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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024076468
(43)【公開日】2024-06-06
(54)【発明の名称】加熱炉
(51)【国際特許分類】
F27B 9/04 20060101AFI20240530BHJP
F27D 7/04 20060101ALI20240530BHJP
F23C 9/00 20060101ALI20240530BHJP
F27D 17/00 20060101ALI20240530BHJP
F27D 19/00 20060101ALI20240530BHJP
F27B 9/24 20060101ALN20240530BHJP
【ＦＩ】
F27B9/04
F27D7/04
F23C9/00
F27D17/00 101A
F27D19/00 Z
F27B9/24 R
【審査請求】未請求
【請求項の数】19
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022187995
(22)【出願日】2022-11-25
(71)【出願人】
【識別番号】000006231
【氏名又は名称】株式会社村田製作所
(74)【代理人】
【識別番号】110001195
【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所
(74)【代理人】
【識別番号】100130638
【弁理士】
【氏名又は名称】野末 貴弘
(74)【代理人】
【氏名又は名称】西澤 均
(72)【発明者】
【氏名】秋本 茂
(72)【発明者】
【氏名】萩谷 亜輝男
【テーマコード（参考）】
3K091
4K050
4K056
4K063
【Ｆターム（参考）】
3K091AA07
3K091BB07
4K050AA02
4K050BA07
4K050BA16
4K050CC07
4K050CC08
4K050CE03
4K050CG04
4K056AA09
4K056BA02
4K056CA10
4K056CA18
4K056DA02
4K056DA22
4K056DA36
4K056FA10
4K056FA11
4K063AA05
4K063BA04
4K063BA12
4K063CA01
(57)【要約】
【課題】本体部の熱処理空間からガスラインへのガスの吸引およびガスラインから熱処理空間へのガスの噴出の切り替えサイクルを長くする。
【解決手段】加熱炉１００は、被処理物１の熱処理を行うための熱処理空間１１を有し、熱処理空間１１内に配置された加熱部を備える本体部１０と、熱処理を行うために必要なガスを本体部１０の熱処理空間１１に供給するガス供給部と、本体部１０の熱処理空間１１に接続されたガスライン３１を有し、熱処理空間１１からガスライン３１へのガスの吸引と、ガスライン３１に吸引されたガスの熱処理空間１１への噴出とを繰り返し行う吸引噴出部３０と、ガスライン３１の内部に設けられ、熱処理空間１１から吸引したガスと、熱処理空間１１へ噴出するガスとの間で熱交換を行うための換熱式の熱交換器４０とを備える。ガスライン３１は、熱処理空間１１以外の外部からガスが供給されないように構成されている。
【選択図】図２
【解決手段】加熱炉１００は、被処理物１の熱処理を行うための熱処理空間１１を有し、熱処理空間１１内に配置された加熱部を備える本体部１０と、熱処理を行うために必要なガスを本体部１０の熱処理空間１１に供給するガス供給部と、本体部１０の熱処理空間１１に接続されたガスライン３１を有し、熱処理空間１１からガスライン３１へのガスの吸引と、ガスライン３１に吸引されたガスの熱処理空間１１への噴出とを繰り返し行う吸引噴出部３０と、ガスライン３１の内部に設けられ、熱処理空間１１から吸引したガスと、熱処理空間１１へ噴出するガスとの間で熱交換を行うための換熱式の熱交換器４０とを備える。ガスライン３１は、熱処理空間１１以外の外部からガスが供給されないように構成されている。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
被処理物の熱処理を行うための熱処理空間を有し、前記熱処理空間内に配置された加熱部を備える本体部と、
熱処理を行うために必要なガスを前記本体部の前記熱処理空間に供給するガス供給部と、
前記本体部の前記熱処理空間に接続されたガスラインを有し、前記熱処理空間から前記ガスラインへのガスの吸引と、前記ガスラインに吸引されたガスの前記熱処理空間への噴出とを繰り返し行う吸引噴出部と、
前記ガスラインの内部に設けられ、前記熱処理空間から吸引したガスと、前記熱処理空間へ噴出するガスとの間で熱交換を行うための換熱式の熱交換器と、
を備え、
前記ガスラインは、前記熱処理空間以外の外部からガスが供給されないように構成されていることを特徴とする加熱炉。
熱処理を行うために必要なガスを前記本体部の前記熱処理空間に供給するガス供給部と、
前記本体部の前記熱処理空間に接続されたガスラインを有し、前記熱処理空間から前記ガスラインへのガスの吸引と、前記ガスラインに吸引されたガスの前記熱処理空間への噴出とを繰り返し行う吸引噴出部と、
前記ガスラインの内部に設けられ、前記熱処理空間から吸引したガスと、前記熱処理空間へ噴出するガスとの間で熱交換を行うための換熱式の熱交換器と、
を備え、
前記ガスラインは、前記熱処理空間以外の外部からガスが供給されないように構成されていることを特徴とする加熱炉。
【請求項2】
前記熱交換器は、前記ガスラインの内部のうち、前記本体部の内部に位置する部分に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の加熱炉。
【請求項3】
前記熱交換器は、前記ガスラインの内部のうち、前記本体部を貫通している領域に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の加熱炉。
【請求項4】
前記熱交換器は、前記熱処理空間から吸引したガスと前記熱処理空間へ噴出するガスのうちの一方のガスが流れる第１の熱交換流路と、他方のガスが流れる第２の熱交換流路とを有し、
前記ガスラインは、前記熱交換器の前記第１の熱交換流路と接続された第１の延伸部と、前記熱交換器の前記第２の熱交換流路と接続された第２の延伸部と、前記第１の延伸部と前記第２の延伸部とを接続する接続部とを有することを特徴とする請求項１に記載の加熱炉。
前記ガスラインは、前記熱交換器の前記第１の熱交換流路と接続された第１の延伸部と、前記熱交換器の前記第２の熱交換流路と接続された第２の延伸部と、前記第１の延伸部と前記第２の延伸部とを接続する接続部とを有することを特徴とする請求項１に記載の加熱炉。
【請求項5】
前記熱交換器の前記第１の熱交換流路と前記第２の熱交換流路とを隔てる隔壁の一部が前記熱処理空間内に露出していることを特徴とする請求項４に記載の加熱炉。
【請求項6】
前記吸引噴出部は、前記第１の延伸部に配置された第１のファンと、前記第２の延伸部に配置され、前記第１のファンの駆動によるガスの流れとは逆向きにガスを流すための第２のファンとを備えることを特徴とする請求項４に記載の加熱炉。
【請求項7】
前記吸引噴出部は、前記第１の延伸部に配置され、前記第１のファンの駆動によるガスの流れとは逆向きにガスを流すための第３のファンと、前記第２の延伸部に配置され、前記第２のファンの駆動によるガスの流れとは逆向きにガスを流すための第４のファンとをさらに備えることを特徴とする請求項６に記載の加熱炉。
【請求項8】
前記第１のファンおよび前記第３のファンは、一方のファンの駆動によるガスが他方のファンに向かうように配置されており、
前記第２のファンおよび前記第４のファンは、一方のファンの駆動によるガスが他方のファンに向かうように配置されていることを特徴とする請求項７に記載の加熱炉。
前記第２のファンおよび前記第４のファンは、一方のファンの駆動によるガスが他方のファンに向かうように配置されていることを特徴とする請求項７に記載の加熱炉。
【請求項9】
前記ガスラインに配置され、前記熱処理空間から吸引されて前記熱交換器を通過したガスを冷却するための冷却器をさらに備え、
前記冷却器には、前記第１の延伸部のうち、前記第１のファンの駆動時に前記第１のファンよりも上流側となる位置に配置された第１の冷却器と、前記第２の延伸部のうち、前記第２のファンの駆動時に前記第２のファンよりも上流側となる位置に配置された第２の冷却器とが含まれることを特徴とする請求項６に記載の加熱炉。
前記冷却器には、前記第１の延伸部のうち、前記第１のファンの駆動時に前記第１のファンよりも上流側となる位置に配置された第１の冷却器と、前記第２の延伸部のうち、前記第２のファンの駆動時に前記第２のファンよりも上流側となる位置に配置された第２の冷却器とが含まれることを特徴とする請求項６に記載の加熱炉。
【請求項10】
前記第１の冷却器および前記第２の冷却器は、前記ガスラインの前記第１の延伸部および前記第２の延伸部のうち、ガスの吸引流路となる延伸部に配置されている冷却器の冷却機能はオン、ガスの噴出流路となる延伸部に配置されている冷却器の冷却機能はオフとなるように構成されている請求項９に記載の加熱炉。
【請求項11】
前記冷却器は、ガスが流れるガス流路と、冷媒が流れる冷媒流路とが交互に積層された構造を有することを特徴とする請求項９に記載の加熱炉。
【請求項12】
前記ガスラインには、水平方向に延伸する部分と、鉛直方向に延伸する部分が含まれており、
前記冷却器は、前記鉛直方向に延伸する部分に配置されていることを特徴とする請求項９に記載の加熱炉。
前記冷却器は、前記鉛直方向に延伸する部分に配置されていることを特徴とする請求項９に記載の加熱炉。
【請求項13】
前記ガスラインの内部のうち、前記冷却器の鉛直下方に配置され、水を気化するための気化器をさらに備えることを特徴とする請求項１２に記載の加熱炉。
【請求項14】
前記吸引噴出部は、前記熱処理空間から前記ガスラインの前記第１の延伸部へのガスの吸引と、前記熱処理空間から前記ガスラインの前記第２の延伸部へのガスの吸引とを１０秒以上１０分以下の時間毎に切り替えて行うことを特徴とする請求項４に記載の加熱炉。
【請求項15】
前記第１のファンと前記第２のファンのうちの一方が駆動状態で他方が非駆動状態にあるときに、非駆動状態にあるファンの回転数を計測する回転数計測部をさらに備えることを特徴とする請求項６に記載の加熱炉。
【請求項16】
前記第１のファンおよび前記第４のファンの組と、前記第２のファンおよび前記第３のファンの組とのうちの一方の組が駆動状態で他方の組が非駆動状態にあるときに、非駆動状態にあるファンの組のうちの少なくとも一方のファンの回転数を計測する回転数計測部をさらに備えることを特徴とする請求項７に記載の加熱炉。
【請求項17】
前記吸引噴出部は、前記第１のファンと前記第２のファンの駆動を制御するための制御部を備えており、
前記制御部は、前記回転数計測部によって計測される回転数が基準回転数と一致するように、駆動状態のファンの駆動を制御することを特徴とする請求項１５に記載の加熱炉。
前記制御部は、前記回転数計測部によって計測される回転数が基準回転数と一致するように、駆動状態のファンの駆動を制御することを特徴とする請求項１５に記載の加熱炉。
【請求項18】
前記被処理物が前記熱処理空間内に載置される載置面に対して、前記被処理物が載置される側に延びる単位法線ベクトルと、前記熱交換器から前記熱処理空間へ噴出されるガスの進行方向に沿った単位ベクトルとの内積が負となるように、前記熱交換器が配置されていることを特徴とする請求項１に記載の加熱炉。
【請求項19】
前記吸引噴出部は、複数設けられていることを特徴とする請求項１～１８のいずれか一項に記載の加熱炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、加熱炉に関する。
【背景技術】
【0002】
炉内にガスを供給し、被処理物の熱処理を行う加熱炉が知られている。
【0003】
そのような加熱炉の一つとして、特許文献１には、炉内のガスを循環ファンによって炉外循環経路に導入するとともに、炉外循環経路に導入したガスを再び炉内に戻す加熱炉が開示されている。炉外循環経路には、ガスとの間で熱交換を行うための蓄熱体と、流路切替装置が設けられている。流路切替装置によって、炉外循環経路を流れるガスの流れが周期的に切り替えられることにより、炉内から炉外循環経路に導入されたガスは、蓄熱体で熱交換が行われて低温とされ、炉内に戻されるガスは、蓄熱体で熱交換が行われて高温とされてから炉内へと噴出される。そのような構成により、特許文献１に記載の加熱炉では、高温で強い循環流を炉内に供給することができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開平９－１７８１１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
上述したように、特許文献１に記載の加熱炉では、炉外循環経路に設けられている蓄熱体で蓄熱と放熱とを交互に行うため、熱交換特性の関係上、ガスの吸引とガスの噴出とを５秒～１０秒程度の短いサイクルで切り替える必要がある。このため、ガスの吸引と噴出の流れを切り替えるための流路切替装置の寿命が短くなる。
【0006】
本発明は、上記課題を解決するものであり、本体部の熱処理空間からガスラインへのガスの吸引とガスラインから熱処理空間へのガスの噴出の切り替えサイクルを長くすることが可能な加熱炉を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の加熱炉は、
被処理物の熱処理を行うための熱処理空間を有し、前記熱処理空間内に配置された加熱部を備える本体部と、
熱処理を行うために必要なガスを前記本体部の前記熱処理空間に供給するガス供給部と、
前記本体部の前記熱処理空間に接続されたガスラインを有し、前記熱処理空間から前記ガスラインへのガスの吸引と、前記ガスラインに吸引されたガスの前記熱処理空間への噴出とを繰り返し行う吸引噴出部と、
前記ガスラインの内部に設けられ、前記熱処理空間から吸引したガスと、前記熱処理空間へ噴出するガスとの間で熱交換を行うための換熱式の熱交換器と、
を備え、
前記ガスラインは、前記熱処理空間以外の外部からガスが供給されないように構成されていることを特徴とする。
被処理物の熱処理を行うための熱処理空間を有し、前記熱処理空間内に配置された加熱部を備える本体部と、
熱処理を行うために必要なガスを前記本体部の前記熱処理空間に供給するガス供給部と、
前記本体部の前記熱処理空間に接続されたガスラインを有し、前記熱処理空間から前記ガスラインへのガスの吸引と、前記ガスラインに吸引されたガスの前記熱処理空間への噴出とを繰り返し行う吸引噴出部と、
前記ガスラインの内部に設けられ、前記熱処理空間から吸引したガスと、前記熱処理空間へ噴出するガスとの間で熱交換を行うための換熱式の熱交換器と、
を備え、
前記ガスラインは、前記熱処理空間以外の外部からガスが供給されないように構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【0008】
本発明の加熱炉によれば、吸引噴出部は、換熱式の熱交換器を備えているため、熱処理空間からガスラインへのガスの吸引およびガスラインから熱処理空間へのガスの噴出の切り替えサイクルを長くすることが可能である。すなわち、熱交換器は、熱処理空間から吸引した高温のガスと、熱処理空間へ噴出する低温のガスとの間で熱交換が行われる構成であるため、ガスの流路を切り替えなくても、蓄熱と放熱を繰り返すための蓄熱体のように急速に温度が上昇または下降し続けることを抑制することができる。このため、熱処理空間からガスラインへのガスの吸引とガスラインから熱処理空間へのガスの噴出の切り替えサイクルを長くすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】第１の実施形態における加熱炉の構成を模式的に示す断面図である。
【図3】コンパクト熱交換器を用いた冷却器の構成を模式的に示す斜視図である。
【図4】熱交換器の構成を模式的に示す斜視図である。
【図5】（ａ）は、第１の実施形態における加熱炉において、熱処理空間からガスラインの第１の延伸部にガスを吸引し、第２の延伸部を経てガスを噴出する動作を説明するための図であり、（ｂ）は、熱処理空間からガスラインの第２の延伸部にガスを吸引し、第１の延伸部を経てガスを噴出する動作を説明するための図である。
【図6】第２の実施形態における加熱炉の構成を模式的に示す断面図である。
【図7】（ａ）は、第２の実施形態における加熱炉において、ガスラインの第１の延伸部にガスを吸引し、第２の延伸部を経てガスを噴出する動作を説明するための図であり、（ｂ）は、ガスラインの第２の延伸部にガスを吸引し、第１の延伸部を経てガスを噴出する動作を説明するための図である。
【図8】第３の実施形態における加熱炉の構成を模式的に示す断面図である。
【図10】第４の実施形態における加熱炉の構成を模式的に示す断面図である。
【図11】熱交換器から熱処理空間へ噴出されるガスの進行方向に沿った単位ベクトルと、被処理物が載置されるプレートの載置面に対して、被処理物が載置される側に延びる単位法線ベクトルとの関係を示す図である。
【図12】第５の実施形態における加熱炉の構成を模式的に示す断面図である。
【図13】駆動状態のファンの回転数と、非駆動状態のファンの回転数との関係を示す図であって、（ａ）は、ＰＷＭ制御でファンを駆動するときのデューティ比を６０％とした場合の回転数を示し、（ｂ）は、デューティ比を７０％とした場合の回転数を示している。
【図14】第６の実施形態における加熱炉の構成を模式的に示す断面図である。
【図15】制御部によって、回転数計測部によって計測される回転数が基準回転数と一致するように、駆動状態のファンの駆動を制御したときの回転数等を示す図である。
【図16】第７の実施形態における加熱炉の構成を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下に本発明の実施形態を示して、本発明の特徴を具体的に説明する。
【0011】
＜第１の実施形態＞
図１は、第１の実施形態における加熱炉１００の構成を模式的に示す断面図である。図２は、図１に示す加熱炉１００をＩＩ－ＩＩ線に沿って切断したときの構成を模式的に示す断面図である。ただし、図２では、後述する駆動用ローラ１３を省略している。
図１は、第１の実施形態における加熱炉１００の構成を模式的に示す断面図である。図２は、図１に示す加熱炉１００をＩＩ－ＩＩ線に沿って切断したときの構成を模式的に示す断面図である。ただし、図２では、後述する駆動用ローラ１３を省略している。
【0012】
ここでは、加熱炉１００がローラーハース炉であるものとして説明する。ローラーハース炉は、炉内の進行方向に沿って一定間隔で複数の駆動用ローラ１３が配置され、被処理物１を駆動用ローラ１３上で搬送する連続式の加熱炉である。図１は、被処理物１の搬送方向と直交する面で加熱炉１００を切断したときの断面を示している。ただし、加熱炉１００がローラーハース炉に限定されることはなく、バッチ式の加熱炉など、他の種類の加熱炉であってもよい。
【0013】
加熱炉１００は、本体部１０と、ガス供給部２０と、吸引噴出部３０と、熱交換器４０とを備える。
【0014】
本体部１０は、被処理物１の熱処理を行うための熱処理空間１１を有し、熱処理空間１１内に配置された加熱部１２を備える。本体部１０の形状や大きさに特に制約はない。加熱部１２は、例えば、１３００℃程度まで加熱可能なヒーターである。本実施形態では、熱処理空間１１に駆動用ローラ１３が配置されており、駆動用ローラ１３と加熱部１２との間に被処理物１が位置するように、被処理物１に対して駆動用ローラ１３とは反対側、すなわち、被処理物１の上方に加熱部１２が配置されている。ただし、加熱部１２の配置場所が被処理物１に対して駆動用ローラ１３とは反対側の位置に限定されることはない。
【0015】
本実施形態において、本体部１０は、図１に示すように、第１の側壁１０ａ、第２の側壁１０ｂ、炉床壁１０ｃおよび天井壁１０ｄの４つの炉壁を備えている。第１の側壁１０ａと第２の側壁１０ｂ、および、炉床壁１０ｃと天井壁１０ｄはそれぞれ、被処理物１の搬送方向と直交する方向において対向する。また、図２に示すように、被処理物１の搬送方向の両端は開口されており、被処理物１が出入りする搬出入口につながっている。第１の側壁１０ａ、第２の側壁１０ｂ、炉床壁１０ｃおよび天井壁１０ｄを含む本体部１０の炉壁は、例えば、断熱材からなる。
【0016】
熱処理対象である被処理物１の種類に制約はなく、例えば、積層セラミックコンデンサ等のチップ状のセラミック電子部品を作製するための未焼成のセラミック素体である。本実施形態では、複数の被処理物１が載せられたプレート２が駆動用ローラ１３上を搬送されるように構成されている。プレート２は、例えば、セラミックからなる。
【0017】
ガス供給部２０は、熱処理を行うために必要なガスを本体部１０の熱処理空間１１に供給する。本体部１０には、ガス供給口１４が設けられており、ガス供給部２０により、ガス供給口１４を介して熱処理に必要なガスが熱処理空間１１に供給される。
【0018】
なお、本体部１０には、熱処理空間１１の圧力が一定に保たれるように、不要なガスを排出するためのガス排出口１５が設けられている。
【0019】
吸引噴出部３０は、本体部１０の熱処理空間１１に接続されたガスライン３１を有し、熱処理空間１１からガスライン３１へのガスの吸引と、ガスライン３１に吸引されたガスの熱処理空間１１への噴出とを繰り返し行う。本明細書において、「熱処理空間１１からガスライン３１へのガスの吸引と、ガスライン３１に吸引されたガスの熱処理空間１１への噴出とを繰り返し行う」とは、後述するように、ガスライン３１に吸引されるガスと、ガスライン３１から噴出されるガスの流れが交互に切り替えられながら、ガスの吸引と噴出が行われることを意味する。
【0020】
ガスライン３１は、熱処理空間１１以外の外部からガスが供給されないように構成されている。すなわち、熱処理空間１１からガスライン３１へと吸引されたガスは、他のガスや空気等が混入されることなく、そのまま熱処理空間１１へと噴出される。したがって、吸引噴出部３０によってガスライン３１に吸引されて熱処理空間１１へと噴出されるガスは、熱処理空間１１内のガスと同じ組成を有するガスである。
【0021】
本実施形態におけるガスライン３１は、後述する熱交換器４０の第１の熱交換流路４１と接続された第１の延伸部３１ａと、熱交換器４０の第２の熱交換流路４２と接続された第２の延伸部３１ｂと、第１の延伸部３１ａと第２の延伸部３１ｂとを接続する接続部３１ｃとを有する。本実施形態では、図２に示すように、第１の延伸部３１ａと第２の延伸部３１ｂはそれぞれ、本体部１０から遠ざかる方向に延伸しており、接続部３１ｃは、第１の側壁１０ａと平行な方向に延伸している。
【0022】
本実施形態において、第１の延伸部３１ａ、第２の延伸部３１ｂ、および、接続部３１ｃは、いずれも同じ高さに位置する。すなわち、ガスライン３１は、ガスが水平方向に流れるように設けられている。
【0023】
本実施形態における吸引噴出部３０は、ガスライン３１の第１の延伸部３１ａに配置された第１のファン３２ａと、第２の延伸部３１ｂに配置され、第１のファン３２ａの駆動によるガスの流れとは逆向きにガスを流すための第２のファン３２ｂとを備える。第１のファン３２ａおよび第２のファン３２ｂはそれぞれ、送風可能なものであれば、どのような構造のものでもよい。以下の説明では、第１のファン３２ａと第２のファン３２ｂを総称して、ファン３２と呼ぶことがある。また、図示は省略するが、吸引噴出部３０は、第１のファン３２ａと第２のファン３２ｂの駆動を制御するための制御部を備えている。
【0024】
第１のファン３２ａは、駆動時に、ガスがガスライン３１の第１の延伸部３１ａから接続部３１ｃへと流れるように配置されている。すなわち、第１のファン３２ａを駆動させると、熱処理空間１１から熱交換器４０を介してガスライン３１の第１の延伸部３１ａへとガスが吸引される。このとき、第２のファン３２ｂは、非駆動状態とする。熱処理空間１１からガスライン３１の第１の延伸部３１ａに吸引されたガスは、接続部３１ｃおよび第２の延伸部３１ｂを通過し、熱交換器４０を介して熱処理空間１１へと噴出される。
【0025】
第２のファン３２ｂは、駆動時に、ガスがガスライン３１の第２の延伸部３１ｂから接続部３１ｃへと流れるように配置されている。すなわち、第２のファン３２ｂを駆動させると、熱処理空間１１から熱交換器４０を介してガスライン３１の第２の延伸部３１ｂへとガスが吸引される。このとき、第１のファン３２ａは、非駆動状態とする。熱処理空間１１からガスライン３１の第２の延伸部３１ｂに吸引されたガスは、接続部３１ｃおよび第１の延伸部３１ａを通過し、熱交換器４０を介して熱処理空間１１へと噴出される。
【0026】
なお、第１のファン３２ａを、その駆動時に、ガスがガスライン３１の第１の延伸部３１ａから熱処理空間１１へと流れるように配置し、第２のファン３２ｂを、その駆動時に、ガスがガスライン３１の第２の延伸部３１ｂから熱処理空間１１へと流れるように配置してもよい。その場合、第１のファン３２ａを駆動させると、熱処理空間１１から熱交換器４０を介してガスライン３１の第２の延伸部３１ｂへとガスが吸引され、第１の延伸部３１ａおよび熱交換器４０を経て熱処理空間１１へとガスが噴出される。また、第２のファン３２ｂを駆動させると、熱処理空間１１から熱交換器４０を介してガスライン３１の第１の延伸部３１ａへとガスが吸引され、第２の延伸部３１ｂおよび熱交換器４０を経て熱処理空間１１へとガスが噴出される。
【0027】
本実施形態における加熱炉１００は、ガスライン３１に配置され、熱処理空間１１から吸引されて後述する熱交換器４０を通過したガスを冷却するための冷却器３３を備えている。冷却器３３には、ガスライン３１の第１の延伸部３１ａに配置された第１の冷却器３３ａと、ガスライン３１の第２の延伸部３１ｂに配置された第２の冷却器３３ｂとが含まれる。第１の冷却器３３ａは、第１の延伸部３１ａのうち、第１のファン３２ａの駆動時に第１のファン３２ａよりも上流側となる位置に配置されている。第２の冷却器３３ｂは、第２の延伸部３１ｂのうち、第２のファン３２ｂの駆動時に第２のファン３２ｂよりも上流側となる位置に配置されている。なお、第１のファン３２ａよりも上流側とは、第１のファン３２ａの駆動時にガスが流れる方向の上流側を意味し、図２では、第１のファン３２ａに対して熱交換器４０に近い側の位置である。同様に、第２のファン３２ｂよりも上流側とは、第２のファン３２ｂの駆動時にガスが流れる方向の上流側を意味し、図２では、第２のファン３２ｂに対して熱交換器４０に近い側の位置である。
【0028】
第１の冷却器３３ａは、熱処理空間１１から熱交換器４０を経てガスライン３１の第１の延伸部３１ａへと吸引されたガスを冷却する。一例として、熱処理空間１１からガスライン３１の第１の延伸部３１ａへと吸引されるガスは、熱交換器４０によって１００℃程度まで冷却された後、第１の冷却器３３ａによって、５０℃以下に冷却される。そのような構成により、第１のファン３２ａに高温のガスが流入して熱的ダメージを受けることを抑制することができる。
【0029】
第２の冷却器３３ｂは、熱処理空間１１からガスライン３１の第２の延伸部３１ｂへと吸引されて、熱交換器４０を通過したガスを冷却する。一例として、熱処理空間１１からガスライン３１の第２の延伸部３１ｂへと吸引されたガスは、熱交換器４０によって１００℃程度まで冷却される。熱交換器４０によって冷却されたガスは、さらに第２の冷却器３３ｂによって、５０℃以下に冷却される。これにより、第２のファン３２ｂに高温のガスが流入して熱的ダメージを受けることを抑制することができる。
【0030】
また、第１の冷却器３３ａおよび第２の冷却器３３ｂが設けられていることにより、熱交換器４０の温度分布を平衡状態に維持することができる。すなわち、第１の冷却器３３ａおよび第２の冷却器３３ｂが設けられていない場合、熱処理空間１１からガスライン３１へのガスの吸引、および、ガスライン３１から熱処理空間１１へのガスの噴出を繰り返す過程で、熱交換器４０の温度が上昇する。その場合、熱交換器４０によって冷却されたガスの温度が１００℃を大きく上回る可能性がある。
【0031】
しかしながら、本実施形態における加熱炉１００では、第１の冷却器３３ａおよび第２の冷却器３３ｂが設けられているので、上述したような熱交換器４０の温度の上昇を抑制し、熱交換器４０を通過したガスの温度が１００℃を大きく上回ることを抑制することができる。
【0032】
後述するように、第１の冷却器３３ａおよび第２の冷却器３３ｂは、ガスライン３１の第１の延伸部３１ａおよび第２の延伸部３１ｂのうち、ガスの吸引流路となる延伸部に配置されている冷却器３２の冷却機能はオン、ガスの噴出流路となる延伸部に配置されている冷却器３２の冷却機能はオフとなるように構成されている。
【0033】
第１の冷却器３３ａおよび第２の冷却器３３ｂとして、例えば、公知の熱交換器を用いることが可能である。図３は、熱交換器の１つであるコンパクト熱交換器を用いた冷却器３３（第１の冷却器３３ａ，第２の冷却器３３ｂ）の構成を模式的に示す斜視図である。図３に示すように、冷却器３３は、高温のガスが流れるガス流路Ｆ１と、冷媒が流れる冷媒流路Ｆ２とが交互に積層された構造を有する。そのような構造により、ガス流路Ｆ１を流れるガスを効果的に冷却することができる。ガス流路Ｆ１と冷媒流路Ｆ２は、互いに直交する向きとなるように構成されている。ガス流路Ｆ１および冷媒流路Ｆ２には、複数のフィンが設けられており、ガス流路Ｆ１を流れるガスと、冷媒流路Ｆ２を流れる冷媒との間で熱交換が行われる。
【0034】
なお、図３では、ガス流路Ｆ１と冷媒流路Ｆ２がそれぞれ２層設けられた構成を示しているが、ガス流路Ｆ１および冷媒流路Ｆ２の積層数が２に限定されることはない。
【0035】
第１の冷却器３３ａの冷却機能について説明する。冷媒流路Ｆ２には、ガス流路Ｆ１を流れるガスを冷却するための冷媒が流れる。冷媒は、例えば、冷風である。例えば、冷媒流路Ｆ２の上流側に冷却ファンを設けて、冷媒流路Ｆ２に冷風を流す。ガス流路Ｆ１には、熱交換器４０を通過したガスが流れる。
【0036】
一例として、熱処理空間１１から吸引されて熱交換器４０を通過した１００℃程度のガスが３０Ｌ／分の風量で第１の冷却器３３ａのガス流路Ｆ１に流入するものとする。第１の冷却器３３ａの冷媒流路Ｆ２に、冷媒として、３０～１２０Ｌ／分の風量の冷風を流すと、ガス流路Ｆ１を流れるガスは５０℃程度まで冷却される。第２の冷却器３３ｂについても同様である。
【0037】
なお、第１の冷却器３３ａおよび第２の冷却器３３ｂは、ガスを冷却できるものであればよく、ガスが流れるガス流路Ｆ１と、冷媒が流れる冷媒流路Ｆ２とが交互に積層された構造の熱交換器に限定されることはない。また、熱交換器４０によってガスが十分に冷却されるのであれば、冷却器３３は省略することが可能である。
【0038】
熱交換器４０は、ガスライン３１の内部に設けられ、熱処理空間１１から吸引したガスと、熱処理空間１１へ噴出するガスとの間で熱交換を行うための換熱式の熱交換器である。熱交換器４０は、熱処理空間１１から吸引したガスと熱処理空間１１へ噴出するガスのうちの一方のガスが流れる第１の熱交換流路４１と、他方のガスが流れる第２の熱交換流路４２とを有する。
【0039】
図４は、熱交換器４０の構成を模式的に示す斜視図である。図４に示すように、熱交換器４０は、第１の熱交換流路４１と第２の熱交換流路４２とが交互に積層された構造を有する。第１の熱交換流路４１と第２の熱交換流路４２は、互いに平行な向きとなるように構成されている。なお、図４では、第１の熱交換流路４１と第２の熱交換流路４２とがそれぞれ２層ずつ設けられた構成を示しているが、第１の熱交換流路４１および第２の熱交換流路４２の積層数が２に限定されることはない。
【0040】
熱交換器４０は、ガスライン３１の内部のうち、本体部１０の内部に位置する部分、具体的には、本体部１０を貫通している領域に設けられている。図１および図２に示す例では、熱交換器４０は、ガスライン３１の内部のうち、本体部１０の第１の側壁１０ａを貫通している領域に設けられている。ただし、熱交換器４０は、本体部１０の第２の側壁１０ｂ側に設けられていてもよいし、後述するように、本体部１０の第１の側壁１０ａ側と第２の側壁１０ｂ側のそれぞれに設けられていてもよい。熱交換器４０がガスライン３１の内部のうち、本体部１０の内部に位置する部分に設けられていることにより、熱交換器４０を通過して熱処理空間１１へと噴出されるガスの温度を、炉内温度により近い温度にすることができる。
【0041】
なお、図１および図２において、熱交換器４０は、ガスライン３１の内部のうち、本体部１０を貫通している領域の全てに設けられているが、本体部１０を貫通している領域の一部にだけ設けられていてもよい。また、熱交換器４０は、ガスライン３１の内部のうち、本体部１０を貫通している領域から本体部１０の外側の領域にはみ出す態様で設けられていてもよい。
【0042】
図１および図２に示すように、熱処理空間１１から吸引したガスと、熱処理空間１１へ噴出するガスとの間で熱交換を行うための換熱式の熱交換器４０がガスライン３１のうち、本体部１０の内部に位置する部分に設けられていることにより、ガスライン３１が熱処理空間１１に接続される位置を１箇所にすることができる。そのような構成により、ガスライン３１が熱処理空間１１と接続される位置が２箇所である構成と比べて、ガスライン３１の設置の自由度が向上する。
【0043】
熱交換器４０の第１の熱交換流路４１は、ガスライン３１の第１の延伸部３１ａと接続されており、第２の熱交換流路４２は、ガスライン３１の第２の延伸部３１ｂと接続されている。熱交換器４０には、層状に複数の第１の熱交換流路４１が設けられており、全ての第１の熱交換流路４１が第１の延伸部３１ａと接続されている。また、熱交換器４０には、層状に複数の第２の熱交換流路４２が設けられており、全ての第２の熱交換流路４２が第２の延伸部３１ｂと接続されている。
【0044】
図４に示すように、熱交換器４０の第１の熱交換流路４１と第２の熱交換流路４２とを隔てる隔壁４３の一部は、本体部１０の熱処理空間１１内に露出している。そのような構成により、熱交換器４０から熱処理空間１１へと噴出されるガスの流れと、熱処理空間１１から熱交換器４０へと吸引されるガスの流れとが干渉することを抑制することができる。図４では、熱交換器４０の第１の熱交換流路４１から熱処理空間１１へとガスが噴出され、熱処理空間１１から第２の熱交換流路４２にガスが吸引される場合のガスの流れを矢印で示している。
【0045】
すなわち、上記隔壁４３の一部が熱処理空間１１内に露出していない構成では、熱交換器４０から熱処理空間１１へと噴出されるガスが熱処理空間１１から吸引されるガスの流れの影響を受けて、直進しづらくなる。例えば、熱交換器４０の第１の熱交換流路４１から熱処理空間１１へとガスが噴出され、熱処理空間１１から第２の熱交換流路４２にガスが吸引される場合、第１の熱交換流路４１から噴出されるガスの一部が第２の熱交換流路４２へとすぐに吸引される流れが生じてしまう。
【0046】
しかしながら、図４に示すように、第１の熱交換流路４１と第２の熱交換流路４２とを隔てる隔壁４３の一部が本体部１０の熱処理空間１１内に露出していることにより、第２の熱交換流路４２には、ガスの直進方向だけでなく、熱処理空間１１内に露出した隔壁４３の側方側からもガスが吸引される。これにより、第１の熱交換流路４１から噴出されるガスの一部が第２の熱交換流路４２へと流れることが抑制されるので、熱処理空間１１へ噴出されるガスは、直進しやすくなる。第１の熱交換流路４１へとガスを吸引し、第２の熱交換流路４２からガスが噴出される場合も同じである。
【0047】
発明者がシミュレーションを行ったところ、隔壁４３の一部が熱処理空間１１内に露出している長さＬ１は、熱交換器４０の幅方向の寸法Ｗ１の１／２以上であれば、上述した噴出ガスの流れと吸引ガスの流れとの干渉を効果的に抑制できることが分かった。例えば、熱交換器４０の幅方向の寸法Ｗ１が３０ｍｍの場合、隔壁４３のうち、熱処理空間１１内に露出している部分の長さＬ１を１５ｍｍ以上とすることが好ましい。
【0048】
また、隔壁４３の一部が熱処理空間１１内に露出していることにより、隔壁４３が熱処理空間１１内に露出している領域において、熱処理空間１１に噴出されるガスに対する熱交換が進み、より熱処理空間１１内の温度に近い温度のガスを被処理物１に向かって噴出することができる。
【0049】
ここで、熱交換器４０の幅方向の寸法Ｗ１が３０ｍｍ、第１の熱交換流路４１および第２の熱交換流路４２の高さＨ１が１．５ｍｍ、隔壁４３の厚さＤ１が１ｍｍ、隔壁４３の一部が熱処理空間１１内に露出している長さＬ１が１５ｍｍ、第１の熱交換流路４１および第２の熱交換流路４２の長さＬ２が２００ｍｍ、第１の熱交換流路４１および第２の熱交換流路４２がそれぞれ７層、熱処理空間１１の温度が１２００℃の場合に、熱交換器４０から熱処理空間１１へ噴出されるガスの温度と、熱処理空間１１から吸引されて熱交換器４０からガスライン３１の第１の延伸部３１ａまたは第２の延伸部３１ｂへと排出されるガスの温度を確認した。ここでは、ガスライン３１を流れるガスの風量を１５Ｌ／分、３０Ｌ／分、４５Ｌ／分と変更して、上述したガスの温度を確認した。確認した結果を表１に示す。表１において「噴出ガス温度」は、熱交換器４０から熱処理空間１１へ噴出されるガスの温度であり、「排出ガス温度」は、熱処理空間１１から吸引されて熱交換器４０からガスライン３１の第１の延伸部３１ａまたは第２の延伸部３１ｂへと排出されるガスの温度である。
【0050】
【表1】
【0051】
表１に示すように、ガスライン３１を流れるガスの風量が１５Ｌ／分の場合、熱交換器４０から熱処理空間１１へと噴出されるガスの温度は１１６９℃であり、熱交換器４０からガスライン３１の第１の延伸部３１ａまたは第２の延伸部３１ｂへと排出されるガスの温度は８１℃であった。また、ガスライン３１を流れるガスの風量が３０Ｌ／分の場合、熱交換器４０から熱処理空間１１へと噴出されるガスの温度は１１４０℃であり、熱交換器４０からガスライン３１の第１の延伸部３１ａまたは第２の延伸部３１ｂへと排出されるガスの温度は１１０℃であった。一方、ガスライン３１を流れるガスの風量が４５Ｌ／分の場合、熱交換器４０から熱処理空間１１へと噴出されるガスの温度は１１１２℃であり、熱交換器４０からガスライン３１の第１の延伸部３１ａまたは第２の延伸部３１ｂへと排出されるガスの温度は１３８℃であった。
【0052】
すなわち、ガスライン３１を流れるガスの風量が３０Ｌ／分以下であれば、熱処理空間１１へと噴出されるガスの温度は１１４０℃以上であり、熱処理空間１１のガスの温度との乖離が６０℃以下となる。すなわち、熱交換器４０から熱処理空間１１へと噴出されるガスの温度は、炉内温度に近い温度である。
【0053】
また、ガスライン３１を流れるガスの風量が３０Ｌ／分以下であれば、熱処理空間１１から吸引されて熱交換器４０を通過して排出されるガスの温度は、１１０℃以下となる。この場合、冷却器３３で、ファン３２の耐熱温度である６０℃以下までガスの温度を下げることは容易となる。
【0054】
したがって、上述した条件では、ガスライン３１を流れるガスの風量は、３０Ｌ／分以下であることが好ましい。
【0055】
ここで、吸引噴出部３０による熱処理空間１１からガスライン３１へのガスの吸引、および、ガスライン３１から熱処理空間１１へのガスの噴出の動作について説明する。
【0056】
図５（ａ）に示すように、第１のファン３２ａを駆動し、第２のファン３２ｂを非駆動状態とすると、本体部１０の熱処理空間１１内のガスが熱交換器４０の第１の熱交換流路４１に吸引される。熱処理空間１１内のガスの温度は、例えば、約１２００℃であるものとする。
【0057】
このとき、ガスの吸引流路となる第１の延伸部３１ａに配置されている第１の冷却器３３ａの冷却機能はオンとし、ガスの噴出流路となる第２の延伸部３１ｂに配置されている第２の冷却器３３ｂの冷却機能はオフとする。
【0058】
熱交換器４０の第１の熱交換流路４１に吸引されたガスは、第２の熱交換流路４２を流れるガスとの間で熱交換が行われて、１００℃前後まで温度が低下する。熱交換器４０の第１の熱交換流路４１を通過したガスは、ガスライン３１の第１の延伸部３１ａへと導入されて、第１の冷却器３３ａのガス流路Ｆ１を通過することにより、５０℃以下の温度まで冷却される。第１の冷却器３３ａを通過したガスは、ガスライン３１の接続部３１ｃを通って、第２の延伸部３１ｂに流入し、熱交換器４０の第２の熱交換流路４２へと導入される。このとき、第２の冷却器３３ｂの冷却機能はオフとなっているので、第２の熱交換流路４２に導入されるガスが必要以上に冷却されることを抑制することができる。
【0059】
熱交換器４０の第２の熱交換流路４２に導入されたガスは、第１の熱交換流路４１を流れるガスとの間で熱交換が行われて、熱処理空間１１内の温度に近い１１５０℃程度の温度まで加熱される。第２の熱交換流路４２を通過したガスは、熱処理空間１１へと噴出されて、プレート２上の複数の被処理物１の表面に達する。
【0060】
図５（ａ）では、熱処理空間１１から熱交換器４０の第１の熱交換流路４１へとガスが吸引され、ガスライン３１の第１の延伸部３１ａ、接続部３１ｃおよび第２の延伸部３１ｂを通過した後、熱交換器４０の第２の熱交換流路４２から熱処理空間１１へとガスが噴出されるときのガスの流れの向きを矢印で示している。
【0061】
続いて、図５（ｂ）に示すように、第２のファン３２ｂを駆動し、第１のファン３２ａを非駆動状態とすると、本体部１０の熱処理空間１１内のガスが熱交換器４０の第２の熱交換流路４２へと吸引される。このとき、ガスの吸引流路となる第２の延伸部３１ｂに配置されている第２の冷却器３３ｂの冷却機能はオンとし、ガスの噴出流路となる第１の延伸部３１ａに配置されている第１の冷却器３３ａの冷却機能はオフとする。熱交換器４０の第２の熱交換流路４２に吸引されたガスは、第１の熱交換流路４１を流れるガスとの間で熱交換が行われて、１００℃前後まで温度が低下する。
【0062】
熱交換器４０の第２の熱交換流路４２を通過したガスは、ガスライン３１の第２の延伸部３１ｂへと導入されて、第２の冷却器３３ｂのガス流路Ｆ１を通過することにより、５０℃以下の温度まで冷却される。第２の冷却器３３ｂを通過したガスは、ガスライン３１の接続部３１ｃを通って、第１の延伸部３１ａに流入し、熱交換器４０の第１の熱交換流路４１へと導入される。このとき、第１の冷却器３３ａの冷却機能はオフとなっているので、第１の熱交換流路４１に導入されるガスが必要以上に冷却されることを抑制することができる。
【0063】
熱交換器４０の第１の熱交換流路４１に導入されたガスは、第２の熱交換流路４２を流れるガスとの間で熱交換が行われて、熱処理空間１１内の温度に近い１１５０℃程度の温度まで加熱される。第１の熱交換流路４１を通過したガスは、熱処理空間１１へと噴出されて、プレート２上の複数の被処理物１の表面に達する。
【0064】
図５（ｂ）では、熱処理空間１１から熱交換器４０の第２の熱交換流路４２へとガスが吸引され、ガスライン３１の第２の延伸部３１ｂ、接続部３１ｃおよび第１の延伸部３１ａを通過した後、熱交換器４０の第１の熱交換流路４１から熱処理空間１１へとガスが噴出されるときのガスの流れの向きを矢印で示している。
【0065】
ここで、上述した第１のファン３２ａの駆動によるガスの吸引および噴出の動作と、第２のファン３２ｂの駆動によるガスの吸引および噴出の動作をそれぞれ「１サイクル」と定義する。
【0066】
上述したサイクル、すなわち、第１のファン３２ａの駆動と第２のファン３２ｂの駆動とを一定時間ごとに繰り返し行うことにより、熱交換器４０の第１の熱交換流路４１および第２の熱交換流路４２のうちの一方の流路から熱処理空間１１内のガスを吸引し、他方の流路から熱処理空間１１へとガスを噴出する動作と、上記他方の流路から熱処理空間１１内のガスを吸引し、一方の流路から熱処理空間１１へとガスを噴出する動作とを繰り返し行うことができる。
【0067】
本実施形態における加熱炉１００によれば、換熱式の熱交換器４０を備えていることにより、上述したサイクルの切り替えを長くすることが可能である。すなわち、熱交換器４０は、熱処理空間１１から吸引した高温のガスと、熱処理空間１１へ噴出する低温のガスとの間で熱交換が行われる構成であるため、ガスの流路を切り替えなくても、蓄熱と放熱を繰り返し行うための蓄熱体のように急速に温度が上昇または下降し続けることを抑制することができる。このため、熱処理空間１１からガスライン３１へのガスの吸引とガスライン３１から熱処理空間１１へのガスの噴出の切り替えサイクルを長くすることが可能である。
【0068】
本実施形態における加熱炉１００では、後述する理由により、吸引噴出部３０は、熱処理空間１１からガスライン３１の第１の延伸部３１ａへのガスの吸引と、熱処理空間１１からガスライン３１の第２の延伸部３１ｂへのガスの吸引とを１０秒以上１０分以下の時間毎に切り替えて行う。
【0069】
第１のファン３２ａの駆動時間と第２のファン３２ｂの駆動時間との割合は、１：１である。ただし、上記駆動時間の割合は、例えば、０．４：０．６～０．６：０．４の範囲で調整することが可能である。すなわち、第１のファン３２ａおよび第２のファン３２ｂの駆動時間はそれぞれ、ガスの吸引および噴出を行う全体の動作時間に対して、４０％以上６０％以下の割合で調整することが可能である。
【0070】
ここで、本実施形態における加熱炉１００は、熱処理空間１１から吸引したガスと、熱処理空間１１へ噴出するガスとの間で熱交換を行うための換熱式の熱交換器４０を備えている。このため、熱交換特性の観点からは、熱交換器４０の第１の熱交換流路４１と第２の熱交換流路４２におけるガスの流れを切り替える必要はなく、連続動作が可能である。しかしながら、ガスの流れを切り替えない場合、冷却機能がオンとなっている冷却器３３でガスが冷却されることにより、ガスに含まれる水蒸気が結露し、表面に付着する結露水が増加する。
【0071】
このため、本実施形態における加熱炉１００では、熱処理空間１１からガスライン３１へ吸引するガスの流れと、ガスライン３１から熱処理空間１１へ噴出されるガスの流れとを吸引噴出部３０によって切り替えるように構成されている。このガスの流れの切り替えは、冷却器３３における結露の発生状況に応じて行えばよい。したがって、第１のファン３２ａの駆動と第２のファン３２ｂの駆動との切り替えは、１０秒以上１０分以下の長い時間毎に行うことができる。このため、上記切り替えを短い時間で行う構成と比べて、第１のファン３２ａと第２のファン３２ｂの寿命を伸ばすことができる。
【0072】
ここで、被処理物１が積層セラミックコンデンサ等のセラミック電子部品を作製するための未焼成のセラミック素体である場合、熱処理によって、バインダー除去や種々の反応が行われる。バインダーは、例えばカーボンである。例えば、セラミック素体内のバインダーは、１５０℃付近の温度で熱分解が生じ、最終的には１０００℃を超える温度になるまでの間にほぼ完全に除去されるが、６００℃を超えるくらいの温度でも、内部に残留する成分を速やかに除去することが望まれる。例えば、バインダーの除去が不完全な状態で炉内の温度が最高温度に到達すると、製造されるセラミック電子部品の構造欠陥や品質低下が生じることが分かっている。したがって、速やかにバインダーを除去することは重要である。
【0073】
一般的に、バインダーの除去には、ガスの流れが有効に作用するため、必要十分な流速のガスを被処理物１の近傍に与えることが望ましい。被処理物１の近傍に必要十分な流速のガスを供給することにより、被処理物１の近傍において、被処理物１の内部からの飛散物を含む飛散ガスの濃度が低下し、被処理物１の内部からの飛散物の除去が促進される。逆に、ガスの流速が低い場合、被処理物１の内部からの飛散物の除去が進みにくくなる。
【0074】
本実施形態における加熱炉１００では、吸引噴出部３０によって、熱処理空間１１からガスライン３１へのガスの吸引と、ガスライン３１に吸引したガスの熱処理空間１１への噴出とを繰り返し行うことにより、炉外からガスライン３１へと新たにガスを導入する必要なく、必要十分な流速のガスを被処理物１の近傍に供給することができる。ガスライン３１から熱処理空間１１へと噴出されるガスは、熱処理空間１１内のガスと同じ組成を有するガスであるため、ガスライン３１から噴出されたガスが当たる位置の被処理物１と、ガスライン３１から噴出されたガスが当たらない位置の被処理物１との間での反応バラツキの発生を抑制することができる。
【0075】
＜第２の実施形態＞
図６は、第２の実施形態における加熱炉１００Ａの構成を模式的に示す断面図である。図６に示す断面図の切断位置は、図２に示す断面図の切断位置と同じである。第２の実施形態における加熱炉１００Ａが第１の実施形態における加熱炉１００と異なるのは、吸引噴出部３０の構成である。
図６は、第２の実施形態における加熱炉１００Ａの構成を模式的に示す断面図である。図６に示す断面図の切断位置は、図２に示す断面図の切断位置と同じである。第２の実施形態における加熱炉１００Ａが第１の実施形態における加熱炉１００と異なるのは、吸引噴出部３０の構成である。
【0076】
第２の実施形態における加熱炉１００Ａにおいて、吸引噴出部３０は、第１の実施形態における吸引噴出部３０の構成に対してさらに、第３のファン３２ｃと第４のファン３２ｄとを備える。第３のファン３２ｃおよび第４のファン３２ｄは、第１のファン３２ａおよび第２のファン３２ｂと同様に、送風可能なものであれば、どのような構造のものでもよい。
【0077】
第３のファン３２ｃは、ガスライン３１の第１の延伸部３１ａに配置され、第１のファン３２ａの駆動によるガスの流れとは逆向きにガスを流すためのファンである。上述したように、第１のファン３２ａは、駆動時に、ガスが第１の延伸部３１ａから接続部３１ｃへと流れるように配置されているので、第３のファン３２ｃは、駆動時に、ガスが接続部３１ｃから第１の延伸部３１ａへと流れるように配置されている。
【0078】
本実施形態において、第１のファン３２ａおよび第３のファン３２ｃは、一方のファンの駆動によるガスが他方のファンに向かうように配置されている。上述したように、第１のファン３２ａは、駆動時に、ガスが第１の延伸部３１ａから接続部３１ｃへと流れるように配置されているので、第３のファン３２ｃは、ガスライン３１の第１の延伸部３１ａのうち、第１のファン３２ａに対して第１の冷却器３３ａとは反対側の位置に設けられている。そのような配置により、第１のファン３２ａの駆動によるガスは、第３のファン３２ｃに向かって流れ、第３のファン３２ｃの駆動によるガスは、第１のファン３２ａに向かって流れる。
【0079】
第４のファン３２ｄは、ガスライン３１の第２の延伸部３１ｂに配置され、第２のファン３２ｂの駆動によるガスの流れとは逆向きにガスを流すためのファンである。上述したように、第２のファン３２ｂは、駆動時に、ガスが第２の延伸部３１ｂから接続部３１ｃへと流れるように配置されているので、第４のファン３２ｄは、駆動時に、ガスが接続部３１ｃから第２の延伸部３１ｂへと流れるように配置されている。
【0080】
本実施形態において、第２のファン３２ｂおよび第４のファン３２ｄは、一方のファンの駆動によるガスが他方のファンに向かうように配置されている。上述したように、第２のファン３２ｂは、駆動時に、ガスが第２の延伸部３１ｂから接続部３１ｃへと流れるように配置されているので、第４のファン３２ｄは、ガスライン３１の第２の延伸部３１ｂのうち、第２のファン３２ｂに対して第２の冷却器３３ｂとは反対側の位置に設けられている。そのような配置により、第２のファン３２ｂの駆動によるガスは、第４のファン３２ｄに向かって流れ、第４のファン３２ｄの駆動によるガスは、第２のファン３２ｂに向かって流れる。
【0081】
このように、ガスライン３１の第１の延伸部３１ａおよび第２の延伸部３１ｂのそれぞれに、ガスの流れが逆向きとなる２つのファンを設けることにより、ファンの駆動によって生じる圧力損失の負荷を２つのファンに分散することが可能となる。これにより、ガスライン３１に設けるファン３２を小型化することが可能となる。
【0082】
ここで、第２の実施形態における加熱炉１００Ａのガスライン３１を介したガスの吸引および噴出動作について説明する。本体部１０の熱処理空間１１内のガスを熱交換器４０の第１の熱交換流路４１へと吸引する場合、図７（ａ）に示すように、第１のファン３２ａと第４のファン３２ｄを駆動し、第２のファン３２ｂと第３のファン３２ｃを非駆動状態にする。このとき、ガスの吸引流路となる第１の延伸部３１ａに配置されている第１の冷却器３３ａの冷却機能はオンとし、ガスの噴出流路となる第２の延伸部３１ｂに配置されている第２の冷却器３３ｂの冷却機能はオフとする。
【0083】
逆に、本体部１０の熱処理空間１１内のガスを熱交換器４０の第２の熱交換流路４２へと吸引する場合には、図７（ｂ）に示すように、第２のファン３２ｂと第３のファン３２ｃを駆動し、第１のファン３２ａと第４のファン３２ｄを非駆動状態にする。このとき、ガスの噴出流路となる第１の延伸部３１ａに配置されている第１の冷却器３３ａの冷却機能はオフとし、ガスの吸引流路となる第２の延伸部３１ｂに配置されている第２の冷却器３３ｂの冷却機能はオンとする。
【0084】
ここで、第１のファン３２ａと第３のファン３２ｃの配置を逆にすることも可能である。ただし、そのような配置とした場合、非駆動状態のファン３２で生じる圧力損失が大きくなることが発明者の実験により分かった。したがって、本実施形態のように、第１のファン３２ａおよび第３のファン３２ｃのうちの一方のファンの駆動によるガスが他方のファンに向かうように配置されていることが好ましい。
【0085】
同様に、第２のファン３２ｂと第４のファン３２ｄの配置を逆にすることも可能であるが、圧力損失を低減するため、本実施形態のように、第２のファン３２ｂおよび第４のファン３２ｄのうちの一方のファンの駆動によるガスが他方のファンに向かうように配置されていることが好ましい。
【0086】
＜第３の実施形態＞
第１の実施形態における加熱炉１００および第２の実施形態における加熱炉１００Ａにおいて、ガスライン３１は、水平方向に延伸する部分である第１の延伸部３１ａ、第２の延伸部３１ｂ、および、接続部３１ｃにより構成されている。
第１の実施形態における加熱炉１００および第２の実施形態における加熱炉１００Ａにおいて、ガスライン３１は、水平方向に延伸する部分である第１の延伸部３１ａ、第２の延伸部３１ｂ、および、接続部３１ｃにより構成されている。
【0087】
これに対して、第３の実施形態における加熱炉１００Ｂでは、ガスライン３１に、水平方向に延伸する部分と、鉛直方向に延伸する部分が含まれている。
【0088】
なお、ここでは、第２の実施形態における加熱炉１００Ａと同様、吸引噴出部３０は、第１のファン３２ａおよび第２のファン３２ｂだけでなく、第３のファン３２ｃおよび第４のファン３２ｄを備えているものとして説明する。ただし、第３のファン３２ｃおよび第４のファン３２ｄを省略した構成としてもよい。
【0089】
図８は、第３の実施形態における加熱炉１００Ｂの構成を模式的に示す断面図である。図１と同様、図８は、被処理物１の搬送方向と直交する面で加熱炉１００Ｂを切断したときの断面を示している。図９は、図８に示す加熱炉１００Ｂを矢印Ｙ１の方向から見たときの構成を模式的に示す図である。
【0090】
本実施形態におけるガスライン３１は、図６に示すガスライン３１を、第１の延伸部３１ａおよび第２の延伸部３１ｂの途中の位置で上方に折り曲げたような形状を有する。すなわち、本実施形態におけるガスライン３１にも、第１の延伸部３１ａ、第２の延伸部３１ｂ、および、接続部３１ｃが含まれるが、第１の延伸部３１ａおよび第２の延伸部３１ｂの形状が図６に示すガスライン３１とは異なる。
【0091】
本実施形態における第１の延伸部３１ａは、本体部１０の外側に向かって水平方向に延伸する部分である第１の水平部３１ａ１と、第１の水平部３１ａ１と接続され、鉛直方向に延伸する部分である第１の鉛直部３１ａ２とを有する。
【0092】
本実施形態における第２の延伸部３１ｂは、本体部１０の外側に向かって水平方向に延伸する部分である第２の水平部３１ｂ１と、第２の水平部３１ｂ１と接続され、鉛直方向に延伸する部分である第２の鉛直部３１ｂ２とを有する。
【0093】
接続部３１ｃは、水平方向に延伸しており、第１の延伸部３１ａの第１の鉛直部３１ａ２と、第２の延伸部３１ｂの第２の鉛直部３１ｂ２とを接続している。
【0094】
図９に示すように、第１の冷却器３３ａ、第１のファン３２ａおよび第３のファン３２ｃは、ガスライン３１の第１の延伸部３１ａのうち、鉛直方向に延伸する部分である第１の鉛直部３１ａ２に配置されている。第１の冷却器３３ａ、第１のファン３２ａおよび第３のファン３２ｃの相対的な配置関係は、第２の実施形態における加熱炉１００Ａと同じである。
【0095】
熱処理空間１１から吸引されて、ガスライン３１の第１の延伸部３１ａに流れるガスは、冷却機能がオンとなっている第１の冷却器３３ａで冷却される。冷却後のガスの温度が露点を下回る場合、ガスに含まれる水蒸気は結露し、表面に付着する。本実施形態における加熱炉１００Ｂでは、第１の冷却器３３ａがガスライン３１の第１の鉛直部３１ａ２に配置されているので、第１の冷却器３３ａの表面に付着した結露水を落下させることができる。これにより、結露水が第１の冷却器３３ａの表面に付着したままとなることを抑制することができる。
【0096】
図９に示すように、第２の冷却器３３ｂ、第２のファン３２ｂおよび第４のファン３２ｄは、ガスライン３１の第２の延伸部３１ｂのうち、鉛直方向に延伸する部分である第２の鉛直部３１ｂ２に配置されている。第２の冷却器３３ｂ、第２のファン３２ｂおよび第４のファン３２ｄの相対的な配置関係は、第２の実施形態における加熱炉１００Ａと同じである。
【0097】
熱処理空間１１から吸引されて、ガスライン３１の第２の延伸部３１ｂに流れるガスは、冷却機能がオンとなっている第２の冷却器３３ｂで冷却される。冷却後のガスの温度が露点を下回る場合、ガスに含まれる水蒸気は結露し、表面に付着する。本実施形態における加熱炉１００Ｂでは、第２の冷却器３３ｂがガスライン３１の第２の鉛直部３１ｂ２に配置されているので、第２の冷却器３３ｂの表面に付着した結露水を落下させることができる。これにより、結露水が第２の冷却器３３ｂの表面に付着したままとなることを抑制することができる。
【0098】
本実施形態における加熱炉１００Ｂは、ガスライン３１の内部のうち、冷却器３３の鉛直下方に配置され、水を気化するための気化器３４をさらに備える。気化器３４は、例えば、アルミニウム、鉄、銅などの金属や、セラミックからなり、フィンを有するヒートシンクである。ヒートシンクの表面は、ポーラス状であってもよい。ただし、気化器３４は、水を気化させることができるものであればよく、ヒートシンクに限定されることはない。本実施形態において、気化器３４には、第１の気化器３４ａと第２の気化器３４ｂとが含まれる。
【0099】
第１の気化器３４ａは、ガスライン３１の内部のうち、第１の冷却器３３ａの鉛直下方であって、第１の水平部３１ａ１と第１の鉛直部３１ａ２とが接続される部分に配置されている。第１の気化器３４ａは、第１の冷却器３３ａの表面に発生し、その後落下した結露水を気化させるために配置されている。
【0100】
第２の気化器３４ｂは、ガスライン３１の内部のうち、第２の冷却器３３ｂの鉛直下方であって、第２の水平部３１ｂ１と第２の鉛直部３１ｂ２とが接続される部分に配置されている。第２の気化器３４ｂは、第２の冷却器３３ｂの表面に発生し、その後落下した結露水を気化させるために配置されている。
【0101】
ファン３２の制御によって、所定時間毎にガスの吸引および噴出を切り替えると、切り替わったガスの流れに乗って、結露水は、冷却器３３内のより高温側へ移動するか、または、下方に落下する。下方に落下した結露水は、気化器３４と接触して気化し、水蒸気として再び本体部１０の熱処理空間１１へ流入する。
【0102】
このように、第３の実施形態における加熱炉１００Ｂによれば、ガスライン３１には、水平方向に延伸する部分と、鉛直方向に延伸する部分が含まれており、冷却器３３は、鉛直方向に延伸する部分に配置されているので、冷却器３３の表面に発生する結露水を落下させることができる。これにより、結露水が冷却器３３の表面に付着したままとなることを抑制することができる。また、ガスライン３１の鉛直方向に延伸する部分に冷却器３３が配置されていることにより、設備の専有面積を縮小することが可能となる。
【0103】
また、第３の実施形態における加熱炉１００Ｂは、ガスライン３１の内部のうち、冷却器３３の鉛直下方に配置され、水を気化するための気化器３４を備えるので、冷却器３３の表面から落下した結露水を速やかに気化させることができる。これにより、結露水をガスライン３１の内部に滞留させることなく、速やかに熱処理空間１１内に還流させることができ、ガスライン３１から熱処理空間１１へ噴出されるガスの組成と、熱処理空間１１内のガスの組成との乖離を小さくすることができる。
【0104】
なお、冷却器３３の表面に発生して落下した結露水がガスライン３１の内部で気化するのであれば、気化器３４は省略することが可能である。
【0105】
また、第１の鉛直部３１ａ２および第２の鉛直部３１ｂ２は、必ずしも鉛直方向に延伸している必要は無く、鉛直方向に対して傾いていてもよい。例えば、水平面と第１の鉛直部３１ａ２との間の角度、および、水平面と第２の鉛直部３１ｂ２との間の角度は、６０°であってもよい。
【0106】
＜第４の実施形態＞
第１の実施形態における加熱炉１００では、熱交換器４０から熱処理空間１１へは、水平方向にガスが噴出される。このため、プレート２上の複数の被処理物１に向けてガスが噴出されるように、熱交換器４０は、プレート２が載置される駆動用ローラ１３に対してできるだけ近い高さの位置に設けられることが好ましい。
第１の実施形態における加熱炉１００では、熱交換器４０から熱処理空間１１へは、水平方向にガスが噴出される。このため、プレート２上の複数の被処理物１に向けてガスが噴出されるように、熱交換器４０は、プレート２が載置される駆動用ローラ１３に対してできるだけ近い高さの位置に設けられることが好ましい。
【0107】
しかしながら、図１では省略しているが、ガスライン３１が貫通している本体部１０の第１の側壁１０ａには、駆動用ローラ１３を駆動するためのモータなどの駆動部が設けられている。このため、熱交換器４０を駆動用ローラ１３に対してできるだけ近い高さの位置に配置すると、駆動用ローラ１３の駆動部とガスライン３１とが干渉する可能性があり、設計に工夫を要する。
【0108】
このため、第４の実施形態における加熱炉１００Ｃでは、熱交換器４０は、駆動用ローラ１３の駆動部から離れた位置に設けられている。
【0109】
【0110】
第１の実施形態における加熱炉１００と比べて、本実施形態における熱交換器４０は、駆動用ローラ１３に対してより高い位置、すなわち、駆動用ローラ１３の搬送面と直交する高さ方向において、駆動用ローラ１３から遠ざかった位置に設けられている。そのような配置により、駆動用ローラ１３の駆動部とガスライン３１とが干渉することを抑制することができる。
【0111】
本実施形態では、被処理物１が熱処理空間１１内に載置される載置面に対して、被処理物１が載置される側に延びる単位法線ベクトルと、熱交換器４０から熱処理空間１１へ噴出されるガスの進行方向に沿った単位ベクトルとの内積が負となるように、熱交換器４０が配置されている。このことについて、図１１を用いて説明する。
【0112】
なお、熱交換器４０からは、先端に向かって第１の熱交換流路４１および第２の熱交換流路４２が延伸する方向に沿ってガスが噴出されるので、熱交換器４０から熱処理空間１１へ噴出されるガスの進行方向に沿った単位ベクトルとは、先端に向かって第１の熱交換流路４１および第２の熱交換流路４２が延伸する方向に沿った単位ベクトルを意味する。
【0113】
図１１は、熱交換器４０から熱処理空間１１へ噴出されるガスの進行方向に沿った単位ベクトルｖと、被処理物１が載置されるプレート２の載置面２ａに対して、被処理物１が載置される側に延びる単位法線ベクトルｎとの関係を示す図である。単位ベクトルｖと単位法線ベクトルｎとの内積（ｖ・ｎ）は負である。すなわち、熱交換器４０から斜め下方に向かってガスが噴出されるように、熱交換器４０の第１の熱交換流路４１および第２の熱交換流路４２の向きが調整されている。
【0114】
第４の実施形態における加熱炉１００Ｃによれば、駆動用ローラ１３の駆動部とガスライン３１との干渉を抑制することができる。また、熱処理空間１１内におけるプレート２上の複数の被処理物１には、斜め上方からガスが吹き付けられるため、より多くの被処理物１に対してガスを吹き付けることが可能となる。これにより、より多くの被処理物１に対する反応を促進させることができ、被処理物１毎の反応のバラツキをさらに抑制することができる。
【0115】
【0116】
第５の実施形態における加熱炉１００Ｄは、第１の実施形態における加熱炉１００の構成に対して、回転数計測部５０をさらに備える。回転数計測部５０は、第１のファン３２ａと第２のファン３２ｂのうちの一方が駆動状態で他方が非駆動状態にあるときに、非駆動状態にあるファン３２の回転数を計測する。
【0117】
熱交換器４０が設けられた構成では、蓄熱および放熱を繰り返し行うための蓄熱体が設けられた構成と比べて、ガスライン３１の圧力損失が小さいため、ガスライン３１に配置するファン３２として、比較的低静圧特性のファンを用いることができる。低静圧特性のファン３２は、非駆動状態のときに、ガスライン３１を流れるガスによって、ガスライン３１を流れるガスの風量に応じた回転数で回転する。このため、非駆動状態のファン３２の回転数を回転数計測部５０で計測することによって、ガスライン３１を流れるガスの風量を把握することが可能である。
【0118】
図１３（ａ）、（ｂ）は、駆動状態のファン３２の回転数と、非駆動状態のファン３２の回転数との関係を示す図である。駆動状態のファン３２は、第１のファン３２ａと第２のファン３２ｂのうちの一方のファンであり、非駆動状態のファン３２は、他方のファンである。図１３（ａ）は、ＰＷＭ制御でファン３２を駆動するときのデューティ比を６０％とした場合の回転数を示し、図１３（ｂ）は、デューティ比を７０％とした場合の回転数を示している。図１３において、ＰＣｎｔ１は、第１のファン３２ａの回転数であり、ＰＣｎｔ２は、第２のファン３２ｂの回転数である。
【0119】
図１３（ａ）、（ｂ）に示すように、駆動状態のファン３２の回転数の増減に伴い、非駆動状態のファン３２の回転数が変化している。ガスライン３１を流れるガスの温度は、３０℃以上５０℃以下程度でほぼ一定であり、回転数計測部５０で計測される非駆動状態のファン３２の回転数は、ガスライン３１を流れるガスの風量に応じたものである。
【0120】
ここで、熱処理空間１１のガスの温度を変化させた場合、熱処理空間１１のガスの温度上昇に伴って、熱交換器４０の第１の熱交換流路４１および第２の熱交換流路４２を流れるガスの温度分布が上昇して圧力損失が変化する。この場合、駆動状態のファン３２の回転数が一定であっても、ガスライン３１を流れるガスの風量が変化してしまう。このため、駆動状態のファン３２の回転数からガスライン３１を流れるガスの風量を精度良く把握することはできない。
【0121】
しかしながら、本実施形態における加熱炉１００Ｄでは、回転数計測部５０によって非駆動状態のファン３２の回転数を計測することにより、ガスライン３１を流れるガスの風量を精度良く把握することができる。また、ガスライン３１を流れるガスの風量を把握するために、ガスライン３１にガスを流すために設けられているファン３２を利用することができるため、風量を測定するための別の装置等を設ける必要がない。これにより、ガスライン３１に流れるガスの風量を把握可能な加熱炉１００Ｄの構成を簡易化することができる。
【0122】
なお、第２の実施形態における加熱炉１００Ａに対して、回転数計測部５０を設けた構成とすることも可能である。その場合、回転数計測部５０は、第１のファン３２ａおよび第４のファン３２ｄの組と、第２のファン３２ｂおよび第３のファン３２ｃの組とのうちの一方の組が駆動状態で他方の組が非駆動状態にあるときに、非駆動状態にあるファン３２の組のうちの少なくとも一つのファン３２の回転数を計測する。この場合も、回転数計測部５０によって測定される非駆動状態のファン３２の回転数に基づいて、ガスライン３１を流れるガスの風量を精度良く把握することができる。
【0123】
＜第６の実施形態＞
図１４は、第６の実施形態における加熱炉１００Ｅの構成を模式的に示す断面図である。図１４に示す断面図の切断位置は、図２に示す断面図の切断位置と同じである。第６の実施形態における加熱炉１００Ｅは、第５の実施形態における加熱炉１００Ｄと同様に、回転数計測部５０を備えており、後述する制御部３５の制御に特徴がある。
図１４は、第６の実施形態における加熱炉１００Ｅの構成を模式的に示す断面図である。図１４に示す断面図の切断位置は、図２に示す断面図の切断位置と同じである。第６の実施形態における加熱炉１００Ｅは、第５の実施形態における加熱炉１００Ｄと同様に、回転数計測部５０を備えており、後述する制御部３５の制御に特徴がある。
【0124】
図１４に示すように、吸引噴出部３０は、第１のファン３２ａと第２のファン３２ｂの駆動を制御するための制御部３５を備えている。本実施形態において、制御部３５は、回転数計測部５０によって計測される回転数が基準回転数と一致するように、駆動状態のファン３２の駆動を制御する。基準回転数は、例えば、ガスライン３１を流れるガスの風量を所望の風量とするために予め設定しておく。制御部３５は、例えば、フィードバック制御により、回転数計測部５０によって計測される回転数と基準回転数とを一致させる。回転数計測部５０によって計測される回転数が基準回転数と一致するように、制御部３５が駆動状態のファン３２の駆動を制御することにより、ガスライン３１の内部に異物が付着するなどして、ガスライン３１の内部の状態が変化した場合でも、ガスライン３１を流れるガスの風量が所望の風量となるように制御することが可能となる。
【0125】
図１５は、制御部３５によって、回転数計測部５０によって計測される回転数が基準回転数と一致するように、駆動状態のファン３２の駆動を制御したときの回転数等を示す図である。図１５において、ＰＷＭ１は、第１の制御状態のときの駆動状態のファン３２を制御するためのＰＷＭ制御の出力信号、ｉＰＣｎｔ１は、第１の制御状態のときの駆動状態のファン３２の回転数、ＰＷＭ２は、第２の制御状態のときの駆動状態のファン３２を制御するためのＰＷＭ制御の出力信号、ｉＰＣｎｔ２は、第２の制御状態のときの駆動状態のファン３２の回転数である。第１の制御状態は、第１のファン３２ａが駆動状態で、第２のファン３２ｂが非駆動状態である。第２の制御状態は、第１のファン３２ａが非駆動状態で、第２のファン３２ｂが駆動状態である。
【0126】
第１の制御状態および第２の制御状態ではそれぞれ、回転数計測部５０によって計測される非駆動状態のファン３２の回転数が８００ｒｐｍとなるように、駆動状態のファン３２のＰＷＭ制御の出力を制御した。これにより、図１５に示すように、非駆動状態のファン３２の回転数を８００ｒｐｍでほぼ一定となるように制御することができた。
【0127】
なお、上述した制御例では、非駆動状態のファン３２の回転数が８００ｒｐｍとなるように制御したが、非駆動状態のファン３２が安定して回転する風量以上で、かつ、駆動状態のファン３２のＰＷＭ制御のデューティ比が１００％以内であれば、任意の回転数に制御することが可能である。
【0128】
なお、第２の実施形態における加熱炉１００Ａに対して、回転数計測部５０を設けた構成でも、同様の制御を行うことが可能である。すなわち、制御部３５は、回転数計測部５０によって計測される回転数が基準回転数と一致するように、駆動状態のファン３２の駆動を制御すればよい。
【0129】
＜第７の実施形態＞
第１の実施形態における加熱炉１００～第６の実施形態における加熱炉１００Ｅはそれぞれ、１つの吸引噴出部３０を備えている。これに対して、第７の実施形態における加熱炉１００Ｆでは、複数の吸引噴出部３０が設けられている。複数の吸引噴出部３０が設けられていることにより、被処理物１に対してより多くのガスを吹き付けることが可能となる。これにより、より多くの被処理物１に対する反応を促進させることができ、被処理物１毎の反応のバラツキをさらに抑制することができる。
第１の実施形態における加熱炉１００～第６の実施形態における加熱炉１００Ｅはそれぞれ、１つの吸引噴出部３０を備えている。これに対して、第７の実施形態における加熱炉１００Ｆでは、複数の吸引噴出部３０が設けられている。複数の吸引噴出部３０が設けられていることにより、被処理物１に対してより多くのガスを吹き付けることが可能となる。これにより、より多くの被処理物１に対する反応を促進させることができ、被処理物１毎の反応のバラツキをさらに抑制することができる。
【0130】
【0131】
図１６に示す例では、４つの吸引噴出部３０が設けられている。具体的には、本体部１０の第１の側壁１０ａ側に２つの吸引噴出部３０が設けられ、第１の側壁１０ａと対向する第２の側壁１０ｂ側に２つの吸引噴出部３０が設けられている。ただし、吸引噴出部３０の数が４つに限定されることはないし、１つの側壁側に全ての吸引噴出部３０が設けられていてもよい。
【0132】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内において、種々の応用、変形を加えることが可能である。例えば、各実施形態における加熱炉の特徴的な構成は、適宜組み合わせることができる。
【0133】
本体部１０の形状は、上述した実施形態で説明した形状に限定されることはない。例えば、本体部１０の形状は、略球状の形状でもよい。
【0134】
上述した各実施形態では、吸引噴出部３０がファン３２を備え、ファン３２の駆動により、熱処理空間１１からガスライン３１へのガスの吸引と、ガスライン３１から熱処理空間１１へのガスの噴出とを行うものとして説明した。しかしながら、ガスの吸引および噴出を行うための動力源がファン３２に限定されることはない。例えば、ガスライン３１にピストンを配置し、ピストンの筒の内部を可動部が往復運動することによってガスの吸引と噴出とを行うようにしてもよい。
【0135】
本出願における加熱炉は、以下の通りである。
＜１＞．被処理物の熱処理を行うための熱処理空間を有し、前記熱処理空間内に配置された加熱部を備える本体部と、
熱処理を行うために必要なガスを前記本体部の前記熱処理空間に供給するガス供給部と、
前記本体部の前記熱処理空間に接続されたガスラインを有し、前記熱処理空間から前記ガスラインへのガスの吸引と、前記ガスラインに吸引されたガスの前記熱処理空間への噴出とを繰り返し行う吸引噴出部と、
前記ガスラインの内部に設けられ、前記熱処理空間から吸引したガスと、前記熱処理空間へ噴出するガスとの間で熱交換を行うための換熱式の熱交換器と、
を備え、
前記ガスラインは、前記熱処理空間以外の外部からガスが供給されないように構成されていることを特徴とする加熱炉。
＜２＞．前記熱交換器は、前記ガスラインの内部のうち、前記本体部の内部に位置する部分に設けられていることを特徴とする＜１＞に記載の加熱炉。
＜３＞．前記熱交換器は、前記ガスラインの内部のうち、前記本体部を貫通している領域に設けられていることを特徴とする請求項＜２＞に記載の加熱炉。
＜４＞．前記熱交換器は、前記熱処理空間から吸引したガスと前記熱処理空間へ噴出するガスのうちの一方のガスが流れる第１の熱交換流路と、他方のガスが流れる第２の熱交換流路とを有し、
前記ガスラインは、前記熱交換器の前記第１の熱交換流路と接続された第１の延伸部と、前記熱交換器の前記第２の熱交換流路と接続された第２の延伸部と、前記第１の延伸部と前記第２の延伸部とを接続する接続部とを有することを特徴とする＜１＞～＜３＞のいずれか一つに記載の加熱炉。
＜５＞．前記熱交換器の前記第１の熱交換流路と前記第２の熱交換流路とを隔てる隔壁の一部が前記熱処理空間内に露出していることを特徴とする＜４＞に記載の加熱炉。
＜６＞．前記吸引噴出部は、前記第１の延伸部に配置された第１のファンと、前記第２の延伸部に配置され、前記第１のファンの駆動によるガスの流れとは逆向きにガスを流すための第２のファンとを備えることを特徴とする＜４＞または＜５＞に記載の加熱炉。
＜７＞．前記吸引噴出部は、前記第１の延伸部に配置され、前記第１のファンの駆動によるガスの流れとは逆向きにガスを流すための第３のファンと、前記第２の延伸部に配置され、前記第２のファンの駆動によるガスの流れとは逆向きにガスを流すための第４のファンとをさらに備えることを特徴とする＜６＞に記載の加熱炉。
＜８＞．前記第１のファンおよび前記第３のファンは、一方のファンの駆動によるガスが他方のファンに向かうように配置されており、
前記第２のファンおよび前記第４のファンは、一方のファンの駆動によるガスが他方のファンに向かうように配置されていることを特徴とする＜７＞に記載の加熱炉。
＜９＞．前記ガスラインに配置され、前記熱処理空間から吸引されて前記熱交換器を通過したガスを冷却するための冷却器をさらに備え、
前記冷却器には、前記第１の延伸部のうち、前記第１のファンの駆動時に前記第１のファンよりも上流側となる位置に配置された第１の冷却器と、前記第２の延伸部のうち、前記第２のファンの駆動時に前記第２のファンよりも上流側となる位置に配置された第２の冷却器とが含まれることを特徴とする＜６＞～＜８＞のいずれか一つに記載の加熱炉。
＜１０＞． 前記第１の冷却器および前記第２の冷却器は、前記ガスラインの前記第１の延伸部および前記第２の延伸部のうち、ガスの吸引流路となる延伸部に配置されている冷却器の冷却機能はオン、ガスの噴出流路となる延伸部に配置されている冷却器の冷却機能はオフとなるように構成されている＜９＞に記載の加熱炉。
＜１１＞．前記冷却器は、ガスが流れるガス流路と、冷媒が流れる冷媒流路とが交互に積層された構造を有することを特徴とする＜９＞または＜１０＞に記載の加熱炉。
＜１２＞．前記ガスラインには、水平方向に延伸する部分と、鉛直方向に延伸する部分が含まれており、
前記冷却器は、前記鉛直方向に延伸する部分に配置されていることを特徴とする＜９＞～＜１１＞のいずれか一つに記載の加熱炉。
＜１３＞．前記ガスラインの内部のうち、前記冷却器の鉛直下方に配置され、水を気化するための気化器をさらに備えることを特徴とする＜１２＞に記載の加熱炉。
＜１４＞．前記吸引噴出部は、前記熱処理空間から前記ガスラインの前記第１の延伸部へのガスの吸引と、前記熱処理空間から前記ガスラインの前記第２の延伸部へのガスの吸引とを１０秒以上１０分以下の時間毎に切り替えて行うことを特徴とする＜４＞～＜１３＞のいずれか一つに記載の加熱炉。
＜１５＞．前記第１のファンと前記第２のファンのうちの一方が駆動状態で他方が非駆動状態にあるときに、非駆動状態にあるファンの回転数を計測する回転数計測部をさらに備えることを特徴とする＜６＞、＜９＞、＜１０＞、＜１１＞、＜１２＞または＜１３＞に記載の加熱炉。
＜１６＞．前記第１のファンおよび前記第４のファンの組と、前記第２のファンおよび前記第３のファンの組とのうちの一方の組が駆動状態で他方の組が非駆動状態にあるときに、非駆動状態にあるファンの組のうちの少なくとも一方のファンの回転数を計測する回転数計測部をさらに備えることを特徴とする＜７＞または＜８＞に記載の加熱炉。
＜１７＞．前記吸引噴出部は、前記第１のファンと前記第２のファンの駆動を制御するための制御部を備えており、
前記制御部は、前記回転数計測部によって計測される回転数が基準回転数と一致するように、駆動状態のファンの駆動を制御することを特徴とする＜１５＞または＜１６＞に記載の加熱炉。
＜１８＞．前記被処理物が前記熱処理空間内に載置される載置面に対して、前記被処理物が載置される側に延びる単位法線ベクトルと、前記熱交換器から前記熱処理空間へ噴出されるガスの進行方向に沿った単位ベクトルとの内積が負となるように、前記熱交換器が配置されていることを特徴とする＜１＞～＜１７＞のいずれか一つに記載の加熱炉。
＜１９＞．前記吸引噴出部は、複数設けられていることを特徴とする＜１＞～＜１８＞のいずれか一つに記載の加熱炉。
＜１＞．被処理物の熱処理を行うための熱処理空間を有し、前記熱処理空間内に配置された加熱部を備える本体部と、
熱処理を行うために必要なガスを前記本体部の前記熱処理空間に供給するガス供給部と、
前記本体部の前記熱処理空間に接続されたガスラインを有し、前記熱処理空間から前記ガスラインへのガスの吸引と、前記ガスラインに吸引されたガスの前記熱処理空間への噴出とを繰り返し行う吸引噴出部と、
前記ガスラインの内部に設けられ、前記熱処理空間から吸引したガスと、前記熱処理空間へ噴出するガスとの間で熱交換を行うための換熱式の熱交換器と、
を備え、
前記ガスラインは、前記熱処理空間以外の外部からガスが供給されないように構成されていることを特徴とする加熱炉。
＜２＞．前記熱交換器は、前記ガスラインの内部のうち、前記本体部の内部に位置する部分に設けられていることを特徴とする＜１＞に記載の加熱炉。
＜３＞．前記熱交換器は、前記ガスラインの内部のうち、前記本体部を貫通している領域に設けられていることを特徴とする請求項＜２＞に記載の加熱炉。
＜４＞．前記熱交換器は、前記熱処理空間から吸引したガスと前記熱処理空間へ噴出するガスのうちの一方のガスが流れる第１の熱交換流路と、他方のガスが流れる第２の熱交換流路とを有し、
前記ガスラインは、前記熱交換器の前記第１の熱交換流路と接続された第１の延伸部と、前記熱交換器の前記第２の熱交換流路と接続された第２の延伸部と、前記第１の延伸部と前記第２の延伸部とを接続する接続部とを有することを特徴とする＜１＞～＜３＞のいずれか一つに記載の加熱炉。
＜５＞．前記熱交換器の前記第１の熱交換流路と前記第２の熱交換流路とを隔てる隔壁の一部が前記熱処理空間内に露出していることを特徴とする＜４＞に記載の加熱炉。
＜６＞．前記吸引噴出部は、前記第１の延伸部に配置された第１のファンと、前記第２の延伸部に配置され、前記第１のファンの駆動によるガスの流れとは逆向きにガスを流すための第２のファンとを備えることを特徴とする＜４＞または＜５＞に記載の加熱炉。
＜７＞．前記吸引噴出部は、前記第１の延伸部に配置され、前記第１のファンの駆動によるガスの流れとは逆向きにガスを流すための第３のファンと、前記第２の延伸部に配置され、前記第２のファンの駆動によるガスの流れとは逆向きにガスを流すための第４のファンとをさらに備えることを特徴とする＜６＞に記載の加熱炉。
＜８＞．前記第１のファンおよび前記第３のファンは、一方のファンの駆動によるガスが他方のファンに向かうように配置されており、
前記第２のファンおよび前記第４のファンは、一方のファンの駆動によるガスが他方のファンに向かうように配置されていることを特徴とする＜７＞に記載の加熱炉。
＜９＞．前記ガスラインに配置され、前記熱処理空間から吸引されて前記熱交換器を通過したガスを冷却するための冷却器をさらに備え、
前記冷却器には、前記第１の延伸部のうち、前記第１のファンの駆動時に前記第１のファンよりも上流側となる位置に配置された第１の冷却器と、前記第２の延伸部のうち、前記第２のファンの駆動時に前記第２のファンよりも上流側となる位置に配置された第２の冷却器とが含まれることを特徴とする＜６＞～＜８＞のいずれか一つに記載の加熱炉。
＜１０＞． 前記第１の冷却器および前記第２の冷却器は、前記ガスラインの前記第１の延伸部および前記第２の延伸部のうち、ガスの吸引流路となる延伸部に配置されている冷却器の冷却機能はオン、ガスの噴出流路となる延伸部に配置されている冷却器の冷却機能はオフとなるように構成されている＜９＞に記載の加熱炉。
＜１１＞．前記冷却器は、ガスが流れるガス流路と、冷媒が流れる冷媒流路とが交互に積層された構造を有することを特徴とする＜９＞または＜１０＞に記載の加熱炉。
＜１２＞．前記ガスラインには、水平方向に延伸する部分と、鉛直方向に延伸する部分が含まれており、
前記冷却器は、前記鉛直方向に延伸する部分に配置されていることを特徴とする＜９＞～＜１１＞のいずれか一つに記載の加熱炉。
＜１３＞．前記ガスラインの内部のうち、前記冷却器の鉛直下方に配置され、水を気化するための気化器をさらに備えることを特徴とする＜１２＞に記載の加熱炉。
＜１４＞．前記吸引噴出部は、前記熱処理空間から前記ガスラインの前記第１の延伸部へのガスの吸引と、前記熱処理空間から前記ガスラインの前記第２の延伸部へのガスの吸引とを１０秒以上１０分以下の時間毎に切り替えて行うことを特徴とする＜４＞～＜１３＞のいずれか一つに記載の加熱炉。
＜１５＞．前記第１のファンと前記第２のファンのうちの一方が駆動状態で他方が非駆動状態にあるときに、非駆動状態にあるファンの回転数を計測する回転数計測部をさらに備えることを特徴とする＜６＞、＜９＞、＜１０＞、＜１１＞、＜１２＞または＜１３＞に記載の加熱炉。
＜１６＞．前記第１のファンおよび前記第４のファンの組と、前記第２のファンおよび前記第３のファンの組とのうちの一方の組が駆動状態で他方の組が非駆動状態にあるときに、非駆動状態にあるファンの組のうちの少なくとも一方のファンの回転数を計測する回転数計測部をさらに備えることを特徴とする＜７＞または＜８＞に記載の加熱炉。
＜１７＞．前記吸引噴出部は、前記第１のファンと前記第２のファンの駆動を制御するための制御部を備えており、
前記制御部は、前記回転数計測部によって計測される回転数が基準回転数と一致するように、駆動状態のファンの駆動を制御することを特徴とする＜１５＞または＜１６＞に記載の加熱炉。
＜１８＞．前記被処理物が前記熱処理空間内に載置される載置面に対して、前記被処理物が載置される側に延びる単位法線ベクトルと、前記熱交換器から前記熱処理空間へ噴出されるガスの進行方向に沿った単位ベクトルとの内積が負となるように、前記熱交換器が配置されていることを特徴とする＜１＞～＜１７＞のいずれか一つに記載の加熱炉。
＜１９＞．前記吸引噴出部は、複数設けられていることを特徴とする＜１＞～＜１８＞のいずれか一つに記載の加熱炉。
【符号の説明】
【0136】
１ 被処理物
１０ 本体部
１１ 熱処理空間
１２ 加熱部
１３ 駆動用ローラ
１４ ガス供給口
１５ ガス排出口
２０ ガス供給部
３０ 吸引噴出部
３１ ガスライン
３１ａ 第１の延伸部
３１ａ１ 第１の水平部
３１ａ２ 第１の鉛直部
３１ｂ 第２の延伸部
３１ｂ１ 第２の水平部
３１ｂ２ 第２の鉛直部
３１ｃ 接続部
３２ａ 第１のファン
３２ｂ 第２のファン
３２ｃ 第３のファン
３２ｄ 第４のファン
３３ａ 第１の冷却器
３３ｂ 第２の冷却器
３４ａ 第１の気化器
３４ｂ 第２の気化器
３５ 制御部
４０ 熱交換器
４１ 第１の熱交換流路
４２ 第２の熱交換流路
４３ 隔壁
５０ 回転数計測部
１００、１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄ、１００Ｅ、１００Ｆ 加熱炉
Ｆ１ ガス流路
Ｆ２ 冷媒流路
１０ 本体部
１１ 熱処理空間
１２ 加熱部
１３ 駆動用ローラ
１４ ガス供給口
１５ ガス排出口
２０ ガス供給部
３０ 吸引噴出部
３１ ガスライン
３１ａ 第１の延伸部
３１ａ１ 第１の水平部
３１ａ２ 第１の鉛直部
３１ｂ 第２の延伸部
３１ｂ１ 第２の水平部
３１ｂ２ 第２の鉛直部
３１ｃ 接続部
３２ａ 第１のファン
３２ｂ 第２のファン
３２ｃ 第３のファン
３２ｄ 第４のファン
３３ａ 第１の冷却器
３３ｂ 第２の冷却器
３４ａ 第１の気化器
３４ｂ 第２の気化器
３５ 制御部
４０ 熱交換器
４１ 第１の熱交換流路
４２ 第２の熱交換流路
４３ 隔壁
５０ 回転数計測部
１００、１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄ、１００Ｅ、１００Ｆ 加熱炉
Ｆ１ ガス流路
Ｆ２ 冷媒流路
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】