説明

連続式熱処理炉

【課題】直線状の連続式熱処理炉は、長手方向に広いスペースを必要とし、場所を確保する必要がある。また、断熱材の性能および構造に関して検討されたものはあるが、さらに熱効率の高い、省エネルギー炉を提供する。
【解決手段】ワークが炉内空間において搬送され連続的に処理される連続式熱処理炉100であって、前記炉内空間には、前記ワークの搬送方向が略180度変わる折り返しが含まれている。また、前記折り返しより前の炉内空間1における側壁9と、前記折り返しより後の炉内空間2の側壁9が共有されているのがよい。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、鉄や非鉄金属のワークに熱処理を施す連続式熱処理炉に関する。
【背景技術】
【0002】
鋼に浸炭処理を施すための従来の連続式熱処理炉として、直線状の箱型炉体を備え、ワークを搬送手段で炉内空間を移動させるものがある。(特許文献1)
また、放散熱を抑制し、熱エネルギー効率を高めるために、セラミックファイバーブランケット等から構成された断熱構造が提案されている。(特許文献2)
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開平11−181516号公報
【特許文献2】特開2002−357389号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、直線状の連続式熱処理炉は、長手方向に広いスペースを必要とし、場所を確保する必要がある。また、断熱材の性能および構造に関して検討されたものはあるが、さらに熱効率の高い、いわゆる省エネルギー炉が求められている。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意研究した結果、ワークが炉内空間で連続的に処理される連続式熱処理炉であって、ワークの通過する炉内空間が折り返し構造を備えることにより、炉体の表面積を小さくすることができ、放散熱を抑制し、低(省)エネルギーで加熱できる連続式熱処理炉ができることを見出した。
【0006】
本発明は、ワークが炉内空間において搬送され連続的に処理される連続式熱処理炉であって、前記炉内空間には、前記ワークの搬送方向が略180度変わる折り返しが含まれていることを特徴とする(請求項1)。
【0007】
また、前記折り返しより前の炉内空間における側壁と、前記折り返しより後の炉内空間の側壁が共有されていることが好ましく(請求項2)、前記炉内空間において、前記折り返しより前の炉内空間におけるヒーターと、前記折り返しより後の炉内空間におけるヒーターが共有されていることが好ましい(請求項3)。さらに、前記炉内空間の折り返しが2以上であることが好ましい(請求項4)。また、前記炉内空間において折り返しが2以上あるときに、高温で熱処理する炉内空間が、それより低温で熱処理する他の2つの炉内空間の側壁に挟まれていることがより好ましい(請求項5)。
【0008】
本発明の他の実施の形態として、ワークが炉内空間において搬送され連続的に処理される連続式熱処理炉であって、前記炉内空間には、前記ワークの搬送方向が変わる部分があり、搬送方向が変わる前の炉内空間における側壁と、前記搬送方向が変わった後の炉内空間における側壁が共有されている態様を例示する(請求項6)。
【0009】
他の実施の形態として、前記炉内空間を仕切る仕切り扉と、該仕切り扉の開作動時に該仕切り扉を収容するとともに前記炉内空間と連通する仕切り扉室と、を備え、該仕切り扉室の壁に排ガス出口が配設されている態様を例示する(請求項7)。この実施の形態によれば、前記仕切り扉室を排ガス煙突として利用するので、煙突状の排ガス出口を別に設ける必要がなく、炉体からの無駄な放熱を抑制することができる。
【0010】
さらに他の実施の形態として、前記排ガス出口が油焼入れ室に連通される態様とすることもできる(請求項8)。
【0011】
従来の炉では、炉内と油焼入れ室を仕切る仕切り扉に排ガス流通孔を形成し、この排ガス流通孔を通して炉内の排ガスを前記油焼入れ室へ導入していた。これに対し、本実施の形態では、前記仕切り扉の前記排ガス流通孔が不要になるため、炉内の機密性が向上する。
【0012】
好適な実施の形態として、前記排ガス出口と前記油焼入れ室とを連通せしめる配管上に開閉バルブを設けることもできる(請求項9)。
【0013】
焼入れ品を取り出すために油焼入れ室を開放すると、それまで高温であった油焼入れ室内に負圧により大気エアが吸い込まれる。従来、この大気エアが前記排ガス流通孔を通して炉内に入り、炉内の雰囲気成分が害されることがあった。これに対し、本実施の形態では、前記排ガス流通孔を設ける必要がないので、該排ガス流通孔から炉内への大気エアの流入はなくなる。また、前記油焼入れ室を開放する前に前記開閉バルブを閉めることで、前記仕切り扉室、さらには炉内空間への大気エアの流入も阻止される。これにより、炉内の雰囲気成分が前記油焼入れ室からの大気エアに影響されずに安定となり、熱処理品質向上に寄与する。
【発明の効果】
【0014】
本発明では、直線状の連続式熱処理炉と比べて、長手方向に広いスペースが不要であり、また、ある炉内空間において他の折り返し炉内空間と側壁を共有することで、外気(系外)に触れる炉体の表面積を小さくすることができるので放散熱を抑制することができ、熱処理炉において大幅にエネルギーを削減することができる効果がある。また、温度の高い炉内空間からの熱を、側壁を共有する他の炉内空間で利用することができ、この作用の面でも熱効率が高い。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】本発明の実施の一形態に係る連続式熱処理炉を上から見たときの断面模式図である。
【図2】図1の連続式熱処理炉の概略斜視図である。
【図3】本発明の他の実施の形態に係る連続式熱処理炉を上から見たときの断面模式図である。
【図4】本発明のさらに他の実施の形態に係る連続式熱処理炉を上から見たときの断面模式図である。
【図5】本発明のさらに他の実施の形態に係る連続式熱処理炉を上から見たときの断面模式図である。
【図6】本発明のさらに他の実施の形態に係る連続式熱処理炉を上から見たときの断面模式図である。
【図7】図6のVII矢視図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
本発明の実施の一形態に係る連続式熱処理炉について図1、図2を用いて説明する。連続式熱処理炉であれば用途は何でも良いが、便宜上、連続式ガス浸炭炉を例示して説明する。
【0017】
本発明の一例である図1の連続式熱処理炉100は、予熱処理部Aとしての第1の炉内空間1と、浸炭・拡散処理部Bとしての第2の炉内空間2と、冷却処理部Cとしての第3の炉内空間3と、焼入れ処理部Dと、を備える。前記各炉内空間1,2,3は、ワークの搬送方向に延びる略直方体形状を有する。図示しないワークは、前記第1の炉内空間1内を矢印方向に搬送されながら予熱処理され、前記第2の炉内空間2内を搬送されながら浸炭処理、拡散処理を受け、前記第3の炉内空間3内を搬送されながら焼入れ温度まで冷却され、最後に焼入れ処理部Dで焼入れされる。浸炭の処理のフローは従来浸炭技術と同様である。
【0018】
図1の連続式熱処理炉100は、炉内空間が2回の折り返しを備えるものであって、第1の炉内空間1から第2の炉内空間2にワークが移送されるときに第1の折り返しがあり、第2の炉内空間2から第3の炉内空間3にワークが移送されるときに第2の折り返しがある。
【0019】
図1で明らかな通り、第1の炉内空間1から第2の炉内空間2にワークが移送されると、ワークの搬送方向(進行方向)は略180度変わる(第1の折り返し)。同様に第2の炉内空間2から第3の炉内空間3にワークが移送されると、ワークの搬送方向はまた180度変わる(第2の折り返し)。ワークの進行方向(移動方向)を矢印で図1に示す。
【0020】
第1の炉内空間1はワークの搬入口を備え、この搬入口は搬入扉4により開閉することができる。また、第1の炉内空間1と第2の炉内空間2との間には仕切り扉5があり、この仕切り扉5によって、予熱処理を行う第1の炉内空間1と、浸炭・拡散処理を行う第2の炉内空間2とが区切られる。前記仕切り扉5はワークの搬送に伴って開閉する。
【0021】
また、第2の炉内空間2と第3の炉内空間3との間に仕切り扉6があり、この仕切り扉6により、浸炭・拡散処理を行う第2の炉内空間2と、冷却処理を行う第3の炉内空間3とが区切られる。前記仕切り扉6はワークの搬送に伴って開閉する。
【0022】
第3の炉内空間3とそれに続く焼入れ処理部Dは、開閉可能な仕切り扉7によって区切られている。焼入れ処理部Dには搬出口が設けられ、この搬出口は搬出扉8により開閉することができる。
【0023】
なお、熱処理の条件などによって、任意の適当な箇所に仕切り扉を適宜設けてもよく、或いは場合によっては仕切り扉などを設けなくても良い。
【0024】
図1においては、前記第1の折り返しより前の炉内空間である第1の炉内空間1における側壁9と、前記第1の折り返しより後の炉内空間である第2の炉内空間2の側壁9とが共有されている。また同様に、第2の炉内空間2の側壁9と第3の炉内空間3の側壁9とが共有されている。これにより、第2の炉内空間2の熱は、第1の炉内空間1及び第3の炉内空間3の共有する側壁9,9を伝わって拡散し、その結果、第1の炉内空間1と第3の炉内空間3を効率よく加熱することができる。すなわち、直線状の従来の炉では側壁から外部に熱が逃げていたが、本発明ではその熱を炉の加熱に利用することができる。積極的に第2の炉内空間2からの熱を受け取ることにより、第1の炉内空間1および第3の炉内空間3を加熱するためのエネルギーの消費を低減することができる。また、焼入れ処理部Dのように加熱が必要でない場合は、前記第2の炉内空間2との間に共有する側壁9の断熱を高くしておくか、側壁を共有しない構造にしておけば良い。
【0025】
また、従来の直線状の略直方体形状の連続式熱処理炉であると、炉内空間に対して外気と接触する炉体の表面積が大きいが、炉内空間の折り返し構造を有する図1の連続式熱処理炉100は、外気と接触する炉体の表面積が圧倒的に小さいので、外部への放散熱を大幅に低減することができる。例えば、前記従来の直線状の略直方体形状の炉と比べ、図1の炉の外気に触れる部分の表面積は、炉の内部の容積を同じとしたとき、少なくとも23%減少可能となる。
【0026】
さらに、前記炉内空間1,2,3において、前記折り返しより前の炉内空間におけるヒーターと、前記折り返しより後の炉内空間におけるヒーターを共有すれば、さらに効率的に炉内空間を加熱することができて好ましい。すなわち、図1における例えば第1の炉内空間1と第2の炉内空間2の共有する側壁9の一部に、例えば両面加熱可能な電気パネルヒーターなどのヒーター10を用いることで、両方の炉内空間を効率よく加熱することができる。例えば、前記従来の直線状の略直方体形状の炉と比べ、図1の熱処理炉によるエネルギーコストは、少なくとも表面積の減少分の23%減少可能となる。さらに、エネルギーコストは、ある炉内空間の熱を側壁で仕切られた隣の炉内空間に利用できるため、表面積減少分に加えて、少なくとも数%以上減少可能となる。
【0027】
また、搬送方向に向かって左右両側の側壁が隣の炉内空間の側壁と共有されている炉内空間を、炉内における高温熱処理部とすることが好ましい。図1における連続熱処理炉100では、最も処理温度の高い浸炭・拡散処理部Bを構成する第2の炉内空間2を炉体の中央部に設け、前述のように左右両側壁9からの熱拡散により第1の炉内空間1と第3の炉内空間3を加熱することができる。また、炉体が外気に触れる表面積を小さくすることができる。
【0028】
なお、炉内空間においてワークを搬送する方法は従来の技術を用いることができ、ローラーハースやプッシャーがその代表的なものであり、ヒーターも通常のガスヒーターや電気ヒーターを用いることができる。図1の場合、ワークは図に示さないローラーハースで搬送される。
【0029】
側壁を構成する仕切り材(断熱材)については、外気と接触する側は断熱効果が高いものが好ましい。外気と接しない、本発明における炉内空間同士の間で共有される側壁は、側壁で分けられる炉内空間の必要とする熱量により仕切り材(断熱材)の厚さや材質を設計することが好ましい。すなわち図1の連続式熱処理炉100の場合、第1の炉内空間1と第2の炉内空間2、第2の炉内空間2と第3の炉内空間3の間の断熱材(図示しない)は、外気と接触する断熱材(図示しない)と比べ薄くなっている。または、第1の炉内空間1と第2の炉内空間2、第2の炉内空間2と第3の炉内空間3の間の断熱材の材質や構成を変えて断熱効果を調整しても良い。本発明においては、前記共有される側壁は、外気と接触する側壁よりも断熱効果が小さいことが好ましい。
【0030】
以上より、本発明によれば、熱処理炉における長手方向のスペースを大幅に縮小することができる。また、外部への放散熱が小さいことと、炉内の高温部の熱量を低温部に有効に利用できることとで、相乗的な省エネルギー効果が得られる。
【0031】
図3、図4及び図5は、本発明の他の実施の形態に係る連続式熱処理炉を示す。これらの実施の形態は、図1に対し、炉内空間と折り返しのレイアウトの変形例である。
【0032】
図3に示す連続式熱処理炉200は、昇温室である第1の炉内空間11と、浸炭室である第2の炉内空間12と、拡散室である第3の炉内空間13と、降温室である第4の炉内空間14と、焼入れ室15と、を備える。図3の例は、炉内空間が2回の折り返しを備えるものであり、前記第2の炉内空間12から前記第3の炉内空間13にワークが移送されると、ワークの搬送方向(進行方向)が略180度変わり(第1の折り返し)、第3の炉内空間13から第4の炉内空間14にワークが移送されると、ワークの搬送方向(進行方向)が略180度変わる(第2の折り返し)。ワークの進行方向(移動方向)を矢印で図3に示す。
【0033】
前記第1の炉内空間11はワークの搬入口を備え、この搬入口は搬入扉16により開閉することができる。また、第1の炉内空間11と第2の炉内空間12との間には仕切り扉17があり、この仕切り扉17によって、予熱処理を行う第1の炉内空間11と、浸炭処理を行う第2の炉内空間12とが区切られる。前記仕切り扉17はワークの搬送に伴って開閉する。図3に示すように、前記第1の炉内空間11と前記第2の炉内空間12は、上から見て直角な位置関係となるように配設されている。
【0034】
また、第2の炉内空間12と第3の炉内空間13との間に仕切り扉18があり、この仕切り扉18により、浸炭処理を行う第2の炉内空間12と、拡散処理を行う第3の炉内空間13とが仕切られる。前記仕切り扉18はワークの搬送に伴って開閉する。
【0035】
さらに、前記第3の炉内空間13と前記第4の炉内空間14との間に仕切り扉19があり、この仕切り扉19により、拡散処理を行う第3の炉内空間13と、降温処理を行う第4の炉内空間14とが仕切られる。前記仕切り扉19はワークの搬送に伴って開閉する。
【0036】
第4の炉内空間14とそれに続く焼入れ室15は、開閉可能な仕切り扉20によって区切られている。焼入れ室15には搬出口が設けられ、この搬出口は搬出扉21により開閉することができる。
【0037】
なお、熱処理の条件などによって、適宜適当な箇所に仕切り扉を設けてもよく、或いは場合によっては仕切り扉などを設けなくても良い。
【0038】
図3の例においては、前記折り返しより前の炉内空間である第2の炉内空間12における側壁22と、前記折り返しより後の炉内空間である第3の炉内空間13の側壁22とが共有されている。また同様に、第3の炉内空間13の側壁24(仕切り扉19を含む)と第4の炉内空間14の側壁24(仕切り扉19を含む)とが共有されている。これにより、共有側壁22,23,24の両側の炉内空間を効率よく加熱することができる。よって、炉内空間を加熱するためのエネルギーの消費を低減することができる。
【0039】
さらに図3の例では、第1の炉内空間11と第2の炉内空間12の間にワークの搬送方向が90度変わる部分があり、この搬送方向が変わる部分の前後の炉内空間の側壁23(前記仕切り扉17を含む)がその前後の炉内空間を画成する側壁として共有されているので、前述と同様に炉内の高温部の熱量を低温部に有効に利用することができる。同様に、前記側壁23は、第1の炉内空間11と第3の炉内空間13の間における共有側壁でもあり、さらに、第1の炉内空間11と第4の炉内空間14における共有側壁でもある。これも、炉内空間を加熱するためのエネルギー消費の低減に貢献する。
【0040】
また、炉内空間の折り返しを有する図3の連続式熱処理炉200は、外気と接触する炉体の表面積が従来の直線状の連続式熱処理炉に比べて小さいので、外部への放散熱を大幅に低減することができる。例えば、前記従来の直線状の略直方体形状の炉と比べ、図3の炉の外気に触れる部分の表面積は、炉の内部の容積を同じとしたとき、少なくとも18%減少可能となる。
【0041】
さらに、第2の炉内空間12と第3の炉内空間13とで共有する前記側壁22の一部に、例えば両面加熱可能な電気パネルヒーターなどのヒーター(図示せず)を用いることで、該ヒーターが第2の炉内空間12と第3の炉内空間13とで共有されることになり、さらに効率的に炉内空間を加熱することができる。例えば、前記従来の直線状の略直方体形状の炉と比べ、図3の熱処理炉によるエネルギーコストは、少なくとも表面積減少分の18%減少可能となる。さらに、エネルギーコストは、ある炉内空間の熱を側壁で仕切られた隣の炉内空間に利用できるため、表面積減少分に加えて、少なくとも数%以上減少可能となる。
【0042】
図4に示す連続式熱処理炉300は、昇温室である第1の炉内空間31と、浸炭室である第2の炉内空間32と、拡散室である第3の炉内空間33と、降温室である第4の炉内空間34と、焼入れ室35と、を備える。図4の例も、図3の例と同様に、炉内空間が1回だけ折り返しを備えるものであり、前記第2の炉内空間32から前記第3の炉内空間33にワークが移送されると、ワークの搬送方向(進行方向)が略180度変わる。ワークの進行方向(移動方向)を矢印で図4に示す。
【0043】
前記第1の炉内空間31はワークの搬入口を備え、この搬入口は搬入扉36により開閉することができる。また、第1の炉内空間31と第2の炉内空間32との間には仕切り扉37があり、この仕切り扉37によって、予熱処理を行う第1の炉内空間31と、浸炭処理を行う第2の炉内空間32とが区切られる。前記仕切り扉37はワークの搬送に伴って開閉する。図4に示すように、前記第1の炉内空間31と前記第2の炉内空間32は、上から見て直線状に配設されている。
【0044】
また、第2の炉内空間32と第3の炉内空間33との間に仕切り扉38があり、この仕切り扉38により、浸炭処理を行う第2の炉内空間32と、拡散処理を行う第3の炉内空間33とが仕切られる。前記仕切り扉38はワークの搬送に伴って開閉する。
【0045】
さらに、前記第3の炉内空間33と前記第4の炉内空間34との間に仕切り扉39があり、この仕切り扉39により、拡散処理を行う第3の炉内空間33と、降温処理を行う第4の炉内空間34とが仕切られる。前記仕切り扉39はワークの搬送に伴って開閉する。
【0046】
第4の炉内空間34とそれに続く焼入れ室35は、開閉可能な仕切り扉40によって区切られている。焼入れ室35には搬出口が設けられ、この搬出口は搬出扉41により開閉することができる。
【0047】
なお、熱処理の条件などによって、適宜適当な箇所に仕切り扉を設けてもよく、或いは場合によっては仕切り扉などを設けなくても良い。
【0048】
図4の例においては、前記折り返しより前の炉内空間である第2の炉内空間32における側壁42と、前記折り返しより後の炉内空間である第3の炉内空間33の側壁42とが共有されている。これにより、第2の炉内空間32及び第3の炉内空間33の熱は、共有される前記側壁42を伝わって相互に拡散し、その結果、第2の炉内空間32と第3の炉内空間33を効率よく加熱することができる。よって、第2の炉内空間32および第3の炉内空間33を加熱するためのエネルギーの消費を低減することができる。
【0049】
なお、図4の例において、第1の炉内空間31と焼入れ室35との間の側壁43も共通のものとなっているが、この側壁43は断熱性の高いものとし、焼入れ室35に余計な熱が入らないようにしてある。
【0050】
また、炉内空間の折り返しを有する図4の連続式熱処理炉300は、外気と接触する炉体の表面積が従来の直線状の連続式熱処理炉に比べて小さいので、外部への放散熱を大幅に低減することができる。例えば、前記従来の直線状の略直方体形状の炉と比べ、図4の炉の外気に触れる部分の表面積は、炉の内部の容積を同じとしたとき、少なくとも17%減少可能となる。
【0051】
さらに、第2の炉内空間32と第3の炉内空間33とで共有する前記側壁42の一部に、例えば両面加熱可能な電気パネルヒーターなどのヒーター(図示せず)を用いることで、該ヒーターが第2の炉内空間32と第3の炉内空間33とで共有されることになり、さらに効率的に炉内空間を加熱することができる。例えば、前記従来の直線状の略直方体形状の炉と比べ、図4の熱処理炉によるエネルギーコストは、少なくとも表面積減少分の17%減少可能となる。さらに、エネルギーコストは、ある炉内空間の熱を側壁で仕切られた隣の炉内空間に利用できるため、表面積減少分に加えて、少なくとも数%以上減少可能となる。
【0052】
図5に示す連続式熱処理炉500は、昇温室である第1の炉内空間51と、浸炭室である第2の炉内空間52と、拡散室である第3の炉内空間53と、降温室である第4の炉内空間54と、焼入れ室55と、を備える。前記各炉内空間51,52,53,54は、ワークの搬送方向に延びる略直方体形状を有する。
【0053】
図5の連続式熱処理炉500は、炉内空間が3回の折り返しを備えるものであって、第1の炉内空間51から第2の炉内空間52にワークが移送されるときに第1の折り返しがあり、第2の炉内空間52から第3の炉内空間53にワークが移送されるときに第2の折り返しがあり、さらに、第3の炉内空間53と第4の炉内空間54の間に第3の折り返しがある。
【0054】
図5で明らかな通り、第1の炉内空間51から第2の炉内空間52にワークが移送されると、ワークの搬送方向(進行方向)は略180度変わる(第1の折り返し)。同様に第2の炉内空間52から第3の炉内空間53にワークが移送されると、ワークの搬送方向はまた180度変わる(第2の折り返し)。さらに、第3の炉内空間53から第4の炉内空間54にワークが移送されると、ワークの搬送方向はまた180度変わる(第3の折り返し)。ワークの進行方向(移動方向)を矢印で図5に示す。
【0055】
第1の炉内空間51はワークの搬入口を備え、この搬入口は搬入扉56により開閉することができる。また、第1の炉内空間51と第2の炉内空間52との間には仕切り扉57があり、この仕切り扉57によって、予熱処理を行う第1の炉内空間51と、浸炭処理を行う第2の炉内空間52とが区切られる。前記仕切り扉57はワークの搬送に伴って開閉する。
【0056】
また、第2の炉内空間52と第3の炉内空間53との間に仕切り扉58があり、この仕切り扉58により、浸炭処理を行う第2の炉内空間52と、拡散処理を行う第3の炉内空間53とが区切られる。前記仕切り扉58はワークの搬送に伴って開閉する。
【0057】
さらに、前記第3の炉内空間53と前記第4の炉内空間54との間に仕切り扉59があり、この仕切り扉59により、拡散処理を行う第3の炉内空間53と、降温処理を行う第4の炉内空間54とが仕切られる。前記仕切り扉59はワークの搬送に伴って開閉する。
【0058】
第4の炉内空間54とそれに続く焼入れ室55は、開閉可能な仕切り扉60によって区切られている。焼入れ室55には搬出口が設けられ、この搬出口は搬出扉61により開閉することができる。
【0059】
なお、熱処理の条件などによって、任意の適当な箇所に仕切り扉を適宜設けてもよく、或いは場合によっては仕切り扉などを設けなくても良い。
【0060】
図5においては、前記第1の折り返しより前の炉内空間である第1の炉内空間51における側壁62と、前記第1の折り返しより後の炉内空間である第2の炉内空間52の側壁62とが共有されている。また同様に、第2の炉内空間52の側壁63と第3の炉内空間53の側壁63とが共有されている。さらに、第3の炉内空間53の側壁64(仕切り扉59を含む)と第4の炉内空間54の側壁64(仕切り扉59を含む)とが共有されている。これにより、第2の炉内空間52の熱は、第1の炉内空間51及び第3の炉内空間53の共有する側壁62,63を伝わって拡散し、その結果、第1の炉内空間51と第3の炉内空間53を効率よく加熱することができる。同様に、第3の炉内空間53の熱は、第3の炉内空間53と第4の炉内空間54とで共有する側壁64を伝わって拡散し、その結果、第4の炉内空間54をも効率よく加熱することができる。
【0061】
すなわち、直線状の従来の炉では側壁から外部に熱が逃げていたが、本発明ではその熱を炉の加熱に利用することができる。積極的に隣の炉内空間からの熱を受け取ることにより、各炉内空間を加熱するためのエネルギーの消費を低減することができる。
【0062】
また、焼入れ室55のように加熱が必要でない場合は、前記第3及び第4の炉内空間53,542との間で共有する側壁の断熱を高くしておくか、側壁を共有しない構造にしておけば良い。
【0063】
また、従来の直線状の略直方体形状の連続式熱処理炉であると、炉内空間に対して外気と接触する炉体の表面積が大きいが、炉内空間の折り返し構造を3つ有する図5の連続式熱処理炉500は、外気と接触する炉体の表面積が圧倒的に小さいので、外部への放散熱を大幅に低減することができる。例えば、前記従来の直線状の略直方体形状の炉と比べ、図1の炉の外気に触れる部分の表面積は、炉の内部の容積を同じとしたとき、少なくとも20%減少可能となる。
【0064】
さらに、前記炉内空間51,52,53,54において、前記折り返しより前の炉内空間におけるヒーターと、前記折り返しより後の炉内空間におけるヒーターを共有すれば、さらに効率的に炉内空間を加熱することができて好ましい。すなわち、図5における前記共有側壁62,63,64の一部に、例えば両面加熱可能な電気パネルヒーターなどのヒーター10を用いることで、両方の炉内空間を効率よく加熱することができる。例えば、前記従来の直線状の略直方体形状の炉と比べ、図5の熱処理炉によるエネルギーコストは、少なくとも表面積減少分の20%減少可能となる。さらに、エネルギーコストは、ある炉内空間の熱を側壁で仕切られた隣の炉内空間に利用できるため、表面積減少分に加えて、少なくとも数%以上減少可能となる。
【0065】
また、搬送方向に向かって左右両側の側壁が隣の炉内空間の側壁と共有されている炉内空間を、炉内における高温熱処理部とすることが好ましい。図5における連続熱処理炉500では、最も処理温度の高い浸炭室を構成する第2の炉内空間52及び第3の炉内空間53を炉体の中央部に設け、前述のように共有側壁62,63,64らの熱拡散により第1、第2、第3及び第4の炉内空間51,52,53,54を効率的に加熱することができる。
【0066】
図6は、本発明のさらに他の実施の形態を示している。
【0067】
図6の連続式熱処理炉700において、トレイTに載せられたワークは、搬入扉71を開けて昇温室である第1の炉内空間72に搬入される。次にワークは、仕切り扉73を開けて、第1浸炭室である第2の炉内空間74に搬入される。次いで、ワークは、仕切り扉75を開けて、第2浸炭室である第3の炉内空間76に搬入される。さらにワークは、仕切り扉77を開けて、拡散室である第4の炉内空間78に搬入される。最後にワークは、仕切り扉79を開けて、焼入れ室(油焼入れ室)80に搬入され、ここで焼入れ処理を受けた後に、搬出扉81を開けて搬出される。
【0068】
図6から明らかなように、第2の炉内空間74から第3の炉内空間76にワークが移送されると、ワークの搬送方向(進行方向)は180度変わる。この折り返しより前の炉内空間である第1の炉内空間72における側壁82と、前記折り返しより後の炉内空間である第4の炉内空間78の側壁82とが共有されている。また同様に、前記第2の炉内空間74の側壁83と第3の炉内空間74の側壁83とが共有されている。
【0069】
図6について、これまでに説明した実施の形態と同じ構成と、それによる作用効果については、重複した説明を省略する。
【0070】
本実施の形態に特徴的な構成は、次の二点である。第一には、仕切り扉室84の壁に排ガス出口85が配設されることであり、第二には、ワーク搬送手段としてのプッシャーの構成である。
【0071】
まず、前記第一の特徴点について説明する。
【0072】
図6の連続式熱処理炉700には、前記各仕切り扉73,75,77,79について、該各仕切り扉の開作動時に各仕切り扉を収容する仕切り扉室84が配設されている(図示はしていないが、図1〜図5の実施の形態も同様)。前記仕切り扉室84は、図7に示すように、前記熱処理炉700の上面から上方へと突出するように配設されている。前記仕切り扉室84は鉄板等で画成され、その内部はその真下の炉内空間と連通している。図7では、符号77の仕切り扉についてのみ仕切り扉室の内部を図示しているが、他の仕切り扉室も同一の構成である。前記仕切り扉77は、前記仕切り扉室内を上下に作動するアクチュエータ93で昇降駆動される。
【0073】
前記仕切り扉室84の壁の上部には、前記排ガス出口85が配設されている。この排ガス出口85は、前記炉内空間72,74,76,78に供給される熱処理用ガスの排出口である。従来は、前記炉内空間から熱処理用のガスを排出するために、炉壁に煙突状の排ガス出口を形成していたが、その場合には、煙突の表面積分だけ炉体からの放熱量が多くなり、熱損失が生じていた。これに対し、本実施の形態では、前記仕切り扉室84を排ガス煙突として利用するので、煙突状の排ガス出口を別に設ける必要がなく、炉体からの無駄な放熱を抑制することができる。
【0074】
図7に示すように、前記排ガス出口85は、排ガス管路86を介して前記焼入れ室80に連通している。これにより、前記排ガスが前記排ガス管路86を通して前記焼入れ室80に導入される。前記排ガス管路86上には開閉バルブ94が配設されている。また、前記焼入れ室80の壁には、最終排ガス出口87が形成されている。
【0075】
従来の炉では、炉内と油焼入れ室を仕切る仕切り扉に排ガス流通孔を形成し、この排ガス流通孔を通して炉内の排ガスを前記油焼入れ室へ導入していた。これに対し、本実施の形態では、前記仕切り扉の前記排ガス流通孔が不要になるため、炉内の機密性が向上する。
【0076】
焼入れ品を取り出すために油焼入れ室を開放すると、それまで高温であった油焼入れ室内に負圧により大気エアが吸い込まれる。また、ワークを油焼入れする際にも油焼入れ室80が負圧になり、前記最終排ガス出口87から油焼入れ室80内に大気エアが吸い込まれる。従来、この大気エアが前記排ガス流通孔を通して炉内に入り、炉内の雰囲気成分が害されることがあった。これに対し、本実施の形態では、前記排ガス流通孔を設ける必要がないので、該排ガス流通孔から炉内への大気エアの流入はなくなる。また、前記油焼入れ室を開放する前に前記開閉バルブを閉めることで、前記仕切り扉室、さらには炉内空間への大気エアの流入も阻止される。これにより、炉内の雰囲気成分が前記油焼入れ室からの大気エアに影響されずに安定となり、熱処理品質向上に寄与する。
【0077】
次に、前記第二の特徴点について説明する。
【0078】
本実施の形態では、炉内空間におけるワーク搬送手段として、プッシャーを用いている。第1のプッシャー88は、前記第1の炉内空間72と前記第2の炉内空間74においてワークを搬送する。第2のプッシャー89は、前記第2の炉内空間74から前記第3の炉内空間76へとワークを移送する。第3のプッシャー90は、前記第3の炉内空間76と前記第4の炉内空間78においてワークを搬送する。
【0079】
前記第1のプッシャー88は、前記トレイTの下面に沿ってトレイ一つ分のストロークだけ往復動し、引き作動時(図6で右方への作動時)に前記トレイTを移動させる。前記第1のプッシャー88は、その長さ方向に間隔をおいて、前記トレイTへの係合部91を三つ備えている。また、前記第1のプッシャー88は、自身の軸線を中心として少なくとも90度回動できるようになっており、前記トレイ係合部91が横向きとなる係合解除状態(図6の状態)と、前記トレイ係合部91が上向きとなるトレイ係合状態(図7参照)とに変化する。
【0080】
図6において、前記搬入扉71を開けてトレイT(ワーク)が炉内に装入されると、前記第1のプッシャー88は、トレイ係合部91が横向き状態(係合解除状態)のまま図6で見てトレイ一つ分だけ左方へと移動し、軸線の周りで回動して、前記係合部91が前記トレイに係合する(トレイ係合状態)。その後、前記第1のプッシャー88が右方へトレイ一つ分だけ移動することで、前記トレイTが右方へ移送される。この作動を繰り返すことで、トレイが前記第1の炉内空間72と前記第2の炉内空間74を次々と搬送される。
【0081】
前記第2のプッシャー89は、前記第2の炉内空間74の終端部まで搬送されてきたトレイTの端面を押し、前記仕切り扉75が開いた状態において、前記トレイTを前記第3の炉内空間76へと移送する。
【0082】
前記第3のプッシャー90は、前記トレイTの下面に沿ってトレイ一つ分のストロークだけ往復動し、押し作動時(図6で左方への作動時)に前記トレイTを移動させる。前記第3のプッシャー90は、その長さ方向に間隔をおいて、前記トレイTへの係合部92を三つ備えている。また、前記第3のプッシャー90は、自身の軸線を中心として少なくとも90度回動できるようになっており、前記トレイ係合部92が横向きとなる係合解除状態(図6の状態)と、前記トレイ係合部が上向きとなるトレイ係合状態(図7の状態)とに変化する。
【0083】
図6において、前記仕切り扉75を開けてトレイT(ワーク)が前記第3の炉内空間76に移送されると、前記第3のプッシャー90が軸線の周りで回動して、前記係合部92が前記トレイTに係合する(トレイ係合状態)。その後、前記第3のプッシャー90が左方へトレイ一つ分だけ移動することで、前記トレイTが左方へ移送される。この作動を繰り返すことで、トレイTが前記第3の炉内空間76と前記第4の炉内空間78を次々と搬送され、最終的に前記焼入れ室80に搬送される。
【0084】
本実施の形態によれば、トレイ(ワーク)の搬送手段としてプッシャーを用いているので、ローラーハースを用いる場合と比べて省スペース化、省エネルギー化に貢献できる。
【符号の説明】
【0085】
1,11,31,72 第1の炉内空間
2,12,32,74 第2の炉内空間
3,13,33,76 第3の炉内空間
14,34,54,78 第4の炉内空間
4,16,36,56,71 搬入扉
5,17,37,57,73 仕切り扉
6,19,39,59,75 仕切り扉
7,20,40,60,77,79 仕切り扉
8,21,41,61,81 搬出扉
9,22,23,24,42,62,63,64,82,83 側壁
10 ヒーター
18,38,58,仕切り扉
80 油焼入れ室
84 仕切り扉室
85 排ガス出口
94 開閉バルブ
100,200,300,500,700 連続式熱処理炉

【特許請求の範囲】
【請求項1】
ワークが炉内空間において搬送され連続的に処理される連続式熱処理炉であって、前記炉内空間には、前記ワークの搬送方向が略180度変わる折り返しが含まれている、連続式熱処理炉。
【請求項2】
前記折り返しより前の炉内空間における側壁と、前記折り返しより後の炉内空間の側壁が共有されていることを特徴とする、請求項1に記載の連続式熱処理炉。
【請求項3】
前記折り返しより前の炉内空間におけるヒーターと、前記折り返しより後の炉内空間におけるヒーターとが共有されていることを特徴とする、請求項1または2に記載の連続式熱処理炉。
【請求項4】
前記炉内空間の折り返しが2以上であることを特徴とする、請求項1〜3のいずれかに記載の連続式熱処理炉。
【請求項5】
高温で熱処理する炉内空間が、それより低温で熱処理する他の2つの炉内空間の側壁に挟まれていることを特徴とする、請求項4に記載の連続式熱処理炉。
【請求項6】
ワークが炉内空間において搬送され連続的に処理される連続式熱処理炉であって、前記炉内空間には、前記ワークの搬送方向が変わる部分があり、搬送方向が変わる前の炉内空間における側壁と、前記搬送方向が変わった後の炉内空間における側壁が共有されている、連続式熱処理炉。
【請求項7】
前記炉内空間を仕切る仕切り扉と、該仕切り扉の開作動時に該仕切り扉を収容するとともに前記炉内空間と連通する仕切り扉室と、を備え、該仕切り扉室の壁に排ガス出口が配設されている、請求項1乃至6のいずれか一項に記載の連続式熱処理炉。
【請求項8】
前記排ガス出口が油焼入れ室に連通されている、請求項7に記載の連続式熱処理炉。
【請求項9】
前記排ガス出口と前記油焼入れ室とを連通せしめる配管上に開閉バルブが配設されている、請求項8に記載の連続式熱処理炉。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【公開番号】特開2012−63128(P2012−63128A)
【公開日】平成24年3月29日(2012.3.29)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−75215(P2011−75215)
【出願日】平成23年3月30日(2011.3.30)
【出願人】(306039120)DOWAサーモテック株式会社 (45)
【Fターム(参考)】