特許 7381002 熱処理システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-11-07

(45)【発行日】2023-11-15

(54)【発明の名称】熱処理システム

(51)【国際特許分類】

   F27B 9/02 20060101AFI20231108BHJP

   C21D 1/00 20060101ALI20231108BHJP

   F27B 9/40 20060101ALI20231108BHJP

   F27B 9/36 20060101ALI20231108BHJP

   F27D 9/00 20060101ALI20231108BHJP

【ＦＩ】

F27B9/02

C21D1/00 112L

F27B9/40

F27B9/36

F27D9/00

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2019075784

(22)【出願日】2019-04-11

(65)【公開番号】P2020173069

(43)【公開日】2020-10-22

【審査請求日】2022-03-29

(73)【特許権者】

【識別番号】000213297

【氏名又は名称】中部電力株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】598148913

【氏名又は名称】株式会社エコム

(74)【代理人】

【識別番号】110000394

【氏名又は名称】弁理士法人岡田国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】棚橋 尚貴

(72)【発明者】

【氏名】菅原 基

(72)【発明者】

【氏名】高橋 義一

【審査官】村岡 一磨

(56)【参考文献】

【文献】特開２００８－１４５０５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－１１９０７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－２４９２４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－１５５３１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平０２－０１４３５０（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開昭６２－１６７８１４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２７Ｂ ９／００－９／４０

Ｃ２１Ｄ １／００

Ｆ２７Ｄ ９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

被熱処理物に対する一連の熱処理を、複数の熱処理ステップに分割し、各熱処理ステップにおける熱処理機能のうち被熱処理物を冷却する冷却機能を除くいずれもが実行可能に構成された汎用の加熱炉ユニットを複数設け、
該加熱炉ユニットを、特定の被熱処理物に対する一連の熱処理を行うために必要な複数の熱処理ステップに対応させてそれぞれ配置して互いに連結して構成され、
前記各加熱炉ユニットを各熱処理ステップに応じた熱処理機能を実現できるように作動させ、全体として前記特定の被熱処理物に対する熱処理を実現させる制御装置と、
前記各加熱炉ユニットのうち最初に行われる熱処理に対応する前記加熱炉ユニットに被熱処理物を搬入し、最後に行われる熱処理に対応する前記加熱炉ユニットから被熱処理物を搬出し、最初と最後の間の熱処理に対応する加熱炉ユニットに対しては、先に行われる熱処理に対応する前記加熱炉ユニットから次に行われる熱処理に対応する前記加熱炉ユニットに被熱処理物を順次搬送する搬送機と
を備え、
前記制御装置は、各加熱炉ユニットにおける各熱処理が完了するタイミングで、前記搬送機を制御して、熱処理が完了した被熱処理物を前記加熱炉ユニットから搬出し、これから熱処理を行う被熱処理物を前記加熱炉ユニットに搬入する
熱処理システム。

【請求項2】

請求項１において、
被熱処理物に対する一連の熱処理を行うために必要な熱処理機能の一つとして、被熱処理物を冷却する冷却ユニットを備え、
前記特定の被熱処理物に対する熱処理を行うために必要な熱処理ステップのうち、被熱処理物を冷却する熱処理ステップに対応させて前記冷却ユニットを配置して前記加熱炉ユニットに連結して成る
熱処理システム。

【請求項3】

請求項１において、
前記加熱炉ユニットは、前記搬送機による前記加熱炉ユニットに対する被熱処理物の搬出を検出するセンサを備え、
前記制御装置は、一連の熱処理を行う複数の熱処理ステップの中で、当該熱処理ステップの次段の熱処理ステップに対応する前記加熱炉ユニット内の被熱処理物が搬出されたことが前記センサにより検出されると、当該熱処理ステップに対応する前記加熱炉ユニット内の被熱処理物を搬出して次段の熱処理ステップに対応する前記加熱炉ユニットに次の被熱処理物として搬入させるように前記搬送機を制御する
熱処理システム。

【請求項4】

請求項２において、
前記加熱炉ユニット又は前記冷却ユニットは、前記搬送機による前記加熱炉ユニット又は前記冷却ユニットに対する被熱処理物の搬出を検出するセンサを備え、
前記制御装置は、一連の熱処理を行う複数の熱処理ステップの中で、当該熱処理ステップの次段の熱処理ステップに対応する前記加熱炉ユニット又は前記冷却ユニット内の被熱処理物が搬出されたことが前記センサにより検出されると、当該熱処理ステップに対応する前記加熱炉ユニット又は前記冷却ユニット内の被熱処理物を搬出して次段の熱処理ステップに対応する前記加熱炉ユニット又は前記冷却ユニットに次の被熱処理物として搬入させるように前記搬送機を制御する
熱処理システム。

【請求項5】

請求項１～４のいずれかにおいて、
前記各加熱炉ユニットは、そこに被熱処理物が搬入されてから搬出されるまでの時間が互いに等しくなるように、他に比べて長時間を要する熱処理ステップを複数ユニットに分割して構成し、それらの複数ユニットを直列に連結して構成される
熱処理システム。

【請求項6】

請求項１又は３において、
前記加熱炉ユニットとして、被熱処理物の搬入から搬出までの熱処理時間が比較的短い短時間ユニットと、前記熱処理時間が比較的長い長時間ユニットとを備え、前記短時間ユニットの前段及び後段に前記長時間ユニットがそれぞれ配置されており、
前記制御装置は、前記短時間ユニット及び前記長時間ユニットに対して被熱処理物が搬送されるタイミングを、前記短時間ユニットより前段の前記長時間ユニットは、前記短時間ユニットより後段の前記長時間ユニットに対して前記短時間ユニットの熱処理時間分だけ早くする
熱処理システム。

【請求項7】

請求項２又は４において、
前記加熱炉ユニット又は前記冷却ユニットとして、被熱処理物の搬入から搬出までの熱処理時間が比較的短い短時間ユニットと、前記熱処理時間が比較的長い長時間ユニットとを備え、前記短時間ユニットの前段及び後段に前記長時間ユニットがそれぞれ配置されており、
前記制御装置は、前記短時間ユニット及び前記長時間ユニットに対して被熱処理物が搬送されるタイミングを、前記短時間ユニットより前段の前記長時間ユニットは、前記短時間ユニットより後段の前記長時間ユニットに対して前記短時間ユニットの熱処理時間分だけ早くする
熱処理システム。

【請求項8】

請求項１又は３において、
前記加熱炉ユニットとして、被熱処理物の搬入から搬出までの熱処理時間が比較的短い第２短時間ユニットと、前記熱処理時間が比較的長い第２長時間ユニットとを備え、前記第２長時間ユニットは、同じ第２長時間ユニットを並列配置して前記第２短時間ユニットに連結して成り、
前記制御装置は、並列配置された前記各第２長時間ユニットに対して被熱処理物が搬送されるタイミングを互いにずらすようにされており、前記各第２長時間ユニットに対して搬送される被熱処理物が、前記第２短時間ユニットでは前記タイミングのずれに相当する時間差を持って順次搬送されるように前記搬送機を制御する
熱処理システム。

【請求項9】

請求項２又は４において、
前記加熱炉ユニット又は前記冷却ユニットとして、被熱処理物の搬入から搬出までの熱処理時間が比較的短い第２短時間ユニットと、前記熱処理時間が比較的長い第２長時間ユニットとを備え、前記第２長時間ユニットは、同じ第２長時間ユニットを並列配置して前記第２短時間ユニットに連結して成り、
前記制御装置は、並列配置された前記各第２長時間ユニットに対して被熱処理物が搬送されるタイミングを互いにずらすようにされており、前記各第２長時間ユニットに対して搬送される被熱処理物が、前記第２短時間ユニットでは前記タイミングのずれに相当する時間差を持って順次搬送されるように前記搬送機を制御する
熱処理システム。

【請求項10】

請求項１～９のいずれかにおいて、
前記各加熱炉ユニットは、燃料を燃焼させることにより被熱処理物を含む加熱炉内を加熱するバーナと、電気ヒータの発熱により被熱処理物を含む加熱炉内を加熱するヒータとを備え、
前記制御装置は、前記各加熱炉ユニットの加熱炉内を各熱処理ステップの設定温度まで昇温させる間は、少なくとも前記バーナを作動させ、被熱処理物の温度を上昇させる間は、前記バーナ又は前記ヒータ、若しくは前記バーナと前記ヒータの併用のうち、最適な熱源を選択して作動させ、被熱処理物の温度を維持する間は、少なくとも前記ヒータを作動させるように制御される
熱処理システム。

【請求項11】

請求項１０において、
前記制御装置は、互いに同一構成の前記各加熱炉ユニットにおける前記バーナと前記ヒータの作動時間の比率を０～１００％の範囲で変更可能とし、前記ヒータより前記バーナの作動時間を長くすることにより前記加熱炉ユニットを被熱処理物の温度を上昇させる昇温炉として使用する場合と、前記バーナより前記ヒータの作動時間を長くすることにより前記加熱炉ユニットを被熱処理物の温度を維持する均熱炉として使用する場合とに切替可能とされている
熱処理システム。

【請求項12】

請求項１～９のいずれかにおいて、
前記各加熱炉ユニットは、加熱炉内のガスを強制循環させる熱風循環炉であり、強制循環時の熱風の循環速度が少なくとも高低２段階に変更可能とされており、
前記制御装置は、被熱処理物の温度を上昇させる間は、熱風を高速で循環させ、被熱処理物の温度を維持する間、並びに加熱炉内に被熱処理物を搬入する前で、加熱炉内の温度を設定温度に昇温し、維持する間は、熱風を低速で循環させるように制御される
熱処理システム。

【請求項13】

請求項１～９のいずれかにおいて，
前記各加熱炉ユニットは、加熱炉内のガスを強制循環させる熱風循環炉であり、強制循環時の熱風の循環速度が少なくとも高低２段階に変更可能とされており、
前記制御装置は、前記加熱炉ユニットを被熱処理物の温度を上昇させる昇温炉としたとき、熱風を高速で循環させ、前記加熱炉ユニットを被熱処理物の温度を維持する均熱炉としたとき、熱風を低速で循環させるように制御される
熱処理システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、金属、半導体、セラミックス等の被熱処理物に対し、熱処理（金属の熱処理）、焼成、乾燥等の熱処理を行う熱処理システムに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、被熱処理物が加熱炉内をスライド移動して、移動中に熱処理される発明が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１７－１４５９９６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

被熱処理物により熱処理条件が異なり、加熱炉は被熱処理物の違いに応じて構成を変える必要がある。

【0005】

本発明の課題は、被熱処理物の熱処理を行う熱処理システムにおいて、熱処理条件を複数ステップに分割し、各ステップの熱処理機能を汎用の複数の加熱炉ユニットにより実現させることにある。それにより、熱処理条件の変化に係わらず、汎用の加熱炉ユニットによる構成は変更することなく、各加熱炉ユニットの作動の仕方を変更するのみで、各種の被熱処理物の熱処理を実行可能とすることにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の第１発明の熱処理システムは、被熱処理物に対する一連の熱処理を、複数の熱処理ステップに分割し、各熱処理ステップにおける熱処理機能のうち被熱処理物を冷却する冷却機能を除くいずれもが実行可能に構成された汎用の加熱炉ユニットを複数設け、該加熱炉ユニットを、特定の被熱処理物に対する一連の熱処理を行うために必要な複数の熱処理ステップに対応させてそれぞれ配置して互いに連結して構成され、前記各加熱炉ユニットを各熱処理ステップに応じた熱処理機能を実現できるように作動させ、全体として前記特定の被熱処理物に対する熱処理を実現させる制御装置と、前記各加熱炉ユニットのうち最初に行われる熱処理に対応する前記加熱炉ユニットに被熱処理物を搬入し、最後に行われる熱処理に対応する前記加熱炉ユニットから被熱処理物を搬出し、最初と最後の間の熱処理に対応する加熱炉ユニットに対しては、先に行われる熱処理に対応する前記加熱炉ユニットから次に行われる熱処理に対応する前記加熱炉ユニットに被熱処理物を順次搬送する搬送機とを備え、前記制御装置は、各加熱炉ユニットにおける各熱処理が完了するタイミングで、前記搬送機を制御して、熱処理が完了した被熱処理物を前記加熱炉ユニットから搬出し、これから熱処理を行う被熱処理物を前記加熱炉ユニットに搬入する。

【0007】

上記第１発明によれば、特定の被熱処理物に対する一連の熱処理を、複数の熱処理ステップに分割し、各ステップに対応して配置された汎用の各加熱炉ユニットを、制御装置により各ステップに必要な熱処理が行われるように作動させる。また、被熱処理物を搬送機により各加熱炉ユニットにおいて必要な熱処理が行われるように搬送する。そのため、異なる被熱処理物に対して熱処理条件が変わったとき、制御装置による各加熱炉ユニットに対する制御内容を変更するのみで各熱処理ステップに必要な熱処理を行わせることができる。また、加熱炉ユニットの追加、削除により制御装置による制御内容の変更のみでは対応できない熱処理条件の異なる被熱処理物の熱処理を実行することができる。従って、汎用の加熱炉ユニットを用いて加熱炉ユニットの組合せの変更、若しくは制御装置による制御内容の変更により、熱処理条件の異なる複数種類の被熱処理物の熱処理を行うことができる。

【0008】

本発明の第２発明は、上記第１発明において、被熱処理物に対する一連の熱処理を行うために必要な熱処理機能の一つとして、被熱処理物を冷却する冷却ユニットを備え、前記特定の被熱処理物に対する熱処理を行うために必要な熱処理ステップのうち、被熱処理物を冷却する熱処理ステップに対応させて前記冷却ユニットを配置して前記加熱炉ユニットに連結して成る。

【0009】

上記第２発明によれば、冷却ユニットを備えることにより、一連の熱処理の中に被熱処理物を冷却する熱処理ステップが含まれる場合でも、それに対応することができる。

【0010】

本発明の第３発明は、上記第１発明において、前記加熱炉ユニットは、前記搬送機により前記加熱炉ユニットに対する被熱処理物の搬出を検出するセンサを備え、前記制御装置は、一連の熱処理を行う複数の熱処理ステップの中で、当該熱処理ステップの次段の熱処理ステップに対応する前記加熱炉ユニット内の被熱処理物が搬出されたことが前記センサにより検出されると、当該熱処理ステップに対応する前記加熱炉ユニット内の被熱処理物を搬出して次段の熱処理ステップに対応する前記加熱炉ユニットに次の被熱処理物として搬入させるように前記搬送機を制御する。

【0011】

本発明の第４発明は、上記第２発明において、前記加熱炉ユニット又は前記冷却ユニットは、前記搬送機により前記加熱炉ユニット又は前記冷却ユニットに対する被熱処理物の搬出を検出するセンサを備え、前記制御装置は、一連の熱処理を行う複数の熱処理ステップの中で、当該熱処理ステップの次段の熱処理ステップに対応する前記加熱炉ユニット又は前記冷却ユニット内の被熱処理物が搬出されたことが前記センサにより検出されると、当該熱処理ステップに対応する前記加熱炉ユニット又は前記冷却ユニット内の被熱処理物を搬出して次段の熱処理ステップに対応する前記加熱炉ユニット又は前記冷却ユニットに次の被熱処理物として搬入させるように前記搬送機を制御する。

【0012】

上記第３、第４発明によれば、前後に配置された加熱炉ユニット又は冷却ユニットに対する被熱処理物の搬送が、被熱処理物が後段の加熱炉ユニット又は冷却ユニットから搬出されたのに応じて、次の被熱処理物が当該加熱炉ユニット又は冷却ユニットから後段の加熱炉ユニット又は冷却ユニットに搬入される。そのため、加熱炉ユニット又は冷却ユニットそれぞれに対する被熱処理物の熱処理時間に合わせて被熱処理物の搬送タイミングを予め調整することにより、当該加熱炉ユニット又は冷却ユニットから後段の加熱炉ユニット又は冷却ユニットに被熱処理物を搬送機上に滞留させず連続して搬送することができる。

【0013】

本発明の第５発明は、上記第１～第４発明のいずれかにおいて、前記各加熱炉ユニットは、そこに被熱処理物が搬入されてから搬出されるまでの時間が互いに等しくなるように、他に比べて長時間を要する熱処理ステップを複数ユニットに分割して構成し、それらの複数ユニットを直列に連結して構成される。

【0014】

上記第５発明によれば、各加熱炉ユニットにおける熱処理時間が互いに等しくされる。そのため、各加熱炉ユニットは、被熱処理物が搬出されると、直ちに次の被熱処理物が搬入されて、連続稼働可能とされる。従って、熱処理システムとしての生産性を高めることができる。

【0015】

本発明の第６発明は、上記第１又は３発明において、前記加熱炉ユニットとして、被熱処理物の搬入から搬出までの熱処理時間が比較的短い短時間ユニットと、前記熱処理時間が比較的長い長時間ユニットとを備え、前記短時間ユニットの前段及び後段に前記長時間ユニットがそれぞれ配置されており、前記制御装置は、前記短時間ユニット及び前記長時間ユニットに対して被熱処理物が搬送されるタイミングを、前記短時間ユニットより前段の前記長時間ユニットは、前記短時間ユニットより後段の前記長時間ユニットに対して前記短時間ユニットの熱処理時間分だけ早くする。

【0016】

本発明の第７発明は、上記第２又は４発明において、前記加熱炉ユニット又は前記冷却ユニットとして、被熱処理物の搬入から搬出までの熱処理時間が比較的短い短時間ユニットと、前記熱処理時間が比較的長い長時間ユニットとを備え、前記短時間ユニットの前段及び後段に前記長時間ユニットがそれぞれ配置されており、前記制御装置は、前記短時間ユニット及び前記長時間ユニットに対して被熱処理物が搬送されるタイミングを、前記短時間ユニットより前段の前記長時間ユニットは、前記短時間ユニットより後段の前記長時間ユニットに対して前記短時間ユニットの熱処理時間分だけ早くする。

【0017】

上記第６、第７発明によれば、前段の長時間ユニットが短時間ユニットの熱処理時間分だけ早く被熱処理物を搬送し、後段の長時間ユニットが熱処理を完了して短時間ユニットを含めて後段の長時間ユニットの被熱処理物を搬送すると、短時間ユニットでは被熱処理物の熱処理が丁度完了するタイミングとなり、被熱処理物を各ユニット間に無駄に滞留させることなく搬送することができる。そのため、熱処理システムとしての生産性を高めることができる。

【0018】

本発明の第８発明は、上記第１又は３発明において、前記加熱炉ユニットとして、被熱処理物の搬入から搬出までの熱処理時間が比較的短い第２短時間ユニットと、前記熱処理時間が比較的長い第２長時間ユニットとを備え、前記第２長時間ユニットは、同じ第２長時間ユニットを並列配置して前記第２短時間ユニットに連結して成り、前記制御装置は、並列配置された前記各第２長時間ユニットに対して被熱処理物が搬送されるタイミングを互いにずらすようにされており、前記各第２長時間ユニットに対して搬送される被熱処理物が、前記第２短時間ユニットでは前記タイミングのずれに相当する時間差を持って順次搬送されるように前記搬送機を制御する。

【0019】

本発明の第９発明は、上記第２又は４発明において、前記加熱炉ユニット又は前記冷却ユニットとして、被熱処理物の搬入から搬出までの熱処理時間が比較的短い第２短時間ユニットと、前記熱処理時間が比較的長い第２長時間ユニットとを備え、前記第２長時間ユニットは、同じ第２長時間ユニットを並列配置して前記第２短時間ユニットに連結して成り、前記制御装置は、並列配置された前記各第２長時間ユニットに対して被熱処理物が搬送されるタイミングを互いにずらすようにされており、前記各第２長時間ユニットに対して搬送される被熱処理物が、前記第２短時間ユニットでは前記タイミングのずれに相当する時間差を持って順次搬送されるように前記搬送機を制御する。

【0020】

上記第８、第９発明において、並列配置される長時間ユニットに対し、短時間ユニットは、前段側、後段側のいずれに配置される構成でもよい。若しくは、前段側、後段側の両方に配置される構成でもよい。また、並列配置される長時間ユニットの列数は、長時間ユニット及び短時間ユニットの上記時間差に応じて決めることができる。その場合、列数は、長時間ユニットと短時間ユニットの熱処理時間の差に係わらず各ユニット間の搬送機上に被熱処理物が滞留する時間が短くなるようにすることが望ましい。

【0021】

上記第８、第９発明によれば、長時間ユニットでは被熱処理物を並列で搬送し、短時間ユニットでは直列で搬送するため、短時間ユニットは長時間ユニットから被熱処理物が搬出されるのを、両ユニットの熱処理に要する時間差分だけ待つ必要をなくすことができる。そのため、長時間ユニット、短時間ユニットが混在するシステムにおける被熱処理物の熱処理の生産性を高めることができる。

【0022】

本発明の第１０発明は、上記第１～９発明のいずれかにおいて、前記各加熱炉ユニットは、燃料を燃焼させることにより被熱処理物を含む加熱炉内を加熱するバーナと、電気ヒータの発熱により被熱処理物を含む加熱炉内を加熱するヒータとを備え、前記制御装置は、前記各加熱炉ユニットの加熱炉内を各熱処理ステップの設定温度まで昇温させる間は、少なくとも前記バーナを作動させ、被熱処理物の温度を上昇させる間は、前記バーナ又は前記ヒータ、若しくは前記バーナと前記ヒータの併用のうち、最適な熱源を選択して作動させ、被熱処理物の温度を維持する間は、少なくとも前記ヒータを作動させるように制御される。

【0023】

上記第１０発明によれば、各加熱炉ユニットにおける熱エネルギの必要量や昇温速度の高速化の要求に応じてバーナとヒータとを適切に使い分けることができる。そのため、全体として、環境負荷を抑えつつ、省エネルギ化や熱処理時間の短縮を図ることができる。

【0024】

本発明の第１１発明は、上記第１０において、前記制御装置は、互いに同一構成の前記各加熱炉ユニットにおける前記バーナと前記ヒータの作動時間の比率を０～１００％の範囲で変更可能とし、前記ヒータより前記バーナの作動時間を長くすることにより前記加熱炉ユニットを被熱処理物の温度を上昇させる昇温炉として使用する場合と、前記バーナより前記ヒータの作動時間を長くすることにより前記加熱炉ユニットを被熱処理物の温度を維持する均熱炉として使用する場合とに切替可能とされている。

【0025】

上記第１１発明によれば、同一の加熱炉ユニットを使用して、バーナとヒータとの作動時間の比率を変えることにより、昇温炉と均熱炉とを使い分けることができる。

【0026】

本発明の第１２発明は、上記第１～９発明のいずれかにおいて、前記各加熱炉ユニットは、加熱炉内のガスを強制循環させる熱風循環炉であり、強制循環時の熱風の循環速度が少なくとも高低２段階に変更可能とされており、前記制御装置は、被熱処理物の温度を上昇させる間は、熱風を高速で循環させ、被熱処理物の温度を維持する間、並びに加熱炉内に被熱処理物を搬入する前で、加熱炉内の温度を設定温度に昇温し、維持する間は、熱風を低速で循環させるように制御される。

【0027】

本発明の第１３発明は、上記第１～９発明のいずれかにおいて、前記各加熱炉ユニットは、加熱炉内のガスを強制循環させる熱風循環炉であり、強制循環時の熱風の循環速度が少なくとも高低２段階に変更可能とされており、前記制御装置は、前記加熱炉ユニットを被熱処理物の温度を上昇させる昇温炉としたとき、熱風を高速で循環させ、前記加熱炉ユニットを被熱処理物の温度を維持する均熱炉としたとき、熱風を低速で循環させるように制御される。

【0028】

上記第１２、第１３発明によれば、被熱処理物の温度を上昇させる熱処理ステップでは、加熱炉内の熱風を高速で循環させて昇温を速やかに行う。また、被熱処理物の温度を維持する熱処理ステップ、並びに加熱炉内に被熱処理物を搬入する前で、加熱炉内の温度を設定温度に維持する熱処理ステップでは、加熱炉内の熱風を低速で循環させる。そのため、被熱処理物の温度のむらをなくして全体として均一に保ち、且つ被熱処理物の温度の変動を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0029】

【図1】本発明の第１実施形態としての熱処理システムを示すブロック図である。

【図2】第１実施形態の概略斜視図である。

【図3】第１実施形態の概略平面図である。

【図4】第１実施形態における一つの加熱炉ユニットの拡大斜視図である。

【図5】加熱炉ユニットにおけるバーナ装置の概略構成図である。

【図6】第１実施形態の作用を説明するためのタイムチャートである。

【図7】第１実施形態の制御装置による搬送機制御の内容を示すフローチャートである。

【図8】加熱炉ユニットを溶体化昇温炉として使用したときの加熱炉内温度及び被熱処理物の温度制御の様子を示す説明図である。

【図9】図８と同様の説明図であり、加熱炉ユニットを溶体化均熱炉として使用したときを示す。

【図10】図８と同様の説明図であり、加熱炉ユニットを時効硬化昇温炉として使用したときを示す。

【図11】図８と同様の説明図であり、加熱炉ユニットを時効硬化均熱炉として使用したときを示す。

【図12】本発明の第２実施形態としての熱処理システムを示すブロック図である。

【図13】第２実施形態の作用を説明するためのタイムチャートである。

【図14】第２実施形態の制御装置による搬送機制御の内容の一部を示すフローチャートである。

【図15】第２実施形態の制御装置による搬送機制御の内容の残部を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0030】

＜第１実施形態の全体構成＞
図１～３は、本発明の第１実施形態を示す。第１実施形態は、アルミニウムを被熱処理物として熱処理を行う熱処理システムに本発明を適用した例である。係る熱処理システムにおいてアルミニウムの熱処理を行うために必要な熱処理ステップは、表１のように、６つのステップに分割することができる。

【0031】

第１実施形態では、図１のように、分割された各熱処理ステップを加熱炉ユニット１０Ａ～１０Ｇ、焼入水槽（冷却ユニットと呼ぶこともある）２０Ａ及び冷却ユニット２０Ｂによって実現するように構成し、各加熱炉ユニット１０Ａ～１０Ｇ、焼入水槽２０Ａ及び冷却ユニット２０Ｂを、各熱処理ステップに対応させて配置して互いに連結して構成している。ここでは、表１のように、時効硬化昇温ステップ及び冷却ステップの熱処理時間が３０分であるのに対し、溶体化昇温ステップ、溶体化均熱ステップ、及び時効硬化均熱ステップの熱処理時間は、それぞれ１時間であるため、溶体化昇温ステップ、溶体化均熱ステップ、及び時効硬化均熱ステップは、図１のように、それぞれ２個の加熱炉ユニットにより構成している。それにより、各加熱炉ユニットの熱処理時間を均一化している。

【0032】

【表1】

【0033】

各加熱炉ユニット１０Ａ～１０Ｇは、各熱処理ステップの熱処理機能のいずれもが実行できるように構成された汎用の加熱炉ユニットである。各加熱炉ユニット１０Ａ～１０Ｇは、図４のように、バーナ装置１１を備えた加熱炉１２によって構成されている。各加熱炉ユニット１０Ａ～１０Ｇは、図２、３のように、それらを複数個組み合わせて連結する際に、連結を容易にするように６面体形状にパッケージング化されている。なお、図２、３では、加熱炉ユニット１０Ａ～１０Ｇ内の加熱炉１２及びバーナ装置１１の図示を省略している。また、焼入水槽２０Ａ内の水槽等の図示を省略している。

【0034】

表１のように、第１実施形態の熱処理システムでは、アルミニウムを溶体化し、時効硬化させる。そのため、図１のように、加熱炉ユニット１０Ａ、１０Ｂによる溶体化昇温炉（以下、溶体化昇温炉１０Ａ、１０Ｂともいう）では、加熱炉内を５１０度に維持しており、アルミニウムを各３０分、合計１時間かけて５１０度まで昇温させ、加熱炉ユニット１０Ｃ、１０Ｄによる溶体化均熱炉（以下、溶体化均熱炉１０Ｃ、１０Ｄともいう）では、加熱炉内を５１０度に各３０分、合計１時間維持する。次の焼入水槽２０Ａは、水槽を持っており、被熱処理物であるアルミニウムを水槽に入れて７０度まで急冷して焼入れする。ここでの処理時間は３分である。

【0035】

次の加熱炉ユニット１０Ｅによる時効硬化昇温炉（以下、時効硬化昇温炉１０Ｅともいう）では、加熱炉内を２２０度に維持しており、アルミニウムを３０分かけて２２０度まで昇温させ、加熱炉ユニット１０Ｆ、１０Ｇによる時効硬化均熱炉（以下、時効硬化均熱炉１０Ｆ、１０Ｇともいう）では、加熱炉内を２２０度に各３０分、合計１時間維持する。次の冷却ユニット２０Ｂは、被熱処理物であるアルミニウムを大気中で３０度まで自然冷却させる。ここでの処理時間は３０分である。

【0036】

各加熱炉ユニット１０Ａ～１０Ｇは、上述のように汎用の加熱炉ユニット１０であり、それぞれ同一構造を備えるが、違う熱処理機能を実現するため、図１のように、制御装置１３によって各加熱炉ユニット１０Ａ～１０Ｇのバーナ装置１１が制御されている。具体的には後述する。

【0037】

＜搬送機３０の全体構成＞
図２、３のように、加熱炉ユニット１０Ａ～１０Ｇ、焼入水槽２０Ａ及び冷却ユニット２０Ｂは、搬送機３０によって被熱処理物が各ユニット１０Ａ～１０Ｇ、２０Ａ、２０Ｂ内を通過するように構成されている。搬送機３０は、ローラコンベア（図示略）により構成されており、ローラコンベア上に載せられた被熱処理物を加熱炉ユニット１０Ａ～１０Ｇの加熱炉１２内に搬入し、搬出する。また、搬送機３０は、ローラコンベア上に載せられた被熱処理物を焼入水槽２０Ａの水槽内に浸漬し、冷却ユニット２０Ｂの空間内を通過させる。ここでは、搬送機３０は、加熱炉ユニット１０Ａ～１０Ｇ、焼入水槽２０Ａ及び冷却ユニット２０Ｂのそれぞれに独立して被熱処理物を搬送できるように、加熱炉ユニット１０Ａ～１０Ｇ、焼入水槽２０Ａ及び冷却ユニット２０Ｂに対応して独立して構成されている。搬送機３０は、制御装置１３により制御されている（図１参照）。

【0038】

図１のように、搬送機３０の側部には、複数個のセンサ４０が設けられている。図１にて、各センサ４０は、塗りつぶしの三角形にて示されている。センサ４０は、各ユニット１０Ａ～１０Ｇ、２０Ａ、２０Ｂの出入口にそれぞれ設けられている。また、センサ４０は、焼入水槽２０Ａを除く各ユニット１０Ａ～１０Ｇ、２０Ｂ内に被熱処理物が搬入された状態にあることを検出するように、各ユニット１０Ａ～１０Ｇ、２０Ｂ内に２個ずつ設けられている。各ユニット１０Ａ～１０Ｇ、２０Ｂ内に２個ずつ設けられたセンサ４０は、各ユニット１０Ａ～１０Ｇ、２０Ｂ内に搬入された状態にある被熱処理物の前後端部を検出するように配置されている。更に、センサ４０は、被熱処理物の熱処理が完了して冷却ユニット２０Ｂから搬出された状態となったことを検出するように、冷却ユニット２０Ｂの出口側に２個設けられている。各センサ４０の検出信号は、制御装置１３に送られる。各センサ４０は、公知の近接センサによって構成することができる。

【0039】

＜搬送機３０の制御＞
搬送機３０は、熱処理の最終処理ステップである冷却ユニット２０Ｂの冷却処理が完了したときに冷却ユニット２０Ｂから被熱処理物を搬出する。冷却ユニット２０Ｂから被熱処理物が搬出されたことをセンサ４０が検出したのを受けて、制御装置１３は、前段の時効硬化均熱炉１０Ｇから被熱処理物を搬出して、その被熱処理物を冷却ユニット２０Ｂに搬入するように搬送機３０を作動させる。制御装置１３は、デジタルコンピュータを含んで構成されている。

【0040】

図７は、制御装置１３による搬送機３０の制御内容を示す。上述の冷却ユニット２０Ｂ及び時効硬化均熱炉１０Ｇに対する搬送機３０の制御内容が、ステップＳ１～ステップＳ３に示されている。以後、制御装置１３は、同様に搬送機３０を作動させて（ステップＳ４～ステップＳ２４参照）、被熱処理物に対して最初に熱処理を行う溶体化昇温炉１０Ａにおける熱処理が完了した時点で、溶体化昇温炉１０Ａから被熱処理物を搬出し、次に熱処理を開始すべき被熱処理物を溶体化昇温炉１０Ａに搬入させる。この制御は、図７のステップＳ２５、ステップＳ２６の処理に相当する。図７において、ステップＳ４とステップＳ５との間、並びにステップＳ２２とステップＳ２３との間は、その前までと同様の処理が順次行われるため図示を省略している。

【0041】

第１実施形態において、焼入水槽２０Ａを除く各ユニット１０Ａ～１０Ｇ、２０Ｂ（本発明の長時間ユニットに相当）の熱処理時間は３０分であるのに対し、焼入水槽２０Ａ（本発明の短時間ユニットに相当）の熱処理時間は３分である。しかし、上記のように順次被熱処理物を単純に搬送すると、各ユニット１０Ａ～１０Ｇ、２０Ａ、２０Ｂに対応する搬送機３０は、３０分周期で前段のユニットから後段のユニットに被熱処理物を搬送することになる。そのため、３分間冷却された被熱処理物が焼入水槽２０Ａから搬出された後、次段の時効硬化昇温炉１０Ｅに搬入されるまで、２７分間（３０分－３分）搬送機３０上で待機することになる。

【0042】

この非効率性を回避するため、第１実施形態では、焼入水槽２０Ａより後段側の焼入水槽２０Ａ～冷却ユニット２０Ｂの被熱処理物の搬送を、焼入水槽２０Ａより前段側の溶体化昇温炉１０Ａ～溶体化均熱炉１０Ｄの被熱処理物の搬送より３分だけタイムシフトして先に行うようにしている。図６は、各ユニット１０Ａ～１０Ｇ、２０Ａ、２０Ｂに対応する搬送機３０による被熱処理物の搬送タイミングを示すタイムチャートである。図６のＴ１の時点で、焼入水槽２０Ａ～冷却ユニット２０Ｂの被熱処理物の搬送が行われて、時効硬化昇温炉１０Ｅ～時効硬化均熱炉１０Ｇにより被熱処理物の熱処理が行われる。このＴ１以降の制御は、図７のステップＳ２７、ステップＳ１～ステップＳ６の処理に相当する。

【0043】

その２７分後のＴ２の時点で、Ｔ１より３分前に被熱処理物の熱処理を行っていた溶体化昇温炉１０Ａ～溶体化均熱炉１０Ｄの被熱処理物の搬送が行われる。このＴ２の時点で、焼入水槽２０Ａに溶体化均熱炉１０Ｄから搬出された被熱処理物が搬入されて焼入れ処理が行われる。このＴ２以降の制御は、図７のステップＳ２１～ステップＳ２６の処理に相当する。

【0044】

その３分後のＴ３の時点で、焼入水槽２０Ａにおける被熱処理物の焼入れ処理は完了するので、焼入水槽２０Ａ～冷却ユニット２０Ｂの被熱処理物の搬送が行われる。Ｔ３の時点で、時効硬化昇温炉１０Ｅ～冷却ユニット２０Ｂの被熱処理物の熱処理は３０分を経過して完了している。このＴ３以降の制御は、図７のステップＳ２７、ステップＳ１～ステップＳ６の処理に相当する。以降、図６のように、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５の各時点は、上述のＴ１、Ｔ２、Ｔ３の各時点に相当しており、同じ操作が繰り返される。

【0045】

この結果、第１実施形態によれば、一つの被熱処理物が最初の熱処理ステップに相当する溶体化昇温炉１０Ａに搬入されてから最後の熱処理ステップに相当する冷却ユニット２０Ｂから搬出されるまでの１サイクルの熱処理時間が、４時間３分（３０分×８ステップ＋３分）となる。これは、従来の考え方で、順次被熱処理物を３０分周期で単純に搬送した場合には、４時間３０分（３０分×９ステップ）となるのに対し、１サイクル当たり２７分だけ生産性を高めることができる。但し、この場合、被熱処理物が各ユニット間を移動する時間はゼロとした。

【0046】

＜搬送機３０の具体的構成＞
図２、３のように、第１実施形態の熱処理システムの場合、矢印で示すように搬送機３０により被熱処理物が搬送される。即ち、加熱炉ユニット１０Ａにつながる搬送機３０から被熱処理物が加熱炉ユニット１０Ａ内に搬入され、搬入された被熱処理物は、加熱炉ユニット１０Ｂ～１０Ｄ、焼入水槽２０Ａを通過し、焼入水槽２０Ａから搬出される。この間、被熱処理物であるアルミニウムは、溶体化され、焼入れされる。

【0047】

焼入水槽２０Ａから搬出された被熱処理物は、加熱炉ユニット１０Ｅにつながる搬送機３０から加熱炉ユニット１０Ｅ内に搬入され、更に、加熱炉ユニット１０Ｆ、１０Ｇ、冷却ユニット２０Ｂを通過し、冷却ユニット２０Ｂから搬出される。この間、被熱処理物であるアルミニウムは時効硬化される。この実施形態では、焼入水槽２０Ａにつながる搬送機３０と加熱炉ユニット１０Ｅにつながる搬送機３０とは、互いに切り離されており、切り離された搬送機３０同士間では、被熱処理物がロボットハンド等により移載される。それら両搬送機３０は、互いにつながった一連の搬送機となるように構成してもよい。その場合には、ロボットハンド等による被熱処理物の移載作業は不要となる。

【0048】

＜加熱炉ユニット１０の構成＞
図５のように、各加熱炉ユニット１０Ａ～１０Ｇのバーナ装置１１は、バーナ１１ａとヒータ１１ｂを備える。バーナ１１ａは、液化天然ガス（本発明の燃料に相当する。以下、単にガスという）及びエアを供給されて、ガスを燃焼させて加熱炉１２内に火炎を発生させる構成とされている。また、ヒータ１１ｂは、加熱炉１２内の燃焼ガスを循環させ、その循環ガスを電気ヒータのジュール熱により加熱して加熱炉１２内に加熱ガスとして戻す構成とされている。

【0049】

加熱炉１２は公知の熱風循環炉であり、図示を省略したが、加熱炉１２には、加熱炉内のガスを強制循環させる送風機を備える。送風機は、制御装置１３により作動制御されており、循環されるガスの熱風の循環速度を高低２段階に変更可能とされている。具体的には、制御装置１３は、溶体化昇温炉１０Ａ、１０Ｂ、時効硬化昇温炉１０Ｅにおいて、被熱処理物の温度を上昇させるときは、熱風の循環速度を高速とする。また、溶体化均熱炉１０Ｃ、１０Ｄ及び時効硬化均熱炉１０Ｆ、１０Ｇにおいて、被熱処理物の温度を維持するときは、熱風の循環速度を低速とする。また、各加熱炉ユニット１０Ａ～１０Ｇにおいて、加熱炉内に被加熱処理物を搬入する前で、加熱炉内の温度を設定温度に維持するときは、熱風の循環速度を低速とする。なお、送風機は、２段階よりも多段階に速度変更可能とされてもよく、各加熱炉ユニット１０Ａ～１０Ｇの状況に応じて細かく速度制御することができる。このように、加熱炉１２の熱風の循環速度を制御することにより、昇温を速やかに行うことができる。また、被熱処理物の温度のむらをなくして全体として均一に保ち、且つ被熱処理物の温度の変動を抑制することができる。

【0050】

＜第１実施形態の作用、効果＞
図８～１１は、加熱炉ユニット１０を溶体化昇温炉（図８）、溶体化均熱炉（図９）、時効硬化昇温炉（図１０）、時効硬化均熱炉（図１１）として使用した際の加熱炉１２内及び被熱処理物の温度制御の様子を示している。なお、図示した内容は、一例にすぎず、設定温度や加熱速度の要求に応じて最適な熱源が選択される。

【0051】

図８のように、加熱炉ユニット１０を溶体化昇温炉１０Ａ、１０Ｂとして使用する際は、加熱炉１２のバーナ１１ａにガス及びエアを供給して、バーナ１１ａが発生する火炎により図８にＴａで示すように、加熱炉１２内を設定温度である５１０℃まで高める（炉の昇温）。加熱炉１２内が設定温度に到達した後も、バーナ１１ａへのガス及びエアの供給を継続して、加熱炉１２内が設定温度に維持される。その間、溶体化昇温炉１０Ａ、１０Ｂに被熱処理物１～３が搬入される都度、被熱処理物１～３は、図８のＴｂで示すように、設定温度まで急速に加熱される。ここでは、加熱炉１２内を昇温する際も、設定温度に維持する際も、熱源をガスとしたバーナ１１ａにより加熱されるが、必要な熱エネルギは、温度維持の後者に比べて昇温の前者の方が大きいため、バーナ１１ａに供給されるガス及びエアの量は、後者に比べて前者の方が多くされる。なお、図８では、被熱処理物１～３の加熱が一気に行われているように記載されているが、既述のように第１実施形態では、被熱処理物の加熱が溶体化昇温炉１０Ａ、１０Ｂで分担して行われている。

【0052】

図９のように、加熱炉ユニット１０を溶体化均熱炉１０Ｃ、１０Ｄとして使用する際は、加熱炉１２のバーナ１１ａにガス及びエアを供給して、図９にＴａで示すように、加熱炉１２内を設定温度である５１０℃まで高める（炉の昇温）。加熱炉１２内が設定温度に到達した後は、バーナ１１ａの作動を停止し、ヒータ１１ｂを作動して加熱炉１２内が設定温度に維持される。その間、溶体化均熱炉１０Ｃ、１０Ｄに被熱処理物１～３が搬入される都度、被熱処理物１～３は、図９のＴｂで示すように、設定温度に維持される。加熱炉１２内を昇温する際は、バーナ１１ａ（ガス）により加熱されるが、加熱炉１２内を設定温度に維持する際は、加熱炉１２はヒータ１１ｂの作動のみとされている。なぜなら、溶体化均熱炉１０Ｃ、１０Ｄに搬入される被熱処理物は、搬入時に既に設定温度まで高められているため、被熱処理物を設定温度に維持するために必要な熱エネルギは少なくて済むためである。ヒータ１１ｂによる加熱は、加熱炉１２からの排気を必要としないため、環境に悪影響を与えず、省エネルギにも寄与する。

【0053】

図１０のように、加熱炉ユニット１０を時効硬化昇温炉１０Ｅとして使用する際は、加熱炉１２のバーナ１１ａにガス及びエアを供給して、図１０にＴａで示すように、加熱炉１２内を設定温度である２２０℃まで高める（炉の昇温）。昇温の途中で、バーナ１１ａに供給するガス及びエアの量を抑制して、ヒータ１１ｂを作動させる。つまり、ガスによる加熱と電気による加熱が併用して行われる。ここは、ガスのみにより加熱することもできるが、電気を併用することにより環境への悪影響を抑え、省エネルギにも寄与することができる。加熱炉１２内が設定温度に到達した後は、バーナ１１ａの作動を停止してヒータ１１ｂのみにより加熱炉１２内が設定温度に維持される。その間、時効硬化昇温炉１０Ｅに被熱処理物１～３が搬入される都度、被熱処理物１～３は、図１０のＴｂで示すように、設定温度まで急速に加熱される。加熱炉１２内を昇温する際は、バーナ１１ａ（ガス）による加熱が行われるが、加熱炉１２内を設定温度に維持する際は、加熱炉１２はヒータ１１ｂの作動のみとされている。なぜなら、時効硬化昇温炉１０Ｅにおいて加熱される被熱処理物の温度は、図８の溶体化昇温炉１０Ａ、１０Ｂとして使用する場合に比べて２２０℃と比較的低いため、加熱に必要な熱エネルギは少なくて済むためである。勿論、加熱炉１２内を設定温度に維持する際も、ヒータ１１ｂの作動のみではなく、必要に応じてガスによる加熱を併用することは可能である。

【0054】

図１１のように、加熱炉ユニット１０を時効硬化均熱炉１０Ｆ、１０Ｇとして使用する際は、加熱炉１２のバーナ１１ａにガス及びエアを供給して、図１１にＴａで示すように、加熱炉１２内を設定温度である２２０℃まで高める（炉の昇温）。昇温の途中で、バーナ１１ａに供給するガス及びエアの量を抑制して、ヒータ１１ｂを作動させる。つまり、ガスによる加熱と電気による加熱が併用して行われる。ここは、ガスのみにより加熱することもできるが、電気を併用することにより環境への悪影響を抑え、省エネルギにも寄与することができる。加熱炉１２内が設定温度に到達した後は、バーナ１１ａの作動を停止してヒータ１１ｂのみにより加熱炉１２内が設定温度に維持される。その間、時効硬化均熱炉１０Ｆ、１０Ｇに被熱処理物１～３が搬入される都度、被熱処理物１～３は、図１１のＴｂで示すように、設定温度に維持される。加熱炉１２内を昇温する際は、バーナ１１ａ（ガス）による加熱が行われるが、加熱炉１２内を設定温度に維持する際は、加熱炉１２はヒータ１１ｂの作動のみとされている。なぜなら、時効硬化均熱炉１０Ｆ、１０Ｇに搬入される被熱処理物は、搬入時に既に設定温度まで高められていること、しかも時効硬化均熱炉１０Ｆ、１０Ｇにおいて加熱される被熱処理物の温度は、図８の溶体化昇温炉１０Ａ、１０Ｂとして使用する場合に比べて２２０℃と比較的低いことから、加熱に必要な熱エネルギは少なくて済むためである。なお、このような各加熱炉ユニット１０Ａ～１０Ｇのバーナ装置１１の制御は、制御装置１３により行われる。

【0055】

被熱処理物の形状、種類等が変わって、熱処理条件を変える必要が生じた場合は、各加熱炉ユニット１０Ａ～１０Ｇに対する制御内容を、変更された熱処理条件に合わせて変更して、各加熱炉ユニット１０Ａ～１０Ｇにおける加熱特性を変更する。また、必要に応じて各焼入水槽２０Ａ及び冷却ユニット２０Ｂにおける冷却特性を変更する。この変更により熱処理条件の変更に対応することができ、各加熱炉ユニット１０Ａ～１０Ｇ、焼入水槽２０Ａ及び冷却ユニット２０Ｂ自体の変更、それらの配置の変更は行う必要がない。

【0056】

例えば、溶体化昇温炉１０Ａ、１０Ｂ及び時効硬化昇温炉１０Ｅにおける上昇温度をより高くする場合は、バーナ１１ａへのガス及びエア量を多くしてバーナ１１ａの発熱量を多くする。反対に上昇温度をより低くする場合は、バーナ１１ａへのガス及びエア量を少なくしてバーナ１１ａの発熱量を少なくする。また、溶体化均熱炉１０Ｃ、１０Ｄ及び時効硬化均熱炉１０Ｆ、１０Ｇにおける維持温度をより高くする場合は、ヒータ１１ｂへの電流を増加してヒータ１１ｂの発熱量を多くする。反対に維持温度をより低くする場合は、ヒータ１１ｂへの電流を少なくしてヒータ１１ｂの発熱量を少なくする。

【0057】

また、溶体化昇温炉１０Ｂを溶体化均熱炉に変更する場合は、バーナ１１ａ及びヒータ１１ｂの作動制御を図８の内容から図９の内容に変更することにより実現することができる。また、時効硬化均熱炉１０Ｆを時効硬化昇温炉に変更する場合は、バーナ１１ａ及びヒータ１１ｂの作動制御を図１１の内容から図１０の内容に変更することにより実現することができる。このように、バーナ１１ａの作動時間とヒータ１１ｂの作動時間の比率（０～１００％）、並びに各出力を調整することにより、同じ加熱炉ユニット１０を昇温炉、均熱炉等に適宜使い分けることができる。

【0058】

更に、熱処理ステップが増加、若しくは減少するような熱処理条件の変更の場合は、各加熱炉ユニット１０Ａ～１０Ｇ、焼入水槽２０Ａ及び冷却ユニット２０Ｂに対し、新たな加熱炉ユニット１０、焼入水槽２０Ａ又は冷却ユニット２０Ｂを追加するか、若しくは各加熱炉ユニット１０Ａ～１０Ｇ、焼入水槽２０Ａ及び冷却ユニット２０Ｂのうちのいずれかを除去することにより対応することができる。

【0059】

以上のように、第１実施形態では、特定の被熱処理物に対する一連の熱処理を、複数の熱処理ステップに分割し、各ステップに対応して汎用の各加熱炉ユニット１０Ａ～１０Ｇ、焼入水槽２０Ａ及び冷却ユニット２０Ｂを配置している。そして、各加熱炉ユニット１０Ａ～１０Ｇは、制御装置１３により各熱処理ステップに必要な熱処理が行われるように作動させている。また、被熱処理物を搬送機３０により各加熱炉ユニット１０Ａ～１０Ｇ、焼入水槽２０Ａ及び冷却ユニット２０Ｂにおいて必要な熱処理が行われるように搬送している。そのため、被熱処理物が変わって熱処理条件が変わったとき、制御装置１３による各加熱炉ユニット１０Ａ～１０Ｇに対する制御内容を変更するのみで各ステップに必要な熱処理を行わせることができる。従って、各加熱炉ユニット１０Ａ～１０Ｇ自体は、汎用の加熱炉ユニット１０を共通に使用することができる。即ち、汎用の加熱炉ユニット１０を用いて制御装置１３による制御内容を変更するのみで、熱処理条件の異なる複数種類の被熱処理物の熱処理を行うことができる。

【0060】

＜第２実施形態の構成、作用、効果＞
図１２は、本発明の第２実施形態を示す。第２実施形態が第１実施形態に対して特徴とする点は、第１実施形態における各加熱炉ユニット１０Ａ～１０Ｄに対応する各加熱炉ユニット１０Ａ１～１０Ｄ１（本発明の第２長時間ユニットに相当）の熱処理時間を、各３０分から各６０分に変更した点である。また、第１実施形態における溶体化昇温炉１０Ｂを溶体化均熱炉１０Ｂ１とした点である。更に、上記のように熱処理時間を変更したのに伴い、各加熱炉ユニット１０Ａ１～１０Ｄ１に対し、それと同じ構成の加熱炉ユニット１０Ａ２～１０Ｄ２（本発明の第２長時間ユニットに相当）を並列配置した点である。その他の構成は、第２実施形態においても第１実施形態と同一であり、同一部分についての再度の説明は省略する。

【0061】

第２実施形態において、搬送機３０は、各加熱炉ユニット１０Ａ１～１０Ｄ１、１０Ｅ～１０Ｇ、焼入水槽２０Ａ、及び冷却ユニット２０Ｂに対して被熱処理物を搬送するように構成されている。また、加熱炉ユニット１０Ａ２～１０Ｄ２に対しても、搬送機３０と同様の搬送機３０Ａが設けられている。搬送機３０Ａは、搬送機３０に対して焼入水槽２０Ａにて合流するように接続されている。搬送機３０Ａによる被熱処理物の搬送は、搬送機３０による搬送に対して３０分遅れで行われるように制御されている。

【0062】

図１３は、各ユニット１０Ａ１～１０Ｄ１、１０Ａ２～１０Ｄ２、２０Ａ、１０Ｅ～１０Ｇ、及び２０Ｂに対応する搬送機３０、３０Ａによる被熱処理物の搬送タイミングを示すタイムチャートである。図１３のＴ１の時点で、焼入水槽２０Ａ～冷却ユニット２０Ｂ（本発明の第２短時間ユニットに相当）の被熱処理物の搬送が行われて、時効硬化昇温炉１０Ｅ～時効硬化均熱炉１０Ｇにより被熱処理物の熱処理が行われる。

【0063】

図１４、１５は、制御装置１３による搬送機３０、３０Ａの制御内容を示す。上述の焼入水槽２０Ａ～冷却ユニット２０Ｂに対する搬送機３０の制御内容が、ステップＳ１～ステップＳ６に示されている。この制御内容は、第１実施形態の場合と同一である。

【0064】

その２７分後のＴ２の時点で、Ｔ１より３分前に被熱処理物の熱処理を行っていた溶体化昇温炉１０Ａ１～溶体化均熱炉１０Ｄ１の被熱処理物の搬送が行われる。このＴ２の時点で、焼入水槽２０Ａに溶体化均熱炉１０Ｄ１から搬出された被熱処理物が搬入されて焼入れ処理が行われる。この制御は、図１４のステップＳ７～ステップＳ３６の処理に相当する。この制御内容は、図７に示す第１実施形態のステップＳ７～ステップＳ２６に対応するが、第２実施形態の場合は、図１４のステップＳ８、ステップＳ９のようにステップＳ３１以降の処理が行われたことを記憶するフラグＦを設定している。

【0065】

その３分後のＴ３の時点で、焼入水槽２０Ａにおける被熱処理物の焼入れ処理は完了するので、焼入水槽２０Ａ～冷却ユニット２０Ｂの被熱処理物の搬送が行われる。Ｔ３の時点で、時効硬化昇温炉１０Ｅ～冷却ユニット２０Ｂの被熱処理物の熱処理は３０分を経過して完了している。この制御は、図１４のステップＳ３７、ステップＳ１～ステップＳ６の処理に相当する。この制御内容は、図７に示す第１実施形態のステップＳ２７、ステップＳ１～ステップＳ６に対応する。

【0066】

Ｔ４の時点では、溶体化昇温炉１０Ａ２～溶体化均熱炉１０Ｄ２の被熱処理物の搬送が行われる。この時点で、焼入水槽２０Ａに溶体化均熱炉１０Ｄ２から搬出された被熱処理物が搬入されて焼入れ処理が行われる。この制御は、図１５のステップＳ４１～ステップＳ４６の処理に相当する。Ｔ３の時点で、ステップＳ７の処理が実行され、ステップＳ８では、フラグＦがセットされて「Ｆ＝１」とされているため、Ｔ４の時点で、ステップＳ８からステップＳ４１の処理に進むことになる。以降、Ｔ５、Ｔ６、Ｔ７、Ｔ８の各時点は、上述のＴ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４の各時点に相当しており、同じ操作が繰り返される。

【0067】

この結果、第２実施形態によれば、溶体化昇温炉１０Ａ１～溶体化均熱炉１０Ｄ１の熱処理時間が６０分で、時効硬化昇温炉１０Ｅ～冷却ユニット２０Ｂの熱処理が３０分であり、搬送機３０の前後間で搬送速度が異なるにも係わらず、無駄に被熱処理物を滞留させることなく熱処理を行うことができる。即ち、溶体化昇温炉１０Ａ１～溶体化均熱炉１０Ｄ１に対し、これと同様の構成の溶体化昇温炉１０Ａ２～溶体化均熱炉１０Ｄ２を並列に配置して、溶体化昇温炉１０Ａ１～溶体化均熱炉１０Ｄ１と溶体化昇温炉１０Ａ２～溶体化均熱炉１０Ｄ２における被熱処理物の搬送タイミングを３０分ずらすことにより、生産性の高い熱処理を実現している。

【0068】

＜その他の実施形態＞
以上、特定の実施形態について説明したが、本発明は、それらの外観、構成に限定されず、種々の変更、追加、削除が可能である。例えば、上記実施形態では、被熱処理物をアルミニウムとし、熱処理として金属における熱処理を施す熱処理システムについて説明したが、本発明は、アルミニウム以外の金属の熱処理、又は半導体、セラミックス等の焼成、乾燥等を行う熱処理システムに適用してもよい。

【0069】

上記実施形態では、バーナ１１ａとヒータ１１ｂを一つのバーナ装置１１内にまとめて設けたが、加熱炉１２内で互いに独立して設けてもよい。

【符号の説明】

【0070】

１０、１０Ａ～１０Ｇ、１０Ａ１～１０Ｄ１、１０Ａ２～１０Ｄ２ 加熱炉ユニット
１１ バーナ装置
１１ａ バーナ
１１ｂ ヒータ
１２ 加熱炉
１３ 制御装置
２０Ａ 焼入水槽（冷却ユニット）
２０Ｂ 冷却ユニット
３０、３０Ａ 搬送機
４０ センサ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】