JP2513195Y2

JP2513195Y2 - 熱処理炉

Info

Publication number: JP2513195Y2
Application number: JP1988143135U
Authority: JP
Inventors: 秀一田中
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1988-10-31
Filing date: 1988-10-31
Publication date: 1996-10-02
Anticipated expiration: 2003-10-31
Also published as: JPH0264896U

Description

【考案の詳細な説明】産業上の利用分野本考案は、焼結、焼き入れ或いはろう付け等の熱処理
を行う熱処理炉に関する。

従来の技術以下の説明において、焼結炉を熱処理炉の例として挙
げる。

多種多様にわたる熱処理炉の中でも、付加価値の高い
新素材やニューセラミック等を製造開発するのに必要不
可欠な焼結炉は、先端産業を含むあらゆる産業に利用さ
れており、しかも良好な焼結体を製造することができる
ということで高い評価を得るに至っている。

かかる焼結炉は、真空排気装置及びガス供給装置が接
続された炉殻と、この炉殻の内部に設けられたグラファ
イトからなる筒体状断熱壁とを有している。この筒体状
断熱壁の内側には、被処理物を加熱するヒータが設けら
れている。

上述した従来の焼結炉には、以下のような問題点があ
る。

すなわち、炉殻の内部が真空である場合には、良好な
温度分布を得ることができるが、炉殻の内部にガスが導
入されている場合、すなわち加圧状態では、導入された
ガスに対流が発生し、このガスの対流を原因とする温度
分布のバラツキが発生する。このガスの対流は、炉殻は
冷却装置で冷却されていることに起因して発生する。す
なわち、炉殻内部の温度が高くなるほど、炉殻内部の圧
力が高くなるほど、ガスに対流が発生し、この対流によ
って被処理物の下方の温度が上方のそれより低くなるの
である。

この加圧状態における炉殻内部の温度分布のバラツキ
は、被処理物を焼結して得られる製品の品質に悪影響を
及ぼす。

この品質の悪影響の原因となる加圧状態における温度
分布の不均一を解消することを目的として、実開昭63-4
0795号公報記載の技術が提案されている。当該公報記載
の技術は、被処理物の下方、すなわち温度が低くなりが
ちな部分、すなわち炉殻内部の下方に補助ヒータを設
け、この補助ヒータをも同時に作動させることによっ
て、被処理物の下方の雰囲気温度を上げて、炉殻内部の
温度分布の不均一を補正しようとすのである。

考案が解決しようとする課題しかしながら、上述した実開昭63-40795号公報記載の
技術は、炉殻内部の温度分布の不均一を解消することが
できるという利点を有するものの、取付加工が困難な補
助ヒータを通常のヒータとは別に設けるために、温度制
御系が２系列になる。これは、炉殻内部の温度を制御す
る制御系の構成が複雑になるとともに、装置が割高にな
ることを意味している。

本考案は上記事情に鑑みて創案されたもので、補助ヒ
ータ等を別設しなくとも加圧状態で良好な温度分布を得
ることができる熱処理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に係る熱処理炉は、真空又はガス加工状態で被
処理物を加熱処理する熱処理炉であって、炉殻内部の上
方に設けられた上部ヒータと、炉殻内部の下方に設けら
れた下部ヒータと、炉殻内部の圧力を検出する圧力セン
サと、炉殻内部の温度を検出する温度センサと、前記温
度センサの検出結果と予め設定された熱処理パターンと
を比較し、当該比較結果を温度制御信号として出力する
温度制御部と、前記温度制御信号と前記圧力センサから
の圧力信号とに基づいて前記上部ヒータと下部ヒータと
の総出力及び出力比を制御するための電力調節信号を生
成し、この電力調節信号を電力調節部に出力する出力制
御部とを備えている。

作用温度センサは炉殻内部の温度を、圧力センサは炉殻内
部の圧力をそれぞれ検出する。

温度センサの検出結果は、温度制御部によって予め設
定された熱処理パターンと比較され、その比較結果が温
度制御信号として、出力制御部に送出される。一方、圧
力センサの検出結果たる圧力信号もまた、温度制御部に
送出される。

出力制御部では、温度制御信号と圧力信号とに基づい
て上部ヒータ及び下部ヒータの出力の総和と出力比とを
演算し、この演算結果を電力調節信号として電力調節部
に送出する。

そして、電力調節部は、電力調節信号に応じた出力で
もって上部ヒータ及び下部ヒータを作動させる。すなわ
ち、この電力調節部は、炉殻内部の温度及び圧力に応じ
て上下ヒータの出力の総和と出力の比率とを変化させる
ように作動する。

実施例以下、図面を参照して本考案に係る一実施例を説明す
る。

第１図は本考案に係る熱処理炉の概略的構成図、第２
図は本考案に係る熱処理炉の圧力と上部ヒータ及び下部
ヒータの出力比との関係を示すグラフである。

本考案に係る熱処理炉は、真空又はガス加圧状態で被
処理物70を加熱処理する熱処理炉であって、炉殻10内部
の上方に設けられた上部ヒータ41と、炉殻10内部の上方
に設けられた上部ヒータ42と、炉殻10内部の圧力を検出
する圧力センサ20と、炉殻10内部の温度を検出する温度
センサ30と、前記温度センサ30の検出結果と予め設定さ
れた熱処理パターンとを比較し、当該比較結果を温度制
御信号51として出力する温度制御部50と、前記温度制御
信号51と前記圧力センサ20からの圧力信号21とに基づい
て前記上部ヒータ41と下部ヒータ42との総出力及び出力
比を制御するための電力調節信号61a、61bを生成し、こ
の電力調節信号61a、61bを電力調節部411、421に出力す
る出力制御部60とを備えている。

炉殻10は円筒形状に形成されており、両端は炉殻10に
開閉自在に取り付けられた圧力開閉扉（図示省略）によ
って閉塞されるようになっている。この炉殻10の内部に
は、グラファイトからなる筒体状断熱壁12が設けられて
いる。この炉殻10には、真空排気装置80及びガス供給装
置90が接続されており、内部の圧力を例えば10^-1Torr〜
20Kgf/cm²の範囲で適宜に変更することができるように
なっている。また、この筒体状断熱壁12の内部には、被
処理物70を載置する載置台（図示省略）が設けられてい
る。

筒体状断熱壁12の内側には上部ヒータ41及び下部ヒー
タ42が設けられており、上部ヒータ41は炉殻10内部の上
方、すなわち被処理物70の上方に、下部ヒータ42は炉殻
10内部の下方、すなわち被処理物70の下方にそれぞれ設
置されている。この上部ヒータ41及び下部ヒータ42は、
グラファイトからなる棒状のいわゆるロッドヒータであ
って、被処理物70の挿入方向に沿って設けられており、
被処理物70を均一に加熱するようになっている。上部ヒ
ータ41の定格容量は、下部ヒータ42のそれより小さく設
定されている。両ヒータ41、42は、それぞれ電力調節部
411、421及び変圧器412、422を介して電源45に対して並
列に接続されている。

温度センサ30は、炉殻10内部の温度が低い場合には熱
電対温度計を、炉殻10内部の温度が高い場合には放射温
度計を自動的に適宜に切り換え、広域にわたって炉殻10
内部の温度を検出するようになっている。

この温度センサ30からは、温度制御部たる温度調節計
50に対して検出結果としての温度信号31を出力してお
り、この温度調節計50は前記検出結果と予め設定された
熱処理パターンとを比較する。前記比較結果としての温
度制御信号51は、出力制御部60に送出されている。

前記温度制御信号51を受ける出力制御部60は、例えば
マイクロコンピュータであって、前記温度制御信号51だ
けでなく、圧力センサ20からの圧力信号21も入力されて
いる。温度制御信号51は上部ヒータ41及び下部ヒータ42
の出力の総和を、圧力信号21は上部ヒータ41と下部ヒー
タ42との出力比をそれぞれ制御するようになっている。
すなわち、この出力制御部60は、温度制御信号51と圧力
信号21とに基づいた演算の結果としての電力調節信号61
a、61bを生成し、この電力調節信号61a、61bを電力調節
部411、421にそれぞれ出力するようになっている。詳述
すると、この出力制御部60は、予め設定された基準圧力
と炉殻10内部の圧力とを比較し、第２図に示すように、
炉殻10内部の圧力が基準圧力より低い場合には上部ヒー
タ41と下部ヒータ42とを同じ出力で作動させ、炉殻10内
部の圧力が基準圧力より高い場合には下部ヒータ42を上
部ヒータ41より高い出力で作動させるような電力調節信
号61a、61bを電力調節部411、421のゲートにそれぞれ出
力するようになっているのである。

前記電力調節信号61a、61bによって制御される電力調
節部411、421は、サイリスタを逆並列接続したものであ
って、上下ヒータ41、42への電力を位相制御している。
この電力は、変圧器412、422を介して上下ヒータ41、42
に加えられる。なお、前記変圧器412、422の巻線比は、
上述したように上部ヒータ41と下部ヒータ42との定格出
力が異なるために、変圧器412より変圧器422の方が大き
く設定されている。

次に、この焼結炉の動作について説明する。なお、以
下において基準圧力は100Torrとして説明を行う。

まず、炉殻10の内部に被処理物70を搬入する。この被
処理物70には、成形のためのワックスが混入されている
ので、まずこのワックスを除去するデワックス工程を行
う。

デワックス工程が完了したならば、本焼結工程を行
う。この本焼結工程は、ガス加圧状態で行う。すなわ
ち、ガス供給装置90によって炉殻10内部にガスを導入し
つつ、上部ヒータ41及び下部ヒータ42によって炉殻10内
部を加熱する。このとき、炉殻10内部の圧力が100Torr
以下であれば、出力制御部60は上部ヒータ41と下部ヒー
タ42との出力を等しくするような電力調節信号61a、61b
を電力調節部411、421Lに出力する。その結果、上部ヒ
ータ41と下部ヒータ42との出力比は等しくなる（第２図
参照）。

また、炉殻10内部の圧力が100Torr以上である場合に
は、電力調節部411、421は炉殻10内部の圧力に従って、
上部ヒータ41の出力が下部ヒータ42の出力より小さくな
るうよに制御する。例えば、炉殻10内部の圧力が20Kgf/
cm²の場合は、電力調節信号61a、61bによって、下部ヒ
ータ42は30KW、上部ヒータ41は10KWの出力でそれぞれ作
動される（第２図参照）。

従来のものであれば、炉殻10の内部がガス加圧状態で
加熱すると、炉殻10内部に導入されているガスに対流が
生じて温度分布が不均一になるが、この焼結炉による場
合は、下部ヒータ42の出力が上部ヒータ41のそれより高
くなるので、このような問題は発生しない。

また、上部ヒータ41の出力と下部ヒータ42の出力との
総和は、温度制御信号51によって制御されているで、従
来のもののように補助ヒータの加熱による炉殻10内部の
昇温速度が変化するといったことはない。

なお、本考案に係る熱処理炉は、上記実施例で説明し
た焼結炉に限定されるわけではなく、他の熱処理炉にも
適応することができる。特に、ヒータの形状、配置の仕
方については図示例に限定されない。

また、上記実施例では、基準圧力を100Torrとして説
明したが、本考案がこれに限定されるわけではなく、適
宜に設定を変更することができるものとする。

考案の効果本考案に係る熱処理炉は、炉殻内部の圧力と温度とに
基づいて上下ヒータの総出力及び出力比を制御するの
で、ガス加圧状態におけるガスの対流を原因とする炉殻
内部の温度分布の不均一を解消することができる。すな
わち、炉殻内部の圧力に応じて上下ヒータの出力比を制
御するので、炉殻内部の上下の間の温度差が小さくな
り、ガスの対流が発生しない。このことによって、より
均一に被処理物を加熱することができる。そのうえ、従
来熱処理炉のように補助ヒータ及び補助ヒータの制御系
を設ける必要がないので、同一の効果を奏する従来の熱
処理炉と比較して安価で提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る熱処理炉の概略的構成図、第２図
は本考案に係る熱処理炉の圧力と上部ヒータ及び下部ヒ
ータの出力比との関係を示すグラフである。 10……炉殻、20……圧力センサ、21……圧力信号、30…
…温度センサ、31……温度信号、41……上部ヒータ、42
……下部ヒータ、50……温度調節計（温度制御部）、51
……温度制御信号、60……出力制御部、70……被処理
物。

Claims

(57)【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】真空又はガス加圧状態で被処理物を加熱処
理する熱処理炉において、炉殻内部の上方に設けられた
上部ヒータと、炉殻内部の下方に設けられた下部ヒータ
と、炉殻内部の圧力を検出する圧力センサと、炉殻内部
の温度を検出する温度センサと、前記温度センサの検出
結果と予め設定された熱処理パターンとを比較し当該比
較結果を温度制御信号として出力する温度制御部と、前
記温度制御信号と前記圧力センサからの圧力信号とに基
づいて前記上部ヒータと下部ヒータとの総出力及び出力
比を制御するための電力調節信号を生成するとともに、
この電力調節信号を電力調節部に出力する出力制御部と
を具備したことを特徴とする熱処理炉。