JP5556759B2 - 熱処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、所定のガス雰囲気下で焼成などの熱処理を効率的に行うことができる熱処理装置に関する。

たとえばセラミック電子部品を還元性雰囲気で焼成する場合などのように、所定のガス雰囲気下で被処理物を熱処理したい場合がある。このような場合に従来では、たとえば下記の特許文献１に示すように、ローラハースキルン炉が用いられている。

このローラハースキルン炉によれば、加熱室の上部にガス供給管を設けると共に、加熱室の下部にガス排出口を設けてガスの排出を効率的に行っている。また、このキルン炉では、被処理物がセットされているセッターを、加熱室の内部でローラにより搬送している。

しかしながら、従来のキルン炉では、ガス供給管から供給されたガスは、加熱室内で非処理物にはほとんど当たらず、搬送用のローラ間の隙間を通過してガス排出口から排出されるガスがほとんどである。特に非処理物が小さな電子部品であり、セッターの内部に多数収容されている場合には、非処理物の隙間にまでは、雰囲気ガスが良好に行き渡らないおそれがあった。

特開平６−３２３７３８号公報

本発明は、このような実状に鑑みてなされ、その目的は、供給する雰囲気ガスのほぼ全量を効率よく被処理物と接触させることができる熱処理装置を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明に係る熱処理装置は、
熱処理される被処理物が収容される通気性セッターと、
前記通気性セッターを加熱室の内部で搬送方向に移動自在に保持する非通気性の一対のセッター受け部と、を有する熱処理装置であって、
前記通気性セッターは、前記被処理物が収容される収容領域のみが通気性を有し、
一対の前記セッター受け部と前記通気性セッターとにより、前記加熱室の横断面を、ガス供給室とガス排気室とに二分割し、
前記ガス供給室に雰囲気ガスを供給するガス供給手段が前記ガス供給室に具備してあり、
前記ガス排気室内の雰囲気ガスを排出するガス排出手段が前記ガス排気室に具備してあり、
これらのガス供給室とガス排気室とが、前記搬送方向に交差する方向における前記通気性セッターの両側ではガスの流通が困難で、且つ前記通気性セッターの前記収容領域を介して主としてガスの流通が可能となるように、前記一対のセッター受け部は、前記通気性セッターの両側に具備してある非通気部分を保持していることを特徴とする。

本発明に係る熱処理装置では、通気性セッターの非通気部分が、同じく非通気性のセッター受け部により保持されることで、通気性セッターの両側では、ガス供給室とガス排気室との間での通気性が阻害される。そのため、ガス供給室とガス排気室との間では、通気性セッターの収容領域を介して主としてガスの流通が可能となる。

すなわち、ガス供給室に流入する雰囲気ガスのほぼ全量が、通気性セッターの収容領域（被処理物が収容してある領域）を必ず通過し、供給する雰囲気ガスのほぼ全量を効率よく被処理物と接触させることができ、ガスの利用効率が向上する。

好ましくは、前記通気性セッターは、前記被処理物が収容される前記収容領域を構成する金属製網と、前記非通気部分を構成する耐熱性の枠部材とから成る。枠部材は、搬送に耐える強度を実現するとともに、金属製網以外の領域に雰囲気ガスが流れないように隙間を塞ぐ機能を有する。また、金属製網は、セラミックスのセッターと比べて無駄に熱を吸収しないので、被処理物を加熱するためのエネルギーが少なくて済む。さらに、通気性セッターを金属製網と枠部材との組合せとすることで、雰囲気ガスの流路を、被処理物が収容される収容領域のみとすることができる。

好ましくは、前記加熱室の内部で、隣接する前記通気性セッター相互が接触するように、複数の前記通気性セッターが、前記搬送方向に沿って列を成して一対の前記セッター受け部に保持されている。また、好ましくは、搬送方向に沿って上流側の前記通気性セッターを、前記搬送方向に押すことで、列を成している複数の前記通気性セッターを搬送方向に移動させるプッシャー装置を熱処理装置がさらに有する。

このように構成することで、ガス供給室とガス排気室とが区画される状態を維持しながら、通気性セッターを搬送方向に移動させることが可能である。

好ましくは、一対の前記セッター受け部のそれぞれの内側縁は、前記通気性セッターの前記収容領域とは重ならないように、前記非通気部分を保持している。このように構成することで、被処理物が収容される通気性領域の全領域へ確実に雰囲気ガスを流すことができる。

図１は本発明の一実施形態に係る熱処理装置の平面側概略図である。 図２は図１に示すII−II線に沿う概略断面図である。 図３は図１および図２に示す通気性セッターの概略分解斜視図である。 図４は加熱室の内部における通気性セッターの配列を示す概略斜視図である。 図５は図４に示すV−V線に沿う概略断面図である。

以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。
図１に示すように、本発明の一実施形態に係る熱処理装置２は、加熱炉４を有する。加熱炉４の内部には、被処理物がそれぞれ収容してある通気性セッター１０が、後述するプッシャー装置６０により第１搬送方向Ａ１に沿って移動可能になっている。

加熱炉４の入口には、入口側予備室４ａが接続してあり、加熱炉４で加熱する前の被処理物が収容してある通気性セッター１０を予備加熱可能になっている。また、加熱炉４の出口には、出口側予備室４ｂが接続してあり、加熱炉４で加熱された被処理物が収容してある通気性セッター１０を徐々に冷却可能になっている。

入口側予備室４ａには、入口側置換室５ａが接続してあり、第２搬送方向Ａ２から搬送されてきた通気性セッター１０を、入口側置換室５ａ内に入り込ませるようになっている。入口側置換室５ａを通して入口側予備室４ａに通気性セッター１０を送り込むことで、入口側予備室４ａおよび加熱室４の内部に外気が入り込むことを防止している。

また、出口側予備室４ｂには、出口側置換室５ｂが接続してあり、出口側予備室４ｂから第３搬送方向Ａ３に搬送されてきた通気性セッター１０を、出口側置換室５ｂ内に入り込ませるようになっている。出口側置換室５ｂを通して通気性セッター１０を外部に搬送することで、出口側予備室４ｂおよび加熱室４の内部に外気が入り込むことを防止している。

出口側置換室５ｂを通して第３搬送方向Ａ３に搬送された通気性セッター１０は、方向転換部７０ａにて搬送方向が変えられ、リターンコンベア７０により第４搬送方向Ａ４に送られ、方向転換部７０ｂにて、第２搬送方向Ａ２に搬送方向が変えられ入口側置換室５ａ内に送られる。すなわち、通気性セッター１０は、第１搬送方向Ａ１、第３搬送方向Ａ３、第４搬送方向Ａ４および第２搬送方向Ａ２と循環させられる。

本実施形態では、第１搬送方向Ａ１と第４搬送方向Ａ４とは、平行であるが方向が逆であり、第２搬送方向Ａ２と第３搬送方向Ａ３とは、平行であるが方向が逆であるが、このような関係には限定されない。たとえば加熱炉４から出て行く通気性セッター１０が、再び加熱炉４の入口に送り込まれるような循環経路を形成すれば良く、搬送方向は、特に限定されない。

図３に示すように、それぞれの通気性セッター１０は、被処理物が収容される収容領域を構成する金属製網１２と、非通気部分を構成する耐熱性の枠部材１４とから成る。枠部材１４は、搬送に耐える強度を実現するとともに、金属製網以外の領域に雰囲気ガスが流れないように隙間を塞ぐ機能を有する。

本実施形態では、金属製網１２は、矩形状の底板部１２ａと、この矩形状の底板部の４辺からＺ軸方向の上方に立ち上がるように一体化された側板部１２ｂとを有し、通気領域となる収容部１２ｃを構成している。金属製網１２における底板部１２ａの４角部には、Ｘ軸方向の外方に突出するＸ軸係止用凸部１３ｘと、Ｙ軸方向の外方に突出するＹ軸係止用凸部１３ｙと、Ｚ軸方向の下方に突出するＺ軸係止用凸部１３ｚとが形成してある。

これらの凸部１３ｘ、１３ｙ、１３ｚは、金属製網１２を構成するワイヤと同じワイヤまたは別のワイヤ、あるいはその他の部材により形成してある。金属製網１２を構成するワイヤは、たとえばステンレス、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ｐｔ、Ｎｉ−Ｃｒなどの金属で構成してある。

耐熱性の枠部材１４は、たとえばセラミック、金属、耐熱性樹脂などで構成してあり、金属製網１２の底板部１２ａの形状に一致する矩形状の開口部１４ａを有する。

金属製網１２の角部に設けられた凸部１３ｚは、枠部材１４の開口部１４ａにおける角部に入り込み、凸部１３ｘ、１３ｙは、枠部材１４の表面に係止する。凸部１３ｘ、１３ｙ、１３ｚは、弾力変形が可能であり、枠部材１４に対して、金属製網１２を装着が容易になっている。

図４に示すように、本実施形態では、金属製網１２の収容部１２ｃには、被処理物としてのチップ部品５０がＺ軸方向に折り重なって収容することが可能であるが、底板部１２ａの上に、チップ部品５０が一層で収容されていても良い。その場合には、側板部１２ｂは、必ずしも設けなくとも良いが、収容部１２ｃに多量にチップ部品５０を収容する場合には、側板部１２ｂを設けることが好ましい。また、側板部１２ｂは、必ずしも通気性を有する必要はなく、少なくとも底板部１２ａが通気性を有していれば良い。

底板部１２ａに形成してある通気性の開口部は、チップ部品５０のサイズよりも小さく、チップ部品５０が落下しない程度で通気性に優れた複数の開口部であれば良い。各開口部の大きさは、特に限定されないが、チップ部品５０の縦横高さ寸法の内の最小の寸法に対して３０％〜８０％の径の大きさであることが好ましい。

凸部１３ｚの突出長さは、図３に示す枠部材１４の厚みｔｚに対して、６０％〜９０％であることが好ましい。また、凸部１３ｘ、１３ｙの突出長さは、図３に示す枠部材１４のＸ軸方向幅ＷｘおよびＹ軸方向幅Ｗｙに対して、それぞれ６０％〜８０％であることが好ましい。

なお、図面において、図１に示す第１搬送方向Ａ１と平行な方向をＸ軸とし、図３に示す金属製網１２の底板部１２ａと平行でＸ軸と垂直方向をＹ軸とし、底板部１２ａと垂直方向をＺ軸とする。

図２に示すように、加熱炉４の内部には、加熱室２０がＸ軸方向に沿って細長く形成してあり、図示省略してある加熱手段により、加熱室２０の内部は、所定温度に加熱されるようになっている。

加熱室２０の内部には、通気性セッター１０を搬送方向であるＸ軸方向に沿って移動自在に保持する非通気性の一対のセッター受け部３０が装着してある。セッター受け部３０は、加熱室２０を構成する両側の内側壁のＺ軸方向の中間位置に気密に取り付けられ、Ｘ軸方向に沿って加熱室２０の少なくとも全長にわたり形成してあり、予備室４ａおよび／または４ｂにまで延びていても良い。

図５に示すように、本実施形態では、各セッター受け部３０は、リニアベアリング部３２を有し、通気性セッター１０の枠部材１４の下面に接触して通気性セッター１０をＸ軸方向移動自在に保持してある。

リニアベアリング部３２としては、特に限定されず、回転コロを有するベアリング部であっても良いし、単に摺動特性に優れた摺動平面であっても良い。このリニアベアリング部３２では、通気性セッター１０の枠部材１４との間でほとんど隙間が形成されず、そこを通してのガスの流通はほとんどない。

図２に示すように、加熱室２０の断面において、Ｙ軸方向の両側に位置する加熱室の内壁に気密に取り付けられた一対のセッター受け部３０の上に、通気性セッター１０の枠部材１４が保持されることにより、加熱室２０の横断面は、Ｚ軸方向の上下に、ガス供給室２０ａとガス排気室２０ｂとに二分割される。

加熱室２０のガス供給室２０ａに雰囲気ガスを供給するガス供給パイプ４０が、図１に示すように、搬送方向Ａ１であるＸ軸方向に沿って所定間隔で複数位置に設けられ、加熱室２０を、所定のガス雰囲気になるように構成してある。また、ガス排気室２０ｂ内の雰囲気ガスを排出するガス排出通路４２が、加熱室２０の底壁下部に具備してある。ガス排出通路４２は、Ｘ軸方向に連続して設けられても良く、所定間隔で断続的に設けられても良い。

これらのガス供給室２０ａとガス排気室２０ｂとは、通気性セッター１０のＹ軸方向の両側ではガスの流通が困難で、通気性セッター１０の通気領域である底板部１２ａを介して主としてガスの流通が可能となるように、一対のセッター受け部３０は、通気性セッター１０の両側に具備してある非通気部分である枠部材１４を保持している。

また、本実施形態では、図４に示すように、加熱室２０の内部で、隣接する通気性セッター１０における枠部材１４の相互がＸ軸方向に接触するように、複数の通気性セッター１０が搬送方向Ａ１に沿って列を成して一対のセッター受け部３０に保持されている。しかも、図１に示すように、搬送方向Ａ１に沿って上流側の通気性セッター１０を搬送方向Ａ１に押すことで、列を成している複数の通気性セッター１０を搬送方向Ａ１に移動させるプッシャー装置６０が、入口側予備室４ａに装着してある。

プッシャー装置６０が搬送方向Ａ１に沿って上流側の通気性セッター１０を搬送方向Ａ１に押すことで、列を成している複数の通気性セッター１０は、加熱室２０の内部で、図２に示すセッター受け部３０に沿ってＸ軸方向に直線状に案内される。

本実施形態に係る熱処理装置２では、通気性セッター１０の非通気部分である枠部材１４が、同じく非通気性のセッター受け部３０により保持されることで、通気性セッター１０のＹ軸方向の両側では、ガス供給室２０ａとガス排気室２０ｂとの間での通気性が阻害される。そのため、ガス供給室２０ａとガス排気室２０ｂとの間では、通気性セッター１０の通気領域である底板部１２ａを介して主としてガスの流通が可能となる。

すなわち、ガス供給室２０ａに流入する雰囲気ガスのほぼ全量が、通気性セッター１０の通気領域である底板部１２ａを必ず通過することから、図５に示すように仮に収容部１２ｃにチップ部品が重ねて収容してあっても、供給する雰囲気ガスのほぼ全量を効率よくチップ部品５０と接触させることができ、ガスの利用効率が向上する。

また、通気性セッター１０における枠部材１４は、搬送に耐える強度を実現するとともに、金属製網１２以外の領域に雰囲気ガスが流れないように隙間を塞ぐ機能を有する。また、金属製網１２は、セラミックスのセッターと比べて無駄に熱を吸収しないので、チップ部品５０を加熱するためのエネルギーが少なくて済む。さらに、通気性セッター１０を金属製網１２と枠部材１４との組合せとすることで、雰囲気ガスの流路を、チップ部品５０が収容される通気領域である底板部１２ａのみとすることができる。

また本実施形態では、プッシャー装置６０が具備してあることから、加熱室２０の内部において、加熱室２０のＸ軸方向の全長にわたり、ガス供給室２０ａとガス排気室２０ｂとが区画される状態を維持しながら、通気性セッター１０を搬送方向に移動させることが可能である。

しかも、本実施形態では、図５に示すように、一対のセッター受け部３０のそれぞれの内側縁３０ａは、通気性セッター１０の通気領域である底板部１２ａとは重ならないように、非通気部分である枠部材１４を保持している。このように構成することで、被処理物であるチップ部品５０が収容される収容部１２ｃの全領域へ確実に雰囲気ガスを流すことができ、チップ部品の全てに雰囲気ガスを効率的に行き渡せることが可能になる。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変することができる。たとえば上述した実施形態では、加熱炉４の加熱室２０の内部にＸ軸方向に沿って一列の通気性セッター２０を配置したが、Ｘ軸方向に沿って複数列の通気性セッター２０を配置しても良い。

また、被処理物としては、セラミック電子部品などのチップ部品に限定されず、たとえば金属部品、樹脂成形品などを熱処理するための装置としても使用することができる。そして、形状についても略直方体に限らず、色々な形状の被処理物を処理することができる。

さらに上述した実施形態では、加熱室２０において、Ｚ軸方向の上側にガス供給室２０ａを形成し、下側にガス排気室２０ｂを形成したが、その上下が逆であっても良い。すなわち下側にガス供給室２０ａを作り、上側にガス排気室２０ｂが作るように、ガス供給パイプ４０とガス排出通路４２とを上下逆に設けても良い。

さらにまた、上述した実施形態では、通気性セッター１０において、金属製網１２と枠部材１４とを係合するための凸部１３ｘ，１３ｙ，１３ｚを、各底板部１２ａの４つの角部に設けたが、必ずしも角部に設ける必要はなく、しかも、少なくとも周方向に沿って３カ所以上に設ければ良い。

２… 熱処理装置
４… 加熱炉
１０… 通気性セッター
１２… 金属製網
１２ａ… 底板部
１２ｂ… 側板部
１２ｃ… 収容部
１４… 枠部材
１４ａ… 開口部
２０… 加熱室
２０ａ… ガス供給室
２０ｂ… ガス排気室
３０… セッター受け部
３０ａ… 内側縁
３２… リニアベアリング部
４０… ガス供給管（ガス供給手段）
４２… ガス排出通路（ガス排出手段）
５０… チップ部品（被処理物）

Claims (3)

1. 熱処理される被処理物が収容される通気性セッターと、
   前記通気性セッターを加熱室の内部で搬送方向に移動自在に保持する非通気性の一対のセッター受け部と、を有する熱処理装置であって、
   前記通気性セッターは、前記被処理物が収容される収容領域のみが通気性を有し、
   一対の前記セッター受け部と前記通気性セッターとにより、前記加熱室の横断面を、ガス供給室とガス排気室とに二分割し、
   前記ガス供給室に雰囲気ガスを供給するガス供給手段が前記ガス供給室に具備してあり、
   前記ガス排気室内の雰囲気ガスを排出するガス排出手段が前記ガス排気室に具備してあり、
   これらのガス供給室とガス排気室とが、前記搬送方向に交差する方向における前記通気性セッターの両側ではガスの流通が困難で、且つ前記通気性セッターの前記収容領域を介して主としてガスの流通が可能となるように、前記一対のセッター受け部は、前記通気性セッターの両側に具備してある非通気部分を保持し、
   前記通気性セッターは、前記被処理物が収容される前記収容領域を構成する金属製網と、前記非通気部分を構成する耐熱性枠部材とから成ることを特徴とする熱処理装置。
2. 前記加熱室の内部で、隣接する前記通気性セッター相互が接触するように、複数の前記通気性セッターが、前記搬送方向に沿って列を成して一対の前記セッター受け部に保持されており、
   前記搬送方向に沿って上流側の前記通気性セッターを、前記搬送方向に押すことにより、列を成している複数の前記通気性セッターを搬送方向に移動させるプッシャー装置をさらに有する請求項１に記載の熱処理装置。
3. 一対の前記セッター受け部のそれぞれの内側縁は、前記通気性セッターの前記収容領域とは重ならないように、前記非通気部分を保持している請求項１または２に記載の熱処理装置。
   

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