JP2504345B2

JP2504345B2 - 真空焼結炉

Info

Publication number: JP2504345B2
Application number: JP3132784A
Authority: JP
Inventors: 一平山内
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1991-06-04
Filing date: 1991-06-04
Publication date: 1996-06-05
Anticipated expiration: 2011-06-05
Also published as: JPH04358005A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、脱ワックス工程と焼結
工程を一貫して行うことができるものであって、射出成
形品、サーメット、セラミック等の真空焼結に適した真
空焼結炉に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】処理物である粉末成形品は、その成形時
における成形性を確保する目的でワックスが混合され
る。このため、焼結に先立ち、処理物から含有ワックス
分を十分に除去しておかなければならない。そこで従前
は、先ず低温加熱炉で炉内に配設した処理物を加熱して
ワックスを蒸発除去し（脱ワックス）、次にその処理物
を高温加熱炉に入れて焼結するようにしていた。しか
し、これでは２種類の炉が必要となり、作業も全く別個
のものになるため、コスト、生産性等に不具合が大き
い。このため、近時の焼結炉は、単一炉内で脱ワックス
工程と焼結工程とを連続して実施できるタイプのものが
多用されるようになってきた。

【０００３】しかしながら、そのような炉構造では、脱
ワックス工程時に処理物から発生するワックス蒸気が炉
内に付着凝固し、引き続く焼結工程で再気化したワック
ス蒸気が処理物と接触し焼結品の品質等に悪影響を及ぼ
すという問題を生じる。

【０００４】そこで、その対策として、グラファイト製
のタイトボックスを用いて炉内を外側の加熱室と内側の
処理室に区成し、脱ワックス時に処理室を相対的に低圧
とする差圧を生ぜしめることにより、加熱室側に導入し
たガスを処理室に流入させ、そのガスを処理室内の処理
物から発生するワックス蒸気とともにタイトボックスに
接続されているガス排出経路を通じて加熱室に触れずに
直接炉外に排出できるような手法が考えられた。このタ
イトボックスを用いた差圧ガスフロー方式により、処理
室に収容される処理物から脱ワックス工程時に発生する
ワックス蒸気を加熱室に漏出させることなく炉外に排出
することが可能になり、加熱室のワックス汚染問題を解
消できるようになった。

【０００５】具体例な一例として、図４に実公昭６３−
４０７９８号公報に係る真空焼結炉を示す。チャンバ１
はその両端に蓋体１ａ、１ａを設けて開閉自在に構成さ
れているとともに、その周壁の適宜位置に開口するガス
導入口２を有し、このガス導入口２はバルブ等を介して
図外のガス供給手段に接続されている。このチャンバ１
の内部には、図示されない支持部材によって支持された
タイトボックス４が配置され、該ボックス４内に射出成
形品などの処理物ａを内側の処理室Ｓ₂に収容して脱ワ
ックス工程および焼結工程を実施できるようにしてい
る。このために、前記タイトボックス４の外側の加熱室
Ｓ₁にはヒータ６が配置され、さらにこれらを囲繞する
ようにして断熱壁７が設けられている。また、前記タイ
トボックス４はその下部一側に開口するガス排出経路８
を有し、バルブ等を介して直接図外の真空排気手段に接
続されている。前記タイトボックス４の両端部は扉５、
５によって開閉自在に閉塞させてあり、これらの扉５は
断熱材製の扉本体５ａに内張り５ｂを張着して構成され
ている。

【０００６】しかして、前記タイトボックス４は、脱ワ
ックス工程時に炉壁面や断熱材などの加熱室Ｓ₁側がワ
ックスで汚染されるのを防止するために、その閉状態で
加熱室Ｓ₁を処理室Ｓ₂と連通させる通気経路９をタイ
トボックス４およびこれに取付けられた扉５の微少隙間
に形成している。すなわち、この通気経路９を介してタ
イトボックス４の外側からガスを入れ内側からガスを排
気することにより、加熱室Ｓ₁に対して処理室Ｓ₂を相
対的に低圧とする差圧を生ぜしめ、これによって処理室
Ｓ₂のガスを加熱室Ｓ₁側に漏出させることなく、該ボ
ックス４内で射出成形品ａから発生するワックス蒸気と
ともにガス排出経路８を通じて外部に直接排出できるよ
うになっている。１０は前記ヒータ６に給電するための
電極である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、射出成形品
を扱う場合などは処理物ａが小物であることが多く、多
段棚構造を有する容器等に処理物を多数収容してタイト
ボックス４内の処理室Ｓ₂に配設し処理に供しているの
が通例である。また、処理物ａがそれ程小さくない場合
にも、搬出入上の便宜から処理物ａを容器に入れて処理
室に配設していることも少なくない。そして、このよう
な容器を採用した際の不具合として、容器内を適正に加
熱することが出来ないという新たな不都合が顕在化して
きた。具体的に説明すると、従来の加熱機構は、加熱室
に配置されているヒータにより処理室を輻射加熱し、そ
れに加えて、加熱室を通り処理室に導入されるガスを予
め加熱室で予熱しておくことにより処理室内を対流加熱
する構造になっている。ところが、容器を設けることに
より、輻射加熱の効率が低下するとともに、加熱室Ｓ₁
側から処理室Ｓ₂側に差圧フローによって流入するガス
の大半が容器の外壁に当たって跳ね返され容器内の処理
物等と有効に接触し得ないまま炉外に排出されるように
なり対流加熱の効率も低下する。これらの結果、容器お
よび処理物の加熱に時間を要するようになり、しかも、
そのような加熱を長時間続けても容器内の中央部と周縁
部との間に処理温度の偏在化を来たして処理ムラができ
易いという問題を抱えることになる。

【０００８】本発明は、このような課題に着目してなさ
れたものであって、脱ワックス効率を向上させて処理物
の品質を高く維持し、かつ処理物の収容・搬出入効率も
向上させることのできる真空焼結炉の提供を目的として
いる。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、かかる目的を
達成するために、次のような構成を採用したものであ
る。

【００１０】すなわち、本発明の真空焼結炉は、炉内の
加熱室と処理室の仕切りにタイトボックスを用い、その
処理室に処理物を収容した容器を配設するようにした真
空焼結炉において、前記容器を搬出入可能とし、前記容
器内に炉外からのガスを直接導入するためのガス導入経
路を接続し、前記ガス導入経路の一部を前記タイトボッ
クス内周に沿ってガスを引き回す予熱パイプにより構成
したことを特徴とする。

【００１１】

【作用】このような構成のものであると、炉外から導入
されたガスは先ずもってガス導入経路を通り容器内に導
入されることになり、この容器内を通過した後、処理室
のうち容器とタイトボックスの間の空間に差圧フロー
し、この空間に開口するガス排出経路より直接炉外に排
出されることになる。タイトボックス内周に予熱パイプ
を配置しているので、万一ガス導入経路におけるガスの
温度が適温でなくとも、ガスを適当な温度に保つことが
できる。一方、タイトボックスは本来加熱室側から処理
室側に差圧フローするガスを有しているので、このガス
も前述したガスと合流してタイトボックス内周に開口す
るガス排出経路より炉外に直接排出されることになる。
このようないわば二段差圧式の対流加熱構造を採用する
と、容器はガス導入経路を通じて導入されるガスによる
対流加熱で内部から直接加熱されると同時に、そのガス
が容器を出た際に加熱室側から流入してくるガスととも
に外部を加熱されることになる。このため、容器は内外
部にわたってほぼ均一に加熱されることになり、容器内
に収容される処理物を短時間でムラなく昇温させること
が可能になる。

【００１２】しかも、容器が搬出入可能であることによ
り搬出入上の利便性が向上し、処理物を大量処理と多数
一度に処理することが可能となり、搬出入上の利便性も
向上する。このようにして、本発明により、容器の使用
による収容・搬出入効率の向上と、脱ワックス効率の向
上による処理物の品質向上を両立させることができる真
空焼結炉が提供される。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１〜図３を参照
して説明する。

【００１４】この真空焼結炉は、図４に示した従来炉と
略同等の内部構造を備えた上で、タイトボックス４の内
周に軸心方向に沿って千鳥状に往来しながら周回する予
熱パイプ２０を引き回している。そして、該タイトボッ
クス４によって囲繞される処理室Ｓ₂に容器１１を配置
し、その状態で、その予熱パイプ２０を主体として構成
されるガス導入経路２１を通じて炉外からのガスを予熱
状態で前記容器１１内に直接導入できるようにしてい
る。

【００１５】容器１１は、底板１２と、仕切板１３、１
４と、カバー１５、１６、１７とにより構成されるもの
で、タイトボックス４に支柱２２を介して固設されてい
る一対の長板状の炉床２３上に載置して使用に供され
る。具体的に説明すると、仕切板１３は面板部に多数の
ガス吹出孔１３ａを有しており、底板１２の中央部に一
定空隙下に対をなして立設されている。カバー１５は底
板１２の端縁に沿って前記仕切板１３の両端を挾持する
位置に立設されている。仕切板１４は、カバー１５、１
５間を等間隔に区画し得る位置ごとに前記仕切板１３の
各面板部に垂直方向から装着されている。カバー１６お
よびカバー１７は、装着状態で前記底板１２、仕切板１
３、１４並びカバー１５とともに内部空間を囲繞し得る
ものである。なお、これらのカバー１６、１７が装着さ
れる前の段階では、仕切板１４、１４間並びに仕切板１
４とカバー１５の間に形成されている棚受部１８に棚板
１９を装着できるようにしてあり、全ての棚受部１８に
棚板１９を装着したと仮定した場合に、各ガス吹出孔１
３ａを棚板１９を避けて棚板１９間の空間にそれぞれ適
切に開口させ得るように設定してある。また、それらの
ガス吹出孔１３ａに対応してカバー１６の面板部にも略
同数のガス逃げ孔１６ａが設けてある。

【００１６】ガス導入経路２１は、前記予熱パイプ２０
を一構成要素とするほか、その予熱パイプ２０の終端を
前記炉床２３および前記底板１２を介して前記一対の仕
切板１３間の中空部に連通させるための適当な内部通路
２４を有している。そして、炉外のガス供給手段等から
ガスを導入した場合に、そのガスを予熱パイプ２０内を
引き回す間に加熱し、しかる後、内部通路２４を介して
仕切板１３間の中空部に至らしめ、ここよりガス吹出口
１３ａを介して左右の空間に高圧で噴出させることがで
きるようになっている。

【００１７】なお、３１はタイトボックス４の内外に差
圧を設けるためのガス流量形であり、３２は容器１１の
内外に差圧を設けるためのガス流量計である。そして、
脱ワックス進行時には、処理室Ｓ₂のうち容器１１内の
圧力をＰ₁、容器１１とタイトボックス４の間の圧力を
Ｐ₂とし、また加熱室Ｓ₁の圧力をＰ₃とした場合に、
Ｐ₁＝Ｐ₃＞Ｐ₂が成立するようにそれらのガス流量形
３１、３２を見ながら流量制御するようにしている。３
３は容器１１内に挿入された温度計である。

【００１８】このような構成のものであると、炉外から
導入されたガスは先ずもってガス導入経路２１を通り容
器１１内に導入されることになり、この容器１１内を通
過した後、処理室Ｓ₂のうち容器１１とタイトボックス
４の間の空間に差圧フローし、この空間に開口するガス
排出経路８より直接炉外に排出されることになる。タイ
トボックス４内周に予熱パイプ２０を引き回しているの
で、万一ガス導入経路２１に導入されるガスの温度が適
温でなくとも、ガスを適当な温度に保つことができる。
一方、タイトボックス４は本来加熱室Ｓ₁側から処理室
Ｓ₂側に差圧フローするガスを有しているので、このガ
スも前述したガスと合流してタイトボックス４内周に開
口するガス排出経路８より炉外に直接排出されることに
なる。このようないわば二段差圧式の対流加熱構造を採
用すると、容器１１はガス導入経路２１を通じて導入さ
れるガスによる対流加熱で内部から直接加熱されると同
時に、そのガスが容器１１を出た際に加熱室Ｓ ₁ 側から
流入してくるガスとともに外部を加熱されることにな
る。このため、容器１１は内外部にわたってほぼ均一に
加熱されることになり、容器１１内に収容される処理物
を短時間でムラなく昇温させることが可能になる。特
に、本実施例の構造は前記容器１１内に棚板１９を挿入
してもガスを吹出孔１３ａから逃げ孔１６ａに向かって
均一に流すことができるため、各棚板１９上に多数の射
出成形品等を並べて処理に供する場合等に実益が大き
い。

【００１９】しかも、処理物を多数一度に収納できる容
器１１を搬出入可能にすることにより、搬出入上の利便
性が向上し、処理物を大量かつ迅速に処理することが可
能となる。このようにして、本発明の真空焼結炉によ
り、容器１１の使用による収容・搬出入効率の向上と、
脱ワックス効率の向上による処理物の品質向上との両立
が達成される。

【００２０】なお、処理物が比較的大きい場合には棚板
１９を用いる必要がないのは勿論であり、仕切板１８も
適宜取り外して使用することが可能である。また、前記
ガス吹出孔１３ａおよびガス逃げ孔１６ａの各径を下方
から上方に向かって漸次大きくなるように設定しておく
と、各棚における排気速度を均一化することができ、よ
り一層効果的となる。さらに、ガス導入経路は必ずしも
予熱パイプに沿って引き回す必要はなく、容器内にガス
を案内するための通路も構造的に限定されない。その
他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能で
ある。

【００２１】

【発明の効果】本発明の真空焼結炉は、以上のような構
成であるから、処理物を収容した容器がタイトボックス
内の処理室に配置された場合にその容器全体を短時間で
均一加熱することができ、その結果、脱ワックスにかか
る所要時間を短縮して生産性やコストパフォーマンスの
向上を果たし、品質の向上も果たすことが可能になる。
その上、処理物を多数一度に収納できる容器を搬出入可
能としたことにより、大量処理をする場合の利便性をも
有効に向上させうるものとなる。このようにして、本発
明の真空焼結炉により、容器の使用による収容・搬出入
効率の向上と、脱ワックス効率の向上による処理物の品
質向上との両立が達成される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す横断面図。

【図２】同実施例の縦断面図。

【図３】同実施例で用いた容器の分解斜視図。

【図４】従来例を示す縦断面図。

【符号の説明】

Ｓ₁…加熱室Ｓ₂…処理室４…タイトボックス１１…容器２１…ガス導入経路

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】炉内の加熱室と処理室の仕切りにタイトボ
ックスを用い、その処理室に処理物を収容した容器を配
設するようにした真空焼結炉において、前記容器を搬出
入可能とし、前記容器内に炉外からのガスを直接導入す
るためのガス導入経路を接続し、前記ガス導入経路の一
部を前記タイトボックス内周に沿ってガスを引き回す予
熱パイプにより構成したことを特徴とする真空焼結炉。