JP6186039B2 - 熱処理炉及び熱処理方法 - Google Patents
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Description
被処理物の熱処理を行う熱処理炉であって、
第1空間と、第2空間と、該第1空間と該第2空間とを連通させて前記被処理物を搬送する通路であり鉛直方向の隙間高さHが25mm以上35mm以下である搬送通路を形成し且つ該第1空間と該第2空間とを仕切る隔壁と、を有する炉体と、
前記第1空間の雰囲気と前記第2空間の雰囲気との温度を異ならせる温度調整手段と、
前記被処理物を、前記第1空間内,前記搬送通路,前記第2空間内の順で搬送する搬送手段と、
を備えたものである。
、第1空間の雰囲気と第2空間の雰囲気との温度差を大きくしやすくなる。そのため、昇降温の前後の温度差を被処理物に応じた適切な値にしやすくなり、種々の被処理物に対応した急速昇降温が可能となる。また、隙間高さHを25mm以上とすることで、被処理物が通過する隙間を十分確保することができる。ここで、隙間高さHは、搬送手段の搬送方向に沿って搬送通路をみたときの鉛直方向の隙間の大きさとする。また、搬送手段の搬送方向に沿って搬送通路をみたときの鉛直方向の隙間の大きさが異なる箇所がある場合には、最小値を隙間高さHとする。ここで、前記被処理物は、セッターに載置された状態で前記搬送手段に搬送されるものとしてもよい。
能な昇降温速度の範囲が広くなる。また、第1,第2空間の温度差が同じ値の場合、可変速領域が広い数値範囲であるほど、変更可能な昇降温速度の範囲が広くなる。
第1空間と、第2空間と、該第1空間と該第2空間とを連通させて被処理物を搬送する通路であり鉛直方向の隙間高さHが25mm以上35mm以下である搬送通路を形成し且つ該第1空間と該第2空間とを仕切る隔壁と、を有する炉体、を備えた熱処理炉における前記被処理物の熱処理方法であって、
前記第1空間の雰囲気と前記第2空間の雰囲気との温度を異ならせた状態で、前記被処理物を、前記第1空間内,前記搬送通路,前記第2空間内の順で搬送する工程、
を含むものである。
1空間と第2空間との一方からの輻射が搬送通路を通過して他方へ到達することが抑制される。これにより、第1空間の雰囲気と第2空間の雰囲気との温度差を大きくしやすくなり、より多くの種類の被処理物に対応した急速昇降温が可能となる。
次に、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。図1は、本発明の第1実施形態である熱処理炉10の縦断面図である。図2は、図1の搬送通路11c周辺を前方から見たA視図である。図3は、搬送通路11c周辺の斜視図である。なお、図3では、外壁11の図示を省略している。熱処理炉10は、炉体10aと、第1,第2搬送ローラー20a,20bと、可変速搬送ローラー20cと、第1,第2ヒーター21a,21bと、ガス供給装置22,24と、流量調整弁26,28と、コントローラー80と、を備えている。この熱処理炉10は、炉体10aの内部で複数の被処理物96を載置したセッター95を搬送しながら被処理物96に対する熱処理を行うローラーハースキルンとして構成されている。
が好ましい。
21bは、長手方向が搬送方向に直交する方向(左右方向)となるように配置されており、搬送方向に沿って複数配置されている。第2ヒーター21bは、第2空間11b内を通過する被処理物96や第2空間11bの雰囲気を第1空間11aよりも高温に加熱するものであり、例えばSiCヒーターなどのセラミックスヒーターとして構成されている。
ラー20cとの隙間の高さ(の最小値)との和を、隙間高さHとする。このように、可変速搬送ローラー20cの搬送方向に沿って搬送通路11cをみたときに鉛直方向の位置が異なる複数の隙間があるときには、それぞれの隙間の高さ(の最小値)の和を、搬送通路11cの隙間高さHとする。
トボタンなどを表示してタッチ操作を受け付け、タッチ操作に基づく操作信号をコントローラー80に送信する。また、コントローラー80からの表示指令を受信すると、表示指令に基づく画像や文字,数値などを表示部に表示する。
ネル88からの操作信号によりユーザーからの各種設定値などを入力してRAM84に記憶し、記憶した各種設定値に基づく熱処理を開始する。具体的には、コントローラー80は、入力されたガス供給装置22,24からの雰囲気ガスの供給量(供給速度)及び温度、流量調整弁26,28を流れる雰囲気ガスの流量などに関する情報に基づいて、ガス供給装置22,24、流量調整弁26,28に制御信号を出力する。また、入力された第1,第2空間11a,11bの温度に関する情報に基づいて、第1,第2ヒーター21a,21bに制御信号を出力する。これにより、第1,第2空間11a,11bの雰囲気は不活性ガス雰囲気になり、第1空間11a,第2空間11bの雰囲気が加熱される。なお、上述したように、第2空間11bは、第1空間11aよりも高温に加熱される。本実施形態では、第1空間11aが700℃、第2空間11bが1200℃になるように加熱されるものとした。また、本実施形態では、ガス供給装置22,ガス供給装置24による炉体10a内への雰囲気ガスの流入量の和と、流量調整弁26,流量調整弁28による炉体10a内からの雰囲気ガスの流出量の和とを同じにし、且つ、流量調整弁28からの流出量をガス供給装置24からの流入量よりも小さくするものとした。こうすることで、第2空間11b内の雰囲気ガスの一部は搬送通路11c及び第1空間11aを通過して流出口18から流出する。そのため、第2空間11bで高温に加熱された雰囲気ガスの一部を第1空間11aの加熱にも用いることができ、効率よく第1空間11aを加熱できる。
な値とすることで、被処理物96の温度を第1空間11aから第2空間11bまで急速に昇温して、被処理物96の基材と電極との収縮タイミングを近づけることができ、昇温速度が低すぎることによる焼成時の割れや剥離などの発生を抑制することができる。また、昇温速度が高すぎることによる不均一な焼成を抑制することができる。なお、第1,第2空間11a,11bの温度(特に、両空間の温度差)を他の値にすれば、同じ可変速領域でも調整可能な昇温速度は変化することになる。例えば、第1空間11aと第2空間11bとの温度差が400℃〜600℃となるように両空間の温度を定めてもよい。
さを考慮しなくとも問題はない。
次に、第2実施形態について説明する。図4は、変形例の熱処理炉110の縦断面図である。熱処理炉110は、第2空間11bの搬送方向下流(後方)に、さらに第3空間1
11bを備える点、及び第2空間11bと第3空間111bとの間を仕切る隔壁130を備える点以外は、熱処理炉10と同様の構成である。なお、図4では、熱処理炉110のうち搬送通路11cよりも搬送方向上流側の構成(例えば第1空間11aなど)については、図示を省略している。また、熱処理炉110については、上述した熱処理炉10と同じ構成要素については同じ符号を付して説明を省略し、以下には異なる構成要素について説明する。
11bに露出した表面を介して第3空間111bを冷却する。なお、空冷ジャケット142,144の第3空間111b内の露出面には多数の凹凸が形成されており、第3空間111bとの接触面積を増やして冷却効率が高められている。
をどのように組み合わせてもよい。
実施例1の熱処理炉として、図1〜3に示した熱処理炉10を作製した。この熱処理炉10は、隙間高さHを30.0mm、搬送方向長さLを100mmとした。また、搬送通路11cの左右方向長さを700mmとした。また、可変速搬送ローラー20cの可変速領域を90mm/min〜600mm/minとした。
隙間高さHを36mm、搬送方向長さLを50mmとした点以外は、実施例1と同様の熱処理炉10を作製し、比較例1とした。
実施例2の熱処理炉として、図4に示した熱処理炉110を作製した。この熱処理炉110は、搬送通路111cの隙間高さHを30.0mm、搬送方向長さLを100mmとした。また、搬送通路111cの左右方向長さを700mmとした。
の温度(目標温度)を1200℃として、コントローラー80により第1,第2ヒーター21a,21bの出力を制御した。第2空間11bの温度は目標温度の1200℃に調整できたが、第1空間11aの温度は、第1ヒーター21aの出力を0%としても、900℃にしかならず、目標温度の800℃にはならなかった。すなわち、比較例1では第1,第2空間11a,11bの温度差が300℃を超えなかった。
Claims (10)
- 被処理物の熱処理を行う熱処理炉であって、
第1空間と、第2空間と、該第1空間と該第2空間とを連通させて前記被処理物を搬送する通路であり鉛直方向の隙間高さHが25mm以上35mm以下である搬送通路を形成し且つ該第1空間と該第2空間とを仕切る隔壁と、を有する炉体と、
前記第1空間の雰囲気と前記第2空間の雰囲気との温度を異ならせる温度調整手段と、
前記被処理物を、前記第1空間内,前記搬送通路,前記第2空間内の順で搬送する搬送手段と、
を備え、
前記搬送手段は、前記被処理物を前記搬送通路内で搬送方向である水平方向に搬送する複数の搬送ローラーを有しており、該複数の搬送ローラーの少なくとも1つは前記搬送通路内に配置され、
前記隔壁は、前記搬送通路の鉛直上側に位置する上部隔壁と、前記搬送通路の鉛直下側に位置する下部隔壁と、を有し、
前記下部隔壁の1以上の上端部が、前記搬送方向で前記複数の搬送ローラーの間に位置し、且つ鉛直方向で前記複数の搬送ローラーの下端と同じかそれよりも上に位置している、
熱処理炉。 - 前記搬送手段は、前記搬送通路内で前記被処理物を前記第1空間内及び前記第2空間内よりも高速に搬送し、
前記搬送手段は、前記搬送通路内で前記被処理物を90mm/min〜600mm/minの速度で搬送する、
請求項1に記載の熱処理炉。 - 前記搬送手段は、
前記第1空間内で前記被処理物を搬送する第1搬送手段と、
前記第2空間内で前記被処理物を搬送する第2搬送手段と、
前記第1搬送手段に搬送された前記被処理物を、前記搬送通路内を所定の搬送方向に通過させて前記第2搬送手段まで搬送し、前記第1搬送手段及び前記第2搬送手段よりも高速な可変速領域内で該搬送の速度を変更可能な可変速搬送手段と、を有する、
請求項1又は2に記載の熱処理炉。 - 前記下部隔壁は、前記上端部を有する凸状部を1以上有しており、該凸状部は前記上端部に向けて鉛直上側ほど前記搬送方向の幅が小さくなる形状をしている、
請求項1〜3のいずれか1項に記載の熱処理炉。 - 第1空間と、第2空間と、該第1空間と該第2空間とを連通させて被処理物を搬送する通路であり鉛直方向の隙間高さHが25mm以上35mm以下である搬送通路を形成し且つ該第1空間と該第2空間とを仕切る隔壁と、を有する炉体と、前記被処理物を前記第1空間内,前記搬送通路,前記第2空間内の順で搬送する搬送手段と、を備えた熱処理炉における前記被処理物の熱処理方法であって、
前記第1空間の雰囲気と前記第2空間の雰囲気との温度を異ならせた状態で、前記被処理物を、前記第1空間内,前記搬送通路,前記第2空間内の順で前記搬送手段により搬送する工程、
を含み、
前記搬送手段は、前記被処理物を前記搬送通路内で搬送方向である水平方向に搬送する複数の搬送ローラーを有しており、該複数の搬送ローラーの少なくとも1つは前記搬送通路内に配置され、
前記隔壁は、前記搬送通路の鉛直上側に位置する上部隔壁と、前記搬送通路の鉛直下側に位置する下部隔壁と、を有し、
前記下部隔壁の1以上の上端部が、前記搬送方向で前記複数の搬送ローラーの間に位置し、且つ鉛直方向で前記複数の搬送ローラーの下端と同じかそれよりも上に位置している、
熱処理方法。 - 前記工程では、前記搬送通路内で前記被処理物を前記第1空間内及び前記第2空間内よりも高速に搬送し、
前記工程では、前記搬送通路内で前記被処理物を90mm/min〜600mm/minの速度で搬送する、
請求項5に記載の熱処理方法。 - 前記搬送手段は、
前記第1空間内で前記被処理物を搬送する第1搬送手段と、
前記第2空間内で前記被処理物を搬送する第2搬送手段と、
前記第1搬送手段に搬送された前記被処理物を、前記搬送通路内を所定の搬送方向に通過させて前記第2搬送手段まで搬送し、前記第1搬送手段及び前記第2搬送手段よりも高速な可変速領域内で該搬送の速度を変更可能な可変速搬送手段と、
を備え、
前記工程では、前記第1空間の雰囲気と前記第2空間の雰囲気との温度を異ならせた状態で、前記第1搬送手段により前記第1空間内を搬送された被処理物を、前記可変速搬送手段により前記可変速領域内の所定速度で前記搬送通路内を通過させて前記第2搬送手段まで搬送する、
請求項5又は6に記載の熱処理方法。 - 前記可変速領域は、前記搬送通路を通過する際の前記被処理物の温度変化速度を少なくとも150℃/min〜1000℃/minの範囲で変更可能となるように定められた領域であり、
前記工程では、前記被処理物はセッターに載置された状態で搬送され、
前記セッターは、それぞれ常温での物性値として、曲げ強度が100MPa〜250MPa、ヤング率が200GPa〜350GPa、熱膨張係数が4ppm/K〜5ppm/K、熱伝導率が50W/mK〜200W/mKである、
請求項7に記載の熱処理方法。 - 前記セッターは、Si結合SiC又は再結晶SiCからなる、
請求項8に記載の熱処理方法。 - 前記下部隔壁は、前記上端部を有する凸状部を1以上有しており、該凸状部は前記上端部に向けて鉛直上側ほど前記搬送方向の幅が小さくなる形状をしている、
請求項5〜9のいずれか1項に記載の熱処理方法。
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