JPH0256587B2

JPH0256587B2 -

Info

Publication number: JPH0256587B2
Application number: JP29396985A
Authority: JP
Inventors: Kyoshi Kimura; Tatsuo Suzuki; Susumu Ito; Hiroshi Takeuchi
Original assignee: Toshiba Ceramics Co Ltd
Current assignee: Coorstek KK
Priority date: 1985-12-26
Filing date: 1985-12-26
Publication date: 1990-11-30
Also published as: JPS62153683A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明はバツチ式電気炉の改良に関する。

〔従来の技術〕

従来、バツチ式電気炉の雰囲気を空気から雰囲
気ガスに置換するには、炉内へ例えば窒素ガスを
供給する方式を採用されている。また、炉内の冷
却は、炉内に外気を導入すると雰囲気を維持する
ことができないので、炉外壁を水冷するか、又は
炉内へ例えば窒素ガスを供給することにより行な
われている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、従来のように窒素ガスを供給する置換
方式で置換能力を向上させるためには、多量の窒
素ガスを流す必要がある。また、この方式では濃
度差による拡散現象を利用して炉内の酸素濃度を
低減させるため、多量の窒素ガスを流しても完全
に置換を行なうためには長時間を要するという欠
点がある。

一方、炉内の冷却については、従来は自然冷却
であるため、500℃以下の温度で200℃／hr以上の
急冷を行なうことは困難であり、しかも最適なプ
ログラムに従つて降温を行なうことは不可能であ
つた。また、窒素ガスを供給して冷却する場合に
はやはり多量の窒素ガスを必要とするという欠点
もある。

本発明は上記欠点を解消するためになされたも
のであり、短時間で炉内雰囲気を置換することが
でき、しかもプログラム降温を行なうことができ
るバツチ式電気炉を提供しようとするものであ
る。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明のバツチ式電気炉は、炉内に載置された
被処理物を所定雰囲気下、常圧で電気加熱するバ
ツチ式電気炉において、炉内の空気を真空吸引す
る機構と、炉内の雰囲気ガスを導入する機構と、
炉内の雰囲気ガスを加熱するヒーターと、炉内の
雰囲気ガスを炉外へ引出してクーラー内に通し、
被処理物の支持台の下部の位置から冷却された雰
囲気ガスを炉内へ循環させる機構と、前記ヒータ
ーに供給される電力及び雰囲気ガスの循環量を制
御して炉内温度をプログラム制御する機構と、炉
内圧力が設定圧力から変動した場合に雰囲気ガス
を供給又は排出する機構とを具備したことを特徴
とするものである。

〔作用〕

このようなバツチ式電気炉によれば、炉内の空
気を真空吸引した後、雰囲気ガスと置換する真空
置換方式であるので、従来のように雰囲気ガスを
多量に流す必要がなく、しかも炉内の酸素濃度を
短時間で低減することができる。また、炉内の雰
囲気ガスを炉外へ引出し、クーラー内に通して冷
却した後炉内へ循環させる冷却方式であり、しか
も雰囲気ガスの循環量を制御することができるの
で、炉内雰囲気を維持したまま急冷及びプログラ
ム降温が可能となる。

また、被処理物の支持台の下部の位置から冷却
された雰囲気ガスを炉内へ循環させるので、被処
理物に冷却ガスが直接吹き付けられることがな
く、しかも支持台の下面から炉壁方向へガスが流
れ、更に上方へのガス流が生じる。このため、被
処理物に冷却ガスを吹き付ける場合と異なり、局
所的な冷却により被処理物にクラツクなどの損傷
を与えるという問題がなく、しかも前述したガス
流により迅速な冷却が可能となる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。

図において、電気炉本体１内に設けられた支持
台２上には被処理物３が載置される。

最初に、常温時における電気炉本体１内の雰囲
気の置換操作について説明する。まず、他の電磁
弁を閉じ、電磁弁１２を開いて真空ポンプ１３を
作動させる。炉内の空気は水冷式のクーラー１１
中の配管、電磁弁１２及び真空ポンプ１３を通つ
て排気される。なお、電気炉１とクーラー１１と
の間の配管には大気圧検知器１４が設けられてい
る。この排気の際、クーラー１１は冷却機能を有
する必要はないので、開閉弁１５を開いてクーラ
ー１１内部に水を流す操作は行なわなくてもよ
い。炉内圧力が5Torr以下になれば、電磁弁１２
を閉じ、電磁弁２５を開いてボンベ２１から減圧
弁２２、均圧弁２３、流量計２４及び電磁弁２５
を通して炉内へ窒素ガスを供給する。大気圧検知
器１４で大気圧＋αの炉内圧力を検知した後、電
磁弁３１及び３２を開いて一定流量の窒素ガスを
炉内を通して外部に排出して炉内酸素濃度を
100ppm以下に下げる。また、真空排気操作のみ
で炉内酸素濃度を100ppm以下にするには、上記
操作で大気圧検知器１４作動後に一旦全ての電磁
弁を閉じ、再度電磁弁１２を開いて真空ポンプ１
３を作動させるという操作を２〜３回繰り返して
行なえばよい。

次に、炉内の昇温・保温操作について説明す
る。炉内にはヒーター４１が設置され、このヒー
ター４１には、電源４２からサイリスタ４３を介
して電力が供給される。炉内の温度は炉壁から挿
入された熱電対４４により検出される。熱電対４
４からの信号はプログラム温度調節計４５で判定
され連続コントロール信号がパルス発生器４６に
送られ、更にパルス発生器４６からのパルス信号
がサイリスタ４３に送られてフイードバツク制御
が行なわれることにより、炉内温度がプログラム
通りに昇温・保温される。なお、昇温中に炉内の
圧力が上昇した場合には電磁バルブ３１を開き、
均圧弁３３から窒素ガスを排出することにより炉
内圧力を一定にする。

次いで、炉内の冷却操作について説明する。冷
却は電磁弁３１，５１，５４を開き、ブロア５２
をモーター５５で、ダンパー５３をモーター５６
でそれぞれ作動させることにより、炉内の窒素ガ
スをクーラー１１内の配管を通過させ、更に電磁
弁３１、電磁弁５１、ブロア５２、ダンパー５３
及び電磁弁５４を通して炉内へ循環させて行な
う。この際、クーラー１１内には開閉弁１５から
水が流される。

この冷却操作において、ブロア５２の風量及び
ダンパー５３の開度の制御は以下のようにして行
なわれる。すなわち、熱電対４４からの信号及び
プログラム温度調節器４５からの信号はそれぞれ
偏差調節器５７に送られ、両者の間に一定値以上
の偏差が生じた場合に偏差調節器５７からの信号
に基づいてコントローラ５８，５９によりそれぞ
れモーター５５，５６の制御が行なわれ、窒素ガ
スの循環量が増減される。なお、偏差調節器５７
における熱電対４４からの信号とプログラム温度
調節器４５からの信号との偏差は、温度に対応さ
せて100℃以下で任意の値に設定することができ
る。

また、冷却操作において、炉内圧力が設定圧力
よりも低下した場合には、電磁弁２５を開くこと
により、均圧弁２３で常に炉内圧力を一定に保持
することができる。

このようなバツチ式の電気炉によれば、真空置
換方式により炉内雰囲気を置換することができる
ので、置換操作に要する時間を非常に短縮するこ
とができる。例えば、炉内容積1.4m³（断熱材を
含む）の電気炉について酸素濃度を100ppmまで
低減させるのに要する置換時間を比較した。その
結果、従来の方式により３m³／hrの流量で窒素ガ
スを流した場合、常温で２時間、1000℃でも１時
間かかつたのに対し、本発明に係る電気炉では６
分間しかかからなかつた。なお、この例では使用
したロータリー式の真空ポンプは容量が1200／
hrのものであるが、炉の大きさあるいは置換時間
の長短によつては容量600〜120000／hrの種々
のポンプを使用することができる。

また、炉内の窒素ガスをクーラー１１を通して
冷却し、被処理物の支持台の下部の位置から再び
炉内へ循環させる冷却方式であり、しかも窒素ガ
スの循環量を制御することができるので、500℃
以下の温度でも200℃／hr以上の急冷を行なうこ
とができ、かつプログラム通りの降温を行なうこ
とができる。したがつて、降温時間を短縮すると
ともに、最適な降温により良好な特性を有する製
品を得ることができる。

なお、上記実施例ではヒーター、熱電対及び冷
却用の配管がそれぞれ１つづつであつたが、炉の
容積が大きくなつた場合にはヒーター、熱電対及
び冷却用の配管を複数設け、それに伴なつて制御
回路等も複数系統としてもよいことは勿論であ
る。

また、上記実施例ではクーラーとして水冷式の
ものを用いたが、水冷式と空冷式のものを併用し
て高温時には空冷式クーラーを、低温時には水冷
式クーラーをそれぞれ使用するように使いわけを
行なつてもよい。

更に、上記実施例ではブロアとダンパーを用い
て炉内の窒素ガスの循環風量を変化させたが、ダ
ンパーをなくし、インバーターによりブロア用の
モーターの回転数を変化させて循環風量を変化さ
せるようにしてもよい。

〔効果〕

以上詳述した如く本発明によれば、短時間で炉
内雰囲気を置換することができ、しかもプログラ
ム降温を行なうことができるバツチ式電気炉を提
供することができ、ひいてはコストを低減できる
とともに良好な特性を有する製品を製造すること
ができる等顕著な効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の実施例における電気炉の構成図で
ある。１……電気炉本体、２……支持台、３……被処
理物、１１……クーラー、１２……電磁弁、１３
……真空ポンプ、１４……大気圧検知器、１５…
…開閉弁、２１……ボンベ、２２……減圧弁、２
３……均圧弁、２４……流量計、２５……電磁
弁、３１，３２……電磁弁、３３……均圧弁、４
１……ヒーター、４２……電源、４３……サイリ
スタ、４４……熱電対、４５……プログラム温度
調節器、４６……パルス発生器、５１……電磁
弁、５２……ブロア、５３……ダンパー、５４…
…電磁弁、５５，５６……モーター、５７……偏
差調節器、５８，５９……コントローラ。

Claims

【特許請求の範囲】

１炉内に載置された被処理物を所定雰囲気下、
常圧で電気加熱するバツチ式電気炉において、炉
内の空気を真空吸引する機構と、炉内に雰囲気ガ
スを導入する機構と、炉内の雰囲気ガスを加熱す
るヒーターと、炉内の雰囲気ガスを炉外へ引出し
てクーラー内に通し、被処理物の支持台の下部の
位置から冷却された雰囲気ガスを炉内へ循環させ
る機構と、前記ヒーターに供給される電力及び雰
囲気ガスの循環量を制御して炉内温度をプログラ
ム制御する機構と、炉内圧力が設定圧力から変動
した場合に雰囲気ガスを供給又は排出する機構と
を具備したことを特徴とするバツチ式電気炉。