(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉口扉から炉内にワークを配置し、この炉内の酸素濃度を低下させた雰囲気下で、該ワークに所定の熱処理を施す密閉式雰囲気熱処理炉であって、
前記熱処理炉は、前記炉内の酸素濃度を検出する酸素濃度センサと、前記炉口扉を開閉不能にする炉口扉ロック手段と、炉体制御手段とを備えるとともに、
前記炉内の酸素濃度が所定の値以下へ低下した際に、この酸素濃度センサの信号により前記炉体制御手段が前記炉口扉ロック手段を作動させることにより、該炉口扉が開放不能に制御され、
前記炉口扉の外面に、当該扉を開閉する扉取手が取り付けられ、前記炉口扉ロック手段として、前記酸素濃度センサからの信号により炉口扉の幅方向にスライドして前記扉取手を隠蔽する扉取手シャッタを備え、前記扉取手シャッタはスライド方向に延在するシリンダによって作動することを特徴とする密閉式雰囲気熱処理炉。
【請求項２】
前記シリンダは、エアシリンダである請求項１記載の密閉式雰囲気熱処理炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、密閉された特殊な雰囲気下で、被処理物に熱処理を施すバッチ式雰囲気熱処理炉に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、酸素分率を低下させた環境や真空等の特殊な雰囲気下で、ワーク（被処理物）に熱処理を施す装置として、イナートガスオーブン等の密閉式雰囲気熱処理炉が用いられている（特許文献１等を参照）。
【０００３】
例えば、ヒーターによって加熱したイナート（不活性）ガスを用いる熱風循環式イナートガスオーブンの場合、ワークを炉体本体内に配置するとともに、その炉体本体に設けられた炉口を炉口扉によって閉じた状態で、高温度（ＭＡＸ６００℃以上）としたイナートガスを炉体本体内で循環させることにより、ワークに熱処理を施している。
【０００４】
通常、このようなイナートガスオーブンは、その炉体本体内の処理槽に供給するイナートガスの流量を計測するため、熱処理前のパージ時の大流量を測定する流量計（パージ用流量計）と、ランニング（熱処理）中の小流量を測定する流量計（ランニング用流量計）とを装備しており、炉内にワークを配置して炉口扉を閉じた後、パージ用流量計を用いて一定時間大流量のイナートガスを処理槽内に供給し、槽内の空気をイナートガスで置換（パージ）するとともに、置換が完了したと見なされた後に、ランニング用流量計に切り替えて小流量のイナートガスを処理槽内に供給し続けながら、プログラマブルコントローラ（シーケンサ）による所定の昇温・降温動作により、ワークに熱処理を施す。
【０００５】
なお、熱処理の完了後は、槽内に外気（空気）を送り込み、処理槽内の降温と外気への置換が確認された後に、炉口扉を開けて炉内のワークを取り出す作業が行われる。
【特許文献１】特開２００３−２７９２６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、以上のような従来の密閉式雰囲気熱処理炉においては、以下のような問題があった。
１）酸素濃度がどこまで低下したか確認できないため、必要以上にパージガス等を流す必要がある。また、作業サイクルも余分にかかっている可能性がある。
２）熱処理中の酸素濃度が不明のため、バッチ毎に生産されるワークの品質にばらつきが生じる恐れがある。
３）熱処理中（完了前）に誤って炉口扉を開放してしまった場合、ワークの品質が損なわれるだけでなく、作業者にとっても火傷や酸欠等の危険性がある。
【０００７】
本発明は、上記する課題に対処するためになされたものであり、余分なパージガスやパージ時間を必要とせず、熱処理の省エネルギー化とコストダウンを達成できるとともに、炉を取り扱う作業者の安全にも配慮した密閉式雰囲気熱処理炉を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記の目的を達成するために、本発明の密閉式雰囲気熱処理炉は、炉口扉から炉内にワークを配置し、この炉内の酸素濃度を低下させた雰囲気下で、該ワークに所定の熱処理を施す密閉式雰囲気熱処理炉であって、前記熱処理炉は、前記炉内の酸素濃度を検出する酸素濃度センサと、前記炉口扉を開閉不能にする炉口扉ロック手段と、炉体制御手段とを備えるとともに、前記炉内の酸素濃度が所定の値以下へ低下した際に、この酸素濃度センサの信号により前記炉体制御手段が前記炉口扉ロック手段を作動させることにより、該炉口扉が開放不能に制御され、前記炉口扉の外面に、当該扉を開閉する扉取手が取り付けられ、前記炉口扉ロック手段として、前記酸素濃度センサからの信号により炉口扉の幅方向にスライドして前記扉取手を隠蔽する扉取手シャッタを備え、前記扉取手シャッタはスライド方向に延在するシリンダによって作動することを特徴とする。
【０００９】
本発明は、人間にとって過酷な特殊雰囲気下でワーク（被処理物）に熱処理を施す密閉式の雰囲気熱処理炉において、炉内の酸素濃度をセンサにより把握するとともに、このセンサの計測値を作業員の安全のために利用するインターロック機構を装備することによって、所期の目的を達成しようとするものである。
【００１０】
すなわち、本発明によれば、密閉式雰囲気熱処理炉に、炉内の酸素濃度を検出する酸素濃度センサを装備するとともに、炉内の酸素濃度が所定の値以下へ低下した際に、この酸素濃度センサの信号により、高温かつ酸欠状態の炉内へのアクセスを防止する炉口扉ロック手段（酸素濃度インターロック）を設けることにより、熱処理中（完了前）に作業員が誤って炉口扉を開放してしまうことを完全に防止することができる。従って、本発明の密閉式雰囲気熱処理炉は、ワークの品質が損なわれるのを防ぐだけでなく、作業者が火傷や酸欠等の危険に晒されるのを未然に防ぐことができる。
【００１１】
また、パージ中およびランニング中の炉内の酸素濃度を把握できることから、必要以上にパージガス等を流す必要がなく、またパージのための待ち時間も短縮することができる。従って、本発明の密閉式雰囲気熱処理炉は、従来の熱処理炉に比べ、省エネ・低コストで熱処理を行うことができるとともに、熱処理後のワーク品質のばらつきが少なく、製品の歩留まりを向上させることが可能となる。
【００１３】
酸素濃度センサ（あるいは酸素濃度記録計）の信号により炉口扉をインターロックする機構は、種々考えられるが、従来公知のインターロック機構では、インターロックが作動中であるかどうかの確認は、ランプや操作パネル等の表示に頼るしかなく、作業者全員（特に初心者や経験の浅い者等）にとっては確認が難しいものであった。
【００１４】
しかしながら、本発明のインターロック機構（扉取手シャッタ）によれば、炉口扉を開閉することが不能となるばかりでなく、その取手へアクセスすること自体が不能となる。従って、本発明におけるインターロック機構は、その表示性および確実性において、熱処理炉の安全性を従来の機構より飛躍的に高めることができる。
【発明の効果】
【００１５】
以上のように、本発明の密閉式雰囲気熱処理炉によれば、余分なパージガスやパージ時間を必要とせず、熱処理の省エネルギー化とコストダウンを達成できるとともに、炉を取り扱う作業者の安全を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照しつつこの発明を実施するための形態について説明する。
図１は、本発明の実施形態における密閉式雰囲気熱処理炉の構成を示す正面図である。また、図２は、この密閉式雰囲気熱処理炉の要部（炉口扉の取手部）拡大図であり、図３は、図２の部位を熱処理炉横方向から見た図である。
【００１７】
本実施形態における密閉式雰囲気熱処理炉は、ボンベなどからアルゴンガスや窒素ガス等のイナート（不活性）ガスを供給し、炉体内部でこのイナートガスを加熱し循環させるイナートガスオーブンである。
【００１８】
このイナートガスオーブンは、金属製の縦長筐体の上部に炉体本体（処理槽）を備えるもので、図１のように、この処理槽の正面開口には、槽内にワーク（被処理物）を挿入・取出しするための炉口扉１が、ヒンジ２，２を介して取り付けられている。なお、図１において、符号３は炉口扉を開閉するための扉取手、符号４はスライド可能な扉取手シャッタ、符号５は扉取手シャッタをスライドさせるエアシリンダ、符号１１は熱処理炉全体を統合的に制御する炉体制御手段（シーケンサ）の表示・操作部、符号１２は槽内温度（ヒーター）を制御する温度プログラマの表示・操作部、符号１３は槽内の温度と酸素濃度を記録する記録計、符号１４は酸素濃度計（酸素濃度センサの表示部）である。
【００１９】
また、処理槽には、供給口および排気口（図示せず）が設けられており、炉口扉１によって炉口を閉じた後、処理槽内部の空気をアルゴンガス等のイナートガスと置換（パージ）して、この処理槽内部の酸素濃度を低酸素濃度な状態（例えば、２０ｐｐｍ以下）に保って熱処理を行えるようになっている。なお、この処理槽の供給口にイナートガスあるいは外気（空気）を供給する配管とこれらを切り替える弁機構、および、イナートガスの流量を測定する流量計（大流量のパージ用流量計および小流量のランニング用流量計）とは図示を省略する。
【００２０】
また、このイナートガスオーブンには、従来公知のもの同様、図示しないシロッコファンおよびシーズヒータ等が配置されており、シーズヒータにより加熱したイナートガスをシロッコファンにより処理槽内で循環させることによって、処理槽内に配置されたワークに脱バインダー処理や焼成等の熱処理を行うように構成されている。
【００２１】
さて、本実施形態におけるイナートガスオーブンの特徴は、処理槽内の酸素濃度を検出する酸素濃度センサを装備するとともに、処理槽内の酸素濃度が所定の値（本実施形態においては２０％）以下へ低下した際に、酸素濃度計（センサ）からの信号によって炉口扉２の扉取手３を作業者から見えなくする扉取手シャッタ４が設けられている点である。
【００２２】
この扉取手シャッタ４は、図２のように、炉体制御手段（シーケンサ）の制御によるエアシリンダ５の作動によって横方向にスライドし、作業者から扉取手３を隠蔽することができるように構成されている（図２（ａ））。また、熱処理終了後には、熱処理槽内の酸素濃度が所定の値（２０％）以上に回復したのをシーケンサが確認した時、前記エアシリンダ５の逆方向への作動によって、扉取手シャッタ４に隠蔽されていた扉取手３が現れる（図２（ｂ））。
【００２３】
なお、この扉取手シャッタ４を横方向にスライドさせる機構は、特に限定されるものではなく、例えば、油圧や電気モータ等を用いたスライド機構等、公知の方法を採用することができる。
【００２４】
以上のような構成のイナートガスオーブンにおいては、作業者等が炉口扉１の扉取手３を開け、処理槽内にワークを配置し、扉取手３を閉めて処理槽を密閉した後、この処理槽内の空気のイナートガスへの置換（パージ）が開始される。この時、配設された酸素濃度センサの測定値を目安として、イナートガスの供給量（流量および供給時間）が決定されるため、使用されるパージガス量に無駄がなく、その後の熱処理のスタート時の酸素濃度を安定させることができる。
【００２５】
処理槽内の酸素ガス濃度が所定値（２０％以下）に達すると、炉体制御手段（シーケンサ）の指令により、インターロック機構（エアシリンダ５）が作動し、扉取手シャッタ４が炉口扉２の扉取手３を隠蔽するとともに、温度プログラマが処理槽内のガスの昇温を開始し、設定パターンに従ってワークの熱処理を行う。なお、この熱処理中も、槽内の酸素濃度が監視され、必要量のみのイナートガスが供給される。
【００２６】
ワークの熱処理が完了すると、この処理槽の供給口から外気（空気）が導入され、槽内の温度が低下するとともに酸素濃度が上昇する。そして、酸素濃度が２０％を超えた時点で、シーケンサの指令により、インターロック機構が解除され、エアシリンダ５の作動により、扉取手シャッタ４が元位置に復帰して、炉口扉２の扉取手３がアクセス可能になる。
【００２７】
以上のように、この実施形態のイナートガスオーブンにおいては、パージ中およびランニング中の炉内の酸素濃度を把握でき、必要以上のパージガスを消費することを抑制することができるとともに、パージのための待ち時間も短縮することができる。従って、本実施形態のイナートガスオーブンは、熱処理の省エネ化およびコストダウンを進めることができる。また、パージ中およびランニング中の炉内の酸素濃度を管理できることから、熱処理後のワーク品質のばらつきが少なく、製品の歩留まりを向上させることが可能となる。
【００２８】
更に、この実施形態のイナートガスオーブンは、熱処理中（酸素濃度低下時）に作業員が誤って炉口扉を開放してしまうことがなく、安定した熱処理を行うことができるとともに、作業者が火傷や酸欠等の危険に晒される恐れがない。従って、本実施形態のイナートガスオーブンは、熱処理炉稼動時の安全性を従来のオーブンより大幅に高めることが可能になる。
【００２９】
なお、本発明の酸素濃度センサを用いたインターロック機構は、前述の実施形態での例に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。また、本発明は、イナートガスオーブンだけではなく、密閉された特殊な雰囲気下で被処理物に熱処理を施す、その他のバッチ式雰囲気熱処理炉に適用可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施形態における密閉式雰囲気熱処理炉の構成を示す正面図である。
【図２】図１の部分拡大図であり、本発明の実施形態における扉取手シャッタの動作を示す説明図である。
【図３】本発明の実施形態の密閉式雰囲気熱処理炉における炉口扉の取手部を熱処理炉側面方向から見た図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  炉口扉
２  ヒンジ
３  扉取手
４  扉取手シャッタ
５  エアシリンダ
１１  シーケンサの表示・操作部
１２  温度プログラマの表示・操作部
１３  記録計（温度，酸素濃度）
１４  酸素濃度計（酸素濃度センサの表示部）
【図１】
0005412047.tif 000002
【図２】
0005412047.tif 000003
【図３】
0005412047.tif 000004