JPH073266Y2 - 竪型マッフル炉 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本考案は、たとえば炭素系の複合材料を不活性ガスのも
とで高温焼成するための竪型マッフル炉、特に、大形の
被処理物を処理する場合に採用して好適なマッフル炉に
関するものである。

「従来の技術」 従来より、被処理物を不活性ガス雰囲気下で熱処理する
ための炉として各種のマッフル炉が実用化されている。
マッフル炉は、真空を保持可能な耐熱金属からなるマッ
フル（真空容器）を備えていて、その内部に被処理物が
収納されるようになっており、マッフル内を一旦真空と
した後に不活性ガスを導入することでマッフル内を不活
性ガスに置換し、その状態でマッフルの外部から加熱を
行って被処理物を加熱処理するようにしたものである。

「考案が解決しようとする課題」 ところで、現在までに実用化されている上記のようなマ
ッフル炉はいずれも実験室規模の小形のものに過ぎず、
大形の被処理物を工業的規模で処理し得るものはいまだ
実用化が困難であった。

それは、マッフルを大形化した場合には、マッフルを安
定して支持することが困難になること、大形大重量の被
処理物をマッフル内に効率的かつ安定に装入しかつそこ
から取り出すための有効な装入装置の開発が不可欠であ
ること、マッフルとその開口部を塞ぐための炉蓋との間
のシール性能を確保することが困難になること、等に起
因しており、それらの点をいかにして解決するかが大形
のマッフル炉を実用化するうえでの課題であった。

本考案は、上記の課題を解決し、特に大形の被処理物を
工業的規模で処理し得るマッフル炉を提供することを目
的としている。

「課題を解決するための手段」 本考案は、下端に開口部を有するとともにその周囲にフ
ランジが設けられている竪型円筒状のマッフルと、その
マッフルを床面より高い位置に支持するための架台と、
前記マッフルの直下において昇降して前記開口部を開閉
する炉蓋と、その炉蓋を昇降させるためのリフタと、前
記炉蓋の上面側に設けられた炉床とを具備し、前記マッ
フルは、前記フランジと前記架台の上部とを連結する連
結部材を介して前記架台より吊り下げられた形態で支持
される一方、前記炉蓋は、下端に開口部を有するととも
にその周囲に前記マッフルのフランジに密着するフラン
ジが設けられた竪型円筒状とされていて、この炉蓋をマ
ッフルの下部内側に装着するとともにそれらのフランジ
どうしを密着させることでマッフルの開口部を閉じるよ
うに構成し、かつ、前記フランジ間にシール部材を介装
するとともに、それらフランジの冷却手段を備えてなる
ことを特徴とするものである。

「作用」 本考案のマッフル炉では、炉蓋の上面側に設けた炉床に
被処理物を載置し、リフタによって炉蓋を上昇させるこ
とで被処理物をマッフル内に装入するとともに、炉蓋を
マッフルの下部内側に装着した状態でマッフルおよび炉
蓋の双方に設けられているフランジどうしを密着させ、
それらの間に介装されたシール部材によってマッフルを
真空保持可能に閉じる。

これにより、上記炉蓋が装着されるマッフルの下部は上
部に比して十分に低温に保持されるとともに、上記のフ
ランジは冷却手段によって冷却されるので、シール部材
の熱損傷が防止されて真空シール性能が確保される。

また、マッフルの下端に設けられたフランジが連結部材
を介して架台に連結されることで、マッフルは架台より
吊り下げられた形態で設けられていることから、マッフ
ルはそれ自身の荷重が加わることがないことは勿論、被
処理物は炉蓋に支持され、その炉蓋はマッフルのフラン
ジもしくはリフタに支持されるので、それらの重量もマ
ッフルには加わることがなく、マッフルに無理な力が加
わったり熱応力が生じることがない。

「実施例」 以下、本考案の一実施例を第１図および第２図を参照し
て説明する。

第１図は本実施例のマッフル炉の全体概略構成を示す立
断面図、第２図はその要部拡大図であって、図中符号１
は炉体、２は炉体１の内部に設けられたマッフル（真空
容器）、３は炉蓋、４は炉体１およびマッフル２を床面
より高い位置に支持している架台、５は上記の炉蓋３を
昇降させるためのリフタである。

上記の炉体１は、内面全体に断熱材６が取り付けられて
いるとともに、その内側にはマッフル２を外側から加熱
するための多数のヒータ７…が取り付けられている。そ
れらヒータ７…は、ゾーンコントロールが可能なように
複数のゾーンに分けておくことが好ましい。

上記のマッフル２は耐熱金属からなるもので、下端に開
口部を有するとともに上面が凸状の鏡板とされた竪型円
筒状とされている。また、上記炉蓋３は、マッフル２と
同様に耐熱金属からなり、その形状は、マッフル２と同
様に下端に開口部を有するとともに上面が凸状の鏡板と
された竪型円筒状とされているが、上記マッフル２より
は小径かつ高さ寸法が低くされていて、この炉蓋３全体
がマッフル２の下部内側に装着されるようになってい
る。

マッフル２の下端、炉蓋３の下端には、その詳細を第２
図に示すように、それぞれ全周にわたってフランジ8,9
が形成されているとともに、マッフル２のフランジ８に
は炉蓋３をクランプするためのクランパ10…が取り付け
られていて、炉蓋３がマッフル２の下部内側に装着され
るとそれらフランジ8,9どうしが密着するようになって
おり、その状態でクランパ10…により炉蓋３がマッフル
２に対して締結されるようになっている。そして、その
ようにして炉蓋３が閉じられたときには、双方のフラン
ジ8,9相互間に介装されているＯリング（シール部材）1
1によってマッフル２内の真空が保持されるとともに、
双方のフランジ8,9は、内部に冷却水が通される水冷部
（冷却手段）12,13によって十分に低温に保持され、こ
れによってＯリング11が熱損傷を受けることが防止され
るようになっている。

上記炉蓋３のフランジ９上面には炉床サポート20が立設
され、それら炉床サポート20の上端部には炉床21が設け
られていて、この炉床21上に被処理物22が載置されるよ
うになっている。そして、炉床21上に載置された被処理
物22は、炉蓋３とともに前記リフタ５により昇降し、こ
れによって、炉蓋３の開閉と同時に被処理物22のマッフ
ル２への装入、取り出しが行えるようになっている。

なお、上記の炉床サポート20は、図示されるように上下
に２分割されていて、その下部20aは通常の耐熱鋼（SUS
304等）により形成されているが、より高温にさらされ
る上部20bはより耐熱性に優れる高耐熱鋼（SUS310S等）
により形成されている。このようにしておくことによ
り、炉床サポート20全体の耐熱性を確保しながらコスト
の点で有利であるし、また、保守も容易となる。

一方、前記架台４は、４本の柱部材30…と、それらの上
端相互間に架け渡された４本の水平部材31…からなる矩
形フレーム状のもので、前記炉体１はその下端が水平部
材31…により支持されて設けられている。そして、それ
ら水平部材31…の内側には水平部材32…が並設され、こ
れら水平部材32…の下面からは連結部材33…が垂設さ
れ、これら連結部材33…の下端が上記マッフル２のフラ
ンジ８の上面に連結されている。これによって、マッフ
ル２は、フランジ８、連結部材33…、水平部材32…を介
して上記架台４の水平部材31…から吊り下げられた形態
で設けられている。

さらに、前記リフタ５は、第１図に示すように、走行台
車40と、リンク41aおよび油圧シリンダ41bによって構成
されたいわゆるパンタグラフ式の昇降機構41と、その昇
降機構41によって昇降させられる昇降台42とからなるも
のであって、この昇降台42の上面側に、第２図に示され
るように上記炉蓋３のフランジ９が連結棒50…により昇
降台42に対して離接可能に連結された構成とされてい
る。そして、各連結棒50…の周囲には、炉蓋３を昇降台
42に対して押し上げるように付勢するコイルバネ51…が
それぞれ装着されており、これによって、リフタ５によ
って炉蓋３が上昇させられてそのフランジ９がマッフル
２のフランジ８に押し付けられた際には、コイルバネ51
…が縮んでフランジ8,9どうしが全周にわたって密着す
るとともに、マッフル２や炉蓋３に無理な力が加わるこ
とが防止されるようになっている。

なお、図中の符号60はマッフル２内を真空とするための
排気管、61はマッフル２内に不活性ガスを導入するため
のガス導入管、62,63は処理終了後に冷却ガスを炉体１
内に導入するためのバングである。また、70はマッフル
２の下部外面（炉体１より下部に露出している部分）に
取り付けられている断熱材、71はマッフル２の外部とな
る炉蓋３の内側に取り付けられている断熱材である。

上記構成のマッフル炉により、被処理物22に対して処理
を行う場合の作業手順を説明する。

まず、リフタ５の昇降台42およびそれに連結されている
炉蓋３を下降させておき、炉床21上に被処理物22を載置
する。そして、リフタ５を走行させてマッフル２の直下
に導き、昇降機構41を作動させて昇降台42を上昇させ、
炉蓋３のフランジ９をマッフル２のフランジ８に密着さ
せたら、クランパ10…により炉蓋３をマッフル２に対し
てクランプする。これによって被処理物22がマッフル２
内に装入されるとともに、マッフル２は真空保持可能に
閉じられる。

そこで、排気管60を通して図示しない排気ポンプにより
マッフル２内から排気を行ってたとえば0.1〜0.5Torr程
度の真空（残留酸素濃度が100〜1,000ppm程度）とな
し、その後、ガス導入管61を通してマッフル２内に不活
性ガスを導入する。これによって、マッフル２内が不活
性ガスに置換される。

続いて、ヒータ７…に通電してマッフル２を外側から加
熱すれば、被処理物22は不活性ガス中で加熱処理され
る。

処理が終了したら、排気管60を通してマッフル２内の不
活性ガスを排気し、これを図示しない冷却器に通して冷
却した後にガス導入管61を通してマッフル２内に戻すこ
とで、被処理物22を冷却する。また、同時に、バング6
2,63を開いて炉体１内に外気を導入し、マッフル２を外
部からも冷却する。

冷却が完了したら、クランパ10…を外して炉蓋３のクラ
ンプを解除し、リフタ５により炉蓋３および被処理物22
を下降させる。これによって被処理物22がマッフル２か
ら取り出されるので、リフタ５を次工程に移動させれ
ば、この被処理物22に対する作業が完了する。

上記のマッフル炉によれば、炉蓋３の上面側に炉床21を
設けたので、リフタ５によって炉蓋３を昇降させること
でマッフル２を開閉すると同時に被処理物22のマッフル
２内への装入および取り出しを行うことができ、被処理
物22が大形で大重量の場合であっても安定して装入、取
り出しを行うことが可能であるとともに、極めて作業効
率が良い。

また、炉蓋３をマッフル２の下部内側に装着する竪型円
筒状のものとしたので、炉蓋３が装着されるマッフル２
の下部の部分（炉体１の下部に露出している部分）の温
度はさほど高温とはならず、しかも、マッフル２の下端
に設けられているフランジ８、そのフランジ８に密着す
る炉蓋３のフランジ９はそれぞれ水冷部12,13により十
分に低温に保持されるので、Ｏリング11が熱損傷を受け
ることが少なく、その結果、真空シール性能を長期にわ
たって確実に維持でき、また保守の点でも有利である。

さらに、上記のマッフル２は、その下端に設けられたフ
ランジ８に連結部材33が連結され、その連結部材33を介
して架台４から吊り下げられた形態で支持されており、
かつ、被処理物22の重量を炉蓋３によって受け、その炉
蓋３をクランパ10…によってマッフル２のフランジ８に
締結する構造であるから、マッフル２自身や炉蓋３、被
処理物22の重量はフランジ８および連結部材33を介して
架台４に直接的に伝達されることになる。したがって、
マッフル２にはそれらの重量が加わることがないばかり
か、マッフル２の熱変形は拘束されず、しかもフランジ
8,9は低温に保持されてその熱変形も少ないことから、
マッフル２やフランジ8,9、連結部材33等に無理な力が
加わったり熱応力が生じることがない。

このことは、たとえばマッフル２の上部や高さ方向中間
部を架台４に支持した場合にあっては、支持部より下部
の部分の重量がマッフル２にそのまま加わるし、また支
持部においてはマッフル２の熱変形が拘束されて熱応力
が生じてしまう恐れがあることを考慮すると、特に大形
大重量の被処理物を処理する場合において有利である。

なお、炉蓋３をマッフル２に対して締結するためのクラ
ンパ10を省略し、炉蓋３をマッフル２の下部内側に装着
した後も、炉蓋３をそのままリフタ５によってマッフル
２に対して押圧しておくようにしても良い。この場合
は、フランジ８に対しても炉蓋３および被処理物22の重
量が加わることがない。

「考案の効果」 以上で詳細に説明したように、本考案は、炉蓋をリフタ
によって昇降させてマッフルの開口部を開閉するように
構成するとともに、その炉蓋の上面側に炉床を設けたか
ら、開口部を開閉すると同時に被処理物のマッフル内へ
の装入、取り出しを行うことができ、被処理物が大形で
大重量の場合であっても安定して装入、取り出しを行う
ことが可能であるとともに作業性に優れる、という効果
を奏し、また、マッフルの下端に設けたフランジと架台
とを連結する連結部材を介してマッフルを架台の上部よ
り吊り下げた形態で支持するようにしたから、マッフル
や炉蓋、被処理物の重量が連結部材を介して架台に直接
的に伝達され、したがって、マッフルに無理な力が加わ
ったり熱応力が生じることが有効に防止される、という
利点があり、さらに、炉蓋をマッフルの下部内側に装着
してフランジどうしを密着させることでマッフルの開口
部を閉じるように構成し、しかも、フランジ間にシール
部材を介装するとともに、それらフランジの冷却手段を
備えたから、フランジは十分に低温に保持され、その結
果、シール部材の熱損傷が防止されて真空シール性能を
長期にわたって確実に維持できる、という効果を奏し、
以上のことから、特に大形大重量の被処理物を工業的規
模で処理するための炉として用いて好適である。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本考案に係るマッフル炉の一実施
例を示すもので、第１図は全体概略構成を示す立断面
図、第２図は要部拡大断面図である。 １……炉体、２……マッフル、３……炉蓋、４……架
台、５……リフタ、７……ヒータ、8,9……フランジ、1
0……クランパ、11……Ｏリング（シール部材）、12,13
……水冷部（冷却手段）、20……炉床サポート、21……
炉床、22……被処理物、30……柱部材、31,32……水平
部材、33……連結部材、40……走行台車、41……昇降機
構、42……昇降台、50……連結棒、51……コイルバネ、
60……排気管、62……ガス導入管。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】下端に開口部を有するとともにその周囲に
   フランジが設けられている竪型円筒状のマッフルと、そ
   のマッフルを床面より高い位置に支持するための架台
   と、前記マッフルの直下において昇降して前記開口部を
   開閉する炉蓋と、その炉蓋を昇降させるためのリフタ
   と、前記炉蓋の上面側に設けられた炉床とを具備し、前
   記マッフルは、前記フランジと前記架台の上部とを連結
   する連結部材を介して前記架台より吊り下げられた形態
   で支持される一方、前記炉蓋は、下端に開口部を有する
   とともにその周囲に前記マッフルのフランジに密着する
   フランジが設けられた竪型円筒状とされていて、この炉
   蓋をマッフルの下部内側に装着するとともにそれらのフ
   ランジどうしを密着させることでマッフルの開口部を閉
   じるように構成し、かつ、前記フランジ間にシール部材
   を介装するとともに、それらフランジの冷却手段を備え
   てなることを特徴とする竪型マッフル炉。