JPH01285787A - 雰囲気処理装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、雰囲気処理装置、とくに装置内にガスを導
入する雰囲気処理装置に関するものである。

〔従来の技術〕

例えば、カーボンの精製、不純物の除去には、塩化水素
系のガスＣ以下ハロゲンガスという）雰囲気中にてカー
ボンを加熱処理する雰囲気加熱炉が用いられる。この種
のガスは腐食性が強いため、炉内の機器を保護する目的
で、チャンバ内に被処理材であるカーボンを収容するタ
イトボックスを配設し、チャンバ内に窒素ガスを導入し
チャンバー内の窒素ガス圧力をタイトボックス内のハロ
ゲンガスの圧力より高くしてタイトボックス内に導入し
たハロゲンガスがチャンバ内に漏出するのを防止する方
法が知られている。第４図は、例えば実開昭６２−８０
１９９号公報に示された従来の雰囲気処理炉の構成を示
す概略断面図である。図において、（１）は被処理材、
（２）はこの被処理材（１）を収容するタイトボックス
、（２ａ）は被処理材（１）を出し入れするため（こ設
けられたタイトボックス（２）の扉、（３）は被処理材
（１）を加熱するための電気ヒータ、（４）はヒータ（
３）およびタイトボックス（２）からの熱放散を防ぐた
めの断熱材であり、（４ｇ）は！ｉｔ（’２ａ）に設け
られた断熱材であり、扉（２７と一体となって動く。（
５）はりイトボックス（２）を収容するチャンバであり
、タイトボックス（２）およびチャンバ（６）は気密に
つくられている。（６）はタイトボックス（２）に処理
用ハロゲンガスを導入するガス導入管、（７）はハロゲ
ンガスの制御弁、（８）はハロゲンガスボンベ、（９）
はガスヲタイトボックス（２）の外へ排出するガス排出
管、　（１Ｇは排気開閉弁、ａυはタイトボックス内の
ガスを排出してガス圧力を大気圧より低い状態に維持す
るための排気ポンプである。（２）はチャンバ（５）に
設けられた窒素ガス導入管であり、自動制御弁Ｑを介し
て窒素ガスボンベＱ４に接続されている。（至）はタイ
トボックス（２）内のガス圧力を検出する内圧センサ、
（ＩＩはチャンバ（５）内のガス圧力を検出する外圧セ
ンサ、ａηは内圧センサ四と外圧センサＯｔ１とからの
信号によりタイトボックス（２）内のガス圧力とチャン
バ（５）内のガス圧力の差を一定に制御するための制御
信号を発信して制御弁（７］、自動制御弁０を制御する
制御部である。

次に動作について説明する。まず、チャンバ（５）の開
閉口（図示せず）およびタイトボックス（２）の１５（
２ａ）を開放してタイトボックス（２）内に被処理材（
１）を収容する。このとき、制御弁（７）、自動制御弁
儲は閉塞されている。次に、チャンバ（６）の開閉口（
図示せず）を閉塞して、扉（２ａ）は開放した状態で排
９ｃ開閉弁αＱを開放し排気ポンプ卸によりタイ自動制
御弁（至）を開放して窒素ボンベａ◆からチャンバ（６
）、タイトボックス（２）内へほぼ大気圧程度になるま
で窒素ガスを導入する。続いてタイトボックスの扉（２
ａ）をチャンバ（６）の外部より遠隔操作により閉じて
窒素ガス雰囲気中でタイトボックス（２Ｊ。

被処理材（１）をヒータ（３）により所定の温度まで加
熱昇温した後、排気開閉弁頭を開放し、排気ポンプ０υ
を運転してタイトボックス（２）内の窒素ガスを排出す
るとともに、制御弁（７）を開放しハロゲンガスボンベ
（８）からハロゲンガスをタイトボックス（２ン内に導
入して被処理材（１）の不純物と反応させて精製、不純
物の除去を行う。この間、必要に応じハロゲンガスの導
入量を制御弁（７）により制御してタイトボックス（２
）内のガス圧力の制御を行う。ハロゲンガスは非常に活
性があり強い腐食性があるので、タイトボックス（２）
からチャンバ（５）内へ漏れるとヒータ（３）やチャン
バ（６）の内壁や内部配設機器（図示せず）などが著し
く損傷されるので、これを防ぐためチャンバ（５）へ窒
素ガスを導入してチャンバ（５）内の窒素ガス圧力をタ
イトボックス（２）内のハロゲンガスの圧力よりも常に
高く維持するようにしている。この手段として本例では
チャンバ（５）内の窒素ガスの圧力を外圧センサ（至）
１こより検出するとともに、タイトボックス（２）内の
ハロゲンガス圧力を内圧センサ（至）により検出して、
この信号にもとづき制御部切により仁の両者のガス圧力
の差に応じて自動制御弁口１制御弁（７）の開口度を制
御して窒素ガスのチャンバ（５）への導入量、即ち窒素
ガスの圧力を調整している。タイトボックス（２）は、
実際上は僅かな空隙があるために、チャンバ（６）内の
窒素ガスはこの空隙を通ってタイトボックス（２）内へ
漏れハロゲンガスとともに排気ポンプ０υにより排出さ
れるのでチャンバ（５）内のガス圧力をタイトボックス
（２）内のガス圧力よりも高く維持するためには窒素ガ
スをチャンバ（５）へ導入、補給しなければならないわ
けである。なお、タイトボックス（２）内のガス圧力を
検出する内圧センサ四は被処理材（１）と同様摂氏数百
度の温度下にある。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の雰囲気処理炉は以上のように構成されているので
、ガスを収容しうる第一の気密容器であるチャンバ（６
）内の窒素ガスの圧力を第二の気密容器であるタイトボ
ックス（２）内のハロゲンガスの圧力よりも高く維持す
るためには、内圧センサ（２）、外圧センサ（至）、制
御部（ロ）、自動制御弁斡、制御弁（７）により窒素ガ
スおよびハロゲンガスの導入量を制御しなければならず
、制御のために多くの構成機器を設ける必要があり、ま
た、内圧センサ（ト）は高温下で使用されるのでその信
頼性の確保に困難性が伴うなどの問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、圧力センサを使用することなく簡単な機器構
成によりと記両気密容器の差圧を制御できる雰囲気処理
装置を得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る雰囲気処理装置は、第一の気密容器内に
配設され被処理物を収容し処理する第二の気密容器を有
し、上記第一の気密容器または第二の気密容器にガス導
入管を設けてガスを導入し、上記第一の気密容器または
第二の気密容器にガスを排出するガス排出管を設けると
ともに、上記両気密容器内のガスの圧力差に応じて固気
密容器の連通状態を飼料する差圧制御弁を上記固気密容
器に接続したものである。

〔作用〕

この発明における差圧制御弁は、二つの気密容器内のガ
スの圧力差に応じて固気密容器の連通状Ｈを制御して両
気密谷器内のガス圧の差を調整する。

〔発明の実施例〕

以下、この発明の一実施例ζこついて説明する。

第１図において、（１）〜ａ４は上記従来装置と同様で
あるので説明を省略する。（１０５）は第二の気密容器
であるタイトボックス（１０２）を収容する第一の気密
容器であるチャンバ、（１０２ａ）はタイトボックス（
１０２）の扉、（１０４ｇ）は扉（１０２ａ）に設けら
れた断熱材、叡すはチャンバ（１０５）に設けられた窒
素ガス排出管、Ｍは窒素ガス排出管φυに設けられたチ
ャンバ仕切弁、關はガス排出管−に設けられたタイトボ
ックス仕切弁、開は両ガス排出管ＩＩ）　、　６４１に
接続された電磁弁、閃は同じく両ガス排出管Ｉｌｌ、＄
４１に接続されて両ガス排出管ｉ５υ、Ｈのガス圧力（
これは固気密容器（１０２）　、　（１０５）のガス圧
力とそれぞれほぼ等しい）をパイロット圧としてこの両
ガス圧の差に応じて弁の開口度（開口部の断面積）を自
動調整する差圧制御弁、闘、州はそれぞれハロゲンガス
、窒素ガスの調整弁、嫡は排気ポンプを使用しないとき
のバイパス回路である。

次に動作について説明する。タイトボックス（１０２）
の扉（１０２，）を開放して被処理材（１）を収容する
までは上記従来装置と同様である。次に、扉（１ｏｚｍ
）を閉塞し、調整弁−，開を閉塞するとともにチャンバ
仕切弁−、タイトボックス仕切弁−および電磁弁間を開
放し排気ポンプ東を運転してタイトボックス（１０２）
　、チャンバ（１０５）内の空気を排出する。続いて排
気ポンプ（ロ）を停止し調整弁−を開放して窒素ガスボ
ンベａ◆からチャンバ（１０５）へ窒素ガスを導入し、
大気圧程度にする。同時にタイトボックス（１０２）へ
もチャンバ仕切弁１２．ＩＥ電磁弁、タイトボックス仕
切弁−を経由して窒素ガスが流入してチャンバ（１０５
）と同じ圧力になる。

この状態で、ヒータ（３）によりタイトボックス（１０
２）。

被処理材（１）を所定の温度まで加熱昇温した後、電磁
弁−、チャンバ仕切弁頭を閉じて排気ポンプ東によりタ
イトボックス（１０２）内の窒素ガスを排出してから調
整弁−を開放してハロゲンガスをタイトボックス（１０
２）内に導入して所定のガス圧力、例えば４（ＫＰａ）
にする。このとき、タイトボックス（１０２）内のハロ
ゲンガス圧力とチャンバ（１０５）内の窒素ガス圧力の
差が不必要に大きいとチャンバ（１０５）からタイトボ
ックス（１０２）への窒素ガスの漏れ量が大きくなり望
ましくないので、これを防ぐためチャンバ仕切弁部を開
放する。するとチャンバ（１０５）内の窒素ガス圧力は
開放前約Ｚｏ。

（ＫＰａ）であり、タイトボックス（１０２）内のハロ
ゲンガス圧力４（ＫＰａ）よりも大巾に高いので差圧制
御弁−が動作してチャンバ（１０５）内の窒素ガスの放
出を続け、タイトボックス（１０２）内のハロゲンガス
の圧力より所定の圧力だけ、例えば１５（ＫＰａ、）、
高い状態、即らｅ、５（ＫＰａ）になると閉塞する。以
後、ハロゲンガスの調整弁−による調整と排気ポンプ（
ロ）の運転制御によりタイトボックス（１０２）内のハ
ロゲンガス圧力および流量は被処理材の処理に必要な圧
力および流量に調整されるが、処理中にタイトボックス
（１０２）内のハロゲンガス圧力が４（ＫＰａ）から５
（ＫＰａ）に変更された場合、チャンバ（１０５）内の
窒素ガス圧力は変更前は＆５（ＫＰａ）であるので、両
ガス圧力の差が０．５（ＫＰａ）となり、差圧が２４（
ＫＰａ）になるように制御する差圧制御弁−は閉塞する
。しかし、窒素ガスは調整弁開から供給され続けている
のでチャンバ（１０５）内のガス圧力は上昇し、　＆５
（ＫＰａ）に至ると差圧制御弁−が開口し、タイトボッ
クス（１０２）内のハロゲンガスの圧力よりチャンバ（
１０５）内の窒素ガスの圧力が１５（ＫＰａ）高い状態
を維持するように制御される。タイトボックス（１０２
）内のガス圧力を４（ＫＰａ）から３（ＫＰａ）に変更
した場合は、上記と逆に両ガスの圧力差はＣ０（ＫＰａ
）となるので、差圧制御弁開の開口度が大きくなりチャ
ンバ（１０５）からの窒素ガス排出量が増加してチャン
バ（１０５）内の窒素ガス圧力が低下してタイトボック
ス（１０２）内のハロゲンガスの圧力との差圧が１５（
ＫＰａ）　Ｋなるように自動調整される。即ち、タイト
ボックス（１０２）内のハロゲンガスの圧力の変化に追
随して、チャンバ（１０５）内の窒素ガスの圧力が常に
２４（ＫＰａ）高くなるように制御され、ハロゲンガス
がチャンバ（１０５）側へ漏出するのを防止する。

なお、各ガスの排出管に、關の間に設けた電磁弁開は他
の場所、例えば、各ガスの導入管（６）、（２）の間に
設けてタイトボックス（１０２）とチャンバ（１０５）
とを連通可能としても良い。なお、バイパス回路−はチ
ャンバ（１０５）　、タイトボックス（１０２）内のガ
スの圧力をともに大気圧より高い状態で使用する場合は
排気ポンプ（ロ）を使用する必要がないので排出ガスを
バイパスさせるためのものである。

また、タイトボックス（１０２）　、チャンバ（１０５
）にそれぞれガスの排出管（財）、　ＩＩ）を設けたの
で、タイトボックス（１０２）に被処理材（１）を収容
した後直ｒ−，１こ扉（１０２ａ）を閉塞してもタイト
ボックス（１０２）、チャンバ（１０５）内の空気の排
出ができ、第４図の従来例のようにタイトボックス（２
）の扉（２ａ）を開放しておいてチャンバ（５）内の空
気を排出管（９）を経由して排出した後にタイトボック
スの扉（２ａ）をチャンバ（５）の外部から遠隔操作に
より閉塞しなくてもよいし、被処理材（１）の処理中、
タイトボックス（１０２）内のハロゲンガスの圧力の変
化に追随するために窒素ガスの導入量を制御しなくとも
差圧制御弁により一定差圧となるように制御されるとい
う効果がある。また、タイトボックス（１０２）とチャ
ンバ（１０５）を電磁弁−にて連通可能に構成したので
、処理工程中にタイトボックス（１０２）にも窒素ガス
を導入したいときにｐ　（１０２ａ）を開放しなくとも
電磁弁間を開放して導入することができる。

即ち、処理工程の途中でチャンバ（１０５）の外部から
扉（１０２ａ）の遠隔開閉操作を必要とせず被処理材（
１）をタイトボックス（１０２）に収容した後チャンバ
（１０５）の開閉口（図示せず）を開放した状態でタイ
トボックスの扉（１０２ｇ）を閉塞して良いので、閉碗 塞作業および閉塞状態の潴認が容易であるという効果も
有する。

なお、上記一実施例では被処理材としてカーボン、ガス
としてハロゲンガスと窒素ガスの組合せの例について説
明したが、本発明の目的を損なわない範囲で任意の被処
理物およびガスの組合せとしても同様の効果を奏する。

第２図は本発明の他の実施例を示す構成図であり、タイ
トボックス（２０２）に処理用ガスを注入しない場合の
実施例で、ｊｉｌ　（１０２ａ）を開放したままで窒素
ガスを導入しヒータ（３）で被処理材（１）を加熱する
までの工程は上記従来例と同様である。加熱昇温後、扉
（１０２ａ）を閉じタイトボックス（２０２）内の窒素
ガスを排気ポンプＯυによりガス排出管−から排出し、
被処理材（１）を真空雰囲気中で処理する。

被処理材が真空雰囲気中で処理されるときに、上記一実
施例で述べたのと同じように有害なガスを発生する場合
、チャンバ（２０５）内のガス圧力をタイトボックス（
２０２）内のガス圧力よりも高く維持してタイトボック
ス（２０２）からの有害ガスの漏出を防止する必要があ
る。チャンバ（２０５）内に配設され、出口をガス排出
管（財）に接続された差圧制御井缶により、チャンバ（
２ＯＳ）に導入された窒素ガスの排出随員を制御するこ
とにより、チャンバ（２０５）内の圧力をタイトボック
ス（２０２）内のガス圧力よりも高い状態に維持する。

この場合、被処理材（１）からのガスの発生量に応じて
排気ポンプ（ロ）の運転を制御してタイトボックス（２
０２）内の圧力を所望の値に調整するが、チャンバ（２
０５）内の窒素ガスの圧力は、タイトボックス（２０２
）内のガス圧力の変化に追随して常にタイトボックス（
２０２）内のガス圧力より高い値となるように制御され
るのは、上記一実施例の場合と同様である。なお、タイ
トボックス（２０２）とチャンバ（２０５）の連通状態
を制御する差圧制御弁司はチャンバ（２０５）の外に設
けて接続しても良い。

なお、以上の実施例ではチャンバ内の圧力をタイトボッ
クス内の圧力よりも高くする場合について述べたが、他
の用途、例えばヒータは不活性ガス中で酸化を防止しな
がら使用し、かつ、タイトボックス内の被処理材の処理
材の処理上、この不活性ガスが逆にタイトボックス内へ
漏出してタイトボックス内へ導入された処理ガスと混合
するのを防止したい場合には、タイトボックス側の圧力
を高く、即ち、上記第１図の一実施例における場合の差
圧制御弁ぷのガスの出入口を逆にして各排出管（５１１
、Ｈに接続するとともに、排気ポンプＱυをチャンバ側
の排出管利側に接続して排出するように（１成すれば良
い。さらに、第３図は他の実施例を示すもので、上記の
ような場合でかつタイトボックス（３０２）内にのみガ
スの導入を行うもので、処理用ガスはボンベ斡υから制
御弁曽、ガス導入管Ｋを経てタイトボックス内に導入さ
れ、この導入された処理用ガスの一部はタイトボックス
（３０２）の間隙からチャンバ（３０５）内へ帰れるが
差圧制御弁頭によりチャンバ（３０５）内のガス圧力を
タイトボックス（３０２）内のガス圧力よりも低い状態
に制御するものである。

また、上記各実施例において、差圧制御弁として所定の
クラッキング圧を有するチエツク弁を使用しても同様の
効果を有する。また雰囲気加熱炉以外の加熱しない方式
の装置であっても同様の効果を奏する。

〔発明の効果〕

以上のように、仁の発明によれば、ガスを収容しうる第
一の気密容器とこの第一の気密容器に収容され被処理物
を収容し処理する第二の気密容器とを設け、この二つの
気密容器の連通状態を制御する差圧制御弁を備えたので
、圧力センサを用いず少ない溝成機器で、上記両気密谷
器的のガス圧力の差を制御できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す概略断面図、第２図は
他の実施例を示す概略断面図、第３図はさらに他の実施
例を示す概略断面図、第４図は従来の装置を示す概略断
面図である。 図において、（１）は被処理材、　（６）　、　州はタ
イトボックスに設けられたガス導入管、■はチャンバに
設けられた窒素ガス導入管、Ｈはチャンバに設けられた
窒素ガス排出ｉ、Ｈ，−はタイトボックスに設けられた
ガス排出管、Ｍ　、　ｍ　、　（７１は差圧制御なお、
図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ガスを収容しうる第一の気密容器、この第一の気密容器
   内に配設され被処理物を収容し処理する第二の気密容器
   、上記第一の気密容器または上記第二の気密容器に設け
   られガスを導入するガス導入管、上記第一の気密容器ま
   たは上記第二の気密容器に設けられガスを排出するガス
   排出管および上記両気密容器に接続され両気密容器内の
   ガス圧の差に応じて上記第一の気密容器と上記第二の気
   密容器との連通状態を制御する差圧制御弁を備えた雰囲
   気処理装置