KR101782824B1 - 가스 공급관 및 열처리 장치 - Google Patents

Abstract

가스 공급관(1)은 일단이 닫혀 있고, 관벽에 길이 방향으로 배열된 복수의 관통 구멍(3)을 구비하는 외측관(2)과, 일단이 가스 공급원에 접속되고, 외측관(2)의 내부에 삽입되는 내측관(5)을 포함한다. 가스 공급원으로부터 공급된 가스는 내측관(5)을 통하고, 외측관(2)의 내부에 형성된 외측관(2)과 내측관(5)의 간극(7)을 통하고, 외측관(2)의 복수의 관통 구멍(3)으로부터 주위 공간으로 방출되는 경로에서 흐른다. 공급된 가스는 내측관을 흐르는 사이와, 외측관(2)과 내측관(5)의 간극을 흐르는 사이에 가스 공급관(1)에 전해진 주위 공간의 온도에 의해 가열 또는 냉각된다. 내측관(5)은 복수의 소관(5a~5d)의 집합체를 포함한다.

Description

가스 공급관 및 열처리 장치{GAS SUPPLY TUBE AND HEAT PROCESSING DEVICE}

본 발명은 가스 공급관과, 그것을 사용해서 노체 내부의 피처리물에 분위기 가스를 공급하면서 열처리를 행하는 열처리 장치에 관한 것이다.

세라믹 콘덴서로 대표되는 세라믹 전자 부품을 얻기 위해서 실시되는 소성 등 피처리물의 열처리에는 그 목적에 따른 분위기 가스가 가스 공급 수단으로부터 공급되는 열처리 장치가 널리 사용되고 있다.

대량의 피처리물을 처리하는 열처리 장치로서 적재 부재에 적재된 피처리물을 반송 기구에 의해 반송하면서 연속해서 처리하는 롤러 하스로, 메시 벨트로 및 푸셔로 등의 연속로를 들 수 있다.

이들 연속로에 있어서, 많은 경우 분위기 가스는 예열된 후에 피처리물에 대해서 공급된다. 가스 공급 수단은 히터에 의해 가열된 노체의 내부 공간에 노출되도록 배치되는 가스 공급관을 포함한다. 분위기 가스의 예열은 노체의 내부 공간의 온도에 의해 가열된 가스 공급관의 내부를 흐르는 동안에 행해진다.

그 일례로서 일본 특허공개 2012-225620호 공보(특허문헌 1)에는 노체 내부에 배치된 가스 공급관을 외측관과 내측관으로 이루어지는 2중관으로 해서 분위기 가스가 내측관을 흐르는 사이와 2중관의 간극을 흐르는 사이에 노체의 내부 공간의 온도에 의해 예열하는 방법이 제안되어 있다.

특허문헌 1에 기재된 가스 공급관(101)을 도 10a 및 도 10b에 나타낸다. 외측관(102)은 관벽에 관통 구멍(103)을 구비하고 있다. 내측관(105)은 관벽에 관통 구멍(110)을 구비하고 있다. 외측관(102)과 내측관(105)의 간극(107)에는 간극(107)을 노체 외부의 분위기로부터 격절하고, 외측관(102)의 내부에서 내측관(105)을 지지하기 위한 부시(108)가 삽입되어 있다.

또한, 외측관(102)과 내측관(105)은 내측관(105)의 관통 구멍(110)의 윤곽을 외측관(102)의 내벽면에 수직 투영했을 때의 투영상과, 외측관(102)의 관통 구멍(103)이 겹치지 않도록 배치되어 있다.

가스 공급관(101)은 도시하지 않는 노체 내부에 배치되고, 노체 외부에 구비된 도시하지 않는 가스 공급원에 접속되어 있다.

가스 공급관(101)에 있어서의 가스의 흐름에 대해서 설명한다. 가스 공급원으로부터 내측관(105)의 양단에 공급된 분위기 가스는 화살표(a)로 나타낸 바와 같이 내측관(105)의 내부(106)를 흐르고, 그 도중에 화살표(b)로 나타낸 바와 같이 내측관(105)의 관통 구멍(110)으로부터 간극(107)으로 방출된다. 간극(107)으로 방출된 분위기 가스는 화살표(c)로 나타낸 바와 같이 외측관(102)의 내벽면을 따라 흐르고, 최종적으로는 화살표(d)로 나타낸 바와 같이 외측관(102)의 관통 구멍(103)으로부터 노 내로 방출된다.

그리고, 분위기 가스는 내측관(105)의 내부(106)를 흐르는 사이와, 간극(107)을 흐르는 사이에 노 내부 온도에 의해 예열된다.

특허문헌 1에서는 상기 가스 공급관은 여분인 스페이스를 필요로 하지 않고, 균일한 온도의 분위기 가스를 피처리물에 공급할 수 있는 것으로 되어 있다.

일본 특허공개 2012-225620호 공보

특허문헌 1에 기재된 가스 공급관에서는 내측관(105)의 내부(106)를 흐르는 분위기 가스는 내측관(105)과 접촉함으로써 가열된다. 그러나, 내측관(105)의 내부(106)의 중심 축선 근방을 흐르는 분위기 가스는 내측관(105)의 관벽으로부터 멀어져 있기 때문에 가열되기 어렵다.

또한, 노체 외부 근방에 있는 내측관(105)의 관통 구멍(110a, 110g)으로부터 간극(107)으로 분출하는 분위기 가스는 내측관(105)을 흐르는 거리가 짧기 때문에 내측관(105)에 접촉하는 거리가 짧다. 그 때문에 그와 같은 분위기 가스는 특히 예열이 불충분해질 우려가 있다.

즉, 특허문헌 1의 열처리 장치에서는 분위기 가스의 예열이 충분하다고는 할 수 없다. 이것은 공급하는 분위기 가스량이 많아짐에 따라서 현저해진다.

분위기 가스가 공급 경로의 도중에 충분히 예열되지 않고, 낮은 온도인 채로 대량의 피처리물에 공급되면 분위기 가스와의 접촉의 상태에 따라 피처리물의 온도에 불균일이 발생한다. 피처리물의 열처리 중의 온도의 불균일은 열처리 후의 상태의 불균일의 원인이 된다. 또한, 피처리물의 열처리 후의 상태의 불균일은 열처리 후의 피처리물을 사용해서 제조되는 각종 제품의 성능의 불균일의 원인이 된다.

따라서, 분위기 가스를 충분히 예열하여 열처리 중의 피처리물의 온도의 불균일을 억제하는 것이 요구되어 있다.

그래서, 본 발명의 목적은 공급되는 분위기 가스를 충분히 예열할 수 있는 가스 공급관과, 열처리 중의 피처리물의 온도의 불균일을 억제할 수 있는 열처리 장치를 제공하는 것이다.

본 발명에서는 공급되는 분위기 가스를 충분히 예열할 수 있는 가스 공급관을 제공하기 위해서 가스 공급관의 내부 구조에 대한 개량이 도모된다.

본 발명에 의한 가스 공급관은 외측관과 내측관을 포함한다. 외측관은 일단이 닫혀있고, 관벽에 길이 방향으로 배열된 복수의 관통 구멍을 구비한다. 내측관은 일단이 가스 공급원에 접속되고, 상기 외측관의 내부에 삽입된다.

가스 공급원으로부터 공급된 가스는 내측관을 통하고, 외측관의 내부에 형성된 외측관과 내측관의 간극을 통하여 외측관의 복수의 관통 구멍으로부터 가스 공급관의 주위 공간으로 방출되는 경로로 흐른다. 공급된 가스는 내측관을 흐르는 사이와, 외측관과 내측관의 간극을 흐르는 사이에 가스 공급관에 전해진 주위 공간의 온도에 의해 가열 또는 냉각된다.

또한, 내측관은 복수의 소관의 집합체를 포함한다.

상기 가스 공급관에서는 내측관은 복수의 소관의 집합체를 포함한다. 따라서, 내측관이 단순한 원통인 경우에 비해 내측관과, 내측관을 흐르는 가스가 접촉하기 쉽게 되어 있다.

그 때문에 상기 가스 공급관은 가스 공급원으로부터 공급된 가스를 내측관을 흐르는 사이와, 외측관과 내측관의 간극을 흐르는 사이의 양쪽에서 가스 공급관에 전해진 주위 공간의 온도에 충분히 융합시킬 수 있다. 그 결과 외측관에 형성된 복수의 관통 구멍으로부터 충분히 균일한 온도의 가스를 주위 공간으로 방출할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 가스 공급관은 내측관에 포함되는 소관의 내부에 삽입 부재가 삽입되어 있어도 좋다.

상기 가스 공급관에서는 소관의 내부에 삽입 부재가 삽입되어 있기 때문에 내측관의 내부의 표면적은 복수의 소관 자체의 표면적과, 삽입 부재의 표면적을 합한 것이 된다. 따라서, 내측관이 단순한 원통인 경우에 비해 내측관과 공급된 가스의 접촉 면적이 더 커진다.

또한, 본 발명에 의한 가스 공급관은 내측관을 구성하는 소관의 관벽의 일부가 소관의 중심축선을 향해서 돌출되어 있어도 좋다.

상기 가스 공급관에서는 소관의 관벽의 일부를 소관의 중심축선을 향해서 돌출시키고 있기 때문에 소관의 내부의 표면적 자체가 커진다. 따라서, 내측관이 단순한 원통인 경우에 비해 내측관과 공급된 가스의 접촉 면적이 더 커진다.

또한, 본 발명은 열처리 중의 피처리물의 온도의 불균일을 억제할 수 있는 열처리 장치에도 적합하다.

본 발명에 의한 열처리 장치는 단열벽에 둘러싸인 내부 공간을 갖는 노체와, 노체의 내부 공간에 노출하도록 배치된 가스 공급관을 포함하는 가스 공급 기구와, 노체의 내부 공간을 가열하는 가열 기구를 포함한다.

이 열처리 장치는 가스 공급 기구에 의해 노체의 내부 공간에 분위기 가스를 공급하고, 분위기 가스 환경 하에서 피처리물을 가열 기구에 의해 가열해서 피처리물을 열처리한다.

가스 공급 기구에 포함되는 가스 공급관은 본 발명에 의한 가스 공급관이다.

본 발명에 의한 가스 공급관은 상기한 바와 같이 공급되는 가스를 가스 공급관에 전해진 주위 공간의 온도에 충분히 융합시킬 수 있다. 따라서, 본 발명에 의한 가스 공급관을 사용한 열처리 장치로는 공급된 분위기 가스가 노체의 내부 공간의 온도에 충분히 융합하고, 예열된 상태로 노체 내부로 방출된다. 그 때문에 열처리 중의 피처리물의 온도의 불균일이 억제되어 피처리물의 열처리 후의 상태가 균일해진다. 그 결과, 열처리 후의 피처리물을 사용해서 제조되는 각종 제품의 성능의 불균일이 없어 제품의 수율을 높일 수 있다.

(발명의 효과)

본 발명에 의한 가스 공급관은 가스 공급원으로부터 공급된 가스를 내측관을 흐르는 사이와, 외측관과 내측관의 간극을 흐르는 사이의 양쪽에서 가스 공급관에 전해진 주위 공간의 온도에 충분히 융합시킬 수 있다. 그 결과, 본 발명에 의한 가스 공급관은 외측관에 형성된 복수의 관통 구멍으로부터 충분히 균일한 온도의 가스를 주위 공간으로 방출할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 열처리 장치는 본 발명에 의한 가스 공급관을 사용해서 충분히 균일한 온도의 분위기 가스를 피처리물에 대해서 공급함으로써 열처리 중의 피처리물의 온도의 불균일을 억제할 수 있다. 그 때문에 피처리물의 열처리 후의 상태가 균일해진다. 그 결과, 열처리 후의 피처리물을 사용해서 제조되는 각종 제품의 성능이 불균일해지는 일이 없어 제품의 수율을 높일 수 있다.

도 1a는 본 발명의 제 1 실시형태에 의한 가스 공급관(1)의 외관도이며, 측면의 외관도이다.
도 1b는 본 발명의 제 1 실시형태에 의한 가스 공급관(1)의 외관도이며, 바닥면의 외관도이다.
도 1c는 본 발명의 제 1 실시형태에 의한 가스 공급관(1)의 외관도이며, 선단의 외관도이다.
도 2a는 도 1a에 나타낸 Z1-Z1선을 따른 가스 공급관(1)의 단면도이다.
도 2b는 도 1b에 나타낸 X1-X1선을 따른 가스 공급관(1)의 단면도이다.
도 2c는 도 1b에 나타낸 Y1-Y1선을 따른 가스 공급관(1)의 단면도이다.
도 3a는 가스 공급관의 내측관을 본 발명의 범위 외의 비교예와, 본 발명의 범위 내의 제 1 실시형태의 사이에서 비교해서 나타내기 위한 단면도이며, 비교예의 단면도이다.
도 3b는 가스 공급관의 내측관을 본 발명의 범위 외의 비교예와, 본 발명의 범위 내의 제 1 실시형태의 사이에서 비교해서 나타내는 단면도이며, 도 2a에 나타낸 가스 공급관(1)의 내측관(5)의 단면도이다.
도 4a는 도 3a에 나타낸 가스 공급관의 내측관에 있어서, 그 내부를 흐르는 가스가 받는 열을 나타내는 모식도이며, 비교예에 있어서의 모식도이다.
도 4b는 도 3b에 나타낸 가스 공급관의 내측관에 있어서, 그 내부를 흐르는 가스가 받는 열을 나타내는 모식도이며, 도 3b에 나타낸 가스 공급관(1)의 내측관(5)에 있어서의 모식도이다.
도 5a는 도 1a~도 1c에 나타낸 가스 공급관(1)을 사용해서 구성되는 열처리 장치(11)의 단면도이며, 열처리 장치(11)를 측면 방향으로부터 본 단면도이다.
도 5b는 도 1a~도 1c에 나타낸 가스 공급관(1)을 사용해서 구성되는 열처리 장치(11)의 단면도이며, 도 5a의 Y2-Y2 단면도이다.
도 6은 분위기 가스의 예열이 되는 방법을 본 발명의 범위 외의 비교예의 가스 공급관과, 본 발명의 범위 내의 제 1 실시형태의 가스 공급관(1)의 사이에서 비교해서 나타내는 그래프이다.
도 7은 본 발명의 제 1 실시형태의 변형예에 있어서의 가스 공급관(1)의 내측관(5)의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제 2 실시형태에 있어서의 가스 공급관(1)의 내측관(5)의 단면도이다.
도 9는 본 발명의 제 3 실시형태에 있어서의 가스 공급관(1)의 내측관(5)의 단면도이다.
도 10a는 배경기술의 가스 공급관(101)의 단면도이며, 가스 공급관(101)을 측면 방향으로부터 본 단면도이다.
도 10b는 배경기술의 가스 공급관(101)의 단면도이며, 도 10a의 Y3-Y3 단면도이다.

-제 1 실시형태-

본 발명의 제 1 실시형태에 의한 가스 공급관(1)에 대해서 도 1a, 도 1b, 도 1c 및 도 2a, 도 2b, 도 2c를 사용해서 설명한다.

가스 공급관(1)은 외측관(2)과 내측관(5)을 포함한다. 외측관(2)은 일단이 닫혀 있고, 관벽에 길이 방향으로 배열된 복수의 관통 구멍[3(3a~3i)]을 구비한다. 또한, 외측관(2)은, 예를 들면 후술하는 열처리 장치(11)의 측부 단열벽(15)에 부착될 때의 지지 부재인 플랜지(4)를 타단에 구비한다.

내측관(5)은 일단이 도시하지 않는 가스 공급원에 접속되고, 내측관(5)의 타단이 개방되어 외측관(2)의 일단과 서로 마주보도록 외측관(2)의 내부에 삽입된다. 내측관(5)이 외측관(2)에 삽입됨으로써 형성된 간극(7)에는 간극(7)을 주위 공간으로부터 격절하고, 내측관(5)을 외측관(2)의 내부에서 지지하기 위한 부시(8)가 삽입되어 있다.

내측관(5)은 복수의 소관(5a~5d)의 집합체로 되어 있다. 이 실시형태에서는 복수의 소관(5a~5d)은 일체 성형되어 있다.

가스 공급관(1)에 있어서의 가스의 흐름에 대해서 도 2b를 사용해서 설명한다. 가스 공급원으로부터 내측관(5)의 일단에 공급된 가스는 화살표(A)로 나타낸 바와 같이 소관(5a)의 내부(6a) 및 소관(5c)의 내부(6c)를 지나 화살표(B)로 나타낸 바와 같이 내측관(5)의 타단으로부터 외측관(2)의 내부로 방출된다.

외측관(2)의 내부로 방출된 가스는 화살표(C)로 나타낸 바와 같이 간극(7)을 따라 흐르고, 최종적으로는 화살표(D)로 나타낸 바와 같이 외측관(2)의 복수의 관통 구멍[3(3a~3i)]으로부터 주위 공간으로 방출된다. 이 경로는 소관(5b)의 내부(6b) 및 소관(5d)의 내부(6d)를 가스가 흐르는 경우도 마찬가지이다.

또한, 도 2b에서는 화살표(C)로 나타낸 가스는 간극(7)의 관통 구멍(3)에 가까운 부분을 흐르고 있는 것처럼 도시되어 있지만, 실제로는 간극(7) 전체에 걸쳐서 흐르고 있다.

가스 공급관(1)은 여러 가지 장소에 배치될 수 있지만, 어느 쪽이든 가스 공급관(1)에는 가스 공급관(1)의 주위 공간의 온도가 전해지고 있다. 따라서, 공급된 가스는 내측관(5)을 흐르는 사이와, 외측관(2)과 내측관(5)의 간극(7)을 흐르는 사이의 양쪽에서 가스 공급관(1)에 전해진 주위 공간의 온도에 의해 가열 또는 냉각된다.

상기 내측관(5)이 단순한 원통에 비해 가스와의 접촉 면적이 커서 흐르는 가스가 주위 환경의 온도와 융합되기 쉬워지는 것에 대해서 도 3a, 도 3b 및 도 4a, 도 4b를 사용해서 설명한다.

도 3a는 비교예의 내측관(35)의 단면의 확대도이다. 내측관(35)은 통상의 구조의 관이다. 내부(36)의 단면은 원형이며, 면적(S)과 둘레 길이(P)를 갖는다. 즉, 내측관(35)의 길이를 L로 하면, 내측관(35)의 내용적은 SL이 된다. 또한, 내측관(35)의 내부의 표면적은 PL이 된다.

도 3b는 본 발명의 내측관(5)의 단면의 확대도이다. 내측관(5)은 상기한 바와 같이 복수의 소관(5a~5d)의 집합체로 되어 있다. 소관(5a)의 내부(6a)의 단면은 원형이며, 단면적(Sa) 및 둘레 길이(Pa)를 갖는다. 소관(5b)의 내부(6b)의 단면도 원형이며, 단면적(Sb) 및 둘레 길이(Pb)를 갖는다. 소관(5c)의 내부(6c)의 단면도 원형이며, 단면적(Sc) 및 둘레 길이(Pc)를 갖는다. 소관(5d)의 내부(6d)의 단면도 원형이며, 단면적(Sd) 및 둘레 길이(Pd)를 갖는다.

도 3b에서는 내부(6a)의 단면적(S_a), 내부(6b)의 단면적(S_b), 내부(6c)의 단면적(S_c) 및 내부(6d)의 단면적(S_d)은 모두 S/4가 되도록 설정되어 있다. 그 경우 내부(6a)의 둘레 길이(P_a), 내부(6b)의 둘레 길이(P_b), 내부(6c)의 둘레 길이(P_c)와, 내부(6d)의 둘레 길이(P_d)는 모두 P/2가 된다. 그 때문에 소관(6a~6d)의 단면적의 합(S_a+S_b+S_c+S_d)을 S_T로 했을 때, S_T는 S가 된다. 또한, 단면의 둘레 길이의 합(P_a+P_b+P_c+P_d)을 P_T로 했을 때 P_T는 2P가 된다. 즉, 내측관(5)의 길이를 L이라고 하면 내측관(5)의 내용적은 SL이 된다. 또한, 내측관(5)의 내부의 표면적은 2PL이 된다.

따라서, 내측관(5)은 내측관(35)과 같은 내용적이면서 내부의 표면적은 2배로 되어 있고, 소관(5a~5d)을 흐르는 가스와의 접촉 면적이 크게 되어 있다.

도4a는 도 3a의 내부(36)에 가스가 흐르고 있을 경우에 그 가스의 온도를 온도의 높이에 대응한 영역으로 구분해서 나타낸 모식도이다. 또한, 도 4b는 도 3b의 소관(5a~5d)에 가스가 흐르고 있을 경우에 그들 가스의 온도를 온도의 높이에 대응한 영역으로 구분해서 나타낸 모식도이다.

또한, 도 4a 및 도 4b에서는 내측관으로부터의 방열은 관의 형상에 의하지 않고 같다고 가정하고 있다. 도 4a 및 도 4b에 있어서, 각 영역 사이에서의 온도의 관계는 H6<H5<H4<H3<H2<H1이며, H1이 가장 온도가 높은 영역을 나타내고, H6이 가장 온도가 낮은 영역을 나타내고 있다.

도 4a에서는 내측관(35)의 내부(36)의 관벽 근방을 흐르는 가스의 온도는 높아져 있지만, 중앙 근방을 흐르는 가스의 온도는 낮은 그대로이다. 한편, 도 4b에서는 내측관(5)의 소관(5a~5d)을 흐르는 가스는 중앙부 근방까지 온도가 높아져 있다. 이 차이는 공급되는 가스량이 많아짐에 따라서 현저해진다. 이것은 상기에서 설명한 바와 같이 소관(5a~5d)의 집합체인 내측관(5)은 내측관(5)을 흐르는 가스와의 접촉 면적이 크게 되어 있어 주위 환경의 온도를 가스에 전하기 쉽게 되어 있기 때문이다.

즉, 본 발명에 있어서의 내측관(5)에서는 가스 공급원으로부터 공급된 가스를 내측관(5)을 흐르는 사이에 가스 공급관의 주위 공간의 온도에 충분히 융합시킬 수 있다.

또한, 내측관(5)은 소관(5a~5d)의 집합체이기 때문에 그 외측 표면도 같은 내용적을 갖는 단순한 원통에 비해 면적이 크게 되어 있다. 그 때문에 가스 공급관(1)에서는 외측관(2)과 내측관(5)의 간극(7)을 흐르는 가스의 접촉 면적도 크게 되어 있다.

따라서, 상기 가스 공급관(1)은 가스 공급원으로부터 공급된 가스를 내측관[5(소관(5a~5d))]을 흐르는 사이와, 외측관(2)과 내측관(5)의 간극(7)을 흐르는 사이의 양쪽에서 가스 공급관(1)에 전해진 주위 공간의 온도에 충분히 융합시킬 수 있다. 그 결과, 상기 가스 공급관(1)은 외측관(2)에 형성된 복수의 관통 구멍[3(3a~3i)]으로부터 충분히 균일한 온도의 가스를 주위 공간으로 방출할 수 있다.

상기에서 설명한 본 발명의 제 1 실시형태에 의한 가스 공급관(1)을 사용한 열처리 장치(11)에 대해서 도 5a, 도 5b 및 도 6을 사용해서 설명한다.

열처리 장치(11)는 노체(12)와, 가스 공급 기구(18)와, 가열 기구(19)와, 반송 기구(22)를 구비한다. 피처리물(27)은 가스 공급 기구(18)로부터 공급되는 소정의 분위기 가스로 채워지는 노체(12)의 내부를 적재 부재(26)에 적재된 상태로 반송 기구(22)에 의해 반송되면서 가열 기구(19)에 의해 가열됨으로써 열처리된다.

노체(12)는 상부 단열벽(13)과, 하부 단열벽(14)과, 측부 단열벽(15)을 포함한다. 노체(12)의 내부 공간은 열처리 존 격벽(16)에 의해 복수의 열처리 존으로 분할된다. 열처리 존 격벽(16)에는 피처리물(27)을 적재한 적재 부재(26)가 반송 중에 통과할 수 있는 통과구(17)가 형성되어 있다.

가스 공급 기구(18)는 가스 공급관(1)과, 도시하지 않는 가스 공급원을 포함한다. 가스 공급관(1)은 2개 있는 측부 단열벽(15)의 일방측으로부터 노체(12)를 횡단하는 방향으로 노체(12)의 내부 공간으로 돌출되도록 배치되고, 플랜지(4)에 의해 측부 단열벽(15)에 부착되어 있다. 각 열처리 존에는 입구측과 출구측의 열처리 존 격벽(16) 근방에 1개씩 합계 2개의 가스 공급관(1)이 배치되어 있다.

가열 기구(19)는 상부 히터(20)와, 하부 히터(21)와, 도시하지 않는 전원과, 도시하지 않는 출력 컨트롤러를 포함한다. 출력 컨트롤러는 상부 히터(20) 및 하부 히터(21)의 출력을 조정하고, 상기 열처리 존 내부의 온도 환경을 소정의 상태로 설정한다.

반송 기구(22)는 반송 롤러(23)와, 도시하지 않는 베이스대 상에 지지되는 지지 부재(24)와, 구동 수단(25)을 포함한다. 반송 롤러(23)는 구동 수단(25)에 의해 소정의 속도로 회전된다. 피처리물(27)을 적재한 적재 부재(26)는 반송 롤러(23) 상에 적재됨으로써 소정의 속도로 노체(12)의 내부를 화살표(C)의 방향으로 반송된다. 반송 속도는 열처리 존마다 설정된다.

각 열처리 존은 상부 히터(18) 및 하부 히터(19)의 출력을 출력 컨트롤러로 조정함으로써 소정의 조건의 승온 존, 온도 유지 존 및 강온 존 중 어느 하나로 되어 있다. 열처리 장치(11)는 승온 존, 온도 유지 존 및 강온 존을 조합하고, 또한 각 존에서의 반송 속도를 조정함으로써 소정의 온도 프로파일을 설정할 수 있다. 따라서, 피처리물(24)은 열처리 장치(11)의 노체(12)의 내부를 반송 기구(22)에 의해 반송되는 사이에 소정의 온도 프로파일에서 열처리되게 된다.

가스 공급원으로부터 공급되는 소정의 분위기 가스는 가스 공급관(1)의 내부를 흐를 때에 가스 공급관(1)에 전해진 노체(12)의 내부 공간의 온도에 의해 예열된다. 가스 공급관(1)의 외측관(2)의 관통 구멍(3)으로부터는 화살표(F)의 방향으로 예열된 분위기 가스가 연속적으로 방출된다. 그 결과, 노체(12)의 내부 공간은 소정의 분위기 가스로 채워진 상태가 유지된다.

도 6은 가스 공급관에 의한 분위기 가스의 예열이 되는 방법의 차이에 대해서 도 3a에 나타낸 내측관(35)을 구비하는 가스 공급관을 사용한 경우(비교예)와, 도 3b에 나타낸 내측관(5)을 구비하는 가스 공급관(1)을 사용한 경우(실시예)를 비교해서 나타낸 것이다. 또한, 비교예의 가스 공급관은 내측관(5)을 내측관(35)으로 변경하고, 기타 부재는 가스 공급관(1)과 동일하게 한 것이다.

온도 측정 개소는 최고 온도 유지 존에 배치되어 있는 2개의 가스 공급관(1) 중 입구측의 열처리 존 격벽(16) 근방에 배치된 것의 「선단 부근」(외측관의 관통 구멍(3a) 부근), 「선단-중앙간」(동 3c 부근), 「중앙 부근」(동 3e 부근), 「중앙-근원간」 (동 3g 부근) 및 「근원 부근」(동 3i 부근)이다.

가스 공급관(1)의 내부에서 예열된 상태의 분위기 가스의 온도가 측정될 수 있도록 각 관통 구멍의 근방에서 방출 직후의 분위기 가스가 접촉하는 위치에 열전대를 배치했다. 최고 온도 유지 존의 설정 온도는 통상의 세라믹 전자 부품을 소성할 때에 설정하는 온도로 했다. 또한, 도 6에서는 측정 개소에 있어서의 온도를 설정 온도로부터의 편차의 형상으로 나타내고 있다.

가스 공급관의 「근원 부근」 및 「중앙-근원간」에 있어서는 비교예와 실시예 사이에서 측정 온도의 차이는 거의 보이지 않는다. 이것은 어느 쪽의 가스 공급관을 사용해도 가스 공급관의 외측관(2)의 관통 구멍(3i)으로부터 방출되는 분위기 가스는 내측관(5)(또는 내측관(35))과 외측관(2)의 간극(7)을 흐르는 동안에 충분히 예열되어 있기 때문이다.

그러나, 간극(7)을 흐르는 거리가 짧아질수록 사용한 가스 공급관의 차이에 대응한 측정 온도의 차이가 현저해져 있다. 비교예에 있어서는 분위기 가스는 내측관(35)의 내부를 흐르는 사이에는 충분 예열되어 있지 않다. 또한, 간극(7)을 흐르는 거리가 짧아질수록 거기에서의 예열도 불충분해진다.

따라서, 간극(7)을 흐르는 거리가 비교적 짧은 외측관(2)의 관통 구멍(3a~3f)으로부터 방출되는 분위기 가스는 온도가 충분히 오르지 않은 채 방출되어 있다. 특히, 간극(7)을 흐르는 거리가 가장 짧은 관통 구멍(3a)으로부터 방출되는 분위기 가스의 영향을 받는 가스 공급관의 「선단 부근」의 온도의 저하가 현저하다. 그 결과, 방출된 분위기 가스는 가스 공급관의 「선단 부근」으로부터 「중앙 부근」의 노체(12) 내부의 온도를 낮춰버린다.

한편, 실시예에 있어서는 분위기 가스는 내측관(5)의 내부를 흐르는 동안에 충분히 예열되어 있다. 그 때문에 간극(7)을 흐르는 거리가 짧아도 예열이 불충분해질 일은 없다.

따라서, 간극(7)을 흐르는 거리가 비교적 짧은 외측관(2)의 관통 구멍(3a~3f)으로부터 방출되는 분위기 가스이어도 온도가 충분히 오르고 있다. 그 결과, 방출된 분위기 가스는 외측관(2)의 관통 구멍(3a~3f) 부근의 노체(12) 내부의 온도를 낮출 일은 없다.

또한, 실시예에 있어서 가스 공급관의 「근원 부근」 및 「선단 부근」에서 노체(12) 내부의 온도가 약간 낮게 되어 있는 이유로서는 측부 단열벽(15)에 의한 흡열의 영향이 고려되지만, 상세한 것은 불분명하다. 또한, 온도의 저하가 이 정도이면 피처리물의 온도의 불균일은 억제되어 피처리물의 열처리 후의 상태는 충분히 균일한 것이 확인되어 있다.

즉, 본 발명에 의한 열처리 장치(11)에서는 공급된 분위기 가스가 노체 내부의 온도에 의해 충분히 예열된 상태에서 노체(12) 내부로 방출된다. 그 때문에 열처리 중의 피처리물의 온도의 불균일이 억제되어 피처리물의 열처리 후의 상태가 균일해진다. 그 결과, 열처리 후의 피처리물을 사용해서 제조되는 각종 제품의 성능이 불균일해지는 일이 없어 제품의 수율을 높게 할 수 있다.

본 발명의 제 1 실시형태에서는 열처리 장치(11)로서 적재 부재(26)의 반송 매체가 반송 롤러(23)인 소위 롤러 하스로를 예로서 설명했지만, 본 발명은 그 밖의 형태의 열처리 장치에도 적용할 수 있다.

또한, 본 발명의 열처리 장치는 유리 기판 등의 기재에 도포된 금속 재료 또는 무기 재료를 포함하는 페이스트의 건조 또는 소성 또는 금속 재료 또는 무기 재료를 포함하는 분체의 가소 등의 열처리에 널리 적용할 수 있다.

또한, 본 발명의 제 1 실시형태로서 내측관(5)이 도 3b에 나타내는 복수의 소관(5a~5d)을 일체 성형한 것을 예시했지만, 이것에 한정되는 것은 아니다.

예를 들면, 도 7에 나타내는 바와 같이 내측관(5)으로서 복수의 소관(5a~5d)을 접합재(9)로 접합한 것을 사용해도 좋다. 이 경우, 기성의 소관을 접합재(9)로 접합함으로써 내측관(5)을 용이하게 제작할 수 있다.

-제 2 실시형태-

본 발명의 제 2 실시형태에 의한 가스 공급관(1)의 내측관(5)에 대해서 도 8을 사용해서 설명한다.

도 8은 본 발명의 제 2 실시형태에 의한 가스 공급관(1)의 내측관(5)의 단면의 확대도이다. 도 8에 나타내는 내측관(5)에서는 내측관(5)을 구성하는 소관(5a~5d)의 내부(6a~6d)에 단면이 십자형상으로 격벽형상의 삽입 부재(10)가 삽입되어 있다. 그 때문에 내측관(5)의 내부의 표면적은 소관(5a~5d) 자체의 표면적과, 삽입 부재(10)의 표면적을 합한 것이 되고, 내측관(5)이 단순한 원통일 경우에 비해 공급된 가스와의 접촉 면적이 더 커진다.

삽입 부재(10)는 내측관(5)을 구성하는 소관(5a~5d)의 온도가 그 내부(6a~6d)의 공간 내에 효율적으로 전해지도록 소관(5a~5d)의 내주면과 밀착해서 삽입되어 있다. 그 때문에 삽입 부재(10)의 재질의 모스 경도는 소관(5a~5d)의 재질의 모스 경도 이하인 것이 바람직하다. 이 경우, 소관(5a~5d)의 내부에 삽입 부재(10)를 삽입할 때에 소관(5a~5d)의 내부를 상처를 입히는 일이 없다.

또한, 삽입 부재(10)의 열팽창 계수는 소관(5a~5d)의 재질의 열팽창 계수와 동일하거나 또는 가까운 것이 바람직하다. 이 경우, 삽입 부재(10)가 고온 환경 하에 있어서 열팽창했을 때에 소관(5a~5d)의 내주면에 과도한 응력이 가해지지 않아 소관(5a~5d)이 파손되는 일이 없다.

또한, 도 8에서는 소관(5a~5d)의 내부(6a~6d)에 삽입되는 삽입 부재(10)가 단면이 십자형상의 격벽형상인 것을 예시했지만, 이것에 한정되는 것은 아니다.

예를 들면, 삽입 부재(10)로서 실형상 부재의 집합체를 사용해도 좋다. 실형상 부재의 집합체는 표면적이 크기 때문에 공급된 가스와의 접촉 면적을 소량으로도 크게 할 수 있다.

또한, 실형상 부재의 집합체는 탄력성이 풍부하기 때문에 소관(5a~5d)의 내부에 삽입할 때에 소관(5a~5d)의 내부를 상처입히는 일이 없다. 또한, 고온 환경 하에 있어서 열팽창했을 때에 소관(5a~5d)의 내주면에 과도한 응력이 가해지지 않아 소관(5a~5d)이 파손되는 일이 없다.

-제 3 실시형태-

본 발명의 제 3 실시형태에 의한 가스 공급관(1)의 내측관(5)에 대해서 도 9를 사용해서 설명한다.

도 9는 본 발명의 제 3 실시형태에 의한 가스 공급관(1)의 내측관(5)의 단면의 확대도이다. 도 9에 나타내는 내측관(5)에서는 내측관(5)을 구성하는 소관(5a~5d)의 관벽의 일부가 소관(5a~5d)의 중심축선을 향해서 단면이 대략 직사각형이 되도록 돌출되어 있다. 이 경우, 소관(5a~5d)의 내부(6a~6d)의 표면적 자체가 커진다. 그 때문에 내측관(5)이 단순한 원통일 경우에 비해 내측관(5)의 내부의 표면적 자체가 더 커진다. 이 돌출 구조는 가능한 한 소관(5a~5d)의 중심축선에 가까운 영역까지 달하고 있는 편이 바람직하다. 이것에 의해 내측관(5)의 내부에 있어서 가스 공급원으로부터 공급된 가스와의 접촉 면적을 충분히 크게 할 수 있다.

또한, 도 9에서는 소관(5a~5d)의 관벽의 돌출 구조로서 단면이 대략 직사각형인 것을 예시했지만, 이것에 한정되는 것은 아니고, 단면이 다른 형상이어도 좋다.

본 발명의 가스 공급관(1)의 내측관(5)에 대해서는 제 2 및 제 3 실시형태를 조합해서 가스와의 접촉 면적을 더 크게 해도 좋다. 또한, 소관(5a~5d)의 형상은 모두 같은 필요는 없고, 다른 형상의 소관의 집합체이어도 좋다.

또한, 본 발명의 가스 공급관(1)의 각 구성 요소의 재질은 그 사용 목적에 따라서 적당히 선택된다. 예를 들면, 열처리 장치(11)에 사용하는 경우에는 고온의 산화성 분위기에도 견딜 수 있는 알루미나 등의 고융점 세라믹 재료를 사용할 수 있다. 한편, 비교적 저온의 환경 하에서 사용하는 경우에는 스테인리스강 등의 금속 재료를 사용해도 좋다.

본 발명의 가스 공급관(1)은 가스 공급원으로부터 공급된 낮은 온도의 가스를 가스 공급관(1)의 주위 온도에 의해 가열할 목적으로 사용해도 좋다. 한편, 가스 공급원으로부터 공급된 높은 온도의 가스를 가스 공급관(1)의 주위 온도에 의해 냉각할 목적으로 사용해도 좋다.

또한, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 범위 내에 있어서 여러 가지의 응용, 변형을 추가하는 것이 가능하다.

이상, 본 발명의 실시형태에 대해서 설명했지만, 이번에 개시된 실시형태는 모든 점에서 예시이며 제한적인 것은 아니다. 본 발명의 범위는 청구범위에 의해 나타내어지고, 청구범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함된다.

1 : 가스 공급관 2 : 외측관
3 : 외측관의 관통 구멍 5 : 내측관
5a, 5b, 5c, 5d : 소관 6a, 6b, 6c, 6d : 소관의 내부
7 : 외측관과 내측관의 간극 10 : 삽입 부재
11 : 열처리 장치 12 : 노체
18 :가스 공급 기구 19 : 가열 기구
27 : 피처리물

Claims (4)

1. 일단이 닫혀 있고, 관벽에 길이 방향으로 배열된 복수의 관통 구멍을 구비하는 외측관과,
   일단이 가스 공급원에 접속되고, 타단이 개방되어 상기 외측관의 일단과 서로 마주보도록, 상기 외측관의 내부에 삽입되는 내측관을 포함하는 가스 공급관으로서,
   상기 가스 공급원으로부터 공급된 가스는 상기 내측관의 타단으로부터 상기 외측관의 내부로 방출되고, 상기 외측관의 내부에 형성된 상기 외측관과 상기 내측관의 간극을 통하고, 상기 외측관의 복수의 관통 구멍으로부터 상기 가스 공급관의 주위 공간으로 방출되는 경로로 흐르고, 또한 상기 내측관을 흐르는 사이와, 상기 외측관과 상기 내측관의 간극을 흐르는 사이에 상기 가스 공급관에 전해진 주위 공간의 온도에 의해 가열 또는 냉각되고,
   상기 내측관은 복수의 소관의 집합체를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 공급관.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 소관의 내부에 삽입 부재가 삽입되어 있는 것을 특징으로 하는 가스 공급관.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 소관의 관벽의 일부는 상기 소관의 중심축선을 향해서 돌출되어 있는 것을 특징으로 하는 가스 공급관.
4. 단열벽에 둘러싸인 내부 공간을 갖는 노체와,
   상기 노체의 내부 공간에 노출하도록 배치된 가스 공급관을 포함하는 가스 공급 기구와,
   상기 노체의 내부 공간을 가열하는 가열 기구를 포함하고,
   상기 가스 공급 기구에 의해 상기 노체의 내부 공간에 분위기 가스를 공급하고, 상기 분위기 가스 환경 하에서 피처리물을 가열 기구에 의해 가열해서 상기 피처리물을 열처리하는 열처리 장치로서,
   상기 가스 공급관은 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 가스 공급관인 것을 특징으로 하는 열처리 장치.

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