JP5784885B2 - Oxygen partial pressure control heat treatment equipment - Google Patents

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豊 村井
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政義 磯崎
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Description

本発明は、酸素分圧制御熱処理装置に関する。   The present invention relates to an oxygen partial pressure control heat treatment apparatus.

先端デバイスの開発に、酸素分圧制御装置が電気炉等の温度制御装置と組み合わせて使用される。   For the development of advanced devices, oxygen partial pressure control devices are used in combination with temperature control devices such as electric furnaces.

酸素分圧制御装置は、アルゴンガス中の酸素分圧(気体においては酸素濃度とほぼ同義)を10−30atm以下まで低下させることが行われる。 The oxygen partial pressure control device reduces the oxygen partial pressure in argon gas (generally synonymous with oxygen concentration in gas) to 10 −30 atm or less.

アルゴンガス中の酸素を除去するために、フィルターや吸着剤を使用するのでは、酸素分圧を10−9atm(lppb)以下にするのは容易ではないので、固体電解質を用いて、酸素分圧を低下させることが行われる。この固体電解質を用いる場合には、酸素イオンを透過する固体電解質であるジルコウム(ジルコニア)を使って酸素の除去がなされる。 If a filter or adsorbent is used to remove oxygen in the argon gas, it is not easy to reduce the oxygen partial pressure to 10 −9 atm (lppb) or less. The pressure is reduced. In the case of using this solid electrolyte, oxygen is removed using zirconium (zirconia), which is a solid electrolyte that transmits oxygen ions.

特許文献1には、中空のセラミック製固体電解質体と、内側電極及び外側電極とを有する酸素分子排出装置と、加熱装置と、電圧印加手段と、酸素分子排出装置の電極間に電圧を印加して中空を通過するガス中の酸素分圧を制御する制御装置を備えることが記載されている。   In Patent Document 1, a voltage is applied between electrodes of an oxygen molecule discharging device having a hollow ceramic solid electrolyte body, an inner electrode and an outer electrode, a heating device, a voltage applying means, and an oxygen molecule discharging device. And providing a control device for controlling the oxygen partial pressure in the gas passing through the hollow.

特許文献2には、横型炉による制御された酸素分圧雰囲気下で連続して行う熱処理方法及び装置が記載されている。   Patent Document 2 describes a heat treatment method and apparatus that are continuously performed in a controlled oxygen partial pressure atmosphere by a horizontal furnace.

特開2008−231466号公報JP 2008-231466 A 特開平4−110034号公報JP-A-4-110034

特許文献1には酸素分圧を制御する手段が記載され、特許文献2には酸素分圧を用いた熱処理手段が記載されているが、先端デバイス開発に携わる開発者はそれぞれの機器を個別に調達し組み合せて使用することを行っている。このため、“温度”と“酸素濃度”を個別に制御しており、両者に連動して制御することが行われず、実験に必要な高度にリンクした“温度”と“酸素濃度”の制御が実現されていない。   Patent Document 1 describes means for controlling oxygen partial pressure, and Patent Document 2 describes heat treatment means using oxygen partial pressure. Developers involved in advanced device development must individually handle each device. Procured and used in combination. For this reason, “temperature” and “oxygen concentration” are individually controlled, and the control is not performed in conjunction with the two, and the highly linked “temperature” and “oxygen concentration” control necessary for the experiment is not performed. Not realized.

本発明は、かかる点に鑑みて一元的に“温度”と“酸素濃度”をコントロールできるユーザビリティー(ユーザ使い勝手)に優れた酸素分圧制御処理装置を提供することを目的とする。   In view of the above, an object of the present invention is to provide an oxygen partial pressure control processing apparatus excellent in usability (user usability) capable of controlling the “temperature” and the “oxygen concentration” in a unified manner.

本発明は、内部に配設された試料を酸素分圧制御された雰囲気ガスで加熱処理する熱処理部と、該熱処理部の温度を計測する熱処理部温度センサ、該熱処理部の温度をコントロールする温度コントローラと、前記熱処理部に接続され、酸素分圧制御された雰囲気ガスを供給する雰囲気ガス供給ラインと、熱処理に供された雰囲気ガスを排出する排出ラインと、雰囲気ガスの酸素分圧制御を行う酸素分圧コントローラ及び酸素分圧センサと、を備えた酸素分圧制御熱処理装置において、
前記熱処理部、温度コントローラ、雰囲気ガス供給ライン、排出ライン及び酸素分圧コントローラ及び酸素分圧センサを一体に内蔵する箱状体を備え、
前記酸素分圧センサが、前記排出ラインであって前記熱処理部の下流側に配設された下流側酸素分圧センサであり、
該箱状体の表面に設置された画面部を有し、前記下流側酸素分圧センサから送信された測定酸素分圧信号、前期熱処理部温度センサから送信された測定温度信号及び入力された運転操作制御情報に基づいて前記画面部に熱処理部温度コンロトール線図及び酸素分圧コントロール線図を、時間軸を共通にして表示させ、表示させたこれらの線図を基にして、前記温度コントローラに温度制御信号を、そして前記酸素分圧コントローラに酸素分圧制御信号を送信する運転操作コントローラを備えることを特徴とする酸素分圧制御熱処理装置を提供する。
The present invention includes a heat treatment part for heat-treating a sample disposed therein with an atmospheric gas whose oxygen partial pressure is controlled, a heat treatment part temperature sensor for measuring the temperature of the heat treatment part, and a temperature for controlling the temperature of the heat treatment part. A controller, an atmosphere gas supply line that is connected to the heat treatment section and supplies an atmosphere gas under oxygen partial pressure control, a discharge line that discharges the atmosphere gas subjected to heat treatment, and oxygen partial pressure control of the atmosphere gas In an oxygen partial pressure control heat treatment apparatus including an oxygen partial pressure controller and an oxygen partial pressure sensor,
A box-shaped body that integrally incorporates the heat treatment section, temperature controller, atmospheric gas supply line, discharge line, oxygen partial pressure controller, and oxygen partial pressure sensor;
The oxygen partial pressure sensor is a downstream oxygen partial pressure sensor disposed on the discharge line and downstream of the heat treatment section;
A measuring oxygen partial pressure signal transmitted from the downstream oxygen partial pressure sensor, a measured temperature signal transmitted from the previous heat treatment temperature sensor, and an input operation; Based on the operation control information, the heat controller temperature control diagram and the oxygen partial pressure control diagram are displayed on the screen unit with a common time axis, and the temperature controller is displayed based on these displayed diagrams. An oxygen partial pressure control heat treatment apparatus is provided, comprising an operation controller that transmits a temperature control signal to the oxygen partial pressure controller and an oxygen partial pressure control signal to the oxygen partial pressure controller.

本発明は、また、前記運転コントローラは、前記画面部に制御状態を示す熱処理部温度線図及び酸素分圧線図を、時間軸を共通にして表示することを特徴とする酸素分圧制御熱処理装置を提供する。   The present invention is also characterized in that the operation controller displays a heat treatment part temperature diagram and an oxygen partial pressure diagram showing a control state on the screen part with a common time axis. Providing the device.

本発明は、また、前記熱処理部は赤外線熱処理部及び冷却気体冷却手段で構成され、前記箱状体の内部で、急速クランチ部がなされることで、前記箱状体内で、急速加熱冷却が行われるようにされたことを特徴とする酸素分圧制御装置を提供する。   According to the present invention, the heat treatment part includes an infrared heat treatment part and a cooling gas cooling means, and a rapid crunch part is formed inside the box-like body, whereby rapid heating and cooling are performed in the box-like body. An oxygen partial pressure control device is provided.

本発明は、また、酸素分圧制御処理装置が、ネットワークを介してパソコンに接続され、上述した運転操作コントローラの機能を持った当該パソコンから温度コントローラ及び酸素分圧コントローラの制御がなされることを特徴とする酸素分圧制御熱処理装置を提供する。   In the present invention, the oxygen partial pressure control processing apparatus is connected to a personal computer via a network, and the temperature controller and the oxygen partial pressure controller are controlled from the personal computer having the operation controller function described above. An oxygen partial pressure control heat treatment apparatus is provided.

本発明は、上述のように運転操作コントローラを備えて、温度コントローラに温度制御信号を、そして酸素分圧コントローラに酸素分圧制御信号を送信するものであり、画面部には熱処理部の下流の下流側酸素分圧センサからの測定酸素分圧信号及び熱処理部温度センサからの測定温度信号及び入力された運転操作制御情報に基づいて熱処理部温度コントロール線図及び酸素分圧コントロール線図が、時間軸を共通にして表示されるので、一元的に“温度”と“酸素濃度”をコントロールできるユーザビリティーに優れた酸素分圧制御処理装置を提供する。   The present invention includes the operation controller as described above, and transmits the temperature control signal to the temperature controller and the oxygen partial pressure control signal to the oxygen partial pressure controller. Based on the measured oxygen partial pressure signal from the downstream oxygen partial pressure sensor, the measured temperature signal from the heat treatment section temperature sensor, and the input operation control information, the heat treatment section temperature control diagram and the oxygen partial pressure control chart are timed. Since the axes are displayed in common, an oxygen partial pressure control processing apparatus excellent in usability capable of controlling “temperature” and “oxygen concentration” in a unified manner is provided.

本発明の実施例の概念を示す図。The figure which shows the concept of the Example of this invention. 一体化された本実施例の構成を示す図。The figure which shows the structure of the present Example integrated. 本実施例の制御方法、手段を示す図。The figure which shows the control method and means of a present Example. 画面部に表示される線図を示す図。The figure which shows the diagram displayed on a screen part.

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1は、本発明の実施例の概念を示す図である。   FIG. 1 is a diagram showing the concept of an embodiment of the present invention.

図1において、本発明の実施例である酸素分圧制御処理装置100は箱状体1を備え、箱状体は内部に、後述するように熱処理部としての管状型赤外線熱処理炉、例えば冷却気体の導入可能な赤外線急速急冷熱処理炉(以下、赤外線急速急冷熱処理炉を例にとって説明する。)によって構成可能な赤外線熱処理部、酸素分圧制御部、管状型赤外線急速急冷熱処理炉の温度を計測する熱処理部温度センサとしての赤外線急速急冷熱処理炉部温度センサ、管状型赤外線急速急冷熱処理部の温度をコントロールする温度コントローラ、酸素分圧制御された雰囲気ガスの供給ライン、実験に用いられた雰囲気ガスの排出ライン、酸素分圧制御部や制御信号を付与する酸素分圧コントローラ及び酸素分圧センサを一体的に備える。また、箱状体の内部には、運転操作コントローラが温度コントローラ及び酸素分圧コントローラと関連づけて設けられる。運転操作コントローラは、後述するように画面表示手段5を有して、画面表示手段の一部である画面部が箱状体1の表面に設置される。この画面部は、図1に示すようにGUIを用いたタッチパネルとすることができる。なお、赤外線急速急冷熱処理炉は、縦型としてもよいし、加熱冷却の二室型としてもよい。昇温スピードとしては、1000°まで約12秒、冷却スピードはガス中100°まで約12秒のような能力のある赤外線加熱冷却炉が採用することができる。   In FIG. 1, an oxygen partial pressure control processing apparatus 100 according to an embodiment of the present invention includes a box-like body 1, and the box-like body has a tubular infrared heat treatment furnace as a heat treatment section, for example, a cooling gas, as will be described later. The temperature of an infrared heat treatment unit, an oxygen partial pressure control unit, and a tubular infrared rapid quenching heat treatment furnace that can be configured by an infrared rapid quenching heat treatment furnace that can be introduced (hereinafter, an infrared rapid quenching heat treatment furnace will be described as an example). Infrared rapid quenching furnace temperature sensor as heat treatment temperature sensor, temperature controller for controlling temperature of tubular infrared rapid quenching heat treatment section, oxygen gas pressure controlled atmosphere gas supply line, atmosphere gas used in experiment A discharge line, an oxygen partial pressure control unit, an oxygen partial pressure controller for providing a control signal, and an oxygen partial pressure sensor are integrally provided. An operation controller is provided in the box-like body in association with the temperature controller and the oxygen partial pressure controller. As will be described later, the driving operation controller has screen display means 5, and a screen portion which is a part of the screen display means is installed on the surface of the box-shaped body 1. This screen unit can be a touch panel using a GUI as shown in FIG. The infrared rapid quenching heat treatment furnace may be a vertical type or a two-chamber type for heating and cooling. An infrared heating and cooling furnace capable of raising the temperature up to 1000 ° for about 12 seconds and cooling speed up to 100 ° for about 12 seconds in the gas can be used.

酸素分圧制御装置100は、ネットワーク3を介して多数のパソコン(PC)2に接続可能であり、“温度”及び“酸素濃度”の制御を画面表示手段5からばかりでなく、各パソコンからも制御可能とされる。また、パソコン2からのUSB4を用いて同様に“温度”及び“酸素濃度”の制御を行うことが可能である。このような制御を可能とするプログラムパターン運転のためのソフトが酸素分圧制御装置100に組み込まれている。   The oxygen partial pressure control device 100 can be connected to a large number of personal computers (PCs) 2 via the network 3, and controls the “temperature” and “oxygen concentration” not only from the screen display means 5 but also from each personal computer. Controllable. Further, it is possible to similarly control the “temperature” and “oxygen concentration” using the USB 4 from the personal computer 2. Software for program pattern operation that enables such control is incorporated in the oxygen partial pressure control apparatus 100.

図2は、箱状体1に、管状型赤外線急速急冷熱処理炉部11及び酸素分圧制御部12が組み込まれた状態を示す。図2には、管状型赤外線急速急冷熱処理炉部温度センサ、温度コントローラ、雰囲気ガスの供給ライン、排出ライン、酸素分圧コントローラ及び酸素分圧センサが図示されていないが、これらの装置についても一体的に組み込まれている。なお、図2において、箱状体1内に組み込まれる各装置は点線で示されるべきであるが、明瞭に表示するために実線で描いてある。図2に図示されるように、図2に示す例によれば、管状型赤外線急速急冷熱処理炉部11と酸素分圧制御部12は箱内で近接配置される。これに伴って、各センサも箱内に一体に配置され、正確な制御のための信号が得られる。   FIG. 2 shows a state in which the tubular infrared rapid quenching heat treatment furnace section 11 and the oxygen partial pressure control section 12 are incorporated in the box-shaped body 1. FIG. 2 does not show a tubular infrared rapid quenching heat treatment furnace temperature sensor, a temperature controller, an atmosphere gas supply line, a discharge line, an oxygen partial pressure controller, and an oxygen partial pressure sensor, but these devices are also integrated. Built in. In FIG. 2, each device incorporated in the box-like body 1 should be indicated by a dotted line, but is drawn by a solid line for clear display. As illustrated in FIG. 2, according to the example illustrated in FIG. 2, the tubular infrared rapid quenching heat treatment furnace unit 11 and the oxygen partial pressure control unit 12 are disposed close to each other in the box. Along with this, each sensor is also arranged integrally in the box, and a signal for accurate control is obtained.

管状型赤外線急速急冷熱処理炉部11は、水平方向に配置される横長の形状であって、試料をクリーンな雰囲気中で急速加熱できる熱処理炉13とこの熱処理炉13の加熱を行う赤外ランプで形成された赤外線部14を備える。熱処理炉13の内部の空間部に試料が挿入可能とされる。熱処理炉13には冷却気体を導入するための冷却気体導入管36及び使用済の冷却気体を排出する冷却気体排出管37が接続される。これらの配管には弁(図示せず)が設けられ、冷却気体導入管36には冷却気体導入制御装置(図示せず)が取り付けられる。冷却気体は、冷却気体導入管36から熱処理炉13に導入される、導入された冷却気体は、熱処理炉13内を流れて試料ホルダー15上の試料を冷却し、冷却気体排出管37から外部に排出される。冷却気体には、例えば熱伝導性のよいヘリウムガスなどが使用され、冷却気体は、冷却気体導入制御装置により流量制御される。このようにして、冷却気体冷却手段が構成される。   The tubular infrared rapid quenching heat treatment furnace 11 is a horizontally long shape arranged in a horizontal direction, and is a heat treatment furnace 13 capable of rapidly heating a sample in a clean atmosphere and an infrared lamp for heating the heat treatment furnace 13. The infrared part 14 formed is provided. A sample can be inserted into the space inside the heat treatment furnace 13. The heat treatment furnace 13 is connected with a cooling gas introduction pipe 36 for introducing a cooling gas and a cooling gas discharge pipe 37 for discharging the used cooling gas. These pipes are provided with valves (not shown), and a cooling gas introduction control device (not shown) is attached to the cooling gas introduction pipe 36. The cooling gas is introduced into the heat treatment furnace 13 from the cooling gas introduction pipe 36. The introduced cooling gas flows through the heat treatment furnace 13 to cool the sample on the sample holder 15, and from the cooling gas discharge pipe 37 to the outside. Discharged. As the cooling gas, for example, helium gas having good thermal conductivity is used, and the flow rate of the cooling gas is controlled by a cooling gas introduction control device. In this way, the cooling gas cooling means is configured.

熱処理炉13の温度をコントロールする温度コントローラ34は、これに予めプログラムされた昇温速度、冷却速度或いは恒温状態に試料ホルダー15上の試料の温度を制御する。また、温度コントローラ34は、熱処理部温度センサ(熱電対35)で試料温度を検出しながら赤外線ランプで形成された赤外線部14への投入電力をPID制御し、また冷却温度のコントロールを行う。   A temperature controller 34 for controlling the temperature of the heat treatment furnace 13 controls the temperature of the sample on the sample holder 15 to a temperature increase rate, a cooling rate or a constant temperature state programmed in advance. The temperature controller 34 performs PID control on the input power to the infrared part 14 formed by the infrared lamp while detecting the sample temperature with the heat treatment part temperature sensor (thermocouple 35), and also controls the cooling temperature.

酸素分圧制御部12は、熱処理炉13の下方に配設される。酸素分圧制御部12は、特許文献1その他の文献に記載してあるように、中空のセラミック製(SiOC)固体電解質体と、内側電極及び外側電極とを有する酸素分子排出装置と、加熱装置と、電圧印加手段とを備えて、酸素分子排出装置の電極間に電圧を印加して中空を通過するガス、例えばアルゴンガス中の酸素分圧を制御するように構成される。酸素分子排出装置は、そのPID定数が酸素分圧の関数として定義され、酸素センサより酸素分圧の現在値がサンプリングされる都度、関数に応じた値に自動調整され、調整された後のPID定数に基づいて酸素分子の排出作動をPID制御する。   The oxygen partial pressure control unit 12 is disposed below the heat treatment furnace 13. As described in Patent Document 1 and other documents, the oxygen partial pressure control unit 12 includes a hollow ceramic (SiOC) solid electrolyte body, an oxygen molecule discharging device having an inner electrode and an outer electrode, and a heating device. And a voltage applying means, and configured to control the oxygen partial pressure in a gas passing through the hollow, for example, argon gas, by applying a voltage between the electrodes of the oxygen molecule discharging apparatus. In the oxygen molecule discharging apparatus, the PID constant is defined as a function of the oxygen partial pressure, and each time the current value of the oxygen partial pressure is sampled from the oxygen sensor, it is automatically adjusted to a value corresponding to the function, and the PID after adjustment PID control of the oxygen molecule discharge operation is performed based on the constant.

箱状体1は、一体型制御部16を内蔵する。一体型制御部16は、図1に示す画面表示手段5を含み、更に図3に示す運転操作コントローラ35、温度コントローラ34及び酸素分圧コントローラ33を含む。   The box-shaped body 1 includes an integrated controller 16. The integrated controller 16 includes the screen display means 5 shown in FIG. 1, and further includes an operation controller 35, a temperature controller 34, and an oxygen partial pressure controller 33 shown in FIG.

前述したように、画面表示手段5は、画面部17を含み、運転操作情報(データ)は、画面部17のタッチパネルから容易に一元設定がなされる。このように、タッチパネルを用いて運転条件の設定及び状態表示を行う。   As described above, the screen display means 5 includes the screen unit 17, and driving operation information (data) is easily set from the touch panel of the screen unit 17. In this way, the operating conditions are set and the state is displayed using the touch panel.

図3は、酸素分圧制御装置100の酸素分圧制御方法及び手段を示す。
図3において、管状型赤外線急速急冷熱処理炉部11の熱処理炉13は酸素分圧制御部12(図13ではSiOCで表示)に連結ライン21で連結される。
FIG. 3 shows the oxygen partial pressure control method and means of the oxygen partial pressure control apparatus 100.
In FIG. 3, the heat treatment furnace 13 of the tubular infrared rapid quenching heat treatment furnace section 11 is connected to the oxygen partial pressure control section 12 (indicated by SiOC in FIG. 13) via a connection line 21.

酸素分圧制御部12の入口側、すなわち上流側には雰囲気ガス(例えばアルゴンガス)の供給ライン22が連結され、この供給ライン22には止め弁23が設けてある。供給ライン22は3つのラインに分岐してあり、それぞれの分岐ラインには止め弁24及び流量調節器25が設けてあり、それぞれの分岐ラインには雰囲気ガス1、雰囲気ガス2あるいは雰囲気ガス3が供給される。   An atmosphere gas (for example, argon gas) supply line 22 is connected to the inlet side, that is, the upstream side of the oxygen partial pressure control unit 12, and a stop valve 23 is provided in the supply line 22. The supply line 22 is branched into three lines, and a stop valve 24 and a flow rate regulator 25 are provided in each branch line, and atmosphere gas 1, atmosphere gas 2 or atmosphere gas 3 is provided in each branch line. Supplied.

熱処理炉13の出口側、すなわち下流側には実験に供された雰囲気ガスの排気ライン26が接続され、この排気ライン26には、止め弁27が設けてある。   An exhaust line 26 of the atmospheric gas used for the experiment is connected to the outlet side of the heat treatment furnace 13, that is, the downstream side, and a stop valve 27 is provided in the exhaust line 26.

上述したように、固体電解質は管形に形成され、内外面に電極が形成され、電圧が印加される。管の一端から市販のアルゴンガスが供給されると、不純物として含まれる酸素は内面電極上で電子を得て酸素イオンとなる。酸素イオンは管壁を通過して外面電極へ到達し、電子を放出して酸素に戻り、排出される。   As described above, the solid electrolyte is formed in a tube shape, electrodes are formed on the inner and outer surfaces, and a voltage is applied. When commercially available argon gas is supplied from one end of the tube, oxygen contained as impurities obtains electrons on the inner surface electrode and becomes oxygen ions. Oxygen ions pass through the tube wall and reach the outer electrode, release electrons, return to oxygen, and are discharged.

一方、アルゴンガスは固体電解質の管壁を通過することができないので、そのまま管を通過していく。この結果、管出口では酸素を除去したアルゴンガスが流出してくることになる。この手法によれば、アルゴンガス中の酸素分圧を10−30atm以下まで低下させることができる。 On the other hand, since the argon gas cannot pass through the tube wall of the solid electrolyte, it passes through the tube as it is. As a result, the argon gas from which oxygen has been removed flows out at the tube outlet. According to this method, the oxygen partial pressure in the argon gas can be reduced to 10 −30 atm or less.

酸素分圧制御部12の出口側の連結ライン21には酸素分圧センサ31が、そして熱処理炉13の出口側の排気ライン26には他の酸素分圧センサ32が設けてある。これらの酸素分圧センサ31、32からの計測された酸素分圧信号は酸素コントローラ33及び運転操作コントローラ35に入力される。横型炉13及びコイル14には熱電対35が設けてあり、温度信号が温度コントローラ34に入力される。   An oxygen partial pressure sensor 31 is provided in the connection line 21 on the outlet side of the oxygen partial pressure control unit 12, and another oxygen partial pressure sensor 32 is provided in the exhaust line 26 on the outlet side of the heat treatment furnace 13. The measured oxygen partial pressure signals from the oxygen partial pressure sensors 31 and 32 are input to the oxygen controller 33 and the operation controller 35. The horizontal furnace 13 and the coil 14 are provided with a thermocouple 35, and a temperature signal is input to the temperature controller 34.

運転操作コントローラ35は、酸素分圧コントローラ33及び温度コントローラに接続される。   The operation controller 35 is connected to the oxygen partial pressure controller 33 and the temperature controller.

雰囲気ガスを目標とする酸素分圧に制御するためには、酸素分圧制御部12に接続する管状型赤外線急速急冷熱処理炉部11の上流側の前段酸素分圧センサ31、または下流側の後段の酸素分圧センサ(下流側酸素分圧センサ)32にて酸素濃度を測定、モニターし、酸素ポンプにフィードバックするが、管状型赤外線急速急冷熱処理炉部11の形状、大きさ、温度などに影響された後段の酸素分圧センサ32の酸素分圧側定値による制御を行う。この後段の酸素分圧センサ32の使用が上述した構成の一体化によって可能となり、高いニーズに対応したものとなり、酸素分圧と温度との一元化制御を可能とする。更には、急速クエンチ制御をも可能にする。   In order to control the atmospheric gas to the target oxygen partial pressure, the upstream oxygen partial pressure sensor 31 on the upstream side of the tubular infrared rapid quenching heat treatment furnace section 11 connected to the oxygen partial pressure control section 12 or the downstream downstream stage. The oxygen concentration pressure sensor (downstream oxygen partial pressure sensor) 32 measures and monitors the oxygen concentration and feeds it back to the oxygen pump, but it affects the shape, size, temperature, etc. of the tubular infrared rapid quenching heat treatment furnace 11 The subsequent oxygen partial pressure sensor 32 controls the oxygen partial pressure side constant value. The use of the oxygen partial pressure sensor 32 at the latter stage becomes possible by the integration of the above-described configuration, which meets high needs, and enables unified control of the oxygen partial pressure and temperature. Furthermore, rapid quench control is also possible.

管状型赤外線急速急冷熱処理炉部11において、試料の加熱冷却処理は、試料ホルダー15を熱処理炉13内中央部に位置させ、酸素分圧制御部12によって制御された雰囲気中でなされる。所定の急加熱処理が終了した後、切り換えて急冷却処理を行う。これによって熱処理炉13内での急加熱処理から急速クエンチまでの工程を箱状体1内で、全く大気にさらすことなく、制御された酸素分圧雰囲気中で連続して行うことができる。   In the tubular infrared rapid quenching heat treatment furnace unit 11, the sample is heated and cooled in an atmosphere controlled by the oxygen partial pressure control unit 12 with the sample holder 15 positioned in the center of the heat treatment furnace 13. After the predetermined rapid heating process is completed, the rapid cooling process is performed by switching. As a result, the steps from the rapid heating process to the rapid quenching in the heat treatment furnace 13 can be continuously performed in the controlled oxygen partial pressure atmosphere without exposing the box-shaped body 1 to the atmosphere.

運転操作コントローラ40は、入力手段41、演算処理手段42、出力手段43、記録手段44及び画面表示手段45を備える。画面表示手段45は、図1の画面表示手段5に対応し、画面部を17(図2参照)備える。   The driving operation controller 40 includes an input unit 41, an arithmetic processing unit 42, an output unit 43, a recording unit 44, and a screen display unit 45. The screen display unit 45 corresponds to the screen display unit 5 of FIG. 1 and includes a screen unit 17 (see FIG. 2).

運転操作コントローラ40は、箱状体1内で熱処理炉13に近接配置された下流側酸素分圧センサ32から送信された測定酸素分圧信号、熱処理部温度センサ、すなわち熱電対35から送信された測定温度信号及び入力手段41に入力された運転操作制御情報に基づいて画面部に熱処理部温度コントロール線図及び酸素分圧コントロール線図を表示させる。   The operation controller 40 is transmitted from the measured oxygen partial pressure signal transmitted from the downstream oxygen partial pressure sensor 32 disposed close to the heat treatment furnace 13 in the box-shaped body 1, and from the heat treatment section temperature sensor, that is, the thermocouple 35. Based on the measured temperature signal and the operation control information input to the input means 41, a heat treatment part temperature control diagram and an oxygen partial pressure control diagram are displayed on the screen part.

上述の例では、赤外線急速急冷熱処理炉を用いているが、これに代えて箱状型電気炉及び急速クランチ装置を設けて急速加熱、急速冷却を別個に行うようにしてもよい。   In the above example, an infrared rapid quenching heat treatment furnace is used, but instead of this, a box-type electric furnace and a rapid crunch device may be provided to perform rapid heating and rapid cooling separately.

図4は、画面部17に熱処理部温度コントロール線図46及び酸素分圧コントロール線図47を表示した状態を示す。   FIG. 4 shows a state in which the heat treatment part temperature control diagram 46 and the oxygen partial pressure control diagram 47 are displayed on the screen unit 17.

図4に示すように、熱処理部温度コントロール線図46及び酸素分圧コントロール線図47が時間軸を共通にして表示される。各線図を個別に表示させることもできる。これらの表示は、運転条件の設定及び状態表示の双方についてそれぞれ行うことができる。運転操条件を設定した場合には、表示させたこれらの線図を基にして、温度コントローラ34に温度制御信号48を、そして酸素分圧コントローラに酸素分圧制御信号49を送信し、温度コントローラ34及び酸素分圧コントローラ33を介してそれぞれ管状型電気炉部11、酸素分圧制御部12の制御を行う。このようしにて、“温度”及び“酸素濃度”の一元的制御がなされることになる。
また、運転コントローラ35は、画面部17に制御状態を示す熱処理温度線図及び酸素分圧線図を、時間軸を共通にして表示する。これらの線図を個別に表示させることができる。
As shown in FIG. 4, a heat treatment part temperature control diagram 46 and an oxygen partial pressure control diagram 47 are displayed with a common time axis. Each diagram can also be displayed individually. These displays can be performed for both setting of operating conditions and status display. When operating conditions are set, based on these displayed diagrams, a temperature control signal 48 is transmitted to the temperature controller 34, and an oxygen partial pressure control signal 49 is transmitted to the oxygen partial pressure controller. The tubular electric furnace unit 11 and the oxygen partial pressure control unit 12 are controlled through the control unit 34 and the oxygen partial pressure controller 33, respectively. In this way, unified control of “temperature” and “oxygen concentration” is performed.
Further, the operation controller 35 displays a heat treatment temperature diagram and an oxygen partial pressure diagram showing the control state on the screen unit 17 with a common time axis. These diagrams can be displayed individually.

以上のように構成された酸素分圧制御装置100は、図1に示すように、ネットワーク3を介して各地のパソコン2に接続され、パソコン2に運転操作コントローラ40の機能を持たせることによって、パソコン2の画面(図面部17に対応)から酸素分圧制御装置100に運転条件を入力し、温度コントローラ34及び酸素分圧コントローラ33を制御することができる。また、制御状態を同画面に表示することができる。USBを使用した時も同様である。   As shown in FIG. 1, the oxygen partial pressure control apparatus 100 configured as described above is connected to a personal computer 2 at various locations via a network 3, and the personal computer 2 has the function of the operation controller 40. Operating conditions can be input to the oxygen partial pressure control device 100 from the screen of the personal computer 2 (corresponding to the drawing unit 17), and the temperature controller 34 and the oxygen partial pressure controller 33 can be controlled. In addition, the control state can be displayed on the same screen. The same applies when USB is used.

1…箱状体、2…パソコン、3…ネットワーク、5…画面表示装置、11…管状型赤外線急速急冷熱処理炉部(熱処理部)、12…酸素分圧制御部、16…一体型制御部、17…画面部、21…連結ライン、22…供給ライン、26…排気ライン、31、32…酸素分圧センサ、33…酸素分圧コントローラ、34…温度コントローラ、35…熱電対、40…運転操作コントローラ、42…演算処理手段、45…画面表示手段、46…熱処理部温度コントロール線図、47…酸素分圧コントロール線図、48…温度制御信号、49…酸素分圧制御信号、100…酸素分圧制御装置。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Box-shaped body, 2 ... Personal computer, 3 ... Network, 5 ... Screen display apparatus, 11 ... Tubular type infrared rapid quenching heat treatment furnace part (heat treatment part), 12 ... Oxygen partial pressure control part, 16 ... Integrated control part, DESCRIPTION OF SYMBOLS 17 ... Screen part, 21 ... Connection line, 22 ... Supply line, 26 ... Exhaust line, 31, 32 ... Oxygen partial pressure sensor, 33 ... Oxygen partial pressure controller, 34 ... Temperature controller, 35 ... Thermocouple, 40 ... Operation operation Controller, 42 ... arithmetic processing means, 45 ... screen display means, 46 ... heat treatment part temperature control diagram, 47 ... oxygen partial pressure control diagram, 48 ... temperature control signal, 49 ... oxygen partial pressure control signal, 100 ... oxygen content Pressure control device.

Claims (3)

内部に配設された試料を酸素分圧制御された雰囲気ガスで加熱処理する熱処理部と、該熱処理部の温度を計測する熱処理部温度センサ、該熱処理部の温度をコントロールする温度コントローラと、前記熱処理部に接続され、酸素分圧制御された雰囲気ガスを供給する雰囲気ガス供給ラインと、熱処理に供された雰囲気ガスを排出する排出ラインと、雰囲気ガスの酸素分圧制御を行う酸素分圧コントローラ及び酸素分圧センサと、を備えた酸素分圧制御熱処理装置において、
前記熱処理部、温度コントローラ、雰囲気ガス供給ライン、排出ライン及び酸素分圧コントローラ及び酸素分圧センサを一体に内蔵する箱状体を備え、
前記酸素分圧コントローラが、雰囲気ガス中の不純物として含まれる酸素を除去する、酸素分圧を10−30atm以下まで低下させる酸素分圧低下コントロールを行い、該コントロールされた雰囲気ガスが前記熱処理部に導入され、
前記排出ラインであって前記熱処理部の下流側に配設された酸素分圧センサが、前記熱処理部から排出された雰囲気ガスの酸素分圧を検出し、検出された酸素分圧が前記酸素分圧コントローラに入力され、前記酸素分圧低下コントロールの制御に用いられ、
該箱状体の表面に設置された画面部を有し、前記下流側酸素分圧センサから送信された測定酸素分圧信号、前期熱処理部温度センサから送信された測定温度信号及び入力された運転操作制御情報に基づいて前記画面部に、熱処理部温度コンロトール線図及び酸素分圧コントロール線図を時間軸を共通にして表示し、前記温度コントローラに温度制御信号を、そして前記酸素分圧コントローラに酸素分圧制御信号を送信する運転操作コントローラを備えることを特徴とする酸素分圧制御熱処理装置。
A heat treatment part for heat-treating a sample disposed therein with an atmospheric gas whose oxygen partial pressure is controlled, a heat treatment part temperature sensor for measuring the temperature of the heat treatment part, a temperature controller for controlling the temperature of the heat treatment part, and An atmospheric gas supply line that supplies an atmospheric gas that is connected to the heat treatment section and that is subjected to oxygen partial pressure control, a discharge line that discharges the atmospheric gas subjected to the heat treatment, and an oxygen partial pressure controller that controls the oxygen partial pressure of the atmospheric gas And an oxygen partial pressure control heat treatment apparatus comprising:
A box-shaped body that integrally incorporates the heat treatment section, temperature controller, atmospheric gas supply line, discharge line, oxygen partial pressure controller, and oxygen partial pressure sensor;
The oxygen partial pressure controller performs oxygen partial pressure reduction control for removing oxygen contained as impurities in the atmospheric gas and reducing the oxygen partial pressure to 10 −30 atm or less. Introduced in
An oxygen partial pressure sensor disposed on the downstream side of the heat treatment section in the discharge line detects an oxygen partial pressure of the atmospheric gas discharged from the heat treatment section, and the detected oxygen partial pressure is the oxygen partial pressure. Input to the pressure controller, used for controlling the oxygen partial pressure reduction control,
A measuring oxygen partial pressure signal transmitted from the downstream oxygen partial pressure sensor, a measured temperature signal transmitted from the previous heat treatment temperature sensor, and an input operation; Based on the operation control information, the heat treatment section temperature control chart and oxygen partial pressure control chart are displayed on the screen section with a common time axis , the temperature controller displays a temperature control signal, and the oxygen partial pressure controller An oxygen partial pressure control heat treatment apparatus, comprising: an operation controller that transmits an oxygen partial pressure control signal.
請求項1において、前記熱処理部は赤外線熱処理部及び冷却気体冷却手段で構成され、前記箱状体の内部で、急速クエンチ部がなされることで、前記箱状体内で、急速加熱冷却が行われるようにされたことを特徴とする酸素分圧制御装置。   In Claim 1, the said heat processing part is comprised by the infrared heat processing part and the cooling gas cooling means, and rapid heating cooling is performed in the said box-shaped body by making a quick quench part inside the said box-shaped body. An oxygen partial pressure control device characterized by being configured as described above. 請求項1に記載した酸素分圧制御処理装置が、ネットワークを介してパソコンに接続され、上述した運転操作コントローラの機能を持った当該パソコンから温度コントローラ及び酸素分圧コントローラの制御がなされることを特徴とする酸素分圧制御熱処理装置。   The oxygen partial pressure control processing apparatus according to claim 1 is connected to a personal computer via a network, and the temperature controller and the oxygen partial pressure controller are controlled from the personal computer having the operation controller function described above. Oxygen partial pressure control heat treatment equipment.
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