JP3596930B2 - Quench furnace - Google Patents
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、焼き入れなどの急速冷却を効果的に行い得るようにした急冷炉に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
焼き入れなどの急冷を行う手法として、冷却ガスを使用する手法が従来より確立されている。このようなガス冷却機構を構成するにあたって、炉内にファンを内設し、これを炉外のモータに駆動可能に接続するとともに、ガス循環系路上に冷却手段を配設してなる構成が不可欠であり、従来ではかかる冷却ファンに、安価なステンレス合金製のものを使用し、冷却手段はガス循環系路上、単に熱交換可能な位置に設けられていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、ステンレス合金は比重が大きいわりには強度に乏しい。そのため、一定以上の強度を有したものにするためにはファンが重厚なものにならざるを得ず、このようなファンをモータで駆動するため、ファンの持つ大きな慣性によって起動時にモータの立上がりに時間を要し、急冷が難しいという問題があった。そして、このような問題に起因して、熱処理の品質低下、モータの大型化という不具合を生じていた。
【0004】
本発明は、このような課題に着目してなされたものであって、急冷時のモータの立上がり時間を短縮し、これにより熱処理の品質向上やモータの小型化が図れるようにした急冷炉を提供することを目的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明は、かかる目的を達成するために、次のような構成を採用したものである。
【0006】
すなわち、本発明に係る急冷炉は、炉内に冷却ガスを循環させるファンを内設してなるものにおいて、前記ファンを、チタン合金製もしくはアルミ合金製のものにするとともに、スクロールケーシングに収容してこれを包囲させ、前記スクロールケーシング内に冷却媒体が流通する冷却パイプを設けたことを特徴とする。
【0007】
【作用】
チタン合金やアルミ合金は、ステンレス合金に比べて遥かに比重が小さく、且つ、強度が高い。したがって、一定強度のファンを作る場合、かかる合金によれば従来よりも軽量で薄肉なファンを作ることができる。また、チタン合金やアルミ合金にはステンレスに比べて耐熱性が低いという難点があるが、本発明のようにファンをスクロールケーシングに収容し、かつファンを直接冷却し得る位置に冷却手段を設けておけば、加熱処理時に熱による昇温を防いでファンの強度を有効な値に保持しておくことができる。
【0008】
【実施例】
以下、本発明の一実施例を、図面を参照して説明する。
【0009】
この急冷炉は、図1及び図2に示すように、炉胴1の内部が、筐状の断熱本体2及びこの断熱本体2の両端開口部を開閉する断熱蓋3、4によって炉内空間S1 と処理空間S2 に仕切られている。処理物Wは一方の断熱蓋3を炉の扉1aとともに開閉することにより装脱され、装入された処理物Wは、処理空間S1 に内設したヒータ5によって加熱に供される。前記炉内空間S2 は、断熱本体2の頂板部21と炉胴1との間、及び、断熱本体2の底板部22と炉胴1との間にそれぞれ区成される冷却ガス移送系路S21、S22と、一方の断熱蓋3と炉胴1との間、及び、他方の断熱蓋4と炉胴1との間にそれぞれ閉成されるガス導出空間S24、S25とを具備してなる。両ガス導出空間S24、S25は、断熱本体2の側板23と炉胴1との間に閉成されるガス帰還系路S26を通じて連通させられている。
【0010】
前記断熱本体2の頂板部21及び底板部22には、冷却ガスを処理空間S1 側に噴出させるための多数のガス噴出口2aが肉厚方向に穿設してあり、これらのガス噴出口2aの流入端を前述した冷却ガス移送系路S21、S22に臨ませている。
【0011】
一方、炉の一端における炉胴1を貫通した位置には、図3〜図5に示すように底壁61、周壁62及び蓋63からなるスクロールケーシング6が配置され、このスクロールケーシング6にファン7を収容している。そして、このファン7を、炉外に付設したモータMによって駆動するようにしている。具体的には、このファン7の吸込側を前記スクロールケーシング6の蓋63の中心部に設けた吸込孔6aを介してガス導出空間S25に連通させ、吐出側をスクロールケーシング6の蓋63の大径部に設けた吐出孔6bを介して前記冷却ガス移送系路S21、S22に連通させている。ファン7の素材は、チタン合金もしくはアルミ合金で、昇温防止のために前記スクロールケーシング6に内設した冷却手段8によって直接冷却可能とされている。冷却手段8は、スクロールケーシング6の周壁62に沿って多層に引き回した銅製の冷却パイプ81と、流路終端を閉塞する位置に対向配置された銅板82、83とを具備してなり、冷却媒体が一方の銅板82より流入して冷却パイプ81内を流通した後、他方の銅板83より流出するように構成される。そして、この間に、冷却媒体の保有する冷熱を冷却パイプ81や銅板82、83に伝え、更にこれらの部位から伝動や対流によってその冷熱がファン7に伝達されるようになっている。冷却能力は、ファン7がチタン合金製のものである場合には、処理空間S1 で熱処理が行なわれている間であっても該ファン7を500℃以下に保持できるようなものに設計される。前記ファン7がアルミ合金製である場合には更にそれよりも高い効果が得られるように設計する。
【0012】
なお、前記断熱蓋3、4にはガス導出部3a、4aが開口され、それらのガス導出部3a、4aが、上方に懸吊支持された開閉板3b、4bの自重によって蓋封されるようになっている。また、吸込部6aの前には、冷却ファン7に吸込まれる直前のガスを冷却するための熱交換器9が配置してある。
【0013】
次に、この急冷炉における作動を説明する。焼き入れなどの処理では、処理空間S1 に配置した処理物Wをヒータ5によって高温加熱した後、ヒータ5を止め、ファン7を起動させて急速冷却に付するのが通例である。そこで、この実施例では加熱処理中に断熱本体2や断熱蓋3、4などから主に放射によって伝わる熱によりファン7が昇温することを防止するために、その加熱処理時にも冷却手段8に冷却媒体を供給しておく。そして、加熱処理が終わると、ヒータ5をOFFにし、モータMによってファン7を起動するとともに、図示しない位置から不活性ガス等の冷却ガスを導入する。この間、冷却手段8には冷却媒体を供給し続ける。すると、ファン7から吐出される冷却ガスがスクロールケーシング6の内部流路を通って吐出口6bから吐出され、その冷却ガスが上、下の冷却ガス移送系路S21、S22を一端から他端に向かって流れる。この間、その系路S21に沿って多数のガス噴出口2aが開口させてあるため、上流側のガス噴出口2aより順次ガスが図2に示すようにその噴出口2aを通って処理空間S1内に噴出する。このような冷却ガスの噴出が間断なく行われ、次第に処理空間S1 の内圧が高まると、蓋3b、4bが押圧されてその自重による回動モーメントと冷却ガスによる受圧力とが釣り合う位置まで回動し、ガス導出部3a、4aが開口される。これにより、内部に噴出した冷却ガスがこれらのガス導出部3a、4aを介してガス導出空間S24、S25に導出される。導出された冷却ガスは、ガス帰還通路S26を通ってガス導出空間S25に集まり、ここで熱交換器9により冷熱を与えられた後、再度吸込口6aよりスクロールケーシング6内に流入した後、ファン7に吸込まれる。ガスはスクロールケーシング6内を流通する間にも更に冷熱を付与されるため、一層低温のガスとなって再び吐出される。
【0014】
このようにして、処理空間S1 に配置した処理物Wに対して間断なく冷却ガスが噴出され、処理物Wが急速冷却に付されることになる。そして、本実施例のような急冷炉であれば、ファン7の素材として用いたチタン合金やアルミ合金が、ステンレス合金に比べて遥かに比重が小さく、且つ、強度が高いものであるため、一定強度のファン7を作る場合に、従来のステンレス合金製のものよりも遥かに軽量で薄肉なものにしておくことができる。このため、ファン7の持つ慣性がモータMの起動を妨げていた不具合を軽減し、従来に比べて半分以下の速やかなモータMの立上がり特性を得て、処理物Wに対する急速冷却を実効ならしめることができる。そして、これにより焼き入れ等の処理を効果的に行い、熱処理の品質を確実に向上させることが可能になる。また、このようにモータMの負荷を軽減することができるため、モータMをより小さな容量のもので賄うことができるものとなる。さらに、前記冷却手段8が熱交換器9と協働して冷却ガスに対する冷却効果を高める上で奏効することになるのは言うまでもない。さらにまた、チタン合金やアルミ合金はステンレスに比べて耐熱性が低く、加熱処理中に必要以上の熱的影響を受けると強度や形状が破壊される特性があるが、本実施例ではスクロールケーシング6にファン7を収容し、かつ加熱処理中にファン7を冷却手段8によって直接冷却して熱による昇温を防ぐようにしているため、チタン合金やアルミ合金をファン7の素材として使用した際の不都合を事前に防止しておくことができる。
【0015】
なお、各部の具体的な構成は上述した実施例のみに限定されるものではなく、例えば冷却パイプにフィン付きのものを使用したり、スクロールケーシングを冷却水を流し込めるような2重炉銅構造にするなど、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【0016】
【発明の効果】
本発明は、以上詳述したように、ファンを軽量なものにするためにその素材にチタン合金若しくはアルミ合金を使用し、同時に、ファンを過熱から保護するためにスクロールケーシング及び冷却手段を付帯させたものである。そのため、ファンを起動するモータの立ち上がり特性を改善して焼き入れなどの処理の実効を図ることができ、これにより熱処理の品質を向上させると同時に、モータ容量を有効に小型化することができるという優れた効果が奏される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す模式的な全体縦断面図。
【図2】図1の横断面図。
【図3】同実施例で使用したスクロールケーシングの正面図。
【図4】同正断面図。
【図5】同側断面図。
【符号の説明】
7…ファン
8…冷却手段[0001]
[Industrial applications]
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a quenching furnace capable of performing rapid cooling such as quenching effectively.
[0002]
[Prior art]
As a method for performing rapid cooling such as quenching, a method using a cooling gas has been established conventionally. In configuring such a gas cooling mechanism, it is essential to install a fan inside the furnace, connect it drivably to a motor outside the furnace, and arrange cooling means on the gas circulation path. Conventionally, an inexpensive stainless steel alloy fan is used for such a cooling fan, and the cooling means is provided at a position where heat can be simply exchanged on the gas circulation path.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, the strength of the stainless steel alloy is poor despite its high specific gravity. Therefore, in order to have a certain strength, the fan must be heavy, and since such a fan is driven by a motor, the large inertia of the fan causes the motor to start up at startup. There was a problem that it took time and it was difficult to quench quickly. Then, due to such a problem, the quality of the heat treatment is reduced and the motor is increased in size.
[0004]
The present invention has been made in view of such a problem, and provides a quenching furnace that shortens the motor start-up time during quenching, thereby improving the quality of heat treatment and miniaturizing the motor. It is intended to be.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The present invention employs the following configuration in order to achieve the above object.
[0006]
That is, the quenching furnace according to the present invention includes a fan in which a cooling gas is circulated in the furnace, wherein the fan is made of a titanium alloy or an aluminum alloy and housed in a scroll casing. And a cooling pipe through which a cooling medium flows is provided in the scroll casing.
[0007]
[Action]
Titanium alloys and aluminum alloys have much lower specific gravity and higher strength than stainless steel alloys. Therefore, when making a fan of constant strength, such an alloy can make a thinner and lighter fan than before. In addition, titanium alloys and aluminum alloys have a disadvantage that heat resistance is lower than that of stainless steel.However, as in the present invention, a fan is housed in a scroll casing, and a cooling means is provided at a position where the fan can be directly cooled. With this arrangement, it is possible to prevent the temperature from rising due to heat during the heat treatment and maintain the strength of the fan at an effective value.
[0008]
【Example】
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0009]
As shown in FIGS. 1 and 2, the quenching furnace has a
[0010]
The
[0011]
On the other hand, at one end of the furnace, a
[0012]
[0013]
Next, the operation in the quenching furnace will be described. In a process such as quenching, it is customary to heat the workpiece W disposed in the processing space S1 by the
[0014]
In this way, the cooling gas is spouted without interruption to the processing object W disposed in the processing space S1, and the processing object W is subjected to rapid cooling. In the case of the quenching furnace as in the present embodiment, the titanium alloy and the aluminum alloy used as the material of the
[0015]
The specific configuration of each part is not limited to only the above-described embodiment. For example, a cooling pipe with fins may be used, or a scroll casing having a double furnace copper structure capable of flowing cooling water into the scroll casing. For example, various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
[0016]
【The invention's effect】
The present invention, as described in detail above, uses a titanium alloy or an aluminum alloy as its material to make the fan lightweight, and at the same time, attaches a scroll casing and cooling means to protect the fan from overheating. It is a thing. Therefore, it is possible to improve the start-up characteristics of the motor that starts the fan and to perform processing such as quenching, thereby improving the quality of the heat treatment and effectively reducing the motor capacity. Excellent effects are achieved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic overall longitudinal sectional view showing one embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of FIG.
FIG. 3 is a front view of a scroll casing used in the embodiment.
FIG. 4 is a front sectional view of the same.
FIG. 5 is a sectional side view of the same.
[Explanation of symbols]
7
Claims (2)
前記ファンを、チタン合金製もしくはアルミ合金製のものにするとともに、スクロールケーシングに収容してこれを包囲させ、
前記スクロールケーシング内に冷却媒体が流通する冷却パイプを設けたことを特徴とする急冷炉。In a quench furnace with a fan that circulates cooling gas inside the furnace,
The fan is made of a titanium alloy or an aluminum alloy, and is housed in a scroll casing to surround it,
A quenching furnace, wherein a cooling pipe through which a cooling medium flows is provided in the scroll casing.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2988295A JP3596930B2 (en) | 1995-02-17 | 1995-02-17 | Quench furnace |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2988295A JP3596930B2 (en) | 1995-02-17 | 1995-02-17 | Quench furnace |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08225829A JPH08225829A (en) | 1996-09-03 |
| JP3596930B2 true JP3596930B2 (en) | 2004-12-02 |
Family
ID=12288353
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2988295A Expired - Lifetime JP3596930B2 (en) | 1995-02-17 | 1995-02-17 | Quench furnace |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3596930B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102009000200B3 (en) * | 2009-01-14 | 2010-09-02 | Robert Bosch Gmbh | Quenching device and quenching method |
-
1995
- 1995-02-17 JP JP2988295A patent/JP3596930B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08225829A (en) | 1996-09-03 |
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