JP2002333277A - ガス冷却式単室型熱処理炉 - Google Patents
ガス冷却式単室型熱処理炉Info
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Abstract
に設けた冷却ガス用通気口の中央部に偏らず、金属材料
を均一に冷却することのできるガス冷却式単室型熱処理
炉を提供する。 【解決手段】 処理室を形成するインナーチャンバ5の
対向壁にダンパ11A,11Bにより開閉される冷却ガ
ス用通気口9A,9Bを設け、ガス冷却時に前記冷却ガ
ス用通気口を開状態として冷却ガスを循環させるガス冷
却式単室型熱処理炉において、前記インナーチャンバの
冷却ガス用通気口に耐熱材料からなる格子状整流部材1
9を設置したものである。
Description
熱処理炉に関するものである。
させて金属材料を冷却する炉としてガス冷却式単室型熱
処理炉がある。
で開閉される冷却ガス用通気口を対向壁に設けたインナ
ーチャンバ(処理室)がケーシング内に設けられ、金属
材料の加熱時には、前記ダンパで冷却ガス用通気口を閉
とし、インナーチャンバ内に収容した金属材料をインナ
ーチャンバ内に設けたヒータで加熱する。そして、冷却
時には、前記冷却ガス用通気口を開放するとともに前記
ケーシングに取り付けた循環ファンにより一方の冷却ガ
ス用通気口からクーラで冷却された冷却ガスをインナー
チャンバ内に供給して金属材料を冷却し、他方の冷却ガ
ス用通気口から循環ファンへと循環して金属材料を冷却
する。
ーチャンバ内の金属材料に十分な冷却ガスを供給できる
ように、その開口面積は大きくとってあり、また、この
冷却ガス用通気口の開閉はスライド式あるいは昇降式ダ
ンパで行っている。
ガス冷却式単室型熱処理炉においては、前記冷却ガス用
通気口は、単なる開口であるため、冷却時におけるイン
ナーチャンバ内での冷却ガスの流れは冷却ガス用通気口
の中央部に偏る傾向があって金属材料を均一に冷却する
ことができなかった。
ンパを冷却ガス用通気口に対し平行移動させるため、ダ
ンパ閉止時のシール性を向上させるためにはダンパとイ
ンナーチャンバのクリアランスを極力小さくする必要が
あるが、小さくし過ぎるとダンパやインナーチャンバに
少しの熱歪みが生じても動作不良が生じ、良好なシール
性を長時間維持することができず、インナーチャンバ内
の温度分布に悪影響を与えることがあった。
も、インナーチャンバの冷却ガス用通気口の熱歪みによ
り十分なシール性を維持することができない等の課題を
有していた。
の流れがインナーチャンバに設けたガス冷却用通気口の
中央部に偏らないガス冷却式単室型熱処理炉を提供する
ことを第1の目的とし、また、第1の目的に加えてダン
パとインナーチャンバとのシール性が良いガス冷却式単
室型熱処理炉を提供することを第2の目的とする。
するために、ガス冷却式単室型熱処理炉を、処理室を形
成するインナーチャンバの対向壁にダンパにより開閉さ
れる冷却ガス用通気口を設け、ガス冷却時に前記冷却ガ
ス用通気口を開状態として冷却ガスを循環させるガス冷
却式単室型熱処理炉において、前記インナーチャンバの
冷却ガス用通気口に耐熱材料からなる格子状整流部材を
設置した構成としたものである。
ャンバの上部と下部とに設けられ、かつ、前記ダンパが
昇降式であって、前記ダンパ周囲部の前記インナーチャ
ンバとの圧接部が突起部と陥没部との噛み合せ構造とし
たものである。
グラファイト繊維コンポジット製薄板から構成すること
が好ましい。
いて図1〜図5にしたがって説明する。図において、T
は本発明にかかるガス冷却式単室型熱処理炉(以下、熱
処理炉という)で、ケーシング1の中央部には処理室で
あるインナーチャンバ5が配設されるとともに、ケーシ
ング1の一方側には前記インナーチャンバ5の扉6を備
えた装入・抽出扉2が設けられ、他方側には冷却用循環
ファン3が設けられている。
7が配設されるとともに、インナーチャンバ5の天井部
および底部には、インナーチャンバ5に設けた載置部材
8上に載置される最大金属材料Wに見合う大面積の冷却
ガス用通気口(以下、通気口という)9A,9Bが設け
られ、この通気口9A,9Bはそれぞれ前記ケーシング
1に取り付けた昇降式ダンパ11A,11Bにより開閉
されるようになっている。
ファン13が取り付けられ、その羽根車13aは前記イ
ンナーチャンバ5の扉6内に位置する。
チャンバ5の本体上面および下面先端部から前記冷却用
循環ファン3の吸引部にかけてインナーチャンバ5を覆
うようにマッフル15が設けられるとともに、インナー
チャンバ5の冷却用循環ファン3側の側壁5aの下方と
マッフル15との間の空間は仕切板17で閉鎖され、ケ
ーシング1とインナーチャンバ5との間に雰囲気吐出流
路Paと雰囲気吸引流路Pbとを形成する。また、前記
雰囲気吐出流路Paの前記冷却ファン3側にはクーラ1
8が設けられるとともに、前記マッフル15の前記通気
口9A,9Bに対向する部分には、ダンパ11A,11
Bの押圧部12とほぼ同形の開口16A,16Bが設け
られている。
A,9Bの外側周縁部には突起部10が形成される一
方、前記ダンパ11A,11Bの押圧部12には前記突
起部10がゆるく嵌合する凹部14が形成されている。
なお、凹部14の幅は前記突起部10の熱膨張代をみて
突起部10の幅より若干大となっており、常温における
ダンパ11A,11Bの押圧時には前記突起部10の先
端が凹部14の底部に圧接するようになっている。
うな格子状整流部材19が組み込まれている。
熱鋼またはカーボン・グラファイト繊維コンポジット
製)からなる板材20を切れ目21により格子状に組み
合わせて構成したもので、前記通気口9A,9Bより若
干内方に位置し、ダンパ11A,11B(押圧部12)
の作動に支障を与えないように組み込んだものである。
型熱処理炉Tの操業方法を説明する。
12で前記通気口9A,9Bを閉鎖し、装入・抽出扉2
をインナーチャンバ5の扉6と一緒に開き、インナーチ
ャンバ5内に金属材料Wを装入し、前記装入・抽出扉2
および扉6を閉じ、ヒータ7をONとするとともに前記
加熱用循環ファン13を駆動してインナーチャンバ5内
の雰囲気を循環させながら金属材料Wを対流加熱する
(図1)。
ダンパ11A,11Bの押圧部12との圧着部は熱膨張
等により変形し両者の圧着部に間隙が生じ金属材料Wの
均一加熱に影響を及ぼすが、前述のように、両者は突起
部10と凹部14とで噛み合い状態となっているため、
突起部10先端と凹部14底部との間に隙間が生じて
も、いわゆるラビリンス構成となってシール性を確保
し、金属材料Wの温度分布に余り影響を及ぼすことはな
い。
と、ヒータ7をOFFとするとともに前記昇降用ダンパ
11A,11Bを駆動して前記通気口9A,9Bを開口
したうえで冷却用循環ファン3を駆動する。
はマッフル15に設けた開口16Aを閉とし、他方の昇
降用ダンパ11Bはマッフル15に設けた開口16Bを
開とする(図2)。
ラ18を介して吐出した冷却ガスは雰囲気吐出流路Pa
を通って開口16B、通気口9Bからインナーチャンバ
5に入り通気口9Aを経て雰囲気吸引流路P2から冷却
用循環ファン3へ吸引され前記工程を繰り返す。
流部材19が装着されているため、冷却ガスは整流さ
れ、その状態を保持しながら通気口9Aから排気され、
金属材料Wは均一に冷却されることになる。
であってもよいが、インナーチャンバ5内の冷却効果を
向上させるには、ガス圧や風量を増加させる必要がある
が、このようにすると材料強度を高める必要がある。そ
して、材料強度を高めるために耐熱鋼板の厚みを大きく
(重量大)すると、インナーチャンバ5内の蓄熱量が増
大し、加熱および冷却時の応答性が低下したり熱ロスが
増大するため、格子状整流部材19の材料として、カー
ボン・グラファイト繊維コンポジット製の薄板を使用す
るのが好ましい。
わせにより構成すると、各格子の大きさ等を調整するこ
とができるという効果もある。
の発明ではインナーチャンバの冷却ガス用通気口に格子
状整流部材を設置して、インナーチャンバへの流入ガス
と排出ガスの流れを規制して冷却ガスのインナーチャン
バでの冷却ガス用通気口中央への偏流を減少させたの
で、金属材料を均一に冷却することができる。
ナーチャンバの冷却ガス用通気口との周囲部に形成する
圧接部を突起部と陥没部との噛み合せ構造としたため、
仮に熱膨張等により前記突起部の先端部と陥没部との間
に間隙が生じてもラビリンス構成となってシール性が確
保され、インナーチャンバ内の温度分布が乱されること
がない。
整流部材をカーボン・グラファイト繊維コンポジット製
薄板から構成したため、蓄熱量が小さく加熱および冷却
時の応答性を何ら阻害せず、かつ、強度が大であるた
め、何の支障もなく大風量の冷却ガスの流通が可能であ
るという効果を奏する。
の状態を示す断面図。
の状態を示す断面図。
とダンパ部分の拡大断面図。
ァン、5〜インナーチャンバ、6〜扉、7〜ヒータ、8
〜載置部、9A,9B〜冷却ガス用通気口、10〜突起
部、11A、11B〜ダンパ、12〜押圧部、13〜加
熱用循環ファン、14〜凹部、15〜マッフル、16
A,16B〜開口、18〜クーラ、19〜格子状整流部
材、W〜金属材料。
Claims (3)
- 【請求項1】 処理室を形成するインナーチャンバの対
向壁にダンパにより開閉される冷却ガス用通気口を設
け、ガス冷却時に前記冷却ガス用通気口を開状態として
冷却ガスを循環させるガス冷却式単室型熱処理炉におい
て、前記インナーチャンバの冷却ガス用通気口に耐熱材
料からなる格子状整流部材を設置したことを特徴とする
ガス冷却式単室型熱処理炉。 - 【請求項2】 前記冷却ガス用通気口がインナーチャン
バの上部と下部とに設けられ、かつ、前記ダンパが昇降
式であって、前記ダンパ周囲部の前記インナーチャンバ
との圧接部が突起部と陥没部との噛み合せ構造であるこ
とを特徴とする前記請求項1に記載のガス冷却式単室型
熱処理炉。 - 【請求項3】 前記格子状整流部材が、カーボン・グラ
ファイト繊維コンポジット製薄板からなることを特徴と
する前記請求項1あるいは請求項2のいずれかに記載の
ガス冷却式単室型熱処理炉。
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