JP2005214453A

JP2005214453A - 雰囲気加熱炉

Info

Publication number: JP2005214453A
Application number: JP2004018736A
Authority: JP
Inventors: Tei Isachi; 禎伊佐地
Original assignee: Takasago Industry Co Ltd
Current assignee: Takasago Industry Co Ltd
Priority date: 2004-01-27
Filing date: 2004-01-27
Publication date: 2005-08-11

Abstract

【課題】本発明は、簡素で確実なシール機構を有する安価な雰囲気加熱炉を提供することを課題とする。
【解決手段】本発明の雰囲気加熱炉は、鋼材で形成された炉殻と該炉殻の内側に設けられた断熱材とで構成された加熱室を区画する炉壁を有し、該加熱室に雰囲気ガスを供給して被加熱物を加熱処理する雰囲気加熱炉において、前記炉壁に前記雰囲気ガスを前記加熱室へ供給するガス供給路を穿設するとともに、前記炉壁の左右の外側面全面に前記ガス供給路を密封状態で覆う一対の箱体を結合し、該箱体内に該箱体に接続された雰囲気ガス供給管を通じて雰囲気ガスを封入するガス封入室を形成することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、被加熱物を所定のガス雰囲気中で加熱処理する雰囲気加熱炉に関する。

炉内に雰囲気ガスを導入して被加熱物を加熱処理する雰囲気加熱炉においては、雰囲気ガスに対する加熱炉の気密性が問題となる。例えば、加熱源であるヒータやバーナ、あるいはローラハースキルンにおけるローラと炉壁との隙間などである。

従来から、図２に横断面構造を示すようなローラハースキルンが用いられている。このローラハースキルンは、所定厚みの断熱材からなる炉体２１と、炉内空間内を横切る水平方向に沿って配設され、かつ、炉体２１の長手方向（紙面とは垂直の方向）に沿って配列された多数本のローラ２２と、炉体２１外まで両端部が突出した各ローラ２２を回転駆動する電動機などの回転駆動装置２３とを備えて構成されたものである。そして、これらの回転駆動装置２３はローラ２２のそれぞれの駆動側端部に連結される一方、各ローラ２２の反駆動側端部は軸受け２４によって回転自在に支持されており、被加熱物Ｓはローラの回転動作に伴って炉内空間内を搬送されるようになっている。なお、この時、炉体２１と各ローラ２２との間には、炉内空間を機密封止するための不定型な断熱材２５などが詰め込まれている。

また、このローラハースキルンは、炉内空間内に雰囲気ガスＧを導入するためのガス導入管２６と、搬送中の被加熱物Ｓを加熱するための電熱ヒータ２７とをそれぞれ具備しており、炉体２１を貫通して炉内空間内に突出したガス導入管２６の内端は炉内空間内に向かって開口されている。さらにまた、電熱ヒータ２７は、ローラ２２の上下位置それぞれに炉内空間を横切る水平方向に沿って配設されており、炉内空間内に導入された雰囲気ガスＧを介して対流伝熱もしくは直接的な輻射伝熱によって被処理物Ｓを加熱することができる。

前記の従来技術になるローラハースキルンにおいては、炉内空間を気密封止するために、炉体２１と各ローラ２２との間に不定型な断熱材２５などが詰め込まれている。しかし、この様な不定型な断熱材などでは、炉内空間の機密性を十分に維持することができない場合があった。このため、一列に並んだローラの炉壁からの突出部列の周りを取り囲んだ状態で、ローラの突出部と炉壁の挿通部との隙間を一括して密封するシール装置が開示されている（特許文献１参照）。しかし、このシール装置はローラの軸受け側や駆動側に多くの精密な部品を必要とする上に機構も複雑であり必ずしも満足できるものではなかった。
特許第２８０４２２１号公報

本発明は、上記の問題点を解決して簡素で確実なシール機構を有する安価な雰囲気加熱炉を提供することを課題とする。

本発明の雰囲気加熱炉は、鋼材で形成された炉殻と該炉殻の内側に設けられた断熱材とで構成された加熱室を区画する炉壁を有し、該加熱室に雰囲気ガスを供給して被加熱物を加熱処理する雰囲気加熱炉において、前記炉壁に前記雰囲気ガスを前記加熱室へ供給するガス供給路を穿設するとともに、前記炉壁の左右の外側面全面に前記ガス供給路を密封状態で覆う一対の箱体を結合し、該箱体内に該箱体に接続された雰囲気ガス供給管を通じて雰囲気ガスを封入するガス封入室を形成することを特徴とする。

炉壁の両側面に雰囲気ガスを封入するガス封入室を有するので、ガス封入室へ供給された雰囲気ガスを炉壁に穿設されたガス供給路を介して加熱室内へ供給することができる。また、ガス封止室内の雰囲気ガスは炉壁からの放熱により予熱されてから加熱室へ供給されるのでヒータなど加熱装置の熱効率を向上させることができる。

本発明の雰囲気加熱炉は、前記加熱室内に前記被加熱物を搬送する複数の搬送ローラを並設してなるローラハースキルンであることが望ましい。

ローラハースキルンは被加熱物を炉内で搬送する多数本のローラが炉壁を貫通して設置されている。本発明の雰囲気加熱炉では、炉壁の左右の外側面全面をガス供給路とともに密封状態で覆う箱体を設け、かつ、箱体内は雰囲気ガスが封入されたガス封入室となる。雰囲気ガスは加熱室へ供給するように高圧でガス封入室へ供給されるので、ローラと炉壁との隙間から雰囲気ガスが漏洩することを確実に防止することができる。むしろ、ローラと炉壁との隙間から雰囲気ガスを加熱室内へ送給することができる。雰囲気ガスの外気との気密性は炉壁に結合された箱体の気密性によって維持されるので、炉壁と箱体との結合部にシール材などを使用することにより、容易にかつ確実に気密性を保持することができる。また、炉壁から突出したローラの駆動側や従動側は雰囲気ガスによって冷却されるので、駆動機構や軸受け機構は通常の大気中で使用する機構を適用することが可能であり、安価なものとすることができる。

本発明の雰囲気加熱炉の一実施例を図１のローラハースキルンによって説明する。図１は、雰囲気加熱用のローラハースキルンの幅方向断面模式図である。なお、図１は、中心線Ｌの左右で長手方向に異なる位置の断面を示している。すなわち、図面左はヒータの設置された位置における断面を示し、図面右は雰囲気ガスのガス供給路を穿設した位置における断面を示す。なお、ここで雰囲気ガスとは、窒素ガス、アルゴンガス、水素ガス、炭酸ガス、もしくはこれらの混合ガスである。

図１のローラハースキルン１は、炉体２と炉体２の左右の両側面に固設された一対の箱体３とから構成され、被加熱物の処理時間に適応するように複数個の炉体２が直列に連結された状態で設置されている。

炉体２は鋼材で形成された炉殻４とこの炉殻４の内側に設けられた断熱材５とで形成され加熱室６を区画する炉壁７を有し、炉壁７の所定の位置にはガス供給路８が穿設されている。

また、炉体２の上下方向中央部付近には、左右の炉壁７をそれぞれ貫通した状態で被加熱物Ｍの搬送方向と直交する方向に沿って水平に回転可能に横架されて、被加熱物の搬送方向へ並行に配列された多数本のローラ９が設置されている。

各ローラ９の炉壁７から突出した一端は軸受け１０によって回転自在に支承され、他端の駆動部にはスプロケットホイール１１が固定されている。スプロケットホイール１１にはチェーン１２が係合されており、チェーン１２は駆動用モータの出力軸に固定されたスプロケットホイール（図示せず）と掛装されているので各ローラ９はチェーン１２によって同方向に等速回転することができる。

また、ローラ９の上下には、両側の炉壁７をそれぞれ貫通した状態で被加熱物Ｍの搬送方向と直交する方向に沿って水平に被処理物Ｍを加熱するヒータ１４が所定の位置に設けられている。これらのヒータにより被加熱物を所定の温度に加熱することができる。

炉体２の左右の炉壁７にはその全面を覆うように箱体３が固設され、箱体３には雰囲気ガスを供給する雰囲気ガス供給管１５が接続されている。箱体３は鋼板あるいはステンレス板などを炉壁７に対向する側を開放するように断面コの字状に形成したもので、炉壁７にシール１６を介してボルトなどによって密封状態に結合されてガス封入室１７を形成している。ガス封入室１７内には、炉壁７に穿設された雰囲気ガス供給路８の開口や、各ローラ９の軸受け部と駆動部、およびヒータ１４などの炉壁外部へ突出した突出部などが一括して含まれている。このため箱体３には、所定の箇所に監視用または作業用の窓１８が設けられている。

以上の構成からなるローラハースキルンにおいて、雰囲気ガスＧは雰囲気ガス供給管１５から流量調整弁１９および流量計２０などを介して炉体２の左右のガス封入室１７へ供給される。ガス封入室１７に充満した雰囲気ガスＧは、炉壁７に穿設されたガス供給路８を通って加熱室６内へ供給される。雰囲気ガスＧは炉壁７とローラ９やヒータ１４などとの隙間からも矢印で示すように加熱室６内へ送給される。雰囲気ガスの圧力は常に加熱室６内よりもガス封入室１７内の方が高く維持されるので、加熱された雰囲気ガスが炉壁の隙間からガス封入室へ漏洩することはない。

本発明の雰囲気加熱炉は、炉体の左右両側面全体を箱体によって密封し、雰囲気ガスを箱体内に形成されたガス封入室を介して加熱室内へ供給する構成となっている。このためローラやヒータなどと炉壁の貫通穴との隙間をシールする複雑なシール機構を必要としない。また、加熱室内へ雰囲気ガスを供給する供給口毎の配管は不要であり、炉壁に所望のガス供給路を穿設するだけで加熱室内への雰囲気ガスの供給量を調節することができる極めて簡素な構成である。さらに、炉壁から突出したローラの駆動側や従動側は雰囲気ガスによって冷却されるので、その駆動機構や軸受け機構は通常の大気中で使用する安価な機構を適用することができる。従って、雰囲気加熱炉の製作工数と製作費用とを大幅に低減することができる。

従来、雰囲気ガスは常温または、予熱装置などを経由して炉内へ供給されていた。常温の雰囲気ガスは炉内温度を低下させたり、炉内の温度分布を乱したりすることがあり好ましいものではなかった。一方、予熱装置による場合には、予熱装置とそのための熱エネルギが必要でありコストアップ要因であった。しかし、本発明の雰囲気加熱炉では、ガス封入室へ封入された雰囲気ガスは炉体からの放熱によって予熱されてから加熱室へ供給される。このため、専用の予熱装置を要することなく炉内温度の低下を防止することができ、ヒータなど加熱装置の熱効率を向上することができる。

なお、本発明の雰囲気加熱炉は上記の実施例に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で変更することができる。実施例では加熱室へ雰囲気ガスを供給するガス供給路を炉壁に水平に穿設したが、例えば、被加熱物の表面に吹き付けるように斜めに穿設することができる。また、ガス供給路にパイプなどのノズルを装着して、加熱室内へ突出したノズル先端の方向を調整することで加熱室内の雰囲気ガスを攪拌したり、あるいはある方向の流れを形成することもできる。

実施例ではローラハースキルンについて適用したものであるが、本発明は雰囲気ガスを使用するトンネルキルン、プッシャーキルンなどのような連続式加熱炉や、昇降式シャトルキルンなどのバッチ式加熱炉にも好適に用いることができる。

本発明の雰囲気ガス加熱炉は、電子部品や化学原料などを焼成したり金属材料などを熱処理するときに適用されるローラハース型の加熱炉に好適に用いることができる。

本発明の一実施例を示す雰囲気ガス加熱炉の断面模式図である。従来技術になるローラハースキルンの断面模式図である。

符号の説明

１：ローラハースキルン２：炉体３：箱体６：加熱室７：炉壁８：ガス供給路９：ローラ１０：軸受け１１：スプロケットホイール１２：チェーン１４：ヒータ１５：雰囲気ガス供給管１７：ガス封入室
１８：窓Ｇ：雰囲気ガスＭ：被加熱物

Claims

鋼材で形成された炉殻と該炉殻の内側に設けられた断熱材とで構成された加熱室を区画する炉壁を有し、該加熱室に雰囲気ガスを供給して被加熱物を加熱処理する雰囲気加熱炉において、
前記炉壁に前記雰囲気ガスを前記加熱室へ供給するガス供給路を穿設するとともに、前記炉壁の左右の外側面全面に前記ガス供給路を密封状態で覆う一対の箱体を結合し、該箱体内に該箱体に接続された雰囲気ガス供給管を通じて雰囲気ガスを封入するガス封入室を形成することを特徴とする雰囲気加熱炉。
前記雰囲気加熱炉は前記加熱室内に前記被加熱物を搬送する複数の搬送ローラを並設してなるローラハースキルンである請求項１に記載の雰囲気加熱炉。