JP2015230103A - 加熱炉本体 - Google Patents

Abstract

【課題】開閉蓋付きの加熱炉本体において、長期にわたってシール性を維持できるようにする。
【解決手段】加熱炉本体１０は、容器１２と、蓋２６と、熱遮蔽部材３２と、シール部材３４とを備えている。容器１２は、加熱炉本体１０の下部を構成し、上面に開口１４を有し、入口１６と出口１８を有している。蓋２６は、加熱炉本体１０の上部を構成し、容器１２の開口１４を開閉可能である。熱遮蔽部材３２は、容器１２の開口周縁１２ａの全周にわたって設けられている。この熱遮蔽部材３２は、非金属耐熱繊維製のロープであり、開口周縁１２ａに固定されている。シール部材３４は、容器１２の開口周縁１２ａのうち熱遮蔽部材３２よりも外側に全周にわたって設けられている。このシール部材３４は、ゴムチューブ製であり、開口周縁１２ａに固定されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、加熱炉本体に関する。

従来より、加熱炉本体の上流側に巻出装置、下流側に巻取装置を備えたロール・トゥ・ロール方式の加熱炉が知られている（例えば特許文献１，２）。ロール・トゥ・ロール方式の加熱炉では、処理前のフィルムを上流側の巻出装置に巻いておき、そのフィルムを高温の加熱炉本体に通すことにより加熱処理を施し、加熱炉本体を通過したあとの処理済みのフィルムを下流側の巻取装置に巻き取る。

特開２００６−２７３６４５号公報 特開２００４−３０８０９８号公報

ところで、この種の加熱炉本体において、フィルムの交換作業を容易にするために加熱炉本体を上下２つに分けることがある。その場合、加熱炉本体の下部は上面に開口を有する容器、上部は容器の開口を開閉可能な蓋となる。そして、容器の開口の周縁とその開口を閉じた蓋との間にはシール部材が取り付けられ、このシール部材によって加熱炉本体の内部は気密が確保される。

しかしながら、シール部材がシリコーンゴム製の場合には、耐熱性が十分でないため、加熱炉本体の内部の温度が３００℃以上になるとシール性が損なわれるという問題があった。また、シール部材を採用せず容器と蓋とをメタルタッチにすることも考えられるが、その場合には、容器と蓋との接触面に金属の熱変形による凹凸が生じ、シール性が損なわれるという問題があった。

本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、開閉蓋付きの加熱炉本体において、長期にわたってシール性を維持できるようにすることを主目的とする。

本発明は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

すなわち、本発明の加熱炉本体は、
中空の金属構造体の内部に断熱材を充填した断熱性構造体によって作製された加熱炉本体であって、
前記加熱炉本体の下部を構成し、上面に開口を有する容器と、
前記加熱炉本体の上部を構成し、前記容器の開口を開閉可能な蓋と、
前記容器の開口の周縁と該開口を閉じた蓋の端面との間に設けられた非金属耐熱繊維製の熱遮蔽部材と、
前記容器の開口の周縁と該開口を閉じた蓋の端面との間であって前記熱遮蔽部材よりも外側に設けられたゴムチューブ製のシール部材と、
を備えたものである。

この加熱炉本体は、容器の開口の周縁と該開口を閉じた蓋の端面との間に、熱遮蔽部材とシール部材とを備えている。熱遮蔽部材は、非金属耐熱繊維製であるため、加熱炉本体の内部で生じる輻射を遮断すると共に加熱炉本体の内部の熱が外部へ伝わるのを防止する。そのため、熱遮蔽部材は、その外側に設けられているシール部材が熱によって劣化してしまうのを防止する。また、シール部材は、ゴムチューブ製であるため、容器と蓋に挟まれて弾性変形してシール性を維持する。このシール部材は、上述したように熱遮蔽部材が輻射を遮断したり熱伝導を防止したりするため、熱による劣化が防止される。そのため、シール部材は、長期にわたって加熱炉本体のシール性を維持できる。

本発明の加熱炉本体において、前記非金属耐熱繊維としては、ガラス質繊維、ポリイミド繊維、アラミド繊維、黒鉛繊維又はカーボン繊維が好ましい。これらの繊維は、加熱炉本体の内部で生じる輻射を遮断しやすく、熱伝導率が低いため加熱炉本体の内部の熱が外部へ伝わるのを防止しやすい。このうち、耐熱温度を考慮すると、ガラス質繊維や黒鉛繊維がより好ましい。

本発明の加熱炉本体において、前記ゴムとしては、シリコーンゴム、ＥＰＤＭ又はフッ素ゴムが好ましい。なお、ＥＰＤＭは、エチレン・プロピレン・ジエンゴムの略である。

本発明の加熱炉本体において、前記蓋は、前記容器にヒンジを介して取り付けられていてもよい。蓋は、容器と独立していてもよいが、開閉操作のしやすさを考慮すると、容器にヒンジを介して取り付けられていることが好ましい。

加熱炉本体１０の蓋２６を開けた状態の斜視図。 図１のＡ−Ａ断面図。 加熱炉本体１０の蓋２６を閉じた状態の斜視図。 図３のＢ−Ｂ断面図（円内は部分拡大図）。 ロール・トゥ・ロール方式の加熱炉６０の説明図（円内は部分拡大図）。

次に、本発明の好適な実施形態について、図面を用いて以下に説明する。図１は加熱炉本体１０の蓋２６を開けた状態の斜視図、図２は図１のＡ−Ａ断面図、図３は加熱炉本体１０の蓋２６を閉じた状態の斜視図、図４は図３のＢ−Ｂ断面図（円内は部分拡大図）である。

加熱炉本体１０は、容器１２と、蓋２６と、熱遮蔽部材３２と、シール部材３４とを備えている。

容器１２は、加熱炉本体１０の下部を構成し、上面に開口１４を有し、互いに向かい合う一対の側面の一方に入口１６、他方に出口１８を有している。入口１６は、後述する加熱処理前のフィルムＦを加熱炉本体１０の内部へ送り込むために用いられ、出口１８は、加熱処理後のフィルムＦを加熱炉本体１０の内部から送り出すために用いられる。容器１２の内部には、複数のヒータ２０が入口１６から出口１８に向かって定ピッチになるように配置されると共に、フィルム搬送用の搬送ローラ２２，２４が入口１６及び出口１８のそれぞれの近傍に配置されている。ヒータ２０の種類は、特に限定されないが、例えば、遠赤外線ヒータや近赤外線ヒータ等が挙げられ、１種類でもよいし複数種類を組み合わせてもよい。

蓋２６は、加熱炉本体１０の上部を構成し、容器１２の開口１４を開閉可能なように容器１２にヒンジ２８を介して取り付けられている。この蓋２６は、図２に示すように、中空の金属構造体４０ａの内部に断熱材４０ｂを充填した断熱性構造体４０によって作製されている。なお、容器１２も、同様の断熱性構造体４０によって作製されている。また、蓋２６の天板の内側には、複数のヒータ３０が取り付けられている。これらのヒータ３０は、容器１２のヒータ２０の並び方向と同じ方向に定ピッチになるように配置されている。ヒータ３０の種類は、特に限定されないが、例えば、遠赤外線ヒータや近赤外線ヒータ等が挙げられ、１種類でもよいし複数種類を組み合わせてもよい。

熱遮蔽部材３２は、容器１２の開口周縁１２ａの全周にわたって設けられている。この熱遮蔽部材３２は、非金属耐熱繊維製のロープであり、開口周縁１２ａに固定されている。非金属耐熱繊維としては、例えば、ガラス質繊維（アルミナ繊維、アルミナシリカ繊維、非晶質シリカ繊維など）、ポリイミド繊維、アラミド繊維、黒鉛繊維、カーボン繊維などが挙げられる。アルミナ繊維としては、例えばニチアス製のインサルテックスＴＯＭＢＯ Ｎｏ．８４０２，ルビロンＴＯＭＢＯ Ｎｏ．８３５０（いずれも耐熱温度５００℃以上）などが挙げられる。アルミナシリカ繊維としては、例えばニチアス製のファインフレックスＴＯＭＢＯ Ｎｏ．８４５０、イソライト工業製のブレイドＢＧ、ニチビ製のニチビアルフ（いずれも耐熱温度５００℃以上）などが挙げられる。非晶質シリカ繊維としては、例えば東栄製のゼテックスプラス繊維（耐熱温度５００℃以上）などが挙げられる。ポリイミド繊維としては、東洋紡製のＰ８４（耐熱温度２００℃）などが挙げられる。アラミド繊維としては、日本バルカー工業製のバルカーＮｏ．８１３２，Ｎｏ．８２０１（いずれも耐熱温度２６０℃）などが挙げられる。黒鉛繊維としては、日本バルカー工業製のバルカーＮｏ．７２０２，バルカーＮｏ．ＶＦ−２０（いずれも耐熱温度６５０℃）などが挙げられる。カーボン繊維としては、日本バルカー工業製のバルカーＮｏ．６２０１（耐熱温度は３５０℃）などが挙げられる。このうち、耐熱温度を考慮すると、ガラス質繊維や黒鉛繊維がより好ましい。

シール部材３４は、容器１２の開口周縁１２ａのうち熱遮蔽部材３２よりも外側に全周にわたって設けられている。このシール部材３４は、中空のゴムチューブ製であり、開口周縁１２ａに固定されている。ゴムチューブとしては、例えば、シリコーンチューブ、シリコーンスポンジチューブ、フッ素ゴムチューブ、フッ素ゴムスポンジチューブ、ＥＰＤＭチューブなどが挙げられる。シリコーンチューブとしては、タイガースポリマー製の型式ＳＲ１５４４などが挙げられる。シリコーンスポンジチューブとしては、サンポリマー製のシリコーンスポンジチューブなどが挙げられる。フッ素ゴムチューブとしては、タイガースポリマー製の型式ＦＲ２７などが挙げられる。フッ素ゴムスポンジチューブとしては、サンポリマー製のフッ素ゴムスポンジチューブなどが挙げられる。ＥＰＤＭチューブとしては、十川ゴム製のＥＰＤＭチューブなどが挙げられる。

熱遮蔽部材３２及びシール部材３４は、蓋２６を閉じると、図４の円内に示すように、容器１２の開口周縁１２ａと蓋２６の端面２６ａとの間に挟まれた状態となる。この状態では、熱遮蔽部材３２は、非金属耐熱繊維製のロープのため、容器１２の開口周縁１２ａと蓋２６の端面２６ａとの間に挟まれても僅かに弾性変形するに過ぎない。一方、シール部材３４は、ゴムチューブ製のため、大きく弾性変形して潰れた形状に変わる。なお、図４の円内では、容器１２の開口周縁１２ａ及び蓋２６の端面２６ａは、いずれも金属構造体４０ａからなるが、未使用の状態であり熱変形していないため、平坦面となっている。

次に、本実施形態の加熱炉本体１０をロール・トゥ・ロール方式の加熱炉６０に適用した例について説明する。図５は加熱炉６０の説明図である。加熱炉６０は、加熱炉本体１０の上流側に巻出装置６２、下流側に巻取装置６６を備えている。巻出装置６２は、加熱処理前のフィルムＦが巻かれたロールからフィルムＦを加熱炉本体１０に供給するものであり、加熱炉本体１０の入口１６に気密に接続されたフード６４の中に配置されている。巻取装置６６は、加熱炉本体１０で加熱処理されたフィルムＦを巻き取るものであり、加熱炉本体１０の出口１８に気密に接続されたフード６８の中に配置されている。加熱炉本体１０には、図示しないが、窒素ガスを加熱炉本体１０の内部へ供給する給気ラインと、加熱炉本体１０の排気を行う排気ラインとが接続されている。

こうした加熱炉６０において、加熱炉本体１０の内部が絶えず窒素ガスで満たされるように給気ラインを介して窒素ガスを供給しつつ排気ラインを介して排気を行う。また、加熱炉本体１０の内部の温度が所定の温度（例えば３００〜５００℃）になるようにヒータ２０，３０を制御する。そして、加熱処理前のフィルムＦを巻出装置６２から加熱炉本体１０の入口１６へ送り込み、加熱炉本体１０の内部を通したあと、出口１８から加熱炉本体１０の外へ出し、巻取装置６６で巻き取る。このとき、フィルムＦを一定の速度で搬送する。加熱処理前のフィルムＦは、加熱炉本体１０の内部を通過することにより加熱処理が施される。そのため、巻取装置６６には、加熱処理後のフィルムＦが巻き取られる。加熱処理前のフィルムＦとしては、カーボンを含む織布、不織布又は紙（例えば東レ製のトレカ（登録商標）など）をフッ素樹脂水溶液に浸漬したカーボンシートなどが挙げられる。こうしたカーボンシートは、加熱処理後、撥水性を有するカーボンシートとなる。

このようにフィルムＦの加熱処理を実施している間、加熱炉本体１０を形成している断熱性構造体４０の金属構造体４０ａは熱によって変形する。また、加熱処理が終了してヒータ２０，３０をオフにすると加熱炉本体１０の温度が下がり、その後再びヒータ２０，３０をオンにして加熱処理を実施すると加熱炉本体１０の温度が上がるため、その熱履歴によっても金属構造体４０ａは変形する。その結果、容器１２の開口周縁１２ａや蓋２６の端面２６ａは凹凸面となる（図５の円内参照）。

本実施形態では、容器１２の開口周縁１２ａと蓋２６の端面２６ａとの間に熱遮蔽部材３２及びシール部材３４の両方を配置し、しかも熱遮蔽部材３２の外側にシール部材３４を配置している。熱遮蔽部材３２は、非金属耐熱繊維製のロープであるため、加熱炉本体１０の内部で生じる輻射を遮断すると共に、熱伝導率が低く加熱炉本体１０の内部の熱が外部へ伝わるのを防止する。しかし、熱遮蔽部材３２は、容器１２の開口周縁１２ａと蓋２６の端面２６ａとの間に挟まれても僅かに弾性変形するに過ぎないため、金属構造体４０ａの凹凸面を吸収しきれず、シール性を確保できない。一方、シール部材３４は、中空のゴムチューブ製であるため、弾性変形量が大きく、金属構造体４０ａの凹凸面を吸収してシール性を確保できる。また、シール部材３４は、熱遮蔽部材３２に比べて耐熱温度が低いが、熱遮蔽部材３２が加熱炉本体１０の内部からの輻射を遮断したり熱伝導を防止したりするため、熱による劣化が防止される。そのため、シール部材３４は、耐熱温度未満に維持され、長期にわたって劣化しない。

仮に容器１２の開口周縁１２ａと蓋２６の端面２６ａとの間に熱遮蔽部材３２もシール部材３４も存在しないとすると、金属構造体４０ａの凹凸面同士が接触することになるため隙間が生じてしまい、シール性が確保できない。シール性が確保できないと、炉内ガスが炉外へ噴出してガス成分が結露して液体となり、その液体が垂れてフィルムＦに付着するため品質不良になってしまう。また、熱遮蔽部材３２のみ存在したとすると、金属構造体４０ａの凹凸面を吸収しきれないためシール性を確保できない。一方、シール部材３４のみ存在したとすると、金属構造体４０ａの凹凸面を吸収するためシール性は確保できるものの、加熱炉本体１０の内部の温度が３００℃以上であるため早期に熱劣化してしまう。

以上詳述した本実施形態の加熱炉本体１０によれば、容器１２の開口周縁１２ａと蓋２６の端面２６ａとの間に熱遮蔽部材３２とシール部材３４とを備えているため、長期にわたって加熱炉本体１０のシール性を維持できる。

また、熱遮蔽部材３２の材料である非金属耐熱繊維として、ガラス質繊維、ポリイミド繊維、アラミド繊維、黒鉛繊維又はカーボン繊維を用いているため、加熱炉本体１０の内部で生じる輻射を遮断しやすく、熱伝導率が低く加熱炉本体１０の内部の熱が外部へ伝わるのを防止しやすい。

更に、シール部材３４の材料であるゴムとしては、シリコーンゴム、ＥＰＤＭ又はフッ素ゴムを用いているため、チューブ形状にしたときに弾性変形しやすく、シール性が高い。

更にまた、蓋２６は容器１２とヒンジ２８を介して取り付けられているため、蓋２６が容器１２と別体になっている場合に比べて、開閉操作がしやすい。

なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。

例えば、上述した実施形態では、熱遮蔽部材３２の材料である非金属耐熱繊維として、ガラス質繊維、ポリイミド繊維、アラミド繊維、黒鉛繊維、カーボン繊維を用いたが、特にこれらに限定されるものではなく、熱伝導率が金属より低く耐熱温度が炉内温度より高い繊維であれば使用可能である。

上述した実施形態では、シール部材３４の材料であるゴムとして、シリコーンゴム、ＥＰＤＭ、フッ素ゴムを用いたが、特にこれらに限定されるものではなく、上下から金属構造体４０ａの凹凸面に挟み込まれたときにその凹凸面を吸収してシール性を確保できるものであれば使用可能である。

上述した実施形態では、加熱炉本体１０を図５のロール・トゥ・ロール方式の加熱炉６０に適用した例を示したが、加熱炉本体１０はこの加熱炉６０以外の加熱炉にも適用可能である。例えば、図５の加熱炉６０において、巻出装置６２と加熱炉本体１０との間や加熱炉本体１０と巻取装置６６との間に、いわゆるラビリンス構造の外気流入阻止部を設置し、加熱炉本体１０への外気の流入を阻止するようにしてもよい。この場合、フード６４，６８を省略してもよい。なお、外気流入阻止部については特許第４７９５９１６号公報を参照されたい。あるいは、ロール・トゥ・ロール方式ではなく、加熱処理の対象となるワークをベルトコンベアで加熱炉本体１０へ搬入・搬出する方式を採用してもよいし、ローラハースキルンのようなローラ搬送方式を採用してもよいし、ウォーキングビーム加熱炉のようなウォーキングビーム方式を採用してもよい。あるいは、加熱炉本体１０の入口１６と出口１８とを形成せず、バッチ炉として使用してもよい。

上述した実施形態では、熱遮蔽部材３２及びシール部材３４の両方とも容器１２の開口周縁１２ａに設けたが、いずれか一方を蓋２６の端面２６ａに設けてもよいし、両方とも蓋２６の端面２６ａに設けてもよい。このようにしても上述した実施形態と同様の効果が得られる。

上述した実施形態では、容器１２にヒータ２０、蓋２６にヒータ３０を配置したが、いずれか一方のみにヒータを配置してもよい。また、ヒータに加えて熱風を併用してもよい。更に、加熱炉本体１０の内部には、フィルムＦを下方から支持するローラを水平方向に定ピッチで配置してもよい。

上述した実施形態では、加熱処理前のフィルムＦとして、カーボンを含む織布、不織布又は紙をフッ素樹脂溶液に浸漬したカーボンシートを例示したが、特にこれに限定されるものではなく、加熱処理が必要なものであればどのようなものでもよい。

１０ 加熱炉本体、１２ 容器、１２ａ 開口周縁、１４ 開口、１６ 入口、１８ 出口、２０ ヒータ、２２，２４ 搬送ローラ、２６ 蓋、２６ａ 端面、２８ ヒンジ、３０ ヒータ、３２ 熱遮蔽部材、３４ シール部材、４０ 断熱性構造体、４０ａ 金属構造体、４０ｂ 断熱材、６０ 加熱炉、６２ 巻出装置、６４ フード、６６ 巻取装置、６８ フード。

Claims (4)

1. 中空の金属構造体の内部に断熱材を充填した断熱性構造体によって作製された加熱炉本体であって、
   前記加熱炉本体の下部を構成し、上面に開口を有する容器と、
   前記加熱炉本体の上部を構成し、前記容器の開口を開閉可能な蓋と、
   前記容器の開口の周縁と該開口を閉じた蓋の端面との間に設けられた非金属耐熱繊維製の熱遮蔽部材と、
   前記容器の開口の周縁と該開口を閉じた蓋の端面との間であって前記熱遮蔽部材よりも外側に設けられたゴムチューブ製のシール部材と、
   を備えた加熱炉本体。
2. 前記非金属耐熱繊維は、ガラス質繊維、ポリイミド繊維、アラミド繊維、黒鉛繊維又はカーボン繊維である、
   請求項１に記載の加熱炉本体。
3. 前記ゴムは、シリコーンゴム、ＥＰＤＭ又はフッ素ゴムである、
   請求項１又は２に記載の加熱炉本体。
4. 前記蓋は、前記容器にヒンジを介して取り付けられている、
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の加熱炉本体。

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