JP5136543B2 - heating furnace - Google Patents
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Description
本発明は、複数段の熱処理空間を有する熱処理室を備えた加熱炉に関するものである。 The present invention relates to a heating furnace provided with a heat treatment chamber having a plurality of stages of heat treatment spaces.
従来、このような分野の技術として、下記特許文献1に記載の加熱炉が知られている。この加熱炉は、複数の被加熱物を上下方向に間隔をあけて多段に熱処理室に収容し、熱風循環流路で発生させた熱風を熱処理室に循環させて被加熱物を熱処理するものである。熱風を熱処理室に導入するための通気孔の近傍には、傾きが調整可能な風向調整板が複数設けられており、この風向調整板が熱風の風向を調整することで、熱処理室内の温度分布の均一化を図ることが提案されている。
Conventionally, a heating furnace described in
しかしながら、特許文献1の加熱炉では、上下に配列された通気孔それぞれに対応させて風向調整板を配置し、多段の各被加熱物の温度分布バラツキを抑制しようとしているが、そのバラツキの抑制は十分とは言えない。従って、例えば、この構成の加熱炉をセラミック成形体の脱脂処理に適用した場合、多段に配列された各セラミック成形体の脱脂状態に差異が生じるおそれがあり、脱脂処理後におけるセラミック成形体の焼成時には、クラックや変形に代表される不良が発生するおそれがある。
However, in the heating furnace of
そこで、本発明は、熱処理室内の各段の熱処理空間における温度分布を均一化する加熱炉を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a heating furnace that makes the temperature distribution in the heat treatment space of each stage in the heat treatment chamber uniform.
本発明の加熱炉は、 ヒータとブロアとで発生させた熱風を循環流通させる熱風循環流路と、鉛直方向から見てヒータ又はブロアと少なくとも一部が重なる位置に配置され、水平な仕切壁で仕切られ形成され被加熱物をそれぞれ収納する複数段の熱処理空間を有し、熱風循環流路の熱風を各段の熱処理空間に分岐させて通過させる熱処理室と、を備え、各段の熱処理空間の上流側には、ヒータからの距離が大きいほど上流側に長く突出する湾曲形状の熱損失調整板と、熱処理空間に導入される熱風を順に通過させる上流側の第1のメッシュ材及び下流側の第2のメッシュ材と、が設けられており、各段の第1のメッシュ材は、鉛直方向から見て互いに同じ位置に配置されており、各段の第2のメッシュ材は、段ごとに、熱風の進行方向に位置調整が可能であることを特徴とする。
The heating furnace of the present invention is arranged at a position where at least a part of the hot air circulating flow path for circulating hot air generated by the heater and the blower and at least a part of the heater or the blower is viewed from the vertical direction, and a horizontal partition wall. partitioned formed has a heat treatment space in a plurality of stages you accommodating the article to be heated, respectively, and a heat treatment chamber for passing the hot air hot air circulation passage is branched into the heat treatment space of each stage, a heat treatment of each stage On the upstream side of the space, a curved heat loss adjusting plate that protrudes longer toward the upstream side as the distance from the heater is larger, a first mesh material on the upstream side that sequentially passes the hot air introduced into the heat treatment space, and the downstream side A second mesh material on each side, the first mesh materials on each step are arranged at the same position as viewed from the vertical direction, and the second mesh material on each step Every time, adjust the position in the direction of hot air It is characterized by being adjustable .
また、この場合、熱損失調整板と、第1及び第2のメッシュ材とは、ステンレス製であることが好ましい。保温性の高い(熱伝導の悪い)ステンレスで、熱分布補償部材としての熱損失調整板と、第1及び第2のメッシュ材と、を構成することにより、外乱が生じても熱分布補償部材が急激に温度変化せず、熱処理室内における一定の温度分布を維持し易い。
In this case, the heat loss adjustment plate, the first and second mesh material is preferably made of stainless steel. The heat distribution compensation member is made of stainless steel having high heat retention (poor heat conduction), the heat loss adjusting plate as the heat distribution compensation member, and the first and second mesh materials , even if disturbance occurs. However, the temperature does not change abruptly and it is easy to maintain a constant temperature distribution in the heat treatment chamber.
また、第1のメッシュ材は熱損失調整板よりも下流側で熱処理空間よりも上流側に位置し、熱処理空間に導入される前の熱風を通過させ、第2のメッシュ材は、第1のメッシュ材よりも下流側で熱処理空間よりも上流側に位置し、第1のメッシュ材を通過した熱風を通過させ、第1のメッシュ材と第2のメッシュ材との間には、熱処理空間の水平方向の熱分布を調整する熱分布調整板が設けられていることとしてもよい。
Further, the first mesh material is located downstream of the heat loss adjusting plate and upstream of the heat treatment space, and passes the hot air before being introduced into the heat treatment space, and the second mesh material is Located downstream of the mesh material and upstream of the heat treatment space, the hot air that has passed through the first mesh material is allowed to pass between the first mesh material and the second mesh material. A heat distribution adjusting plate for adjusting the heat distribution in the horizontal direction may be provided.
また、各段の第1及び第2のメッシュ材は、段ごとに、開口率が異なることが好ましい。第1及び第2のメッシュ材の開口率を各熱処理空間ごとに調整することで、段ごとの温度分布をより精密に調整することができる。 Moreover, it is preferable that the aperture ratios of the first and second mesh members of each step differ for each step. By adjusting the aperture ratios of the first and second mesh materials for each heat treatment space, the temperature distribution for each stage can be adjusted more precisely.
本発明の加熱炉によれば、熱処理室内の各段の熱処理空間における温度分布を均一化することができる。 According to the heating furnace of the present invention, the temperature distribution in the heat treatment space at each stage in the heat treatment chamber can be made uniform.
以下、図面を参照しつつ本発明に係る加熱炉の好適な実施形態について詳細に説明する。図1及び図2に示す加熱炉1は、セラミック電子部品の製造工程において、焼成処理前のセラミック成形体を加熱して脱脂処理を行う脱脂炉として用いられる。なお、以下で加熱炉1の各部の位置関係を説明する際に「前」、「後」なる語を用いる場合があるが、この場合、図1における左を「前」とし、右を「後」とする。
Hereinafter, preferred embodiments of a heating furnace according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. A
加熱炉1は、断熱壁で囲まれセラミック成形体のワークWを収納する熱処理室10と、熱風を発生させるヒータ21及びブロア23と、発生した熱風を熱処理室10内に供給する熱風循環流路30と、を備えている。熱処理室10内には熱風循環流路30からの熱風が後方から前方に向かって吹き抜けるようになっており、熱処理室10内のワークWは、熱風に晒されることにより、加熱され脱脂処理される。この脱脂処理によって、焼成処理に先立って、セラミック成形体中の樹脂成分(バインダ)が除去される。
The
熱処理室10は、複数の水平な仕切壁11で仕切られており、熱処理室10内には、鉛直方向に重なる複数段(ここでは、5段とする)の熱処理空間13a〜13eが形成されている。仕切壁11はステンレス製の板であり、上面にワークWを載置することができる。このように、各段の熱処理空間13a〜13eに、それぞれワークWを収納可能とすることで、熱処理室10にワークWを効率的に収納し、加熱炉1における処理効率向上が図られている。
The
熱風循環流路30は、熱処理室10から前方に排出された熱風を下向きに送る下降流路31と、下降流路31からの熱風を更に水平に後方に送る水平流路33と、水平流路33からの熱風を更に上向きに送り熱処理室10に再び導入する上昇流路35と、を備えている。水平流路33上には、熱風の発生源としてヒータ21及びブロア23が設置されている。ヒータ21及びブロア23は熱処理室10の下方に位置しており、上から見てヒータ21及びブロア23の輪郭がすべて熱処理室10に重なるように配置されている。このような熱風循環流路30によって、矢印Aで示す熱風の循環が発生し、熱処理室10内に熱風を循環させることができる。前述のように、熱処理室10は5段の熱処理空間13a〜13eに分かれているので、上昇流路35からの熱風は、各段の熱処理空間13a〜13eに分岐して流動し、再度合流して下降流路31に排出される。
The hot air
一般に、セラミック成形体のワークWには、樹脂成分が含まれており、加熱炉1では、ワークW中の樹脂成分が長時間をかけて徐々に除去されていく。樹脂成分の除去速度は、熱風としてワークWに接触する雰囲気ガスの温度、風量、及び雰囲気ガス中の樹脂濃度、に依存する。ここで、熱処理室10内の各位置ごとに、雰囲気ガスの温度、風量、及び樹脂濃度のバラツキがある場合、熱処理室10の各位置に配置されたワークWごとに樹脂の除去速度がバラつくことになる。例えば、樹脂の除去速度が速すぎる場合、ワークWにクラックが発生するおそれがある。また、樹脂の除去速度が遅すぎる場合には、処理終了後もワークWに樹脂成分が残存してしまう。従って、熱処理室10内のすべてのワークWについてムラなく良好な脱脂を行うためには、熱処理室10内の温度分布、風量分布、樹脂濃度分布のバラツキを小さくすることが必要である。
In general, the workpiece W of the ceramic molded body contains a resin component, and in the
そこで、加熱炉1は、5段の熱処理空間13a〜13eにそれぞれ対応するステンレス製の熱損失調整板51a〜51eを備えている。このうち、熱損失調整板51b〜51eは、それぞれ、対応する熱処理空間13b〜13eの後方(熱風の上流側)に設けられている。各熱処理空間13b〜13eを区画する上壁をなす仕切壁11の後端に、各熱損失調整板51b〜51eが固定されており、各熱損失調整板51b〜51eは、それぞれ、上昇流路35内に突出するように後方に延びている。そして、熱損失調整板51b〜51eは、先端が下方に向くように湾曲している。このような湾曲形状により、各熱損失調整板51b〜51eは、上昇流路35の鉛直方向の熱風をそれぞれ案内して水平方向の熱風とし、各々の熱処理空間13b〜13eに熱風を円滑に導き入れる。なお、熱損失調整板15aは、熱処理室10の上壁面に固定されているが、他の熱損失調整板51b〜51eと同様の構成により、熱処理空間13aに熱風を円滑に導き入れる。
Therefore, the
熱損失調整板51a〜51eにおける、熱風上流側に突出する長さは、熱損失調整板51a,51b,51c,51d,51eの順に長い。すなわち、各熱損失調整板51a〜51eの長さは、上に位置するものほど長くなっており、更に換言すれば、ヒータ21からの距離が大きくなるほど、熱損失調整板51a〜51eが長くなっている。熱損失調整板51a〜51eの幅及び厚さは、すべて同じである。
The length of the heat
更に、各熱処理空間13a〜13eにおいては、熱風の導入口を塞ぐように二重に重ねて配置された2枚のメッシュ材が設けられている。このうち上流側のメッシュ材を第1メッシュ材53とし、下流側のメッシュ材を第2メッシュ材55とする。第1メッシュ材53と第2メッシュ材55とは、ワークWの載置位置と熱損失調整板51a〜51eとの間に位置している。第1メッシュ材53と第2メッシュ材55とは、所定の開口率(約60%程度)を有するステンレス製の金網状の部材であり、各熱処理空間13a〜13eに導入される熱風は、第1メッシュ材53と第2メッシュ材55とを順に通過する。各段の第1メッシュ材53は、上から見てすべて同じ位置に配置されている。これに対して、各段の第2メッシュ材55は、下段にいくほど徐々に前方にずれるように配置されている。また、各段の第2メッシュ材55は、例えばネジ止め等により着脱自在に仕切壁11に取り付けられる構成により、前後方向に位置調整が可能である。各段の第1及び第2メッシュ材53,55の開口率は、段ごとに調整され互いに異なっている。
Furthermore, in each
更に、各熱処理空間13a〜13eにおいては、第1メッシュ材53と第2メッシュ材55との間の空間に、複数枚(ここでは、6枚とする)のステンレス製の熱分布調整板57が設けられている。熱分布調整板57は、仕切壁11の上面(或いは熱処理室10の底壁面)に設けられており、図1における奥行き方向に水平に配列されている。熱分布調整板57は、上方から見てやや傾斜することで、ワークWの設置位置における熱風の流動に影響を与える。すなわち、熱分布調整板57は、上方からみて中央付近の熱風を外側に導くように傾斜している。この構成により、各熱処理空間13a〜13eにおいては、熱風に直交する面内における風量のバラツキが低減される。
Furthermore, in each of the
続いて、上述の構成に基づく加熱炉1の作用効果について説明する。
Then, the effect of the
この加熱炉1では、熱処理室10とヒータ21及びブロア23とが上下の位置関係で配置されているので、装置のコンパクト化及び設置面積の低減が図り易い。その一方、このような配置に起因して、上昇流路35からの上向きの熱風を、熱処理室10に水平に案内して導入する必要がある。そして、各段の熱処理空間13a〜13eは、ヒータ21からの距離が互いに異なり、ヒータから各段の熱処理空間13a〜13eに到達するまでの熱風の流路長は、熱処理空間13a,13b,13c,13d,13eの順に長く、その結果、ヒータからの熱風の熱損失もこの順に大きい。従って、各段の熱処理空間同士で温度分布にバラツキが発生し易い。
In this
そこで、この加熱炉1では、前述のとおり、各熱処理空間13a〜13eに対応させて、上流側に突出する熱損失調整板51a〜51eが設けられている。各熱損失調整板51a〜51eは蓄熱材として機能し、ヒータ21からの流路長が長いほど熱損失調整板51a〜51eが長く設定されており熱容量が大きくなる。従って、各段の熱処理空間13a〜13eには、熱風の熱損失量が大きいほど、大きい熱量量の熱損失調整板51a〜51eに接触した熱風が導入されることになる。例えば、一番上の熱処理空間13aに導入される熱風は、ヒータ21からの流路長が長いことから、熱損失も大きい。この熱風が、熱容量が大きい熱損失調整板51aに接触し、温度が補われた状態で熱処理空間13aに熱風が導入される。このように、各段ごとに長さを変え熱量量を変えた熱損失調整板51a〜51eによって、各段の熱処理空間13a〜13eに導入される熱風の温度が均一化され、熱処理空間13a〜13eごとの温度分布が均一化される。
Therefore, in the
また、第1メッシュ材53は、通過する熱風の分布を分散させることにより、結果として温度分布を等しくする。また、第1メッシュ材53の通過後にも残存する水平方向の温度バラツキは、蓄熱材として機能する熱分布調整板57によって補償されるので、熱処理空間13a〜13eにおける水平方向の温度分布が均一化される。また、第2メッシュ材55は熱処理空間13a〜13eからの輻射熱が熱分布調整板57に直接影響を与えることを抑制し、且つ輻射熱を第2メッシュ材55の面内で分散させる。これにより、熱分布調整板57の温度が急激に変化することなく安定し、第2メッシュ材55を通過した熱風における、流れに直交する断面の温度分布が均一化される。
Moreover, the
また、熱損失調整板51a〜51eと、第1及び第2メッシュ材53,55と、熱分布調整板57とは、ステンレス製である。このように、保温性の高い(熱伝導の悪い)ステンレスで、熱分布補償部材としての熱損失調整板51a〜51eと、第1及び第2メッシュ材53,55と、熱分布調整板57とを構成することにより、外乱が生じてもこれらの熱分布補償部材が急激に温度変化せず、熱処理室10内における一定の温度分布を維持し易い。
The heat
また、各段の第1メッシュ材53は、上から見て同じ位置に配置されるので、各熱処理空間13a〜13eにほぼ同じ条件で熱風を導入させ、第2メッシュ材55を位置調整することにより、各熱処理空間13a〜13eからの輻射熱にバラツキが生じても第2メッシュ材55に対する影響を、各段の熱処理空間13a〜13e同士で共通に揃えることができる。
In addition, since the
また、各段の第1及び第2メッシュ材53,55の開口率は、段ごとに調整され互いに異なっている。このように、第1及び第2メッシュ材53,55の開口率を各段ごとに調整することで、各段の熱処理空間13a〜13eごとの温度分布をより精密に調整することができる。
Moreover, the aperture ratios of the first and
以上のように、加熱炉1によれば、熱処理室10の各段及び各位置の温度分布が均一化され、熱処理室10内において各段の各位置に配置されたワークWの脱脂状態のバラツキを小さくすることができる。
As described above, according to the
1…加熱炉、10…熱処理室、11…仕切壁、13a〜13e…熱処理空間、21…ヒータ、23…ブロア、30…熱風循環流路、51a〜51e…熱損失調整板、53…第1メッシュ材、55…第2メッシュ材、57…熱分布調整板。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
鉛直方向から見て前記ヒータ又は前記ブロアと少なくとも一部が重なる位置に配置され、水平な仕切壁で仕切られ形成され被加熱物をそれぞれ収納する複数段の熱処理空間を有し、前記熱風循環流路の熱風を各段の前記熱処理空間に分岐させて通過させる熱処理室と、を備え、
各段の前記熱処理空間の上流側には、
前記ヒータからの距離が大きいほど上流側に長く突出する湾曲形状の熱損失調整板と、
前記熱処理空間に導入される前記熱風を順に通過させる上流側の第1のメッシュ材及び下流側の第2のメッシュ材と、が設けられており、
各段の前記第1のメッシュ材は、鉛直方向から見て互いに同じ位置に配置されており、
各段の前記第2のメッシュ材は、段ごとに、前記熱風の進行方向に位置調整が可能であることを特徴とする加熱炉。 A hot air circulation passage for circulating the hot air generated by the heater and the blower;
Vertically from seeing disposed on at least partially overlap position and the heater or the blower has a heat treatment space in a plurality of stages you accommodating formed partitioned by a horizontal partition wall object to be heated, respectively, the hot air circulation A heat treatment chamber for branching and passing the hot air of the flow path to the heat treatment space of each stage, and
On the upstream side of the heat treatment space of each stage,
A curved heat loss adjustment plate that protrudes longer toward the upstream side as the distance from the heater increases,
An upstream first mesh material and a downstream second mesh material that sequentially pass the hot air introduced into the heat treatment space are provided, and
The first mesh members of each stage are arranged at the same position as seen from the vertical direction,
The heating furnace characterized in that the position of the second mesh material of each stage can be adjusted for each stage in the traveling direction of the hot air .
前記第2のメッシュ材は、前記第1 のメッシュ材よりも下流側で前記熱処理空間よりも上流側に位置し、前記第1のメッシュ材を通過した前記熱風を通過させ、
前記第1のメッシュ材と前記第2のメッシュ材との間には、前記熱処理空間の水平方向の熱分布を調整する熱分布調整板が設けられていることを特徴とする請求項1又は2に記載の加熱炉。 The first mesh material is located on the downstream side of the heat loss adjusting plate and upstream of the heat treatment space, and passes the hot air before being introduced into the heat treatment space,
The second mesh material is located downstream of the first mesh material and upstream of the heat treatment space, and allows the hot air that has passed through the first mesh material to pass through.
The heat distribution adjusting plate for adjusting the heat distribution in the horizontal direction of the heat treatment space is provided between the first mesh material and the second mesh material. The heating furnace described in 1.
The heating furnace according to any one of claims 1 to 3, wherein the first and second mesh members of each stage have different opening ratios for each stage.
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