(57)【要約】【課題】搬送方向と直交する幅方向の中央部と両端部との温度差異を低減することを目的とする。【解決手段】連続式熱処理装置の搬送ローラ２の幅方向における被処理物５ａと炉内断熱壁８の炉内側の壁との間の位置に円形の伝熱板３を搭載し、被処理物５の上下にあるヒータから受熱した輻射熱を、被処理物に二次輻射させることで、搬送方向と直交する幅方向の中央部と両端部との温度差異を低減することができる。【選択図】図１
2012229821.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部空間で被処理物を熱処理する炉体と、
前記炉体の内部に前記被処理物の搬送方向に直交して列設される複数個の搬送ローラと、
前記搬送ローラと平行に前記被処理物の上下に列設される複数個のヒータと、
前記被処理物の搬送領域の外側の前記内部空間において前記搬送ローラに設けられる伝熱板と
を有することを特徴とする熱処理装置。
【請求項２】
前記伝熱板が円盤状で、前記搬送ローラの回転と共に回転することを特徴とする請求項１記載の熱処理装置。
【請求項３】
互いに隣接する前記搬送ローラに設けられる前記伝熱板の、前記搬送ローラの長さ方向における設置位置が前記伝熱板の厚み以上にずれることを特徴とする請求項２記載の熱処理装置。
【請求項４】
前記搬送ローラ半径をＲ、隣接する前記搬送ローラの中心同士のピッチをＰとした場合、前記伝熱板の半径が、Ｒより大きく、かつ、Ｐ−Ｒ未満であることを特徴とする請求項２または請求項３のいずれかに記載の熱処理装置。
【請求項５】
前記被処理物の高さをＡ、前記伝熱板の前記被処理物の設置位置からの高さをＣとすると、前記伝熱板の大きさが、０．５７Ａ≦Ｃ≦２．０８Ａの範囲であり、
かつ前記伝熱板の厚みをＤとすると、１０［ｍｍ］≦Ｄ≦５４［ｍｍ］であり、
かつ前記被処理物から前記伝熱板までの間隔をＢとすると、０＜Ｂ≦５０［ｍｍ］であることを特徴とする請求項４記載の熱処理装置。
【請求項６】
前記伝熱板は、前記搬送ローラの長さ方向と平行な方向に突出する受熱部を前記伝熱板の縁にさらに備え、
前記伝熱板と前記受熱部を合わせた前記被処理物からの高さをＣとすると、０．５７Ａ≦Ｃ≦２．０８Ａであり、
かつ前記受熱部の突出方向の長さをＥとすると、２５．５［ｍｍ］≦Ｅ≦６０［ｍｍ］であり、
かつ前記伝熱板の厚みをＤとすると、１０［ｍｍ］≦Ｄ＜Ｅであることを特徴とする請求項５記載の熱処理装置。
【請求項７】
前記伝熱板は第１の伝熱板と前記第１の伝熱板に前記受熱部をさらに備える第２の伝熱板とからなり、
前記第２の伝熱板は前記搬送ローラの１本おきに配置され、前記第２の伝熱板の配置されない前記搬送ローラには、前記第２の伝熱板と同一の半径を持つ前記第１の伝熱板が配置されることを特徴とする請求項６記載の熱処理装置。
【請求項８】
前記伝熱板の前記受熱部の厚みは、１０［ｍｍ］以上であることを特徴とする請求項６または請求項７のいずれかに記載の熱処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炉体内部に搬送される被処理物への熱処理を行う熱処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
連続式熱処理装置は、化学反応を伴う合成、不純物の除去、結晶構造の改善、粒子の成長などを目的に、比較的高温で長時間の熱処理を行うもので、被処理物の上部および下部に列設したヒータからの輻射熱で被処理物を加熱する熱処理装置である。このため、被処理物の場所ごとに温度の差異無く、効率良く加熱することが求められている。
【０００３】
しかし、連続式熱処理装置は、搬送方向と直交する幅方向の両端部の温度が相対的に低くなる。即ち、炉体の幅方向で温度差異が発生する。これは、安全上の問題からヒータ発熱部を炉壁一杯まで設けられず、ヒータ発熱部端部からの輻射熱が炉壁方向に流れやすいことや、被処理物の蛇行を考慮し、被処理物の搬送領域を確保し、被処理物の幅に対して装置の幅に余裕を持たせなければならないといった理由によるものである。搬送方向と直交する幅方向の中央部と両端部との温度差異は、即品質のバラつきに結びつくことから、温度差異を一定の範囲内に収めるべく、効率良く加熱できる性能が求められている。
【０００４】
従来の、熱処理装置における搬送方向と直交する幅方向の中央部と両端部との温度差異を低減する方法としては、装置に供給される雰囲気ガス温度を均一にする方法が用いられてきた。その一例として、装置の天井から導入したガスを炉内の上部空間に滞留させて予熱したうえで、穴明き板を介して被処理物に供給する方法がある。
【０００５】
図１６は従来の熱処理装置の構成を示す図である。図１６は搬送方向に垂直な概略断面図であり、被処理物５の搬送方向（図１６の紙面垂直方向）に垂直な面で熱処理装置１を切断した断面を示している。被処理物５は、搬送ローラ２によって炉内を搬送されながら熱処理される。
【０００６】
図１６に示すように、熱処理装置１の内部において、搬送ローラ２の上部空間には多数のガス流通孔が全面にわたり形成された穴あき天井板１５が水平に配置されており、搬送ローラ２の上部空間を穴あき天井板１５より上方の天井室１６と、穴あき天井板１５より下方の炉室１７に区画している。また、熱処理装置１の天井壁を貫通してガス供給管１８が設けられており、その下端が天井室１６に連通されている。このため雰囲気ガスは一旦この天井室１６に滞留され、炉内温度によって予熱されたうえで穴あき天井板１５のガス流通孔を介して炉室１７内に供給される。このように、予熱により、雰囲気ガスが被処理物５に接触する際の場所ごとの温度差異を低減することにより、効率良く被処理物５を加熱していた（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−２２３５６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、前記従来の構成では、炉室１８へ供給された雰囲気ガスの熱が炉壁に奪われることにより、炉中央部の被処理物の温度と比較し炉端部の被処理物の温度が低下しやすい、という問題は解決されない。
【０００９】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、搬送方向と直交する幅方向の中央部と両端部との温度差異を低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の熱処理装置は、内部空間で被処理物を熱処理する炉体と、前記炉体の内部に前記被処理物の搬送方向に直交して列設される複数個の搬送ローラと、前記搬送ローラと平行に前記被処理物の上下に列設される複数個のヒータと、前記被処理物の搬送領域の外側の前記内部空間において前記搬送ローラに設けられる伝熱板とを有することを特徴とする。
【００１１】
また、前記伝熱板が円盤状で、前記搬送ローラの回転と共に回転することが好ましい。
また、互いに隣接する前記搬送ローラに設けられる前記伝熱板の、前記搬送ローラの長さ方向における設置位置が前記伝熱板の厚み以上にずれることが好ましい。
【００１２】
また、前記搬送ローラ半径をＲ、隣接する前記搬送ローラの中心同士のピッチをＰとした場合、前記伝熱板の半径が、Ｒより大きく、かつ、Ｐ−Ｒ未満であることが好ましい。
また、前記被処理物の高さをＡ、前記伝熱板の前記被処理物の設置位置からの高さをＣとすると、前記伝熱板の大きさが、０．５７Ａ≦Ｃ≦２．０８Ａの範囲であり、かつ前記伝熱板の厚みをＤとすると、１０［ｍｍ］≦Ｄ≦５４［ｍｍ］であり、かつ前記被処理物から前記伝熱板までの間隔をＢとすると、０＜Ｂ≦５０［ｍｍ］であることが好ましい。
【００１３】
また、前記伝熱板は、前記搬送ローラの長さ方向と平行な方向に突出する受熱部を前記伝熱板の縁にさらに備え、前記伝熱板と前記受熱部を合わせた前記被処理物からの高さをＣとすると、０．５７Ａ≦Ｃ≦２．０８Ａであり、かつ前記受熱部の突出方向の長さをＥとすると、２５．５［ｍｍ］≦Ｅ≦６０［ｍｍ］であり、かつ前記伝熱板の厚みをＤとすると、１０［ｍｍ］≦Ｄ＜Ｅであることが好ましい。
【００１４】
また、前記伝熱板は第１の伝熱板と前記第１の伝熱板に前記受熱部をさらに備える第２の伝熱板とからなり、前記第２の伝熱板は前記搬送ローラの１本おきに配置され、前記第２の伝熱板の配置されない前記搬送ローラには、前記第２の伝熱板と同一の半径を持つ前記第１の伝熱板が配置されても良い。
【００１５】
また、前記伝熱板の前記受熱部の厚みは、１０［ｍｍ］以上であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の熱処理装置によれば、搬送方向と直交する幅方向の中央部と両端部との温度差異を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】（ａ）本発明の熱処理装置の内部を示す断面図（ｂ）本発明の熱処理装置の内部を示す断面図
【図２】（ａ）伝熱板の構成を示す図（ｂ）本発明の熱処理装置の内部を示す上面図
【図３】伝熱板の効果を説明する図
【図４】（ａ）本発明の伝熱板の縁に受熱部を備える熱処理装置の内部を示す断面図（ｂ）本発明の伝熱板の縁に受熱部を備える熱処理装置の内部を示す断面図
【図５】（ａ）受熱部を備える伝熱板の構成を示す図（ｂ）本発明の伝熱板の縁に受熱部を備える熱処理装置の内部を示す上面図
【図６】（ａ）受熱部を備える伝熱板の構成を示す要部拡大図（ｂ）受熱部を備える伝熱板の構成を示す斜視図
【図７】（ａ）放熱板を設けない場合の炉内の位置と温度の関係を示す図（ｂ）放熱板を設けた場合の炉内の位置と温度の関係を示す図（ｃ）受熱部を備える放熱板を設けた場合の炉内の位置と温度の関係を示す図
【図８】（ａ）内外の伝熱板に受熱部を設けた場合の温度差を示す図（ｂ）内側の伝熱板のみに受熱部を設けた場合の温度差を示す図
【図９】伝熱板の高さと温度差異の関係を示す図
【図１０】伝熱板の厚みと温度差異の関係を示す図
【図１１】被処理物と伝熱板との間隔と温度差異の関係を示す図
【図１２】（ａ）受熱部長さと温度差異の関係を示す図（ｂ）受熱部長さと温度差異の関係を示す図（ｃ）受熱部長さと温度差異の関係を示す図
【図１３】温度差異が抑制される受熱部長さと被処理物高さとの関係を示す図
【図１４】受熱部厚みと温度差異の関係を示す図
【図１５】（ａ）３重に配列される伝熱板を示す図（ｂ）矩形の伝熱板を示す図（ｃ）連続的に形成される伝熱板を示す図
【図１６】従来の熱処理装置の構成を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下本発明の実施の形態について、図１〜１５を参照しながら説明する。
初めに、本発明の装置の全体構成について説明する。図１（ａ）は、本発明の熱処理装置の内部を示す断面図であり、搬送方向に垂直な断面図である。図１（ｂ）は、本発明の熱処理装置の内部を示す断面図であり、図１（ａ）のＡ−Ａ断面図で、搬送方向に水平で鉛直な断面図である。図２（ａ）は、伝熱板の構成を示す図であり、図１（ｂ）の破線部の拡大図で、伝熱板の大きさの範囲を定義するためのものである。図２（ｂ）は、本発明の熱処理装置の内部を示す上面図である。なお、図１（ａ）中の矢印は、上部ヒータ６および下部ヒータ７からの輻射熱の流れと、伝熱板３を介して被処理物５の側面に二次輻射されるまでの流れを示したものである。
（装置の全体構成について）
この熱処理装置１は、搬送ローラ２と、搬送ローラ２の左右に配置された伝熱板３と、被処理物５と、上部ヒータ６と、下部ヒータ７と、装置全体を覆う断熱壁８と、ガス供給管９と、ガス噴出口１０と、ガス排気管１１と、ガス吸込口１２とからなる。なお、図１（ｂ）と図２（ｂ）中の符号で、Ｄｃは被処理物５の搬送方向を示している。
（装置の動作について）
この熱処理装置１は、被処理物５を一方向に回転する搬送ローラ２の上に乗せて搬送し、この内部空間で被処理物５を熱処理する装置である。本実施の形態では、図１（ｂ）に示すように、水平方向（図１（ｂ）の紙面左右方向）に沿って複数個設置された搬送ローラ２の回転によって、被処理物５が水平方向に搬送される。すなわち、並置された複数個の搬送ローラ２の上方が被処理物５の搬送路となり、図１（ｂ）に矢印で示す搬送方向Ｄｃに沿って、図１（ｂ）では紙面の左から右へ向かって、図１（ａ）では紙面の手前から奥に向かって搬送される。被処理物５は図１（ｂ）に示す搬送方向Ｄｃに沿って列をなして並べられており、それらを連続的に搬送することで、被処理物５を連続的に熱処理することができる。被処理物５は、お互いの衝突を避けるために一定の間隔を空けて並べることも、隙間なく並べることも可能である。
（被処理物５の搬送方法について）
図１（ａ）を用いて、被処理物５の搬送方法について説明する。被処理物５は図１（ａ）の紙面手前から奥に向かって搬送され、ここでは、搬送方向と直交する横方向（図１（ａ）の紙面左右方向）に３個の被処理物５が並置されている場合を示している。以下の説明では、中央部の被処理物５と端部の被処理物５ａとが並置されるとする。このように横方向（搬送方向に垂直で水平な方向）に３個の被処理物５を並置して、それらを同時に搬送することで、熱処理も３個同時に行うことができる。前述したように、被処理物５は搬送方向に沿っても列をなして並べられているので、ここでは３本の列をなす被処理物５が同時に連続して搬送される。なお、無論、横方向に並置する被処理物５の個数はこれに限定されるものではない。横方向に並置する数が増えるほど生産性が向上するが、装置の設置スペースが増大し、搬送の難易度や、横方向に均一な熱処理を行う難易度も高くなる。図１（ａ）において、横方向に３個並置された被処理物５同士の隙間は、例えば、それぞれ水平距離２０［ｍｍ］とし、また、被処理物５と炉内壁面との隙間は、左右とも水平距離１７０［ｍｍ］とする。なお、無論、隙間の寸法はこれに限定されるものではないが、隙間を多くとるほど装置の設置スペースが増大するので、適正な隙間を設定することが望ましい。
（熱処理装置１の断熱壁８について）
続いて、熱処理装置１の断熱壁８について説明する。図１（ａ）に示すように、熱処理装置１の上部、下部および水平方向に対向する側壁として断熱壁８がそれぞれ設けられている。これにより、熱処理装置１の周囲全体が断熱壁８に覆い被さった構造となっている。
（熱処理装置１のゾーン構成について）
続いて、熱処理装置１のゾーン構成について説明する。熱処理装置１は、その炉体内部空間を搬送方向Ｄｃに沿って熱処理プロセスに応じた複数のゾーン（処理空間）に分割されている。図１（ｂ）には、それらのうちの１つのゾーンの断面を示している。各ゾーンはゾーン隔壁１３で仕切られており、ゾーン隔壁１３には、被処理物５が通過可能な通過口１４が設けられている。
（寸法について）
ここでは、断熱材８内部の寸法は、鉛直方向の高さＨを６００［ｍｍ］、各ゾーンの搬送方向Ｄｃに沿った長さＬをそれぞれ１５００［ｍｍ］とする場合を例に説明する。また搬送方向Ｄｃに直交する水平方向の横幅Ｗを２４００［ｍｍ］とする。なお、無論、寸法はこれに限定されるものではなく、被処理物５の処理量に応じて適切な大きさに設定する。
（被処理物５の形状について）
続いて、被処理物５の形状について説明する。形状は特に限定されるものではなく、例えば角型ないし円筒状の箱型容器や、フチのない板状のもの等を用いることもできる。
（搬送ローラ２について）
続いて、搬送ローラ２について説明する。搬送ローラ２には、被処理物５の荷重に耐えうる強度を持つように材質と太さを選定する。また、被処理物５の落下が生じないように、被処理物５の搬送方向Ｄｃに沿った長さよりも充分に短いピッチで並べる。搬送ローラ２が太すぎるか、または並べるピッチが短すぎると、下部ヒータ７からの輻射伝熱を阻害するため、適正なローラの太さとピッチを設定することが望ましい。
（搬送ローラ２と被処理物５の材質について）
続いて、搬送ローラ２と被処理物５の材質について説明する。ここでは、搬送ローラ２と被処理物５の材質に、アルミナ質のセラミックスを用いるが、無論、使用温度における耐熱性と強度を満足するものであれば、例えばジルコニア質のセラミックスや、ＳＵＳやインコネルといった金属製のもの等を用いることもできる。但し、被処理物５の腐食性が高い場合は、熱処理中に飛散した被処理物５によって、搬送ローラ２や断熱壁８の表面が腐食して剥離し、被処理物５内に不純物として混入する恐れがあるため、耐食性を有する材質を用いることが望ましい。
（加熱器について）
続いて、熱処理装置１の内部の温度分布を熱処理プロセスに応じた温度分布に制御する加熱器について説明する。加熱器として、被処理物５の搬送路を挟んで上下方向に、上部ヒータ６および下部ヒータ７をそれぞれ複数個ずつ設ける。これら上部ヒータ６および下部ヒータ７からの輻射熱によって、被処理物５を昇温する。ここでは、搬送ローラ２の上方に円筒状の上部ヒータ６が搬送方向Ｄｃに沿って４個配置されており、同様に搬送ローラ１４の下方に円筒状の下部ヒータ７が搬送方向Ｄｃに沿って４個配置されている場合を例に説明する。また、上部ヒータ６および下部ヒータ７は、幅方向が搬送方向Ｄｃに直交する横方向（図１（ａ）の紙面左右方向）と平行になるように配置されている。このように、搬送ローラ２の上方と下方にそれぞれヒータを配置することによって、片方にのみヒータを配置する場合に比べて被処理物５の上下方向（表面と裏面）において、被処理物が均一に加熱される。ここでは、上部ヒータ６および下部ヒータ７として同形状のものを用いたが、上下の温度分布制御が複雑になる場合には異なる形状であってもよい。また、上部ヒータ６と下部ヒータ７は、それぞれ断熱壁８に埋め込んでもよい。これらを埋め込んだ場合は、熱効率は落ちるが、熱処理装置１の容積を小型化することが可能である。また、ここでは、上部ヒータ６および下部ヒータ７の種類として、円筒状のセラミック自体を発熱体とした電気式のヒータを用いるが、加熱器（上部ヒータ６、下部ヒータ７）の種類はこれに限定されるものではなく、例えばパネル型をした電気式のヒータや、オイル循環式やガス燃焼式のヒータ、またマイクロ波や電磁波、レーザー等を用いたヒータなど、種々のヒータを用いることができる。
（伝熱板について）
続いて、搬送ローラ２の両端に搭載する伝熱板３について説明する。搬送ローラ２は被処理物５の搬送方向に沿って配列され、常時一方向に等速回転することで、被処理物５を搬送する。伝熱板３は搬送ローラ２の長さ方向である幅方向における被処理物５と炉内断熱壁８の炉内側の壁との間の位置に搭載される。先述の通り、上部ヒータ６および下部ヒータ７等の発熱体は安全上の観点から炉壁一杯まで設けることができず、発熱体端部からの輻射熱は断熱壁８の方向に流れやすく、これが搬送方向と直交する幅方向の中央部と両端部との温度差異の原因となっているが、この伝熱板３を搬送ローラ２の両端に搭載することで、発熱体端部からの輻射熱が断熱壁８の方向へ流れる前に伝熱板３の縁で受熱し、その側面を伝って被処理物５の両端部の側面に二次輻射することが可能になる。その結果、搬送方向と直交する幅方向の中央部と両端部との温度差異を低減することができる。但し、図２（ａ）に示すように、搬送ローラ２の半径をＲ、隣接する搬送ローラ２の中心同士の距離をＰとすると、伝熱板３の半径は、Ｒよりも大きく、Ｐ−Ｒよりも小さい必要がある。これにより、伝熱板３と隣接する搬送ローラ２とが干渉することがない。また、図２（ｂ）にあるように、伝熱板３は、お互いが干渉することの無きよう、交互に配列することが望ましい。つまり、隣接する伝熱板３の、搬送ローラ２の長さ方向における設置位置が伝熱板３の厚み以上にずれて設置されることが望ましい。なお、伝熱板３の外側より、上部ヒータ６および下部ヒータ７から受けた輻射熱を、断熱壁８の方向に逃がすことを抑制するよう、伝熱板３の内側には黒体塗料を塗布するないし、伝熱板３を熱伝導率の異なる２種類の物質を重ね合わせ、内側に熱伝導率の低い材料を設けることが望ましい。
（伝熱板３を回転させることの効果について）
続いて、伝熱板３を回転させることの効果について説明する。図３は、伝熱板の効果を説明する図であり、伝熱板３を回転させることで、上部ヒータ６および下部ヒータ７からの二次輻射熱を、被処理物５の断熱壁８側の両端部の側面に、効率良く伝える概念を示した図である。
【００１９】
図３に示すように、まず、上部ヒータ６および下部ヒータ７からの輻射熱は伝熱板３の縁で受熱され、伝熱板３の中心に向かって伝熱されると共に、被処理物５の両端部の側面に二次輻射される。さらに、搬送ローラ２が回転することで、伝熱板３の縁で受けた熱が伝熱板３の中心に向かって流れることと同時に、上部ヒータ６ないし下部ヒータ７近傍の位置で受けた輻射熱が、伝熱板３が回転することによって、上部ヒータ６ないし下部ヒータ７からの距離が空いても、この輻射熱が伝熱板３の縁ないしその近傍に残る。これを図３のサイクルのように繰り返すことにより、伝熱板３全体に輻射熱が残存され、被処理物５の断熱壁８側の両端部の側面に効率良く二次輻射させることを可能にする。
（伝熱板の縁に設ける受熱部の効果について）
上記構成に加え、伝熱板３の縁に受熱部４を設けることもできる。
【００２０】
図４（ａ）は、本発明の伝熱板の縁に受熱部を備える熱処理装置の内部を示す断面図であり、伝熱板３の縁に受熱部４を有することを特徴とする熱処理装置１の内部を示した搬送方向に垂直な断面図である。図４（ｂ）は、本発明の伝熱板の縁に受熱部を備える熱処理装置の内部を示す断面図であり、図４（ａ）のＡ−Ａ断面図であり、伝熱板３の縁に受熱部４を有することを特徴とする熱処理装置１の内部を示した搬送方向に水平で鉛直な断面図である。図５（ａ）は、受熱部を備える伝熱板の構成を示す図であり、図４（ｂ）の破線部の拡大図で、伝熱板３の大きさの範囲を定義するためのものである。図５（ｂ）は、本発明の伝熱板の縁に受熱部を備える熱処理装置の内部を示す上面図であり、伝熱板３の縁に受熱部４を有することを特徴とする熱処理装置１の内部を示した上面図である。なお、図４（ａ）中の矢印は、上部ヒータ６および下部ヒータ７からの輻射熱の流れと、伝熱板３を介して被処理物５の側面に二次輻射されるまでの流れを示したものである。
【００２１】
なお、図４，図５では、交互に形成される伝熱板３のうち、内側の伝熱板３にのみ受熱部４を設ける構成を例示しているが、外側の伝熱板３ａにも受熱部４を設ける構成としても良く、外側の伝熱板３ａにのみ受熱部４を設ける構成としても良い。
【００２２】
また図６（ａ）は、受熱部を備える伝熱板の構成を示す要部拡大図であり、伝熱板３の最適な形状、大きさ、設置位置を定義するためのパラメータを説明する図である。図６（ｂ）は、受熱部を備える伝熱板の構成を示す斜視図であり、伝熱板３の外周円状に付ける受熱部４の模式図である。伝熱板３の設置位置は、以下の６種類の項目をパラメータとして設定する。被処理物５の高さをＡ、被処理物５と伝熱板３の間隔をＢ、被処理物５の設置位置から伝熱板３と受熱部４を合わせた高さをＣ、伝熱板３の厚みをＤ、受熱部４の幅方向の長さをＥ、受熱部４の厚みをＦとした。なお、以後特に断りのない限り、被処理物５の高さＡは被処理物高さＡと、被処理物５と伝熱板３の間隔を間隔Ｂと、伝熱板３と受熱部４を合わせた高さＣは伝熱板高さＣと、伝熱板３の厚みＤは伝熱板厚みＤと、受熱部４の幅方向の長さＥは受熱部長さＥと、受熱部４の厚みＦは受熱部厚みＦと略す。上部ヒータ６および下部ヒータ７からの輻射熱を効率良く被処理物５の端部に伝えるためには、まず伝熱板３が上部ヒータ６および下部ヒータ７から受熱できる量を増やさなければならない。このため、図６（ａ），図６（ｂ）に示すように、伝熱板３の外周円上に受熱部４を付けることで、受熱面積を大きくし、受熱できる量を増やすことができる。
【００２３】
続いて、伝熱板３の回転効果について、具体的な検証結果に基づいて説明する。
図１（ａ）において、まず、高さ１００［ｍｍ］の被処理物５を熱処理装置１の搬送方向と直交する横方向（図１（ａ）の紙面左右方向）に３個並置し、被処理物５同士および、被処理物５と伝熱板３の間隔が２０［ｍｍ］となるように伝熱板３を配置し、上部ヒータ６および下部ヒータ７を８００［℃］の設定にして常温から１２時間加熱する条件で実施した。図７（ａ）は放熱板を設けない場合の炉内の位置と温度の関係を示す図、図７（ｂ）は放熱板を設けた場合の炉内の位置と温度の関係を示す図、図７（ｃ）は受熱部を備える放熱板を設けた場合の炉内の位置と温度の関係を示す図であり、それぞれ後述する検証（１）〜（３）における搬送方向と直交する幅方向の中央部の被処理物５と両端部の被処理物５ａとの温度差異を比較した検証データである。なお、以後特に断りのない限り、搬送方向と直交する幅方向の中央部の被処理物５および両端部の被処理物５ａは、被処理物５と略す。また、搬送方向と直交する幅方向の中央部の被処理物５と両端部の被処理物５ａとの温度差異は、幅方向の温度差異と略す。
【００２４】
ここでの説明は、（１）伝熱板を設けない場合、（２）受熱部４を有さず、高さ１００［ｍｍ］、厚み５０［ｍｍ］の回転式の円形伝熱板３を搬送ローラ２の上面の、被処理物５を搬送する搬送ローラ２の幅方向における両端部の被処理物５ａと、炉内断熱壁８の炉内側の壁との間の位置に搭載する構造の場合、（３）厚み２０［ｍｍ］、幅８０［ｍｍ］の受熱部４を有し、伝熱板３の被処理物５の設置位置からの高さ８０［ｍｍ］、厚み５０［ｍｍ］、つまり受熱部４と合わせた高さが１００［ｍｍ］の回転式の伝熱板３を、全ての搬送ローラ２に対して、搬送ローラ２の上面の、被処理物５を搬送する搬送ローラ２の幅方向における炉端部の被処理物５ａと、炉内断熱壁８の炉内側の壁との間の位置に搭載する構造の場合、の３種類について被処理物５の温度差異を検証した結果である。なお、ヒータ温度８００［℃］の設定に対し、幅方向の温度差異を０．６［％］以内に収めるべく、幅方向の温度差異の目標を５［℃］以内とおいた。その結果、図７に示すように、被処理物５の温度差異は、（１）が６．６［℃］であることに対し、（２）では４．０［℃］、（３）では３．６［℃］となった。以上より、伝熱板３を設け、回転することにより温度差異を低減することができ、さらに、受熱部４を設けて受熱面積を確保することにより、より温度差異の低減効果が向上することを確認することができた。
【００２５】
図８（ａ）は内外の伝熱板に受熱部を設けた場合の温度差を示す図、図８（ｂ）は内側の伝熱板のみに受熱部を設けた場合の温度差を示す図であり、伝熱板３を搬送ローラ２に搭載する際、炉体に交互に配列するにあたって、外側の伝熱板３ａの受熱部４の有無による、搬送方向と直交する幅方向の中央部の被処理物５と両端部の被処理物５ａとの温度差異を比較した検証データである。検証は、内側の伝熱板３と外側の伝熱板３ａの両方に半径１００［ｍｍ］の受熱部４を設けた場合と、外側の伝熱板３ａには受熱部４を有しない場合とにおいて比較を行った。
【００２６】
図８（ａ）、図８（ｂ）に示すように、内外の伝熱板３，３ａの両方に受熱部４を設けた場合と、内側の伝熱板３にのみ受熱部４を設けた場合とでは、炉内の温度分布を一定に保つ効果に差異はみられなかった。前述の通り、伝熱板３は、お互いが干渉することの無きよう、炉体の内、外２列交互に配列されることが望ましいが、図８の検証結果から、外側の伝熱板３ａの受熱部４の有無は幅方向の温度差異には殆ど影響ないことが分かった。つまり炉体外側の伝熱板３ａは、搬送ローラ２からの輻射熱が断熱壁８より放出されることを抑えられれば十分温度差異は低減でき、かつ自らを搭載するスペースを削減するため、伝熱板３の縁に受熱部４を設けなくても構わない。
（伝熱板の最適な形状、大きさ、設置位置について）
続いて、受熱部４の付いた伝熱板３の最適な形状、大きさ、設置位置について説明する。まず、伝熱板高さＣの最適範囲を検証する。検証にあたっては、伝熱板高さＣと被処理物高さＡの比率を変更して、幅方向の温度差異との相関を整理する。
【００２７】
図９は、伝熱板の高さと温度差異の関係を示す図であり、伝熱板３の高さを変更したときの、被処理物高さＡに対する伝熱板高さＣの比と、搬送方向と直交する幅方向の中央部の被処理物５と両端部の被処理物５ａとの温度差異の関係を検証したデータである。熱処理装置１に投入する被処理物高さＡを１０、５０、１００［ｍｍ］の３段階に変更し、これに合わせて伝熱板高さＣを変更させた伝熱板３を搬送ローラ２に備え、上部ヒータ６および下部ヒータ７を８００［℃］の設定にして常温から１２時間加熱する条件で実施した。このとき、伝熱板高さＣは被処理物高さＡの０．２５倍から２．５０倍まで変化させた。また、間隔Ｂ＝２０［ｍｍ］、伝熱板厚みＤ＝１０［ｍｍ］、受熱部長さＥ＝５０［ｍｍ］、受熱部厚みＦ＝０．２Ｃで一定とした。その結果、被処理物高さＡの絶対値に関係なく、伝熱板高さＣが被処理物高さＡの０．５７倍未満、または２．０８倍を超える場合は、幅方向の温度差異が５［℃］を上回ることが判明した。以上より、幅方向の温度差異を５［℃］以内に収める場合には、被処理物高さＡの最適範囲は０．５７Ａ≦Ｃ≦２．０８Ａとすることが好ましいことがわかった。これは、被処理物高さＡに対し伝熱板高さＣが著しく小さい場合、受熱部長さＤが短いと、上部ヒータ６および下部ヒータ７からの輻射熱を十分受熱できないためと考えられる。反対に、被処理物高さＡに対し伝熱板高さＣが著しく大きい場合、受熱部４で受けた熱が被処理物５に二次輻射される前に、伝熱板３より放出されやすくなるためと考えられる。
【００２８】
続いて、伝熱板厚みＤの最適範囲を検証する。検証にあたっては、伝熱板高さＣを一定にして、伝熱板厚みＤに対する被処理物５の温度差異との相関を整理した。
図１０は、伝熱板の厚みと温度差異の関係を示す図であり、伝熱板厚みＤに対する、搬送方向と直交する幅方向の中央部と両端部との温度差異との関係をまとめた検証データである。伝熱板高さＣの最適範囲の検証に準じ、熱処理装置１に投入する被処理物高さＡを１０、５０、１００［ｍｍ］の３段階に変更し、これに合わせて伝熱板３を搬送ローラ２に搭載し、上部ヒータ６および下部ヒータ７を８００［℃］の設定にして、常温から１２時間加熱する条件で実施した。またこのとき、伝熱板高さＣ＝０．５Ａ、受熱部長さＥ＝３．０Ｄ、受熱部厚みＦ＝０．２Ｃで一定とした。その結果、Ｄ＜１０［ｍｍ］では幅方向の温度差異が５［℃］を上回ること、一方、Ｄ＞５４［ｍｍ］では幅方向の温度差異を低減できる効果が小さくなることが判明した。以上より、幅方向の温度差異を５［℃］以内に収める場合には、伝熱板厚みＤ［ｍｍ］の最適範囲は１０≦Ｄ≦５４とすることが好ましいことがわかる。
【００２９】
続いて、間隔Ｂの最適範囲を検証する。検証にあたっては、被処理物高さＡを変更して、間隔Ｂに対する幅方向の温度差異との相関を整理した。
図１１は、被処理物と伝熱板との間隔と温度差異の関係を示す図であり、被処理物５と伝熱板３の間隔Ｂに対する、搬送方向と直交する炉中央部の被処理物５と炉端部の被処理物５ａとの温度差異との関係をまとめた検証データである。伝熱板高さＣの最適範囲の検証に準じ、熱処理装置１に投入する被処理物高さＡを１０、５０、１００［ｍｍ］の３段階に変更し、これに合わせ伝熱板３を搬送ローラ２に搭載し、上部ヒータ６および下部ヒータ７を８００［℃］の設定にして、常温から１２時間加熱する条件で実施した。またこのとき、伝熱板高さＣ＝０．５Ａ、伝熱板厚み＝１０［ｍｍ］、受熱部長さＥ＝５０［ｍｍ］、受熱部厚みＦ＝０．２Ｃで一定とした。その結果、Ｂ＞５０［ｍｍ］では幅方向の温度差異が５［℃］を上回ること、一方、伝熱板３は搬送が困難にならない範囲において、可能な限り被処理物５より近付ける方が望ましいことが判明した。以上より、幅方向の温度差異を５［℃］以内に収める場合には、間隔Ｂ［ｍｍ］の最適範囲は０＜Ｂ≦５０とすることが好ましいことがわかる。なお先述の通り、被処理物５の蛇行を考慮し、被処理物５と断熱壁８の内壁面との距離は予め余裕を持たせて設定する必要があるが、本発明の伝熱板３であれば、被処理物５の蛇行の水準を確認した上で伝熱板３の搭載位置を修正することが可能である。
【００３０】
続いて、受熱部長さＥの最適範囲を検証する。検証にあたっては、伝熱板高さＣと、被処理物高さＡの比率を変更して、受熱部長さＥに対する幅方向の温度差異との相関を整理した。
【００３１】
図１２（ａ）〜図１２（ｃ）は、受熱部長さと温度差異の関係を示す図であり、伝熱板高さＣと受熱部長さＥに対する、搬送方向と直交する幅方向の中央部の被処理物５と両端部の被処理物５ａとの温度差異との関係をまとめた検証データである。伝熱板高さＣの最適範囲の検証に準じ、熱処理装置１に投入する被処理物高さＡを１０、５０、１００［ｍｍ］の３段階に変更し、これに合わせて伝熱板高さＣと受熱部長さＥを変更させた伝熱板３を搬送ローラ２に備え、上部ヒータ６および下部ヒータ７を８００［℃］の設定にして常温から１２時間加熱する条件で実施した。このとき、伝熱板高さＣは被処理物高さＡの０．５倍から２．０倍まで、受熱部長さＥは１２［ｍｍ］から８０［ｍｍ］まで変更させた。また、間隔Ｂ＝２０［ｍｍ］、伝熱板厚みＤ＝１０［ｍｍ］、受熱部厚みＦ＝０．２Ｃで一定とした。その結果、被処理物高さＡ，伝熱板高さＣを一定とすると、受熱部長さＥは長いほど幅方向の温度差異は小さくなること、および受熱部長さＥを増やしたときの効果はＥ＞６０［ｍｍ］では小さくなることが判明した（図１２の破線）。また例えば、被処理物５の温度差異を管理目標の５［℃］以内に収めるためには、被処理物高さＡ、受熱部長さＥを一定とすると、伝熱板高さＣが被処理物高さＡの０．５倍（図１２の黒丸の点）ないし被処理物高さＡの２．０倍（図１２の黒四角の点）の場合は、被処理物高さＡの１．０倍、１．２５倍ないし１．５倍（図１２の白三角、白四角なし白丸の点）の場合と比較して、受熱部４を長く設ける必要があることも判明した（図１２の一点鎖線）。これは、伝熱板高さＣと被処理物高さＡの割合に対する被処理物５の温度差異との相関と同様、伝熱板高さＣが著しく小さい場合、受熱部長さＥが短いと、上部ヒータ６および下部ヒータ７からの輻射熱を十分受熱できないためと考えられる。反対に、伝熱板高さＣが著しく大きい場合、受熱部４で受けた熱が被処理物５に二次輻射される前に、伝熱板３より放出されやすくなるためと考えられる。またこのことは、被処理物高さＡが変わっても同一の傾向を得られることが判明した。
【００３２】
図１３は、温度差異が抑制される受熱部長さと被処理物高さとの関係を示す図であり、搬送方向と直交する幅方向の中央部の被処理物５と両端部の被処理物５ａとの温度差異を管理目標以内に収めるために、最低限必要な受熱部４の幅方向の長さＥをまとめた検証データである。図１２では、被処理物高さＡ＝１０、５０、１００［ｍｍ］いずれの場合も、幅方向の温度差異を５［℃］以内に抑えるために必要な受熱部長さＥは、伝熱板高さＣが被処理物高さＡの１．２５倍（図９の白四角の点）の場合であることが判明し、かつその数値は２４〜２７［ｍｍ］で略一定となった。これを踏まえて、伝熱板高さＡを１、３０、７０［ｍｍ］に変更して追加検証しても、図１３に示すように、受熱部長さＥは一定となり、同様の結果を得られた。そして、そのときに必要な受熱部長さＥもまた、２４〜２７［ｍｍ］で略一定、平均するとＥ＝２５．５［ｍｍ］となる。図１２および図１３の検証結果をまとめると、幅方向の温度差異を５［℃］以内にするために必要な受熱部長さＥは、２５．５≦Ｅ≦６０で表せる。但し、伝熱板厚みＤ＜受熱部長さＥを満たすことを要し、図１０の結果を考慮すると、１０［ｍｍ］≦Ｄ＜Ｅとすることが好ましい。
（伝熱板の望ましい形態）
続いて、当発明を実用化するために望ましい形態として、受熱部厚みＦの最適範囲を検証する。
【００３３】
図１４は、受熱部厚みと温度差異の関係を示す図であり、伝熱板高さＣに対し、受熱部厚みＦを変更したときの搬送方向と直交する幅方向の中央部の被処理物５と両端部の被処理物５ａとの温度差異との関係をまとめた検証データである。検証は、被処理物高さＡ＝１００［ｍｍ］、間隔Ｂ＝２０［ｍｍ］、伝熱板高さＣ＝１００［ｍｍ］、伝熱板厚みＤ＝１０［ｍｍ］、受熱部長さＥ＝１００［ｍｍ］で一定とし、受熱部厚みＦを１０［ｍｍ］から１００［ｍｍ］まで増やした伝熱板３を搬送ローラ２に搭載し、上部ヒータ６および下部ヒータ７を８００［℃］の設定にして、常温から１２時間加熱する条件で実施した。その結果、図１４に示すように、受熱部厚みＦは少なくとも１０［ｍｍ］あれば温度差異を３．５［℃］以内に抑えることができ、受熱部４を設けない場合に温度差異が６．５［℃］となることに対して十分な効果を発揮できることがわかる。つまり、受熱部４は１０［ｍｍ］の厚みがあれば良い。
【００３４】
図１５（ａ）は３重に配列される伝熱板を示す図、図１５（ｂ）は矩形の伝熱板を示す図、図１５（ｃ）は連続的に形成される伝熱板を示す図である。
以上の説明では、円形の伝熱板３を搬送ローラ２に備え付けたが、楕円形や矩形の伝熱板３としても、隣接する搬送ローラ２あるいは伝熱板３と干渉しないようにさえすれば、ある程度の温度差異の低減効果を得ることができる（図１５（ａ），図１５（ｂ））。また、内外２重に交互に配列したが、３重以上に配列してもかまわない（図１５（ａ））。
【００３５】
また、搬送ローラ２毎に両端に伝熱板３を設けているが、搬送ローラ２が回転しても影響を受けない構成で、複数の搬送ローラ２にわたって連続的に形成される１または複数の伝熱板３を設けても、ある程度の温度差異の低減効果を得ることができる（図１５（ｃ））。その場合の伝熱板３の形状も矩形や楕円等任意である。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明の熱処理装置によれば、搬送方向と直交する幅方向の中央部の被処理物と両端部の被処理物との温度差異を低減することができ、炉体内部に搬送される被処理物への熱処理を行う熱処理装置等に有用である。
【符号の説明】
【００３７】
１        熱処理装置
２        搬送ローラ
３        伝熱板
３ａ        炉体外側の伝熱板
４        受熱部
５        被処理物
５ａ        被処理物
６        上部ヒータ
７        下部ヒータ
８        断熱壁
９        ガス供給管
１０        ガス噴出口
１１        ガス排気管
１２        ガス吸込口
１３        ゾーン隔壁
１４        通過口
１５        穴あき天井板
１６        天井室
１７        炉室
１８        ガス供給管
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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