JPH08157942A - 急速冷却炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】処理物に対する冷却の均一性、ひいては熱処理
の均一性を高めた急速冷却炉を提供する。 【構成】冷却ガスをガス噴出口２ａを介して処理空間Ｓ
2 内に噴出させるにあたり、その噴出位置を、処理空間
Ｓ2 内に竜巻状の旋回流が惹起される位置に選定すると
ともに、その旋回流の回転軸心方向にガス導出部３ａ、
３ｂを設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、焼き入れなどの急速冷
却を効果的に行い得るようにした急速冷却炉に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】焼き入れなどの急速冷却を行う手法とし
て、冷却ガスを使用する手法が従来より確立されてい
る。このような急冷機能を備えた従来の急速冷却炉とし
ては、炉内空間及びこの炉内空間に対して仕切られる処
理空間と、処理空間の対向位置に設けられる一対のガス
導出入部と、これらのガス導出入部の一方に冷却ガスを
圧送する冷却ファンとを具備してなり、一方のガス導出
入部より処理空間内に流入した冷却ガスが他方のガス導
出入部より流出して再び冷却ファンに還流させるように
すると共に、ガスの出入方向を切換えるようにしたもの
が知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、単にこのよ
うな構成のみでは、送風の方向が二次元的であり、処理
物に対して前後方向から直線的に冷風が吹き付けられる
だけである。そのため、流れに垂直な平面内において温
度差が生じ、三次元的広がりを持つ処理物の部分的な冷
却むらや歪みの発生、あるいは、複数の処理物を同時処
理する場合の処理物間における冷却むらや品質の優劣の
発生要因になっている。

【０００４】本発明は、このような課題に着目してなさ
れたものであって、処理物に対する冷却の均一性、ひい
ては熱処理の均一性を高めた急速冷却炉を提供すること
を目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、かかる目的を
達成するために、次のような構成を採用したものであ
る。

【０００６】すなわち、本発明に係る急速冷却炉は、炉
内空間及びこの炉内空間に対して仕切られる処理空間
と、炉内空間側の冷却ガスを処理空間側に噴出させるた
めの複数のガス噴出口と、炉内空間側においてこれらの
ガス噴出口に冷却ガスを圧送する冷却ファンと、前記ガ
ス噴出口による噴出方向と直交する方向にあって処理空
間内の冷却ガスを炉内空間側に導出するためのガス導出
部とを具備してなり、このガス導出部より導出された冷
却ガスを再び冷却ファンに還流させるように構成してな
るものであって、前記各ガス噴出口を、噴出した冷却ガ
スによって処理空間内に竜巻状の旋回流が惹起される位
置に形成してなることを特徴とする。

【０００７】

【作用】このような構成のものであれば、ガス噴出口を
介して処理空間内に噴出された冷却ガスは、その処理空
間内に竜巻状の旋回流を惹起する。そして、その後も間
断なくガス噴出口を介して冷却ガスが導入されると、新
たに導入されるガスがこの旋回流によって加速される。
一方、旋回流の回転軸心方向にはガス導出部が設けてあ
るため、旋回流の一部が略一定の割合で前記ガス導出部
を介して炉内空間に導出される。このように、本発明に
よると、処理空間内において冷却ガスが旋回しながらそ
の回転軸心方向にも流動することによって三次元的に撹
拌され、処理空間内の冷却雰囲気の均質化が図られる。

【０００８】すなわち、処理空間の何処においても、処
理物に対して略均等に冷却ガスが接触し、その結果、処
理物を均一冷却して、処理物の部分的な冷却むらや歪み
の発生、あるいは、複数の処理物を同時処理する場合に
は処理物間における冷却むらや品質の優劣の発生が著し
く低減化されるものとなる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の一実施例を、図１〜図４を参
照して説明する。

【００１０】この急速冷却炉は、図１〜図３に示すよう
に、炉胴１の内部が、筐状の断熱本体２及びこの断熱本
体２の両端開口部を開閉する断熱蓋３、４によって炉内
空間Ｓ1 と処理空間Ｓ2 に仕切られている。処理物Ｗは
一方の断熱蓋３を炉の扉１ａとともに開閉することによ
り装脱され、装入された処理物Ｗは、処理空間Ｓ1 に内
設したヒータ５によって加熱に供される。前記炉内空間
Ｓ2 は、断熱本体２の頂版部２１と炉胴１との間、及
び、断熱本体２の底版部２２と炉胴１との間にそれぞれ
区成される冷却ガス循環通路Ｓ21、Ｓ22と、一方の断熱
蓋３と炉胴１との間、及び、他方の断熱蓋４と炉胴１と
の間にそれぞれ閉成されるガス導出空間Ｓ24、Ｓ25とを
具備してなる。両ガス導出空間Ｓ24、Ｓ25は、断熱本体
２の側板２３と炉胴１との間に閉成されるガス帰還系路
Ｓ26を通じて連通させられている。

【００１１】前記断熱本体２の頂版部２１及び底版部２
２には、冷却ガスを処理空間Ｓ1 側に噴出させるための
多数のガス噴出口２ａが肉厚方向に穿設してあり、これ
らのガス噴出口２ａの流入端を前述した冷却ガス循環通
路Ｓ21、Ｓ22に臨ませている。上側の冷却ガス循環通路
Ｓ21は、中央に中間板２１ａが配設されて入口２１ｂ、
２１ｃが隣接するＵ字状の通路をなしており、その入口
２１ｂ、２１ｃを背反的に開閉する位置に切換板２１ｄ
が配設されている。下側の冷却ガス循環通路Ｓ22にも中
間板２２ａ、入口２２ｂ、２２ｃ及び切換板２２ｄが設
けてある。

【００１２】一方、炉の一端には炉胴１を貫通した位置
にスクロールケーシング６に収容された冷却ファン７が
配設してあり、この冷却ファン７の吸込側を前記ケーシ
ング６の外方端面に設けた吸込部６ａを介してガス導出
空間Ｓ25に連続させるとともに、該冷却ファン７の吐出
側を前記冷却ガス循環通路Ｓ21、Ｓ22の各入口２１ｂ、
２１ｃ、２２ｂ、２２ｃに連続させている。

【００１３】なお、前記断熱蓋３、４にはガス導出部３
ａ、４ａが開口され、それらのガス導出部３ａ、４ａ
が、アクチュエータによって作動する開閉板３ｂ、４ｂ
により開閉されるようになっている。また、吸込部６ａ
の前には、冷却ファン７に吸込まれる直前のガスを冷却
するための熱交換器８が配置してある。

【００１４】次に、この急速冷却炉における作動を説明
する。先ず、冷却ファン７を起動させ、図示しない位置
から不活性ガス等の冷却ガスを導入する。このとき、上
側の切換板２１ｄと下側の切換板２２ｄとは切換位置が
逆の関係にあるように操作される。例えば、上側の切換
板２１ｄは冷却ガス循環通路Ｓ21の一方の入口２１ｃを
塞ぎ、下側の切換板２２ｄは冷却ガス循環通路Ｓ22の他
方の入口２２ｂを塞ぎ、入口２１ｂ、２２ｃは開状態に
あるものとする。すると、上側の冷却ガス循環通路Ｓ21
では、図２に示すように冷却ファン７からの冷却ガスが
入口２１ｂより流入し、そのＵ字状流路に沿って平面視
右回りに流れる。この間、その通路Ｓ21に沿って多数の
ガス噴出口２ａが開口しているため、上流側のガス噴出
口２ａより順次ガスが図３に示すようにその噴出口２ａ
を通って処理空間Ｓ１内に噴出する。このとき、上流か
ら下流に向かって順次噴出圧が低下するため、ガスの流
速は図中矢印の長さに比例して次第に衰える。一方、下
側の冷却ガス循環通路Ｓ22では切換板２２ｄの位置が逆
であるため、冷却ガスの流れが左回りになり、上流と下
流の位置関係が逆になる。このため、処理空間Ｓ1 内を
見たとき、図３に示すように上方から冷却ガスが高圧で
噴出する位置と下方から冷却ガスが高圧で噴出する位置
の位相が異なり、その結果、処理空間Ｓ1 内にはそれら
の中心位置に回転軸心をもつ図４のような竜巻状の旋回
流が生起される。そして、その後も間断なくガス噴出口
２ａを介して冷却ガスが導入されると、新たに導入され
る冷却ガスがかかる旋回流によって加速される。このと
き、旋回流の回転軸心方向に在るガス導出部３ａを開口
させておくと、旋回流の一部が略一定の割合でそのガス
導出部３ａを介してガス導出空間Ｓ24に導出される。導
出された冷却ガスは、ガス帰還通路Ｓ26を通って一方の
ガス導出空間Ｓ25に至り、ここで熱交換器８により冷熱
を与えられた後、再度冷却ファン７に吸込まれて吐出側
より吐出される。

【００１５】また、一定時間後に前記切換板２１ｄ、２
２ｄを背反的に切換えた場合には、上側の冷却ガス循環
通路Ｓ21と下側の冷却ガス循環通路Ｓ22とでそれぞれ冷
却ガスの流れの向きが逆転し、その結果、処理空間Ｓ1
内に惹起される旋回流の旋回方向も反転する。本実施例
ではこのような切換えを周期的に繰り返す。また、本実
施例では開閉板３ｂ、４ｂも背反的に開閉して冷却ガス
の出口を周期的に切換えるようにしている。

【００１６】以上のような構成の急速冷却炉であれば、
処理空間Ｓ1 内において冷却ガスが旋回しながらその回
転軸心方向にも流動することによって三次元的に撹拌さ
れ、処理空間Ｓ1 内の冷却雰囲気の均一化が図られる。
したがって、処理空間Ｓ1 内に配置されて強制冷却に供
せられる処理物Ｗは、略均等な冷却条件下に置かれ、そ
の結果、処理物Ｗは均一に冷却されて、処理物Ｗの部分
的な冷却むらや歪みの発生、あるいは、複数の処理物Ｗ
を同時処理する場合には処理物Ｗ間における冷却むらや
品質の優劣の発生が著しく低減化されるものとなる。

【００１７】特に、この実施例では、切換板２１ｄ、２
２ｄを一定周期で背反的に切換え、処理空間Ｓ1 内の旋
回流の旋回方向を反転させるようにしているため、定常
的なガスの流れを間欠的に破壊して処理空間Ｓ1 内を乱
流もしくはそれに近い状態にすることができ、冷却雰囲
気をより一層均一化することができる。その上、開閉板
３ｂ、４ｂによってガス導出口３ａ、４ａの位置を背反
的に切換えるようにもしているため、旋回流の上流側と
下流側が時間積分によって平均化され、均一性は尚一層
高められるものとなる。

【００１８】なお、本発明は上述した実施例のみに限定
されるものではない。例えば、図２において中間板を側
面の壁まで延長し、Ｕ字状流路を仕切ることにより下流
側の流れを止めるように構成してもよい。

【００１９】また、上記実施例では切換板２１ｄ、２２
ｄによってガスの噴出位置を切換えたが、図５〜図７に
示すように断熱本体２の頂版２１及び底版２２にそれぞ
れ同様の噴出口１０２ａを有した板１２１、１２２を重
合させておき、これらの板１２１、１２２を炉の軸心方
向に沿ってスライド移動可能としておく。そして、図７
に示すスライド位置で断熱本体２の噴出口２ａのうちの
片半部のみに噴出口１０２ａを連通させ、他のスライド
位置で噴出口２ａの他半部のみに噴出口１０２ａを連通
させるようにしてもよい。このような構成であっても、
処理空間Ｓ1 内に前記実施例と全く同様の旋回流を惹起
することができる。勿論、スライド方向は前記と直角方
向、あるいは、二次元方向とすることもできる。

【００２０】さらに、炉が大型のものである場合には、
図８に示すように処理空間Ｓ1 内に２若しくはそれ以上
の旋回流を形成することも有効である。

【００２１】その他、加熱中の熱ロスを防ぐため、噴出
口２ａを断熱材で塞ぐ手段を設ける等、本発明の趣旨を
逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

【００２２】

【発明の効果】本発明は、以上詳述したように、冷却ガ
スをガス噴出口を介して処理空間内に噴出させるにあた
り、その噴出位置を、処理空間内に竜巻状の旋回流が惹
起される位置に選定するとともに、その旋回流の回転軸
心方向にガス導出部を設けたものである。そのため、処
理空間内の冷却ガスを三次元的に撹拌し、処理空間全体
を均質な冷却雰囲気にすることができ、処理物を均一に
冷却して、歪みや品質むらを伴うことなく急速冷却に付
することができるという格別な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す模式的な全体縦断面
図。

【図２】図１の部分平断面図。

【図３】図１の部分縦断面図。

【図４】同実施例の作用説明図。

【図５】本発明の他の実施例を示す模式的な全体断面
図。

【図６】図５の部分縦断面図。

【図７】同実施例の要部を示す平面図。

【図８】本発明の更に他の実施例を示す概念図。

【符号の説明】

Ｓ1 …炉内空間 Ｓ2 …処理空間 ２ａ…ガス噴出口 ３ａ、４ａ…ガス導出部 ７…冷却ファン

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】炉内空間及びこの炉内空間に対して仕切ら
   れる処理空間と、炉内空間側の冷却ガスを処理空間側に
   噴出させるための複数のガス噴出口と、炉内空間側にお
   いてこれらのガス噴出口に冷却ガスを圧送する冷却ファ
   ンと、前記ガス噴出口による噴出方向と直交する方向に
   あって処理空間内の冷却ガスを炉内空間側に導出するた
   めのガス導出部とを具備してなり、このガス導出部より
   導出された冷却ガスを再び冷却ファンに還流させるよう
   に構成してなるものであって、前記各ガス噴出口を、噴
   出した冷却ガスによって処理空間内に竜巻状の旋回流が
   惹起される位置に形成してなることを特徴とする急速冷
   却炉。