JPH06257945A - 熱処理炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】安定・円滑運転と設備経済・運転経済の双方を
満足できるようにする。 【構成】循環ファン１１の翼１２が、形状記憶合金を利
用して加熱ガス温度が変態温度に達しない場合には風量
を設定値より減少させる翼角度を有する形態となりかつ
変態温度に達した後は風量が設定値となるような翼角度
を有する形態となるように形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、炉体内ガス温度が上
昇，下降される熱処理炉（例えば乾燥炉）に関する。

【０００２】

【従来の技術】図４は従来の乾燥炉の概略構成を示す
図、図５は風量と軸動力との関係を示す図である。例え
ば、乾燥炉は、図４に示す如く、炉体１内に複数のゾー
ンが形成されるとともに、各ゾーンごとに熱風循環用の
ファン１１とバーナ１９とを有する熱風循環装置１０が
設けられ、循環ファン１１によって炉体１内から吸引し
た熱風（加熱ガス）をバーナ１９で加熱して再び炉体１
内に循環供給し、ワーク（例えば自動車車体）Ｗが搬送
される炉体１内の雰囲気を所定の焼付温度（１５０〜２
２０℃）に維持するようにしている。なお、循環ファン
１１は、図示しないモータで回転駆動される構成とされ
ている。

【０００３】ここに、循環ファン１１の容量は、炉体１
内のガス（空気）温度を熱処理品質保証に好適な例えば
１８０℃の設定温度に均一維持するに十分な風量を得る
ものとして選定されている。

【０００４】上記乾燥炉でワーク乾燥作業を行うに当た
っては、まず熱風循環装置１０が駆動されて炉体１内の
空気温度が常温（例えば２０〜３０℃）より設定温度
（例えば１８０℃）まで上昇される。次に、その状態
で、ワークＷが炉体１内を所定時間かけて搬送される。
その結果、ワークＷの塗膜は加熱されて反応硬化され
る。

【０００５】このように、乾燥炉では、常温より所定温
度まで上昇させる昇温工程が必要となるため、前記モー
タの容量は常温において前記風量を得るに必要とする循
環ファン１１の軸動力を出力可能なものと選定されてい
るのが一般的である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記乾燥炉
では、図５に示す如く、昇温工程において風量Ｑは一定
であるが、軸動力ＳＫＷは炉体１内の空気温度の上昇と
ともに減少している。すなわち、循環ファン１１は、モ
ータにより回転数一定のもとに一定の風量を保持しなが
らも、炉体１内の空気密度が温度の上昇とともに小さく
なることに伴い実質的軸動力ＳＫＷが減少することがわ
かる。つまり、従来は昇温工程における円滑運転の観点
から、図５に示す領域Ａｏ内の軸動力ＳＫＷを出力する
に十分な容量のモータが選定されていたからである。

【０００７】したがって、設定温度Ｔｓ（＝１８０℃）
における循環ファン１１の実質的軸動力ＳＫＷに対応す
る容量のモータを選定採決できるなら、モータや動力盤
等の小型小容量化はもとより消費電力軽減を図ることが
できるといえる。換言すれば、従来構造では過大設備と
無用電力を消費していたといわざるを得ない。

【０００８】だからといって、モータを設定温度Ｔｓに
おける循環ファン１１の実質的軸動力ＳＫＷを出力する
ものと選定したのでは、図５から明らかの通り、昇温工
程におけるモータの過負荷は回避することができず、安
全運転が阻害されるばかりかモータ焼損という事態を招
来するので、却って生産能力を低下させることになる。
しかも、昇温工程は比較的長時間を必要とすることか
ら、一時的過負荷で通過させようとする運転は不可能で
ある。

【０００９】本発明の目的は、上記事情に鑑み、安定・
円滑運転と設備経済・運転経済との双方を満足できる熱
処理炉を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、炉体内雰囲気
温度が上昇するとガス密度は減少することを当然の前提
とし、かつ循環ファンの風量は設定温度において炉体内
ガス温度を均一化するために選定されるものであって昇
温過程中においては風量は規定風量よりも小さくてもよ
いことに着目し、設定温度近傍に達するまで風量を絞る
ことを容認して循環ファンの実質的軸動力を常温時と設
定温度時において一定とするようにして、前記目的を達
成するものである。

【００１１】すなわち、請求項１に係る熱処理炉は、炉
体内に加熱ガスをモータにより回転駆動される循環ファ
ンにより循環しつつワークの熱処理を行うように構成さ
れた熱処理炉において、前記循環ファンの翼が、形状記
憶合金を利用して加熱ガスの設定温度に対応する変態温
度に達しない場合には風量を設定値より減少させる翼角
度を有する形態となりかつ該変態温度に達した後は風量
が設定値となるような翼角度を有する形態となるように
形成されていることを特徴とする。

【００１２】請求項２に係る熱処理炉は、炉体内に加熱
ガスをモータにより回転駆動される循環ファンにより循
環しつつワークの熱処理を行うように構成された熱処理
炉において、前記循環ファンに風量調整部材を設け、該
風量調整部材が形状記憶合金を利用して加熱ガスの設定
温度に対応する変態温度に達しない場合には風量を設定
値より絞るような形態となりかつ該変態温度に達した後
は風量が設定値となるような形態となるように形成され
ていることを特徴とする。

【００１３】

【作用】上記構成による請求項１の発明では、循環ファ
ンの翼は形状記憶合金により加熱ガスの設定温度に対応
する変態温度に達しない場合には風量を設定値より減少
させる翼角度を有する形態となる。そして、変態温度に
達した後は風量が設定値となるような翼角度を有する形
態となる。ここで、変態温度を設定温度に近い高温（理
想的には設定温度）に設定することにより、ガス密度が
大きい低温時においてもモータが過負荷となることがな
い。よって、モータ等を小型化できる。なお、変態温度
に達するまでの低温時には循環ファンの風量は小さいが
問題はなく、変態温度に達した後の高温時（設定温度
時）には規定風量となるので炉体内ガス温度を均一に維
持できる。

【００１４】また、上記構成による請求項２の発明で
は、循環ファンに設けられた風量調整部材（例えば吸込
みダンパ，吐出しダンパ）は形状記憶合金によりガス温
度が変態温度に達しない場合には風量を設定値より減少
させる形態となる。そして、変態温度に達した以後は風
量が設定値となるような形態となる。これにより、上記
請求項１の発明と同様の効果を奏するとともに、風量調
整部材は翼と異なり回転しないので格別の構造強度を必
要とせず容易に製作することができる。またコスト高と
ならない。

【００１５】

【実施例】本発明の実施例を図面を参照して説明する。 （第１実施例）図１は本乾燥炉に使用される循環ファン
を示す図、図２は循環ファンの内部構成を示す図であ
る。本実施例に係る乾燥炉は、従来と同様に炉体（１）
および熱風循環装置（１０）を含み構成されており、循
環ファン１１の翼１２の翼角度を形状記憶合金を利用し
て温度に応じて変化させることにより当該ファン１１の
常温（２０〜３０℃）時における軸動力ＳＫＷと設定温
度（本実施例では１８０℃）に達した後の軸動力ＳＫＷ
とが同等となるように形成されている。なお、従来例
（図４）と共通する構成要素については同一の符号を付
し、その説明を省略もしくは簡略化する。

【００１６】ここで、循環ファン１１の容量は、炉体１
内のガス（空気）温度を設定温度に均一維持するために
必要十分な風量を得ることができるものと選定されてい
る。この実施例では、循環ファン１１は軸流ファンによ
り形成され、設定温度を１８０℃として、そのときの風
量は１０００ｍ³ ／ｍｉｎとされている。この場合（定
格）の軸動力は１１ＫＷである。また、循環ファン１１
の翼１２は、形状記憶合金を利用してガスの設定温度
（１８０℃）に対応する変態温度に達しない場合には風
量を設定値（１０００ｍ³ ／ｍｉｎ）より減少させる翼
角度を有する形態となりかつ変態温度に達した後は風量
が設定値（１０００ｍ³ ／ｍｉｎ）となるような翼角度
を有する形態となるように形成されている。変態温度
は、設定温度に近い高温（理想的には設定温度）に選定
されるが、１００℃以上では循環ファン１１の軸動力Ｓ
ＫＷはあまり変動しないことを考慮して本実施例では１
００℃としている。

【００１７】本実施例では、循環ファン１１の翼１２
は、図２に示す如くハブ１３に矢印方向に回動可能に設
けられており、カム機構１４（カムフォロワ１４ａ，カ
ム１４ｂ）により回動される構成とされている。しかし
て、本循環ファン１１は、カム機構１４のカム１４ｂを
回動させるコイルスプリング１５を変態温度が１００℃
の２方向性形状記憶合金バネより形成している。したが
って、コイルスプリング１５は変態温度（１００℃）を
境にして伸縮し、その結果翼１２角度は風量を設定値よ
り減少させる角度より風量が設定値と同等となる角度に
変化する。なお、ハブ１３は主軸１６を介して軸受部２
６に回転可能に設けられている。この主軸１６は、図示
しないモータによってベルト伝動機構２７を介して回転
駆動される。

【００１８】また、循環ファン１１を回転駆動するモー
タは、上記循環ファン１１の定格軸動力（１１ＫＷ）を
出力可能な汎用モータから選ばれている。因に、常温２
０℃の場合において、循環ファン１１で定格風量１００
０ｍ³ ／ｍｉｎ）を得るには軸動力１５ＫＷを必要とす
る。

【００１９】次に、作用について説明する。循環ファン
１１の翼１２は形状記憶合金製のコイルスプリング１５
により変態温度（１００℃）に達しない低温時には風量
を設定値（１０００ｍ³ ／ｍｉｎ）より減少させる翼角
度を有する形態となる。そして、変態温度に達した後の
高温域においては風量が設定値となるような翼角度を有
する形態となる。これにより、ガス密度が大きい低温時
においてもモータが過負荷となることがない。よって、
モータや動力盤等を小型化できる。なお、低温時には循
環ファン１１の風量は小さいが問題はなく、高温（設定
温度）時には規定風量となるので炉体内ガス温度を均一
維持できる。

【００２０】しかして、この実施例によれば、循環ファ
ン１１の翼１２が、形状記憶合金を利用して変態温度に
達しない場合には風量を設定値より減少させる翼角度を
有する形態となりかつ変態温度に達した後は風量が設定
値となるような翼角度を有する形態となるように形成さ
れているので、炉体１内のガス密度が大きい低温時にお
いてもモータが過負荷となることなく、かつ熱処理工程
も最小的必要十分な軸動力で循環ファン１１を回転駆動
することができる。その結果、安定・円滑運転と設備経
済・運転経済との双方を満足できる。

【００２１】（第２実施例）この第２実施例に係る乾燥
炉は、図３に示す如く、循環ファン１１に風量調整部材
（吸込みダンパ１７）を設け、風量調整部材（１７）が
形状記憶合金を利用してガス温度が変態温度（１００
℃）に達しない場合には風量を設定値（１０００ｍ³ ／
ｍｉｎ）より絞るような形態となりかつ変態温度（１０
０℃）に達した後は風量が設定値となるような形態とな
るように形成されている。

【００２２】具体的には、吸込みダンパ１７は、循環フ
ァン１１の本体ケース１１ａの吸込み部に支軸１８を中
心として回動可能に設けられている。吸込みダンパ１７
の図３中右端部には、作動軸部材３１が回動可能に連結
されている。作動軸部材３１の上部には鍔部３２が形成
されており、鍔部３２と本体ケース１１ａとの間にはコ
イルスプリング３５が介装されている。コイルスプリン
グ３５は、変態温度が１００℃の２方向性形状記憶合金
より形成されている。したがって、コイルスプリング３
５は、変態温度（１００℃）を境として伸縮し、その結
果風量が設定値（１０００ｍ³ ／ｍｉｎ）より絞られた
状態から絞りが解除された状態に変化する。

【００２３】なお、風量調整部材を、吐出しダンパやサ
クションベーン等（図示省略）から構成してもよい。

【００２４】かかる構成により、第１実施例と同様に、
ガス密度が大きい低温時においてもモータが過負荷とな
ることはない。また、設定温度（１８０℃）に達した後
は規定風量となるので問題はない。また、風量調整部材
（１７）は、翼１２と異なり回転することはないので、
形状記憶合金の構造強度を格別問題とすることなく製作
することができ、この点からも設備経済上有利である。

【００２５】なお、本発明を乾燥炉以外の熱処理炉に適
用することも勿論可能である。また、上記第１，第２実
施例においては、循環ファン１１を軸流ファンより形成
したが、他の型式のファン（例えばシロッコファン）よ
り形成してもよい。

【００２６】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、循環ファンの
翼が、形状記憶合金を利用して加熱ガスの設定温度に対
応する変態温度に達しない場合には風量を設定値より減
少させる翼角度を有する形態となりかつ変態温度に達し
た後は風量が設定値となるような翼角度を有する形態と
なるように形成されているので、安定・円滑運転と設備
経済・運転経済との双方を満足できる。

【００２７】請求項２の発明によれば、循環ファンに風
量調整部材を設け、この風量調整部材が形状記憶合金を
利用して加熱ガスの設定温度に対応する変態温度に達し
ない場合には風量を設定値より絞るような形態となりか
つ変態温度に達した後は風量が設定値となるような形態
となるように形成したので、請求項１の発明と同様な効
果を奏するとともに、風量調整部材は翼と異なり変態温
度時を除いては静止状態を保持するので、形状記憶合金
の構造強度を格別問題とすることなく製作できる。これ
により、一段と設備経済上有利となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の要部である循環ファンを
説明するための図である。

【図２】同じく、循環ファンの内部構成を示す図であ
る。

【図３】本発明の第２実施例の要部である循環ファンを
説明するための図である。

【図４】従来の乾燥炉の概略構成を示す図である。

【図５】従来の乾燥炉の循環ファンの風量と軸動力との
関係を説明するための図である。

【符号の説明】

１ 炉体 １１ 循環ファン １２ 循環ファンの翼 １７ 吸込みダンパ（風量調整部材）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 炉体内に加熱ガスをモータにより回転駆
   動される循環ファンにより循環しつつワークの熱処理を
   行うように構成された熱処理炉において、 前記循環ファンの翼が、形状記憶合金を利用して加熱ガ
   スの設定温度に対応する変態温度に達しない場合には風
   量を設定値より減少させる翼角度を有する形態となりか
   つ該変態温度に達した後は風量が設定値となるような翼
   角度を有する形態となるように形成されていることを特
   徴とする熱処理炉。
2. 【請求項２】 炉体内に加熱ガスをモータにより回転駆
   動される循環ファンにより循環しつつワークの熱処理を
   行うように構成された熱処理炉において、 前記循環ファンに風量調整部材を設け、該風量調整部材
   が形状記憶合金を利用して加熱ガスの設定温度に対応す
   る変態温度に達しない場合には風量を設定値より絞るよ
   うな形態となりかつ該変態温度に達した後は風量が設定
   値となるような形態となるように形成されていることを
   特徴とする熱処理炉。