JP2002139281A

JP2002139281A - 熱処理炉

Info

Publication number: JP2002139281A
Application number: JP2000336316A
Authority: JP
Inventors: Makoto Haga; 誠葉賀
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2000-11-02
Filing date: 2000-11-02
Publication date: 2002-05-17

Abstract

(57)【要約】【課題】亀裂や破損の生じにくい、安定した天井構造
を備えた熱処理炉を提供する。【解決手段】複数の天井部材３ａ、３ｂ、３ｃを側面
どうしで接合させて炉天井３を構成し、各天井部材の接
合面に設けられた半割凹溝６ａを合わせてなる貫通孔６
に棒状支持材５を挿入したものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は熱処理炉に関し、詳
しくは、熱処理炉の炉天井の構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】セラミック電子部品などを製造する工程
において用いられる熱処理炉の一つに、例えば、図８に
示すような熱処理炉がある。この熱処理炉Ｃは、被熱処
理物Ｘを載置する炉床２１と、炉天井２３と、炉の側面
を構成し炉天井２３を支持する炉壁２２とによって熱処
理空間Ｓを形成し、被熱処理物Ｘを加熱する加熱手段２
４を備えるバッチ式熱処理炉である。また、炉天井２３
は、自重や炉内の温度昇降による熱応力の影響で、垂れ
や変形、または亀裂を生じたりするので、棒状支持材２
５を貫通孔２６に挿入してこれを補っている。

【０００３】また、図９に示すように、天井部材２３ａ
の凸部２５ａと天井部材２３ｂの凹部２６ａとを嵌合さ
せて炉天井２３を構成することにより、炉天井２３の垂
れや変形を抑えることもある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図８に示す構
造では、天井部材の垂れや変形に伴って、図１０のよう
に棒状支持材２５を挿入する貫通孔２６から亀裂を生じ
てしまう。

【０００５】また、図９に示す構造では、凸部２５ａに
負荷がかかると、この部分が破損してしまう。

【０００６】これらのような亀裂や破損が生じると、炉
天井２３に隙間ができ、放熱量の増加や、炉天井２３の
劣化を招くという問題があった。

【０００７】本発明の目的は、天井部材の垂れ、変形、
破損などを抑えて、安定した炉天井構造を備えた熱処理
炉を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の熱処理炉は、炉
壁と炉天井とで熱処理空間を形成し、前記熱処理空間内
に収納される被熱処理物を加熱する加熱手段を有する熱
処理炉であって、前記炉天井は、複数の天井部材が側面
どうしで接合されたものからなり、前記天井部材の接合
面には、半割凹溝が略水平方向に設けられており、複数
の前記天井部材の接合時に前記半割凹溝を合わせて形成
される貫通孔には、棒状支持材が挿入され、前記天井部
材が互いに係止されていることを特徴とする。このよう
な構成にすることによって、炉天井にかかる負荷が各天
井部材に分散される。また、棒状支持材を配置すること
で、天井部材を係止すると同時に、炉天井にかかる負荷
を棒状支持材に受けさせることができる。

【０００９】また、前記炉天井は、その両端部を向かい
合う二つの前記炉壁によって支持されており、かつ前記
貫通孔は、向かい合う二つの前記炉壁面方向と略平行に
走っていることが好ましい。このような構成にすること
によって、炉天井は、炉壁の一方から他方にかけて複数
の天井部材を接合させた形になるので、炉壁の一方から
他方にかけて一つの天井部材がまたがっている場合に比
べると、炉天井中央にかかる負荷が各天井部材に分散さ
れて小さくなる。

【００１０】また、前記炉天井は、三つの前記天井部材
が一列に接合されたものからなり、三つの前記天井部材
のうち中央に位置する前記天井部材は、テーパー状の接
合面を有しており、かつ上面の面積が下面の面積よりも
大きいことが好ましい。このような構成にすることによ
って、中央の天井部材は左右に隣接する天井部材に支え
られる形になるので、特に炉天井中央にかかる負荷を軽
減できる。

【００１１】また、前記貫通孔は、前記炉天井の上方近
傍に形成されていることが好ましい。このような構成に
することによって、棒状支持材が炉心から遠ざかるた
め、棒状支持材が炉内の熱の影響で変形するのを抑える
ことができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。（実施形態１）図１は、本実施形態の熱処理炉を示す正
面断面図である。図２は、本実施形態の熱処理炉におけ
る炉天井の構成を説明する概略斜視図である。図３は、
本実施形態の熱処理炉における天井部材を用いた場合の
作用、効果を説明する概略斜視図である。図４は、本実
施形態の熱処理炉における炉天井の変形例を示す概略斜
視図である。図５、６は、本実施形態の熱処理炉におけ
る棒状支持材の変形例を示す概略斜視図である。

【００１３】この熱処理炉Ａは、被熱処理物Ｘを載置す
る炉床１と、炉の側面を構成する炉壁２と、炉の上部を
構成する炉天井３とによって熱処理空間Ｓを形成し、被
熱処理物Ｘを加熱する加熱手段４を備えるバッチ式熱処
理炉である。また、炉天井３の上側には炉天井用のバッ
クアップ材７ａ、炉壁２の外側には炉壁用のバックアッ
プ材７ｂがそれぞれ配置されている。

【００１４】炉床１は、油圧シリンダもしくはスクリュ
ー（図示せず）によって昇降して、台板８に載置された
被熱処理物Xを出し入れする。炉床１の材質としては、
アルミナ、シリカなどを用いることができる。

【００１５】炉壁２は、炉天井３の両端部下方を支持し
ている。炉天井３を炉壁２に支持する際にはボルトなど
の金具を用いてもよい。また、炉壁２は複数の炉壁材
（図示せず）を重ねて構成されており、材質としては、
アルミナ、シリカなどを用いることができる。

【００１６】炉天井３は、図２に示すように、三つの天
井部材３ａ、３ｂ、３ｃが側面どうしで接合されたもの
からなる。天井部材３ａ、３ｂ、３ｃの接合面にはそれ
ぞれ半割凹溝６ａが設けられており、接合時には貫通孔
６が形成される。炉天井３の材質としては、アルミナ、
シリカなどを用いることができる。なお、本実施形態は
角型のバッチ式熱処理炉を想定しているので、平板状の
炉天井３を用いて説明するが、炉天井の形状は円状など
であってもよい。天井部材３ａ、３ｂ、３ｃは、一列に
接合されており、中央に位置する天井部材３ｂは、テー
パー状の接合面を有し、上面の面積が下面の面積よりも
大きい台柱形状をなしている。また、両端に位置する天
井部材３ａ、３ｃは、テーパー状の接合面を有し、上面
の面積が下面の面積よりも小さい台柱形状をなしてい
る。このように天井部材３ｂを天井部材３ａ、３ｃが支
え合うことによって、天井部材３ｂにかかる負荷を天井
部材３ａ、３ｃに分散し、炉天井３の中央部分の垂れを
防ぐことができる。なお、天井部材の個数は施工上多す
ぎないほうがよく、上述のように三つがバランスがいい
ので特に好ましい。また、炉天井３はその両端部を向か
い合う二つの炉壁２によって支持されており、かつ前記
貫通孔５は二つの炉壁２の炉壁面方向と略平行に走って
いる。この構成によれば、図３に示すように、炉天井３
中央にかかる負荷Ｆを、炉壁２にまたがる一つの天井部
材によってではなく、複数の天井部材および棒状支持材
によって分散して受けることになるので、炉天井３に垂
れが生じにくい。なお、負荷Ｆとは、炉天井３の重み
や、炉内の温度昇降による熱応力のことを指す。また、
図３では鉛直下向きの負荷のみを抽出して説明したが、
炉天井３に加わるあらゆる方向の負荷による、変形、亀
裂および破損などに対しても同様に本発明の効果が発揮
できる。炉天井３は、図４に示すように、複数の天井部
材３ａ₁、３ａ₂、…、３ｂ₁、３ｂ₂、…、３ｃ₁、３
ｃ₂、…が側面どうしで接合されたものから構成されて
いてもよい。天井部材３ａ₁、３ａ₂、…はいずれも同じ
形状をしており、天井部材３ｂ₁、３ｂ₂、…はいずれも
同じ形状をしており、天井部材３ｃ₁、３ｃ₂、…はいず
れも同じ形状をしている。図４に示すように、天井部材
３ａ₁、３ｂ₁、３ｃ ₁が側面どうしで接合されたものを
天井ユニットＵ₁として、天井ユニットＵ₁、Ｕ₂、…を
炉の長手方向に沿って連結する形で炉天井３を構成する
と、各天井ユニットへの負荷の分散が一様になるので特
に好ましい。さらに、炉天井３の施工が容易になると同
時に、天井部材の交換を部分的に行なえるので炉天井３
の修繕等に手間がかからない。また、貫通孔６は炉の長
手方向に渡って二つ形成されており、各貫通孔６には、
一つの棒状支持材５を挿入してもよいし、天井ユニット
ごとに別々に棒状支持材５を挿入してもよい。

【００１７】図１に戻って、加熱手段４は、熱処理炉Ａ
の炉内の側面に沿って数箇所取り付けられている。加熱
手段４の付近には熱電対（図示せず）が配置されてお
り、所定のプロファイルになるように加熱手段４の発熱
温度を制御する。加熱手段４の材質としては、炭化ケイ
素、モリブデンなどを用いることができる。加熱の際使
われるエネルギーとしては、電気やガスなどが挙げられ
る。

【００１８】棒状支持材５は、図２に示すように、天井
部材３ａ、３ｂ、３ｃの接合面に設けた半割凹溝６ａを
合わせて形成される貫通孔６に挿入されており、各天井
部材３ａ、３ｂ、３ｃが棒状支持材５により係止されて
いる。また、棒状支持材５は、炉天井３にかかる負荷を
受ける緩衝材の役割も果たす。さらに、炉天井３にかか
る負荷は各天井部材に分散されているので、従来のよう
に（図１０参照）貫通孔６からは亀裂を生じにくい。さ
らにまた、棒状支持材５は各天井部材の継ぎ目を埋めて
いるため、炉内からの熱放射が抑えられ、炉の熱効率が
上昇する。棒状支持材５の材質としては、アルミナ、炭
化ケイ素、ステンレス、インコネルなどを用いることが
できる。また、棒状支持材５には、図５（ａ）に示すよ
うな断面長方形のものや、図５（ｂ）に示すようなＬ字
型のものを用いてもよい。このとき、図５（ａ）の断面
長方形の棒状支持材５のように、半割凹溝６ａが深くな
って貫通孔６が横長になればなるほど、棒状支持材５の
各天井部材に対する係止力は高くなる。また、図６に示
すように、棒状支持材５は炉天井３の上方近傍に配置さ
れていることが好ましい。棒状支持材５を炉心から遠ざ
けて配置することによって、棒状支持材５が炉内の熱の
影響で変形するのを抑えることができる。

【００１９】炉天井用のバックアップ材７ａおよび炉壁
用のバックアップ材７ｂは、必要に応じて任意に配置さ
れる。炉天井用のバックアップ材７ａは、天井部材の継
ぎ目を覆って熱処理空間Ｓからの熱放射を抑える。炉壁
用のバックアップ材７ｂは、炉天井３および炉壁２を側
方から支持する。炉天井用のバックアップ材７ａおよび
炉壁用のバックアップ材７ｂの材質としては、アルミ
ナ、シリカなどを用いることができる。（実施形態２）図７は本実施形態にかかる熱処理炉を示
す一部切り欠き斜視図である。この熱処理炉Ｂは、炉壁
１２と炉天井１３とによって熱処理空間Ｓを形成し、加
熱手段１４とローラー１９とを備えるローラーハース式
連続炉である。炉天井１３の上側には炉天井用のバック
アップ材１７ａ、炉壁１２の外側には炉壁用のバックア
ップ材１７ｂがそれぞれ配置されている。

【００２０】炉壁１２は、炉天井１３の両端部下方を支
持している。熱処理炉Ｂは連続炉であり炉壁１２は寸法
が長くなるので、炉の長手方向に沿っていくつかの部分
に分けて炉壁１２を構成してもよい。なお、同様に、炉
天井用のバックアップ材１７ａや炉壁用のバックアップ
材１７ｂも、炉の長手方向に沿っていくつかの部分に分
けて構成してもよい。

【００２１】炉天井１３は、複数のの天井部材１３
ａ₁、１３ａ₂、…、１３ｂ₁、１３ｂ₂、…、１３ｃ₁、
１３ｃ₂、…が側面どうしで接合されたものからなる。
天井部材１３ａ₁、１３ｂ₁、１３ｃ₁が側面どうしで接
合されたものを天井ユニットＵ₁₁として、天井ユニット
Ｕ₁₁、Ｕ₁₂、…を炉の長手方向に沿って連結する形で炉
天井１３を構成する。また、貫通孔１６は炉の長手方向
に渡って二つ形成されており、貫通孔１６には、天井ユ
ニットごとに別々に棒状支持材１５が挿入されている。
特に熱処理炉Ｂのような連続炉においては、炉天井１３
が炉の長手方向に長くなって垂れやすくなる。このと
き、図７に示すように、炉天井１３を各天井ユニットに
分けて多くの天井部材で構成することによって、炉天井
１３の垂れを防ぐことができる。

【００２２】加熱手段１４は、炉天井１３に沿って、炉
壁１２に対して垂直方向にに数箇所取り付けられてい
る。

【００２３】ローラー１９は、炉の底部に沿って、炉壁
１２に対して垂直方向に数箇所取り付けられており、回
転することによって台板１８に載置された被熱処理物Ｘ
を図７の矢印方向へ搬送する。被熱処理物Ｘは、ローラ
ー１９によって熱処理炉Ｂの入り口から出口まで搬送さ
れる間に、加熱手段１４によって加熱される。ローラー
１９の材質としては、シリカ、アルミナなどが挙げられ
る。

【００２４】なお、その他の構成は、実施形態１と同様
であるため説明を省略する。

【００２５】

【発明の効果】本発明の熱処理炉は、複数の天井部材が
側面どうしで接合されたものからなり、天井部材の接合
面において略水平方向に設けた半割凹溝を合わせてなる
貫通孔に棒状支持材を挿入して、炉天井を構成する。こ
れによって、炉天井にかかる負荷が各天井部材および棒
状支持材に分散する。したがって、炉天井の垂れ、変
形、破損などを抑えることができる。また、棒状支持材
は天井部材の継ぎ目を埋めて、炉内からの熱放射を抑え
る。したがって、炉の熱効率が上昇する。

【００２６】また、天井部材の両端部を向かい合う二つ
の炉壁で支持し、貫通孔を、向かい合う二つの炉壁面方
向と略平行に走らせることによって、炉天井中央にかか
る負荷が各天井部材に分散する。したがって、特に炉天
井中央の垂れ、変形、破損などを抑えることができる。

【００２７】また、三つの天井部材を一列に接合し、そ
のうちの中央の天井部材の接合面をテーパー状にして、
かつ上面の面積を下面の面積より大きくすることによっ
て、両端の天井部材に支えられた中央の天井部材にかか
る負荷が軽減する。したがって、特に炉天井中央の垂
れ、変形、破損などを抑えることができる。

【００２８】また、貫通孔を炉天井の上方近傍に形成す
ることによって、棒状支持材が炉心から遠ざかり、棒状
支持材が炉内の熱の影響で変形するのを抑える。したが
って、棒状支持材の変形による天井部材の変形、破損な
どを抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態１の熱処理炉を示す正面断面図。

【図２】実施形態１の熱処理炉における炉天井の構成を
説明する概略斜視図。

【図３】実施形態１の熱処理炉における天井部材を用い
た場合の作用、効果を説明する概略斜視図。

【図４】実施形態１の熱処理炉における炉天井の変形例
を示す概略斜視図。

【図５】実施形態１の熱処理炉における棒状支持材の変
形例を示す概略斜視図。

【図６】実施形態１の熱処理炉における棒状支持材の他
の変形例を示す概略斜視図。

【図７】実施形態２の熱処理炉を示す一部切り欠き斜視
図。

【図８】従来の熱処理炉を示す正面断面図。

【図９】従来の熱処理炉における炉天井を示す概略斜視
図。

【図１０】従来の熱処理炉における他の炉天井を示す概
略斜視図。

【符号の説明】

１炉床２炉壁３炉天井３ａ、３ｂ、３ｃ天井部材４加熱手段５棒状支持材６貫通孔６ａ凹溝８台板１９ローラーＡ、Ｂ熱処理炉Ｓ熱処理空間Ｕ天井ユニットＸ被熱処理物

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】炉壁と炉天井とで熱処理空間を形成し、
前記熱処理空間内に収納される被熱処理物を加熱する加
熱手段を有する熱処理炉であって、前記炉天井は、複数の天井部材が側面どうしで接合され
たものからなり、前記天井部材の接合面には、半割凹溝が略水平方向に設
けられており、複数の前記天井部材の接合時に前記半割凹溝を合わせて
形成される貫通孔には、棒状支持材が挿入され、前記天
井部材が互いに係止されていることを特徴とする熱処理
炉。
【請求項２】前記炉天井は、その両端部を向かい合う
二つの前記炉壁によって支持されており、かつ前記貫通
孔は、向かい合う二つの前記炉壁面方向と略平行に走っ
ていることを特徴とする請求項１に記載の熱処理炉。
【請求項３】前記炉天井は、三つの前記天井部材が一
列に接合されたものからなり、三つの前記天井部材のう
ち中央に位置する前記天井部材は、テーパー状の接合面
を有しており、かつ上面の面積が下面の面積よりも大き
いことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の
熱処理炉。
【請求項４】前記貫通孔は、前記炉天井の上方近傍に
形成されていることを特徴とする、請求項１から請求項
３のいずれかに記載の熱処理炉。