JP2007133613A

JP2007133613A - 圧力制御装置

Info

Publication number: JP2007133613A
Application number: JP2005325386A
Authority: JP
Inventors: Masato Okamoto; 全人岡本
Original assignee: Koyo Thermo Systems Co Ltd
Current assignee: JTEKT Thermo Systems Corp
Priority date: 2005-11-09
Filing date: 2005-11-09
Publication date: 2007-05-31

Abstract

【課題】中空体内の圧力を一定に維持するために調圧用ガスの供給量を制御する。
【解決手段】圧力制御装置１０は、熱処理装置２０のマッフル２１内の圧力を一定に維持すべく、流量計２、圧力センサ３、制御回路４、マスフローコントローラ６、ポンプ７を備えている。流量計２が規定する一定の流量で、供給管１１を介してマッフル２１内に充填用ガスは供給される。ポンプ７は、排気管１２を経由してマッフル２１内の充填用ガスを外部に排出する。制御回路４は、圧力センサ３が検出したマッフル２１内の圧力が規定値よりも高いか低いかに応じて、マスフローコントローラ６に設定すべき調圧用ガスの供給量を減少又は増加させる。
【選択図】図２

Description

この発明は、熱処理装置に含まれるマッフルやプロセスチューブ等の中空体の内圧を一定に維持する圧力制御装置に関する。

中空体内の圧力を一定に維持する圧力制御装置は、中空体としてのマッフル等を備えた熱処理装置に適用される（例えば、特許文献１参照。）。このマッフルは、熱処理において加熱及び冷却されるワークを内部に収納する。マッフル内に収納されたワークに作用する圧力が、熱処理結果に影響を与える場合がある。このような場合には、マッフル内の圧力を一定に維持する必要がある。特に、熱処理装置では、熱処理中にワークに対する加熱及び冷却が繰り返され、マッフル内の温度変化によって内部圧力が変動する。

そこで、従来の圧力制御装置では、マッフル等の中空体内に一定の流量で充填用ガス（雰囲気ガス）を供給する供給手段とともに、中空体内から充填用ガスを排出する排出手段を備え、排出手段における排気コンダクタンスを変化させることにより、中空体内の圧力を一定に維持するようにしている。
特開平１１−２１１３５０号公報

しかしながら、マッフル等の中空体内に一定の流量で充填用ガスを供給しつつ、中空体内から充填用ガスを排出する際の排気コンダクタンスを調整して中空体内の圧力を一定に維持することとすると、中空体内における処理に使用される充填用ガスがそのまま排出されることになる。

このため、充填用ガスが腐食性を有する場合には、排気手段が化学的損傷を受けて故障を発生し易くなる。また、充填用ガスが有毒である場合には、環境を汚染する。さらに、中空体内に粉体のワークが収納される場合には、中空体内からの充填用ガスの排出量の増加にともなってワークが飛散する。

これらを防止するためには、中空体と排気手段との間に十分なフィルタ手段を備える必要があり、コストの上昇を招く問題がある。

この発明の目的は、中空体と排気手段との間に流量を可変にして調圧用ガスを供給し、調圧用ガスの供給量の増減によって充填用ガスの排出量をきめ細かく調整することができるとともに、環境やコストに十分に配慮して選択したガスを使用することで環境汚染やコストの上昇を防止することができる圧力制御装置を提供することにある。

この発明の圧力制御装置は、中空体内の圧力を一定に維持する圧力制御装置であって、充填用ガス供給手段、圧力センサ、排気手段、調圧用ガス供給手段及び制御手段を備え、調圧用ガス供給手段に調整機構を含む。充填用ガス供給手段は、中空体内に充填用ガスを一定の流量で供給する。圧力センサは、中空体内の圧力を検出して検出値に応じた信号を出力する。排気手段は、中空体内の充填用ガスを外部に排出する。調圧用ガス供給手段は、中空体と排気手段との間に調圧用ガスを供給する。調整機構は、調圧用ガスの供給量を変化させる。制御手段は、圧力センサの検出信号に基づいて前記調整機構を介して調圧用ガスの供給量を制御する。

この構成においては、中空体内の圧力を一定に維持する為中空体と排気手段との間に供給する調圧用ガスの供給量を制御することで、中空体内から排出される充填用ガスの流量が調整される。

また、充填用ガスが腐食性や有毒性を有する場合でも、充填用ガスは調整用ガスによって希釈して排出される。したがって、環境汚染や装置の故障の発生を防止するために中空体と排気手段との間に備えるべきフィルタに要求される機能が軽減される。

さらに、調圧用ガスは、中空体から排出手段を介して排出される充填用ガスの流量を調整する機能の実現のみを条件として選択することが可能である。したがって、調圧用ガスは、環境やコストに十分に配慮して選択することが可能になる。

この発明の圧力制御装置は、中空体と排気手段との間に、開閉手段をさらに備えることができる。開閉手段は、調圧ガス供給手段の上流側の位置を開閉する。

この発明の圧力制御装置は、調圧用ガスとして、充填用ガスと異なるガス、又は、充填用ガスと同一のガスを用いることができる。

この発明の圧力制御装置によれば、中空体内の圧力に応じて中空体と排気手段との間に対する調圧用ガスの供給量を変化させることで、中空体内から排出される充填用ガスの流量を調整し、調圧用ガスの供給量の増減によって充填用ガスの排出量をきめ細かく調整することができる。

充填用ガスが腐食性や有毒性を有する場合でも、充填用ガスは調整用ガスによって希釈して排出されるため、環境汚染や装置の故障の発生を防止するために中空体と排気手段との間に備えるべきフィルタに要求される機能が軽減される。これによって、装置のコストダウンを実現できる。

調圧用ガスは、中空体から排出手段を介して排出される充填用ガスの流量を調整する機能の実現のみを条件として選択することが可能になり、調圧用ガスを、環境性やコストに十分に配慮して選択することができる。

図１は、この発明の実施形態に係る圧力制御装置１０が適用される熱処理装置２０の構成を示す概略の正面図である。熱処理装置２０は、マッフル２１、載置台２２、ヒータ２３を備えている。

マッフル２１は、底面が開放した中空体であり、加熱室２６内に配置されている。載置台２２は、ワークを載置し、昇降自在にされている。載置台２２は、上面に載置したワークが冷却位置２７内に露出する下側位置と上面がマッフル２１の底面に当接する上側位置との間に昇降する。

ヒータ２３は、加熱室２６内においてマッフル２１の周囲に対向して配置されている。

ワークの熱処理時には、下側位置に下降している載置台２２の上面にワークが載置される。この後、ワークを載置した載置台２２が上側位置まで上昇し、ワークはマッフル２１内に収納される。この状態で、ヒータ２３により、ワークはマッフル２１とともに加熱される。このとき、マッフル２１の内部は、予め設定された一定の圧力に維持される。このため、熱処理装置２０には、後述する圧力制御装置１０が備えられている。

図２は、この発明の実施形態に係る圧力制御装置１０の構成を示すブロック図である。圧力制御装置１０は、熱処理装置２０のマッフル２１内の圧力を一定に維持する。このため、流量計２、圧力センサ３、制御回路４、マスフローコントローラ６、ポンプ７を備えている。

充填用ガスは、流量計２、供給管１１を介してマッフル２１内に供給される。流量計２は、供給管１１における充填用ガスの流量を一定に維持する。流量計２及び供給管１１が、この発明の充填用ガス供給手段に相当する。

圧力センサ３は、マッフル２１内の圧力を検出して検出値に応じた信号を制御回路４に出力する。制御回路４は、この発明の制御手段である。

ポンプ７は、排気管１２を介してマッフル２１内の充填用ガスを外部に排出する。ポンプ７及び排気管１２が、この発明の排気手段に相当する。

調圧用ガスは、排気管１２の一部に供給管１３からマスフローコントローラ６を介して供給される。マスフローコントローラ６は、この発明の調整機構であり、供給管１３における調圧用ガスの流量を調整する。マスフローコントローラ６及び供給管１３が、この発明の調圧用ガス供給手段に相当する。

制御回路４は、圧力センサ３から入力された検出信号に基づいてマスフローコントローラ６をＰＩＤ制御する。

以上の構成により、マッフル２１内に収納されたワークの熱処理時には、充填用ガスが供給管１１を経由して流量計２が規定する一定の流量でマッフル２１内に供給され続ける。一方で、ポンプ７は、排気管１２を経由してマッフル２１内の充填用ガスを外部に排気する。

ここで、供給管１３を経由して調圧用ガスがマスフローコントローラ６が規定する流量で排気管１２内に供給される。このとき、ポンプ７の排気流量は一定であるため、排気管１２における供給管１３の接続部分よりも下流側を通過する充填用ガスの流量は、排気管１２に供給される調圧用ガスの流量に反比例する。

マスフローコントローラ６が規定する調圧用ガスの流量は、制御回路４において、マッフル２１内の圧力に基づいて設定される。制御回路４は、マッフル２１内の圧力が規定値よりも低い場合には、マスフローコントローラ６に対する流量の設定値を大きくし、マッフル２１内の圧力が規定値よりも高い場合には、マスフローコントローラ６に対する流量の設定値を小さくする。

これによって、マッフル２１内の圧力が規定値よりも低い場合には、一定の流量でマッフル２１内に充填用ガスが供給され続けることで、マッフル２１内の圧力は上昇する。また、マッフル２１内の圧力が規定値よりも高い場合には、一定の流量でマッフル２１内に充填用ガスが供給され続けることで、マッフル２１内の圧力は低下する。

この結果、ワークに対する熱処理中に、マッフル２１からの充填用ガスの排出量をきめ細かく制御することができ、マッフル２１内の圧力を一定に維持することができる。

なお、排気管１２における供給管１３の接合部分よりも上流側に開閉バルブを配置してもよい。マスフローコントローラ６における調圧用ガスの流量を最大値に設定してもなお、マッフル２１内の圧力が規定値よりも低い場合には、開閉バルブを閉鎖してマッフル２１からの充填用ガスの排出量をさらに減少させることができる。

調圧用ガスは、安価で安全性が高く、かつ、腐食性のないガスを選択すべきである。充填用ガスが危険性が高く腐食性を有する場合にも、危険性や腐食性を緩和できるからである。この場合には、排気管１２又はポンプ７の排気口にフィルタを備える必要がある。

ただし、充填用ガスが、安価で安全性が高く、かつ、腐食性のない場合には、充填用ガスと調圧用ガスとを共用することができる。この場合には、供給管１１における流量計２の上流側から供給管１３を分岐させ、マスフローコントローラ６を介して排気管１２に接続することで、装置の構成をさらに簡略化できる。

この発明の実施形態に係る圧力制御装置１０が適用される熱処理装置２０の構成を示す概略の正面図である。この発明の実施形態に係る圧力制御装置１０の構成を示すブロック図である。

符号の説明

２流量計
３圧力センサ
４制御回路
６マスフローコントローラ
７ポンプ
１０圧力制御装置
２０熱処理装置
２１マッフル（中空体）

Claims

中空体内の圧力を一定に維持する圧力制御装置であって、前記中空体内に充填用ガスを一定の流量で供給する充填用ガス供給手段と、前記中空体内の圧力を検出して検出値に応じた信号を出力する圧力センサと、前記中空体内の充填用ガスを外部に排出する排気手段と、前記中空体と前記排気手段との間に調圧用ガスを供給する調圧用ガス供給手段と、を備え、
前記調圧用ガス供給手段は調圧用ガスの供給量を変化させる調整機構を含み、前記圧力センサの検出信号に基づいて前記調整機構を介して調圧用ガスの供給量を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする圧力制御装置。
前記中空体と前記排気手段との間において前記調圧ガス供給手段の上流側の位置を開閉する開閉手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の圧力制御装置。
前記調圧用ガスは、前記充填用ガスと異なることを特徴とする請求項１又は２に記載の圧力制御装置。
前記調圧用ガスは、前記充填用ガスと同一であることを特徴とする請求項１又は２に記載の圧力制御装置。