JP7398032B2 - 工業炉 - Google Patents
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Description
図1に示す本願の工業炉10は、容器状の圧力容器12、その圧力容器12の内部空間14に配置された断熱体16、その断熱体16の内部空間18に配置されたヒーター20、被処理物22が収容されるタイトボックス(インナーケース)24、ガス源26、そのガス源26から圧力容器12の内部空間14または断熱体16の内部空間18およびタイトボックス24の内部空間28をつなぐ供給パイプ30、排気ポンプ32、その排気ポンプ32とタイトボックス24の内部空間28をつなぐ第1排気パイプ34、排気ポンプ32と圧力容器12の内部空間14または断熱体16の内部空間18をつなぐ第2排気パイプ36、第1排気パイプ34の途中に設けられた捕捉装置38を備える。
圧力容器12は容器本体40および容器蓋42を備える。容器本体40は円筒形状になっている(図2)。容器蓋42は容器本体40の両端を開閉するものである。容器本体40の両端を容器蓋42で閉じると、圧力容器12の内部空間14は気密にされた空間になる。圧力容器12の内部空間14は減圧されたり、加圧されたりする。圧力容器12の耐圧はたとえば約10MPaであり、各種設計によって変更できる。
断熱体16は圧力容器12の内部空間14に配置されている。断熱体16は断熱体本体56および断熱体蓋58を備える。断熱体本体56は筒状になっている。断熱体蓋58は断熱体本体56の両端を開閉するものである。容器蓋42が閉じた状態で断熱体蓋58が開閉できるように、断熱体蓋58の開閉装置(図示省略)を備える。断熱体16はグラファイトフェルトまたはグラファイトフォイルなどの耐熱性材料で構成される。
断熱体16の内部空間18にヒーター20が配置されている。ヒーター20としてグラファイト製のロッドヒーターが挙げられる。ヒーター20はタイトボックス24に対して平行に配置されている。また、タイトボックス24の周囲を回るように複数のヒーター20が配置されている(図2)。
断熱体16の内部空間18の中にタイトボックス24が配置されている。タイトボックス24はグラファイトなどで構成されている。タイトボックス24はタイトボックス本体74とタイトボックス蓋76を備える。タイトボックス本体74は筒状になっている。タイトボックス蓋76はタイトボックス本体74の両端を開閉する。タイトボックス蓋76が開閉できるように、タイトボックス蓋76の開閉装置(図示省略)を備える。タイトボックス本体74の両端をタイトボックス蓋76で閉じることで、タイトボックス24の内部空間28が密閉される。
タイトボックス24の内部空間28に被処理物22が配置される。被処理物22の材料は、超硬金属、鉄系金属、非鉄金属、磁性材料、セラミックス、グラファイト、ハイス鋼、ダイス鋼または低合金鋼などであり、金属は合金を含む。被処理物22は、粉体または所定形状を有した固体である。
ガス源26は窒素、アルゴン、水素、一酸化炭素、ヘリウム、メタンなどを貯蔵、生成またはその両方をおこなう。ガス源26と圧力容器12の内部空間14または断熱体16の内部空間18およびタイトボックス24の内部空間28は供給パイプ30で接続されている。供給パイプ30は分岐しており、それぞれにバルブ78、80が設けられている。バルブ78、80の開閉によってガスの流量を制御できる。ガス源26から供給パイプ30を介して圧力容器12の内部空間14または断熱体16の内部空間18およびタイトボックス24の内部空間28にガスが導入される。ガス源26を複数にして、複数種のガスを圧力容器12の内部空間14または断熱体16の内部空間18およびタイトボックス24の内部空間28に供給してもよい。供給パイプ30を複数設け、複数種のガスが供給されるようにする。なお、断熱体16は完全に気密にされていないため、圧力容器12の内部空間14または断熱体16の内部空間18の一方にガスを導入することで、他方にもガスを導入することができる。
排気ポンプ32は圧力容器12の内部空間14または断熱体16の内部空間18およびタイトボックス24の内部空間28に対して排気をおこなう。排気ポンプ32とタイトボックス24の内部空間28は第1排気パイプ34で接続されている。排気ポンプ32と圧力容器12の内部空間14または断熱体16の内部空間18は第2排気パイプ36で接続されている。排気ポンプ32によって、圧力容器12の内部空間14、断熱体16の内部空間18およびタイトボックス24の内部空間28が減圧される。第1排気パイプ34と第2排気パイプ36にはそれぞれバルブ82、84が備えられていて、バルブ82、84の開閉によっても排気を制御することができる。なお、断熱体16は完全に気密にされていないため、圧力容器12の内部空間14または断熱体16の内部空間18の一方からガスを排気することで、他方もガスが排気される。
被処理物22が脱脂された際に、被処理物22から放出されたガス状のバインダー、粒子状のダスト、またはその両方を含む放出物が放出される。第1排気パイプ34に放出物を捕捉する捕捉装置38が備えられている。捕捉装置38はワックスタンク86およびワックスフィルター88を含む。ワックスタンク86はバインダーを液状にして溜める装置である。ワックスフィルター88は粒子状のダストを集塵する装置である。放出物が排気ポンプ32まで到達されない。
給液ポンプ48は圧力容器12の内壁44と外壁46の間に冷却液を供給する。給液ポンプ48から内壁44と外壁46の間に給液パイプ50が接続されている。給液ポンプ48から給液パイプ50を介して内壁44と外壁46の間に冷却液が供給できる。内壁44と外壁46の間から排液パイプ52を通して冷却液が排液される。内壁44と外壁46の間を冷却液が流れ、圧力容器12を冷却することができる。排液パイプ52の途中に冷却装置90を取り付けて冷却液を冷却し、再び給液ポンプ48によって内壁44と外壁46の間に供給されてもよい。
給液パイプ50にバルブ54が取り付けられている。バルブ54の開閉によって内壁44と外壁46の間への冷却液の供給を制御する。バルブ54は通常開けられており、制御装置70から信号が入力されることで閉じられる。制御装置70が故障してバルブ54に信号を送信できなくなった場合、バルブ54が開けられていることで圧力容器12の温度上昇を抑え、圧力容器12を保護できる。
圧力容器12に第2温度計92が取り付けられている。第2温度計92は熱電対を備えた温度計である。第2温度計92は複数備えられてもよい。第2温度計92は圧力容器12の温度、冷却液の温度またはその両方を測定する。圧力容器12の温度は外壁46、内壁44またはその両方を測定する。冷却液の温度を計測する場合、バルブ54が閉じられていれば内壁44と外壁46の間に溜まった冷却液の温度を計測し、バルブ54が開けられていれば内壁44と外壁46の間を流れる冷却液の温度を計測する。圧力容器12の温度または冷却液の温度を計測することで、圧力容器12の温度が上昇しすぎないように監視することができる。
圧力容器12の内部空間14にファン96が備えられる。ファン96は、容器蓋42が閉じられ、断熱体蓋58が開けられたときに回転する。圧力容器12の内部空間14および断熱体16の内部空間18をガスが循環する。タイトボックス蓋76が開けられる場合もある。ファン96を回転させるためのモーター98が容器蓋42に取り付けられている。
次に本願の工業炉10を使用した熱処理について説明する。なお、説明する熱処理は一例であり、被処理物22の種類および処理方法に応じて適宜変更される。
第2温度計92は圧力容器12の上部において、圧力容器12、冷却液またはその両方を測定する以外に、圧力容器12の他の部分で圧力容器12、冷却液またはその両方を測定してもよい。圧力容器12の複数の部分で温度を測定して最も温度の高い値に基づいて制御装置70がバルブ54の開閉を制御する。
放出物を除去するために、制御装置70はヒーター20に流れる電流を制御してもよい。制御装置70に入力された温度および電流値に応じてスイッチ66のオン・オフを制御する。第2温度計92で計測される温度が所定値以上にならないようにヒーター20に供給する電力を制御する。なお、第2温度計92で計測される温度が所定値以上になった場合、制御装置70からバルブ54に信号を送信してバルブ54を開けてもよい。
バルブ54の制御は上述した方法に限定されない。制御装置70からバルブ54に信号を送信することでバルブ54を開けてもよい。バルブ54は所定温度以上で開けられ、所定温度未満で閉じられれば、バルブ54の制御方法は限定されない。
バルブ54の開閉以外に、給液ポンプ48の駆動と停止によって冷却液の供給を制御してもよい。冷却液を供給するときに給液ポンプ48が駆動される。バルブ54を省略してもよい。給液ポンプ48の駆動は制御装置70によって制御される。
図4に示すように、断熱体本体56を圧力容器12の内部空間14の上部にずれるように配置してもよい。圧力容器12の内部空間14の下部において、内壁44と断熱体本体56の隙間が大きくなり、放出物を除去しやすくなる。
12:圧力容器
14:圧力容器の内部空間
16:断熱体
18:断熱体の内部空間
20:ヒーター
22:被処理物
24:タイトボックス
26:ガス源
28:タイトボックスの内部空間
32:排気パイプ
44:圧力容器の内壁
46:圧力容器の外壁
48:給液ポンプ
50:給液パイプ
54:バルブ
Claims (7)
- 被処理物を熱処理する工業炉であって、
内壁、外壁および容器蓋を備えた容器状の圧力容器と、
前記圧力容器の内部空間に配置され、断熱体本体および該断熱体本体を開閉する断熱体蓋を備えた断熱体と、
前記断熱体によって形成された内部空間に配置されたヒーターと、
ガス源と、
前記ガス源から圧力容器の内部空間または断熱体の内部空間をつなぐ供給パイプと、
を備え、
前記容器蓋を閉じ、前記断熱体本体の断熱体蓋を開けた状態でガス源から圧力容器の内部空間および断熱体の内部空間にガスを供給し、ヒーターが加熱され、前記圧力容器の内部空間が昇温されることにより、前記被処理物が熱処理されるときに被処理物から放出された放出物であって前記圧力容器の内壁又は前記断熱体の表面に積層された放出物を溶解する、工業炉。 - 前記ガスは前記圧力容器または前記断熱体に付着した放出物を直接加熱し、溶融させるガスである請求項1の工業炉。
- 冷却液を吐出する給液ポンプと、
前記給液ポンプから前記圧力容器の内壁と外壁の間に冷却液を導く給液パイプと、
を備えた請求項1または2の工業炉。 - 前記圧力容器、冷却液のいずれか、またはその両方の温度を測定する温度計を備え、
前記温度計で測定された温度が所定以上の場合に、給液ポンプから圧力容器の内壁と外壁の間に冷却液が導かれる請求項3の工業炉。 - 前記温度計が圧力容器の上部の温度、圧力容器の上部の内壁と外壁の間にある冷却液の温度のいずれか、またはその両方を測定する請求項4の工業炉。
- 前記圧力容器の内部空間にファンを備えた請求項1から5のいずれかの工業炉。
- 前記被処理物が取り出されており、前記容器蓋を閉じ、前記断熱体本体の断熱体蓋を開けた状態でガス源から圧力容器の内部空間および断熱体の内部空間にガスを供給し、ヒーターが加熱され、前記圧力容器の内部空間が昇温されることにより、前記被処理物が熱処理されるときに被処理物から放出された放出物であって前記圧力容器の内壁又は前記断熱体の表面に積層された放出物を溶解する、請求項1に記載の工業炉。
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