と、この温度保持部１７から送られてき
た処理物を冷却する冷却部２０とを有する。
の時間で所要の温度にまでむらなく均一に加熱し、熱処
理する。 【解決手段】 自然落下式熱処理炉は、処理物を収納
し、送り出す処理物投入部４と、この処理物投入部４か
ら毎時一定量の処理物を真空中で落下させる処理物排出
部８と、この処理物排出部８から落下した処理物を真空
中で落下させながらこの落下する処理物をその周囲から
加熱する昇温部９と、この昇温部９で昇温した処理物を
搬送しながら、所要の時間加熱してその温度を維持する
温度保持部１７と、この温度保持部１７から送られてき
た処理物を冷却する冷却部２０とを有する。
Description
【０００１】本発明は、処理物を所定の温度まで加熱
し、所要の時間だけその温度に処理物の温度を保持した
後、処理物を冷却する熱処理方法とそれを実施するため
の熱処理炉に関し、特に粉粒体や鱗片状のものを熱処理
するのに好適な自然落下式熱処理方法とそれを実施する
ための熱処理炉に関する。
し、所要の時間だけその温度に処理物の温度を保持した
後、処理物を冷却する熱処理方法とそれを実施するため
の熱処理炉に関し、特に粉粒体や鱗片状のものを熱処理
するのに好適な自然落下式熱処理方法とそれを実施する
ための熱処理炉に関する。
【０００２】
【従来の技術】熱処理は、その目的によって熱の加え方
が異なるが、一般的には図６に示すような処理プロセス
がとられる。まず、処理物を時間ｔ１で所定の温度Ｔma
x まで加熱し、その後この温度Ｔmax の温度を時間ｔ２
だけ保持した後、処理物を時間ｔ３の時間で冷却し、常
温に戻す。処理物の種類は熱処理の目的によっては、前
記のような熱処理時の時間ｔ１〜ｔ３や温度Ｔmax につ
いて厳格な条件が求められる場合がある。
が異なるが、一般的には図６に示すような処理プロセス
がとられる。まず、処理物を時間ｔ１で所定の温度Ｔma
x まで加熱し、その後この温度Ｔmax の温度を時間ｔ２
だけ保持した後、処理物を時間ｔ３の時間で冷却し、常
温に戻す。処理物の種類は熱処理の目的によっては、前
記のような熱処理時の時間ｔ１〜ｔ３や温度Ｔmax につ
いて厳格な条件が求められる場合がある。
【０００３】粉粒体や鱗片状のものを熱処理する場合、
従来では一般に、トンネル炉や縦型炉が使用され、コン
ベアや昇降機構等を使用して処理物を搬送しながら、前
述のような熱処理プロセスを行うことが多い。すなわ
ち、処理物が通過する経路の温度に前述のような温度条
件を設定しておき、処理物がそこを通過する過程で、加
熱、温度保持及び冷却が順次行われるようになってい
る。
従来では一般に、トンネル炉や縦型炉が使用され、コン
ベアや昇降機構等を使用して処理物を搬送しながら、前
述のような熱処理プロセスを行うことが多い。すなわ
ち、処理物が通過する経路の温度に前述のような温度条
件を設定しておき、処理物がそこを通過する過程で、加
熱、温度保持及び冷却が順次行われるようになってい
る。
【０００４】
【発明が解決しようとしている課題】熱処理の目的によ
っては、加熱物を急速に数百度の温度まで加熱する必要
があり、その場合も温度勾配や加熱温度Ｔmax は一定で
なければならない。しかしながら、前述したような従来
のトンネル炉や縦型炉では、処理物を搬送するコンベア
や昇降台等の熱容量が大きいため、急峻な温度勾配をと
ることができず、加熱物を急速に数百度の温度まで加熱
するような熱処理には適さないという課題があった。
っては、加熱物を急速に数百度の温度まで加熱する必要
があり、その場合も温度勾配や加熱温度Ｔmax は一定で
なければならない。しかしながら、前述したような従来
のトンネル炉や縦型炉では、処理物を搬送するコンベア
や昇降台等の熱容量が大きいため、急峻な温度勾配をと
ることができず、加熱物を急速に数百度の温度まで加熱
するような熱処理には適さないという課題があった。
【０００５】本発明は、前記従来の熱処理炉における課
題に鑑み、特に粉流体や鱗片状の処理物を急速に、且つ
一定の時間で所要の温度にまでむらなく均一に加熱し、
熱処理することが可能な自然落下式熱処理方法と熱処理
炉を提供することを目的とする。
題に鑑み、特に粉流体や鱗片状の処理物を急速に、且つ
一定の時間で所要の温度にまでむらなく均一に加熱し、
熱処理することが可能な自然落下式熱処理方法と熱処理
炉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】本発明では、前記の目的
を達成するため、処理物に空気抵抗を与えずに自由落下
させながら、その落下中の処理物をその周囲から加熱す
ることより、処理物を落下中に所定温度まで加熱するよ
うにした。そのために、処理物を真空中で自由落下させ
ると同時に、落下中の処理物の周囲に配置した円筒状の
ヒータによって処理物を輻射加熱し、急速加熱するよう
にしたものである。
を達成するため、処理物に空気抵抗を与えずに自由落下
させながら、その落下中の処理物をその周囲から加熱す
ることより、処理物を落下中に所定温度まで加熱するよ
うにした。そのために、処理物を真空中で自由落下させ
ると同時に、落下中の処理物の周囲に配置した円筒状の
ヒータによって処理物を輻射加熱し、急速加熱するよう
にしたものである。
【０００７】すなわち、本発明による自然落下式熱処理
方法は、処理物を所定の温度まで加熱し、所要の時間だ
けその温度に処理物の温度を保持した後、処理物を冷却
するものであって、処理物を所定の温度まで加熱するプ
ロセスが、処理物を真空中で自然落下させながら、その
落下途中で処理物を周囲から加熱するものである。
方法は、処理物を所定の温度まで加熱し、所要の時間だ
けその温度に処理物の温度を保持した後、処理物を冷却
するものであって、処理物を所定の温度まで加熱するプ
ロセスが、処理物を真空中で自然落下させながら、その
落下途中で処理物を周囲から加熱するものである。
【０００８】さらに、このような自然落下式熱処理方法
を実施するための熱処理炉は、処理物を真空中で自然落
下させながら、処理物をその周囲から加熱することによ
り、処理物を所定の温度まで加熱する昇温部９を有す
る。より具体的には、処理物を収納し、送り出す処理物
投入部４と、この処理物投入部４から毎時一定量の処理
物を真空中で落下させる処理物排出部８と、この処理物
排出部８から落下した処理物を真空中で落下させながら
この落下する処理物をその周囲から加熱する昇温部９
と、この昇温部９で昇温した処理物を搬送しながら、所
要の時間加熱してその温度を維持する温度保持部１７
と、この温度保持部１７から送られてきた処理物を冷却
する冷却部２０とを有する。
を実施するための熱処理炉は、処理物を真空中で自然落
下させながら、処理物をその周囲から加熱することによ
り、処理物を所定の温度まで加熱する昇温部９を有す
る。より具体的には、処理物を収納し、送り出す処理物
投入部４と、この処理物投入部４から毎時一定量の処理
物を真空中で落下させる処理物排出部８と、この処理物
排出部８から落下した処理物を真空中で落下させながら
この落下する処理物をその周囲から加熱する昇温部９
と、この昇温部９で昇温した処理物を搬送しながら、所
要の時間加熱してその温度を維持する温度保持部１７
と、この温度保持部１７から送られてきた処理物を冷却
する冷却部２０とを有する。
【０００９】ここで、処理物を所定の温度まで加熱する
昇温部９が処理物を真空中で落下させる真空塔１６を有
し、その真空塔１６内を落下する処理物をその周囲から
加熱するヒータ１２を有する。また、処理物を冷却する
冷却部２０が処理物を搬送し、回収する樋状のシュート
２１からなり、そのシュート２１がそれに沿って処理物
を回収する過程で処理物を冷却するよう温度勾配を有す
るものである。
昇温部９が処理物を真空中で落下させる真空塔１６を有
し、その真空塔１６内を落下する処理物をその周囲から
加熱するヒータ１２を有する。また、処理物を冷却する
冷却部２０が処理物を搬送し、回収する樋状のシュート
２１からなり、そのシュート２１がそれに沿って処理物
を回収する過程で処理物を冷却するよう温度勾配を有す
るものである。
【００１０】このような自然落下式熱処理方法と熱処理
炉では、処理物が昇温部９において真空中で自然落下す
るため、処理物は空気の抵抗を受けずに落下する。その
ため、処理物の形状、大きさ、密度、重量等に係わら
ず、処理物は重力の加速度ｇ（ｍ／sec2）の速度で落下
する。従って、処理物が必要な温度に加熱されるための
発熱量と加熱時間をシュミレーションや実験により求め
ておき、その加熱時間に相当する高さ分だけ加熱するよ
うにヒータ１２を配置しておけば、処理物が落下する間
にそれを所要の温度に加熱することができる。そして、
処理物は何にも接していない状態で真空中を落下する間
にその周囲から輻射熱により加熱されるため、短時間に
しかも均一に所定の温度まで加熱することが可能とな
る。
炉では、処理物が昇温部９において真空中で自然落下す
るため、処理物は空気の抵抗を受けずに落下する。その
ため、処理物の形状、大きさ、密度、重量等に係わら
ず、処理物は重力の加速度ｇ（ｍ／sec2）の速度で落下
する。従って、処理物が必要な温度に加熱されるための
発熱量と加熱時間をシュミレーションや実験により求め
ておき、その加熱時間に相当する高さ分だけ加熱するよ
うにヒータ１２を配置しておけば、処理物が落下する間
にそれを所要の温度に加熱することができる。そして、
処理物は何にも接していない状態で真空中を落下する間
にその周囲から輻射熱により加熱されるため、短時間に
しかも均一に所定の温度まで加熱することが可能とな
る。
【００１１】このようにして昇温部９で昇温した処理物
は、温度保持部１７において搬送されながら、その温度
が維持される。その後、処理物が温度保持部１７から冷
却部２０に送られ、処理物が冷却されて熱処理を完了す
る。このようにして、処理物を短時間に、且つ一定の時
間加熱した状態で昇温することができるので、急峻な温
度勾配を必要とする熱処理に最適となる。
は、温度保持部１７において搬送されながら、その温度
が維持される。その後、処理物が温度保持部１７から冷
却部２０に送られ、処理物が冷却されて熱処理を完了す
る。このようにして、処理物を短時間に、且つ一定の時
間加熱した状態で昇温することができるので、急峻な温
度勾配を必要とする熱処理に最適となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】次に、図面を参照しながら、本発
明の実施の形態について、具体的且つ詳細に説明する。
図１に本発明の一実施形態による自然落下式熱処理炉の
全体が示され、図２〜図４にそれらの各部分が拡大して
示されている。
明の実施の形態について、具体的且つ詳細に説明する。
図１に本発明の一実施形態による自然落下式熱処理炉の
全体が示され、図２〜図４にそれらの各部分が拡大して
示されている。
【００１３】この自然落下式熱処理炉は、最上段が処理
物投入部４となっており、以下、その下に処理物排出部
８、昇温部９、温度保持部１７、冷却部２０及び回収部
２４とを有する。処理物投入部４の下段部から、装置の
下段にある回収部２４の上段部分までの間は、全体が一
連の真空チャンバとなっている。
物投入部４となっており、以下、その下に処理物排出部
８、昇温部９、温度保持部１７、冷却部２０及び回収部
２４とを有する。処理物投入部４の下段部から、装置の
下段にある回収部２４の上段部分までの間は、全体が一
連の真空チャンバとなっている。
【００１４】図１と図２に示すように、処理物投入部４
の最上段にはホッパ状の処理物投入容器１となってお
り、この処理物投入容器１の上端開口部は蓋２により気
密に閉じられるようになっている。この蓋２を開いて処
理物投入容器４に粉粒体或いは鱗片状の処理物が投入さ
れる。
の最上段にはホッパ状の処理物投入容器１となってお
り、この処理物投入容器１の上端開口部は蓋２により気
密に閉じられるようになっている。この蓋２を開いて処
理物投入容器４に粉粒体或いは鱗片状の処理物が投入さ
れる。
【００１５】この処理物投入容器１の下端側は細くなっ
ていると共に、下端は処理物を排出する排出口となって
いる。この処理物投入容器１の排出口はシャッタ３によ
り開閉される。このシャッタ３により開閉される処理物
投入容器１の排出口の下には、もう一つの排出ホッパ６
が配置され、その下はゲートバルブ５で閉じられた真空
チャンバの最上段にある処理物排出部８となっている。
この処理物排出部８の最上段には、やはりホッパ状の処
理物リザーバ７が配置されている。
ていると共に、下端は処理物を排出する排出口となって
いる。この処理物投入容器１の排出口はシャッタ３によ
り開閉される。このシャッタ３により開閉される処理物
投入容器１の排出口の下には、もう一つの排出ホッパ６
が配置され、その下はゲートバルブ５で閉じられた真空
チャンバの最上段にある処理物排出部８となっている。
この処理物排出部８の最上段には、やはりホッパ状の処
理物リザーバ７が配置されている。
【００１６】処理物投入部４のこのような構成から、処
理物投入容器１の蓋２を取り、処理物投入容器１の上端
を開いた状態でそこに所定の量の処理物を投入する。蓋
２を閉じた状態で、処理物投入部４を別経路の真空ポン
プで排気した後、シャッタ３により処理物投入容器１の
排出口を開くと共に、ゲートバルブ５を開くことによ
り、処理物投入容器４内の処理物が真空状態の処理物排
出部８の上段にある処理物リザーバ７内に供給される。
理物投入容器１の蓋２を取り、処理物投入容器１の上端
を開いた状態でそこに所定の量の処理物を投入する。蓋
２を閉じた状態で、処理物投入部４を別経路の真空ポン
プで排気した後、シャッタ３により処理物投入容器１の
排出口を開くと共に、ゲートバルブ５を開くことによ
り、処理物投入容器４内の処理物が真空状態の処理物排
出部８の上段にある処理物リザーバ７内に供給される。
【００１７】処理物リザーバ７の下端側は、細くなって
おり、その下端が処理物の排出口となっている。この処
理物リザーバ７の下端の排出口の直下には、その排出口
の中心から僅かにずれて処理物排出ドラム１５が設けら
れている。この処理物排出ドラム１５は、図１と図２に
矢印で示す方向に一定の速度で回転する。この、処理物
排出ドラム１５の周面は処理物リザーバ７の下端の排出
口にほぼ接しており、処理物排出ドラム１５の回転によ
って毎時定量の処理物が処理物リザーバ７の下端の排出
口から送り出され、その下の昇温部９へ送られる。図示
はしていないが、処理物排出ドラム１５の周面には円周
方向に規則正しい凹凸を有した歯状となっており。この
歯状の凹凸により処理物が排出される。
おり、その下端が処理物の排出口となっている。この処
理物リザーバ７の下端の排出口の直下には、その排出口
の中心から僅かにずれて処理物排出ドラム１５が設けら
れている。この処理物排出ドラム１５は、図１と図２に
矢印で示す方向に一定の速度で回転する。この、処理物
排出ドラム１５の周面は処理物リザーバ７の下端の排出
口にほぼ接しており、処理物排出ドラム１５の回転によ
って毎時定量の処理物が処理物リザーバ７の下端の排出
口から送り出され、その下の昇温部９へ送られる。図示
はしていないが、処理物排出ドラム１５の周面には円周
方向に規則正しい凹凸を有した歯状となっており。この
歯状の凹凸により処理物が排出される。
【００１８】図１と図２に示すように、昇温部９の上端
は、前記の処理物排出ドラム１５から排出され、落下す
る処理物を受けて一定の個所から落下させるためのホッ
パ状の落下軌道規制筒１０となっている。この落下軌道
規制筒１０はその全体が漏斗状であるが、その下端は径
の細い円筒形の排出筒部となっており、処理物はこれに
そって昇温部９内の落下を開始する。
は、前記の処理物排出ドラム１５から排出され、落下す
る処理物を受けて一定の個所から落下させるためのホッ
パ状の落下軌道規制筒１０となっている。この落下軌道
規制筒１０はその全体が漏斗状であるが、その下端は径
の細い円筒形の排出筒部となっており、処理物はこれに
そって昇温部９内の落下を開始する。
【００１９】図１と図３に示すように、落下軌道規制筒
１０から昇温部９を落下する経路を囲むように円筒形の
落下筒１３が垂直に立設されている。この落下筒１３
は、熱的、化学的に安定した材料のものを使用し、例え
ば黒鉛製のものを使用する。さらに、この落下筒１３の
周囲には、円筒形に連ねたヒータ１２を配置している。
このヒータ１２もまた、熱的、化学的に安定した材料の
ものを使用し、例えば黒鉛製のものやタングステンメッ
シュ状のものを使用する。
１０から昇温部９を落下する経路を囲むように円筒形の
落下筒１３が垂直に立設されている。この落下筒１３
は、熱的、化学的に安定した材料のものを使用し、例え
ば黒鉛製のものを使用する。さらに、この落下筒１３の
周囲には、円筒形に連ねたヒータ１２を配置している。
このヒータ１２もまた、熱的、化学的に安定した材料の
ものを使用し、例えば黒鉛製のものやタングステンメッ
シュ状のものを使用する。
【００２０】このヒータ１２と真空チャンバの昇温部９
の部分の外筒１６との間には、断熱材１１が充填されて
いる。この断熱材１１もまた、熱的、化学的に安定した
材料のものを使用し、例えば黒鉛ファイバ製のもの、ま
たは、モリブンやタンタル箔を積層したリフレクターな
るものを使用する。ヒータ１２で囲まれた落下筒１３の
内部はそのヒータ１２で高温に加熱されており、この部
分を処理物が落下する時、処理物が加熱され、昇温され
る。この落下筒１３を含む昇温部９は後述する真空ポン
プ２９によって排気され、真空となっているため、処理
物は空気抵抗を受けず、落下筒１３の中を自然落下す
る。そのため、処理物は正確に重力の加速度ｇで落下す
る。図６に示すように、このヒータ１２が有る間の部分
を処理する時間ｔ１の間に処理物が必要な温度Ｔmax に
昇温されるように、ヒータ１２の図１に示す高さｈと発
熱量を決定すればよいことになる。
の部分の外筒１６との間には、断熱材１１が充填されて
いる。この断熱材１１もまた、熱的、化学的に安定した
材料のものを使用し、例えば黒鉛ファイバ製のもの、ま
たは、モリブンやタンタル箔を積層したリフレクターな
るものを使用する。ヒータ１２で囲まれた落下筒１３の
内部はそのヒータ１２で高温に加熱されており、この部
分を処理物が落下する時、処理物が加熱され、昇温され
る。この落下筒１３を含む昇温部９は後述する真空ポン
プ２９によって排気され、真空となっているため、処理
物は空気抵抗を受けず、落下筒１３の中を自然落下す
る。そのため、処理物は正確に重力の加速度ｇで落下す
る。図６に示すように、このヒータ１２が有る間の部分
を処理する時間ｔ１の間に処理物が必要な温度Ｔmax に
昇温されるように、ヒータ１２の図１に示す高さｈと発
熱量を決定すればよいことになる。
【００２１】仮に、シュミレーションや実験等により、
ヒータ１２で１２００℃に加熱された雰囲気中で或る処
理物をＴmax ＝７００℃まで加熱するのにｔ１＝０．４
０４秒かかることが分かった。この場合、処理物をこの
温度に加熱するのにヒータ１２の高さはｈ＝１／２・ｇ
（ｔ１）2＝８００ｍｍあれば良いことになる。
ヒータ１２で１２００℃に加熱された雰囲気中で或る処
理物をＴmax ＝７００℃まで加熱するのにｔ１＝０．４
０４秒かかることが分かった。この場合、処理物をこの
温度に加熱するのにヒータ１２の高さはｈ＝１／２・ｇ
（ｔ１）2＝８００ｍｍあれば良いことになる。
【００２２】図１、図３、図４に示すように、処理物が
落下筒１３を落下し、その下端から出た先は温度保持部
となっている。すなわち、落下筒１３の下端の真下に、
円筒形の回転ドラム１８が設けられている。この回転ド
ラム１８は、熱的、化学的に安定しており、熱処理温度
条件下で処理物と反応しないもので作る必要があり、例
えば黒鉛製のものが使用される。この回転ドラム１８の
周面は幅方向に長い凹状の溝が一定の間隔で設けられ、
落下筒１３から落下してくる処理物をこの溝で受ける。
また、この回転ドラム１８は図示していない回転機構に
より、矢印で示す方向に一定の速度で回転する。
落下筒１３を落下し、その下端から出た先は温度保持部
となっている。すなわち、落下筒１３の下端の真下に、
円筒形の回転ドラム１８が設けられている。この回転ド
ラム１８は、熱的、化学的に安定しており、熱処理温度
条件下で処理物と反応しないもので作る必要があり、例
えば黒鉛製のものが使用される。この回転ドラム１８の
周面は幅方向に長い凹状の溝が一定の間隔で設けられ、
落下筒１３から落下してくる処理物をこの溝で受ける。
また、この回転ドラム１８は図示していない回転機構に
より、矢印で示す方向に一定の速度で回転する。
【００２３】この回転ドラム１８の内側には、回転ドラ
ム１８を加熱する円筒形のヒータ２３が回転ドラム１８
と同心状に配置されている。このヒータ２３もまた、熱
的、化学的に安定した材料で作られており、例えば黒鉛
製のものが使用される。さらに、回転ドラム１８の周り
は、リフレクタ１９によって囲まれ、ヒータ２３からの
輻射熱が外に逃げないようになっている。
ム１８を加熱する円筒形のヒータ２３が回転ドラム１８
と同心状に配置されている。このヒータ２３もまた、熱
的、化学的に安定した材料で作られており、例えば黒鉛
製のものが使用される。さらに、回転ドラム１８の周り
は、リフレクタ１９によって囲まれ、ヒータ２３からの
輻射熱が外に逃げないようになっている。
【００２４】前記のヒータ２３によって回転ドラム１８
が加熱され、その周面に乗った処理物が図６に示すTmax
の温度に保持される。そして、この回転ドラム１８に
乗った処理物が回転ドラム１８の回転により徐々に移動
し、処理物が回転ドラム１８の最上部から図４において
右９０゜の位置まで回転して来たとき、処理物が回転ド
ラム１８から落とされ、次の冷却部２０に送られる。こ
の間の時間は、図６の時間ｔ２となるように回転ドラム
１８の回転速度が設計或いは調整される。
が加熱され、その周面に乗った処理物が図６に示すTmax
の温度に保持される。そして、この回転ドラム１８に
乗った処理物が回転ドラム１８の回転により徐々に移動
し、処理物が回転ドラム１８の最上部から図４において
右９０゜の位置まで回転して来たとき、処理物が回転ド
ラム１８から落とされ、次の冷却部２０に送られる。こ
の間の時間は、図６の時間ｔ２となるように回転ドラム
１８の回転速度が設計或いは調整される。
【００２５】冷却部２０は、樋状のシュート２１を有し
ている。この樋状のシュート２１の図４において右端側
は、真空チャンバの底面に取り付けられた支持部材３２
の上辺側に水平に設けられたガイド溝にスライド自在に
支持されている。また、このシュート２１の中央部は、
真空チャンバの底壁の外側からベローズまたはゴム筒等
のフレッキシブル管３１を介して連結された直線導入機
３０のプランジャが回転自在に連結されている。この直
線導入機３０により、図４に二点鎖線で示すように水平
な姿勢から、図４に実線で示すように、同図において左
端から右端側にかけて次第に低くなるような勾配を形成
するような姿勢に変えられる。また、直線導入機３０の
先端に図示しない振動発生器（バイブレータ）を取り付
けると、処理物をシュート２１上に沿って速やかに滑ら
すこともできる。
ている。この樋状のシュート２１の図４において右端側
は、真空チャンバの底面に取り付けられた支持部材３２
の上辺側に水平に設けられたガイド溝にスライド自在に
支持されている。また、このシュート２１の中央部は、
真空チャンバの底壁の外側からベローズまたはゴム筒等
のフレッキシブル管３１を介して連結された直線導入機
３０のプランジャが回転自在に連結されている。この直
線導入機３０により、図４に二点鎖線で示すように水平
な姿勢から、図４に実線で示すように、同図において左
端から右端側にかけて次第に低くなるような勾配を形成
するような姿勢に変えられる。また、直線導入機３０の
先端に図示しない振動発生器（バイブレータ）を取り付
けると、処理物をシュート２１上に沿って速やかに滑ら
すこともできる。
【００２６】この樋状のシュート２１の底面であって、
右端側にシュート２１を冷却する冷却パイプ２２が設け
られている。これにより、シュート２１の図４において
右端部側が冷却される一方で、シュート２１の図４にお
いて左端部側は、ヒータ２３の輻射熱で加熱されるた
め、シュート２１には、図４において左端部側から右端
部側にいくに従って次第に温度が低くなるような温度勾
配が形成される。図４に温度Ｔとシュート２１の図４に
おいて左端部側から右端部側に向かった位置ｘとのＴ−
ｘ座標系を模式的に示すと、図５の通りである。
右端側にシュート２１を冷却する冷却パイプ２２が設け
られている。これにより、シュート２１の図４において
右端部側が冷却される一方で、シュート２１の図４にお
いて左端部側は、ヒータ２３の輻射熱で加熱されるた
め、シュート２１には、図４において左端部側から右端
部側にいくに従って次第に温度が低くなるような温度勾
配が形成される。図４に温度Ｔとシュート２１の図４に
おいて左端部側から右端部側に向かった位置ｘとのＴ−
ｘ座標系を模式的に示すと、図５の通りである。
【００２７】前述した回転ドラム１８の回転により、そ
の周面の溝から落ちた処理物は、シュート２１の左端側
で受けられ、直線導入機３０により設定された勾配に従
ってシュート２１の右端側へと送られる。この間、シュ
ート２１の図５に示した温度勾配より処理物が冷却さ
れ、次の回収部２４へと送られる。この間の冷却時間
は、図６に示す冷却時間ｔ３となるようシュート２１の
勾配が決定される。
の周面の溝から落ちた処理物は、シュート２１の左端側
で受けられ、直線導入機３０により設定された勾配に従
ってシュート２１の右端側へと送られる。この間、シュ
ート２１の図５に示した温度勾配より処理物が冷却さ
れ、次の回収部２４へと送られる。この間の冷却時間
は、図６に示す冷却時間ｔ３となるようシュート２１の
勾配が決定される。
【００２８】直線導入機３０によりシュート２１に与え
られた勾配に沿って最も低い図４において右端の下に、
回収部２４のホッパ２５が設けられている。このホッパ
２５の下には、真空チャンバを開閉するゲートバルブ２
６が設けられ、このゲートバルブ２６に処理物回収容器
を装着する回収チャンバ２７が設けられている。前述の
ようにしてシュート２１の勾配に沿って冷却されながら
落下してきた処理物は、そのシュート２１の終端である
図４において右端からホッパ２５に落ちる。このホッパ
２５で受けられた処理物は、ゲートバルブ２６を開くこ
とにより、回収チャンバ２７内の処理物回収容器に収納
され、処理物が同容器に回収される。
られた勾配に沿って最も低い図４において右端の下に、
回収部２４のホッパ２５が設けられている。このホッパ
２５の下には、真空チャンバを開閉するゲートバルブ２
６が設けられ、このゲートバルブ２６に処理物回収容器
を装着する回収チャンバ２７が設けられている。前述の
ようにしてシュート２１の勾配に沿って冷却されながら
落下してきた処理物は、そのシュート２１の終端である
図４において右端からホッパ２５に落ちる。このホッパ
２５で受けられた処理物は、ゲートバルブ２６を開くこ
とにより、回収チャンバ２７内の処理物回収容器に収納
され、処理物が同容器に回収される。
【００２９】図１に示すように、前記の回転ドラム１８
を有する温度保持部１７とシュート２１を有する冷却部
２０が収納された真空チャンバの下部の部分に、ターボ
分子ポンプ等の真空ポンプ２９が接続され、真空チャン
バ全体が排気され、高真空雰囲気に維持される。
を有する温度保持部１７とシュート２１を有する冷却部
２０が収納された真空チャンバの下部の部分に、ターボ
分子ポンプ等の真空ポンプ２９が接続され、真空チャン
バ全体が排気され、高真空雰囲気に維持される。
【００３０】このような構成からなる自然落下式熱処理
炉では、処理物投入部４の処理物投入容器１に投入され
た粉粒体或いは鱗片状の処理物がゲートバルブ５を通っ
て真空チャンバ内に落ちる。そして、処理物排出部８の
処理物排出ドラム１５の回転により毎時定量の処理物が
昇温部９へ送られる。この処理物は、昇温部９において
ヒータ１２の中を真空中で自然落下しながら加熱され、
時間ｔ１の間に処理物が必要な温度Ｔmax に昇温され
る。その後、この処理物は回転ドラム１８の周面に乗
り、Tmax の温度に時間ｔ２だけ保持され、その後、冷
却部２０の樋状のシュート２１に沿って落下する。処理
物がこの樋状のシュート２１を滑り落ちる過程で、シュ
ート２１の温度勾配により、処理物が時間ｔ３でＴmax
の温度から常温まで冷却され、回収部２４のホッパ２５
を介して処理物が回収チャンバ２７内の処理物回収容器
に収納され、回収される。
炉では、処理物投入部４の処理物投入容器１に投入され
た粉粒体或いは鱗片状の処理物がゲートバルブ５を通っ
て真空チャンバ内に落ちる。そして、処理物排出部８の
処理物排出ドラム１５の回転により毎時定量の処理物が
昇温部９へ送られる。この処理物は、昇温部９において
ヒータ１２の中を真空中で自然落下しながら加熱され、
時間ｔ１の間に処理物が必要な温度Ｔmax に昇温され
る。その後、この処理物は回転ドラム１８の周面に乗
り、Tmax の温度に時間ｔ２だけ保持され、その後、冷
却部２０の樋状のシュート２１に沿って落下する。処理
物がこの樋状のシュート２１を滑り落ちる過程で、シュ
ート２１の温度勾配により、処理物が時間ｔ３でＴmax
の温度から常温まで冷却され、回収部２４のホッパ２５
を介して処理物が回収チャンバ２７内の処理物回収容器
に収納され、回収される。
【００３１】次に、本発明の具体的な実施例について、
数値をあげて以下に説明する。処理物投入容器１の収納
容積は２００ｍｌとした。落下筒１３の内径はφ６０ｍ
ｍ、高さは８２０ｍｍとし、その外側のヒータ１２に
は、三相２００Ｖ電源に三相結線したグラファイトヒー
タを使用し、その外側の断熱材は厚さ８０ｍｍのものを
使用した。処理物排出ドラム１５には、φ６０ｍｍ、歯
数３０の歯車を使用し、その下の回転ドラム１８には、
φ２００ｍｍ、歯数３０、歯の深さ２０ｍｍの歯車を使
用した。
数値をあげて以下に説明する。処理物投入容器１の収納
容積は２００ｍｌとした。落下筒１３の内径はφ６０ｍ
ｍ、高さは８２０ｍｍとし、その外側のヒータ１２に
は、三相２００Ｖ電源に三相結線したグラファイトヒー
タを使用し、その外側の断熱材は厚さ８０ｍｍのものを
使用した。処理物排出ドラム１５には、φ６０ｍｍ、歯
数３０の歯車を使用し、その下の回転ドラム１８には、
φ２００ｍｍ、歯数３０、歯の深さ２０ｍｍの歯車を使
用した。
【００３２】ヒータ１２に３．２ＫＷの電力を供給し、
発熱させて、落下筒１３を１１８０℃の温度に加熱し
た。また、ドラム１８のヒータ２３には、２．３ＫＷの
電力を供給し、そのドラム１８の温度を７００℃に加熱
した。この状態で、試験用サンプルとして、幅１ｍｍ、
長さ３ｍｍ、厚さ０．０５ｍｍのアルミ箔片の表面に黒
鉛をコーティングし、約５０％の輻射率としたものを処
理物投入容器１に入れ、処理物排出部８を通して落下筒
１３の中を自然落下させた。
発熱させて、落下筒１３を１１８０℃の温度に加熱し
た。また、ドラム１８のヒータ２３には、２．３ＫＷの
電力を供給し、そのドラム１８の温度を７００℃に加熱
した。この状態で、試験用サンプルとして、幅１ｍｍ、
長さ３ｍｍ、厚さ０．０５ｍｍのアルミ箔片の表面に黒
鉛をコーティングし、約５０％の輻射率としたものを処
理物投入容器１に入れ、処理物排出部８を通して落下筒
１３の中を自然落下させた。
【００３３】このとき、処理物排出ドラム１５の回転数
を１〜１０ｒｐｍの範囲で調整した。また、回転ドラム
１８の回転数は、１〜１０ｒｐｍの範囲で調整した。試
験用サンプルであるアルミ箔片は、落下筒１３を落下す
る途中で溶解し、粒となって落下し、回転ドラム１８の
上で線香花火のように飛び散るのが冷却部２０真空チャ
ンバのビューポートを通して確認された。アルミニウム
の融点は約６６０℃であり、アルミ箔片が高さ８２０ｍ
ｍの落下筒１３を落下する過程で、少なくとも７００℃
以上の温度に加熱されたことが確認される。従って、融
点が１２００℃以上である鉄片等の熱処理はこの自然落
下式熱処理方法と熱処理炉で行えることが分かる。
を１〜１０ｒｐｍの範囲で調整した。また、回転ドラム
１８の回転数は、１〜１０ｒｐｍの範囲で調整した。試
験用サンプルであるアルミ箔片は、落下筒１３を落下す
る途中で溶解し、粒となって落下し、回転ドラム１８の
上で線香花火のように飛び散るのが冷却部２０真空チャ
ンバのビューポートを通して確認された。アルミニウム
の融点は約６６０℃であり、アルミ箔片が高さ８２０ｍ
ｍの落下筒１３を落下する過程で、少なくとも７００℃
以上の温度に加熱されたことが確認される。従って、融
点が１２００℃以上である鉄片等の熱処理はこの自然落
下式熱処理方法と熱処理炉で行えることが分かる。
【００３４】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明による自然落
下式熱処理方法と熱処理炉では、粉粒体或いは鱗片状の
処理物が真空中を自然落下しなからその周囲から加熱さ
れるため、処理物を短時間に所定の温度に容易に加熱す
ることができると共に、処理物の加熱むらがなく、均一
に加熱することができる。
下式熱処理方法と熱処理炉では、粉粒体或いは鱗片状の
処理物が真空中を自然落下しなからその周囲から加熱さ
れるため、処理物を短時間に所定の温度に容易に加熱す
ることができると共に、処理物の加熱むらがなく、均一
に加熱することができる。
【図１】本発明の一実施形態による自然落下式熱処理炉
を示す概略縦断側面図である。
を示す概略縦断側面図である。
【図２】同実施形態による自然落下式熱処理炉の処理物
投入部から処理物排出部と昇温部の上部を示す要部拡大
縦断側面図である。
投入部から処理物排出部と昇温部の上部を示す要部拡大
縦断側面図である。
【図３】同実施形態による自然落下式熱処理炉の昇温部
と温度保持部の一部を示す要部拡大縦断側面図である。
と温度保持部の一部を示す要部拡大縦断側面図である。
【図４】同実施形態による自然落下式熱処理炉の昇温部
と温度保持部のから冷却部を経て回収部に至る部分を示
す要部拡大縦断側面図である。
と温度保持部のから冷却部を経て回収部に至る部分を示
す要部拡大縦断側面図である。
【図５】同実施形態による自然落下式熱処理炉の冷却部
のシュートの温度勾配の例を示すグラフである。
のシュートの温度勾配の例を示すグラフである。
【図６】同実施形態による自然落下式熱処理炉で実施さ
れる処理物の熱処理における温度プロセスを示すグラフ
である。
れる処理物の熱処理における温度プロセスを示すグラフ
である。
４ 処理物投入部
８ 処理物排出部
９ 昇温部
１２ ヒータ
１６ 真空塔
１７ 温度保持部
２０ 冷却部
２１ シュート
２４ 回収部
─────────────────────────────────────────────────────
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）
Ｆ２７Ｂ 9/36 Ｆ２７Ｂ 9/36
Ｆ２７Ｄ 11/02 Ｆ２７Ｄ 11/02 Ｂ
(72)発明者 芳賀 重崇
茨城県日立市滑川本町３丁目19番５号 助
川電気工業株式会社内
(72)発明者 相澤 聡
東京都中央区京橋１丁目10番１号 株式会
社ブリヂストン内
Ｆターム(参考） 4K018 BA08 BA13 BB10 BC02 BC05
BC06
4K050 AA02 BA02 BA03 CA01 CC02
CD06 CD30 CF09 CF11 CG26
4K063 AA05 AA12 AA16 AA19 BA02
BA03 BA15 CA03 FA03 FA04
FA10
Claims (5)
- 【請求項１】 処理物を所定の温度まで加熱し、所要の
時間だけその温度に処理物の温度を保持した後、処理物
を冷却する熱処理方法において、処理物を所定の温度ま
で加熱するプロセスが、処理物を真空中で自然落下させ
ながら、その落下途中で処理物を周囲から加熱すること
を特徴とする自然落下式熱処理方法。 - 【請求項２】 処理物を所定の温度まで加熱し、所要の
時間だけその温度に処理物の温度を保持した後、処理物
を冷却する熱処理炉において、処理物を真空中で自然落
下させながら、処理物をその周囲から加熱することによ
り、処理物を所定の温度まで加熱する昇温部（９）を有
することを特徴とする自然落下式熱処理炉。 - 【請求項３】 処理物を所定の温度まで加熱し、所要の
時間だけその温度に処理物の温度を保持した後、処理物
を冷却する熱処理炉において、処理物を収納し、送り出
す処理物投入部（４）と、この処理物投入部（４）から
毎時一定量の処理物を真空中で落下させる処理物排出部
（８）と、この処理室排出部（８）から落下した処理物
を真空中で落下させながらこの落下する処理物をその周
囲から加熱する昇温部（９）と、この昇温部（９）で昇
温した処理物を搬送しながら、所要の時間加熱してその
温度を維持する温度保持部（１７）と、この温度保持部
（１７）から送られてきた処理物を冷却する冷却部（２
０）とを有することを特徴とする自然落下式熱処理炉。 - 【請求項４】 処理物を所定の温度まで加熱する昇温部
（９）が処理物を真空中で落下させる真空塔（１６）を
有し、その真空塔（１６）内を落下する処理物をその周
囲から加熱するヒータ（１２）を有することを特徴とす
る請求項２または３に記載の自然落下式熱処理炉。 - 【請求項５】 処理物を冷却する冷却部（２０）が処理
物を搬送し、回収する樋状のシュート（２１）からな
り、そのシュート（２１）がそれに沿って処理物を回収
する過程で処理物を冷却するよう温度勾配を有すること
を特徴とする請求項２〜４の何れかに記載の自然落下式
熱処理炉。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001337302A JP3795791B2 (ja) | 2001-11-02 | 2001-11-02 | 自然落下式熱処理方法及び熱処理炉 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001337302A JP3795791B2 (ja) | 2001-11-02 | 2001-11-02 | 自然落下式熱処理方法及び熱処理炉 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003139469A true JP2003139469A (ja) | 2003-05-14 |
| JP3795791B2 JP3795791B2 (ja) | 2006-07-12 |
Family
ID=19151964
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001337302A Expired - Fee Related JP3795791B2 (ja) | 2001-11-02 | 2001-11-02 | 自然落下式熱処理方法及び熱処理炉 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3795791B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005100893A1 (ja) * | 2004-03-31 | 2005-10-27 | Air Trick Inc. | 落下型静電浮遊炉 |
| JP2010209412A (ja) * | 2009-03-10 | 2010-09-24 | Asahi Pretec Corp | 貴金属粉末の製造方法 |
| US8153097B2 (en) | 2007-10-02 | 2012-04-10 | Tdk Corporation | Method for manufacturing ferrite powder, ferrite powder, and magnetic recording medium |
| CN105609225A (zh) * | 2014-11-13 | 2016-05-25 | 本田技研工业株式会社 | 热加工磁铁及其原料粉末、将该原料粉末成形而成的成形体及它们的制造方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5176222B2 (ja) * | 2006-12-07 | 2013-04-03 | 東海高熱工業株式会社 | 垂直焼成炉及びそれを使用した焼成方法 |
-
2001
- 2001-11-02 JP JP2001337302A patent/JP3795791B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005100893A1 (ja) * | 2004-03-31 | 2005-10-27 | Air Trick Inc. | 落下型静電浮遊炉 |
| US7864829B2 (en) | 2004-03-31 | 2011-01-04 | Air Trick Inc. | Dropping model electrostatic levitation furnace |
| US8153097B2 (en) | 2007-10-02 | 2012-04-10 | Tdk Corporation | Method for manufacturing ferrite powder, ferrite powder, and magnetic recording medium |
| JP2010209412A (ja) * | 2009-03-10 | 2010-09-24 | Asahi Pretec Corp | 貴金属粉末の製造方法 |
| CN105609225A (zh) * | 2014-11-13 | 2016-05-25 | 本田技研工业株式会社 | 热加工磁铁及其原料粉末、将该原料粉末成形而成的成形体及它们的制造方法 |
| JP2016096203A (ja) * | 2014-11-13 | 2016-05-26 | 本田技研工業株式会社 | 熱間加工磁石とその原料粉末および該原料粉末を成形した成形体ならびにそれらの製造方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3795791B2 (ja) | 2006-07-12 |
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