(57)【要約】【課題】熱風循環式の熱処理炉において、被処理物の加熱温度のばらつきを低減する。【解決手段】本発明の熱処理炉１０においては、排気管１８を、径の異なる複数本の筒体１８ａ，１８ｂ，１８ｃを同心状に配置し、内側の小径の筒体ほど炉内への挿入深さが深くなる長尺ものとし、各筒体１８ａ，１８ｂ，１８ｃの炉内側先端近傍部に吸引口２４，２５，２６を形成した構成とする。各筒体１８ａ，１８ｂ，１８ｃの吸引口２４，２５，２６の面積を略等しくする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
径の異なる複数本の筒体を同心状に配置し、内側の小径の筒体ほど炉内への挿入深さが深くなる長尺ものとし、各筒体の炉内側先端近傍部に循環ガスの吸引口を形成した、ことを特徴とする排気管。
【請求項２】
各筒体の吸引口の面積を略等しくした、ことを特徴とする請求項１に記載の排気管。
【請求項３】
各筒体それぞれの炉内挿入側端部を開口し、
最内側の最小径の筒体は、当該筒体の内径に対応した断面積のガス吸引口を有したものとし、重なり合う筒体は、それより内側の筒体との内外径差に対応した断面積のガス吸引口を有したものとする、ことを特徴とする請求項２に記載の排気管。
【請求項４】
各筒体それぞれの炉内挿入側端部を閉塞し、かつ、各筒体それぞれの周面に循環ガスの吸引口を設けた、ことを特徴とする請求項２に記載の排気管。
【請求項５】
循環ガスの吸引孔を有した炉本体と、
炉本体に挿入された排気管と、
炉本体の上面に設けられ排気管の上端に接続された循環ファンと、
循環ガスの循環通路に設けられた加熱手段とを備え、
上記排気管に、請求項１ないし４のいずれかに記載の排気管を用いたことを特徴とする熱処理炉。
【請求項６】
炉本体を外殻の内側に配置して当該外郭と炉本体との間の空間を循環ファンにより循環される加熱用ガスの循環通路とし、炉本体の内側に吸引孔を有した排気管カバーを配置し、この排気管カバーの内側に上記排気管を配置した、ことを特徴とする請求項５に記載の熱処理炉。
【請求項７】
熱処理炉の炉本体内に被処理物を収納し、循環ファンを駆動させて排気管にて炉内の循環ガスを吸引し、循環ガスを循環通路に循環させて被処理物を熱処理する電子部品の製造方法であって、
熱処理炉に、請求項５または６に記載の熱処理炉を用いたことを特徴とする電子部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱空間内に加熱用のガスを循環させて被処理物に対する焼成等の熱処理を行う熱処理炉、および該熱処理炉が備える排気管ならびに該熱処理炉を用いて電子部品を製造する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
熱風循環式の熱処理炉は、高温に加熱されたガス（循環ガス）を循環ファン等を用いて強制循環させる途中で、当該ガスの熱を加熱室内のセラミック成形体等の電子部品材料やその他の被処理物に伝達して、当該被処理物の熱処理を行うものである。かかる熱処理炉は、被処理物の処理量の変化に敏速に対応でき、また、複雑な形状の被処理物に対しても適切な熱処理を行うことが可能など、被処理物に対する熱処理上、多くの利点があり、広く一般に使用されている。
【０００３】
このような熱処理炉においては、加熱室の雰囲気温度は当該加熱室の循環ガスの出口側よりも入口側で高くなりやすく、結果として入口側に配置した被処理物に対する熱処理温度と出口側に配置した被処理物に対する熱処理温度とにばらつきが生じやすい。そこで、加熱室全体の熱処理温度のばらつきを抑制することを目的とした熱処理炉が提案されている（例えば特許文献１参照。）。この提案に係る熱処理炉の場合、炉の予熱帯の２列の台板の中央部の天井から、両側面に多数の吸引孔を持つ炉内ガス吸引用の筒体を吊り下げて一定間隔で取り付け、また、この筒体の上部に吸引ファンを設け、炉内ガスを循環させるようになっているものである。
【特許文献１】特開平５−２６４１７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記熱処理炉の場合、吸引孔を有した筒体の上端に設けた吸引ファンにて炉内ガスを吸引するようになっているから、吸引ファンから離れた筒体の下方位置になるほど、吸引ファンによるガスの吸引力が低下して、ガスの吸引量に均一性が無くなってくるようになる。これは換言すれば筒体上部ではガスの吸引量が多いのにその下部ではガスの吸引量が少なくなる結果、筒体上部ほど被処理物が十分に加熱されるのに対し、下部では被処理物を十分に加熱することができない。そのため、従来の上記熱処理炉では、被処理物の加熱温度のばらつきを抑制するはずの炉が、必ずしもばらつきを有効に抑制できるものではないという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明による熱処理炉は、循環ガスの吸引孔を有した炉本体と、炉本体の上部から炉内に挿入した排気管と、炉本体の上面に設けられ排気管の上端に接続された循環ファンと、循環ガスの循環通路に設けられた加熱手段とを備えた熱処理炉であって、上記排気管として、径の異なる複数本の筒体を同心状に配置し、内側の小径の筒体ほど炉内への挿入深さが深くなる長尺ものとし、各筒体の炉内側先端近傍部に循環ガスの吸引口を形成してなる排気管としたことを特徴とするものである。上記の筒状とは円筒形に限定されず、角筒状やその他の筒状を含む。また、筒体の配置本数は３本に限定されず、２本でもよく、また、４本以上でもよい。好ましくは、各筒体の吸引口の面積を略等しくする。
【０００６】
本発明によると、内側の小径の筒体ほど炉内への挿入深さが深くなる複数本の筒体を同心状に配置し、その炉内側先端近傍部に吸引口を形成したので、炉本体の吸引孔を通って炉内に吸引された循環ガスは、排気管の上下方向に配置された各吸引口から吸引され、炉内の上下方向での循環ガスの流量ならびに流速が均一となり、被処理物に対する加熱温度のばらつきを低減できる。
【０００７】
また、複数本の筒体を同心状に配置したので、各筒体の吸引口から炉本体の吸引孔までの距離が略等しくなり、炉内の上下方向での循環ガスの流量ならびに流速の均一化が図れる。
【０００８】
さらに、各筒体の吸引口の面積を略等しくすることにより、各吸引口から吸引される循環ガスの吸引量が等しくなり、より一層炉内の上下方向での循環ガスの流量ならびに流速の均一化が図れる。
【０００９】
好ましくは、各筒体それぞれの炉内挿入側端部を開口し、最内側の最小径の筒体は、当該筒体の内径に対応した断面積のガス吸引口を有したものとし、重なり合う筒体は、それより内側の筒体との内外径差に対応した断面積のガス吸引口を有したものとすることができる。
【００１０】
好ましくは、各筒体それぞれの炉内挿入側端部を閉塞し、かつ、各筒体それぞれをその周面にガス吸引口を備えたものにすることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、被処理物の加熱温度のばらつきを抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、図１ないし図４を参照して、詳細に説明する。
【００１３】
まず、図１を参照して、本実施形態の熱風循環式の熱処理炉の全体構造を説明すると、１０は熱処理炉の全体を示す。
【００１４】
１１は円筒形の外殻を示す。外殻１１は円形の天井壁１１ａと，円形の床壁１１ｂと、円筒形の周壁１１ｃとから構成されている。外殻１１は被処理物であるワークの取り出し取り入れ口を備えるが図解の簡略化のためその図示を省略している。１２は外殻１１と同心でかつ内側に配置された、全体が円筒形の炉本体を示す。炉本体１２は円形の天井壁１２ａと、外殻１１の外周壁１１ｃと同心位置の円筒形の周壁１２ｂとを備える。炉本体１２の床壁は外殻１１の床壁１１ｂと共用されている。炉本体１２の天井壁１２ａは、外殻１１の天井壁１１ａより低く構成されており、その中央には、符号を付さないが、後述する排気管の取り付けのため開口が形成されている。
【００１５】
１３は炉本体１２の周壁１２ｂと同心でかつ内側に配置された円筒形の排気管カバーを示し、排気管カバー１３の床側端部は外殻１１の床壁１１ｂで閉じられている。１４は炉本体１２と排気管カバー１３それぞれの全周に形成された多数の吸引孔を示す。吸引孔１４の形状は円形やスリットやその他の形状など適宜でよい。１５は外殻１１と炉本体１２との間の空間により構成されて循環ガスが循環する循環通路、１６は炉本体１２に囲まれた加熱室、１７はワーク（被処理物）をそれぞれ示す。
【００１６】
１８は排気管カバー１３の内側に配置されかつ炉本体１２の天井壁１２ａから吊り下げられた排気管を示す。排気管１８は、内側筒体１８ａと、中間筒体１８ｂと、外側筒体１８ｃとの組み合わせからなる多段式排気管の構成とされている。
【００１７】
１９は排気管カバー１３の中央上面で当該排気管カバー１３の上方に設けられた遠心方式の循環ファンを示し、この循環ファン１９は、モータにて回転駆動されて排気管１８内のガスを吸い込み、循環通路１５側に遠心力により吹き出させるようになっている。加熱手段の一例としてのヒータ２０は図１には示されていないが、外殻１１の天井壁１１ａと炉本体１２の天井壁１２ａとの間に設置されている。
【００１８】
図２、図３を参照して、排気管１８の構造を詳細に説明する。
【００１９】
排気管１８は、上記したように、同心に配置された互いに直径が異なる３つの筒体、すなわち、内側筒体１８ａと，中間筒体１８ｂと、外側筒体１８ｃとから構成されている。
【００２０】
内側筒体１８aは各筒体１８ａ，１８ｂ，１８ｃのうち最小筒径Ｒａでかつ最大筒長Ｌａを有し、その内部には当該内側筒体１８aの内径に対応した断面積Ｓａを有するガス排気路が筒長方向に構成されている。
【００２１】
中間筒体１８bは、各筒体１８ａ，１８ｂ，１８ｃのうち中間筒径Ｒｂでかつ中間筒長Ｌｂを有し、内側筒体１８aに挿入されている。内側筒体１８aの外周面と中間筒体１８bの内周面との間には両筒体１８a，１８bの内外径差に対応した断面積Ｓｂを有するガス排気路が構成されている。
【００２２】
外側筒体１８cは、各筒体１８ａ，１８ｂ，１８ｃのうち最大筒径Ｒｃでかつ最小筒長Ｌｃを有し、中間筒体１８bに挿入されている。中間筒体１８ｂの外周面と外側筒体１８ｃの内周面との間には両筒体１８a，１８bの内外径差に対応した断面積Ｓｃを有するガス排気路が構成されている。
【００２３】
以上の筒体１８ａ，１８ｂ，１８ｃは、同心に配置されて、内側の筒体ほど筒長が長く形成され、各上端を面一に合わせて同心状に配置されて下端側が小径となった段状をなし、内側筒体１８ａほど炉内への挿入深さが深くなる。各筒体１８ａ，１８ｂ，１８ｃの炉内側先端の開口部は循環ガスの吸引口２４，２５，２６となっており、内側筒体１８ａの下端の吸引口２４の面積はＳａ、中間筒体１８ｂの下端の吸引口２５の面積はＳｂ、外側筒体１８ｃの下端の吸引口２６の面積はＳｃとなり、これらはＳａ＝Ｓｂ＝Ｓｃとなるように構成されている。吸引口２４，２５，２６の開口面積Ｓａ＝Ｓｂ＝Ｓｃを一定とすることで、各吸引口２４，２５，２６におけるガス吸引力が均一となる。
【００２４】
図４を参照してワーク１７の熱処理を説明する。
【００２５】
まず、加熱室１６にワーク１７を配置する。循環ファン１９を回転させ、加熱室１６内のガスを排気管カバー１３の吸引孔１４…から排気管１８の筒体１８ａ，１８ｂ，１８ｃそれぞれの吸引口２４，２５，２６へと吸引する。このとき、循環ファン１９は各筒体１８ａ，１８ｂ，１８ｃ内の循環ガスを均一に吸引する。循環ファン１９から遠心方向に排気された循環ガスは、ヒータ２０にて加熱されて、循環通路１５から加熱室１６に吸引され、ワーク１７を加熱した後、再度、排気管１８に吸引され、以降、同様にして図中矢印で示すように循環する。
【００２６】
以上のように構成された熱処理炉１０においては、排気管１８の各筒体１８ａ，１８ｂ，１８ｃを内側ほど炉内への挿入深さが深くなる同心配置とし、かつ、各筒体１８ａ，１８ｂ，１８ｃそれぞれの炉内側先端に吸引口２４，２５，２６を形成したから、加熱室１６内に吸引された循環ガスを排気管１８の上下方向に配置された各吸引口２４，２５，２６から吸引して、加熱室１６内の上下方向での循環ガスの流量ならびに流速を均一化させることが可能となり、ワーク１７の高さや形状や配置の位置にかかわらず、各ワーク１７それぞれを均一な加熱温度で熱処理することができるようになる。
【００２７】
特に複数の筒体１８ａ，１８ｂ，１８ｃを同心配置したから、各筒体１８ａ，１８ｂ，１８ｃの吸引口２４，２５，２６それぞれから、加熱室１６の全周の吸引孔１４…までの距離が略等しくなる結果、加熱室１６内の上下方向での循環ガスの流量ならびに流速が均一となる。
【００２８】
また、各筒体１８ａ，１８ｂ，１８ｃそれぞれの吸引口２４，２５，２６の面積が略等しいから、各吸引口２４，２５，２６それぞれから吸引される循環ガスの吸引量が等しくなり、より一層、加熱室１６内の上下方向での循環ガスの流量ならびに流速の均一化を図れる。
【００２９】
また、排気管１８を中央に配置したので、炉本体１２の吸引孔１４…から排気管１８の吸引口２４，２５，２６までの距離が一定となり、ワーク１７の近傍での極端な温度低下を防ぐことができ、炉内温度のばらつきの抑制が可能となり、炉内容積の大型化を図れるようになる。
【００３０】
また、加熱室１６の全周から循環ガスが吹出すようになっているため、円周方向におけるワーク１７の温度ばらつきを低減することができる。
【００３１】
さらに、加熱室１６の全周の吹出し面から排気管１８の吸引口２４，２５，２６までの距離を任意に変えることにより、循環流量を変化させたときの温度制御性を向上させることが可能となり、汎用設計を行いやすくなる。すなわち、熱風循環式の熱処理炉は設定温度に対して循環風量が少ない場合、炉内温度の追従が悪くなる。このばらつきは温度調節計のＰ．Ｉ．Ｄ．での調整にて、ある程度までは改善可能であるが、制御点での実温度の改善でしかない。このような温度ばらつきは炉内長が長いことにより発生するものである。
【００３２】
本発明の熱処理炉１０では、従来の熱処理炉に比べて加熱室１６のガス吹出面から排気管１８の吸引口２４，２５，２６までの経路が短いこと、ワーク１７の比熱、量により排気管１８の筒体１８ａ，１８ｂ，１８ｃそれぞれの径を変化させることで実温度の改善が可能となる。
【００３３】
なお、排気管１８を構成する筒体１８ａ，１８ｂ，１８ｃは、３本に限らず、２本以上であればよい。また、各筒体１８ａ，１８ｂ，１８ｃそれぞれの吸引口２４，２５，２６の面積は略等しくなくてもよい。さらに、吸い込み口は、排気管１８の筒体１８ａ，１８ｂ，１８ｃの下端の開口部２４，２５，２６に限らず、例えば、図５に示す排気管３０のように、各筒体３１，３２，３３の下端を閉塞し、外周に各筒体３１，３２，３３の合計の開口面積を同一となるように、それぞれの下端側の周面にスリット状や複数の吸引孔等からなる吸い込み口３４，３５，３６を形成したものとしてもよい。
【００３４】
また、炉本体１２の吸引孔１４…を全周ではなく部分的に設けてもよい。また、循環ガスの当たりむらを防止するため、ワーク１７を円周方向に回転させてもよい。このように、炉本体１２の吸引孔１４…を部分的に設けて吹出し面を小さくすることと、ワーク１７を円周方向に回転させることで、循環ガスの流量が少ない場合でも、上記実施例と同様の効果が得られる。さらに、熱処理炉はバッチ炉に限らず、長尺の炉において、本発明の排気管を炉の長手方向に複数配置するものであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明の熱処理炉は、循環ガスの流量および流速が均一であることが必要とされる熱風循環炉として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の最良の形態に係る熱処理炉の概略を示す図
【図２】排気管の斜視図
【図３】排気管の底面図
【図４】熱処理炉の循環通路の模式図
【図５】排気管の変形例を示す斜視図
【符号の説明】
【００３７】
１０は熱処理炉、１１は外殻、１２は炉本体、１３は排気管カバー、１４は吸引孔、１５は循環通路、１６は加熱室、１７はワーク（被処理物）、１８は排気管、１８ａは内側筒体，１８ｂは中間筒体、１８ｃは外側筒体、１９は循環ファン、２０はヒータ（加熱手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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