(57)【要約】      （修正有）【課題】簡単な装置構造で、加熱中の金型表面の酸化を抑制することができる焼入れ加熱装置を提供する。【解決手段】加熱装置は、前記扉４を側部に備えた横型方式のものである。そして、従来の加熱装置と同様、金型１を納めるための加熱室２と、加熱室２内に納められた金型１を加熱するための加熱手段であるヒーター３とを有している。また、対流加熱用の循環ファン７、加熱室２内の圧力を下げるための圧力調整弁８も有している。但し、加熱室２内を減圧または真空にするための真空ポンプを有していない。従って、加熱装置は、減圧化手段を有さない簡単な構造のものである。そして、扉４にはシールリング５によるシール機構を採用しており、加熱中の加熱室２がその室内と室外との間で密閉できる構造となっている。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
金型を納めるための加熱室と、前記加熱室内に納められた金型を加熱するための加熱手段とを有し、前記金型を焼入れ温度に加熱する金型の焼入れ加熱装置において、
前記金型の焼入れ加熱装置は、加熱中の前記加熱室がその室内と室外との間で密閉できる構造であり、かつ、前記加熱室内を減圧雰囲気または真空にするための減圧化手段を有さないものであることを特徴とする金型の焼入れ加熱装置。
【請求項２】
前記金型の焼入れ加熱装置は、前記加熱室内に非酸化性ガスを導入するためのガス導入手段を有することを特徴とする請求項１に記載の金型の焼入れ加熱装置。
【請求項３】
前記金型の焼入れ加熱装置は、前記加熱室内の圧力を調整するための圧力調整手段を有することを特徴とする請求項１または２に記載の金型の焼入れ加熱装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、金型の焼入れ処理に際して、金型を焼入れ温度に加熱するのに用いる加熱装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
熱間加工用、冷間加工用等、各種の金型には、該金型をオーステナイト組織の状態、つまり、焼入れ温度に加熱した後、冷却する焼入れ処理が実施される。そして、前記金型を焼入れ温度に加熱するのに用いる焼入れ加熱装置においては、金型が納められた加熱室内の環境が酸化性雰囲気であると、加熱中の金型の表面が酸化して、金型表面の有する機械加工後の精度が失われることが懸念される。そこで、前記焼入れ加熱装置は、通常、加熱室内を減圧雰囲気または真空にするための真空ポンプ等の減圧化手段を有している。そして、金型を納めたときの加熱室内には、酸化性ガスである酸素を含んだ大気が残っているので、加熱前には、前記減圧化手段を作動させて、加熱室内の前記大気を室外に強制的に排出してから（場合によっては、前記排出後に窒素等の非酸化性（不活性）ガスを導入してから）、加熱を開始している（特許文献１）。
【０００３】
図３は、従来の金型の焼入れ加熱装置の一例を示す横断面図である。図３の金型の焼入れ加熱装置は、金型１を納めるための加熱室２と、加熱室２内に納められた金型１を加熱するための加熱手段であるヒーター３とを有している。そして、加熱室２内に金型１を納めるときは、金型１を加熱室２の側部から納める横型方式のものである。金型１は、加熱室２に通じる扉４を開閉して、加熱室２内に納められるので、金型１を納めた直後の加熱室２内は、酸素を含んだ大気で満たされている。よって、加熱室２本体と扉４との間にはシールリング５を介在させて、加熱室２内を密閉し、加熱前には減圧化手段である真空ポンプ６を作動させて、加熱室２内の大気を室外に強制的に排出してから、加熱を開始することとなる。なお、図３の加熱装置の場合、真空加熱では加熱効率が悪い（昇温速度が遅い）低温時には、加熱室２内に不活性ガス等の非酸化性ガスを導入して、対流加熱にも対応できるよう、対流加熱用の循環ファン７も有している。圧力調整弁８は、例えば、前記非酸化性ガスを導入した際の加熱室２内の圧力が高まり過ぎたときに、加熱室２内の前記ガスを室外に逃がして、前記圧力を下げるためのものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３４２３７７号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００５】
加熱中の前記加熱室内を減圧雰囲気または真空にして、大気を除外しておくことは、金型表面の酸化抑制に効果的である。しかし、真空ポンプ等の減圧化手段を備えた加熱装置は、高価であり、かつ、メンテナンスに時間を要する。
本考案の目的は、前記加熱室と加熱手段とを有する金型の焼入れ加熱装置において、簡単な装置構造で、加熱中の金型表面の酸化を抑制できる焼入れ加熱装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本考案者は、前記加熱室内で金型が焼入れ温度にまで加熱されていく過程において、そのときの金型表面が酸化されていく様子を観察した。その結果、加熱室内の環境が大気であれば、そのうちの酸化性雰囲気を構成している酸素は一部なので、焼入れ加熱装置が真空ポンプ等の減圧化手段を有しておらず、加熱室内の全部が一定量の大気で満たされていても、金型表面を著しく酸化させる程の酸化能はないことを知見した。あるいは、焼入れ加熱装置が減圧化手段を有していなくても、前記加熱室内を満たしている大気の一部（または全部）を前記非酸化性ガスで置換することが可能であり、前記金型表面の酸化を更に抑制できることを知見し、本考案に到達した。
【０００７】
すなわち、本考案は、金型を納めるための加熱室と、前記加熱室内に納められた金型を加熱するための加熱手段とを有し、前記金型を焼入れ温度に加熱する金型の焼入れ加熱装置において、
前記金型の焼入れ加熱装置は、加熱中の前記加熱室がその室内と室外との間で密閉できる構造であり、かつ、前記加熱室内を減圧雰囲気または真空にするための減圧化手段を有さないものであることを特徴とする金型の焼入れ加熱装置である。
【０００８】
本考案の金型の焼入れ加熱装置は、好ましくは、前記加熱室内に非酸化性ガスを導入するためのガス導入手段を有する。また、好ましくは、前記加熱室内の圧力を調整するための圧力調整手段を有する。
【考案の効果】
【０００９】
本考案によれば、加熱室と加熱手段とを有する金型の焼入れ加熱装置において、該装置が減圧化手段を有さない簡単な装置構造であっても、加熱中の金型表面の酸化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本考案の金型の焼入れ加熱装置の一例を示す横断面図である。
【図２】本考案の金型の焼入れ加熱装置の別の一例を示す横断面図である。
【図３】従来の金型の焼入れ加熱装置の一例を示す横断面図である。
【考案を実施するための形態】
【００１１】
本考案の特徴は、加熱室と加熱手段とを有した、例えば従来の金型の焼入れ加熱装置の構造において、前記加熱室が密閉状態を維持できる構造である一方で、かつ、前記加熱室内を減圧雰囲気または真空にするための減圧化手段を有さないところにある。以下に、本考案の各構成要件について説明する。
【００１２】
（１）本考案の金型の焼入れ加熱装置は、金型を納めるための加熱室と、前記加熱室内に納められた金型を加熱するための加熱手段とを有するものである。
通常、金型の焼入れ加熱装置は、金型を納めるための加熱室と、前記加熱室内に納められた金型を加熱するための加熱手段とを有している（図３を参照）。そして、この点において、本考案の金型の焼入れ加熱装置は、従来の装置構造を利用することができる。加熱室は、金型をその上部から納める縦型方式のもの、あるいは、側部から納める横型方式のもの等、その種類を問わない。加熱手段は、電気、ガス、高周波、マイクロ波等、その熱源の種類を問わない。本考案の金型の焼入れ加熱装置は、プレス、鍛造といった熱間加工用、冷間加工用の金型の他に、ダイカスト用や、プラスチック、ガラス、ゴム等の成形用等の各種金型の焼入れ加熱にも使用できる。そして、金型の大きさについては、長辺が１ｍ以上にもなる大型の金型の焼入れ加熱にも使用できる。
【００１３】
（２）本考案の金型の焼入れ加熱装置は、加熱中の前記加熱室がその室内と室外との間で密閉できる構造であり、かつ、前記加熱室内を減圧雰囲気または真空にするための減圧化手段を有さないものであある。
本考案の金型の焼入れ加熱装置は、その構造を簡単にするために、敢えて、加熱室内を減圧雰囲気または真空にするための減圧化手段を有さない。そして、前記減圧化手段を有さないことで、本考案の金型の焼入れ加熱装置は、該加熱装置全体の設置面積を、前記減圧化手段の設置面積分だけ小さくすることもできる。しかし、このような金型の焼入れ加熱装置は、加熱室内の大気を排出する機能に乏しいので、加熱中の金型表面が酸化するという上記課題を有する。そこで、この課題を解消するために、本考案の金型の焼入れ加熱装置では、金型を納めた後の加熱室が、加熱中において、その室内と室外との間で密閉できる状態を維持できることが重要である。密閉できる状態とは、加熱中において、室外の大気が実質的に室内に流入できない状態をいう。
【００１４】
通常、加熱室内に金型を納めるときは、その加熱室に通じる扉を開いて、そこから金型を加熱室内に納めた後、前記扉を閉じる。従って、金型を納めた直後の加熱室内は、酸素を含んだ大気で満たされている。そして、従来においては、加熱室内が大気で満たされたままの状態で、加熱室中の大気を排出しないで加熱を始めると、金型表面が著しく酸化すると考えられていた。
【００１５】
しかし、加熱室内が大気で満たされていたとしても、この一定量を超える大気が、例えば室外等から新たに流入しないのであれば、前記大気中に含まれる一定量かつ少量の酸素は、加熱の初期において、金型表面を酸化し、かつ、金型表面の酸化が軽微なうちに減少する。そして、加熱室内の前記酸素が減少した後では、加熱室中に残る雰囲気ガスは、実質、大気中の窒素のみであるから、これより金型が焼入れ温度に加熱されていくまでの過程において、金型表面の酸化は理論上進まない。従って、加熱中において、加熱室がその室内と室外との間で密閉され、室外の大気が室内に流入できない状態を維持できれば、金型表面が酸化したとしても、その程度を実に軽微に止めることができる。そして、表面酸化が軽微な金型には、焼入れ後に、研磨等の簡単な手入れを実施するだけで、前記表面を金型使用前の健全な状態に整えることができる。
【００１６】
そして、好ましくは、本考案の金型の焼入れ加熱装置は、前記加熱室内に非酸化性ガスを導入するためのガス導入手段を有している。これによって、減圧化手段を有していなくても、前記加熱室内を満たしている大気中の酸素量を低減することができる。ガス導入手段には、加熱室内に非酸化性ガスを圧入できるような、例えばノズル構造のものが好ましい。そして、例えば、加熱室に通じる扉を開いて、金型を納めた後には、前記扉を閉める前に、前記ガス導入手段を作動させて、加熱室内に非酸化性ガスを圧入すれば、加熱室内を占めていた大気が扉から室外に押し出される。そして、前記ガス導入手段の作動を停止する前後で、前記扉を閉めれば、加熱室内を満たしていた大気の一部（または全部）が前記非酸化性ガスで置換されているので、加熱室内に存在する酸素量を低減することができる。そして、加熱を始めたときには、上記加熱室を密閉できる構造とも相まって、金型表面の酸化を更に抑制することができる。
【００１７】
本考案の金型の焼入れ加熱装置において、上記室内と室外との間を密閉できる構造を達成するのに、特別に複雑な工夫は要しない。例えば、加熱室の扉構造において、従来の金型の焼入れ加熱装置のように、シールリング等を用いたシール機構を採用すればよい。そして、本考案の実施の一形態として、加熱室内を上記の大気等で満たしておけば、加熱中の前記大気等は膨張して（室内の圧力が室外の大気圧より大きくなって）、前記扉からの大気の流入を防ぐ作用も働き得、室外の大気が室内に流入することを更に抑制できる。なお、このとき、加熱室内の温度は、金型の焼入れ温度に準じて１０００℃前後にまでなり得ることから、加熱室内の圧力も高く（例えば、５気圧前後にまで）上昇するかも知れない。よって、加熱室の耐圧強度に応じては、加熱室内の圧力を調整するための圧力調整手段を設けて、加熱室内の圧力が高まり過ぎたときに、加熱室内のガスを室外に逃がすことができる構造としておくのが好ましい。圧力調整手段には、従来の弁構造のものを適用できる。
【００１８】
本考案の金型の焼入れ加熱装置は、真空ポンプ等の減圧化手段を有さないことで、加熱室の構造が簡素化されて、加熱室内の密閉度がより向上する。さらに、加熱室の構造も単純となり、メンテナンスの時間も省略できる。加熱装置全体の設置面積も縮小できる。本考案の加熱装置を焼入れに供する金型の加熱に使用すれば、従来、加熱前に実施していた加熱室内の減圧化工程や真空化工程を省略して、かつ、低コストにて、金型表面の酸化を抑制した加熱が達成できる。そして、加熱の初期（つまり、低温時）から終期までの全期間を通して、加熱室内が大気等で満たされているので、対流加熱による効率がよい（昇温速度が速い）加熱を達成できる。
【００１９】
本考案の金型の焼入れ加熱装置によって焼入れ温度（鋼種によって異なり、概ね８００〜１２５０℃程度）に加熱された上記金型は、一連の焼入れ処理において、次に、例えば不活性ガス等の冷却ガスの吹き付けによって、冷却されることとなる。この場合、上記一連の焼入れ処理を行うにおいて、本考案の金型の焼入れ加熱装置は、その加熱室内に、例えば前記冷却ガスを吹き付けるためのノズルといった、冷却手段を備えていてもよい。そして、この冷却手段には、加熱室内に非酸化性ガスを導入するための前記ガス導入手段を利用することができる。但し、加熱室内で金型の冷却を行う場合、加熱室内には、前記冷却手段の他に、通常、熱交換器や冷却ガスの循環ファン等も設置される。よって、加熱室の構造を単純化する上で、上記冷却手段は、前記加熱室とは別のガス冷却室や焼入れ液槽等として準備して、前記加熱室外に設けることが好ましい。
【実施例】
【００２０】
図１は、本考案の金型の焼入れ加熱装置の一例を示す横断面図である。図１の加熱装置は、前記扉４を側部に備えた横型方式のものである。そして、図３の従来の加熱装置と同様、金型１を納めるための加熱室２と、加熱室２内に納められた金型１を加熱するための加熱手段であるヒーター３とを有している。また、対流加熱用の循環ファン７、加熱室２内の圧力を下げるための圧力調整弁８も有している。但し、図１の加熱装置は、加熱室２内を減圧または真空にするための真空ポンプ６を有していない。従って、本考案の加熱装置は、減圧化手段を有さない簡単な構造のものである。そして、扉４にはシールリング５によるシール機構を採用しており、加熱中の加熱室２がその室内と室外との間で密閉できる構造となっている。本考案の加熱装置を用いて、加熱室内が大気で満たされた状態で金型の加熱を開始し、金型を焼入れ温度まで加熱することで、上記循環ファン７による対流加熱の効果が十分に発揮され、かつ、金型表面の酸化も抑制されている。
【００２１】
なお、図１の加熱装置では、金型を焼入れ処理するための冷却手段を加熱室外に設けている（図示しない）。この場合、冷却手段を加熱室と近い位置に設けておくことで、速やかに焼入れ冷却することができる。
【００２２】
図２は、本考案の金型の焼入れ加熱装置の別の一例を示す横断面図である。金型の加熱工程において、その基本的な構造は図１の金型の焼入れ加熱装置と同一であり、金型１を納めるための加熱室２、ヒーター３、扉４、対流加熱用の循環ファン７、圧力調整弁８を有している。そして、扉４にはシールリング５によるシール機構を採用しており、加熱中の加熱室２がその室内と室外との間で密閉できる構造となっている。さらに、加熱前において、加熱室２内に非酸化性ガスを導入するためのガス導入ノズル９を有している。図２は、真空ポンプ６を有していない簡単な構造によって、金型表面の酸化を抑制することができるものである。
【００２３】
なお、図２の加熱装置では、上記冷却手段を加熱室内に設けている。この場合、金型の焼入れ加熱が終了した後には、加熱終了時の炉内雰囲気（つまり、加熱開始時の大気雰囲気から酸素が消費された炉内雰囲気）のままの状態で、または、必要に応じて前記ノズル９から冷却ガスを吹き付けながら、熱交換器１０および冷却ガスの循環ファン１１を作動させることで、冷却ガスが格子１２を通って整流化され、加熱室２内を循環して、速やかに焼入れ冷却することができる。
【符号の説明】
【００２４】
１  金型
２  加熱室
３  ヒーター
４  扉
５  シールリング
６  真空ポンプ
７  対流加熱用の循環ファン
８  圧力調整弁
９  ガス導入ノズル（冷却ガス吹き付けノズル）
１０  熱交換器
１１  冷却ガスの循環ファン
１２  格子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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