JPH0450894Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、被処理物が搬入された耐圧容器内を
昇温させて所定温度で一定時間加熱した後に、冷
却器により冷却させるように成されたオートクレ
ーブの改良に関する。

〔従来技術とその問題点〕

オートクレーブは、加工品、試料等の被処理物
を密閉された耐圧容器内に搬入して高温、高圧
（又は減圧）下で所定の熱処理を行うものであり、
例えば旅客器の翼などの航空機部品を加工処理す
る場合等に使用されている。

このオートクレーブによつて所定の熱処理を行
う場合には、まず耐圧容器内に被処理物を搬入し
てから該耐圧容器内に配設された加熱器を稼働さ
せ、加熱された空気を循環フアンにより耐圧容器
内で循環させて予め設定した所定の処理温度まで
昇温させ、該処理温度に達した後はサーモスタツ
ト等による加熱器のオン・オフ制御により耐圧容
器内を一定時間にわたり所定の処理温度に維持し
て被処理物を恒温処理し、加熱完了後に冷却器で
冷却するように成されている。

しかしながら、このように加熱器のオン・オフ
制御のみにより耐圧容器内を一定時間にわたつて
所定温度に維持することは非常に困難であり、耐
圧容器内の温度が変動して被処理物の品質に悪影
響を与えるという問題があつた。

即ち、従来においては、耐圧容器内が予め設定
された所定の処理温度に達するとサーモスタツト
により加熱器がオフされて昇温が停止され、また
耐圧容器内が所定の温度以下に低下するとサーモ
スタツトにより再び加熱器がオンされて所定の処
理温度まで昇温せられるように成されているが、
耐圧容器内が所定の処理温度に達した際に加熱器
をオフして該加熱器の稼働を停止しているにも拘
わらず、耐圧容器内に配設された循環フアンの稼
働によつて生ずるジユール熱や、該耐圧容器の内
壁に蓄積された蓄積熱の影響を受けて、耐圧容器
内の温度が異常に急上昇してしまうという弊害が
あり（第３図NT′参照）、これは高品質を要求さ
れる航空機部品等の熱処理を行う場合に特に解決
しなければならない重大な問題となつていた。

殊に、処理温度条件が比較的低温の50〜80℃に
設定されている場合には耐圧容器内に自然発生す
る前記ジユール熱や蓄積熱の影響が大きく、耐圧
容器内の温度を一定に維持することが極めて困難
であつた。

ここで、このようなジユール熱や蓄積熱による
耐圧容器内の昇温を抑えるべく、加熱完了後の被
処理物を冷却させるために配設した冷却器を使用
することも考えられるが、この場合には冷却器の
冷却容量が大き過ぎて逆に今度は処理温度が異常
に低下するという弊害があり（第３図NT″参
照）、やはり耐圧容器内の温度が変動して被処理
物の品質に悪影響を与えることとなる。

また、ジユール熱を発生する循環フアンの稼働
を停止させて耐圧容器内の昇温を抑制せんとした
場合には、耐圧容器内の熱分布が不均一となつて
被処理物の品質に悪影響を与える。

〔考案の目的〕

そこで、本考案は、耐圧容器内が所定の処理温
度に達して加熱器の稼働を停止した際に、該耐圧
容器内の温度が循環フアンの稼働により生ずるジ
ユール熱や耐圧容器の内壁に蓄積された蓄積熱等
の影響を受けて上昇することを抑制して該温度の
変動を確実に防止することのできるオートクレー
ブを提供し、被処理物の品質を大幅に向上させる
ことを目的とする。

〔考案の構成〕

この目的を達成するために、本考案は、被処理
物が搬入された耐圧容器内を昇温させて所定の処
理温度で一定時間加熱した後に、冷却器により冷
却させるように成されたオートクレーブにおい
て、前記冷却器の外に、前記耐圧容器内が所定の
処理温度で一定時間加熱される際に起動され且つ
該耐圧容器内に自然発生するジユール熱、蓄積熱
等の熱量を相殺し得る程度の所要冷却容量で稼働
される補助冷却器が配設されていることを特徴と
する。

〔考案の作用〕

本考案によれば、被処理物を冷却させる冷却器
の外に、耐圧容器内が所定の処理温度で一定時間
加熱される際に起動され且つ該耐圧容器内に自然
発生するジユール熱、蓄積熱等の熱量を相殺し得
る程度の冷却容量で稼働される補助冷却器が配設
されているから、該補助冷却器によつて被処理物
の加熱処理中におけるジユール熱、蓄積熱等の影
響が完全に排除され、耐圧容器内の温度の異常な
上昇が抑制されて該温度の変動が確実に防止され
る。

〔実施例〕

以下、本考案を図面の簡単な説明に示す実施例
に基づいて説明する。

第１図は本考案に係るオートクレーブを示す断
面図である。

図中、１は耐圧容器であつて、略円筒形の容器
本体２と、その開口部を閉塞する開閉扉３とから
構成されている。

容器本体２と開閉扉３の内壁には夫々断熱材を
配設して保温層４が形成されている。

また、容器本体２内には、前記開閉扉３と対向
する位置に、ターボフアン等の循環フアン５が配
設されると共に、一端が循環フアン５の吸引口５
ａに開口接続され、他端が容器本体２の開口部側
に開口する筒形のマツフル６が配設されて二重構
造に形成されており、該マツフル６と容器本体２
との間に気体流路７が形成されている。

そして、該気体流路７内には、容器本体２の内
壁に沿つて電熱ヒータ等の加熱器８と、冷却水を
供給することにより耐圧容器１内を冷却する冷却
器９と、耐圧容器１等に蓄積された熱を相殺する
ための補助冷却器１０が配設されている。

冷却器９及び補助冷却器１０には、それぞれ冷
却水の供給・停止を制御する電磁バルブ１１及び
１２が介装された冷却水供給管１３及び１４が接
続されており、前記補助冷却器１０は、その冷却
容量が耐圧容器１内に自然発生するジユール熱及
び耐圧容器１の内壁に蓄積された蓄積熱等の熱量
を相殺し得る程度に設定されている。

また、マツフル６内には、台車１５に載置され
た加工品１６を搬入出するためのレール１７が、
開閉扉３側から循環フアン５の方向に延長して敷
設されている。

なお、１８は高圧気体供給源（図示せず）から
２〜20Kg／cm²に加圧されたチツソガス等を耐圧容
器１内に供給し排出する給排気管、１９は開閉扉
３を密閉する締付リングである。

２０は、前記加熱器８の加熱容量制御を行うと
共に、冷却器９及び補助冷却器１０のオン・オフ
制御を行うための制御装置であつて、耐圧容器１
の外部に配設され、少なくともインターフエイス
回路２１、演算処理装置２２及び記憶装置２３を
有するマイクロコンピユータから構成されてい
る。

ここで、前記インターフエイス回路２１には、
その入力側にマツフル６内に配設された熱電対等
の温度センサ２４によりマツフル６内の温度NT
を連続的に検出する温度検出器２５が接続される
と共に、出力側には加熱容量に応じた電流を加熱
器８に供給する駆動装置２６と、前記電磁バルブ
１１及び１２をマツフル６内の温度NTに応じて
開閉制御する駆動装置２７及び２８が接続されて
いる。

また、演算処理装置２２は、前記温度検出器２
５からの検出信号に基づいて、所定の演算処理を
実行して前記駆動装置２６，２７及び２８に制御
信号PH，PC及びPSを出力する。

さらに、記憶装置２３は、演算処理装置２２の
演算処理に必要なプログラム及び必要な数値を記
憶していると共に、予め設定された熱処理の開始
から終了に至るまでの加熱温度ST１、恒温処理
温度ST２及び冷却温度ST３からなる基準温度
STを記憶している。

以下、演算処理装置２２の処理手順を第２図に
示すフローチヤートを伴つて説明する。

まず、ステツプ(1)で温度検出器２５の出力に基
づきマツフル６内の温度NTを読み込んだ後、ス
テツプ(2)に移行し、その検出時における基準温度
STを記憶装置２３から呼び出してステツプ(3)に
移行する。

ステツプ(3)では、前記基準温度STとマツフル
６内の温度NTとの温度偏差ρ＝NT−STを算出
して、該温度偏差ρを記憶装置２３の所定の記憶
領域に記憶する。

次いで、ステツプ(4)に移行して基準温度STの
温度変化が、昇温時Ａ、恒温処理時Ｂまたは冷却
時Ｃの何れに該当するかを判定する。この場合の
判定は、現在の基準温度STと微小時間dt前の基
準温度ST′との温度変化率σ＝（ST−ST′）／dt
の正零負を判断することによつて行う。

そして、σ＝０の恒温処理時Ｂであるときは、
ステツプ(5)に移行して、さらに処理温度ST２と
所定温度（例えば80℃）とを比較し、ST２≦80
℃のときは、蓄積熱等の影響を排除するためにス
テツプ(6)で電磁バルブ１２を開放して補助冷却器
１０を稼働すべく駆動装置２８に制御信号PS＝
「１」を出力してステツプ(8)に移行する。また、
ST２＞80℃のときは、ステツプ(7)に移行して制
御信号PS＝「０」としてステツプ(8)に移行する。

ステツプ(8)では、マツフル６内の温度NTと基
準温度ST（処理温度ST２）との高低を判定する。
この判定は、前記ステツプ(3)で算出した温度偏差
ρの正負を判断することによつて行い、ρ＜０の
ときはステツプ(9)に移行し、加熱器８を稼働させ
るべく該温度偏差ρに応じた制御信号PHを駆動
装置２６に出力し、ρ≧０のときはステツプ(10)に
移行して制御信号PHの出力を停止する。

なお、ステツプ(4)において、σ＞０の昇温時Ａ
と判断されたときは、前記ステツプ(7)に移行して
制御信号PSを出力することなく前記ステツプ(8)
に移行し、マツフル６内の温度NTと基準温度
ST（加熱温度ST１）との高低を温度偏差ρに基
づいて判断し、加熱器８を同様に制御する。

また、ステツプ(4)において、σ＜０の冷却時Ｃ
と判断されたときは、ステツプ（11）に移行して
制御信号PSの出力を停止し、ステツプ（12）に
おいてマツフル６内の温度NTと冷却温度ST３
との高低を温度偏差ρに基づいて判断する。そし
て、ρ≧０のときはステツプ（13）に移行し、電
磁バルブ１１を開放して冷却器９を稼働すべく制
御信号PC＝「１」が出力され、ρ＜０のときはス
テツプ（14）に移行し、電磁バルブ１１を閉成す
べく制御信号PCの出力が停止される。

そして、前記ステツプ(9)，(10)，（13）または
（14）からステツプ（15）に移行し、熱処理が終
了したか否かを判定する。この判定は、例えばマ
ツフル６内の温度NTが所定温度以下に下がつた
か否かあるいは熱処理の開始から所定時間経過し
たか否かを判断することによつて行う。

そして、まだ終了しないときはステツプ(1)に戻
つて上述した温度制御を継続して行い、終了する
ときはステツプ（16）に移行して制御信号PS，
PH及びPCの出力を停止して処理を終了する。

以上が本考案の一例構成であり、次にその作用
を第３図を伴つて説明する。

まず、加工品１６を台車１５に載せマツフル６
内に搬入して、開閉扉３を密閉し、循環フアン５
を稼働させて熱処理を開始すると、制御装置２０
により前記制御手順に従つて温度制御される。

ここで、昇温時Ａにおいては、補助冷却器１０
が稼働されることなく、加熱器８が制御信号PH
により温度偏差ρに応じた所定の加熱容量で稼働
され、マツフル６内の温度NTは加熱温度ST１
に従つて昇温される〔ステツプ(7)〜(10)〕。

次いで、時間の経過に伴つて基準温度STが所
定の処理温度ST２（例えば60℃）に達して恒温
処理時Ｂに移行される。このとき加熱器８の稼働
を停止しても、マツフル６内の温度NTは、循環
フアン５により発生されるジユール熱や耐圧容器
１の蓄積熱等の影響を受けてさらに上昇されてし
まうので、これらの影響を排除するために電磁バ
ルブ１２を開放し補助冷却器１０を稼働させると
共に〔ステツプ(6)〕、温度偏差ρに応じて加熱器
８を制御する〔ステツプ(8)〜(10)〕。補助冷却器１
０は、その冷却容量が耐圧容器１やマツフル６等
に蓄積された熱を相殺し得る程度に選定されてお
り、マツフル６内の温度NTを積極的に冷却する
ものではない。したがつて、補助冷却器１０は、
温度NTと処理温度NT２との温度偏差ρに拘わ
らず恒温処理時Ｂは常時稼働されて、温度NTを
上昇させるように作用する蓄積熱等の影響を排除
することができるから、加熱器８を制御するだけ
で、マツフル６内の温度NTはその変動が許容範
囲（±dT）以内に抑えられ、加工品１６は略一
定の温度で熱処理されることになる。

そして冷却時Ｃに移行すると、補助冷却器１０
の稼働が停止されると共に〔ステツプ（11）〕、温
度偏差ρに応じて電磁バルブ１１が開閉制御され
て冷却器９が稼働され〔ステツプ（12）〜ステツ
プ（14）〕、マツフル６内の温度NTは冷却温度
ST３に従つて降下されて熱処理を終了する〔ス
テツプ（15），（16）〕。

なお、上記実施例の説明では、補助冷却器１０
の稼働を開始する温度を80℃に設定した場合につ
いて説明したが、本考案はこれに限らず、オート
クレーブの大きさ等により任意に設定することが
できる。

〔考案の効果〕

以上述べたように、本考案によれば、被処理物
を冷却する冷却器の外に、恒温処理時において耐
圧容器内に自然発生するジユール熱、蓄積熱等の
熱量を相殺し得る程度の冷却容量で稼働される補
助冷却器で配設されており、該補助冷却器によつ
て被処理物の恒温処理中における前記ジユール
熱、蓄積熱等の影響を排除し、耐圧容器内の温度
の変動を確実に防止して所定の処理温度に維持す
ることができるので、被処理物の品質を大幅に向
上させることができるという優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係るオートレーブを示す断面
図、第２図はその制御装置の処理手順を示すフロ
ーチヤート、第３図はマツフル内の温度と予め設
定された処理温度との関係を示すグラフである。 符号の説明、１……耐圧容器、５……循環フア
ン、６……マツフル、７……気体流路、８……加
熱器、９……冷却器、１０……補助冷却器、１
１，１２……電磁バルブ、１６……加工品、２０
……制御装置、２４……温度センサ、２６，２
７，２８……駆動装置。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 被処理物が搬入された耐圧容器内を昇温させて
   所定の処理温度で一定時間加熱した後に、冷却器
   により冷却させるように成されたオートクレーブ
   において、前記冷却器の外に、前記耐圧容器内が
   所定の処理温度で一定時間加熱される際に起動さ
   れ且つ該耐圧容器内に自然発生するジユール熱、
   蓄積熱等の熱量を相殺し得る程度の所要冷却容量
   で稼働される補助冷却器が配設されていることを
   特徴とするオートクレーブ。