JP2019184201A

JP2019184201A - 処理容器及び熱処理装置

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Publication number: JP2019184201A
Application number: JP2018078527A
Authority: JP
Inventors: 裕介萬田; Yusuke Manda
Original assignee: Koyo Thermo Systems Co Ltd
Current assignee: JTEKT Thermo Systems Corp
Priority date: 2018-04-16
Filing date: 2018-04-16
Publication date: 2019-10-24
Anticipated expiration: 2038-04-16
Also published as: JP7097219B2

Abstract

【課題】処理容器内に被処理物が残留しにくい構成とする。【解決手段】処理容器１１は、胴部の軸方向他方側に設けられている壁部３２を有する容器本体２０を備える。処理容器１１は、複数の被処理物を容器本体２０内に投入する際に壁部３２側が低くなるように中心軸が傾けられると共に、被処理物を熱処理する際に中心軸回りに回転する。処理容器１１は、容器本体２０に向かってガスを通すために容器本体２０の軸方向他方側に設けられた導入管２３を備える。導入管２３は、壁部３２に形成されている開口孔３９を貫通して設けられ、容器本体２０内にガスを噴出するガス導入先端部２４を有する。開口孔３９とガス導入先端部２４との間に形成される環状の空間４９を埋めるように、環状の空間４９にスペーサリング５０が設けられている。【選択図】図１０

Description

本発明は、処理容器及び熱処理装置に関する。

例えば直径２〜３ミリメートルのピン、ローラ、及びプレート等の機械部品を熱処理するために、筒状の処理容器（「レトルト」とも言う。）を備えた熱処理装置が用いられる。処理容器内に複数の機械部品を収容し、処理容器の周囲に設けられているヒータにより機械部品を加熱する。この際、処理容器をその中心軸回りに回転させることで、機械部品を撹拌する。特許文献１には、前記のような処理容器を備えた熱処理装置が開示されている。

特開２０１０−１３９１３３号公報

図１１は、従来の処理容器９０の断面図である。機械部品等の被処理物の撹拌性能を高めるために、処理容器９０の内周面に羽根（フィン）９９が設けられている。処理容器９０は、被処理物を収容して熱処理するための容器本体９１の他に、その軸方向両側に設けられている第一筒体９７及び第二筒体９８を備える。容器本体９１は、円筒形状の胴部９２と、胴部９２の軸方向一方側に設けられているテーパ状の筒部９３と、胴部９２の軸方向他方側に設けられているテーパ状の壁部９４とを有する。被処理物は、第一筒体９７側から筒部９３を経て容器本体９１に投入される。容器本体９１において熱処理を終えた被処理物は、筒部９３を経て第一筒体９７側から排出される。第二筒体９８の端部にはノズル９６が設けられており、このノズル９６から熱処理用のガスが容器本体９１に導入される。

壁部９４側から容器本体９１にガスを導入する構成とするために、壁部９４の内壁面は全てが平坦ではない。図１１に示すような従来例では、壁部９４に設けられている開口孔９４ａとノズル９６との間に隙間９５が形成されており、この隙間９５に小さな被処理物が挟まって残留することがある。残留した被処理物が、次に熱処理する被処理物と混ざると、これら被処理物は不良として扱われ、廃棄される。特に、図１１に示すように、壁部９４側が筒部９３側よりも低くなるように処理容器９０の中心軸Ｃを傾け、被処理物を筒部９３を通じて容器本体９１内に導入すると、被処理物は、壁部９４側に多く偏って収容される場合がある。このような場合は特に、被処理物が壁部９４側において隙間９５に挟まる等して、残留しやすい。

そこで、本発明は、被処理物が残留しにくい構成を備える処理容器、及びこのような処理容器を備えている熱処理装置を提供することを目的とする。

本発明は、円筒形状の胴部と、前記胴部の軸方向一方側に設けられているテーパ筒部と、前記胴部の軸方向他方側に設けられている壁部と、を有する容器本体を備え、前記テーパ筒部を通じて複数の被処理物を当該容器本体内に投入する際に前記壁部側が当該テーパ筒部側よりも低くなるように中心軸が傾けられると共に、前記被処理物を熱処理する際に中心軸回りに回転する処理容器であって、前記容器本体に向かってガスを通すために当該容器本体の軸方向他方側に設けられた導入管を備え、前記導入管は、前記壁部に形成されている開口孔を貫通して設けられ、前記容器本体内にガスを噴出するガス導入先端部を有し、前記開口孔と前記ガス導入先端部との間に形成される環状の空間を埋めるように、当該環状の空間に環状の部材が設けられている。

この処理容器によれば、例えば、壁部側がテーパ筒部側よりも低くなるように処理容器の中心軸が傾けられ、被処理物がテーパ筒部を通じて容器本体内に導入されると、被処理物は、壁部側に多く偏って収容される場合がある。このような場合であっても、複数の被処理物の熱処理が終わって被処理物の入れ替えの際に、壁部側において被処理物が隙間等に挟まるなどして残留するのを、前記環状の部材によって防ぐことが可能となる。

また、前記処理容器は、前記被処理物の投入及び排出側となる前記容器本体の軸方向一方側に設けられる第一筒体と、前記容器本体の軸方向他方側に設けられる第二筒体と、を更に備え、前記導入管は前記第二筒体の内周側に設けられ、前記容器本体の軸方向他方側は二重管構造を有するのが好ましい。
この場合、第二筒体を容器本体とあわせて鋳鋼製とし、導入管をステンレス製とする等、ガスが通過する流路を構成する部分（導入管）を、耐ガス性を有する材料（ステンレス鋼）とすることができる。

また、前記環状の部材は、前記開口孔に固定されており、前記ガス導入先端部は、前記導入管が有する管本体の端部に固定されており、前記ガス導入先端部は、前記管本体の端部に固定され前記環状の部材の内径よりも大きな外径を有する大径環状部と、当該大径環状部よりも外径が小さく前記環状の部材の内周側を挿通する小径環状部と、を有し、当該小径環状部にガスの噴出孔が複数設けられているのが好ましい。
この構成によれば、ガス導入先端部が端部に固定された導入管を、第二筒体内に挿入し、ガス導入先端部の大径環状部を、環状の部材に対して軸方向について突き合わせると、ガス導入先端部の小径環状部が環状の部材を挿通し、この小径環状部の噴出孔が容器本体側に露出する構成が得られる。

本発明の熱処理装置は、被処理物を収容する処理容器と、前記処理容器内の被処理物を加熱するための加熱装置と、前記処理容器の中心軸の傾斜角度を変更する姿勢変更機構と、前記処理容器を当該処理容器の中心軸回りに回転させる回転機構と、を備え、前記処理容器は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の処理容器であるのが好ましい。
この熱処理装置が備える処理容器によれば、壁部側において被処理物が隙間等に挟まるなどして残留するのを、前記環状の部材によって防ぐことが可能となる。この結果、不良として扱われる被処理物の発生を防ぐことが可能となる。

また、前記のような処理容器は複数の部材が溶接により接合されて構成される。しかし、溶接部（溶接シームの部分）は強度的に弱点となりやすく、溶接部が処理容器の寿命低下の原因となることがある。そこで、溶接部は熱の影響を受けにくい位置にあるのが好ましい。すなわち、前記熱処理装置は、前記容器本体を囲う断熱材の壁を更に備え、前記処理容器は、前記被処理物の投入及び排出側となる前記容器本体の軸方向一方側に設けられ前記断熱材の第一の壁から突出する第一筒体と、熱処理用のガスの導入側となる前記容器本体の軸方向他方側に設けられ前記断熱材の第二の壁から突出する第二筒体と、を備え、前記容器本体はシームレス構造を有し、前記容器本体と前記第一筒体とが前記第一の壁の近傍位置において溶接接合され、前記容器本体と前記第二筒体とが前記第二の壁の近傍位置において溶接接合されているのが好ましい。この処理容器によれば、熱影響の小さい部分が溶接接合された構成となる。この結果、溶接部が処理容器の寿命低下の原因となりにくい。なお、前記導入管は前記第二筒体の内周側に設けられる。

本発明によれば、処理容器の壁部側において、被処理物が隙間等に挟まるなどして残留するのを、防ぐことが可能となる。

熱処理装置の一例を示す概略構成図である。処理容器の断面図である。図２の矢印Ａ−Ａにおける断面図である。処理容器の断面図である。図４の矢印Ａ−Ａにおける断面図である。図４に示す処理容器の変形例を示す断面図である。図６の矢印Ａ−Ａにおける断面図である。処理容器の断面図である。図８の矢印Ａ−Ａにおける断面図である。処理容器の軸方向他方側の構成を示す断面図である。従来の処理容器の断面図である。

〔熱処理装置１０の全体構成について〕
図１は、熱処理装置の一例を示す概略構成図である。この熱処理装置１０は、回転レトルト炉とも呼ばれ、被処理物を所定数ずつ熱処理するバッチ式である。被処理物の例として、直径２〜３ミリメートルのピン、ローラ、及びプレート等の機械部品が挙げられる。なお、被処理物は、機械部品以外であってもよい。熱処理装置１０は、処理容器１１（「レトルト１１」とも言う。）、加熱装置１２、姿勢変更機構１３、回転機構１４、断熱材１５、架台１６、及びフレーム１７を備える。

処理容器１１は、複数の被処理物を内部に収容する筒状の構成を有する。処理容器１１の具体的構成については、後に説明する。加熱装置１２は、処理容器１１内の被処理物を加熱する。加熱装置１２は、断熱材１５の内側（収容容器１１の一部である容器本体２０側）に設けられているヒータ（電気ヒータ）１２ａを有する。本実施形態では、ヒータ１２ａは断熱材１５の内側面に沿って設けられている。断熱材１５は、容器本体２０を囲うように構成されている。断熱材１５として、セラミックファイバーの集合体によるもの等が採用される。ヒータ１２ａは、軸方向一方側の第一の壁１８及び軸方向他方側の第二の壁１９以外の壁に設けられている。処理容器１１及び断熱材１５は、フレーム１７に搭載されている。処理容器１１は、処理容器１１の中心軸Ｃ回りに回転可能となってフレーム１７に支持される。フレーム１７は、水平方向の軸線Ｐ回りに揺動可能となって架台１６に取り付けられる。

姿勢変更機構１３は、アクチュエータ１３ａを有する。アクチュエータ１３ａは、長手方向に伸縮する機能を有し、例えば、空圧式又は油圧式のシリンダーとしてもよく、ねじ式の伸縮アクチュエータとしてもよい。アクチュエータ１３ａの一端部１３ｂが架台１６に取り付けられ、アクチュエータ１３ａの他端部１３ｃがフレーム１７に取り付けられる。アクチュエータ１３ａが伸長動作すると、フレーム１７を上に揺動させる。これにより、処理容器１１は、その中心軸Ｃが水平に対して傾斜した姿勢となる。アクチュエータ１３ａが短縮動作すると、フレーム１７を下に揺動させる。これによりフレーム１７は架台１６に載った状態となる（中心軸Ｃが水平となる）。

回転機構１４は、モータ１４ａ、モータ１４ａの回転を減速する減速機１４ｂ、及び、減速機１４ｂの出力が伝達されるチェーン及びスプロケットを含む動力伝達部１４ｃを有する。前記スプロケットが処理容器１１の一部に固定され、当該スプロケットと処理容器１１とは中心軸Ｃ回りに一体回転する。モータ１４ａの回転により、処理容器１１は中心軸Ｃ回りに回転する。

熱処理の対象となる所定数の被処理物を処理容器１１に投入する際、姿勢変更機構１３により、被処理物を投入する側が高くなるように、つまり、図１に示されるように処理容器１１が有する第一筒体２１側が高くなるように、処理容器１１の中心軸Ｃが水平に対して傾斜した状態となる。処理容器１１内において被処理物を加熱する際、つまり、熱処理の際、中心軸Ｃがほぼ水平状態となる。前記「ほぼ水平状態」には、第一筒体２１側が第二筒体２２側よりも僅かに高くなる場合が含まれる（中心軸Ｃが水平に対して最大で５度傾く程度）。熱処理の際、回転機構１４により処理容器１１は中心軸Ｃ回りに回転する。熱処理の間、処理容器１１が有する第二筒体２２側から、熱処理用のガスが処理容器１１内に導入される。所定時間について熱処理を行なうと、被処理物を全て第一筒体２１側から排出する。そして、新しい（次に熱処理の対象となる）所定数の被処理物が、処理容器１１に投入される。このように、処理容器１１は、容器本体２０、第一筒体２１、及び第二筒体２２を備える。第一筒体２１は、被処理物の投入及び排出側となる容器本体２０の軸方向一方側（図１において左側）に設けられる。第二筒体２２は、熱処理用のガスの導入側となる容器本体２０の軸方向他方側（図１において右側）に設けられる。

〔処理容器１１について〕
図２は、処理容器１１の断面図である。処理容器１１は、複数の部材が溶接により接合されて一体となり構成されている。前記複数の部材として、容器本体２０、第一筒体２１、及び第二筒体２２が含まれる。図２において、容器本体２０と第一筒体２１との溶接部が符号３５で示され、容器本体２０と第二筒体２２との溶接部が符号３６で示されている。また、図２において、断熱材１５の一部（第一の壁１８、第二の壁１９）が二点鎖線で示されている。

容器本体２０は、軸方向について中央の胴部３１と、軸方向一方側のテーパ筒部３３と、軸方向他方側の壁部３２とを有する。胴部３１は、円筒形状を有し、軸方向に沿って内径が一定である。つまり、胴部３１は、中心軸Ｃを中心とする円筒状の内周面３４を有する。胴部３１の軸方向一方側にテーパ筒部３３が設けられている。テーパ筒部３３は、軸方向一方に向かって内径が小さくなるテーパ形状を有する。つまり、テーパ筒部３３は、テーパ状の内周面３７を有する。テーパ筒部３３の軸方向一方側の端部３３ａは、円筒状又は軸方向一方に向かって内径が大きくなる筒形状を有する。胴部３１の軸方向他方側に壁部３２が設けられている。壁部３２は、中心軸Ｃを含む断面において楕円状又は半円状である鏡板形状を有する。壁部３２は、テーパ筒部３３側（軸方向一方側）に臨む内壁面３８を有する。

壁部３２の中央に開口孔３９が設けられている。後に説明するが、ガス導入先端部２４が開口孔３９を貫通して設けられている。壁部３２は、中心軸Ｃを含む断面において楕円状又は半円状である壁本体部３２ａと、壁本体部３２ａの軸方向他方側に設けられている小筒部３２ｂとを有する。壁本体部３２ａに前記開口孔３９が形成され、開口孔３９の軸方向他方側への延長部分が小筒部３２ｂの内周面となる。

胴部３１、テーパ筒部３３、及び壁部３２を有する容器本体２０は鋳鋼製である。本実施形態では、この容器本体２０はシームレス構造を有する。つまり、胴部３１、テーパ筒部３３、及び壁部３２は鋳造によって一体成形されたものであり、容器本体２０の途中に、周方向及び軸方向の溶接による継ぎ目（溶接ビード）が存在しない。容器本体２０の軸方向一方側、つまり、テーパ筒部３３の端部３３ａが、第一筒体２１と溶接により接合されている（溶接部３５）。処理容器１１は、断熱材１５が有する第一の壁１８を溶接部３５の近傍において貫通する。容器本体２０の軸方向他方側、つまり、壁部３２の小筒部３２ｂが、第二筒体２２と溶接により接合されている（溶接部３６）。処理容器１１は断熱材１５が有する第二の壁１９を溶接部３６の近傍において貫通する。

第一筒体２１は、軸方向一方側に向かって拡径するテーパ形状を有する。第二筒体２２は、軸方向に沿って直線形状である円筒形状を有する。第一筒体２１及び第二筒体２２も鋳鋼製である。第二筒体２２内に、容器本体２０に向かって熱処理用のガスを通すための導入管２３が設けられる。導入管２３は、その軸方向一方側の先端部に、前記ガスを容器本体２０内に噴出するためのガス導入先端部（ノズル）２４を有する。ガス導入先端部２４には、複数の噴出孔２４ａが形成されていて、噴出孔２４ａから前記ガスを噴出する。導入管２３及びガス導入先端部２４の構成について、後にも説明する。

処理容器１１の内周面には、羽根２５が複数設けられている。羽根２５は、処理容器１１と一体となって形成されている。つまり、羽根２５は処理容器１１と同時に鋳造されている。前記のとおり、被処理物を熱処理する際、処理容器１１を回転させて被処理物を撹拌するが、羽根２５により被処理物の撹拌性を高めることができる。羽根２５の具体的構成について、以下、説明する。

〔羽根２５（第一の形態）の説明〕
図２に示される形態では、テーパ筒部３３の内周面３７、胴部３１の内周面３４、及び壁部３２の内壁面３８それぞれに羽根２５が設けられ、これら羽根２５は一体である。つまり、羽根２５は、テーパ筒部３３の内周面３７から、胴部３１の内周面３４を経て、壁部３２の内壁面３８にまで連続して設けられている。図３は、図２の矢印Ａ−Ａにおける断面図である。図３に示すように、軸方向に連続して長い形状を有する羽根２５が、処理容器１１内に、周方向に沿って等間隔で複数（図例では四つ）設けられている。これらの羽根２５は、全て同じ形状を有する。

羽根２５の具体的構成について更に説明する。羽根２５は、胴部３１の内周面３４に設けられている第一羽根（第一羽根部）４１と、壁部３２の内壁面３８に設けられている第二羽根（第二羽根部）４２と、テーパ筒部３３の内周面３７に設けられている第三羽根（第三羽根部）４３とにより構成される。これら第一羽根４１、第二羽根４２、及び第三羽根４３がひとつながりにある（つまり、切れ目なしに続いている）。軸方向一方側から他方側に向かって、第三羽根４３、第一羽根４１、第二羽根４２の順で、これら羽根４３，４１，４２は繋がっている。第二羽根４２は、壁部３２の内壁面３８に沿って径方向に延びて設けられている。

第一羽根４１の内周面３４からの高さは、軸方向一方側よりも軸方向他方側の方が高い。つまり、第一羽根４１の内周面３４からの高さは、テーパ筒部３３側よりも壁部３２側の方が高い。第一羽根４１のテーパ筒部３３側の高さｈ１は、例えば３０ミリメートルであり、第一羽根４１の壁部３２側の高さｈ２は、例えば３５ミリメートルである。図２に示す形態では、第一羽根４１の内周面３４からの高さは、軸方向一方側から軸方向他方側に向かって徐々に高くなっているが、段階的に高くなっていてもよい。

本実施形態の場合、第二羽根４２の内壁面３８からの高さｈ３は、一定である。例えば、第二羽根４２の内壁面３８からの高さｈ３を、第一羽根４１の壁部３２側の高さｈ２と同じとすることができる。第三羽根４３の内周面３７からの高さｈ４は、第一羽根４１側に向かって徐々に高くなっている。

以上より、図２に示す形態の処理容器１１は、筒状である容器本体２０を備える。容器本体２０は、円筒形状の胴部３１と、胴部３１の軸方向一方側に設けられているテーパ筒部３３と、胴部３１の軸方向他方側に設けられている壁部３２とを有する。処理容器１１は、被処理物を撹拌するための複数の羽根２５を有する。各羽根２５は、テーパ筒部３３の内周面３７から胴部３１の内周面３４を経て壁部３２の内壁面３８にまで連続して設けられている。壁部３２側においても羽根２５（第二羽根４２）が設けられていることから、この処理容器１１によれば、壁部３２側においても撹拌性能が高くなる。

前記のとおり、テーパ筒部３３を通じて複数の被処理物を容器本体２０内に投入する際、処理容器１１は、壁部３２側がテーパ筒部３３側よりも低くなるように中心軸Ｃが傾けられる。内部に投入した被処理物を熱処理する際、処理容器１１は、中心軸Ｃ回りに回転する。このように、壁部３２側がテーパ筒部３３側よりも低くなるように処理容器１１の中心軸Ｃが傾けられ、被処理物がテーパ筒部３３を通じて容器本体２０内に投入されると、被処理物は、壁部３２側に多く偏って収容される場合がある。しかし、前記構成を有する羽根２５によれば、このような場合であっても、第二羽根４２により被処理物を効率よく撹拌することが可能となる。つまり、壁部３２側に多く偏って被処理物が収容された状態にあっても、第二羽根４２が機能し、これら被処理物を効率よく撹拌することができる。なお、胴部３１及びテーパ筒部３３の内周側に位置する被処理物については、第一羽根４１及び第三羽根４３が機能し、これら被処理物を効率よく撹拌することができる。

前記のとおり、図２に示す形態では、各羽根２５は、第一羽根（第一羽根部）４１と第二羽根（第二羽根部）４２と第三羽根（第三羽根部）４３とにより構成されている。第一羽根４１の内周面３４からの高さは、テーパ筒部３３側よりも壁部３２側の方が高い（ｈ２＞ｈ１）。このため、壁部３２側の羽根２５（第一羽根４１のうちの壁部３２側の範囲、及び第二羽根４２）により、壁部３２側における撹拌性能をより一層高くすることができる。

この結果、図２に示す処理容器１１を備えている熱処理装置１０によれば、多くの被処理物を同時に熱処理する場合であっても、ムラが生じるのを抑えることが可能となる。

〔羽根２５（第二の形態）の説明〕
図４は、処理容器１１の断面図である。羽根２５の形態以外は、図２に示される処理容器１１と図４に示される処理容器１１とは同じである。

図４に示される形態では、テーパ筒部３３の内周面３７と胴部３１の内周面３４とのそれぞれに羽根２５が設けられ、これら羽根２５は一体である。つまり、羽根２５は、テーパ筒部３３の内周面３７から胴部３１の内周面３４まで連続して設けられている。図５は、図４の矢印Ａ−Ａにおける断面図である。図５に示すように軸方向に連続して長い形状を有する羽根２５が、処理容器１１内に、周方向に沿って等間隔で複数（図例では四つ）設けられている。これらの羽根２５は、全て同じ形状を有する。

羽根２５の具体的構成について更に説明する。羽根２５は、胴部３１の内周面３４に設けられている羽根４１と、テーパ筒部３３の内周面３７に設けられている羽根４３とにより構成される。これら羽根４１，４３がひとつながりにある（つまり、切れ目なしに続いている）。図２に示す形態と比較すると、図４に示す形態では、壁部３２の内壁面３８に沿って径方向に延びる羽根が設けられていない。ただし、胴部３１の内周面３４に設けられている羽根４１の軸方向他方側の端部４１ｂが、内壁面３８と繋がっている。

羽根４１の内周面３４からの高さは、軸方向一方側よりも軸方向他方側の方が高い。つまり、羽根４１の内周面３４からの高さは、テーパ筒部３３側よりも壁部３２側の方が高い。羽根４１のテーパ筒部３３側の高さｈ１は、例えば３０ミリメートルであり、羽根４１の壁部３２側の高さｈ２は、例えば３５ミリメートルである。図４に示す形態では、羽根４１の内周面３４からの高さは、軸方向一方側から軸方向他方側に向かって徐々に高くなっているが、段階的に高くなっていてもよい。テーパ筒部３３側において、羽根４３の内周面３７からの高さｈ４は、羽根４１側に向かって徐々に高くなっている。

以上より、図４に示す形態の処理容器１１は、筒状である容器本体２０を備える。容器本体２０は、円筒形状の胴部３１と、胴部３１の軸方向一方側に設けられているテーパ筒部３３と、胴部３１の軸方向他方側に設けられている壁部３２とを有する。処理容器１１は、胴部３１の内周面３４に被処理物を撹拌するための複数の羽根４１を有する。この羽根４１の内周面３４からの高さは、テーパ筒部３３側よりも壁部３２側の方が高い（ｈ２＞ｈ１）。このように、胴部３１の内周面３４に設けられている羽根４１は壁部３２側で高くなるので、壁部３２側において撹拌性能が高くなる。

前記のとおり、テーパ筒部３３を通じて複数の被処理物を容器本体２０内に投入する際、処理容器１１は、壁部３２側がテーパ筒部３３側よりも低くなるように中心軸Ｃが傾けられる。内部に投入した被処理物を熱処理する際、処理容器１１は、中心軸Ｃ回りに回転する。このように、壁部３２側がテーパ筒部３３側よりも低くなるように処理容器１１の中心軸Ｃが傾けられ、被処理物がテーパ筒部３３を通じて容器本体２０内に投入されると、被処理物は、壁部３２側に多く偏って収容される場合がある。しかし、前記構成を有する羽根２５によれば、このような場合であっても、被処理物を効率よく撹拌することが可能となる。つまり、壁部３２側に多く偏って被処理物が収容された状態にあっても、胴部３１における羽根４１のうち、特に壁部３２側に設けられ内周面３４から高くなっている部分（高さｈ２の部分）が機能し、これら被処理物を効率よく撹拌することができる。

この結果、図４に示す処理容器１１を備えている熱処理装置１０によれば、多くの被処理物を同時に熱処理する場合であっても、ムラが生じるのを抑えることが可能となる。

図６は、図４に示す処理容器１１の変形例を示す断面図である。図４に示される処理容器１１では、壁部３２の内壁面３８に沿って径方向に延びる羽根が設けられていない。これに対して、図６に示される処理容器１１では、壁部３２の内壁面３８に沿って径方向に延びる第二羽根４２が設けられている。図６に示される処理容器１１では、図４に示される処理容器１１と同様、胴部３１の内周面３４に羽根（第一羽根）４１が設けられており、この羽根４１の内周面３４からの高さは、テーパ筒部３３側よりも壁部３２側の方が高い（ｈ２＞ｈ１）。更に、処理容器１１は、壁部３２の内壁面３８に被処理物を撹拌するための第二羽根４２を複数有している。図７は、図６の矢印Ａ−Ａにおける断面図である。図７に示されるように、胴部３１の複数（図例では四つ）の第一羽根４１と、壁部３２の複数（図例では四つ）の第二羽根４２とは、周方向の位置が異なって設けられている。つまり、軸方向に沿って見ると、周方向で隣り合う第一羽根４１，４１の間に、第二羽根４２が設けられている。このため、軸方向に沿って見ると、周方向に沿って、第一羽根４１と第二羽根４２とが交互に配置される。図６及び図７に示される処理容器１１は、第二羽根４２を更に備えていることで、壁部３２側の撹拌性能をより一層高くすることができる。

〔羽根２５（第三の形態）の説明〕
図８は、処理容器１１の断面図である。羽根２５の形態以外は、図２及び図４（図６）に示される処理容器１１と図８に示される処理容器１１とは同じである。

図８に示される形態では、テーパ筒部３３の内周面３７、胴部３１の内周面３４、及び壁部３２の内壁面３８それぞれに羽根２５が設けられている。胴部３１の内周面３４に設けられている第一羽根４１と、テーパ筒部３３の内周面３７に設けられている第三羽根４３とは、一体である。つまり、テーパ筒部３３の内周面３７から胴部３１の内周面３４まで連続している羽根２５（４１，４３）が、設けられている。第一羽根４１と第三羽根４３とがひとつながりにある（つまり、切れ目なしに続いている）。このひとつながりの羽根２５（４１，４３）とは別の羽根２５として、壁部３２の内壁面３８に第二羽根４２が設けられている。第二羽根４２は、壁部３２の内壁面３８に沿って径方向に延びて設けられている。

第一羽根４１の内周面３４からの高さは、軸方向一方側よりも軸方向他方側の方が高くてもよいが、図８に示される形態では、軸方向一方側の高さｈ１と軸方向他方側の高さｈ２とは同じである（ｈ１＝ｈ２）。第一羽根４１の高さは、軸方向に沿って一定である。

図９は、図８の矢印Ａ−Ａにおける断面図である。図９に示されるように、胴部３１の複数（図例では四つ）の第一羽根４１と、壁部３２の複数（図例では四つ）の第二羽根４２とは、周方向の位置が異なって設けられている。つまり、軸方向に沿って見ると、周方向で隣り合う第一羽根４１，４１の間に、第二羽根４２が設けられている。このため、軸方向に沿って見ると、周方向に沿って、第一羽根４１と第二羽根４２とが交互に配置される。

以上より、図８に示す形態の処理容器１１は、筒状である容器本体２０を備える。容器本体２０は、円筒形状の胴部３１と、胴部３１の軸方向一方側に設けられているテーパ筒部３３と、胴部３１の軸方向他方側に設けられている壁部３２とを有する。処理容器１１は、被処理物を撹拌するために、胴部３１の内周面３４に設けられている複数の第一羽根４１と、第一羽根４１と異なる周方向位置において壁部３２の内壁面に３８設けられている複数の第二羽根４２とを有する。壁部３２側においても羽根２５（第二羽根４２）が設けられていることから、この処理容器１１によれば、壁部３２側においても撹拌性能が高くなる。

この結果、図８に示す処理容器１１を備えている熱処理装置１０によれば、多くの被処理物を同時に熱処理する場合であっても、ムラが生じるのを抑えることが可能となる。

〔導入管２３及びガス導入先端部２４の構成〕
図１０は、処理容器１１の軸方向他方側の構成を示す断面図である。前記のとおり、第二筒体２２内に導入管２３が設けられる。導入管２３は、容器本体２０に向かって熱処理用のガスを通すための部材である。導入管２３は、軸方向一方側の先端に、ガスを容器本体２０内に噴出するためのガス導入先端部（ノズル）２４を有する。ガス導入先端部２４には、複数の噴出孔２４ａが形成されており、この噴出孔２４ａからガスを噴出する。

前記のとおり、第二筒体２２は、容器本体２０と溶接により接合されている（溶接部３６）。第二筒体２２は、容器本体２０と同じ鋳鋼製である。これに対して、導入管２３は、耐ガス性の高いステンレス鋼製である。ガス導入先端部２４は、鋳鋼製（収容容器１１と同じ耐熱鋳鋼製）である。容器本体２０の壁部３２に形成されている開口孔３９に、環状の部材であるスペーサリング５０が取り付けられる。スペーサリング５０は、溶接により開口孔３９に固定される。スペーサリング５０は、例えば鋳鋼製とすることができる。なお、各部の材質は前記説明に限定されない。

ガス導入先端部２４は、環状の大径環状部５１と、有底筒状の小径環状部５２とを有する。導入管２３が有する直線状の管本体２６の端部２６ａに、ガス導入先端部２４が取り付けられる。本実施形態では、大径環状部５１に雄ねじが形成され、導入管２３（端部２６ａ）に雌ねじが形成され、これらが螺合することにより、ガス導入先端部２４は導入管２３に固定される。大径環状部５１は、スペーサリング５０の内径よりも大きな外径を有する。小径環状部５２は、大径環状部５１よりも外径が小さくスペーサリング５０の内径よりも外径が小さい。このため、小径環状部５２はスペーサリング５０の内周側を挿通する。噴出孔２４ａは小径環状部５２に複数設けられている。

このように、本実施形態では、処理容器１１は、容器本体２０の軸方向他方側に設けられる第二筒体２２を備える。第二筒体２２の内周側に導入管２３が設けられており、容器本体２０の軸方向他方側は二重管構造を有する。本実施形態では、第二筒体２２を、容器本体２０とあわせて鋳鋼製とし、導入管２３をステンレス製とする。二重管構造とすることで、ガスが通過する流路を構成する部分（導入管２３）を、耐ガス性を有する材料（ステンレス鋼）とすることができる。

前記のとおり、ガス導入先端部２４は、管本体２６の端部２６ａに固定された大径環状部５１と、小径環状部５２とを有する。大径環状部５１は、スペーサリング５０の内径よりも大きな外径を有する。小径環状部５２は、大径環状部５１よりも外径が小さくスペーサリング５０の内周側を挿通する。このため、ガス導入先端部２４が端部２６ａに固定された導入管２３を、第二筒体２２内に対して軸方向他方側から挿入し、大径環状部５１を、スペーサリング５０に対して軸方向について突き合わせると、小径環状部５２がスペーサリング５０を挿通し、この小径環状部５２の噴出孔２４ａが容器本体２０側に露出する構成となる。これにより、ガス導入先端部２４を有する導入管２３の組み立てが容易となり、導入管２３を通過したガスを噴出孔２４ａから容器本体２０内に噴出させる構成が簡単に得られる。

前記のとおり、本実施形態では（図１参照）、被処理物を容器本体２０に投入する際、壁部３２側がテーパ筒部３３側よりも低くなるように処理容器１１の中心軸Ｃを傾斜させる。このため、被処理物が、容器本体２０に投入されると、壁部３２側に多く偏って収容される場合がある。図１０に示すように、壁部３２の内壁面３８は、平滑な面のみにより構成されておらず、ガス導入先端部２４が突出し、形状が少し複雑となる。内壁面３８の形状が複雑となり凹凸等が存在していると、投入した被処理物が挟まるなどして残留するおそれがある。仮に残留した被処理物が、次に熱処理する被処理物と混ざると、これら被処理物は不良として扱われ、廃棄される。そこで、本実施形態では、このような被処理物の残留を防ぐために、壁部３２の開口孔３９にスペーサリング５０が設けられている。すなわち、スペーサリング５０は、開口孔３９とガス導入先端部２４との間に形成される環状の空間４９を埋めている。スペーサリング５０は開口孔３９を閉じるようにして設けられていて、内壁面３８において（できるだけ）凹部が生じないようにしている。

このように、本実施形態では、処理容器１１は、容器本体２０に向かってガスを通すために、容器本体２０の軸方向他方側に導入管２３が設けられる。導入管２３は、ガス導入先端部２４を有し、ガス導入先端部２４は、壁部３２に形成されている開口孔３９を貫通して設けられ、容器本体２０内にガスを噴出する。そして、開口孔３９とガス導入先端部２４との間に形成される環状の空間４９に、スペーサリング５０が設けられており、この環状の空間４９をスペーサリング５０が埋める。この構成によれば、複数の被処理物の熱処理が終わって被処理物の入れ替えの際に、壁部３２側において被処理物が隙間等に挟まるなどして残留するのを、スペーサリング５０によって防ぐことが可能となる。この結果、不良として扱われる被処理物の発生を防ぐことが可能となる。

〔処理容器１１の構成について〕
前記のとおり、前記各形態の処理容器１１は（例えば図２において）、容器本体２０、第一筒体２１、及び第二筒体２２が溶接により接合されて構成される。ここで、経年劣化等により、溶接部（溶接シームの部分）は強度的に弱点となりやすく、溶接部が処理容器１１の寿命低下の原因となることがある。そこで、前記各形態の処理容器１１では、溶接部が熱の影響を受けにくい位置とされている。この構成について具体的に説明する。

図１に示されるように、熱処理装置１０は、容器本体２０を囲う断熱材１５の壁を備える。断熱材１５の壁には、（中心軸Ｃが水平の状態で）上下の壁５５，５６、軸方向両側の壁１８，１９、及び（図示していない）軸方向の直交方向両側の壁が含まれる。本実施形態では、これらの壁のうち、軸方向一方側の壁を「第一の壁１８」と呼び、軸方向他方側の壁を「第二壁１９」と呼んで説明している。加熱装置１２のヒータ１２ａは、第一の壁１８及び第二の壁１９以外の壁に設けられる。以下において、処理容器１１の構成を、図２に示す形態を例として説明する。

図２において、前記のとおり、処理容器１１は、軸方向について中央に位置する容器本体２０の他に、被処理物の投入及び排出側となる容器本体２０の軸方向一方側に設けられている第一筒体２１と、熱処理用のガスの導入側となる容器本体２０の軸方向他方側に設けられている第二筒体２２とを備える。容器本体２０の一部（端部３３ａ）と共に第一筒体２１は、断熱材１５の第一の壁１８を貫通している。そして、第一筒体２１は、第一の壁１８から突出している。容器本体２０の他部（小筒部３２ｂ）と共に第二筒体２２は、断熱材１５の第二の壁１９を貫通している。そして、第二筒体２２は、断熱材１５の第二の壁１９から突出している。

胴部３１、テーパ筒部３３、及び壁部３２を含む容器本体２０は、前記のとおりシームレス構造を有する。つまり、胴部３１、テーパ筒部３３、及び壁部３２は、羽根２５を含めて、鋳造により一体成形されている。このような容器本体２０と第一筒体２１とが第一の壁１８の近傍位置において溶接接合された構造となっている。つまり、溶接部３５は、第一の壁１８の近傍に位置する。特に図２に示す形態では、第一の壁１８の厚さ方向の範囲内に、溶接部３５が設けられている。軸方向他方側において、容器本体２０と第二筒体２２とが第二の壁１９の近傍位置において溶接接合されている。つまり、溶接部３６は、第二の壁１９の近傍に位置する。特に図２に示す形態では、第二の壁１９の厚さ方向の範囲内に、溶接部３６が設けられている。このような処理容器１１によれば、熱影響の小さい部分が溶接接合された構成となる。しかも、本実施形態では、溶接部３５，３６が、加熱装置１２のヒータ１２ａから離れている。この結果、溶接部３５，３６が処理容器１１の寿命低下の原因となりにくい。

〔熱処理装置１０について〕
図１に示す熱処理装置１０は、前記各形態の羽根２５を含む処理容器１１を備えることができる。この熱処理装置１０は、被処理物を収容する（前記各形態の）処理容器１１と、この処理容器１１内の被処理物を加熱するための加熱装置１２と、処理容器１１の中心軸Ｃの傾斜角度を変更する姿勢変更機構１３と、処理容器１１をその中心軸Ｃ回りに回転させる回転機構１４とを備える。この熱処理装置１０が備える（前記各形態の）処理容器１１によれば、被処理物を効率よく撹拌することができることから、複数の被処理物における熱処理の均一性を高めることができ、熱処理性能を高めることが可能となる。

〔その他〕
今回開示した実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の権利範囲は、上述の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の範囲に記載された構成と均等の範囲内でのすべての変更が含まれる。例えば、加熱装置１２、姿勢変更機構１３、及び回転機構１４は、図示した形態以外であってもよい。

１０：熱処理装置１１：処理容器１２：加熱装置
１３：姿勢変更機構１４：回転機構１５：断熱材
１８：第一の壁１９：第二の壁２０：容器本体
２１：第一筒体２２：第二筒体２３：導入管
２４：ガス導入先端部２４ａ：噴出孔２６：管本体
２６ａ：端部３１：胴部３２：壁部
３３：テーパ筒部３５：溶接部３６：溶接部
３９：開口孔４９：環状の空間５０：スペーサリング（環状の部材）
５１：大径環状部５２：小径環状部Ｃ：中心軸

Claims

円筒形状の胴部と、前記胴部の軸方向一方側に設けられているテーパ筒部と、前記胴部の軸方向他方側に設けられている壁部と、を有する容器本体を備え、前記テーパ筒部を通じて複数の被処理物を当該容器本体内に投入する際に前記壁部側が当該テーパ筒部側よりも低くなるように中心軸が傾けられると共に、前記被処理物を熱処理する際に中心軸回りに回転する処理容器であって、
前記容器本体に向かってガスを通すために当該容器本体の軸方向他方側に設けられた導入管を備え、
前記導入管は、前記壁部に形成されている開口孔を貫通して設けられ、前記容器本体内にガスを噴出するガス導入先端部を有し、
前記開口孔と前記ガス導入先端部との間に形成される環状の空間を埋めるように、当該環状の空間に環状の部材が設けられている、処理容器。
前記被処理物の投入及び排出側となる前記容器本体の軸方向一方側に設けられる第一筒体と、前記容器本体の軸方向他方側に設けられる第二筒体と、を更に備え、
前記導入管は前記第二筒体の内周側に設けられ、前記容器本体の軸方向他方側は二重管構造を有する、請求項１に記載の処理容器。
前記環状の部材は、前記開口孔に固定されており、
前記ガス導入先端部は、前記導入管が有する管本体の端部に固定されており、
前記ガス導入先端部は、前記管本体の端部に固定され前記環状の部材の内径よりも大きな外径を有する大径環状部と、当該大径環状部よりも外径が小さく前記環状の部材の内周側を挿通する小径環状部と、を有し、当該小径環状部にガスの噴出孔が複数設けられている、請求項２に記載の処理容器。
被処理物を収容する処理容器と、前記処理容器内の被処理物を加熱するための加熱装置と、前記処理容器の中心軸の傾斜角度を変更する姿勢変更機構と、前記処理容器を当該処理容器の中心軸回りに回転させる回転機構と、を備え、
前記処理容器は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の処理容器である、熱処理装置。
前記容器本体を囲う断熱材の壁を更に備え、
前記処理容器は、前記被処理物の投入及び排出側となる前記容器本体の軸方向一方側に設けられ前記断熱材の第一の壁から突出する第一筒体と、熱処理用のガスの導入側となる前記容器本体の軸方向他方側に設けられ前記断熱材の第二の壁から突出する第二筒体と、を備え、
前記容器本体はシームレス構造を有し、
前記容器本体と前記第一筒体とが前記第一の壁の近傍位置において溶接接合され、前記容器本体と前記第二筒体とが前記第二の壁の近傍位置において溶接接合されている、請求項４に記載の熱処理装置。