(57)【要約】【課題】冷却用加圧ガスの消費量を低減することが可能な熱処理炉の冷却装置およびその運転方法を提供する。【解決手段】加熱室３から搬入される処理材４を冷却処理するときに、冷却用加圧ガスが供給されることによって加圧状態とされ、冷却処理後、冷却用加圧ガスが排出されることによって減圧状態とされる冷却室５と、第１および第２のダクト６，７を介して冷却室と連通されるファンハウジング１７およびファンハウジング内に設けたファン１８から構成され、冷却処理時、ファンによって冷却室との間で冷却用加圧ガスを循環させるファン装置８とを有する熱処理炉１の冷却装置２において、一対のダクトそれぞれに、これらを開閉自在に閉じて冷却室とファン装置との間を遮断する第１および第２開閉弁９，１０を設けた。【選択図】          図１
2005016893.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱室から搬入される処理材を冷却処理するときに、冷却用加圧ガスが供給されることによって加圧状態とされ、冷却処理後、冷却用加圧ガスが排出されることによって減圧状態とされる冷却室と、一対のダクトを介して上記冷却室と連通されるファンハウジングおよび該ファンハウジング内に設けたファンから構成され、冷却処理時、該ファンによって該冷却室との間で冷却用加圧ガスを循環させるファン装置とを有する熱処理炉の冷却装置において、上記一対のダクトそれぞれに、これらを開閉自在に閉じて上記冷却室と上記ファン装置との間を遮断する開閉弁を設けたことを特徴とする熱処理炉の冷却装置。
【請求項２】
前記ファン装置と前記開閉弁との間に、前記ダクト内を循環される冷却用加圧ガスを冷却するガスクーラーを設けたことを特徴とする請求項１に記載の熱処理炉の冷却装置。
【請求項３】
少なくともいずれか一方の前記ダクト内に、冷却用加圧ガスを供給する供給系の供給端部を挿入してこれらダクトと供給系とを接続するとともに、該供給端部のガス吹き込み口を、上記ダクトに沿って冷却用加圧ガスの循環方向へ向けたことを特徴とする請求項１または２に記載の熱処理炉の冷却装置。
【請求項４】
加熱室から搬入される処理材を冷却処理するときに、冷却用加圧ガスが供給されることによって加圧状態とされ、冷却処理後、冷却用加圧ガスが排出されることによって減圧状態とされる冷却室と、一対のダクトを介して上記冷却室と連通されるファンハウジングおよび該ファンハウジング内に設けたファンから構成され、冷却処理時、該ファンによって該冷却室との間で冷却用加圧ガスを循環させるファン装置とを有する熱処理炉の冷却装置の運転方法において、上記一対のダクトそれぞれに設けられ、これらを開閉自在に閉じて上記冷却室と上記ファン装置との間を遮断する開閉弁を、該冷却室が減圧される前に閉じ、該冷却室が加圧される際に開くようにしたことを特徴とする熱処理炉の冷却装置の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷却用加圧ガスの消費量を低減することが可能な熱処理炉の冷却装置およびその運転方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
熱処理炉、特に真空熱処理炉にあっては、例えば非特許文献１に開示されているように、２室形加圧ガス冷却真空炉が知られている。この種の真空炉は、処理材を加熱処理する加熱室と、加熱処理した処理材を冷却処理する冷却室とが別々に備えられ、処理材を加熱室から冷却室に移して冷却処理する際には、冷却用加圧ガスを冷却室に供給して当該冷却室内を加圧状態にして冷却するようにし、また冷却処理後は、冷却室内に充満している加圧ガスを真空引きする等して排出することにより、冷却室内を減圧状態にするようになっている。
【０００３】
このように冷却処理のために専用の冷却室を設けると、一旦加熱処理を行った加熱室を冷却する必要がなくて処理材を急冷することができ、大きな冷却速度を確保できる利点がある。また加圧ガスを利用した加圧冷却も、大きな冷却速度を確保するのに有利である。冷却用加圧ガスとしては、処理材の酸化反応を防止するために、窒素ガスや水素ガス、ヘリウムガスなどを、おおよそ数百ＫＰａ〜数ＭＰａ程度に昇圧したものが用いられている。
【０００４】
この熱処理炉の冷却室を含む冷却装置の従来構造は、図４に示すように、加熱室ａに隣接させて設けられ、処理材ｂを冷却処理する冷却室ｃと、この冷却室ｃに一対のダクトｄを介して連通されたファンハウジングｅおよびこのファンハウジングｅ内に設けたファンｆから構成され、ファンｆによって冷却用加圧ガスを冷却室ｃとの間で循環させるファン装置ｇと、ダクトｄに接続され、冷却室ｃに冷却用加圧ガスを供給する供給系ｈと、冷却室ｃに接続された第１の排出管ｍに設けられ、開放されることで冷却室ｃ内が大気圧となるまで冷却用加圧ガスを排出する開閉自在な放散弁ｋと、冷却室ｃに第２の排出管ｉを介して接続され、冷却用加圧ガスを大気圧下に真空引きして排出する真空ポンプｊとを備えている。
【０００５】
ファン装置ｇと冷却室ｃとは、ダクトｄを介して外部からは閉じられた循環回路を構成し、冷却処理に際しては、加圧ガスを供給系ｈから冷却室ｃへと順次供給しつつ、ファン装置ｇで加圧ガスを循環させるようになっている。また、冷却室ｃから処理材ｂを取り出す際には、放散弁ｋを開放して冷却室ｃ内が大気圧となるまで加圧ガスを排出し、その後真空ポンプｊでさらに加圧ガスを大気圧下に真空引きして排出してから、冷却室ｃを開放するようになっている。
【０００６】
【非特許文献１】
（社）日本熱処理技術協会、「熱処理技術便覧」、初版、日刊工業新聞社、２０００年８月３０日、ｐ．７７６−７７９
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来の熱処理炉の冷却装置にあっては、冷却室ｃが一対のダクトｄ、そしてまたファン装置ｇのファンハウジングｅと常時連通されているため、冷却処理に際してこれら冷却室ｃ内、ダクトｄ内およびファンハウジングｅ内の空間全体を満たすことができる量で供給されたすべての加圧ガスが、冷却処理後にはすべて排出されることとなっており、一回の冷却処理で消費される加圧ガスが多量であるという課題があった。
【０００８】
本発明は上記従来の課題に鑑みて創案されたものであって、冷却用加圧ガスの消費量を低減することが可能な熱処理炉の冷却装置およびその運転方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかる熱処理炉の冷却装置は、加熱室から搬入される処理材を冷却処理するときに、冷却用加圧ガスが供給されることによって加圧状態とされ、冷却処理後、冷却用加圧ガスが排出されることによって減圧状態とされる冷却室と、一対のダクトを介して上記冷却室と連通されるファンハウジングおよび該ファンハウジング内に設けたファンから構成され、冷却処理時、該ファンによって該冷却室との間で冷却用加圧ガスを循環させるファン装置とを有する熱処理炉の冷却装置において、上記一対のダクトそれぞれに、これらを開閉自在に閉じて上記冷却室と上記ファン装置との間を遮断する開閉弁を設けたことを特徴とする。
【００１０】
一対のダクトそれぞれに設けた開閉弁を閉じて、冷却室とファン装置との間を遮断するようにしていて、冷却室を減圧すべく冷却用加圧ガスを排出する前にこれら開閉弁を閉じれば、排出される加圧ガスの量を、冷却室内および開閉弁位置から冷却室側のダクト内に滞留している量とすることができ、開閉弁を設けない場合に比べて、排出すべき加圧ガス量を低減し得る。
【００１１】
そしてまた、開閉弁を閉じることによって、ファン装置のハウジング内および開閉弁位置からファン装置側のダクト内に相当の加圧状態で滞留する相当量の加圧ガスは、次の冷却処理の際に開閉弁を開くことで、そのまま冷却室へと供給することができて、これを利用して次回の冷却処理を行うことができ、供給系から供給すべき新規の加圧ガス量も低減し得る。このように、排出すべき加圧ガス量も、また供給すべき加圧ガス量も低減することができて、加圧ガスの消費量を低減することが可能となる。
【００１２】
また、加圧ガスの排出量を低減できることにより、冷却室の減圧操作時間を短縮することも可能となり、排出工程の効率化を図り得る。
【００１３】
また、前記ファン装置と前記開閉弁との間に、前記ダクト内を循環される冷却用加圧ガスを冷却するガスクーラーを設けたことを特徴とする。ガスクーラーを設けるようにしていて、循環する冷却用加圧ガスを適切に冷却して冷却室に送り込むことが可能であるとともに、ガスクーラーを、開閉弁とファン装置との間に設けるようにしていて、これにより開閉弁を閉じることで、ガスクーラー内の加圧ガスもファン装置側に滞留させておくことができ、ガスクーラーを開閉弁より冷却室側に設置する場合に比べて、排出される加圧ガス量、すなわち加圧ガスの消費量を低減し得る。
【００１４】
さらに、少なくともいずれか一方の前記ダクト内に、冷却用加圧ガスを供給する供給系の供給端部を挿入してこれらダクトと供給系とを接続するとともに、該供給端部のガス吹き込み口を、上記ダクトに沿って冷却用加圧ガスの循環方向へ向けたことを特徴とする。供給系のガス吹き込み口から吹き込まれるガス流を利用して、ダクト内を循環する加圧ガスの流れを強めることが可能で、ファン装置側に滞留させた加圧ガスのファン装置による送り出しも円滑化させて、短時間で加圧ガスの循環を定常化させることが可能となり、冷却室の加圧操作時間を短縮化し得るとともに、ファン装置の必要能力を削減し得る。
【００１５】
また、本発明にかかる熱処理炉の冷却装置の運転方法は、加熱室から搬入される処理材を冷却処理するときに、冷却用加圧ガスが供給されることによって加圧状態とされ、冷却処理後、冷却用加圧ガスが排出されることによって減圧状態とされる冷却室と、一対のダクトを介して上記冷却室と連通されるファンハウジングおよび該ファンハウジング内に設けたファンから構成され、冷却処理時、該ファンによって該冷却室との間で冷却用加圧ガスを循環させるファン装置とを有する熱処理炉の冷却装置の運転方法において、上記一対のダクトそれぞれに設けられ、これらを開閉自在に閉じて上記冷却室と上記ファン装置との間を遮断する開閉弁を、該冷却室が減圧される前に閉じ、該冷却室が加圧される際に開くようにしたことを特徴とする。
【００１６】
冷却室を減圧すべく冷却用加圧ガスを排出する前に、一対のダクトそれぞれに設けた開閉弁を閉じて冷却室とファン装置との間を遮断するようにしていて、排出される加圧ガスの量を、冷却室内および開閉弁位置から冷却室側のダクト内に滞留している量とすることができ、排出すべき加圧ガス量を低減し得る。
【００１７】
そしてまた、開閉弁を閉じることによって、ファン装置のハウジング内および開閉弁位置からファン装置側のダクト内に相当の加圧状態で滞留する相当量の加圧ガスは、次の冷却処理の際、すなわち冷却室が加圧される際に、開閉弁を開くことで、そのまま冷却室へと供給することができて、これを利用して次回の冷却処理を行うことができ、供給系から供給すべき新規の加圧ガス量も低減し得る。このように、排出すべき加圧ガス量も、また供給すべき加圧ガス量も低減することができて、加圧ガスの消費量を低減することが可能となる。
【００１８】
また、加圧ガスの排出量を低減できることにより、冷却室の減圧操作時間を短縮することも可能となり、排出工程の効率化を図り得る。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明にかかる熱処理炉の冷却装置の好適な一実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。本実施形態にあっては熱処理炉１として、上記２室形加圧ガス冷却真空炉が例示されている。熱処理炉１としてはこの他、冷却熱処理炉などであってもよいことはもちろんである。冷却装置２は主に、加熱室３に隣接して設けられ、加熱室３から処理材４が搬入され、搬入された処理材４を冷却処理し、冷却処理後これより処理材４が搬出される密閉構造の冷却室５と、冷却室５にそれらの一端がそれぞれ連結された第１ダクト６および第２ダクト７と、第１ダクト６の他端がその吸い込み口に、また第２ダクト７の他端がその吐出口に連結されたファン装置８と、これら一対のダクト６，７それぞれに設けられた第１開閉弁９および第２開閉弁１０と、第２ダクト７の第２開閉弁１０とファン装置８の吐出口との間に接続され、冷却室５に、窒素ガスや水素ガス、ヘリウムガスなどの冷却用加圧ガスを供給するための供給系１１と、第１ダクト６の第１開閉弁９とファン装置８との間に設けられたガスクーラー１２と、冷却室５に接続された排出系１３とから構成される。
【００２０】
供給系１１は、冷却室５に冷却用加圧ガスを供給するために、冷却用加圧ガスが相当の圧力で充填されたリザーブタンク１４と、リザーブタンク１４に一端が接続され、他端である供給端部１５ａ（図２参照）が第２ダクト７と接続された供給管１５と、供給管１５の途中に設けられ、加圧ガスの供給量を調整する調整弁１６とから構成される。そして冷却室５は、加熱室３から搬入される処理材４を冷却処理するとき、この供給系１１から供給される加圧ガスによって加圧状態とされる。
【００２１】
ファン装置８は、一対のダクト６，７を介して冷却室５内に連通されるファンハウジング１７およびファンハウジング１７内に設けられ、回転駆動されるファン１８とから構成され、処理材４の冷却処理時、ファン１８の作動によって冷却室５から加圧ガスを第１ダクト６を介してファンハウジング１７内に引き込み、引き込んだ加圧ガスをファンハウジング１７から第２ダクト７を介して冷却室５へと送り返して、冷却ガスを循環させる。このファン装置８と冷却室５とは、一対のダクト６，７を介して、外部からは閉じられた循環回路を構成する。
【００２２】
ガスクーラー１２は、処理材４を冷却することで昇温された冷却室５内の加圧ガスがファン装置８に引き込まれて第１ダクト６を流通する際に、これを冷却するようになっている。排出系１３は、冷却用加圧ガスなどを排出するために、冷却室５に接続された第１の排出管２４に設けられ、開放されることで冷却室５内が大気圧となるまで加圧ガスを排出する開閉自在な放散弁２３と、加圧ガスをさらに大気圧下に真空引きする真空ポンプ１９と、真空ポンプ１９に一端が接続され、他端が冷却室５に接続された第２の排出管２０と、第２の排出管２０の途中に設けられ、真空ポンプ１９の起動・停止に応じて当該第２の排出管２０を開閉する排気開閉弁２１とから構成される。そして冷却室５は、冷却処理後、すなわち処理材４を冷却室５から搬出するにあたって、排出系１３によって加圧ガスが排出されることにより、減圧状態とされる。
【００２３】
そして特に、第１および第２ダクト６，７に設けられた第１および第２開閉弁９，１０は、この減圧操作の前にこれら第１および第２ダクト６，７を開閉自在に閉じて、ファン装置８やガスクーラー１２、また供給系１１を、排出系１３と接続された冷却室５から遮断するようになっている。
【００２４】
また本実施形態にあっては、供給系１１の供給管１５については図２に示したように、ガス吹き込み口２２を含む供給端部１５ａが第２ダクト７内に挿入されることにより、当該第２ダクト７と接続され、そのガス吹き込み口２２は、第２ダクト７の長さ方向に沿って、かつファン装置８から冷却室５に向かって流れる加圧ガスの循環方向Ｑに向けて配置される。
【００２５】
次に、上記構成を備えた本実施形態にかかる熱処理炉１の冷却装置２の運転方法について説明する。図３には、処理材４を冷却処理する時間経過に伴う冷却室内圧力の変化が示されている。加熱室３から冷却室５に処理材４を搬入する待機状態では、冷却室５内はほぼ大気圧状態に設定される（図中、アで示す）。
【００２６】
冷却処理の開始にあたっては、冷却室５を密閉し、その後、第１および第２開閉弁９，１０を開くとともに調整弁１６を開き、これによりリザーブタンク１４から供給管１５および第２ダクト７を介して冷却室５に新規の冷却用加圧ガスを供給することで、冷却室内圧力が高まって加圧状態となる（図中、イで示す）。このときには、排出系１３の排気開閉弁２１および放散弁２３はもちろん閉じておく。また、これと併せてファン装置８の運転を開始して、冷却室５内に供給された加圧ガスを循環させる。この際、前回の冷却処理時の加圧ガスがファン装置８側に滞留している場合には、第１および第２開閉弁９，１０の開放によって、ファン装置８側からも前回の加圧ガスが冷却室５へと流入する。
【００２７】
冷却室内圧力が所定の加圧状態に達したならば、ファン装置８の運転による加圧ガスの循環を継続しながら、調整弁１６を閉じて、リザーブタンク１４からの加圧ガスの供給を停止し、これにより加圧ガスをガスクーラー１２で冷却しつつ、その定常的な循環の下で、処理材４を冷却処理する（図中、ウで示す）。
【００２８】
冷却処理が完了したならば、冷却室５内を減圧する。この減圧操作にあたっては、その前にファン装置８を停止し、また第１および第２開閉弁９，１０を閉じて、これによりファン装置８やガスクーラー１２、そしてまたこれら開閉弁９，１０よりもファン装置８側のダクト６，７内に加圧ガスを封じ込めて、滞留させる。このように第１および第２開閉弁９，１０を閉じたならば、排出系１３の放散弁２３を開放し、冷却室５から加圧ガスを排出させて、冷却室内圧力を一旦大気圧まで戻す（図中、エで示す）。その後、放散弁２３を閉じる一方で排気開閉弁２１を開放し、併せて真空ポンプ１９を起動させて冷却室５から加圧ガスを大気圧下に真空引きして、窒素ガスなど、大気中への放散を嫌う加圧ガスをほぼ完全に冷却室５から排出する（図中、オで示す）。
【００２９】
次いで、冷却室５内に大気を充填して大気圧まで一旦戻し（図中、カで示す）、この時点で、冷却室５から処理材４を搬出する（図中、キで示す）。その後、今度は冷却室５に流入し充満している大気を真空ポンプ１９で真空引きして、ほぼ完全に排出する（図中、クで示す）。
【００３０】
そして最後に、次回の冷却処理に備えて、冷却室５内に加圧ガスを大気圧程度まで充填する（図中、ケで示す）。この際には、第１および第２開閉弁９，１０を開けば、これら開閉弁９，１０の閉止によってファン装置８側に滞留させておいた加圧ガスを、冷却室５に送り込むことができる。また、必要に応じて、供給系１１から新規の加圧ガスを供給するようにしてもよい。このようにすることで、次回の冷却処理に対する待機状態に移行することができる（図中、アで示す）。
【００３１】
以上説明したように、本実施形態にかかる熱処理炉１の冷却装置２およびその運転方法にあっては、第１および第２ダクト６，７それぞれに設けた第１および第２開閉弁９，１０を閉じて冷却室５とファン装置８との間を遮断できるようにしたので、冷却室５を減圧すべく冷却用加圧ガスを排出する前にこれら開閉弁９，１０を閉じれば、排出される加圧ガスの量を、冷却室５内および開閉弁９，１０位置から冷却室５側のダクト６，７内に滞留している量とすることができ、開閉弁９，１０を設けない場合に比べて、排出すべき加圧ガス量を低減することができる。
【００３２】
そしてまた、これら開閉弁９，１０を閉じることによって、ファン装置８のハウジング１７内やガスクーラー１２内、そしてまた開閉弁９，１０位置からファン装置８側のダクト６，７内に相当の加圧状態で滞留する相当量の加圧ガスを、次の冷却処理の際にこれら開閉弁９，１０を開くことで、そのまま冷却室５へと供給することができて、これを利用して次回の冷却処理を行うことができ、供給系１１から供給すべき新規の加圧ガス量も低減することができる。
【００３３】
このように、排出すべき加圧ガス量も、また供給すべき加圧ガス量も低減することができて、加圧ガスの消費量を低減することができる。
【００３４】
また、加圧ガスの排出量を低減できることにより、冷却室５の減圧操作時間を短縮することもでき、排出工程（図中、エ、オ、クで示す）の効率化も図ることができる。
【００３５】
また、ファン装置８と第１開閉弁９との間に、第１ダクト６内を循環する冷却用加圧ガスを冷却するガスクーラー１２を設けたので、循環する冷却用加圧ガスを適切に冷却して冷却室５に送り込むことができる。また、開閉弁９，１０を閉じることで、ガスクーラー１２内の加圧ガスもファン装置８側に滞留させておくことができ、ガスクーラー１２を開閉弁９，１０よりも冷却室５側に設置する場合に比べて、排出される加圧ガス量、すなわち加圧ガスの消費量をさらに減少させることができる。
【００３６】
さらに、第２ダクト７内に、冷却用加圧ガスを供給する供給系１１の供給端部１５ａを挿入してこれら第２ダクト７と供給系１１とを接続するとともに、供給端部１５ａのガス吹き込み口２２を、第２ダクト７に沿って冷却用加圧ガスの循環方向Ｑへ向けて配置したので、ガス吹き込み口２２から吹き込まれるガス流を利用して、循環する加圧ガスの流れを強めることができ、ファン装置８側に滞留させた加圧ガスのファン装置８による送り出しも円滑化させて、短時間で加圧ガスの循環を定常化させることができ、冷却室５の加圧操作時間を短縮化できるとともに、ファン装置８の必要能力を削減することができる。
【００３７】
上記実施形態にあっては、ガスクーラー１２をファン装置８と第１開閉弁９との間に設けるようにしたが、ファン装置８と第２開閉弁１０との間、あるいは冷却室５内に設けるようにしてもよい。
【００３８】
【発明の効果】
以上要するに、本発明にかかる熱処理炉の冷却装置およびその運転方法にあっては、冷却用加圧ガスの消費量を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる熱処理炉の冷却装置の好適な一実施形態を示す回路図である。
【図２】図１中、Ａ部拡大図である。
【図３】本発明にかかる熱処理炉の冷却装置の運転方法の好適な一実施形態を示す冷却室内圧力の変化を説明するダイアグラム図である。
【図４】従来例を示す回路図である。
【符号の説明】
１  熱処理炉
２  冷却装置
３  加熱室
４  処理材
５  冷却室
６  第１ダクト
７  第２ダクト
８  ファン装置
９  第１開閉弁
１０  第２開閉弁
１１  供給系
１２  ガスクーラー
１５ａ  供給端部
１７  ファンハウジング
１８  ファン
２２  ガス吹き込み口
Ｑ  冷却用加圧ガスの循環方向
【図１】
2005016893.tif 000003
【図２】
2005016893.tif 000004
【図３】
2005016893.tif 000005
【図４】
2005016893.tif 000006