JP2005241132A - 多室型熱処理装置及び温度測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 熱処理炉内に配置される温度測定装置の専有するスペースを縮小し、熱処理炉内における処理対象物の配置スペースを広く確保すると共に熱処理炉内に配置された処理対象物の温度をリアルタイムで測定する。
【解決手段】 処理対象物Ｘを加熱処理する加熱室３と、当該加熱室３において加熱処理された処理対処物Ｘを冷却処理する冷却室２とを少なくとも備える多室型熱処理装置であって、上記処理対象物Ｘを搬送するためのトレーの所定箇所に固定されるセンサ部３１と、上記センサ部３１と電気的に接続されると共に外部に配置される測定部３２と、上記センサ部３１が一端部に接続されると共に上記測定部３２が他端部に接続されることによって上記センサ部３１と上記測定部３２とを電気的に接続する接続線３０と、上記冷却室２内に配置されると共に上記接続線３０を巻き取り可能なリール部４０とを備える。
【選択図】 図２

Description

本発明は、多室型熱処理装置及び温度測定方法に関するものである。

従来、真空状態の熱処理炉内における処理対象物の温度を測定する場合、処理対象物の温度測定箇所に温度を検出する温度検出部を取り付け、温度検出部にデータを記憶するデータレコーダを接続し、温度検出部で検出された処理対象物の温度測定結果をデータレコーダに記憶する。このとき、データレコーダは処理対象物と一緒に熱処理炉内に配置されているとともに、耐熱性、断熱性に優れたケースの中に収容されている。データレコーダは処理対象物の熱処理完了後に熱処理炉内から取り出し、データレコーダに記憶された温度測定結果を取り出す。上記した構成からなる温度測定装置により、熱処理炉内における処理対象物の温度を測定することができる（例えば、特許文献１参照。）。
特開平９−２８０９６８号公報

しかしながら、上記した従来の温度測定装置によると、データレコーダを収容するとともに耐熱性、断熱性を確保するため、ケースの外形は相当の大きさのものとなる。このため、温度測定装置は熱処理炉内において相当のスペースを専有し、処理対象物の外形が大きい場合は相当の大きさの熱処理炉が必要になるという問題が存在する。

また、上記した従来の温度測定装置によると、熱処理炉内に配置された処理対象物の温度測定結果は熱処理完了後に熱処理炉内から取り出されたデータレコーダにより得られ、処理対象物の温度は事後的にのみ把握される。このため、熱処理を行いつつ処理対象物の温度を把握することはできないという問題が存在する。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、熱処理炉内に配置される温度測定装置の専有するスペースを縮小し、熱処理炉内における処理対象物の配置スペースを広く確保すると共に熱処理炉内に配置された処理対象物の温度をリアルタイムで測定することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明では、多室型熱処理装置に係る第１の手段として、処理対象物を加熱処理する加熱室と、当該加熱室において加熱処理された処理対処物を冷却処理する冷却室とを少なくとも備える多室型熱処理装置であって、上記処理対象物を搬送するためのトレーの所定箇所に固定されるセンサ部と、上記センサ部と電気的に接続されると共に外部に配置される測定部と、上記センサ部が一端部に接続されると共に上記測定部が他端部に接続されることによって上記センサ部と上記測定部とを電気的に接続する接続線と、上記冷却室内に配置されると共に上記接続線を巻き取り可能なリール部とを備えるという構成を採用する。

多室型熱処理装置に係る第２の手段として、上記第１の手段において、上記接続線は、上記センサ部と上記測定部とを電気的に接続する信号線と、上記トレーに対して締結される締結線とを備えるという構成を採用する。

多室型熱処理装置に係る第３の手段として、上記第２の手段において、上記締結線は、グラファイトによって形成されているという構成を採用する。

多室型熱処理装置に係る第４の手段として、上記第１〜第３いずれかの手段において、上記接続線は、少なくとも上記信号線が内部に挿通されるホース部を備えるという構成を採用する。

多室型熱処理装置に係る第５の手段として、上記第１〜第４いずれかの手段において、上記接続線は、上記加熱処理の際に閉鎖される加熱室扉と接触する途中部位に緩衝部を備えるという構成を採用する。

温度測定方法に係る手段として、処理対象物を加熱処理する加熱室と、当該加熱室において加熱処理された処理対処物を真空雰囲気で冷却処理する冷却室とを少なくとも備える多室型熱処理装置において上記処理対象物の温度をセンサ部から取得される信号に基づいて測定する温度測定方法であって、上記加熱処理における上記処理対象物の温度を測定する場合には、上記冷却室から延在する接続線を介して接続された上記センサ部を上記加熱室内の所定箇所に配置し、上記冷却室に備えられる真空シールド扉を開放すると共に上記加熱室に備えられる加熱室扉を上記接続線を噛ませて閉鎖した状態で行い、上記冷却処理における上記処理対象物の温度を測定する場合には、上記接続線を冷却室において巻き取ることによって上記センサ部を上記冷却室の所定箇所に配置し、上記真空シールド扉を閉鎖した状態で行うという構成を採用する。

本発明に係る多室型熱処理装置及び温度測定方法によれば、冷却室から延在する接続線の一端部に接続されたセンサ部で処理対象物の温度を示す信号を取得する。このため、センサ部において取得された信号に基づいて、外部に配置された測定部によって処理対象物の温度を測定することができ、従来の多室型熱処理装置のように、熱処理室内にデータレコーダを載置する必要がなくなる。また、センサ部と測定部とを接続線を介して電気的に接続することによって、センサ部で取得した信号がリアルタイムで測定部に入力される。したがって、本発明に係る多室型熱処理装置及び温度測定方法によれば、熱処理炉内に配置される温度測定装置の専有するスペースを縮小し、熱処理炉内における処理対象物の配置スペースを広く確保すると共に熱処理炉内に配置された処理対象物の温度をリアルタイムで測定することが可能となる。

以下、図面を参照して、本発明に係る多室型熱処理装置及び温度測定方法の一実施形態について説明する。なお、以下の図面において、各部材の大きさを認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１及び図２は、本実施形態に係る多室型熱処理装置１の全体構成の概略図であり、図１は縦断面図、図２は横断面図である。図１、図２に示すように、多室型熱処理装置１は、処理対象物Ｘを冷却する冷却室（熱処理室）２、処理対象物Ｘを加熱する加熱室（熱処理室）３を備える多室型熱処理装置であり、これらに加えて、冷却室２と加熱室３との間に中間室４を有している。

冷却室２は、略円筒形に形状設定されており、この円筒形の中心軸が水平となるように姿勢設定されている。冷却室２の一方側（図１及び図２における右側）には冷却室２の軸方向に水平移動するクラッチ式の扉５が設置されており、他方側（図１及び図２における左側）には上下に開閉するクランプ式の真空シールド扉６が設置されている。多室型熱処理装置１の内側空間は、扉５が閉じた状態で外部と遮断された密閉状態となる。この冷却室２の内部には、冷却室２の中心軸方向に長い略直方体形の風路室（熱処理炉）７が設置され、風路室７の上方および下方には冷却室２内の冷却ガスの流路方向を調節するガス流案内板８ａ、８ｂがそれぞれ設置されている。また、風路室７外の冷却室２の内部は、図示せぬ仕切板によって上下に区分けされている。

風路室７の長手方向に対応する風路室７の一方側（図１における右側）の側面部７ａは開口されており、他方側（図１における左側）の側面部７ｂは真空シールド扉６に固定されているとともに風路室の本体７ｃと着脱自在に形成されている。冷却室２内部の風炉室７の側方には、図２に示すように、接続線３０を巻き取るためのリール部４０が配置されており、このリール部４０は、鉛直方向に向けられた回転軸を中心として回転することによって接続線３０を巻き取り可能なものである。また、風炉室７の側面部７ａと扉５との間には、滑車５０が配置されており、この滑車５０を介して接続線３０がリール部４０から風炉室７の内部に延在されている。

接続線３０は、図３に示すように、処理対象物Ｘの温度を示す信号を取得するためのセンサ部３１が一端部に接続され、センサ部３１において取得された信号に基づいて処理対象物Ｘの温度を測定する測定部３２が他端部に接続されている。この接続線３０は、信号線３０は、信号線３３と、締結線３４と、ホース部３５とを備えて構成されている。本実施形態においては、センサ部３１として熱電対が用いられており、信号線３３は、対（２種類）の導線によって構成されている。具体的には、信号線３３として、例えばクロメル−アルメル、クロメル−コンスタン、鉄−コンスタン、銅−コンスタン、ナイクロシル−ナイシル、白金・ロジウム（１０％）−白金、白金・ロジウム（１３％）−白金、白金・ロジウム（３０％）−白金・ロジウム（６％）、クロメル−金・鉄、イリジウム−イリジウム・ロジウム（４９％）、タングステン・レニウム（５％）−タングステン・レニウム（２６％）、ニッケル−ニッケル・モリブデン（１８％）、パラジウム・白金・金−金・パラジウムからなるものが使用される。

ホース部３５は、その内部に信号線３３が挿通されるものであり、例えば、樹脂等の可撓性を有する材料によって形成されている。そして、このホース部３５の一端部からは、信号線３３が延在されている。このようなホース部３５の内部に信号線３３を挿通することによって、信号線３３の損傷を防止することができる。また、締結線３４は、ホース部３５の外部に配されており、その一端が処理対象物Ｘを搬送するためのトレー１０に締結されている。この締結線３４は、信号線３３及びホース部３５より長く設定されており、これによって、締結線３４の複数の途中部位に接続されたホース部３５が若干緩んだ状態で支持されている。このように、ホース部３５が若干緩んだ状態で支持されることによって、リール部４０の駆動あるいはトレー１０の移動によって、接続線３０にテンションが負荷した場合であっても、ホース部３５の内部に挿通される信号線３３にテンションが負荷することを抑止することができる。このような締結線３４は、グラファイトによって形成することができる。また、上述のように、締結線３４がトレー１０に対して固定されることによって、信号線３３の一端部に接続されたセンサ部３１がトレー１０に対して固定されることとなる。

測定部３２は、冷却室２の外部に配置されている。そして、冷却室２の壁部には、貫通端子（不図示）が冷却室２の内外の隔離を確保した状態で挿通されており、当該貫通端子を介して接続線３０の信号線３３と測定部３２とが接続されている。

このように、処理対象物Ｘの温度を示す信号を取得するセンサ部３１をトレー１０に固定し、センサ部３１の信号に基づいて処理対象物Ｘの温度を測定する測定部３２を冷却室２の外部に配置することによって、従来の多室型熱処理装置のように、トレー１０上にデータレコーダを載置する必要がなくなる。したがって、本実施形態に係る多室型熱処理装置１によれば、処理対象物Ｘの配置スペースを広く確保することが可能となる。
また、測定部３２には、センサ部３１から処理対象物Ｘの温度を示す信号がリアルタイムで入力するため、処理対象物Ｘの温度をリアルタイムで測定することが可能となる。

風路室７の上壁部及び下壁部には、冷却ガスを整流して通過させる格子状の整流板９ａ，９ｂがそれぞれ形成されている。また、風路室７の内部には、処理対象物Ｘを載せたトレー１０を冷却室２の軸方向に移送するための移送台１１が設置されており、移送台１１には複数のフリーローラ１２がトレー１０の移送方向に回転自在に備えられている。また、トレー１０は冷却ガスが通過できるように例えば格子状に形成されている。

扉５は中空形状に形成されており、その内部には熱交換器１５、冷却ファン１６及びダンパ１７ａ，１７ｂが備えられている。熱交換器１５は、水と冷却ガスを熱交換することによって冷却ガスを冷却するものであり、扉５内に配置された熱交換器格納室１８の内部に配置されている。冷却ファン１６は、熱交換器１５内からガス通過口１９ａを通過してきた冷却ガスに流れを与えるためのものであり、熱交換器１５と扉５の内周面との間、すなわち、冷却室２に載置される処理対象物Ｘの側面から水平方向に離間するように配置されている。この冷却ファン１６は、扉５から突出するように設置された冷却ファンモータ２０によって駆動される。ダンパ１７ａ，１７ｂは、冷却ファン１６による冷却ガスの流路方向を決定するものであり、熱交換器格納室１８の上方に形成された複数のガス通過口１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄをそれぞれ選択的に閉鎖するものである。なお、熱交換器格納室１８外の扉５の内部は、図示せぬ仕切板によって上下に区分けされている。

一方、加熱室３は、水冷二重壁の略円筒形に形状設定され、内壁と外壁との間には水が介在されており、冷却室２に対向して配置されている。また、加熱室３に連結された搬送棒収納室２１の内部には、本多室型熱処理装置１の内部において、処理対象物Ｘが載置されたトレー１０を搬送することによって処理対象物Ｘを搬送するための搬送棒２２が設置されている。

加熱室３の内部には略直方形に形状設定された加熱容器（熱処理炉）２３が設置されている。この加熱容器２３の一方側（冷却室２と対向する側）には上下に開閉する断熱扉２４（加熱室扉）が設置されており、他方側には搬送棒２２の出入口となる搬送棒用扉２５が設置されている。この搬送棒用扉２５は、加熱室３の外壁から突出するように設置された昇降機構２６によって上下方向に開閉される。加熱容器２３の内部には、処理対象物Ｘを載せたトレー１０を加熱室３の軸方向に移送するための複数のフリーローラ２７を有する移送台２８が設置されており、この移送台２８は風路室７内部に設置された移送台１１の延長線上に配置されている。なお、搬送棒用扉２５、移送台２８およびトレー１０は断熱扉２４と同様に断熱設計されている。また、加熱容器２３の内部には、処理対象物Ｘを加熱するためのヒータ２９が、処理対象物Ｘの全体が均等に加熱されるように処理対象物Ｘの上下に複数設置されている。

一方、図１に示すように、中間室４は、中空の略方形状に形状設定されており、冷却室２と加熱室３との間に配置されている。その上部には、真空シールド扉６を昇降させるためのホイスト等からなる昇降機構５５ａと断熱扉２４を昇降させるための断熱扉用昇降部５５ｂとが設置されている。また、図２に示すように、冷却室２、加熱室３及び中間室４の外部には、減圧装置５７が設置されている。この減圧装置５７は、冷却室２及び加熱室３の内部を真空引きするためのものであり、冷却室２及び加熱室３にそれぞれ接続されている。また、冷却室２、加熱室３及び中間室４の外部には、冷却ガス供給装置５６も設置されている。この冷却ガス供給装置５６は、冷却室２内に冷却ガスを供給するためのものであり、冷却室２に接続されている。なお、多室型熱処理装置１のメンテナンス作業時に、冷却室２の外部である加熱室３及び中間室４に冷却ガスを供給する場合があるため、冷却ガス供給装置５６は、図示するように中間室４にも接続されている。

次に、このように構成された本実施形態に係る多室型熱処理装置１の動作及び処理対象物Ｘの温度測定方法について説明する。

まず、扉５が冷却室２に対して離間された状態で、トレー１０に載置された処理対象物Ｘは、風路室７内部の移送台１１に載置される。ここで、リール部４０から延在する接続線３０の締結線３４をトレー１０に対して締結することによって、センサ部３１を処理対象物Ｘに対して所定の位置に固定する。その後、扉５が冷却室２に当接され、冷却室２が密閉される。そして、冷却室２、加熱室３及び中間室４は、減圧装置５７の駆動によって真空引きされる。続いて、昇降機構２６、昇降機構５５ａ及び断熱扉用昇降部５５ｂとが駆動することによって搬送棒用扉２５、真空シールド扉６及び断熱扉２４が開放される。

ここで、搬送棒２２の先端部にトレー１０が係合されて引かれることによって、処理対象物Ｘは、風路室７内部の移送台１１から加熱容器２３内部の移送台２８上に移送される。この際、トレー１０に締結された締結線３４がトレー１０の移送と共にリール部４０から引き出される。そして、これに伴って、信号線３３及びホース部３５もリール部４０から引き出される。そして、再び昇降機構２６及び断熱扉用昇降部５５ｂとが駆動して搬送棒用扉２５及び断熱扉２４が閉じられる。ここで、トレー１０が移送されることによって締結線３４にテンションが負荷するが、上述のように、締結線３４に対して信号線３３が緩んだ状態とされているため、信号線３３にテンションが負荷することが抑止され、信号線３３の断線を抑止することが可能となる。なお、この際、昇降機構５５ａは駆動されず、真空シールド扉６は開放された状態を維持される。また、断熱扉２４は、接続部３０を噛んだ状態で閉鎖される。また、上述のように、信号線３３は、ホース部３５の端部から延在されており、断熱扉２４が接続部３０を噛んだ際に、ホース部３５が加熱容器２３の外部に位置されている。

そして、この状態において、処理対象物Ｘは、ヒータ２５によって加熱される。この際、センサ部３１が処理対象物Ｘの温度を示す信号を取得し、この信号が信号線３３を介して測定部３２に送られる。そして、測定部３２は、センサ部３１から入力された信号に基づいて処理対象物Ｘの温度を測定する。したがって、本実施形態に係る多室型熱処理装置１及び温度測定方法によれば、リアルタイムで加熱処理中の処理対象物Ｘの温度を測定することができる。その後、処理対象物Ｘの加熱が完了すると、搬送棒用扉２５及び断熱扉２４が開放され、処理対象物Ｘは、搬送棒２２によって再び風路室７内部の移送台１１に移送される。この際、リール部４０によって接続線３０がトレー１０の移送に伴って巻き取られる。これによって、接続線３０の締結線３４には、常にテンションが負荷することとなるため、接続線３０が多室型熱処理装置１内の部材に引っ掛かることを抑止することができる。そして、処理対象物Ｘが風路室７の移送台１１に移送されると、真空シールド扉６が密閉される。

続いて、冷却ガス供給装置５６によって冷却ガスが冷却室２内に供給され、この冷却ガスが冷却ファン１６によって冷却室２内を循環されることによって、処理対象物Ｘが冷却される。ここで、ダンパ１７ａ，１７ｂによって、所定時間ごとに閉鎖するガス通過口１９ａ〜１９ｄを変えることで冷却ガスの流れる方向が変化され、これによって、処理対象物Ｘ全体に冷却ガスが吹付けられ、処理対象物Ｘが均一に冷却される。そして、このように処理対象部Ｘが冷却されている間に、センサ部３１が処理対象物Ｘの温度を示す信号を取得し、この信号が信号線３３を介して測定部３２に送られ、測定部３２がセンサ部３１から入力された信号に基づいて処理対象物Ｘの温度を測定する。したがって、本実施形態に係る多室型熱処理装置１及び温度測定方法によれば、リアルタイムで冷却処理中の処理対象物Ｘの温度を測定することができる。

そして、処理対象物Ｘが所定の温度まで冷却されると、扉５が冷却室２から脱離され、処理対象物Ｘが外部に搬出される。

すなわち、本実施形態に係る多室型熱処理装置１及び温度測定方法によれば、冷却室２から延在する接続線３３の一端部に接続されたセンサ部３１で処理対象物Ｘの温度を示す信号を取得する。このため、センサ部３１において取得された信号に基づいて、外部に配置された測定部３２によって処理対象物Ｘの温度を測定することができ、従来の多室型熱処理装置のように、熱処理室内にデータレコーダを載置する必要がなくなる。また、センサ部３１と測定部３２とを接続線３３を介して電気的に接続することによって、センサ部３１で取得した信号がリアルタイムで測定部３２に入力される。
したがって、本実施形態に係る多室型熱処理装置１及び温度測定方法によれば、冷却室２及び加熱室３内に配置される温度測定装置の専有するスペースを縮小し、冷却室２及び加熱室３内における処理対象物Ｘの配置スペースを広く確保すると共に冷却室２及び加熱室２内に配置された処理対象物Ｘの温度をリアルタイムで測定することが可能となる。

以上、添付図面を参照しながら本発明に係る多室型熱処理装置１及び温度測定方法の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

例えば、上記実施形態において、処理対象物Ｘを加熱処理する際に、真空シールド扉６を開放状態とした。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、処理対象物Ｘの加熱処理時に真空シールド扉６を半開きの状態としても良い。これによって、処理対象物Ｘの加熱処理時における輻射熱による冷却室２内の温度上昇を抑止することが可能となる。

また、例えば、接続線３０の断熱扉２４に噛まれる途中部位に耐熱ゴム等からなる緩衝部を配置しても良い。このような緩衝部を配置することによって、接続線３０の断線を防止することができると共に、加熱処理中の加熱容器２３をより密閉状態とできるため、加熱処理における加熱容器２３外への輻射熱を抑止することが可能となる。

本発明の一実施形態に係る多室型熱処理装置１の概略構成を示した縦断面図である。 本発明の一実施形態に係る多室型熱処理装置１の概略構成を示した横断面図である。 接続部３０の概略構成図である。

符号の説明

１……多室型熱処理装置
２……冷却室（熱処理室）
３……加熱室（熱処理室）
１０……トレー
３０……接続部
３１……センサ部
３２……測定部
３３……信号線
３４……締結線
３５……ホース部
４０……リール部
Ｘ……処理対象物

Claims (6)

1. 処理対象物を加熱処理する加熱室と、当該加熱室において加熱処理された処理対処物を冷却処理する冷却室とを少なくとも備える多室型熱処理装置であって、
   前記処理対象物を搬送するためのトレーの所定箇所に固定されるセンサ部と、
   前記センサ部と電気的に接続されると共に外部に配置される測定部と、
   前記センサ部が一端部に接続されると共に前記測定部が他端部に接続されることによって前記センサ部と前記測定部とを電気的に接続する接続線と、
   前記冷却室内に配置されると共に前記接続線を巻き取り可能なリール部と
   を備えることを特徴とする多室型熱処理装置。
2. 前記接続線は、前記センサ部と前記測定部とを電気的に接続する信号線と、前記トレーに対して締結される締結線とを備えることを特徴とする請求項１記載の多室型熱処理装置。
3. 前記締結線は、グラファイトによって形成されていることを特徴とする請求項２記載の多室型熱処理装置。
4. 前記接続線は、少なくとも前記信号線が内部に挿通されるホース部を備えることを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載の多室型熱処理装置。
5. 前記接続線は、前記加熱処理の際に閉鎖される加熱室扉と接触する途中部位に緩衝部を備えることを特徴とする請求項１〜４いずれかに記載の多室型熱処理装置。
6. 処理対象物を加熱処理する加熱室と、当該加熱室において加熱処理された処理対処物を真空雰囲気で冷却処理する冷却室とを少なくとも備える多室型熱処理装置において前記処理対象物の温度をセンサ部から取得される信号に基づいて測定する温度測定方法であって、
   前記加熱処理における前記処理対象物の温度を測定する場合には、前記冷却室から延在する接続線を介して接続された前記センサ部を前記加熱室内の所定箇所に配置し、前記冷却室に備えられる真空シールド扉を開放すると共に前記加熱室に備えられる加熱室扉を前記接続線を噛ませて閉鎖した状態で行い、
   前記冷却処理における前記処理対象物の温度を測定する場合には、前記接続線を冷却室において巻き取ることによって前記センサ部を前記冷却室の所定箇所に配置し、前記真空シールド扉を閉鎖した状態で行う
   ことを特徴とする温度測定方法。
   
   

Images