JP2503593Y2 - 焼成炉 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、金属、セラミックス、カーボン、複合材な
どの被処理物を焼成処理する焼成炉に関するものであ
る。

［従来の技術］ 従来より、被処理物を不活性ガス雰囲気下で焼成する
ための炉として用いられているものの１つに、グラファ
イトや金属からなる円筒状のマッフルを備えてなる焼成
炉がある。

この焼成炉は、概略、真空排気装置が接続された炉容
器内に、内臓する加熱ヒータからの輻射熱を遮蔽する円
筒形状の断熱壁と、この断熱壁の内部に設けられて、被
処理物を収容してこれに焼成処理を施す円筒形状のマッ
フルとを具備し、マッフルと炉容器外を連結するべく設
けられて、被処理物から発生した不純物ガスを外部へ排
気するための排気管を備えてなる構成を有している。

そして、前記炉容器、断熱壁およびマッフルの端部に
は、それぞれを閉蓋するための炉蓋、断熱蓋およびマッ
フル蓋が設けられており、それぞれ、駆動シリンダー等
の蓋開閉機構により開閉操作が行なわれるようになって
いる。

このような焼成炉によれば、炉蓋、断熱蓋およびマッ
フル蓋を開状態としてマッフルに被処理物を収容した
後、炉容器内を一旦真空状態とした後に不活性ガスに置
換し、この不活性ガス雰囲気下で、加熱ヒータにより所
定条件で加熱する。加熱により被処理物から発生したワ
ックスベーパあるいは不純物ガス等は、排気管を通して
外部へ排気する。被処理物の焼成処理が終了した後に
は、蓋開閉機構によって、断熱蓋およびマッフル蓋を開
状態として不活性ガスを断熱壁内およびマッフル内に導
入し、被処理物を強制的に冷却する。

［考案が解決しようとする課題］ ところで、従来の焼成炉においては、マッフルを開閉
するマッフル蓋が、マッフルの内径より若干大きな外径
を有する略円板形状を有しており、前述した蓋開閉機構
によって、その内面をマッフルの端部に押し当てるよう
になっている。

ところが、このようにマッフル蓋をマッフルに押し当
てる方式では、マッフル蓋の閉蓋時に芯ずれが生じた場
合には、閉蓋時にマッフル蓋の隙間が生じるという欠点
があった。

また、このような押し当て方式で完全な閉蓋を行うた
めには、マッフルの長さ方向の固定と、マッフル蓋の位
置合わせ、シリンダーストローク調整が必要であるが、
これらの操作は困難であり、閉蓋時の押当力によるマッ
フル等の破損を防止するために、若干の隙間を持たせざ
るを得ないのが実状であった。

また、マッフルとマッフル蓋とが密着状態にシールさ
れることから、このシール面でのクリアランスが完全に
ゼロとなり、マッフル内の被処理物を加圧雰囲気下で焼
成処理した際には、マッフル内外の差圧が非常に大きく
なってしまう場合が多々あった。さらには、このマッフ
ル内外の差圧が起因して、マッフルが破壊するなどの事
故例もあり、信頼性、安全性の観点から大きな不満があ
った。

また、閉蓋状態でマッフル内を高温に加熱した場合に
は、一般に、マッフルおよびマッフル蓋に熱膨張が発生
する。この時、マッフルおよびマッフル蓋の直径方向に
生じた熱膨張は互いに等量のため問題とされないが、マ
ッフルの長さ方向に生じた熱膨張は吸収されず、このた
め、マッフル、マッフルサポート、マッフル蓋駆動軸、
シリンダーなどに無理な力が作用して、マッフルなどの
破壊の原因ともなる。

本考案は、このような事情に鑑みてなされたものであ
って、マッフルとマッフル蓋との装着時の信頼性を向上
するとともに、組立時の長さ方向の寸法調整の容易化を
図り、両者のシール面におけるクリアランスを必要に応
じて適宜設定可能とし、また加熱時の熱膨張を吸収する
ことのできるような焼成炉を提供することを目的として
いる。

［課題を解決するための手段］ 本考案は、断熱蓋によって閉蓋される断熱壁と、該断
熱壁内に設けられて被処理物を収容してこれを焼成処理
し、マッフル蓋によって閉蓋されるマッフルとを、炉容
器内に具備してなる焼成炉であって、 前記マッフル蓋を、マッフルの少なくとも一方の端部
に対し、隙間を隔てた状態に内挿あるいは外挿して取り
付け、このマッフル蓋がマッフルの内面あるいは外面に
対峙する面には全周に及び溝を設け、この溝内には、前
記マッフルの内面あるいは外面に密接する大きさの円環
状に形成された可動シールリングを、この溝内をマッフ
ルの直径方向に移動可能なように設けてなることを解決
手段とした。

［作用］ 本考案の焼成炉によれば、マッフルに対してマッフル
蓋が若干の隙間を隔てて内挿あるいは外挿され、しかも
このマッフル蓋がマッフルの内面あるいは外面に対峙す
る面に設けられた溝内には、前記マッフルの内面あるい
は外面に密接する大きさの円環状に形成された可動シー
ルリングが、この溝内をマッフルの直径方向に移動可能
なように設けられているので、マッフル蓋の挿入時、マ
ッフルとマッフル蓋との間にたとえ芯ずれが有る場合で
も、可動シールリングが適宜の方向に移動することでこ
の芯ずれを吸収し、スムーズにマッフル蓋の挿入を行う
ことができる。

また、焼成処理時のガスタイト性、ガス透過性能、マ
ッフル内外の均圧性能などの諸条件を考慮して、予め適
当なクリアランスを設定し、これに適した大きさの可動
シールリングを用意することで、常に最適条件のシール
状態を保持した状態で、被処理物の焼成処理を行うこと
ができる。

また、長さ方向にスライド可能とされた可動シールリ
ングを介してマッフルとマッフル蓋とが取り付けられた
ことにより、組立時の長さ方向の寸法調整が容易にな
り、かつマッフルおよびマッフル蓋に熱膨張が生じた際
には、マッフルがマッフル蓋に沿って長手方向にスライ
ドしながら伸縮するので、この熱膨張が吸収されひずみ
等の発生が防止される。

［実施例］ 以下、実施例を示して、図面に基づき、本考案を説明
する。

第１図は、本考案の焼成炉の一実施例を示すものであ
り、符号１が炉容器である。

炉容器１は、横置き型の略円筒形状を有しており、外
部に配置された真空排気装置（図示略）に連結配置され
ている。そして、この炉容器１の両端開口部は、炉蓋2,
2によって閉蓋されるように構成されている。また、炉
容器１には、この炉容器１内と炉容器１外とを連通する
給排気管３が設けられている。この給排気管３は、炉容
器１外に配置された雰囲気ガス給排気装置（図示せず）
に接続されており、炉容器１内への雰囲気ガスの供給お
よび排気等を行っている。

この炉容器１の内部には、断熱壁４がアングル（図示
略）等によって支持されており、その内部には、この断
熱壁４内面に沿って加熱ヒータ５が配設されている。断
熱壁４は、加熱ヒータ５からの輻射を遮蔽する断熱材、
例えばグラファイトなどから形成されてなる略円筒形状
のもので、その両端は開放されている。この開放された
両端には、この両端面に突き合わせるようにして略円板
形状の断熱蓋6,6が設けられており、この断熱蓋6,6によ
って断熱壁４は閉蓋される構成とされている。

この断熱壁４の内部には、被処理物を収容してこれに
焼成処理を施すためのマッフル７が、左右両側のマッフ
ルサポート8,9により支持されている。一方のマッフル
サポート８は、マッフル７外面と断熱壁４内面とを連結
するべく固定されており、他方のマッフルサポート９
は、マッフル７の動きを可能とするべく、断熱壁４の内
面に対してスライド可能に設けられている。このように
マッフル７の動きが許容されたことにより、マッフル７
に熱が加えられた際の熱膨張を排して、断熱壁４との間
に無理な力がかかることを防止している。

また、マッフル７には、マッフル７内部と炉容器１外
部とを連結して、マッフル７内において発生した被処理
物からの不純物ガスやワックスベーパ等を炉容器１外へ
排気するための排気管10が、断熱壁４および炉容器１の
壁面を貫通して設けられている。

マッフル７は、グラファイト、アルミナ、窒化ケイ
素、炭化ケイ素、ジルコニア、ステンレス鋼、耐熱合
金、鋼あるいは非鉄金属などにより略円筒形状に形成さ
れてなるものであり、その両端は開放されている。

この開放された両端のうち一方の端部（第１図におけ
る右側の端部）の端面には、その内縁部がマッフル７の
中心部に向けて漸次斜めに切り欠かれてなるテーパー面
11が形成されている。

また、この端部には、マッフル７を閉蓋するマッフル
蓋12が設けられている。マッフル蓋12は、前記マッフル
７と同様の材質、例えばグラファイトや金属などから形
成されたもので、略円板形状を有している。そして、そ
の外径がマッフル７内径より若干小さい寸法とされ、そ
の側面をマッフル７内面に対峙させた状態に、マッフル
７の端部に内挿されるようになっている。

マッフル蓋７には、第２図に示すように、その側面
（マッフル７の内面に対峙する面）に、全周に及んで切
り欠かれた溝13が設けられている。そして、この溝13内
には、略円環状の可動シールリング14が嵌め込まれてい
る。また、マッフル蓋12の内面には、該マッフル蓋12と
同一径を有する略円板形状のシールリング押さえ15が設
けられている。この可動シールリング14およびシールリ
ング押さえ15は、ともに前記マッフル７およびマッフル
蓋12と同じ材質から構成されているケースが多い。シー
ルリング押さえ15は、マッフル蓋12の内面に対し、数箇
所からボルト16を締め込んだことにより、マッフル蓋12
に一体に接合されている。そして、このシールリング押
さえ15により、マッフル蓋12の溝13内に嵌め込まれた可
動シールリング14が外れてしまうことが防止されてい
る。

可動シールリング14は、その外径がマッフル７の内径
とほぼ同一寸法を有しており、これによって、可動シー
ルリング14の外面とマッフル７の内面とがシールされる
ようになっている。しかも、この可動シールリング14の
外径は、予め、焼成処理時のガスタイト性能、ガス透過
性能、マッフル７内外の均圧性能などの諸条件を考慮し
て設定されたクリアランスを確保する値とされている。
またさらに、この可動シールリング14は、リング内径が
前記マッフル蓋12に設けられた溝13の外径より若干（５
〜10mm程度）大きくなるように設定されている。これに
よって、この可動シールリング14は、マッフル蓋12に設
けられた溝13内を、マッフル７の直径方向に移動可能な
構成とされているのである。

可動シールリング14は、その内面の外縁部に斜めに切
り欠かれたテーパー面17を有している。このテーパー面
17は、前記マッフル７の端部に設けられたテーパー面11
と同一傾斜角度に形成されており、マッフル蓋12をマッ
フル７へ内挿する際に、可動シールリング14をマッフル
７端部のテーパー面11に沿って滑らせるようにしながら
マッフル蓋12を内挿することによって、その挿入操作性
が向上するように配慮がなされている。

また、マッフル蓋12には、その外面の中心から前記断
熱蓋６および炉蓋２の中心を貫通して炉容器１外へ延
び、炉容器１外に配置された駆動装置（図示略）に接続
されたシリンダ等の蓋開閉機構18が設けられている。そ
して、この蓋開閉機構18をマッフル７の長手方向に動か
すことによって、マッフル蓋12を開閉することができる
ようになっている。

また、本実施例では、マッフル７の他端部（第１図に
おける左側の端部）においては、略円板形状のマッフル
蓋20が、その外縁部をマッフル７の端面に突き合わせた
状態に設けられている。

次に、本実施例の焼成炉の作用について説明する。

炉蓋２を開き、蓋開閉機構18により、断熱蓋６および
マッフル蓋12を開け、マッフル７内に被処理物を収容し
た後、炉蓋２を閉じて、蓋開閉機構18により断熱蓋６お
よびマッフル蓋12を閉める。

給排気管３および排気管10から炉容器２およびマッフ
ル７内を一旦真空とした後、給排気管３から、不活性ガ
ス等の雰囲気ガスを給気して置換する。

次いで、加熱ヒータ５に通電してマッフル７を加熱
し、被処理物を不活性ガス中で焼成処理する。

焼成処理が終了した後、所定の手順にしたがって被処
理物を冷却する。

このように、本実施例の焼成炉によれば、マッフル蓋
12の外径がマッフル７の内径より若干小さく設定され、
かつマッフル蓋12の側面に設けられた溝13内には、マッ
フル７内径と同一外径を有する可動シールリング14が嵌
め込まれているので、マッフル蓋12をマッフル７に内挿
した際には、可動シールリング14によってマッフル７が
シールされる。また、この可動シールリング14は、その
リング径が前記溝13の外径より若干大きくなるように形
成されているので、溝13内を直径方向に移動可能な構成
となっている。したがって、マッフル蓋12をマッフル７
に内挿する際に、たとえ両者に芯ずれがあったとして
も、可動シールリング14が適当な方向に移動することで
芯ずれを矯正し、挿入を容易にするのである。しかも、
マッフル７端面の内縁部と可動シールリング14の側面に
は、ともにテーパー面11,17が形成されているので、マ
ッフル蓋12の挿入開始時の操作性が非常に良い。

また、マッフル蓋12と可動シールリング14とが別体と
されていることから、焼成処理時のガスタイト性、ガス
透過性能、マッフル内外の均圧性能などの諸条件を考慮
して、予め適当なクリアランスを設定し、これに適した
可動シールリング14を用意し取り付けることで、常に最
適条件のシール状態を保持した状態で、被処理物を焼成
処理することができる。したがって、マッフル７内外の
差圧などによってマッフル７が破壊するなどの問題を解
消することができる。

また、可動シールリング14を介してマッフル７とマッ
フル蓋12とが取り付けられたことにより、マッフル７お
よびマッフル蓋12に熱膨張が生じた際には、マッフル７
がマッフル蓋12に沿ってスライドするようにしながら伸
張するので、マッフル７の長さ方向に生じる熱膨張が吸
収され、無理な力がかからない。また、マッフル７への
マッフル蓋12の組立時、両者の長さ方向の位置調整を非
常にラフに行うことができて作業性が良い。

なお、本考案の焼成炉は、前記実施例に限られず、各
部材の形状や寸法、材質等の具体的構成は、実施に当た
り適宜変更可能とされるものである。

たとえば、前記実施例では、マッフル蓋12をマッフル
７内面に沿って内挿した例を示したが、これ以外にも、
例えば第３図に示したように、マッフル７の外面に沿っ
て外挿した構成とすることもできる。

この例にあっては、マッフル蓋12が、マッフル７の外
径より所定寸法大きな径を有する略円板形状とされ、そ
の外縁部全周に内方へ向けて突出する突出部19が設けら
れている。そして、この突出部19の内側面（マッフル７
の外面に対峙する面）には溝13が形成されており、この
溝13内に、円環状の可動シールリング14が嵌め込まれて
いる。また突出部19の端面には、該端面を覆う大きさの
円環状のシールリング押さえ15がボルト16により接合さ
れている。可動シールリング14は、そのリング内径がマ
ッフル７外径とほぼ同一寸法を有しており、これによっ
てマッフル７は、マッフル７外面と可動シールリング14
の内面とによってシールされるようになっている。ま
た、可動シールリング14の外径は、前記溝13の外径より
若干（５〜10mm程度）小さい寸法となるように設定され
ており、これによって、可動シールリング14は溝13内
を、マッフル７の直径方向に移動可能とされている。ま
た、マッフル７端面の外縁部と、可動シールリング14の
内面内縁部には、それぞれテーパー面11,17が設けられ
ており、マッフル蓋12をマッフル７に外挿する際の操作
をスムーズにしている。

この例の焼成炉にあっては、マッフル蓋12がマッフル
７の外面に沿って外挿される点で、前記実施例と異なっ
てはいるが、挿入時の芯ずれを吸収できること、焼成時
に生じるマッフル７の長さ方向の熱膨張を吸収できるこ
と、また可動シールリング14の内径を予め設定すること
でシール面でのクリアランスを最適条件に保持できるよ
うになることなどの種々の利点が得られるのは、前記実
施例と同様である。

なお、前記実施例では、横置き型の焼成炉に適用した
例について述べたが、縦置き型の焼成炉にも適用可能で
あることはもちろんである。

［考案の効果］ 以上説明したように、本考案の焼成炉によれば、マッ
フルに対してマッフル蓋が若干の隙間を隔てて内挿ある
いは外挿され、しかもこのマッフル蓋がマッフルの内面
あるいは外面に対峙する面に設けられた溝内には、前記
マッフルの内面あるいは外面に密接する大きさの円環状
に形成された可動シールリングが、この溝内をマッフル
の直径方向に移動可能なように設けられているので、マ
ッフル蓋の挿入時、マッフルとマッフル蓋との間にたと
え芯ずれが有る場合でも、可動シールリングが適宜の方
向に移動することでこの芯ずれを吸収し、スムーズにマ
ッフル蓋の挿入を行うことができる。

また、焼成処理時のガスタイト性、ガス透過性能、マ
ッフル内外の均圧性能などの諸条件を考慮して、予め適
当なクリアランスを設定し、これに適した大きさの可動
シールリングを用意することで、常に最適条件のシール
状態を保持した状態で、被処理物の焼成処理を行うこと
ができる。一方、適当な均圧性が確保されるので、マッ
フル内外の差圧に基づくマッフルの破壊等を防止するこ
とができる。

また、可動シールリングを介してマッフルとマッフル
蓋とが取り付けられたことにより、マッフルおよびマッ
フル蓋に熱膨張が生じた際には、マッフルがマッフル蓋
に沿って長手方向にスライドしながら伸張するので、こ
の熱膨張が吸収され無理な力がかからない。また、マッ
フルへのマッフル蓋の挿入時、その長さ方向の位置調整
を非常にラフに行うことができて作業性が良い。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、本考案の焼成炉の一実施例を示
すもので、第１図は断面図、第２図は要部を拡大して示
す断面図であり、第３図は他の実施例の焼成炉の要部を
拡大して示す断面図である。 １……炉容器、４……断熱壁、６……断熱蓋、７……マ
ッフル、12……マッフル蓋、13……溝、14……可動シー
ルリング。

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】断熱蓋（６）によって閉蓋される断熱壁
   （４）と、該断熱壁内に設けられて被処理物を収容して
   これを焼成処理し、マッフル蓋（12）によって閉蓋され
   るマッフル（７）とを、炉容器（１）内に具備してなる
   焼成炉であって、 前記マッフル蓋が、マッフルの少なくとも一方の端部に
   対し、隙間を隔てた状態に内挿あるいは外挿されて取り
   付けられ、このマッフル蓋がマッフルの内面あるいは外
   面に対峙する面には全周に及ぶ溝（13）が設けられ、こ
   の溝内には、前記マッフルの内面あるいは外面に密接す
   る大きさの円環状に形成された可動シールリング（14）
   が、この溝内をマッフルの直径方向に移動可能なように
   設けられてなることを特徴とする焼成炉。