JPS6370088A - 焼結方法およびその装置 - 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］ この発明は、被処理物を均一に加熱して焼結させろ方法
、およびその装置に関する。

Ｕ従来の技術］ 従来の焼結炉は、被処理物の周りに備えたヒータを一斉
に発熱させることによって、加熱室内の被処理物を加熱
ピて焼結させるようになっており、加熱室内における上
下の熱バランスをコントロールする手段を何等備えてい
なかった。

［発明が解決しようとする問題点］ 従来の焼結炉は、加熱室内の上下の熱バランスをコント
ロールする手段を備えていないがために、次のような問
題があった。

すなわち、低圧または真空加熱時は、炉内の対流伝熱に
比べて輻射伝熱の割合が大きくて、炉内の温度が均一に
なりやすものの、高圧ガスを封入して加熱する高圧加熱
時は、対流伝熱の割合が輻射伝熱に比べて非常に大きく
なり、高温ガスが上部に滞留しやすくなる。したがって
、後者の高圧加熱時は、圧力が大きくなるにしたがって
、炉内の上方がより高温、その下方がより低温となって
、大きな温度差を生じていた。その結果、被処理物を均
一に加熱することができず、その品質に悪影響を与える
と共に、製品の歩留りを低下させるという問題があった
。しかも、被処理物全体の焼結のためには、比較的低温
の下部の温度を加熱温度の基準としなければならず、そ
のため全体の平均温度が高くなって、熱効率が悪いとい
う問題もあった。

この発明は、このような問題を解決するものである。

［問題点を解決するための手段］ 第１の発明の焼結方法は、被処理物の入った加熱室内を
真空加熱しｒこ後、加熱室内に加圧ガスを導入し、加熱
室内を高圧加熱して被処理物を焼結させ、その後、加熱
室内に冷却ガスを導入して被処理物を冷却する焼結方法
において、加熱室内にガスが導入されているときに、当
該加熱室の上側を冷却することを特徴とする。

第２の発明の焼結装置は、加熱室内の被処理物を加熱す
るヒータと、加熱室内を真空にする真空手段と、加熱室
内に加圧ガスを導入する加圧ガス導入手段と、加熱室内
に冷却ガスを導入する冷却ガス導入手段を備えた焼結装
置において、加熱室の上側に、その周辺部を冷却する冷
却装置を備えたことを特徴とする。

［作用　］ この発明は、加熱室内にガスを導入している焼結処理中
に、その加熱室の上側を冷却することにより、被処理物
の高圧加熱時は、対流を促進して被処理物を均一に加熱
させ、また冷却ガスによる被処理物の冷却時は、その冷
却を助けて冷却時間を短縮させる。

［実施例］ 以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

まず、第２の発明の焼結装置の構成について説明する。

第１図および第２図は、その焼結装置の第１の実施例を
表す。

図において１は断熱材であり、その内部には加熱室Ｒが
形成されている。加熱室Ｒ内には、被処理物（図示せず
）の納まるインナーケース２が入るようになっており、
また加熱室Ｒ内におけるインナーケース２の外側には、
そのインナーケース２の周方向に沿って並ぶように複数
のヒータ３が備えられている。また、断熱材ｌの外側は
容器４によって囲まれている。この容器４にはフランジ
部５があり、この部分にて、容器４と断熱材ｌのそれぞ
れが２分して開閉されるようになっている。

以上の構成は従来のものと同様である。

この発明の場合は、加熱室Ｒの上側に冷却装置６を装備
し、この冷却装置６を図示しないコントローラによって
コントロールするようになっている。本例の場合、冷却
装置６は、加熱室Ｒの上部に当たる断熱Ｕｔの外側に装
備されている。冷却装置６は、内部を通る冷媒（水やガ
スなど）によって吸熱作用するようになっており、例え
ばジャケットあるいはパイプ構造となっている。

次に、このような構成の焼結装置の作用と併せて、第１
の発明の焼結方法について説明する。

まず、加熱室Ｒ内を真空加熱する。この時は、加熱室Ｒ
内にて対流が生じない輻射加熱となるため、従前どおり
ヒータ３を発熱させ、冷却装置６は作動させない。

次に、加熱室Ｒ内に高温ガスを封入して加熱室Ｒ内を高
圧加熱する。この高圧加熱時は、対流が生じるために、
ヒータ３の発熱のみでは圧力の大きさに応じて加熱室Ｒ
内の上下に大きな温度差を生じることになる。そこで、
コントローラによって冷却装置６を作動させる。冷却装
置６は、断熱材１と容器４との間の空間の上部と、断熱
材１の上部を直接的に冷却する。ところで、断熱材１と
容器４との間のガスは、加熱室Ｒ内のガスよりは低温で
あるものの、やはり高温となったものが上部に滞留して
、断熱材ｌの上部を比較的高温とし、加熱室Ｒ内の温度
分布を不均一化するといった悪影響を及ぼず。冷却装置
６は、その断熱材ｌと容器４との間の空間の上部に滞留
した高温のガスを冷却することによって、その空間内の
対流伝熱を促進すると共に、断熱材１の上部を直接冷却
して、加熱室Ｒ内に対する悪影響を回避する。また、断
熱材ｌを通して間接的に加熱室Ｒ内の上部が冷却される
ことにもなる。このため、加熱室Ｒ内の上部に滞留して
いる高温ガスが冷却されて、その対流伝熱が促進される
。これらの結果、加熱室Ｒの温度が均一となり、被処理
物が均一加熱されることになる。

このようにして、加熱室Ｒ内の被処理物を加熱して焼結
させた後は、断熱材ｌと容器４との間、および加熱室Ｒ
内に冷却ガスを導入して、被処理物を冷却させる。その
際、冷却装置６は引き続き作動させることが有利である
。すなわち、冷却装置６を作動さけることにより、冷却
速度が早まって冷却時間が短くなる訳である。

ところで、インナーケース２は、被処理物Ｗからの脱脂
または脱ガスを低温で行う場合に、断熱材ｌおよびヒー
タ６が汚染されることを防ぐ。

以上の一連の動作を第３図に表す。

図中Ｉは真空加熱工程、■は、高圧ガスを導入して被処
理物を加熱する高圧加熱工程、■は、冷却ガスを導入し
て被処理物を冷却する冷却工程であり、またＡは加熱室
Ｒの温度、Ｂは加熱室Ｒ内の圧力を表す。本実施例の場
合は、高圧加熱工程■と冷却工程■の時に冷却装置６が
作動する。

第４図は、焼結装置の他の構成例を表す。

本例の場合は、冷却装置６を断熱材ｌの上部外側に埋め
込んだ構造となっている。また、冷却装置６の耐熱性に
問題がなければ、その冷却装置６を加熱室Ｒ内における
上方の位置に装備してもよい。

なお、この発明は、インナーケース２を備えていない焼
結装置に対しても適用が可能である。また、加熱室Ｒ内
における断熱材Ｉとヒータ３との間に、インナーケース
２と同様の形状のアウターケースを装備して、そのアウ
ターケースの上部と下部に、雰囲気ガスが流通できる開
口部を設けてもよい。この場合には、アウターケースの
外側がその内側よりも低温となって、加熱室Ｒ内にて好
適な対流が起きる。すなわち、アウターケース内におい
て上昇した高温のガスは、冷却装置６により冷やされた
後、アウターケースの上部の開口部から、比較的低温の
アウターケースの外側に入って下降し、そしてアウター
ケースの下部の開口部　゛から再びアウターケース内に
入って積極的に循環する。このような対流により、加熱
室Ｒ内の温度が一層均一化する。

また、冷却装置６の形式、形状などは任意であり、要は
、加熱室Ｒの上側に備えられて、その周辺部を冷却する
ものであればよい。

［発明の効果］ 以上説明したように、この発明は、加熱室内にガスを導
入している焼結処理中に、その加熱室の上側を冷却する
から、被処理物の高圧加熱時は、対流を促進し被処理物
を均一に加熱して被処理物の品質と歩留まりを向上させ
ることができ、また冷却ガスによる被処理物の冷却時は
、その冷却を助けて冷却時間を短縮することができる。

【図面の簡単な説明】

図はこの発明の詳細な説明するための図であり、第１図
は焼結装置の一実施例の縦断面図、第２図は同焼結装置
の横断面図、第３図は焼結方法を説明するためのタイム
チャート、第４図は焼結装置の他の実施例の横断面図で
ある。 ■・・・・・・断熱材、　２・・・・・・インナーケー
ス。 ３・・・・・・ヒータ、　４・・・・・・容器。 ５・・・・・・フランジ部、　６・・・・・冷却装置。 Ｒ・・・・・加熱室。 第１図 第３図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）被処理物の入った加熱室内を真空加熱した後、加
   熱室内に加圧ガスを導入し、加熱室内を高圧加熱して被
   処理物を焼結させ、その後、加熱室内に冷却ガスを導入
   して被処理物を冷却する焼結方法において、加熱室内に
   ガスが導入されているときに、当該加熱室の上側を冷却
   することを特徴とする焼結方法。
2. （２）加熱室内に加圧ガスを導入して、被処理物を高圧
   加熱しているときに、当該加熱室の上側を冷却すること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の焼結方法。
3. （３）加熱室内に冷却ガスを導入して、被処理物を冷却
   しているときに、当該加熱室の上側を冷却することを特
   徴とする特許請求の範囲第１項に記載の焼結方法。
4. （４）加熱室内の被処理物を加熱するヒータと、加熱室
   内を真空にする真空手段と、加熱室内に加圧ガスを導入
   する加圧ガス導入手段と、加熱室内に冷却ガスを導入す
   る冷却ガス導入手段を備えた焼結装置において、加熱室
   の上側に、その周辺部を冷却する冷却装置を備えたこと
   を特徴とする焼結装置。