JPH10197166A

JPH10197166A - 加熱装置

Info

Publication number: JPH10197166A
Application number: JP35007496A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Ashihara; 義浩芦原; Kyoji Uchiyama; 京治内山
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1996-12-27
Filing date: 1996-12-27
Publication date: 1998-07-31
Anticipated expiration: 2016-12-27
Also published as: JP3340044B2

Abstract

(57)【要約】【課題】熱処理室内にガスの不要な対流、逆流、停滞が
起こらないようにし、熱処理室内の温度分布を均一し、
高歩留りで製品を熱処理する。【解決手段】加熱装置内に、熱風給気口２と熱風排気口
３とが設けられた熱処理室４と、熱風給気口２に付設し
た熱風供給用のファン１とを有し、前記熱処理室４内の
棚板７と前記熱風排気口３との間に、略円形の開口部６
を有する仕切り板５を熱風給気口２に対向するように配
置し、前記開口部の直径をファン１の直径の５０〜１２
０％とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、セラミックスや金
属材料等の被熱処理材に対して、脱脂，焼成等の熱処理
を行うために用いられる加熱装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の箱型の加熱装置Ｋ₁の断面図を図
５，図６に示す。図５，図６において、１は加熱装置Ｋ
₁内の一内側面付近に設けられた熱風供給用のファン、
２はファン１の周縁を囲むような開口とされた熱風給気
口、３は熱風排気口、４は熱風給気口２と熱風排気口３
の開口部を除いて加熱装置Ｋ₁内に密閉して設けられた
熱処理室、７は被熱処理材を載置するための棚板、８は
吸気口、９はヒーターである。

【０００３】このような加熱装置Ｋ₁は、セラミックス
や金属材料等から成る被熱処理材に対して、脱脂や焼成
等の熱処理を行うのに使用され、一般的に、加熱装置Ｋ
₁内のできるだけ広い範囲で均一な熱処理条件となるこ
とが求められる。そこで、加熱装置Ｋ₁は、被熱処理材
の燃焼や化学反応等による加熱装置Ｋ₁内の酸欠及び生
成ガスの滞留を防ぎ、かつ加熱装置Ｋ₁内の温度を均一
にするために、ファン１等の送風機能を有している。送
風機能を有する加熱装置Ｋ₁は、熱風給気口２に熱風供
給用のファン１等を設置し、熱処理室４内の熱風給気口
２の反対側に熱風排気口３を備えたものが一般的であ
る。この加熱装置Ｋ₁は、加熱装置Ｋ₁外又は熱処理室
４外で加熱されたガスを、ファン１により熱風として熱
風給気口２から熱処理室４内へ送り込み、被熱処理材が
棚板７に載置された領域を通過させることにより、熱処
理室４内の温度分布を均一にしたうえ、熱風排気口３よ
り排出させるものである。

【０００４】また、他の従来例として、被熱処理材が収
納される処理室に、給排気ダクトを介して該給排気ダク
トと直交する関係で給気ダクト及び排気ダクトが接続さ
れ、給気ダクト及び排気ダクトのいずれか一方にファン
が介装されていて、給排気ダクトと給気ダクト及び排気
ダクトとの直交部に切替ダンパを着装することにより、
処理室に可逆の２方向から加熱気体を流通できるように
した熱処理装置が提案されている（特開平５−１８８７
号参照）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図５，
図６に示した従来の加熱装置Ｋ₁では、ファン１の形状
及び大きさ、あるいは熱風排気口３の位置、形状及び大
きさによっては、熱処理室４内でガスの対流や逆流が起
こったり、ガスの流れに偏りが生じるといった問題点が
あった。そして、このような加熱装置Ｋ₁内の棚板７上
に被熱処理材を置いた場合、熱処理室４内にガスの流れ
の停止した領域が生じ、その結果、熱処理室４内の温度
分布が不均一になり、１ロット内で被熱処理材の設置場
所により、被熱処理材の特性のばらつきや熱処理不良が
多く発生するという問題があった。

【０００６】また、上記の切替ダンパを設けた熱処理装
置の場合、加熱気体の流れを２方向に切り換える切替ダ
ンパの形状、及び給排気ダクトと給気ダクト及び排気ダ
クトの配置が複雑になり、装置が大型化し製造コストも
高くなるという問題点があった。

【０００７】従って、本発明は上記事情に鑑みて完成さ
れたものであり、その目的は熱処理室内にガスの不要な
対流や逆流あるいは停滞が起こらないようにして、熱処
理室内の温度分布を均一し、これにより、高歩留りで製
品を熱処理し、更には、装置構成を簡易化して小型化す
ることにある。

【０００８】

【課題を解決するための手投】本発明の加熱装置は、熱
風給気口と熱風排気口とが設けられた熱処理室と、前記
熱風給気口に付設された熱風供給用のファンと、熱風の
供給方向と略平行に熱処理室内に配置された複数の棚板
とを具備する加熱装置であって、前記棚板と前記熱風排
気口との間に、略円形の開口部を有する仕切り板を熱風
給気口に対向するように配置するとともに、前記開口部
の直径をファンの直径の５０〜１２０％としたことを特
徴とする。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の加熱装置Ｋの断面図を図
１，図３，図４に、熱処理室を中心とした部分切欠要部
斜視図を図２に示す。これらの図において、１は加熱装
置Ｋ内の一内側面付近に設けられた熱風供給用のファ
ン、２はファン１の周縁を囲むように開口された熱風給
気口、３は熱風排気口、４は熱風給気口２と熱風排気口
３の開口部を具備し加熱装置Ｋ内に設けられた熱処理
室、５は熱処理室４内の棚板７と熱風排気口３との間に
その開口部６が熱風給気口２に対向するように配置され
た、略円形の開口部６を有する仕切り板、７はセラミッ
クスや金属等から成る被熱処理材を載置する棚板、８は
吸気口、９はヒーターである。尚、これらの図におい
て、従来例の図５，図６と同じ箇所には同一の符号を付
している。

【００１０】図１〜図４によれば、本発明の加熱装置Ｋ
の基本的な構造は、被熱処理材を収納して熱処理を行う
ための熱処理室４が、熱風給気口２と熱風排気口３を除
いて実質的に密閉された状態で設置される。そして、室
温程度の空気，Ｎ₂，アルゴン等の熱処理用の気体（ガ
ス）が吸気口８から加熱装置Ｋ内で且つ熱処理室４外の
送風路（給気ダクト）に取り込まれ、ヒーター９により
加熱されて熱風給気口２へ流通するように構成される。
また、熱風給気口２にはファン１が付設され、さらに熱
処理室４内を通過した加熱気体を加熱装置Ｋ外へ排出す
る熱風排気口３が設けられる。

【００１１】前記熱風供給用のファン１は、熱処理室４
全体が所望の温度分布となるように、熱風を熱処理室４
内全体に拡散させるものである。このとき、ファン１に
よる熱処理室４内の熱風の流速は０．１ｍ／ｓｅｃ以上
が好ましく、０．１ｍ／ｓｅｃ未満では、酸欠状態ある
いは生成ガスの滞留により熱処理不良が発生し易くな
る。ただし、被熱処理材の形状，サイズにもよるが、前
記流速は棚板７上の被熱処理材が熱風により移動しない
レベル以下であればよい。前記棚板７は、熱風の流れを
妨げないように、熱風の供給方向と略平行に設けられる
もので、整流板としての機能も有する。また、熱風の温
度は、被熱処理材の種類及び処理目的により異なるが、
セラミックスや金属材料等の被熱処理材に対して、脱
脂，焼成等の熱処理を行うためには、１００〜７００℃
とするのが好適である。

【００１２】前記仕切り板５の略円形の開口部６は、フ
ァン１の直径の５０〜１２０％程度の大きさとするもの
で、５０％未満では熱風がファン１の回転軸延長線上沿
いの限られた領域に集中して、その他の領域に逆流、停
滞、対流が発生し、１２０％超では仕切り板５がない場
合と変わらない流れが生じることとなる。また、略円形
の開口部６は、その中心がファン１の回転軸延長線上に
ほぼ存在することが望ましい。これは、開口部６の中心
がファン１の回転軸延長線上からはずれると、熱風の流
れが偏り、熱処理室４内に対流、逆流の領域が発生し易
くなるためである。前記開口部６の中心のファン１の回
転軸延長線からのぶれ幅は、ファン１の直径の１０％以
内とするのが、対流、逆流を最小限に抑制するうえで好
適である。

【００１３】また、熱処理室４及び仕切り板５は、耐熱
性、熱伝導性、耐腐食性等の点で、ステンレス，アルミ
ニウム等の金属、多孔質セラミック，レンガ，セメント
等の材料から成るのがよい。

【００１４】本発明の加熱装置Ｋにより、図２に示すよ
うなハニカム状（蜂の巣状）の構造を有する棚板７上
に、被熱処理材を均一に分布するよう配置して熱処理を
行った場合、図３に示すような熱風の流れの方向の分
布、及び図４に示すような流れの大きさの分布が加熱装
置Ｋ内に生じる。図４において、斜線部は流速が１．０
ｍ／ｓｅｃ以下、斜線格子部は逆流又は対流している領
域を示す。つまり、熱処理室４の上部内壁沿いのごく限
られた領域を除く全ての領域で、熱風給気口２側から仕
切り板５の開口部６側へ向かう流れが生じる。また、熱
処理室４内の中央部に生じる、他の領域に比べて流れの
遅い領域は、従来例の加熱装置Ｋ₁で生じたそれと比較
して、断面積で約１／３、体積で約１／９に減少した。

【００１５】これに対して、従来の仕切り板５のない加
熱装置Ｋ₁の場合、図５のような流れの方向の分布、及
び図６のような流れの大きさの分布が生じる。図６にお
いて、斜線部は流速が１．０ｍ／ｓｅｃ以下、斜線格子
部は逆流又は対流している領域を示す。つまり、熱処理
室４内の中央部に逆流や対流等の好ましくない流れが生
じ、更に熱処理室４内中央部及び上部に、他の領域に比
べて流れの遅い領域が形成される。このような加熱装置
Ｋ₁では、被熱処理材を入れると、熱処理時に発生する
ガス等の換気が十分行われなくなる等して、特性の不均
一な製品や不良品が発生し易くなり、その結果、歩留り
が低下するなどの問題が生じる。

【００１６】従って、本発明の加熱装置Ｋは、熱処理室
４内の温度分布を均一に保持することはもちろんのこ
と、熱風の均一な供給と熱処理時の生成ガス等の換気性
が良好であり、これにより、特性の均一な製品を歩留り
良く製造することができる。

【００１７】図１〜図４の実施形態において、熱処理室
４内には、ファン１による熱風供給方向と略平行に設置
されたハニカム状の棚板７を設け、その棚板７上に多数
の被熱処理材を並べて熱処理に賦されるものであるが、
棚板７の形状は前記の構成に限られることなく、熱処理
室４の熱風給気口２から熱風排気口３への熱風供給方向
と略平行に熱風の通路が形成されるような構成であれば
よい。場合によっては、多数の積載された被熱処理材自
体が、棚板７として機能するものであってもよい。例え
ば、複数の管状体からなる被熱処理材を、管状体の長手
方向が熱風供給方向と平行になるように、つまり、その
開口部を熱風給気口２側に向くようにして積載してもよ
い。

【００１８】また、熱処理室４内に置く被熱処理材の数
は単品でも複数でもよく、更に、熱処理室４内上部及び
下部内壁面沿いに生じる、他の領域に比べて流れの遅い
領域を避けて設置すれば、被熱処理材の形状及び数等に
制限はない。

【００１９】尚、本発明は上記の実施形態に限定される
ものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々
の変更は何等差し支えない。

【００２０】

【実施例】本発明の実施例を以下に示す。被熱処理材と
して、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）を主体とし成形用有機バ
インダーを含有するアルミナ成形体を、図１の加熱装置
Ｋの棚板７上に、一段の棚板当たり１００個、合計７０
０個を均一に分布するよう並べた。その後、７００℃に
加熱された大気を熱処理室４内に導入し、成形用有機バ
インダーを除去した。

【００２１】熱処理にあたり、仕切り板５の開口部６の
直径をファン１の直径の３０％，５０％，８０％，１０
０％，１２０％，１５０％，仕切り板５なしの７つの条
件で個別に実施し、各々熱処理後のアルミナ成形体にお
ける脱バイ不良の数を調べ、その結果を表１に示した。

【００２２】

【表１】

【００２３】表１から判るように、本発明装置（５０〜
１２０％）によるものは不良品の数が１００個未満と良
好な歩留りであった。

【００２４】

【発明の効果】本発明の加熱装置は、熱処理室内の棚板
と熱風排気口との間に、略円形の開口部を有する仕切り
板を熱風給気口に対向するように配置し、開口部の直径
をファンの直径の５０〜１２０％としたことにより、熱
風の流れが熱風給気口から仕切り板の開口部へ向かう方
向に整流されて広い範囲でガスの円滑な流れが得られ、
その結果、熱処理室内の広い範囲でガスの流れの停滞、
逆流等が起こらず、同時に熱処理室内の温度分布が均一
となる。そのため、被熱処理材を高歩留りで熱処理する
ことができる。また、熱処理に適した範囲が拡がるた
め、より多数個の被熱処理材を処理することが可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の加熱装置Ｋの断面図である。

【図２】加熱装置Ｋの一部切欠要部斜視図である。

【図３】加熱装置Ｋ内のガスの流れの方向を示す断面図
である。

【図４】加熱装置Ｋ内のガスの流れの大きさを示す断面
図である。

【図５】従来の加熱装置Ｋ₁内のガスの流れの方向を示
す断面図である。

【図６】加熱装置Ｋ₁内のガスの流れの大きさを示す断
面図である。

【符号の説明】

１：熱風供給用のファン２：熱風給気口３：熱風排気口４：熱処理室５：仕切り板６：仕切り板の開口部７：被熱処理材８：吸気口９：ヒーター

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】熱風給気口と熱風排気口とが設けられた熱
処理室と、前記熱風給気口に付設された熱風供給用のフ
ァンと、熱風の供給方向と略平行に熱処理室内に配置さ
れた複数の棚板とを具備する加熱装置であって、前記棚
板と前記熱風排気口との間に、略円形の開口部を有する
仕切り板を熱風給気口に対向するように配置するととも
に、前記開口部の直径をファンの直径の５０〜１２０％
としたことを特徴とする加熱装置。