JP5195419B2 - 熱処理炉 - Google Patents
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Description
これは、図6に示すようなモジュールヒータ64を備えた熱処理炉を用い、熱処理領域65内にセラミック成形体(未焼成セラミック素体)などの被焼成物66を入れて脱バインダーを行った場合、モジュールヒータ64を構成する、セラミックウールなどからなる断熱材62にバインダー蒸気が浸透して、断熱材62中で凝縮、固化し、バインダー蒸気が浸透した部分としていない部分とで大きな熱膨張率の差を生じ、断熱材62の剥離や破壊などを生じる場合があることによる。
すなわち、脱バインダー工程で発生したバインダー蒸気が、ケースの内壁で冷却されて結露し、断熱材などに付着することを防止するため、ケースの内側にインナーケースを設けることにより、バインダー蒸気がインナーケースの外側に漏出してケースの内壁に接触して結露することを防止するようにしている。
この熱処理炉は、セラミックや金属などの焼結体を製造するために用いられる熱処理炉であり、例えばセラミック材料を熱処理する場合において、バインダーの分解ガスや燃焼ガスなどの不純物を大気に放出することなく熱処理することを可能にするとともに、保守を容易にすることを目的とものである。
(1)最高使用温度が金属マッフルを構成する金属の耐熱温度に依存することになり、炉の操作条件が制約されることになる、
(2)金属マッフルを構成する金属のクリープ変形に対する対策が必要となり、炉内寸法が制約を受ける、
(3)炉内が金属マッフルで仕切られた熱処理領域とその他の領域とに区画されることになり、必要有効炉内寸法に対して熱処理炉の寸法が大きくなり、設備が大型化する、
(4)炉内が二重構造となり、組立て・製作に手間がかかり、コストの増大を招く、
というような問題点がある。
ケースと、
前記ケース内にあり、被熱処理物が収容される熱処理領域と、
前記熱処理領域を囲むように設置された断熱材と、
その主要部が前記断熱材の内部に配設され、前記熱処理領域を所定の温度に加熱するためのヒータと、
前記断熱材と前記ケースの内壁との間に、前記断熱材の背面と所定の距離をおいて配置され、前記熱処理領域から前記断熱材を経て伝わる熱を反射させる、耐熱性を有する金属材料からなるリフレクタと
を具備することを特徴としている。
すなわち、従来の熱処理炉ではモジュールヒータは焼成用のヒータであり、そのままでは脱脂時には使用することができず、脱脂時にも利用しようとすると、インナーケースが必要となるが、モジュールヒータの背面にリフレクタを設けることで、断熱材中にバインダー成分が凝縮、固化することを防止することが可能になり、インナーケースを必要とすることなく、モジュールヒータを用いて、脱脂とその後の焼成を連続して行うことが可能な熱処理炉を提供することが可能になる。
したがって、本願発明は、ヒータとして、断熱材の内部にヒータを配設した、いわゆるモジュールヒータが用いられている熱処理炉に適用した場合に特に有意義である。
また、例えば、垂直に配設して用いられるリフレクタにおいて、リフレクタを構成する薄板の上辺に略平行な仕切用断熱材と、下辺に略平行な仕切用断熱材を配設するようにした場合、上下の仕切用断熱材の距離が小さくなるほど、対流が起こる領域が小さくなり、対流による伝熱を抑制して、断熱効率を向上させることが可能になる。
2 断熱材
2a 断熱材の外側表面
3 ケース
4 リフレクタ
5、5a、5b 薄板
6 空気層
7 ヒータ
8 モジュールヒータ
9 扉
10 熱処理炉
12a、12b 仕切用断熱材
15 上辺
16 下辺
20 仕切用断熱材により仕切られた領域
21 スタッドボルト
D 仕切用断熱材の距離
L 断熱材の背面とリフレクタとの距離
T モジュールヒータの厚み
その結果、選定した断熱材2に対して、リフレクタ4を構成する薄板5の枚数を適切に設定することにより、断熱材2の背面温度を、例えばバインダー蒸気の凝縮温度以上の温度に確実に保つことが可能になる。そして、これにより断熱材2中にバインダー成分が凝縮、固化することを防止することが可能になる。
すなわち、本願発明の熱処理炉のように、断熱材2とリフレクタ4を組み合わせることにより、酸化雰囲気でも長時間安定して使用することが可能な熱処理炉を得ることが可能になるため、断熱構成としては、断熱材2とリフレクタ4を組み合わせて用いる構成とすることが望ましい。
モジュールヒータ8(断熱材2)の厚みTは100mmであり、熱伝導率λは0.12W/mKである。
また、この実施例1のリフレクタの放射率εは0.4(反射率は0.6)である。
また、熱処理領域1の温度が最高温度である900℃のときに、断熱材2の背面温度を603℃に保持することができた。
その結果、断熱材の背面でバインダーが凝縮、固化することを確実に防止して、安定した熱処理を行うことができた。
また、図5において、図1〜4と同一符号を付した部分は、同一または相当する部分を示す図である。
したがって、本願発明は、例えば、セラミック多層基板や積層セラミックコンデンサなどの、脱バインダー工程、その後の本焼成工程を経て製造される種々のセラミック電子部品を製造する場合に広く適用することが可能である。
Claims (4)
- ケースと、
前記ケース内にあり、被熱処理物が収容される熱処理領域と、
前記熱処理領域を囲むように設置された断熱材と、
その主要部が前記断熱材の内部に配設され、前記熱処理領域を所定の温度に加熱するためのヒータと、
前記断熱材と前記ケースの内壁との間に、前記断熱材の背面と所定の距離をおいて配置され、前記熱処理領域から前記断熱材を経て伝わる熱を反射させる、耐熱性を有する金属材料からなるリフレクタと
を具備することを特徴とする熱処理炉。 - 前記リフレクタが、耐熱性を有する金属材料からなる複数の薄板を、各薄板の主面が所定の間隔をおいて並置されるように配設した構造を有するものであることを特徴とする請求項1記載の熱処理炉。
- 前記リフレクタを構成する前記複数の薄板間に、該薄板間の気体の対流を抑制するための仕切用断熱材が配設されていることを特徴とする請求項2記載の熱処理炉。
- 前記リフレクタが、前記断熱材の外周面の略全面を覆うように配設されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の熱処理炉。
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