JP2015507083A - 焼鈍ガスへ熱を放出するために、特に炉室外部にあるエネルギー源から供給を受ける、防護フードの内部で位置決めされた熱放出器を備えるフード型炉 - Google Patents

Abstract

焼鈍物（１０２）を熱処理するための炉（１００）において、炉（１００）は、第１の炉室（１０４）の中での加熱可能または冷却可能な第１の焼鈍ガス（１１２）と焼鈍物（１０２）との熱的な相互作用によって焼鈍物（１０２）を収容して熱処理するために構成された閉鎖可能な第１の炉室（１０４）と、第１の炉室（１０４）を閉鎖可能である、取外し可能な第１の防護フード（１２０）とを有している。さらに、第１の防護フード（１２０）の内部で第１の焼鈍ガス（１１２）と熱を交換するために、第１の防護フード（１２０）により閉鎖される第１の炉室（１０４）の少なくとも部分的に内部にある第１の熱交換器具（１０８）が設けられている。熱交換器具（１０８）は、焼鈍ガスを駆動するための第１の焼鈍ガスベンチレータ（１３０）に対して相対的に、炉（１００）がどの動作状態にあるときでも第１の焼鈍ガスベンチレータ（１３０）により駆動される焼鈍ガスが熱交換器具（１００）を流通するように配置されている。

Description

本発明は、焼鈍物を熱処理するための炉に関し、および、炉の中で焼鈍物を熱処理する方法に関する。

特許文献１は、防護フードの下の搬送流体雰囲気の中で焼鈍物を収容する焼鈍台座を備える、フード型焼鈍設備で焼鈍物を予加熱する方法を開示している。防護フードの中で熱処理を受ける焼鈍物は気体状の熱媒体によって予加熱され、この熱媒体は循環路で防護フードを外部から循環し、防護フードの中ですでに熱処理された焼鈍物から熱を吸収して、別の防護フードの中の予加熱されるべき焼鈍物にこれを放出する。焼鈍物を熱処理するために、外部からバーナを通じて加熱可能な防護フードを備えた少なくとも１つの別の焼鈍台座が利用される。この防護フードの加熱部からの高温の排ガスは、焼鈍物を予加熱するために、加熱された熱媒体に混ぜ合わされる。

特許文献２は、防護フードの下で焼鈍物を収容する２つの焼鈍台座を備えるフード型焼鈍設備で、焼鈍物を予加熱する方法を開示している。防護フードの中で熱処理を受けるべき焼鈍物は気体状の熱媒体によって予加熱され、この熱媒体は両方の防護フードの間で循環路の中を導かれ、一方の防護フードの中で熱処理された焼鈍物から熱を吸収して、他方の防護フードの中の予加熱されるべき焼鈍物にこれを放出する。循環路の中で導かれる熱媒体流は、両方の防護フードを外部から循環し、それに対して防護フードの内部では搬送流体が循環する。

特許文献３は、焼鈍物を収容する焼鈍台座と、気密に載置された防護フードとを備える、特に鋼ベルト束や線材束のためのフード型焼鈍炉を開示している。さらに、焼鈍台座に支承されたラジアルファンが設けられており、このラジアルファンは、動翼と、動翼を取り囲む制御デバイスとを、防護フードの中で搬送流体を循環させるために含んでいる。搬送流体を冷却するための熱交換器が、入力側で流路を介してラジアルファンの圧力側に接続され、出力側で制御デバイスと防護フードの間の環状隙間に連通している。ラジアルファンの圧力側の流動路に入るように軸方向へスライド可能な方向転換装置が、熱交換器（水冷式の環状の管束）へと通じる流路をラジアルファンに選択的に接続する役目を果たす。防護フードは環状フランジを介して気密に支承されており、すなわち、台座フランジに圧着されている。熱交換器（冷却器）は環状フランジの下方に位置している。流路は、制御デバイスの外側円周を起点として延びる、環状隙間と同心的な環状通路からなる。方向転換装置は、制御デバイスを外側で取り囲む環状の方向転換スライダとして構成されている。

従来式の炉はしばしば重く、比較的高いエネルギー消費量を有している。

オーストリア国特許出願公開第５０８７７６号 オーストリア国特許出願公開第５０７４２３号 オーストリア国特許出願公開第４１１９０４号

本発明の課題は、コンパクトに製作可能な炉、特にフード型炉を提供することにある。

この課題は、独立請求項に記載された構成要件を備える対象物によって解決される。その他の実施例は、従属請求項に示されている。

本発明の１つの実施例では、焼鈍物を熱処理するための炉（特にフード型炉）が提供される。この炉は、焼鈍室の中での加熱可能な焼鈍ガスと焼鈍物との熱的な相互作用によって焼鈍物を収容して熱処理するために構成された、閉鎖可能な焼鈍室を有している。さらにこの炉は取外し可能な防護フードを有しており、この防護フードによって焼鈍室を閉鎖可能である。第１の防護フードにより閉鎖される焼鈍室の少なくとも部分的に内部にある（特に焼鈍ガスベンチレータの流れの中に、さらには特に全流の中に、定置に位置決めされた）熱交換器具が、防護フードの内部で焼鈍ガスと熱を交換するために構成されている。熱交換器具は、焼鈍ガスを駆動するための第１の焼鈍ガスベンチレータに対して相対的に、炉がどの動作状態にあるときでも、第１の焼鈍ガスベンチレータにより駆動される焼鈍ガスが熱交換器具を特に完全に流通するように配置されている。

本発明の別の一例としての実施例では、炉の中で焼鈍物を熱処理する方法が提供される。この方法では、焼鈍物が閉鎖可能な焼鈍室の中に収容される。焼鈍室が、取外し可能な防護フードによって閉鎖される。焼鈍物が、閉鎖された炉室の中で、炉室の焼鈍ガスと焼鈍物との熱的な相互作用によって熱処理される。焼鈍ガスは、第１の防護フードにより閉鎖される炉室の少なくとも部分的に内部にある熱放出器具との熱の交換によって、防護フードの内部で加熱される。熱交換器具は、焼鈍ガスを駆動するための第１の焼鈍ガスベンチレータに対して相対的に、炉がどの動作状態にあるときでも、第１の焼鈍ガスベンチレータにより駆動される焼鈍ガスが熱交換器具を流通するように配置される。

本発明の一例としての実施例では、防護フードにより閉鎖可能な炉室を備え、その内部に加熱可能かつ冷却可能な焼鈍ガスが配置されている炉を提供することができる。焼鈍ガスはやはり防護フードにより気密に密閉された焼鈍室の内部にある焼鈍物を、たとえばベルト束または線材束など（たとえば鋼材、真鍮、銅、アルミニウム、その合金など製のもの）を加熱することができる。本発明では、ただ１つの防護フードが炉にあるだけで足りる。熱交換器具（特に熱放出器具、すなわち焼鈍ガスを加熱するためにすべての熱を放出するための工学装置、またはその別案として熱吸収器具、すなわち冷却目的のために焼鈍ガスの熱を吸収するための工学装置）が、防護フードの内部で位置決めされているからである。このことは、炉のコンパクトな設計形態を可能にする。それ以外のフード（たとえば加熱フードや冷却フード）が、熱交換器具を設けることによって不要になるからである。これに加えて、ただ１つの防護フードしか設けられていなければ、追加の加熱フードまたは冷却フードを操作するために従来は必要であったクレーン操作が、本発明により大幅に簡素化される。ただ１つの防護フードと焼鈍物を操作するだけでよいからである。それによってさらに、熱交換器具（特に熱交換器、さらには特に多管式熱交換器）から焼鈍ガスへの、または焼鈍ガスから熱交換器具への、直接的な熱放出が可能となり、防護フードの外部から防護フードを通じての間接的な熱伝導を必要とすることがない。このように熱交換器具は、熱放出または熱吸収をする役目を果たすことができる。さらに本発明では防護フードに関していっそう高い構成の自由度があり、外部に向かっての熱損失を回避するために、少なくとも部分的に防護フードを断熱性に構成することさえできる。

本発明の実施例の１つの有意な利点は、どの動作状態のときでも（特に加熱装置によって加熱をするため、冷却装置によって冷却をするため、および焼鈍ガスと熱交換器具の間で熱交換をするための動作状態）、ベンチレータにより送出される焼鈍ガスが熱放出器具に直接向けられることにある。ベンチレータにより駆動される焼鈍ガスによるこのような直接のまたは間接的でない流通は、特に全流で行うことができ、すなわち、ベンチレータ周辺の円周（たとえば仮想的な円）に沿って全面的に行うことができる。それにより、焼鈍ガスと熱交換器具との間で非常に効率的な熱結合を実現することができる。熱交換器具は特に定置に組み付けられて、または炉に不動に設けられていてよく、それにより、ベンチレータにより送出される焼鈍ガスが羽根板などを介して、ほぼ円形に配置された多管式熱交換器またはその他の熱交換器具に向けられることが保証される。

以下において、炉の一例としての追加の実施例について説明する。これらの実施例は方法についても当てはまる。

炉がどの動作状態にあるときでも、第１の焼鈍ガスベンチレータにより駆動される焼鈍ガスが熱交換器具を流通することを保証するために、熱交換器具は定置かつ変位不能なように炉の相応の個所に配置され、または、そこで恒常的に固定されていてよい。炉の可能な動作状態とみなすことができるのは、加熱ユニットによって加熱をするための加熱動作状態、冷却ユニットによって冷却をするための冷却動作状態、および、（予加熱または予冷却をするための）搬送流体経路を利用して異なる炉室の間で熱交換をするための熱交換動作状態などである。

防護フード内部の熱交換器具は、１つの実施例では、熱または冷気を選択的に供給するために作動させることができ、そのようにして、冷気放出器具（すなわち熱吸収のため）としても作動させることができる。その場合、これは熱・冷気放出器具（熱放出と熱吸収をするため）として構成されていてもよい。

１つの実施例では、防護フードは炉室のもっとも外側の、特に唯一のフードであってよい。この実施形態では、ただ１つの防護フード（連結された複数の炉室または台座がある場合には、炉台座ごとにただ１つの防護フード）で十分であり得、このことはコンパクトな設計形態をもたらす。

１つの実施例では、炉は、少なくとも部分的に（好ましくは完全に）炉室の外部に配置され、熱交換器具に熱を供給するためにセットアップされた加熱ユニットを有している。このように加熱ユニットとは、他のエネルギー形態（電流、ガス、オイル、ペレットなど）から熱を実際に生起するユニットであると理解することができる。このように、防護フードの外部から防護フードの内部へと熱を熱交換器具に供給する、防護フード外部の熱源を設けることができる。このことは、簡単に制御可能な焼鈍ガスの加熱を可能にする。炉室の外部に、すなわち加熱される領域の範囲外に配置された加熱ユニットが、搬送流体経路を介して熱交換器具へ、特に熱交換器へ、熱エネルギーを誘導することができる。

加熱ユニットは、たとえば電気による加熱ユニット、ガス加熱ユニット、オイル加熱ユニット、またはペレット加熱ユニットであってよい。加熱は、たとえば電気エネルギーを用いて行うこともできる。焼鈍室外部の熱交換器を介して、電気エネルギーを高温圧縮ガスに伝達し、その中に含まれる熱エネルギーを熱交換器具へ送ることも可能である。電気エネルギーを用いた加熱の代替または補足として、ガスを用いての加熱が可能である。このことは、焼鈍室外部の熱交換器を介して、たとえば天然ガスを利用して行うことができ、それにより、やはり高温圧縮ガスを熱交換器具へと搬送することができる。このような炉は環境に適合して作動可能であり、それは、たとえば電気による加熱ユニットの場合、二酸化炭素や窒素酸化物が生成されないからである。ガス加熱の場合には少ないメタン消費が可能であり、少量のＣＯ_２とＮＯ_ｘしか発生し得ない。オイル加熱ユニットは、熱エネルギーを生成するためにオイルを燃焼することができる。ペレット加熱ユニットは、熱エネルギーを生成するために木材ペレットを燃やすことができる。当然ながら、これ以外の種類の熱エネルギー生成ユニットも本発明に基づいて適用可能である。

１つの実施例では、電気熱エネルギーを、変圧器を介して熱交換器具（たとえば炉内部に配置された多管式熱交換器）へ直接的に入力結合することができる。そのために炉は、加熱ユニットを熱交換器具に接続し、それによって電気的に結合する電気による結合部材を有することができる。結合部材は、炉室の炉基部（または台座基礎）を通過して、炉室の中へ入るように導き入れられるのが好ましい。このような結合部材として、たとえば搬送流体経路の低抵抗の管壁部を利用することができ、これに熱交換器具（特に管束）が接続される。このような管壁部が電気による加熱ユニットによって電流（特に、低電圧での高い電流）の作用を受けると、この電流は実質的に減衰なしに、または少なくとも少ない減衰で、高抵抗の熱交換器具（特に多管式熱交換器の管壁部）へと伝達され、それにより熱交換器具では抵抗損が発生し、これによって熱交換器具が炉室の中で加熱される。炉室の底面または炉基部を通る結合部材の挿通は、防護フードを簡素かつ中断なしに構成することを可能にする。防護フードを通過させて熱交換器具に供給回線を挿通することが不要になるからである。

１つの実施例では、熱交換器具は、炉室の所定の個所に不動（または変位不能）かつ定置に組み付けられていてよい、（特に完全に）炉室の中に配置された熱交換器であってよい。それにより、炉室の中央の個所に配置された焼鈍ガスベンチレータにより循環する焼鈍ガスを、たとえば制御デバイスを用いて、定置の場所に組み付けられた熱交換器へ直接向けることができる。このような熱交換器は、搬送流体経路から炉室の内部に供給される、特に搬送流体に含まれている熱（または冷気）を、防護フードの内部で準備しておき、それによって熱交換器と熱結合される焼鈍ガスを防護フードの内部で加熱（または冷却）するように構成されていてよい。このとき熱交換器は、焼鈍ガスと搬送流体との間の直接的な接触を回避するが、これら両方の流体の間での熱的な相互作用を可能にするように構成されていてよい。それにより、搬送流体と焼鈍ガスをそのつどの機能のために別々に最適化することができる。

１つの実施例では、熱交換器は焼鈍ガスと搬送流体との間の熱エネルギー交換をするために構成されていてよく、搬送流体は熱交換器を通過するように送出可能である。搬送流体は、閉じた搬送流体経路の中で焼鈍ガスと接触なしに（すなわち搬送流体と焼鈍ガスの混合はないが、ただし搬送流体と焼鈍ガスの間の熱結合はある）導かれることができる。

１つの実施例では、さらに炉は、別の炉室の中での別の加熱可能な焼鈍ガスとの焼鈍物との熱的な相互作用によって焼鈍物を収容して熱処理するために、少なくとも１つの別の閉鎖可能な炉室を有することができる。さらに、別の取外し可能な防護フードが設けられていてよく、これによって別の炉室を閉鎖可能である。少なくとも部分的に、好ましくは全面的に、別の防護フードにより閉鎖される別の炉室の内部にある別の熱交換器具が、別の防護フードの内部での別の焼鈍ガスへの熱の放出または吸収のために構成されていてよい。上に説明した第１の炉室の中の熱交換器具へ熱を供給するために場合により設けられる加熱ユニットまたは冷却ユニットは、別の熱交換器具へ熱を供給する役目も果たすようにセットアップされていてよい。このように、１つの加熱ユニットまたは冷却ユニットを、フード型炉の複数の炉室または台座のために共通して利用することができる。このようにして、複数の炉室または台座を備える炉を作動させることができる。加熱ユニットまたは冷却ユニットは、一方の炉室に供給をするため、または他方の炉室に供給をするため、または両方の炉室に供給をするために構成されていてよい。それぞれの炉室について別々の加熱ユニットまたは冷却ユニットを構成することも可能である。

１つの実施例では、別の熱交換器具は、別の焼鈍ガスと搬送流体との間で熱交換をするために構成された、別の炉室の中に配置された別の熱交換器（特に多管式熱交換器）であってよい。それぞれの炉室の中の熱交換器を、たとえばそれぞれの熱交換器の間で循環する搬送流体によって、相互に熱的に結合することもできる。

特に炉は、搬送流体によって焼鈍ガスと別の焼鈍ガスとの間で熱エネルギーを伝達可能であるように熱交換器および別の熱交換器と作用接続された、閉じた搬送流体経路を有することができる。この好ましい実施形態では、両方の熱交換器を両方の炉室の熱交換器具として、搬送流体により相互に熱的に連通させることができる。搬送流体経路そのものは閉じていてよく、すなわち、それぞれの炉室にあるそれぞれの焼鈍ガスへの直接的な流体接続ではなく、熱的な流体接続だけを許容する。このようにして、複数の炉室または台座を有する炉において、たとえば現在ちょうど冷却段階にある炉室の熱エネルギーを、現在ちょうど加熱段階にある別の炉室を予加熱するために利用することができる。そのために、炉室の内部に配置された熱交換器（すなわち、それぞれの焼鈍ガスがそれぞれ全面的に周囲を流れる）と流体接続される、別々の閉じた搬送流体経路を準備しておくことができる。このことは、消費されるエネルギーの効率的な利用をもたらす。このとき一方の台座の焼鈍ガス（たとえば水素１００％）は、熱交換をする相手方台座の焼鈍ガス（たとえば同じく水素１００％）とは接触しない。したがって、（気化した圧延油や延伸剤による）煤の汚れでの望ましくない品質低下や、熱交換器が初期加熱されるときの少量の酸素（Ｏ_２）や水（Ｈ_２Ｏ）の望ましくない供給も確実に回避される。さらに、本発明による炉の安全性は非常に高い。異なる炉室のそれぞれの焼鈍ガスの間の相互作用、または、焼鈍ガスと搬送流体（たとえば水素１００％またはヘリウム１００％）との間の相互作用が、熱交換器が設けられているにもかかわらず阻止されるからである。

搬送流体経路が流体的に、ただし熱的にではなく、両方の炉室の中の焼鈍ガスから分断されていることにより、使用する搬送流体を効率的な熱伝達の必要性に合わせて特別に設計し、特に、熱伝導性の高い搬送流体を使用することも可能である。これに加えて、焼鈍ガスと搬送流体とがこのように流体的に分断されていれば、搬送流体経路を高圧経路として構成することが可能であり、それにより、高圧下にある搬送流体での熱伝達性を著しく向上させると同時に、特別に多い熱量を運ぶことができ、個々の炉室の中での比較的低い圧縮ガス比率がそのために不都合に損なわれることがない。

１つの実施例では、加熱ユニットは搬送流体または第１の熱交換器または第２の熱交換器を直接的に加熱するために、焼鈍ガスへの熱の熱伝達によって炉室を加熱可能であるように、または、別の焼鈍ガスへの熱の熱伝達によって別の炉室を加熱可能であるように、セットアップされていてよい。このように、焼鈍サイクルの完了後に、すなわち１バッチの焼鈍物が炉室の中で完全に処理されたときに、炉内の熱を利用して、現在ちょうど初期加熱段階にあるそれぞれ別の炉を加熱することができる。それによって同時に、現在ちょうどエネルギー供給をする炉室が冷却される。その後の時点で、熱のエネルギー流を反対の方向に向かわせることができる。

１つの実施例では、別の炉室は取外し可能な別の防護フードによって閉鎖可能であってよい。両方の炉室を構造的に同じ形態で構成することができる。

１つの実施例では、別の防護フードは別の炉室のもっとも外側の、特にただ１つのフードであってよい。それによって別の炉室の側でも、別の炉室を加熱するための熱エネルギーを別の防護フードの下方で供給することができる、省スペースな設計を可能にすることができる。

１つの実施例では、防護フードおよび／または別の防護フードはそれぞれ耐熱性の、特に金属製の内側ハウジングと、断熱性材料製の断熱スリーブとを有することができる。この実施例では、もはやエネルギー供給は防護フードを介して（たとえば加熱フードにあるバーナで外部から）行われるのではないので、防護フードの壁部温度は低くなり、耐熱性材料への要求が少なくなり、壁部での熱損失が減少する。この実施形態では防護フードは、加熱フード動作を有する従来式の防護フードとは有意に別様に構成することができる。従来式の防護フードは、それぞれの防護フードの下の焼鈍ガスと、加熱フードと防護フードの間にある煙ガスとの間の熱的平衡を成立させるために、耐熱性の比較的高い材料で構成されていなければならないのに対して、上述した実施例では、防護フードを通過しての熱的な相互作用がもはや必要なく、もはや望ましくもないという事実を考慮に入れている。この理由から防護フードは、外部に向けての熱損失を抑制するために、断熱されていてよい。

それに対して防護フードおよび／または別の防護フードは、チャンバ型炉としての炉の１つの実施形態では、それぞれ耐熱性でない、特に金属製の外側ハウジングと、断熱性材料製の内側の断熱スリーブとを有することができる。

１つの実施例では、熱交換器および／または別の熱交換器はそれぞれ１つの束をなす湾曲した管から作られた多管式熱交換器として構成されていてよく、管内部は搬送流体経路の一部であり、搬送流体により貫流可能であり、管外部はそれぞれの焼鈍ガスと直接的につながっている。特に多管式熱交換器は、互いに平行に延びるように配置された管で構成されていてよい。ここで多管式熱交換器とは、たとえば円形に巻かれた管の束により形成される熱交換器であると理解することができる。管内部は搬送流体経路の一部であってよく、搬送流体により貫流可能であってよい。管外部はそのつどの焼鈍ガスと直接的につながっていてよい。管壁部は気密かつ耐熱性に構成されていてよい。この構成は、搬送流体が管の内部によって圧縮され、管壁部によってそのつどの焼鈍ガスから分離されるように設計されていてよい。管の束によって効率的な広い熱交換面積が提供されていてよく、それにより、搬送ガスとそのつどの焼鈍ガスが多量の熱エネルギーを交換することができる。さらに、本発明の実施例はフルオートマチック動作で適用可能である。

本発明によると、全流で設定することができる個々の炉室に熱交換器としての管束を挿入することができる。これは、冷却された１バッチの焼鈍物と、初期加熱される１バッチの焼鈍物との間で熱交換をする役目を果たす。さらに多管式熱交換器によって、焼鈍温度まで再加熱をすることができる。最終温度（たとえば焼鈍物の取出温度）までの再冷却も、同一の多管式熱交換器を用いて実施することができる。

１つの実施例では、炉室は焼鈍ガスベンチレータを有することができ、および／または別の炉室は別の焼鈍ガスベンチレータを有することができる。それぞれの焼鈍ガスベンチレータは、それぞれの焼鈍ガスをそれぞれの熱交換器具およびそれぞれの焼鈍物に向けるようにセットアップされていてよい。それぞれの焼鈍ガスベンチレータは、それぞれの台座または炉室の下側領域に配置されていてよく、焼鈍ガスを循環させて、これをそれぞれの炉室の中で焼鈍物と良好に熱的に相互作用させることができる。それぞれの焼鈍ガスベンチレータは、この目的のために、制御デバイスによって焼鈍ガスを特定の方向へ導くことができる。

１つの実施例では、搬送流体は熱伝導性のよい搬送ガスであってよく、特に水素またはヘリウムであってよい。一般に、搬送流体は液体または気体であってよい。水素またはヘリウムを使用すると、その良好な熱伝導性を活用することができる。さらに、これらの気体は高圧のもとでも良好に適用可能である。

１つの実施例では、搬送流体は搬送流体経路で約２バールから約２０バールの圧力またはそれ以上であってよく、特に、約５バールから約１０バールの圧力であってよい。このように、焼鈍ガスが炉の中で受けることがある若干の過圧を超えることがあるにすぎない雰囲気圧に比べて、搬送流体の大幅な過圧を生起することができる。熱交換器で高い圧力を適用することで、熱交換を特別に効率的に構成することができ、第１および第２の炉室での高圧性能を必要とすることがない。

１つの実施例では、搬送流体は搬送流体経路で約４００℃から約１１００℃の範囲内の温度にすることができ、特に、約６００℃から約９００℃の範囲内の温度にすることができる。たとえば、搬送流体は搬送流体経路で７００℃から８００℃の範囲内の温度にすることができる。このように搬送流体によって、たとえば鋼、アルミニウム、銅、および／またはその合金製の帯材や線材または形材のような焼鈍物の処理のために必要な温度を、炉室で生起することができる。

１つの実施例では、炉は、搬送流体と焼鈍ガスと別の焼鈍ガスの間の熱交換によって選択的に炉室および別の炉室のうちの１つが予加熱モード、加熱モード、予冷却モード、または最終冷却モードで作動可能であるように搬送流体経路を制御するようにセットアップされた制御ユニットを有することができる。このような制御ユニットは、たとえば異なる炉室の動作形態をコーディネートするマイクロプロセッサであってよい。このとき制御ユニットは、たとえば流体システムの加熱ユニット、冷却ユニット、ベンチレータ、またはバルブを制御して、動作進行を自動式に実行する。予加熱モードとは、焼鈍ガスに他の焼鈍ガスの熱エネルギーが供給されることによって焼鈍ガスが高い中間温度にされる、炉室の動作モードであると理解することができる。焼鈍ガスには、１つまたは複数の連続する予加熱段階を施すことができる。これに続く加熱モードでは、すでに上記の仕方により１段階または多段階で予加熱された焼鈍ガスに、炉室外部の加熱ユニット（ガス、電気など）または多管式熱交換器の直接的な電気加熱部を接続して、焼鈍ガスを高い最終温度にすることができる。加熱モードの終了後、かつ冷却モードの開始前に、焼鈍ガスに予冷却（いわば上記の予加熱と逆のプロセス）を施すことができ、その際には、焼鈍ガスが他の焼鈍ガスに熱エネルギーを供給することによって、焼鈍ガスが低下した中間温度にされる。これに続く最終冷却モードでは、焼鈍ガスをさらに低い温度まで冷却するために、焼鈍ガスに炉外部の冷却ユニット（たとえば水冷）を接続することができる。

１つの実施例では、搬送流体経路は、搬送流体経路を通じて搬送流体を送出するための搬送流体ベンチレータを有することができる。このように搬送流体ベンチレータは、相応のバルブ制御によって設定可能である所定の経路に沿って、搬送流体を送出することができる。

１つの実施例では、搬送流体経路は、搬送流体経路で搬送流体を冷却するために接続可能な冷却器を有することができる。このような接続可能な冷却器（たとえば水冷の原理に基づく）は、それぞれの熱交換器を介して個々の炉室へ入力結合することができる冷却エネルギーを搬送流体に作用させることを可能にする。

１つの実施例では、搬送流体経路は複数のバルブを有することができる。バルブは、たとえば電気信号によって切り換えることができる空気圧バルブまたは電磁バルブであってよい。バルブが適切な仕方で流体経路に配置されていれば、さまざまに異なる動作モードを設定することができる。バルブは（たとえば制御ユニットの管理のもとで）、炉が選択的に下記の動作モードのいずれかで作動可能であるように切換可能であってよい：
ａ）搬送流体ベンチレータが搬送流体を第２の焼鈍ガスと熱的に結合し、それにより搬送流体が第２の焼鈍ガスから熱を奪って第１の焼鈍ガスに供給し、第１の炉室を予加熱して第２の炉室を予冷却する動作モード；
ｂ）加熱ユニットが第１の炉室を再加熱し、これから分断されている経路で搬送流体ベンチレータが搬送流体を接続された冷却器に冷却のために供給し、冷却された搬送流体を第２の焼鈍ガスと熱的に結合して第２の炉室をさらに冷却する、後続する第２の動作モード；
ｃ）搬送流体ベンチレータが搬送流体を第１の焼鈍ガスと熱的に結合し、それにより搬送流体が第１の焼鈍ガスから熱を奪って第２の焼鈍ガスに供給し、第２の炉室を予加熱して第１の炉室を予冷却する、後続する第３の動作モード；
ｄ）加熱ユニットが第２の炉室をさらに加熱し、これから分断された経路で搬送流体ベンチレータが搬送流体を接続された冷却器に冷却のために供給し、冷却された搬送流体を第１の焼鈍ガスと熱的に結合して、第１の炉室をさらに冷却する、後続する第４の動作モード。

これら４つの動作モードを連続して繰り返すことができ、それにより、周期的なプロセスを実行することができる。

１つの実施例では、炉は搬送流体経路の圧力安定化をする手段、特に、搬送流体経路の少なくとも一部を圧密に包囲する圧力容器を有することができる。例を挙げると、たとえば１０バールの高い圧力のもとで作動することができる搬送流体経路の全体が、耐圧性の管、バルブ、および搬送流体ベンチレータを有するように製作されていてよく、または、圧力容器もしくはその他の防圧装置の中に格納することができる。または、特に圧力負荷を受けるコンポーネントを、とりわけ搬送流体ベンチレータを、圧力容器で外装することも可能である。

次に、本発明の一例としての実施例について、以下の図面を参照しながら詳しく説明する。

図１は、本発明の一例としての実施例に基づく、複数の台座を備える焼鈍物を熱処理するためのフード型炉を示し、焼鈍ガスを熱交換器によって加熱または冷却することができる。熱交換器の加熱は、当初は（冷却される台座の）他の熱交換器からの搬送ガスによって行われ、その後、電気による供給ユニットによって行われる。熱交換器の冷却は、当初は（加熱される台座の）他の熱交換器の搬送ガスによって行われ、その後、接続可能な冷却装置によって行われる。 図２は、図１に示すフード型炉を作動させるための反復プロセス中におけるさまざまな動作状態を示す模式図である。 図３は、図１に示すフード型炉を作動させるための反復プロセス中におけるさまざまな動作状態を示す模式図である。 図４は、図１に示すフード型炉を作動させるための反復プロセス中におけるさまざまな動作状態を示す模式図である。 図５は、図１に示すフード型炉を作動させるための反復プロセス中におけるさまざまな動作状態を示す模式図である。 図６は、図１に示すフード型炉の本発明に基づく焼鈍台座を示す詳細図である。 図７は、本発明の別の一例としての実施例に基づく、複数の台座をそなえる焼鈍物を熱処理するためのフード型炉を示し、焼鈍ガスを熱交換器によって加熱または冷却することができる。熱交換器の加熱は、当初は（冷却される台座の）他の熱交換器からの搬送ガスによって行われ、その後、外部のガス加熱ユニットによって行われる。熱交換器の冷却は、当初は（加熱される台座の）他の熱交換器の搬送ガスによって行われ、その後、接続可能な冷却装置によって行われる。 図８は、図７に示すフード型炉を作動させるための反復プロセス中におけるさまざまな動作状態を示す模式図である。 図９は、図７に示すフード型炉を作動させるための反復プロセス中におけるさまざまな動作状態を示す模式図である。 図１０は、図７に示すフード型炉を作動させるための反復プロセス中におけるさまざまな動作状態を示す模式図である。 図１１は、図７に示すフード型炉を作動させるための反復プロセス中におけるさまざまな動作状態を示す模式図である。 図１２は、さまざまな動作状態について個々の台座のそのつどの温度推移を示す、図１または図７に示すフード型炉の温度・時間推移を示す。 図１３は、２段階の予加熱段階と、加熱段階と、２段階の予冷却段階と、最終冷却段階とを有する本発明によるフード型炉の２段階の動作のときの温度・時間推移を示し、３つの台座を１つの搬送ガス経路によって熱的に結合可能である。 図１４は、本発明の一例としての実施例に基づく、２段階の熱交換を有するマルチ台座炉を示す模式図を示す。 図１５は、本発明の一例としての実施例に基づく炉とともに利用することができる、断熱された防護フードを示す。 図１６は、多管式熱交換器が動作状態に依存せずに循環設備により炉雰囲気で実質的に全流で流通されて、加熱、冷却、または熱交換をするためにそのつど良好な熱結合を循環装置と多管式熱交換器の間で確保する、図６に示す型式のフード型炉を示す平面図を示す。

異なる図面における同一または類似のコンポーネントには、同じ符号が付されている。

以下において図１を参照しながら、本発明の一例としての実施例に基づくフード型炉１００について説明する。

フード型炉１００は、焼鈍物１０２を熱処理するために構成されている。この焼鈍物は、一部ではフード型炉１００の第１の台座Ｓｏ１に配置され、別の部分ではフード型炉１００の第２の台座Ｓｏ２に配置されている。図１には模式的にのみ図示している焼鈍物１０２は、熱処理を受けるべき、たとえば鋼板束や線材束またはその他（たとえば階層状にしたばら荷）であってよい。

フード型炉１００は、第１の台座Ｓｏ１に付属する、第１の閉鎖可能な炉室１０４を有している。第１の炉室１０４は、第１の台座Ｓｏ１にバッチごとに供給される焼鈍物１０２を収容して熱処理する役目を果たす。熱処理をするために、第１の炉室１０４が第１の防護フード１２０により気密に閉鎖される。第１の防護フード１２０は鐘状に構成されており、クレーンを用いて操作することができる（図示せず）。そして第１の焼鈍ガス１１２を、たとえば水素を、保護ガスとして、第１の防護フード１２０により気密に密閉された第１の炉室１０４に吹き込んで加熱することができ、これについては後で詳しく説明する。焼鈍ガス１１２を第１の炉室１０４の中で循環させるために、第１の炉室１０４にある第１の焼鈍ガスベンチレータ１３０（または台座ベンチレータ）を回転駆動することができる。それにより、加熱した第１の焼鈍ガス１１２を、熱処理されるべき焼鈍物１０２と熱的に作用接触させることができる。

第１の炉室１０４の中には第１の多管式熱交換器１０８が配置されている。これは複数の巻回された管で形成されており、後で詳しく説明する搬送ガス１１６が管入口に供給され、管内部を通って流れて、管出口から運び出される。管束の外面は、第１の焼鈍ガス１１２と直接的に接触している。第１の多管式熱交換器１０８は、第１の焼鈍ガス１１２と搬送ガス１１６との間で熱的な相互作用をもたらす役目を果たすものであり、１つの実施例では搬送ガスは熱伝導性の良好なガスであり、たとえば水素やヘリウムであり、たとえば１０バールの高い圧力のもとにある。第１の多管式熱交換器１０８は、外観上は巻き付けられた複数の管であるとみなすことができ、搬送ガスを管の内部を通して導かれることができ、熱伝導性の良好な、たとえば金属の管壁部を介して、管の外壁の周囲で循環している第１の焼鈍ガス１１２と熱的な相互作用をもたらす。換言すると、第１の焼鈍ガス１１２と搬送ガス１１６は流体的には切り離されており、または相互に混合不能なように分断されているが、第１の多管式熱交換器１０８によって、熱的な相互作用を全流で行うことができる。

第１の多管式熱交換器１０８は、焼鈍ガスを駆動するための第１の焼鈍ガスベンチレータ１３０に対して相対的に、炉１００がどの動作状態にあるときでも、第１の焼鈍ガスベンチレータ１３０により駆動される焼鈍ガスが第１の多管式熱交換器１０８を流通するように配置されている。その根底にあるメカニズムについては、図１６で詳しく説明する。

搬送ガス１１６を搬送するために、たとえば１０バールの高い圧力が適用されれば、搬送ガス経路１１８の管を小さい寸法で設けることができ、このことはコンパクトな設計形態をもたらす。搬送ガス１１６の圧力は、それぞれの炉室１０４，１０６の中の焼鈍ガス１１２および焼鈍ガス１１４の圧力（たとえば雰囲気圧力を超える２０ｍｂａｒから５０ｍｂａｒの軽微な過圧）よりも大幅に高く選択することができる。

第２の台座Ｓｏ２は、第１の台座Ｓｏ１と同一に構成されている。第２の台座は、たとえば同じく水素である第２の焼鈍ガス１１４を循環させるために、第２の焼鈍ガスベンチレータ１３２を第２の炉室１０６に含んでいる。第２の炉室１０６は、第２の防護フード１２２によって周囲に対して気密に密閉可能である。第２の多管式熱交換器１１０は、第２の焼鈍ガス１１４と搬送ガス１１６との間の熱的な相互作用を可能にするが、接触をする相互作用は可能にしない。

図１の実施例では２つの台座Ｓｏ１，Ｓｏ２が示されているが、別の実施例では、２つまたはそれ以上の台座を互いに作用連結させて作動させることができる。

第１の炉室１０４は、下方に向かっては第１の炉基礎１７０（すなわち断熱性の台座下側部分）により区切られており、それに対して第２の炉室１０６は、下側に向かって第２の炉基礎１７２により区切られている。搬送ガス配管系で循環する搬送ガス１１６と第１の焼鈍ガス１１２との間の流体的な相互作用を可能にするために、第１の炉基礎１７０を通過して、第１の多管式熱交換器１０８の管内部への搬送ガス１１６の供給が可能となっている。これに類似する仕方で、第２の炉基礎１７２を通過して、第２の多管式熱交換器１１０の管内部への搬送ガス１１６の供給が可能となっている。搬送ガス１１６がそれぞれの炉基礎１７０，１７２を通過して底面側でそれぞれの炉室１０４，１０６へ導入され、またはそこから導出されることにより、それぞれの台座Ｓｏ１，Ｓｏ２へのエネルギー供給、およびそれぞれの台座Ｓｏ１またはＳｏ２からのエネルギー排出も、炉基礎１７０，１７２を通過して行われる。

搬送ガス１１６は、閉じた搬送回路とも呼ぶことができる閉じた搬送ガス経路１１８を通って循環する。ここで閉じているとは、搬送ガス１１６が耐熱性で耐圧性の搬送ガス経路１１８に気密に閉じ込められており、系から外への漏れに対して、または他のガスとの混合や周囲との圧力補償に対して防護されていることを意味している。したがって搬送ガス１１６は、多くのサイクルにわたって搬送ガス経路１１８を循環してから、たとえば排気などによって搬送ガス１１６を交換することができる。焼鈍ガス１１２または１１４と搬送流体ガス１１６との接触を伴う相互作用または混合は、多管式熱交換器１０８，１１０による純粋に熱的な結合に基づいて回避される。

第１の多管式熱交換器１０８は、機能的には、第１の防護フード１２０により閉鎖された第１の炉室１０４の内部に（供給配管と排出配管を除いて）全面的に存在する、熱放出器具または熱吸収器具としての役目を果たす。同じく第２の多管式熱交換器１１０は、機能的には、第２の防護フード１２２により閉鎖された第２の炉室１０６の内部に（供給配管と排出配管を除いて）全面的に存在する、熱放出器具または熱吸収器具としての役目を果たす。このようにフード型炉１００では、それぞれの焼鈍ガス１１２，１１４への熱放出は、それぞれの炉室１０４，１０６の内部に配置された、熱放出器具または熱吸収器具としての多管式熱交換器１０８，１１０（防護フード１２０，１２２からは分断されており、または独立しており、これらに覆われて設けられている）によって具体化される。このような防護フード１２０，１２２の内部だけでの焼鈍ガス１１２，１１４への熱供給に基づき、防護フード１２０，１２２の外部に別のフードを設けることが本発明により不要となる。換言すると本発明では、焼鈍ガス１１２，１１４と熱源との間の一切の熱的な相互作用が、それぞれの台座Ｓｏ１，Ｓｏ２のそれぞれただ１つの防護フード１２０，１２２の内部で具体化される。このことは、フード型炉１００のコンパクトな構成を可能にして、クレーン操作のコストを削減する。

以下に詳しく説明する通り、閉じた搬送ガス経路１１８は、第１の多管式熱交換器１０８および第２の多管式熱交換器１１０と作用接続されており、それにより、搬送ガス１１６によって第１の焼鈍ガス１１２と第２の焼鈍ガス１１４との間で熱エネルギーを伝達可能であるようになっている。たとえば第１の台座Ｓｏ１が冷却段階にあるとき、まだ高温の第１の焼鈍ガス１１２の熱エネルギーを、第１の多管式熱交換器１０８での熱交換により、搬送ガス１１６へと伝達することができる。それによって加熱された搬送ガス１１６を、第２の多管式熱交換器１１０を介して、第２の焼鈍ガス１１４と熱的に作用接続させることができ、そのようにして、第２の台座Ｓｏ２を加熱または予加熱する役目を果たすことができる。別案として、これと類似する仕方で、熱エネルギーを第２の焼鈍ガス１１４から第１の焼鈍ガス１１２に伝達することもできる。

搬送ガス経路１１８とその中を流れる搬送ガス１１６が焼鈍ガス１１２および焼鈍ガス１１４から厳密に機械的に切り離されていることにより、搬送ガス経路１１８の搬送ガス１１６を、たとえば１０バールの高い圧力に保つことが可能である。こうした高い圧力により、高い熱エネルギーを第１の焼鈍ガス１１２と第２の焼鈍ガス１１４との間で非常に効率的に交換することができる。さらに、焼鈍ガス経路と搬送ガス経路とのこのような分断に基づき、搬送ガス１１６を焼鈍ガス１１２，１１４と別様に選択することが可能であり、それにより、両方のガス種を互いに独立してそのつどの機能に合わせて最適化することができる。第１の炉室１０４および第２の炉室１０６の内部での煤の汚れやその他の不純物も回避される。その中にある焼鈍ガス１１２，１１４と搬送ガス１１６との交換が行われないからである。

さらに搬送ガス経路１１８の一部として、電気供給ユニット１２４が設けられている。電気供給ユニット１２４は、高い電圧を提供するための電気供給ユニット１７６と作用結合された１つの変圧器１７４を、２つの台座について有している。スイッチ１７８の切換状態に応じて（二次側）、電流が端子１８０または１８２を介して、および搬送ガス経路１１８の接続管１２６を介して、多管式熱交換器１０８または１１０へ直接的に伝送される。または、一次側で電流の強さの約１／１０だけで切換をするために、台座ごとに１つの変圧器が設けられていてもよい。電気供給ユニット１２４は完全に不作動化することもできる。低抵抗の管壁部１２６を起点として、これよりも大幅に高抵抗の多管式熱交換器１０８まで電流が伝えられ、そこで電流は、抵抗損によって生成される熱に変換される。このように、管壁部１２６は通電部としての役目を果たすのに対して、本来の加熱はさらに上方の多管式熱交換器で行われる。このように熱エネルギーは第１の多管式熱交換器１０８へ、そこから第１の焼鈍ガス１１２へと伝達され、または、第２の多管式熱交換器１１０から第２の焼鈍ガス１１４へと伝達される。供給ユニット１２４は、多管式熱交換器１０８，１１０を加熱することができるように作用する。第１の台座Ｓｏ１の領域にある第１の電気絶縁装置１８４、および第２の台座Ｓｏ２の領域にある第２の電気絶縁装置１８６が、これらの絶縁部材１８４，１８６の上方または下方で管壁部の電気的な分断をするように作用する。

これに加えて、搬送ガス経路１１８を通るように搬送ガス１１６を送出するために構成された搬送ガスベンチレータ１４０が設けられている。搬送ガスベンチレータ１４０として、高温用の換気ファンを利用することができる。これに加えて搬送ガス経路１１８は、ガス・水・熱交換器を利用して、搬送ガス経路１１８にある搬送ガス１１６を冷却するために接続可能な冷却器１４２を含んでいる（別案として、その代わりに電気による冷却ユニットを利用することもできる）。搬送ガス経路１１８のさまざまな個所に、特定のガス誘導路を開いたり閉じたりするために、たとえば電気によりまたは空気圧により切換可能である一方向弁１４４が配置されている。さらに、複数の可能なガス誘導路に応じて複数の位置の間で電気によりまたは空気圧により切換可能である多方向弁１４６が、搬送ガス経路１１８のさまざまな個所に取り付けられている。弁１４４，１４６の切換、および搬送ガスベンチレータ１４０、供給ユニット１２４、あるいは冷却ユニット１４２の接続または遮断は、同じく電気信号を用いて行うことができる。このシステムは、オペレータによって手動式に行うことができ、または、図１には図示されないフード型炉１００の動作の自動化されたサイクルを惹起することができる、たとえばマイクロプロセッサのような制御ユニットによって行うことができる。

図１に示すように、圧力容器１４８も搬送ガスベンチレータ１４０を選択的に包囲することができる。圧力容器１４８は、搬送ガス経路１１８がたとえば１０バールの圧力で作動する可能性があるときに、防圧部としての役目を果たすのが好ましい。搬送ガス経路１１８のこれ以外のコンポーネントも耐圧性に施工されていてよく、または、同じく圧力容器の内部に配置されていてよい。

さらに図１は、図１に模式的に矢印で図示しているように、炉１００の個別コンポーネントを制御して切り換えるためにセットアップされた制御ユニット１６６を示している。

以下においては、流体の弁１４４，１４６および電気によるスイッチ１７８の位置の相応の制御（制御ユニット１６６による）によって設定可能である、フード型炉１００のさまざまな動作状態が示された図２から図５を参照する。これらのコンポーネントは、制御ユニット１６６によって相応に切り換えることができる。

図２に示す動作状態Ｉでは、搬送ガスベンチレータ１４０が第２の焼鈍ガス１１４と熱的に結合されており、それにより搬送ガス１１６が第２の焼鈍ガス１１４から熱を奪って第１の焼鈍ガス１１２に供給する。このように動作状態Ｉでは、搬送ガス１１６が熱エネルギーを第１の焼鈍ガス１１２から第２の焼鈍ガス１１４に運ぶことによって、第１の炉室１０４が予加熱されて第２の炉室１０６が予冷却される。それにより、台座Ｓｏ１のバッチ（焼鈍物）が加熱され、第２の台座Ｓｏ２のバッチ（焼鈍物）が冷却される。

図３は、第１の動作状態Ｉに後続する、フード型炉１００の第２の動作状態ＩＩを示している。第２の動作状態ＩＩでは、相応の電気経路が閉じられることによって、多管式熱交換器１０８が電気供給ユニット１２４により第１の炉室１０４を電気で加熱する。これから分断されている流体経路では、搬送ガスベンチレータ１４０は搬送ガス１１６を、接続された冷却器１４２へ第２の焼鈍ガス１１４の冷却のために供給する。冷却された搬送ガス１１６は第２の焼鈍ガス１１４と熱的に結合されて、第２の炉室１０６を冷却する。このように図３では、第１の台座Ｓｏ１のバッチ（焼鈍物）がさらに加熱され、それに対して第２の台座Ｓｏ２のバッチ（焼鈍物）はさらに冷却される。

第２の動作状態ＩＩの後、熱処理されてその後に冷却された焼鈍物１０２のバッチが、第２の台座Ｓｏ２から取り出される。そのために、クレーンが第２の防護フード１２２を取り外し、次いで、第２の台座Ｓｏ２に配置された焼鈍物１０２を取り出して、新たなバッチの焼鈍物１０２を第２の台座Ｓｏ２へ挿入することができる。

その次には、図４に示す第３の動作状態ＩＩＩが続く。この第３の動作状態ＩＩＩでは、搬送流体ベンチレータ１４０が搬送流体１１６を第１の焼鈍ガス１１２と熱的に結合させ、それにより、搬送ガス１１６は第１の焼鈍ガス１１２から熱を奪って第２の焼鈍ガス１１４に供給する。それによって第２の炉室１０４が予加熱され、第１の炉室１０６が予冷却される。

この第３の動作状態ＩＩＩの後、図５に示すような後続する第４の動作状態ＩＶが作動される。第４の動作状態ＩＶでは、多管式熱交換器１１０が電気供給ユニット１２４により第２の炉室１０６だけを電気でさらに加熱する。これから分断されている流体経路では、搬送流体ベンチレータ１４０が搬送ガス１１６を接続された冷却器１４２へ冷却のために供給する。冷却された搬送ガス１１６が第１の焼鈍ガス１１２と熱的に結合され、それにより第１の炉室１０４をさらに冷却する。このように、第１の台座Ｓｏ１のバッチ（焼鈍物）はさらに冷却され、第２の台座Ｓｏ２のバッチ（焼鈍物）はさらに電気で加熱される。

第４の動作状態ＩＶの後、熱処理されてその後に冷却された焼鈍物１０２のバッチが第１の台座Ｓｏ１から取り出される。そのために、クレーンが第１の防護フード１２０を取り外し、次いで、第１の台座Ｓｏ１に配置されている焼鈍物１０２を取り出して、新たなバッチの焼鈍物１０２を第１の台座Ｓｏ１へ挿入することができる。

ここで動作状態ＩからＩＶのサイクルをあらためて開始することができ、すなわち、フード型炉１００は次に図２に示すように再び作動する。

図６は、フード型炉の第１の台座Ｓｏ１の一部分の拡大図を示しており、この図からは、供給部と排出部を備える全流の多管式熱交換器１０８の配置が詳細に見て取れる。防護フード１２０の熱的な絶縁部は、符号６００で図示されている。

第１の焼鈍ガスベンチレータ１３０はラジアルファンであり、その動翼６０２がモータ６０４によって駆動される。動翼６０２は、静翼を備える制御デバイス６０８で取り囲まれている。模式的にのみ図示する、焼鈍台座の上に載っている焼鈍物１０２は、周回するシール材６１４によって防護フード１２０の気密な閉鎖のために作用する環状フランジ６１２を介して支持される防護フード１２０で覆われている。

図７は、本発明の一例としての別の実施例に基づくフード型焼鈍炉１００を示している。

図７のフード型炉１００では、電気供給ユニット１２４を備える電気で加熱される炉内部の多管式熱交換器１０８／１１０に代えて、炉外部に配置されたガス加熱ユニット７００が準備されている。別案では、炉外部の加熱ユニットとして電気による加熱ユニットを利用することもできる。ガス加熱ユニット７００には、ガス加熱ユニット７００により加熱された搬送ガス１１６を、配管系を通して搬送する別個の加熱ベンチレータ７０４が付属している。図７では、ガス加熱ユニット７００により加熱された搬送ガス１１６は、多管式熱交換器１０８，１１０を通じて送出される。

さらに、種々の制御回線７２０を介して種々の弁１４４，１４６を切り換えるため、および冷却器１４２、ガス加熱ユニット７００、またはベンチレータ１４０，７０４をオンまたはオフするために構成された制御ユニット７０２が設けられている。ベンチレータ１４０は低温用の換気ベンチレータとして構成することができ、それに対してベンチレータ７０４は高温用の換気ベンチレータである。ガス加熱ユニット７００は加熱器として機能し、搬送ガス１１６に熱エネルギーを伝達するためのガス加熱式の熱交換器として構成されている。

図７の炉基礎１７０，１７２の下方の領域は、搬送ガスシステム１１８の高圧に対する防護を提供するために、全面的または部分的に高圧容器の内部に取り付けることができる。

図８から図１１は、図２から図５の動作状態ＩからＩＶに機能的に相当する、図７のフード型炉１００の４通りの動作状態を示している。

図８の動作状態Ｉでは、冷却器１４２はシステムの残りの部分から切り離されている。ガス加熱ユニット７００はオフになっている。熱が第２の台座Ｓｏ２の第２の焼鈍ガス１１４から、第１の台座Ｓｏ１にある第１の焼鈍ガス１１２へと運ばれる。

図９の動作状態ＩＩでは、第１の台座Ｓｏ１はオンになったガス加熱ユニット７００によってさらに加熱され、それに対して別個の異なるガス経路では冷却器１４２が作動され、第２の台座Ｓｏ２にある第２の焼鈍ガス１１４がさらに能動的に冷却される。

動作状態ＩＩの経過後、焼鈍物１０２を第２の台座Ｓｏ２から取り出して、熱処理されるべき新たなバッチの焼鈍物１０２と置き換えることができる。

図１０は、熱エネルギーが第１の台座Ｓｏ１の第１の焼鈍ガス１１２から第２の台座Ｓｏ２の第２の焼鈍ガス１１４へと伝達される、第３の動作状態ＩＩＩを示している。冷却器１４２とガス加熱ユニット７００は、この状態のときオフになっている。

それから動作状態ＩＩＩは、図１１に示す動作状態ＩＶによって引き継がれる。この動作状態では、冷却器１４２が作動されて、第１の台座Ｓｏ１を能動的にさらに冷却する。別個の流体経路では、ガス加熱ユニット７００によって第２の台座Ｓｏ２が能動的にさらに加熱される。

第４の動作状態ＩＶの手順が実施された後、焼鈍物１０２を第１の台座Ｓｏ１から取り出して、新しいバッチの焼鈍物１０２で置き換えることができる。

以下において図１２を参照しながら、第１のグラフ１２００と第２のグラフ１２５０について説明する。第１のグラフ１２００は横軸１２０２を有しており、これに沿って動作状態ＩからＩＶの実施中の時間がプロットされている。縦軸１２０４に沿って、動作状態ＩからＩＶの実施中のそのつどの焼鈍ガスまたは焼鈍物の温度がプロットされている。横軸１２０２と縦軸１２０４は、第２のグラフ１２５０でも同様に選択されている。

第１のグラフ１２００は、個々の動作状態ＩからＩＶの進行中における第１の台座Ｓｏ１の第１の焼鈍ガス１１２または焼鈍物の温度推移に関し、それに対して第２のグラフ１２５０は、図１または図７の動作状態ＩからＩＶの間における、第２の台座Ｓｏ２の第２の焼鈍ガス１１４または焼鈍物の温度推移に関する。第１の動作状態Ｉでは、熱エネルギーが台座Ｓｏ２の第２の焼鈍ガス１１４から、台座Ｓｏ１の第１の焼鈍ガス１１２へと伝達される（エネルギー伝達Ｅを伴う第１の熱交換ＷＴ１）。第２の動作状態ＩＩでは、第１の台座Ｓｏ１が焼鈍物とともに能動的にさらに加熱され（Ｈ）、それに対して第２の台座Ｓｏ２は焼鈍物とともに能動的にさらに冷却される（Ｋ）。これに続く第３の動作状態ＩＩＩでは、第１の台座Ｓｏ１の第１の焼鈍ガス１１２または焼鈍物から、第２の台座Ｓｏ２の第２の焼鈍ガス１１４または焼鈍物へと熱エネルギーが伝達される（エネルギー伝達Ｅを伴う第２の熱交換ＷＴ２）。第４の動作状態ＩＶでは、第１の台座Ｓｏ１が焼鈍物とともにさらに能動的に冷却され、それに対して第２の台座Ｓｏ２は焼鈍物とともに能動的にさらに加熱される。

このように図１２は、図１または図７の２つの台座動作における温度推移を示している。このような１段階の熱交換（すなわち、加熱ユニットによる能動的なさらなる加熱の前の、それぞれ他方の台座の焼鈍ガス熱の供給による台座および焼鈍物の１段階の予加熱）により、エネルギー消費量を約６０％まで削減することができる。このような実施例は簡素であり、そのつど冷却されるべき、焼鈍物を備えた台座の廃熱の再利用によってエネルギーを４０％削減する。

図１３は、図１および図７のように２つの台座ではなく３つの台座がフード型炉の中に設けられる、２段階の熱交換システムの第１のグラフ１３００、第２のグラフ１３２０、第３のグラフ１３４０、および第４のグラフ１３６０を示している。このような２段階の熱交換では、加熱ユニットによる能動的なさらなる加熱の前に、焼鈍物を備えた、それぞれ他の両方の台座の焼鈍ガス熱の供給により（順次、すなわち２段階）、台座および焼鈍物の２段階の予加熱が行われる。

この熱交換システムでは、６つの異なる動作状態を区別可能である：
第１の動作状態Ｉでは、第３の台座Ｓｏ３が予冷却されて、搬送ガスにより熱エネルギーを第３の焼鈍ガスから第１の焼鈍ガスへと伝達し、台座Ｓｏ１を予加熱する。それと同時に、第１および第３の台座からこの動作状態のときに分離される第２の台座Ｓｏ２が、加熱装置によって最終温度まで加熱される。

これに続く第２の動作状態ＩＩでは、台座Ｓｏ３が冷却器によって能動的に冷却され、それに対して予冷却された台座Ｓｏ２は、熱エネルギーをその第２の焼鈍ガスから第１の台座Ｓｏ１の第１の焼鈍ガスへと伝達する。それによって第１の台座Ｓｏ１がさらに予加熱される。

第３の動作状態ＩＩＩでは、熱エネルギーが第２の台座Ｓｏ２から第３の台座Ｓｏ３へ搬送ガスにより移送されることによって、第３の台座Ｓｏ３がさらに加熱される。それによって第３の台座Ｓｏ３が予加熱される。第２の台座Ｓｏ２はその第２の焼鈍ガスの熱エネルギーを第３の台座Ｓｏ３の第３の焼鈍ガスに伝達するので、そのエネルギーは第３の動作状態ＩＩＩでは低下する。第１の台座Ｓｏ１は他の台座Ｓｏ２およびＳｏ３から絶縁されており、加熱装置によって最終温度まで加熱される。

これに続く第４の動作モードＩＶでは、熱エネルギーが第１の焼鈍ガスから台座Ｓｏ３の第３の焼鈍ガスへ移送されることによって、第１の台座Ｓｏ１が予冷却される。それによって第３の台座Ｓｏ３がさらに予加熱される。第２の台座Ｓｏ２は、第４の動作状態では、他の両方の台座Ｓｏ１，Ｓｏ３から分断されており、冷却器によって能動的にさらに冷却されて、第４の動作状態ＩＶの最後にはその下側の最終温度に到達する。

これに続く第５の動作状態Ｖでは、第３の台座Ｓｏ３が能動的に、かつ他の台座Ｓｏ１，Ｓｏ２から分断された上で加熱ユニットと接続されて、最終温度へと達する。さらに冷却されるべき台座Ｓｏ１は、熱エネルギーをその焼鈍ガスから第２の台座Ｓｏ２の第２の焼鈍ガスへと伝達する。それによって後者に第１の予加熱段階が施される。

これに続く第６の動作段階ＶＩでは、予冷却されるべき第３の台座Ｓｏ３から、第２の台座Ｓｏ２へと熱エネルギーが伝達される。それにより、第２の台座Ｓｏ２に第２の予加熱が施され、第３の台座Ｓｏ３は予冷却される。第１の台座Ｓｏ１はこの動作状態では、台座Ｓｏ２，Ｓｏ３から絶縁されており、冷却器によって最終温度まで下がるように冷却される。動作状態ＶＩの終了後、第１の動作状態Ｉをもってサイクルが再び開始される。

このように図１３は、３台座動作における２段階の熱交換に関する。エネルギー消費量を４０％まで減らすことができる。これに対応する本発明の炉の構造は依然として簡素であり、それにもかかわらず、約６０％の高度のエネルギー利得を実現することができる。

図１４は、一例としての別の実施例に基づく、一般にｎ個の台座を備える炉１６００の模式図を示している。ここでは第１の台座Ｓｏ１ １６０２、第２の台座Ｓｏ２ １６０４、およびｎ番目の台座ＳｏＮ １６０６が模式的に示されている。図１６のアーキテクチャは、任意の個数の台座に適用することができる。多数の一方向弁１４４が、同じく図１４に示されている。さらに接続可能な冷却ユニット１４２と外部の加熱ユニット７００（このケースではガス加熱ユニット。別案では、これは電気による抵抗加熱器としても可能である）が示されている。多管式熱交換器が直接的に、すなわち内部で電気による抵抗加熱器として利用される場合、台座ごとに１つの電気供給ユニット１２４１，１２４２，．．．１２４ｎが設けられる。このように、多管式熱交換器１０８／１１０の直接的な電気加熱の場合、分離された電気供給ユニット１２４１，１２４２，．．．１２４ｎを多管式熱交換器ごとに設けることもできる。２段階の熱交換については、それぞれ１つのベンチレータユニットがＷＴ１またはＷＴ２について設けられていてよい。

図１５は、たとえば図１に符号１２０，１２２を付して図示しているような、鐘状の防護フード１７００を示している。この防護フード１７００は、耐熱性材料１７０２から作られた、連続する内側ハウジングを有しており、および、それぞれの台座を、防護フード１７００を通過する熱損失から守るために、外側に断熱部１７０４を有している。図示した設計は、フード型炉について好ましく適用可能である。それに対してチャンバ型炉については、熱を絶縁する材料から作られた内壁を鋼材の外壁と組み合わせ、すなわち、外見上は符号１７０２と１７０４を入れ替えるのが好ましい場合がある。

図１６は、多管式熱交換器１０８が焼鈍ガスベンチレータ１３０によって指向的に（かつ好ましくは実質的に全面的に）加熱された焼鈍ガスによる流通を受ける、図６に示す型式のフード型炉の平面図を示している。このように、フード型炉のどの動作状態についても、すなわち台座の加熱、台座の冷却のために、またはそれぞれの台座の間での熱交換のために、焼鈍ガスベンチレータ１３０と多管式熱交換器１０８との間で良好な熱的結合を確保することができる。

厳密に言えば、焼鈍ガスベンチレータ１３０の動翼１６４４が回転駆動される。符号１６４２を参照。それにより、焼鈍ガスが焼鈍ガスベンチレータ１３０によって循環する。したがって焼鈍ガスは外方に向かって動き、すなわち、制御デバイスの静止している羽根板１６４０の影響のもとで指向的に動く。それにより、焼鈍ガスは多管式熱交換器１０８と的確に熱的な相互作用を行い、さらにはバッチ（焼鈍物）に到達する。したがって多管式熱交換器１０８は全流の状態にある。

補足として指摘しておくと、「有している」とはそれ以外の部材やステップを排除するものではなく、また、不定冠詞の「ｅｉｎｅ」や「ｅｉｎ」は複数を排除するものではない。さらに付言しておくと、上記の各実施例のうちの１つを援用して説明した構成要件やステップは、上に説明したそれ以外の実施例の別の構成要件またはステップとの組み合わせでも適用することができる。特許請求の範囲における符号は限定とみなされるべきものではない。

Claims (26)

1. 焼鈍物を熱処理するための炉であって、前記炉は、
   第１の炉室の中での加熱可能または冷却可能な第１の焼鈍ガスと焼鈍物との熱的な相互作用によって前記焼鈍物を収容して熱処理するために構成された閉鎖可能な前記第１の炉室と、
   前記第１の炉室を閉鎖可能である、取外し可能な第１の防護フードと、
   前記第１の防護フードの内部で前記第１の焼鈍ガスと熱を交換するために、前記第１の防護フードにより閉鎖される前記第１の炉室の少なくとも部分的に内部にある第１の熱交換器具と、
   を有しており、
   前記熱交換器具は焼鈍ガスを駆動するための第１の焼鈍ガスベンチレータに対して相対的に、前記炉がどの動作状態にあるときでも前記第１の焼鈍ガスベンチレータにより駆動される焼鈍ガスが前記熱交換器具を流通するように配置されている、
   炉。
2. 前記第１の防護フードは前記第１の炉室のもっとも外側の、特にただ１つのフードである、請求項１に記載の炉。
3. 少なくとも部分的に前記第１の炉室の外部に配置され、前記第１の熱交換器具に熱を供給するためにセットアップされた加熱ユニットを有している、請求項１または２に記載の炉。
4. 前記加熱ユニットは電気による加熱ユニット、特に前記第１の熱交換器具に電気エネルギーを供給する電気による抵抗加熱器、ガス加熱ユニット、オイル加熱ユニット、またはペレット加熱ユニットである、請求項３に記載の炉。
5. 前記加熱ユニットまたは前記電気による供給ユニットを前記第１の熱交換器具と接続または電気結合し、特に前記第１の炉室の炉基礎を通過して前記第１の炉室の中へ導入されている結合部材を有している、請求項３または４に記載の炉。
6. 前記第１の熱交換器具は前記第１の炉室の中に配置された第１の熱交換器である、請求項１から５のいずれか１項に記載の炉。
7. 前記第１の熱交換器は第１の焼鈍ガスと搬送流体との間で熱交換をするために構成されており、該搬送流体は閉じた搬送流体経路で第１の焼鈍ガスと接触することなく前記第１の熱交換器を通過するように導かれることが可能である、請求項６に記載の炉。
8. 第２の炉室の中での加熱可能な第２の焼鈍ガスと焼鈍物との熱的な相互作用によって焼鈍物を収容して熱処理するために構成された閉鎖可能な第２の炉室と、
   前記第２の炉室を閉鎖可能である、取外し可能な第２の防護フードと、
   前記第２の防護フードの内部で第２の焼鈍ガスに熱を放出するため、および第２の焼鈍ガスから熱を吸収するために、前記第２の防護フードにより閉鎖される前記第２の炉室の少なくとも部分的に内部にある第２の熱交換器具と、
   をさらに有しており、
   前記加熱ユニットは前記第２の熱交換器具に熱を供給するためにセットアップされている、
   請求項３から７のいずれか１項に記載の炉。
9. 前記第２の熱交換器具は、第２の焼鈍ガスと搬送流体との間で熱交換をするために構成された、前記第２の炉室の中に配置された第２の熱交換器であり、搬送流体は閉じた搬送流体経路で第２の焼鈍ガスと接触することなく前記第２の熱交換器を通過するように導かれることが可能であり、
   閉じた前記搬送流体経路は前記第１の熱交換器および前記第２の熱交換器と作用接続されており、それにより搬送流体によって熱エネルギーを第１の焼鈍ガスと第２の焼鈍ガスの間で接触なしに伝達可能である、
   請求項７および８に記載の炉。
10. 外部の前記加熱ユニットは搬送流体または第１の熱交換器または第２の熱交換器を直接的に加熱するために、熱から第１の焼鈍ガスへの熱伝達によって前記第１の炉室を加熱可能であるように、および／または第２の焼鈍ガスへの熱の熱伝達によって前記第２の炉室を加熱可能であるようにセットアップされており、外部の前記加熱ユニットは特にガス、オイル、ペレットにより作動させることができ、または電気による抵抗加熱器を有している、請求項９に記載の炉。
11. 前記加熱ユニットの電気による供給ユニットが特に前記第１の熱交換器または前記第２の熱交換器に電気による抵抗加熱器として、かつそれに伴って内部で直接的に電気エネルギーを供給する、請求項１０に記載の炉。
12. 前記第２の炉室は取外し可能な第２の防護フードによって閉鎖可能である、請求項８から１１のいずれか１項に記載の炉。
13. 前記第２の防護フードは前記第２の炉室のもっとも外側の、特にただ１つのフードである、請求項１２に記載の炉。
14. 前記第１の防護フードと前記第２の防護フードは特に金属製の耐熱性の内側ハウジングと断熱材料製の絶縁スリーブとをそれぞれ有している、請求項１から１３のいずれか１項に記載の炉。
15. 前記第１の熱交換器および／または前記第２の熱交換器は束をなす湾曲した管で作られた多管式熱交換器として構成されており、管内部は搬送流体経路の一部であり、搬送流体により貫流可能であり、管外部はそれぞれの焼鈍ガスと直接的につながっている、請求項６から１４のいずれか１項に記載の炉。
16. 前記搬送流体は搬送ガスであり、特に水素またはヘリウムまたはその他の熱伝導性の良好なガスである、請求項７から１５のいずれか１項に記載の炉。
17. 搬送流体は前記搬送流体経路の中で２バールから２０バールまたはこれ以上の圧力のもとにあり、特に５バールから１０バールの圧力のもとにある、請求項７から１６のいずれか１項に記載の炉。
18. 搬送流体は前記搬送流体経路の中で２バールから２０バールの圧力のもとにあり、特に５バールから１０バールの圧力のもとにある、請求項７から１７のいずれか１項に記載の炉。
19. 搬送流体は前記搬送流体経路の中で４００℃から１１００℃の範囲内の温度であり、特に６００℃から９００℃の範囲内の温度である、請求項７から１８のいずれか１項に記載の炉。
20. 搬送流体と第１の焼鈍ガスおよび第２の焼鈍ガスの間の熱交換によって前記第１の炉室と前記第２の炉室のうちの一方を予加熱モード、加熱モード、または冷却モードで選択的に作動可能であるように前記搬送流体経路を制御するようにセットアップされた制御ユニットを有している、請求項７から１９のいずれか１項に記載の炉。
21. 前記搬送流体経路は前記搬送流体経路を通して搬送流体を送出するために搬送流体ベンチレータを有している、請求項７から２０のいずれか１項に記載の炉。
22. 前記搬送流体経路は前記搬送流体経路で搬送流体を冷却するために接続可能な冷却器を有している、請求項７から２１のいずれか１項に記載の炉。
23. 前記搬送流体経路は、前記炉を次の各動作モード：
    前記搬送流体駆動装置が搬送流体を第２の焼鈍ガスと熱的に結合させ、それにより搬送流体が第２の焼鈍ガスから熱を奪って第１の焼鈍ガスに供給し、それにより前記第１の炉室を加熱して前記第２の炉室を冷却する第１の動作モード、
    前記加熱ユニットが前記第１の炉室を特に内部または外部でさらに加熱し、これから分断されている経路で前記搬送流体駆動装置が搬送流体を、接続された前記冷却器に冷却のために供給し、冷却された搬送流体を第２の焼鈍ガスと熱的に結合し、それにより前記第２の炉室をさらに冷却する、後続する第２の動作モード、
    前記搬送流体駆動装置が搬送流体を第１の焼鈍ガスと熱的に結合させ、それにより搬送流体が第１の焼鈍ガスから熱を奪って第２の焼鈍ガスに供給し、それにより前記第２の炉室を加熱して前記第１の炉室を冷却する、後続する第３の動作モード、
    前記加熱ユニットが前記第２の炉室をさらに加熱し、これから分断された経路で前記搬送流体駆動装置が搬送流体を、接続された前記冷却器に冷却のために供給し、冷却された搬送流体を第１の焼鈍ガスと熱的に結合し、それにより前記第１の炉室をさらに冷却する、後続する第４の動作モード、
    のうちの１つで選択的に作動可能であるように切換可能である複数の弁を有している、請求項２１または２２に記載の炉。
24. 前記搬送流体経路の圧力安定化をする手段、特に前記搬送流体経路の少なくとも一部を圧密に取り囲む圧力容器を有している、請求項７から２３のいずれか１項に記載の炉。
25. 炉の中で焼鈍物を熱処理する方法であって、以下のステップ、
    閉鎖可能な第１の炉室の中に焼鈍物が収容されるステップ、
    取外し可能な第１の防護フードによって前記第１の炉室が閉鎖されるステップ、
    前記第１の防護フードにより閉鎖された前記第１の炉室の中で前記第１の炉室の第１の焼鈍ガスと焼鈍物との熱的な相互作用によって焼鈍物が熱処理されるステップであって、第１の焼鈍ガスは閉鎖された前記第１の炉室の少なくとも部分的に内部にある第１の熱放出器具との熱の交換によって前記第１の防護フードの内部で加熱されるステップ、
    を有し、
    ここで、前記熱交換器具は焼鈍ガスを駆動するための第１の焼鈍ガスベンチレータに対して相対的に、前記炉がどの動作状態にあるときでも前記第１の焼鈍ガスベンチレータにより駆動される焼鈍ガスが前記熱交換器具を流通するように配置される、
    方法。
26. 閉鎖可能な第２の炉室の中に焼鈍物が収容されるステップと、
    取外し可能な第２の防護フードによって前記第２の炉室が閉鎖されるステップと、
    前記第２の防護フードにより閉鎖された前記第２の炉室の中で前記第２の炉室の第２の焼鈍ガスと焼鈍物との熱的な相互作用によって焼鈍物が熱処理されるステップであって、第２の焼鈍ガスは閉鎖された前記第２の炉室の少なくとも部分的に内部にある第２の熱交換器具による熱の放出によって前記第２の防護フード（１２２）の内部で加熱されるステップ、
    共通の加熱ユニットまたは電気供給ユニットによって、あるいは異なる加熱ユニットまたは電気供給ユニットによって、前記第１の熱交換器具と前記第２の熱交換器具に熱が供給されるステップ、
    をさらに有する、請求項２５に記載の方法。

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