JP6107673B2 - Heat-resistant container - Google Patents
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Description
本発明は、加熱処理等がなされるワークの計測データを処理する計測具を収容するための耐熱容器に関する。 The present invention relates to a heat-resistant container for housing a measuring tool for processing measurement data of a workpiece to be heat-treated.
従来、鉄鋼材料に対する浸炭処理や窒化処理等といった、ワークに対する加熱処理を加熱炉を用いて行う場合に、炉内で加熱されるワークの温度を計測する温度計測装置は公知である。また、このような高温環境に曝される温度計測装置では、ワークの温度計測データを処理する温度計測具(データロガー)を耐熱容器に収容して高温環境から保護する構成が公知である(例えば、特許文献1に記載の耐熱容器)。 2. Description of the Related Art Conventionally, a temperature measuring device that measures the temperature of a workpiece heated in a furnace when performing a heat treatment on the workpiece using a heating furnace, such as carburizing treatment or nitriding treatment on a steel material, is well known. Moreover, in the temperature measuring device exposed to such a high temperature environment, the structure which accommodates the temperature measuring tool (data logger) which processes the temperature measurement data of a workpiece | work in a heat-resistant container and is protected from a high temperature environment is known (for example, The heat-resistant container described in Patent Document 1).
特許文献1に開示される耐熱容器は、温度計測データを処理する温度計測具を収容する内部容器と、内部容器を収容する外部容器と、内部容器と外部容器との間に充填され、水分を含有している多孔質材とを備えており、内部容器および外部容器は水分を通さない密閉容器に構成されている。
このように構成される耐熱容器はワークとともに加熱炉内に搬入され、ワークの加熱処理時における温度を計測する温度計測具を、加熱炉内の高温環境から保護する。つまり、前記耐熱容器が加熱炉内で高温環境に曝された場合、多孔質材に含まれている水分が蒸発し、水の蒸発潜熱によって多孔質材の温度が100℃程度に保持されるため、内部容器に収容されている温度計測具が破壊温度にまで上昇することが防止される。
The heat-resistant container disclosed in Patent Document 1 is filled between an inner container that houses a temperature measuring tool that processes temperature measurement data, an outer container that houses the inner container, and the inner container and the outer container, The inner container and the outer container are configured as a sealed container that does not allow moisture to pass therethrough.
The heat-resistant container configured in this way is carried into the heating furnace together with the workpiece, and protects the temperature measuring tool for measuring the temperature during the heat treatment of the workpiece from the high temperature environment in the heating furnace. That is, when the heat-resistant container is exposed to a high temperature environment in the heating furnace, moisture contained in the porous material evaporates, and the temperature of the porous material is maintained at about 100 ° C. by the latent heat of water evaporation. The temperature measuring instrument accommodated in the inner container is prevented from rising to the breaking temperature.
しかし、特許文献1に開示される耐熱容器においては、高温環境に長時間曝され続けると、多孔質材に含まれる水分が気化し続け、外部容器の内部圧力が上昇することとなる。さらに、外部容器の内部圧力が上昇することにより、外部容器内の温度が上昇して温度計測具による温度計測を正確に行うことが困難になるとともに、耐熱容器が破損するおそれがある。 However, in the heat-resistant container disclosed in Patent Document 1, if the container is continuously exposed to a high temperature environment for a long time, moisture contained in the porous material continues to vaporize, and the internal pressure of the outer container increases. Furthermore, when the internal pressure of the external container rises, the temperature in the external container rises, making it difficult to accurately measure the temperature with the temperature measuring tool, and the heat-resistant container may be damaged.
このような、外部容器の内部圧力の上昇を抑制するためには、外部容器に、当該外部容器の内部と外部とを連通する圧抜き孔を形成することが考えられる。つまり、外部容器に圧抜き孔を形成することで、多孔質材に含まれる水分が蒸発することにより生じた蒸気を圧抜き孔から外部容器の外部へ放出して、外部容器の内部圧力が上昇することを防止できる。 In order to suppress such an increase in the internal pressure of the external container, it is conceivable to form a pressure release hole in the external container that communicates the inside and the outside of the external container. In other words, by forming a pressure release hole in the external container, the vapor generated by the evaporation of moisture contained in the porous material is discharged from the pressure release hole to the outside of the external container, and the internal pressure of the external container increases. Can be prevented.
ここで、加熱処理を行うワークを加熱炉内に搬入する際には、ワークを搬入することによる加熱炉内の雰囲気の乱れを防いで、高精度な加熱処理を行うために、加熱炉の上流側にパージ室を配置し、パージ室内において、加熱炉に搬入する前のワークに対するパージ処理が行われる。具体的には、ワークが配置されたパージ室内においては、一旦真空引きがなされた後に、加熱炉内に供給される処理ガスと同じガスが充填される。
このように真空引きがなされるパージ室内に、ワークとともに前記耐熱容器を配置していると、パージ室内の減圧に伴って、耐熱容器における多孔質材に含まれている水分が蒸発して、圧抜き孔から耐熱容器外部へ放出される。これにより、パージ室内を必要な圧力にまで減圧する時間が長くなるとともに、多孔質材に含まれる水分が減少して耐熱容器の耐熱性が低下してしまうこととなる。
Here, when the work to be heat-treated is carried into the heating furnace, in order to prevent disturbance of the atmosphere in the heating furnace due to the work being carried in and to perform high-precision heat treatment, A purge chamber is arranged on the side, and a purge process is performed on the workpiece before being carried into the heating furnace in the purge chamber. Specifically, in the purge chamber in which the workpiece is arranged, after the vacuum is once made, the same gas as the processing gas supplied into the heating furnace is filled.
When the heat-resistant container is disposed together with the workpiece in the purge chamber in which vacuuming is performed in this way, the moisture contained in the porous material in the heat-resistant container evaporates as the pressure in the purge chamber is reduced. It is discharged from the punched hole to the outside of the heat-resistant container. As a result, the time for reducing the pressure in the purge chamber to the required pressure is lengthened, and the moisture contained in the porous material is reduced, so that the heat resistance of the heat-resistant container is lowered.
そこで、本発明においては、加熱炉で加熱される前のパージ室内のような低温環境下においては、内部の水分を外部に放出することがなく、加熱炉内のような高温環境下においては、内部の蒸気を外部へ放出して内部圧力が上昇することを防止できる耐熱容器を提供するものである。 Therefore, in the present invention, in a low temperature environment such as in the purge chamber before being heated in the heating furnace, the internal moisture is not released to the outside, and in a high temperature environment such as in the heating furnace, It is an object of the present invention to provide a heat-resistant container capable of preventing the internal pressure from rising by releasing the internal steam to the outside.
上記課題を解決する耐熱容器は、以下の特徴を有する。 The heat-resistant container that solves the above problems has the following characteristics.
即ち、請求項1においては、計測データを処理する計測具を収容する内側容器と、前記内側容器を収容する外側容器と、前記内側容器と外側容器との間に充填され、水分を含有している断熱材と、を備えた耐熱容器であって、前記外側容器は、前記外側容器の内部と外部とを連通する連通孔を有し、前記連通孔は、前記外側容器よりも熱膨張率が低い材料にて構成される栓部材により閉塞されている。 That is, in claim 1, the inner container for storing the measurement tool for processing the measurement data, the outer container for storing the inner container, and the inner container and the outer container are filled with moisture. The outer container has a communication hole that communicates the inside and the outside of the outer container, and the communication hole has a coefficient of thermal expansion higher than that of the outer container. It is blocked by a plug member made of a low material.
即ち、請求項2においては、前記連通孔と栓部材との間に、シール部材が介装される。 That is, in claim 2, a seal member is interposed between the communication hole and the plug member.
本発明の耐熱容器によれば、加熱炉で加熱される前のパージ室内のような低温環境下においては、内部の水分を外部に放出することがなく、加熱炉内のような高温環境下においては、内部の蒸気を外部へ放出して内部圧力が上昇することを防止可能となる。 According to the heat-resistant container of the present invention, in a low temperature environment such as in the purge chamber before being heated in the heating furnace, the internal moisture is not released to the outside, and in a high temperature environment such as in the heating furnace. It is possible to prevent the internal pressure from being increased by discharging the internal steam to the outside.
次に、本発明を実施するための形態を、添付の図面を用いて説明する。 Next, modes for carrying out the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図1、図2に示す耐熱容器10は、本発明に係る耐熱容器の実施形態である。耐熱容器10は、加熱処理装置5にて加熱処理されるワークWの温度を計測する温度計測装置1に用いられる容器である。
加熱処理装置5においては、例えば浸炭処理や窒化処理が、ワークWに対する加熱処理として行われる。
A heat-
In the
加熱処理装置5は、ワークWに対する加熱処理を行う加熱炉52と、加熱炉52の上流側に配置されるパージ室51とを備えている。
パージ室51と加熱炉52との間には、加熱炉開閉扉54が開閉可能に設けられており、パージ室51の上流側端部にはパージ室開閉扉53が開閉可能に設けられている。
加熱炉52内には、炉内を加熱するためのヒータ55が備えられている。
The
A heating furnace opening /
A
加熱処理装置5によりワークWを加熱処理する際には、ワークWおよびワークWに接続した温度計測装置1を外部からパージ室51に搬入してパージ処理を行い、次にワークWおよび温度計測装置1をパージ室51から加熱炉52に搬入して加熱処理を行う。
When the workpiece W is heat-treated by the
具体的には、まず、パージ室開閉扉53を開いてワークWおよび温度計測装置1をパージ室51内に搬入した後に、パージ室開閉扉53を閉じる。
ワークWおよび温度計測装置1が搬入されたパージ室51においては、真空引きすることによりパージ室51内の空気を外部へ排出して室内を減圧するとともに、加熱炉52での加熱処理において用いられる処理ガスをパージ室51内に充填する、パージ処理が行われる。
Specifically, first, the purge chamber opening /
In the
次に、加熱炉開閉扉54を開いて、ワークWおよび温度計測装置1をパージ室51から加熱炉52内に搬入した後に、加熱炉開閉扉54を閉じる。
ワークWおよび温度計測装置1が搬入された加熱炉52内においては、ヒータ55により炉内を加熱するとともに、処理ガスを供給してワークWに対する加熱処理を行う。
温度計測装置1は、加熱炉52内で加熱処理されるワークWの温度を計測するとともに、計測した温度データを処理して保存する。
Next, the heating furnace opening /
In the
The temperature measuring device 1 measures the temperature of the workpiece W to be heat-treated in the
このように加熱炉52内で加熱処理されるワークWの温度を計測する温度計測装置1は、耐熱容器10、温度計測具20、熱電対30を備えている。
熱電対30の先端部には接触端子40が形成されており、接触端子40はワークWに接続されている。熱電対30の基端部は温度計測具20に接続されている。
温度計測具20は、所謂データロガーと称される履歴データ記録装置によって構成されており、熱電対30により検出されたワークWの温度を計測データとして処理し、保存する。
As described above, the temperature measuring device 1 that measures the temperature of the workpiece W that is heat-treated in the
A
The
耐熱容器10は、温度計測具20を収容する内側容器11と、内側容器11を収容する外側容器12と、内側容器11と外側容器12との間に充填される断熱材13とを備えている。断熱材13は水分を含有している。
The heat-
内側容器11は、例えば中空の略円柱形状に形成されており、その内部空間に温度計測具20を収容している。
外側容器12は、例えば中空の略円柱形状に形成されており、その内部空間に内側容器11を収容している。
The inner container 11 is formed in, for example, a hollow substantially cylindrical shape, and the
The
外側容器12は、一面が開口した有底の円筒状に形成される第一の容器12aおよび第二の容器12bを備えており、第一の容器12aおよび第二の容器12bにおける開口面の周縁部には外側へ突出するフランジ部が形成されている。第一の容器12aと第二の容器12bとは、それぞれの開口面を突き合わせて、互いのフランジ部をボルト等の締結部材により締結することで一体的に接続されている。
The
外側容器12の内部空間は、内側容器11よりも大きく形成されており、内側容器11と外側容器12との間の空間に断熱材13が充填されている。断熱材13としては、例えば石膏を用いることができる。
The inner space of the
温度計測具20に接続される熱電対30は、内側容器11の壁面を貫通して、内側容器11内から外側容器12内(外側容器12と内側容器11との間の断熱材13内)に延出している。熱電対30は、さらに外側容器12の壁面を貫通して、外側容器12内から外側容器12の外部へ延出している。
内側容器11および外側容器12の熱電対30が貫通する部分は、コンプレッションフィッティング等のシール材16にてシールされている。
熱電対30は、例えばシース熱電対にて構成されている。
The
The portions of the inner container 11 and the
The
外側容器12には、外側容器12の内部と外部とを連通する連通孔である圧抜き孔12cが形成されている。圧抜き孔12cは、外側容器12の内部圧力が上昇した際に、上昇した圧力を外部に開放することを可能としている。
圧抜き孔12cは、栓部材15により閉塞されている。
The
The
栓部材15は、外側容器12を構成する材料よりも熱膨張率が低い材料にて構成されている。例えば、外側容器12をSUSにて構成し、栓部材15をチタンにて構成することができる。
また、栓部材15はボルトおよびナットにて構成することができる。この場合、ボルトを圧抜き孔12cに挿入した状態で当該ボルトにナットを締結することで、栓部材15による圧抜き孔12cの閉塞を行うことができる。
The
Moreover, the
図3に示すように、低温(例えば常温)環境下においては、栓部材15は圧抜き孔12cを隙間なく閉塞しており、圧抜き孔12cは気密・液密状態となっている。
一方、高温(例えばワークWが加熱炉52にて加熱処理される際の温度)環境下においては、栓部材15は外側容器12よりも熱膨張率が低い材料にて形成されているため、外側容器12の膨張度合が栓部材15の膨張度合よりも大きくなり、圧抜き孔12cの内径が栓部材15の外径よりも大きくなる。これにより、圧抜き孔12cと栓部材15との間に隙間12dが形成されることとなり、この隙間12dにより、外側容器12の内部と外部とが連通可能となる。
As shown in FIG. 3, in a low temperature (for example, normal temperature) environment, the
On the other hand, the
上述のように構成される耐熱容器10においては、ワークWが加熱炉52にて加熱処理される際の温度等の高温環境に曝されると、断熱材13に含まれている水分が蒸発し、水の蒸発潜熱によって断熱材13の温度が100℃程度に保持される。これにより、内側容器11に収容されている温度計測具20が破壊する温度にまで加熱されることが防止される。
In the heat-
また、耐熱容器10が高温環境に曝されると、断熱材13に含まれている水分が蒸発して外側容器12の内部に充満するが、前述のように、圧抜き孔12cと栓部材15との間には隙間12dが形成されているため、外側容器12内の水蒸気が隙間12dを通じて外側容器12の外部へ放出されることとなり、断熱材13が収容される外側容器12の内部圧力が上昇することが防止可能となっている。
これにより、ワークWの加熱炉52での加熱処理時に、外側容器12の内部圧力が上昇し続けて外側容器12の内部温度が上昇し、温度計測具20による温度計測を正確に行うことが困難になったり、耐熱容器10が破損したりすることを防止できる。
Further, when the heat-
As a result, during the heat treatment of the workpiece W in the
一方、耐熱容器10が低温環境下にあるときには、圧抜き孔12cは栓部材15により気密的・液密的に閉塞されているため、断熱材13に含まれている水分が圧抜き孔12cを通じて外部に放出されることがない。
従って、耐熱容器10が配置されたパージ室51内において真空引き(減圧)を行ったとしても、断熱材13に含まれている水分が蒸発して圧抜き孔12cから耐熱容器12の外部へ放出されることがない。
これにより、パージ室51内の減圧時間を短縮することができるとともに、断熱材13に含まれる水分が減少して耐熱容器10の耐熱性が低下することを防止できる。
On the other hand, when the heat-
Therefore, even if evacuation (decompression) is performed in the
Thereby, the pressure reduction time in the
このように、耐熱容器10においては、加熱炉52で加熱される前のパージ室51内のような低温環境下においては、内部の水分を外部に放出することがなく、加熱炉52内のような高温環境下においては、内部の蒸気を外部へ放出して内部圧力が上昇することを防止可能となっている。
As described above, in the heat-
また、圧抜き孔12cと栓部材15との間には、低温環境下での圧抜き孔12cの気密性・液密性を向上するために、シール部材を介装することが好ましい。
圧抜き孔12cと栓部材15との間に介装するシール部材としては、例えばシリコングリス等の真空グリスを用いることができ、前記真空グリスを圧抜き孔12cと栓部材15との間に塗布することにより、低温環境下での圧抜き孔12cの気密性・液密性を向上して、耐熱容器10における外側容器12の密閉性を高めることが可能となる。
Further, a seal member is preferably interposed between the
As a sealing member interposed between the
なお、本実施形態においては、耐熱容器10には、温度計測データを処理する温度計測具20が収容されているが、加熱処理時におけるワークWのひずみの計測データを処理する計測具等、他の計測具を収容することも可能である。
In the present embodiment, the heat-
1 温度計測装置
5 加熱処理装置
10 耐熱容器
11 内側容器
12 外側容器
12c 圧抜き孔
13 断熱材
15 栓部材
20 温度計測具
30 熱電対
51 パージ室
52 加熱炉
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (2)
前記内側容器を収容する外側容器と、
前記内側容器と外側容器との間に充填され、水分を含有している断熱材と、
を備えた耐熱容器であって、
前記外側容器は、前記外側容器の内部と外部とを連通する連通孔を有し、
前記連通孔は、前記外側容器よりも熱膨張率が低い材料にて構成される栓部材により閉塞されている、
ことを特徴とする耐熱容器。 An inner container containing a measuring instrument for processing measurement data;
An outer container containing the inner container;
A heat insulating material filled between the inner and outer containers and containing moisture;
A heat-resistant container comprising
The outer container has a communication hole that communicates the inside and the outside of the outer container,
The communication hole is closed by a plug member made of a material having a lower coefficient of thermal expansion than the outer container.
A heat-resistant container characterized by that.
ことを特徴とする請求項1に記載の耐熱容器。 A seal member is interposed between the communication hole and the plug member.
The heat-resistant container according to claim 1.
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