(57)【要約】【課題】熱処理装置の炉心管の長さが長くても変形やたわみが少なく、組み付けが容易で構造が簡単な炉心管の支持装置を提供。【解決手段】金属線材３が通過可能にされ炉心管１０，２０と、加熱装置１３，２３と、断熱材１６，２６、これらを収容する筒状の隔壁部２ａを有する金属線材の熱処理装置１において、炉心管の軸直角方向に隔壁部に両端３１ａが炉心管の軸直角方向に微少移動可能にかつ炉心管の軸方向には固定されるようにされた二以上の棒状の熱膨張率の小さい耐熱部材３１を設け、この耐熱部材に炉心管軸方向に移動可能に炉心管を載置する。また、耐熱部材は碍子とする。さらに、熱処理装置は、炉心管が開口を互いに離隔して直線上に複数配設され、複数の炉心管、加熱装置、断熱材を一の真空室に収容するようにされた金属線材の真空熱処理装置とする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属線材が通過可能にされ炉心管と、前記炉心管を外部から加熱する加熱装置と、前記加熱装置の外側に設けられた断熱材と、前記炉心管、加熱装置、断熱材を収容する筒状の隔壁部と、を有する金属線材の熱処理装置において、前記炉心管の軸直角方向に前記加熱装置と干渉しないようにさらに前記断熱材を貫通し前記筒状の隔壁部に両端が炉心管の軸直角方向に微少移動可能にかつ炉心管の軸方向には固定されるようにされた少なくとも二以上の棒状の熱膨張率の小さい耐熱部材を有し、前記炉心管が前記棒状の熱膨張率の小さい耐熱部材に炉心管軸方向に移動可能に載置されていることを特徴とする炉心管の支持装置。
【請求項２】
前記耐熱部材は碍子であることを特徴とする請求項１記載の炉心管の支持装置。
【請求項３】
前記熱処理装置は、前記炉心管が開口を互いに離隔して直線上に複数配設され、前記複数の炉心管、加熱装置、断熱材を一の真空室に収容するようにされた金属線材の真空熱処理装置であることを特徴とする請求項１又は２記載の炉心管の支持装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属線、金属帯、金属パイプ等の細長い金属線材の熱処理装置、真空熱処理装置、さらには真空浸炭処理装置等の炉心管の支持装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
両端が開放する炉心管を複数直列に並べ、線材を通過させることにより、金属線材を連続熱処理するものとして、例えば、特許文献１のように、不活性ガスや還元ガスを供給可能にされた枝管を有する炉心管と炉心管を外周に設けられたヒータを有する加熱炉、還元ガスを供給可能にされた枝管を有する炉心管が設けられた冷却装置、枝管を有しない炉心管が設けられた焼き戻し炉の順に、炉心管を直列に順次配設し、金属線材を通過させ熱処理するものが知られている。かかる、熱処理炉においては、炉心管が熱変化により伸縮する。そこで、特許文献２においては、炉心管の一端を固定し、他端を炉端に設けられたパイプガイドに挿入させて炉心管を支持するものが開示されている。
【特許文献１】特開平５−００９５９６号公報
【特許文献２】実開平５−０６６０５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
一方、近年、プリンタのドットピンや半導体回路検査用のプローブピンのような０．０２ｍｍ〜３ｍｍ程度の細線や帯等が要求されている。これらの細線は強度を要し、表面さらには芯部までに至る浸炭等を行う要求がある。そこで、本発明者等は、先に出願した特願２００３−３９８３５７号（未公開）において、金属線材が通過可能にされた複数の炉心管を一つの真空室内に炉心管の開口を互いに離隔して直線上に配設させた。そして、例えば、複数の炉心管を第一の炉心管と、第二の炉心管とし、第一の炉心管に金属線材が通過可能にされ浸炭ガスを供給可能にされた枝管を設け、第二の炉心管は第一の炉心管の出口とは離隔して設け、第一の炉心管より送出される金属線材が通過可能にされ不活性ガスを供給可能にされた枝管を設けた。また、第一及び第二の炉心管と、第一及び第二の炉心管を外部から加熱する加熱装置と、加熱装置の外側に設けられた断熱材と、を一つの真空室内に設けることにより金属線材の連続真空浸炭装置を提供した。これにより、線材、特に細線の連続真空浸炭処理を行えるようにした。なお、第一及び第二の炉心管を一組として、互いに離隔して直線上に複数設けたり、さらには、金属線材を炉心管へ巻き出す巻き出しボビンと、炉心管より送出される金属線材を巻き取る巻き取りボビンを真空室内に配設した。かかる連続真空熱処理炉は、炉心管、加熱装置、断熱材を外部から真空可能に収容する筒状の隔壁部を備えて真空室としている。さらに、一本の炉心管に枝管を複数設ける場合もある。
【０００４】
しかし、かかる金属線材の連続真空浸炭装置のような複数の炉心管を一つの真空室内に配置した真空熱処理装置では、複数の炉心管を断熱する場合があり、かかる場合は特許文献２のようなパイプガイドは構造を複雑にするという問題があった。また、炉心管を直線上に配置するのでパイプガイドを設けると却って高度な芯だしが必要となり装置全体の組み付けが困難になるという問題があった。さらに、かかる真空熱処理装置を含む特許文献１、２のような金属線材の熱処理装置においては、処理速度を増したり、処理時間を多く必要とする場合には炉心管の長さを長くする。例えば一本の炉心管の径３２ｍｍ前後に対し長さが１０ｍにも達する。かかる場合にはパイプガイド方式ではスパンが長くなりすぎ、炉心管が撓み、変形するので、炉心管の長さを長くできないという問題があった。また、炉心管をパイプガイドに挿入組立するのも困難であるという問題があった。
【０００５】
本発明の課題は前述した問題点に鑑みて、炉心管を有する熱処理装置の炉心管の長さが長くても変形やたわみが少なく、また、組み付けが容易で構造が簡単な炉心管の支持装置を提供することである。さらには、複数の炉心管を直線上に一つの真空室内に配置した連続真空熱処理装置にも応用できる炉心管の支持装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明においては、金属線材が通過可能にされ炉心管と、前記複数の炉心管を外部から加熱する加熱装置と、前記加熱装置の外側に設けられた断熱材と、前記炉心管、加熱装置、断熱材を収容する筒状の隔壁部と、を有する金属線材の熱処理装置において、前記炉心管の軸直角方向に前記加熱装置と干渉しないようにさらに前記断熱材を貫通し前記筒状の隔壁部に両端が炉心管の軸直角方向に微少移動可能にかつ炉心管の軸方向には固定されるようにされた少なくとも二以上の棒状の熱膨張率の小さい耐熱部材を有し、前記炉心管が前記棒状の熱膨張率の小さい耐熱部材に炉心管軸方向に移動可能に載置されている炉心管の支持装置を提供することにより前述した課題を解決した。
【０００７】
即ち、炉心管の軸直角方向に二以上の棒状の耐熱部材を設け、この耐熱部材上に炉心管を載置するだけで炉心管を支持するので芯だしの問題はない。また、炉心管の長さに応じて棒状の支持部材を適宜設ければ長尺の炉心管でも変形や撓みを少なくすることができる。また、炉心管は耐熱部材上を炉心管軸方向に移動可能であるので、熱変化によっても炉心管は自由に軸方向に伸縮できる。耐熱部材は熱膨張が小さく、また、両端が筒状の隔壁部に炉心管の軸直角方向に微少移動可能にかつ炉心管の軸方向には固定しているので、熱の影響を微少に抑え、位置を確保され、炉心管を確実に支持する。なお、金属線材の熱処理炉の炉心管への外部からの軸方向力は小さいので、炉心管の軸方向の固定は枝管や簡単なストッパで炉心管の１カ所を止めれば充分である。この固定箇所以外は耐熱部材上を軸方向へ伸縮する。また、直進度も簡単なガイドを設ければよい。かかる熱膨張率の小さい耐熱部材としては、碍子が適切である（請求項２）。
【０００８】
さらに、請求項３に記載の発明のように、前記熱処理装置は、前記炉心管が開口を互いに離隔して直線上に複数配設され、前記複数の炉心管、加熱装置、断熱材を一の真空室に収容するようにされた金属線材の真空熱処理装置の炉心管の支持装置にも適用できる。これにより、複数の炉心管の出口の設計上の制限が緩和され、高度な芯だしも不要である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の炉心管の支持装置においては、炉心管軸直角方向に設けられた棒状の耐熱部材上に炉心管を載置することにより、炉心管を支持し変形や撓みを少なくすることができるので、長尺の炉心管を用いることができるものとなった。耐熱部材は熱の影響を微少に抑え、位置を確保され、炉心管を確実に支持するようにさているので、芯だし、組み付けも容易である。また耐熱部材を碍子とすることにより加工もし易く、コストも低く、十分な強度を確保できる（請求項２）。さらに、炉心管を棒状の耐熱部材で支持し、設計上の制限も少なく、芯だしの問題はないので、複数の炉心管を直線上に一つの真空室内に配置した連続真空熱処理の芯合わせも不要であり、炉心管の間の断熱構造も簡単なものとなった（請求項３）である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の実施の形態について図を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態を示す金属線材の真空熱処理装置の模式図、図２は（ａ）は図１のＡ−Ａ線断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図、（ｃ）は耐熱部材（碍子）の端部を示す（ａ）のＣ−Ｃ線部分拡大断面図のである。図１に示す金属線材の真空熱処理装置は、詳述すると、金属線に浸炭処理を行う連続真空浸炭装置である。図１に示すように、真空熱処理装置１は、筒状の隔壁部２ａを有する真空室２内に、金属線材３を巻き出す巻き出しボビン４と、巻きだしボビンから巻き出された金属線材が内部を通過するようにされた第一の炉心管１０及び第二の炉心管２０と、金属線材を巻き取る巻き取りボビン５が順次配設されている。第一の炉心管１０のほぼ中央に枝管１１が取り付けられ、真空室２の外部の浸炭ガス供給装置１２に接続され、浸炭ガス（エチレン、アセチレン、プロパン等の不飽和炭化水素ガスや飽和炭化水素ガス等が好ましい）が供給可能にされている側第一の炉心管１０の近傍上下に電気ヒータ等の加熱装置１３が設けられ第一の炉心管を例えば８００〜１０５０℃の範囲で調節可能にされている。
【００１１】
また、第二の炉心管２０のほぼ中央に枝管２１が取り付けられ、真空室２の外部の不活性ガス供給装置２２に接続され、不活性ガス（窒素、ヘリウム、アルゴンガス等が好ましい）が供給可能にされている。第二の炉心管２０の近傍上下に電気ヒータ等の加熱装置２３が設けられ第二の炉心管を第一の炉心管と同様に加熱調整可能にされている。第一の炉心管１０の出口１０ｂと第二の炉心管２０の入り口２０ａとは少なくとも、管の口径以上離隔（口径の数倍が好ましい）しており、炉心管からでてくるガスが真空室２内に拡散するようにされている。第一、第二の炉心管及び加熱ヒータの外側に、真空室２内の全体に渡って断熱材が配置されている。断熱材は金属線材３の通過部付近を除く第一の炉心管及び加熱ヒータと巻き出しボビン４との間の断熱材６ａ、第一の加熱装置回りの第一の断熱材１６、第二の加熱装置回りの第二の断熱材２６、第一及び第二の断熱材間の断熱材６ｃ、金属線材の通過部付近を除く第二の炉心管及び加熱ヒータと巻き取りボビン５との間の断熱材６ｂとから構成される。断熱材１６，２６が隔壁部２ａの内側に取付固定されている。第一の炉心管１０、枝管１１、第一の加熱装置１３、第一の断熱材１６で浸炭帯１７を構成し、第二の炉心管２０、枝管２１、第二の加熱装置２３、第二の断熱材２６で拡散帯２７を構成する。
【００１２】
真空室２に接続された排出管７は、真空室外に設けられた排気制御バルブ、ロータリー真空ポンプに接続され、真空室内の圧力を所定真空の圧力に維持するようにされている。また、メンテナンス時等に大気圧と同圧にするために真空室内に窒素ガス等の不活性ガスや空気を供給するガス・空気導入管８が設けられている。巻き出しボビン４には金属線材にテンションを与えるために定テンション装置に接続されている。また、巻き取りボビン５には図示しない巻き取り用サーボモータが取り付けられ金属線材が一定速度で炉心管内を通過するように制御されている。巻き出し、巻き取りボビン４，５は真空室２内に設けられているが、加熱装置１３，２３とは断熱材６ａ，６ｂで仕切られているので、高温にはならないようにされている。９，９′は補助ローラである。
【００１３】
かかる金属線材の連続真空浸炭装置の使用においては、例えば、真空室内のガス・空気等を排出管７から排出させるために真空室２内の圧力を１０Ｐａ程度に制御する。第一、第二の炉心管１０，２０は加熱装置１３，２３により例えば９３０℃に加熱される。加熱完了後に第一の炉心管１０の枝管１１から所望のエチレン等の浸炭ガスを供給し、第一の炉心管内が浸炭ガスで満たされるように調整する。また、第二の炉心管２０の枝管２１から窒素ガスを供給し、第二の炉心管内が窒素ガスで満たされるように調整する。次に、巻き取りボビン５により巻き取られながら、巻き出しボビン４から繰り出される例えば低炭素含有の直径で０．０２〜３．０ｍｍの細線である金属線材３が第一の炉心管１０内に導かれる。
【００１４】
第一の炉心管１０の入り口１０ａ近傍では浸炭ガス中で、昇温工程となり、金属線材３は炉心管内を進み、第一の炉心管１０内で徐々に浸炭され、出口１０ｂに達する。さらに、第二の炉心管２０の入り口より第二の炉心管内を通過する。第二の炉心管は不活性ガスである窒素で満たされているので、金属線材はガスと反応することなく金属線の内部で炭素の拡散が行われる。第二の炉心管及び断熱材６ｂを通過すると、金属線材は冷却され拡散を終了し、冷却され巻き取りボビンに巻き取られ浸炭が完了する。浸炭帯、拡散帯でのシールがなく、また、真空中の浸炭が行えるので、浸炭ばらつきや、表面酸化や粒界酸化がなく、また、傷等もなく良好な品質の浸炭が可能である。なお、金属線材３の通過部付近を除く第一と第二の炉心管との間の断熱材６ｃにより、それぞれの加熱温度を別々の温度に設定できる。ボビン４，５は真空室２に設けられた密閉扉２ａ，２ｂより出し入れされる。これにより、金属線の連続真空浸炭を行うようにされている。
【００１５】
特に本発明においては、図１、２に示すように、炉心管の軸直角方向（以下単に「軸直角方向」という）に加熱装置１３，２３と干渉しないようにさらに断熱材１６，２６を貫通して棒状の碍子（熱膨張率の小さい耐熱部材）３１が複数ほぼ等間隔に固定されており、第一、第二の炉心管１０，２０が載置されている。図２に示すように、碍子３１の両端３１ａは隔壁部２ａの内側両側にそれぞれ設けられた受け部３２に載置されている。受け部３２は等辺のＬ字アングルで断面軸が軸直角方向と同じになるよう隔壁部２ａに固定されている。図２（ｃ）に示すように、Ｌ字の内側面３２ａに碍子３１の端部３１ａを支持するようにされている。碍子３１と隔壁部２ａとは隙間３２ｂを設けている。これにより、碍子は軸直角方向に微少移動可能にかつ炉心管の軸方向（以下単に「軸方向」という）には固定される。なお、受け部３２はアングルはＬ字のほか半円又はＶ字形状等種々のものが適用できることはいうまでもない。また、受け部３２に溶接された長ボルト３２ｃにより取付座３４にナット３２ｄを介して取り付けられ、高さを変更できるようにされている。
【００１６】
図１に示すように、第一、第二の炉心管１０，２０の両端部方向に先端が閉塞された予備の枝管が設けられ、入り口側の枝管１１ａ，１１ｂは上下に、出口側の枝管１１ｃが上方へ伸びている。入り口側枝管１１ａ，１１ｂは隔壁部２ａにフランジ３４を介して固定されている。一方、枝管１１，２１、出口側枝管１１ｃは図２（ａ）（ｂ）に示すように、板状の移動断熱材３５の嵌合穴３５ａに貫通するように組み込まれている。枝管１１，２１、出口側枝管１１ｃの近傍は少なくとも、内側断熱材３６、中間断熱材３７、外側断熱材３８の三層以上で断熱材１６，２６が構成されている。内側断熱材３６、外側断熱材３８には枝管径より若干大きな幅の間隙３６ａ，３８ａが軸方向に伸びるようにして設けられている。移動断熱材３５の厚みは中間断熱材３７の厚みより若干薄くされ、中間断熱材には移動断熱材が軸方向移動可能なように切り欠き部３７ａが設けられ、移動断熱材が内側断熱材３６と外側断熱材３８間を移動可能にされている。また、移動断熱材３５は枝管１１、２１、１１ｃが間隙３６ａ，３８ａを移動する間、内側断熱材３６と外側断熱材３８間に保持され、かつ、断熱機能を有するような大きさにされる。さらに、移動断熱材の側面３５ｂは中間断熱材３７の側面３７ｂにより案内されている。
【００１７】
これにより、炉心管１０，２０は碍子３１上に単に載置されるだけであるが、炉心管は入り口側枝管１１ａ，１１ｂにより回転しないようにされ、また、位置決めされる。一方、枝管枝管１１，２１、出口側枝管１１ｃは軸方向に移動可能にされ、回転方向は中間断熱材３７で回転しないようにされ、また、位置決めされる。従って、炉心管の位置決めが容易に行え、また、温度変化により炉心管が伸縮しても、入り口側枝管により炉心管の一端が固定され、他端は自由に伸縮できるものとなる。
【００１８】
なお、本実施の形態では、金属線材の連続真空浸炭装置での例を述べたが、他の金属線材の真空熱処理装置にも適用できることはいうまでもない。また、入り口側枝管、出口側枝管は前述した例では説明の簡単のため閉塞させ、位置決め、回転防止についての作用・効果のみ説明したが、中央の枝管ばかりでなく両端の枝管を用いて同様のガスや異種のガスを入れたり、ガス検知器、温度計測器等の測定器を取り付けたり等、適宜利用する、あるいはできることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態を示す金属線材の真空熱処理装置の模式図である。
【図２】本発明の実施の形態を示す（ａ）は図１のＡ−Ａ線断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図、（ｃ）は耐熱部材（碍子）の端部を示す（ａ）のＣ−Ｃ線部分拡大断面図のである。
【符号の説明】
【００２０】
１    金属線材の熱処理装置（真空熱処理装置）
２    真空室
２ａ  隔壁部
３    金属線材
１０、２０  （第一、二の）炉心管
１３、２３  加熱装置
１６、２６  断熱材
３１  耐熱部材（碍子）
３１ａ  両端
【図１】
2005241218.tif 000003
【図２】
2005241218.tif 000004