特許 7594724 工業炉

(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】2024-11-27

(45)【発行日】2024-12-05

(54)【発明の名称】工業炉

(51)【国際特許分類】

   F27B 5/08 20060101AFI20241128BHJP

   F27D 7/04 20060101ALI20241128BHJP

   F27D 9/00 20060101ALI20241128BHJP

   F27B 5/18 20060101ALI20241128BHJP

   F27D 21/00 20060101ALI20241128BHJP

【ＦＩ】

F27B5/08

F27D7/04

F27D9/00

F27B5/18

F27D21/00 G

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2023077925

(22)【出願日】2023-05-10

【基礎とした実用新案登録】

【原出願日】2020-08-19

(65)【公開番号】P2023095994

(43)【公開日】2023-07-06

【審査請求日】2023-05-10

(73)【特許権者】

【識別番号】591159619

【氏名又は名称】島津産機システムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100121441

【弁理士】

【氏名又は名称】西村 竜平

(74)【代理人】

【識別番号】100154704

【弁理士】

【氏名又は名称】齊藤 真大

(74)【代理人】

【識別番号】100206151

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 惇志

(74)【代理人】

【識別番号】100218187

【弁理士】

【氏名又は名称】前田 治子

(72)【発明者】

【氏名】中井 祐斗

【審査官】山下 浩平

(56)【参考文献】

【文献】特開昭６３－０４９６９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０４－０２６７２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－１２１３０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－２１６３４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－０１００９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－２０８８２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５６－０３４０８７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２７Ｄ ７／００ － １５／０２

Ｆ２７Ｄ １７／００ － ９９／００

Ｆ２７Ｂ ５／０８、５／１８

Ｃ２１Ｄ １／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

圧力容器と、
前記圧力容器の内部空間に配置され、開口を備えた断熱容器本体および該開口を開閉する断熱容器蓋を備えた断熱容器と、
前記断熱容器の内部空間に配置されたヒータと、
前記圧力容器の内部空間に配置されたファンと、
前記圧力容器の内部空間において、ガスの温度を計測する温度計と、
前記温度計で計測された温度に応じて断熱容器蓋を移動させ、該断熱容器蓋で断熱容器本体の開口を開閉させる駆動装置と、
を含み、
前記圧力容器が内壁および外壁を備え、該内壁と外壁の間に冷却液が流れており、
前記ガスが内壁と断熱容器本体の間を流れた後にファンに到達する、工業炉。

【請求項2】

圧力容器と、
前記圧力容器の内部空間に配置され、開口を備えた断熱容器本体および該開口を開閉する断熱容器蓋を備えた断熱容器と、
前記断熱容器の内部空間に配置されたヒータと、
前記圧力容器の内部空間に配置されたファンと、
前記圧力容器の内部空間において、ガスの温度を計測する温度計と、
前記温度計で計測された温度に応じて断熱容器蓋を移動させ、該断熱容器蓋で断熱容器本体の開口を開閉させる駆動装置と、を含み、
前記温度計で計測された温度が第１閾値よりも高い場合、前記駆動装置が断熱容器蓋で断熱容器本体の開口を閉じ、前記温度計で計測された温度が前記第１閾値よりも低い場合、前記駆動装置が断熱容器蓋で断熱容器本体の開口を開け、当該断熱容器による前記開口の開閉を繰り返しながら前記温度計で計測される温度を低下させていく、工業炉。

【請求項3】

圧力容器と、
前記圧力容器の内部空間に配置され、開口を備えた断熱容器本体および該開口を開閉する断熱容器蓋を備えた断熱容器と、
前記断熱容器の内部空間に配置されたヒータと、
前記圧力容器の内部空間に配置されたファンと、
前記圧力容器の内部空間において、ガスの温度を計測する温度計と、
前記温度計で計測された温度に応じて断熱容器蓋を移動させ、該断熱容器蓋で断熱容器本体の開口を開閉させる駆動装置と、を含み、
前記温度計で計測された温度が第１閾値よりも高い場合、前記駆動装置が断熱容器蓋で断熱容器本体の開口を閉じ、
前記温度計で計測された温度が第２閾値よりも低い場合、前記ファンが回転し、
前記第１閾値よりも第２閾値が低い、工業炉。

【請求項4】

圧力容器と、
前記圧力容器の内部空間に配置され、開口を備えた断熱容器本体および該開口を開閉する断熱容器蓋を備えた断熱容器と、
前記断熱容器の内部空間に配置されたヒータと、
前記圧力容器の内部空間に配置されたファンと、
前記圧力容器の内部空間において、ガスの温度を計測する温度計と、
前記温度計で計測された温度に応じて断熱容器蓋を移動させ、該断熱容器蓋で断熱容器本体の開口を開閉させる駆動装置と、
を含み、
前記ガスの流れる方向を決めるフードを含み、
前記フードの上部に形成された孔を含む、工業炉。

【請求項5】

前記フードにおける断熱容器のある側に空間を空けて孔を覆い、該フードにおける孔よりもファンのある部分に取り付けられたガードを備えた請求項４の工業炉。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、工業炉に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、金属または磁性材料などからなる被処理物を減圧または加圧環境下で熱処理している。たとえば、下記の特許文献１に開示される工業炉は、真空炉、断熱容器、加熱部および蓋部を備える。真空炉の中に断熱容器が備えられる。断熱容器の中に加熱部が備えられ、断熱容器の中で被処理物が加熱処理される。断熱容器には２つの開口が形成されており、それぞれの開口が蓋部で開閉される。

【0003】

真空炉の中にファンが備えられる。被処理物の加熱処理終了後、断熱容器の開口が開けられ、ファンによってガスが循環される。ガスを循環させて被処理物を冷却する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１３－１３７１６３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかし、高温のガスによってファンなどの部品が消耗する。ファンなどの部品の消耗を避けるために、断熱容器の蓋を閉じたままにすると、被処理物の冷却時間が長くなる。

【0006】

そこで本発明の目的は、ファンなどの部品の消耗を抑制し、被処理物の冷却時間を早くできる工業炉を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

以上の課題を解決すべく、本発明に係る工業炉は、以下に述べるような構成を有する。

【0008】

本発明の工業炉は、圧力容器と、前記圧力容器の内部空間に配置され、開口を備えた断熱容器本体および該開口を開閉する断熱容器蓋を備えた断熱容器と、前記断熱容器の内部空間に配置されたヒータと、前記圧力容器の内部空間に配置されたファンと、前記圧力容器の内部空間において、ガスの温度を計測する温度計と、前記温度計で計測された温度に応じて断熱容器蓋を移動させ、該断熱容器蓋で断熱容器本体の開口を開閉させる駆動装置とを含む。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、温度計の温度に応じて断熱容器本体の開口を開閉するため、高温のガスをファンに当てないようにできる。ファンの消耗を抑制することができる。ガスの温度が低くなればファンを回転させて被処理物を一気に冷却することができ、冷却時間を短縮することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】工業炉の構成を示す図である。

【図2】図１の圧力容器およびその中の部品を拡大した図である。

【図3】断熱容器蓋およびマッフル蓋を開けた図である。

【図4】断熱容器蓋およびマッフル蓋を開けてファンを回転させた図である。

【図5】温度計で計測される温度を示すグラフである。

【図6】熱交換器を備えた工業炉の構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

本発明の工業炉について図面を参照して説明する。複数の実施形態を説明するが、異なる実施形態であっても同じ手段には同一の符号を付して説明を省略する場合がある。

【0012】

[実施形態１]
図１、図２に示す本願の工業炉１０は、容器状の圧力容器１２、その圧力容器１２の内部空間１４に配置された断熱容器１６、その断熱容器１６の内部空間１８に配置されたヒータ２０、被処理物２２が収容されるマッフル（インナーケース）２４、ガス源２６、そのガス源２６から圧力容器１２の内部空間１４または断熱容器１６の内部空間１８およびマッフル２４の内部空間２８をつなぐ供給パイプ３０、排気ポンプ３２、その排気ポンプ３２とマッフル２４の内部空間２８をつなぐ第１排気パイプ３４、排気ポンプ３２と圧力容器１２の内部空間１４または断熱容器１６の内部空間１８をつなぐ第２排気パイプ３６、圧力容器１２の内部空間１４に配置されたファン３８、圧力容器１２の内部空間１４でガスの温度を計測する温度計４０を備える。

【0013】

工業炉１０は、被処理物２２に対して焼結、半焼結、焼成、脱脂、脱ガス、ろう付け、メタライズ、焼き入れ、容体化処理、焼戻し、焼きなましまたは時効熱処理などをおこなうための装置である。

【0014】

[圧力容器]
図２に示すように、圧力容器１２は圧力容器本体４２および圧力容器蓋４４を備える。圧力容器本体４２は筒状になっていて、その両端が開口している。圧力容器蓋４４は圧力容器本体４２の両端の開口を開閉するものである。圧力容器本体４２の両端を圧力容器蓋４４で閉じると、圧力容器１２の内部空間１４は気密にされた空間になる。圧力容器１２の内部空間１４は減圧されたり、加圧されたりする。

【0015】

圧力容器１２は内壁４６と外壁４８からなる二重構造である。内壁４６と外壁４８の間を冷却液が流れる。工業炉１０は、内壁４６と外壁４８の間に冷却液を供給するための給液ポンプ（図示省略）を備えてもよい。

【0016】

[断熱容器]
断熱容器１６は圧力容器１２の内部空間１４に配置されている。断熱容器１６は断熱容器本体５０および断熱容器蓋５２を備える。断熱容器本体５０は筒状になっていて、その両端は開口している。断熱容器蓋５２は断熱容器本体５０の両端の開口を開閉するものである。断熱容器１６はグラファイトフェルトまたはグラファイトフォイルなどの耐熱性材料で構成される。

【0017】

[駆動装置]
圧力容器蓋４４が閉じた状態で断熱容器蓋５２が開閉できるように、断熱容器蓋５２の駆動装置５４を備える。たとえば駆動装置５４は空圧シリンダーまたは液圧（油圧）シリンダーなどの装置を含む。駆動装置５４は圧力容器蓋４４に取り付けられている。たとえばピストンロッド５６の先端が断熱容器蓋５２に固定されている。ピストンロッド５６がシリンダー５８に出し入れされることによって断熱容器蓋５２が移動する。断熱容器本体５０の開口が開閉される。

【0018】

駆動装置５４は温度計４０で計測された温度によって断熱容器蓋５２を移動させる。温度計４０で計測された温度が第１閾値よりも高ければ断熱容器蓋５２で断熱容器本体５０の開口を閉じ、第１閾値未満であれば断熱容器蓋５２で断熱容器本体５０の開口を開ける。第１閾値はファン３８などの部品の耐熱温度よりも高い温度のガスがファン３８などに当たらないように考慮して決定する。上記の冷却液で冷却されたガスがファン３８などに到達したときに、ガスの温度が耐熱温度よりも低くなるように第１閾値を決定する。したがって、第１閾値はファン３８などの耐熱温度よりも高い場合がある。

【0019】

[ヒータ]
断熱容器１６の内部空間１８に複数のヒータ２０が配置されている。ヒータ２０はグラファイト製のロッドヒータなど種々のヒータを使用できる。ヒータ２０の形状は線状または棒状になっている。複数本のヒータ２０がマッフル２４の周囲に配置されている。ヒータ２０の端子は絶縁体を介して圧力容器１２に取り付けられている。ヒータ２０に対して電力供給する回路を備える。ヒータ２０に電力供給されることでヒータ２０が発熱する。ヒータ２０の熱は断熱容器１６の内部空間１８の中に閉じ込められる。

【0020】

[マッフル]
断熱容器１６の内部空間１８の中にマッフル２４が配置されている。マッフル２４はグラファイトなどで構成されている。マッフル２４はマッフル本体６０とマッフル蓋６２を備える。マッフル本体６０は筒状になっていて、その両端が開口になっている。マッフル蓋６２はマッフル本体６０の両端の開口を開閉する。マッフル本体６０の両端をマッフル蓋６２で閉じることで、マッフル２４の内部空間２８が密閉される。

【0021】

マッフル蓋６２は断熱容器蓋５２に取り付けられている。マッフル蓋６２は耐熱性の取り付け部材６３で断熱容器蓋５２に取り付けられてもよいし（図２、図３、図４）、断熱容器蓋５２に直接取り付けられてもよい。断熱容器蓋５２が移動するとマッフル蓋６２も一緒に移動する。断熱容器本体５０の開口が閉じられればマッフル本体６０の開口も閉じられ（図２）、断熱容器本体５０の開口が開けられればマッフル本体６０の開口も開けられる（図３、図４）。

【0022】

[被処理物]
マッフル２４の内部空間２８に被処理物２２が配置される。被処理物２２は、粉体、粒体または所定形状を有した固体である。被処理物２２の材料は、超硬金属、鉄系金属、非鉄金属、磁性材料、セラミックス、グラファイト、ハイス鋼、ダイス鋼または低合金鋼などであり、金属は合金を含む。

【0023】

マッフル２４の中に被処理物２２が収容されることで、被処理物２２を脱脂処理したときに被処理物２２から放出される放出物がマッフル２４の外に放出されることを低減させる。

【0024】

[ガス源]
ガス源２６は窒素、アルゴン、水素、一酸化炭素、ヘリウム、メタンなどを貯蔵、生成またはその両方をおこなう。ガス源２６と圧力容器１２の内部空間１４または断熱容器１６の内部空間１８およびマッフル２４の内部空間２８は供給パイプ３０で接続されている。供給パイプ３０は分岐しており、それぞれにバルブ６４、６６が設けられている。バルブ６４、６６の開閉によってガスの流量を制御できる。ガス源２６から供給パイプ３０を介して圧力容器１２の内部空間１４または断熱容器１６の内部空間１８およびマッフル２４の内部空間２８にガスが導入される。ガス源２６を複数にして、複数種のガスを圧力容器１２の内部空間１４または断熱容器１６の内部空間１８およびマッフル２４の内部空間２８に供給してもよい。供給パイプ３０を複数設け、複数種のガスが供給されるようにする。なお、断熱容器１６は完全に気密にされていないため、圧力容器１２の内部空間１４または断熱容器１６の内部空間１８の一方にガスを導入することで、他方にもガスを導入することができる。

【0025】

[排気ポンプ]
排気ポンプ３２は圧力容器１２の内部空間１４または断熱容器１６の内部空間１８およびマッフル２４の内部空間２８に対して排気をおこなう。排気ポンプ３２とマッフル２４の内部空間２８は第１排気パイプ３４で接続されている。排気ポンプ３２と圧力容器１２の内部空間１４または断熱容器１６の内部空間１８は第２排気パイプ３６で接続されている。排気ポンプ３２によって、圧力容器１２の内部空間１４、断熱容器１６の内部空間１８およびマッフル２４の内部空間２８が減圧される。第１排気パイプ３４と第２排気パイプ３６にはそれぞれバルブ６８、７０が備えられていて、バルブ６８、７０の開閉によっても排気を制御することができる。なお、断熱容器１６は完全に気密にされていないため、圧力容器１２の内部空間１４または断熱容器１６の内部空間１８の一方からガスを排気することで、他方もガスが排気される。

【0026】

被処理物２２が脱脂された際に、被処理物２２から放出されたガス状のバインダー、粉状または粒状のダスト、またはその両方を含む放出物が放出される。第１排気パイプ３４に放出物を捕捉するトラップ７２が備えられている。トラップ７２はフィンおよびフィルターを含む。フィンは放出物を冷却し、液体にして溜める装置である。液状になった放出物はさらに冷却されて固体になることもある。フィルターは粉状または粒状の放出物を集塵する装置である。放出物が排気ポンプ３２まで到達されない。

【0027】

[ファン]
圧力容器１２の内部空間１４にファン３８が備えられる。ファン３８の材料はステンレスまたは鉄などである。さらにファン３８を回転させるためのモータ７４が圧力容器蓋４４に取り付けられている。ファン３８は、圧力容器蓋４４が閉じられており、かつ、断熱容器蓋５２が開けられたときに回転する。圧力容器１２の内部空間１４および断熱容器１６の内部空間１８をガスが循環する。上記のように断熱容器蓋５２が開けられるとマッフル蓋６２も開けられ、マッフル２４の内部空間２８もガスが循環する。

【0028】

ファン３８は温度計４０で計測された温度が第２閾値よりも低い場合に回転する。第２閾値は第１閾値よりも低い。断熱容器蓋５２とマッフル蓋６２を開けた状態で第２閾値よりも低くなった時にファン３８が回転する。第２閾値は、断熱容器蓋５２とマッフル蓋６２を常時開けておいてもガスがファン３８などの耐熱温度を超えなくなる温度に設定する。

【0029】

断熱容器１６の内部空間１８およびマッフル２４の内部空間２８の高温のガスがいきなりファン３８に当たらないように、断熱容器１６と内壁４６の間を通った後にファン３８にガスが当たるようにする（図４の符号Ｗ２）。このようにガスが流れる構造のファン３８を用いる。

【0030】

[フード]
圧力容器１２の内部空間１４においてガスの流れる方向を決めるためのフード７６、７８を備える。フードは第１フード７６と第２フード７８を備える。第１フード７６は断熱容器本体５０からファン３８に向かって配置されている。第１フード７６の材料はステンレスまたは鉄などである。第１フード７６はガスが循環する方向を定める。ガスの方向を定められれば第１フード７６の形状は限定されない。圧力容器１２は二重構造になっており、その内部に冷却液が流れるため、その冷却液によって循環するガスが冷却される。ガスは、断熱容器本体５０と内壁４６の間を通って冷却された後、ファン３８からマッフル２４の内部空間２８に流れるようにする。冷却されたガスがファン３８と第１フード７６に触れるため、ファン３８と第１フード７６の消耗を抑制できる。

【0031】

第１フード７６の上部またはその付近に複数の孔８０が形成されている。ファン３８を回転させずに断熱容器蓋５２とマッフル蓋６２を開けたときに、断熱容器１６の内部空間２８とマッフル２４の内部空間２８にある高温のガスが孔８０を通じて温度計４０の方に流れる。

【0032】

第１フード７６の断熱容器蓋５２の側において、空間を開けて孔８０を覆うガード８２を備える。ガード８２は第１フード７６に取り付けられ、その取り付けられる部分は孔８０よりもファン３８のある部分である。断熱容器１６とマッフル２４の内部空間にある高温のガスが孔８０を通過し（図３）、ファン３８によって流されるガスは孔８０通過しないようにする（図４）。

【0033】

第２フード７８は、断熱容器１６におけるファン３８の反対側に配置されている。第２フード７８は圧力容器１２の内壁４６に平行に配置されている。第２フード７８によって、断熱容器１６の内部空間１８から出た高温のガスが第２フード７８に沿って進み、その後、第２フード７８と内壁４６の間を進む（図４）。ガスが触れる内壁４６の面積を増やすことで、ガスの冷却能力を高めている。

【0034】

図３に示すように、第１フード７６と第２フード７８に高温のガスが当たるため、第１フード７６と第２フード７８の耐熱温度をファン３８の耐熱温度よりも高くすることが好ましい。

【0035】

[温度計]
圧力容器１２の内部空間１４のガスの温度を計測する温度計４０が備えられる。温度計４０は熱電対を用いた温度計である。温度計４０は圧力容器１２の内部空間１４の上部のガスの温度を計測する。高温のガスは上昇するためである。圧力容器１２の内部空間１４、特に内部空間１４の上部のガスの温度が監視される。図１等では温度計４０は２つであるが、さらに温度計４０の数を増やしてもよい。ガスの温度が第１閾値よりも高ければ、断熱容器蓋５２は閉じられ、第１閾値未満であれば断熱容器蓋５２は開けられる。高温のガスがファン３８などに触れないようにする。ガスの温度が第２閾値よりも低ければファン３８が回転する。被処理物２２が急速に冷却される。

【0036】

温度計４０の数が複数の場合、上記第１閾値と第２閾値は最も高い温度を利用する。圧力容器１２の内部空間１４の中で最も高い温度を利用して断熱容器蓋５２の開閉を制御したりファン３８の回転を制御したりすることで、ファン３８などに耐熱温度以上のガスを当てない。ファン３８などの消耗を抑制できる。

【0037】

[その他]
温度計４０の温度が入力され、駆動装置５４の駆動を制御する制御装置（図示省略）を備える。制御装置はＰＬＣ（Programmable Logic Controller）またはＣＰＵ（Central Processing Unit）などの演算回路および駆動装置５４を駆動させる回路を備えた装置である。制御装置は上記のように温度が第１閾値よりも高ければ断熱容器蓋５２を閉じ、第１閾値未満になれば断熱容器蓋５２を開けるように駆動装置を制御する。さらに、制御装置は温度が第２閾値より低くなればファン３８を回転させるように駆動装置５４を制御する。

【0038】

[熱処理]
次に本願の工業炉１０を使用した熱処理について説明する。なお、説明する熱処理は一例であり、被処理物２２の種類および処理方法に応じて適宜変更される。

【0039】

（１）マッフル２４の内部空間２８に被処理物２２を収容し、圧力容器蓋４４を閉じる。駆動装置５４によって断熱容器蓋５２を閉じることで、マッフル蓋６２も閉じられる。

【0040】

（２）排気ポンプ３２を駆動させ、圧力容器１２の内部空間１４、断熱容器１６の内部空間１８およびマッフル２４の内部空間２８からガスを排気する。この排気と同時に、ガス源２６から圧力容器１２の内部空間１４、断熱容器１６の内部空間１８およびマッフル２４の内部空間２８にガスを供給し、それらの空間１４、１８、２８を所定のガスで満たす。ガスの供給量と排気量を調整することで、圧力容器１２の内部空間１４、断熱容器１６の内部空間１８およびマッフル２４の内部空間２８を所定圧力にする。

【0041】

（３）ヒータ２０に電力供給し、断熱容器１６の内部空間１８を昇温させる。断熱容器１６の内部空間１８に配置されたマッフル２４が加熱され、さらに被処理物２２が加熱される。

【0042】

マッフル２４の内部空間２８にある被処理物２２の温度が上昇し、被処理物２２が脱脂される。脱脂するときに、排気ポンプ３２を駆動させ、被処理物２２から生じた放出物は第１排気パイプ３４の途中にあるトラップ７２で捕捉される。必要に応じてガス源２６からマッフル２４の内部空間２８にガスを供給する。吸気と排気によってマッフル２４の内部空間２８を所定の圧力にする。マッフル２４の内部空間２８以外に圧力容器１２の内部空間１４と断熱容器１６の内部空間１８にもガス源２６からガスを供給してもよい。

【0043】

（４）被処理物２２の脱脂が完了した後、ヒータ２０に流す電流の値を変えて、断熱容器１６の内部空間１８の温度を変える。ヒータ２０に流れる電流を増加させ、被処理物２２の温度を高める。たとえば、約１５００℃以上で被処理物２２を熱処理する。

【0044】

（５）被処理物２２が熱処理された後、被処理物２２を冷却する。温度計４０で計測された温度が第１閾値未満の場合に駆動装置５４を駆動させて断熱容器蓋５２とマッフル蓋６２を開ける（図３）。その際、ファン３８は回転しない。断熱容器１６の内部空間１８とマッフル２４の内部空間２８から圧力容器１２の内部空間１４に高温のガスが流れる。ガスの流れは図３に符号Ｗ１の矢印で示す。ガスは断熱容器本体５０およびマッフル本体６０の両端の開口から圧力容器１２の内部空間１４に流れる。ガスは高温であるため、上方にガスが流れる。一部のガスが孔８０を通って上部に流れる。ガスがファン３８に到達しにくくなっている。圧力容器１２の内壁４６と外壁４８の間を冷却液が流れており、ガスが冷却される。

【0045】

温度計４０で計測された温度が第１閾値よりも高ければ、駆動装置５４を駆動させて断熱容器蓋５２とマッフル蓋６２を閉じる（図２）。ファン３８、第１フード７６および第２フード７８などを保護する。

【0046】

断熱容器蓋５２とマッフル蓋６２の開閉が繰り返されるため、温度計４０で計測されるガスの温度は第１閾値Ｔ１の付近を上下し、徐々に低下する（図５）。断熱容器蓋５２とマッフル蓋６２の開閉間隔が短くなりすぎないように、ＰＩＤ（Proportional Integral Differential）制御によって駆動装置５４を制御してもよい。断熱容器蓋５２とマッフル蓋６２を閉じたままガスの温度が低下するのを待つよりも、断熱容器蓋５２とマッフル蓋６２の開閉を繰り返すことでガスの冷却速度が速くなっている。

【0047】

断熱容器蓋５２が開けられた状態で、温度計４０で計測された温度が第２閾値よりも低くなれば、ファン３８を回転させてガスを循環させ、被処理物２２を冷却させる（図４）。ガスの流れは図４に符号Ｗ２の矢印で示す。ファン３８が回転されているため、ガスの流れが決められる。ガスは、マッフル２４の内部空間２８、断熱容器本体５０と内壁４６の間、ファン３８の順番で通過し、再びマッフル２４の内部空間２８に戻される。

【0048】

給液ポンプで内壁４６と外壁４８の間に冷却液が供給されており、圧力容器１２が冷却される。圧力容器１２が冷却されることで、ガスが断熱容器本体５０と内壁４６の間を通過する際、ガスは圧力容器１２の内壁４６に触れて冷却される。ガスが冷却されることで、被処理物２２がガスに触れて冷却される。さらに、高温のガスが直接ファン３８と第１フード７６に触れることはなく、ファン３８と第１フード７６の消耗を抑制することができる。ガスの温度が第２閾値Ｔ２よりも低くなってファン３８が回転することで、マッフル２４の内部空間２８の中を冷却されたガスが通過し、被処理物２２の冷却速度が速くなる（図５）。

【0049】

冷却する際、ガス源２６から圧力容器１２の内部空間１４、断熱容器１６の内部空間１８およびマッフル２４の内部空間２８にガスを導入し、排気ポンプ３２によって排気してもよい。ガスによって冷却時間を短縮する。

【0050】

（６）被処理物２２が冷却されれば、圧力容器蓋４４を開ける。圧力容器蓋４４に駆動装置５４が取り付けられており、駆動装置５４に断熱容器蓋５２が取り付けられているため、断熱容器蓋５２およびマッフル蓋６２も開けられる。被処理物２２が外部に開放され、被処理物２２を取り出すことができる。

【0051】

以上のように、本願は高温のガスがファン３８と第１フード７６に到達する前に内壁４６と外壁４８の間を流れる冷却液によって冷却される。ファン３８と第１フード７６が熱によって消耗することを抑制できる。ファン３８と第１フード７６の交換サイクルを長くすることができる。従来に比べてガスの冷却速度が速く、被処理物２２の冷却速度も速くなっている。

【0052】

[実施形態２]
実施形態１は第１閾値と第２閾値によって断熱容器蓋５２の開閉とファン３８の回転を制御ししたが、２つの閾値を使用しなくもよい。たとえば、温度計４０の温度が第１閾値未満なれば、断熱容器蓋５２を開けるとともにファン３８を回転させてもよい。第１閾値よりも高ければ断熱容器蓋５２を閉じてファン３８の回転も停止させる。

【0053】

[実施形態３]
図６に示すように、ファン３８と断熱容器蓋５２との間に液冷式の熱交換器９０を配置し、その熱交換器９０でもガスを冷却してもよい。熱交換器９０によってガスの冷却能力が高まり、被処理物２２を冷却する時間を短縮できる。ガスが熱交換機９０を通過できるように第１フード７６の形状を適宜変更してもよい。

【0054】

熱交換器９０の位置は断熱容器蓋５２とファン３８の間に限定されず、ガスが流れる位置であれば、他の位置であってもよい。ガスを冷却することで被処理物の冷却能力が高まり、さらにファン３８と第１フード７６の消耗を抑制することができる。熱交換機９０を設置する場所によっては第２フード７８の消耗も抑制することができる。

【0055】

[実施形態４]
圧力容器１２の内壁４６に凹凸を形成したり、フィンを取り付けたりして内壁４６の断面積を広くしてもよい。内壁４６で生じる熱交換を大きくする。

【0056】

（第１項）一態様に係る工業炉は、圧力容器と、前記圧力容器の内部空間に配置され、開口を備えた断熱容器本体および該開口を開閉する断熱容器蓋を備えた断熱容器と、前記断熱容器の内部空間に配置されたヒータと、前記圧力容器の内部空間に配置されたファンと、前記圧力容器の内部空間において、ガスの温度を計測する温度計と、前記温度計で計測された温度に応じて断熱容器蓋を移動させ、該断熱容器蓋で断熱容器本体の開口を開閉させる駆動装置とを含む。

【0057】

第１項に記載の工業炉によれば、圧力容器の内部空間のガスの温度に応じて断熱容器本体の開口が開閉されるため、高温のガスをファンに当てないように制御できる。ファンの消耗を抑制できる。ガスが低温になれば断熱容器本体の開口を開けたままにしてファンを回転させることができ、被処理物の冷却を早くすることができる。

【0058】

（第２項）前記圧力容器が内壁および外壁を備え、該内壁と外壁の間に冷却液が流れており、前記ガスが内壁と断熱容器本体の間を流れた後にファンに到達する。

【0059】

第２項に記載の工業炉によれば、ガスを冷却液で冷却させた後にファンに到達させるため、高温のガスをファンに当てない。ファンの消耗が抑制される。

【0060】

（第３項）前記温度計で計測された温度が第１閾値よりも高い場合、前記駆動装置が断熱容器蓋で断熱容器本体の開口を閉じる。

【0061】

第３項に記載の工業炉によれば、ファンの耐熱温度よりも高いガスをファンに当てないようにすることができる。

【0062】

（第４項）前記温度計で計測された温度が第２閾値よりも低い場合、前記ファンが回転し、前記第１閾値よりも第２閾値が低い。

【0063】

第４項に記載の工業炉によれば、ガスの温度がファンの耐熱温度よりも常時低くなればファンを回転させて被処理物を急速に冷却することができる。

【0064】

（第５項）前記ガスの流れる方向を決めるフードを含む。

【0065】

第５項に記載の工業炉によれば、フードによってガスの流れを制御して高温のガスがファンに当たらないようにする。

【0066】

（第６項）前記フードの上部またはその上部付近に形成された孔を含む。

【0067】

第６項に記載の工業炉によれば、ファンが回転していないとき、孔を通してガスが上部に抜けるようにする。

【0068】

（第７項）前記フードにおける断熱容器蓋のある側に空間を空けて孔を覆い、該フードにおける孔よりもファンのある部分に取り付けられたガードを備える。

【0069】

第７項に記載の工業炉によれば、ファンが回転していないときは孔を通してガスが上部に抜け、ファンが回転している場合は孔からガスが通らずに断熱容器の内部空間にガスを入れることができる。

【0070】

（第８項）前記温度計が圧力容器の内部空間の上部のガスの温度を計測する。

【0071】

第８項に記載の工業炉によれば、高温のガスは上昇するため、その高温のガスの温度を温度計で計測することができる。

【0072】

その他、本発明は、その主旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づき種々の改良、修正、変更を加えた態様で実施できるものである。説明した各実施形態は独立したものではなく、当業者の知識に基づき適宜組み合わせて実施できるものである。

【符号の説明】

【0073】

１０：工業炉
１２：圧力容器
１６：断熱容器
２０：ヒータ
２２：被処理物
２４：マッフル
２６：ガス源
３２：排気ポンプ
３８：ファン
４２：圧力容器本体
４４：圧力容器蓋
４６：内壁
４８：外壁
５０：断熱容器本体
５２：断熱容器蓋
６０：マッフル本体
６２：マッフル蓋
７６、７８：フード
８０：孔
８２：ガード
９０：熱交換器

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】