(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
夫々の被熱処理品に対して着脱自在に連結する為の連結子と、上記被熱処理品に連結させた状態にある連結子の内、上下に位置する連結子相互間を離反させる為の駆動手段とを備えた積重ね状被熱処理品相互間の間隙形成装置であって、
熱処理炉内における積重ね状態の被熱処理品を位置させる空間の側方に、上記空間に存置させる積重ね状態の被熱処理品の上下相互間に間隙を形成する為に、前記連結子を配置したことを特徴とする積重ね状被熱処理品相互間の間隙形成装置。
【請求項２】
夫々の被熱処理品に対して着脱自在に連結する為の連結子と、上記被熱処理品に連結させた状態にある連結子の内、上下に位置する連結子相互間を離反させる為の駆動手段とを備えた積重ね状被熱処理品相互間の間隙形成装置であって、
多室式連続熱処理炉における少なくとも一室の熱処理炉内における積重ね状態の被熱処理品を位置させる空間の側方に、上記空間に存置させる積重ね状態の被熱処理品の上下相互間に間隙を形成する為に、前記連結子を配置したことを特徴とする積重ね状被熱処理品相互間の間隙形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱処理炉において能率よく熱処理する為に、積層状に積重ねられた被熱処理品を対象にする積重ね状被熱処理品相互間の間隙形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１、図２、図３、図４は本願発明の実施例を説明する為のものであるが、これらの図において符号１〜25、33〜45を付した構成は、従来から知られた構成である。よって図１〜４を用いて従来例を説明する。
【０００３】
これらの図１、２の熱処理炉において、１は真空加熱炉の一例としてバッチ式の真空炉を示す。２は該真空炉における炉殻で、円筒状の本体３と、その本体３の一方の端に連結した冷却設備包囲壁3aと、それとは反対側の出入口に設けた扉４とから構成してある。これらは何れも例えば水冷ジャケットで構成される。５は必要に応じて設けられる断熱壁で、本体６とその本体６の出入口に設けた扉７及びそれとは反対の側に設けられた扉８とから構成され、その内側の空間が熱処理室となっている。扉７、８は処理品の加熱時に閉ざされ冷却時に開かれる。10は熱処理室内に設けられた載置台で、その上側の空間が処理品の存置空間11となっている。12は上記存置空間11の周囲に配設された加熱手段で、一例として電熱ヒータが用いられ、断熱壁に取付けてある。
【０００４】
次に図２に示される17は真空装置で、炉殻２の内部を真空排気する為のものであり、油回転ポンプその他周知の真空ポンプが用いられる。18は炉殻２の内部と真空装置17とを繋ぐ排気用管路である。尚図示はしないが炉殻２には処理品の熱処理に応じた熱処理用のガス（例えば水素、反応性ガス）を送入する為の図示外のガス供給手段が接続してある。
【０００５】
次に再び図１において、21は処理品の周知の冷却構造を示し、以下これについて説明する。22はクーラ、23は循環用のファンで、ファンモータ24によって運転されるようになっている。25はモータカバーで、真空保持用のものである。
【０００６】
次に上記真空炉を用いた処理品の処理を説明する。扉４，７が開けられ、処理品31が図１の左方向から載置台10の上に向けて移動され、そこに乗せられる。次に扉４，７が閉じられ、真空装置17が作動されて炉殻２内が真空排気されると共に、ヒータ12への通電によってそれが発熱され、処理品31の加熱が開始される。
【０００７】
上記処理品31に所定の加熱が施されたならば、ヒータ12への通電が停止され、冷却用のガスが炉殻２内に導入され、クーラ22やファン23が周知のように運転されて、処理品31の冷却が行われる。そして冷却が終了すると、扉４，７が開かれて処理を終えた処理品31が取り出される。
【０００８】
次に図３は従来の真空加熱炉の他の例として連続式の真空炉を示すものである。真空炉1eは、前室33と、主処理室34と、冷却室35とから構成されている。前室33は処理品を受け入れる為の入口36を有し、そこには開閉装置38によって操作される扉37が備わっている。前室33と主処理室34との間及び主処理室34と冷却室35との間は夫々隔壁39で仕切られている。各隔壁39には処理品通過用の開口部が設けられ、それらの開口部には開閉装置41で操作される扉40が備わっている。主処理室34には前実施例で示した如き保温手段を備えてある。上記前室33及び主処理室34にはそれぞれ個別の真空装置が接続してある。冷却室35は出口42を有し、そこには開閉装置44によって操作される扉43が備わっている。冷却室35には冷却用のガスを送入する為の図示外のガス供給手段が接続してある。45は前室33、主処理室34、冷却室35を通して設けられた搬送手段で、例えばローラが利用してある。
【０００９】
上記のような真空炉1eは例えば粉末金属成形品の焼結の為に用いられる。処理品31ｅは先ず前室33内に入れられ、周知の前処理が行われる。次にその処理品31ｅは主処理室34内に入れられ、そこで真空状態において主たる加熱処理が行われる。この場合、処理品31ｅから生ずる蒸気は前実施例と同様にして凝縮が防止される。主処理室34で所定の加熱処理が終わると処理品31ｅは冷却室35に入れられ、そこで通常の低い温度まで冷却され、その後出口42から送出される。尚上記真空炉1eにおいては、前室33と冷却室35の両方又はその一方にも、前実施例で示した如き保温手段を備えても良い。なお、機能上前図のものと同一又は均等構成と考えられる部分には、前図と同一の符号にアルファベットのｅを付して重複する説明を省略した。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
この従来の熱処理炉を用いて積重ね状被熱処理品を熱処理する場合、その被熱処理品31の積重ね状態は、小さな断熱壁本体６に大量の被熱処理品31を入れる為には図４（Ａ）の如くトレイ26上の複数の被熱処理品31相互の間隙をなくして密着状態にするのがよい。しかし、図４（Ａ）のように密に積み重ねると低温域（例えば500℃以下）においても、高温域においても、雰囲気ガスの循環状態が悪く、充分な対流加熱（冷却）効果は期待できない。また当然のことながら、低温域では充分な輻射熱による加熱効果はなく、温度分布は悪く、昇温（冷却）時間も長くなり、バラツキも生じる問題点がある。
【００１１】
上記問題点を解決する為に、図４（Ｂ）の如く、トレイ26上に積まれる被熱処理品31を、夫々支持柱28と棚板27とで枠組された処理品棚30の上に乗せ、各被熱処理品31の上部に夫々ガスの流通空間（間隙）29を形成することが行われている。
このようにすると図４の（Ａ）と（Ｂ）との比較から明白なように（Ａ）図の高さH1に比べＢ図の高さH2が高くなる。そうすると、その高さH2に対応させて炉殻２及び断熱壁の本体６の内部を大きくしなければならないという経済上の問題点が生じる。また同時に図４（Ｂ）の如く処理品棚30を形成すると、その材料分だけ熱容量が増加し、水分、酸素等の汚染量も大きくなる。また処理品棚30の製作の為の余分な費用（処理品棚30は消耗品であるところの費用）も嵩む問題点があった。
【００１２】
本件出願の積重ね状被熱処理品相互間の間隙形成装置は、上記従来技術の問題点を解決する為に提供するものである。
本件出願の目的は、常態では複数の被熱処理品31を密に積重ね状にして、高さ方向の嵩を小さくし、必要に応じて複数の被熱処理品31相互間に間隔が形成できるようにした積重ね状被熱処理品相互間の間隙形成装置を提供しようとするものである。
他の目的は、上下の被熱処理品31相互間を密着させることにより、被熱処理品31相互間に介設する棚板の形状をシンプルなものにすることができ、消耗品というべき介装処理品棚30の数を減じ、それに伴う熱容量、水分、酸素量等を減少させるようにした積重ね状被熱処理品相互間の間隙形成装置を提供しようとするものである。
他の目的は、連続炉において、比較的低温で被熱処理品31を処理する炉内では被熱処理品31の嵩が大きくなってもよいが、高温で被熱処理品31を処理する炉内においては被熱処理品31の嵩を小さくすることのできる積重ね状被熱処理品相互間の間隙形成装置を提供しようとするものである。
他の目的及び利点は図面及びそれに関連した以下の説明により容易に明らかになるであろう。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明における積重ね状被熱処理品相互間の間隙形成装置は、夫々の被熱処理品に対して着脱自在に連結する為の連結子と、上記被熱処理品に連結させた状態にある連結子の内、上下に位置する連結子相互間を離反させる為の駆動手段とを備えた積重ね状被熱処理品相互間の間隙形成装置であって、熱処理炉内における積重ね状態の被熱処理品を位置させる空間の側方に、上記空間に存置させる積重ね状態の被熱処理品の上下相互間に間隙を形成する為に、前記連結子を配置したものである。
また好ましくは、夫々の被熱処理品に対して着脱自在に連結する為の連結子と、上記被熱処理品に連結させた状態にある連結子の内、上下に位置する連結子相互間を離反させる為の駆動手段とを備えた積重ね状被熱処理品相互間の間隙形成装置であって、多室式連続熱処理炉における少なくとも一室の熱処理炉内における積重ね状態の被熱処理品を位置させる空間の側方に、上記空間に存置させる積重ね状態の被熱処理品の上下相互間に間隙を形成する為に、前記連結子を配置したものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下本願発明の実施の形態を示す図面について説明する。図１乃至図５において、前述の図１〜図４と同符号を付した構成、部材等の機能、性質、特徴等は、新規な構成を除き、前述した説明と同旨と理解できるので、重複する部分の説明は省略する。
【００１５】
次に積重ね状被熱処理品相互間の間隙形成装置につき説明する。
熱処理炉１内に備えさせた間隙形成装置50において、51は、被熱処理品31の存置空間11の両側に固定的に設けられたアーム支持杆で、炉殻２に連結されており、アーム52の元部52aを枢支している。53は、夫々の被熱処理品に対して着脱自在に連結する為の連結子であって、アーム52の先部にローラーを付設して構成してある。図示の例では、被熱処理品が小物であって、ケース31に対して多数納めた例を示すもので、符号はそのケースを実質的に被熱処理品31として付してある。被熱処理品31としてはケース入小物の外、一つの大きな塊の形状である場合もある。上記図示例ではケース31が弱体な構成である関係からカーボン製の棚板27を用いてこれの両側に凸部27aを形成しているが、上記ケースが丈夫な構成であれば、その被熱処理品31として扱えるところのケース又は塊に対し、図５（Ｂ）に示す如く、直接凸部27aを付設したり、係脱用の凹部を形成したりして、上記連結子53との着脱自在の結合を図ってもよい。
【００１６】
54は、上記被熱処理品31、31、31、31に連結させた状態にある連結子53、53、53の内、上下に位置する連結子相互間を離反させる為の駆動手段であって、上記アーム52とこれを持上げる為の駆動源、例えば油圧シリンダ54aを備える。55は上下駆動部材で、夫々連繁部56においてアーム52に連結してある。上下駆動部材55としては、折曲げての伸縮を自在とするチェン又は、ワイヤーであればよい。連繋部56、56相互の間隔は、下方が小さく、上方が大きくなるようにしてある。連結子53としての持上ローラ53aの高さ位置は、図示の如く、炉内に対して被熱処理品31が炉外から挿入されたり、取り出されたりする際に、係合用の凸部27aに衝突しない上下の中間位置に夫々位置させてある。
【００１７】
上記構成において、炉内２の存置空間11に被熱処理品31が挿入され、熱処理を開始する場合は、油圧シリンダ54aを作動させて、上下駆動部材55であるチェンを引上げる。そうすると、図５（Ａ）に示す如く最上部のチェン55aは伸び、持上ローラ53aは上昇し、最上部の棚板の凸部27aを持上げ、下側に位置する被熱処理品31の上部に僅かなガス流通空間29を形成する。引続き、次段のチェン55bが伸び、次段の持上ローラ53aが上昇し、次段の棚板における凸部27aを持上げ、次段の被熱処理品31の上部にもガス流通空間29を形成する。このようにして順次下段に位置する被熱処理品31の夫々の上部にガス流通空間29を形成する。
【００１８】
このようにすると、被熱処理品31は図４（Ａ）の状態で炉内２に挿入されても炉内においては、上記間隙形成装置50の動作により、あたかも図４（Ｂ）に示す処理品棚30によって支持されていたかの如く、夫々の被熱処理品31の上側にはガスの流通空間29が形成される。
【００１９】
このように被熱処理品31の上側に間隙29があると、低温域における加熱及び冷却効果は著しく促進される。
例えば、図４（Ｂ）の如く被熱処理品31の上部にガス流通用の間隙29の上下寸法を10mm形成した場合と、図４（Ａ）の如く被熱処理品31の上部が上段と密着して間隙零となっている場合とでは、被熱処理品31の温度分布は、前者は後者に比較して次のように向上する。
▲１▼  炉内雰囲気温度100℃の場合では、前者4.8℃と優れているのに対して、後者は6.7℃と劣る。
▲２▼  炉内雰囲気温度150℃の場合では、前者5.0℃と優れているのに対して、後者は7.8℃と劣る。
▲３▼  炉内雰囲気温度550℃の場合では、前者8.1℃と優れているのに対して、後者は11.2℃と劣る。
【００２０】
次に図６に示す間隙形成手段（装置）50は、上下駆動部材55として一般的には耐熱性の高い（図５（Ａ）のチェンよりも高耐熱）棒状体を用いた例を示す。この棒状体によれば、折曲げ不用の為冷却手段を付することもできる。
上記のように各アーム52の連結点56を、アームの長さ方向において、元部から長短相違しておくと、上下駆動部材55の矢印方向への持上寸法は同一であっても、アーム元部52aを支点とする各連結子53の夫々の矢印方向への持ち上り寸法は夫々大小異なり、図５（Ａ）に示される如く、各被熱処理品31の上部に間隙29を形成することができる。これらの間隙形成手段50は図１、２の炉の内部に装備するものであるが、冷却に自然風を用いる場合は、炉外に装置50を設置して、そこに被熱処理品31を図４（Ａ）の状態で持ち込んで図５（Ａ）のようにして利用してもよい。
【００２１】
次に図３に示される連続炉に対しては、比較的低温で熱処理する前室33及び冷却室35に前記間隙形成手段50を配備する。この配備状態は図１、２と同様の考えにより被熱処理品31の通過路の両側に対して配置するとよい。勿論、主処理室34に配置してもよい。このようにして配置すると、前室33と、冷却室35とでは、図５（Ａ）に示す如くして、積重ねた被熱処理品31の上下相互間に夫々間隙29をあけて通風効率良く熱処理することができ、主処理室34では、上記間隙29をなくして、即ち、積層被熱処理品31の全体の高さ寸法を小さくして高熱の処理炉内に、大量の被熱処理品31を納めて熱処理できるという効果を期待できる。
【００２２】
【発明の効果】
以上のように本願発明は、常態においては、複数の被熱処理品を積重ねて小嵩にして運搬、高熱処理をするものであっても、必要に応じ、例えば低温域での熱処理にあっては積層状の被熱処理品相互間に間隙を形成して、昇温、冷却速度を早め、温度分布を良好にし、又は冷却の均一性を可能にする効果がある。
【００２３】
また常態で、積層被熱処理品相互間に間隔を要しないので被熱処理品相互間に介設する処理品棚30は簡易少材料にすることができ、材料費の低減、熱容量の減少等を図ることができる。
【００２４】
連続炉に設置する場合、低温域では間隙形成手段50を用いて積層被熱処理品を大嵩にし（間隔29を形成し、）高温処理の為に小容量に製作されている炉に対しては間隙29をなくして小嵩形状にして対応する等の処理方法が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】真空炉の略示断面図。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線断面図。
【図３】連続式真空炉の略示断面図。
【図４】被熱処理品の積層状態を比較する為に示す略示断面図。
【図５】積重ね状の被熱処理品の連繋状態を説明する為の略示断面図。
【図６】間隙形成装置の異なる例を示す略示正面図。
【符号の説明】
１  真空炉
２  炉殻
３  炉殻の本体
４  扉
５  断熱壁
６  断熱壁の本体
７  扉
８  扉
10  載置台
11  存置空間
12  加熱手段
17  真空装置
18  排気用管路
21  冷却構造
22  クーラ
23  ファン
24  ファンモータ
25  モータカバー
26  トレイ
27  棚板
27a 凸部
28  支持柱
29  流通空間
30  処理品棚
31  被熱処理品
33  前室
34  主処理室
35  冷却室
36  入口
37  扉
38  開閉装置
39  隔壁
40  扉
41  開閉装置
42  出口
43  扉
44  開閉装置
45  搬送手段
50  間隙形成手段
51  支持杆
52  アーム
52a 元部
53  連結子
53a 持上ローラ
54  駆動手段
54a 油圧シリンダ
55  上下駆動部材
56  連繋部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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