JPH08219661A - 熱処理炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 被熱処理物を急速に昇温あるいは降温させる
ことが可能で、被熱処理物を効率よく熱処理することが
可能な熱処理炉を提供する。 【構成】 少なくともその一部が被熱処理物３を所定の
温度に加熱して熱処理する熱処理ゾーン２となる柱状の
空間２ａが略垂直方向に形成された炉本体１と、熱処理
ゾーン２への被熱処理物３の出入れを行う被熱処理物移
動治具７とを具備してなる熱処理炉の、被熱処理物３を
熱処理ゾーン２に出し入れするための被熱処理物移動治
具７の、長手方向に垂直な方向の平均的な断面積を、熱
処理ゾーン２の、長手方向に垂直な方向の平均的な断面
積の１／４以下として熱容量を低減する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、熱処理炉に関し、詳し
くは、セラミックス素体などをバッチ的に熱処理する場
合に用いられる熱処理炉に関する。

【０００２】

【従来の技術】セラミックス電子部品などを製造する工
程において、セラミックス素体（被熱処理物）を高速に
熱処理するのに用いられる方法として、例えば、図２に
示すような縦型ゾーン熱処理炉を用いる方法が提案され
ている。この縦型ゾーン熱処理炉は、炉本体２１に、所
定の温度に加熱される熱処理ゾーン（高温域）２２とな
る空間２２ａ、被熱処理物２３を熱処理ゾーン２２に送
り込むための熱処理ゾーン２２の下部と連通する略垂直
の被熱処理物挿入・取出通路（低温域）２４、及び熱処
理ゾーン２２の上部と連通する熱処理時に発生する燃焼
ガスなどを排出するための略垂直の排気通路２５を形成
し、熱処理ゾーン２２内に加熱用のヒータ２６を配設す
るとともに、被熱処理物挿入・取出通路２４内に、被熱
処理物挿入・取出通路２４内を上下方向に移動して、被
熱処理物２３の熱処理ゾーン２２への挿入、取出を行う
被熱処理物移動治具２７を配設することにより形成され
ている。

【０００３】なお、この被熱処理物移動治具２７の上端
部は被熱処理物２３を載置するための載置部２７ａとな
っており、その下側は、外部から熱処理ゾーン２２に雰
囲気ガスを供給することができるように中空の棒状部２
７ｂとなっている。また、炉本体２１の下面側には、被
熱処理物挿入・取出通路２４と連通する管２８が取り付
けられている。また、被熱処理物移動治具２７の棒状部
２７ｂの管２８の下部から露出した部分には、雰囲気ガ
スを供給するための供給口２９が配設されている。

【０００４】この縦型ゾーン熱処理炉を用いて被熱処理
物２３を熱処理するにあたっては、被熱処理物移動治具
２７の載置部２７ａ上に被熱処理物２３を載置し、被熱
処理物移動治具２７を上昇させて、ヒータ２６により加
熱され、高温状態にある熱処理ゾーン２２内に送り込む
ことにより、被熱処理物２３を急速に昇温させ、所定時
間保持した後、被熱処理物移動治具２７を下降させて被
熱処理物２３を熱処理ゾーン（高温域）２２から被熱処
理物挿入・取出通路２４（低温域）を経て取り出し、急
速に温度を下降させることにより被熱処理物２３の熱処
理を行う。なお、この縦型ゾーン熱処理炉は、横型ゾー
ン熱処理炉（図示せず）に比べて、載置部２７ａに複数
の被熱処理物を載置することが可能で、一度に熱処理す
ることができるという特徴を有している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の縦
型ゾーン熱処理炉においては、被熱処理物移動治具２７
の棒状部２７ｂの直径が大きい（被熱処理物挿入・取出
通路２４の内径よりわずかに小さいだけで、載置部２７
ａの直径とほぼ同等）ため、被熱処理物移動治具２７の
熱容量が大きく、炉本体２１内への挿入、取出し時の被
熱処理物２３の温度変化が緩慢となって、雰囲気温度に
十分に追従しない（すなわち、高速な昇降温を妨げる）
という問題点がある。

【０００６】なお、被熱処理物移動治具２７の棒状部２
７ｂを中空の部材を用いて構成した場合には、中空でな
い棒状部材を用いた場合よりもその熱容量を小さくする
ことができるが、それでも温度追従性は十分ではなく、
例えば、炉内高温部（熱処理ゾーン）１４００℃、試料
温度１２００〜１３００℃の領域では、１℃／ｓ以下の
温度追従性しか示さないというようなデータが得られて
いる。

【０００７】また、被熱処理物移動治具２７の構成材料
として、熱伝導率の小さい断熱材を用いる方法も考えら
れるが、その場合、昇温時の温度追従性は改善される
が、降温時の温度追従性が悪くなってしまうという問題
点がある。

【０００８】本発明は、上記問題点を解決するものであ
り、被熱処理物を急速に昇温あるいは降温させることが
可能で、被熱処理物を効率よく熱処理することが可能な
熱処理炉を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の熱処理炉は、少なくともその一部が被熱処
理物を所定の温度に加熱して熱処理する熱処理ゾーンと
なる柱状の空間が略垂直方向に形成された炉本体と、前
記熱処理ゾーンへの被熱処理物の出し入れを行う被熱処
理物移動治具とを具備してなる熱処理炉であって、被熱
処理物を熱処理ゾーンに出し入れするための被熱処理物
移動治具の、長手方向に垂直な方向の平均的な断面積
が、熱処理ゾーンの、長手方向に垂直な方向の平均的な
断面積の１／４以下であることを特徴としている。

【００１０】また、前記被熱処理物移動治具が、被熱処
理物を載置するための載置部と、該載置部の下側部分で
ある棒状部から形成されており、かつ前記棒状部の長手
方向に垂直な方向の平均的な断面積が、前記載置部の平
面面積の１／４以下であることを特徴としている。

【００１１】

【作用】被熱処理物移動治具の、長手方向に垂直な方向
の平均的な断面積を、熱処理ゾーンの、長手方向に垂直
な方向の平均的な断面積の１／４以下とすることによ
り、被熱処理物移動治具の熱容量を小さくすることが可
能になり、炉本体内への挿入、取出し時の被熱処理物の
温度の変化速度（温度追従性）を向上させて高速な昇降
温を行うことが可能になる。

【００１２】また、前記被熱処理物移動治具として、被
熱処理物を載置するための載置部と、該載置部の下側部
分である棒状部からなり、かつ、棒状部の長手方向に垂
直な方向の平均的な断面積が、載置部の平面面積の１／
４以下であるような被熱処理物移動治具を用いることに
より、載置能力を低下させることなく、被熱処理物移動
治具の熱容量を小さくすることが可能になり、本発明を
より実効あらしめることが可能になる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図に基づいて説明す
る。図１は本発明の一実施例にかかる熱処理炉を示す図
である。

【００１４】この実施例の熱処理炉は、図１に示すよう
に、その一部（上部）が被熱処理物３を所定の温度に加
熱する熱処理ゾーン２となる円柱状の空間２ａが略垂直
方向に形成された炉本体１と、熱処理ゾーン２を加熱す
ることができるように、その周囲に配設されたヒータ６
と、熱処理ゾーン２への被熱処理物３の出し入れを行う
被熱処理物移動治具７とを備えて構成されている。

【００１５】なお、円柱状の空間２ａは、この実施例で
は、炉本体１の上部からその下面にまで達するように形
成されており、上述のように、その上部が熱処理ゾーン
（高温域）となっているとともに、下部が被熱処理物３
を熱処理ゾーン２に送り込むための通路（低温域）４と
なっている。すなわち、円柱状の空間２ａ内（炉内）
は、上下に、上部が高温、下部が低温という温度勾配が
つけられている。

【００１６】また、被熱処理物移動治具７は、その上端
側の、被熱処理物３を載置するための載置部７ａと、そ
の下側の棒状部７ｂから構成されており、載置部７ａ
は、多くの被熱処理物３を載置することができるように
その上端面の直径が棒状部７ｂの直径よりも大きく形成
されている。また、棒状部７ｂは、外部から熱処理ゾー
ン２に雰囲気ガスを供給することができるように中空に
形成されており、その下端側は、被熱処理物移動治具７
を上下方向に駆動するための駆動ユニット８に接続され
ている。そして、この実施例においては、被熱処理物移
動治具７の主要部である棒状部７ｂの外径が、熱処理ゾ
ーン２の内径の約１／４となるように形成されている。

【００１７】なお、載置部７ａは、この実施例では、被
熱処理物移動治具７の上広がりになった上端部に匣（さ
や）９を取り付けることにより形成されており、棒状部
７ｂの直径は、この匣９の直径（すなわち、載置部７ａ
の上端面の直径）の約１／３（面積で約１／９）となっ
ている。さらに、載置部７ａには、熱処理温度を検出す
ることができるように熱電対１０が配設されている。

【００１８】この熱処理炉（縦型ゾーン熱処理炉）を用
いて被熱処理物を熱処理するにあたっては、被熱処理物
移動治具７の載置部７ａ上に被熱処理物３を載置し、被
熱処理物移動治具７を上昇させて、ヒータ６により加熱
され、高温状態（例えば、１４００℃）にある熱処理ゾ
ーン２内に送り込むことにより、被熱処理物３を急速に
昇温させ、所定時間保持した後、被熱処理物移動治具７
を下降させて被熱処理物３を熱処理ゾーン（高温域）２
から通路４（低温域）を経て取り出し、急速に温度を下
降させることにより被熱処理物３の熱処理を行う。

【００１９】この実施例の熱処理炉においては、上述の
ように、棒状部７ｂの外径が、熱処理ゾーンの内径の約
１／４（断面積で約１／１６）となるように形成されて
いるため、被熱処理物移動治具７の熱容量を小さくする
ことが可能になり、炉本体１内への挿入、取出し時の被
熱処理物３の温度追従性を向上させて高速な昇降温を行
うことが可能になる。また、被熱処理物移動治具７とし
て、被熱処理物３を載置するための載置部７ａと、載置
部７ａの下側部分である棒状部７ｂからなり、かつ、棒
状部７ｂの直径が、載置部７ａの上端面の直径の約１／
３（面積で約１／９）であるような被熱処理物移動治具
を用いているので、載置能力を低下させることなく、被
熱処理物移動治具７の熱容量を小さくすることが可能に
なり、多くの被熱処理物３を一度に速やかに熱処理する
ことが可能になり、本発明をより実効あらしめることが
可能になる。

【００２０】なお、上記実施例では、熱処理ゾーン及び
被熱処理物移動治具の、軸方向に垂直な方向の断面形状
が円形である場合を例にとって説明したが、熱処理ゾー
ン及び被熱処理物移動治具の形状には特別の制約はな
く、四角形その他の種々の断面形状を有しているような
場合にも、本発明を適用することが可能であり、その場
合にも上記実施例と同様の効果を得ることができる。

【００２１】また、上記実施例の熱処理炉においては、
棒状部７ｂの直径を熱処理ゾーン２の内径の約１／４
（断面積で約１／１６）とした場合について説明した
が、本発明の熱処理炉においては、被熱処理物移動治具
の、長手方向に垂直な方向の平均的な断面積を、熱処理
ゾーンの、長手方向に垂直な方向の平均的な断面積の１
／４以下とすることにより、被熱処理物移動治具の熱容
量を十分に小さくして温度追従性を向上させることがで
きる。

【００２２】また、上記実施例では、被熱処理物移動治
具の棒状部の直径を載置部の上端面の直径の約１／３
（面積で約１／９）とした場合について説明したが、棒
状部の長手方向に垂直な方向の平均的な断面積を、載置
部の平面面積の１／４以下とすることにより、載置能力
を低下させることなく効率よく被熱処理物移動治具の熱
容量を低下させることが可能になる。

【００２３】なお、上記実施例では、被熱処理物移動治
具の棒状部を中空にして雰囲気ガスを供給することがで
きるようにした場合について説明したが、雰囲気ガス供
給路を別に形成して、棒状部を中空でない部材から構成
することも可能である。

【００２４】本発明は、さらにその他の点においても上
記実施例に限定されるものではなく、炉本体の構造や材
質、熱処理ゾーンの具体的形状や温度条件、被熱処理物
移動治具の構造や材質などに関し、発明の要旨の範囲内
において種々の応用、変形を加えることが可能である。

【００２５】

【発明の効果】上述のように、本発明の熱処理炉は、被
熱処理物を熱処理ゾーンに出し入れするための被熱処理
物移動治具の、長手方向に垂直な方向の平均的な断面積
を、熱処理ゾーンの、長手方向に垂直な方向の平均的な
断面積の１／４以下とするようにしているので、被熱処
理物移動治具の熱容量を小さくすることが可能になり、
炉本体内への挿入、取出し時の被熱処理物の温度の変化
速度（温度追従性）を向上させて高速な昇降温を行うこ
とが可能になる。

【００２６】また、前記被熱処理物移動治具として、被
熱処理物を載置するための載置部と、該載置部の下側部
分である棒状部からなり、かつ、棒状部の長手方向に垂
直な方向の平均的な断面積が、載置部の平面面積の１／
４以下であるような被熱処理物移動治具を用いることに
より、載置能力を低下させることなく、被熱処理物移動
治具の熱容量を小さくすることが可能になり、多くの被
熱処理物を一度に速やかに熱処理することが可能にな
り、本発明をより実効あらしめることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例にかかる熱処理炉を示す図で
ある。

【図２】従来の熱処理炉を示す図である。

【符号の説明】

１ 炉本体 ２ 熱処理ゾーン ２ａ 空間 ３ 被熱処理物 ４ 被熱処理物の通路（低温域） ６ ヒータ ７ 被熱処理物移動治具 ８ 駆動ユニット ９ 匣（さや） １０ 熱電対

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくともその一部が被熱処理物を所定
   の温度に加熱して熱処理する熱処理ゾーンとなる柱状の
   空間が略垂直方向に形成された炉本体と、前記熱処理ゾ
   ーンへの被熱処理物の出し入れを行う被熱処理物移動治
   具とを具備してなる熱処理炉であって、 被熱処理物を熱処理ゾーンに出し入れするための被熱処
   理物移動治具の、長手方向に垂直な方向の平均的な断面
   積が、熱処理ゾーンの、長手方向に垂直な方向の平均的
   な断面積の１／４以下であることを特徴とする熱処理
   炉。
2. 【請求項２】 前記被熱処理物移動治具が、被熱処理物
   を載置するための載置部と、該載置部の下側部分である
   棒状部から形成されており、かつ前記棒状部の長手方向
   に垂直な方向の平均的な断面積が、前記載置部の平面面
   積の１／４以下であることを特徴とする請求項１記載の
   熱処理炉。