(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面に環状の被加熱物が載置される炉床と、
前記炉床の周囲を囲むとともに、前記被加熱物を加熱するための発熱体が内周側に配置された円筒状の炉壁と、
前記炉壁の上端開口を開閉自在に塞ぐ上蓋と、を備え、
前記炉床は、前記炉壁の円筒軸中心回りに回転駆動される環状の回転床部と、
この回転床部の内周側に配置され、炉内雰囲気を撹拌する送風手段と、
前記回転床部の上面に一体回転可能に配置されて前記被加熱物を支持するとともに、前記送風手段による送風が通過可能な支持部材と、を備えていることを特徴とする加熱炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、大径の環状製品等の加熱に用いられる加熱炉に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、金属製品等の熱処理に用いられる加熱炉には、所定量の被加熱物を炉内に載置し、炉内を昇温することで前記所定量の被加熱物単位で加熱、熱処理を行うバッチ式のものがある。このようなバッチ式の加熱炉では、被加熱物は、連続炉のようにコンベア等によって移動させられることなく炉内に載置されるため、炉内の温度分布が不均一になると、被加熱物を均一に加熱することができなくなる場合がある。このため、炉内雰囲気を撹拌するための送風ファンを設け、炉内の温度分布を均一にする方策が採られている。
さらに、上記バッチ式の加熱炉において、被加熱物を炉内で移動させるために、被加熱物を載置するための回転駆動される円形のテーブルと、炉内天井部に設けられた雰囲気撹拌用ファンと、を有し、炉体側面の開口から装入される被加熱物を、回転するテーブル上に周方向に沿って順次、載置、取出を行うことで、複数の被加熱物を連続的に加熱処理することができるように構成されているものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平６−１４５７８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に記載の加熱炉を用いて、例えば大型ベアリングの軌道輪のような大径環状の被加熱物を加熱しようとすると、以下のような問題が生じる。すなわち、上記従来の加熱炉は、炉体側面の開口から被加熱物が装入されるので、テーブルの直径に近い大径環状の被加熱物を装入することは困難である。また、上記従来例の加熱炉のテーブルは、被加熱物を炉内で公転させて連続的に加熱処理するためのコンベア的な機能を有するものであり、テーブルの半径以下の寸法の大径環状の被加熱物を加熱しようとする場合であっても、被加熱物と発熱体との位置関係によっては、被加熱物への加熱の度合が不均一となり、被加熱物が均一に加熱処理されない場合があった。
被加熱物に対する加熱処理が不均一になると、熱処理後の被加熱物に変形や硬さのばらつきが生じ、被加熱物の製品としての品質を低下させてしまうという問題が生じる。このように、上記従来の加熱炉は、大径環状の被加熱物を加熱するのに適したものであるとは言えなかった。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、大径環状の被加熱物を均一に加熱処理することができる加熱炉を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するための本発明である加熱炉は、上面に環状の被加熱物が載置される炉床と、前記炉床の周囲を囲むとともに、前記被加熱物を加熱するための発熱体が内周側に配置された円筒状の炉壁と、前記炉壁の上端開口を開閉自在に塞ぐ上蓋と、を備え、前記炉床は、前記炉壁の円筒軸中心回りに回転駆動される環状の回転床部と、この回転床部の内周側に配置され、炉内雰囲気を撹拌する送風手段と、前記回転床部の上面に一体回転可能に配置されて前記被加熱物を支持するとともに、前記送風手段による送風が通過可能な支持部材と、を備えていることを特徴としている。
【０００６】
上記のように構成された加熱炉によれば、環状の被加熱物をその軸中心が炉壁の円筒軸中心とほぼ一致させた状態となるように炉床に載置することにより、回転床部及び支持部材によって、当該被加熱物を炉壁の円筒軸中心回りに自転させることができるので、炉内温度の不均一や発熱体の配置等に起因して、当該被加熱物に対する加熱の度合が不均一になる部分が生じたとしても、加熱の度合いが不均一な部分に対して被加熱物を相対移動させることができ、被加熱物に局部的な加熱の過不足が生じるのを防止できる。この結果、被加熱物全体として均一に加熱処理することができる。また、送風手段が回転床部の内周側に配置されることで炉床のほぼ中央に位置しているので、環状の被加熱物が炉床に載置されたとしても、送風手段による送風は、被加熱物の内周側を通過することができ、炉内全体に亘って循環することができる。このため送風手段は、その送風が被加熱物によって妨げられることがなく、炉内を均一に撹拌できる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の加熱炉によれば、環状の被加熱物を均一に加熱処理することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
次に、本発明の好ましい実施形態について添付図面を参照しながら説明する。図１は本発明の一実施形態に係る加熱炉の構成を示す断面図である。この加熱炉１は、例えば、大型のベアリングの軌道輪等の大径環状の被加熱物を熱処理すべく加熱するために用いられるものである。
【０００９】
図１において、加熱炉１は、床面に掘られたピットＰに収容設置されたピット炉であり、環状の被加熱物Ｗが載置される炉床２と、炉床２の周囲を囲む円筒状の炉壁３と、炉壁３の上端開口を塞ぐ上蓋４とを備えており、被加熱物Ｗを炉内に載置し、炉内を昇温することで加熱熱処理を行うバッチ式の炉を構成している。
炉壁３は、断熱材及び耐火煉瓦等によって円筒状に形成されており、ピットＰの底面に載置されたベース盤３０から立設された複数の炉壁用支柱３１によって支持されている。炉壁３は、その下端に炉床２が配置されるとともに上端開口に上蓋４が挿入配置されることで内部に炉室Ｒが形成されている。炉壁３の内周面には、被加熱物Ｗを加熱するための発熱体としてのロッドヒータ３ａが多数配置されている。
上蓋４は、断熱材等によって形成されており、炉壁３の上端開口の径寸法に対して僅かに小さい径である円盤状の部材である。上蓋４は、炉壁３の内周側に挿入されてその上端開口を塞ぐとともに、炉壁３の外周側に固定された開閉機構５によって、炉壁３の上端開口を開閉可能とされている。
【００１０】
開閉機構５は、上蓋４の上面側に水平に延びるとともに当該上蓋４がワイヤによって吊り下げられているアーム５ａと、アーム５ａを回動自在に支持している回動軸部５ｂと、上蓋４を上下方向に昇降させるためのエアシリンダ５ｃとを有している。
エアシリンダ５ｃは、アーム５ａに設けられた複数の滑車に巻き掛けられたワイヤによって上蓋４に接続されており、その伸縮動作によって、上蓋４をアーム５ａに設けられたガイド５ｄに沿って上下方向に昇降可能に構成されている。上蓋４は、開閉機構５によって、炉壁３の内周側に挿入され上端開口を塞ぐ閉塞位置（実線で示す位置）と、アーム５ａ直下まで上昇し炉壁３から完全に抜き出された状態である上昇位置（破線で示す位置）との間を昇降する。アーム５ａは、回動軸部５ｂの軸回りに回動自在であり、エアシリンダ５ｃの作動によって上蓋４が上昇位置にある場合、このアーム５ａを回動させることで、上蓋４を炉壁３の上方から側方に退避させることができ、炉壁３の上端開口を開くことができる。
このように、加熱炉１は、上蓋４を炉壁３の上方から退避させて開くことができるので、例えば、炉室Ｒ内に収容可能な最大径寸法の円形の被加熱物Ｗを炉室Ｒに収容したり、加熱後の被加熱物Ｗを取り出すことができ、大型のベアリングの軌道輪等といった大径環状の被加熱物の加熱を行うことができる。
【００１１】
炉床２は、炉壁３の下端に配置されており、炉壁３の円筒軸中心回りに回転駆動される環状の回転床部６と、回転床部６の内周側に固定配置されている円盤状の固定床部７と、固定床部７の上方に配置された炉室Ｒ内の雰囲気を撹拌する送風手段としての遠心ファン８と、回転床部６の上面に一体回転可能に配置されて炉床２に載置される被加熱物Ｗを支持する支持部材２０とを有している。
【００１２】
図２は、図１中、Ａ−Ａ線矢視断面図である。なお、図２においては、後述する支持ローラ１１、及びガイドローラ１３の態様を示しており、その他の部分は省略して示している。図１、及び図２を参照して、固定床部７は、断熱材及び耐火煉瓦等によって円盤状に形成されており、その中心が炉壁３の円筒軸中心と一致するように配置されている。また、固定床部７は、ピットＰの底面に載置された円環状の中心ベース盤４０から立設された６本の支柱９によって支持されているとともに、その上面７ａが回転床部６の上面６ａよりも下方に位置するように設けられている。
遠心ファン８は、回転床部６の内周側であって固定床部７の上面７ａの上方に、回転床部６の上面６ａよりも下方に収まるように配置されており、固定床部７の中心に設けられた孔部７ｂに挿通されたシャフト８ａによって支持されている。シャフト８ａは、遠心ファン８に一体回転可能に設けられているとともに固定床部７に対して回転自在に挿通されている。また、シャフト８ａは、支柱９の内側に固定された駆動機構１０に接続されており、遠心ファン８は、シャフト８ａを介して駆動機構１０によって駆動回転され、径方向外方に向かう空気の流れを発生させる。遠心ファン８は、回転床部６の内周側に配置されることで円筒状の炉壁３の円筒軸中心付近に配置されており、炉床２のほぼ中心から径方向外方に向かう空気の流れを発生させることで炉室Ｒの中央部から放射状に外周側に向かう流れを生じさせることができる。さらに、外周側に向かうことで炉壁３に到達した空気の流れは、炉壁３に沿って上昇し、最終的に炉室Ｒの中央から下降する。このように遠心ファン８は、炉室Ｒ内の雰囲気を効果的に循環させて撹拌することができ、炉室Ｒ内の温度が不均一になるのを抑制することができる。
【００１３】
回転床部６は、断熱材及び耐火煉瓦等によって円環状に形成されており、その中心が炉壁３の円筒軸中心と一致するように配置されている。回転床部６は、ピットＰの底面に載置されたベース盤３０に設けられた複数の支持ローラ１１によって支持されている。
ベース盤３０は、図２に示すように、中心ベース盤４０から放射状に延びる矩形板状に形成された部材であり、その周方向に沿って６個等配されている。支持ローラ１１は、これらベース盤３０それぞれから立設されたブラケット１１ａに回転自在に固定されており、回転床部６の下方に位置するように周方向に沿って６箇所に等配されている。
各支持ローラ１１は、当該支持ローラ１１が転走する軌道１２ａが形成された環状の軌道部材１２を炉壁３の円筒軸中心回りに回転可能に支持している。軌道部材１２は、その上面１２ｂに回転床部６が一体に固定された環状の部材であり、その内外周面は回転床部６の内外周面とほぼ面一となるように形成されている。
【００１４】
６本の支柱９の外側面それぞれには、軌道部材１２の内周面１２ｃを転走するガイドローラ１３が設けられている。支柱９は、中心ベース盤４０の周方向に等配されて立設されている。ガイドローラ１３は、これら支柱９の外側面に突設されたブラケット１３ａそれぞれに回転自在に固定されており、これら６つのガイドローラ１３の外接円が炉壁３の円筒軸中心と一致しかつ前記外接円が軌道部材１２の内周面１２ｃの径寸法と一致するように配置されている。このため、軌道部材１２が支持ローラ１１上で回転すると、各ガイドローラ１３は、軌道部材１２の回転中心と、炉壁３の円筒軸中心とがほぼ一致した状態となるように軌道部材１２を保持しつつ軌道部材１２の内周面１２ｃを転走する。
以上のように、軌道部材１２は、ガイドローラ１３によってその回転中心が炉壁３の円筒軸中心に一致するように保持されつつ、支持ローラ１１によって炉壁３の円筒軸中心回りに回転可能に支持されている。
また、軌道部材１２の外方には、軌道部材１２の外周面全周に亘って固定された図示しないアタッチメント付きチェンに係合して当該軌道部材１２及び回転床部６を回転駆動する駆動装置１４が設けられている。
回転床部６は、軌道部材１２の上面１２ｂに一体に固定されており、上記構成によって、軌道部材１２とともに炉壁３の円筒軸中心回りに回転駆動される。
【００１５】
回転床部６の上面６ａに配置された支持部材２０は、回転床部６の外径に一致する外周径に形成されたグリッドにより構成されており、回転床部６の上面６ａ及び遠心ファン８の上方を覆っている。この支持部材２０はグリッドにより構成されており、遠心ファン８による上方及び下方に向けた空気の流れ（送風）を通過させることができる。このため、支持部材２０は、その下側に配置されている遠心ファン８による送風を妨げることなく、炉床２に載置される被加熱物Ｗを支持することができる。
【００１６】
以上の構成によって、本実施形態の加熱炉１は、環状の被加熱物Ｗをその軸中心が炉壁３の円筒軸中心とほぼ一致させた状態となるように炉床２に載置するとともに、回転床部６を回転駆動することにより、炉床２に載置される環状の被加熱物Ｗを炉壁３の円筒軸中心回りで自転させつつ熱処理を行うことができる。
【００１７】
炉壁３の下端には、回転床部６の外周端から炉壁３の内周面までの間を狭めるために、炉壁３から突出した環状突起部１５が固定されている。
回転床部６の外周面６ｂと、環状突起部１５の内周面１５ａとの間には、回転床部６が回転するのを許容するための僅かな隙間が設けられている。前記隙間は、炉室Ｒと炉外との間を連通しているため、炉室Ｒ内の熱が逃げてしまい、当該加熱炉１の処理効率を低下させるため、本実施形態の加熱炉１では、この隙間をシールするためのシール機構を有している。すなわち、このシール機構は、軌道部材１２の外周面１２ｄに設けられ、ジルコンサンド等の耐火粉末１６ａが貯められた上方に開口する第一の環状溝部１６と、環状突起部１５の下面から突設され先端が耐火粉末１６ａに接した状態で第一の環状溝部１６に挿入された第一の環状板１７とにより構成されている。
上記シール機構は、第一の環状板１７、第一の環状溝部１６に貯められた耐火粉末１６ａ、及び軌道部材１２（回転床部６）の外周面によって、上記隙間が炉外へ連通するのを遮断することができる。さらに、回転床部６（軌道部材１２）が回転したとしても、これらと共に回転する第一の環状溝部１６に貯められた耐火粉末１６ａと、第一の環状板１７とが相対回転するため、第一の環状板１７が耐火粉末１６ａに接したまま相対回転することができる。よって、上記隙間の連通を遮断したまま回転床部６の回転を許容することができる。
【００１８】
また、回転床部６の内周面６ｃと、固定床部７の外周面７ｃとの間にも、回転床部６が回転するのを許容するための僅かな隙間が設けられているが、上記と同様、軌道部材１２の内周面１２ｃに設けられ、ジルコンサンド等の耐火粉末１８ａが貯められた上方に開口する第二の環状溝部１８と、固定床部７の下面から突設され先端が耐火粉末１８ａに接した状態で第二の環状溝部１８に挿入された第二の環状板１９からなるシール機構を有しているので、隙間の連通を遮断したまま回転床部６の回転を許容することができる。
なお、上記両環状溝部１６，１８に貯められた耐火粉末１６ａ，１８ａとして、本実施形態では、ジルコンサンドを用いたが、他の耐火粉末、例えば、アルミナ、シリカ、ジルコニア等のセラミックス粉末を用いてもよい。
【００１９】
上記のように構成された加熱炉１によれば、環状の被加熱物Ｗをその軸中心が炉壁３の円筒軸中心とほぼ一致させた状態となるように炉床２に載置することにより、回転床部６及びその上面６ａに一体回転可能に配置された支持部材２０によって、被加熱物Ｗを炉壁３の円筒軸中心回りに自転させることができるので、炉内温度の不均一やロッドヒータ３ａの配置等に起因して、当該被加熱物Ｗに対する加熱の度合が不均一になる部分が生じたとしても、加熱の度合いが不均一な部分に対して被加熱物Ｗを相対移動させることができ、被加熱物Ｗに局部的な加熱の過不足が生じるのを防止できる。この結果、被加熱物Ｗ全体として均一に加熱処理することができる。
【００２０】
また、本実施形態の加熱炉１において、遠心ファン８は、回転床部６の内周側に配置されているので、炉床２のほぼ中央に位置している。このため、環状の被加熱物Ｗが炉床２に載置されたとしても、遠心ファン８による送風は、当該環状の被加熱物Ｗの内周側及び外周側を通過することができ、炉室Ｒ内全体に亘って循環することができる。よって、遠心ファン８は、その送風が被加熱物Ｗによって妨げられることがないので、遠心ファン８による炉室Ｒ内の雰囲気を効果的に撹拌することができ、炉室Ｒ内の温度が不均一になるのをより効果的に抑制することができる。
【００２１】
なお、本発明は、上記各実施形態に限定されるものではない。上記実施形態では、本発明をピット炉に適用した場合を例示したが、円筒状の炉壁を有するバッチ式の加熱炉であれば、ピット炉以外の形式の加熱炉に対しても本発明を適用することができる。
また、上記実施形態では、支持部材２０にグリッドを用いたが、例えば、グレーチングや、金網等、遠心ファン８による送風の通過を許容しつつ被加熱物Ｗを支持することができるものであれば支持部材として用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態に係る加熱炉の構成を示す断面図である。
【図２】図１中、Ａ−Ａ線矢視断面図である。
【符号の説明】
【００２３】
１      加熱炉
２      炉床
３      炉壁
３ａ    ロッドヒータ（発熱体）
４      上蓋
６      回転床部
６ａ    上面
８      遠心ファン（送風手段）
２０    支持部材
Ｗ      被加熱物
【図１】
0005254648.tif 000002
【図２】
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