JP3344106B2 - マッフル構造および熱風循環炉 - Google Patents

マッフル構造および熱風循環炉

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JP3344106B2
JP3344106B2 JP22931994A JP22931994A JP3344106B2 JP 3344106 B2 JP3344106 B2 JP 3344106B2 JP 22931994 A JP22931994 A JP 22931994A JP 22931994 A JP22931994 A JP 22931994A JP 3344106 B2 JP3344106 B2 JP 3344106B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は熱風循環炉にかかり、詳
しくは、熱処理室に対して供給される雰囲気ガスの循環
方式に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、セラミック製品に対する焼成
などの熱処理を行うに際しては、図4の縦断面図で示す
ような構成とされた熱風循環炉を用いることが行われて
いる。すなわち、500ないし600℃以下程度の温度
域における熱伝達では輻射伝熱よりも対流伝熱の方が主
となるため、予め加熱された雰囲気ガスが熱処理室内を
流通することによって被処理物の熱処理を行う構成とさ
れた熱風循環炉を用いることが炉内温度分布のバラツキ
を低下させるうえで好都合となるからである。そして、
この熱風循環炉は、断熱構造を有する炉体11と、熱処
理室であるところのマッフル、つまり耐熱金属板を組み
合わせて作製されたマッフル12と、このマッフル12
と炉体11との間に設けられ、かつ、外部から供給され
たうえで加熱された窒素などの雰囲気ガスGが流通する
ガス流通路13とを備えている。
【0003】さらに、この際のマッフル12内には被処
理物であるセラミック製品などを収容した匣(図示して
いない)が多段に積み重ねられた状態で収納されること
になっており、マッフル12を構成して互いに対向する
側面板のそれぞれには雰囲気ガスGを流通させる多数の
通気孔14が形成されている。また、マッフル12上に
位置するガス循環路13内には、外部から導入した雰囲
気ガスGを供給するためのガス供給管15が引き込まれ
ているとともに、供給された雰囲気ガスGを循環させる
シロッコファン16と、循環する雰囲気ガスGを所要温
度まで加熱する電熱ヒータ17とがそれぞれ配設されて
おり、シロッコファン16は密封軸受18を介して電動
機19と連結されたうえ、この電動機19を用いて回転
駆動されるようになっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前記従来構
成とされた熱風循環炉においては、耐熱性に優れたシロ
ッコファン16や高度の軸シール性能を有する密封軸受
18などの機器類を用いる必要があるためにコストの増
大を招くことになるばかりか、これら機器類の素材や性
能に基づく制限を受けるために雰囲気ガスGの温度をさ
らに上昇させることによって生産性の向上を図ることが
できないことになっていた。また、密封軸受18が炉内
外の温度差に基づく影響を大きく受けるために軸シール
性能の劣化が避けられず、炉外からの空気(酸素)の侵
入を防ぎながら雰囲気ガスを高純度に制御することが困
難になるという不都合も生じていた。
【0005】本発明は、これらの不都合に鑑みて創案さ
れたものであり、機器類を用いない簡単な構成でもって
生産性の向上及び雰囲気ガスの高純度制御を実現するこ
とができる熱風循環炉の提供を目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明にかかる熱風循環
炉は、被処理物が収納される熱処理室と、該熱処理室の
外周囲に配設されたうえで熱処理室に接続され、かつ、
熱処理室内をも流通する雰囲気ガスが循環するガス循環
路と、該ガス循環路内に挿入されて雰囲気ガスの循環方
向に沿って配設され、かつ、外部からの雰囲気ガスが供
給されるガス供給管とを備えており、該ガス供給管の先
端には雰囲気ガスを噴出するガス噴出ノズルが取り付け
られていることを特徴とするものである。なお、この際
におけるガス循環路は、雰囲気ガスが熱処理室内を水平
もしくは垂直いずれかの方向に沿って流通する向きとな
るように接続されている。
【0007】
【作用】上記構成によれば、ガス供給管を通じて外部か
ら供給された新たな雰囲気ガスはガス噴出ノズルを通じ
て噴出してくることになり、このガス噴出ノズルの周囲
に存在していた雰囲気ガスは新たに噴出する雰囲気ガス
の噴出作用によって循環方向に沿って誘引されたうえで
ガス循環路内を熱処理室へと流れた後、熱処理室内を流
通することになる。
【0008】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。
【0009】図1は本実施例にかかる熱風循環炉の概略
構造を示す縦断面図であり、図2及び図3のそれぞれは
その変形例を示す縦断面図である。
【0010】本実施例にかかる熱風循環炉はバッチ式と
いわれるものであり、電熱ヒータ1が埋設された断熱構
造を有する炉体2と、被処理物であるところのセラミッ
ク製品などを収容したうえで多段積みされた匣(図示し
ていない)が収納される熱処理室、つまり耐熱金属板を
組み合わせてなるマッフル3と、このマッフル3の外周
囲に沿って配設されたうえでマッフル3に対して接続さ
れ、かつ、このマッフル3内をも流通する雰囲気ガスG
が循環するガス循環路4とを備えている。そして、この
際におけるガス循環路4は耐熱金属製の配管材を使用し
て構成されたうえ、このガス循環路4内を循環しながら
電熱ヒータ1によって加熱された雰囲気ガスGがマッフ
ル3内を水平方向に沿って流通する向きとなる状態でマ
ッフル3に対して接続されており、マッフル3を構成し
て対向配置された側面板それぞれのガス循環路4が接続
された箇所には雰囲気ガスGを流通させる多数の通気孔
5が形成されている。
【0011】また、ガス循環路4内には外部から導入し
た雰囲気ガスGを供給するためのガス供給管6が挿入さ
れており、直管状とされたガス供給管6はその長手方向
がガス循環路4内における雰囲気ガスGの循環方向に沿
って固定的に配設されたものとなっている。そして、ガ
ス循環路4の長手方向における中央部近くに位置するガ
ス供給管6の先端にはガス噴出ノズル7が取り付けられ
ており、ガス供給管6によって供給された雰囲気ガスG
はガス噴出ノズル7によって絞られながらガス循環路4
内へと噴出することになっている。
【0012】そこで、本実施例にかかる熱風循環炉で
は、ガス供給管6を通じて外部から供給された新たな雰
囲気ガスGがガス噴出ノズル7を通じたうえで噴出する
ことになり、ガス循環路4内におけるガス噴出ノズル7
の周囲に存在していた雰囲気ガスGは新たに噴出してき
た雰囲気ガスGの噴出作用によって循環方向へと誘引さ
れることになる。すなわち、この際においては、新たに
供給された雰囲気ガスGの噴流の持つ運動量が周囲の雰
囲気ガスGに拡散して影響を及ぼすことになり、影響を
受けた雰囲気ガスGが噴流の周囲を取り巻く周囲流とし
て誘引されることが起こるのである。そして、新たな雰
囲気ガスG及び誘引された雰囲気ガスGは、炉体2に埋
設された電熱ヒータ1によってともに加熱されながらガ
ス循環路4内をマッフル3へと向かって流れた後、通気
孔5を通じてマッフル3内に流入したうえ、このマッフ
ル3内を流通しながら被処理物であるセラミック製品の
焼成などを行うことになる。
【0013】なお、図示していないが、新たな雰囲気ガ
スGの供給量に見合う使用済みの雰囲気ガスGを排出す
るための排気孔が予めガス循環路4中に設けられている
ことは当然である。また、この際における新たな雰囲気
ガスGの供給量を調整することによって雰囲気ガスGの
循環量を比例的に調整しうることは勿論であり、本発明
の発明者が検討したところによれば、供給量の7倍近い
循環量を得ることも可能である。
【0014】さらにまた、本実施例においては、熱処理
室3内を流通しながらセラミック製品の焼成などを行っ
た雰囲気ガスGが流入してくるガス循環路4の流入部位
に、酸素濃度計などのガス成分検出用機器に対して接続
されるサンプリングポートSを取り付けている。そし
て、このような構成とした場合には、サンプリングポー
トSを通じたうえで処理中であるセラミック製品の周囲
を通過したばかりの雰囲気ガスGの成分検出を行うこと
によっての的確な酸素濃度制御などの雰囲気ガス制御を
行うことが可能となる。
【0015】ところで、本実施例におけるガス循環路4
は雰囲気ガスGがマッフル3内を水平方向に沿って流通
する向きとなるよう接続されているのであるが、例え
ば、図2もしくは図3の変形例でそれぞれ示すように、
雰囲気ガスGがマッフル3内を垂直方向に沿って流通す
る向きとしてガス循環路4をマッフル3に接続してもよ
い。なお、これらの図2及び図3において図1と互いに
同一となる部品、部分については同一符号を付し、ここ
での詳しい説明は省略する。
【0016】まず、図2で示す第1の変形例にかかる熱
風循環炉は、マッフル3内の垂直方向に沿って雰囲気ガ
スGが流通する向きとなるようガス循環路4がマッフル
3に接続されたものであり、ここでのガス循環路4はマ
ッフル3を構成して上下に対向する天井板及び底面板の
それぞれに対して接続されている。そして、この際にお
ける天井板及び底面板には多数の通気孔5が形成されて
おり、底面板側から流入した雰囲気ガスGはマッフル3
内を下側から上側へと流通したうえで天井板側から流出
していくことになる。ところで、このような構成を採用
した場合には、セラミック製品などを収容した匣(図示
していない)が多段に積み重ねられた状態で収納された
マッフル3内における温度分布のバラツキが図1で示し
た構成の場合よりも改善されると考えられる。
【0017】また、図3で示す第2の変形例にかかる熱
風循環炉は、マッフル3を構成する側面板それぞれの下
半側に対してガス循環路4を接続する一方、このガス循
環路4から引き出されたガス流出管8をマッフル3の天
井板から突入させた構成を有するものであり、この熱風
循環炉においてもマッフル3の下側から流入した雰囲気
ガスGがマッフル3内を上向きに流通していくことにな
る。さらに、これら第1及び第2の変形例にかかる熱風
循環炉においても、熱処理室3内を流通した雰囲気ガス
Gが流入してくるガス循環路4の流入部位に、ガス成分
検出用機器に対して接続されるサンプリングポートSが
取り付けられている。そして、これら変形例の場合にお
いては、セラミック製品の周囲を通過した雰囲気ガスG
がガス循環路4の流入部位、例えば、ガス流出管8を集
中して流れることになり、雰囲気ガスGが集中している
分だけ精度の高い成分検出を行うことが可能となる。
【0018】なお、以上説明した熱風循環炉において
は、雰囲気ガスGを加熱するための電熱ヒータ1を炉体
2に埋設しているが、これに限定されることはなく、電
熱ヒータ1を炉体2の内表面上に配設しておいても、あ
るいはまた、ガス循環路4内に設けておいてもよいこと
は勿論である。そして、電熱ヒータ1を炉体2に埋設し
たり、炉体2上に配設したりしておいた場合には、雰囲
気ガスGのみならず、マッフル3をも電熱ヒータ1によ
って直接的に加熱することが可能となる結果、炉内温度
分布や炉内熱応答性の改善を図ることができるという利
点が得られる。さらにまた、以上の説明においては熱風
循環炉がバッチ式であることを前提としているが、本発
明の適用範囲がバッチ式のみに限定されないことは勿論
である。すなわち、例えば、複数個のマッフル3を互い
に連通接続したうえでガス循環路4及びガス供給管6、
ガス噴出ノズル7を各マッフル3ごとに対して設けるこ
ととすれば、連続式といわれる熱風循環炉をも構成しう
ることになる。
【0019】
【発明の効果】以上説明したように、本発明にかかる熱
風循環炉によれば、雰囲気ガスを循環させるための機器
類を何ら用いることなく、外部から新たに供給された雰
囲気ガスを噴出させるだけのことによってガス噴出ノズ
ルの周囲に存在する雰囲気ガスをも循環させることが可
能となる。したがって、シロッコファンなどの機器類や
これらを駆動するための動力を使用する必要がなくな
り、コストの低減を図ることが可能となるばかりか、雰
囲気ガスの高純度制御を容易に行えるという効果が得ら
れる。また、機器類による制限を受けることがなく、雰
囲気ガスの温度を900℃以上にまで上昇させたうえで
使用することが可能となる結果、生産性の向上を図るこ
とができるという効果も得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施例にかかる熱風循環炉の概略構造を示す
縦断面図である。
【図2】第1の変形例にかかる熱風循環炉の概略構造を
示す縦断面図である。
【図3】第2の変形例にかかる熱風循環炉の概略構造を
示す縦断面図である。
【図4】従来例にかかる熱風循環炉の概略構造を示す縦
断面図である。
【符号の説明】
3 マッフル(熱処理室) 4 ガス循環路 6 ガス供給管 7 ガス噴出ノズル G 雰囲気ガス S サンプリングポート
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F27B 5/00 - 5/18 F27D 7/02 F27B 17/00

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被処理物が収納されるマッフルと、 該マッフルの外周囲に配設されたうえでマッフルに接続
    され、かつ、マッフル内をも流通する雰囲気ガスが循環
    するガス循環路と、該がス循環路内に挿入されて雰囲気ガスの循環方向に沿
    って配設され、かつ、外部からの雰囲気ガスが供給され
    るガス供給管とを備えており、 該ガス供給管の先端には雰囲気ガスを噴出するガス噴出
    ノズルが取り付けられていることを特徴とするマッフル
    構造。
  2. 【請求項2】 炉体と、 前記炉体内部の空間に配設され、被熱処理物が収納され
    るマッフルと、 前記炉体内部の空間に配設され、前記マッフルに接続さ
    れると共に、このマッフルを経由して雰囲気ガスを循環
    させるガス循環路と、 前記炉体外部から前記ガス循環路内に挿入され、雰囲気
    ガスを供給するガス供給管と、 前記炉体内部の空間を加熱するヒータとを備え、 前記マッフルおよび前記ガス循環路により、前記炉体内
    部の空間とは独立した空間が形成されると共に、前記ガ
    ス供給管の先端には雰囲気ガスを噴出するガス噴出ノズ
    ルが取り付けられていることを特徴とする 熱風循環炉。
  3. 【請求項3】 炉体と、 前記炉体内部の空間に配設され、被熱処理物が収納され
    るマッフルと、 前記炉体内部の空間に配設され、前記マッフルに接続さ
    れると共に、このマッフルを経由して雰囲気ガスを循環
    させるガス循環路と、 前記炉体の外部から前記ガス循環路内に挿入され、雰囲
    気ガスを供給するガス供給管と、 前記炉体に埋設され、前記炉体内部の空間を加熱するヒ
    ータとを備え、 前記ガス供給管の先端には雰囲気ガスを噴出するガス噴
    出ノズルが取り付けられている ことを特徴とする熱風循
    環炉。
  4. 【請求項4】 炉体と、 前記炉体内部の空間に配設され、被熱処理物が収納され
    るマッフルと、 前記炉体内部の空間に配設され、前記マッフルに接続さ
    れると共に、このマッフルを経由して雰囲気ガスを循環
    させるガス循環路と、 前記炉体の外部から前記ガス循環炉内に挿入され、雰囲
    気ガスを供給するガス供給管と、 前記炉体の内表面上に配設され、前記炉体内部の空間を
    加熱するヒータとを備え、前記ガス供給管の先端には雰囲気ガスを噴出するガス噴
    出ノズルが取り付けられていることを特徴とする 熱風循
    環炉。
  5. 【請求項5】 前記ガス循環路は、雰囲気ガスが前記マ
    ッフル内を水平方向に沿って流通する向きで接続されて
    いることを特徴とする請求項2ないし請求項4のうずれ
    かに記載の熱風循環炉。
  6. 【請求項6】 前記ガス循環路は、雰囲気ガスが前記マ
    ッフル内を垂直方向に沿って流通する向きで接続されて
    いることを特徴とする請求項2ないし請求項4のいずれ
    かに記載の熱風循環炉。
  7. 【請求項7】 前記マッフル内を流通した雰囲気ガスが
    流入してくる前記ガス循環路の流入部位に、ガス成分検
    出用機器に対して接続されるサンプリングボードが取り
    付けられていることを特徴とする請求項2ないし請求項
    6のいずれかに記載の熱風循環炉。
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JP6-192534 1994-08-16
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JPH08110177A JPH08110177A (ja) 1996-04-30
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KR101353584B1 (ko) * 2012-07-06 2014-01-22 허혁재 연속식 열처리로 및 분리가능한 연속식 열처리로용 급·배기장치

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