(57)【要約】【課題】低温環境下においては内部の水分を外部に放出することがなく、高温環境下においては内部の蒸気を外部へ放出して内部圧力が上昇することを防止できる耐熱容器を提供する。【解決手段】温度計測データを処理する温度計測具２０を収容する内側容器１１と、内側容器１１を収容する外側容器１２と、内側容器１１と外側容器１２との間に充填され、水分を含有している断熱材１３と、を備えた耐熱容器１０であって、外側容器１２は、外側容器１２の内部と外部とを連通する連通孔である圧抜き孔１２ｃを有し、圧抜き孔１２ｃは、外側容器１２よりも熱膨張率が低い材料にて構成される栓部材１５により閉塞されている。【選択図】図２
2015132500.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
計測データを処理する計測具を収容する内側容器と、
前記内側容器を収容する外側容器と、
前記内側容器と外側容器との間に充填され、水分を含有している断熱材と、
を備えた耐熱容器であって、
前記外側容器は、前記外側容器の内部と外部とを連通する連通孔を有し、
前記連通孔は、前記外側容器よりも熱膨張率が低い材料にて構成される栓部材により閉塞されている、
ことを特徴とする耐熱容器。
【請求項２】
前記連通孔と栓部材との間に、シール部材が介装される、
ことを特徴とする請求項１に記載の耐熱容器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱処理等がなされるワークの計測データを処理する計測具を収容するための耐熱容器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、鉄鋼材料に対する浸炭処理や窒化処理等といった、ワークに対する加熱処理を加熱炉を用いて行う場合に、炉内で加熱されるワークの温度を計測する温度計測装置は公知である。また、このような高温環境に曝される温度計測装置では、ワークの温度計測データを処理する温度計測具（データロガー）を耐熱容器に収容して高温環境から保護する構成が公知である（例えば、特許文献１に記載の耐熱容器）。
【０００３】
特許文献１に開示される耐熱容器は、温度計測データを処理する温度計測具を収容する内部容器と、内部容器を収容する外部容器と、内部容器と外部容器との間に充填され、水分を含有している多孔質材とを備えており、内部容器および外部容器は水分を通さない密閉容器に構成されている。
このように構成される耐熱容器はワークとともに加熱炉内に搬入され、ワークの加熱処理時における温度を計測する温度計測具を、加熱炉内の高温環境から保護する。つまり、前記耐熱容器が加熱炉内で高温環境に曝された場合、多孔質材に含まれている水分が蒸発し、水の蒸発潜熱によって多孔質材の温度が１００℃程度に保持されるため、内部容器に収容されている温度計測具が破壊温度にまで上昇することが防止される。
【０００４】
しかし、特許文献１に開示される耐熱容器においては、高温環境に長時間曝され続けると、多孔質材に含まれる水分が気化し続け、外部容器の内部圧力が上昇することとなる。さらに、外部容器の内部圧力が上昇することにより、外部容器内の温度が上昇して温度計測具による温度計測を正確に行うことが困難になるとともに、耐熱容器が破損するおそれがある。
【０００５】
このような、外部容器の内部圧力の上昇を抑制するためには、外部容器に、当該外部容器の内部と外部とを連通する圧抜き孔を形成することが考えられる。つまり、外部容器に圧抜き孔を形成することで、多孔質材に含まれる水分が蒸発することにより生じた蒸気を圧抜き孔から外部容器の外部へ放出して、外部容器の内部圧力が上昇することを防止できる。
【０００６】
ここで、加熱処理を行うワークを加熱炉内に搬入する際には、ワークを搬入することによる加熱炉内の雰囲気の乱れを防いで、高精度な加熱処理を行うために、加熱炉の上流側にパージ室を配置し、パージ室内において、加熱炉に搬入する前のワークに対するパージ処理が行われる。具体的には、ワークが配置されたパージ室内においては、一旦真空引きがなされた後に、加熱炉内に供給される処理ガスと同じガスが充填される。
このように真空引きがなされるパージ室内に、ワークとともに前記耐熱容器を配置していると、パージ室内の減圧に伴って、耐熱容器における多孔質材に含まれている水分が蒸発して、圧抜き孔から耐熱容器外部へ放出される。これにより、パージ室内を必要な圧力にまで減圧する時間が長くなるとともに、多孔質材に含まれる水分が減少して耐熱容器の耐熱性が低下してしまうこととなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１１−４３３７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで、本発明においては、加熱炉で加熱される前のパージ室内のような低温環境下においては、内部の水分を外部に放出することがなく、加熱炉内のような高温環境下においては、内部の蒸気を外部へ放出して内部圧力が上昇することを防止できる耐熱容器を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決する耐熱容器は、以下の特徴を有する。
【００１０】
即ち、請求項１においては、計測データを処理する計測具を収容する内側容器と、前記内側容器を収容する外側容器と、前記内側容器と外側容器との間に充填され、水分を含有している断熱材と、を備えた耐熱容器であって、前記外側容器は、前記外側容器の内部と外部とを連通する連通孔を有し、前記連通孔は、前記外側容器よりも熱膨張率が低い材料にて構成される栓部材により閉塞されている。
【００１１】
即ち、請求項２においては、前記連通孔と栓部材との間に、シール部材が介装される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の耐熱容器によれば、加熱炉で加熱される前のパージ室内のような低温環境下においては、内部の水分を外部に放出することがなく、加熱炉内のような高温環境下においては、内部の蒸気を外部へ放出して内部圧力が上昇することを防止可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】ワークを加熱処理する加熱処理装置および耐熱容器を備えた温度計測装置を示す模式図である。
【図２】耐熱容器を備えた温度計測装置を示す側面断面図である。
【図３】低温環境下および高温環境下における圧抜き孔の栓部材による閉塞状態を示す側面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
次に、本発明を実施するための形態を、添付の図面を用いて説明する。
【００１５】
図１、図２に示す耐熱容器１０は、本発明に係る耐熱容器の実施形態である。耐熱容器１０は、加熱処理装置５にて加熱処理されるワークＷの温度を計測する温度計測装置１に用いられる容器である。
加熱処理装置５においては、例えば浸炭処理や窒化処理が、ワークＷに対する加熱処理として行われる。
【００１６】
加熱処理装置５は、ワークＷに対する加熱処理を行う加熱炉５２と、加熱炉５２の上流側に配置されるパージ室５１とを備えている。
パージ室５１と加熱炉５２との間には、加熱炉開閉扉５４が開閉可能に設けられており、パージ室５１の上流側端部にはパージ室開閉扉５３が開閉可能に設けられている。
加熱炉５２内には、炉内を加熱するためのヒータ５５が備えられている。
【００１７】
加熱処理装置５によりワークＷを加熱処理する際には、ワークＷおよびワークＷに接続した温度計測装置１を外部からパージ室５１に搬入してパージ処理を行い、次にワークＷおよび温度計測装置１をパージ室５１から加熱炉５２に搬入して加熱処理を行う。
【００１８】
具体的には、まず、パージ室開閉扉５３を開いてワークＷおよび温度計測装置１をパージ室５１内に搬入した後に、パージ室開閉扉５３を閉じる。
ワークＷおよび温度計測装置１が搬入されたパージ室５１においては、真空引きすることによりパージ室５１内の空気を外部へ排出して室内を減圧するとともに、加熱炉５２での加熱処理において用いられる処理ガスをパージ室５１内に充填する、パージ処理が行われる。
【００１９】
次に、加熱炉開閉扉５４を開いて、ワークＷおよび温度計測装置１をパージ室５１から加熱炉５２内に搬入した後に、加熱炉開閉扉５４を閉じる。
ワークＷおよび温度計測装置１が搬入された加熱炉５２内においては、ヒータ５５により炉内を加熱するとともに、処理ガスを供給してワークＷに対する加熱処理を行う。
温度計測装置１は、加熱炉５２内で加熱処理されるワークＷの温度を計測するとともに、計測した温度データを処理して保存する。
【００２０】
このように加熱炉５２内で加熱処理されるワークＷの温度を計測する温度計測装置１は、耐熱容器１０、温度計測具２０、熱電対３０を備えている。
熱電対３０の先端部には接触端子４０が形成されており、接触端子４０はワークＷに接続されている。熱電対３０の基端部は温度計測具２０に接続されている。
温度計測具２０は、所謂データロガーと称される履歴データ記録装置によって構成されており、熱電対３０により検出されたワークＷの温度を計測データとして処理し、保存する。
【００２１】
耐熱容器１０は、温度計測具２０を収容する内側容器１１と、内側容器１１を収容する外側容器１２と、内側容器１１と外側容器１２との間に充填される断熱材１３とを備えている。断熱材１３は水分を含有している。
【００２２】
内側容器１１は、例えば中空の略円柱形状に形成されており、その内部空間に温度計測具２０を収容している。
外側容器１２は、例えば中空の略円柱形状に形成されており、その内部空間に内側容器１１を収容している。
【００２３】
外側容器１２は、一面が開口した有底の円筒状に形成される第一の容器１２ａおよび第二の容器１２ｂを備えており、第一の容器１２ａおよび第二の容器１２ｂにおける開口面の周縁部には外側へ突出するフランジ部が形成されている。第一の容器１２ａと第二の容器１２ｂとは、それぞれの開口面を突き合わせて、互いのフランジ部をボルト等の締結部材により締結することで一体的に接続されている。
【００２４】
外側容器１２の内部空間は、内側容器１１よりも大きく形成されており、内側容器１１と外側容器１２との間の空間に断熱材１３が充填されている。断熱材１３としては、例えば石膏を用いることができる。
【００２５】
温度計測具２０に接続される熱電対３０は、内側容器１１の壁面を貫通して、内側容器１１内から外側容器１２内（外側容器１２と内側容器１１との間の断熱材１３内）に延出している。熱電対３０は、さらに外側容器１２の壁面を貫通して、外側容器１２内から外側容器１２の外部へ延出している。
内側容器１１および外側容器１２の熱電対３０が貫通する部分は、コンプレッションフィッティング等のシール材１６にてシールされている。
熱電対３０は、例えばシース熱電対にて構成されている。
【００２６】
外側容器１２には、外側容器１２の内部と外部とを連通する連通孔である圧抜き孔１２ｃが形成されている。圧抜き孔１２ｃは、外側容器１２の内部圧力が上昇した際に、上昇した圧力を外部に開放することを可能としている。
圧抜き孔１２ｃは、栓部材１５により閉塞されている。
【００２７】
栓部材１５は、外側容器１２を構成する材料よりも熱膨張率が低い材料にて構成されている。例えば、外側容器１２をＳＵＳにて構成し、栓部材１５をチタンにて構成することができる。
また、栓部材１５はボルトおよびナットにて構成することができる。この場合、ボルトを圧抜き孔１２ｃに挿入した状態で当該ボルトにナットを締結することで、栓部材１５による圧抜き孔１２ｃの閉塞を行うことができる。
【００２８】
図３に示すように、低温（例えば常温）環境下においては、栓部材１５は圧抜き孔１２ｃを隙間なく閉塞しており、圧抜き孔１２ｃは気密・液密状態となっている。
一方、高温（例えばワークＷが加熱炉５２にて加熱処理される際の温度）環境下においては、栓部材１５は外側容器１２よりも熱膨張率が低い材料にて形成されているため、外側容器１２の膨張度合が栓部材１５の膨張度合よりも大きくなり、圧抜き孔１２ｃの内径が栓部材１５の外径よりも大きくなる。これにより、圧抜き孔１２ｃと栓部材１５との間に隙間１２ｄが形成されることとなり、この隙間１２ｄにより、外側容器１２の内部と外部とが連通可能となる。
【００２９】
上述のように構成される耐熱容器１０においては、ワークＷが加熱炉５２にて加熱処理される際の温度等の高温環境に曝されると、断熱材１３に含まれている水分が蒸発し、水の蒸発潜熱によって断熱材１３の温度が１００℃程度に保持される。これにより、内側容器１１に収容されている温度計測具２０が破壊する温度にまで加熱されることが防止される。
【００３０】
また、耐熱容器１０が高温環境に曝されると、断熱材１３に含まれている水分が蒸発して外側容器１２の内部に充満するが、前述のように、圧抜き孔１２ｃと栓部材１５との間には隙間１２ｄが形成されているため、外側容器１２内の水蒸気が隙間１２ｄを通じて外側容器１２の外部へ放出されることとなり、断熱材１３が収容される外側容器１２の内部圧力が上昇することが防止可能となっている。
これにより、ワークＷの加熱炉５２での加熱処理時に、外側容器１２の内部圧力が上昇し続けて外側容器１２の内部温度が上昇し、温度計測具２０による温度計測を正確に行うことが困難になったり、耐熱容器１０が破損したりすることを防止できる。
【００３１】
一方、耐熱容器１０が低温環境下にあるときには、圧抜き孔１２ｃは栓部材１５により気密的・液密的に閉塞されているため、断熱材１３に含まれている水分が圧抜き孔１２ｃを通じて外部に放出されることがない。
従って、耐熱容器１０が配置されたパージ室５１内において真空引き（減圧）を行ったとしても、断熱材１３に含まれている水分が蒸発して圧抜き孔１２ｃから耐熱容器１２の外部へ放出されることがない。
これにより、パージ室５１内の減圧時間を短縮することができるとともに、断熱材１３に含まれる水分が減少して耐熱容器１０の耐熱性が低下することを防止できる。
【００３２】
このように、耐熱容器１０においては、加熱炉５２で加熱される前のパージ室５１内のような低温環境下においては、内部の水分を外部に放出することがなく、加熱炉５２内のような高温環境下においては、内部の蒸気を外部へ放出して内部圧力が上昇することを防止可能となっている。
【００３３】
また、圧抜き孔１２ｃと栓部材１５との間には、低温環境下での圧抜き孔１２ｃの気密性・液密性を向上するために、シール部材を介装することが好ましい。
圧抜き孔１２ｃと栓部材１５との間に介装するシール部材としては、例えばシリコングリス等の真空グリスを用いることができ、前記真空グリスを圧抜き孔１２ｃと栓部材１５との間に塗布することにより、低温環境下での圧抜き孔１２ｃの気密性・液密性を向上して、耐熱容器１０における外側容器１２の密閉性を高めることが可能となる。
【００３４】
なお、本実施形態においては、耐熱容器１０には、温度計測データを処理する温度計測具２０が収容されているが、加熱処理時におけるワークＷのひずみの計測データを処理する計測具等、他の計測具を収容することも可能である。
【符号の説明】
【００３５】
１    温度計測装置
５    加熱処理装置
１０    耐熱容器
１１    内側容器
１２    外側容器
１２ｃ  圧抜き孔
１３    断熱材
１５    栓部材
２０    温度計測具
３０    熱電対
５１    パージ室
５２    加熱炉
【図１】
2015132500.tif 000003
【図２】
2015132500.tif 000004
【図３】
2015132500.tif 000005