(57)【要約】【課題】炉内雰囲気を調整するに際して、初期の炉内雰囲気を所望の炉内雰囲気に置換するのに要する時間を短縮できるとともに、より精密な置換が可能であり、更に例えば炉内雰囲気を窒素ガスに置換するような場合において、初期の炉内雰囲気ガスの残存濃度を従来よりも低下させることができるような熱処理炉を提供する。【解決手段】炉壁１の内側に炉壁１の壁面に沿って通気性を有する耐火物２を配置した熱処理炉である。炉壁１と耐火物２との間に間隙３を設け、炉内雰囲気の調整に際して、間隙３に導入された所定組成の雰囲気調整用ガスが、耐火物２の内部を通過してから炉内に送り込まれるようにした。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉壁の内側に当該炉壁の壁面に沿って通気性を有する耐火物を配置した熱処理炉であって、
前記炉壁と前記耐火物との間に間隙を設け、炉内雰囲気の調整に際して、前記間隙に導入された所定組成の雰囲気調整用ガスが、前記耐火物の内部を通過してから炉内に送り込まれるようにしたことを特徴とする熱処理炉。
【請求項２】
前記炉壁の内側に、多数の孔部を有する穴明板で構成した内壁を、前記炉壁から所定の間隔をおいて配置し、当該内壁にて前記耐火物を支持するようにした請求項１記載の熱処理炉。
【請求項３】
炉外から前記炉壁及び前記耐火物を貫通して炉内に通じるガス導入用ノズルを設け、炉内雰囲気の調整に際して、当該ガス導入用ノズルからも雰囲気調整用ガスを炉内に導入できるようにした請求項１又は２に記載の熱処理炉。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、フェライト等の電子部品の生産炉のような、炉内の雰囲気調整を必要とする熱処理炉に関する。
【０００２】
【従来の技術】フェライト等の電子部品を熱処理炉内で焼成する場合には、炉内雰囲気を、ある所定の酸素濃度に調整する必要がある。通常、そのような酸素濃度の雰囲気は、炉内に窒素ガスと空気とを所定の比率で混合したガスを導入して、導入前の初期の炉内雰囲気ガス（通常は空気）と置換することによって作り出される。
【０００３】図５は、従来このような雰囲気調整を必要とする熱処理に使用されてきた熱処理炉の一例を示す概要図である。この熱処理炉は、鋼板からなる炉壁１１の内側に、セラミックファイバー等の綿状で通気性を有する耐火物１２が、炉壁１１の壁面に沿って炉壁１１と接する状態で配置されており、また、炉外から炉壁１１及び耐火物１２を貫通して炉内に通じるパイプ状のガス導入用ノズル１６が設けられている。
【０００４】そして、炉内雰囲気の調整に際しては、台車８にて熱処理対象となる製品９を炉内に搬送した後、排気口１７より炉内ガスの排気を行いつつ、ガス導入用ノズル１６から所定組成の雰囲気調整用ガス（例えば窒素ガス）を直接炉内に導入し、初期の炉内雰囲気ガスを導入された雰囲気調整用ガスで置換するという方法が採られていた（当該従来技術に関する先行技術文献は特に見当たらない。）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従来の熱処理炉においては、綿状の耐火物１２内部の空隙に存在する初期の炉内雰囲気ガスが、導入された雰囲気調整用ガスで置換されにくく、また、この耐火物１２内部に残留した初期の炉内雰囲気ガスが、雰囲気調整用ガスの導入開始後に、ゆっくりと時間をかけて炉内に拡散してくるため、炉内雰囲気の置換に長時間を要するとともに、初期の炉内雰囲気ガスの残存濃度を低下させることにも限界があった。
【０００６】例えば、炉内に窒素ガスを導入して、炉内雰囲気を初期の空気状態（酸素濃度２０．６％）から、残存酸素濃度１０００ｐｐｍになるまで酸素濃度を低下させるには９０分程度の置換時間を要し、また、残存酸素濃度は３００ｐｐｍ程度まで低下させるのが限界であった。
【０００７】本発明は、このような従来の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、炉内雰囲気を調整するに際して、初期の炉内雰囲気を所望の炉内雰囲気に置換するのに要する時間を短縮できるとともに、より精密な置換が可能であり、更に例えば炉内雰囲気を窒素ガスに置換するような場合において、初期の炉内雰囲気ガスの残存濃度を従来よりも低下させることができるような熱処理炉を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、炉壁の内側に当該炉壁の壁面に沿って通気性を有する耐火物を配置した熱処理炉であって、前記炉壁と前記耐火物との間に間隙を設け、炉内雰囲気の調整に際して、前記間隙に導入された所定組成の雰囲気調整用ガスが、前記耐火物の内部を通過してから炉内に送り込まれるようにしたことを特徴とする熱処理炉、が提供される。
【０００９】
【発明の実施の形態】図１は、本発明に係る熱処理炉の実施形態の一例を示す概要図である。本発明の熱処理炉は、鋼板からなる炉壁１の内側に、炉壁１の壁面に沿ってセラミックファイバー等の通気性を有する耐火物（断熱材）２が配置されたものであるが、前記した従来の熱処理炉のように耐火物を炉壁と接する状態で配置するのではなく、炉壁１から所定の間隔を置いて配置し、炉壁１と耐火物２との間に間隙３を設けるようにしている。
【００１０】そして、炉内雰囲気の調整に際しては、台車８にて熱処理対象となる製品９を炉内に搬送した後、排気口７より炉内ガスの排気を行いつつ、炉壁１と耐火物２との間の間隙３に所定組成の雰囲気調整用ガス（例えば窒素ガス）を導入する。この間隙３に導入された雰囲気調整用ガスは、セラミックファイバー等の綿状の耐火物２の内部、すなわち耐火物２を構成する繊維等の間の空隙を通過して、製品９が置かれた内部へと送り込まれる。
【００１１】本発明では、このように雰囲気調整用ガスが耐火物２内部を通過してから炉内に送り込まれるようにしたことにより、雰囲気調整用ガスが導入される前に耐火物２内部の空隙に存在していた初期の炉内雰囲気ガス（例えば空気）が、導入された雰囲気調整用ガスによって前記空隙から押し出され、早期に雰囲気調整用ガスに置換される。
【００１２】このため、本発明の熱処理炉を用いれば、炉内雰囲気を調整するに際して、初期の炉内雰囲気を所望の炉内雰囲気に置換するのに要する時間を大幅に短縮することが可能となる。例えば、雰囲気調整用ガスとして窒素ガスと空気とを所定の比率で混合して得た酸素濃度１０００ｐｐｍのガスを導入し、炉内雰囲気を空気（酸素濃度２０．６％）から当該ガスに置換する場合において、雰囲気中の残存酸素濃度が１０００ｐｐｍになるまでに要する時間は、従来の熱処理炉を用いた場合の１／２〜１／４程度となる。
【００１３】また、前記のとおり、耐火物２内部の空隙に存在していた初期の炉内雰囲気ガスは、導入された雰囲気調整用ガスによって前記空隙から押し出されるため、ほとんど空隙内に残留することがなくなり、この結果、初期の炉内雰囲気ガスの残存濃度を従来の熱処理炉よりも低下させることが可能となる。例えば、雰囲気調整用ガスとして窒素ガスを導入し、炉内雰囲気を空気から窒素に置換する場合、従来の熱処理炉（実際に生産炉として使用できるレベルのもの）では、雰囲気中の残存酸素濃度を３００ｐｐｍ程度まで低下させるのが限界であったが、本発明の熱処理炉を用いれば５０ｐｐｍ以下に低下させることも可能である。
【００１４】更に、本発明では、炉壁１と耐火物２との間に雰囲気調整用ガスを導入することにより、炉壁１が雰囲気調整用ガスで冷却されて、炉壁１の表面温度が従来よりも低下し、炉の熱効率や作業の安全性が向上する。具体的には、従来の熱処理炉における炉壁１の表面温度が１２０〜１８０℃程度であったものが、本発明の熱処理炉では８０〜１５０℃程度まで低下した。
【００１５】なお、従来の熱処理炉のように耐火物２を炉壁１に接触させず、炉壁１との間に間隙３ができるように炉壁１から所定の間隔をおいて耐火物２を配置するには、耐火物２を何らかの方法で支持する必要がある。このため、図１の例では、炉壁１の内側に、多数の孔部４を有する穴明板５で構成した内壁を、炉壁１から所定の間隔をおいて配置し、この内壁にて耐火物２を支持するようにしている。
【００１６】ただし、耐火物２を支持する方法としては、これに限られるものではなく、間隙３から耐火物２へのガスの移動を遮断するようなものでなければ、どのような支持部材を用いてもよい。例えば、図１の穴明板５の代わりに、鋼板等を耐火物２の支持が可能なピッチで隙間を空けて取り付けてもよい。
【００１７】また、本発明の熱処理炉においては、図２に示すように、炉外から炉壁１及び耐火物２を貫通して炉内に通じるガス導入用ノズル６を設け、炉内雰囲気の調整に際して、炉壁１と耐火物２との間の間隙３への雰囲気調整用ガスの導入と併せて、従来の熱処理炉のように、ガス導入用ノズル６からも雰囲気調整用ガスを炉内に導入できるようにしてもよい。このように２つの導入方法を併用できるようにすることにより、炉内雰囲気の置換時間を一層短縮することが可能となる。
【００１８】更にまた、本発明においては、必ずしも炉の全面から雰囲気調整用ガスが導入されなくてもよく、例えば、炉壁と一部の耐火物との間にのみ雰囲気調整用ガスを導入するための間隙を設け、残りの耐火物は炉壁に接した状態となっていてもよい。また、製品を炉内に搬入する台車について、同様な間隙構造を設けるようにしてもよい。
【００１９】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００２０】図５に示すような従来の熱処理炉と、図１に示すような本発明の熱処理炉とを使用して、炉内の雰囲気を空気から、窒素ガスと空気とを所定の比率で混合して得た酸素濃度１０００ｐｐｍの混合ガスに置換した。従来の熱処理炉においては、ガス導入用ノズル１６から直接炉内に前記混合ガスを導入し、また、本発明の熱処理炉においては、炉壁１と耐火物２との間の間隙３に前記混合ガスを導入し、この混合ガスが耐火物２の内部を通過してから炉内に送り込まれるようにした。このようにして炉内雰囲気を空気（酸素濃度２０．６％）から前記混合ガスに置換し、雰囲気中の残存酸素濃度が設定酸素濃度の１０００ｐｐｍ（０．１％）に低下するまでに要する時間と雰囲気の制御性とを調べ、結果を図３のグラフに示した。また、両熱処理炉に窒素ガスを導入して、炉内雰囲気を空気から窒素に置換した場合における、炉内雰囲気中の残存酸素濃度の低下の限界を調べ、結果を図４のグラフに示した。
【００２１】図３に示すとおり、本発明の熱処理炉は、従来の熱処理炉の１／３以下の時間で炉内雰囲気を、目的とする残存酸素濃度１０００ｐｐｍの雰囲気に切り替えることができ、雰囲気の制御も非常に精密に行うことが可能であった。また、図４に示すとおり、従来の熱処理炉（実際に生産炉として使用できるレベルのもの）では、残存酸素濃度を３００ｐｐｍ程度まで低下させるのが限界であったが、本発明の熱処理炉では、短時間の内に残存酸素濃度が５０ｐｐｍまで低下し、最終的には５ｐｐｍまで低下させることができた。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の熱処理炉を用いれば、炉内雰囲気を調整するに際して、初期の炉内雰囲気を所望の炉内雰囲気に置換するのに要する時間を大幅に短縮することができ、更に雰囲気の制御性が向上する。また、置換後における初期の炉内雰囲気ガスの残存濃度を従来の熱処理炉よりも低下させることが可能となる。更にまた、炉壁の表面温度が従来よりも低下し、炉の熱効率や作業の安全性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る熱処理炉の実施形態の一例を示す概要図である。
【図２】本発明に係る熱処理炉の実施形態の他の一例を示す概要図である。
【図３】実施例の結果を示すグラフである。
【図４】実施例の結果を示すグラフである。
【図５】雰囲気調整を必要とする熱処理に使用されてきた従来の熱処理炉の一例を示す概要図である。
【符号の説明】
１…炉壁、２…耐火物、３…間隙、４…孔部、５…穴明板、６…ガス導入用ノズル、７…排気口、８…台車、９…製品、１１…炉壁、１２…耐火物、１６…ガス導入用ノズル、１７…排気口。
【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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