JP3768407B2 - 焼結装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、焼結装置に係り、特に、炉内で発生するガスからの悪影響を取り除くのに好適なものに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図５に従来の焼結装置の一構成例を示している。同図に示す焼結装置５０は、ワークＷを搬送するため、ベルト車６１，６２およびベルトコンベア６３からなる搬送機構６０と、その搬送機構６０の搬送路上に設置された炉本体５１とを備えて構成されている。
炉本体５１の上下部には上部ヒータ５２および下部ヒータ５３がそれぞれ設置され、その炉内が焼結温度となるように加熱している。
【０００３】
そして、上部ヒータ５２および下部ヒータ５３によって焼結温度に加熱された状態にあるとき、搬送機構６０のベルトコンベア６３が矢印ａ方向に駆動されると、ベルトコンベア６３上のワークＷが入口５１ａから炉本体５１内に入り、かつ炉本体５１ａの内部で所定温度に加熱されることによって焼結され、出口５１ｂから搬出されるようになっている。
【０００４】
また、炉本体５１には排気管５４が配設されている。排気管５４は、炉本体５１の長さ方向に沿って複数配設されており、ワークＷの主剤とバインダーとを混合してペースト状にしたものが炉本体５１内で過熱されると、バインダーに含まれた有機溶剤が発散することから、その有機溶剤のガスを炉本体５１から外部に排出するようにしている。なお、バインダーは、有機溶剤と結合材とで構成されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来の焼結装置５０は、排気管５４により、炉本体５１内でワークＷから発生したバインダー中の有機溶剤のガスを外部に排出するようにしている。
しかしながら、バインダー中の有機溶剤がガスとして発生すると、バインダー中に含まれる結合材の微粒子も一緒に排出されてしまう。そのため、結合材の微粒子が排気管５４の内壁に付着し、かつ堆積してしまう。この不具合は、排気管５４が十分加熱していないと、結合材の微粒子が凝固しやすくなるので、特に著しく起こっていた。しかも、排気管５４の内壁に微粒子が付着すると、その微粒子が剥がれて落下し、それが炉本体内のワークＷに降りかかってしまうので、ワークＷに焼け班が生じるばかりでなく、ワークＷの性能が不均一になる結果、品質低下をきたすという問題があった。
【０００６】
また、炉本体５１が搬送機構６０のベルトコンベア６３に沿った長いものであって、かつ炉本体５１の長さ方向に沿って複数の排気管５４が配設されているので、微粒子を除去するために排気管５４を清掃しようとすると、多くの労力および時間がかかり、またその間、装置を停止させなければならないので、稼働率が低下するという問題もあった。
【０００７】
さらに、排気管５４が炉本体５１の長さ方向に沿い配設されているので、炉本体５１の入口５１ａのみならず、出口５１ｂからも炉内に外気が流入してしまい、炉内温度が低下するおそれがあるばかりでなく、不均一となる問題もあった。
【０００８】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、ワークに焼け班や性能の不均一が生じるのを防止してワークの品質を確実に高めることができ、また簡単に清掃することができ、さらに、炉内温度の低下および不均一を防止することもできる焼結装置およびガス雰囲気炉装置を提供するのを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明においては、以下の手段を採用した。
即ち、請求項１にかかる焼結装置は、
ワークの搬送機構と、その搬送機構の搬送経路に設置され、内部を加熱する昇温手段を有する炉本体と、上記炉本体外部の入口付近と内部とに亘って設けられ前記炉本体内に発生したガスを外部に排気する排気エキストラクタとを備えてなり、
前記排気エキストラクタは、
前記炉本体内の前記ワークの上方に配設され前記炉本体内に雰囲気ガスを供給するガス供給管と、
前記炉本体内入口側の前記ワークの上方に横設され、前記炉本体内に発生したガスの吸引が実行される吸引管と、
前記吸引管の基部に接続され、かつ前記炉本体外部の入口付近に設置されたダクトと、
前記ダクトを介し前記吸引管から前記ガスを吸引する吸引装置と、を有し、
前記排気エキストラクタは、前記炉本体外部の入口付近から前記炉本体内で温度が急激に上昇する付近との間に配置され、
前記吸引管は、前記炉本体内の入口側に、互いに長さを違えて配設された複数本からなり、前記炉本体内の上部の入口側に架装された支持板に複数本横設され、
前記ガス供給管は、吐出口を、吸引管の吸引口側に向けて形成されていることを特徴とする。
請求項２にかかる焼結装置は、請求項１において、前記ダクトは、前記吸引管より流入した前記ガスの流速を下げるよう、前記吸引管の断面積より大きい容積を有する形状をなして前記ガス中の微粒子が沈降可能になっていると共に、清掃扉を開閉可能に装着していることを特徴とする。
請求項３にかかる焼結装置は、請求項１または２において、エジェクタ作用によって前記ダクト内に負圧を発生させるエジェクタポンプからなることを特徴とする。
請求項４にかかる焼結装置は、請求項１〜３において、前記吸引管の吸引口は、前記炉本体内の炉幅と略同等の大きさをなしていることを特徴とする。
請求項５にかかる焼結装置は、請求項４において、前記ガス供給管の吐出口は、前記吸引管の吸引口の幅と同等の幅をなしていることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図１〜図４に基づいて説明する。図１〜図３は本発明による焼結装置の一実施形態を示し、図１はその全体図、図２は炉本体内の位置と温度との関係を示す説明図、図３は排気エキストラクタを示す構成図である。
図１に示すように、本実施形態の焼結装置１は、ワークＷを搬送する搬送機構２と、搬送機構２の搬送経路上に設置された炉本体６とを備えて構成されている。
【００１１】
搬送機構２は、ベルト車３，４と、その両ベルト車３，４間に掛け渡されたベルトコンベア５とを有し、ベルトコンベア５の上流部にワークＷが供給されたとき、ベルト車３，４の回転によってベルトコンベア５が矢印ａ方向に駆動されることにより、ワークＷを下流側に搬送できるようになっている。そのため、一方のベルト車３，４が図示しない駆動源と連結されているが、これに限らず、双方が駆動源と連結されて同期回転するように構成してもよい。
【００１２】
炉本体６は、その上下部にそれぞれ配設された上部ヒータ７および下部ヒータ８を有している。上部ヒータ７および下部ヒータ８は、炉本体６内を所望温度に加熱するためのものである。なお、下部ヒータ８は、炉本体６の下部に設けられ、その熱が炉本体６の底壁およびベルトコンベア５を介し、該ベルトコンベア５上のワークＷに効率的に伝わるようになっている。そのため、ベルトコンベア５は、通常では金網で構成されているが、例えば線材をメッシュ状に形成したもので構成してもよい。このような炉本体６は、図示していないが、断熱材からなるカバーで覆われている。
【００１３】
そして、炉本体６が焼結に必要なガス雰囲気にあって、かつ上部ヒータ７，下部ヒータ８によって加熱されているとき、ベルトコンベア５が駆動されると、ベルトコンベア５上のワークＷが入口６ａから炉本体６内に搬入され、内部を通過しながら焼結されて出口６ｂより搬出されるようになっている。ワークＷは、炉本体６の通過時、所定の温度で加熱されることによって焼結される。
【００１４】
ここで、本実施形態で取り扱うワークＷについて述べると、コンデンサ，抵抗，インダクタ等のような電気部品の端面端子、或いはフェライトなどからなっている。端面端子を焼結する場合には、予め、その端面端子の主材である銅粉末と、結合材および有機溶剤からなるバインダーとがペースト状に混合され、その混合されたペースト状のものが炉本体６で所定温度で過熱されることにより焼結できるようになっている。
なお、フェライト焼結の場合には、予めフェライト粉末とバインダーとで混合した後、目的の磁性体に成形したものが炉本体６で加熱されることにより焼結できるようになっている。
【００１５】
ところで、ワークＷの内部の温度を搬送方向に測定すると、炉本体６の入口側と、中央側と出口側とで図２に示すように異なっている。即ち、ワークＷ内の温度は、図２に曲線Ａにて示すように、入口６ａが最も低く、そこから次第に上昇した後、点Ｐから急激に上昇して最高温度付近に達してその温度領域がしばらく続いた後、出口６ｂ付近から外気の影響で急激に降下している。つまり、入口寄りの位置にある点Ｐの前までは、ワークＷのバインダー中に含まれている有機溶剤が加熱によって発散し潜熱をとられるため昇温が緩くなっているが、点Ｐでは完全に有機溶剤が排出されるため昇温が急激となり、したがって、ここから炉内の下流側では有機溶剤が発散することがない。
【００１６】
そこで、この焼結装置１においては、炉本体６の入口側に排気エキストラクタ１０が設置され、この排気エキストラクタ１０が炉本体６の内部の入口側で発生した有機溶剤のガスを吸引することにより、有機溶剤のガスに含まれている結合材の微粒子を、炉長の初期の段階で吸引するようにしている。
【００１７】
この排気エキストラクタ１０は、吸引管１１と、吸引管１１の基部に接続されたダクト１４と、ダクト１４および吸引管１１に吸引力を発生させる吸引装置１５とを有している。
【００１８】
吸引管１１は、炉本体６内の上部の入口側に架装された支持板１３に、互いに長さを違えて複数本横設され、各々の先端部に下方に開口された吸引口１２が設けられている。この場合、各吸引管１１は、炉本体６内において入口側の範囲内で互いに長さを違えて配置され、しかも炉本体６内の炉幅と略同等の大きさをもつ形状をなしている。ダクト１４は、吸引管１１の基部に接続されると共に、炉本体６の入口６ａの外部に垂直方向に沿って配置されている。
【００１９】
吸引装置１５は、図３に示すように、全体的に筒状をなしており、その下部外周に外側から次第に上部内方に向かうように形成されたエア供給口１５ａを有すると共に、そのエア供給口１５ａから内部に至るに従い次第に開口形状を狭めたノズル部１５ｂを有し、さらにノズル部１５ｂより上部にエア供給口１５ａおよびダクト１４と連絡すると共に、外気と連絡する排気口１５ｃを有している。
【００２０】
この吸引装置１５は、エア供給口１５ａに対し、例えばコンプレッサなどのエア供給源から矢印ｂのように圧縮エアが供給されると、その圧縮エアがノズル部１５ｂにて絞られ、圧縮されて排気口１５ｃ側に矢印ｃのように送られることにより、エジェクタ作用が発生してダクト１４内に負圧が生じ、その負圧力で吸引管１１の吸引口１２から、炉本体６内で発生した有機溶剤のガスを高速に取り込み、かつ排気口１５ｃの外部に排出させるようになっており、いわゆるジェットポンプを構成している。
なお、コンプレッサの代わりとして、送風機であってもよく、要は、圧縮空気を供給することにより、ジェットポンプとして所望の負圧力が得られればよい。
【００２１】
その場合、吸引管１１の吸引口１２から有機溶剤のガスを高速で取り込んだ後、その取り込んだガスが吸引管１１からダクト１４を流通しているとき、ガスに含まれている結合材の微粒子がダクト１４内に沈降し、かつ堆積できるようにダクト１４が形成されている。即ち、ダクト１４は、吸引管１１より大きな容積をなしており、吸引管１１によって吸引された有機溶剤のガスが流入したとき、そのガスの流速を遅くさせることにより、ガスに含まれている結合材の微粒子がダクト１４内の底部に沈降し、かつ堆積物２０として堆積するようになっている。なお、ダクト１４にエジェクタ作用を発生させる圧縮エアの圧力としては、ダクト１４及び吸引管１１等の大きさによって適宜選定されている。
【００２２】
さらに、ダクト１４の下部には図３に示すように、清掃扉１６がヒンジ等を介して開閉可能に取り付けられている。清掃扉１６は、開けることにより、ダクト１４内に堆積している堆積物２０を除去できるようになっている。
【００２３】
またさらに、排気エキストラクタ１０は、炉本体６にガスを送り込むガス供給管１７を有している。このガス供給管１７は、吸引管１１と同様、炉本体６内の上部に架装された支持板１３に取り付けられ、その先端部に装着された吐出口１８を有している。そして、吸引管１１によって有機溶剤のガスと共に焼結に必要な雰囲気ガスが吸引された場合、炉本体６内が負圧となって入口６ａ，出口６ｂから外気が流入するおそれがあるが、ガス供給管１７は、雰囲気ガスの供給源からの雰囲気ガスを、吐出口１８から炉本体６内に補給することにより、炉本体６内が負圧になるのを防止するようにしている。
【００２４】
また、ガス供給管１７の吐出口１８は、吸引管１１の吸引口１２側を向くように傾斜して形成され、雰囲気ガスを矢印ｄのように吸引管１１の吸引口１２方向に導くことにより、炉内に発生した有機溶剤のガスを吸引口１２に矢印ｅのように誘引できるようにしている。なお、ガス供給管１７の他端は図示していないが、焼結に悪影響をせず、また排気口１５ｃより大気に放出しても問題のない、例えば窒素ガス等の雰囲気ガスの供給源と接続されている。
【００２５】
本実施形態の焼結装置１は、上記のように構成されているので、次にその作用について述べる。
今、上部ヒータ７および下部ヒータ８によって加熱された状態にあるとき、ベルトコンベアの上流部に焼結すべきワークＷが供給されると共に、そのベルトコンベア５が図１に示す矢印ａ方向に駆動されることにより、ベルトコンベア５上のワークＷが炉内に順次搬送されることとなる。
【００２６】
上記ワークＷの搬送により、ワークＷの内部では、図２に示すように、ワークＷの温度が入口６ａから次第に上昇し、点ＰまではワークＷのバインダー中に含まれている有機溶剤が飛散してガス化すると共に、そのガス中に結合材の微粒子が含まれることから、微粒子によって悪影響を受けるおそれがある。
【００２７】
しかしながら、本実施形態では、炉本体６の内部の入口側に排気エキストラクタ１０が設置されているので、排気エキストラクタ１０を確実に加熱させることができる。そのため、排気エキストラクタ１０により、炉本体６内の入口側に発生した有機溶剤のガスを吸引すると、そのガス中に含まれる結合材の微粒子を、凝固することなく確実に吸引することができ、結合材の微粒子が炉本体６内の炉壁やワークＷに付着するのを防止することができる。しかも、排気エキストラクタ１０は、炉本体６内において、上部ヒータ７およびワークＷの間に設けられているので、排気エキストラクタ１０の加熱昇温を確実に行うことで、微粒子の付着をいっそう防ぐことができる。
【００２８】
また、排気エキストラクタ１０は、入口６ａからワークＷの温度が急激に上昇する点Ｐ（図２参照）付近まで横設され、炉長の初期の段階でガスを高速で積極的に吸引するので、ガス中の結合材の微粒子が内部に付着するのをいっそう的確に防止することができる。
その結果、従来技術に比較すると、結合材の微粒子が炉内全体に広がり、特に排気管５４内および近辺に付着したものがワークＷに落下するおそれがないので、ワークＷに焼け斑が生じたり、ワークＷの性能が不均一になるのを防ぐことができ、ワークＷの品質を高めることができる。
【００２９】
そして、この排気エキストラクタ１０は、炉本体６内に配設された吸引管１１と、吸引管１１の基部に接続されると共に、炉本体６の入口側の外部に設置されたダクト１４と、ダクト１４を介し吸引管１１からガスを吸引する吸引装置１５とを有するので、ガスおよび結合材の微粒子の吸引を的確に行うことができる。しかも、吸引装置１５がエジェクタ作用を利用する、いわゆるジェットポンプで構成されているので、吸引管１１からガスを確実に高速で吸引することができる。したがって、吸引管１１を確実に加熱できると共に、吸引管１１よりガスを高速で吸引できるので、ガス中の微粒子が凝固しない状態のままでダクト１４内に導くことができる。
【００３０】
さらに、有機溶剤のガスが吸引口１２から吸引管１１内を高速で通過してダクト１４内に至るが、ダクト１４が前述のように、吸引管１１より容積が遙かに大きい形状をなしているので、ダクト１４内でのガスの流通速度が遅くなる結果、ガス中の結合材の微粒子がダクト１４内で沈降し、かつ堆積物２０として堆積させることができる。
この堆積物２０は、ダクト１４に設けられている清掃扉１６を開けることにより、ダクト１４から除去することができる。そのため、従来技術のように、炉本体５１に沿って複数配設された排気管５４の各々をいちいち清掃するのに比較し、労力及び時間を大幅に低減することができ、それだけ稼働率を高めることができる。
【００３１】
一方、排気エキストラクタ１０により炉本体６内で有機溶剤のガスを吸引すると、それに伴って周囲の空気も吸引されるので、炉本体６内が負圧になり、入口６ａ，出口６ｂから外気が炉内に流入するおそれがある。
しかしながら、本実施形態では、ガス供給管１７が設けられ、ガス供給管１７の吐出口１８から炉本体６内に雰囲気ガスを供給するので、炉本体６内が負圧になるのを抑えることができ、入口６ａ，出口６ｂから外気が炉内に流入するのを防止することができる。これにより、炉本体６内の温度が低下するのを防止できるばかりでなく、温度が不均一になるのも防止することができる。
【００３２】
しかも、ガス供給管１７の吐出口１８は、吸引管１１の吸引口１２側に向け、図３に示す矢印ｄのように雰囲気ガスを供給するよう形成されているので、吐出口１８から供給された雰囲気ガスが吸引口１２側に向かうに従い、炉本体６内で発生している有機溶剤のガスをも矢印ｅのように吸引管１１側に導き、誘引させるので、ガス及び結合材の微粒子の吸引を効果的に行うことができる。
【００３３】
但し、図３に示すように、吸引管１１とガス供給管１７とを一対一の関係で対応させることに限らず、例えば図４に示すように、一本の吸引管１１に対して二本のガス供給管１７を配設し、各ガス供給管１７からの雰囲気ガスを吸引管１１側に供給させることにより、炉本体６内に発生する有機溶剤のガスをより積極的に吸引するようにしてもよいのは勿論である。
【００３４】
またさらに、吸引管１１が炉本体６内の炉幅と略同一の大きさに形成されているので、炉本体６に発生したガスを隅々から吸引できる。これに加え、ガス供給管１７が吸引管１１と略同様の幅に形成されているので、炉本体６内に雰囲気ガスを隅々まで供給することもできる結果、安定した焼結効果を得ることが可能となる。
【００３５】
なお、図示実施形態では、排気エキストラクタ１０の吸引管１１が炉本体６内の上部に設けられていると、上部ヒータ７からの熱が吸引管１１に遮られ、ワークＷが加熱されにくくなるおそれがあるが、排気エキストラクタ１０の吸引管１１を所定温度に昇温させた後で装置を可動すれば、初期の効果を得ることが確認できた。
【００３６】
さらに、焼結時に発生する有機溶剤のガスを排出させる焼結装置に適用した例を示したが、例えば、ガス雰囲気炉で処理が行われることによって雰囲気ガスと異なるガスが発生するものにも適用し、同様の作用効果を得ることができるので、図示実施例に限定されるものではない。
【００３７】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、炉本体内の入口側に設置した排気エキストラクタによって有機溶剤のガスを吸引し、ガスに含まれる結合材の微粒子の落下による影響を取り除けるように構成したので、ワークに焼け班や性能の不均一が生じるのを防止してワークの品質を確実に高めることができ、また簡単に清掃することができ、さらには炉本体内の温度が低下するのを防止できるばかりでなく、温度が不均一になるのも防止することができ、炉内で安定した処理を実現できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による焼結装置の一実施形態を示す側面断面図である。
【図２】 炉本体の位置とその内部温度との関係を示す説明図である。
【図３】排気エキストラクタを示す要部拡大の側面断面図である。
【図４】排気エキストラクタにおける吸引管とガス供給管との変形例を示す側面断面図である。
【図５】従来の焼結装置の一構成例を示す側面断面図である。
【符号の説明】
１ 焼結装置
２ 搬送機構
３，４ ベルト車
５ ベルトコンベア
６ 炉本体
６ａ 入口
６ｂ 出口
７ 上部ヒータ
８ 下部ヒータ
１０ 排気エキストラクタ
１１ 吸引管
１２ 吸引口
１３ 支持板
１４ ダクト
１５ 吸引装置
１５ａ エア供給口
１５ｂ ノズル部
１５ｃ 排気口
１６ 清掃扉
１７ ガス供給管
１８ 吐出口
２０ 堆積物
Ｗ ワーク

Claims (5)

1. ワークの搬送機構と、その搬送機構の搬送経路に設置され、内部を加熱する昇温手段を有する炉本体と、上記炉本体外部の入口付近と内部とに亘って設けられ前記炉本体内に発生したガスを外部に排気する排気エキストラクタとを備えてなり、
   前記排気エキストラクタは、
   前記炉本体内の前記ワークの上方に配設され前記炉本体内に雰囲気ガスを供給するガス供給管と、
   前記炉本体内入口側の前記ワークの上方に横設され、前記炉本体内に発生したガスの吸引が実行される吸引管と、
   前記吸引管の基部に接続され、かつ前記炉本体外部の入口付近に設置されたダクトと、
   前記ダクトを介し前記吸引管から前記ガスを吸引する吸引装置と、を有し、
   前記排気エキストラクタは、前記炉本体外部の入口付近から前記炉本体内で温度が急激に上昇する付近との間に配置され、
   前記吸引管は、前記炉本体内の入口側に、互いに長さを違えて配設された複数本からなり、前記炉本体内の上部の入口側に架装された支持板に複数本横設され、
   前記ガス供給管は、吐出口を、吸引管の吸引口側に向けて形成されていることを特徴とする焼結装置。
2. 前記ダクトは、前記吸引管より流入した前記ガスの流速を下げるよう、前記吸引管の断面積より大きい容積を有する形状をなして前記ガス中の微粒子が沈降可能になっていると共に、清掃扉を開閉可能に装着していることを特徴とする請求項１記載の焼結装置。
3. 前記吸引装置は、エジェクタ作用によって前記ダクト内に負圧を発生させるエジェクタポンプからなることを特徴とする請求項１又は２の何れか記載の焼結装置。
4. 前記吸引管の吸引口は、前記炉本体内の炉幅と略同等の大きさをなしていることを特徴とする請求項１〜３の何れか記載の焼結装置。
5. 前記ガス供給管の吐出口は、前記吸引管の吸引口の幅と同等の幅をなしていることを特徴とする請求項４記載の焼結装置。

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