JPH01225892A - 電気炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は加熱と冷却とを効果的に行い得る様にした電気
炉に関するものである。

［従来の技術］ 従来電気炉特に試験炉等小規模の電気炉に於いて、被加
熱体（試料）の加熱冷却する場合は以下の如く行われて
いた。

試料を電気炉内に装入し真空引して加熱し、所定の加熱
を終えると炉内で冷却ガス等を送給して冷却を行い、そ
の後取出すという作業であった。

［発明が解決しようとする課題］ 然し、上記従来のものでは試料の加熱冷却の準備として
試料装入後の炉内の真空引が必要であり、又試料の加熱
冷却は電気炉自体の加熱冷却を伴う為熱サイクルが長く
なっていた。更に、上述の如く試料の加熱にあたっては
必ず電気炉の冷却状態から始められるので、電力的にも
無駄が多い、等の不具合があった。

本発明は上記実情を鑑み、熱サイクルを短くし加熱冷却
の作業効率を向上させると共に省エネルギ化を図ろうと
するものである。

［課題を解決するための手段〕 本発明は、気密に構成したチャンバに回転自在にスクリ
ューシャフトを設け、該スクリューシャフトに基板をナ
ツトブロックを介して螺合せしめると共にスクリューシ
ャフトの回りを回転自在に設けて前記スクリューシャフ
ト、基板を個々に回転させ得る様にし、基板に加熱ユニ
ット、冷却ユニットを所要組設け、該加熱ユニット、冷
却ユニットに出入自在とした被加熱体をチャンバの１方
の端板に着脱可能としたことを特徴とするものである。

［作　　　用］ スクリューシャフトを回転することにより基板が前進後
退して、加熱ユニット、冷却ユニットに対して近接離反
する。両ユニットの近接離反動によって被加熱体が両ユ
ニット内に出入する。両ユニットが被加熱体より完全に
離反した状態で基板を回転すれば、両ユニットが被加熱
体に対して位置が変更される。従って、両ユニットの近
接離反と旋回動を組合せれば、加熱冷却を行い得る。

［実　施　例］ 以下図面を参照しつつ本発明の詳細な説明する。

第１図〜第３図に於いて、真空チャンバｌは円筒状の胴
部２、両端を端板３，４によって気密に閉塞することに
よって構成され、胴部２には冷却水管５を巻付け、端板
３，４は中空構造として水路６を形成し、該冷却水管５
、水路６に水を流通せしめることにより、真空チャンバ
１を冷却する様になっている。尚、７を真空チャンバ１
の排気用のポートを示す。

前記真空チャンバ１の内部には、加熱ユニット８、冷却
ユニット９が円周方向に交互に２組づつ計４組、真空チ
ャンバ１の軸心の回りを回転可能且軸心方向に移動可能
に設けである。

以下詳述する。

前記端板の１方の端板３に軸受ハウジング１０をチャン
バ軸心と一致させて設け、軸受ハウジング１０には軸受
１１及びシール１２を嵌装する。軸受１１及びシール１
２に円筒短軸１３を嵌挿して、回転自在且気密に支承せ
しめる。又、前記他方の端板４の中心に軸受ブロック１
４を固着し、前記円筒短軸１３に挿通せしめたスクリュ
ーシャフト１５を該円筒短軸１３及び軸受ブロック１４
に軸受１６゜１７を介して回転自在に支承せしめ円筒短
軸１３とスクリューシャフト１５間にはシール１８を設
ける。

スクリューシャフト１５の先端部に軸受１９を介して回
転指示板２０を取付け、該回転支持板２ｏと前記円筒短
軸１３に形成したフランジ２１間にガイドロッド２２を
２本掛渡して取付ける。前記スクリューシャフト１５に
ナツトブロック２３を介して螺合するスライド基板２４
をガイドロッド２２にスライド軸受２５を介して螺合す
る。該ガイドロッド２２のフランジ２１側端部にはスト
ッパ２６を固着する。

各ガイドロッド２２と同心円筒の熱遮閉筒３７゜３８を
回転支持板２０及びスライド基板２４に両熱遮閉筒３７
．３８に入子式に取付け、スクリューシャフト１５に関
しても同様に熱遮閉用の遮閉筒３９゜４０を回転支持板
２０及びスライド基板２４に入子式に取付ける。

前記スライド基板２４の同一円周上に９０＠　ピッチで
加熱ユニット８、冷却ユニット９を交互にそれぞれ２組
取付ける。

前記胴部２に２の座２７．２８を固着し、一方の座２７
に旋回用モータ２９を取付け、他方の座２８にはスライ
ド用モータ３０を取付け、両モータ２９゜３０の出力軸
にそれぞれフランジ付のギア３１．３２を嵌着する。前
記した円筒短軸１３の突出端に旋回波動ギア３３を固着
し、スクリューシャフト１５の突出端にはスライド被動
ギア３４を固着し、前記ギア３１と旋回被動ギア３８間
にはタイミングベルト３５を掛回し、ギア３２とスライ
ド被動ギア３４間にはタイミングベルト３６を掛回す。

又、軸受ハウジング１０と旋回被動ギア３３間には、被
動ギア３３の９０”ステップの回転を検出し得る様位置
検出器（図示せず）を設ける。

端板４の、前記加熱ユニット８、冷却ユニット９の停止
位置に対応した位置に４組のカートリッジ４１取付用の
円筒フランジ座４２を設け、カートリッジ４１が気密に
取付けられる様シール４３゜４４を埋設する。

次に加熱ユニット８について説明する。

前記スライド基板２４にスクリューシャフト１５と同心
に取付けられる加熱炉体４５は中空で、その両端開口は
蓋板４６．４７で閉塞する。蓋板の１方を前記カートリ
ッジ４１が挿通し得る孔４８を穿設しである。炉体４５
と蓋板４６，４７で囲繞される空間は更に周囲にインシ
ュレータ４９か配設され、イシュレータ４９の中心部に
は円柱状の空間５０が残置されている。該空間５０の周
辺には炉体軸心と平行なヒータ５１が、軸心を囲む様に
所要本数設けてあり、更に他方の蓋板４６より温度セン
サ５２が挿入しである。

第４図は冷却ユニット９の詳細を示しており、スクリュ
ーシャフト１５の軸心と平行に外筒５３をスライド基板
２４′１こ固着し、該外筒５３に内筒５４を液密に嵌入
する。内筒５４の外周面には螺旋状に穿設したフィン５
５を形成し、外筒５３との間で冷却流路５６を形成して
いる。又、外筒５３の両端にそれぞれ冷却水管５７．５
８を連通し、端板３に設けた水管ジヨイント（図示せず
）と冷却水管５７゜５８とは屈曲自在なホース５９によ
って接続する。

スライド基板２４と端板３間に２節リンク６０を掛渡し
て設け、該２節リンク６０にホース５９を固縛する。尚
、前記ヒータ５１のケーブル等も同様に処理される。

前記水管ジヨイントはスクリューシャフト１５の軸心延
長上に設けた回転ジヨイント（図示せず）に接続し、該
回転ジヨイントを介し外部の冷却水源に接続する。又、
内筒５４の内部は閉塞板６１を介してヘリウム源と連通
する。

又、カートリッジ４１は以下の構成である。

取付フランジ６２より中間連結管６３を延出せしめ、該
中間連結管６３の先端に中空の試料収納容器６４を固着
する。中間連結管６３の先端部に複数段（図では５段）
の鍔付放熱円板６５を形成し、基部にはインシュレータ
６Ｂを設ける。前記中間連結管６３の取付フランジ６２
側より収納容器６４に達する温度検出器６７を挿入する
。

上記構成に於ける電気炉の作動を説明する。

スライド用モータ３０を回転してギア３２、タイミング
ベルト３６、スライド被動ギア３４を介してスクリュー
シャフト１５を回転しスライド基板２４を端板３側へ後
退させ、この状態で試料を容器６４に収容せしめたカー
トリッジ４１を端板４のフランジ座４２にそれぞれ取付
ける。カートリッジ４１をフランジ座４２に取付けた状
態で、両者の間はシール４３．４４によって気密性が保
証される。

次にボート７より空気を抜き真空とする。

スライド用モータ３０を回転してスクリューシャフト１
５を回転させてスライド基板２４を端板４側へ前進させ
る。スライド基２４の最前進位置で各カートリッジ４１
は加熱ユニット８、冷却ユニット９に完全に嵌挿される
。

ヒータ５１に通電し、容器６４内の試料を加熱する。又
、冷却水管５７より冷却水を流入させ冷却流路５６を流
通せしめて冷却水管５８から流出し、内筒５４の内部を
冷却する。ヒータ５１により試料の加熱状態は温度セン
サ５２、温度検出器６７によって検出することにより監
視する。この加熱中、炉内部は前記インシュレータ４９
によって断熱される。

計画された加熱工程が終了するとスライド用モータ３０
によりスクリューシャフト１５を回転してスライド基板
２４を後退させる。

スライド基板２４の最後退位置でカートリッジ４１はそ
れぞれ加熱ユニット８、冷却ユニット９より抜脱する。

カートリッジ４１の加熱ユニットからの抜脱により、高
温のカートリッジが露出するが、スクリューシャフト１
５、ガイドロッド２２は、それぞれ熱遮閉筒３９，４０
．３７．３８によって熱遮閉されており、カートリッジ
４１からの輻射熱によって焼損されることか防止される
。

旋回用モータ２９を駆動させ、ギア３１、タイミングベ
ルト３５、旋回波動ギア３３を介して円筒短軸１３、回
転支持板２０を９０″だけ回転させる。円筒短軸１３と
共に回転支持板２０及びスライド基板２４が回転し、加
熱ユニット８、冷却ユニット９か円周方向にその位置を
９０°だけ変更する。加熱ユニット８、冷却ユニット９
の位置か変わったところで、スライド用モータ３０を駆
動してスクリユーシャフト１５を回転し、スライド基板
２４を前進させ、加熱されたカートリッジ４１を冷却ユ
ニット９へ、冷却ユニットにあったカートリッジ４１を
加熱ユニット８にそれぞれ挿入する。

上記、カートリッジの入替えによって、加熱が終了した
カートリッジ４１は直に冷却ユニット９で冷却され、未
加熱のカートリッジは加熱ユニット８の段取りを必要と
せず加熱を開始することができる。即ち、従来の様に加
熱炉内に冷却ガス等が流入されることなく、加熱炉自体
の冷却を待つことなく冷却が行え、又同様に加熱炉自体
の加熱を行う必要もない。勿論、加熱冷却の過程で真空
引もない。

冷却は、収納容器６４表面と内筒５４の内面、フィン５
５の鍔表面と内筒５４の内面間で主に輻射熱によって冷
却が行われる。更に、冷却効率を上げる為、閉塞板６１
側よりのヘリウムガスを封入してもよい。ヘリウムガス
を封入することにより収納容器６４と内筒５４間、鍔と
内筒５４間の狭小な間隙にヘリウムガスの層が形成され
、該ヘリウムガスの分子の活性により熱移動が達成され
る。

以上の如く、加熱工程と冷却工程の変更は旋回用モータ
２９とスライド用モータ３０を択一的に駆動することに
よって達成される。

尚、上記実施例では、加熱ユニット、冷却ユニットがそ
れぞれ２組であったが、１組であっても、３組以上であ
ってもよい。

装着したカートリッジの加熱、冷却が完了すると、カー
トリッジを取外し、新なカートリッジを装着して上記し
た操作を繰返す。

第５図、第６図は第２の実施例を示すものであり、以下
略述する。

尚、第５図、第６図中前記した実施例中に示したものと
同一のものには同符号を付しである。

スクリューシャフト１５に螺合するナツトブロック２３
に、スライドブロック７０を回転自在に嵌合する。スラ
イドブロック７０には回転基板７１を固着し、該回転基
板７１に加熱ユニット８、冷却ユニット９を固定する。

又、該回転基板７１には大歯車７２を固着する。

胴部２の内面所要位置にブラケット７３を穿設し、該ブ
ラケット７３と端板７４間にスプラインシャフト７５を
回転自在に掛渡して設ける。該スプラインシャフト７５
にはピニオンギア７６を摺動自在に嵌合し、ピニオンギ
ア７６は前記ナツトブロック２３より延出せしめた回止
めアーム７７に回転自在に設けである。

スプラインシャフト７５の１端は端板４より突出せしめ
てあり、該突出端に旋回被動ギア３３を嵌着する。旋回
波動ギア３３はタイミングベルト３５を介して旋回用モ
ータ２９のギア３１に連結する。

而して、旋回用モータ２９によって波動ギア３３、スプ
ラインシャフト７５、ピニオンギア７６を介して回転基
板７１が回転し、スライド用モータの駆動によって回転
基板７１か前後する。

本実施例に於いても、旋回用モータ２９、スライド用モ
ータ３０の駆動を選択的に行うことにより、カートリッ
ジの加熱冷却を行うことができる。

［発明の効果］ 以上述べた如く本発明によれば、電気炉として加熱ユニ
ット、冷却ユニットを備えており、加熱ユニット、冷却
ユニットの加熱冷却状態を特に変更することなく、カー
トリッジ（被加熱体）の移動によって、加熱冷却を行う
ので、加熱炉自体の加熱、冷却を行う必要がなく、省エ
ネルギ化を図り得ると共に加熱冷却サイクルの短縮を図
れ、炉の稼動率を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は１部を断面した本発明の第１の実施例の斜視図
、第２図は同前側断面図、第３図は正面図、第４図は１
部側断面図、第５図は第２の実施例の側断面図、第６図
は同前正面図である。 ■は真空チャンバ、３．４は端板、８は加熱ユニット、
９は冷却ユニット、２３はナツトブロック、２４はスラ
イド基板、４１はカートリッジ、７１は回転基板を示す
。 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）気密に構成したチャンバに回転自在にスクリューシ
   ャフトを設け、該スクリューシャフトに基板をナットブ
   ロックを介して螺合せしめると共にスクリューシャフト
   の回りを回転自在に設けて前記スクリューシャフト、基
   板を個々に回転させ得る様にし、基板に加熱ユニット、
   冷却ユニットを所要組設け、該加熱ユニット、冷却ユニ
   ットに出入自在とした被加熱体をチャンバの１方の端板
   に着脱可能としたことを特徴とする電気炉。