JP7016306B2

JP7016306B2 - 熱処理装置

Info

Publication number: JP7016306B2
Application number: JP2018156011A
Authority: JP
Inventors: 貴弘藤田; 正芳池山; 光絵古賀
Original assignee: Dowa Thermotech Co Ltd; Toyota Motor Corp
Current assignee: Dowa Thermotech Co Ltd; Toyota Motor Corp
Priority date: 2018-08-23
Filing date: 2018-08-23
Publication date: 2022-02-04
Anticipated expiration: 2038-08-23
Also published as: CN112601923A; MX2021002074A; EP3842722A4; EP3842722A1; US20210246539A1; WO2020040180A1; US12077869B2; JP2020029995A

Description

本発明は、自動車用部品や機械部品等のワークの熱処理を行う熱処理装置に関する。

ワークの熱処理を行う熱処理装置として、特許文献１にはワークの浸炭処理を行う小型真空浸炭炉が開示されている。また、特許文献２には熱処理装置の炉壁に取り付けられるセラミックスヒータの取付構造が開示されている。特許文献２においては、電源に接続された給電端子と、ブスバーとが接続され、導電ケーブルを介して当該ブスバーと、セラミックヒータとが接続された構造が開示されている。

特開２００７－１２７３４９号公報特開２０００－２０８２３６号公報

熱処理装置の構成部品である断熱材やヒータ等は、装置の稼働時間に応じて劣化することから、熱処理装置としての性能を維持するためには、定期的に各種部品を交換する必要がある。部品の交換作業は、熱処理装置を停止して行われることから、交換作業に費やされる時間の増大は生産性の低下を招くことになる。このため、部品の交換作業は、より短時間で行われることが好ましい。

断熱材の交換という観点において、特許文献１には、加熱室後部の蓋体を取り外すことで、断熱材が交換可能となる装置構造が開示されている。しかしながら、特許文献１の装置構造では、加熱室から断熱材を取り出す際に、加熱室に設置された複数のヒータを取り外す必要がある。ヒータが傷ついたり、変形したりすると、故障の原因となり得ることから、加熱室からヒータを取り外す際には、ヒータの傷つきや変形等が起こらないように慎重に作業を進める必要がある。このため、特許文献１の装置構造においては、断熱材の交換作業に費やされる時間が増大する。

また、特許文献２には断熱材やヒータ等の交換については開示されていない。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、断熱材やヒータ等の部品交換の作業時間を短縮し、装置の停止時間を短縮することができる熱処理装置の提供を目的とする。

上記課題を解決する本発明の一態様は、熱処理装置であって、炉殻の内部において該炉殻に対して着脱自在に固定された処理室ユニットと、給電部とを備え、前記処理室ユニットは、ワークの熱処理が行われる処理容器と、前記処理容器の内部に設けられた断熱材と、前記処理容器の内部に発熱体が位置し、前記処理容器の外部に端子が位置するヒータと、前記処理容器の外部に設けられた、前記ヒータの前記端子と電気的に接続される複数のブスバーと、を有し、前記給電部は、前記処理容器の外部に設けられ、前記ヒータはＵ字状であり、前記発熱体の折り返し部が前記処理容器の内部に位置し、前記ブスバーと前記給電部とが着脱自在に接続され、各ブスバーは、前記処理容器の、対向する一対の壁面部である第１の壁面部と、第２の壁面部のうち、第１の壁面部に配置されていることを特徴としている。
また、別の観点による本発明の一態様は、熱処理装置であって、炉殻の内部において該炉殻に対して着脱自在に固定された処理室ユニットと、給電部とを備え、前記処理室ユニットは、ワークの熱処理が行われる処理容器と、前記処理容器の内部に設けられた断熱材と、前記処理容器の内部に発熱体が位置し、前記処理容器の外部に端子が位置するヒータと、前記処理容器の外部に設けられた、前記ヒータの前記端子と電気的に接続されるブスバーと、を有し、前記給電部は、前記処理容器の外部に設けられ、前記ブスバーと前記給電部とが着脱自在に接続され、前記ブスバーと前記給電部との接続位置が、前記炉殻の開口部近傍にあることを特徴としている。
また、別の観点による本発明の一態様は、熱処理装置であって、炉殻の内部において該炉殻に対して着脱自在に固定された処理室ユニットと、給電部とを備え、前記処理室ユニットは、ワークの熱処理が行われる処理容器と、前記処理容器の内部に設けられた断熱材と、前記処理容器の内部に発熱体が位置し、前記処理容器の外部に端子が位置するヒータと、前記処理容器の外部に設けられた、前記ヒータの前記端子と電気的に接続されるブスバーと、を有し、前記給電部は、前記処理容器の外部に設けられ、前記ブスバーと前記給電部とが着脱自在に接続され、前記炉殻の底面部内面に、前記処理室ユニットを搬送する搬送ローラーが設けられていることを特徴としている。

本発明に係る熱処理装置においては、処理容器、断熱材、ヒータが処理室ユニットとしてユニット化され、その処理室ユニットが炉殻に対して着脱自在に固定されていることから、処理室ユニットごと炉殻から取り出すことができる。すなわち、断熱材を交換するために炉殻から処理室ユニットを取り出すときにヒータを取り外す作業が不要となる。特に、本発明に係る熱処理装置においては、ヒータ端子が端子線を介してブスバーに接続されている。このため、ブスバーと、処理容器の外部に設けられた給電部との接続を解除するだけで、各ヒータ端子周りの配線処理を行うことなく、処理室ユニットを炉殻から取り出せる状態にすることができる。

本発明によれば、熱処理装置の断熱材やヒータ等の部品交換の作業時間を短縮し、装置の停止時間を短縮することができる。

本発明の一実施形態に係る熱処理装置の概略構成を示す、Ｙ方向に垂直な断面図である。熱処理装置の概略構成を示す、Ｘ方向に垂直な断面図である。本図では、図面を見やすくするために、ワークの図示と断面を示すハッチングを省略している。処理室ユニットのヒータ形状をＺ方向の上方から見た図である。Ｕ字状ヒータの折り返し部を支持するヒータ支持部材の拡大図である。熱処理装置の側面図である。本図では紙面手前側の炉殻を図示していない。図５中の矢印Ａから見た、処理容器に対する飛び出し防止部材の取付構造を示す図である。処理室ユニットの概略構成を示す斜視図である。ヒータ端子とブスバーの接続構造、およびブスバーと電極の接続構造を示す、Ｚ方向の上方から見た拡大図である。ヒータ端子とブスバーの接続構造を示す、Ｙ方向から見た拡大図である。ヒータの形状例を示す、熱処理装置のＸ方向に垂直な断面図である。図１０に示すヒータ形状の場合における、ブスバーの非設置側から見た熱処理装置の側面図である。他の実施形態に係る熱処理装置の側面図である。本図では紙面手前側の炉殻を図示していない。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

図１および図２に示すように、本実施形態における熱処理装置１は、炉殻１０の内部に、処理室ユニット２０を備えている。処理室ユニット２０は、ワークＷが収容されて熱処理が行われる処理容器３０と、処理容器３０の内面に固定された断熱材４０と、処理容器３０および断熱材４０を貫通してＹ方向に延びる複数のヒータ５０を有している。なお、本明細書における“Ｘ方向”とは炉殻１０の奥行き方向であり、“Ｙ方向”は炉殻１０の幅方向であり、“Ｚ方向”は炉殻１０の高さ方向である。各方向Ｘ～Ｚは互いに垂直である。

本実施形態の処理容器３０は直方体状に形成されている。処理容器３０のＸ方向両端の壁面部３０ａ、３０ｂ（以下、“側面部３０ａまたは側面部３０ｂ”）のうち、一方の側面部３０ｂには、ワークＷが通過する開口部３１が形成されている。処理容器３０の素材としては、例えばＳＵＳ３１０Ｓ、ＳＵＳ３０４、ＳＳ４００等の金属が用いられる。前述のように、ヒータ５０は、処理容器３０および断熱材４０を貫通していることから、処理容器３０の素材には、断熱材４０の貫通穴から逃げる熱への耐性を有することと、熱処理のための雰囲気ガスに影響されないことを考慮した金属材料を用いることが好ましい。なお、処理容器内で実施される熱処理は、例えば真空浸炭、浸炭浸窒および窒化などの熱処理であり、熱処理の温度域は５００～１１００℃である。また、熱処理を行う対象製品としては、例えば自動車用ギア等の自動車部品である。

炉殻１０のＸ方向両端の壁面部１０ａ、１０ｂ（以下、“側面部１０ａまたは側面部１０ｂ”）のうち、処理容器３０の側面部３０ａに対向する炉殻１０の側面部１０ａには、処理室ユニット２０が通過する開口部１１ａが形成されている。一方、処理容器３０の側面部３０ｂに対向する炉殻１０の側面部１０ｂには、ワークＷが通過する開口部１１ｂが形成されている。処理室ユニット２０は、炉殻１０に対して着脱自在に固定されており、炉殻１０の開口部１１ａを介して炉殻１０の外部または内部に搬送されるように構成されている。炉殻１０に対する処理室ユニット２０の固定方法は特に限定されず、処理容器３０が安定した姿勢で保持される固定方法であればよい。炉殻１０には、開口部１１ａを塞ぐ、開閉式の炉殻扉１２ａが設けられている。また、炉殻１０には、処理容器３０の開口部３１および炉殻１０の開口部１１ｂを塞ぐ、断熱材４０を備えた開閉式の炉殻扉１２ｂが設けられている。

処理容器３０に搬入されるワークＷは、処理容器３０に設けられた複数の支柱部材３２によって支持される。なお、ワークＷが例えば自動車用ギア等の部品である場合には、複数の部品が載せられたトレイやバスケット等が支柱部材３２によって支持されることで、間接的にワークＷが支持された状態となる。

断熱材４０の素材は、断熱効果を得ることができれば特に限定されず、例えば耐熱レンガ、セラミックボード、セラミックファイバー、真空断熱材、多孔質断熱材、カーボンボード、カーボンフェルト等が用いられる。また、素材の異なる断熱材が重ねて配置されていてもよい。処理容器３０で浸炭処理を行う場合においては、浸炭処理によって発生した処理容器３０内のススを定期的に空気燃焼させて除去する、いわゆるバーンアウトが実施されるため、断熱材４０は酸化しない素材であることが好ましい。断熱性能およびバーンアウトによる酸化の観点から、例えばアルミナ‐シリカ製ボードと、高性能断熱材であるロスリムボード（登録商標）が重なって配置されていてもよい。また、ヒータ５０が通過する断熱材４０の貫通穴は、ヒータ５０の熱膨張の影響を受けにくくするため、ヒータ５０の熱膨張が規制されないよう長穴形状にすることが好ましい。

本実施形態のヒータ５０は、支柱部材３２で支持されたワークＷを上方および下方から加熱できるよう処理容器３０のＺ方向上端の壁面部３０ｅ（以下、“天面部３０ｅ”）の近傍および底面部３０ｆの近傍に配置されている。図３に示すように本実施形態のヒータ５０は、Ｕ字形状のものである。処理容器３０で浸炭処理を行う場合においては、浸炭処理によって発生した処理容器３０内のススを定期的に空気燃焼させて除去する、いわゆるバーンアウトが実施されるため、ヒータ５０の発熱体５０ａは酸化しない素材であることが好ましい。処理容器３０の内部に位置する発熱体５０ａは例えばＳｉＣで形成される。

図２および図３に示すように、１つのヒータ５０のＹ方向における両端部のうち、一端部に相当する発熱体５０ａの折り返し部５０ｂと、他端部に相当する２本の発熱体５０ａのヒータ端子５０ｃは、処理容器３０のＹ方向両端の一対の壁面部である第１の壁面部３０ｃ（以下、“側面部３０ｃ”）および第２の壁面部３０ｄ（以下、“側面部３０ｄ”）にそれぞれ固定されたヒータ支持部材５１、５２によって支持されている。ヒータ支持部材５１は、処理容器３０の側面部３０ｃから処理容器３０の内方に向かって延びた形状の延伸部５１ａを有している。折り返し部５０ｂは、ヒータ支持部材５２の延伸部５１ａで支持されている。ヒータ支持部材５１、５２と処理容器３０とが例えばボルトで固定される際には、処理容器３０の熱膨張を考慮して隙間やガタツキを持たせて固定されることが好ましい。本実施形態においては、ヒータ支持部材５１、５２の、ヒータ５０との接触部が、ヒータ５０に対して線接触する形状となっている。ヒータ５０は、ヒータ支持部材５１、５２に載せられているだけの状態で支持されており、ヒータ支持部材５１、５２に対しては特段固定されていない。ヒータ５０の支持構造については特に限定されないが、本実施形態のように、ヒータ支持部材５１、５２にヒータ５０が載せられるだけの支持構造とすることで、ヒータ５０の熱膨張が規制されなくなり、ヒータ５０の熱膨張の影響を受けにくくすることができる。なお、ヒータ支持部材５１、５２は例えばアルミナ等の絶縁材で形成されている。

図４に示すように、本実施形態におけるヒータ支持部材５１の延伸部５１ａは、処理容器３０の側面部３０ｃから離れるほど、高さが低くなる形状を有している。すなわち、延伸部５１ａは、処理容器３０の側面部３０ｃから離れるほど、水平面に対して下方に角度θで傾斜した形状を有している。このようなヒータ支持部材５１によれば、ヒータ５０の熱膨張により、折り返し部５０ｂの位置が処理容器３０の側面部３０ｃ側に変動する際に、折り返し部５０ｂが傾斜した延伸部５１ａを上るように移動しなければならないため、折り返し部５０ｂの位置が変動しにくくなる。このため、ヒータ５０が熱膨張しても、ヒータ５０は断熱材４０に接触しにくくなり、ヒータ５０の変形や破損等を抑えることができる。また、処理容器で実施される熱処理が浸炭処理である場合、断熱材は数回の浸炭処理で、表面に煤が付着する。通電性の観点からは、ヒータ５０は、煤が付着した断熱材４０に接触することは好ましくない。このような観点からも、折り返し部５０ｂを支持するヒータ支持部材５１の延伸部５１ａは、処理容器３０の壁面部（本実施形態では側面部３０ｃ）から離れるほど、水平面に対して下方に傾斜した形状であることが好ましい。

図５および図６に示すように、本実施形態においては、ヒータ５０の飛び出しを防止する飛び出し防止部材５３が設けられている。飛び出し防止部材５３の形状は特に限定されないが、例えばアルミナ等の絶縁部材で形成されたパイプが採用される。飛び出し防止部材５３は、長手方向がＸ方向となる状態で処理容器３０に対して固定されている。飛び出し防止部材５３は、処理容器３０の天面部３０ｅ近傍に配置された複数のヒータ５０の各ヒータ端子５０ｃと同等の高さに設けられたものと、底面部３０ｆ近傍に配置された複数のヒータ５０の各ヒータ端子５０ｃと同等の高さに設けられたものがある。処理容器３０の側面部３０ｄには、飛び出し防止部材５３が取り付けられるためのプレート３３が設けられ、側面部３０ｄから突き出るようにして固定されている。プレート３３と処理容器３０との固定方法は特に限定されないが、例えば溶接により双方が固定される。プレート３３の先端部（処理容器３０側とは反対側の端部）には、Ｌ字ブラケット５４が例えばボルト締結により固定されている。Ｌ字ブラケット５４が有する２つの平面部のうち、一方の平面部には開口部５４ａが形成され、開口部５４ａがＸ方向を向いた状態で、Ｌ字ブラケット５４は固定されている。Ｌ字ブラケット５４の開口部５４ａには、飛び出し防止部材５３の長手方向の端部が挿入され、半円状の２つのスリーブ５５で飛び出し防止部材５３が挟み込まれた状態で各スリーブが互いに固定されている。プレート３３およびＬ字ブラケット５４は、飛び出し防止部材５３の長手方向の端部を支持するために、処理容器３０の側面部３０ｄの四隅に設けられている。

前述のように、Ｕ字状のヒータ５０の折り返し部５０ｂを支持するヒータ支持部材５１の延伸部５１ａが傾斜している場合には、折り返し部５０ｂが処理容器３０の側面部３０ｃ側に移動しにくくなる。一方、この場合にヒータ５０の熱膨張が生じると、側面部３０ｃから側面部３０ｄに向かって伸びやすくなり、ヒータ端子５０ｃの位置が側面部３０ｄの外方側に変動しやすくなる。この際に本実施形態のように飛び出し防止部材５３が設けられていると、ヒータ端子５０ｃの位置を規制することができるため、ヒータ５０を所望の位置で支持しやすくなる。このようにヒータ５０の位置がずれないようにすることで、ヒータ５０の有効発熱帯がずれることによる処理容器３０内の雰囲気の温度バラつきを抑えることができる。したがって、飛び出し防止部材５３が設けられる場合には、本実施形態のようにＵ字状のヒータ５０の折り返し部５０ｂを支持するヒータ支持部材５１も設けられることが好ましい。

図２に示すように、炉殻１０のＹ方向両端の壁面部１０ｃ、１０ｄ（以下、“側面部１０ｃまたは側面部１０ｄ”）のうちの一方の側面部１０ｃからは熱電対２が挿入されている。熱電対２は、処理容器３０を貫通し、熱電対２の先端部は処理容器３０内の断熱材４０のさらに内方に位置している。熱電対２が複数設けられる場合、例えば処理容器３０内の温度制御用の熱電対と、処理容器３０内の温度監視用の熱電対というように各熱電対を使い分けることができる。熱電対２としては、例えばアルミナ製保護管を用いたＫタイプ熱電対が採用され得る。

また、処理容器３０に挿入される部品としては、熱電対２の他に炭素濃度計などもある。ヒータ５０がＵ字状である場合、一方の壁面部（本実施形態では側面部３０ｄ）に形成される貫通穴が他方の壁面部に形成される貫通穴よりも多くなる。このことから、熱電対２や炭素濃度計等の処理容器３０に挿入されるセンサーのための貫通穴は、ヒータ端子５０ｃの突出側とは反対側の処理容器３０の壁面部（本実施形態では側面部３０ｃ）に設けられることが好ましい。

また、炉殻１０のＹ方向両端の一対の側面部１０ｃ、１０ｄからはガスインレット３（ガス供給管）が挿入されている。ガスインレット３は、処理容器３０を貫通し、ガスインレット３の先端部は処理容器３０内の断熱材４０のさらに内方に位置している。

図７および図５に示すように、本実施形態の処理室ユニット２０は、処理容器３０の外部にブスバー６０を有している。ブスバー６０は、処理容器３０のＹ方向両端の側面部３０ｃ、３０ｄのうち、ヒータ端子５０ｃが位置する側の側面部３０ｄに配置されている。図８にも示すように、ブスバー６０は、Ｘ方向に延びた形状を有している。また、ブスバー６０は、処理容器３０の開口部３１側と反対側の端部に、処理容器３０側に突出した板状の容器側固定部６１を有している。ブスバー６０の素材は導電性があるものであれば特に限定されないが、例えば銅製のものが用いられる。

一方、処理容器３０の側面部３０ｄには、例えばテフロン（登録商標）からなる絶縁部材３４が固定されている。絶縁部材３４は、処理容器３０の側面部３０ｄから外方側、すなわちブスバー６０側に延びるような形状を有し、ブスバー６０の板状の容器側固定部６１の底面に対して面接触可能な形状を有している。ブスバー６０と処理容器３０とは、ブスバー６０の容器側固定部６１が絶縁部材３４に載せられた状態で互いにボルト締結されることで固定されている。本実施形態のようにブスバー６０と処理容器３０とがボルトで固定される場合、ボルトが挿入される容器側固定部６１の貫通穴は、長穴であることが好ましい。これにより、処理容器３０の熱膨張に伴う絶縁部材３４の位置変動を吸収することができ、ブスバー６０の容器側固定部６１の変形や絶縁部材３４の変形等を抑えることができる。

本実施形態においては、ブスバー６０の容器側固定部６１と、処理容器３０に固定された絶縁部材３４とが、Ｘ方向に沿って間隔をおいて複数設けられており、上記と同様の方法により双方が互いに固定されている。なお、ブスバー６０の容器側固定部６１、および絶縁部材３４の数は特に限定されず、ブスバー６０のＸ方向の長さ等に応じて、ブスバー６０が安定した姿勢で処理容器３０に固定されるように適宜変更される。また、ブスバー６０の容器側固定部６１、および絶縁部材３４の形状も特に限定されない。さらに、処理容器３０に対するブスバー６０の固定方法もボルト締結に限定されない。ブスバー６０は、処理容器３０に対して電気的に接続されないように固定されていればよい。

図９にも示すように、処理容器３０の外部に位置するヒータ端子５０ｃには、端子線５６の一端が接続されており、端子線５６の他端は、ブスバー６０の容器側固定部６１に接続されている。すなわち、ヒータ端子５０ｃとブスバー６０とは、端子線５６を介して接続されている。本実施形態におけるブスバー６０は、天面部３０ｅ近傍に位置するヒータ端子５０ｃと、底面部３０ｆ近傍に位置するヒータ端子５０ｃとの間に配置されている。天面部３０ｅ近傍に位置するヒータ端子５０ｃに接続された端子線５６は、ブスバー６０の容器側固定部６１の上面に接続され、底面部３０ｆ近傍に位置するヒータ端子５０ｃに接続された端子線５６は、ブスバー６０の容器側固定部６１の下面に接続されている。ブスバー６０は、異なる高さで複数設けられているが、各ブスバー６０の各容器側固定部６１の位置は、各端子線５６に例えば揺れが生じたような場合でも各端子線５６が互いに接触しないように適宜設定されている。なお、端子線５６の素材は特に限定されないが、処理容器３０やヒータ５０の熱膨張の影響を受けにくくするという観点において、例えばフレキシブルな形状を有するアルミメッシュからなる帯状の端子線５６が用いられることが好ましい。また、端子線５６の表面は、絶縁スリーブ（例えば、ガラスクロス製）で覆われていることが好ましい。

ブスバー６０は、Ｘ方向における処理容器３０の開口部３１側の端部に、炉殻１０側に突出する板状の受電部６２（図８）を有している。一方、炉殻１０の、ブスバー６０に対向する側面部１０ｄには、給電部の一例である電極４が固定されている。電極４は外部電源（不図示）に接続されており、電極４の先端部は炉殻１０と処理容器３０との間に位置している。なお、電極４が設けられる位置は、処理容器３０の外部であれば特に限定されない。本実施形態においては、電極４の先端部がブスバー６０の受電部６２に対して面接触可能な形状を有しており、電極４とブスバー６０の受電部６２は面接触した状態でボルト締結されている。これにより、ブスバー６０と電極４とが固定されると共に、通電時にはヒータ端子５０ｃとブスバー６０と電極４とが電気的に接続されることになり、ヒータ５０が加熱される。本実施形態のように、ブスバー６０の受電部６２と電極４とがボルトで固定されている場合には、ボルトを緩めることで、ブスバー６０と電極４との接続状態を解除することができる。すなわち、ブスバー６０と電極４とは着脱自在に接続されている。なお、ブスバー６０の受電部６２と電極４の形状および固定方法は、ブスバー６０の受電部６２と、処理容器３０の外部に設けられた給電部とが着脱自在に接続されるような構成を実現することができれば、本実施形態で説明したものに限定されない。

本実施形態の熱処理装置１は以上のように構成されている。この熱処理装置１においては、処理容器３０、断熱材４０、およびヒータ５０が処理室ユニット２０としてユニット化されていることで、断熱材４０やヒータ５０等の部品交換時に、処理室ユニット２０ごと炉殻１０から取り出すことができる。具体的には次のようにして処理室ユニット２０が取り出される。

断熱材４０やヒータ５０等の部品交換時においては、まず炉殻扉１２ａを開放する。続いて、熱電対２やガスインレット３等の炉殻１０の外部から処理容器３０の内部に跨って固定されている部品を取り外す。また、各ブスバー６０の受電部６２と電極４との接続位置において、ボルトを緩め、各ブスバー６０の受電部６２と電極４との接続状態を解除する。これにより、炉殻１０の内部に設置されていた処理室ユニット２０が、炉殻１０に対して固定されていない状態となり、処理室ユニット２０そのものがＸ方向に沿って移動可能な状態となる。次に、処理室ユニット２０を炉殻１０の外部に搬出し、搬出された処理室ユニット２０の替わりに、新しい他の処理室ユニット２０を炉殻１０の内部に搬入する。その後、搬入された処理室ユニット２０のブスバー６０の受電部６２と電極４とのボルト締結作業や、熱電対２やガスインレット３等の部品の組み付け作業等を行う。これにより処理室ユニット２０の交換作業が完了し、熱処理装置１を再稼働させることが可能な状態となる。

このように、本実施形態の熱処理装置１においては、処理室ユニット２０を炉殻１０から搬出することで、断熱材４０やヒータ５０等の部品をまとめて取り外すことができる。特に、ヒータ端子５０ｃが端子線５６を介してブスバー６０に接続されているため、ブスバー６０と電極４との接続状態を解除するだけで、各ヒータ５０の配線を取り外すことなく、処理室ユニット２０を炉殻１０から搬出できる状態にすることができる。すなわち、断熱材４０やヒータ５０等の部品交換時において、各ヒータ端子５０ｃに接続される端子線５６を外すことなく、断熱材４０やヒータ５０等の部品を取り出すことができるため、部品交換作業を短時間で行うことが可能となる。その結果、熱処理装置１の停止時間を短縮することができ、生産性を向上させることができる。また、炉殻１０から処理室ユニット２０ごと取り出すことができるため、処理容器３０からのガス漏れを抑えるシール面を持つ部品（例えば、ヒータ５０や電極４など）の取り外しも不要となる。このため、シール面への傷つきや異物付着等が起こりやすい部品の交換数量が少なくなるため、メンテナンス時間を短縮することができる。なお、熱処理装置１を再稼働させてワークＷの熱処理を再開する一方で、搬出された処理室ユニット２０の部品交換等のメンテナンス作業を行う。ここで部品交換が完了して組み立てられた処理室ユニット２０は、次回の部品交換時において、再度炉殻１０内の処理室ユニット２０と交換される。

処理室ユニット２０の交換を容易に行うためには、図１および図２に示すように炉殻１０のＺ方向下端の壁面部１０ｆ（以下、“底面部１０ｆ”）の内面に、処理容器３０の底面部３０ｆの外面に接する、搬送ローラー１３が設けられていることが好ましい。搬送ローラー１３は、回転軸がＹ方向に平行であり、処理容器３０が安定して支持されるよう炉殻１０の底面部１０ｆ内面において適切な間隔で複数配置されている。このような搬送ローラー１３が設けられていることで、炉殻１０内における処理室ユニット２０の搬送をスムーズに行うことが可能となる。これにより、断熱材４０やヒータ５０等の部品交換時間をさらに短縮することができる。

また、ブスバー６０の受電部６２と電極４との接続位置は、本実施形態のように炉殻１０の開口部１１ａ近傍にあることが好ましい。これにより、処理室ユニット２０の交換時において、作業者が、ブスバー６０の受電部６２と電極４との接続状態を解除しやすくなる。また、新たな処理室ユニット２０の搬入時には、ブスバー６０の受電部６２と電極４との接続作業がしやすくなる。その結果、処理室ユニット２０の交換作業をより短時間で行うことができる。なお、ここでいう炉殻１０の開口部１１ａの“近傍”とは、作業者が炉殻１０の開口部１１ａから腕を伸ばすことにより、ブスバー６０と給電部（本実施形態では電極４）との接続位置に手が届き、かつブスバー６０と給電部との接続作業、および接続解除作業が可能となる範囲を指す。例えば、作業者が、ブスバー６０と給電部の接続位置に手が届き、接続解除作業を行うことができても、新たな処理室ユニット２０におけるブスバー６０と給電部との接続作業が困難である場合には、当該接続位置は炉殻１０の開口部１１ａの“近傍”には含まれない。また、“近傍”の範囲は、作業者の身長や腕の長さ等に応じて異なるが、例えば炉殻１０の開口部１１ａが設けられた壁面部（本実施形態では側面部１０ａ）の外面から、処理容器３０の奥行き方向（本実施形態ではＸ方向）に１．５ｍ以内の範囲である。

また、各ヒータ端子５０ｃの位置は、処理容器３０のＹ方向両端の側面部３０ｃ、３０ｄのうち、片側の側面部３０ｄに集約されていることが好ましい。これに伴い、ブスバー６０も片側に設置するだけでよいため、ブスバー６０と給電部の接続作業、および接続解除作業がしやすくなる。これに加え、ブスバー６０の設置位置を片側に集約することにより、処理室ユニット２０としての幅を短くすることができ、熱処理装置１の小型化を図ることができる。

本実施形態では、ヒータ５０をＵ字状のものとしたが、ヒータ５０は例えば折り返し部５０ｂがないストレート形状のものであってもよい。この場合、図１０に示すように、ヒータ端子５０ｃは、処理容器３０の側面部３０ｃおよび側面部３０ｄからそれぞれ突出した状態となる。このとき、図１１に示すように例えば側面部３０ｄから突出する２本のヒータ端子５０ｃを１セットとして、互いのヒータ端子５０ｃを端子線５６でそれぞれ接続することで、処理容器３０の片側の側面部３０ｄにブスバー６０を集約することができる。ただし、ヒータ５０がＵ字状のものである場合には、ヒータ５０の折り返し部５０ｂを処理容器３０内に配置することが可能となる。これにより、ヒータ５０がストレート形状である場合よりもさらに熱処理装置１を小型化することができる。また、熱処理装置１を小型化することができれば、例えば真空引きが必要となる熱処理を行う場合に、真空引きに必要な時間を短縮することができる。したがって、ヒータ５０はＵ字状のヒータであることが好ましい。

なお、本実施形態の熱処理装置１においては、処理容器３０をＹ方向に貫通するようにヒータ５０が設けられているが、例えば処理容器３０をＺ方向に貫通するようにヒータ５０が設けられていてもよい。例えば、処理容器３０の天面部３０ｅの外部にヒータ端子５０ｃが位置していても、ブスバー６０が処理容器３０の天面部３０ｅに配置され、処理容器３０の外部（例えば炉殻１０の天面部１０ｅ）に給電部が設けられていれば、前述のような処理室ユニット２０の交換を行うことは可能である。また、このような構成の熱処理装置１であっても、処理容器３０のＺ方向の片側にブスバー６０を集約することが好ましい。したがって、ブスバー６０と給電部との接続位置は、処理容器３０の、対向する一対の壁面部（図２に示す例では側面部３０ｃ、３０ｄ）のうち、同一の側の壁面部（図２に示す例では側面部３０ｄ）に配置されていることが好ましい。これにより、ブスバー６０と給電部との接続作業、および接続解除作業を容易に行うことができると共に、熱処理装置１の小型化を図ることができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到しうることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えばブスバー６０と端子線５６の接続位置は、図１２に示される位置であってもよい。すなわち、ブスバー６０と端子線５６の接続位置は、図５に示される位置に限定されず、適宜変更されるものである。また、ブスバー６０の本数は、使用するヒータ５０の本数や熱処理装置１の大きさ等に応じて、適切な配線処理がなされるよう適宜変更されるものである。

本発明は、加熱装置や浸炭処理装置等の各種熱処理に利用することができる。

１熱処理装置
２熱電対
３ガスインレット
４電極
１０炉殻
１０ａ炉殻の側面部
１０ｂ炉殻の側面部
１０ｃ炉殻の側面部
１０ｄ炉殻の側面部
１０ｅ炉殻の天面部
１０ｆ炉殻の底面部
１１ａ炉殻の開口部
１１ｂ炉殻の開口部
１２ａ炉殻扉
１２ｂ炉殻扉
１３搬送ローラー
２０処理室ユニット
３０処理容器
３０ａ処理容器の側面部
３０ｂ処理容器の側面部
３０ｃ処理容器の側面部
３０ｄ処理容器の側面部
３０ｅ処理容器の天面部
３０ｆ処理容器の底面部
３１処理容器の開口部
３２支柱部材
３３プレート
３４絶縁部材
４０断熱材
５０ヒータ
５０ａ発熱体
５０ｂ折り返し部
５０ｃヒータ端子
５１ヒータ支持部材
５１ａヒータ支持部材の延伸部
５２ヒータ支持部材
５３飛び出し防止部材
５４Ｌ字ブラケット
５４ａ開口部
５５スリーブ
５６端子線
６０ブスバー
６１容器側固定部
６２受電部
Ｗワーク

Claims

炉殻の内部において該炉殻に対して着脱自在に固定された処理室ユニットと、
給電部とを備え、
前記処理室ユニットは、
ワークの熱処理が行われる処理容器と、
前記処理容器の内部に設けられた断熱材と、
前記処理容器の内部に発熱体が位置し、前記処理容器の外部に端子が位置するヒータと、
前記処理容器の外部に設けられた、前記ヒータの前記端子と電気的に接続される複数のブスバーと、を有し、
前記給電部は、前記処理容器の外部に設けられ、
前記ヒータはＵ字状であり、
前記発熱体の折り返し部が前記処理容器の内部に位置し、
前記ブスバーと前記給電部とが着脱自在に接続され、
各ブスバーは、前記処理容器の、対向する一対の壁面部である第１の壁面部と、第２の壁面部のうち、第１の壁面部に配置されている、熱処理装置。
炉殻の内部において該炉殻に対して着脱自在に固定された処理室ユニットと、
給電部とを備え、
前記処理室ユニットは、
ワークの熱処理が行われる処理容器と、
前記処理容器の内部に設けられた断熱材と、
前記処理容器の内部に発熱体が位置し、前記処理容器の外部に端子が位置するヒータと、
前記処理容器の外部に設けられた、前記ヒータの前記端子と電気的に接続されるブスバーと、を有し、
前記給電部は、前記処理容器の外部に設けられ、
前記ブスバーと前記給電部とが着脱自在に接続され、
前記ブスバーと前記給電部との接続位置が、前記炉殻の開口部近傍にある、熱処理装置。
炉殻の内部において該炉殻に対して着脱自在に固定された処理室ユニットと、
給電部とを備え、
前記処理室ユニットは、
ワークの熱処理が行われる処理容器と、
前記処理容器の内部に設けられた断熱材と、
前記処理容器の内部に発熱体が位置し、前記処理容器の外部に端子が位置するヒータと、
前記処理容器の外部に設けられた、前記ヒータの前記端子と電気的に接続されるブスバーと、を有し、
前記給電部は、前記処理容器の外部に設けられ、
前記ブスバーと前記給電部とが着脱自在に接続され、
前記炉殻の底面部内面に、前記処理室ユニットを搬送する搬送ローラーが設けられている、熱処理装置。
前記処理室ユニットは、前記ブスバーを複数有し、
各ブスバーは、前記処理容器の、対向する一対の壁面部である第１の壁面部と、第２の壁面部のうち、第１の壁面部に配置されている、請求項２または３に記載の熱処理装置。
前記ヒータはＵ字状であり、
前記発熱体の折り返し部が前記処理容器の内部に位置している、請求項４に記載の熱処理装置。
前記処理容器に、前記ヒータを支持するヒータ支持部材が設けられ、
前記ヒータ支持部材は、前記処理容器の前記第２の壁面部から該処理容器の内方に向かって延びる、前記発熱体の前記折り返し部を支持する延伸部を有し、
前記延伸部は、前記処理容器の前記第２の壁面部から離れるほど、水平面に対して下方に傾斜している、請求項１または５に記載の熱処理装置。
前記処理容器の前記第１の壁面部に、前記ヒータの飛び出しを防止する飛び出し防止部材が設けられている、請求項１、５、６のいずれか一項に記載の熱処理装置。