WO2014203733A1 - ガス供給管および熱処理装置 - Google Patents

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WO2014203733A1
WO2014203733A1 PCT/JP2014/064844 JP2014064844W WO2014203733A1 WO 2014203733 A1 WO2014203733 A1 WO 2014203733A1 JP 2014064844 W JP2014064844 W JP 2014064844W WO 2014203733 A1 WO2014203733 A1 WO 2014203733A1
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gas supply
pipe
gas
supply pipe
tube
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PCT/JP2014/064844
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敦 瀬川
泰志 多田
祥 松岡
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株式会社村田製作所
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B9/00—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity
    • F27B9/04—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity adapted for treating the charge in vacuum or special atmosphere
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B9/00—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity
    • F27B9/12—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity with special arrangements for preheating or cooling the charge
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D7/00—Forming, maintaining, or circulating atmospheres in heating chambers
    • F27D7/02—Supplying steam, vapour, gases, or liquids

Definitions

  • the present invention relates to a gas supply pipe and a heat treatment apparatus that uses the gas supply pipe and performs heat treatment while supplying atmospheric gas to an object to be processed inside the furnace body.
  • a heat treatment apparatus for heat treatment of an object to be processed such as firing performed to obtain a ceramic electronic component typified by a ceramic capacitor, a heat treatment apparatus in which an atmospheric gas corresponding to the purpose is supplied from a gas supply means is widely used. .
  • Continuous furnaces such as roller hearth furnaces, mesh belt furnaces, and pusher furnaces, that continuously process workpieces placed on stacking members while being transported by a transport mechanism as a heat treatment apparatus for processing a large amount of workpieces Is mentioned.
  • the atmospheric gas is supplied to the workpiece after being preheated.
  • the gas supply means includes a gas supply pipe disposed so as to be exposed to the internal space of the furnace body heated by the heater. The preheating of the atmospheric gas is performed while flowing in the gas supply pipe heated at the temperature of the internal space of the furnace body.
  • Patent Document 1 discloses that a gas supply pipe disposed inside a furnace body is a double pipe composed of an outer pipe and an inner pipe, and an atmospheric gas is used for the inner pipe. A method of preheating according to the temperature of the internal space of the furnace body during the flow and the flow through the gap between the double tubes has been proposed.
  • FIGS. 10A and 10B A gas supply pipe 101 described in Patent Document 1 is shown in FIGS. 10A and 10B.
  • the outer tube 102 includes a through hole 103 in the tube wall.
  • the inner tube 105 includes a through hole 110 in the tube wall.
  • a bush 108 is inserted into the gap 107 between the outer tube 102 and the inner tube 105 to isolate the gap 107 from the atmosphere outside the furnace body and to support the inner tube 105 inside the outer tube 102.
  • outer tube 102 and the inner tube 105 are arranged so that the projection image obtained when the contour of the through hole 110 of the inner tube 105 is vertically projected onto the inner wall surface of the outer tube 102 and the through hole 103 of the outer tube 102 do not overlap. Is arranged.
  • the gas supply pipe 101 is disposed inside a furnace body (not shown), and is connected to a gas supply source (not shown) provided outside the furnace body.
  • the gas flow in the gas supply pipe 101 will be described.
  • the atmospheric gas supplied from the gas supply source to both ends of the inner pipe 105 flows through the inside 106 of the inner pipe 105 as shown by an arrow a, and in the middle of the through-hole of the inner pipe 105 as shown by an arrow b. 110 is discharged into the gap 107.
  • the atmospheric gas discharged into the gap 107 flows along the inner wall surface of the outer tube 102 as indicated by the arrow c, and finally, from the through hole 103 of the outer tube 102 as indicated by the arrow d. To be released.
  • the atmospheric gas is preheated by the furnace temperature while flowing through the inside 106 of the inner pipe 105 and through the gap 107.
  • the above gas supply pipe can supply an atmosphere gas having a uniform temperature to the object to be processed without requiring an extra space.
  • the atmospheric gas flowing through the inside 106 of the inner pipe 105 is heated by contacting the inner pipe 105.
  • the atmospheric gas flowing in the vicinity of the central axis of the inside 106 of the inner tube 105 is difficult to be heated because it is away from the tube wall of the inner tube 105.
  • the atmospheric gas ejected into the gap 107 from the through holes 110a and 110g of the inner tube 105 in the vicinity of the outside of the furnace body has a short distance to flow through the inner tube 105, the distance in contact with the inner tube 105 is short. Therefore, such an atmospheric gas may have insufficient preheating.
  • the temperature of the object to be processed varies depending on the contact state with the atmospheric gas.
  • the variation in temperature during the heat treatment of the workpiece causes a variation in the state after the heat treatment.
  • the variation in the state of the workpiece after the heat treatment causes the variation in the performance of various products manufactured using the workpiece after the heat treatment.
  • an object of the present invention is to provide a gas supply pipe capable of sufficiently preheating the supplied atmospheric gas and a heat treatment apparatus capable of suppressing variations in temperature of the object to be processed during the heat treatment. is there.
  • the internal structure of the gas supply pipe is improved in order to provide a gas supply pipe capable of sufficiently preheating the supplied atmospheric gas.
  • the gas supply pipe includes an outer pipe and an inner pipe.
  • the outer tube is closed at one end and includes a plurality of through holes arranged in the tube wall in the length direction.
  • One end of the inner tube is connected to a gas supply source and is inserted into the outer tube.
  • the gas supplied from the gas supply source passes through the inner tube, passes through the gap between the outer tube and the inner tube formed inside the outer tube, and is discharged from the plurality of through holes in the outer tube to the surrounding space of the gas supply tube. Will flow in the route.
  • the supplied gas is heated or cooled by the temperature of the surrounding space transmitted to the gas supply pipe while flowing through the inner pipe and through the gap between the outer pipe and the inner pipe.
  • the inner tube includes an assembly of a plurality of small tubes.
  • the inner pipe includes an assembly of a plurality of small pipes. Therefore, the inner tube and the gas flowing through the inner tube are easily brought into contact with each other as compared with the case where the inner tube is a simple cylinder.
  • the gas supply pipe described above is a surrounding space where the gas supplied from the gas supply source is transmitted to the gas supply pipe both during the flow through the inner pipe and through the gap between the outer pipe and the inner pipe. It can be used to the full temperature. As a result, a gas having a sufficiently uniform temperature can be discharged from the plurality of through holes provided in the outer tube to the surrounding space.
  • an insertion member may be inserted into a small pipe included in the inner pipe.
  • the surface area inside the inner pipe is the sum of the surface area of the plurality of small pipes and the surface area of the insertion member. Therefore, the contact area between the inner tube and the supplied gas is further increased as compared with the case where the inner tube is a simple cylinder.
  • a part of the pipe wall of the small pipe constituting the inner pipe may protrude toward the central axis of the small pipe.
  • the present invention is also directed to a heat treatment apparatus that can suppress variations in the temperature of an object to be treated during heat treatment.
  • a heat treatment apparatus includes a furnace body having an internal space surrounded by a heat insulating wall, a gas supply mechanism including a gas supply pipe disposed so as to be exposed in the internal space of the furnace body, and an interior of the furnace body A heating mechanism for heating the space.
  • This heat treatment apparatus heats the object to be processed by supplying the atmosphere gas to the internal space of the furnace body by the gas supply mechanism and heating the object to be processed by the heating mechanism in the atmosphere gas environment.
  • the gas supply pipe included in the gas supply mechanism is a gas supply pipe according to the present invention.
  • the gas supply pipe according to the present invention can sufficiently adjust the supplied gas to the temperature of the surrounding space transmitted to the gas supply pipe. Therefore, in the heat treatment apparatus using the gas supply pipe according to the present invention, the supplied atmospheric gas is sufficiently adapted to the temperature of the internal space of the furnace body and discharged into the furnace body in a preheated state. Therefore, variation in temperature of the object to be processed during the heat treatment is suppressed, and the state of the object to be processed after the heat treatment becomes uniform. As a result, there is no variation in the performance of various products manufactured using the processed object after heat treatment, and the yield of products can be increased.
  • the gas supply pipe according to the present invention provides a surrounding space in which the gas supplied from the gas supply source is transmitted to the gas supply pipe both during the flow through the inner pipe and through the gap between the outer pipe and the inner pipe. It can be used to the full temperature. As a result, the gas supply pipe according to the present invention can discharge a gas having a sufficiently uniform temperature into the surrounding space from the plurality of through holes provided in the outer pipe.
  • the heat treatment apparatus supplies the atmosphere gas having a sufficiently uniform temperature to the object to be processed using the gas supply pipe according to the present invention, whereby the temperature variation of the object to be processed during the heat treatment. Can be suppressed. Therefore, the state after the heat treatment of the object to be processed becomes uniform. As a result, the performance of various products manufactured using the object to be processed after heat treatment does not vary, and the product yield can be increased.
  • FIG. 1B is a cross-sectional view of the gas supply pipe 1 taken along line Z1-Z1 shown in FIG. 1A.
  • FIG. FIG. 2 is a cross-sectional view of the gas supply pipe 1 taken along line X1-X1 shown in FIG. 1B.
  • FIG. 1B is a cross-sectional view of the gas supply pipe 1 taken along line Y1-Y1 shown in FIG. 1B. It is sectional drawing for comparing and showing the inner side pipe
  • FIG. 2B is a cross-sectional view showing the inner pipe of the gas supply pipe in comparison between the comparative example outside the scope of the present invention and the first embodiment within the scope of the present invention, and the gas supply pipe shown in FIG. 2A 1 is a cross-sectional view of one inner tube 5.
  • FIG. 2B is a cross-sectional view showing the inner pipe of the gas supply pipe in comparison between the comparative example outside the scope of the present invention and the first embodiment within the scope of the present invention
  • the gas supply pipe shown in FIG. 2A 1 is a cross-sectional view of one inner tube 5.
  • FIG. 3B is a schematic diagram showing heat received by a gas flowing in the inner pipe of the gas supply pipe shown in FIG. 3A, and is a schematic diagram in a comparative example.
  • FIG. 3B is a schematic diagram showing heat received by a gas flowing in the inner pipe of the gas supply pipe shown in FIG. 3B, and is a schematic diagram in the inner pipe 5 of the gas supply pipe 1 shown in FIG. 3B.
  • It is sectional drawing of the heat processing apparatus 11 comprised using the gas supply pipe
  • FIG. 5B is a cross-sectional view of the heat treatment apparatus 11 configured using the gas supply pipe 1 shown in FIGS.
  • FIG. 1A to 1C is a cross-sectional view along Y2-Y2 of FIG. 5A. It is a graph which shows how the atmospheric gas is preheated by comparing between the gas supply pipe of the comparative example outside the scope of the present invention and the gas supply pipe 1 of the first embodiment within the scope of the present invention. . It is sectional drawing of the inner side pipe
  • the gas supply pipe 1 includes an outer pipe 2 and an inner pipe 5.
  • the outer tube 2 is closed at one end and includes a plurality of through holes 3 (3a to 3i) arranged in the tube wall in the length direction.
  • tube 2 equips the other end with the flange 4 which is a support member at the time of attaching to the side part heat insulation wall 15 of the heat processing apparatus 11 mentioned later, for example.
  • the inner tube 5 is connected to a gas supply source (not shown) and inserted into the outer tube 2.
  • a bush 8 for isolating the gap 7 from the surrounding space and supporting the inner tube 5 inside the outer tube 2 is inserted. Yes.
  • the inner tube 5 is an assembly of a plurality of small tubes 5a to 5d.
  • the plurality of small tubes 5a to 5d are integrally formed.
  • the gas flow in the gas supply pipe 1 will be described with reference to FIG. 2B.
  • the gas supplied from the gas supply source to one end of the inner pipe 5 passes through the inside 6a of the small pipe 5a and the inside 6c of the small pipe 5c as shown by the arrow A, and passes through the inside of the inner pipe 5 as shown by the arrow B. It is discharged from the end into the outer tube 2.
  • the gas released into the outer tube 2 flows along the gap 7 as shown by the arrow C, and finally, as shown by the arrow D, the plurality of through-holes 3 (3a ⁇ 3) of the outer tube 2 are flown. 3i) is released into the surrounding space. This path is the same when gas flows through the inside 6b of the small tube 5b and the inside 6d of the small tube 5d.
  • the gas indicated by the arrow C is illustrated as flowing through a portion of the gap 7 close to the through hole 3, but actually flows over the entire gap 7.
  • the gas supply pipe 1 can be disposed in various places, but in any case, the temperature of the space around the gas supply pipe 1 is transmitted to the gas supply pipe 1. Therefore, the supplied gas is heated or cooled by the temperature of the surrounding space transmitted to the gas supply pipe 1 both during the flow through the inner pipe 5 and through the gap 7 between the outer pipe 2 and the inner pipe 5. Is done.
  • the inner tube 5 has a larger contact area with the gas than a simple cylinder, and the flowing gas is easily compatible with the ambient temperature. .
  • FIG. 3A is an enlarged view of a cross section of the inner tube 35 of the comparative example.
  • the inner tube 35 is a tube having a normal structure.
  • the cross section of the interior 36 is circular and has an area S and a circumferential length P. That is, if the length of the inner tube 35 is L, the inner volume of the inner tube 35 is SL.
  • the inner surface area of the inner tube 35 is PL.
  • FIG. 3B is an enlarged view of a cross section of the inner tube 5 of the present invention.
  • the inner tube 5 is an assembly of a plurality of small tubes 5a to 5d as described above.
  • the cross section of the inside 6a of the small tube 5a is circular and has a cross-sectional area Sa and a circumferential length Pa.
  • the cross section of the inside 6b of the small tube 5b is also circular, and has a cross-sectional area Sb and a circumferential length Pb.
  • the cross section of the inside 6c of the small tube 5c is also circular, and has a cross sectional area Sc and a circumferential length Pc.
  • the cross section of the inside 6d of the small tube 5d is also circular, and has a cross-sectional area Sd and a circumferential length Pd.
  • the sectional area S a of the internal 6a, the cross-sectional area S b of the inner 6b, the cross-sectional area S d of the cross-sectional area S c, and internal 6d internal 6c are all set to be a S / 4 Yes.
  • the circumferential length P a of the internal 6a, the peripheral length P c of the peripheral length P b, the interior 6c of the inner 6b, perimeter P d of the internal 6d are all the P / 2. Therefore, when the sum S a + S b + S c + S d of the cross-sectional area of the small pipe 6a ⁇ 6d and the S T, S T becomes S.
  • P T is 2P. That is, if the length of the inner tube 5 is L, the inner volume of the inner tube 5 is SL. Further, the inner surface area of the inner tube 5 is 2PL.
  • the inner tube 5 has the same internal volume as the inner tube 35, the inner surface area is doubled, and the contact area with the gas flowing through the small tubes 5a to 5d is increased.
  • FIG. 4A is a schematic diagram showing the temperature of the gas divided into regions corresponding to the high temperature when the gas flows in the interior 36 of FIG. 3A.
  • FIG. 4B is a schematic diagram showing the temperatures of the gases in the small tubes 5a to 5d shown in FIG. 3B divided into regions corresponding to the high temperatures.
  • the temperature of the gas flowing in the vicinity of the tube wall of the inside 36 of the inner tube 35 is high, but the temperature of the gas flowing in the vicinity of the center remains low.
  • the temperature of the gas flowing through the small tubes 5a to 5d of the inner tube 5 is high up to the vicinity of the central portion. This difference becomes more prominent as the amount of gas supplied increases.
  • the inner tube 5, which is an assembly of the small tubes 5a to 5d has a large contact area with the gas flowing through the inner tube 5, making it easy to convey the temperature of the surrounding environment to the gas. This is because.
  • the gas supplied from the gas supply source can be sufficiently adapted to the temperature of the space around the gas supply pipe while flowing through the inner pipe 5.
  • the inner tube 5 is an assembly of small tubes 5a to 5d, the outer surface of the inner tube 5 has a larger area than a simple cylinder having the same inner volume. Therefore, in the gas supply pipe 1, the contact area with the gas flowing through the gap 7 between the outer pipe 2 and the inner pipe 5 is also large.
  • the gas supply pipe 1 is configured to cause the gas supplied from the gas supply source to flow between the inner pipe 5 (small pipes 5a to 5d) and the gap 7 between the outer pipe 2 and the inner pipe 5. In both cases, the temperature of the surrounding space transmitted to the gas supply pipe 1 can be sufficiently adjusted. As a result, the gas supply pipe 1 can discharge a gas having a sufficiently uniform temperature from the plurality of through holes 3 (3a to 3i) provided in the outer pipe 2 to the surrounding space.
  • FIG. 5A A heat treatment apparatus 11 using the gas supply pipe 1 according to the first embodiment of the present invention described above will be described with reference to FIGS. 5A, 5B, and 6.
  • FIG. 5A A heat treatment apparatus 11 using the gas supply pipe 1 according to the first embodiment of the present invention described above will be described with reference to FIGS. 5A, 5B, and 6.
  • FIG. 5A A heat treatment apparatus 11 using the gas supply pipe 1 according to the first embodiment of the present invention described above will be described with reference to FIGS. 5A, 5B, and 6.
  • the heat treatment apparatus 11 includes a furnace body 12, a gas supply mechanism 18, a heating mechanism 19, and a transport mechanism 22.
  • the workpiece 27 is transported by the heating mechanism 19 while being transported by the transport mechanism 22 while being placed on the stacking member 26 inside the furnace body 12 filled with a predetermined atmospheric gas supplied from the gas supply mechanism 18. It is heat-treated by being heated.
  • the furnace body 12 includes an upper heat insulating wall 13, a lower heat insulating wall 14, and a side heat insulating wall 15.
  • the internal space of the furnace body 12 is divided into a plurality of heat treatment zones by heat treatment zone partition walls 16.
  • the heat treatment zone partition 16 is provided with a passage port 17 through which a stacking member 26 on which an object 27 is placed can pass during conveyance.
  • the gas supply mechanism 18 includes a gas supply pipe 1 and a gas supply source (not shown).
  • the gas supply pipe 1 is disposed so as to protrude from the one side of the two side heat insulating walls 15 in the direction crossing the furnace body 12 into the internal space of the furnace body 12, and the side heat insulating walls are provided by the flange 4. 15 is attached.
  • a total of two gas supply pipes 1 are disposed, one near the heat treatment zone partition 16 on the inlet side and the outlet side.
  • the heating mechanism 19 includes an upper heater 20, a lower heater 21, a power source (not shown), and an output controller (not shown).
  • the output controller adjusts the outputs of the upper heater 20 and the lower heater 21 and sets the temperature environment inside the heat treatment zone to a predetermined state.
  • the transport mechanism 22 includes a transport roller 23, a support member 24 supported on a base (not shown), and a driving unit 25.
  • the transport roller 23 is rotated at a predetermined speed by the driving unit 25.
  • the stacking member 26 on which the workpiece 27 is placed is placed on the carrying roller 23, so that the inside of the furnace body 12 is carried in the direction of arrow C at a predetermined speed.
  • the conveyance speed is set for each heat treatment zone.
  • Each heat treatment zone is one of a temperature rising zone, a temperature holding zone, and a temperature lowering zone under predetermined conditions by adjusting the outputs of the upper heater 18 and the lower heater 19 with an output controller.
  • the heat treatment apparatus 11 can set a predetermined temperature profile by combining the temperature increase zone, the temperature holding zone, and the temperature decrease zone, and adjusting the conveyance speed in each zone. Therefore, the workpiece 24 is heat-treated with a predetermined temperature profile while being transported by the transport mechanism 22 inside the furnace body 12 of the heat treatment apparatus 11.
  • the predetermined atmospheric gas supplied from the gas supply source is preheated by the temperature of the internal space of the furnace body 12 transmitted to the gas supply pipe 1 when flowing inside the gas supply pipe 1. From the through hole 3 of the outer pipe 2 of the gas supply pipe 1, atmospheric gas preheated in the direction of arrow F is continuously released. As a result, the internal space of the furnace body 12 is maintained filled with a predetermined atmospheric gas.
  • FIG. 6 shows the difference in how the atmospheric gas is preheated by the gas supply pipe when the gas supply pipe including the inner pipe 35 shown in FIG. 3A is used (comparative example) and the inner pipe 5 shown in FIG. 3B. It compares and shows the case where the gas supply pipe
  • the inner pipe 5 is changed to the inner pipe 35 and the other members are the same as those of the gas supply pipe 1.
  • the temperature measurement point is “near the tip” of the gas supply pipe 1 arranged in the vicinity of the heat treatment zone partition wall 16 on the inlet side (through hole 3a of the outer pipe). Near the tip) (near 3c), “near the center” (near 3e), “between the center and root” (near 3g) and “near the root” (near 3i).
  • thermocouple was disposed in the vicinity of each through-hole in a position where the ambient gas hits immediately after discharge so that the temperature of the ambient gas preheated inside the gas supply pipe 1 could be measured.
  • the set temperature of the maximum temperature holding zone was set to a temperature set when firing a normal ceramic electronic component. In FIG. 6, the temperature at the measurement location is shown in the form of a deviation from the set temperature.
  • the difference in measurement temperature corresponding to the difference in the gas supply pipe used becomes more conspicuous.
  • the atmospheric gas is not sufficiently preheated while flowing in the inner pipe 35. Furthermore, the shorter the distance flowing through the gap 7, the less preheating there will be.
  • the atmospheric gas released from the through holes 3a to 3f of the outer pipe 2 having a relatively short distance flowing through the gap 7 is released without sufficiently raising the temperature.
  • the temperature drop in the “near the tip” of the gas supply pipe affected by the atmospheric gas discharged from the through hole 3a having the shortest distance flowing through the gap 7 is remarkable.
  • the released atmospheric gas lowers the temperature inside the furnace body 12 from “near the tip” to “near the center” of the gas supply pipe.
  • the atmospheric gas is sufficiently preheated while flowing inside the inner pipe 5. Therefore, even if the distance flowing through the gap 7 is short, preheating is not insufficient.
  • the temperature is sufficiently increased.
  • the released atmospheric gas does not lower the temperature inside the furnace body 12 near the through holes 3a to 3f of the outer tube 2.
  • the reason why the temperature inside the furnace body 12 is slightly lower at “near the root” and “near the tip” of the gas supply pipe is considered to be due to the effect of heat absorption by the side heat insulating wall 15. Is unknown. Further, if the temperature drop is about this level, it is confirmed that the temperature variation of the object to be processed is suppressed, and the state after the heat treatment of the object to be processed is sufficiently uniform.
  • the supplied atmospheric gas is released into the furnace body 12 in a state of being sufficiently preheated at the temperature inside the furnace body. Therefore, variation in temperature of the object to be processed during the heat treatment is suppressed, and the state of the object to be processed after the heat treatment becomes uniform. As a result, the performance of various products manufactured using the object to be processed after heat treatment does not vary, and the product yield can be increased.
  • a so-called roller hearth furnace in which the transport medium of the stacking member 26 is the transport roller 23 has been described as an example of the heat treatment apparatus 11, but the present invention is also applicable to other forms of heat treatment apparatuses. it can.
  • the heat treatment apparatus of the present invention is widely used for heat treatment such as drying or baking of a paste containing a metal material or an inorganic material applied to a base material such as a glass substrate, or calcination of a powder containing a metal material or an inorganic material. Can be applied.
  • the inner tube 5 is an example in which the plurality of small tubes 5a to 5d shown in FIG. 3B are integrally formed.
  • the present invention is not limited to this.
  • a plurality of small tubes 5a to 5d joined with a joining material 9 may be used as the inner tube 5.
  • the inner tube 5 can be easily manufactured by bonding the ready-made small tubes with the bonding material 9.
  • FIG. 8 is an enlarged view of a cross section of the inner pipe 5 of the gas supply pipe 1 according to the second embodiment of the present invention.
  • a partition-like insertion member 10 having a cross-shaped cross section is inserted into the inside 6 a to 6 d of the small tubes 5 a to 5 d constituting the inner tube 5. Therefore, the surface area inside the inner tube 5 is the sum of the surface area of the small tubes 5a to 5d itself and the surface area of the insertion member 10.
  • the supplied gas The contact area with the is further increased.
  • the insertion member 10 is inserted in close contact with the inner peripheral surfaces of the small tubes 5a to 5d so that the temperature of the small tubes 5a to 5d constituting the inner tube 5 is efficiently transmitted into the space of the inside 6a to 6d. Yes. Therefore, the Mohs hardness of the material of the insertion member 10 is preferably equal to or less than the Mohs hardness of the material of the small tubes 5a to 5d. In this case, when the insertion member 10 is inserted into the small tubes 5a to 5d, the inside of the small tubes 5a to 5d is not damaged.
  • the thermal expansion coefficient of the insertion member 10 is preferably the same as or close to the thermal expansion coefficient of the material of the small tubes 5a to 5d. In this case, when the insertion member 10 is thermally expanded in a high temperature environment, excessive stress is not applied to the inner peripheral surfaces of the small tubes 5a to 5d, and the small tubes 5a to 5d are not damaged.
  • the insertion member 10 to be inserted into the insides 6a to 6d of the small tubes 5a to 5d is exemplified as a cross-shaped partition wall, but is not limited thereto.
  • an aggregate of thread members may be used as the insertion member 10. Since the aggregate of the thread-like members has a large surface area, the contact area with the supplied gas can be increased even with a small amount.
  • the inside of the small tubes 5a to 5d is not damaged when inserted into the small tubes 5a to 5d. Further, when the thermal expansion is performed in a high temperature environment, excessive stress is not applied to the inner peripheral surfaces of the small tubes 5a to 5d, and the small tubes 5a to 5d are not damaged.
  • FIG. 9 is an enlarged view of a cross section of the inner pipe 5 of the gas supply pipe 1 according to the third embodiment of the present invention.
  • a part of the tube walls of the small tubes 5a to 5d constituting the inner tube 5 protrudes toward the central axis of the small tubes 5a to 5d so as to have a substantially rectangular cross section.
  • the surface area itself of the insides 6a to 6d of the small tubes 5a to 5d is increased. Therefore, compared with the case where the inner tube 5 is a simple cylinder, the surface area itself of the inner tube 5 is further increased. It is preferable that this projecting structure reaches as close to the central axis of the small tubes 5a to 5d as possible. Thereby, the contact area with the gas supplied from the gas supply source can be sufficiently increased inside the inner pipe 5.
  • the protruding structure of the tube walls of the small tubes 5a to 5d is illustrated as having a substantially rectangular cross section, but is not limited to this, and the cross section may have another shape.
  • the contact area with the gas may be further increased by combining the second and third embodiments.
  • the shapes of the small tubes 5a to 5d need not all be the same, and may be a collection of small tubes having different shapes.
  • each component of the gas supply pipe 1 of the present invention is appropriately selected according to the purpose of use.
  • a high melting point ceramic material such as alumina that can withstand a high-temperature oxidizing atmosphere can be used.
  • a metal material such as stainless steel may be used.
  • the gas supply pipe 1 of the present invention may be used for the purpose of heating a low-temperature gas supplied from a gas supply source at the ambient temperature of the gas supply pipe 1.
  • a high temperature gas supplied from a gas supply source may be used for the purpose of cooling at the ambient temperature of the gas supply pipe 1.

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Abstract

　ガス供給管（１）は、一端が閉じられており、管壁に長さ方向に配列された複数の貫通孔（３）を備える外側管（２）と、一端がガス供給源に接続され、外側管（２）の内部に挿入される内側管（５）とを含む。ガス供給源から供給されたガスは、内側管（５）を通り、外側管（２）の内部に形成された外側管（２）と内側管（５）との隙間（７）を通り、外側管（２）の複数の貫通孔（３）から周囲空間に放出される経路で流れる。供給されたガスは、内側管を流れる間と、外側管（２）と内側管（５）との隙間を流れる間に、ガス供給管（１）に伝わった周囲空間の温度により加熱または冷却される。内側管（５）は、複数の小管（５ａ）～（５ｄ）の集合体を含む。

Description

ガス供給管および熱処理装置
　この発明は、ガス供給管と、それを用いて炉体内部の被処理物に雰囲気ガスを供給しながら熱処理を行なう熱処理装置とに関するものである。
　セラミックコンデンサに代表されるセラミック電子部品を得るために実施される焼成など、被処理物の熱処理には、その目的に応じた雰囲気ガスがガス供給手段から供給される熱処理装置が広く用いられている。
　大量の被処理物を処理する熱処理装置として、積載部材に載置された被処理物を、搬送機構によって搬送しながら連続して処理する、ローラハース炉、メッシュベルト炉、およびプッシャ炉などの連続炉が挙げられる。
　これらの連続炉において、多くの場合、雰囲気ガスは、予熱された後に被処理物に対して供給される。ガス供給手段は、ヒータによって加熱された炉体の内部空間に露出するように配設されるガス供給管を含む。雰囲気ガスの予熱は、炉体の内部空間の温度で加熱されたガス供給管の内部を流れる間に行われる。
　その一例として、特開２０１２－２２５６２０号公報（特許文献１）には、炉体内部に配設されたガス供給管を外側管と内側管とからなる二重管とし、雰囲気ガスが内側管を流れる間と二重管の隙間を流れる間に、炉体の内部空間の温度により予熱する方法が提案されている。
　特許文献１に記載のガス供給管１０１を図１０Ａおよび図１０Ｂに示す。外側管１０２は、管壁に貫通孔１０３を備えている。内側管１０５は、管壁に貫通孔１１０を備えている。外側管１０２と内側管１０５との隙間１０７には、隙間１０７を炉体外部の雰囲気から隔絶し、外側管１０２の内部で内側管１０５を支持するためのブッシュ１０８が挿入されている。
　また、外側管１０２と内側管１０５とは、内側管１０５の貫通孔１１０の輪郭を外側管１０２の内壁面に垂直投影したときの投影像と、外側管１０２の貫通孔１０３とが重ならないように配置されている。
　ガス供給管１０１は、不図示の炉体内部に配設され、炉体外部に備えられた不図示のガス供給源に接続されている。
　ガス供給管１０１におけるガスの流れについて説明する。ガス供給源から内側管１０５の両端に供給された雰囲気ガスは、矢印ａで示したように内側管１０５の内部１０６を流れ、その途中で、矢印ｂで示したように内側管１０５の貫通孔１１０から隙間１０７に放出される。隙間１０７に放出された雰囲気ガスは、矢印ｃで示したように外側管１０２の内壁面に沿って流れ、最終的には、矢印ｄで示したように外側管１０２の貫通孔１０３から炉内に放出される。
　そして、雰囲気ガスは、内側管１０５の内部１０６を流れる間と、隙間１０７を流れる間に、炉内温度によって予熱される。
　特許文献１では、上記のガス供給管は、余分なスペースを要さずに、均一な温度の雰囲気ガスを被処理物に供給できるとされている。
特開２０１２－２２５６２０号公報
　特許文献１に記載のガス供給管では、内側管１０５の内部１０６を流れる雰囲気ガスは、内側管１０５と接触することにより加熱される。しかしながら、内側管１０５の内部１０６の中心軸線近傍を流れる雰囲気ガスは、内側管１０５の管壁から離れているため加熱されにくい。
　また、炉体外部近傍にある内側管１０５の貫通孔１１０ａ、１１０ｇから隙間１０７に噴出する雰囲気ガスは、内側管１０５を流れる距離が短いため、内側管１０５に接触する距離が短い。そのため、そのような雰囲気ガスは、特に予熱が不充分となるおそれがある。
　すなわち、特許文献１の熱処理装置では、雰囲気ガスの予熱が充分とは言えない。このことは、供給する雰囲気ガス量が多くなるにつれて顕著となる。
　雰囲気ガスが供給経路の途中で充分に予熱されず、低い温度のままで大量の被処理物に供給されると、雰囲気ガスとの接触の具合によって、被処理物の温度にばらつきが生じる。被処理物の熱処理中の温度のばらつきは、熱処理後の状態のばらつきの原因となる。また、被処理物の熱処理後の状態のばらつきは、熱処理後の被処理物を用いて製造される各種製品の性能のばらつきの原因となる。
　したがって、雰囲気ガスを充分に予熱し、熱処理中の被処理物の温度のばらつきを抑制することが求められている。
　そこで、この発明の目的は、供給される雰囲気ガスを充分に予熱することができるガス供給管と、熱処理中の被処理物の温度のばらつきを抑制することができる熱処理装置とを提供することである。
　この発明では、供給される雰囲気ガスを充分に予熱できるガス供給管を提供するため、ガス供給管の内部構造についての改良が図られる。
　この発明に係るガス供給管は、外側管と内側管とを含む。外側管は、一端が閉じられており、管壁に長さ方向に配列された複数の貫通孔を備える。内側管は、一端がガス供給源に接続され、前記外側管の内部に挿入される。
　ガス供給源から供給されたガスは、内側管を通り、外側管の内部に形成された外側管と内側管との隙間を通り、外側管の複数の貫通孔からガス供給管の周囲空間に放出される経路で流れる。供給されたガスは、内側管を流れる間と、外側管と内側管との隙間を流れる間に、ガス供給管に伝わった周囲空間の温度により加熱または冷却される。
　また、内側管は、複数の小管の集合体を含む。
　上記のガス供給管では、内側管は、複数の小管の集合体を含む。したがって、内側管が単なる円筒である場合に比べて、内側管と、内側管を流れるガスとが接触しやすくなっている。
　そのため、上記のガス供給管は、ガス供給源から供給されたガスを、内側管を流れる間と、外側管と内側管との隙間を流れる間との両方で、ガス供給管に伝わった周囲空間の温度に充分なじませることができる。その結果、外側管に設けられた複数の貫通孔から、充分に均一な温度のガスを周囲空間に放出することができる。
　また、この発明に係るガス供給管は、内側管に含まれる小管の内部に、挿入部材が挿入されていてもよい。
　上記のガス供給管では、小管の内部に挿入部材が挿入されているため、内側管の内部の表面積は、複数の小管自体の表面積と、挿入部材の表面積とを合わせたものになる。したがって、内側管が単なる円筒である場合に比べて、内側管と供給されたガスとの接触面積がさらに大きくなる。
　また、この発明に係るガス供給管は、内側管を構成する小管の管壁の一部が、小管の中心軸線に向かって突出していてもよい。
　上記のガス供給管では、小管の管壁の一部を、小管の中心軸線に向かって突出させているため、小管の内部の表面積自体が大きくなる。したがって、内側管が単なる円筒である場合に比べて、内側管と供給されたガスとの接触面積がさらに大きくなる。
　また、この発明は、熱処理中の被処理物の温度のばらつきを抑制できる熱処理装置にも向けられる。
　この発明に係る熱処理装置は、断熱壁に囲まれた内部空間を有する炉体と、炉体の内部空間に露出するように配設されたガス供給管を含むガス供給機構と、炉体の内部空間を加熱する加熱機構とを含む。
　この熱処理装置は、ガス供給機構により炉体の内部空間に雰囲気ガスを供給し、雰囲気ガス環境下で被処理物を加熱機構により加熱して、被処理物を熱処理する。
　ガス供給機構に含まれるガス供給管は、この発明に係るガス供給管である。
　この発明に係るガス供給管は、上記のように、供給されるガスをガス供給管に伝わった周囲空間の温度に充分なじませることができる。したがって、この発明に係るガス供給管を用いた熱処理装置では、供給された雰囲気ガスが、炉体の内部空間の温度に充分になじみ、予熱された状態で、炉体内部に放出される。そのため、熱処理中の被処理物の温度のばらつきが抑制され、被処理物の熱処理後の状態が均一となる。その結果、熱処理後の被処理物を用いて製造される各種製品の性能のばらつきがなく、製品の歩留まりを高くすることができる。
　この発明に係るガス供給管は、ガス供給源から供給されたガスを、内側管を流れる間と、外側管と内側管との隙間を流れる間との両方で、ガス供給管に伝わった周囲空間の温度に充分なじませることができる。その結果、この発明に係るガス供給管は、外側管に設けられた複数の貫通孔から、充分に均一な温度のガスを周囲空間に放出することができる。
　また、この発明に係る熱処理装置は、この発明に係るガス供給管を用いて充分に均一な温度の雰囲気ガスを被処理物に対して供給することにより、熱処理中の被処理物の温度のばらつきを抑制することができる。そのため、被処理物の熱処理後の状態が均一となる。その結果、熱処理後の被処理物を用いて製造される各種製品の性能がばらつくことがなく、製品の歩留まりを高くすることができる。
この発明の第１の実施形態に係るガス供給管１の外観図であり、側面の外観図である。 この発明の第１の実施形態に係るガス供給管１の外観図であり、底面の外観図である。 この発明の第１の実施形態に係るガス供給管１の外観図であり、先端の外観図である。 図１Ａに示したＺ１－Ｚ１線に沿ったガス供給管１の断面図である。 図１Ｂに示したＸ１－Ｘ１線に沿ったガス供給管１の断面図である。 図１Ｂに示したＹ１－Ｙ１線に沿ったガス供給管１の断面図である。 ガス供給管の内側管を、この発明の範囲外の比較例と、この発明の範囲内の第１の実施形態との間で比較して示すための断面図であり、比較例の断面図である。 ガス供給管の内側管を、この発明の範囲外の比較例と、この発明の範囲内の第１の実施形態との間で比較して示す断面図であり、図２Ａに示したガス供給管１の内側管５の断面図である。 図３Ａに示したガス供給管の内側管において、その内部を流れるガスが受ける熱を示す模式図であり、比較例における模式図である。 図３Ｂに示したガス供給管の内側管において、その内部を流れるガスが受ける熱を示す模式図であり、図３Ｂに示したガス供給管１の内側管５における模式図である。 図１Ａから図１Ｃに示したガス供給管１を用いて構成される熱処理装置１１の断面図であり、熱処理装置１１を側面方向から見た断面図である。 図１Ａから図１Ｃに示したガス供給管１を用いて構成される熱処理装置１１の断面図であり、図５ＡのＹ２－Ｙ２断面図である。 雰囲気ガスの予熱のされ方を、この発明の範囲外の比較例のガス供給管と、この発明の範囲内の第１の実施形態のガス供給管１との間で比較して示すグラフである。 この発明の第１実施形態の変形例におけるガス供給管１の内側管５の断面図である。 この発明の第２実施形態におけるガス供給管１の内側管５の断面図である。 この発明の第３実施形態におけるガス供給管１の内側管５の断面図である。 背景技術のガス供給管１０１の断面図であり、ガス供給管１０１を側面方向から見た断面図である。 背景技術のガス供給管１０１の断面図であり、図１０ＡのＹ３－Ｙ３断面図である。
　－第１の実施の形態－
　この発明の第１の実施形態に係るガス供給管１について、図１Ａ，図１Ｂ，図１Ｃおよび図２Ａ，図２Ｂ，図２Ｃを用いて説明する。
　ガス供給管１は、外側管２と内側管５とを含む。外側管２は、一端が閉じられており、管壁に長さ方向に配列された複数の貫通孔３（３ａ～３ｉ）を備える。また、外側管２は、例えば後述の熱処理装置１１の側部断熱壁１５に取り付けられる際の支持部材であるフランジ４を他端に備える。
　内側管５は、一端が不図示のガス供給源に接続され、外側管２の内部に挿入される。内側管５が外側管２に挿入されることにより形成された隙間７には、隙間７を周囲空間から隔絶し、内側管５を外側管２の内部で支持するためのブッシュ８が挿入されている。
　内側管５は、複数の小管５ａ～５ｄの集合体となっている。この実施形態では、複数の小管５ａ～５ｄは一体成形されている。
　ガス供給管１におけるガスの流れについて、図２Ｂを用いて説明する。ガス供給源から内側管５の一端に供給されたガスは、矢印Ａで示したように小管５ａの内部６ａおよび小管５ｃの内部６ｃを通って、矢印Ｂで示したように内側管５の他端から外側管２の内部に放出される。
　外側管２の内部に放出されたガスは、矢印Ｃで示したように隙間７に沿って流れ、最終的には、矢印Ｄで示したように外側管２の複数の貫通孔３（３ａ～３ｉ）から周囲空間に放出される。この経路は、小管５ｂの内部６ｂおよび小管５ｄの内部６ｄをガスが流れる場合も同様である。
　なお、図２Ｂでは、矢印Ｃで示したガスは、隙間７の貫通孔３に近い部分を流れているように図示されているが、実際には隙間７全体に亘って流れている。
　ガス供給管１は、種々の場所に配設され得るが、いずれにしても、ガス供給管１には、ガス供給管１の周囲空間の温度が伝わっている。したがって、供給されたガスは、内側管５を流れる間と、外側管２と内側管５との隙間７を流れる間との両方で、ガス供給管１に伝わった周囲空間の温度により加熱または冷却される。
　上記の内側管５が、単なる円筒に比べてガスとの接触面積が大きく、流れるガスが周囲環境の温度となじみやすくなることについて、図３Ａ，図３Ｂおよび図４Ａ，図４Ｂを用いて説明する。
　図３Ａは、比較例の内側管３５の断面の拡大図である。内側管３５は、通常の構造の管である。内部３６の断面は、円形であって、面積Ｓと周長Ｐとを有する。すなわち、内側管３５の長さをＬとすると、内側管３５の内容積はＳＬとなる。また、内側管３５の内部の表面積はＰＬとなる。
　図３Ｂは、この発明の内側管５の断面の拡大図である。内側管５は、上記のように複数の小管５ａ～５ｄの集合体となっている。小管５ａの内部６ａの断面は円形であって、断面積Ｓaおよび周長Ｐaを有する。小管５ｂの内部６ｂの断面も円形であって、断面積Ｓbおよび周長Ｐbを有する。小管５ｃの内部６ｃの断面も円形であって、断面積Ｓcおよび周長Ｐcを有する。小管５ｄの内部６ｄの断面も円形であって、断面積Ｓdおよび周長Ｐdを有する。
　図３Ｂでは、内部６ａの断面積Ｓa、内部６ｂの断面積Ｓb、内部６ｃの断面積Ｓc、および内部６ｄの断面積Ｓdは、いずれもＳ／４となるように設定されている。その場合、内部６ａの周長Ｐa、内部６ｂの周長Ｐb、内部６ｃの周長Ｐcは、内部６ｄの周長Ｐdは、いずれもＰ／２となる。そのため、小管６ａ～６ｄの断面積の和Ｓa＋Ｓb＋Ｓc＋ＳdをＳTとしたとき、ＳTはＳとなる。また、断面の周長の和Ｐa＋Ｐb＋Ｐc＋ＰdをＰTとしたとき、ＰTは２Ｐとなる。すなわち、内側管５の長さをＬとすると、内側管５の内容積はＳＬとなる。また、内側管５の内部の表面積は２ＰＬとなる。
　したがって、内側管５は、内側管３５と同じ内容積でありながら、内部の表面積は２倍になっており、小管５ａ～５ｄを流れるガスとの接触面積が大きくなっている。
　図４Ａは、図３Ａの内部３６にガスが流れている場合に、そのガスの温度を、温度の高さに対応した領域に区分けして示した模式図である。また、図４Ｂは、図３Ｂの小管５ａ～５ｄにガスが流れている場合に、それらのガスの温度を、温度の高さに対応した領域に区分けして示した模式図である。
　なお、図４Ａおよび図４Ｂでは、内側管からの放熱は、管の形状によらず同じであると仮定している。図４Ａおよび図４Ｂにおいて、各領域間での温度の関係は、Ｈ６＜Ｈ５＜Ｈ４＜Ｈ３＜Ｈ２＜Ｈ１であり、Ｈ１が最も温度の高い領域を示し、Ｈ６が最も温度の低い領域を示している。
　図４Ａでは、内側管３５の内部３６の管壁近傍を流れるガスの温度は高くなっているが、中央近傍を流れるガスの温度は低いままである。一方、図４Ｂでは、内側管５の小管５ａ～５ｄを流れるガスは、中央部近傍まで温度が高くなっている。この違いは、供給されるガス量が多くなるにつれて顕著になる。これは、上記で説明したように、小管５ａ～５ｄの集合体である内側管５は、内側管５を流れるガスとの接触面積が大きくなっており、周囲環境の温度をガスに伝えやすくなっているためである。
　すなわち、この発明における内側管５では、ガス供給源から供給されたガスを、内側管５を流れる間に、ガス供給管の周囲空間の温度に充分なじませることができる。
　また、内側管５は小管５ａ～５ｄの集合体であるため、その外表面も、同じ内容積を有する単なる円筒に比べて面積が大きくなっている。そのため、ガス供給管１では、外側管２と内側管５との隙間７を流れるガスとの接触面積も大きくなっている。
　したがって、上記のガス供給管１は、ガス供給源から供給されたガスを、内側管５（小管５ａ～５ｄ）を流れる間と、外側管２と内側管５との隙間７を流れる間との両方で、ガス供給管１に伝わった周囲空間の温度に充分なじませることができる。その結果、上記のガス供給管１は、外側管２に設けられた複数の貫通孔３（３ａ～３ｉ）から、充分に均一な温度のガスを周囲空間に放出することができる。
　上記で説明したこの発明の第１の実施形態に係るガス供給管１を用いた熱処理装置１１について、図５Ａ，図５Ｂおよび図６を用いて説明する。
　熱処理装置１１は、炉体１２と、ガス供給機構１８と、加熱機構１９と、搬送機構２２とを備える。被処理物２７は、ガス供給機構１８から供給される所定の雰囲気ガスで満たされる炉体１２の内部を、積載部材２６に載置された状態で搬送機構２２により搬送されながら、加熱機構１９により加熱されることにより熱処理される。
　炉体１２は、上部断熱壁１３と、下部断熱壁１４と、側部断熱壁１５とを含む。炉体１２の内部空間は、熱処理ゾーン隔壁１６により、複数の熱処理ゾーンに分割される。熱処理ゾーン隔壁１６には、被処理物２７を載置した積載部材２６が搬送中に通過できる通過口１７が設けられている。
　ガス供給機構１８は、ガス供給管１と、不図示のガス供給源とを含む。ガス供給管１は、２つある側部断熱壁１５の一方側から、炉体１２を横断する方向で、炉体１２の内部空間に突出するように配設され、フランジ４によって側部断熱壁１５に取り付けられている。各熱処理ゾーンには、入口側と出口側の熱処理ゾーン隔壁１６近傍に１本ずつ、合計２本のガス供給管１が配設されている。
　加熱機構１９は、上部ヒータ２０と、下部ヒータ２１と、不図示の電源と、不図示の出力コントローラとを含む。出力コントローラは、上部ヒータ２０および下部ヒータ２１の出力を調整し、上記の熱処理ゾーン内部の温度環境を所定の状態に設定する。
　搬送機構２２は、搬送ローラ２３と、不図示の基台上に支持される支持部材２４と、駆動手段２５とを含む。搬送ローラ２３は、駆動手段２５により所定の速度で回転される。被処理物２７を載置した積載部材２６は、搬送ローラ２３上に載置されることにより、所定の速度で炉体１２の内部を矢印Ｃの方向に搬送される。搬送速度は、熱処理ゾーン毎に設定される。
　各熱処理ゾーンは、上部ヒータ１８および下部ヒータ１９の出力を出力コントローラで調整することにより、所定の条件の昇温ゾーン、温度保持ゾーンおよび降温ゾーンのいずれかとなっている。熱処理装置１１は、昇温ゾーン、温度保持ゾーンおよび降温ゾーンを組み合わせ、かつ各ゾーンでの搬送速度を調整することにより、所定の温度プロファイルを設定することができる。したがって、被処理物２４は、熱処理装置１１の炉体１２の内部を搬送機構２２によって搬送される間に、所定の温度プロファイルで熱処理されることになる。
　ガス供給源から供給される所定の雰囲気ガスは、ガス供給管１の内部を流れる際に、ガス供給管１に伝わった炉体１２の内部空間の温度により予熱される。ガス供給管１の外側管２の貫通孔３からは、矢印Ｆの方向に予熱された雰囲気ガスが連続的に放出される。その結果、炉体１２の内部空間は、所定の雰囲気ガスで満たされた状態が維持される。
　図６は、ガス供給管による雰囲気ガスの予熱のされ方の違いについて、図３Ａに示した内側管３５を備えるガス供給管を用いた場合（比較例）と、図３Ｂに示した内側管５を備えるガス供給管１を用いた場合（実施例）とを比較して示したものである。なお、比較例のガス供給管は、内側管５を内側管３５に変更し、その他の部材はガス供給管１と同じにしたものである。
　温度測定箇所は、最高温度保持ゾーンに配設されている２本のガス供給管１のうち、入口側の熱処理ゾーン隔壁１６近傍に配設されたものの「先端付近」（外側管の貫通孔３ａ付近）、「先端－中央間」（同３ｃ付近）、「中央付近」（同３ｅ付近）、「中央－根元間」（同３ｇ付近）および「根元付近」（同３ｉ付近）である。
　ガス供給管１の内部で予熱された状態の雰囲気ガスの温度が測定できるように、各貫通孔の近傍で、放出直後の雰囲気ガスが当たるような位置に熱電対を配置した。最高温度保持ゾーンの設定温度は、通常のセラミック電子部品を焼成する際に設定する温度とした。なお、図６では、測定箇所における温度を、設定温度からの偏差の形で表している。
　ガス供給管の「根元付近」および「中央－根元間」においては、比較例と実施例との間で、測定温度の違いはほとんど見られない。これは、どちらのガス供給管を用いても、ガス供給管の外側管２の貫通孔３ｉから放出される雰囲気ガスは、内側管５（または内側管３５）と外側管２との隙間７を流れる間に充分に予熱されているからである。
　しかし、隙間７を流れる距離が短くなるほど、用いたガス供給管の違いに対応した測定温度の違いが顕著になっている。比較例においては、雰囲気ガスは内側管３５の内部を流れる間には充分予熱されていない。さらに、隙間７を流れる距離が短くなるほど、そこでの予熱も不充分になる。
　したがって、隙間７を流れる距離が比較的短い外側管２の貫通孔３ａ～３ｆから放出される雰囲気ガスは、温度が十分に上がらないまま放出されている。特に、隙間７を流れる距離が最も短い貫通孔３ａから放出される雰囲気ガスの影響を受けるガス供給管の「先端付近」の温度の低下が著しい。その結果、放出された雰囲気ガスは、ガス供給管の「先端付近」から「中央付近」の炉体１２内部の温度を下げてしまう。
　一方、実施例においては、雰囲気ガスは内側管５の内部を流れる間に充分予熱されている。そのため、隙間７を流れる距離が短くても、予熱が不充分になることはない。
　したがって、隙間７を流れる距離が比較的短い外側管２の貫通孔３ａ～３ｆから放出される雰囲気ガスであっても、温度が充分に上がっている。その結果、放出された雰囲気ガスは、外側管２の貫通孔３ａ～３ｆ付近の炉体１２内部の温度を下げることはない。
　なお、実施例においてガス供給管の「根元付近」および「先端付近」で炉体１２内部の温度が若干低くなっている理由としては、側部断熱壁１５による吸熱の影響が考えられるが、詳細は不明である。また、温度の低下がこの程度であれば、被処理物の温度のばらつきは抑制され、被処理物の熱処理後の状態は、充分均一であることが確認されている。
　すなわち、この発明に係る熱処理装置１１では、供給された雰囲気ガスが、炉体内部の温度で充分に予熱された状態で、炉体１２内部に放出される。そのため、熱処理中の被処理物の温度のばらつきが抑制され、被処理物の熱処理後の状態が均一となる。その結果、熱処理後の被処理物を用いて製造される各種製品の性能がばらつくことがなく、製品の歩留まりを高くすることができる。
　この発明の第１の実施形態では、熱処理装置１１として、積載部材２６の搬送媒体が搬送ローラ２３である、いわゆるローラハース炉を例として説明したが、この発明はその他の形態の熱処理装置にも適用できる。
　また、この発明の熱処理装置は、ガラス基板などの基材に塗布された金属材料または無機材料を含むペーストの乾燥または焼成、あるいは金属材料または無機材料を含む粉体の仮焼などの熱処理に広く適用することができる。
　なお、この発明の第１の実施の形態として、内側管５が、図３Ｂに示す複数の小管５ａ～５ｄを一体成形したものを例示したが、これに限られるものではない。
　例えば、図７に示すように、内側管５として、複数の小管５ａ～５ｄを、接合材９で接合したものを用いてもよい。この場合、出来合いの小管を接合材９で接合することにより内側管５を容易に作製できる。
　－第２の実施形態－
　この発明の第２の実施形態に係るガス供給管１の内側管５について、図８を用いて説明する。
　図８は、この発明の第２の実施形態に係るガス供給管１の内側管５の断面の拡大図である。図８に示す内側管５では、内側管５を構成する小管５ａ～５ｄの内部６ａ～６ｄに、断面が十字形で隔壁状の挿入部材１０が挿入されている。そのため、内側管５の内部の表面積は、小管５ａ～５ｄ自体の表面積と、挿入部材１０の表面積とを合わせたものになり、内側管５が単なる円筒である場合に比べて、供給されたガスとの接触面積がさらに大きくなる。
　挿入部材１０は、内側管５を構成する小管５ａ～５ｄの温度が、その内部６ａ～６ｄの空間内に効率的に伝わるように、小管５ａ～５ｄの内周面と密着して挿入されている。そのため、挿入部材１０の材質のモース硬度は、小管５ａ～５ｄの材質のモース硬度以下であることが好ましい。この場合、小管５ａ～５ｄの内部に挿入部材１０を挿入する際に、小管５ａ～５ｄの内部を傷つけることがない。
　また、挿入部材１０の熱膨張係数は、小管５ａ～５ｄの材質の熱膨張係数と同一もしくは近いことが好ましい。この場合、挿入部材１０が高温環境下において熱膨張した際に、小管５ａ～５ｄの内周面に過度な応力が加わらず、小管５ａ～５ｄが破損することがない。
　なお、図８では、小管５ａ～５ｄの内部６ａ～６ｄに挿入される挿入部材１０が、断面が十字形の隔壁状のものを例示したが、これに限られるものではない。
　例えば、挿入部材１０として、糸状部材の集合体を用いてもよい。糸状部材の集合体は表面積が大きいため、供給されたガスとの接触面積を、少量でも大きくすることができる。
　加えて、糸状部材の集合体は弾力性に富むため、小管５ａ～５ｄの内部に挿入する際に、小管５ａ～５ｄの内部を傷つけることがない。また、高温環境下において熱膨張した際に、小管５ａ～５ｄの内周面に過度な応力が加わらず、小管５ａ～５ｄが破損することがない。
　－第３の実施形態－
　この発明の第３の実施形態に係るガス供給管１の内側管５について、図９を用いて説明する。
　図９は、この発明の第３の実施形態に係るガス供給管１の内側管５の断面の拡大図である。図９に示す内側管５では、内側管５を構成する小管５ａ～５ｄの管壁の一部が、小管５ａ～５ｄの中心軸線に向かって、断面が略矩形となるように突出している。この場合、小管５ａ～５ｄの内部６ａ～６ｄの表面積自体が大きくなる。そのため、内側管５が単なる円筒である場合に比べて、内側管５の内部の表面積自体がさらに大きくなる。この突出構造は、できるだけ小管５ａ～５ｄの中心軸線に近い領域まで達している方が好ましい。これにより、内側管５の内部において、ガス供給源から供給されたガスとの接触面積を充分大きくすることができる。
　なお、図９では、小管５ａ～５ｄの管壁の突出構造として、断面が略矩形であるものを例示したが、これに限られるものではなく、断面が別の形状であってもよい。
　この発明のガス供給管１の内側管５については、第２および第３の実施形態を組み合わせて、ガスとの接触面積をさらに大きくしてもよい。また、小管５ａ～５ｄの形状は、全て同じである必要はなく、異なる形状の小管の集合体であってもよい。
　また、この発明のガス供給管１の各構成要素の材質は、その使用目的に応じて適宜選択される。例えば、熱処理装置１１に用いる場合は、高温の酸化性雰囲気にも耐えられる、アルミナなどの高融点セラミック材料を用いることができる。一方、比較的低温の環境下で用いる場合は、ステンレス鋼などの金属材料を用いてもよい。
　この発明のガス供給管１は、ガス供給源から供給された低い温度のガスを、ガス供給管１の周囲温度で加熱する目的で用いてもよい。一方、ガス供給源から供給された高い温度のガスを、ガス供給管１の周囲温度で冷却する目的で用いてもよい。
　なお、この発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、この発明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。
　以上、本発明の実施の形態について説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
　１　ガス供給管、２　外側管、３　外側管の貫通孔、５　内側管、５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ　小管、６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ　小管の内部、７　外側管と内側管との隙間、１０　挿入部材、１１　熱処理装置、１２　炉体、１８　ガス供給機構、１９　加熱機構、２７　被処理物。

Claims (4)

  1. 　一端が閉じられており、管壁に長さ方向に配列された複数の貫通孔を備える外側管と、
    　一端がガス供給源に接続され、前記外側管の内部に挿入される内側管と
    を含むガス供給管であって、
    　前記ガス供給源から供給されたガスは、前記内側管を通り、前記外側管の内部に形成された前記外側管と前記内側管との隙間を通り、前記外側管の複数の貫通孔から前記ガス供給管の周囲空間に放出される経路で流れ、かつ前記内側管を流れる間と、前記外側管と前記内側管との隙間を流れる間に、前記ガス供給管に伝わった周囲空間の温度により加熱または冷却され、
    　前記内側管は、複数の小管の集合体を含む、ガス供給管。
  2. 　前記小管の内部に、挿入部材が挿入されている、請求項１に記載のガス供給管。
  3. 　前記小管の管壁の一部が、前記小管の中心軸線に向かって突出している、請求項１または２に記載のガス供給管。
  4. 　断熱壁に囲まれた内部空間を有する炉体と、
    　前記炉体の内部空間に露出するように配設されたガス供給管を含むガス供給機構と、
    　前記炉体の内部空間を加熱する加熱機構と、
    を含み、
    　前記ガス供給機構により前記炉体の内部空間に雰囲気ガスを供給し、前記雰囲気ガス環境下で被処理物を加熱機構により加熱して、前記被処理物を熱処理する熱処理装置であって、
    前記ガス供給管が、請求項１ないし３のいずれか１項に記載のガス供給管である、熱処理装置。
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