(57)【要約】【課題】冷却ガスの流れを制御し、冷却ガスを均一な速度に整流することで処理室内に設置した熱処理対象物全体を均一に冷却すると共に、冷却効率の向上を図る真空熱処理炉を提供する。【解決手段】本実施の形態に係る真空熱処理炉１０Ａは、熱処理対象物１１を加熱し、加熱した熱処理対象物１１を冷却ガス１２でガス冷却する処理室１３を備えた真空熱処理炉であって、処理室１３の上側に設けられ、冷却ガス１２を処理室１３に供給するガス供給部１４と、処理室１３の下側に設けられ、冷却ガス１２を処理室１３から排出するガス排出部１５と、冷却ガス１２を熱処理対象物１１に均等に流し、熱処理対象物１１を均等に冷却する案内部材１６Ａとを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱処理対象物を加熱し、加熱した熱処理対象物を冷却ガスでガス冷却する処理室を備えた真空熱処理炉であって、
前記処理室の上側に設けられ、前記冷却ガスを前記処理室に供給するガス供給部と、
前記処理室の下側に設けられ、前記冷却ガスを前記処理室から排出するガス排出部と、
前記冷却ガスを前記熱処理対象物に均等に流し、前記熱処理対象物を均等に冷却する案内部材とを有することを特徴とする真空熱処理炉。
【請求項２】
請求項１において、
複数の熱処理対象物が、前記処理室内に同心円状に配置されてなることを特徴とする真空熱処理炉。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記案内部材が、複数の前記熱処理対象物の中心部分に配置されてなることを特徴とする真空熱処理炉。
【請求項４】
請求項３において、
前記案内部材の上部側の形状部が、半球状であることを特徴とする真空熱処理炉。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか一つにおいて、
前記処理室の側壁の内側に設けられ、前記熱処理対象物と対応する位置に突部を有することを特徴とする真空熱処理炉。
【請求項６】
請求項１乃至４の何れか一つにおいて、
前記処理室内に送給する冷却ガスのガス流れ方向を交互に切り替えることを特徴とする真空熱処理炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱した熱処理対象物を冷却ガスを用いてガス冷却するガス冷却式の真空熱処理炉に関する。
【背景技術】
【０００２】
金型等の熱処理対象物を焼き入れ処理するため、真空熱処理炉が従来より用いられている。この真空熱処理炉では、炉内を真空引きした状態で熱処理対象物を所定時間加熱した後、低温の冷却ガスを導入したり、熱処理対象物を油槽に投入するなどして急冷処理することが行われている。
【０００３】
従来の真空熱処理炉には、加熱方式として、内面側に発熱体を配した断熱層からなる処理室を真空熱処理炉の本体内に設け、熱処理材である熱処理対象物を直接的に加熱する内熱式のものと、本体内に配した処理室の外側に熱源を設け、熱処理対象物を間接的に加熱する外熱式のものとがある。また、熱処理対象物として、例えば、ブローチなどのような長尺部材が用いられ、これら熱処理対象物の曲がりの発生を防止するため、複数の熱処理対象物を処理室内に吊下して焼入処理している。そして、加熱後の熱処理対象物の冷却の際には、外部から処理室内に導入された冷媒ガスを用いて冷却するようにしている（特許文献１〜特許文献３、参照）。
【０００４】
冷却ガスを利用したガス冷却式の真空熱処理炉は、加熱後に炉内及び熱処理対象物についた水分等がガス化した後に再度減圧し、不活性ガス等を再充填するため、水分による色付きのない熱処理（「光輝熱処理」）ができ、脱炭浸炭もなく、変形も少ない上、作業環境が良いなど、種々の利点を有している。
【０００５】
冷却ガスを利用した従来の真空熱処理炉の構成の一例を示す模式図を図１３に示す。図１３に示すように、従来の真空熱処理炉１００は、気密性の真空熱処理炉の本体内に断熱壁によって囲って形成された処理室１０１と、この処理室１０１の上側に冷却した不活ガスを冷却ガス１０２として処理室１０１内に供給するガス供給部１０３と、処理室１０１の下側に処理室１０１内の冷却ガス１０２を排出するガス排出部１０４と、処理室１０１の上下両壁面に開閉可能な開口部１０５、１０６と、円筒状の筒を多層構造とした整流板１０７とを有するものである。
【０００６】
従来の真空熱処理炉１００では、処理室１０１内に配置された図示しないヒータにより例えばブローチなどの熱処理対象物１０８を真空中で加熱する。そして、加熱後の冷却時には、外部から導入された冷却ガス１０２をガス供給部１０３から開口部１０５を介して処理室１０１内に供給し、開口部１０６よりガス排出部１０４に排出するようにしている。また、真空熱処理炉１００の本体内には、不活性ガスの冷却装置として、例えば、クーラおよびファンが設けられ、真空熱処理炉１００の本体内に供給された不活性ガスは、クーラで冷却された後、冷却ガス１０２としてファンの回転によりガス供給部１０３に送給される。そして冷却ガス１０２は整流板１０７により整流された後、開口部１０５より処理室１０１内に供給される。処理室１０１内に供給された冷却ガス１０２は、加熱された熱処理対象物１０８と接触し、熱交換することで、熱処理対象物１０８を冷却する。その後、冷却ガス１０２は、開口部１０６からガス排出部１０４に供給するようにしている。
【０００７】
開口部１０５、１０６は、処理室１０１に相対するように配置され、開口部１０５から処理室１０１内に供給された冷却ガス１０２は、開口部１０６からガス排出部１０４に吹き出され、再度、クーラで冷却した後、処理室１０１内に循環させている。
【０００８】
また、処理室１０１内の複数の熱処理対象物１０８は、ガス冷却を行う際、熱処理温度を全ての熱処理対象物１０８で均一にするためには、一般的に同心円状に配置されている。また、これらの複数の熱処理対象物１０８は、支持手段１０９に設けた冶具１１０により処理室１０１内に支持され、処理室１０１内に吊下されている。
【０００９】
また、冷却ガス１０２は、従来の真空熱処理炉１００の本体内に設けているファンから熱処理対象物１０８に向けて供給し、その後再びファンに吸込まれるようにしているため、熱処理対象物１０８は、ファンに向かって流れる一方向からの冷却ガス１０２を受けることになる。そのため、従来の真空熱処理炉１００では、処理室１０１内を上下方向に通過する冷却ガス１０２の流れ方向を上下交互に切り替えるようにしている。
【００１０】
このように、従来の真空熱処理炉１００では、処理室１０１に相対するように配置された開口部１０５、１０６を介して冷却ガス１０２を循環させることで、処理室１０１内の複数の加熱された熱処理対象物１０８を均等に冷却するようにしている。
【００１１】
【特許文献１】特許第２６５６８３９号公報
【特許文献２】特開平０７−２２９６８３号公報
【特許文献３】特開２００２−３３３２７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ここで、従来の真空熱処理炉１００では、加熱と冷却を同一の場所で行い、熱処理対象物１０８を囲んで加熱用のヒータや炉体があるため、冷却時に熱処理対象物１０８に向けて処理室１０１内に供給した冷却ガス１０２の大部分は、熱処理対象物１０８を同心円状に配置した円の中心部分に流れるため、冷却ガス１０２の流速が最大となり、最も冷却効果の高い箇所は、熱処理対象物１０８を同心円状に配置した円の中心部分となる。
【００１３】
そのため、従来の真空熱処理炉１００では、同心円状に配置した複数の熱処理対象物１０８により形成される環状群の内側を流れる冷却ガス１０２と、熱処理対象物１０８と処理室１０１の内壁１０１ａとの間を流れる冷却ガス１０２とを均一な流速で各々の熱処理対象物１０８に供給することができないため、複数の熱処理対象物１０８により形成される環状群の内側を流れる冷却ガス１０２と熱処理対象物１０８と処理室１０１の内壁１０１ａとの間を流れる冷却ガス１０２による熱伝導率に差異が生じることで、冷却効果に差異を生じ、熱処理対象物１０８の冷却が不均一になる、という問題がある。
【００１４】
また、熱処理対象物１０８の冷却が不均一となることで、熱処理対象物１０８全体の歪み、硬さのばらつき、内部組織や結晶粒度のばらつきを発生する原因となる、という問題がある。
【００１５】
本発明は、前記問題に鑑み、冷却ガスの流れを制御し、冷却ガスを均一な速度に整流することで処理室内に設置した熱処理対象物全体を均一に冷却すると共に、冷却効率の向上を図る真空熱処理炉を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、熱処理対象物を加熱し、加熱した熱処理対象物を冷却ガスでガス冷却する処理室を備えた真空熱処理炉であって、前記処理室の上側に設けられ、前記冷却ガスを前記処理室に供給するガス供給部と、前記処理室の下側に設けられ、前記冷却ガスを前記処理室から排出するガス排出部と、前記冷却ガスを前記熱処理対象物に均等に流し、前記熱処理対象物を均等に冷却する案内部材とを有することを特徴とする真空熱処理炉にある。
【００１７】
第２の発明は、第１の発明において、複数の熱処理対象物が、前記処理室内に同心円状に配置されてなることを特徴とする真空熱処理炉にある。
【００１８】
第３の発明は、第１又は２の発明において、前記案内部材が、複数の前記熱処理対象物の中心部分に配置されてなることを特徴とする真空熱処理炉にある。
【００１９】
第４の発明は、第３の発明において、前記案内部材の上部側の形状部が、半球状であることを特徴とする真空熱処理炉にある。
【００２０】
第５の発明は、第１乃至４の何れか一つの発明において、前記処理室の側壁の内側に設けられ、前記熱処理対象物と対応する位置に突部を有することを特徴とする真空熱処理炉にある。
【００２１】
第６の発明は、第１乃至４の何れか一つの発明において、前記処理室内に送給する冷却ガスのガス流れ方向を交互に切り替えることを特徴とする真空熱処理炉にある。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、加熱した熱処理対象物をガス冷却する際、冷却ガスを複数の前記熱処理対象物に均等に流し、前記熱処理対象物を均等に冷却する案内部材を有しているため、前記処理室内の前記熱処理対象物に供給される前記冷却ガスの速度分布を均一化させることができる。このため、前記冷却ガスによる前記熱処理対象物への熱伝導率の差異を軽減し、前記冷却ガスによる冷却効果の差異を軽減することで、前記熱処理対象物を均等に冷却することができる。
【００２３】
また、前記熱処理対象物の冷却速度の差を低減し、前記熱処理対象物を均一に冷却することで、前記熱処理対象物全体の歪み、硬さのばらつきを低減することができると共に、内部組織や結晶粒度のばらつきを低減することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施の形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
【００２５】
［第一の実施の形態］
本発明による第一の実施の形態に係る真空熱処理炉について、図面を参照して説明する。
図１は、本発明による第一の実施の形態に係る真空熱処理炉の構成を簡略に示す概略図であり、図２は、図１中のＡ−Ａ断面図であり、図３は、図１中のＢ−Ｂ断面図である。
【００２６】
図１に示すように、本実施の形態に係る真空熱処理炉１０Ａは、熱処理対象物１１を加熱し、加熱した熱処理対象物１１を冷却ガス１２でガス冷却する処理室１３を備えた真空熱処理炉であって、処理室１３の上側に設けられ、冷却ガス１２を処理室１３に供給するガス供給部１４と、処理室１３の下側に設けられ、冷却ガス１２を処理室１３から排出するガス排出部１５と、冷却ガス１２を熱処理対象物１１に均等に流し、熱処理対象物１１を均等に冷却する案内部材１６Ａとを有するものである。
また、図１中、符号１７は、冷却ガス１２をガス供給部１４から処理室１３内に通過させるガス通気口であり、符号１８は、冷却ガス１２を処理室１３内からガス排出部１５に通過させるガス通気口である。
【００２７】
ここで、処理室１３は、真空熱処理炉１０Ａの図示しない本体内に断熱壁によって形成されてなるものである。前記本体は、筒状胴部を有する鋼製の圧力容器であり、図示しない真空ポンプに連通されている。前記断熱壁は、ガラス繊維等の断熱材からなる筒状のもので、前記本体内に間隙を隔てて配設され、その内周面上に図示しないヒータを周設し、処理室１３が形成されている。この処理室１３の内側に熱処理対象物１１が収容される。
【００２８】
また、処理室１３は、筒状の断熱層が二層以上で構成される多層構造としてもよい。このとき各断熱層は、所定の間隙を隔てて囲撓するようにしてガス流通が可能となるようにしてもよい。また、処理室１３の上下両壁面１３ａ、１３ｂは、環状断熱層で形成されており、この環状断熱層からなる上下両壁面１３ａ、１３ｂの内孔が、冷却ガス１２のガス通気口１４、１５を各々形成する。また、この環状断熱層は、処理室１３の側面を構成する筒状の断熱層から嵌脱自由としている。
【００２９】
また、処理室１３の内周面に設けている図示しないヒータは、例えば棒状のグラファイトフェルト等を素材としてなるものであり、所定間隔で縦方向に整列させて周設している。また、図示しないヒータは図示しない外部の通電および入力制御手段に接続されている。
【００３０】
また、図２は、図１中のＡ−Ａ断面図であり、熱処理対象物の配置を処理室の軸方向から見た時の図である。図２に示すように、処理室１３内には、６個の熱処理対象物１１が処理室１３内に同心円状に配置され、環状群を形成している。また、本発明では、処理室１３内に熱処理対象物１１を６個配置しているが、これに限定されるものではない。
【００３１】
また、各々の熱処理対象物１１は上下に２つの熱処理対象物１１を連結して、処理室１３内に同心円状に配置しているが、１本の熱処理対象物１１を処理室１３内に同心円状に配置してもよい。
【００３２】
また、図３は、図１中のＢ−Ｂ断面図であり、熱処理対象物の配置を処理室の軸方向から見た時の図である。図３に示すように、処理室１３内に設けた支持手段１９にリング状部材２０が支持され、このリング状部材２０に設けられている複数の冶具２１によりこれらの複数の熱処理対象物１１が処理室１３内で軸上に支持され、吊下させている。
【００３３】
また、熱処理対象物１１としては、例えば、高速度工具鋼からなるブローチが例示され、ブローチは、小径、大径の何れでも良く、特にこれに限定されるものではない。そして、この熱処理対象物１１は冶具２１により各々吊下して処理室１３内に装入されている。
【００３４】
よって、前記本体に設けられている図示しない真空ポンプにより処理室１３内を真空にした後、処理室１３の内周面上に周設されている図示しないヒータにより、処理室１３内に配置された複数の熱処理対象物１１は、真空中で加熱される。
【００３５】
そして、加熱された熱処理対象物１１を冷却する際、ガス供給部１４より処理室１３の上側の壁面１３ａに設けられたガス通気口１７を通過して、処理室１３内に配置した熱処理対象物１１に冷却ガス１２を供給するようにしている。
【００３６】
冷却ガス１２としては、アルゴン、ヘリウム、窒素、水素等の不活性ガスが用いられている。
【００３７】
また、真空熱処理炉１０Ａの本体内には、例えば図示しないクーラおよび図示しないファンが設けられている。真空熱処理炉１０Ａの前記本体内に図示しない不活性ガス供給手段より供給された不活性ガスは、クーラなどガス冷却装置で冷却された後、ファンの回転によりガス供給部１４に冷却ガス１２として送給される。
【００３８】
また、壁面１３ａのガス通気口１７には整流筒２２を設けている。整流筒２２は円筒状の管２２ａ〜２２ｄにより多層に構成されている。これにより、処理室１３内に供給される冷却ガス１２の流れを規制し、冷却ガス１２が処理室１３内の中央付近に流れるように整流させることができ、熱処理対象物１１に均一に冷却ガス１２を送給することができる。
【００３９】
また、処理室１３内の複数の熱処理対象物１１は、ガス冷却を行う際、熱処理温度を全ての熱処理対象物１１に均一に冷却ガス１２を供給するため、処理室１３内に複数の熱処理対象物１１を同心円状に均等に配置しているが、特にこれに限定されるものではない。
【００４０】
また、本実施の形態に係る真空熱処理炉１０Ａにおいては、冷却ガス１２を熱処理対象物１１に均等に流し、熱処理対象物１１を均等に冷却する案内部材１６Ａが設けられている。この案内部材１６Ａは、処理室１３内に同心円状に配置され、環状群を形成している６個の熱処理対象物１１の中心部分に設けられている。また、案内部材１６Ａは、図１に示すように、処理室１３内に設けた支持手段２３により処理室１３内に支持されている。
【００４１】
よって、ガス供給部１４から壁面１３ａのガス通気口１７を介して処理室１３内に吹出された冷却ガス１２は、案内部材１６Ａの上部及びその近傍に衝突し、冷却ガス１２の流路が変更され、案内部材１６Ａとその案内部材１６Ａの周囲に配置されている複数の熱処理対象物１１に分散して流れていく。そして、案内部材１６Ａと熱処理対象物１１との間を流れる冷却ガス１２と環状群を形成する複数の熱処理対象物１１と処理室１３の内壁面１３ｃとの間を流れる冷却ガス１２とが、熱処理対象物１１と接触し、熱交換することで、熱処理対象物１１を冷却する。
【００４２】
従って、処理室１３内に供給された冷却ガス１２のうち、複数の熱処理対象物１１により形成される環状群の内側を流れる冷却ガス１２が、案内部材１６Ａの上部及びその近傍に衝突し、案内部材１６Ａの周囲の熱処理対象物１１に分散することで、案内部材１６Ａと熱処理対象物１１との間を流れる冷却ガス１２の流量を減らし流速を遅らせると共に、環状群を形成する複数の熱処理対象物１１と処理室１３の内壁面１３ｃとの間を流れる冷却ガス１２の流量を増大し流速を早くすることができる。
【００４３】
これにより、案内部材１６Ａと熱処理対象物１１との間を流れる冷却ガス１２と環状群を形成する複数の熱処理対象物１１と処理室１３の内壁面１３ｃとの間を流れる冷却ガス１２との速度分布を均一化させることができる。このため、複数の熱処理対象物１１により形成される環状群の内側を流れる冷却ガス１２と環状群を形成する複数の熱処理対象物１１と処理室１３の内壁面１３ｃとの間を流れる冷却ガス１２とによる熱伝導率の差異を軽減し、冷却ガス１２による熱処理対象物１１の冷却効果の差異を軽減することで、熱処理対象物１１を均等に冷却することができる。
【００４４】
また、案内部材１６Ａと熱処理対象物１１との間を流れる冷却ガス１２と、環状群を形成する複数の熱処理対象物１１と処理室１３の内壁との間を流れる冷却ガス１２とでの冷却速度の差を低減し、熱処理対象物１１を均一に冷却することで、熱処理対象物１１の全体の歪み、硬さのばらつき、内部組織や結晶粒度のばらつきを低減することができる。
【００４５】
壁面１３ａ、１３ｂの各々のガス通気口１７、１８は、処理室１３に相対するように配置されており、熱処理対象物１１と接触し、熱交換された冷却ガス１２は、処理室１３の他方の壁面１３ｂのガス通気口１８を通過して、ガス排出部１５から処理室１３の外に排出される。
【００４６】
また、壁面１３ｂのガス通気口１８にも整流筒２２を設けており、処理室１３内から排出する冷却ガス１２の流れを整流した後、ガス排出部１５に排出するようにしている。
【００４７】
壁面１３ｂのガス通気口１８からガス排出部１５に吐出された冷却ガス１２は、再度、図示しないガス冷却装置で冷却した後、図示しないファンによりガス供給部１４に送給し、処理室１３内に循環するようにしている。
【００４８】
よって、本実施の形態に係る真空熱処理炉１０Ａは、案内部材１６Ａを設置することにより処理室１３内に供給される冷却ガス１２の流路を変え、案内部材１６Ａと環状群を形成する複数の熱処理対象物１１との間を流れる冷却ガス１２の流速を遅くし、環状群を形成する複数の熱処理対象物１１と処理室１３の内壁との間を流れる冷却ガス１２の流速を速くする。そして、案内部材１６Ａと熱処理対象物１１との間を流れる冷却ガス１２と環状群を形成する複数の熱処理対象物１１と処理室１３の内壁面１３ｃとの間を流れる冷却ガス１２とを均等に通過させることで、処理室１３内に配置された複数の加熱された熱処理対象物１１を均等に冷却するようにしている。
【００４９】
また、本実施の形態に係る真空熱処理炉１０Ａにおいては、処理室１３を通過する冷却ガスの流れ方向を真空熱処理炉１０Ａの本体内の上側から下側に流れるようにしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、冷却ガス１２の流れ方向を逆方向として真空熱処理炉１０Ａの本体内の下側から上側に流れるようにしてもよい。このとき、ガス排出部１５がガス供給部となり、ガス供給部１４がガス排出部となる。
【００５０】
また、処理室１３内を上下方向に通過する冷却ガス１２の流れ方向を上下交互に切り替えるようにしてもよい。冷却ガス１２は、真空熱処理炉１０Ａの本体内に設けているファンから熱処理対象物１１に向けて供給し、その後再びファンに吸込まれているため、熱処理対象物１１は、ファンに向かって流れる一方向からの冷却ガス１２を受けることになる。これに対し、冷却ガス１２の流れ方向を上下交互に切り替えることで、熱処理対象物１１が受ける冷却効果を熱処理対象物１１の上下で均等にすることができる。
【００５１】
このように、本実施の形態に係る真空熱処理炉１０Ａによれば、ガス冷却を行う際、処理室１３内に同心円状に配置され、環状群を形成する複数の熱処理対象物１１の中心部分に案内部材１６Ａを設けることで、処理室１３内に供給された冷却ガス１２のうち、案内部材１６Ａと熱処理対象物１１との間を流れる冷却ガス１２の流量を減らし流速を遅らせると共に、環状群を形成する複数の熱処理対象物１１と処理室１３の内壁面１３ｃとの間を流れる冷却ガス１２の流量を増大し流速を早くすることができる。
【００５２】
これにより、案内部材１６Ａと熱処理対象物１１との間を流れる冷却ガス１２と環状群を形成する複数の熱処理対象物１１と処理室１３の内壁面１３ｃとの間を流れる冷却ガス１２との速度分布を均一化させることができる。このため、案内部材１６Ａと熱処理対象物１１との間を流れる冷却ガス１２と環状群を形成する複数の熱処理対象物１１と処理室１３の内壁面１３ｃとの間を流れる冷却ガス１２とによる熱伝導率の差異を軽減し、冷却ガス１２による熱処理対象物１１の冷却効果の差異を軽減することで、熱処理対象物１１を均等に冷却することができる。
【００５３】
また、熱処理対象物１１の冷却速度の差を低減し、均一に冷却することで、熱処理対象物１１の全体の歪み、硬さのばらつきを低減することができると共に、内部組織や結晶粒度のばらつきを低減することもでき、信頼性の高い熱処理対象物１１を提供することができる。
【００５４】
また、本実施の形態に係る真空熱処理炉１０Ａにおいては、熱処理対象物１１の加熱とガス冷却を単室で行う単室炉としているが、本発明はこれに限定されるものではなく、本実施の形態に係る真空熱処理炉１０Ａをガス冷却炉として用い、熱処理対象物１１を加熱する熱処理炉を別途設け、加熱炉とガス冷却炉とを備える多室型の真空熱処理炉に用いるようにしてもよい。
【００５５】
［第二の実施の形態］
図４は、本発明による第二の実施の形態に係る真空熱処理炉の構成を簡略に示す概略図であり、図５は、本発明による第二の実施の形態において用いられる案内部材の構成を簡略に示す概略図である。
なお、前述した実施の形態で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【００５６】
図４、５に示すように、本実施の形態に係る真空熱処理炉１０Ｂは、図１に示すような本発明による第一の実施の形態に係る真空熱処理炉１０Ａの案内部材１６Ａの上部側の先端部１６ａが、半球状に形成されてなるものである。
【００５７】
即ち、図４、５に示すように、本実施の形態に係る真空熱処理炉１０Ｂにおいては、上部側の先端部１６ａを半球状に形成された案内部材１６Ｂを設けてなるものである。
【００５８】
案内部材１６Ｂは上部側の先端部１６ａを半球状にしているため、案内部材１６Ｂの先端部１６ａに衝突した冷却ガス１２の流路を案内部材１６Ｂの周囲の複数の熱処理対象物１１に円滑に変更することができる。
【００５９】
よって、本実施の形態に係る真空熱処理炉１０Ｂによれば、上部側の先端部１６ａを半球状に形成してなる案内部材１６Ｂを設けているため、図１に示すような本発明による第一の実施の形態に係る真空熱処理炉１０Ａの案内部材１６Ａのように上部側の先端部を板状として構成している場合に比べて、処理室１３に送給される冷却ガス１２を案内部材１６Ａの周囲に配置されている複数の熱処理対象物１１に円滑に冷却ガス１２を分散させることができる。
【００６０】
このため、複数の熱処理対象物１１により形成される環状群の内側と、環状群を形成する複数の熱処理対象物１１と処理室１３の内壁面１３ｃとの間に冷却ガス１２を効率良く供給することができる。
【００６１】
［第三の実施の形態］
図６は、本発明による第三の実施の形態に係る真空熱処理炉の構成を簡略に示す概略図であり、図７は、図６のＡ−Ａ断面図であり、図８は、冷却ガスのガス流れを示す説明図である。
なお、前述した実施の形態で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【００６２】
図６、７に示すように、本実施の形態に係る真空熱処理炉１０Ｃは、処理室１３の内壁面１３ｃに設けられ、熱処理対象物１１と各々対応する位置に突部２５を有するものである。
【００６３】
処理室１３内に供給された冷却ガス１２は、熱処理対象物１１の先端部から熱処理対象物１１の加熱による高温部分と処理室１３内に送給された冷却ガス１２による低温部分との境界層２６が形成される。また、熱処理対象物１１を冷却する際、処理室１３内を通過する冷却ガス１２の流れ方向は上下交互に切り替えているため、熱処理対象物１１は真ん中部分が高温となる。そのため、境界層２６の厚さが熱処理対象物１１の上部の端部側より熱処理対象物１１の真ん中部分の方が厚くなる。
【００６４】
本実施の形態に係る真空熱処理炉１０Ｃのように、処理室１３の内壁面１３ｃに熱処理対象物１１と各々対応する位置に突部２５を設けることで、図８に示すように、熱処理対象物１１の真ん中部分に形成される境界層２６の厚さを変化させ、熱処理対象物１１の表面の境界層２６の厚さを薄くすることができる。
【００６５】
よって、熱処理対象物１１の表面に形成される境界層２６の厚さを薄くすることで、熱処理対象物１１への熱伝達率を早くすることができるため、処理室１３内に吹出された冷却ガス１２により更に効率よく熱処理対象物１１を冷却することができる。
【００６６】
［第四の実施の形態］
図９は、本発明による第四の実施の形態に係る真空熱処理炉の構成を簡略に示す概略図であり、図１０は、本発明による第四の実施の形態に係る真空熱処理炉に適用される整流板の平面図である。
なお、前述した実施の形態で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【００６７】
図９、１０に示すように、本実施の形態に係る真空熱処理炉１０Ｄは、処理室１３の壁面１３ａのガス通気口１７上に、案内部材として、図１に示す第一の実施の形態に係る真空熱処理炉の整流筒２２に代えて、複数の孔２７を有する整流板２８Ａを設けたものである。
【００６８】
処理室１３の壁面１３ａのガス通気口１７上に複数の孔２７を有する整流板２８Ａを設けることで、ガス供給部１４に送給される冷却ガス１２を整流化してから処理室１３内に供給することができる。これにより、処理室１３内に吹出された冷却ガス１２の流速の偏りを軽減し、処理室１３内には冷却ガス１２を均一に供給することができるため、熱処理対象物１１を効率的に冷却できると共に、熱処理対象物１１を均一に冷却することができる。
【００６９】
また、処理室１３の壁面１３ｂのガス通気口１８上にも、同様に整流板２８Ａを設けている。このため、冷却ガス１２の流れ方向を逆方向として真空熱処理炉１０Ｄの本体内の下側から上側に流れるようにした場合、処理室１３内を上下方向に通過する冷却ガス１２の流れ方向を上下交互に切り替えるようにした場合でも、冷却ガス１２を整流化してから処理室１３内に供給することができる。
【００７０】
［第五の実施の形態］
図１１は、本発明による第五の実施の形態に係る真空熱処理炉の構成を簡略に示す概略図であり、図１２は、本発明による第五の実施の形態に係る真空熱処理炉に適用される整流板の平面図である。
なお、前述した実施の形態で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【００７１】
図１１、１２に示すように、本実施の形態に係る真空熱処理炉１０Ｅは、処理室１３の壁面１３ａのガス通気口１７上に、案内部材として、図９に示す第四の実施の形態に係る真空熱処理炉の整流板２８Ａに代えて処理室１３内に配置される熱処理対象物１１の位置に応じて孔２７を設けた整流板２８Ｂを設けたものである。
【００７２】
処理室１３の壁面１３ａのガス通気口１７上に処理室１３内に配置される熱処理対象物１１の位置に応じて整流板２８Ｂに孔２７を設けることで、処理室１３内に吹出された冷却ガス１２の流速の偏りを軽減し、処理室１３内の各々の熱処理対象物１１に対する冷却ガス１２の流量を均一にすると共に、冷却ガス１２の流速を均一にすることができる。よって、整流板２８Ａに代えて熱処理対象物１１の位置に応じて孔２７を設けた整流板２８Ｂを用い、各々の熱処理対象物１１に冷却ガス１２を均一に供給することで、熱処理対象物１１を効率良く、かつ均一に冷却することができる。
【００７３】
本発明は、ガス冷却式の真空熱処理炉に限定されるものではなく、ガスを均一に送給する装置であれば他の装置においても適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
以上のように、本発明に係る二重配管の接続構造は、冷却ガスの速度分布を均一化させ、熱処理対象物への熱伝導率の差異を軽減し、均等に冷却することができるため、冷却ガスを利用したガス冷却式の真空熱処理炉に用いるのに適している。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明第一の実施の形態に係る真空熱処理炉の構成を簡略に示す概略図である。
【図２】図１中のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図１中のＢ−Ｂ断面図である。
【図４】本発明による第二の実施の形態に係る真空熱処理炉の構成を簡略に示す概略図である。
【図５】本発明による第二の実施の形態において用いられる案内部材の構成を簡略に示す概略図である。
【図６】本発明による第三の実施の形態に係る真空熱処理炉の構成を簡略に示す概略図である。
【図７】図６のＡ−Ａ断面図である。
【図８】冷却ガスのガス流れを示す説明図である。
【図９】本発明による第四の実施の形態に係る真空熱処理炉の構成を簡略に示す概略図である。
【図１０】本発明による第四の実施の形態に係る真空熱処理炉に適用される整流板の平面図である。
【図１１】本発明による第五の実施の形態に係る真空熱処理炉の構成を簡略に示す概略図である。
【図１２】本発明による第五の実施の形態に係る真空熱処理炉に適用される整流板の平面図である。
【図１３】従来の真空熱処理炉の構成の一例を示す模式図である。
【符号の説明】
【００７６】
１０Ａ〜１０Ｅ  真空熱処理炉
１１  熱処理対象物
１２  冷却ガス
１３  処理室
１３ａ、１３ｂ  壁面
１３ｃ  内壁面
１４  ガス供給部
１５  ガス排出部
１６Ａ、１６Ｂ  案内部材
１６ａ  先端部
１７、１８  ガス通気口
１９  支持手段
２０  リング状部材
２１  冶具
２２  整流筒
２３  支持手段
２５  突部
２６  境界層
２７  孔
２８Ａ、２８Ｂ  整流板
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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