JP5830787B2 - 連続式熱処理炉 - Google Patents

Description

本発明は、鉄や非鉄金属のワークに熱処理を施す連続式熱処理炉に関する。

鋼に浸炭処理を施すための従来の連続式熱処理炉として、直線状の箱型炉体を備え、ワークを搬送手段で炉内空間を移動させるものがある。（特許文献１）
また、放散熱を抑制し、熱エネルギー効率を高めるために、セラミックファイバーブランケット等から構成された断熱構造が提案されている。（特許文献２）

特開平１１−１８１５１６号公報 特開２００２−３５７３８９号公報

しかしながら、直線状の連続式熱処理炉は、長手方向に広いスペースを必要とし、場所を確保する必要がある。また、断熱材の性能および構造に関して検討されたものはあるが、さらに熱効率の高い、いわゆる省エネルギー炉が求められている。

本発明者は、上記課題を解決するために鋭意研究した結果、ワークが炉内空間で連続的に処理される連続式熱処理炉であって、ワークの通過する炉内空間が折り返し構造を備えることにより、炉体の表面積を小さくすることができ、放散熱を抑制し、低（省）エネルギーで加熱できる連続式熱処理炉ができることを見出した。

本発明は、ワークが炉内空間において搬送され連続的に処理される連続式熱処理炉であって、前記炉内空間には、前記ワークの搬送方向が１８０度変わる折り返しが含まれており、前記炉内空間において前記ワークを搬送するワーク搬送手段が、前記ワークを第１の方向に直線状に搬送する第１のプッシャーと、前記ワークを前記第１の方向に対して横方向となる第二の方向に直線状に搬送する第２のプッシャーと、前記ワークを前記第１の方向に対して逆方向となる第３の方向に直線状に搬送する第３のプッシャーと、を備え、前記各プッシャーが独立して駆動されることを特徴とする（請求項１）。

また、前記折り返しより前の炉内空間における側壁と、前記折り返しより後の炉内空間の側壁が共有されていることが好ましく（請求項２）、前記炉内空間において、前記折り返しより前の炉内空間におけるヒーターと、前記折り返しより後の炉内空間におけるヒーターが共有されていることが好ましい（請求項３）。さらに、前記炉内空間の折り返しが２以上であることが好ましい（請求項４）。また、前記炉内空間において折り返しが２以上あるときに、高温で熱処理する炉内空間が、それより低温で熱処理する他の２つの炉内空間の側壁に挟まれていることがより好ましい（請求項５）。

本発明の他の実施の形態として、ワークが炉内空間において搬送され連続的に処理される連続式熱処理炉であって、前記炉内空間には、前記ワークの搬送方向がコ字状に１８０度変わる部分があり、搬送方向が変わる前の炉内空間における側壁と、前記搬送方向が１８０度変わった後の炉内空間における側壁が共有されており、前記ワークが、搬送方向が１８０度変わる前と後とでそれぞれ独立して駆動される別々のプッシャーで直線状に搬送される態様を例示する（請求項６）。

他の実施の形態として、前記炉内空間を仕切る仕切り扉と、該仕切り扉の開作動時に該仕切り扉を収容するとともに前記炉内空間と連通する仕切り扉室と、を備え、該仕切り扉室の壁に排ガス出口が配設されている態様を例示する（請求項７）。この実施の形態によれば、前記仕切り扉室を排ガス煙突として利用するので、煙突状の排ガス出口を別に設ける必要がなく、炉体からの無駄な放熱を抑制することができる。

さらに他の実施の形態として、前記排ガス出口が油焼入れ室に連通される態様とすることもできる（請求項８）。

従来の炉では、炉内と油焼入れ室を仕切る仕切り扉に排ガス流通孔を形成し、この排ガス流通孔を通して炉内の排ガスを前記油焼入れ室へ導入していた。これに対し、本実施の形態では、前記仕切り扉の前記排ガス流通孔が不要になるため、炉内の機密性が向上する。

好適な実施の形態として、前記排ガス出口と前記油焼入れ室とを連通せしめる配管上に開閉バルブを設けることもできる（請求項９）。

焼入れ品を取り出すために油焼入れ室を開放すると、それまで高温であった油焼入れ室内に負圧により大気エアが吸い込まれる。従来、この大気エアが前記排ガス流通孔を通して炉内に入り、炉内の雰囲気成分が害されることがあった。これに対し、本実施の形態では、前記排ガス流通孔を設ける必要がないので、該排ガス流通孔から炉内への大気エアの流入はなくなる。また、前記油焼入れ室を開放する前に前記開閉バルブを閉めることで、前記仕切り扉室、さらには炉内空間への大気エアの流入も阻止される。これにより、炉内の雰囲気成分が前記油焼入れ室からの大気エアに影響されずに安定となり、熱処理品質向上に寄与する。

本発明では、直線状の連続式熱処理炉と比べて、長手方向に広いスペースが不要であり、また、ある炉内空間において他の折り返し炉内空間と側壁を共有することで、外気（系外）に触れる炉体の表面積を小さくすることができるので放散熱を抑制することができ、熱処理炉において大幅にエネルギーを削減することができる効果がある。また、温度の高い炉内空間からの熱を、側壁を共有する他の炉内空間で利用することができ、この作用の面でも熱効率が高い。

本発明の実施の一形態に係る連続式熱処理炉を上から見たときの断面模式図である。 図１の連続式熱処理炉の概略斜視図である。 本発明の他の実施の形態に係る連続式熱処理炉を上から見たときの断面模式図である。 本発明のさらに他の実施の形態に係る連続式熱処理炉を上から見たときの断面模式図である。 本発明のさらに他の実施の形態に係る連続式熱処理炉を上から見たときの断面模式図である。 本発明のさらに他の実施の形態に係る連続式熱処理炉を上から見たときの断面模式図である。 図６のＶＩＩ矢視図である。

本発明の実施の一形態に係る連続式熱処理炉について図１、図２を用いて説明する。連続式熱処理炉であれば用途は何でも良いが、便宜上、連続式ガス浸炭炉を例示して説明する。

本発明の一例である図１の連続式熱処理炉１００は、予熱処理部Ａとしての第１の炉内空間１と、浸炭・拡散処理部Ｂとしての第２の炉内空間２と、冷却処理部Ｃとしての第３の炉内空間３と、焼入れ処理部Ｄと、を備える。前記各炉内空間１，２，３は、ワークの搬送方向に延びる略直方体形状を有する。図示しないワークは、前記第１の炉内空間１内を矢印方向に直線状に搬送されながら予熱処理され、前記第２の炉内空間２内を直線状に搬送されながら浸炭処理、拡散処理を受け、前記第３の炉内空間３内を直線状に搬送されながら焼入れ温度まで冷却され、最後に焼入れ処理部Ｄで焼入れされる。浸炭の処理のフローは従来浸炭技術と同様である。

図１の連続式熱処理炉１００は、炉内空間が２回のコ字状の折り返しを備えるものであって、第１の炉内空間１から第２の炉内空間２にワークが直線状に移送されるときに第１の折り返しがあり、第２の炉内空間２から第３の炉内空間３にワークが直線状に移送されるときに第２の折り返しがある。

図１で明らかな通り、第１の炉内空間１から第２の炉内空間２にワークが移送されると、ワークの搬送方向（進行方向）は１８０度変わる（第１の折り返し）。同様に第２の炉内空間２から第３の炉内空間３にワークが移送されると、ワークの搬送方向はまた１８０度変わる（第２の折り返し）。ワークの進行方向（移動方向）を矢印で図１に示す。

第１の炉内空間１はワークの搬入口を備え、この搬入口は搬入扉４により開閉することができる。また、第１の炉内空間１と第２の炉内空間２との間には仕切り扉５があり、この仕切り扉５によって、予熱処理を行う第１の炉内空間１と、浸炭・拡散処理を行う第２の炉内空間２とが区切られる。前記仕切り扉５はワークの搬送に伴って開閉する。

また、第２の炉内空間２と第３の炉内空間３との間に仕切り扉６があり、この仕切り扉６により、浸炭・拡散処理を行う第２の炉内空間２と、冷却処理を行う第３の炉内空間３とが区切られる。前記仕切り扉６はワークの搬送に伴って開閉する。

第３の炉内空間３とそれに続く焼入れ処理部Ｄは、開閉可能な仕切り扉７によって区切られている。焼入れ処理部Ｄには搬出口が設けられ、この搬出口は搬出扉８により開閉することができる。

なお、熱処理の条件などによって、任意の適当な箇所に仕切り扉を適宜設けてもよく、或いは場合によっては仕切り扉などを設けなくても良い。

図１においては、前記第１の折り返しより前の炉内空間である第１の炉内空間１における側壁９と、前記第１の折り返しより後の炉内空間である第２の炉内空間２の側壁９とが共有されている。また同様に、第２の炉内空間２の側壁９と第３の炉内空間３の側壁９とが共有されている。これにより、第２の炉内空間２の熱は、第１の炉内空間１及び第３の炉内空間３の共有する側壁９，９を伝わって拡散し、その結果、第１の炉内空間１と第３の炉内空間３を効率よく加熱することができる。すなわち、直線状の従来の炉では側壁から外部に熱が逃げていたが、本発明ではその熱を炉の加熱に利用することができる。積極的に第２の炉内空間２からの熱を受け取ることにより、第１の炉内空間１および第３の炉内空間３を加熱するためのエネルギーの消費を低減することができる。また、焼入れ処理部Ｄのように加熱が必要でない場合は、前記第２の炉内空間２との間に共有する側壁９の断熱を高くしておくか、側壁を共有しない構造にしておけば良い。

また、従来の直線状の略直方体形状の連続式熱処理炉であると、炉内空間に対して外気と接触する炉体の表面積が大きいが、炉内空間の折り返し構造を有する図１の連続式熱処理炉１００は、外気と接触する炉体の表面積が圧倒的に小さいので、外部への放散熱を大幅に低減することができる。例えば、前記従来の直線状の略直方体形状の炉と比べ、図１の炉の外気に触れる部分の表面積は、炉の内部の容積を同じとしたとき、少なくとも２３％減少可能となる。

さらに、前記炉内空間１，２，３において、前記折り返しより前の炉内空間におけるヒーターと、前記折り返しより後の炉内空間におけるヒーターを共有すれば、さらに効率的に炉内空間を加熱することができて好ましい。すなわち、図１における例えば第１の炉内空間１と第２の炉内空間２の共有する側壁９の一部に、例えば両面加熱可能な電気パネルヒーターなどのヒーター１０を用いることで、両方の炉内空間を効率よく加熱することができる。例えば、前記従来の直線状の略直方体形状の炉と比べ、図１の熱処理炉によるエネルギーコストは、少なくとも表面積の減少分の２３％減少可能となる。さらに、エネルギーコストは、ある炉内空間の熱を側壁で仕切られた隣の炉内空間に利用できるため、表面積減少分に加えて、少なくとも数％以上減少可能となる。

また、搬送方向に向かって左右両側の側壁が隣の炉内空間の側壁と共有されている炉内空間を、炉内における高温熱処理部とすることが好ましい。図１における連続熱処理炉１００では、最も処理温度の高い浸炭・拡散処理部Ｂを構成する第２の炉内空間２を炉体の中央部に設け、前述のように左右両側壁９からの熱拡散により第１の炉内空間１と第３の炉内空間３を加熱することができる。また、炉体が外気に触れる表面積を小さくすることができる。

なお、炉内空間においてワークを搬送する方法は従来の技術を用いることができ、ローラーハースやプッシャーがその代表的なものであり、ヒーターも通常のガスヒーターや電気ヒーターを用いることができる。図１の場合、ワークは図に示さないローラーハースで搬送される。

側壁を構成する仕切り材（断熱材）については、外気と接触する側は断熱効果が高いものが好ましい。外気と接しない、本発明における炉内空間同士の間で共有される側壁は、側壁で分けられる炉内空間の必要とする熱量により仕切り材（断熱材）の厚さや材質を設計することが好ましい。すなわち図１の連続式熱処理炉１００の場合、第１の炉内空間１と第２の炉内空間２、第２の炉内空間２と第３の炉内空間３の間の断熱材（図示しない）は、外気と接触する断熱材（図示しない）と比べ薄くなっている。または、第１の炉内空間１と第２の炉内空間２、第２の炉内空間２と第３の炉内空間３の間の断熱材の材質や構成を変えて断熱効果を調整しても良い。本発明においては、前記共有される側壁は、外気と接触する側壁よりも断熱効果が小さいことが好ましい。

以上より、本発明によれば、熱処理炉における長手方向のスペースを大幅に縮小することができる。また、外部への放散熱が小さいことと、炉内の高温部の熱量を低温部に有効に利用できることとで、相乗的な省エネルギー効果が得られる。

図３、図４及び図５は、本発明の他の実施の形態に係る連続式熱処理炉を示す。これらの実施の形態は、図１に対し、炉内空間と折り返しのレイアウトの変形例である。

図３に示す連続式熱処理炉２００は、昇温室である第１の炉内空間１１と、浸炭室である第２の炉内空間１２と、拡散室である第３の炉内空間１３と、降温室である第４の炉内空間１４と、焼入れ室１５と、を備える。図３の例は、炉内空間が２回のコ字状の折り返しを備えるものであり、前記第２の炉内空間１２から前記第３の炉内空間１３へとワークが直線状に移送されると、ワークの搬送方向（進行方向）が１８０度変わり（第１の折り返し）、第３の炉内空間１３から第４の炉内空間１４へとワークが直線状に移送されると、ワークの搬送方向（進行方向）が１８０度変わる（第２の折り返し）。ワークの進行方向（移動方向）を矢印で図３に示す。

前記第１の炉内空間１１はワークの搬入口を備え、この搬入口は搬入扉１６により開閉することができる。また、第１の炉内空間１１と第２の炉内空間１２との間には仕切り扉１７があり、この仕切り扉１７によって、予熱処理を行う第１の炉内空間１１と、浸炭処理を行う第２の炉内空間１２とが区切られる。前記仕切り扉１７はワークの搬送に伴って開閉する。図３に示すように、前記第１の炉内空間１１と前記第２の炉内空間１２は、上から見て直角な位置関係となるように配設されている。

また、第２の炉内空間１２と第３の炉内空間１３との間に仕切り扉１８があり、この仕切り扉１８により、浸炭処理を行う第２の炉内空間１２と、拡散処理を行う第３の炉内空間１３とが仕切られる。前記仕切り扉１８はワークの搬送に伴って開閉する。

さらに、前記第３の炉内空間１３と前記第４の炉内空間１４との間に仕切り扉１９があり、この仕切り扉１９により、拡散処理を行う第３の炉内空間１３と、降温処理を行う第４の炉内空間１４とが仕切られる。前記仕切り扉１９はワークの搬送に伴って開閉する。

第４の炉内空間１４とそれに続く焼入れ室１５は、開閉可能な仕切り扉２０によって区切られている。焼入れ室１５には搬出口が設けられ、この搬出口は搬出扉２１により開閉することができる。

なお、熱処理の条件などによって、適宜適当な箇所に仕切り扉を設けてもよく、或いは場合によっては仕切り扉などを設けなくても良い。

図３の例においては、前記折り返しより前の炉内空間である第２の炉内空間１２における側壁２２と、前記折り返しより後の炉内空間である第３の炉内空間１３の側壁２２とが共有されている。また同様に、第３の炉内空間１３の側壁２４（仕切り扉１９を含む）と第４の炉内空間１４の側壁２４（仕切り扉１９を含む）とが共有されている。これにより、共有側壁２２，２３，２４の両側の炉内空間を効率よく加熱することができる。よって、炉内空間を加熱するためのエネルギーの消費を低減することができる。

さらに図３の例では、第１の炉内空間１１と第２の炉内空間１２の間にワークの搬送方向が９０度変わる部分があり、この搬送方向が変わる部分の前後の炉内空間の側壁２３（前記仕切り扉１７を含む）がその前後の炉内空間を画成する側壁として共有されているので、前述と同様に炉内の高温部の熱量を低温部に有効に利用することができる。同様に、前記側壁２３は、第１の炉内空間１１と第３の炉内空間１３の間における共有側壁でもあり、さらに、第１の炉内空間１１と第４の炉内空間１４における共有側壁でもある。これも、炉内空間を加熱するためのエネルギー消費の低減に貢献する。

また、炉内空間の折り返しを有する図３の連続式熱処理炉２００は、外気と接触する炉体の表面積が従来の直線状の連続式熱処理炉に比べて小さいので、外部への放散熱を大幅に低減することができる。例えば、前記従来の直線状の略直方体形状の炉と比べ、図３の炉の外気に触れる部分の表面積は、炉の内部の容積を同じとしたとき、少なくとも１８％減少可能となる。

さらに、第２の炉内空間１２と第３の炉内空間１３とで共有する前記側壁２２の一部に、例えば両面加熱可能な電気パネルヒーターなどのヒーター（図示せず）を用いることで、該ヒーターが第２の炉内空間１２と第３の炉内空間１３とで共有されることになり、さらに効率的に炉内空間を加熱することができる。例えば、前記従来の直線状の略直方体形状の炉と比べ、図３の熱処理炉によるエネルギーコストは、少なくとも表面積減少分の１８％減少可能となる。さらに、エネルギーコストは、ある炉内空間の熱を側壁で仕切られた隣の炉内空間に利用できるため、表面積減少分に加えて、少なくとも数％以上減少可能となる。

図４に示す連続式熱処理炉３００は、昇温室である第１の炉内空間３１と、浸炭室である第２の炉内空間３２と、拡散室である第３の炉内空間３３と、降温室である第４の炉内空間３４と、焼入れ室３５と、を備える。図４の例は、炉内空間が１回だけコ字状の折り返しを備えるものであり、前記第２の炉内空間３２から前記第３の炉内空間３３へとワークがコ字状に移送されると、ワークの搬送方向（進行方向）が１８０度変わる。ワークの進行方向（移動方向）を矢印で図４に示す。

前記第１の炉内空間３１はワークの搬入口を備え、この搬入口は搬入扉３６により開閉することができる。また、第１の炉内空間３１と第２の炉内空間３２との間には仕切り扉３７があり、この仕切り扉３７によって、予熱処理を行う第１の炉内空間３１と、浸炭処理を行う第２の炉内空間３２とが区切られる。前記仕切り扉３７はワークの搬送に伴って開閉する。図４に示すように、前記第１の炉内空間３１と前記第２の炉内空間３２は、上から見て直線状に配設されている。

また、第２の炉内空間３２と第３の炉内空間３３との間に仕切り扉３８があり、この仕切り扉３８により、浸炭処理を行う第２の炉内空間３２と、拡散処理を行う第３の炉内空間３３とが仕切られる。前記仕切り扉３８はワークの搬送に伴って開閉する。

さらに、前記第３の炉内空間３３と前記第４の炉内空間３４との間に仕切り扉３９があり、この仕切り扉３９により、拡散処理を行う第３の炉内空間３３と、降温処理を行う第４の炉内空間３４とが仕切られる。前記仕切り扉３９はワークの搬送に伴って開閉する。

第４の炉内空間３４とそれに続く焼入れ室３５は、開閉可能な仕切り扉４０によって区切られている。焼入れ室３５には搬出口が設けられ、この搬出口は搬出扉４１により開閉することができる。

なお、熱処理の条件などによって、適宜適当な箇所に仕切り扉を設けてもよく、或いは場合によっては仕切り扉などを設けなくても良い。

図４の例においては、前記折り返しより前の炉内空間である第２の炉内空間３２における側壁４２と、前記折り返しより後の炉内空間である第３の炉内空間３３の側壁４２とが共有されている。これにより、第２の炉内空間３２及び第３の炉内空間３３の熱は、共有される前記側壁４２を伝わって相互に拡散し、その結果、第２の炉内空間３２と第３の炉内空間３３を効率よく加熱することができる。よって、第２の炉内空間３２および第３の炉内空間３３を加熱するためのエネルギーの消費を低減することができる。

なお、図４の例において、第１の炉内空間３１と焼入れ室３５との間の側壁４３も共通のものとなっているが、この側壁４３は断熱性の高いものとし、焼入れ室３５に余計な熱が入らないようにしてある。

また、炉内空間の折り返しを有する図４の連続式熱処理炉３００は、外気と接触する炉体の表面積が従来の直線状の連続式熱処理炉に比べて小さいので、外部への放散熱を大幅に低減することができる。例えば、前記従来の直線状の略直方体形状の炉と比べ、図４の炉の外気に触れる部分の表面積は、炉の内部の容積を同じとしたとき、少なくとも１７％減少可能となる。

さらに、第２の炉内空間３２と第３の炉内空間３３とで共有する前記側壁４２の一部に、例えば両面加熱可能な電気パネルヒーターなどのヒーター（図示せず）を用いることで、該ヒーターが第２の炉内空間３２と第３の炉内空間３３とで共有されることになり、さらに効率的に炉内空間を加熱することができる。例えば、前記従来の直線状の略直方体形状の炉と比べ、図４の熱処理炉によるエネルギーコストは、少なくとも表面積減少分の１７％減少可能となる。さらに、エネルギーコストは、ある炉内空間の熱を側壁で仕切られた隣の炉内空間に利用できるため、表面積減少分に加えて、少なくとも数％以上減少可能となる。

図５に示す連続式熱処理炉５００は、昇温室である第１の炉内空間５１と、浸炭室である第２の炉内空間５２と、拡散室である第３の炉内空間５３と、降温室である第４の炉内空間５４と、焼入れ室５５と、を備える。前記各炉内空間５１，５２，５３，５４は、ワークの搬送方向に延びる略直方体形状を有する。

図５の連続式熱処理炉５００は、炉内空間が３回のコ字状の折り返しを備えるものであって、第１の炉内空間５１から第２の炉内空間５２へとワークがコ字状に移送されるときに第１の折り返しがあり、第２の炉内空間５２から第３の炉内空間５３へとワークがコ字状に移送されるときに第２の折り返しがあり、さらに、第３の炉内空間５３と第４の炉内空間５４の間に第３の折り返しがある。

図５で明らかな通り、第１の炉内空間５１から第２の炉内空間５２にワークが移送されると、ワークの搬送方向（進行方向）は略１８０度変わる（第１の折り返し）。同様に第２の炉内空間５２から第３の炉内空間５３にワークが移送されると、ワークの搬送方向はまた１８０度変わる（第２の折り返し）。さらに、第３の炉内空間５３から第４の炉内空間５４にワークが移送されると、ワークの搬送方向はまた１８０度変わる（第３の折り返し）。ワークの進行方向（移動方向）を矢印で図５に示す。

第１の炉内空間５１はワークの搬入口を備え、この搬入口は搬入扉５６により開閉することができる。また、第１の炉内空間５１と第２の炉内空間５２との間には仕切り扉５７があり、この仕切り扉５７によって、予熱処理を行う第１の炉内空間５１と、浸炭処理を行う第２の炉内空間５２とが区切られる。前記仕切り扉５７はワークの搬送に伴って開閉する。

また、第２の炉内空間５２と第３の炉内空間５３との間に仕切り扉５８があり、この仕切り扉５８により、浸炭処理を行う第２の炉内空間５２と、拡散処理を行う第３の炉内空間５３とが区切られる。前記仕切り扉５８はワークの搬送に伴って開閉する。

さらに、前記第３の炉内空間５３と前記第４の炉内空間５４との間に仕切り扉５９があり、この仕切り扉５９により、拡散処理を行う第３の炉内空間５３と、降温処理を行う第４の炉内空間５４とが仕切られる。前記仕切り扉５９はワークの搬送に伴って開閉する。

第４の炉内空間５４とそれに続く焼入れ室５５は、開閉可能な仕切り扉６０によって区切られている。焼入れ室５５には搬出口が設けられ、この搬出口は搬出扉６１により開閉することができる。

なお、熱処理の条件などによって、任意の適当な箇所に仕切り扉を適宜設けてもよく、或いは場合によっては仕切り扉などを設けなくても良い。

図５においては、前記第１の折り返しより前の炉内空間である第１の炉内空間５１における側壁６２と、前記第１の折り返しより後の炉内空間である第２の炉内空間５２の側壁６２とが共有されている。また同様に、第２の炉内空間５２の側壁６３と第３の炉内空間５３の側壁６３とが共有されている。さらに、第３の炉内空間５３の側壁６４（仕切り扉５９を含む）と第４の炉内空間５４の側壁６４（仕切り扉５９を含む）とが共有されている。これにより、第２の炉内空間５２の熱は、第１の炉内空間５１及び第３の炉内空間５３の共有する側壁６２，６３を伝わって拡散し、その結果、第１の炉内空間５１と第３の炉内空間５３を効率よく加熱することができる。同様に、第３の炉内空間５３の熱は、第３の炉内空間５３と第４の炉内空間５４とで共有する側壁６４を伝わって拡散し、その結果、第４の炉内空間５４をも効率よく加熱することができる。

すなわち、直線状の従来の炉では側壁から外部に熱が逃げていたが、本発明ではその熱を炉の加熱に利用することができる。積極的に隣の炉内空間からの熱を受け取ることにより、各炉内空間を加熱するためのエネルギーの消費を低減することができる。

また、焼入れ室５５のように加熱が必要でない場合は、前記第３及び第４の炉内空間５３，５４２との間で共有する側壁の断熱を高くしておくか、側壁を共有しない構造にしておけば良い。

また、従来の直線状の略直方体形状の連続式熱処理炉であると、炉内空間に対して外気と接触する炉体の表面積が大きいが、炉内空間の折り返し構造を３つ有する図５の連続式熱処理炉５００は、外気と接触する炉体の表面積が圧倒的に小さいので、外部への放散熱を大幅に低減することができる。例えば、前記従来の直線状の略直方体形状の炉と比べ、図１の炉の外気に触れる部分の表面積は、炉の内部の容積を同じとしたとき、少なくとも２０％減少可能となる。

さらに、前記炉内空間５１，５２，５３，５４において、前記折り返しより前の炉内空間におけるヒーターと、前記折り返しより後の炉内空間におけるヒーターを共有すれば、さらに効率的に炉内空間を加熱することができて好ましい。すなわち、図５における前記共有側壁６２，６３，６４の一部に、例えば両面加熱可能な電気パネルヒーターなどのヒーター１０を用いることで、両方の炉内空間を効率よく加熱することができる。例えば、前記従来の直線状の略直方体形状の炉と比べ、図５の熱処理炉によるエネルギーコストは、少なくとも表面積減少分の２０％減少可能となる。さらに、エネルギーコストは、ある炉内空間の熱を側壁で仕切られた隣の炉内空間に利用できるため、表面積減少分に加えて、少なくとも数％以上減少可能となる。

また、搬送方向に向かって左右両側の側壁が隣の炉内空間の側壁と共有されている炉内空間を、炉内における高温熱処理部とすることが好ましい。図５における連続熱処理炉５００では、最も処理温度の高い浸炭室を構成する第２の炉内空間５２及び第３の炉内空間５３を炉体の中央部に設け、前述のように共有側壁６２，６３，６４らの熱拡散により第１、第２、第３及び第４の炉内空間５１，５２，５３，５４を効率的に加熱することができる。

図６は、本発明のさらに他の実施の形態を示している。

図６の連続式熱処理炉７００において、トレイＴに載せられたワークは、搬入扉７１を開けて昇温室である第１の炉内空間７２に搬入される。次にワークは、仕切り扉７３を開けて、第１浸炭室である第２の炉内空間７４へと直線状に搬入される。次いで、ワークは、仕切り扉７５を開けて、第２浸炭室である第３の炉内空間７６へと直線状に搬入される。さらにワークは、仕切り扉７７を開けて、拡散室である第４の炉内空間７８へと直線状に搬入される。最後にワークは、仕切り扉７９を開けて、焼入れ室（油焼入れ室）８０に搬入され、ここで焼入れ処理を受けた後に、搬出扉８１を開けて搬出される。

図６から明らかなように、第２の炉内空間７４から第３の炉内空間７６にワークが移送されると、ワークの搬送方向（進行方向）は１８０度変わる。この折り返しより前の炉内空間である第１の炉内空間７２における側壁８２と、前記折り返しより後の炉内空間である第４の炉内空間７８の側壁８２とが共有されている。また同様に、前記第２の炉内空間７４の側壁８３と第３の炉内空間７４の側壁８３とが共有されている。

図６について、これまでに説明した実施の形態と同じ構成と、それによる作用効果については、重複した説明を省略する。

本実施の形態に特徴的な構成は、次の二点である。第一には、仕切り扉室８４の壁に排ガス出口８５が配設されることであり、第二には、ワーク搬送手段としてのプッシャーの構成である。

まず、前記第一の特徴点について説明する。

図６の連続式熱処理炉７００には、前記各仕切り扉７３，７５，７７，７９について、該各仕切り扉の開作動時に各仕切り扉を収容する仕切り扉室８４が配設されている（図示はしていないが、図１〜図５の実施の形態も同様）。前記仕切り扉室８４は、図７に示すように、前記熱処理炉７００の上面から上方へと突出するように配設されている。前記仕切り扉室８４は鉄板等で画成され、その内部はその真下の炉内空間と連通している。図７では、符号７７の仕切り扉についてのみ仕切り扉室の内部を図示しているが、他の仕切り扉室も同一の構成である。前記仕切り扉７７は、前記仕切り扉室内を上下に作動するアクチュエータ９３で昇降駆動される。

前記仕切り扉室８４の壁の上部には、前記排ガス出口８５が配設されている。この排ガス出口８５は、前記炉内空間７２，７４，７６，７８に供給される熱処理用ガスの排出口である。従来は、前記炉内空間から熱処理用のガスを排出するために、炉壁に煙突状の排ガス出口を形成していたが、その場合には、煙突の表面積分だけ炉体からの放熱量が多くなり、熱損失が生じていた。これに対し、本実施の形態では、前記仕切り扉室８４を排ガス煙突として利用するので、煙突状の排ガス出口を別に設ける必要がなく、炉体からの無駄な放熱を抑制することができる。

図７に示すように、前記排ガス出口８５は、排ガス管路８６を介して前記焼入れ室８０に連通している。これにより、前記排ガスが前記排ガス管路８６を通して前記焼入れ室８０に導入される。前記排ガス管路８６上には開閉バルブ９４が配設されている。また、前記焼入れ室８０の壁には、最終排ガス出口８７が形成されている。

従来の炉では、炉内と油焼入れ室を仕切る仕切り扉に排ガス流通孔を形成し、この排ガス流通孔を通して炉内の排ガスを前記油焼入れ室へ導入していた。これに対し、本実施の形態では、前記仕切り扉の前記排ガス流通孔が不要になるため、炉内の機密性が向上する。

焼入れ品を取り出すために油焼入れ室を開放すると、それまで高温であった油焼入れ室内に負圧により大気エアが吸い込まれる。また、ワークを油焼入れする際にも油焼入れ室８０が負圧になり、前記最終排ガス出口８７から油焼入れ室８０内に大気エアが吸い込まれる。従来、この大気エアが前記排ガス流通孔を通して炉内に入り、炉内の雰囲気成分が害されることがあった。これに対し、本実施の形態では、前記排ガス流通孔を設ける必要がないので、該排ガス流通孔から炉内への大気エアの流入はなくなる。また、前記油焼入れ室を開放する前に前記開閉バルブを閉めることで、前記仕切り扉室、さらには炉内空間への大気エアの流入も阻止される。これにより、炉内の雰囲気成分が前記油焼入れ室からの大気エアに影響されずに安定となり、熱処理品質向上に寄与する。

次に、前記第二の特徴点について説明する。

本実施の形態では、炉内空間におけるワーク搬送手段として、プッシャーを用いている。第１のプッシャー８８は、前記第１の炉内空間７２と前記第２の炉内空間７４においてワークを第１の方向に直線状に搬送する。第２のプッシャー８９は、前記第２の炉内空間７４から前記第３の炉内空間７６へと、前記第１の方向に対して横方向となる第二の方向にワークを直線状に移送する。第３のプッシャー９０は、前記第３の炉内空間７６と前記第４の炉内空間７８において、前記第１の方向に対して逆方向となる第３の方向にワークを直線状に搬送する。

前記第１のプッシャー８８は、前記トレイＴの下面に沿ってトレイ一つ分のストロークだけ往復動し、引き作動時（図６で右方への作動時）に前記トレイＴを移動させる。前記第１のプッシャー８８は、その長さ方向に間隔をおいて、前記トレイＴへの係合部９１を三つ備えている。また、前記第１のプッシャー８８は、自身の軸線を中心として少なくとも９０度回動できるようになっており、前記トレイ係合部９１が横向きとなる係合解除状態（図６の状態）と、前記トレイ係合部９１が上向きとなるトレイ係合状態（図７参照）とに変化する。

図６において、前記搬入扉７１を開けてトレイＴ（ワーク）が炉内に装入されると、前記第１のプッシャー８８は、トレイ係合部９１が横向き状態（係合解除状態）のまま図６で見てトレイ一つ分だけ左方へと移動し、軸線の周りで回動して、前記係合部９１が前記トレイに係合する（トレイ係合状態）。その後、前記第１のプッシャー８８が右方へトレイ一つ分だけ移動することで、前記トレイＴが右方へ移送される。この作動を繰り返すことで、トレイが前記第１の炉内空間７２と前記第２の炉内空間７４を次々と搬送される。

前記第２のプッシャー８９は、前記第２の炉内空間７４の終端部まで搬送されてきたトレイＴの端面を押し、前記仕切り扉７５が開いた状態において、前記トレイＴを前記第３の炉内空間７６へと移送する。

前記第３のプッシャー９０は、前記トレイＴの下面に沿ってトレイ一つ分のストロークだけ往復動し、押し作動時（図６で左方への作動時）に前記トレイＴを移動させる。前記第３のプッシャー９０は、その長さ方向に間隔をおいて、前記トレイＴへの係合部９２を三つ備えている。また、前記第３のプッシャー９０は、自身の軸線を中心として少なくとも９０度回動できるようになっており、前記トレイ係合部９２が横向きとなる係合解除状態（図６の状態）と、前記トレイ係合部が上向きとなるトレイ係合状態（図７の状態）とに変化する。

図６において、前記仕切り扉７５を開けてトレイＴ（ワーク）が前記第３の炉内空間７６に移送されると、前記第３のプッシャー９０が軸線の周りで回動して、前記係合部９２が前記トレイＴに係合する（トレイ係合状態）。その後、前記第３のプッシャー９０が左方へトレイ一つ分だけ移動することで、前記トレイＴが左方へ移送される。この作動を繰り返すことで、トレイＴが前記第３の炉内空間７６と前記第４の炉内空間７８を次々と搬送され、最終的に前記焼入れ室８０に搬送される。

以上の説明から明らかなように、前記各プッシャーは独立して駆動される。本実施の形態によれば、トレイ（ワーク）の搬送手段としてプッシャーを用いているので、ローラーハースを用いる場合と比べて省スペース化、省エネルギー化に貢献できる。

１，１１，３１，７２ 第１の炉内空間
２，１２，３２，７４ 第２の炉内空間
３，１３，３３，７６ 第３の炉内空間
１４，３４，５４，７８ 第４の炉内空間
４，１６，３６，５６，７１ 搬入扉
５，１７，３７，５７，７３ 仕切り扉
６，１９，３９，５９，７５ 仕切り扉
７，２０，４０，６０，７７，７９ 仕切り扉
８，２１，４１，６１，８１ 搬出扉
９，２２，２３，２４，４２，６２，６３，６４，８２，８３ 側壁
１０ ヒーター
１８，３８，５８，仕切り扉
８０ 油焼入れ室
８４ 仕切り扉室
８５ 排ガス出口
９４ 開閉バルブ
１００，２００，３００，５００，７００ 連続式熱処理炉

Claims (9)

1. ワークが炉内空間において搬送され連続的に処理される連続式熱処理炉であって、前記炉内空間には、前記ワークの搬送方向が１８０度変わる折り返しが含まれており、前記炉内空間において前記ワークを搬送するワーク搬送手段が、前記ワークを第１の方向に直線状に搬送する第１のプッシャーと、前記ワークを前記第１の方向に対して横方向となる第二の方向に直線状に搬送する第２のプッシャーと、前記ワークを前記第１の方向に対して逆方向となる第３の方向に直線状に搬送する第３のプッシャーと、を備え、前記各プッシャーが独立して駆動されることを特徴とする、連続式熱処理炉。
2. 前記折り返しより前の炉内空間における側壁と、前記折り返しより後の炉内空間の側壁が共有されていることを特徴とする、請求項１に記載の連続式熱処理炉。
3. 前記折り返しより前の炉内空間におけるヒーターと、前記折り返しより後の炉内空間におけるヒーターとが共有されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の連続式熱処理炉。
4. 前記炉内空間の折り返しが２以上であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の連続式熱処理炉。
5. 高温で熱処理する炉内空間が、それより低温で熱処理する他の２つの炉内空間の側壁に挟まれていることを特徴とする、請求項４に記載の連続式熱処理炉。
6. ワークが炉内空間において搬送され連続的に処理される連続式熱処理炉であって、前記炉内空間には、前記ワークの搬送方向がコ字状に１８０度変わる部分があり、搬送方向が変わる前の炉内空間における側壁と、前記搬送方向が１８０度変わった後の炉内空間における側壁が共有されており、前記ワークが、搬送方向が１８０度変わる前と後とでそれぞれ独立して駆動される別々のプッシャーで直線状に搬送されることを特徴とする、連続式熱処理炉。
7. 前記炉内空間を仕切る仕切り扉と、該仕切り扉の開作動時に該仕切り扉を収容するとともに前記炉内空間と連通する仕切り扉室と、を備え、該仕切り扉室の壁に排ガス出口が配設されている、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の連続式熱処理炉。
8. 前記排ガス出口が油焼入れ室に連通されている、請求項７に記載の連続式熱処理炉。
9. 前記排ガス出口と前記油焼入れ室とを連通せしめる配管上に開閉バルブが配設されている、請求項８に記載の連続式熱処理炉。

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