(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-07-23
(45)【発行日】2024-07-31
(54)【発明の名称】高温炉
(51)【国際特許分類】
C21D 1/00 20060101AFI20240724BHJP
C21D 1/34 20060101ALI20240724BHJP
F27B 9/36 20060101ALI20240724BHJP
F27B 9/04 20060101ALI20240724BHJP
F27B 9/06 20060101ALI20240724BHJP
F27B 9/10 20060101ALI20240724BHJP
F27D 7/04 20060101ALI20240724BHJP
F27D 7/02 20060101ALI20240724BHJP
F27D 11/02 20060101ALI20240724BHJP
F27D 19/00 20060101ALI20240724BHJP
【ＦＩ】
C21D1/00 B
C21D1/34 K
C21D1/34 L
C21D1/34 U
C21D1/00 C
C21D1/00 112K
F27B9/36
F27B9/04
F27B9/06 E
F27B9/10
F27D7/04
F27D7/02 A
F27D11/02 A
F27D19/00 A
【請求項の数】
11
(21)【出願番号】P 2023145917
(22)【出願日】2023-09-08
【審査請求日】2023-09-08
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】591107230
【氏名又は名称】株式会社デンケン
(74)【代理人】
【識別番号】100131842
【弁理士】
【氏名又は名称】加島 広基
(74)【代理人】
【識別番号】100215267
【弁理士】
【氏名又は名称】古屋 秀人
(74)【代理人】
【識別番号】100215555
【弁理士】
【氏名又は名称】今井 貴裕
(72)【発明者】
【氏名】河野 敬治
(72)【発明者】
【氏名】藤田 元気
(72)【発明者】
【氏名】佐藤 亮
(72)【発明者】
【氏名】比永 一成
(72)【発明者】
【氏名】中西 成夢
(72)【発明者】
【氏名】松広 幸紀子
(72)【発明者】
【氏名】井上 貴之
(72)【発明者】
【氏名】遠藤 愛美
(72)【発明者】
【氏名】松本 文明
【審査官】小川 進
(56)【参考文献】
【文献】特公昭５３－０１１４８３（ＪＰ，Ｂ２）
【文献】特開２００５－２０７６９２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０２３－０６７６３７（ＪＰ，Ａ）
【文献】中国特許出願公開第１１１０５９８９５（ＣＮ，Ａ）
【文献】特開２００１－２４１８５５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特公昭４５－０１０６１０（ＪＰ，Ｂ１）
【文献】特公昭６０－０２７７３６（ＪＰ，Ｂ２）
【文献】実開昭５４－１２５８３２（ＪＰ，Ｕ）
【文献】特開２００５－２４９２４８（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｃ２１Ｄ １／３４
Ｃ２１Ｄ １／００
Ｆ２７Ｂ ９／００－９／３９
Ｆ２７Ｄ ７／０２
Ｆ２７Ｄ ７／０４
Ｆ２７Ｄ １１／００－１１／０２
Ｆ２７Ｄ １９／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
炉内雰囲気を加熱循環させるための熱風生成器と、ディスク状の金属製ワークの搬送経路を共有し、前記ワークを載置させながら移動させる複数のステーションと、
前記ワークが載置される台座および該ワークの中心の開口を通る支柱を有する治具と、
を備え、
前記ステーションがそれぞれ、前記ワークを左右から加熱する第１ヒータと、前記ワークを上下から加熱する第２ヒータとを含み、
前記第２ヒータにより、前記治具を介して前記ワークを内側からも加熱する、高温炉。
【請求項2】
前記第２ヒータのうちの一つが、前記ワークに接触して加熱する、請求項１記載の高温炉。
【請求項3】
前記第２ヒータは、前記ワークに上下から接触して加熱する、請求項１記載の高温炉。
【請求項4】
前記第１ヒータはセラミックヒータであり、前記第２ヒータはカートリッジヒータである、請求項１～３のいずれか一項に記載の高温炉。
【請求項5】
前記ステーションは載置部を含み、前記載置部は前記ワークを前方に移動させて前記各ステーションにおける移動のサイクル動作を可能にする、請求項１記載の高温炉。
【請求項6】
前記高温炉の動作制御を行う第１制御部と、前記高温炉の温度制御を行う第２制御部と、
をさらに備えた、請求項１記載の高温炉。
【請求項7】
前記第２制御部がＰＬＣであり、複数の温度センサと、複数の前記第１ヒータおよび複数の前記第２ヒータとの様々な組み合わせによる集中温調制御を可能にするものである、請求項６記載の高温炉。
【請求項8】
電流センサにより前記第１ヒータまたは前記第２ヒータの動力線の断線を検知すると、前記第２制御部は前記第１ヒータおよび前記第２ヒータを停止する、請求項６記載の高温炉。
【請求項9】
前記サイクル動作を実施できないと判断されたときに、前記ワークを保温する保温モードに設定される、請求項５記載の高温炉。
【請求項10】
前記第２ヒータが搭載されるエアシリンダをさらに備え、前記エアシリンダにより、前記ワークが上下に移動する、請求項１記載の高温炉。
【請求項11】
前記ワークの移動する軌道を変えるシフタをさらに備えた、請求項１記載の高温炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、高温炉に関する。
【背景技術】
【0002】
ワークを熱処理する連続炉として特許文献１に記載のようなハイブリッド型の連続焼戻し用熱処理機が知られている。特許文献１の熱処理機は、金属のワークを搬送する搬送経路と、ワークを所定の目標温度まで昇温させる遠赤外線照射装置および外気温よりも高い温度の温風を吹付ける温風吹出し装置を含む昇温ゾーンと、ワークに外気温よりも高い温度の温風を吹付ける温風吹出し装置を含み、昇温されたワークを目標温度に維持する保温ゾーンとを備え、昇温ゾーンにおいて、温風吹出し装置及び遠赤外線照射装置は、互いに搬送経路を挟んで配置されている。このような熱処理機を含む熱処理ラインでは、ワークに対する焼入、焼戻、冷却などの一連の処理が連続的に行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特許第５１２９２４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
一般に、特許文献１に記載のようなワークに対して熱処理を行う加熱炉では、ヒータをワークに直接接触させて加熱しない。また、連続炉においてワークはコンベアで搬送されていくが、製造ライン全体が異常時などに一時的に停止することがある。その際、ワークは冷え過ぎてもいけないし、温められ過ぎてもいけない。このようなワークは廃棄されてしまうこともある。通常製造ラインは大気雰囲気であるため、真空炉とは違い、雰囲気温度を短時間だけ保持することは難しい。電磁鋼板などの繊細なワークの場合、炉を止めて、再度火を入れることが望ましい。しかし、炉の再立ち上げには時間とコストがかかるという課題がある。また、電装部品が多数ある製造ラインにおいては、できるかぎり熱影響を受けたくないという課題がある。
【0005】
本開示はこのような点を考慮してなされたものであり、新規な高温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】
【0006】
本開示の高温炉は、
炉内雰囲気を加熱循環させるための熱風生成器と、
ワークを載置させながら移動させる複数のステーションと、
を備え、
前記ステーションがそれぞれ、ワークを左右から加熱する第１ヒータと、ワークを上下から加熱する第２ヒータとを含むことを特徴とする。
炉内雰囲気を加熱循環させるための熱風生成器と、
ワークを載置させながら移動させる複数のステーションと、
を備え、
前記ステーションがそれぞれ、ワークを左右から加熱する第１ヒータと、ワークを上下から加熱する第２ヒータとを含むことを特徴とする。
【0007】
本開示の高温炉において、
前記第２ヒータのうちの一つが、ワークに接触して加熱してもよい。また、前記第２ヒータは、ワークに上下から接触して加熱してもよい。
前記第２ヒータのうちの一つが、ワークに接触して加熱してもよい。また、前記第２ヒータは、ワークに上下から接触して加熱してもよい。
【0008】
本開示の高温炉において、
前記第１ヒータはセラミックヒータであり、前記第２ヒータはカートリッジヒータであってもよい。
前記第１ヒータはセラミックヒータであり、前記第２ヒータはカートリッジヒータであってもよい。
【0009】
本開示の高温炉は、
前記ステーションは載置部を含み、
前記載置部はワークを前方に移動させて前記各ステーションにおける移動のサイクル動作を可能にするものでもよい。
前記ステーションは載置部を含み、
前記載置部はワークを前方に移動させて前記各ステーションにおける移動のサイクル動作を可能にするものでもよい。
【0010】
本開示の高温炉は、
前記高温炉の動作制御を行う第１制御部と、
前記高温炉の温度制御を行う第２制御部と、
をさらに備えてもよい。
前記高温炉の動作制御を行う第１制御部と、
前記高温炉の温度制御を行う第２制御部と、
をさらに備えてもよい。
【0011】
本開示の高温炉において、
前記第２制御部がＰＬＣであり、複数の温度センサと、複数の前記第１ヒータおよび複数の前記第２ヒータとの様々な組み合わせによる集中温調制御を可能にするものであってもよい。
前記第２制御部がＰＬＣであり、複数の温度センサと、複数の前記第１ヒータおよび複数の前記第２ヒータとの様々な組み合わせによる集中温調制御を可能にするものであってもよい。
【0012】
本開示の高温炉において、
電流センサにより前記第１ヒータまたは前記第２ヒータの動力線の断線を検知すると、前記第２制御部は前記第１ヒータおよび前記第２ヒータを停止させてもよい。
電流センサにより前記第１ヒータまたは前記第２ヒータの動力線の断線を検知すると、前記第２制御部は前記第１ヒータおよび前記第２ヒータを停止させてもよい。
【0013】
本開示の高温炉において、
前記サイクル動作を実施できないと判断されたときに、ワークを保温する保温モードに設定されてもよい。
前記サイクル動作を実施できないと判断されたときに、ワークを保温する保温モードに設定されてもよい。
【0014】
本開示の高温炉は、
前記第２ヒータが搭載されるエアシリンダをさらに備え、
前記エアシリンダにより、ワークが上下に移動してもよい。
前記第２ヒータが搭載されるエアシリンダをさらに備え、
前記エアシリンダにより、ワークが上下に移動してもよい。
【0015】
本開示の高温炉は、
ワークの移動する軌道を変えるシフタをさらに備えてもよい。
ワークの移動する軌道を変えるシフタをさらに備えてもよい。
【発明の効果】
【0016】
本開示によれば、新規な高温炉を提供する。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1】本開示に係る高温炉の外観を示す斜視図である。
【図3】高温炉に含まれるステーションの内部構成を示す断面図である。
【図4】ステーションにおけるワークの移動の例を示す図である。
【図5】ステーションにおけるワークの移動の別の例を示す図である。
【図6】高温炉の第１制御部および第２制御部がそれぞれの制御を行うために接続される構成部材の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、本明細書において、「ワーク」とは通常の意味で用いられる（被）工作（加工）物を含む用語であり、特に限定されない。ワークは金属製のワーク、例えばＳＵＳ板、ＳＰＣＣ板、電磁鋼板であってもよく、用途、寸法等も限定されない。なお、ワークの前方とは、特段の記載のない限り、ワークの搬送方向や進行方向をいう。
【0019】
［高温炉１の構成］
まず、本開示に係る高温炉の構成を説明する。図１は、本開示に係る高温炉１の外観を示す斜視図であり、図２は、図１の高温炉１からカバー２ａを取り除いた状態を示す斜視図である。図１、図２に示すように、本開示の高温炉１は、炉内雰囲気を加熱循環させるための熱風生成器３と、ワークＷを載置させながら移動させる複数のステーション４とを備えている。連続するステーション４により、ワークＷの搬送経路を共有する連続炉が１つ形成されることになる。熱風生成器３により高温炉１内の雰囲気を加熱循環させつつ、ワークＷを各ステーション４内に順次搬送し加熱を繰り返すことによって（以下、サイクル動作ともいう）、ワークＷに対する効率的な加熱を実現できる。
まず、本開示に係る高温炉の構成を説明する。図１は、本開示に係る高温炉１の外観を示す斜視図であり、図２は、図１の高温炉１からカバー２ａを取り除いた状態を示す斜視図である。図１、図２に示すように、本開示の高温炉１は、炉内雰囲気を加熱循環させるための熱風生成器３と、ワークＷを載置させながら移動させる複数のステーション４とを備えている。連続するステーション４により、ワークＷの搬送経路を共有する連続炉が１つ形成されることになる。熱風生成器３により高温炉１内の雰囲気を加熱循環させつつ、ワークＷを各ステーション４内に順次搬送し加熱を繰り返すことによって（以下、サイクル動作ともいう）、ワークＷに対する効率的な加熱を実現できる。
【0020】
なお、図１に示す例では、高温炉１は、作業場における作業員の安全のために、カバー２ａを備えている。カバー２ａは蓋に相当する天井部も有してよく、給気排気用のファンや給気排気口をカバー２ａの天井部や側面に設けてもよい。また、高温炉１内の搬送経路の出口と入口には、外気混入を抑制したり、保温のためのシャッタ（扉）２ｂを設けてもよい。カバー２ａとシャッタ２ｂは高温炉１を外部から画定する役割を有する。
【0021】
（熱風生成器３）
熱風生成器３は、熱風を生成して高温炉１内の雰囲気を加熱して循環させる。熱風生成器３は、高温炉１内で対流する熱風を生成する。後述する保温モードにおいて、第１ヒータ５および第２ヒータ６が停止するよう制御したとしても、熱風生成器３のみによって高温炉１を加熱してワークＷを保温してもよい。このような作用を有するものであれば、熱風生成器３は特に限定されない。熱風の種類や設定温度も限定されず、ワークＷの加熱目標温度等に応じて適宜変更できる。
熱風生成器３は、熱風を生成して高温炉１内の雰囲気を加熱して循環させる。熱風生成器３は、高温炉１内で対流する熱風を生成する。後述する保温モードにおいて、第１ヒータ５および第２ヒータ６が停止するよう制御したとしても、熱風生成器３のみによって高温炉１を加熱してワークＷを保温してもよい。このような作用を有するものであれば、熱風生成器３は特に限定されない。熱風の種類や設定温度も限定されず、ワークＷの加熱目標温度等に応じて適宜変更できる。
【0022】
図１、図２に示す例では、ワークＷの搬送経路の往路、復路をそれぞれ加熱する熱風生成器３が２つ示されているが、熱風生成器３の数は限定されず、１つでもよい。当業者であれば、熱風生成器３からの熱風を導く配管や、熱風の対流を促進させるファン等を高温炉１内に適宜設置できる。
【0023】
（ステーション４）
図３に示すように、各ステーション４は、ワークＷを左右から加熱する第１ヒータ５と、ワークＷを上下から加熱する第２ヒータ６（６ａ、６ｂ）とを含む。これらにより、ステーション４では上下左右からの加熱によりワークＷを均一にかつ短時間で加熱することができる。なお、図３に示す例では、第１ヒータ５や第２ヒータ６、エアシリンダ１０の周りに断熱材１６が設けられており、この断熱材１６により外気との温度遮断を図っている。
図３に示すように、各ステーション４は、ワークＷを左右から加熱する第１ヒータ５と、ワークＷを上下から加熱する第２ヒータ６（６ａ、６ｂ）とを含む。これらにより、ステーション４では上下左右からの加熱によりワークＷを均一にかつ短時間で加熱することができる。なお、図３に示す例では、第１ヒータ５や第２ヒータ６、エアシリンダ１０の周りに断熱材１６が設けられており、この断熱材１６により外気との温度遮断を図っている。
【0024】
ある搬送手段として、複数のステーション４間のワークＷの移動は、ベルトコンベアにワークＷを載置して各ステーション４内を連続的に通過させてもよい。このようなベルトコンベア式であれば、ワークＷを一定の高さにすることができ、高温炉１の簡素化が可能である。
【0025】
さらに別の搬送手段として各ステーション４は載置部７を含み、ワークＷがステーション４に入る際に（図３参照）、ワークＷを載置部７に載置させステーション４内を通過させてもよい。載置部７はワークＷを前方に移動させて各ステーション４における移動のサイクル動作を可能なものにできる。こうして、複数のステーション４で、ワークＷの加熱と移動が繰り返され（サイクル動作）、間欠的な加熱処理により加熱の度合いのばらつきを抑制できる（枚葉式）。また、ワークＷを上下に移動可能な機構を更に設ければ（例えば、直動アクチュエータや、後述するエアシリンダ１０等）、上側の第２ヒータ６ａに向けてワークＷを持ち上げることで、接触加熱と、載置部７からのワーク受け渡し動作とが実現できる。なお、載置部７は耐熱性の材料から形成されることが好ましい。ワークＷを載置させるための、載置部７の形状や構造は特に限定されない。例えば、載置部７は、天面と底面のない中空のボックス状の構造を有し、その内部を通って下側の第２ヒータ６ｂが上下に移動可能になっていてもよい。また、載置部７は、ワークＷの対向する端部を支持するような構造を有してもよい（例えば、２枚の平行する板状部材を有し、その間を第２ヒータ６ｂが上下に移動可能な構造）。
【0026】
図４、図５を参照して、上記枚葉式におけるステーション４におけるワークＷの上下前方への移動の一例について説明する。なお、白抜きの矢印はワークＷや第２ヒータ６ａ、６ｂ等の移動を示し、黒塗りの矢印は加熱していることを示している。まず、図４（ａ）は、後述するような治具８に支持されたワークＷが載置部７（複数の送り爪を備えている）に乗り、高温炉１の外部から高温炉１の内部（ステーション４）に入る直前の状態を示している。なお、ワークＷの移動の説明のため、ステーション４の第１ヒータ５等の部材は省略している。次に、ワークＷは載置部７により高温炉１（ステーション４）内に送られる（図４（ｂ））。図４（ｂ）に示すように、この状態のワークＷは上下の第２ヒータ６ａ、６ｂに接触していない（隙間がある）。次に、図４（ｂ）の状態から、下側第２ヒータ６ｂが上昇し上側第２ヒータ６ａが下降する（図４（ｃ））。この結果、ワークＷは持ち上がり、載置部７から外れた状態となる。また、上下の第２ヒータ６ａ、６ｂがワークＷに接触する。それから、ワークＷは加熱される。次に、上下の第２ヒータ６ａ、６ｂがワークＷに接触している図４（ｃ）の状態で、載置部７の送り爪が１ピッチ分戻る、すなわち、後方に移動する（図４（ｄ））。次に、上側第２ヒータ６ａが上昇し下側第２ヒータ６ｂが下降する（図４（ｅ））。この結果、ワークＷは再び載置部７に残る。また、図４（ｅ）に示すように、別のワークＷが戻った送り爪（載置部７）にセットされる。このようにして、サイクル動作が繰り返される。
【0027】
図５は、枚葉式におけるステーション４におけるワークＷの移動の別の態様を示す。この例では、上側第２ヒータ６ａは固定され、下側第２ヒータ６ｂのみが上下動する。図５（ａ）、（ｂ）は図４（ａ）、（ｂ）と同じ状態であるため説明は省略する。図５（ｂ）の状態から、下側第２ヒータ６ｂのみが上昇する（図５（ｃ））。この結果、ワークＷは持ち上がり、載置部７から外れた状態となり、ワークＷは下側第２ヒータ６ｂにも上側第２ヒータ６ａにも接触する。それから、ワークＷは加熱される。次に、上下の第２ヒータ６ａ、６ｂがワークＷに接触している図５（ｃ）の状態で、載置部７の送り爪が１ピッチ分戻る、すなわち、後方に移動する（図５（ｄ））。次に、下側第２ヒータ６ｂが下降する（図５（ｅ））。この結果、ワークＷと上下の第２ヒータ６ａ、６ｂとの接触が外れ、ワークＷは再び載置部７に残る。また、図５（ｅ）に示すように、別のワークＷが戻った送り爪（載置部７）にセットされる。このようにして、サイクル動作が繰り返されてもよい。この場合、間欠的な加熱処理により加熱の度合いのばらつきを抑制できることに加えて、第２ヒータ６ａの位置が固定されることにより高温炉１の構造の簡素化を図れる。また、高温炉１のサイズもコンパクトとなり、省スペース化が図れる。
【0028】
あるいは、搬送手段としてベルトコンベア式でワークＷを搬送しつつ、各ステーション４内で上下の第２ヒータ６ａ、６ｂの一方または両方を上昇下降させてからワークＷを加熱してもよい（ベルトコンベア式と枚葉式のハイブリッド型）。図３の例でいえば、載置部７に代えてベルトコンベアを設けて第２ヒータ６ａのみを移動させるか、第２ヒータ６ｂの上下動を妨害しないベルトコンベアを設けることになる。このようなハイブリッド型であれば、高温炉１の簡素化を図れると共に、放熱による加熱度合いのばらつきも抑制できる。
【0029】
ある実施形態において、図２、図３に示すようなワークＷが載置される金属製の治具８を用いてもよい。図３に示す例では、治具８は、ワークＷが載置される台座と、この台座に接続され、ディスク状のワークＷを固定する支柱とを有する。ワークＷの加熱に際し、このような治具８も加熱されることにより、治具８を介してワークＷは内側からも加熱され、ワークＷをより均一に加熱することができる。
【0030】
各ステーション４の寸法も、特に限定されるものではなく、ワークＷの形状、サイズ、材質などに合わせて適宜設計変更でき、ワークＷの品質維持を実現させることができる。
【0031】
ステーション４の数は特に限定されないが、ステーション４からの排出サイクルを増やし、ステーション４毎の加熱時間の短縮化を図るためにはステーション４の数は多いほど良いが、加熱のための消費電力を考慮すると、ステーション４の数は１０～２０であることが好ましい。
【0032】
（第１ヒータ５）
第１ヒータ５は、ステーション４内でワークＷを左右から加熱する。第１ヒータ５としては特に限定されないが、輻射熱によりワークＷを加熱できるセラミックヒータが好ましい。図３に示す例では、第１ヒータ５はワークＷに接触せず、ステーション４に固定されている。
第１ヒータ５は、ステーション４内でワークＷを左右から加熱する。第１ヒータ５としては特に限定されないが、輻射熱によりワークＷを加熱できるセラミックヒータが好ましい。図３に示す例では、第１ヒータ５はワークＷに接触せず、ステーション４に固定されている。
【0033】
（第２ヒータ６）
第２ヒータ６は、ステーション４内でワークＷを上下から加熱する。このように上下からもワークＷの中心に向かって加熱することにより、均一に熱を伝えることができる。第２ヒータ６の種類は、特に限定されないが、カートリッジヒータが好ましい。ステーション４内の上部および下部のそれぞれにおける第２ヒータ６の数も限定されず、ステーション４のサイズによって適宜変化させることができる。
第２ヒータ６は、ステーション４内でワークＷを上下から加熱する。このように上下からもワークＷの中心に向かって加熱することにより、均一に熱を伝えることができる。第２ヒータ６の種類は、特に限定されないが、カートリッジヒータが好ましい。ステーション４内の上部および下部のそれぞれにおける第２ヒータ６の数も限定されず、ステーション４のサイズによって適宜変化させることができる。
【0034】
第２ヒータ６はワークＷに上下から接触してワークＷを加熱することもできる。第２ヒータ６のうち少なくとも一つ（例えば、図３の第２ヒータ６ａ）がワークＷに接触してワークＷを加熱することにより、加熱の効率化・時短、温度の安定化につながる。図３に示す例では、上下の第２ヒータ６（６ａ、６ｂ）と接するヒータープレート９が設けられており、ヒータープレート９は、治具８の支柱に嵌合する凹部を有し、第２ヒータ６ａからの熱が、ヒータープレート９と治具８を介してワークＷに上部および内部から伝わるようになっている。また、第２ヒータ６ｂからの熱も、ヒータープレート９と治具８を介して下部および内部からワークＷに伝わる。ヒータープレート９の厚さや長さは上下で異なっていてもよい。第２ヒータ６ａからの熱量は、第２ヒータ６ｂからの熱量と同じでも異なっていてもよく、加熱するワークＷの高さ、体積などに応じて適宜変更できる。
【0035】
高温炉１は、第２ヒータ６を搭載するエアシリンダ１０をさらに備えてもよい。エアシリンダ１０を上下に存在させ、第２ヒータ６ａを押し当てるものと、第２ヒータ６ｂを持ち上げるものを設けてもよい。これらのエアシリンダ１０により、第２ヒータ６ａ、６ｂを介してワークＷを上下に移動させることができる。また、例えば、１ｋｇのワークＷの保持、移動に適した圧力を、第２ヒータ６の自重や上側のエアシリンダ１０の推力により発生させることもできる。
【0036】
［制御系］
高温炉１は、高温炉１の動作制御を行う第１制御部１１と、高温炉１の温度制御を行う第２制御部１２と、をさらに備えることができる。第１制御部１１と第２制御部１２は各々、ＣＰＵおよび半導体メモリを含むマイクロコンピュータなどで構成することができる。特に、第２制御部１２の例としてはＰＬＣ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）が挙げられる。なお、図６は、第１制御部１１および第２制御部１２がそれぞれの制御を行うために接続される高温炉１の構成部材の例を示す図である。このように、異なる制御を行う２つの制御部を設けることにより、温度管理を集中して行うことができる。
高温炉１は、高温炉１の動作制御を行う第１制御部１１と、高温炉１の温度制御を行う第２制御部１２と、をさらに備えることができる。第１制御部１１と第２制御部１２は各々、ＣＰＵおよび半導体メモリを含むマイクロコンピュータなどで構成することができる。特に、第２制御部１２の例としてはＰＬＣ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）が挙げられる。なお、図６は、第１制御部１１および第２制御部１２がそれぞれの制御を行うために接続される高温炉１の構成部材の例を示す図である。このように、異なる制御を行う２つの制御部を設けることにより、温度管理を集中して行うことができる。
【0037】
温度制御において、１つのヒータにつき１つの温度センサを対応させることが一般的であるが（図７（Ａ）上部の例では３チャンネルに固定）、例えば、第２制御部１２としてＰＬＣを使用すると、ヒータと温度センサの組み合わせの幅が広がる（図７（Ｂ）、（Ｃ））。すなわち、図７（Ｃ）に示すように、１つの温度センサ（例えば、熱電対１３）が複数のヒータ（第１ヒータ５、第２ヒータ６）に対応することが可能で、かつ、複数の温度センサが１つのヒータに対応することも可能となる。ここで、１つの温度センサを、例えば、同種のヒータのみ、１つのステーション４内のヒータのみ、あるいは複数のステーション４内のヒータに対応させてもよい。また、例えば、４０個のヒータに１１個のセンサで対応させることもＰＬＣ制御によって可能となる。こうして、ヒータと温度センサは１：１やｎ：１の関係に縛られず、複数の温度センサと複数のヒータとの様々な組み合わせによる集中温調制御を可能にするｎ：ｎ制御がＰＬＣにより実現でき、昇温時間の短縮化、安定化も図れる（立ち上げ時・投入時・排出時）。なお、熱電対１３の種類は、ワークＷの加熱温度に応じて適宜選択できる。
【0038】
高温炉１は、電流センサ１４をさらに備えてもよく、電流センサ１４が第１ヒータ５または第２ヒータ６の動力線の断線を検知すると、第２制御部１２は第１ヒータ５および第２ヒータ６を停止してもよい。電流センサ１４によりいずれかの動力線が断線したと第２制御部１２が判断すると、第２制御部１２はワークＷの過昇温を防止するため第１ヒータ５および第２ヒータ６を停止してもよい。また、第１制御部１１により、ステーション４の動作や搬送手段を停止させることもできる。なお、電流センサ１４の種類は特に限定されず、同様の機能を有するものを用いてもよい。
【0039】
また、上記したサイクル動作を実施できないと判断されたときに、高温炉１において、保温モードに設定される。この保温モードへの切り替えは、第１制御部１１が自動で行ってもよく、緊急時の対応手段の一つとして手動で行われてもよい。保温モードでは、熱風生成器３のみを稼働させてワークＷを保温できる。すなわち、左右の第１ヒータ５および上下の第２ヒータ６を停止し、熱風生成器３からの熱風の対流だけで炉内温度（ワーク温度）を制御することになる。あるいは、全てのヒータを稼働させ、第２ヒータ６をワークから離れる態様を取ってもよい。他の保温モードの態様として、第１ヒータ５のみを停止にすることもできる。保温モードを設定する理由は、ワークＷが停滞した状態で第１ヒータ５や第２ヒータ６が稼働し続けると高温炉１内の温度は上昇する傾向にあるためである。こうして、製造ラインでトラブルが発生しても、加熱処理を中断するのではなく、継続することができる。また、特別な保温材を用いる必要もない。
【0040】
また、高温炉１は、第２制御部１２に接続するセーフティＰＬＣを備えてもよく、第２制御部１２から正常信号がセーフティＰＬＣに送られていれば、第１ヒータ５および第２ヒータ６は正常に出力を行い、第２制御部１２が故障した場合または正常制御できない場合に、セーフティＰＬＣによって第１ヒータ５および第２ヒータ６の動力を遮断するように設計してもよい。この場合、熱風生成器３の運転も停止するが、高温炉１の安全性を担保することができる。
【0041】
（その他）
高温炉１は、Ｕターンなど、ワークＷの移動する軌道を変えるシフタ１５を備えてもよい。シフタ１５により、図１、図２のように高温炉１を直線ではなくコの字状にすることにより、搬送距離を稼ぐことが可能になる（作業場の省スペース化）。シフタ１５の構造は、ワークＷを保持しつつ軌道を変えられるものであれば特に限定されない。シフタ１５が設けられる箇所にもカートリッジヒータ等の加熱手段を設置してよい。
高温炉１は、Ｕターンなど、ワークＷの移動する軌道を変えるシフタ１５を備えてもよい。シフタ１５により、図１、図２のように高温炉１を直線ではなくコの字状にすることにより、搬送距離を稼ぐことが可能になる（作業場の省スペース化）。シフタ１５の構造は、ワークＷを保持しつつ軌道を変えられるものであれば特に限定されない。シフタ１５が設けられる箇所にもカートリッジヒータ等の加熱手段を設置してよい。
【0042】
さらに、高温炉１に必要な制御管理を行うために、制御プログラムを保存する記憶部、各箇所の温度や断線等を表示出力する表示部（出力部）、各部材を操作するための操作部（入力部）等も設けることができる（図１参照）。
【0043】
［高温炉１の製法、用途］
ワークＷの材質や寸法、目標加熱温度等によって、各ステーション４の寸法や第１ヒータ５等の種類などを調整する。また、高温炉１の各部材の大きさや位置関係は、ワークＷやステーション４の大きさに合わせて適宜調節すべきであることは言うまでもない。
ワークＷの材質や寸法、目標加熱温度等によって、各ステーション４の寸法や第１ヒータ５等の種類などを調整する。また、高温炉１の各部材の大きさや位置関係は、ワークＷやステーション４の大きさに合わせて適宜調節すべきであることは言うまでもない。
【0044】
本開示の高温炉１は、ワークＷを加熱するために用いることができる。高温炉１は、熱風生成器３、第１ヒータ５、第２ヒータ６を用いて、ワークＷを所望の温度に加熱することができる。なお、本開示の高温炉１によれば、後工程の前にワークＷを、例えば２００℃に加熱したい場合、１７０℃～２３０℃の範囲内に、好ましくは１９０℃～２１０℃の範囲内にワークＷを加熱（保温）することができる。
【0045】
また、高温炉１で焼き戻し等の熱処理を行うことを目的として、加熱（保温）温度を設定することもできる。
【0046】
［動作］
（通常モード）
ワークＷを加熱するために、上記のように、第１制御部１１により高温炉１の動作制御を行い、第２制御部１２により高温炉１の温度制御を行う。より具体的には、第１制御部１１は、例えば、ワークＷが複数のステーション４を通過するために搬送手段を制御する。第２制御部１２は、ワークＷが所望の温度に加熱されるように熱風生成器３、第１ヒータ５、第２ヒータ６等を制御する。
（通常モード）
ワークＷを加熱するために、上記のように、第１制御部１１により高温炉１の動作制御を行い、第２制御部１２により高温炉１の温度制御を行う。より具体的には、第１制御部１１は、例えば、ワークＷが複数のステーション４を通過するために搬送手段を制御する。第２制御部１２は、ワークＷが所望の温度に加熱されるように熱風生成器３、第１ヒータ５、第２ヒータ６等を制御する。
【0047】
第１制御部１１は、ワークＷの搬送速度（搬送間隔）も制御できる。上述したように、高温炉１では、３種類のヒータによって効率よくワークＷを加熱できるため、高温炉１内の搬送速度を上げる、加熱時間を短くすることができる。
【0048】
ワークＷが所望の温度に達したか否かは、高温炉１のどの箇所（ステーション４、シフタ１５、等）でも確認してもよい。温度確認の容易さから、搬送経路の折り返し地点（シフタ１５）で行うのが好ましい。高温炉１からのワークＷの排出箇所以前でまだワークＷが所望の温度に達していなければ、熱風生成器３等の加熱温度を上げればよい。また、ワークＷが高温である時間が長いと、ワークＷが熱影響（熱硬化、ひずみ、酸化、変色）を受けるため、高温炉１からの排出箇所で加熱の目標温度に到達させることが好ましい。
【0049】
（保温モード）
前述したように、本開示の高温炉１はワークＷの加熱のために用いられ、一連の製造ラインに組み込むことができる。そこで、高温炉１以外の製造ラインの前後のいずれかが原因で高温炉１（ステーション４）が停止させられることが考えられる。この場合にも、高温炉１では、第１制御部１１により搬送手段等は停止状態になり、保温モードに設定される。また、シャッタ２ｂが閉じられた後に、第２制御部１２は高温炉１内の温度を、空間温度とプレート温度を基に熱風生成器３により維持することができる。なお、保温モードにおいて、空間温度とプレート温度を基づき、すべてのワークＷがステーション４内に移動するよう設定されてもよい（ワークＷをシフタ１５に残さない）。
前述したように、本開示の高温炉１はワークＷの加熱のために用いられ、一連の製造ラインに組み込むことができる。そこで、高温炉１以外の製造ラインの前後のいずれかが原因で高温炉１（ステーション４）が停止させられることが考えられる。この場合にも、高温炉１では、第１制御部１１により搬送手段等は停止状態になり、保温モードに設定される。また、シャッタ２ｂが閉じられた後に、第２制御部１２は高温炉１内の温度を、空間温度とプレート温度を基に熱風生成器３により維持することができる。なお、保温モードにおいて、空間温度とプレート温度を基づき、すべてのワークＷがステーション４内に移動するよう設定されてもよい（ワークＷをシフタ１５に残さない）。
【0050】
以上のような構成からなる本実施形態の高温炉１によれば、高温炉１内の雰囲気を加熱循環させるための熱風生成器３と、ワークＷを載置させながら移動させる複数のステーション４と、が設けられている。ステーション４はそれぞれ、ワークＷを左右から加熱する第１ヒータ５と、ワークＷを上下から加熱する第２ヒータ６とを含む。
【0051】
このような本実施形態の高温炉１によれば、３種類のヒータを用いることにより、高温炉１全体の均熱性を実現でき、また加熱処理の短縮化を図れるという利点がある。さらに、上述のようなステーション４内で加熱することにより、単なるベルトコンベア上の加熱処理に比べて熱を逃がさないという利点もある。
【0052】
また、本実施形態の高温炉１によれば、第１ヒータ５はセラミックヒータであり、第２ヒータ６はカートリッジヒータであってもよい。従来より、連続炉において、加熱対象物であるワークＷを熱風や輻射熱により加熱することが一般的である。カートリッジヒータにより加熱対象物を例えば６００℃に加熱することも可能であるが、炉とは、金属なら３００℃以上、ガラスなら７００℃、セラミックスなら１０００～２，０００℃以上の高温に温めることを目的とするものであり、その能力からカートリッジヒータが採用されることはほとんど見受けられない。これに対し、本実施形態の高温炉１によれば、熱風生成器３の他に、カートリッジヒータ６およびセラミックヒータ５を用いて上下左右からの加熱を行うことによりワークＷを均一に加熱することが可能であり、緻密な加熱処理が求められる場合に特に好適である。
【0053】
また、本実施形態の高温炉１によれば、上述したように、第２ヒータ６（６ａ、６ｂ）のうちの一つが、ワークＷに接触して加熱してもよい。さらに、第２ヒータ６（６ａ、６ｂ）は、ワークＷに上下から接触して加熱してもよい。こうして、より効率的な伝熱が可能となり、加熱の効率化・時短、温度の安定化につながる。なお、例えば、第２ヒータ６ａを単独でワークＷに接触させて加熱する場合には、ワークＷの搬送手段として用いられるベルトコンベアにも適用可能である。すなわち、ベルトコンベアによりステーション４に搬送されたワークＷの真上に第２ヒータ６ａを下降させ接触した状態で加熱することにより、ステーション４内で間欠的な加熱が可能となり、加熱のばらつきを抑制できる。
【0054】
また、本実施形態の高温炉１によれば、ステーション４は載置部７を含み、載置部７はワークＷを前方に移動させて各ステーション４における移動のサイクル動作を可能にするものでもよい。加熱と移動が繰り返されるサイクル動作により、間欠的な加熱が可能となり、加熱のばらつきを抑制できる。
【0055】
また、本実施形態の高温炉１は、高温炉１の動作制御を行う第１制御部１１と、高温炉１の温度制御を行う第２制御部１２と、をさらに備えてもよい。異なる制御を行う２つの制御部を設けることにより、温度管理を集中して行うことができる。
【0056】
特に、第２制御部１２として上述したようなＰＬＣを用いることにより、複数の温度センサと、複数の第１ヒータ５、複数の第２ヒータ６とを様々に組み合わせることにより集中温調制御（ｎ：ｎ制御）を実現できる。例えば、複数の温度センサの値を見て１つのヒータを制御することが可能であることから、個々のステーション４ないし個々のヒータの位置における温度制御を精緻に行うことができる。温度制御の温度検知手段として、熱電対１３を好適に用いることができる。
【0057】
また、本実施形態の高温炉１によれば、電流センサ１４により第１ヒータ５または第２ヒータ６の動力線の断線を検知すると、第２制御部１２は第１ヒータ５および第２ヒータ６を停止してもよい。このように、高温炉１の安全性を担保することができる。
【0058】
また、本実施形態の高温炉１によれば、サイクル動作を実施できないと判断されたときに、ワークＷを保温する保温モードに設定されてもよい。こうして、製造ラインでトラブルが発生しても、特別な保温材を用いることなく、加熱を継続することができる。上述したように、保温モードとして様々なものを予め設定できる。
【0059】
また、本実施形態の高温炉１は、第２ヒータ６が搭載されるエアシリンダ１０をさらに備え、エアシリンダ１０によりワークＷが上下に移動するように構成されていてもよい。例えば、エアシリンダ１０の推力により第２ヒータ６（６ａ、６ｂ）を移動させることによって、加熱するワークＷの厚さ、体積等が変化しても対応可能である（すなわち、ワークＷの厚さ、体積等にかかわらずワークＷに接触したり、均一な加熱が可能となる）。また、第２ヒータ６がワークＷを加圧し過ぎない、かつ均一に接触させることが可能となる。特に、加熱するワークサイズが大きいと、外側だけ温まりすぎる可能性もあるが、本開示の高温炉１にチラーのような冷却システムがない場合であっても、上下の第２ヒータ６ａ、６ｂをワークＷに接触させたり、回避させたりすることにより、ワークＷの加熱冷却（温度調整）が可能になる。
【0060】
また、本実施形態の高温炉１は、ワークＷの移動する軌道を変えるシフタ１５をさらに備えてもよい。このように、高温炉１やワークＷの搬送経路は直線形状に限定されず、図１、図２の例のようなコの字状に設計することや、工場等の作業場の面積や設置位置に合わせて適宜様々な形状に設計することもできる。
【0061】
なお、本実施形態による高温炉１は、上述したような態様に限定されることはなく、様々な変更を加えることができる。
【0062】
従来、積層状態のワークを加熱する際、ワーク間には空気層が介在するため熱伝導が悪く、温度ムラが出てくるという課題があった。これに対し、本開示の高温炉１によれば、３種類のヒータを用い、かつ、各ステーション４内で間欠的な加熱により、積層状態のワークＷであっても加熱のばらつきを抑制することが可能である。また、本開示の高温炉１によれば、１つのワークを加熱することもできる。この場合、上述のように、ワークＷの高さに合わせてエアシリンダ１０により第２ヒータ６の高さを調節して加熱することができる。また、例えば、上側第２ヒータ６ａが固定されその高さの調節ができない場合であっても、下側第２ヒータ６ｂにより、ワークＷの位置を第１ヒータ５に合わせて調整することも可能である。例えば、ワークＷの中心位置が第１ヒータ５のホットスポット（例えば、図３における第１ヒータ５の中心部分で最も熱量が高くなる箇所）の位置に合わせることも可能である。このように、本開示の高温炉１が適用可能なワークの形状、サイズ、材質（例えば、ガラス、セラミック）などは特に限定されない。
【0063】
また、図３に示す例では、ステーション４は熱風生成器３からの熱風も進入可能な半密閉状態であるが、さらに開閉可能な断熱性の部材を用いて各ステーション４を密閉状態にしてもよい。
【符号の説明】
【0064】
１ 高温炉
２ａ カバー
２ｂ シャッタ
３ 熱風生成器
４ ステーション
５（５ａ、ｂ） 第１ヒータ
６（６ａ、ｂ） 第２ヒータ
７ 載置部
８ 治具
９ ヒータープレート
１０ エアシリンダ
１１ 第１制御部
１２ 第２制御部
１３ 熱電対
１４ 電流センサ
１５ シフタ
１６ 断熱材
Ｗ ワーク
２ａ カバー
２ｂ シャッタ
３ 熱風生成器
４ ステーション
５（５ａ、ｂ） 第１ヒータ
６（６ａ、ｂ） 第２ヒータ
７ 載置部
８ 治具
９ ヒータープレート
１０ エアシリンダ
１１ 第１制御部
１２ 第２制御部
１３ 熱電対
１４ 電流センサ
１５ シフタ
１６ 断熱材
Ｗ ワーク
【要約】
【課題】新規な高温炉１を提供する。
【解決手段】高温炉１内の雰囲気を加熱循環させるための熱風生成器３と、ワークＷを載置させながら移動させる複数のステーション４と、が設けられている。ステーション４はそれぞれ、ワークＷを左右から加熱する第１ヒータ５と、ワークＷを上下から加熱する第２ヒータ６とを含む。
【選択図】図３
【解決手段】高温炉１内の雰囲気を加熱循環させるための熱風生成器３と、ワークＷを載置させながら移動させる複数のステーション４と、が設けられている。ステーション４はそれぞれ、ワークＷを左右から加熱する第１ヒータ５と、ワークＷを上下から加熱する第２ヒータ６とを含む。
【選択図】図３
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】