JPH10238961A

JPH10238961A - 熱処理炉内の断熱材保持構造

Info

Publication number: JPH10238961A
Application number: JP5850797A
Authority: JP
Inventors: Akiyoshi Onishi; 明義大西; Takashi Ohara; 隆大原
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1997-02-25
Filing date: 1997-02-25
Publication date: 1998-09-11
Anticipated expiration: 2017-02-25
Also published as: JP3548773B2

Abstract

(57)【要約】【課題】保持部材の破損を防止することが可能で、断
熱材の保持信頼性に優れ、しかも、保持部材から炉本体
への伝熱による熱損失が少なく、炉本体の外壁部の歪み
や腐食の発生を抑制することが可能な熱処理炉内の断熱
材保持構造を提供する。【解決手段】断熱材Ａを、最も炉本体外壁部１０に近
い最外断熱材層２１から、最も内側の最内断熱材層２２
までの複数層に分割し、各断熱材層を、保持しようとす
る断熱材層から最外断熱材層２１までを貫通して炉本体
１に固定された保持部材Ｈ１，Ｈ２により分割して保持
する。また、最内断熱材層の表面のみ、又は最内断熱材
層の表面及び各断熱材層間の少なくとも一つに耐熱材プ
レートを配設し、各耐熱材プレートより外側の断熱材層
を、各耐熱材プレートから最外断熱材層までを貫通して
炉本体に固定された保持部材により保持する。

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、電子部品用のセラミック素体などを熱処理す
る場合に用いられる熱処理炉内の断熱材保持構造に関す
る。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】セラミ
ック電子部品などの製造工程において用いられる熱処理
炉は、例えば１７００℃というような極めて高い温度に
さらされるため、通常、炉本体内の熱処理ゾーンの内周
面には、セラミックファイバー系の断熱材による内張り
が施されている。そして、この断熱材を保持する方法の
一つとして、スタッドにより断熱材を保持する方法が知
られている。

【０００３】図３はその一例を示すものであり、断熱材
Ａは、炉本体５１の天井部６１を構成する外壁部６０に
最も近い最外断熱材層５３、中間断熱材層５４及び炉本
体５１の内部の熱処理ゾーン５２に最も近い最内断熱材
層５５からなる３層構造を有している。そして、この断
熱材Ａは、アルミナや炭化ケイ素などから形成されたス
タッドピン５６、ワッシャ５７、ボルト５８，及びナッ
ト５９からなるスタッド（以下、「保持部材」とい
う。）Ｈにより炉本体５１に保持、固定されている。

【０００４】なお、図３は、炉本体５１の天井部６１を
構成する外壁部６０への断熱材Ａの保持構造を示してい
るが、炉本体５１の側壁部の断熱材（図示せず）も同様
の構造により保持されている。

【０００５】しかし、上記従来の断熱材保持構造におい
ては、炉本体５１内の加熱ゾーン５２に近い位置に配設
された保持部材（スタッドピン５６やワッシャ５７な
ど）Ｈが高温（例えば、１４００〜１７００℃）にさら
されることによる熱ストレスや断熱材の荷重によって破
損しやすく、信頼性が必ずしも十分ではないという問題
点がある。また、保持部材Ｈのうちの数本が破損すると
他の保持部材Ｈに大きな応力が加わり、保持部材Ｈが連
鎖的に破損して断熱材Ａの落下を招く場合がある。

【０００６】そのため、炉内が高温にさらされるような
場合には、多数の位置で、多数の保持部材Ｈを用いて断
熱材Ａを保持することが必要となる。その結果、保持部
材Ｈから炉本体５１の外壁部６０への伝熱による熱損失
が大きくなり、エネルギーの消費量が増大するばかりで
なく、炉本体５１の外壁部６０の温度上昇を招いて歪み
や腐食を引き起こすという問題点がある。さらに、断熱
材Ａに保持部材Ｈを貫通させるための穴６２を多数形成
することが必要になるため、最内断熱材層５５などにク
ラックが発生しやすいという問題点がある。

【０００７】本発明は、上記問題点を解決するものであ
り、保持部材の破損を防止することが可能で信頼性に優
れ、しかも、保持部材から炉本体への伝熱による熱損失
が少なく、炉本体の外壁部の歪みや腐食の発生を抑制す
ることが可能な熱処理炉内の断熱材保持構造を提供する
ことを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明（請求項１）の熱処理炉内の断熱材保持構造
は、炉本体内に内張りされる断熱材の保持構造におい
て、断熱材を、最も炉本体外壁部に近い最外断熱材層か
ら、最も内側の最内断熱材層までの複数層に分割し、各
断熱材層を、保持しようとする断熱材層から最外断熱材
層までを貫通して炉本体に固定された保持部材により分
割して保持したことを特徴としている。

【０００９】断熱材を、最外断熱材層から最内断熱材層
までの複数の断熱材層に分割し、保持しようとする断熱
材層を、該断熱材層から最外断熱材層までを貫通して炉
本体に固定された保持部材により分割して保持させるこ
とにより、炉内の熱処理ゾーンの高温にさらされる保持
部材の数を減少させて、保持部材が損傷する割合を減ら
すことが可能になる。また、高温にさらされる保持部材
の数が減少するため、保持部材から炉本体の外壁部への
伝熱による熱損失を減らすことが可能になるとともに、
炉本体の外壁部の温度上昇を抑制して、歪みや腐食の発
生を抑制することが可能になる。また、最内断熱材層に
形成すべき保持部材貫通穴の数を減らすことが可能にな
り、最内断熱材層へのクラックの発生を抑制することが
可能になる。

【００１０】また、本発明（請求項２）の熱処理炉内の
断熱材保持構造は、前記保持部材が、ボルト及びスタッ
ドピンの少なくとも１種を用いて形成されたものである
ことを特徴としている。断熱材を保持するための保持部
材としては、ボルト及びスタッドピンの少なくとも１種
を用いたものが使用されることが多いが、そのような場
合に本発明を適用することにより、上述の効果を確実に
奏させることが可能になり、断熱材の保持信頼性を向上
させることが可能になる。

【００１１】また、本発明（請求項３）の熱処理炉内の
断熱材保持構造は、前記保持部材がアルミナ又は炭化ケ
イ素からなるものであることを特徴としている。アルミ
ナ又は炭化ケイ素質の材料からなる保持部材は、耐熱性
に優れ、機械的強度も大きいので、本発明の構成による
保持部材の破損防止効果とあいまって、断熱材の保持信
頼性をさらに向上させることが可能になる。

【００１２】また、本発明（請求項４）の熱処理炉内の
断熱材保持構造は、前記断熱材を構成する各断熱材層の
少なくとも一つが複数断熱材層から構成されていること
を特徴としている。本発明においては、各断熱材層を、
単一の断熱材層から構成してもよく、また、複数の断熱
材層から構成してもよい。これにより、断熱材層の総数
が多い場合に、複数の断熱材層をその総数より少ない任
意の数に分割して、本発明の効果を損なうことなく、構
造を簡略化することができる。

【００１３】また、本発明（請求項５）の熱処理炉内の
断熱材保持構造は、前記各断熱材層を不定形耐火物で接
着したことを特徴としている。各断熱材層をモルタルな
どの不定形耐火物で接着した場合、各断熱層が接着によ
りその外側の断熱材層に保持されるため、保持部材に加
わる荷重を減少させて、保持部材が破損することを防止
し、信頼性を向上させることが可能になる。

【００１４】また、本発明（請求項６）の熱処理炉内の
断熱材保持構造は、前記最内断熱材層の表面のみ、又は
前記最内断熱材層の表面及び前記各断熱材層間の少なく
とも一つに耐熱材プレートを配設し、前記各耐熱材プレ
ートより外側の断熱材層を、前記各耐熱材プレートから
前記最外断熱材層までを貫通して炉本体に固定された保
持部材により保持したことを特徴としている。最内断熱
材層の表面に、又は最内断熱材層の表面及び各断熱材層
間の少なくとも一つに耐熱材プレートを配設し、耐熱材
プレートより外側の断熱材層を、耐熱材プレートから最
外断熱材層までを貫通して炉本体に固定された保持部材
により保持するようにした場合、例えば、保持部材の構
成部材としてワッシャを用いた場合におけるワッシャの
断熱材層へのめり込みを防止して、断熱材が損傷するこ
とが可能になるとともに、断熱材が損傷した場合に生じ
る断熱材の破片やくずなどの落下を防止することが可能
になる。

【００１５】また、本発明（請求項７）の熱処理炉内の
断熱材保持構造は、前記耐熱材プレートが、アルミナ、
ムライト、炭化ケイ素、及びジルコニアからなる群より
選ばれる少なくとも１種からなるものであることを特徴
としている。アルミナ、ムライト、炭化ケイ素、ジルコ
ニアの少なくとも１種からなる耐熱材プレートを用いる
ことにより、耐熱材プレートの変形や破損を防止するこ
とが可能になり、保持部材の断熱材層へのめり込みや、
断熱材の破片の落下などを防止することが可能になる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を示し
てその特徴とするところをさらに詳しく説明する。

【００１７】［実施形態１］図１は、本発明の一実施形
態にかかる熱処理炉の断熱材保持構造を示す断面図であ
る。この熱処理炉においては、その天井部１１に内張り
された断熱材Ａは、炉本体１の天井部１１を構成する外
壁部１０の外側から順に配設された第１断熱材層３、第
２断熱材層４及び炉本体１の内部の熱処理ゾーン２に最
も近い第３断熱材層５の３層の断熱材層から構成されて
いる。そして、上記断熱材Ａを構成する３層の断熱材層
のうち、第１断熱材層３及び第２断熱材層４の２層の断
熱材層が外側断熱材層（最外断熱材層）２１を構成して
おり、第３断熱材層５は、一層で内側断熱材層２２を構
成している。また、断熱材層Ａを構成する各断熱材層
３，４，５は、モルタル（不定形耐火物）により互いに
接着されている。

【００１８】そして、この３層構造の断熱材Ａが、アル
ミナや炭化ケイ素などから形成されたスタッドピン６、
ワッシャ７、ボルト８，及びナット９からなる保持部材
Ｈ１，Ｈ２により炉本体１に保持、固定されている。

【００１９】具体的には、上記外側断熱材層２１は、ナ
ット９により内側外壁部１０ａに取り付けられたボルト
８、ボルト８に連結されたスタッドピン６及びワッシャ
７からなる第１保持部材（短尺保持部材）Ｈ１により炉
本体１に保持、固定されている。また、内側断熱材層２
２は、ナット９により内側外壁部１０ａに取り付けられ
たボルト８、ボルト８に連結されたスタッドピン６及び
ワッシャ７からなる第２保持部材（長尺保持部材）Ｈ２
により炉本体１に保持、固定されている。

【００２０】また、炉本体１の側壁部３１に内張りされ
た断熱材Ｂは、炉本体１の側壁部３１側（外側）の断熱
材層３２、炉本体１の内部の熱処理ゾーン２に面する内
側の断熱材層３３の２層の断熱材層から構成されてお
り、この２層構造の断熱材Ｂが、、断熱材Ｂを貫通する
アルミナや炭化ケイ素などからなるスタッドピン６、ワ
ッシャ７、ボルト８，及びナット９からなる第３保持部
材Ｈ３により炉本体１に固定、保持されている。すなわ
ち、側壁側の断熱材Ｂに関しては、これを保持する第３
保持部材Ｈ３に、上記の天井部側の断熱材を保持する場
合ほど大きな荷重がかからないため、従来の断熱材の保
持構造と同様の保持構造を採用している。

【００２１】上記の熱処理炉においては、断熱材Ａを、
外側断熱材層２１と内側断熱材層２２とに分割し、外側
断熱材層２１を、外側断熱材層２１を貫通して内側外壁
部１０ａに取り付けられた第１保持部材Ｈ１により保持
し、内側断熱材層２２を内側断熱材層２２及び外側断熱
材層２１を貫通して内側外壁部１０ａに取り付けられた
第２保持部材Ｈ２により保持するようにしているので、
熱処理ゾーン２の高温にさらされる第２保持部材Ｈ２
は、内側断熱材層２２のみを保持すればよいことにな
る。従って、高温にさらされる第２保持部材Ｈ２に加わ
る荷重を減少させて、第２保持部材Ｈ２が破損すること
を効率よく防止することが可能になり、信頼性を向上さ
せることが可能になる。

【００２２】また、外側及び内側断熱材層２１，２２が
それぞれ第１及び第２保持部材Ｈ１，Ｈ２により保持さ
れるため、高温にさらされる第２保持部材Ｈ２の数を減
らして、第２保持部材Ｈ２から炉本体１の外壁部１０へ
の伝熱による熱損失を減少させることができる。したが
って、炉本体１の天井部１１を構成する外壁部１０の温
度上昇を抑制することが可能になり、炉本体１の歪みや
腐食の発生を抑制することができる。また、内側断熱材
層２２に形成すべき保持部材貫通穴１２の数を減らして
内側断熱材層２２にクラックが発生することを防止する
ことができる。

【００２３】なお、この実施形態においては、断熱材Ａ
を構成する各断熱材層３，４，５をモルタルにより互い
に接着するようにしているので、接着による保持力によ
り、第１及び第２保持部材Ｈ１，Ｈ２に加わる荷重をさ
らに軽減することが可能になる。但し、各断熱材層３，
４，５は必ずしも互いに接着しなければならないもので
はない。

【００２４】また、上記実施形態では、外側断熱材層２
１を第１断熱材層３及び第２断熱材層４の２層の断熱材
層からなる構造とした場合について説明したが、外側断
熱材層２１を単一の断熱材層から構成するようにしても
よく、また、断熱材Ａを第１，第２及び第３断熱材層
３，４，５からなる３層構造とし、各層をそれ用の保持
部材で保持するように構成することも可能である。ま
た、内側断熱材層２２を複数の断熱材層から構成するこ
とも可能である。なお、断熱材を複数の層に分割する場
合の分割数には特別の制約はなく、４層以上に分割する
ことも可能である。

【００２５】また、上記実施形態では、天井部に取り付
けられる断熱材についてのみ本発明の保持構造を適用し
た場合について説明したが、側壁側に内張りされる断熱
材に本発明の保持構造を適用することも可能である。

【００２６】［実施形態２］また、図２は、本発明の他
の実施形態にかかる熱処理炉の断熱材保持構造を示す断
面図である。この実施形態の断熱材保持構造において
は、炉本体１の天井部１１に内張りされた断熱材Ａは、
炉本体１の天井部１１を構成する外壁部１０の外側から
順に配設された第１断熱材層３、第２断熱材層４及び炉
本体１の内部の熱処理ゾーン２に最も近い第３断熱材層
５の３層の断熱材層から構成されている。そして、上記
断熱材Ａを構成する第２断熱材層４及び第３断熱材層５
の間、及び第３断熱材層５の表面（熱処理ゾーン２側の
表面）にはそれぞれ、アルミナ、ムライト、炭化ケイ
素、及びジルコニアなどからなる断熱材プレート２３，
２４が配設されている。

【００２７】そして、耐熱材プレート２３より外側の断
熱材層（第１断熱材層３、第２断熱材層４からなる外側
断熱材層２１）は、ナット９により内側外壁部１０ａに
取り付けられたボルト８、ボルト８に連結されたスタッ
ドピン６及びワッシャ７からなる第１保持部材（短尺保
持部材）Ｈ１により耐熱材プレート２３を介して炉本体
１に保持、固定されている。また、内側断熱材層２２
は、ナット９により内側外壁部１０ａに取り付けられた
ボルト８、ボルト８に連結されたスタッドピン６及びワ
ッシャ７からなる第２保持部材（長尺保持部材）Ｈ２に
より耐熱材プレート２４を介して炉本体１に保持、固定
されている。その他の構成は、図１の実施形態１の場合
と同様であるため説明を省略する。なお、図２におい
て、図１と同一又は相当する部分には同一符号を付して
いる。

【００２８】この実施形態の断熱材保持構造において
は、外側断熱材層２１と内側断熱材層２２の間及び内側
断熱材層２２の熱処理ゾーン２側の表面に耐熱材プレー
ト２３，２４を配設し、耐熱材プレート２３より外側の
断熱材層２１を、耐熱材プレート２３から外側断熱材層
２１までを貫通して炉本体１の内側外壁部１０ａに固定
された第１保持部材Ｈ１により保持するとともに、耐熱
材プレート２４より外側の断熱材層２１，２２を、炉本
体１の内側外壁部１０ａに固定された第２保持部材Ｈ２
により保持するようにしているので、前述の実施形態１
の断熱材保持構造の場合と同様の効果が得られるととも
に、第２保持部材Ｈ２を構成するワッシャ７などが内側
断熱材層２２にめり込んで内側断熱材層２２が損傷した
り、内側断熱材層２２が損傷することにより生じる断熱
材の破片やくずの落下を防止することが可能になる。

【００２９】なお、上記実施形態２では、外側断熱材層
２１を第１断熱材層３及び第２断熱材層４の２層の断熱
材層からなる構造とした場合について説明したが、外側
断熱材層２１を単一の断熱材層から構成するようにして
もよく、また、断熱材Ａを第１，第２及び第３断熱材層
３，４，５からなる３層構造とし、各層をそれ用の保持
部材で保持するように構成することも可能である。ま
た、内側断熱材層２２を複数の断熱材層から構成するこ
とも可能である。

【００３０】また、上記実施形態２では、天井部に取り
付けられる断熱材についてのみ本発明の保持構造を適用
した場合について説明しているが、側壁側に内張りされ
る断熱材にも本発明の保持構造を適用することが可能で
ある。

【００３１】本発明は、さらにその他の点においても上
記実施形態に限定されるものではなく、炉本体や断熱材
の具体的な形状や構造、断熱材の種類などに関し、発明
の要旨の範囲内において、種々の応用、変形を加えるこ
とが可能である。

【００３２】

【発明の効果】上述のように、本発明の熱処理炉内の断
熱材保持構造は、断熱材を、最外断熱材層から最内断熱
材層までの複数の断熱材層に分割し、保持しようとする
断熱材層を、そこから最外断熱材層までを貫通して炉本
体に固定された保持部材により分割して保持させるよう
にしているので、炉内の熱処理ゾーンの高温にさらされ
る保持部材の数を減少させて、保持部材が損傷する割合
を減らすことができる。また、高温にさらされる保持部
材の数が減少するため、保持部材から炉本体の外壁部へ
の伝熱による熱損失を減らすことが可能になるととも
に、炉本体の外壁部の温度上昇を抑制して、歪みや腐食
の発生を抑制することができる。また、最内断熱材層に
形成すべき保持部材貫通穴の数を減らすことが可能にな
り、最内断熱材層へのクラックの発生を抑制することが
できる。

【００３３】また、断熱材を保持するための保持部材と
しては、ボルト及びスタッドピンの少なくとも１種を用
いたものが使用されることが多いが、そのような場合に
本発明を適用することにより、上述の効果を確実に奏さ
せることが可能になり、断熱材の保持信頼性を向上させ
ることができる。

【００３４】また、アルミナ又は炭化ケイ素からなる保
持部材は耐熱性に優れ、機械的強度も大きいので、これ
らを用いることにより、本発明の構成による保持部材の
破損防止効果とあいまって、信頼性をさらに向上させる
ことができる。

【００３５】また、本発明においては、各断熱材層を、
単一の断熱材層から構成してもよく、また、複数の断熱
材層から構成してもよい。これにより、断熱材層の総数
が多い場合に、複数の断熱材層をその総数より少ない任
意の数に分割して、本発明の効果を損なうことなく、構
造を簡略化することができる。

【００３６】また、各断熱材層をモルタルなどの不定形
耐火物で接着した場合、各断熱層が接着によりその外側
の断熱材層に保持されるため、保持部材に加わる荷重を
減少させて、保持部材が破損することを防止し、信頼性
を向上させることが可能になる。

【００３７】また、最内断熱材層の表面に、又は最内断
熱材層の表面及び各断熱材層間の少なくとも一つに耐熱
材プレートを配設し、耐熱材プレートより外側の断熱材
層を、耐熱材プレートから最外断熱材層までを貫通して
炉本体に固定された保持部材により保持するようにした
場合、例えば、保持部材の構成部材としてワッシャを用
いた場合におけるワッシャの断熱材層へのめり込みを防
止して、断熱材が損傷することが可能になるとともに、
断熱材が損傷した場合に生じる断熱材の破片やくずの落
下を防止することができる。

【００３８】また、アルミナ、ムライト、炭化ケイ素、
ジルコニアの少なくとも１種からなる耐熱材プレートを
用いることにより、耐熱材プレートの変形や破損を防止
することが可能になり、保持部材の断熱材層へのめり込
みや、断熱材層からの断熱材の破片などの落下を防止す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態にかかる熱処理炉内の断熱
材保持構造を示す断面図である。

【図２】本発明の他の実施形態にかかる熱処理炉内の断
熱材保持構造を示す断面図である。

【図３】従来の熱処理炉内の断熱材保持構造を示す断面
図である。

【符号の説明】

１炉本体２熱処理ゾーン３第１断熱材層４第２断熱材層５第３断熱材層６スタッドピン７ワッシャ８ボルト９ナット１０炉本体の外壁部１０ａ内側外壁部１１炉本体の天井部１２保持部材貫通穴２１外側断熱材層２２内側断熱材層２３，２４断熱材プレート３１炉本体の側壁部３２，３３側壁部の断熱材層Ａ，Ｂ断熱材Ｈ１第１保持部材Ｈ２第２保持部材Ｈ３第３保持部材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】炉本体内に内張りされる断熱材の保持構造
において、断熱材を、最も炉本体外壁部に近い最外断熱材層から、
最も内側の最内断熱材層までの複数層に分割し、各断熱材層を、保持しようとする断熱材層から最外断熱
材層までを貫通して炉本体に固定された保持部材により
分割して保持したことを特徴とする熱処理炉内の断熱材
保持構造。
【請求項２】前記保持部材が、ボルト及びスタッドピン
の少なくとも１種を用いて形成されたものであることを
特徴とする請求項１記載の熱処理炉内の断熱材保持構
造。
【請求項３】前記保持部材がアルミナ又は炭化ケイ素か
らなるものであることを特徴とする請求項１又は２記載
の熱処理炉内の断熱材保持構造。
【請求項４】前記断熱材を構成する各断熱材層の少なく
とも一つが複数断熱材層から構成されていることを特徴
とする請求項１〜３のいずれかに記載の熱処理炉内の断
熱材保持構造。
【請求項５】前記各断熱材層を不定形耐火物で接着した
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の熱処
理炉内の断熱材保持構造。
【請求項６】前記最内断熱材層の表面のみ、又は前記最
内断熱材層の表面及び前記各断熱材層間の少なくとも一
つに耐熱材プレートを配設し、前記各耐熱材プレートよ
り外側の断熱材層を、前記各耐熱材プレートから前記最
外断熱材層までを貫通して炉本体に固定された保持部材
により保持したことを特徴とする請求項１〜５のいずれ
かに記載の熱処理炉内の断熱材保持構造。
【請求項７】前記耐熱材プレートが、アルミナ、ムライ
ト、炭化ケイ素、及びジルコニアからなる群より選ばれ
る少なくとも１種からなるものであることを特徴とする
請求項６記載の熱処理炉内の断熱材保持構造。