JP6193998B2 - 加熱炉 - Google Patents

Description

本発明は加熱炉に関する。

特許文献１は、熱処理炉を開示する。この熱処理炉は、下側が開放される炉体と、炉体の下側の開放部分を閉じる床体とを備える。これらから炉室が形成される。炉室内に棚が設けられる。棚には工作物が載せられる。炉体の外周部には、熱風循環装置が円周方向に沿って２箇所に設けられる。熱風循環装置は炉室内へ水平方向に熱風を送り込む。各熱風循環装置は炉室内と連通する。各熱風循環装置は開口部を有する。開口部は炉室内の工作物に対向する。各熱風循環装置により炉室内に送り込まれた熱風は、炉室内において各熱風循環装置間で周方向に循環される。床体には砂排出機構が設けられている。砂排出機構は炉室内の工作物から落下した砂を炉室外に排出する。特許文献１に記載されている熱処理炉によれば、工作物ごとの品質のバラツキを低減できる。この熱処理炉によればエネルギロスを削減できる。この熱処理炉によれば均熱時間を含めた熱処理全体に要する時間を短縮できる。この熱処理炉によれば耐用期間の長期化が図られる。

特開２００６−２００８２３号公報

しかしながら、特許文献１に開示された熱処理炉には、炉室内部の各点における温度のバラツキが抑え難いという問題点がある。すなわち、特許文献１に開示された熱処理炉の場合、炉内の各点における温度は互いに大きく異なることが多い。

本発明は、このような問題を解消するものである。その目的は、炉室内部の各点における温度のバラツキを小さくする加熱炉を提供することにある。

図面を参照して本発明の加熱炉を説明する。なお、この欄で図中の符号を使用したのは、発明の内容の理解を助けるためであって、内容を図示した範囲に限定する意図ではない。

上記課題を解決するために、本発明のある局面に従うと、加熱炉は、炉体１０と、工作物積載部１２と、炉床１４と、熱風供給装置２０，２４とを備える。炉体１０は、炉室４０を形成する。炉体１０には工作物通過口７０，７２，７４，７６が設けられている。工作物積載部１２は、炉室４０内に配置される。炉床１４は炉室４０に対向する。炉床１４には工作物積載部１２が載っている。炉床１４は工作物積載部１２が炉室４０内で回転するよう回転する。熱風供給装置２０，２４は炉室４０内に配置される。熱風供給装置２０，２４は炉室４０内で熱風を送り出す。筒状仕切り２８は炉室４０内に配置される。筒状仕切り２８は内側空間１１０と外側空間１１２とに炉室４０を仕切る。内側空間１１０には工作物積載部１２が配置される。外側空間１１２に熱風供給装置２０，２４が配置される。筒状仕切り２８は炉室内連通部１３０と炉外連通部１３２，１３４とを有する。炉室内連通部１３０は内側空間１１０と外側空間１１２とを連通させることにより内側空間１１０へ先に流入した熱風が失った熱エネルギを内側空間１１０へ後で流入した熱風に補わせる。炉外連通部１３２，１３４は内側空間１１０と工作物通過口７０，７２，７４，７６とを連通させる。筒状仕切り２８の炉室内連通部１３０が、上流開口部１５０と、下流開口部１５２とを有する。上流開口部１５０は内側空間１１０と外側空間１１２とを連通させる。下流開口部１５２は上流開口部１５０から見て外側空間１１２を流れる熱風の流れの下流側に配置される。下流開口部１５２は内側空間１１０と外側空間１１２とを連通させる。下流開口部１５２の単位面積あたりの開口面積は上流開口部１５０の単位面積あたりの開口面積より大きい。

工作物２００は、工作物通過口７０，７２，７４，７６と炉外連通部１３２，１３４とを経由して、工作物積載部１２に載せられる。工作物積載部１２は炉室４０内で回転する。これに伴い、工作物２００も炉室４０内で回転する。工作物２００が炉室４０内を回転している間、熱風供給装置２０，２４が炉室４０内で熱風を送り出す。その熱風は、外側空間１１２を流れる間に、炉室内連通部１３０を介して内側空間１１０へ流れる。内側空間１１０へ先に流入した熱風が工作物２００を加熱したことにより熱エネルギを失っても、内側空間１１０へ後で流入した熱風がその熱エネルギを補う。熱エネルギが補われるので、炉室内部の各点における温度のバラツキを小さくできる。

本発明のある局面に従うと、加熱炉は、炉体１０と、工作物積載部１２と、炉床１４と、熱風供給装置２０，２４とを備える。炉体１０は、炉室４０を形成する。炉体１０には工作物通過口７０，７２，７４，７６が設けられている。工作物積載部１２は、炉室４０内に配置される。炉床１４は炉室４０に対向する。炉床１４には工作物積載部１２が載っている。炉床１４は工作物積載部１２が炉室４０内で回転するよう回転する。熱風供給装置２０，２４は炉室４０内に配置される。熱風供給装置２０，２４は炉室４０内で熱風を送り出す。筒状仕切り２８は炉室４０内に配置される。筒状仕切り２８は内側空間１１０と外側空間１１２とに炉室４０を仕切る。内側空間１１０には工作物積載部１２が配置される。外側空間１１２に熱風供給装置２０，２４が配置される。筒状仕切り２８は炉室内連通部１３０と炉外連通部１３２，１３４とを有する。炉室内連通部１３０は内側空間１１０と外側空間１１２とを連通させる。炉外連通部１３２，１３４は内側空間１１０と工作物通過口７０，７２，７４，７６とを連通させる。上述した炉室４０が、熱処理室４６，４８と、加熱室５０，５２と、炉室連通部５４，５６とを有する。熱処理室４６，４８には工作物積載部１２及び筒状仕切り２８が配置される。加熱室５０，５２には熱風供給装置２０，２４が配置される。炉室連通部５４，５６は加熱室５０，５２と熱処理室４６，４８とを連通させる。炉室連通部５４，５６を熱風が通過する。この場合、筒状仕切り２８の炉室内連通部１３０が、熱風流入部１４０と熱風補充部１４２とを有することが望ましい。熱風流入部１４０は炉室連通部５４，５６に対向する。熱風流入部１４０は内側空間１１０と外側空間１１２とを連通させる。熱風補充部１４２は熱風流入部１４０から見て外側空間１１２を流れる熱風の流れの下流側に配置される。熱風補充部１４２は内側空間１１０と外側空間１１２とを連通させる。

熱風流入部１４０が炉室連通部５４，５６に対向するので、炉室４０に流入した熱風の一部がそのまま内側空間１１０に流入する。この熱風の熱エネルギは内側空間１１０内の物の加熱に用いられる。熱風の他の一部はいったん外部空間１１２に流れた後に熱風補充部１４２を介して内側空間１１０へ流入する。この熱風が内側空間１１０の熱エネルギを補う。これにより、熱風の熱エネルギが炉体１０に伝わることによる熱エネルギの損失を抑えることができる。

もしくは、上述した熱風補充部１４２が、上流開口部１５０と、下流開口部１５２とを有することが望ましい。上流開口部１５０には孔１５８が設けられている。この孔１５８は内側空間１１０と外側空間１１２とを連通させる。下流開口部１５２は上流開口部１５０から見て外側空間１１２を流れる熱風の流れの下流側に配置される。下流開口部１５２には孔１５８が設けられている。この孔１５８は内側空間１１０と外側空間１１２とを連通させる。下流開口部１５２の単位面積あたりの開口面積は上流開口部１５０の単位面積あたりの開口面積より大きい。

下流開口部１５２の単位面積あたりの開口面積が上流開口部１５０の単位面積あたりの開口面積より大きいので、下流開口部１５２では上流開口部１５０よりも多くの熱風が内側空間１１０へ流入する。熱風の流れの上流側で内側空間１１０に熱風が流入することが防止されるので、工作物２００の温度が必要以上に高くなることが防止される。

もしくは、上述した加熱炉が流末壁部３４をさらに備えることが望ましい。流末壁部３４は、炉室４０の内周面と筒状仕切り２８との間のうち炉外連通部１３２，１３４から見て熱風供給装置２０，２４より手前側に配置される。流末壁部３４は熱風を遮る。筒状仕切り２８が、熱風流出部１３６をさらに有することが望ましい。熱風流出部１３６は、熱風補充部１４２から見て外側空間１１２を流れる熱風の流れの下流側に配置される。熱風流出部１３６は、熱風流入部１４０と共に炉室連通部５４，５６に対向している。熱風流出部１３６で熱処理室４６，４８内を一周した内側空間１１０内の熱風が炉室連通部５４，５６を通過して加熱室５０，５２に向かって流出する。この場合、加熱炉が加熱装置２２，２６をさらに備える。加熱装置２２，２６は加熱室５０，５２内に配置される。加熱装置２２，２６は、熱風流出部１３６から流出して加熱室５０，５２に流入した熱風を加熱する。

加熱室５０，５２に流入した熱風を加熱装置２２，２６が加熱し、かつ、熱風供給装置２０，２４が炉室４０内へその熱風を送り出すことにより、熱風流出部１３６から流出した熱風を再利用できる。これにより、そのような熱風の再利用がない場合に比べ、工作物２００加熱のための熱エネルギを効率よく利用できる。

もしくは、上述した筒状仕切り２８が、熱風誘導部１３８をさらに有していることが望ましい。熱風誘導部１３８は、加熱室５０，５２から熱処理室４６，４８へ送り込まれる熱風を熱風流入部１４０へ誘導する。熱風誘導部１３８は、熱風流出部１３６から流出する熱風を加熱室５０，５２へ誘導する。

筒状仕切り２８が熱風誘導部１３８を有することにより、炉室４０へ送り込まれる熱風と加熱室５０，５２へ誘導される熱風とが互いに流速を減らし合うことが防止される。その結果、熱風誘導部１３８がない場合に比べ、熱風がスムーズに流れる。

また、上述した加熱炉が流末壁部３４をさらに備えることが望ましい。流末壁部３４は、炉室４０の内周面と筒状仕切り２８との間のうち炉外連通部１３２，１３４から見て熱風供給装置２０，２４より手前側に配置される。流末壁部３４は外側空間１１２を流れる熱風を遮る。

流末壁部３４が熱風を遮ることにより、熱風は、すべて、流末壁部３４に到達する前に内側空間１１０内に流入する。熱風がすべて流入すると、熱風がすべて流入することがない場合に比べ、内側空間１１０内の熱風の流速が早くなる。流速が早くなることにより、流速が早くなった箇所における熱風の熱伝達率が高くなる。熱伝達率が高くなるので、熱エネルギを効率よく補うことができる。

もしくは、上述した工作物積載部１２が外側空間１１２を流れる熱風の流れの方向へ回転する。

炉外連通部１３２，１３４から見て熱風の流れの下流側に流末壁部３４が配置されると、工作物通過口７０，７２，７４，７６と炉外連通部１３２，１３４とを経由して工作物積載部１２に載せられた工作物２００の昇温が早くなる。

また、上述した加熱炉が通路形成筒３０，３２をさらに備えることが望ましい。通路形成筒３０，３２は、炉外連通部１３２，１３４と工作物通過口７０，７２，７４，７６との間に配置される。通路形成筒３０，３２は通路を形成する。

炉外連通部１３２，１３４と工作物通過口７０，７２，７４，７６との間に通路形成筒３０，３２が配置されると、外側空間１１２を流れ工作物通過口７０，７２，７４，７６を介して炉体１０の外へ流出する熱風の量を少なくできる。その熱風の量を少なくできるので、熱風が炉外に出ることによる熱エネルギの損失を少なくできる。

また、上述した工作物積載部１２が、棚部８０，８４と、方向誘導体８６，８８とを有することが望ましい。方向誘導体８６，８８は、棚部８０，８４よりも炉床１４の回転中心に近い位置に配置される。方向誘導体８６，８８は内側空間１１０における熱風の流れを炉床１４の回転方向へ誘導する。

熱風の流れが炉床１４の回転方向へ誘導されるので、熱風は内側空間１１０を流れつつ工作物２００を加熱することとなる。これにより、熱風から工作物２００へ効率よく熱エネルギを伝えることができる。

以上のように、本発明にかかる加熱炉によれば、炉室内部の各点における温度のバラツキを小さくできる。

本発明の一実施形態にかかる加熱炉の平面図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 本発明の一実施形態にかかる炉体の断面図である。 図２のＢ−Ｂ断面図である。 本発明の一実施形態にかかる工作物積載部の断面図である。 本発明の一実施形態にかかる筒状仕切りの斜視図である。 図１のＣ−Ｃ断面図である。 本発明の一実施形態にかかる入口通路形成筒と出口通路形成筒とが取り付けられた筒状仕切りを示す概念図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称及び機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。

［加熱炉の構成］
図１と図２とに基づいて、本実施形態にかかる加熱炉の構成が説明される。本実施形態にかかる加熱炉は、炉体１０と、工作物積載部１２と、炉床１４と、炉床支持部１６と、炉床回転部１８と、下段熱風供給装置２０と、下段加熱装置２２と、上段熱風供給装置２４と、上段加熱装置２６と、筒状仕切り２８とを備える。

図３に基づいて、本実施形態にかかる炉体１０の構成が説明される。炉体１０は、炉室４０を形成する。炉室４０は、下段熱処理室４６と、上段熱処理室４８と、下段加熱室５０と、上段加熱室５２と、下段炉室連通部５４と、上段炉室連通部５６とに区切られる。本実施形態の場合、下段熱処理室４６は、熱処理の一種である熔体化処理が施される空間である。上段熱処理室４８は、熱処理の一種である時効処理が施される空間である。下段加熱室５０は気体が加熱される空間である。下段加熱室５０に下段熱風供給装置２０と下段加熱装置２２とが配置される。上段加熱室５２も気体が加熱される空間である。上段加熱室５２に上段熱風供給装置２４と上段加熱装置２６とが配置される。下段炉室連通部５４は下段加熱室５０と下段熱処理室４６とを連通させる。下段炉室連通部５４を熱風が通過する。上段炉室連通部５６は 上段加熱室５２と上段熱処理室４８とを連通させる。上段炉室連通部５６を熱風が通過する。

炉体１０は、環状仕切り６０と、炉体支持脚６２と、排気筒６４と、サンドシール部６６と、排気筒６８とを有する。環状仕切り６０によって下段熱処理室４６と上段熱処理室４８とが区切られる。炉体支持脚６２は炉体１０全体を支える。排気筒６４は、上段熱処理室４８内のガスの一部を排出する。サンドシール部６６は環状仕切り６０の内周面に設けられている。サンドシール部６６内には周知の砂が収容されている。排気筒６８は、下段熱処理室４６内のガスの一部を排出する。

図１と図４とに基づいて、本実施形態にかかる工作物通過口が説明される。図４に示されるように、炉体１０には、下段入口開口７０及び下段出口開口７２が設けられている。図１に示されるように、炉体１０には、上段入口開口７４及び上段出口開口７６も設けられている。本実施形態では、下段入口開口７０と下段出口開口７２と上段入口開口７４と上段出口開口７６とは「工作物通過口」と総称される。下段入口開口７０と下段出口開口７２とは、下段熱処理室４６と炉体１０の外部とを連通させる。上段入口開口７４と上段出口開口７６とは、上段熱処理室４８と炉体１０の外部とを連通させる。工作物通過口にはそれぞれ扉が取り付けられている。工作物通過口の数は本実施形態にかかる加熱炉の設計者により任意に設定される。

図５に基づいて、本実施形態にかかる工作物積載部１２の構成が説明される。工作物積載部１２は炉室４０内に配置される。工作物積載部１２は、下段棚部８０と、仕切板８２と、上段棚部８４と、下段方向誘導体８６と、上段方向誘導体８８とを有する。下段棚部８０は炉床１４に載せられている。下段棚部８０と炉床１４とは互いに固定されている。下段棚部８０は炉室４０のうち下段熱処理室４６内に配置される。下段棚部８０には工作物２００が載せられる。仕切板８２は下段棚部８０の上に載せられている。仕切板８２と下段棚部８０とは互いに固定されている。仕切板８２の外周に仕切リング９０が設けられている。この仕切リング９０は環状仕切り６０のサンドシール部６６に嵌まる。上述されているように、サンドシール部６６には砂が収容されている。これにより、下段熱処理室４６から上段熱処理室４８への伝熱が抑えられる。上段棚部８４は仕切板８２の上に載せられている。上段棚部８４と仕切板８２とは互いに固定されている。上段棚部８４は炉室４０のうち上段熱処理室４８内に配置される。上段棚部８４にも工作物２００が載せられる。下段方向誘導体８６は下段棚部８０と共に炉床１４に固定されている。下段方向誘導体８６は下段棚部８０よりも炉床１４の回転中心に近い位置に配置される。上段方向誘導体８８は上段棚部８４と共に仕切板８２の上に載せられている。上段方向誘導体８８も仕切板８２に固定されている。上段方向誘導体８８は上段棚部８４よりも炉床１４の回転中心に近い位置に配置される。なお、本実施形態では、下段棚部８０と上段棚部８４とを「棚部」と総称する。本実施形態では、下段方向誘導体８６と上段方向誘導体８８とを「方向誘導体」と総称する。

図２に基づいて、本実施形態にかかる炉床１４の構成が説明される。炉床１４は炉体１０の下に配置される。炉体１０の下端に開口が設けられている。炉床１４はこの開口を塞ぐように配置される。炉床１４は炉室４０に対向する。炉床１４に工作物積載部１２が載っている。炉床１４は砂ホッパー１００を有する。砂ホッパー１００は工作物積載部１２の真下に配置される。砂ホッパー１００には工作物２００から落ちた砂が溜まる。溜まった砂は炉床１４の下に排出される。

図２に基づいて、本実施形態にかかる炉床支持部１６と炉床回転部１８が説明される。炉床支持部１６は炉床１４を支持する。炉床支持部１６の先端にはコロが設けられている。炉床１４はそのコロの上に載っている。炉床回転部１８は炉床１４の中央を貫通する。炉床回転部１８は、炉床１４が自らの周りを回るよう、炉床１４を駆動する。これにより、炉床１４は、炉床回転部１８の周りを回る。炉床１４に工作物積載部１２が載っているので、炉床１４の回転に伴い、工作物積載部１２が炉室４０内で回転する。

図１と図２とに基づいて、本実施形態にかかる下段熱風供給装置２０と下段加熱装置２２と上段熱風供給装置２４と上段加熱装置２６とが説明される。下段熱風供給装置２０は炉体１０の下段加熱室５０内に配置される。下段熱風供給装置２０は下段熱処理室４６内へ熱風を送り出す。下段熱処理室４６内を一周した熱風は下段加熱室５０に再度流入する。本実施形態の場合、下段熱風供給装置２０は、シロッコファンによって構成される。シロッコファンは、気体を吸い込み、下段熱処理室４６へ熱風を送り出す。下段加熱装置２２も下段加熱室５０内に配置される。下段加熱装置２２は下段熱風供給装置２０の気体吸い込み口に対向するように配置される。下段加熱装置２２は下段熱処理室４６から下段加熱室５０に再度流入した熱風を加熱する。本実施形態の場合、下段加熱装置２２は燃焼バーナーによって構成される。上段熱風供給装置２４は炉体１０の上段加熱室５２内に配置される。上段熱風供給装置２４は上段熱処理室４８内へ熱風を送り出す。上段熱処理室４８内を一周した熱風は上段加熱室５２に再度流入する。本実施形態の場合、上段熱風供給装置２４は、下段熱風供給装置２０と同一構造のシロッコファンによって構成される。上段加熱装置２６も上段加熱室５２内に配置される。上段加熱装置２６は上段熱風供給装置２４の気体吸い込み口に対向するように配置される。上段加熱装置２６は上段熱処理室４８から上段加熱室５２に再度流入した熱風を加熱する。本実施形態の場合、上段加熱装置２６は下段加熱装置２２と同一構造の燃焼バーナーによって構成される。

図４に基づいて、本実施形態にかかる筒状仕切り２８の配置と機能とが説明される。筒状仕切り２８は下段熱処理室４６に配置される。下段熱処理室４６に配置された筒状仕切り２８は、炉室４０のうち下段加熱室５０から下段熱処理室４６までの部分を内側空間１１０と外側空間１１２とに仕切る。内側空間１１０とは、筒状仕切り２８の内側の部分である。内側空間１１０に工作物積載部１２の下段棚部８０が配置される。これにより、下段熱処理室４６に配置された筒状仕切り２８は下段棚部８０を取囲むことになる。外側空間１１２とは、炉室４０のうち筒状仕切り２８の外側の部分である。したがって、下段加熱室５０は外側空間１１２の一部である。

下段熱処理室４６に配置されるものと同一構造の筒状仕切りが上段熱処理室４８に配置される。ただし、上段熱処理室４８に配置される筒状仕切りにおいて、後述される炉外連通部の位置は、下段熱処理室４６に配置されるものと異なる。炉外連通部を上段入口開口７４及び上段出口開口７６に対向させるためである。上段熱処理室４８に配置された筒状仕切り２８も、炉室４０のうち上段加熱室５２から上段熱処理室４８までの部分を上段熱処理室４８を内側空間と外側空間とに仕切る。内側空間に工作物積載部１２の上段棚部８４が配置される。これにより、上段熱処理室４８に配置された筒状仕切り２８は下段棚部８０を取囲むことになる。

図６に基づいて、本実施形態にかかる筒状仕切り２８のうち下段熱処理室４６に配置されるものの構成が説明される。上述されているように、上段熱処理室４８に配置される筒状仕切り２８は、炉外連通部の位置を除いて、下段熱処理室４６に配置されるものと同一である。本実施形態の場合、筒状仕切り２８の形状は円筒状である。

筒状仕切り２８は、炉室内連通部１３０と、炉外連通入口部１３２と、炉外連通出口部１３４と、熱風流出部１３６と、熱風誘導部１３８とを有する。

炉室内連通部１３０は内側空間と外側空間とを連通させることにより内側空間へ先に流入した熱風が失った熱エネルギを内側空間へ後で流入した熱風に補わせる。以下の説明における「内側空間」とは、筒状仕切り２８が下段熱処理室４６に配置されている場合は下段熱処理室４６のうち筒状仕切り２８によって囲まれている空間のことである。筒状仕切り２８が上段熱処理室４８に配置されている場合は上段熱処理室４８のうち筒状仕切り２８によって囲まれている空間のことである。以下の説明における「外側空間」とは、筒状仕切り２８が下段熱処理室４６に配置されている場合は炉室４０のうち下段加熱室５０から下段熱処理室４６までであって筒状仕切り２８の外側にあたる空間のことである。筒状仕切り２８が上段熱処理室４８に配置されている場合は炉室４０のうち上段加熱室５２から上段熱処理室４８までであって筒状仕切り２８の外側にあたる空間のことである。

炉室内連通部１３０が、熱風流入部１４０と熱風補充部１４２とを有する。熱風流入部１４０は炉室連通部に対向する。この段落に言う「炉室連通部」とは、筒状仕切り２８が下段熱処理室４６に配置されている場合は下段炉室連通部５４のことである。筒状仕切り２８が上段熱処理室４８に配置されている場合は上段炉室連通部５６のことである。熱風流入部１４０は内側空間と外側空間とを連通させる。熱風補充部１４２は熱風流入部１４０から見て外側空間を流れる熱風の流れの下流側に配置される。熱風補充部１４２は内側空間と外側空間とを連通させる。

熱風補充部１４２が、上流開口部１５０と、下流開口部１５２とを有する。上流開口部１５０には孔１５８が設けられている。この孔１５８は内側空間と外側空間とを連通させる。下流開口部１５２は上流開口部１５０から見て外側空間を流れる熱風の流れの下流側に配置される。下流開口部１５２にも孔１５８が設けられている。孔１５８による下流開口部１５２の単位面積あたりの開口面積は孔１５８による上流開口部１５０の単位面積あたりの開口面積より大きい。

炉外連通入口部１３２と炉外連通出口部１３４とは、内側空間と工作物通過口とを連通させる。すなわち、下段入口開口７０は、それぞれ、炉外連通入口部１３２のいずれかを介して内部空間に連通する。下段出口開口７２のいずれかも、それぞれ、炉外連通出口部１３４のいずれかを介して内部空間に連通する。上段入口開口７４と上段出口開口７６とについても同様である。本実施形態では、炉外連通入口部１３２と炉外連通出口部１３４とは「炉外連通部」と総称される。

熱風流出部１３６は、熱風補充部１４２から見て外側空間を流れる熱風の流れの下流側に配置される。熱風流出部１３６は、熱風流入部１４０と共に炉室連通部に対向している。熱風流出部１３６で熱処理室内を一周した内側空間内の熱風が流出する。

熱風誘導部１３８は、加熱室から炉室４０へ送り込まれる熱風を熱風流入部１４０へ誘導する。熱風誘導部１３８は、熱風流出部１３６から流出する熱風を加熱室へ誘導する。この段落に言う「加熱室」とは、筒状仕切り２８が下段熱処理室４６に配置されている場合は下段加熱室５０のことである。筒状仕切り２８が上段熱処理室４８に配置されている場合は上段加熱室５２のことである。

本実施形態にかかる加熱炉は、入口通路形成筒３０と、出口通路形成筒３２とをさらに備える。本実施形態では、入口通路形成筒３０と出口通路形成筒３２とを「通路形成筒」と総称する。図６と図７と図８とに基づいて、本実施形態にかかる入口通路形成筒３０の構成と出口通路形成筒３２の構成とが説明される。入口通路形成筒３０は、筒状仕切り２８の炉外連通入口部１３２と、炉体１０の入口開口のうちその炉外連通入口部１３２に対向するものとの間に配置される。この段落に言う「入口開口」とは、筒状仕切り２８が下段熱処理室４６に配置されている場合は下段入口開口７０のことである。筒状仕切り２８が上段熱処理室４８に配置されている場合は上段入口開口７４のことである。入口通路形成筒３０は通路を形成する。この通路を介して、工作物積載部１２に工作物２００が載せられる。入口通路形成筒３０は炉体１０内からの熱風の漏れを軽減する部材でもある。本実施形態の場合、入口通路形成筒３０の形状は角筒状である。入口通路形成筒３０は熱風誘導孔１６０を有する。熱風誘導孔１６０は入口通路形成筒３０の側面の三方に設けられている。出口通路形成筒３２は、筒状仕切り２８の炉外連通出口部１３４と、炉体１０の出口開口のうちその炉外連通出口部１３４に対向するものとの間に配置される。この段落に言う「出口開口」とは、筒状仕切り２８が下段熱処理室４６に配置されている場合は下段出口開口７２のことである。筒状仕切り２８が上段熱処理室４８に配置されている場合は上段出口開口７６のことである。出口通路形成筒３２は通路を形成する。この通路を介して、工作物積載部１２から工作物２００が取出される。出口通路形成筒３２は炉体１０内からの熱風の漏れを軽減する部材でもある。本実施形態の場合、出口通路形成筒３２の形状は角筒状である。出口通路形成筒３２も熱風誘導孔１６０を有する。熱風誘導孔１６０は出口通路形成筒３２の側面の四方に設けられている。

本実施形態にかかる加熱炉は、流末壁部３４をさらに備える。図４と図８とに基づいて、本実施形態にかかる流末壁部３４の構成が説明される。流末壁部３４は、炉室４０の内周面と筒状仕切り２８との間のうち炉外連通部から見て熱風供給装置より手前側に配置される。流末壁部３４は外側空間を流れる熱風を遮る。本実施形態の場合、流末壁部３４が、炉外連通部から見て熱風の流れの下流側に配置される。下段熱処理室４６においては、流末壁部３４は、入口通路形成筒３０のうち熱風誘導孔１６０が設けられていない側面と接触している。

［加熱炉の使用方法］
以上のような構成に基づく、本実施形態にかかる加熱炉の使用方法を説明する。

作業者は、予め、下段熱風供給装置２０と、下段加熱装置２２と、上段熱風供給装置２４と、上段加熱装置２６とを作動させておく。これにより、下段熱処理室４６内部の温度は熔体化処理に適した温度となる。上段熱処理室４８内部の温度は時効処理に適した温度となる。その後、作業者は、炉床回転部１８を作動させる。これにより、炉床１４が回転し始める。炉床１４は、本実施形態にかかる加熱炉を上から見たとき反時計回りとなる方向に回転する。炉床１４が回転すると、工作物積載部１２も回転する。

次に、作業者は、下段入口開口７０の扉を開けて、適当な治具を用いて、加熱炉の外部から下段熱処理室４６へ工作物２００を挿入する。工作物２００が挿入されると、下段入口開口７０の扉は閉められる。工作物積載部１２が回転しているので、そこに載せられた工作物２００も回転する。

工作物積載部１２に載せられた工作物２００に対して、高速の熱風が吹付けられる。熱風が吹付けられることにより、工作物２００は急速に加熱される。高速の熱風が吹付けられるのは、流末壁部３４に遮られることにより、外側空間１１２から内側空間１１０へ流入する熱風が増えるためである。熱風が増えることにより、熱風の流速が増える。熱風の流速が増えると熱伝達率が高くなる。熱伝達率が高くなると工作物２００に伝わる熱が増える。熱が増えるので、工作物２００が急速に加熱される。

下段熱風供給装置２０が既に作動しているので、加熱された工作物２００が筒状仕切り２８の熱風流入部１４０に対向する位置に到達すると、熱風流入部１４０から流入した熱風により、工作物２００はさらに加熱される。その後、工作物積載部１２の回転に伴い下段熱処理室４６の内部を回転する工作物２００に対し、熱風補充部１４２の孔１５８から流入した熱風が順次吹付けられる。熱風が順次吹付けられることにより、工作物２００が下段熱処理室４６の内部を回転する間、工作物２００の温度は一定の範囲に保たれる。

工作物積載部１２に載せられた工作物２００が下段出口開口７２に対向する位置へ到達すると、作業者は、下段出口開口７２の扉を開けて、適当な治具を用いて、下段熱処理室４６から加熱炉の外部へ工作物２００を取出す。

作業者は、下段熱処理室４６から取出された工作物２００に対し、周知の方法により焼入処理を施す。作業者は、上段入口開口７４の扉を開けて、適当な治具を用いて、焼入処理が終わった工作物２００を、上段熱処理室４８へ挿入する。工作物２００が挿入されると、上段入口開口７４の扉は閉められる。工作物積載部１２が回転しているので、そこに載せられた工作物２００は回転する。

上段熱処理室４８で回転する工作物２００は、下段熱処理室４６で熔体化処理を施されている際と同様にして、加熱される。ただし、上段熱処理室４８内の温度は下段熱処理室４６内の温度より低いので、上段熱処理室４８内で工作物２００に施される熱処理は時効処理となる。

工作物積載部１２に載せられた工作物２００が上段出口開口７６に対向する位置へ到達すると、作業者は、上段出口開口７６の扉を開けて、適当な治具を用いて、上段熱処理室４８から加熱炉の外部へ工作物２００を取出す。

［本実施形態にかかる加熱炉の効果］
以上のようにして、本実施形態かかる加熱炉によれば、１つの炉内で熱処理を行うことができる。その際、内側空間１１０へ先に流入した熱風が工作物２００を加熱したことにより熱エネルギを失っても、内側空間１１０へ後で流入した熱風がその熱エネルギを補う。熱エネルギが補われるので、炉室内部の各点における温度のバラツキを小さくできる。

また、熱風流入部１４０が炉室連通部に対向するので、炉室４０に流入した熱風の一部がそのまま内側空間１１０に流入する。これにより、熱風の熱エネルギが炉体１０に伝わることによる熱エネルギの損失を抑えることができる。

また、熱風の流れの上流側で内側空間１１０に熱風が流入することが防止されるので、工作物２００の温度が必要以上に高くなることが防止される。

また、熱風流出部１３６から流出した熱風を再利用できる。これにより、そのような熱風の再利用がない場合に比べ、工作物２００加熱のための熱エネルギを効率よく利用できる。

また、炉室４０へ送り込まれる熱風と加熱室へ誘導される熱風とが互いに流速を減らし合うことが防止される。その結果、熱風がスムーズに流れる。

また、流末壁部３４が熱風を遮ることにより、熱風は、流末壁部３４に到達する前に内側空間１１０内に流入する。熱風の流入により、流入がない場合に比べ、内側空間１１０内の熱風の流速が早くなる。流速が早くなることにより、流速が早くなった箇所における熱風の熱伝達率が高くなる。熱伝達率が高くなるので、工作物２００の昇温が早くなる。

また、通路形成筒が配置されると、外側空間を流れ工作物通過口を介して炉体１０の外へ流出する熱風の量を少なくできる。その熱風の量を少なくできるので、熱風が炉外に出ることによる熱エネルギの損失を少なくできる。

また、熱風の流れが炉床１４の回転方向へ誘導されるので、熱風は内側空間を流れつつ工作物２００を加熱することとなる。これにより、熱風から工作物２００へ効率よく熱エネルギを伝えることができる。

［変形例の説明］
今回開示された実施形態はすべての点で例示である。本発明の範囲は上述した実施形態に基づいて制限されるものではない。もちろん、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更をしてもよい。

例えば、燃焼バーナーの代わりに電気ヒーターなどの熱源が下段加熱装置２２又は上段加熱装置２６として配置されてもよい。

また、筒状仕切り２８は、孔１５８の代わりにスリットを有していてもよい。さらに、筒状仕切り２８は、孔１５８又はスリットの大きさだけでなく、単位面積当たりのそれらの数が異なっていてもよい。炉室内連通部１３０が内側空間１１０と外側空間１１２とを連通させるための具体的な構造は上述したものに限定されない。

また、工作物積載部１２の具体的形態は特に限定されない。下段棚部８０と上段棚部８４との段数は特に限定されない。下段入口開口７０と下段出口開口７２とにそれぞれ取り付けられる扉の数も特に限定されない。たとえば、２段分の工作物積載部１２から工作物２００を出し入れできるよう大きな扉を取り付けってもよい。この場合、扉の数は少なくなる。

熱処理室は、３室以上に分かれていてもよい。この熱処理室は１室のみであってもよい。熱処理室は加熱室の数に一致していることが好ましいが、異なっていても良い。炉室４０は加熱室と熱処理室とこれらを連通させる部分とに分かれていなくてもよい。各熱処理室の役割は上述したものに限定されない。各熱処理室のうち炉床１４に近い部分が時効処理に用いられてもよい。各熱処理室のうち炉床１４から遠い部分が熔体化処理に用いられてもよい。本発明にかかる加熱炉は熔体化処理及び時効処理以外の熱処理のために用いられてもよい。「熔体化処理及び時効処理以外の熱処理」の例には焼鈍処理がある。本発明にかかる加熱炉は、熱処理以外の加熱のために用いられてもよい。「熱処理以外の加熱」の例には乾燥がある。

炉床回転部とは異なる装置によって炉床１４は回転してもよい。工作物積載部１２は、下段方向誘導体８６と上段方向誘導体８８とを有していなくともよい。加熱炉は通路形成筒を備えていなくともよい。

１０…炉体、
１２…工作物積載部、
１４…炉床、
１６…炉床支持部、
１８…炉床回転部、
２０…下段熱風供給装置、
２２…下段加熱装置、
２４…上段熱風供給装置、
２６…上段加熱装置、
３０…入口通路形成筒、
３２…出口通路形成筒、
３４…流末壁部、
４０…炉室、
４６…下段熱処理室、
４８…上段熱処理室、
５０…下段加熱室、
５２…上段加熱室、
５４…下段炉室連通部、
５６…上段炉室連通部、
６２…炉体支持脚、
６４，６８…排気筒、
６６…サンドシール部、
７０…入口開口、
７２…出口開口、
８０…下段棚部、
８２…仕切板、
８４…上段棚部、
８６…下段方向誘導体、
８８…上段方向誘導体、
９０…仕切リング、
１００…砂ホッパー、
１１０…内側空間、
１１２…外側空間、
１３０…炉室内連通部、
１３２…炉外連通入口部、
１３４…炉外連通出口部、
１３６…熱風流出部、
１３８…熱風誘導部、
１４０…熱風流入部、
１４２…熱風補充部、
１５０…上流開口部、
１５２…下流開口部、
１５８…孔、
１６０…熱風誘導孔、
２００…工作物、

Claims (9)

1. 炉室を形成し、かつ、工作物通過口が設けられている炉体と、
   前記炉室内に配置される工作物積載部と、
   前記炉室に対向し、前記工作物積載部が載っており、かつ、前記工作物積載部が前記炉室内で回転するよう回転する炉床と、
   前記炉室内に配置され、前記炉室内で熱風を送り出す熱風供給装置とを備える加熱炉であって、
   前記炉室内に配置され、前記工作物積載部が配置される内側空間と前記熱風供給装置が配置される外側空間とに前記炉室を仕切る筒状仕切りをさらに備え、
   前記筒状仕切りが、
   前記内側空間と前記外側空間とを連通させることにより前記内側空間へ先に流入した熱風が失った熱エネルギを前記内側空間へ後で流入した熱風に補わせる炉室内連通部と、
   前記内側空間と前記工作物通過口とを連通させる炉外連通部とを有しており、
   前記筒状仕切りの前記炉室内連通部が、
   前記内側空間と前記外側空間とを連通させる上流開口部と、
   前記上流開口部から見て前記外側空間を流れる前記熱風の流れの下流側に配置され、前記内側空間と前記外側空間とを連通させ、かつ、単位面積あたりの開口面積が前記上流開口部より大きい下流開口部とを有することを特徴とする加熱炉。
2. 炉室を形成し、かつ、工作物通過口が設けられている炉体と、
   前記炉室内に配置される工作物積載部と、
   前記炉室に対向し、前記工作物積載部が載っており、かつ、前記工作物積載部が前記炉室内で回転するよう回転する炉床と、
   前記炉室内に配置され、前記炉室内で熱風を送り出す熱風供給装置とを備える加熱炉であって、
   前記炉室内に配置され、前記工作物積載部が配置される内側空間と前記熱風供給装置が配置される外側空間とに前記炉室を仕切る筒状仕切りをさらに備え、
   前記筒状仕切りが、
   前記内側空間と前記外側空間とを連通させる炉室内連通部と、
   前記内側空間と前記工作物通過口とを連通させる炉外連通部とを有しており、
   前記炉室が、
   前記工作物積載部及び前記筒状仕切りが配置される熱処理室と、
   前記熱風供給装置が配置される加熱室と、
   前記加熱室と前記熱処理室とを連通させ、かつ、前記熱風が通過する炉室連通部とを有しており、
   前記筒状仕切りの前記炉室内連通部が、
   前記炉室連通部に対向し、かつ、前記内側空間と前記外側空間とを連通させる熱風流入部と、
   前記熱風流入部から見て前記外側空間を流れる前記熱風の流れの下流側に配置され、かつ、前記内側空間と前記外側空間とを連通させる熱風補充部とを有することを特徴とする請求項１に記載の加熱炉。
3. 前記熱風補充部が、
   前記内側空間と前記外側空間とを連通させる孔が設けられている上流開口部と、
   前記上流開口部から見て前記外側空間を流れる前記熱風の流れの下流側に配置され、前記内側空間と前記外側空間とを連通させる孔が設けられており、かつ、単位面積あたりの開口面積が前記上流開口部より大きい下流開口部とを有することを特徴とする請求項２に記載の加熱炉。
4. 前記加熱炉が、前記炉室の内周面と前記筒状仕切りとの間のうち前記炉外連通部から見て前記熱風供給装置より手前側に配置され、かつ、前記外側空間を流れる前記熱風を遮る流末壁部をさらに備え、
   前記筒状仕切りが、前記熱風補充部から見て前記外側空間を流れる前記熱風の流れの下流側に配置され、前記熱風流入部と共に前記炉室連通部に対向しており、かつ、前記熱処理室内を一周した前記内側空間内の前記熱風が前記炉室連通部を通過して前記加熱室に向かって流出する熱風流出部をさらに有しており、
   前記加熱炉が、前記加熱室内に配置され、前記熱風流出部から流出して前記加熱室に流入した前記熱風を加熱する加熱装置をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載の加熱炉。
5. 前記筒状仕切りが、前記加熱室から前記熱処理室へ送り込まれる前記熱風を前記熱風流入部へ誘導し、かつ、前記熱風流出部から流出する前記熱風を前記加熱室へ誘導する熱風誘導部をさらに有していることを特徴とする請求項４に記載の加熱炉。
6. 前記加熱炉が、前記炉室の内周面と前記筒状仕切りとの間のうち前記炉外連通部から見て前記熱風供給装置より手前側に配置され、かつ、前記外側空間を流れる前記熱風を遮る流末壁部をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の加熱炉。
7. 前記工作物積載部が前記外側空間を流れる前記熱風の流れの方向へ回転することを特徴とする請求項６に記載の加熱炉。
8. 前記加熱炉が、前記炉外連通部と前記工作物通過口との間に配置されて通路を形成する通路形成筒をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の加熱炉。
9. 前記工作物積載部が、
   棚部と、
   前記棚部よりも前記炉床の回転中心に近い位置に配置され、前記内側空間における前記熱風の流れを前記炉床の回転方向へ誘導する方向誘導体とを有することを特徴とする請求項１に記載の加熱炉。

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