JP2021008996A - 回転式熱処理炉 - Google Patents

Abstract

【課題】設置平面積が小さく熱処理効果に優れ製造コストが廉価な回転式熱処理炉を提供する。【解決手段】略円筒状の炉本体１０と、炉本体１０の内側において回転自在に設けられ、中央空間部２０ｃを有する平面視略ドーナツ状で、外周部に周方向に沿って被加熱物（ワーク）を収納する複数の収納室２１を多段状に設けた格納回転体２０と、格納回転体２０に非接触状態で格納回転体２０の中央空間部２０ｃに固定された竪型円筒中空状の内筒部３０と、内筒部の上方に配置されたファン４０を備える。ファン４０を遠心ファンとして、熱風を炉本体１０と内筒部の間を通して上方から下方に向けて送り、内筒部の内部を下方から上方へ通して遠心ファン４０に戻すように循環させる。【選択図】図１

Description

本発明は、熱風を循環させてアルミニウム合金などの被加熱物（ワーク）に熱処理を施す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帯と均熱帯を備えた熱風循環式の熱処理炉が使用されている。この熱処理炉は、複数のワークを収納した平面視略円筒状の格納回転体と、その平面視側方に配置したファンを備え、格納回転体を回転させながら、その平面視側方に配置したファンによってバーナからの熱風をワークに供給する構成である。
この熱処理炉は、格納回転体の平面視側方に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うといった問題がある。

一方で、平面視略円筒状の格納回転体の上方中心部分（すなわち、格納回転体の中央空間部の直上）に軸流式のファンを設け、この軸流式ファンによってバーナから供給される熱風を直下の中央空間部に向かって下方に送って循環させる熱処理炉が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載の熱処理炉は、中央空間部に送られた熱風を、この中央空間部に設けた環状仕切りによって、格納回転体の加熱帯と均熱帯のそれぞれの下部に案内する。環状仕切りによって加熱帯と均熱帯の下部に案内された熱風は、それぞれ加熱帯および均熱帯を下から上に向かって通過し、加熱帯および均熱帯に上下複数段にわたって配置された複数のワークに熱処理（加熱処理および均熱処理）を施し、その後、再び、中央空間部に向かって下方に送る構成である。熱風を、環状仕切りを使用してこのように循環させることによって加熱帯と均熱帯のワークに熱処理を施している。

特開２００４−２５７６５８号公報

特許文献１に記載の熱処理炉は、共に、ファンを格納回転体の上方に配置しているので、格納回転体の平面視側方にファンを設けた熱処理炉と比較して、設置平面積を小さくできるという利点がある。

しかしながら、特許文献１に記載の熱処理炉は、軸流式のファンを使用し、熱風を環状仕切りによって加熱帯と均熱帯の下部に案内し、その案内された熱風でワークを熱処理するので熱処理手段に改善すべき問題がある。すなわち、軸流式ファンによって送られた熱風は、ワークに供給される前に環状仕切りに当たるため、そこで温度が吸収されて低下してしまう。また、環状仕切りに当たった熱風は、加熱帯および均熱体の下部まで、その環状仕切りによって案内された後にワークに接触する。従って、熱風はワークに達するまで長い距離を移動する必要があり、必然的に温度が低下してしまう。

また、加熱帯と均熱帯に適量の熱風を分配する手段として、環状仕切りに加えて、円筒体およびその円筒体に取付けた放射状仕切りを設けている。従って、熱風は、加熱帯および均熱帯に達する前にこれら三つのガイド部材（環状仕切り、円筒体、放射状仕切り）に接触するため、さらに温度の低下が生じてしまう。

また、熱風を分配する手段としてこれら三つの部材を使用しているため構造が複雑となり、また、それに伴い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、設置平面積が小さく熱処理効果に優れ製造コストが廉価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、
略円筒状の炉本体（１０）と、
前記炉本体（１０）の内側において回転自在に設けられ、中央空間部（２０ｃ）を有する平面視略ドーナツ状で、外周部に周方向に沿って被加熱物（ワーク）を収納する複数の収納室（２１）を多段状に設けた格納回転体（２０）と、
前記格納回転体（２０）に非接触状態で前記格納回転体（２０）の中央空間部（２０ｃ）に固定された竪型円筒中空状の内筒部（３０）と
前記内筒部（３０）の上方に配置されたファン（４０）を備える回転式の熱処理炉であって、
前記ファン（４０）を遠心ファンとして、熱風を前記炉本体（１０）と前記内筒部（３０）の間を通して上方から下方に向けて送り、前記内筒部（３０）の内部を下方から上方へ通して前記遠心ファン（４０）に戻すように循環させることを特徴とする。

また、本発明は、前記格納回転体（２０）に設けられた収納室（２１）には周方向に沿って加熱帯（２０ａ）と均熱帯（２０ｂ）が形成され、前記遠心ファン（４０）から、前記加熱帯（２０ａ）側上方に向かって延びる第一熱風ガイド体（５０）と、前記均熱帯（２０ｂ）側上方に向かって延びる第二熱風ガイド体（６０）を設けたことを特徴とする。

また、本発明は、前記第一熱風ガイド体（５０）を、前記第二熱風ガイド体（６０）よりも幅広に設定したことを特徴とする。

また、本発明は、前記第一熱風ガイド体（５０）及び前記第二熱風ガイド体（６０）を、前記内筒部（３０）と前記炉本体（１０）の間まで延ばすとともに、前記第二熱風ガイド体（６０）を前記第一熱風ガイド体（５０）よりも長く設定したことを特徴とする。

また、本発明は、前記均熱帯（２０ｂ）の上方に、前記均熱帯（２０ｂ）を上から部分的に覆うカバー体（２２）を設けたことを特徴とする。

さらに、本発明は、前記第一熱風ガイド体（５０）の数を１つ、前記第二熱風ガイド体（６０）の数を３つに設定して、前記４つのガイド体（５０，６０）を平面視において等間隔で配置し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、ファンを、格納回転体の中央空間部に固定された内筒部の上方に配置したので、従来の側方に配置したものと比較して、回転熱処理炉の設置面積を小さくすることができる。

また、ファンを遠心ファンとし、熱風を、上方から下方に向けて炉本体と内筒部の間を通して送るので、従来の下方から上方に向けて送るものと比較して、格納収納体に収納されたワークまでの移動距離を短くすることができる。
その結果、熱風がワークに達するまでの温度低下を防ぐことができ、被加熱物（ワーク）を効果的に熱処理することができる。

また、本発明によれば、遠心ファンから、格納回転体に形成した加熱帯側上方に向かって延びる第一熱風ガイド体と、均熱帯側上方に向かって延びる第二熱風ガイド体を設けたので、熱風をワークに確実に作用させることができる。
従って、熱処理効果をさらに高めることができる。

また、熱風をワークに案内するガイド手段はこのガイド体のみであるため、従来のようにガイド用に三つの部材を設けたものと比較して、熱風の温度低下を低減でき、これによっても熱処理効果を高めることができる。同時に、熱風をワークに案内するガイド手段を簡素化でき、これにより、回転式熱処理炉の製造コストの低廉化を図ることができる。

また、本発明は、加熱帯の第一熱風ガイド体を均熱帯の第二熱風ガイド体よりも幅広に設定したので、加熱帯のワークをより効果的に加熱することができると共に、均熱帯のワークに効果的な均熱処理を施すことができる。

また、本発明は、第一熱風ガイド体及び第二熱風ガイド体を、内筒部と炉本体の間まで延ばしたので、その間に位置する格納回転体に収納されたワークに、熱風を効果的に供給することができる。従って、ワークにより優れた熱処理効果を与えることができる。

また、第二熱風ガイド体を前記第一熱風ガイド体よりも長く設定したので、均熱体に供給される熱風の量を、加熱帯に供給される熱風の量よりも少なくすることができる。これによっても、被加熱物（ワーク）に、より効果的な均熱処理と加熱処理を施すことができる。

また、本発明は、均熱帯の上方に、均熱帯を上から部分的に覆うカバー体を設けたので、上記と同様に、均熱体に供給される熱風の量を、加熱帯に供給される熱風の量よりも少なくすることができ、ワークに、より効果的な均熱処理と加熱処理を与えることができる。

さらに、本発明は、第一熱風ガイド体の数を１つに設定すると共に、第二熱風ガイド体の数を３つに設定し、これら４つのガイド体を平面視で等間隔に配置したので、回転式熱処理炉の構造を簡素化することができる。
従って、その製造コストを廉価にすることができる。

本発明の実施形態に係る回転式熱処理炉を示す概略平面断面図である。 図１に示す回転式熱処理炉の概略正面断面図である。 本発明の実施形態に係る回転式熱処理炉における第一熱風ガイド体および第二熱風ガイド体の他の形態を示す概略平面断面図である。 本発明の実施形態に係る回転式熱処理炉における第一熱風ガイド体および第二熱風ガイド体のさらに他の形態を示す概略平面断面図である。 本発明の実施形態に係る回転式熱処理炉におけるカバー体を示す概略平面断面図である。 本発明の実施形態に係る回転式熱処理炉におけるカバー体を示すもので、（ａ）は格納回転体の内周壁に設けた態様、（ｂ）は格納回転体の外周壁に設けた態様、（ｃ）は格納回転体の内周壁と外周壁とに跨って設けた態様を示す概略断面図である。 本発明の実施形態に係る回転式熱処理炉におけるカバー体を示すもので、第二熱風ガイド体に設けた態様を示す概略断面図である。

図１及び図２を参照して、本発明の実施形態に係る回転式熱処理炉を説明する。図１は、回転式熱処理炉の概略平面断面図であり、図２は、回転式熱処理炉の概略正面断面図である。

本実施形態に係る回転式熱処理炉１は、炉本体１０、格納回転体２０、内筒部３０、ファン４０、第一熱風ガイド体５０および第二熱風ガイド体６０を備える。

炉本体１０は、略円筒状であり、熱処理施設の床面などに固定される。炉本体１０には、格納回転体２０を回転させる回転装置２４と、被加熱物（ワーク）を格納回転体２０に投入するための投入装置２５および被加熱物（ワーク）を格納回転体２０から取出すための取出し装置２６が取付けられる。
また、炉本体１０の上部には、中央空間部２０ｃ（後述）の上端部であり、ファン４０の直下部分に火炎を噴射し、その部分を加熱するためのガスバーナ２３を設けている。さらに、炉本体１０の底部には、熱風を上方に向けて案内する断面略山形状の案内部材１１を設けている。

格納回転体２０は、炉本体１０の内側に、回転装置２４によって反時計回り方向へ回転するように設けられ、中央空間部２０ｃを有する平面視略ドーナツ状である。
また、その外周部に、周方向に沿ってワークを収納する複数の収納室２１を多段状に設けている。
格納回転体２０には、多段状に設けた複数の収納室２１で構成される加熱帯２０ａと、同じく多段状に設けた複数の収納室２１で構成される均熱帯２０ｂが形成される。本実施形態では、格納回転体２０の周方向の１／４を加熱帯２０ａとし、残りの３／４を均熱帯２０ｂとしているが、この割合は限定されるものではない。なお、加熱帯２０ａの上流側に投入装置２５を配置し、均熱帯２０ｂの下流側に取出し装置２６を配置している。

内筒部３０は竪型の円筒中空形状であり、格納回転体２０に非接触状態で近接して配置され、その中央空間部２０ｃに同心状に固定される。内筒部３０の上端部には、熱風をファン４０に案内するための案内筒３１設けている。案内筒３１の内周面は、内筒部３０の内部からそれより小径のファン４０に熱風を円滑に案内すべく、下方に向かって末広がり状の傾斜内周面３１ａを有する。

ファン４０は、内筒部３０の上方に配置され、１台の遠心ファンで構成される。この遠心ファン４０は、熱風を、その下から吸い込んで、遠心力によって径方向へ送り出すように構成されている。
径方向へ送り出された熱風は、第一および第二熱風ガイド体５０，６０（後述）を介して、炉本体１０と内筒部３０の間を上から下へ向かって送られる。内筒部３０の下部に達した熱風は、遠心ファン４０の吸引力によって、内筒部３０の内部を下方から上方へ送られて遠心ファン４０に戻る。
遠心ファン４０はこうした作用により熱風を連続的に循環させる。

本実施形態では、遠心ファン４０を、格納回転体２０の中央空間部２０ｃに固定された内筒部３０の上方に配置したことにより、側方に配置した従来例のものと比較して、回転式熱処理炉１の設置面積を大幅に削減できる。

また、遠心ファン４０は内筒部３０の上方に配置され、そこから熱風を、炉本体１０と内筒部３０の間に（すなわち、格納回転体２０の加熱帯２０ａと均熱帯２０ｂに）、ガイド体５０，６０を介して、その上方から下方に送るので、炉本体１０と内筒部３０の間を下方から上方に向けて送る従来例のもの（特許文献１）と比較して、格納収納体に収納されたワークまでの移動距離を短くすることができる。従って、熱風がワークに達するまでの温度低下を防ぐことができ、ワークに、より効果的な熱処理を施すことができる。

また、熱風が加熱帯２０ａおよび均熱帯２０ｂに達する前に接触するガイド部材はこのガイド体５０，６０のみであるため、ガイド部材に接触することによる熱風の温度低下を最小限に抑えることができる。さらに、ガイド部材の数が少ないために熱処理炉１の構造を簡素化でき、製造コストも低減することができる。

なお、遠心ファン４０は、軸流ファンと比較して静圧（風圧）が高いという特徴を持っているため、熱風を、多段状に設けた複数の収納室２１の全てに確実に送ることができる。 これにより、格納回転体２０の上部に位置する収納室２１に収納したワークのみでなく、下部に位置する収納室２１に収納したワークにも均一な熱処理を施すことができる。

また、遠心ファン４０は、軸流ファンと比較して熱風の混合（ミキシング）効果が高いという特徴もあるので、ワークに対して温度差に偏りのない熱風を安定して供給することができ、これによっても均一な熱処理を施すことが可能となる。

第一熱風ガイド体５０は、遠心ファン４０から、加熱帯２０ａ側の上方に向かって延びるように設けられ、第二熱風ガイド体６０は、同じく遠心ファン４０から均熱帯２０ｂ側の上方に向かって延びるように設けられる。
これにより、熱風をワークに確実に作用させることができ、熱処理効果をさらに高めることができる。

また、この第一熱風ガイド体５０と第二熱風ガイド体６０は、その先端部分（熱風の吐出口）が内筒部３０と炉本体１０の間に位置するまで延ばしている。
これにより、内筒部３０と炉本体１０との位置する格納回転体２０の各収納室２１に収納されたワークに、熱風を効果的に供給することができる。従って、ワークにより優れた熱処理効果を与えることができる。

また、第一熱風ガイド体５０の数を１つに設定すると共に、第二熱風ガイド体６０の数を３つに設定して、これら４つの第一および第二熱風ガイド体５０，６０を平面視で等間隔に配置している。
これにより、回転式熱処理炉１の構造を簡素化することができ、製造コストの低廉化を図ることができる。

なお、図３に示すように、第二熱風ガイド体６０は、第一熱風ガイド体５０よりも長く設定することができる。すなわち、第二熱風ガイド体６０の先端部分（熱風の吐出口）を、炉本体１０と内筒部３０との中間部分よりも炉本体１０に近付け、これにより、均熱体２０ｂに供給される熱風の量を、加熱帯２０ａに供給される熱風の量よりも少なくすることができ、均熱帯２０ｂのワークに供給する熱風を、加熱帯２０ａのワークに供給する熱風よりも少なくすることができる。
その結果、より効果的な均熱処理と加熱処理を施すことができる。

また、図４に示すように、第一熱風ガイド体５０を、第二熱風ガイド体６０よりも幅広に設定することができる。
これにより、加熱帯２０ａにより多くの熱風（熱量）を供給することができるので、ワークの加熱が要求される加熱帯２０ａにおいて、より効果的な加熱処理が可能となる。また、均熱帯２０ｂに加熱帯２０ａよりも少ない熱風を供給することができるので、ワークの安定した均熱処理が求められる均熱帯２０ｂにおいて、より効果的な均熱処理が可能となる。

また、図５に示すように、均熱帯２０ｂの上方に、その均熱帯２０ｂを上から部分的に覆うカバー体２２を設けることができる。
このカバー体２２によっても、上記と同様に、均熱体に供給される熱風の量を、加熱帯２０ａに供給される熱風の量よりも少なくすることができる。従って、ワークにさらに効果的な均熱処理と加熱処理を施すことができる。

なお、カバー体２２は、均熱帯２０ｂを上から部分的に覆う構成であれば特に限定されない。
従って、例えば、格納回転体２０の均熱帯２０ｂが形成された部分の上端部に固定状態で設けることができる。この場合、図６（ａ）に示すように、格納回転体２０の内周壁２０ｄから外方へ、あるいは、図６（ｂ）に示すように、外周壁２０ｅら内方へ突出させて設けることもできる。また、図６（ｃ）に示すように、内周壁と外周壁との間を架設するように配置し、その一部に穿孔部２２ａを設けて形成することもできる。
さらに、図７に示すように、第二熱風ガイド体６０を、その熱風の吐出口が下向きになるように形成するとともに、その第二熱風ガイド体６０の先端部分（熱風の吐出口）にカバー体２２を設けることもできる。

本実施形態に係る回転式熱処理炉１は次のように使用することができる。
まず、格納回転体２０を、モータからなる旋回駆動装置などの回転装置２４によって反時計回り方向へ回転させると共に、ガスバーナ２３から中央空間部２０ｃの上端部であり、遠心ファン４０の直下部分に火炎を噴射し、その部分の空気を加熱する。そして、加熱された空気を遠心ファン４０の下から吸い込んで径方向へ送り出す。

径方向へ送り出された熱風は、第一熱風ガイド体５０に案内されて格納回転体２０の加熱帯２０ａへ、その上方から下方に向かって送られ、同時に、第二熱風ガイド体６０に案内されて格納回転体２０の均熱帯２０ｂへ、同じく、その上方から下方へ向かって送られる。下方まで送られた熱風は中央空間部２０ｃの下端部からその上端部へ向かって送られ、再び遠心ファン４０に下から吸い込まれて循環する。このとき、炉本体１０の底部には断面略山形状の案内部材１１を設けているので、熱風を中央空間部２０ｃの上端部へさらに円滑に送ることができる。案内部材１１の外面は、熱風を内筒部３０の内部へ送りやすくするために、下方に末広がり状の傾斜外周面１１ａを有する。

ここで、遠心ファン４０は、これまでの回転式の熱処理炉で使用されてきた軸流ファンと比較して、より高い静圧（風圧）を形成することができるという特性を有するので、熱風を加熱帯２０ａおよび均熱帯２０ｂの下方まで安定して送ることができる。
従って、熱風を安定して循環させることができ、その結果、ワークの加熱処理と均熱処理を安定して行うことができる。

上記した仕組みによって熱風を循環させながら、複数のワークを、投入装置２５によって加熱帯２０ａに多段式に設けられた複数の収納室２１へ同時に投入する。
加熱帯２０ａの収納室２１に投入されたワークは、加熱帯２０ａで所定温度まで加熱処理が施された後、格納回転体２０の回転により均熱帯２０ｂへ達し、そこで均熱処理が施される。
均熱帯２０ｂで均熱処理が施されたワークは、取出し装置２６から取り出されて次の工程に送られる。
このようにして、多数のワークに加熱処理と均熱処理を連続的に施すことができる。

１ 回転式熱処理炉
１０ 炉本体
１１ 案内部材
１１ａ 傾斜外周面
２０ 格納回転体
２０ａ 加熱帯
２０ｂ 均熱帯
２０ｃ 中央空間部
２０ｄ 内周壁
２０ｅ 外周壁
２１ 収納室
２２ カバー体
２２ａ 穿孔部
２３ ガスバーナ
２４ 回転装置
２５ 投入装置
２６ 取出し装置
３０ 内筒部
３１ 案内筒
３１ａ 傾斜内周面
４０ ファン（遠心ファン）
５０ 第一熱風ガイド体
６０ 第二熱風ガイド体

Claims (6)

1. 略円筒状の炉本体と、
   前記炉本体の内側において回転自在に設けられ、中央空間部を有する平面視略ドーナツ状で、外周部に周方向に沿って被加熱物を収納する複数の収納室を多段状に設けた格納回転体と、
   前記格納回転体に非接触状態で前記格納回転体の中央空間部に固定された竪型円筒中空状の内筒部と、
   前記内筒部の上方に配置されたファンを備える回転式の熱処理炉であって、
   前記ファンを遠心ファンとして、熱風を前記炉本体と前記内筒部の間を通して上方から下方に向けて送り、前記内筒部の内部を下方から上方へ通して前記遠心ファンに戻すように循環させることを特徴とする回転式熱処理炉。
2. 前記格納回転体に設けられた収納室には周方向に沿って加熱帯と均熱帯が形成され、前記遠心ファンから、前記加熱帯側上方に向かって延びる第一熱風ガイド体と、前記均熱帯側上方に向かって延びる第二熱風ガイド体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. 前記第一熱風ガイド体を、前記第二熱風ガイド体よりも幅広に設定し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. 前記第一熱風ガイド体及び前記第二熱風ガイド体を、前記内筒部と前記炉本体の間まで延ばすとともに、前記第二熱風ガイド体を前記第一熱風ガイド体よりも長く設定したことを特徴とする請求項２又は３に記載の回転式熱処理炉。
5. 前記均熱帯の上方に、前記均熱帯を上から部分的に覆うカバー体を設けたことを特徴とする請求項２乃至４のうちいずれか一つに記載の回転式熱処理炉。
6. 前記第一熱風ガイド体の数を１つ、前記第二熱風ガイド体の数を３つに設定して、前記４つのガイド体を平面視において等間隔で配置したことを特徴とする請求項２乃至５のうちいずれか一つに記載の回転式熱処理炉。