JP3498191B2 - 熱処理炉 - Google Patents

熱処理炉

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JP3498191B2
JP3498191B2 JP21137094A JP21137094A JP3498191B2 JP 3498191 B2 JP3498191 B2 JP 3498191B2 JP 21137094 A JP21137094 A JP 21137094A JP 21137094 A JP21137094 A JP 21137094A JP 3498191 B2 JP3498191 B2 JP 3498191B2
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heat
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明義 大西
闊 瀬野
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Murata Manufacturing Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は熱処理炉に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】図6に従来の熱処理炉の一つである焼成
炉を示す。この焼成炉は、トンネル炉といわれる連続焼
成炉で、内部に焼成空間13を有する炉本体1を備え、
炉本体1には、トンネル状の通路35が貫通して形成さ
れている。
【0003】通路35の下部には炉床37が設けられて
おり、通路35の上部にはヒータ9が設置されている。
【0004】図示しない被焼成物を収容した匣39は、
台板41上に積み重ねられている。匣39を載せた台板
41は、炉床37上に載置されて、プッシャー43によ
り順次通路35の内部に押し込まれる。
【0005】被焼成物は、匣39に収容された状態で、
所定の温度に設定された焼成空間13を通過することで
焼成される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記のような連続焼成
炉では、匣または台板等の熱容量の大きな焼成治具を使
用しており、これらの焼成治具を通じて被焼成物を加熱
するため、急昇温、急冷却が難しく、長時間の焼成が必
要であった。
【0007】また、被焼成物と匣との化学反応を防止す
るためにパウダーまたはセパレータ等が必要であった。
【0008】さらに、パウダーや匣を用いることによっ
て、焼成後の被焼成物からパウダーを取り除くパウダー
剥しや、被焼成物を匣に出し入れする匣入れ、匣あけと
いった工程が必要となり、コストが高くなるとともに、
作業時における被焼成物の割れ欠けが発生しやすかっ
た。
【0009】この発明の目的は、匣または台板等の熱処
理治具を使用することなく、被熱処理物の短時間熱処理
を可能とし、かつ、作業工程を減らして低コストで確実
に熱処理することができる熱処理炉を提供することにあ
る。
【0010】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記のよう
な問題点を解決するためになされたもので、内部に熱処
理空間を有する炉本体と、長手方向に傾斜している略円
筒状の炉芯管と、前記炉芯管を回転させる回転駆動手段
と、被熱処理物を加熱するヒータとを備えるとともに、
前記炉芯管は、略円筒状の外側炉芯管と、この外側炉芯
管の内側に設けられる内側炉芯管とからなり、前記内側
炉芯管は、所定本数の炉芯管が連結部で長手方向に連結
されてなり、前記連結部は斜めに加工されていることを
特徴とするものである。
【0011】
【0012】また、この発明は、前記内側炉芯管を構成
する所定本数の炉芯管において、被熱処理物投入側の始
端部に位置する炉芯管の径より、被熱処理物排出側の終
端部に位置する炉芯管の径が大きくなっていることを特
徴とするものである。
【0013】
【0014】
【作用】この発明の熱処理炉では、長手方向に傾斜して
いる外側炉芯管と内側炉芯管とからなる炉芯管を用いる
ことによって、被熱処理物が連続的に移動する。このた
め、匣または台板等の熱容量の大きな熱処理治具が不要
となり、炉芯管による被熱処理物の急昇温、急冷却がで
きる。
【0015】また、回転駆動手段によって、炉芯管が回
転するので、パウダーまたはセパレータ等が不要である
にもかかわらず、被熱処理物と炉芯管との化学反応を防
止することができる。
【0016】また、パウダー剥し、匣入れ、および匣あ
けといった工程が不要となることにより、従来これらの
作業時に発生した被熱処理物の割れ欠けを防止できる。
【0017】さらに、炉芯管が外側炉芯管と内側炉芯管
との二重構造をしているので、外側炉芯管と内側炉芯管
とでそれぞれに適した材質または形状が選択できる。ま
た、内側炉芯管が汚れたときには内側炉芯管のみを容易
に取り替え交換できる。
【0018】また、内側炉芯管が被熱処理物との反応を
防止することが可能な材質からなる場合には、内側炉芯
管内で被熱処理物が一時的に停止しても内側炉芯管と被
熱処理物との化学反応を防止することができる。
【0019】また、炉芯管の複数本が炉本体に設けられ
ている場合には、一度に大量の被熱処理物を投入して熱
処理することができる。
【0020】さらに、外側炉芯管がその外周に設けられ
たギアを有するとともに、回転駆動手段がギアと係合す
る係合手段と、係合手段を回転させる駆動源とを有する
場合には、駆動源による回転力が係合手段に伝わり、係
合手段とギアの係合によって外側炉芯管は回転運動を行
い、それに伴って内側炉芯管も回転運動することができ
る。
【0021】
【実施例】以下、図1、図2、図3、図4、図5を参照
して、この発明の熱処理炉の一実施例である連続焼成炉
について説明する。この連続焼成炉は、図1に示すよう
に、炉本体1と、炉芯管3を構成する外側炉芯管3aお
よび内側炉芯管3bと、炉芯管3を回転させる回転駆動
手段5と、セラミック素材であり略円形状の被熱処理物
7を加熱するヒータ9と、炉芯管内の雰囲気ガスを調整
するガス調整管8、10とを備えている。
【0022】炉本体1は、炉本体1のフレーム部分に断
熱材11が設けられており、その内部に熱処理空間であ
る焼成空間13が形成されている。焼成空間13内に
は、炉芯管3近傍の所定の位置にヒータ9および熱電対
17が配置され、ヒータ9は熱電対17によって測定さ
れた温度のデータを基にして、炉本体1の下部の支持台
14内に設置されている温度制御盤15によって制御さ
れたいる。このヒータ9は、炉芯管3の上部および下部
に互いに略平行に、また、炉芯管3に対しては直交して
設置されている。
【0023】また、炉本体1は、支持台14に取り付け
られたアジャスター19によって、その長手方向に沿っ
て焼成後の被熱処理物7が排出される側が下方となるよ
うに傾斜している。このアジャスター19は、炉本体1
の傾斜角度を任意の角度に調整することができて、調整
後は炉本体1をその傾斜角度に固定する。
【0024】炉芯管3は、炉本体1の長さ方向に沿っ
て、焼成空間13を貫くように配設されており、炉芯管
3の被熱処理物投入側と被熱処理物排出側とが炉本体1
から突出し、炉本体1に設けられたベアリング25によ
って回転可能に固定されている。また、炉芯管3は、複
数本が炉本体1に設けられており、例えば、図2に示す
ように、上下2段に水平方向にそれぞれ5本ずつ計10
本が配設されている。なお、炉本体1の傾斜に伴って炉
芯管3も傾斜している。
【0025】また、炉芯管3は、外側炉芯管3aと内側
炉芯管3bとが一体となった二重構造で構成されてい
る。外側炉芯管3aは、略円筒状の形状を有しており、
長尺物が製作可能なムライト、アルミナ、SiC質等で
形成されている。
【0026】また、図2に示すように、外側炉芯管3a
は、外周にギア29が設けられている。このギア29
は、外側炉芯管3aの下部に設けられた後述するスクリ
ュー5aと係合できるように、所定のサイズと間隔を有
している。
【0027】炉芯管3を回転させる回転駆動手段5は、
外側炉芯管3aの外周に設けられたギア29に係合する
係合手段であるスクリュー5aと、このスクリュー5a
を回転させる駆動源である駆動モーター5bとからな
る。
【0028】従って、スクリュー5aが駆動モーター5
bと連結して回転することにより、外側炉芯管3aおよ
び外側炉芯管3aと一体となった内側炉芯管3bは、駆
動モーター5bによって回転する。
【0029】内側炉芯管3bは、その外径寸法が外側炉
芯管3aの内径寸法よりも小さい略円筒状の形状を有し
ており、外側炉芯管3aの内側に設けられている。ま
た、内側炉芯管3bは、MgO、MgOスピネル、Zr
2質等で形成されている。これらの材質は、BaTi
3系、PbTiO3系材料と反応しにくい材質なので、
BaTiO3系、PbTiO3系の被熱処理物7と反応す
ることはない。
【0030】また、図1に示すように、内側炉芯管3b
の被熱処理物投入側の始端部には、押さえ治具21が設
けられ、さらに、被熱処理物排出側の終端部には、フラ
ンジ23が設けられて、内側炉芯管3bを固定してい
る。また、これらは内側炉芯管3bが熱膨張した時の長
さに合わせて調整されている。
【0031】ところで、内側炉芯管3bは、MgO、M
gOスピネル、ZrO2質の材質の場合、長さ600m
m程度が製作限度である。従って、例えば外側炉芯管3
bの長さが1800mm程度の場合には、外側炉芯管3
aの内部で所定本数の内側炉芯管3bが連結部27で長
手方向に連結される。
【0032】連結部27は、図3、図4に示すように、
斜めに加工されている。これによって、内側炉芯管3b
を連結させたときに、たとえ連結部27に若干の隙間が
できても、図5に示すように、連結部27を垂直に加工
したときのように、被熱処理物7が連結部27の隙間に
つまることはない。
【0033】さらに、内側炉芯管3bは、図4に示すよ
うに、始端部から終端部にかけて、それぞれの内側炉芯
管3bの径が大きくなっており、内側炉芯管3bが若干
上下左右にずれていても被熱処理物7が引っ掛からない
ようになっている。
【0034】ガス調整管8、10は、それぞれ略円筒状
の形状を有しており、一端は内側炉芯管3bの内部に挿
入され、他端は内側炉芯管3bの外部で、上下に位置す
るガス調整管8、8または10、10と互いに連結して
いる。このガス調整管8は、内側炉芯管3bの内部へ雰
囲気ガスを供給し、ガス調整管10は、内側炉芯管3b
の外部へ雰囲気ガスを排気する。炉本体1が傾斜してい
るため、雰囲気ガスは内側炉芯管3bの終端部から始端
部へスムーズに流動する。
【0035】ここで、ガス調整管8、10は、それぞれ
雰囲気ガスの供給と排気とを切り換え可能であるので、
内側炉芯管3bの始端部からガス調整管8(または1
0)を挿入して、ガス調整管8(または10)から雰囲
気ガスを供給し、被熱処理物7の焼成後、始端部のガス
調整管8(または10)から雰囲気ガスを排気するとい
うように、雰囲気ガスの供給と排気とを1本のガス調整
管8または10で行うこともできる。
【0036】ここでまた、炉本体1は、冷却ファン31
が被熱処理物排出側に設置されており、炉芯管3を冷却
することができる。さらに、被熱処理物排出側に設けら
れたベルトコンベア33は、炉本体1と略垂直方向に設
置されており、焼成された被熱処理物7をコンベア上に
載置して搬送する。
【0037】次に、本願発明の熱処理炉を用いた熱処理
方法について説明する。 (1)まず、駆動モーター5によってスクリュー6を回
転させて、それに伴い、スクリュー6とギア29で係合
している外側炉芯管3aも回転させて、一体となってい
る内側炉芯管3bも回転させる。
【0038】(2)被熱処理物7を内側炉芯管3bに投
入し、回転する内側炉芯管3b内を始端部から終端部に
向かって、倒れ防止用の先頭被熱処理物(図示せず。)
により、倒れることなく回転しつつ進行させる。
【0039】(3)焼成空間13内でヒータ9による加
熱によって、脱バインダーおよび本焼成を行う。
【0040】(4)本焼成が終わると、終端部からベル
トコンベア33上に載置されて搬送させる。
【0041】ところで、この発明は上記実施例に限定さ
れるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲に
おける変更が可能である。例えば、上記実施例のような
熱処理炉では、10本の炉芯管が上下それぞれの水平方
向に5本ずつ配列しているが、任意本数の炉芯管を任意
の位置に配列してもよい。
【0042】例えば、上記実施例では、炉芯管の大きさ
が略同一形状をなしているが、被熱処理物の大きさに応
じて、サイズの異なる炉芯管を組み合わせて構成するこ
とも可能である。
【0043】例えば、上記実施例では、ヒータは、炉本
体の上部および下部に互いに略平行、また炉芯管に対し
ては直交して設置されているが、炉芯管に略平行に設置
してもよいし、炉芯管の外周に略円弧状に設置してもよ
いし、炉芯管の回転の妨げとならなければ、任意の位置
に設置することも可能である。
【0044】例えば、上記実施例では、ガス調整管は、
炉芯管の外部の他端を他の炉芯管と連結させているが、
連結させずにそれぞれ別々に雰囲気ガスの供給または排
気を行っても良いし、また、複数本のガス調整管を連結
させて雰囲気ガスの供給または排気を行っても良い。
【0045】この発明は、さらにその他の点において
も、上記実施例に限定されるものではなく、外側炉芯管
および内側炉芯管の材質や具体的形状、ギアおよびスク
リューの材質や具体的形状、ガス調整管の具体的形状な
どに関し、この発明の要旨の範囲内において、種々の応
用、変形を加えることが可能である。
【0046】
【発明の効果】この発明の熱処理炉では、匣または台板
等の熱容量の大きな熱処理治具が不要となり、炉芯管に
よる被熱処理物の急昇温、急冷却ができるので、短時間
熱処理が可能である。
【0047】また、パウダーまたはセパレータ等が不要
であるにもかかわらず、被焼成物と炉芯管との化学反応
を防止することができるので、パウダー剥しの工程が省
けるとともに、匣を用いずに熱処理を行うことができる
ので、匣入れ、匣あけの工程が不要となる。従って、作
業工程を減らし、被熱処理物を低コストで熱処理するこ
とが可能である。
【0048】また、パウダー剥し、匣入れ、および匣あ
けといった作業工程を省くことができるので、従来これ
らの作業時における被熱処理物の割れ欠けの発生を防止
でき、従って、被熱処理物を確実に熱処理することが可
能である。
【0049】さらに、外側炉芯管と内側炉芯管との二重
構造をしているので、外側炉芯管と内側炉芯管とでそれ
ぞれに適した材質または形状が選択できるので、炉芯管
を設計するときの設計の自由度が高めることが可能であ
る。また、内側炉芯管が汚れたときには内側炉芯管のみ
を容易に取り替え交換できるので、メンテナンスを容易
にすることが可能である。
【0050】また、内側炉芯管が被熱処理物との反応を
防止することが可能な材質からなる場合には、内側炉芯
管内で被熱処理物が一時的に停止しても内側炉芯管と被
熱処理物との化学反応を防止することができるので、よ
り一層確実に化学反応を防止することが可能である。
【0051】また、炉芯管の複数本が炉本体に設けられ
ている場合には、一度に大量の被熱処理物を投入して熱
処理することができるので、より一層短時間で熱処理す
ることが可能である。また、それぞれの炉芯管に品種の
異なる被熱処理物を投入して熱処理することも可能であ
る。
【0052】さらに、外側炉芯管がその外周に設けられ
たギアを有し、回転駆動手段がギアと係合する係合手段
と、係合手段を回転させる駆動源とを有する場合には、
駆動源による回転力が係合手段に伝わり、係合手段とギ
アの係合によって外側炉芯管は回転運動を行い、それに
伴って内側炉芯管も回転運動することができるので、よ
り一層スムーズな回転が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例を示す一部切欠断面図。
【図2】図1のA−A線における概略矢視図。
【図3】この発明の一実施例を示す要部概略図。
【図4】この発明の一実施例を示す要部断面図。
【図5】この発明の一実施例を示す要部断面図。
【図6】従来の熱処理炉を示す断面図。
【符号の説明】
1 炉本体 3 炉芯管 3a 外側炉芯管 3b 内側炉芯管 5 回転駆動手段 5a スクリュー(係合手段) 5b 駆動モーター(駆動源) 6 スクリュー 7 セラミックユニット(被熱処理物) 8、10 ガス調整管 9 ヒータ 11 断熱材 13 焼成空間(熱処理空間) 14 支持台 15 温度制御盤 17 熱電対 19 アジャスター 21 押さえ治具 23 フランジ 25 ベアリング 27 連結部 29 ギア 31 冷却ファン 33 ベルトコンベア 35 通路 37 炉床 39 匣 41 台板 43 プッシャー
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F27B 7/02 F27B 7/08 F27B 7/14 F27B 7/26

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内部に熱処理空間を有する炉本体と、長
    手方向に傾斜している略円筒状の炉芯管と、前記炉芯管
    を回転させる回転駆動手段と、被熱処理物を加熱するヒ
    ータとを備えるとともに、 前記炉芯管は、略円筒状の外側炉芯管と、この外側炉芯
    管の内側に設けられる内側炉芯管とからなり、 前記内側炉芯管は、所定本数の炉芯管が連結部で長手方
    向に連結されてなり、前記連結部は斜めに加工されてい
    ることを特徴とする熱処理炉。
  2. 【請求項2】 前記内側炉芯管を構成する所定本数の炉
    芯管において、比熱処理物投入側の始端部に位置する炉
    芯管の径より、被熱処理物排出側の終端部に位置する炉
    芯管の径が大きくなっていることを特徴とする、請求項
    に記載の熱処理炉。
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