WO2020066087A1 - 加熱炉 - Google Patents

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WO2020066087A1
WO2020066087A1 PCT/JP2019/015771 JP2019015771W WO2020066087A1 WO 2020066087 A1 WO2020066087 A1 WO 2020066087A1 JP 2019015771 W JP2019015771 W JP 2019015771W WO 2020066087 A1 WO2020066087 A1 WO 2020066087A1
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WO
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heating
heating elements
work
heater
power supply
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PCT/JP2019/015771
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English (en)
French (fr)
Inventor
桑山　真二郎
哲也 入江
Original Assignee
日鉄テックスエンジ株式会社
昭和鉄工株式会社
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Publication date
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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
    • F27B17/00—Furnaces of a kind not covered by any preceding group
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D24/00—Special deep-drawing arrangements in, or in connection with, presses
    • 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
    • F27D11/00—Arrangement of elements for electric heating in or on furnaces
    • F27D11/02—Ohmic resistance heating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/18—Hardening; Quenching with or without subsequent tempering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/34—Methods of heating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/62—Quenching devices
    • C21D1/673—Quenching devices for die quenching
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor

Definitions

  • the present invention relates to a heating furnace.
  • Priority is claimed on Japanese Patent Application No. 2018-185440 filed on Sep. 28, 2018, the content of which is incorporated herein by reference.
  • a hot pressing method (also called a hot stamping method) is known as a press forming method of a component of an automobile body.
  • a steel plate (blank) for hot pressing used for press forming is press-formed and quenched immediately after being heated to a temperature of three or more Ac in a heating furnace. This process is also called die quench. Thereby, a high-strength press-formed product having a desired shape is manufactured.
  • the heating device for steel plate quenching disclosed in Patent Document 1 includes a plurality of plate-shaped electric heaters.
  • the plurality of electric heaters are arranged so as to be arranged in a vertical direction, and the inside of the heating device is partitioned into a plurality of heating chambers by the plurality of electric heaters.
  • a work carried into the heating device is heated from above and below by a plurality of electric heaters.
  • FIG. 1 is a plan view showing the heater 100.
  • the work 102a when performing a heating process on the work 102a as shown in FIG. 2A, the work 102a is heated by two of the heating bodies 100a to 100d of the heater 100 arranged side by side. Can be appropriately heated. Further, since the heating by the other heating elements 100a and 100d can be stopped, energy consumption during the heat treatment can be reduced. In the case of performing a heating process on a large workpiece 102b as shown in FIG. 2B, the entire workpiece 102b can be appropriately heated by all the heating elements 100a to 100d of the heater 100.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining a problem that occurs when the heater 100 of FIG. 1 performs a heating process on a workpiece.
  • the temperature of the portion of the heater 100 that overlaps with the workpiece 102c is to be maintained at a predetermined heating temperature, the temperature of the outer peripheral portion 101 of the heater 100 becomes too high. This makes it impossible to uniformly heat the entire work 102c.
  • the above problem can be solved by, for example, dividing the heater 100 into a large number of heating elements and stopping the output of the heating elements in a portion that does not overlap with the workpiece 102c in a plan view.
  • the manufacturing cost of the heater 100 increases, and as a result, the manufacturing cost of the heating furnace increases.
  • an object of the present invention is to provide a low-cost heating furnace capable of appropriately heating works having various shapes and dimensions.
  • One embodiment of the present invention provides a housing having a pair of side walls, a work supporting member configured to be able to support a flat work in a horizontal posture between the pair of side walls, and a work supporting member.
  • a heating furnace comprising: a planar heater for heating the supported work from above or below; a power supply device for supplying power to the planar heater; and a heater support member for supporting the planar heater in a horizontal posture. It is.
  • the sheet heater has a plurality of heating elements arranged so as to be arranged in a transport direction and a horizontal direction orthogonal to the transport direction in a plan view, and the plurality of heating elements include a heating wire and the heating wire.
  • the power supply device includes a power supply unit that supplies power from the side wall to each of the heating elements.
  • a low-cost heating furnace capable of appropriately heating works having various shapes and dimensions can be obtained.
  • FIG. 1 is a plan view showing an example of the heater.
  • FIG. 2 is a plan view showing the heater when heating the work.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining a problem that occurs when the heater of FIG. 1 heats a workpiece.
  • FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a configuration of a heat treatment apparatus including a heating furnace according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing a configuration of a main part of the heating furnace according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of the heating body.
  • FIG. 7 is a schematic plan view showing a heater included in the heating furnace of FIG.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining a method of heating a work by the heater of FIG. FIG.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a configuration of a power supply device.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating another example of the configuration of the power supply device.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating another example of the configuration of the power supply device.
  • FIG. 12 is a diagram showing another example of the heater.
  • FIG. 13 is a view for explaining a method of heating a work by the heater of FIG.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating another example of the heater.
  • FIG. 15 is a diagram for explaining a method of heating a work by the heater of FIG.
  • FIG. 16 is a diagram illustrating another example of the heater.
  • FIG. 17 is a diagram for explaining a method of heating a work by the heater of FIG.
  • FIG. 18 is a diagram illustrating another example of the heater.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating another example of the configuration of the power supply device.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating another example of the configuration of the power supply device.
  • FIG. 19 is a view for explaining a method of heating a work by the heater of FIG.
  • FIG. 20 is a diagram illustrating another example of the heater.
  • FIG. 21 is a diagram illustrating another example of the heater.
  • FIG. 22 is a diagram illustrating another example of the heater.
  • FIG. 4 is a schematic partial cross-sectional side view of a heat treatment apparatus 1 including a heating furnace 2 according to an embodiment of the present invention, and a part of the heat treatment apparatus 1 is omitted.
  • FIG. 5 is a schematic diagram illustrating a configuration of a main part of the heating furnace 2, and illustrates a cross section orthogonal to the transport direction A ⁇ b> 1 of the work 10.
  • a direction orthogonal to the transport direction A1 in a plan view is referred to as a left-right direction LR.
  • heat treatment apparatus 1 is an apparatus that heats a steel sheet for hot pressing as work 10 for hot pressing.
  • the work 10 has, for example, a plate shape and is heated in the heat treatment apparatus 1.
  • the heat treatment apparatus 1 heats the work 10 to, for example, a temperature of 3 points or more and 950 ° C. or less.
  • the work 10 is formed into a predetermined member by hot pressing. Examples of the predetermined member include pillars and members in a monocoque structure of an automobile.
  • the heat treatment apparatus 1 includes a heating furnace 2, a work carry-in device 3a, and a work carry-out device 3b.
  • the heating furnace 2 is a furnace that heats the work 10 carried in by the work carry-in device 3a, for example, to a temperature of 3 to 950 ° C.
  • the heating furnace 2 includes a housing 4, N heater units 5 arranged vertically in the housing 4, N inlet shutters 6 for opening and closing the housing 4, and N outlet shutters. And 7.
  • the housing 4 is formed in a hollow, for example, substantially quadrangular prism shape. Further, in the housing 4, the upstream side wall of the heat treatment apparatus 1 in the transport direction A1 of the work 10 is the front wall 4a. The downstream side wall in the transport direction A1 is the rear wall 4b. The front wall 4a and the rear wall 4b are formed with a plurality of openings 4c and 4d through which the work 10 passes. Further, a side wall 4e and a side wall 4f are provided in the left-right direction LR of the work 10.
  • the plurality of openings 4c are formed vertically at substantially equal pitches.
  • a plurality of openings 4d are formed vertically at substantially equal pitches. It is preferable that each of the plurality of openings 4c has a minimum necessary height that allows the work loading device 3a and the work 10 placed on the work loading device 3a to be inserted.
  • each of the plurality of openings 4d has a minimum necessary height that allows the work unloading device 3b and the work 10 placed on the work unloading device 3b to be inserted. As the height of each of the openings 4c and 4d is smaller, the interval between the heater units 5 can be shorter, so that the thermal efficiency of the heating furnace 2 can be higher.
  • the entrance shutter 6 is arranged in each of the plurality of openings 4c, and the exit shutter 7 is arranged in each of the plurality of openings 4d.
  • the entrance shutter 6 and the exit shutter 7 are opened and closed by an opening and closing mechanism (not shown) to open and close the corresponding openings 4c and 4d.
  • the heater unit 5 is disposed between the opening 4c and the opening 4d arranged in the transport direction A1. That is, N heater units 5 are arranged between the N pairs of openings 4c and the openings 4d, which form a pair in the transport direction A1.
  • the heater units 5 arranged vertically are not partitioned by a partition wall or the like. For this reason, the heater units 5 arranged side by side vertically face each other directly.
  • Each heater unit 5 has a heater 11, a plurality of heater supports 12, and a plurality of work supports 13.
  • the heater 11 is a far-infrared heater.
  • the heater 11 is a planar heater arranged horizontally.
  • the plurality of heater supports 12 are arranged above the plurality of work supports 13.
  • the heater 11 is supported by a plurality of heater supports 12, and the work 10 is supported by a plurality of work supports 13.
  • the plurality of heater support members 12 are arranged at a substantially equal pitch in the left-right direction LR when viewed along the transport direction A1.
  • the plurality of work support members 13 are arranged at a substantially equal pitch in the left-right direction LR.
  • the plurality of heater supports 12 cooperate to support the heater 11 so that the heater 11 is in a horizontal position
  • the plurality of work supports 13 cooperate so that the work 10 is in a horizontal position.
  • the work 10 is supported. Although a detailed description is omitted, the plurality of heater supports 12 and the plurality of work supports 13 are each supported by the housing 4.
  • the work unloading device 3b lifts the work 10 from the work support member 13 and unloads the work 10 to the outside of the heating furnace 2 through the opening 4d in the open state.
  • the work 10 transported to the outside of the heating furnace 2 is formed into a predetermined shape by hot pressing using a hot pressing device (not shown).
  • the heater 11 has a plurality of heating elements arranged so as to be arranged in the transport direction A1 and the left and right direction LR.
  • the plurality of heating elements include two or more types of heating elements having different dimensions or shapes.
  • the heating element has a heating wire and a sintered body accommodating the heating wire.
  • the sintered body include far-infrared radiation ceramics such as Al 2 O 3 , SiO 2 , ZrO 2 , TiO 2 , SiC, CoO, and Si 3 N 4 .
  • the sintered body is provided with a through-hole for accommodating a heating wire, for example. When a current flows through the heating wire, far-infrared energy is emitted from both surfaces (upper surface and lower surface) of the heater 11.
  • this will be described in detail with reference to the drawings.
  • FIGS. 6A and 6B are perspective views showing the configuration of a heating element.
  • FIG. 6A shows a sintered body block which is a component of the heating element
  • FIG. 6B shows a heating element formed by combining sintered body blocks.
  • (C) is a plan view of a heating body configured by combining sintered body blocks.
  • the sintered body block 201 which is a component of the heating element 20, has a cubic shape, and is formed from an arbitrary surface 201a on the opposite side of the surface 201a. It has two parallel through holes 205a and 205b provided to penetrate to the surface 201b. As shown in FIG.
  • the heating body 20 is configured by arranging a plurality of sintered body blocks 201 in a staggered manner. At this time, the through holes 205a and 205b of each sintered body block 201 are arranged so as to be aligned with the through holes of the other sintered body blocks. Some of the sintered body blocks 202 have only one through-hole, and are arranged on the side surface side of the through-hole of the heating element 20 in a direction perpendicular to the axial direction.
  • the heating element 20 has the heating wire 203 inserted into the through holes 205a and 205b, the heating wire 203 is stretched around the plurality of sintered body blocks 201, and one end of the heating wire is provided. 203 a and the other end 203 b protrude from the sintered block 201.
  • one end 203a and the other end 203b of the heating wire are connected to external power via a power supply device, and the heating body 20 is heated by being supplied with power in that state.
  • cubic block is shown as the sintered block 201, the present invention is not limited to such a block.
  • FIG. 7 is a schematic plan view of the heater 11.
  • the heater 11 includes a plurality of heating elements 21 to arranged in the transport direction A1 and the left and right direction LR. 32.
  • the heating elements 25 to 32 are intermediate heating elements in which other heating elements are arranged at both ends in the left-right direction LR. That is, in the heating body 25, the other heating bodies 29 and 30 are arranged side by side at both ends in the left-right direction LR. In the heating body 26, other heating bodies 29 and 30 are arranged side by side at both ends in the left-right direction LR. In the heating body 27, other heating bodies 31, 32 are arranged side by side at both ends in the left-right direction LR.
  • heating bodies 31, 32 are arranged side by side at both ends in the left-right direction LR.
  • other heating bodies 22, 25, and 26 are arranged at both ends in the left-right direction LR.
  • other heating bodies 23, 25, and 26 are arranged side by side at both ends in the left-right direction LR.
  • other heating bodies 22, 27, and 28 are arranged at both ends in the left-right direction LR.
  • other heating bodies 23, 27, and 28 are arranged side by side at both ends in the left-right direction LR.
  • the intermediate heating body is provided with other heating bodies 22, 23 between the side walls 4e, 4f.
  • a power supply line connected to a power supply is connected to the heaters 21 to 32 through through holes provided in the side walls 4e and 4f, and is supplied with power.
  • each of the heating elements 21 to 32 has a rectangular shape in plan view and bottom view.
  • two heating elements having the same size and shape in plan view are assumed to be the same type of heating element.
  • two heating elements having different dimensions or shapes in plan view are different types of heating elements.
  • the heating body 21 and the heating body 24 have the same size and shape, they are the same kind of heating body.
  • the heating element 21 and the heating element 25 have different sizes and shapes, they are different types of heating elements.
  • the heater unit 5 has a controller and a plurality of temperature sensors (for example, thermocouples) for detecting the temperatures of the heaters 21 to 32.
  • the control device separately controls the outputs of the heaters 21 to 32 based on the temperatures of the heaters 21 to 32 measured by the temperature sensors. That is, in the present embodiment, the outputs of the plurality of heating elements 21 to 32 are controlled independently of each other.
  • the heating elements 21 to 32 may be integrally formed or may be configured to be separable from each other.
  • the heater 11 is provided with a plurality of heating wires provided for each of the heaters 21 to 32 and a firing of far-infrared radiation ceramics accommodating the plurality of heating wires. And consolidation.
  • the heater 11 includes a plurality of heating wires provided for each of the heaters 21 to 32 and a plurality of heating wires respectively accommodating the plurality of heating wires. And a sintered body of far-infrared radiation ceramics.
  • At least two heating elements having different lengths in the transport direction A1 are arranged in the transport direction A1, and two heating elements having different lengths in the left-right direction LR are aligned in the left-right direction LR.
  • a plurality of heating elements are arranged.
  • heating elements 21 and heating elements 22 having different lengths in the transport direction A1 are arranged in the transport direction A1, and the length in the transport direction A1 is set.
  • a heating body 22 and a heating body 24 are arranged in the transport direction A1.
  • the heating elements 21 and the heating elements 25 having different lengths in the transport direction A1 are arranged in the transport direction A1, and the heating elements 28 having different lengths in the transport direction A1 are different from each other.
  • the heating elements 24 are arranged in the transport direction A1.
  • the heating elements 22 and the heating elements 31 having different lengths in the left-right direction LR are arranged in the left-right direction LR, and the heating elements 31 having different lengths in the left-right direction LR.
  • the heating element 28 and the heating element 32 are arranged in the left-right direction LR, the heating element 28 and the heating element 32 are different in length in the left-right direction LR, and the heating element 32 and the heating element are different in length in the left-right direction LR.
  • 23 are arranged in the left-right direction LR.
  • the heating elements 21 to 32 take on a first center line C1 passing through the centers of the heating elements 21 to 32 in the transport direction A1 as a target axis, so that the heating elements 21 to 32 take on a line-symmetric shape.
  • the shapes, dimensions and arrangement of the heating elements 21 to 32 are determined.
  • the plurality of heating elements 21 are arranged such that the heating elements 21 to 32 have a line-symmetric shape with respect to the second center line C2 passing through the centers of the heating elements 21 to 32 in the left-right direction LR.
  • the shapes, dimensions, and arrangements of up to 32 are determined.
  • the heating elements 21 to 32 used when heating the work 10 are selected based on the size and shape of the work 10. For example, as shown in FIG. 8A, when the work 10 is substantially the same size as the heater 11 in a plan view, the work 10 is heated using all the heating bodies 21 to 32. .
  • the work 10 when the work 10 has the shape shown in FIG. 8B, the work 10 is heated using the heating elements 25 to 32. In this case, for example, the outputs of the heating elements 21 to 24 can be stopped. That is, in the example shown in FIG. 8B, the work 10 is heated only by the heating elements 25 to 32.
  • two works 10 can be heated simultaneously.
  • the workpiece 10 on the outlet side of the heating furnace 2 (see FIG. 4) is heated by the heating bodies 25, 26, 29, and 30, and the heating bodies 27, 28, 31, and 32 on the entrance side of the heating furnace 2 by the heating bodies 27, 28, 31, and 32.
  • the work 10 can be heated.
  • the outputs of the heating elements 21 to 24 can be stopped.
  • the work 10 on the exit side of the heating furnace 2 is completed, the work 10 is carried out of the heating furnace 2.
  • the work 10 on the inlet side of the heating furnace 2 is moved to the outlet side, and a new work 10 is carried into the inlet side of the heating furnace 2 and the works 10 are similarly heated.
  • the work 10 when the work 10 has a shape shown in FIG. 8D, the work 10 is heated using the heating bodies 26 and 27.
  • the outputs of the heating elements 21 to 25 and 28 to 32 can be stopped. That is, in the example shown in FIG. 8D, the work 10 is heated only by the heating elements 26 and 27.
  • two workpieces 10 shown in FIG. 8D may be heated simultaneously. In this case, one work 10 is heated by the heating bodies 25 and 26, and the other work 10 is heated by the heating bodies 27 and 28.
  • the work 10 can be heated by using only the heating body that overlaps the work 10 in a plan view among the heating bodies 21 to 32. In this case, it is possible to stop the output of the heating body that is not overlapped with the work 10 in plan view among the heating bodies 21 to 32, so that the work 10 can be efficiently heated.
  • the heater 11 is configured by combining a plurality of heating elements having different dimensions or shapes. For this reason, by selecting an appropriate heating element according to the size and shape of the work 10, the area of a portion of the operating heating element that does not overlap with the work 10 in plan view can be sufficiently reduced. . As described above, when the area of the portion of the operating heating body that does not overlap with the work 10 is sufficiently small, the heat is also sufficiently removed by the work 10. Thereby, the energy consumption when heating the work 10 can be sufficiently reduced. Further, it is possible to prevent the temperature of a portion of the operating heating body that does not overlap with the work 10 in a plan view from becoming too high. As a result, the entire work 10 can be uniformly heated.
  • the heater 11 compared to a case where the heater is configured by a plurality of heating elements having the same shape and dimensions, the workpieces having various dimensions and shapes can be formed while suppressing an increase in the number of heating elements. It can be heated appropriately. Thereby, an increase in the manufacturing cost of the heater 11 can be suppressed, and the manufacturing cost of the heating furnace 2 can be suppressed.
  • FIG. 9A and 9B are diagrams illustrating an example of the configuration of the power supply device
  • FIG. 9A is a partial plan view schematically illustrating the configuration of the power supply device
  • FIG. 9B is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
  • 10A and 10B are diagrams illustrating an example of the configuration of the power supply device
  • FIG. 10A is a partial plan view schematically illustrating the configuration of the power supply device
  • FIG. 10B is a cross-sectional view taken along line BB in FIG.
  • FIG. 11A and 11B are diagrams illustrating an example of the configuration of the power supply device
  • FIG. 11A is a partial plan view schematically illustrating the configuration of the power supply device
  • FIG. 11B is a cross-sectional view taken along line CC in FIG. It is.
  • the side wall 4e is provided with a through hole 41 for inserting power supply lines 51a, 52a, and 53a connected to external power (not shown).
  • the power supply lines 51a, 52a, 53a are covered with, for example, an insulating coating.
  • the power supply lines 51a and 52a of the heaters 51 and 52 arranged near the side wall 4e are wired directly to the through-holes 41 and constitute respective power supply units. Therefore, the power supply unit includes the power supply line of the heating element and the insulating coating.
  • the heating element 53 has other heating elements 51 and 52 arranged side by side at both ends in the left-right direction LR.
  • a heating element 53 is referred to as an intermediate heating element 53.
  • another heating element 51 exists between the intermediate heating element 53 and the side wall 4e.
  • the power supply line 53a of the intermediate heating element 53 is arranged on the surface of another heating element 51 via an insulator 53b, and forms a power supply unit.
  • the power supply line 53a whose surface is covered with a heat-resistant material such as a sintered body is used. This arrangement is the simplest. However, there is a possibility that the heating efficiency of the other heating element 51 is reduced.
  • the intermediate heating body 53 As shown in FIG. 10, in the intermediate heating body 53, other heating bodies 51 and 52 are arranged at both ends in the left-right direction LR. It can also be said that another heating element 51 exists between the intermediate heating element 53 and the side wall 4e.
  • the power supply line 53a of the intermediate heating element 53 is disposed inside the other heating element 51 to form a power supply unit. At this time, it is necessary to prevent the power supply line 53a from being in electrical contact with the heating wire of the other heating element 51 inside the other heating element 51. Therefore, a power supply line 53a whose surface is covered with an insulating material is used. This arrangement is excellent in that there is no problem in terms of the heating efficiency of the other heating elements 51. However, when the intermediate heating element 53 fails, the other heating elements 51 also need to be replaced.
  • the intermediate heating body 53 As shown in FIG. 11, in the intermediate heating body 53, other heating bodies 51, 52, 54, 55 are arranged side by side at both ends in the left-right direction LR. It can also be said that another heating element 51 exists between the intermediate heating element 53 and the side wall 4e.
  • the power supply line 53a of the intermediate heating element 53 is arranged between the other heating element 51 and the heating element 52 to form a power supply unit.
  • the heating element 51 and the heating element 52 are each provided with a notch on the side surface facing each other, and the power supply line 53a is arranged in the notch.
  • the notch shown in the figure has a semicircular shape in a cross section perpendicular to the axis of the through hole, but is not limited to this shape.
  • the notch When there is a sufficient gap between the heating element 51 and the heating element 52, the notch may not be provided. With this arrangement, there is no problem in terms of the heating efficiency of the other heating elements 51, and since only the intermediate heating element 53 can be replaced, the installation workability is good.
  • the heating elements are connected to the external power by the respective power supply units. It is also conceivable that the power supply line 53a of the intermediate heating body 53 is led to the through holes 41 of the side walls 4e and 4f by hanging it below the other heating body. However, this method requires making a hole in the heater support member 12. Occurs and there is difficulty in construction.
  • the heater 11 may be constituted by ten heating elements 21 to 30 as shown in FIG. Also in the case of using the heater 11 shown in FIG. 12, as shown in FIGS. 13A to 13D, an appropriate heating element is selected to heat the work 10 according to the size and shape of the work 10. Thereby, the same operation and effect as those of the above-described embodiment can be obtained.
  • the intermediate heating elements are heating elements 25, 26, 27, 28, 29, and 30.
  • the work 10 is heated by all the heating elements 21 to 30. Further, in the example shown in FIG. 13B, one of the two works 10 is heated by the heaters 22, 23, 25, 27, and 28, and the other work 10 is heated by the heaters 22, 23. , 26, 29, 30. In this case, the output of the other heating elements 21 and 24 can be stopped. In the example shown in FIG. 13C, one of the two works 10 is heated by only the heating bodies 25, 27, and 28, and the other work 10 is heated only by the heating bodies 26, 29, and 30 Is heated by. In the example illustrated in FIG. 13D, one of the two works 10 is heated by the heating body 25 only, and the other work 10 is heated by the heating body 26 only.
  • the heater 11 may be constituted by five heaters 21 to 25 as shown in FIG. Also in the case of using the heater 11 shown in FIG. 14, as shown in FIGS. 15A to 15C, an appropriate heating element is selected to heat the work 10 according to the size and shape of the work 10. Thereby, the same operation and effect as those of the above-described embodiment can be obtained. 14 and 15, the intermediate heating body is a heating body 25.
  • the work 10 is heated by all the heating bodies 21 to 25.
  • the work 10 is heated only by the heating bodies 22, 23, and 25.
  • the work 10 is heated only by the heating body 25.
  • the heater 11 may be constituted by 13 heating elements 21 to 33 as shown in FIG. Even when the heater 11 shown in FIG. 16 is used, as shown in FIGS. 17A to 17D, the work 10 is heated by selecting an appropriate heating element according to the size and shape of the work 10. Thereby, the same operation and effect as those of the above-described embodiment can be obtained. 16 and 17, the intermediate heating elements are heating elements 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, and 33.
  • the work 10 is heated by all the heating bodies 21 to 33, and in the example shown in FIG. 17B, the work 10 is heated only by the heating bodies 25 to 33. ing.
  • one of the two works 10 is heated by only the heating elements 25, 26, 30, and 31, and the other work 10 is heated by the heating elements 28, 29, Heated only by 32,33.
  • one of the three works 10 is heated only by the heating body 25, the other work 10 is heated only by the heating body 27, and Is heated by only the heating element 29.
  • the heater 11 may be constituted by ten heating elements 21 to 30 as shown in FIG. Even when the heater 11 shown in FIG. 18 is used, as shown in FIGS. 19A to 19C, an appropriate heating element is selected to heat the work 10 according to the size and shape of the work 10. Thereby, the same operation and effect as those of the above-described embodiment can be obtained. 18 and 19, the intermediate heating elements are heating elements 25 and 30.
  • the work 10 is heated by all the heating elements 21 to 30.
  • one of the two works 10 is heated by only the heating bodies 22, 23, 25, and the other work 10 is heated by only the heating bodies 27, 28, 30. Is heated by.
  • one of the two works 10 is heated by the heating body 25 only, and the other work 10 is heated by the heating body 30 only.
  • the method of heating the work 10 using the heater 11 according to the present invention is not limited to the method described with reference to FIGS.
  • the work 10 may be heated by selecting an appropriate heating body from a plurality of heating bodies according to the size and shape of the work 10.
  • the configuration of the heater 11 is not limited to the above-described example, and the heater 11 only needs to include two or more types of heating elements having different dimensions or shapes. Therefore, although detailed description is omitted, the heater 11 may be constituted by nine heating elements 21 to 29 arranged as shown in FIG. 20, and 14 heaters arranged as shown in FIG. It may be constituted by the heating elements 21 to 34.
  • the intermediate heating elements are heating elements 25, 26, 27, 28, 29, and in FIG. 21, the intermediate heating elements are heating elements 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34. is there.
  • the plurality of heating elements have a line-symmetric shape with the first center line extending in the left-right direction LR passing through the centers of the plurality of heating elements in plan view as the target axis, and in plan view.
  • the case has been described where the plurality of heating elements are installed such that the plurality of heating elements have a line-symmetrical shape with the second center line extending in the transport direction A1 passing through the center of the plurality of heating elements as a target axis.
  • the plurality of heating elements need not be arranged to be line-symmetric as described above. For example, as in the heater 11 shown in FIG.
  • a plurality of heaters 21 to 28 may be arranged so as to exhibit a point-symmetrical shape with the center of the heaters 21 to 28 as a target point.
  • a plurality of heating elements are arranged so that the length of the heating element becomes longer toward the outside.
  • the intermediate heating elements are heating elements 25, 26, 27, 28, and 29.
  • each heating element has a rectangular shape
  • the shape of the heating element is not limited to the above example.
  • the heating body may have another shape such as an L shape or a T shape.
  • the heat treatment is performed on the substantially rectangular work 10 has been described.
  • the shape of the work is not limited to the above example, and the heating furnace according to the present invention may have other polygonal shapes, Heat treatment of various shapes such as a circular shape and an elliptical shape can be performed.

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Abstract

この加熱炉は、一対の側壁を有する筐体と、前記一対の側壁の間において平板状のワークを水平姿勢となるように支持可能に構成されたワーク支持材と、前記ワーク支持材に支持された前記ワークを上方または下方から加熱する面状ヒーターと、前記面状ヒーターに給電する給電装置と、前記面状ヒーターを水平姿勢となるように支持するヒーター支持材と、を備え、前記面状ヒーターは、搬送方向と平面視において前記搬送方向に直交する左右方向とに並ぶように配置された複数の加熱体を有し、前記複数の加熱体は、電熱線と前記電熱線を収容する焼結体とを有し、寸法または形状が異なる２種類以上の加熱体を含み、前記左右方向において、両方の端部に他の加熱体が並んで配置されている中間加熱体を含み、前記給電装置は、前記側壁から前記加熱体それぞれに給電する給電ユニットを有する。

Description

加熱炉
　本発明は、加熱炉に関する。
　本願は、２０１８年９月２８日に、日本に出願された特願２０１８－１８５４４０号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　自動車車体の構成部材のプレス成形法として、熱間プレス法（ホットスタンプ法ともいう）が知られている。熱間プレス法では、プレス成形に供される熱間プレス用鋼板（ブランク）は、Ａｃ３点以上の温度に加熱炉で加熱された直後にプレス成形および急冷して焼入れられる。この処理は、ダイクエンチ;die quenchともいう。これにより、所望の形状を有する高強度のプレス成形品が製造される。
　従来、熱間プレス用鋼板を加熱するための加熱炉として、多段型の加熱炉が利用されている。例えば、特許文献１に開示された鋼板焼入用加熱装置は、複数の板状の電気ヒーターを備えている。複数の電気ヒーターは、上下方向に並ぶように配置されており、この複数の電気ヒーターによって、加熱装置内が複数の加熱室に仕切られている。特許文献１の加熱装置では、加熱装置内に搬入されたワークが、複数の電気ヒーターによって、上下から加熱される。
日本国特開２０１４－３４６８９号公報
　ところで、加熱装置においては、種々の形状および寸法のワークが加熱される。そこで、本発明者らは、図１に示すように、ヒーター１００を、それぞれ別個に制御可能な複数の加熱体１００ａ～１００ｄに分割し、加熱体１００ａ～１００ｄごとに加熱温度を調整することによって、種々のワークの加熱処理を行うことを検討した。なお、図１は、ヒーター１００を示す平面図である。
　例えば、図２の（ａ）に示すようなワーク１０２ａの加熱処理を行う場合には、ヒーター１００の複数の加熱体１００ａ～１００ｄのうち並んで配置された２つの加熱体１００ｂ，１００ｃによってワーク１０２ａの全体を適切に加熱することができる。また、他の加熱体１００ａ，１００ｄによる加熱を停止することができるので、加熱処理時の消費エネルギーを低減できる。また、図２の（ｂ）に示すような大型のワーク１０２ｂの加熱処理を行う場合には、ヒーター１００の全ての加熱体１００ａ～１００ｄによってワーク１０２ｂの全体を適切に加熱することができる。
　以上のように、ヒーター１００を複数の加熱体１００ａ～１００ｄに分割することによって、異なる形状および寸法を有するワークの加熱処理を効率よく行うことができる。しかしながら、本発明者らがさらに検討を進めたところ、図１に示すヒーター１００のように、複数の加熱体１００ａ～１００ｄが同一の形状および寸法を有している場合には、以下のような問題が生じることが分かった。図３は、図１のヒーター１００によってワークの加熱処理を行う際に生じる問題点を説明する図である。
　図３に示すような形状および寸法のワーク１０２ｃの加熱処理を行う場合には、全ての加熱体１００ａ～１００ｄを使用してワーク１０２ｃを加熱する必要がある。このとき、平面視において、ヒーター１００の外周部１０１はワーク１０２ｃと重なっていない。この場合、ヒーター１００のうち、平面視においてワーク１０２ｃと重なる部分は、ワーク１０２ｃによって抜熱されることによって温度が低下しやすいが、外周部１０１はワーク１０２ｃによって抜熱されないので温度が低下しない。このため、ヒーター１００のうちワーク１０２ｃと重なる部分の温度を所定の加熱温度に維持しようとすると、ヒーター１００の外周部１０１の温度が高くなり過ぎる。これにより、ワーク１０２ｃの全体を均一に加熱することができない。
　上記の問題は、例えば、ヒーター１００を多数の加熱体に細かく分割し、平面視においてワーク１０２ｃと重ならない部分の加熱体の出力を停止することによって解決できる。しかしながら、ヒーター１００の製造コストが上昇し、その結果、加熱炉の製造コストが上昇する。
　そこで、本発明は、種々の形状および寸法のワークを適切に加熱することができる低コストの加熱炉を提供することを目的とする。
　本発明の一態様は、一対の側壁を有する筐体と、前記一対の側壁の間において平板状のワークを水平姿勢となるように支持可能に構成されたワーク支持材と、前記ワーク支持材に支持される前記ワークを上方または下方から加熱する面状ヒーターと、前記面状ヒーターに給電する給電装置と、前記面状ヒーターを水平姿勢となるように支持するヒーター支持材と、を備える加熱炉である。前記面状ヒーターは、搬送方向と平面視において前記搬送方向に直交する左右方向とに並ぶように配置された複数の加熱体を有し、前記複数の加熱体は、電熱線と前記電熱線を収容する焼結体とを有し、寸法または形状が異なる2種類以上の加熱体を含み、前記左右方向において、両方の端部に他の加熱体が並んで配置されている中間加熱体を含み、前記給電装置は、前記側壁から前記加熱体それぞれに給電する給電ユニットを有する。
　本発明によれば、種々の形状および寸法のワークを適切に加熱することができる低コストの加熱炉が得られる。
図１は、ヒーターの一例を示す平面図である。 図２は、ワークを加熱する際のヒーターを示す平面図である。 図３は、図１のヒーターによってワークの加熱処理を行う際に生じる問題を説明するための図である。 図４は、本発明の一実施形態に係る加熱炉を備えた熱処理装置の構成を示す模式図である。 図５は、本発明の一実施形態に係る加熱炉の主要部の構成を示す模式図である。 図６は、加熱体の構成を示す図である。 図７は、図５の加熱炉が備えるヒーターを示す概略平面図である。 図８は、図７のヒーターによるワークの加熱方法を説明するための図である。 図９は、給電装置の構成の例を示す図である。 図１０は、給電装置の構成の他の例を示す図である。 図１１は、給電装置の構成の他の例を示す図である。 図１２は、ヒーターの他の例を示す図である。 図１３は、図１２のヒーターによるワークの加熱方法を説明するための図である。 図１４は、ヒーターの他の例を示す図である。 図１５は、図１４のヒーターによるワークの加熱方法を説明するための図である。 図１６は、ヒーターの他の例を示す図である。 図１７は、図１６のヒーターによるワークの加熱方法を説明するための図である。 図１８は、ヒーターの他の例を示す図である。 図１９は、図１８のヒーターによるワークの加熱方法を説明するための図である。 図２０は、ヒーターの他の例を示す図である。 図２１は、ヒーターの他の例を示す図である。 図２２は、ヒーターの他の例を示す図である。
　以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しつつ説明する。
（熱処理装置の基本構成）
　図４は、本発明の一実施形態に係る加熱炉２を備えた熱処理装置１の模式的な一部断面側面図であり、一部を省略して示している。図５は、加熱炉２の主要部の構成を示す模式図であり、ワーク１０の搬送方向Ａ１と直交する断面を示している。なお、以下においては、平面視において搬送方向Ａ１に直交する方向を左右方向ＬＲとする。
　図４および図５を参照して、熱処理装置１は、ワーク１０としての熱間プレス用鋼板を熱間プレス加工のために加熱する装置である。ワーク１０は、例えば、平板状であり、熱処理装置１において加熱される。熱処理装置１は、ワーク１０を、例えばＡｃ３点以上９５０℃以下に加熱する。ワーク１０は、熱処理装置１で加熱された後、熱間プレス加工によって、所定の部材に成形される。この所定の部材として、自動車のモノコック構造におけるピラー、メンバー等を例示できる。
　熱処理装置１は、加熱炉２と、ワーク搬入装置３ａと、ワーク搬出装置３ｂを有している。
　加熱炉２は、ワーク搬入装置３ａによって搬入されるワーク１０を例えばＡｃ３点以上９５０℃以下に加熱する炉である。本実施形態では、加熱炉２は、多段型加熱炉であり、Ｎ（Ｎは１以上の自然数、例えばＮ＝７）枚のワーク１０を一括して収容可能である。
　加熱炉２は、筐体４と、筐体４内において上下方向に並ぶように設置されたＮ個のヒーターユニット５と、筐体４を開閉するＮ個の入口シャッター６およびＮ個の出口シャッター７と、を有している。
　筐体４は、中空の例えば略四角柱状に形成されている。そして、筐体４のうち、熱処理装置１におけるワーク１０の搬送方向Ａ１の上流側側壁が、前壁４ａである。また、搬送方向Ａ１の下流側側壁が、後壁４ｂである。前壁４ａおよび後壁４ｂに、ワーク１０を通過させるための複数の開口部４ｃ，４ｄが形成されている。さらに、ワーク１０の左右方向ＬＲには、側壁４ｅおよび側壁４ｆを備える。
　複数の開口部４ｃは、上下に略等ピッチでＮ個形成されている。同様に、複数の開口部４ｄは、上下に略等ピッチでＮ個形成されている。複数の開口部４ｃはそれぞれ、ワーク搬入装置３ａと、このワーク搬入装置３ａに載せられたワーク１０とを挿入可能な程度の必要最小限の高さを有していることが好ましい。同様に、複数の開口部４ｄはそれぞれ、ワーク搬出装置３ｂと、このワーク搬出装置３ｂに載せられたワーク１０とを挿入可能な程度の必要最小限の高さを有していることが好ましい。各開口部４ｃ，４ｄの高さ寸法が小さいほど、ヒーターユニット５同士の間隔をより短くできるので、加熱炉２の熱効率をより高くできる。
　複数の開口部４ｃのそれぞれに入口シャッター６が配置されているとともに、複数の開口部４ｄのそれぞれに出口シャッター７が配置されている。入口シャッター６および出口シャッター７は、図示しない開閉機構によって開閉動作されることで、対応する開口部４ｃ，４ｄを開閉する。
　搬送方向Ａ１に並ぶ開口部４ｃと開口部４ｄとの間に、ヒーターユニット５が配置されている。すなわち、搬送方向Ａ１に並んで対をなすＮ組の開口部４ｃと開口部４ｄとの間に、Ｎ個のヒーターユニット５が配置されている。上下に並んで配置されたヒーターユニット５間は、隔壁等で区切られていない。このため、上下に並んで配置されたヒーターユニット５同士は、直接向かい合っている。
　各ヒーターユニット５は、ヒーター１１と、複数のヒーター支持材１２と、複数のワーク支持材１３と、を有している。本実施形態では、ヒーター１１は、遠赤外線ヒーターである。また、本実施形態では、ヒーター１１は、水平に配置された面状ヒーターである。
　各ヒーターユニット５において、複数のヒーター支持材１２は、複数のワーク支持材１３の上方に配置されている。ヒーター１１は、複数のヒーター支持材１２によって支持され、ワーク１０は、複数のワーク支持材１３によって支持されている。複数のヒーター支持材１２は、搬送方向Ａ１に沿って見たときに左右方向ＬＲに略等ピッチに配置されている。同様に、複数のワーク支持材１３は、左右方向ＬＲに略等ピッチに配置されている。複数のヒーター支持材１２は、ヒーター１１が水平姿勢となるように協働して当該ヒーター１１を支持し、複数のワーク支持材１３は、ワーク１０が水平姿勢となるように協働して当該ワーク１０を支持する。詳細な説明は省略するが、複数のヒーター支持材１２および複数のワーク支持材１３はそれぞれ、筐体４に支持されている。
　ワーク１０の加熱時には、まず、ワーク搬入対象の開口部４ｃを閉じている入口シャッター６が開かれる。次に、ワーク搬入装置３ａが、開状態の開口部４ｃを通してワーク１０を対応するワーク支持材１３へ搬送し、このワーク支持材１３へ載せる。次いで、入口シャッター６が閉じられる。その後、ワーク１０は、そのワーク１０の上下に位置するヒーター１１によって加熱される。この加熱動作が完了すると、搬送方向Ａ１においてワーク１０と向かい合っている出口シャッター７が開かれることで、対応する開口部４ｄが開かれる。
　次に、ワーク搬出装置３ｂが、ワーク１０をワーク支持材１３から持ち上げ、開状態の開口部４ｄを通して加熱炉２の外部へ搬出する。加熱炉２の外部に搬送されたワーク１０は、図示しない熱間プレス装置による熱間プレス加工によって、所定の形状に成形される。
（ヒーターの構成）
　次に、ヒーター１１について説明する。ヒーター１１は、搬送方向Ａ１および左右方向ＬＲに並ぶように配置された複数の加熱体を有する。また、複数の加熱体は、寸法または形状が異なる２種類以上の加熱体を含む。本実施形態では、加熱体は、電熱線と、この電熱線を収容する焼結体とを有する。焼結体としては、例えばＡｌ２Ｏ３，ＳｉＯ２，ＺｒＯ２，ＴｉＯ２，ＳｉＣ，ＣｏＯ，Ｓｉ３Ｎ４等の遠赤外線放射セラミックスである。焼結体には、例えば、電熱線を収容するための貫通孔が設けられている。そして、この電熱線に電流が流されることで、ヒーター１１の両面（上面および下面）から遠赤外線エネルギーが放射される。以下、図面を用いて詳細に説明する。
　図６は、加熱体の構成を示す斜視図であり、（ａ）は、加熱体の構成部材である焼結体ブロックを示し、（ｂ）は、焼結体ブロックを組み合わせて構成した加熱体の部分斜視図であり、（ｃ）は、焼結体ブロックを組み合わせて構成した加熱体の平面図である。本実施形態では、図６の（ａ）に示すように、加熱体２０の構成部材である焼結体ブロック２０１は、立方体形状を有し、その任意の面２０１ａから、面２０１ａの反対側の面２０１ｂまで貫通するように設けられた、平行な二つの貫通孔２０５ａ，２０５ｂを備えている。
　図６の（ｂ）に示すように、加熱体２０は、複数の焼結体ブロック２０１を千鳥状に配置して構成される。このとき、それぞれの焼結体ブロック２０１の貫通孔２０５ａ，２０５ｂが他の焼結体ブロックの貫通孔と同一線上に並ぶように配置される。一部の焼結体ブロック２０２は、一つの貫通孔のみを有し、加熱体２０の貫通孔の軸方向に垂直な方向の側面側に配置される。
　図６の（ｃ）に示すように、加熱体２０は、貫通孔２０５ａ，２０５ｂに電熱線２０３が挿入され、電熱線２０３が複数の焼結体ブロック２０１内に張り巡らされ、電熱線の一端２０３ａおよび他端２０３ｂが焼結体ブロック２０１から突出している。加熱体２０において、電熱線の一端２０３ａおよび他端２０３ｂが外部電力に給電装置を介して接続され、その状態で給電されることにより加熱体２０加熱される。
　以上、焼結体ブロック２０１として、立方体形状のものを示したが、このような形状には限定されない。
　図７は、ヒーター１１の概略平面図である。本実施形態では、図７に示すように、筐体４の一対の側壁４ｅ，４ｆの間において、ヒーター１１は、搬送方向Ａ１および左右方向ＬＲに並ぶように配置された複数の加熱体２１～３２を有している。加熱体２５～３２は、左右方向ＬＲにおいて、両方の端部に他の加熱体が並んで配置された中間加熱体である。すなわち、加熱体２５には、左右方向ＬＲにおいて、両方の端部に他の加熱体２９，３０が並んで配置されている。加熱体２６には、左右方向ＬＲにおいて、両方の端部に他の加熱体２９，３０が並んで配置されている。加熱体２７には、左右方向ＬＲにおいて、両方の端部に他の加熱体３１，３２が並んで配置されている。加熱体２８には、左右方向ＬＲにおいて、両方の端部に他の加熱体３１，３２が並んで配置されている。加熱体２９には、左右方向ＬＲにおいて、両方の端部に他の加熱体２２，２５，２６が並んで配置されている。加熱体３０には、左右方向ＬＲにおいて、両方の端部に他の加熱体２３，２５，２６が並んで配置されている。加熱体３１には、左右方向ＬＲにおいて、両方の端部に他の加熱体２２，２７，２８が並んで配置されている。加熱体３２には、左右方向ＬＲにおいて、両方の端部に他の加熱体２３，２７，２８が並んで配置されている。中間加熱体は、側壁４ｅ，４ｆと間に他の加熱体２２，２３を備えるということもできる。そして、加熱体２１～３２には、電源に接続された給電線が側壁４ｅ，４ｆに設けられた貫通孔内を通して接続され、給電される。
　本実施形態では、加熱体２１～３２はそれぞれ、平面視および底面視において矩形状を有している。なお、本明細書においては、平面視において寸法および形状が互いに等しい２つの加熱体は、同種の加熱体とする。一方、平面視において寸法または形状が異なる２つの加熱体は、異種の加熱体とする。例えば、図７に示すヒーター１１において、加熱体２１と加熱体２４とは寸法および形状が等しいので、同種の加熱体である。一方、加熱体２１と加熱体２５とは寸法および形状が異なるので、異種の加熱体である。
　図示は省略するが、ヒーターユニット５（図４参照）は、制御装置および加熱体２１～３２それぞれの温度を検知する複数の温度センサ（例えば、熱電対）を有する。各ヒーターユニット５において、制御装置は、温度センサによって測定された加熱体２１～３２の温度に基づいて、加熱体２１～３２の出力を別個に制御する。すなわち、本実施形態では、複数の加熱体２１～３２の出力は、互いに独立して制御される。
　なお、複数の加熱体２１～３２は、一体的に構成されていてもよく、互いに分離可能に構成されていてもよい。例えば、加熱体２１～３２が一体的に構成される場合には、ヒーター１１は、加熱体２１～３２ごとに設けられる複数の電熱線と、複数の電熱線を収容する遠赤外線放射セラミックスの焼結体とを含む。また、例えば、加熱体２１～３２が互いに分離可能に構成される場合には、ヒーター１１は、加熱体２１～３２ごとに設けられる複数の電熱線と、複数の電熱線をそれぞれ収容する複数の遠赤外線放射セラミックスの焼結体とを含む。
　なお、ヒーター１１においては、搬送方向Ａ１における長さが互いに異なる少なくとも２つの加熱体が搬送方向Ａ１に並び、かつ左右方向ＬＲにおける長さが互いに異なる２つの加熱体が左右方向ＬＲに並ぶように、複数の加熱体が配置されることが好ましい。
　図７に示したヒーター１１では、例えば、Ｉ－Ｉ線で示す部分では、搬送方向Ａ１における長さが互いに異なる加熱体２１と加熱体２２とが搬送方向Ａ１に並び、搬送方向Ａ１における長さが互いに異なる加熱体２２と加熱体２４とが搬送方向Ａ１に並んでいる。また、例えば、II－II線で示す部分では、搬送方向Ａ１における長さが互いに異なる加熱体２１と加熱体２５とが搬送方向Ａ１に並び、搬送方向Ａ１における長さが互いに異なる加熱体２８と加熱体２４とが搬送方向Ａ１に並んでいる。また、例えば、III－III線で示す部分では、左右方向ＬＲにおける長さが互いに異なる加熱体２２と加熱体３１とが左右方向ＬＲに並び、左右方向ＬＲにおける長さが互いに異なる加熱体３１と加熱体２８とが左右方向ＬＲに並び、左右方向ＬＲにおける長さが互いに異なる加熱体２８と加熱体３２とが左右方向ＬＲに並び、左右方向ＬＲにおける長さが互いに異なる加熱体３２と加熱体２３とが左右方向ＬＲに並んでいる。
　なお、本実施形態では、平面視において、搬送方向Ａ１における加熱体２１～３２の中心を通る第１中心線Ｃ１を対象軸として、加熱体２１～３２が線対称となる形状を呈するように、加熱体２１～３２の形状、寸法および配置が決められている。また、平面視において、左右方向ＬＲにおける加熱体２１～３２の中心を通る第２中心線Ｃ２を対象軸として、加熱体２１～３２が線対称となる形状を呈するように、複数の加熱体２１～３２の形状、寸法および配置が決められている。
　本実施形態では、ワーク１０の寸法および形状に基づいて、ワーク１０の加熱時に利用される加熱体２１～３２が選択される。例えば、図８の（ａ）に示すように、平面視においてワーク１０がヒーター１１とほぼ同じ大きさである場合には、全ての加熱体２１～３２を利用して、ワーク１０が加熱される。
　例えば、ワーク１０が図８の（ｂ）に示す形状を有している場合には、加熱体２５～３２を利用してワーク１０が加熱される。この場合、例えば、加熱体２１～２４の出力を停止することができる。すなわち、図８の（ｂ）に示す例では、加熱体２５～３２のみによってワーク１０が加熱される。
　例えば、ワーク１０が図８の（ｃ）に示す形状を有している場合には、２つのワーク１０を同時に加熱することができる。具体的には、加熱体２５，２６，２９，３０によって加熱炉２（図４参照）の出口側のワーク１０を加熱し、加熱体２７，２８，３１，３２によって加熱炉２の入口側のワーク１０を加熱することができる。この場合も、図８の（ｂ）の場合と同様に、加熱体２１～２４の出力を停止することができる。なお、図８の（ｃ）に示す例では、加熱炉２の出口側のワーク１０の加熱が終了すると、そのワーク１０が加熱炉２から搬出される。また、加熱炉２の入口側のワーク１０が出口側に移動されるとともに、加熱炉２の入口側に新たなワーク１０が搬入され、それらのワーク１０が同様に加熱される。
　例えば、ワーク１０が図８の（ｄ）に示す形状を有している場合には、加熱体２６，２７を利用してワーク１０が加熱される。この場合、例えば、加熱体２１～２５，２８～３２の出力を停止することができる。すなわち、図８の（ｄ）に示す例では、加熱体２６，２７のみによってワーク１０が加熱される。なお、図８の（ｃ）と同様に、図８の（ｄ）に示すワーク１０を２つ同時に加熱してもよい。この場合、加熱体２５，２６によって一方のワーク１０が加熱され、加熱体２７，２８によって他方のワーク１０が加熱される。
（本実施形態の効果）
　以上のように、本実施形態に係る加熱炉２では、加熱体２１～３２のうち、平面視においてワーク１０と重なる加熱体のみを利用して、ワーク１０を加熱することができる。この場合、加熱体２１～３２のうち平面視においてワーク１０と重なっていない加熱体の出力を停止できるので、ワーク１０を効率よく加熱することができる。
　また、本実施形態では、寸法または形状の異なる複数の加熱体を組み合せてヒーター１１が構成されている。このため、ワーク１０の寸法および形状に応じて適切な加熱体を選択することによって、稼動している加熱体のうち、平面視においてワーク１０と重ならない部分の面積を十分に小さくすることができる。このように、稼動している加熱体においてワーク１０と重ならない部分の面積が十分に小さい場合には、当該部分もワーク１０によって十分に抜熱される。これにより、ワーク１０を加熱する際の消費エネルギーを十分に低減できる。また、稼動している加熱体のうち、平面視においてワーク１０と重ならない部分の温度が高くなり過ぎることを防止できる。その結果、ワーク１０の全体を均一に加熱することができる。
　また、本実施形態に係るヒーター１１では、同一の形状および寸法の複数の加熱体によってヒーターを構成する場合に比べて、種々の寸法および形状のワークを、加熱体の数の増加を抑制しつつ適切に加熱することができる。これにより、ヒーター１１の製造コストの上昇を抑制でき、加熱炉２の製造コストを抑制することができる。
　以上のように、本実施形態によれば、加熱炉２の製造コストの上昇を抑制しつつ、種々の寸法および形状のワークを適切に加熱することが可能になる。
（給電装置の構成）
　図９は、給電装置の構成の例を示す図であり、（ａ）は、給電装置の構成の概略を示す部分平面図であり、（ｂ）は、（ａ）中のＡ－Ａ断面図である。
　図１０は、給電装置の構成の例を示す図であり、（ａ）は、給電装置の構成の概略を示す部分平面図であり、（ｂ）は、（ａ）中のＢ－Ｂ断面図である。
　図１１は、給電装置の構成の例を示す図であり、（ａ）は、給電装置の構成の概略を示す部分平面図であり、（ｂ）は、（ａ）中のＣ－Ｃ断面図である。
　図９、図１０および図１１に示すように、側壁４ｅには外部電力（図示省略）に接続する給電線５１ａ，５２ａ，５３ａを挿入するための貫通孔４１を備えている。給電線５１ａ，５２ａ，５３ａは、例えば、絶縁被膜で覆われている。そして、側壁４ｅの近くに配置された加熱体５１,５２の給電線５１ａ，５２ａは、貫通孔４１に直接配線され、それぞれの給電ユニットを構成している。よって、給電ユニットには、加熱体の給電線と、絶縁被膜を含む。
　図９に示すように、加熱体５３は、左右方向ＬＲにおいて、両方の端部に他の加熱体５１，５２が並んで配置されている。以下、このような加熱体５３を中間加熱体５３という。中間加熱体５３は、側壁４ｅとの間に他の加熱体５１が存在するということもできる。中間加熱体５３の給電線５３ａは、他の加熱体５１の表面に碍子５３ｂを介して配置されて、給電ユニットを構成している。このとき、給電線５３ａとしては、その表面が焼結体等の耐熱材料で覆われたものを用いる。この配置は、最も簡便である。ただし、他の加熱体５１の加熱効率を低下させるおそれがある。
　図１０に示すように、中間加熱体５３には、左右方向ＬＲにおいて、両方の端部に他の加熱体５１，５２が並んで配置されている。中間加熱体５３は、側壁４ｅとの間に他の加熱体５１が存在するということもできる。中間加熱体５３の給電線５３ａは、他の加熱体５１の内部に配置されて、給電ユニットを構成している。このとき、給電線５３ａが他の加熱体５１の内部において、他の加熱体５１の電熱線と電気的に接触することを避ける必要がある。よって、給電線５３ａとしては、その表面が絶縁材料で覆われたものを用いる。この配置は、他の加熱体５１の加熱効率の点では問題がない点で優れている。しかし、中間加熱体５３が故障した場合に、他の加熱体５１も交換が必要となる。
　図１１に示すように、中間加熱体５３には、左右方向ＬＲにおいて、両方の端部に他の加熱体５１，５２，５４，５５が並んで配置されている。中間加熱体５３は、側壁４ｅとの間に他の加熱体５１が存在するということもできる。中間加熱体５３の給電線５３ａは、他の加熱体５１と加熱体５２との間に配置されて、給電ユニットを構成している。このとき、例えば、加熱体５１および加熱体５２には、それぞれが向かい合う側面に切欠きを備えており、その切欠き内に給電線５３ａが配置されるようになっている。図に示す切欠きは、貫通孔の軸に垂直な断面視で、半円状であるが、この形状に限られない。また、加熱体５１および加熱体５２の隙間が十分にある場合などには、切欠きがなくてもよい。このように配置すれば、他の加熱体５１の加熱効率の点で問題がなく、また、中間加熱体５３のみの交換が可能であるので、設置の作業性も良い。
　このように、加熱体が、それぞれの給電ユニットにより外部電力に接続される。なお、中間加熱体５３の給電線５３ａを、他の加熱体の下部に垂らして側壁４ｅ，４ｆの貫通孔４１に導くことも考えられるが、この方法は、ヒーター支持材１２に穴を空ける必要が生じて、施工上の難しさがある。
（他の実施形態）
　上述の実施形態では、ヒーター１１が１２個の加熱体２１～３２を有する場合について説明したが、加熱体の数ならびに加熱体の寸法および形状は上述の例に限定されない。
　例えば、ヒーター１１が、図１２に示すように１０個の加熱体２１～３０によって構成されてもよい。図１２に示すヒーター１１を用いる場合にも、図１３の（ａ）～（ｄ）に示すように、ワーク１０の寸法および形状に応じて、適切な加熱体を選択してワーク１０を加熱することによって、上述の実施形態と同様の作用効果が得られる。図１２および図１３において、中間加熱体は、加熱体２５，２６，２７，２８，２９，３０である。
　なお、図１３の（ａ）に示す例では、全ての加熱体２１～３０によってワーク１０が加熱されている。また、図１３の（ｂ）に示す例では、２つのワーク１０のうち、一方のワーク１０が加熱体２２，２３，２５，２７，２８によって加熱され、他方のワーク１０が加熱体２２，２３，２６，２９，３０によって加熱されている。この場合、他の加熱体２１，２４の出力を停止することができる。また、図１３の（ｃ）に示す例では、２つのワーク１０のうち、一方のワーク１０が加熱体２５，２７，２８のみによって加熱され、他方のワーク１０が加熱体２６，２９，３０のみによって加熱されている。図１３の（ｄ）に示す例では、２つのワーク１０のうち、一方のワーク１０が加熱体２５のみによって加熱され、他方のワーク１０が加熱体２６のみのよって加熱されている。
　また、例えば、ヒーター１１が、図１４に示すように５個の加熱体２１～２５によって構成されてもよい。図１４に示すヒーター１１を用いる場合にも、図１５の（ａ）～（ｃ）に示すように、ワーク１０の寸法および形状に応じて、適切な加熱体を選択してワーク１０を加熱することによって、上述の実施形態と同様の作用効果が得られる。図１４および図１５において、中間加熱体は、加熱体２５である。
　なお、図１５の（ａ）に示す例では、全ての加熱体２１～２５によってワーク１０が加熱され、図１５の（ｂ）に示す例では、加熱体２２，２３，２５のみによってワーク１０が加熱され、図１５の（ｃ）に示す例では、加熱体２５のみによってワーク１０が加熱されている。
　また、例えば、ヒーター１１が、図１６に示すように１３個の加熱体２１～３３によって構成されてもよい。図１６に示すヒーター１１を用いる場合にも、図１７の（ａ）～（ｄ）に示すように、ワーク１０の寸法および形状に応じて、適切な加熱体を選択してワーク１０を加熱することによって、上述の実施形態と同様の作用効果が得られる。図１６および図１７において、中間加熱体は、加熱体２５，２６，２７，２８，２９，３０，３１，３２，３３である。
　なお、図１７の（ａ）に示す例では、全ての加熱体２１～３３によってワーク１０が加熱され、図１７の（ｂ）に示す例では、加熱体２５～３３のみによってワーク１０が加熱されている。また、図１７の（ｃ）に示す例では、２つのワーク１０のうち、一方のワーク１０が加熱体２５，２６，３０，３１のみによって加熱され、他方のワーク１０が加熱体２８，２９，３２，３３のみによって加熱されている。また、図１７の（ｄ）に示す例では、３つのワーク１０のうち、一つのワーク１０が加熱体２５のみによって加熱され、他の一つのワーク１０が加熱体２７のみによって加熱され、さらに他の一つのワーク１０が加熱体２９のみのよって加熱されている。
　また、例えば、ヒーター１１が、図１８に示すように１０個の加熱体２１～３０によって構成されてもよい。図１８に示すヒーター１１を用いる場合にも、図１９の（ａ）～（ｃ）に示すように、ワーク１０の寸法および形状に応じて、適切な加熱体を選択してワーク１０を加熱することによって、上述の実施形態と同様の作用効果が得られる。図１８および図１９において、中間加熱体は、加熱体２５，３０である。
　なお、図１９の（ａ）に示す例では、全ての加熱体２１～３０によってワーク１０が加熱されている。また、図１９の（ｂ）に示す例では、２つのワーク１０のうち、一方のワーク１０が加熱体２２，２３，２５のみによって加熱され、他方のワーク１０が加熱体２７，２８，３０のみによって加熱されている。図１９の（ｃ）に示す例では、２つのワーク１０のうち、一方のワーク１０が加熱体２５のみによって加熱され、他方のワーク１０が加熱体３０のみによって加熱されている。
　なお、本発明に係るヒーター１１を用いたワーク１０の加熱方法は図７～図１９を用いて説明した方法に限定されない。ワーク１０の寸法および形状に応じて、複数の加熱体の中から適切な加熱体を選択して、ワーク１０を加熱すればよい。
　また、ヒーター１１の構成も上述の例に限定されず、ヒーター１１が、寸法または形状が異なる２種類以上の加熱体を含んでいればよい。したがって、詳細な説明は省略するが、ヒーター１１が図２０に示すように配置された９個の加熱体２１～２９によって構成されていてもよく、図２１に示すように配置された１４個の加熱体２１～３４によって構成されていてもよい。図２０において、中間加熱体は、加熱体２５，２６，２７，２８，２９であり、図２１において、中間加熱体は、加熱体２７，２８，２９，３０，３１，３２，３３，３４である。
　なお、上述の実施形態では、平面視において複数の加熱体の中心を通って左右方向ＬＲに延びる第１中心線を対象軸として複数の加熱体が線対称となる形状を呈し、かつ平面視において複数の加熱体の中心を通って搬送方向Ａ１に延びる第２中心線を対象軸として複数の加熱体が線対称となる形状を呈するように、複数の加熱体が設置される場合について説明した。しかしながら、複数の加熱体が上記のように線対称となるように配置されていなくてもよい。例えば、図２２に示すヒーター１１のように、複数の加熱体２１～２８が、当該加熱体２１～２８の中心を対象点として点対象となる形状を呈するように配置されていてもよい。なお、図２２に示すヒーター１１では、外側に近付くほど加熱体の長さが長くなるように、複数の加熱体が配置されている。図２２において、中間加熱体は、加熱体２５，２６，２７，２８，２９である。
　なお、上述の実施形態では、各加熱体が矩形状を有している場合について説明したが、加熱体の形状は上述の例に限定されない。例えば、平面視において、加熱体がＬ字形状またはＴ字形状等の他の形状を有していてもよい。また、上述の実施形態では、略矩形状のワーク１０の加熱処理を行う場合について説明したが、ワークの形状は上述の例に限定されず、本発明に係る加熱炉は、他の多角形状、円形状、または楕円形状等の種々の形状のワークの加熱処理を行うことができる。
　本発明によれば、加熱炉の製造コストの上昇を抑制しつつ、種々の形状および寸法のワークを適切に加熱することが可能になる。
１　熱処理装置
２　加熱炉
３ａ　ワーク搬入装置
３ｂ　ワーク搬出装置
１０　ワーク
１１　ヒーター
１２　ヒーター支持材
１３　ワーク支持材
２１～３３　加熱体
４ｅ，４ｆ　側壁
４１　貫通孔
５１～５５　加熱体
５１ａ～５３ａ　給電線

Claims (7)

  1. 　一対の側壁を有する筐体と、
    　前記一対の側壁の間において平板状のワークを水平姿勢となるように支持可能に構成されたワーク支持材と、
    　前記ワーク支持材に支持される前記ワークを上方または下方から加熱する面状ヒーターと、
    　前記面状ヒーターに給電する給電装置と、
    　前記面状ヒーターを水平姿勢となるように支持するヒーター支持材と、
    を備え、
    　前記面状ヒーターは、搬送方向と平面視において前記搬送方向に直交する左右方向とに並ぶように配置された複数の加熱体を有し、
    　前記複数の加熱体は、電熱線と前記電熱線を収容する焼結体とを有し、寸法または形状が異なる２種類以上の加熱体を含み、前記左右方向において、両方の端部に他の加熱体が並んで配置されている中間加熱体を含み、
    　前記給電装置は、前記側壁から前記加熱体それぞれに給電する給電ユニットを有する、加熱炉。
  2. 　前記給電ユニットにおいて、両方の端部に他の加熱体が並んで配置されている前記中間加熱体に給電する給電線が、前記他の加熱体の表面または内部に配置されているか、前記他の加熱体の間に配置されている、
    　請求項１に記載の加熱炉。
  3. 　前記面状ヒーターにおいて、前記搬送方向における長さが互いに異なる少なくとも２つの加熱体が前記搬送方向に並び、かつ前記左右方向における長さが互いに異なる２つの加熱体が前記左右方向に並ぶように、前記複数の加熱体が配置されている、請求項１または２に記載の加熱炉。
  4. 　平面視において、前記複数の加熱体は、前記搬送方向における前記複数の加熱体の中心を通る第１中心線を対象軸として線対称となる形状を呈するように配置されている、請求項１から３のいずれかに記載の加熱炉。
  5. 　平面視において、前記複数の加熱体は、前記左右方向における前記複数の加熱体の中心を通る第２中心線を対象軸として線対称となる形状を呈するように配置されている、請求項１から４のいずれかに記載の加熱炉。
  6. 　平面視において、前記複数の加熱体は、前記複数の加熱体の中心を対象点として点対象となる形状を呈するように配置されている、請求項１から５のいずれかに記載の加熱炉。
  7. 　上下方向に並ぶように配置された複数の前記面状ヒーターを備えた多段型加熱炉である、請求項１から６のいずれかに記載の加熱炉。
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