(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
浸炭焼入または浸炭窒化等に用いる炉の内部に雰囲気ガスを導入して被処理物に浸炭または浸炭窒化等の熱処理を施すとともに、筒体の一端が炉壁を貫通して炉内に開放され、他端側が炉外に位置して透明材料からなる窓で閉塞されてなる観測装置を備えた熱処理炉において、
上記観測装置の筒体が、炉外に設けられた配管を介して当該熱処理炉内と連通しているとともに、この配管を通じて熱処理炉内の雰囲気ガスを循環させる手段を備えていることを特徴とする熱処理炉。
【請求項２】
浸炭焼入または浸炭窒化等に用いる炉の内部に雰囲気ガスを導入して被処理物に浸炭または浸炭窒化等の熱処理を施すとともに、筒体の一端が炉壁を貫通して炉内に開放され、他端側が炉外に位置して透明材料からなる窓で閉塞されてなる観測装置を備えた熱処理炉において、
上記観測装置を複数備えているとともに、これら観測装置の筒体どうしが炉外に設けられた配管で相互に接続され、かつ、この配管を通じて熱処理炉内の雰囲気ガスを循環させる手段と、当該配管中を流れる雰囲気ガスを冷却する手段とを備えていることを特徴とする熱処理炉。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、浸炭焼入れや浸炭窒化処理等、炉内に雰囲気ガスを導入しつつ熱処理を施す熱処理炉に関し、更に詳しくは、炉壁に内部を観察するための覗き窓等の観測装置が設置されている熱処理炉に関する。
【０００２】
【従来の技術】
熱処理炉には、一般に、炉内の状態の把握あるいは炉内に搬入された被処理物の位置の確認等のために、炉壁等に観測装置（いわゆる覗き窓）が設けられている。このような観測装置は、筒状の本体を持ち、その一端側が炉壁に形成された開口から炉内に貫通し、炉外に位置する他端側には透明板材等（例えばガラス）からなる窓を有する構造である。また、観測装置は工程の自動化にも利用され、観測装置の窓には、種々のセンサが取り付けられていることも多い。特に、連続式の熱処理炉においては、被処理物の移動状態の把握が必要になることから、対向する炉壁の所定の位置に一対の観測装置が設けられ、その窓の炉外両側に光センサの投光部と受光部を設置して、被処理物の位置の確認が行われている。
【０００３】
ところで、熱処理炉のうち、炉内に雰囲気ガスを導入して熱処理を施す浸炭炉等においては、観測装置の炉内に通じる筒体内面に、炉内に充填される雰囲気ガスから生成する煤等の汚れが堆積し、その一部が観測装置の窓に付着してしまうという問題があった。この煤等は、炉内の雰囲気ガスが観測装置に流入して滞留し、その温度が４００〜６００℃に低下することで、高温の雰囲気ガスに溶け込んでいた炭素が析出するために発生すると考えられる。観測装置に光センサ等が取り付けられている場合、このような煤等の付着が発生すると、窓の透明度が低下するか、あるいは筒体の内径が狭められることにより、その光センサ等が誤動作を起こしてしまう。そのため、浸炭焼入または浸炭窒化等に用いられる熱処理炉は、観測装置の窓とその筒体内部を頻繁に清掃する必要がある。
【０００４】
この問題に対処するため、従来、浸炭焼入または浸炭窒化等に用いられる熱処理炉の観測装置には筒体、窓あるいは炉内開口部等の所定の位置に設けられた単数または複数のガスノズルから、観測装置内にパージガスを噴出させ、炉内に向かうガス流を生成して煤等の付着を防止するガスパージ機構が設置されている。
【０００５】
公知のガスパージ機構としては、実公平７−９０３９のように、観測装置の筒体に設けたガス吹付ノズルから供給されるパージガスにより、窓の炉内面側にエアーカーテン状の気流を生成して、粉塵等の窓への接近を防止する方法か、あるいは、特開平１０−１５３４８３のように、筒体の炉内開口部にガス吹付ノズルやこの開口を取り囲むフード等を設置して、粉塵等の観測装置内への流入を防止する方法等が知られている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようなガスパージ機構は、多量のパージガスを使用することから、炉内に所要の雰囲気ガスを充填して熱処理を行う、浸炭焼入または浸炭窒化等に用いる炉の場合は、炉内に流入するパージガスによって、炉内のガスバランス（成分比率）が乱れてしまうという問題があった。
【０００７】
また、パージに用いるガスを別個に用意する必要があることから、熱処理炉のランニングコストが高くなってしまうという欠点もある。
【０００８】
本発明は、上記する課題に対処するためになされたものであり、炉内の雰囲気ガスの均一性を乱すことなく、炉壁に設けられた観測装置への煤等の堆積または付着を防止することのできる熱処理炉を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、浸炭焼入または浸炭窒化等に用いる炉の内部に雰囲気ガスを導入して被処理物に浸炭または浸炭窒化等の熱処理を施すとともに、筒体の一端が炉壁を貫通して炉内に開放され、他端側が炉外に位置して透明材料からなる窓で閉塞されてなる観測装置を備えた熱処理炉において、上記観測装置の筒体が、炉外に設けられた配管を介して当該熱処理炉内と連通しているとともに、この配管を通じて熱処理炉内の雰囲気ガスを循環させる手段を備えていることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項２に記載の発明は、浸炭焼入または浸炭窒化等に用いる炉の内部に雰囲気ガスを導入して被処理物に浸炭または浸炭窒化等の熱処理を施すとともに、筒体の一端が炉壁を貫通して炉内に開放され、他端側が炉外に位置して透明材料からなる窓で閉塞されてなる観測装置を備えた熱処理炉において、上記観測装置を複数備えているとともに、これら観測装置の筒体どうしが炉外に設けられた配管で相互に接続され、かつ、この配管を通じて熱処理炉内の雰囲気ガスを循環させる手段と、当該配管中を流れる雰囲気ガスを冷却する手段とを備えていることを特徴とする。
【００１１】
本発明は、炉内を雰囲気ガスで満たして浸炭または浸炭窒化等の熱処理を施す熱処理炉において、炉内の雰囲気ガスを用いて、観測装置の内部空間に気流を発生させ、煤等の生成を抑制することによって所期の目的を達成しようとするものである。
【００１２】
すなわち、請求項１に係る発明においては、炉の内部に雰囲気ガスを導入して被処理物に浸炭または浸炭窒化等の熱処理を施す熱処理炉の場合に、観測装置の筒体の炉外部分に開孔を形成し、この開孔から炉内に向かって炉壁を貫通する配管を設けるとともに、この配管の中間にポンプ等の送気手段を設置する。この構成によって、観測装置内部の雰囲気ガスが循環し、その筒体内に気流が発生することにより、煤等の生成と付着を防止することができる。
【００１３】
また、この構成を採用することにより、別途パージガス等を使用する必要がなく、かつ、炉内に還流されるガスも炉内の雰囲気ガスと同一の成分であることから、炉内のガスバランス（成分比率）を一定に保持することができる。なお、雰囲気ガスを循環させる向きは、観測装置から配管を介して炉内に向かって、あるいは、炉内から配管を介して観測装置に向かってのどちらの方向でも同様の効果を奏することができる。
【００１４】
ここで、炉の内部に雰囲気ガスを導入して被処理物に浸炭または浸炭窒化等の熱処理を施す熱処理炉が複数の観測装置を備える場合、これら観測装置の筒体にそれぞれ開孔設け、この開孔どうしを炉外に設置した配管を用いて接続して、この配管の中間にポンプ等の送気手段を設置するとともに、炉内から出た高温の雰囲気ガスを吸引する側にあたる一方の配管に、この雰囲気ガスを急冷する冷却手段を設ける構成を採用することもできる。
【００１５】
このように構成することで、炉壁に配管を通すことなく、容易に各々の観測装置の筒体内に雰囲気ガスの気流を発生させることができる上、雰囲気ガスが冷却されるため、煤等の生成と付着を確実に防止することができる。また、この高温の雰囲気ガスを２００〜３００℃以下に急冷した場合は、飽和した炭素が分解せず、飽和したままの状態で準安定状態のガスとなる。なお、送気手段によって他方の観測装置の筒体内に送り込まれた低温の雰囲気ガスは、炉内の高温の雰囲気ガスとの境界において、低温の準安定状態から高温の安定状態に戻るため、煤等の発生はない。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について記述する。
図１は、本発明の第１の実施の形態における熱処理炉の構成を示す断面模式図である。本実施の形態は、鉄または鉄合金からなる被処理物Ｗに対して、炉外で生成した雰囲気ガスを炉内に導入して浸炭処理を行う連続式の浸炭炉を例として説明する。
【００１７】
熱処理炉２０は、耐熱性材料からなる炉壁１０と、この炉壁１０の内部空間として形成される熱処理室１１と、炉壁１０の上部を貫通して雰囲気ガスＨを炉内に導入するガス導入管１２と、炉壁１０の側面に設けられた開口１０ａから炉内に貫通する観測装置１とを備える。熱処理室１１の内部には、熱処理炉２０の長手方向の一端にある搬入口から、トレー１３等の上に置かれた被処理物Ｗが搬入され、公知の移動手段によって、長手方向の他端にある搬出口に向かって順次所定の速度で移動することとなる。
【００１８】
炉壁１０の両側面に設けられた観測装置１は、筒体２と窓３とからなり、その筒体２の一端側が炉壁１０に形成された開口１０ａから熱処理室１１内に貫通し、炉外に位置する他端側には透明板材等（例えばガラス）からなる窓３が固定されている。この窓３は、熱処理室１１内の雰囲気ガスＨが炉外に漏出しないように、筒体２を密閉する構造を持つ。また、この観測装置１の筒体２には、筒体２の外部から内部に貫通する開孔２ａが設けられている。
【００１９】
被処理物Ｗの処理に用いられる雰囲気ガスＨは、図示しない変成炉等で所要のガス成分に調整された後、ガス導入管１２を通じて熱処理室１１内部に充填される。被処理物Ｗの温度は、その目的・用途に応じて決定され、公知の手法により、雰囲気ガスＨ中において約９００〜１０００℃に加熱される。なお、このような浸炭処理に用いられる雰囲気ガスＨは、その温度が約４００〜６００℃に低下すると、分解して煤等を発生する。
【００２０】
この熱処理炉２０の特徴は、炉壁１０の一面に貫通孔１０ｂが設けられ、この貫通孔１０ｂを通じて熱処理室１１内に繋がる配管４ａと、観測装置１の筒体２の開孔２ａに繋がる配管４ｂとが、炉外で相互に接続されている点である。この配管４ａ，４ｂの間には、ポンプ５等の送気手段が設けられ、接続された一方の観測装置１内の雰囲気ガスＨは、他方の貫通孔１０ｂを通じて熱処理室１１へ還流することとなる。このような構成により、観測装置１の筒体２内の雰囲気ガスＨが流動し、煤等の生成が抑制されることで、観測装置１の窓３や筒体２の内面に煤等が堆積・付着するのを防止することができる。また、この方法を用いることにより、別途パージガスを使用する必要がなく、熱処理室１１内のガスの均一性を保つことができる。
【００２１】
なお、本実施の形態における例に限らず、観測装置１の筒体２に設けられる開孔２ａおよび炉壁１０に設けられる貫通孔１０ｂの数、形状や位置は、熱処理炉の構造に合わせて設計することが望ましい。
【００２２】
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。
図２は、第２の実施の形態における熱処理炉の構成を示す縦断面模式図である。本実施の形態における熱処理炉２１も、炉外で生成した雰囲気ガスを炉内に導入して浸炭処理を行う連続式の浸炭炉の例であり、第１の実施の形態と同様の基本構造を有する。
【００２３】
この例においては、先の例と同等の観測装置１が熱処理室１１を介して対向配置されており、これらの観測装置１，１の窓３，３の炉外側に、光センサの投光部１４ａと受光部１４ｂが対向設置され、被処理物Ｗの通過を検出するように構成されている。そして、この実施の形態では、各観測装置１，１の筒体２にそれぞれ開孔２ａ，２ａが設けられ、これら開孔２ａどうしが、炉外に設置した配管４ｃ，４ｄにより相互に接続されている。この配管４ｃ，４ｄの間には、ポンプ５等の送気手段が設けられているとともに、炉内より炉外に向かって雰囲気ガスが流れる配管４ｃにおける筒体２の開口２ａ近傍には、配管内を流れる雰囲気ガスを２００〜３００℃以下に急冷するためのフィンもしくはラジータ等を有する冷却手段６が設けられている。なお、接続された一方の観測装置１内の雰囲気ガスＨは、第１の実施の形態同様、配管４ｃ，４ｄを介し他方の観測装置１内を通じて熱処理室１１へ還流することとなる。
【００２４】
このような構成により、各観測装置１の筒体２内の雰囲気ガスＨが流動し、煤等の生成が抑制されることで、窓３のガラス面や筒体２の内面に煤等が堆積・付着するのを防止することができる。その結果、観測装置１，１の窓３，３の両炉外側に設けられた投光部１４ａと受光部１４ｂとからなる光センサの誤動作を防止することが可能となる。また、この方法を用いることにより、別途パージガスを使用する必要がなく、熱処理室１１内のガスの均一性を保つことができる。
【００２５】
なお、観測装置１の筒体２に設けられる開孔２ａの数、形状や位置は、設置される熱処理炉の構造に合わせて変更することができる。本実施の形態では、熱処理炉２１の炉壁１０の対向する面にそれぞれ設置された一対の観測装置１の接続を例に挙げたが、観測装置１どうしの接続方法はこれに限らず、炉壁１０の同一面に設置された観測装置１どうしの接続や、その他の面に設置された複数の観測装置１どうしの間を分岐した配管で接続する方法、あるいは第１の実施の形態で例示した構成を組み合わせて、その他の面に設置された複数の観測装置１や複数の貫通孔１０ｂどうしを接続する方法を採用しても、同様の効果を奏することができる。
【００２６】
以上の実施の形態では、連続式の浸炭炉等における観測装置、配管および送気手段等の構成を示したが、本発明は、炉の状態に合わせ適宜変更を加えることで、浸炭焼入れや浸炭窒化処理等、炉内に雰囲気ガスを導入しつつワークに熱処理を施す熱処理炉にも等しく適用し得ることは勿論である。
【００２７】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、炉内に充填されている雰囲気ガスを用いて、炉壁から突出して設けられた観測装置の内部空間に気流を発生させることにより、熱処理炉内の雰囲気ガスの均一性を乱すことなく、炉壁に設けられた観測装置への煤等の堆積・付着を防止することができる。
【００２８】
また、観測装置をパージするためのガスを別個に用意する必要がなく、熱処理炉のランニングコストを低減することができる。
【００２９】
そして、観測装置に光センサ等が取り付けられている場合でも、光センサ等が誤動作を起こすことが少なく、従って、観測装置内部の清掃回数を大幅に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の実施の形態における熱処理炉の構成を示す断面模式図である。
【図２】  本発明の第２の実施の形態における熱処理炉の構成を示す断面模式図である。
【符号の説明】
１  観測装置
２  筒体
２ａ  開孔    ２ｂ  ガス供給口
３  窓
４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ  配管
５  ポンプ
６  冷却手段
１０  炉壁
１０ａ  開口    １０ｂ  貫通孔
１１  熱処理室
１２  ガス導入管
１３  トレー
２０，２１ 熱処理炉
Ｈ  雰囲気ガス
Ｗ  被処理物
【図１】
0004179445.tif 000002
【図２】
0004179445.tif 000003