JPH03225195A - 熱処理炉の運転方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、炉体内ガス温度の昇温工程中に交流電動機を
一定電流で駆動するようにした熱処理炉の運転方法に関
する。

［従来の技術］ 特公昭５９−５７２号公報に示される箱型雰囲気熱処理
装置、実開昭６３−６０４２号公報に示されるオートク
レーブ等々の如く、各種熱処理炉では、炉体内の雰囲気
ガスを単一あるいは複数段階の高温に設定し所定時間た
け熱処理運転される。

この際、雰囲気ガスの温度均一化のために、雰囲気ガス
は循環ファンにより炉内で循環される。

例えば、第３図に示すオートクレーブでは、圧力容器た
る炉体１とマツフル２との間に空気（ガス）流路３を形
成し、電動１１１３で回転駆動される循環ファン１１に
よって空気循環している。これにより、炉体１内の空気
温度Ｔは均一化される。

なお、空気流路３には、図示しないし−タと冷却コイル
とが配設されている。

ここに、循環ファン１１の容量は、炉体１内の空気温度
Ｔを熱処理品質保証に好適な例えば６００℃の設定温度
Ｔｓに均一維持するに十分な風量Ｑを得るものとして選
定される。一方、電動機１３は、主に容量的、コスト的
理由から交流電導機とされ、動力盤１４からの三相交流
電源で駆動される。

また、かかる熱処理炉では、炉体ｌ内にワークの出入れ
を必要とすることがら、設定温度Ｔｓへの昇温工程と降
温工程が必要である。したがって、交流電動機１３の容
量は、常温（例えば２０〜３０°Ｃ）において上記風量
Ｑを得るに必要とする循環ファン１１の軸動力を出力可
能なものと選定されているのが一般的である。

［発明か解決しようとする課題７ ところで、上記従来構造による運転方法では、第４図に
示す如く、昇温工程において風量Ｑは一定であるか、電
動機１３の電流Ｉは炉体１内の空気温度Ｔの上昇ととも
に減小している。

すなわち、交流電動機１３は周波数が一定の三相交流電
源（１４）で回転駆動されているので、回転数一定のら
とに風量Ｑを保持しながらも、炉体１内の空気密度が温
度Ｔの上昇とともに小さくなることに伴い小さくなる循
環ファン１１の実質的軸動力に対応してｔ流量が減小し
ていることがわかる。

つまり、従来は昇温工程における円滑運転の観点から、
第４図に示す領域Ｂｏ内の軸動力を出力するに十分な容
量の電動機１３か選定されていたからである。

したかって、設定温度Ｔｓにおける循環ファン１１の実
質的軸動力に対応する容量の電動機１３を選定採決でき
るなら、電動機１３．動力盤１４の小型小容量化はもと
より消費電力軽減を図ることかできるといえる。換言す
れば従来構造では過大設備と無用電力を消費していたと
いわざるをえない。

だからといって、電動機１３を設定温度Ｔ”　ｓにおけ
る循環ファン１１の実質的軸動力を出力するものと選定
したのでは、第４図から明らかの通り、昇温工程におけ
る交流電動機１３の過負荷は回避することかできず、安
定運転が阻害されるばかりか電動機焼損という事態を招
来するので、却って生産能力を低下させることになる。

しかも、昇温工程は単に設定温度Ｔｓに立上げるたけで
なく、品質保証上、一定の温度上昇率のもとに炉体１内
空気温度Ｔを上昇させる必要かあり比較的長時間を必要
とすることがら、−時的過負荷で通過させようとする運
転は不可能である。

なお、以上の問題は、降温工程についても同様に生ずる
。

ここに、本発明の目的は、安定・円滑運転と設備経済・
運転経済との双方を満足できる熱処理炉の運転方法を稈
供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、ガスの密度が昇温工程中に減小することを当
然の前提とし、かつ循環ファンの風量は設定温度におい
て炉体内ガス温度を均一化するために選定されるもので
あって昇温過程中においては必ずしもその風量は必要と
されないことに着目し、設定温度近傍〜設定温度に到達
するまでその風量を絞ることを容認して、循環ファンの
実質的軸動力つまり交流電動機の負荷を、一定とするよ
うに定電流制御することにより、前記目的を達成するも
のである。

すなわち、炉体内の高温ガスを交流電動機で駆動される
循環ファンによって循環しつつワークの熱処理を行う熱
処理炉の運転方法であって、少なくとも前記炉体内のガ
ス温度か設定温度の近傍に昇温するまで前記交？Ｌ電動
機を一定の電流で回転駆動することを特徴とする。

［作　用］ 本発明は、昇温工程中における交流電動機は定電流で回
転制御される。

したがって、設定値を設定温度における負荷電流にセッ
トしておけば、炉体内ガスの密度が大きい低温時におい
ても交流電動機が過負荷となることがない。よって、交
流電動機、動力盤等を小型化できる。なお、昇温工程中
は交流電動機の回転数が低下し循環ファンの吐出流量が
小さいが問題はなく、設定温度に到達するつまり熱処理
を施す際には規定流量となるので、炉体内ガス温度を均
一維持できる。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

箭１図は本発明を実施するに好適な熱処理装置の全体構
成図であるに の実施例の熱処理装置は、オートクレーブとされ耐圧容
器を形成する炉体１と駆動制御手段とから構成されてい
る。

炉体Ｉ内には、第１図に示す如く円筒形状のマツフル２
か配設され、炉体１の内面との間に空気流路３を形成し
ている。この空気流路３には冷却コイル５とヒータ４と
が配設されている。

１１は、循環ファンで炉体１内のワークＷの収容空間か
ら吸込み空気流路３に空気を循環させるものであり、そ
の容量は炉体１内の空気温度Ｔを設定温度′「Ｓに均一
維持するために必要十分な風量Ｑを得ることかできるも
のと選定されている。

この実施例では、設定温度Ｔｓを６００℃としてそのと
きの風量は９００ｍ’／ｍｉｎで２０ｍｍＡｑの静圧を
得るものとされている。この場合（定格）の軸動力は約
６ｋｗである。

次に、駆動制御手段は、循環ファン１１を回転制御する
三相交流電動機１３と２００Ｖ、６０Ｈｚの三相交流電
源を供給する動力盤１４とがらなり、動力盤１４には起
動スイッチ、プレーカー等か組込まれている。なお、１
２は減速機である。

そして、動力盤１４と交流電動機１３とを結ぶ電路中に
は、定電流制御装置２０か介装されている。

この定″：Ｌ流制御装置２０は、第１図に示す如く、１
相（Ｔ相）の電流（１１）を検出する電流検出器２１と
、電流制御口Ｎ２２と、インバータ２３とから形成され
ており、交ａ　！動１１１３の負荷電流Ｉ　（１，、Ｉ
ｓ、Ｉ工）を一定とするものである。

具体的には、電流制御回路２２は、内蔵する電流設定器
（図示省略）に所定の電流値を設定することにより、２
次側の負荷電流■を設定電流に一定とするようにインバ
ータ２３をコントロールするものと形成されている。つ
まり、インバータ２３で２次（ＩＴｌｌの交流電源の周
波数をコントロールするように形成されている。

また、電源制御回路２２は、循環ファン１１を停止する
ために動力盤Ｉ４を遮断したときには、インバータ２３
を最低周波数でコントロールさせるための信号Ｓを出力
するものとされている。再起動時における過負荷防止用
の安全策と取扱便宜のためである。

ここに、本交流電動機１３の容量は、上記循環ファン１
１の定格軸動力（６ＫＷ）を出力可能な汎用電動機から
選ばれ、７．５ＫＷとされている。

因に、常温２０″Ｃの場合において、循環ファン１１で
定格風量９００ｍ’／ｍｉｎを得るには、静圧７０ｍｍ
Ａｑが必要で軸動力は２０ＫＷとなる。この場合は、２
２ＫＷの汎用電動機を用いる必要かある。

次に、かかるオートクレーブの運転方法を説明する。

動力盤１４を操作して交流電動ａ１３を回転制御する。

炉体１内の空気は循環ファン１１によってｉ環される。

この際、インバータ２３は、先の電源遮断時に出力され
る電流制御口Ｆ！＠２２からの信号Ｓによって切替えら
れた最低周波数となるように、周波数をコントロールし
て交流電動機１３に電流■（ＩＲ，Ｉｓ、Ｉ工）を加え
るので、交流電動機１３か一時的にも過負荷となること
はない。

ここで、電流制御回路２２の電流設定器に、炉体１内の
空気温度Ｔか設定温度Ｔｓ　（６００℃）において静圧
２０ｍｍＡｑ、風量９００ｍ’／ｍｉｎとなるように、
循環ファン１１を回転させるべき上記軸動力６ＫＷに相
当する負荷電流■（１，）と等しい電流値をセットする
。

すると、を流制御回路２２は、電流検出器２１で検出し
たＴ相の電流値■１をフィードバック信号として、負荷
電流■が設定を流値と等しくするための制御信号Ｓを出
力する。インバータ２３は制御信号Ｓに基づいて、動力
盤１４からの６０Ｈｚ電源を周波数変換制御し負荷を流
Ｉを一定にコントロールする。

これらと同時的に、炉体１内の空気温度Ｔはヒータ４に
よって加熱され徐々に昇温されている。

すなわち、交流電動ｆｉ１３は、第２図に示すようにイ
ンバータ２３でコントロールされた一定の負荷電流■で
回転駆動される。この実施例では上記電流設定器を昇温
工程中、熱処理中および降温工程中も定格電流値とセッ
トするものとされているので、負荷電流Ｉ（Ｉ工）は常
に一定である。

したかって、炉体１内空気の密度が大きい昇温工程中で
はその回転数が低いので、循環ファン１１の吐出風量Ｑ
は定格風量９００ｍ’／ｍｉｎより少ない、この風量Ｑ
は炉体１内空気温度か上昇するほどに増大する。

なお、第２図中２点鎖線で示した風量（Ｑ）カーブは従
来運転方法の場合を示すものである。

かくして、設定温度Ｔｓに昇温され熱処理を実施する場
合には、所定流量Ｑ（９００ｍ’／ｍ１ｎ）をもって循
環されるので炉体１内空気温度を均一に維持することが
できる。

降温工程においても同様である。

しかして、この実施例によれば、昇温（降温）工程中に
交流電動機１３の負荷電流Ｉを一定として運転する方法
であるから、炉＃Ｉ内の空気密度が大きい低温時におい
ても電動機１３か過負荷となることなく、かつ熱処理工
程も最小的必要十分な軸動力で循環ファン１１を回転駆
動することができる。よって、交流電動６１１３はもと
より動力盤１４の小容量・小型化と消費電力の軽減との
双方を達成しつつ安定した高品質熱処理かできる。

また、定電流制御装置２０によって実施され、定電流制
御装置２０はインバータ２３による周波数変換方式であ
るから、交流電動ｔ１１１３．動力盤１４の仕様を改変
する必要かなく、交流電動ｉｉ３を従来の２２ＫＷから
第２図の領域Ｂにおいて選択した７、５ＫＷに大幅に小
容量とすることができる。

また、電流制御回路２２には、電流設定器が設けられ負
荷電流Ｉを所望の値にセットできる構成とされているの
で、交流電動機１３の小型化による節電に加え、当該熱
処理条件の許容範囲内でさらに負荷電流を低くセットし
た運転かできるから、−段と消費電力の軽減かできかつ
適応性の広いものとなる。

さらに、電流制御回路２２は、循環ファン１１を停止し
たときにインバータ２３へ最低周波数とするようにコン
トロールすべき制御信号Ｓを出力するものと形成されて
いるので、炉体１内の空気温度Ｔか厳寒時における極低
温となり空気の密度が一段と大きい場合であっても、交
流電動１１１１３が一時的にも過負荷とならず安全であ
る。

さらにまた、一定電流制御であるから設定を流を熱処理
工程にｆｉ：ａｆな電流値とセットしておきさえすれば
、昇温（降温）工程中に格別の操作をする必要かなくか
つ熱処理工程との移行に際し何らの切替操作等Ｉ：Ｊ必
要としない取扱容易なものとなる。とともに、昇温（降
温）工程における炉体１内空気の温度変化率が、−層の
品質向上達成のためにいかように設定されても、交流電
動ｆｉ１３等を焼損させてしまうことかない。

［発明の効果］ 本発明は、以上の説明から明らかの通り、炉体内の高温
ガスを交流電動機で駆動される循環ファンによって循環
しつつワークの熱処理を行う熱処理炉において、昇温（
降温）工程中に交流電動機を一定の電流で回転制御する
運転方法であるから、交流電動機・動力盤等の設備を大
幅に小型化できるとともに消費電力の軽減を達成するこ
とかできる優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施するために好適な熱処理装置の全
体構成図、第２図は運転方法を説明するための図、およ
び第３図、第４図は従来例を示し第３図は熱処理装置の
概略図−第４図は回転数−定の運転方法を説明するため
の図である。 １・・・炉体、 ２・・・マツフル、 ３・・・ガス流路、 １１・・・循環ファン、 １３・・・交流電動機、 １４・・・動力盤、 ２０・・・定電流制御装置、 ２１・・・’Ｓ流検出器、 ２２・・・電流制御回路、 ２３・・・インバータ、 Ｔ・・・炉体内ガス温度、 Ｔｓ・・・設定温度、 １　（１，、Ｉｓ、ＩＴ） ・・・負荷電流。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）炉体内の高温ガスを交流電動機で駆動される循環
   ファンによって循環しつつワークの熱処理を行う熱処理
   炉の運転方法であって、 少なくとも前記炉体内のガス温度が設定温度の近傍に昇
   温するまで前記交流電動機を一定の電流で回転駆動する
   ことを特徴とした熱処理炉の運転方法。