TRIZ理论-创新方案

河南机电高等专科学校创新思维与方法-TRIZ理论工程课题信息表课题名称：热处理炉姓名：学号：系部：专业：班级：填表日期：指导教师：河南机电高等专科学校创新方法培训基地11.基本信息工程课题名称热处理炉所属领域本发明涉及用于对热处理对象物进行淬火处理等的热处理炉。开题时间2012.3课题摘要：一种热处理炉，对热处理对象物进行加热，然后填充冷却用流体、对热处理对象物进行冷却，其特征在于，具有:内室，向该内室中搬入上述热处理对象物，并填充上述流体;风扇，对填充到上述内室中的流体进行搅拌，并冷却上述热处理对象物;热力机，在用风扇冷却上述热处理对象物期间，输出用于驱动上述风扇的驱动力。一种节能创新的炉灶，是在炉体内配有炉体供气管，在炉体外配烤火框，炉体配有炉脚，炉体上部配有出烟火口，炉体则上部，配有加柴口在加柴口中配有点火漏勺，在炉体内部安有在碳炉灶，碳炉灶安有炉桥、出灰封火口、除碳口，废气管接头及废气管:在碳炉灶口、安有无底的柴炉胆，在柴炉胆中安有煤炉胆、在出烟火口上配有安装有直线式、网式炉丝和配有助燃气供气管的助燃器，及安有护火圈、炉圈、前段烟道、盛灰盛水盒子、配有凹槽的炉台，在炉台上安装有烟道口，及烟自，及配有凹凸槽的锅体，组成的一种节能创新的炉灶。本发明提供一种适用于对大型的热处理对象物进行淬火处理等的热处理炉。在该热处理炉中附带热力机(6)，在对热处理对象物(W)进行冷却期间，通过该热力机(6)驱动风扇(5)、搅拌高压的冷却气体。河南机电高等专科学校创新方法培训基地22.问题描述与分析：（1）问题背景作为用于对例如金属模等的热处理对象物进行淬火处理的装置，已知有真空热处理炉(参照下述专利文献)。在这种真空热处理炉中，通常是在将炉内抽成真空的状态下，对热处理对象物进行规定时间的加热，然后将该热处理对象物投入到油槽中，或者一边填充低温的冷却气体一边用风扇进行搅拌，进行冷却处理。通过气体进行的冷却具有如下的大的优点，即，能够减缓冷却速度、避免热处理对象物的热变形等，而不会出现热处理对象物被油污染的现象。以往，在对金属带钢进行连续加热处理时，一直是使用各种各样的热处理炉。作为这种热处理炉，可采用第1热处理炉和第2热处理炉等，该第1热处理炉是在将空气等从导入口送入导入有金属带钢的预备加热区域中使用直火对导入该预备加热区域中的金属带钢进行预备加热，然后，在与该预备加热区域连续的加热区域中，在含有氢气的还原气体氛围中对该金属带钢进行间接加热而使其退火:该第2热处理炉是在含有与加热区域相同的氢气的还原气体氛围中对从导入口导入预备加热区域中的金属带钢间接加热进行预备加热，然后，在与该预备加热区域连续的加热区域中，在含有氢气的还原气体氛围中对该金属带钢进行间接加热而使其退火。其中，在上述的使用直火对从导入口导入预备加热区域的金属带钢进行预备加热的第1热处理炉中，即使是将含有加热区域的氢气的还原气体导入该预备加热区域，也可使还原气体中的氢气燃烧而消耗，可防止氢气从导入有金属带钢的导入口向外部漏出。但是，在第1热处理炉中，因使用直火进行金属带钢的预备加热，故有可能使金属带钢的表面氧化，特别是在变更了操作条件等的场合，往往会使金属带钢表面氧化。并且，一旦这种金属带钢的表面出现了氧化，即使是在其后的加热区域中在含有氢气的还原气体氛围中对该金属带钢进行间接加热使其退火的场合，也不能充分地将该金属带钢还原，不能进行理想的加热处理，又，在将这种加热处理后的金属带钢导入电镀槽中进行电镀时存在着不能得到理想的电镀的问题。河南机电高等专科学校创新方法培训基地3河南机电高等专科学校创新方法培训基地42.问题描述与分析：（2）问题描述目前，能够对更大的对象物进行热处理的需要日益提高。根据工业产品生产的需要，或者作为降低生产成本的一环，尝试了不将作为产品的结构要素的构件(例如，汽车的车门等)分割成多个部件而一起制造的技术，因此，需要大型的金属模。由此，为了对这样的金属模进行热处理，热处理炉也有要求大型化的趋势.但是，为了对大型的热处理对象物进行急冷，要求填充到内室中的冷却气体的高压化。并且也遇到了如何驱动用于搅拌高压气体的风扇的问题，所属高压气体被填充到较大的内室中。原来，专门用电动机驱动用于搅拌冷却气体的风扇，但是在如上述地搅拌高压气体的时候，必须采用输出功率大大超出现有电动机的大功率电动机。而且，为了获得大的榆出功率，应该向电动机施加的电压也要为高压(特别是在风扇起动时需要巨大的机械能输出，同时，施加电压的高压化是不可缺少的)，但是额定电压超过400V的电动机不仅采购本身困难，而且还必须在工厂内外设置大规模的受电设备及配电设备.此外，在热处理对象的淬火处理中，冷却工序只不过是整个工序中的一部分。通常，在炉及对象物的升温工序中需要1-2小时，在对象物的均热工序中需要数小时左右，而后在对象物的冷却工序中需要1-2小时。即，在通过电动机驱动风扇期间只需要1-2小时左右，还不如停止电动机及风扇的期间的时间长。从发电、供电的电力公司等的立场来看，为了一天仅运转数小时左右的电动机，而需要长时间持续保持发电能力、输电能力，以使电动机在任何时候都能运转.换句话说，必须在基础设施建设上投入较大的费用，以便确保能够与电力需要的峰值相对应地发送电能力。这个费用自然要反映在电费中.在实际的电费中，在与消耗电量相对应的按量费用的基础上，还要加上与设备电力相对应的基本费用。尽管大功率的电动机提高了设备电力的值、导致了基本费用较大，但是在一天中电动机不运转的时间依然较长。热处理炉的用户，承担了不合理的费用，这是现状。而且，在电力状况不如日本国内稳定的外国，在使热处理炉工作的情况下，是十分冒险的。在进入冷却工序的时候，如果送电不稳定，则炉内的热处理对象物将报废，发生致命的损失。河南机电高等专科学校创新方法培训基地52.问题描述与分析：（3）问题分析着眼于上述问题，我提出了新的构思，即，在用于对热处理对象物进行淬火处理等的热处理炉中附设热力机，在对热处理对象物进行冷却期间，通过该热力机驱动风扇。通过这样的设备，可以从在工厂内外设置大规模的受电设备及配电设备的必要性中得到解放.并且，能够削减建设利用期间较短的基础设施的不合理的社会成本。此外，目前为了避免新的发电厂的建设，正在努力使电力需要平均化，本发明便可有助于电力需要的平均化。另外，与对在火力发电厂等发的电进行送电、受电(变电)，然后驱动电动机及风扇的情况相比较，能够省去送电路径中的能量损失、受电的能量损失、电力一机械能变换中的能量损失。驱动风扇的热力机在冷却工序中只不过暂时旋转，以合理的费用负担来适当地抑制或除去该热力机所排出的有害物质等是完全可能的。置于各处(热处理炉运转的位置)的热力机，与巨大的火力发电厂等相比，能够容易地通过工厂管理、检查及限制来预防公害.本发明的热处理炉，由于在即使电力状况不如日本国内稳定的外国也能够工作，因此是比较理想的装置。作为副功效，能够适用在汽车、船舶等中使用的已知的转速控制机构控制风扇的转速，并能够柔性地控制热处理对象物的冷却速度。这一点在对有必要调节冷却速度的快慢的材料的淬火处理等中是特别有效的。即，能够在确保所希望的急冷效果(硬度等)的同时抑制热变形的发生。根据本发明，能够从在工厂内外设置大规模的受电设备和配电设备的必要性中得到解放。并且，能够减少建设利用期间较短的基础设施的不合理的社会成本。此外，也适于在电力状况不如日本国内稳定的外国进行使用。河南机电高等专科学校创新方法培训基地63.解决方案：附图说明图1是表示本发明的一个实施方式的热处理炉的概略侧视剖面图2是表示该实施方式的热处理炉的概略正视剖面图。图3是表示本发明的一个变形例的概略侧视剖面图。下面，参照附图就本发明的实施方式进行说明.本实施方式的热处理炉，在真空状态下加热热处理对象物w后，将该热处理对象物w投入油槽26中，或者一边填充冷却用流体一边通过风扇5搅拌、进行急冷处理.该热处理炉如图1及图2所示，为具有加热热处理对象物W的加热室1和对在加热室1加热的热处理对象物W进行冷却的冷却室2的两室型热处理炉，在加热室1侧具有绝热本体12以及加热器14、真空排气系统3等，在冷却室2侧具有油槽26、流体导入系统4以及风扇5等。更具体的是，在作为加热室1的外壳的炉体11内配置大致箱体状的绝热本体12，在其内部配置加热器14、构成对热处理对象物W进行加热的热处理空间。在绝热本体12的冷却室2侧设置有能够进行开闭动作的绝热盖13.绝热本体12及绝热盖”，例如由石墨毯等材料制成.真空排气系统3，例如是将扩散泵(未图示)、机械增压泵(未图示)、油旋转真空泵(未图示)串联连接而成的装置，其经由阀门能够进行开关切换地与炉体11连接。加热器14，为能够将热处理对象物W加热至所需温度的例如石墨加热器等，设置在热处理空间中的安装热处理对象物W的位置。炉体11与作为冷却室2的外壳的壳体21连通.炉体11和壳体21的边界通过与绝热盖13一体地动作的隔离门27进行隔离。壳体21向上下方向扩张，在其上部区域设置有用于填充冷却用流体(例如N2等的惰性气体)的流体导入系统4,搅拌被填充的流体使其循环的风扇5、用于冷却在壳体21内循环的流体的热交换器22，以此构成气体淬火空间。流体导入系统4，用于将惰性气体从储气瓶(未图示)送入壳体21内，所述惰性气体用于急冷结束了加热处理的对象物We在流体导入系统4的中途设置有阀门，这是不言而喻的.风扇5设置在壳体21的上端，使其驱动轴51贯通壳体21向上方突出。在风扇5的驱动轴51贯通壳体21的部位上设置有真空密封垫23。另外，作为用于冷却风扇5的驱动轴51的装置，可以在驱动轴51内设置使制冷剂流通的流路(例如轴内水冷口，未图示)。另外，在壳体21的规定的位置上，设置取出、放入热处理对象物W的出入口24。该出入口24通过开闭的门25进行密闭。此外，将壳体21的下部区域作为油淬火空间，设置用于储存淬火用油的油槽26，但是该油槽26并非是必须的。另外，在本实施方式中，附带输出用于驱动风扇5的驱动力的热力机6，同时，在热力机6的输出轴61和风扇5的驱动轴51之间夹装有传动机构7、连结两者。热力机6是燃烧燃料、输出机械能并旋转驱动输出轴61的装置(特别是内燃机)，但是其具体的形态并不局限于此。可以根据设计方案和其他情况选择并采用柴油机、汽油机、燃气轮机等各种热力机6。优选地，采用适用汽车、船舶等中所使用的已知的转速控制机构(未图示)并能够控制输出轴61的转速的机构。该热力机6支撑于与炉体11和外壳21分开构筑的架台62上.传动机构7将热力机6输出的旋转驱动力向风扇5的驱动轴51传递。在本实施方式中，以离合器及伞齿轮为要素构成传动机构70在图示例中，在架台62上载置收纳离合器的离合器箱71，在壳体21上载置收纳伞齿轮的齿轮箱72。但是，传动机构7的结构并不局限于上述装置。离合器、伞齿轮并非都是必需的。但是，也可以考虑采用伞齿轮以外的齿轮。另外，也可以使用皮带、链条等的柔性传动。此外，将热力机6支承在架台62上，并在热力机6和风扇5之间夹装传动机构7，是为了抑制在热力机6运转时其振动向壳体21,炉体11等传递.下面对通过本实施方式的真空热处理炉进行淬火处理的过程进行说明，通过输送机构(未图示)将从出入口24放入的热处理对象物W送入加热室1内的热处理空间中，然后关闭绝热本体12的绝热盖13及隔离门27、对热处理对象物W进行加热。在加热结束后，打开绝热盖13及隔离门27，通过输送机构将热处理对象物W输送到壳体21内的气体淬火空间。然后，起动热力机6、使风扇5旋转。当风扇5的旋转速度达到规定的转速后，通过流体导入系统4使冷却用流体、即惰性气体流入热处理炉的内室河南机电高等专科学校创新方法培训基地73.解决方案：(换言之，就是冷却室2内)中，通过风扇S一边对其进行搅拌一边对热处理对象物W进行急冷。在冷却结束后，将热处理炉的内压降至大气压，并通过榆送机构将热处理对象物W输送至出入口24附近。另外，在对加热后的热处理对象物W进行冷却时，可以进行将该热处理对象物W