JPH01134196A - 熱処理炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 主粟二匹机且分肪 本発明は焼結、焼入れ、ろう付けその他の熱処理を行う
熱処理炉に関する。

従米皇韮勇 新素材やニューセラミック等を高品質で製造するという
観点から、多種多様な熱処理炉の中でも真空焼結炉が脚
光を浴びている。

かかる真空焼結炉は、ワックス等により成型した粉末原
料（被処理物）を真空又はパーシャルガス雰囲気の下で
一様加熱し、これで良好な焼結体が得られるような構成
となっているが、最近の熱処理温度の高温化という立場
からも、熱処理が完了した焼結体を強制冷却する優劣も
炉としての性能を左右する重要なポイントに至っている
。ところでファインセラミック等の新素材の中には、所
定圧力の不活性ガス雰囲気の下で被処理物を一様加熱す
る所謂加圧プロセスを一連の熱処理プロセスの中に含め
る必要のあるものがある。

第３図はかかる新素材を製造可能な従来の真空焼結炉の
簡略断面図である。そこでは、真空排気装置１００、冷
却ガス供給機構２０を夫々連結してある炉殻１０の内部
には、圧力扉１１を介して挿入された被処理物６０を収
納するタイトボックス７０が設けられており、冷却ガス
供給機構２０から送り込まれた加圧用ガス雰囲気の下で
、タイトボックス７０を加熱する加熱ヒータ３０からの
二次輻射により被処理物６０が均等加熱されるようにな
っている。また炉殻１０の内壁側面には、複数個の冷却
ガス流通路４１を有する断熱壁４０が周設され、しかも
圧力扉１１の裏側に当たる炉口部には、タイトボックス
７０の開閉扉７１を固着してある炉口断熱壁４２が開閉
自在に設けられ、これで加熱ヒータ３０からの輻射熱を
遮蔽するようになっている。なお、図示されていないが
炉殻１０は炉壁を冷却するための冷却水が流通する二重
構造となっている。

更に圧力扉１１には冷却ガス熱交換器５０が設けられて
おり、炉口断熱壁４２を開けた状態で冷却ガス供給機構
２０から送り込まれた冷却ガスを冷却ガス流通路４１を
介して循環せしめ、循環途中の冷却ガスを再冷却して、
これで熱処理が完了した被処理物６０の強制冷却が行わ
れるようになっている。

ＥＩ＜ｎＳシよ゛と　る口　占 しかしながら、上記従来例による場合には、被処理物６
０を均等加熱する際に加圧用ガスが冷却ガス流通路４１
を介して炉殻内部を対流し、タイトボックス内部の温度
分布にも影響を及ぼし良好な熱処理を行う上で問題とな
っている。つまり炉としての強制冷却能力を高めるべく
、断熱壁４０に冷却ガス流通路４１を設けたものの却っ
て被処理物６０回りの温度分布を乱す加圧用ガスの対流
径路となるに至っていた。

本発明は上記事情に鑑みて創案されたものであり、炉と
しての強制冷却能力を下げることなく、被処理物の均等
加熱を妨げないことになる熱処理炉を提供することを目
的とする。

肌皿克壬３字ローＩ浸恒１１反 本発明にがかる熱処理炉は、加圧用ガス雰囲気の下で加
熱状態にある被処理物を冷却ガスを介して強制冷却する
冷却ガス供給機構を連結してある炉殻と、炉殻の内壁側
面に周設してあり、内蔵する加熱ヒータからの輻射熱を
遮蔽する断熱壁と、この断熱壁に設けてある冷却ガス流
通路と、炉殻の内部に設けてあり、導入された冷却ガス
を冷却ガス流通路を介して循環せしめ、該冷却ガスを再
冷却する冷却ガス熱交換器と、冷却ガス流通路に対して
開閉自在に設けてある開閉部材と、冷却ガス流通路の実
効開口面積を可変すべく、開閉部材を移動させる移動機
構とを具備している。

咋且 被処理物の均等加熱時には冷却ガス流通路を全閉し、被
処理物の強制冷却時には冷却ガス流通路を全開するよう
に移動部材を移動せしめる。

ＬＩＭ 以下、本発明にかかる熱処理炉の実施例を図面を参照し
て説明する。第１図は真空焼結炉の簡略断面図、第２図
は圧力扉を開いた状態での炉殻内部の様子を示した図で
ある。

ここに掲げる熱処理炉は、ガス加圧冷却式真空焼結炉で
あって、冷却ガス供給機構２０及び真空排気装置１００
を連結し一ζある炉殻１０の内部には、圧力扉１１ａ　
、ｌｌｂを介して挿入された被処理物６０を収納するグ
ラファイト製のタイトボックス７０が設けられており、
冷却ガス供給機構２０から送り込まれた加圧用ガス雰囲
気（アルゴンガス等）の下で、タイトボックス７０を加
熱する加熱ヒータ３０からの二次輻射により被処理物６
０の均等加熱が行われるような基本構成となっている。

なお、被処理物６０は、タイトボックス７０の低面に設
けられている炉床７２に載置されるようになっている。

以下、各構成部について詳述する。

末端が炉殻１０の壁面に接続されている冷却ガス供給機
構２０は、キャリアガス及び冷却ガスＡとして窒素ガス
が、そして加圧用ガスとしてアルゴンガスが夫々切り換
え可能に炉殻１０の内部に供給できるような構成となっ
ている。

また炉殻１０の内壁側面には、円筒状の断熱壁４０が周
設され（第２図参照）、シかも圧力扉１１ａ、１１ｂの
裏側にはタイトボックス７０の開閉蓋７１を固着してあ
る炉口断熱壁４２ａ　、４２ｂが開閉自在に夫々設けら
れており、これで加熱ヒータ３０からの輻射熱を遮蔽す
るようになっている。なお、圧力扉１１が閉じた状態で
炉口断熱壁４２ａ　、４２ｂを開閉自在に移動せしめる
シリンダ・ロッド機構は図示されておらず、炉口断熱壁
４２ａ　、４２ｂが図中点線で示す位置に移動した状態
では、タイトボックス７０と開閉蓋７１との間には冷却
ガスＡが流通するに十分な隙間ができることになる。

更に、断熱壁４０と炉口断熱壁４２ａ　、　４２ｂとの
間に相当する両隙間には、リング状の開閉部材８０ａ、
８０ｂが炉口断熱壁４２ａ　、４２ｂの外周にて回転自
在に設けられている。更に詳しく説明すると、この開閉
部材８０ａ　、８０ｂは、断熱壁４０、炉口断熱壁４２
ａ　、　４２ｂと同材質からなるもので、炉殻１０の内
壁面に夫々設けられている押止リング部材１２により回
転自在となっている。また第２図に示すように開閉部材
８０ａ　、８０ｂの周縁部には、冷却ガス流通路４１の
開口面と同形状の冷却ガス流通孔８１が４５度ピッチで
合計８個設けられており、後述する移動機構４０による
開閉部材８０ａ　、８０ｂの回転に伴って、冷却ガス流
通路４１の開口面に対して冷却ガス流通孔８１が回転移
動し、これで冷却ガス流通路４１の実効開口面積が可変
できるようになっている。

かかる移動機構９０は開閉部材８０ａ　、８０ｂに対応
して２個設けられており、炉殻１０の側面に設けた延設
部１３に収納されている回転ギア１３を開閉部材８０ａ
　、８０ｂの外面に噛み合わせて、炉殻１０の外面に固
着した駆動モータ９１でもって開閉部材８０ａ、８０ｂ
を回転せしめるような構成となっている。

次に、被処理物６０の強制冷却時に冷却ガス供給機構２
０から導入される冷却ガスＡを炉殻１０の内部にて冷却
循環せしめる冷却ガス熱交器５０について説明する。

この冷却ガス熱交換器５０は、炉口断熱壁４２ａに対向
させて圧力蓋１１ａの中央部に設けてある循環ファン５
１と、この循環ファン５１の回りに複数個配設してある
水冷管５２とを備える基本構成となっており、炉口断熱
壁４２ａが開いた状態でタイトボックス７０の内部にお
ける冷却ガスＡを吸い込むとともに、吸い込んだ冷却ガ
スＡを水冷管５２で熱交換させ、ここで再冷却された冷
却ガスＡを開閉部材８０ａの冷却ガス流通孔８１に排出
せしめるような構成となっている。但し、５３は循環フ
ァン５１の吸い込み口を覆うケーシングであって、これ
により吸い込まれた冷却ガスＡの流通径路が規制されて
いる。つまり冷却ガス供給機構２０を介して導かれた冷
却ガスＡは、タイトボックス７０の内部、開閉部材８０
ａと炉口断熱壁４２ａとの隙間、循環ファン５１、開閉
部材８０ａの冷却ガス流通孔８１、冷却ガス流通路４１
、開閉部材８０ｂの冷却ガス流通孔８１、開閉部材８０
ｂと炉口断熱壁４２ｂとの隙間を夫々順次的に介して循
環することになり、この循環途中に設けられている水冷
管５２で熱交換が行われ、これで被処理物６０の強制冷
却が行われるような構成となっている。

以下、上記のように構成された熱処理炉の動作説明を行
う。

まず圧力扉１１ａを開けて被処理物６０をタイトボック
ス７０の内部に挿入する。そして圧力扉１１　ａが閉じ
られると真空排気装置１００が駆動する。この状態では
炉口断熱壁４２ａ　、４２ｂは開けられている。

そして炉殻１０の内部が所定の圧力に達すれば、炉口断
熱壁４２ａ　、４２ｂが閉じられるとともに、タイトボ
ックス７０が開閉蓋扉７１により閉合される。と同時に
冷却ガス供給機構２０を介してキャリアガスが導入され
て、加熱ヒータ３０の通電とともに所謂デワックス工程
が開始することになる。この状態での開閉部材８０ａ　
、８０ｂは、冷却ガス流通路４１を全閉するような回転
位置に置かれている。なお、デワックス工程で発生する
ベーパガスは、タイトボックス７０と開閉蓋７１との若
干の隙間により侵入するキャリアガスを介してタイトボ
ックス７０から強制排気されることになる。但し、この
タイトボックス７０に接続されているベーパガス排気管
は図示されていない。

このデワックス工程が終了すると、熱処理温度が更に高
く設定され、と同時に冷却ガス供給機構２０を介して加
圧用ガスが導入される。そして炉殻ｌＯの内部が大気圧
以上の所定の圧力状態で被処理物６０の熱処理が行われ
る（加圧プロセス）。しかしながらこの本焼結工程でも
開閉部材８０ａ　、８０ｂにより冷却ガス流通路４１は
全閉されているので、被処理物６０の回りの温度分布を
乱すような加圧用ガスの対流は生じない。

その後本焼結工程が終了すると、炉口断熱壁４２ａ　、
４２ｂが開けられるとともに、冷却ガス供給機構２０か
ら冷却ガスＡが導入され、更に冷却ガス熱交換器５０が
駆動される。と同時に冷却ガス流通路４１を全開から全
開にすべく、移動機構９０を介して開閉部材８０ａ　、
８０ｂを回転移動させる。すると冷却ガスＡがタイトボ
ックス７０の内部、冷却ガス流通路４１等を介して循環
することになり、これで被処理物６０の強制冷却が効率
良く行われることになる。

なお、本発明にかかる熱処理炉は上記実施例に限定され
ず、ろう付は炉、焼入れ炉その他の熱処理炉であっても
適用可能なことは勿論である。

ｍ韻 以上、本案熱処理炉による場合には、被処理物の均等加
熱時には冷却ガス流通路を介しての加圧用ガスの対流を
抑止でき、しかも強制冷却時には冷却ガス流通路を介し
て冷却ガスが循環するような構成となっているので、炉
としての強制冷却能力を下げることなく、被処理物の均
等加熱を妨げないことになる。それゆえ最近の熱処理の
高度化にも対応でき、高品質の熱処理を行う上でも大き
なメリットを有する。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明にかかる熱処理炉の実施例の
説明図であって、第１図は真空焼結炉の簡略断面図、第
２図は圧力扉が開いた状態での炉殻内部の様子を示した
図、第３図は従来の真空焼結炉の簡略断面図である。 １０・・・炉殻 ２０・・・冷却ガス供給機構 ３０・・・加熱ヒータ ４０・・・断熱壁 ４１・・・冷却ガス流通路 ５０・・・冷却ガス熱交換器 ６０・・・被処理物 ９０・・・移動機構

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）加圧用ガス雰囲気の下で加熱状態にある被処理物
   を冷却ガスを介して強制冷却する冷却ガス供給機構を連
   結してある炉殻と、前記炉殻の内壁側面に周設してあり
   、内蔵する加熱ヒータからの輻射熱を遮蔽する断熱壁と
   、この断熱壁に設けてある冷却ガス流通路と、前記炉殻
   の内部に設けてあり、導入された前記冷却ガスを前記冷
   却ガス流通路を介して循環せしめ、該冷却ガスを再冷却
   する冷却ガス熱交換器と、前記冷却ガス流通路に対して
   開閉自在に設けてある開閉部材と、前記冷却ガス流通路
   の実効開口面積を可変すべく、前記開閉部材を移動させ
   る移動機構とを具備することを特徴とする熱処理炉。