(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理室に供給する熱処理用の空気を通すフィルタ用の開口を形成するように装備された周囲部材と、フィルタ部を囲う構造部材を備えたフィルタと、前記構造部材の面であって空気を通す方向の上流側になる一方側の面と前記周囲部材との間に介装されるシール部材と、前記一方側の面を前記シール部材に圧接させるように前記一方側の反対側端部を前記一方側の方向に引っ張るための引っ張り部材とを有し、前記開口から前記フィルタ部を通過させて処理室に熱処理用の空気を供給するようにした熱処理装置において、
前記構造部材はフェライト系耐熱鋼のうちの耐熱性を高くする組成を持つフェライト系特殊耐熱鋼から成り、前記処理室と前記周囲部材とは前記フェライト系特殊耐熱鋼で形成されていて、前記引っ張り部材はオーステナイト系ステンレス鋼から成り前記一方側の面と前記反対側端部との間の位置であって前記反対側端部に近い位置で前記処理室から固定されていて、前記位置は、前記引っ張り部材の前記反対側端部から前記位置までの長さを、５００℃において前記シール部材の圧縮変化量が前記シール部材に対する前記構造部材の圧接力が維持される範囲内になるように前記引っ張り部材の前記長さの部分の熱膨張と前記構造部材の前記長さの部分の熱膨張との熱膨張差を与える長さにする位置であることを特徴とする熱処理装置。
【請求項２】
処理室に供給する熱処理用の空気を通すフィルタ用の開口を形成するように周囲部材を装備した熱処理装置に装着されるフィルタであってフィルタ部を囲う構造部材を備えていて前記構造部材の面であって空気を通す方向の上流側になる一方側の面と前記周囲部材との間に介装されるシール部材に前記一方側の面が圧接するように装着されるフィルタにおいて、
前記構造部材はフェライト系耐熱鋼のうちの耐熱性を高くする組成を持つフェライト系特殊耐熱鋼から成り、前記処理室と前記周囲部材とは前記フェライト系特殊耐熱鋼で形成されていて、前記熱処理装置には前記一方側の面を前記シール部材に圧接させるように前記一方側の反対側端部を前記一方側の方向に引っ張るための引っ張り部材が設けられ、該引っ張り部材がオーステナイト系ステンレス鋼から成り前記一方側の面と前記反対側端部との間の位置であって前記反対側端部に近い位置で前記処理室から固定されていて、前記位置は、前記引っ張り部材の前記反対側端部から前記位置までの長さを、５００℃において前記シール部材の圧縮変化量が前記シール部材に対する前記構造部材の圧接力が維持される範囲内になるように前記引っ張り部材の前記長さの部分の熱膨張と前記構造部材の前記長さの部分の熱膨張との熱膨張差を与える長さにする位置であることを特徴とするフィルタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術の分野】
本発明は、熱処理装置用特殊フィルタ及びこれを装着した熱処理装置に関し、特に、生産ライン又は試験・研究のために５００℃程度の高い温度のクリーン環境を提供する高温熱処理装置に好都合に利用される。
【０００２】
【従来の技術】
電気、電子部品等のワークを熱処理する熱処理装置では、２００℃〜３００℃程度の高温で且つ塵埃を排除したクリーンな環境の下にワークの熱処理や諸性能試験を行うために、そのような熱的条件を満たす高性能フィルタ及びその取り付け構造が採用されている。
【０００３】
即ち、例えば図８に示す如く、熱処理装置であるクリーンオーブンの内槽６に熱風通過用の開口１を形成する開口枠２を槽内構造として配備し、これからＳＵＳ３０４等のオーステナイト系ステンレス鋼から成る締付軸５´を延設してその先端にねじ部を形成し、同様にオーステナイト系ステンレス鋼からなるフィルタ３´のフィルタ枠３２´の先端面３２ｂ´に当接するフィルタ押さえ板１９´をナット５ａ´で締めつけられるようにし、開口枠２とフィルタ枠の後端面３２ａ´との間に介装されるパッキン４に適当な圧接力を与えることにより、開口枠とフィルタとの間のシール性を維持する構造にしている。又、内槽６を構成する材料として開口枠を含めて熱膨張係数の小さいフェライト系耐熱鋼を使用し、熱変形を防止できる構造にしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記構造によれば、オーステナイト系ステンレス鋼の高耐蝕性によってフィルタに錆の発生がなくクリーン性能が良い。又、フィルタ枠とこれを締めつける軸とが同じ材料になるので、槽内温度が変動してこれらの部材が膨張又は収縮しても、その量がほぼ同じであるため、パッキンの圧接力が変わらずシール性を良好に維持できると共に、槽内構造の熱歪みも抑制されている。
【０００５】
しかしながら、このような構造では、フィルタ枠３２を構成するオーステナイト系ステンレス鋼の熱膨張率が開口枠２を構成するフェライト系耐熱鋼のそれよりも大きいため、クリーンオーブンの温度昇降時の温度差や運転時と停止時との温度差等により、フィルタ枠と開口枠との間に熱膨張差が生じ、これらの間に介在するパッキンが剪断力を受け、フィルタ枠とパッキンとの間にずれが生じたり、パッキンが開口枠から剥離したり、繰り返し応力でパッキンが劣化する等により、シール性が悪くなることが分かった。
【０００６】
特に最近では、電子部品の生産ラインや試験・研究用のクリーンオーブンとして５００℃程度の高温仕様のものが出てきているが、このようなクリーンオーブンでは、上記のシール性の低下が重要な問題となる。
【０００７】
そこで本発明は、従来技術に於ける上記問題を解決し、フィルタ装着部のシール性能を向上し、特にクリーンでより高い高温環境を実現できる熱処理装置及びこれに使用するフィルタを提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するために、請求項１の発明は、処理室に供給する熱処理用の空気を通すフィルタ用の開口を形成するように装備された周囲部材と、フィルタ部を囲う構造部材を備えたフィルタと、前記構造部材の面であって空気を通す方向の上流側になる一方側の面と前記周囲部材との間に介装されるシール部材と、前記一方側の面を前記シール部材に圧接させるように前記一方側の反対側端部を前記一方側の方向に引っ張るための引っ張り部材とを有し、前記開口から前記フィルタ部を通過させて処理室に熱処理用の空気を供給するようにした熱処理装置において、
前記構造部材はフェライト系耐熱鋼のうちの耐熱性を高くする組成を持つフェライト系特殊耐熱鋼から成り、前記処理室と前記周囲部材とは前記フェライト系特殊耐熱鋼で形成されていて、前記引っ張り部材はオーステナイト系ステンレス鋼から成り前記一方側の面と前記反対側端部との間の位置であって前記反対側端部に近い位置で前記処理室から固定されていて、前記位置は、前記引っ張り部材の前記反対側端部から前記位置までの長さを、５００℃において前記シール部材の圧縮変化量が前記シール部材に対する前記構造部材の圧接力が維持される範囲内になるように前記引っ張り部材の前記長さの部分の熱膨張と前記構造部材の前記長さの部分の熱膨張との熱膨張差を与える長さにする位置であることを特徴とする。
【０００９】
請求項２の発明は、処理室に供給する熱処理用の空気を通すフィルタ用の開口を形成するように周囲部材を装備した熱処理装置に装着されるフィルタであってフィルタ部を囲う構造部材を備えていて前記構造部材の面であって空気を通す方向の上流側になる一方側の面と前記周囲部材との間に介装されるシール部材に前記一方側の面が圧接するように装着されるフィルタにおいて、
前記構造部材はフェライト系耐熱鋼のうちの耐熱性を高くする組成を持つフェライト系特殊耐熱鋼から成り、前記処理室と前記周囲部材とは前記フェライト系特殊耐熱鋼で形成されていて、前記熱処理装置には前記一方側の面を前記シール部材に圧接させるように前記一方側の反対側端部を前記一方側の方向に引っ張るための引っ張り部材が設けられ、該引っ張り部材がオーステナイト系ステンレス鋼から成り前記一方側の面と前記反対側端部との間の位置であって前記反対側端部に近い位置で前記処理室から固定されていて、前記位置は、前記引っ張り部材の前記反対側端部から前記位置までの長さを、５００℃において前記シール部材の圧縮変化量が前記シール部材に対する前記構造部材の圧接力が維持される範囲内になるように前記引っ張り部材の前記長さの部分の熱膨張と前記構造部材の前記長さの部分の熱膨張との熱膨張差を与える長さにする位置であることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１及び図２は本発明を適用したクリーンオーブンにおけるフィルタ装着部分の構成例を示し、図３はクリーンオーブンの概略全体構造を示す。
熱処理装置としてのクリーンオーブンは、フィルタ用の開口１を形成するように装備された周囲部材としての開口枠２、フィルタ部３１を囲う構造部材としてのフィルタ枠３２を備えていてＨＥＰＡフィルタと通称される高性能のフィルタ３、フィルタ枠３２の一方側Ｙ１  方向の面である後端面３２ａと前記開口枠２との間に介装されるシール部材としてのパッキン４、後端面３２ａをパッキン４に圧接させるようにＹ１  方向の反対側Ｙ２  方向の端部である先端面３２ｂをＹ１  方向に引っ張るための引っ張り部材としての締付軸５、等を有し、矢印のように開口１からフィルタ部３１を通過させて処理室である内槽６に熱処理用の空気を循環供給するようにした装置である。
【００１２】
フィルタ枠３２の材料は、フェライト系耐熱鋼であって耐熱性を高くする組成を持つフェライト系特殊耐熱鋼である。このような特殊鋼を仮にＡとして表示すれば、特殊鋼Ａは、例えば次の表１のような組成を持つものとして製造される。なおこの表では、対比のためにフェライト系ステンレス鋼の代表であるＳＵＳ４３０の組成も示している。
【００１３】
【表１】
0003613446.tif 000002
この特殊鋼Ａは、自動車排気ガス浄化装置や暖房機器用材料として開発されたものであり、ＳＵＳ４３０と同程度の機械的性質を持つが、ＳＵＳ４３０に較べてクロム含有量が高いと共にアルミニウムが添加されているため、特に高温における耐酸化性に優れていて、加熱、冷却の繰り返しがあってもスケール剥離の少ない優れたフェライト系耐熱鋼であり、本発明の対象であるフィルタ枠３２の材料として好適である。この材料の熱膨張係数は、１℃当たり１０．０×１０−６（０〜１００℃）〜１２．８×１０−６（０〜８００℃）であり、ＳＵＳ３０４等のオーステナイト系ステンレス鋼の熱膨張係数より十分小さい。
【００１４】
図４及び図５は、上記特殊鋼Ａの材料試験として行われた高温酸化特性の試験例を示し、そのうち図４は高温排ガス雰囲気における長時間サイクル試験で、図５は更に高温であるが空気中における短時間サイクル試験である。これらの図に示す如く、特殊鋼Ａは、同じフェライト系のＳＵＳ４３０に較べて極めて耐酸化性に優れていることが分かる。発明者等は、本発明の適用される装置であるクリーンオーブンを用いて、これを高温環境と常温大気環境との間で実際に繰り返し使用した試験を行った。その結果によれば、ＳＵＳ４３０では直ちに錆が発生したのに対して、上記特殊鋼Ａでは全く発錆のないことが確認された。
【００１５】
締付軸５は、先端面３２ｂの位置Ｐ１  に近い位置として、開口枠２の位置Ｐ２  からＹ２  方向に十分離れたＰ３  位置にあるブロック７に固定されている。ブロック７は中間枠８に取り付けられている。又本例では、内槽６の天井６ａ、床６ｂ、両側壁６ｃ等も前記フェライト系特殊耐熱鋼でできている。
【００１６】
クリーンオーブンは、上記フィルタ回りの構造の他、通常の構成として、断熱壁９、本例では内槽６の下に設けられた加熱器１０ａ、循環送風機１０ｂ等が配置されている空調室１０、温調や槽内急冷用の冷却器１１ａが配置されたダクト部１１、等を備えている。符号９ａは扉で１０ｃは循環送風機用モータである。空調室１０とダクト部１１との間は、開口枠２と接続してこれを補強する補強板１２で仕切られていて、これらの間の開口１３を介して熱処理用の空気が循環する。開口枠２及び中間枠８は、内槽６の天井６ａ、床６ｂ及び側壁６ｃに取り付けられ、前記補強板１２、１４等によって補強されている。
【００１７】
フィルタ３の取付構造部としては、前記開口枠２及び中間枠８の他に、床６ｂに支持された２列の突条を成す支持台１５及び１６、側壁６ｃに取り付けられた突条を成す支持板１７、等が設けられている。又、フィルタの前側には保護金網１８が張られている。締付軸５は、上下の両側に通常４本設けられていて、その先端側にはねじが切られ、これにナット５ａが螺合する。符号１９は、ナット５ａと締付軸５との間に介在する押さえ板である。
【００１８】
以上のようなクリーンオーブンでは、フィルタ３は次のように装着され、クリーンオーブンの各種使用状態においてその作用効果を発揮する。
フィルタ３は支持台１５及び１６に乗せられ、フィルタ枠３２の両側面３２ｃは支持板１７で位置決め支持される。この状態で、２本の押さえ板１９の両端部分に開けられた穴を介して押さえ板１９を４本の締付軸５の先端に差込み、これをフィルタ枠３２の先端面３２ｂに当て付け、ナット５ａを締付軸５のねじに嵌め込み、押さえ板１９を介してフィルタ枠３２を締め付けてＹ１  方向に押し、フィルタ枠の後端面３２ａをパッキン４に圧接させてフィルタ３の装着を完了する。この圧接により、パッキン４は圧接前の状態から例えば３ｍｍ程度押し込まれ、フィルタ枠３２の後端３２ａとパッキンとの間に適当な面圧が生じ、十分なシールが形成される。
【００１９】
クリーンオーブンが運転されると、ヒータで例えば５００℃の高温に加熱された熱風が送風機によって空調室１０からダクト１１及びフィルタ３を通過して内槽６に送られ、これらの間で循環する。このとき、フィルタ３と共に内槽６が５００℃程度の熱風に曝されるが、フィルタ枠３２や内槽６の各部がフェライト系特殊耐熱鋼で形成されているので、高温における耐蝕性が良いため錆が発生せず、クリーン環境が維持される。又、この材料の熱膨張係数が小さいので、高温で温度上昇が大きくなっても、各部の熱歪みは小さく、熱応力の低減された良好な構造になっている。
【００２０】
一方フィルタ装着部分では、Ｐ２  −Ｐ３  間を長くしてＰ３  −Ｐ１  間を十分短くしているので、フィルタ枠３２のＹ１  −Ｙ２  方向の幅Ｂのうち、フィルタ枠と同じフェライト系材料になっている内槽６の各部や補強板が介在している長さが長く、フィルタ枠と異なるオーステナイト系材料から成る締付軸５の介在する長さが十分短くなっているので、温度上昇時に両者間に大きな熱膨張差が生じない。即ち、例えば各構造部分が図１に示す程度の寸法比率になっているときに、常温でパッキン４の圧縮量を３ｍｍに設定したとすれば、５００℃まで温度上昇するとこの値が約２．８ｍｍになるが、この程度であればパッキン部の良好なシール性が低下することはない。
【００２１】
なお、締付軸５を短くしても、この軸による締付力Ｆは押さえ板１９を介してフィルタ枠３２の先端面３２ｂに作用するので、図６に示す如く、締付力Ｆは剛性の高いパッキン枠３２を介して分散され、後端面３２ａにあるパッキン４にほぼ等分布荷重として作用する。従って、この点では従来の装置と同様に、簡単な締付構造の下に、４カ所だけの少ない締付部を締め付ける簡単な操作により、締付力を分散させてシール面の圧力を均一化し、シール性能を良くすることができる。
【００２２】
そして、開口枠２とフィルタ枠３２とが同材料でできているので、パッキン４を挟んだ両部材の熱変形が同じになるため、図７の二点鎖線で示すような不具合な状態は発生しない。即ち、従来の装置の如く、開口枠２とフィルタ枠３２とがそれぞれフェライト系材料とオーステナイト系材料との異種材料の組み合わせから成るときには、枠２及び３２が常温で実線の状態にあるとすれば、５００℃ではフィルタ枠３２が幅Ｘ方向及び高さＺ方向に相対的に二点鎖線の位置まで伸びて、二点鎖線で示すようにパッキン４が変形したり、パッキン４と接触しているフィルタ枠後端面３２ａとパッキン４との間でずれが生じたり、パッキン４が開口枠２の接着面から剥離し、これらの部分におけるシール性能を維持できなくなるが、本発明の採用によってこのような全ての問題が解消される。
【００２３】
なお、以上では締付軸５を用いてフィルタを開口枠に装着する例を示したが、フィルタ枠としてその後端面３２ａの部分に開口枠２への取付用の座の形成されたものを使用し、その座の部分でパッキンを圧縮してフィルタを装着するようにしてもよい。
【００２４】
又、以上では締付軸５の材料を通常の軸用材料であるオーステナイト系ステンレス鋼にした例を示したが、これをフィルタ枠や内槽材と同様にフェライト系耐熱特殊鋼にすることも可能である。その場合には、締付軸５を開口枠２に取り付けて長くするようにしてもよい。この場合、ＳＵＳ４３０を用いた軸では錆が発生するが、上記フェライト系耐熱特殊鋼では錆の発生を回避することができる。
【００２５】
【発明の効果】
以上の如く本発明によれば、請求項１の発明においては、熱処理装置が所定の構成を持つ周囲部材とフィルタとシール部材と引っ張り部材とを備えていて、フィルタの構造部材をフェライト系耐熱鋼のうちの耐熱性を高くする組成を持つフェライト系特殊耐熱鋼で形成し、引っ張り部材をその構造部材のシール部材に圧接する側とは反対側の端部に近い位置に固定しているので、高温の熱処理条件においても、フィルタの発錆を防止してクリーン度を維持できると共に、熱膨張に伴う不具合を解消することができる。
【００２６】
即ち、フィルタの構造部材を耐熱性を高くする特殊組成にしているので、Ｃｒの含有量が多くなることなどから耐蝕性も向上し、フェライト系耐熱鋼ではあるが５００℃より十分高い耐熱性を有すると共に、そのような高温使用条件にあっても錆の発生がなくなる。そして、熱処理装置を高温クリーンオーブンとして使用できるようになる。
【００２７】
又、熱処理装置の処理室には熱応力軽減等のため通常フェライト系ステンレス鋼が使用されることから、フィルタの構造部材を同じフェライト系材料にすることにより、これらの熱膨張歪みを同程度にすることができる。その結果、高温−常温間の頻繁な温度変化があっても、処理室内の構造部分を成すフィルタ用開口周囲部材とフィルタとの間に介在するシール部材まわりの接触状態が変化せず、シール性能を良好に維持することができる。
【００２８】
更に、フィルタの構造部材の周囲をシール部材に均一に圧接させるために、引っ張り部材によって構造部材のシール部材への接触位置とは反対側位置をシール部材側に引っ張る構造にしているが、この引っ張り部材が通常引張軸として形成され、その材料として通常一般的軸材料であるオーステナイト系ステンレス鋼が用いられることから、フェライト系のフィルタ構造部材と異なり引っ張り部材の熱膨張係数が大きくなるが、引っ張り部材の固定位置を引っ張り位置に近い位置にしているので、その長さが十分短くなり、構造部材と引っ張り部材との間の熱膨張差を十分小さくすることができる。その結果、高低温の温度差が生じても構造部材のシール部材に対する圧接力が維持され、シール性能が良好な状態に維持される。
【００２９】
請求項２の発明においては、フィルタ用の開口を形成するように設けられた周囲部材にフィルタの構造部材の一方側の面が圧接するように装着されるフィルタにおいて、その構造部材をフェライト系耐熱鋼のうちの耐熱性を高くする組成を持つフェライト系特殊耐熱鋼で形成するので、発錆がなくクリーン度を維持できると共に良好なシール性能を持つ高温熱処理装置用のフィルタを提供することができる。
【００３０】
又、上記構造部材を引っ張り部材でシール部材に圧接させる構造にして、この引っ張り部材を構造部材の先端部の引っ張り位置に近い位置に固定するので、構造部材と引っ張り部材との材料が異なっても、熱膨張による影響が十分軽減される。そして、簡単な締付構造及び締付操作により、フィルタをシール部材に均一に圧接させてこれらの間のシール性を良好に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した熱処理装置であるクリーンオーブンのフィルタ装着部分の構成例を示す側面図である。
【図２】（ａ）及び（ｂ）は上記装置の平面図及び正面図である。
【図３】上記クリーンオーブンの全体構成の一例を示す側面図である。
【図４】フェライト系特殊耐熱鋼（特殊鋼Ａ）の高温酸化特性の試験結果を示す曲線図である。
【図５】上記特殊鋼Ａの他の高温酸化特性の試験結果を示す曲線図である。
【図６】上記装置におけるフィルタ装着時の状態の説明図である。
【図７】従来の装置におけるパッキン装着部分の熱膨張時の状態を示す説明図である。
【図８】従来の熱処理装置であるクリーンオーブンのフィルタ装着部分の構成例を示す側面図である。
【符号の説明】
１                  開口
２                  開口枠（周囲部材）
３                  フィルタ
４                  パッキン（シール部材）
５                  締付軸（引っ張り部材）
６                  内槽（処理室）
３１                フィルタ部
３２                フィルタ枠（構造部材）
３２ａ              後端面（一方側の面）
３２ｂ              先端面（反対側端部）
【図１】
0003613446.tif 000003
【図２】
0003613446.tif 000004
【図３】
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【図４】
0003613446.tif 000006
【図５】
0003613446.tif 000007
【図６】
0003613446.tif 000008
【図７】
0003613446.tif 000009
【図８】
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