(57)【要約】【課題】真空浸炭炉の真空排気装置の真空能力の低下を防ぎ、真空ポンプの停止や真空排気系の故障を防止する。【解決手段】真空浸炭炉１の下方の垂直配管部２と、ガスクーラー７、１０と、水平配管部１２と、コントロールバルブ１４と、真空ポンプ１６とを備え、垂直配管部又は水平配管部に配管部内を視認できる点検窓２２、２７を設ける。点検窓２２は水平配管部の軸方向から視認させる。また、点検窓２７は水平配管部の上方向から視認させる。さらに、垂直配管部の垂下部又は水平配管部の下方にに着脱可能な煤又はタールの回収容器５を設ける。またコントロールバルブと圧力開放弁２０との間に回収容器５を設ける。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空浸炭炉の炉内のガスの排気をするための真空ポンプが接続された配管を有する真空浸炭炉の真空排気装置において、前記真空浸炭炉の下方より垂直に配管された垂直配管部と、前記垂直配管部に接続されたガスクーラーと、前記ガスクーラーが一端側に接続され水平に配管された水平配管部と、前記水平配管部の他端側に接続されたコントロールバルブと、前記コントロールバルブに接続された真空ポンプと、を備え、前記垂直配管部又は水平配管部の少なくとも一方に前記配管部内を視認できるようにされた点検窓が設けられていることを特徴とする真空浸炭炉の真空排気装置。
【請求項２】
前記点検窓の少なくとも一つが前記水平配管部一端側の軸方向から前記水平配管部内を視認できる位置に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の真空浸炭炉の真空排気装置。
【請求項３】
前記点検窓の少なくとも一つが前記水平配管部の中間の軸直角上方向から前記水平配管部内を視認できる位置に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の真空浸炭炉の真空排気装置。
【請求項４】
前記垂直配管部の垂下部に着脱可能に煤又はタールの回収容器が設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一に記載の真空浸炭炉の真空排気装置。
【請求項５】
前記水平配管部の下方に着脱可能に煤又はタールの回収容器が設けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一に記載の真空浸炭炉の真空排気装置。
【請求項６】
前記水平配管部は前記水平配管部の他端側の上方に前記コントロールバルブが接続されているとともに、さらに水平方向に延出された延出部を設け、前記延出部に水平配管部内の圧力上昇を防止する圧力開放弁が接続され、前記回収容器が前記コントロールバルブが接続された接続部と圧力開放弁との間に設けられていることを特徴とする請求項５記載の真空浸炭炉の真空排気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は真空浸炭炉の炉内のガスの排気をするための真空ポンプが接続された真空排気装置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄鋼材料の浸炭には従来からガス浸炭、真空浸炭、プラズマ浸炭等が行われている。その内、真空浸炭としては、９００〜１０００℃で浸炭ガスとして飽和炭化水素（メタンガス、プロパンガス、ブタンガス）を用いて１０〜７０ｋＰａの圧力で処理する方法がある。しかしこのものは煤の発生が多くメンテナンス作業が繁雑で汚い等という問題があった。そこで、不飽和炭化水素であるアセチレンガスを用いて１ｋＰａ以下（例えば、特許文献１）、あるいはエチレンガスを用いて１０ｋＰａ以下で処理する方法が開示されている。
【０００３】
また、真空浸炭を含む多くの熱処理炉では、炉内のガス（大気や不活性ガス、処理ガス等）を真空ポンプで排気するための（真空）排気装置が設けられている。真空排気装置は真空炉に配管を介して真空ポンプを設けて真空炉内を排気するが、排気ガス温度を下げるためのガスクーラー、真空炉内圧力を制御するコントロールバルブ、配管内の圧力の上昇を防止するための圧力開放弁（リリーフバルブ、フラッパー等）、メンテナンス用のストップバルブ（開閉弁）等が適宜設けられている。また、ストップバルブとコントロールバルブを兼用した複合バルブ等が使用されている（例えば特許文献２、３）。
【０００４】
一方、真空回収炉等においては真空ポンプの手前にトラップを設け、不純物等を回収している（例えば、特許文献４）。さらに、炉内の状況を観察するために炉に点検窓を設けたり（特許文献５）、炉内ばかりでなく炉と共通にされたハースローラの駆動部内を観察する点検窓（特許文献６）、硫黄回収用の配管内を観察する点検窓（特許文献７）を設けている。
【特許文献１】特開平８−３２５７０１号公報  段落０００９
【特許文献２】特開平０５−０５２４８号公報
【特許文献３】特開平０６−０１１２７４号公報
【特許文献４】特開平０５−３０６４１６号公報
【特許文献５】特開２００３−１０５５２４号公報
【特許文献６】特開２００３−１４３７６号公報
【特許文献７】特表２０００−１４３７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述したように、従来の真空浸炭炉おいては、煤等が発生し、煤や、煤が変じたタール等の量が処理に不適当な量となると真空浸炭炉及び付随装置を分解清掃している。また、不飽和炭化水素を用いて低圧で浸炭処理し、煤の発生を抑えた真空浸炭炉にあっても、煤の発生は少なくなるが、全く無くなるのではなく同様に定期的な分解清掃している。このため、真空浸炭炉においては、前述したような真空排気装置中の不純物を回収するトラップや、点検窓を設けることもなかった。
【０００６】
しかし、煤の発生を抑えた真空浸炭炉の運転にあたって、真空浸炭炉内の煤やタール等の発生量が少なく分解清掃が不要な状況であっても、真空排気能力が落ち、脱ガスや真空排気に時間がかかったり、真空ポンプが異常停止してしまう。さらには真空ポンプが故障するという問題があった。
【０００７】
本発明の課題は、上記問題点に鑑みて、真空浸炭炉の真空排気装置の排気能力の低下を防ぎ、真空ポンプの停止や真空排気系の故障を防止することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者等は、真空浸炭炉の排気能力の低下や真空ポンプの異常等について研究した結果、その原因が真空排気装置内に発生する煤やタールの影響であることを知得した。即ち、従来より煤の発生は少なくなるが、炉内の煤やタールの量に比して、真空排気装置内に煤等が集中するため、従来とは逆に、真空排気装置内での煤等の影響が大きくなることを知得した。この知得により、本発明においては、真空浸炭炉の炉内のガスの排気をするための真空ポンプが接続された配管を有する真空浸炭炉の真空排気装置において、前記真空浸炭炉の下方より垂直に配管された垂直配管部と、前記垂直配管部に接続されたガスクーラーと、前記ガスクーラーが一端側に接続され水平に配管された水平配管部と、前記水平配管部の他端側に接続されたコントロールバルブと、前記コントロールバルブに接続された真空ポンプと、を備え、前記垂直配管部又は水平配管部の少なくとも一方に前記配管部内を視認できるようにされた点検窓が設けられている真空浸炭炉の真空排気装置を提供することにより前述した課題を解決した。
【０００９】
垂直配管部又は水平配管部に配管内を視認できる点検窓により真空排気装置内の煤等の状況を観察できる。これにより、煤の量が多くなった場合に真空排気装置を分解点検して清掃を行い煤やタールによる悪影響を未然に防止できる。
【００１０】
煤等は温度が大きく変わる炉傍の垂下部、温度が下がるガスクーラーの出口で発生し易い。そこで、請求項２に記載の発明においては、前記点検窓の少なくとも一つが前記水平配管部一端側の軸方向から前記水平配管部内を視認できる位置に設けられている真空浸炭炉の真空排気装置とした。また、水平部が作業上視認し易いので、請求項３においては、前記点検窓の少なくとも一つが前記水平配管部の中間の軸直角上方向から前記水平配管部内を視認できる位置に設けられている真空浸炭炉の真空排気装置とした。なお、点検窓は耐熱強化ガラス等による点検窓でよいが、光センサー、テレビカメラ等による遠隔での視認でもよい。
【００１１】
また、煤又はタールは配管曲部で溜まりやすい。そこで、請求項４に記載の発明においては、前記垂直配管部の垂下部に着脱可能に煤又はタールの回収容器が設けられている真空浸炭炉の真空排気装置とした。着脱可能としたので、真空排気装置を分解しなくても煤やタールを回収できる。また、請求項５に記載のように、前記水平配管部の下方に着脱可能に煤又はタールの回収容器が設けるようにしてもよい。
【００１２】
さらに、コントロールバルブ側への煤の影響を少なくしたい。そこで、請求項６に記載の発明においては、前記水平配管部は前記水平配管部の他端側の上方に前記コントロールバルブが接続されているとともに、さらに水平方向に延出された延出部を設け、前記延出部に水平配管部内の圧力上昇を防止する圧力開放弁が接続され、前記回収容器が前記コントロールバルブが接続された接続部と圧力開放弁との間に設けられている真空浸炭炉の真空排気装置とした。水平配管部の上方にコントロールバルブを接続し、水平配管部をさらに水平方向に伸ばしているので、煤等がコントロールバルブ側に回りにくい。また、圧力上昇時の圧力が圧力開放弁側に抜けるので、煤等が回収容器に捕捉されやすい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明においては、垂直配管部又は水平配管部に配管内を視認できる点検窓により真空排気装置内の煤等の量を観察し、煤の量に応じて、真空排気装置を分解点検して清掃を行うことができるので、排気能力の低下を防ぎ、真空ポンプの停止や故障を防止することができる。また、真空浸炭炉内の汚れとは別に管理できるので、メンテナンス作業も容易となった。また、請求項２に記載の発明においては、点検窓から水平配管部の軸方向内を視認でき、煤の状況をより的確に観測できる。また、請求項３においては、水平配管部の中間の軸直角上方向から視認できるので、観測が容易で日常点検もし易いものとなった。
【００１４】
また、請求項４に記載の発明においては、垂直配管部の垂下部に着脱可能に回収容器を設けたので、効率的に煤やタールを回収できるので、稼働率が上がり経済的なものとなった。また、請求項５に記載のように、水平配管部の下方に着脱可能に回収容器を設けたので、ガスクーラー以降に発生し易いタールを効率的に捕捉でき、さらに、稼働率が上がり、長時間運転も可能となり、経済的なものとなった。なお、水平配管部を炉の外方に設けることにより、回収器の着脱が容易になり、回収作業が簡単となる。また、点検窓による点検作業も容易となる。
【００１５】
さらに、請求項６に記載の発明においては、水平配管部の上方にコントロールバルブを接続し、煤等がコントロールバルブ側に回りにくくし、また、圧力上昇時の圧力が圧力開放弁側に抜けるようにして煤等を回収容器へ捕捉させたので、コントロールバルブや真空ポンプへの煤等の混入が減少して、コントロールバルブや真空ポンプの異常や故障が少ないものとなった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態を示す真空浸炭装置の概略背面図、図２は同概略側面図、図３は本発明の実施の形態を示す着脱可能な点検窓の断面図、図４は本発明の実施の形態を示す着脱可能な回収容器の断面図である。なお、本発明の真空排気装置が設けられる真空浸炭炉本体及び付帯設備については、簡略化し説明及び図を省略する。図１又は２に示すように、真空浸炭炉本体１が架台３１に載置され、真空浸炭炉本体にはさらに図示しない炉扉や他の熱処理炉、搬送炉が設けられている。真空浸炭炉本体１の底部のほぼ中心に、垂直配管部２が取付られている。垂直配管部２の下端にはクロスフランジ継手３が設けられ、下側のフランジに着脱管４を介して、回収容器５が取り付けられている。図４に示すように、回収容器５はコップ状の容器で外側に取っ手５ｂが取り付けられ開口部に開口フランジ５ａが設けられている。一方、着脱管４には先端に先端フランジ４ａが設けられ、開口フランジ５ａを突き合わせて、先端フランジ及び開口フランジを同時に把持するようにされた断面凹状のクランプ６により固着される。クランプ６は二つ割にされ両端をボルト・ナット等で締め付け固定するようにされている。なお、フランジ間にはシール部材が設けられ外部とシールされているのは言うまでもない（以下同じ）。
【００１７】
クロスフランジ継手３の右方向フランジに第一のガスクーラー７が取り付けられ、左側フランジは盲フランジ８が取り付けられている。第一のガスクーラー７は真空浸炭炉の下部に設けられるように横置きにされている。スペースの関係上第一のガスクーラー７から炉外で上方に立ち上がる接続配管９が設けられている。さらに、接続配管９は、垂直に設けられた第一のガスクーラー７より容量の大きな第二のガスクーラー１０の上方に接続されている。スペースの関係でガスクーラーを二つとしたが、スペースやガスクーラーの容量に問題なければ、ガスクーラーの数は一つでも、三つ以上でも適宜選択すればよい。第二のガスクーラー１０の下端はチーズ（Ｔ字）フランジ継手１１の中央フランジに接続されている。なお、排出ガス温度は例えば９３０℃をガスクーラーにより８０℃以下にする。
【００１８】
チーズフランジ継手１１の一方に水平配管部１２が接続され、さらに上方と水平方向の二方向に開口する接続部である接続フランジ１３が設けられている。接続フランジ１３の上方側フランジ１３ａには、流路圧力を制御するコントロールバルブ１４が接続されている。コントロールバルブ１４の出口にはエアーシリンダ１５ａで弁路を開閉する開閉弁１５が設けられ、真空ポンプ１６に接続され、真空ポンプの排出口１６ｂが消音器１７に接続されている。
【００１９】
一方、接続フランジ１３の水平方向側フランジ１３ｂには、下方に前述した着脱管４と同様な先端フランジ１８ａを有する延出部であるチーズフランジ着脱管１８が設けられ、前述したと同様に、回収容器５が着脱可能に取り付けられている。チーズ着脱管１８はさらに上方に開口する開口部１９が設けられており、開口部を閉塞する蓋２０ａが設けられている。蓋２０ａは自重で開口部１９に図示しないシールパッキンを介して当接させて、配管内と外部とをシール可能にされており、また、配管内の圧力が所定以上の圧力になると浮き上がり、配管内の圧力を開放する圧力開放弁２０の働きをするようにされている。蓋２０ａはボルト２０ｂにより、開口部１９から離脱しないように保持されている。
【００２０】
第二のガスクーラー１０と水平配管部１２が接続されたチーズフランジ継手１１の他端には、点検窓着脱管２１を介して、点検窓２２が取り付けられている。図３に示すように、点検窓２２は円筒の一端にフランジ２２ａが設けられ、シール部材２３ａを介して耐熱強化ガラス２４がはめ込まれ、さらに緩衝材２３ｂ、カバー２３を介して図示しないボルトで挟持固定されている。点検窓２２の他端（ガラス窓が無い方）には前述した回収容器５と同様の開口フランジ５ａが設けられている。また、点検窓着脱管２１には先端に前述した着脱管４と同様の先端フランジ４ａが設けられ、開口フランジ５ａを突き合わせて、前述したと同様の先端フランジ及び開口フランジを同時に把持するようにされた断面凹状のクランプ６により固着される。クランプ６は二つ割にされ両端をボルト・ナット等で締め付け固定するようにされている。これにより、点検窓を外すことができるので、水平配管部１２の内部の清掃等が容易になる。
【００２１】
さらに、水平配管部１２の中間の軸直角上方向に分岐管２６が延び、先端に点検窓２７が固定されている。点検窓２７は点検窓２２の窓側と同様に、円筒の一端にフランジ２２ａが設けられ、シール部材２３ａを介して耐熱強化ガラス２４がはめ込まれ、さらに緩衝材２３ｂ、カバー２３を介して図示しないボルトで挟持固定されている。点検窓２７は上方に開口しているので、清掃等の為に特に外すメリットがないので他端は水平配管部１２に直接固定されている。
【００２２】
かかる真空浸炭炉の真空排気装置によれば、真空浸炭炉１から真空ポンプにより排出されるガス等及びガス等が変質して発生する煤等は、まず垂直配管部２を通過して第一、第二のガスクーラーを通過する。その際、垂直配管部２の垂下部の回収容器５に煤やタールが溜まる。さらに、ガスや煤等は、水平配管部１２を通過し、上方に折れ曲がりコンロトロールバルブ１４、開閉弁１５を通って真空ポンプ１６によりオイルミストトラップ１７より排気される。煤等は前述した垂直配管部の垂下部や、ガスクーラーからでた後の水平配管部１２に滞留し易い。従って、水平配管部１２に溜まった煤を点検窓２２、２７で観察することにより、真空排気装置内の煤等の状況を把握でき、適切な分解清掃を可能とし、コントロールバルブや真空ポンプに限らず、真空排気装置内の機器の故障や異常を防ぐことができる。また、煤やタールの一部は、垂直配管部の下部の回収装置５、水平配管部１２の回収装置５に溜まり、回収装置により外部へ適宜排出できるので、真空排気装置内の煤等の影響をより長時間少なくすることができる。
【００２３】
なお、前述した垂直配管部２のクロスフランジ継手３の盲フランジ８に点検窓を設けてもよい。また、水平配管部１２の点検窓での点検により代替可能であるので必ずしも設けなくてもよい。また、回収容器や、点検窓の構造、取付方法については本実施の形態に限らず種々の形態が可能であることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施の形態を示す真空浸炭装置の概略正面図である。
【図２】本発明の実施の形態を示す真空浸炭装置の概略側面図である。
【図３】本発明の実施の形態を示す着脱可能な点検窓の断面図である。
【図４】本発明の実施の形態を示す着脱可能な回収容器の断面図である。
【符号の説明】
【００２５】
１    真空浸炭炉
２    垂直配管部
５    回収容器
７、１０  ガスクーラー
１２  水平配管部
１３  接続部（接続フランジ）
１４  コントロールバルブ
１６  真空ポンプ
１８  延出部（チーズフランジ着脱管）
２０  圧力開放弁
２２、２７  点検窓
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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