JP6059939B2

JP6059939B2 - マッフル炉

Info

Publication number: JP6059939B2
Application number: JP2012219998A
Authority: JP
Inventors: 元青海
Original assignee: Koyo Thermo Systems Co Ltd
Current assignee: Koyo Thermo Systems Co Ltd
Priority date: 2012-10-02
Filing date: 2012-10-02
Publication date: 2017-01-11
Anticipated expiration: 2032-10-02
Also published as: JP2014070873A

Description

この発明は、ワークに熱処理を施すマッフル炉に関する。

特許文献１に記載の従来のマッフル炉を説明する。トンネル型に形成されたマッフル本体の長手方向の一端および他端に搬入口および搬出口が開口する。マッフル本体の長手方向に沿って搬入口から搬出口へ至る無端メッシュベルト等からなる搬送ラインが設置される。搬送ラインはローラなどで駆動され、その上にワークを載せて搬入口から搬出口へ搬送する。マッフル本体は、長手方向を同じくする筒状の外枠の内部に宙吊り状態で支持される。外枠内であってマッフル本体外の上方と下方には、ヒータユニットが設置される。

上側のヒータユニットとマッフル本体の天井壁との間に一本のガス供給管が配管される。ガス供給管の出口はヒータユニットと干渉しないよう、例えばマッフル本体の天井壁の一箇所を貫通してマッフル本体に接続され、雰囲気ガスがマッフル本体内に供給されるようになっている。

特開２００７−２６３４８０号公報

雰囲気ガスをマッフル本体の全体に行き渡らせ、かつマッフル本体内の雰囲気を均一にするには雰囲気ガスの対流を少なくすることが必要である。従来のようにマッフル本体の一箇所から雰囲気ガスを供給して拡散させることによると、必ずしも雰囲気の均一化を十分に図ることが出来ない。

本発明は、上記従来技術の課題に鑑みてなされたものであり、マッフル本体内の雰囲気の均一性をより向上させることを目的とする。

本発明のマッフル炉は、マッフル本体、加熱部、複数のガス供給管、搬送機構および可動断熱部材を備える。マッフル本体は、搬送されるワークに熱処理を施す処理空間を提供する。加熱部は、マッフル本体の上部、側部および下部を囲むように配置され、前記マッフル本体内を加熱する。ガス供給管は、前記マッフル本体の側壁を、搬送方向に直交する方向に貫通し、搬送方向に並んで配置される。搬送機構は、マッフル本体内でワークを搬送する。可動断熱材は、前記加熱部から側方の外側への熱の流れを遮断するように設けられ、搬送方向に移動可能に構成されると共に、前記複数のガス供給管が貫通される。

また、このようなマッフル炉の構成によると、複数のガス供給管がマッフル本体内で搬送方向に並んで配置されるので、各ガス供給管から少量ずつ雰囲気ガスを供給することにより、マッフル本体内の雰囲気の均一性を向上させることが出来る。また、可動断熱材が搬送方向に可動出来るため、ガス供給管の搬送方向への動きに追従することが可能となる。

また、本発明では、前記可動断熱材は、搬送方向に複数のブロックに分割され、隣接するブロック間は隙間を介して鉤状に嵌め合わされる。これによると、マッフル炉の熱膨張をブロック単位で局所的に吸収出来る。このため、マッフル炉全体の膨張に迅速に対応出来る。また、伸縮量が搬送方向で一様とならない複雑な熱膨張にも対応可能である。

また、前記加熱部が、具体的には、板状に形成された上部ヒータ、側部ヒータ、および下部ヒータから構成される。これによると、加熱部を組立式に構成することが可能である。

また、前記可動断熱材が、前記加熱部の外側面に対する内側に配置される第１の断熱材と、前記加熱部の外側面に対する外側に配置される第２の断熱材とから構成される二重構造を採用することで、加熱部から側方の外側への熱の流れを確実に遮断することが可能となる。

この場合、前記側部ヒータは上下分割構造とし、上下の側部ヒータの対向する面に溝部を設けておいて、この溝部に第１の断熱材を配置するようにすれば、側部ヒータにガス供給管を貫通させることなく、可動断熱材を介してガス供給管を加熱部の外部へ導くことが出来る。これによって、ガス供給管が搬送方向に動いたときに加熱部（側部ヒータ）の損傷を防ぐことが可能である。

また、本発明では、前記ガス供給管は、前記マッフル本体の対向する側壁の一方を貫通する第１のガス供給管と、前記マッフル本体の対向する側壁の他方を貫通する第２のガス供給管と、から構成され、前記第１のガス供給管と前記第２のガス供給管が搬送方向に交互に並んで配置されている。これによると、複数のガス供給管をバランス良く、短ピッチで配置することが可能となる。

また、本発明では、前記加熱部の外部に、搬送方向に延びて雰囲気ガスが流通する幹管が配置され、該幹管に前記複数のガス供給管がフレキシブル管を介して接続されている。これによると、ガス供給管の搬送方向への動きに追従が可能となると共に、ガス供給管の交換メンテナンスが可能となる。したがって、ガス供給管の万一の損傷にも迅速に対応出来る。

本発明によると、複数のガス供給管がマッフル本体内で搬送方向に並んで配置されるので、各ガス供給管から少量ずつ雰囲気ガスを供給することにより、マッフル本体内の雰囲気の均一性を向上させることが出来る。

この発明の一実施形態に係るマッフル炉を、搬送方向と直交する断面で示す図である。上記マッフル炉のマッフル本体周辺を、搬送方向に沿った断面で示す図である。図２の要部拡大図である。図３における矢視IV−IV線断面図である。図３における矢視V−IV線断面図である。

以下に、この発明の実施の形態に係るマッフル炉の構成を図１〜図４を参照して説明する。

図１に示すように、本実施の形態のマッフル炉１は、外枠１０、マッフル本体２０、加熱部３０、複数のガス供給管４０，５０、搬送ライン６０、可動断熱材７０，８０および排気筒９０を備える。

外枠１０は断面矩形の各筒状に形成されており、内部にマッフル本体２０、加熱部３０、ガス供給管４０，５０、および搬送ライン６０を収容する。なお、外枠１０の角筒状の形状は一例であり、これに限定されない。

マッフル本体２０は、天井壁がアーチ状を呈するトンネル型に形成されており、内部にワークＷに熱処理を施すための処理空間が形成されている。マッフル本体２０は、外枠１０と長手方向を同じくされ、外枠１０の内部に支持される。マッフル本体２０の長手方向の一端および他端に搬入口および搬出口（いずれも不図示）が開口する。マッフル本体２０の長手方向に沿って搬入口から搬出口へ至る無端メッシュベルトなどからなる搬送ライン６０が設置される。ワークＷは搬送ライン６０上に載せられてマッフル本体２０内を搬送される間に熱処理が施される。マッフル本体２０の長手方向であって搬入口から搬出口へ向かう方向は、ワークＷの搬送方向と一致している。

加熱部３０は、マッフル本体２０の上部、側部および下部を囲むように配置され、マッフル本体２０内を加熱するように構成される。本実施の形態では、図１に示すように、加熱部３０は、板状に形成された上部ヒータ３１、側部ヒータ３２，３３および下部ヒータ３４から構成される。

各ヒータは、例えば板状の断熱材の一面（図１では、マッフル本体２０に対峙する内面。）にヒートエレメントが露出状態で配置された構成のものを好適に用いることが出来る。

一方の側部ヒータ３２は、上側ヒータ３２１と下側ヒータ３２２とに分割されている。上側ヒータ３２１と下側ヒータ３２２とは間隔を設けて上下に配置され、上側ヒータ３２１と下側ヒータ３２２の互いに対向する面には、図１に示すように、可動断熱材（第１の断熱材７０）を支持するための溝３２１Ａ，３２２Ａが、所定の深さで搬送方向に延びて形成されている。

他方の側部ヒータ３３も同様の構造であり、上側ヒータ３３１と下側ヒータ３３２とに分割されている。上側ヒータ３３１と下側ヒータ３３２とは間隔を設けて上下に配置され、上側ヒータ３３１と下側ヒータ３３２の互いに対向する面には、図１に示すように、可動断熱材（第１の断熱材７０）を支持するための溝３３１Ａ，３３２Ａが、所定の深さで搬送方向に延びて形成されている。

側部ヒータ３２，３３は釣支用金具１１，１２を用いて外枠１０の天井から釣支される。下部ヒータ３４は支持構造（不図示）により所定の位置に支持される。上部ヒータ３１は側部ヒータ３２，３３に支持されている。

図２に示すように、ガス供給管４０，５０は、マッフル本体２０の側壁２０Ａ，２０Ｂをそれぞれ、搬送方向（矢印の方向）に直交する方向、かつ略水平に貫通し、搬送方向に並んで配置される。本実施の形態では、ガス供給管は、マッフル本体２０の対向する側壁の一方２０Ａを貫通する第１のガス供給管４０と、マッフル本体２０の対向する側壁の他方２０Ｂを貫通する第２のガス供給管５０と、から構成される。第１のガス供給管４０と第２のガス供給管５０は、搬送方向に交互に並んで複数配置される。これにより、複数のガス供給管をバランス良く、短ピッチで配置することが可能となる。

本実施の形態では、第１のガス供給管４０は、マッフル本体２０内に差し入れられた十分に長い内管４１と、内管４１をマッフル本体２０外において保護する短めの外管４２とから構成される。第２のガス供給管５０も同様に、マッフル本体２０内に差し入れられた十分に長い内管５１と、内管５１をマッフル本体２０外において保護する短めの外管５２とから構成される。外管４２，５２は、マッフル本体２０の側壁の貫通穴を塞いでシールする役割も果たしている。

第１のガス供給管４０の内管４１のマッフル本体２０内に位置する部分の下側には、搬送方向に直交する方向に並んで複数の出口４１Ａが設けられていて、内管４１を流通する雰囲気ガスを出口４１Ａを介してマッフル本体２０内、特に搬送ライン６０の上方に供給するようにされている。同様に、第２のガス供給管５０の内管５１のマッフル本体２０内に位置する部分の下側には、搬送方向に直交する方向に並んで複数の出口５１Ａが設けられていて、内管５１を流通する雰囲気ガスを出口５１Ａを介してマッフル本体２０内、特に搬送ライン６０の上方に供給するようにされている。

複数の第１，第２のガス供給管４０，５０は短ピッチで配置されていることにより、各ガス供給管４０，５０を流通する雰囲気ガスの流量を少量に出来、マッフル本体２０内の雰囲気の均一性を向上させることが可能である。なお、ここでいう「雰囲気の均一」には、温度分布の均一と雰囲気ガスの流れの均一の二つの意味がある。

図１に示すように、ガス供給管４０，５０の内管４１，５１の外端には、略９０°曲げられた継手管３の一端が接続されている。加熱部３０の外部であって枠体１０の底面の両側端部には、支持台１３が搬送方向に延びて形成されており、支持台１３を受けるフレーム１４，１５に雰囲気ガスが流通する幹管１７，１８が搬送方向に延びて配置されている。継手管３の他端と幹管１７，１８との間はフレキシブル管５で接続されている。なお、継手管３を介在させずに、ガス供給管４０，５０の内管４１，５１の外端に直接フレキシブル管５を接続するようにしても構わない。

可動断熱材は、加熱部３０から側方の外側への熱の流れを遮断するように設けられる。本実施の形態では、可動断熱材は、加熱部３０の外側面に対する内側に配置される第１の断熱材７０と、加熱部３０の外側面に対する外側に配置される第２の断熱材８０とから構成されている。第１の断熱材７０は、側部ヒータ３２，３３の上側ヒータと下側ヒータの溝３２１Ａ，３２１Ａまたは３３１Ａ，３３１Ｂに配置されている。第１の断熱材７０は、側部ヒータ３２，３３の上側ヒータ３２１と下側ヒータ３２２の溝３２１Ａ，３２１Ａに配置されている。第２の断熱材８０は、外枠１０内に設けられた支持構造１６により支持されている。

第１，第２の断熱材７０，８０は、搬送方向に複数のブロックに分割されている。各ブロックには、搬送方向に並ぶ複数のガス供給管４０，５０が２本ごと貫通している。図３に示すように、隣接するブロック間は隙間（図３中の“ｄ”参照）を介して鉤状に嵌め合わされている。これにより、第１，第２の断熱材７０，８０の各ブロックは、搬送方向に移動可能に構成され、各ガス供給管４０，５０の移動量の差異（マッフル本体の伸びによる）を吸収可能にされる。

第１の断熱材７０は、図４に示すように、ほぼ全容を呈する本体７１と、本体７１の下面から上方へ延びて切り欠かれるように形成された溝孔７１Ａの下部に嵌め込まれるピース７２と、に分割される。ピース７２が嵌め込まれたとしても、溝孔７１Ａの上部は塞がれず孔が空いており、この孔を通して、第１断熱部材７０にガス供給管４０，５０が貫通している。

第２の断熱材８０は、図５に示すように、上下に２等分割された上側断熱材８１と下側断熱材８２とから構成される。上側断熱材８１と下側断熱材８２とは間隔を設けずに上下に配置される。上側断熱材８１と下側断熱材８２の互いに対向する面には、半円形の溝８１Ａ，８２Ａがそれぞれ形成される。上側断熱材８１と下側断熱材８２とが組み合わされることにより、各溝８１Ａ，８２Ａは合わさって円形の孔が形成され、この孔を通して、第２の断熱材８０にガス供給管４０，５０が貫通している。

排気筒９０は、マッフル本体２０の天井壁の頂部に立設されている。排気筒９０は上部ヒータ４２を貫通しており、加熱部３０の外部に、マッフル本体２０内の雰囲気ガスを排気するようにされている。

本実施の形態によると、複数のガス供給管４０，５０がマッフル本体２０内で搬送方向に並んで配置されるので、各ガス供給管４０，５０から少量ずつ雰囲気ガスを供給することにより、マッフル本体２０内の雰囲気の均一性を向上させることが出来る。

また、本実施の形態によると、可動断熱材３５，３６が搬送方向に可動出来るため、ガス供給管４０，５０の搬送方向への動きに追従することが可能となる。これにより、マッフル本体２０の熱膨張を吸収可能となる。したがって、ガス供給管４０，５０の損傷のおそれがなくなる。

さらに、本実施の形態によると、側部ヒータ３２，３３は上下分割構造とし、上下の側部ヒータの対向する面に溝部を設けておいて、この溝部に第１の断熱材７０を配置したので、側部ヒータ３２，３３にガス供給管４０，５０を貫通させることなく、可動断熱材（第１の断熱材７０）を介してガス供給管４０，５０を加熱部３０の外部へ導くことが出来る。これによって、ガス供給管が搬送方向に動いたときに加熱部３０（側部ヒータ３２，３３）の損傷を防ぐことが可能である。

上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。この発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、この発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１−マッフル炉
１０−外枠
２０−マッフル本体
３０−加熱部
４０，５０−ガス供給管
６０−搬送ライン（搬送機構）
７０，８０−可動断熱材

Claims

搬送されるワークに熱処理を施す処理空間が形成されたマッフル本体と、
前記マッフル本体の上部、側部および下部を囲むように配置され、前記マッフル本体内を加熱する加熱部と、
前記マッフル本体の側壁を、搬送方向に直交する方向に貫通し、搬送方向に並んで配置される複数のガス供給管と、
前記マッフル本体内でワークを搬送する搬送機構と、
前記加熱部から側方の外側への熱の流れを遮断するように設けられ、搬送方向に移動可能に構成されると共に、前記複数のガス供給管が貫通される可動断熱材と、
を備え、
前記可動断熱材は、搬送方向に複数のブロックに分割され、隣接するブロックどうしが隙間を介して配置されている、マッフル炉。
前記可動断熱材は、隣接するブロックどうしが鉤状に嵌め合わされる、請求項１に記載のマッフル炉。
前記加熱部が、板状に形成された上部ヒータ、側部ヒータ、および下部ヒータから構成される、請求項１または２に記載のマッフル炉。
前記可動断熱材が、前記加熱部の外側面に対する内側に配置される第１の断熱材と、前記加熱部の外側面に対する外側に配置される第２の断熱材とから構成される、請求項３に記載のマッフル炉。
前記側部ヒータを上下分割構造とし、上下の側部ヒータの対向する面に設けられた溝部に前記第１の断熱材が配置される、請求項４に記載のマッフル炉。
前記ガス供給管は、前記マッフル本体の対向する側壁の一方を貫通する第１のガス供給管と、前記マッフル本体の対向する側壁の他方を貫通する第２のガス供給管と、から構成され、前記第１のガス供給管と前記第２のガス供給管が搬送方向に交互に並んで配置された請求項１〜５のいずれかに記載のマッフル炉。
前記加熱部の外部に、搬送方向に延びて雰囲気ガスが流通する幹管が配置され、該幹管に前記複数のガス供給管がフレキシブル管を介して接続された請求項１〜６のいずれかに記載のマッフル炉。