特開 2024-92844 加熱炉

(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】P2024092844

(43)【公開日】2024-07-08

(54)【発明の名称】加熱炉

(51)【国際特許分類】

   H05B 3/06 20060101AFI20240701BHJP

   H05B 3/14 20060101ALN20240701BHJP

【ＦＩ】

H05B3/06 A

H05B3/14 D

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022209038

(22)【出願日】2022-12-26

(71)【出願人】

【識別番号】518347495

【氏名又は名称】株式会社リケンヒートテクノ

(74)【代理人】

【識別番号】100147485

【弁理士】

【氏名又は名称】杉村 憲司

(74)【代理人】

【識別番号】230118913

【弁護士】

【氏名又は名称】杉村 光嗣

(74)【代理人】

【識別番号】100154003

【弁理士】

【氏名又は名称】片岡 憲一郎

(72)【発明者】

【氏名】中野 守

(72)【発明者】

【氏名】福田 佳弘

(72)【発明者】

【氏名】深井 龍治

【テーマコード（参考）】

3K092

【Ｆターム（参考）】

3K092PP09

3K092QA01

3K092QB03

3K092QB11

3K092TT03

3K092TT05

3K092TT06

3K092TT08

3K092TT14

3K092TT19

3K092VV03

(57)【要約】

【課題】セラミックヒーターを容易に交換することが可能な加熱炉を提供することである。
【解決手段】側壁１１と蓋体１３とを備えた炉本体１０と、セラミックヒーター２０と、セラミックヒーター２０を側壁１１に保持する保持ピン３０とを有し、セラミックヒーター２０が、保持ピン３０に保持されたヒーター本体部２１と、側壁１１の上端に設けられた第１貫通溝１１ａに配置されて側壁１１の外側に引き出された第１端子部２２と、側壁１１の上端に設けられた第２貫通溝１１ｂに配置されて側壁１１の外側に引き出された第２端子部２３と、を有し、保持ピン３０が、側壁１１に設けられた取付用孔１１ｃに挿通された直線部３１と、直線部３１の一端に一体に連なるとともに直線部３１に対して上方に突出し、側壁１１の内周面との間の最小隙間Ｃがヒーター本体部２１の線径以上である保持部３２と、を有することを特徴とする加熱炉１。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

断熱材により円筒状に形成された側壁と、前記側壁の上端開口を閉塞する蓋体とを備えた炉本体と、
通電により前記炉本体の内部を加熱するセラミックヒーターと、
前記セラミックヒーターを前記側壁に保持する保持ピンと、を有し、
前記セラミックヒーターが、
蛇行形状に形成され、前記側壁の内周面に沿って配置されるとともに前記保持ピンに保持されたヒーター本体部と、
前記ヒーター本体部の一端に一体に連なり、前記側壁の上端に設けられた第１貫通溝に配置されて前記側壁の外側に引き出された第１端子部と、
前記ヒーター本体部の他端に一体に連なり、前記第１貫通溝に対して周方向にずれて前記側壁の上端に設けられた第２貫通溝に配置されて前記側壁の外側に引き出された第２端子部と、を有し、
前記保持ピンが、
前記側壁に設けられた取付用孔に挿通された直線部と、
前記直線部の一端に一体に連なるとともに前記直線部に対して上方に突出し、前記側壁の内周面との間の最小隙間が前記ヒーター本体部の線径以上である保持部と、を有することを特徴とする加熱炉。

【請求項2】

前記保持ピンが、前記保持部が直線状となったＬ字形状である、請求項１に記載の加熱炉。

【請求項3】

前記保持ピンが、前記保持部が円弧状となったＪ字形状である、請求項１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】

従来、例えば拡散炉などの用途に使用される加熱炉として、断熱材により円筒状に形成された側壁を備えた炉本体と、通電により炉本体の内部を加熱するセラミックヒーターと、を有し、セラミックヒーターが、蛇行形状（ミアンダ形状）に形成されて側壁の内周面に沿って配置されたヒーター本体部と、ヒーター本体部の一端に一体に連なり、側壁に設けられた第１貫通孔に挿通されて側壁の外側に引き出された第１端子部と、ヒーター本体部の他端に一体に連なり、第１貫通孔に対して周方向にずれて側壁に設けられた第２貫通孔に挿通されて側壁の外側に引き出された第２端子部と、を有し、ヒーター本体部が、側壁に取り付けられたＵ字形状の保持ピンによって側壁に保持された構成のものが知られている（例えば特許文献１参照）。

【0003】

また、上記のような加熱炉として、炉本体が、側壁の上端に一対の貫通溝を備え、側壁の上端開口が蓋体に閉塞されることで、一対の貫通溝が第１貫通孔ないし第２貫通孔となるように構成されたものが知られている。この構成によれば、一対の貫通溝にセラミックヒーターの第１端子部ないし第２端子部が配置されることになるので、蓋体を取り外して一対の貫通溝を上方に開口させることで、セラミックヒーターを上方に引き上げて炉本体から取り外すことができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００１－３１３１５３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかし、側壁の上端に一対の貫通溝を設け、蓋体を取り外してセラミックヒーターを上方に引き上げて炉本体から取り外すことができるようにした加熱炉においても、セラミックヒーターを交換する際には、ヒーター本体部を側壁に保持する保持ピンを側壁に対して着脱する必要があるため、セラミックヒーターの交換作業が煩雑である、という問題点があった。

【0006】

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、セラミックヒーターを容易に交換することが可能な加熱炉を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の加熱炉は、断熱材により円筒状に形成された側壁と、前記側壁の上端開口を閉塞する蓋体とを備えた炉本体と、通電により前記炉本体の内部を加熱するセラミックヒーターと、前記セラミックヒーターを前記側壁に保持する保持ピンと、を有し、前記セラミックヒーターが、蛇行形状に形成され、前記側壁の内周面に沿って配置されるとともに前記保持ピンに保持されたヒーター本体部と、前記ヒーター本体部の一端に一体に連なり、前記側壁の上端に設けられた第１貫通溝に配置されて前記側壁の外側に引き出された第１端子部と、前記ヒーター本体部の他端に一体に連なり、前記第１貫通溝に対して周方向にずれて前記側壁の上端に設けられた第２貫通溝に配置されて前記側壁の外側に引き出された第２端子部と、を有し、前記保持ピンが、前記側壁に設けられた取付用孔に挿通された直線部と、前記直線部の一端に一体に連なるとともに前記直線部に対して上方に突出し、前記側壁の内周面との間の最小隙間が前記ヒーター本体部の線径以上である保持部と、を有することを特徴とする。

【0008】

本発明の加熱炉は、上記構成において、前記保持ピンが、前記保持部が直線状となったＬ字形状であるのが好ましい。

【0009】

本発明の加熱炉は、上記構成において、前記保持ピンが、前記保持部が円弧状となったＪ字形状であるのが好ましい。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、セラミックヒーターを容易に交換することが可能な加熱炉を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の一実施形態に係る加熱炉の縦断面図である。

【図2】図１におけるＡ－Ａ線に沿う断面図である。

【図3】加熱炉の側壁の内周面の部分の展開図である。

【図4】図２におけるＢ－Ｂ線に沿う断面図である。

【図5】変形例に係る保持ピンを備えた加熱炉の、図４に対応した部分の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明の一実施形態に係る加熱炉について、図面を参照しつつ詳細に例示説明する。

【0013】

図１に示すように、本発明の一実施形態に係る加熱炉１は、炉本体１０とセラミックヒーター２０とを有している。

【0014】

図１、図２に示すように、炉本体１０は、断熱材により軸線Ｏを中心とした円筒状に形成された側壁１１と、側壁１１の下端に一体に連なる底壁１２と、断熱材により円板状に形成されて側壁１１の上端開口を閉塞する蓋体１３とを有している。炉本体１０の内部は密閉された加熱室Ｒとなっており、加熱室Ｒには加熱対象となるワークが配置されるセッター１４が設けられている。セッター１４は、ワークの形状に対応した種々の形状であってよい。側壁１１は、炉本体１０の内部の気体を外部に排出するための排気管１５が設けられた構成とすることができる。

【0015】

炉本体１０は、側壁１１の外周が円筒状のカバー１７で覆われた構成とすることもできる。

【0016】

側壁１１の上端には、第１貫通溝１１ａ及び第２貫通溝１１ｂが、軸線Ｏを中心とした周方向に間隔を空けて設けられている。第１貫通溝１１ａ及び第２貫通溝１１ｂは、それぞれ断面Ｕ字形状の溝状となっており、側壁１１の内周面から外周面にまで延びている。第１貫通溝１１ａの上端開口及び第２貫通溝１１ｂの上端開口は、それぞれ蓋体１３によって閉塞されている。これにより、側壁１１の上端開口が蓋体１３により閉塞された状態において、第１貫通溝１１ａ及び第２貫通溝１１ｂは、側壁１１を径方向に貫通する貫通孔の形態を有している。

【0017】

なお、炉本体１０は、断熱材により円筒状に形成された側壁１１と側壁１１の上端開口を閉塞する蓋体１３とを備えるとともに側壁１１の上端に第１貫通溝１１ａ及び第２貫通溝１１ｂを備えた構成であれば、例えば底壁１２が側壁１１とは別体に構成されて側壁１１に固定された構成など、種々の構成であってよい。また、炉本体１０を構成する断熱材としては種々のものを用いることができる。

【0018】

本実施形態では、炉本体１０には１つのセラミックヒーター２０が設けられている。なお、炉本体１０には、少なくとも１とのセラミックヒーター２０が設けられていればよく、その個数は種々変更可能である。

【0019】

図２、図３に示すように、セラミックヒーター２０は、炉本体１０の側壁１１の内周面に沿って配置されたヒーター本体部２１と、ヒーター本体部２１の一端に一体に連なり、側壁１１の上端に設けられた第１貫通溝１１ａに配置されて側壁１１の外側に引き出された第１端子部２２と、ヒーター本体部２１の他端に一体に連なり、第１貫通溝１１ａに対して周方向にずれて側壁１１の上端に設けられた第２貫通溝１１ｂに配置されて側壁１１の外側に引き出された第２端子部２３と、を有している。

【0020】

図３に示すように、ヒーター本体部２１は、蛇行形状（ミアンダ形状）となっている。より具体的には、ヒーター本体部２１は、互いに平行な複数本の直線状部分２１ａのうち、隣り合う２の直線状部分２１ａが円弧状の連結部分２１ｂによって上端同士、下端同士が交互に連結されるとともに、その全体が側壁１１の内周面に沿って湾曲した形状となっている。図３においては、便宜上、一部の直線状部分２１ａ及び連結部分２１ｂにのみ符号を付してある。なお、連結部分２１ｂは円弧状に限らず、例えば周方向の延びる直線状など他の形状であってもよい。

【0021】

第１端子部２２は周方向の最も一端側に配置された直線状部分２１ａの上端に一体に連なっており、第２端子部２３は周方向の最も一端側に配置された直線状部分２１ａの上端に一体に連なっている。ヒーター本体部２１、第１端子部２２及び第２端子部２３は、それぞれ断面円形の線状となっており、ヒーター本体部２１の外径は第１端子部２２及び第２端子部２３の外径よりも小さくなっている。また、第１端子部２２と第２端子部２３は、それぞれ軸線Ｏを中心とした径方向に延びており、互いに傾斜している。

【0022】

第１貫通溝１１ａ及び第２貫通溝１１ｂの内部に、それぞれ円筒状に形成された碍子１６を配置し、第１端子部２２及び第２端子部２３を、それぞれ碍子１６の内側に配置した構成とすることもできる。この場合、碍子１６は、第１貫通溝１１ａ及び第２貫通溝１１ｂから側壁１１の外側に突出した構成とすることもできる。

【0023】

セラミックヒーター２０は、二珪化モリブデン（ＭｏＳｉ_２）を主成分とした材料で形成されたものとすることができる。

【0024】

側壁１１の外側に引き出された第１端子部２２及び第２端子部２３には、それぞれ電源（不図示）が接続される。セラミックヒーター２０は、第１端子部２２及び第２端子部２３に接続された電源から電流が供給されて通電されると、ヒーター本体部２１が発熱して炉本体１０の内部の加熱室Ｒを加熱することができる。セラミックヒーター２０が発熱することで、加熱炉１は、セッター１４に配置されたワークを、例えば１２００℃～１５００℃程度の所定の温度にまで加熱することができる。

【0025】

図２～図４に示すように、加熱炉１は、ヒーター本体部２１を側壁１１に保持する保持ピン３０を有している。本実施形態では、１つのセラミックヒーター２０に対して４つの保持ピン３０が用いられている。なお、便宜上、図１において保持ピン３０の記載は省略している。

【0026】

それぞれの保持ピン３０は、図４に示すように、一本の真っ直ぐに延びる断面円形の線状の直線部３１と、直線部３１の加熱室Ｒの側を向く一端に一体に連なるとともに直線部３１に対して上方に突出する保持部３２とを有している。本実施形態では、保持部３２は直線状となっており、保持ピン３０は全体としてＬ字形状となっている。この場合、保持ピン３０は、直線状の直線部３１と直線状の保持部３２との間に湾曲した連結部分があってもよい。

【0027】

側壁１１には、軸線Ｏを中心とした径方向に沿うとともに側壁１１を貫通する４つの取付用孔１１ｃが設けられており、保持ピン３０は、直線部３１が対応する取付用孔１１ｃに挿通されることで側壁１１に取り付けられている。また、保持ピン３０の側壁１１の外側を向く端部には、ストッパー３３が固定されており、このストッパー３３により保持ピン３０は直線部３１に対して保持部３２が上方に突出する姿勢で側壁１１に固定されている。なお、ストッパー３３に替えて、他の手段により保持ピン３０を側壁１１に固定するようにしてもよい。さらに、保持ピン３０の保持部３２は、直線部３１に対して上方に向けて突出するとともに、側壁１１の内周面との間の最小隙間Ｃがヒーター本体部２１の線径以上となっている。

【0028】

保持ピン３０は、例えば二珪化モリブデン（ＭｏＳｉ_２）を主成分とした材料で形成されたものとすることができる。

【0029】

上記構成を有する保持ピン３０は、直線部３１がヒーター本体部２１の連結部分２１ｂを下方側から係止するとともに保持部３２がヒーター本体部２１の連結部分２１ｂの径方向内側への移動を阻止した状態でヒーター本体部２１を下方側から吊り下げ保持することができる。これにより、側壁１１に取り付けられたセラミックヒーター２０のヒーター本体部２１は、保持ピン３０によって、側壁１１の内周面に沿った所定位置に保持される。

【0030】

ここで、セラミックヒーター２０は、高温で使用されることにより劣化して断線を生じる虞があるため、定期的に交換する必要がある。本実施形態の加熱炉１では、蓋体１３を側壁１１から取り外すと、第１端子部２２ないし第２端子部２３が配置された第１貫通溝１１ａ及び第２貫通溝１１ｂが上方に開口した状態となるので、セラミックヒーター２０を側壁１１に対して上方に引き上げることで炉本体１０から取り外すことができるとともに、新たなセラミックヒーター２０を側壁１１に対して下方に落とし込んで炉本体１０に取り付けることができる。

【0031】

しかし、従来のように、側壁１１にＵ字形状の保持ピンを取り付けてヒーター本体部２１を保持する構成では、セラミックヒーター２０を交換する際に、保持ピンを側壁１１に対して着脱する必要があるため、セラミックヒーター２０の交換作業が煩雑である。

【0032】

これに対し、本実施形態の加熱炉１では、保持ピン３０は、側壁１１に設けられた取付用孔１１ｃに挿通された直線部３１と、直線部３１の一端に一体に連なるとともに直線部３１に対して上方に突出し、側壁１１の内周面との間の最小隙間Ｃがヒーター本体部２１の線径以上である保持部３２とを有する構成となっているので、セラミックヒーター２０を側壁１１に対して上方に引き上げて炉本体１０から取り外す際に、ヒーター本体部２１は保持ピン３０の保持部３２に干渉することなく上方へ移動することができるとともにセラミックヒーター２０を側壁１１に対して下方に落とし込んで炉本体１０に取り付ける際には、ヒーター本体部２１は保持ピン３０の保持部３２に干渉することなく直線部３１に接する位置にまで下方に移動することができる。

【0033】

したがって、本実施形態の加熱炉１によれば、保持ピン３０を側壁１１に対して着脱することなく、蓋体１３を側壁１１から取り外した状態で、炉本体１０に取り付けられているセラミックヒーター２０を上方に引き上げて炉本体１０から取り外すとともに新たなセラミックヒーター２０を側壁１１に対して下方に落とし込むことで、容易に交換することができる。

【0034】

また、本実施形態の加熱炉１では、保持ピン３０を保持部３２が直線状となったＬ字形状のものとしたので、セラミックヒーター２０を交換する際に、ヒーター本体部２１が保持部３２に引っ掛かり難くして、セラミックヒーター２０の交換をより容易に行い得るようにすることができる。

【0035】

本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

【0036】

例えば、保持ピン３０は、一本の真っ直ぐに延びる断面円形の線状の直線部３１と、直線部３１の加熱室Ｒの側を向く一端に一体に連なるとともに直線部３１に対して上方に突出する保持部３２とを有し、側壁１１の内周面との間の最小隙間Ｃがヒーター本体部２１の線径以上である構成であれば、例えば図５に示すように、保持部３２が円弧状となって全体としてＪ字形状のものなど、種々の形状のものとすることができる。保持ピン３０を図５に示すようなＪ字形状のものとした場合には、保持部３２により、ヒーター本体部２１の径方向内側への移動を確実に保持するようにすることができる。

【0037】

また、セラミックヒーター２０は、ヒーター本体部２１、第１端子部２２及び第２端子部２３を有していれば、例えば第１端子部２２と第２端子部２３とが互いに平行な構成とすることもできる。この場合、側壁１１の上端に設けられる第１貫通溝１１ａ、第２貫通溝１１ｂも互いに平行に形成すればよい。

【符号の説明】

【0038】

１ 加熱炉
１０ 炉本体
１１ 側壁
１１ａ 第１貫通溝
１１ｂ 第２貫通溝
１１ｃ 取付用孔
１２ 底壁
１３ 蓋体
１４ セッター
１５ 排気管
１６ 碍子
１７ カバー
２０ セラミックヒーター
２１ ヒーター本体部
２１ａ 直線状部分
２１ｂ 連結部分
２２ 第１端子部
２３ 第２端子部
３０ 保持ピン
３１ 直線部
３２ 保持部
３３ ストッパー
Ｏ 軸線
Ｒ 加熱室
Ｃ 最小隙間

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】