(57)【要約】【課題】炉体内への雰囲気ガス供給の途中で結露が生じないよう簡易かつ安価に行えるとともに、省エネルギー化も図ることができる熱処理炉を提供する。【解決手段】熱処理を行う炉体２に対して外部から雰囲気ガスが供給される熱処理炉において、炉体２からの伝熱作用によって内部温度が雰囲気ガスの結露温度より高温の状態にされる保温室１３が設けられるとともに、炉体２内に雰囲気ガスを供給する雰囲気ガス供給管４が保温室内部を介して炉体内部に導入配備される。【選択図】　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱処理を行う炉体に対して外部から雰囲気ガスが供給される熱処理炉において、
前記炉体からの伝熱作用によって内部温度が前記雰囲気ガスの結露温度より高温の状態にされる保温室が設けられるとともに、前記炉体内に前記雰囲気ガスを供給する雰囲気ガス供給管が前記保温室内部を介して前記炉体内部に導入配備される、ことを特徴とする熱処理炉。
【請求項２】
請求項１に記載の熱処理炉において、
前記保温室が、前記炉体の天面部上に設けられている、ことを特徴とする熱処理炉。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえばセラミックス電子部品の焼成などに供される熱処理炉に関する。
【０００２】
【従来の技術】
熱処理炉にガス供給管を通して雰囲気ガスを供給するものは、そのガス供給管が炉体内へ導入される途中において外気にさらされていることによって、炉体外の管路温度が雰囲気ガスの結露温度より低くなっていることがある。このため、例えば水蒸気のような結露し易い雰囲気ガスの場合、炉体内に供給される途中でその管路に結露を生じさせてしまうおそれがある。そのように結露が途中で生じると、熱処理空間内の雰囲気ガス濃度などが所望条件から外れ、それにより、被熱処理物における不良品発生率が高くなるおそれがある。
【０００３】
従来においては、その結露の発生を防ぐため、雰囲気ガスを炉内に導く管路を直接加熱する特別な加熱装置を設けることにより結露が生じない管路温度とするものが提案されている（特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平６−９４３７２号（全頁、図１）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の場合、管路に加熱装置を設けることによって、結露発生の解消を図ることができるものの、特別な加熱装置を設けることや、その加熱装置を作動させることに伴うエネルギー消費によりコスト高を招くとともに、そのような加熱装置について維持管理しなければならない煩雑さなどの問題があった。
【０００６】
本発明は、上記実状に鑑みてなされたものにおいて、炉体内への雰囲気ガス供給の途中で結露が生じないよう簡易かつ安価に行えるとともに、省エネルギー化も図ることができる熱処理炉を提供することを解決課題としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係る熱処理炉は、熱処理を行う炉体に対して外部から雰囲気ガスが供給される熱処理炉において、前記炉体からの伝熱作用によって内部温度が前記雰囲気ガスの結露温度より高温の状態にされる保温室が設けられるとともに、前記炉体内に前記雰囲気ガスを供給する雰囲気ガス供給管が前記保温室内部を介して前記炉体内部に導入配備されることを特徴とする。
【０００８】
ここで、熱処理炉は、連続炉やバッチ炉など各種形態の熱処理炉に適用できる。炉体内へ供給される雰囲気ガスは、被熱処理物との反応性の有るものに限らず、非反応性のものでもよい。
【０００９】
請求項１に係る熱処理炉によれば、雰囲気ガスが結露温度よりも高い温度に保たれる保温室を通って炉体内に供給されるから、雰囲気ガスが供給途中で結露することの抑制がなされる。また、その結露を生じさせないようにするための保温が炉体から伝えられる熱を利用しているので、特別な加熱装置などを不要にできる。また、保温室を設けるという簡易な改造により本発明は実施できるから、設備コストも安価なものとなる。
【００１０】
本発明に係る熱処理炉は、好ましくは、雰囲気ガスは水蒸気である。この場合、結露が管路内に生じ易い水蒸気について結露が生じない構成として熱処理炉の熱を有効に利用しているから、別途結露解消用の熱源などを設けなくてもよい。
【００１１】
本発明に係る熱処理炉は、好ましくは、前記保温室が、前記炉体の天面部上に設けられている。より好ましくは、前記保温室は、前記炉体の天面部上における所望領域を区画する区画部材により閉塞された内部空間に設けられている。この場合、熱処理炉において特に高温となりやすい天面部上の所望領域に保温室を設けるものであるから、雰囲気ガスを熱処理空間内に導く際に結露を生じさせないという所期の課題解決が適切に行える。また、雰囲気ガスを熱処理空間内に供給する供給路の設置が熱処理炉の天面部箇所になるのでその配置などが設計しやすいとともに、コンパクトに設置できる。ここで、炉体の天面部とは、炉体の上面部、すなわち断熱材などで構成される炉体の天井部分を構成する壁体部分をいう。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の詳細を図面に示す実施形態に基づいて説明する。
【００１３】
図１から図３に、本発明に係る熱処理炉の実施形態として、セラミックコンデンサなどのセラミック成形体を焼成する連続式の焼成炉が図示されている。図１は焼成炉など要部を示す一部破断側面図、図２は図１の一部破断正面図、図３は熱交換器を示す縦断側面図である。
【００１４】
図１および図２を参照して、熱処理炉１は、連続炉として断熱体からなる炉体２を備える。炉体２は、内部にその全体が囲われた熱処理空間３を有する。熱処理空間３内には、被熱処理物としてのワークＷを搬送する例えばローラ式搬送装置あるいはメッシュコンベアのような搬送装置Ｈと、熱処理空間３内を加熱するための不図示のヒータとが配備されている。熱処理炉１は、このヒータにより熱処理空間３内温度を焼成に適した所望の高温状態にされる。熱処理炉１には、熱処理空間３内に雰囲気ガスを供給するための雰囲気ガス供給管としてのガス供給管４と、熱処理空間３から不要なガスを排気ガスとして外部へ排出するためのガス排気管５とが接続されている。このガス供給管４およびガス排気管５は、連続炉を構成するこの熱処理炉１のワーク搬送方向となる長手方向で適宜箇所にそれぞれ振り分けられて、それぞれが複数設けられている。
【００１５】
詳述すると、ガス供給管４は、炉体２の天面部２ａに炉体２を通して内外に連通して２箇所に設けられているとともに、２つのガス供給管４は、外部に延出されて互いに連通連結されている。ガス供給管４のガス供給上手側の配管においては、窒素（Ｎ２）ガス供給管６と、水蒸気供給管７とが連通連結され、ガス供給管４を通して、熱処理空間３内に窒素ガスおよび水蒸気を混合させた状態で供給できるようにしている。
【００１６】
２つのガス排気管５，５は、炉体２の左右それぞれの外側面から横方に突出するように設けられている。この排気箇所は、ワークＷに対する熱処理との関係において不要となる排気ガスの排出に適した箇所に設定されている。左右それぞれ横方に突出したガス排気管５，５は、炉体２の上面側に回りこむように設けられており、その上面側で両ガス排気管５，５は互いに水平に沿って配管されるガス排気管５ａの部分で連通連結された状態となっている。そのガス排気管５ａの左右の一方端寄りには、上方に立ち上げたガス排気管５ｂが接続され、ガス排気管５ｂは熱処理炉１の被熱処理物搬送方向で水平に沿ったガス排気管５ｃに接続されている。ガス排気管５ｃには、排気ガスを希釈するための空気が管路に沿った一端側個所から導入されるようになっている。この希釈用の空気は、外気を直接吸引することによりガス排気管５ｃ中に取り込まれている。
【００１７】
ガス排気管５ｃは熱処理炉１における被熱処理物搬送方向での一端側で屈曲されて再び水平方向かつ被熱処理物搬送方向に沿ったガス排気管５ｄとなっているとともに、最終的には、外部へ排出または排気ガス処理装置（図示せず）に接続された構成となっている。
【００１８】
また、下側のガス排気管５ｃに沿って給水配管８が設けられているとともに、この給水配管８における前記両ガス排気管５，５の配設箇所近くにおいて、ガス排気管５ｃの一部を構成する小区間用ガス排気管５ｆが設けられている。この小区間用ガス排気管５ｆは、両側で隣接する他のガス排気管５ｃと互いのフランジ同士を突合せた状態でボルトなどにより締結固定されている。さらに、小区間用ガス排気管５ｆは、図１および図３に示すように、その内部の排気ガス通路に螺旋状となった熱交換用配管９が設けられている。詳述すると、熱交換用配管９は、その両端がそれぞれ反対方向に延出された状態で、小区間用ガス排気管５ｆの外周面から外方に突出されている。
【００１９】
熱交換用配管９の上向きとなる一方端は、給水配管８と接続されている接続用配管８ａが接続されている。熱交換用配管９の下向きとなる他方端は、水蒸気供給管７と接続されている。給水配管８を通して供給される水は、ガス供給用原料材である。そして、その水は、高温となっている排気ガスとの間で熱交換用配管９を通して熱交換が行われて、１００℃を超える温度となるので、その全てが水蒸気に変換される。したがって、熱交換された後のその水蒸気が、水蒸気供給管７に供給され、さらにガス供給管４を通して熱処理空間３内へ供給される。なお、供給される水の量は、熱処理空間３内に雰囲気ガスとして水蒸気が適正量供給されるよう予め設定されている。また、水蒸気供給管７や後述する保温室１３に至るまでのガス供給管４は、その途中で供給される水蒸気から結露が生じないようにその管路外部との断熱性やその配管長さが設定されている。
【００２０】
さらに、上側の水平に沿うガス排気管５ｄに沿って窒素ガス供給配管１１が設けられているとともに、この窒素ガス供給配管５における前記両ガス排気管５，５の配設箇所近くにおいて、ガス排気管５ｄの一部を構成する小区間用ガス排気管５ｈが設けられている。この小区間用ガス排気管５ｈは、両側で隣接する他のガス排気管５ｄと互いのフランジ同士を突合せた状態でボルトなどにより締結固定されている。さらに、その小区間用ガス排気管５ｈは、図１に示すように、その内部の排気ガス通路に螺旋状となった熱交換用配管１０が設けられている。詳述すると、熱交換用配管１０は、その両端がそれぞれ反対方向に延出された状態で、小区間用ガス排気管５ｈの外周面から外方に突出されている。
【００２１】
熱交換用配管１０の上向きとなる一方端は、窒素ガス供給配管１１と接続されている接続用配管１１ａが接続されている。熱交換用配管１０の下向きとなる他方端は、窒素ガス供給管６と接続されている。窒素ガス供給配管１１を通して供給される窒素ガスは、ガス供給用原料材である。そして、その供給される窒素ガスは、高温となっている排気ガスとの間で熱交換用配管１０を通して熱交換が行われて、所望の温度に昇温されている。したがって、熱交換されて温度上昇した窒素ガスが、窒素ガス供給管６に供給され、さらにガス供給管４を通して熱処理空間３内へ供給される。
【００２２】
そして、図１および図２に示すように、炉体２における天面部２ａ上の所要領域は、鋼板材を折曲げ加工された箱状の区画部材１２によりほぼ気密状態で区画されている。なお、図１および図２では、被熱処理物搬送方向での区画された構造までは図示していないが、内外をほぼ気密状態に区画するため被熱処理物搬送方向での区画も行われている。その天面部２ａ上の前記所要領域には、前記ガス供給管４が設置されているとともに、このガス供給管４が区画部材１２の天面部１２ａを貫通して外部へ延設されている。なお、ガス排気管５，５については、保温室１３の外側に配置されている。区画部材１２は、炉体２において熱処理空間３のうちでも特に高温になり易い天面部２ａ上の領域を覆っているとともに、区画部材１２により外部との間を区画された内部空間は保温室１３となっている。すなわち、区画部材１２で区画された内部空間の保温室１３は区画部材１２によって断熱性が高められているからその空間内に熱がこもり易くなっている。したがって、保温室１３内は、炉体２の天面部２ａを通して伝えられる熱によって１００℃を超える、例えば１４０℃近い高温の状態となっている。このため、保温室１３においてガス供給管４の温度も１４０℃近いものとなっているから、ガス供給管４を通して熱処理空間内に導入される水蒸気はガス供給管４に結露することはなく、所望の高温状態のまま熱処理空間３内に導入される。以上により、このガス供給管４を通して、窒素ガスおよび水蒸気が混合された状態で熱処理空間３内に供給される。
【００２３】
ここで、排気ガスと水と熱交換する熱交換器は、熱処理炉１における被熱処理物搬送方向で所定間隔離れて並ぶように複数個配置されるものでもよい。
【００２４】
本発明は、上記実施形態に限定されるものでなく、たとえば以下に示すような変形例や応用例が考えられる。
【００２５】
（１）本発明に係る熱処理炉は、排気ガスと熱交換した後熱処理空間内に供給されるガスとしては、水蒸気のみとしてもよい。また、排気ガスと熱交換した後熱処理空間内に供給されるガスとしては、水蒸気も含んで３種類以上のガスが熱処理空間内に供給されてもよい。また、排気ガスと熱交換した後熱処理空間内に供給されるガスとしては、水蒸気を含まないガスとしてもよい。また、熱交換する前のガス供給用原料材としては、水蒸気を生成するためのガス供給用原料材として水でもよいとともに、水蒸気でもよい。
【００２６】
（２）本発明に係る熱処理炉は、前記保温室は気密状態に保持されたものに限定されない。例えば、上記実施形態を例にして、被熱処理物搬送方向での前後両端の区画部分はなく、内外に開放されたものとしてもよい。要するに、本発明は、熱処理炉の炉体からの熱が伝わって所望温度より高温となる領域に雰囲気ガス供給用のガス供給路を配置できる構成であればよい。
【００２７】
（３）本発明に係る熱処理炉は、その炉体の横外側個所に保温室を設け、その保温室内に熱処理空間内へ導入される雰囲気ガスを、その保温室内に設けたガス供給管を通して、排気ガスとガス供給用原料材との熱交換を行ってもよい。
【００２８】
（４）本発明に係る熱処理炉は、バッチ式の熱処理炉に適用してもよい。
【００２９】
（５）保温室を形成するための区画部材は、断熱性を有して保温室内を所望温度に保つことのできるものであれば、鋼板材に限定されるものでなく、各種の素材を採用できる。また、区画部材を炉体へ設置するためその固定を行う手段としては、例えばボルトやクランプなどの固定具を用いて固定されるのであって、その固定手段については各種手段を適宜採用できる。
【００３０】
【発明の効果】
本発明によれば、雰囲気ガスが結露温度よりも高い温度に保たれる保温室を通って炉体内に供給されるから、そのガス供給途中における結露発生が抑制され、それによって、炉体内での雰囲気ガス濃度などが熱処理を良好に行う所望状態から不当に外れたりしないようにできる。また、その結露を生じさせないようにするための保温が炉体から伝えられる熱を利用しているので、特別な加熱装置などを不要にできる。また、保温室を設けるという簡易な改造により本発明は実施できるから、設備コストも安価なものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る実施形態の熱処理炉の一部破断側面図
【図２】図１の熱処理炉の一部破断正面図
【図３】熱交換器を備える配管を示す縦断面図
【符号の説明】
１　　　熱処理炉
２　　　炉体
４　　　ガス供給管（雰囲気ガス供給管）
１３　　保温室
Ｗ　　　被熱処理物
【図１】
2004132565.tif 000003
【図２】
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【図３】
2004132565.tif 000005