JPS6027359Y2 - 連続加熱炉における循環式急速冷却装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は連続加熱炉に関するものである。

粉末製品の焼結、金属製品の焼入れ、ろう付けその他各
種熱処理を量産的に行う炉設備として、入口部ないし予
熱部と炉体および冷却部をトンネル状に配し、それらの
あいだと炉外にコンベアベルトを循環させることにより
、被処理物を順次連続的に加熱冷却するタイプの加熱炉
が汎用されている。

このような連続加熱炉においては、被処理物を目的熱処
理温度たとえば本焼結温度まで加熱する炉体の構造が重
要であるほか、加熱後被処理物を冷却するゾーンの構造
が枢要なポイントとなる。

そうした冷却部の構成として、従来では一般に、被処理
物の移動するトンネル状通路の外周にウォータジャケッ
トを設ける方式が採用されていたが、この構造は間接冷
却方式であるため単位時間あたりの冷却効果が小さく、
そのため冷却所要時間が長くなるとともに、冷却ゾーン
の長さが大になって設備の大型化を招くという問題があ
った。

このようなことから粉末焼結炉などにおいて、冷却部の
室内をガス循環回路で結ひ、冷却部から雰囲気ガスを取
出しこれを前記回路に設けたクーラおよび送風機により
冷却部内に送り込む直接式強制対流冷却方式が採用され
ている。

この方式は冷媒として雰囲気ガスを用いこれを冷却して
直接製品に吹付け、るの′で、従来の水冷式間接冷却構
造に較べ冷却効果が良好で、冷却時間と冷却長を短縮で
きるメリットがある。

しかし、従来のこの種直接式強制対流冷却方式は、単に
冷却室の上部または上部と下部にチャンバを設け、これ
に小孔またはスリットを形成して循環ガスを冷却室内に
噴流させる構成としていたので、冷却ゾーンのガス分布
やガスの流れを炉況に応じるようにコントロールするこ
とが難しく、たとえば冷却ゾーンの出口側に雰囲気ガス
が多く流れて雰囲気ガスの使用量が不必要に多くなった
り、あるいは逆に炉体加熱室方向へ多く流れすぎ、これ
により出口側の圧力が低下して外気の吸込み現象を生じ
させるなどの問題があった。

本考案は前記の事情に鑑み研究を重ねて考案されたもの
で、冷却ゾーンが強制対流冷却方式で構成される連続加
熱炉において、冷却室内の冷風分布を効果的に平均化さ
せ、また出口側への過度のガス流出および出口側からの
大気の吹込みを起させずに被処理物の寸法形状やこれの
冷却具合に応じて冷風の流れを自在にコントロールする
ことができる連続加熱炉を提供しようとするものである
。

以下本考案を添付図面に基いて説明する。

第１図は本考案に係る循環式急速冷却装置を備えた連続
加熱炉の一実施例を示すもので、１は入口部、２はトン
ネル状の加熱室４を有する炉体、３は一端が前記加熱室
４と通じ他端が出口部６と通じるトンネル状の冷却室５
を設けた冷却部であり、それら入口部１と加熱室４と冷
却室５および出口部６にはコンベアベルト７が挿通され
両端のプーリ３１．３１と下部の駆動装置３２により所
定速度で被処理物を移送するようになっており、また炉
体２と冷却部３の境界位置にはガス導入部３３が設けら
れ、これから所定成分組成の保護ガスが炉中に連続供給
されるようになっている。

また入口部１と出口部６の直近には、使用済みの保護ガ
スを燃焼するバーナ３４，３５と燃焼により生じた排ガ
スを排出する排気筒３６．３７が設けられている。

このような構造は従来の連続加熱炉と同様であるが、本
考案は前記冷却部３に特殊な構造の循環式急速冷却装置
（４）を設けるもので、前記循環式急速冷却装置■は、
冷却部３の上側域に対し取外し可能に設置される箱蓋状
の循環装置本体８と、この循環装置本体８と炉体寄りの
冷却室５とを結ぶ循環用配管９とからなっており、循環
用配管９には、多管水冷式のガス冷却器１０と送風機１
１および風量調整ダンパー１２が介在されている。

しかして第２図ないし第６図は前記循環式急速冷却装置
（４）の詳細を示しており、まず、冷却部３の上側には
平面が短形をなす周溝１３が形成され、この周溝１３を
除く全域に冷却水または冷却空気を導入導出するジャケ
ット１４が囲繞形成されている。

前記装置本体８は下部周縁１６１が前記周溝１３にシー
ル材１５を介して嵌入する下部開放の箱型ケーシング１
６を有し、この箱型ケーシング１６の上部中央に循環用
配管９の冷却器で冷やされた循環ガスを導入するための
接続筒１７が設けられており、かつ箱型ケーシング１６
の内側には、前記接続筒１７から送り込まれた循環ガス
の圧力を均一化するガス溜め室１８が形成され、かつこ
のガス溜め室１８の下面を構成する仕切り板１９には、
所定のピッチをおいて被処理物移送方向と直角方向に多
数のスリン）２０，２０が形成され、それらスリット２
０．２０を通して循環ガスが冷却室５にスクリーン状に
噴流するようになっている。

そして、前記仕切り板１９の下面には第４ａ図および第
６ａ図の如く、各スリット２０の直近位置に蝶番機構２
１が取付けられ、この蝶番機構２１を介してフラップ板
２２が揺動自由に垂下される一方、各フラップ板２２の
角度を変えるための作動機構が設けられている。

この機構を詳述すると、まずフラップ板２２の側方には
第４図ないし第６図の如く、箱型ケーシング長手方向に
延出する長尺の作動板２３が位置され、この作動板２３
に対応するフラップ板下側部には側方に突出する連結ピ
ン２４が固着され、この連結ピン２４の自由端を作動板
２３に設けた通孔２５を通すことで作動板２３を中空状
に支持せしめると共に、各フラップ板２２を常態におい
て鉛直状に支承している。

そして、前記作動板２３を駆動するため箱型ケーシング
１６の上面（第２図参照）か、あいいは第５図と第６図
の如く冷却部３の上面にサーボモ−タの如き駆動機構２
６を取付けると共に、箱型ケーシング１６の一側には軸
受２７を介してクランク２８を挿設し、二のクランク２
８の一端部２８１を前記駆動機構２６の出力軸と駆動ア
ーム２９により連結し、またクランク２８の他端部２８
２を、前記作動板２３の一端に設けた立上り部２３１の
長孔２３２とピン３０をもって接続し、前記駆動機構２
６により駆動アーム２９を介してクランク２８を駆動さ
せ、これにより作動板２３を箱型ケーシング内で前後に
揺動しこの作動板２３の前後動により連結ピン２４を介
して各フラップ板２２を垂下位置から所定角度（たとえ
ば４５０）づつ前後へ傾動させ得るようにしている。

さらに前記フラップ板２２の傾斜角度を冷却室５のガス
分布に応じて自動的にコントロールするため、出口側の
排気筒３７にサーモカップルなどの温度検出手段３８と
フラップ板駆動機構２６とを自動制御器３９を介して接
続している。

作動板２３の駆動機構はサーボモータに限らずシリンダ
等でもよいのは勿論である。

その他図面において、４０は箱型ケーシング１６の外側
面に配設した支え座、４１は発熱体、４２はデワックス
部であり、バーナによりガスと空気の混合物を燃焼し、
排ガスを上部から垂直に被処理物上に噴流し加熱するよ
うになっている。

このデワックス部４２は炉体２と独立して前置されてい
てもよく、もちろん熱処理が焼結でない場合にはこの部
分の構造は省略される。

本考案による連続加熱炉の作用を説明する。

操業にあたってはガス導入部３３から吸熱型あるいは発
熱型など所定の成分組成の保護ガスを供給し、入口側と
出口側のバーナ３４，３５により保護ガスの燃焼が開始
されたならば、発熱体４１により加熱室４を所定の温度
にキープさせ、それと共に駆動装置３２によりコンベア
ベルト７を循環させ、被処理物を入口部１から順次装入
する。

また一方では送風機１１の駆動を開始する。

かくすれば、被処理物はコンベアベルト７により入口部
１から炉体２の加熱室４に送られ、ガス導入部３３から
供給される保護ガス雰囲気中で所定温度に加熱され、ろ
う付け、焼結などの処理がなせれる。

焼結の場合には、加熱室４の手前のデワックス部４２で
ガス加熱され潤滑剤がバーンオフされる。

続いてコンベアベルト７の進行により被処理物は加熱室
４から冷却部３に装入される。

この冷却部３においては、ガス導入部３３から供給され
た保護ガスが前記送風機１１により循環用配管９に吸い
込まれ、ガス冷却器１０により冷却昇圧された後風量調
整ダンパー１２を通して循環装置本体８に送られ、この
循環装置本体８のガス溜め室１８で均圧化された後冷却
室上面から被処理物に吹き付けられ、被処理物を熱交換
したガスは再びガス冷却器１０を通過し送風機１１で昇
圧されたのち、冷却室上部から室内に強制的に送り込ま
れる過程を繰返す。

このような保護ガスの循環により、加熱室４から出た被
処理物は、特に５００℃以下の領域での強い雰囲気攪拌
により冷却が促進される。

しかして、上記のような雰囲気の強制循環による冷却方
式においては、循環ガス使用量は通常の水冷ジャケット
式の場合に較べかなり多く、冷却室５における流速もか
なり速い。

そのため冷却室５を通る被処理物により保護ガスの圧力
損失は大きく影響を受け、ガス分布や流れの方向も変動
しやすい傾向となるものであり、単にガス溜め室１８の
下面にノズル孔を多数配設し、ここから保護ガスを噴出
させるだけでは、出口部６に必要以上に保護ガスが流出
し、あるいは逆に加熱室の方向に強く流れすぎ、出口部
６から大気の吸込みを起す可能性がある。

しかるに本考案では、循環装置本体８のガス溜め室１８
の下面にスリット２０を間隔配置するだけでなく、それ
ら各スリット２０に対応してフラップ板２２を配し、し
かも、それらフラップ板２２を作動板２３で支承させ、
この作動板２３をサーボモータの如き駆動機構２６で板
軸線方向に揺動させることによりフラップ板２２を鉛直
姿勢から前後に傾斜し得るようにしている。

そのためガス溜め室１８から各スリット２０を通してス
クリーン状に噴出する保護ガスの流れる方向を、被処理
物に対し垂直あるいは斜め向流方向もしくは斜め送流方
向と自在に変化させることができ、これにより被処理物
の大きさや移送速度などが変わってもガス分布を確実に
平均化することができる。

さらに本考案では、出口側の排気筒３７にサーモカップ
ルの如き温度検出部３８を挿設腰これを制御系を介して
前記サーボモータなどの作動板駆動機構２６と連絡し、
排気筒３７の排ガス温度の検出信号に応じて作動板駆動
機構の駆動方向（正転又は逆転あ審いは前進又は後転）
と駆動量（回転量又はストローク長さ）を自動制御する
ようにしている。

詳述すると、保護ガスは出口部６で周囲の空気と共に燃
焼するか、もし保護ガスの燃焼用に常に十分な空気があ
るほどの排気煙突内の吸引率であれば、排気筒内での排
ガス温度は上昇する。

即ち、排ガス温度は出口部６から流出する保護ガス量の
みとつの目安となるものであり、このことから排ガス温
度を、循環する保護ガス量の流れ方向ないし分布の制御
要素として利用するものである。

しかして、保護ガスの出口部６からの流出が多く、排ガ
ス温度が高くなれば、これが温度検出部３８により検出
されて自動制御器３９を通して駆動機構２６に指令が与
えられこれにより作動板２３が前進し、フラップ板２２
が鉛直から加熱室の方向へ傾斜するかまたはその傾斜角
度が強くなる。

これにより保護ガスの流れは加熱室側に向く方向に強く
なり、出口部６へのガス流出が減少する。

逆に出口部６への保護ガス流出が少なくなりすぎた場合
には、排ガス温度が低下するため、さきの制御系により
作動板２３は後退し、これによりフラップ板２２は前傾
角度が加減され、出口側への保護ガス量が増加しエア吸
い込みが防止される。

なお、前記したフラップ板２２、作動板２３およびガス
溜め室１８は箱型ケーシング１６に組込まれ、この箱型
ケーシング１６を下部周縁１６１をもって冷却部上面の
周溝１３に嵌合することで装置本体が得られるようにな
っている。

そのため循環装置各部および冷却室５の保守９点検がき
わめて容易である。

以上説明した本考案によるときには、トンネル状冷却部
３の上面に、一端が冷却室５に通じ中間にガス冷却部１
０と送風機１１を有する循環用配管９を接続した循環装
置本体８を設け、この循環装置本体８には下面に多数の
スリット２０を有するガス溜め室１８を設けると共に、
前記各スリット２０の直近にはフラップ板２２を傾動自
在に取付けたので、保護ガスを冷媒として被処理物を急
速冷却できるだけでなく、保護ガスの冷却室内での分布
および流れ方向を自在にコントロールすることができる
ものであり、しかも冷却筒出口側の排気筒３７に温度検
出部３８を挿着し、これを制御系を介して前記フラップ
板の駆動機構２６と連絡し、排ガス温度に応じて自動的
にフラップ板２２の角度すなわち保護ガスの流れ方向を
コントロールするようにしているので、出口部から過度
に保護ガスを流出させず、かつ出口部から大気の吸込み
を起させずにうまくガスの流れを入口に方向付けするこ
とができるなどのすぐれた効果か得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案を適用した連続加熱炉の一例を示す一部
切欠側面図、第２図は本考案に係る循環式急速冷却装置
の一実施例を示す一部切欠側面図、第３図は同じくその
一部切欠平面図、第４図は本考案における循環装置本体
の縦断側面図、属４ａ図は第４図の一部拡大図、第５図
は同じくその一部切欠平面図、第６図は同じくその縦断
正面図、第６ａ図は第６図の一部拡大図である。 ３・・・・・・トンネル状の冷却部、４・・・・・・加
熱室、５・・・・・・冷却室、８・・・・・・循環装置
本体、９・・・・・・循環用配管、１０・・・・・・ガ
ス冷却器、１１・・・・・・送風機、１６・・・・・・
箱型ケーシング、１８・・曲ガス溜め室、２０・・・・
・・スリット、２２・・・・・・フラップ板、２３−−
−−−−作動板、２６・・・・・・駆動機構、３７・・
・・・・出口側排気筒、３８・・・・・・温度検出部。

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. （１）加熱室４と連通したトンネル状の冷却部３の上面
   に設けた循環装置本体８と、一端が冷却室と通じ他端が
   循環装置本体８に接続され中間部にガス冷却器１０と送
   風機１１を介在させた循環用配管９とからなり、前記循
   環装置本体８に、下面に多数のスリット２０を有するガ
   ス溜め室１８を内設すると共に、それぞれのスリット２
   ０の直近にフラップ板２２を傾動自在に設けたことを特
   徴とする連続加熱炉における循環式急速冷却装置。
2. （２）前記各フラップ板２２の作動機構が冷却部出口側
   の排気筒３７に挿設した温度検出部３８と制御系で連絡
   され、排気筒における排ガス温度に応じて自動的にフラ
   ップ板２２の角度が調整される構成となっている実用新
   案登録請求の範囲第１項記載の連続加熱炉における循環
   式急速冷却装置。
3. （３）前記循環装置本体８が下面の開設された箱蓋形に
   構成され、冷却部上面に設けた周溝１３にシール材を介
   して取外し可能に嵌合されるようになっている実用新案
   登録請求の範囲第１項又は第２項に記載の連続加熱炉に
   おける循環式急速冷却装置。