(57)【要約】【課題】流動層炉内の温度分布をより均一にし、熱処理効率の高い熱処理装置を提供する。【解決手段】熱処理装置１の流動層炉３内の炉中心部および炉壁近傍部に温度計測器１１−１、１１−２を取り付け、粒状物１５の温度を計測する。制御部１９は、炉中心部粒状物温度Ｔ１、炉壁近傍粒状物温度Ｔ２として、炉内温度差ΔＴ＝Ｔ１−Ｔ２を計算する。炉中心部粒状物温度Ｔ１、炉内温度差ΔＴの設定値に対して、それぞれヒステリシスを持たせてモード判定を行う。モードは昇温モード、冷却モード、通常モードの３モードあり、制御部１９はモードに対応してバーナ１３のガス量、空気量を調節し、粒状物１５の温度を制御する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスを燃焼させて、炉内で被加熱物を加熱する熱処理装置であって、
前記炉内の異なる地点における温度を測定する、少なくとも２つの温度測定器と、
前記温度測定器によって測定された温度に基づいて、前記ガス量及び空気量を制御する制御手段と、
を具備することを特徴とする熱処理装置。
【請求項２】
前記炉は、流動層炉であることを特徴とする請求項１記載の熱処理装置。
【請求項３】
前記温度測定器は、炉中央部と、炉壁近傍部に設けられることを特徴とする請求項１記載の熱処理装置。
【請求項４】
前記温度計測器で測定される温度をＴ１、Ｔ２とし、ΔＴ＝Ｔ１−Ｔ２とした場合、Ｔ１とΔＴの設定値に対してヒステリシスを持たせ、前記制御手段は、前記ヒステリシスに基づいて、前記ガス量及び空気量を制御することを特徴とする請求項１記載の熱処理装置。
【請求項５】
Ｔ１のスイッチをＡ、ΔＴのスイッチをＢとした場合、前記制御手段はＡがオンであれば昇温モード、ＡがオフでＢがオンであれば冷却モード、ＡがオフでＢがオフであれば通常モードとすることを特徴とする請求項４記載の制御手段。
【請求項６】
前記昇温モードは、ガス量をほぼ最大とすることを特徴とする請求項５記載の制御手段。
【請求項７】
前記冷却モードは、ガス量をゼロとして、空気のみを送ることを特徴とする請求項５記載の制御手段。
【請求項８】
前記通常モードは、前記炉内を一定温度に保つように、ガス量及び空気量を調整することを特徴とする請求項５記載の制御手段。
【請求項９】
前記被加熱物は、アルミニウム合金であることを特徴とする請求項１記載の熱処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、炉内で被加熱物を加熱する熱処理装置等に関するものであり、特に、炉内に設置した複数の温度測定器を用いて炉内の温度を測定し、測定された温度に基づいて粒状物の温度を正確に制御する熱処理装置等に関する。
【０００２】
【従来の技術】
アルミニウム合金等の被加熱物（ワークピース）の熱処理を行う場合、流動層熱処理炉の炉体の隅に複数の温度計測器を設置して温度を計測し、その計測温度に基づいて、ガス量調節弁により吹き込み熱風温度を制御することで、流動層内の温度を調節するという方法がある。（例えば、特許文献１参照。）
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−５４８８０号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の方法では、炉体の隅の温度と吹き込み熱風温度には大きな温度差が生じ、流動層炉内に大きな温度勾配が生じる可能性がある。また、流動層炉内に大きな温度勾配が生じた場合、被加熱物の温度が熱処理温度に到達しなかったり、あるいは、被加熱物の温度が高くなりすぎて融解してしまう可能性があり、その結果、熱処理効率が低下する。
【０００５】
本発明は、このような問題に鑑みてなされてもので、その目的とするところは、流動層炉内の温度分布をより均一にし、熱処理効率の高い熱処理装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するために本発明は、ガスを燃焼させて炉内で被加熱物を加熱する熱処理装置であって、炉内の異なる地点における温度を測定する少なくとも２つの温度測定器と、温度測定器によって測定された温度に基づいてガス量及び空気量を制御する制御手段とを具備する熱処理装置である。
【０００７】
熱処理装置の炉は流動層炉で、炉内には粒状物が充てんされており、この粒状物は炉内に吹き込まれる熱風により流動化される。この流動層炉は、アルミニウム合金等の被加熱物（ワークピース）の溶体化処理及び時効処理を行う。
【０００８】
流動層炉の炉中央部および炉壁近傍に、温度測定器を設け、炉中心部粒状物温度Ｔ１と炉壁近傍粒状物温度Ｔ２を測定し、Ｔ１とＴ２の差分ΔＴを計算する。そして、Ｔ１とΔＴの設定値に対してヒステリシスを持たせ、このヒステリシスに基づいて、流動層炉のモードを判定する。
【０００９】
流動層炉のモードには昇温モード、冷却モード、通常モードの３つのモードがある。昇温モードではガス量をほぼ最大とし、粒状物を早期昇温させる。
冷却モードでは、ガス量をゼロとして空気のみを送り、設定温度以上になった粒状物温度を低下させる。また、通常モードでは、粒状物を設定温度に保つようにガス量および空気量を調節する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明の１実施の形態に係る熱処理装置１の概略構成図、図２は、熱処理装置１の流動層炉３のモード判定におけるフローチャート、図３は、炉中心部粒状物温度Ｔ１と炉内温度差ΔＴのスイッチによるモード判定を示す図である。
【００１１】
図１に示すように、本発明に係る熱処理装置１は、粒状物１５を充てんした流動層炉３を有している。流動層炉３は、アルミニウム合金等の被加熱物（ワークピース）１７の溶体化処理、時効処理等の熱処理を行う。
【００１２】
流動層炉３に取り付けられたバーナ１３は、浸管５を通して分散パイプ７に熱風を送りこむ。送りこまれた熱風は、分散パイプ７の吹出口９から吹き出し、粒状物１５を昇温させる。
【００１３】
流動層炉３の中心部及び炉壁近傍には、それぞれ温度計測器１１−１、１１−２が取り付けられており、粒状物１５の温度を測定する。温度計測器は、流動層炉３内に３つ以上取り付けてもよい。温度計測器１１−１、１１−２の測定結果は制御部１９に送られ、制御部１９は測定結果に基づいてバーナ１３のガス量調整部２１、空気量調整部２３を制御する。
【００１４】
次に、図２を参照しながら、本発明に係る熱処理装置１の流動層炉３のモード判定における動作を説明する。
【００１５】
温度計測器１１−１、１１−２を用いて、流動層炉３の中心部粒状物温度Ｔ１と、炉壁近傍粒状物温度Ｔ２を測定し、制御部１９に測定結果を送る（ステップ１０１）。
【００１６】
制御部１９は、炉内温度差ΔＴ＝Ｔ１−Ｔ２を計算する（ステップ１０２）。流動層炉３内に３つ以上の温度計測器が取り付けられている場合、その中で最も被加熱物１７に近い位置での測定温度をＴ１、その他の温度計測器の測定温度のうち、最も低い温度をＴ２とする。
【００１７】
制御部１９は、中心部粒状物温度Ｔ１と炉内温度差ΔＴの設定値に対して、ヒステリシスを持たせてモード判定を行う。モードは昇温モード、冷却モード、通常モードの３モードとする。被加熱物１７がアルミニウム合金で、溶体化処理を行う場合、例えば、粒状物設定温度Ｔｓは５６０℃、粒状物温度差ΔＴｓは１０℃、粒状物設定温度ヒステリシス量αは３℃、粒状物温度差ΔＴｓヒステリシス量βは２℃である。
【００１８】
炉中心部粒状物温度Ｔ１に対して、仮想のスイッチＡを設定する。炉中心部粒状物温度Ｔ１が下がって（Ｔｓ−α）℃よりも低くなると、スイッチＡはＯＮとなる。逆に、炉中心部粒状物温度Ｔ１が上昇して（Ｔｓ＋α）℃よりも高くなると、スイッチＡはＯＦＦとなる。
【００１９】
一方、粒状物温度差ΔＴｓに対して、仮想のスイッチをＢを設定する。粒状物温度差ΔＴｓが大きくなって（ΔＴｓ＋β）℃よりも大きくなると、スイッチＢはＯＮとなる。逆に、粒状物温度差ΔＴｓが小さくなり（ΔＴｓ−β）℃よりも小さくなると、スイッチＢはＯＦＦとなる。
【００２０】
制御部１９は、炉中心部粒状物温度Ｔ１のスイッチＡを判定し（ステップ１０３）、ＯＮならばモードは昇温モードに設定する（ステップ１０４）。昇温モードでは、流動砂を早期昇温させるため、制御部１９はガス量調整部２１を制御してガス量を最大流量とし、また、良好な燃焼及び流動を確保できるように空気量調整部２３を制御する。空気比は、例えば２．０とする。
【００２１】
ステップ１０３で炉中心部粒状物温度Ｔ１のスイッチＡがＯＦＦの場合、制御部１９は粒状物温度差ΔＴｓのスイッチＢを判定し（ステップ１０５）、ＯＮならばモードを冷却モードに設定する（ステップ１０６）。冷却モードでは、制御部１９はガス量調整部２１を制御してガス量を０とし、空気のみを浸管５に流すようにする。これにより、設定温度以上になった粒状物１５を低下させる。また、昇温過程では、流動層炉３内の撹拌により流動が弱い部分の熱伝達を促進させる。
【００２２】
ステップ１０５で粒状物温度差ΔＴのスイッチＢがＯＦＦの場合、制御部１９はモードを通常モードに設定する（ステップ１０７）。通常モードでは、粒状物１５を設定温度に保つため、制御部１９はガス量および空気量を、炉中心部粒状物温度Ｔ１により一意的に決定し、被加熱物１７の投入時や放熱による粒状物温度低下を最低限にとどめる。空気比は、例えば２．０〜１０．０とする。
【００２３】
図３は、炉中心部粒状物温度Ｔ１と、炉内温度差ΔＴのスイッチによるモード判定を示す図である。
【００２４】
本実施の形態によれば、流動層炉の中心部と炉壁近傍に複数の温度計測器を取り付け、粒状物の温度を計測して、炉中心部粒状物温度と炉内温度差の設定値に対してヒステリシスを持たせてモード判定を行うことにより、粒状物の温度を正確に制御することが可能となる。
【００２５】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る熱処理装置の好適な実施形態について説明したが、前述した実施の形態に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００２６】
例えば、温度計測器は炉中心部、炉壁近傍部の２箇所だけでなく、より多くの箇所に取り付けるようにしてもよい。
【００２７】
【発明の効果】
以上、説明したように本実施によれば、流動層炉内の温度分布をより均一にし、熱処理効率の高い熱処理装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施の形態に係る熱処理装置１の概略構成図
【図２】本発明に係る熱処理装置１の流動層炉３のモード判定におけるフローチャート
【図３】炉中心部粒状物温度Ｔ１と炉内温度差ΔＴのスイッチによるモード判定を示す図
【符号の説明】
１  熱処理装置
３  流動層炉
５  浸管
７  分散パイプ
９  吹出口
１１−１、１１−２  温度計測器
１３  バーナ
１５  粒状物
１７  被加熱物
１９  制御部
２１  ガス量調整部
２３  空気量調整部
【図１】
2004205066.tif 000003
【図２】
2004205066.tif 000004
【図３】
2004205066.tif 000005