JP3075975B2 - ワーク熱処理システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エネルギーを効率
良く利用することができるとともに、ワークの熱処理時
間を短縮することができるワーク熱処理システムに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来のワーク熱処理システムを図２を参
照しつつ説明する。まず、テンパー路炉の熱処理炉１０
０では、給気口１１０から給気が供給され、熱処理によ
って生じた煙を含んだ高温（約１６０℃）の排気が排気
口１２０から排出される。この排気をそのまま排出する
ことは環境面から好ましくないので、排気は排気路３０
０を介して消煙機２００に導かれる。この消煙機２００
は、内部に電極が設けられており、この電極の缶の放電
によって生じた電界によって排気に含まれる煙の微粒子
を吸着することにより排気から煙を除去するものであ
る。煙が除去された排気は、消煙機２００の排出口２１
０から外部に排出される。この消煙機２００の排出口２
１０から排出される排気は約１００℃とまだ高温であ
る。

【０００３】熱処理炉１００におけるワークの熱処理
は、ワークを熱処理炉１００の炉内に搬入する工程と、
熱処理炉１００の熱源に通電して熱処理を行う工程と、
熱処理が完了したワークを熱処理炉１００の炉内から搬
出する工程とに大別される。また、熱処理を行う工程
は、熱処理炉１００の炉内を所定の温度にまで上昇させ
る工程と、炉内を所定の温度に維持する工程と、炉内の
温度を所定の温度にまで下降させる工程とに分けられ
る。ここで、１回の熱処理に要する時間を大幅に左右す
るのは、熱処理を行う工程、しかも熱処理炉１００の炉
内の温度を下降させる工程である。

【０００４】

【発明が解決使用とする課題】ところで、熱処理におい
ては、排気に伴う給気の温度は室温であるため、熱処理
炉の炉内での加熱のためのエネルギーが必要となる。こ
の給気を昇温させるためのエネルギーは、ワークの熱処
理に直接使用されるものではないので、エネルギーの効
率が良くないものとなっていた。また、１回の熱処理が
完了したワークを熱処理炉から搬出する際に、熱処理炉
内の温度は自然冷却によって下降されるため、次の新た
なワークの熱処理を行うまでに時間がかかり、効率の良
くないものとなっていた。

【０００５】本発明は上記事情に鑑みて創案されたもの
で、エネルギーを効率良く利用することができるワーク
熱処理システムを提供することを目的としている。ま
た、ワークの熱処理時間を短縮することができるワーク
熱処理システムを提供することをも目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係るワーク熱処
理システムは、給気口から供給された給気より高温で煙
を含む排気を排気口から排出する熱処理炉と、吸煙口か
ら吸い込んだ排気に含まれる煙を除去するとともに、煙
が除去された排気を排出口から排出する消煙機と、前記
排気口と吸煙口とを接続する排気路と、前記排出口と給
気口とを接続する循環路とを有しており、ワークの熱処
理中には消煙機で煙が除去された排気が給気として供給
され、ワークの熱処理が完了したならば新たな給気が供
給されるワーク熱処理システムにおいて、前記循環路に
は排気をそのまま外部に排出する第１の経路と、排気を
熱処理炉の給気口に導く第２の経路と、新たな給気が供
給される第３の経路とが設けられており、前記第１の経
路には第１のバルブが、第２の経路には第２のバルブ
が、第３の経路には第３のバルブがそれぞれ設けられて
おり、熱処理中には第１のバルブと第３のバルブとが閉
じられるとともに第２のバルブが開かれ、熱処理が完了
したならば第１のバルブと第３のバルブとが開かれると
ともに第２のバルブが閉じられ、前記第１のバルブ、第
２のバルブ及び第３のバルブは連動しており、第１のバ
ルブと第３のバルブとは常に同じ状態で、第２のバルブ
は第１のバルブ及び第３のバルブとは逆の状態となるよ
うにしている。

【０００７】図１は本発明の実施の形態に係るワーク熱
処理システムの概略的構成図である。

【０００８】本発明の実施の形態に係るワーク熱処理シ
ステムは、給気口１１０から供給された給気より高温で
煙を含む排気を排気口１２０から排出する熱処理炉１０
０と、吸煙口２２０から吸い込んだ排気に含まれる煙を
除去するとともに、煙が除去された排気を排出口２１０
から排出する消煙機２００と、前記排気口１２０と吸煙
口２２０とを接続する排気路３００と、前記排出口２１
０と給気口１１０とを接続する循環路４００とを有して
おり、ワークの熱処理中には消煙機２００で煙が除去さ
れた排気が給気として供給され、ワークの熱処理が完了
したならば新たな給気が供給されるワーク熱処理システ
ムであって、前記循環路４００には排気をそのまま外部
に排出する第１の経路４１０と、排気を熱処理炉１００
の給気口１１０に導く第２の経路４２０と、新たな給気
が供給される第３の経路４３０とが設けられており、前
記第１の経路４１０には第１のバルブ５００が、第２の
経路４２０には第２のバルブ６００が、第３の経路４３
０には第３のバルブ７００がそれぞれ設けられており、
熱処理中には第１のバルブ５００、第３のバルブ７００
とが閉じられるとともに第２のバルブ６００が開かれ、
熱処理が完了したならば第１のバルブ５００と第３のバ
ルブ７００とが開かれるとともに第２のバルブ６００が
閉じられ、前記第１のバルブ５００、第２のバルブ６０
０及び第３のバルブ７００と連動しており、第１のバル
ブ５００と第３のバルブ７００とは常に同じ状態で、第
２のバルブ６００は第１のバルブ５００及び第３のバル
ブ７００とは逆の状態となる。

【０００９】前記熱処理炉１００は、炉内に搬入された
ワークに何らかの熱処理を施すものであって、例えばテ
ンパー炉や加熱炉等が該当する。かかる熱処理炉１００
は炉を構成する周囲の炉壁にヒータ等の熱源が埋設され
ていたり、ヒータ等の熱源が炉内に設置されていたりす
る。この熱処理炉１００には、炉内での熱処理に伴って
煙が発生するため、煙を含んだ排気を外部に排出する排
気口１２０が設けられている。また、排気口１２０から
の排気の排出に伴って給気を炉内に導入するための給気
口１１０が設けられている。

【００１０】前記消煙機２００は、従来の技術の欄にお
いて説明したものと同一であって、内部に電極が設けら
れており、この電極の間の放電によって生じた電界によ
って排気に含まれる煙の微粒子を吸着することにより排
気に含まれる煙を除去するものである。吸煙口２２０か
ら煙を含む排気を吸い込んで、排気中の煙を除去するよ
うになっている。煙が除去された排気は排出口２１０か
ら排気される。

【００１１】前記熱処理炉１００と消煙機２００との
間、すなわち熱処理炉１００の排気口１２０と消煙機２
００の吸煙口２２０との間には、パイプからなる排気路
３００が設けられている。すなわち、この排気路３００
は、熱処理炉１００から排出される煙を含んだ排気を消
煙機２００に導くものである。

【００１２】前記循環路４００は、第１の経路４１０と
第２の経路４２０とに大別される。第１の経路４１０
は、消煙機２００の排出口２１０からの排気、すなわち
煙が除去された排気をそのまま外部に排出するものであ
り、第１のバルブ５００が設けられている。

【００１３】また、前記第２の経路４２０は、前記第１
の経路４１０に連通し、かつ前記第１のバルブ５００よ
り上流側で分岐している。すなわち、かかる第２の経路
４２０は消煙機２００の排出口２１０と熱処理炉１００
の給気口１１０との間を連結するものである。そして、
かかる第２の経路４２０には、第２のバルブ６００が設
けられている。

【００１４】さらに、前記第３の経路４３０は、前記第
２のバルブ６００より下流側において第２の経路４２０
に連通している。この第３の経路４３０には、大気を給
気として循環路４００に供給するポンプ８００が接続さ
れるとともに、第２の経路４２０に対する接続部分と前
記ポンプ８００との間の位置にだ３のバルブ７００が設
けられている。

【００１５】上述した第１のバルブ５００、第２のバル
ブ６００及び第３のバルブ７００は連動している。すな
わち、この３つのバルブ５００、６００、７００は開閉
動作を同時に行うようになっているのである。しかも、
第１のバルブ５００と第３のバルブ７００とは常に同じ
状態にあり、第２のバルブ６００は第１のバルブ５００
と第３のバルブ７００とは逆の状態になるようになって
いる。具体的に述べると、第１のバルブ５００と第３の
バルブ７００とが開いた状態にある場合には、第２のバ
ルブ６００は閉じた状態にあり、第１のバルブ５００と
第３のバルブ７００とは閉じた状態にある場合には、第
２のバルブ６００は開いた状態になるのである。

【００１６】このように構成されたワーク熱処理システ
ムによるワークの熱処理について説明する。まず、熱処
理炉１００の炉内にワークを搬入し、ワークを熱処理す
る。ワークの熱処理中には、第１のバルブ５００と第３
のバルブ７００とは閉じておき、第２のバルブ６００は
開いておく。熱処理によって生じた煙を含んだ排気が排
気口１２０から排出され、排気路３００を介して消煙機
２００に吸い込まれる。排気の温度は熱処理炉１００の
炉内で加熱されているため、給気された時よりは高温に
なっている。消煙機２００では、排気に含まれる煙を除
去し、排出口２１０から排出する。この排出口２１０か
ら排出される排気は、排気口２１０から排出された時よ
りも温度は下がっているが、給気された時よりはまだ高
温である。この排気は、循環路４００を介して熱処理炉
１００の給気口１１０に導かれ、給気として熱処理炉１
００に供給される。すなわち、循環路４００の第２の経
路４２０を介して給気として熱処理炉１００に供給され
るのである。

【００１７】このようにすると、熱処理中には１回でも
熱処理炉１００から排出され消煙機２００を経て再び熱
処理炉１００に給気として供給された排気は、熱処理を
開始した時より高温になっているため、熱処理炉１００
の炉内の温度を下げる割合が少なくなっている。換言す
ると、熱処理炉１００の炉内の温度を一定に維持するた
めに必要なエネルギーは、常に新たな給気が供給される
従来のものよりも少なくて済むのである。また、熱処理
炉１００の熱源に供給されるエネルギーが従来のものと
同一ならば、炉内の温度をより高くすることができるの
である。これは、エネルギーの効率的利用といえる。

【００１８】一方、ワークの熱処理が完了したならば、
ワークを熱処理炉１００の炉内から搬出する。この搬出
に先立って、第１のバルブ５００と第３のバルブ７００
とを開け、第２のバルブ６００を閉じる。同時に、ポン
プ８００を作動させる。すると、熱処理炉１００には、
ポンプ８００から室温の大気が給気として供給される。
これにより、熱処理炉１００の炉内の温度は休息に下降
する。また、第１のバルブ５００が開き、第２のバルブ
６００が閉じているため、熱処理炉１００からの煙を含
んだ排気は、消煙機２００によって煙を除去されて第１
のバルブ５００と第１の経路４１０とを介して外部に排
気される。

【００１９】熱処理炉１００の炉内が所定の温度にまで
下降したならば、熱処理が完了したワークを搬出し新た
なワークを炉内に搬入して、次の熱処理を行う。

【００２０】このように、ワークの搬出に先立つ工程で
は、熱処理炉１００の炉内の温度を急速に下降させるた
め、従来のような自然冷却よりも炉内の温度を降下させ
るのに必要な時間を短縮することができる。

【００２１】なお、熱処理炉１００に新たな給気を供給
するのはポンプ８００に限定されることはない。例え
ば、圧縮空気が充填されたエアボンベでも良いし、熱処
理されるワークの材質によっては圧縮された非酸化ガ
ス、還元性ガスが充填されたボンベであってもよい。

【００２２】

【発明の効果】本発明に係るワーク熱処理システムは、
給気口から供給された給気より高温で煙を含む排気を排
気口から排出する熱処理炉と、吸煙口から吸い込んだ排
気に含まれる煙を除去するとともに、煙が除去された排
気を排出口から排出する消煙機と、前記排気口と吸煙口
とを接続する排気路と、前記排出口と給気口とを接続す
る循環路とを有しており、ワークの熱処理中には消煙機
で煙が除去された排気が給気として供給され、ワークの
熱処理が完了したならば新たな給気が供給されるワーク
熱処理システムにおいて、前記循環路には排気をそのま
ま外部に排出する第１の経路と、排気を熱処理炉の給気
口に導く第２の経路と、新たな給気が供給される第３の
経路とが設けられており、前記第１の経路には第１のバ
ルブが、第２の経路には第２のバルブが、第３の経路に
は第３のバルブがそれぞれ設けられており、熱処理中に
は第１のバルブと第３のバルブとが閉じられるとともに
第２のバルブが開かれ、熱処理が完了したならば第１の
バルブと第３のバルブとが開かれるとともに第２のバル
ブが閉じられ、前記第１のバルブ、第２のバルブ及び第
３のバルブは連動しており、第１のバルブと第３のバル
ブとは常に同じ状態で、第２のバルブは第１のバルブ及
び第３のバルブとは逆の状態となるように構成されてい
る。

【００２３】従って、このワーク熱処理システムは、エ
ネルギーを効率良く使用することができるものである。
すなわち、１回でも熱処理炉から排出され消煙機を経て
再び熱処理炉に給気として供給された排気は、熱処理を
開始した時よりも高温になっているため、熱処理炉の炉
内の温度を下げる割合が低くなっている。換言すると、
熱処理炉の炉内の温度を一定に維持するために必要なエ
ネルギーは、常に新たな給気が供給される従来のものよ
りも少なくて済むのである。また、熱処理炉の熱源に供
給されるエネルギーが従来のものと同一であるならば、
炉内の温度をより高くすることができるのである。これ
は、エネルギーの効率的使用といえる。

【００２４】また、ワークの熱処理中には消煙機で煙が
除去された排気が給気として供給され、ワークの熱処理
が完了したならば新たな給気が供給されるように構成さ
れているため、熱処理が完了したワークを新たなワーク
に交換するのに必要な熱処理炉の炉内の温度の降下を新
たな給気により急速に行うことができるので、熱処理を
繰り返して行う場合に全体としての熱処理に必要な時間
を短縮することができる。

【００２５】さらに、前記第１のバルブ、第２のバルブ
及び第３のバルブは連動しており、第１のバルブと第３
のバルブとは常に同じ状態で、第２のバルブは第１のバ
ルブ及び第３のバルブとは逆の状態となるように構成さ
れているので、各バルブの誤動作がないという効果を有
している。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係るワーク熱処理システ
ムの概略的構成図である。

【図２】従来のこの種のワーク熱処理システムの概略的
構成図である。

【符号の説明】

１００ 熱処理炉 １１０ 給気口 １２０ 排気口 ２００ 消煙機 ２１０ 排出口 ２２０ 吸煙口 ３００ 排気路 ４００ 循環路 ４１０ 第１の経路 ４２０ 第２の経路 ４３０ 第３の経路 ５００ 第１のバルブ ６００ 第２のバルブ ７００ 第３のバルブ

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F27D 17/00 104 C21D 1/00 C21D 1/76 B01D 53/34

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 給気口から供給された給気より高温で煙
   を含む排気を排気口から排出する熱処理炉と、吸煙口か
   ら吸い込んだ排気に含まれる煙を除去するとともに、煙
   が除去された排気を排出口から排出する消煙機と、前記
   排気口と吸煙口とを接続する排気路と、前記排出口と給
   気口とを接続する循環路とを有しており、ワークの熱処
   理中には消煙機で煙が除去された排気が給気として供給
   され、ワークの熱処理が完了したならば新たな給気が供
   給されるワーク熱処理システムにおいて、前記循環路に
   は排気をそのまま外部に排出する第１の経路と、排気を
   熱処理炉の給気口に導く第２の経路と、新たな給気が供
   給される第３の経路とが設けられており、前記第１の経
   路には第１のバルブが、第２の経路には第２のバルブ
   が、第３の経路には第３のバルブがそれぞれ設けられて
   おり、熱処理中には第１のバルブと第３のバルブとが閉
   じられるとともに第２のバルブが開かれ、熱処理が完了
   したならば第１のバルブと第３のバルブとが開かれると
   ともに第２のバルブが閉じられ、前記第１のバルブ、第
   ２のバルブ及び第３のバルブは連動しており、第１のバ
   ルブと第３のバルブとは常に同じ状態で、第２のバルブ
   は第１のバルブ及び第３のバルブとは逆の状態となるこ
   とを特徴とするワーク熱処理システム。