(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空体の真空容器と、前記真空容器内の中央部に収納された筒状の断熱材と、前記断熱材の上下面のそれぞれを開閉する上下一対の移動扉と、前記真空容器内における前記断熱材の上下に配置されて真空容器内の冷却ガスを冷却する２つの熱交換器と、前記真空容器内における前記上下一対の移動扉のそれぞれの上下に配置されて前記断熱材内の冷却ガスを前記２つの熱交換器のそれぞれに通過させる２つの冷却ファンと、前記２つの冷却ファンのそれぞれを介して前記２つの熱交換器を通過した冷却ガスを前記断熱材内に導く気体流路を構成するとともに前記真空容器内で上下２分割に構成されたガス分配装置と、を備え、
前記ガス分配装置は、前記断熱材内部の上下方向における中央部より上側で前記冷却ガスを前記中央部から上方に導いた後に前記２つの熱交換器のうち上方の熱交換器を経由して前記真空容器と前記断熱材との間を上方から中央部に導き、前記断熱材内部の上下方向における中央部より下側で前記冷却ガスを前記中央部から下方に導いた後に前記２つの熱交換器のうち下方の熱交換器を経由して前記真空容器と前記断熱材との間を下方から中央部に導くことを特徴とする真空熱処理炉。
【請求項２】
前記ガス分配装置は、前記断熱材の上下方向における中央部に隔壁を備え、前記断熱材の外周部に配置される同心筒状体の冷却ガス流動空間であることを特徴とする請求項１に記載の真空熱処理炉。
【請求項３】
前記ガス分配装置は、前記断熱材の外周に沿って等間隔に配置され、前記断熱材の上下方向における中央部に達する管体であることを特徴とする請求項１に記載の真空熱処理炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、工具鋼等のワークの焼入処理等の熱処理に用いられる真空熱処理炉に関する。
【背景技術】
【０００２】
中空体である真空容器に断熱材を内蔵し、この断熱材内にワークを収納して加熱処理を行う真空熱処理炉では、加熱処理後に真空容器内に冷媒ガスを導入してワークを冷却する（例えば、特許文献１参照。）。冷却時には、断熱材内のワークに対して均一に冷媒ガスを吹きつけ、ワークの冷却ムラを生じないように均等に高速冷却する必要がある。
【０００３】
このため、従来の真空熱処理炉では、真空容器内に熱交換器、冷却ファン及びガス分配装置を備えたものがある。熱交換器は、冷却ガスを冷却する。冷却ファンは、冷却ガスが熱交換器を通過するようにする。ガス分配装置は、熱交換器を通過した冷却ガスを断熱材内に導く。ガス分配装置には、断熱材の壁面を貫通する多数のノズルが一定間隔で備えられている。
【０００４】
一般に、熱交換器及び冷却ファンは、真空容器内における断熱材上下移動扉の上部及び下部に配置されている。
【特許文献１】特許第０２６５６８３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、長尺状のワークに対して熱処理を行う真空熱処理炉では、断熱材が横方向の幅に比較して上下方向に長く構成され、上下方向についてワークに冷却ムラに起因する硬度のばらつきを生じる問題がある。
【０００６】
即ち、真空容器内において断熱材の上部から下部へ、下部から上部へ又は交番に流したとしても断熱材の上下方向の全長にわたる長い気体流路を経由して冷却ガスが流れる。この間に冷却ガスはワークにその全長にわたって接触するため、断熱材内では冷却ガスの流入側に比べて冷却ガスの流出側にいくほど温度が上昇し、冷却能力が低下する。したがって、上下方向についてワークに冷却ムラを生じる。
【０００７】
この発明の目的は、真空容器内における断熱材の上下に熱交換器及び冷却ファンを配置し、断熱材内部の上側では側面から流入した冷却ガスを上方に向かって循環させるとともに断熱材内部の下側では側面から流入した冷却ガスを下方に向かって循環させ、断熱材内を上下に２分割する気体流路を構成してワークの上部と下部とのそれぞれを個別に短時間で冷却することで、長尺状のワークに対しても加熱処理後に上下方向について均等かつ高速に冷却することができる真空熱処理炉を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明の真空熱処理炉は、真空容器、断熱材、２つの移動扉、２つの熱交換器、２つの冷却ファン及びガス分配装置を備えている。真空容器は、中空体であり、断熱材、２つの移動扉、２つの熱交換器、２つの冷却ファン及びガス分配装置を内蔵している。断熱材は、真空容器内の中央部に配置され、上下面を上下一対の移動扉によって開閉自在にされている。２つの熱交換器は、真空容器内における上下の移動扉の上下に配置され、真空容器内の冷却ガスを冷却する。２つの冷却ファンは、真空容器内における上下の移動扉の上下に配置されて断熱材内の冷却ガスを２つの熱交換器のそれぞれに通過させる。ガス分配装置は、真空容器内で上下２分割に構成されており、２つの冷却ファンのそれぞれを介して２つの熱交換器を通過した冷却ガスを断熱材内に導く気体流路を構成している。
ガス分配装置は、断熱材内部の上下方向における中央部より上側で冷却ガスを中央部から上方に導いた後に２つの熱交換器のうち上方の熱交換器を経由して真空容器と断熱材との間を上方から中央部に導き、断熱材内部の上下方向における中央部より下側で冷却ガスを中央部から下方に導いた後に２つの熱交換器のうち下方の熱交換器を経由して真空容器と断熱材との間を下方から中央部に導く。
【０００９】
この構成においては、断熱材内の上半分の冷却ガスは、真空容器内で上部の移動扉の上側に配置された熱交換器を通過する間に冷却された後、ガス分配装置の上側の部分を通って断熱材内の上半分に導かれる。断熱材内の下半分の冷却ガスは、真空容器内で下部の移動扉の下側に配置された熱交換器を通過する間に冷却された後、ガス分配装置の下側の部分を通って断熱材内の下半分に導かれる。
【００１０】
したがって、真空容器内には、断熱材内から冷却ファンを介して熱交換器及びガス分配装置を経由して断熱材内に戻る気体流路が、上下２分割に構成される。
【００１１】
これによって、冷却ガスが気体流路を一巡する間に冷却すべきワークの上下方向の範囲が半減することで冷却ガスとワークとの接触時間が短縮され、上下方向についてワークに冷却ムラを生じ難くなる。
【００１２】
上記の構成において、ガス分配装置として、断熱材の上下方向における中央部に隔壁を備え、断熱材の外周部に配置される同心筒状体の冷却ガス流動空間、又は、断熱材の外周に沿って等間隔に配置され、断熱材の上下方向における中央部に達する管体を用いることができる。
【発明の効果】
【００１３】
この発明の真空熱処理炉によれば、断熱材内から冷却ファンを介して熱交換器及びガス分配装置を経由して断熱材内に戻る気体流路を、真空容器内において上下２分割に構成することにより、冷却ガスが気体流路を一巡する間に冷却すべきワークの上下方向の範囲を半減させて冷却ガスとワークとの接触時間を短縮することができ、上下方向についてワークに冷却ムラを生じ難くすることができる。これによって、長尺状のワークに対しても、加熱処理後に上下方向について均等かつ高速に冷却することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は、この発明の実施形態に係る真空熱処理炉０１０の構成を示す正面図である。真空熱処理炉１０は、真空容器６、断熱材１、移動扉１１Ａ，１１Ｂ、熱交換器２Ａ，２Ｂ、冷却ファン３Ａ，３Ｂ、冷却管４Ａ，４Ｂ、ファンモータ５Ａ，５Ｂを備えている。
【００１５】
真空容器６は、一例として円筒形を呈する中空体である。真空容器６の内部は、真空ポンプ２０に連通している。ワークに対する加熱処理時には、真空容器６内の気体が真空ポンプ２０によって外部に排出される。また、真空容器６の内部は、図示しないポンプに連通している。ワークに対する加熱処理が終了した後の冷却処理時に、真空容器６内にポンプを介して窒素ガス等の冷却ガスが供給される。
【００１６】
断熱材１は、真空容器内の中央部に配置されている。断熱材１は、断熱材料によって円筒形を呈し、上下面を移動扉１１Ａ，１１Ｂによって開閉自在にされている。断熱材１の内部の下方には、炉床架台１２が配置されている。炉床架台１２には、単一又は複数の長尺状のワーク３０が載置される。断熱材１は、炉床架台１２に載置される単一又は複数の長尺状のワーク３０に対応して、横方向の幅に比較して上下方向に長く形成されている。
【００１７】
熱交換器２Ａ，２Ｂは、真空容器６内における断熱材１の上下に配置されている。熱交換器２Ａ，２Ｂは、真空容器６内に供給された冷却ガスを冷却する。
【００１８】
冷却ファン３Ａ，３Ｂは、真空容器６内における断熱材１の上下に配置されている。冷却ファン３Ａ，３Ｂのそれぞれは、断熱材１内の冷却ガスを熱交換器２Ａ，２Ｂのそれぞれに通過させる。
【００１９】
冷却管４Ａ，４Ｂは、この発明のガス分配装置であり、それぞれ複数が、真空容器６内で断熱材１の外周に沿って等間隔に配置されている。冷却管４Ａ，４Ｂは、冷却ファン３Ａ，３Ｂのそれぞれから断熱材１の上下方向における中央部に達している。冷却管４Ａ，４Ｂは、断熱材１の上下方向における中央部で閉塞されている。
【００２０】
冷却管４Ａ，４Ｂを断熱材１の上下方向における真空容器６の略全長にわたって一体的に形成し、その内部において断熱材１の上下方向における中央部に隔壁を配置することにより、上下２分割に構成してもよい。
【００２１】
ファンモータ５Ａ，５Ｂは、真空容器６内における断熱材１の上下に配置されている。ファンモータ５Ａ，５Ｂのそれぞれは、冷却ファン３Ａ，３Ｂのそれぞれに回転力を供給する。
【００２２】
図２及び図３は、真空熱処理炉１０の真空容器６内に形成される気体流路を説明する正面断面図及び平面断面図である。断熱材１内に収納されたワーク３０に対する加熱処理が終了すると、移動扉１１Ａ，１１Ｂが断熱材１の上下面を開放し、ファンモータ５Ａ，５Ｂが駆動されて冷却ファン３Ａ，３Ｂが回転する。
【００２３】
冷却ファン３Ａの回転により、断熱材１内の上半分の範囲の冷却ガスは、断熱材１の上面を経由して断熱材１の上側に配置された熱交換器２Ａを通過する間に冷却された後、冷却ファン３Ａ及び複数の冷却管４Ａを通って断熱材１内の上半分の範囲に導かれる。
【００２４】
冷却ファン３Ｂの回転により、断熱材１内の下半分の範囲の冷却ガスは、断熱材１の下面を経由して断熱材１の下側に配置された熱交換器２Ｂを通過する間に冷却された後、冷却ファン３Ｂ及び複数の冷却管４Ｂを通って断熱材１内の下半分の範囲に導かれる。
【００２５】
なお、冷却管４Ａ，４Ｂは、それぞれ多数のノズル１３Ａ，１３Ｂを介して断熱材１の内部に連通している。また、断熱材１内には、複数の発熱体１４が、断熱材１の内周面に沿って等間隔に配置されている。発熱体１４は、ワーク３０の加熱処理時に発熱する。
【００２６】
したがって、真空容器６内には、断熱材１内の上側の範囲から熱交換器２Ａ、冷却ファン３Ａ、冷却管４Ａ及びノズル１３Ａをこの順に経由して断熱材１内の上側の範囲に戻る上部の気体流路と、断熱材１内の下側の範囲から熱交換器２Ｂ、冷却ファン３Ｂ、冷却管４Ｂ及びノズル１３Ｂをこの順に経由して断熱材１内の下側の範囲に戻る下部の気体流路と、が構成される。
【００２７】
これによって、冷却ガスが気体流路を一巡する間に冷却すべきワーク３０の上下方向の範囲が半減し、上下方向についてワーク３０に冷却ムラを生じ難くすることができる。これによって、長尺状のワーク３０に対しても、加熱処理後に上下方向について均等かつ高速に冷却することができる。
【００２８】
図４は、この発明の別の実施形態に係る真空熱処理炉１００の構成を示す平面断面図である。真空熱処理炉１００は、真空熱処理炉１０の冷却管４Ａ，４Ｂに代えて冷却ガス流動空間４０Ａ，４０Ｂ（図４において冷却ガス流動空間４０Ｂは現れない。）を備えており、その他の構成は真空熱処理炉１０と共通する。
【００２９】
冷却ガス流動空間４０Ａ，４０Ｂは、断熱材の外周部に配置される同心筒状体であり、冷却ファン３Ａ，３Ｂのそれぞれから断熱材１の上下方向における中央部に達している。
【００３０】
真空容器６内には、断熱材１内の上側の範囲から熱交換器２Ａ、冷却ファン３Ａ、冷却ガス流動空間４０Ａ及びノズル１３Ａをこの順に経由して断熱材１内の上側の範囲に戻る上部の気体流路と、断熱材１内の下側の範囲から熱交換器２Ｂ、冷却ファン３Ｂ、冷却ガス流動空間４０Ｂ及びノズル１３Ｂをこの順に経由して断熱材１内の下側の範囲に戻る下部の気体流路と、が構成される。
【００３１】
したがって、真空熱処理炉１００においても真空熱処理炉１０と同様に、冷却ガスが気体流路を一巡する間に冷却すべきワーク３０の上下方向の範囲が半減し、上下方向についてワーク３０に冷却ムラを生じ難くすることができる。これによって、長尺状のワーク３０に対しても、加熱処理後に上下方向について均等かつ高速に冷却することができる。
【００３２】
この実施形態においても、冷却ガス流動空間４０Ａ，４０Ｂを断熱材１の上下方向における真空容器６の略全長にわたって一体的に形成し、その内部において断熱材１の上下方向における中央部に隔壁を配置することにより、上下２分割に構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】この発明の実施形態に係る真空熱処理炉１０の構成を示す正面図である。
【図２】真空熱処理炉１０の真空容器６内に形成される気体流路を説明する正面断面図である。
【図３】真空熱処理炉１０の真空容器６内に形成される気体流路を説明する平面断面図である。
【図４】この発明の別の実施形態に係る真空熱処理炉１００の構成を示す平面断面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１  断熱材
２Ａ，２Ｂ  熱交換器
３Ａ，３Ｂ  冷却ファン
４Ａ，４Ｂ  冷却管
５Ａ，５Ｂ  ファンモータ
６  真空容器
１０  真空熱処理炉
１１Ａ，１１Ｂ  移動扉
４０Ａ，４０Ｂ  冷却ガス流動空間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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