JPH0288713A - 複数帯域プロセスにおける流れバイアス制御方法および装置 - 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】 ［産業上の利用分野コ 連続プロセスは、実質的に包囲された空間において含ガ
ス雰囲気を有する複数帯域を利用し、各帯域の雰囲気が
隣接する帯域の雰囲気に直接的にアクセスきるようなさ
れたものが多い。このようなプロセス、例えば連続炉に
おいて行なわれるプロセスは、炉帯域間および炉入口お
よび出口において流体流を制御できないため、−貫的に
高品質の製品を生成できないことがしばしばある。炉内
において流体流制御を維持することができないため、所
与の期間に亙り所与の帯域内において雰囲気組成やその
他の示強的特性に変動が引き起こされる。例えば、炉の
流体流が変化すると、炉帯域内の個々の雰囲気の組成が
影響を受け、また異なる帯域雰囲気間の分離が撹乱され
ることがある。

本発明は、連続炉内における複数帯域のような相互に接
続された雰囲気を有する複数帯域より成るプロセス内に
おける流体流を制御し、それによって特定の雰囲気内に
おける特定の雰囲気の示強的特性や、異なる雰囲気の分
離を維持する方法を提供するものである。本発明の方法
を使用することによって、より一貫性のある品質の製品
が得られる。雰囲気は、例えば、特定の帯域に配置され
ある圧力および温度を有するガス、蒸気またはその混合
物のような特定の流体を含むものとして定義され得る。

［従来技術］ 金属および重合体処理から食料品処理、さらには電子装
置製造にわたる無数の製品を扱う連続プロセスにおいて
、種々の炉が使用されている。本発明の方法は、連続炉
において実施されるプロセスのように、複数帯域プロセ
スの個々の帯域における流体流や、複数帯域プロセスの
全流体流を制御することが望まれる場合に使用できる。

「連続炉Ｊなる用語は、当接術に精通した技術者にとっ
て周知の意味を有する技術的に確認された用語である。

本発明の方法はまた、連続的食品冷凍庫や、ダクトや、
通気口のようなその他の流体流システムにおける制御に
も使用できる。しかしながら、本発明の理解にとって、
このようなすべての可能性を論することは必要でないか
ら、包含される原理は複数帯域を有する連続炉によって
論述することにする。

１９８１年１１月３付にてＮｏｗａｃｋに発行された米
国特許箱４．２９８．３４１号は、熱損失を最小化する
空気循環手段を有する工業的オーブンを開示している。

この特許にあっては、ホットエアが炉のアクセス開口を
通って逃避するのを最小にするために、オーブンアクセ
ス開口の近傍にて、ホットエアを供給するノズルが炉内
へと下方に差、し向けられている。この発明は、単一帯
域炉乃至オーブンに向けられるものであるが、複数帯域
炉における流体流の制御に関係するものではない（この
特許の８および９頁記載されるように）。この発明はま
た、異なる組成を有するガスが外部位置から炉中にに浸
透する問題を扱っていない。

１９８２年１２月２８日付でＰｅｔｚｉに発行された米
国特許箱４．３６５．９５４号は、セラミック物品を焼
成するための連続的電気的トンネル炉を開示している。

炉内の雰囲気は、酸素−窒素混合物を含む。炉入口から
炉出口に向かって酸素含分な漸進的に減することが望ま
しく、出口近傍の冷却部には、酸素は存在しないように
なされている。これは、炉出口に向かう物品の移動方向
に逆らう配向で炉の出口領域へ窒素ガスを供給すること
と、少なくとも１つのゲート（炉のトンネルの屋根から
トンネルの内部空間へと延びる）を提供することの組合
せによって、炉内における雰囲気移動速度に対して制動
効果を与えることによって遂行される。

１９８４年５月１５日付にてＦｒａｎｃｉｓ、　Ｊｒ、
等に発行された米国特許箱４．４４８．６１６号は、熱
処理炉を取り巻く周囲がガスが炉入口および炉出口開口
中に混入するのを減する方法を開示している。はぼ頂部
に、炉開口の少なくとも１つの幅を横切ってガスジェッ
トが配置される。しかし、複数帯域炉の帯域内における
流体流バイアスを制御する問題は、この特許には取り扱
われていない。

１９８５年９月２４日付でＢｏｗｅｓに発行された米国
特許箱４．５４３．０６０号は、加工品が炉内に装入ま
たは送出されるとき空気が炉内に侵入するのを阻止する
方法を開示している。炉の少なくとも１端部にセンサが
設けられており、加工品がセンサを通過するとき、セン
サが炉ガス供給源に信号を送り、ガス供給源は炉に対す
る全ガス流量を増大させる。全ガス流量の増大によって
、より多くの炉ガスが炉から放出せしめられ、周囲ガス
が炉中に入るを防ぐ。しかし、この特許にも、炉内の流
体流バイアスを制御する手段についての示唆はない。

１９８５年３月２６日付でＴｓａｉに発行された米国特
許箱４５０６．７２６号は、エアジェツトを使用してリ
ジェネレータ内においてガス流を再分配する方法につい
て開示している。リジェネレータは、板ガラス製造炉と
の組合せで使用される熱交換器の形式を採る。リジェネ
レータは、煉瓦の積層配置のような耐火材料のガス透過
層より成る。リジェネレータ中のガス流は、送気管を充
填層に結合するガス分配空間における長手方向流れ傾向
に逆らって作用するエアジェツト手段を使用してより均
一化される。この特許の発明は、比較的開放された複数
帯域包囲空間における流体流バイアスを積極的に制御す
るのではなく、通気口に通ずる多孔質／透過性ベット中
の流体流量を恒久的に変更することに関するものである
。

１９８５年１月２９日付でＴｓａｉに発行された米国特
許箱４．４９６．３１６号は、炉燃焼口における燃焼ガ
ス流を選択的に制御するための方法および装置を開示し
ている。少量の加圧ガスが、プレナムにおいて燃焼空気
流路にほぼ沿って注入され、燃焼口に流入する燃焼空気
量を変更する。しかし、この特許は、複数帯域炉におけ
る流体流バイアスに関係しない。

１９８０年３月４日付にてＣｏｎｙｂｅａｒ等に発行さ
れた米国特許箱４．１９１．５９８号は、真空炉におい
て雰囲気気体を再循環するための方法および装置につい
て記述している。炉雰囲気流体は連続的に分析され、必
要に応じて補充される。この特許には、複数帯域包囲空
間内における流体流バイアスの制御に関しては開示はな
い。

炭素鋼ろうづけ、ステンレススチールろうづけ、焼きな
まし、焼きならし、ガラス−金属シール、銅−厚膜焼成
および脱炭のような熱処理プロセスは、すべて連続的二
重端部開放ベルト炉内で遂行される。この形式の炉内に
おいて処理される製品は、それらが処理される揮発性流
体またはガス状雰囲気の組成、温度および圧力に敏感で
ある。例えば、炉内における酸素を含むガス状雰囲気の
存在は、普通ろう付けされるべき金属表面上に金属酸化
物を形成せしめるが、これはろう付けの失敗を引き起こ
すことがある。それゆえ、例えば、ろう付は中における
炉の処理雰囲気は、水および酸素の両者について特定さ
れるレベル以下に維持されねばならない。

代表的連続炉は、特定される流体組成の１または複数の
帯域を備え、そして２以上の温度帯域を備えることがし
ばしばある。処理されるべき物品は、連続移動ベルト上
に置かれ、入口通路および出口開口をそれぞれ通って炉
内に導入、導出される。

炉は、数種の異なる流体注入乃至通気点を有することが
でき、そして炉雰囲気流体は、炉の両端および任意の中
間通気口から放出できる。炉流体が、炉の全部に向かう
ものと後部に向かうものとの間で分割される方法は、連
続炉における重要なプロセス変数である。何故ならば、
これは、所与の炉帯域において処理雰囲気の安定性に直
接影響を及ぼすからである。

炉流体の分割に直接影響を及ぼす事項とじては、次のも
のがある。すなわち、例えば、炉内に流入する流体流の
位置、量および方向、炉入口および出口の形態、炉中に
おける製品の移動、建物内における炉の配置、炉の傾斜
、風（室または外部）、積極的または受動的通気、炉の
循環動作、雰囲気組成、雰囲気流体の燃尽き、炉負荷、
炉温度、および外部周囲空気温度および湿度なとである
。

新しい炉の設定に依存して、炉の流体流の分割が決定さ
れ、設定されることが多い。しかしながら、上に挙げた
もののような事項の変化が起こると、炉の流体流の分割
が最初の状態からドリフト乃至変化する。それゆえ、製
品が炉内において処理されつつある条件は、炉帯域の雰
囲気が変化するにつれて常に変化しつつある。炉の流体
流の分割の制御は、炉の１または複数の帯域内において
所望の雰囲気条件を獲得乃至維持するために炉内におけ
る流体流パラメータの積極的操作を意味するものである
が、炉内において処理されつつある製品の品質管理を保
証するために、かかる制御が必要となる。

［発明の概要］ 本発明に従えば、含ガス雰囲気を有し相互に直接的のア
クセスが可能な複数帯域プロセスの流体流バイアスを制
御する方法であって、 （ａ）プロセスの複数の帯域の少なくとも１つ内におけ
る雰囲気の化学的または物理的性質または性質の変化で
あって、前記少なくとも１つの帯域内における既存の流
体流バイアスまたは流体流バイアスの変化を指示し得る
少なくとも１つの選択された性質または性質の変化を監
視し、 （ｂ）選択された化学的または物理的性質またはその変
化を設定点にまたは設定点からの特定の範囲において制
御することによって流体流バイアスの制御を実質的に可
能にするような態様で、監視される性質または変化に応
答して少なくとも１つのプロセス帯域内において積極的
に力を加えることより成る流体流バイアス制御方法が提
供される。

本発明はまた、合流体雰囲気を有し相互に直接的のアク
セスが可能な複数帯域プロセスにおける流体流バイアス
を制御する装置において、（ａ）複数帯域プロセスの少
なくとも１つの帯域から雰囲気をサンプリングするため
の少なくとも１つのサンプリング手段と、 （ｂ）該サンプリング手段と連通しており、監視される
プロセス帯域内における既存の流体流バイアス、または
流体流バイアスの変化を指示する、少なくとも１つの化
学的または物理的性質または化学的または物理的性質の
変化についてサンプルを分析するための手段と、 （ｃ）該分析手段と連通しており、手段（ｂ）において
決定される性質値または性質値の変化を、その性質また
は性質の変化に対する基準設定点または範囲と比較し、
物理的性質または性質の変化の制御を行なうに必要な適
当なカレスポンスを決定するための手段と、 （ｄ）該決定手段と連通しており、適当なカレスポンス
を加えるため、プロセス帯域の少なくとも１つの内にお
ける所望の流体流バイアスを提供するに必要なカレスポ
ンスを発生するための手段とを備える流体流バイアス制
御装置が提供される。

上述の装置において、サンプリング手段（ａ）と分析手
段（ｂ）は、１つの機器に結合できる。これは、このよ
うな機器がプロセス帯域内に（その場で）配置されると
き特にそうである。

［定義］ 本明細書において使用される流れバイアスまたは流体流
バイアスは、方向性を有する。流体流バイアスは、限定
された空間の表面の１つを含む特定の方向における１つ
の面を通る正味の流体流量である。限定された空間は、
個々のプロセス帯域であっても、全部の複数帯域を含む
全プロセス空間であってもよい。かくして、限定された
平面での方向Ａにおける流体流バイアスは、限定された
平面中を方向Ａで流れる流体の正味量である。しかして
、限定された平面は、限定された空間の表面の１つを含
む。入口通路および出口開口を有する連続炉の場合、出
口開口における炉外への流体流バイアスは、出口から流
出する流体量から出口に流入する流体量を減じたもので
ある。

本明細書で使用される流体流バイアスの制御は、流体流
バイアスに関係づけられ得る少なくとも１つの被測室炉
パラメータに応答して少なくとも１つの類パラメータを
積極的に操作することを意味する。それにより、被測定
パラメータは、流体流バイアスを制御するように制御さ
れる。

本明細書において使用される力は、物体の静止または運
動を変冬る力を意味する。力は、ベクトルであるから、
方向Ｆを有する。

本明細書で使用される炉雰囲気は、プロセス内の限定さ
れた空間を占め、ある温度および圧力を有する流体を意
味する。流体は、少なくとも１種のガスまたは蒸気また
はその混合物よりなり、その中に懸濁される粒子を有す
ることがある。

本発明において使用される帯域は、実質的に包囲された
空間、または実質的に包囲された全空間内における限定
された空間部分内の構造を意味する。例えば、炉は、加
熱手段が配置される帯域（加熱帯域）または冷却手段が
配置される帯域（冷却帯域）を形成し得た。帯域は、そ
の空間部分における雰囲気の組成またはその他の示強的
性質が、隣接する限定された空間部分における雰囲気の
組成またはその他の示強的性質と異なる限定された空間
部分とし得る。例えば、不活性帯域に隣接して、還元帯
域または酸化帯域を存置させ、あるいは、方向Ａにおい
である流体流バイアスを有する１つの限定された空間部
分に隣接して、方向Ａにおいて異なる流体流バイアスを
有する第２の限定された空間部分を存置させることがで
きる。

本明細書において使用される標準化性質は、標準化雰囲
気の化学的または物理的性質を意味し、そして標準化雰
囲気は、性質モニタを取り囲む容積領域において使用の
ため特に発生されるものである。　モニタを取り囲む標
準化性質の使用は、標準化雰囲気と異なる複数帯域プロ
セスの雰囲気流体が標準化性質雰囲気中に移動するとき
に起こる性質値の変化の検出を可能にする。

［発明の詳細な 説明に従うと、相互に直接的にアクセスできる含ガス雰
囲気を有する連続的な複数帯域プロセスの流体流バイア
スの制御を可能にする方法および装置が提供される。直
接的のアクセスなる用語は、１つの雰囲気帯域と隣接す
る雰囲気帯域間に実質的な界面領域があるが、この界面
領域が、両帯域間の雰囲気流体の流れを本質的に妨害し
ないことを意味する。流体流バイアスの制御は、少なく
とも１つの炉雰囲気に力を加えることにより得られる。

少なくとも１つのプロセス雰囲気の物理的または化学的
性質、またはその変化が監視されるが、この性質または
性質の変化は、少なくとも１つの雰囲気の既存の流体流
バイアスまたは流体流バイアスの変化を指示し得る。測
定された性質または性質の変化に応答して、プロセス帯
域の少なくとも１つのにおいて少なくとも１つのプロセ
ス雰囲気に適当量の力が加えられ、全プロセス流体流バ
イアスまたはプロセス帯域の少、なくとも１つのにおけ
る流体流バイアスを特定の範囲内または設定点に制御す
ることを可能にする。力は、普通プロセス帯域の少なく
とも１つに流体を注入することによって加えられる。力
はまた、少なくとも１つの可変制限手段を使用すること
によって加えることができる。普通、可変制限手段は、
炉の流体流出位置またはそれに隣接して配置される。

少なくとも１つの制限手段が、監視されつつある性質を
指示する流体流バイアスに応答して調節される。プロセ
ス帯域の少なくとも１つに力を加える他の可能な手段は
、ファンのような機械的なガス送給手段である。機械的
ガス送給手段は、監視されつつある性質を指示する流体
流バイアスに応答して所望の力を供給するように調節さ
れる。少なくとも１つの雰囲気流体に力を加える上述の
手段は、いずれも互いに組み合わせて使用できる。

本発明の好ましい方法においては、少なくとも１つの雰
囲気にガスまたは蒸気流を注入することにより該雰囲気
に力が加えられるが、この力は、注入されるガスまたは
蒸気の容積、注入圧力、または注入の方向または正味方
向を変化させることによって変えることができる。可変
制限手段や機械的ガス送給手段は、プロセスに対して追
加の流体流量を必要とせずに力を加えることができると
いう利益をもたらす。しかしながら、可変制限手段や機
械的ガス送給手段は、保守や電源を必要とする可動部品
を要する。流体注入手段、可変制限手段または機械的ガ
ス送給手段のいずれかの組合せが使用される場合、組み
合わせられた手段は、監視されつつある性質を指示する
流体流バイアスに応答して一緒に調節される。注入流体
、可変制限手段、機械的ガス送給手段、あるいはそれら
の組合せによって供給される力は、流体流バイアスを実
質的に定常状態に維持するために、または流体流バイア
スを新しい条件に変更するように使用できる。上述のよ
うに、本発明の方法および装置の可能な応用の数は多い
から、各応用をここに論述すること合理的でない。それ
ゆえ、本発明は、相互に直接的なアクセスができる異な
る雰囲気を含む複数の帯域を備える連続炉内において流
体流バイアスを制御することに関して論述する。特に、
本発明の原理は、金属を含む製品乃至パーツを処理する
のに使用される連続炉に関して論述する。　連続炉の形
態は独特であるから、特定の帯域におけるプロセス雰囲
気は、流体流の不平衡すなはち流体流バイアスの変化に
起因する汚染に感じ易い。流体流の不平衡から生ずる代
表的な汚染の例は、その第１として、炉の出口および／
または入口領域の通風すなわち不完全なガスシールによ
り引き起こされる炉出口および／または入口を介しての
外部周囲空気の侵入（普通０□およびＨ２Ｏによる汚染
）が挙げられる。不完全なガスシールは、普通、炉の内
部断面領域から出口および／または入口に向う雰囲気流
体流が不十分なことに起因する。第２は、プロセス副産
汚染物が生成される炉帯域から汚染物の除去が不十分な
ことである。汚染物は、ガス状成分または粒状物体の型
をとり、そしてこれは通気またはその他の炉開口を介し
て除去されるべきものである。汚染物の不完全な除去は
、特定の炉帯域から汚染物を搬送するように構成された
炉流体流によって行なわれる該帯域の掃引が不完全であ
ることに起因する。第３は、炉帯域の分離を維持するこ
とができないことである。１つの炉帯域に存在する雰囲
気が隣接する炉帯域の異なる雰囲気中に移動すると、隣
接する炉帯域の汚染が生ずる。これらのすべての例にお
いては、通常所望される機能を遂行する雰囲気流体流は
存在するが、方向が適切でない。

炉流体流バイアスの種々の測定方法は、これまでのとこ
ろ、炉内における流体流バイアスの制御という関連的な
問題を扱っていなかった。流体流バイアスの手動的設定
は、バイアスの連続的制御をもたらさず、むしろ設定の
時点における諸条件に従う流体流バイアスの一時的操作
である。かくして、流体流バイアスは、炉流体流に影響
を及ぼす上述の形式の事象およびファクタに起因して、
なお変動を受けた。炉流体流パラメータの積極的な操作
が、流体流バイアスを連続的に制御するために必要であ
る。操作は、流体流バイアスを維持するために、あるい
は流体流バイアスを変更するために使用できる。流体流
バイアスの変更は、監視される性質または性質の変化に
より指示される炉変数またはパラメータの変化に応答し
て使用される。監視される性質と流体流バイアスの間に
は既知の関係があるはずである。流体流バイアスの制御
は、いかなる他の炉変数制御とも無関係に遂行でき、そ
して本発明の方法および装置は、流体流バイアスに影響
を及ぼす他のファクタと無関係に作用し得る。本方法は
、流体流バイアスに関係づけることができる炉雰囲気監
視技術が利用できれば、いつでも応用し得る。

１または複数の帯域内の炉雰囲気の制御は、炉内の性質
が監視されること、１または複数の帯域内における流体
流バイアスを調節乃至制御するために、監視される性質
または監視される性質の変化に応答して炉内に力が加え
られることを必要とする。監視される性質は、技術に精
通したものが、炉流体流バイアスを所望される態様で制
御するに必要なカレスポンスを決定できるのに必要とさ
れるデータを提供する任意の物理的または化学的性質と
し得る。監視され得る代表的な炉内性質乃至特性として
は、流体組成（流体の粒子含分な含む）、温度、密度、
粘度、圧力、流体流速度、吸光特性などが含まれる。監
視される炉内性質乃工性性は、炉帯域、雰囲気帯域、炉
帯域間の境界、雰囲気帯域間の境界、炉雰囲気および取
り囲む周囲環境間の境界、炉の出口または通気開口のよ
うな位置で監視される。

監視されるべき性質は、炉内の１位置または２以上の位
置で監視され得る。１つの炉位置で監視される性質は、
一般に、炉の制御の多くの応用に適切であることが分か
った。炉内の各監視位置の場所は、応用に依存して変わ
る。監視されるべき性質が示強的性質である場合、性質
サンプリング手段の位置にて炉幅を横切る横断面におい
て混合する手段を設け、流体サンプルがその横断平面を
流れる流体を表わすことを保証するのが有益であること
がとが時々ある。この混合は、従来手段によって遂行で
きる。

炉雰囲気流体流を制御するのに使用される力は、普通、
炉内に注入される指向性流体ジェットを使用して得られ
る。力を賦与するために指向性ガスジェットを使用する
ことは、従来技術において周知であるが、本発明におい
て発見された態様でのこの種ガスの使用は、これまで開
示されていなかった。総流体流量は、炉に対する総流体
流量の一部を使用して流体流バイアス制御に必要な力を
与えることによって、一定に維持できる。制御力を提供
するのに使用される流体流量の一部は、ジェット手段に
より炉に供給され、通常流体流量の残部は、通常の態様
で供給される。代わりに、制御力を供給するのに使用さ
れる注入流体を、炉中の通常の総流体流量に加算しても
よい。力を加えるために使用される流体は、炉内におい
て１方向において注入してもよいし、２以上の方向にお
いて注入してもよい。多くの応用に対して、炉内の１位
置で注入される流体が２以上の方向で注入できる限り、
■位置にて流体を注入するのが適切であることが分かっ
た。２以上の方向で流体の同時注入を可能にする流体注
入装置は、ジェット手段から出る全流体注入量を一定に
維持しつつ、力の大きさおよび正味の方向を変動させる
ことができる。

力賦与流体は、炉内において行なわれるプロセスに悪影
響を及ぼさない流体であればどのような流体でもよい。

流体が注入されるべき領域における通常の炉雰囲気を構
成する流体の１種を使用するのが好ましい。流体の総消
費量を減することが望まれる場合、あるいはプロセスの
他の理由のため、少なくとも１つの可変制限装置または
少なくとも１つの機械的ガス送給装置を使用して流体流
バイアスを制御することも可能である。可変制限装置お
よび／または機械的ガス送給装置は、監視される炉内の
性質に応じて変えることができる。

下記の実施例は本発明を例示するものであり、本発明の
限定を意図するものではない。

例」２ 代表的な連続炉の略図を第１図に示す。熱処理するパー
ツ４は連続移動ベルト６の上にのせられて人口玄関８を
通って炉２に入る。パーツ４はベルト６にのって移動し
て規定の雰囲気組成及び温度の１つ又はそれ以上の域の
中に移動し、その中で熱処理が行われる。パーツ４は炉
２の入口８に入った後に、入口ガスシール手段１２によ
って与えられる炉雰囲気を経験する。パーツ４は次いで
高温域１４の中を進んで、高温域流体供給手段１６を経
て注入される流体雰囲気を経験する。次、いで、パーツ
４は冷却域１８に入って冷却域流体供給手段２０を経て
注入される流体雰囲気を経験する。パーツ４は出口ガス
シール手段２２においてなお別の環境流体雰囲気を経験
する。パーツが炉の中を移動する変化、室風、炉循環、
流体供給変化等にもかかわらず炉２の各々の域において
異なる雰囲気を保つには、類２内の流体流れバイアスを
有効に制御するのが有利である。炉２の特定の域におい
て特定の雰囲気を保つことを望み及び隣接する域の雰囲
気を制御する必要のないいくつかのプロセスでは、維持
する域内の流体流れバイアスのみを有効に制御すること
が可能である。

例えば、域１４および１８の各々における流体雰囲気を
一定に保つには、炉雰囲気の選択した変数の変化をモニ
ターし及び少なくとも域１４および１８における流体流
れバアイスを制御することが必要である。関連するプロ
セスに応じて、域１４及び域１８の両方のバイアスをこ
れらのバイアスの内の１つを制御することによって保つ
ことが可能になり得る。い（つかの場合では、流れバイ
アスを、他の傾城の流れバイアスを変更させながら個々
に制御することができる。

本発明の好ましい実施態様の内の１つでは、変化モニタ
ーする変数として流体組成を用いる。性質モニター２４
を用いてモニター２４に隣接した炉流体雰囲気の組成変
化を検出する。モニター２４を炉内の多くの位置に配置
することが可能であるが、炉冷部域１８においてモニタ
ーの保全及び操作を容易に成すので、代表的にはモニタ
ー２４をこの位置に位置させることが好ましい。

モニターする雰囲気組成はモニター２４の位置における
実際のプロセス流体組成にすることができ或は代表的に
は伴うプロセスに応じて実際のプロセス雰囲気の希釈さ
れた形である標準化流体にすることができる。標準化流
体は、炉の雰囲気組成がある域から別の域へと同じであ
り及び流体がある域から別の域にモニターする組成に影
響を与えないで移動することができる場合に、用いる。

このような場合、域から域への流体移動は、少なくとも
モニター２４の周囲領域（しばしば該領域のみ）に存在
する標準化雰囲気サンプルをモニターして検出する。例
えば、冷却域１８における流体が窒素であり及び出口ブ
ランケット手段２２において注入する流体が窒素であり
、冷却域１８において空気（特に酸素）をパーツ４に接
触させないことを望む場合、出口ブランケット手段２２
から出口開口１０を通って炉の外に流れ出ている流体は
、代りに冷却域１８の方に内方向に流れているかもしれ
ないが、これはモニター２４で炉流体組成をモニターす
ることによって直ぐには検出されないであろう。（空気
が出口開口１０を通って入るのを防止する出口ガスシー
ル手段２２の故障によって）炉２を囲む周囲２６からの
外部空気がモニター２４に達するまで待つとすれば、遅
過ぎて冷却域１８において酸素をパーツ４に接触させな
いようにすることができない。モニター２４の周囲の窒
素雰囲気を冷却域１８においてパーツ４を害しない種類
の異なるガス、例えばアルゴンで希釈することによって
、モニター２４の周囲領域において炉の流体組成と異な
る標準化組成を生成する。次いで、出口ガスシール手段
２２からの窒素がモニター２４の周囲領域において（希
釈された）標準化組成を越えて窒素含量を増大させるの
で、出口開口１０から冷却域１８の方に内方向に向う流
体流れの誤った方向が検出される。

プロセスにとって有害でない流体（好ましくは炉雰囲気
をメークアップするのに用いる流体）をジェット手段２
８から注入して、モニター２４で検出する通りの冷却域
１８内の規定の面における流体流れバイアスの変化を感
応させる。流体流れバイアスを規定の面で調整するのに
必要な力を冷却域１８内で与える方法及び方向でジェッ
ト手段２８からの流体を注入し、こうして雰囲気組成域
１４および１８を所望の組成範囲内に保つ。本願の例で
は、ジェット手段２８からの流体を出口開口１０の方向
に向け、それでジェット手段２８からの加えた力を出口
開口１０の方向に増大させ、こうしてモニター２４の周
囲の雰囲気の窒素含量を減少させて標準化組成に戻し、
炉の流体流れの再方向を生じることができる。

雰囲気組成域、温度域、通気点、排気点及びその他の機
械的配置は炉及びプロセス特有であり、各々の適用につ
いて決めなければならない。本発明の方法及び装置を用
いて、所定の炉の特有のパラメーターに関係なく雰囲気
制御を提供することができる。

上述したタイプの炉温体流れバイアスの略図を第２図に
示す。第２Ａ−２Ｃ図は、少なくとも１つの域における
炉雰囲気を構成する流体蒸気或はガス４０を炉の長さ方
向に沿って炉の点４２に供給することを示す。炉の特定
域における雰囲気を構成するガスの組成は特定のプロセ
スに特有である。プロセス流体は炉の少なくとも１つの
域から開口４４および４６を通って出る。注入したガス
は、示した少なくとも１つの域の流れバイアスによって
分配されて開口４４か或は開口４６のいずれかの方向に
流れる。第２Ａ図は等しい大きさを有する流れバイアス
を示し、ガス４０は開口４４及び４６の方向に等しく流
れる。第２Ｂ図は右側開口４６流れバイアスの増大を示
す。この開口４６流れバイアスの増大は、流体５０をジ
ェット手段４８から開口４６の方向に注入して達成する
ことができる。第２Ｃ図は左側開口４４流れバイアスの
増大を示す。この間口４４流れバイアスの増大は、流体
５２をジェット手段４８から開口４４の方向に注入して
達成することができる。

流体５０は、プロセスに応じて流体５２と同じにするこ
とができ或は異なることができる。ジェット手段４８は
、流体を炉に少な（とも２つの方向で同時に注入するこ
とができるように建造することができ、こうしてジェッ
ト手段４８からの一定の全流体流れを保つことができ、
他方、ジェット手段４８からの所望の力のバランスが得
られる。

上述した通りの本発明の１つの好ましい実施態様では、
炉温体流れバイアスの制御は、方向性オリフィスジェッ
ト手段を用いて流体を導入し、炉内の特定の方向に力を
与えて得られる。ジェット手段を通る流れを増大するに
つれて、ジェット手段流体が流れるのと同じ方向に同伴
される炉雰囲気は多くなる。ジェット手段を通る流れを
減少するにつれて、ジェット手段流体が流れる方向に同
伴される炉雰囲気は少なくなる。上述したようにして用
い、正味の炉雰囲気流体流れがジェット流体流れの方向
である流体ジェットはエダクチング（ｅｄｕｃｔｉｎｇ
）流体ジェットと呼ばれる。１つより多いジェット手段
（或は１つより多い方向の流れを可能にし、利用可能な
各々の方向における流れの量及び／又は圧力を特定する
能力を有するジェット手段デザイン）を使用することが
できる。別の好ましい実施態様では、対抗流体ジェット
手段を用いて炉雰囲気流体流れをジェット流体流れと反
対の方向に流れないようにさせる。対抗ジェットの中を
通る流れが増大するにつれて、対抗ジェットを通り過ぎ
る流れは減少し、対抗ジェットの中を通る流れが減少す
るにつれて、対抗ジェットを通り過ぎる流れは増大する
。エダクチング流体ジェットと対抗流体ジェットとの主
たる差異は、正味の炉雰囲気流体流れ（流体ジェットの
領域において）がエダクチングジェットの流体流れと同
じ方向であり及び対抗ジェットの流体流れと反対方向で
あるということである。流体ジェットの領域における正
味の炉流体流れが方向を変えるにつれて、流体ジェット
の有効な作用は、場合次第でエダクチングから対抗に、
或は対抗からエダクチングに変わる。

ジェット手段を用いて流体流れバイアスの変更を行って
少なくとも１つの傾城における雰囲気をしいて所望の方
向に流れさせる。全炉流れバイアス或は特定の域におけ
る流れバーイアスの制御の目標は、代表的にはアプセッ
トに応答して流れバイアスを一定に保ち、それによって
制御領域において一定の炉雰囲気を保つことである。

桝ス 金属パーツにろう付けする場合、酸素とろう付けする金
属或はろう付は材料との接触は金属酸化物を形成するに
至り得る。金属酸化物はろう付はプロセス或は最終生成
物を妨げ或は害する。

連続炉ろう付けでは、炉雰囲気流体流れバイアスを設け
て空気或は酸素が外部源から入口や出口のような炉の開
口を通って炉に入らないようにさせる。しかし、初期流
体流れバイアスを炉の運転開始時のみ設けることは、空
気が炉の中に入らないようにさせるのに、例えば家風に
よって、十分でないことがよくある。空気が炉の入口の
中に侵入して高温域においてパーツ上に酸化物を形成す
るに至り、ろう付けを害し或は妨げ得る。炉出口を経て
空気が冷却域に侵入することは、パーツが冷却して十分
に低い温度になる前にパーツを変色させ得る。これより
、炉内の流体流れバイアスを有効に制御して空気侵入を
防止するのが有利である。

連続炉の内部区域化（ｚｏｎｉｎｇ）は、異なるガス或
はガス混合物を炉の別々のセクション（域）における雰
囲気として用いることに関係する。ろう付は炉は代表的
には内部区域化を利用し、高熱域において水素と窒素と
の混合物を用い及び冷却域において純窒素を用いる。冷
却域において水素の存在を必要とせず、水素は窒素より
値段が高いので、水素を大部分高温域において用いるガ
スの混合物を構成する水素に制限し、こうして水素の消
費を最少にすることが好ましい。炉出口をガスシールす
るのに冷却域において用いる窒素もまた使用して出口開
口から空気が侵入するのを防ぐ。炉の運転中に冷却域に
おいて過剰の水素を検出すれば、冷却域における雰囲気
流体流れバイアスを高温域の方向に変えることを要し、
こうして過剰量の水素包含流体混合物が冷却域に流れる
のを防ぐ。高温域において増大した窒素含量を検出すれ
ば、高温領域における雰囲気流体流れバイアスを冷却域
の方向に変えることを要する。

本発明の方法及び装置を連続炉ろう付は操作に適用して
空気が炉の中に侵入するのを防ぎ及び炉内の域雰囲気の
分離を保った。炉冷却域流れバイアスは、炉内の単一部
位に力を適用することによって調節した。

炉は第１図に示すのと同様の工業開口式熱処理炉であっ
た。炉は幅線２６インチ（６６ｃｍ）及び長さ約７５フ
イート（２３ｍ）であった。炉の内部高さは約１２イン
チ（３０ｃｍ）であり、炉の入口及び出口端に高さ４イ
ンチ（１０ｃｍ）の開口を有していた。炉への全ガス流
れは約２．０００標準立方フイ一ト／時間（ＳＣＦＨ）
（５７３Ｍ”７時間）であり、代表的には第１図を参照
して下記の通りに分割した： 入口ガスシール手段１２において窒素４００３ＣＦＨ（
１１ＳＭ”　７時間）； 高温域流体手段１６において水素２４Ｏ３ＣＦＨ（６，
８３Ｍ３／時間）； 高温域流体手段１６において窒素３６０８ＣＦＨ（ＩＯ
ＳＭ”／時間）； 冷却域流体供給手段２０において窒素２０Ｏ８ＣＦＨ（
５，７８Ｍｊ／時間）； 出口ガスシール手段２２において窒素８００ＳＣＦＨ（
２３ＳＭ３／時間）。

空気が入口玄関８及び出口開口１０からそれぞれ炉に侵
入するのを防ぐために、入口玄関８から外部周囲２６へ
の外方向の及び出口開口１０から外部周囲への外方向の
最少ガス流れをそれぞれ約７０Ｏ８ＣＦＨ（２０ＳＭ”
　／時間）及び約５０Ｏ３ＣＦＨ（１４３Ｍ”　／時間
）（合計１．２００ＳＣＦＨ（３４ＳＭ”　／時間））
ニ決メタ。コレらの流量要求を満足しなかった場合、プ
ロセスは最終の表面着色及び／又はろう付は性質につい
ての規格を満足しない生成物を生じた。炉への全ガス流
れは１．２０Ｏ３ＣＦＨ（３４ＳＭ”　／時間）の全要
求量を約８０Ｏ５ＣＦＨ（２３ＳＭ”　／時間）超える
ので、入口玄関８方向へのガス流れは約７００〜約１，
５００ＳＣＦＨ（２０〜４２５Ｍ３／時間）の範囲にな
ることができ及び出口開口１０方向へのガス流れは約５
００〜約１．３０Ｏ８ＣＦＨ（１４〜３７３Ｍ”／時間
）の範囲になることができる。

炉２へのガス流れの全量は８００ＳＣＦＨ（２３ＳＭ”
／時間）過剰のガス流れから過剰量の一層少ないガス流
れに減少させることができよう。しかし、実際、この特
定の炉の場合、８００ＳＣＦＨ過剰のガス流れは大多数
の時間において良好な品質のパーツを生じることがわか
った。

炉を流れバイアス制御の手段無しで操作する間、冷却域
１８におけるガス組成は広範囲にわたって変動した。過
剰ガスのほとんどが炉出口開口１０の方向に流れる（入
口から出る流れを最少にする）場合、冷却域１８におけ
るガス組成は約７６容積％の窒素巾約２４容積％程に高
い水素から成り、検出し得る酸素はなかった。約２４容
積％の水素より大きい濃度を有する冷却域１８流体組成
は、炉出口開口１０の方向への全ガス流れの分率があま
りに高（、おそらく空気が炉入口玄関８に侵入している
ことを示した。

過剰ガスのほとんどが炉入口玄関８の方向に流れる（出
口から出る流れを最少にする）場合、冷却域１８におけ
るガス組成は１００容積％程に高い窒素から成り、検出
し得る窒素はなかった。冷却域１８における酸素の存在
は、炉入口玄関８の方向への全ガス流れの分率があまり
に高く、炉出口開口１０を経て空気が冷却域１８に侵入
することを示した。空気が冷却域１８に侵入した場合、
変色したろう付はパーツが観察された。

このようにして、全ガス流量的２．０ＯＯＳＣＦＨ（５
７ＳＭ”　／時間）の容認し得る炉運転条件の間、冷却
域１８における水素濃度は約Ｏ容積％より太き（約２４
容積％までになるべきであり、検出し得る酸素は存在し
ない。外側の範囲の濃度は極値を表わし、典型的にはニ
アーフエイラーを示し、炉の入口及び出口開口に空気が
侵入しないようにさせる。

冷却域１８内の規定の面における出口開口１０の方向の
流れバイアスを直接冷却域１８における水素濃度に関連
させる。というのは、規定の面における流体流れバイア
スが出口開口１０の方向に増大することが、冷却域ガス
モニター２４で検出する水素の量の増大（本明細書中に
記載する流量条件下で最大約３０容積％まで）に至った
からである。これより、冷却域１８流体組成は炉の流れ
バイアスを表わす。冷却域１８内のモニター２４の領域
から引き入れたガスサンプルの水素濃度を分析すること
によって、冷却域１８内の規定の面から出口開口１０の
方向へのおよその流体流れバイアスを推定した。加えて
、分析が本質的に一定の水素組成を示す場合、これは規
定の面における本質的に一定の流体流れバイアスを示し
た。このようにして、水素濃度をこの特定の制御スキー
ムにおけるモニターする性質として用いた。流れバイア
スの制御は、水素濃度及び水素濃度を測定した時の規定
の面における実際の流れバイアスとの間のアルゴリズム
を基にした。炉冷部域１８における測定した水素濃度に
応答したジェット手段２８を経ての制御作用を用いて、
冷却域１８における流体流れバイアスの変化を、空気が
入口玄関８及び出口開口１０より炉２に侵入しないこと
を確実にしながら、最少にした。

この好ましい実施態様で採用した制御動作は、垂直中心
面から炉の縦方向の主軸に沿ってどちらの方向にも窒素
注入することができるガスジェット手段２８により窒素
を注入することであった。

炉の内側のガス流れ方向は、ガスジェット手段２８を用
いて炉入口玄関８か或は炉出口開口１０のいずれかの方
向に向けさせた。

ガスジェット手段２８は２つのオリフィスガスジェット
を、上述した通りに垂直中心面内に主炉軸に沿って装置
させてなり、２つのオリフィスガスジェットは、各々オ
リフィス開口の直径約３７６４インチ（１，２ｍ　ｍ　
）を有し、反対の方向（入口玄関８及び出口開口１０の
方向）に・向き及び互いに同軸であった。ジェット手段
２８を冷却域１８の屋根を通して炉の中に差し込み、冷
却域１８室の中に約３インチ（８ｃｍ）のばした。各々
のジェットを通るガス流れを約Ｏから約１０Ｏ３ＣＦＨ
（２，８３Ｍ３／時間）に変えることができた。

出口開口１０に面するガスジェットを用いて炉ガス流れ
を炉出口開口１０の方向に駆逐し及び入口玄関８に面す
るガスジェットを用いて炉ガス流れを入口玄関８の方向
に駆逐した。炉への一定のジェットガス流れを保つこと
を望む場合、一方のジェットからのガス流れを増大し、
他方のジェットからのガス流れを減らし、全ガス流れを
約１０Ｏ５ＣＦＨ（２，８ＳＭ”　／時間）に保った。

加える力を変える時、炉の全流体流れを変えなかったこ
とから、一定のガスジェット全流量を用いることが炉の
安定性を向上させた。ジェット手段バランシング技法を
用いて、炉制御の応答特性は向上され及び制御性の範囲
は拡大された。

ガスジェット装置の略図を第３図に示す。装置６０は炉
の屋根６２を通って傾城６４の中に伸びた。ガスをガス
供給管路５８に通してジェット６６および６８に供給し
た。炉の入口に面するジェット６６を使用して炉出口開
口１０の方向への全体の炉ガス流れ移動に対抗させた。

炉出口に面するジェット６８を使用して全体の炉ガスを
炉出口開口１０の方向に移動させた。ジェット６６及び
ジェット６８を通るガス流量を、一定の全ガス流量的１
０Ｏ８ＣＦＨ（２，８３Ｍ３／時間）を保つように協調
させ、どちらのジェットからの個々のガス流量をＯ〜約
１００ＳＣＦＨの間で変えた。

各々のジェットを通る窒素流量を共同して変えることに
よって、流れバイアスをどちらの方向にも増大成は減少
させることができた。これにより、本質的に一定の炉冷
部域１８流れバイアスを保つことができた。必要とする
ジェット手段力の範囲は用途特有であるが、必要とする
駆動力は、現存する流体流れバイアスを示すガス組成分
析、及び測定したガス組成及び所望の炉流れバイアスと
の間のアルゴリズムに基づ（適当なガスジェット手段応
答を用いて加えることができる。この好ましい実施態様
では、分析した物理的性質をジェット手段応答に関連さ
せるのに用いる制御アルゴリズムをマイクロプロセッサ
−ベースの制御器に入れた。制御器は工業上入手し得る
プロボーショナル、インテグラル及びプリバチイブ（Ｐ
　Ｉ　Ｄ）制御器で、優れた制御をもたらした。

用いた制御動作は本質的に下記の通りであった：第１図
を参照して、冷却域１８水素濃度が設定値より小さい場
合、窒素流れをジェット手段２８の出口開口１０に面す
る部分の方に増大させ及びジェット手段２８の人口玄関
８に面する部分の方に減少させた（水素保有ガスを一層
冷却域１８の中に駆逐し、水素レベルを制御設定値に戻
した）。冷却域１８の水素濃度が設定値より大きい場合
、窒素流れをジェット手段２８の出口開口１０に面する
部分において減少させ、ジェット装置２８の入口玄関８
に面する部分において増大させた（冷却域１８の中に流
れる水素保有ガスを減少させ、水素濃度を制御設定値に
戻した）。これら２つの動作は冷却域１８における水素
濃度を相対的に一定に保ち、冷却域１８における本質的
に一定の流れバイアスを示した。上述した特定の制御動
作の間、微分制御動作は水素濃度の変化速度に基づいて
設定値の達成の予測を可能にし、こうして制御機構の行
過ぎ量を防止した。

冷却域１８におけるガス組成物を採取して分析器で分析
した。ガス分析の結果を制御器にフィードして実際の分
析結果と所望の分析結果とを比較した。制御器は次いで
前に検討した制御アルゴリズムにかんがみてガスジェッ
ト手段流体流れにおいて要求される変化を決めた。

本発明を実行するのに用いた制御系の略図を第４図に示
す。サンプル点７０を傾城７２内に位置させた。サンプ
ル点７０で得たサンプルを系７４に引き、サンプルを状
態調節し、分析器７６によって関心のある特定の炉雰囲
気成分、この場合水素を分析した。分析器７６が求めた
水素濃度データをＰＩＤ制御器７８に伝送した。ＰＩＤ
制御器７８は、高圧窒素をガスジェット手段８２に供給
するガスジェット圧力制御器手段８０に信号を送った。

再び第１図を参照して、このろう付は用途の場合、第４
図に示すＰＩＤ制御器７８についての設定値基準は冷却
域１８において約２容積％の水素濃度であった。これは
炉ガス流れ約９９Ｏ３ＣＦＨ（２８，Ｏ３Ｍ′ａ／時間
）が人口玄関８から外に及び約１．０１０８ＣＦＨ（２
８，６３Ｍ”　／時間）が出口開口１０から外に分割し
て流れることに相当する。追加の窒素ガスのジェット手
段流れがジェット手段位置に最も近い開口、出口開口１
０を通って出た。こうして、全体の炉ガス流れが減少し
ないで、炉ガススプリットは入口玄関８から外に約９９
０ＳＣＦＨ（２８，０８Ｍ”　／時間）及び出口開口１
０から外に約１．１１０３ＣＦＨ（３１４５Ｍ３／時間
）である。

上述した類バイアス制御は一層ばらつきのない全炉ガス
流れをもたらすので、炉オペレーターは炉への全ガス流
れ容積を減らすことができる。この例では、炉への全流
れを、実質的にむらのない品質のろう付はパーツをもた
らしながら減らした。およそｌシフトの試験期間の間、
ガス流量を、第１図を参照して下記の通りに設定した：
入口ガスシール手段１２において窒素１００ＳＣＦＨ（
２，８５Ｍ３／時間）； 高温域流体供給手段１６において水素２４Ｏ３ＣＦＨ（
６，８３Ｍａ／時間）； 高温域流体供給手段１６において窒素３６０ＳＣＦＨ（
１０５Ｍ３／時間）； 冷却域流体供給手段１８において窒素２０Ｏ８ＣＦＨ（
５，７５Ｍ３／時間）； 出口ガスシール手段２２において窒素２０Ｏ３ＣＦＨ（
５，７ＳＭａ／時間）； ジェット手段２８への窒素１００ＳＣＦＨ（２゜８ＳＭ
”／時間）。

上記のガス流れの結果、初め制御系を用いない場合、炉
が２，０ＯＯ３ＣＦＨ（５７ＳＭ３／時間）のガス流れ
を必要としたのに比べて、１．２００ＳＣＦＨ（３４３
Ｍ”　／時間）のみの全ガス流れを用いたにすぎなかっ
た。ガス流れ要求費用の節約に加えて、炉運転の信頼性
が向上することにより、−層むらのない、−層高い品質
のパーツをもたらした。

しかしながら、本例に記載する炉の場合、−層好ましい
炉全ガス流量は２．０ＯＯ３ＣＦＨ（５７ＳＭ”／時間
）より少なく、１．２０Ｏ３ＣＦＨ（３４３Ｍ”／時間
）より多い。−層安定なプロセス操作をもたらすために
、１．２０　ＯＳ　ＣＦ　Ｈより若干多い全ガス流量が
推奨される。

第５図は上記例２に記載した種類の金属ろう付は操作す
る間の冷却域について発生させたチャートのコンピュー
タープリントアウトを示す。炉への全ガス流量は約２．
０ＯＯ３ＣＦＨ（５７３Ｍ３／時間）であった。第１図
を参照して、冷却域１８における水素ガス濃度の所望の
設定値は約２容積％であった。チャートは炉運転する間
に測定した通りの冷却域１８雰囲気の実際の水素ガス濃
度；冷却域１８雰囲気の実際の酸素ガス濃度；冷却域１
８雰囲気における水素濃度を有効に制御するために、ジ
ェット手段２８から冷却域１８雰囲気に窒素ガスの注入
をもたらす制御系の相対応答を示す。

チャートに示す初めの１００分の運転の間、本発明に従
ってモニター２４が行う冷却域における流体の分析に応
答して、窒素ガスを第１図のジ工ット手段２８より冷却
域に適当に注入することによって、冷却域における流れ
バイアスを有効に制御した。この約１００分の期間中、
冷却域１８における水素濃度は本質的に設定値の付近の
ままであり、酸素は冷却域１８に入らなかった。この約
１００分の期間の終りに、本発明のモニター２４及び関
連したジェット手段２８制御手順を停止した。制御した
窒素注入によるこの積極的な制御を停止した際に、約１
００分から約１５０分までの炉運転期間において示され
る通りに、冷却域における流れバイアスは乱されるよう
になり、酸素が炉の出口開口１０から炉冷部域１８に入
り、冷却域１８に及び、冷却域１８において水素を含む
雰囲気に取って代った。第５図のチャートは冷却域１８
雰囲気における水素の容積％濃度のプロット（カーブＡ
）及び冷却域１８雰囲気における酸素の１００万当りの
部を１００で割った濃度のプロット（カーブＢ）を示す
。

炉において用いる特定のガス組成、全ガス組成、制御用
ガスジェット手段流体流量はプロセス及び炉特有であり
、これより伴う個々の用途に依存する。しかしながら、
複数域に区画したプロセスにおける雰囲気の流れバイア
スの制御に含まれる基本原理は同じままである。

熱処理プロセスにおける雰囲気流れバイアスの制御は下
記によってプロセスを向上させる：炉全体にわたって流
体雰囲気組成を安定にする；汚染物の侵入を防止する；
熱処理によって特定の傾城において生成する副生物の除
去を容易にする；流体消費を最適にする。炉内の雰囲気
域保全性を改良する；雰囲気温度を安定にする：プロセ
ス制御性を拡大させる；外部変動への感受性を低減させ
る。本発明の方法による流れバイアスの制御は全ての連
続炉プロセス及び他のすべての流れ系、例えば連続食品
冷凍庫、ダクト、ベントに適用可能である。

上記の例は本発明を適用するための代表的な好ましい実
施態様及び現時点で発明の最善態様と考えられるものを
示す。しかし、本発明は広い範囲の適用性を有し及び開
示した実施態様に基づいて変更及び代る構成を受は得る
。よって、好ましい実施態様は本発明の制限として働（
ことを意図しない。反対に特許請求の範囲に記載する通
りの発明の精神及び範囲内に入る全ての変更及び代る構
成を含む意図である。

４・　゛　　の　　　な１ 第１図は代表的な連続熱処理炉の略図を示す。

炉は種々の加熱及び冷却域を含み、代表的には異なる制
御された雰囲気組成を有する域を含む。

４：パーツ ８：入口 １０：出口 １２：入口ガスシール手段 １４；高温域 １６：高温域流体供給手段 １８：冷却域 ２０：冷却域流体供給手段 ２２：出口ガスシール手段 ２４：モニター ２８ニジ工ツト手段 第２図は種類の異なる流体流れバイアスの略図を示す。

第２Ａ図は等しい大きさの流れバイアスを示す。第２Ｂ
図は右側開放流れバイアスの増大を示し、第２Ｃ図は左
側開放流れバイアスの増大を示す。

第３図は本発明の好ましい実施態様において用いるガス
ジェット手段の略図を示す。この略図はガスジェット装
置のデザインに関する制限として働くつもりではなく、
単に１つの可能なデザインを例示するつもりにすぎない
。

６０、ガスジェット装置 ６２：屋根 第４図は本発明の好ましい実施態様において用いる流れ
バイアス制御系の略図を示す。この略図は流れバイアス
制御系のデザインに関する制限として働くつもりではな
（、単に１つの可能なデザインを例示するつもりにすぎ
ない。

第５図は金属ろう付はプロセスにおいて用いる連続複数
域炉内の冷却域の雰囲気を構成する特定成分のコンピュ
ータープリントアウトを示す。炉の冷却域における水素
ガス濃度についての所望の設定値を実際の水素ガス濃度
と共に示す。チャートはまた冷却域に窒素ガスの注入を
もたらして冷却域における水素濃度の制御を可能にする
力を与える制御系の相対応答も示す。チャートは、窒素
ガスを注入して積極的に冷却域における水素濃度を制御
する間は、酸素が冷却域に入らないことを示す。しかし
、積極的制御を停止すれば、炉の出口端から酸素が炉に
入り、冷却域に及び、域内の雰囲気を構成する水素に取
って代る。

Claims (29)

【特許請求の範囲】
1. （１）互いに直接的アクセスが可能な複数の含ガス雰囲
   気を包含する複数帯域プロセスの少なくとも一つの流体
   流れバイアスを制御する方法において、 （ａ）該プロセスの該複数帯域の少なくとも一つの帯域
   内で、少なくとも一つの選択される化学的または物理的
   性質または該性質の変化をモニターし、モニターされる
   当該性質または当該性質の変化は、前記の少なくとも一
   つの帯域内の既存の流れバイアスまたは流れバイアスの
   変化を指示し、 （ｂ）ある特定の範囲内またはある設定点での前記の選
   択される性質またはその変化の制御を通じて、当該流れ
   バイアスの制御が本質的に可能となる態様で、モニター
   される性質または性質の変化に応答して、前記プロセス
   の複数帯域の少なくとも一つの帯域内に積極的に力を印
   加する諸段階から構成される方法。
2. （２）前記の少なくとも一つのモニターされる選択され
   る性質は、粒子含分を含めた雰囲気組成、温度、密度、
   粘性、圧力、速度および光吸収特性から成る群から選択
   される請求項第１項記載の方法。
3. （３）前記の力は、前記の複数帯域のうちの少なくとも
   一つの帯域へ、前記の流れバイアスの所望される制御を
   提供する態様で流体を注入することにより印加される請
   求項第１項記載の方法。
4. （４）前記力は、性質を指示する前記のモニターされる
   流れバイアスに応答して調節される少なくとも一つの可
   変の制限装置を使用して印加される請求項第１項記載の
   方法。
5. （５）前記の力は、少なくとも一つの被注入流体と、性
   質を指示する前記のモニターされる流れバイアスに応答
   して連携した状態に調節される少なくとも一つの可変の
   制限装置との組合せを使用して印加される請求項第１項
   記載の方法。
6. （６）互いに直接的なアクセスが可能な複数の含ガス雰
   囲気を包含する複数帯域炉内の流体流れバイアスを制御
   する方法において、 （ａ）該炉の該複数帯域の少なくとも一つの帯域内で、
   少なくとも一つの選択される化学的または物理的性質ま
   たは該性質の変化をモニターし、モニターされる当該性
   質または当該性質の変化は、前記炉の前記複数帯域の少
   なくとも一つの帯域内の既存の流れバイアスまたは流れ
   バイアスの変化を指示し、 （ｂ）設定点からの特定の範囲内または設定点での前記
   の選択された性質またはその変化の制御を通じて、当該
   炉の流れバイアスの制御が本質的に可能となる態様で、
   モニターされる性質または性質の変化に応答して、前記
   炉の複数帯域の少なくとも一つの帯域内に積極的に力を
   印加する諸段階から構成される方法。
7. （７）前記の少なくとも一つのモニターされる選択され
   る性質は、粒子含分を含む雰囲気組成、温度、密度、粘
   性、圧力、速度および光吸収特性から成る群から選択さ
   れる請求項第６項記載の方法。
8. （８）前記の力は、流体の注入、流体流れの制限、前記
   炉の雰囲気への力の機械的応用、またはそれらの組合せ
   から成る群から選択される方法を使用して印加される請
   求項第６項記載の方法。
9. （９）前記の力は、前記炉の前記の複数帯域のうちの少
   なくとも一つの帯域へ前記制御を提供する態様で流体を
   注入することにより印加される請求項第８項記載の方法
   。
10. （１０）前記力は、性質を指示する前記のモニターされ
    る流れバイアスに応答して調節される少なくとも一つの
    可変の制限装置を使用して印加される請求項第８項記載
    の方法。
11. （１１）前記の力は、性質を指示する前記のモニターさ
    れる流れバイアスに応答して調節される少なくとも一つ
    の機械的なガス送給装置を使用して印加される請求項第
    ８項記載の方法。
12. （１２）前記モニターされる性質は前記の雰囲気組成で
    ある請求項第６項記載の方法。
13. （１３）前記モニターされる性質は、前記炉内で前記モ
    ニターの隣接領域に特に発生される標準化された性質で
    ある請求項第６項記載の方法。
14. （１４）前記のモニターされる標準化された性質は前記
    性質モニターの全体領域での炉雰囲気組成の希釈された
    ものである請求項第１３項記載の方法。
15. （１５）前記のモニターされる標準化された性質は前記
    炉の流体雰囲気組成と相当に異なる特定の流体組成であ
    る請求項第１３項記載の方法。
16. （１６）前記のモニターされる性質は炉の温度である請
    求項第６項記載の方法。
17. （１７）前記の測定の行なわれる性質は前記モニターの
    隣接領域でのみ発生する標準化された温度である請求項
    第１３項記載の方法。
18. （１８）前記性質モニターの平面における前記炉の大断
    面領域の雰囲気が混合され、前記性質モニターを直接的
    に包囲しかつ前記性質モニターの実質的に平坦位置にお
    ける前記炉の前記断面についての平均的な性質値を表わ
    す雰囲気を生成する請求項第１項、請求項第２項、請求
    項第６項、請求項第７項、請求項第１２項または請求項
    第１６項のいずれかに記載の方法。
19. （１９）前記炉内の流体全体の流れは一定に維持されそ
    して流れバイアス制御が、前記力を提供するために、流
    れバイアス制御流体として前記炉に注入される全流体流
    れの一部分を使用して維持される請求項第３項、請求項
    第５項、請求項第９項または請求項第１１項のいずれか
    に記載の方法。
20. （２０）前記被注入流体は、ジェット手段を通じて前記
    炉に注入されるガスである請求項第３項、請求項第５項
    、請求項第９項または請求項第１１項のいずれかに記載
    の方法。
21. （２１）互いに直接的なアクセスが可能な複数の含ガス
    雰囲気を包含する複数帯域プロセスの流体流れバイアス
    を制御する装置において、 （ａ）前記複数帯域プロセスの少なくとも一つの帯域か
    ら雰囲気のサンプル動作を行なうための少なくとも一つ
    のサンプリング手段と、 （ｂ）前記モニターされるプロセス帯域内の既存の流れ
    バイアスまたは流れバイアスの変化を指示する少なくと
    も一つの化学的または物理的性質または化学的または物
    理的性質の変化について前記サンプルを分析し、前記サ
    ンプリング手段と連通状態にある分析手段と、 （ｃ）ステップ（ｂ）で決定される性質値または性質値
    の変化を、前記性質または性質の変化についての基準設
    定点または範囲と比較する手段と、前記物理的性質また
    はその変化の制御を提供するのに必要な適当な力応答を
    決定し、前記分析手段と連通状態にある応答決定手段と
    、 （ｄ）前記プロセス帯域の少なくとも一つの帯域内に所
    望される流れバイアスを提供するのに必要な力応答を発
    生する力発生手段であって、該力発生手段は、適当な力
    応答を決定する手段と連通状態にあり、それにより適当
    な力応答が印加される力発生手段とから構成される装置
    。
22. （２２）ステップ（ａ）の前記サンプリング手段とステ
    ップ（ｂ）の前記分析手段とは、前記複数帯域プロセス
    の少なくとも一つの帯域に配置される一つの計器手段に
    組み合わされ、そしてステップ（ｃ）の応答決定手段は
    前記計器手段と連通状態にある請求項第２１項記載の装
    置。
23. （２３）前記複数帯域プロセスは連続炉である請求項第
    ２１項記載の装置。
24. （２４）前記の力応答を発生する手段は、流体ジェット
    手段、流体流れ可変制限手段、機械的ガス送給手段また
    はそれらの組合せから成る群から選択される請求項第２
    １項または請求項第２２項のいずれかに記載の装置。
25. （２５）前記の力応答を発生する手段は流体ジェット手
    段手段から構成される請求項第２４項記載の装置。
26. （２６）前記ジェット手段は前記炉内で２つ以上の方向
    に流体の注入が可能な請求項第２５項記載の装置。
27. （２７）２つ以上の前記注入は同時に実現できる請求項
    第２６項記載の装置。
28. （２８）前記被注入流体の全体量は一定に維持されるが
    、力は、前記ジェット手段から注入される流体の方向的
    な変化により変化する請求項第２７項記載の装置。
29. （２９）前記サンプリング手段は、本質的に該サンプリ
    ング手段の面に前記のモニターされる性質の平均値を表
    わすサンプルを提供するために、前記包囲空間の断面で
    該雰囲気を混合する手段から構成される請求項第２１項
    または請求項第２２項記載の装置。