(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉内に冷却ガスを循環させるファンを内設してなる急冷炉において、
前記ファンを、チタン合金製もしくはアルミ合金製のものにするとともに、スクロールケーシングに収容してこれを包囲させ、
前記スクロールケーシング内に冷却媒体が流通する冷却パイプを設けたことを特徴とする急冷炉。
【請求項２】
前記スクロールケーシングの内部流路を通ったガスが吐出される吐出口の近傍に銅板を設けて、前記冷却媒体の保有する冷熱を前記冷却パイプ及び前記銅板に伝達し、さらにこれらから前記ファンに伝達するように構成した請求項１記載の急冷炉。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、焼き入れなどの急速冷却を効果的に行い得るようにした急冷炉に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
焼き入れなどの急冷を行う手法として、冷却ガスを使用する手法が従来より確立されている。このようなガス冷却機構を構成するにあたって、炉内にファンを内設し、これを炉外のモータに駆動可能に接続するとともに、ガス循環系路上に冷却手段を配設してなる構成が不可欠であり、従来ではかかる冷却ファンに、安価なステンレス合金製のものを使用し、冷却手段はガス循環系路上、単に熱交換可能な位置に設けられていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、ステンレス合金は比重が大きいわりには強度に乏しい。そのため、一定以上の強度を有したものにするためにはファンが重厚なものにならざるを得ず、このようなファンをモータで駆動するため、ファンの持つ大きな慣性によって起動時にモータの立上がりに時間を要し、急冷が難しいという問題があった。そして、このような問題に起因して、熱処理の品質低下、モータの大型化という不具合を生じていた。
【０００４】
本発明は、このような課題に着目してなされたものであって、急冷時のモータの立上がり時間を短縮し、これにより熱処理の品質向上やモータの小型化が図れるようにした急冷炉を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、かかる目的を達成するために、次のような構成を採用したものである。
【０００６】
すなわち、本発明に係る急冷炉は、炉内に冷却ガスを循環させるファンを内設してなるものにおいて、前記ファンを、チタン合金製もしくはアルミ合金製のものにするとともに、スクロールケーシングに収容してこれを包囲させ、前記スクロールケーシング内に冷却媒体が流通する冷却パイプを設けたことを特徴とする。
【０００７】
【作用】
チタン合金やアルミ合金は、ステンレス合金に比べて遥かに比重が小さく、且つ、強度が高い。したがって、一定強度のファンを作る場合、かかる合金によれば従来よりも軽量で薄肉なファンを作ることができる。また、チタン合金やアルミ合金にはステンレスに比べて耐熱性が低いという難点があるが、本発明のようにファンをスクロールケーシングに収容し、かつファンを直接冷却し得る位置に冷却手段を設けておけば、加熱処理時に熱による昇温を防いでファンの強度を有効な値に保持しておくことができる。
【０００８】
【実施例】
以下、本発明の一実施例を、図面を参照して説明する。
【０００９】
この急冷炉は、図１及び図２に示すように、炉胴１の内部が、筐状の断熱本体２及びこの断熱本体２の両端開口部を開閉する断熱蓋３、４によって炉内空間Ｓ1 と処理空間Ｓ2 に仕切られている。処理物Ｗは一方の断熱蓋３を炉の扉１ａとともに開閉することにより装脱され、装入された処理物Ｗは、処理空間Ｓ1 に内設したヒータ５によって加熱に供される。前記炉内空間Ｓ2 は、断熱本体２の頂板部２１と炉胴１との間、及び、断熱本体２の底板部２２と炉胴１との間にそれぞれ区成される冷却ガス移送系路Ｓ21、Ｓ22と、一方の断熱蓋３と炉胴１との間、及び、他方の断熱蓋４と炉胴１との間にそれぞれ閉成されるガス導出空間Ｓ24、Ｓ25とを具備してなる。両ガス導出空間Ｓ24、Ｓ25は、断熱本体２の側板２３と炉胴１との間に閉成されるガス帰還系路Ｓ26を通じて連通させられている。
【００１０】
前記断熱本体２の頂板部２１及び底板部２２には、冷却ガスを処理空間Ｓ1 側に噴出させるための多数のガス噴出口２ａが肉厚方向に穿設してあり、これらのガス噴出口２ａの流入端を前述した冷却ガス移送系路Ｓ21、Ｓ22に臨ませている。
【００１１】
一方、炉の一端における炉胴１を貫通した位置には、図３〜図５に示すように底壁６１、周壁６２及び蓋６３からなるスクロールケーシング６が配置され、このスクロールケーシング６にファン７を収容している。そして、このファン７を、炉外に付設したモータＭによって駆動するようにしている。具体的には、このファン７の吸込側を前記スクロールケーシング６の蓋６３の中心部に設けた吸込孔６ａを介してガス導出空間Ｓ25に連通させ、吐出側をスクロールケーシング６の蓋６３の大径部に設けた吐出孔６ｂを介して前記冷却ガス移送系路Ｓ21、Ｓ22に連通させている。ファン７の素材は、チタン合金もしくはアルミ合金で、昇温防止のために前記スクロールケーシング６に内設した冷却手段８によって直接冷却可能とされている。冷却手段８は、スクロールケーシング６の周壁６２に沿って多層に引き回した銅製の冷却パイプ８１と、流路終端を閉塞する位置に対向配置された銅板８２、８３とを具備してなり、冷却媒体が一方の銅板８２より流入して冷却パイプ８１内を流通した後、他方の銅板８３より流出するように構成される。そして、この間に、冷却媒体の保有する冷熱を冷却パイプ８１や銅板８２、８３に伝え、更にこれらの部位から伝動や対流によってその冷熱がファン７に伝達されるようになっている。冷却能力は、ファン７がチタン合金製のものである場合には、処理空間Ｓ1 で熱処理が行なわれている間であっても該ファン７を５００℃以下に保持できるようなものに設計される。前記ファン７がアルミ合金製である場合には更にそれよりも高い効果が得られるように設計する。
【００１２】
なお、前記断熱蓋３、４にはガス導出部３ａ、４ａが開口され、それらのガス導出部３ａ、４ａが、上方に懸吊支持された開閉板３ｂ、４ｂの自重によって蓋封されるようになっている。また、吸込部６ａの前には、冷却ファン７に吸込まれる直前のガスを冷却するための熱交換器９が配置してある。
【００１３】
次に、この急冷炉における作動を説明する。焼き入れなどの処理では、処理空間Ｓ1 に配置した処理物Ｗをヒータ５によって高温加熱した後、ヒータ５を止め、ファン７を起動させて急速冷却に付するのが通例である。そこで、この実施例では加熱処理中に断熱本体２や断熱蓋３、４などから主に放射によって伝わる熱によりファン７が昇温することを防止するために、その加熱処理時にも冷却手段８に冷却媒体を供給しておく。そして、加熱処理が終わると、ヒータ５をＯＦＦにし、モータＭによってファン７を起動するとともに、図示しない位置から不活性ガス等の冷却ガスを導入する。この間、冷却手段８には冷却媒体を供給し続ける。すると、ファン７から吐出される冷却ガスがスクロールケーシング６の内部流路を通って吐出口６ｂから吐出され、その冷却ガスが上、下の冷却ガス移送系路Ｓ21、Ｓ22を一端から他端に向かって流れる。この間、その系路Ｓ21に沿って多数のガス噴出口２ａが開口させてあるため、上流側のガス噴出口２ａより順次ガスが図２に示すようにその噴出口２ａを通って処理空間Ｓ１内に噴出する。このような冷却ガスの噴出が間断なく行われ、次第に処理空間Ｓ1 の内圧が高まると、蓋３ｂ、４ｂが押圧されてその自重による回動モーメントと冷却ガスによる受圧力とが釣り合う位置まで回動し、ガス導出部３ａ、４ａが開口される。これにより、内部に噴出した冷却ガスがこれらのガス導出部３ａ、４ａを介してガス導出空間Ｓ24、Ｓ25に導出される。導出された冷却ガスは、ガス帰還通路Ｓ26を通ってガス導出空間Ｓ25に集まり、ここで熱交換器９により冷熱を与えられた後、再度吸込口６ａよりスクロールケーシング６内に流入した後、ファン７に吸込まれる。ガスはスクロールケーシング６内を流通する間にも更に冷熱を付与されるため、一層低温のガスとなって再び吐出される。
【００１４】
このようにして、処理空間Ｓ1 に配置した処理物Ｗに対して間断なく冷却ガスが噴出され、処理物Ｗが急速冷却に付されることになる。そして、本実施例のような急冷炉であれば、ファン７の素材として用いたチタン合金やアルミ合金が、ステンレス合金に比べて遥かに比重が小さく、且つ、強度が高いものであるため、一定強度のファン７を作る場合に、従来のステンレス合金製のものよりも遥かに軽量で薄肉なものにしておくことができる。このため、ファン７の持つ慣性がモータＭの起動を妨げていた不具合を軽減し、従来に比べて半分以下の速やかなモータＭの立上がり特性を得て、処理物Ｗに対する急速冷却を実効ならしめることができる。そして、これにより焼き入れ等の処理を効果的に行い、熱処理の品質を確実に向上させることが可能になる。また、このようにモータＭの負荷を軽減することができるため、モータＭをより小さな容量のもので賄うことができるものとなる。さらに、前記冷却手段８が熱交換器９と協働して冷却ガスに対する冷却効果を高める上で奏効することになるのは言うまでもない。さらにまた、チタン合金やアルミ合金はステンレスに比べて耐熱性が低く、加熱処理中に必要以上の熱的影響を受けると強度や形状が破壊される特性があるが、本実施例ではスクロールケーシング６にファン７を収容し、かつ加熱処理中にファン７を冷却手段８によって直接冷却して熱による昇温を防ぐようにしているため、チタン合金やアルミ合金をファン７の素材として使用した際の不都合を事前に防止しておくことができる。
【００１５】
なお、各部の具体的な構成は上述した実施例のみに限定されるものではなく、例えば冷却パイプにフィン付きのものを使用したり、スクロールケーシングを冷却水を流し込めるような２重炉銅構造にするなど、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【００１６】
【発明の効果】
本発明は、以上詳述したように、ファンを軽量なものにするためにその素材にチタン合金若しくはアルミ合金を使用し、同時に、ファンを過熱から保護するためにスクロールケーシング及び冷却手段を付帯させたものである。そのため、ファンを起動するモータの立ち上がり特性を改善して焼き入れなどの処理の実効を図ることができ、これにより熱処理の品質を向上させると同時に、モータ容量を有効に小型化することができるという優れた効果が奏される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す模式的な全体縦断面図。
【図２】図１の横断面図。
【図３】同実施例で使用したスクロールケーシングの正面図。
【図４】同正断面図。
【図５】同側断面図。
【符号の説明】
７…ファン
８…冷却手段
【図１】
0003596930.tif 000002
【図２】
0003596930.tif 000003
【図３】
0003596930.tif 000004
【図４】
0003596930.tif 000005
【図５】
0003596930.tif 000006