JP3012880B2 - 熱処理装置 - Google Patents

熱処理装置

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JP3012880B2
JP3012880B2 JP23835090A JP23835090A JP3012880B2 JP 3012880 B2 JP3012880 B2 JP 3012880B2 JP 23835090 A JP23835090 A JP 23835090A JP 23835090 A JP23835090 A JP 23835090A JP 3012880 B2 JP3012880 B2 JP 3012880B2
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総一郎 宮崎
雅志 金子
優 野中
丈夫 加藤
篤 中塚
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東洋ラジエーター株式会社
日本真空技術株式会社
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はトンネル状に形成された真空熱処理炉に関
し、特にアルミニューム製熱交換器のろう付けに最適な
真空熱処理装置に関する。
〔従来技術及びその問題点〕
一般にアルミニューム製熱交換器で例えばコルゲート
フィンタイプと称されるものは、並列された多数のチュ
ーブの両端に夫々チューブプレートの貫通孔を挿通する
と共に、各チューブ間にフィンを介装して組み立てる。
このとき互いに接合される少なくとも一方の部品は、そ
の外表面にろう材が被覆されたものを用いる。そして、
チューブの両端を拡開し、チューブプレートの孔にチュ
ーブ端部を圧着させ、熱交換器コアの組立体を形成す
る。このようなコアを複数、各キャリアに収納し、トン
ネル状の真空炉で各種熱処理をし、各部品間を一体的に
ろう付け固定するものである。
このろう付けの際に用いる真空炉は、一例として第8
図の如く構成されていた。即ち、複数の熱交換器コア6
を収納したキャリア3が図示しないコンベアーにより準
備室8に向かって搬送される。そして、準備室8の入口
側の仕切り扉7aを開放し、キャリア3を準備室8に入れ
た後、仕切り扉7aを閉塞する。そして準備室8内で熱交
換器コア6を一定温度まで加熱する。このとき準備室8
内は真空ポンプにより真空引きされる。
次に、準備室8に隣接するろう付け室9との間の仕切
り扉7bを開放し、準備室8内のキャリア3をろう付け室
に移動する。この移動には真空炉上方に設けたラックア
ンドピニオン型のオーバーヘッドコンベアーが用いられ
る。キャリア3がろう付け室9内に収納されると、ろう
付け室9の上流側(キャリア3の進行方向と逆側、以下
同じ)の仕切り扉7bが閉塞する。そしてろう付け室9内
の熱交換器コア6がろう材の溶融温度まで加熱される。
次にろう付け室9と取り出し室10との間に設けられた
仕切り扉7cを開放し、ろう付け室9内のキャリア3を取
り出し室10に移動させる。そしてろう付け室9と取り出
し室10との間の仕切り扉7cを閉塞する。ろう付け室9と
取り出し室10とが夫々扉で仕切られると、直ちに取り出
し室10にドライエアーが導入され、大気圧近くまで復圧
される。その後図示しない大気開放弁が開放されて大気
圧になると、仕切り扉7dが開いてキャリア3が炉外に取
り出される。そしてファン11により、熱交換器コア6が
室温まで冷却される。
〔解決しようとする課題〕
第8図に示すような従来の熱処理装置は、最終的にキ
ャリア3を真空炉から取り出すサイクルタイム、即ちタ
クト時間はろう付け室9が一室の場合にはそのろう付け
室9の加熱時間と仕切り扉7を通過する搬送時間の2倍
との和になる。又ろう付け室9を二室(予備室を含む)
とした場合には各室の加熱時間を略半分に短縮し、タク
トタイムを短くできる。同様に加熱室を多数に増加すれ
ばその分だけサイクルタイムが小さくなり、短時間でよ
り多くの熱交換器を生産することができる。
しかしながら、加熱室を多数連続させると、次の欠点
が生ずる。各室の間に仕切り扉7を配置するため、仕切
り扉7を含め真空炉の全長が長過ぎる。すると炉は熱歪
に耐えられなくなる。又各室毎に仕切り扉7を必要とす
るため、構造が複雑となる他、真空排気装置も必要とな
るのでコストアップの要因となる。
〔課題を解決するための手段〕
そこで本発明はトンネル状の真空炉の室数を少なくし
て、仕切り扉7の数を少なくすると共に、タクトタイム
を小さくすることを目的とし、生産性の高い熱処理炉を
提供するものである。
そのために本発明は一つの加熱室の全長を長くすると
共に、その長くすることによる欠点を解消した熱処理装
置を提供することを目的とする。その目的達成のために
本熱処理装置は次の構成をとる。
即ち、搬送方向の一端及び他端に入口扉1及び出口扉
2が設けられた熱処理装置において、その長手方向に複
数のワーク収納用キャリア3を同時に収容できる長さの
加熱室15が設けられると共に、 前記加熱室15内面の長手方向の大部分にヒータ12を設
けてトンネル状の加熱ゾーンを形成し、 各々のキャリア3には複数のワークが収納され、 前記入口扉1近傍から出口扉2に近づくに従い、前記
ヒータ12による炉内設定温度を次第に高くし、前記キャ
リア2を加熱ゾーンで第1の速度で移動させると共に、 出口扉2近傍の設定温度をその直前の加熱ゾーンの設
定温度よりも低くし、加熱室15より取り出す際は前記キ
ャリア3の移動速度を第1の速度より高めることを特徴
とする。
〔作用〕
本発明の熱処理装置はその加熱室15内の上流側から下
流側に向かって第1加熱ゾーンから第5加熱ゾーン(1s
t〜5th)までその設定温度が階段状に高くなり、T1〜T5
の如く設定されている。そして出口扉2に近い第6加熱
ゾーン及び第7加熱ゾーン(6th〜7th)が第5加熱ゾー
ン(5th)よりも順次低く設計されている。そのため、
第1図においてキャリア3に収納された熱交換器コア6
は、その前端に位置するfと後端に位置するbとで夫々
第3図〜第4図の如き曲線を形成する。
即ち、キャリア3が上流部から中央部に到る間では、
キャリア3の前端に保持されたワークf(熱交換器コ
ア)は、第4図に示す如く温度の経過と共に、後端ワー
クbよりも温度が上昇する。これは前端ワークが上流側
のより高い設定温度の輻射熱に大きく影響されるからで
ある。しかしながらキャリアの後端に位置されたワーク
bは常に上流側より低い温度の加熱ゾーンの影響を受け
る。
次にキャリア3が炉の下流部に達すると前端ワークf
は設定温度の低い加熱ゾーンの影響を強く受けるが、後
端ワークbは炉中央部の温度の高い加熱ゾーンの影響を
強く受ける。その結果総体として前端ワークfと後端ワ
ークbとでは最終的に同一の温度となり、結果として熱
履歴に大きな差が生じなくなる。
即ち、最終的に必要とするろう付け温度の部分におい
て両者はほぼ一致し、品質のバラツキがなくなる。
〔実 施 例〕
次に図面に基づいて本発明の実施例につき説明する。
第1図は本装置の平面的略図であり、第2図はその搬
送手段の模型図であり、第3図は本装置の加熱室15内の
第1加熱ゾーン〜第7加熱ゾーン(1st〜7th)における
各設定温度T1〜T7を示すと共に、各ワークの温度曲線を
示し、第4図は同温度曲線であって横軸に時間をとった
もの、第5図は本装置の第二実施例における各ゾーンの
設定温度を示し、第6図は本装置との比較のために設け
た各ゾーンにおける設定温度及び温度曲線を示し、第7
図は同温度曲線であって、横軸に時間をとったもの。第
8図は従来型熱処理装置の平面的説明図である。
この熱処理装置の特徴は加熱室15が細長く形成され、
内部に多数のキャリア3が直列に収納できるものであ
る。そしてこの加熱室15の上流側に入口扉1を介して準
備室8が設けられ、下流側に出口扉2を介して取り出し
室10が設けられ、中間には扉がないものである。そし
て、準備室8,取り出し室10の端には夫々仕切り扉7が設
けられている。
加熱室15の内壁には反射板13及びヒータ12が加熱室15
内のほぼ全長に渡って設けられている。このヒータ12の
設定温度は一例として第3図の如く設定される。即ち、
加熱室15が第1加熱ゾーン1stから第5加熱ゾーン5thま
でを上り階段状に上昇させた設定温度T1〜T5とすると共
に、第6加熱ゾーン6th,第7加熱ゾーン7thを夫々第5
加熱ゾーン5thよりも低い下り階段状にしたものであ
る。
例えばアルミニューム製熱交換器コアの最終到達温度
を仮に600℃とするとT5を610℃とし、T6を605℃とし、T
7を600℃とする。
このように炉内の設定温度Tをコアの最終到達温度よ
りも僅かに高くする理由は、限られた時間内でヒータを
加熱する限り、ヒータの設定温度よりもコアの温度が常
に低いからである。
次に、加熱室15には多数のキャリア3を同時に且つ極
めて低速で移動させる低速コンベア4が設けられると共
に、加熱室15の出口扉2の近傍には低速コンベア4に比
較して高速でキャリア3を搬送する高速コンベア5が設
けられている。この搬送手段の一例としては、ラックア
ンドピニオン方式があり、多数のピニオンを炉内上部に
並列させ、そのピニオンに歯合するラックにキャリア3
を吊り下げることができる。そして低速コンベア4の部
分においてピニオンの回転速度を小さくし、高速コンベ
ア5の部分においてはピニオンの回転速度を大きくすれ
ば良い。
又、準備室8及び取り出し室10にも間欠的に高速でキ
ャリア3を搬送するコンベア16が設けられている。
次に、加熱室15内で多数のキャリア3は、低速コンベ
ア4で加熱室の下流まで搬送された後、その下流部でキ
ャリア3と出口扉2との距離が1キャリア分程近づいた
時点即ち、第6加熱ゾーン6thの先端まで達したとき、
最先端のキャリア3のみが高速コンベア5により迅速に
出口扉2にから排出される。このように第7加熱ゾーン
にキャリア3を低速で搬送させることなく、迅速に加熱
室15から排出する理由は、比較的低温である出口扉2の
影響を熱交換器コア6(ワーク)に与えないためであ
る。即ちキャリア3の先端部にい位置されたワークfが
低温の出口扉2と長時間対面すると、そのワークfの温
度が他のワークのそれよりも低下するので、それを防ぐ
ためである。それによりキャリア3の各部に収納された
熱交換器コア6は熱履歴が均一になり、品質の安定した
製品となる。
一般に従来の各加熱ゾーンはその下流側程高くなり、
下流端において最大値になるのが普通である。しかしな
がら、本発明者の実験によると長尺な加熱室では次の不
都合が生じることが分かった。
即ち第1加熱ゾーン1stから第7加熱ゾーン7thまでの
設定温度をT1〜T7と順次上り段階状の温度設定とした場
合にはキャリア3の先端に位置するワークfは後端に位
置するbよりも最終地点において高温となってしまう。
これは前端に位置するワークfはより下流側の設定温度
が高温のため、常に各ゾーンにおいて高温の輻射熱の影
響をより多量に受けるためである。そのため、ワークf
は継続的に高温となり、最終到達温度もワークbよりも
高くなる。その結果両者の熱履歴は第7図に示す如く異
なり、特にろう付け時の温度に大きな差が生じる。その
結果熱処理した製品にバラツキが生じることになる。
これに対して、本発明では一例として第6加熱ゾーン
6thの一つ手前に配置された第5加熱ゾーン5thの設定温
度を最大とし、第6加熱ゾーン6th,第7加熱ゾーン7th
にかけては逆に順次低く温度設定している。その結果キ
ャリア3の前端のワークfは炉の中央部においては、高
温側のヒータゾーンから輻射を受けて温度上昇がより高
くなる(第4図)が、第5加熱増ゾーン5thを過ぎた位
置からは逆に第6加熱ゾーン6th以降の低い設定温度の
ヒータの輻射の影響を受け、温度の上昇速度がワークb
よりも小さくなる。これに対して、後端のワークbはワ
ークfに比べて前記の効果が小さくむしろ最高設定温度
である第5加熱ゾーン5thの輻射熱の影響を強く受け、
温度の上昇速度はワークfより大きくなる。その結果前
半においてf,b両者の温度のずれが後半で補正されるこ
とになる。特に、品質に大きな影響を及ぼす高温部での
熱履歴の差を事実状問題のない範囲に合致されることが
可能となる。
さらに、本発明者の実験によれば、第4加熱ゾーン4t
h又は第6加熱ゾーン6thを最高設定温度とした場合に
は、第5加熱ゾーン5thを最高設定温度とした場合より
も各ワークの均熱性が劣ることが確認できた。
なお、本発明は上記実施例に限定されるものでは勿論
なく、例えば加熱室15の上流側に入口扉1を介して予熱
室がある場合には、各ワークの温度は充分に高くなって
いるため、入口扉1の影響を受ける。即ち、入口扉1の
低い温度の影響をキャリア3内のワークが不均一に受け
る虞がある。これを補正する方法として、第5図に示す
如く第1加熱ゾーン1stの上流側のゾーンに加熱ゾーン
を設け、設定温度T0は第1加熱ゾーン1stの設定温度T1
よりも少し高くすることができる。
なお、各部のヒータは各キャリア3の長さ分程度にお
いて夫々のゾーンに設定され、各部の設定温度を独立に
決めることができる。又場合によっては加熱室15内の後
半の加熱ゾーンをさらに細かく分割することにより、各
ワークの熱履歴を更に均一に保持することができる。
しかしながら、入口側(上流側)については一般に設
定温度とワークの温度との差が大きいので、経済的な理
由から更に各ゾーンの間隔を粗くすることも可能であ
る。
〔発明の効果〕
本発明の熱処理装置は、加熱室15内面の長手方向にト
ンネル状の加熱ゾーンを設け、入口扉1近傍から出口扉
2に近づくに従い、ヒータ12による炉内設定温度を次第
に高くし、前記キャリア2を加熱ゾーンで第1の速度で
移動させると共に、出口扉2近傍の設定温度をその直前
の加熱ゾーンの設定温度よりも低くし、加熱室15より取
り出す際は前記キャリア3の移動速度を第1の速度より
高めることを特徴としたから、キャリア3の前端部と後
端部とに位置するワークf,bの温度履歴を均一にし、後
処理後の各ワークの品質のバラツキを生じさせることが
ない。
即ち、第1図及び第3図において、キャリア3は低速
コンベア4により移動する際、キャリア3の先端に配置
されるワークfは常により下流側の設定温度の高い輻射
熱を受ける。その結果、第5加熱ゾーンまで移動する間
にワークfの方がワークbよりも高温となる。しかしな
がら最終部の加熱ゾーンの設定温度が低いから、その部
分でワークf,bの温度差が補正され、前端のワークfと
後端のワークbとの度が最終的に一致し、ろう付け時に
ほぼ同一として、バラツキのない均一な品質の熱処理が
可能となる。
しかも、加熱室15より取り出す際はキャリア3の移動
速度を加熱ゾーンでの移動速度よりも高めるようにした
から、比較的低温である出口扉2の影響を熱交換器コア
(ワーク)に与えない。即ち、キャリア3の先端部に位
置されたワークfが低温で出口扉2と長時間対面する
と、そのワークfの温度が他のワークのそれよりも低下
するので、それを防ぐものである。それにより、キャリ
ア3の各部に収納された熱交換器コアは熱履歴が均一に
なり、品質の安定した製品となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本装置の平面的略図であり、第2図はその搬送
手段の模型図であり、第3図は本装置の加熱室15内の第
1加熱ゾーン〜第7加熱ゾーン(1st〜7th)における各
設定温度T1〜T7を示すと共に、各ワークの温度曲線を示
し、第4図は同温度曲線であって、横軸に時間をとった
もの、第5図は本装置の第二実施例における各ゾーンの
温度設定値を示し、第6図は本装置との比較のために設
けた各ゾーンにおける設定温度及び温度曲線を示し、第
7図は同温度曲線であって、横軸に時間をとったもの。
第8図は従来型熱処理装置の平面的説明図である。 1……入口扉、2……出口扉 3……キャリア、4……低速コンベア 5……高速コンベア、6……熱交換器コア 7……仕切り扉、8……準備室 9……ろう付け室、10……取り出し室 11……ファン、12……ヒータ 13……反射板、14……予備室 15……加熱室、16……コンベア
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI F27B 9/26 F27B 9/26 (72)発明者 野中 優 東京都渋谷区桜丘町31番2号 東洋ラジ エーター株式会社内 (72)発明者 加藤 丈夫 神奈川県茅ケ崎市萩園2500番地 日本真 空技術株式会社内 (72)発明者 中塚 篤 神奈川県茅ケ崎市萩園2500番地 日本真 空技術株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−197874(JP,A) 実公 昭57−50132(JP,Y2) 実公 昭43−23685(JP,Y1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F27B 9/00 - 9/40 B23K 1/00 330 B23K 1/008

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】搬送方向の一端及び他端に入口扉1及び出
    口扉2が設けられた熱処理装置において、その長手方向
    に複数のワーク収納用キャリア3を同時に収容できる長
    さの加熱室15が設けられると共に、 前記加熱室15内面の長手方向の大部分にヒータ12を設け
    てトンネル状の加熱ゾーンを形成し、 各々のキャリア3には複数のワークが収納され、 前記入口扉1近傍から出口扉2に近づくに従い、前記ヒ
    ータ12による炉内設定温度を次第に高くし、前記キャリ
    ア2を加熱ゾーンで第1の速度で移動させると共に、 出口扉2近傍の設定温度をその直前の加熱ゾーンの設定
    温度よりも低くし、加熱室15より取り出す際は前記キャ
    リア3の移動速度を第1の速度より高めることを特徴と
    する熱処理装置。
JP23835090A 1990-09-07 1990-09-07 熱処理装置 Expired - Lifetime JP3012880B2 (ja)

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