(57)【要約】【課題】真空溶解炉から排出されるダストの捕捉能が高く、その内部のオイルを飛散し難いために、その下流側に配置する真空排気ポンプの故障頻度を低減させることができるオイルトラップ式フィルターの提供。【解決手段】真空溶解炉と真空排気ポンプとをつなぐ経路内に配置するオイルトラップ式フィルターであって、真空溶解炉から排出された直後の上流側ガスが通過する上流側通路と、オイルを貯める貯留部およびその上部の上部空間を内部に含み上流側ガスがオイルの表面に衝突するように排出口が配置されている油槽と、上部空間から排出される下流側ガスが真空排気ポンプへ向かって流れる下流側通路とを有し、排出口から上部空間内へ排出されることで、オイルの表面に衝突する前に上流側ガスの流速が遅くなるために、上流側ガスが前記オイルの表面に衝突してもオイルが飛散し難くなるように構成されている、オイルトラップ式フィルター。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属を真空溶解する真空溶解炉と前記真空溶解炉の内部を真空にするための真空排気ポンプとをつなぐ経路内に配置し、前記真空溶解炉から排出されるダストを捕捉するオイルトラップ式フィルターであって、
前記真空溶解炉から排出された直後の、前記ダストを含む上流側ガスが通過する上流側通路と、
前記ダストの少なくとも一部を捕捉するためのオイルを貯める貯留部およびその上部の上部空間を内部に含み、前記上流側通路の排出口から排出された直後の前記上流側ガスの少なくとも一部が前記オイルの表面に衝突するように、前記上部空間内に前記上流側通路の前記排出口が配置されている油槽と、
前記油槽における前記上部空間から排出される、前記上流側ガスから前記ダストの少なくとも一部を前記オイルの内部へ排出した後の気体である下流側ガスが、前記真空排気ポンプへ向かって流れる下流側通路と、
を有し、
前記上流側通路の前記排出口から前記上部空間内へ排出されることで、前記オイルの表面に衝突する前に前記上流側ガスの流速が遅くなるために、前記上流側ガスが前記オイルの表面に衝突しても前記オイルが飛散し難くなるように構成されている、オイルトラップ式フィルター。
【請求項２】
前記オイルの表面に衝突した直後のガスが通過し、その後、前記下流側通路へ向かって流れるように前記油槽内に配置される補助フィルターをさらに有する、請求項１に記載のオイルトラップ式フィルター。
【請求項３】
前記補助フィルターが、内側の金網製の内側補助フィルターと外側のパンチングメタル製の外側補助フィルターとからなる２重構造を備える、請求項２に記載のオイルトラップ式フィルター。
【請求項４】
前記下流側通路のさらに下流側にオイル回収ダクトを有し、
前記オイル回収ダクトは、
前記下流側ガスが通過するダクト配管と、
前記ダクト配管の内部に溜まった前記オイルを前記油槽へ返す返送配管と、
を有し、前記下流側ガスに含まれる前記オイルと共に前記ダストも回収できるように構成されている、請求項１〜３のいずれかに記載のオイルトラップ式フィルター。
【請求項５】
前記オイル回収ダクトは、その内面に、前記下流側ガスの流れを遮る仕切板を有し、
前記下流側ガスが前記仕切板に衝突することで、前記下流側ガスに含まれる前記オイルおよび前記ダストも前記仕切板に衝突し、それによってこれらが回収されるように構成されている、請求項４に記載のオイルトラップ式フィルター。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載のオイルトラップ式フィルターを含む、金属を真空溶解する真空溶解炉用の真空システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はオイルトラップ式フィルターおよびそれを含む真空溶解炉用の真空システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
真空装置に関する従来法として、例えば、特許文献１には、吸込範囲にフィルタを備えた真空ポンプにおいて、フィルタが高級鋼繊維から成るフィルタフリースとして形成されていることを特徴とする、吸込フィルタを備えた真空ポンプが記載されている。そして、このような真空ポンプにおけるフィルタは、従来技術による吸込フィルタよりも大きな透過値を有し、１μｍおよびそれ以上の粒度のダスト粒子を分離することができると記載されている。
【０００３】
また、金属を真空溶解する真空溶解炉から排出されるダストを捕捉するためのフィルターとして、従来、オイルバスフィルターが利用されている。ここで、従来のオイルバスフィルターは、真空溶解炉から排出された排ガスについて、オイルを含侵させたエレメントを通過させることで、排ガス中のダストを捕捉するものである。エレメントは上下方向に移動可能に構成されており、下方の油槽に貯留しているオイルにエレメントを浸漬させることで、エレメントにオイルを含侵させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平３−６１６７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の方法では、ダストを十分に捕捉することができなかぅった。
また、前述の従来のオイルバスフィルターでは、エレメントをガスが通過することでエレメントに付いているオイルの一部が下流の真空排気ポンプまで飛散し、真空排気ポンプを故障させる場合があった。
【０００６】
本発明は上記のような課題を解決することを目的とする。
すなわち、本発明の目的は、金属を真空溶解する真空溶解炉から排出されるダストの捕捉能が高く、その内部のオイルを飛散し難いために、その下流側に配置する真空排気ポンプの故障頻度を低減させることができるオイルトラップ式フィルターおよびそれを含む真空溶解炉用の真空システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は上記課題を解決するため鋭意検討し、本発明を完成させた。
本発明は下記（１）〜（６）である。
（１）金属を真空溶解する真空溶解炉と前記真空溶解炉の内部を真空にするための真空排気ポンプとをつなぐ経路内に配置し、前記真空溶解炉から排出されるダストを捕捉するオイルトラップ式フィルターであって、
前記真空溶解炉から排出された直後の、前記ダストを含む上流側ガスが通過する上流側通路と、
前記ダストの少なくとも一部を捕捉するためのオイルを貯める貯留部およびその上部の上部空間を内部に含み、前記上流側通路の排出口から排出された直後の前記上流側ガスの少なくとも一部が前記オイルの表面に衝突するように、前記上部空間内に前記上流側通路の前記排出口が配置されている油槽と、
前記油槽における前記上部空間から排出される、前記上流側ガスから前記ダストの少なくとも一部を前記オイルの内部へ排出した後の気体である下流側ガスが、前記真空排気ポンプへ向かって流れる下流側通路と、
を有し、
前記上流側通路の前記排出口から前記上部空間内へ排出されることで、前記オイルの表面に衝突する前に前記上流側ガスの流速が遅くなるために、前記上流側ガスが前記オイルの表面に衝突しても前記オイルが飛散し難くなるように構成されている、オイルトラップ式フィルター。
（２）前記オイルの表面に衝突した直後のガスが通過し、その後、前記下流側通路へ向かって流れるように前記油槽内に配置される補助フィルターをさらに有する、上記（１）に記載のオイルトラップ式フィルター。
（３）前記補助フィルターが、内側の金網製の内側補助フィルターと外側のパンチングメタル製の外側補助フィルターとからなる２重構造を備える、上記（２）に記載のオイルトラップ式フィルター。
（４）前記下流側通路のさらに下流側にオイル回収ダクトを有し、
前記オイル回収ダクトは、
前記下流側ガスが通過するダクト配管と、
前記ダクト配管の内部に溜まった前記オイルを前記油槽へ返す返送配管と、
を有し、前記下流側ガスに含まれる前記オイルと共に前記ダストも回収できるように構成されている、上記（１）〜（３）のいずれかに記載のオイルトラップ式フィルター。
（５）前記オイル回収ダクトは、その内面に、前記下流側ガスの流れを遮る仕切板を有し、
前記下流側ガスが前記仕切板に衝突することで、前記下流側ガスに含まれる前記オイルおよび前記ダストも前記仕切板に衝突し、それによってこれらが回収されるように構成されている、上記（４）に記載のオイルトラップ式フィルター。
（６）上記（１）〜（５）のいずれかに記載のオイルトラップ式フィルターを含む、金属を真空溶解する真空溶解炉用の真空システム。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、金属を真空溶解する真空溶解炉から排出されるダストの捕捉能が高く、その内部のオイルを飛散し難いために、その下流側に配置する真空排気ポンプの故障頻度を低減させることができるオイルトラップ式フィルターおよびそれを含む真空溶解炉用の真空システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明のフィルターおよび本発明の真空システムの概略を説明するための概略図である。
【図２】本発明のフィルターの好適例を示す概略断面図である。
【図３】補助フィルターの好適態様を示す概略斜視図である。
【図４】本発明のフィルターが備え得るオイル回収ダクトの好適例の概略斜視図である。
【図５】本発明のフィルターが備え得るオイル回収ダクトの好適例の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明について説明する。
本発明は、金属を真空溶解する真空溶解炉と前記真空溶解炉の内部を真空にするための真空排気ポンプとをつなぐ経路内に配置し、前記真空溶解炉から排出されるダストを捕捉するオイルトラップ式フィルターであって、前記真空溶解炉から排出された直後の、前記ダストを含む上流側ガスが通過する上流側通路と、前記ダストの少なくとも一部を捕捉するためのオイルを貯める貯留部およびその上部の上部空間を内部に含み、前記上流側通路の排出口から排出された直後の前記上流側ガスの少なくとも一部が前記オイルの表面に衝突するように、前記上部空間内に前記上流側通路の前記排出口が配置されている油槽と、前記油槽における前記上部空間から排出される、前記上流側ガスから前記ダストの少なくとも一部を前記オイルの内部へ排出した後の気体である下流側ガスが、前記真空排気ポンプへ向かって流れる下流側通路と、を有し、前記上流側通路の前記排出口から前記上部空間内へ排出されることで、前記オイルの表面に衝突する前に前記上流側ガスの流速が遅くなるために、前記上流側ガスが前記オイルの表面に衝突しても前記オイルが飛散し難くなるように構成されている、オイルトラップ式フィルターである。
このようなオイルトラップ式フィルターを、以下では「本発明のフィルター」ともいう。
【００１１】
また、本発明は、本発明のフィルターを含む、金属を真空溶解する真空溶解炉用の真空システムである。
このような真空システムを、以下では「本発明の真空システム」ともいう。
【００１２】
なお、以下において単に「本発明」と記した場合、本発明のフィルターと本発明の真空システムとのいずれをも指しているものとする。
【００１３】
図１は、本発明のフィルターおよび本発明の真空システムの概略を説明するための図である。
図１に示すように、本発明のフィルター１は、金属を真空溶解する真空溶解炉３と、真空溶解炉３の内部を真空にするための真空排気ポンプ５とをつなぐ経路内に配置される。
【００１４】
真空溶解炉３は、真空中で金属を溶解することで金属の純度を高めることができる炉であり、抵抗式、誘導式、アーク式などの加熱方式のものあるが、本発明においてはいずれであってもよい。溶解する金属の種類等も特に限定されない。
【００１５】
真空溶解炉３では溶解室内を真空にしつつ溶解するため、溶解する金属に由来するダストが排ガス中に含まれる。このダストが真空排気ポンプ５にまで到達して蓄積すると真空ポンプが故障するため、真空溶解炉３と真空排気ポンプ５とをつなぐ経路内に、ダストを捕捉するフィルターを設置する。
【００１６】
真空溶解炉３から排出された排ガスである上流側ガス１０は、上流側通路１２を通り、本発明のフィルター１に到達する。そして、本発明のフィルター１によって上流側ガス１０に含まれるダストの少なくとも一部を除去されたガスである下流側ガス１４は、下流側通路１６を通り、真空排気ポンプ５に到達する。
【００１７】
真空排気ポンプ５は特に限定されず、例えば真空溶解炉の溶解室内を真空にするために従来用いられている真空排気ポンプを用いることができる。例えば従来公知のメカニカルブースターポンプ、ドライスクリューポンプ、ロータリー（油回転）ポンプであってよい。
真空排気ポンプ５から排出されたガスは、必要に応じて更なるダスト除去処理等を施され、大気に放散される。
【００１８】
なお、図１における点線部分７（本発明のフィルター１を含む、これより下流側の部分）が、本発明の真空システムに相当する。
【００１９】
本発明のフィルター１について、図２を用いて説明する。
図２は、本発明のフィルターの好適例を示す概略断面図である。
図２に好適態様として例示する本発明のフィルター１は、上流側通路１２と、油槽２６と、下流側通路１６とを有する。
すなわち、図２に好適態様として例示する本発明のフィルター１は、真空溶解炉から排出された直後の上流側ガス１０が通過する上流側通路１２と、上流側ガス１０が含むダストの少なくとも一部を捕捉するためのオイル１９を貯める貯留部１８およびその上部の上部空間２０を内部に含み、上流側通路１２の排出口２２から排出された直後の上流側ガス２４の少なくとも一部がオイル１９の表面Ｓに衝突するように、上部空間２０内に上流側通路１２の排出口２２が配置されている油槽２６と、油槽２６における上部空間２０から排出される、上流側ガス１０からダストの少なくとも一部をオイル１９の内部へ排出した後の気体である下流側ガス１４が、真空排気ポンプへ向かって流れる下流側通路１６と、を有する。
【００２０】
上流側通路１２は、図１に示した真空溶解炉３から排出されたガスが本発明のフィルター１にまで到達するまでの経路であり、例えば金属製のパイプ状の経路であってよい。金属製のパイプ等からなる上流側通路１２は、その内部を流れる上流側ガス１０が通過することで、容易に破損しないものであればよい。上流側ガス１０の温度は４００〜８００℃程度の場合があるので、このような温度に耐えることができる材質のものからなることが必要である。また、前述のように上流側ガス１０は、溶解室内で溶解する金属に由来する数μｍから数百μｍ程度のダストを含むため、耐摩耗性が高いことが必要となる。したがって、上流側通路１２はステンレス、炭素鋼鋼管等からなるものであることが好ましい。
【００２１】
上流側通路１２の長さや太さは特に限定されないが、その断面積（内部のガス経路の断面積）は１５００００ｍｍ2程度であってよい。
【００２２】
油槽２６は内部に空間を備え、その下方にオイルを貯留することができる。オイルを貯留する部分が貯留部１８であり、その上部の空間が上部空間２０である。
【００２３】
貯留部１８は、上流側ガス１０が含むダストの少なくとも一部を捕捉する役割を果たす。捕捉したダストは貯留部１８の底などに溜まる。
【００２４】
ここで、図２に示すように、上流側通路１２の排出口２２から排出された直後の上流側ガス２４の少なくとも一部がオイル１９の表面Ｓに衝突するように、上部空間２０内に上流側通路１２の排出口２２が配置されている。上流側ガス２４がオイル１９の表面Ｓに衝突したときに、それに含まれるダストがオイルへ移動しやすい。
また、上流側ガス１０は上流側通路１２の排出口２２から上部空間内２０へ排出されるとオイル１９の表面Ｓに衝突する前に、流速が遅くなる。つまり、上流側通路１２の排出口２２から排出された直後の上流側ガス２４のガス流速は、上流側通路１２内を流れている上流側ガス１０よりも遅くなる。上部空間２０の大きさや排出口２２からオイル１９の表面Ｓまでの距離等は、上流側通路１２の排出口２２から排出された直後の上流側ガス２４のガス流速が上流側通路１２内を流れている上流側ガス１０よりも遅くなるように設定される。
例えば上部空間２０の水平方向の断面積は、排出口２２の水平方向の断面積よりも十分に大きいことが必要となる。
例えば上部空間２０の水平方向の断面積は５０００００〜７０００００ｍｍ2であってよい。
ここで上部空間２０の水平方向の断面積は、上流側通路１２の排出口２２の水平方向の断面積の２倍以上であることが好ましく、４倍程度であることがより好ましい。
また、排出口２２とオイル１９の表面Ｓとの距離は特に限定されず、上流側ガス２４の流速等によって適宜設定されるが、５００〜１０００ｍｍであることが好ましい。
【００２５】
上流側通路１２の排出口２２から上部空間２０内へ排出されることで、オイル１９の表面Ｓに衝突する前に上流側ガス２４の流速が遅くなるために、上流側ガス２４がオイル１９の表面Ｓに衝突してもオイル１９が飛散し難い。したがって、本発明のフィルター１は、下流側に配置される真空排気ポンプ５の故障頻度を低減させることができる。
【００２６】
油槽２６の形や材質等は特に限定されないが、前述の上流側通路１２と同様の材質からなることが好ましい。また、油槽２６は円筒状であることが好ましい。
【００２７】
また、図２に好適態様として例示する本発明のフィルター１は、オイル１９の表面Ｓに衝突した直後のガス２８が通過し、その後、下流側通路１６へ向かって流れるように、油槽２６内に配置されている補助フィルター３０をさらに有する。
本発明のフィルターはこのような補助フィルターを備えることが好ましい。
このような補助フィルター３０をさらに有すると、上流側ガス２４がオイル１９の表面Ｓに衝突したときに飛散するオイルの粒子及び表面Ｓに衝突しなかったガス４９内にあるダストを、この補助フィルター３０によって捕捉することができるので好ましい。
【００２８】
補助フィルター３０は、図２に示すように、その一部が貯留部１８のオイル１９に浸漬していることが好ましい。上流側ガス２４がオイル１９の表面Ｓに衝突したときに飛散するオイルの粒子を、より捕捉しやすくなるからである。
【００２９】
補助フィルター３０は、例えば図３に示す態様のものである。
図３は、補助フィルター３の好適態様を示す概略斜視図である。
図３において補助フィルター３０は筒状であって、内側の金網製の内側補助フィルター３２と、外側のパンチングメタル製の外側補助フィルター３４とからなる２重構造を備える。
内側補助フィルター３２は金網であるため、上流側ガス２４がオイル１９の表面Ｓに衝突したときに飛散するオイルの粒子を捕捉しやすい。しかし、内側から内側補助フィルター３２を通過して外側へ抜けるガス２８の作用で外側へ向かって膨張する力が加わることで変形しやすい。そこで、内側補助フィルター３２の外側に、より頑丈なパンチングメタルからなる外側補助フィルター３４を備えることで、内側補助フィルター３２の膨張を抑制することができる。
【００３０】
内側補助フィルター３２に形成されている孔の大きさは特に限定されないが、１０〜３０メッシュであることが好ましい。上流側ガス２４がオイル１９の表面Ｓに衝突したときに飛散するオイルの粒子及び表面Ｓに衝突しなかったガス４９内にあるダストを、より捕捉しやすくなるからである。
【００３１】
外側補助フィルター３４に形成されている孔の大きさは特に限定されないが、好ましくは孔径が１０〜２０ｍｍであり、好ましくは孔のピッチが１０〜１５ｍｍである。このようなパンチングメタルからなると内側補助フィルター３２の膨張をより抑制することができるからである。また、上流側ガス２４がオイル１９の表面Ｓに衝突したときに飛散するオイルの粒子を、より捕捉しやすくなるからである。
【００３２】
金網およびパンチングメタルの材質は特に限定されないが、例えばステンレス、炭素鋼であってよい。
【００３３】
このように、上流側通路１２の排出口２２から排出された上流側ガス２４は、その少なくとも一部がオイル１９の表面Ｓに衝突した後、油槽２６から排出される。
【００３４】
下流側通路１６は、油槽２６における上部空間２０と繋がっており、上部空間２０から排出される気体である下流側ガス１４が、真空排気ポンプ５へ向かって流れる経路である。
【００３５】
下流側ガス１４はダストやオイルをほとんど含んでいない。
【００３６】
下流側通路１６の形や材質等は特に限定されないが、前述の上流側通路１２と同様の形や材質であることが好ましい。
【００３７】
また、本発明のフィルター１は、下流側通路１６のさらに下流側にオイル回収ダクト４０を有することが好ましい。
このようなオイル回収ダクト４０について、図を用いて説明する。
【００３８】
図４、図５は、本発明のフィルター１が備え得るオイル回収ダクトの好適例を示している。図４は概略斜視図であり、図５は概略断面図である。
【００３９】
図４、図５に例示するように、オイル回収ダクト４０は、下流側ガス１４が通過するダクト配管４２と、ダクト配管４２の内部に溜まったオイル４４を油槽２６へ返す返送配管４６と、を有する。
【００４０】
ダクト配管４２は筒状であることが好ましく、その内部を下流側ガス１４が通過できるものであればよく、形や材質等は特に限定されないが、前述の上流側通路１２と同様の材質からなることが好ましい。
ダクト配管４２は断面直径が６００〜８００ｍｍの円筒状のパイプであってよい。
【００４１】
そして、図４、図５に例示する態様のオイル回収ダクト４０は、その内面に、下流側ガス１４の流れを遮る仕切板４８を有する。本発明は、このような仕切板を有するオイル回収ダクトを用いることが好ましい。下流側ガス１４が仕切板４８に衝突することで、下流側ガス１４に含まれるダストおよびオイルも仕切板４８に衝突し、それによってこれらが回収されるように構成されている。
【００４２】
仕切板４８は板状であり、図４、図５に示すように、ガスが通過する孔が、その一部に形成されている態様のものが例示される。
孔の大きさは、例えば下流側通路１６の断面の大きさと同程度であってよい。仕切板に形成される孔の大きさが大きすぎるとオイルおよびダストの回収率が低下し、逆に小さすぎると仕切板への負荷が大きくなるため、仕切板が破損するリスクが生じる。
仕切板４８の厚さ、大きさ、材質等は特に限定されないが、前述の上流側通路１２と同様の材質からなることが好ましい。
【００４３】
このような構成のダクト配管４２の内部にはオイル４４が溜まる。このオイル４４にはダストが含まれる場合もある。ダクト配管４２は、このように内部に溜まったオイル４４を油槽２６へ返す返送配管４６を有する。
返送配管４６の経路内にバルブを設け、これを開けることでダクト配管４２内に溜まったオイル４４を油槽２６へ流すように構成されていることが好ましい。
なお、図４、図５では、仕切板４８の下流側にのみオイル４４が溜まった状態を記しているが、仕切板４８の上流側にオイルが溜まる場合もある。そのオイルは下流側通路１６から油槽２６へ移動し得る。
【００４４】
ダクト配管４２を通過した後のガスは、真空排気ポンプ５へ向かって流れる。
【符号の説明】
【００４５】
１  フィルター
３  真空溶解炉
５  真空排気ポンプ
７  真空システム
１０  上流側ガス
１２  上流側通路
１４  下流側ガス
１６  下流側通路
１８  貯留部
１９  オイル
２０  上部空間
２２  排出口
２４  上流側ガス
２６  油槽
２８  ガス
３０  補助フィルター
３２  内側補助フィルター
３４  外側補助フィルター
４０  オイル回収ダクト
４２  ダクト配管
４４  オイル
４６  返送配管
４８  仕切板
４９  ガス
Ｓ    オイルの表面
【図１】
2020195951.tif 000003
【図２】
2020195951.tif 000004
【図３】
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【図４】
2020195951.tif 000006
【図５】
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