JP6575112B2

JP6575112B2 - 熱処理装置

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Publication number: JP6575112B2
Application number: JP2015076080A
Authority: JP
Inventors: 吉田　隆; 吉田　　隆
Original assignee: Fuji Electric FA Components and Systems Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric FA Components and Systems Co Ltd
Priority date: 2015-04-02
Filing date: 2015-04-02
Publication date: 2019-09-18
Anticipated expiration: 2035-04-02
Also published as: JP2016196966A

Description

本発明は、熱処理装置に関し、より詳細には、装置本体の内部に載置された対象物に対して例えばろう付け等の熱処理を行う熱処理装置に関するものである。

従来、対象物に対して例えばろう付け等の熱処理を行う熱処理装置として、対象物である金属製品をいずれも略真空状態である第１加熱室、第２加熱室、第１冷却室及び第２冷却室に搬送手段で順次搬送するように構成されたものが知られている。

このような熱処理装置においては、第１加熱室で誘導加熱により対象物をろう材の融点近くまで加熱し、その後に第２加熱室に搬送してこの第２加熱室にてヒータ等が内部空気を加熱することで対象物をろう付け温度まで加熱している。そして、熱処理装置においては、このようにして加熱した対象物を第１冷却室及び第２冷却室の順に搬送させて、それぞれの室にて冷却するようにして所望のろう付け製品が製造されることとなる（例えば、特許文献１参照）。

特開２００９−１１５４１３号公報

ところが、上述した熱処理装置では、対象物である金属製品を第１加熱室、第２加熱室、第１冷却室及び第２冷却室の複数の略真空状態となる室に搬送手段で搬送する必要があったので、複数の室が必要になるとともに搬送手段も必要となり、これにより装置全体の大型化を招来するものであった。また第２加熱室では、ヒータ等が内部空気を加熱することで対象物を加熱するようにしていたので、対象物が搬送される前から第２加熱室の内部空気を十分に加熱する必要があり、保温時の消費電力量も十分に大きいものであった。

尚、上記特許文献１においては、第１加熱室と第２加熱室とが一体化された熱処理装置も提案されているが、第１加熱室と第２加熱室とを一体化させてもこれら加熱室で加熱された対象物を第１冷却室及び第２冷却室に搬送手段で搬送することから装置全体の大型化を招来する問題は依然として残っている。また、第１加熱室と第２加熱室とが一体化されても、一体化された加熱室の前半部分で誘導加熱による加熱を行い、該加熱室の後半部分でヒータによる加熱を行うことから、依然として保温時の消費電力量も十分に大きいものであった。

本発明は、上記実情に鑑みて、装置全体の小型化を図るとともに、消費電力量の低減化を図ることができる熱処理装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る熱処理装置は、装置本体を構成する断熱板に該装置本体を構成する箱体が該断熱板の上方域を覆う外方壁として載置され、前記断熱板及び前記箱体により囲繞される領域に載置された対象物に対して熱処理を行う熱処理装置であって、自身の内壁が前記対象物の周囲を覆う態様で前記断熱板に配設されることにより、該対象物を略密閉された第１空間域に位置させる二重壁構造のカバー体と、前記断熱板の下方域に配設されて前記対象物を誘導加熱により直接的に加熱、あるいは前記断熱板の下方域に配設されて前記対象物を載置する発熱体を誘導加熱により加熱して該対象物を間接的に加熱する加熱手段と、前記カバー体の内壁により形成される前記第１空間域に不活性ガスを供給して前記対象物の冷却を行う冷却手段と、駆動する場合に、前記カバー体の内壁と外壁との間における第２空間域の内部雰囲気を吸引する吸引手段と、駆動する場合に、前記第２空間域に空気を供給して通過させ、かつ前記第２空間域を通過した空気を排出させる空気供給手段と、前記加熱手段により前記対象物の加熱が行われる場合には、前記吸引手段を駆動させて前記空気供給手段を駆動停止にさせる一方、前記冷却手段により前記対象物の冷却が行われる場合には、前記空気供給手段を駆動させて前記吸引手段を駆動停止にさせる制御手段とを備えたことを特徴とする。

また本発明は、上記熱処理装置において、前記空気供給手段は、冷却された空気を前記第２空間域に供給し、かつ該第２空間域を通過した空気を排出させることを特徴とする。

また本発明は、上記熱処理装置において、前記第２空間域を臨む前記カバー体の内壁の外表面に該内壁に熱的に接続された状態で配設され、かつ伝熱面積を増大させるための伝熱部材を備えたことを特徴とする。

また本発明は、上記熱処理装置において、前記カバー体の第２空間域において前記内壁より輻射される熱を反射させる反射部材を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、熱処理指令が与えられた場合に、誘導加熱手段を駆動させて対象物を加熱処理し、この加熱処理の終了後に誘導加熱手段を駆動停止にさせてカバー体により形成された第１空間域に対して不活性ガスを供給して対象物を冷却処理するようにしているので、従来のように加熱室から冷却室へ対象物を搬送する搬送手段を必要とせず、装置全体を小型化させることができる。しかも、誘導加熱により対象物を加熱しているので、従来のようにヒータ等で内部空気を予備的に加熱することを必要とせず、結果的に保温時における消費電力量を低減させることができる。従って、装置全体の小型化を図るとともに、消費電力量の低減化を図ることができるという効果を奏する。

また本発明によれば、制御手段が、対象物の加熱が行われる場合には、吸引手段を駆動させて空気供給手段を駆動停止にさせる一方、対象物の冷却が行われる場合には、空気供給手段を駆動させて吸引手段を駆動停止にさせるので、対象物の加熱が行われる場合には第２空間域を減圧させ、対象物の冷却が行われる場合には空気供給手段から供給された空気が内壁の外表面に衝突する衝突噴流となって該外表面に沿って第２空間域を通過させることができる。これにより、対象物の加熱が行われる場合には、カバー体の内壁が第１空間域での対流や輻射によって加熱されても、第２空間域での対流を低減させることができ、断熱効果を向上させることができる。また対象物の冷却が行われる場合には、加熱処理で昇温した内壁の熱を排出させることができ、排熱効果を向上させることができる。従って、断熱効果の向上により省電力化を図りつつ、排熱効果の向上により冷却時間の短縮化を図ることができ、生産性の向上を図ることができるという効果を奏する。

図１は、本発明の実施の形態である熱処理装置を模式的に示す模式図である。図２は、本発明の実施の形態である熱処理装置の特徴的な制御系を示すブロック図である。図３は、本発明の実施の形態である熱処理装置を構成する制御部が実施する処理内容を示すフローチャートである。図４は、図３に示した雰囲気調整処理の処理内容を示すフローチャートである。図５は、図３に示した加熱処理の処理内容を示すフローチャートである。図６は、図３に示した冷却処理の処理内容を示すフローチャートである。図７は、図２に示した制御部が実施する加熱補助処理の処理内容を示すフローチャートである。図８は、図２に示した制御部が実施する冷却補助処理の処理内容を示すフローチャートである。

以下に添付図面を参照して、本発明に係る熱処理装置の好適な実施の形態について詳細に説明する。

図１は、本発明の実施の形態である熱処理装置を模式的に示す模式図であり、図２は、本発明の実施の形態である熱処理装置の特徴的な制御系を示すブロック図である。ここで例示する熱処理装置は、装置本体１０、発熱体２０、カバー体３０、誘導加熱コイル４０及びファン５０を備えて構成されている。

装置本体１０は、断熱板１１、脚部１２及び箱体１３を備えて構成されている。断熱板１１（１１ａ及び１１ｂ）は、複数（図示の例では２つ）あり、それぞれセラミックス等から形成されて矩形状の板状体である。これら断熱板１１は、スペーサ１１ｃを介在させた状態で互いが離隔した状態で積層されている。つまり、２つの断熱板１１の間には、間隙１１ｄが形成されている。

脚部１２は、複数（例えば４つ）設けられており、それぞれが下側の断熱板１１ｂの４つの頂部の下面より下方に延在する態様で設けられている。

箱体１３は、下面が開口した直方状を成すものである。このような箱体１３は、前面、後面、左側面及び右側面の各下端部が上側の断熱板１１ａの各縁端部の上面に載置されることで、上側の断熱板１１ａの上方域を覆う外方壁を構成している。

発熱体２０は、円板状の形態を成すものである。この発熱体２０は、例えば黒鉛、グラファイト等の電気抵抗率が１０−５オーダーの材料から形成されるものである。このような発熱体２０は、上側の断熱板１１ａにおける中央域の上面に載置されている。かかる発熱体２０は、自身の上面に熱処理の対象となる対象物（例えば銅や銀等）１を載置させるものである。

カバー体３０は、断熱性材料から形成されるもので、例えば半球状の形態を成す二重壁構造を有している。このようなカバー体３０は、内壁３１及び外壁３２の開口部が上側の断熱板１１ａに閉塞される態様で、該上側の断熱板１１ａに載置されることにより、内壁３１が発熱体２０及び対象物１の周囲を覆う態様で配設されている。これにより、対象物１及び発熱体２０は、カバー体３０の内壁３１により略密閉された第１空間域３３に位置することとなる。かかる内壁３１の内面は、反射面を構成している。

かかるカバー体３０においては、内壁３１と外壁３２との間には略密閉空間である第２空間域３４が形成されている。この内壁３１の外表面、すなわち第２空間域３４を臨む外表面には、フィン３５が設けられている。フィン３５は、内壁３１に熱的に接続されており、伝熱面積を増大させるための伝熱部材である。

また、外壁３２の内表面、すなわち第２空間域３４を臨む内表面は、鏡面加工が施されて反射部３６が形成されている。

上記カバー体３０の内壁３１には、図示せぬ給気口及び排気口が形成されている。給気口は、給気ライン２１に連通している。給気ライン２１は、カバー体３０の外壁３２に設けられた第１連通孔（図示せず）及び箱体１３に設けられた第１貫通孔（図示せず）を通過する態様で設けられており、図示せぬボンベ等に封入された窒素ガス等の不活性ガスを第１空間域３３に供給するためのものである。この給気ライン２１の途中には給気バルブ２２が設けられている。

給気バルブ２２は、後述する制御部９０からの指令により開度が調整されるもので、閉成する場合には、不活性ガスの通過を規制する一方、開成する場合には、不活性ガスの通過を許容するものである。

排気口は、排気ライン２３に連通している。排気ライン２３は、カバー体３０の外壁３２に設けられた第２連通孔（図示せず）及び箱体１３に設けられた第２貫通孔（図示せず）を通過する態様で設けられている。この排気ライン２３は、排気口から流入したガスを外部に排出するためのものである。

誘導加熱コイル４０は、下側の断熱板１１ｂよりも下方側に配設されている。より詳細に説明すると次のようになる。装置本体１０を構成する脚部１２のうち前後一対の関係となる脚部１２間には、左右一対となる支持部材４１が架設されている。これら支持部材４１は、それぞれ上方に向けて突出する態様で延在する上延部４２を有している。誘導加熱コイル４０は、渦巻形状に巻かれており、これら上延部４２の先端部に支持される態様で配設されている。

このような誘導加熱コイル４０は、電気的に接続される電力変換装置４３より特定の周波数の電圧が印加される場合に、発熱体２０を誘導加熱により加熱する加熱手段である。ここで、電力変換装置４３は、いわゆるインバータ回路を内蔵するものであり、商用電源４４から与えられる交流を特定の周波数の交流として誘導加熱コイル４０に与えるものである。

ファン５０は、誘導加熱コイル４０の下方側において、上記左右一対の支持部材４１を跨る態様で配設されている。このファン５０は、制御部９０からの指令により駆動するものであり、駆動する場合に、誘導加熱コイル４０に対して空気を送出する送風手段である。

このような熱処理装置は、上記構成の他、入力手段６１、酸素濃度検出センサ６２、温度検出センサ６３、吸引ユニット（吸引手段）７０、空気供給ユニット（空気供給手段）８０及び制御部（制御手段）９０を備えている。

入力手段６１は、例えばリモコンのテンキーやキーボード、あるいはタッチパネル式画面等のようなもので、熱処理装置を利用する作業者が各種指令等を入力するための操作入力部である。

酸素濃度検出センサ６２は、カバー体３０の内壁３１における内面の所定箇所に配設されている。この酸素濃度検出センサ６２は、カバー体３０が配設される場合に、該カバー体３０の内壁３１により形成される第１空間域３３の酸素濃度を検出するものである。この酸素濃度検出センサ６２で検出した酸素濃度は、酸素濃度信号として制御部９０に出力されることとなる。

温度検出センサ６３は、発熱体２０の表面の所定箇所に配設されている。この温度検出センサ６３は、発熱体２０の温度を検出するものである。この温度検出センサ６３で検出した温度は、温度信号として制御部９０に出力されることとなる。

吸引ユニット７０は、吸引ライン７１を備えている。この吸引ライン７１は、一端がカバー体３０の外壁３２に形成された吸引口（図示せず）を通過して第２空間域３４に連通しており、他端が真空ポンプ７２に連通している。かかる吸引ライン７１は、真空ポンプ７２が駆動することにより、第２空間域３４の内部空気（内部雰囲気）を吸引するためのものである。このような吸引ライン７１の途中には、吸引バルブ７３が設けられている。

吸引バルブ７３は、制御部９０からの指令により開閉するもので、閉成する場合には、給気ライン２１を空気が通過することを規制する一方、開成する場合には、給気ライン２１を空気が通過することを許容するものである。

空気供給ユニット８０は、供給ライン８１と排出ライン８４とを備えている。供給ライン８１は、一端がカバー体３０の外壁３２に形成された供給口（図示せず）を通過して第２空間域３４に連通しており、他端が冷却装置８２に接続されている。冷却装置８２は、例えば蒸発器等を内蔵するものであり、駆動する場合に、冷却した空気（以下、冷気ともいう）を供給ライン８１に送出するものである。この供給ライン８１の途中には、供給バルブ８３が設けられている。

供給バルブ８３は、制御部９０からの指令により開閉するもので、閉成する場合には、供給ライン８１を冷気が通過することを規制する一方、開成する場合には、供給ライン８１を冷気が通過することを許容するものである。

排出ライン８４は、一端がカバー体３０の外壁３２に形成された排出口（図示せず）を通過して第２空間域３４に連通しており、排出口より流入した空気を外部に排出するためのものである。この排出ライン８４の途中には、排出バルブ８５が設けられている。

排出バルブ８５は、制御部９０からの指令により開閉するもので、閉成する場合には、排出ライン８４を空気が通過することを規制する一方、開成する場合には、排出ライン８４を空気が通過することを許容するものである。

制御部９０は、メモリ９１に記憶されたプログラムやデータに従って熱処理装置の動作、すなわち熱処理を統括的に制御するもので、入力処理部９０１、比較部９０２、バルブ駆動処理部９０３、インバータ駆動処理部９０４、ファン駆動処理部９０５、ポンプ駆動処理部９０６及び冷却装置駆動処理部９０７を備えている。

ここでメモリ９１には、種々の情報が記憶されており、本実施の形態において特徴的なものとして基準濃度情報、目標温度情報が記憶されている。基準濃度情報は、後述する熱処理において閾値となる基準濃度（例えば１００ｐｐｍ）が含まれる情報である。目標温度情報は、後述する熱処理において目標値となる目標温度が含まれる情報である。

入力処理部９０１は、入力手段６１や各種センサ等からの指令や信号等を入力処理するものである。比較部９０２は、入力処理部９０１を通じて入力処理した検出濃度とメモリ９１から読み出した基準濃度とを比較、並びに入力処理部９０１を通じて入力処理した検出温度とメモリ９１から読み出した目標温度とを比較処理するものである

バルブ駆動処理部９０３は、給気バルブ２２に対して指令を与えて、給気バルブ２２を開成、閉成、並びに開度の増減を行うものである。また、バルブ駆動処理部９０３は、吸引バルブ７３、供給バルブ８３、排出バルブ８５に対して指令を与えて、これら吸引バルブ７３等を開成及び閉成させるものである。

インバータ駆動処理部９０４は、電力変換装置４３に対して指令を与えて、電力変換装置４３を駆動、あるいは駆動停止にさせるものである。また、インバータ駆動処理部９０４は、電力変換装置４３に対して指令を与えることにより、電力変換装置４３の出力を増減させて誘導加熱コイル４０に印加する電圧の周波数を増減させるものである。

ファン駆動処理部９０５は、ファン５０に対して指令を与えることにより、ファン５０を駆動及び駆動停止にさせるものである。ポンプ駆動処理部９０６は、真空ポンプ７２に対して指令を与えることにより、真空ポンプ７２を駆動及び駆動停止にさせるものである。冷却装置駆動処理部９０７は、冷却装置８２に対して指令を与えることにより、冷却装置８２を駆動及び駆動停止にさせるものである。

以上のような構成を有する熱処理装置では、発熱体２０の上に対象物１が載置された後にカバー体３０が配設されることにより略密閉された空間が形成され、そして、給気ライン２１、排気ライン２３、吸引ライン７１、供給ライン８１及び排出ライン８４が配設された後に箱体１３が配置されることで、次のような熱処理を行うことができる。

図３は、本発明の実施の形態である熱処理装置を構成する制御部９０が実施する処理内容を示すフローチャートである。

制御部９０は、利用者である作業者が入力手段６１を通じて熱処理指令を入力する入力待ちとなっている（ステップＳ１００）。そして、作業者が入力手段６１を通じて熱処理指令を入力することで、入力処理部９０１を通じて熱処理指令を入力した場合（ステップＳ１００：Ｙｅｓ）、制御部９０は、雰囲気調整処理を実施する（ステップＳ２００）。

図４は、図３に示した雰囲気調整処理の処理内容を示すフローチャートである。

この雰囲気調整処理において制御部９０は、バルブ駆動処理部９０３を通じて給気バルブ２２に対して開指令を与えて給気バルブ２２を開成させる（ステップＳ２０１）。このように給気バルブ２２を開成させた制御部９０は、入力処理部９０１を通じての酸素濃度信号の入力待ち（ステップＳ２０２）、すなわち酸素濃度検出センサ６２による酸素濃度検出待ちとなる。

入力処理部９０１を通じて酸素濃度信号を入力した場合（ステップＳ２０２：Ｙｅｓ）、制御部９０は、比較部９０２を通じてメモリ９１より基準濃度情報を読み出し、酸素濃度信号に含まれる検出濃度が基準濃度情報に含まれる基準濃度（１００ｐｐｍ）以下であるか否かを比較する（ステップＳ２０３）。

検出濃度が基準濃度以下の場合（ステップＳ２０３：Ｙｅｓ）、制御部９０は、バルブ駆動処理部９０３を通じて給気バルブ２２に対して開度を減少させる旨の指令を与えることで給気バルブ２２の開度を減少させ（ステップＳ２０４）、その後に手順をリターンさせて今回の雰囲気調整処理を終了する。

ここで、ステップＳ２０４での給気バルブ２２に対する開度の減少であるが、開度は減少させても依然として給気バルブ２２が開成した状態となるようにしている。

このような雰囲気調整処理によれば、カバー体３０により略密閉される第１空間域３３の酸素濃度を１００ｐｐｍ以下に調整することができる。

一方、検出濃度が基準濃度を上回る場合（ステップＳ２０３：Ｎｏ）、制御部９０は、バルブ駆動処理部９０３を通じて給気バルブ２２に対して開度を増大させる旨の指令を与えることで給気バルブ２２の開度を増大させ（ステップＳ２０５）、その後に上記ステップＳ２０２に戻る。つまり、検出濃度が基準濃度以下となるまでステップＳ２０２、ステップＳ２０３及びステップＳ２０５の処理を繰り返す。

このようにして雰囲気調整処理を実施した制御部９０は、加熱処理を実施する（ステップＳ３００）。

図５は、図３に示した加熱処理の処理内容を示すフローチャートである。

この加熱処理において制御部９０は、インバータ駆動処理部９０４を通じて電力変換装置４３に対して駆動指令を与えて電力変換装置４３を駆動させるとともに、ファン駆動処理部９０５を通じてファン５０に対して駆動指令を与えてファン５０を駆動させる（ステップＳ３０１，ステップＳ３０２）。

これによれば、特定の周波数の電圧が誘導加熱コイル４０に印加されることとなり、発熱体２０が誘導加熱コイル４０により誘導加熱される。このように発熱体２０が加熱されると、発熱体２０に載置された対象物１を発熱体２０より直接、カバー体３０により形成される第１空間域３３の内部雰囲気を通じて、あるいはカバー体３０の内壁３１の内面に反射して熱が伝わることで対象物１が加熱されることとなる。そして、ファン５０を駆動させることにより、空気を誘導加熱コイル４０に送出することができ、誘導加熱コイル４０が必要以上に高温となってしまうことを抑制することができる。

このように電力変換装置４３及びファン５０を駆動させた制御部９０は、内蔵する時計により予め設定された所定時間が経過するまで温調制御処理を行う（ステップＳ３０３〜ステップＳ３０７）。

この温調制御処理において制御部９０は、入力処理部９０１を通じて温度信号を入力した場合（ステップＳ３０３：Ｙｅｓ）、比較部９０２を通じてメモリ９１より目標温度情報を読み出し、温度信号に含まれる検出温度が目標温度情報に含まれる目標温度以上であるか否かを比較する（ステップＳ３０４）。

制御部９０は、検出温度が目標温度以上の場合（ステップＳ３０４：Ｙｅｓ）には、インバータ駆動処理部９０４を通じて電力変換装置４３に対して出力を減少させる旨の指令を与えることで誘導加熱コイル４０に印加する周波数を減少させる（ステップＳ３０５）一方、検出温度が目標温度未満の場合（ステップＳ３０４：Ｎｏ）には、インバータ駆動処理部９０４を通じて電力変換装置４３に対して出力を増大させる旨の指令を与えることで誘導加熱コイル４０に印加する周波数を増大させる（ステップＳ３０６）。

制御部９０は、このような温調制御処理を所定時間が経過するまで行い、所定時間が経過した場合（ステップＳ３０７：Ｙｅｓ）、インバータ駆動処理部９０４を通じて電力変換装置４３に対して駆動停止指令を与えて電力変換装置４３を駆動停止にさせ（ステップＳ３０８）、その後に手順をリターンさせて今回の加熱処理を終了する。

このような加熱処理によれば、発熱体２０を目標温度に一致するよう誘導加熱することで対象物１を加熱処理することができる。また、この加熱処理中は、次の冷却処理に比べて不活性ガスの供給量を減少させることで、カバー体３０により形成される空間の温度が必要以上に低下することを防止する。

このようにして加熱処理を実施した制御部９０は、冷却処理を実施する（ステップＳ４００）。

図６は、図３に示した冷却処理の処理内容を示すフローチャートである。

この冷却処理において制御部９０は、バルブ駆動処理部９０３を通じて給気バルブ２２に対して開度を増大する旨の指令を与えて給気バルブ２２の開度を増大させる（ステップＳ４０１）。

これによれば、第１空間域３３に供給される不活性ガスの量を増大させることができ、かかる不活性ガスにより対象物１を徐々に冷却することができる。また、対象物１を冷却している際にもファン５０の駆動を継続させているので、空気を誘導加熱コイル４０に送出することを継続し、対象物１の熱が誘導加熱コイル４０に伝達して必要以上に高温となってしまうことを抑制することができる。

このようにして給気バルブ２２の開度を増大させた制御部９０は、内蔵する時計を通じて予め設定された所定時間が経過するか否かを確認する（ステップＳ４０２）。このステップＳ４０２における所定時間は、対象物１を不活性ガスにより常温にまで冷却するのに必要十分な時間であり、予め実験的に求められて設定されている。

所定時間が経過した場合（ステップＳ４０２：Ｙｅｓ）、制御部９０は、バルブ駆動処理部９０３を通じて給気バルブ２２に対して閉指令を与えて給気バルブ２２を閉成させるとともに（ステップＳ４０３）、ファン駆動処理部９０５を通じてファン５０に対して駆動停止指令を与えてファン５０を駆動停止にさせ（ステップＳ４０４）、その後に手順をリターンさせて今回の冷却処理を終了する。

このような冷却処理によれば、不活性ガスを供給することで対象物１を常温まで冷却することができる。

そして、このような冷却処理を実施した制御部９０は、今回の熱処理指令に基づく処理を終了する。これにより、作業者は、箱体１３を上側の断熱板１１ａから離脱させるとともに、カバー体３０を取り外すことにより、対象物１が熱処理されて製造された所望のろう付け製品を取り出すことができる。

ところで、制御部９０は、上記加熱処理に並行して後述する加熱補助処理、並びに上記冷却処理に並行して後述する冷却補助処理を行う。

図７は、図２に示した制御部９０が実施する加熱補助処理の処理内容を示すフローチャートである。この加熱補助処理について説明することで熱処理装置の動作についても説明する。尚、説明の前提として吸引バルブ７３、供給バルブ８３及び排出バルブ８５は閉成しているものとする。

この加熱補助処理において制御部９０は、上記加熱処理を開始した場合（ステップＳ３１１：Ｙｅｓ）、バルブ駆動処理部９０３を通じて吸引バルブ７３に対して開指令を与えて吸引バルブ７３を開成させるとともに（ステップＳ３１２）、ポンプ駆動処理部９０６を通じて真空ポンプ７２に駆動指令を与えて真空ポンプ７２を駆動させる（ステップＳ３１３）。

これにより第２空間域３４の内部空気が吸引ライン７１を通じて真空ポンプ７２に吸引され、第２空間域３４は減圧される。

そして、上記加熱処理が終了した場合（ステップＳ３１４：Ｙｅｓ）、制御部９０は、ポンプ駆動処理部９０６を通じて真空ポンプ７２に駆動停止指令を与えて真空ポンプ７２を駆動停止にさせるとともに（ステップＳ３１５）、バルブ駆動処理部９０３を通じて吸引バルブ７３に対して閉指令を与えて吸引バルブ７３を閉成させ（ステップＳ３１６）、その後に手順をリターンさせて今回の処理を終了する。

図８は、図２に示した制御部９０が実施する冷却補助処理の処理内容を示すフローチャートである。この冷却補助処理について説明することで熱処理装置の動作についても説明する。尚、説明の前提として吸引バルブ７３、供給バルブ８３及び排出バルブ８５は閉成しているものとする。

この冷却補助処理において制御部９０は、上記冷却処理を開始した場合（ステップＳ４１１：Ｙｅｓ）、冷却装置駆動処理部９０７を通じて冷却装置８２に駆動指令を与えて冷却装置８２を駆動させるとともに（ステップＳ４１２）、バルブ駆動処理部９０３を通じて供給バルブ８３及び排出バルブ８５に対して開指令を与えて供給バルブ８３及び排出バルブ８５を開成させる（ステップＳ４１３，ステップＳ４１４）。

これにより、冷却装置８２で冷却された空気（冷気）が供給ライン８１を通じて第２空間域３４に進入する。第２空間域３４に進入した冷気は、内壁３１の外表面やフィン３５に衝突する衝突噴流となり、コアンダ効果により該フィン３５を含む内壁３１の外表面に沿って第２空間域３４を通過する。そして、第２空間域３４を通過した冷気は、排出ライン８４を通じて外部に排出される。

そして、上記冷却処理が終了した場合（ステップＳ４１５：Ｙｅｓ）、制御部９０は、冷却装置駆動処理部９０７を通じて冷却装置８２に駆動停止指令を与えて冷却装置８２を駆動停止にさせるとともに（ステップＳ４１６）、バルブ駆動処理部９０３を通じて供給バルブ８３及び排出バルブ８５に対して閉指令を与えて供給バルブ８３及び排出バルブ８５を閉成させ（ステップＳ４１７，ステップＳ４１８）、その後に手順をリターンさせて今回の処理を終了する。

以上説明したような本実施の形態である熱処理装置においては、給気ライン２１及び給気バルブ２２が、第１空間域３３に不活性ガスを供給して対象物１の冷却を行う冷却手段を構成している。

以上説明したように、本発明の実施の形態である熱処理装置によれば、熱処理指令が与えられた場合に、カバー体３０の内壁３１により形成される第１空間域３３に不活性ガスを供給して該第１空間域３３の雰囲気を調整した後に誘導加熱コイル４０に特定の周波数の電圧を印加させて発熱体２０を誘導加熱により加熱して対象物１を間接的に加熱処理し、この加熱処理の終了後に誘導加熱コイル４０への電圧の印加を停止して上記第１空間域３３に対する不活性ガスの供給量を増大させて対象物１を冷却処理するようにしているので、従来のように加熱室から冷却室へ対象物を搬送する搬送手段を必要とせず、装置全体を小型化させることができる。しかも、誘導加熱により発熱体２０を加熱して対象物１を間接的に加熱しているので、従来のようにヒータ等で内部空気を予備的に加熱することを必要とせず、結果的に保温時における消費電力量を低減させることができる。従って、装置全体の小型化を図るとともに、消費電力量の低減化を図ることができる。

上記熱処理装置によれば、制御部９０が、加熱処理と並行して加熱補助処理を行うので、すなわち第２空間域３４を減圧させるので、カバー体３０の内壁３１が第１空間域３３での対流や輻射によって加熱されても、第２空間域３４での対流を低減させることができ、断熱効果を向上させることができる。また、制御部９０が、冷却処理と並行して冷却補助処理を行うので、すなわち冷気が内壁３１の外表面やフィン３５に衝突する衝突噴流となって該フィン３５を含む内壁３１の外表面に沿って第２空間域３４を通過するので、加熱処理で昇温した内壁３１の熱を排出させることができ、排熱効果を向上させることができる。従って、断熱効果の向上により省電力化を図りつつ、排熱効果の向上により冷却時間の短縮化を図ることができ、生産性の向上を図ることができる。

特に、第２空間域３４を臨む内壁３１の外表面にフィン３５が設けられているので、冷却補助処理において第２空間域３４を通過する冷気への伝熱量を増大させることができ、排熱効果の更なる向上を図ることができる。

また、カバー体３０の外壁３２の内表面には反射部３６が形成されているので、加熱補助処理において内壁３１からの輻射熱を反射させることができ、これにより外壁３２への直接の放熱を抑制し、断熱効果を更に向上させることができる。

上記熱処理装置によれば、対象物１の加熱処理及び冷却処理が行われている場合に、ファン５０が駆動して誘導加熱コイル４０に対して空気を送出するので、誘導加熱コイル４０が必要以上に高温になってしまうことを抑制することができる。

上記熱処理装置によれば、カバー体３０が断熱性材料から形成されているので、カバー体３０を配設することにより形成される空間内の熱がカバー体３０を通じて外部に放出されてしまう割合を低減させることができる。

以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、種々の変更を行うことができる。

上述した実施の形態では、誘導加熱コイル４０により発熱体２０を誘導加熱により加熱して対象物１を間接的に加熱していたが、これは熱処理の対象物１として例えば銅を銀ろう付けする場合等のように誘導加熱しづらい材質の場合に特に有効である。本発明においては、対象物が鉄等のように誘導加熱により加熱されやすい材質のものであれば、発熱体を用いずに加熱手段により対象物を誘導加熱により直接加熱するようにしてもよい。

上述した実施の形態では、外壁３２の内表面に鏡面加工を施して反射部３６を形成していたが、本発明においては、外壁の内表面に反射部材が形成されている必要はなく、第２空間域において内壁より輻射される熱を反射させることができれば、反射部材の配設個所は特に限定されるものではない。

上述した実施の形態では、空気供給ユニット８０は、冷却装置８２で冷却された空気を第２空間域３４に供給していたが、本発明においては、空気供給手段が冷却されていない空気を第２空間域に供給してもよい。

１対象物
１０装置本体
１１断熱板
２０発熱体
２１給気ライン
２２給気バルブ
２３排気ライン
３０カバー体
３１内壁
３２外壁
３３第１空間域
３４第２空間域
３５フィン
３６反射部
４０誘導加熱コイル
４３電力変換装置
５０ファン
６２酸素濃度検出センサ
６３温度検出センサ
７０吸引ユニット
７１吸引ライン
７２真空ポンプ
７３吸引バルブ
８０空気供給ユニット
８１供給ライン
８２冷却装置
８３供給バルブ
８４排出ライン
８５排出バルブ
９０制御部
９０１入力処理部
９０２比較部
９０３バルブ駆動処理部
９０４インバータ駆動処理部
９０５ファン駆動処理部
９０６ポンプ駆動処理部
９０７冷却装置駆動処理部
９１メモリ

Claims

装置本体を構成する断熱板に該装置本体を構成する箱体が該断熱板の上方域を覆う外方壁として載置され、前記断熱板及び前記箱体により囲繞される領域に載置された対象物に対して熱処理を行う熱処理装置であって、
自身の内壁が前記対象物の周囲を覆う態様で前記断熱板に配設されることにより、該対象物を略密閉された第１空間域に位置させる二重壁構造のカバー体と、
前記断熱板の下方域に配設されて前記対象物を誘導加熱により直接的に加熱、あるいは前記断熱板の下方域に配設されて前記対象物を載置する発熱体を誘導加熱により加熱して該対象物を間接的に加熱する加熱手段と、
前記カバー体の内壁により形成される前記第１空間域に不活性ガスを供給して前記対象物の冷却を行う冷却手段と、
駆動する場合に、前記カバー体の内壁と外壁との間における第２空間域の内部雰囲気を吸引する吸引手段と、
駆動する場合に、前記第２空間域に空気を供給して通過させ、かつ前記第２空間域を通過した空気を排出させる空気供給手段と、
前記加熱手段により前記対象物の加熱が行われる場合には、前記吸引手段を駆動させて前記空気供給手段を駆動停止にさせる一方、前記冷却手段により前記対象物の冷却が行われる場合には、前記空気供給手段を駆動させて前記吸引手段を駆動停止にさせる制御手段と
を備えたことを特徴とする熱処理装置。
前記空気供給手段は、冷却された空気を前記第２空間域に供給し、かつ該第２空間域を通過した空気を排出させることを特徴とする請求項１に記載の熱処理装置。
前記第２空間域を臨む前記カバー体の内壁の外表面に該内壁に熱的に接続された状態で配設され、かつ伝熱面積を増大させるための伝熱部材を備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の熱処理装置。
前記カバー体の第２空間域において前記内壁より輻射される熱を反射させる反射部材を備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の熱処理装置。