JP2020085286A - ベーキング炉 - Google Patents

Abstract

【課題】省スペースを実現でき、かつ、熱損失を低減することができるベーキング炉を提供すること。【解決手段】ベーキング炉１００は、めっき後に被処理物品に対して熱処理を行うものである。ベーキング炉１００の炉体１０に、被処理物品を出し入れする開口部を有する。炉体１０の下部に、水平面内で回動する環状炉床２０が配置されている。環状炉床２０に旋回棚３０が設けられ、被処理物品が収容される複数の棚部３１が所定のピッチで放射状に、かつ、複数段配設されている。炉体１０の上部に、気体を加熱する燃焼室４０が着脱自在に設けられている。さらに、燃焼室４０から環状炉床２０に亘って炉体１０内部の気体を循環させる循環装置５０を備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、めっき後に被処理物品に対して熱処理を行うベーキング炉に関する。

電気めっきによってめっき処理膜層内に反応産物としての水素が介在することが原因で、金属をアタックしてしまい、機械的強度を落としてしまう。特にねじ、ボルト類の強度が落ちると大変なことになる。このため、水素を除去する方法が採られている。

従来、水素を除去する方法としては、一定加熱温度域にて４〜５時間かけてゆっくりと水素を追い出す処理作業が採られている。

この処理作業を行う従来のベーキング炉として、めっきにおける連続ベーキング炉が開示されている。これは、トンネル箱型タイプの処理炉であり、めっき済みのワークが収容された処理篭を炉室の搬入口から搬出口へ搬送する搬送手段を炉室のほぼ全長に亘って設け、さらにバーナにより加熱された気流を炉室全体へ循環させ温度勾配の少ない加熱環境を形成するための循環ファンを有する加熱手段を炉室に設けたものであった（特許文献１）。

また、円筒縦型段積方式を採用する従来のベーキング装置が開示されている。これは、旋回軸まわりに複数の棚部が設けられた旋回棚と、この旋回棚の旋回駆動手段と、旋回棚を取り囲む炉本体と、この炉本体内を加熱する加熱手段と、炉本体に対して被処理物品を出し入れする物品受け渡し装置とを有している。その加熱手段は、炉本体の外部に設けられたダクトにバーナとブロアーを有する構成とされていた（特許文献２）。

特開平８−５２５４号公報 特開２００５-２２６８７９号公報

しかしながら、従来のメッキにおける連続ベーキング炉においては、滞留処理時間が長いと炉長が長くなってしまい、設置スペースの問題があった。

また、従来のベーキング装置においては、炉本体が高さ方向に高くなり、建屋との取合に問題が生じ、加熱手段が炉本体の外部にダクトを介して設けてあるので、放熱が大きいという問題があった。

そこで、本発明の目的は、省スペースを実現でき、かつ、熱損失を低減することができるベーキング炉を提供することにある。

本発明のベーキング炉は、被処理物品を出し入れする開口部を有する炉体と、該炉体下部に配置され、かつ、水平面内で回動する環状炉床と、該環状炉床に被処理物品が収容される複数の棚部が所定のピッチで放射状に、かつ、複数段配設された旋回棚と、前記炉体上部に配置され、かつ、前記炉体内部で気体を加熱する燃焼室と、該燃焼室から前記環状炉床に亘って前記炉体内部の気体を循環させる循環装置とを備えている。

また、本発明のベーキング炉は、前記燃焼室が前記炉体に着脱自在に設けられていることが好ましい。

さらに、本発明のベーキング炉は、前記循環装置が前記燃焼室の気体を吸い込み前記環状炉床に向けて吐出する軸流ファンを備えていることが好ましい。

さらにまた、本発明のベーキング炉は、前記開口部を塞ぐとともに前記旋回棚の各段の棚部毎に開閉される扉部を備えていることが好ましい。

さらにまた、本発明のベーキング炉は、前記環状炉床を回動自在に支持する旋回環を備えていることが好ましい。

さらにまた、本発明のベーキング炉は、前記環状炉床が所定角度の回動と所定時間の一時停止とを繰返し、該一時停止のときに、被処理物品の出し入れを行う運搬装置を備えていることが好ましい。

本発明によれば、上記構成としたので、旋回棚に被処理物品が収納されて環状炉床が回動し、燃焼室で気体を加熱し、加熱された気体を循環装置が循環させ、これらが炉体内部で行われ、ダクトを設けること無く、省スペースを実現でき、かつ熱損失を低減することができるという効果を奏する。

また、本発明によれば、燃焼室が炉体に着脱自在に設けられている場合、分離してメンテナンスを行うことができるという効果を奏する。

さらに、本発明によれば、軸流ファンを備えている場合、そうでないときより風量が多く、効率よくエネルギーの送風を行うことができるという効果を奏する。

さらにまた、本発明によれば、旋回棚の各段の棚部毎に開閉される扉部を備えている場合、被処理物品の取出し又は投入をする棚部に対応する扉部のみを開閉し、それ以外の扉部を閉じた状態のまま保持することができ、さらに熱損失を低減することができるという効果を奏する。

さらにまた、本発明によれば、旋回環を備えている場合、環状炉床をスムーズに回動させることができるという効果を奏する。

さらにまた、本発明によれば、運搬装置を備えている場合、環状炉床が一時停止のときに、被処理物品の出し入れを効率的に行うことができるという効果を奏する。

図１は本発明に係るベーキング炉の一実施形態を示す中央縦断面図である。 図２は図１のＡ−Ａ線に相当する矢視図である。 図３は本発明に係るベーキング炉の燃焼室を脱着した炉殻の状態を示す一部分解斜視図である。 図４は図１のＢ−Ｂ線に相当する矢視図である。 図５は本発明に係るベーキング炉の炉殻に設けた扉部を示す斜視図である。 図６は扉駆動部のカバーを外した状態を拡大して示す部分切欠き正面図である。 図７は扉駆動部のカバーを外した状態を拡大して示す側面図である。 図８は図１のＣ−Ｃ線に相当する矢視図である。 図９は本発明の運搬装置の構成とその動作を示す側面視概念図である。

以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しつつ、詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施形態に何ら限定されない。

本実施形態のベーキング炉１００は、被処理物品Ｗの素材のひずみ除去又はめっき後の水素除去を目的として行う熱処理用加熱炉である。ベーキング炉１００は、図１〜図９に示すように、炉体１０と、環状炉床２０と、旋回棚３０と、燃焼室４０と、循環装置５０と、扉部６０と、旋回環７０と、運搬装置８０とを備えている。なお、ベーキング炉１００は、図示しない制御手段、記憶手段、入出力手段、表示手段、及び電源等を備えており、制御されている。

炉体１０は、図１に示すように、下部周壁部１２と、中部周壁部１３と、上部周壁部１４と、炉頂部１５とを備えている。炉頂部１５は、上部周壁部１４と同径の炉壁上部１５ａと、炉壁上部１５ａに設けられた炉の最上部又は天井部１５ｂとを有している。下部周壁部１２と中部周壁部１３と上部周壁部１４と炉壁上部１５ａは、夫々着脱自在に設けられており、組み合わされて円筒形の炉壁を構成する。以下、炉体１０の内部を炉内といい、炉体１０の外部を炉外という。

本実施形態の炉体１０は、下部周壁部１２が、炉体１０の下部の架台などの支持構造材２に据え付けられ固定されている。下部周壁部１２で囲まれた炉体１０の内側には、その中心軸下方に位置する基礎１に架台を設け、その架台に固定柱１６が立設されている。即ち、固定柱１６は、基礎１から旋回環７０及び環状炉床２０を貫通して炉内に突出している。固定柱１６のまわりに、環状炉床２０が回動可能に設けられている。

環状炉床２０は、中心軸まわりに貫通孔を有する環状に形成されており、ベーキング炉１００の炉床を構成し、炉内と対向するように配置されている。炉床は、基礎１から所定高さを有して設けられている。また、環状炉床２０のまわりに下部周壁部１２が設けられており、環状炉床２０と下部周壁部１２は、固定柱１６を同心とするように設けられている。

また、環状炉床２０と固定柱１６との間、及び環状炉床２０と下部周壁部１２との間には、例えば、ロックウィル又はブランケット等の断熱材１７がそれらの隙間を埋めるように設けられており、炉床に熱シールが施されている。環状炉床２０は、旋回環７０を介して、炉体１０下部の水平面内で固定柱１６を中心軸として回動する。環状炉床２０の上には、旋回棚３０が配置されている。

旋回棚３０は、複数の棚部３１を備えている。複数の棚部３１は、環状炉床２０の外周に等間隔で配列され、かつ、所定の高さ間隔を有して鉛直方向である上下方向に、さらに複数段配設されて段積状に設けられている。各棚部３１には、複数の被処理物品Ｗが収容された処理篭が載置される。旋回棚３０は、環状炉床２０に固定されており、環状炉床２０の回動に伴って炉内の外周側領域を旋回する。

燃焼室４０は、炉体１０の上部である炉頂部１５に配置されており、炉内で気体を加熱する。また、燃料室４０は、炉頂部１５内部において、環状炉床２０に対峙して設けられている。炉頂部１５には、図２に示すように、炉壁上部１５ａに複数のバーナ取付部４３が設けられている。バーナ取付部４３は、炉壁上部１５ａの周方向において１８０度離れた位置に配置されており、その開口方向が互いに平行となるように設けられている。炉頂部１５の各々のバーナ取付部４３に、バーナ４１が設けられている。各バーナ４１には、保炎筒４８が設けられ、保炎筒４８が炉内に突出する。バーナ４１は、燃焼室４０の気体を加熱し、保炎筒４８がその炎を保ちつつ、まっすぐに炉内に伸ばしている。

また、燃焼室４０には、複数の熱電対センサ４７を備えている。熱電対センサ４７は、炉壁上部１５ａに複数設けられている。なお、熱電対センサ４７は、燃焼室４０の他の場所や炉体１０の複数個所にも設けられている。

さらに、燃焼室４０には、バーナ４１の燃焼後の気体を廃棄する排気口４２が複数設けられている。複数の排気口４２は、燃焼室４０の内部から外部へ突出するように天井部１５ｂに鉛直方向に設けられている。排気口４２は、循環装置５０で循環された気体のうち、燃焼室４０の内部で燃えたガス量だけを、炉外へ逃がすことができる。

さらにまた、燃焼室４０を有する炉頂部１５は、図３に示すように、上部周壁部１４に着脱自在に設けられており、炉体１０から分離できる構成とされている。また、天井部１５ｂには、複数の排気口取付部４４が設けられており、排気口取付部４４に排気口４２が取り付けられる。なお、天井部１５ｂに複数の点検口４５が設けられている。

炉体１０には、下部周壁部１２から上部周壁部１４に亘って上下方向一列に開口する単一の開口部１８を有する。開口部１８は、被処理物品Ｗの出し入れをするための単数の投入口であり、取出し口をも兼ねる。天井部１５ｂには、略中央に、循環装置５０を取り付けるための循環装置取付部４６を有する。

循環装置５０は、軸流ファン５１と、ファンモータ５２と、炉内仕切り５３と、ゾーン仕切り５４と、仕切り壁５５とを備えている。循環装置５０は、図１に示す矢印の方向に、燃焼室４０から環状炉床２０に亘って炉内の気体を上下方向に循環させる。

軸流ファン５１は、循環装置取付部４６に取り付けられており、被駆動部であるファン部分が炉内で天井部１５ｂと環状炉床２０との間に配置され、燃焼室４０の気体を吸い込み環状炉床２０に向けて吐出する。

ファンモータ５２は、軸流ファン５１の駆動部であり、炉頂部１５の炉外に設けられており、軸流ファン５１を駆動する。

炉内仕切り５３は、旋回棚３０の内径と同径の筒状本体５３ａと、筒状本体５３ａより小径で、かつ、軸流ファン５１のファン部分より大径の筒状口部５３ｃと、筒状口部５３ｃと筒状本体５３ａとを接続する仕切り肩部５３ｂとを備えている。

筒状本体５３ａは、旋回棚３０に設けられており、環状炉床２０の回動に伴って回動する。本実施形態では、筒状本体５３ａは、旋回棚３０の内周側の複数の内周柱を包含する円筒状に形成されており、旋回棚３０の所定下方を含まない高さから上方まで、具体的には旋回棚３０の第３段から最上段までに設けられている。すなわち、筒状本体５３ａは、旋回棚３０のうち、設置下部から第２段までを除く部分で、炉内を外周側領域とそれよりも内側の内方側領域とに分離する。

筒状口部５３ｃは、仕切り肩部５３ｂを介して筒状本体５３ａと連設されており、旋回棚３０の最上段より更に上方へ突出している。また、筒状口部５３ｃは、軸流ファン５１のファン部分のまわりを覆っている。いわば、筒状口部５３ｃは、軸流ファン５１の吸込側のガイドの役目を果たす。

ゾーン仕切り５４は、筒状本体５３ａより小径で、かつ、筒状口部５３ｃより大径の有底筒状に形成されている。ゾーン仕切り５４は、旋回棚３０の所定下方の高さより若干高くなるように、具体的には旋回棚３０の第２段の高さより高く、旋回棚３０の第３段の高さより低い高さに形成されている。

また、ゾーン仕切り５４は、固定柱１６に固定されており、環状炉床２０が回動しても、ゾーン仕切り５４は、回動しない。ゾーン仕切り５４は、基礎１から炉内に突出する固定柱１６の頭頂部に受け部を設けて構成した底部を備えている。この底部が、環状炉床２０の上方に配置されており、環状炉床２０の内方側領域を覆っている。また、ゾーン仕切り５４は、筒状本体５３ａの下方で、かつ、炉内仕切り５３の内側に配設されており、側方の筒状上部が炉内仕切り５３の下部と一部オーバーラップしている。

さらに、ゾーン仕切り５４は、図４に示すように、側方の一部において中心軸から旋回棚３０方向に所定の開口角θで切欠かれている。この切欠かれた部分である下部ガス流れ切欠部５４ａは、旋回棚３０の第１段より更に下方から第２段までの高さに対応する高さに形成されている。この開口角θの切欠き側の領域で、ガスを積極的に旋回棚３０側に流動させる昇温ゾーン５６を構成する。即ち、ゾーン仕切り５４は、下部ガス流れ切欠部５４ａを有する部分の昇温ゾーン５６と、切欠きなき部分のキープゾーン５７とを有する炉内ゾーン構成を行う。このゾーン構成は、さらに仕切り壁５５によって細分化されている。

仕切り壁５５は、旋回棚３０の内周柱又は炉内仕切り５３から旋回棚３０の外周端まで所定のピッチで放射状に複数設けられており、かつ、旋回棚３０の設置下部から最上段までに設けられている。

炉内仕切り５３、ゾーン仕切り５４及び仕切り壁５５によるゾーン構成のなか、環状炉床２０が図４の中央の矢印で示す反時計方向に回動することで、旋回棚３０に収容された被処理物品Ｗが炉内のゾーンを移動し、ゾーン切替えが行われる。炉内のゾーン構成と作用について、以下に説明する。

燃焼室４０で加熱されたガスが、軸流ファン５１と炉内仕切り５３によって炉内の内方側領域を下降する。昇温ゾーン５６では、下部ガス流れ切欠部５４ａを通過して旋回棚３０の下方へ放射状に向かい、外周側領域で旋回棚３０の下方から上方へ向かう。昇温ゾーン５６では、このようにガスが各棚部３１の下段から上段へ流動することで、被処理物品Ｗの昇温を行う。

また、キープゾーン５７では、ゾーン仕切り５４が存在することで、ガスが、外周側領域へ向かうことを防止し、旋回棚３０を流動しなくても構わないゾーンを形成する。キープゾーン５７では、このようにして被処理物品Ｗの均熱化を行う。

さらに、仕切り壁５５を備えていることで、昇温ゾーン５６又はキープゾーン５７を、旋回する旋回棚３０において、ガスが、仕切り壁５５で区切られた列毎に流動し、隣接する列に流れることを防止している。

本実施形態のゾーン構成では、全体として炉内を、ゾーン仕切り５４が昇温ゾーン５６とキープゾーン５７とに２分割しており、仕切り壁５５が旋回棚３０を１２分割している。下部ガス流れ切欠部５４ａの開口角θは１８０度より小さく１５０度より広く設定されており、昇温ゾーン５６よりキープゾーン５７の面積が広い。この場合、炉内で旋回棚３０が旋回すると、被処理物品Ｗは、概ね、第１から第６までに６分割された昇温ゾーン５６を通り、次いで、第１から第６までに６分割されたキープゾーン５７を通ることで、１周することになる。各ゾーンの第１から第３のゾーンを前半といい、第４から第６のゾーンを後半という。

なお、棚部３１は、ガスが流動可能で、かつ、被処理物品Ｗの処理篭が載置可能に形成されており、各列の両仕切り壁５５に配設されている。勿論、処理篭もガスが流動可能に形成されている。また、炉体１０には、昇温ゾーン５６に対応する位置に点検扉６２が設けられている。

また、キープゾーン５７の終わりである第６のゾーン５９に対応する炉体１０に、単一の開口部１８を有する。開口部１８は、旋回棚３０に当接可能なシリコンの板が上下左右に設けられ、熱シールされている。また、炉体１０には、開口部１８を塞ぐ扉部６０が設けられている。

扉部６０は、複数のスライドドアがそれぞれ各段の棚部３１に対応して上下方向に縦一列に配列され、図５に示すように、開口部１８を隙間なく覆っている。また、扉部６０の各スライドドアは扉駆動部６１の駆動によって各段の棚部３１毎に開閉される。開閉される扉部６０の各スライドドアは、扉駆動部６１が以下の構成を備えているため、炉体１０の外周に沿って周方向に駆動される。なお、扉駆動部６１には、通常、カバーが設けられている。

扉駆動部６１は、開口部１８及び扉部６０に隣接して設けられており、そのカバーを外すると、図６に示すように、扉部６０の各スライドドアに対応する複数の駆動部を有している。各駆動部は、レール６３と、チェーン６４と、複数のコロ６５と、扉取付部６６と、扉スプロケット６７と、扉用減速機６８と、扉駆動モータ６９とを備えており、各々のスライドドアを個別に駆動する。

レール６３は、炉体１０の外周に沿って湾曲する帯状の板状部材からなり、炉体１０に固定されている。レール６３の長手方向が旋回棚３０の旋回方向に対応し、短手方向が炉体１０の上下方向に対応する。レール６３の上下端には、夫々長手方向にコロ６５が転動可能な軌道が設けられている。また、レール６３の表面には、長手方向に開口するチェーン用開口部が設けられ、チェーン用開口部にチェーン６４が設けられている。

チェーン６４は、複数の内リンク及び外リンクを有しており、これらのリンクがレール６３の長手方向に配列されている。配列された複数の内リンクがレール６３から炉体１０の外側方向へ突出する。

コロ６５は、転動体と、この転動体を転動可能に保持する保持器とを備えている。複数のコロ６５は、その保持器が、扉取付部６６の４か所に設けられている。コロ６５は、転動体が、レール６３の上端の軌道に２か所と、下端の軌道の２か所に、夫々転動可能に配設されている。

コロ６５は、図７に示すように、レール６３の上下端の軌道のいずれにおいても、一体化された転動体ではなく、２分割された転動体を有しており、内輪コロ６５ａと、外輪コロ６５ｂとを備えている。そして保持器が、内輪コロ６５ａと外輪コロ６５ｂとを別々に転動可能に軸挿して支持している。内輪コロ６５ａ及び外輪コロ６５ｂは、ともに左右対称の円錐状に形成されており、その円錐面がレール６３の軌道上を転動する。内輪コロ６５ａは、炉体１０側に配列され、外輪コロ６５ｂは、扉取付部６６側に配列されている。

扉取付部６６は、チェーン６４に対応する位置に噛合用開口部を有する矩形枠状に形成され、一側方に扉部６０が取り付けられている。また、扉取付部６６は、扉用減速機６８を取り付けるための設置台を備えている。

扉スプロケット６７は、扉用減速機６８の回転軸に設けられており、扉取付部６６の噛合用開口部でチェーン６４の内リンクと噛み合う。扉スプロケット６７は、扉用減速機６８の回転に伴い、チェーン６４上を回転する。

扉用減速機６８は、扉取付部６６の設置台に設けられており、扉駆動モータ６９と組み合わせて構成されている。扉用減速機６８は、扉駆動モータ６９によって駆動され、その回転速度を減じて出力する。この出力として、減速比に比例したトルクを得ることができる。

扉駆動モータ６９は、扉用減速機６８と共に扉取付部６６の設置台に設けられている。なお、扉駆動モータ６９は、減速機と一体となったギヤードモータであってもよい。

扉部６０のスライドドアは、次のように開閉駆動される。先ず、図示しない制御手段によって、扉駆動モータ６９が駆動され、扉用減速機６８の減速比に比例したトルクで扉スプロケット６７が回転する。このとき、扉スプロケット６７がチェーン６４の内リンクと噛み合って回転することで扉取付部６６がレール６３上を摺動し、扉取付部６６に取り付けられた扉部６０が炉体１０の周方向に沿ってスライドする。

ここで、コロ６５は、その転動体が別体に構成されており、内輪コロ６５ａと外輪コロ６５ｂとを備えているので、内輪コロ６５ａの転動数と、外輪コロ６５ｂの転動数を異ならせることができる。このようにして、炉体１０の外周方向距離が内輪コロ６５ａ側と外輪コロ６５ｂ側で異なっている本実施形態の円筒形の炉壁を有する炉体１０においても、コロ６５が内輪側と外輪側とで別々に異なる転動数で回転し、湾曲するレール６３に沿って転動することができる。このコロ６５の転動に伴い、扉取付部６６がレール６３上をスムーズに摺動し、扉部６０が炉体１０の外周に沿って周方向にスライド開閉可能となる。

旋回環７０は、環状炉床２０を回動自在に支持するものであり、ギア付きベアリングを有する外周側リングと、ベアリングを介して外周側リングの内側に配列される内周側リングとを有する。本実施形態のベーキング炉１００においては、NIPPON ROBALLO SLEWING RINGSのロバロ旋回環が好ましい。旋回環７０は、炉体１０の下方において、基礎１と環状炉床２０との間に設けられている。そして、旋回環７０は、図８に示すように、まわりを支持構造材２に囲まれて配設されており、旋回環７０の中央空洞に固定柱１６が貫通している。

また、旋回環７０の内周側リングは、架台を介して基礎１に固定されている。他方、旋回環７０の外周側リングは、その上方に環状炉床２０を連設して回動可能に支持し、ギアが外側リングの外周に設けられている。

本実施形態では、旋回環７０は、そのギアに噛み合うピニオンギア７１を有するウォームギア付減速機７２と、ウォームギア付減速機７２を駆動する旋回モータ７３とを備えている。ウォームギア付減速機７２は、旋回モータ７３によって駆動される。

さらに、旋回環７０は、図示しない制御手段によって、旋回モータ７３が駆動制御され、ウォームギア付減速機７２のウォーム軸が回転することによってそのウォームホイールが回転するとともにピニオンギア７１が回転する。ピニオンギア７１が回転すると、ピニオンギア７１に噛み合っている旋回環７０の外周側リングが回転し、旋回環７０の回転に伴い環状炉床２０が固定柱１６のまわりで反時計方向に回動する。

このとき、制御手段の制御によって旋回モータ７３を制御して、環状炉床２０を間欠回動させることができる。間欠回動は、まず、旋回環７０の回転を所定時間一時停止させて環状炉床２０の回動を一時停止させ、旋回棚３０内の被処理物品Ｗをそのゾーン内に保持する。次いで、旋回モータ７３を駆動して、所定時間経過後に旋回環７０を回転させて環状炉床２０を回動させる。このとき、仕切り壁５５で区切られた一つのゾーン分だけ旋回棚３０が旋回したところで、制御手段の制御によって再度所定時間、旋回環７０の回転を一時停止させ、環状炉床２０の回動を一時停止させる。被処理物品Ｗは細分化されたゾーン毎に所定時間保持されることとなる。この一時停止と回動の動作を繰り返すことが間欠回動である。

運搬装置８０は、炉外に隣接して設けられており、基礎１から炉頂部１５までの高さを有する。運搬装置８０は、図示しない制御手段によって開口部１８を介して各段の棚部３１から被処理物品Ｗの取出し及び／又は各段の棚部３１に被処理物品Ｗの投入を行う。運搬装置８０は、図９に示すように、投入アーム８１と、昇降用モータ８２と、投入アーム用モータ８３と、ジップチェーン８４とを備えている。

投入アーム８１は、被処理物品Ｗが収容された処理篭に対して、めっき工程から流れてきたコンベアからすくい上げ、炉体１０前で待機、上昇若しくは下降中の保持、棚部３１からの取出し若しくは投入に使われるものである。

昇降用モータ８２は、制御手段の制御によって、投入アーム８１を上下方向に昇降させる駆動部である。昇降用モータ８２には、投入アーム８１を吊り下げるための滑車が設けられている。この滑車には、つり合いをとるためのカウンターウエイトと、投入アーム８１とが吊り下げられており、昇降用モータ８２が駆動制御されることで、投入アーム８１が上下動及び／又は停止を繰り返す。

投入アーム用モータ８３は、制御手段の制御によって、投入アーム８１とジップチェーン８４とを水平方向に駆動させる駆動部である。例えば、環状炉床２０が一時停止しているときに、ベーキングの最終段階での被処理物品Ｗが収容された処理篭の炉外への取出しと、ベーキング処理前の被処理物品Ｗが収容された処理篭の炉内への投入とを行う。

ジップチェーン８４は、投入アーム８１に伸縮可能に設けられている。ジップチェーン８４は、複数のチェーンがジッパーのように噛み合い、強固な単数の伸縮チェーンとなる。ジップチェーン８４は、被処理物品Ｗの出し入れの際、投入アーム８１から強固な押し又は投入アーム８１への引きができるものである。ジップチェーン８４は、投入アーム用モータ８３の駆動によって、炉外の投入アーム８１から炉内の旋回棚３０に対して所定ストローク分伸張される。また、ジップチェーン８４は、投入アーム用モータ８３の駆動によって、伸張された所定ストローク分が炉内の旋回棚３０から炉外の投入アーム８１へ引き戻される。

次に、本実施形態のベーキング炉１００を用いた熱処理方法について、説明する。炉外では、めっき工程において電気めっきが行われている。他方、炉内では、環状炉床２０の回動が所定角だけ回動して所定時間一時停止しており、開口部１８を挟んで所定列の複数段の棚部３１が、扉部６０の前に正対している状態とする。このとき、コンベアを介して被処理物品Ｗが収納された処理篭がめっき工程から所定のコンベア高さで送られてくる。

まず、ベーキング処理後の被処理物品Ｗを炉外へ取り出す。即ち、昇降用モータ８２を駆動して、投入アーム８１を第１段の棚部３１の高さまで上昇させる。このとき、投入アーム８１を、第１段の棚部３１の所定の高さに対して、若干のストローク高さ分だけ低い状態で扉部６０の前で停止する。

そして、扉駆動部６１を駆動して第１段の棚部３１に対応する扉部６０のみを開き、投入アーム用モータ８３を駆動してジップチェーン８４を炉内のその棚部３１の下方に伸張させる。このとき、ジップチェーン８４は、目的の棚部３１の高さより若干のストローク高さ分だけ低い高さから進入することになる。さらに、昇降用モータ８２を駆動させて伸張したジップチェーン８４を含めて投入アーム８１を上昇させると、第１段の棚部３１の被処理物品Ｗの処理篭がジップチェーン８４上に載置された状態となる。

さらに、昇降用モータ８２を駆動して、投入アーム８１を上昇させ、差し込まれたジップチェーン８４が棚部３１から所定ストローク分だけ高くなる位置へ上昇させる。このとき、被処理物品Ｗが収納された処理篭が棚部３１から上方に持ち上げられた状態となる。この状態から、投入アーム用モータ８３が駆動されてジップチェーン８４が引き戻される。これに伴い、処理篭が、ジップチェーン８４から投入アーム８１上に移動し、炉外へ取り出される。

そして、扉駆動部６１を駆動して、開いていた扉部６０を閉じる。また、昇降用モータ８２を駆動して投入アーム８１を所定高さのコンベアまで下降させ、炉外へ取り出された処理篭を、投入アーム８１から次工程のコンベアへ搬出する。これにより、まず第１段の棚部３１のベーキング処理後の処理篭が取り出された状態となる。

次に、めっき後でベーキング処理前の被処理物品Ｗを炉内へ投入する。搬出後の投入アーム８１上に、処理前の被処理物品Ｗが収容された処理篭が載置されると、昇降用モータ８２を駆動して、投入アーム８１を第１段の棚部３１の高さまで上昇させる。このとき、投入アーム８１を、第１段の棚部３１の高さに対してさらに所定ストロークを有する高さ、即ち、棚部３１の所定の高さに対して若干の高さ分だけ高い投入高さで停止する。

そして、扉駆動部６１を駆動して第１段の棚部３１に正対する扉部６０のみを開き、投入アーム用モータ８３を駆動してジップチェーン８４をその棚部３１に対して炉外から炉内へ伸張させる。このとき、ジップチェーン８４は、目的の棚部３１の高さより若干のストローク分の高さを有して炉外から炉内へ進入することになる。ここで、昇降用モータ８２を駆動させて伸張したジップチェーン８４ごと投入アーム８１を下降させると、ジップチェーン８４上の処理篭が第１段の棚部３１に載置される。

さらに、昇降用モータ８２を駆動して、投入アーム８１を下降させ、差し込まれたジップチェーン８４を棚部３１から所定ストローク分だけ低くなる位置へ下降させる。このとき、処理篭がジップチェーン８４から離れる。この状態から、投入アーム用モータ８３を駆動するとジップチェーン８４が引き戻される。これに伴い、処理篭が、棚部３１に保持されたままとなり、炉内へ投入された状態となる。

このとき、扉駆動部６１を駆動して、開いていた扉部６０を閉じ、第１段の棚部３１への被処理物品Ｗの投入が完了した状態となる。

続いて、上記一連の工程において、処理高さを変更し、上記工程を繰り返し、第２段から最上段の棚部３１に対する被処理物品Ｗの出し入れを行う。

こうして、ベーキング処理前の被処理物品Ｗの所定列の棚部３１への投入が完了した状態となると、旋回環７０が駆動されて環状炉床２０が所定角度分だけ回動する。環状炉床２０が所定角度まで回動されると、旋回環７０の駆動が一時停止されて環状炉床２０が所定時間一時停止する。このとき、回動前にはキープゾーン５７の第５のゾーン５８にあった所定列の複数段の棚部３１が、キープゾーン５７の第６のゾーン５９に旋回移動し、扉部６０を介して開口部１８に正対することとなる。さらに上記一連の工程が繰り返され、この列の被処理物品Ｗの出し入れが行われる。この回動と一時停止に伴う動作を繰り返すことで、連続してベーキングが行われる。

すなわち、本実施形態のベーキング炉１００を用いた熱処理方法は、まず、開口部１８を介して炉外から炉内へ投入された被処理物品Ｗが、環状炉床２０の回動に伴い、昇温ゾーン５６の第１のゾーンへゾーン移動する。

次いで、昇温ゾーン５６の第１のゾーンで所定時間一時停止した後、昇温ゾーン５６の第２のゾーンへゾーン移動し、第２のゾーンで所定時間一時停止する。この回動と一時停止の一連のタイミングを繰返し、昇温ゾーン５６の第１のゾーンから第６のゾーンまでのゾーン移動が行われ、被処理物品Ｗの昇温が行われる。

昇温が行われた被処理物品Ｗが、環状炉床２０の回動に伴い、キープゾーン５７の第１のゾーンへゾーン移動する。さらに、環状炉床２０の回動と一時停止の一連のタイミングを繰返し、キープゾーン５７の第１のゾーンから第６のゾーン５９までのゾーン移動が行われ、被処理物品Ｗの均熱化が行われる。

被処理物品Ｗがキープゾーン５７の第６のゾーン５９で一時停止しているときに、運搬装置８０が、開口部１８に正対している各段の棚部３１の被処理物品Ｗを、順に取出し、投入を行う。

さらに、環状炉床２０の回動と一時停止に伴い、次に開口部１８に正対する列の棚部３１に対して被処理物品Ｗの出し入れが行われる。このようにして、環状炉床２０の間欠回動に伴い、被処理物品Ｗが炉内ゾーンを１周し、一連のめっき後のベーキング処理を連続して行う。

以上説明した本実施形態のベーキング炉１００によれば、上記構成としたので、被処理物品Ｗが棚部３１に載置されて炉内のゾーン移動をすることで熱処理を行うことができる。このため、トンネル箱型タイプの処理炉のように直線状に搬送手段を長く敷設する必要がないし、また炉外にダクトを設けなくてもよいので、省スペースを実現できる。また、下部周壁部１２と中部周壁部１３と上部周壁部１４と炉壁上部１５ａが、夫々着脱自在に設けられているので、個別に搬入し、組み合わせて設置又は分解することができる。

そして、炉内の燃焼室４０で気体を加熱し、加熱された気体が循環装置５０により循環されて熱処理が行われるので、炉外にダクトを設けた場合と比べて、その分の熱損失を低減することができる。

また、被処理物品Ｗが出し入れされる開口部１８が、旋回棚３０の所定列に対応する単一の出し入れ口を構成し、かつ、キープゾーン５７の最終ゾーンである第６のゾーン５９に対応する炉体１０に設けてあるので、そうでない場合に比べて、熱損失が少ない。

さらに、環状炉床２０と固定柱１６との間、及び環状炉床２０と下部周壁部１２との間に、断熱材１７がそれらの隙間を埋めるように設けられており、炉床に熱シールが施されているので、それらの隙間からの気体の流動を防止でき、熱損失が少ない。また、開口部１８は、旋回棚３０に当接可能なシリコンの板が上下左右に設けられて熱シールされているので、旋回棚３０と炉体１０との隙間からの気体の流動を防止でき、熱損失が少ない。

一方、燃焼室４０が炉体１０に着脱自在に設けられているので、個別に搬入し、組み合わせて設置できるとともに、分離してメンテナンスを行うことができる。燃焼室４０には、排気口４２が複数設けられているので、燃えたガス量だけを、炉外へ逃がすことができる。

他方、軸流ファン５１を備えているので、そうでないときより風量が多く、効率よくエネルギーの送風を行うことができる。また、炉内を、炉内仕切り５３、ゾーン仕切り５４及び仕切り壁５５によるゾーン構成としたので、昇温ゾーン５６で被処理物品Ｗの昇温を行い、キープゾーン５７で被処理物品Ｗの均熱化を行い、流動するガスの流れを仕切り壁５５で区切られた列毎に対応するゾーンに更に細分化し、ガスが隣接する列に流れることを防止することができる。環状炉床２０の回動に伴い、効率的に、かつ、確実に熱処理を行うことができる。

本実施形態のベーキング炉１００によれば、各段の棚部３１毎に開閉される扉部６０を備えているので、扉駆動部６１を駆動して、被処理物品Ｗの取出し又は投入をするときに応じて対応する扉部６０のみを開き、それ以外は扉部６０を閉じた状態のまま保持することができ、さらに熱損失を低減することができる。

コロ６５は、２分割された別体の転動体を有しており、内輪コロ６５ａと、外輪コロ６５ｂとを備えているので、内輪コロ６５ａと外輪コロ６５ｂとがレール６３の軌道上を転動することで、扉部６０を炉体１０の外周に沿って周方向にスライド開閉させることができる。

このように、扉部６０が、直線運動ではなく、炉体１０の円周方向に沿って駆動されるので、スムーズに動くとともに、直線移動に比べてデザイン的にも良い。

また、本実施形態のベーキング炉１００によれば、扉部６０を閉じている状態で運搬装置８０を待機させることができ、熱効率が良い。扉部６０を開いている状態で、運搬装置８０を待機させると、その分の熱損失が多くなるので、熱効率が悪いのである。また、環状炉床２０の回動中に炉外で待機させることができるので、時間短縮を行うことができる。

また、本実施形態のベーキング炉１００によれば、旋回環７０を備えているので、偏荷重に強い。環状炉床２０をスプロケットチェーンで回動させた場合、ガタが多くガクガクと動くこととなり、正確に回動させることができないのに対し、ギアが一体型の旋回環７０を回転させて環状炉床２０を回動させた場合、ギアの噛み合わせが良く、回動が安定する。このため、被処理物品Ｗのゾーン移動をスムーズに行うことができる。環状炉床２０の間欠回動もスムーズに、かつ、正確に行うことができる。また、旋回環７０を用いれば、中央に固定柱１６を通すことができる。中央に通した固定柱１６にゾーン仕切り５４を固定して設けることができる。

さらに、本実施形態のベーキング炉１００によれば、運搬装置８０を備えているので、環状炉床２０が一時停止のときの所定時間内に、開口部１８に正対する列の旋回棚３０に対してベーキングの最終段階での被処理物品Ｗの取出し及び／又はベーキング処理前の被処理物品Ｗの投入を行うことができる。即ち、単数の開口部１８で、被処理物品Ｗの投入と取出しとを行うことができる。

また、投入アーム８１を、旋回棚３０に対して所定ストロークを有して炉内へ進入させることができるので、旋回棚３０などに引っかかることなく、スムーズに被処理物品Ｗの出し入れを行うことができる。

本実施形態のベーキング炉１００を用いた熱処理方法によれば、環状炉床２０の間欠回動に伴い、被処理物品Ｗの出し入れと炉内での昇温と均熱化の一連のベーキング工程を、炉体１０の周方向に旋回棚３０の列毎に連続して行うことができ、効率的で、かつ、確実に熱処理を行うことができる。

［炉内温度テスト］
上記した実施形態のベーキング炉１００において、処理篭を自動投入したときの温度分布を測定した。測定条件は、以下の通りである。運搬装置８０による旋回棚３０の所定列に対する被処理物品Ｗの出し入れを各段２分間隔で約２５〜３０分で第１段から第１１段まで終わり、環状炉床２０を３０度回動させる間欠回動とした。バーナ４１のコントロールは２００℃とした。熱電対センサ４７を、炉体１０の周方向において夫々４５度離れた位置で、かつ、各段の棚部３１に対応するように等間隔で、複数配置し、そのうちの表に記載したゾーン及び棚部３１の段数の箇所での炉内温度を、表に記載した計測時刻に測定した。測定結果を表１に示す。表１に示すように、すべての測定値が、２００℃±５℃以内にある。

［実施形態の変形］
本発明のベーキング炉に係る構成は、上記実施形態に何ら限定されるものではなく、ベーキング炉の形状、構造に係る構成について、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で必要に応じて適宜変更可能である。

例えば、燃焼室は、炉体に固定されていてもよい。また、循環装置は、上記実施形態に何ら限定されず、燃焼室から環状炉床に亘って炉内の気体を循環させるものであればよい。

もっとも、循環装置は、次の構成が好ましい。即ち、炉内を旋回棚が設置されている外周側領域とそれよりも内側の内方側領域とに分離する炉内仕切りと、炉内仕切りの下部に固定して設けられ、一部が切欠かれた所定の開口角の下部ガス流れ切欠部を有するゾーン仕切りと、外周側領域に所定のピッチで放射状に、かつ、旋回棚の設置下部から最上段まで配設され、旋回棚を列毎に細分化する仕切り壁とを備えている循環装置が好ましい。

この循環装置を備えたベーキング炉によれば、仕切り壁は環状炉床の回動に伴い回動するもののゾーン仕切りは回動せず固定されているので、炉内に昇温ゾーンとキープゾーンのゾーン構成を形成することができる。さらに、ガスが仕切り壁で細分化された所定の列から隣接する列へ流動することを防止することができ、炉内温度を均一化することができ、温度ムラを防止することができる。

また、開口部は、ゾーン仕切りの下部ガス流れ切欠部なき部分に対応する炉体に有することが好ましい。

この場合のベーキング炉によれば、開口部に正対した所定列の旋回棚は、炉内仕切りとゾーン仕切りによって炉内の内方側領域と仕切られ、かつ、仕切り壁によって隣接する他の列と旋回棚の設置下部から最上段まで仕切られて別の空間を形成しているので、開口部から炉内の熱気を逃げ難くすることができる。

さらに、各段の棚部に対応する扉部を開けた場合、炉外の気体が吸い込まれるときがあるが、開口部に正対する所定列の旋回棚の空間は、他の空間とは独立した空間を形成しており、炉内温度の均一化が図られる。もっとも、その気体は旋回棚を上昇し、燃料室で加熱されることになる。

なお、ゾーン仕切り５４は、図４に示した形状、構造と同一のものではなくてもよい。同様に、下部ガス流れ切欠部５４aの高さ、開口角θ、開口面積は、適宜変更してもよい。

また、仕切り壁５５のピッチは、図４に示したピッチに何ら限定されるものではなく、他のピッチを採用することができる。本実施形態では、仕切り壁５５が旋回棚３０を１２分割する実施形態を挙げたが、何らこれに限定されるものではなく、例えば、８分割、６分割又は４分割であってもよい。このように、循環装置は、他の形状、構造であってもよいし、他の異なる構成であってもよい。

また、扉部は、開口部を塞ぐとともに旋回棚の各段の棚部毎に開閉されるものであればよく、上記実施形態で例示した、扉駆動部６１によって駆動されるものに何ら限定されるものではない。例えば、扉部は、シリンダで駆動されるものであってもよい。

１…基礎、２…支持構造材、１０…炉体、１２…下部周壁部、１３…中部周壁部、１４…上部周壁部、１５…炉頂部、１５ａ…炉壁上部、１５ｂ…天井部、１６…固定柱、１７…断熱材、１８…開口部、２０…環状炉床、３０…旋回棚、３１…棚部、４０…燃焼室、４１…バーナ、４２…排気口、４３…バーナ取付部、４４…排気口取付部、４５…点検口、４６…循環装置取付部、４７…熱電対センサ、４８…保炎筒、５０…循環装置、５１…軸流ファン、５２…ファンモータ、５３…炉内仕切り、５３ａ…筒状本体、５３ｂ…仕切り肩部、５３ｃ…筒状口部、５４…ゾーン仕切り、５４ａ…下部ガス流れ切欠部、５５…仕切り壁、５６…昇温ゾーン、５７…キープゾーン、５８…キープゾーンの第５のゾーン、５９…キープゾーンの第６のゾーン、６０…扉部、６１…扉駆動部、６２…点検扉、６３…レール、６４…チェーン、６５…コロ、６５ａ…内輪コロ、６５ｂ…外輪コロ、６６…扉取付部、６７…扉スプロケット、６８…扉用減速機、６９…扉駆動モータ、７０…旋回環、７１…ピニオンギア、７２…ウォームギア付減速機、７３…旋回モータ、８０…運搬装置、８１…投入アーム、８２…昇降用モータ、８３…投入アーム用モータ、８４…ジップチェーン、１００…ベーキング炉、Ｗ…被処理物品、θ…開口角

Claims (6)

1. 被処理物品を出し入れする開口部を有する炉体と、
   該炉体下部に配置され、かつ、水平面内で回動する環状炉床と、
   該環状炉床に被処理物品が収容される複数の棚部が複数段配設された旋回棚と、
   前記炉体上部に配置され、かつ、前記炉体内部で気体を加熱する燃焼室と、
   該燃焼室から前記環状炉床に亘って前記炉体内部の気体を循環させる循環装置とを備えていることを特徴とするベーキング炉。
2. 前記燃焼室は、前記炉体に着脱自在に設けられていることを特徴とする請求項１記載のベーキング炉。
3. 前記循環装置は、前記燃焼室の気体を吸い込み前記環状炉床に向けて吐出する軸流ファンを備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載のベーキング炉。
4. 前記開口部を塞ぐとともに前記旋回棚の各段の棚部毎に開閉される扉部を備えていることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のベーキング炉。
5. 前記環状炉床を回動自在に支持する旋回環を備えていることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のベーキング炉。
6. 前記環状炉床が所定角度の回動と所定時間の一時停止とを繰返し、該一時停止のときに、被処理物品の出し入れを行う運搬装置を備えていることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載のベーキング炉。

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