(57)【要約】【課題】油槽を用いた焼入れ後のワークにおいて特性のバラツキ等の問題が生じ難い熱処理装置を提供する。【解決手段】熱処理装置は、熱処理炉１と、フレームカーテン形成機構３と、ガス噴射機構４とを備える。熱処理炉１は、ワークの焼入れに使用される油槽１１と、焼入れ後のワークが搬出される搬出口１２とを持つ。フレームカーテン形成機構３は、熱処理炉１の搬出口１２を炎で塞ぐフレームカーテン３１を形成する。ガス噴射機構４は、熱処理炉１の搬出口１２からの搬出時に、フレームカーテン３１を通過した直後のワークに不活性ガスを吹き付ける。【選択図】図１
2020037747.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークの焼入れに使用される油槽と、焼入れ後のワークが搬出される搬出口と、を持った熱処理炉と、
前記搬出口を炎で塞ぐフレームカーテンを形成するフレームカーテン形成機構と、
前記搬出口からの搬出時に、前記フレームカーテンを通過したワークに不活性ガスを吹き付けるガス噴射機構と、
前記ワークの搬送方向における前記フレームカーテンの形成位置から前記不活性ガスの吹付け位置までの距離Ｘは、数式（１）で表される範囲内に設定されている、熱処理装置。
ｔ１・Ｃｓ≦Ｘ≦ｔ２・Ｃｓ・・・式（１）  
ここで、Ｃｓはワークの搬送速度（ｍ／秒）であり、ｔ１＝１秒、ｔ２＝１．５秒である。
【請求項２】
前記搬出口を通る搬送通路に沿ってワークを搬送する搬送機構を更に備え、
前記ガス噴射機構は、
前記搬送通路の上方位置から前記搬送通路内へ向けて不活性ガスを噴射する第１噴射部
を有する、請求項１に記載の熱処理装置。
【請求項３】
前記ガス噴射機構は、
前記搬送通路の側方位置から前記搬送通路内へ向けて不活性ガスを噴射する第２噴射部を有する、請求項１に記載の熱処理装置。
【請求項４】
前記第１噴射部には、前記フレームカーテンの形成位置へ向けた不活性ガスの流れを遮断する遮蔽板が設けられている、請求項２又は３に記載の熱処理装置。
【請求項５】
前記ワークはワーク収納具に収納され、前記ワーク収納具が前記搬送通路に沿って搬送され、
前記ガス噴射機構による不活性ガスの吹付け位置を前記ワーク収納具が通過するとき、前記ワーク収納具の上端から前記第１噴射部までの距離が、前記ワーク収納具の側端から前記第２噴射部までの距離より小さくなる様に、前記第１噴射部及び前記第２噴射部が配されている、請求項３又は４に記載の熱処理装置。
【請求項６】
前記ワーク収納具は、前記ワークが収納されると共に積み重ねられた複数の収納バスケットを含む、請求項５に記載の熱処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークの焼入れに使用される油槽を持った熱処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱処理装置において、焼入れに使用される油槽は通常、熱処理炉内に設けられている（例えば、特許文献１参照）。熱処理炉内では、高温に熱せられたワークが油槽に浸されることにより、ワークの焼入れが行われる。その後、ワークは、油槽から引き揚げられ、油切りされた後に熱処理炉の搬出口から搬出される。
【０００３】
この様な熱処理装置では通常、搬出口からの空気の侵入を阻止するべく、搬出口を炎で塞ぐフレームカーテンが形成される。そして、熱処理炉内への空気の侵入が阻止されることにより、熱処理炉内での雰囲気の乱れや爆発が防止される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１２４６２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記熱処理装置においては、熱処理炉からの搬出時であってワークがフレームカーテンを通過した際に、ワーク表面に付着している焼入れ油に炎が引火する虞があった。この様な引火により焼入れ油が燃焼した場合、ワークの状態（例えば、ワークの硬度など）に変化が生じ、熱処理後のワークにおいて特性のバラツキ等の問題が生じる虞があった。
【０００６】
そこで本発明の目的は、油槽を用いた焼入れ後のワークにおいて特性のバラツキ等の問題が生じ難い熱処理装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る熱処理装置は、熱処理炉と、フレームカーテン形成機構と、ガス噴射機構とを備える。熱処理炉は、ワークの焼入れに使用される油槽と、焼入れ後のワークが搬出される搬出口とを持つ。フレームカーテン形成機構は、熱処理炉の搬出口を炎で塞ぐフレームカーテンを形成する。ガス噴射機構は、熱処理炉の搬出口からの搬出時に、フレームカーテンを通過した直後のワークに不活性ガスを吹き付ける。
【０００８】
上記熱処理装置によれば、ワークがフレームカーテンを通過した際に、ワーク表面に付着している焼入れ油に炎が引火したとしても、その炎は、不活性ガスにより即座に消火される。従って、ワークは、フレームカーテンの炎の影響を受け難い。即ち、ワークの搬出時において、ワークの状態（例えば、ワークの硬度など）に変化が生じ難い。
【０００９】
上記熱処理装置の具体的な構成において、熱処理装置は、搬出口を通る搬送通路に沿ってワークを搬送する搬送機構を更に備える。そして、ガス噴射機構は、搬送通路の上方位置から搬送通路内へ向けて不活性ガスを噴射する第１噴射部と、搬送通路の側方位置から搬送通路内へ向けて不活性ガスを噴射する第２噴射部とを有する。この構成によれば、ワークに対し、不活性ガスを効率良く吹き付けることが可能になる。
【００１０】
より具体的な構成において、第１噴射部には、フレームカーテンの形成位置へ向けた不活性ガスの流れを遮断する遮蔽板が設けられている。この構成によれば、フレームカーテンが、上方へ吹き上がる炎の到達点が不活性ガスにより押し下げられるといった影響を受け難くなる。
【００１１】
より具体的な他の構成において、ワークはワーク収納具に収納され、ワーク収納具が搬送通路に沿って搬送される。そして、ガス噴射機構による不活性ガスの吹付け位置をワーク収納具が通過するとき、ワーク収納具の上端から第１噴射部までの距離が、ワーク収納具の側端から第２噴射部までの距離より小さくなる様に、第１噴射部及び第２噴射部が配されている。この構成によれば、ワーク収納具に収納されたワーク全体に対し、不活性ガスを効率良く吹き付けることが可能になる。一例として、ワーク収納具は、ワークが収納される複数の収納バスケットが積み重ねられたものである。
【００１２】
上記熱処理装置の他の具体的な構成において、ワークの搬送方向におけるフレームカーテンの形成位置から不活性ガスの吹付け位置までの距離Ｘは、ｔ１・Ｃｓ≦Ｘ≦ｔ２・Ｃｓの範囲内に設定されている。ここで、Ｃｓはワークの搬送速度（ｍ／秒）であり、ｔ１＝１秒、ｔ２＝１．５秒である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る熱処理装置によれば、油槽を用いた焼入れ後のワークにおいて特性のバラツキ等の問題が生じ難くなる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】熱処理装置の要部を概念的に示した破断側面図である。
【図２】（ａ）トレイ及び（ｂ）収納バスケットをそれぞれ示した斜視図である。
【図３】熱処理装置が備えるガス噴射機構の構成を示した正面図である。
【図４】第１変形例におけるガス噴射機構の構成を示した破断側面図である。
【図５】第２変形例におけるガス噴射機構の構成を示した正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について、図面に沿って説明する。
【００１６】
［１］熱処理装置の構成
図１に示される様に、熱処理装置は、熱処理炉１と、搬送機構２と、フレームカーテン形成機構３と、ガス噴射機構４とを備える。一例として、熱処理装置は、歯車等のワークに対して浸炭処理を施す装置である。尚、以下に詳述する熱処理装置の各部構成は、浸炭処理を行うものに限らず、熱処理過程において油槽を用いた焼入れを行う種々の熱処理装置に適用することができる。
【００１７】
［１−１］熱処理炉
熱処理炉１は、搬送機構２により搬送されるワークに対し、焼入れを伴った熱処理を施すものである。具体的には、熱処理炉１は、ワークの焼入れに使用される油槽１１と、焼入れ後のワークが搬出される搬出口１２と、搬出口１２の開閉が可能な扉１３とを持つ。
【００１８】
熱処理炉１では、先ず、ワークが高温に熱せられる。本実施形態では、このとき、浸炭用のガス雰囲気中でワークが加熱されることにより、ワーク表面に炭素が浸み込む。次に、ワークは、油槽１１に貯留されている焼入れ油１１ａに浸されることにより、急激に冷却される。この様なワークの急冷により、ワークの硬度が向上する。その後、ワークは、油槽１１から引き揚げられ、油切りされる。そして、ワークは、扉１３が開かれた後、搬出口１２から搬出される。
【００１９】
［１−２］搬送機構
搬送機構２は、搬出口１２を通る搬送通路２０に沿ってワークを搬送する機構である。本実施形態において、搬送機構２は、トレイプッシャであり、ワークが載せられたトレイ２１を押し進めることにより、搬送通路２０に沿ってワークを搬送する。一例として図２（ａ）に示される様に、トレイ２１は、矩形状の枠を構成する枠板２１１と、枠内を格子状に仕切る仕切り板２１２とから形成されている。この様なトレイ２１によれば、油槽１１内において、枠板２１１で囲まれた内側を油が上下に通過することが可能となる。尚、トレイ２１の構成は、図２（ａ）に示された構成に限らず、種々の変形が可能である。
【００２０】
ワークは収納バスケット２２に収納されており、収納バスケット２２がトレイ２１に載せられている。一例として図２（ｂ）に示される様に、収納バスケット２２は、矩形状の入口が上方に開口すると共に、側壁及び底壁が網状の金属材から構成されたものである。この様な収納バスケット２２によれば、油槽１１内において、収納バスケット２２の側壁及び底壁を油が通過することができるので、収納バスケット２２へ油を流入させ、又、収納バスケット２２から油を流出させることが可能となる。更に、油槽１１からワークが引き揚げられたとき、ワークから垂れ落ちる油を、収納バスケット２２を通過させて下方へ導くことができる。
【００２１】
又、上記収納バスケット２２によれば、後述する様に不活性ガスが吹き付けられたとき、縦方向及び横方向において、収納バスケット２２へ不活性ガスを流入させ、又、収納バスケット２２から不活性ガスを流出させることが可能となる。尚、収納バスケット２２の構成は、図２（ｂ）に示された構成に限らず、種々の変形が可能である。又、ワークの収納には、収納バスケット２２に限定されない種々のワーク収納具を用いることができる。
【００２２】
本実施形態では、複数の収納バスケット２２がトレイ２１上に積み重ねられており、これらの収納バスケット２２が、ワーク収納具として、搬送通路２０に沿って搬送される。そして、搬送通路２０は、この様なワーク収納具（トレイ２１上に積み重ねられた複数の収納バスケット２２）の搬送を可能ならしめる通路である。
【００２３】
図１に示される様に、搬送通路２０は、熱処理炉１内でのワークの搬送に使用される第１通路２０ａと、搬出口１２から搬出されたワークの搬送に使用される第２通路２０ｂとを含む。本実施形態において、第２通路２０ｂは、スキッドレール２３により規定されている。そして、搬出口１２と、その近傍に位置するスキッドレール２３の端部２３ａとの間には、所定の距離が空けられており、この空間に、以下に説明するフレームカーテン形成機構３及びガス噴射機構４の一部（第３噴射部４３）が配されている。
【００２４】
［１−３］フレームカーテン形成機構
フレームカーテン形成機構３は、熱処理炉１の搬出口１２を炎で塞ぐフレームカーテン３１を形成する。本実施形態において、フレームカーテン形成機構３は、搬送通路２０の下方位置から上方へ炎を噴き上げる。又、フレームカーテン形成機構３は、搬出口１２からのワークの搬出時であって扉１３が開かれる直前に、フレームカーテン３１の形成を開始する。その後、ワークの搬出が完了して扉１３が閉じられる迄、フレームカーテン形成機構３は、フレームカーテン３１の形成を継続する。尚、フレームカーテン３１を形成するタイミングは、これに限定されるものではない。
【００２５】
［１−４］ガス噴射機構
ガス噴射機構４は、搬出口１２からの搬出時に、フレームカーテン３１を通過した直後のワークに不活性ガスを吹き付ける。具体的には、ガス噴射機構４は、フレームカーテン３１の形成位置Ｐｆに対して搬出口１２とは反対側の位置にて、ワークに不活性ガスを吹き付ける。不活性ガスとして、例えば窒素ガスが用いられる。不活性ガスは、これが熱処理炉１内に流れ込んだとしても、熱処理炉１内での雰囲気の乱れや爆発を生じないため好ましい。
【００２６】
より具体的なガス噴射機構４の構成が図３に示されている。尚、図３では、スキッドレール２３の図示が省略されている（図５において同様）。又、不活性ガスの噴射方向が矢印で示されている。図３に示される様に、ガス噴射機構４は、第１噴射部４１と、第２噴射部４２Ａ及び４２Ｂと、第３噴射部４３とを有する。ここで、第１噴射部４１は、搬送通路２０の上方位置から搬送通路２０内へ向けて下方へ不活性ガスを噴射する。第２噴射部４２Ａ及び４２Ｂの各々は、搬送通路２０の側方位置から搬送通路２０内へ向けて不活性ガスを噴射する。具体的には、第２噴射部４２Ａは、搬送通路２０の左方位置から搬送通路２０内へ向けて右方へ不活性ガスを噴射する。第２噴射部４２Ｂは、搬送通路２０の右方位置から搬送通路２０内へ向けて左方へ不活性ガスを噴射する。第３噴射部４３は、搬送通路２０の下方位置から搬送通路２０内へ向けて上方へ不活性ガスを噴射する。
【００２７】
本実施形態では、第１噴射部４１、第２噴射部４２Ａ及び４２Ｂ、並びに第３噴射部４３はそれぞれ、搬送通路２０を包囲する４本の配管４４ａ、配管４４ｂ及び４４ｃ、並びに配管４４ｄから構成されている。具体的には、これらの配管４４ａ〜４４ｄは、環状に連結されると共に不活性ガスの供給配管４５に連結されている。又、配管４４ａ〜４４ｄの各々の側壁には、搬送通路２０の方を向いて開口した複数の貫通孔（不活性ガスの噴射口）が設けられている。そして、供給配管４５を通じて配管４４ａ〜４４ｄに不活性ガスが供給されることにより、貫通孔から不活性ガスが噴射される。尚、配管４４ａ〜４４ｄ並びに供給配管４５には、不活性ガスの流れの制御を可能ならしめる電磁弁等が設けられていてもよい。又、ガス噴射機構４の構成は、上述した構成に限らず、種々の変形が可能である。
【００２８】
本実施形態において、ガス噴射機構４は、搬出口１２からのワークの搬出時であって扉１３が開かれた直後に、不活性ガスの噴射を開始する。その後、フレームカーテン３１をワークが通過し終える迄、ガス噴射機構４は、不活性ガスの噴射を継続する。尚、不活性ガスを噴射するタイミングは、これに限定されるものではない。
【００２９】
上記ガス噴射機構４によれば、ワークがフレームカーテン３１を通過した際に、ワーク表面に付着している焼入れ油１１ａに炎が引火したとしても、その炎は、不活性ガスにより即座に消火される。従って、ワークは、フレームカーテン３１の炎の影響を受け難い。即ち、ワークの搬出時において、ワークの状態（例えば、ワークの硬度など）に変化が生じ難い。よって、油槽１１を用いた焼入れ後のワークにおいて特性のバラツキ等の問題が生じ難い。
【００３０】
ガス噴射機構４による上方及び側方からの不活性ガスの吹付け位置Ｐｇ（図１参照）は、フレームカーテン３１の通過後、ｔ１≦ｔ≦ｔ２（ここで、ｔ１＝１秒、ｔ２＝１．５秒）で規定される時間ｔ後にワークが到達する位置に設定されることが好ましい。この位置は、ワークの搬送速度Ｃｓ（ｍ／秒）に応じて、適宜設定される。即ち、搬送通路２０に沿う方向（搬送方向）におけるフレームカーテン３１の形成位置Ｐｆから吹付け位置Ｐｇまでの距離Ｘは、ｔ１・Ｃｓ≦Ｘ≦ｔ２・Ｃｓの範囲内で設定されることが好ましい。不活性ガスが及ぼし得るフレームカーテン３１への影響を防止するという観点から、距離ＸはＸ≧ｔ１・Ｃｓ（ｔ１＝１秒）を満たすことが好ましい。又、ガス噴射機構４による消火を効率良く行うという観点から、距離ＸはＸ≦ｔ２・Ｃｓ（ｔ２＝１．５秒）を満たすことが好ましい。
【００３１】
本実施形態では、搬送通路２０の左右に配された配管４４ｂ及び４４ｃが、それらの下端部をクランク状に屈曲させた状態で、搬送通路２０の下方に配された配管４４ｄに連結されている。これにより、第３噴射部４３がフレームカーテン形成機構３に隣接する一方で、第１噴射部４１並びに第２噴射部４２Ａ及び４２Ｂは、第３噴射部４３に対してフレームカーテン形成機構３とは反対側へずれて配されている。
【００３２】
［２］変形例
上述した熱処理装置の変形例について説明する。
【００３３】
［２−１］第１変形例
図４に示される様に、第１噴射部４１には、フレームカーテン３１の形成位置Ｐｆへ向けた不活性ガスの流れを遮断する遮蔽板４６が設けられていることが好ましい。具体的には、遮蔽板４６は、配管４４ａに設けられた貫通孔（不活性ガスの噴射口）とフレームカーテン３１との間に介在する様に、配管４４ａに設けられている。これにより、フレームカーテン３１は、上方へ吹き上がる炎の到達点が不活性ガスにより押し下げられるといった影響を受け難くなる。
【００３４】
［２−２］第２変形例
第１噴射部４１並びに第２噴射部４２Ａ及び４２Ｂは、次の様に配されていることが好ましい（図５参照）。即ち、ガス噴射機構４による上方及び側方からの不活性ガスの吹付け位置Ｐｇ（図１参照）を、トレイ２１上に積み重ねられた複数の収納バスケット２２（本変形例において、以下、「ワーク収納具」と称す）が通過するとき、ワーク収納具の上端から第１噴射部４１までの距離Ｌ１が、ワーク収納具の左側端から第２噴射部４２Ａまでの距離Ｌ２又はワーク収納具の右側端から第２噴射部４２Ｂまでの距離Ｌ３の少なくとも何れか一方より小さくなる様に、第１噴射部４１並びに第２噴射部４２Ａ及び４２Ｂは配されることが好ましい。一例として、距離Ｌ１は９０ｍｍ、距離Ｌ２及びＬ３の各々は１６５ｍｍに設定される。尚、距離Ｌ１〜Ｌ３は、これに限らず、ワーク収納具等のサイズに応じて適宜変更することができる。
【００３５】
トレイ２１上に複数の収納バスケット２２が積み重ねられている場合、側方から吹き付けられる不活性ガスは、収納バスケット２２間を横方向に流れ易く、従ってワーク収納具の中央部に到達し易い。一方、上方から吹き付けられる不活性ガスは、収納バスケット２２内のワーク等に遮られるためワーク収納具の中央部に到達し難い。従って、上方から吹き付けられる不活性ガスがワーク収納具の中央部に到達する様、第１噴射部４１は、吹付け位置Ｐｇを通過するときのワーク収納具の上端位置に近づけられていることが好ましい。そして、この様な構成によれば、複数の収納バスケット２２に収納されたワーク全体に対し、不活性ガスを効率良く吹き付けることが可能になる。
【００３６】
上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。更に、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００３７】
１  熱処理炉
２  搬送機構
３  フレームカーテン形成機構
４  ガス噴射機構
１１  油槽
１１ａ  焼入れ油
１２  搬出口
１３  扉
２０  搬送通路
２０ａ  第１通路
２０ｂ  第２通路
２１  トレイ
２２  収納バスケット
２３  スキッドレール
２３ａ  端部
３１  フレームカーテン
４１  第１噴射部
４２Ａ、４２Ｂ  第２噴射部
４３  第３噴射部
４４ａ、４４ｂ、４４ｃ、４４ｄ  配管
４５  供給配管
４６  遮蔽板
２１１  枠板
２１２  仕切り板
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３  距離
Ｐｆ  形成位置
Ｐｇ  吹付け位置
Ｃｓ  搬送速度
Ｘ  距離
ｔ  時間
【図１】
2020037747.tif 000003
【図２】
2020037747.tif 000004
【図３】
2020037747.tif 000005
【図４】
2020037747.tif 000006
【図５】
2020037747.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】令和1年12月12日(2019.12.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークの焼入れに使用される油槽と、焼入れ後のワークが搬出される搬出口と、を持った熱処理炉と、
前記搬出口を炎で塞ぐフレームカーテンを形成するフレームカーテン形成機構と、
前記搬出口からの搬出時に、前記フレームカーテンを通過したワークに不活性ガスを吹き付けるガス噴射機構と、
前記ワークの搬送方向における前記フレームカーテンの形成位置から前記不活性ガスの吹付け位置までの距離Ｘは、数式（１）で表される範囲内に設定されている、熱処理装置。
ｔ１・Ｃｓ≦Ｘ≦ｔ２・Ｃｓ・・・式（１）  
ここで、Ｃｓはワークの搬送速度（ｍ／秒）であり、ｔ１＝１秒、ｔ２＝１．５秒である。
【請求項２】
前記搬出口を通る搬送通路に沿ってワークを搬送する搬送機構を更に備え、
前記ガス噴射機構は、
前記搬送通路の上方位置から前記搬送通路内へ向けて不活性ガスを噴射する第１噴射部
を有する、請求項１に記載の熱処理装置。
【請求項３】
前記ガス噴射機構は、
前記搬送通路の側方位置から前記搬送通路内へ向けて不活性ガスを噴射する第２噴射部を有する、請求項１又は２に記載の熱処理装置。
【請求項４】
前記第１噴射部には、前記フレームカーテンの形成位置へ向けた不活性ガスの流れを遮断する遮蔽板が設けられている、請求項２又は３に記載の熱処理装置。
【請求項５】
前記ワークはワーク収納具に収納され、前記ワーク収納具が前記搬送通路に沿って搬送され、
前記ガス噴射機構による不活性ガスの吹付け位置を前記ワーク収納具が通過するとき、前記ワーク収納具の上端から前記第１噴射部までの距離が、前記ワーク収納具の側端から前記第２噴射部までの距離より小さくなる様に、前記第１噴射部及び前記第２噴射部が配されている、請求項３又は４に記載の熱処理装置。
【請求項６】
前記ワーク収納具は、前記ワークが収納されると共に積み重ねられた複数の収納バスケットを含む、請求項５に記載の熱処理装置。