JP6145518B2 - 回転式熱処理炉 - Google Patents
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Description
こうした熱風循環式と多段型炉床回転式を組み合わせた回転式熱処理炉について、本出願人は既に特許出願を行っている(例えば、特許文献1参照)。
特許文献1に記載の回転式熱処理炉10によると、被加熱物Wを加熱する熱風は、その被加熱物Wを加熱する前に他の被加熱物Wを加熱していないので、それぞれの被加熱物Wに作用する熱風の温度は略等しく、全ての被加熱物Wを均等に加熱することができる。
この回転式熱処理炉20は、図5に示すように、中央部上方に設けられたファン24により一旦熱風を炉底まで送り、最も下方に位置する格納室22aに熱風を入れ、その熱風を最も上方に位置する格納室22aまで順に送るものである。そして、その熱風は再びファン24により炉底まで送られる。
したがって、炉本体の大きさによっては、生産工場から納品場所まで輸送するためには炉本体を分割構造としなければ輸送できないという問題がある。
一方、固定式の内筒を設けずに均熱ゾーンの風量・風速を加熱ゾーンに合わせることも考えられるが、そうすると均熱ゾーンには必要以上の風量・風速を供給することになり、ファンの容量が大きくなってしまう問題もある。
つまり、格納室に対して略水平に熱風を送るので、格納回転体の中央部の上方や下方に熱風の流路となるスペースが不要である。その結果、高さ方向について格納室の数を減らすことなく炉本体の高さを低くすることができる。よって、回転駆動装置やバーナなどの加熱装置やファンといった最低限の部材を取外すだけで、他は分解せずに炉本体を輸送可能となる。
しかも、炉本体の高さが低く炉本体の体積が小さいことで熱損失が少なくなるので、省エネにつながる。
また、第一ゾーンに位置する格納室には温度低下していない熱風が供給されるので、この複数の格納室において温度ばらつきが少ない。
すなわち、第一ゾーンでは第二ゾーンに比較して熱風の風量及び風速が低いので、被加熱物の搬出入時における搬出入口からの熱損失を抑制できる。
また、熱供給管に形成された開口部の開度を変えて熱風の量を調整することで、第二ゾーンにおける雰囲気温度を所望の温度に設定する制御を容易に行うことができる。
この回転式熱処理炉30は、アルミニウム合金等の被加熱物Wに熱処理を施すための熱処理炉であり、炉本体31と、格納回転体32と、回転駆動装置33と、加熱装置としてのバーナ39と、ファン34と、第一流路35と、第二流路36を備える。
そして、本実施形態に係る回転式熱処理炉30は、特に被加熱物Wに作用させる熱風の循環の向き・方向に特徴を有する。
炉本体31の内部には、ファン34から格納回転体32まで延びる第一仕切壁37と、炉本体31の壁面から格納回転体32まで延びる第二仕切壁38を備える。この第一仕切壁37及び第二仕切壁38によって、炉本体31の内側が第一ゾーンPと第二ゾーンQに分断されている。ここでいう第一ゾーンPはファン34の吹出口側であって、第二ゾーンQはファン34の吸込口側である。
そして、格納室32aに被加熱物Wを搬出入するための搬出入口41を、第一ゾーンPにおける格納回転体32の回転の最下流に位置する部位であって、ファン34の吹出口から離れた炉本体31の壁面に設けた。
詳しくは、格納回転体32は円滑に回転可能なように回転駆動装置33からぶら下がった状態で支持されている。つまり、格納回転体32の上端や下端は炉本体31と接触していないか、接触していても摩擦抵抗が小さい。
そして、第一ゾーンPに位置する格納室32aが平面視で六つ、第二ゾーンQに位置する格納室32aが平面視で二つになるように、格納回転体32が第一仕切壁37や第二仕切壁38に対して配置されている。
つまり、第一仕切壁37と一つの側壁32cが一連の仕切壁となり、第二仕切壁38と他の一つの側壁32cによっても一連の仕切壁が構成される。この一連の仕切壁によって、炉本体31の内部は第一ゾーンPと第二ゾーンQに分断される。
本実施形態においては、回転駆動装置33は格納回転体32を平面視反時計回りに回転させる。
一つの格納室32aが搬出入口41の正面となる状態では、回転駆動装置33は停止している。そして、所定時間の経過後に回転駆動装置33は1/8回転だけ格納回転体32を回転させた後、回転を停止する。その後、所定時間が経過するとまた格納回転体32を1/8回転させる。
このように、回転駆動装置33は作動と停止を繰り返して、格納回転体32を断続的に回転させる。
このファン34としては、軸流ファンやシロッコラジカルファン等を用いることができる。
また、ファン34の吹出口の高さ位置は、格納回転体32の高さ方向略中央となっている。
そして、第二流路36は第二ゾーンQに位置する格納室32aの外周側とファン34の吸込口とを連通する。
まず、ファン34からの熱風が第一流路35を介して格納回転体32に送られる。
その熱風は第一ゾーンPに位置する格納室32aの外周側から略水平に空隙32b側へ送られる。
さらにその熱風は空隙32b側から略水平に第二ゾーンQに位置する格納室32aの外周側へ送られる。
そして、熱風は第二流路36を介してファン34まで戻る。
つまり、第二ゾーンQが、被加熱物Wを加熱して昇温させる加熱ゾーンとなり、第一ゾーンPが、その昇温した状態を保つ均熱ゾーンとなる。
つまり、格納室32aに対して略水平に熱風を送るので、格納回転体32の中央部の上方や下方に熱風の流路となるスペースが不要である。その結果、高さ方向について格納室32aの数を減らすことなく炉本体31の高さを低くすることができる。よって、回転駆動装置33やファン34といった最低限の部材を取外すだけで、他は分解せずに炉本体31を輸送可能となる。
しかも、炉本体31の高さが低く炉本体31の体積が小さいことで熱損失が少なくなるので、省エネにつながる。
また、第一ゾーンPに位置する格納室32aには温度低下していない熱風が供給されるので、この複数の格納室32aにおいて温度ばらつきが少ない。
すなわち、第一ゾーンPでは第二ゾーンQに比較して熱風の風量及び風速が低いので、被加熱物Wの搬出入時における搬出入口41からの熱損失を抑制できる。
このように第二ゾーンQに位置する格納室32aの数よりも第一ゾーンPに位置する格納室32aの数を多くすることで実質的に絞りを設けたが、壁を設けてそこに孔を形成することでノズル構造(絞り)としてもよい。
さらに、熱風の流量や流速を制御するために第一流路35において整流板42を適宜配置してもよい。
図示するように、熱供給管50を設置した場合には、第二ゾーンQにおける雰囲気温度を、第一ゾーンPにおける雰囲気温度よりも高めることができる。
本実施形態における第二ゾーンQの雰囲気温度は、熱供給管50を設置しない場合には、約143〜153度(℃)であるが、熱供給管50を設置した場合には、約155〜165度(℃)にすることができた。
これにより、熱供給管50を設置しない場合に比べて熱供給管50を設置した場合には、第二ゾーンQに位置する格納室32a内の被加熱物Wをより急速に昇温することができる。
11 炉本体
12 格納回転体
12a 格納室
12b 中央部
20 回転式熱処理炉
22a 格納室
24 ファン
30 回転式熱処理炉
31 炉本体
32 格納回転体
32a 格納室
32b 空隙
32c 側壁
33 回転駆動装置
34 ファン
35 第一流路
36 第二流路
37 第一仕切壁
38 第二仕切壁
39 バーナ
41 搬出入口
42 整流板
50 熱供給管
51 開口部
60 溶体化炉
C チャンバー
P 第一ゾーン
Q 第二ゾーン
W 被加熱物
Claims (7)
- 内側が第一ゾーンと第二ゾーンに分断された炉本体と、
径方向に延びる側壁で仕切られた略等しい大きさの格納室が周方向に複数かつ多段状に形成されるとともに中央部には空隙が形成されてなる平面視略ドーナツ状で、前記第一ゾーンと前記第二ゾーンを跨ぐように設置されしかも回転自在に支持される格納回転体と、
前記格納回転体を回転させる回転駆動装置と、
前記炉本体内の空気を加熱する加熱装置と、
前記加熱装置により加熱された空気を前記格納回転体に熱風として送るファンと、
前記炉本体の内側を前記第一ゾーンと前記第二ゾーンに分断する、前記ファンから前記格納回転体まで延びる第一仕切壁,及び前記炉本体の壁面から前記格納回転体まで延びる第二仕切壁と、
前記第一ゾーンに位置する前記格納室の外周側と前記ファンの吹出口とを連通する第一流路と、
前記第二ゾーンに位置する前記格納室の外周側と前記ファンの吸込口とを連通する第二流路を備え、
前記第一仕切壁の前記格納回転体側の部位が前記側壁の一つと近接するときに、前記第二仕切壁の前記格納回転体側の部位が前記側壁の他の一つと近接し、
前記第一流路を介した前記ファンからの熱風を、前記第一ゾーンに位置する前記格納室の外周側から略水平に前記空隙側へ送り、
さらにその熱風を前記空隙側から略水平に前記第二ゾーンに位置する前記格納室の外周側へ送り、前記第二流路を介して前記ファンまで戻すことを特徴とする回転式熱処理炉。 - 前記第二ゾーンに位置する前記格納室の数よりも前記第一ゾーンに位置する前記格納室の数が多くなるように前記第一仕切壁及び前記第二仕切壁を配置して、
前記第一ゾーンに位置する前記格納室のそれぞれに流入する熱風の風量及び風速よりも前記第二ゾーンに位置する前記格納室のそれぞれに流入する熱風の風量及び風速を増大したことを特徴とする請求項1に記載の回転式熱処理炉。 - 前記格納室に被加熱物を搬入するための搬出入口を、前記第一ゾーンの前記第二仕切壁側に位置する前記炉本体の壁面に設けたことを特徴とする請求項1又は2に記載の回転式熱処理炉。
- 前記搬出入口に相対向する前記格納室への熱風の流入を抑制する整流板を、前記第一流路に設けたことを特徴とする請求項3に記載の回転式熱処理炉。
- 前記格納回転体の中央部に形成された空隙に、前記加熱装置とは異なる熱源によって前記空隙側から前記第二ゾーンへ送られる熱風の温度を上昇させる昇温装置を設置したことを特徴とする請求項1乃至4のうちいずれか一つに記載の回転式熱処理炉。
- 前記昇温装置は、前記格納回転体の中央部に形成された空隙に沿って設けられた熱供給管を備え、該熱供給管の前記第二ゾーン側の周面には開口部が複数形成され、前記第一ゾーンから前記空隙に流入する熱風の温度よりも高温の気体を前記炉本体の外部から前記熱供給管を通じて前記第二ゾーン側へ供給するようにしたことを特徴とする請求項5に記載の回転式熱処理炉。
- 前記昇温装置は溶体化炉に接続され、前記炉本体の外部から供給される高温の気体は、前記溶体化炉から排出される排ガスであることを特徴とする請求項6に記載の回転式熱処理炉。
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