(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシングの中央部に処理室を形成するインナーチャンバを配設し、前記インナーチャンバの上部と下部にダンパにより開閉される冷却ガス用通気口を設け、ガス冷却時に前記冷却ガス用通気口を開状態として冷却ガスを循環させるガス冷却式単室型熱処理炉において、
前記ケーシングの一端側に加熱用循環ファンを取り付けて前記加熱用循環ファンの羽根車を前記インナーチャンバの一端側に設けた扉の内部に位置させ、
前記ケーシングの他端側の内部に前記冷却ガスの冷却用循環ファンを設け、
前記冷却用循環ファンから前記冷却ガスが一方の前記冷却ガス用通気口を経て前記インナーチャンバの内部に入る吐出流路と、前記インナーチャンバの内部から前記冷却ガスが他方の前記冷却ガス用通気口を経て前記冷却用循環ファンに吸引される吸引流路を形成し、
前記インナーチャンバの冷却ガス用通気口に冷却ガスを整流する耐熱材料からなる格子状整流部材を設置したことを特徴とするガス冷却式単室型熱処理炉。
【請求項２】
前記ダンパが昇降式であって、前記ダンパ周囲部の前記インナーチャンバとの圧接部が突起部と陥没部との噛み合せ構造であることを特徴とする前記請求項１に記載のガス冷却式単室型熱処理炉。
【請求項３】
前記格子状整流部材が、カーボン・グラファイト繊維コンポジット製薄板からなることを特徴とする前記請求項１あるいは請求項２のいずれかに記載のガス冷却式単室型熱処理炉。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガス冷却式単室型熱処理炉に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
金属材料を加熱後、冷却ガスを強制循環させて金属材料を冷却する炉としてガス冷却式単室型熱処理炉がある。
【０００３】
このガス冷却式単室型熱処理炉は、ダンパで開閉される冷却ガス用通気口を対向壁に設けたインナーチャンバ（処理室）がケーシング内に設けられ、金属材料の加熱時には、前記ダンパで冷却ガス用通気口を閉とし、インナーチャンバ内に収容した金属材料をインナーチャンバ内に設けたヒータで加熱する。そして、冷却時には、前記冷却ガス用通気口を開放するとともに前記ケーシングに取り付けた循環ファンにより一方の冷却ガス用通気口からクーラで冷却された冷却ガスをインナーチャンバ内に供給して金属材料を冷却し、他方の冷却ガス用通気口から循環ファンへと循環して金属材料を冷却する。
【０００４】
そして、前記冷却ガス用通気口は、インナーチャンバ内の金属材料に十分な冷却ガスを供給できるように、その開口面積は大きくとってあり、また、この冷却ガス用通気口の開閉はスライド式あるいは昇降式ダンパで行っている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記従来のガス冷却式単室型熱処理炉においては、前記冷却ガス用通気口は、単なる開口であるため、冷却時におけるインナーチャンバ内での冷却ガスの流れは冷却ガス用通気口の中央部に偏る傾向があって金属材料を均一に冷却することができなかった。
【０００６】
また、ダンパがスライド式のものでは、ダンパを冷却ガス用通気口に対し平行移動させるため、ダンパ閉止時のシール性を向上させるためにはダンパとインナーチャンバのクリアランスを極力小さくする必要があるが、小さくし過ぎるとダンパやインナーチャンバに少しの熱歪みが生じても動作不良が生じ、良好なシール性を長時間維持することができず、インナーチャンバ内の温度分布に悪影響を与えることがあった。
【０００７】
さらに、ダンパが昇降式のものであっても、インナーチャンバの冷却ガス用通気口の熱歪みにより十分なシール性を維持することができない等の課題を有していた。
【０００８】
したがって、本発明は、冷却時に冷却ガスの流れがインナーチャンバに設けたガス冷却用通気口の中央部に偏らないガス冷却式単室型熱処理炉を提供することを第１の目的とし、また、第１の目的に加えてダンパとインナーチャンバとのシール性が良いガス冷却式単室型熱処理炉を提供することを第２の目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記目的を達成するために、ケーシングの中央部に処理室を形成するインナーチャンバを配設し、前記インナーチャンバの上部と下部にダンパにより開閉される冷却ガス用通気口を設け、ガス冷却時に前記冷却ガス用通気口を開状態として冷却ガスを循環させるガス冷却式単室型熱処理炉において、
前記ケーシングの一端側に加熱用循環ファンを取り付けて前記加熱用循環ファンの羽根車を前記インナーチャンバの一端側に設けた扉の内部に位置させ、
前記ケーシングの他端側の内部に前記冷却ガスの冷却用循環ファンを設け、
前記冷却用循環ファンから前記冷却ガスが一方の前記冷却ガス用通気口を経て前記インナーチャンバの内部に入る吐出流路と、前記インナーチャンバの内部から前記冷却ガスが他方の前記冷却ガス用通気口を経て前記冷却用循環ファンに吸引される吸引流路を形成し、
前記インナーチャンバの冷却ガス用通気口に冷却ガスを整流する耐熱材料からなる格子状整流部材を設置した構成としたものである。
【００１０】
また、前記ダンパが昇降式であって、前記ダンパ周囲部の前記インナーチャンバとの圧接部が突起部と陥没部との噛み合せ構造としたものである。
【００１１】
なお、前記格子状整流部材は、カーボン・グラファイト繊維コンポジット製薄板から構成することが好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
つぎに、本発明の実施の形態について図１〜図５にしたがって説明する。
図において、Ｔは本発明にかかるガス冷却式単室型熱処理炉（以下、熱処理炉という）で、ケーシング１の中央部には処理室であるインナーチャンバ５が配設されるとともに、ケーシング１の一方側には前記インナーチャンバ５の扉６を備えた装入・抽出扉２が設けられ、他方側には冷却用循環ファン３が設けられている。
【００１３】
そして、インナーチャンバ５内にはヒータ７が配設されるとともに、インナーチャンバ５の天井部および底部には、インナーチャンバ５に設けた載置部材８上に載置される最大金属材料Ｗに見合う大面積の冷却ガス用通気口（以下、通気口という）９Ａ，９Ｂが設けられ、この通気口９Ａ，９Ｂはそれぞれ前記ケーシング１に取り付けた昇降式ダンパ１１Ａ，１１Ｂにより開閉されるようになっている。
【００１４】
また、前記装入・抽出扉２には加熱用循環ファン１３が取り付けられ、その羽根車１３ａは前記インナーチャンバ５の扉６内に位置する。
【００１５】
さらに、図３に示すように、前記インナーチャンバ５の本体上面および下面先端部から前記冷却用循環ファン３の吸引部にかけてインナーチャンバ５を覆うようにマッフル１５が設けられるとともに、インナーチャンバ５の冷却用循環ファン３側の側壁５ａの下方とマッフル１５との間の空間は仕切板１７で閉鎖され、ケーシング１とインナーチャンバ５との間に雰囲気吐出流路Ｐａと雰囲気吸引流路Ｐｂとを形成する。また、前記雰囲気吐出流路Ｐａの前記冷却ファン３側にはクーラ１８が設けられるとともに、前記マッフル１５の前記通気口９Ａ，９Ｂに対向する部分には、ダンパ１１Ａ，１１Ｂの押圧部１２とほぼ同形の開口１６Ａ，１６Ｂが設けられている。
【００１６】
そして、図４に示すように、前記通気口９Ａ，９Ｂの外側周縁部には突起部１０が形成される一方、前記ダンパ１１Ａ，１１Ｂの押圧部１２には前記突起部１０がゆるく嵌合する凹部１４が形成されている。なお、凹部１４の幅は前記突起部１０の熱膨張代をみて突起部１０の幅より若干大となっており、常温におけるダンパ１１Ａ，１１Ｂの押圧時には前記突起部１０の先端が凹部１４の底部に圧接するようになっている。
【００１７】
また、前記通気口９内には、図５に示すような格子状整流部材１９が組み込まれている。
【００１８】
この格子状整流部材１９は、耐熱材料（耐熱鋼またはカーボン・グラファイト繊維コンポジット製）からなる板材２０を切れ目２１により格子状に組み合わせて構成したもので、前記通気口９Ａ，９Ｂより若干内方に位置し、ダンパ１１Ａ，１１Ｂ（押圧部１２）の作動に支障を与えないように組み込んだものである。
【００１９】
つぎに、前記構成からなるガス冷却式単室型熱処理炉Ｔの操業方法を説明する。
【００２０】
まず、前記ダンパ１１Ａ，１１Ｂの押圧部１２で前記通気口９Ａ，９Ｂを閉鎖し、装入・抽出扉２をインナーチャンバ５の扉６と一緒に開き、インナーチャンバ５内に金属材料Ｗを装入し、前記装入・抽出扉２および扉６を閉じ、ヒータ７をＯＮとするとともに前記加熱用循環ファン１３を駆動してインナーチャンバ５内の雰囲気を循環させながら金属材料Ｗを対流加熱する（図１）。
【００２１】
ところで、加熱時、インナーチャンバ５とダンパ１１Ａ，１１Ｂの押圧部１２との圧着部は熱膨張等により変形し両者の圧着部に間隙が生じ金属材料Ｗの均一加熱に影響を及ぼすが、前述のように、両者は突起部１０と凹部１４とで噛み合い状態となっているため、突起部１０先端と凹部１４底部との間に隙間が生じても、いわゆるラビリンス構成となってシール性を確保し、金属材料Ｗの温度分布に余り影響を及ぼすことはない。
【００２２】
そして、金属材料Ｗが焼入温度に達すると、ヒータ７をＯＦＦとするとともに前記昇降用ダンパ１１Ａ，１１Ｂを駆動して前記通気口９Ａ，９Ｂを開口したうえで冷却用循環ファン３を駆動する。
【００２３】
すなわち、前記一方の昇降用ダンパ１１Ａはマッフル１５に設けた開口１６Ａを閉とし、他方の昇降用ダンパ１１Ｂはマッフル１５に設けた開口１６Ｂを開とする（図２）。
【００２４】
したがって、冷却用循環ファン３からクーラ１８を介して吐出した冷却ガスは雰囲気吐出流路Ｐａを通って開口１６Ｂ、通気口９Ｂからインナーチャンバ５に入り通気口９Ａを経て雰囲気吸引流路Ｐ２から冷却用循環ファン３へ吸引され前記工程を繰り返す。
【００２５】
ところで、通気口９Ａ，９Ｂには格子状整流部材１９が装着されているため、冷却ガスは整流され、その状態を保持しながら通気口９Ａから排気され、金属材料Ｗは均一に冷却されることになる。
【００２６】
また、前記格子状整流部材１９は耐熱鋼板であってもよいが、インナーチャンバ５内の冷却効果を向上させるには、ガス圧や風量を増加させる必要があるが、このようにすると材料強度を高める必要がある。そして、材料強度を高めるために耐熱鋼板の厚みを大きく（重量大）すると、インナーチャンバ５内の蓄熱量が増大し、加熱および冷却時の応答性が低下したり熱ロスが増大するため、格子状整流部材１９の材料として、カーボン・グラファイト繊維コンポジット製の薄板を使用するのが好ましい。
【００２７】
さらに、格子状整流部材１９を板の組み合わせにより構成すると、各格子の大きさ等を調整することができるという効果もある。
【００２８】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、請求項１の発明ではインナーチャンバの冷却ガス用通気口に格子状整流部材を設置して、インナーチャンバへの流入ガスと排出ガスの流れを規制して冷却ガスのインナーチャンバでの冷却ガス用通気口中央への偏流を減少させたので、金属材料を均一に冷却することができる。
【００２９】
請求項２の発明においては、ダンパとインナーチャンバの冷却ガス用通気口との周囲部に形成する圧接部を突起部と陥没部との噛み合せ構造としたため、仮に熱膨張等により前記突起部の先端部と陥没部との間に間隙が生じてもラビリンス構成となってシール性が確保され、インナーチャンバ内の温度分布が乱されることがない。
【００３０】
さらに、請求項３の発明によれば、格子状整流部材をカーボン・グラファイト繊維コンポジット製薄板から構成したため、蓄熱量が小さく加熱および冷却時の応答性を何ら阻害せず、かつ、強度が大であるため、何の支障もなく大風量の冷却ガスの流通が可能であるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明のガス冷却式単室型熱処理炉の加熱時の状態を示す断面図。
【図２】  本発明のガス冷却式単室型熱処理炉の冷却時の状態を示す断面図。
【図３】  図１のIII−III線断面図。
【図４】  図１のインナーチャンバの冷却ガス用通気口とダンパ部分の拡大断面図。
【図５】  図１の格子状整流部材の斜視図。
【符号の説明】
１〜ケーシング、２〜装入・抽出扉、３〜冷却用循環ファン、５〜インナーチャンバ、６〜扉、７〜ヒータ、８〜載置部、９Ａ，９Ｂ〜冷却ガス用通気口、１０〜突起部、１１Ａ、１１Ｂ〜ダンパ、１２〜押圧部、１３〜加熱用循環ファン、１４〜凹部、１５〜マッフル、１６Ａ，１６Ｂ〜開口、１８〜クーラ、１９〜格子状整流部材、Ｗ〜金属材料。
【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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