JPH1089848A - 熱処理炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 匣や炉芯管の熱膨張による変動に影響され
ず、かつ、匣が炉詰まりなどを生じた位置を特定するこ
とができる熱処理炉を提供する。 【解決手段】 炉本体と、中空状であり略垂直に設置さ
れる炉芯管と、炉芯管の周囲に設けられた加熱手段と、
炉芯管の内部を略垂直方向に沿って、複数の匣を通過さ
せる搬送手段と、炉芯管内の複数の匣の重量変化を検出
する重量検知手段とを有することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱処理炉に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、熱処理炉の中の１つに縦型炉
がある。図７、図８は、従来の縦型炉の概略説明図であ
る。縦型炉２０は、炉本体（図示せず）の内部空間に脱
脂ゾーン２１ａと焼成ゾーン２１ｂからなる連続する２
つのゾーンを有する。炉本体の内部空間には、中空状で
ある炉芯管２２が略垂直に設置され、この炉芯管２２の
周囲に、脱脂用または焼成用のヒータ（図示せず）が設
けられている。そして、搬送手段（図示せず）を用い
て、炉芯管２２の内部空間に複数の匣２４ａを順次通過
させるという方法で、匣２４ａに収納されている被処理
物を焼成する。

【０００３】このような、縦型炉においては、図８に示
すように、炉芯管２２の継ぎ目にズレがある場合や、匣
２４ａの寸法のバラツキや、匣２４ａの変形がある場合
には、匣２４ａに傾きが生じて、炉詰まりの原因となっ
ていた。匣２４ａの傾きを検知するために、縦型炉２０
の上部に、異常な位置にある匣２４ｂを検出する検知手
段として透過型センサ２６を用いていた。この透過型セ
ンサ２６は、匣を１個下降させるごとに光軸２６ｃを投
光し、光軸２６ｃが投光側２６ａから受光側２６ｂに透
過するか、光軸２６ｃが匣に遮られるかによって匣の炉
詰まりを検知していた。このとき、匣が正常に積み重ね
られ、最上部の匣が正常に下降した場合には、投光側２
６ａから受光側２６ｂへ光軸２６ｃが透過するように
し、匣が炉詰まりしていない状態を検出していた。一
方、図８に示す匣２４ｂのように正常に下降しなかった
場合には、光軸２６ｃが異常な位置にある匣２４ｂによ
って遮られるようにし、匣の炉詰まりを検出していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
縦型炉は次のような問題点があった。 １．縦型炉の温度の影響により、匣や炉芯管の熱膨張が
あるため、あらかじめその変動を見越して検出器の検出
位置を設定する必要があった。

【０００５】従って、検出器の検出位置を高く設定する
と、匣が詰まった影響で上部の匣の位置が異常をきたし
たとしても、異常な位置にある匣が検出範囲に入らない
ので、炉詰まりを検出できなかった。逆に、検出範囲を
低く設定すると、実際には匣が詰まっていなくても、正
常な位置にある匣が検知範囲に入ってしまうので誤って
検出し、縦型炉の運転を停止させるすることになり、設
備の稼働率を下げる要因となっていた。

【０００６】２．従来の検出器は、縦型炉の上部でしか
検出することができなかった。

【０００７】従って、匣の炉詰まりの発生は検出できる
ものの、炉芯管の中のどの位置で起こった炉詰まりなの
かが検出できなかった。

【０００８】本発明は、匣の熱膨張による変動に影響さ
れず、かつ、匣が炉詰まりなどを生じた位置を特定する
ことができる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】本発明は、上記のような
目的に鑑みてなされたものである。本発明の熱処理炉
は、炉本体と、中空状であり略垂直に炉本体内に設置さ
れる炉芯管と、前記炉心管の周囲に設けられた加熱手段
と、前記炉芯管の内部を略垂直方向に沿って、複数の匣
を通過させる搬送手段と、前記炉芯管内の前記複数の匣
の重量変化を検出する重量検知手段とを有することを特
徴とする。

【００１０】また、本発明の熱処理炉においては、前記
重量検知手段は、前記炉芯管内に積み重ねられた前記複
数の匣の重量を測定する検出器と、前記複数の匣の重量
変化を演算する演算器とからなることが好ましい。

【００１１】また、本発明の熱処理炉においては、前記
演算器は、前記複数の匣の重量変化から、前記複数の匣
の一部が前記炉芯管内で炉詰まりの状態を起こしている
ことを検出することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。本発明の熱処理炉は、炉本体と、中空状で
あり略垂直に炉本体内に設置される炉芯管と、炉芯管の
周囲に設けられた加熱手段と、炉芯管の内部を略垂直方
向に沿って、複数の匣を通過させる搬送手段と、複数の
匣の炉心管内での重量変化を検出する重量検知手段を備
えている。

【００１３】このような構成を有することによって、匣
や炉芯管の熱膨張による変動に影響されず、かつ、匣が
炉詰まりなどの挙動変化を生じた位置を特定することが
可能となる。

【００１４】すなわち、重量検知手段における検出基準
を匣の重量としているので、例えば、熱処理炉内の温度
が上昇して、匣の熱膨張により、匣の高さに変化があっ
たとしても、匣の重量には影響されない。よって、重量
検知手段が匣の重量変化を検出するのは、例えば、匣が
炉詰まりを起こしたり、匣が炉芯管と接触したりという
ような匣の挙動変化によるときである。従って、匣の重
量変化を検知することによって、炉芯管内部における匣
の挙動変化を知ることができる。

【００１５】ここで、上記の挙動変化と重量変化の関係
についてさらに説明すると、匣が炉詰まりを起こした場
合には、それまで積み重ねられた複数の匣（以下、匣群
とする）の総重量を検出していた重量検知手段が、炉詰
まりを起こした匣よりも下方にある匣の重量を検出する
ことになり、重量変化を検知することになる。

【００１６】また、匣が炉芯管内のどの位置で炉詰まり
を起こしているかによって、検出器が検出する匣群の重
量が変化するため、検出基準を匣群の重量にすることに
よって、炉詰まりの有無だけでなく、炉詰まりの位置を
正確に検出することが可能となる。

【００１７】また、匣が炉芯管と接触した場合には、そ
れまで積み重ねられた複数の匣の総重量を検出していた
重量検知手段が、匣と炉芯管との接触によって一時的に
異なる重量を検出することになり、匣と炉芯管との接触
の有無を検知することになる。

【００１８】また、本発明に用いられる加熱手段は、脱
脂ゾーン用と焼成ゾーン用との２種類に分けられ、上記
炉芯管近傍に配置される。形状などは特に限定はしない
が、炉芯管を取り囲むように配置されることが好まし
い。

【００１９】また、本発明に用いられる重量検知手段
は、上記のような機能を有しているようなものであれ
ば、その他については特に限定されるものではない。具
体的な構成としては、例えば、炉芯管内に積み重ねられ
た匣群の重量を測定する検出器と、匣群の匣の挙動変化
による重量変化を演算する演算器とからなるものであ
る。

【００２０】また、演算器は、検出器から得た匣群の重
量情報と、匣群の搬送手段から得た移動情報とから所定
の基準によって演算するものである。さらに、このよう
な構成に加え、演算器から出力された結果出力をもと
に、例えば、炉詰まりなどがあれば、警報を出力する警
報器を有するものであってもよい。

【００２１】また、演算器によって行われる炉詰まりの
検出は、匣群の重量変化として時間微分値によってなさ
れることが好ましい。そうすれば、重量の異なる被処理
物の入った匣や、被処理物のはいっていない空匣が、匣
群の中に混在し、各匣の重量が一定でないとしても、誤
って検出することなく炉詰まりを検出することが可能と
なる。

【００２２】また、検出器を含む重量検知手段は、炉本
体上部にある匣投入部以外の箇所に取り付けられるほう
がよい。そうすれば、匣投入装置との干渉を防止し、匣
投入部の構成を簡素なものにすることが可能となる。

【００２３】また、検出器は、その匣群の重量を検出す
るという役割から、匣群の重量を最も正確に測定できる
位置に配置することが望ましい。

【００２４】当該箇所としては、炉芯管の下部が挙げら
れるが、匣群の重量を正確に測定できるのであれば、特
に、検出器の設置箇所を限定するものではない。

【００２５】

【実施例】本発明の熱処理炉の一実施例である縦型炉に
ついて説明する。図１は本実施例の縦型炉の概略説明
図、図２、図３は本実施例の支持機構及び検出器の概略
斜視図、図４は匣の段数（縦軸）と検出器が検出する重
量（横軸）との関係を示す図、図５、図６は検出器が検
出する重量および重量変化の微分値（縦軸）と匣を１段
下降させる時間（横軸）との関係を示す図である。な
お、ここに引用する図は、いずれも略図であり、実際の
縦型炉の形状、炉芯管の形状及び匣の数などは、この限
りではない。

【００２６】本発明の熱処理炉１は次のような構成から
なっている。すなわち、垂直に設けられた炉芯管２と、
炉芯管２の周囲に設けられた加熱手段であるヒータ３
ａ、３ｂと、複数の匣４ａを積み重ねて匣群４とし、そ
の匣群４を炉芯管２の内部の長手方向に沿って通過させ
る搬送手段５と、匣群４の重量を検出し、その情報を出
力する重量検知手段６と、匣取り出し手段９とからな
る。

【００２７】さらに詳述すると、匣群４の搬送手段５
は、匣の支持台５ａ1と支柱５ａ2とからなる支持機構５
ａと、その支持機構５ａを上下に移動させる駆動機構５
ｂとからなる。支持機構５ａは、支持台５ａ1上に積み
重ねられた匣群４を下方から支持し、かつ、駆動機構５
ｂからの上下運動を匣群４に伝達し、実際に匣群４を搬
送するためのものである。また、駆動機構５ｂは、匣３
の搬送を制御するものであり、モーターを動力とし、そ
の動力をリニアガイドで伝達することにより、支持機構
５ａを駆動させるものである。

【００２８】また、重量検知手段６は、匣群４の重量を
検出する検出器６ａと、検出器６ａからの情報を演算す
る演算器６ｂとからなる。検出器６ａは、図２または図
３にあるように、支持機構５ａに組み込まれており、匣
群の重量を直接測定できるようになっている。検出器６
ａの最大測定重量としては、最大で、縦型炉に投入され
た匣の匣投入部８ａから匣取り出し部８ｂまでの総重
量、すなわち、 （匣１個の重量＋匣内の被処理物１個の重量）×匣の総
数であり、最小で、空匣の投入を考慮して、 （匣１個の重量）である。従って、検出器６ａに使用可
能な機器は、上記の最大測定重量を秤量可能であり、上
記の最小測定重量以下の分解能を持つ重量秤や圧力セン
サであり、ロードセル等の荷重トランスジューサまたは
同等機能を有するものが用いられる。なお、図３のよう
に、検出器６ａを複数個用いる場合には、最大測定重量
及び最小測定重量は、それぞれ、（１／個数）倍とな
る。

【００２９】また、演算器６ｂは、検出器６ａが測定し
た匣の重量をもとに、炉詰まりが起こっているかどうか
を演算により判断するために、検出器６ａと接続されて
いる。さらに、匣群の移動情報も演算に必要なことか
ら、駆動機構５ｂとも接続し、下降信号を取り入れるよ
うにするとともに、必要であれば、炉詰まりが起こった
とき駆動機構５ｂに駆動停止命令を発信することも可能
である。また、演算器６ｂには、異なる重量の匣や被処
理物にも対応する必要があるため、炉詰まり検出のため
の判別値をパラメータとして設定することができるもの
を使用する。さらに、脱脂による匣群の重量変化は検出
せずに、炉詰まりのような急激な重量変化のみを検出す
るために、時間微分機能を付けておくことが必要とな
る。なお、演算により得られた結果を警報器７に出力す
るため、警報器７とも接続されている。

【００３０】また、匣取り出し手段９は、匣群保持爪９
ａ1と、匣群保持爪９ａ1をスライドさせる保持爪駆動機
構９ａ2と、匣４ａを匣取り出し部８ｂから取り出すた
めのプッシャー９ｂ1と、プッシャー９ｂ1をスライドさ
せるプッシャー駆動機構９ｂ2とからなる。匣群保持爪
９ａ1は、匣取り出し部８ｂから取り出す匣４ａのすぐ
上の匣すなわち下から２番目の匣から上の匣群４を支持
するためのもので、支持する匣の下方にスライドし、匣
群４を支持する。また、プッシャー９ｂ1は、一番下に
ある匣を横方向から押し出すことにより取り出す。

【００３１】次に、具体的な検出及び演算方法について
説明する。まず、検出時間は、匣を１段分下降させてい
る間である。このとき検知器６ａには匣群の全重量がか
かっており、匣４ａの炉詰まりが起こればその重量変化
を検出する。なお、１段分下降した時点でいったん検出
を打ち切り、一番下の匣を取り出した後、搬送手段を１
段分上昇させ、検知器６ａに匣群４の全重量がかかって
から検出を再開するという手順で匣群４の検出を行う。

【００３２】本実施例の縦型炉１は、図１に示すよう
に、脱脂ゾーン１１ａと焼成ゾーン１１ｂとから構成さ
れている。このとき、図１のように、匣投入部８ａから
投入される被処理物の重量（Ｗ）は脱脂ゾーン１１ａを
通過中に、被処理物の中に混入されているバインダー重
量（Ｗｂ）分が徐々にΔＷｂ分ずつ軽くなり、脱脂ゾー
ン１１ａ中では被処理物の重量はＷ−ΔＷｂとなる（た
だし、ΔＷｂは脱脂ゾーンで被処理物中のバインダーが
一様に飛散すると仮定して、１匣分下降するごとの平均
バインダー変化量とする）。そして、脱脂ゾーン１１ａ
をでるときには、被処理物中のバインダーは脱脂されて
いるので、被処理物の重量はＷ−Ｗｂとなる（なお、Ｗ
ｂはＷの数％程度）。次に、焼成ゾーン１１ｂを通過す
る被処理物の重量（Ｗ−Ｗｂ）は一定のまま匣取りだし
部８ｂに到達する。また、匣１個の重量（Ｗｓ）はそれ
ぞれのゾーンで重量変化しないものとする。

【００３３】ここで、匣が正常に搬送されている場合、
検出器６ａの出力は、脱脂ゾーン内の総重量＋焼成ゾー
ン内の総重量 ＝（Ｗｓ＋Ｗ−ΔＷｂ）×Ｎ1（脱脂ゾーンの匣段数）
＋（Ｗｓ＋Ｗ−Ｗｂ）×Ｎ2（焼成ゾーンの匣段数） となる。

【００３４】一方、図４に示すように、匣が上からＮ段
目のところで炉詰まりを起こした場合、検出器６ａの出
力は、 １．脱脂ゾーンで炉詰まりを起こした場合（０＜Ｎ＜Ｎ
1） （Ｗｓ＋Ｗ−Ｗｂ＋ΔＷｂ）×（Ｎ1−Ｎ）＋｛Ｗｓ＋
（Ｗ−Ｗｂ）｝×Ｎ2 ２．焼成ゾーンで炉詰まりを起こした場合（Ｎ1≦Ｎ＜
Ｎ1＋Ｎ2） ｛Ｗｓ＋（Ｗ−Ｗｂ）｝×（Ｎ1＋Ｎ2−Ｎ） となり、炉詰まりを起こしていない場合との差は、 １．脱脂ゾーンで炉詰まりを起こした場合（０＜Ｎ＜Ｎ
1） ｛Ｗｓ＋（Ｗ−Ｗｂ＋ΔＷｂ）｝×Ｎ ２．焼成ゾーンで炉詰まりを起こした場合（Ｎ1≦Ｎ＜
Ｎ1＋Ｎ2） ｛Ｗｓ＋（Ｗ−Ｗｂ＋ΔＷｂ）｝×Ｎ1＋｛Ｗｓ＋（Ｗ
−Ｗｂ）｝×（Ｎ−Ｎ1） ここで、ΔＷｂ×Ｎ1＝（Ｗｂ／２）×Ｎ1となるため、
この式は、 ｛Ｗｓ＋（Ｗ−Ｗｂ）｝×Ｎ＋（Ｗｂ／２）×Ｎ1 となる。

【００３５】このとき、図５、図６のように、（Ｗｓ＋
Ｗ−Ｗｂ）を炉詰まりにおける最小変化量とし、（Ｗｓ
＋Ｗ−Ｗｂ）分変化したときの微分値を炉詰まり判定レ
ベルとして演算器６ａに設定（プリセット）しておくこ
とにより、匣が一段でも炉詰まりを起こすと、炉詰まり
の発生を検出し、警報器７に出力するようにする。つま
り、炉詰まりが発生した場合の重量変化（Ｗｓ＋Ｗ）×
Ｎは、被処理物の中に混入されているバインダー重量Ｗ
ｂの数百倍になり、通常匣群を搬送するときに比べ、微
分値が大きく変化するため、（Ｗｓ＋Ｗ−Ｗｂ）より変
化の大きいときのみ検出するようにすると、炉詰まりを
誤検出することなく、確実に検出することが可能であ
る。なお、匣群４の中に空匣が含まれる場合には、（Ｗ
ｓ＋Ｗ−Ｗｂ）＝０として計算する。また、実際には、
バインダー重量の減少及びその微分値は、若干の変動が
あるが、誤差程度のものであり、特に考慮に入れる必要
がないため、図５、図６において、バインダー重量の減
少量及びその微分値は、一定であるという前提で記述し
ている。

【００３６】また、警報器７は、警報音による聴覚的表
示とともに、ディスプレイやランプの点灯などの視覚的
表示によって、上記式のＮの値を表示することにより、
炉詰まりの発生だけでなく、その位置も表示するもので
ある。

【００３７】

【発明の効果】本発明の熱処理炉を用いれば、匣や炉芯
管の熱膨張による匣の位置の変化や、重量の異なる被処
理物の入った匣や空匣の存在による重量のバラツキに関
わらず、炉詰まりの発生とその位置を見落としや誤検出
なく、正確に検出することが可能であるとともに、検知
器の位置の変更により、匣投入部の構成の簡素化が可能
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である縦型炉の概略説明図。

【図２】本発明の一実施例の縦型炉の支持機構及び検出
器の一例を示す概略斜視図。

【図３】本発明の一実施例の縦型炉の支持機構及び検出
器の他の例を示す概略斜視図。

【図４】本発明の一実施例である縦型炉における各ゾー
ンでの被処理物の重量変化説明図。

【図５】本発明の一実施例である縦型炉における脱脂ゾ
ーンで炉詰まりが発生したときの匣の重量と重量変化の
微分値との関係を示す説明図。

【図６】本発明の一実施例である縦型炉における焼成ゾ
ーンで炉詰まりが発生したときの匣の重量と重量変化の
微分値との関係を示す説明図。

【図７】従来の熱処理炉の概略説明図。

【図８】従来の熱処理炉の匣の異常下降状態を示す概略
説明図。

【符号の説明】

１ 縦型炉（熱処理炉） ２ 炉芯管 ３ａ 脱脂用ヒータ ３ｂ 焼成用ヒータ ４ 匣群 ４ａ 匣 ５ 搬送手段 ５ａ 支持機構 ５ａ1 支持台 ５ａ2 支柱 ５ｂ 駆動機構 ６ 重量検知手段 ６ａ 検出器 ６ｂ 演算器 ７ 警報器 ８ａ 匣投入部 ８ｂ 匣取り出し部 ９ａ1 匣群支持爪 ９ａ2 支持爪駆動機構 ９ｂ1 プッシャー ９ｂ2 プッシャー駆動機構 １１ａ 脱脂ゾーン １１ｂ 焼成ゾーン

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 炉本体と、中空状であり略垂直に炉本体
   内に設置される炉芯管と、前記炉心管の周囲に設けられ
   た加熱手段と、前記炉芯管の内部を略垂直方向に沿っ
   て、複数の匣を通過させる搬送手段と、前記炉芯管内の
   前記複数の匣の重量変化を検出する重量検知手段とを有
   することを特徴とする熱処理炉。
2. 【請求項２】 前記重量検知手段は、前記炉芯管内に積
   み重ねられた前記複数の匣の重量を測定する検出器と、
   前記複数の匣の重量変化を演算する演算器とからなるこ
   とを特徴とする請求項１に記載の熱処理炉。
3. 【請求項３】 前記演算器は、前記複数の匣の重量変化
   から、前記複数の匣の一部が前記炉芯管内で炉詰まりの
   状態を起こしていることを検出することを特徴とする請
   求項１または請求項２に記載の熱処理炉。