JP7265996B2 - 熱処理炉及びその製造方法 - Google Patents

Description

本明細書に開示する技術は、被処理物を熱処理する熱処理炉及びその製造方法に関する。

熱処理炉（例えば、ローラーハースキルン等）を用いて、被処理物を熱処理することがある。この種の熱処理炉は、複数の搬送ローラを備えており、搬送ローラに被処理物を載置した状態で搬送ローラを回転させることによって被処理物を搬送する。例えば、特開２０１５－６４１８９号公報には、熱処理炉の一例が開示されている。

この種の熱処理炉では、生産性を高くするため、搬送ローラ上に搬送方向（以下、第１方向ともいう）と垂直かつ水平な方向（以下、第２方向ともいう）に複数の被処理物を並べて載置し、これら複数の被処理物を同時に搬送することがある。このような場合には、複数の被処理物は第２方向に並んだ状態で同時に熱処理炉内に搬入される。そして、複数の被処理物は、搬送ローラによって熱処理炉内を搬送され、熱処理炉から搬出される。第２方向に並べて配置された複数の被処理物は、同一の搬送ローラを用いて搬送されるため、理想的には熱処理炉から同時に搬出されるはずである。しかしながら、被処理物の重量によって生じる撓み等によって、搬送ローラ内のどの位置に被処理物を載置したかによって搬送速度に差が生じる。これにより、第２方向に並べて載置された複数の被処理物が熱処理炉から同時に搬出されないという問題が生じ得る。この問題は、特に被処理物の搬送距離が長い熱処理炉において顕著となる。

本明細書は、水平かつ搬送方向と垂直な方向（第２方向）に並べて載置される複数の被処理物の搬送速度の差を小さくする技術を開示する。

本明細書に開示する熱処理炉は、被処理物を熱処理する。熱処理炉は、被処理物を熱処理する空間を備える熱処理部と、熱処理部に配置され、被処理物を搬送する複数の搬送ローラと、を備えている。熱処理部の所定範囲に設置される複数の搬送ローラは、当該搬送ローラを軸方向に沿って見たときの当該搬送ローラの反りが最も大きくなる部位の反り方向が周期的に変化している。

上記の熱処理炉は、熱処理部の所定範囲において搬送ローラの反り方向を周期的に変化させることによって、水平かつ搬送方向と垂直な方向（第２方向）に並べて載置される複数の被処理物の搬送速度を調整することができる。このため、被処理物を搬送ローラのどの位置（第２方向の位置）に載置したかによって生じる搬送速度の差を小さくすることができる。

また、本明細書に開示する熱処理炉の製造方法では、被処理物を熱処理する空間を備える熱処理部と、熱処理部に配置され、被処理物を搬送する複数の搬送ローラと、を備える熱処理炉を製造する。当該熱処理炉の製造方法は、熱処理部の所定範囲に設置される複数の搬送ローラのそれぞれについて、当該搬送ローラを軸方向に沿って見たときに当該搬送ローラの反りが最も大きくなる部位の反り方向を測定する測定工程と、熱処理部の所定範囲については、測定した反り方向が周期的に変化するように搬送ローラを設置する設置工程と、を備える。

上記の熱処理炉の製造方法では、熱処理部の所定範囲において、測定した反り方向が周期的に変化するように搬送ローラを設置する。このため、第２方向に並べて載置される複数の被処理物の搬送速度を調整することができ、被処理物を搬送ローラのどの位置に載置したかによって生じる搬送速度の差を小さくすることができる。

実施例に係る熱処理炉の概略構成を示す図であり、被処理物の搬送方向に平行な平面で熱処理炉を切断したときの縦断面図。 図１のＩＩ－ＩＩ線における断面図。 搬送ローラの反りの大きさ及び反り方向を測定する部位を示す図。 搬送ローラの反り方向を調整した状態を模式的に示す図であって、（ａ）は隣接する搬送ローラの反り方向を９０°ずつずらした状態を示し、（ｂ）は隣接する搬送ローラの反り方向を１８０°ずつずらした状態を示す。 搬送ローラの撓みが大きい場合の被処理物の搬送を説明するための図であって、（ａ）は搬送ローラの中央に載置される被処理物の載置状態を示しており、（ｂ）は搬送ローラの端部に載置される被処理物の載置状態を示している。 搬送ローラの撓みが大きい場合に、隣接する搬送ローラの反り方向を９０°ずつずらした状態の搬送ローラと搬送ローラの端部に載置される被処理物を模式的に示す図であって、（ａ）～（ｄ）は搬送ローラを９０°ずつ回転させた状態を示す。 搬送ローラの撓みが大きい場合に、隣接する搬送ローラの反り方向を１８０°ずつずらした状態の搬送ローラと搬送ローラの端部に載置される被処理物を模式的に示す図であって、（ａ）～（ｄ）は搬送ローラを９０°ずつ回転させた状態を示す。

以下に説明する実施例の主要な特徴を列記しておく。なお、以下に記載する技術要素は、それぞれ独立した技術要素であって、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。

（特徴１）本明細書が開示する熱処理炉では、熱処理部の所定範囲に設置される複数の搬送ローラは、所定数の搬送ローラによって１周期が構成されていてもよい。１周期を構成する各搬送ローラの反り方向は、当該搬送ローラと隣接する搬送ローラの反り方向に対して所定角度ずれていてもよい。このような構成によると、水平かつ搬送方向と垂直な方向（第２方向）に並べて載置される複数の被処理物の搬送速度を好適に調整することができる。特に、搬送ローラの端部側に載置される被処理物の搬送速度が中央付近に載置される被処理物より速い場合に、第２方向に並べて載置される複数の被処理物の搬送速度の差を小さくすることができる。

（特徴２）本明細書が開示する熱処理炉は、所定範囲に設置される複数の搬送ローラを同時に駆動可能な駆動装置をさらに備えていてもよい。駆動装置は、搬送ローラの反り方向が隣接する搬送ローラの反り方向と所定角度ずれた状態を維持して、所定範囲に設置される複数の搬送ローラを駆動してもよい。このような構成によると、駆動装置によって所定範囲に設置される複数の搬送ローラを同時に駆動することによって、所定範囲に設置される複数の搬送ローラの反り角度が隣接する搬送ローラの反り角度と所定角度ずれた状態を維持することができる。このため、第２方向に並べて載置される複数の被処理物の搬送速度を調整した状態を維持することができる。

（特徴３）本明細書が開示する熱処理炉では、所定角度は９０度であってもよい。このような構成によると、搬送ローラの撓み量に合わせて、第２方向に並べて搬送される複数の被処理物の搬送速度を好適に調整することができる。特に、搬送ローラに被処理物を載置したときの搬送ローラの撓み量が小さい場合に、第２方向に並べて載置される複数の被処理物の搬送速度の差を小さくすることができる。

（特徴４）本明細書が開示する熱処理炉では、所定角度は１８０度であってもよい。このような構成によると、搬送ローラの撓み量に合わせて、第２方向に並べて搬送される複数の被処理物の搬送速度を好適に調整することができる。特に、搬送ローラに被処理物を載置したときの搬送ローラの撓み量が大きい場合に、第２方向に並べて載置される複数の被処理物の搬送速度の差を小さくすることができる。

以下、実施例に係る熱処理炉１０について説明する。図１に示すように、熱処理炉１０は、熱処理部２０と、搬入部３４と、搬出部４０と、搬送装置５０を備えている。熱処理炉１０は、搬送装置５０によって被処理物１２が熱処理部２０内を搬送される間に、被処理物１２を熱処理する。

被処理物１２としては、例えば、セラミックス製の誘電体（基材）と電極とを積層した積層体や、リチウムイオン電池の正極材や負極材等が挙げられる。熱処理炉１０を用いてセラミック製の積層体を熱処理する場合には、これらを平板状のセッタに載置して炉内を搬送することができる。また、熱処理炉１０を用いてリチウムイオン電池の正極材や負極材を熱処理する場合には、これらを箱状の匣鉢に収容して炉内を搬送することができる。本実施例の熱処理炉１０では、搬送ローラ５２（後述）上に複数のセッタや匣鉢を搬送方向に並んだ状態で載置して搬送することができる。以下、本実施例においては、熱処理する物質と、その熱処理する物質を載置したセッタや収容した匣鉢を合わせた全体を「被処理物１２」という。また、以下の説明では、被処理物１２を搬送する方向（図１のＹＺ平面に垂直な方向）を「搬送方向」又は「第１方向」と称することがあり、水平かつ第１方向に垂直な方向（図１のＸＺ平面に垂直な方向）を「第２方向」と称することがある。

熱処理部２０は、略直方形の箱型の炉体を備えており、炉体の内部には周囲を外壁２２で囲まれた空間２４が設けられている。外壁２２の前端面（図１の－Ｘ側の端面）には、開口２６が形成されており、外壁２２の後端面（図１の＋Ｘ側の端面）には、開口２８が形成されている。被処理物１２は、搬送装置５０によって開口２６から熱処理部２０内に搬送され、開口２８から熱処理部２０外へ搬送される。すなわち、開口２６は熱処理部２０の搬入口として用いられ、開口２８は熱処理部２０の搬出口として用いられる。

空間２４には、複数の搬送ローラ５２と、複数のヒータ３０、３２が配置されている。ヒータ３０は、搬送ローラ５２の上方の位置に搬送方向に等間隔で配置され、ヒータ３２は搬送ローラ５２の下方の位置に搬送方向に等間隔で配置されている。ヒータ３０，３２が発熱することで、空間２４内が加熱される。なお、本実施例では、ヒータ３０、３２はそれぞれ搬送方向に等間隔で配置されているが、このような構成に限定されない。ヒータは、例えば、被処理物１２の種類や熱処理部２０の熱処理の条件等に合わせて、所望の位置に適宜変更して配置してもよい。また、本実施例では、空間２４内にヒータ３０、３２を配置しているが、このような構成に限定されない。空間２４内を加熱できればよく、例えば、空間２４内にガスバーナー等を設置してもよい。

図２に示すように、熱処理部２０では、被処理物１２は第２方向に複数並べて搬送される。本実施例では、熱処理部２０（すなわち、熱処理炉１０全体）において、３つの被処理物１２を第２方向に並べて搬送する。このため、本実施例では、熱処理部２０の第２方向の寸法は、被処理物１２を第２方向に３つ並べた寸法より大きくされているが、熱処理部２０の第２方向の寸法は、特に限定されない。熱処理部２０の第２方向の寸法は、被処理物１２を第２方向に３つより多く並べて搬送可能な大きさであってもよい。また、熱処理部２０の搬送方向の寸法は、約１００ｍと比較的大きくなっているが、熱処理部２０の搬送方向の寸法は、特に限定されない。例えば、熱処理部２０の搬送方向の寸法は、１００ｍより小さくてもよく、３０ｍ～１００ｍであってもよいし、１００ｍより大きくてもよい。なお、以下の説明では、被処理物１２が第２方向に複数並んでいる場合の第２方向の中央側を「内側」と称し、第２方向の中央に対して端部側（＋Ｙ方向及び－Ｙ方向）を「外側」と称することがある。なお、被処理物１２は、所定の間隔を空けて熱処理部２０に連続して搬入される。このため、被処理物１２は、第２方向だけでなく搬送方向にも並んで配置されていることになる。

なお、図２に示すように、本実施例では、第２方向に並べて載置する３つの被処理物１２のうち、第２方向の＋Ｙ方向側に載置されるものを被処理物１２ａとし、第２方向の中央（内側）に載置されるものを被処理物１２ｂとし、第２方向の－Ｙ方向側に載置されるものを被処理物１２ｃとして区別している。以下、他の構成要素についても、その構成要素を区別する必要があるときは沿字のアルファベットを用いて記載し、その構成要素を区別する必要がないときは沿字のアルファベットを省略して単に数字で記載することがある。

搬入部３４は、熱処理部２０の上流側（すなわち、搬送方向の上流側であり、図１では熱処理部２０の－Ｘ方向）に位置している。搬入部３４は、熱処理炉１０の外部から運ばれる被処理物１２を受け取り、受け取った被処理物１２を熱処理部２０の空間２４内に搬入する。搬入部３４には、搬送ローラ５２が設置されており、熱処理炉１０の外部から運ばれた被処理物１２を搬送ローラ５２によって搬送する。

搬出部４０は、熱処理部２０の下流側（すなわち、搬送方向の下流側であり、図１では熱処理部２０の＋Ｘ方向）に位置している。搬出部４０は、熱処理部２０の空間２４から被処理物１２を搬出し、搬出された被処理物１２を熱処理炉１０の外部に受け渡す。搬出部４０には、搬送ローラ５２が設置されており、被処理物１２を搬送ローラ５２によって空間２４外に搬送する。

搬送装置５０は、複数の搬送ローラ５２と、駆動装置６０と、制御装置６２を備えている。搬送装置５０は、搬入部３４に運ばれた被処理物１２を、搬入部３４から開口２６を通って熱処理部２０の空間２４内に搬送する。さらに、搬送装置５０は、空間２４内において、開口２６から開口２８まで被処理物１２を搬送する。そして、搬送装置５０は、空間２４から開口２８を通って搬出部４０まで被処理物１２を搬送する。被処理物１２は、搬送ローラ５２によって搬入部３４から搬出部４０まで搬送される。

搬送ローラ５２は円筒状であり、その軸線は搬送方向と直交する方向に伸びている。複数の搬送ローラ５２は、全て同じ直径を有しており、搬送方向に一定のピッチで等間隔に配置されている。なお、熱処理部２０に設置される搬送ローラの直径は、搬入部３４及び搬出部４０に設置される搬送ローラと異なる直径であってもよい。また、熱処理部２０に設置される搬送ローラ５２は、搬入部３４及び搬出部４０に設置される搬送ローラ５２と異なるピッチで配置されてもよい。搬送ローラ５２は、その軸線回りに回転可能に支持されており、駆動装置６０の駆動力が伝達されることによって回転する。搬送ローラ５２は、熱処理部２０、搬入部３４及び搬出部４０に複数配置されている。搬送ローラ５２の軸線方向の寸法は、熱処理部２０の第２方向の寸法より大きい（図２参照）。

熱処理部２０に配置される複数の搬送ローラ５２は、各搬送ローラ５２を軸方向（すなわち、第２方向又はＹ方向）に沿って見たときに、搬送ローラ５２の軸方向の複数の部位のうち反りが最も大きくなる部位の反り方向（以下、搬送ローラ５２の反り方向ともいう）を調整して設置されている。搬送ローラ５２の軸方向の複数の部位としては、例えば、搬送ローラ５２の中心付近の部位と、搬送ローラ５２に複数の被処理物１２を第２方向に並べて載置するときに、各被処理物１２の第２方向の端部と搬送ローラ５２が接触する部位の近傍の部位を採用することができる。本実施例では、図３に示すように、搬送ローラ５２に３つの被処理物１２ａ～１２ｃを第２方向に並べて載置するため、被処理物１２ａの端部側（＋Ｙ方向側）の端部付近を部位Ａとし、被処理物１２ａと被処理物１２ｂの境界付近を部位Ｂとし、搬送ローラ５２の軸方向の中央付近を部位Ｃとし、被処理物１２ｂと被処理物１２ｃの境界付近を部位Ｄとし、被処理物１２ｃの端部側（－Ｙ方向側）の端部付近を部位Ｅとしている。このため、本実施例では、搬送ローラ５２の軸方向の５つの部位Ａ～Ｅのうち、反りが最も大きい部位の反り方向を、搬送ローラ５２の反り方向としている。なお、本実施例では、搬送ローラ５２の軸方向の５つの部位Ａ～Ｅの反り方向から搬送ローラ５２の反り方向を設定しているが、このような構成に限定されない。搬送ローラ５２の反り方向は、搬送ローラ５２の軸方向の５つより多くの部位の反り方向に基づいて設定してもよいし、５つより少ない部位の反り方向に基づいて設定してもよい。また、搬送ローラ５２に載置される被処理物１２の位置とは無関係に軸方向の複数の部位を設定してもよい。

本実施例では、熱処理部２０に配置される搬送ローラ５２の反り方向は、搬送ローラ５２に被処理物１２を載置した際に生じる搬送ローラ５２の撓み量に基づいて異なる態様で調整される。詳細には、搬送ローラ５２の反り方向が周期的に変化するように設置される。すなわち、搬送ローラ５２は、隣接する搬送ローラ５２の反り方向に対して所定角度ずれた状態で配置される。具体的には、搬送ローラ５２の撓み量が大きい場合には、隣接する搬送ローラ５２の反り方向を１８０°ずらして配置される。また、搬送ローラ５２の撓み量が比較的小さい場合には、隣接する搬送ローラ５２の反り方向を９０°ずらして配置される。このように配置することによって、第２方向に並べて載置した複数の被処理物１２ａ～１２ｃの熱処理部２０での搬送速度の差を小さくすることができる。

駆動装置６０（図１参照）は、搬送ローラ５２を駆動する駆動装置（例えば、モータ）である。駆動装置６０は、動力伝達機構を介して、搬送ローラ５２に接続されている。駆動装置６０の駆動力が動力伝達機構を介して搬送ローラ５２に伝達されると、搬送ローラ５２は回転するようになっている。動力伝達機構としては、公知のものを用いることができ、例えば、スプロケットとチェーンによる機構が用いられている。駆動装置６０は、搬送ローラ５２が略同一の速度で回転するように、搬送ローラ５２のそれぞれを駆動する。駆動装置６０は、制御装置６２によって制御されている。

複数の搬送ローラ５２は、駆動装置６０の駆動力が伝達されることによって回転する。本実施例では、同一の駆動装置６０に接続される複数の搬送ローラ５２は、同時かつ同一の速度で回転する。したがって、上述したように搬送ローラ５２の反り方向が調整された複数の搬送ローラ５２は、調整された反り方向を維持した状態で回転する。なお、熱処理部２０に設置された搬送ローラ５２は、同時かつ同一の速度で回転することが好ましいため、１つの駆動装置６０に接続されていると好ましい。しかしながら、本実施例の熱処理炉１０のように、熱処理部２０の搬送方向の距離が比較的長いと、１つの駆動装置６０によって熱処理部２０に設置される全ての搬送ローラ５２を回転させることが難しい。このような場合は、接続される各搬送ローラ５２に同一の駆動力を発生させる複数の駆動装置６０を設置し、熱処理部２０に設置される全ての搬送ローラ５２が同一の駆動力で駆動されるように、熱処理部２０に設置される搬送ローラ５２を分割して複数の駆動装置６０に接続する。これにより、熱処理部２０に設置される全ての搬送ローラ５２は、同一の駆動力及び同一の速度で回転させることができる。このとき、異なる駆動装置６０に接続される搬送ローラ５２は、回転のタイミングがずれることがあり、異なる駆動装置６０に接続される搬送ローラ５２間（すなわち、境界における搬送ローラ５２間）においては、調整された反り方向を維持できない場合がある。このような場合であっても、同一の駆動装置６０に接続される搬送ローラ５２は調整された反り方向を維持することができるため、第２方向に並べて載置した複数の被処理物１２ａ～１２ｃの熱処理部２０での搬送速度の差を小さくすることができる。なお、搬入部３４及び搬出部４０に設置される搬送ローラ５２は、熱処理部２０に設置される搬送ローラ５２を駆動する駆動装置６０と異なる駆動力を発生させる駆動装置に接続されていてもよく、熱処理部２０に設置される搬送ローラ５２と異なる速度で回転するように構成されていてもよい。

次に、図３及び図４を参照して、熱処理炉１０の製造方法について説明する。なお、本実施例では、搬送ローラ５２の反り方向を測定する工程と、熱処理部２０に搬送ローラ５２を配置する工程に特徴があり、その他の工程については従来公知の工程を用いることができる。このため、以下では、本実施例の特徴部分のみを説明し、その他の工程については説明を省略する。

本実施例の熱処理炉１０の製造方法は、搬送ローラ５２を軸方向に沿って見たときに搬送ローラ５２の反りが最も大きくなる部位の反り方向を測定する測定工程と、測定した反り方向が周期的に変化するように搬送ローラ５２を設置する設置工程を備えている。

まず、測定工程によって、複数の搬送ローラ５２のそれぞれについて、搬送ローラ５２の反りが最も大きくなる部位の反り方向が測定される。測定工程は、以下の手順で実施される。まず、搬送ローラ５２の両端を回転可能に支持する。例えば、搬送ローラ５２の両端を２つのＶ字ブロックを用いて支持する。

次いで、搬送ローラ５２の軸方向の各部位Ａ～Ｅの反りの大きさを、測定器、例えば、ダイヤルゲージを用いて測定する。具体的には、部位Ａにダイヤルゲージを設置し、搬送ローラ５２を軸線周り一回転させ、搬送ローラ５２が最も上方に位置するときと搬送ローラ５２に反りがない状態との差（以下、反りの大きさともいう）を測定する。部位Ｂ～Ｅについても、これと同様の測定を行う。各部位Ａ～Ｅの反りの大きさを測定したら、５つの部位Ａ～Ｅの測定結果を比較し、反りの大きさが最も大きい部位を判定する。そして、反りの大きさが最も大きい部位の反り方向を示すマーク５４（図４参照）を、搬送ローラ５２の軸方向の端面に付す。同様にして、熱処理部２０に設置される全ての搬送ローラ５２の反り方向を測定し、各搬送ローラ５２の軸方向の端面に搬送ローラ５２の反り方向を示すマーク５４を付す。

マーク５４が付された搬送ローラ５２は、設置工程によって熱処理部２０に設置される。搬送ローラ５２を熱処理炉１０に設置する際には、上記の測定工程において各搬送ローラ５２に付されたマーク５４に基づいて、各搬送ローラ５２の反り方向を調整しながら設置する。なお、本実施例では、各搬送ローラ５２の反り方向を調整しながら設置する点に特徴があり、設置工程のその他の手順については、従来公知の方法を用いることができるため、設置工程のその他の手順についての詳細な説明は省略する。

上述したように、熱処理部２０に設置される搬送ローラ５２は反り方向に基づいて設置されるが、その設置態様は搬送ローラ５２に被処理物１２を載置した際に生じる搬送ローラ５２の撓み量によって異なる。このため、熱処理される被処理物１２の重量によって、各搬送ローラ５２を設置する際に調整される搬送ローラ５２の反り方向が異なる。具体的には、撓み量が大きい場合には、搬送ローラ５２の反り方向を、隣接する搬送ローラ５２の反り方向と１８０°ずらして各搬送ローラ５２を設置する（図４（ｂ））。また、撓み量が小さい場合には、搬送ローラ５２の反り方向を、隣接する搬送ローラ５２の反り方向と９０°ずらして各搬送ローラ５２を設置する（図４（ａ））。

次に、被処理物１２を熱処理する際の熱処理炉１０の動作について説明する。被処理物１２を熱処理するためには、まず、ヒータ３０、３２を作動させて、空間２４の雰囲気温度を設定した温度とする。次いで、３つの被処理物１２を、熱処理炉１０の外部から搬入部３４に設置される搬送ローラ５２上にそれぞれ移動させる。このとき、被処理物１２は第２方向に３つ並べて載置される。次いで、駆動装置６０を作動させて、搬入部３４から開口２６を通って、第２方向に並べた３つの被処理物１２を熱処理部２０の空間２４内に搬送する。空間２４内に搬送された被処理物１２は、空間２４内を開口２６から開口２８まで搬送される。これによって、被処理物１２は熱処理される。そして、熱処理された被処理物１２は、開口２８を通って搬出部４０に搬送され、搬出部４０から運び出される。

被処理物１２は、搬入部３４から熱処理部２０を通って搬出部４０まで、第２方向に複数（本実施例では３つ）並べた状態で搬送される。しかしながら、熱処理部２０の入口において複数の被処理物１２を搬送方向に揃えた状態で搬入しても、熱処理部２０を搬送される間に複数の被処理物１２のそれぞれの搬送速度にずれが生じ、熱処理部２０から搬出される際には、複数の被処理物１２が搬送方向にずれた状態となる。このずれは、搬送ローラ５２の製造時に生じる反り等の歪みや、被処理物１２の重量によって搬送ローラ５２に被処理物１２を載置した際に搬送ローラ５２に生じる撓みによって生じる。経験的に、特に、搬送ローラ５２の「撓み」が搬送ローラ５２の「反り」より大きい場合、搬送ローラ５２の外側（端部側）に載置される被処理物１２の搬送速度が、搬送ローラ５２の内側（中央）に載置される被処理物１２の搬送速度より速くなり易いことがわかっている。これは、以下のような理由によって生じると考えられる。

搬送ローラ５２は、製造時に反りや歪みが生じるため、熱処理炉１０に設置される全ての搬送ローラ５２を完全に同一の形状にすることができない。搬送ローラ５２の「撓み」が搬送ローラ５２の「反り」より大きい場合、搬送ローラ５２の「撓み」によって「反り」の影響はキャンセルされるが、搬送ローラ５２の径寸法のバラツキの影響により、搬送ローラ５２の外側（端部側）に載置される被処理物１２の搬送速度が、搬送ローラ５２の内側（中央）に載置される被処理物１２の搬送速度より速くなり易い。

図５を用いて説明する。図５は、６本の搬送ローラ５２に載置される被処理物１２を模式的に示している。６本の搬送ローラ５２は、搬送方向の上流から下流に（＋Ｘ方向に）搬送ローラ５２ａ～５２ｆの順に並んでいる。また、６本の搬送ローラ５２ａ～５２ｆは、搬送ローラ５２ａ、５２ｃ、５２ｅの径寸法が大きく、搬送ローラ５２ｂ、５２ｄ、５２ｆの径寸法が小さくなっている。なお、図５では径寸法の相違を明確にするため、搬送ローラ５２ａ、５２ｃ、５２ｅと搬送ローラ５２ｂ、５２ｄ、５２ｆの径寸法の相違を強調して表示している。

ここで、搬送ローラ５２は両端支持されているため、その「撓み」は中央で大きく、端部で小さくなる。搬送ローラ５２の「撓み」が小さければ、被処理物１２は径寸法の大きな搬送ローラ５２のみに接触することになる。一方、搬送ローラ５２の「撓み」が大きければ、被処理物１２は径寸法の大きな搬送ローラ５２を大きく撓ませ、その結果、径寸法の小さな搬送ローラ５２にも接触することになる。

図５（ａ）に示すように、搬送ローラ５２の中央付近では搬送ローラ５２ａ、５２ｃ、５２ｅの撓みが大きいため、被処理物１２ｂが他の搬送ローラ５２ｂ、５２ｄ、５２ｆにも接触した状態となる。すなわち、被処理物１２ｂは全ての搬送ローラ５２ａ～５２ｆと接触することになる。一方、図５（ｂ）に示すように、搬送ローラ５２の端部では搬送ローラ５２ａ、５２ｃ、５２ｅの撓みが小さいため、被処理物１２ａ、１２ｃが搬送ローラ５２ｂ、５２ｄ、５２ｆとは接触しない状態が生じる。したがって、搬送ローラ５２の端部では、回転半径の大きな搬送ローラ５２ａ、５２ｃ、５２ｅのみによって被処理物１２ａ，１２ｃが搬送される状態となり、その結果、被処理物１２ａ，１２ｃの搬送速度が速くなる。一方、図５（ａ）に示す状態では、搬送ローラ５２ａ、５２ｃ、５２ｅの撓みが大きいため、被処理物１２ｂが全ての搬送ローラ５２ａ～５２ｆに接触し、搬送ローラ５２ａ～５２ｆの径寸法の影響を低減する。その結果、搬送ローラ５２の内側に載置される被処理物１２の搬送速度は、外側（端部側）に載置される被処理物１２の搬送速度より遅くなる。

このように、被処理物１２は、搬送ローラ５２の反り、撓み、径寸法のバラツキによって搬送速度が変わる。このため、第２方向に並べた複数の被処理物１２は、被処理物１２が熱処理部２０を搬送される間に搬送方向にずれることがある。特に、上述したように、本実施例の熱処理炉１０は熱処理部２０の搬送方向の寸法が比較的長いため、第２方向に並べて搬送される複数の被処理物１２は搬送方向にずれ易い。搬出部４０で複数の被処理物１２が第２方向に揃っていないと、熱処理炉１０の外部へ複数の被処理物１２を運び出し難くなる。そこで、第２方向に並べて載置した複数の被処理物１２ａ～１２ｃの熱処理部２０での搬送速度の差が小さくなるように、搬送ローラ５２の反り方向を調整する。以下に、熱処理部２０に設置される搬送ローラ５２の反り方向の調整について、さらに詳細に説明する。

上述したように、搬送ローラ５２の「撓み」が搬送ローラ５２の「反り」より大きい場合、搬送ローラ５２の外側に載置される被処理物１２ａ、１２ｃの搬送速度が、搬送ローラ５２の内側に載置される被処理物１２ｂの搬送速度より速くなり易い。これは、図５を参照して既に説明したように、搬送ローラ５２の内側に載置される被処理物１２ｂは、搬送ローラ５２の反りの影響も搬送ローラ５２の径寸法のバラツキの影響も受け難い一方で、搬送ローラ５２の外側に載置される被処理物１２ａ、１２ｃは、搬送ローラ５２の径寸法のバラツキの影響を受け易いためと考えられる。

被処理物１２の重量が重い場合には、搬送ローラ５２の中央付近において搬送ローラ５２の撓みが大きくなるため、搬送ローラ５２の内側に載置される被処理物１２ｂは６本の搬送ローラ５２の全てと接触する。このため、被処理物１２ｂは、搬送ローラ５２の反り方向に関わらず、常に図５（ａ）に示すような状態となる。したがって、被処理物１２ｂは、搬送ローラ５２の反りの影響も搬送ローラ５２の径寸法のバラツキの影響も受け難くなり、被処理物１２ｂの搬送速度を調整することは難しい。このため、搬送ローラ５２の内側に載置される被処理物１２ｂの搬送速度と、搬送ローラ５２の外側に載置される被処理物１２ａ、１２ｃの搬送速度の差を小さくするためには、搬送ローラ５２の外側に載置される被処理物１２ａ、１２ｃの搬送速度を調整する必要がある。すなわち、被処理物１２ａ、１２ｃの搬送速度が速くなることを抑制する必要がある。

搬送ローラ５２の端部では搬送ローラ５２の撓みが小さくなるため、被処理物１２ａ、１２ｃは、６本の搬送ローラ５２の全てとは接触しない状態になり易い。例えば、図６に示すように、反りによって最も上方に位置する搬送ローラ５２（図６では仮想線で示す搬送ローラ５２）は撓みによって下方に押し付けられるが、反りによって最も下方に位置する搬送ローラ５２の位置まで搬送ローラ５２が撓むことはほとんどない。このため、反りによって最も下方に位置する搬送ローラ５２には被処理物１２が接触し難い。しかしながら、図６（ａ）～図６（ｄ）に示すように、隣接する搬送ローラ５２の反り方向を９０°ずつずらして配置した場合には、搬送ローラ５２を９０°ずつ回転させた４つのいずれの場合においても、被処理物１２ａ、１２ｃは、６本の搬送ローラ５２のうち比較的多くの搬送ローラ５２（図６の例では、４本又は５本の搬送ローラ５２）と接触する。このため、被処理物１２が比較的に多くの搬送ローラ５２と接触すると、搬送ローラ５２の径寸法のバラツキの影響が強くなる。その結果、隣接する搬送ローラ５２の反り方向を９０°ずつずらして配置した場合は、搬送ローラ５２の外側に載置される被処理物１２ａ、１２ｃの搬送速度は速くなり易くなる。

一方、図７（ａ）～図７（ｄ）に示すように、隣接する搬送ローラ５２の反り方向を１８０°ずつずらして配置した場合には、搬送ローラ５２を９０°ずつ回転させた４つの場合のうちの半分（図７（ａ）と図７（ｃ）のとき）では、被処理物１２ａ、１２ｃは、６本の搬送ローラ５２のうち比較的に少ない数の搬送ローラ５２（図７では３本の搬送ローラ５２）と接触する。このため、図７（ａ）と図７（ｃ）のときには、被処理物１２ａ、１２ｃが接触する搬送ローラ５２の数が比較的少なくなり、搬送態様が変化する。本発明者の実験によると、図６に示す場合と比較して図７に示す場合のほうが、搬送ローラ５２の外側に載置される被処理物１２ａ、１２ｃが速く搬送されることが抑制され、搬送ローラ５２の内側に載置される被処理物１２の搬送速度と、搬送ローラ５２の外側に載置される被処理物１２の搬送速度の差を小さくできることが確認されている。

また、隣接する搬送ローラ５２の反り方向を一致させると、６本全ての搬送ローラ５２に接触し易くなる。このため、図６に示す場合と同様に、搬送ローラ５２の径寸法のバラツキの影響を受け易くなり、搬送ローラ５２の外側に載置される被処理物１２ａ、１２ｃの搬送速度は速くなり易くなる。

上記のような理由により、搬送ローラ５２の「撓み」が搬送ローラ５２の「反り」より大きく、かつ、搬送ローラ５２の撓み量が大きい場合、隣接する搬送ローラ５２の反り方向を１８０°ずつずらして配置することによって、第２方向に並べて載置した複数の被処理物１２ａ～１２ｃの搬送速度の差を小さくすることができると考えられる。

さらに、搬送ローラ５２の「撓み」が搬送ローラ５２の「反り」より大きいものの、被処理物１２の重量が比較的軽い場合の搬送ローラ５２の反り方向の調整について説明する。被処理物１２の重量が比較的軽い場合には、搬送ローラ５２の撓み量が小さくなるため、搬送ローラ５２の中央に配置された被処理物１２ｂは比較的に多くの本数の搬送ローラ５２と接触するが、搬送ローラ５２の端部に配置された被処理物１２ａ、１２ｃは比較的に少ない本数の搬送ローラ５２と接触することとなる。このため、搬送ローラ５２の中央に配置された被処理物１２ｂは、搬送ローラ５２の「反り」及び「径寸法のバラツキ」の影響が共に低減され、その搬送速度を調整することは難しくなる。一方、搬送ローラ５２の端部側に配置された被処理物１２ａ、１２ｃは、径寸法のバラツキの影響が強く出ることとなる。このため、搬送ローラ５２の反り方向を調整しない場合、搬送ローラ５２の外側に載置される被処理物１２ａ、１２ｃの搬送速度は、搬送ローラ５２の内側に載置される被処理物１２ｂの搬送速度よりも速くなる傾向を有することとなる。したがって、被処理物１２ａ～１２ｃの搬送速度の差を小さくするためには、被処理物１２ｂの搬送速度を速くする必要がある。

例えば、隣接する搬送ローラ５２の反り方向を９０°ずつずらして配置した場合、反りによって搬送ローラ５２が最も下方に位置するときには、その搬送ローラ５２は中央の被処理物１２ｂに接触し難くなる。すなわち、図６に示す状態と同様の状態となり、全ての搬送ローラ５２が被処理物１２と接触する場合と比較して、搬送ローラ５２の回転半径が大きくなる頻度が高くなる。したがって、隣接する搬送ローラ５２の反り方向を９０°ずつずらして配置すると、被処理物１２ｂの搬送速度は速くなり易くなる。同様に、隣接する搬送ローラ５２の反り方向を１８０°ずつずらして配置すると、図７に示す状態と同様の状態となる。このため、図６に示す状態と比較して、被処理物１２ｂが速く搬送されることが抑制される。

なお、隣接する搬送ローラ５２の反り方向を一致させた場合、隣接する搬送ローラ５２の反り方向を１８０°ずつずらして配置した場合と比較して、搬送ローラ５２の径寸法のバラツキの影響を受け易くなるため、被処理物１２ｂの搬送速度は速くなり易くなる。しかしながら、搬送ローラ５２の撓みがあるため、搬送ローラ５２の反り方向を９０°ずつずらして配置した場合と比較して、被処理物１２ｂはより多くの本数の搬送ローラ５２と接触し易くなる。したがって、隣接する搬送ローラ５２の反り方向を一致させた場合より隣接する搬送ローラ５２の反り方向を９０°ずつずらして配置した場合のほうが、搬送ローラ５２の内側に載置される被処理物１２ｂの搬送速度は速くなり易くなる。

上記のような理由により、搬送ローラ５２の「撓み」が搬送ローラ５２の「反り」より大きく、かつ、搬送ローラ５２の撓み量が小さい場合には、隣接する搬送ローラ５２の反り方向を９０°ずつずらして配置することによって、第２方向に並べて載置した複数の被処理物１２ａ～１２ｃの搬送速度の差を小さくすることができると考えられる。

本実施例では、搬送ローラ５２に被処理物１２を載置した際に生じる搬送ローラ５２の撓み量に基づいて、搬送ローラ５２の反り方向が調整される。これによって、搬送ローラ５２の内側に載置される被処理物１２ｂの搬送速度と、搬送ローラ５２の外側に載置される被処理物１２ａ、１２ｃの搬送速度の差を小さくすることができる。このため、熱処理炉１０内に第２方向に並べて運び込んだ複数の被処理物１２が搬出部４０に搬出される際の搬送方向のずれを小さくすることができ、熱処理炉１０から運び出し易くすることができる。

なお、本実施例では、搬送ローラ５２の「撓み」が搬送ローラ５２の「反り」より大きい場合に、隣接する搬送ローラ５２の反り方向をずらして配置しているが、このような構成に限定されない。搬送ローラ５２の外側に載置される被処理物１２ａ、１２ｃの搬送速度が搬送ローラ５２の内側に載置される被処理物１２ｂの搬送速度に対して速くなることを抑制できればよく、複数の搬送ローラ５２の反り方向が周期的に変化していればよい。例えば、隣接する２本の搬送ローラ５２を一単位として、その反り方向を周期的に変化させてもよい。すなわち、隣接する２本の搬送ローラ５２の反り方向が一致しており、かつ、その反り方向が一致する２本の搬送ローラ５２と隣接する２本の搬送ローラ５２の反り方向が９０°又は１８０°ずれていてもよい。また、１つの被処理物１２を載置するための搬送ローラ５２の数が多い場合には、隣接する３本以上の搬送ローラ５２の反り方向が一致しており、かつ、反り方向が一致する３本以上の搬送ローラ５２と隣接する３本以上の搬送ローラ５２の反り方向が９０°又は１８０°ずれていてもよい。

また、本実施例では、搬送ローラ５２の「撓み」が搬送ローラ５２の「反り」より大きい場合に、隣接する搬送ローラ５２を９０°又は１８０°ずらして配置しているが、このような構成に限定されない。搬送ローラ５２の外側に載置される被処理物１２ａ、１２ｃの搬送速度が搬送ローラ５２の内側に載置される被処理物１２ｂの搬送速度に対して速くなることを抑制できればよく、隣接する搬送ローラ５２の反り方向をずらす角度は上記の実施例に限定されない。例えば、隣接する搬送ローラ５２の反り方向を４５°、７２°又は１２０°ずつずらしてもよい。

また、本実施例では、熱処理部２０に設置される全ての搬送ローラ５２の反り方向を調整しているが、このような構成に限定されない。第２方向に並べて載置した複数の被処理物１２の熱処理部２０での搬送速度の差が小さくなるように、搬送ローラ５２の反り方向が調整されていればよく、例えば、熱処理部２０に設置される搬送ローラ５２のうちの一部において、搬送ローラ５２の反り方向が調整されていてもよい。

以上、本明細書に開示の技術の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、請求の範囲を限定するものではない。請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。

Claims (4)

1. 被処理物を熱処理する熱処理炉であって、
   前記被処理物を熱処理する空間を備える熱処理部と、
   前記熱処理部に配置され、前記被処理物を搬送する複数の搬送ローラと、
   前記複数の搬送ローラを駆動する１又は複数の駆動装置と、を備えており、
   前記熱処理部の所定範囲に設置される複数の搬送ローラは、当該搬送ローラを軸方向に沿って見たときの当該搬送ローラの反りが最も大きくなる部位の反り方向が周期的に変化すると共に、隣接する搬送ローラの反り方向に対して９０度又は１８０度の特定の角度だけずれており、
   前記搬送ローラは、水平かつ搬送方向である第１方向と垂直な第２方向に複数の被処理物を並べて載置可能であると共に、前記搬送方向に複数の被処理物を並べて載置可能であり、
   前記搬送ローラは、前記被処理物の１つを前記搬送ローラに載置したときに前記被処理物の下方に位置する前記搬送ローラの数が４本以上となるように配置されており、
   前記搬送ローラの反りが最も大きくなる部位は、当該搬送ローラの一端側に配置される被処理物の前記一端側の端部付近の部位と、当該搬送ローラの他端側に配置される被処理物の前記他端側の端部付近の部位と、隣接する被処理物の境界付近の部位と、当該搬送ローラの軸方向の中央付近の部位と、からなる複数の部位でそれぞれ反りの大きさを測定し、前記複数の部位のうち測定された前記反りの大きさが最も大きい部位であり、
   前記所定範囲に設置される複数の搬送ローラは、前記１又は複数の駆動装置のうち特定の駆動装置に接続される複数の搬送ローラの全てである、熱処理炉。
2. 前記熱処理部の所定範囲に設置される複数の搬送ローラは、所定数の搬送ローラによって１周期が構成されており、
   前記１周期を構成する各搬送ローラの反り方向は、当該搬送ローラと隣接する搬送ローラの反り方向に対して前記特定の角度ずれている、請求項１に記載の熱処理炉。
3. 前記特定の駆動装置は、前記搬送ローラの前記反り方向が隣接する搬送ローラの前記反り方向と前記特定の角度ずれた状態を維持して、前記所定範囲に設置される複数の搬送ローラを駆動する、請求項２に記載の熱処理炉。
4. 被処理物を熱処理する空間を備える熱処理部と、
   前記熱処理部に配置され、前記被処理物を搬送する複数の搬送ローラと、
   前記複数の搬送ローラを駆動する１又は複数の駆動装置と、を備える熱処理炉の製造方法であって、
   前記熱処理部の所定範囲に設置される複数の搬送ローラのそれぞれについて、当該搬送ローラを軸方向に沿って見たときに当該搬送ローラの反りが最も大きくなる部位の反り方向を測定する測定工程と、
   前記熱処理部の所定範囲については、測定した反り方向が周期的に変化すると共に、隣接する搬送ローラの反り方向に対して９０度又は１８０度の特定の角度だけずれるように前記搬送ローラを設置する設置工程と、を備え、
   前記搬送ローラは、水平かつ搬送方向である第１方向と垂直な第２方向に複数の被処理物を並べて載置可能であると共に、前記搬送方向に複数の被処理物を並べて載置可能であり、
   前前記搬送ローラは、前記被処理物の１つを前記搬送ローラに載置したときに前記被処理物の下方に位置する前記搬送ローラの数が４本以上となるように配置されており、
   前記測定工程は、
   当該搬送ローラの一端側に配置される被処理物の前記一端側の端部付近の部位と、当該搬送ローラの他端側に配置される被処理物の前記他端側の端部付近の部位と、隣接する被処理物の境界付近の部位と、当該搬送ローラの軸方向の中央付近の部位と、からなる複数の部位でそれぞれ反りの大きさを測定する反り測定工程と、
   前記複数の部位のうち測定された前記反りの大きさが最も大きい部位を、当該搬送ローラの反りが最も大きくなる部位と特定する特定工程と、を備え、
   前記所定範囲に設置される複数の搬送ローラは、前記１又は複数の駆動装置のうち特定の駆動装置に接続される複数の搬送ローラの全てである、熱処理炉の製造方法。

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