JP2020176816A - Circulation type electric furnace - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は直列循環型電気炉に関する。 The present invention relates to a series circulation electric furnace.
熱風を用い被加熱物を加熱、冷却可能な炉体は特許文献1、特許文献2、特許文献3に記載されており、そこでは、冷却に主循環経路に並列に接続された、冷却経路を持ち、ダンパーにより経路を切り替え、あるいは、ダンパー角度を変化させることにより冷却速度を制御させている。 A furnace body capable of heating and cooling an object to be heated using hot air is described in
被加熱物を高速で加熱させ同時に冷却する方法として、輻射炉がある。
輻射炉は炉体内部を加熱せず、発熱体の熱を直接被加熱物に与えることができる。
しかしながら、被加熱物の表面の反射率により熱の吸収が異なる。
炭のような黒体と磨いたアルミニウムでは発熱体からの熱線の吸収が異なる。
よって、温度差が生じ正確なデータを得ることが困難になる。There is a reverberatory furnace as a method of heating an object to be heated at high speed and cooling it at the same time.
The reverberatory furnace does not heat the inside of the furnace body, and the heat of the heating element can be directly applied to the object to be heated.
However, heat absorption differs depending on the reflectance of the surface of the object to be heated.
Absorption of heat rays from heating elements differs between black bodies such as charcoal and polished aluminum.
Therefore, a temperature difference occurs and it becomes difficult to obtain accurate data.
また、板の下に発熱体を配置し、板に被加熱物を載せるホットプレートによる加熱方式においては、加熱面の接触の程度による温度差、熱板と接触しない面の温度との差が発生するため、被加熱物上においても、温度が均一にならない。 Further, in the heating method using a hot plate in which a heating element is placed under the plate and an object to be heated is placed on the plate, a temperature difference occurs depending on the degree of contact between the heated surfaces and a difference between the temperature of the surface that does not contact the hot plate. Therefore, the temperature is not uniform even on the object to be heated.
上述した理由により、輻射炉の場合、およびホットプレート加熱の場合、大きな温度差が被加熱物において発生する。
本発明は、温度制御された熱風を媒体として用い、被加熱物を加熱する。
発熱体、発熱体により加熱された気体を循環させるためのファン、加熱された気体を、被加熱物に導くための循環経路、外部から炉体内部より低い温度の気体を取り入れる為に、回転またはスライドする板体を用いることにより、排気及び吸気の量を制御できる構造となっている。
上記の要素は、直列的に配置される。
構成物の順番を変更しても、本発明の主旨から逸脱しない。For the reasons mentioned above, in the case of the reverberatory furnace and in the case of hot plate heating, a large temperature difference occurs in the object to be heated.
In the present invention, a temperature-controlled hot air is used as a medium to heat an object to be heated.
A heating element, a fan for circulating the gas heated by the heating element, a circulation path for guiding the heated gas to the object to be heated, rotating or rotating or taking in a gas having a temperature lower than the inside of the furnace body from the outside. By using a sliding plate, the structure is such that the amount of exhaust and intake can be controlled.
The above elements are arranged in series.
Changing the order of the components does not deviate from the gist of the present invention.
発熱体はニクロム線等を用いた発熱体に電圧を印加することにより、ジュール熱により発熱する。この時、循環する気体が発熱した発熱体に触れることにより加熱され、加熱した気体は経路内に設置されたファンによって炉内を循環する。
この、発熱量を制御することにより、温度を所望する温度になるようにする。
一定速度で、温度上昇あるいは、所定温度で、保持させることも可能である。The heating element generates heat by Joule heat by applying a voltage to the heating element using a nichrome wire or the like. At this time, the circulating gas is heated by touching the heated heating element, and the heated gas is circulated in the furnace by a fan installed in the path.
By controlling the calorific value, the temperature is adjusted to a desired temperature.
It is also possible to raise the temperature at a constant speed or hold it at a predetermined temperature.
本発明では、循環型電気炉の経路内に、吸気口排気口を設け、外気を導入することにより、被加熱物の冷却及び炉体の冷却を行う。 In the present invention, an intake port and an exhaust port are provided in the path of the circulation type electric furnace, and outside air is introduced to cool the object to be heated and the furnace body.
またこの冷却機構において、板体の角度を制御することにより所望する冷却速度で被加熱物を冷却することができる。
構造的に単純であり、1本の回転シャフトの回転角を変えることにより、外部から気体を循環径路内に取り込み、冷却を行う。Further, in this cooling mechanism, the object to be heated can be cooled at a desired cooling rate by controlling the angle of the plate body.
It is structurally simple, and by changing the rotation angle of one rotating shaft, gas is taken into the circulation path from the outside and cooled.
発熱体、被加熱物、循環用のプロペラファン、吸気口、排気口が直列的に配置されているため、応答が早く、部品数も少なく安価に製作することが可能である。
また、炉内の構成物が少ないため、熱容量も少なく、温度制御プログラムに組まれた目標温度を速やかに発熱体から被加熱物に与えることができる。Since the heating element, the object to be heated, the propeller fan for circulation, the intake port, and the exhaust port are arranged in series, the response is quick, the number of parts is small, and it can be manufactured at low cost.
Further, since the number of components in the furnace is small, the heat capacity is also small, and the target temperature set in the temperature control program can be quickly given from the heating element to the object to be heated.
開口の方法として、本発明で説明している方法は、板体により循環経路を閉めると同時に排気口と吸気口を開口する方法を説明している。
ただし、排気口と吸気口の開口面積は一致する必要はない。また、吸気口、排気口を別々の板体で構成することも可能である。As a method of opening, the method described in the present invention describes a method of opening the exhaust port and the intake port at the same time as closing the circulation path by the plate body.
However, the opening areas of the exhaust port and the intake port do not have to be the same. It is also possible to configure the intake port and the exhaust port with separate plates.
図1(a)は直列循環型電気炉の側面断面図。図1(b)は後面図である。
外部断熱壁1と内部断熱壁2と側面の断熱壁とで囲まれた、密閉されたパイプ状空間である循環経路16内を気体は循環する。
被加熱物8は網10の上に乗せられた後、扉9は閉められ、密閉されたパイプ状空間を作る。FIG. 1A is a side sectional view of a series circulation type electric furnace. FIG. 1B is a rear view.
The gas circulates in the
After the
気体は循環経路16及び網10の隙間を通って循環する。
循環ファン用モータ4は回転軸に取り付けられたプロペラファン3を回転させ、風向11aの方向に気体の流れを作る。The gas circulates through the gaps between the
The circulation fan motor 4 rotates the propeller fan 3 attached to the rotating shaft to create a gas flow in the direction of the wind direction 11a.
この気体がある場所は、密閉された循環経路中なので、気体の流れは矢印のように風向11aから11b、11c、11d、11eと循環し、プロペラファン3により再度加速され、循環経路内を循環する。
この気体の流れは径路内に設置された発熱体5を通過することにより、加熱される。
発熱体5は、発熱体用導線6に電圧を印加することにより、ジュール熱により発熱する。Since the place where this gas is located is in a closed circulation path, the gas flow circulates from the wind directions 11a to 11b, 11c, 11d, 11e as shown by the arrows, is accelerated again by the propeller fan 3, and circulates in the circulation path. To do.
This gas flow is heated by passing through a
The
気体は、発熱体5を通過し,この時発熱体用導線6に電圧が印加されていれば温度が上昇する。
循環の途中に置かれた温度センサ7がこの加熱された気体の温度を検知する。
検知した温度を電気信号に変え制御器に出力される。
制御器は入力された温度情報から発熱体5を制御する電圧信号を作成する。この電圧信号は発熱体用導線6を通り発熱体5に印加され、発熱体5を加熱する。
また、温度が上昇した気体は被加熱物8を加熱する。また、網10を通過しプロペラファン3で再加速される。The gas passes through the
A temperature sensor 7 placed in the middle of circulation detects the temperature of this heated gas.
The detected temperature is converted into an electric signal and output to the controller.
The controller creates a voltage signal for controlling the
Further, the gas whose temperature has risen heats the
以上の動作を繰り返し、気体は循環経路16内を循環する。
プロペラファン3は、遠心ファンやシロッコファン等に置き換えることができ、また必要に応じ、循環ファン用モータ4の回転数を変えることにより、被加熱物8にあたる風量を、変えることも出来る。By repeating the above operation, the gas circulates in the
The propeller fan 3 can be replaced with a centrifugal fan, a sirocco fan, or the like, and if necessary, the air volume corresponding to the object to be heated 8 can be changed by changing the rotation speed of the circulation fan motor 4.
温度を下げる際は、外部から気体の取り込みを行う。図1の側面断面図において、板体13の角度を変えることにより外部から気体の取り込み量を変えることができる。
図1において、板体13では、図1のように循環経路に対し並行に配置され、循環経路16での気体の循環を妨げることなく、流す事が出来る。この時、外部気体の排気や吸気は無い。When lowering the temperature, gas is taken in from the outside. In the side sectional view of FIG. 1, the amount of gas taken in from the outside can be changed by changing the angle of the
In FIG. 1, the
図1(c)では板体13は図1(a)の状態から時計の回転方向に板体13を回転させ図1(c)の様な角度でなった時、一部の気体は外部に排出され、残りの気体は循環経路16を循環することになる。
この時風向12cと風向12dの方向に炉内の気体は排出される。
それと同時に、循環経路16はこの開口部以外密封されているため、内部気圧を保持するように、風向12a、風向12bの方向に排出した気体と同量の外部の気体が吸入される。
この板体13の回転角度は、温度センサ7からの電気信号を制御器は読み込み、所望する最適な温度になるよう演算を行い、角度を決定する。
温度を上げる場合は発熱体5に電力を供給し、温度を下げる場合は、板体13を時計方向に回転させることにより行う。In FIG. 1 (c), when the
At this time, the gas in the furnace is discharged in the directions of the
At the same time, since the
The rotation angle of the
When the temperature is raised, electric power is supplied to the
演算の結果、算出した角度は制御器からの信号により、ステッピングモータ17に送られ、所望する角度になるように回転軸18に伝えられ、この回転軸18に取り付けられた、板体13は回転する。
このステッピングモータ17はサーボモータ等に置き換えることもできる。As a result of the calculation, the calculated angle is sent to the stepping
The stepping
またこの機能は、温度プログラム上の目標温度が急激に減少し、実際の温度が目標温度より高くなった場合、実際の炉内温度が目標温度となるよう速やかに一致させるため、循環経路16内の温度を下げるためにも有効である。
断熱性能が高い炉体においては、通常、有効な冷却手段を持つことができない。In addition, this function is in the
In a furnace body with high heat insulation performance, it is usually not possible to have an effective cooling means.
さらに時計方向に板体13を回転させ図3のように板体13を水平状態まで移動させると、内部の気体はすべて排出される。
同時に、同量の気体を外部から吸入する。
板体13の位置では温度の制御はできないが、最大限に炉体内部を冷却し、同時に、被加熱物8を冷却することができる。Further, when the
At the same time, the same amount of gas is inhaled from the outside.
Although the temperature cannot be controlled at the position of the
電源投入時、図1(c)のように板体13が中間の角度で止まっていた場合、板体13を反時計回りに90度回転させる。
回転の途中でストッパ15に板体13は突き当るのが、この際も、さらに回転させ、合計で90度になるように、回転電流を流し続ける。
ステッピングモータ17及び板体13は機械的にロック状態になるが、ストッパ15およびその他の機構部品はステッピングモータ17が発生する力に対して充分な耐力があるように設計されたものとし、ステッピングモータ17はロック状態が続いてもステッピングモータ17のコイルの焼損やその他の故障が発生しないよう、充分に耐力が有るものを使用する。
このような方法で板体13の位置の原点設定は容易にできる。When the power is turned on, if the
The
The stepping
The origin of the position of the
ストッパ14、ストッパ15を用いない代わりに、光や磁気で板体13の位置を検出し、制御する方法もある。 Instead of using the
次に回転する2個の板体21と板体22を用いた例を記載する。
図2(a)では温度が上昇中の板体21と板体22の状態を示す。
これは、図1(a)と同じ状態である。
この時、板体21、板体22は何ら気体の流路に影響をおよばさない。
図2(b)では、2個の板体21および板体22が垂直位置から、回転し板体21及び板体22が図2(b)の様な角度になった場合、循環経路16を流れる気体は一部、風向24のように外部に排出される。同時に、同量の気体が風向25のように外部から吸入される。
図2(c)において、さらに板体21、板体22が図のように平行に保持された場合、循環経路16を流れる気体は、すべて、外部に排出される。
同時に同量の気体が風向25の方向で板体22の上部から吸入される。
このようにして、この循環経路16に、外部の気体を取り込むことができる。
ここで、混合防止板23は、排気した気体が、近接した吸気口に取り込まれ、効率が悪くなるのを防ぐ目的で、設置する。Next, an example using two
FIG. 2A shows a state of the
This is the same state as in FIG. 1 (a).
At this time, the
In FIG. 2B, when the two
In FIG. 2C, when the
At the same time, the same amount of gas is sucked from the upper part of the
In this way, an external gas can be taken into the
Here, the mixing
図3(a)では、循環経路16内の圧力を利用して、排気を行う方式である。
プロペラファン3が作る風圧により排気口板体33を押しあける方法である。
図3(c)においては板体31が循環経路16の流路を塞いでいる。
そのため、板体31の下部ではプロペラファン3により風圧が高まり排気口板体33を押し開ける。
このようにして、循環経路16を循環していた、気体を外部に排出する。
排気することにより、循環経路16内の気圧が低下する。
そのため、低下した気圧を補充するよう、外気を吸気口板体32は開き、外部から気体を取り込む。In FIG. 3A, exhaust is performed using the pressure in the
This is a method of pushing the
In FIG. 3C, the
Therefore, at the lower part of the
In this way, the gas circulating in the
By exhausting, the air pressure in the
Therefore, the
ここで、吸入口板体32、排気口板体33は外部から力が加わらない状態では、自重により図3(a)の状態になる。板体が流路に平行におかれた場合、板体を押しあける風圧が発生しないため吸気口板体32、排気口板体33は循環経路16に外部の気体を取り込むような影響を及ぼさない。この方式の特徴は、吸気口板体32、排気口板体33に外部から回転を与えるようなモータを必要としないことであり、簡便である。
図3(b)は図3(a)と図3(c)との中間にあり、排気も中程度の排気を行う。Here, the intake
FIG. 3 (b) is located between FIGS. 3 (a) and 3 (c), and the exhaust is also moderate.
ここで説明したのは、板体が回転タイプについて、開口面積を変更する説明を行っているが、板体の数を増減し、同様な効果を得るのは、容易である。
また、回転タイプではなく、スライドタイプの板体を用い、板体をスライドさせることにより開口面積を変更させ同様な効果を得ることは、容易に想像できる。Although the description described here is to change the opening area for the rotating type plate, it is easy to increase or decrease the number of plates to obtain the same effect.
Further, it is easy to imagine that a slide type plate is used instead of the rotation type, and the opening area is changed by sliding the plate to obtain the same effect.
1 外側断熱壁
2 内側断熱壁
3 プロペラファン
4 循環ファン用モータ
5 発熱体
6 発熱体用導線
7 温度センサ
8 被加熱物
9 扉
10 網
11a 風向
11b 風向
11c 風向
11d 風向
11e 風向
12a 風向
12b 風向
12c 風向
12d 風向
13 板体
14 ストッパ
15 ストッパ
16 循環経路
17 ステッピングモータ
18 回転軸
21 板体
22 板体
23 混合防止板
24 風向
25 風向
31 板体
32 吸気口板体
33 排気口板体
34 風向
35 風向1 Outer insulation wall 2 Inner insulation wall 3 Propeller fan 4
Claims (1)
電力を制御できる加熱器と、
気体を循環させるファンと、
外部への炉内気体の排気と、外部気体の炉内への吸気を回転またはスライドすることにより制御する板体とが、
直列に設けられた電気炉。In a gas circulation type electric furnace where gas circulates in the duct and can heat the object to be heated,
A heater that can control electric power and
With a fan that circulates gas,
The exhaust of the gas inside the furnace to the outside and the plate body that controls the intake of the outside gas into the furnace by rotating or sliding are
Electric furnace installed in series.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019091710A JP2020176816A (en) | 2019-04-18 | 2019-04-18 | Circulation type electric furnace |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019091710A JP2020176816A (en) | 2019-04-18 | 2019-04-18 | Circulation type electric furnace |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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Family Applications (1)
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JP2019091710A Pending JP2020176816A (en) | 2019-04-18 | 2019-04-18 | Circulation type electric furnace |
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