JP2019215101A - 回転式熱処理炉 - Google Patents

Abstract

【課題】設置平面積を小さくして小型化でき、かつ、加熱室と均熱室の温度制御を容易に行うことができ、構造が簡素な回転式熱処理炉を提供する。【解決手段】平面円形状の炉壁１０の内部に、同心状に、周方向に配置した複数の格納室２１を一段又は多段状に設けた平面ドーナッツ状の回転収納体２０を設け、回転収納体２０の内部空間を、その中心から径方向に延びる二つの仕切り壁２２によって二つの空間部に区画し、その一方を加熱室２３とし、他方を均熱室２４とした回転式熱処理において、加熱室２３の上方に一つの加熱循環ファン３０設け、均熱室２４の上方に一つ又は二つ以上の均熱循環ファン３１を設ける。【選択図】図３

Description

本発明は、熱風を循環させてアルミニウム合金などのワーク（被加熱物）に熱処理を施す、加熱室と均熱室を備えた回転式熱処理炉に関するものである。

従来、例えば、アルミニウム合金等のワークに熱処理を施すために、加熱室と均熱室を備えた熱風循環式の熱処理炉が使用されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載の熱処理炉は、複数のワークを格納した格納回転体と、その側方に配置したバーナ及び一つのファンを備え、格納回転体を回転させながら、その側方からファンによって熱風を供給する構成である。
この熱処理炉は、格納回転体の側方にバーナとファンを設けた構成であるため、必然的に、設置平面積が大きくなってしまい、製造コストが嵩む。

一方で、格納回転体の上方にバーナと一つのファンを設けた熱処理炉が開示されている（例えば、特許文献２参照）。
この熱処理炉は、格納回転体の上方にバーナと一つのファンを設ける共に、ファンの直下に設けた円筒体に、垂直方向に一対の湾曲状の仕切りを固定し、両仕切りで設定される入口開口角度を、出口開口角度よりも狭くして熱風の速度を変化させることにより、加熱ゾーンと均熱ゾーンを形成している。

この特許文献２に記載の熱処理炉は、バーナとファンを格納回転体の上方に配置しているので、設置平面積を小さくして小型化することができるという利点がある。

国際公開第２０１５／１０５０２６号公報 特許第４３７８４３２号公報

しかしながら、特許文献２に記載の熱処理炉は、上記したように、設置平面積を小さくして小型化することができるといった利点があるものの、一対の湾曲状の仕切りによって形成される入口開口角度と出口開口角度によって加熱ゾーン（加熱室）と均熱ゾーン（均熱室）を形成するので、両ゾーンの温度制御が困難であるといった問題がある。
仕切りが固定されているため、その形状（すなわち、入口開口角度と出口開口角度）を変えることができず、両ゾーンに供給する熱風の量を自在に制御することが困難なためである。
また、この特許文献２に記載の熱処理炉は、湾曲状の仕切りを必要とするので構造が複雑になり、そのため製造が厄介で、製造コストが嵩むといった問題もある。

そこで、本発明の目的とするところは、設置平面積を小さくして小型化でき、かつ、加熱室と均熱室の温度制御を容易に行うことができ、構造が簡素な回転式熱処理炉を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明の回転式熱処理炉（１）は、平面円形状の炉壁（１０）の内部に、同心状に、周方向に配置した複数の格納室（２１）を一段又は多段状に設けた平面ドーナッツ状の回転収納体（２０）を設け、前記回転収納体（２０）の内部空間を、その中心から径方向に延びる二つの仕切り壁（２２）によって二つの空間部に区画し、その一方を加熱室（２３）とし、他方を均熱室（２４）とした回転式の熱処理炉であって、
前記加熱室（２３）の上方に一つの加熱循環ファン（３０）設け、
前記均熱室（２４）の上方に一つ又は二つ以上の均熱循環ファン（３０）を設けたことを特徴とする。

また、本発明の回転式熱処理炉（１）は、前記均熱室（２４）を、前記回転収納体（２０）の内部空間を、その中心から径方向に延びる均熱仕切り壁（２２）によって二つの空間部に区画した二つの均熱室（２４）とし、
前記二つの均熱室（２４）のそれぞれの上方に一つの均熱循環ファン（３０）を設けたことを特徴とする。

また、本発明の回転式熱処理炉（１）は、前記二つの均熱室（２４）を区画する均熱仕切り壁（２２）を除いて、前記二つの均熱室（２４）を連通させたことを特徴とする。

また、本発明の回転式熱処理炉（１）は、前記加熱循環ファン（３０）から送られる熱風が、前記回転収納体（２０）の内周面側から前記各段の格納室（２１）に侵入して前記周方向外方に通過した後、上昇し、前記加熱循環ファン（３０）に戻るように構成したことを特徴とする。

また、本発明の回転式熱処理炉（１）は、前記均熱循環ファン（３０）から送られる熱風が、前記回転収納体（２０）の内周面側を下降し、その下側を前記周方向外方に通過して、前記回転収納体（２０）の外周面側を上昇し、前記均熱循環ファン（３０）に戻るように構成したことを特徴とする。

さらに、本発明の回転式熱処理炉（１）は、前記加熱室（２３）の上流側に、前記格納室（２１）に対してワーク（Ｗ）を出し入れするための出入り開口部（１４）を一つ設けたことを特徴とする。

ここで、上記括弧内の記号は、図面および後述する発明を実施するための形態に掲載された対応要素または対応事項を示す。

本発明の回転式熱処理炉によれば、平面円形状の炉壁の内部に、同心状に、周方向に配置した複数の格納室を一段又は多段状に設けた平面ドーナッツ状の回転収納体を設け、回転収納体の内部空間を、その中心から径方向に延びる二つの仕切り壁によって二つの空間部に区画し、その一方を加熱室とし、他方を均熱室とした回転式の熱処理炉において、加熱室の上方に一つの加熱循環ファン設け、均熱室の上方に一つ又は二つ以上の均熱循環ファンを設けたので、当該回転式熱処理炉の設置平面積を小さくして小型化を図ることができる。従って、製造コストを削減できる。

また、加熱室の上方に一つの加熱循環ファン設け、均熱室の上方に一つ又は二つ以上の均熱循環ファンを設けたことにより、加熱循環ファン及び均熱循環ファンの回転速度を制御することによって、加熱室及び均熱室からそれぞれの格納室に供給あるいは作用させる熱風の量を自在に調整することができる。従って、それぞれの格納室の温度を容易に制御することができる。

さらに、特許文献２に記載の熱処理炉のような湾曲状の仕切りを必要としないので、簡易な構造とすることができ、製造コストをさらに削減することができる。

また、本発明の回転式熱処理炉は、均熱室を、回転収納体の内部空間を、その中心から径方向に延びる均熱仕切り壁によって二つの空間部に区画した二つの均熱室とし、その二つの均等室のそれぞれの上方に一つの均熱循環ファンを設けたので、それぞれの均熱室に供給する熱風の量を、それぞれの均熱循環ファンによって調整することができる。
これにより、それぞれの均熱室に対応する格納室の温度を容易に制御することができる。

また、本発明の回転式熱処理炉は、二つの均熱室を区画する均熱仕切り壁を除いて、二つの均熱室を連通させたので、一つのファンによって二つの均熱室に熱風を供給することができる。
これにより、当該熱処理炉の構造をさらに簡素化することができる。

また、本発明の回転式熱処理炉によれば、加熱循環ファンから送られる熱風が、回転収納体の内周面側から各段の格納室に侵入して、回転収納体の周方向外方に通過した後、上昇し、加熱循環ファンに戻るように構成したので、加熱室に対応する回転収納体の各段の格納室の温度を、ワークを加熱するに充分に高い温度で効果的かつ均等に制御することができる。

また、本発明の回転式熱処理炉によれば、均熱循環ファンから送られる熱風が、回転収納体の内周面側を下降し、その下側を周方向外方に通過して、回転収納体の外周面側を上昇し、均熱循環ファンに戻るように構成したので、均熱室に対応する回転収納体の各段の格納室の温度を、ワークを均熱化するに適した温度で効果的かつ均等に制御することができる。

さらに、本発明の回転式熱処理炉によれば、加熱室の上流側に、格納室に対してワークを出し入れするための出入り開口部を一つ設けたので、一つの開口部でワークを出し入れすることができる。
これにより、当該回転式熱処理炉の構造をさらに簡素化することができる。また、開口部が一つであるため、回転式熱処理炉の熱風の放出を抑制することができ、加熱及び均熱効果を高めることができる。

本発明の実施形態に係る回転式熱処理炉を示す縦断面図である。 図１に示す回転式熱処理炉の平面図である（ロボット省略）。 図１に示す回転式熱処理炉の横断面図である。 本発明の他の態様を示す横断面図である。 本発明のさらに他の態様を示す横断面図である。 本発明のさらに他の態様を示す横断面図である。

図１乃至図３を参照して、本発明の実施形態に係る回転式熱処理炉１を説明する。

本実施形態に係る回転式熱処理炉１は、熱風を循環させてアルミニウム合金などのワーク（被加熱物）Ｗに熱処理を施すものであり、炉壁１０、回転収納体２０、バーナ４０、加熱循環ファン３０、および均熱循環ファン３１を備える。

炉壁１０は、平面円形状の周壁部１１と、周壁部１１の底部に一体的に設けられた底壁部１２と、周壁部１１の上端部に一体的に設けられた天壁部１３で構成される。

回転収納体２０は、炉壁１０の内部に同心状に設けられ、ワークＷを収納する格納室２１を周方向に複数配置し、それを多段状に設けた平面ドーナッツ状である。各収納室は、その上下および周方向左右の収納室から隔壁２１ａによって独立している。
なお、本実施形態の回転収納体２０は、限定するものではないが、時計回り方向に回転するように設定して。また、この回転収納体２０は、ワークＷの出し入れを容易にするために、間欠的に回転させている。

回転収納体２０は、平面ドーナッツ状としたことで内部空間が形成されるが、この内部空間に、その中心から径方向に延びる三つの仕切り壁２２を周方向に等間隔で設けて、同一容積を持つ三つの空間部を形成している。そして、その一つを加熱室２３とし、他の二つを均熱室２４としている。

なお、加熱室２３の外周側は開放状態とすると共に、各格納室２１に熱風を案内するための整流板（図示せず）を設けている。また、均熱室２４の外周側には、熱風を回転収納体２０の下方に供給するためのガイド壁２４ａを設けている。

バーナ４０はガスバーナで構成し、周壁部１１の、加熱室２３の周方向中央部の上端部に対向する箇所に一つ設けている。こうすることによって、加熱室２３に高温の熱風をより効果的に供給することができる。なお、バーナ４０のタイプは限定されない。

加熱循環ファン３０は、天壁部１３の、加熱室２３に対向する箇所に一つ設け、加熱室２３の直上から下方に熱風を供給するように配置している。この熱風は、加熱室２３の外周側を開放状態とし、整流板を設けたことにより、回転収納体２０の内周面側から各段の格納室２１に侵入して周方向外方に通過した後、上昇し、加熱循環ファン３０に戻る。

また、均熱循環ファン３１は、天壁部１３の、一方の均熱室２４に対向する箇所に一つ設けると共に、天壁部１３の、他方の均熱室２４に対向する箇所に一つ設け、それぞれが、それに対応する均熱室２４の直上から下方に熱風を供給するように配置している。この熱風は、均熱室２４の外周側にガイド壁２４ａを設けたことにより、回転収納体２０の内周面側を下降し、その下側を周方向外方に通過して、回転収納体２０の外周面側を上昇し、均熱循環ファン３１に戻る。

また、この回転式熱処理炉１は、炉壁１０の、加熱室２３の上流側に対向する箇所に、ワークＷの出入り開口部１４を、各段の複数の格納室２１に対して一つ設けており、扉部１４ａによって開閉される。炉壁１０の外側で、この出入り開口部１４の近傍にはロボットＲを一つ配置し、この一つのロボットＲを使って、各段の格納室２１にワークＷを出し入れする。

本実施形態に係る回転式熱処理炉１は、次のように作動させることができる。
まず、ロボットＲによってワークＷを各段の格納室２１に収納した状態で、回転収納体２０を回転させる。
格納室２１に収納されたワークＷは、まず、加熱室２３から供給される熱風によって加熱処理される。この加熱室２３の直上には一つの加熱循環ファン３０を配置しているので、その回転速度を調整することによって、加熱室２３から格納室２１に供給する熱風の量を調節して、その温度を制御することができる。従って、格納室２１のワークＷを加熱処理に適した温度で加熱することができる。

なお、加熱室２３の外周側は開放状態とし、かつ、整流板を設け、熱風が各格納室２１に回転収納体２０の内周面側から侵入して周方向外方に通過するように構成しているので、各格納室２１のワークＷを効果的に加熱することができる。

各格納室２１を通過した熱風は、その後、上昇して加熱循環ファン３０に戻り、バーナ４０の熱で再加熱された後、再び加熱室２３および各格納室２１に供給される。
こうした循環を繰り返してワークＷを加熱処理する。

加熱室２３を通過した熱風によって加熱処理されたワークＷは、回転収納体２０の回転によって一方（最初）の均熱室２４の外周側に達し、その均熱室２４を通過する熱風によって均熱処理される。この均熱室２４の直上には均熱循環ファン３１を設けているので、その回転数を調節することによって、各格納室２１に作用する熱風の温度を自在に制御することができる。これによって、ワークＷを均熱に適した温度で効果的に処理することができる。

なお、この熱風は、均熱室２４の外周側に設けたガイド壁２４ａによって、回転収納体２０の内周面側を下降し、その下側を周方向外方に通過して、回転収納体２０の外周面側を上昇する。このように、熱風が各収納体に侵入しないように設定しているので、各収納体のワークＷにさらに好適な均熱処理を施すことができる。

回転収納体２０の外周面側を上昇した熱風は均熱循環ファン３１に戻り、バーナ４０の熱で再加熱された後、再び均熱室２４に供給される。こうした循環を繰り返してワークＷに連続的に均熱処理する。

一方（最初）の均熱室２４を通過した熱風によって均熱処理されたワークＷは、回転収納体２０の回転によって他方の（次の）均熱室２４の外周側に達し、その均熱室２４を通過する熱風によって均熱処理される。
この均熱室２４の直上にも均熱循環ファン３１を設けているので、その回転数を調節することによって、各格納室２１に作用する熱風の温度を自在に調整することができる。これによって、ワークＷをそれに応じた温度で効果的に均熱処理することができる。

また、一方の均熱室２４と他方の均熱室２４のそれぞれに均熱循環ファン３１を設けているので、それぞれの均熱循環ファン３１の回転速度を変えることによって、一方の均熱室２４の熱風によって加熱される格納室２１の温度と、他方の均熱室２４の熱風によって加熱される格納室２１の温度を変えることもできる。
これにより、必要に応じて、ワークＷに異なる温度による二段階の均熱処理を施すことができる。

均熱処理が施された格納室２１のワークＷは、回転収納体２０の回転によって周壁に形成された出入り開口部１４の近傍に達する。そこで、出入り開口部１４は、その扉部１４ａが開かれることによって開放状態とされ、ワークＷは、ロボットＲによってその出入り開口部１４を通して取り出されて次の工程に搬送される。ワークＷが取り出された格納室２１には、同じロボットＲによって新たなワークＷが投入され、上述の加熱処理と菌熱処理が施される。このようにして、多数のワークＷを連続的に熱処理することができる。

なお、各格納室２１はその上下および周方向左右の格納室２１から隔壁２１ａによって独立しているので、出入り開口部１４を開放状態とした際に、そこから他の格納室２１の熱風が外部に逃げるのを阻止することができる。従って、回転式熱処理炉１内の温度損失を防ぐことができる。

上記実施形態では、二つの均熱室２４を、仕切り壁２２を介して区画しているが、これに限定されるものではなく、図４に示すように、二つの均熱室２４の間の仕切り壁２２を除いて（省いて）二つの均熱室２４を連通させることもできる。
その場合、その直上に設ける均熱循環ファン３１は二つとすることもでき、また、図５に示すように一つとすることもできる。

また、上記実施形態の回転式熱処理炉１は、三つの仕切り壁２２によって一つの加熱室２３と二つの均熱室２４を形成しているが、これに限定されるものではなく、図６に示すように、二つの仕切り壁２２として、一つの加熱室２３と一つの均熱室２４を形成することができる。
この場合、加熱循環ファン３０と均熱循環ファン３１は、限定されるものではないが、それぞれ一つずつ設けることができる。

１ 回転式熱処理炉
１０ 炉壁
１１ 周壁部
１２ 底壁部
１３ 天壁部
１４ 出入り開口部
１４ａ 扉部
２０ 回転収納体
２１ 格納室
２１ａ 隔壁
２２ 仕切り壁
２３ 加熱室
２４ 均熱室
２４ａ ガイド壁
３０ 加熱循環ファン
３１ 均熱循環ファン
４０ バーナ
Ｒ ロボット
Ｗ ワーク

Claims (6)

1. 平面円形状の炉壁の内部に、同心状に、周方向に配置した複数の格納室を一段又は多段状に設けた平面ドーナッツ状の回転収納体を設け、前記回転収納体の内部空間を、その中心から径方向に延びる二つの仕切り壁によって二つの空間部に区画し、その一方を加熱室とし、他方を均熱室とした回転式の熱処理炉であって、
   前記加熱室の上方に一つの加熱循環ファン設け、
   前記均熱室の上方に一つ又は二つ以上の均熱循環ファンを設けたことを特徴とする回転式熱処理炉。
2. 前記均熱室を、前記回転収納体の内部空間を、その中心から径方向に延びる均熱仕切り壁によって二つの空間部に区画した二つの均熱室とし、
   前記二つの均熱室のそれぞれの上方に一つの均熱循環ファンを設けたことを特徴とする請求項１に記載の回転式熱処理炉。
3. 前記二つの均熱室を区画する均熱仕切り壁を除いて、前記二つの均熱室を連通させたことを特徴とする請求項２に記載の回転式熱処理炉。
4. 前記加熱循環ファンから送られる熱風が、前記回転収納体の内周面側から前記各段の格納室に侵入して前記周方向外方に通過した後、上昇し、前記加熱循環ファンに戻るように構成したことを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか一つに記載の回転式熱処理炉。
5. 前記均熱循環ファンから送られる熱風が、前記回転収納体の内周面側を下降し、その下側を前記周方向外方に通過して、前記回転収納体の外周面側を上昇し、前記均熱循環ファンに戻るように構成したことを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか一つに記載の回転式熱処理。
6. 前記加熱室の上流側に、前記格納室に対してワークを出し入れするための出入り開口部を一つ設けたことを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか一つに記載の回転式熱処理炉。