JPH10318676A - 熱処理炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】内排気系からバインダが再蒸発することで処理
物が汚染される不都合を解消する。 【解決手段】炉１内に内箱２を配置して内側に処理空間
Ｓ１を閉成し、この処理空間Ｓ１を内排気系３を通じて
直接炉１外に排気し得るように構成するとともに、内排
気系３の一端３ａと処理空間Ｓ１とが連通し得る位置
に、通常はその連通状態を遮断し処理空間Ｓ１の圧力が
内排気系３の圧力よりも上昇したときのみその連通状態
を自動的に確保する弁機構７を設けたため、脱脂焼結処
理を行う場合に、脱脂時に処理空間Ｓ１で生じたバイン
ダを内排気系３を通じて直接炉１外へ排出するという内
排気系本来の排気機能を確保しながら、焼結時に内排気
系３で再蒸発したバインダが処理空間Ｓ１に逆流するこ
とを阻止して、処理空間Ｓ１をクリーンな雰囲気に保つ
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、脱脂焼結炉等とし
て利用可能な熱処理炉に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、熱処理の一つに脱脂焼結があ
る。この脱脂焼結は、主として処理物を低温加熱するこ
とにより該処理物からバインダを除去する脱脂工程と、
脱脂後の処理物を高温加熱して処理物を焼成する焼結工
程とから成るが、近時の脱脂焼結はこれらを単一炉内で
一貫して行うために、炉内に配置されて内側に処理空間
を閉成する内箱と、一端をこの内箱内の処理空間に連通
し得る位置に配設し他端を炉外の排気手段に接続して該
処理空間を直接炉外に排気することの可能な内排気系と
を具備してなるものが知られている。すなわち、このも
のは、炉内にキャリヤガスを導入しつつ内排気系を通じ
て処理空間側を排気し、脱脂処理を行うことで、内箱の
外側の炉内空間に対して前記処理空間を相対的に低圧に
保ち、処理空間で処理物から発生するバインダ蒸気を炉
内空間側へ逆流させることなく直接炉外に排出して、前
記炉内空間を汚染から保護し、同時にこのような炉内汚
染に起因して焼結工程時に炉壁に付着したバインダが再
蒸発して処理物を汚染することをも防止して処理物の品
質を確保するようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のよう
に炉壁の汚染に起因した処理物の汚染は防げても、実際
にはバインダによる処理物の汚染レベルを一定レベル以
下にすることが難しいという問題があった。そして、そ
の原因が、一旦処理空間から内排気系を通じて炉外に排
気したはずのバインダが焼結工程時に再度処理空間内に
逆流して処理物を汚染している点にあることが次第に明
らかになってきた。すなわち、バインダ蒸気が脱脂工程
時に内排気系を通じて炉外に排出された場合、内排気系
を構成する配管は炉から遠ざかるほど炉の熱的影響を受
けにくく低温になっているため、バインダは適当な部位
で凝縮して配管内壁に付着する。ところが、脱脂完了後
に炉内を真空排気しつつ、炉内を昇温して焼結工程に移
行すると、炉を含め周辺配管等の温度も徐々に上昇する
ため、配管に付着していたバインダが再蒸発し始める。
そして、この配管と前記処理空間とは従来より直接連通
しているため、蒸発したバインダが拡散等により処理空
間に逆流して処理物の汚染を惹起しているものである。

【０００４】本発明は、このような内排気系からのバイ
ンダの逆流を、排気系本来の機能を損なうことなく有効
に防止することを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、かかる目的を
達成するために、前記内排気系の一端と処理空間とが連
通し得る位置に、通常はその連通状態を遮断し、処理空
間の圧力が内排気系の圧力よりも上昇したときのみその
連通状態を自動的に確保する弁機構を設けたことを特徴
としている。

【０００６】このような構成のものを、例えば脱脂焼結
炉として用いると、脱脂工程でキャリアガスやバインダ
の蒸発により、弁機構が自動的に開き、処理空間と内排
気系との連通状態を確保するため、従来と同様に内排気
系を通じて炉内を処理空間側から排気することが可能と
なる。一方、キャリアガスを止めて焼結工程に移行する
と、前記弁機構が自動的に前記連通状態を遮断するた
め、内排気系の始端よりも下流側の略全域が処理空間か
ら隔離される。したがって、内排気系でバインダの再蒸
発が起こっても、処理空間へのバインダの逆流を確実に
阻止することが可能となる。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の一実施例を、図面を参照して
説明する。この実施例の熱処理炉は、例えば射出成形品
を製造する際の一工程である脱脂・焼結工程に用いられ
るもので、図１に示すように、炉１内に配置されて内側
に処理空間Ｓ１を閉成するタイトボックスと通称される
内箱２と、前記処理空間Ｓ１を直接炉１外に排気する内
排気系３と、前記内箱２の外側に位置する炉内空間Ｓ２
に炉１外からキャリアガスＸを導入する外導入系４とを
具備してなる。

【０００８】詳述すると、炉１は、炉胴１１の内部に断
熱材１２によって包囲される加熱室１３を有し、この加
熱室１３にヒータ１４を内設してなるもので、炉胴１１
の一部を構成する蓋１１ａを断熱材１２の一部を構成す
る蓋１２ａ及び内箱２の一部を構成する蓋２２と共に開
閉することによって処理物Ｗの出し入れを可能にしてい
る。この炉１には、処理物Ｗを収容した後に蓋１１ａ、
１２ａ、２２を閉めて炉内空間Ｓ２を真空排気するため
に、一端が炉胴１１を貫通して炉内空間Ｓ２に接続され
他端がバルブ６１や６２を介して排気手段であるメカニ
カルブースタポンプ６３及びロータリポンプ６４に接続
された外排気系６が設けてある。

【０００９】内箱２は、前記加熱室１３に配置されるグ
ラファイト製のもので、筒状の箱本体２１と、この箱本
体２１の両端開口部を閉止する位置に配設される蓋２２
とを具備してなり、少なくとも一方の蓋２２は、前述し
たように蓋１１ａ、１２ａと共に開閉可能とされてい
る。この内箱２は、グラファイトという素材の持つ性質
により、また箱本体２１が蓋２２により開閉可能とされ
ている構造により、完全なる気密性を呈し得るものでは
なく、箱本体２１と蓋２２との当接隙間等を通じてある
程度のガスの流通を許容し得るものである。

【００１０】内排気系３は、一端３ａを炉胴１１及び断
熱材１２を貫通して内箱２に接続され、他端をメカニカ
ルブースタポンプ６３の吸込側にトラップ３１を介して
接続されている。外導入系４は、一端を前記炉胴１１を
貫通して断熱材１２の内側の炉内空間Ｓ２に接続され、
他端をガス供給源４１にバルブ４２を介して接続された
もので、このガス供給源４１にＮ₂、Ｈ₂等のキャリアガ
スＸが充填されている。

【００１１】このような構成に加えて、本実施例は、前
記内排気系３の一端３ａと処理空間Ｓ１とが連通し得る
位置に、通常はその連通状態を遮断し、内排気系３が作
動したときのみその連通状態を自動的に確保する弁機構
７を設けている。この弁機構７は、図２に示すように、
中央にボス孔７１ａを有する底壁７１と、この底壁７１
との間に偏平な円盤状の内部空間Ｓ３を閉成する周壁７
２及び頂壁７３とを具備してなるもので、前記ボス孔７
１ａと内排気系３の始端３ａとの間は気密に接続され、
また前記底壁７１のうちボス孔７１ａよりも外側に位置
する部分に、前記内部空間Ｓ３を処理空間Ｓ１に連通さ
せるための連通孔７１ｂを円周方向の等角位置に間欠的
に形成している。そして、前記円盤状の内部空間Ｓ３
に、中央に開口を有する円環状のシート部材７４を上下
移動可能に配設し、このシート部材７４を前記底壁７１
に着脱させて、内排気系３の一端３ａと処理空間Ｓ１と
の間を連通／遮断するようにしている。すなわち、前記
シート部材７４の重さを適宜の値に設定することによっ
て、通常はこのシート部材７４を自重により底壁７１に
着座させて前記連通孔７１ｂを閉止し、これにより内排
気系３の一端３ａと処理空間Ｓ１との間を遮断するが、
内排気系３が作動したときは、このシート部材７４を負
圧等により底壁７１から浮上させて、前記連通孔７１ｂ
を開成させるようにしている。

【００１２】次に、本実施例の使用方法を説明する。先
ず、蓋１１ａ、１２ａ、２２を開けて処理物Ｗを内箱２
内にセットする。次に、蓋１１ａ、１２ａを閉めて外排
気系６及び内排気系３を作動させ、炉内空間Ｓ２及び処
理空間Ｓ１を所定真空度にまで排気したなら、外排気系
６のバルブ６１を閉じ、少なくとも内排気系３を作動さ
せたままの状態で、今度は外導入系４のバルブ４２を開
いて炉内空間Ｓ２にガスＸを導入する。このとき同時
に、ヒータ１４に通電して処理物Ｗに対する脱脂処理を
開始する。このような状態において、内排気系３はポン
プ６３、６４により排気され、処理空間Ｓ１には炉内空
間Ｓ２に導入されたガスＸが図１中矢印で示すように内
箱本体２１と蓋２２との当接隙間等を通って流れ込むた
め、シート部材７４の重量を適宜の値に設定しておけ
ば、上面側に作用する負圧と下面側に作用するガス圧と
の差圧によりシート部材７４がその自重に抗して図２に
想像線で示すように底壁７１から浮上する。したがっ
て、このとき内排気系３と処理空間Ｓ１との間が前記連
通孔７１ｂを介して連通され、処理物Ｗから蒸発するバ
インダ蒸気はガスＸと共にその連通孔７１ｂを介して内
排気系３に流出し、逐次炉１外に直接排出されることに
なる。そして、この排出されたガスは、トラップ３１に
おいてバインダ分を捕獲された後、ポンプ６３、６４を
通じて大気中に放出される。

【００１３】以上の脱脂工程が完了すると、次は外導入
系４からのガスＸの導入を止め、バルブ６１を開け、処
理空間Ｓ１を炉内空間Ｓ２とともにポンプ６３、６４に
より排気しつつ、炉１内を昇温させて、次なる焼結工程
に移行する。このとき、シート部材７４の上面側に隣接
する内排気系３と下面側に隣接する処理空間Ｓ１とは共
に同等程度の真空状態を保つので、シート部材７４はそ
の自重により底壁７１に着座して、連通孔７１ｂを閉止
し、内排気系３と処理空間Ｓ１との連通を遮断する。こ
の際、２〜３Ｔｏｒｒ程度の差圧で浮上するように前記
シート部材７４の重量設定をしておけば、該シート部材
７４による連通孔７１ｂの閉止状態が有効に維持され
る。

【００１４】ところで、脱脂工程でバインダ蒸気が内排
気系３を通じて炉１外に排出されたとき、その内排気系
３を構成する配管は炉１から遠ざかるほど炉１による熱
的影響を受けず低温になっているため、図に「×」印で
示すようにトラップ３１に至る手前の随所においてバイ
ンダが凝縮して配管内壁に付着している。そして、脱脂
完了後に炉１内を真空排気し、炉１内を昇温して焼結工
程に移行したとき、炉１を含めてその周辺配管等の温度
が徐々に上昇し、配管に付着していたバインダが再蒸発
し始める。しかしながら、この配管の端部である前記内
排気系３の一端３ａと前記処理空間Ｓ１とは弁機構７に
より自動的に連通状態を遮断され、内排気系３の一端か
ら下流側の全域が処理空間Ｓ１から隔離されるため、処
理空間Ｓ１へのバインダの拡散等による逆流がシート部
材７４によって確実に阻止される。したがって、この熱
処理炉によると、内排気系３を通じて処理空間Ｓ１内で
生じたバインダを直接炉１外へ排出するという脱脂時の
適正な排気機能を損なうことなく、焼結工程時に処理空
間Ｓ１をクリーンな雰囲気に保って、精度の高い焼結処
理を実施することが可能となる。

【００１５】なお、各部の具体的な構成は、上述した実
施例のみに限定されるものではない。例えば、上記実施
例ではシート部材の自重を利用してバルブ開閉機能を実
現したが、シート部材を適宜のバネにより付勢してこの
ようなバルブ機能を実現することも可能である。また、
焼結工程中にパーシャルガスを導入するなど、具体的な
実施の態様等も本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変
形が可能である。

【００１６】

【発明の効果】本発明は、以上説明したような形態で実
施され、以下に記載されるような効果を奏する。すなわ
ち、本発明の熱処理炉は、炉内に内箱を配置して内側に
処理空間を閉成し、この処理空間を内排気系を通じて直
接炉外に排気し得るように構成するとともに、前記内排
気系の一端と処理空間とが連通し得る位置に、通常はそ
の連通状態を遮断し、処理空間の圧力が内排気系の圧力
よりも上昇したときのみその連通状態を自動的に確保す
る弁機構を設けたものである。

【００１７】このため、例えば脱脂焼結処理を行う場合
には、脱脂時に処理空間で生じたバインダを内排気系を
通じて直接炉外へ排出するという内排気系本来の排気機
能を確保しながら、焼結時に内排気系で再蒸発したバイ
ンダが処理空間に逆流することを確実に阻止して、処理
空間をクリーンな雰囲気に保ち、質の高い焼結工程を実
施することができる。勿論、脱脂焼結以外の目的で用い
た場合にも、内排気系を通じて処理空間を直接炉外へ排
出する機能を確保しながら、真空下で処理するときの処
理空間の雰囲気を極めて良好に保つことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す概略的な断面図。

【図２】図１の要部拡大図。

【符号の説明】

１…炉 ２…内箱 ３…内排気系 ３ａ…一端 ７…弁機構 Ｓ１…処理空間 Ｓ２…炉内空間 ６３、６４…排気手段（ポンプ）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大谷 秀一 滋賀県大津市月輪一丁目８番１号 島津メ クテム株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】炉内に配置されて内側に処理空間を閉成す
   る内箱と、一端をこの内箱内の処理空間に連通し得る位
   置に配設し他端を炉外の排気手段に接続して該処理空間
   を直接炉外に排気することの可能な内排気系とを具備し
   てなるものにおいて、 前記内排気系の一端と処理空間とが連通し得る位置に、
   通常はその連通状態を遮断し、処理空間の圧力が内排気
   系の圧力よりも上昇したときのみその連通状態を自動的
   に確保する弁機構を設けたことを特徴とする熱処理炉。