特開 2024-97722 カーテンフレーム装置および熱処理設備

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024097722

(43)【公開日】2024-07-19

(54)【発明の名称】カーテンフレーム装置および熱処理設備

(51)【国際特許分類】

   F23Q 7/22 20060101AFI20240711BHJP

   F23N 5/00 20060101ALI20240711BHJP

【ＦＩ】

F23Q7/22 620A

F23Q7/22 E

F23Q7/22 620B

F23N5/00 D

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023001397

(22)【出願日】2023-01-07

(71)【出願人】

【識別番号】306039120

【氏名又は名称】ＤＯＷＡサーモテック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100101557

【弁理士】

【氏名又は名称】萩原 康司

(74)【代理人】

【識別番号】100096389

【弁理士】

【氏名又は名称】金本 哲男

(74)【代理人】

【識別番号】100167634

【弁理士】

【氏名又は名称】扇田 尚紀

(74)【代理人】

【識別番号】100187849

【弁理士】

【氏名又は名称】齊藤 隆史

(72)【発明者】

【氏名】畠中 北斗

(72)【発明者】

【氏名】藤田 一良

(72)【発明者】

【氏名】日高 巧智

【テーマコード（参考）】

3K003

【Ｆターム（参考）】

3K003EA08

3K003GA03

3K003HA04

(57)【要約】

【課題】パイロットバーナを使用せずにカーテンバーナの点火を行う。
【解決手段】熱処理設備の処理室の開口部を覆うカーテンフレームを形成するためのカーテンフレーム装置２０において、カーテンフレームを形成するカーテンバーナ３０と、発熱体４１を有する電気ヒータ４０と、を設け、カーテンバーナ３０は、内部に可燃ガスが流れるガス管３１と、ガス管３１に形成された可燃ガスを吐出する複数のガス吐出口３２と、を有し、発熱体４１をガス吐出口３２の上方に配置する。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

熱処理設備の処理室の開口部を覆うカーテンフレームを形成するためのカーテンフレーム装置であって、
前記カーテンフレームを形成するカーテンバーナと、
発熱体を有する電気ヒータと、を備え、
前記カーテンバーナは、
内部に可燃ガスが流れるガス管と、
前記ガス管に形成され、前記可燃ガスを吐出する複数のガス吐出口と、を有し、
前記発熱体は、前記ガス吐出口の上方に配置されていることを特徴とする、カーテンフレーム装置。

【請求項2】

前記電気ヒータは、前記発熱体の上面を覆うヒータカバーを有し、
前記ヒータカバーは、前記発熱体のリード線側端部から先端側端部に向かう方向に延びていて、
前記ヒータカバーの延伸方向に対して垂直な断面において、前記ヒータカバーの下面には、上方に向かって凹む凹部が設けられ、
前記ガス吐出口は、前記凹部の下方に位置していることを特徴とする、請求項１に記載のカーテンフレーム装置。

【請求項3】

前記凹部は、前記ヒータカバーの延伸方向に沿って連続して形成されていることを特徴とする、請求項２に記載のカーテンフレーム装置。

【請求項4】

前記凹部の下方に位置する前記ガス吐出口が複数存在することを特徴とする、請求項２または３に記載のカーテンフレーム装置。

【請求項5】

前記ヒータカバーの延伸方向に垂直な断面において、前記凹部の内面形状は、円弧状であることを特徴とする、請求項２または３に記載のカーテンフレーム装置。

【請求項6】

前記ヒータカバーは、該ヒータカバーの延伸方向に垂直な断面の形状が円弧状の部材であることを特徴とする、請求項２または３に記載のカーテンフレーム装置。

【請求項7】

鉛直方向から見たときの前記発熱体の延伸方向は、前記ガス管の管軸方向に対して垂直な方向であることを特徴とする、請求項１～３のいずれか一項に記載のカーテンフレーム装置。

【請求項8】

被処理品の熱処理を行う熱処理設備であって、
前記被処理品が通過する開口部を有した処理室と、
前記開口部の近傍に設けられた、請求項１～３のいずれか一項に記載のカーテンフレーム装置と、を備えていることを特徴とする、熱処理設備。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、カーテンフレーム装置および熱処理設備に関する。

【背景技術】

【0002】

自動車部品や他の機械部品等の表面硬化処理方法として、例えばガス浸炭処理が知られている。ガス浸炭処理は、浸炭室や焼入れ室等の処理室を備えたガス浸炭設備で行われ、被処理品は、所定の雰囲気で満たされた処理室内で加熱や浸炭、焼入れといった所定の熱処理が施される。例えば浸炭室においては、カーボンポテンシャルが所定の数値範囲内となるように制御された雰囲気下で被処理品の浸炭処理が行われる。

【0003】

ガス浸炭設備は、被処理品の熱処理中に処理室内が所定の雰囲気で保持されるように処理室の内部空間と外部空間とを隔てるための扉を備えている。この扉は、熱処理が完了した被処理品が処理室から搬出される際、または、次に熱処理が施される被処理品が処理室に搬入される際に開放される。

【0004】

ところで、上記の扉が開放された際には処理室への外気の流入や処理室内の雰囲気の流出が生じるが、ここで処理室内の雰囲気が大きく変化すると、被処理品の浸炭品質に影響を与える。例えば浸炭室内に外気が流入すると、外気中の酸素ガスが浸炭室内の浸炭性ガスと反応することによってカーボンポテンシャルが低下し、所望の浸炭品質を担保できない場合もある。このような問題は、ガス浸炭設備に限らず、処理室内を所定の雰囲気で満たして被処理品の熱処理を行う他の熱処理設備においても同様に生じ得る。

【0005】

このため、従来の熱処理設備においては、被処理品の搬出口または搬入口となる処理室の開口部付近にカーテンフレーム装置が設けられることが一般的である。カーテンフレーム装置は、帯状の炎（いわゆるカーテンフレーム）を発生させる装置であり、カーテンフレームで処理室の開口部を覆うことによって処理室への外気の流入や処理室内の雰囲気の流出を抑制することができる。例えば処理室内に流入し得る外気中の酸素ガスは、カーテンフレームによる燃焼反応によって消費されるため、処理室内の雰囲気変化を抑制することができる。

【0006】

カーテンフレーム装置に関する技術として、特許文献１には、雰囲気熱処理炉の出入口近傍に設けられたカーテンバーナと、そのカーテンバーナに点火するためのパイロットバーナ装置が開示されている。特許文献１に記載のパイロットバーナ装置は、一端に燃焼ガスとエアーの導入口を有し、かつ他端にパイロット炎の吹出し口を有する管状部材と、その管状部材内に設けた発熱部で構成されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２００４－０５３０５３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

特許文献１に記載されたカーテンバーナの点火構造においては、カーテンバーナとパイロットバーナの各々に可燃ガスを供給する必要がある。すなわち、カーテンフレームを形成するカーテンバーナの点火を行うためにのみ使用されるパイロットバーナにも可燃ガスを供給する必要があるため、ＣＯ₂排出量の削減の観点では改善の余地がある。

【0009】

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、パイロットバーナを使用せずにカーテンバーナの点火を行うことを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記課題を解決する本発明の態様を以下に例示する。
［１］熱処理設備の処理室の開口部を覆うカーテンフレームを形成するためのカーテンフレーム装置であって、
前記カーテンフレームを形成するカーテンバーナと、
発熱体を有する電気ヒータと、を備え、
前記カーテンバーナは、
内部に可燃ガスが流れるガス管と、
前記ガス管に形成され、前記可燃ガスを吐出する複数のガス吐出口と、を有し、
前記発熱体は、前記ガス吐出口の上方に配置されていることを特徴とする、カーテンフレーム装置。
［２］前記電気ヒータは、前記発熱体の上面を覆うヒータカバーを有し、
前記ヒータカバーは、前記発熱体のリード線側端部から先端側端部に向かう方向に延びていて、
前記ヒータカバーの延伸方向に対して垂直な断面において、前記ヒータカバーの下面には、上方に向かって凹む凹部が設けられ、
前記ガス吐出口は、前記凹部の下方に位置していることを特徴とする、［１］に記載のカーテンフレーム装置。
［３］前記凹部は、前記ヒータカバーの延伸方向に沿って連続して形成されていることを特徴とする、［２］に記載のカーテンフレーム装置。
［４］前記凹部の下方に位置する前記ガス吐出口が複数存在することを特徴とする、［２］または［３］に記載のカーテンフレーム装置。
［５］前記ヒータカバーの延伸方向に垂直な断面において、前記凹部の内面形状は、円弧状であることを特徴とする、［２］～［４］のいずれかに記載のカーテンフレーム装置。
［６］前記ヒータカバーは、該ヒータカバーの延伸方向に垂直な断面の形状が円弧状の部材であることを特徴とする、［２］～［５］のいずれかに記載のカーテンフレーム装置。
［７］鉛直方向から見たときの前記発熱体の延伸方向は、前記ガス管の管軸方向に対して垂直な方向であることを特徴とする、［１］～［６］のいずれかに記載のカーテンフレーム装置。
［８］被処理品の熱処理を行う熱処理設備であって、
前記被処理品が通過する開口部を有した処理室と、
前記開口部の近傍に設けられた、［１］～［７］のいずれかに記載のカーテンフレーム装置と、を備えていることを特徴とする、熱処理設備。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、パイロットバーナを使用せずにカーテンバーナの点火を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の実施形態に係るガス浸炭設備の一部構成を示す説明図である。

【図2】ガス浸炭設備が備える油槽を外側（被処理品の出側）から見た図である。

【図3】カーテンフレーム装置の概略構成を示す斜視図である。

【図4】カーテンバーナを鉛直方向上方から見た図である。

【図5】図４の拡大図である

【図6】電気ヒータの概略構成を示す説明図である。

【図7】カーテンフレーム装置をガス管の管軸方向から見た図である。

【図8】電気ヒータにヒータカバーを設けた形態を示す説明図である。

【図9】図８のＡ－Ａ断面を模式的に示した図である。

【図10】ヒータカバーを設けた場合の可燃ガスの流れを模式的に示した図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

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。また、図面中のＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向は互いに垂直な方向である。

【0014】

（ガス浸炭設備）
図１は、本実施形態に係るガス浸炭設備１の一部構成を示す説明図である。図１においては、ガス浸炭設備１が備える処理室の一例である浸炭室１０と、別の処理室の一例である油槽１１の周辺のみが図示されている。図２は、ガス浸炭設備１が備える油槽１１を外側（被処理品Ｗの出側）から見た図である。

【0015】

ガス浸炭設備１は、いわゆる連続処理式の浸炭設備であり、順次装入される熱処理対象の被処理品Ｗに対して連続的に浸炭焼入れ処理を行う。図１に示す例では、図１の左方から右方に向かって被処理品Ｗが搬送される。なお、ガス浸炭設備１は熱処理設備の一例であり、熱処理設備の種類は、処理室内を所定の雰囲気とした状態で熱処理を行う設備であれば特に限定されない。

【0016】

浸炭室１０は、側壁に被処理品Ｗが通過する開口部（以下“搬送口１０ａ”）を有している。浸炭室１０の外側には搬送口１０ａを覆う昇降式の扉１２が設けられており、扉１２の開放時には、浸炭室１０の搬送口１０ａを介して被処理品Ｗが浸炭室１０から油槽１１に搬送される。

【0017】

油槽１１は、浸炭室１０側とは反対側（Ｘ方向正側）の側壁に被処理品Ｗが通過する開口部（以下“搬出口１１ａ”）を有している。油槽１１の外側には搬出口１１ａを覆う昇降式の扉１３が設けられており、扉１３の開放時には、搬出口１１ａを介して被処理品Ｗが油槽１１から搬出される。

【0018】

ガス浸炭設備１で被処理品Ｗの浸炭処理を行う際には、扉１２および扉１３が閉じられ、各処理室内が所定の雰囲気で満たされる。例えば浸炭室１０内は、カーボンポテンシャルが所定の数値範囲内となるような浸炭雰囲気で満たされる。また、例えば油槽１１内は、被処理品Ｗが酸化しないように低酸素雰囲気で満たされる。

【0019】

なお、本実施形態においては、浸炭室１０と油槽１１が隣接して配置されているが、ガス浸炭設備１の構成は、本実施形態で説明する構成に限定されず、例えば浸炭室１０と油槽１１とが隣接しない構成であってもよい。この場合、浸炭室１０で浸炭処理が施された被処理品Ｗは、浸炭室１０から一度搬出され、浸炭室１０に対して間隔を空けて配置された油槽１１まで搬送されて、焼入れ処理が施される。

【0020】

ガス浸炭設備１は、油槽１１の出側にカーテンフレーム装置２０を備えている。カーテンフレーム装置２０の詳細な説明については後述するが、カーテンフレーム装置２０は、カーテンフレームを形成するカーテンバーナ３０を備えている。

【0021】

そのカーテンバーナ３０は、搬出口１１ａよりも下方に配置され、図２に示すように搬出口１１ａに正対する方向から見て、搬出口１１ａの幅方向（Ｙ方向）に延びた形状を有している。本実施形態に係るカーテンフレーム装置２０においては、カーテンバーナ３０から上方に向けて吐出された可燃ガスに対して、後述する電気ヒータで点火することによってカーテンフレームが形成される。

【0022】

なお、カーテンバーナ３０は、被処理品Ｗが通過する処理室の開口部を介した雰囲気の流入または流出を抑制するために設けられる。したがって、処理室内の雰囲気変化を抑制する観点では、カーテンバーナ３０は、油槽１１の搬出口１１ａ以外の他の開口部の近傍に設置されてもよい。例えばカーテンバーナ３０は、浸炭室１０の入側の開口部（図示せず）の近傍に設置されてもよい。

【0023】

（カーテンフレーム装置）
次に、図３～図５を参照しながら、本実施形態に係るカーテンフレーム装置２０について更に詳細に説明する。図３は、カーテンフレーム装置２０の概略構成を示す斜視図である。図４は、カーテンバーナ３０を鉛直方向上方から見た図である。図５は、図４の拡大図である。

【0024】

カーテンフレーム装置２０は、前述したカーテンフレームを形成するカーテンバーナ３０と、カーテンバーナ３０から吐出される可燃ガスに点火するための電気ヒータ４０を備えている。

【0025】

カーテンバーナ３０は、内部に可燃ガスが流れるガス管３１を有している。ガス管３１は、一方向に延びた直線状に形成され、ガス管３１には、可燃ガスを吐出する複数のガス吐出口３２が形成されている。ガス管３１は、延伸方向（換言すれば管軸方向）が油槽の搬出口の幅方向（Ｙ方向）に向いた状態、かつ、上記のガス吐出口３２が鉛直方向（Ｚ方向）の上方に向いた状態で固定されている。

【0026】

複数のガス吐出口３２は、ガス管３１の管軸方向（Ｙ方向）に平行な列をなすように直線上に並んで配置され、ガス吐出口３２の列は、２列形成されている。各々の列は、ガス管３１を上方から見た際にガス管３１の管軸Ｃ（図４）を間に挟んで配置され、管軸Ｃから各ガス吐出口３２までの距離はそれぞれ等しい。

【0027】

また、１つの列内で隣り合うガス吐出口３２の間隔は等間隔であるが、２列のうちの一方の列をなす各ガス吐出口３２は、他方の列をなす各ガス吐出口３２の配置に対して、各ガス吐出口３２の間隔の半ピッチ分、Ｙ方向にずれて配置されている。すなわち、複数のガス吐出口３２の配置は千鳥配置となっている。

【0028】

Ｙ方向において隣り合うガス吐出口３２の間隔Ｄ_Yは、例えば５～１５ｍｍである。また、Ｘ方向において隣り合うガス吐出口３２の列の間隔Ｄ_Xは、例えば５～２０ｍｍである。

【0029】

なお、ガス吐出口３２の配置は、カーテンフレームの形成が可能であれば特に限定されず、千鳥配置でなくてもよい。また例えば、ガス吐出口３２は、１列または３列以上配置されてもよいし、列状に配置されなくてもよい。

【0030】

ガス吐出口３２は、吐出する可燃ガスの流量に応じて適切な大きさが異なるため、ガス吐出口３２の大きさは、予め設定される所望のガス流量によって適宜設定されるが、例えば直径１～１０ｍｍ、好ましくは直径２～５ｍｍである。また、油槽の扉の開放時などのカーテンフレームを形成するタイミングにおいて、可燃ガスの吐出開始から吐出停止までのガスの総量は、例えば０．０５～０．５ｍ³である。

【0031】

上述したガス吐出口３２が形成されたガス管３１は、例えば可燃ガスを供給するガスボンベなどのガス供給源３３（図４）に接続され、ガス供給源３３から供給された可燃ガスは、ガス管３１のガス吐出口３２から吐出される。カーテンフレームの形成が可能であれば、可燃ガスの種類は特に限定されないが、例えば都市ガスやプロパンガス等の炭化水素系ガスが使用される。また、可燃ガスの温度は、例えば常温（２０～４０℃）である。

【0032】

次に、図３～図５に加えて図６及び図７を参照しながら、カーテンバーナ３０から吐出される可燃ガスへの点火を行うための電気ヒータ４０について説明する。図６は、電気ヒータ４０の概略構成を示す説明図である。図７は、カーテンフレーム装置２０をガス管３１の管軸方向から見た図である。

【0033】

電気ヒータ４０は、発熱体４１と、発熱体４１を支持する支持部４２と、発熱体４１に繋がるリード線４３を有している。

【0034】

発熱体４１は、例えば窒化ケイ素やアルミナなどのセラミックで形成され、通電によって少なくとも一部が赤熱する。本明細書においては、通電によって赤熱する部分を「発熱部４１ａ」と称す。発熱部４１ａの温度は、可燃ガスの着火温度以上であればよく、例えば１０００℃以上、好ましくは１１００℃以上、より好ましくは１１５０℃以上である。なお、本実施形態における発熱体４１は、一方向に沿って直線状に延びた形状を有しているが、発熱体４１の形状は特に限定されない。

【0035】

支持部４２は、例えばアルミナからなる筒状部材である。発熱体４１は、支持部４２の一端部で支持され、発熱体４１に繋がるリード線４３は、支持部４２の内方を通り当該支持部４２の他端から引き出されている。また、図３に示すように、支持部４２には、リード線４３の周囲を囲う防護カバー４４が取り付けられている。防護カバー４４は、例えばＳＵＳなどの耐熱素材からなり、カーテンフレームの熱からリード線４３を保護する機能を有する。

【0036】

以上で説明した電気ヒータ４０においては、発熱体４１がガス吐出口３２の上方に配置されている。このため、図４に示すように、ガス管３１を鉛直方向（Ｚ方向）の上方から発熱体４１を見た際には、発熱体４１の少なくとも一部とカーテンフレームの形成領域Ｒ（二点鎖線に囲まれる領域）とが重なっている。カーテンフレームの形成領域Ｒとは、ガス管３１を鉛直方向の上方から見た際の複数のガス吐出口３２を全て囲む方形の領域であって、かつ、方形を構成する４辺の各々の辺に少なくとも１つのガス吐出口３２が接する領域である。

【0037】

ガス吐出口３２の上方に発熱体４１が配置されていることによって、ガス吐出口３２から上方に向けて吐出された可燃ガスが発熱体４１の発熱部４１ａに接触する。換言すると、発熱体４１は、ガス吐出口３２の上方において、そのガス吐出口３２から吐出される可燃ガスに接触する位置に配置されている。そして、ガス吐出口３２から吐出された可燃ガスは、発熱体４１に接触することによって加熱される。

【0038】

なお、発熱体４１は、複数のガス吐出口３２のうちの全てのガス吐出口３２の上方に位置していなくてもよく、図４に示したように複数のガス吐出口３２のうちの一部のガス吐出口３２の上方に位置していればよい。図４のようなガス管３１の上面視において、発熱体４１に覆われるガス吐出口３２の数が少ないほど、カーテンフレームの形成が阻害され難くなり、油槽１１内の雰囲気遮断効果が高まる。

【0039】

本実施形態における発熱体４１は、図５に示すように発熱部４１ａがいずれのガス吐出口３２に対しても重ならないように発熱体４１が配置されている。なお、ガス管３１を鉛直方向上方から見た際に、発熱体４１の発熱部４１ａの中心Ｐ（図５）は、ガス管３１の管軸Ｃ上に位置していることが好ましい。これにより、ガス吐出口３２から吐出される可燃ガスが発熱部４１ａに接触し易くなる。

【0040】

発熱体４１は、図４に示したカーテンフレームの形成領域Ｒの中央部に配置されてもよいが、領域Ｒの端部（すなわちガス管３１の先端側の端部またはガス供給源３３側の端部）の近傍に配置されることが好ましい。これによって、油槽１１から搬出される被処理品Ｗから落下する焼入れ用の油が発熱体４１に付着し難くなり、発熱体４１の汚損を抑制できる。

【0041】

さらに、ガス管３１を鉛直方向上方から見た際に、発熱体４１の延伸方向（すなわち発熱体４１のリード線４３側から先端側に向かう方向）は、ガス管３１の管軸方向（Ｙ方向）に対して垂直な方向であることが好ましい。これにより、発熱体４１の延伸方向とガス管３１の管軸方向とが平行である場合と比較して、発熱体４１がカーテンフレームの炎に炙られる面積が小さくなり、発熱体４１の寿命低下を抑制できる。

【0042】

図７に示すように、ガス吐出口３２から発熱体４１までの高さＨは、５ｍｍ以上であることが好ましい。ガス吐出口３２から吐出する可燃ガスは、ガス吐出口３２から放射状に拡散するため、ガス吐出口３２から５ｍｍ以上間隔を空けて発熱体４１を配置することによって、ガス吐出口３２から吐出される可燃ガスが発熱体４１の発熱部４１ａに接触し易くなる。なお、高さＨの上限は、可燃ガスが接触可能な高さであれば特に限定されないが、例えば６０ｍｍ以下に設定される。

【0043】

以上、本実施形態に係るカーテンフレーム装置２０の概略構成について説明した。このカーテンフレーム装置２０は、油槽１１（図２）から被処理品Ｗが搬出される際に例えば以下のように動作する。

【0044】

まず、油槽１１の扉１３が開くタイミングの所定の時間前（例えば１０秒前）に、電気ヒータ４０がＯＮとなり、発熱体４１が通電する。これにより発熱体４１の発熱部４１ａが所定の温度（例えば１０００℃）まで加熱される。

【0045】

なお、通電中の電気ヒータ４０の電流値は常時監視されており、電流値の情報は図示しない制御部に送信される。そして、電気ヒータ４０の通電開始から所定の時間（例えば１０秒）が経過した後の電流値が設定電流値の±１５％の範囲外の状態が数秒間（例えば３秒間）維持された場合には、制御部において電気ヒータ４０の異常が発生したと判定され、警告信号が出力される。

【0046】

発熱体４１への通電によって発熱部４１ａが加熱された後、図７に示したガス管３１に可燃ガスが供給され、ガス管３１のガス吐出口３２から上方に向けて可燃ガスが吐出される。ここで吐出された可燃ガスは、発熱部４１ａに接触することで着火し、これによってカーテンフレームが形成される。

【0047】

その後、油槽１１の扉１３（図２）が開き、被処理品Ｗが油槽１１から搬出される。なお、扉１３が開いている間は、電気ヒータ４０は常時ＯＮ状態にある。被処理品Ｗが油槽１１から搬出された後、扉１３が閉じ、カーテンバーナ３０への可燃ガスの供給が停止される。これによってカーテンフレームが消失する。そして、可燃ガスの供給停止から所定の時間（例えば３０秒）が経過した後、電気ヒータ４０がＯＦＦとなり、発熱体４１への通電が停止する。

【0048】

以上で説明した本実施形態に係るカーテンフレーム装置２０においては、可燃ガスを吐出するガス吐出口３２の上方に電気ヒータ４０の発熱体４１が位置しているため、電気ヒータ４０でカーテンバーナ３０に点火することができる。すなわち、カーテンフレーム装置２０においては、カーテンバーナ３０に点火するためのパイロットバーナを使用せずにカーテンフレームを形成できる。これにより、パイロットバーナの使用によって発生するＣＯ₂の排出量を抑制することができる。

【0049】

また、カーテンバーナ３０に点火するためのパイロットバーナの設置が不要となることで、パイロットバーナに可燃ガスを供給する配管などの部品が不要となり、ガス浸炭設備１の構造を簡素化することも可能となる。

【0050】

（ヒータカバー）
次に、上述したカーテンフレーム装置２０のより好ましい形態について説明する。図８は、電気ヒータ４０にヒータカバー４５を設けた形態を示す説明図である。図９は、図８のＡ－Ａ断面を模式的に示した図である。これらの図に示すように、電気ヒータ４０にはヒータカバー４５を設けることが好ましい。

【0051】

ヒータカバー４５は、発熱体４１の上面を覆う部材であって、ガス吐出口３２から吐出される可燃ガスを発熱体４１の上方で一時的に受け止める機能を有する。このヒータカバー４５は、発熱体４１の延伸方向、すなわち発熱体４１のリード線４３側の端部から先端側の端部に向かう方向に沿って延びた板材である。ヒータカバー４５は、例えばＳＵＳなどの材料で形成される。

【0052】

図９に示すように、ヒータカバー４５の延伸方向（Ｘ方向）に垂直な断面の形状は円弧状であり、ヒータカバー４５は、円弧状の凹部４６が発熱体４１側に向くように配置されている。換言すると、ヒータカバー４５の下面には、上方に向かって凹む凹部４６が設けられている。

【0053】

凹部４６は、ヒータカバー４５の延伸方向（Ｘ方向）に沿って連続して形成されており、本実施形態においては、凹部４６はヒータカバー４５の全長に亘って延びている。前述のガス吐出口３２は、この凹部４６の下方に位置しており、カーテンフレーム装置２０を鉛直方向上方から見た際に、ヒータカバー４５は、発熱体４１と少なくとも１つのガス吐出口３２の上に重なっている。なお、発熱体４１からのヒータカバー４５の高さは、後述するヒータカバー４５の機能を担保できる範囲で適宜変更される。

【0054】

上記のようなヒータカバー４５を有するカーテンフレーム装置２０において、ガス吐出口３２から可燃ガスが吐出された際には、吐出された可燃ガスは図１０の矢印で例示する流れを形成する。具体的には、ガス吐出口３２から上方に向けて吐出された可燃ガスは、発熱体４１とヒータカバー４５との間隙を通過して凹部４６の内面４６ａに沿って流れ、その後、下方に向かって流れる。一方で、ガス吐出口３２から吐出される後続の可燃ガスは、発熱体４１とヒータカバー４５との間隙から上向きに流入し続ける。

【0055】

その結果、発熱体４１の上方とヒータカバー４５との間の空間で可燃ガスの循環と滞留が発生する。ここで循環と滞留が生じた可燃ガスは、発熱体４１の発熱部４１ａによって加熱され易くなる。これに加え、ヒータカバー４５自体も発熱部４１ａによって加熱されるため、ヒータカバー４５内で滞留する可燃ガスは、昇温したヒータカバー４５によって冷却され難くなる。これによって、ヒータカバー４５を設けない場合と比較して可燃ガスが着火温度まで上昇し易くなる。すなわち、ヒータカバー４５を有するカーテンフレーム装置２０によれば、カーテンバーナ３０への点火が容易となる。

【0056】

この効果を高める観点では、ヒータカバー４５で複数のガス吐出口３２を覆い、複数のガス吐出口３２が凹部４６の下方に位置することが好ましい。これにより、発熱体４１とヒータカバー４５との間の空間に流入する可燃ガスの流量が増加し、可燃ガスの循環と滞留が生じ易くなる。これによって可燃ガスを着火させ易くすることができる。

【0057】

なお、可燃ガスの循環と滞留を発生させる効果を得る観点では、凹部４６がヒータカバー４５の延伸方向に沿って連続してなくてもよい。例えばヒータカバー４５の下面の１点に凹部４６として窪みが形成されている場合であっても、その凹部４６が発熱体４１の発熱部４１ａの上方に位置するように電気ヒータ４０を設置すれば、凹部４６内における可燃ガスの循環と滞留を生じさせることができる。

【0058】

ただし、カーテンフレーム装置２０においては、凹部４６がヒータカバー４５の延伸方向（Ｘ方向）に延びた形状であることが好ましい。これにより、電気ヒータ４０を設置する際に、ガス吐出口３２に対する凹部４６の位置調節を厳格に行わなくても、ガス吐出口３２からの可燃ガスを凹部４６で受け止めることができる。この効果を高める観点においては、凹部４６は、ヒータカバー４５の全長、すなわちリード線４３側の端部から先端側の端部に亘って延びていることが好ましい。

【0059】

また、下方が開口した凹部４６がヒータカバー４５の延伸方向に連続して形成されていることによって、凹部４６で反射した発熱部４１ａの赤色光をカーテンバーナ３０のガス管３１に投射することができる。このため、発熱部４１ａの反射光がガス管３１の表面に映し出されるか否かを確認することによって、電気ヒータ４０の異常を検知することが可能となる。

【0060】

なお、凹部４６の内面４６ａの形状は、円弧状でなくてもよいが、ヒータカバー４５で受け止める可燃ガスに不規則な流れが発生し難くするためには、角部のない円弧状であることが好ましい。

【0061】

凹部４６の内面４６ａの形状が円弧状である場合、凹部４６内に可燃ガスが流入して可燃ガスの循環と滞留が発生する限りは、円弧の中心角は特に限定されない。ただし、可燃ガスの循環と滞留を発生し易くする観点では、円弧の中心角は例えば１７０～１９０度に設定される。

【0062】

また、上述したヒータカバー４５は、被処理品Ｗから落下する焼入れ用油が発熱体４１に付着することを抑制するという効果も奏する。この効果を高める観点では、ヒータカバー４５の延伸方向（Ｘ方向）の長さは、発熱体４１の延伸方向長さよりも長いことが好ましい。

【0063】

また、被処理品Ｗから落下した油がヒータカバー４５の上面に滞留しないようにする観点では、ヒータカバー４５の上面形状は、円弧状であることが好ましいが、円弧状に限定されない。

【0064】

したがって、ヒータカバー４５の形状は、本実施形態で説明した形状に限定されない。ただし、上述した可燃ガスの循環と滞留を促進する効果と、ヒータカバー上面への油の滞留を抑制する効果を高める観点では、ヒータカバー４５の断面形状が円弧状であることが好ましい。

【0065】

以上、本発明の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。

【0066】

例えば、上記実施形態の構成要件は任意に組み合わせることができる。当該任意の組み合せからは、組み合わせにかかるそれぞれの構成要件についての作用及び効果が当然に得られるとともに、本明細書の記載から当業者には明らかな他の作用及び他の効果が得られる。

【0067】

また、本明細書に記載された効果は、あくまで説明的または例示的なものであって限定的ではない。つまり、本開示に係る技術は、上記の効果とともに、又は、上記の効果に代えて、本明細書の記載から当業者には明らかな他の効果を奏しうる。

【実施例0068】

図８および図９に示したカーテンフレーム装置を用い、図１に示したガス浸炭設備にて点火試験を実施した。カーテンフレーム装置が備えるカーテンバーナ及び電気ヒータの仕様は以下の通りである。
（１）カーテンバーナ
ガス吐出口の数：１９５個
ガス吐出口の大きさ：直径３．２ｍｍ
ガス吐出口の配置：千鳥配置
間隔Ｄ_X：１２ｍｍ
間隔Ｄ_Y：１０ｍｍ
可燃ガスの種類：都市ガスと空気の混合ガス
可燃ガスの温度：常温
可燃ガスの供給流量：０．００７ｍ³／ｓ
（２）電気ヒータ
発熱体：京セラ株式会社製 窒化珪素ヒータ（品番：SN362）
ヒータカバーの材料：ＳＵＳ
ヒータカバーの断面形状：円弧状

【0069】

点火試験は、以下の工程（ａ）～（ｆ）で実施された。
（ａ）油槽の扉を開けるタイミングの１０秒前から電気ヒータをＯＮとし、発熱体に通電させる。
（ｂ）カーテンバーナのガス管に可燃ガスを供給し、可燃ガスが着火するか確認する。
（ｃ）可燃ガスが着火し、カーテンフレームの形成が確認できた後、油槽の扉を開く。
（ｄ）油槽の扉を開いてから１０秒後に油槽の扉を閉じる。
（ｅ）油槽の扉を閉じたら可燃ガスの供給を停止する。
（ｆ）可燃ガスの供給を停止してから３０秒後に電気ヒータをＯＦＦとする。

【0070】

以上の点火試験を２０回以上繰り返した結果、全ての試験でカーテンフレームが形成された。すなわち、本実施例に係るカーテンフレーム装置においては、電気ヒータを用いたカーテンバーナの間欠点火が可能となり、従前のパイロットバーナを用いた点火構造と比較してＣＯ₂排出量を削減することができる。

【産業上の利用可能性】

【0071】

本発明は、例えばガス浸炭設備に適用することができる。

【符号の説明】

【0072】

１ ガス浸炭設備
１０ 浸炭室
１０ａ 搬送口
１１ 油槽
１１ａ 搬出口
１２ 扉
１３ 扉
２０ カーテンフレーム装置
３０ カーテンバーナ
３１ ガス管
３２ ガス吐出口
３３ ガス供給源
４０ 電気ヒータ
４１ 発熱体
４１ａ 発熱部
４２ 支持部
４３ リード線
４４ 防護カバー
４５ ヒータカバー
４６ 凹部
４６ａ 凹部の内面
Ｃ ガス管の管軸
Ｄ_X Ｘ方向で隣り合うガス吐出口の列の間隔
Ｄ_Y Ｙ方向で隣り合うガス吐出口の間隔
Ｈ ガス吐出口からの発熱体の高さ
Ｐ 発熱部の中心
Ｒ カーテンフレームの形成領域
Ｗ 被処理品

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】