JP2022154857A - 連続加熱炉および段数変更装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高温環境で段積みや段ばらしが可能な連続加熱炉を提供する。【解決手段】連続加熱炉は１０、複数の加熱容器を段積みした状態で搬送方向に搬送しうる搬送空間１２ａを内部に有する炉体１２と、搬送空間１２ａに配置されたヒータ１４と、加熱容器Ａを昇降させるリフタ２０と、リフタ２０によって持ち上げられた加熱容器Ａを保持する保持機構３０とを備えている。保持機構３０は、炉体１２に挿通された中空のシャフト３１と、シャフト３１に取り付けられた保持具３２と、炉体１２にシャフト３１が挿通された部位に取付けられたシール部材と、シャフト３１に接続され、シャフト３１の中空部に冷媒を供給する冷媒供給装置とを有する。【選択図】図１

Description

本開示は、連続加熱炉および段数変更装置に関する。

特開２０１７－４８９８１公報に開示されている熱処理設備では、被処理物を収容させた搬送トレイを複数段積層させた状態で減圧処理部に搬入させ、この減圧処理部において各搬送トレイに収容された被処理物を減圧処理する。減圧処理した各搬送トレイを搬送トレイ分離部に搬入させる。そして、このように搬送トレイ分離部に搬入された複数段の搬送トレイから、一部の搬送トレイを分離させて熱処理部に順々に搬送させる。この間、新たに上記の減圧処理部に、被処理物が収容された搬送トレイを複数段積層された状態で搬入させるようにする。搬送トレイ分離部に搬入された複数段の搬送トレイを順々に熱処理部に搬送させて、各搬送トレイに収容された被処理物を熱処理部において順々に熱処理させている間に、減圧処理部において、長い時間をかけて減圧処理させることができるようになる、とされている。同公報に開示された搬送トレイ分離部は、天井の上に、それぞれ密封シール材を介して４つのロータリーアクチュエーターが、搬送トレイの送り方向及び送り方向と直交する幅方向に所要間隔を介するようにして設けられている。回転ロッドが、各ロータリーアクチュエーターから搬送トレイ分離部の天井を通して搬送トレイ分離部内に導入されている。各回転ロッドの先端には、保持部材が水平方向に突出するように設けられている。各回転ロッドの回転に伴って、各保持部材が水平方向に回転する。これにより、保持部材が、搬送トレイを保持する状態と、搬送トレイに当たらない状態に操作できるように構成されている。

特開２０１７－４８９８１公報

ところで、被処理物を加熱処理する際には、搬送トレイを多段に段積みした状態で纏めて処理することが効率的である場合と、搬送トレイをばらして１つずつあるいは少ない段数ずつ処理することが適当である場合がある。搬送トレイを段積みや段ばらしする装置は、天井などの壁を回転ロッドが貫通しており、そのシール性を確保する必要がある。このため、例えば、加熱炉内や加熱炉を出てすぐの高温雰囲気環境下では、搬送トレイを段積みや段ばらしする装置を設けることができなかった。

ここに開示される一態様の連続加熱炉は、複数の加熱容器を段積みした状態で搬送方向に搬送しうる搬送空間を内部に有する炉体と、搬送空間に配置されたヒータと、加熱容器を昇降させるリフタと、リフタによって持ち上げられた加熱容器を保持する保持機構とを備えている。保持機構は、炉体に挿通された中空のシャフトと、シャフトに取り付けられた保持具と、炉体にシャフトが挿通された部位に取付けられたシール部材と、シャフトに接続され、シャフトの中空部に冷媒を供給する冷媒供給装置とを有する。
かかる連続加熱炉によれば、高温環境においても加熱容器の段積みや段ばらしが可能であり、被処理物の処理時間を短縮することができる。

搬送空間には、ヒータが配置された加熱室と、リフタおよび保持機構が設けられた段数変更室とを仕切る仕切りを備えていてもよい。ヒータは、段数変更室には設けられていなくてもよい。
炉体は、搬送方向と直交する幅方向の両側に一対の側壁を有し、シャフトは、一対の側壁に回転可能に架け渡されていてもよい。保持具は、シャフトから延びるアーム部と、アーム部の下端から折れ曲がった爪部とを備えていてもよい。
シャフトは、搬送方向と直交する幅方向と平行に設けられていてもよい。
冷媒供給装置は、シャフトの一端から他端に向かって冷媒を供給してもよい。
保持具は、ニッケル－クロム－鉄合金またはニッケル基合金から構成されていてもよい。
保持具は、加熱容器と当接する面に断熱材を備えていてもよい。

ここに開示される一態様の段数変更装置は、加熱容器を搬送する搬送空間を内部に有する隔壁と、搬送空間に配置されたヒータと、加熱容器を持ち上げる機構が設けられたリフタと、リフタによって持ち上げられた加熱容器を保持する保持機構とを備えている。保持機構は、隔壁に挿通された中空のシャフトと、シャフトに取り付けられた保持具と、隔壁にシャフトが挿通された部位に取付けられたシール部材と、シャフトに接続され、シャフトの中空部に冷媒を供給する冷媒供給装置とを有していてもよい。
かかる段数変更装置は、高温環境においても加熱容器の段積みや段ばらしが可能である。また、連続加熱炉の一部をなすモジュールとして利用可能である。

隔壁は、搬送方向と直交する幅方向の両側に一対の側壁を有し、シャフトは、一対の側壁に回転可能に架け渡されていてもよい。保持具は、シャフトから延びるアーム部と、アーム部の下端から折れ曲がり、加熱容器を支える爪部とを備えていてもよい。
シャフトは、搬送方向と直交する幅方向と平行に設けられていてもよい。
冷媒供給装置は、シャフトの一端から他端に向かって冷媒を供給してもよい。
保持具は、ニッケル－クロム－鉄合金またはニッケル基合金から構成されていてもよい。
保持具は、加熱容器と当接する面に断熱材を備えていてもよい。

図１は、連続焼成炉１０を模式的に示す縦断面図である。 図２は、図１のＩＩ－ＩＩ断面を示す断面図である。 図３Ａは、第１の昇降位置Ｌ１の状態でのリフタ本体２１の位置を示す側面図である。 図３Ｂは、第２の昇降位置Ｌ２の状態でのリフタ本体２１の位置を示す側面図である。 図３Ｃは、第３の昇降位置Ｌ３の状態でのリフタ本体２１の位置を示す側面図である。 図４は、焼成容器Ａの側面図である。 図５は、段ばらし作業を示す側面図である。

以下、本開示における典型的な実施形態の１つについて、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の図面においては、同じ作用を奏する部材・部位には同じ符号を付して説明している。また、各図における寸法関係（長さ、幅、厚み等）は実際の寸法関係を反映するものではない。
以下、連続加熱炉の例として連続焼成炉を例に挙げて説明するが、本発明をかかる実施形態に記載されたものに限定することを意図したものではない。本明細書において、「連続加熱炉」とは、被処理物を連続的に加熱処理する加熱炉のことを言う。本明細書において、「連続焼成炉」とは、被処理物を高温で連続的に焼成するための加熱炉のことを言う。また、本明細書において、被処理物を焼成する際に使用する加熱容器のことを、適宜「焼成容器」と称する。

＜連続焼成炉１０＞
図１は、連続焼成炉１０を模式的に示す縦断面図である。図２は、図１のＩＩ－ＩＩ断面を示す断面図であり、連続焼成炉１０を模式的に示す横断面図である。図１には、連続焼成炉１０のうち炉体１２内で段積み作業や段ばらし作業が行われる作業空間が示されている。また、後述するが、かかる連続焼成炉１０のうち炉体１２内で段積み作業や段ばらし作業が行われる作業空間をモジュール化した段数変更装置８０を構成することも可能である。ここで開示される連続焼成炉１０は、図１に示されているように、炉体１２と、ヒータ１４と、搬送ローラ１６と、リフタ２０と、保持機構３０と、ストッパ５０とを備えている。

＜炉体１２＞
炉体１２は、図１に示されているように、複数の焼成容器Ａを段積みした状態で搬送方向Ｔ１に搬送しうる搬送空間１２ａを内部に有している。この実施形態では、炉体１２は、搬送空間１２ａを囲うトンネル型の炉体である。搬送空間１２ａは、段積みされた焼成容器Ａを搬送できる所要の高さを有している。この実施形態では、搬送空間１２ａは、直線状に設定されている。図２に示されているように、炉体１２は、搬送空間１２ａの搬送方向Ｔ１（図１参照）の周りを全周に亘って、断熱材によって構成された炉壁１２ｂ～１２ｄで囲われている。この実施形態では、炉体１２は、搬送方向と直交する幅方向の両側に一対の側壁１２ｂと、天井１２ｃと、床壁１２ｄとを有している。各炉壁１２ｂ～１２ｄは、例えば、セラミックファイバーボードで構成されている。セラミックファイバーボードは、例えば、いわゆるバルクファイバーに無機フィラーと無機・有機結合材とが添加されて板状に成形された板材である。セラミックファイバーボードは、所定の形状に切り出されて重ねられることによって、所要の厚さの炉壁を形成する。炉壁１２ｂ～１２ｄの厚さは、搬送空間１２ａの熱が十分に断熱される程度の所要の厚さに設定されうる。

炉体１２には、搬送空間１２ａの雰囲気を制御するための種々の構成が設けられていてもよい。例えば、窒素やアルゴン等を給気できるよう、ガス供給管が設けられていてもよい。雰囲気圧力の調整や排ガスをできるよう、ガス排気管が設けられていてもよい。また、炉体１２内には、空間ごとに雰囲気を切り替えるための仕切りが設けられていてもよい。

炉体１２は、予め定められた高さに設定されたベース１８の上に配置されている。ベース１８には、連続焼成炉１０内の雰囲気を調整するためのガス供給管、モータ等の搬送ローラを駆動させる駆動装置等を設けるための空間を有する。

＜搬送ローラ１６＞
搬送ローラ１６は、焼成容器Ａを搬送するためのローラである。この実施形態では、炉体１２の内部の搬送空間１２ａに、複数の搬送ローラ１６が並べられている。複数の搬送ローラ１６は、円筒形状のローラであり、焼成容器Ａを支持できるように高さを揃え、予め定められたピッチで搬送空間１２ａに並べられている。搬送ローラ１６は、搬送方向と直交する方向に沿って炉体１２の両側の側壁１２ｂの挿通孔１２ｅを貫通している。搬送ローラ１６としては、例えば、セラミックローラや金属ローラ等が用いられる。搬送ローラ１６は、図示しない軸受を介して、炉体１２の外部に設けられた支持板１６ａ，１６ｂに回転可能に支持されている。

この実施形態では、搬送ローラ１６の支持板１６ａ側の端部にはスプロケット１７が取り付けられている。スプロケット１７には、図示しないローラチェーンが取り付けられている。ローラチェーンは、搬送ローラ１６を回転させるモータ等の駆動装置と連結されている。ローラチェーンはさらに、隣り合う搬送ローラ１６を連結している。搬送ローラ１６の支持板１６ｂ側の端部には、スプロケットは取り付けられていない。搬送ローラ１６の支持板１６ｂ側の端部は、支持板１６ａ側の回転に合わせて回転する。このように、ローラチェーンによって連結された搬送ローラ１６は、同じタイミングで同じ速度で回転する。このように、ローラによって製品を搬送する連続式焼成炉は、ローラハースキルン（ＲＨＫ）と称される。

＜ヒータ１４＞
ヒータ１４は、搬送空間１２ａにおいて焼成容器Ａに収容された被処理物を加熱する装置である（図１参照）。ヒータ１４は、図１に示されているように、炉体１２の搬送空間１２ａに配置されている。この実施形態では、ヒータ１４は、複数の搬送ローラ１６の上方に、搬送方向に沿って所定の間隔を空けて並べられている。この実施形態では、ヒータ１４として、円筒形状のセラミック製のヒータが用いられている。ヒータ１４は、側壁１２ｂを貫通している。この実施形態では、ヒータ１４は、搬送ローラ１６の上方に配置されているが、かかる形態に限定されない。ヒータ１４は、例えば、焼成容器Ａに収容された被処理物を上方および下方の両側から加熱できるように、搬送ローラ１６の下方にも配置されてもよい。なお、図２では、ヒータ１４の図示は省略されている。なお、ヒータ１４には、加熱温度等に応じて種々のヒータが用いられうる。ヒータ１４には、セラミック製のヒータの他に、金属シースヒータ等が用いられうる。また、ヒータ１４の形状は特に限定されず、例えば、板状のパネルヒータ等も用いられうる。

＜ストッパ５０＞
ストッパ５０は、搬送空間１２ａを搬送される焼成容器Ａを、リフタ２０に合わせて予め定められた位置で停止させる装置である。この実施形態では、ストッパ５０は、ストッパ本体５１と、ストッパ本体５１を支持するシャフト５２と、シャフト５２を通じてストッパ本体５１を昇降させる昇降装置５３とを備えている。ストッパ本体５１は、搬送方向に法線方向を向けられたプレート状の部材であり、リフタ２０に合わせて予め定められた位置で搬送ローラ１６の間隙から搬送ローラ１６の上方に突出するように設けられている。シャフト５２は、ストッパ本体５１を支持するシャフトである。シャフト５２は、ストッパ本体５１の下端を支持しており、炉体１２の床壁１２ｄを上下に貫通している。

昇降装置５３は、シャフト５２を昇降させる装置であり、例えば、シリンダ装置で構成されている。この実施形態では、昇降装置５３としてのシリンダは、ピストンロッドを下方に向けて炉体１２の床壁１２ｄの外側面に取り付けられている。シリンダのピストンロッドの先端には、シャフト５２が連結されている。昇降装置５３のピストンロッドが押し下げられることによって、ストッパ本体５１が下がる。昇降装置５３のピストンロッドが引き上げられることによって、ストッパ本体５１が上がり、焼成容器Ａが所定位置で停止される。なお、図示は省略するが、炉体１２の搬送空間１２ａの幅方向において、焼成容器Ａの位置を調整する幅寄せ機構がさらに設けられていてもよい。この場合、幅寄せ機構によって、ストッパ５０によって停止させられた焼成容器Ａが、幅方向の所定位置に調整される。なお、焼成容器Ａが炉体１２に設けられたガイドに沿って搬送される場合には、このような幅寄せ機構は必ずしも必要ではない。

＜リフタ２０＞
リフタ２０は、搬送空間１２ａを搬送される焼成容器Ａを昇降させる装置である。この実施形態では、リフタ２０は、炉体１２において保持機構３０と上下に対向する位置に設けられている。リフタ２０は、リフタ本体２１と、昇降装置２４と、ガイド２５とを備えている（図２参照）。

リフタ本体２１は、搬送空間１２ａに並べられた搬送ローラ１６の間から上方に突出し、焼成容器Ａを持ち上げる部材である。この実施形態では、リフタ本体２１は、第１プレート２１ａと、第２プレート２１ｂと、連結部２１ｃとを有している。第１プレート２１ａと第２プレート２１ｂは、それぞれ矩形のプレートである。第１プレート２１ａと第２プレート２１ｂは、プレートの法線方向を搬送方向に向け、一方の長辺を上、他方の長辺を下に向け、搬送ローラ１６の間隙に挿通されるように配置されている。

この実施形態では、第１プレート２１ａは、搬送方向Ｔ１の上流側、第２プレート２１ｂは、搬送方向の下流側に配置されている。連結部２１ｃは、搬送ローラ１６の下方で、第１プレート２１ａと第２プレート２１ｂとの下端を繋ぐ部材である。換言すると、第１プレート２１ａと第２プレート２１ｂは、連結部２１ｃから上方に向けて立ち上がっている。連結部２１ｃには、下方に延びる操作ロッド２１ｄが取り付けられている。この実施形態では、図２に示されているように、搬送空間１２ａの幅方向において間隔をあけて、２本の操作ロッド２１ｄが、連結部２１ｃに取り付けられている。操作ロッド２１ｄは、それぞれ床壁１２ｄを上下に貫通し、床壁１２ｄから下方に延びている。２本の操作ロッド２１ｄの下端は、連結バー２１ｅで連結されている。連結バー２１ｅの両端は、床壁１２ｄの外側面から下方に延びたガイド２５にリニアブッシュ２５ａを介して取り付けられているとよい。

昇降装置２４は、連結バー２１ｅを昇降させる装置である。昇降装置２４は、例えば、シリンダ装置で構成されている。昇降装置２４としてのシリンダは、ピストンロッドを下方に向けて炉体１２の床壁１２ｄの外側面に取り付けられている。シリンダのピストンロッドの先端に、連結バー２１ｅが連結されている。昇降装置２４のピストンロッドが引き上げられることによって、連結バー２１ｅが上がり、リフタ本体２１が上昇する。これによって、ストッパ５０（図１参照）によって予め定められた位置に停止している焼成容器Ａが持ち上げられる。昇降装置２４のピストンロッドが押し下げられることによって、連結バー２１ｅが下がり、焼成容器Ａが降ろされる。なお、この実施形態では、昇降装置４０としてシリンダ装置が用いられていたが、かかる形態に限定されない。例えば、昇降装置として、リフタ本体２１を上下させるアクチュエータが用いられてもよい。また、リフタ本体２１の形状は、プレート状に限られず、例えば、柱状などであってもよい。

＜昇降位置Ｌ１～Ｌ３＞
リフタ２０には、３つの昇降位置Ｌ１～Ｌ３が予め設定されている。ここで、図３Ａは、第１の昇降位置Ｌ１の状態でのリフタ本体２１の位置を示す側面図である。図３Ｂは、第２の昇降位置Ｌ２の状態でのリフタ本体２１の位置を示す側面図である。図３Ｃは、第３の昇降位置Ｌ３の状態でのリフタ本体２１の位置を示す側面図である。

第１の昇降位置Ｌ１では、リフタ本体２１の上端が搬送ローラ１６の上端よりも低くなるように、リフタ本体２１の位置が設定されている。昇降位置Ｌ１では、リフタ本体２１は、搬送ローラ１６の上を搬送される焼成容器Ａに当たらない。例えば、搬送ローラ１６によって焼成容器Ａを搬送させる場合に、リフタ２０は昇降位置Ｌ１に制御されるとよい。

第２の昇降位置Ｌ２では、保持機構３０に保持されている焼成容器Ａの下に重ねられる所定の高さまで焼成容器Ａが持ち上げられるように、リフタ本体２１の位置が設定されている。昇降位置Ｌ２では、例えば、保持機構３０に保持されている焼成容器Ａに持ち上げた焼成容器Ａが重ねられる。この際、保持機構３０に保持を解除しても、リフタ２０で焼成容器Ａを保持できる。

第３の昇降位置Ｌ３では、保持機構３０によって保持される高さまで、焼成容器Ａが持ち上げられるように、リフタ本体２１の位置が設定されている。例えば、リフタ２０によって持ち上げられた焼成容器Ａを保持機構３０に保持させる場合や、保持機構３０で保持された焼成容器Ａを降ろす場合に、リフタ２０は、昇降位置Ｌ３に制御されるとよい。

＜保持機構３０＞
保持機構３０は、図１に示されているように、リフタ２０によって持ち上げられた焼成容器Ａを保持する機構である。保持機構３０は、２本のシャフト３１と、保持具３２と、シール部材３３と、冷媒供給装置４０とを有している（図２参照）。ここで、図４は、焼成容器Ａの側面図であり、略矩形の浅底のケースである。焼成容器Ａの周縁部には、壁ａ１が立ち上がっている。略矩形の辺に沿った壁ａ１の中央部は凹んでいる。かかる凹みａ２は、焼成容器Ａが重ねられた時に雰囲気ガスが流通する間隙を形成する。

＜シャフト３１＞
２本のシャフト３１は、炉体１２の挿通孔に挿通されている。シャフト３１は、中空構造を有している。シャフト３１は、円筒形状である。シャフト３１は、一方の端から他方の端にわたって空洞が形成されている。シャフト３１としては、耐熱性や強度に優れる金属が用いられ、例えば、ステンレス、後述するニッケル基合金、クロムやモリブデンを合計で２０～３５質量％程度含んだニッケル基合金等が用いられうる。この実施形態では、ステンレス製のシャフト３１が用いられている。シャフト３１は、搬送方向Ｔ１においてリフタ２０によって焼成容器Ａが持ち上げられる予め定められた位置の前後に設けられている。シャフト３１は、搬送方向と直交する幅方向に沿って一対の側壁１２ｂを貫通し、かつ、回転可能に架け渡されている（図２参照）。シャフト３１の中間部には、保持具３２が取り付けられている。

保持具３２は、図３Ａ～図３Ｃに示されているように、基部３２ａと、アーム部３２ｂと、爪部３２ｃとを備えている。基部３２ａは、円筒状の部材であり、シャフト３１に装着されている。アーム部３２ｂは、基部３２ａの外周面から下方に向かって延びたプレート状の部位である。この実施形態では、アーム部３２ｂは、搬送方向Ｔ１（図１参照）の前後に設けられたシャフト３１に装着された基部３２ａの外側面のうち、搬送方向Ｔ１に沿って対向する内側の側面に設けられている。これにより、アーム部３２ｂは、リフタ２０によって持ち上げられる焼成容器Ａを前後から挟むように延びている。爪部３２ｃは、アーム部３２ｂの下端から内側に折れ曲がった部位である。爪部３２ｃは、焼成容器Ａの底部を支持しうる。このように、この実施形態では、シャフト３１は、炉体１２の一対の側壁１２ｂに回転可能に架け渡されている。保持具３２は、シャフト３１から延びるアーム部３２ｂと、アーム部３２ｂの下端から折れ曲がった爪部３２ｃとを有している。

かかる保持具３２としては、耐熱性や耐酸化性の高い金属が用いられ、例えば、ニッケル－クロム－鉄合金や、ニッケル基合金等が用いられる。本明細書において、ニッケル－クロム－鉄合金とは、合金全体を１００質量％としたときに、ニッケル、クロムおよび鉄の合計の含有割合が８０質量％以上である合金のことをいう。ニッケル、クロムおよび鉄の合計の含有割合は、９０質量％以上であってもよく、例えば、９５質量％以上であってもよい。ニッケル－クロム－鉄合金に含まれるニッケルの含有割合は、例えば、２０質量％以上３５質量％以下であってもよい。クロムの含有割合は、例えば、２０質量％以上２５質量％以下であってもよい。鉄の含有割合は、例えば、４０質量％以上６０質量％以下であってもよい。また、本明細書において、ニッケル基合金とは、合金全体を１００質量％としたときに、ニッケルの含有割合が５０質量％以上である合金のことをいう。ニッケルの含有割合は、７０質量％以上であってもよい。ニッケル以外の金属としては、例えば、クロムや鉄が含まれていてもよい。合金全体を１００質量％としたときに、クロムの含有割合は、１０質量％以上２５質量％以下であってもよい。鉄の含有割合は、２０質量％以下であってもよく、５質量％以下であってもよい。

＜シール部材３３＞
シール部材３３は、図２に示されているように、炉体１２にシャフト３１が挿通された部位に取付けられている。この実施形態では、炉体１２は、シャフト３１が挿通された部位の外側にハウジング３４が設けられている。ハウジング３４内には、シール部材３３と軸受３５とが装着されている。シャフト３１は、ハウジング３４内で軸受３５によって回転可能に支持されている。また、シール部材３３は、シャフト３１とハウジング３４との隙間をシールしている。シール部材３３としては、例えば、炭素繊維系のグランドパッキン、ゴム製のオイルシール、シリコン系シール材などが用いられる。シール部材３３によって、炉体１２内部の雰囲気ガスが外部に漏れるのが防止される。

シャフト３１は、ハウジング３４からさらに外側に延びており、シャフト３１の径方向に延びた操作アーム３６を介して駆動装置３７に取り付けられている。ここで駆動装置３７は、シリンダ装置であり、シリンダの一端は、炉体１２の筐体に設けられた支持片３８に固定されている。シャフト３１は、かかる駆動装置３７によって回転操作される。また、シャフト３１の端部には、冷媒供給装置４０に接続されるコネクタ３９が設けられている。コネクタ３９は、シャフト３１の中空部に接続され、シャフト３１の中空部に冷媒を供給する構造を有しているとよい。

保持機構３０は、駆動装置３７によってシャフト３１を周方向に回転させることによって、保持具３２が開閉され、焼成容器Ａを保持できるように構成されている。この実施形態では、図３Ａ～図３Ｃに示されているように、搬送方向Ｔ１の前後のシャフト３１がそれぞれ内向きに回転することによって、焼成容器Ａを保持するようにシャフト３１に取り付けられたアーム部３２ｂが閉じられる。また、前後のシャフト３１がそれぞれ外向きに回転すると、焼成容器Ａを保持するようにシャフト３１に取り付けられたアーム部３２ｂが開かれる。

前後のシャフト３１のアーム部３２ｂが閉じられた閉状態Ｈ１では、爪部３２ｃが焼成容器Ａの底部を支えるので焼成容器Ａが保持される。前後のシャフト３１のアーム部３２ｂが開かれた開状態Ｈ２では、爪部３２ｃが焼成容器Ａの底部に干渉しない位置に退避する。このように、駆動装置３７が制御されることによって、保持機構３０の保持具３２を閉状態Ｈ１と開状態Ｈ２とに操作できる。なお、図３Ａ～図３Ｃは、模式的に示されている。図３Ａ～図３Ｃでは、炉体１２の側壁１２ｂは、図示が省略されており、保持機構３０の駆動装置３７が図示されている。なお、この実施形態では、保持機構３０は、側壁１２ｂに架け渡されたシャフト３１を有し、一端から他端に向かって冷媒が供給されるように構成されていたが、かかる形態に限定されない。例えば、炉体１２の天井１２ｃを貫通するシャフトが用いられていてもよい。かかるシャフトは、例えば、二重管構造を有し、内側の管から外側の管に向かって冷媒の流れが折り返すように構成されているとよい。かかるシャフトには、端部に保持具が取り付けられているとよい。

＜冷媒供給装置４０＞
冷媒供給装置４０は、図２に示されているように、シャフト３１の内部に冷媒を供給する装置である。冷媒としては、水等を用いることができる。シャフト３１の内部に供給される冷媒の温度は、例えば、常温等、搬送空間１２ａの雰囲気温度よりも低い温度である。冷媒の種類や温度は特に限定されず、搬送空間１２ａの雰囲気温度等に応じて適宜設定される。この実施形態では、シャフト３１の両端にはコネクタ３９が取り付けられている。シャフト３１の一方の端には、コネクタ３９を介して冷媒供給装置４０が接続されている。冷媒供給装置４０によって、シャフト３１の一方の端から他方の端に向かって冷媒が供給される。冷媒供給装置４０によるシャフト３１へ冷媒の供給方法は特に限定されない。例えば、２本のシャフト３１に、それぞれに別の冷媒供給装置が接続され、それぞれのシャフト３１には個別に冷媒が送られるように構成されていてもよい。また、冷媒供給装置として、循環型の冷媒供給装置を用い、２本のシャフト３１を同じ冷媒が循環するように構成されていてもよい。

冷媒供給装置４０は、シャフト３１の内部に適宜に冷媒を供給することができる。例えば、シャフト３１に冷媒を供給しつつ、後述する段積み作業や段ばらし作業を行なうことができる。例えば、段積み作業や段ばらし作業が、高温環境で行なわれる場合など、適宜にシャフト３１に冷媒が供給されるとよい。

図２に示されているように、リフタ２０、保持機構３０およびストッパ５０（図１参照）は、制御装置６０によって制御されるとよい。制御装置は、例えば、焼成容器Ａの搬送、リフタ２０の昇降、保持機構３０の保持具３２の開閉を制御するように構成されているとよい。ここで、制御装置６０は、リフタ２０を昇降させる昇降装置２４と、保持機構３０を駆動する駆動装置３７と接続されている。制御手法としては、例えば、シーケンス制御等の種々の制御手法を採用することができる。また、冷媒供給装置４０による冷媒の供給についても、制御装置６０によって制御されてもよい。

上述したリフタ２０および保持機構３０の動作が組み合わされることによって、焼成容器Ａを段積みしたり、重ねられた複数の焼成容器Ａをばらしたりすることができる。ここでは、複数の焼成容器Ａを重ねる作業は、適宜に「段積み」と称される。重ねられた複数の焼成容器Ａをばらす作業は、適宜に「段ばらし」と称される。ここでは、搬送方向Ｔ１に搬送された焼成容器Ａを重ねる段積み作業を説明し、その後、段ばらし作業を説明する。

＜段積み作業＞
搬送方向に搬送された焼成容器Ａを重ねる段積み作業では、以下の手順で、焼成容器Ａの停止、焼成容器Ａの持ち上げ、焼成容器Ａの保持が繰り返される。

図３Ａは、段積み作業において焼成容器Ａを停止させた状態が示されている。ここでは、図３Ａに示されているように、リフタ２０は、リフタ本体２１を搬送ローラ１６の下に位置する昇降位置Ｌ１で待機させる。また、保持機構３０は、焼成容器Ａを保持しておらず、２点鎖線で示されているように、アーム部３２ｂが開いた開状態Ｈ２で待機させる。この状態で、制御装置６０（図２参照）は、搬送空間１２ａの所定の位置で焼成容器Ａを検知すると、予め定められたタイミングでストッパ５０を上昇させる。これにより、リフタ２０によって持ち上げられる予め定められた位置で、焼成容器Ａが停止する。その際、搬送ローラ１６の回転を止めてもよく、搬送ローラ１６の回転を止めずに空転させてもよい。

次に、図３Ｃに示されているように、制御装置６０は、第３の昇降位置Ｌ３までリフタ２０を上昇させる。これによって、保持機構３０で保持可能な高さに焼成容器Ａが持ち上げられる。そして、制御装置６０によって、保持機構３０のアーム部３２ｂが閉状態Ｈ１に閉じられる。これによって、持ち上げられた焼成容器Ａが保持機構３０に保持される。その後、図３Ａに示されているように、制御装置６０は、リフタ２０を降下させて、搬送ローラ１６よりも下の第１の昇降位置Ｌ１でリフタ２０を待機させる。また、保持機構３０を、焼成容器Ａを保持した閉状態Ｈ１で待機させる。これにより、焼成容器Ａが保持機構３０で保持された状態となる。

次に、再びストッパ５０によって焼成容器Ａを予め定められた位置で停止させる。そして、図３Ｂに示されているように、リフタ２０を第２の昇降位置Ｌ２まで上昇させ、焼成容器Ａを保持機構３０に保持された焼成容器Ａの下に重ねる。そして、焼成容器Ａをリフタ２０で支持した状態で、保持機構３０を開状態Ｈ２にして、焼成容器Ａから爪部３２ｃを抜く。この状態で、制御装置６０は、図３Ｃに示されているように、リフタ２０を第３の昇降位置Ｌ３まで上昇させる。これにより、保持機構３０に保持されていた焼成容器Ａとリフタ２０で新たに持ち上げられた焼成容器Ａが重ねられた状態で、保持機構３０に保持される高さまで上昇する。その後、制御装置６０は、保持機構３０を閉状態Ｈ１にする。これにより、リフタ２０で持ち上げられた焼成容器Ａのうち一番下の焼成容器Ａが保持機構３０の爪部３２ｃに支持され、焼成容器Ａが段積みされた状態で保持機構３０に保持される。

そして、図３Ａに示されているように、リフタ２０を降下させ、搬送ローラ１６よりも下の第１の昇降位置Ｌ１で待機させるとよい。その後、ストッパ５０によって焼成容器Ａを停止させる。リフタ２０を第２の昇降位置Ｌ２に上昇させ、焼成容器Ａを持ち上げて、保持機構３０に保持されている焼成容器Ａの下に重ねる（図３Ｂ参照）。保持機構３０を開状態Ｈ２として爪部３２ｃを抜き、リフタ２０を第３の昇降位置Ｌ３に上昇させる（図３Ｃ参照）。保持機構３０を閉状態Ｈ１として、段積みされた焼成容器Ａを保持させる。リフタ２０を第１の昇降位置Ｌ１に降下させて、待機させる。制御装置６０は、これを繰り返す。これにより、焼成容器Ａが一段ずつ段積みされる。

搬送ローラ１６によって、焼成容器Ａが２段ずつ流れてくる場合には、リフタ２０で持ち上げられる焼成容器Ａが保持機構３０で保持された焼成容器Ａの下に重ねられるように、リフタ２０の第２の昇降位置Ｌ２の高さが調整されるとよい。これにより、焼成容器Ａは、２段ずつ段積みすることもできる。同様に、焼成容器Ａは、複数段（例えば、３段）ずつ段積みすることもできる。

〈段ばらし作業〉
図５は、段ばらし作業を示す側面図である。段ばらし作業では、図５に示されているように、複数の焼成容器Ａが重ねられた状態で搬送されてくる。これを、所定の枚数ずつ焼成容器Ａをばらす。ここでは、焼成容器Ａを１段ずつばらして搬送する作業を例示的に説明する。

図３Ａに示されているように、制御装置６０（図２参照）は、リフタ２０を搬送ローラ１６よりも下の第１の昇降位置Ｌ１で待機させる。また、保持機構３０を２点鎖線で示されているように、アーム部３２ｂが開いた開状態Ｈ２で待機させる。この状態で、制御装置６０は、搬送空間１２ａの所定の位置で焼成容器Ａを検知し、予め定められたタイミングでストッパ５０を上昇させる。これにより、リフタ２０によって持ち上げられる予め定められた位置で、焼成容器Ａが停止する。

制御装置６０は、図３Ｂに示されているように、第２の昇降位置Ｌ２までリフタ２０を上昇させる。この状態で、保持機構３０のアーム部３２ｂが閉状態Ｈ１に閉じられることによって、段積みされた焼成容器Ａのうち一番下の焼成容器Ａよりも上の焼成容器Ａが保持機構３０に保持される。その後、制御装置６０は、図３Ａに示されているように、リフタ２０を降下させて、搬送ローラ１６よりも下の第１の昇降位置Ｌ１でリフタ２０を待機させる。これによって、一番下の焼成容器Ａが降下する。ストッパ５０を下げて開放させることによって、焼成容器Ａは搬送ローラ１６によって搬送される。これにより、段積みされた焼成容器Ａのうち一番下の焼成容器Ａがばらされて搬送される。

次に、制御装置６０は、図３Ｃに示されているように、リフタ２０を第３の昇降位置Ｌ３に上昇させる。これによって、保持機構３０に保持された段積みされた残りの焼成容器Ａがリフタ２０によって支持される。制御装置６０は、保持機構３０を開状態Ｈ２にし、図３Ｂに示されているように、リフタ２０を第２の昇降位置Ｌ２に降下させた後で、保持機構３０を閉状態Ｈ１にする。これによって、段積みされた焼成容器Ａのうち一番下の焼成容器Ａはリフタ２０によって支持される。また、一番下の焼成容器Ａよりも上の焼成容器Ａは保持機構３０によって保持される。この状態で、制御装置６０は、図３Ａに示されているように、リフタ２０を第１の昇降位置Ｌ１に降下させる。これによって、一番下の焼成容器Ａが降下し、搬送ローラ１６によって搬送される。このように、段積みされた焼成容器Ａのうち一番下の焼成容器Ａがばらされる。

以降は、制御装置６０によって、上記の処理が繰り返される。これによって、段積みされた焼成容器Ａは、下から順番にばらされて搬送ローラ１６によって搬送される。焼成容器Ａを２段ずつばらす場合には、リフタ２０の第２の昇降位置Ｌ２の高さが、第３の昇降位置Ｌ３から焼成容器Ａ２つ分の下げた高さに調整されるとよい。これにより、焼成容器Ａは、２段ずつばらされ、２段で段積みされた状態で搬送される。同様に、焼成容器Ａは、複数段（例えば、３段）ずつ段積みされた状態にばらすこともできる。

上述した実施形態では、図１および図２に示されているように、連続焼成炉１０は、搬送空間１２ａに配置されたヒータ１４と、焼成容器Ａを持ち上げる機構が設けられたリフタ２０と、リフタ２０によって持ち上げられた焼成容器Ａを保持する保持機構３０とを備えている。保持機構３０のシャフト３１は、中空のシャフトであり、冷媒供給装置４０に接続されている。このため、シャフト３１を冷却しつつ、段積み作業や段ばらし作業を行なうことができる。この実施形態では、保持機構３０は、連続焼成炉１０内の高温環境下に設けられている。けれども、冷媒供給装置４０によって供給される冷媒によってシャフト３１が冷却されているので、シール部材３３のシール性が保たれる。このため、連続焼成炉１０内の高温環境下で、段積み作業や段ばらし作業が行なわれても、シャフト３１を通じて内部の雰囲気ガスが外に流出しにくい。また、シャフト３１が冷却されることによってシール部材３３の劣化が抑制されるので、シール部材３３の長寿命化が図られる。かかる構成は、被処理物を高い温度で連続的に焼成する連続焼成炉に対してより好適に適用される。

このように、保持機構３０のシャフト３１が冷却されるので、シール部材３３のシール性を高く維持しやすい。このため、段積み作業や段ばらし作業が行なわれる作業空間において、被処理物の温度をある程度高く維持することができる。また、段積み作業や段ばらし作業が行なわれる作業空間において、被処理物を所要の温度に加熱しつつ、段積み作業や段ばらし作業を行なうこともできる。例えば、焼成容器Ａが常温で、段積み作業や段ばらし作業が行なわれる作業空間に運ばれてくる場合、段積み作業や段ばらし作業が行なわれる作業空間において焼成容器Ａを加熱し、焼成前の予備加熱を実施することができる。これによって、被処理物の全体の処理時間を格段に短縮させることができる。また、連続焼成炉１０内やその近傍の高温領域に、段積み作業や段ばらし作業を行なうためのリフタ２０や保持機構３０を設けることができる。このため、設備を省スペース化することができる。

この実施形態では、シャフト３１は搬送方向と直交する幅方向に設けられている。また、シャフト３１の一端から他端に向かって冷媒を供給できるように冷媒供給装置４０が接続されている。かかる構成によって、より簡潔な構造で効率よくシャフト３１に冷媒を供給することができる。

また、この実施形態では、シャフト３１に取り付けられた保持具３２は、シャフト３１から延びたアーム部３２ｂと、アーム部３２ｂの下端から折れ曲った爪部３２ｃとを備えている。この場合、焼成容器Ａは、アーム部３２ｂの下端の爪部３２ｃで保持されているので、冷媒によって冷やされるシャフト３１に熱が奪われにくい。

この実施形態では、保持具３２は、ニッケル－クロム－鉄合金またはニッケル基合金から構成されている。かかる構成によって、保持具３２は酸化雰囲気、還元雰囲気、窒化雰囲気等の雰囲気下においても耐久性が良好である。また、高温環境下で使用されても耐久性が良好である。

保持具３２は、焼成容器Ａと当接する面に断熱材を備えていてもよい。この実施形態では、焼成容器Ａと当接する面は、爪部３２ｃである。爪部３２ｃの、焼成容器Ａが当接する面が断熱材を備えていることによって、保持具３２を通して焼成容器Ａが冷却されることを抑えることができる。なお、ここで用いられる断熱材は特に限定されないが、例えば、セラミック製の断熱材等を用いることができる。

図１に示された形態では、段積み作業や段ばらし作業が行われる作業空間にヒータ１４が配置されている。この場合、段積み作業や段ばらし作業が行われる作業空間をヒータ１４によって加熱することができる。連続焼成炉は、かかる形態に限定されない。

例えば、図５に示された形態では、連続焼成炉１０の搬送空間１２ａに、加熱室１２ａ１と、段数変更室１２ａ２とを仕切る仕切り７０が設けられている。仕切り７０は、例えば、セラミックファイバーボードのような断熱材で構成されているとよい。加熱室１２ａ１にはヒータ１４が設けられている。加熱室１２ａ１では、多段に重ねられた焼成容器Ａに収容された被処理物に対して加熱処理が行なわれる。段数変更室１２ａ２は、リフタ２０と保持機構３０とが設けられている。段数変更室１２ａ２には、ヒータ１４が設けられていない。このように、リフタ２０と保持機構３０が設けられる段数変更室１２ａ２には、ヒータ１４が設けられていなくてもよい。この場合、段数変更室１２ａ２は、ヒータ１４がなく、積極的には加熱されないが、加熱室１２ａ１から伝わる熱や、加熱された焼成容器Ａが保持する熱によって、段数変更室１２ａ２は炉体１２外部と比較して高温環境でありうる。このような場合でも、シャフト３１には冷媒を供給することができるため、シール部材の損傷が抑えられうる。なお、加熱室１２ａ１と段数変更室１２ａ２との間には、雰囲気を切り替えるためのシャッタや置換室が設けられていてもよい。

連続焼成炉１０のうち、リフタ２０と保持機構３０を有する部分は、図１に示されているように、モジュール化されて段数変更装置８０を構成してもよい。ここで開示される段数変更装置８０は、焼成容器Ａを搬送する搬送空間１２ａを内部に有する隔壁１２と、ヒータ１４と、リフタ２０と、保持機構３０とを備えている。ヒータ１４と、リフタ２０と、保持機構３０とは、それぞれ上述されているので、ここでは、詳しい説明を省略する。段数変更装置８０の隔壁１２は、連続焼成炉１０の炉体１２と同様に、搬送空間１２ａの搬送方向の周りを全周に亘って、断熱材によって構成された炉壁１２ｂ～１２ｄで囲われているとよい。段数変更装置８０は、複数の焼成容器Ａが段積みされた状態で搬入および搬出できるよう、搬入口８０ａと搬出口８０ｂとを備えているとよい。また、段数変更装置８０は、搬送空間１２ａ内でのみ段数が変更されるように構成されていてもよい。つまり、搬入口８０ａから搬入される加熱容器Ａの段数と、搬出口８０ｂから搬出される加熱容器Ａの段数が同じであってもよい。例えば、段数変更装置８０は、加熱容器Ａが段積みされていない状態で搬入でき、多段に重ねられた加熱容器Ａに収容された被処理物に対して加熱処理が行なわれ、段積みされていない状態で搬出できるように、搬入口８０ａと搬出口８０ｂとを備えていてもよい。段数変更装置８０の前後には、雰囲気を切り替えるためのシャッタや置換室が設けられていてもよい。段数変更装置８０は、搬入口８０ａと搬出口８０ｂとのうち、少なくともいずれか一方が、被処理物を加熱処理するための加熱炉と、密封して接続されるように構成されていてもよい。

かかる段数変更装置８０は、連続加熱炉の一部をなすモジュールとして利用可能である。段数変更装置８０は、連続加熱炉の他の構成や他のモジュールと組み合わせて被処理物を加熱する際に、適切な位置や温度で段積み作業や段ばらし作業が行えるように連続加熱炉を構成することができる。ここで、連続加熱炉の他のモジュールとしては、例えば、置換室や焼成室を構成するモジュールなどが挙げられうる。ここで開示される段数変更装置８０によれば、保持機構３０のシャフト３１に冷媒が供給されるので、段積み作業や段ばらし作業が行なわれる隔壁１２の内部の搬送空間１２ａが高い温度でも、シール部材のシール性が高く維持される。このため、被処理物の温度を下げずに、段積み作業や段ばらし作業が行える。このため、連続加熱炉全体としての処理時間が短縮される。また、このように段数変更装置８０がモジュール化され、他のモジュールと接続することによって、段積みや段ばらし機構を備えた任意の連続加熱炉を提供できる。このため、例えば、モジュールを選定し、モジュールの順番を決定して組み合わせることによって、段積みや段ばらし機構を備えた連続加熱炉を提供できる。このため、段積みや段ばらし機構を備えた連続加熱炉の設計が容易になる。

以上、具体的な実施形態を挙げて詳細な説明を行ったが、これらは例示にすぎず、請求の範囲を限定するものではない。このように、請求の範囲に記載の技術には、以上に記載した実施形態を様々に変形、変更したものが含まれる。また、上記実施形態で例示された複数の技術の一部を連続加熱炉または段数変更装置に採用することも可能である。

１０ 連続焼成炉（連続加熱炉）
１２ 炉体（隔壁）
１２ａ 搬送空間
１２ｂ 側壁（炉壁）
１２ｃ 天井（炉壁）
１２ｄ 床壁（炉壁）
１２ｅ 挿通孔
１４ ヒータ
１６ 搬送ローラ
１６ａ，１６ｂ 支持板
１７ スプロケット
１８ ベース
２０ リフタ
２１ リフタ本体
２１ａ 第１プレート
２１ｂ 第２プレート
２１ｃ 連結部
２１ｄ 操作ロッド
２１ｅ 連結バー
２４ 昇降装置
２５ ガイド
２５ａ リニアブッシュ
３０ 保持機構
３１ シャフト
３２ 保持具
３２ａ 基部
３２ｂ アーム部
３２ｃ 爪部
３３ シール部材
３４ ハウジング
３５ 軸受
３６ 操作アーム
３７ 駆動装置
３８ 支持片
３９ コネクタ
４０ 冷媒供給装置
５０ ストッパ
５１ ストッパ本体
５２ シャフト
５３ 昇降装置
６０ 制御装置
Ａ 焼成容器（加熱容器）
ａ１ 壁
ａ２ 凹み
Ｈ１ 閉状態
Ｈ２ 開状態
Ｌ１～Ｌ３ 昇降位置

Claims (13)

1. 複数の加熱容器を段積みした状態で搬送方向に搬送しうる搬送空間を内部に有する炉体と、
   前記搬送空間に配置されたヒータと、
   前記加熱容器を昇降させるリフタと、
   前記リフタによって持ち上げられた前記加熱容器を保持する保持機構と
   を備え、
   前記保持機構は、
   前記炉体に挿通された中空のシャフトと、
   前記シャフトに取り付けられた保持具と、
   前記炉体に前記シャフトが挿通された部位に取付けられたシール部材と、
   前記シャフトに接続され、前記シャフトの中空部に冷媒を供給する冷媒供給装置と
   を有する、連続加熱炉。
2. 前記搬送空間には、前記ヒータが配置された加熱室と、前記リフタおよび前記保持機構が設けられた段数変更室とを仕切る仕切りを備えており、前記ヒータは、前記段数変更室には設けられていない、請求項１に記載された連続加熱炉。
3. 前記炉体は、前記搬送方向と直交する幅方向の両側に一対の側壁を有し、
   前記シャフトは、前記一対の側壁に回転可能に架け渡されており、
   前記保持具は、
   前記シャフトから延びるアーム部と、
   前記アーム部の下端から折れ曲がった爪部と
   を備える、請求項１または２に記載された連続加熱炉。
4. 前記シャフトは、前記搬送方向と直交する幅方向と平行に設けられている、請求項１～３のいずれか一項に記載された連続加熱炉。
5. 前記冷媒供給装置は、前記シャフトの一端から他端に向かって冷媒を供給する、請求項１～４のいずれか一項に記載された連続加熱炉。
6. 前記保持具は、ニッケル－クロム－鉄合金またはニッケル基合金から構成されている、請求項１～５のいずれか一項に記載された連続加熱炉。
7. 前記保持具は、前記加熱容器と当接する面に断熱材を備える、請求項１～６のいずれか一項に記載された連続加熱炉。
8. 前記加熱容器を搬送する搬送空間を内部に有する隔壁と、
   前記搬送空間に配置されたヒータと、
   前記加熱容器を持ち上げる機構が設けられたリフタと、
   前記リフタによって持ち上げられた前記加熱容器を保持する保持機構と
   を備え、
   前記保持機構は、
   前記隔壁に挿通された中空のシャフトと、
   前記シャフトに取り付けられた保持具と、
   前記隔壁に前記シャフトが挿通された部位に取付けられたシール部材と、
   前記シャフトに接続され、前記シャフトの中空部に冷媒を供給する冷媒供給装置と
   を有する、段数変更装置。
9. 前記隔壁は、前記搬送方向と直交する幅方向の両側に一対の側壁を有し、
   前記シャフトは、前記一対の側壁に回転可能に架け渡されており、
   前記保持具は、
   前記シャフトから延びるアーム部と、
   前記アーム部の下端から折れ曲がり、前記加熱容器を支える爪部と
   を備える、請求項８に記載された段数変更装置。
10. 前記シャフトは、前記搬送方向と直交する幅方向と平行に設けられている、請求項８または９に記載された段数変更装置。
11. 前記冷媒供給装置は、前記シャフトの一端から他端に向かって冷媒を供給する、請求項８～１０のいずれか一項に記載された段数変更装置。
12. 前記保持具は、ニッケル－クロム－鉄合金またはニッケル基合金から構成されている、請求項８～１１のいずれか一項に記載された段数変更装置。
13. 前記保持具は、前記加熱容器と当接する面に断熱材を備える、請求項８～１２のいずれか一項に記載された段数変更装置。

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