JP2007271190A - 雰囲気熱処理炉 - Google Patents

Abstract

【課題】排気ガス流路にタール分が付着するのを抑制することができる雰囲気熱処理炉を提供することを課題とする。
【解決手段】雰囲気熱処理炉１は、熱処理室２２を持つ炉本体２と、熱処理室２２に対して熱交換可能に配置され、燃焼室３１Ｄと、燃焼室３１Ｄと熱処理室２２とを連通する炉内側連通口３２Ｄと、燃焼室３１Ｄと炉外とを連通する炉外側連通口３３Ｄと、炉内側連通口３２Ｄと炉外側連通口３３Ｄとの間に配置され燃焼室３１Ｄに酸素を供給する酸素供給口３４Ｄと、を持つ少なくとも一つの燃焼ケース３Ｄと、を備える。加熱時において、熱処理室２２の排気ガスは、炉内側連通口３２Ｄを介して燃焼室３１Ｄに流入し、酸素供給口３４Ｄを介して供給される酸素と混合され、少なくとも熱処理室２２からの伝熱により燃焼処理され、炉外側連通口３３Ｄを介して炉外に流出する。
【選択図】図５

Description

本発明は、例えば電子部品材料などの被処理物を、特定の雰囲気ガス下において熱処理する雰囲気熱処理炉に関する。

雰囲気熱処理炉においては、排気ガス中にタール分が含まれる場合がある。当該タール分は、雰囲気熱処理炉とは別に配置された二次燃焼炉により、燃焼処理されている（例えば、特許文献１〜３参照）。

熱処理直後においては、排気ガスが高温であるため、タール分は気化している。しかしながら、雰囲気熱処理炉から二次燃焼炉に移送される間に、排気ガスは、冷却用空気と混合される。このため、排気ガスの温度は低下する。したがって、タール分が固化し、雰囲気熱処理炉と二次燃焼炉との間の配管内に、付着するおそれがある。

タール分が配管内に付着すると、通気抵抗が大きくなる。また、配管が閉塞するおそれがある。このため、配管を定期的に掃除、あるいは交換する必要がある。このように、従来は、雰囲気熱処理炉の稼働率が比較的低かった。
特開平１１−２９０８１７号公報 特開平１１−２９０８１８号公報 特開平１１−２９０８１９号公報 特開２００１−６５８３５号公報 特開２００２−１２８５号公報

この点に鑑み、特許文献４には、冷却用空気の供給口を、二次燃焼炉に近接して配置した熱処理設備が紹介されている。同文献記載の熱処理設備によると、冷却用空気により冷却された排気ガスは、直ちに二次燃焼炉で燃焼処理される。このため、タール分の付着を抑制することができる。

しかしながら、熱処理炉から二次燃焼炉に移送される間に、排気ガスは自然放冷される。このため、熱処理炉と冷却用空気供給口との間の配管内に、タール分が付着するおそれがある。また、二次燃焼炉が必要な分だけ、熱処理設備の設備コストが高くなる。並びに、二次燃焼炉に燃料や燃焼用空気を供給する必要があるので、その分、設備が複雑化する。

また、特許文献５には、熱処理炉と二次燃焼炉との間の配管を、保温ジャケットで覆った熱処理設備が紹介されている。保温ジャケット内部には、熱処理炉を加熱した後の熱ガスが循環している。同文献記載の熱処理設備によると、熱処理炉と二次燃焼炉との間の配管の温度が低下しにくい。このため、タール分の付着を抑制することができる。

しかしながら、保温ジャケット内部に熱ガスを循環させると、熱ガス配管の配策経路が複雑化する。また、熱処理炉と二次燃焼炉との間の配管全長に亘り、熱ガス循環保温ジャケットを配置すると、設備コストが高くなる。

本発明の雰囲気熱処理炉は上記課題に鑑みて完成されたものである。したがって、本発明は、熱処理設備の設備コストを削減でき、構造が簡単でありながら、排気ガス流路にタール分が付着するのを抑制することができる雰囲気熱処理炉を提供することを目的とする。

（１）上記課題を解決するため、本発明の雰囲気熱処理炉は、所定の雰囲気ガス下において被処理物に熱処理を施す熱処理室を持つ炉本体と、該熱処理室に対して熱交換可能に配置され、燃焼室と、該燃焼室と該熱処理室とを連通する炉内側連通口と、該燃焼室と炉外とを連通する炉外側連通口と、該炉内側連通口と該炉外側連通口との間に配置され該燃焼室に酸素を供給する酸素供給口と、を持つ少なくとも一つの燃焼ケースと、を備え、前記被処理物を加熱する加熱時において、前記熱処理室の排気ガスは、前記炉内側連通口を介して前記燃焼室に流入し、前記酸素供給口を介して供給される酸素と混合され、少なくとも該熱処理室からの伝熱により燃焼処理され、前記炉外側連通口を介して前記炉外に流出することを特徴とする。

ここで、酸素供給口から燃焼室に供給される「酸素」は、純酸素として供給されてもよく、空気（大気）として供給されてもよい。すなわち、燃焼室において燃焼を維持できる程度に、酸素を含んでいればよい。

つまり、本発明の雰囲気熱処理炉は、少なくとも熱処理室の熱を利用して、排気ガス中のタール分を燃焼するものである。炉本体の熱処理室と燃焼ケースの燃焼室とは、熱交換可能に配置されている。加熱時において、燃焼室は熱処理室の排気側に配置される。排気ガスは、燃焼室において、酸素と混合され、少なくとも熱処理室からの伝熱を利用して加熱される。このため、排気ガス中のタール分が燃焼する。

本発明の雰囲気熱処理炉によると、雰囲気熱処理炉と別に、二次燃焼炉を設置する必要がない。また、二次燃焼炉用の燃料や燃焼用空気や冷却用空気を、排気ガス流路に取り込む必要がないので、熱処理設備全体における排気ガスの流量が小さくなる。このため、熱処理設備において雰囲気熱処理炉の下流側に配置されている機器（例えば、バグフィルタやブロワなど）の処理能力が小さくて済む。したがって、熱処理設備の設置コストを削減することができる。また、二次燃焼炉が不要な分だけ、熱処理設備の配管の配策経路が簡単になる。また、本発明の雰囲気熱処理炉によると、炉本体に燃焼ケースを配置しただけなので、構造が簡単である。

また、本発明の雰囲気熱処理炉によると、従来、炉本体から炉外に放熱されていた熱処理室の熱を用いて、排気ガスが加熱される。このため、熱効率が高くなる。また、雰囲気熱処理炉流出後に排気ガスの温度が低下しても、雰囲気熱処理炉内においてタール分は既に燃焼処理されてるため、排気ガス流路にタール分が付着するおそれが小さい。このため、タール分の付着に起因するダウンタイムの発生を抑制することができる。したがって、雰囲気熱処理炉延いては熱処理設備の稼働率が高くなる。

（２）好ましくは、前記酸素供給口は、前記炉内側連通口および前記炉外側連通口のうち、該炉内側連通口に近接して配置されている構成とする方がよい。排気ガスは、燃焼ケース内を、炉内側連通口→燃焼室→炉外側連通口の流路を辿り通過する。本構成によると、炉内側連通口に近接して酸素供給口が配置されている。このため、燃焼室におけるタール分の燃焼区間が長くなる。したがって、より多くのタール分を燃焼させることができる。

（３）好ましくは、前記燃焼ケースは、さらに、前記燃焼室に前記雰囲気ガスを供給する雰囲気ガス供給口を備え、該燃焼ケースとして、第一燃焼ケースと、第二燃焼ケースと、を備え、前記加熱時において、該第一燃焼ケースは前記熱処理室に該雰囲気ガスを供給するために、該第二燃焼ケースは該熱処理室の前記排気ガスを排出するために、それぞれ用いられ、前記被処理物を冷却する冷却時において、該第二燃焼ケースは該熱処理室に該雰囲気ガスを供給するために、該第一燃焼ケースは該熱処理室の該排気ガスを排出するために、それぞれ用いられる構成とする方がよい。

つまり、本構成は、加熱時と冷却時とで、雰囲気ガスの供給方向および排気ガスの排出方向を、切り替えるものである。加熱時においては、雰囲気ガスは、第一燃焼ケースの燃焼室から熱処理室に供給される。並びに、排気ガスは、熱処理室から第二燃焼ケースの燃焼室に排出される。これに対して、冷却時においては、雰囲気ガスは、第二燃焼ケースの燃焼室から熱処理室に供給される。並びに、排気ガスは、熱処理室から第一燃焼ケースの燃焼室に排出される。

本構成によると、加熱時と冷却時とで、一対の燃焼ケース（第一燃焼ケース、第二燃焼ケース）を切り替えて使用することができる。例えば、加熱時において、第一燃焼ケースを雰囲気ガス予熱用、第二燃焼ケースを排気ガス焼成用として使用することができる。また、例えば、冷却時において、第二燃焼ケースを熱処理室と雰囲気ガスとの熱交換用、第一燃焼ケースを熱処理室と排気ガスとの熱交換用として使用することができる。

（４）好ましくは、上記（３）の構成において、前記加熱時において、前記雰囲気ガスは、前記第一燃焼ケースの前記燃焼室を通過する際、少なくとも前記熱処理室からの伝熱により加熱され、前記排気ガスは、前記第二燃焼ケースの該燃焼室を通過する際、前記酸素供給口を介して供給される酸素と混合され、少なくとも該熱処理室からの伝熱により燃焼処理され、前記冷却時において、該雰囲気ガスは、該第二燃焼ケースの該燃焼室を通過する際、少なくとも該熱処理室からの伝熱により熱交換され、該排気ガスは、該第一燃焼ケースの該燃焼室を通過する際、少なくとも該熱処理室からの伝熱により熱交換される構成とする方がよい。

本構成によると、加熱時は、熱処理室からの伝熱により、第一燃焼ケースにおいて雰囲気ガスを予熱することができる。雰囲気ガスは、予熱後、熱処理室に流入するので、熱処理室は熱を回収することができる。一方、排気ガスは、第二燃焼ケースにおいて、酸素と混合される。そして、少なくとも熱処理室からの伝熱を利用して、タール分が燃焼される。

これに対して、冷却時は、熱処理室からの伝熱により、第二燃焼ケースにおいて雰囲気ガスが加熱される。言い換えると、雰囲気ガスの加熱により、熱処理室の熱が奪われる。一方、排気ガスは、第一燃焼ケースにおいて、少なくとも熱処理室からの伝熱により、加熱される。言い換えると、排気ガスの加熱により、熱処理室の熱が奪われる。

このように、本構成によると、加熱時においては、熱処理室からの伝熱を利用して、雰囲気ガスの予熱とタール分の燃焼処理とを行うことができる。また、冷却時においては、加熱時の残留熱を有する熱処理室と、雰囲気ガスおよび排気ガスとが熱交換することにより、熱処理室の冷却を促進することができる。

（５）好ましくは、上記（４）の構成において、前記冷却時において、前記排気ガスは、前記第一燃焼ケースの前記燃焼室を通過する際、前記酸素供給口を介して供給される酸素と混合され、少なくとも前記熱処理室からの伝熱により燃焼処理される構成とする方がよい。

本構成によると、加熱時のみならず、冷却時においても排気ガスを燃焼処理することができる。このため、さらに、排気ガス流路にタール分が付着するおそれが小さくなる。本構成は、加熱後においてもなおタール分が発生する被処理物を熱処理する場合に、特に適している。

（６）好ましくは、上記（３）の構成において、前記雰囲気ガス供給口は、前記炉内側連通口および前記炉外側連通口のうち、該炉外側連通口に近接して配置されている構成とする方がよい。

雰囲気ガスは、燃焼ケース内を、雰囲気ガス供給口→燃焼室→炉内側連通口の流路を辿り通過する。本構成によると、炉外側連通口に近接して雰囲気ガス供給口が配置されている。このため、燃焼室における雰囲気ガスの予熱区間が長くなる。したがって、より高い温度まで、雰囲気ガスを予熱することができる。

（７）好ましくは、上記（３）の構成において、前記第一燃焼ケースは前記熱処理室の上方に、前記第二燃焼ケースは前記熱処理室の下方に、それぞれ配置されている構成とする方がよい。

つまり、本構成は、熱処理室内の温度分布に起因する対流を利用するものである。加熱時において、雰囲気ガスは、上方の第一燃焼ケースの燃焼室から、熱処理室に流入する。ここで、雰囲気ガスは熱処理室からの伝熱により予熱されるものの、雰囲気ガスの温度は熱処理室の上部の温度以下である場合が多い。このため、雰囲気ガスは、熱処理室内を下降しやすい。したがって、雰囲気ガスを熱処理室に充填しやすい。

冷却時において、熱処理室内の残留ガスは、第一燃焼ケースの炉内側連通口→燃焼室→炉外側連通口の流路を辿り、炉外に排出される。ここで、第一燃焼ケースの炉内側連通口は、熱処理室の上方に開口している。つまり、熱処理室の温度分布における高温領域に、炉内側連通口が配置されている。このため、高温の残留ガスを、優先的に炉外に排出することができる。したがって、より迅速に、加熱後の熱処理室を冷却することができる。

また、冷却時において、雰囲気ガスは、下方の第二燃焼ケースの燃焼室から、熱処理室に流入する。ここで、雰囲気ガスは、熱処理室からの伝熱により加熱されるため、熱処理室内を上昇しやすい。したがって、熱処理室内の残留ガスを、第一燃焼ケースの炉内側連通口に追い込みやすい。

（８）好ましくは、前記燃焼ケースは、さらに、前記燃焼室を加熱する加熱装置を備える構成とする方がよい。本構成によると、排気ガスを燃焼処理する際、熱処理室からの伝熱に加えて、加熱装置から熱を加えることができる。このため、さらに、タール分の燃焼を促進することができる。

本発明によると、熱処理設備の設備コストを削減でき、構造が簡単でありながら、排気ガス流路にタール分が付着するのを抑制することができる雰囲気熱処理炉を提供することができる。

以下、本発明の雰囲気熱処理炉の実施の形態について説明する。

＜第一実施形態＞
まず、本実施形態の雰囲気熱処理炉が用いられている熱処理設備の構成について説明する。図１に、本実施形態の雰囲気熱処理炉が用いられている熱処理設備の概略図を示す。なお、説明の便宜上、雰囲気熱処理炉１の第一燃焼ケース３Ｕ、第二燃焼ケース３Ｄ、熱処理用ヒータ２４Ｌ、２４Ｒは簡略化して示す。

図１に示すように、熱処理設備９は、雰囲気熱処理炉１とバグフィルタ９０とブロワ９１と煙突９２とを備えている。これらの機器は、排気ガス流路Ｌにより接続されている。排気ガス流路Ｌは、分岐第一流路Ｌ１と分岐第二流路Ｌ２と統合流路Ｌ３とを備えている。分岐第一流路Ｌ１の下流端および分岐第二流路Ｌ２の下流端は、統合流路Ｌ３の上流端に、分岐接続されている。

分岐第一流路Ｌ１の上流端は、後述する第一燃焼ケース３Ｕの炉外側連通口３３Ｕに接続されている。分岐第一流路Ｌ１には、冷却用空気第一流路ＡＬ１が分岐接続されている。当該分岐接続点の下流側には、バルブ（電磁弁、他のバルブも同様）Ｖ１Ａが配置されている。また、冷却用空気第一流路ＡＬ１には、バルブＶ１Ｂが配置されている。

同様に、分岐第二流路Ｌ２の上流端は、後述する第二燃焼ケース３Ｄの炉外側連通口３３Ｄに接続されている。分岐第二流路Ｌ２には、冷却用空気第二流路ＡＬ２が分岐接続されている。当該分岐接続点の下流側には、バルブＶ２Ａが配置されている。また、冷却用空気第二流路ＡＬ２には、バルブＶ２Ｂが配置されている。

次に、本実施形態の雰囲気熱処理炉の構成について説明する。本実施形態の雰囲気熱処理炉１は、炉本体２と第一燃焼ケース３Ｕと第二燃焼ケース３Ｄとを備えている。炉本体２は、炉殻２０と断熱材２１と熱処理用ヒータ２４Ｌ、２４Ｒとを備えている。

炉殻２０は、鋼板製であって、直方体箱状を呈している。断熱材２１は、耐火煉瓦製であって、肉厚の厚い直方体箱状を呈している。断熱材２１は、炉殻２０の内側に収容、配置されている。断熱材２１の内側には熱処理室２２が区画されている。熱処理室２２は直方体状を呈している。熱処理室２２の下面（後述する第二燃焼ケース３Ｄの上面）には、テーブル２３が配置されている。テーブル２３は、脚付きの矩形板状を呈している。テーブル２３の上面には、被処理物Ｗが搭載されている。被処理物Ｗは電池材料である。

熱処理用ヒータ２４Ｌ、２４Ｒは、図示しないヒータ本体と保護管とを備えている。ヒータ本体は、保護管内に収容、配置されている。熱処理用ヒータ２４Ｌ、２４Ｒは、熱処理室２２内におけるテーブル２３を挟んだ短手方向両側を、上下方向に貫通するように配策されている。熱処理用ヒータ２４Ｌ、２４Ｒについては、後で詳しく説明する。

第一燃焼ケース３Ｕは、熱処理室２２の上方に配置されている。第一燃焼ケース３Ｕは、ケース本体３０Ｕと燃焼用ヒータ３６Ｕとを備えている。ケース本体３０Ｕは、ステンレス製であって、矩形箱状を呈している。ケース本体３０Ｕの内部には、燃焼室３１Ｕが区画されている。また、ケース本体３０Ｕの下面は、熱処理室２２上部に表出している。ケース本体３０Ｕの下面には、炉内側連通口３２Ｕが開設されている。炉内側連通口３２Ｕを介して、熱処理室２２と燃焼室３１Ｕとは、繋がっている。また、ケース本体３０Ｕの下壁を介して、熱処理室２２と燃焼室３１Ｕとは、熱交換可能である。一方、ケース本体３０Ｕの上面には、炉外側連通口３３Ｕが開設されている。前述したように、炉外側連通口３３Ｕは、分岐第一流路Ｌ１の上流端に接続されている。

燃焼用ヒータ３６Ｕは、図示しないヒータ本体と保護管とを備えている。ヒータ本体は、保護管内に収容、配置されている。燃焼用ヒータ３６Ｕは、燃焼室３１Ｕ内を通るように配策されている。

ケース本体３０Ｕ上壁には、燃焼用空気第一流路ＯＬ１の下流端および窒素ガス第一流路ＮＬ１の下流端が、各々接続されている。燃焼用空気第一流路ＯＬ１の下流端は、第一燃焼ケース３Ｕの酸素供給口３４Ｕに相当する。並びに、窒素ガス第一流路ＮＬ１の下流端は、第一燃焼ケース３Ｕの雰囲気ガス供給口３５Ｕに相当する。ここで、酸素供給口３４Ｕは、炉内側連通口３２Ｕに近接して配置されている。また、雰囲気ガス供給口３５Ｕは、炉外側連通口３３Ｕに近接して配置されている。つまり、これら四つの開口は、炉内から炉外に向かって、炉内側連通口３２Ｕ、酸素供給口３４Ｕ、雰囲気ガス供給口３５Ｕ、炉外側連通口３３Ｕの順に、配置されている。

燃焼用空気（つまり酸素）を酸素供給口３４Ｕに導入可能な燃焼用空気第一流路ＯＬ１には、バルブＶ１Ｃが配置されている。並びに、窒素ガスは、窒素ガス第一流路ＮＬ１を介して、雰囲気ガス供給口３５Ｕから燃焼室３１Ｕに供給される。窒素ガス第一流路ＮＬ１には、バルブＶ１Ｄが配置されている。

第二燃焼ケース３Ｄは、第一燃焼ケース３Ｕと上下方向に対向して、熱処理室２２の下方に配置されている。第二燃焼ケース３Ｄは、ケース本体３０Ｄと燃焼用ヒータ３６Ｄとを備えている。燃焼用ヒータ３６Ｄは、本発明の加熱装置に含まれる。ケース本体３０Ｄは、ステンレス製であって、矩形箱状を呈している。ケース本体３０Ｄの内部には、燃焼室３１Ｄが区画されている。また、ケース本体３０Ｄの上面は、熱処理室２２下部に表出している。ケース本体３０Ｄの上面には、炉内側連通口３２Ｄが開設されている。炉内側連通口３２Ｄを介して、熱処理室２２と燃焼室３１Ｄとは、繋がっている。また、ケース本体３０Ｄの上壁を介して、熱処理室２２と燃焼室３１Ｄとは、熱交換可能である。一方、ケース本体３０Ｄの下面には、炉外側連通口３３Ｄが開設されている。前述したように、炉外側連通口３３Ｄは、分岐第二流路Ｌ２の上流端に接続されている。

燃焼用ヒータ３６Ｄは、図示しないヒータ本体と保護管とを備えている。ヒータ本体は、保護管内に収容、配置されている。燃焼用ヒータ３６Ｄは、燃焼室３１Ｄ内を通るように配策されている。

ケース本体３０Ｄ下壁には、燃焼用空気第二流路ＯＬ２の下流端および窒素ガス第二流路ＮＬ２の下流端が、各々接続されている。燃焼用空気第二流路ＯＬ２の下流端は、第二燃焼ケース３Ｄの酸素供給口３４Ｄに相当する。並びに、窒素ガス第二流路ＮＬ２の下流端は、第二燃焼ケース３Ｄの雰囲気ガス供給口３５Ｄに相当する。ここで、酸素供給口３４Ｄは、炉内側連通口３２Ｄに近接して配置されている。また、雰囲気ガス供給口３５Ｄは、炉外側連通口３３Ｄに近接して配置されている。つまり、これら四つの開口は、炉内から炉外に向かって、炉内側連通口３２Ｄ、酸素供給口３４Ｄ、雰囲気ガス供給口３５Ｄ、炉外側連通口３３Ｄの順に、配置されている。

燃焼用空気（つまり酸素）は、燃焼用空気第二流路ＯＬ２を介して、酸素供給口３４Ｄから燃焼室３１Ｄに供給される。燃焼用空気第二流路ＯＬ２には、バルブＶ２Ｃが配置されている。並びに、窒素ガスは、窒素ガス第二流路ＮＬ２を介して、雰囲気ガス供給口３５Ｄから燃焼室３１Ｄに供給される。窒素ガス第二流路ＮＬ２には、バルブＶ２Ｄが配置されている。

次に、本実施形態の雰囲気熱処理炉の燃焼ケースの構成について説明する。図２に、本実施形態の雰囲気熱処理炉の熱処理室付近の透過斜視図を示す。なお、説明の便宜上、熱処理用ヒータ２４Ｌ、２４Ｒ（前出図１参照）は、省略して示す。また、熱処理室内に表出する部位については、ハッチングを施す。

図２に示すように、第一燃焼ケース３Ｕのケース本体３０Ｕ上壁には、燃焼用ヒータ３６Ｕの保護管３６０Ｕが、Ｕ字状に貫通している。燃焼用ヒータ３６Ｕは、熱処理室２２の長手方向に沿って、合計七本配置されている。ケース本体３０Ｕの上面には、燃焼用空気第一流路ＯＬ１（つまり前出図１の酸素供給口３４Ｕ）と窒素ガス第一流路ＮＬ１（つまり前出図１の雰囲気ガス供給口３５Ｕ）とが、略対角位置に配置されている。また、ケース本体３０Ｕの上下面には、炉外側連通口３３Ｕ（上面）と炉内側連通口３２Ｕ（下面）とが、略対角位置に配置されている。

第二燃焼ケース３Ｄのケース本体３０Ｄ下壁には、燃焼用ヒータ３６Ｄの保護管３６０Ｄが、Ｕ字状に貫通している。燃焼用ヒータ３６Ｄは、熱処理室２２の長手方向に沿って、合計七本配置されている。ケース本体３０Ｄの下面には、燃焼用空気第二流路ＯＬ２（つまり前出図１の酸素供給口３４Ｄ）と窒素ガス第二流路ＮＬ２（つまり前出図１の雰囲気ガス供給口３５Ｄ）とが、略対角位置に配置されている。また、ケース本体３０Ｄの上下面には、炉外側連通口３３Ｄ（下面）と炉内側連通口３２Ｄ（上面）とが、略対角位置に配置されている。

図３に、第二燃焼ケースの上下方向断面図を示す。なお、説明の便宜上、ケース本体３０Ｄの上壁に配置されている炉内側連通口３２Ｄは、点線で示す。また、前出図２に示すように、第一燃焼ケース３Ｕの構造と第二燃焼ケース３Ｄの構造とは同様である（第一燃焼ケース３Ｕを１８０°回転配置すると第二燃焼ケース３Ｄになる）。したがって、ここでは第二燃焼ケース３Ｄの内部構造についてのみ説明し、第一燃焼ケース３Ｕの内部構造についての説明を兼ねるものとする。

図３に示すように、第二燃焼ケース３Ｄの内部には、ステンレス製の仕切板３７Ｄが立設されている。仕切板３７Ｄは、ケース本体３０Ｄの短手方向と略平行に延在している。仕切板３７Ｄは、ケース本体３０Ｄの長手方向に、所定間隔ずつ離間して、合計六枚、互い違いになるように配置されている。これら六枚の仕切板３７Ｄにより、ケース本体３０Ｄ内部には、ジグザグ状に延在する燃焼室３１Ｄが形成されている。前述したように、燃焼室３１Ｄの一端には、炉内側連通口３２Ｄが配置されている。炉内側連通口３２Ｄの内側には、酸素供給口３４Ｄが並置されている。燃焼室３１Ｄの他端には、炉外側連通口３３Ｄが配置されている。炉外側連通口３３Ｄの内側には、雰囲気ガス供給口３５Ｄが並置されている。燃焼室３１Ｄの合計七つの直線部３１０Ｄには、各々、燃焼用ヒータ３６Ｄの保護管３６０Ｄが表出している。

次に、本実施形態の雰囲気熱処理炉の熱処理用ヒータの構成について説明する。図４に、本実施形態の雰囲気熱処理炉の熱処理室付近の透過斜視図を示す。なお、説明の便宜上、第一燃焼ケース３Ｕ、第二燃焼ケース３Ｄ（前出図１参照）は、省略して示す。また、熱処理室内に表出する部位については、ハッチングを施す。

図４に示すように、熱処理室２２のテーブル２３および被処理物Ｗを挟んだ短手方向両側には、熱処理用ヒータ２４Ｌの保護管２４０Ｌと熱処理用ヒータ２４Ｒの保護管２４０Ｒとが、対向して配置されている。保護管２４０Ｌ、２４０Ｒは、上下方向に延在している。保護管２４０Ｌ、２４０Ｒは、熱処理室２２の長手方向に沿って、各々、十本ずつ配置されている。

次に、本実施形態の雰囲気熱処理炉が用いられている熱処理設備の被処理物加熱時の動きについて説明する。図５に、本実施形態の雰囲気熱処理炉が用いられている熱処理設備の加熱時における概略図を示す（図１と対応）。図５中、開通している流路を実線で、遮断されている流路を点線で、それぞれ示す。

図５に示すように、加熱時においては、バルブＶ１Ａ、Ｖ１Ｂ、Ｖ１Ｃ、Ｖ２Ｄが閉じている。このため、分岐第一流路Ｌ１、冷却用空気第一流路ＡＬ１、燃焼用空気第一流路ＯＬ１、窒素ガス第二流路ＮＬ２が遮断されている。一方、バルブＶ２Ａ、Ｖ２Ｂ、Ｖ２Ｃ、Ｖ１Ｄが開いている。このため、分岐第二流路Ｌ２、冷却用空気第二流路ＡＬ２、燃焼用空気第二流路ＯＬ２、窒素ガス第一流路ＮＬ１が開通している。

また、加熱時においては、熱処理用ヒータ２４Ｌ、２４Ｒはオンになっている。並びに、第二燃焼ケース３Ｄの燃焼用ヒータ３６Ｄもオンになっている。一方、第一燃焼ケース３Ｕの燃焼用ヒータ３６Ｕはオフになっている。

まず、窒素ガスの流れについて説明する。窒素ガスは、窒素ガス第一流路ＮＬ１を介して、第一燃焼ケース３Ｕの雰囲気ガス供給口３５Ｕから、燃焼室３１Ｕに流入する。前出図３を参照して判るように（図３は第二燃焼ケース３Ｄ）、雰囲気ガス供給口３５Ｕ（３５Ｄ）は炉外側連通口３３Ｕ（３３Ｄ）に近接して配置されている。一方、窒素ガスの出口となる炉内側連通口３２Ｕ（３２Ｄ）は、燃焼室３１Ｕ（３１Ｄ）において、炉外側連通口３３Ｕ（３３Ｄ）が配置されていない方の端部に対向、配置されている。このため、窒素ガスは、燃焼室３１Ｕ（３１Ｄ）の略全長を、ジグザグ移動することになる。

図５に戻って、燃焼室３１Ｕは、ケース本体３０Ｕの下壁を隔てて、熱処理室２２に近接している。このため、窒素ガスは、ケース本体３０Ｕの下壁から伝わる熱処理室２２の熱により加熱されながら、燃焼室３１Ｕ内を移動する。加熱された窒素ガスは、炉内側連通口３２Ｕから、熱処理室２２内に流れ込む。そして、熱処理室２２内が窒素ガス雰囲気となるように、熱処理室２２内に充填される。

次に、被処理物Ｗの熱処理の様子について説明する。被処理物Ｗは、窒素ガス雰囲気下で、熱処理用ヒータ２４Ｌ、２４Ｒにより、加熱される。加熱温度は、９００℃〜１０００℃程度である。加熱に伴い、熱処理室２２には排気ガスが発生する。当該排気ガス中には、被処理物Ｗから気化したタール分が混入している。

次に、排気ガスの流れについて説明する。排気ガスは、第二燃焼ケース３Ｄの炉内側連通口３２Ｄから、燃焼室３１Ｄに流れ込む。一方、燃焼室３１Ｄには、燃焼用空気第二流路ＯＬ２を介して、酸素供給口３４Ｄから、燃焼用空気が流れ込む。このため、排気ガスは、燃焼用空気と混合される。前出図３に示すように、酸素供給口３４Ｄは炉内側連通口３２Ｄに近接して配置されている。一方、排気ガスの出口となる炉外側連通口３３Ｄは、燃焼室３１Ｄにおいて、炉内側連通口３２Ｄが配置されていない方の端部に対向、配置されている。このため、燃焼用空気と混合された排気ガスは、燃焼室３１Ｄの略全長を、ジグザグ移動することになる。

図５に戻って、燃焼室３１Ｄは、ケース本体３０Ｄの上壁を隔てて、熱処理室２２に近接している。このため、燃焼用空気と混合された排気ガスは、ケース本体３０Ｄの上壁から伝わる熱処理室２２の熱により加熱されながら、燃焼室３１Ｄ内を移動する。加えて、前述したように、燃焼用ヒータ３６Ｄはオンとなっている。このため、燃焼用空気と混合された排気ガスは、上記熱処理室２２の熱に加え、燃焼用ヒータ３６Ｄの熱により加熱されながら、燃焼室３１Ｄ内を移動する。燃焼用空気に含まれる酸素、および熱処理室２２、燃焼用ヒータ３６Ｄの熱により、排気ガス中の可燃性成分であるタール分は燃焼する。燃焼処理後の排気ガスは、炉外側連通口３３Ｄから分岐第二流路Ｌ２に流れ込む。そして、排気ガスは、冷却用空気第二流路ＡＬ２を介して導入される冷却用空気と混合される。冷却用空気混合後の排気ガスは、統合流路Ｌ３を介して、バグフィルタ９０に流れ込む。バグフィルタ９０において、排気ガス中の塵埃（燃焼後の灰分など）が分離、除去される。塵埃除去後の排気ガスは、排気ガス吸引用のブロワ９１を介して、煙突９２から外部に放出される。

以上説明したように、加熱時においては、窒素ガスは、窒素ガス第一流路ＮＬ１→雰囲気ガス供給口３５Ｕ（第一燃焼ケース３Ｕ）→燃焼室３１Ｕ→炉内側連通口３２Ｕを介して、熱処理室２２に流入する。一方、熱処理室２２にて発生する排気ガスは、炉内側連通口３２Ｄ（第二燃焼ケース３Ｄ）→燃焼室３１Ｄ（ここで燃焼用空気第二流路ＯＬ２→酸素供給口３４Ｄを介して流れ込む燃焼用空気と混合される）→炉外側連通口３３Ｄ→分岐第二流路Ｌ２（ここで冷却用空気第二流路ＡＬ２を介して流れ込む冷却用空気と混合される）→統合流路Ｌ３（バグフィルタ９０、ブロワ９１、煙突９２）を介して、外部に放出される。

次に、本実施形態の雰囲気熱処理炉が用いられている熱処理設備の被処理物冷却時の動きについて説明する。図６に、本実施形態の雰囲気熱処理炉が用いられている熱処理設備の冷却時における概略図を示す（図１と対応）。図６中、開通している流路を実線で、遮断されている流路を点線で、それぞれ示す。

図６に示すように、冷却時においては、バルブＶ１Ａ、Ｖ１Ｂ、Ｖ２Ｄが開いている。このため、分岐第一流路Ｌ１、冷却用空気第一流路ＡＬ１、窒素ガス第二流路ＮＬ２が開通している。一方、バルブＶ２Ａ、Ｖ２Ｂ、Ｖ２Ｃ、Ｖ１Ｃ、Ｖ１Ｄが閉じている。このため、分岐第二流路Ｌ２、冷却用空気第二流路ＡＬ２、燃焼用空気第一流路ＯＬ１、燃焼用空気第二流路ＯＬ２、窒素ガス第一流路ＮＬ１が遮断されている。

また、冷却時においては、熱処理用ヒータ２４Ｌ、２４Ｒはオフになっている。並びに、第一燃焼ケース３Ｕの燃焼用ヒータ３６Ｕ、第二燃焼ケース３Ｄの燃焼用ヒータ３６Ｄもオフになっている。

まず、窒素ガスの流れについて説明する。窒素ガスは、窒素ガス第二流路ＮＬ２を介して、第二燃焼ケース３Ｄの雰囲気ガス供給口３５Ｄから、燃焼室３１Ｄに流入する。前出図３に示すように、雰囲気ガス供給口３５Ｄは炉外側連通口３３Ｄに近接して配置されている。一方、窒素ガスの出口となる炉内側連通口３２Ｄは、燃焼室３１Ｄにおいて、炉外側連通口３３Ｄが配置されていない方の端部に対向、配置されている。このため、窒素ガスは、燃焼室３１Ｄの略全長を、ジグザグ移動することになる。

図６に戻って、燃焼室３１Ｄは、ケース本体３０Ｄの上壁を隔てて、熱処理室２２に近接している。このため、窒素ガスは、ケース本体３０Ｄの上壁から伝わる熱処理室２２の熱により加熱されながら、燃焼室３１Ｄ内を移動する。加熱された窒素ガスは、炉内側連通口３２Ｄから、熱処理室２２内に流れ込む。そして、熱処理室２２内を上昇、拡散する。

次に、被処理物Ｗの冷却時の様子について説明する。熱処理用ヒータ２４Ｌ、２４Ｒによる加熱を停止しても、被処理物Ｗは、熱処理室２２内の余熱により加熱されている。このため、熱処理室２２には排気ガスが発生する。なお、被処理物Ｗのタール分は、前記加熱時において、脱気済みである。したがって、冷却時には排気ガス中にタール分は混入しない。

次に、排気ガスの流れについて説明する。排気ガスは、第一燃焼ケース３Ｕの炉内側連通口３２Ｕから、燃焼室３１Ｕに流れ込む。前出図３を参照して判るように（図３は第二燃焼ケース３Ｄ）、排気ガスの出口となる炉外側連通口３３Ｕ（３３Ｄ）は、燃焼室３１Ｕ（３１Ｄ）において、炉内側連通口３２Ｕ（３２Ｄ）が配置されていない方の端部に対向、配置されている。このため、排気ガスは、燃焼室３１Ｕ（３１Ｄ）の略全長を、ジグザグ移動することになる。

図６に戻って、燃焼室３１Ｕは、ケース本体３０Ｕの下壁を隔てて、熱処理室２２に近接している。このため、排気ガスは、ケース本体３０Ｕの下壁から伝わる熱処理室２２の熱により加熱されながら、燃焼室３１Ｕ内を移動する。燃焼室３１Ｕを通過した排気ガスは、炉外側連通口３３Ｕから分岐第一流路Ｌ１に流れ込む。そして、排気ガスは、冷却用空気第一流路ＡＬ１を介して導入される冷却用空気と混合される。冷却用空気混合後の排気ガスは、統合流路Ｌ３を介して、バグフィルタ９０に流れ込む。バグフィルタ９０において、排気ガス中の塵埃が分離、除去される。塵埃除去後の排気ガスは、排気ガス吸引用のブロワ９１を介して、煙突９２から外部に放出される。

以上説明したように、冷却時においては、窒素ガスは、窒素ガス第二流路ＮＬ２→雰囲気ガス供給口３５Ｄ（第二燃焼ケース３Ｄ）→燃焼室３１Ｄ→炉内側連通口３２Ｄを介して、熱処理室２２に流入する。一方、熱処理室２２にて発生する排気ガスは、炉内側連通口３２Ｕ（第一燃焼ケース３Ｕ）→燃焼室３１Ｕ→炉外側連通口３３Ｕ→分岐第一流路Ｌ１（ここで冷却用空気第一流路ＡＬ１を介して流れ込む冷却用空気と混合される）→統合流路Ｌ３（バグフィルタ９０、ブロワ９１、煙突９２）を介して、外部に放出される。

次に、本実施形態の雰囲気熱処理炉の作用効果について説明する。本実施形態の雰囲気熱処理炉１によると、雰囲気熱処理炉１と別に、二次燃焼炉を設置する必要がない。また、二次燃焼炉用の燃料や燃焼用空気や冷却用空気を、排気ガス流路Ｌに取り込む必要がないので、熱処理設備９全体における排気ガスの流量が小さくなる。このため、熱処理設備９において雰囲気熱処理炉１の下流側に配置されている機器（例えば、バグフィルタ９０やブロワ９１など）の処理能力が小さくて済む。したがって、熱処理設備９の設置コストを削減することができる。また、二次燃焼炉が不要な分だけ、熱処理設備９の配管の配策経路が簡単になる。また、本実施形態の雰囲気熱処理炉１によると、炉本体２に第一燃焼ケース３Ｕ、第二燃焼ケース３Ｄを配置しただけなので、構造が簡単である。このため、既存の雰囲気熱処理炉にアドオンしやすい。つまり、本実施形態の雰囲気熱処理炉１は、汎用性が高い。

また、本実施形態の雰囲気熱処理炉１によると、従来、炉殻２０から炉外に放熱されていた熱処理室２２の熱を用いて、排気ガスが加熱される。このため、熱効率が高くなる。また、たとえ排気ガスの温度が低下しても、タール分は燃焼室３１Ｄで燃焼されているので、排気ガス流路Ｌにタール分が付着するおそれが小さい。このため、タール分の付着に起因するダウンタイムの発生を抑制することができる。したがって、雰囲気熱処理炉１延いては熱処理設備９の稼働率が高くなる。

また、本実施形態の雰囲気熱処理炉１によると、炉内側連通口３２Ｄに近接して酸素供給口３４Ｄが配置されている（前出図３参照）。このため、燃焼室３１Ｄにおけるタール分の燃焼区間が長くなる。したがって、より多くのタール分を燃焼させることができる。また、燃焼室３１Ｄ自体も、ジグザグに形成されている。この点においても、タール分の燃焼区間が長くなる。

また、本実施形態の雰囲気熱処理炉１によると、加熱時と冷却時とで、窒素ガスの供給方向および排気ガスの排出方向が、切り替えられる。加熱時においては、窒素ガスは、第一燃焼ケース３Ｕの燃焼室３１Ｕから熱処理室２２に供給される。並びに、排気ガスは、熱処理室２２から第二燃焼ケース３Ｄの燃焼室３１Ｄに排出される。これに対して、冷却時においては、窒素ガスは、第二燃焼ケース３Ｄの燃焼室３１Ｄから熱処理室２２に供給される。並びに、排気ガスは、熱処理室２２から第一燃焼ケース３Ｕの燃焼室３１Ｕに排出される。このように、本実施形態の雰囲気熱処理炉１によると、加熱時と冷却時とで、一対の燃焼ケース（第一燃焼ケース３Ｕ、第二燃焼ケース３Ｄ）を切り替えて使用することができる。具体的には、加熱時においては第一燃焼ケース３Ｕを窒素ガス予熱用かつ第二燃焼ケース３Ｄを排気ガス燃焼用として使用することができる。また、冷却時においては第二燃焼ケース３Ｄを熱処理室２２と窒素ガスとの熱交換用、第一燃焼ケース３Ｕを熱処理室２２と排気ガスとの熱交換用として使用することができる。

また、本実施形態の雰囲気熱処理炉１によると、加熱時は、熱処理室２２からの伝熱により、第一燃焼ケース３Ｕにおいて窒素ガスを予熱することができる。窒素ガスは、予熱後、熱処理室２２に流入するので、熱処理室２２は熱を回収することができる。一方、排気ガスは、第二燃焼ケース３Ｄにおいて、燃焼用空気（酸素）と混合される。そして、熱処理室２２からの伝熱および燃焼用ヒータ３６Ｄの発熱を利用して、タール分が燃焼される。

これに対して、冷却時は、熱処理室２２からの伝熱により、第二燃焼ケース３Ｄにおいて窒素ガスが加熱される。言い換えると、窒素ガスの加熱により、熱処理室２２の熱が奪われる。一方、排気ガスは、第一燃焼ケース３Ｕにおいて、熱処理室２２からの伝熱により加熱される。言い換えると、排気ガスの加熱により、熱処理室２２の熱が奪われる。

このように、本実施形態の雰囲気熱処理炉１によると、加熱時においては、熱処理室２２からの伝熱を利用して、窒素ガスの予熱とタール分の燃焼処理とを行うことができる。また、冷却時においては、加熱時の残留熱を有する熱処理室２２と、窒素ガスおよび排気ガスとが熱交換することにより、熱処理室２２の冷却を促進することができる。

また、本実施形態の雰囲気熱処理炉１によると、炉外側連通口３３Ｕ（３３Ｄ）に近接して雰囲気ガス供給口３５Ｕ（３５Ｄ）が配置されている（前出図３参照）。このため、燃焼室３１Ｕ（３１Ｄ）における窒素ガスの予熱区間が長くなる。したがって、より高い温度まで、窒素ガスを予熱することができる。また、燃焼室３１Ｕ（３１Ｄ）自体も、ジグザグに形成されている。この点においても、窒素ガスの予熱区間が長くなる。

また、本実施形態の雰囲気熱処理炉１によると、第一燃焼ケース３Ｕは熱処理室２２の上方に、第二燃焼ケース３Ｄは熱処理室２２の下方に、それぞれ配置されている。加熱時において、窒素ガスは、上方の第一燃焼ケース３Ｕの燃焼室３１Ｕから、熱処理室２２に流入する。ここで、窒素ガスの温度は熱処理室２２の上部の温度以下である。このため、窒素ガスは、熱処理室２２内を下降、拡散しやすい。したがって、窒素ガスを熱処理室２２に充填しやすい。

冷却時において、熱処理室２２内の残留ガスは、第一燃焼ケース３Ｕの炉内側連通口３２Ｕ→燃焼室３１Ｕ→炉外側連通口３３Ｕの流路を辿り、分岐第一流路Ｌ１に流入する。ここで、第一燃焼ケース３Ｕの炉内側連通口３２Ｕは、熱処理室２２の上方に開口している。つまり、熱処理室２２の温度分布における高温領域に、炉内側連通口３２Ｕが配置されている。このため、高温の残留ガスを、低温の残留ガスと混合する前に、優先的に炉外に排出することができる。したがって、より迅速に、加熱後の熱処理室２２を冷却することができる。

また、冷却時において、窒素ガスは、下方の第二燃焼ケース３Ｄの燃焼室３１Ｄから、熱処理室２２に流入する。ここで、窒素ガスは、熱処理室２２からの伝熱により加熱されるため、熱処理室２２内を上昇しやすい。したがって、熱処理室２２内の残留ガスを、第一燃焼ケース３Ｕの炉内側連通口３２Ｕに追い込みやすい。

また、本実施形態の雰囲気熱処理炉１によると、第二燃焼ケース３Ｄに燃焼用ヒータ３６Ｄが配置されている。このため、排気ガスを燃焼処理する際、熱処理室２２からの伝熱に加えて、燃焼用ヒータ３６Ｄから熱を加えることができる。したがって、さらに、タール分の燃焼を促進することができる。

また、本実施形態の雰囲気熱処理炉１によると、非酸化雰囲気（窒素ガス雰囲気）下で被処理物Ｗに熱処理が施される。従来、非酸化雰囲気を維持しなければならない熱処理室２２に隣接して、燃焼処理（酸化処理）を行う燃焼室３１Ｄを、敢えて配置するという思想は無かった。すなわち、前出特許文献１〜５に示すように、熱処理後の二次燃焼処理は、熱処理炉の外部で行っていた。

これに対して、本実施形態の雰囲気熱処理炉１は、加熱時における熱処理室２２の下流側に燃焼室３１Ｄを配置することで、熱処理室２２の窒素ガス雰囲気の維持と、排気ガスの燃焼処理とを両立している。熱処理室２２と燃焼室３１Ｄとの間には圧力差があるので（加熱時は熱処理室２２は正圧、燃焼室３１Ｄは負圧）、燃焼用空気が熱処理室２２に逆流するおそれはない。

また、本実施形態の雰囲気熱処理炉１によると、冷却時において、窒素ガスは、第二燃焼ケース３Ｄの燃焼室３１Ｄで、熱処理室２２と熱交換を行ってから、熱処理室２２に流入する。このため、窒素ガスを熱処理室２２に直接導入する場合と比較して、窒素ガス（低温）と熱処理室２２の室温（高温）との温度差が小さくなる。したがって、ヒートショックにより、熱処理室２２付近に配置された部材（例えば断熱材２１、テーブル２３、保護管２４０Ｌ、２４０Ｒなど）に不具合が生じるおそれが小さい。また、不具合が生じにくいため、これらの部材の寿命を長くすることができる。

＜第二実施形態＞
本実施形態の雰囲気熱処理炉と、第一実施形態の雰囲気熱処理炉との相違点は、第一燃焼ケース、第二燃焼ケースの構造のみである。したがって、ここでは相違点についてのみ説明する。

図７に、本実施形態の雰囲気熱処理炉の第二燃焼ケースの上下方向断面図を示す。なお、図３と対応する部位については同じ符号で示す。また、説明の便宜上、ケース本体３０Ｄの上壁に配置されている炉内側連通口３２Ｄは、点線で示す。また、第一燃焼ケースの構造と第二燃焼ケース３Ｄの構造とは同様である（第一燃焼ケースを１８０°回転配置すると第二燃焼ケース３Ｄになる）。したがって、ここでは第二燃焼ケース３Ｄの構造についてのみ説明し、第一燃焼ケースの構造についての説明を兼ねるものとする。

図７に示すように、第二燃焼ケース３Ｄは、長手方向中間部が幅広の六角形状を呈している。ケース本体３０Ｄの内部には、燃焼室３１Ｄが区画されている。燃焼室３１Ｄの長手方向一端には炉内側連通口３２Ｄが、他端には炉外側連通口３３Ｄが、それぞれ配置されている。燃焼室３１Ｄには、ステンレス製の四枚の仕切板３８Ｄが立設されている。これら四枚の仕切板３８Ｄにより、炉内側連通口３２Ｄと炉外側連通口３３Ｄとの間には、五つの分岐流路３１１Ｄが形成されている。

本実施形態の雰囲気熱処理炉は、第一実施形態と共通する部分については、第一実施形態の雰囲気熱処理炉と同様の作用効果を有する。また、本実施形態の雰囲気熱処理炉によると、排気ガス、燃焼用空気、窒素ガスは、燃焼室３１Ｄを通過する際、分岐流路３１１Ｄにより分流される。このため、炉内側連通口３２Ｄと炉外側連通口３３Ｄとの間の距離が短いにもかかわらず、充分に排気ガスを燃焼処理することができる。並びに、充分に窒素ガスを予熱することができる。また、燃焼室３１Ｄの流路断面積が大きいため、通気抵抗が小さくなる。

＜第三実施形態＞
本実施形態の雰囲気熱処理炉と、第一実施形態の雰囲気熱処理炉との相違点は、燃焼ケースが一つしか配置されていない点（第一実施形態における第二燃焼ケースしか配置されていない点）である。また、燃焼ケースに、雰囲気ガス供給口、燃焼用ヒータが配置されていない点である。したがって、ここでは相違点についてのみ説明する。

図８に、本実施形態の雰囲気熱処理炉が用いられている熱処理設備の概略図を示す。なお、図１と対応する部位については、同じ符号で示す。また、説明の便宜上、雰囲気熱処理炉１の燃焼ケース３、熱処理用ヒータ２４Ｌ、２４Ｒは簡略化して示す。

図８に示すように、雰囲気熱処理炉１には、単一の燃焼ケース３が配置されている。燃焼ケース３は、熱処理室２２の下方に配置されている。燃焼ケース３の構成は、第一実施形態の第二燃焼ケース３Ｄ（前出図１〜図３参照）と略同様である（ただし、雰囲気ガス供給口３５Ｄ、燃焼用ヒータ３６Ｄは配置されていない）。

加熱時において、窒素ガスは、窒素ガス流路ＮＬを介して、熱処理室２２に直接流入する。熱処理室２２においては、熱処理用ヒータ２４Ｌ、２４Ｒにより、被処理物Ｗが加熱される。熱処理室２２で発生する排気ガスは、炉内側連通口３２を介して、ケース本体３０の燃焼室３１に流入する。一方、燃焼室３１には、燃焼用空気流路ＯＬを介して、酸素供給口３４から、燃焼用空気（つまり酸素）が流入する。このため、排気ガスは、燃焼用空気と混合される。混合後の排気ガスは、燃焼室３１を通過する際、熱処理室２２からの伝熱により、燃焼処理される。具体的には、排気ガス中の可燃性成分であるタール分が燃焼する。燃焼後の排気ガスは、炉外側連通口３３から排気ガス流路Ｌに流れ込む。排気ガス流路Ｌにおいて、排気ガスは、冷却用空気流路ＡＬを介して供給される冷却用空気と混合される。混合後の排気ガスは、バグフィルタ９０、ブロワ９１を介して、煙突９２から外部に放出される。なお、冷却時においては、熱処理用ヒータ２４Ｌ、２４Ｒがオフになり、燃焼用空気の供給が遮断される（具体的にはバルブＶ２Ｃを閉じる）。窒素ガス、排気ガスの流れは、加熱時と同様である。

本実施形態の雰囲気熱処理炉１は、第一実施形態と共通する部分については、第一実施形態の雰囲気熱処理炉と同様の作用効果を有する。また、本実施形態の雰囲気熱処理炉１によると、単一の燃焼ケース３により、雰囲気熱処理炉１の下流側の機器（例えば、排気ガス流路Ｌ、バグフィルタ９０）にタール分が付着するのを抑制することができる。また、雰囲気ガス供給口、燃焼用ヒータが配置されていない分、燃焼ケース３延いては雰囲気熱処理炉１の構造が簡単である。

＜第四実施形態＞
本実施形態と第一実施形態との相違点は、冷却時において、排気ガスに燃焼処理を施す点である。したがって、ここでは、前出図６を用いながら、相違点についてのみ説明する。冷却時においては、前出図６（第一実施形態の雰囲気熱処理炉が用いられている熱処理設備の冷却時における概略図）中、バルブＶ１Ａ、Ｖ１Ｂ、Ｖ１Ｃ、Ｖ２Ｄが開いている。このため、分岐第一流路Ｌ１、冷却用空気第一流路ＡＬ１、燃焼用空気第一流路ＯＬ１、窒素ガス第二流路ＮＬ２が開通している。一方、バルブＶ２Ａ、Ｖ２Ｂ、Ｖ２Ｃ、Ｖ１Ｄが閉じている。このため、分岐第二流路Ｌ２、冷却用空気第二流路ＡＬ２、燃焼用空気第二流路ＯＬ２、窒素ガス第一流路ＮＬ１が遮断されている。

また、冷却時においては、熱処理用ヒータ２４Ｌ、２４Ｒはオフになっている。並びに、第二燃焼ケース３Ｄの燃焼用ヒータ３６Ｄもオフになっている。一方、第一燃焼ケース３Ｕの燃焼用ヒータ３６Ｕはオンになっている。本実施形態においては、燃焼用ヒータ３６Ｕは、本発明の加熱装置に含まれる。

まず、窒素ガスの流れについて説明する。窒素ガスは、窒素ガス第二流路ＮＬ２を介して、第二燃焼ケース３Ｄの雰囲気ガス供給口３５Ｄから、燃焼室３１Ｄに流入する。前出図３に示すように、雰囲気ガス供給口３５Ｄは炉外側連通口３３Ｄに近接して配置されている。一方、窒素ガスの出口となる炉内側連通口３２Ｄは、燃焼室３１Ｄにおいて、炉外側連通口３３Ｄが配置されていない方の端部に対向、配置されている。このため、窒素ガスは、燃焼室３１Ｄの略全長を、ジグザグ移動することになる。

図６に戻って、燃焼室３１Ｄは、ケース本体３０Ｄの上壁を隔てて、熱処理室２２に近接している。このため、窒素ガスは、ケース本体３０Ｄの上壁から伝わる熱処理室２２の熱により加熱されながら、燃焼室３１Ｄ内を移動する。加熱された窒素ガスは、炉内側連通口３２Ｄから、熱処理室２２内に流れ込む。そして、熱処理室２２内を上昇、拡散する。

次に、被処理物Ｗの冷却時の様子について説明する。熱処理用ヒータ２４Ｌ、２４Ｒによる加熱を停止しても、被処理物Ｗは、熱処理室２２内の余熱により加熱されている。このため、熱処理室２２には排気ガスが発生する。当該排気ガス中には、被処理物Ｗから気化したタール分が混入している。すなわち、本実施形態においては、加熱時のみならず、冷却時においても被処理物Ｗからタール分が発生している。

次に、排気ガスの流れについて説明する。排気ガスは、第一燃焼ケース３Ｕの炉内側連通口３２Ｕから、燃焼室３１Ｕに流れ込む。一方、燃焼室３１Ｕには、燃焼用空気第一流路ＯＬ１を介して、酸素供給口３４Ｕから、燃焼用空気が流れ込む。このため、排気ガスは、燃焼用空気と混合される。前出図３を参照して判るように（図３は第二燃焼ケース３Ｄ）、酸素供給口３４Ｕ（３４Ｄ）は炉内側連通口３２Ｕ（３２Ｄ）に近接して配置されている。一方、排気ガスの出口となる炉外側連通口３３Ｕ（３３Ｄ）は、燃焼室３１Ｕ（３１Ｄ）において、炉内側連通口３２Ｕ（３２Ｄ）が配置されていない方の端部に対向、配置されている。このため、燃焼用空気と混合された排気ガスは、燃焼室３１Ｕ（３１Ｄ）の略全長を、ジグザグ移動することになる。

図６に戻って、燃焼室３１Ｕは、ケース本体３０Ｕの下壁を隔てて、熱処理室２２に近接している。このため、燃焼用空気と混合された排気ガスは、ケース本体３０Ｕの下壁から伝わる熱処理室２２の熱により加熱されながら、燃焼室３１Ｕ内を移動する。加えて、前述したように、燃焼用ヒータ３６Ｕはオンとなっている。このため、燃焼用空気と混合された排気ガスは、上記熱処理室２２の熱に加え、燃焼用ヒータ３６Ｕの熱により加熱されながら、燃焼室３１Ｕ内を移動する。燃焼用空気に含まれる酸素、および熱処理室２２、燃焼用ヒータ３６Ｕの熱により、排気ガス中の可燃性成分であるタール分は燃焼する。燃焼処理後の排気ガスは、炉外側連通口３３Ｕから分岐第一流路Ｌ１に流れ込む。そして、排気ガスは、冷却用空気第一流路ＡＬ１を介して導入される冷却用空気と混合される。冷却用空気混合後の排気ガスは、統合流路Ｌ３を介して、バグフィルタ９０に流れ込む。バグフィルタ９０において、排気ガス中の塵埃（燃焼後の灰分など）が分離、除去される。塵埃除去後の排気ガスは、排気ガス吸引用のブロワ９１を介して、煙突９２から外部に放出される。

以上説明したように、冷却時においては、窒素ガスは、窒素ガス第二流路ＮＬ２→雰囲気ガス供給口３５Ｄ（第二燃焼ケース３Ｄ）→燃焼室３１Ｄ→炉内側連通口３２Ｄを介して、熱処理室２２に流入する。一方、熱処理室２２にて発生する排気ガスは、炉内側連通口３２Ｕ（第一燃焼ケース３Ｕ）→燃焼室３１Ｕ（ここで燃焼用空気第一流路ＯＬ１→酸素供給口３４Ｕを介して流れ込む燃焼用空気と混合される）→炉外側連通口３３Ｕ→分岐第一流路Ｌ１（ここで冷却用空気第一流路ＡＬ１を介して流れ込む冷却用空気と混合される）→統合流路Ｌ３（バグフィルタ９０、ブロワ９１、煙突９２）を介して、外部に放出される。

本実施形態の雰囲気熱処理炉１は、第一実施形態と共通する部分については、第一実施形態の雰囲気熱処理炉と同様の作用効果を有する。また、本実施形態の雰囲気熱処理炉１によると、加熱終了後に被処理物Ｗにタール分が残っている場合であっても、冷却時に当該タール分を燃焼処理することができる。このため、さらに、排気ガス流路Ｌにタール分が付着するおそれが小さくなる。

また、本実施形態の雰囲気熱処理炉１によると、冷却時において、第一燃焼ケース３Ｕの燃焼用ヒータ３６Ｕがオンになっている。このため、排気ガスを燃焼処理する際、熱処理室２２からの伝熱に加えて、燃焼用ヒータ３６Ｕから熱を加えることができる。したがって、さらに、タール分の燃焼を促進することができる。

＜その他＞
以上、本発明の雰囲気熱処理炉の実施の形態について説明した。しかしながら、実施の形態は上記形態に特に限定されるものではない。当業者が行いうる種々の変形的形態、改良的形態で実施することも可能である。

例えば、雰囲気ガスの種類は特に限定しない。窒素ガスの他、アルゴン、水素ガス、アンモニアガスを用いてもよい。また、熱処理室２２において酸化雰囲気下の熱処理（燃焼処理）を行ってもよい。この場合であっても、熱処理室２２における不完全燃焼を、燃焼室３１、３１Ｕ、３１Ｄにおける燃焼処理により、補うことができる。

また、熱処理室２２における熱処理温度も特に限定しない。被処理物Ｗの物性に応じて適切な温度とすればよい。また、排気ガス、燃焼用空気、窒素ガスの流路となる配管、燃焼ケース３、３Ｕ、３Ｄの材質は特に限定しない。被処理物Ｗの熱処理温度、熱処理室２２の雰囲気に応じて、適切な材質とすればよい。

また、上記実施形態においては、加熱用に熱処理用ヒータ２４Ｌ、２４Ｒ、燃焼用ヒータ３６Ｕ、３６Ｄを用いたが、例えば、配管内に熱ガスを流すことにより、熱処理用あるいは燃焼用の加熱を行ってもよい。また、燃焼用ヒータの代わりに、蓄熱体を配置してもよい。

また、燃焼室３１、３１Ｕ、３１Ｄの形状、経路も特に限定しない。また、燃焼室３１、３１Ｕ、３１Ｄ内部に、凹凸部や邪魔板（仕切板３７Ｄ、３８Ｄではない）を配置してもよい。こうすると、燃焼室内における排気ガス、燃焼用空気、窒素ガスの滞留時間が長くなる。また、伝熱面積を大きくすることができる。また、例えばケース本体３０、３０Ｕ、３０Ｄを薄肉に形成することにより、熱処理室２２からの伝熱を容易にしてもよい。また、ケース本体３０、３０Ｕ、３０Ｄを熱伝達係数の高い材料で形成することにより、熱処理室２２からの伝熱を容易にしてもよい。

また、被処理物Ｗは、電池材料の他、積層コンデンサなど他の電子部品材料であってもよい。また、電子部品材料に限らず、各種廃棄物などであってもよい。また、固定式のテーブル２３の代わりに、可動式の台車を配置してもよい。

また、上記第一、第二、第四実施形態においては、冷却時に、第二燃焼ケース３Ｄから熱処理室２２に窒素ガスを供給したが、冷却時に窒素ガスを供給しなくてもよい。また、上記第一実施形態においては、酸素供給口３４Ｕ、および当該酸素供給口３４Ｕに酸素を導入する燃焼用空気第一流路ＯＬ１をそれぞれ配置した。しかしながら、冷却時に排気ガスに燃焼処理を施さない場合は、酸素供給口３４Ｕ、燃焼用空気第一流路ＯＬ１を配置しなくてもよい。こうすると、第一燃焼ケース３Ｕ、延いては雰囲気熱処理炉１、熱処理設備９の構造が、より簡単になる。

第一実施形態の雰囲気熱処理炉が用いられている熱処理設備の概略図である。 同雰囲気熱処理炉の熱処理室付近の透過斜視図である（燃焼ケース）。 同雰囲気熱処理炉の第二燃焼ケースの上下方向断面図である。 同雰囲気熱処理炉の熱処理室付近の透過斜視図である（熱処理用ヒータ）。 同雰囲気熱処理炉が用いられている熱処理設備の加熱時における概略図である。 同熱処理設備の冷却時における概略図である。 第二実施形態の雰囲気熱処理炉の第二燃焼ケースの上下方向断面図である。 第三実施形態の雰囲気熱処理炉が用いられている熱処理設備の概略図である。

符号の説明

１：雰囲気熱処理炉、２：炉本体、２０：炉殻、２１：断熱材、２２：熱処理室、２３：テーブル、２４Ｌ：熱処理用ヒータ、２４０Ｌ：保護管、２４Ｒ：熱処理用ヒータ、２４０Ｒ：保護管。
３：燃焼ケース、３０：ケース本体、３１：燃焼室、３２：炉内側連通口、３３：炉外側連通口、３４：酸素供給口。
３Ｕ：第一燃焼ケース、３０Ｕ：ケース本体、３１Ｕ：燃焼室、３２Ｕ：炉内側連通口、３３Ｕ：炉外側連通口、３４Ｕ：酸素供給口、３５Ｕ：雰囲気ガス供給口、３６Ｕ：燃焼用ヒータ（加熱装置）、３６０Ｕ：保護管。
３Ｄ：第二燃焼ケース、３０Ｄ：ケース本体、３１Ｄ：燃焼室、３１０Ｄ：直線部、３１１Ｄ：分岐流路、３２Ｄ：炉内側連通口、３３Ｄ：炉外側連通口、３４Ｄ：酸素供給口、３５Ｄ：雰囲気ガス供給口、３６Ｄ：燃焼用ヒータ（加熱装置）、３６０Ｄ：保護管、３７Ｄ：仕切板、３８Ｄ：仕切板。
９：熱処理設備、９０：バグフィルタ、９１：ブロワ、９２：煙突。
ＡＬ：冷却用空気流路、ＮＬ：窒素ガス流路、ＯＬ：燃焼用空気流路。
ＡＬ１：冷却用空気第一流路、ＡＬ２：冷却用空気第二流路、Ｌ：排気ガス流路、Ｌ１：分岐第一流路、Ｌ２：分岐第二流路、Ｌ３：統合流路、ＮＬ１：窒素ガス第一流路、ＮＬ２：窒素ガス第二流路、ＯＬ１：燃焼用空気第一流路、ＯＬ２：燃焼用空気第二流路、Ｖ１Ａ〜Ｖ１Ｄ：バルブ、Ｖ２Ａ〜Ｖ２Ｄ：バルブ、Ｗ：被処理物。

Claims (8)

1. 所定の雰囲気ガス下において被処理物に熱処理を施す熱処理室を持つ炉本体と、
   該熱処理室に対して熱交換可能に配置され、燃焼室と、該燃焼室と該熱処理室とを連通する炉内側連通口と、該燃焼室と炉外とを連通する炉外側連通口と、該炉内側連通口と該炉外側連通口との間に配置され該燃焼室に酸素を供給する酸素供給口と、を持つ少なくとも一つの燃焼ケースと、
   を備え、
   前記被処理物を加熱する加熱時において、前記熱処理室の排気ガスは、前記炉内側連通口を介して前記燃焼室に流入し、前記酸素供給口を介して供給される酸素と混合され、少なくとも該熱処理室からの伝熱により燃焼処理され、前記炉外側連通口を介して前記炉外に流出する雰囲気熱処理炉。
2. 前記酸素供給口は、前記炉内側連通口および前記炉外側連通口のうち、該炉内側連通口に近接して配置されている請求項１に記載の雰囲気熱処理炉。
3. 前記燃焼ケースは、さらに、前記燃焼室に前記雰囲気ガスを供給する雰囲気ガス供給口を備え、
   該燃焼ケースとして、第一燃焼ケースと、第二燃焼ケースと、を備え、
   前記加熱時において、該第一燃焼ケースは前記熱処理室に該雰囲気ガスを供給するために、該第二燃焼ケースは該熱処理室の前記排気ガスを排出するために、それぞれ用いられ、
   前記被処理物を冷却する冷却時において、該第二燃焼ケースは該熱処理室に該雰囲気ガスを供給するために、該第一燃焼ケースは該熱処理室の該排気ガスを排出するために、それぞれ用いられる請求項１に記載の雰囲気熱処理炉。
4. 前記加熱時において、前記雰囲気ガスは、前記第一燃焼ケースの前記燃焼室を通過する際、少なくとも前記熱処理室からの伝熱により加熱され、前記排気ガスは、前記第二燃焼ケースの該燃焼室を通過する際、前記酸素供給口を介して供給される酸素と混合され、少なくとも該熱処理室からの伝熱により燃焼処理され、
   前記冷却時において、該雰囲気ガスは、該第二燃焼ケースの該燃焼室を通過する際、少なくとも該熱処理室からの伝熱により熱交換され、該排気ガスは、該第一燃焼ケースの該燃焼室を通過する際、少なくとも該熱処理室からの伝熱により熱交換される請求項３に記載の雰囲気熱処理炉。
5. 前記冷却時において、前記排気ガスは、前記第一燃焼ケースの前記燃焼室を通過する際、前記酸素供給口を介して供給される酸素と混合され、少なくとも前記熱処理室からの伝熱により燃焼処理される請求項４に記載の雰囲気熱処理炉。
6. 前記雰囲気ガス供給口は、前記炉内側連通口および前記炉外側連通口のうち、該炉外側連通口に近接して配置されている請求項３に記載の雰囲気熱処理炉。
7. 前記第一燃焼ケースは前記熱処理室の上方に、前記第二燃焼ケースは前記熱処理室の下方に、それぞれ配置されている請求項３に記載の雰囲気熱処理炉。
8. 前記燃焼ケースは、さらに、前記燃焼室を加熱する加熱装置を備える請求項１に記載の雰囲気熱処理炉。

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