WO2018180155A1 - 真空脱脂焼結炉 - Google Patents

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WO2018180155A1
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WO
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path
degreasing
furnace
heating chamber
furnace body
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PCT/JP2018/007562
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English (en)
French (fr)
Inventor
小川　隆雄
Original Assignee
日本電産株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/10—Sintering only
    • 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
    • F27D17/00—Arrangements for using waste heat; Arrangements for using, or disposing of, waste gases

Definitions

  • the present invention relates to a vacuum degreasing sintering furnace.
  • This vacuum degreasing and sintering furnace includes a heating chamber that performs a degreasing process or a sintering process by heating an object to be sintered, and a discharge pipe that discharges the internal atmosphere of the heating chamber.
  • the present invention has been made in order to solve the above-described problems, and a vacuum degreasing and sintering furnace capable of preventing carbonization of a sintered body when performing a degreasing process and a sintering process in one furnace.
  • the purpose is to provide.
  • An exemplary embodiment of the vacuum degreasing and sintering furnace of the present application is a vacuum degreasing and sintering furnace that performs a degreasing process and a firing process on a sintered body including a resin, and the furnace body and an inner side of the furnace body
  • the discharge path section includes a main path section that connects the heating chamber and the recovery section, and a branch path section that branches from the main path section and connects to a discharge port inside the furnace body. .
  • the vacuum degreasing sintering furnace which can prevent carbonization of a to-be-sintered body even when performing a degreasing process and a sintering process in one furnace is provided.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a vacuum degreasing sintering furnace according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing the main configuration of the discharge path.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a vacuum degreasing sintering furnace according to the second embodiment.
  • the vacuum degreasing and sintering furnace of the present embodiment makes it possible to continuously perform a degreasing process and a firing process on a sintered body in one furnace body.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a vacuum degreasing and sintering furnace 1 of the present embodiment.
  • the vacuum degreasing and sintering furnace 1 of this embodiment includes a furnace body 2, a heating chamber 3, a recovery unit 4, and a discharge path unit 5.
  • the furnace body 2 has a main body 2a and a door 2b that can be opened and closed with respect to the main body 2a.
  • the furnace body 2 accommodates the heating chamber 3 in an inner space (inside the furnace) S formed by the door portion 2b and the main body portion 2a.
  • the main body 2a and the door 2b are cooled by a cooling mechanism (not shown).
  • the furnace body 2 prevents the temperature of the space S, which is heated by the heat of the heating chamber 3, from being transmitted to the surface side of the furnace body 2.
  • a cooling mechanism not shown
  • the heating chamber 3 includes an outer case 3a, a heater 3b, and a tight box (accommodating case) 3c.
  • the outer case 3 a constitutes the main body of the heating chamber 3.
  • the heater 3b is provided between the outer case 3a and the tight box 3c.
  • the tight box 3c accommodates the sintered body 10 in a sealed state. Based on such a configuration, the heating chamber 3 can prevent the heater 3b and the outer case 3a from being contaminated by the decomposition gas generated during the degreasing process. *
  • the heating chamber 3 heats the to-be-sintered body 10 accommodated in the tight box 3c by driving the heater 3b.
  • the heat of the heater 3b is also transmitted to the outer case 3a. For this reason, the heating chamber 3 (outer case 3a) releases heat into the furnace body 2.
  • the material to be sintered 10 is a material to be sintered in which a resin is mixed as a binder with metal powder, ceramic powder, or the like.
  • the heating chamber 3 performs a degreasing process or a sintering process on the sintered body 10 by heating the sintered body 10.
  • the heating chamber 3 heats to a temperature range where the resin contained in the sintered body 10 is vaporized or melted.
  • the heating chamber 3 causes an inert gas (carrier gas), a reducing gas, or an oxidizing gas to flow through the tight box 3c at a predetermined flow rate while reducing the internal pressure of the tight box 3c. . *
  • the heating chamber 3 heats to the temperature range which sinters the to-be-sintered body 10 after a degreasing process in a sintering process.
  • the heating chamber 3 reduces the internal pressure to a normal pressure state while flowing an inert gas (carrier gas), a reducing gas or an oxidizing gas into the tight box 3c at a predetermined flow rate.
  • the discharge path portion 5 discharges the internal atmosphere (exhaust gas) of the heating chamber 3 (tight box 3 c) to the outside of the furnace body 2.
  • the discharge path unit 5 includes a main path unit 6 and a branch path unit 7. *
  • the main path portion 6 is constituted by a pipe that forms an exhaust path connecting the heating chamber 3 and the exhaust device 15. Specifically, the main path portion 6 is provided in a state of penetrating the outer case 3a and the furnace body 2 by extending downward from the tight box 3c. Exhaust by the main path 6 is performed by the operation of the exhaust device 15.
  • the exhaust device 15 is composed of, for example, a vacuum pump. Exhaust gas from the main path 6 is discharged to the outside through the discharge port 9 connected to the exhaust device 15. Based on such a configuration, the atmosphere in the tight box 3 c is discharged to the outside through the main path portion 6. *
  • the branch path part 7 is branched from the main path part 6 inside the furnace body 2, and is composed of piping that forms a discharge path that connects the heating chamber 3 (tight box 3 c) and the exhaust device 15.
  • the branch path portion 7 extends in one direction along the bottom plate of the heating chamber 3 (outer case 3a) and then is bent downward by about 90 degrees so as to penetrate the furnace body 2. Exhaust by the branch path portion 7 is performed by the operation of the exhaust device 15. Exhaust gas from the branch path portion 7 is discharged to the outside through the discharge port 9 connected to the exhaust device 15. *
  • Part of the main path portion 6 and the branch path portion 7 are disposed inside the furnace body 2.
  • a portion of the branch path portion 7 provided inside the furnace body 2 is heated by heat released from the heating chamber 3 (outer case 3a).
  • the internal temperature of the branch path portion 7 is determined according to the amount of heat received from the heating chamber 3, that is, the distance from the heating chamber 3.
  • the distance between the branch path portion 7 and the heating chamber 3 is at least heated by the heating chamber 3 when the firing process is started, so that the branch path portion 7 disposed inside the furnace body 2. Is set to be higher than the vaporization temperature of the resin contained in the sintered body 10. *
  • the temperature of the exhaust discharged from the heating chamber 3 decreases as it goes downstream of the discharge path portion 5. That is, the temperature of the exhaust gas becomes lower as the distance flowing through the pipe in the discharge path portion 5 becomes longer.
  • route parts 7 is longer than the path
  • FIG. Therefore, the exhaust temperature when reaching the outside of the furnace body 2 is lower in the case of passing through the branch path portion 7 than in the case of passing through the main path portion 6.
  • the length of the path disposed inside the furnace body 2 in the branch path portion 7 is desirably set to about half of the space S formed inside the furnace body 2, for example. In this way, the temperature of the exhaust gas flowing through the branch path portion 7 can be sufficiently reduced.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing the main configuration of the discharge path portion 5.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view corresponding to a region A surrounded by a two-dot chain line in FIG.
  • the first inner diameter D ⁇ b> 1 in the branch path portion 7 is smaller than the second inner diameter D ⁇ b> 2 in the main path portion 6. That is, in this embodiment, the flow path area of the branch path portion 7 is smaller than the flow path area of the main path portion 6.
  • the flow velocity of the exhaust gas flowing through the main path portion 6 becomes faster than the flow velocity of the exhaust gas flowing through the branch path portion 7, so that it is possible to generate a suction force that actively sucks the exhaust gas into the branch path portion 7 side. . *
  • the flow rate of the exhaust gas flowing through the branch path portion 7 can be adjusted according to the ratio of the first inner diameter D1 and the second inner diameter D2. In order to increase the flow rate of the exhaust gas flowing through the branch path portion 7, the ratio may be reduced. However, if the ratio becomes too small (for example, less than 1/10), the flow rate becomes too fast and pressure loss occurs. On the other hand, if the ratio is too large (for example, greater than 1/2), the flow rate of the exhaust gas flowing through the branch path portion 7 becomes slow, and the suction force cannot be generated sufficiently. *
  • the ratio of the first inner diameter D1 and the second inner diameter D2 is 1/10 or more and 1/2.
  • the discharge path portion 5 of the present embodiment for example, one in which the inner diameter (first inner diameter D1) of the branch path portion 7 is 25 mm and the inner diameter (second inner diameter D2) of the main path portion 6 is 100 mm is used.
  • the collection unit 4 is provided in the middle of the main path unit 6. That is, the collection unit 4 is connected to the heating chamber 3 through the main path unit 6.
  • the collection unit 4 is for collecting the resin 30 discharged from the sintered body 10 by the degreasing process.
  • the vacuum degreasing and sintering furnace 1 of the present embodiment includes a path switching unit 8 that switches the discharge path of the internal atmosphere of the heating chamber 3 (tight box 3c) between the main path unit 6 and the branch path unit 7, and a control unit 12. And further. Thereby, the vacuum degreasing sintering furnace 1 exhausts the heating chamber 3 (tight box 3c) using the main path part 6 when performing the degreasing process, and uses the branch path part 7 when performing the firing process.
  • the heating chamber 3 (tight box 3c) can be evacuated.
  • the path switching unit 8 includes a first valve 8a and a second valve 8b.
  • the first valve 8 a (opening / closing member) is provided outside the furnace body 2 in the main path portion 6 and can open and close the main path portion 6.
  • the second valve 8 b is provided outside the furnace body 2 in the branch path portion 7 and can open and close the branch path portion 7. Since the first valve 8 a and the second valve 8 b are disposed outside the furnace body 2, failures due to exposure to high temperatures are prevented. *
  • the first valve 8 a is disposed in a position closer to the furnace body 2 than the collection unit 4 in the path of the main path unit 6. That is, the first valve 8 a is disposed in the vicinity of the furnace body 2. Thereby, the part (henceforth the outer part 16) located between the furnace body 2 and the 1st valve
  • the second valve 8 b is disposed in the vicinity of the furnace body 2. Thereby, the part (henceforth the outer part 17) located between the furnace body 2 and the 2nd valve
  • the control unit 12 is electrically connected to the path switching unit 8 and controls opening and closing of the first valve 8a and the second valve 8b. *
  • the vacuum degreasing sintering furnace 1 of the present embodiment uses the main path portion 6 as the discharge path portion 5 when performing the degreasing process. That is, when performing the degreasing process, the control unit 12 sends a command to the path switching unit 8 to open the first valve 8a and close the second valve 8b. The path switching unit 8 opens the first valve 8a based on the signal transmitted from the control unit 12, and the second valve 8 The path switching unit 8 is controlled so that b is in a closed state. As a result, the main path portion 6 can be used as a discharge path from the heating chamber 3 (tight box 3c) by the discharge path portion 5.
  • the vacuum degreasing sintering furnace 1 of the present embodiment uses the branch path portion 7 as the discharge path portion 5 when performing the sintering process. That is, when performing the sintering process, the control unit 12 transmits to the path switching unit 8 a switching command for closing the first valve 8a and opening the second valve 8b.
  • the path switching unit 8 controls the path switching unit 8 based on a signal transmitted from the control unit 12 so that the first valve 8a is closed and the second valve 8b is opened.
  • the branch path part 7 can be used as a discharge path from the heating chamber 3 (tight box 3c) by the discharge path part 5. *
  • the vacuum degreasing sintering furnace 1 performs a degreasing process.
  • the operator accesses the heating chamber 3 by opening the door 2b of the furnace body 2.
  • the door part 2b is closed.
  • the inside of the heating chamber 3 (tight box 3c) is set to predetermined temperature and pressure conditions.
  • the vacuum degreasing sintering furnace 1 controls the first valve 8 a and the second valve 8 b so that the control unit 12 opens the main path 6 and closes the branch path 7. Then, by operating the exhaust device 15, the decomposition gas generated from the binder (resin) in the sintered body 10 in the tight box 3 c is sucked, and the main path portion from within the tight box 3 c (heating chamber 3). 6 to discharge.
  • the inside of the tight box 3c is maintained at comparatively low temperature (for example, 400 degreeC), for example, and a predetermined amount of inert gas (carrier gas) is supplied. Note that the pressure in the tight box 3c is reduced.
  • the decomposition gas generated from the resin contained in the sintered body 10 by the degreasing process reaches the inside of the recovery unit 4 disposed outside the furnace body 2 through the main path unit 6 together with the carrier gas.
  • the cracked gas is solidified by being cooled in the recovery unit 4 and adheres as the resin 30.
  • the degreasing process for discharging the resin from the sintered body 10 is performed.
  • a part of the decomposition gas not recovered as resin in the recovery unit 4 is introduced into the discharge port 9 through the exhaust device 15 together with the carrier gas, and is supplemented by a supplementary member (for example, a filter) provided in the discharge port 9. Collected. *
  • the resin separated from the sintered body 10 by the degreasing process adheres to the inner surface of the main path portion 6.
  • a large amount of resin is attached to a portion of the main path portion 6 where the temperature drop is large (for example, the outer portion 16 located outside the furnace body 2).
  • the degreasing process by the vacuum degreasing sintering furnace 1 is completed. Subsequently, the vacuum degreasing sintering furnace 1 performs a sintering process.
  • the inside of the tight box 3c is set to a high temperature (for example, 1400 ° C.), and the pressure is reduced or normal pressure while an inert gas is allowed to flow. Therefore, it takes time to raise the temperature in the tight box 3c after the degreasing process is completed and before the sintering process is started.
  • the vacuum degreasing sintering furnace 1 switches the discharge path part 5 so as to close the main path part 6 and open the branch path part 7. Specifically, the vacuum degreasing and sintering furnace 1 transmits a switching command for setting the first valve 8 a to a closed state and opening the second valve 8 b to the path switching unit 8 by the control unit 12.
  • the path switching unit 8 controls the path switching unit 8 based on a signal transmitted from the control unit 12 so that the first valve 8a is closed and the second valve 8b is opened. Note that the switching of the discharge path 5 may be at any timing as long as it is at least before the sintering process is started. *
  • control unit 12 After closing the main path portion 6 and opening the branch path portion 7, the control unit 12 operates the exhaust device 15. Thereby, the atmosphere in the heating chamber 3 (tight box 3 c) is discharged by the branch path portion 7.
  • the temperature in the heating chamber 3 increases.
  • a portion of the branch path portion 7 provided inside the furnace body 2 is heated by heat released around the heating chamber 3 (outer case 3a) as the temperature of the heating chamber 3 (tight box 3c) rises. Be warmed. Therefore, the internal temperature of the branch path part 7 rises. Thereby, the resin adhering to the inner surface of the branch path portion 7 is decomposed to generate a decomposition gas.
  • This cracked gas is introduced into the discharge port 9 through the exhaust device 15 together with the carrier gas, and is recovered by a supplementary member (for example, a filter) provided at the discharge port 9. *
  • the internal temperature of the branch path portion 7 disposed inside the furnace body 2 is set higher than the vaporization temperature of the resin contained in the sintered body 10.
  • the temperature of the exhaust discharged from the heating chamber 3 during the sintering process is set outside by taking a long path disposed inside the furnace body 2 in the branch path portion 7. It can be lowered until the portion 17 is reached. Therefore, generation of cracked gas due to high temperature exhaust gas flowing into the outer portion 17 is prevented, and reverse flow of the cracked gas into the heating chamber 3 can be prevented.
  • the portion of the main path portion 6 provided inside the furnace body 2 is heat released to the periphery of the heating chamber 3 (outer case 3a) as the temperature of the heating chamber 3 (tight box 3c) rises. It is heated by. Therefore, the internal temperature of the main path part 6 rises. Thereby, the resin adhering to the inner surface of the main path portion 6 is decomposed to generate a decomposition gas.
  • This cracked gas is introduced into the discharge port 9 through the exhaust device 15 together with the carrier gas, and is recovered by a supplementary member (for example, a filter) provided at the discharge port 9. *
  • the resin adhering to the inner surface of the main path portion 6 disposed inside the furnace body 2 can be substantially removed by decomposing and gasifying it before starting the firing treatment. However, since the outer portion 16 located outside the furnace body 2 in the main path portion 6 is not heated, the resin remains attached to the inner surface.
  • high temperature exhaust from the heating chamber 3 may flow into the outer portion 16 during the firing process.
  • the resin adhering to the inside of the outer portion 16 may be decomposed to generate decomposition gas R1 (see FIG. 2).
  • a suction force that positively sucks exhaust into the branch path portion 7 side is generated by increasing the flow speed in the branch path portion 7 than the flow rate in the main path portion 6. be able to. Therefore, the cracked gas R1 that has reached the vicinity of the connecting portion between the main path portion 6 and the branch path portion 7 is sucked into the branch path portion 7. Therefore, even when cracked gas R1 generated by decomposition of the resin adhering to the inside of the outer portion 16 is generated, it is possible to prevent the gas from flowing backward to the heating chamber 3 side by actively drawing it to the branch path portion 7 side.
  • the first valve 8 a is disposed in the vicinity of the furnace body 2, thereby shortening the outer portion 16 located outside the furnace body 2 in the main path portion 6. . Thereby, the generation amount itself of the decomposition gas R1 by the outer portion 16 can be reduced during the firing process.
  • the vacuum degreasing and sintering furnace 1 of the present embodiment even in the case where the sintering process is performed subsequent to the degreasing process, the exhaust path that becomes a high temperature is mainly used inside the furnace body 2.
  • a branch path unit 7 branched from the path unit 6 can be used.
  • the vacuum degreasing sintering furnace 1 closes the main path portion 6 on the upstream side of the recovery portion 4 by the first valve 8a, so that the hot exhaust gas flows into the recovery portion 4 with certainty. Can be prevented.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the vacuum degreasing sintering furnace 1A of the present embodiment.
  • the vacuum degreasing sintering furnace 1A of the present embodiment includes a furnace body 2, a heating chamber 3, a recovery unit 4, a discharge path unit 5, a path switching unit 8, a control unit 12, The exhaust device 15 is provided. *
  • the discharge path unit 5 includes a main path unit 6 and a branch path unit 27.
  • the branch path portion 27 is provided in a state of penetrating the furnace body 2 by extending linearly along the bottom plate of the heating chamber 3 (outer case 3a) and then bending obliquely downward. That is, the branch path portion 27 has a downstream flow path portion 28 that is separated from the bottom surface of the heating chamber 3 (outer case 3a) as it goes from the upstream side connected to the main path portion 6 toward the downstream side.
  • the vacuum degreasing and sintering furnace 1A of the present embodiment As the temperature of the exhaust gas flowing through the branch path portion 27 goes downstream, it is less likely to be affected by heat from the heating chamber 3 (outer case 3a). Therefore, the temperature of the exhaust gas flowing through the branch path portion 7 can be efficiently reduced. Therefore, the length of the branch path part 27 arrange
  • this invention is not limited to the content of the said embodiment, In the range which does not deviate from the main point of invention, it can change suitably.

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Abstract

樹脂を含む被焼結体の脱脂処理及び焼成処理を行う真空脱脂焼結炉であって、炉体と、前記炉体の内側に配置され、前記被焼結体を加熱する加熱室と、前記加熱室の内部雰囲気を前記炉体の外側に排出する排出経路部と、前記脱脂処理によって前記被焼結体から排出された樹脂を回収する回収部と、を備える。前記排出経路部は、前記加熱室と前記回収部とを接続する主経路部と、前記炉体の内側において、前記主経路部から分岐されて排出口へと接続する分岐経路部と、を有する。

Description

真空脱脂焼結炉
本発明は、真空脱脂焼結炉に関するものである。
例えば、下記特許文献１に示すように、脱脂処理と焼結処理とを一つの炉で行う真空脱脂焼結炉が提案されている。この真空脱脂焼結炉は、被焼結体を加熱することで脱脂処理又は焼結処理を行う加熱室と、加熱室の内部雰囲気を排出する排出管とを備えている。
特開平６－４１６１０号公報
ところで、焼結処理時において、排出管内を流れる排気は非常に高温となる。高温の排気が脱脂処理時に排出管内に付着した樹脂に接触すると分解ガスが発生してしまう。これにより、加熱室内に分解ガスが逆流することで焼結処理中の材料を炭化させるという問題があった。　
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、脱脂処理及び焼結処理を一つの炉内で行う場合において、被焼結体の炭化を防止できる真空脱脂焼結炉を提供することを目的とする。
本願の真空脱脂焼結炉の例示的な一実施形態は、樹脂を含む被焼結体の脱脂処理及び焼成処理を行う真空脱脂焼結炉であって、炉体と、前記炉体の内側に配置され、前記被焼結体を加熱する加熱室と、前記加熱室の内部雰囲気を前記炉体の外側に排出する排出経路部と、前記脱脂処理によって前記被焼結体から排出された樹脂を回収する回収部と、を備える。前記排出経路部は、前記加熱室と前記回収部とを接続する主経路部と、前記炉体の内側において、前記主経路部から分岐されて排出口へと接続する分岐経路部と、を有する。
本発明によれば、脱脂処理及び焼結処理を一つの炉内で行う場合でも被焼結体の炭化を防止できる真空脱脂焼結炉が提供される。
図１は、第一実施形態に係る真空脱脂焼結炉の概略構成を示す断面図である。 図２は、排出経路部の要部構成を示す断面図である。 図３は、第二実施形態に係る真空脱脂焼結炉の概略構成を示す断面図である。
以下、図面を参照しながら、本発明の真空脱脂焼結炉の一実施形態について説明する。本実施形態の真空脱脂焼結炉は、被焼結体の脱脂処理及び焼成処理を一つの炉体で連続的に行うことを可能にしたものである。　
なお、本発明の範囲は、以下の実施の形態に限定されず、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、各構造における縮尺および数等を、実際の構造における縮尺および数等と異ならせる場合がある。　
（第一実施形態）　図１は、本実施形態の真空脱脂焼結炉１の概略構成を示す断面図である。　図１に示すように、本実施形態の真空脱脂焼結炉１は、炉体２と、加熱室３と、回収部４と、排出経路部５とを備える。炉体２は、本体部２ａと、本体部２ａに対して開閉可能な扉部２ｂとを有する。炉体２は、扉部２ｂおよび本体部２ａで形成される内側の空間（炉内）Ｓに加熱室３を収容する。なお、炉体２において、本体部２ａ及び扉部２ｂは、冷却機構（不図示）によって冷却される。これにより、炉体２は、加熱室３の熱によって高温となる空間Ｓの温度が炉体２の表面側に伝わらないようにしている。　
加熱室３は、外側ケース３ａと、ヒーター３ｂと、タイトボックス（収容ケース）３ｃとを含む。外側ケース３ａは、加熱室３の本体を構成するものである。ヒーター３ｂは、外側ケース３ａとタイトボックス３ｃとの間に設けられる。タイトボックス３ｃは、被焼結体１０を内部に密閉した状態で収容する。このような構成に基づき、加熱室３は、脱脂処理時に発生する分解ガスによってヒーター３ｂや外側ケース３ａが汚染されるのを防止できる。　
加熱室３は、ヒーター３ｂを駆動することで、タイトボックス３ｃ内に収容される被焼結体１０を加熱する。ヒーター３ｂの熱は外側ケース３ａにも伝わる。そのため、加熱室３（外側ケース３ａ）は、炉体２内に熱を放出するようになっている。　
本実施形態において、被焼結体１０としては、金属粉末やセラミックス粉末等にバインダーとして樹脂を混入した被焼結材料を用いる。加熱室３は、被焼結体１０を加熱することで、該被焼結体１０の脱脂処理或いは焼結処理を行う。　
加熱室３は、脱脂処理において、被焼結体１０に含まれる樹脂を気化或いは溶融させる温度域まで加熱する。加熱室３は、脱脂処理を行う際、不活性ガス（キャリアガス）、還元ガスあるいは酸化性ガスをタイトボックス３ｃ内に所定の流量で流しつつ、該タイトボックス３ｃの内部圧力を減圧状態とする。　
また、加熱室３は、焼結処理において、脱脂処理後の被焼結体１０を焼結させる温度域まで加熱する。加熱室３は、焼結処理を行う際、不活性ガス（キャリアガス）、還元ガスあるいは酸化性ガスをタイトボックス３ｃ内に所定の流量で流しつつ、内部圧力を減圧あるいは常圧状態とする。　
排出経路部５は、加熱室３（タイトボックス３ｃ）の内部雰囲気（排気）を炉体２の外側に排出するものである。本実施形態において、排出経路部５は、主経路部６と、分岐経路部７とを有する。　
主経路部６は、加熱室３と排気装置１５とを接続する排気経路をなす配管から構成される。具体的に、主経路部６は、タイトボックス３ｃから下方に延びることで外側ケース３ａ及び炉体２を貫通した状態に設けられる。主経路部６による排気は排気装置１５の作動により行われる。排気装置１５は、例えば真空ポンプ等から構成される。主経路部６による排気は、排気装置１５に接続される排出口９を介して外部に排出される。このような構成に基づき、タイトボックス３ｃ内の雰囲気は、主経路部６を介して外部に排出されるようになっている。　
分岐経路部７は、炉体２の内側において主経路部６から分岐され、加熱室３（タイトボックス３ｃ）と排気装置１５とを接続する排出経路をなす配管から構成される。分岐経路部７は、加熱室３（外側ケース３ａ）の底板に沿って一方に延びた後、下方に約９０度、折れ曲がることで炉体２を貫通した状態に設けられる。分岐経路部７による排気は、排気装置１５の作動により行われる。分岐経路部７による排気は、排気装置１５に接続される排出口９を介して外部に排出される。　
主経路部６および分岐経路部７の一部は炉体２の内側に配置されている。分岐経路部７のうち炉体２の内側に設けられた部分は、加熱室３（外側ケース３ａ）から放出される熱により加温される。分岐経路部７の内部温度は、加熱室３から受け取る熱量、すなわち、加熱室３との距離に応じて決まる。本実施形態において、分岐経路部７と加熱室３との距離は、少なくとも焼成処理を開始した時の加熱室３により加温されることで、炉体２の内側に配置された分岐経路部７の内部温度が被焼結体１０に含まれる樹脂の気化温度よりも高くなるように、設定されている。　
ここで、加熱室３（タイトボックス３ｃ）から排出された排気の温度は、排出経路部５の下流に行くほど低下する。すなわち、排気の温度は、排出経路部５において配管内を流れる距離が長くなるほど低くなる。本実施形態において、分岐経路部７のうち炉体２の内側に配置される経路は、主経路部６のうち炉体２の内側に配置される経路よりも長くなっている。そのため、炉体２の外側に到達した際の排気温度は、主経路部６を経由する場合に比べて、分岐経路部７を経由する場合の方が低くなる。　
分岐経路部７のうち炉体２の内側に配置される経路の長さは、例えば、炉体２の内側に形成される空間Ｓの半分程度に設定するのが望ましい。このようにすれば、分岐経路部７を流れる排気の温度を十分に低下させることができる。　
図２は排出経路部５の要部構成を示す断面図である。図２は図１の二点鎖線で囲まれる領域Ａに対応する断面図である。　図２に示すように、分岐経路部７における第１の内径Ｄ１は、主経路部６における第２の内径Ｄ２よりも小さい。すなわち、本実施形態において、分岐経路部７の流路面積は、主経路部６の流路面積よりも小さくなっている。これにより、主経路部６を流れる排気の流速は、分岐経路部７を流れる排気の流速よりも早くなるので、排気を分岐経路部７側に積極的に吸い込ませる吸い込み力を発生させることができる。　
なお、分岐経路部７を流れる排気の流速は、第１の内径Ｄ１及び第２の内径Ｄ２の比率に応じて調整可能である。分岐経路部７を流れる排気の流速を早くするには、上記比率を小さくすればよい。しかしながら、比率が小さくなりすぎる（例えば、１／１０よりも小さくする）と、流速が早くなり過ぎて圧損が生じる。一方、上記比率を大きくしすぎる（例えば、１／２よりも大きくする）と、分岐経路部７を流れる排気の流速が遅くなって、上記吸い込み力を十分に発生させることができない。　
これに対し、本実施形態の排出経路部５では、第１の内径Ｄ１及び第２の内径Ｄ２の比率を、１／１０以上１／２としている。本実施形態の排出経路部５は、例えば、分岐経路部７の内径（第１の内径Ｄ１）が２５ｍｍ、主経路部６の内径（第２の内径Ｄ２）が１００ｍｍとなるものを用いた。　
このような比率に設定することで、主経路部６及び分岐経路部７における流速差が適切に調整される。よって、分岐経路部７における圧損の発生を抑制しつつ、排気を分岐経路部７側に積極的に吸い込ませる吸い込み力を発生させることができる。　
本実施形態において、回収部４は、主経路部６の途中に設けられている。すなわち、回収部４は、主経路部６を介して加熱室３と接続される。回収部４は、脱脂処理により被焼結体１０から排出された樹脂３０を回収するためのものである。　
本実施形態の真空脱脂焼結炉１は、加熱室３（タイトボックス３ｃ）の内部雰囲気の排出経路を主経路部６と分岐経路部７との間で切り替える経路切替部８と、制御部１２とをさらに備えている。これにより、真空脱脂焼結炉１は、脱脂処理を行う場合に主経路部６を用いて加熱室３（タイトボックス３ｃ）の排気を行い、焼成処理を行う場合に分岐経路部７を用いて加熱室３（タイトボックス３ｃ）の排気を行うことが可能となっている。　
経路切替部８は、第１バルブ８ａと、第２バルブ８ｂとを有する。第１バルブ８ａ（開閉部材）は、主経路部６における炉体２の外側に設けられ、主経路部６を開閉可能である。一方、第２バルブ８ｂは、分岐経路部７における炉体２の外側に設けられ、分岐経路部７を開閉可能である。第１バルブ８ａおよび第２バルブ８ｂは炉体２の外側に配置されるため、高温度に曝されることによる故障等が防止されている。　
本実施形態において、第１バルブ８ａは、主経路部６の経路のうち、回収部４よりも炉体２に近い位置に配置されている。すなわち、第１バルブ８ａは、炉体２の近傍に配置されている。これにより、主経路部６において炉体２から第１バルブ８ａまでの間に位置する部分（以下、外側部分１６と称す）を短くできる。　
本実施形態において、第２バルブ８ｂは炉体２の近傍に配置されている。これにより、分岐経路部７において炉体２から第２バルブ８ｂまでの間に位置する部分（以下、外側部分１７と称す）を短くできる。　
制御部１２は、経路切替部８に電気的に接続され、第１バルブ８ａおよび第２バルブ８ｂの開閉を制御する。　
本実施形態の真空脱脂焼結炉１は、脱脂処理を行う際、排出経路部５として主経路部６を利用する。すなわち、制御部１２は、脱脂処理を行う際、第１バルブ８ａを開いた状態とし、第２バルブ８ｂを閉じた状態とする指令を経路切替部８に送信する。経路切替部８は、制御部１２から送信される信号に基づき、第１バルブ８ａを開いた状態とし、第２バルブ８
ｂを閉じた状態とするように経路切替部８を制御する。これにより、排出経路部５による加熱室３（タイトボックス３ｃ）からの排出経路として主経路部６が利用可能となる。　
本実施形態の真空脱脂焼結炉１は、焼結処理を行う際、排出経路部５として分岐経路部７を利用する。すなわち、制御部１２は、焼結処理を行う際、第１バルブ８ａを閉じた状態とし、第２バルブ８ｂを開いた状態とする切り替え指令を経路切替部８に送信する。経路切替部８は、制御部１２から送信される信号に基づき、第１バルブ８ａを閉じた状態とし、第２バルブ８ｂを開いた状態とするように経路切替部８を制御する。これにより、排出経路部５による加熱室３（タイトボックス３ｃ）からの排出経路として分岐経路部７が利用可能となる。　
続いて、本実施形態の真空脱脂焼結炉１の動作について説明する。　まず、真空脱脂焼結炉１は脱脂処理を行う。作業者は、炉体２の扉部２ｂを開くことで加熱室３にアクセスする。そして、被焼結体１０をタイトボックス３ｃ内に密閉状態で収容した後、扉部２ｂを閉じる。そして、加熱室３（タイトボックス３ｃ）内を所定の温度、圧力条件に設定する。　
真空脱脂焼結炉１は、制御部１２により、主経路部６を開き、分岐経路部７を閉じるように第１バルブ８ａおよび第２バルブ８ｂを制御する。そして、排気装置１５を作動させることで、タイトボックス３ｃ内の被焼結体１０中のバインダー（樹脂）より発生した分解ガスを吸引して、タイトボックス３ｃ（加熱室３）内から主経路部６により排出する。　なお、脱脂処理を行う場合、タイトボックス３ｃ内は、例えば、比較的低温（例えば、４００℃）に保持されるとともに、所定量の不活性ガス（キャリアガス）が供給される。なお、タイトボックス３ｃ内の圧力は減圧状態とされる。　
脱脂処理によって被焼結体１０に含まれる樹脂から発生した分解ガスは、キャリアガスとともに主経路部６を介して炉体２の外側に配置された回収部４内に到達する。分解ガスは回収部４内において冷やされることで固まり、樹脂３０として付着する。このようにして、被焼結体１０から樹脂を排出する脱脂処理が行われる。なお、回収部４において樹脂として回収されなかった分解ガスの一部はキャリアガスとともに排気装置１５を介して排出口９に導入され、排出口９に設けられた補足部材（例えば、フィルター等）により回収される。　
主経路部６の内面には、脱脂処理によって被焼結体１０から分離された樹脂が付着する。特に、主経路部６のうち温度低下が大きくなる部分（例えば、炉体２の外側に位置する外側部分１６）には樹脂が多く付着した状態となる。　
分岐経路部７のうち第２バルブ８ｂよりも上流側は脱脂処理時に流路を閉じないため、内部に分解ガスが流れ込む。そのため、分岐経路部７のうち第２バルブ８ｂよりも上流の部分には、脱脂処理によって内面に樹脂が付着する。特に、分岐経路部７のうち温度低下が大きくなる部分（炉体２の外側に位置する外側部分１７）には樹脂が多く付着した状態となる。　
以上のようにして、真空脱脂焼結炉１による脱脂処理が終了する。続いて、真空脱脂焼結炉１は焼結処理を行う。焼結処理を行う際、タイトボックス３ｃ内は、高温（例えば、１４００℃）に設定され、かつ不活性ガスを流しながら圧力を減圧或いは常圧状態とされる。そのため、脱脂処理の終了後、焼結処理を開始する前までにタイトボックス３ｃ内の温度を上昇させるための時間を要する。　
脱脂処理の終了後、真空脱脂焼結炉１は、主経路部６を閉じ、分岐経路部７を開くように排出経路部５を切り替える。具体的に、真空脱脂焼結炉１は、制御部１２により、第１バルブ８ａを閉じた状態とし、第２バルブ８ｂを開いた状態とする切り替え指令を経路切替部８に送信する。経路切替部８は、制御部１２から送信される信号に基づき、第１バルブ８ａを閉じた状態とし、第２バルブ８ｂを開いた状態とするように経路切替部８を制御する。　なお、排出経路部５の切り替えは、少なくとも焼結処理の開始する前であればいずれのタイミングであってもよい。　
主経路部６を閉じ、分岐経路部７を開いた後、制御部１２は排気装置１５を作動させる。これにより、加熱室３（タイトボックス３ｃ）内の雰囲気が分岐経路部７により排出されるようになる。　
焼結処理を開始する前まで、加熱室３内の温度が上昇していく。分岐経路部７のうち炉体２の内側に設けられた部分は、加熱室３（タイトボックス３ｃ）の温度上昇に伴って該加熱室３（外側ケース３ａ）の周囲に放出される熱により加温される。そのため、分岐経路部７の内部温度が上昇する。これにより、分岐経路部７の内面に付着した樹脂が分解して分解ガスを発生させる。この分解ガスはキャリアガスとともに排気装置１５を介して排出口９に導入され、排出口９に設けられた補足部材（例えば、フィルター等）により回収される。　
本実施形態では、少なくとも焼成処理を開始する時に、炉体２の内側に配置された分岐経路部７の内部温度を被焼結体１０に含まれる樹脂の気化温度よりも高くしている。これにより、焼成処理を開始するまでに、炉体２の内側に配置された分岐経路部７の内面に付着している樹脂を分解してガス化することで概ね除去できる。しかし、分岐経路部７のうち炉体２の外側に位置する外側部分１７は加温されないため、内面に樹脂が付着した状態のままとなる。　
本実施形態の真空脱脂焼結炉１では、分岐経路部７のうち炉体２の内側に配置される経路を長くとることで、焼結処理時に加熱室３から排出された排気の温度を外側部分１７に到達させるまでの間に低下させることができる。よって、外側部分１７に高温の排気が流れ込むことによる分解ガスの発生が防止され、加熱室３への分解ガスの逆流を防止することができる。　
一方、主経路部６のうち炉体２の内側に設けられた部分は、加熱室３（タイトボックス３ｃ）の温度上昇に伴って該加熱室３（外側ケース３ａ）の周囲に放出される熱により加温される。そのため、主経路部６の内部温度が上昇する。これにより、主経路部６の内面に付着した樹脂が分解して分解ガスを発生させる。この分解ガスはキャリアガスとともに排気装置１５を介して排出口９に導入され、排出口９に設けられた補足部材（例えば、フィルター等）により回収される。　
このように、焼成処理を開始するまでに、炉体２の内側に配置された主経路部６の内面に付着した樹脂を分解してガス化することで概ね除去できる。しかし、主経路部６のうち炉体２の外側に位置する外側部分１６は加温されないため、内面に樹脂が付着した状態のままとなる。　
本実施形態の真空脱脂焼結炉１においては、焼成処理時に加熱室３からの高温の排気が外側部分１６に流れ込むおそれがある。この場合、外側部分１６の内側に付着した樹脂が分解されて分解ガスＲ１（図２参照）を発生させることがある。　
本実施形態では、図２に示したように、主経路部６における流速よりも分岐経路部７における流速を速くすることで排気を分岐経路部７側に積極的に吸い込ませる吸い込み力を発生させることができる。そのため、主経路部６と分岐経路部７との接続部の近傍に到達した分解ガスＲ１は、分岐経路部７の内側に吸い込まれる。よって、外側部分１６の内側に付着した樹脂が分解した分解ガスＲ１が発生した場合でも、分岐経路部７側に積極的に引き込むことで加熱室３側に逆流するのを防止できる。　
本実施形態の真空脱脂焼結炉１は、第１バルブ８ａを炉体２の近傍に配置することで、主経路部６のうち炉体２の外側に位置する外側部分１６を短くしている。これにより、焼成処理時に、外側部分１６による分解ガスＲ１の発生量自体を少なくできる。　
以上述べたように、本実施形態の真空脱脂焼結炉１によれば、脱脂処理に続けて焼結処理を行う場合であっても、高温となる排気経路として、炉体２の内側で主経路部６から分岐させた分岐経路部７を利用することができる。また、真空脱脂焼結炉１は、焼結処理を行う際、第１バルブ８ａによって回収部４の上流側で主経路部６を閉じるため、回収部４への高温の排気の流れ込みを確実に防止できる。　
これにより、焼結処理を行う際、回収部４に高温の排気が流れないため、回収部４に回収された樹脂から分解ガスが生成されるのを防止できる。よって、加熱室３（タイトボックス３ｃ）内への分解ガスの逆流による被焼結体１０の炭化を防止できる。したがって、本実施形態の真空脱脂焼結炉１によれば、脱脂処理及び焼結処理を一つの炉内で行う場合でも被焼結体１０の炭化を防止できる。　
（第二実施形態）　続いて、第二実施形態に係る真空脱脂焼結炉の構成について説明する。本実施形態と第一実施形態との違いは分岐経路部の形状である。そのため、第一実施形態と共通の構成及び部材については同じ符号を付し、その説明については省略若しくは簡略化する。　
図３は本実施形態の真空脱脂焼結炉１Ａの概略構成を示す断面図である。　図３に示すように、本実施形態の真空脱脂焼結炉１Ａは、炉体２と、加熱室３と、回収部４と、排出経路部５と、経路切替部８と、制御部１２と、排気装置１５とを備える。　
本実施形態において、排出経路部５は、主経路部６と、分岐経路部２７とを有する。　分岐経路部２７は、加熱室３（外側ケース３ａ）の底板に沿って直線状に延びた後、斜め下方に折れ曲がることで炉体２を貫通した状態に設けられる。すなわち、分岐経路部２７は、主経路部６に接続される上流側から下流側に向かうに従って加熱室３（外側ケース３ａ）の底面から離れる下流側流路部２８を有している。　
本実施形態の真空脱脂焼結炉１Ａによれば、分岐経路部２７内を流れる排気の温度が下流側に向かうにつれて加熱室３（外側ケース３ａ）による熱の影響を受け難くなる。そのため、分岐経路部７内を流れる排気の温度を効率良く低下させることができる。よって、炉体２の内側に配置される分岐経路部２７の長さが、第一実施形態に比べて短くできる。　
なお、本発明は上記実施形態の内容に限定されることはなく、発明の主旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
１，１Ａ…真空脱脂焼結炉、２…炉体、３…加熱室、３ａ…外側ケースと、３ｂ…ヒーター、３ｃ…タイトボックス（収容ケース）、４…回収部、５…排出経路部、６…主経路部、７，２７…分岐経路部、８…経路切替部、９…排出口、１０…被焼結体、１２…制御部、２８…下流側流路部、Ｄ１…第１の内径、Ｄ２…第２の内径。

Claims (10)

  1. 樹脂を含む被焼結体の脱脂処理及び焼成処理を行う真空脱脂焼結炉であって、　炉体と、　前記炉体の内側に配置され、前記被焼結体を加熱する加熱室と、　前記加熱室の内部雰囲気を前記炉体の外側に排出する排出経路部と、　前記脱脂処理によって前記被焼結体から排出された樹脂を回収する回収部と、　を備え、　前記排出経路部は、　前記加熱室と前記回収部とを接続する主経路部と、　前記炉体の内側において、前記主経路部から分岐されて排出口へと接続する分岐経路部と、　を有する、真空脱脂焼結炉。
  2. 前記分岐経路部の流路面積は、前記主経路部の流路面積よりも小さい、請求項１に記載の真空脱脂焼結炉。
  3. 前記分岐経路部における第１の内径は、前記主経路部における第２の内径よりも小さく、　前記第１の内径及び前記第２の内径の比率は、１／１０以上１／２である、請求項２に記載の真空脱脂焼結炉。
  4. 前記分岐経路部のうち前記炉体の内側に配置される経路は、前記主経路部のうち前記炉体の内側に配置される経路よりも長い、請求項１又は２に記載の真空脱脂焼結炉。
  5. 前記加熱室の内部雰囲気の排出経路を前記主経路部と前記分岐経路部との間で切り替える経路切替部をさらに備える、請求項１から４のいずれか一項に記載の真空脱脂焼結炉。
  6. 前記経路切替部は、前記主経路部
    を開閉する開閉部材を含み、　前記開閉部材は、前記主経路部の経路のうち、前記回収部よりも前記炉体に近い位置に配置される、請求項５に記載の真空脱脂焼結炉。
  7. 前記脱脂処理の終了後、前記排出経路部を前記主経路部から前記分岐経路部へと切り替える、切り替え指令を前記経路切替部に送信する制御部をさらに備える、請求項５又は６に記載の真空脱脂焼結炉。
  8. 少なくとも前記焼成処理を開始した時、前記炉体の内側に配置された前記分岐経路部の内部温度は、前記樹脂の気化温度よりも高い、請求項１から７のいずれか一項に記載の真空脱脂焼結炉。
  9. 前記分岐経路部は、前記主経路部に接続される上流側から下流側に向かうに従って前記加熱室から離れる下流側流路部を有する、請求項１から８のいずれか一項に記載の真空脱脂焼結炉。
  10. 前記加熱室は、外側ケースと、前記外側ケースの内側に配置され、前記被焼結体を収容する収容ケースと、前記外側ケースと前記収容ケースとの間に設けられるヒーターと、を含み、　前記排出経路部は、前記収容ケースの内部雰囲気を前記炉体の外側に排出する、請求項１から９のいずれか一項に記載の真空脱脂焼結炉。
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