(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
耐摩耗性が要求される耐摩耗性部材であって、
当該耐摩耗性部材は、他の部位よりも耐摩耗性が要求される耐摩耗性要求部位を備え、
この耐摩耗性要求部位には、表面硬化用の肉盛材であって、且つ、窒化処理により硬化する肉盛材を肉盛溶接により溶着させた肉盛層が設けられ、当該肉盛層に対して３５０℃〜５００℃の処理温度でプラズマ窒化処理が施されたものであり、
当該肉盛材は、Ｃｒ、Ｖ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｎｂから選択される少なくとも一種を当該窒化処理により硬化に寄与する元素として含む鉄鋼材料であり、且つ、その焼鈍及び焼戻が行われる温度が前記処理温度よりも高い材料であること、
を特徴とする耐摩耗性部材。
【請求項２】
前記プラズマ窒化処理により前記肉盛層に形成された窒化層の深さが０．１ｍｍ〜１．５ｍｍである請求項１に記載の耐摩耗性部材。
【請求項３】
ローターの回転により流動体又は粉粒体を排出するロータリーバルブであって、
請求項１又は請求項２に記載の耐摩耗性部材を前記ローターの羽根板として備えたことを特徴とするロータリーバルブ。
【請求項４】
耐摩耗性が要求される耐摩耗性部材に対する耐摩耗性処理方法であって、
当該耐摩耗性部材は、他の部位よりも耐摩耗性が要求される耐摩耗性要求部位を備え、
この耐摩耗性要求部位に、表面硬化用の肉盛材であって、且つ、窒化処理により硬化する肉盛材を溶着させて肉盛層を形成し、
前記肉盛層に対して３５０℃〜５００℃の処理温度でプラズマ窒化処理を施し、
当該肉盛材として、Ｃｒ、Ｖ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｎｂから選択される少なくとも一種を当該窒化処理により硬化に寄与する元素として含む鉄鋼材料であり、且つ、その焼鈍及び焼戻が行われる温度が前記処理温度よりも高い材料を使用すること、
を特徴とする耐摩耗性処理方法。
【請求項５】
羽根板が取り付けられたローター本体と、ローター本体に取り付けられる回転軸とを備えたローターを回転させて流動体又は粉粒体を排出するロータリーバルブを補修するためのロータリーバルブの補修方法であって、
前記羽根板において、他の部位よりも耐摩耗性が要求される耐摩耗性要求部位である摺動部に、表面硬化用の肉盛材であって、且つ、窒化処理により硬化する肉盛材を溶着させて肉盛層を形成し、
その一方、前記回転軸を被覆材により被覆し、
前記肉盛層に対して３５０℃〜５００℃の処理温度でプラズマ窒化処理を施し、
当該肉盛材として、Ｃｒ、Ｖ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｎｂから選択される少なくとも一種を当該窒化処理により硬化に寄与する元素として含む鉄鋼材料であり、且つ、その焼鈍及び焼戻が行われる温度が前記処理温度よりも高い材料を使用すること、
を特徴とするロータリーバルブの補修方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本件発明は、耐摩耗性が要求される耐摩耗性部材、この耐摩耗性部材を羽根板として備えるロータリーバルブ、耐摩耗性部材の耐摩耗性処理方法及びロータリーバルブの補修方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、各種粉粒体のハンドリングにロータリーバルブが使用されている。ロータリーバルブは、粉粒体の供給口及び排出口が形成された略円筒状のケーシング内に、放射状に設けられた複数の羽根板（耐摩耗性部材）を有するローターを回転可能に収容したものである（例えば、特許文献１参照）。一般に、供給口はケーシングの上部に形成され、排出口はケーシングの下部に形成される。ケーシングの供給口から投入された粉粒体は、互いに隣接する二つの羽根板間に収容される。ローターの回転に伴い、供給口から投入された粉粒体は羽根板間に収容された状態で排出口まで運ばれる。そして、排出口において、粉粒体は慣性力と自重とによりケーシングの外部に排出される。ロータリーバルブは粉粒体の切り出しなどに用いられ、例えば、工場や発電所などで、石炭等をボイラー等に経時的に定量供給する際等に用いられる。
【０００３】
上記のような粉粒体供給システムに適用される場合、ロータリーバルブには、粉粒体の定量供給機能と、例えばボイラー側からのガスの逆流を防止するなどのシール機能とが要求される。羽根板の回転外周側端部とケーシングの内周面とは、実用上許容される範囲の間隙（例えば、２．０ｍｍ以内）を空けて配置される。ローターを回転させると、この羽根板の回転外周側端部とケーシングの内周面との間に粉粒体が介在するため、羽根板の回転外周側端部とケーシングの内周面とは粉粒体を介して摺動する。ローターの回転に伴うこれらの摺動部の摩耗により、羽根板の回転外周側端部とケーシングの内周面との間隙が所定の許容範囲を超えると、粉粒体の定量供給機能やシール機能を維持することが困難になる。従って、羽根板の回転外周側端部は耐摩耗性が特に要求され、ロータリーバルブについては、定期的に保守点検を行い、必要に応じて羽根板等の補修を行う必要があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２００１２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本件発明は、耐摩耗性が高く、補修により同一部材を繰り返し使用可能な耐摩耗性部材、当該耐摩耗性部材をローターの羽根板として採用することにより、ロータリーバルブのメンテナンス間隔を長期化することができ、且つ、補修により同一部材を繰り返し使用可能なロータリーバルブ、部材の耐摩耗性を向上する耐摩耗性処理方法及びロータリーバルブの補修方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本件発明に係る耐摩耗性部材は、耐摩耗性が要求される耐摩耗性部材であって、当該耐摩耗性部材は、他の部位よりも耐摩耗性が要求される耐摩耗性要求部位を備え、この耐摩耗性要求部位には、表面硬化用の肉盛材であって、且つ、窒化処理により硬化する肉盛材を肉盛溶接により溶着させた肉盛層が設けられ、当該肉盛層に対して３５０℃〜５００℃の処理温度でプラズマ窒化処理が施されたものであり、当該肉盛材は、Ｃｒ、Ｖ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｎｂから選択される少なくとも一種を当該窒化処理により硬化に寄与する元素として含む鉄鋼材料であり、且つ、その焼鈍及び焼戻が行われる温度が前記処理温度よりも高い材料であることを特徴とする耐摩耗性部材を採用した。
【０００７】
本件発明に係る耐摩耗性部材において、前記プラズマ窒化処理により前記肉盛層に形成された窒化層の深さが０．１ｍｍ〜１．５ｍｍであることが好ましい。ここで、窒化層の深さはより好ましくは０．２ｍｍ〜１．０ｍｍである。
【０００８】
また、上記目的を達成するために本件発明に係るロータリーバルブは、ローターの回転により流動体又は粉粒体を排出するロータリーバルブであって、上記いずれかに記載の耐摩耗性部材を前記ローターの羽根板として備えたことを特徴とするロータリーバルブを採用した。
【０００９】
また、上記目的を達成するために本件発明に係る耐摩耗性処理方法は、耐摩耗性が要求される耐摩耗性部材に対する耐摩耗性処理方法であって、当該耐摩耗性部材は、他の部位よりも耐摩耗性が要求される耐摩耗性要求部位を備え、この耐摩耗性要求部位に、表面硬化用の肉盛材であって、且つ、窒化処理により硬化する肉盛材を溶着させて肉盛層を形成し、前記肉盛層に対して３５０℃〜５００℃の処理温度でプラズマ窒化処理を施し、当該肉盛材として、Ｃｒ、Ｖ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｎｂから選択される少なくとも一種を当該窒化処理により硬化に寄与する元素として含む鉄鋼材料であり、且つ、その焼鈍及び焼戻が行われる温度が前記処理温度よりも高い材料を使用することを特徴とする耐摩耗性処理方法を採用した。
【００１０】
また、上記目的を達成するために本件発明に係るロータリーバルブの補修方法は、羽根板が取り付けられたローター本体と、ローター本体に取り付けられる回転軸とを備えたローターを回転させて流動体又は粉粒体を排出するロータリーバルブを補修するためのロータリーバルブの補修方法であって、前記羽根板において、他の部位よりも耐摩耗性が要求される耐摩耗性要求部位である摺動部に、表面硬化用の肉盛材であって、且つ、窒化処理により硬化する肉盛材を溶着させて肉盛層を形成し、その一方、前記回転軸を被覆材により被覆し、前記肉盛層に対して３５０℃〜５００℃の処理温度でプラズマ窒化処理を施し、当該肉盛材として、Ｃｒ、Ｖ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｎｂから選択される少なくとも一種を当該窒化処理により硬化に寄与する元素として含む鉄鋼材料であり、且つ、その焼鈍及び焼戻が行われる温度が前記処理温度よりも高い材料を使用することを特徴とするロータリーバルブの補修方法を採用した。
【発明の効果】
【００１１】
本件発明によれば、耐摩耗性部材の耐摩耗性要求部位に、表面硬化用の肉盛材であって、且つ、窒化処理により硬化する肉盛材を溶着させて肉盛層を形成し、この肉盛層に対して窒化処理を施しているため、耐摩耗性要求部位を硬化して、耐摩耗性を向上することができる。また、当該方法により、耐摩耗性部材の耐摩耗性要求部位が摩耗した場合であっても、肉盛材により肉盛して要求される寸法精度等を満たすことができるので、ロータリーバルブのメンテナンス間隔を長期化することができるとともに、補修により同一部材を繰り返し使用することができ、経済性に優れる。
【００１２】
また、本件発明では、肉盛層に対して窒化処理を施す際にプラズマ窒化処理を採用しているため、ガス窒化や塩浴窒化等と異なり、窒化による変形や変寸を避けたい部分の防窒が容易である。すなわち、ガス窒化や塩浴窒化を採用した場合、防窒を要する部位については、薬品を塗布したり、めっき処理を施す必要があり、これらの手間を要する。一方、プラズマ窒化では、防窒を要する部位については、鋼材等の被覆材により被覆することにより、薬品塗布やめっき処理に比較して、簡易に、且つ、確実に防窒を図ることができる。したがって、ロータリーバルブのローターのように、羽根板等の耐摩耗性が要求される耐摩耗性部材と、ローターの回転軸等の窒化による変形や変寸を避けたい部材とを同時に備えるものであっても、防窒が要求される部位については防窒を簡易に、且つ、確実に行った上で、耐摩耗性が要求される耐摩耗性部材についてはプラズマ窒化処理を施して、耐摩耗性を向上することができる。すなわち、ローターの回転軸は、振れや曲がりを防止するため、窒化処理による変形や変寸等を避けたい部位であるが、当該防窒要求部位を簡易に、且つ、確実に防窒した上で、羽根板の肉盛層に対して窒化処理を施すことができるため、ローターの補修時においても本件発明に係る耐摩耗性処理及びロータリバルブの補修方法を適用することができる。
【００１３】
以上のように、本件発明によれば、羽根板等の耐摩耗性部材の耐摩耗性を向上し、当該耐摩耗性部材を羽根板として採用することにより、ロータリーバルブのメンテナンス間隔を長期化することができる。また、羽根板等の耐摩耗性部材が摩耗した場合には、肉盛材により肉盛し、プラズマ窒化処理を施すことにより、その都度補修しながら同一部材を繰り返し使用することができるため、経済性にも優れる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本件発明に係る実施の形態のロータリーバルブを用いた粉粒体供給システムを示す図である。
【図２】本件発明に係る実施の形態のロータリーバルブを示す斜視図である。
【図３】本件発明に係る実施の形態のロータリーバルブを示す分解斜視図である。
【図４】本件発明に係るロータリーバルブの断面図である。
【図５】実施例において耐摩耗性を評価するために用いたスガ式摩耗試験機を示す模式図である。
【図６】荷重を３．２５ｋｇｆとしたときの試験片の往復回数に対する摩耗深さの変化を示す図である。
【図７】荷重を１．０ｋｇｆとしたときの試験片の往復回数に対する摩耗深さの変化を示す図である。
【図８】荷重を１．０ｋｇｆとしたときの試験片の往復回数に対する摩耗減量の変化を示す図である。
【図９】羽板の摩耗の様子を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明に係る耐摩耗性部材、ロータリーバルブ、耐摩耗性処理方法及びロータリーバルブの補修方法の実施の形態を図面を参照しながら説明する。本実施の形態では、耐摩耗性部材として、ローターの回転によりケーシングの供給口から供給された流動体又は粉粒体をケーシングの排出口から排出するロータリーバルブのローターに取り付けられる羽根板を例に挙げて以下説明する。但し、本発明に係る耐摩耗性部材は、他の部材に対して摺動する等により耐摩耗性が要求される部材であれば、いかなる部材でもよく、羽根板に限定されるものではない。
【００１６】
［ロータリーバルブ］
まず、ロータリーバルブについて説明する。本件発明に係るロータリーバルブは、粉粒体又は流動体のハンドリングに用いるものであるが、本実施の形態では、図１に示すように、粉粒体のハンドリングに用いるロータリーバルブ１を例に挙げて説明する。但し、本件発明において、粉粒体とは、鉱物（石炭を含む）等の粒状物質の他、セメント、小麦などの粉類等各種のものを含む。また、流動体とは、液体又は気体を指し、液体中又は気体中に固体が分散した状態のものも含む。
【００１７】
本実施の形態において例示するロータリーバルブ１は、図１に示すように、粉粒体が貯留された粉粒体貯留部２から粉粒体被供給部３に対して、粉粒体を経時的に定量供給する粉粒体供給システムに適用することができる。図１に示すロータリーバルブ１は、粉粒体貯留部２の側に接続される粉粒体貯留部側ラインＬ１と、粉粒体被供給部３の側に接続される粉粒体被供給部側ラインＬ２との間に配置される。但し、ロータリーバルブ１の使用例は当該粉粒体供給システムに限定されるものではないのは勿論である。
【００１８】
本件発明に係るロータリーバルブ１は、種々の粉粒体をハンドリングする際に用いることができるが、本実施の形態では、粉粒体として石炭をハンドリングする場合を例に挙げて説明する。また、粉粒体被供給部３としては、工場や発電所などに設置されるボイラーを一例として説明する。図２〜図４に、本実施の形態の石炭定量供給用のロータリーバルブ１の具体的な構成例を示す。図２〜図４に示すように、ロータリーバルブ１は、ケーシング１０に、ローター２０を回転可能に収容したものである。ロータリーバルブ１は、ローター２０の回転により、粉粒体貯留部側ラインＬ１から供給された石炭を粉粒体被供給部側ラインＬ２に排出するために用いられる。以下、この石炭切出用のロータリーバルブ１の構成について、ケーシング１０、ローター２０の順に説明する。
【００１９】
ケーシング１０：  ケーシング１０は、ローター２０を回転可能に収容するローター収容部１１を備えている。ローター収容部１１は略円筒形状に形成されており、その内径はローター２０の外径よりも僅かに大きく形成されている。また、ローター収容部１１の中心軸線方向は、ロータリーバルブ１の設置面に対して略平行になっており、ローター２０をいわゆる水平回転可能に収容する。このローター収容部１１の両側部１１ａ、１１ｂは開口しており、ローター２０をローター収容部１１の側方から挿入可能になっている。
【００２０】
ケーシング１０の上部１２は粉粒体の供給口となっており、図１に示す粉粒体貯留部側ラインＬ１に連結される。ケーシング１０の上部１２の内側は漏斗状に形成されている。粉粒体貯留部側ラインＬ１を介して粉粒体貯留部２からロータリーバルブ１に投入される粉粒体は、このケーシング１０の上部１２により滞留することなく、ローター収容部１１の内側に流入する。
【００２１】
ケーシング１０の下部１３は粉粒体の排出口となっており、ケーシング１０の上部１２の天地を逆にしたような形状を呈する。すなわち、ケーシング１０の下部１３の内側は漏斗の天地を逆にしたような形状に形成されており、ケーシング１０の下方に向かって開口面積が拡大するように形成されている。このため、ローター収容部１１内の粉粒体は、ケーシング１０の下部１３に形成された開口（図示略）から速やかに排出される。ケーシング１０の下部１３は、図１に示す粉粒体被供給部側ラインＬ２に連結され、ロータリーバルブ１から排出された粉粒体を粉粒体被供給部側ラインＬ２側に排出する。
【００２２】
ローター２０：  ローター２０は、回転軸２１とローター本体２２とを備え、回転軸２１はローター本体２２に取り付けられている。ローター本体２２はローター収容部１１内に回転可能に収容される。ローター本体２２がローター収容部１１に収容された状態において、回転軸２１はローター収容部１１の一方の側部１１ａから突出し、図示しないモーターの回転軸に動力伝達可能に接続されている。回転軸２１は、ローター収容部１１の中心軸線と一致するようにして配置されている。従って、回転軸２１の軸線方向は、ロータリーバルブ１の設置面と略平行となっている。回転軸２１が回転すると、これに伴いローター本体２２は、上述の通り、いわゆる水平回転を行う。
【００２３】
ローター本体２２は、その両側面を成すサイドカバー２３、２４と、これらのサイドカバー２３、２４の間に連設する複数の羽根板２５とを備えている。ローター本体２２の一方の側面を成すサイドカバー２３は略円形に形成されている。この略円形のサイドカバー２３の外径はローター収容部１１の内径よりも僅かに小さくなっている。そして、この略円形のサイドカバー２３の略中心位置に回転軸２１が取り付けられている。
【００２４】
一方、ローター本体２２の他方の側面を成すサイドカバー２４は、中心部が略円形に開口した略リング状の形状を呈している。このリング状のサイドカバー２４の外径は、上述の略円形のサイドカバー２３の外径と略等しく形成される。また、当該リング状のサイドカバー２４のリング幅は、各羽根板２５の幅と略同一に形成されている。ここで、羽根板２５の長さとは、回転軸２１の軸線方向における両端部２５ａ、２５ｂ間の長さを指す。そして、羽根板２５の幅とは、回転軸２１の軸線方向に直交する方向における両端部２５ｃ、２５ｄ間の長さを指す。以下、羽根板２５の幅方向の端部２５ｃ、２５ｄのうち、ローター収容部１１の内周面と対向し、ローター本体２２が回転する際に回転外周側となる端部２５ｃを外端部２５ｃといい、回転内周側となる他方の端部２５ｄを内端部２５ｄという。
【００２５】
各羽根板２５は、回転軸２１の軸線方向に長尺な平板状に形成されている。ローター本体２２において、各羽根板２５は等間隔に回転軸２１の軸線周りに放射状に設けられており、各羽根板２５の一方の側端部２５ａは、略円形のサイドカバー２３に固定されている。また、羽根板２５の他方の側端部２５ｂは、リング状のサイドカバー２４に固定されている。このとき、各羽根板２５の外端部２５ｃは、各サイドカバー２３、２４の外周に沿って配置されており、各羽根板２５の回転内周側の内端部２５ｄは、リング状のサイドカバー２４の内周に沿って配置されている。すなわち、ローター本体２２の回転軸２１の軸線周りは空洞となっており、この空洞部分には内筒３０がリング状のサイドカバー２４の開口部分から挿入される。
【００２６】
内筒３０は、ケーシング１０の一部品であり、ローター本体２２の内部の空洞部分に挿入される内筒体３１と、この内筒体３１の他側部に取り付けられるとともに、ケーシング１０に固定されるカバー体３２とを備えている。内筒体３１は、略円筒形状を呈している。内筒体３１の外周は、羽根板２５が回転時に描く内周よりも僅かに小さく形成されている。カバー体３２は、ローター収容部１１の内径よりも大きな外径を有する略円形に形成されており、ローター収容部１１の他側部１１ｂの開口を覆う。
【００２７】
以上のように構成されたロータリーバルブ１では、図示しないモーターの駆動により、回転軸２１に動力が伝達されると、ローター本体２２が回転する。このとき、ケーシング１０の供給口、即ち、ケーシング１０の上部１２を介してローター収容部１１の内部に導入された粉粒体は、互いに隣接する二つの羽根板２５と、内筒体３１の外周面とによって区画される収容空間に収容される。ローター本体２２の回転に伴って羽根板２５が回転すると、上記の収容空間に収容された粉粒体は、羽根板２５に押されるようにして、内筒体３１の外周面に沿ってローター収容部１１の下部に形成された開口まで運ばれる。このとき、羽根板２５の外端部２５ｃはローター収容部１１の内周よりも僅かに小さい外周を描いて回転する。このため、粉粒体がローター収容部１１の下部に形成された開口まで運ばれるまでの間、粉粒体は互いに隣接する２枚の羽根板２５と、内筒体３１の外周面と、ローター収容部１１の内周面とによって囲まれた収容空間内からケーシング１０の下部１３の側に漏出することが防止されている。そして、粉粒体がローター収容部１１の下部に形成された開口まで運ばれた粉粒体は、慣性力と自重とにより、ケーシング１０の下部１３を介してケーシング１０の外部に定量ずつ排出される。
【００２８】
このように、本実施の形態のロータリーバルブ１では、各羽根板２５の外端部２５ｃと、ローター収容部１１の内周面とは、ローター２０の回転を維持し、且つ、上記収容空間から粉粒体が漏出するのを防止するため、僅かな間隙（例えば、初期値として０．７ｍｍ）を空けて配置されている。同様に、各羽根板２５の内端部２５ｄと、内筒体３１の外周面とは僅かな間隙（例えば、初期値として０．７ｍｍ）を空けて配置されている。従って、ローター本体２２の内部に粉粒体が投入されると、羽根板２５の外端部２５ｃは、ローター収容部１１の内周面に対して粉粒体を介在させた状態で摺動する。同様に、羽根板２５の内端部２５ｄは、内筒体３１の外周面に対して粉粒体を介在させた状態で摺動する。本実施の形態では、粉粒体として比較的硬度の高い石炭を取り扱っているため、羽根板２５の摺動部、即ち、羽根板２５の外端部２５ｃ及び内端部２５ｄは摩耗する。同様に、ローター収容部１１の内周面及び内筒体３１の外周面も、羽根板２５に対して相対的に摺動するため、ローター収容部１１の内周面及び内筒体３１の外周面も摩耗する。摩耗により、羽根板２５の外端部２５ｃとローター収容部１１の内周面との間隙や、羽根板２５の内端部２５ｄと内筒体３１の外周面との間隙が所定の許容範囲（例えば、本実施の形態では２．０ｍｍ）を超えると、ロータリーバルブ１に求められる定量供給機能及びシール機能が低下する。
【００２９】
そこで、本実施の形態のロータリーバルブ１では、以下に説明する耐摩耗性処理方法により、羽根板２５の摺動部、すなわち羽根板２５が粉粒体に対して摺動し、耐摩耗性が要求される耐摩耗性要求部位である羽根板２５の外端部２５ｃ及び内端部２５ｄに耐摩耗性処理を施し、耐摩耗性を向上したものを用いている。但し、上述の羽根板２５の外端部２５ｃとローター収容部１１の内周面との間隙及び羽根板２５の内端部２５ｄと内筒体３１の内周面との間隙は、上記の値にそれぞれ限定されるものでなく、ロータリーバルブ１が取り扱う粉粒体の種類、粒径等に応じて適宜設定可能である。また、以下においては、羽根板２５の外端部２５ｃ及び２５ｄに対して耐摩耗性処理を施しているが、ローター収容部１１の内周面及び内筒体３１の外周面についても、下記の方法により耐摩耗性処理を行うことができるのは勿論である。
【００３０】
［耐摩耗性処理方法］
次に、本件発明に係る耐摩耗性処理方法について説明する。本件発明に係る耐摩耗性処理方法は、耐摩耗性部材である羽根板２５の耐摩耗性要求部位である外端部２５ｃ及び内端部２５ｄに、表面硬化用の肉盛材であって、窒化処理より硬化する肉盛材を溶着させて肉盛層を形成する肉盛層形成工程と、この肉盛層形成工程により形成された肉盛層に対してプラズマ窒化処理を施すプラズマ窒化処理工程とを備えている。以下、各工程について説明する。
【００３１】
〈肉盛層形成工程〉
肉盛層形成工程は、肉盛材により羽根板２５の外端部２５ｃ及び内端部２５ｄの表面にそれぞれ肉盛層を形成して、羽根板２５のこれらの粉粒体との摺動部の表面に対して表面処理を行う工程である。羽根板２５の外端部２５ｃ及び内端部２５ｄは、それぞれローター収容部１１の内周面及び内筒体３１の外周面と直接摺動するのではなく、粉粒体を介して摺動している。このため、羽根板２５の外端部２５ｃ及び内端部２５ｄの表面の硬度が粉粒体の硬度に対してより高くなれば、羽根板２５の摺動時における外端部２５ｃ及び内端部２５ｄ側の摩耗を防止し、羽根板２５の耐摩耗性を向上することができる。また、羽根板２５の外端部２５ｃ及び内端部２５ｄがローター収容部１１の内周面及び内筒体３１の外周面に直接摺接しないため、羽根板２５の外端部２５ｃ及び内端部２５ｄの表面のみ硬化させた場合でも、これによりローター収容部１１の内周面側及び内筒体３１の外周面側の摩耗の程度が進行することはない。また、羽根板２５の外端部２５ｃ側及び内端部２５ｄ側に対して肉盛層を形成することにより、羽根板２５の外端部２５ｃとローター収容部１１の内周面との間隙、羽根板２５の内端部２５ｄと内筒体３１の外周面との間隙を調整することができる。すなわち、ローター収容部１１の内周面及び内筒体３１の外周面が摩耗した場合でも、羽根板２５の外端部２５ｃ及び内端部２５ｄに形成する肉盛層の厚みを調整することにより、これらの間隙を好ましい値に調整することができる。そして、当該耐摩耗性処理方法を用いて、羽根板２５を定期的に補修することにより、羽根板２５やローター２０を交換することなく、同一の部材を繰り返し使用することができ、ロータリーバルブ１を長期に渡って使用することができ、経済性にも優れている。
【００３２】
肉盛材：  肉盛層形成工程において、本件発明では、上記肉盛材として、肉盛硬化用の肉盛材を用いることが好ましい。肉盛硬化用の肉盛材を用いて羽根板２５の外端部２５ｃ及び内端部２５ｄの表面に肉盛層を形成することにより、羽根板２５の外端部２５ｃ及び内端部２５ｄの表面を硬化することができ、これらの摺動部の耐摩耗性を向上することができる。
【００３３】
更に、本件発明では、肉盛材として、上述の肉盛硬化用の肉盛材であって、窒化処理により硬化する肉盛材を用いることを特徴としている。ここで、窒化処理により硬化する肉盛材とは、窒化処理により窒化物を形成し、あるいは窒素とのクラスターを形成することにより、硬化する材料を指す。このような肉盛材として、Ｃｒ、Ｖ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｎｂから選択される少なくとも一種を添加元素として含む鉄鋼材料を用いることが好ましい。このような添加元素を含む鉄鋼材料を用いることにより、肉盛層の表面に窒化物を形成し、あるいは窒素とのクラスターが形成され、肉盛層の表面を硬化することができる。このような肉盛材として、特に、Ｃｒを含む鉄鋼材料であることが好ましい。Ｃｒを含む鉄鋼材料は、窒化処理を施すことにより窒化物を形成し、耐摩耗性を向上させる点において優れているからである。また、Ｃｒを含む鉄鋼材料は、入手が容易であり、経済性にも優れている。
【００３４】
また、肉盛材は、前記プラズマ窒化処理を施す際の処理温度よりも高い温度で焼鈍及び焼戻しが行われる材料であり、且つ、当該処理温度で軟化しない材料であることが好ましい。窒化処理時に加わる熱により、母材としての肉盛層が焼鈍、焼戻し、軟化によりその硬さが低下するのを防止するためである。
【００３５】
また、本件発明では、ローターの回転に伴う摺動部の耐摩耗性を向上することを目的としているため、肉盛材としては、回転などによる高応力摩耗部の肉盛溶接に適した肉盛材を用いることが好ましい。
【００３６】
肉盛層形成方法：  母材の表面に肉盛層を形成する方法として、一般に、肉盛溶接又は肉盛溶射を採用することができるが、本件発明では肉盛溶接により粉粒体との摺動部の表面に肉盛層を形成することが好ましい。一般に、母材の表面に形成された溶射被膜には気孔が存在する。従って、肉盛溶射により肉盛層を形成した場合、当該肉盛層内に気泡が含まれる可能性が高い。本件発明では、羽根板２５の外端部２５ｃ及び内端部２５ｄ等の粉粒体との摺動部の表面に肉盛層を設ける構成としているため、当該肉盛層内に気泡が存在していると、摺動時に加わる負荷応力により当該肉盛層にクラックが生じやすく、且つ、剥離しやすくなる。一方、肉盛溶接により肉盛層を形成した場合、当該肉盛層内に気泡が含まれる可能性は低い。従って、肉盛溶接により肉盛材を溶着して羽根板２５の外端部２５ｃ及び２５ｄの表面に肉盛層を形成することにより、摺動により負荷が継続的に溶接部に加わる場合でも、肉盛層にクラックが生じ、羽根板２５の表面から剥離するのを防止することができる。また、肉盛層を形成する際に、羽根板２５の外端部２５ｃとローター収容部１１の内周面との間隙、羽根板２５の内端部２５ｄと内筒体３１の外周面との間隙が所定の値となるように、その層厚を適宜調整してもよいのは勿論である。
【００３７】
〈プラズマ窒化処理工程〉
次に、本件発明に係るプラズマ窒化処理工程について説明する。本件発明では、肉盛層形成工程において形成した肉盛層に対してプラズマ窒化処理を施し、肉盛層の表面を更に硬化している。本件発明では、肉盛層に対して窒化処理を行う際に、ガス窒化処理方法や塩浴窒化処理方法ではなくプラズマ窒化処理方法を採用しているのは主として次の理由による。まずプラズマ窒化処理方法を採用する理由として、プラズマ窒化処理方法によれば母材の一部に対して部分的に窒化処理を施すことが容易であることが挙げられる。
【００３８】
本件発明に係る耐摩耗性処理は、上述したように羽根板２５の粉粒体との摺動部に対して行う。また、本件発明に係る耐摩耗性処理は、ロータリーバルブ１の製造時だけではなく、ロータリーバルブ１の補修時においても行われる。特に、補修時においては、ローター本体２２に取り付けられた状態で、羽根板２５の外端部２５ｃ及び内端部２５ｄに形成された肉盛層の窒化処理を行う必要がある。ローター本体２２には、例えば、変形、変寸を回避する等の理由から窒化処理が施されるのを避けたい部材もある。このような部材として、具体的には、回転軸２１を挙げることができる。回転軸２１、すなわちローター２０の回転軸部は、振れや曲がりが生じないように所定の仕上げ精度を保つ必要があり、窒化による変形や変寸を防止する必要がある。そこで、本件発明に係る耐摩耗性処理では、プラズマ窒化処理方法を採用することにより、回転軸２１等の防窒を要する部位については、鋼材等の被覆材により被覆することで、簡易、且つ、確実に防窒することができ、その一方で、耐摩耗性が要求される耐摩耗性要求部位、すなわち、羽根板２５の外端部２５ｃ及び内端部２５ｄに形成された肉盛層に対しては窒化処理を施して、耐摩耗性を向上すしている。これに対して、ガス窒化処理方法や塩浴窒化処理方法を採用した場合、例えば、回転軸２１等の防窒を要する部位については、窒化を避けるための薬品を塗布したり、めっき処理を施すなどの処理が必要であり、確実に防窒を行うには手間を要するため、例えば、ローター２０の様に、羽根板２５等の耐摩耗性の向上が要求される部材と、回転軸２１等の変形や変寸等を防止するために防窒が要求される部材とを共に備える部品であっても、羽根板２５と回転軸２１とがそれぞれローター本体２２に取り付けられた状態で、羽根板２５に対しては窒化処理を施して、羽根板２５の耐摩耗性を向上することができる。但し、本件発明において、窒化処理を施す際に、肉盛層が形成された耐摩耗性要求部位、すなわち、本実施の形態では羽根板２５の外端部２５ｃ及び内端部２５ｄが少なくとも窒化処理が施されていればよく、肉盛層以外の羽根板２５の板面部分についても窒化処理が施されていてもよい。羽根板２５の板面部分についても窒化処理を施すことにより、粉粒体との接触面の表面硬化を行うことができる。また、肉盛層については上述した様に、窒化処理により硬化する肉盛材を用いて形成しているため、窒化処理を施すことにより確実に羽根板２５の外端部２５ｃ及び内端部２５ｄを硬化することができる。
【００３９】
また、プラズマ窒化処理を採用する他の理由として、プラズマ窒化処理方法により窒化処理を行うことにより、ガス窒化処理方法を採用した場合に比して、短時間で深い窒化層が得られる点を挙げることができる。したがって、肉盛層の表面を硬化するために要する窒化処理時間を短縮し、その他の窒化処理に係る管理コスト等も削減することができる。
【００４０】
窒化層の深さ：  以上のプラズマ窒化処理により肉盛層に、０．１ｍｍ〜１．５ｍｍの深さの窒化層を形成することが好ましい。窒化層の深さが０．１ｍｍ未満の場合は、窒化層が薄く耐摩耗性を向上するという観点から所望の効果が得られにくく、好ましくない。一方、肉盛層において窒化層の深さが深くなるほど、窒化層内部の硬さが高くなり、耐摩耗性が向上する。このため、窒化層の深さが深いほど好ましい。しかし、窒化層を著しく深くしようとすると、窒化処理時間を長時間にする必要があり、十分な費用対効果が得られない他、窒化処理に伴い長時間の熱処理を行うことで部材の変形量が大きくなるなどの不具合が発生する可能性がある。従って、経験的にみて、肉盛層に形成する窒化層の深さの上限値は上述の１．５ｍｍ程度とすることが好ましい。ここで、窒化層の深さは、０．２ｍｍ〜１．０ｍｍであることがより好ましい。
【００４１】
処理時間：  ここで、窒化層の深さを上述の範囲とする際に、プラズマ窒化処理を施す時間は、１時間〜１００時間の範囲とすることができる。処理時間が１時間未満の場合、肉盛層に形成される窒化層の深さが、０．１ｍｍ未満となる場合があり、上述と同様の理由から好ましくない。また、処理時間が１００時間を超える場合、費用対効果の点から好ましくない。
【００４２】
処理温度：  プラズマ窒化処理を行う際の処理温度は、３５０℃〜５９０℃の範囲で行うことができる。処理温度が３５０℃未満である場合は、窒化反応が起こらず、肉盛層を窒化して表面硬度を向上することができない。処理温度が５９０℃を超えると、肉盛材の種類によっては焼戻しされて母材としての肉盛層の硬度が低下する恐れがあるため好ましくない。また、５９０℃は、鉄−窒素共析変態点であり、この温度を超えると、肉盛材の種類によっては異常組織とされる鉄と窒化鉄の共析組織（ブラウナイト相）が化合物層直下に形成される恐れがあるため、好ましくない。但し、この処理温度は、上述した温度範囲内で肉盛層を形成する際に用いる肉盛材の材質に応じて、適宜適切な処理温度とすることができる。
【００４３】
昇温と冷却：  ここで、羽根板２５を常温から上述の処理温度まで昇温させる際に、３時間以上かけることが好ましい。この昇温時間が３時間未満である場合、母材である肉盛層等の温度変化が急激であり、オーバーヒートを生じるため好ましくない。一方、プラズマ窒化処理後に羽根板２５を常温まで冷却する際には、ガスを導入して冷却するなど、必要に応じて、適宜、従来公知の方法を採用することができる。
【００４４】
脱スケール処理：  上記のプラズマ窒化処理を行う際に、プラズマ窒化部位、すなわち、羽根板２５の外端部２５ｃ及び内端部２５ｄに形成された肉盛層については、酸で洗浄するか、もしくは、機械加工によって、肉盛層の表面に形成された酸化被膜を取り除くことが好ましい。
【００４５】
以上説明した耐摩耗性処理方法を適用して、羽根板２５の外端部２５ｃ及び内端部２５ｄに対して、肉盛層を形成し、更にプラズマ窒化処理を施すことにより、羽根板２５の粉粒体との摺動部の耐摩耗性を向上して、ロータリーバルブ１のメンテナンス間隔を長期化することができる。また、以上説明した耐摩耗性処理方法を用いてロータリーバルブ１の補修を行うことにより、羽根板２５及び回転軸２１がローター本体２２に取り付けられた状態で、回転軸２１の防窒を簡易に、且つ、確実に防止して、回転軸２１の振れや曲がりを防止するとともに、羽根板２５の外端部２５ｃや内端部２５ｄが摩耗した場合には、肉盛材により肉盛することで、羽根板２５に対して要求される寸法精度等を満たすことができ、羽根板２５やローター２０の交換を行うことなく、同一部材を繰り返し使用することができ、経済性にも優れる。次に、実施例および比較例を示して本件発明を具体的に説明する。但し、本件発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【実施例１】
【００４６】
〈肉盛層形成工程〉
実施例１では、上記羽根板２５のサンプルとしてＪＩＳ規格  ＳＳ４００の一般構造用圧延鋼材から成る厚み５０ｍｍの試験片の表面に、Ｃ（炭素）０．１６％、Ｓｉ（ケイ素）０．４３％、Ｍｎ（マンガン）１．３２％、Ｃｒ（クロム）１．５５％を含む鉄鋼材である日鐵住金溶接工業株式会社製の溶接棒（Ｈ−３５０Ｃ）を用いて肉盛溶接を行い、厚さ約２．５ｍｍの肉盛層を形成した。
【００４７】
〈プラズマ窒化処理工程〉
次に、羽根板２５の外端部２５ｃに形成された肉盛層に対して、下記の条件でプラズマ窒化処理を施し、実施例１の試験片とした。
（１）電源        ：  直流電源
（２）窒化処理温度：  ５００℃
（３）窒化処理時間：  ８時間
（４）昇温時間    ：  ７．５時間
（５）冷却時間    ：  １７時間
【実施例２】
【００４８】
プラズマ窒化処理時間を２０時間とした以外は、実施例１と同様にして実施例２の試験片を得た。
【比較例】
【００４９】
プラズマ窒化処理工程を行わなかったこと以外は、実施例１と同様にして比較例の試験片を得た。
【００５０】
［評価］
１．表面硬度
実施例１、実施例２及び比較例で得た各試験片について、それぞれの表面硬度を測定し、各試験片の表面硬度を評価した。表面硬度の測定には、ビッカース硬さ試験機を用いて、試験荷重を０．１Ｋｇｆとし、各試験片の表面のビッカース硬さ（ＨＶ）を３箇所ずつ測定し、各試験片の平均硬さを表１に示す。
【００５１】
【表１】
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【００５２】
表１に示すように、肉盛層に対してプラズマ窒化処理を行った実施例１、実施例２で得た試験片のビッカース硬さの平均値は、それぞれ７９２、８４８であった。これに対して、肉盛層に対してプラズマ窒化処理を施していない比較例１の試験片のビッカース硬さの平均値は２８０であった。従って、当該結果から、肉盛層に対してプラズマ窒化処理を施すことにより、表面硬度が著しく向上していることが分かる。また、プラズマ窒化処理時間が８時間の実施例１に比して、プラズマ窒化処理時間が２０時間の実施例２の方が表面硬度が高いことから、プラズマ窒化処理時間が長い方が肉盛層の表面硬度が向上することが分かる。
【００５３】
２．硬化層（窒化層）の深さ
上記表面硬度の評価に伴い、実施例１及び実施例２で得た試験片の硬化層の深さを測定した。実施例１及び実施例２の試験片はそれぞれ、表面からの距離が大きくなるにつれて徐々にその硬度は低下した。実施例１の試験片は、表面からの距離が０．３５ｍｍを超えると、それ以後は表面からの距離が増加しても硬度は略同じ値を示した。一方、実施例２の試験片は、表面からの距離が０．５ｍｍを超えると、それ以後は表面からの距離の増加によらず硬度は略同じ値を示した。以上の結果から、実施例１では肉盛層に対して８時間プラズマ窒化処理を８時間施すことにより、表面から０．３５ｍｍの深さまの硬化層（窒化層）を得ることができ、実施例２では肉盛層に対してプラズマ窒化処理を２０時間施すことにより表面から０．５ｍｍの深さの硬化層（窒化層）を得ることができた。このように、プラズマ窒化処理を施す時間を長くすることにより、表面硬度が増加するだけではなく、より深くまで硬化層を形成することができることが確認できた。
【００５４】
３．耐摩耗性評価
次に、実施例１、実施例２及び比較例で得た各試験片の耐摩耗性を評価するために、図５に示すスガ式摩耗試験機１００を用いて、ＳｉＣ研磨紙１１０（ＳｉＣ研磨紙＃３２０）を巻き付けた回転体１２０（φ５０×５ｍｍ）に試験片１３０（羽根板２５に相当）を密着させ、それぞれ３．２５ｋｇｆ（荷重条件（１））及び１．００ｋｇｆ（荷重条件（２））の荷重をかけて往復させた。回転体１２０は、４００往復の間に１回転する。また、試験片１３０とＳｉＣ研磨紙１１０が接触する接触面積、すなわち摩耗範囲は１２ｍｍ×３０ｍｍとした。但し、本評価においては、試験片１３０として、実施例２及び比較例で得た各試験片を用いた。
【００５５】
そして、各試験片を４００回往復させる毎に、マイクロメーターを用いて各試験片の厚みを測定するとともに、電子天秤を用いて各試験片の重さを測定した。各試験片の全往復回数は１００００回とした。そして、往復回数の増加に伴う各試験片の厚みの変化に基づいて、荷重条件（１）、（２）における摩耗深さの変化を求めた。また、荷重条件（１）における結果を図６に示す。また、荷重条件（２）における結果を図７に示す。さらに、往復回数の増加に伴う試験片の重さの変化に基づいて、荷重条件（１）における摩耗減量の変化を求めた。この結果を図８に示す。以下、各結果毎に評価する。
【００５６】
図６に示すように、荷重条件（１）（荷重３．２５ｋｇｆ）において、各試験片を１００００回往復させるまでの間、各試験片の摩耗深さは往復回数にほぼ比例して増加することが分かる。また、実施例２で得た試験片を１００００回往復させたときの摩耗深さは２４１μｍであった。当該結果より、実施例２の試験片の摩耗速度は、０．０２４１μｍ／回となる。一方、比較例で得た試験片を１００００回往復させたときの摩耗深さは４９８μｍであった。従って、当該結果より、比較例で得た試験片の摩耗速度は０．０４９８μｍ／回であった。実施例２で得た試験片では、硬化層が５００μｍの深さで形成されている。実施例２で得た試験片を１００００回往復させたときの摩耗深さは２４１μｍであるから、当該結果より得られた実施例２の摩耗速度は、肉盛層に対してプラズマ窒化処理を施すことにより得られた硬化層の摩耗速度であることが分かる。一方、比較例で得た試験片についてはプラズマ窒化処理を施していないことから、当該結果から得られた比較例の摩耗速度は、肉盛層自体の摩耗速度であるといえる。
【００５７】
以上のようにして求めた硬化層の摩耗速度と、肉盛層の摩耗速度から、羽根板に本件発明に係る耐摩耗性処理を施した際のロータリーバルブの寿命予測を行った。ここでいう寿命とは、実施の形態で説明したロータリーバルブ１において、例えば、図９に示すように、羽根板２５の外端部２５ｃ（又は内端部２５ｄ）とローター収容部１１の内周面（又は内筒体３１の外周面）との間隙が、予め設定された初期間隙から、摩耗により許容間隙になるまでに要する期間をいう。本寿命予測においては、初期間隙を０．７ｍｍとし、許容間隙を２．０ｍｍとした。このとき、実施例１、実施例２及び比較例で得た各試験片の許容摩耗深さは、１．３ｍｍ（１３００μｍ）となる。まず、上述した摩耗試験結果から、各試験片の摩耗深さがこの許容摩耗深さに達するまでに要する往復回数を算出した。図６には、当該算出結果を上記の測定結果と共に示している。図６に示すように、摩耗深さが許容摩耗深さに達するまでに要する各試験片の往復回数は、実施例１の試験片が３３５９９回、実施例２の試験片が３６８１１回、比較例の試験片が２６１０４回と算出された。図９（ａ）〜（ｄ）に示すように、実施例１及び実施例２で得た試験片は、硬化層が先ず摩耗により削り取られ、その後肉盛層が摩耗する。従って、当該寿命予測の算出に際しては、実施例１では摩耗深さが３５０μｍに達するまでは上述の硬化層の摩耗速度（０．０２４１μｍ／回）で摩耗が進行するものとし、硬化層が削り取られた後は、上述の肉盛層の摩耗速度（０．０４９８μｍ／回）で摩耗が進行するものとして、摩耗深さが許容摩耗深さに達するまでに要する試験片の往復回数を求めた。実施例２で得た試験片についても、同様に、摩耗深さが５００μｍに達するまでは上述の硬化層の摩耗速度で摩耗が進行するものとし、硬化層が削り取られた後は、上述の肉盛層の摩耗即で摩耗が進行するものとして算出した。その結果、実施例１で得た試験片の摩耗深さが許容摩耗深さに達するには、試験片を比較例の１．２８７倍往復させる必要がある。また、実施例２の試験片が許容摩耗深さに達するには、試験片を、比較例の試験片に対して、１．４１０倍往復させる必要がある。この結果から、荷重条件（１）の場合、羽根板２５の粉粒体との摺動部に対して肉盛層のみを形成したときに比して、実施例１と同様の条件で羽根板２５の粉粒体との摺動部に対して耐摩耗性処理を施した場合は１．２８７倍、実施例２と同様の条件で羽根板２５の粉粒体との摺動部に対して耐摩耗性処理を施した場合は１．４１０倍、ロータリーバルブ１の寿命を延長することができ、ロータリーバルブ１のメンテナンス間隔を長期化することができることが確認できた。
【００５８】
次に、図７に基づいて、荷重条件（２）（荷重１．０ｋｇｆ）における各試験片の往復回数の増加に対する摩耗深さの変化について検討する。図７に示すように、荷重条件（２）においても、各試験片の摩耗深さは各試験片の往復回数にほぼ比例して増加することが分かる。また、荷重条件（２）において、実施例２で得た試験片を１００００回往復させたときの摩耗深さは１１０μｍであり、摩耗速度は０．０１１０μμｍ／回であった。一方、比較例で得た試験片を１００００回往復させたときの摩耗深さは１９１μｍであり、摩耗速度は０．０１９１μｍ／回であった。荷重条件（１）の場合と同様にして、以上のようにして求めた硬化層の摩耗速度と、肉盛層の摩耗速度から、羽根板に本件発明に係る耐摩耗性処理を施した際の寿命予測を行った。図７には、当該算出結果を上記の測定結果と共に示している。図７に示すように、摩耗深さが許容摩耗深さに達するまでに要する各試験片の往復回数は、実施例１の試験片が８１５５６回、実施例２の試験片が８７３４０回、比較例の試験片が６８０６３回と算出された。従って、荷重条件（２）において、実施例１で得た試験片の摩耗深さが許容摩耗深さに達するには、試験片の往復回数は比較例の１．１９８倍要する。また、実施例２の試験片が許容摩耗深さに達するまでに要した試験片の往復回数は、比較例の試験片に対して、１．２８３倍要する。この結果から、荷重条件（２）の場合、羽根板２５の粉粒体との摺動部に対して肉盛層のみを形成したときに比して、実施例１と同様の条件で羽根板２５の粉粒体との摺動部に対して耐摩耗性処理を施した場合は１．１９８倍、実施例２と同様の条件で羽根板２５の粉粒体との摺動部に対して耐摩耗性処理を施した場合は１．２８３倍、ロータリーバルブ１の寿命を延長することができ、ロータリーバルブ１のメンテナンス間隔を長期化することができることが確認できた。
【００５９】
現在、実施の形態１に示した石炭切出用のロータリーバルブ１においては、羽根板２５の粉粒体との摺動部２５ｃ、２５ｄに肉盛層のみを形成した場合、０．６５ｍｍ／年の速度で摩耗している。また、ロータリーバルブ１の寿命は約２年である。上記の硬化層の摩耗速度に基づいて、硬化層の実際の摩耗速度を推定した場合、０．３５ｍｍ／年となる。従って、羽根板２５の摺動部２５ｃ、２５ｄに対して、実施例１と同様の条件で耐摩耗性処理を施した場合、ロータリーバルブ１の寿命を２．６年に延長することができ、実施例２と同様の条件で耐摩耗性処理を施した場合、ロータリーバルブ１の寿命を３．３年にまで延長することができる。
【００６０】
また、荷重が３．２５ｋｇｆの荷重条件（１）において、許容摩耗深さに達するまでに要した各試験片の往復回数は、比較例の試験片に対して、実施例１の試験片は１．２８７倍、実施例２の試験片は１．４１０倍であった。一方、荷重が１．００ｋｇｆの荷重条件（２）では、許容摩耗深さに達するまでに要した各試験片の往復回数は、比較例の試験片に対して、実施例１の試験片は１．１９８倍、実施例２の試験片は１．２８３倍である。従って、これらの結果から、試験片に加わる荷重が大きい方が、窒化処理を施すことによる耐摩耗性の向上効果が顕著に現れていることが分かる。
【００６１】
次に、図８を参照して、荷重条件（２）における往復回数の増加に対する摩耗減量の変化について見ると、試験片の往復回数が増加するにつれて、ほぼ一定の割合で摩耗減量も増加していることが分かる。また、１００００回往復させたときの実施例２の試験片の摩耗減量は、２７５ｍｇであった。このときの比較例の試験片の摩耗減量は４１２ｍｇであった。また、このときの各試験片の摩耗深さは、実施例２の試験片が１１０μｍ、比較例の試験片が１９１μｍであった。比較例の試験片に対して、実施例２の試験片の１００００回当たりの摩耗減量は０．６７倍であった。比較例の試験片に対して、実施例２の試験片の摩耗速度は０．５８倍であったが、摩耗減量がこれに比して多いのは肉盛層に窒素が導入されたため、窒化層の重量が肉盛層の重量に比して重いためであると考えられる。
【００６２】
以上の実施例によれば、本件発明に係る耐摩耗性部材を羽根板として採用することにより、羽根板の粉粒体との摺動部の表面を硬化して、摩耗速度を減じて、耐摩耗性を向上することができ、ロータリーバルブのメンテナンス間隔を長期化することができるということが確認できた。また、ロータリバルブの使用に伴い羽根板の粉粒体との摺動部が摩耗した場合にも、肉盛材により肉盛して羽根板に要求される寸法精度等を満たすことができ、プラズマ窒化処理を採用することにより回転軸に対する防窒を図った上で肉盛層に対して窒化処理を施すことができるので、羽根板が摩耗する都度、羽根板を補修しながら同一部材を繰り返し使用することができ、経済性にも優れる。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本件発明は、粉粒体を定量供給する際に用いるロータリーバルブに適用することができる。本件発明を適用することにより、ロータリーバルブの羽根板の耐摩耗性を向上させることができ、ロータリーバルブのメンテナンス間隔を長期化することができる。また、本件発明は、ローターに羽根板が取り付けられた状態で、耐摩耗性処理を施すことができるため、羽根板を定期補修の際にも本件発明を適用することができ、同一部材を繰り返し使用することができるので経済性に優れたロータリバルブの補修方法を提供することができる。
【符号の説明】
【００６４】
１・・・ロータリーバルブ
２・・・粉粒体貯留部
３・・・粉粒体被供給部
１０・・・ケーシング
１１・・・ローター収容部
２０・・・ローター
２１・・・回転軸
２２・・・ローター本体
２５・・・羽根板
２５ｃ・・・外端部（摺動部）
２５ｄ・・・内端部（摺動部）
３１・・・内筒体
Ｌ１・・・粉粒体貯留部側ライン
Ｌ２・・・粉粒体被供給部側ライン
【図１】
0005570282.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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