Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP7560710B2 - Heat Treatment System - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP7560710B2 - Heat Treatment System - Google Patents

Heat Treatment System Download PDF

Info

Publication number
JP7560710B2
JP7560710B2 JP2020177865A JP2020177865A JP7560710B2 JP 7560710 B2 JP7560710 B2 JP 7560710B2 JP 2020177865 A JP2020177865 A JP 2020177865A JP 2020177865 A JP2020177865 A JP 2020177865A JP 7560710 B2 JP7560710 B2 JP 7560710B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heating
heating furnace
combustion
furnace
gas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2020177865A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2022068987A (en
Inventor
尚貴 棚橋
典昭 瀧本
義一 高橋
貴之 藤本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Chubu Electric Power Co Inc
Original Assignee
Chubu Electric Power Co Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Chubu Electric Power Co Inc filed Critical Chubu Electric Power Co Inc
Priority to JP2020177865A priority Critical patent/JP7560710B2/en
Publication of JP2022068987A publication Critical patent/JP2022068987A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7560710B2 publication Critical patent/JP7560710B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Tunnel Furnaces (AREA)
  • Waste-Gas Treatment And Other Accessory Devices For Furnaces (AREA)
  • Furnace Details (AREA)

Description

本発明は、熱処理システムに関する。 The present invention relates to a heat treatment system.

特許文献1には、被加熱物を加熱する加熱炉を備えた熱処理システムが開示されている。加熱炉は、被加熱物が配置される炉本体を備えている。炉本体には、燃料ガスと酸化剤ガスとの混合気をバーナによって燃焼させることで生成された高温の加熱ガスが供給される。また、炉本体には、被加熱物を加熱する電気ヒータが設けられている。加熱ガスは、炉本体の内部において被加熱物を加熱する。炉本体に供給された加熱ガスは、排出通路を通じて排出される。排出通路には、熱交換器が配置されている。熱交換器では、加熱ガスと酸化剤ガスとの間での熱交換が行われる。特許文献1に記載の熱処理システムでは、加熱炉から放出される加熱ガスの熱をバーナに供給される酸化剤ガスへと伝えて該酸化剤ガスの温度を高めることで、加熱炉における熱効率を高めている。 Patent Document 1 discloses a heat treatment system equipped with a heating furnace that heats an object to be heated. The heating furnace has a furnace body in which the object to be heated is placed. The furnace body is supplied with high-temperature heating gas generated by burning a mixture of fuel gas and oxidizer gas with a burner. The furnace body is also provided with an electric heater that heats the object to be heated. The heating gas heats the object to be heated inside the furnace body. The heating gas supplied to the furnace body is discharged through an exhaust passage. A heat exchanger is disposed in the exhaust passage. In the heat exchanger, heat is exchanged between the heating gas and the oxidizer gas. In the heat treatment system described in Patent Document 1, the heat of the heating gas released from the heating furnace is transferred to the oxidizer gas supplied to the burner to increase the temperature of the oxidizer gas, thereby improving the thermal efficiency of the heating furnace.

特開2019-70496号公報JP 2019-70496 A

ところで、特許文献1に記載の加熱炉は、炉本体の他、バーナ、電気ヒータ、熱交換器、及び排出通路等の各構成部品を備えている。また、バーナへ燃料ガスや酸化剤ガスを供給するための配管も必要である。そのため、特許文献1に記載の熱処理システムは、体格が大きくなる傾向があり、設置スペースの観点から改善の余地がある。 The heating furnace described in Patent Document 1 includes components such as a burner, an electric heater, a heat exchanger, and an exhaust passage in addition to the furnace body. In addition, piping is also required to supply fuel gas and oxidant gas to the burner. Therefore, the heat treatment system described in Patent Document 1 tends to be large in size, and there is room for improvement in terms of installation space.

本発明の目的は、小型化を図ることができる熱処理システムを提供することにある。 The object of the present invention is to provide a heat treatment system that can be made compact.

上記課題を解決するための熱処理システムは、被加熱物が内部に配置される炉本体と、前記炉本体に前記被加熱物を加熱する加熱ガスを供給するための供給通路と、前記炉本体から前記加熱ガスを排出するための排出通路と、燃料を燃焼させることで前記加熱ガスを生成する燃焼装置と、前記被加熱物を加熱する電気ヒータと、前記供給通路、前記炉本体、及び前記排出通路の順で前記加熱ガスを循環させる循環ファンとを備える加熱炉を用いた熱処理システムであって、前記燃焼装置には、前記加熱炉から放出される前記加熱ガスと、該燃焼装置に供給された酸化剤ガスとの間で熱交換を行う熱交換部が設けられている。 The heat treatment system for solving the above problem is a heat treatment system using a heating furnace that includes a furnace body in which an object to be heated is placed, a supply passage for supplying a heating gas that heats the object to be heated to the furnace body, an exhaust passage for exhausting the heating gas from the furnace body, a combustion device that generates the heating gas by burning fuel, an electric heater that heats the object to be heated, and a circulation fan that circulates the heating gas through the supply passage, the furnace body, and the exhaust passage in that order, and the combustion device is provided with a heat exchanger that exchanges heat between the heating gas discharged from the heating furnace and an oxidizing gas supplied to the combustion device.

上記構成では、燃焼装置に熱交換部を設けることで、燃焼装置と熱交換器とを別々に設けることなくこれらを一体化している。そのため、熱処理システムに燃焼装置と熱交換器とを別々に設ける構成に比して、設置スペースの省スペース化を図ることが可能になる。したがって、上記構成によれば、熱処理システムの小型化に貢献できる。 In the above configuration, by providing a heat exchange section in the combustion device, the combustion device and heat exchanger are integrated without being provided separately. This makes it possible to save installation space compared to a configuration in which the combustion device and heat exchanger are provided separately in a heat treatment system. Therefore, the above configuration can contribute to the miniaturization of the heat treatment system.

また、上記熱処理システムでは、前記加熱炉は、前記炉本体へ前記被加熱物を搬入するとともに該炉本体から前記被加熱物を搬出する搬送装置と、互いに対向する一対の第1側壁、及び前記一対の第1側壁を繋ぐ一対の第2側壁を含んでいて周囲を囲う仕切板と、前記仕切板に取り付けられた制御盤とを備え、前記仕切板のうち前記制御盤が取り付けられた側壁とは異なる側壁には、外部から前記搬送装置へ前記被加熱物を受け渡すための入口部、及び前記搬送装置によって前記被加熱物を外部へ排出するための出口部が形成されており、前記仕切板のうち前記制御盤が取り付けられた側壁には、前記燃焼装置の制御量を確認するための確認窓が形成されており、前記加熱炉は、複数連結して設けられていることが望ましい。 In addition, in the above heat treatment system, the heating furnace includes a transport device that transports the heated object into the furnace body and transports the heated object out of the furnace body, a partition plate that includes a pair of opposing first side walls and a pair of second side walls that connect the pair of first side walls and surrounds the periphery, and a control panel attached to the partition plate, and an entrance portion for transferring the heated object from the outside to the transport device and an exit portion for discharging the heated object to the outside by the transport device are formed in a side wall of the partition plate other than the side wall to which the control panel is attached, and a confirmation window for checking the control amount of the combustion device is formed in the side wall of the partition plate to which the control panel is attached, and it is preferable that a plurality of the heating furnaces are provided in a connected configuration.

制御盤や確認窓は、熱処理システムの管理者が操作、確認するために設けられている。そのため、加熱炉において、制御盤や確認窓が配置されている側壁側には管理者が通行可能な所定のスペースが必要になる。 The control panel and inspection window are provided for the administrator of the heat treatment system to operate and check. Therefore, in the heating furnace, a certain amount of space is required on the side wall where the control panel and inspection window are located so that the administrator can pass through.

上記構成では、加熱炉の入口部及び出口部が形成されている側壁には、制御盤が取り付けられておらず、確認窓も形成されていない。そのため、加熱炉の入口部及び出口部が形成されている側壁側において、管理者のためのスペースを設ける必要が無く、複数の加熱炉を連結するときに、一方の加熱炉の出口部が形成された側壁と、他方の加熱炉の入口部が形成された側壁とを接近させて配置することが可能になる。したがって、加熱炉間の間隔が短くなり、加熱炉を複数連結して構成した熱処理システムにおいて小型化を図ることが可能になる。 In the above configuration, no control panel is attached to the side wall on which the inlet and outlet of the heating furnace are formed, and no inspection window is formed either. Therefore, there is no need to provide space for an administrator on the side wall on which the inlet and outlet of the heating furnace are formed, and when multiple heating furnaces are connected, it is possible to position the side wall on which the outlet of one heating furnace is formed close to the side wall on which the inlet of the other heating furnace is formed. This shortens the distance between the heating furnaces, making it possible to miniaturize a heat treatment system constructed by connecting multiple heating furnaces.

また、上記熱処理システムでは、前記加熱炉として第1加熱炉及び第2加熱炉を含み、前記第1加熱炉における前記搬送装置を第1搬送装置とし、前記第2加熱炉における前記搬送装置を第2搬送装置としたとき、前記第1加熱炉の出口部と前記第2加熱炉の入口部とは対向しており、前記第1搬送装置から前記第2搬送装置へ前記被加熱物を直接受け渡すことが望ましい。 In addition, in the above heat treatment system, when the heating furnaces include a first heating furnace and a second heating furnace, and the transport device in the first heating furnace is the first transport device and the transport device in the second heating furnace is the second transport device, it is desirable that the outlet of the first heating furnace and the inlet of the second heating furnace face each other, and that the heated object be directly transferred from the first transport device to the second transport device.

上記構成では、加熱炉に設けられている搬送装置によって被加熱物を受け渡すようにしている。そのため、加熱炉間において被加熱物を搬送するための別の搬送装置を省略することができる。したがって、加熱炉を複数連結して構成した熱処理システムにおいて、一層の小型化を図ることが可能になる。 In the above configuration, the objects to be heated are transferred by a transport device provided in the heating furnace. This makes it possible to omit a separate transport device for transporting objects to be heated between heating furnaces. This makes it possible to further reduce the size of a heat treatment system configured by connecting multiple heating furnaces.

また、上記熱処理システムでは、前記燃焼装置は、燃料と酸化剤ガスとを燃焼させる第1燃焼部と、前記第1燃焼部において燃料と酸化剤ガスとの燃焼で発生した一次燃焼ガス、酸化剤ガス、及び燃料を混合して燃焼させる第2燃焼部とを含むことが望ましい。 In addition, in the above heat treatment system, it is preferable that the combustion device includes a first combustion section that combusts fuel and oxidant gas, and a second combustion section that mixes and combusts primary combustion gas, oxidant gas, and fuel generated by the combustion of fuel and oxidant gas in the first combustion section.

燃料と酸化剤ガスとを別々に供給して拡散燃焼させた場合、生成される燃焼ガスの温度が火炎面において局所的に高温となる現象が発生する。一方、高温の一次燃焼ガスに酸化剤ガスと燃料とを混合して燃焼させた場合、すなわち高温空気燃焼を行った場合、生成される燃焼ガスにおいて局所的に高温となる現象の発生を抑えることができる。 When fuel and oxidant gas are supplied separately and diffusively burned, the temperature of the generated combustion gas becomes locally high on the flame surface. On the other hand, when oxidant gas and fuel are mixed with high-temperature primary combustion gas and burned, i.e., when high-temperature air combustion is performed, the occurrence of the phenomenon of locally high temperatures in the generated combustion gas can be suppressed.

上記構成では、第1燃焼部において高温の一次燃焼ガスを発生させた後、第2燃焼部において一次燃焼ガスに酸化剤ガスと燃料とを混合して高温の混合気を生成して燃焼を行う。そのため、燃焼装置の第2燃焼部において生成される二次燃焼ガスが局所的に高温となる現象が抑えられ、温度のばらつきが低減される。こうした二次燃焼ガスは加熱ガスを構成して加熱炉内を循環する。上記構成によれば、二次燃焼ガスが加熱炉内のガスと混合することにより生成される加熱ガスの温度のばらつきが抑えられ、加熱ガスの温度が加熱炉の各構成部における耐熱温度を超えにくくなることから、加熱ガスの温度を上昇させることができる。したがって、より高温の加熱ガスを炉本体へ供給することが可能になり、被加熱物の昇温速度を向上させることができる。 In the above configuration, after generating high-temperature primary combustion gas in the first combustion section, the primary combustion gas is mixed with oxidant gas and fuel in the second combustion section to generate a high-temperature mixture and burn it. Therefore, the phenomenon in which the secondary combustion gas generated in the second combustion section of the combustion device becomes locally hot is suppressed, and temperature variation is reduced. Such secondary combustion gas constitutes a heating gas and circulates in the heating furnace. According to the above configuration, the temperature variation of the heating gas generated by mixing the secondary combustion gas with the gas in the heating furnace is suppressed, and the temperature of the heating gas is less likely to exceed the heat-resistant temperature of each component of the heating furnace, so the temperature of the heating gas can be increased. Therefore, it is possible to supply a higher-temperature heating gas to the furnace body, and the temperature rise rate of the heated object can be improved.

また、上記熱処理システムでは、前記燃焼装置が取り付けられている燃焼部を有し、前記燃焼部は、内管及び外管を有する二重管構造であって、前記外管には、前記供給通路が連結されている流出部と、前記排出通路が連結されている流入部と、前記燃焼装置が取り付けられている取付部とが設けられ、前記内管は、前記流出部に接続されていて筒状に形成された連通端部と、該連通端部から前記取付部側に延びていて、該取付部側の一端が開放されている筒状の開放端部とを有し、前記開放端部には、前記取付部に取り付けられた前記燃焼装置が前記一端を通じて内部に挿通されていることが望ましい。 The heat treatment system has a combustion section to which the combustion device is attached, and the combustion section has a double-tube structure having an inner tube and an outer tube, and the outer tube is provided with an outlet section to which the supply passage is connected, an inlet section to which the exhaust passage is connected, and an attachment section to which the combustion device is attached, and the inner tube has a cylindrical communication end section connected to the outlet section, and a cylindrical open end section extending from the communication end section toward the attachment section, with one end on the attachment section side being open, and it is desirable that the combustion device attached to the attachment section is inserted into the open end section through the one end.

上記構成では、炉本体から排出通路へ排出された加熱ガスは、流入部を通じて燃焼部に流入する。燃焼部の内部では、加熱ガスが外管と内管との間を流れて開放端部の一端側へ流動し、開放端部の一端を通じて内管の内部へと流入する。内管の内部に流入した加熱ガスは、連通端部を通過して流出部から供給通路へ流出する。このように、内管及び外管によって燃焼部の内部には、排出通路から流入した加熱ガスを供給通路へ流出させるガス流路が形成されている。そのため、燃焼装置で生成された加熱ガスは、排出通路側へ逆流することなく、供給通路側へ流れていく。また、ガス流路は、加熱炉から放出される加熱ガス、すなわち排出通路から流入した加熱ガスを燃焼装置の熱交換部へ案内する流れも形成している。したがって、上記構成によれば、加熱ガスの流れを円滑にして熱効率を向上させつつも、燃焼装置における保炎性を確保することが可能になる。また、こうしたガス流路を燃焼部の内部に形成していることから、ガス流路を燃焼部の外部に形成する構成に比して、熱処理システムの一層の小型化に貢献できる。 In the above configuration, the heated gas discharged from the furnace body to the exhaust passage flows into the combustion section through the inlet section. Inside the combustion section, the heated gas flows between the outer tube and the inner tube to one end of the open end, and flows into the inside of the inner tube through one end of the open end. The heated gas that flows into the inside of the inner tube passes through the communication end and flows out from the outlet section to the supply passage. In this way, a gas flow path is formed inside the combustion section by the inner tube and the outer tube, which allows the heated gas that flows in from the exhaust passage to flow out to the supply passage. Therefore, the heated gas generated in the combustion device flows to the supply passage without flowing back to the exhaust passage. In addition, the gas flow path also forms a flow that guides the heated gas discharged from the heating furnace, i.e., the heated gas that flows in from the exhaust passage, to the heat exchange section of the combustion device. Therefore, according to the above configuration, it is possible to ensure flame stability in the combustion device while smoothing the flow of the heated gas and improving thermal efficiency. In addition, because these gas flow paths are formed inside the combustion section, this contributes to further miniaturization of the heat treatment system compared to configurations in which the gas flow paths are formed outside the combustion section.

また、上記熱処理システムでは、前記加熱炉として、前記被加熱物を昇温させる昇温炉と、該昇温炉で昇温した被加熱物の温度を維持する均熱炉との少なくとも2つの加熱炉を含み、前記昇温炉において前記炉本体に供給される加熱ガスの流速を、前記均熱炉において前記炉本体に供給される加熱ガスの流速よりも速くすることが望ましい。 In addition, in the above heat treatment system, the heating furnace includes at least two heating furnaces, a temperature-raising furnace that raises the temperature of the object to be heated, and a soaking furnace that maintains the temperature of the object to be heated in the temperature-raising furnace, and it is desirable that the flow rate of the heating gas supplied to the furnace body in the temperature-raising furnace is faster than the flow rate of the heating gas supplied to the furnace body in the soaking furnace.

加熱ガスによって炉本体の内部に配置された被加熱物を加熱する場合、加熱ガスの流速を速くするほど単位時間あたりに被加熱物に伝達される熱量は多くなる。そのため、被加熱物を昇温させるときには、加熱ガスの流速を速くすることが望ましい。一方で、昇温した被加熱物の温度を維持するときに加熱ガスの流速を速くすると、被加熱物において加熱ガスが吹き付けられる部分が部分的に昇温されてしまい、被加熱物の全体の温度を均一に保ちにくくなる。 When heating an object placed inside the furnace body with heating gas, the faster the flow rate of the heating gas, the more heat is transferred to the object per unit time. Therefore, when raising the temperature of the object, it is desirable to increase the flow rate of the heating gas. On the other hand, if the flow rate of the heating gas is increased when maintaining the temperature of the heated object, the part of the object where the heating gas is blown will be heated only partially, making it difficult to maintain a uniform temperature throughout the object.

上記構成では、昇温炉において炉本体に供給される加熱ガスの流速を、均熱炉において炉本体に供給される加熱ガスの流速よりも速くしている。したがって、上記構成によれば、昇温炉において被加熱物を昇温する際の効率化を図りつつ、均熱炉において被加熱物の温度を維持するときの温度ばらつきを低減した熱処理システムを実現できる。 In the above configuration, the flow rate of the heated gas supplied to the furnace body in the temperature-raising furnace is faster than the flow rate of the heated gas supplied to the furnace body in the soaking furnace. Therefore, with the above configuration, it is possible to realize a heat treatment system that improves the efficiency of heating the object in the temperature-raising furnace while reducing temperature variation when maintaining the temperature of the object in the soaking furnace.

また、上記熱処理システムでは、前記電気ヒータは、前記供給通路及び前記排出通路の少なくとも一方に設けられており、前記加熱ガスの循環経路において、前記燃焼装置とは異なる部位に設けられていることが望ましい。 In addition, in the above heat treatment system, it is desirable that the electric heater is provided in at least one of the supply passage and the exhaust passage, and is provided at a location in the circulation path of the heated gas that is different from the combustion device.

電気ヒータは、循環ファンの駆動に伴い循環する加熱ガスを加熱して、炉本体に収容されている被加熱物を加熱することができる。こうした電気ヒータを燃焼装置とは異なる部位に設けることで、燃焼装置により加熱ガスの生成を行っていないときであっても、電気ヒータを用いて被加熱物を加熱することができる。その結果、被加熱物の加熱態様の自由度を向上させて、加熱処理における柔軟性を高めることが可能になる。 The electric heater heats the heating gas circulating as the circulation fan is driven, and can heat the objects to be heated housed in the furnace body. By providing such an electric heater in a location separate from the combustion device, the objects to be heated can be heated using the electric heater even when the combustion device is not generating heating gas. As a result, it is possible to improve the degree of freedom in the heating mode of the objects to be heated, and to increase the flexibility in the heat treatment.

上記熱処理システムによれば、小型化を図ることが可能になる。 The above heat treatment system makes it possible to achieve miniaturization.

一実施形態の熱処理システムの概略構成を示す斜視図。FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of a heat treatment system according to an embodiment. 加熱炉の概略構成を示す斜視図。FIG. 2 is a perspective view showing a schematic configuration of a heating furnace. 加熱炉を他の角度からみたときの斜視図。FIG. 4 is a perspective view of the heating furnace as viewed from another angle. 炉本体の概略構成を示す断面図。FIG. 3 is a cross-sectional view showing the schematic configuration of the furnace body. 燃焼装置の断面図。FIG. 燃焼装置の底面図。FIG. 燃焼装置における着火位置からの距離と燃焼ガスの温度との関係を示すグラフ。4 is a graph showing the relationship between the distance from an ignition position in a combustion device and the temperature of combustion gas. 加熱炉の燃焼部における断面構造を示す斜視図。FIG. 2 is a perspective view showing a cross-sectional structure of a combustion section of a heating furnace. 熱処理システムを他の角度からみたときの斜視図。FIG. 4 is a perspective view of the heat treatment system as viewed from another angle. 熱処理システムにおけるアルミニウムの熱処理態様を示すグラフ。3 is a graph showing the heat treatment mode of aluminum in a heat treatment system. 第1加熱炉における炉本体及びアルミニウムの加熱態様を示すグラフ。4 is a graph showing the heating mode of the furnace body and aluminum in the first heating furnace. 第1加熱炉と第2加熱炉との間でのアルミニウムの搬送態様を示す断面図。FIG. 4 is a cross-sectional view showing a manner in which aluminum is transported between a first heating furnace and a second heating furnace. 第2加熱炉における炉本体及びアルミニウムの加熱態様を示すグラフ。6 is a graph showing the heating mode of the furnace body and aluminum in the second heating furnace. 第3加熱炉における炉本体及びアルミニウムの加熱態様を示すグラフ。6 is a graph showing the heating mode of the furnace body and aluminum in the third heating furnace. 第4加熱炉における炉本体及びアルミニウムの加熱態様を示すグラフ。13 is a graph showing the heating mode of the furnace body and aluminum in the fourth heating furnace. 比較例1、比較例2、及び本実施形態の熱処理システムにおける各々の一次エネルギー消費量を比較して示すグラフ。11 is a graph showing a comparison of primary energy consumption in the heat treatment system of Comparative Example 1, Comparative Example 2, and the present embodiment. 比較例1、比較例2、及び本実施形態の熱処理システムにおける昇温時間を比較して示すグラフ。11 is a graph showing a comparison of temperature rise times in the heat treatment systems of Comparative Example 1, Comparative Example 2, and the present embodiment; 熱処理システムの変更例における各加熱炉の配置を示す斜視図。FIG. 13 is a perspective view showing an arrangement of heating furnaces in a modified example of the heat treatment system. 熱処理システムの変更例の平面図。FIG. 13 is a plan view of a modified example of the heat treatment system.

熱処理システムの一実施形態について、図1~図17を参照して説明する。なお、本実施形態では、被加熱物としてのアルミニウムAに熱処理を行う熱処理システムを例に説明する。 One embodiment of a heat treatment system will be described with reference to Figures 1 to 17. In this embodiment, a heat treatment system that performs heat treatment on aluminum A as an object to be heated will be described as an example.

図1に示すように、熱処理システム10は、複数の加熱炉11と、1つの水槽12とを備えている。複数の加熱炉11は、アルミニウムAを溶体化させるための第1加熱炉11A及び第2加熱炉11Bと、アルミニウムAを時効硬化させるための第3加熱炉11C及び第4加熱炉11Dとからなる。水槽12は、アルミニウムAを冷却するために設けられている。熱処理システム10は、第1加熱炉11A、第2加熱炉11B、水槽12、第3加熱炉11C、及び第4加熱炉11Dを一列に並べて配置している。そのため、第1加熱炉11Aに第2加熱炉11Bが連結され、第2加熱炉11Bに水槽12が連結されている。また、水槽12に第3加熱炉11Cが連結され、第3加熱炉11Cに第4加熱炉11Dが連結されている。なお、第1加熱炉11A、第2加熱炉11B、第3加熱炉11C、及び第4加熱炉11Dの構成は同じである。以下では、第1加熱炉11Aの構成について説明し、第2加熱炉11B、第3加熱炉11C、及び第4加熱炉11Dについては、第1加熱炉11Aと共通の符号を付して詳細な説明を省略する。 As shown in FIG. 1, the heat treatment system 10 includes a plurality of heating furnaces 11 and one water tank 12. The plurality of heating furnaces 11 include a first heating furnace 11A and a second heating furnace 11B for solutionizing aluminum A, and a third heating furnace 11C and a fourth heating furnace 11D for age-hardening aluminum A. The water tank 12 is provided for cooling aluminum A. The heat treatment system 10 includes the first heating furnace 11A, the second heating furnace 11B, the water tank 12, the third heating furnace 11C, and the fourth heating furnace 11D arranged in a line. Therefore, the second heating furnace 11B is connected to the first heating furnace 11A, and the water tank 12 is connected to the second heating furnace 11B. In addition, the third heating furnace 11C is connected to the water tank 12, and the fourth heating furnace 11D is connected to the third heating furnace 11C. The first heating furnace 11A, the second heating furnace 11B, the third heating furnace 11C, and the fourth heating furnace 11D have the same configuration. Below, the configuration of the first heating furnace 11A will be described, and the second heating furnace 11B, the third heating furnace 11C, and the fourth heating furnace 11D will be given the same reference numerals as the first heating furnace 11A and detailed descriptions will be omitted.

第1加熱炉11Aは、支持台15を有している。支持台15は、底部16と、該底部16に固定されている複数の脚部17とを有している。底部16には、仕切板18が固定されている。仕切板18は、複数の加熱炉11の並び方向において互いに対向する一対の第1側壁18Aと、一対の第1側壁18Aを繋ぐ一対の第2側壁18Bとを有している。以下では、第1側壁18Aが対向する方向を第1方向といい、第1方向と水平面上で直交する方向を第2方向という。第2側壁18Bは、第2方向において互いに対向している。仕切板18は、平面視において四角枠状に形成されており、第1加熱炉11Aの周囲を囲っている。第1加熱炉11Aは、仕切板18によって内部と外部とが仕切られている。 The first heating furnace 11A has a support base 15. The support base 15 has a bottom 16 and a plurality of legs 17 fixed to the bottom 16. A partition plate 18 is fixed to the bottom 16. The partition plate 18 has a pair of first side walls 18A that face each other in the arrangement direction of the plurality of heating furnaces 11, and a pair of second side walls 18B that connect the pair of first side walls 18A. Hereinafter, the direction in which the first side walls 18A face each other is referred to as the first direction, and the direction perpendicular to the first direction on the horizontal plane is referred to as the second direction. The second side walls 18B face each other in the second direction. The partition plate 18 is formed in a rectangular frame shape in a plan view, and surrounds the periphery of the first heating furnace 11A. The first heating furnace 11A is divided into an inside and an outside by the partition plate 18.

図2に示すように、第1加熱炉11Aには、仕切板18によって囲まれた空間の内部に、燃焼部20が設けられている。燃焼部20は、支持台15の底部16に固定されている。燃焼部20は、円筒状の大径部21と、該大径部21の上方に設けられていて大径部21よりも直径が小さい小径部22とからなる。大径部21の内部には、燃焼室20Aが形成されている。燃焼部20は、その軸方向が鉛直方向に沿って設けられている。 As shown in FIG. 2, the first heating furnace 11A has a combustion section 20 inside a space surrounded by a partition plate 18. The combustion section 20 is fixed to the bottom 16 of the support base 15. The combustion section 20 consists of a cylindrical large diameter section 21 and a small diameter section 22 that is provided above the large diameter section 21 and has a smaller diameter than the large diameter section 21. A combustion chamber 20A is formed inside the large diameter section 21. The combustion section 20 is provided with its axial direction aligned vertically.

第1加熱炉11Aは、小径部22に取り付けられた燃焼装置30を有している。燃焼装置30には、燃料を供給するための燃料配管85や、酸化剤ガスとしての酸素を含む空気を供給するための空気配管90が接続されている。燃焼装置30は、燃料を燃焼させることでアルミニウムAを加熱するための加熱ガスを生成する。 The first heating furnace 11A has a combustion device 30 attached to the small diameter portion 22. A fuel pipe 85 for supplying fuel and an air pipe 90 for supplying air containing oxygen as an oxidizing gas are connected to the combustion device 30. The combustion device 30 burns the fuel to generate a heating gas for heating the aluminum A.

空気配管90は、送風ブロア93に連結されている。送風ブロア93の駆動に伴って空気配管90の内部に空気が供給される。なお、空気配管90は、3つの分岐管90Aに分岐していて、各々の分岐管90Aが燃焼装置30に接続されている。3つの分岐管90Aは、第1方向に並んでいるとともに、第2方向において前後にずれて配置されている。このように、3つの分岐管90Aを第1方向から見たときに一部重なるように第2方向にずらして配置することで、第2方向にずらさずに第1方向に並べて配置する場合に比して、第1方向における分岐管90Aの占有長さを短くしている。なお、分岐管90Aには、供給される空気の流量を測定する流量計や、空気の圧力を検出する圧力計などの計器91が設けられている。また、分岐管90Aには、空気の流量を操作するための流量操作弁92も設けられている。 The air pipe 90 is connected to a blower 93. Air is supplied to the inside of the air pipe 90 as the blower 93 is driven. The air pipe 90 is branched into three branch pipes 90A, and each branch pipe 90A is connected to the combustion device 30. The three branch pipes 90A are arranged in a line in the first direction and are shifted forward and backward in the second direction. In this way, the three branch pipes 90A are arranged in a shifted manner in the second direction so that they overlap when viewed from the first direction, thereby shortening the length of the branch pipes 90A in the first direction compared to when they are arranged in a line in the first direction without being shifted in the second direction. The branch pipes 90A are provided with instruments 91, such as a flowmeter that measures the flow rate of the supplied air and a pressure gauge that detects the pressure of the air. The branch pipes 90A are also provided with a flow control valve 92 for controlling the flow rate of the air.

燃料配管85は、図示しない燃料タンクに貯蔵されている燃料(例えば、都市ガスや液化天然ガス等)を燃焼装置30に供給する。燃料配管85は、燃焼装置30に連結されている。なお、図示は省略しているが、燃料配管85は途中で分岐しており、燃焼装置30の異なる位置に燃料を供給可能に構成されている。また、同様に図示を省略しているが、燃料配管85にも、供給される燃料の流量を測定する流量計や、燃料の圧力を検出する圧力計などの計器が設けられている。 The fuel pipe 85 supplies fuel (e.g., city gas, liquefied natural gas, etc.) stored in a fuel tank (not shown) to the combustion device 30. The fuel pipe 85 is connected to the combustion device 30. Although not shown, the fuel pipe 85 branches midway and is configured to be able to supply fuel to different positions in the combustion device 30. Also, although not shown, the fuel pipe 85 is provided with instruments such as a flow meter that measures the flow rate of the fuel being supplied and a pressure gauge that detects the pressure of the fuel.

第1加熱炉11Aは、燃焼部20に連結されている供給通路95を有している。供給通路95は、大径部21における上下方向の中央部よりも若干下方の位置に連結されている。供給通路95の他端は、炉本体100に連結されている。供給通路95を通じて燃焼部20から炉本体100にアルミニウムAを加熱する加熱ガスが供給される。 The first heating furnace 11A has a supply passage 95 connected to the combustion section 20. The supply passage 95 is connected to a position slightly lower than the vertical center of the large diameter section 21. The other end of the supply passage 95 is connected to the furnace body 100. Heating gas for heating the aluminum A is supplied from the combustion section 20 to the furnace body 100 through the supply passage 95.

図3に示すように、炉本体100は、第2方向において燃焼部20と並んで配置されている。炉本体100は、内部に加熱室100Aが形成された四角箱状に形成されている。炉本体100は、図示しない支持枠によって支持台15上に固定されている。供給通路95は、炉本体100の上部に連結されている。炉本体100の第1方向における長さは、第1加熱炉11Aの第1方向における長さ、すなわち一対の第1側壁18Aの間隔よりは若干短いものの、ほぼ同じ長さとなるように設定されている。 As shown in FIG. 3, the furnace body 100 is arranged alongside the combustion section 20 in the second direction. The furnace body 100 is formed in a rectangular box shape with a heating chamber 100A formed inside. The furnace body 100 is fixed onto the support stand 15 by a support frame (not shown). The supply passage 95 is connected to the upper part of the furnace body 100. The length of the furnace body 100 in the first direction is set to be approximately the same as the length of the first heating furnace 11A in the first direction, i.e., the distance between the pair of first side walls 18A, although it is slightly shorter than that.

図4に示すように、アルミニウムAは、搬送パレットPに載置した状態で炉本体100の内部に配置される。炉本体100は、第1方向(図4の左右方向)に対向する第1壁部101及び第2壁部102を有している。第1壁部101には、アルミニウムAを搬入するための第1開口101Aが形成されている。第2壁部102には、アルミニウムAを搬出するための第2開口102Aが形成されている。炉本体100には、第1開口101Aを塞ぐ第1蓋壁103と、第2開口102Aを塞ぐ第2蓋壁104とが設けられている。第1蓋壁103及び第2蓋壁104は、図示しない昇降機構によって上下方向にスライド移動可能に設けられている。 As shown in FIG. 4, aluminum A is placed on a transport pallet P and placed inside the furnace body 100. The furnace body 100 has a first wall portion 101 and a second wall portion 102 that face each other in a first direction (left-right direction in FIG. 4). The first wall portion 101 has a first opening 101A for carrying aluminum A in. The second wall portion 102 has a second opening 102A for carrying aluminum A out. The furnace body 100 is provided with a first cover wall 103 that closes the first opening 101A and a second cover wall 104 that closes the second opening 102A. The first cover wall 103 and the second cover wall 104 are provided so that they can slide up and down by a lifting mechanism (not shown).

図3及び図4に示すように、炉本体100には、搬送装置110が取り付けられている。搬送装置110は、第1方向に並んで配置されている複数のローラ111と、各ローラ111の両端部に設けられたプーリ115と、隣り合うローラ111のプーリ115間に巻かれた複数のベルト116とを有している。各ローラ111は、炉本体100に回転可能に支持されている。複数のローラ111として、第1蓋壁103の前に配置されている第1外部ローラ112、第2蓋壁104の前に配置されている第2外部ローラ113、及び炉本体100の内部に差し込まれた複数(本実施形態では4つ)の内部ローラ114が設けられている。第2外部ローラ113のプーリ115には、図示しない駆動ベルトが巻かれている。駆動ベルトは、図示しないモータによって回転駆動される。駆動ベルトが回転駆動されることで、第2外部ローラ113が回転する。第2外部ローラ113が回転すると、各ベルト116を介して回転動力が伝達されて、第1外部ローラ112及び内部ローラ114がそれぞれ回転する。各ローラ111の上には搬送パレットPが載置されていることから、各ローラ111が回転することにより、搬送パレットPが移動してアルミニウムAが搬送される。なお、本実施形態では、第1壁部101側から第2壁部102側に向けてアルミニウムAを搬送する。 3 and 4, the furnace body 100 is equipped with a conveying device 110. The conveying device 110 has a plurality of rollers 111 arranged in a line in the first direction, pulleys 115 provided at both ends of each roller 111, and a plurality of belts 116 wound between the pulleys 115 of adjacent rollers 111. Each roller 111 is rotatably supported by the furnace body 100. The plurality of rollers 111 include a first external roller 112 arranged in front of the first cover wall 103, a second external roller 113 arranged in front of the second cover wall 104, and a plurality of (four in this embodiment) internal rollers 114 inserted inside the furnace body 100. A drive belt (not shown) is wound around the pulley 115 of the second external roller 113. The drive belt is driven to rotate by a motor (not shown). The second external roller 113 rotates as the drive belt is driven to rotate. When the second external roller 113 rotates, rotational power is transmitted via the belts 116, causing the first external roller 112 and the internal roller 114 to rotate. A transport pallet P is placed on each roller 111, and as the rollers 111 rotate, the transport pallet P moves and the aluminum A is transported. In this embodiment, the aluminum A is transported from the first wall 101 side toward the second wall 102 side.

図3に示すように、炉本体100の下部には、排出通路120が連結されている。排出通路120は、第2方向に延びていて燃焼部20の下端部に連結されている。そのため、燃焼部20において排出通路120が連結されている部分は、燃焼部20において供給通路95が連結されている部分よりも下方に位置している。排出通路120を通じて炉本体100から燃焼部20へ加熱ガスが排出される。 As shown in FIG. 3, a discharge passage 120 is connected to the lower part of the furnace body 100. The discharge passage 120 extends in the second direction and is connected to the lower end of the combustion section 20. Therefore, the part of the combustion section 20 to which the discharge passage 120 is connected is located lower than the part of the combustion section 20 to which the supply passage 95 is connected. Heated gas is discharged from the furnace body 100 to the combustion section 20 through the discharge passage 120.

図2及び図3に示すように、供給通路95には、循環ファン125及び電気ヒータ130が設けられている。循環ファン125は、炉本体100の上部に位置しており、供給通路95において電気ヒータ130よりも炉本体100側に配置されている。循環ファン125は、例えばシロッコファンなどによって構成されている。循環ファン125が駆動されることで、燃焼部20、供給通路95、炉本体100、及び排出通路120の順で加熱ガスが循環する。なお、循環ファン125は、供給される電力に応じて駆動量を適宜変更可能に設けられている。 As shown in Figures 2 and 3, a circulation fan 125 and an electric heater 130 are provided in the supply passage 95. The circulation fan 125 is located at the top of the furnace body 100, and is disposed on the furnace body 100 side of the electric heater 130 in the supply passage 95. The circulation fan 125 is composed of, for example, a sirocco fan. When the circulation fan 125 is driven, the heated gas circulates in the order of the combustion section 20, the supply passage 95, the furnace body 100, and the exhaust passage 120. The circulation fan 125 is provided so that the drive amount can be appropriately changed according to the supplied power.

図2に示すように、電気ヒータ130は、燃焼部20及び炉本体100の側方に位置しており、供給通路95において循環ファン125と燃焼部20との間に配置されている。電気ヒータ130は、第1加熱炉11A内の加熱ガスの循環経路において、燃焼装置30とは異なる部位に設けられている。すなわち、燃焼装置30は燃焼部20に設けられており、電気ヒータ130は供給通路95に設けられている。電気ヒータ130は、供給通路95内に設けられたヒータ線130Aと、該ヒータ線130Aへの通電を行う通電部130Bとを有しており、供給通路95を流れるガスを加熱可能に構成されている。 As shown in FIG. 2, the electric heater 130 is located to the side of the combustion section 20 and the furnace body 100, and is disposed in the supply passage 95 between the circulation fan 125 and the combustion section 20. The electric heater 130 is provided in a different location from the combustion device 30 in the circulation path of the heated gas in the first heating furnace 11A. That is, the combustion device 30 is provided in the combustion section 20, and the electric heater 130 is provided in the supply passage 95. The electric heater 130 has a heater wire 130A provided in the supply passage 95 and an electric current section 130B that applies current to the heater wire 130A, and is configured to be able to heat the gas flowing through the supply passage 95.

次に、燃焼装置30の構成について説明する。
図5に示すように、燃焼装置30は、第1燃焼及び第2燃焼の2段階の燃焼を行うバーナ部31と、熱交換部75とを有している。
Next, the configuration of the combustion device 30 will be described.
As shown in FIG. 5 , the combustion device 30 includes a burner section 31 that performs two-stage combustion, ie, a first combustion and a second combustion, and a heat exchange section 75 .

バーナ部31は、小径部22に挿通されている棒状のスパークロッド32を有している。スパークロッド32は、先端部(図5の下端部)において火花放電を行う。スパークロッド32の基端部(図5の上端部)は、連結部40に固定されている。連結部40は、略円柱状に形成されており、その外周面に上述した燃料配管85や空気配管90が接続される複数の連結口40Aが形成されている。なお、燃料配管85は、その端部が3つに分岐しており、これら3つの分岐端部が連結口40Aにそれぞれ接続されている。 The burner section 31 has a rod-shaped spark rod 32 inserted into the small diameter section 22. The spark rod 32 generates a spark discharge at its tip (lower end in FIG. 5). The base end (upper end in FIG. 5) of the spark rod 32 is fixed to the connecting section 40. The connecting section 40 is formed in a roughly cylindrical shape, and a plurality of connecting ports 40A are formed on its outer circumferential surface to which the above-mentioned fuel pipe 85 and air pipe 90 are connected. The end of the fuel pipe 85 branches into three, and these three branch ends are each connected to the connecting ports 40A.

スパークロッド32の外周側には、若干の隙間を隔てて配置された円筒状の第1内管46が設けられている。第1内管46の基端部は、連結部40に固定されている。第1内管46は、スパークロッド32の先端に近い位置まで延びている。スパークロッド32の外周面と第1内管46の内周面とによって、スパークロッド32の先端部の周囲に燃料を供給するための第1燃料通路65が構成されている。第1燃料通路65には、連結部40に形成された第1接続通路41を通じて燃料配管85の図示しない分岐端部から燃料が供給される。 A cylindrical first inner tube 46 is provided on the outer periphery of the spark rod 32 with a small gap between them. The base end of the first inner tube 46 is fixed to the connecting portion 40. The first inner tube 46 extends to a position close to the tip of the spark rod 32. The outer periphery of the spark rod 32 and the inner periphery of the first inner tube 46 form a first fuel passage 65 for supplying fuel to the periphery of the tip of the spark rod 32. The first fuel passage 65 is supplied with fuel from a branch end (not shown) of the fuel pipe 85 through a first connection passage 41 formed in the connecting portion 40.

第1内管46の外周側には、第1内管46と所定の隙間を隔てて配置された円筒状の第2内管47が設けられている。第2内管47の基端部は、連結部40に固定されている。第2内管47は、スパークロッド32の先端に近い位置まで延びている。第1内管46の外周面と第2内管47の内周面とによって、スパークロッド32の先端部の周囲に空気を供給するための第1空気通路66が構成されている。第1空気通路66には、連結部40に形成された第2接続通路42を通じて空気配管90から空気が供給される。 A cylindrical second inner tube 47 is provided on the outer periphery of the first inner tube 46, separated from the first inner tube 46 by a predetermined gap. The base end of the second inner tube 47 is fixed to the connecting portion 40. The second inner tube 47 extends to a position close to the tip of the spark rod 32. The outer periphery of the first inner tube 46 and the inner periphery of the second inner tube 47 form a first air passage 66 for supplying air around the tip of the spark rod 32. Air is supplied to the first air passage 66 from the air piping 90 through the second connection passage 42 formed in the connecting portion 40.

図6に示すように、第1内管46の先端部には、スペーサ48が連結されている。スペーサ48は、第1内管46とスパークロッド32との間隔を保持する。また、スペーサ48は、第2内管47に連結された3本のスポーク48Aを有しており、第1内管46と第2内管47との間隔を保持する。 As shown in FIG. 6, a spacer 48 is connected to the tip of the first inner tube 46. The spacer 48 maintains the distance between the first inner tube 46 and the spark rod 32. The spacer 48 also has three spokes 48A connected to the second inner tube 47, which maintain the distance between the first inner tube 46 and the second inner tube 47.

図5に示すように、第2内管47の外周側には、第2内管47と所定の隙間を隔てて配置された円筒状の第3内管49が設けられている。第3内管49の基端部は、連結部40に固定されている。第3内管49は、第2内管47の先端と同じ位置まで延びている。第2内管47の外周面と第3内管49の内周面とによって、スパークロッド32の先端部の周囲に燃料を供給するための第2燃料通路67が構成されている。第2内管47と第3内管49との間には、第2燃料通路67を流れる燃料を旋回させる旋回ノズル50が設けられている。第2燃料通路67には、連結部40に形成された第3接続通路43を通じて燃料配管85の分岐端部85Aから燃料が供給される。第3内管49の先端部には、外周面に通路溝49Aが形成されている。 As shown in FIG. 5, a cylindrical third inner pipe 49 is provided on the outer periphery of the second inner pipe 47, with a predetermined gap between it and the second inner pipe 47. The base end of the third inner pipe 49 is fixed to the connecting portion 40. The third inner pipe 49 extends to the same position as the tip of the second inner pipe 47. The outer periphery of the second inner pipe 47 and the inner periphery of the third inner pipe 49 form a second fuel passage 67 for supplying fuel around the tip of the spark rod 32. Between the second inner pipe 47 and the third inner pipe 49, a swirl nozzle 50 is provided for swirling the fuel flowing through the second fuel passage 67. The second fuel passage 67 is supplied with fuel from the branch end 85A of the fuel pipe 85 through the third connection passage 43 formed in the connecting portion 40. A passage groove 49A is formed on the outer periphery of the tip of the third inner pipe 49.

第3内管49の外周側には、該第3内管49と所定の隙間を隔てて配置された円筒状の第4内管51が設けられている。第4内管51の基端部は、連結部40に固定されている。第4内管51は、スパークロッド32の先端よりも小径部22の奥まで延びている。第3内管49の外周面と第4内管51の内周面とによって、スパークロッド32の先端部の周囲に空気を供給するための第2空気通路68が構成されている。第2空気通路68には、連結部40に形成された第4接続通路44を通じて空気配管90から空気が供給される。 A cylindrical fourth inner tube 51 is provided on the outer periphery of the third inner tube 49, separated from the third inner tube 49 by a predetermined gap. The base end of the fourth inner tube 51 is fixed to the connecting portion 40. The fourth inner tube 51 extends to the back of the small diameter portion 22 beyond the tip of the spark rod 32. The outer periphery of the third inner tube 49 and the inner periphery of the fourth inner tube 51 form a second air passage 68 for supplying air around the tip of the spark rod 32. Air is supplied to the second air passage 68 from the air pipe 90 through the fourth connection passage 44 formed in the connecting portion 40.

バーナ部31には、第3内管49及び第4内管51に固定された円筒状のノズル部55が設けられている。ノズル部55の壁部の厚さは、第1内管46、第2内管47、第3内管49、及び第4内管51の壁部の厚さよりも厚い。ノズル部55は、スパークロッド32の先端よりも奥側まで延びており、大径部21の内域まで達している。ノズル部55は、第3内管49と第4内管51との間に配置された基部56を有している。基部56には、第2空気通路68に連通する第1連通路59が形成されている。第1連通路59は、第3内管49の通路溝49Aに接続されており、第1連通路59は、第2空気通路68と通路溝49Aとを連通する。そのため、第2空気通路68に供給された空気は、第1連通路59を通じて通路溝49Aからスパークロッド32の先端部の周囲に排出される。なお、通路溝49Aは、排出する空気を、旋回ノズル50によって燃料が旋回される方向と同じ方向に旋回させるように構成されている。 The burner section 31 is provided with a cylindrical nozzle section 55 fixed to the third inner tube 49 and the fourth inner tube 51. The thickness of the wall of the nozzle section 55 is thicker than the thickness of the wall of the first inner tube 46, the second inner tube 47, the third inner tube 49, and the fourth inner tube 51. The nozzle section 55 extends to the inner side beyond the tip of the spark rod 32 and reaches the inner area of the large diameter section 21. The nozzle section 55 has a base 56 arranged between the third inner tube 49 and the fourth inner tube 51. The base 56 is formed with a first communication passage 59 that communicates with the second air passage 68. The first communication passage 59 is connected to the passage groove 49A of the third inner tube 49, and the first communication passage 59 communicates with the second air passage 68 and the passage groove 49A. Therefore, the air supplied to the second air passage 68 is discharged from the passage groove 49A through the first communication passage 59 to the periphery of the tip of the spark rod 32. The passage groove 49A is configured to swirl the discharged air in the same direction as the fuel swirled by the swirl nozzle 50.

ノズル部55は、基部56から小径部22の奥側へ延びる中間部57を有している。中間部57は、第4内管51よりも奥側に延びている。ノズル部55は、中間部57よりも奥側に位置して大径部21に配置されている噴孔部58を有している。噴孔部58は、中間部57よりも外周が拡径されている。また、噴孔部58の内周面は、大径部21の奥側にいくほど拡径されたテーパ面58Aを構成している。 The nozzle portion 55 has an intermediate portion 57 that extends from the base portion 56 to the rear side of the small diameter portion 22. The intermediate portion 57 extends further rearward than the fourth inner tube 51. The nozzle portion 55 has an injection hole portion 58 that is located further rearward than the intermediate portion 57 and is disposed in the large diameter portion 21. The outer periphery of the injection hole portion 58 has a larger diameter than the intermediate portion 57. The inner peripheral surface of the injection hole portion 58 forms a tapered surface 58A that is larger in diameter as it approaches the rear of the large diameter portion 21.

バーナ部31は、第3内管49と第4内管51との間に配置された円筒状の燃料主管63を有している。燃料主管63は、基端部が連結部40に固定されており、先端部がノズル部55の基部56に固定されている。燃料主管63は、第3内管49及び第4内管51との間に隙間を隔てた状態で配置されている。燃料主管63は、スパークロッド32よりも奥側に燃料を供給するための燃料主通路69の一部を構成している。燃料主通路69には、連結部40に形成された第5接続通路45を通じて燃料配管85の分岐端部85Bから燃料が供給される。 The burner section 31 has a cylindrical fuel main pipe 63 arranged between the third inner pipe 49 and the fourth inner pipe 51. The base end of the fuel main pipe 63 is fixed to the connecting section 40, and the tip end is fixed to the base 56 of the nozzle section 55. The fuel main pipe 63 is arranged with a gap between the third inner pipe 49 and the fourth inner pipe 51. The fuel main pipe 63 forms part of a fuel main passage 69 for supplying fuel to the back side of the spark rod 32. Fuel is supplied to the fuel main passage 69 from the branch end 85B of the fuel pipe 85 through the fifth connection passage 45 formed in the connecting section 40.

ノズル部55には、燃料主管63と連通していて燃料主通路69の一部を構成する第2連通路60が形成されている。第2連通路60は、基部56から中間部57に亘って奥側に直線状に延びる第1直線路60Aと、第1直線路60Aが接続されていて中間部57において円環状に形成された円環通路60Bと、円環通路60Bに接続されていて大径部21の内域まで直線状に延びる複数の第2直線路60Cとからなる。第2直線路60Cは、噴孔部58のテーパ面58Aに開口している。このように、燃料主管63とノズル部55の第2連通路60とによって、燃料主通路69が構成されている。 In the nozzle portion 55, a second communication passage 60 is formed that communicates with the main fuel pipe 63 and constitutes a part of the main fuel passage 69. The second communication passage 60 is composed of a first straight passage 60A that extends linearly from the base portion 56 to the intermediate portion 57 toward the rear side, an annular passage 60B that is connected to the first straight passage 60A and is formed in an annular shape in the intermediate portion 57, and a plurality of second straight passages 60C that are connected to the annular passage 60B and extend linearly to the inner area of the large diameter portion 21. The second straight passages 60C open to the tapered surface 58A of the nozzle portion 58. In this way, the main fuel pipe 63 and the second communication passage 60 of the nozzle portion 55 constitute the main fuel passage 69.

ノズル部55の噴孔部58における外周面には、円筒状のヘッド部64が固定されている。ヘッド部64は、燃焼部20の大径部21の内域に配置されている。
バーナ部31には、第4内管51よりも外側に設けられた円筒状の外管62が設けられている。外管62は、第4内管51と所定の隙間を隔てて配置されている。外管62は、外方に突出した形状のフランジ部62Aを有しており、該フランジ部62Aが燃焼部20における小径部22に形成された固定フランジ22Aに接合されている。これにより、燃焼装置30が小径部22に固定されている。外管62には、空気配管90が接続されている。外管62の先端は、ノズル部55における中間部57の外周に位置している。第4内管51の外周面と外管62の内周面とによって、スパークロッド32よりも奥側に空気を供給するための空気主通路70の一部が構成されている。ノズル部55には、外管62の内域と連通している第3連通路61が形成されている。第3連通路61は、ノズル部55内を中間部57から噴孔部58に跨がって延びており、テーパ面58Aに開口している。第3連通路61の開口は、ノズル部55の中心軸を向くように形成されている。第4内管51の外周面、外管62の内周面、及びノズル部55の第3連通路61によって空気主通路70が構成されている。
A cylindrical head portion 64 is fixed to the outer circumferential surface of the injection hole portion 58 of the nozzle portion 55. The head portion 64 is disposed in the inner region of the large diameter portion 21 of the combustion section 20.
The burner section 31 is provided with a cylindrical outer tube 62 provided outside the fourth inner tube 51. The outer tube 62 is arranged with a predetermined gap between it and the fourth inner tube 51. The outer tube 62 has a flange portion 62A that protrudes outward, and the flange portion 62A is joined to a fixed flange 22A formed on the small diameter portion 22 in the combustion section 20. This fixes the combustion device 30 to the small diameter portion 22. An air pipe 90 is connected to the outer tube 62. The tip of the outer tube 62 is located on the outer periphery of the intermediate portion 57 in the nozzle section 55. The outer periphery surface of the fourth inner tube 51 and the inner periphery surface of the outer tube 62 form a part of the main air passage 70 for supplying air to the back side of the spark rod 32. A third communication passage 61 that communicates with the inner area of the outer tube 62 is formed in the nozzle section 55. The third communication passage 61 extends within the nozzle portion 55, spanning from the intermediate portion 57 to the injection hole portion 58, and opens to the tapered surface 58A. The opening of the third communication passage 61 is formed to face the central axis of the nozzle portion 55. A main air passage 70 is formed by the outer circumferential surface of the fourth inner tube 51, the inner circumferential surface of the outer tube 62, and the third communication passage 61 of the nozzle portion 55.

なお、外管62は、燃焼装置30の熱交換部75を構成している。熱交換部75は、外管62の先端とノズル部55の中間部57とを連結する円環状の第1固定板76を有している。 The outer tube 62 constitutes the heat exchange section 75 of the combustion device 30. The heat exchange section 75 has a first annular fixing plate 76 that connects the tip of the outer tube 62 and the middle section 57 of the nozzle section 55.

図6に示すように、第1固定板76には複数の孔が形成されており、該孔に熱交換パイプ77の先端部が嵌合している。各熱交換パイプ77の先端は、大径部21の内域に開口している。 As shown in FIG. 6, the first fixing plate 76 has a number of holes formed therein, into which the tips of the heat exchange pipes 77 fit. The tips of the heat exchange pipes 77 open into the inner area of the large diameter portion 21.

図5に示すように、各熱交換パイプ77は、第4内管51と外管62との間において互いに隙間を隔てて配置されている。熱交換部75は、各熱交換パイプ77を保持する複数のバッフル78が設けられている。バッフル78は、空気主通路70内において空気の流れを蛇行させる機能を有する。 As shown in FIG. 5, the heat exchange pipes 77 are arranged between the fourth inner pipe 51 and the outer pipe 62 with a gap between them. The heat exchange section 75 is provided with a plurality of baffles 78 that hold the heat exchange pipes 77. The baffles 78 function to make the air flow meander in the main air passage 70.

各熱交換パイプ77の基端部は、円環状の第2固定板79に固定されている。第2固定板79と連結部40との間には、合流部80が設けられている。合流部80は、円筒状の周壁80Aと、周壁80Aの連結部40側の端部を繋ぐ封止壁80Bとからなる。合流部80の内域は、熱交換パイプ77の基端部と連通している。合流部80の周壁80Aには、内部のガスを排出するための排気ポート81が形成されている。 The base end of each heat exchange pipe 77 is fixed to a second fixed plate 79 having a circular ring shape. A junction 80 is provided between the second fixed plate 79 and the connecting part 40. The junction 80 is composed of a cylindrical peripheral wall 80A and a sealing wall 80B that connects the end of the peripheral wall 80A on the connecting part 40 side. The inner area of the junction 80 is connected to the base end of the heat exchange pipe 77. An exhaust port 81 is formed in the peripheral wall 80A of the junction 80 to exhaust the internal gas.

図2に示すように、排気ポート81には、放出ブロア82が連結されている。放出ブロア82は、例えば、シロッコファンなどによって構成されている。放出ブロア82は、供給される電力に応じて駆動量を適宜変更可能に設けられている。 As shown in FIG. 2, a discharge blower 82 is connected to the exhaust port 81. The discharge blower 82 is configured, for example, by a sirocco fan. The discharge blower 82 is configured so that the amount of drive can be appropriately changed according to the power supplied.

また、図5に示すように、燃焼装置30には、棒状の光電センサ83が設けられている。光電センサ83は、連結部40に固定されており、その先端部がバーナ部31において発生する燃焼火炎に臨むように配置されている。光電センサ83は、火炎の光量を電気信号として検出する。 As shown in FIG. 5, the combustion device 30 is provided with a rod-shaped photoelectric sensor 83. The photoelectric sensor 83 is fixed to the connecting portion 40, and is positioned so that its tip faces the combustion flame generated in the burner portion 31. The photoelectric sensor 83 detects the amount of light from the flame as an electrical signal.

次に、こうした燃焼装置30における燃焼態様について説明する。
燃焼装置30はまず、バーナ部31によって第1燃焼を発生させる。第1燃焼では、第1燃料通路65を通じて燃料を供給するとともに、第1空気通路66を通じて空気を供給することで、スパークロッド32の先端の周囲に燃料と空気との混合気を生成する。こうした状態でスパークロッド32において火花放電を生じさせることで、混合気を燃焼させて口火Sを発生させる。同時に、第2燃料通路67を通じて燃料を供給するとともに、第2空気通路68を通じて空気を供給することで、スパークロッド32の先端の周囲に燃料と空気とを供給する。このとき、第2燃料通路67は燃料を旋回させて供給するとともに、第2空気通路68は燃料と同じ旋回方向となるように空気を旋回させて供給する。そのため、第2燃料通路67から供給された燃料と、第2空気通路68から供給された空気との混合気は、口火Sによって点火されて燃焼し、ノズル部55における中間部57の内域に旋回火炎Rを発生させる。このように、旋回火炎Rを発生させることにより、口火Sや旋回火炎Rの燃焼持続性が高められる。また、旋回火炎Rを発生させることにより、この燃焼により発生する一次燃焼ガスに渦を生じさせることができる。このように、第1燃焼では、口火Sによって燃料と酸化剤ガスとを点火して燃焼させることで、一次燃焼ガスを発生させる。一次燃焼ガスは、旋回しながらノズル部55の噴孔部58へと流動する。なお、燃焼装置30は、口火Sが発生したことを光電センサ83によって検出すると、スパークロッド32における火花放電を停止する。また、第1空気通路66や第2空気通路68を通じて供給される空気は、酸素ガス濃度が20%程度で温度が300K程度である燃焼装置30の周辺の外気をそのまま供給し使用する。
Next, the combustion mode in the combustion device 30 will be described.
The combustion device 30 first generates a first combustion by the burner section 31. In the first combustion, fuel is supplied through the first fuel passage 65 and air is supplied through the first air passage 66 to generate a mixture of fuel and air around the tip of the spark rod 32. In this state, a spark discharge is generated in the spark rod 32 to burn the mixture and generate a pilot flame S. At the same time, fuel is supplied through the second fuel passage 67 and air is supplied through the second air passage 68 to supply fuel and air around the tip of the spark rod 32. At this time, the second fuel passage 67 swirls the fuel and the second air passage 68 swirls the air so that the fuel swirls in the same direction as the fuel. Therefore, the mixture of the fuel supplied from the second fuel passage 67 and the air supplied from the second air passage 68 is ignited by the pilot flame S and combusted, generating a swirling flame R in the inner area of the middle section 57 of the nozzle section 55. In this way, by generating the swirling flame R, the combustion continuity of the pilot flame S and the swirling flame R is improved. In addition, by generating the swirling flame R, a vortex can be generated in the primary combustion gas generated by this combustion. In this way, in the first combustion, the pilot flame S ignites and burns the fuel and the oxidizer gas to generate the primary combustion gas. The primary combustion gas flows to the nozzle hole portion 58 of the nozzle portion 55 while swirling. When the photoelectric sensor 83 detects that the pilot flame S has been generated, the combustion device 30 stops the spark discharge in the spark rod 32. In addition, the air supplied through the first air passage 66 and the second air passage 68 is the outside air around the combustion device 30, which has an oxygen gas concentration of about 20% and a temperature of about 300K, and is supplied and used as it is.

その後、燃焼装置30は、バーナ部31によって二次燃焼を発生させる。すなわち、燃料主通路69を通じてノズル部55の噴孔部58から燃料を供給するとともに、空気主通路70を通じてノズル部55の噴孔部58から空気を供給する。このとき、空気は、ノズル部55の中心軸、すなわち一次燃焼ガスに向かうように供給される。そのため、旋回火炎Rを生じさせる燃焼によって生成された一次燃焼ガスと空気とが混合されて酸素濃度の低い高温の混合気が生成される。その後、この混合気に燃料が混ぜられる。こうした高温の混合気と燃料とを混合させると、点火源によらずに自着火して燃焼する、いわゆる高温空気燃焼が生じる。本実施形態では、ヘッド部64の内域において、一次燃焼ガスと空気との混合によって生じる混合気の酸素濃度を体積濃度で13%以下とし、温度を1200K以上とすることで、燃料を高温空気燃焼であるフレームレス燃焼によって酸化させる。フレームレス燃焼では、視認可能な火炎面を形成することなく燃焼が行われる。フレームレス燃焼では、通常の燃焼に比して、高い熱量を発生させるとともに、窒素酸化物の発生量を少なくすることができる。 After that, the combustion device 30 generates secondary combustion by the burner section 31. That is, fuel is supplied from the nozzle hole section 58 of the nozzle section 55 through the fuel main passage 69, and air is supplied from the nozzle hole section 58 of the nozzle section 55 through the air main passage 70. At this time, the air is supplied toward the central axis of the nozzle section 55, i.e., the primary combustion gas. Therefore, the primary combustion gas generated by the combustion that generates the swirling flame R is mixed with the air to generate a high-temperature mixture with a low oxygen concentration. Then, fuel is mixed with this mixture. When such a high-temperature mixture is mixed with fuel, so-called high-temperature air combustion occurs, in which the mixture ignites and burns without an ignition source. In this embodiment, the oxygen concentration of the mixture generated by mixing the primary combustion gas and air in the inner area of the head section 64 is set to 13% or less in volume concentration and the temperature is set to 1200K or more, so that the fuel is oxidized by flameless combustion, which is high-temperature air combustion. In flameless combustion, combustion occurs without forming a visible flame surface. Compared to normal combustion, flameless combustion produces more heat and less nitrogen oxides.

なお、本実施形態では、このようにフレームレス燃焼により発生した2次燃焼ガスを加熱ガスとしてヘッド部64から燃焼室20A内へ供給する。こうして燃焼部20に供給された加熱ガスは、循環ファン125の駆動により、燃焼部20内を流れるガスと混合され、供給通路95を通じて炉本体100に流動する。なお、供給通路95を流れる加熱ガスは、電気ヒータ130によっても加熱されることがある。炉本体100に供給された加熱ガスは、排出通路120を通じて燃焼部20へと戻される。そして、再度、供給通路95を通じて燃焼部20から炉本体100へ供給される。このように、加熱ガスは、第1加熱炉11Aの内部を循環する。 In this embodiment, the secondary combustion gas generated by the flameless combustion is supplied as heated gas from the head section 64 into the combustion chamber 20A. The heated gas supplied to the combustion section 20 is mixed with the gas flowing in the combustion section 20 by driving the circulation fan 125, and flows into the furnace body 100 through the supply passage 95. The heated gas flowing through the supply passage 95 may also be heated by the electric heater 130. The heated gas supplied to the furnace body 100 is returned to the combustion section 20 through the exhaust passage 120. Then, it is supplied again from the combustion section 20 to the furnace body 100 through the supply passage 95. In this way, the heated gas circulates inside the first heating furnace 11A.

また、第1加熱炉11Aでは、燃焼部20に戻された加熱ガスを、燃焼装置30の熱交換部75を通じて外部に放出することもできる。すなわち、放出ブロア82が駆動されることで、燃焼部20の大径部21に戻された加熱ガスは、燃焼装置30の熱交換パイプ77に流入する。加熱ガスは、熱交換パイプ77を流動するときに、熱交換パイプ77の外周側を流れる空気主通路70内の空気へ熱を伝達する。これにより、空気主通路70からノズル部55へ供給される空気の温度が上昇し、この空気と一次燃焼ガスとを混合させたときの混合気の温度を1200K以上へ上昇させ易くしている。このように、燃焼装置30の熱交換部75では、排出通路120に排出されて燃焼装置30を通じて放出される加熱ガスと、燃焼装置30に供給されて二次燃焼を生じさせる空気との間で熱交換を行う。その結果、第1加熱炉11Aから捨てられる熱を回収して再利用することができ、第1加熱炉11Aの熱効率を高めることに貢献できる。なお、熱交換パイプ77を通じて合流部80に流れた加熱ガスは、排気ポート81から放出ブロア82を通じて第1加熱炉11Aの上方へ放出される。 In addition, in the first heating furnace 11A, the heated gas returned to the combustion section 20 can also be discharged to the outside through the heat exchange section 75 of the combustion device 30. That is, by driving the discharge blower 82, the heated gas returned to the large diameter section 21 of the combustion section 20 flows into the heat exchange pipe 77 of the combustion device 30. When the heated gas flows through the heat exchange pipe 77, it transfers heat to the air in the main air passage 70 flowing on the outer periphery of the heat exchange pipe 77. This increases the temperature of the air supplied from the main air passage 70 to the nozzle section 55, making it easier to increase the temperature of the mixture when this air is mixed with the primary combustion gas to 1200K or more. In this way, in the heat exchange section 75 of the combustion device 30, heat exchange is performed between the heated gas discharged to the exhaust passage 120 and discharged through the combustion device 30, and the air supplied to the combustion device 30 to cause secondary combustion. As a result, the heat wasted from the first heating furnace 11A can be recovered and reused, which contributes to improving the thermal efficiency of the first heating furnace 11A. The heated gas that flows through the heat exchange pipe 77 to the junction 80 is discharged from the exhaust port 81 through the discharge blower 82 to the top of the first heating furnace 11A.

ところで、第1加熱炉11A内を循環する加熱ガスの温度は、アルミニウムAの昇温時間を短縮する観点から高い方が望ましい。一方で、第1加熱炉11Aを構成する上述した構成部品には、耐熱温度が存在することから、こうした耐熱温度を超えてまで加熱ガスを高温化することは難しい。本実施形態では、循環ファン125の耐熱温度Tr(例えば600℃)が他の構成部品の耐熱温度に比して低いことから、加熱ガスの温度が循環ファン125の耐熱温度Trを超えないように設定している。 Incidentally, it is desirable for the temperature of the heating gas circulating within the first heating furnace 11A to be high in order to shorten the time it takes for the aluminum A to heat up. However, since the above-mentioned components constituting the first heating furnace 11A have a heat-resistant temperature, it is difficult to heat the heating gas to a temperature that exceeds this heat-resistant temperature. In this embodiment, since the heat-resistant temperature Tr (e.g., 600°C) of the circulation fan 125 is lower than the heat-resistant temperatures of the other components, the temperature of the heating gas is set so as not to exceed the heat-resistant temperature Tr of the circulation fan 125.

図7に一点鎖線で示すように、燃料と外気とを拡散燃焼させた場合、生成される燃焼ガスの温度が火炎面において局所的に高温となる。こうした燃焼では、燃焼部20内の加熱ガスは局所的に高温となるものの、燃焼装置30から遠ざかると加熱ガスの温度が急激に低下する。そのため、循環ファン125に対応する第1位置D1において、加熱ガスの温度が耐熱温度Trを超えないように設定した場合、さらに下流側である加熱室100Aに対応する第2位置D2においては加熱ガスの温度が大きく低下する(例えば500℃)。一方で、本実施形態では、上述したフレームレス燃焼によって加熱ガスを生成している。そのため、図7に実線で示すように、燃焼ガスが局所的に高温となる部分が生じ難く、フレームレス燃焼による発熱量が図7の一点鎖線で示す燃焼の発熱量と同一である場合、加熱ガスは広範囲で高い温度を維持することとなる。すなわち、フレームレス燃焼では、循環ファン125に対応する第1位置D1において、加熱ガスの温度が耐熱温度Trを超えないように設定した場合であっても、加熱室100Aに対応する第2位置D2において加熱ガスの温度を比較的高い温度に維持できる(例えば590℃)。このように、燃焼装置30においてフレームレス燃焼を行うことで、耐熱温度Trに近い温度まで加熱ガスの温度を上昇させることが可能になり、アルミニウムAへの熱伝達を促進して昇温速度を高めることができる。 7, when fuel and outside air are diffusively burned, the temperature of the generated combustion gas becomes locally high on the flame surface. In such combustion, the heating gas in the combustion section 20 becomes locally high temperature, but the temperature of the heating gas drops rapidly as it moves away from the combustion device 30. Therefore, if the temperature of the heating gas is set not to exceed the heat-resistant temperature Tr at the first position D1 corresponding to the circulation fan 125, the temperature of the heating gas drops significantly (for example, 500 ° C) at the second position D2 corresponding to the heating chamber 100A, which is further downstream. On the other hand, in this embodiment, the heating gas is generated by the above-mentioned flameless combustion. Therefore, as shown by the solid line in FIG. 7, it is difficult for the combustion gas to become locally high temperature, and if the heat generation amount by the flameless combustion is the same as the heat generation amount by the combustion shown by the dashed line in FIG. 7, the heating gas will maintain a high temperature over a wide range. That is, in flameless combustion, even if the temperature of the heated gas is set so as not to exceed the heat-resistant temperature Tr at the first position D1 corresponding to the circulation fan 125, the temperature of the heated gas can be maintained at a relatively high temperature (e.g., 590°C) at the second position D2 corresponding to the heating chamber 100A. In this way, by performing flameless combustion in the combustion device 30, it is possible to raise the temperature of the heated gas to a temperature close to the heat-resistant temperature Tr, which promotes heat transfer to the aluminum A and increases the temperature rise rate.

本実施形態の燃焼装置30では、燃料と酸化剤ガスとを燃焼させる第1燃焼部が、スパークロッド32、連結部40、第1内管46、第2内管47、第3内管49、第4内管51、及びノズル部55によって構成されている。また、一次燃焼ガス、酸化剤ガス、及び燃料を混合して燃焼させる第2燃焼部は、連結部40、第4内管51、ノズル部55、燃料主管63、及び外管62によって構成されている。また、熱交換部75は、外管62、熱交換パイプ77、第1固定板76、バッフル78、第2固定板79、及び合流部80によって構成されている。 In the combustion device 30 of this embodiment, the first combustion section that burns the fuel and the oxidizer gas is composed of the spark rod 32, the connecting section 40, the first inner tube 46, the second inner tube 47, the third inner tube 49, the fourth inner tube 51, and the nozzle section 55. The second combustion section that mixes and burns the primary combustion gas, the oxidizer gas, and the fuel is composed of the connecting section 40, the fourth inner tube 51, the nozzle section 55, the main fuel tube 63, and the outer tube 62. The heat exchange section 75 is composed of the outer tube 62, the heat exchange pipe 77, the first fixing plate 76, the baffle 78, the second fixing plate 79, and the junction section 80.

なお、図8に示すように、燃焼装置30が取り付けられている燃焼部20は、内管23及び外管24を有する二重管構造である。外管24が上述した大径部21及び小径部22を構成している。小径部22が、燃焼装置30が取り付けられた取付部に相当する。外管24には、供給通路95が連結されている流出部24Aと、排出通路120が連結されている流入部24Bとが設けられている。上述したように、排出通路120は供給通路95よりも下方に連結されていることから、流入部24Bは流出部24Aよりも下方に位置している。 As shown in FIG. 8, the combustion section 20 to which the combustion device 30 is attached has a double-tube structure having an inner tube 23 and an outer tube 24. The outer tube 24 constitutes the large diameter section 21 and the small diameter section 22 described above. The small diameter section 22 corresponds to the attachment section to which the combustion device 30 is attached. The outer tube 24 has an outlet section 24A to which the supply passage 95 is connected, and an inlet section 24B to which the exhaust passage 120 is connected. As described above, since the exhaust passage 120 is connected below the supply passage 95, the inlet section 24B is located below the outlet section 24A.

内管23は、流出部24Aに接続されていて円筒状に形成された連通端部23Aと、該連通端部23Aから小径部22側、すなわち上方に延びていて、小径部22側の一端(図8の上端)が開放されている円筒状の開放端部23Bとを有している。開放端部23Bは、小径部22側が拡径された形状に形成されている。開放端部23Bは、燃焼装置30のヘッド部64の外周側まで延びている。そのため、開放端部23Bには、小径部22に取り付けられた燃焼装置30のヘッド部64が上記一端を通じて内部に挿通されている。 The inner tube 23 has a cylindrical communicating end 23A connected to the outlet 24A, and a cylindrical open end 23B extending from the communicating end 23A toward the small diameter portion 22, i.e., upward, with one end (upper end in FIG. 8) on the small diameter portion 22 side being open. The open end 23B is formed in a shape with an expanded diameter on the small diameter portion 22 side. The open end 23B extends to the outer periphery of the head portion 64 of the combustion device 30. Therefore, the head portion 64 of the combustion device 30 attached to the small diameter portion 22 is inserted into the open end 23B through the one end.

図8に矢印で示すように、こうした燃焼部20では、炉本体100から排出通路120へ排出された加熱ガスが流入部24Bを通じて大径部21の下端部に流入する。その後、加熱ガスは、外管24と内管23との間を上方へ流れて開放端部23Bの一端側へ流動し、大径部21の上端部分において下方へ折り返されるようにして内管23の内部へと流入する。このとき、加熱ガスは、開放端部23Bの一端を通じて内管23の内部へと流動する。その後、加熱ガスは、内管23の内部を下方に流動し、流出部24Aを通じて供給通路95へ流出する。 8, in this type of combustion section 20, the heated gas discharged from the furnace body 100 to the exhaust passage 120 flows into the lower end of the large diameter section 21 through the inlet section 24B. The heated gas then flows upward between the outer tube 24 and the inner tube 23 to one end side of the open end 23B, and flows into the inside of the inner tube 23 by turning back downward at the upper end portion of the large diameter section 21. At this time, the heated gas flows into the inside of the inner tube 23 through one end of the open end 23B. The heated gas then flows downward inside the inner tube 23 and flows out to the supply passage 95 through the outlet section 24A.

燃焼部20内のこうしたガスの流れによって、燃焼装置30のヘッド部64の内域において生成された加熱ガス(二次燃焼ガス)は内管23の内部へと案内される。そして、この二次燃焼ガスと第1加熱炉11A内を循環しているガスとが混合されることで加熱ガスが構成されて、該加熱ガスが供給通路95に供給される。このように、内管23及び外管24によって燃焼部20の内部に加熱ガスの流路を構成することで、燃焼装置30によって生成された加熱ガスを供給通路95へ流す流れを形成している。そのため、燃焼装置30で生成された加熱ガスは、排出通路120側へ逆流することなく、供給通路95側へ流れていく。また、燃焼部20では、大径部21の下端部から上端部へ向けて流れるようにガス流路を形成することで、第1加熱炉11Aから放出される加熱ガスを燃焼装置30の熱交換部75へ案内する流れを形成している。 By this gas flow in the combustion section 20, the heated gas (secondary combustion gas) generated in the inner region of the head section 64 of the combustion device 30 is guided to the inside of the inner tube 23. Then, this secondary combustion gas is mixed with the gas circulating in the first heating furnace 11A to form a heated gas, which is supplied to the supply passage 95. In this way, by forming a flow path for the heated gas inside the combustion section 20 by the inner tube 23 and the outer tube 24, a flow is formed that flows the heated gas generated by the combustion device 30 to the supply passage 95. Therefore, the heated gas generated by the combustion device 30 flows to the supply passage 95 side without flowing back to the exhaust passage 120 side. In addition, in the combustion section 20, a gas flow path is formed so that the gas flows from the lower end to the upper end of the large diameter section 21, forming a flow that guides the heated gas discharged from the first heating furnace 11A to the heat exchange section 75 of the combustion device 30.

図9に示すように、第1加熱炉11Aには、制御盤88が設けられている。制御盤88は、仕切板18の第2側壁18Bの内表面に取り付けられている。より詳細には、一対の第2側壁18Bのうち、空気配管90の計器91及び流量操作弁92、並びに燃料配管85の計器に近い側の第2側壁18Bに制御盤88が取り付けられている。第2側壁18Bにおいて、制御盤88が取り付けられている部分に対応する位置には、管理者が外側から制御盤88を操作、監視、及び点検するための開口が設けられている。制御盤88は、管理者が設定した制御パラメータに合わせて第1加熱炉11Aにおける各種制御を実行する。各種制御としては、例えば、燃焼装置30における燃焼制御、炉本体100の開閉制御、搬送装置110の駆動制御、循環ファン125の駆動制御、電気ヒータ130の駆動制御、及び放出ブロア82の駆動制御等がある。 As shown in FIG. 9, the first heating furnace 11A is provided with a control panel 88. The control panel 88 is attached to the inner surface of the second side wall 18B of the partition plate 18. More specifically, the control panel 88 is attached to the second side wall 18B of the pair of second side walls 18B that is closer to the gauge 91 and flow control valve 92 of the air pipe 90 and the gauge of the fuel pipe 85. In the second side wall 18B, an opening is provided at a position corresponding to the part where the control panel 88 is attached, allowing the manager to operate, monitor, and inspect the control panel 88 from the outside. The control panel 88 executes various controls in the first heating furnace 11A according to the control parameters set by the manager. The various controls include, for example, combustion control in the combustion device 30, opening and closing control of the furnace body 100, drive control of the conveying device 110, drive control of the circulation fan 125, drive control of the electric heater 130, and drive control of the discharge blower 82.

制御盤88が取り付けられている第2側壁18Bには、開口としての確認窓181Bが形成されている。確認窓181Bは、空気配管90の計器91及び流量操作弁92、並びに燃料配管85の計器に対応した位置に形成されている。本実施形態では、各計器及び流量操作弁92は、管理者が確認窓181Bに手を入れる等して操作可能な位置となるように、第2側壁18Bに近い位置に配置されている。管理者は、確認窓181Bを通じて各計器及び流量操作弁92の操作、監視、及び点検を行う。すなわち、こうした作業によって、燃焼装置30の操作、監視、及び点検が行われる。 The second side wall 18B to which the control panel 88 is attached has a confirmation window 181B formed as an opening. The confirmation window 181B is formed at a position corresponding to the gauge 91 and flow control valve 92 of the air pipe 90, and the gauge of the fuel pipe 85. In this embodiment, each gauge and flow control valve 92 are positioned close to the second side wall 18B so that the manager can operate them by inserting his or her hand into the confirmation window 181B. The manager operates, monitors, and inspects each gauge and flow control valve 92 through the confirmation window 181B. In other words, the combustion device 30 is operated, monitored, and inspected through these operations.

図1に示すように、一対の第1側壁18Aの一方には、入口部181Aが形成されている。入口部181Aは、炉本体100の第1蓋壁103に対応する位置に設けられている。入口部181Aを通じて第1加熱炉11Aの外部から搬送装置110へアルミニウムAを受け渡すことができる。 As shown in FIG. 1, an inlet portion 181A is formed in one of the pair of first side walls 18A. The inlet portion 181A is provided at a position corresponding to the first cover wall 103 of the furnace body 100. Aluminum A can be transferred from outside the first heating furnace 11A to the transport device 110 through the inlet portion 181A.

また、図9に示すように、一対の第1側壁18Aの他方には、出口部182Aが形成されている。出口部182Aは、炉本体100の第2蓋壁104に対応する位置に設けられている。搬送装置110は、出口部182Aを通じてアルミニウムAを外部へ排出することができる。 As shown in FIG. 9, an outlet portion 182A is formed in the other of the pair of first side walls 18A. The outlet portion 182A is provided at a position corresponding to the second cover wall 104 of the furnace body 100. The conveying device 110 can discharge aluminum A to the outside through the outlet portion 182A.

熱処理システム10では、第1加熱炉11A、第2加熱炉11B、水槽12、第3加熱炉11C、及び第4加熱炉11Dを用いてアルミニウムAを次のように処理する。
図10に示すように、まず第1加熱炉11AによってアルミニウムAを溶体化させるための温度T1まで昇温させる。温度T1としては、例えば480℃~530℃であり、本実施形態では500℃に設定している。アルミニウムAを温度T1まで昇温させると、次に第2加熱炉11Bに移動させてアルミニウムAの温度を温度T1となるように維持する。所定時間維持した後、水槽12へ移動させてアルミニウムAを冷却して焼入れする。本実施形態では、アルミニウムAの温度を温度T3(常温~70℃)まで冷却する。なお、水槽12は公知の構成であり、例えばアルミニウムAをロボットハンドやコンベア等によって水槽12内に移動可能に構成されている。一例として、本実施形態では、第2加熱炉11Bの出口部182Aから搬出されたアルミニウムAを搬送パレットPとともに昇降させて水槽12内に水没させることのできる昇降装置を備えた水槽12を採用している。
In the heat treatment system 10, aluminum A is treated as follows using a first heating furnace 11A, a second heating furnace 11B, a water tank 12, a third heating furnace 11C, and a fourth heating furnace 11D.
As shown in FIG. 10, first, the aluminum A is heated to a temperature T1 for solution treatment by the first heating furnace 11A. The temperature T1 is, for example, 480°C to 530°C, and is set to 500°C in this embodiment. After the aluminum A is heated to the temperature T1, it is then moved to the second heating furnace 11B and the temperature of the aluminum A is maintained at the temperature T1. After maintaining the temperature for a predetermined time, the aluminum A is moved to the water tank 12 and cooled and quenched. In this embodiment, the temperature of the aluminum A is cooled to a temperature T3 (room temperature to 70°C). The water tank 12 has a known configuration, and is configured to allow the aluminum A to be moved into the water tank 12 by, for example, a robot hand or a conveyor. As an example, in this embodiment, the water tank 12 is equipped with a lifting device that can lift and lower the aluminum A discharged from the outlet 182A of the second heating furnace 11B together with the transport pallet P to be submerged in the water tank 12.

熱処理システム10では、水槽12に移動させて冷却した後、第3加熱炉11CによってアルミニウムAを時効硬化させるための温度T2まで昇温させる。温度T2としては、例えば180℃~240℃であり、本実施形態では220℃に設定している。アルミニウムAを温度T2まで昇温させると、次に第4加熱炉11Dに移動させてアルミニウムAの温度を温度T2となるように維持する。所定時間維持した後、第4加熱炉11DからアルミニウムAを搬出して自然冷却させる。こうしてアルミニウムAに対する一連の熱処理を終了する。 In the heat treatment system 10, the aluminum A is moved to the water tank 12 to cool, and then heated to temperature T2 in the third heating furnace 11C to age harden the aluminum A. Temperature T2 is, for example, 180°C to 240°C, and is set to 220°C in this embodiment. Once the aluminum A has been heated to temperature T2, it is then moved to the fourth heating furnace 11D and the temperature of the aluminum A is maintained at temperature T2. After maintaining this temperature for a predetermined period of time, the aluminum A is removed from the fourth heating furnace 11D and allowed to cool naturally. This completes the series of heat treatments for the aluminum A.

このように、熱処理システム10において、第1加熱炉11A及び第3加熱炉11Cは、アルミニウムAを昇温させる昇温炉として機能する。また、熱処理システム10において、第2加熱炉11B及び第4加熱炉11Dは、昇温炉で昇温したアルミニウムAの温度を維持する均熱炉として機能する。 In this way, in the heat treatment system 10, the first heating furnace 11A and the third heating furnace 11C function as heating furnaces that heat the aluminum A. Also, in the heat treatment system 10, the second heating furnace 11B and the fourth heating furnace 11D function as soaking furnaces that maintain the temperature of the aluminum A heated in the heating furnaces.

次に、各加熱炉11における温度調節制御について説明する。
図11に実線で示すように、第1加熱炉11Aでは、まず燃焼装置30に燃料と空気とを供給しバーナ部31において一次燃焼及び二次燃焼を行うことで高温の加熱ガスを生成し、炉本体100の内部温度を設定温度まで上昇させる。なお、第1加熱炉11Aの設定温度は、アルミニウムAを溶体化する上記温度T1に合わせて設定されている。そして、炉本体100の内部温度が設定温度まで到達したタイミングt1以降は、炉本体100の内部温度が設定温度に維持されるように燃焼装置30における燃焼態様を制御する。すなわち、燃焼装置30によって炉本体100の内部温度を上昇させる場合には、炉本体100の内部温度を維持する場合に比して発生する熱量を多くする必要がある。そのため、燃焼装置30に供給される燃料量及び空気量は、タイミングt1以前の方がタイミングt1以降よりも多い。また、第1加熱炉11Aでは、循環ファン125の駆動量を加熱ガスの流速が高速となるように設定している。なお、こうした加熱ガスの流速は、アルミニウムAを昇温させる上で好ましい流速となるように予めシミュレーションや実験によって求めて設定することができる。こうした状態で第1加熱炉11Aの炉本体100にアルミニウムAが搬入されると、図11に一点鎖線で示すように、加熱ガスに曝されることによりアルミニウムAの温度が上昇し、温度T1に達する。アルミニウムAの温度が温度T1まで上昇すると、第1加熱炉11Aから第2加熱炉11BにアルミニウムAを移動させる。
Next, the temperature regulation control in each heating furnace 11 will be described.
As shown by the solid line in FIG. 11, in the first heating furnace 11A, fuel and air are first supplied to the combustion device 30, and primary and secondary combustion is performed in the burner section 31 to generate high-temperature heating gas, and the internal temperature of the furnace body 100 is raised to a set temperature. The set temperature of the first heating furnace 11A is set according to the above-mentioned temperature T1 at which aluminum A is dissolved. Then, after timing t1 when the internal temperature of the furnace body 100 reaches the set temperature, the combustion mode in the combustion device 30 is controlled so that the internal temperature of the furnace body 100 is maintained at the set temperature. That is, when the internal temperature of the furnace body 100 is raised by the combustion device 30, it is necessary to increase the amount of heat generated compared to when the internal temperature of the furnace body 100 is maintained. Therefore, the amount of fuel and air supplied to the combustion device 30 is greater before timing t1 than after timing t1. In addition, in the first heating furnace 11A, the drive amount of the circulation fan 125 is set so that the flow rate of the heating gas is high. The flow rate of the heating gas can be determined and set in advance by simulation or experiment so as to be a flow rate preferable for raising the temperature of the aluminum A. When the aluminum A is carried into the furnace body 100 of the first heating furnace 11A in this state, the temperature of the aluminum A rises due to exposure to the heating gas, as shown by the dashed line in Fig. 11, and reaches temperature T1. When the temperature of the aluminum A rises to temperature T1, the aluminum A is moved from the first heating furnace 11A to the second heating furnace 11B.

図12に示すように、第1加熱炉11Aの炉本体100から第2加熱炉11Bの炉本体100へのアルミニウムAの搬送は次のように行う。なお、第1加熱炉11Aの搬送装置110を第1搬送装置110Aとし、第2加熱炉11Bの搬送装置110を第2搬送装置110Bとする。第1加熱炉11Aの出口部182Aと第2加熱炉11Bの入口部181Aとは対向している。また、第1加熱炉11Aの第1側壁18Aと第2加熱炉11Bの第1側壁18Aとの距離は、第1搬送装置110Aから第2搬送装置110Bへ直接搬送パレットPを移載可能な距離に設定されている。 As shown in FIG. 12, aluminum A is transported from the furnace body 100 of the first heating furnace 11A to the furnace body 100 of the second heating furnace 11B as follows. The transport device 110 of the first heating furnace 11A is referred to as the first transport device 110A, and the transport device 110 of the second heating furnace 11B is referred to as the second transport device 110B. The outlet 182A of the first heating furnace 11A and the inlet 181A of the second heating furnace 11B face each other. The distance between the first side wall 18A of the first heating furnace 11A and the first side wall 18A of the second heating furnace 11B is set to a distance that allows the transport pallet P to be transferred directly from the first transport device 110A to the second transport device 110B.

第1加熱炉11Aにおいて、アルミニウムAの温度を温度T1まで昇温すると、第1加熱炉11Aの制御盤88は、炉本体100の第2蓋壁104を移動させて第2開口102Aを開放する。その後、第1加熱炉11Aの制御盤88は、第1搬送装置110Aを駆動し、炉本体100の内部から外部へアルミニウムAを搬出する。第2加熱炉11Bの制御盤88は、第1加熱炉11Aの制御盤88と通信可能に構成されている。そのため、第2加熱炉11Bの制御盤88は、第1加熱炉11Aの炉本体100の第2開口102Aが開放されると、第2加熱炉11Bの炉本体100における第1開口101Aを開放させるように第1蓋壁103を移動させるとともに、第2搬送装置110Bを駆動する。これにより、図12に実線で示すように、第1搬送装置110Aによって搬送された搬送パレットPは、第2搬送装置110Bへと受け渡される。その後、図12に二点鎖線で示すように、第2搬送装置110Bによって搬送パレットPは第2加熱炉11Bの炉本体100の内部に収容される。こうして炉本体100の内部に搬送パレットPとともにアルミニウムAが収容されると、第2加熱炉11Bでは第1蓋壁103を移動させて第1開口101Aを閉塞する。なお、第1加熱炉11Aでは、搬送パレットPを第2搬送装置110Bに受け渡した後、第2蓋壁104を移動させて第2開口102Aを閉塞する。このように、第1加熱炉11A及び第2加熱炉11Bとの間でアルミニウムAを移動させるときには、第1搬送装置110Aから第2搬送装置110BへアルミニウムAが直接受け渡される。 When the temperature of the aluminum A in the first heating furnace 11A is raised to temperature T1, the control panel 88 of the first heating furnace 11A moves the second cover wall 104 of the furnace body 100 to open the second opening 102A. Then, the control panel 88 of the first heating furnace 11A drives the first conveying device 110A to convey the aluminum A from the inside of the furnace body 100 to the outside. The control panel 88 of the second heating furnace 11B is configured to be able to communicate with the control panel 88 of the first heating furnace 11A. Therefore, when the second opening 102A of the furnace body 100 of the first heating furnace 11A is opened, the control panel 88 of the second heating furnace 11B moves the first cover wall 103 to open the first opening 101A in the furnace body 100 of the second heating furnace 11B and drives the second conveying device 110B. As a result, as shown by the solid line in FIG. 12, the transport pallet P transported by the first transport device 110A is transferred to the second transport device 110B. Then, as shown by the two-dot chain line in FIG. 12, the transport pallet P is accommodated inside the furnace body 100 of the second heating furnace 11B by the second transport device 110B. When aluminum A is accommodated inside the furnace body 100 together with the transport pallet P, the first cover wall 103 is moved in the second heating furnace 11B to close the first opening 101A. In addition, after the transport pallet P is handed over to the second transport device 110B in the first heating furnace 11A, the second cover wall 104 is moved to close the second opening 102A. In this way, when aluminum A is moved between the first heating furnace 11A and the second heating furnace 11B, aluminum A is directly transferred from the first transport device 110A to the second transport device 110B.

図13に実線で示すように、第2加熱炉11Bでは、アルミニウムAが搬入される前の段階において、まず燃焼装置30に燃料と空気とを供給しバーナ部31において一次燃焼及び二次燃焼を行うことで高温の加熱ガスを生成し、炉本体100の内部温度を設定温度まで上昇させる。なお、第2加熱炉11Bの設定温度は、第1加熱炉11Aの設定温度と同じである。そして、炉本体100の内部温度が設定温度まで到達したタイミングt2以降では、炉本体100の内部温度が設定温度に維持されるように燃焼装置30における燃焼態様を制御する。すなわち、炉本体100の内部温度が設定温度まで上昇したタイミングt2以降は、タイミングt2以前に比べて、燃焼装置30に供給される燃料量及び空気量を少なくする。 As shown by the solid line in FIG. 13, in the second heating furnace 11B, before the aluminum A is carried in, fuel and air are first supplied to the combustion device 30, and primary and secondary combustion is performed in the burner section 31 to generate high-temperature heated gas, and the internal temperature of the furnace body 100 is raised to the set temperature. The set temperature of the second heating furnace 11B is the same as the set temperature of the first heating furnace 11A. Then, after timing t2 when the internal temperature of the furnace body 100 reaches the set temperature, the combustion mode in the combustion device 30 is controlled so that the internal temperature of the furnace body 100 is maintained at the set temperature. In other words, after timing t2 when the internal temperature of the furnace body 100 has risen to the set temperature, the amount of fuel and air supplied to the combustion device 30 is reduced compared to before timing t2.

図13に一点鎖線で示すように、こうして燃焼装置30によって炉本体100の内部温度を維持している状態で第2加熱炉11Bには第1加熱炉11AからアルミニウムAが搬入される。第2加熱炉11Bに搬入されるアルミニウムAは、第1加熱炉11Aによって温度T1まで昇温された後の状態である。そのため、第2加熱炉11Bでは、アルミニウムAの温度を維持するために必要な熱量は少なくて済む。第2加熱炉11Bでは、タイミングt2以降の燃料量を、第1加熱炉11Aにおいてタイミングt1以降に設定されている燃料量よりも少なくしている。 As shown by the dashed line in FIG. 13, aluminum A is carried into the second heating furnace 11B from the first heating furnace 11A while the internal temperature of the furnace body 100 is maintained by the combustion device 30. The aluminum A carried into the second heating furnace 11B is in a state after it has been heated to temperature T1 by the first heating furnace 11A. Therefore, the second heating furnace 11B requires less heat to maintain the temperature of the aluminum A. In the second heating furnace 11B, the amount of fuel after timing t2 is set to be less than the amount of fuel set in the first heating furnace 11A after timing t1.

また、第2加熱炉11Bでは、炉本体100に供給される加熱ガスの流速が第1加熱炉11Aにおいて炉本体100に供給される加熱ガスの流速よりも遅い低速となるように循環ファン125の駆動量を設定している。なお、第2加熱炉11Bにおける加熱ガスの流速は、アルミニウムAの全体の温度を均一に維持する上で好ましい流速となるように予めシミュレーションや実験によって求めて設定することができる。 In addition, in the second heating furnace 11B, the drive amount of the circulation fan 125 is set so that the flow rate of the heating gas supplied to the furnace body 100 is slower than the flow rate of the heating gas supplied to the furnace body 100 in the first heating furnace 11A. The flow rate of the heating gas in the second heating furnace 11B can be determined in advance by simulation or experiment and set to a flow rate that is favorable for maintaining the temperature of the aluminum A uniformly throughout.

図14に実線で示すように、第3加熱炉11Cでは、水槽12において冷却されたアルミニウムAが搬入される前の段階において、まず燃焼装置30に燃料と空気とを供給しバーナ部31において一次燃焼及び二次燃焼を行うことで高温の加熱ガスを生成し、炉本体100の内部温度を設定温度まで上昇させる。なお、第3加熱炉11Cの設定温度は、アルミニウムAを時効硬化させるための上記温度T2に合わせて設定されている。また、第3加熱炉11Cでは、燃焼装置30による昇温の途中で、燃焼装置30への燃料及び空気の供給量を抑制して電気ヒータ130を作動させる。これにより、第3加熱炉11Cでは、燃焼装置30と電気ヒータ130とによって昇温を行う。このように、熱源として燃焼装置30と電気ヒータ130とを併用することで、炉本体100の昇温にかかる一次エネルギー消費量を低減することができる。第3加熱炉11Cにおいて、炉本体100の内部温度が設定温度まで到達したタイミングt3では、燃焼装置30における燃焼を停止して、電気ヒータ130のみを駆動させた状態とする。これにより、タイミングt3以降は、電気ヒータ130によって炉本体100の内部温度が設定温度に維持されるようになる。 As shown by the solid line in FIG. 14, in the third heating furnace 11C, before the aluminum A cooled in the water tank 12 is carried in, fuel and air are first supplied to the combustion device 30, and primary and secondary combustion is performed in the burner section 31 to generate high-temperature heated gas, and the internal temperature of the furnace body 100 is raised to the set temperature. The set temperature of the third heating furnace 11C is set to the above-mentioned temperature T2 for age-hardening the aluminum A. In addition, in the third heating furnace 11C, the amount of fuel and air supplied to the combustion device 30 is suppressed during the temperature rise by the combustion device 30, and the electric heater 130 is operated. As a result, in the third heating furnace 11C, the temperature is raised by the combustion device 30 and the electric heater 130. In this way, by using the combustion device 30 and the electric heater 130 together as a heat source, the primary energy consumption required for raising the temperature of the furnace body 100 can be reduced. In the third heating furnace 11C, at time t3 when the internal temperature of the furnace body 100 reaches the set temperature, the combustion in the combustion device 30 is stopped and only the electric heater 130 is driven. As a result, from time t3 onwards, the internal temperature of the furnace body 100 is maintained at the set temperature by the electric heater 130.

図14に一点鎖線で示すように、こうして電気ヒータ130による加熱を行っている状態で第3加熱炉11Cには水槽12からアルミニウムAが搬送される。第3加熱炉11Cでは、循環ファン125の駆動量を加熱ガスの流速が高速となるように設定している。本実施形態では、第3加熱炉11Cにおいて炉本体100に供給される加熱ガスの流速が、第1加熱炉11Aにおいて炉本体100に供給される加熱ガスの流速と同じとなるように循環ファン125の駆動量を設定している。こうした状態で第3加熱炉11Cの炉本体100にアルミニウムAが搬入されると、加熱ガスに曝されることによりアルミニウムAの温度が上昇し、温度T2に達する。アルミニウムAの温度が温度T2まで上昇すると、第3加熱炉11Cから第4加熱炉11DにアルミニウムAを移動させる。なお、アルミニウムAを溶体化するための温度T1に比して、アルミニウムAを時効硬化させるための温度T2は低い。そのため、第3加熱炉11CにおいてアルミニウムAを昇温させる際に必要となる熱エネルギーは、第1加熱炉11AにおいてアルミニウムAを昇温させる際に必要となる熱エネルギーよりも少ない。そのため、第3加熱炉11Cにおいて、タイミングt3以降に熱源を電気ヒータ130のみとすることで、必要な熱エネルギーを確保しつつも一次エネルギー消費量を一層低減している。 As shown by the dashed line in FIG. 14, while heating is being performed by the electric heater 130, aluminum A is transported from the water tank 12 to the third heating furnace 11C. In the third heating furnace 11C, the driving amount of the circulation fan 125 is set so that the flow rate of the heated gas is high. In this embodiment, the driving amount of the circulation fan 125 is set so that the flow rate of the heated gas supplied to the furnace body 100 in the third heating furnace 11C is the same as the flow rate of the heated gas supplied to the furnace body 100 in the first heating furnace 11A. When aluminum A is transported into the furnace body 100 of the third heating furnace 11C in this state, the temperature of the aluminum A rises due to exposure to the heated gas and reaches temperature T2. When the temperature of the aluminum A rises to temperature T2, the aluminum A is moved from the third heating furnace 11C to the fourth heating furnace 11D. The temperature T2 for age-hardening the aluminum A is lower than the temperature T1 for solutionizing the aluminum A. Therefore, the thermal energy required to heat the aluminum A in the third heating furnace 11C is less than the thermal energy required to heat the aluminum A in the first heating furnace 11A. Therefore, in the third heating furnace 11C, the heat source is limited to the electric heater 130 after timing t3, thereby further reducing primary energy consumption while still ensuring the necessary thermal energy.

図15に実線で示すように、第4加熱炉11Dでは、アルミニウムAが搬入される前の段階において、まず燃焼装置30に燃料と空気とを供給しバーナ部31において一次燃焼及び二次燃焼を行うことで高温の加熱ガスを生成し、炉本体100の内部温度を設定温度まで上昇させる。なお、第4加熱炉11Dの設定温度は、第3加熱炉11Cの設定温度と同じである。また、第4加熱炉11Dでは、燃焼装置30による昇温の途中で、燃焼装置30への燃料及び空気の供給量を抑制して電気ヒータ130を作動させる。これにより、第4加熱炉11Dでは、燃焼装置30と電気ヒータ130とによって昇温を行う。このように、熱源として燃焼装置30と電気ヒータ130とを併用することで、炉本体100の昇温にかかる一次エネルギー消費量を低減することができる。第4加熱炉11Dにおいて、炉本体100の内部温度が設定温度まで到達したタイミングt4では、燃焼装置30における燃焼を停止させて、電気ヒータ130のみを駆動させた状態とする。これにより、タイミングt4以降は、電気ヒータ130によって炉本体100の内部温度が設定温度に維持されるようになる。図15に一点鎖線で示すように、こうして電気ヒータ130による加熱を行っている状態で第4加熱炉11Dには第3加熱炉11CからアルミニウムAが搬入される。第3加熱炉11Cから第4加熱炉11DへのアルミニウムAの搬送態様は、上述した第1加熱炉11Aから第2加熱炉11BへのアルミニウムAの搬送態様と同じである。第4加熱炉11Dに搬入されるアルミニウムAは、第3加熱炉11Cによって温度T2まで昇温された後の状態である。そのため、第4加熱炉11Dでは、アルミニウムAの温度を維持するために必要な熱量は少なくて済む。第4加熱炉11Dでは、タイミングt4以降に熱源を電気ヒータ130のみとすることで、必要な熱エネルギーを確保しつつも一次エネルギー消費量を一層低減している。 As shown by the solid line in FIG. 15, in the fourth heating furnace 11D, before the aluminum A is carried in, fuel and air are first supplied to the combustion device 30, and primary and secondary combustion is performed in the burner section 31 to generate high-temperature heated gas, and the internal temperature of the furnace body 100 is raised to the set temperature. The set temperature of the fourth heating furnace 11D is the same as that of the third heating furnace 11C. In addition, in the fourth heating furnace 11D, the amount of fuel and air supplied to the combustion device 30 is suppressed during the temperature rise by the combustion device 30, and the electric heater 130 is operated. As a result, in the fourth heating furnace 11D, the temperature is raised by the combustion device 30 and the electric heater 130. In this way, by using the combustion device 30 and the electric heater 130 together as a heat source, the primary energy consumption required for raising the temperature of the furnace body 100 can be reduced. In the fourth heating furnace 11D, at the timing t4 when the internal temperature of the furnace body 100 reaches the set temperature, the combustion in the combustion device 30 is stopped and only the electric heater 130 is driven. As a result, after the timing t4, the internal temperature of the furnace body 100 is maintained at the set temperature by the electric heater 130. As shown by the dashed line in FIG. 15, while heating is being performed by the electric heater 130, aluminum A is carried into the fourth heating furnace 11D from the third heating furnace 11C. The transport mode of aluminum A from the third heating furnace 11C to the fourth heating furnace 11D is the same as the transport mode of aluminum A from the first heating furnace 11A to the second heating furnace 11B described above. The aluminum A carried into the fourth heating furnace 11D is in a state after it has been heated to temperature T2 by the third heating furnace 11C. Therefore, in the fourth heating furnace 11D, the amount of heat required to maintain the temperature of aluminum A is small. In the fourth heating furnace 11D, the heat source is limited to the electric heater 130 after timing t4, thereby further reducing primary energy consumption while still ensuring the necessary thermal energy.

また、第4加熱炉11Dでは、炉本体100に供給される加熱ガスの流速が第3加熱炉11Cにおいて炉本体100に供給される加熱ガスの流速よりも遅い低速となるように循環ファン125の駆動量を設定している。本実施形態では、第4加熱炉11Dにおいて炉本体100に供給される加熱ガスの流速が、第2加熱炉11Bにおいて炉本体100に供給される加熱ガスの流速と同じとなるように循環ファン125の駆動量を設定している。 In addition, in the fourth heating furnace 11D, the drive amount of the circulation fan 125 is set so that the flow rate of the heated gas supplied to the furnace body 100 is slower than the flow rate of the heated gas supplied to the furnace body 100 in the third heating furnace 11C. In this embodiment, the drive amount of the circulation fan 125 is set so that the flow rate of the heated gas supplied to the furnace body 100 in the fourth heating furnace 11D is the same as the flow rate of the heated gas supplied to the furnace body 100 in the second heating furnace 11B.

図16を参照して、本実施形態の熱処理システム10における一次エネルギー消費量について説明する。なお、図16には、各加熱炉11における炉本体100の昇温が完了した状態で第1加熱炉11Aから第4加熱炉11Dまで順に搬送してアルミニウムAに上述した熱処理を施すときの一次エネルギー消費量のグラフを示している。すなわち、各加熱炉11において、アルミニウムAが搬入されてから搬出されるまでに消費される一次エネルギーの量をグラフに示している。第1加熱炉11Aに搬入されるアルミニウムAの初期温度は25℃である。 The primary energy consumption in the heat treatment system 10 of this embodiment will be described with reference to FIG. 16. FIG. 16 shows a graph of the primary energy consumption when aluminum A is subjected to the above-mentioned heat treatment by transporting it in sequence from the first heating furnace 11A to the fourth heating furnace 11D after the temperature rise of the furnace body 100 in each heating furnace 11 is completed. That is, the graph shows the amount of primary energy consumed from when aluminum A is brought into each heating furnace 11 until it is taken out. The initial temperature of aluminum A brought into the first heating furnace 11A is 25°C.

図16には、上述した熱処理システム10に対する比較例として、第1加熱炉11Aから第4加熱炉11Dまでの全ての加熱炉11において、電気ヒータ130を用いずに燃焼装置30のみを用いて熱処理を行った場合を比較例1として示している。比較例1では、第1加熱炉11Aから第4加熱炉11Dの全てにおいて加熱ガスの流速を低速に設定している。図16には、比較例1における第1加熱炉11Aから第4加熱炉11Dにおける一次エネルギー消費量の総量を100%として示している。また、比較例1において、一次エネルギー消費量の総量に対する各加熱炉11の各々の一次エネルギー消費量の割合も示している。すなわち、比較例1では、一次エネルギー消費量の総量に対する第1加熱炉11Aにおける一次エネルギー消費量の割合を21%(=比較例1の第1加熱炉11Aにおける一次エネルギー消費量/比較例1の一次エネルギー消費量の総量×100)として示している。 Figure 16 shows Comparative Example 1, which is a comparative example of the above-mentioned heat treatment system 10, in which heat treatment is performed using only the combustion device 30 without using the electric heater 130 in all heating furnaces 11 from the first heating furnace 11A to the fourth heating furnace 11D. In Comparative Example 1, the flow rate of the heating gas is set to a low speed in all of the first heating furnace 11A to the fourth heating furnace 11D. In Figure 16, the total amount of primary energy consumption in the first heating furnace 11A to the fourth heating furnace 11D in Comparative Example 1 is shown as 100%. In Comparative Example 1, the ratio of the primary energy consumption of each heating furnace 11 to the total amount of primary energy consumption is also shown. That is, in Comparative Example 1, the ratio of the primary energy consumption in the first heating furnace 11A to the total amount of primary energy consumption is shown as 21% (= primary energy consumption in the first heating furnace 11A in Comparative Example 1 / total amount of primary energy consumption in Comparative Example 1 x 100).

一方で、上述した熱処理システム10に対する比較例として、第1加熱炉11A及び第2加熱炉11Bは燃焼装置30のみを用い、第3加熱炉11C及び第4加熱炉11Dは電気ヒータ130のみを用いて熱処理を行った場合を比較例2として示している。また、比較例2では、第1加熱炉11A及び第3加熱炉11Cの昇温炉における加熱ガスの流速を高速に設定し、第2加熱炉11B及び第4加熱炉11Dの均熱炉における加熱ガスの流速を低速に設定している。図16には、比較例2における、比較例1の一次エネルギー消費量の総量に対する各加熱炉11の一次エネルギー消費量の割合を各別に示している。すなわち、比較例2では、第1加熱炉11Aにおける一次エネルギー消費量の割合は13%(=比較例2の第1加熱炉11Aにおける一次エネルギー消費量/比較例1の一次エネルギー消費量の総量×100)となる。そのため、比較例2では、比較例1に比して、第1加熱炉11Aにおける一次エネルギー消費量を7%低減できていることが分かる。同様に、比較例2では、比較例1に比して、第2加熱炉11Bにおける一次エネルギー消費量を14%低減できており、第3加熱炉11Cにおける一次エネルギー消費量を9%低減できている。また、比較例2では、比較例1に比して、第4加熱炉11Dにおける一次エネルギー消費量を22%低減できている。このように、第2比較例では、第1比較例に比して、熱処理システム全体において一次エネルギー消費量を合計53%低減できている。 On the other hand, as a comparative example for the above-mentioned heat treatment system 10, the first heating furnace 11A and the second heating furnace 11B use only the combustion device 30, and the third heating furnace 11C and the fourth heating furnace 11D use only the electric heater 130 to perform heat treatment. In addition, in Comparative Example 2, the flow rate of the heating gas in the temperature-raising furnaces of the first heating furnace 11A and the third heating furnace 11C is set to high speed, and the flow rate of the heating gas in the soaking furnaces of the second heating furnace 11B and the fourth heating furnace 11D is set to low speed. Figure 16 shows the ratio of the primary energy consumption of each heating furnace 11 in Comparative Example 2 to the total amount of primary energy consumption in Comparative Example 1. That is, in Comparative Example 2, the ratio of the primary energy consumption in the first heating furnace 11A is 13% (= the primary energy consumption in the first heating furnace 11A in Comparative Example 2 / the total amount of primary energy consumption in Comparative Example 1 × 100). Therefore, it can be seen that in Comparative Example 2, the primary energy consumption in the first heating furnace 11A can be reduced by 7% compared to Comparative Example 1. Similarly, in Comparative Example 2, the primary energy consumption in the second heating furnace 11B can be reduced by 14% compared to Comparative Example 1, and the primary energy consumption in the third heating furnace 11C can be reduced by 9%. Furthermore, in Comparative Example 2, the primary energy consumption in the fourth heating furnace 11D can be reduced by 22% compared to Comparative Example 1. Thus, in the second comparative example, the primary energy consumption in the entire heat treatment system can be reduced by a total of 53% compared to the first comparative example.

他方、本実施形態の熱処理システム10は、比較例2の構成において、さらに第1加熱炉11Aにおける加熱ガスの温度を590℃まで上昇させた場合に相当する。なお、比較例1及び比較例2では、第1加熱炉11Aにおける加熱ガスの温度は510℃である。本実施形態の構成では、第1加熱炉11Aにおける一次エネルギー消費量の割合は、7%(=本実施形態の第1加熱炉11Aにおける一次エネルギー消費量/比較例1の一次エネルギー消費量の総量×100)となる。そのため、本実施形態では、第1加熱炉11AにおいてアルミニウムAを溶体化するための温度T1まで昇温するときの一次エネルギー消費量が、比較例1に比して14%低減できているとともに比較例2に比して6%低減できている。第2加熱炉11Bから第4加熱炉11Dの制御態様は比較例2と同じであることから、本実施形態の熱処理システム10全体における一次エネルギー消費量は、第1加熱炉11Aにおける一次エネルギー消費量の差(6%)だけ比較例2に対して低減できており、比較例1に対しては合計59%低減できている。 On the other hand, the heat treatment system 10 of this embodiment corresponds to the case where the temperature of the heating gas in the first heating furnace 11A is further increased to 590°C in the configuration of Comparative Example 2. In Comparative Examples 1 and 2, the temperature of the heating gas in the first heating furnace 11A is 510°C. In the configuration of this embodiment, the proportion of primary energy consumption in the first heating furnace 11A is 7% (= primary energy consumption in the first heating furnace 11A of this embodiment / total amount of primary energy consumption in Comparative Example 1 x 100). Therefore, in this embodiment, the primary energy consumption when raising the temperature in the first heating furnace 11A to the temperature T1 for solutionizing aluminum A can be reduced by 14% compared to Comparative Example 1 and by 6% compared to Comparative Example 2. Because the control modes of the second heating furnace 11B to the fourth heating furnace 11D are the same as those of Comparative Example 2, the primary energy consumption in the entire heat treatment system 10 of this embodiment is reduced compared to Comparative Example 2 by the difference (6%) in the primary energy consumption in the first heating furnace 11A, and is reduced by a total of 59% compared to Comparative Example 1.

また、図17を参照して、第1加熱炉11A及び第3加熱炉11CにおけるアルミニウムAの昇温時間を比較例1、比較例2、及び本実施形態の熱処理システム10において比較する。比較例1では、第1加熱炉11A及び第3加熱炉11Cの双方において、燃焼装置30のみを用いて熱処理を行うとともに、加熱ガスの流速を低速に設定している。一方、比較例2では、第1加熱炉11Aでは燃焼装置30のみを用いて熱処理を行い、第3加熱炉11Cでは電気ヒータ130のみを用いて熱処理を行う。また、比較例2では、第1加熱炉11A及び第3加熱炉11Cにおける加熱ガスの流速を高速に設定している。比較例2では、比較例1に比して第1加熱炉11Aにおける昇温時間は2%増加しているものの、第3加熱炉11Cにおける昇温時間は4%減少しており、第1加熱炉11Aと第3加熱炉11Cとの双方の合計では2%減少している。 Also, referring to FIG. 17, the heating time of aluminum A in the first heating furnace 11A and the third heating furnace 11C is compared in Comparative Example 1, Comparative Example 2, and the heat treatment system 10 of this embodiment. In Comparative Example 1, in both the first heating furnace 11A and the third heating furnace 11C, heat treatment is performed using only the combustion device 30, and the flow rate of the heating gas is set to a low speed. On the other hand, in Comparative Example 2, heat treatment is performed using only the combustion device 30 in the first heating furnace 11A, and heat treatment is performed using only the electric heater 130 in the third heating furnace 11C. In Comparative Example 2, the flow rate of the heating gas in the first heating furnace 11A and the third heating furnace 11C is set to a high speed. In Comparative Example 2, the heating time in the first heating furnace 11A is increased by 2% compared to Comparative Example 1, but the heating time in the third heating furnace 11C is decreased by 4%, and the total heating time in both the first heating furnace 11A and the third heating furnace 11C is decreased by 2%.

これに対し、本実施形態の熱処理システム10では、比較例2の構成において、さらに第1加熱炉11Aにおける加熱ガスの温度を590℃まで上昇させている。すなわち、熱処理システム10では、第1加熱炉11Aでは燃焼装置30のみを用いて熱処理を行い、第3加熱炉11Cでは電気ヒータ130のみを用いて熱処理を行う。また、第1加熱炉11A及び第3加熱炉11Cにおける加熱ガスの流速を高速に設定している。そして、第1加熱炉11Aでは、加熱ガスの温度を590℃まで上昇させている。これにより、熱処理システム10では、比較例1に比して、第1加熱炉11Aにおける昇温時間が32%減少しており、第3加熱炉11Cにおける昇温時間の4%低減分と合わせると、昇温時間を合計で36%低減することができている。 In contrast, in the heat treatment system 10 of this embodiment, in the configuration of Comparative Example 2, the temperature of the heating gas in the first heating furnace 11A is further increased to 590°C. That is, in the heat treatment system 10, the heat treatment is performed using only the combustion device 30 in the first heating furnace 11A, and the heat treatment is performed using only the electric heater 130 in the third heating furnace 11C. In addition, the flow rate of the heating gas in the first heating furnace 11A and the third heating furnace 11C is set to a high speed. Then, in the first heating furnace 11A, the temperature of the heating gas is increased to 590°C. As a result, in the heat treatment system 10, the temperature rise time in the first heating furnace 11A is reduced by 32% compared to Comparative Example 1, and when combined with the 4% reduction in the temperature rise time in the third heating furnace 11C, the temperature rise time can be reduced by a total of 36%.

このように、本実施形態では、熱処理システム10において、一次エネルギー消費量を大幅に低減するとともに、アルミニウムAの昇温時間を大幅に短縮している。
本実施形態の作用及び効果について説明する。
As described above, in the present embodiment, in the heat treatment system 10, the primary energy consumption is significantly reduced, and the temperature rise time of the aluminum A is significantly shortened.
The operation and effects of this embodiment will be described.

(1)本実施形態では、燃焼装置30に、排出通路120に排出された加熱ガスと、該燃焼装置30に供給された空気との間で熱交換を行う熱交換部75を設けている。このように、燃焼装置30に熱交換部75を設けることで、燃焼装置30と熱交換器とを別々に設けることなくこれらを一体化している。そのため、熱処理システム10に燃焼装置30と熱交換器とを別々に設ける構成に比して、設置スペースの省スペース化を図ることが可能になる。したがって、熱処理システム10の小型化に貢献できる。 (1) In this embodiment, the combustion device 30 is provided with a heat exchange section 75 that exchanges heat between the heated gas discharged to the exhaust passage 120 and the air supplied to the combustion device 30. In this way, by providing the heat exchange section 75 in the combustion device 30, the combustion device 30 and the heat exchanger are integrated without being provided separately. Therefore, it is possible to reduce the installation space compared to a configuration in which the combustion device 30 and the heat exchanger are provided separately in the heat treatment system 10. This can therefore contribute to the miniaturization of the heat treatment system 10.

(2)本実施形態では、各加熱炉11の仕切板18において、第1側壁18Aに、外部から搬送装置110へアルミニウムAを受け渡すための入口部181A、及び搬送装置110によってアルミニウムAを外部へ排出するための出口部182Aを形成している。そして、各加熱炉11の仕切板18において、第2側壁18Bに制御盤88を取り付けるとともに、この第2側壁18Bに確認窓181Bを形成している。制御盤88や確認窓181Bは、熱処理システム10の管理者が操作、監視、及び点検するために設けられている。そのため、加熱炉11において、制御盤88や確認窓181Bが配置されている第2側壁18B側には管理者が通行可能な所定のスペースが必要になる。一方で、入口部181A及び出口部182Aが形成されている第1側壁18A側には上記スペースを設ける必要はない。そのため、複数の加熱炉11を連結するときに、一方の加熱炉11の出口部182Aが形成された側壁と、他方の加熱炉11の入口部181Aが形成された側壁とを接近させて配置している。したがって、加熱炉11間の間隔が短くなり、加熱炉11を複数連結して構成した熱処理システム10において小型化を図ることが可能になる。 (2) In this embodiment, the partition plate 18 of each heating furnace 11 has an entrance portion 181A for transferring aluminum A from the outside to the transport device 110 and an exit portion 182A for discharging aluminum A to the outside by the transport device 110 formed on the first side wall 18A. Then, in the partition plate 18 of each heating furnace 11, a control panel 88 is attached to the second side wall 18B, and a confirmation window 181B is formed in this second side wall 18B. The control panel 88 and the confirmation window 181B are provided for the administrator of the heat treatment system 10 to operate, monitor, and inspect. Therefore, in the heating furnace 11, a predetermined space is required on the second side wall 18B side where the control panel 88 and the confirmation window 181B are arranged so that the administrator can pass through. On the other hand, it is not necessary to provide the above-mentioned space on the first side wall 18A side where the entrance portion 181A and the exit portion 182A are formed. Therefore, when multiple heating furnaces 11 are connected, the side wall in which the outlet portion 182A of one heating furnace 11 is formed is arranged close to the side wall in which the inlet portion 181A of the other heating furnace 11 is formed. This shortens the distance between the heating furnaces 11, making it possible to reduce the size of the heat treatment system 10 formed by connecting multiple heating furnaces 11.

また、加熱炉11間の距離が短くなることで、アルミニウムAを搬送するための移動距離も短くなる。そのため、アルミニウムAの加熱炉11間の移動に伴う放熱量を減少させて熱処理システム10における熱効率を高めることも可能になる。 In addition, by shortening the distance between the heating furnaces 11, the travel distance for transporting the aluminum A is also shortened. This makes it possible to reduce the amount of heat dissipated during the movement of the aluminum A between the heating furnaces 11, thereby improving the thermal efficiency of the heat treatment system 10.

(3)本実施形態では、第1加熱炉11Aの出口部182Aと第2加熱炉11Bの入口部181Aとを対向させて、第1搬送装置110Aから第2搬送装置110BへアルミニウムAを直接受け渡すようにしている。また、第3加熱炉11Cの出口部182Aと第4加熱炉11Dの入口部181Aとを対向させて、第3加熱炉11Cの搬送装置110から第4加熱炉11Dの搬送装置110へアルミニウムAを直接受け渡すようにしている。このように、加熱炉11に設けられている搬送装置110によってアルミニウムAを受け渡す構成とすれば、加熱炉11間においてアルミニウムAを搬送するための別の搬送装置を設ける必要がない。したがって、加熱炉11を複数連結して構成した熱処理システム10において、別の搬送装置を設けるスペースを省略して一層の小型化を図ることが可能になる。 (3) In this embodiment, the outlet 182A of the first heating furnace 11A and the inlet 181A of the second heating furnace 11B are opposed to each other, and aluminum A is directly transferred from the first conveying device 110A to the second conveying device 110B. Also, the outlet 182A of the third heating furnace 11C and the inlet 181A of the fourth heating furnace 11D are opposed to each other, and aluminum A is directly transferred from the conveying device 110 of the third heating furnace 11C to the conveying device 110 of the fourth heating furnace 11D. In this way, if aluminum A is transferred by the conveying device 110 provided in the heating furnace 11, there is no need to provide a separate conveying device for conveying aluminum A between the heating furnaces 11. Therefore, in a heat treatment system 10 configured by connecting multiple heating furnaces 11, it is possible to eliminate the space required for providing a separate conveying device, thereby further reducing the size.

(4)燃焼装置30では、燃料と空気とを燃焼させることで発生した一次燃焼ガス、空気、及び燃料を混合させてフレームレス燃焼によって加熱ガスを生成した。フレームレス燃焼では生成される加熱ガスが局所的に高温となる現象が抑えられ、温度のばらつきが低減される。そのため、フレームレス燃焼で生成される二次燃焼ガスと加熱炉11内のガスとを混合して生成した加熱ガスの温度を590℃に設定し、循環ファン125の耐熱温度Trである600℃に近い温度としても、加熱ガスの温度のばらつきが抑えられるため、循環ファン125の耐熱温度Trを超えにくくなる。したがって、より高温の加熱ガスを炉本体100へ供給することが可能になり、アルミニウムAの昇温速度の向上に寄与できる。図17に示すように、炉本体100に搬入されたアルミニウムAの昇温速度を向上させることができる結果、図16に示すように、熱処理システム10の一次エネルギー消費量の低減にも貢献できる。 (4) In the combustion device 30, the primary combustion gas, air, and fuel generated by burning fuel and air are mixed to generate heated gas by flameless combustion. In flameless combustion, the phenomenon that the generated heated gas becomes locally hot is suppressed, and the temperature variation is reduced. Therefore, even if the temperature of the heated gas generated by mixing the secondary combustion gas generated by flameless combustion with the gas in the heating furnace 11 is set to 590 ° C. and the temperature is close to 600 ° C., which is the heat resistance temperature Tr of the circulation fan 125, the temperature variation of the heated gas is suppressed, so that it is difficult to exceed the heat resistance temperature Tr of the circulation fan 125. Therefore, it is possible to supply a higher temperature heated gas to the furnace body 100, which contributes to improving the temperature rise rate of aluminum A. As shown in FIG. 17, the temperature rise rate of aluminum A brought into the furnace body 100 can be improved, which contributes to reducing the primary energy consumption of the heat treatment system 10 as shown in FIG. 16.

(5)燃焼部20を内管23及び外管24を有する二重管構造として、内部にガス流路を形成した。このガス流路は、燃焼装置30によって生成された加熱ガスを内管23を通じて供給通路95へと流動させるとともに、燃焼部20に流入した加熱ガスを外管24と内管23との間に流入させた後、燃焼装置30が配置されている開放端部23Bから内管23へと流動させて再度供給通路95へ流出させる。燃焼部20の内部に形成されたこのようなガス流路によって、燃焼装置30によって生成された加熱ガスを内管23を通じて供給通路95へ流す流れが形成されている。そのため、燃焼装置30で生成された加熱ガスは、排出通路120側へ逆流することなく、供給通路95へ流れていく。また、燃焼部20では、大径部21の下端部から上端部へ向けて流れるようにガス流路を形成することで、加熱炉11から放出される加熱ガスを燃焼装置30の熱交換部75へ案内する流れを形成している。したがって、加熱ガスの流れを円滑にして熱効率を向上させつつも、燃焼装置30におけるヘッド部64内へのガスの流入を抑えて保炎性を確保することが可能になる。また、こうしたガス流路を燃焼部20の内部に形成していることから、ガス流路を燃焼部20の外部に形成する構成に比して、熱処理システム10の一層の小型化に貢献できる。 (5) The combustion section 20 has a double-tube structure having an inner tube 23 and an outer tube 24, and a gas flow path is formed inside. This gas flow path allows the heated gas generated by the combustion device 30 to flow through the inner tube 23 to the supply passage 95, and allows the heated gas that has flowed into the combustion section 20 to flow between the outer tube 24 and the inner tube 23, and then flows from the open end 23B where the combustion device 30 is located to the inner tube 23 and flows out again to the supply passage 95. This gas flow path formed inside the combustion section 20 forms a flow that allows the heated gas generated by the combustion device 30 to flow through the inner tube 23 to the supply passage 95. Therefore, the heated gas generated by the combustion device 30 flows to the supply passage 95 without flowing back to the exhaust passage 120 side. In addition, in the combustion section 20, a gas flow path is formed so that the gas flows from the lower end to the upper end of the large diameter section 21, forming a flow that guides the heated gas discharged from the heating furnace 11 to the heat exchange section 75 of the combustion device 30. Therefore, it is possible to ensure flame stability by suppressing the inflow of gas into the head portion 64 of the combustion device 30 while smoothing the flow of the heated gas and improving thermal efficiency. In addition, because such a gas flow path is formed inside the combustion portion 20, it can contribute to further miniaturization of the heat treatment system 10 compared to a configuration in which the gas flow path is formed outside the combustion portion 20.

(6)本実施形態では、アルミニウムAを昇温させる昇温炉として第1加熱炉11A及び第3加熱炉11Cを備え、該昇温炉で昇温したアルミニウムAの温度を維持する均熱炉として第2加熱炉11B及び第4加熱炉11Dを備えている。 (6) In this embodiment, a first heating furnace 11A and a third heating furnace 11C are provided as heating furnaces for heating the aluminum A, and a second heating furnace 11B and a fourth heating furnace 11D are provided as soaking furnaces for maintaining the temperature of the aluminum A heated in the heating furnaces.

加熱ガスによって炉本体100の内部に配置されたアルミニウムAを加熱する場合、加熱ガスの流速を速くするほど単位時間あたりにアルミニウムAに伝達される熱量は多くなる。そのため、アルミニウムAを昇温させるときには、加熱ガスの流速を速くすることが望ましい。一方で、昇温したアルミニウムAの温度を維持するときに加熱ガスの流速を速くすると、アルミニウムAにおいて加熱ガスが吹き付けられる部分が部分的に昇温されてしまい、アルミニウムAの全体の温度を均一に維持しにくくなる。 When heating aluminum A placed inside the furnace body 100 with heating gas, the faster the flow rate of the heating gas, the greater the amount of heat transferred to the aluminum A per unit time. Therefore, when heating the aluminum A, it is desirable to increase the flow rate of the heating gas. On the other hand, if the flow rate of the heating gas is increased when maintaining the temperature of the heated aluminum A, the part of the aluminum A on which the heating gas is blown will be heated partially, making it difficult to maintain a uniform temperature throughout the aluminum A.

本実施形態では、第1加熱炉11A及び第3加熱炉11Cにおいて炉本体100に供給される加熱ガスの流速を、第2加熱炉11B及び第4加熱炉11Dにおいて炉本体100に供給される加熱ガスの流速よりも速くしている。したがって、第1加熱炉11A及び第3加熱炉11CにおいてアルミニウムAを昇温する際の効率化を図りつつ、第2加熱炉11B及び第4加熱炉11DにおいてアルミニウムAの温度を維持するときの温度ばらつきを低減した熱処理システム10を実現できる。このように、アルミニウムAを昇温する際の効率化を図ることができる結果、図16に示すように、第1加熱炉11A及び第3加熱炉11Cにおける一次エネルギー消費量の低減に貢献できる。 In this embodiment, the flow rate of the heated gas supplied to the furnace body 100 in the first heating furnace 11A and the third heating furnace 11C is set to be faster than the flow rate of the heated gas supplied to the furnace body 100 in the second heating furnace 11B and the fourth heating furnace 11D. Therefore, a heat treatment system 10 can be realized that improves the efficiency of heating the aluminum A in the first heating furnace 11A and the third heating furnace 11C while reducing the temperature variation when maintaining the temperature of the aluminum A in the second heating furnace 11B and the fourth heating furnace 11D. As a result of being able to improve the efficiency of heating the aluminum A in this way, as shown in FIG. 16, it is possible to contribute to reducing the primary energy consumption in the first heating furnace 11A and the third heating furnace 11C.

(7)本実施形態では、電気ヒータ130を供給通路95に設けることで、加熱ガスの循環経路において燃焼装置30とは異なる部位に電気ヒータ130を配置している。
電気ヒータ130は、循環ファン125の駆動に伴い循環する加熱ガスを加熱して、炉本体100に収容されているアルミニウムAを加熱する。こうした電気ヒータ130を燃焼装置30とは異なる部位に設けることで、燃焼装置30により加熱ガスの生成を行っていないときであっても、電気ヒータ130を用いてアルミニウムAを加熱することができる。すなわち、第3加熱炉11C及び第4加熱炉11Dでは、炉本体100の内部温度を上昇させるときにも電気ヒータ130を駆動しているとともに、炉本体100の内部温度を設定温度まで昇温させた後には電気ヒータ130のみで加熱ガスを加熱している。このように各加熱炉11における加熱態様の自由度を向上させて、加熱処理における柔軟性を高めることができる。なお、電気ヒータ130による加熱では、燃焼装置30のように吸排気が必要ないため、省エネの観点では望ましく、図16に示すように、各加熱炉11における一次エネルギー消費量の低減に貢献できる。
(7) In this embodiment, the electric heater 130 is provided in the supply passage 95 . Therefore, the electric heater 130 is disposed at a location different from the combustion device 30 in the circulation path of the heated gas.
The electric heater 130 heats the heating gas circulating with the driving of the circulation fan 125, and heats the aluminum A contained in the furnace body 100. By providing such an electric heater 130 at a location different from the combustion device 30, the aluminum A can be heated using the electric heater 130 even when the heating gas is not generated by the combustion device 30. That is, in the third heating furnace 11C and the fourth heating furnace 11D, the electric heater 130 is driven even when the internal temperature of the furnace body 100 is increased, and after the internal temperature of the furnace body 100 is increased to the set temperature, the heating gas is heated only by the electric heater 130. In this way, the degree of freedom of the heating mode in each heating furnace 11 is improved, and the flexibility in the heating process can be increased. In addition, heating by the electric heater 130 does not require intake and exhaust as in the combustion device 30, so it is desirable from the viewpoint of energy saving, and can contribute to reducing the primary energy consumption in each heating furnace 11 as shown in FIG. 16.

また、電気ヒータ130を加熱ガスの循環経路において燃焼装置30とは異なる部位に配置することで、電気ヒータ130を駆動して、該電気ヒータ130が高温となっているときであっても、燃焼装置30を速やかに駆動できる。すなわち、燃焼装置30と電気ヒータ130とを仮に一体として配置した場合、電気ヒータ130が高温となっている状態で燃焼装置30へ燃料供給を行うと、燃焼装置30において誤点火が生じる可能性がある。本実施形態では、こうした誤点火が生じることが抑制されることから、電気ヒータ130を駆動している状態から燃焼装置30を駆動している状態への速やかな移行が可能になる。したがって、電力のデマンドレスポンスへの対応も可能になる。 In addition, by arranging the electric heater 130 at a different location from the combustion device 30 in the circulation path of the heated gas, the combustion device 30 can be driven quickly even when the electric heater 130 is at a high temperature. In other words, if the combustion device 30 and the electric heater 130 are arranged as one unit, there is a possibility that erroneous ignition will occur in the combustion device 30 if fuel is supplied to the combustion device 30 when the electric heater 130 is at a high temperature. In this embodiment, such erroneous ignition is suppressed, making it possible to quickly transition from a state in which the electric heater 130 is driven to a state in which the combustion device 30 is driven. Therefore, it is also possible to respond to demand response for electricity.

(8)本実施形態では、循環ファン125を炉本体100の上部に配置し、加熱ガスの循環経路において加熱室100Aの入口に近接した位置に設けた。循環ファン125では、加熱ガスを攪拌して流動させることから、均熱化した加熱ガスを加熱室100Aに供給することができる。したがって、アルミニウムAを昇温させる際の温度ばらつきを低減できる。 (8) In this embodiment, the circulation fan 125 is disposed at the top of the furnace body 100, and is provided in a position close to the inlet of the heating chamber 100A in the circulation path of the heating gas. The circulation fan 125 stirs and flows the heating gas, so that the heating gas with a uniform temperature can be supplied to the heating chamber 100A. Therefore, the temperature variation when the aluminum A is heated can be reduced.

上記実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・上記実施形態では、供給通路95に循環ファン125及び電気ヒータ130を設けた。この際、循環ファン125が炉本体100側に位置するように循環ファン125及び電気ヒータ130を配置した。これらの配置は適宜変更が可能である。例えば、供給通路95において、循環ファン125と炉本体100との間に電気ヒータ130を設けてもよい。また、排出通路120に循環ファン125と電気ヒータ130とを配置することも可能である。この場合、排出通路120において、炉本体100側から循環ファン125及び電気ヒータ130となる順番で配置してもよいし、炉本体100側から電気ヒータ130及び循環ファン125となる順番で配置してもよい。また、供給通路95に循環ファン125を配置するとともに排出通路120に電気ヒータ130を配置してもよいし、供給通路95に電気ヒータ130を配置するとともに排出通路120に循環ファン125を配置してもよい。なお、循環ファン125を流れる加熱ガスの温度を耐熱温度Tr以下としつつも、加熱室100Aにおける加熱ガスの温度を高める上では、循環ファン125が燃焼装置30から最も遠くに配置されるように、循環ファン125を排出通路120に設けることが望ましい。また、電気ヒータ130及び循環ファン125の数は1つに限らず、複数設けるようにしてもよい。
The above embodiment can be modified as follows: The above embodiment and the following modifications can be combined with each other to the extent that no technical contradiction occurs.
In the above embodiment, the circulation fan 125 and the electric heater 130 are provided in the supply passage 95. In this case, the circulation fan 125 and the electric heater 130 are arranged so that the circulation fan 125 is located on the furnace body 100 side. These arrangements can be changed as appropriate. For example, the electric heater 130 may be provided between the circulation fan 125 and the furnace body 100 in the supply passage 95. It is also possible to arrange the circulation fan 125 and the electric heater 130 in the exhaust passage 120. In this case, the circulation fan 125 and the electric heater 130 may be arranged in the exhaust passage 120 from the furnace body 100 side, or the electric heater 130 and the circulation fan 125 may be arranged in the exhaust passage 120 from the furnace body 100 side. In addition, the circulation fan 125 may be arranged in the supply passage 95 and the electric heater 130 may be arranged in the exhaust passage 120, or the electric heater 130 may be arranged in the supply passage 95 and the circulation fan 125 may be arranged in the exhaust passage 120. In order to increase the temperature of the heated gas in the heating chamber 100A while keeping the temperature of the heated gas flowing through the circulation fan 125 below the heat-resistant temperature Tr, it is desirable to provide the circulation fan 125 in the exhaust passage 120 so that the circulation fan 125 is disposed as far away as possible from the combustion device 30. In addition, the number of electric heaters 130 and circulation fans 125 is not limited to one, and a plurality of electric heaters 130 and circulation fans 125 may be provided.

・上記実施形態において、炉本体100にも電気ヒータ130を設けて、該電気ヒータ130からの輻射熱によって被加熱物を直接加熱する構成を採用してもよい。
・上記実施形態では、第1加熱炉11A及び第2加熱炉11Bにおいて、炉本体100を昇温させるときに燃焼装置30を用いる例を示したが、炉本体100を昇温させるときに電気ヒータ130と燃焼装置30との両方を用いるようにしてもよい。また、第1加熱炉11Aから第4加熱炉11Dの少なくとも1つにおいて、炉本体100の昇温を電気ヒータ130のみを用いて行うことも可能である。すなわち、電気ヒータ130は、循環ファン125の駆動に伴って加熱炉11内を循環する空気を加熱することで被加熱物を加熱する加熱ガスを生成できる。こうした加熱ガスを炉本体100へ供給することで炉本体100の昇温を図ることができる。
In the above embodiment, an electric heater 130 may also be provided in the furnace body 100, and a configuration may be adopted in which the object to be heated is directly heated by radiant heat from the electric heater 130.
In the above embodiment, an example was shown in which the combustion device 30 was used to heat the furnace body 100 in the first heating furnace 11A and the second heating furnace 11B, but both the electric heater 130 and the combustion device 30 may be used to heat the furnace body 100. In addition, in at least one of the first heating furnace 11A to the fourth heating furnace 11D, it is also possible to heat the furnace body 100 using only the electric heater 130. That is, the electric heater 130 can generate heating gas that heats the object to be heated by heating the air circulating in the heating furnace 11 in conjunction with the driving of the circulation fan 125. The temperature of the furnace body 100 can be raised by supplying such heating gas to the furnace body 100.

また、第3加熱炉11C及び第4加熱炉11Dでは、炉本体100の温度を昇温させた後、一定の温度に維持するときに、燃焼装置30ではなく、電気ヒータ130を用いる例を示した。こうした構成に代えて、炉本体100の温度を維持するために燃焼装置30を用いるようにしてもよい。例えば、電気ヒータ130を使用した場合、契約上設定されている一日の使用可能な最大電力を超えてしまう場合等が想定される。こうした最大電力を超えて電気を使用すると電気使用料金に割増料金が加算されることもある。そのため、こうした場合には、電気使用料金の観点から電気ヒータ130に代えて燃焼装置30を用いた方が望ましい場合もある。 In addition, in the third heating furnace 11C and the fourth heating furnace 11D, an example was shown in which an electric heater 130 is used instead of a combustion device 30 when the temperature of the furnace body 100 is raised and then maintained at a constant temperature. Instead of this configuration, a combustion device 30 may be used to maintain the temperature of the furnace body 100. For example, when an electric heater 130 is used, it is conceivable that the maximum daily usable power set by the contract may be exceeded. If electricity is used in excess of this maximum power, a surcharge may be added to the electricity usage fee. Therefore, in such cases, it may be preferable to use a combustion device 30 instead of an electric heater 130 from the perspective of electricity usage fees.

・上記実施形態では、第1加熱炉11A及び第3加熱炉11Cにおいて、被加熱物の温度が所定の温度まで上昇すると次の加熱炉11へ搬送する例を示したが、予め設定した時間経過したときに被加熱物を次の加熱炉11へ搬送するようにしてもよい。 - In the above embodiment, an example was shown in which the object to be heated is transported to the next heating furnace 11 when the temperature of the object to be heated rises to a predetermined temperature in the first heating furnace 11A and the third heating furnace 11C, but the object to be heated may also be transported to the next heating furnace 11 when a preset time has elapsed.

・上記実施形態において、燃焼装置30に電気ヒータ130を一体化して設けることも可能である。
・上記実施形態では、加熱炉11における加熱ガスの流速の変化を循環ファン125の駆動量を制御することで実現した。加熱ガスの流速の制御する方法は、こうしたものに限らない。例えば、炉本体100において供給通路95との接続部に、流路断面積を変更可能な制御弁を設けて、該制御弁によって流路断面積を小さくすることで、炉本体100に供給される加熱ガスの流速を一時的に高める等してもよい。
In the above embodiment, the electric heater 130 may be integrated into the combustion device 30 .
In the above embodiment, the change in the flow rate of the heating gas in the heating furnace 11 is realized by controlling the drive amount of the circulation fan 125. The method of controlling the flow rate of the heating gas is not limited to this. For example, a control valve capable of changing the flow rate cross-sectional area may be provided at the connection portion of the furnace body 100 with the supply passage 95, and the flow rate of the heating gas supplied to the furnace body 100 may be temporarily increased by reducing the flow rate cross-sectional area with the control valve.

・上記実施形態では、第1加熱炉11A及び第3加熱炉11Cにおいて炉本体100に供給される加熱ガスの流速を、第2加熱炉11B及び第4加熱炉11Dにおいて炉本体100に供給される加熱ガスの流速よりも速くしている。こうした構成は適宜変更が可能である。例えば、溶体化処理における加熱ガスの流速を、時効硬化処理における加熱ガスの流速よりも速くする等してもよい。すなわち、第1加熱炉11Aにおける加熱ガスの流速を、第2加熱炉11B及び第3加熱炉11Cの双方における加熱ガスの流速よりも速くするとともに、第2加熱炉11Bにおける加熱ガスの流速を、第4加熱炉11Dにおける加熱ガスの流速よりも速くすることも可能である。また、例えば、第1加熱炉11Aにおいて炉本体100を昇温するときは加熱ガスの流速を低速とし、被加熱物を昇温するときには加熱ガスの流速を高速とする等、1つの加熱炉11において状況に応じて加熱ガスの流速を変化させるようにしてもよい。なお、全ての加熱炉11における加熱ガスの流速を同じ速度として、加熱ガスの流速を加熱炉11間で変化させない構成とすることも可能である。 - In the above embodiment, the flow rate of the heated gas supplied to the furnace body 100 in the first heating furnace 11A and the third heating furnace 11C is faster than the flow rate of the heated gas supplied to the furnace body 100 in the second heating furnace 11B and the fourth heating furnace 11D. Such a configuration can be modified as appropriate. For example, the flow rate of the heated gas in the solution treatment may be faster than the flow rate of the heated gas in the age hardening treatment. In other words, it is possible to make the flow rate of the heated gas in the first heating furnace 11A faster than the flow rate of the heated gas in both the second heating furnace 11B and the third heating furnace 11C, and to make the flow rate of the heated gas in the second heating furnace 11B faster than the flow rate of the heated gas in the fourth heating furnace 11D. In addition, the flow rate of the heating gas may be changed depending on the situation in one heating furnace 11, for example, by setting the flow rate of the heating gas to a low rate when the furnace body 100 in the first heating furnace 11A is heated, and setting the flow rate of the heating gas to a high rate when the object to be heated is heated. It is also possible to set the flow rate of the heating gas in all heating furnaces 11 to the same rate, and not change the flow rate of the heating gas between the heating furnaces 11.

・上記実施形態では、燃焼装置30においてフレームレス燃焼を発生させて加熱ガスを生成したが、必ずしもフレームレス燃焼を行う必要はない。例えば、フレームレス燃焼よりも酸化剤ガス濃度の高い高温空気燃焼によって加熱ガスを生成してもよいし、燃料と酸化剤ガスとを点火して燃焼させた一次燃焼ガスを加熱ガスとして生成するようにしてもよい。 - In the above embodiment, the combustion device 30 generates heated gas by generating flameless combustion, but flameless combustion does not necessarily have to be performed. For example, heated gas may be generated by high-temperature air combustion, which has a higher oxidant gas concentration than flameless combustion, or primary combustion gas generated by igniting and burning fuel and oxidant gas may be generated as heated gas.

・上記実施形態では、加熱炉11及び水槽12を直列に配置した例を示したが、熱処理システムにおける加熱炉11の配置はこうしたものに限らない。
例えば、図18に示すように、熱処理システム200では、第1方向に直列に配置した第1加熱炉11A及び第2加熱炉11Bと、第1方向に直列に配置した第3加熱炉11C及び第4加熱炉11Dとを、第2方向に離間させて2列に並べて配置する。水槽12は、これら列の間において第2加熱炉11B及び第3加熱炉11C側に配置する。熱処理システム200には、第2加熱炉11Bの出口部182Aから水槽12に被加熱物を搬送するための第21搬送装置201と、水槽12から第3加熱炉11Cの入口部181Aに被加熱物を搬送するための第22搬送装置202とが設けられている。
In the above embodiment, the heating furnace 11 and the water tank 12 are arranged in series. However, the arrangement of the heating furnace 11 in the heat treatment system is not limited to this.
18, in the heat treatment system 200, the first heating furnace 11A and the second heating furnace 11B are arranged in series in the first direction, and the third heating furnace 11C and the fourth heating furnace 11D are arranged in series in the first direction, and are arranged in two rows spaced apart in the second direction. The water tank 12 is arranged between these rows on the side of the second heating furnace 11B and the third heating furnace 11C. The heat treatment system 200 is provided with a 21st conveying device 201 for conveying the object to be heated from the outlet 182A of the second heating furnace 11B to the water tank 12, and a 22nd conveying device 202 for conveying the object to be heated from the water tank 12 to the inlet 181A of the third heating furnace 11C.

図19に矢印で示すように、こうした構成では、第1加熱炉11Aの入口部181Aから搬入された被加熱物は、第1加熱炉11Aから第2加熱炉11Bを通過して第21搬送装置201へ搬送される。第21搬送装置201では、第2加熱炉11Bから搬送された被加熱物を水槽12へ向けて搬送する。そのため、第1加熱炉11A及び第2加熱炉11Bにおける搬送方向に対して、第21搬送装置201における搬送方向は90°回転した方向となる。第21搬送装置201から水槽12に搬送された被加熱物は、第22搬送装置202へと搬出される。第22搬送装置202では、水槽12から搬送された被加熱物を第3加熱炉11Cの入口部181Aへ搬送する。そのため、水槽12から第22搬送装置202への搬送方向に対して、第22搬送装置202から第3加熱炉11Cへの搬送方向は90°回転した方向となる。第3加熱炉11Cの入口部181Aから搬入された被加熱物は、第3加熱炉11Cから第4加熱炉11Dへと搬送され、第4加熱炉11Dの出口部182Aから搬出される。第3加熱炉11C及び第4加熱炉11Dにおける搬送方向は、第1加熱炉11A及び第2加熱炉11Bにおける搬送方向に対して180°回転した方向となる。このように、熱処理システム200では、被加熱物を平面視においてU字状の経路で搬送して熱処理を施すことができる。なお、図18に示すように、こうした構成であっても、第2側壁18Bの内、他の加熱炉11の第2側壁18Bに対向していない側の第2側壁18Bに制御盤88や確認窓181Bを配置することが望ましい。 As shown by the arrows in FIG. 19, in this configuration, the object to be heated brought in from the entrance 181A of the first heating furnace 11A passes from the first heating furnace 11A to the second heating furnace 11B and is transported to the 21st conveying device 201. The 21st conveying device 201 conveys the object to be heated transported from the second heating furnace 11B toward the water tank 12. Therefore, the conveying direction in the 21st conveying device 201 is rotated 90° with respect to the conveying direction in the first heating furnace 11A and the second heating furnace 11B. The object to be heated transported from the 21st conveying device 201 to the water tank 12 is transported to the 22nd conveying device 202. The 22nd conveying device 202 conveys the object to be heated transported from the water tank 12 to the entrance 181A of the third heating furnace 11C. Therefore, the transport direction from the 22nd transport device 202 to the third heating furnace 11C is rotated by 90° with respect to the transport direction from the water tank 12 to the 22nd transport device 202. The heated object carried in from the inlet 181A of the third heating furnace 11C is transported from the third heating furnace 11C to the fourth heating furnace 11D, and is carried out from the outlet 182A of the fourth heating furnace 11D. The transport direction in the third heating furnace 11C and the fourth heating furnace 11D is rotated by 180° with respect to the transport direction in the first heating furnace 11A and the second heating furnace 11B. In this way, in the heat treatment system 200, the heated object can be transported along a U-shaped path in a plan view and subjected to heat treatment. As shown in FIG. 18, even in such a configuration, it is preferable to arrange the control panel 88 and the confirmation window 181B on the second side wall 18B on the side that does not face the second side wall 18B of the other heating furnace 11.

・加熱炉11間で被加熱物を搬送するときに、一方の搬送装置110から他方の搬送装置110へ直接受け渡す構成を採用したが、こうした構成は必須ではない。例えば、加熱炉11間に別の搬送装置を設けて、別の搬送装置によって被加熱物を加熱炉11間で搬送するようにしてもよい。 - When transporting the objects to be heated between the heating furnaces 11, a configuration is adopted in which the objects are handed over directly from one transport device 110 to the other transport device 110, but such a configuration is not essential. For example, a separate transport device may be provided between the heating furnaces 11, and the objects to be heated may be transported between the heating furnaces 11 by the separate transport device.

・搬送装置110の構成としては、上述したものに限らない。例えば、ロボットアームや、ベルトコンベアなどの公知の構成を採用してもよい。また、加熱炉11に搬送装置110を設けずに、被加熱物を人力で加熱炉11に搬送するようにしてもよい。 - The configuration of the transport device 110 is not limited to that described above. For example, a known configuration such as a robot arm or a belt conveyor may be used. Also, the object to be heated may be transported to the heating furnace 11 by human power without providing the transport device 110 to the heating furnace 11.

・上記実施形態では、加熱炉11毎に制御盤88を設けたが、こうした構成は変更が可能である。例えば、加熱炉11毎に制御盤88を設けずに、全ての加熱炉11を統括して制御する1つの制御盤を別途設けるようにしてもよい。なお、こうした構成であっても、統括制御するための制御盤は仕切板18の第2側壁18Bに設けることが望ましい。 - In the above embodiment, a control panel 88 is provided for each heating furnace 11, but this configuration can be changed. For example, instead of providing a control panel 88 for each heating furnace 11, a single control panel that controls all of the heating furnaces 11 may be provided separately. Even in this configuration, it is preferable that the control panel for overall control is provided on the second side wall 18B of the partition plate 18.

・制御盤88を第2側壁18Bの内周面に取り付けた構成としたが、制御盤88を第2側壁18Bの外周面に取り付けるようにしてもよい。
・上記実施形態において、制御盤88及び確認窓181Bを入口部181A及び出口部182Aが形成された第1側壁18Aに設けるようにしてもよい。また、入口部181A及び出口部182Aを第2側壁18Bに設けるようにしてもよい。
Although the control panel 88 is attached to the inner circumferential surface of the second side wall 18B, the control panel 88 may be attached to the outer circumferential surface of the second side wall 18B.
In the above embodiment, the control panel 88 and the confirmation window 181B may be provided in the first side wall 18A in which the inlet portion 181A and the outlet portion 182A are formed. Also, the inlet portion 181A and the outlet portion 182A may be provided in the second side wall 18B.

・上記実施形態において、仕切板18の少なくとも一部を省略してもよい。例えば、一対の第1側壁18Aを省略する等してもよい。また、仕切板18において、第1側壁18A及び第2側壁18Bの少なくとも1つを平板状ではなく湾曲板状に形成することも可能である。 In the above embodiment, at least a portion of the partition plate 18 may be omitted. For example, the pair of first side walls 18A may be omitted. Also, in the partition plate 18, at least one of the first side wall 18A and the second side wall 18B may be formed in a curved plate shape rather than a flat plate shape.

・上記実施形態では、加熱ガスの温度を590℃まで上昇させるようにしたが、比較例2のように加熱ガスの温度を510℃まで上昇させる構成としてもよい。すなわち、熱処理システムとしては、比較例2のような熱処理制御を実行するものも含む。また、熱処理システムとして、上述した加熱炉11を用いて比較例1のような熱処理制御を行ってもよいことはいうまでもない。そのため、熱処理システム10としては、比較例1のような熱処理制御を実行するもの含む。すなわち、比較例1及び比較例2のような熱処理制御を行う熱処理システムを採用したとしても、加熱炉11の構成として本実施形態と同様の構成を採用することで、上記(1)の作用及び効果を得ることは可能である。 - In the above embodiment, the temperature of the heating gas is increased to 590°C, but the temperature of the heating gas may be increased to 510°C as in Comparative Example 2. That is, the heat treatment system also includes one that performs heat treatment control as in Comparative Example 2. It goes without saying that the heat treatment system may also perform heat treatment control as in Comparative Example 1 using the above-mentioned heating furnace 11. Therefore, the heat treatment system 10 includes one that performs heat treatment control as in Comparative Example 1. That is, even if a heat treatment system that performs heat treatment control as in Comparative Examples 1 and 2 is adopted, it is possible to obtain the above action and effect (1) by adopting a configuration similar to that of this embodiment as the configuration of the heating furnace 11.

・上記実施形態では、燃焼部20を二重管構造としたが、内管23を省略してもよい。また、燃焼部20を省略し、燃焼装置30を供給通路95等の他の部位に設けるようにしてもよい。 - In the above embodiment, the combustion section 20 has a double-tube structure, but the inner tube 23 may be omitted. Also, the combustion section 20 may be omitted, and the combustion device 30 may be provided in another location, such as the supply passage 95.

・上記実施形態では、焼入れを含む熱処理を実行する熱処理システム10を例に説明したが、熱処理の態様は適宜変更が可能である。例えば、焼入れを行わない熱処理を実行する熱処理システムに、上記実施形態と同様の構成を適用することも可能である。なお、こうした場合には、水槽12は省略できる。また、加熱炉11の数は、4つに限らず、1つ以上であればその数を任意に変更できる。 - In the above embodiment, the heat treatment system 10 that performs heat treatment including quenching has been described as an example, but the form of heat treatment can be changed as appropriate. For example, it is also possible to apply a configuration similar to that of the above embodiment to a heat treatment system that performs heat treatment without quenching. In such a case, the water tank 12 can be omitted. In addition, the number of heating furnaces 11 is not limited to four, and can be changed to any number greater than or equal to one.

・上記実施形態では、被加熱物としてアルミニウムを例に説明したが、被加熱物はこうしたものに限らない。例えば、被加熱物としてアルミニウム以外の金属、ガラス、樹脂等を用いて熱処理を行ってもよい。また熱処理として、溶体化処理だけでなく、アニール処理や乾燥処理等を実行することもできる。 - In the above embodiment, aluminum is used as an example of the object to be heated, but the object to be heated is not limited to this. For example, the heat treatment may be performed using metals other than aluminum, glass, resin, etc. as the object to be heated. Furthermore, as the heat treatment, in addition to solution treatment, annealing treatment, drying treatment, etc. can also be performed.

10…熱処理システム
11…加熱炉
11A…第1加熱炉(昇温炉)
11B…第2加熱炉(均熱炉)
11C…第3加熱炉(昇温炉)
11D…第4加熱炉(均熱炉)
12…水槽
15…支持台
16…底部
17…脚部
18…仕切板
18A…第1側壁
181A…入口部
182A…出口部
18B…第2側壁
181B…確認窓
20…燃焼部
20A…燃焼室
21…大径部
22…小径部(取付部)
22A…固定フランジ
23…内管
23A…連通端部
23B…開放端部
24…外管
24A…流出部
24B…流入部
30…燃焼装置
31…バーナ部
32…スパークロッド
40…連結部
40A…連結口
41…第1接続通路
42…第2接続通路
43…第3接続通路
44…第4接続通路
45…第5接続通路
46…第1内管
47…第2内管
48…スペーサ
48A…スポーク
49…第3内管
49A…通路溝
50…旋回ノズル
51…第4内管
55…ノズル部
56…基部
57…中間部
58…噴孔部
58A…テーパ面
59…第1連通路
60…第2連通路
60A…第1直線路
60B…円環通路
60C…第2直線路
61…第3連通路
62…外管
62A…フランジ部
63…燃料主管
64…ヘッド部
65…第1燃料通路
66…第1空気通路
67…第2燃料通路
68…第2空気通路
69…燃料主通路
70…空気主通路
75…熱交換部
76…第1固定板
77…熱交換パイプ
78…バッフル
79…第2固定板
80…合流部
80A…周壁
80B…封止壁
81…排気ポート
82…放出ブロア
83…光電センサ
85…燃料配管
85A,85B…分岐端部
88…制御盤
90…空気配管
90A…分岐管
91…計器
92…流量操作弁
93…送風ブロア
95…供給通路
100…炉本体
100A…加熱室
101…第1壁部
101A…第1開口
102…第2壁部
102A…第2開口
103…第1蓋壁
104…第2蓋壁
110…搬送装置
110A…第1搬送装置
110B…第2搬送装置
111…ローラ
112…第1外部ローラ
113…第2外部ローラ
114…内部ローラ
115…プーリ
116…ベルト
120…排出通路
125…循環ファン
130…電気ヒータ
130A…ヒータ線
130B…通電部
200…熱処理システム
201…第21搬送装置
202…第22搬送装置
A…アルミニウム(被加熱物)
P…搬送パレット
S…口火
R…旋回火炎R
10... Heat treatment system 11... Heating furnace 11A... First heating furnace (heating furnace)
11B...Second heating furnace (soaking furnace)
11C: Third heating furnace (heating furnace)
11D...Fourth heating furnace (soaking furnace)
12: Water tank 15: Support base 16: Bottom 17: Legs 18: Partition plate 18A: First side wall 181A: Inlet portion 182A: Outlet portion 18B: Second side wall 181B: Inspection window 20: Combustion portion 20A: Combustion chamber 21: Large diameter portion 22: Small diameter portion (mounting portion)
Reference Signs List 22A: fixed flange 23: inner tube 23A: communicating end 23B: open end 24: outer tube 24A: outflow section 24B: inflow section 30: combustion device 31: burner section 32: spark rod 40: connection section 40A: connection port 41: first connecting passage 42: second connecting passage 43: third connecting passage 44: fourth connecting passage 45: fifth connecting passage 46: first inner tube 47: second inner tube 48: spacer 48A: spokes 49: third inner tube 49A: passage groove 50: swirl nozzle 51: fourth inner tube 55: nozzle section 56: base section 57: middle section 58: nozzle hole section 58A: tapered surface 59: first connecting passage 60: second connecting passage 60A: first straight passage 60B: annular passage 60C...Second straight path 61...Third communication passage 62...Outer pipe 62A...Flange portion 63...Main fuel pipe 64...Head portion 65...First fuel passage 66...First air passage 67...Second fuel passage 68...Second air passage 69...Main fuel passage 70...Main air passage 75...Heat exchange portion 76...First fixing plate 77...Heat exchange pipe 78...Baffle 79...Second fixing plate 80...Confluence portion 80A...Peripheral wall 80B...Sealing wall 81...Exhaust port 82...Discharge blower 83...Photoelectric sensor 85...Fuel pipe 85A, 85B...Branch end portion 88...Control panel 90...Air pipe 90A...Branch pipe 91...Instrument 92...Flow rate control valve 93...Blower 95...Supply passage 100...Furnace body 100A...Heating chamber REFERENCE SIGNS LIST 101...first wall portion 101A...first opening 102...second wall portion 102A...second opening 103...first cover wall 104...second cover wall 110...conveyor device 110A...first conveyor device 110B...second conveyor device 111...roller 112...first outer roller 113...second outer roller 114...internal roller 115...pulley 116...belt 120...discharge passage 125...circulation fan 130...electric heater 130A...heater wire 130B...electric current supply section 200...heat treatment system 201...21st conveyor device 202...22nd conveyor device A...aluminum (object to be heated)
P...Transport pallet S...Pilot flame R...Rotating flame R

Claims (7)

被加熱物が内部に配置される炉本体と、
前記炉本体に前記被加熱物を加熱する加熱ガスを供給するための供給通路と、
前記炉本体から前記加熱ガスを排出するための排出通路と、
燃料を燃焼させることで前記加熱ガスを生成する燃焼装置と、
前記被加熱物を加熱する電気ヒータと、
前記供給通路、前記炉本体、及び前記排出通路の順で前記加熱ガスを循環させる循環ファンとを備える加熱炉を用いた熱処理システムであって、
前記燃焼装置には、前記加熱炉から放出される前記加熱ガスと、該燃焼装置に供給された酸化剤ガスとの間で熱交換を行う熱交換部が設けられている
熱処理システム。
A furnace body in which an object to be heated is placed;
A supply passage for supplying a heating gas for heating the object to the furnace body;
a discharge passage for discharging the heating gas from the furnace body;
A combustion device that generates the heated gas by burning a fuel;
An electric heater for heating the object to be heated;
A heat treatment system using a heating furnace including a circulation fan that circulates the heating gas through the supply passage, the furnace body, and the exhaust passage in this order,
the combustion device is provided with a heat exchanger that exchanges heat between the heating gas discharged from the heating furnace and an oxidant gas supplied to the combustion device.
前記加熱炉は、
前記炉本体へ前記被加熱物を搬入するとともに該炉本体から前記被加熱物を搬出する搬送装置と、
互いに対向する一対の第1側壁、及び前記一対の第1側壁を繋ぐ一対の第2側壁を含んでいて周囲を囲う仕切板と、
前記仕切板に取り付けられた制御盤とを備え、
前記仕切板のうち前記制御盤が取り付けられた側壁とは異なる側壁には、外部から前記搬送装置へ前記被加熱物を受け渡すための入口部、及び前記搬送装置によって前記被加熱物を外部へ排出するための出口部が形成されており、
前記仕切板のうち前記制御盤が取り付けられた側壁には、前記燃焼装置の制御量を確認するための確認窓が形成されており、
前記加熱炉は、複数連結して設けられている
請求項1に記載の熱処理システム。
The heating furnace is
A conveying device that conveys the object to be heated into the furnace body and conveys the object to be heated out of the furnace body;
a partition plate including a pair of first side walls opposed to each other and a pair of second side walls connecting the pair of first side walls to surround the periphery;
A control panel attached to the partition plate,
An inlet portion for transferring the object to be heated from the outside to the conveying device and an outlet portion for discharging the object to be heated to the outside by the conveying device are formed on a side wall of the partition plate other than the side wall to which the control panel is attached,
A confirmation window for confirming a control amount of the combustion device is formed in the side wall of the partition plate to which the control panel is attached,
The heat treatment system according to claim 1 , wherein a plurality of the heating furnaces are provided in a connected relationship.
前記加熱炉として第1加熱炉及び第2加熱炉を含み、
前記第1加熱炉における前記搬送装置を第1搬送装置とし、前記第2加熱炉における前記搬送装置を第2搬送装置としたとき、
前記第1加熱炉の出口部と前記第2加熱炉の入口部とは対向しており、
前記第1搬送装置から前記第2搬送装置へ前記被加熱物を直接受け渡す
請求項2に記載の熱処理システム。
The heating furnace includes a first heating furnace and a second heating furnace,
When the conveying device in the first heating furnace is a first conveying device and the conveying device in the second heating furnace is a second conveying device,
The outlet of the first heating furnace and the inlet of the second heating furnace are opposed to each other,
The heat treatment system according to claim 2 , wherein the object to be heated is directly transferred from the first transfer device to the second transfer device.
前記燃焼装置は、
燃料と酸化剤ガスとを燃焼させる第1燃焼部と、
前記第1燃焼部において燃料と酸化剤ガスとの燃焼で発生した一次燃焼ガス、酸化剤ガス、及び燃料を混合して燃焼させる第2燃焼部とを含む
請求項1~3の何れか一項に記載の熱処理システム。
The combustion device includes:
a first combustion section that combusts fuel and an oxidant gas;
The heat treatment system according to any one of claims 1 to 3, further comprising: a second combustion section that mixes and burns a primary combustion gas, an oxidant gas, and a fuel generated by combustion of a fuel and an oxidant gas in the first combustion section.
前記燃焼装置が取り付けられている燃焼部を有し、
前記燃焼部は、内管及び外管を有する二重管構造であって、
前記外管には、前記供給通路が連結されている流出部と、前記排出通路が連結されている流入部と、前記燃焼装置が取り付けられている取付部とが設けられ、
前記内管は、前記流出部に接続されていて筒状に形成された連通端部と、該連通端部から前記取付部側に延びていて、該取付部側の一端が開放されている筒状の開放端部とを有し、
前記開放端部には、前記取付部に取り付けられた前記燃焼装置が前記一端を通じて内部に挿通されている
請求項1~4の何れか一項に記載の熱処理システム。
A combustion unit to which the combustion device is attached,
The combustion section has a double-tube structure having an inner tube and an outer tube,
the outer tube is provided with an outlet portion to which the supply passage is connected, an inlet portion to which the exhaust passage is connected, and a mounting portion to which the combustion device is attached,
the inner pipe has a communicating end portion connected to the outflow portion and formed in a cylindrical shape, and a cylindrical open end portion extending from the communicating end portion toward the attachment portion, the one end of the open end portion being open on the attachment portion side,
The heat treatment system according to any one of claims 1 to 4, wherein the combustion device attached to the mounting portion is inserted into the open end through the one end.
前記加熱炉として、前記被加熱物を昇温させる昇温炉と、該昇温炉で昇温した被加熱物の温度を維持する均熱炉との少なくとも2つの加熱炉を含み、
前記昇温炉において前記炉本体に供給される加熱ガスの流速を、前記均熱炉において前記炉本体に供給される加熱ガスの流速よりも速くする
請求項1~5の何れか一項に記載の熱処理システム。
The heating furnace includes at least two heating furnaces, a temperature-raising furnace for raising the temperature of the object to be heated and a soaking furnace for maintaining the temperature of the object to be heated in the temperature-raising furnace,
The heat treatment system according to any one of claims 1 to 5, wherein a flow rate of the heating gas supplied to the furnace body in the temperature-raising furnace is set to be faster than a flow rate of the heating gas supplied to the furnace body in the soaking furnace.
前記電気ヒータは、前記供給通路及び前記排出通路の少なくとも一方に設けられていて、前記加熱ガスの循環経路において前記燃焼装置とは異なる部位に設けられている
請求項1~6の何れか一項に記載の熱処理システム。
The heat treatment system according to any one of claims 1 to 6, wherein the electric heater is provided in at least one of the supply passage and the exhaust passage, and is provided at a position in a circulation path of the heating gas different from the combustion device.
JP2020177865A 2020-10-23 2020-10-23 Heat Treatment System Active JP7560710B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020177865A JP7560710B2 (en) 2020-10-23 2020-10-23 Heat Treatment System

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020177865A JP7560710B2 (en) 2020-10-23 2020-10-23 Heat Treatment System

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2022068987A JP2022068987A (en) 2022-05-11
JP7560710B2 true JP7560710B2 (en) 2024-10-03

Family

ID=81521832

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020177865A Active JP7560710B2 (en) 2020-10-23 2020-10-23 Heat Treatment System

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7560710B2 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008139010A (en) 2006-11-09 2008-06-19 Kokubun Nojo Kk Combustion device
JP2018115776A (en) 2017-01-16 2018-07-26 パーカーエンジニアリング株式会社 drying furnace
JP2019070496A (en) 2017-10-11 2019-05-09 東京瓦斯株式会社 Hybrid heating furnace

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008139010A (en) 2006-11-09 2008-06-19 Kokubun Nojo Kk Combustion device
JP2018115776A (en) 2017-01-16 2018-07-26 パーカーエンジニアリング株式会社 drying furnace
JP2019070496A (en) 2017-10-11 2019-05-09 東京瓦斯株式会社 Hybrid heating furnace

Also Published As

Publication number Publication date
JP2022068987A (en) 2022-05-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112682790B (en) Combustion heat exchange assembly and gas water heater
US6102691A (en) Combustion apparatus
JP4563374B2 (en) Method and apparatus for promoting flameless combustion without a catalyst or high temperature oxidant
BR102013021469A2 (en) method for mixing a dilution air into a gas turbine sequential combustion system
PT2255142E (en) A method for firing ceramic products and a kiln therefor
US5059117A (en) Radiant tube furnace and method of burning a fuel
JP7560710B2 (en) Heat Treatment System
JPH09229349A (en) Thermal fluid generation furnace
JP5859188B2 (en) Continuous rice cooker
JP2004354041A (en) Furnace gas circulation unit
JPS62186130A (en) Far-infrared ray radiation device
US5951281A (en) Gas flow circulation type tubular heating equipment
TW466328B (en) A firing system for the improved performance of ethylene cracking furnaces
JP3149666B2 (en) Radiant heating device and combustion method thereof
JPH10169925A (en) Radiant tube burner system and operation method thereof
JP3511585B2 (en) Exhaust gas circulation type indirect heating heating device
CN222616909U (en) Denitration flue and denitration flue implanted heating device
JP3728341B2 (en) Heating method of tube furnace
JPH04161708A (en) Gas burner
JPH01296003A (en) Tube burner
JP4126537B2 (en) Exhaust gas recirculation single heat storage burner
JP3111848B2 (en) Radiant tube burner combustion method
JPH07119937A (en) Burning apparatus
JPS6217506A (en) Low nox burner for heating furnace
JP2001012708A (en) Combustion apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20201104

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20230914

TRDD Decision of grant or rejection written
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20240722

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20240730

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20240828

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7560710

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150