JP6435541B2 - 熱処理装置 - Google Patents

Description

本開示は、熱処理装置に関する。
本願は、２０１４年７月７日に日本に出願された特願２０１４−１３９６２９号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

被処理物である金属材を加熱処理する熱処理装置として、多室型熱処理装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。このような多室型熱処理装置では、被処理物が収容される加熱室を備え、加熱室内部に設けられたヒータによって被処理物を加熱することで熱処理を行う。

また、下記特許文献２〜４にも、加熱室やヒータを備え、被処理物の加熱処理や焼成を行う装置が開示されている。

日本国特開２０１２−１３３４１号公報 国際公開第２００６／０１３９３２号公報 日本国特開２００２−２２８３６４号公報 日本国特表２００９−５４３９９６号公報

このような加熱室の内壁には、ヒータによる熱が外部に漏出することを防ぐため、断熱材が一般的に設けられている。しかしながら、加熱室の底部には、被処理物を載置するための熱容量の大きな載置台や、断熱材を貫通して設けられる配管等が設けられていることから、熱が外部に逃げやすい。このため、加熱室の内部において、下方が上方よりも温度が低くなるといった温度ムラが生じる場合がある。このような温度ムラが生じると、熱処理状態にバラツキが生じ、処理品質を低下させる原因となる可能性がある。

本開示は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、被処理物の加熱処理を行う熱処理装置において、加熱室内部の温度ムラの発生を抑止し、被処理物を均一に加熱することを目的とする。

本開示は、上記課題を解決するための手段として、以下の構成を含む。

本開示の第１の態様は、被処理物の加熱処理を行う熱処理装置であって、内部に上記被処理物を収容する加熱室と、上記被処理物が収容される上記加熱室の領域である収容領域の下部を加熱する下ヒータと、上記収容領域の上部を加熱する上ヒータとを備える。

本開示の第２の態様は、上記第１の態様に係る熱処理装置が、上記下ヒータ及び上記上ヒータと上記収容領域との間に配置される熱伝導隔壁を備える。

本開示の第３の態様は、上記第１または第２の態様に係る熱処理装置が、電気式ヒータである複数の上記上ヒータ及び複数の上記下ヒータと、全ての上記複数の上ヒータに給電する上ヒータ用電源ユニットと、全ての上記複数の下ヒータに給電する下ヒータ用電源ユニットとを備える。

本開示の第４の態様は、上記第１の態様に係る熱処理装置において、上記下ヒータは、鉛直方向に延びる一対の下ヒータ本体と、これら一対の下ヒータ本体の端部を互いに連結する下ヒータ連結部とを有する。また、上記上ヒータは、鉛直方向に延びる一対の上ヒータ本体と、これら一対の上ヒータ本体の端部を連結する上ヒータ連結部とを有する。

本開示の第５の態様は、上記第４の態様に係る熱処理装置において、上記下ヒータ及び上記上ヒータは電気式ヒータである。上記下ヒータ連結部及び上記上ヒータ連結部は、導電性を有し、一対のヒータ本体の一方から他方に通電可能に構成されている。上記一対の下ヒータ本体の一方に電力の入側端子が設けられ、上記一対の下ヒータ本体の他方に電力の出側端子が設けられている。また、上記一対の上ヒータ本体の一方に電力の入側端子が設けられ、上記一対の上ヒータ本体の他方に電力の出側端子が設けられている。

本開示に係る熱処理装置は、被処理物が収容される加熱室内部の収容領域の下部を加熱する下ヒータと上部を加熱する上ヒータとを備えている。このため、本開示によれば、上記収容領域の下部と上部とを個別に温度制御することができる。したがって、収容領域の下部が上部に対して温度が低い場合には、下ヒータの出力のみを増加させることで、収容領域の内部温度を均一化することができる。よって、本開示によれば、被処理物の加熱処理を行う熱処理装置において、加熱室内部（収容領域）の温度ムラの発生を抑止し、被処理物を均一に加熱することが可能となる。

本開示の第１実施形態における熱処理装置の概略構成を示す縦断面図である。 図１のＡ−Ａ線矢視図であり、下ヒータ用電源ユニットの結線入側ユニットと下ヒータとの耐熱電線による結線状態、及び、上ヒータ用電源ユニットの結線入側ユニットと上ヒータとの耐熱電線による結線状態を示す図である。 図１のＡ−Ａ線矢視図であり、下ヒータ用電源ユニットの結線出側ユニットと下ヒータとの耐熱電線による結線状態、及び、上ヒータ用電源ユニットの結線出側ユニットと上ヒータとの耐熱電線による結線状態を示す図である。 下ヒータ用電源ユニットと下ヒータとの耐熱電線による結線状態を示す配線図である。 上ヒータ用電源ユニットと上ヒータとの耐熱電線による結線状態を示す配線図である。 本開示の第２実施形態における熱処理装置の概略構成を示す縦断面図である。 熱処理装置の加熱室内に配置されるヒータの側面展開図である。 図５のＢ−Ｂ線矢視図であり、下ヒータ用電源ユニットの結線入側ユニットと下ヒータとの耐熱電線による結線状態、及び、上ヒータ用電源ユニットの結線入側ユニットと上ヒータとの耐熱電線による結線状態を示す図である。 図５のＢ−Ｂ線矢視図であり、下ヒータ用電源ユニットの結線出側ユニットと下ヒータとの耐熱電線による結線状態、及び、上ヒータ用電源ユニットの結線出側ユニットと上ヒータとの耐熱電線による結線状態を示す図である。 下ヒータ用電源ユニットと下ヒータとの耐熱電線による結線状態、及び上ヒータ用電源ユニットと上ヒータとの耐熱電線による結線状態を示す配線図である。

以下、図面を参照して、本開示に係る熱処理装置について説明する。なお、以下の図面において、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。

（第１実施形態）
図１は、本開示の第１実施形態である熱処理装置１の概略構成を示す縦断面図である。なお、図１の紙面上側は、装置における鉛直方向上側を示す。本実施形態の熱処理装置１は、被処理物Ｗの加熱処理を行う装置であり、図１に示すように、加熱室２と、断熱材３と、載置台４と、ヒータ５と、電源ユニット６と、マッフル板７（熱伝導隔壁）と、ガス供給部８と、第１排気管９と、第２排気管１０と、撹拌機１１とを備えている。

加熱室２は、略円筒状に形成され、その中心軸を鉛直方向に配した縦置き型の容器である。加熱室２の内部には被処理物Ｗが収容される。すなわち、加熱室２の内部には、被処理物Ｗが収容される領域である収容領域Ｒが形成されている。この加熱室２には、略円筒状の側壁部２ａに対して底部２ｂおよび蓋部２ｃが設けられており、これによって加熱室２の内部が閉空間とされている。この閉空間、すなわち加熱室２の内部には、断熱材３、載置台４、ヒータ５及びマッフル板７等が収容されている。

底部２ｂは、円環状の底部枠体２ｂ１と、この底部枠体２ｂ１の中央開口に着脱可能に取り付けられてこれを気密に閉塞する底部本体２ｂ２とを有している。底部本体２ｂ２は、螺子止め等によって底部枠体２ｂ１に着脱可能に取り付けられている。この底部本体２ｂ２は、底部枠体２ｂ１と当接するように形成配置されている。このような底部本体２ｂ２は、加熱室２の内部に被処理物Ｗを出し入れするための、開閉部材（開閉扉）として機能する。

断熱材３は、下部断熱材３ａと、側部断熱材３ｂと、上部断熱材３ｃとを有している。
下部断熱材３ａは、底部枠体２ｂ１上に設けられた円環状に形成されている。側部断熱材３ｂは、加熱室２の側壁部２ａの内壁に貼り合されている。すなわち、側部断熱材３ｂも円筒状に形成されている。上部断熱材３ｃは、加熱室２の蓋部２ｃの内側（すなわち下側）に配置されており、その中央部に着脱可能に設けられた蓋部３ｃ１と、この蓋部３ｃ１を囲って配置されヒータ５が挿通される貫通孔３ｃ２とを有している。なお、後述のように本実施形態においては、ヒータ５が１２本設けられていることから、貫通孔３ｃ２は、蓋部３ｃ１を囲って環状に１２個配列されている。このような断熱材３は、例えばセラミックスファイバーボード等からなる断熱材と、セラミックスボードとが積層されて形成されていてもよい。

載置台４は、底部本体２ｂ２上に配置されており、被処理物Ｗが載置される。この載置台４は、底部本体２ｂ２が底部枠体２ｂ１から取り外されたときに、底部本体２ｂ２と一緒に移動し、加熱室２の外部に取り出される。

ヒータ５は、給電されることにより発熱する電気式ヒータである。本実施形態においては、このヒータ５として、鉛直方向に延びる長尺の本体部を有する下ヒータ５ａと、鉛直方向に延びる短尺の本体部を有する上ヒータ５ｂとを有している。下ヒータ５ａは、本体部の下端部側（下端を含む部位）が発熱領域とされており、被処理物Ｗの収容領域Ｒの下部を加熱する。上ヒータ５ｂは、本体部の下端部側（下端を含む部位）が発熱領域とされており、被処理物Ｗの収容領域Ｒの上部を加熱する。

これらのヒータ５の上部には、フランジ５ｃが設けられている。側壁部２ａに対しては、上部断熱材３ｃ（より詳しくは、貫通孔３ｃ２が形成されている部位）の上方に配置される環状の支持部１２が固定されており、この支持部１２にフランジ５ｃが支えられることにより、ヒータ５は吊下支持されている。支持部１２は、側壁部２ａに着脱可能に固定されていてもよい。これらのヒータ５は、貫通孔３ｃ２を通じて、断熱材３の上方から断熱材３で囲われた空間内に挿入されている。すなわち、本実施形態の下ヒータ５ａ及び上ヒータ５ｂは、いずれも、支持部１２から下方に延びるように設けられている。下ヒータ５ａは上ヒータ５ｂよりも長いため、下ヒータ５ａの下端は、上ヒータ５ｂの下端よりも下方に位置している。なお、本実施形態の下ヒータ５ａの上端には、電力の入側端子である正端子と、電力の出側端子である負端子とが設けられている。本実施形態の上ヒータ５ｂの上端には、電力の入側端子である正端子と、電力の出側端子である負端子とが設けられている。

図２は、図１のＡ−Ａ線矢視図である。図２に示すように、本実施形態のヒータ５は、被処理物Ｗの収容領域Ｒを中心にして、環状（平面視で環状）に等間隔で１２個配置されている。すなわち、１２個のヒータ５は、加熱室２（側壁部２ａ）の周方向に配列されている。なお、本実施形態では、下ヒータ５ａと上ヒータ５ｂとが上記周方向で交互に配列されており、下ヒータ５ａ及び上ヒータ５ｂが各々６本ずつ設けられている。

電源ユニット６は、ヒータ５に対して給電を行う装置であり、耐熱電線を介して各ヒータ５と接続されている。本実施形態においては、電源ユニット６は、下ヒータ用電源ユニット６ａと、上ヒータ用電源ユニット６ｂとを備えている。電源ユニット６は、所望の電力を出力できる図示しない給電制御装置をさらに備えていてもよい。下ヒータ用電源ユニット６ａは、全ての下ヒータ５ａに給電するように構成され、さらに結線入側ユニット６ａ１と、結線出側ユニット６ａ２とから構成されている。また、上ヒータ用電源ユニット６ｂは、全ての上ヒータ５ｂに給電するように構成され、さらに結線入側ユニット６ｂ１と、結線出側ユニット６ｂ２とから構成されている。

図２及び図３は、いずれも図１のＡ−Ａ線矢視図である。ただし、図２は、下ヒータ用電源ユニット６ａの結線入側ユニット６ａ１と下ヒータ５ａとの耐熱電線による結線状態、及び、上ヒータ用電源ユニット６ｂの結線入側ユニット６ｂ１と上ヒータ５ｂとの耐熱電線による結線状態を示しており、図３は、下ヒータ用電源ユニット６ａの結線出側ユニット６ａ２と下ヒータ５ａとの耐熱電線による結線状態、及び、上ヒータ用電源ユニット６ｂの結線出側ユニット６ｂ２と上ヒータ５ｂとの耐熱電線による結線状態を示している。また、図４Ａは、下ヒータ用電源ユニット６ａと下ヒータ５ａとの耐熱電線による結線状態を示す配線図であり、図４Ｂは、上ヒータ用電源ユニット６ｂと上ヒータ５ｂとの耐熱電線による結線状態を示す配線図である。

図２及び図４Ａに示すように、結線入側ユニット６ａ１は、３つの電極棒６ａ３と、これらの電極棒６ａ３を繋ぐブスバー６ａ４とを備えている。ブスバー６ａ４は、３つの電極棒６ａ３のそれぞれに接続されている。これらの３つの電極棒６ａ３は、各々が耐熱電線を介して２つの下ヒータ５ａの正端子と接続されている。図３及び図４Ａに示すように、結線出側ユニット６ａ２は、３つの電極棒６ａ５と、これらの電極棒６ａ５を繋ぐブスバー６ａ６とを備えている。ブスバー６ａ６は、３つの電極棒６ａ５のそれぞれに接続されている。これらの３つの電極棒６ａ５は、各々が耐熱電線を介して２つの下ヒータ５ａの負端子と接続されている。ブスバー６ａ４及び６ａ６には、所望の電力を出力できる図示しない給電制御装置（第１給電制御装置）が接続されていてもよく、よって下ヒータ用電源ユニット６ａは、下ヒータ５ａに対して電力を供給し下ヒータ５ａを発熱させるように構成されていてもよい。

図２及び図４Ｂに示すように、結線入側ユニット６ｂ１は、３つの電極棒６ｂ３と、これらの電極棒６ｂ３を繋ぐブスバー６ｂ４とを備えている。ブスバー６ｂ４は、３つの電極棒６ｂ３のそれぞれに接続されている。これらの３つの電極棒６ｂ３は、各々が耐熱電線を介して２つの上ヒータ５ｂの正端子と接続されている。図３及び図４Ｂに示すように、結線出側ユニット６ｂ２は、３つの電極棒６ｂ５と、これらの電極棒６ｂ５を繋ぐブスバー６ｂ６とを備えている。ブスバー６ｂ６は、３つの電極棒６ｂ５のそれぞれに接続されている。これらの３つの電極棒６ｂ５は、各々が耐熱電線を介して２つの上ヒータ５ｂの負端子と接続されている。ブスバー６ｂ４及び６ｂ６には、所望の電力を供給できる図示しない給電制御装置（第２給電制御装置）が接続されていてもよく、よって上ヒータ用電源ユニット６ｂは、上ヒータ５ｂに対して電力を供給し上ヒータ５ｂを発熱させるように構成されていてもよい。

図１に戻り、マッフル板７は、その中心軸が側壁部２ａの中心軸にほぼ一致するようにして側壁部２ａに対して一定の隙間を空けて沿う円筒状部材であり、熱伝導性のよい耐火物によって形成されている。このマッフル板７は、ヒータ５よりも加熱室２の中心寄りに設けられており、側壁部２ａとの間にヒータ５の収容空間を形成している。また、このマッフル板７の上端には、上部断熱材３ｃが配置されている。本実施形態のマッフル板７の上端は上部断熱材３ｃの下面に接しており、マッフル板７の下端は下部断熱材３ａの上面に接している。なお、このマッフル板７によって囲われた空間が、被処理物Ｗが加熱処理のときに収容される上記収容領域Ｒである。すなわち、マッフル板７は、下ヒータ５ａ及び上ヒータ５ｂと収容領域Ｒとの間に配置されている。

ガス供給部８は、蓋部２ｃを貫通して設けられており、蓋部２ｃの外方において配管（図示せず）を介して雰囲気形成ガス（例えば炭化水素系ガス）の供給源（図示せず）に接続された装置である。ガス供給部８の先端側（下端側）が上部断熱材３ｃの蓋部３ｃ１を貫通し、その先端部が収容領域Ｒに配置されている。

第１排気管９は、蓋部２ｃに対し斜め上方に向けて配設され、蓋部２ｃと上部断熱材３ｃとの間の空間に連通して配置され、先端側（蓋部２ｃの逆側）が図示しない真空ポンプに接続されている。また、この第１排気管９には、第２排気管１０の先端側（上部断熱材３ｃの逆側）が途中まで内挿されている。第２排気管１０は、収容領域Ｒに連通するように蓋部２ｃ及び上部断熱材３ｃの蓋部３ｃ１を貫通して設けられている。第２排気管１０は、第１排気管９側の外径が第１排気管９の内径に対して充分に小さく形成されており、これによって第１排気管９が塞がれないように構成されている。これらの第１排気管９及び第２排気管１０は、真空ポンプに接続され、加熱室２の内部が真空ポンプによって強制排気されるように構成されている。

撹拌機１１は、蓋部２ｃに対して固定されており、モータ等からなる駆動部１１ａと、この駆動部１１ａの下方に駆動軸１１ｂを介して取り付けられた撹拌羽根１１ｃと、を有して構成されている。駆動軸１１ｂは、上記上部断熱材３ｃの蓋部３ｃ１を貫通して配置され、撹拌羽根１１ｃは、駆動軸１１ｂの下端部に取り付けられたことで収容領域Ｒ内の上部に配置されている。このような撹拌機１１は、撹拌羽根１１ｃの回転駆動によって収容領域Ｒ内の気体を撹拌し、収容領域Ｒ内の温度やガス濃度を均一にする。

また、熱処理装置１には、収容領域Ｒ内を上下に分けてそれぞれの温度を計測する熱電対（温度計測装置、図示せず）が設けられており、これによって収容領域Ｒの上部と下部の温度を計測することができる。これら熱電対は、電源ユニット６（又は第１・第２給電制御装置）に電気的に接続され、温度計測の結果を電源ユニット６等に出力するように構成されていてもよい。

このような熱処理装置１によって熱処理を行うには、まず、載置台４上に被処理物Ｗをセットしてこれを加熱室２内に配置する。次に、電源ユニット６からヒータ５に通電して収容領域Ｒ内を所望の温度に加熱する。また、不図示の真空ポンプを作動させることにより、第１排気管９及び第２排気管１０を介して、加熱室２を減圧する。なお、加熱室２の減圧は、ヒータ５の通電よりも先に行ってもよい。

そして、加熱室２が所望の温度の減圧雰囲気となったら、撹拌機１１を駆動させて撹拌羽根１１ｃを回転させ、必要に応じてガス供給部８から雰囲気形成ガスを供給し、被処理物Ｗに対して加熱処理を行う。このとき、例えば、上記熱電対の温度計測結果により収容領域Ｒの下部の温度が上部と比較して低いことが判明した場合には、下ヒータ用電源ユニット６ａから供給する電力を増大させ、これによって下ヒータ５ａの発熱量を上ヒータ５ｂよりも高める。これによって、収容領域Ｒの下部により多くの熱量が投入されることになり、収容領域Ｒの温度を均一にすることができる。なお、このような電力値の調整は、上述した給電制御装置（第１・第２給電制御装置）によって行ってもよい。

なお、このような加熱処理を行うと、収容領域Ｒにおいて煤等が発生するが、収容領域Ｒがマッフル板７で囲まれていることから、煤等がほとんどヒータ５に付着しない。すなわち、ヒータ５を良好な状態に長期間保つことができ、ヒータ５のメンテナンスの間隔を拡大することができる。

このような熱処理を予め設定した時間で行った後に、ヒータ５による加熱を停止する。
そして、真空ポンプによる減圧も停止し、加熱室２内から被処理物Ｗを取り出す。その後、新たな被処理物Ｗを加熱室２内にセットし、上述の操作を繰り返すことにより、新たな被処理物Ｗに対しても熱処理を行うことができる。

以上のような本実施形態の熱処理装置１は、加熱室２の内部の収容領域Ｒの下部を加熱する下ヒータ５ａと上部を加熱する上ヒータ５ｂとを備えている。このため、本実施形態の熱処理装置１によれば、収容領域Ｒの下部と上部とを個別に温度制御することができる。したがって、収容領域Ｒの下部が上部に対して温度が低い場合には、下ヒータ５ａの出力のみを増加させることで、収容領域Ｒの内部温度を均一化することができる。よって、本実施形態の熱処理装置１によれば、加熱室２の内部（収容領域Ｒ）の温度ムラの発生を抑止し、被処理物Ｗを均一に加熱することが可能となる。

また、本実施形態の熱処理装置１は、下ヒータ５ａ及び上ヒータ５ｂと収容領域Ｒとの間に配置されるマッフル板７を備えている。このため、下ヒータ５ａ及び上ヒータ５ｂから放射された熱が、マッフル板７を伝達して上下に（さらに周方向に）分散される。このため、被処理物Ｗをより均一に加熱することが可能となる。また、マッフル板７に遮られることによって、収容領域Ｒで発生した煤等がヒータ５に付着することを抑止することができる。

また、本実施形態の熱処理装置１においては、ヒータ５が電気式ヒータであると共に、全ての下ヒータ５ａに給電する下ヒータ用電源ユニット６ａと、全ての上ヒータ５ｂに給電する上ヒータ用電源ユニット６ｂとを備えている。このため、下ヒータ用電源ユニット６ａによって、全ての下ヒータ５ａの温度調整を行うことが可能となる。また、上ヒータ用電源ユニット６ｂによって、全ての上ヒータ５ｂの温度調整を行うことが可能となる。
したがって、本実施形態の熱処理装置１において、ヒータ５の温度制御を容易にかつ正確に行うことが可能となる。

（第２実施形態）
以下、図５〜９を参照して、本開示の第２実施形態に係る熱処理装置について説明する。本実施形態において、上述した第１実施形態と同様の構成及び機能を有する構成要素には上記第１実施形態と同一の符号を付し、重複した説明は省略する場合がある。

図５は、本開示の第２実施形態に係る熱処理装置１Ａの概略構成を示す縦断面図である。図５の紙面上側は、装置における鉛直方向上側を示す。熱処理装置１Ａは、上記第１実施形態と同様に複数のヒータ５を備えているが、本実施形態のヒータ５は、上記第１実施形態の下ヒータ５ａ及び上ヒータ５ｂに代えて、複数の下ヒータ５ｄ及び複数の上ヒータ５ｅを備えている。

図６は、熱処理装置１Ａの加熱室２内に配置される複数のヒータ５（下ヒータ５ｄ及び上ヒータ５ｅ）の側面展開図である。下ヒータ５ｄ及び上ヒータ５ｅは、それぞれ略Ｕ字状に形成されており、その上部が支持部１２に固定されている。下ヒータ５ｄ及び上ヒータ５ｅは、支持部１２から下方に延びるように設けられている。下ヒータ５ｄの鉛直方向での長さは、上ヒータ５ｅの鉛直方向での長さよりも大きく設定されている。

下ヒータ５ｄは、鉛直方向に延びる一対の下ヒータ本体５ｄ１と、これら一対の下ヒータ本体５ｄ１の下端部（端部）を互いに連結する下ヒータ連結部５ｄ２とを有し、全体として略Ｕ字状に形成されている。下ヒータ本体５ｄ１は、鉛直方向に延びる棒状に形成され、下ヒータ連結部５ｄ２は、水平方向に延びる棒状に形成されている。下ヒータ５ｄは電気式ヒータである。すなわち、下ヒータ本体５ｄ１が電気式ヒータであり、通電によって発熱可能に構成されている。下ヒータ本体５ｄ１の下端を含む部位（図５、６においてクロスハッチングを付した部位）が発熱領域とされており、収容領域Ｒの下部を加熱する。一対の下ヒータ本体５ｄ１の一方の上端部には、電力の入側端子である正端子５ｄ３が設けられ、一対の下ヒータ本体５ｄ１の他方の上端部には、電力の出側端子である負端子５ｄ４が設けられている。すなわち、上記第１実施形態と異なり、本実施形態の下ヒータ本体５ｄ１には、正端子５ｄ３及び負端子５ｄ４の一方のみが設けられている。下ヒータ連結部５ｄ２は、導電性を有しており、一対の下ヒータ本体５ｄ１の一方から他方に通電可能に構成されている。よって、下ヒータ５ｄの正端子５ｄ３に電力を供給すれば、一対の下ヒータ本体５ｄ１をいずれも発熱させることができる。下ヒータ連結部５ｄ２は、導電材のみから構成してもよいし、導電材（電線）を絶縁材で被覆した構成としてもよい。

上ヒータ５ｅは、鉛直方向に延びる一対の上ヒータ本体５ｅ１と、これら一対の上ヒータ本体５ｅ１の下端部（端部）を互いに連結する上ヒータ連結部５ｅ２とを有し、全体として略Ｕ字状に形成されている。上ヒータ本体５ｅ１は、鉛直方向に延びる棒状に形成され、上ヒータ連結部５ｅ２は、水平方向に延びる棒状に形成されている。上ヒータ５ｅも、下ヒータ５ｄと同様に電気式ヒータである。すなわち、上ヒータ本体５ｅ１が電気式ヒータであり、通電によって発熱可能に構成されている。上ヒータ本体５ｅ１の下端を含む部位（図５、６においてクロスハッチングを付した部位）が発熱領域とされており、収容領域Ｒの上部を加熱する。一対の上ヒータ本体５ｅ１の一方の上端部には、電力の入側端子である正端子５ｅ３が設けられ、一対の上ヒータ本体５ｅ１の他方の上端部には、電力の出側端子である負端子５ｅ４が設けられている。すなわち、上記第１実施形態と異なり、本実施形態の上ヒータ本体５ｅ１には、正端子５ｅ３及び負端子５ｅ４の一方のみが設けられている。上ヒータ連結部５ｅ２は、導電性を有しており、一対の上ヒータ本体５ｅ１の一方から他方に通電可能に構成されている。よって、上ヒータ５ｅの正端子５ｅ３に電力を供給すれば、一対の上ヒータ本体５ｅ１をいずれも発熱させることができる。上ヒータ連結部５ｅ２は、導電材のみから構成してもよいし、導電材（電線）を絶縁材で被覆した構成としてもよい。

下ヒータ本体５ｄ１及び上ヒータ本体５ｅ１の各上端部が支持部１２に固定されており、よって下ヒータ本体５ｄ１及び上ヒータ本体５ｅ１は、支持部１２から下方に延びるように設けられている。下ヒータ本体５ｄ１の鉛直方向での長さは、上ヒータ本体５ｅ１の鉛直方向での長さよりも大きく設定されているため、下ヒータ本体５ｄ１の下端部は、上ヒータ本体５ｅ１の下端部よりも下方に位置している。すなわち、下ヒータ連結部５ｄ２は、上ヒータ連結部５ｅ２よりも下方に位置している。

図７及び図８は、いずれも図５のＢ−Ｂ線矢視図である。図５は、下ヒータ用電源ユニット６ａの結線入側ユニット６ａ１と下ヒータ５ｄとの耐熱電線による結線状態、及び、上ヒータ用電源ユニット６ｂの結線入側ユニット６ｂ１と上ヒータ５ｅとの耐熱電線による結線状態を示している。図８は、下ヒータ用電源ユニット６ａの結線出側ユニット６ａ２と下ヒータ５ｄとの耐熱電線による結線状態、及び、上ヒータ用電源ユニット６ｂの結線出側ユニット６ｂ２と上ヒータ５ｅとの耐熱電線による結線状態を示している。また、図９は、下ヒータ用電源ユニット６ａと下ヒータ５ｄとの耐熱電線による結線状態、及び上ヒータ用電源ユニット６ｂと上ヒータ５ｅとの耐熱電線による結線状態を示す配線図である。

本実施形態の熱処理装置１Ａは、３つの下ヒータ５ｄと、３つの上ヒータ５ｅとを備えている。複数のヒータ５（下ヒータ５ｄ及び上ヒータ５ｅ）は、加熱室２（側壁部２ａ）の周方向に配列されている。また、一対の下ヒータ本体５ｄ１も上記周方向に並んで配置され、一対の上ヒータ本体５ｅ１も上記周方向に並んで配置されている。

図７及び図９に示すように、本実施形態の結線入側ユニット６ａ１は、１つの電極棒６ａ３と、この電極棒６ａ３に電気的に接続された１つのブスバー６ａ４とを備えている。ブスバー６ａ４は、３つの下ヒータ５ｄ（３対の下ヒータ本体５ｄ１）における３つの正端子５ｄ３に耐熱電線を介してそれぞれ接続されている。すなわち、ブスバー６ａ４は、３本の耐熱電線を接続するための３つの端子を有しており、電極棒６ａ３とこれらの耐熱電線とを電気的に接続している。図８及び図９に示すように、本実施形態の結線出側ユニット６ａ２は、１つの電極棒６ａ５と、この電極棒６ａ５に電気的に接続された１つのブスバー６ａ６とを備えている。ブスバー６ａ６は、３つの下ヒータ５ｄ（３対の下ヒータ本体５ｄ１）における３つの負端子５ｄ４に耐熱電線を介してそれぞれ接続されている。すなわち、ブスバー６ａ６は、３本の耐熱電線を接続するための３つの端子を有しており、電極棒６ａ５とこれらの耐熱電線とを電気的に接続している。

図７及び図９に示すように、本実施形態の結線入側ユニット６ｂ１は、１つの電極棒６ｂ３と、この電極棒６ｂ３に電気的に接続された１つのブスバー６ｂ４とを備えている。ブスバー６ｂ４は、３つの上ヒータ５ｅ（３対の上ヒータ本体５ｅ１）における３つの正端子５ｅ３に耐熱電線を介してそれぞれ接続されている。すなわち、ブスバー６ｂ４は、３本の耐熱電線を接続するための３つの端子を有しており、電極棒６ｂ３とこれらの耐熱電線とを電気的に接続している。図８及び図９に示すように、本実施形態の結線出側ユニット６ｂ２は、１つの電極棒６ｂ５と、この電極棒６ｂ５に電気的に接続された１つのブスバー６ｂ６とを備えている。ブスバー６ｂ６は、３つの上ヒータ５ｅ（３対の上ヒータ本体５ｅ１）における３つの負端子５ｅ４に耐熱電線を介してそれぞれ接続されている。すなわち、ブスバー６ｂ６は、３本の耐熱電線を接続するための３つの端子を有しており、電極棒６ｂ５とこれらの耐熱電線とを電気的に接続している。

電極棒６ａ３及び６ａ５には、所望の電力を出力できる図示しない給電制御装置（第１給電制御装置）が接続されていてもよく、よって下ヒータ用電源ユニット６ａは、下ヒータ５ｄに対して電力を供給し下ヒータ５ｄを発熱させるように構成されていてもよい。電極棒６ｂ３及び６ｂ５には、所望の電力を供給できる図示しない給電制御装置（第２給電制御装置）が接続されていてもよく、よって上ヒータ用電源ユニット６ｂは、上ヒータ５ｅに対して電力を供給し上ヒータ５ｅを発熱させるように構成されていてもよい。

この第２実施形態によれば、上記第１実施形態で示された全ての効果を同様に得ることができる。また、第２実施形態では、ヒータ連結部によって一対のヒータ本体を互いに連結しているので、１つの下ヒータ本体５ｄ１には、正端子５ｄ３及び負端子５ｄ４の一方のみが設けられ、１つの上ヒータ本体５ｅ１には、正端子５ｅ３及び負端子５ｅ４の一方のみが設けられる。よって、１つのヒータ本体に正端子と負端子とがいずれも設けられる上記第１実施形態に比べて、下ヒータ及び上ヒータと電極棒とを接続する耐熱電線の本数を１／２とすることができる。配線スペースに設けられる電線の数が少なくなるため、絶縁を確保するための部材等を十分に設けることができ、耐熱電線間の絶縁を容易に確保できる。また、配線される電線の数が減少するので、材料コスト及び配線作業コストをいずれも削減できる。さらに、ヒータ連結部によって一対のヒータ本体を互いに連結しているので、一対のヒータ本体からなる１つのヒータの剛性を向上させることができ、メンテナンス等におけるヒータの破損を防止できる。

また、第２実施形態では、電極棒とブスバーとの位置関係が上記第１実施形態と逆になっており、ブスバーは、ヒータに接続される複数の耐熱電線と１つの電極棒とを接続するために用いられている。このため、上記第１実施形態に比べて、電極棒の本数を削減することができる。

以上、図面を参照しながら好適な実施形態について説明したが、本開示の内容は上記実施形態に限定されない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本開示の趣旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき、構成の負荷、省略、置換、及びその他の変更が可能である。

例えば、上記第１実施形態においては、下ヒータ５ａと上ヒータ５ｂとが各々６本である構成について説明した。しかしながら、本開示はこれに限定されず、下ヒータ５ａと上ヒータ５ｂとの設置本数を変更してもよい。下ヒータと上ヒータとに要求される発熱量が異なる場合は、下ヒータと上ヒータとの発熱性能を異ならせてもよいし、下ヒータと上ヒータとの設置本数を異ならせてもよい。設置本数を異ならせる場合は、例えば、２本の下ヒータと１本の上ヒータとを交互に周方向で配列することが考えられる。また、下ヒータ５ａと上ヒータ５ｂとを交互に等間隔で配列せずともよい。上記第２実施形態においても、下ヒータ５ｄと上ヒータ５ｅの設置本数や発熱性能を変更してもよい。

上記実施形態では、下ヒータ及び上ヒータは、加熱室２の上部に設けられた支持部１２に固定されているが、加熱室２の上部と下部の温度ムラを抑制する目的からすれば、支持部が加熱室の下部に配置されていてもよく、下ヒータ及び上ヒータがこのような支持部から上方に延びるように設けられていてもよい。この場合、下ヒータの長さは上ヒータの長さよりも小さく設定される。

第１実施形態と第２実施形態とでは、電極棒とブスバーとの位置関係が互いに逆となっているが、第１実施形態における電極棒及びブスバーの構成を第２実施形態に適用してもよく、また、第２実施形態における電極棒及びブスバーの構成を第１実施形態に適用してもよい。

上記実施形態では、電気式ヒータである下ヒータ及び上ヒータが用いられているが、本開示はこれに限定されず、例えば燃焼ガスの燃焼熱を用いるヒータ（バーナ）を本開示の下ヒータ及び上ヒータとして使用してもよい。

上記実施形態においては、加熱室２や断熱材３が円筒状に形成されているが、本開示はこの構成に限定されず、円筒状以外の形状、例えば角筒状に形成されていてもよい。

また、上記実施形態においては、本願請求の範囲に記載の特徴を熱処理装置１に適用した例について説明した。しかしながら、本開示は上記実施形態に限定されず、真空浸炭炉等に上記特徴を適用することも可能である。

本開示は、ヒータを備える加熱室内で被処理物を加熱処理する熱処理装置に利用できる。

１、１Ａ 熱処理装置
２ 加熱室
２ａ 側壁部
２ｂ 底部
２ｂ１ 底部枠体
２ｂ２ 底部本体
２ｃ 蓋部
３ 断熱材
３ａ 下部断熱材
３ｂ 側部断熱材
３ｃ 上部断熱材
３ｃ１ 蓋部
３ｃ２ 貫通孔
４ 載置台
５ ヒータ
５ａ 下ヒータ
５ｂ 上ヒータ
５ｃ フランジ
５ｄ 下ヒータ
５ｄ１ 下ヒータ本体
５ｄ２ 下ヒータ連結部
５ｄ３ 正端子（入側端子）
５ｄ４ 負端子（出側端子）
５ｅ 上ヒータ
５ｅ１ 上ヒータ本体
５ｅ２ 上ヒータ連結部
５ｅ３ 正端子（入側端子）
５ｅ４ 負端子（出側端子）
６ 電源ユニット
６ａ 下ヒータ用電源ユニット
６ａ１ 結線入側ユニット
６ａ２ 結線出側ユニット
６ａ３ 電極棒
６ａ４ ブスバー
６ａ５ 電極棒
６ａ６ ブスバー
６ｂ 上ヒータ用電源ユニット
６ｂ１ 結線入側ユニット
６ｂ２ 結線出側ユニット
６ｂ３ 電極棒
６ｂ４ ブスバー
６ｂ５ 電極棒
６ｂ６ ブスバー
７ マッフル板（熱伝導隔壁）
８ ガス供給部
９ 第１排気管
１０ 第２排気管
１１ 撹拌機
１１ａ 駆動部
１１ｂ 駆動軸
１１ｃ 撹拌羽根
１２ 支持部
Ｒ 収容領域
Ｗ 被処理物

Claims (3)

1. 被処理物の加熱処理を行う熱処理装置であって、
   内部に前記被処理物を収容する加熱室と、
   前記被処理物が収容される前記加熱室内の領域である収容領域の下部を加熱する電気式ヒータである複数の下ヒータと、
   前記収容領域の上部を加熱する電気式ヒータである複数の上ヒータと、
   前記複数の下ヒータ及び前記複数の上ヒータと前記収容領域との間に配置される熱伝導隔壁と、
   全ての前記複数の上ヒータに給電する単一の上ヒータ用電源ユニットと、
   全ての前記複数の下ヒータに給電する単一の下ヒータ用電源ユニットと
   を備え、
   前記上ヒータ用電源ユニット及び前記下ヒータ用電源ユニットの各々が、前記電気式ヒータの電力の入側端子に接続された電極棒を複数有する結線入側ユニットと、前記電気式ヒータの電力の出側端子に接続された電極棒を複数有する結線出側ユニットとを備え、
   前記上ヒータ用電源ユニットの前記結線入側ユニットの同一の前記電極棒に接続された前記電気式ヒータが、前記上ヒータ用電源ユニットの前記結線出側ユニットの異なる電極棒に接続され、
   前記下ヒータ用電源ユニットの前記結線入側ユニットの同一の前記電極棒に接続された前記電気式ヒータが、前記下ヒータ用電源ユニットの前記結線出側ユニットの同一の電極棒に接続されている
   熱処理装置。
2. 前記下ヒータは、鉛直方向に延びる一対の下ヒータ本体と、該一対の下ヒータ本体の端部を互いに連結する下ヒータ連結部とを有し、
   前記上ヒータは、鉛直方向に延びる一対の上ヒータ本体と、該一対の上ヒータ本体の端部を連結する上ヒータ連結部とを有する
   請求項１記載の熱処理装置。
3. 前記下ヒータ連結部及び前記上ヒータ連結部は、導電性を有し、一対のヒータ本体の一方から他方に通電可能に構成され、
   前記一対の下ヒータ本体の一方に電力の入側端子が設けられ、前記一対の下ヒータ本体の他方に電力の出側端子が設けられ、
   前記一対の上ヒータ本体の一方に電力の入側端子が設けられ、前記一対の上ヒータ本体の他方に電力の出側端子が設けられている
   請求項２に記載の熱処理装置。

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