熱処理炉
【課題】ワークを熱処理する際に昇温時間を短縮することができる熱処理炉を提供する。
【解決手段】ワーク２を搬送しながら熱処理を行う熱処理炉２０であって、前記ワーク２を、所定の熱処理温度まで過熱蒸気を用いて昇温する昇温部８と、前記ワーク２を熱処理する際に、雰囲気温度が前記熱処理温度となるように熱風を用いて略均一に保持する均熱部９と、を備え、前記昇温部８において前記ワーク２を昇温する際、及び前記均熱部９において前記ワーク２を熱処理する際に、前記昇温部８及び前記均熱部９をそれぞれ独立した区画として分割可能である。
【解決手段】ワーク２を搬送しながら熱処理を行う熱処理炉２０であって、前記ワーク２を、所定の熱処理温度まで過熱蒸気を用いて昇温する昇温部８と、前記ワーク２を熱処理する際に、雰囲気温度が前記熱処理温度となるように熱風を用いて略均一に保持する均熱部９と、を備え、前記昇温部８において前記ワーク２を昇温する際、及び前記均熱部９において前記ワーク２を熱処理する際に、前記昇温部８及び前記均熱部９をそれぞれ独立した区画として分割可能である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークに対して熱処理を行うための熱処理炉の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、熱処理炉は、金属部品の焼入れ等を行う熱処理の際に広く用いられている。金属部品の焼入れに適用される熱処理炉としては、例えば、炉床部分が搬送ローラで構成されており、熱源を用いて温度制御された複数の区画（例えば、ワークを所定温度まで昇温する昇温部、当該所定温度を均一に保持してワークの熱処理を行う均熱部等）に分けられるトンネル状の炉内を上流側から下流側に向けて、搬送ローラによりワークを搬送しながら熱処理を行うことができるものがある。このような処理炉としては、ワークを焼き入れ温度に加熱する加熱室（前記昇温部に相当）と、当該加熱室にて加熱されたワークを等温保持する等温保持室（前記均熱部に相当）とを有し、各室を扉によって分割可能とした熱処理システムが開示されている（特許文献１参照）。
【０００３】
他方、熱処理炉の構成として、昇温部と均熱部とを区切る扉がない一体構造とし、熱源として熱風を用い、昇温部における昇温工程と均熱部における均熱工程とを一連の工程として共通の区画内で行う一体構造型の熱処理炉がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３２０５９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の熱処理システムでは、昇温部に相当する加熱室にてワークを昇温する場合、加熱室を真空状態にしたうえで加熱を行うという構成であり、このような構成にすると、熱処理炉が大型化するとともに、ワークを昇温する際に真空状態にするため、その分昇温時間も余計にかかると考えられる。
【０００６】
また、一体構造型の熱処理炉では、その構造上炉内温度の管理が区画に関係なく一体的になされるため、品質管理上、均熱部の処理温度以上にワーク自体を昇温することができず、炉内温度がワークの熱処理温度に設定されることになる。そのため、昇温部においては、ワークを熱処理温度まで昇温させる時間である昇温時間が長くなってしまう。この結果として、一体構造型の熱処理炉では、昇温部におけるワークの保有量が多くなり、当該保有量により熱処理炉のサイズが決まってしまう。また、ワークを均熱部において所定温度に均一に保持する均熱時間は、ワークの熱処理に要する時間であり品質確保上必要な時間であるのに対し、昇温部におけるワークの昇温時間は、ワークの品質確保に直接関与しない時間（非加工時間）であるため短縮することが望まれているが、一体構造型の熱処理炉を用いる場合では、その構造上、昇温時間を短縮することが困難である。加えて、熱源として熱風を用いた場合、ワークへの伝熱量が少なく昇温に時間を要する。このため、熱処理炉の小型化を図る場合、昇温部において昇温時間を短縮することが技術的な課題となる。
【０００７】
そこで、本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、ワークを熱処理する際に昇温時間を短縮することができる熱処理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】
【０００８】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００９】
即ち、請求項１においては、
ワークを搬送しながら熱処理を行う熱処理炉であって、
前記ワークを、所定の熱処理温度まで過熱蒸気を用いて昇温する昇温部と、
前記ワークを熱処理する際に、雰囲気温度が前記熱処理温度となるように熱風を用いて略均一に保持する均熱部と、を備え、
前記昇温部において前記ワークを昇温する際、及び前記均熱部において前記ワークを熱処理する際に、前記昇温部及び前記均熱部をそれぞれ独立した区画として分割可能であるものである。
【００１０】
請求項２においては、
前記均熱部では、前記均熱部からの放熱分を補うだけの熱風を前記均熱部内に供給することで、前記均熱部内の雰囲気温度を前記熱処理温度に略均一に保持するものである。
【００１１】
請求項３においては、
前記昇温部において前記ワークの温度を検出する温度検出手段と、
当該温度検出手段により検出された前記ワークの温度を管理する温度管理手段と、をさらに備えるものである。
【００１２】
請求項４においては、
前記温度管理手段は、
前記昇温部において前記ワークを昇温する際に、前記昇温部の雰囲気温度を前記熱処理温度よりも高い温度にするものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１４】
請求項１においては、ワークを昇温及び熱処理する際に、昇温部及び均熱部をそれぞれ独立した区画として分割するとともに、ワークを昇温するために過熱蒸気を用いることで昇温時間の短縮を図ることができる。
【００１５】
請求項２においては、エネルギー消費量を抑えて、エネルギー費を低減できる。
【００１６】
請求項３においては、温度検出手段によりワーク自体の温度を測定し、当該ワーク温度を温度管理手段により管理することで、ワークの過昇温・昇温不足を防ぐことができる。
【００１７】
請求項４においては、昇温部内の雰囲気温度を熱処理温度より高くすることで昇温時間の短縮を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施例に係る熱処理炉の全体構成を示す模式図。
【図２】熱処理の温度パターンを示す図であり、（ａ）は従来の一体構造型熱処理炉による熱処理温度パターンを示す図、（ｂ）は本実施例に係る熱処理炉による熱処理温度パターンを示す図。
【図３】過熱蒸気と熱風とによりワークを昇温した場合の昇温曲線を示す図。
【図４】熱処理の温度パターンを示す図であり、（ａ）は従来の一体構造型熱処理炉による熱処理温度パターンを示す図、（ｂ）はワーク昇温の際に、過熱蒸気と高温熱風を併用した場合の熱処理パターンを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
次に、発明の実施の形態を説明する。
まず、本発明の一実施例に係る熱処理炉の全体的な構成について、図１を用いて説明をする。
なお、本実施例におけるワークは、機械加工前の金属製の粗材である。
また、以下にいう「過熱蒸気」とは、飽和蒸気を更に加熱した１００℃以上の水蒸気のことである。
【００２０】
熱処理炉２０は、図１に示す如く、ワーク２を上流から下流に向けて搬送しながらワーク２の熱処理を行う炉であり、炉体１、過熱蒸気供給手段３、熱風供給手段４、ゲート１１・１２・１３・１４・１５、搬送ローラ５、制御手段６等により構成されている。
【００２１】
炉体１は、鋼製の外板を断面視略矩形のダクト状に形成し、外板の内面を耐火煉瓦等の耐熱部材やロックウール等の断熱部材で覆いトンネル状に炉内を形成する構成としている。また、炉体１は、上流側（図１における左側）から順に投入部７、昇温部８、均熱部９、搬出部１０の４つの区画に分けられている。
【００２２】
投入部７は、ワーク２を熱処理炉２０の炉体１内に投入するための区画であり、トンネル状の炉体１の最も上流側に位置する区画である。
【００２３】
昇温部８は、ワーク２を、所定の熱処理温度まで過熱蒸気を用いて昇温するための区画であり、投入部７の下流側に隣接する区画である。昇温部８は、過熱蒸気供給手段３と、温度検出手段である温度センサー１６とを備える。
【００２４】
過熱蒸気供給手段３は、熱源である過熱蒸気を昇温部８内に供給するための手段であり、昇温部８近傍の所定の位置に配置されている。過熱蒸気供給手段３は、昇温部８の内壁に配置された過熱蒸気を昇温部８内に噴出するための複数の噴出しノズル３ａを介して過熱蒸気を昇温部８内に供給することが可能である。こうして、昇温部８では、過熱蒸気供給手段３により昇温部８内のワーク２に向けて過熱蒸気を噴出して供給することで、ワーク２を加熱してワーク２を昇温することが可能となる。また、過熱蒸気供給手段３は、制御手段６と接続されている。
なお、前記噴出しノズル３ａをワーク形状に対して均等に過熱蒸気を噴出できるように昇温部８内に適宜配置することで、ワーク２に対する伝熱効率を向上することが可能である。
また、本実施例においては、過熱蒸気供給手段３により昇温部８に過熱蒸気を供給してワーク２を短時間にて昇温を行うことができる構成としているが、特に限定するものではなく、例えば、過熱蒸気のかわりに高速かつ高温で熱風を供給可能である熱風供給手段により高速かつ高温の熱風を昇温部８に供給してワーク２を短時間にて昇温する構成とすることも可能である。
【００２５】
温度センサー１６は、昇温部８においてワーク２の温度を検出する接触式の温度検出手段である。
なお、温度センサー１６は、ワーク２の温度だけではなく、昇温部８における雰囲気温度を検出することも可能である。
【００２６】
こうして、昇温部８では、当該昇温部８内においてワーク２を下流に向けて搬送しながら、温度センサー１６によりワーク温度を検出するとともに、過熱蒸気供給手段３により加熱蒸気が供給されて、ワーク２を所定の熱処理温度まで昇温することができる。
なお、本実施例においては温度検出手段として接触式の温度センサーを用いたが、特に限定するものではなく、非接触式の温度センサーを用いてもかまわない。
【００２７】
均熱部９は、ワーク２を熱処理する際に、均熱部９内の雰囲気温度が前記熱処理温度となるように、熱風を用いて前記雰囲気温度を略均一に保持するための区画であり、昇温部８の下流側に隣接する区画である。均熱部９は、熱風供給手段４と、雰囲気温度検出手段１７とを備える。
【００２８】
熱風供給手段４は、熱源である熱風を均熱部９内に供給するための手段であり、均熱部９近傍の所定の位置に配置されている。熱風供給手段４は、所定の不燃性ガス等をガスバーナーにより加熱して熱風を発生させ、均熱部９内に導入する熱風発生手段４ａと、当該熱風発生手段４ａにより均熱部９内に導入された熱風を撹拌して均熱部９内を循環させるための送風手段であるファン４ｂ（本実施例においては、均熱部９内天井部に複数配置）とにより構成される。こうして、熱風供給手段４は、熱風発生手段４ａにより発生させた熱風を供給配管を介して均熱部９内に供給し、供給された熱風をファン４ｂにより撹拌して均熱部９内を循環させることで、均熱部９の雰囲気を均一に加熱することが可能である。すなわち、均熱部９では、均熱部９内に収納されたワーク２に対して熱風供給手段４により熱風を供給することで、均熱部９の雰囲気を加熱するとともにワーク２を加熱してワーク温度を所定の温度（本実施例においては、熱処理温度）に均熱することが可能となる。具体的には、均熱部９では、雰囲気温度が熱処理温度となるように熱風を用いて、均熱部９からの放熱分を補うだけの熱風を均熱部９内に供給し、均熱部９内の雰囲気温度を略均一に保持することで、均熱部９内に収納されたワーク２自体の温度が熱処理温度となるように略均一に保持することが可能である。また、熱風供給手段４は、制御手段６と接続されている。
なお、本実施例では、前記熱風発生手段４ａにおいて均熱部９に供給する熱風を発生させるためにガスバーナーを適用しているが特に限定するものではなく、電気ヒータなどを適用してもかまわない。
【００２９】
雰囲気温度検出手段１７は、均熱部９内の雰囲気温度、すなわちワーク２の熱処理温度を検出する温度検出手段である。雰囲気温度検出手段１７としては、熱電対等の接触式温度センサーや非接触式の温度センサーを適用することができる。
【００３０】
搬出部１０は、ワーク２を熱処理炉２０の炉体１外に搬出するための区画であり、均熱部９に隣接するとともにトンネル状の炉体１の最も下流側に位置する区画である。
【００３１】
ゲート１１・１２・１３・１４・１５は、断熱性を有する平板状の部材であり、上流側から順に投入部７上流側に位置する投入口７ａ、投入部７と昇温部８の間、昇温部８と均熱部９の間、均熱部９と搬出部１０の間、搬出部１０の下流側に位置する搬出口１０ａの各々において上下に開閉可能に設けられており、炉内の温度や雰囲気が異なる区画を形成することが可能な構成としている。ゲート１１・１２・１３・１４・１５は、図示しない駆動手段をそれぞれ具備しており、当該駆動手段は制御手段６に接続される。制御手段は、ワーク２の搬送状況や各区画内で行われる処理に応じてゲート１１・１２・１３・１４・１５を各々独立して開閉制御することが可能である。また、ゲート１２・１３は、前記昇温部８においてワーク２を昇温する際に閉じることで、昇温部８を独立した区画として分割可能である。また、ゲート１３・１４は、均熱部９においてワーク２を熱処理する際に閉じることで、均熱部９を独立した区画として分割可能である。
【００３２】
搬送ローラ５は、耐熱鋼製の略円柱状部材であり、炉内に配設される支持部材（図示せず）により回動自在に支持される。そして、複数の搬送ローラ５・５・・・を、互いに平行かつ等間隔に、同一水平面上にワーク２の搬送方向に対して直交する向きに配設して、熱処理炉２０の炉床を形成する構成としている。搬送ローラ５は、図示せぬ駆動手段に接続されており、当該駆動手段を駆動することにより回動駆動することが可能である。駆動手段は、制御手段６に接続される。そして、制御手段６は各搬送ローラ５・５・・・を回転駆動して、搬送ローラ５・５・・・上のワーク２を搬送ローラ５の回転方向に応じて前方または後方に搬送することができる。
なお、ワーク２の炉体１内における搬送位置は炉体１内に設けられたワーク位置検出手段（図示せず）により検出可能であり、ワーク２の炉体１内における搬送位置に応じて搬送ローラ５を回転駆動してワーク２を適宜所定の位置に搬送することが可能である。
【００３３】
制御手段６は、本実施例にて説明する制御、ワーク２の昇温、及びワーク２の熱処理の実行を可能とするコンピュータであり、ワーク２の炉体１内における搬送位置の検出、搬送ローラ５によるワーク２の搬送制御、ゲート１１・１２・１３・１４・１５の開閉の制御、過熱蒸気供給手段３及び、熱風供給手段４の制御等も併せて行うものである。具体的には、制御手段６は、過熱蒸気供給手段３を制御して過熱蒸気を昇温部８内に供給するとともに、ワーク２の温度を温度センサー１６によりリアルタイムで検出することが可能である。さらに、制御手段６は、熱風供給手段４を制御して熱風を均熱部９内に供給するとともに、ワーク２の熱処理温度（雰囲気温度）を雰囲気温度検出手段１７によりリアルタイムで検出することが可能である。また、制御手段６は、ワーク２に対する昇温条件（昇温速度等）及び熱処理条件（熱処理温度等）の設定である熱処理の温度パターン（図２（ｂ）参照）に従って、昇温部８におけるワーク温度や均熱部９における熱処理温度（雰囲気温度）をモニターしつつ、過熱蒸気供給手段３や熱風供給手段４とのそれぞれを適宜制御してワーク２の昇温や熱処理を連続する工程として実行することができる。また、制御手段６は、温度管理手段（図示せず）を具備する。
【００３４】
温度管理手段は、昇温部８において、前記温度センサー１６により検出されたワーク２の温度を管理する手段である。また、温度管理手段は、例えば、昇温部８においてワーク２を昇温する際に、昇温部８の雰囲気温度を、熱処理温度よりも高い雰囲気温度に設定することが可能である。具体的には、温度管理手段は、過熱蒸気供給手段３を制御して過熱蒸気を昇温部８内に供給して、所定の熱処理温度よりも高い雰囲気温度に設定するともに、当該過熱蒸気により昇温されるワーク２自体の温度を温度センサー１６によりリアルタイムに検出することが可能である。
【００３５】
次に、熱処理炉２０を用いてワーク２に対して熱処理を行う熱処理方法について図１を用いて説明する。
熱処理炉２０に適用する熱処理方法は、投入工程、昇温工程、均熱工程、搬出工程、を主に有する。
【００３６】
投入工程は、ワーク２を投入部７の炉体１内の搬送ローラ５上に投入する工程である。搬送ローラ５上に載置したワーク２は搬送ローラ５の回転駆動により搬送されて、隣接した区画である昇温部８内へと収納される。
投入工程が終了したら、昇温工程に進む。
【００３７】
昇温工程は、昇温部８内にワーク２を収納後、ゲート１２・１３を閉めることにより昇温部８を独立した区画とし、過熱蒸気により所定の熱処理温度までワーク２を昇温する工程である。
すなわち、昇温工程では、昇温部８の前後のゲート１２・１３を閉めて、熱源として過熱蒸気を過熱蒸気供給手段３により昇温部８内に供給し、昇温部８における炉内雰囲気温度を予め設定されるワーク２の熱処理温度（均熱部９の雰囲気温度）よりも高くするように制御する。そうして、昇温工程では、制御手段６（温度管理手段）が温度センサー１６によりワーク温度を測定し、ワーク２が目標設定温度である熱処理温度に到達した際に、速やかに過熱蒸気の供給を停止して昇温を停止し、ゲート１３を開いてワーク２を均熱部９へ搬送する。
【００３８】
このように、昇温部８においてワーク２を昇温する際に、昇温部８を独立した区画として分割し、ワーク２を昇温するために熱風等に比べて昇温能力の高い過熱蒸気を用いることで、ワーク２の昇温時間の短縮が図れる。加えて、昇温部８内の炉内雰囲気温度を熱処理温度よりも高く設定する（炉内雰囲気温度＞熱処理温度）ことにより、ワーク２の昇温時間の短縮がさらに図れる。ただし、この設定の場合は、過加熱・昇温不足を発生させないように温度センサー１６によりワーク温度を測定し、温度管理手段によりワーク温度を管理しながら、炉内雰囲気温度を設定された熱処理温度よりも大幅に上げ過ぎることなく適宜制御する必要がある。つまり、温度センサー１６によりワーク２自体の温度を測定し、当該ワーク温度を温度管理手段により管理することで、高温雰囲気内においても、過昇温・昇温不足を防ぐことができるのである。従来の一体構造型の熱処理炉では、その構造上雰囲気温度にてワーク温度を管理しているため、雰囲気温度を熱処理温度以上に設定することは困難であったが、本実施例の熱処理炉２０によれば、ワーク２を昇温及び熱処理する際に、昇温部８及び均熱部９をそれぞれ独立した区画として分割できるため、隣接した区画の熱的影響を受けることがなくなり、熱処理温度以上の高温雰囲気中でワーク２を昇温することができる。また、温度センサー１６により直接ワーク温度を計測することで、粗材重量、季節変動にかかわらず、ワーク２を目標温度まで確実に昇温できる。
昇温工程が終了したら、均熱工程へ進む。
【００３９】
均熱工程は、均熱部９内にワーク２を収納後、ゲート１３・１４を閉めることにより均熱部９を独立した区画とし、雰囲気温度が熱処理温度となるように熱風を用いて略均一に保持する工程である。
すなわち、均熱工程では、均熱部９の前後のゲート１３・１４を閉めて、熱源として熱風を熱風供給手段４により均熱部９内に供給し、均熱部９からの放熱分の熱量を補うだけの熱風を用いて均熱部９内雰囲気温度が設定された熱処理温度となるように略均一に保持することでワーク２の熱処理を行う。つまり、均熱工程では、炉内雰囲気温度が熱処理温度となる（炉内雰囲気温度＝熱処理温度）ように制御手段６により適宜制御される。このように、均熱部９内を所定の熱処理温度になるように保持する際に、均熱部９からの放熱分を補うための熱源として安価な熱風を用いることで、熱処理炉２０全体としてのエネルギー消費量を抑えて、ワーク２を熱処理する際のエネルギー費を低減することができる。
均熱工程が終了したら、搬出工程に進む。
【００４０】
搬出工程は、ワーク２を熱処理炉２０の炉体１外に搬出する工程であり、搬出工程が終了することで、熱処理炉２０を用いたワーク２の熱処理工程が終了する。熱処理炉２０から搬出されたワーク２は、図示しないワーク冷却手段により所定温度まで冷却される（冷却工程）。
【００４１】
図２に、上記のように、本実施例に係る熱処理炉２０によりワーク２の熱処理を行った場合の熱処理の温度パターン（図２（ｂ））と、前述した従来の一体構造型の熱処理炉（昇温部と均熱部が一体構造であり、熱源が熱風）によりワーク２の熱処理を行った場合の熱処理パターン（図２（ａ））を示す。
図２に示すように、本実施例のように、ワーク２を昇温する際に、過熱蒸気を用い、かつ昇温部８と均熱部９との間をゲート１２・１３を閉めることで分割して各部を別体構造とすることで、従来の一体構造型の熱処理炉と比べて昇温時間（非加工時間）を１／１０程度に短縮することが可能である。
なお、所定の熱処理温度によりワーク２を熱処理する時間（図２（ａ）（ｂ）に示す品質確保の時間）については、ワーク２の品質確保上必要な時間であるため、本実施例と従来とでは、同じ時間となるように設定される。
【００４２】
次に、本発明においてワークの昇温の際に過熱蒸気を適用した効果を実験検証するために、熱源として本実施例で用いた過熱蒸気と、比較用の熱源として熱風とをそれぞれ適用してワークの一例であるアルミシリンダーヘッドの昇温実験を行った。なお、発生熱源である過熱蒸気及び熱風の温度、供給量は同等として評価を実施した（図３参照）。
【００４３】
図３に、熱源として熱風及び過熱蒸気を適用したアルミシリンダーヘッドの昇温曲線を示す。図３において、横軸が時間（秒）であり、縦軸が温度（℃）である。図中、Ａが熱風により所定数のシリンダーヘッドを昇温させた場合のワーク温度平均値、Ｂが過熱蒸気により所定数のシリンダーヘッドを昇温させた場合のワーク温度平均値、Ｃが熱風雰囲気（炉内）の温度、Ｄが過熱蒸気雰囲気（炉内）の温度をそれぞれ示している。
図３において、室温から１００℃まで昇温する際にかかる時間を過熱蒸気と熱風で比較すると、すなわち、図３に示すＥ部分とＦ部分とを比較すると、過熱蒸気の凝集熱により、熱風より過熱蒸気のほうが圧倒的に昇温が早い（熱風に比べて約１／６）。
さらに、図３において、１２０℃から１６３℃まで昇温する際にかかる時間を過熱蒸気と熱風で比較すると、すなわち、図３に示すＧ部分とＨ部分とを比較すると、過熱蒸気の比熱が大きいため、熱風より過熱蒸気のほうが約３０％早い。
【００４４】
また、本実施例においては昇温部８にてワーク２を昇温する際に、過熱蒸気のみを用いたが、特に限定するものではない。例えば、別の実施例として、図４（ｂ）に示すように、昇温部８においてワーク２の昇温を行う場合に、１００℃までの昇温には伝熱効果が非常に高い過熱蒸気（図３に示す昇温曲線Ｂ参照）を使用し、１００℃から熱処理温度までの間の昇温には前述した高速かつ高温で熱風を供給することが可能である熱風供給手段により高温熱風を供給して、ワーク２の昇温時間を短縮することも可能である。これにより、過熱蒸気の特性を活かしつつ、安価な熱風を極力使用することで熱処理炉におけるエネルギー効率を向上してエネルギー費を抑えることが可能である。
なお、所定の熱処理温度によりワーク２を熱処理する時間（図４（ａ）（ｂ）に示す品質確保の時間）については、ワーク２の品質確保上必要な時間であるため、上記別実施例と従来とでは、同じ時間となるように設定される。
【００４５】
本発明は、熱容量、伝熱の大きい過熱蒸気と、安価な熱風を併用して熱処理を実施することを特徴としたものである。また、本発明は、昇温時間の短縮を図るために、昇温部におけるワークの昇温の際に熱容量の多い過熱蒸気を用いたものであるが、過熱蒸気は熱容量が多くエネルギー費が高価になる。そこで、本発明は、熱処理の際に使用するエネルギーの効率を熱処理炉全体として考慮したものであり、昇温時間短縮を図るため従来一体構造であった昇温部と均熱部とを分割可能とし、かつ熱源を昇温の際には熱容量の多い過熱蒸気を使用し、均熱の際には安価な熱風を使用するように分け、炉内温度を個別に設定可能である熱処理炉を提供するものである。
【００４６】
本発明によれば、熱処理炉の小型化にあたり、課題であったワークの昇温時間を短縮することが可能である。また、昇温時や熱処理時にゲートを閉めることで昇温部と均熱部とを分割構造（別体構造）とし、かつ熱源を分離しているため、熱源の回収利用も容易に可能となる。
【符号の説明】
【００４７】
２ ワーク
８ 昇温部
９ 均熱部
２０ 熱処理炉
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークに対して熱処理を行うための熱処理炉の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、熱処理炉は、金属部品の焼入れ等を行う熱処理の際に広く用いられている。金属部品の焼入れに適用される熱処理炉としては、例えば、炉床部分が搬送ローラで構成されており、熱源を用いて温度制御された複数の区画（例えば、ワークを所定温度まで昇温する昇温部、当該所定温度を均一に保持してワークの熱処理を行う均熱部等）に分けられるトンネル状の炉内を上流側から下流側に向けて、搬送ローラによりワークを搬送しながら熱処理を行うことができるものがある。このような処理炉としては、ワークを焼き入れ温度に加熱する加熱室（前記昇温部に相当）と、当該加熱室にて加熱されたワークを等温保持する等温保持室（前記均熱部に相当）とを有し、各室を扉によって分割可能とした熱処理システムが開示されている（特許文献１参照）。
【０００３】
他方、熱処理炉の構成として、昇温部と均熱部とを区切る扉がない一体構造とし、熱源として熱風を用い、昇温部における昇温工程と均熱部における均熱工程とを一連の工程として共通の区画内で行う一体構造型の熱処理炉がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３２０５９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の熱処理システムでは、昇温部に相当する加熱室にてワークを昇温する場合、加熱室を真空状態にしたうえで加熱を行うという構成であり、このような構成にすると、熱処理炉が大型化するとともに、ワークを昇温する際に真空状態にするため、その分昇温時間も余計にかかると考えられる。
【０００６】
また、一体構造型の熱処理炉では、その構造上炉内温度の管理が区画に関係なく一体的になされるため、品質管理上、均熱部の処理温度以上にワーク自体を昇温することができず、炉内温度がワークの熱処理温度に設定されることになる。そのため、昇温部においては、ワークを熱処理温度まで昇温させる時間である昇温時間が長くなってしまう。この結果として、一体構造型の熱処理炉では、昇温部におけるワークの保有量が多くなり、当該保有量により熱処理炉のサイズが決まってしまう。また、ワークを均熱部において所定温度に均一に保持する均熱時間は、ワークの熱処理に要する時間であり品質確保上必要な時間であるのに対し、昇温部におけるワークの昇温時間は、ワークの品質確保に直接関与しない時間（非加工時間）であるため短縮することが望まれているが、一体構造型の熱処理炉を用いる場合では、その構造上、昇温時間を短縮することが困難である。加えて、熱源として熱風を用いた場合、ワークへの伝熱量が少なく昇温に時間を要する。このため、熱処理炉の小型化を図る場合、昇温部において昇温時間を短縮することが技術的な課題となる。
【０００７】
そこで、本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、ワークを熱処理する際に昇温時間を短縮することができる熱処理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】
【０００８】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００９】
即ち、請求項１においては、
ワークを搬送しながら熱処理を行う熱処理炉であって、
前記ワークを、所定の熱処理温度まで過熱蒸気を用いて昇温する昇温部と、
前記ワークを熱処理する際に、雰囲気温度が前記熱処理温度となるように熱風を用いて略均一に保持する均熱部と、を備え、
前記昇温部において前記ワークを昇温する際、及び前記均熱部において前記ワークを熱処理する際に、前記昇温部及び前記均熱部をそれぞれ独立した区画として分割可能であるものである。
【００１０】
請求項２においては、
前記均熱部では、前記均熱部からの放熱分を補うだけの熱風を前記均熱部内に供給することで、前記均熱部内の雰囲気温度を前記熱処理温度に略均一に保持するものである。
【００１１】
請求項３においては、
前記昇温部において前記ワークの温度を検出する温度検出手段と、
当該温度検出手段により検出された前記ワークの温度を管理する温度管理手段と、をさらに備えるものである。
【００１２】
請求項４においては、
前記温度管理手段は、
前記昇温部において前記ワークを昇温する際に、前記昇温部の雰囲気温度を前記熱処理温度よりも高い温度にするものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１４】
請求項１においては、ワークを昇温及び熱処理する際に、昇温部及び均熱部をそれぞれ独立した区画として分割するとともに、ワークを昇温するために過熱蒸気を用いることで昇温時間の短縮を図ることができる。
【００１５】
請求項２においては、エネルギー消費量を抑えて、エネルギー費を低減できる。
【００１６】
請求項３においては、温度検出手段によりワーク自体の温度を測定し、当該ワーク温度を温度管理手段により管理することで、ワークの過昇温・昇温不足を防ぐことができる。
【００１７】
請求項４においては、昇温部内の雰囲気温度を熱処理温度より高くすることで昇温時間の短縮を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施例に係る熱処理炉の全体構成を示す模式図。
【図２】熱処理の温度パターンを示す図であり、（ａ）は従来の一体構造型熱処理炉による熱処理温度パターンを示す図、（ｂ）は本実施例に係る熱処理炉による熱処理温度パターンを示す図。
【図３】過熱蒸気と熱風とによりワークを昇温した場合の昇温曲線を示す図。
【図４】熱処理の温度パターンを示す図であり、（ａ）は従来の一体構造型熱処理炉による熱処理温度パターンを示す図、（ｂ）はワーク昇温の際に、過熱蒸気と高温熱風を併用した場合の熱処理パターンを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
次に、発明の実施の形態を説明する。
まず、本発明の一実施例に係る熱処理炉の全体的な構成について、図１を用いて説明をする。
なお、本実施例におけるワークは、機械加工前の金属製の粗材である。
また、以下にいう「過熱蒸気」とは、飽和蒸気を更に加熱した１００℃以上の水蒸気のことである。
【００２０】
熱処理炉２０は、図１に示す如く、ワーク２を上流から下流に向けて搬送しながらワーク２の熱処理を行う炉であり、炉体１、過熱蒸気供給手段３、熱風供給手段４、ゲート１１・１２・１３・１４・１５、搬送ローラ５、制御手段６等により構成されている。
【００２１】
炉体１は、鋼製の外板を断面視略矩形のダクト状に形成し、外板の内面を耐火煉瓦等の耐熱部材やロックウール等の断熱部材で覆いトンネル状に炉内を形成する構成としている。また、炉体１は、上流側（図１における左側）から順に投入部７、昇温部８、均熱部９、搬出部１０の４つの区画に分けられている。
【００２２】
投入部７は、ワーク２を熱処理炉２０の炉体１内に投入するための区画であり、トンネル状の炉体１の最も上流側に位置する区画である。
【００２３】
昇温部８は、ワーク２を、所定の熱処理温度まで過熱蒸気を用いて昇温するための区画であり、投入部７の下流側に隣接する区画である。昇温部８は、過熱蒸気供給手段３と、温度検出手段である温度センサー１６とを備える。
【００２４】
過熱蒸気供給手段３は、熱源である過熱蒸気を昇温部８内に供給するための手段であり、昇温部８近傍の所定の位置に配置されている。過熱蒸気供給手段３は、昇温部８の内壁に配置された過熱蒸気を昇温部８内に噴出するための複数の噴出しノズル３ａを介して過熱蒸気を昇温部８内に供給することが可能である。こうして、昇温部８では、過熱蒸気供給手段３により昇温部８内のワーク２に向けて過熱蒸気を噴出して供給することで、ワーク２を加熱してワーク２を昇温することが可能となる。また、過熱蒸気供給手段３は、制御手段６と接続されている。
なお、前記噴出しノズル３ａをワーク形状に対して均等に過熱蒸気を噴出できるように昇温部８内に適宜配置することで、ワーク２に対する伝熱効率を向上することが可能である。
また、本実施例においては、過熱蒸気供給手段３により昇温部８に過熱蒸気を供給してワーク２を短時間にて昇温を行うことができる構成としているが、特に限定するものではなく、例えば、過熱蒸気のかわりに高速かつ高温で熱風を供給可能である熱風供給手段により高速かつ高温の熱風を昇温部８に供給してワーク２を短時間にて昇温する構成とすることも可能である。
【００２５】
温度センサー１６は、昇温部８においてワーク２の温度を検出する接触式の温度検出手段である。
なお、温度センサー１６は、ワーク２の温度だけではなく、昇温部８における雰囲気温度を検出することも可能である。
【００２６】
こうして、昇温部８では、当該昇温部８内においてワーク２を下流に向けて搬送しながら、温度センサー１６によりワーク温度を検出するとともに、過熱蒸気供給手段３により加熱蒸気が供給されて、ワーク２を所定の熱処理温度まで昇温することができる。
なお、本実施例においては温度検出手段として接触式の温度センサーを用いたが、特に限定するものではなく、非接触式の温度センサーを用いてもかまわない。
【００２７】
均熱部９は、ワーク２を熱処理する際に、均熱部９内の雰囲気温度が前記熱処理温度となるように、熱風を用いて前記雰囲気温度を略均一に保持するための区画であり、昇温部８の下流側に隣接する区画である。均熱部９は、熱風供給手段４と、雰囲気温度検出手段１７とを備える。
【００２８】
熱風供給手段４は、熱源である熱風を均熱部９内に供給するための手段であり、均熱部９近傍の所定の位置に配置されている。熱風供給手段４は、所定の不燃性ガス等をガスバーナーにより加熱して熱風を発生させ、均熱部９内に導入する熱風発生手段４ａと、当該熱風発生手段４ａにより均熱部９内に導入された熱風を撹拌して均熱部９内を循環させるための送風手段であるファン４ｂ（本実施例においては、均熱部９内天井部に複数配置）とにより構成される。こうして、熱風供給手段４は、熱風発生手段４ａにより発生させた熱風を供給配管を介して均熱部９内に供給し、供給された熱風をファン４ｂにより撹拌して均熱部９内を循環させることで、均熱部９の雰囲気を均一に加熱することが可能である。すなわち、均熱部９では、均熱部９内に収納されたワーク２に対して熱風供給手段４により熱風を供給することで、均熱部９の雰囲気を加熱するとともにワーク２を加熱してワーク温度を所定の温度（本実施例においては、熱処理温度）に均熱することが可能となる。具体的には、均熱部９では、雰囲気温度が熱処理温度となるように熱風を用いて、均熱部９からの放熱分を補うだけの熱風を均熱部９内に供給し、均熱部９内の雰囲気温度を略均一に保持することで、均熱部９内に収納されたワーク２自体の温度が熱処理温度となるように略均一に保持することが可能である。また、熱風供給手段４は、制御手段６と接続されている。
なお、本実施例では、前記熱風発生手段４ａにおいて均熱部９に供給する熱風を発生させるためにガスバーナーを適用しているが特に限定するものではなく、電気ヒータなどを適用してもかまわない。
【００２９】
雰囲気温度検出手段１７は、均熱部９内の雰囲気温度、すなわちワーク２の熱処理温度を検出する温度検出手段である。雰囲気温度検出手段１７としては、熱電対等の接触式温度センサーや非接触式の温度センサーを適用することができる。
【００３０】
搬出部１０は、ワーク２を熱処理炉２０の炉体１外に搬出するための区画であり、均熱部９に隣接するとともにトンネル状の炉体１の最も下流側に位置する区画である。
【００３１】
ゲート１１・１２・１３・１４・１５は、断熱性を有する平板状の部材であり、上流側から順に投入部７上流側に位置する投入口７ａ、投入部７と昇温部８の間、昇温部８と均熱部９の間、均熱部９と搬出部１０の間、搬出部１０の下流側に位置する搬出口１０ａの各々において上下に開閉可能に設けられており、炉内の温度や雰囲気が異なる区画を形成することが可能な構成としている。ゲート１１・１２・１３・１４・１５は、図示しない駆動手段をそれぞれ具備しており、当該駆動手段は制御手段６に接続される。制御手段は、ワーク２の搬送状況や各区画内で行われる処理に応じてゲート１１・１２・１３・１４・１５を各々独立して開閉制御することが可能である。また、ゲート１２・１３は、前記昇温部８においてワーク２を昇温する際に閉じることで、昇温部８を独立した区画として分割可能である。また、ゲート１３・１４は、均熱部９においてワーク２を熱処理する際に閉じることで、均熱部９を独立した区画として分割可能である。
【００３２】
搬送ローラ５は、耐熱鋼製の略円柱状部材であり、炉内に配設される支持部材（図示せず）により回動自在に支持される。そして、複数の搬送ローラ５・５・・・を、互いに平行かつ等間隔に、同一水平面上にワーク２の搬送方向に対して直交する向きに配設して、熱処理炉２０の炉床を形成する構成としている。搬送ローラ５は、図示せぬ駆動手段に接続されており、当該駆動手段を駆動することにより回動駆動することが可能である。駆動手段は、制御手段６に接続される。そして、制御手段６は各搬送ローラ５・５・・・を回転駆動して、搬送ローラ５・５・・・上のワーク２を搬送ローラ５の回転方向に応じて前方または後方に搬送することができる。
なお、ワーク２の炉体１内における搬送位置は炉体１内に設けられたワーク位置検出手段（図示せず）により検出可能であり、ワーク２の炉体１内における搬送位置に応じて搬送ローラ５を回転駆動してワーク２を適宜所定の位置に搬送することが可能である。
【００３３】
制御手段６は、本実施例にて説明する制御、ワーク２の昇温、及びワーク２の熱処理の実行を可能とするコンピュータであり、ワーク２の炉体１内における搬送位置の検出、搬送ローラ５によるワーク２の搬送制御、ゲート１１・１２・１３・１４・１５の開閉の制御、過熱蒸気供給手段３及び、熱風供給手段４の制御等も併せて行うものである。具体的には、制御手段６は、過熱蒸気供給手段３を制御して過熱蒸気を昇温部８内に供給するとともに、ワーク２の温度を温度センサー１６によりリアルタイムで検出することが可能である。さらに、制御手段６は、熱風供給手段４を制御して熱風を均熱部９内に供給するとともに、ワーク２の熱処理温度（雰囲気温度）を雰囲気温度検出手段１７によりリアルタイムで検出することが可能である。また、制御手段６は、ワーク２に対する昇温条件（昇温速度等）及び熱処理条件（熱処理温度等）の設定である熱処理の温度パターン（図２（ｂ）参照）に従って、昇温部８におけるワーク温度や均熱部９における熱処理温度（雰囲気温度）をモニターしつつ、過熱蒸気供給手段３や熱風供給手段４とのそれぞれを適宜制御してワーク２の昇温や熱処理を連続する工程として実行することができる。また、制御手段６は、温度管理手段（図示せず）を具備する。
【００３４】
温度管理手段は、昇温部８において、前記温度センサー１６により検出されたワーク２の温度を管理する手段である。また、温度管理手段は、例えば、昇温部８においてワーク２を昇温する際に、昇温部８の雰囲気温度を、熱処理温度よりも高い雰囲気温度に設定することが可能である。具体的には、温度管理手段は、過熱蒸気供給手段３を制御して過熱蒸気を昇温部８内に供給して、所定の熱処理温度よりも高い雰囲気温度に設定するともに、当該過熱蒸気により昇温されるワーク２自体の温度を温度センサー１６によりリアルタイムに検出することが可能である。
【００３５】
次に、熱処理炉２０を用いてワーク２に対して熱処理を行う熱処理方法について図１を用いて説明する。
熱処理炉２０に適用する熱処理方法は、投入工程、昇温工程、均熱工程、搬出工程、を主に有する。
【００３６】
投入工程は、ワーク２を投入部７の炉体１内の搬送ローラ５上に投入する工程である。搬送ローラ５上に載置したワーク２は搬送ローラ５の回転駆動により搬送されて、隣接した区画である昇温部８内へと収納される。
投入工程が終了したら、昇温工程に進む。
【００３７】
昇温工程は、昇温部８内にワーク２を収納後、ゲート１２・１３を閉めることにより昇温部８を独立した区画とし、過熱蒸気により所定の熱処理温度までワーク２を昇温する工程である。
すなわち、昇温工程では、昇温部８の前後のゲート１２・１３を閉めて、熱源として過熱蒸気を過熱蒸気供給手段３により昇温部８内に供給し、昇温部８における炉内雰囲気温度を予め設定されるワーク２の熱処理温度（均熱部９の雰囲気温度）よりも高くするように制御する。そうして、昇温工程では、制御手段６（温度管理手段）が温度センサー１６によりワーク温度を測定し、ワーク２が目標設定温度である熱処理温度に到達した際に、速やかに過熱蒸気の供給を停止して昇温を停止し、ゲート１３を開いてワーク２を均熱部９へ搬送する。
【００３８】
このように、昇温部８においてワーク２を昇温する際に、昇温部８を独立した区画として分割し、ワーク２を昇温するために熱風等に比べて昇温能力の高い過熱蒸気を用いることで、ワーク２の昇温時間の短縮が図れる。加えて、昇温部８内の炉内雰囲気温度を熱処理温度よりも高く設定する（炉内雰囲気温度＞熱処理温度）ことにより、ワーク２の昇温時間の短縮がさらに図れる。ただし、この設定の場合は、過加熱・昇温不足を発生させないように温度センサー１６によりワーク温度を測定し、温度管理手段によりワーク温度を管理しながら、炉内雰囲気温度を設定された熱処理温度よりも大幅に上げ過ぎることなく適宜制御する必要がある。つまり、温度センサー１６によりワーク２自体の温度を測定し、当該ワーク温度を温度管理手段により管理することで、高温雰囲気内においても、過昇温・昇温不足を防ぐことができるのである。従来の一体構造型の熱処理炉では、その構造上雰囲気温度にてワーク温度を管理しているため、雰囲気温度を熱処理温度以上に設定することは困難であったが、本実施例の熱処理炉２０によれば、ワーク２を昇温及び熱処理する際に、昇温部８及び均熱部９をそれぞれ独立した区画として分割できるため、隣接した区画の熱的影響を受けることがなくなり、熱処理温度以上の高温雰囲気中でワーク２を昇温することができる。また、温度センサー１６により直接ワーク温度を計測することで、粗材重量、季節変動にかかわらず、ワーク２を目標温度まで確実に昇温できる。
昇温工程が終了したら、均熱工程へ進む。
【００３９】
均熱工程は、均熱部９内にワーク２を収納後、ゲート１３・１４を閉めることにより均熱部９を独立した区画とし、雰囲気温度が熱処理温度となるように熱風を用いて略均一に保持する工程である。
すなわち、均熱工程では、均熱部９の前後のゲート１３・１４を閉めて、熱源として熱風を熱風供給手段４により均熱部９内に供給し、均熱部９からの放熱分の熱量を補うだけの熱風を用いて均熱部９内雰囲気温度が設定された熱処理温度となるように略均一に保持することでワーク２の熱処理を行う。つまり、均熱工程では、炉内雰囲気温度が熱処理温度となる（炉内雰囲気温度＝熱処理温度）ように制御手段６により適宜制御される。このように、均熱部９内を所定の熱処理温度になるように保持する際に、均熱部９からの放熱分を補うための熱源として安価な熱風を用いることで、熱処理炉２０全体としてのエネルギー消費量を抑えて、ワーク２を熱処理する際のエネルギー費を低減することができる。
均熱工程が終了したら、搬出工程に進む。
【００４０】
搬出工程は、ワーク２を熱処理炉２０の炉体１外に搬出する工程であり、搬出工程が終了することで、熱処理炉２０を用いたワーク２の熱処理工程が終了する。熱処理炉２０から搬出されたワーク２は、図示しないワーク冷却手段により所定温度まで冷却される（冷却工程）。
【００４１】
図２に、上記のように、本実施例に係る熱処理炉２０によりワーク２の熱処理を行った場合の熱処理の温度パターン（図２（ｂ））と、前述した従来の一体構造型の熱処理炉（昇温部と均熱部が一体構造であり、熱源が熱風）によりワーク２の熱処理を行った場合の熱処理パターン（図２（ａ））を示す。
図２に示すように、本実施例のように、ワーク２を昇温する際に、過熱蒸気を用い、かつ昇温部８と均熱部９との間をゲート１２・１３を閉めることで分割して各部を別体構造とすることで、従来の一体構造型の熱処理炉と比べて昇温時間（非加工時間）を１／１０程度に短縮することが可能である。
なお、所定の熱処理温度によりワーク２を熱処理する時間（図２（ａ）（ｂ）に示す品質確保の時間）については、ワーク２の品質確保上必要な時間であるため、本実施例と従来とでは、同じ時間となるように設定される。
【００４２】
次に、本発明においてワークの昇温の際に過熱蒸気を適用した効果を実験検証するために、熱源として本実施例で用いた過熱蒸気と、比較用の熱源として熱風とをそれぞれ適用してワークの一例であるアルミシリンダーヘッドの昇温実験を行った。なお、発生熱源である過熱蒸気及び熱風の温度、供給量は同等として評価を実施した（図３参照）。
【００４３】
図３に、熱源として熱風及び過熱蒸気を適用したアルミシリンダーヘッドの昇温曲線を示す。図３において、横軸が時間（秒）であり、縦軸が温度（℃）である。図中、Ａが熱風により所定数のシリンダーヘッドを昇温させた場合のワーク温度平均値、Ｂが過熱蒸気により所定数のシリンダーヘッドを昇温させた場合のワーク温度平均値、Ｃが熱風雰囲気（炉内）の温度、Ｄが過熱蒸気雰囲気（炉内）の温度をそれぞれ示している。
図３において、室温から１００℃まで昇温する際にかかる時間を過熱蒸気と熱風で比較すると、すなわち、図３に示すＥ部分とＦ部分とを比較すると、過熱蒸気の凝集熱により、熱風より過熱蒸気のほうが圧倒的に昇温が早い（熱風に比べて約１／６）。
さらに、図３において、１２０℃から１６３℃まで昇温する際にかかる時間を過熱蒸気と熱風で比較すると、すなわち、図３に示すＧ部分とＨ部分とを比較すると、過熱蒸気の比熱が大きいため、熱風より過熱蒸気のほうが約３０％早い。
【００４４】
また、本実施例においては昇温部８にてワーク２を昇温する際に、過熱蒸気のみを用いたが、特に限定するものではない。例えば、別の実施例として、図４（ｂ）に示すように、昇温部８においてワーク２の昇温を行う場合に、１００℃までの昇温には伝熱効果が非常に高い過熱蒸気（図３に示す昇温曲線Ｂ参照）を使用し、１００℃から熱処理温度までの間の昇温には前述した高速かつ高温で熱風を供給することが可能である熱風供給手段により高温熱風を供給して、ワーク２の昇温時間を短縮することも可能である。これにより、過熱蒸気の特性を活かしつつ、安価な熱風を極力使用することで熱処理炉におけるエネルギー効率を向上してエネルギー費を抑えることが可能である。
なお、所定の熱処理温度によりワーク２を熱処理する時間（図４（ａ）（ｂ）に示す品質確保の時間）については、ワーク２の品質確保上必要な時間であるため、上記別実施例と従来とでは、同じ時間となるように設定される。
【００４５】
本発明は、熱容量、伝熱の大きい過熱蒸気と、安価な熱風を併用して熱処理を実施することを特徴としたものである。また、本発明は、昇温時間の短縮を図るために、昇温部におけるワークの昇温の際に熱容量の多い過熱蒸気を用いたものであるが、過熱蒸気は熱容量が多くエネルギー費が高価になる。そこで、本発明は、熱処理の際に使用するエネルギーの効率を熱処理炉全体として考慮したものであり、昇温時間短縮を図るため従来一体構造であった昇温部と均熱部とを分割可能とし、かつ熱源を昇温の際には熱容量の多い過熱蒸気を使用し、均熱の際には安価な熱風を使用するように分け、炉内温度を個別に設定可能である熱処理炉を提供するものである。
【００４６】
本発明によれば、熱処理炉の小型化にあたり、課題であったワークの昇温時間を短縮することが可能である。また、昇温時や熱処理時にゲートを閉めることで昇温部と均熱部とを分割構造（別体構造）とし、かつ熱源を分離しているため、熱源の回収利用も容易に可能となる。
【符号の説明】
【００４７】
２ ワーク
８ 昇温部
９ 均熱部
２０ 熱処理炉
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークを搬送しながら熱処理を行う熱処理炉であって、
前記ワークを、所定の熱処理温度まで過熱蒸気を用いて昇温する昇温部と、
前記ワークを熱処理する際に、雰囲気温度が前記熱処理温度となるように熱風を用いて略均一に保持する均熱部と、を備え、
前記昇温部において前記ワークを昇温する際、及び前記均熱部において前記ワークを熱処理する際に、前記昇温部及び前記均熱部をそれぞれ独立した区画として分割可能であることを特徴とする熱処理炉。
【請求項２】
前記均熱部では、前記均熱部からの放熱分を補うだけの熱風を前記均熱部内に供給することで、前記均熱部内の雰囲気温度を前記熱処理温度に略均一に保持する特徴とする請求項１に記載の熱処理炉。
【請求項３】
前記昇温部において前記ワークの温度を検出する温度検出手段と、
当該温度検出手段により検出された前記ワークの温度を管理する温度管理手段と、をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の熱処理炉。
【請求項４】
前記温度管理手段は、
前記昇温部において前記ワークを昇温する際に、前記昇温部の雰囲気温度を前記熱処理温度よりも高い温度にすることを特徴とする請求項３に記載の熱処理炉。
【請求項１】
ワークを搬送しながら熱処理を行う熱処理炉であって、
前記ワークを、所定の熱処理温度まで過熱蒸気を用いて昇温する昇温部と、
前記ワークを熱処理する際に、雰囲気温度が前記熱処理温度となるように熱風を用いて略均一に保持する均熱部と、を備え、
前記昇温部において前記ワークを昇温する際、及び前記均熱部において前記ワークを熱処理する際に、前記昇温部及び前記均熱部をそれぞれ独立した区画として分割可能であることを特徴とする熱処理炉。
【請求項２】
前記均熱部では、前記均熱部からの放熱分を補うだけの熱風を前記均熱部内に供給することで、前記均熱部内の雰囲気温度を前記熱処理温度に略均一に保持する特徴とする請求項１に記載の熱処理炉。
【請求項３】
前記昇温部において前記ワークの温度を検出する温度検出手段と、
当該温度検出手段により検出された前記ワークの温度を管理する温度管理手段と、をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の熱処理炉。
【請求項４】
前記温度管理手段は、
前記昇温部において前記ワークを昇温する際に、前記昇温部の雰囲気温度を前記熱処理温度よりも高い温度にすることを特徴とする請求項３に記載の熱処理炉。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１１−２２０５５５（Ｐ２０１１−２２０５５５Ａ）
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−８７３４４（Ｐ２０１０−８７３４４）
【出願日】平成２２年４月５日（２０１０．４．５）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月５日（２０１０．４．５）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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