JP2023095993A

JP2023095993A - industrial furnace

Info

Publication number: JP2023095993A
Application number: JP2023077922A
Authority: JP
Inventors: 洋祐 ▲高▼間; Yosuke Takama
Original assignee: Shimadzu Industrial Systems Co Ltd
Current assignee: Shimadzu Industrial Systems Co Ltd
Priority date: 2023-05-10
Filing date: 2023-05-10
Publication date: 2023-07-06
Anticipated expiration: 2040-08-19

Abstract

To provide an industrial furnace capable of easily determining a defective heater.SOLUTION: An industrial furnace 10 comprises: a pressure container 12; a heat insulation body 16 arranged in an internal space 14 of the pressure container 12; a heater 20 arranged in an internal space 18 of the heat insulation body 16; an ammeter 70 measuring a current flowing through the heater 20; a voltmeter 72 measuring both end voltage of the heater 20; and a control device 74 obtaining a resistance value of the heater 20 from a current value measured by the ammeter 70 and a voltage value measured by the voltmeter 72.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、工業炉に関する。 The present invention relates to industrial furnaces.

従来、金属または磁性材料などからなる被処理物を真空または加圧環境下で熱処理している。たとえば、下記の特許文献１に開示される工業炉は、加熱室、ヒータおよびマッフル板を備える。加熱室の中にヒータとマッフル板が備えられる。マッフル板で空間が形成されており、その空間に被処理物が収容される。ヒータに電流が流されると、ヒータが発熱する。ヒータの熱がマッフル板を介して被処理物に伝熱される。被処理物が加熱され、脱脂、焼成または焼結などされる。 2. Description of the Related Art Conventionally, an object to be treated made of metal, magnetic material, or the like is heat-treated in a vacuum or pressurized environment. For example, the industrial furnace disclosed in Patent Document 1 below includes a heating chamber, a heater and a muffle plate. A heater and a muffle plate are provided in the heating chamber. A space is formed by the muffle plate, and the object to be processed is accommodated in the space. When a current is passed through the heater, the heater generates heat. Heat from the heater is transferred to the workpiece through the muffle plate. The object to be treated is heated and degreased, baked or sintered.

国際公開番号 WO２０１６／００６５００International publication number WO2016/006500

工業炉が繰り返し使用されることで、ヒータが徐々に劣化する。たとえば、ヒータが細くなり、ヒータの抵抗値が高くなる。そのようなヒータは所定温度に発熱できない。工業炉には複数のヒータが使用されており、ヒータごとに劣化度合いも異なる。ヒータごとに発熱温度が異なると被処理物を均一に加熱できなくなる。被処理物は正常に脱脂等されず、歩留まりが悪化する。工業炉の操作者がヒータを目視したり、ヒータにテスターを接続したりして、ヒータの劣化を確認している。このような確認は操作者の負担になっている。不良なヒータを容易に確認できるようにすることが求められている。 Repeated use of an industrial furnace gradually deteriorates the heater. For example, the heater becomes thinner and the resistance of the heater becomes higher. Such heaters cannot heat to a predetermined temperature. A plurality of heaters are used in an industrial furnace, and the degree of deterioration differs for each heater. If the heat generation temperature differs for each heater, it becomes impossible to uniformly heat the object to be processed. The object to be treated is not normally degreased, and the yield deteriorates. An operator of an industrial furnace visually checks the heater or connects a tester to the heater to check the deterioration of the heater. Such confirmation is a burden on the operator. There is a need to easily identify defective heaters.

そこで本発明の目的は、不良なヒータを容易に判定できる工業炉を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide an industrial furnace capable of easily determining a defective heater.

以上の課題を解決すべく、本発明に係る工業炉は、以下に述べるような構成を有する。 In order to solve the above problems, an industrial furnace according to the present invention has the following configuration.

本発明の工業炉は、圧力容器と、前記圧力容器の内部空間に配置された断熱体と、前記断熱体の内部空間に配置されたヒータと、前記ヒータに流れる電流を計測する電流計と、前記ヒータの両端電圧を計測する電圧計と、前記電流計で測定された電流値と電圧計で計測された電圧値からヒータの抵抗値を求める制御装置とを含む。 An industrial furnace according to the present invention comprises a pressure vessel, a heat insulator arranged in the inner space of the pressure vessel, a heater arranged in the inner space of the heat insulator, an ammeter for measuring the current flowing through the heater, A voltmeter for measuring the voltage across the heater, and a controller for determining the resistance value of the heater from the current value measured by the ammeter and the voltage value measured by the voltmeter.

本発明によれば、ヒータの抵抗値を求めることで、客観的にヒータの不良を判定することができる。従来のようにテスターをヒータに接続する必要がないため、容易にヒータの不良を判定することができる。 According to the present invention, by obtaining the resistance value of the heater, it is possible to objectively determine whether the heater is defective. Since there is no need to connect a tester to the heater as in the conventional case, it is possible to easily determine whether the heater is faulty.

工業炉の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of an industrial furnace. ヒータの抵抗を求める構成を示す図である。It is a figure which shows the structure which calculates|requires resistance of a heater. ヒータの抵抗を求める他の構成を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing another configuration for obtaining heater resistance; 制御装置にコンピュータ接続した構成を示す図である。It is a figure which shows the structure which connected the computer to the control apparatus.

本発明の工業炉について図面を参照して説明する。複数の実施形態を説明するが、異なる実施形態であっても同じ手段には同一の符号を付して説明を省略する場合がある。 An industrial furnace of the present invention will be described with reference to the drawings. A plurality of embodiments will be described, but even in different embodiments, the same means may be denoted by the same reference numerals and the description thereof may be omitted.

[実施形態１]
図１に示す本願の工業炉１０は、容器状の圧力容器１２、その圧力容器１２の内部空間１４に配置された断熱体１６、その断熱体１６の内部空間１８に配置されたヒータ２０、被処理物２２が収容されるマッフル（インナーケース）２４、ガス源２６、そのガス源２６から圧力容器１２の内部空間１４または断熱体１６の内部空間１８およびマッフル２４の内部空間２８をつなぐ供給パイプ３０、排気ポンプ３２、その排気ポンプ３２とマッフル２４の内部空間２８をつなぐ第１排気パイプ３４、排気ポンプ３２と圧力容器１２の内部空間１４または断熱体１６の内部空間１８をつなぐ第２排気パイプ３６、第１排気パイプ３４の途中に設けられたトラップ３８を備える。 [Embodiment 1]
The industrial furnace 10 of the present application shown in FIG. A muffle (inner case) 24 containing a material to be treated 22, a gas source 26, and a supply pipe 30 connecting the gas source 26 to the inner space 14 of the pressure vessel 12 or the inner space 18 of the insulator 16 and the inner space 28 of the muffle 24. , an exhaust pump 32, a first exhaust pipe 34 connecting the exhaust pump 32 and the internal space 28 of the muffle 24, a second exhaust pipe 36 connecting the exhaust pump 32 and the internal space 14 of the pressure vessel 12 or the internal space 18 of the heat insulator 16 , a trap 38 provided in the middle of the first exhaust pipe 34 .

工業炉１０は、被処理物２２に対して焼結、半焼結、焼成、脱脂、脱ガス、ろう付け、メタライズ、焼き入れ、容体化処理、焼戻し、焼きなましまたは時効熱処理などをおこなうための装置である。 The industrial furnace 10 is a device for performing sintering, semi-sintering, firing, degreasing, degassing, brazing, metallizing, quenching, solution treatment, tempering, annealing or aging heat treatment on the object 22 to be treated. be.

[圧力容器]
圧力容器１２は容器本体４０および容器蓋４２を備える。容器本体４０は円筒形状になっていて、その両端が開口している。容器蓋４２は容器本体４０の両端の開口を開閉するものである。容器本体４０の両端を容器蓋４２で閉じると、圧力容器１２の内部空間１４は気密にされた空間になる。圧力容器１２の内部空間１４は減圧されたり、加圧されたりする。 [Pressure vessel]
The pressure vessel 12 comprises a vessel body 40 and a vessel lid 42 . The container body 40 has a cylindrical shape and is open at both ends. The container lid 42 opens and closes the openings at both ends of the container body 40 . When both ends of the container body 40 are closed with container lids 42, the internal space 14 of the pressure container 12 becomes an airtight space. The internal space 14 of the pressure vessel 12 is either decompressed or pressurized.

圧力容器１２は内壁４４と外壁４６からなる二重構造である。内壁４４と外壁４６の間を冷却液が流れる。工業炉１０は、内壁４４と外壁４６の間に冷却液を供給するための給液ポンプ（図示省略）を備えてもよい。 The pressure vessel 12 has a double structure consisting of an inner wall 44 and an outer wall 46 . Coolant flows between the inner wall 44 and the outer wall 46 . The industrial furnace 10 may include a feed pump (not shown) for supplying coolant between the inner wall 44 and the outer wall 46 .

[断熱体]
断熱体１６は圧力容器１２の内部空間１４に配置されている。断熱体１６は断熱体本体４８および断熱体蓋５０を備える。断熱体本体４８は筒状になっていて、その両端は開口している。断熱体蓋５０は断熱体本体４８の両端の開口を開閉するものである。容器蓋４２が閉じた状態で断熱体蓋５０が開閉できるように、断熱体蓋５０の開閉装置（図示省略）を備える。断熱体１６はグラファイトフェルトまたはグラファイトフォイルなどの耐熱性材料で構成される。 [insulation]
A thermal insulator 16 is disposed in the interior space 14 of the pressure vessel 12 . Insulator 16 includes an insulator body 48 and an insulator lid 50 . The heat insulating body 48 has a cylindrical shape and is open at both ends. The heat insulator lid 50 opens and closes the openings at both ends of the heat insulator main body 48 . An opening/closing device (not shown) for the heat insulator lid 50 is provided so that the heat insulator lid 50 can be opened and closed while the container lid 42 is closed. Insulator 16 is composed of a heat resistant material such as graphite felt or graphite foil.

断熱体１６の内部空間１８に熱電対で構成された温度計（図示省略）が配置され、断熱体１６の内部空間１８の温度が計測される。断熱体１６の内部空間１８の温度が監視される。 A thermometer (not shown) composed of a thermocouple is arranged in the internal space 18 of the thermal insulator 16 to measure the temperature of the internal space 18 of the thermal insulator 16 . The temperature of the interior space 18 of the insulator 16 is monitored.

[ヒータ]
断熱体１６の内部空間１８に複数のヒータ２０が配置されている。ヒータ２０はグラファイト製のロッドヒータなど種々のヒータを使用できる。ヒータ２０の形状は線状になっている。複数本のヒータ２０がマッフル２４の周囲に配置されている。ヒータ２０の端子は絶縁体を介して圧力容器１２に取り付けられている。ヒータ２０の熱は断熱体１６の内部空間１８の中に閉じ込められる。 [heater]
A plurality of heaters 20 are arranged in the internal space 18 of the heat insulator 16 . Various heaters such as a rod heater made of graphite can be used as the heater 20 . The shape of the heater 20 is linear. A plurality of heaters 20 are arranged around the muffle 24 . Terminals of the heater 20 are attached to the pressure vessel 12 via an insulator. Heat from heater 20 is trapped within interior space 18 of insulator 16 .

図２に示す電力供給回路５２はヒータ２０に電力を供給する回路である。電力供給回路５２はヒータ２０に三相交流の電力を供給する。三相交流の３つの端子はＲ、Ｓ、Ｔである。電力供給回路５２は各端子Ｒ、Ｓ、Ｔにつながる配線５４および電圧変換するトランス５６を含む。必要に応じてヒータ２０への電力供給をオン・オフするスイッチを配線５４に接続してもよい。 A power supply circuit 52 shown in FIG. 2 is a circuit that supplies power to the heater 20 . The power supply circuit 52 supplies three-phase AC power to the heater 20 . The three terminals for three-phase alternating current are R, S, and T. The power supply circuit 52 includes wiring 54 connected to each terminal R, S, T and a transformer 56 for voltage conversion. A switch for turning on/off the power supply to the heater 20 may be connected to the wiring 54 as required.

電力供給回路５２は三相交流の電力をヒータ２０に供給できるため、ヒータ２０は３本である。３本のヒータ２０は配線５４にΔ結線で接続されてもよいし（図２）、Ｙ結線で接続されてもよい。３本の配線５４を途中で分岐させて、ヒータ２０の本数を３の倍数にしてもよい。たとえば、断熱体１６の内部空間１８の上部に３本のヒータ２０を配置し、下部に３本のヒータ２０を配置してもよい。また、電力供給回路５２を複数にして、各電力供給回路５２に3本のヒータ２０を接続してもよい。 The number of heaters 20 is three because the power supply circuit 52 can supply three-phase AC power to the heaters 20 . The three heaters 20 may be connected to the wiring 54 by delta connection (FIG. 2) or may be connected by Y connection. The three wirings 54 may be branched in the middle so that the number of heaters 20 is a multiple of three. For example, three heaters 20 may be arranged in the upper part of the internal space 18 of the heat insulator 16 and three heaters 20 may be arranged in the lower part. Alternatively, a plurality of power supply circuits 52 may be provided and three heaters 20 may be connected to each power supply circuit 52 .

[マッフル]
断熱体１６の内部空間１８の中にマッフル２４が配置されている。マッフル２４はグラファイトなどで構成されている。マッフル２４はマッフル本体５８とマッフル蓋６０を備える。マッフル本体５８は筒状になっていて、その両端が開口になっている。マッフル蓋６０はマッフル本体５８の両端の開口を開閉する。マッフル蓋６０が開閉できるように、マッフル蓋６０の開閉装置（図示省略）を備える。マッフル本体５８の両端をマッフル蓋６０で閉じることで、マッフル２４の内部空間２８が密閉される。 [Muffle]
A muffle 24 is positioned within the interior space 18 of the thermal insulator 16 . The muffle 24 is made of graphite or the like. The muffle 24 comprises a muffle body 58 and a muffle lid 60. - 特許庁The muffle body 58 is cylindrical and has openings at both ends. Muffle lids 60 open and close openings at both ends of muffle body 58 . An opening/closing device (not shown) for the muffle lid 60 is provided so that the muffle lid 60 can be opened and closed. By closing both ends of the muffle body 58 with muffle lids 60, the internal space 28 of the muffle 24 is sealed.

[被処理物]
マッフル２４の内部空間２８に被処理物２２が配置される。被処理物２２は、粉体、粒体または所定形状を有した固体である。被処理物２２の材料は、超硬金属、鉄系金属、非鉄金属、磁性材料、セラミックス、グラファイト、ハイス鋼、ダイス鋼または低合金鋼などであり、金属は合金を含む。 [Processed object]
An object 22 to be processed is placed in an internal space 28 of the muffle 24 . The object 22 to be processed is powder, granules, or a solid having a predetermined shape. Materials of the workpiece 22 are cemented carbide, ferrous metals, non-ferrous metals, magnetic materials, ceramics, graphite, high-speed steel, die steel, low-alloy steel, etc. Metals include alloys.

マッフル２４の中に被処理物２２が収容されることで、被処理物２２を脱脂処理したときに被処理物２２から放出される放出物がマッフル２４の外に放出されることを低減させる。 Since the object 22 to be treated is housed in the muffle 24, the emissions from the object 22 to the outside of the muffle 24 when the object 22 is degreased are reduced.

[ガス源]
ガス源２６は窒素、アルゴン、水素、一酸化炭素、ヘリウム、メタンなどを貯蔵、生成またはその両方をおこなう。ガス源２６と圧力容器１２の内部空間１４または断熱体１６の内部空間１８およびマッフル２４の内部空間２８は供給パイプ３０で接続されている。供給パイプ３０は分岐しており、それぞれにバルブ６２、６４が設けられている。バルブ６２、６４の開閉によってガスの流量を制御できる。ガス源２６から供給パイプ３０を介して圧力容器１２の内部空間１４または断熱体１６の内部空間１８およびマッフル２４の内部空間２８にガスが導入される。ガス源２６を複数にして、複数種のガスを圧力容器１２の内部空間１４または断熱体１６の内部空間１８およびマッフル２４の内部空間２８に供給してもよい。供給パイプ３０を複数設け、複数種のガスが供給されるようにする。なお、断熱体１６は完全に気密にされていないため、圧力容器１２の内部空間１４または断熱体１６の内部空間１８の一方にガスを導入することで、他方にもガスを導入することができる。 [Gas source]
Gas source 26 stores, produces, or both nitrogen, argon, hydrogen, carbon monoxide, helium, methane, and the like. The gas source 26 and the internal space 14 of the pressure vessel 12 or the internal space 18 of the insulator 16 and the internal space 28 of the muffle 24 are connected by a supply pipe 30 . The supply pipe 30 branches and is provided with valves 62 and 64 respectively. The gas flow rate can be controlled by opening and closing valves 62 and 64 . Gas is introduced from the gas source 26 through the supply pipe 30 into the interior space 14 of the pressure vessel 12 or the interior space 18 of the insulator 16 and the interior space 28 of the muffle 24 . A plurality of gas sources 26 may be provided to supply a plurality of types of gases to the interior space 14 of the pressure vessel 12 or the interior space 18 of the insulator 16 and the interior space 28 of the muffle 24 . A plurality of supply pipes 30 are provided to supply a plurality of types of gases. Since the heat insulator 16 is not completely airtight, introducing gas into either the internal space 14 of the pressure vessel 12 or the internal space 18 of the heat insulator 16 allows gas to be introduced into the other. .

[排気ポンプ]
排気ポンプ３２は圧力容器１２の内部空間１４または断熱体１６の内部空間１８およびマッフル２４の内部空間２８に対して排気をおこなう。排気ポンプ３２とマッフル２４の内部空間２８は第１排気パイプ３４で接続されている。排気ポンプ３２と圧力容器１２の内部空間１４または断熱体１６の内部空間１８は第２排気パイプ３６で接続されている。排気ポンプ３２によって、圧力容器１２の内部空間１４、断熱体１６の内部空間１８およびマッフル２４の内部空間２８が減圧される。第１排気パイプ３４と第２排気パイプ３６にはそれぞれバルブ６６、６８が備えられていて、バルブ６６、６８の開閉によっても排気を制御することができる。なお、断熱体１６は完全に気密にされていないため、圧力容器１２の内部空間１４または断熱体１６の内部空間１８の一方からガスを排気することで、他方もガスが排気される。 [Exhaust pump]
The exhaust pump 32 evacuates the interior space 14 of the pressure vessel 12 or the interior space 18 of the insulator 16 and the interior space 28 of the muffle 24 . The exhaust pump 32 and the internal space 28 of the muffle 24 are connected by a first exhaust pipe 34 . The exhaust pump 32 and the internal space 14 of the pressure vessel 12 or the internal space 18 of the insulator 16 are connected by a second exhaust pipe 36 . The internal space 14 of the pressure vessel 12 , the internal space 18 of the insulator 16 and the internal space 28 of the muffle 24 are decompressed by the exhaust pump 32 . The first exhaust pipe 34 and the second exhaust pipe 36 are provided with valves 66 and 68, respectively, and the exhaust can be controlled by opening and closing the valves 66 and 68 as well. Since the insulator 16 is not completely airtight, exhausting gas from either the internal space 14 of the pressure vessel 12 or the internal space 18 of the thermal insulator 16 exhausts the gas from the other.

[トラップ]
被処理物２２が脱脂された際に、被処理物２２から放出されたガス状のバインダー、粉状または粒状のダスト、またはその両方を含む放出物が放出される。第１排気パイプ３４に放出物を捕捉するトラップ３８が備えられている。トラップ３８はフィンおよびフィルターを含む。フィンは放出物を冷却し、液体にして溜める装置である。液状になった放出物はさらに冷却されて固体になることもある。フィルターは粉状または粒状の放出物を集塵する装置である。放出物が排気ポンプ３２まで到達されない。 [trap]
When the workpiece 22 is degreased, emissions are emitted that include gaseous binders, powdery or particulate dust, or both released from the workpiece 22 . A trap 38 is provided in the first exhaust pipe 34 to capture emissions. Trap 38 includes fins and filters. A fin is a device that cools and liquefies the emissions. The liquefied emissions may be further cooled to solidify. A filter is a device that collects powdery or particulate emissions. No emissions reach the exhaust pump 32 .

[電流計・電圧計]
図２に示すように、本願はヒータ２０の抵抗値を測定するために、電流計７０、電圧計７２および制御装置７４を備える。後述するように、電流計７０、電圧計７２および制御装置７４が抵抗計として動作する。電流計７０はヒータ２０に流れる電流を計測する。具体的には、配線５４に変流器７６を取り付け、電流計７０は変流器７６に流れた電流を計測する。変流器７６は少なくとも２本の配線５４に取り付けられる。２本の配線５４に流れた電流から残りの１本の配線５４に流れた電流を求められるからである。電圧計７２はヒータ２０の両端電圧を測定する。電流計７０で計測された電流値と電圧計７２で計測された電圧値は制御装置７４に入力される。 [Ammeter/Voltmeter]
As shown in FIG. 2, the present application includes an ammeter 70, a voltmeter 72 and a controller 74 to measure the resistance of the heater 20. As shown in FIG. As will be described later, ammeter 70, voltmeter 72 and controller 74 operate as ohmmeters. Ammeter 70 measures the current flowing through heater 20 . Specifically, a current transformer 76 is attached to the wiring 54 , and the ammeter 70 measures the current flowing through the current transformer 76 . A current transformer 76 is attached to at least two wires 54 . This is because the current flowing through the remaining one wiring 54 can be obtained from the current flowing through the two wirings 54 . Voltmeter 72 measures the voltage across heater 20 . The current value measured by the ammeter 70 and the voltage value measured by the voltmeter 72 are input to the controller 74 .

制御装置７４はＣＰＵ（Central Processing Unit）またはＰＬＣ（Programmable Logic Controller）などを備えた回路である。制御装置７４には電流計７０で計測された電流値および電圧計７２で計測された電圧値が入力される。制御装置７４は、変流器７６の定格電流に応じて入力された電流値を配線５４に流れた電流の値に変換する。制御装置７４は、２本の配線５４に流れた電流を合成し、残りの１本の配線５４に流れた電流の値を求める。さらに、制御装置７４は電流値と電圧値を用いてヒータ２０の抵抗値を求める。抵抗値はオームの法則を利用して求められる。なお、３本の配線５４のすべてに変流器７６を取り付けて、各配線５４の電流を直接計測してもよい。 The control device 74 is a circuit including a CPU (Central Processing Unit) or a PLC (Programmable Logic Controller). The current value measured by the ammeter 70 and the voltage value measured by the voltmeter 72 are input to the controller 74 . The control device 74 converts the input current value according to the rated current of the current transformer 76 into the value of the current flowing through the wiring 54 . The control device 74 synthesizes the currents flowing through the two wirings 54 and obtains the value of the current flowing through the remaining one wiring 54 . Further, controller 74 uses the current value and voltage value to determine the resistance value of heater 20 . The resistance value is obtained using Ohm's law. It should be noted that current transformers 76 may be attached to all three wires 54 to directly measure the current of each wire 54 .

制御装置７４の内部または外部に記憶装置を備える。記憶装置にヒータ２０の抵抗値の差を予め記憶しておく。この抵抗値の差は、ヒータ２０が発熱したときに不均一にならない値である。 A storage device is provided inside or outside the controller 74 . The difference in resistance value of the heater 20 is stored in advance in a storage device. This difference in resistance value is a value that does not become uneven when the heater 20 generates heat.

制御装置７４は、ヒータ２０の抵抗値の差を求める。複数のヒータ２０が備えられているため、制御装置７４は複数の抵抗値の最大値と最小値の差を求める。求められた差が記憶装置に記憶された差よりも大きければ、ヒータ２０が劣化しており、ヒータ２０の不良と判定する。ヒータ２０同士の抵抗値の差が大きくなるとヒータ２０同士の発熱温度に差が生じ、断熱体１６の内部空間１８の温度分布が不均一になる。被処理物２２を均一に加熱できなくなる。 Controller 74 determines the difference in resistance of heaters 20 . Since multiple heaters 20 are provided, controller 74 determines the difference between the maximum and minimum resistance values. If the obtained difference is larger than the difference stored in the storage device, it is determined that the heater 20 has deteriorated and the heater 20 is defective. If the difference in resistance value between the heaters 20 becomes large, a difference in heat generation temperature occurs between the heaters 20, and the temperature distribution in the internal space 18 of the heat insulator 16 becomes uneven. The object 22 to be processed cannot be uniformly heated.

工業炉１０の最初の駆動時およびヒータ２０を交換した後の最初の駆動時、ヒータ２０の抵抗値の差が記憶装置に記憶された抵抗値よりも大きい場合、ヒータ２０の製造時の不良または取り付け不良と判定してもよい。本願はヒータ２０の経年劣化を不良として判定するだけでなく、製造時および整備時に生じる不良も判定することができる。 When the industrial furnace 10 is driven for the first time and when the heater 20 is first driven after replacement, if the difference in the resistance value of the heater 20 is greater than the resistance value stored in the storage device, the heater 20 is defective in manufacturing or It may be determined that the installation is defective. The present application can determine not only deterioration of the heater 20 over time as a defect, but also defects that occur during manufacturing and maintenance.

工業炉１０は警報装置７８を備える。警報装置７８は液晶ディスプレイなどの表示装置８０、音を発するスピーカー８２の少なくとも１つを含む。制御装置７４で求められた抵抗値の差が記憶された抵抗値の差よりも大きければ、制御装置７４から警報装置７８に信号を送信する。警報装置７８はヒータ２０の不良を表示装置８０に表示したり、スピーカー８２で警報音を発したりする。 The industrial furnace 10 is equipped with an alarm device 78 . The alarm device 78 includes at least one of a display device 80 such as a liquid crystal display and a speaker 82 that emits sound. If the resistance difference determined by controller 74 is greater than the stored resistance difference, controller 74 sends a signal to alarm device 78 . The alarm device 78 displays the failure of the heater 20 on the display device 80 and emits an alarm sound from the speaker 82 .

[その他]
図１に示すように、圧力容器１２の内部空間１４にファン８４が備えられる。ファン８４は、容器蓋４２が閉じられ、断熱体蓋５０が開けられたときに回転する。圧力容器１２の内部空間１４および断熱体１６の内部空間１８をガスが循環する。マッフル蓋６０が開けられる場合もある。ファン８４を回転させるためのモータ８６が容器蓋４２に取り付けられている。 [others]
As shown in FIG. 1, a fan 84 is provided in the interior space 14 of the pressure vessel 12 . Fan 84 rotates when container lid 42 is closed and insulator lid 50 is opened. Gas circulates through the interior space 14 of the pressure vessel 12 and the interior space 18 of the insulator 16 . In some cases, the muffle lid 60 can be opened. A motor 86 is attached to the container lid 42 for rotating the fan 84 .

断熱体本体４８からファン８４に向かうガイド８８を設けてもよい。ガイド８８によって循環するガスの方向を定める。ガスの方向を定められればガイド８８の形状は限定されない。圧力容器１２は二重構造になっており、その内部に冷却液が流れるため、その冷却液によって循環するガスが冷却される。ファン８４と断熱体１６の間に水冷式の熱交換器９０を配置し、その熱交換器９０でもガスを冷却してもよい。また、ガスが循環する他の位置に熱交換器９０を配置してもよい。 A guide 88 leading from the insulator body 48 to the fan 84 may be provided. Guides 88 direct the circulating gas. The shape of the guide 88 is not limited as long as the direction of gas can be determined. Since the pressure vessel 12 has a double structure and a cooling liquid flows through it, the circulating gas is cooled by the cooling liquid. A water-cooled heat exchanger 90 may be placed between the fan 84 and the heat insulator 16 to cool the gas as well. Also, the heat exchanger 90 may be arranged at another position where the gas circulates.

[熱処理]
次に本願の工業炉１０を使用した熱処理について説明する。なお、説明する熱処理は一例であり、被処理物２２の種類および処理方法に応じて適宜変更される。 [Heat treatment]
Next, heat treatment using the industrial furnace 10 of the present application will be described. Note that the heat treatment to be described is only an example, and may be changed as appropriate according to the type of the object 22 to be treated and the treatment method.

（１）マッフル２４の内部空間２８に被処理物２２を収容し、マッフル蓋６０、断熱体蓋５０および容器蓋４２を閉じる。 (1) The object to be processed 22 is accommodated in the internal space 28 of the muffle 24, and the muffle lid 60, the heat insulator lid 50 and the container lid 42 are closed.

（２）排気ポンプ３２を駆動させ、圧力容器１２の内部空間１４、断熱体１６の内部空間１８およびマッフル２４の内部空間２８からガスを排気する。この排気と同時に、ガス源２６から圧力容器１２の内部空間１４、断熱体１６の内部空間１８およびマッフル２４の内部空間２８にガスを供給し、それらの空間１４、１８、２８を所定のガスで満たす。ガスの供給量と排気量を調整することで、圧力容器１２の内部空間１４、断熱体１６の内部空間１８およびマッフル２４の内部空間２８を所定圧力にする。 (2) The exhaust pump 32 is driven to exhaust gas from the internal space 14 of the pressure vessel 12 , the internal space 18 of the heat insulator 16 and the internal space 28 of the muffle 24 . At the same time as this evacuation, gas is supplied from the gas source 26 to the internal space 14 of the pressure vessel 12, the internal space 18 of the heat insulator 16, and the internal space 28 of the muffle 24, and these spaces 14, 18, 28 are filled with a predetermined gas. Fulfill. The internal space 14 of the pressure vessel 12, the internal space 18 of the insulator 16, and the internal space 28 of the muffle 24 are brought to a predetermined pressure by adjusting the gas supply amount and exhaust amount.

（３）ヒータ２０に電力供給し、断熱体１６の内部空間１８を昇温させる。断熱体１６の内部空間１８に配置されたマッフル２４が加熱され、さらに被処理物２２が加熱される。 (3) Power is supplied to the heater 20 to raise the temperature of the internal space 18 of the heat insulator 16 . The muffle 24 arranged in the internal space 18 of the heat insulator 16 is heated, and the object 22 to be processed is also heated.

マッフル２４の内部空間２８にある被処理物２２の温度が上昇し、被処理物２２が脱脂される。脱脂するときに、排気ポンプ３２を駆動させ、被処理物２２から生じた放出物は第１排気パイプ３４の途中にあるトラップ３８で捕捉される。必要に応じてガス源２６からマッフル２４の内部空間２８にガスを供給する。吸気と排気によってマッフル２４の内部空間２８を所定の圧力にする。マッフル２４の内部空間２８以外に圧力容器１２の内部空間１４と断熱体１６の内部空間１８にもガス源２６からガスを供給してもよい。 The temperature of the workpiece 22 in the inner space 28 of the muffle 24 rises, and the workpiece 22 is degreased. During degreasing, the exhaust pump 32 is driven, and emissions generated from the workpiece 22 are captured by the trap 38 in the middle of the first exhaust pipe 34 . Gas is supplied to the interior space 28 of the muffle 24 from a gas source 26 as needed. The internal space 28 of the muffle 24 is brought to a predetermined pressure by intake and exhaust. In addition to the interior space 28 of the muffle 24 , the interior space 14 of the pressure vessel 12 and the interior space 18 of the insulator 16 may also be supplied with gas from the gas source 26 .

（４）被処理物２２の脱脂が完了した後、ヒータ２０に流す電流の値を変えて、断熱体１６の内部空間１８の温度を変える。ヒータ２０に流れる電流を増加させ、被処理物２２の温度を高める。たとえば、約１５００℃以上で被処理物２２を熱処理する。 (4) After the degreasing of the workpiece 22 is completed, the temperature of the internal space 18 of the heat insulator 16 is changed by changing the value of the current flowing through the heater 20 . The current flowing through the heater 20 is increased to raise the temperature of the object 22 to be processed. For example, the object to be processed 22 is heat-treated at about 1500° C. or higher.

（５）被処理物２２が熱処理された後、被処理物２２を冷却する。断熱体蓋５０とマッフル蓋６０を開ける。ファン８４を回転させてガスを循環させ、被処理物２２を冷却させる。冷却する際、ガス源２６から圧力容器１２の内部空間１４、断熱体１６の内部空間１８およびマッフル２４の内部空間２８にガスを導入してもよい。 (5) After the object 22 to be processed is heat-treated, the object 22 to be processed is cooled. The heat insulator lid 50 and the muffle lid 60 are opened. The fan 84 is rotated to circulate the gas and cool the object 22 to be processed. During cooling, gas may be introduced from a gas source 26 into the interior space 14 of the pressure vessel 12 , the interior space 18 of the insulator 16 and the interior space 28 of the muffle 24 .

また、給液ポンプで内壁４４と外壁４６の間に冷却液を供給し、圧力容器１２を冷却する。圧力容器１２が冷却されることで、圧力容器１２の内壁４４に触れたガスが冷却される。熱交換器９０によって循環するガスを冷却してもよい。ガスが冷却されることで、被処理物２２がガスに触れて冷却される。 Also, the coolant is supplied between the inner wall 44 and the outer wall 46 by the liquid supply pump to cool the pressure vessel 12 . By cooling the pressure vessel 12 , the gas in contact with the inner wall 44 of the pressure vessel 12 is cooled. The circulating gas may be cooled by heat exchanger 90 . By cooling the gas, the object to be processed 22 is cooled by coming into contact with the gas.

被処理物２２が冷却されれば、容器蓋４２、断熱体蓋５０およびマッフル蓋６０を開け、被処理物２２を取り出す。 After the object 22 to be processed is cooled, the container lid 42, the heat insulator lid 50 and the muffle lid 60 are opened and the object 22 to be processed is taken out.

[抵抗値計測]
上記熱処理の前、熱処理中またはその両方でヒータ２０の抵抗値を計測する。抵抗値は、電流計７０でヒータ２０に流れる電流値を計測し、電圧計７２でヒータ２０の両端電圧値を計測する。具体的には、ヒータ２０に電力供給すると、配線５４に電流が流される。配線５４に取り付けられた変流器７６の電流を電流計７０で計測し、制御装置７４で配線５４に流れた電流に変換する。制御装置７４に電流値と電圧値が入力されることで、制御装置７４はヒータ２０の抵抗値を求める。制御装置７４は求めた抵抗値の最大値と最小値の差も求める。 [Resistance measurement]
Before the heat treatment, during the heat treatment, or both, the resistance value of the heater 20 is measured. The resistance value is obtained by measuring the current value flowing through the heater 20 with the ammeter 70 and measuring the voltage value across the heater 20 with the voltmeter 72 . Specifically, when power is supplied to the heater 20 , current flows through the wiring 54 . The current of the current transformer 76 attached to the wiring 54 is measured by the ammeter 70 and converted into the current flowing through the wiring 54 by the controller 74 . The control device 74 obtains the resistance value of the heater 20 by inputting the current value and the voltage value to the control device 74 . Controller 74 also determines the difference between the maximum and minimum determined resistance values.

制御装置７４は求めた抵抗値の差と記憶装置に記憶された抵抗値の差とを比較する。求めた抵抗値の差が記憶装置に記憶された抵抗値の差よりも大きければ、制御装置７４は警報装置７８に信号を送信する。表示装置８０でヒータ２０の不良を表示したり、スピーカー８２で警報音を発したりする。 The controller 74 compares the determined difference in resistance with the difference in resistance stored in the storage device. If the determined resistance difference is greater than the resistance difference stored in the memory device, the controller 74 sends a signal to the alarm device 78 . A defective heater 20 is displayed on the display device 80, and an alarm sound is emitted from the speaker 82. - 特許庁

以上のように、ヒータ２０の抵抗値を求めることで、ヒータ２０の不良を確認できる。自動的にヒータ２０の抵抗値を求めており、ヒータ２０を目視して確認したり、ヒータ２０にテスターを接続してヒータ２０の不良を求める必要はない。従来と比較して工業炉１０の操作者の負担が小さくなっている。 As described above, by obtaining the resistance value of the heater 20, the defect of the heater 20 can be confirmed. Since the resistance value of the heater 20 is automatically determined, there is no need to visually confirm the heater 20 or connect a tester to the heater 20 to determine the defect of the heater 20 . The burden on the operator of the industrial furnace 10 is reduced as compared with the conventional one.

[実施形態２]
ヒータ２０の抵抗値の差の求め方は実施形態１の方法に限定されない。たとえば、隣り合うヒータ２０の抵抗値の差を求めてもよい。抵抗値の差が複数になり、それぞれの抵抗値の差を記憶装置に記憶された抵抗値の差と比較する。隣り合うヒータ２０の温度差が大きくならないようにできる。 [Embodiment 2]
The method of obtaining the difference in resistance value of the heater 20 is not limited to the method of the first embodiment. For example, the difference in resistance between adjacent heaters 20 may be obtained. A plurality of resistance differences are obtained, and each resistance difference is compared with the resistance difference stored in the storage device. It is possible to prevent the temperature difference between adjacent heaters 20 from becoming large.

その他、ヒータ２０の抵抗値の差をどのように求めるかは限定されない。たとえば、すべてのヒータ２０において、相互に抵抗値の差を求めてもよい。たとえば、３本のヒータ２０であれば、３つの抵抗値の差が求められる。複数の抵抗値の差を求めた場合、その平均値を求めてもよい。それらの抵抗値の差を用いてヒータ２０の不良を判定する。 In addition, how to obtain the difference in resistance value of the heater 20 is not limited. For example, in all the heaters 20, the mutual resistance difference may be found. For example, if there are three heaters 20, the difference between the three resistance values is obtained. When a plurality of differences in resistance values are obtained, an average value thereof may be obtained. The difference between these resistance values is used to determine whether the heater 20 is defective.

[実施形態３]
制御装置７４はヒータ２０の抵抗値からヒータ２０の不良を判定してもよい。たとえば、上記記憶装置にヒータ２０の抵抗値の閾値を記憶しておく。制御装置７４は求めた抵抗値と記憶装置に記憶された抵抗値の閾値を比較し、求めた抵抗値が閾値を超えていればヒータ２０が不良であると判定する。各ヒータ２０の抵抗値から不良判定されるため、いずれのヒータ２０が不良であるかを判定することができる。交換を要するヒータ２０を判定することができる。 [Embodiment 3]
The control device 74 may determine whether the heater 20 is defective from the resistance value of the heater 20 . For example, the threshold value of the resistance value of the heater 20 is stored in the storage device. The controller 74 compares the determined resistance value with the threshold value of the resistance value stored in the storage device, and determines that the heater 20 is defective if the determined resistance value exceeds the threshold value. Since the defectiveness is determined from the resistance value of each heater 20, it is possible to determine which heater 20 is defective. A heater 20 requiring replacement can be determined.

[実施形態４]
図３に示すように、ヒータ２０の電圧および電流を計測するために、直流電源９２を備えてもよい。電流計７０と直流電源９２が直列接続されており、その直列接続された電流計７０と直流電源９２に対して並列に電圧計７２が接続されている。配線５４を選択するためのスイッチ９４が備えられており、スイッチ９４によって電流を流すヒータ２０を選択する。スイッチ９４のオン・オフは制御装置７４によって行われる。３本のヒータ２０がスイッチ９４によって順番に選択される。電流計７０で計測された電流値と電圧計７２で計測された電圧値は制御装置７４に入力される。制御装置７４は電流値と電圧値からヒータ２０の抵抗値を計算する。その後、実施形態1、２のように抵抗値の差を求めてヒータ２０の不良を判定してもよいし、実施形態３のように抵抗値からヒータ２０の不良を判定してもよい。本実施形態はヒータ２０に三相交流電源から電力供給されていないときに、直流電源９２からヒータ２０に電力供給し、ヒータ２０の抵抗値を求めることができる。 [Embodiment 4]
A DC power supply 92 may be provided to measure the voltage and current of the heater 20, as shown in FIG. An ammeter 70 and a DC power supply 92 are connected in series, and a voltmeter 72 is connected in parallel to the series-connected ammeter 70 and DC power supply 92 . A switch 94 for selecting the wiring 54 is provided, and the switch 94 selects the heater 20 through which the current is to flow. Switch 94 is turned on and off by controller 74 . Three heaters 20 are selected in turn by switch 94 . The current value measured by the ammeter 70 and the voltage value measured by the voltmeter 72 are input to the controller 74 . Controller 74 calculates the resistance of heater 20 from the current and voltage values. After that, the difference in the resistance values may be obtained to determine whether the heater 20 is defective as in the first and second embodiments, or the heater 20 may be determined to be defective based on the resistance values as in the third embodiment. In this embodiment, the resistance value of the heater 20 can be obtained by supplying power to the heater 20 from the DC power supply 92 when power is not supplied to the heater 20 from the three-phase AC power supply.

[実施形態５]
本願は図２と図３の両方の回路構成を備えてもよい。三相交流電源からヒータ２０への電力供給の有無に関係なくヒータ２０の抵抗を測定することができる。 [Embodiment 5]
The present application may include the circuit configurations of both FIG. 2 and FIG. The resistance of the heater 20 can be measured regardless of whether power is supplied to the heater 20 from the three-phase AC power supply.

[実施形態６]
図４のように、制御装置７４がコンピュータ９６に接続されていてもよい。制御装置７４からコンピュータ９６に電流値と電圧値、抵抗値、またはそれらすべての値が入力される。コンピュータ９６はヒータ２０の抵抗値を記憶する手段、抵抗値の変化からヒータ２０の劣化時期を判定する手段として機能する。また、コンピュータ９６に電流値と電圧値のみが入力された場合、コンピュータ９６は電流値と電圧値から抵抗値を求める手段としても機能する。劣化時期の判定は、たとえば抵抗値の時間変化から求めることができる。劣化時期を予測できるため、予めヒータ２０の保守準備を行うことができる。 [Embodiment 6]
As in FIG. 4, controller 74 may be connected to computer 96 . A current value, a voltage value, a resistance value, or all of these values are input from the controller 74 to the computer 96 . The computer 96 functions as means for storing the resistance value of the heater 20 and as means for judging the deterioration time of the heater 20 from changes in the resistance value. Moreover, when only the current value and the voltage value are input to the computer 96, the computer 96 also functions as means for obtaining the resistance value from the current value and the voltage value. Determination of the deterioration timing can be obtained, for example, from a change in resistance value over time. Since the timing of deterioration can be predicted, preparations for maintenance of the heater 20 can be made in advance.

コンピュータ９６は制御装置７４に直接接続される必要はなく、ネットワークを介して接続されてもよい。そのネットワークはＬＡＮ（Local Area Network）に限定されず、ＬＴＥ（Long Term Evolution）などの携帯電話の通信設備を用いたネットワークであってもよい。複数の工業炉１０のヒータ２０を集中管理できる。 Computer 96 need not be directly connected to controller 74, but may be connected via a network. The network is not limited to a LAN (Local Area Network), and may be a network using mobile phone communication equipment such as LTE (Long Term Evolution). Heaters 20 of a plurality of industrial furnaces 10 can be centrally managed.

（第１項）一態様に係る工業炉は、圧力容器と、前記圧力容器の内部空間に配置された断熱体と、前記断熱体の内部空間に配置されたヒータと、前記ヒータに流れる電流を計測する電流計と、前記ヒータの両端電圧を計測する電圧計と、前記電流計で測定された電流値と電圧計で計測された電圧値からヒータの抵抗値を求める制御装置とを含む。 (Section 1) An industrial furnace according to one aspect includes a pressure vessel, a heat insulator arranged in the inner space of the pressure vessel, a heater arranged in the inner space of the heat insulator, and a current flowing through the heater. It includes an ammeter for measurement, a voltmeter for measuring the voltage across the heater, and a controller for obtaining the resistance value of the heater from the current value measured by the ammeter and the voltage value measured by the voltmeter.

第１項に記載の工業炉によれば、ヒータの抵抗値を求めることができ、ヒータの状態を客観的に判定することができる。 According to the industrial furnace described in item 1, the resistance value of the heater can be obtained, and the state of the heater can be determined objectively.

（第２項）前記ヒータが複数であり、前記制御装置は各ヒータの抵抗値を求め、該抵抗値の差からヒータの不良を判定する。 (Second term) There are a plurality of heaters, and the control device obtains the resistance value of each heater and determines whether the heater is defective from the difference in the resistance values.

第２項に記載の工業炉によれば、ヒータの抵抗値の差が大きくなれば発熱温度の差が大きくなるため、ヒータの不良を判定することができる。 According to the industrial furnace described in item 2, since the difference in heat generation temperature increases as the difference in resistance value of the heater increases, it is possible to determine whether the heater is defective.

（第３項）前記制御装置は抵抗値が閾値を超えたヒータを不良と判定する。 (Section 3) The controller determines that the heater whose resistance value exceeds the threshold value is defective.

第３項に記載の工業炉によれば、ヒータの抵抗値が閾値を超えると所定の発熱ができなくなるため、ヒータの不良を判定することができる。 According to the industrial furnace according to the third aspect, when the resistance value of the heater exceeds the threshold value, the predetermined heat cannot be generated, so that the failure of the heater can be determined.

（第４項）前記ヒータのっ不良を知らせる警報装置を備える。 (Section 4) An alarm device is provided to inform the heater of a defect.

第４項に記載の工業炉によれば、工業炉の操作者にヒータの不良を知らせることができ、ヒータの保守が可能になる。 According to the industrial furnace described in item 4, the operator of the industrial furnace can be notified of the heater failure, and maintenance of the heater becomes possible.

（第５項）前記制御装置から電流値と電圧値、抵抗値、またはそれらすべての値が入力されるコンピュータを備える。 (Section 5) A computer to which a current value, a voltage value, a resistance value, or all these values are input from the control device.

第５項に記載の工業炉によれば、コンピュータで抵抗値を記憶することで、ヒータの劣化時期を求めることが可能になる。 According to the industrial furnace described in item 5, by storing the resistance value in a computer, it becomes possible to obtain the deterioration time of the heater.

その他、本発明は、その主旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づき種々の改良、修正、変更を加えた態様で実施できるものである。説明した各実施形態は独立したものではなく、当業者の知識に基づき適宜組み合わせて実施できるものである。 In addition, the present invention can be implemented with various improvements, modifications, and changes based on the knowledge of those skilled in the art without departing from the spirit of the present invention. Each of the described embodiments is not independent, and can be implemented in appropriate combinations based on the knowledge of those skilled in the art.

１０：工業炉
１２：圧力容器
１６：断熱体
２０：ヒータ
２２：被処理物
２４：マッフル
２６：ガス源
３２：排気ポンプ
４０：容器本体
４２：容器蓋
４４：内壁
４６：外壁
４８：断熱体本体
５０：断熱体蓋
５８：マッフル本体
６０：マッフル蓋
７０：電流計
７２：電圧計
７４：制御装置
７６：変流器
７８：警報装置
８０：表示装置
８２：スピーカー
９２：直流電源
９４：スイッチ
９６：コンピュータ 10: Industrial Furnace 12: Pressure Vessel 16: Heat Insulator 20: Heater 22: Workpiece 24: Muffle 26: Gas Source 32: Exhaust Pump 40: Container Main Body 42: Container Lid 44: Inner Wall 46: Outer Wall 48: Insulator Main Body 50: Insulator lid 58: Muffle body 60: Muffle lid 70: Ammeter 72: Voltmeter 74: Control device 76: Current transformer 78: Alarm device 80: Display device 82: Speaker 92: DC power supply 94: Switch 96: Computer

Claims

a pressure vessel;
a heat insulator disposed in the internal space of the pressure vessel;
a heater disposed in the internal space of the heat insulator;
an ammeter for measuring the current flowing through the heater;
a voltmeter for measuring the voltage across the heater;
a control device for determining the resistance value of the heater from the current value measured by the ammeter and the voltage value measured by the voltmeter;
industrial furnaces including;

a plurality of the heaters,
2. An industrial furnace according to claim 1, wherein said controller obtains the resistance value of each heater and judges whether the heater is defective based on the difference between said resistance values.

3. The industrial furnace according to claim 1 or 2, wherein said control device determines that a heater whose resistance value exceeds a threshold value is defective.

4. The industrial furnace according to claim 2 or 3, further comprising an alarm device for informing a malfunction of said heater.

5. The industrial furnace according to any one of claims 1 to 4, further comprising a computer to which a current value, a voltage value, a resistance value, or all of them are input from said controller.