JP2019214769A - 真空浸炭装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被処理物の設置箇所に関わらずファンおよび熱交換器を用いて被処理物を均一に冷却する真空浸炭装置を提供する。【解決手段】被処理物Ｗに対して減圧雰囲気下で浸炭処理を行う浸炭室２と、被処理物Ｗを浸炭処理した後に油９を用いて焼入処理を行う焼入槽３と、浸炭室２および焼入槽３に隣接した中間室４と、を備えた真空浸炭装置１において、中間室４には熱交換器１０を設けて、その上方に排気ダクト１１を設けた上でシロッコファン７をさらに設ける。【選択図】図２

Description

本発明は、被処理物を減圧雰囲気下で浸炭し、その後に焼入処理を行う真空浸炭装置に関する。

自動車部品に代表される機械部品は、その強度を高めるために浸炭処理を行う。浸炭処理を行った後、焼入油等を満たした焼入槽に機械部品を浸漬する、いわゆる油焼入れが行われる。

油焼入れ前の機械部品は、浸炭処理した後に所定の温度まで一旦冷却される。このとき、機械部品（被処理物）の大きさや材質によって冷却する速度が異なる。油焼入れ前の被処理物の温度により機械部品の組織が大きく変化するので、その温度の管理は重要になる。

例えば、特許文献１に開示された熱処理装置では油焼入れ前の被処理物の表面温度を赤外線カメラにより測定し、被処理物の温度を常に把握することで最適な温度で被処理物を焼入処理できることが説明されている。また、特許文献１に開示されている熱処理装置には熱交換器およびファンが設けられている。これらの機器を用いて熱処理装置の外部から導入される冷却ガス（窒素ガス）を被処理物の上方から吹き付けることで、被処理物の冷却速度を高める点が説明されている。

しかし、特許文献１に開示された熱処理装置では被処理物の上方からのみ冷却ガスが吹き付けられるので、被処理物の上方，中心部，下方のそれぞれの設置位置で冷却速度が各々異なる。そのため、多数の被処理物を一度に冷却する場合には同装置内に設置される箇所で冷却速度が異なり、処理すべき被処理物が多い場合には均一に冷却できないという問題がある。

そこで、特許文献２ないし４に開示された熱処理装置では同装置内の冷却ガスの流れを制御することで、多数の被処理物であっても均一に冷却できる点が説明されている。具体的には、被処理物に対して浸炭処理を行う空間（浸炭処理室）や焼入れ油（冷却油）が貯留された油槽を備えた熱処理装置において、被処理物を冷却するファン（冷却ファン）と熱交換器を内部に設けた構造が開示されている。

この構造により、被処理物を冷却する冷却ガスをファン、熱交換器、被処理物の順に循環し、さらに整流板も適所に配置することで、熱処理装置内に流れる冷却ガスの流れを均質化し、被処理物に対して均一に熱処理できることが説明されている。

特開２０１４−２３７８８６号公報 特開２００４−２５０７８２号公報 特開２０１０−１０７１９３号公報 特開２０１０−１０７１９４号公報

しかし、特許文献２ないし４に開示された熱処理装置では被処理物を冷却する冷却ガスがファンまたは熱交換器を最初に通過する。そのため、ファンまたは熱交換器に近接する被処理物は冷却の効果が大きいが、ファンまたは熱交換器から最も離れた被処理物は冷却の効果が（相対的に）小さい。結果として、熱処理装置内における被処理物の設置箇所によって冷却ガスによる冷却の効果に差が生じる。

そこで、本発明では被処理物に浸炭処理を行う浸炭室および被処理物を焼入れする焼入槽に加えて、ファンおよび熱交換器を備えた真空浸炭装置において、被処理物の設置箇所に関わらずファンおよび熱交換器を用いて被処理物を均一に冷却する真空浸炭装置を提供することを課題とする。

前述した課題を解決するために、本発明は被処理物に対して減圧雰囲気下で浸炭処理を行う浸炭室と、被処理物を浸炭処理した後に油を用いて焼入処理を行う焼入槽と、浸炭室および焼入槽に隣接した中間室を備えた真空浸炭装置において、この中間室に熱交換器を設けて、さらに熱交換器の上方に排気ダクトを、熱交換器の側方には第１整流板を有する真空浸炭装置とした。この排気ダクトの上方にはシロッコファンをさらに設けても良い。

熱交換器と焼入槽との間に中央部に孔部を有する仕切り板をさらに設けたり、熱交換器の下方に熱交換器側から焼き入槽側に向けて傾斜した形態で第２整流板をさらに設けても構わない。

本発明に係る真空浸炭装置には、被処理物を中心にしてその上方に熱交換器、排気ダクト、さらにシロッコファンを鉛直方向に設ける構造とした。そして、その熱交換器の周囲には被処理物を冷却するガス（冷却ガス）を鉛直方向のみに流すための第１整流板を配置した。この構造により、冷却ガスは被処理物の下方から流れて、熱交換器、排気ダクト、シロッコファンの順に流れていく（循環する）。

つまり、中間室内における冷却ガスの流れは鉛直下方から鉛直上方に向けての流れとなり、中間室の下方側に設置された被処理物は上方側に設置された被処理物よりも最初に冷却ガスに接触し、上方側に設置された被処理物は熱交換器による冷却効果によって各々均等に冷却される効果を奏する。

本発明の真空浸炭装置１の模式断面図である。 図１に示す真空浸炭装置１のＸ−Ｘ線断面図である。 図２に示す真空浸炭装置１のＡ−Ａ線断面図である。 第２整流板２２の異なる実施形態を示す模式図である。

本発明の実施形態の一例について図面を用いて説明する。本発明の実施形態の一例である真空浸炭装置１の模式断面図（図２に示す真空浸炭装置１のＹ−Ｙ線断面図）を図１、図１に示す真空浸炭装置１のＸ−Ｘ線断面図を図２、図２に示す真空浸炭装置１のＡ−Ａ線断面図を図３にそれぞれ示す。

本発明の真空浸炭装置１は、図１ないし図３に示すように既存の真空浸炭装置と同様に
被処理物Ｗに対して減圧雰囲気下で浸炭処理を行う浸炭室２と、被処理物Ｗを浸炭処理した後に油９を用いて焼入処理を行う焼入槽３と、浸炭室２および焼入槽３に隣接して被処理物Ｗの搬出入を行う中間室４を備える。

浸炭室２および中間室４は、図示しない真空ポンプ等を用いて内部を減圧した状態で被処理物Ｗを処理する空間である。浸炭室２と中間室４の間には図２および図３に示すように仕切り扉５が設置されている。この仕切り扉５は、浸炭処理時に使用する浸炭ガスや複数の加熱部品６，６を加熱した際の高温雰囲気を浸炭室２と中間室４と間で完全に遮断する役割がある。

焼入槽３は中間室４の下方に設置されており、常に油９で満たされている。焼入槽３は、浸炭室２にて浸炭処理された被処理物Ｗを浸炭室２から中間室４へ移動して、その後に被処理物Ｗを焼入槽３内に浸漬することで油焼入れ処理を行う。中間室４と浸炭室２の間における被処理物Ｗの移動や中間室４と焼入槽３の間における被処理物Ｗの移動は、図示しない昇降機等の装置を用いて上下方向や奥行き方向へ移動させることで被処理物Ｗを自在に運搬できる。また、図２および図３に示すように真空浸炭装置１の正面側に設けられた正面扉８を開閉することで、真空浸炭装置１内（中間室４内）に被処理物Ｗを搬出入できる。

この中間室４内には、図１および図２に示すように被処理物Ｗの上方に位置に熱交換器１０およびシロッコファン７が設置されている。設置の形態は、被処理物Ｗから近い順に、 熱交換器１０、シロッコファン７とする。熱交換器１０は、その下方に位置する被処理物Ｗの周囲を通過する熱風の温度を低下させる役割を果たす。また、シロッコファン７は、下方に位置する熱交換器１０から排出された空気を中間室４内の上方で拡散させる役割を果たす。

特に、図１および図２に示すように熱交換器１０とシロッコファン７の間に排気ダクト１１を設けることで、熱交換器１０から排出された空気をシロッコファン７へ効率的に送り込む。また、熱交換器１０の周囲（側方）に第１整流板２１、下方側に中央に孔部Ｈを有する仕切り板１２をそれぞれ設置する。

この仕切り板１２に孔部Ｈを有することで浸炭室２にて浸炭処理を終えた被処理物Ｗが中間室４に入ると、被処理物Ｗから発生した熱または熱風は、仕切り板１２の孔部Ｈを通過して上方に設置されている熱交換器１０に効率的に集約される。

また、熱交換器１０の周囲（側方）には第１整流板２１が備え付けられているので、仕切り板１２の孔部Ｈを介して上昇した熱風は、熱交換器１０側から分散することなく、熱交換器１０の下面または側面に集約できる。

さらに、図２および図３に示すように中間室４内には仕切り板１２の下方側にも別個の整流板（第２整流板２２）を設けることが好ましい。第２整流板２２を設けることで被処理物Ｗから発生した熱または熱風を周囲に分散することを防止し、結果として被処理物Ｗからの熱風を仕切り板１２の孔部Ｈに向けて一層集中させることができる。また、シロッコファン７から送られてきた気流（対流）を減速することなく、被処理物Ｗの下方に集中させることができる。

なお、第２整流板２２の設置形態としては、図１および図２に示すように第１整流板２１や仕切り板１２と一体的に構成しても良いし、下方側の端部を焼入槽３の油面直上まで延長して設けても良い。また、第２整流板２２と被処理物Ｗの間に別個の整流板（第３整流板３２）を追加で設けることもできる。第２整流板２２の異なる設置形態を図４に示す。

この場合に、第２整流板２２を図４に示すように平板部分２２ａと傾斜部分２２ｂに分けて形成したり、第３整流板３２も平板部分３２ａと傾斜部分３２ｂの様に異なる形状にして形成することもできる。

１ 真空浸炭装置
２ 浸炭室
３ 焼入槽
４ 中間室
５ 仕切り扉
６ 加熱部品
７ シロッコファン
８ 正面扉
９ 焼入油
１０ 熱交換器
１１ 排気ダクト
１２ 仕切り板
２１ 第１整流板
２２（２２ａ，２２ｂ） 第２整流板
３２（３２ａ，３２ｂ） 第３整流板
Ｈ 孔部（開口部）
Ｗ 被処理物（ワーク）

Claims (4)

1. 被処理物に対して減圧雰囲気下で浸炭処理を行う浸炭室と、前記被処理物を浸炭処理した後に油を用いて焼入処理を行う焼入槽と、前記浸炭室および前記焼入槽に隣接した中間室と、を備えた真空浸炭装置であって、
   前記中間室には熱交換器が設けられており、前記熱交換器の上方には排気ダクトを、前記熱交換器の側方には第１整流板がさらに設けられていることを特徴とする真空浸炭装置。
2. 前記排気ダクトの上方にはシロッコファンがさらに設けられていることを特徴とする請求項１に記載の真空浸炭装置。
3. 前記熱交換器と前記焼入槽との間には、中央部に孔部を有する仕切り板がさらに設けられていることを特徴とする請求項２に記載の真空浸炭装置。
4. 前記熱交換器の下方には、前記熱交換器側から前記焼入槽側に向けて傾斜した形態で 前記第２整流板がさらに設けられていることを特徴とする請求項３に記載の真空浸炭装置。

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