JP2003346645A - 黒化炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ブラウン管のシャドウマスク等における表面の
黒化膜を形成処理する黒化炉において、黒化膜を均一な
厚みで安定して形成できるようにする。 【解決手段】加熱室２２と冷却室２４とを有し、金属製
の処理対象物４０を加熱室２２及び冷却室２４を通過さ
せてその際に処理対象物４０の表面に黒化膜を形成する
黒化炉１０において、反応ガスを加熱室２２と冷却室２
４とに供給するガス供給装置（２０Ａ，２０Ｂ，５０，
５２）を設けるとともに、加熱室２２に供給される反応
ガスに水蒸気を随伴させる加熱室２２用の第１加湿装置
５６と、冷却室２４に供給される反応ガスに水蒸気を随
伴させる冷却室２４用の第２加湿装置５８とを個別に設
け、加熱室２２と冷却室２４とで露点を独立に調整可能
とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明はブラウン管のシャ
ドウマスク，フレーム，インナーシールド等の表面の黒
色の酸化膜（黒化膜）を形成する黒化炉に関する。

【０００２】

【従来の技術】テレビのブラウン管等に用いられるシャ
ドウマスク，フレーム，インナシールド等の部品の表面
には、電子ビームの散乱防止，２次電子の放出低減等の
目的で黒色の酸化膜から成る黒化膜（Fe_３O_４）が形成
される。この黒化膜の形成は、従来インバー合金等から
成る処理対象物を黒化炉に通し、そこで処理対象物表面
で酸化膜形成反応させることにより行っている。

【０００３】図２は従来用いられているこの種黒化炉の
一例を示したものである。同図において黒化炉２００
は、入口２０２から出口２０３に向って炉体の内部に予
熱室２０４，予熱パージ室２０６，加熱装置２０８Ａ，
２０８Ｂを備えた加熱室２１０，更に冷却室２１２及び
冷却パージ室２１４を有している。

【０００４】処理対象物は、ケージ２１６内部に段積み
された状態で入口２０２から炉内に搬入され、そして各
室、即ち予熱室２０４，予熱パージ室２０６，加熱室２
１０，冷却室２１２，冷却パージ室２１４を通って出口
２０３から炉外へと搬出される。加熱室２１０には酸化
膜形成のための反応ガス（ここでは発熱形ガス）が水蒸
気とともに供給されており、加熱室２１０に搬入された
処理対象物は加熱下（500〜600℃程度）で酸化反応を受
けて表面に黒色度は十分でないが付着力の強い緻密なFe
O又はFe_３O_４の薄膜が下地膜として形成される。

【０００５】加熱室２１０で表面に上記下地膜の形成さ
れた処理対象物は、続いて冷却室２１２に入り、そこで
酸化膜の膜成長反応が行われて所望の黒色度の厚い酸化
膜が形成される。詳しくは、この冷却室２１２には上記
反応ガスとしての発熱形ガス及び水蒸気とともにO_２ガ
ス（具体的にはエア）がO_２供給装置としてのエア供給
装置２３０により供給されており、冷却室２１２に搬入
された処理対象物表面の酸化膜の膜成長反応が行われ、
所望の黒色度を有する黒化膜がそこで形成される。しか
る後処理対象物は冷却パージ室２１４を経て炉外へと搬
出される。

【０００６】上記加熱装置２０８Ａ，２０８Ｂは、供給
された燃料ガスと空気とをバーナ２１８で混合して燃焼
し、発熱するもので、このとき生じた以下のような組成
を有する燃焼排ガスが上記反応ガス（発熱形ガス）とし
て管路２２０，２２２を通じ加熱室２１０と冷却室２１
２とに供給される。詳しくはこの燃焼排ガスが管路２２
０，２２２を流通した後、管路２２２から分岐した分岐
管路２２２Ａ，２２２Ｂを通じて加熱室２１０，冷却室
２１２のそれぞれに供給される。

【０００７】 CO 1〜2％ CO_２ 10％ H_２ 1〜2％ N_２ 60％ H_２O 20％

【０００８】ここで管路２２０の先端は加湿装置２２４
における水槽２２６内部に入り込んでおり、ここでバブ
リングが行われて燃焼排ガスが水蒸気を随伴して管路２
２２に流出し、更に分岐管路２２２Ａ，２２２Ｂに分か
れて加熱室２１０と冷却室２１２とに供給される。尚、
加湿装置２２４にはヒータ２２８が備えられていて、水
槽２２６内部の水が加熱されており、その加熱温度に応
じて随伴する水蒸気量が調整される。即ち加熱室２１０
及び冷却室２１２における露点が制御される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところでこの図２に示
す黒化炉２００の場合、加熱室２１０と冷却室２１２と
で役割が異なっており、従ってそれぞれにおいて適正な
露点が本来異なっている。詳しくは加熱室２１０におけ
る適正な露点よりも冷却室２１２における適正な露点の
方が低い。しかしながらこの黒化炉２００では、加熱室
２１０及び冷却室２１２ともに同じ量で水蒸気が供給さ
れるために各室における露点の調整を独立に行うことが
できず、これに起因して黒化膜の膜厚にむらが生じ易い
といった問題、更にまた黒色度のむら即ち色むらが生じ
易いといった問題が生じていた。特に後者の色むらの問
題には冷却室２１２でのO_２濃度の不安定さが強く影響
を及ぼしている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の黒化炉はこのよ
うな課題を解決するために案出されたものである。而し
て本発明の黒化炉は、炉体内部に加熱室と冷却室とを有
し、金属製の処理対象物を該加熱室及び冷却室を通過さ
せるとともに、それら加熱室及び冷却室に酸化膜形成の
ための反応ガスを水蒸気とともに供給して、該処理対象
物の表面に黒色の酸化膜から成る黒化膜を形成する黒化
炉において、前記反応ガスを前記加熱室と冷却室とに供
給するガス供給装置を設けるとともに、該加熱室に供給
される反応ガスに水蒸気を随伴させる該加熱室用の第１
加湿装置と、前記冷却室に供給される反応ガスに水蒸気
を随伴させる該冷却室用の第２加湿装置とを個別に設け
て、該加熱室における露点と該冷却室における露点とを
独立に調整可能となしたことを特徴とする。

【００１１】

【作用及び発明の効果】以上のように本発明は、加熱室
に供給される反応ガスに水蒸気を随伴させる加熱室用の
第１加湿装置に加えて、冷却室に供給される反応ガスに
水蒸気を随伴させる冷却室用の第２加湿装置を別に設
け、加熱室における露点と冷却室における露点とを独立
に調整可能となしたものである。

【００１２】かかる本発明の黒化炉においては、加熱室
における露点と冷却室における露点とをそれぞれ別々に
調整可能であることから、加熱室における露点及び冷却
室における露点をそれぞれ異なった適正な露点に制御す
ることが可能であり、これによって黒色の酸化膜（黒化
膜）の膜厚にむらが生じるのを防止して、均一な膜厚で
酸化膜形成できるようになる。

【００１３】尚、本発明においては冷却室へのO_２ガス
供給装置を設け、且つそのO_２ガス供給装置に、冷却室
内のO_２濃度に応じて供給O_２量を制御する制御手段を具
備させておくことができる。このようにすることで冷却
室内のO_２濃度を常に適正な濃度に保持することがで
き、O_２濃度が不安定であることに起因して色むらが生
じる問題も良好に解消することが可能となる。

【００１４】

【実施例】次に本発明の実施例を図面に基づいて詳しく
説明する。図１において１０は本例の黒化炉で、入口１
２から出口１４に向って炉体の内部に予熱室１６，予熱
パージ室１８，加熱装置２０Ａ，２０Ｂの設けられた加
熱室２２，冷却室２４，冷却パージ室２６が形成されて
いる。尚２８，３０，３２，３４，３６，３８はそれぞ
れ各室の出入部を開閉するシャッタである。

【００１５】図１（Ｂ）の処理対象物４０は、ケージ４
２内部に上下に段積みされた状態で入口１２から炉内に
搬入され、そしてローラコンベヤ４４によって、即ち多
数並設されたローラ４６の回転運動によって予熱室１
６，予熱パージ室１８，加熱室２２，冷却室２４，冷却
パージ室２６を通って出口１４から炉外へと搬出され
る。尚、加熱室２２の内部には予熱室１６側の加熱ゾー
ンと冷却室２４側の均熱ゾーンとが設定されており、そ
の加熱ゾーンに上記加熱装置２０Ａ，２０Ｂが設けられ
ている。

【００１６】これら加熱装置２０Ａ，２０Ｂは、供給さ
れた燃料（プロパンガス）と空気とをバーナ４８で混合
して燃焼させ発熱するもので、このとき生じた燃焼排ガ
スが管路５０を通じて送られ、更に管路５２，５４を経
て加熱室２２及び冷却室２４にそれぞれ供給される。即
ち本例において加熱装置２０Ａ，２０Ｂは同時に管路５
０，５２等とともにガス供給装置を構成している。

【００１７】ここで管路５０は２つの分岐管路５０Ａと
５０Ｂとに分岐しており、そして一方の分岐管路５０Ａ
が、加熱室２２用の第１加湿装置５６の水槽６０内部に
入り込んでいる。また他方の分岐管路５０Ｂが、冷却室
２４用の第２加湿装置５８の水槽６０内部に入り込んで
いる。そして第１加湿装置５６及び第２加湿装置５８か
ら上記管路５２，５４がそれぞれ延び出しており、その
先端が加熱室２２，冷却室２４にそれぞれ連絡されてい
る。

【００１８】即ち、反応ガスとしての燃焼排ガス（発熱
形ガス）が第１加湿装置５６をバブリングしながら経由
することで、そこで発生した水蒸気を随伴して加熱室２
２に供給され、更にまた燃焼排ガスが第２加湿装置５８
をバブリングしながら経由することで、そこで発生した
水蒸気を随伴して冷却室２４へと供給されるようになっ
ている。

【００１９】ここで第１加湿装置５６及び第２加湿装置
５８には、それぞれ水槽６０内部の水を加熱するヒータ
６２と、水槽６０内部の水の温度検知に基づいてヒータ
６２の加熱温度を制御するコントローラ６４とが備えら
れている。燃焼排ガスがこれら第１加湿装置５６，第２
加湿装置５８をバブリングしながら経由する際に随伴さ
れる水蒸気量は、ヒータ６２の加熱温度を調整すること
によって制御される。即ちコントローラ６４の設定を変
えることで、加熱室２２又は冷却室２４の露点がそれぞ
れ独立して制御される。

【００２０】図１において、６６は第２加湿装置５８を
経由することで水蒸気を随伴した燃焼排ガスとともにO
_２ガス、具体的にはこの例ではエアを冷却室２４に供給
するエア供給装置で、エアを送り込む管路６８と管路６
８上に設けられた制御バルブ７０とを有している。ここ
で制御バルブ７０はコントロールモータ７２によって開
度調整される。

【００２１】本例では、冷却室２４内の雰囲気ガスが採
取されてO_２分析計７４においてO_２濃度が測定される。
その結果が設定した適正なO_２濃度に一致していないと
きには、コントローラ７６がコントロールモータ７２を
駆動して制御バルブ７０の開度を調整し、冷却室２４へ
のエアの供給量を増減調節させる。これによって本例で
は冷却室２４内部のO_２濃度が常に適正な濃度に保持さ
れる。尚図１において７８は、炉体からの排ガスを排出
する排気管路である。

【００２２】本例の黒化炉１０においては、処理対象物
４０がケージ４２内に段積みされた状態で入口１２から
炉体内部に搬入され、そして予熱室１６で100℃程度の
温度まで予熱される。次いで予熱パージ室１８を経て加
熱室２２内に搬入され、そこで500〜600℃程度の温度ま
で加熱される。

【００２３】この加熱室２２には燃焼排ガスが発熱形の
反応ガスとして水蒸気を随伴して供給されており、そこ
において処理対象物４０が酸化反応を受けてその表面に
FeOの薄膜が下地膜として形成される。その際の酸化膜
形成反応は加熱室２２内部に供給される水蒸気の量、具
体的には加熱室２２内部の露点によって左右されるが、
本例では加熱室２２内の露点が適正な露点に独立に調整
可能であるため、加熱室２２において下地膜が良好且つ
適正に形成される。

【００２４】このような下地膜の形成された処理対象物
４０は続いて冷却室２４へと送り込まれ、そこで処理対
象物４０の冷却が行われる。具体的にはこの冷却室２４
において最終的に常温程度まで冷却される。この冷却室
２４においては専ら加熱室２２において形成された下地
膜の膜成長反応が行われる。その際の膜成長反応は冷却
室２４に供給される水蒸気量、具体的には冷却室２４に
おける露点、及び冷却室２４に供給されるO_２量、具体
的には冷却室２４内におけるO_２濃度によって左右され
る。

【００２５】本例では冷却室２４における露点が加熱室
２２の露点とは独立して調整可能であり、またO_２濃度
も適正なO_２濃度に調整可能であるため、冷却室２４に
おいて下地膜の膜成長反応が良好且つ適正に行われる。

【００２６】かかる本例の黒化炉１０は、加熱室２２に
おける露点と冷却室２４における露点とを独立に調整す
ることにより、また冷却室２４におけるO_２濃度を適正
濃度に保持することにより膜厚及び黒色度の均一な良好
な黒化膜を処理対象物４０表面に形成することができ
る。

【００２７】以上本発明の実施例を詳述したがこれはあ
くまで一例示であり、本発明はその主旨を逸脱しない範
囲において種々変更を加えた形態で構成可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である黒化炉を示す図であ
る。

【図２】従来の黒化炉の一例を示す図である。

【符号の説明】

１０ 黒化炉 ２０Ａ，２０Ｂ 加熱装置(ガス供給装置) ２２ 加熱室 ２４ 冷却室 ４０ 処理対象物 ５０，５２ 管路（ガス供給装置） ５６ 第１加湿装置 ５８ 第２加湿装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 炉体内部に加熱室と冷却室とを有し、金
   属製の処理対象物を該加熱室及び冷却室を通過させると
   ともに、それら加熱室及び冷却室に酸化膜形成のための
   反応ガスを水蒸気とともに供給して、該処理対象物の表
   面に黒色の酸化膜から成る黒化膜を形成する黒化炉にお
   いて、 前記反応ガスを前記加熱室と冷却室とに供給するガス供
   給装置を設けるとともに、該加熱室に供給される反応ガ
   スに水蒸気を随伴させる該加熱室用の第１加湿装置と、
   前記冷却室に供給される反応ガスに水蒸気を随伴させる
   該冷却室用の第２加湿装置とを個別に設けて、該加熱室
   における露点と該冷却室における露点とを独立に調整可
   能となしたことを特徴とする黒化炉。