(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱室の一端にトレイが出入りする開口部を形成するとともに、トレイを開口部側から加熱室の奥側に送る往路送り機構と、該往路送り機構の終端位置からトレイを下降させる下降機構と、該下降機構の下降位置から往路送り機構の下を通り、トレイを開口部側に送る復路送り機構とを設け、被加熱物を積載した多数のトレイを配列し、順次加熱室に送って加熱処理を行う高温加熱炉において、前記往路送り機構と復路送り機構とをそれぞれ、各々の始端位置から終端位置まで敷設されたレールと、各レール上で始端位置のトレイを介してトレイの列を送り方向に所定ピッチで押し出すシリンダーとにより構成するとともに、下降機構を、往路送り機構の終端位置と復路送り機構の始端位置とを選択的に構成する昇降レールと、該昇降レールを昇降させる昇降シリンダーとにより構成し、前記往路送り機構及び復路送り機構のレール及びシリンダーの押出ロッド並びに下降機構の昇降レール及び昇降シリンダーのロッドを加熱室内に配置し、前記復路送り機構のシリンダーの押出ロッドの先端に、ガスを噴出するガス噴出口を形成するとともに、ガスの流路に圧力検出手段を形成し、押出ロッドの押し出し時のガス圧力を検出することによりトレイの有無を検出するようにしたことを特徴とする高温加熱炉。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、焼結炉等の高温加熱炉に関し、特に、被加熱物を積載するトレイ（本明細書において、ケース等を含む）の搬送経路を上下２段以上に形成することにより、炉内密度を上げ、省エネルギーや省スペース等を図れるようにした高温加熱炉に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、焼結炉では、地球環境問題への対応や生産コスト削減の要請が強まるに従って、ファインセラミックスの製造における焼結工程でのエネルギー使用量をいかにして抑えるかが重要な課題となっている。
特に、連続式の焼結炉は生産設備として数多く利用されており、省エネルギー化へのニーズは高い。
【０００３】
ところで、従来の連続式焼結炉では、被加熱物を充填したトレイを搬送装置に載せて挿入口から加熱室内に送り、挿入口と反対側の取出室で取り出すようになっており、加熱室内は、上記搬送経路にしたがって、昇温、保持、降温の３つのゾーンに分かれている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この従来の連続式焼結炉では、均熱の要請により加熱域をある水準より小さくできないことから、炉内容積に対する被加熱物の密度が低くなり、これにより、被加熱物周辺の空間を加熱するためにエネルギーが使われることになって、昇温ゾーンでの加熱に要するエネルギー効率を容易に向上させることができないという問題を有している。
【０００５】
本発明は、上記従来の焼結炉等の高温加熱炉の有する問題点に鑑み、トレイの搬送経路を上下２段以上に形成することにより、炉内密度を上げ、省エネルギーや省スペース等を図れるようにした高温加熱炉を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達するため、本発明の高温加熱炉は、加熱室の一端にトレイが出入りする開口部を形成するとともに、トレイを開口部側から加熱室の奥側に送る往路送り機構と、該往路送り機構の終端位置からトレイを下降させる下降機構と、該下降機構の下降位置から往路送り機構の下を通り、トレイを開口部側に送る復路送り機構とを設け、被加熱物を積載した多数のトレイを配列し、順次加熱室に送って加熱処理を行う高温加熱炉において、前記往路送り機構と復路送り機構とをそれぞれ、各々の始端位置から終端位置まで敷設されたレールと、各レール上で始端位置のトレイを介してトレイの列を送り方向に所定ピッチで押し出すシリンダーとにより構成するとともに、下降機構を、往路送り機構の終端位置と復路送り機構の始端位置とを選択的に構成する昇降レールと、該昇降レールを昇降させる昇降シリンダーとにより構成し、前記往路送り機構及び復路送り機構のレール及びシリンダーの押出ロッド並びに下降機構の昇降レール及び昇降シリンダーのロッドを加熱室内に配置し、前記復路送り機構のシリンダーの押出ロッドの先端に、ガスを噴出するガス噴出口を形成するとともに、ガスの流路に圧力検出手段を形成し、押出ロッドの押し出し時のガス圧力を検出することによりトレイの有無を検出するようにしたことを特徴とする。
【０００７】
この高温加熱炉では、上段となる往路送り機構上の被加熱物が、開口部から昇温ゾーンに入るまでに、下段の復路送り機構上の熱い被加熱物から熱を奪い徐々に昇温される一方、下段の復路送り機構上の被加熱物が、上段の往路送り機構上の被加熱物に熱を奪われて徐々に冷却され、相互に有効な熱交換を行うことによって必要な加熱電力を大幅に削減することができる。
さらに、上段の往路送り機構と下段の復路送り機構の各被加熱物を同時に加熱できることから、昇温、保持、降温の各ゾーンを短縮し、それらの断熱材や、発熱体、レールサポートなどの黒鉛部品を共有することが可能であり、これにより、炉内容積を小さくして省スペース化を図るとともに、装置全体として資源を節減することができる。
また、加熱室内の長さが半分になることから、熱膨張による黒鉛レールの伸びが半減し、レール接続部分でのトレイの移動による搬送トラブルを減少させることができる。
【０００８】
そして、往路送り機構と復路送り機構とをそれぞれ、各々の始端位置から終端位置まで敷設されたレールと、各レール上で始端位置のトレイを介してトレイの列を送り方向に所定ピッチで押し出すシリンダーとにより構成するとともに、下降機構を、往路送り機構の終端位置と復路送り機構の始端位置とを選択的に構成する昇降レールと、該昇降レールを昇降させる昇降シリンダーとにより構成し、前記往路送り機構及び復路送り機構のレール及びシリンダーの押出ロッド並びに下降機構の昇降レール及び昇降シリンダーのロッドを加熱室内に配置することにより、内部が高温となる加熱室においても、往路送り機構、下降機構、及び復路送り機構を簡便に形成することができる。
【０００９】
また、復路送り機構のシリンダーの押出ロッドの先端に、ガスを噴出するガス噴出口を形成するとともに、ガスの流路に圧力検出手段を形成し、押出ロッドの押し出し時のガス圧力を検出することによりトレイの有無を検出することにより、押出ロッドがトレイを押し出す動作を行う際に、先端のガス噴出口がトレイによって閉塞することにより上昇するガス圧力を検出してトレイの有無を検出し、熱膨張による高温加熱炉内のトレイを含む各種設備機器の寸法変動の影響を受けることなく、トレイの有無の検出を正確に行うことができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の高温加熱炉の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１１】
図１〜図５に、本発明の焼結炉の一実施例を示す。
この焼結炉は、被加熱物を積載した多数のトレイＴを配列し、順次加熱室１に送って加熱処理を行うもので、加熱室１には、電流によって発熱する発熱体Ｈと、断熱材Ｄとが配設されるとともに、加熱室１の周囲には水冷式冷却ジャケットＪが形成されている。
そして、この焼結炉は、加熱室１の一端にトレイＴが出入りする開口部２を備えるとともに、トレイＴを開口部２側から加熱室１の奥側に送る往路送り機構３と、往路送り機構３の終端位置からトレイＴを下降させる下降機構４と、下降機構４の下降位置から往路送り機構３の下を通り、トレイＴを開口部２側に送る復路送り機構５とを備えている。
なお、開口部２は、上部がトレイＴの入口、下部が出口として１つに形成されているが、入口と出口とを加熱室１の一端で別々に形成するようにしてもよい。
【００１２】
往路送り機構３は、その始端位置から終端位置まで敷設された往路用レール６と、この往路用レール６上で始端位置のトレイＴを介してトレイＴの列を送り方向に押し出す往路用シリンダー７とによって構成されている。
往路用シリンダー７は、その押出ロッド８の先端でトレイＴを押し出すことにより、１枚のトレイＴの長さを１ピッチとして、トレイＴを断続的に送るようになっている。
【００１３】
復路送り機構５は、同様に、その始端位置から終端位置まで敷設された復路用レール９と、この復路用レール９上で始端位置のトレイＴを介してトレイＴの列を送り方向に押し出す復路用シリンダー１０とによって構成されている。
この復路用シリンダー１０も、同様に、その押出ロッド１１の先端でトレイＴを押し出すことにより、１枚のトレイＴの長さを１ピッチとして、トレイＴを断続的に送るようになっている。
【００１４】
下降機構４は、往路送り機構３の終端位置と復路送り機構５の始端位置とを選択的に構成する昇降レール１２と、昇降レール１２をロッドを介して昇降させる昇降シリンダー１３とにより構成されている。
【００１５】
このように、加熱室１外部の各シリンダー７、１０、１３と加熱室１内部の各レール６、９、１２とによって、往路送り機構３、下降機構４、及び復路送り機構５を構成することにより、内部が高温となる加熱室１においても、これら各機構３、４、５を簡便に形成することができる。
【００１６】
一方、図４に示すように、復路送り機構５の復路用シリンダー１０の押出ロッド１１の先端には、窒素ガス等の不活性ガス等の適宜のガスを噴出するガス噴出口１４が形成されており、図５に示すように、このガスの流路１５には、圧力検出手段として圧力調節計１６が配設されている。
ガス流路１５の上流側には、電磁弁１７とレギュレータ１８とが配設されており、押出ロッドの押し出し動作時に電磁弁１７を開放し、レギュレータ１８で一定圧力に調整されたガスを、ガス流路１５を介して押出ロッド１１先端のガス噴出口１４から噴出させる。
そして、押出ロッド１１がトレイＴを押し出す動作を行う際に、押出ロッド１１の先端に形成したガス噴出口１４が押し出されるトレイＴによって閉塞することにより上昇するガス圧力を検出してトレイＴの有無を検出し、熱膨張による高温加熱炉内のトレイＴを含む各種設備機器の寸法変動の影響を受けることなく、トレイＴの有無の検出を正確に行うことができる。
【００１７】
このようなトレイ検出機構は、従来では、図６に示すように、押出ロッド３３内部に配設されるとともに、ばね３０によって突出側に付勢され、トレイＴに押されることによって退入側に摺動する検出棒３１と、この検出棒３１の退入によって作動する近接スイッチ３２とによって構成していたが、加熱室内を真空にするような場合は、検出棒３１の摺動部にＯリング３４が必要となり、これにより、検出棒３１の摺動抵抗が大きくなって感度が悪くなり、トレイＴが軽い場合にはそれが顕著に現れるという問題があった。
これに対し、本発明のトレイ検出機構では、トレイＴとの接触によって閉塞するガス流路１５のガス圧力の上昇を検出することにより、トレイＴの有無を検出することから、加熱室１が真空の場合やトレイＴが軽い場合でも、確実に作動させることができる。
【００１８】
次に、本実施例の焼結炉の動作を説明する。
トレイＴは、図１に示すように、所定のトレイ送り装置（図示省略）によって加熱室１の開口部２に搬送され、往路送り機構３の往路用シリンダー７によって往路用レール６上を順次加熱室１の奥へと送られる。
加熱室１は、開口部２側から、送り兼冷却ゾーン１９、昇温兼降温ゾーン２０、温度保持ゾーン２１となっており、温度保持ゾーン２１で往路用レール６の終端位置に送られたトレイＴは、この終端位置を選択的に構成する下降機構４の昇降レール１２上に乗り、昇降レール１２が昇降シリンダー１３によって下降することによって、復路送り機構５の復路用レール９の始端位置に送られる。
そして、復路用シリンダー１０の押出ロッド１１によって、順次復路用レール９上を開口部２に向かって送られ、開口部２を出たトレイＴは所定のトレイ取り出し装置（図示省略）によって順次取り出される。
【００１９】
したがって、この焼結炉では、上段となる往路送り機構３上の被加熱物は、開口部２から昇温兼降温ゾーン２０に入るまでに、下段の復路送り機構５上の熱い被加熱物から熱を奪い徐々に昇温される一方、下段の復路送り機構５上の被加熱物は、上段の往路送り機構３上の被加熱物に熱を奪われて徐々に冷却され、相互に有効な熱交換を行うことによって必要な加熱電力を大幅に削減することができる。
さらに、上段の往路送り機構３と下段の復路送り機構５の各被加熱物を同時に加熱できることから、昇温、保持、降温の各ゾーン２０、２１を短縮し、それらの断熱材Ｄや、発熱体Ｈ、レールサポート（図示省略）等の黒鉛部品を共有することが可能であり、これにより、炉内容積を小さくして省スペース化を図るとともに、装置全体として資源を節減することが可能である。
また、加熱室内の長さが半分になることから、熱膨張による黒鉛レールの伸びが半減し、レール接続部分でのトレイの移動による搬送トラブルを減少させることができる。
【００２０】
具体的に、本実施例の焼結炉の消費電力や寸法等を従来の焼結炉と比較すると下記表１のようになり、本実施例の焼結炉が顕著な省エネルギー効果を発揮することを確認した。
【００２１】
【表１】
0003647352.tif 000002
【００２２】
また、本実施例では、消費電力の削減効果以外にも、以下のような副次的効果を得ることができる。
（１）炉内容積の縮小で冷却ジャケットＪが小型化し、冷却水量も減少するとともに、真空排気ポンプの容量が小さくなり、雰囲気ガスの使用量も少なくなる。
（２）断熱材や黒鉛の使用量及び電極数が少ないことから、これら消耗品の交換コストが低くなり、また、部品のコンパクト化や部品点数削減によって、メンテナンスでの省力化が可能となる。
【００２３】
ところで、このような焼結炉において、復路送り機構５の終端位置を開口部２より内側に形成するとともに、この復路送り機構５の終端位置からトレイＴを下降させる第２下降機構（図示省略）と、この第２下降機構の下降位置から復路送り機構５の下を通り、トレイＴを加熱室１の奥側に送る第２往路送り機構（図示省略）と、この第２往路送り機構の終端位置からトレイＴを下降させる第３下降機構（図示省略）と、この第３下降機構の下降位置から第２往路送り機構の下を通り、トレイを開口部２側に送る第２復路送り機構（図示省略）とを形成することができ、本発明の高温加熱炉は、このような形態のものを排除するものではない。
【００２４】
これにより、上下段相互の有効な熱交換をさらに促進し、加熱電力をさらに削減するとともに、炉内容積を小さくして省スペース化を図り、さらに昇温、保持、降温各ゾーンの部品を共用して資源を節減することができる。
また、このような往復の送り機構を１単位として、往復の送り機構を３単位以上形成することも可能である。
【００２５】
以上、本発明の高温加熱炉について、その一実施例に基づいて説明したが、本発明は、上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、往復の送り機構を複数単位形成するほか、往路の送り機構、下降機構及び復路送り機構を、チェーンコンベア等によって形成する等、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。
【００２６】
【発明の効果】
本発明によれば、上段となる往路送り機構上の被加熱物が、開口部から昇温ゾーンに入るまでに、下段の復路送り機構上の熱い被加熱物から熱を奪い徐々に昇温される一方、下段の復路送り機構上の被加熱物が、上段の往路送り機構上の被加熱物に熱を奪われて徐々に冷却され、相互に有効な熱交換を行うことによって必要な加熱電力を大幅に削減することができる。
そして、上段の往路送り機構と下段の復路送り機構の各被加熱物を同時に加熱できることから、昇温、保持、降温の各ゾーンを短縮し、それらの断熱材や、発熱体、レールサポートなどの黒鉛部品を共有することが可能であり、これにより、炉内容積を小さくして省スペース化を図るとともに、装置全体として資源を節減することができ、さらに、加熱室内の長さが半分になることから、熱膨張による黒鉛レールの伸びが半減し、レール接続部分でのトレイの移動による搬送トラブルを減少させることができる。
また、炉内容積の縮小によって冷却ジャケットが小型化し、冷却水量が減少するとともに、真空排気ポンプの容量が小さくなり、雰囲気ガスの使用量も減少し、さらに、断熱材や黒鉛の使用量及び電極数が少ないことから、これら消耗品の交換コストが低くなり、部品のコンパクト化や部品点数削減によって、メンテナンスでの省力化が可能となる。
【００２７】
また、往路送り機構と復路送り機構とをそれぞれ、各々の始端位置から終端位置まで敷設されたレールと、各レール上で始端位置のトレイを介してトレイの列を送り方向に所定ピッチで押し出すシリンダーとにより構成するとともに、下降機構を、往路送り機構の終端位置と復路送り機構の始端位置とを選択的に構成する昇降レールと、該昇降レールを昇降させる昇降シリンダーとにより構成し、前記往路送り機構及び復路送り機構のレール及びシリンダーの押出ロッド並びに下降機構の昇降レール及び昇降シリンダーのロッドを加熱室内に配置することにより、内部が高温となる加熱室においても、往路送り機構、下降機構、及び復路送り機構を簡便に形成することができる。
【００２８】
さらに、復路送り機構のシリンダーの押出ロッドの先端に、不活性ガス等のガスを噴出するガス噴出口を形成するとともに、ガスの流路に圧力検出手段を形成し、押出ロッドの押し出し時のガス圧力を検出することによってトレイの有無を検出することにより、熱膨張による高温加熱炉内のトレイを含む各種設備機器の寸法変動の影響を受けることなく、トレイの有無の検出を正確に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の焼結炉の一実施例を示す断面側面図である。
【図２】  同断面平面図である。
【図３】  同断面正面図である。
【図４】  同実施例の復路用シリンダーを示し、（ａ）は拡大断面図、（ｂ）は加熱室に取り付けた状態を示す断面平面図、（ｃ）は同断面側面図である。
【図５】  同実施例のガス導入排気系統図である。
【図６】  従来のトレイ検出機構を示し、（ａ）はトレイがある状態を示す断面図、（ｂ）はトレイがない状態を示す断面図である。
【符号の説明】
１      加熱室
２      開口部
３      往路送り機構
４      下降機構
５      復路送り機構
６      往路用レール
７      往路用シリンダー
８      押出ロッド
９      復路用レール
１０    復路用シリンダー
１１    押出ロッド
１２    昇降レール
１３    昇降シリンダー
１４    ガス噴出口
１５    ガス流路
１６    圧力調節計
１７    電磁弁
１８    レギュレータ
１９    送り兼冷却ゾーン
２０    昇温兼降温ゾーン
２１    温度保持ゾーン
Ｔ      トレイ
【図１】
0003647352.tif 000003
【図２】
0003647352.tif 000004
【図３】
0003647352.tif 000005
【図４】
0003647352.tif 000006
【図５】
0003647352.tif 000007
【図６】
0003647352.tif 000008