WO2006082891A1

WO2006082891A1 - 雰囲気熱処理装置及びその運転方法

Info

Publication number: WO2006082891A1
Application number: PCT/JP2006/301764
Authority: WO
Inventors: Tomohiko Nishiyama; Hiroyoshi Suzuki; Shinichi Takemoto; Kouji Abe; Toshiaki Ohashi; Takashi Sakurai
Original assignee: Dowa Thermotech Co., Ltd.; Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
Priority date: 2005-02-03
Filing date: 2006-02-02
Publication date: 2006-08-10
Also published as: JP4956417B2; JPWO2006082891A1

Description

明細書

雰囲気熱処理装置及びその運転方法

技術分野

[0001] 本発明は，自動車部品などのワークの浸炭処理に用いられる連続ガス調質装置等の雰囲気熱処理装置と，その運転方法に関する。

背景技術

[0002] 自動車部品などのワークを搬入室，浸炭室及び油槽室の順に搬送して浸炭処理を行う連続ガス浸炭装置が知られており，本出願人らも，例えば特開平 11 1759号公報 (特許文献 1)を開示して!/、る。

特許文献 1：特開平 11 1759号公報

[0003] 力うな連続ガス浸炭装置では，ワークの炉内位置の差による浸炭の不均一や，炉内への外気流入による炉内雰囲気の乱れ，あるいは外気流入による爆発等の危険を回避するために， 1時間あたり炉内容量の 5〜10倍程度の変成ガスを浸炭室内に供給し，浸炭室内の圧力を所望の炉圧に調整している。その場合，例えば浸炭室の入口側に接続された搬入室に入口側排気路を設け，浸炭室の出口側に接続された油槽室に出口側排気路を設けることにより，浸炭室へ変成ガスを供給すると同時に，内部雰囲気を浸炭室の入口側と出口側の両方力排気し，排気したガスを炉外で燃焼させている。

[0004] 浸炭室の内部には，入口側から出口側に向って予熱ゾーン，浸炭ゾーン，拡散ゾーン，焼き入れ加熱ゾーンなどが順に設けられているが，これらの中で焼き入れ加熱ゾーンは，他のゾーンに比べて低い温度にされる。例えば予熱ゾーン，浸炭ゾーン，拡散ゾーンが約 930°C程度に維持されるのに対して，焼き入れ加熱ゾーンは約 850 °C程度にされるのが一般的である。

[0005] また一方，連続ガス浸炭装置では，浸炭室の内部は，例えば 0. 8%といった所望のカーボンポテンシャル (CP)に保たれる。し力しながら，内部雰囲気の温度が下がると CP (カーボンポテンシャル）が高くなる傾向があるので，例えば約 930°C程度に維持されて、る浸炭ゾーンや拡散ゾーンから，約 850°C程度に維持されて、る焼き入れ加熱ゾーンに内部雰囲気が移動した際に， CPが高くなつてしまう。例えば約 93 0°Cに維持された浸炭ゾーンや拡散ゾーンで 0. 8%程度であった CPは，約 850°C に維持された焼き入れ加熱ゾーンでは 1. 0%程度まで上ってしまう。そして，このように焼き入れ加熱ゾーンで CPが上昇することにより，ワークの浸炭処理が正確に制御できなくなってしまう。

[0006] そこで浸炭室の内部雰囲気をなるベく浸炭室の入口側に排気し，温度降下によつて CPが高くなつてしまう浸炭室の出口側（焼き入れ加熱ゾーン)への排気量を相対的に少なくすることによって，浸炭室全体の内部雰囲気をなるベく目標値 (例えば 0. 8%)に保っている。例えば浸炭室の内部雰囲気の 70〜80%を入口側に排気し，残りの 30〜20%を出口側へ排気することにより，焼き入れ加熱ゾーンでの CPの上昇を効果的に抑制し，浸炭室全体の CPを場所によらずにほぼ目標値 (例えば 0. 8%)に保つことができ，焼き入れ加熱時においても浸炭処理を正確に制御できるようになる

[0007] そのため従来は，入口側排気路と出口側排気路の開度をオペレータが適宜調節し ,浸炭室の内部雰囲気を入口側と出口側へ所定の割合 (7： 3〜8： 2)で排気させるようにしている。この場合オペレータは，例えば炉外に排気されて燃焼させられている炎の大きさなどを見て，入口側排気路カの排気量と出口側排気路カの排気量を調整し，浸炭室の内部雰囲気が入口側と出口側へ所定の割合で排気されるように制御している。

[0008] し力しながら，このような従来の制御によると，オペレータの経験やカンに頼ることが多く，客観的な判断ができなくなってしまう。また，装置の運転に経験のあるオペレータが必要となるため，人為的な負担が大きくなり，労力軽減が図れなくなってしまう。発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0009] 従って本発明の目的は，オペレータの経験やカンに頼ることなく運転できる雰囲気熱処理装置とその運転方法を提供することにある。

課題を解決するための手段

[0010] 本発明によれば，変成ガスが供給される熱処理室の入口側から内部雰囲気を排気する入口側排気路と，出口側から排気する出口側排気路を設け，前記入口側排気路の開度を調整する開度調整蓋を装着し，前記出口側排気路の一部もしくは全部を ,所定の内径を有するパイプで構成したことを特徴とする，雰囲気熱処理装置が提供される。

[0011] 前記浸炭室の入口側には，前記熱処理室にワークを搬入する搬入室を設け，この搬入室に前記入口側排気路を設けても良い。また，前記浸炭室の出口側には，ヮークを油焼き入れする油槽室を設け，この油槽室に前記出口側排気路を設けても良い

[0012] さらに，外気を取り入れる外気取入れ路と，前記外気取り入れ路を開閉させる開閉機構を備えても良い。また，前記熱処理室の出口側に，ワークを油焼き入れする油槽室を設け，この油槽室に前記外気取入れ路を設けても良い。前記出口側排気路の入口端は，前記開閉機構と前記外気取入れ路の出口端との間において，前記外気取入れ路に接続しても良い。

[0013] また，前記外気取入れ路カも取り入れられる外気中の酸素を燃焼に消費させるバーナを設け，前記開閉機構を前記パーナと前記外気取入れ路の出口端との間に備えても良い。前記出口側排気路の出口端は，前記パーナと前記開閉機構との間において，前記外気取入れ路に接続しても良い。

[0014] 前記出口側排気路は，前記開閉機構に取り付けても良い。前記出口側排気路によつて排気される内部雰囲気を着火させるパイロットパーナを備えても良い。前記熱処理室は浸炭室でも良い。

[0015] また本発明によれば，変成ガスが供給される熱処理室の入口側から内部雰囲気を排気する入口側排気路と，出口側から排気する出口側排気路を設け，前記入口側排気路の開度を調整する開度調整蓋を装着し，前記出口側排気路の一部もしくは全部を，所定の内径を有するパイプで構成した雰囲気熱処理装置を運転する方法であって，前記開度調整蓋によって前記入口側排気路の開度を調整することにより，前記熱処理室内の圧力を所望の炉圧に調整した際の，変成ガスの供給量 Aに対する，前記出口側排気路からの排気量 Bと入口側排気路カの排気量 Cとの比 B : Cの関係を予め調べておき，ワークを処理する際には，前記変成ガスの供給量 Aと炉圧を調整して，前記出口側排気路カの排気量 Bと前記入口側排気路カの排気量 C との比 B : Cを所望の範囲に制御することを特徴とする，雰囲気熱処理装置の運転方法が提供される。

[0016] 前記雰囲気熱処理装置は，外気を取り入れる外気取入れ路を備えるものとし，前記外気取入れ路を開いたとき，外気中の酸素を燃焼に消費させてから，前記外気取入れ路を通じて前記外気を取り入れるようにしても良、。

[0017] また，前記装置内が負圧になったときに前記出口側排気路を通じて前記装置内に外気が流入する際，前記出口側排気路に流入する外気中の酸素を燃焼に消費させるようにしても良い。この場合，前記外気取入れ路から取り入れられる外気中の酸素と，前記出口側排気路力流入する外気中の酸素とを，同一のパーナによって燃焼に消費させるようにしても良い。

[0018] 前記出口側排気路によって排気される内部雰囲気は，パイロットパーナによって着火させても良、。前記熱処理室は浸炭室であっても良、。

発明の効果

[0019] 出口側排気路の一部もしくは全部を，所定の内径を有するパイプで構成し，かつ熱処理室内の圧力を一定の炉圧に調整すると，出口側排気路力排出されるガス量は一定になる。よって，熱処理室内の圧力を所望の炉圧に保ちつつ，変成ガスの供給量 Aを増加させ，炉圧を一定にすると，出口側排気路カもの排気ガス量が一定であるため，入口側排気路カも排出されるガス量が，供給量 Aが増加した分増加することになる。このため，熱処理室内の圧力（炉圧）と変成ガスの供給量 Aと出口側排気路力の排気量 Bと入口側排気路からの排気量 Cとの比 B： Cの関係を予め調べておくことにより，ワークを好ましい状態で処理することが可能となる。本発明によれば，ォペレータの経験やカンに頼ることなく，熱処理室の内部雰囲気を入口側と出口側へ所望の割合で排気することが可能となる。これにより，熱処理室全体の CPを場所によらずにほぼ一定に保つことができ，浸炭処理を正確に制御できるようになる。また本発明によれば，出口側排気路ゃ入口側排気路の詰まりさえ防止すれば，炉圧の上下限を見ることによってバランスの崩れを判定できるようになる。

図面の簡単な説明 [0020] [図 1]本発明の実施の形態に力かる連続ガス浸炭装置を説明するための概略的な縦断面図である。

[図 2]入口側排気路の縦断面図である。

[図 3]出口側排気路を備えた外気取入れ路の縦断面図である。

[図 4]別の実施形態に力かる出口側排気路と外気取入れ路の縦断面図である。

[図 5]他の実施形態に力かる出口側排気路と外気取入れ路の縦断面図である。

[図 6]パーナを 2個備えた実施形態にかかる出口側排気路と外気取入れ路の縦断面図である。

[図 7]炉圧 5mmAqにおける，供給量 Aと入口側排気路カの排気量 Cとの関係を示すグラフである。

[図 8]炉圧 5mmAqにおける，供給量 Aと出口側排気路からの排気量 Bとの関係を示すグラフである。

[図 9]炉圧 8mmAqにおける，供給量 Aと入口側排気路カの排気量 Cとの関係を示すグラフである。

[図 10]炉圧 8mmAqにおける，供給量 Aと出口側排気路カの排気量 Bとの関係を示すグラフである。

[図 11]炉圧 lOmmAqにおける，供給量 Aと入口側排気路からの排気量 Cとの関係を示すグラフである。

[図 12]炉圧 lOmmAqにおける，供給量 Aと出口側排気路カもの排気量 Bとの関係を示すグラフである。

[図 13]炉圧 8mmAqにおける，浸炭室の内部への変成ガスの供給量 Aに対する，出口側排気路からの排気量 Bと入口側排気路カゝらの排気量 Cとの比 B：じの関係を示すグラフである。

符号の説明

[0021] W ワーク

1 連続ガス浸炭装置

10 浸炭室

11 搬入室 12 油槽室

15 予熱ゾーン

16 浸炭ゾーン

17 拡散ゾーン

18 焼き入れ加熱ゾーン

25 給気路

26 入口側排気路

28 開度調整蓋

35 外気取入れ路

36 出口側排気路

40 蓋

41 パーナ

46 円筒パイプ

50 ノィ pットノーナ

62 開閉機構

発明を実施するための最良の形態

[0022] 以下，本発明の好ましい実施の形態を，雰囲気熱処理装置の一例としての連続ガス浸炭装置に基づいて，図面を参照にして説明する。図 1は，本発明の実施の形態にかかる連続ガス浸炭装置 1を説明するための概略的な縦断面図である。図 2は，入口側排気路 26の縦断面図である。図 3は，出口側排気路 36を備えた外気取入れ路 35の縦断面図である。

[0023] 図 1に示すように，連続ガス浸炭装置 1は，熱処理室としての浸炭室 10を備えており，浸炭室 10の入口側（図 1では，浸炭室 10の左側）に，ワーク Wを浸炭室 1へ搬入する搬入室 11を設け，浸炭室の出口側（図 1では，浸炭室 10の右側）に，ワーク Wを油焼き入れする油槽室 12を設けている。浸炭室 10の内部には，入口側から出口側に向って予熱ゾーン 15,浸炭ゾーン 16,拡散ゾーン 17及び焼き入れ加熱ゾーン 18 が順に設けられている。図示はしないが，これら予熱ゾーン 15,浸炭ゾーン 16,拡散ゾーン 17及び焼き入れ加熱ゾーン 18には，図示しないヒータがそれぞれ設けてあり ,各ゾーン 15〜18は，それぞれ任意の雰囲気温度に加熱することが可能である。

[0024] 搬入室 11の一側面（図 1では，搬入室 11の左側面）は，扉 20によって開閉されるようになつている。同様に，油槽室 12の一側面（図 1では，油槽室 12の右側面)も，扉 2 1によって開閉されるようになっている。また，油槽室 12の他側面（図 1では，油槽室 1 2の左側面）と焼き入れ加熱ゾーン 18との間には，扉 22が設けられており，扉 22によつて焼き入れ加熱ゾーン 18が開閉され，また，油槽室 12の他側面が開閉されるようになっている。

[0025] 浸炭室 10の上面には，図示しない変成炉で作られた変成ガスを内部に供給するための給気路 25が接続されている。この給気路 25を介して，浸炭室 10の内部にェンリツチガスを供給することもできる。

[0026] 搬入室 11の上面には，浸炭室 10の入口側から内部雰囲気を排気させるための入口側排気路 26が設けられている。図 2に示すように，入口側排気路 26は，搬入室 11 の内部と連通する筒状の入口側排気路本体 27を備えており，この入口側排気路本体 27を中を通って，浸炭室 10の内部雰囲気が外部に排気されるようになっている。入口側排気路本体 27の上端には，入口側排気路 26の開度を調整するための開度調整蓋 28が，ヒンジ 29を介して開閉自在に装着されている。開度調整蓋 28の先端部 (ヒンジ 29によって入口側排気路本体 27の上端に回動自在に取付けられた基端部と反対側に位置する端部）は，ねじ棒 30の先端によって突き上げられている。ねじ棒 30は，入口側排気路本体 27の上端外側に取付けられたプレート 31に螺合しており，ねじ棒 30を回転させることにより，プレート 31に螺合したねじ棒 30の先端の突出量が変り，それに伴って，開度調整蓋 28の先端部の突き上げ量が変るようになっている。ねじ棒 30を回転させてねじ棒 30の先端の突出量を長くすれば，開度調整蓋 2 8の先端部の突き上げ量が多くなり，入口側排気路 26の開度（開度調整蓋 28の開き角度 0 )が大きくなる。逆に，ねじ棒 30を回転させてねじ棒 30の先端の突出量を短くすれば，開度調整蓋 28の先端部の突き上げ量が少なくなり，入口側排気路 26の開度（開度調整蓋 28の開き角度 Θ )が小さくなる。

[0027] 入口側排気路 26の上端近傍には，パーナ 32が配置されている。これにより，入口側排気路 26から外部に排気された内部雰囲気は，排気直後にパーナ 32で着火され，燃焼させられる。

[0028] 図 1に示すように，油槽室 12の上面には，油槽室 12に外気を取り入れるための外気取入れ路 35が設けてあり，更に，浸炭室 10の出口側から内部雰囲気を排気させるための出口側排気路 36が，この外気取入れ路 35から分岐するようにして設けられている。

[0029] 図 3に示すように，外気取入れ路 35は，油槽室 12の内部と連通する筒状の外気取入れ路本体 37を備えており，この入口側排気路本体 37の上方には，上方に向って広がる円錐部 38と，円錐部 38の上端に続く円周部 39が形成されている。円錐部 38 の内方には，蓋 40が配置されており，通常は図示しない昇降機構によって蓋 40が下降させられていることにより，図 3中の実線で示したように，蓋 40の周縁部が円錐部 3 8の内面に密着し，外気取入れ路 35の上端が閉じられている。これにより，外気取入れ路 35から油槽室 12の内部に外気が入らない状態となっている。

[0030] 一方，図示しない昇降機構によって蓋 40が上昇させられた場合は，図 3中の一点鎖線で示したように，蓋 40の周縁部が円錐部 38の内面から上方に離れ，外気取入れ路 35の上端が開かれる。これにより，外気取入れ路 35から油槽室 12の内部に外気が入り込める状態となる。なお，このように外気取入れ路 35から油槽室 12の内部に外気が入り込める状態では，円周部 39の内面に配置されたパーナ 41が着火し，外気取入れ路 35から油槽室 12の内部に入り込む外気中の酸素が，パーナ 41から吐出される可燃ガスの燃焼に費やされる。これにより，酸素が取除かれた状態の外気力外気取入れ路 35から油槽室 12の内部に入り込むようになる。

[0031] 外気取入れ路 35から分岐するようにして設けられた出口側排気路 36は，外気取入れ路本体 37の側面に連通する筒状の出口側排気路基体 45と，この出口側排気路基体 45の先端に接続された円筒パイプ 46で構成されている。円筒パイプ 46は所定の内径 Lを有しており，円筒パイプ 46の開口面積は，出口側排気路基体 45や外気取入れ路本体 37の開口面積よりも小さく設定されている。

[0032] 通常は蓋 40によって外気取入れ路 35の上端が閉じられているが，これら出口側排気路基体 45と円筒パイプ 46で構成される出口側排気路 36を通じて，浸炭室 10の内部雰囲気が出口側からも外部に排気されるようになっている。但し，円筒パイプ 46 が所定の内径 Lを有していることにより，その内径 Lに比例して，浸炭室 10の出口側力排気される内部雰囲気の量は規制されるようになって、る。

[0033] 垂直に配置された円筒パイプ 46の上端近傍には，パーナ 50が配置されている。これにより，出口側排気路 36から外部に排気された内部雰囲気は，排気直後にバーナ 50で着火され，燃焼させられる。

[0034] さて，以上のように構成された連続ガス浸炭装置 1において，給気路 25から浸炭室 10の内部に変成ガスが供給される。また同時に，搬入室 11に設けられた入口側排気路 26を通じて浸炭室 10の入口側から内部雰囲気が排気されると共に，油槽室 12 に設けられた外気取入れ路 35を通じて浸炭室 10の出口側から内部雰囲気力排気される。こうして，給気路 25から浸炭室 10の内部に 1時間あたり炉内容量の 5〜10倍程度の変成ガスを供給しながら，浸炭室 10の入口側と出口側力も内部雰囲気を排気することにより，浸炭室 10の内部の位置 (炉内位置）の差による浸炭の不均一や，炉内への外気流入による炉内雰囲気の乱れ，あるいは外気流入による爆発等の危険が回避される。なお，入口側排気路 26と外気取入れ路 35から排気された内部雰囲気は，排気直後にパーナ 32, 50で着火され，それぞれ燃焼させられる。

[0035] ここで，入口側排気路 26においては，ねじ棒 30を操作することによって，入口側排気路 26の開度（開度調整蓋 28の開き角度 Θ )が調整され，それにより，浸炭室 10内の圧力は所望の炉圧に調整される。即ち，ねじ棒 30の先端の突出量を長くして，入口側排気路 26の開度 (開度調整蓋 28の開き角度 Θ )を大きくした場合は，浸炭室 1 0の内部雰囲気が入口側排気路 26から排気される際に加わる抵抗力は小さいので，浸炭室 10内の圧力は低くなる。逆に，ねじ棒 30の先端の突出量を短くして，入口側排気路 26の開度 (開度調整蓋 28の開き角度 Θ )を小さくした場合は，浸炭室 10の内部雰囲気が入口側排気路 26から排気される際に加わる抵抗力は大きいので，浸炭室 10内の圧力は高くなる。そこで，入口側排気路 26の開度（開度調整蓋 28の開き角度 0 )を適宜調整することにより，浸炭室 10内の圧力を所望の炉圧 (例えば 5〜10 mmAq程度の陽圧）に調整する。

[0036] また，このように浸炭室 10内の圧力を所望の炉圧に調整する一方で，給気路 25から浸炭室 10の内部に供給する変成ガスの供給量 (流量) Aを調整することにより，出口側排気路 35からの排気量 Bと入口側排気路 26からの排気量 Cとの比 B : Cを例えば 3 : 7〜2： 8の範囲に調整する。この場合，出口側排気路 35からの排気量 Bと入口側排気路 26からの排気量 Cとの比 B： Cの調整は次のようにして行うことができる。

[0037] 即ち，先ず前述のように開度調整蓋 28の角度 Θによって入口側排気路 26の開度を調整することにより，浸炭室 1内の圧力を所望の炉圧に調整しておく。そして，入口側排気路 26の開度を固定して浸炭室 1内の圧力を所望の炉圧に維持しながら，浸炭室 10の内部への変成ガスの供給量 Aを変化させる。また一方で，このように浸炭室 10の内部への変成ガスの供給量 Aを変化させたことに伴う出口側排気路からの排気量 Bの変化と，入口側排気路カもの排気量 (A—B)の変化を調べる。そして，所望の炉圧下（例えば 5〜： LOmmAq程度の陽圧）における浸炭室 10の内部への変成ガスの供給量圧に対する，出口側排気路 35からの排気量 Bと入口側排気路 26からの排気量 (A—B)との比 B : (A—B)の関係を予め調べておく。

[0038] そして，後述するようにワーク Wを実際に処理する際には，このように予め調べておいた浸炭室 10の内部への変成ガスの供給量 Aに対する，出口側排気路からの排気量 Bと入口側排気路からの排気量 Cとの比 B： Cの関係に従、，給気路 25から浸炭室 10の内部に供給する変成ガスの供給量 (流量) Aと炉圧を調整することによって，出口側排気路 35からの排気量 Bと入口側排気路 26からの排気量 Cとの比 B： Cを所望の範囲（例えば 3 : 7〜2： 8の範囲）に制御する。この場合，所定の関係に従って変成ガスの供給量 Aを調整すれば良いので，オペレータの経験やカンに頼ることなく，浸炭室 10の内部雰囲気を入口側と出口側へ所望の割合で排気することが可能となる。

[0039] 更にまた，図示しないヒータの加熱により，予熱ゾーン 15,浸炭ゾーン 16,拡散ゾーン 17及び焼き入れ加熱ゾーン 18は，それぞれ任意の雰囲気温度に加熱され，例えば予熱ゾーン 15,浸炭ゾーン 16及び拡散ゾーン 17は，約 930°C程度の雰囲気温度に維持され，焼き入れ加熱ゾーン 18は，約 930°C程度の雰囲気温度に維持される。

[0040] ここで，前述のように給気路 25から浸炭室 10の内部に変成ガスが供給される一方で，搬入室 11に設けられた入口側排気路 26と油槽室 12に設けられた外気取入れ路 35を通じて，浸炭室 10の入口側と出口側の両方から内部雰囲気が排気されているが，所望の炉圧下 (例えば 5〜： LOmmAq程度の陽圧）において変成ガスの供給量 Aを調整することによって，出口側排気路 35からの排気量 Bと入口側排気路 26からの排気量 Cとの比 B： Cが所望の範囲（例えば 3： 7〜2： 8の範囲）に制御されて、るので，他のゾーン 15〜17に比べて温度の低い焼き入れ加熱ゾーン 18においても， CP が高くなることがほとんどなく，予熱ゾーン 15,浸炭ゾーン 16,拡散ゾーン 17及び焼き入れ加熱ゾーン 18のいずれにおいても所望の CP (例えば 0. 8%)に保たれる。

[0041] そして，このように浸炭室 10の内部に浸炭雰囲気を形成する一方で，扉 20を開けて搬入室 11内に自動車部品などのワーク Wを入れ，搬入室 11から浸炭室 1内にヮーク Wを搬入する。そして，浸炭室 10の内部において，ワーク Wを入口側から出口側に向って順次搬送し，予熱ゾーン 15,浸炭ゾーン 16,拡散ゾーン 17及び焼き入れ加熱ゾーン 18のおいて，予熱，浸炭，拡散及び焼き入れの各処理を順次施す。この場合，前述のように予熱ゾーン 15,浸炭ゾーン 16,拡散ゾーン 17及び焼き入れカロ熱ゾーン 18のいずれにおいても所望の CP (例えば 0. 8%)に保たれているので，ヮーク Wの浸炭処理を正確に制御することができる。

[0042] 次に，こうして浸炭室 1内にて浸炭処理されたワーク Wを，扉 22を開いて油槽室 12 に搬入し，油焼き入れする。そして，油焼き入れ処理の終了後，扉 21を開き，ワーク Wを油槽室 12から搬出する。

[0043] このように扉 21が開かれた際，または，扉 22が開閉された際などには，油槽室 12 や浸炭室 1の内部などが一時的に負圧になる場合がある。そのような場合は，先に図 3で説明した外気取入れ路 35において蓋 40が開くことにより，外気取入れ路 35から油槽室 12の内部に外気が取り込まれる。その際，パーナ 41の着火により，油槽室 12 の内部には酸素が取除かれた状態の外気が入り込むので，爆発等の危険が回避される。

[0044] 以上，本発明の好適な実施の形態の一例を示したが，本発明はここで説明した形態に限定されないことは勿論であり，適宜変更実施することが可能である。本実施の形態においては，外気取入れ路 35から出口側排気路 36を分岐させた構成としたが ,これら外気取入れ路 35と出口側排気路 36は別々に構成しても良い。また，出口側排気路 36の全体を所定の内径 Lを有する円筒パイプ 46によって構成しても良い。 [0045] 搬入室 11の前や油焼き入れする油槽室 12の後には，ワーク Wの搬入出時に不活性 (不燃性)ガスによってパージされるパージ室や，カーテンパーナなどを設けても良い。また，浸炭室 10の内部には，ヒータの他，ファンなどを備えている場合もある。また，連続ガス浸炭装置 1内におけるワーク Wの搬送は，ローラーハースコンペァゃプッシャなどで適宜行うことができる。

[0046] ところで，上記の構成 (例えば図 3に示した外気取入れ路 35,出口側排気路 36等の構成）にあっては，例えばワークを浸炭室 10から油槽室 12に移動させる際に油槽室 12の扉 22が開かれた際などに，油槽室 10や浸炭室 12内が負圧になったとき，外気取入れ路 35だけでなく，出口側排気路 36からも外気が流入するおそれがある。その場合は，出口側排気路 36の出口端に設置されたパイロットパーナ 50によって，出口側排気路 36から流入する外気中の酸素を燃焼に消費させ，酸素の流入を防止できると考えられる。しかし，酸素の流入をさらに効果的に防止したい場合は，例えば図 4に示すように，出口側排気路 36の入口端を外気取入れ路 35の途中において，出口側排気路 36の出口端をパーナ 41と開閉機構 42の蓋 40との間に接続しても良い。このようにすると，外気取入れ路 35から流入する酸素だけでなく，出口側排気路 36 力も流入する酸素も，同一のパーナ 41によって燃焼に消費させることができる。従つて，油槽室 10や浸炭室 12に酸素が流入することをより確実に防止できる。

[0047] 図 4に示した外気取入れ路 35は，上述した外気取入れ路 35 (図 3参照）と同様に，外気取入れ路本体 37,円錐部 38,円周部 39からなり，連続ガス浸炭装置 1内（油槽室 12)に外気を取り入れる構成となっており，内方には蓋 40及びパーナ 41が配置されている。なお，本実施形態において，パーナ 41と浸炭室 10の間において外気取り入れ路 35を開閉させる開閉機構 62は，蓋 40と蓋 40を昇降させる図示しない昇降機構とを備えた構成となって、る。

[0048] パーナ 41は，外気取入れ路 35から取り入れられる外気に対して可燃ガス (炭化水素ガス (C H；) )を噴射する。パーナ 41は，例えばリングパーナ，カーテンパーナ等

m n

であり，可燃ガスを噴射する複数の噴射口 41aを備えている。噴射口 41aは，円周部 39の中央部を囲むようにして，互いに同じ高さにお!、て環状に並べて設けられて!/ヽる。即ち，外気取入れ路 35を通過する外気に対して，周囲全体カゝら可燃ガスを供給し，外気と可燃ガスを効率的に混合できる構成になっている。なお，開閉機構 62の蓋 40は，このパーナ 41と外気取入れ路 35の外気取り入れ時の入口端である開口（円周部 39の上端部開口） 35aとの間を開閉するように備えられて！/ヽる。

[0049] 出口側排気路 36は，外気取入れ路本体 37の側面に連通する筒状の出口側排気路基体 45と，この出口側排気路基体 45の先端に接続された略直管状の円筒パイプ 46と，円筒パイプ 46の先端に接続され円周部 39の側面に連通する筒状の第二の出口側排気路基体 67とで構成されている。即ち，出口側排気路 36は，外気取入れ路 35の側部において，外気取入れ路 35に対して分岐及び合流させられており，蓋 4 0を迂回する迂回路 (バイノス）のようになって、る。出口側排気路 36の排気時の入口端である開口 36aは，開閉機構 42の蓋 40と外気取入れ路 35の外気取り入れ時の出口端である開口（油槽室 12に接続された外気取入れ路本体 37の下端部開口） 35 bとの間において，外気取入れ路 35の途中に接続されている。出口側排気路 36の排気時の出口端である開口 36bは，パーナ 41と開閉機構 42の蓋 40との間において ,外気取入れ路 35の途中に接続されている。

[0050] 円筒ノィプ 46は所定の内径 Lを有しており，円筒パイプ 46の開口面積は，出口側排気路基体 45,第二の出口側排気路基体 67や外気取入れ路本体 37の開口面積よりも小さく設定されている。また，円筒パイプ 46は，外気取入れ路 35の外側において，外気取入れ路 35と並列に並ぶように配置されて、る。

[0051] 出口側排気路 36の開口 36bの近傍には，出口側排気路 36によって排気される内部雰囲気を着火させるためのパイロットパーナ 70が備えられて、る。このパイロットバーナ 70は，噴射口 41aの近傍に配置しても良い。例えば，開口 36bと開口 36bの上方に位置する噴射口 41aとの間に配置すると良い。そうすれば，パイロットパーナ 70 によって，噴射口 41aから噴射される可燃ガスを着火させることもできる。即ち，パイ口ットパーナ 70を，パーナ 41の着火用のパイロットパーナとして兼用できる。

[0052] 力かる構成においては，外気取入れ路 35が蓋 40によって閉じられている場合，油槽室 12内の雰囲気は，油槽室 12から開口 35bを通じて外気取入れ路 35に流入し，開口 35bと蓋 40との間において出口側排気路 36に流入し，さらに，出口側排気路 3 6から蓋 40とパーナ 41との間において外気取入れ路 35に流入し，外気取入れ路 35 の開口 35aを通じて，連続ガス浸炭装置 1の外部に排気される。こうして，外気取入れ路 35の開口 35b,出口側排気路 36,開口 35aを通じて排気が行われる。従って，浸炭室 10内の内部雰囲気は，油槽室 12,外気取入れ路 35の開口 35b,出口側排気路 36,開口 35aをこの順に通過して，連続ガス浸炭装置 1の外部に排気される。出口側排気路 36から排気される内部雰囲気の量は，内径 Lに比例して規制される。

[0053] また，出口側排気路 36から排気された内部雰囲気は，排気直後にパイロットバーナ 70によって着火させ，燃焼させることができる。即ち，内部雰囲気に含まれていた可燃性の炭化水素ガス (CH)や一酸ィ匕炭素ガス (CO)が，入口側排気路 26,出口側排気路 36の出口付近においてそれぞれ燃焼させられ，外気中の酸素 (O )と化合

2 して二酸化炭素ガス (CO )と水蒸気 (H O)にされてから，連続ガス浸炭装置 1の外

2 2

部に安全に放出させられる。なお，外気取入れ路 35が蓋 40によって閉じられているとき，パーナ 41は着火させる必要は無いので，パーナ 41による可燃ガスの噴射は停止させることが望ましい。ノィロットパーナ 50は常時作動させておき，排気された内部雰囲気が常に着火されるようにしても良ヽ。

[0054] 一方，油槽室 12が負圧になったとき，外気取入れ路 35が開かれ，油槽室 12の内部に外気が入り込める状態では，パーナ 41から可燃ガスが噴射され，ノィロットバーナ 70によってパーナ 41が着火させられる。即ち，外気取入れ路 35の開口 35aから入り込む外気中の酸素 (O )が，パーナ 41から噴射される可燃ガスの燃焼に消費さ

2

れ，二酸化炭素 (CO )と水分 (H O)が生成される。こうして，酸素が二酸化炭素 (C

2 2

O )と水分 (H O)にされた状態の外気が，外気取入れ路 35を通じて油槽室 12の内

2 2

部に取り入れられるようになる。

[0055] また，油槽室 12が負圧になったとき，上記のように外気取入れ路 35から油槽室 12 の内部に外気が取り込まれる際には，同時に，出口側排気路 36からも外気が油槽室 12に流入するが，この出口側排気路 36に流入する外気は，予めパーナ 41を通過し ,パーナ 41の燃焼に利用される。即ち，出口側排気路 36を通じて油槽室 12に向かう外気においても，外気中の酸素が可燃ガスの燃焼に消費され，二酸化炭素と水蒸気が生成される。こうして，酸素が二酸ィ匕炭素又は水蒸気にされた状態で，出口側排気路 36から油槽室 12の内部に入り込む。 [0056] このように，外気取入れ路 35から流入する外気，及び，出口側排気路 36から流入する外気に対して，パーナ 41から可燃ガスを噴射し，可燃ガスを燃焼させることで，外気が外気取入れ路 35又は出口側排気路 36を介して油槽室 12や浸炭室 10に流入する前に，外気中の酸素を可燃ガスの燃焼に消費させ，二酸化炭素と水蒸気の状態にすることができる。従って，油槽室 12や浸炭室 10内の酸素 (O )濃度が上昇す

2

ることを確実に防止でき，油槽室 12内や浸炭室 10内を実質的に無酸素状態に維持できる。即ち，ワークを酸化させるおそれがある活性状態の酸素を低減させ，不活性である二酸ィ匕炭素と水蒸気の状態にすることができる。これにより，ワークの酸ィ匕を防止でき，ワークの変色等の品質劣化を効果的に防止できる。

[0057] また，例えば，出口側排気路 36をパーナ 41と蓋 40の間に接続しない場合 (例えば出口側排気路基体 67を設けず，円筒パイプ 46の先端を外気中に開口させた場合（図 3参照)）において，出口側排気路 36から流入する外気中の酸素をより確実に燃焼に消費させるためには，出口側排気路 36にもパーナ 41を別個に設ける必要があるが，図 4に示したように，出口側排気路 36をパーナ 41と蓋 40の間に接続させるようにすれば，出口側排気路 36に対してパーナ 41を別に設ける必要が無くなる。即ち，外気取入れ路 35から取り入れられる外気中の酸素と，出口側排気路 36から流入する外気中の酸素とを，外気取入れ路 35に設けた同一のパーナ 41によって燃焼に消費させることができる。従って，設備コストの低減を図ることができる。

[0058] 以上の実施形態では，出口側排気路 36の入口端である開口 36aは，外気取入れ路 35の途中に接続した構成としたが，開口 36aは連続ガス浸炭装置 1の内部（油槽室 12)に対して直接接続しても良い。即ち，内部雰囲気が油槽室 12から出口側排気路 36へ，外気取入れ路 35を介さずに直接流入する構成にしても良い。また，出口側排気路 36の全体を所定の内径 Lを有する円筒パイプによって構成しても良い。

[0059] 以上の実施形態において図 3,図 4に例示した形態では，出口側排気路 36は外気取入れ路 35の外側に配置され，開口 36a, 36bは外気取入れ路 35の側部に接続されている構成としたが，例えば図 5に示すように，出口側排気路 36は外気取入れ路 3 5の内側に配置させ，開口 36a, 36bは外気取入れ路 35の内部において，外気取入れ路 35に接続させることもできる。図 5において，出口側排気路 36は，蓋 40に取り付けられた円筒パイプ 80によって構成されている。円筒パイプ 80は，所定の内径 L'を有する略直管状のパイプであり，例えば平面視において略円形をなす蓋 40の中央部を上下に貫通するように備えられている。円筒パイプ 80の下端部開口，即ち，出口側排気路 36の入口端である開口 36aは，蓋 40の下方において，蓋 40の下面と外気取入れ路 35の開口 35bとの間に設けられている。円筒パイプ 80の上端部開口，即ち，出口側排気路 36の出口端である開口 36bは，蓋 40の上方において，蓋 40の上面とパーナ 41との間に設けられている。即ち，この出口側排気路 36は，外気取入れ路 35の内部におヽて，外気取入れ路 35に対して分岐及び合流させられてヽる。

[0060] 円筒パイプ 80は，開閉機構 42の図示しない昇降機構の駆動により，蓋 40の上下移動に伴って，蓋 40と一体的に昇降移動させられる。このように円筒ノイブ 80が昇降する間も，開口 36aは常に蓋 40と開口 35bとの間に配置され，開口 36bは常に蓋 40とパーナ 41との間に配置されるようになっている。従って，蓋 40より下方の空間と上方の空間は，出口側排気路 36を介して常に連通させられている。即ち，蓋 40が下降させられ，外気取入れ路 35が蓋 40によって閉じられているときも，油槽室 12内の雰囲気は，外気取入れ路 35の開口 35b,出口側排気路 36,開口 35aを通じて排気することができる。排気される内部雰囲気の量は内径 L'に比例して規制される。蓋 4 0が上昇させられ，外気取入れ路 35が開かれると，外気取入れ路 35から油槽室 12 の内部に外気が入り込める状態になり，同時に，出口側排気路 36からも外気が油槽室 12に流入するが，この出口側排気路 36に流入する外気は，予めパーナ 41を通過し，パーナ 41の燃焼に利用される。このように，力かる構成においても，出口側排気路 36を通る外気に含まれる酸素を燃焼に消費させた状態で，油槽室 12及び浸炭室 10に流入させることができる。

[0061] 以上の実施形態では，外気取入れ路 35は油槽室 12の上面に取り付けられており ,油槽室 12の天井部において外気を流入させ，また，油槽室 12の天井部から出口側排気路 36を介して内部雰囲気を排出させる構成としたが，外気取入れ路 35は油槽室 12の側面に取り付けても良い。即ち，油槽室 12の側部において外気を流入させ，また，油槽室 12の側部力も出口側排気路 36を介して内部雰囲気を排出させるように構成しても良い。 [0062] 外気取入れ路 35のパーナ 41は複数備えても良い。例えば図 6に示すように， 2個のパーナ 41を上下に並べて備え，複数の噴射口 41aを上下 2段において環状に設けても良い。さらに，油槽室 12内の圧力，即ち油槽室 12に吸い込まれる外気の流量に応じて，可燃ガスを噴射する噴射口 41aの個数を調節するようにしても良い。例えば吸い込まれる外気の流量が少ないときは， 2個のパーナ 41のうち 1つのみから可燃ガスを噴射させ，吸い込まれる外気の流量が多いときは， 2個のパーナ 41から共に可燃ガスを噴射させるようにしても良、。

[0063] 以上の実施形態では，雰囲気熱処理装置として，ワーク Wの浸炭処理を行う連続ガス浸炭装置 1を例示したが，本発明は，浸炭処理以外の熱処理を行う他の様々な雰囲気熱処理装置においても適用することができる。雰囲気熱処理装置は，例えば浸炭窒化処理を行う浸炭窒化装置，あるいは窒化処理を行う窒化装置などであっても良い。また，鋼材の表面熱処理を行うものに限定されず，一般的な熱処理を行うもの，例えば調質を行う連続ガス調質装置等であっても良い。即ち，焼なまし，焼入れ ,焼戻し等の熱処理を行うものでも良い。また，連続式の熱処理装置には限定されず , ノツチ式の熱処理装置であっても良い。

[0064] 浸炭室 10は，予熱ゾーン 15,浸炭ゾーン 16,拡散ゾーン 17及び焼き入れ加熱ゾーン 18を備える構成としたが，浸炭室 10内の構造は力かるものに限定されない。また以上の実施形態では，熱処理室の一例として，浸炭が行われる浸炭室 10を例示したが，熱処理室は雰囲気熱処理装置の種類に応じて適宜変更可能であり，例えば浸炭窒化室，窒化室，調質を行う熱処理室等であっても良い。

実施例 1

[0065] 図 1等で説明した連続ガス浸炭装置において，出口側排気路の内径 L (円筒パイプの内径 L)を 2Z8B, 3/8B, 4Z8B及び 6Z8B(Bはインチの意味）とし，出口側排気路をそれら各内径 Lの円筒パイプで構成した場合において，浸炭室の内部への変成ガスの供給量 Aに対する，出口側排気路カの排気量 Bと入口側排気路カの排気量 Cとの比 B： Cの関係を調べた。

[0066] 先ず，入口側排気路の開度を調整し，浸炭室内の圧力（炉圧）が 5mmAqとなるように調整した。そして，炉圧 5mmAqの状態において，供給量 Aと入口側排気路からの排気量 Cとの関係を調べたところ，図 7のようになった。また，供給量 Aと出口側排気路からの排気量 Bとの関係を調べたところ，図 8のようになった。

[0067] 次に，入口側排気路の開度を調整し，浸炭室内の圧力（炉圧）が 8mmAqとなるように調整した。そして，炉圧 8mmAqの状態において，供給量 Aと入口側排気路からの排気量 Cとの関係を調べたところ，図 9のようになった。また，供給量 Aと出口側排気路からの排気量 Bとの関係を調べたところ，図 10のようになった。

[0068] 更に，入口側排気路の開度を調整し，浸炭室内の圧力（炉圧）が lOmmAqとなるように調整した。そして，炉圧 lOmmAqの状態において，供給量 Aと入口側排気路力もの排気量 Cとの関係を調べたところ，図 11のようになった。また，供給量 Aと出口側排気路からの排気量 Bとの関係を調べたところ，図 12のようになった。

[0069] これら図 7〜図 12から，次のことが分った。即ち，炉圧及び出口側排気路の内径 L が一定ならば，入口側排気路カもの排気量ま，浸炭室の内部への変成ガスの供給量 Aに比例する。入口側排気路カもの排気量ま，出口側排気路の内径 Lが小さくなるほど多くなる。出口側排気路カもの排気量 Bは，炉圧と出口側排気路の内径しのみに依存し，浸炭室の内部への変成ガスの供給量 Aに依存しない。出口側排気路力もの排気量 Bは，炉圧の上昇に伴って増加する。出口側排気路からの排気量 Bは ,内径 Lが大きくなるほど多くなる。

[0070] また，炉圧 8mmAqの状態における，浸炭室の内部への変成ガスの供給量 Aに対する，出口側排気路カの排気量 Bと入口側排気路カの排気量 Cとの比 B : Cの関係は，図 13のようになった。図 13に，排気量 Cとの比 B : Cが 3 : 7〜2 : 8となる適正範囲（BZAが 30〜20%となる範囲）を示した。

実施例 2

[0071] 出口側排気路 36の出口端である開口 36bをパーナ 41と蓋 40との間で外気取入れ路 35に接続した構成を有する連続ガス浸炭装置 1において，ワークの浸炭処理を実施した。そして，浸炭処理中の油槽室 12内の酸素濃度を測定し，浸炭処理後のヮークの状態を確認した。その結果，油槽室 12内の酸素（O )濃度は，約 0. 4%〜0. 5

2

%に抑えることができた。浸炭処理後のワークは変色が少なく，良好な状態であった [0072] (比較例）

出口側排気路 36の出口端である開口 36bを外気取入れ路 35に接続せず，外気に開放させた構成とし，その他の点については上記連続ガス浸炭装置 1とほぼ同様の構成を有する連続ガス浸炭装置において，ワークの浸炭処理を実施した。その結果 ,油槽室 12内の酸素濃度は，約 1. 5%〜1. 8%であり，上記実施例 1と比較して高い濃度であった。浸炭処理後のワークには，全体的に黒い変色がみられた。

産業上の利用可能性

[0073] 本発明は，例えば自動車部品などのワークの浸炭処理，調質などに利用できる。

Claims

請求の範囲

[1] 変成ガスが供給される熱処理室の入口側から内部雰囲気を排気する入口側排気路と，出口側力排気する出口側排気路を設け，

前記入口側排気路の開度を調整する開度調整蓋を装着し，

前記出口側排気路の一部もしくは全部を，所定の内径を有するパイプで構成したことを特徴とする，雰囲気熱処理装置。

[2] 前記熱処理室の入口側に，前記熱処理室にワークを搬入する搬入室を設け，この搬入室に前記入口側排気路を設けたことを特徴とする，請求項 1の雰囲気熱処理装置

[3] 前記熱処理室の出口側に，ワークを油焼き入れする油槽室を設け，この油槽室に前記出口側排気路を設けたことを特徴とする，請求項 1の雰囲気熱処理装置。

[4] 外気を取り入れる外気取入れ路を設け，

前記外気取り入れ路を開閉させる開閉機構を備えたことを特徴とする，請求項 1の雰囲気熱処理装置。

[5] 前記熱処理室の出口側に，ワークを油焼き入れする油槽室を設け，この油槽室に前記外気取入れ路を設けたことを特徴とする，請求項 4の雰囲気熱処理装置。

[6] 前記出口側排気路の入口端を，前記開閉機構と前記外気取入れ路の出口端との間において，前記外気取り入れ路に接続したことを特徴とする，請求項 4の雰囲気熱処理装置。

[7] 前記外気取入れ路力取り入れられる外気中の酸素を燃焼に消費させるバーナを設け，

前記開閉機構を前記パーナと前記外気取入れ路の出口端との間に備え，前記出口側排気路の出口端を，前記パーナと前記開閉機構との間において，前記外気取り入れ路に接続したことを特徴とする，請求項 6の雰囲気熱処理装置。

[8] 前記出口側排気路を前記開閉機構に取り付けたことを特徴とする，請求項 4の雰囲気熱処理装置。

[9] 前記出口側排気路によって排気される内部雰囲気を着火させるパイロットパーナを備えることを特徴とする，請求項 1の雰囲気熱処理装置。

[10] 前記熱処理室は浸炭室であることを特徴とする，請求項 1の雰囲気熱処理装置。

[11] 変成ガスが供給される熱処理室の入口側から内部雰囲気を排気する入口側排気路と，出口側力排気する出口側排気路を設け，

前記入口側排気路の開度を調整する開度調整蓋を装着し，

前記出口側排気路の一部もしくは全部を，所定の内径を有するパイプで構成した雰囲気熱処理装置を運転する方法であって，

前記開度調整蓋によって前記入口側排気路の開度を調整することにより，前記熱処理室内の圧力を所望の炉圧に調整した際の，変成ガスの供給量 Aに対する，前記出口側排気路からの排気量 Bと入口側排気路カもの排気量 Cとの比 B：じの関係を予め調べておき，

ワークを処理する際には，前記変成ガスの供給量 Aと炉圧を調整して，前記出口側排気路からの排気量 Bと前記入口側排気路カの排気量 Cとの比 B： Cを所望の範囲に制御することを特徴とする，雰囲気熱処理装置の運転方法。

[12] 前記雰囲気熱処理装置は，外気を取り入れる外気取入れ路を備え，

前記外気取入れ路を開いたとき，外気中の酸素を燃焼に消費させてから，前記外気取入れ路を通じて前記外気を取り入れることを特徴とする，請求項 11の雰囲気熱処理装置の運転方法。

[13] 装置内が負圧になったときに前記出口側排気路を通じて前記装置内に外気が流入する際，前記出口側排気路に流入する外気中の酸素を燃焼に消費させることを特徴とする，請求項 12の雰囲気熱処理装置の運転方法。

[14] 前記外気取入れ路から取り入れられる外気中の酸素と，前記出口側排気路から流入する外気中の酸素とを，同一のパーナによって燃焼に消費させることを特徴とする，請求項 13の雰囲気熱処理装置の運転方法。

[15] 前記出口側排気路によって排気される内部雰囲気を，パイロットパーナによって着火させることを特徴とする，請求項 11の雰囲気熱処理装置の運転方法。

[16] 前記熱処理室は浸炭室であることを特徴とする，請求項 11の雰囲気熱処理装置の運転方法。