JP4202023B2 - 搬送トレイ及び熱処理炉 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被処理物を搬送トレイに載せて搬送ローラ上を搬送させつつ熱処理を行う熱処理炉及びこれに用いられる搬送トレイに関し、更に詳しくは、搬送トレイの材質に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
真空中あるいは不活性ガス雰囲気中で被処理物を熱処理（焼入、焼戻、焼鈍、焼結など）する熱処理炉として、ローラハース式の熱処理炉が知られている。ローラハース式の熱処理炉は、搬送ローラ上に搬送トレイを載置し、この搬送トレイ上に被処理物を載せて、搬送トレイごと被処理物を搬送しつつ連続的に熱処理を行う炉である。
搬送ローラは、被処理物の搬送方向に対して直交して所定間隔おきに複数本設けられており、それぞれ同方向に同速度で回転される。
【０００３】
搬送トレイには、被処理物を支持して搬送するのに十分な機械的強度や、例えば２０００℃近い高温処理に耐え得る耐熱性が要求される。このような要求を満足する材料として炭素系複合材料でなる搬送トレイが公知である。
【０００４】
図７〜１０は、その従来の搬送トレイ１を示す。図７は搬送トレイ１の平面図を、図８は正面（背面）図を、図９は側面図を、図１０は図７における［１０］−［１０］線方向の断面図をそれぞれ示す。
搬送トレイ１は、外枠を形成する４本のメインフレーム２ａ、２ｂと、内枠を形成する５本のサブフレーム３、更には４本の支持板４を格子状に組み合わせてなる。
メインフレーム２ａ、２ｂ、サブフレーム３、及び支持板４は何れも帯板状を呈している。
【０００５】
短尺のメインフレーム２ｂの両端部及びサブフレーム３の両端部は、長尺のメインフレーム２ａに嵌め込まれている。支持板４は、短尺のメインフレーム２ｂ及びサブフレーム３と直交して、被処理物が載せられる上面側に係合している。更に、メインフレーム２ａ、２ｂで形成される４箇所の角部の内側には補強板５が嵌め込まれている。
【０００６】
上述したメインフレーム２ａ、２ｂ、サブフレーム３、支持板４、補強板５は、全て炭素系複合材料でなる。具体的には、炭素繊維を樹脂で固めた複合材料でなる。
その他、金属、例えば高融点金属のタングステン（Ｗ）でなる搬送トレイも従来より用いられている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
炭素系複合材料でなる搬送トレイには、搬送ローラとの接触部における摩耗や、被処理物への浸炭などの問題がある。
一方、Ｗでなる搬送トレイは、摩耗しにくく、被処理物への浸炭も起こらないという利点を有するが、炭素系複合材料でなる搬送トレイに比べて、コスト高であり、また、重量が重く搬送ローラによる搬送性や、取扱い性で炭素系複合材料でなる搬送トレイよりも劣るという問題がある。更に、Ｗは熱容量が炭素系複合材料に比べて一桁程大きいため、炉内の昇温に必要な熱エネルギーが大となるという問題もある。
【０００８】
本発明は上述の問題に鑑みてなされ、その目的とするところは、搬送トレイとして必要とされる様々な材質的な要求に柔軟に対応できる搬送トレイ及びこの搬送トレイを備えた熱処理炉を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の搬送トレイは、前記搬送ローラと接触する金属材料又はセラミック材料でなる第１及び第２のメインフレームと、一端が前記第１のメインフレームと係合し他端が前記第２のメインフレームと係合する炭素系複合材料でなる複数本のサブフレームと、前記複数本のサブフレーム上に載置され前記被処理物と接触するセラミック材料でなる敷板とを具備することを特徴とする。そして、本発明の熱処理炉は、上記構成の搬送トレイを搬送ローラ上に備えている。
【００１０】
すなわち、本発明では、搬送トレイを全て同じ材料で構成するのではなく、部分的に材料を変えている。材料の組み合わせに際しては、処理温度や炉内の環境などに応じて好ましい組み合わせが選択される。具体的には、軽量性、コスト面、少ない熱エネルギーでの昇温性などを考慮して、大部分を炭素系複合材料で構成し、炭素系複合材料の使用が問題になるような箇所には、金属材料やセラミック材料を用いる。例えば、搬送ローラとの接触部は搬送ローラと同材質にしたり、被処理物との接触部は、浸炭を防ぐためにセラミック材料にする。また、搬送トレイの構造を、複数のフレームからなる格子状とすることにより、使用される各種条件などに応じて、部分的な材料の組み替えを容易に行うことができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１２】
図１は、本実施の形態による搬送トレイ１１の斜視図を示す。図２はその平面図を、図３はその側面図を、図４はその正面（背面）図を、それぞれ示す。
搬送トレイ１１は、主として、２本のメインフレーム１２と、９本の短尺のサブフレーム１３と、１本の長尺のサブフレーム１４とを格子状に組み合わせて構成される。
【００１３】
メインフレーム１２とサブフレーム１３、１４は何れも帯板状を呈している。
メインフレーム１２とサブフレーム１３、１４は、具体的には以下のような係合関係にて組み合わされている。
メインフレーム１２の上面には複数の凹部が形成されており、これら各凹部に、短尺のサブフレーム１３の両端の上部に形成された段部が係合している。
同様に、外側の一対の短尺のサブフレーム１３の上面に形成された凹部に、長尺のサブフレーム１４の両端の上部に形成された段部が係合している。
更に、内側の短尺のサブフレーム１３の中央部にそれぞれ形成された凹部に、長尺のサブフレーム１４に形成された凹部が係合している。
【００１４】
また、４本の丸棒状のバックル１５が、両端にねじを形成したタイロッド１７及びナット１８を介して、メインフレーム１２に連結されている。具体的には、バックル１５の両端部それぞれに、タイロッド１７の一端が螺着され、このタイロッド１７の他端が２本のメインフレーム１２にそれぞれ螺着されている。また、バックル１５は、長尺のサブフレーム１４を貫通している。
更に、メインフレーム１２及びサブフレーム１３、１４で囲まれる空間のうちの４箇所には、円形の貫通孔が形成された平板状のガセット１６が取り付けられている。
これらバックル１５やガセット１６は、メインフレーム１２とサブフレーム１３、１４とで構成される格子状の形状を安定して保持するための補強材として機能する。
【００１５】
上述した搬送トレイ１１において、メインフレーム１２以外の、全ての部材（サブフレーム１３、１４、バックル１５、ガセット１６、タイロッド１７、ナット１８）は、炭素系複合材料でなる。具体的には、炭素繊維を樹脂で固めた複合材料でなる。
【００１６】
メインフレーム１２は、図４に示されるように、サブフレーム１３よりも下方に突出しており、このメインフレーム１２の下面のみが搬送ローラに接する。そして、このメインフレーム１２は、例えばタングステン（Ｗ）でなる。
【００１７】
更に、本実施の形態の搬送トレイ１１は、図１に１点鎖線で示されるように、被処理物が載せられる中央部に、例えば窒化ホウ素（ＢＮ）でなる敷板１９を載置して備えている。
【００１８】
次に、上記搬送トレイ１１を備えた熱処理炉について説明する。図５は、その熱処理炉２０の概略断面図を示し、図６は、搬送ローラ２２の平面図を示す。
【００１９】
断熱ケーシング２１に囲まれて処理室２７が構成されている。断熱ケーシング２１の底部に支持部２３を介して一対のガイドレール２４が取り付けられ、これらガイドレール２４の間に複数本の搬送ローラ２２がその軸方向を搬送方向と直交させて並列して設けられている。搬送ローラ２２は、一対のガイドレール２４に対して一体化された軸受２５に、回転自在に両端が支持されている。その他、処理室２７には、加熱手段としてのヒータｈや、処理室２７内を排気するための真空排気手段（図示せず）などが設けられている。
【００２０】
搬送ローラ２２の回転駆動は、処理室２７外に配置された駆動源（図示せず）により行われ、搬送ローラ２２の一端に結合され、断熱ケーシング２１の外方に突出する連絡部２６を介して、同方向に同速度で回転される。例えば、各搬送ローラ２２を１本の無端チェーンで駆動するなどの形態が採用される。
【００２１】
被処理物２８は、搬送トレイ１１上に載置された敷板１９上に載せられる。そして、搬送トレイ１１は、搬送ローラ２２の回転により搬送され、被処理物２８は、処理室２７内を搬送されながら熱処理される。
このような熱処理炉は、例えば、ＴａやＮｂコンデンサの焼結炉として用いられる。
【００２２】
上述したように、本実施の形態では、搬送トレイ１１の大部分は炭素系複合材料で構成し、搬送ローラ２２と接触するメインフレーム１２のみを例えばＷにしている。このような構成のため、炭素系複合材料の有する軽量、安価、昇温に際して省電力であるという利点を損なうことなく、且つ、搬送ローラ２２との接触部（メインフレーム１２）の摩耗を防ぐことができる。
更に、例えばＢＮでなる敷板１９によって、被処理物２８と、炭素系複合材料との接触を避けることができるので、被処理物２８の浸炭や炭素系複合材料との溶着などを防ぐことができる。
【００２３】
本発明は以上述べた実施の形態に限定されることなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。
【００２４】
炭素系複合材料に組み込まれる金属材料としては、Ｗ、Ｔａ、Ｍｏなどが、セラミック材料としては、ＢＮ、Ｙ_２Ｏ_３などが一例として挙げられる。上記材料は、処理条件や使用環境などに応じて、適宜選択され様々に組み合わせられる。例えば、メインフレーム１２をセラミック材料で構成することも考えられる。また、搬送ローラとの接触部は、搬送ローラと同材料にすることが摩耗抑制の点では好ましい。更に、被処理物との接触部は、被処理物との反応を最も抑制できる材料などが適宜選択される。
【００２５】
また、上記の敷板１９に代えて、例えば溶射、蒸着、ＣＶＤ、スパッタリングなどの手法によって炭素系複合材料の表面（被処理物との接触部）に、上記金属材料やセラミック材料の薄膜を形成してもよい。あるいは、被処理物との接触部のフレームを上記金属材料あるいはセラミック材料のフレームに代えて組み込んでもよい。
【００２６】
更には、搬送トレイの構造も格子状に限らず、板状や容器状であっても良い。
しかし、上記実施の形態のように、複数のフレームを組み合わせてなる格子状とすれば、各種条件に応じて、容易に搬送トレイの一部分を所望の材料に変更できるという利点がある。一例として、上記実施の形態では、メインフレーム１２をＷで構成したが、例えばＴａでなる搬送ローラに搬送トレイを用いたい場合には、Ｔａでなる別のメインフレームに容易に変更でき、各種条件に対して柔軟に対処できる。
【００２７】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、炭素系複合材料の、ローラ搬送による摩耗や被処理物への浸炭などが防げると共に、炭素系複合材料が有している軽量、安価、昇温に必要な熱エネルギーを小さくできる（省電力）などの効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態による搬送トレイの斜視図である。
【図２】同搬送トレイの平面図である。
【図３】同搬送トレイの側面図である。
【図４】同搬送トレイの正面（背面）図である。
【図５】本発明の実施の形態による熱処理炉の概略断面図である。
【図６】同熱処理炉に備えられた搬送ローラの平面図である。
【図７】従来例の搬送トレイの平面図である。
【図８】同搬送トレイの正面（背面）図である。
【図９】同搬送トレイの側面図である。
【図１０】図７における[１０]−[１０]線方向の断面図である。
【符号の説明】
１１……搬送トレイ、１２……メインフレーム、１３……サブフレーム、１４……サブフレーム、１９……敷板、２０……熱処理炉、２２……搬送ローラ、２７……処理室、２８……被処理物。

Claims (4)

1. 被処理物を載せて搬送ローラ上を搬送される格子状の搬送トレイであって、
   前記搬送ローラと接触する金属材料又はセラミック材料でなる第１及び第２のメインフレームと、
   一端が前記第１のメインフレームと係合し他端が前記第２のメインフレームと係合する炭素系複合材料でなる複数本のサブフレームと、
   前記複数本のサブフレーム上に載置され前記被処理物と接触するセラミック材料でなる敷板とを具備することを特徴とする搬送トレイ。
2. 請求項１に記載の搬送トレイであって、
   前記第１、第２のメインフレーム及び前記複数本のサブフレームはそれぞれ、帯板状を呈していることを特徴とする搬送トレイ。
3. 請求項１に記載の搬送トレイであって、
   前記敷板は、窒化ホウ素でなることを特徴とする搬送トレイ。
4. 被処理物を熱処理する熱処理炉であって、
   搬送ローラと、
   前記搬送ローラと接触する金属材料又はセラミック材料でなる第１及び第２のメインフレームと、一端が前記第１のメインフレームと係合し他端が前記第２のメインフレームと係合する炭素系複合材料でなる複数本のサブフレームと、前記複数本のサブフレーム上に載置され前記被処理物と接触するセラミック材料でなる敷板とを有する格子状の搬送トレイと、
   前記被処理物を加熱する加熱手段とを具備することを特徴とする熱処理炉。

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