JPH0451486A - 真空炉及び真空炉における温度均一化方法 - 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］ この発明は種々の被処理材に焼入や焼戻或いは焼結、焼
成などの熱処理を施す為に用いられる真空炉に関し、詳
しくは真空炉におけるヒータを形成する為のヒータ要素
、真空炉及びその真空炉における温度均一化方法に関す
る。

［従来の技術］ この種の炉においては、例えば真空容器内において被処
理材の周囲に被処理材加熱用のヒータが配設される。

［発明が解決しようとする課題］ 上記の場合、被処理材の全体を均一な温度に加熱する為
には、その被処理材の四周から加熱を施す必要がある。

しかし真空炉の構造上の制約（例えば被処理材の出入口
となる部分にはヒータの配置が困姉）から、被処理材の
存置空間の四周に均一にヒータを配置することが困離な
場合があり、その場合には被処理材の温度分布にむらが
生してしまう問題点がある。

本発明は上記従来技術の問題点（技術的課題）を解決す
る為になされたもので、真空炉にヒータを組み付ける場
合、ヒータ要素の配列密度を選定しながら組み付けるこ
とができるようにして、真空容器内において被処理材の
温度分布の均一化を図ることのできるヒータを形成でき
るようにしたヒータ要素を提供することを目的とする。

［課題を解決する為の手段］ 上記目的を達成する為に、本願発明の真空炉用ヒータ要
素は、両端部に夫々他のヒータ要素との連結部を有する
棒状の真空炉用ヒータ要素において、少なくとも一方の
端部においては、少なくとも二つの連結部を長手方向に
並設したものである。

［作用］ ヒータ要素を用いてクランク状のヒータを形成する場合
、長手力向向きのヒータ要素として、端に少なくとも二
つの連結部を長さ方向に並設しであるヒータ要素を用い
ることにより、ヒータの長手方向の各箇所において横方
向向きのヒータ要素の配列密度を違えた状態のヒータを
形成することができる。そのようなヒータを備えた真空
炉においては、ヒータ要素の配列密度が高い箇所からは
大きな発熱量が得られ、低い箇所からは小さな発熱量が
得られる。

［実施例］ 以下本願の実施例を示す図面について説明する。

第１．２図において、Ｉは真空炉を示す。２は真空容器
で、本体３とその本体３の出入口に設けた扉４とから構
成しである。５は断熱壁で、本体６とその本体６の出入
口に設けた扉７とから構成され、その内側において被処
理材の存置空間８が定めである。９は」−記装置空間８
の周囲に配設されたヒータで、」１記断熱壁５に取付け
である。第１図では一方の側壁に取付けたもののみを示
す。上記ヒータ９について説明する。このヒータ９は図
示される如く夫々棒状のヒータ要素１０．１１をクラン
ク状に連結して構成しである。上記のようにクランク状
に連結されたヒータ要素のうち長手方向（第１図の左右
方向）曲きのヒータ要素１０は、カーボン或いは炭化珪
素のような非金属発熱材料を用いて、第３図に示される
ように棒状に形成され、その両端に夫々連結部１２を有
している。ヒータ要素１０の一方の端部において該連結
部１２はヒータ要素１０の長さ方向に二つが並設しであ
る。その数はより多数であっても良い。また両端部にお
いてそのようにしてあっても良い。上記連結部１２は一
例として図示の如く透孔の形態に形成して、ヒータ要素
１１との連結を可能にしである。しかしその他の連結構
造であっても良い。一方、横力向く第１図の」１下方向
）向きのヒータ要素１１は上記ヒータ要素１０と同様の
材料で形成され、その長さ方向各部の断面積を異ならし
めである。−例として第４図に示される如く長さ方向の
中間部ｔｉａが最も断面積が小さく、両端部１１ｂ、ｌ
ｌｂに向かうに従って大きくなるようにしである。又こ
のヒータ要素１１と交換的に用いることのできるヒータ
要素として第５図に示されるようなヒータ要素１１゛　
が準備されている。このヒータ要素１１゛　　は中間の
長い区間に渡って断面積が略−様で、両端に近い部分の
み断面積がやや大きくなるように形成しである。

即ち第４図のヒータ要素１１とは長さ方向へ向けての各
部の断面積の変化の度合が異なっている。尚図示はしな
いが、これらのヒータ要素ＩＩ、　１１’　　の他に長
さ方向へ向けての各部の断面積の変化の度合が異なるヒ
ータ要素がより多数種準備される場合もある。上記何れ
のヒータ要素ＩＬ　１１’　　も図示の如く各々の両端
に夫々一つ宛の連結部１２を備えている。

ｌｘ記のようなヒータ要素１０．１１．１１’　　を、
各々の連結部を例えばボルト、ナツトのような連結具１
３でもって連結することによって、第１図の如きクラン
ク状のヒータ９が形成しである。その場合、炉のに１方
１ｔｉｌ　（例えば第１図の左右方向となっている炉の
奥行き方１１１）に関しては、その各部において要求さ
れる熱量の供給か可能なように、第７図に示される如く
、長手方向を向く一部のヒータ要素１０の両端における
横方向向きのヒータ要素との連結部相互間の間隔目と、
他部のヒータ要素１０の両端におｌ」る横方向向きのヒ
ータ要素との連結部相互間の間隔（軸とを異ならしめら
れる。一方、ヒータ要素の配列密度を違えることのでき
ない方向（例えば第１図の」１下方向となっている炉の
高さ方向）に関しては、その方向の各部において要求さ
ね、る熱量の供給が可能なよ・）に、予め準備されてい
るヒータ要素１１１１’　　が選択的に用いられる。こ
のようにしてヒータ９が形成されることにより、炉内に
おける被処理材の全体を均一な温度分布で加熱すること
か可能ならしめらる。

次に第６図はヒータ要素１０の設置構造の一例を示すも
のである。１５は周知の断熱壁の支持板、１６はヒータ
要素の支持杆で、耐熱性の高い材料例えばモリブデンで
形成され、その元部を止付具１７によって上記支持板１
５に取付けである。１８は支持杆１６に装着した碍子で
、アルミナで形成さねて高い耐熱性を有しており、この
碍子１８にヒータ要素１０が図示の如く嵌め込んである
。１９は碍子の抜止片である。

」１記真空炉を用いた被処理材の熱処理は周知の如く行
われる。即ち、扉４．７が開けられて被処理材が存置空
間８に位置され、扉４，７が閉じられた後、真空容器２
内が真空排気され、ヒータ９へ通電されてそれが発熱さ
れ、そのヒータ９からの主として輻射伝熱によって被処
理材が加熱される。所定の加熱が終了すると、ヒータへ
の通電が停止され、被処理材の冷却が行われ、冷却が終
了すると、扉４，７が開かれて熱処理を終えた被処理材
が取り出される。

上記のように被処理材の熱処理を行う場合、被処理材の
形状、積載方法等が違えられることにより炉内の温度分
布が変わる場合には、それに応じて第１図或いは第７図
に示されるように、ヒータ要素１．０とヒータ要素１１
又はヒータ要素１１“　との連結位置を変更して、図示
の如く長手方向へ向けてのヒータ要素１１またはヒータ
要素１１゛　　の配列ビ・ノチを変更したり（長手方向
の発熱量変更）、或いは、ヒータ要素ＩＩとヒータ要素
１１“　とを交換したりする（横方向の発熱量変更）こ
とによって、ヒータ９における単位面積当たりのヒータ
出力を調整し、被処理材の均一温度分布状態が得られる
ようにすると良い。

次に第８図は、長手方向へのヒータ要素の配列ピッチが
第１図の場合と第７図の場合の各々における、長平方向
への各位置と温度との関係の一例を示すもので、Ａは第
１図の場合を、Ｂは第７図の場合を夫々示す。

次に、＋８１上記の如きヒータ要素の配列密度の選定或
いは断面積の異なるヒータ要素の選定を行わない場合と
、（ｈｌヒータ要素の配列密度の選定のみを行った場合
と、（Ｃ）ヒータ要素の配列密度の選定及び断面積の異
なるヒータ要素の選定を行った場合にとおいて、夫々炉
内の温度分布幅を実測したところ、次の第１表の如き改
善が見られた。

第１表 〔発明の効果〕 以上のように本願発明にあっては、多数のヒタ要素１０
．１１を用いて真空炉にヒータ９を組付ける場合、ヒー
タ要素１０における少なくとも一方の端部においては、
少なくとも二つの連結部１２．１２を長さ方向に並設し
ているから、被処理材を均一な温度分布にするヒータ各
部の発熱量が得られるよう、第７図の如く間隔ＫＬ　Ｗ
２を違えてヒータ要素１１゛　　の配列密度を選定しな
がら、ヒータ９を組立てられる特長がある。このことは
、前記従来技術のように例えばヒータが設けられぬ場所
がある真空炉において、被処理材の温度分布の不均一性
の解決に役立たせ得る有用性がある。

さらに本願発明において、長手方向を向くヒータ要素１
０の両端における横方向向きのヒータ要素との連結部相
互間の間隔旧、−２を、ヒータの長手方向において異な
らしめた場合には、上記間隔が小さい箇所では横方向向
きのヒータ要素１１゛　　の配列密度が高くなってそこ
での発熱量を大きくできる一方、上記間隔が大きい箇所
では横方向向きのヒータ９．ｌ５１１’　　の配列密度
が低くなってそこでの発熱量を小さくできて、両筒所間
において発ＰＡ量に差を有せしめ得る特長がある。この
ことは、存置空間において被処理制の温度が低い状態と
なり易い場所に近い部分において」１記のように発熱量
を大きくし、温度が高い状態となり易い場所に近い部分
において上記のように発熱量を小さくすることにより、
被処理材の温度分布の均一化を図ることのできる利点が
ある。

さらに本願発明において夫々長さ方向に向けての各部の
断面積の変化の度合が夫々異なる複数種のヒータ要素Ｉ
Ｌ１１’を予め準備する場合には、クランク形状におけ
る横方向のようにヒータ要素か一つしかなくてその配列
密度を変えられぬ方向に関しても、上記予め準備したヒ
ータ要素１１．１１’を選択的に利用することによって
、上記方向の各場所の発熱量を変えて、存置空間におけ
る温度分布の均一化を図ることのできる効果がある。

【図面の簡単な説明】

図面は本願の実施例を示すもので、第１図は真空炉の縦
断面図、＄２図はヒータ要素の連結状態を示す第１図に
おける■−■線断面図、第３．４．５図はヒータ要素の
拡大図、第６図はヒータ要素の設置構造を示す断面図、
第７図はヒータ要素の配列状態の異なる例を示す図、第
８図は温度分布を示す図。 ２　・・真空容器、８・　・存置空間、９・・ヒータ、
１０．１１．１１’　　　・−ヒータ要素。 】　２ 第 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、両端部に夫々他のヒータ要素との連結部を有する棒
   状の真空炉用ヒータ要素において、少なくとも一方の端
   部においては、少なくとも二つの連結部を長さ方向に並
   設していることを特徴とする真空炉用ヒータ要素。 ２、内部に被処理材の存置空間を有する真空容器内には
   、複数の棒状のヒータ要素をクランク状に連結して形成
   された被処理材加熱用のヒータを備えている真空炉にお
   いて、上記クランク状に連結されているヒータ要素のう
   ちの、長手方向を向いている一部のヒータ要素の両端に
   おける横方向向きのヒータ要素との連結部相互間の間隔
   と、他部のヒータ要素の両端における横方向向きのヒー
   タ要素との連結部相互間の間隔とを異ならしめてあるこ
   とを特徴とする真空炉。 ３、内部に被処理材の存置空間を有する真空容器内には
   、複数の棒状のヒータ要素をクランク状に連結して形成
   された被処理材加熱用のヒータを備えている真空炉にお
   いて、上記クランク状に連結されたヒータ要素のうちの
   横方向を向くヒータ要素としては、夫々長さ方向に向け
   ての各部の断面積の変化の度合が夫々異なる複数種のヒ
   ータ要素を予め準備しておき、上記存置空間における温
   度分布の均一化に当っては、上記横方向を向くヒータ要
   素として上記予め準備されたものを選択して用いること
   によって上記温度分布を均一化させることを特徴とする
   真空炉における温度均一化方法。