JP2016133277A - Heat treatment device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、熱処理装置に関する。 The present invention relates to a heat treatment apparatus.
炭素材料、特に黒鉛は、高電気伝導性、高熱伝導性、耐薬品性、自己潤滑性等の特異な性質を有しているので、冶金用、電気・電子製品用、機械用等の材料として各種の用途に広く使用されている。最近は、高温で熱処理をして黒鉛結晶を発達させ、熱伝導性を向上させたものが、ヒートシンクや放熱基板として、また、リチウムイオン二次電池の負極材等として使用されている。 Carbon materials, especially graphite, have unique properties such as high electrical conductivity, high thermal conductivity, chemical resistance, and self-lubricating properties. Therefore, they are used as materials for metallurgy, electrical / electronic products, machinery, etc. Widely used in various applications. In recent years, heat-treated at high temperatures to develop graphite crystals and improve thermal conductivity are used as heat sinks and heat dissipation substrates, and as negative electrode materials for lithium ion secondary batteries.
黒鉛は、フェノール、フラン等の樹脂、コークス、メソカーボン等の黒鉛原料を、例えば2000〜3200℃で熱処理することで得られる。 Graphite can be obtained by heat-treating a resin such as phenol or furan, or a graphite raw material such as coke or mesocarbon at, for example, 2000 to 3200 ° C.
特開2002−69757号公報には、炭素繊維及びその製造方法並びにその装置が開示されている。特許第2744617号には、気相成長炭素繊維の連続黒鉛化処理方法及び装置が開示されている。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-69757 discloses a carbon fiber, a manufacturing method thereof, and an apparatus thereof. Japanese Patent No. 2744617 discloses a method and apparatus for continuous graphitization treatment of vapor-grown carbon fibers.
特許第3787241号には、円筒状の黒鉛管を複数本連接して加熱管を形成し、この加熱管の一端部に黒鉛原料の導入部を取り付けると共に、この加熱管の他端側に製品黒鉛の導出部を取り付けた黒鉛製造装置が開示されている。この黒鉛製造装置では、加熱管を構成する各黒鉛管は、導入部側ほど抵抗の大きい黒鉛管が配置されている。低温になりやすい導入部側に抵抗の大きい黒鉛管を配置することで、加熱管内の温度分布を均一にすることができると記載されている。 In Japanese Patent No. 3787241, a plurality of cylindrical graphite tubes are connected to form a heating tube, a graphite raw material introduction portion is attached to one end portion of the heating tube, and a product graphite is attached to the other end side of the heating tube. An apparatus for producing graphite with a lead-out portion is disclosed. In this graphite manufacturing apparatus, each graphite tube constituting the heating tube is provided with a graphite tube having higher resistance toward the introduction portion side. It is described that a temperature distribution in the heating tube can be made uniform by disposing a graphite tube having a large resistance on the introduction portion side that tends to be low in temperature.
上述した黒鉛製造装置の構成では、温度分布を再現性良く制御することが困難な場合がある。 In the configuration of the graphite production apparatus described above, it may be difficult to control the temperature distribution with good reproducibility.
本発明の目的は、温度分布を再現性良く制御することができる熱処理装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a heat treatment apparatus capable of controlling the temperature distribution with good reproducibility.
ここに開示する熱処理装置は、筒状のヒータと、ヒータの両端に電気的に接続された電極とを備える。ヒータは、第1黒鉛管と、一方の端面が第1黒鉛管の一方の端面に接するように配置され、第1黒鉛管の電気抵抗よりも高い電気抵抗を有する第2黒鉛管と、一方の端面が第2黒鉛管の他方の端面に接するように配置され、第2黒鉛管の電気抵抗よりも低い電気抵抗を有する第3黒鉛管とを含む。 The heat treatment apparatus disclosed herein includes a cylindrical heater and electrodes that are electrically connected to both ends of the heater. The heater includes a first graphite tube, a second graphite tube that has one end surface in contact with one end surface of the first graphite tube, and has an electric resistance higher than that of the first graphite tube, A third graphite tube having an end surface in contact with the other end surface of the second graphite tube and having an electrical resistance lower than that of the second graphite tube.
上記の構成によれば、ヒータは、直列に接続された3本の黒鉛管(第1〜第3黒鉛管)を含み、真ん中の黒鉛管(第2黒鉛管)の電気抵抗が最も高くなるように配置されている。ヒータには、ヒータの両端に電気的に接続された電極から電力が供給される。このとき、第1〜第3黒鉛管は直列に接続されているため、第1〜第3黒鉛管には、同じ大きさの電流が流れる。そのため、最も電気抵抗の高い第2黒鉛管が、最も発熱する。これによって熱処理装置は、上側に凸の温度分布を形成する。 According to the above configuration, the heater includes three graphite tubes (first to third graphite tubes) connected in series so that the electric resistance of the middle graphite tube (second graphite tube) is the highest. Is arranged. Electric power is supplied to the heater from electrodes electrically connected to both ends of the heater. At this time, since the first to third graphite tubes are connected in series, the same current flows through the first to third graphite tubes. Therefore, the second graphite tube with the highest electrical resistance generates the most heat. As a result, the heat treatment apparatus forms a convex temperature distribution on the upper side.
熱処理装置の温度分布は、設定温度、部品の損耗、被処理材の熱容量等の要因によって変動する。上記の構成によれば、積極的に凸形状の温度分布にすることによって、最高温度位置を毎回ほぼ同じ位置にすることができる。そのため、温度制御が容易になり、また、再現性の高い温度分布を形成することができる。 The temperature distribution of the heat treatment apparatus varies depending on factors such as the set temperature, the wear of parts, and the heat capacity of the material to be processed. According to said structure, the highest temperature position can be made into the substantially same position every time by making it into a convex-shaped temperature distribution positively. Therefore, temperature control becomes easy and a temperature distribution with high reproducibility can be formed.
[実施の形態]
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。なお、説明を分かりやすくするために、以下で参照する図面においては、構成が簡略化又は模式化して示されたり、一部の構成部材が省略されたりしている。また、各図に示された構成部材間の寸法比は、必ずしも実際の寸法比を示すものではない。
[Embodiment]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated. In addition, in order to make the explanation easy to understand, in the drawings referred to below, the configuration is shown in a simplified or schematic manner, or some components are omitted. Further, the dimensional ratio between the constituent members shown in each drawing does not necessarily indicate an actual dimensional ratio.
[全体の構成]
図1は、本発明の一実施形態による熱処理装置1の概略構成を示す平面図である。図2は、図1のII−II線に沿った断面図である。熱処理装置1は、ヒータ20、トラフ30、40、炉壁50、及びチャンバ60、70を備えている。
[Overall configuration]
FIG. 1 is a plan view showing a schematic configuration of a
熱処理装置1は、ルツボ10を、円筒状のヒータ20の内部で軸方向に沿って移動させ、連続的に熱処理する。ヒータ20は、熱処理装置1の炉芯管の役割を兼ねている。
The
ルツボ10は、有底筒状の容器11と、容器11の開口を覆うフタ12とを備えている。ルツボ10には、熱処理の対象となる被処理材が収納されている。被処理材は例えば、フェノール、フラン等の樹脂、コークス、メソカーボン等の粉体である。
The
ヒータ20は、6本の黒鉛管21A、21B、・・・、21Fから構成されている。黒鉛管21A、21B、・・・、21Fは、それぞれの端面を付き合わせて同軸に配置されている。黒鉛管21A、21B、・・・、21Fの接続部分には、黒鉛製の接続リング22が嵌められ、径方向の位置が規制されている。
The
ヒータ20の両端は、トラフ30、40にそれぞれ接続されている。トラフ30、40は、ヒータ20と同様に、黒鉛等の導電性耐熱部材で形成されている。トラフ30、40は、ヒータ20と同じ内径を有する円筒状の形状を有している。
Both ends of the
ヒータ20の全体、及びトラフ30、40の一部は、耐火ブロック等で構成された炉壁50に囲まれている。炉壁50に囲まれた空間には、断熱材51が充填されている。断熱材51は、例えば黒鉛粉等がある。
The
トラフ30、40にはそれぞれ、炉壁50から露出した部分に、電極31、41が形成されている。電極31、41には、後述する電源装置85(図5)から電力が供給される。電極31、41は、トラフ30、40を介してヒータ20と電気的に接続されている。熱処理装置1は、ヒータ20に電流を流すことによって、ヒータ20を加熱する。
In the
炉壁50の内側には、ヒータ20の周面に接するように、複数の測温筒52が配置されている。ヒータ20の温度は、複数の放射温度計53(図2)によって測定されている。
A plurality of
トラフ30、40にはそれぞれ、ガス導入口30a、40aが形成されている。炉壁50の内側には、トラフ30の内側に連通するように形成されたガス排気筒54が配置されている。ヒータ20の内部には、ガス導入口30a、40aから、窒素、アルゴン等の不活性ガスが導入される。導入された不活性ガスは、熱処理によって揮発する不純物とともに、ガス排気筒54から排出される。
トラフ30、40はそれぞれ、チャンバ60、70に接続されている。図1に示すように、チャンバ60は、シャッタ61を備えている。チャンバ70は、シャッタ71を備えている。熱処理装置1は、コンベア62、72、押込装置63、及び方向反転装置64をさらに備えている。また、チャンバ60、70にはそれぞれ、ガス導入口60a、70aが形成されている。ガス導入口60a、70aからも不活性ガスが導入される。
The
ヒータ20の内部には複数のルツボ10が、互いに接しあった状態で装入されている。熱処理装置1は、チャンバ60側にあるルツボ10を押込装置63によって内部に押し込む。これによって、ヒータ20内の複数のルツボ10が、チャンバ70へ向かって移動する。
A plurality of
熱処理装置1は、シャッタ61及びコンベア62を駆動して、熱処理前のルツボ10をチャンバ60に搬入する。熱処理装置1は、シャッタ71及びコンベア72を駆動して、熱処理されたルツボ10をチャンバ70から搬出する。熱処理装置1は、これらの動作を繰り返すことで、ルツボ10を連続的に熱処理することができる。
The
方向反転装置64は、コンベア62の搬送経路上に設置されている。方向反転装置64は例えば、機械式のアームであり、コンベア62の上方からルツボ10を掴んで回転させる。方向反転装置64は、ルツボ10を、フタ12がチャンバ70側になるように回転させる。フタ12をチャンバ70側にすることによって、フタ12が押込装置63の押圧で破損するのを防止することができる。
The
[ヒータ20の構成]
図3は、ヒータ20の概略構成を示す分解斜視図である。図4は、図3のIV−IV線に沿った断面図である。図3及び図4では、黒鉛管21A、21B、・・・、21Fのそれぞれを区別せず、単に黒鉛管21と表記している。
[Configuration of Heater 20]
FIG. 3 is an exploded perspective view showing a schematic configuration of the
既述のように、黒鉛管21A、21B、・・・、21Fは、それぞれの端面を付き合わせて同軸に配置されている。より具体的には、黒鉛管21Aは一方の端面が黒鉛管21Bの一方の端面に接するように配置され、黒鉛管21Bは他方の端面が黒鉛管21Cの一方の端面に接するように配置され、・・・、黒鉛管21Eは他方の端面が黒鉛管21Fの一方の端面に接するように配置されている。
As described above, the
すなわち、黒鉛管21Aと黒鉛管21Bと、黒鉛管21Bと黒鉛管21Cと、・・・、黒鉛管21Eと黒鉛管21Fとが、それぞれ互いの端面で接している。そのため、黒鉛管21A、21B、・・・、21Fは、電気的に直列に接続されている。
That is,
本実施形態では、黒鉛管21A、21B、・・・、21Fの電気抵抗をρA、ρB、・・・、ρFとして、次の関係を満たしている。
ρC>ρB>ρA
ρC>ρD>ρE>ρF
In this embodiment, the
ρ C > ρ B > ρ A
ρ C > ρ D > ρ E > ρ F
すなわち、本実施形態では、ヒータ20の軸方向の中心側に配置された黒鉛管ほど、電気抵抗が高くなっている。換言すれば、電極31及び電極32からの距離が遠い位置に配置された黒鉛管ほど、電気抵抗が高くなっている。本実施形態では、黒鉛管21Cの電気抵抗が、最も高くなっている。
In other words, in this embodiment, the electrical resistance of the graphite tube arranged on the center side in the axial direction of the
本実施形態では、ρA、ρB、・・・、ρFはさらに、次の関係を満たしている。
ρC>ρD>ρB>ρE>ρF>ρA
In the present embodiment, ρ A , ρ B ,..., Ρ F further satisfy the following relationship.
ρ C > ρ D > ρ B > ρ E > ρ F > ρ A
既述のように、黒鉛管21A、21B、・・・、21Fの接続部分には、接続リング22が嵌められている。これによって、黒鉛管21A、21B、・・・、21Fが径方向(x方向と垂直な方向)にずれないように構成されている。
As described above, the
黒鉛管21A、21B、・・・、21Fのそれぞれの両端には、ヒータ20の外径R1よりも小さい外径R2を有する溝部21aが形成されている。接続リング22は、図4に示すように、2つの黒鉛管の溝部21aによって形成される窪みに嵌合している。これによって、接続リング22の、ヒータ20の軸方向(x方向)の移動が規制される。そのため、接続リング22が軸方向にずれることを防止でき、ひいては2つの黒鉛管の中心軸がずれることを防止することできる。
黒鉛管21A、21B、・・・、21Fと接続リング22とは、同じ材料で形成されていることが好ましい。黒鉛管21A、21B、・・・、21Fの熱膨張率と接続リング22の熱膨張率とが同じになるため、接続部分での応力の発生が抑制されるからである。
The
本実施形態では、ヒータ20の外径R1と接続リング22の外径とが等しい。換言すれば、溝部21aの深さは、接続リング22の肉厚に等しい。接続リング22がヒータ20から突出すると、表面積が増えるために放熱量が多くなる。接続リング22がヒータ20から突出しないようにすることで、放熱を抑制することができる。なお、ヒータ20の外径R1と接続リング22の外径とは厳密に等しい必要はなく、実質的に等しければ良い。
In the present embodiment, the outer diameter R1 of the
[熱処理装置1の温度制御方法]
熱処理装置1の温度制御方法の一例を説明する。ただし、熱処理装置1の温度制御方法は、これに限定されない。
[Temperature control method of heat treatment apparatus 1]
An example of the temperature control method of the
図5は、熱処理装置1の機能的構成を示すブロック図である。熱処理装置1は、温度制御装置80と、電源装置85とをさらに備えている。
FIG. 5 is a block diagram showing a functional configuration of the
温度制御装置80は、複数のアナログ/デジタル変換器(ADC)81と、演算装置82と、記憶装置83と、デジタル/アナログ変換器(DAC)84とを備えている。
The
演算装置82は、供給された複数の値から最大の値を選択する比較部821と、電源装置85の出力を決定する出力決定部822とを含んでいる。比較部821及び出力決定部822は、専用回路等のハードウェアであっても良いし、記憶装置83に格納された情報を基にプログラムを実行することによって実現されるソフトウェアであっても良い。
The
温度制御装置80には、複数の放射温度計53のそれぞれから、ADC81を介して温度の測定値が供給される。比較部821は、複数の放射温度計53が測定した温度の測定値のうち、最大の値を選択して測定温度とし、出力決定部822に供給する。
A temperature measurement value is supplied from each of the plurality of
記憶装置83には、図示しない入力装置によって入力された設定温度が格納されている。出力決定部822は、記憶装置83に格納されている設定温度と、比較部821から供給される測定温度との偏差を一定時間ごとに計算し、記憶装置83に格納する。出力決定部822は、偏差、偏差の時間積分、及び偏差の時間微分に基づいて、電源装置85の出力を決定する。
The
なお、被処理材を熱処理する場合の設定温度は、例えば2000〜3200℃であり、好ましくは2200〜3000℃である。 In addition, the preset temperature when heat-treating a to-be-processed material is 2000-3200 degreeC, for example, Preferably it is 2200-3000 degreeC.
出力決定部822によって決定された出力は、DAC84を介して、電源装置85に供給される。電源装置85は、出力に比例した電力をヒータ20に供給する。
The output determined by the
以上のように、本実施形態では、ヒータ20の最高温度を測定温度とし、測定温度と設定温度とが一致するように電源装置85の出力を調整する。
As described above, in the present embodiment, the maximum temperature of the
[熱処理装置1の効果]
図6は、熱処理装置1内の温度分布の一例である。図6の横軸はヒータ20の軸方向に沿った位置を表し、A、B、・・・、Fはそれぞれ、黒鉛管21A、21B、・・・、21Fが配置された位置であることを表わしている。
[Effect of heat treatment apparatus 1]
FIG. 6 is an example of a temperature distribution in the
ヒータ20には、電極31、41を介してその両端から電力が供給される。黒鉛管21A、21B、・・・、21Fは電気的に直列に接続されているため、黒鉛管21A、21B、・・・、21Fのすべてに同じ大きさの電流が流れる。したがって、電気抵抗が大きい黒鉛管ほど、発熱量が大きくなる。
Electric power is supplied to the
本実施形態では、ヒータ20の軸方向の中心側ほど、黒鉛管の電気抵抗が高くなっている。そのため、ヒータ20の軸方向の中心側ほど、発熱量が大きくなる。そのため、熱処理装置1の温度分布は、図6に示すように、ヒータ20の中心近傍にピークを有する上側に凸の形状になる。
In the present embodiment, the electrical resistance of the graphite tube is higher toward the center side of the
本実施形態によれば、熱処理装置1の温度制御が容易になる。この構成の効果を、仮想的な比較例を参照して説明する。図7は、仮想的な比較例による熱処理装置の温度分布の一例である。この熱処理装置は、装置内の温度分布が平坦になるように設計されている。
According to this embodiment, the temperature control of the
実際の熱処理では、設定温度、被処理材の熱容量、及びヒータ20や断熱材51の損耗等の要因によって、装置内の温度分布の形状が熱処理ごとに変動する。そのため、図7のような温度分布の場合、熱処理ごとに最高温度位置が変動する可能性がある。
In actual heat treatment, the shape of the temperature distribution in the apparatus varies from heat treatment to heat treatment due to factors such as the set temperature, the heat capacity of the material to be treated, and the wear of the
このとき、ヒータ20の1箇所の温度を測定して電源装置85の出力を制御していると、装置内の最高温度が設定温度よりも高くなる可能性がある。熱処理材(物)の物性は、処理中の平均温度よりも、最高温度の影響をより強く受けると考えられる。そのため、装置内の最高温度が設定温度よりも高くなることは好ましくない。
At this time, if the temperature of one location of the
また、図7のような温度分布の場合、ある熱処理では最高温度位置が黒鉛管21Bの位置になり、別の熱処理では最高温度位置が黒鉛管21Eの位置になる等、最高温度位置が変化することで、熱処理ごとにルツボ10の昇温速度が変化する可能性がある。
Further, in the case of the temperature distribution as shown in FIG. 7, the maximum temperature position changes such that the maximum temperature position becomes the position of the
本実施形態では、積極的に凸形状の温度分布にすることによって、最高温度位置を毎回ほぼ同じ位置にすることができる。そのため、その付近の温度を管理しておけば良いため、温度制御が比較的容易になる。また、最高温度位置がほぼ同じ位置になることで、被処理材に加わる熱履歴を一定にできる。そのため、再現性の高い熱処理ができる。 In the present embodiment, the maximum temperature position can be made almost the same every time by positively forming a convex temperature distribution. Therefore, since it is sufficient to manage the temperature in the vicinity, temperature control becomes relatively easy. Further, since the maximum temperature position is substantially the same, the heat history applied to the material to be processed can be made constant. Therefore, heat treatment with high reproducibility can be performed.
また、本実施形態によれば、ヒータ20の両端からの放熱を抑制できる。そのため、図7の温度分布と比較して、効率良く加熱することができる。
Moreover, according to this embodiment, the heat radiation from both ends of the
なお、本実施形態ではヒータ20を構成する黒鉛管の中で最も電気抵抗の大きい黒鉛管は黒鉛管21Cであるが、図6の例では、黒鉛管21Dの位置が最高温度位置になっている。これは、チャンバ60側から温度の低いルツボ10が搬送されるため、チャンバ60側の温度が低くなるためである。このように、最も電気抵抗の大きい黒鉛管が配置された位置と、最高温度位置とは、一致していなくても良い。
In the present embodiment, the graphite tube having the highest electrical resistance among the graphite tubes constituting the
本実施形態では、ρA、ρB、・・・、ρFは、ρC>ρD>ρB>ρE>ρF>ρAの関係を満たしている。すなわち、ヒータ20の軸方向の中心よりもチャンバ60側の黒鉛管(21B、21C)の電気抵抗を、チャンバ70側(21D、21E)よりも高くしている。上述のように、ヒータ20は、チャンバ60側から温度の低いルツボ10が搬送されるため、チャンバ60側の温度が低くなる。チャンバ60側の黒鉛管の電気抵抗を相対的に高くすることで、チャンバ60側の黒鉛管の発熱量を大きくしている。これによって、ヒータ20の中心に対してより対称な温度分布が得られる。ただし、黒鉛管21Aの電気抵抗ρAは、黒鉛管21Fの電気抵抗ρFよりも低くしている。これによって、黒鉛管21Aの位置の発熱量を比較的少なめにし、被処理材の加熱開始時の温度変化を緩やかにしている。
In this embodiment, ρ A , ρ B ,..., Ρ F satisfy the relationship of ρ C > ρ D > ρ B > ρ E > ρ F > ρ A. That is, the electrical resistance of the graphite tube (21B, 21C) on the
熱処理装置1は、複数の放射温度計53を備えている。また、温度制御装置80(図5)は、複数の温度の測定値から最大の値を選択する比較部821を含んでいる。この構成によれば、最高温度位置が変動しても、装置内の最高温度が設定温度よりも高くなることを防止できる。
The
本実施形態の構成によればさらに、以下に説明するように、被処理材の純化を促進することができる。 According to the configuration of the present embodiment, the purification of the material to be processed can be further promoted as described below.
被処理材よりも融点の低い不純物は、熱処理によって揮発し、被処理材から排出される。このとき温度が高いほど、不純物の平衡蒸気圧が高くなり、より多くの不純物が揮発する。ただし、不純物の分圧が平衡蒸気圧に達すると、不純物は揮発しなくなる。 Impurities having a melting point lower than that of the material to be processed are volatilized by the heat treatment and discharged from the material to be processed. At this time, the higher the temperature, the higher the equilibrium vapor pressure of impurities, and more impurities volatilize. However, when the partial pressure of the impurity reaches the equilibrium vapor pressure, the impurity does not volatilize.
本実施形態によれば、熱処理装置1内の温度分布は、ヒータ20の中心近傍にピークを有する上側に凸の形状になる。揮発した不純物の濃度分布も同様に、上側に凸の形状になる。揮発した不純物は、濃度の高い位置から濃度の低い位置に向かって拡散する。これによって、ピーク位置の不純物の濃度が低下する。ピーク位置での不純物の分圧が平衡蒸気圧より低くなり、不純物がさらに揮発する。これが繰り返されることによって、不純物が被処理材から連続的に排出される。
According to the present embodiment, the temperature distribution in the
図7に示すような平坦な温度分布の場合、揮発する不純物の濃度分布も平坦になり、拡散が起こらない。そのため、不純物の分圧が平衡蒸気圧に達すると、不純物は揮発しなくなる。これに対し、本実施形態によれば、装置内の温度分布によって不純物の濃度勾配を形成し、拡散を利用して被処理材の純化を促進することができる。 In the case of a flat temperature distribution as shown in FIG. 7, the concentration distribution of volatile impurities is also flat and no diffusion occurs. Therefore, when the partial pressure of the impurity reaches the equilibrium vapor pressure, the impurity does not volatilize. On the other hand, according to the present embodiment, the impurity concentration gradient can be formed by the temperature distribution in the apparatus, and the purification of the material to be processed can be promoted by using diffusion.
図8は、熱処理装置1内の不活性ガスの流れを示す図である。図8では、不活性ガスの流れを白抜きの矢印で模式的に示している。本実施形態では、ヒータ20よりもチャンバ70側に配置されたトラフ40に、ガス導入口40aが形成されている。また、ヒータ20よりもチャンバ60側に配置されたトラフ30に連通するように、ガス排気筒54が形成されている。この構成によれば、ヒータ20内では、チャンバ70側からチャンバ60側に向かって不活性ガスが流れる。
FIG. 8 is a view showing the flow of the inert gas in the
一方、ルツボ10は、押込装置63によって、チャンバ60側からチャンバ70側に向かって移動する。すなわち、本実施形態では、ルツボ10の移動方向と反対方向に不活性ガスが流れている。
On the other hand, the
この構成によれば、あるルツボ10に収納された被処理材から排出された不純物は、不活性ガスによって、ルツボ10の移動方向と反対方向に移動する。そのため、そのルツボ10に再び不純物が付着することがない。そのルツボ10よりもガス流通方向の下流側にあるルツボ10に不純物が付着する可能性はあるが、下流側にあるルツボ10が最高温度位置を通る際に、付着した不純物が再び揮発して除去されることが期待できる。そのため、熱処理材(物)の純度を向上できる。
According to this configuration, the impurities discharged from the material to be processed housed in a
本実施形態では、ガス排気筒54は、断熱材51で覆われた部分に配置されている。すなわち、ガス排気筒54は、高温領域に配置されている。この構成によれば、揮発した不純物が再び凝固する前に、ガス排気筒54から排出される。そのため、装置内に不純物が析出するのを防止でき、ひいては熱処理材(物)の純度を向上できる。
In the present embodiment, the
なお本実施形態では、ガス導入口40aがトラフ40に形成され、ガス排気筒54がトラフ30に連通するように形成されている。しかし、ガス導入口及びガス排気筒の位置はこれに限定されない。ガス導入口及びガス排気筒は、ヒータ20内の不活性ガスの流通方向がルツボ10の移動方向と反対方向になるような位置にあれば良い。例えば、ガス導入口40aに代えて、ヒータ21Fに連通するようなガス導入筒を形成しても良い。また、ガス排気筒54に代えて、ヒータ21Aに連通するようなガス排気筒を形成しても良い。
In the present embodiment, the
ガス導入口は、ヒータ20の最高温度位置よりも、ルツボ10の移動方向の下流側、すなわちチャンバ70側にあることが好ましい。ガス排気筒は、ヒータ20の最高温度位置よりも、ルツボ10の移動方向の上流側、すなわちチャンバ60側にあることが好ましい。また、ガス排気等は、ヒータ20内の温度が、被処理材の不純物の融点よりも高くなる位置に形成することが好ましい。
The gas inlet is preferably located downstream of the maximum temperature position of the
[その他の実施形態]
以上、本発明についての実施形態を説明したが、本発明は上述の実施形態のみに限定されず、発明の範囲内で種々の変更が可能である。
[Other Embodiments]
As mentioned above, although embodiment about this invention was described, this invention is not limited only to the above-mentioned embodiment, A various change is possible within the scope of the invention.
上記の実施形態では、ヒータ20が円筒状の場合を説明した。しかし、ヒータ20は筒状であれば良く、ヒータ20及び黒鉛管21A、21B、・・・、21Fの断面形状は任意である。
In the above embodiment, the case where the
上記の実施形態では、複数の黒鉛管が同じ長さであるように図示しているが、複数の黒鉛管の長さは、それぞれ異なっていても良い。 In the above embodiment, the plurality of graphite tubes are illustrated as having the same length, but the lengths of the plurality of graphite tubes may be different from each other.
上記の実施形態では、ρA、ρB、・・・、ρFが次の関係を満たす場合を説明した。
ρC>ρB>ρA
ρC>ρD>ρE>ρF
しかし、ρA、ρB、・・・、ρFは、次のような関係であっても良い。
ρC=ρD
ρC>ρB>ρA
ρD>ρE>ρF
In the above embodiment, the case where ρ A , ρ B ,..., Ρ F satisfies the following relationship has been described.
ρ C > ρ B > ρ A
ρ C > ρ D > ρ E > ρ F
However, ρ A , ρ B ,..., Ρ F may have the following relationship.
ρ C = ρ D
ρ C > ρ B > ρ A
ρ D > ρ E > ρ F
上記の関係であっても、上部に凸の温度分布が得られるからである。この場合、黒鉛管21Cと黒鉛管21Dとを、実質的に一つの黒鉛管とみなすことができる。
This is because even in the above relationship, a temperature distribution that is convex upward is obtained. In this case, the graphite tube 21C and the
上記の実施形態では、ヒータ20が、6本の黒鉛管から構成されている場合を説明した。しかし、ヒータを構成する黒鉛管の数は、3本以上であれば任意である。
In the above embodiment, the case where the
すなわち、ヒータは、直列に接続された3本の黒鉛管を含み、真ん中の黒鉛管の電気抵抗が最も高くなるように配置されていれば良い。換言すれば、ヒータは、第1黒鉛管と、一方の端面が第1黒鉛管の一方の端面に接するように配置され、第1黒鉛管の電気抵抗よりも高い電気抵抗を有する第2黒鉛管と、一方の端面が第2黒鉛管の他方の端面に接するように配置され、第2黒鉛管の電気抵抗よりも低い電気抵抗を有する第3黒鉛管とを含んでいれば良い。 That is, the heater may include three graphite tubes connected in series, and the heater may be arranged so that the electric resistance of the middle graphite tube is the highest. In other words, the heater is a first graphite tube and a second graphite tube that is disposed such that one end surface is in contact with one end surface of the first graphite tube and has an electric resistance higher than that of the first graphite tube. And a third graphite tube having one end face in contact with the other end face of the second graphite tube and having an electric resistance lower than that of the second graphite tube.
上記の実施形態では、ヒータ20が、炉芯管の役割を兼ねている場合を説明した。しかし熱処理装置1は、ヒータ20とは別に炉芯管を備えていても良い。
In the above embodiment, the case where the
上記の実施形態では、熱処理装置1が、チャンバ60、70を備えている場合を説明した。しかし、熱処理装置1は、チャンバ60、70のいずれか又は両方を備えず、トラフ30の入口側、又はトラフ40の出口側にシャッタを備える構成としても良い。また、コンベア62、72はなくても良い。あるいは、コンベア62、72に代えて、スロープ等が形成されていても良い。
In the above embodiment, the case where the
1 熱処理装置
10 ルツボ
11 容器
12 フタ
20 ヒータ
21A、21B、・・・、21F 黒鉛管
22 接続リング
30、40 トラフ
30a、40a ガス導入口
31、41 電極
50 炉壁
51 断熱材
52 測温筒
53 放射温度計
54 ガス排気筒
60、70 チャンバ
63 押込装置
80 温度制御装置
85 電源装置
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記ヒータの両端に電気的に接続された電極とを備え、
前記ヒータは、
第1黒鉛管と、
一方の端面が前記第1黒鉛管の一方の端面に接するように配置され、前記第1黒鉛管の電気抵抗よりも高い電気抵抗を有する第2黒鉛管と、
一方の端面が前記第2黒鉛管の他方の端面に接するように配置され、前記第2黒鉛管の電気抵抗よりも低い電気抵抗を有する第3黒鉛管とを含む、熱処理装置。 A cylindrical heater;
An electrode electrically connected to both ends of the heater;
The heater is
A first graphite tube;
A second graphite tube disposed such that one end surface is in contact with one end surface of the first graphite tube, and having an electric resistance higher than that of the first graphite tube;
A heat treatment apparatus comprising: a third graphite tube that is disposed so that one end surface is in contact with the other end surface of the second graphite tube and has an electric resistance lower than that of the second graphite tube.
前記ヒータの開口の一方に配置され、前記ヒータ内の他方の開口に向かって被処理材を押し込む押込装置と、
前記ヒータの内部に連通するように形成されたガス導入口と、
前記ヒータの内部に連通するように形成されたガス排気口とをさらに備え、
前記ガス導入口は、前記ヒータの軸方向において、前記第2黒鉛管よりも前記ヒータの開口の他方側に配置され、
前記ガス排気口は、前記ヒータの軸方向において、前記第2黒鉛管と前記押込装置との間に配置される、熱処理装置。 The heat treatment apparatus according to claim 1,
A pushing device that is disposed at one of the heater openings and pushes the material to be processed toward the other opening in the heater;
A gas inlet formed to communicate with the interior of the heater;
A gas exhaust port formed to communicate with the inside of the heater,
The gas inlet is disposed on the other side of the heater opening with respect to the second graphite tube in the axial direction of the heater,
The said gas exhaust port is a heat processing apparatus arrange | positioned between the said 2nd graphite tube and the said pushing apparatus in the axial direction of the said heater.
前記ヒータの周面を覆って配置された断熱材をさらに備え、
前記ガス排気口は、前記断熱材に覆われた部分に配置される、熱処理装置。 The heat treatment apparatus according to claim 2,
Further comprising a heat insulating material disposed over the peripheral surface of the heater;
The said gas exhaust port is a heat processing apparatus arrange | positioned in the part covered with the said heat insulating material.
前記ヒータの温度を測定する複数の温度センサをさらに備える、熱処理装置。 It is the heat processing apparatus as described in any one of Claims 1-3,
A heat treatment apparatus further comprising a plurality of temperature sensors for measuring the temperature of the heater.
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