(57)【要約】【課題】ノズルヘッダの端面とノズルヘッダの開口を開閉する蓋体との間の隙間を小さく若しくは無しとすることができる熱処理炉を提供する。【解決手段】ワークＷを熱処理する熱処理炉１０であって、熱処理されるワークＷが配置される熱処理室２と、熱処理室２に冷却流体を噴射する冷却ノズル４と、熱処理室２に取り付けられ、冷却ノズル４に冷却流体を供給するノズルヘッダ５と、ノズルヘッダ５の開口５ｂを開閉する蓋体６と、ノズルヘッダ５を蓋体６に対して接近及び離間させるように、ノズルヘッダ５を移動させる移動機構７と、を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークを熱処理する熱処理炉であって、
熱処理されるワークが配置される熱処理室と、
前記熱処理室に冷却流体を噴射する冷却ノズルと、
前記熱処理室に取り付けられ、前記冷却ノズルに冷却流体を供給するノズルヘッダと、
前記ノズルヘッダの開口を開閉する蓋体と、
前記ノズルヘッダを前記蓋体に対して接近及び離間させるように、前記ノズルヘッダを移動させる移動機構と、を備えている、熱処理炉。
【請求項２】
前記移動機構は、前記ノズルヘッダに取り付けられ、前記ノズルヘッダを移動させるモータを備えており、
前記モータは、サーボモータである、請求項１記載の熱処理炉。
【請求項３】
前記ノズルヘッダと前記蓋体との間には、シール部材が設けられている、請求項１又は２に記載の熱処理炉。
【請求項４】
前記移動機構は、前記ノズルヘッダに取り付けられ、前記ノズルヘッダを移動させるシリンダを備えている、請求項１記載の熱処理炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークを熱処理する熱処理炉に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の熱処理炉では、特許文献１に示されるように、熱処理されたワークを冷却するための冷却流体が垂直方向から均一にワークに当たるよう、冷却流体は、インナーチャンバの上下の開口から格子状の整流部を介して噴射されており、その開口は、上下方向に移動する蓋体によって開閉されるようになっていた。そして、その開口は、ワークを熱処理する際には蓋体によって閉止され、ワークを冷却する際には蓋体が移動して開放されるようになっていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３３３２７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、蓋体が、インナーチャンバの開口に対して移動可能となるように、その開口を形成する端面と蓋体との間には、インナーチャンバ、整流部及び蓋体の材質の違いから生じる熱延び量の相違によって当該部品を圧迫して破損させないように、若干の隙間が形成されており、この隙間が存在することにより、ワークを熱処理する際には、隙間から熱気が逃げ、熱効率が悪化し、さらに、ワークの温度分布が悪化するという課題がある。また、ワークを冷却する際には、隙間から冷却流体が逃げ、冷却効率が悪化し、さらに、ワークの温度分布及び冷却流体の流量バランスが悪化するという課題がある。
【０００５】
そこで本発明では、冷却流体を垂直方向からワークに均一に当てる構造を、従来の格子状の整流部に変えて、複数の噴射ノズルを設けたノズルヘッダの形状とし、ノズルヘッダの端面とノズルヘッダの開口を開閉する蓋体との間の隙間を小さく若しくは無しとすることができる熱処理炉を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、
ワークを熱処理する熱処理炉であって、
熱処理されるワークが配置される熱処理室と、
前記熱処理室に冷却流体を噴射する冷却ノズルと、
前記熱処理室に取り付けられ、前記冷却ノズルに冷却流体を供給するノズルヘッダと、
前記ノズルヘッダの開口を開閉する蓋体と、
前記ノズルヘッダを前記蓋体に対して接近及び離間させるように、前記ノズルヘッダを移動させる移動機構と、を備えている。
【０００７】
前記構成によれば、移動機構がノズルヘッダを蓋体に対して接近及び離間させるようになっているので、ノズルヘッダの開口を蓋体を移動させて開閉するときには、蓋体がノズルヘッダに擦れて傷つくことがなく、また、熱処理室においてワークを熱処理又は冷却する際には、ノズルヘッダを蓋体に当接させることによって、熱の漏れを抑制することができる。その結果、熱処理炉の熱効率及び冷却効率を向上させることができ、熱処理時及び冷却時におけるワークの温度分布の悪化を防止できる。また、移動機構でノズルヘッダを蓋体に当接させる圧力を調整できる。
【０００８】
本発明は、さらに、次のような構成を備えるのが好ましい。
【０００９】
（１）前記移動機構は、前記ノズルヘッダに取り付けられ、前記ノズルヘッダを移動させるモータを備えており、
前記モータは、サーボモータである。
【００１０】
（２）前記ノズルヘッダと前記蓋体との間には、シール部材が設けられている。
【００１１】
（３）前記移動機構は、前記ノズルヘッダに取り付けられ、前記ノズルヘッダを移動させるシリンダを備えている。
【００１２】
前記構成（１）によれば、モータによってノズルヘッダを蓋体に対して移動させるので、ノズルヘッダと蓋体との間の押付圧力の調整を容易に行うことができる。また、サーボモータを使用すると、モータの軸に発生しているトルクが電流値で判明するため、常に一定の押付力となるように制御することで、熱による部材の伸縮があっても、隙間や過度の圧力を生じさせることなく、ノズルヘッダを蓋体に当接させることができる。ここで、モータによって移動させる機構としては、ラック・ピニオンやボールネジ等が挙げられる。
【００１３】
前記構成（２）によれば、ノズルヘッダと蓋体との間のシール部材によって、ノズルヘッダと蓋体との間の隙間のシール性を向上させることができる。
【００１４】
前記構成（３）によれば、シリンダによってノズルヘッダを移動させるので、移動機構の構成を簡素化することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によると、ノズルヘッダの端面とノズルヘッダの開口を開閉する蓋体との間の隙間を小さく若しくは無しとすることができる熱処理炉を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態に係る熱処理炉の概略図である。
【図２】ノズルヘッダを蓋体から離間させている状態の熱処理炉の概略図である。
【図３】蓋体を移動させている状態の熱処理炉の概略図である。
【図４】ワークを熱処理するためにノズルヘッダを移動させた状態の熱処理炉の概略図である。
【図５】ノズルヘッダを蓋体から離間させている状態の熱処理炉の概略図である。
【図６】蓋体を移動させている状態の熱処理炉の概略図である。
【図７】ワークを冷却するためにノズルヘッダを移動させた状態の熱処理炉の概略図である。
【図８】移動機構の変形例を示す熱処理炉の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１は、本発明の実施形態に係る熱処理炉の概略図である。図１に示されるように、熱処理炉１０は、単室型真空熱処理炉であり、熱処理炉１０を構成する炉体１内には、インナーチャンバ２ａが設けられている。インナーチャンバ２ａの内部の熱処理室２には、熱処理されるワークＷが設置される載置台２ｂが設けられ、ワークＷは、扉２ｃを開閉させて載置台２ｂに配置される。載置台２ｂは、隙間のあいた構造（例えば、網目状や格子状）を有しており、後述するノズルヘッダ５からの冷却流体がワークＷに十分接触できるようになっている。
【００１８】
熱処理室２の側方の一方側には、冷却流体を炉内で循環させる冷却ファン３が設けられている。冷却ファン３は、遠心式ファンであり、駆動モータ３１に連結されている。冷却ファン３は、駆動モータ３１の駆動によって回転して、インナーチャンバ２ａ内の冷却流体を軸方向に吸引、周方向に排出するようになっている。冷却ファン３の周方向外方には、ガスクーラ３２が設けられており、ガスクーラ３２は、冷却ファン３から排出された冷却流体を冷却するようになっている。
【００１９】
熱処理室２の周囲には、熱処理室２に配置されたワークＷを冷却するために冷却流体（冷却ガス）を噴射する冷却ノズル４が複数設けられている。そして、複数の冷却ノズル４は、ノズルヘッダ５に連通しており、ノズルヘッダ５が受け入れた冷却ガスを噴射するようになっている。そして、ワークＷを冷却した冷却ガスは再び、冷却ファン３で吸引され、炉体１の内部全体を循環するようになっている。また、ノズルヘッダ５は、インナーチャンバ２ａの上下に設けられた開口と密接かつスライド可能とするように設けられている。
【００２０】
冷却ガスは、例えば不活性ガスであり、窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガス等、あるいは、これらのガスの混合ガスが、ワークＷの冷却に用いられる。
【００２１】
ノズルヘッダ５の端面５ａには開口５ｂが形成されており、ノズルヘッダ５は、冷却ファン３によって排出され、ガスクーラ３２によって冷却された冷却ガスを開口５ｂから受け入れ、冷却ノズル４に供給するようになっている。
【００２２】
ノズルヘッダ５の開口５ｂは、蓋体６によって開放、閉止されるようになっている。蓋体６は、炉体１に取り付けられたモータ６１に連結されており、モータ６１によって、上下方向に移動可能となっている。
【００２３】
ノズルヘッダ５には、ノズルヘッダ５を蓋体６に対して接近及び離間させるように、ノズルヘッダ５をノズルヘッダ５の長手方向（図１の左右方向）に移動させる移動機構であるモータ７が取り付けられている。モータ７はサーボモータであり、蓋体６に対するノズルヘッダ５の押付力を管理し、また、蓋体６の移動に連動させてノズルヘッダ５の位置を制御するようになっている。モータ７は、その回転力をラック・ピニオン７ａ等の機構を使用して、ノズルヘッダ５を図１の左右方向にスライドさせるようになっている。また、ノズルヘッダ５は、その動きが左右方向のスライドに規制されるよう、レール等で保持されている。
【００２４】
ノズルヘッダ５と蓋体６とが互いに接触する部位には、パッキン等のシール部材８が配置されている。具体的には、ノズルヘッダ５の当該部位及び蓋体６の当該部位の少なくとも１つには、シール部材８が開口５ｂを囲むように取り付けられている。
【００２５】
熱処理炉１０は、次のように作動するようになっている。
【００２６】
熱処理室２内にワークＷが配置されると、ワークＷを配置する前の初期状態（図７のワークＷが配置されていない状態を参照）から、図２に示されるように、モータ７は、ノズルヘッダ５を蓋体６に対して離間させる方向に移動させる。
【００２７】
ノズルヘッダ５が蓋体６に対して所定距離離れたことをモータ７が認識すると、モータ７はノズルヘッダ５の移動を停止させる。
【００２８】
ノズルヘッダ５の移動が停止すると、図３に示されるように、モータ６１は、蓋体６がノズルヘッダ５の開口５ｂに対向するよう、蓋体６を上下方向に移動させる。
【００２９】
蓋体６の移動が終了すると、モータ７は、ノズルヘッダ５を蓋体６に対して接近させる方向に移動させる。
【００３０】
図４に示されるように、ノズルヘッダ５が蓋体６に当接し、蓋体６に対するノズルヘッダ５の押付力が所定の値となると、モータ７はノズルヘッダ５の移動を停止させる。その結果、蓋体６は、ノズルヘッダ５の開口５ｂを閉止する。そして、熱処理室２内のワークＷが加熱処理される。
【００３１】
ワークＷの加熱処理が終了すると、図５に示されるように、モータ７は、ノズルヘッダ５を蓋体６に対して離間させる方向に移動させる。
【００３２】
ノズルヘッダ５が蓋体６に対して所定距離離れたことをモータ７が認識すると、モータ７はノズルヘッダ５の移動を停止させる。
【００３３】
ノズルヘッダ５の移動が停止すると、図６に示されるように、モータ６１は、蓋体６がノズルヘッダ５の開口５ｂから離れるよう、蓋体６を上下方向に移動させる。
【００３４】
蓋体６の移動が終了すると、モータ７は、ノズルヘッダ５を蓋体６に対して接近させる方向に移動させる。
【００３５】
図７に示されるように、ノズルヘッダ５が蓋体６の片側端面に当接し、蓋体６に対するノズルヘッダ５の押付力が所定の値となると、モータ７はノズルヘッダ５の移動を停止させる。その結果、ノズルヘッダ５の端面５ａと蓋体６との隙間が閉止される。そして、冷却ファン３を起動させる。冷却ファン３から排出された冷却流体は、ガスクーラ３２によって冷却された後、ノズルヘッダ５の開口５ｂからノズルヘッダ５内に流入し、冷却ノズル４から熱処理室２内に配置されたワークＷに向けて噴射される。
【００３６】
ワークＷを冷却した冷却流体は、熱処理室２の側方に設けられた出口から排出され、冷却ファン３に吸い込まれる。冷却ファン３に吸い込まれた冷却流体は、再度冷却ファン３から排出され、ガスクーラ３２を介して、熱処理室２内に配置されたワークＷの冷却に供される。
【００３７】
前記構成の熱処理炉１０によれば、次のような効果を発揮できる。
【００３８】
（１）モータ７がノズルヘッダ５を蓋体６に対して接近及び離間させるようになっているので、ノズルヘッダ５の開口５ｂを蓋体６を移動させて開閉するときには、蓋体６がノズルヘッダ５に擦れて傷つくことがなく、また、熱処理室２においてワークＷを熱処理又は冷却する際には、ノズルヘッダ５を蓋体６に当接させることによって、熱の漏れを抑制することができる。その結果、熱処理炉１０の熱効率及び冷却効率を向上させることができ、熱処理時及び冷却時におけるワークＷの温度分布の悪化を防止できる。
【００３９】
（２）モータ７がノズルヘッダ５を蓋体６に対して接近及び離間させるようになっているので、モータ７でノズルヘッダ５を蓋体６に当接させる圧力を調整できる。例えば、ノズルヘッダ５が熱延びして過度に蓋体６に押し付けられて損傷や動作トラブルが生じたり、ノズルヘッダ５が冷却されノズルヘッダ５と蓋体６との間に隙間が生じたりすることを防止できる。なお、ノズルヘッダ５の移動方法は、例えば、外部からハンドル（図示せず）で操作することが挙げられる。
【００４０】
（３）モータ７によってノズルヘッダ５を蓋体６に対して移動させるので、ノズルヘッダ５と蓋体６との間の押付圧力の調整を容易に行うことができる。また、サーボモータを使用すると、モータ７の軸に発生しているトルクが電流値で算出されるため、算出されたトルクに基づき常に一定の押付力となるように制御することで、熱による部材の伸縮があっても、隙間や過度の圧力を生じさせることなく、ノズルヘッダ５を蓋体６に当接させることができる。ここで、モータ７によってノズルヘッダ５を移動させる機構としては、ラック・ピニオンやボールネジ等が挙げられる。
【００４１】
（４）ノズルヘッダ５と蓋体６との間のシール部材８によって、ノズルヘッダ５と蓋体６との間の隙間のシール性を向上させることができる。そして、モータ７によってノズルヘッダ５を移動させることにより、シール部材８が損傷、破損することを防止できる。
【００４２】
上記実施形態では、ノズルヘッダ５をモータ７によって移動させるようになっていたが、その他の移動機構によって移動させてもよい。図８は、移動機構の変形例を示す熱処理炉１０の概略図である。
【００４３】
図８に示されるように、変形例では、ノズルヘッダ５をシリンダ７１に接続された伸縮ロッド７１ａによって移動させるようになっており、シリンダ７１は、圧縮流体又は電動によって、ノズルヘッダ５を蓋体６に対して接近及び離間させるように、ノズルヘッダ５を図８の左右方向に移動させる。
【００４４】
本変形例によれば、シリンダ７１によってノズルヘッダ５を移動させるので、移動機構を簡素化することができる。
【００４５】
特許請求の範囲に記載された本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、各種変形及び変更を行うことも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明では、ノズルヘッダの端面とノズルヘッダの開口を開閉する蓋体との間の隙間を小さく若しくは無しとすることができる熱処理炉を提供できるので、産業上の利用価値が大である。
【符号の説明】
【００４７】
１  炉体  
２  熱処理室  
２ａ  インナーチャンバ  ２ｂ  載置台  ２ｃ  扉  
３  冷却ファン  
３１  駆動モータ  
３２  ガスクーラ  
４  冷却ノズル  
５  ノズルヘッダ  
５ａ  端面  ５ｂ  開口  
６  蓋体  
６１  モータ  
７  モータ  
７ａ  ラック・ピニオン  
７１  シリンダ  
７１ａ  伸縮ロッド  
８  シール部材  
１０  熱処理炉  
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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