(57)【要約】【課題】外部の気体を取り込むことにより被加熱物４の冷却を一定の冷却速度にて行うことができる循環型電気炉を提供する。【解決手段】  密閉された循環型電気炉内において、気体を循環させるためのプロペラファン９と、それを回転させる為の循環用モータ４と、発生した風を加熱する為の発熱体５と、外部から気体を取り入れる為の、回転する板体１３を持つ上記の構成物が直列に配置された循環型電気炉【選択図】図１
2020176816.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体がダクト内を循環し、被加熱物を加熱可能な気体循環型電気炉において、
電力を制御できる加熱器と、
気体を循環させるファンと、
外部への炉内気体の排気と、外部気体の炉内への吸気を回転またはスライドすることにより制御する板体とが、
直列に設けられた電気炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は直列循環型電気炉に関する。
【背景技術】
【０００２】  熱風を用い被加熱物を加熱、冷却可能な炉体は特許文献１、特許文献２、特許文献３に記載されており、そこでは、冷却に主循環経路に並列に接続された、冷却経路を持ち、ダンパーにより経路を切り替え、あるいは、ダンパー角度を変化させることにより冷却速度を制御させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−１２０１５４
【特許文献２】特開２００７−２７１１２６
【特許文献３】特開２０００−３２９４７４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  被加熱物を高速で加熱させ同時に冷却する方法として、輻射炉がある。
輻射炉は炉体内部を加熱せず、発熱体の熱を直接被加熱物に与えることができる。
しかしながら、被加熱物の表面の反射率により熱の吸収が異なる。
炭のような黒体と磨いたアルミニウムでは発熱体からの熱線の吸収が異なる。
よって、温度差が生じ正確なデータを得ることが困難になる。【０００５】  また、板の下に発熱体を配置し、板に被加熱物を載せるホットプレートによる加熱方式においては、加熱面の接触の程度による温度差、熱板と接触しない面の温度との差が発生するため、被加熱物上においても、温度が均一にならない。
【課題を解決するための手段】
【０００６】  上述した理由により、輻射炉の場合、およびホットプレート加熱の場合、大きな温度差が被加熱物において発生する。
本発明は、温度制御された熱風を媒体として用い、被加熱物を加熱する。
発熱体、発熱体により加熱された気体を循環させるためのファン、加熱された気体を、被加熱物に導くための循環経路、外部から炉体内部より低い温度の気体を取り入れる為に、回転またはスライドする板体を用いることにより、排気及び吸気の量を制御できる構造となっている。
上記の要素は、直列的に配置される。
構成物の順番を変更しても、本発明の主旨から逸脱しない。【０００７】  発熱体はニクロム線等を用いた発熱体に電圧を印加することにより、ジュール熱により発熱する。この時、循環する気体が発熱した発熱体に触れることにより加熱され、加熱した気体は経路内に設置されたファンによって炉内を循環する。
この、発熱量を制御することにより、温度を所望する温度になるようにする。
一定速度で、温度上昇あるいは、所定温度で、保持させることも可能である。【０００８】  本発明では、循環型電気炉の経路内に、吸気口排気口を設け、外気を導入することにより、被加熱物の冷却及び炉体の冷却を行う。
【発明の効果】
【０００９】  またこの冷却機構において、板体の角度を制御することにより所望する冷却速度で被加熱物を冷却することができる。
構造的に単純であり、１本の回転シャフトの回転角を変えることにより、外部から気体を循環径路内に取り込み、冷却を行う。【００１０】  発熱体、被加熱物、循環用のプロペラファン、吸気口、排気口が直列的に配置されているため、応答が早く、部品数も少なく安価に製作することが可能である。
また、炉内の構成物が少ないため、熱容量も少なく、温度制御プログラムに組まれた目標温度を速やかに発熱体から被加熱物に与えることができる。【００１１】  開口の方法として、本発明で説明している方法は、板体により循環経路を閉めると同時に排気口と吸気口を開口する方法を説明している。
ただし、排気口と吸気口の開口面積は一致する必要はない。また、吸気口、排気口を別々の板体で構成することも可能である。
【発明の詳細な説明】
【００１２】  図１（ａ）は直列循環型電気炉の側面断面図。図１（ｂ）は後面図である。
外部断熱壁１と内部断熱壁２と側面の断熱壁とで囲まれた、密閉されたパイプ状空間である循環経路１６内を気体は循環する。
被加熱物８は網１０の上に乗せられた後、扉９は閉められ、密閉されたパイプ状空間を作る。
【００１３】  気体は循環経路１６及び網１０の隙間を通って循環する。
循環ファン用モータ４は回転軸に取り付けられたプロペラファン３を回転させ、風向１１ａの方向に気体の流れを作る。
【００１４】  この気体がある場所は、密閉された循環経路中なので、気体の流れは矢印のように風向１１ａから１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅと循環し、プロペラファン３により再度加速され、循環経路内を循環する。
この気体の流れは径路内に設置された発熱体５を通過することにより、加熱される。
発熱体５は、発熱体用導線６に電圧を印加することにより、ジュール熱により発熱する。
【００１５】  気体は、発熱体５を通過し，この時発熱体用導線６に電圧が印加されていれば温度が上昇する。
循環の途中に置かれた温度センサ７がこの加熱された気体の温度を検知する。
検知した温度を電気信号に変え制御器に出力される。
制御器は入力された温度情報から発熱体５を制御する電圧信号を作成する。この電圧信号は発熱体用導線６を通り発熱体５に印加され、発熱体５を加熱する。
また、温度が上昇した気体は被加熱物８を加熱する。また、網１０を通過しプロペラファン３で再加速される。
【００１６】  以上の動作を繰り返し、気体は循環経路１６内を循環する。
プロペラファン３は、遠心ファンやシロッコファン等に置き換えることができ、また必要に応じ、循環ファン用モータ４の回転数を変えることにより、被加熱物８にあたる風量を、変えることも出来る。
【００１７】  温度を下げる際は、外部から気体の取り込みを行う。図１の側面断面図において、板体１３の角度を変えることにより外部から気体の取り込み量を変えることができる。
図１において、板体１３では、図１のように循環経路に対し並行に配置され、循環経路１６での気体の循環を妨げることなく、流す事が出来る。この時、外部気体の排気や吸気は無い。
【００１８】  図１（ｃ）では板体１３は図１（ａ）の状態から時計の回転方向に板体１３を回転させ図１（ｃ）の様な角度でなった時、一部の気体は外部に排出され、残りの気体は循環経路１６を循環することになる。
この時風向１２ｃと風向１２ｄの方向に炉内の気体は排出される。
それと同時に、循環経路１６はこの開口部以外密封されているため、内部気圧を保持するように、風向１２ａ、風向１２ｂの方向に排出した気体と同量の外部の気体が吸入される。
この板体１３の回転角度は、温度センサ７からの電気信号を制御器は読み込み、所望する最適な温度になるよう演算を行い、角度を決定する。
温度を上げる場合は発熱体５に電力を供給し、温度を下げる場合は、板体１３を時計方向に回転させることにより行う。
【００１９】  演算の結果、算出した角度は制御器からの信号により、ステッピングモータ１７に送られ、所望する角度になるように回転軸１８に伝えられ、この回転軸１８に取り付けられた、板体１３は回転する。
このステッピングモータ１７はサーボモータ等に置き換えることもできる。
【００２０】  またこの機能は、温度プログラム上の目標温度が急激に減少し、実際の温度が目標温度より高くなった場合、実際の炉内温度が目標温度となるよう速やかに一致させるため、循環経路１６内の温度を下げるためにも有効である。
断熱性能が高い炉体においては、通常、有効な冷却手段を持つことができない。
【００２１】  さらに時計方向に板体１３を回転させ図３のように板体１３を水平状態まで移動させると、内部の気体はすべて排出される。
同時に、同量の気体を外部から吸入する。
板体１３の位置では温度の制御はできないが、最大限に炉体内部を冷却し、同時に、被加熱物８を冷却することができる。
【００２２】  電源投入時、図１（ｃ）のように板体１３が中間の角度で止まっていた場合、板体１３を反時計回りに９０度回転させる。
回転の途中でストッパ１５に板体１３は突き当るのが、この際も、さらに回転させ、合計で９０度になるように、回転電流を流し続ける。
ステッピングモータ１７及び板体１３は機械的にロック状態になるが、ストッパ１５およびその他の機構部品はステッピングモータ１７が発生する力に対して充分な耐力があるように設計されたものとし、ステッピングモータ１７はロック状態が続いてもステッピングモータ１７のコイルの焼損やその他の故障が発生しないよう、充分に耐力が有るものを使用する。
このような方法で板体１３の位置の原点設定は容易にできる。
【００２３】  ストッパ１４、ストッパ１５を用いない代わりに、光や磁気で板体１３の位置を検出し、制御する方法もある。
【００２４】  次に回転する２個の板体２１と板体２２を用いた例を記載する。
図２（ａ）では温度が上昇中の板体２１と板体２２の状態を示す。
これは、図１（ａ）と同じ状態である。
この時、板体２１、板体２２は何ら気体の流路に影響をおよばさない。
図２（ｂ）では、２個の板体２１および板体２２が垂直位置から、回転し板体２１及び板体２２が図２（ｂ）の様な角度になった場合、循環経路１６を流れる気体は一部、風向２４のように外部に排出される。同時に、同量の気体が風向２５のように外部から吸入される。
図２（ｃ）において、さらに板体２１、板体２２が図のように平行に保持された場合、循環経路１６を流れる気体は、すべて、外部に排出される。
同時に同量の気体が風向２５の方向で板体２２の上部から吸入される。
このようにして、この循環経路１６に、外部の気体を取り込むことができる。
ここで、混合防止板２３は、排気した気体が、近接した吸気口に取り込まれ、効率が悪くなるのを防ぐ目的で、設置する。
【００２５】  図３（ａ）では、循環経路１６内の圧力を利用して、排気を行う方式である。
プロペラファン３が作る風圧により排気口板体３３を押しあける方法である。
図３（ｃ）においては板体３１が循環経路１６の流路を塞いでいる。
そのため、板体３１の下部ではプロペラファン３により風圧が高まり排気口板体３３を押し開ける。
このようにして、循環経路１６を循環していた、気体を外部に排出する。
排気することにより、循環経路１６内の気圧が低下する。
そのため、低下した気圧を補充するよう、外気を吸気口板体３２は開き、外部から気体を取り込む。
【００２６】  ここで、吸入口板体３２、排気口板体３３は外部から力が加わらない状態では、自重により図３（ａ）の状態になる。板体が流路に平行におかれた場合、板体を押しあける風圧が発生しないため吸気口板体３２、排気口板体３３は循環経路１６に外部の気体を取り込むような影響を及ぼさない。この方式の特徴は、吸気口板体３２、排気口板体３３に外部から回転を与えるようなモータを必要としないことであり、簡便である。
図３（ｂ）は図３（ａ）と図３（ｃ）との中間にあり、排気も中程度の排気を行う。
【００２７】  ここで説明したのは、板体が回転タイプについて、開口面積を変更する説明を行っているが、板体の数を増減し、同様な効果を得るのは、容易である。
また、回転タイプではなく、スライドタイプの板体を用い、板体をスライドさせることにより開口面積を変更させ同様な効果を得ることは、容易に想像できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】単数板体での、基本的な循環炉構成図。
【図２】複数の板体による循環炉構成図。
【図３】風圧を利用した循環炉構成図。
【符号の説明】
【００２９】    １  外側断熱壁
２  内側断熱壁
３  プロペラファン
４  循環ファン用モータ
５  発熱体
６  発熱体用導線
７  温度センサ
８  被加熱物
９  扉
１０  網
１１ａ  風向
１１ｂ  風向
１１ｃ  風向
１１ｄ  風向
１１ｅ  風向
１２ａ  風向
１２ｂ  風向
１２ｃ  風向
１２ｄ  風向
１３  板体
１４  ストッパ
１５  ストッパ
１６  循環経路
１７  ステッピングモータ
１８  回転軸
２１  板体
２２  板体
２３  混合防止板
２４  風向
２５  風向
３１  板体
３２  吸気口板体
３３  排気口板体
３４  風向
３５  風向
【図１】
2020176816.tif 000003
【図２】
2020176816.tif 000004
【図３】
2020176816.tif 000005