脱脂炉および脱脂方法
【課題】構造が簡単で脱脂効率が高く、かつ脱脂用ガスの利用効率が高い脱脂炉、および、脱脂効率が高く、かつ脱脂用ガスの利用効率が高い脱脂方法を提供すること。
【解決手段】脱脂炉１は、円筒状をなす炉本体２と、炉本体２の内部２０のうち、左端部２０４に設けられたファン３と、炉本体２の内部２０のうち、左端部２０４および右端部２０５を除く部分（中央部２０６）の上層部２０１と中層部２０２とを隔てるよう設けられた第１の隔壁４１と、炉本体２の内部２０のうち、中央部２０６の下層部２０１と中層部２０２とを隔てるよう設けられた第２の隔壁４２と、少なくとも上層部２０１を加熱するヒーター（加熱手段）５と、炉本体２のうち、図１の中央より左側に設けられ、上層部２０１にガスを導入するガス導入系６と、炉本体２のうち、図１の中央より右側に設けられ、下層部２０３のガスを排気するガス排気系７と、を有する。
【解決手段】脱脂炉１は、円筒状をなす炉本体２と、炉本体２の内部２０のうち、左端部２０４に設けられたファン３と、炉本体２の内部２０のうち、左端部２０４および右端部２０５を除く部分（中央部２０６）の上層部２０１と中層部２０２とを隔てるよう設けられた第１の隔壁４１と、炉本体２の内部２０のうち、中央部２０６の下層部２０１と中層部２０２とを隔てるよう設けられた第２の隔壁４２と、少なくとも上層部２０１を加熱するヒーター（加熱手段）５と、炉本体２のうち、図１の中央より左側に設けられ、上層部２０１にガスを導入するガス導入系６と、炉本体２のうち、図１の中央より右側に設けられ、下層部２０３のガスを排気するガス排気系７と、を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、脱脂炉および脱脂方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
金属粉末を含む成形体を焼結して金属製品を製造する粉末冶金法は、ニアネットシェイプの焼結体が得られることから、近年、多くの産業分野で普及している。
上記成形体を得るには、例えば、金属粉末と有機バインダーとを混合、混練し、この混練物（コンパウンド）を用いて射出成形する金属粉末射出成形（ＭＩＭ：Metal Injection Molding）法が知られている。また、その他に、圧縮成形法、押出成形法等の成形方法も知られている。
【０００３】
このようにして製造された成形体は、脱脂処理（脱バインダー処理）が施されて有機バインダーが除去された後、焼成され、目的とする金属製品（焼結体）となる。
脱脂処理では、成形体を脱脂炉に入れ、成形体中の有機バインダーを加熱分解することによって除去する。
従来の脱脂炉では、ガスを循環させつつ脱脂を行っていたが、有機バインダーの分解成分を含んだガスが再び成形体の脱脂に供させることもあって、脱脂効率が低いという問題があった。
【０００４】
そこで、ガスの入れ替えを行い得る脱脂炉として、特許文献１には、被処理物を収容する炉本体と、マイクロ波を発振するマイクロ波生成手段と、炉本体内に脱脂ガスを供給する脱脂ガス供給手段と、脱脂ガスを加熱する加熱手段と、を備えた脱脂炉が開示されている。
しかしながら、上記の装置では、脱脂炉内に供給されたガスは、脱脂に寄与したかどうかに関わらず、すぐに炉外へ排出されるため、ガスの使用量が非常に多く、ランニングコストの上昇を招いている。
また、脱脂ガスを加熱するための加熱手段を設ける必要があり、脱脂炉の構造の複雑化、大型化が避けられない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−０７５０７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、脱脂用ガスの利用効率が高い脱脂炉および脱脂方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の脱脂炉は、水平方向に長軸を有する筒状をなす炉本体と、
前記炉本体の内部のうち、前記長軸方向の一方の端部に設けられたファンと、
前記炉本体の内部のうち、前記長軸方向の両端部を除く部分の上層部と被脱脂体が収容される中層部とを隔てるよう設けられた第１の隔壁と、
前記炉本体の内部のうち、前記長軸方向の両端部を除く部分の下層部と前記中層部とを隔てるよう設けられた第２の隔壁と、
前記上層部を加熱する加熱手段と、
前記炉本体のうち、前記長軸方向の中央から前記一方の端部までの位置に設けられ、前記上層部にガスを導入するガス導入系と、
前記炉本体のうち、前記長軸方向の前記ガス導入系の位置から前記長軸方向の他方の端部までの位置に設けられ、前記下層部のガスを排気するガス排気系と、を有することを特徴とする。
これにより、比重の差を利用して脱脂用ガスと有機バインダー分解成分とを分離し、脱脂用ガスを再び被脱脂体の脱脂に供することができるよう構成されているので、脱脂用ガスの利用効率が高くランニングコストの低い脱脂炉が得られる。また、構造が簡単で脱脂効率の高い脱脂炉が得られる。
【０００８】
本発明の脱脂炉では、前記長軸に垂直な横断面を見たとき、前記ファンは前記中層部に重なる位置に設けられ、かつ、前記上層部の面積と前記下層部の面積の和は、前記中層部の面積より小さいことが好ましい。
これにより、上層部および下層部を流れるガスの流速が、中層部を流れるガスの流速より大きくなる。その結果、比重の差に基づくガスの分離効率が高くなり、脱脂用ガスと有機バインダー分解成分とをより確実に分離することができるようになるため、脱脂用ガスのさらなる有効利用を図ることができる。
【０００９】
本発明の脱脂炉では、前記長軸に垂直な横断面を見たとき、前記炉本体の内壁面は略円形をなしており、かつ、前記中層部は鉛直方向に設けられた第３の隔壁および第４の隔壁により前記炉本体から隔てられていることが好ましい。
これにより、炉本体の内部におけるガスの入れ替え等を効率よく行うことができる。
本発明の脱脂炉では、前記第２の隔壁は、前記炉本体に対して着脱可能に設けられていることが好ましい。
これにより、第２の隔壁上に被脱脂体を載置した状態で搬送することが可能になるため、被脱脂体の取り扱いが容易になる。
【００１０】
本発明の脱脂方法は、脱脂炉内において加熱下で脱脂用ガスに曝すことにより被脱脂体を脱脂する方法であって、
前記被脱脂体の脱脂に供した前記脱脂用ガスと、前記被脱脂体の脱脂に伴って発生した有機バインダー分解成分とを、前記脱脂用ガスと前記有機バインダー分解成分の比重の差を利用して分離し、前記被脱脂体の脱脂に供した前記脱脂用ガスを再び前記被脱脂体の脱脂に供するとともに、前記有機バインダー分解成分を前記脱脂炉外に排気することを特徴とする。
これにより、脱脂用ガスを有効に利用しながら効率よく脱脂することができる。
本発明の脱脂方法では、前記比重の差を利用して分離する際に、前記脱脂用ガスの温度と前記有機バインダー分解成分の温度がほぼ等しくなるようにすることが好ましい。
これにより、比重の差を利用して脱脂用ガスと有機バインダー分解成分とを分離することができるため、脱脂用ガスの消費量を最小限に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の脱脂炉の実施形態を示す縦断面図である。
【図２】図１に示す脱脂炉の横断面図である。
【図３】本発明の脱脂方法の実施形態を説明するための縦断面図である。
【図４】本発明の脱脂方法の実施形態を説明するための縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の脱脂炉および脱脂方法について、添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。
＜脱脂炉＞
まず、本発明の脱脂炉について説明する。この脱脂炉は、無機粉末と有機バインダーとを含む成形体を加熱下で脱脂ガスに曝すことで脱脂する炉である。
【００１３】
図１は、本発明の脱脂炉の実施形態を示す縦断面図、図２は、図１に示す脱脂炉の横断面図である。
図１に示す脱脂炉１は、水平方向に長軸を有する筒状をなす炉本体２と、炉本体２の内部に設けられたファン３と、炉本体２の内部空間の一部を分割する第１の隔壁４１および第２の隔壁４２と、炉本体２の内壁に沿って設けられたヒーター（加熱手段）５と、炉本体２の内部にガスを導入するガス導入系６と、ガスを排気するガス排気系７と、を有する。また、炉本体２の内部空間の長軸方向の両端部を除く部分を上層部２０１、中層部２０２、下層部２０３の３層に分けたとき、第１の隔壁４１は上層部２０１と中層部２０２との境界に設けられ、第２の隔壁４２は下層部２０３と中層部２０２との境界に設けられている。脱脂処理に供される成形体（被脱脂体）１００は、中層部２０２に収容される。以下、脱脂炉１の各部について詳述する。
【００１４】
図１に示す炉本体２は、水平方向に軸線を有する円筒形状をなしており、一端（図１の左端）は塞がれている一方、他端（図２の右端）は開放されている。そして、右端を塞ぐように前扉２１が設けられている。前扉２１は開閉自在に設けられており、中層部２０２に成形体１００を収容したり、脱脂処理後の成形体１００を中層部２０２から取り出したりすることができる。
【００１５】
炉本体２の内部２０は、水平方向において、図１の左側端部である左端部２０４と、右側端部である右端部２０５と、左端部２０４と右端部２０５との間にある中央部２０６と、に分かれている。このうち、中央部２０６が前述した上層部２０１、中層部２０２、下層部２０３の３層に分かれている。
炉本体２は、例えばステンレス鋼、耐熱鋼等の鉄基合金で構成される。また、長軸に垂直な横断面で見たとき、炉本体２の内壁面は、三角形、四角形、五角形、六角形、八角形のような多角形をなしていてもよいが、真円、楕円、長円のような略円形をなしているのが好ましい。これにより、炉本体２の内部２０におけるガスの入れ替え等を効率よく行うことができる。
【００１６】
左端部２０４には、ファン３が設けられている。ファン３は、炉本体２の壁部を貫通する回転軸３１の一端に取り付けられており、回転軸の他端はモーター３２に接続されている。このファン３は、炉本体２の内部２０に供給されたガスを強制的に循環させることにより、成形体１００の脱脂を促進する。
一方、右端部２０５には、これを左右に隔てるように中扉２２が設けられている。中扉２２は、多数の貫通孔が設けられた板状体であり、その構成材料としては、例えばステンレス鋼、耐熱鋼等が挙げられる。
【００１７】
中央部２０６には、前述したように第１の隔壁４１および第２の隔壁４２が設けられている。これらはそれぞれ水平方向に配置された板状体であり、それぞれ幅方向において炉本体２の内壁に固定されている。これにより、中央部２０６では上層部２０１と中層部２０２との間および下層部２０３と中層部２０２との間で通気しないよう構成されている。構成材料は特に限定されないが、ステンレス鋼、耐熱鋼等であるのが好ましい。
【００１８】
一方、第１の隔壁４１および第２の隔壁４２は、中央部２０６のみに設けられているため、左端部２０４や右端部２０５では上層部２０１および下層部２０３と通気するようになっている。なお、第１の隔壁４１および第２の隔壁４２は、この通気を阻害しない程度に、左端部２０４や右端部２０５に延長されていてもよい。
また、第２の隔壁４２は、炉本体２に対して着脱可能に設けられているのが好ましい。これにより、第２の隔壁４２上に成形体１００を載置した状態で搬送することが可能になるため、成形体１００の取り扱いが容易になる。
【００１９】
また、図２に示す脱脂炉１は、第１の隔壁４１および第２の隔壁４２の位置に合わせて鉛直方向に配置された第３の隔壁４３および第４の隔壁４４を有している。これにより、中層部２０２は、第３の隔壁４３および第４の隔壁４４で挟まれた部分は炉本体２と隔てられることとなり、長軸に垂直な横断面で見たとき、略四角形に画成されることとなる。その結果、成形体１００が収容される空間の環境がガスの状態（ガスの濃度等）をより均一にすることができ、成形体１００をムラなく脱脂することができる。なお、第３の隔壁４３および第４の隔壁４４は、必要に応じて設けられればよく、省略されてもよい。
【００２０】
なお、第１の隔壁４１、第２の隔壁４２、第３の隔壁４３および第４の隔壁４４の長さ、すなわち中央部２０６の長さは、炉本体２の内部２０の全長を１としたとき、０．６以上０．９８以下であるのが好ましく、０．７以上０．９５以下であるのがより好ましい。これにより、成形体１００を効率よくかつムラなく脱脂することができる。
また、左端部２０４と右端部２０５との長さの比は、１：３以上３：１以下であるのが好ましく、１：２以上２：１以下であるのがより好ましい。これにより、成形体１００の脱脂効率のさらなる向上を図ることができる。
【００２１】
炉本体２の上部には、脱脂用ガスを導入するためのガス導入系６が接続されている。図１に示すガス導入系６は、一端が炉本体２の上層部２０１に接続されたガス導入管６１と、ガス導入管６１の他端に接続されたガス供給源６２と、導入するガスの流量を制御するバルブ６３と、を有している。
一方、炉本体２の下部には、ガスを排気するためのガス排気系７が接続されている。図１に示すガス排気系７は、一端が炉本体２の下層部２０３に接続されたガス排気管７１と、ガス排気管７１の他端に接続された排気ポンプ７２と、排気するガスの流量を制御するバルブ７３と、を有している。
【００２２】
また、炉本体２の内壁には、ヒーター５が設けられている。ヒーター５に通電することで、内部２０の雰囲気や第１の隔壁４１、第２の隔壁４２等を加熱し、それに伴って成形体１００を加熱する。図１では、炉本体２の内壁の上部、下部にヒーター５が設けられ、図２では、炉本体２の内壁の側部にヒーター５が設けられている様子を示している。ヒーター５の設置箇所は、炉本体２の内壁に限られず、壁部内あるいは外壁であってもよく、第１の隔壁４１や第２の隔壁４２であってもよい。
【００２３】
＜脱脂方法＞
次に、本発明の脱脂炉の作用（本発明の脱脂方法）について説明する。
図３、４は、本発明の脱脂方法の実施形態を説明するための縦断面図である。
脱脂体は、前述したように、無機粉末と有機バインダーとを含む成形体を加熱下でガスに曝すことにより、有機バインダーを除去してなるものである。
【００２４】
無機粉末としては、特に限定されず、例えばステンレス鋼粉末、Ａｌ粉末、Ｔｉ粉末のような各種金属粉末、アルミナ粉末、ジルコニア粉末のような各種セラミックス粉末、カーボンブラック粉末、炭素繊維粉末のような各種炭素粉末等が挙げられる。
また、有機バインダーとしては、例えば、各種樹脂材料等が挙げられる。
成形体は、例えばこれらを含む組成物を圧縮成形、射出成形、押出成形等の各種成形方法によって成形してなるものである。
【００２５】
このようにして得られた成形体１００は、中央部２０６の中層部２０２（以下、この空間を「処理空間」という。）に載置される。そして、前扉２１を閉め、ガス排気系７を作動させて炉本体２の内部２０に残留したガスを排気する。一定時間排気後、ガス導入系６により内部２０に脱脂用ガスＧ１を導入する。
導入する脱脂用ガスＧ１は、無機粉末や有機バインダーの組成に応じて適宜選択されるが、例えば、大気（空気）、酸素ガスのような酸化系ガス、窒素ガス、アルゴンガスのような不活性ガス、アンモニア分解ガス、水素ガスのような還元系ガス等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上の混合ガスが用いられる。ガス導入系６からは脱脂用ガスＧ１を継続的に導入する一方、ガス排気系７はそのまま作動させてもよいし、停止させて自然に排気されるようにしてもよい。
【００２６】
この状態でヒーター５に通電すると、炉本体２の脱脂用ガスＧ１が加熱される。そして、ファン３を作動させると、雰囲気の流れが形成され、加熱された脱脂用ガスＧ１によって成形体１００が加熱される。脱脂用ガスＧ１は、図３に示すように、ガス導入系６から導入された後、上層部２０１を右方向に移動するが、この際、ヒーター５の近くを移動することになるため、効率よく加熱される。右端部２０５に到達した脱脂用ガスＧ１は、右端部２０５で下方に移動し、折り返して処理空間（中層部２０２）を左方向に移動する。そして、成形体１００の近くを通過することにより、脱脂が効率よく行われる。
【００２７】
この脱脂は、成形体１００中の有機バインダーを加熱分解することにより行われる。この加熱分解によって発生した有機バインダー分解成分は、脱脂用ガスＧ１の流れに巻き込まれ、混合ガス（以下、「脱脂後ガスＧ２」という。）となって成形体１００から離れる。これにより、成形体１００の周囲は、常に新しい脱脂用ガスＧ１で満たされることになるため、有機バインダーの蒸発が飽和することなく次から次へと行われる。その結果、成形体１００の脱脂効率を高めることができる。
【００２８】
また、脱脂によって発生した脱脂後ガスＧ２は、ファン３に引き寄せられ、左端部２０４に到達する。ここで、脱脂後ガスＧ２の流れは、上方または下方に分けられ、折り返して上層部２０１または下層部２０３を右方向に移動する。この際、脱脂後ガスＧ２のうち、相対的に比重の大きい有機バインダー分解成分Ｇ３は、左端部２０４において自重の影響によって下方に分けられ、下層部２０３を右方向に移動する。一方、脱脂後ガスＧ２のうち、相対的に比重の小さい脱脂用ガスＧ１’は、左端部２０４において上方に分けられ、上層部２０１を右方向に移動する。
下層部２０３に移動した有機バインダー分解成分Ｇ３は、図４に示すようにガス排気系７から排気され、脱脂炉１から除去される。
【００２９】
一方、脱脂用ガスＧ１’は、主に脱脂用ガスＧ１で構成されているが、左端部２０４ではファン３の作用によって強制的に上下に吐き分けられることから、前述した比重による分離はあまり厳密なものにはならず、有機バインダー分解成分Ｇ３も含んでいる。したがって、脱脂用ガスＧ１’は、脱脂用ガスＧ１と有機バインダー分解成分Ｇ３との混合ガスであるといえる。
【００３０】
この脱脂用ガスＧ１’は、上層部２０１を右方向に移動するが、その流れの途中には、ガス導入系６から継続的に導入されている脱脂用ガスＧ１が合流する。この際、両者はほとんど混じり合うことなく右方向に移動する。これは、脱脂用ガスＧ１’は、十分に加熱されているため、有機バインダー分解成分Ｇ３を含んでいるものの相対的に比重が小さく、上層部２０１の中でも上方を移動する一方、導入される脱脂用ガスＧ１は、新たに導入されるものであるから温度がまだ低く、相対的に比重が大きいためである。このようにして脱脂用ガスＧ１’と脱脂用ガスＧ１は、その性質の違いからほとんど混じり合うことなく右端部２０５まで移動する。
【００３１】
ところが、右端部２０５に移動するまでの間に脱脂用ガスＧ１は十分に加熱されるため、その比重が小さくなる。こうなると、脱脂用ガスＧ１と脱脂用ガスＧ１’の温度はほぼ等しくなり、有機バインダー分解成分３の含有の有無が比重に効いてくるため、比重の大小関係は逆転することとなる。その結果、右端部２０５において脱脂用ガスＧ１は、相対的に比重が小さくなり、上方にある処理空間（中層部２０２）を左方向に移動する。
【００３２】
一方、脱脂用ガスＧ１’は、右端部２０５において比重の差に基づき脱脂用ガスＧ１と有機バインダー分解成分Ｇ３とに分離される。しかも、右端部２０５では流速が十分に落ちているため、この分離が比較的厳密に行われる。そして、分離後の脱脂用ガスＧ１は上方にある処理空間（中層部２０２）へ移動し、有機バインダー分解成分Ｇ３は下層部２０３へ移動する。その結果、中層部２０２には、実質的に清浄な脱脂用ガスＧ１を供給することができ、脱脂効率の低下を防止することができる。
【００３３】
このように、下層部２０３には実質的に有機バインダー分解成分Ｇ３のみを選択的に移動させ、ガス排気系７から排気することができるので、脱脂用ガスＧ１を無駄に排気することがない。よって、脱脂炉１によれば、脱脂用ガスＧ１の消費量を最小限に抑えることができる。
以上のように脱脂炉１によれば、成形体１００の脱脂に供した脱脂用ガスＧ１と、成形体１００の脱脂に伴って発生した有機バインダー分解成分Ｇ３とを、これらの比重の差を利用して分離し、脱脂用ガスＧ１を再び脱脂に利用することができる。このため、有機バインダー分解成分Ｇ３が脱脂に供されることが抑制されることとなり、単位時間当たりの脱脂効率を高めることができる。また、脱脂用ガスＧ１を有効利用することができるので、その使用量を抑え、ランニングコストの上昇を抑えることができる。さらに、成形体１００に対して常に清浄な脱脂用ガスＧ１を供給することができるので、脱脂のムラ等の脱脂不良の発生が抑えられ、脱脂歩留まりの向上を図ることができる。
【００３４】
ここで、ガス導入系６は、炉本体２のうち、長軸の中点から左側に接続されている。このような位置に接続されることで、導入された脱脂用ガスＧ１は、右端部２０５に到達されるまでの間に十分に加熱されることとなる。その結果、成形体１００の温度を低下させることが防止され、これによる脱脂効率の低下を避けることができる。また、右端部２０５に到達したころには、導入された脱脂用ガスＧ１の比重を脱脂用ガスＧ１’の比重より確実に小さくすることができるので、比重の差に基づく分離を確実に行うことができる。なお、従来の脱脂炉では、ガス導入系に加熱手段を設け、導入する脱脂用ガスを加熱する例もあったが、本発明によれば、このようなヒーター５以外の加熱手段を設ける必要がないため、脱脂炉１構造の簡素化を図ることができる。
【００３５】
ガス導入系６の接続位置は、炉本体２の内部２０の全長を１としたとき、左端から長さ０．５以下の範囲であれば、脱脂炉１は上記のような効果を奏する。また、左端から０．５未満の範囲であるのが好ましく、左端から０．４以下の範囲であるのがより好ましく、左端から０．３以下の範囲であるのがさらに好ましい。
なお、上記範囲よりも右側にガス導入系６が接続された場合、導入された脱脂用ガスＧ１が十分に加熱されず、脱脂効率が低下するとともに、右端部２０５において脱脂用ガスＧ１が下層部２０３に移動し、排気されることとなる。さらには、この場合、導入された脱脂用ガスＧ１は、導入直後の流速をある程度維持したまま右端部２０５に到達するため、下層部２０３に移動してしまう。このため、比重の差に基づく分離ができなくなる。
【００３６】
また、脱脂用ガスＧ１の逆流を防ぐ観点から、前記接続位置は、左端から０．０１以上は離れている方が好ましい。
一方、ガス排気系７は、炉本体２のうち、前述したガス導入系６の位置から右側に接続されている。このような位置に接続されることで、有機バインダー分解成分Ｇ３を確実に排気することができる。これは、右端部２０５から下層部２０３に移動した有機バインダー分解成分Ｇ３は、その流速が最小になっており、排気が滞るおそれがあるため、右端部２０５側にガス排気系７を接続することによって、排気の滞りを防ぐことができるからである。また、左端部２０４から下層部２０３に移動した有機バインダー分解成分Ｇ３は、ファン３で押されることにより十分に高い流速を持っていることから、右端部２０５側にガス排気系７が接続されていたとしても排気が滞るおそれがない。
【００３７】
ガス排気系７の接続位置は、炉本体２の内部２０の全長を１としたとき、右端から長さ０．５以下の範囲であれば、脱脂炉１は上記のような効果を奏する。また、右端から０．５未満の範囲であるのが好ましく、右端から０．４５以下の範囲であるのがより好ましい。
また、有機バインダー分解成分Ｇ３が逆流しても成形体１００を汚染しないようにするため、前記接続位置は、右端から０．０１以上は離れている方が好ましい。
【００３８】
なお、中央部２０６の長さを１としたときには、第１の隔壁４１や第２の隔壁４２の幅および第３の隔壁４３や第４の隔壁４４の高さは、それぞれ０．０５以上０．４以下であるのが好ましく、０．１以上０．３以下であるのがより好ましい。これにより、導入された脱脂用ガスを加熱するための十分な長さが確保されるとともに、脱脂用ガスＧ１と有機バインダー分解成分Ｇ３とが分離するのに十分な高さが確保される。その結果、比重の差に基づく分離をより確実に行うことができる。
【００３９】
本発明者は、上記のようにガス導入系６の接続位置とガス排気系７の接続位置の双方を最適化することによってはじめて、脱脂効率の向上と脱脂用ガスの有効利用とを両立し得ることを見出し、本発明を完成するに至ったのである。また、本発明では、上記のような効果を、炉本体２、第１の隔壁４１、第２の隔壁４２、ファン３等の少数の単純な部材で実現することができるため、脱脂炉１の構造が極めて簡単であるにもかかわらず、低コストで効率よく脱脂を行い得る点で有用である。
【００４０】
なお、ファン３の風量（回転数等）は、上述したようなガスの流れを生起するように適宜設定される。例えば、ファン３から下層部２０３に移動した有機バインダー分解成分Ｇ３が、ガス排気系７に到達するのに必要かつ十分な風量に設定するのが好ましい。また、長軸に垂直な横断面で見たとき、ファン３は中層部２０２に重なる位置に設けられているのが好ましい。これにより、上層部２０１と下層部２０３にそれぞれ十分な流速が与えられることとなり、上記効果を奏するに必要なガスの流れが形成されることとなる。
【００４１】
また、ヒーター５は、少なくとも上層部２０１を加熱するように配置されていればよく、それ以外の部位に設けられたヒーター５は省略してもよい。
また、炉本体２について長軸に垂直な横断面を見たとき、上層部２０１および下層部２０３は、その面積の和が中層部２０２の面積より小さくなるよう設定される。これにより、上層部２０１および下層部２０３を流れるガスの流速が中層部２０２を流れるガスの流速より大きくなる。その結果、例えば右端部２０５において、比重の差に基づくガスの分離効率が高くなり、脱脂用ガスＧ１と有機バインダー分解成分Ｇ３とをより確実に分離することができるようになるため、脱脂用ガスＧ１のさらなる有効利用を図ることができる。
【００４２】
上層部２０１および下層部２０３の面積の和は、中層部２０２の面積の１０％以上５０％以下であるのが好ましく、１５％以上４５％以下であるのがより好ましい。このような範囲に設定することで、比重の差に基づくガスの分離効率を最大化することができる。
脱脂処理における処理温度は、特に限定されないが、１００℃以上７５０℃以下であるのが好ましく、１５０℃以上７００℃以下であるのがより好ましい。
【００４３】
また、脱脂処理における処理時間は、０．５時間以上２０時間以下であるのが好ましく、１時間以上１０時間以下であるのがより好ましい。
また、脱脂処理は、種々の目的（例えば、脱脂時間の短縮等の目的）で、複数回に分けて行ってもよい。例えば、前半を低温で、後半を高温で脱脂するような方法や、低温と高温を繰り返し行う方法等が挙げられる。
【００４４】
また、得られた脱脂体に対して、例えば、ばり取りや、溝等の微小構造の形成等の目的で、各種後加工を施してもよい。
なお、成形体中の有機バインダーは、脱脂処理によって完全に除去されなくてもよく、例えば、脱脂処理の完了時点で、その一部が残存していてもよい。
以上のようにして得られた脱脂体は、その後焼成に供されることによって、金属焼結体やセラミックス焼結体となる。
【００４５】
焼成雰囲気は、無機粉末の組成に応じて適宜選択されるが、酸化性雰囲気、非酸化性雰囲気、これらの雰囲気の真空または減圧状態（例えば１．３３×１０−４Ｐａ以上１３３Ｐａ以下）、窒素ガス、アルゴンガス等の不活性ガス等が挙げられる。
焼成温度は、無機粉末の組成に応じて適宜設定されるが、金属粉末の場合、１０００℃以上１６５０℃以下であるのが好ましく、１０５０℃以上１５００℃以下であるのがより好ましい。また、セラミックス粉末の場合、１２５０℃以上１９００℃以下であるのが好ましく、１３００℃以上１８００℃以下であるのがより好ましい。
【００４６】
また、焼成時間は、０．５時間以上２０時間以下であるのが好ましく、１時間以上１５時間以下であるのがより好ましい。
また、このような焼成工程は、種々の目的（例えば、焼成時間の短縮等の目的）で、複数の工程（段階）に分けて行ってもよい。この場合、例えば、前半を低温で、後半を高温で焼成するような方法や、低温と高温を繰り返し行う方法等が挙げられる。
【００４７】
また、上記のような焼成工程後に、得られた焼結体に対して、例えば、ばり取りや、溝等の微小構造の形成等の目的で、機械加工、放電加工、レーザー加工、エッチング等を施してもよい。
なお、得られた焼結体には、必要に応じて、ＨＩＰ処理（熱間等方加圧処理）等を施すようにしてもよい。これにより、焼結体のさらなる高密度化を図ることができる。
【００４８】
ＨＩＰ処理の条件としては、例えば、温度が８５０℃以上１１００℃以下、時間が１時間以上１０時間以下とされる。
また、加圧圧力は、５０ＭＰａ以上であるのが好ましく、１００ＭＰａ以上であるのがより好ましい。
上記のようにして得られた焼結体は、いかなる目的で用いられるものであってもよく、その用途としては、各種構造部品、各種医療用構造体等が挙げられる。
【００４９】
また、得られる焼結体の相対密度は、例えば、９５％以上、好ましくは９６％以上となることが期待される。このような焼結体は、焼結密度が高く、かつ外観および寸法精度に優れたものとなる。
また、焼結体の引張強度は、例えば金属粉末を用いた場合、９００ＭＰａ以上になることが期待される。さらには、焼結体の０．２％耐力は、例えば金属粉末を用いた場合、７５０ＭＰａ以上になることが期待される。
以上、本発明について、好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。
例えば、脱脂炉には、上記の構造物以外に任意の構造物が付加されていてもよい。
【実施例】
【００５０】
次に、本発明の具体的実施例について説明する。
１．脱脂体および焼結体の製造
（実施例１）
まず、水アトマイズ法により製造されたＳＵＳ３１６Ｌ粉末を用意した。ＳＵＳ３１６Ｌ粉末について、レーザー回折方式の粒度分布測定装置（マイクロトラック、日機装株式会社製、ＨＲＡ９３２０−Ｘ１００）により平均粒径を測定したところ、平均粒径が１０μｍであった。有機バインダーは、ポリプロピレンとパラフィンワックスを質量比で９：１となるよう混合したものを用いた。そして、ＳＵＳ３１６Ｌ粉末と有機バインダーとの質量比は、９１：９とした。
【００５１】
次いで、これらを混合し、加圧ニーダー（混練機）にて混練した。
次いで、得られた混練物をペレタイザーにより粉砕し、平均粒径５ｍｍのペレットを得た。
次いで、得られたペレットを用い、材料温度：１５０℃、射出圧力：１０．８ＭＰａ（１１０ｋｇｆ／ｃｍ２）という成形条件で、射出成形機にて成形を行った。これにより、成形体を得た。なお、成形体の形状は、直径０．５ｍｍ×高さ０．５ｍｍの円筒形状である。
次に、成形体１００ｋｇに対して、温度：５００℃、時間：１時間、雰囲気：窒素ガス（大気圧）という脱脂条件で脱脂処理を施した。これにより、脱脂体を得た。
なお、この脱脂には、図１、２に示す脱脂炉を使用した。なお、脱脂炉の各設定値は、以下に示す通りである。
【００５２】
＜脱脂炉の各設定値＞
・炉本体の横断面形状 ：円形
・処理空間の横断面形状 ：四角形
・ガス導入系の接続位置 ：左端から長さ０．１の位置
・ガス排気系の接続位置 ：右端から長さ０．４の位置
・上層部および下層部の面積の和：処理空間の面積の２５％
・各隔壁の長さ ：炉本体の内部の全長を１としたとき０．９
・左端部と右端部の長さの比 ： １：１
・処理空間の長さと幅の比 ： ５：１
・処理空間の長さと高さの比 ： ５：１
次に、脱脂体に対して、温度：１２７０℃、時間：３時間、雰囲気：窒素ガス（大気圧）という焼成条件で焼成処理を施した。これにより、焼結体を得た。脱脂炉の各設定値を表１に示す。
【００５３】
（実施例２、３）
脱脂炉の各設定値を表１に示すように変更した以外は、それぞれ実施例１と同様にして焼結体を得た。
（実施例４）
図２に示す第３の隔壁４３および第４の隔壁４４を除去した脱脂炉を使用した以外は、実施例１と同様にして焼結体を得た。なお、脱脂炉の処理空間の横断面形状は、上部および下部が水平な直線で、側部が円弧を描く長円形であった。また、この変更に伴って、上層部および下層部の面積が相対的に減少した。脱脂炉の各設定値を表１に示す。
【００５４】
（実施例５）
無機粉末の組成および有機バインダーの組成をそれぞれ以下のように変更した以外は、実施例１と同様にして焼結体を得た。
無機粉末として、水アトマイズ法により製造された平均粒径６μｍの２％Ｎｉ−Ｆｅ合金粉末（エプソンアトミックス（株）製、真密度７．８２７ｇ／ｃｍ３）を用意した。なお、２％Ｎｉ−Ｆｅの組成は、Ｃ：０．４質量％以上０．６質量％以下、Ｓｉ：０．３５質量％以下、Ｍｎ：０．８質量％以下、Ｐ：０．０３質量％以下、Ｓ：０．０４５質量％以下、Ｎｉ：１．５質量％以上２．５質量％以下、Ｃｒ：０．２質量％以下、Ｆｅ：残部である。
また、有機バインダーとして、２％Ｎｉ−Ｆｅ合金粉末１００重量部に対してポリビニルアルコール０．８重量部、モンタンワックス０．０４重量部、ソルビタン脂肪酸エステル０．０１重量部を含むものを用いた。脱脂炉の各設定値を表１に示す。
【００５５】
（実施例６）
図２に示す第３の隔壁４３および第４の隔壁４４を除去した脱脂炉を使用した以外は、実施例５と同様にして焼結体を得た。なお、脱脂炉の処理空間の横断面形状は、上部および下部が水平な直線で、側部が円弧を描く長円形であった。また、この変更に伴って、上層部および下層部の面積が相対的に減少した。脱脂炉の各設定値を表１に示す。
【００５６】
（比較例１、２）
脱脂炉の各設定値を表１に示すように変更した以外は、実施例１と同様にして焼結体を得た。
（比較例３、４）
脱脂炉の各設定値を表１に示すように変更した以外は、実施例５と同様にして焼結体を得た。
【００５７】
【表１】
【００５８】
２．脱脂体または焼結体の評価
２．１ 脱脂に要した時間の評価
各実施例および各比較例において、所定の脱脂率（有機バインダーの除去率）になるまでに要した時間を測定した。
２．２ １回当たりの処理重量の評価
各実施例および各比較例において、脱脂炉内にセットする成形体の重量を２５ｋｇ、５０ｋｇ、１００ｋｇ、１５０ｋｇ、２００ｋｇ、２５０ｋｇと変えたとき、不良率が１％未満に抑えられる最大重量を調査した。
２．３ 焼結体の品質の評価
各実施例および各比較例において得られた焼結体５０個について、それぞれの外観を観察し、不良率を計算した。そして、得られた不良率を以下の評価基準にしたがって評価した。
【００５９】
＜不良率の評価基準＞
◎：不良率１％未満
○：不良率１％以上２％未満
△：不良率２％以上５％未満
×：不良率５％以上
以上、２．１〜２．３の評価結果を表２に示す。
【００６０】
【表２】
【００６１】
表２から明らかなように、各実施例では、いずれも、各比較例に比べて短時間で脱脂処理を行うことができ、しかも脱脂処理１回当たりの処理重量を大きくすることができた。また、得られた焼結体は、いずれも不良が少ないことが明らかとなった。
【符号の説明】
【００６２】
１……脱脂炉 ２……炉本体 ２０……内部 ２０１……上層部 ２０２……中層部 ２０３……下層部 ２０４……左端部 ２０５……右端部 ２０６……中央部 ２１……前扉 ２２……中扉 ３……ファン ３１……回転軸 ３２……モーター ４１……第１の隔壁 ４２……第２の隔壁 ４３……第３の隔壁 ４４……第４の隔壁 ５……ヒーター ６……ガス導入系 ６１……ガス供給管 ６２……ガス導入源 ６３……バルブ ７……ガス排気系 ７１……ガス排気管 ７２……排気ポンプ ７３……バルブ １００……成形体 Ｇ１……脱脂用ガス Ｇ１’……脱脂用ガス Ｇ２……脱脂後ガス Ｇ３……有機バインダー分解成分
【技術分野】
【０００１】
本発明は、脱脂炉および脱脂方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
金属粉末を含む成形体を焼結して金属製品を製造する粉末冶金法は、ニアネットシェイプの焼結体が得られることから、近年、多くの産業分野で普及している。
上記成形体を得るには、例えば、金属粉末と有機バインダーとを混合、混練し、この混練物（コンパウンド）を用いて射出成形する金属粉末射出成形（ＭＩＭ：Metal Injection Molding）法が知られている。また、その他に、圧縮成形法、押出成形法等の成形方法も知られている。
【０００３】
このようにして製造された成形体は、脱脂処理（脱バインダー処理）が施されて有機バインダーが除去された後、焼成され、目的とする金属製品（焼結体）となる。
脱脂処理では、成形体を脱脂炉に入れ、成形体中の有機バインダーを加熱分解することによって除去する。
従来の脱脂炉では、ガスを循環させつつ脱脂を行っていたが、有機バインダーの分解成分を含んだガスが再び成形体の脱脂に供させることもあって、脱脂効率が低いという問題があった。
【０００４】
そこで、ガスの入れ替えを行い得る脱脂炉として、特許文献１には、被処理物を収容する炉本体と、マイクロ波を発振するマイクロ波生成手段と、炉本体内に脱脂ガスを供給する脱脂ガス供給手段と、脱脂ガスを加熱する加熱手段と、を備えた脱脂炉が開示されている。
しかしながら、上記の装置では、脱脂炉内に供給されたガスは、脱脂に寄与したかどうかに関わらず、すぐに炉外へ排出されるため、ガスの使用量が非常に多く、ランニングコストの上昇を招いている。
また、脱脂ガスを加熱するための加熱手段を設ける必要があり、脱脂炉の構造の複雑化、大型化が避けられない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−０７５０７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、脱脂用ガスの利用効率が高い脱脂炉および脱脂方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の脱脂炉は、水平方向に長軸を有する筒状をなす炉本体と、
前記炉本体の内部のうち、前記長軸方向の一方の端部に設けられたファンと、
前記炉本体の内部のうち、前記長軸方向の両端部を除く部分の上層部と被脱脂体が収容される中層部とを隔てるよう設けられた第１の隔壁と、
前記炉本体の内部のうち、前記長軸方向の両端部を除く部分の下層部と前記中層部とを隔てるよう設けられた第２の隔壁と、
前記上層部を加熱する加熱手段と、
前記炉本体のうち、前記長軸方向の中央から前記一方の端部までの位置に設けられ、前記上層部にガスを導入するガス導入系と、
前記炉本体のうち、前記長軸方向の前記ガス導入系の位置から前記長軸方向の他方の端部までの位置に設けられ、前記下層部のガスを排気するガス排気系と、を有することを特徴とする。
これにより、比重の差を利用して脱脂用ガスと有機バインダー分解成分とを分離し、脱脂用ガスを再び被脱脂体の脱脂に供することができるよう構成されているので、脱脂用ガスの利用効率が高くランニングコストの低い脱脂炉が得られる。また、構造が簡単で脱脂効率の高い脱脂炉が得られる。
【０００８】
本発明の脱脂炉では、前記長軸に垂直な横断面を見たとき、前記ファンは前記中層部に重なる位置に設けられ、かつ、前記上層部の面積と前記下層部の面積の和は、前記中層部の面積より小さいことが好ましい。
これにより、上層部および下層部を流れるガスの流速が、中層部を流れるガスの流速より大きくなる。その結果、比重の差に基づくガスの分離効率が高くなり、脱脂用ガスと有機バインダー分解成分とをより確実に分離することができるようになるため、脱脂用ガスのさらなる有効利用を図ることができる。
【０００９】
本発明の脱脂炉では、前記長軸に垂直な横断面を見たとき、前記炉本体の内壁面は略円形をなしており、かつ、前記中層部は鉛直方向に設けられた第３の隔壁および第４の隔壁により前記炉本体から隔てられていることが好ましい。
これにより、炉本体の内部におけるガスの入れ替え等を効率よく行うことができる。
本発明の脱脂炉では、前記第２の隔壁は、前記炉本体に対して着脱可能に設けられていることが好ましい。
これにより、第２の隔壁上に被脱脂体を載置した状態で搬送することが可能になるため、被脱脂体の取り扱いが容易になる。
【００１０】
本発明の脱脂方法は、脱脂炉内において加熱下で脱脂用ガスに曝すことにより被脱脂体を脱脂する方法であって、
前記被脱脂体の脱脂に供した前記脱脂用ガスと、前記被脱脂体の脱脂に伴って発生した有機バインダー分解成分とを、前記脱脂用ガスと前記有機バインダー分解成分の比重の差を利用して分離し、前記被脱脂体の脱脂に供した前記脱脂用ガスを再び前記被脱脂体の脱脂に供するとともに、前記有機バインダー分解成分を前記脱脂炉外に排気することを特徴とする。
これにより、脱脂用ガスを有効に利用しながら効率よく脱脂することができる。
本発明の脱脂方法では、前記比重の差を利用して分離する際に、前記脱脂用ガスの温度と前記有機バインダー分解成分の温度がほぼ等しくなるようにすることが好ましい。
これにより、比重の差を利用して脱脂用ガスと有機バインダー分解成分とを分離することができるため、脱脂用ガスの消費量を最小限に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の脱脂炉の実施形態を示す縦断面図である。
【図２】図１に示す脱脂炉の横断面図である。
【図３】本発明の脱脂方法の実施形態を説明するための縦断面図である。
【図４】本発明の脱脂方法の実施形態を説明するための縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の脱脂炉および脱脂方法について、添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。
＜脱脂炉＞
まず、本発明の脱脂炉について説明する。この脱脂炉は、無機粉末と有機バインダーとを含む成形体を加熱下で脱脂ガスに曝すことで脱脂する炉である。
【００１３】
図１は、本発明の脱脂炉の実施形態を示す縦断面図、図２は、図１に示す脱脂炉の横断面図である。
図１に示す脱脂炉１は、水平方向に長軸を有する筒状をなす炉本体２と、炉本体２の内部に設けられたファン３と、炉本体２の内部空間の一部を分割する第１の隔壁４１および第２の隔壁４２と、炉本体２の内壁に沿って設けられたヒーター（加熱手段）５と、炉本体２の内部にガスを導入するガス導入系６と、ガスを排気するガス排気系７と、を有する。また、炉本体２の内部空間の長軸方向の両端部を除く部分を上層部２０１、中層部２０２、下層部２０３の３層に分けたとき、第１の隔壁４１は上層部２０１と中層部２０２との境界に設けられ、第２の隔壁４２は下層部２０３と中層部２０２との境界に設けられている。脱脂処理に供される成形体（被脱脂体）１００は、中層部２０２に収容される。以下、脱脂炉１の各部について詳述する。
【００１４】
図１に示す炉本体２は、水平方向に軸線を有する円筒形状をなしており、一端（図１の左端）は塞がれている一方、他端（図２の右端）は開放されている。そして、右端を塞ぐように前扉２１が設けられている。前扉２１は開閉自在に設けられており、中層部２０２に成形体１００を収容したり、脱脂処理後の成形体１００を中層部２０２から取り出したりすることができる。
【００１５】
炉本体２の内部２０は、水平方向において、図１の左側端部である左端部２０４と、右側端部である右端部２０５と、左端部２０４と右端部２０５との間にある中央部２０６と、に分かれている。このうち、中央部２０６が前述した上層部２０１、中層部２０２、下層部２０３の３層に分かれている。
炉本体２は、例えばステンレス鋼、耐熱鋼等の鉄基合金で構成される。また、長軸に垂直な横断面で見たとき、炉本体２の内壁面は、三角形、四角形、五角形、六角形、八角形のような多角形をなしていてもよいが、真円、楕円、長円のような略円形をなしているのが好ましい。これにより、炉本体２の内部２０におけるガスの入れ替え等を効率よく行うことができる。
【００１６】
左端部２０４には、ファン３が設けられている。ファン３は、炉本体２の壁部を貫通する回転軸３１の一端に取り付けられており、回転軸の他端はモーター３２に接続されている。このファン３は、炉本体２の内部２０に供給されたガスを強制的に循環させることにより、成形体１００の脱脂を促進する。
一方、右端部２０５には、これを左右に隔てるように中扉２２が設けられている。中扉２２は、多数の貫通孔が設けられた板状体であり、その構成材料としては、例えばステンレス鋼、耐熱鋼等が挙げられる。
【００１７】
中央部２０６には、前述したように第１の隔壁４１および第２の隔壁４２が設けられている。これらはそれぞれ水平方向に配置された板状体であり、それぞれ幅方向において炉本体２の内壁に固定されている。これにより、中央部２０６では上層部２０１と中層部２０２との間および下層部２０３と中層部２０２との間で通気しないよう構成されている。構成材料は特に限定されないが、ステンレス鋼、耐熱鋼等であるのが好ましい。
【００１８】
一方、第１の隔壁４１および第２の隔壁４２は、中央部２０６のみに設けられているため、左端部２０４や右端部２０５では上層部２０１および下層部２０３と通気するようになっている。なお、第１の隔壁４１および第２の隔壁４２は、この通気を阻害しない程度に、左端部２０４や右端部２０５に延長されていてもよい。
また、第２の隔壁４２は、炉本体２に対して着脱可能に設けられているのが好ましい。これにより、第２の隔壁４２上に成形体１００を載置した状態で搬送することが可能になるため、成形体１００の取り扱いが容易になる。
【００１９】
また、図２に示す脱脂炉１は、第１の隔壁４１および第２の隔壁４２の位置に合わせて鉛直方向に配置された第３の隔壁４３および第４の隔壁４４を有している。これにより、中層部２０２は、第３の隔壁４３および第４の隔壁４４で挟まれた部分は炉本体２と隔てられることとなり、長軸に垂直な横断面で見たとき、略四角形に画成されることとなる。その結果、成形体１００が収容される空間の環境がガスの状態（ガスの濃度等）をより均一にすることができ、成形体１００をムラなく脱脂することができる。なお、第３の隔壁４３および第４の隔壁４４は、必要に応じて設けられればよく、省略されてもよい。
【００２０】
なお、第１の隔壁４１、第２の隔壁４２、第３の隔壁４３および第４の隔壁４４の長さ、すなわち中央部２０６の長さは、炉本体２の内部２０の全長を１としたとき、０．６以上０．９８以下であるのが好ましく、０．７以上０．９５以下であるのがより好ましい。これにより、成形体１００を効率よくかつムラなく脱脂することができる。
また、左端部２０４と右端部２０５との長さの比は、１：３以上３：１以下であるのが好ましく、１：２以上２：１以下であるのがより好ましい。これにより、成形体１００の脱脂効率のさらなる向上を図ることができる。
【００２１】
炉本体２の上部には、脱脂用ガスを導入するためのガス導入系６が接続されている。図１に示すガス導入系６は、一端が炉本体２の上層部２０１に接続されたガス導入管６１と、ガス導入管６１の他端に接続されたガス供給源６２と、導入するガスの流量を制御するバルブ６３と、を有している。
一方、炉本体２の下部には、ガスを排気するためのガス排気系７が接続されている。図１に示すガス排気系７は、一端が炉本体２の下層部２０３に接続されたガス排気管７１と、ガス排気管７１の他端に接続された排気ポンプ７２と、排気するガスの流量を制御するバルブ７３と、を有している。
【００２２】
また、炉本体２の内壁には、ヒーター５が設けられている。ヒーター５に通電することで、内部２０の雰囲気や第１の隔壁４１、第２の隔壁４２等を加熱し、それに伴って成形体１００を加熱する。図１では、炉本体２の内壁の上部、下部にヒーター５が設けられ、図２では、炉本体２の内壁の側部にヒーター５が設けられている様子を示している。ヒーター５の設置箇所は、炉本体２の内壁に限られず、壁部内あるいは外壁であってもよく、第１の隔壁４１や第２の隔壁４２であってもよい。
【００２３】
＜脱脂方法＞
次に、本発明の脱脂炉の作用（本発明の脱脂方法）について説明する。
図３、４は、本発明の脱脂方法の実施形態を説明するための縦断面図である。
脱脂体は、前述したように、無機粉末と有機バインダーとを含む成形体を加熱下でガスに曝すことにより、有機バインダーを除去してなるものである。
【００２４】
無機粉末としては、特に限定されず、例えばステンレス鋼粉末、Ａｌ粉末、Ｔｉ粉末のような各種金属粉末、アルミナ粉末、ジルコニア粉末のような各種セラミックス粉末、カーボンブラック粉末、炭素繊維粉末のような各種炭素粉末等が挙げられる。
また、有機バインダーとしては、例えば、各種樹脂材料等が挙げられる。
成形体は、例えばこれらを含む組成物を圧縮成形、射出成形、押出成形等の各種成形方法によって成形してなるものである。
【００２５】
このようにして得られた成形体１００は、中央部２０６の中層部２０２（以下、この空間を「処理空間」という。）に載置される。そして、前扉２１を閉め、ガス排気系７を作動させて炉本体２の内部２０に残留したガスを排気する。一定時間排気後、ガス導入系６により内部２０に脱脂用ガスＧ１を導入する。
導入する脱脂用ガスＧ１は、無機粉末や有機バインダーの組成に応じて適宜選択されるが、例えば、大気（空気）、酸素ガスのような酸化系ガス、窒素ガス、アルゴンガスのような不活性ガス、アンモニア分解ガス、水素ガスのような還元系ガス等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上の混合ガスが用いられる。ガス導入系６からは脱脂用ガスＧ１を継続的に導入する一方、ガス排気系７はそのまま作動させてもよいし、停止させて自然に排気されるようにしてもよい。
【００２６】
この状態でヒーター５に通電すると、炉本体２の脱脂用ガスＧ１が加熱される。そして、ファン３を作動させると、雰囲気の流れが形成され、加熱された脱脂用ガスＧ１によって成形体１００が加熱される。脱脂用ガスＧ１は、図３に示すように、ガス導入系６から導入された後、上層部２０１を右方向に移動するが、この際、ヒーター５の近くを移動することになるため、効率よく加熱される。右端部２０５に到達した脱脂用ガスＧ１は、右端部２０５で下方に移動し、折り返して処理空間（中層部２０２）を左方向に移動する。そして、成形体１００の近くを通過することにより、脱脂が効率よく行われる。
【００２７】
この脱脂は、成形体１００中の有機バインダーを加熱分解することにより行われる。この加熱分解によって発生した有機バインダー分解成分は、脱脂用ガスＧ１の流れに巻き込まれ、混合ガス（以下、「脱脂後ガスＧ２」という。）となって成形体１００から離れる。これにより、成形体１００の周囲は、常に新しい脱脂用ガスＧ１で満たされることになるため、有機バインダーの蒸発が飽和することなく次から次へと行われる。その結果、成形体１００の脱脂効率を高めることができる。
【００２８】
また、脱脂によって発生した脱脂後ガスＧ２は、ファン３に引き寄せられ、左端部２０４に到達する。ここで、脱脂後ガスＧ２の流れは、上方または下方に分けられ、折り返して上層部２０１または下層部２０３を右方向に移動する。この際、脱脂後ガスＧ２のうち、相対的に比重の大きい有機バインダー分解成分Ｇ３は、左端部２０４において自重の影響によって下方に分けられ、下層部２０３を右方向に移動する。一方、脱脂後ガスＧ２のうち、相対的に比重の小さい脱脂用ガスＧ１’は、左端部２０４において上方に分けられ、上層部２０１を右方向に移動する。
下層部２０３に移動した有機バインダー分解成分Ｇ３は、図４に示すようにガス排気系７から排気され、脱脂炉１から除去される。
【００２９】
一方、脱脂用ガスＧ１’は、主に脱脂用ガスＧ１で構成されているが、左端部２０４ではファン３の作用によって強制的に上下に吐き分けられることから、前述した比重による分離はあまり厳密なものにはならず、有機バインダー分解成分Ｇ３も含んでいる。したがって、脱脂用ガスＧ１’は、脱脂用ガスＧ１と有機バインダー分解成分Ｇ３との混合ガスであるといえる。
【００３０】
この脱脂用ガスＧ１’は、上層部２０１を右方向に移動するが、その流れの途中には、ガス導入系６から継続的に導入されている脱脂用ガスＧ１が合流する。この際、両者はほとんど混じり合うことなく右方向に移動する。これは、脱脂用ガスＧ１’は、十分に加熱されているため、有機バインダー分解成分Ｇ３を含んでいるものの相対的に比重が小さく、上層部２０１の中でも上方を移動する一方、導入される脱脂用ガスＧ１は、新たに導入されるものであるから温度がまだ低く、相対的に比重が大きいためである。このようにして脱脂用ガスＧ１’と脱脂用ガスＧ１は、その性質の違いからほとんど混じり合うことなく右端部２０５まで移動する。
【００３１】
ところが、右端部２０５に移動するまでの間に脱脂用ガスＧ１は十分に加熱されるため、その比重が小さくなる。こうなると、脱脂用ガスＧ１と脱脂用ガスＧ１’の温度はほぼ等しくなり、有機バインダー分解成分３の含有の有無が比重に効いてくるため、比重の大小関係は逆転することとなる。その結果、右端部２０５において脱脂用ガスＧ１は、相対的に比重が小さくなり、上方にある処理空間（中層部２０２）を左方向に移動する。
【００３２】
一方、脱脂用ガスＧ１’は、右端部２０５において比重の差に基づき脱脂用ガスＧ１と有機バインダー分解成分Ｇ３とに分離される。しかも、右端部２０５では流速が十分に落ちているため、この分離が比較的厳密に行われる。そして、分離後の脱脂用ガスＧ１は上方にある処理空間（中層部２０２）へ移動し、有機バインダー分解成分Ｇ３は下層部２０３へ移動する。その結果、中層部２０２には、実質的に清浄な脱脂用ガスＧ１を供給することができ、脱脂効率の低下を防止することができる。
【００３３】
このように、下層部２０３には実質的に有機バインダー分解成分Ｇ３のみを選択的に移動させ、ガス排気系７から排気することができるので、脱脂用ガスＧ１を無駄に排気することがない。よって、脱脂炉１によれば、脱脂用ガスＧ１の消費量を最小限に抑えることができる。
以上のように脱脂炉１によれば、成形体１００の脱脂に供した脱脂用ガスＧ１と、成形体１００の脱脂に伴って発生した有機バインダー分解成分Ｇ３とを、これらの比重の差を利用して分離し、脱脂用ガスＧ１を再び脱脂に利用することができる。このため、有機バインダー分解成分Ｇ３が脱脂に供されることが抑制されることとなり、単位時間当たりの脱脂効率を高めることができる。また、脱脂用ガスＧ１を有効利用することができるので、その使用量を抑え、ランニングコストの上昇を抑えることができる。さらに、成形体１００に対して常に清浄な脱脂用ガスＧ１を供給することができるので、脱脂のムラ等の脱脂不良の発生が抑えられ、脱脂歩留まりの向上を図ることができる。
【００３４】
ここで、ガス導入系６は、炉本体２のうち、長軸の中点から左側に接続されている。このような位置に接続されることで、導入された脱脂用ガスＧ１は、右端部２０５に到達されるまでの間に十分に加熱されることとなる。その結果、成形体１００の温度を低下させることが防止され、これによる脱脂効率の低下を避けることができる。また、右端部２０５に到達したころには、導入された脱脂用ガスＧ１の比重を脱脂用ガスＧ１’の比重より確実に小さくすることができるので、比重の差に基づく分離を確実に行うことができる。なお、従来の脱脂炉では、ガス導入系に加熱手段を設け、導入する脱脂用ガスを加熱する例もあったが、本発明によれば、このようなヒーター５以外の加熱手段を設ける必要がないため、脱脂炉１構造の簡素化を図ることができる。
【００３５】
ガス導入系６の接続位置は、炉本体２の内部２０の全長を１としたとき、左端から長さ０．５以下の範囲であれば、脱脂炉１は上記のような効果を奏する。また、左端から０．５未満の範囲であるのが好ましく、左端から０．４以下の範囲であるのがより好ましく、左端から０．３以下の範囲であるのがさらに好ましい。
なお、上記範囲よりも右側にガス導入系６が接続された場合、導入された脱脂用ガスＧ１が十分に加熱されず、脱脂効率が低下するとともに、右端部２０５において脱脂用ガスＧ１が下層部２０３に移動し、排気されることとなる。さらには、この場合、導入された脱脂用ガスＧ１は、導入直後の流速をある程度維持したまま右端部２０５に到達するため、下層部２０３に移動してしまう。このため、比重の差に基づく分離ができなくなる。
【００３６】
また、脱脂用ガスＧ１の逆流を防ぐ観点から、前記接続位置は、左端から０．０１以上は離れている方が好ましい。
一方、ガス排気系７は、炉本体２のうち、前述したガス導入系６の位置から右側に接続されている。このような位置に接続されることで、有機バインダー分解成分Ｇ３を確実に排気することができる。これは、右端部２０５から下層部２０３に移動した有機バインダー分解成分Ｇ３は、その流速が最小になっており、排気が滞るおそれがあるため、右端部２０５側にガス排気系７を接続することによって、排気の滞りを防ぐことができるからである。また、左端部２０４から下層部２０３に移動した有機バインダー分解成分Ｇ３は、ファン３で押されることにより十分に高い流速を持っていることから、右端部２０５側にガス排気系７が接続されていたとしても排気が滞るおそれがない。
【００３７】
ガス排気系７の接続位置は、炉本体２の内部２０の全長を１としたとき、右端から長さ０．５以下の範囲であれば、脱脂炉１は上記のような効果を奏する。また、右端から０．５未満の範囲であるのが好ましく、右端から０．４５以下の範囲であるのがより好ましい。
また、有機バインダー分解成分Ｇ３が逆流しても成形体１００を汚染しないようにするため、前記接続位置は、右端から０．０１以上は離れている方が好ましい。
【００３８】
なお、中央部２０６の長さを１としたときには、第１の隔壁４１や第２の隔壁４２の幅および第３の隔壁４３や第４の隔壁４４の高さは、それぞれ０．０５以上０．４以下であるのが好ましく、０．１以上０．３以下であるのがより好ましい。これにより、導入された脱脂用ガスを加熱するための十分な長さが確保されるとともに、脱脂用ガスＧ１と有機バインダー分解成分Ｇ３とが分離するのに十分な高さが確保される。その結果、比重の差に基づく分離をより確実に行うことができる。
【００３９】
本発明者は、上記のようにガス導入系６の接続位置とガス排気系７の接続位置の双方を最適化することによってはじめて、脱脂効率の向上と脱脂用ガスの有効利用とを両立し得ることを見出し、本発明を完成するに至ったのである。また、本発明では、上記のような効果を、炉本体２、第１の隔壁４１、第２の隔壁４２、ファン３等の少数の単純な部材で実現することができるため、脱脂炉１の構造が極めて簡単であるにもかかわらず、低コストで効率よく脱脂を行い得る点で有用である。
【００４０】
なお、ファン３の風量（回転数等）は、上述したようなガスの流れを生起するように適宜設定される。例えば、ファン３から下層部２０３に移動した有機バインダー分解成分Ｇ３が、ガス排気系７に到達するのに必要かつ十分な風量に設定するのが好ましい。また、長軸に垂直な横断面で見たとき、ファン３は中層部２０２に重なる位置に設けられているのが好ましい。これにより、上層部２０１と下層部２０３にそれぞれ十分な流速が与えられることとなり、上記効果を奏するに必要なガスの流れが形成されることとなる。
【００４１】
また、ヒーター５は、少なくとも上層部２０１を加熱するように配置されていればよく、それ以外の部位に設けられたヒーター５は省略してもよい。
また、炉本体２について長軸に垂直な横断面を見たとき、上層部２０１および下層部２０３は、その面積の和が中層部２０２の面積より小さくなるよう設定される。これにより、上層部２０１および下層部２０３を流れるガスの流速が中層部２０２を流れるガスの流速より大きくなる。その結果、例えば右端部２０５において、比重の差に基づくガスの分離効率が高くなり、脱脂用ガスＧ１と有機バインダー分解成分Ｇ３とをより確実に分離することができるようになるため、脱脂用ガスＧ１のさらなる有効利用を図ることができる。
【００４２】
上層部２０１および下層部２０３の面積の和は、中層部２０２の面積の１０％以上５０％以下であるのが好ましく、１５％以上４５％以下であるのがより好ましい。このような範囲に設定することで、比重の差に基づくガスの分離効率を最大化することができる。
脱脂処理における処理温度は、特に限定されないが、１００℃以上７５０℃以下であるのが好ましく、１５０℃以上７００℃以下であるのがより好ましい。
【００４３】
また、脱脂処理における処理時間は、０．５時間以上２０時間以下であるのが好ましく、１時間以上１０時間以下であるのがより好ましい。
また、脱脂処理は、種々の目的（例えば、脱脂時間の短縮等の目的）で、複数回に分けて行ってもよい。例えば、前半を低温で、後半を高温で脱脂するような方法や、低温と高温を繰り返し行う方法等が挙げられる。
【００４４】
また、得られた脱脂体に対して、例えば、ばり取りや、溝等の微小構造の形成等の目的で、各種後加工を施してもよい。
なお、成形体中の有機バインダーは、脱脂処理によって完全に除去されなくてもよく、例えば、脱脂処理の完了時点で、その一部が残存していてもよい。
以上のようにして得られた脱脂体は、その後焼成に供されることによって、金属焼結体やセラミックス焼結体となる。
【００４５】
焼成雰囲気は、無機粉末の組成に応じて適宜選択されるが、酸化性雰囲気、非酸化性雰囲気、これらの雰囲気の真空または減圧状態（例えば１．３３×１０−４Ｐａ以上１３３Ｐａ以下）、窒素ガス、アルゴンガス等の不活性ガス等が挙げられる。
焼成温度は、無機粉末の組成に応じて適宜設定されるが、金属粉末の場合、１０００℃以上１６５０℃以下であるのが好ましく、１０５０℃以上１５００℃以下であるのがより好ましい。また、セラミックス粉末の場合、１２５０℃以上１９００℃以下であるのが好ましく、１３００℃以上１８００℃以下であるのがより好ましい。
【００４６】
また、焼成時間は、０．５時間以上２０時間以下であるのが好ましく、１時間以上１５時間以下であるのがより好ましい。
また、このような焼成工程は、種々の目的（例えば、焼成時間の短縮等の目的）で、複数の工程（段階）に分けて行ってもよい。この場合、例えば、前半を低温で、後半を高温で焼成するような方法や、低温と高温を繰り返し行う方法等が挙げられる。
【００４７】
また、上記のような焼成工程後に、得られた焼結体に対して、例えば、ばり取りや、溝等の微小構造の形成等の目的で、機械加工、放電加工、レーザー加工、エッチング等を施してもよい。
なお、得られた焼結体には、必要に応じて、ＨＩＰ処理（熱間等方加圧処理）等を施すようにしてもよい。これにより、焼結体のさらなる高密度化を図ることができる。
【００４８】
ＨＩＰ処理の条件としては、例えば、温度が８５０℃以上１１００℃以下、時間が１時間以上１０時間以下とされる。
また、加圧圧力は、５０ＭＰａ以上であるのが好ましく、１００ＭＰａ以上であるのがより好ましい。
上記のようにして得られた焼結体は、いかなる目的で用いられるものであってもよく、その用途としては、各種構造部品、各種医療用構造体等が挙げられる。
【００４９】
また、得られる焼結体の相対密度は、例えば、９５％以上、好ましくは９６％以上となることが期待される。このような焼結体は、焼結密度が高く、かつ外観および寸法精度に優れたものとなる。
また、焼結体の引張強度は、例えば金属粉末を用いた場合、９００ＭＰａ以上になることが期待される。さらには、焼結体の０．２％耐力は、例えば金属粉末を用いた場合、７５０ＭＰａ以上になることが期待される。
以上、本発明について、好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。
例えば、脱脂炉には、上記の構造物以外に任意の構造物が付加されていてもよい。
【実施例】
【００５０】
次に、本発明の具体的実施例について説明する。
１．脱脂体および焼結体の製造
（実施例１）
まず、水アトマイズ法により製造されたＳＵＳ３１６Ｌ粉末を用意した。ＳＵＳ３１６Ｌ粉末について、レーザー回折方式の粒度分布測定装置（マイクロトラック、日機装株式会社製、ＨＲＡ９３２０−Ｘ１００）により平均粒径を測定したところ、平均粒径が１０μｍであった。有機バインダーは、ポリプロピレンとパラフィンワックスを質量比で９：１となるよう混合したものを用いた。そして、ＳＵＳ３１６Ｌ粉末と有機バインダーとの質量比は、９１：９とした。
【００５１】
次いで、これらを混合し、加圧ニーダー（混練機）にて混練した。
次いで、得られた混練物をペレタイザーにより粉砕し、平均粒径５ｍｍのペレットを得た。
次いで、得られたペレットを用い、材料温度：１５０℃、射出圧力：１０．８ＭＰａ（１１０ｋｇｆ／ｃｍ２）という成形条件で、射出成形機にて成形を行った。これにより、成形体を得た。なお、成形体の形状は、直径０．５ｍｍ×高さ０．５ｍｍの円筒形状である。
次に、成形体１００ｋｇに対して、温度：５００℃、時間：１時間、雰囲気：窒素ガス（大気圧）という脱脂条件で脱脂処理を施した。これにより、脱脂体を得た。
なお、この脱脂には、図１、２に示す脱脂炉を使用した。なお、脱脂炉の各設定値は、以下に示す通りである。
【００５２】
＜脱脂炉の各設定値＞
・炉本体の横断面形状 ：円形
・処理空間の横断面形状 ：四角形
・ガス導入系の接続位置 ：左端から長さ０．１の位置
・ガス排気系の接続位置 ：右端から長さ０．４の位置
・上層部および下層部の面積の和：処理空間の面積の２５％
・各隔壁の長さ ：炉本体の内部の全長を１としたとき０．９
・左端部と右端部の長さの比 ： １：１
・処理空間の長さと幅の比 ： ５：１
・処理空間の長さと高さの比 ： ５：１
次に、脱脂体に対して、温度：１２７０℃、時間：３時間、雰囲気：窒素ガス（大気圧）という焼成条件で焼成処理を施した。これにより、焼結体を得た。脱脂炉の各設定値を表１に示す。
【００５３】
（実施例２、３）
脱脂炉の各設定値を表１に示すように変更した以外は、それぞれ実施例１と同様にして焼結体を得た。
（実施例４）
図２に示す第３の隔壁４３および第４の隔壁４４を除去した脱脂炉を使用した以外は、実施例１と同様にして焼結体を得た。なお、脱脂炉の処理空間の横断面形状は、上部および下部が水平な直線で、側部が円弧を描く長円形であった。また、この変更に伴って、上層部および下層部の面積が相対的に減少した。脱脂炉の各設定値を表１に示す。
【００５４】
（実施例５）
無機粉末の組成および有機バインダーの組成をそれぞれ以下のように変更した以外は、実施例１と同様にして焼結体を得た。
無機粉末として、水アトマイズ法により製造された平均粒径６μｍの２％Ｎｉ−Ｆｅ合金粉末（エプソンアトミックス（株）製、真密度７．８２７ｇ／ｃｍ３）を用意した。なお、２％Ｎｉ−Ｆｅの組成は、Ｃ：０．４質量％以上０．６質量％以下、Ｓｉ：０．３５質量％以下、Ｍｎ：０．８質量％以下、Ｐ：０．０３質量％以下、Ｓ：０．０４５質量％以下、Ｎｉ：１．５質量％以上２．５質量％以下、Ｃｒ：０．２質量％以下、Ｆｅ：残部である。
また、有機バインダーとして、２％Ｎｉ−Ｆｅ合金粉末１００重量部に対してポリビニルアルコール０．８重量部、モンタンワックス０．０４重量部、ソルビタン脂肪酸エステル０．０１重量部を含むものを用いた。脱脂炉の各設定値を表１に示す。
【００５５】
（実施例６）
図２に示す第３の隔壁４３および第４の隔壁４４を除去した脱脂炉を使用した以外は、実施例５と同様にして焼結体を得た。なお、脱脂炉の処理空間の横断面形状は、上部および下部が水平な直線で、側部が円弧を描く長円形であった。また、この変更に伴って、上層部および下層部の面積が相対的に減少した。脱脂炉の各設定値を表１に示す。
【００５６】
（比較例１、２）
脱脂炉の各設定値を表１に示すように変更した以外は、実施例１と同様にして焼結体を得た。
（比較例３、４）
脱脂炉の各設定値を表１に示すように変更した以外は、実施例５と同様にして焼結体を得た。
【００５７】
【表１】
【００５８】
２．脱脂体または焼結体の評価
２．１ 脱脂に要した時間の評価
各実施例および各比較例において、所定の脱脂率（有機バインダーの除去率）になるまでに要した時間を測定した。
２．２ １回当たりの処理重量の評価
各実施例および各比較例において、脱脂炉内にセットする成形体の重量を２５ｋｇ、５０ｋｇ、１００ｋｇ、１５０ｋｇ、２００ｋｇ、２５０ｋｇと変えたとき、不良率が１％未満に抑えられる最大重量を調査した。
２．３ 焼結体の品質の評価
各実施例および各比較例において得られた焼結体５０個について、それぞれの外観を観察し、不良率を計算した。そして、得られた不良率を以下の評価基準にしたがって評価した。
【００５９】
＜不良率の評価基準＞
◎：不良率１％未満
○：不良率１％以上２％未満
△：不良率２％以上５％未満
×：不良率５％以上
以上、２．１〜２．３の評価結果を表２に示す。
【００６０】
【表２】
【００６１】
表２から明らかなように、各実施例では、いずれも、各比較例に比べて短時間で脱脂処理を行うことができ、しかも脱脂処理１回当たりの処理重量を大きくすることができた。また、得られた焼結体は、いずれも不良が少ないことが明らかとなった。
【符号の説明】
【００６２】
１……脱脂炉 ２……炉本体 ２０……内部 ２０１……上層部 ２０２……中層部 ２０３……下層部 ２０４……左端部 ２０５……右端部 ２０６……中央部 ２１……前扉 ２２……中扉 ３……ファン ３１……回転軸 ３２……モーター ４１……第１の隔壁 ４２……第２の隔壁 ４３……第３の隔壁 ４４……第４の隔壁 ５……ヒーター ６……ガス導入系 ６１……ガス供給管 ６２……ガス導入源 ６３……バルブ ７……ガス排気系 ７１……ガス排気管 ７２……排気ポンプ ７３……バルブ １００……成形体 Ｇ１……脱脂用ガス Ｇ１’……脱脂用ガス Ｇ２……脱脂後ガス Ｇ３……有機バインダー分解成分
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水平方向に長軸を有する筒状をなす炉本体と、
前記炉本体の内部のうち、前記長軸方向の一方の端部に設けられたファンと、
前記炉本体の内部のうち、前記長軸方向の両端部を除く部分の上層部と被脱脂体が収容される中層部とを隔てるよう設けられた第１の隔壁と、
前記炉本体の内部のうち、前記長軸方向の両端部を除く部分の下層部と前記中層部とを隔てるよう設けられた第２の隔壁と、
前記上層部を加熱する加熱手段と、
前記炉本体のうち、前記長軸方向の中央から前記一方の端部までの位置に設けられ、前記上層部にガスを導入するガス導入系と、
前記炉本体のうち、前記長軸方向の前記ガス導入系の位置から前記長軸方向の他方の端部までの位置に設けられ、前記下層部のガスを排気するガス排気系と、を有することを特徴とする脱脂炉。
【請求項２】
前記長軸に垂直な横断面を見たとき、前記ファンは前記中層部に重なる位置に設けられ、かつ、前記上層部の面積と前記下層部の面積の和は、前記中層部の面積より小さい請求項１に記載の脱脂炉。
【請求項３】
前記長軸に垂直な横断面を見たとき、前記炉本体の内壁面は略円形をなしており、かつ、前記中層部は鉛直方向に設けられた第３の隔壁および第４の隔壁により前記炉本体から隔てられている請求項１または２に記載の脱脂炉。
【請求項４】
前記第２の隔壁は、前記炉本体に対して着脱可能に設けられている請求項１ないし３のいずれかに記載の脱脂炉。
【請求項５】
脱脂炉内において加熱下で脱脂用ガスに曝すことにより被脱脂体を脱脂する方法であって、
前記被脱脂体の脱脂に供した前記脱脂用ガスと、前記被脱脂体の脱脂に伴って発生した有機バインダー分解成分とを、前記脱脂用ガスと前記有機バインダー分解成分の比重の差を利用して分離し、前記被脱脂体の脱脂に供した前記脱脂用ガスを再び前記被脱脂体の脱脂に供するとともに、前記有機バインダー分解成分を前記脱脂炉外に排気することを特徴とする脱脂方法。
【請求項６】
前記比重の差を利用して分離する際に、前記脱脂用ガスの温度と前記有機バインダー分解成分の温度がほぼ等しくなるようにする請求項５に記載の脱脂方法。
【請求項１】
水平方向に長軸を有する筒状をなす炉本体と、
前記炉本体の内部のうち、前記長軸方向の一方の端部に設けられたファンと、
前記炉本体の内部のうち、前記長軸方向の両端部を除く部分の上層部と被脱脂体が収容される中層部とを隔てるよう設けられた第１の隔壁と、
前記炉本体の内部のうち、前記長軸方向の両端部を除く部分の下層部と前記中層部とを隔てるよう設けられた第２の隔壁と、
前記上層部を加熱する加熱手段と、
前記炉本体のうち、前記長軸方向の中央から前記一方の端部までの位置に設けられ、前記上層部にガスを導入するガス導入系と、
前記炉本体のうち、前記長軸方向の前記ガス導入系の位置から前記長軸方向の他方の端部までの位置に設けられ、前記下層部のガスを排気するガス排気系と、を有することを特徴とする脱脂炉。
【請求項２】
前記長軸に垂直な横断面を見たとき、前記ファンは前記中層部に重なる位置に設けられ、かつ、前記上層部の面積と前記下層部の面積の和は、前記中層部の面積より小さい請求項１に記載の脱脂炉。
【請求項３】
前記長軸に垂直な横断面を見たとき、前記炉本体の内壁面は略円形をなしており、かつ、前記中層部は鉛直方向に設けられた第３の隔壁および第４の隔壁により前記炉本体から隔てられている請求項１または２に記載の脱脂炉。
【請求項４】
前記第２の隔壁は、前記炉本体に対して着脱可能に設けられている請求項１ないし３のいずれかに記載の脱脂炉。
【請求項５】
脱脂炉内において加熱下で脱脂用ガスに曝すことにより被脱脂体を脱脂する方法であって、
前記被脱脂体の脱脂に供した前記脱脂用ガスと、前記被脱脂体の脱脂に伴って発生した有機バインダー分解成分とを、前記脱脂用ガスと前記有機バインダー分解成分の比重の差を利用して分離し、前記被脱脂体の脱脂に供した前記脱脂用ガスを再び前記被脱脂体の脱脂に供するとともに、前記有機バインダー分解成分を前記脱脂炉外に排気することを特徴とする脱脂方法。
【請求項６】
前記比重の差を利用して分離する際に、前記脱脂用ガスの温度と前記有機バインダー分解成分の温度がほぼ等しくなるようにする請求項５に記載の脱脂方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１３−７６５４５（Ｐ２０１３−７６５４５Ａ）
【公開日】平成２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１８３３１（Ｐ２０１１−２１８３３１）
【出願日】平成２３年９月３０日（２０１１．９．３０）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月３０日（２０１１．９．３０）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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