JP2005120394A - 熱処理装置及び熱処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 熱処理装置内の搬送通路のすべての部位の温度を均一化して、処理対象物に精度の高い熱処理を施すことができるとともに、処理対象物が搬送通路等に詰まった場合等に容易にメンテナンスを行うことができる熱処理装置を提供する。
【解決手段】 ヒーター２１を設けた熱処理空間８に、螺旋状の搬送通路１５を設け、上方の投入口１７から投入した処理対象物を、上記搬送通路の下方に向けて搬送しながら熱処理を行う熱処理装置１であって、上記搬送通路の外周部と熱処理空間の側部内壁１９との間に設けた外側流動空間２０と、上記搬送通路の内周部に沿う内側流動空間２６と、これら流動空間において加熱空気を循環流動させる循環ファン２２とを備えて構成される。
【選択図】 図２

Description

本願発明は、小さな部品等の熱処理を連続的に行うのに好適な熱処理装置及び熱処理方法に関する。

たとえば、スプリング等の小さな部品に焼きなまし等の熱処理を行う場合、搬送手段を熱処理炉内に設置し、この搬送手段で部品を連続的に搬送しながらヒーター等を作用させて熱処理を行うことが多い。上記搬送手段は、熱処理時間を確保するためにある程度の距離が要求される。このため、回転テーブル式の搬送手段が採用されたり、振動を与えた螺旋状の搬送通路が採用される。
特公昭５３−９５６２号 実用新案登録第３０６５５８３号

特許文献１に記載された発明は、ヒーターを内蔵した密閉容器内に複数個の環状通路を上下にわたって設け、この環状通路上を慣性を利用して焼鈍物を順次進行させ、１個の環状通路を進行し終わったときには落下部から下の環状通路に落下してこの下の環状通路を進行するように構成されている。これにより、小さな容積の密封容器内で長い距離を移動させて充分な焼鈍を行うことが可能となる。

特許文献２に記載された発明は、炉内にターンテーブルを設けるとともに、このターンテーブル上の空間を放射状に分割する仕切壁を設け、ターンテーブルを等速で回転させることにより、上記仕切壁で区画される領域に保持される熱処理対象物の熱処理時間を均一にしようとするものである。

特許文献１に記載されている熱処理装置においては、環状の搬送通路の外周部が円筒状の内壁部に密着したような状態で支持されている。このため、上記搬送通路内を移動する処理対象物が、上記内壁部等に当接して詰まりやすい。また、処理対象物が搬送通路内で詰まった場合、容器の外壁をすべて取り外さなければならない。このため、メンテナンスが面倒であり、処理対象物の形態によっては作業効率が低下する。

また、棒状のヒーターが上記環状通路の中央部を上下に貫通するように設置されている。このため、熱処理対象物の炉内における搬送時間が同じであっても、上記環状搬送通路の内縁部近傍を通過する処理対象物と外縁部近傍を通過する処理対象物とでは作用する熱量が異なり、均一な熱処理を行うことができない。特に、上記搬送通路を熱処理装置の側壁内面に接触させるように構成しているため、上記搬送通路の側壁近傍の温度が低下しやすい。

特許文献２に記載されている熱処理装置では、テーブルに載置された処理対象物の回転中心に対する位置関係は熱処理中に変化しない。すなわち、上記テーブルの外周近傍に載置された処理対象物は、そのまま回転搬送されながら処理される。ところが、ヒーターは、中央上部にのみ設けられているのであるから、炉内の温度は均一ではない。

特に、上記ヒーターから発生する放射熱は、処理対象物までの距離に左右されるのであるからテーブルの中央部と周縁部とでは、作用する熱量が異なる。しかも、処理対象物が折り重なって搬送されるような場合には、下方の処理対象物に放射熱はとどかない。したがって、処理対象物を均一に熱処理するのは困難である。

本願発明は、上述の課題を解決するために考案されたものであって、熱処理装置内の搬送通路のすべての部位の温度を均一化して、処理対象物に精度の高い熱処理を施すことができるとともに、処理対象物が搬送通路等に詰まった場合に容易にメンテナンスを行うことができる熱処理装置を提供することを課題としている。

本願の請求項１に記載した発明は、ヒーターを設けた熱処理空間に、螺旋状の搬送通路を設け、上方の投入口から投入した処理対象物を、上記搬送通路の下方に向けて搬送しながら熱処理を行う熱処理装置であって、上記搬送通路の外周部と熱処理空間の側部内壁との間に設けた外側流動空間と、上記搬送通路の内周部に沿う内側流動空間と、これら流動空間において加熱空気を循環流動させる循環ファンとを備えて構成される。

本願発明に採用されるヒーターの種類は特に限定されることはなく、種々の形式、形態のヒーターを採用できる。上記螺旋状の搬送通路は、全体を連続する１本の螺旋状に形成することもできるし、投入口と排出口を備える複数の搬送通路を設定することもできる。なお、処理対象物の搬送を確実に行うために、搬送通路に種々の手法で振動を与えて搬送を行うのが好ましい。

本願発明は、上記螺旋状の搬送通路の半径方向外方と内方とに加熱空気を循環させることのできる流動空間を設け、この流動空間を利用して加熱空気を循環させ、上記搬送通路を移動する処理対象物を均一な温度に保持して、精度の高い熱処理を行うものである。

上記外側流動空間は、上記搬送通路の外周部と熱処理空間の側部内壁との間に設けられる。上記外側流動空間の形態は限定されることはないが、側部内壁を円筒内面状に形成して、環状の外側流動空間を構成するのが望ましい。一方、上記内側流動空間は、上記搬送通路の内周部に沿うように形成される。上記内側流動空間の形態も特に限定されることはないが、円柱状あるいは環状に形成するのが望ましい。

本願発明では、上記外側流動空間と上記内側流動空間において、加熱空気を強制的に循環流動させる。循環流動させる態様は限定されることはないが、処理空間の上方あるいは下方に循環ファンを設けて、加熱空気を上記搬送通路を取り囲むように上下方向に循環流動させるのが好ましい。

また、加熱空気を上記内側流動空間と外側流動空間で循環させるこめに、上記搬送通路の上方、下方あるいは上下に隣接する搬送通路の間の適部に、上記搬送通路を横切る加熱空気流通空間あるいは加熱空気流通穴を設けるのが好ましい。

請求項２に記載した発明のように、上記内側流動空間内に上記ヒーターを設ける一方、上記内側流動空間の上方に上記循環ファンを設け、上記内側流動空間内において加熱空気を上方に向けて流動させるとともに、上記外側流動空間内で加熱空気を下方に向けて流動させ、上記搬送通路を移動する処理対象物に作用させるように構成することができる。

上記流動空間及び循環ファンを設けることにより、加熱空気が熱処理装置内で規則性をもって循環させられる。しかも、全体として円筒状の上記搬送通路を内側と外側から囲む加熱空気の流動層が形成される。さらに、上記搬送通路が炉の側壁から離間して形成されているため、温度の低下しやすい炉壁の影響を受けることもなくなる。このため、搬送通路を移動する処理対象物を均一に加熱することができる。

さらに、請求項３に記載した発明は、上記搬送通路の内周部に沿う円筒状の遮蔽板を設けるとともに、この遮蔽板に、上記外側流動空間と上記内側流動空間とを連通させる空気流通穴を設け、この空気流通穴を介して、加熱空気を上記外側流動空間から上記内側流動空間内に還流させるように構成したものである。

上記遮蔽板を設けることにより、上記内側流動空間に設けたヒーターの放射熱が上記処理対象物に作用するのを防止することができる。このため、上記搬送通路の内縁近傍を移動させられる処理対象物と外縁近傍を移動する処理対象物とで作用する温度が異なるということもなくなる。

一方、上記空気流通穴を搬送通路に沿って設けることにより、外側流動空間から上記搬送通路の各部を横切って内側流動空間に向かう加熱空気の流れを形成できる。これにより、処理対象物に作用する加熱空気をさらに均一化することが可能となる。上記空気流通穴の形態は限定されることはなく、小さな穴を多数設けることもできるし、上記搬送通路の螺旋に沿う溝状の空気流通穴を間欠的に設けることもできる。

上記搬送通路を支持する方法も特に限定されることはない。上記遮蔽板と別途に搬送通路を構成することもできるし、請求項４に記載した発明のように、上記搬送通路を上記遮蔽板によって支持することもできる。

上記搬送通路を上記遮蔽板によって支持することにより、上記搬送通路と炉の側部内壁とを完全に離間させることができる。したがって、搬送通路あるいは熱処理対象物が、炉壁の温度の影響を受けることがなくなる。また、側部内壁と搬送通路との間に空間が形成されるため、処理対象物が詰まったり、搬送通路から落下した場合にも容易に対応することができる。

本願の請求項５に記載した発明は、上記熱処理空間を構成するとともに、この熱処理空間を上下方向に横切る切断面に沿って開閉できる側壁部を設けたものである。

従来の熱処理装置は、前面に開口部を設けたものが多く、炉内の奥方で処理対象物が詰まった場合等の対応が面倒であった。本願発明では、搬送通路を側壁内面から離間させる構成を採用しているため、側壁を分割するようにして開口部を形成することが可能となる。すなわち、熱処理空間の軸心をとおる平面で切断したように、側壁を開口させることもできる。このため、搬送通路の大部分を露出させることが可能となり、清掃等のメンテナンスを極めて容易に行うことができる。

さらに、請求項６に記載した発明のように、上記熱処理空間を構成するとともに、上下方向に開閉できる上壁部を設けることにより、簡単な操作で搬送通路の上部を完全に露出させることも可能となる。

本願の請求項７に記載した発明は、熱処理空間内に設置されるとともに振動が加えられる螺旋状の搬送通路で処理対象物を搬送しながら熱処理を行う熱処理方法であって、上記搬送通路の半径方向内方と半径方向外方に加熱空気流動空間を設け、循環ファンによって上記加熱空気を上記搬送通路の周囲を循環流動させながら上記処理対象物に作用させるものである。

上記搬送通路の半径方向内方と半径方向外方とに、加熱空気流動空間を設けることにより、上記搬送通路を取り囲むようにして加熱空気を循環流動させることが可能となる。なお、上記半径方向内方と半径方向外方の流動空間を連通させるため、上記搬送通路の上方、下方あるいは各搬送通路の間に、上記搬送通路を横切る加熱空気流動路を設けることができる。

本願の請求項８に記載した発明は、上記半径方向内方の加熱空気流動空間に設けたヒーターによって空気を加熱するとともに、上記熱処理空間の上方に設けた循環ファンによって上記半径方向内方の加熱空気流動空間において加熱空気を上昇させる一方、上記半径方向外方の加熱空気流動空間において加熱空気を下降させるように循環させる熱処理方法に係るものである。

本願の請求項９に記載した発明は、上記搬送通路の内周部に設けた遮蔽板によって上記ヒーターの放射熱が上記処理対象物に作用するのを阻止するとともに、上記遮蔽板に設けた空気流通穴を介して加熱空気を循環させる熱処理方法に係るものである。

図１に示すように、本実施の形態に係る熱処理装置１は、炉本体２と、この炉本体２の上部に設けた制御部３と、移動用のキャスター４を設けた台部５とを備えて構成されている。上記熱処理装置１は、バネ等の小型部品の焼きなまし処理を行うものである。

図２及び図３に示すように、上記炉本体２の側壁部６の内側には、断熱材７が熱処理空間８を取り囲むように円筒状に設置されている。上記熱処理空間８の下方に下壁部９が設けられるとともに、上方に上壁部１０が設けられており、上記側壁部６ないし断熱材７と、下壁部９と、上壁部１０とによって、密閉された熱処理空間８が形成されている。

上記熱処理空間８の下部には、上記下壁部９を貫通して延びる複数の加振柱１１を介して支持板１２が揺動可能に保持されている。上記支持板１２は、上記台部５に設置した加振装置１３から延びるアーム１４を介して振動させられるように構成されている。

上記支持板１２の上部には、外周部に螺旋状の搬送通路１５を設けた円筒状の遮蔽板１６が取り付けられている。上記搬送通路１５の上端部には、処理対象物を投入する投入口１７が設けられている。一方、上記搬送通路１５の下端部には、上記搬送通路１５を落下してきた熱処理対象物を熱処理空間８の外に排出する排出口１８が設けられている。上記投入口１７から投入された熱処理対象物は、振動する上記搬送通路１５をすべりながら所定温度に保持されて、熱処理が施される。

本実施の形態では、上記搬送通路１５と上記熱処理空間８の側部内壁１９との間に加熱空気が流動できる外側流動空間２０を設定している。一方、上記遮蔽板１６の内側の円柱状空間に上下方向に延びる棒状のヒーター２１を設置するとともに、上記遮蔽板１６の上方に、循環ファン２２を設置している。上記循環ファン２２は、上記制御部３から上記上壁部１０を貫通して上記熱処理空間８に突入する軸部２３の先端に連結されており、この軸部２３が上記制御部３に設置されたモータ２４によって回転させられる。上記循環ファン２２は、放射状の羽根２５を備えており、上記遮蔽板１６の内側において上記ヒーター２１によって加熱された空気を、上記遮蔽板１６の内側空間から吸い上げるとともに、半径方向外方へ流動させる。すなわち、上記遮蔽板１６の内側空間が加熱空気の内側流動空間２６となり、加熱空気が上方にむけて流動さられる。

上記循環ファン２２によって、熱処理空間８の半径方向外方に流動させられた加熱空気は、側部内壁１９と上記搬送通路１５との間に形成された外側流動空間２０を下方に向けて流動させられる。

さらに、図４に示すように、上記遮蔽板１６には、上記搬送通路１５の内縁に沿う空気流通穴２７が形成されている。したがって、外側流動空間２０を下方に向けて流動する加熱空気は、螺旋状搬送通路１５の各段の隙間を横切るようにして、上記内側流動空間２６に流入させられる。そして、上記ヒーター２１によって再度加熱され、上記内側流動空間２６と上記外側の流動空間を循環しながら流動させられる。

上記ヒーター２１から発生るす放射熱が熱処理対象物に与える影響は、熱処理対象物との間の距離に大きく影響される。また、熱処理対象物が上記搬送通路内を折り重なるように移動する場合には、ヒーター２１からの放射熱が作用しない部分が生じる。したがって、放射熱を熱処理対象物に均一に作用させるのは困難であった。

図２及び図４に示すように、本実施の形態では、上記遮蔽板１６を上記搬送通路１５と上記ヒーター２１との間に設けるとともに、上記空気流通穴２７を各段の上記搬送通路の上方に形成している。上記遮蔽板１６を設けることにより、ヒーター２１からの放射熱が熱処理対象物に直接作用するのを防止できるとともに、上記循環ファンによって加熱空気を強制対流させることにより、均一な温度で熱処理を行うことができる。

また、上記搬送通路１５を内側の遮蔽板１６によって支持するように構成しているため、上記搬送通路１５を側部内壁１９から離間した状態に保持できる。このため、上記側壁６の温度が上記搬送通路１５や熱処理対象物に及ぶことはなく、安定した熱処理を行うことができる。

本実施の形態では、ヒーター２１で加熱された加熱空気が、熱処理空間８内の上記流動空間を規則性をもって強制的に循環流動させられる。しかも、放射熱の作用を抑えることができる。この結果、同一の搬送位置における温度を一定にすることができるのみならず、搬送通路１５のすべての場所の温度を均一に保持することができる。これにより、精度の高い熱処理を行うことが可能となる。

しかも、上記搬送通路１５と上記側部内壁１９との間に空間を設けているため、万一、上記搬送通路１５を移動する熱処理対象物が落下した場合にも、他の熱処理対象物の搬送を阻害することはなく、熱処理作業中にトラブルが発生することもなくなる。

さらに、図５に示すように、上記側壁部６を上記熱処理空間８を上下方向に横切る切断面に沿って開閉できるとともに、上壁部１０を上方に開口することができるように構成している。実施の形態では、断面略正方形をした側壁部６を、対向する辺の中央近傍で分割するように開口することができる。また、上壁部１０は、上記制御部３ととともに図示しない兆番によって上方に開口することができるように構成している。

すなわち、本実施の形態に係る熱処理装置１においては、側壁部６及び上壁部１０を、図５に示すように開口することにより、上記搬送通路１５の大部分を露出させることができるのである。このため、炉内の清掃等のメンテナンスを極めて容易に行うことができる。また、搬送通路内でトラブルが発生した場合にも、容易に対応することが可能となる。

本願発明は、上述の実施の形態に限定されることはない。実施の形態では、断面円形の熱処理空間８を備える熱処理装置１に本願発明を適用したが、他の形態の熱処理空間を備える熱処理装置にも適用できる。

また、断面が椀状の搬送通路１５を円筒状の遮蔽板１６の外周に螺旋状に設けたが、たとえば、断面皿状等の他の断面形態の搬送通路を採用することもできる。

また、実施の形態では、先端部でＵ字状に折り返された棒状ヒーター２１を採用したが、他の形態のヒーターを採用することもできる。特に、本願発明では、放射熱の影響を抑えることができるため、これまで利用できなかった形態のヒーターを採用することもできる。また、ヒーターを螺旋状の搬送通路の中央部に設置したが、搬送通路の上方や下方に設置することもできる。

また、搬送通路を遮蔽板で支持するように構成したが、上記搬送通路と上記遮蔽板とを分離して形成し、搬送通路を別途支柱等によって支持することもできる。

本願発明に係る熱処理装置の外観を示す図である。 図１に示す熱処理装置の内部構造を示す断面図である。 図２におけるII−II線に沿う断面図である。 ヒーターと遮蔽板と搬送通路と流動空間の構造を示す要部の拡大断面図である。 図１に示す熱処理装置の側壁部及び上壁部を開口した状態を示す図である。

符号の説明

１ 熱処理装置
８ 熱処理空間
１５ 搬送通路
１７ 投入口
２０ 外側流動空間
２２ 循環ファン
２１ ヒーター
２６ 内側流動空間

Claims (9)

1. ヒーターを設けた熱処理空間に、螺旋状の搬送通路を設け、上方の投入口から投入した処理対象物を、上記搬送通路の下方に向けて搬送しながら熱処理を行う熱処理装置であって、
   上記搬送通路の外周部と熱処理空間の側部内壁との間に設けた外側流動空間と、
   上記搬送通路の内周部に沿う内側流動空間と、
   これら流動空間において加熱空気を循環流動させる循環ファンとを備える、熱処理装置。
2. 上記内側流動空間内に上記ヒーターを設ける一方、上記内側流動空間の上方に上記循環ファンを設け、
   上記内側流動空間内において加熱空気を上方に向けて流動させるとともに、上記外側流動空間内で加熱空気を下方に向けて流動させ、上記搬送通路を移動する処理対象物に作用させるように構成した、請求項１に記載の熱処理装置。
3. 上記搬送通路の内周部に沿う円筒状の遮蔽板を設けるとともに、この遮蔽板に、上記外側流動空間と上記内側流動空間とを連通させる空気流通穴を設け、この空気流通穴を介して、加熱空気を上記外側流動空間から上記内側流動空間内に還流させるように構成した、請求項１又は請求項２のいずれかに記載の熱処理装置。
4. 上記搬送通路が上記遮蔽板によって支持されている、請求項１から請求項３のいずれかに記載の熱処理装置。
5. 上記熱処理空間を構成するとともに、この熱処理空間を上下方向に横切る切断面に沿って開閉できる側壁部を設けた、請求項１から請求項４のいずれかに記載の熱処理装置。
6. 上記熱処理空間を構成するとともに、上下方向に開閉できる上壁部を設けた、請求項１から請求項５のいずれかに記載の熱処理装置。
7. 熱処理空間内に設置されるとともに振動が加えられる螺旋状の搬送通路で処理対象物を搬送しながら熱処理を行う熱処理方法であって、
   上記搬送通路の半径方向内方と半径方向外方に加熱空気流動空間を設け、
   循環ファンによって上記加熱空気を上記搬送通路の周囲を循環流動させながら上記処理対象物に作用させる、熱処理方法。
8. 上記半径方向内方の加熱空気流動空間に設けたヒーターによって空気を加熱するとともに、
   上記熱処理空間の上方に設けた循環ファンによって上記半径方向内方の加熱空気流動空間において加熱空気を上昇させる一方、上記半径方向外方の加熱空気流動空間において加熱空気を下降させるように循環させる、請求項７に記載の熱処理方法。
9. 上記搬送通路の内周部に設けた遮蔽板によって上記ヒーターの放射熱が上記処理対象物に作用するのを阻止するとともに、上記遮蔽板に設けた空気流通穴を介して加熱空気を循環させる、請求項７又は請求項８のいずれかに記載の熱処理方法。
   
   

Images