JP2007170740A - Gas heating device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、供給された空気や窒素などの各種気体を加熱して放出する機能を有する気体加熱装置に関する。 The present invention relates to a gas heating apparatus having a function of heating and discharging various gases such as supplied air and nitrogen.
金属材料や合成樹脂材料の熱処理工程や各種加熱工程などにおいて使用される加熱装置として、従来、発熱体で加熱した高温気体を利用して被処理物を加熱する装置が提案されている(例えば、特許文献1,2参照。)。このような加熱装置を使用すれば、被処理物の温度上昇を速めることができるため、熱処理時間が短縮され、熱処理効率を向上させることができる。
As a heating apparatus used in a heat treatment process or various heating processes of a metal material or a synthetic resin material, an apparatus for heating an object to be processed using a high-temperature gas heated by a heating element has been proposed (for example, (See
しかしながら、特許文献1,2に記載された加熱装置において使用される高温気体は、気体を発熱ヒータで直接加熱することによって形成されているため、発熱ヒータ表面などから生じる不純物が高温気体に混入し、加熱装置内のクリーン度が悪化する結果、被処理物に悪影響を及ぼすことがある。
However, since the high-temperature gas used in the heating devices described in
そこで、このような問題を解決するため、加熱対象である気体が発熱ヒータに直接触れない構造を備えた熱処理装置が提案されている(例えば、特許文献3参照。)。 Therefore, in order to solve such a problem, a heat treatment apparatus having a structure in which the gas to be heated does not directly touch the heat generating heater has been proposed (see, for example, Patent Document 3).
特許文献1,2記載の加熱装置は予め加熱した高温気体を加熱装置内に吹き出す方式であるため、気体を効率的に加熱することができる反面、前述したように、発熱ヒータ表面などから生じる不純物が高温気体に混入し、加熱装置内のクリーン度を悪化させることがある。
Since the heating device described in
一方、特許文献3記載の熱処理装置を構成する気体加熱装置においては、気体が発熱ヒータに直接触れないので、熱処理装置内のクリーン度を保つ上では有効であるが、気体加熱装置の構造が複雑化する。このため、気体の加熱手段が故障したときなどのメンテナンス作業が面倒である。 On the other hand, in the gas heating device constituting the heat treatment apparatus described in Patent Document 3, since the gas does not directly touch the heat generating heater, it is effective in maintaining the cleanliness in the heat treatment apparatus, but the structure of the gas heating apparatus is complicated. Turn into. For this reason, maintenance work such as when the gas heating means fails is troublesome.
さらに、特許文献1〜3に記載の加熱装置(熱処理装置)においては、加熱された気体を装置内の広い範囲に吹き出すために気体分散手段が設けられているため、装置の複雑化を招いている。 Furthermore, in the heating apparatus (heat treatment apparatus) described in Patent Documents 1 to 3, since the gas dispersion means is provided to blow out the heated gas to a wide range in the apparatus, the apparatus is complicated. Yes.
本発明が解決しようとする課題は、発熱手段から気体への不純物混入が発生せず、均一加熱された気体を広範囲に吹き出すことができ、簡素な構造でメンテナンスも容易な気体加熱装置を提供することにある。 The problem to be solved by the present invention is to provide a gas heating apparatus that can blow out a uniformly heated gas over a wide range without causing impurities to be mixed into the gas from the heating means, and has a simple structure and easy maintenance. There is.
本発明の気体加熱装置は、少なくとも一つの気体導入口から流入した気体を拡散させる気体拡散室と、前記気体拡散室内の気体を昇温させるため前記気体拡散室を構成する壁体の外部に付設された発熱手段と、前記気体拡散室内の気体を放出する複数の気体吹出口と、を備えたことを特徴とする。このような構成とすれば、気体拡散室内へ導入した気体を、気体拡散室を構成する壁体の外部に付設された発熱手段で加熱することができるため、発熱手段から気体への不純物混入が発生しない。また、気体拡散室内で加熱された気体は、気体拡散室内を流動して拡散した後、複数の気体吹出口から放出されるため、均一加熱された気体を広範囲に吹き出すことができる。さらに、発熱手段は気体拡散室を構成する壁体の外部に付設されるため、簡素な構造であり、メンテナンスも容易である。 The gas heating device according to the present invention is attached to the outside of a gas diffusion chamber for diffusing gas flowing in from at least one gas introduction port, and a wall constituting the gas diffusion chamber for raising the temperature of the gas in the gas diffusion chamber. And a plurality of gas outlets for discharging the gas in the gas diffusion chamber. With such a configuration, the gas introduced into the gas diffusion chamber can be heated by the heat generating means attached to the outside of the wall constituting the gas diffusion chamber, so that impurities are mixed into the gas from the heat generating means. Does not occur. Moreover, since the gas heated in the gas diffusion chamber flows and diffuses in the gas diffusion chamber, and is discharged from a plurality of gas outlets, the uniformly heated gas can be blown out over a wide range. Furthermore, since the heat generating means is attached outside the wall constituting the gas diffusion chamber, it has a simple structure and is easy to maintain.
この場合、前記発熱手段を前記気体導入口周辺に付設すれば、導入直後の気体が存在する気体導入口周辺を集中的に加熱することが可能となるため、加熱効率を高めることができる。 In this case, if the heat generating means is provided around the gas inlet, the vicinity of the gas inlet where the gas immediately after the introduction is present can be heated intensively, so that the heating efficiency can be improved.
一方、少なくとも一つの気体導入口を有する背面壁体と複数の気体吹出口を有する正面壁体とを隙間を設けて配置し、前記隙間の外周部分を閉塞することによって前記気体拡散室を形成することが望ましい。このような構成とすれば、極めて簡素な構造でありながら、比較的広い拡散領域を確保することが可能な気体拡散室を形成することができる。 On the other hand, the back wall body having at least one gas inlet and the front wall body having a plurality of gas outlets are arranged with a gap, and the gas diffusion chamber is formed by closing the outer peripheral portion of the gap. It is desirable. With such a configuration, it is possible to form a gas diffusion chamber that can ensure a relatively wide diffusion region while having an extremely simple structure.
また、前記気体拡散室内における前記気体導入口と前記気体吹出口との間に複数の貫通孔を有する中間壁体を設けることができる。このような構成とすれば、気体拡散室内において、気体導入口から気体吹出口に向かって流動する気体は、中間壁体の複数の貫通孔を通過することによって、複数の領域に分散されるため、気体の均一加熱性を高めることができる。 An intermediate wall body having a plurality of through holes can be provided between the gas inlet and the gas outlet in the gas diffusion chamber. With such a configuration, the gas flowing from the gas inlet to the gas outlet in the gas diffusion chamber is dispersed in a plurality of regions by passing through the plurality of through holes of the intermediate wall body. The uniform heating property of gas can be improved.
この場合、前記正面壁体の空気吹出口の個数を前記中間壁体の貫通孔の個数より大とすることが望ましい。このような構成とすれば、気体導入口から気体拡散室内へ導入された気体を、段階的に増える複数の領域へ分散することが可能となるため、均一に加熱された気体を広範囲に渡って均等に吹き出すことができるようになる。 In this case, it is desirable that the number of air outlets of the front wall body be larger than the number of through holes of the intermediate wall body. With such a configuration, it is possible to disperse the gas introduced from the gas inlet into the gas diffusion chamber into a plurality of regions that increase in stages, so that the uniformly heated gas can be distributed over a wide range. It becomes possible to blow out evenly.
本発明により、発熱手段から気体への不純物混入が発生せず、均一加熱された気体を広範囲に吹き出すことができ、簡素な構造でメンテナンスも容易な気体加熱装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a gas heating device that does not cause impurities from being mixed into the gas from the heat generating means, can blow out uniformly heated gas over a wide range, and has a simple structure and easy maintenance.
以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態について説明する。図1は本発明の実施の形態である気体加熱装置を示す斜視図、図2は図1に示す気体加熱装置の正面図、図3は図2のA−A線における断面図、図4は図3のB−B線における断面図、図5は図3のC−C線における断面図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 is a perspective view showing a gas heating apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a front view of the gas heating apparatus shown in FIG. 1, FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 3, and FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line CC in FIG.
図1〜図5に示すように、本実施形態の気体加熱装置30は、気体導入口14dを有する背面壁体14cと、複数の貫通孔14xを有する中間壁体14bと、複数の気体吹出口14yを有する正面壁体14aと、それぞれの壁体の間に配置されたスペーサ26と、加熱手段として背面壁体14cの外面に付設されたプレートヒータ14hと、このプレートヒータ14h全体を被覆する保護部材31とを備え、背面壁体14cの気体導入口14dには給気管18が接続されている。
As shown in FIGS. 1 to 5, the
枠状のスペーサ26を介在させることにより背面壁体14cと中間壁体14bとの間に隙間を設け、これらの隙間の外周部分をスペーサ26で閉塞することによって第一気体拡散室27が形成されている。同様に、枠状のスペーサ26を介在させることにより正面壁体14aと中間壁体14bとの間に隙間を設け、これらの隙間の外周部分をスペーサ26で閉塞することによって第二気体拡散室28が形成されている。
By interposing a frame-
外部から給気管18を経由し、気体導入口14dを通過して第一気体拡散室27内へ導入した気体を、第一気体拡散室27を構成する背面壁体14cの外部に付設されたプレートヒータ14hで加熱することができるため、プレートヒータ14hから気体へ不純物が混入することがない。また、第一気体拡散室27内で加熱された気体は、第一気体拡散室27内を流動して拡散した後、中間壁体14bの複数の貫通孔14xを通過して第二気体拡散室28内へ流入し、第二気体拡散室28内を流動して拡散した後、正面壁体14aの複数の気体吹出口14yから放出されるため、均一加熱された気体を広範囲に吹き出すことができる。
A plate that is attached to the outside of the
さらに、発熱手段であるプレートヒータ14hは第一気体拡散室27を構成する背面壁体14cの外部に付設されているため、プレートヒータ14hへの給電用の電気配線も簡単で、簡素な構造であり、メンテナンスも容易である。また、プレートヒータ14hは、背面壁体14cの外部において気体導入口14dの周辺に付設されているため、第一気体拡散室27内へ導入直後の気体が存在する気体導入口14d周辺を集中的に加熱することが可能であり、加熱効率も良好である。
Furthermore, since the
また、背面壁体14cと中間壁体14bとの間に枠状のスペーサ26を介在させることによって第一気体拡散室27を形成し、正面壁体14aと中間壁体14bとの間に枠状のスペーサ26を介在させることにより第二気体拡散室28を形成しているため、極めて簡素な構造でありながら、比較的広い拡散領域を確保することができる。
Further, a first
さらに、背面壁体14cの気体導入口14dと、正面壁体14aの複数の気体吹出口14yとの間に、複数の貫通孔14xを有する中間壁体14bを設けているため、第一気体拡散室27内において、気体導入口14dから正面壁体14aの気体吹出口14yに向かって流動する気体は、中間壁体14bの複数の貫通孔14xを通過することによって、複数の領域に分散されるため、気体の均一加熱性を高めることができる。なお、中間壁体14bを省略して一つの気体拡散室のみを設けた構造、あるいは2以上の中間壁体を設けた構造とすることもできる。
Further, since the
本実施形態においては、図2に示すように、正面壁体14aには、内径2mm程度の気体吹出口14yが10mm程度の間隔で、縦方向に16個、横方向に7個、合計112個開設されている。また、図4に示すように、中間壁体14bには、内径4mm程度の貫通孔14xが20mm程度の間隔で、縦方向に8個、横方向に4個、合計28個開設されている。さらに、図5に示すように、背面壁体14cの中央部には内径15〜20mm程度の貫通孔である気体導入口14dが1個開設され、この気体導入口14dに給気管18が接続されている。
In the present embodiment, as shown in FIG. 2, the
また、気体導入口14dから出た気体が第一気体拡散室27内で拡散しないまま、第二気体拡散室28内へ流入するのを回避するため、図3,図4に示すように、背面壁体14cの気体導入口14dに面する中間壁体14bの中央部には貫通孔14xは開設されていない。なお、本実施形態では中間壁体14bの貫通孔14xの開口面積の総和と、正面壁体14aの気体吹出口14yの開口面積の総和とが、ほぼ等しくなるように設定しているが、これに限定するものではない。
Further, in order to avoid the gas exiting from the
このように、正面壁体14aの気体吹出口14yの個数を112個とし、中間壁体14bの貫通孔14xの個数を28個とすることにより、気体吹出口14yの個数を貫通孔14xの個数より大となるように設定している。従って、気体導入口14dから第一気体拡散室27内へ導入された気体を、貫通孔14xから気体吹出口14yに向かって段階的に増える複数の領域へ分散することが可能であり、均一に加熱された気体を広範囲に渡って均等に吹き出すことができる。なお、気体吹出口14yの個数、貫通孔14xの個数はこれに限定するものではないので、個数、内径および配置間隔、配置領域などは任意に設定することができる。
As described above, the number of the
次に、図6〜図12を参照して、前述した気体加熱装置30を用いた加熱装置について説明する。図6は図1に示す気体加熱装置を用いた加熱装置を示す正面図、図7は図6に示す加熱装置の平面図、図8は図6に示す加熱装置の側面図、図9は図6に示す加熱装置の一部切欠正面図、図10は図6のD−D線における一部省略断面図、図11は図6に示す加熱装置を構成する気体加熱装置付近の正面図、図12は図11のE−E線における断面図である。
Next, with reference to FIGS. 6-12, the heating apparatus using the
図6〜図12に示すように、加熱装置10は、断熱材で形成された箱体状の外部炉体11内に対向配置された二つの加熱用側壁12の間に形成されたマガジン収容室13と、このマガジン収容室13の背面側に配置された気体加熱装置30と、発熱手段として加熱用側壁12に設けられたプレートヒータ12hと、マガジン収容室13の正面側の加熱用側壁12の端面から離れた位置に開閉可能に配置された扉体15と、この扉体15とマガジン収容室13との間に配置された補助扉体16と、を備えている。扉体15は複数の蝶番15aを中心に回動可能に軸支され、扉体15を閉止状態に保つためのロック機構15bを備えている。補助扉体16は複数のステー16aによって、扉体15の背面から離れた位置に、扉体15と略平行をなすように取り付けられている。
As shown in FIGS. 6 to 12, the
外部炉体11は、前後方向に長い直方体形状であり、その底壁11bの下面には、V形状の板材で形成された複数の支持脚17が配置され、その背面には、給気管18および排気管19が背壁11aを貫通した状態で配管されている。加熱用側壁12および気体加熱装置30の上下にはそれぞれ天板20、底板21が取り付けられ、底板21下面と外部炉体11の底壁11b上面との間には複数のスペーサ22が配置されている。従って、マガジン収容室13は、二つの加熱用側壁12、気体加熱装置30、天板20および底板21によって包囲され、外部炉体11の背壁11a、底壁11b、側壁11cおよび天壁11dから離れた位置に配置されている。
The
マガジン収容室13内においては、マガジン23を載置するための複数の支持部材24が底板21上面の四隅寄りの位置に配置されている。各々の支持部材24の内側(マガジン収容室13の中心側)には、マガジン23を支えるための階段状の支持部24a,24bが設けられ、それぞれの支持部24a,24bの正面側には、マガジン23を支持部材24上に載置する際に、その底面を支持部24a,24bへ誘導するためのガイド斜面24gが形成されている。本実施形態の場合、マガジン23は支持部24b上に載置されているが、マガジンの幅方向のサイズに応じて支持部24a上に載置することもできる。マガジン23の左右内側面には、被加熱物であるリードフレーム25を水平保持するための複数の横溝部23aが一定間隔ごとに形成されている。なお、図9に示すマガジン23およびリードフレーム25は一例であり、これに限定するものではない。
In the
一方、図12に示すように、気体加熱装置30の背面側には給気管18が接続され、マガジン収容室13に供給された気体の排出経路となる複数の排気管19が外部炉体11の背壁11aに貫通配管されている。気体加熱装置30の構造および機能などは前述した通りである。
On the other hand, as shown in FIG. 12, an
加熱装置10を用いて熱処理を行う場合、複数の加熱用側壁12の間に形成されたマガジン収容室13に対し、複数の被加熱物(リードフレーム25)を収容したマガジン23をそのままの状態で装入し、補助扉体16および扉体15でマガジン収容室13を閉塞した後、発熱手段(プレートヒータ12h,14h)を有する加熱用側壁12および気体加熱装置30を発熱させることにより、マガジン収容室13内のリードフレーム25をマガジン23ごと熱処理することができる。そして、熱処理終了後は、補助扉体16および扉体15を開いて、マガジン収容室13から再びマガジン23ごとリードフレーム25を取り出すことができる。マガジン収容室13は、断熱材で形成された箱体状の外部炉体11内に形成され、複数の加熱用側壁12および気体加熱装置30によって3方向から加熱されるため、温度分布の均一性にも優れている。
When heat treatment is performed using the
また、マガジン収容室13へ気体を供給するため、気体加熱装置30に、気体供給手段である給気管18を配管し、外部炉体11の背壁11aに排気経路である排気管19を設けている。従って、給気管18から気体導入口14dを経て第一気体拡散室27へ流入した気体はその内部で拡散した後、中間壁体14bの複数の貫通孔14xをそれぞれ通過して第二気体拡散室28内へ流入し、その内部で拡散した後、正面壁体14aの複数の気体吹出口14yをそれぞれ通過してマガジン収容室13内へ流入する。
In addition, in order to supply gas to the
マガジン収容室13内へ流入した気体は、マガジン収容室13内を循環した後、図5に示す、マガジン収容室13の正面と補助扉体16との隙間Sを通過してマガジン収容室13の外へ流出し、さらに、天板20、底板21および加熱用側壁12と外部炉体11との隙間を通過して、気体加熱装置30の背面側へ流入した後、複数の排気管19からそれぞれ加熱装置10の外部へ排出される。
After the gas flowing into the
このように、プレートヒータ14hによって発熱している気体加熱装置30内の第一気体拡散室27および第二気体拡散室28を通過することによって加熱された気体がマガジン収容室13内を循環するため、温度分布の均一性を保つことができる。また、気体加熱装置30の背面部に、加熱手段であるプレートヒータ14hを設けているため、プレートヒータ14hによって発熱した気体加熱装置30全体で気体が加熱されるため、気体を均一加熱することができる。さらに、気体加熱装置30から供給される加熱気体は、マガジン収容室13内を循環した後、外部炉体11に設けられた排気管19から排出されるため、クリーン度の安定性にも優れており、マガジン23内のリードフレーム25が汚損されることもない。なお、マガジン収容室13に供給する気体としては窒素が好適であるが、これに限定するものではない。
As described above, the gas heated by passing through the first
加熱装置10においては、排気経路である排気管19を外部炉体11の背壁11aに設けているため、マガジン収容室13の正面と補助扉体16との隙間Sからマガジン収容室13外へ流出した気体は、天板20、底板21および加熱用側壁12と外部炉体11との隙間を通過して、気体加熱装置30の背面側へ流入した後、排気管19から排出されることとなる。従って、気体加熱装置30からマガジン収容室13へ供給された気体はマガジン収容室13の内部および外部を隈無く循環した後、排気管19から排出されることとなり、温度分布の均一性をさらに向上させることができる。
In the
なお、加熱処理が終了した後、気体加熱装置30のプレートヒータ14hの発熱を停止させ、給気管18を通じてマガジン収容室13へ気体を供給することにより、マガジン収容室13内を冷却することもできる。従って、必要に応じて、被加熱物(マガジン23内のリードフレーム25)を急冷したり、その冷却時間を任意に設定したりすることができる。このため、冷却工程の多様化、あるいは冷却時間の短縮による作業工程の効率化を図ることができる。
After the heat treatment is completed, the inside of the
以上、気体加熱装置30を用いて構成した加熱装置10の構造、機能などについて説明してきたが、これは一例であって、本発明の気体加熱装置の用途はこれに限定するものではないので、加熱気体を必要とする産業分野において広く利用することができる。なお、本発明の気体加熱装置を構成する発熱手段の代わりに冷却手段を設ければ、気体冷却装置として使用することも可能である。
As described above, the structure, function, and the like of the
本発明の気体加熱装置は、金属材料や合成樹脂材料の熱処理工程や各種加熱工程など、加温気体を使用して熱処理を行う産業分野において広く利用することができる。 The gas heating device of the present invention can be widely used in industrial fields in which a heat treatment is performed using a heated gas, such as a heat treatment step or various heating steps of a metal material or a synthetic resin material.
10 加熱装置
11 外部炉体
11a 背壁
11b 底壁
11c 側壁
11d 天壁
12 加熱用側壁
12h,14h プレートヒータ
13 マガジン収容室
14a 正面壁体
14b 中間壁体
14c 背面壁体
14d 気体導入口
14x 貫通孔
14y 気体吹出口
15 扉体
15a 蝶番
15b ロック機構
16 補助扉体
16a ステー
17 支持脚
18 給気管
19 排気管
20 天板
21 底板
22 スペーサ
23 マガジン
23a 横溝部
24 支持部材
24a,24b 支持部
25 リードフレーム
26 スペーサ
27 第一気体拡散室
28 第二気体拡散室
S 隙間
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