JP7236729B2 - Carburizing gas nozzle and vacuum carburizing furnace - Google Patents
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Description
本発明は、真空浸炭炉の加熱室に浸炭ガスを導入する浸炭ガスノズルおよび真空浸炭炉に関する。 The present invention relates to a carburizing gas nozzle for introducing carburizing gas into a heating chamber of a vacuum carburizing furnace and a vacuum carburizing furnace.
特許文献１に記載の浸炭装置は、断熱容器と、加熱ヒータと、浸炭室と、浸炭ガス導入管と、浸炭ガス供給源と、を備えている。浸炭室は、断熱容器の内部に区画されている。加熱ヒータは、浸炭室に配置されたワークを加熱する。浸炭ガス供給源は、断熱容器の外部に配置されている。浸炭ガス導入管は、断熱容器を貫通している。浸炭ガス導入管は、浸炭ガス供給源から浸炭室に、浸炭ガスを導入している。
The carburizing apparatus described in
ワークに浸炭処理が施される際、浸炭室のワークは、加熱ヒータにより、所定の浸炭温度まで加熱される。このため、断熱容器を介して、浸炭ガス導入管（詳しくは、浸炭ガス導入管のうち、断熱容器を貫通する部分）も、加熱されてしまう。ここで、浸炭ガス導入管の内部における吹出孔の上流側付近は、流路抵抗が大きく、圧力が高くなりやすい。このため、浸炭ガス導入管の内部に、煤が発生しやすい条件（高温かつ高圧）が整ってしまう。したがって、浸炭ガス導入管の内部で、浸炭ガスが熱分解し、煤が発生してしまう。 When the work is carburized, the work in the carburizing chamber is heated to a predetermined carburizing temperature by a heater. Therefore, the carburizing gas introduction pipe (specifically, the portion of the carburizing gas introduction pipe that penetrates the heat insulating container) is also heated via the heat insulating container. Here, in the vicinity of the upstream side of the blowout hole inside the carburizing gas introduction pipe, the flow resistance is large and the pressure tends to be high. For this reason, conditions (high temperature and high pressure) that easily generate soot are established inside the carburizing gas introduction pipe. Therefore, the carburizing gas is thermally decomposed inside the carburizing gas introduction pipe to generate soot.
この点、特許文献２には、真空排気源で加熱室を排気することにより、加熱室の圧力を下げ、加熱室における煤の発生を抑制する真空浸炭方法が開示されている。しかしながら、特許文献２には、浸炭ガスノズルにおける煤の発生を抑制する方法は、開示、示唆されていない。
In this regard,
そこで、本発明は、煤が発生しにくい浸炭ガスノズルおよび真空浸炭炉を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a carburizing gas nozzle and a vacuum carburizing furnace that are less likely to generate soot.
上記課題を解決するため、本発明の浸炭ガスノズルは、真空浸炭炉の加熱室に浸炭ガスを導入する導入路を備える浸炭ガスノズルであって、前記導入路は、前記加熱室から熱が伝わる加熱区間を有し、前記加熱区間における前記浸炭ガスの圧力を、前記浸炭ガスからの煤の発生を抑制可能な許容圧力以下に、調整する圧力調整部を備えることを特徴とする。また、本発明の真空浸炭炉は、前記浸炭ガスノズルを備えることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the carburizing gas nozzle of the present invention is a carburizing gas nozzle provided with an introduction path for introducing carburizing gas into a heating chamber of a vacuum carburizing furnace, wherein the introduction path is a heating section through which heat is transferred from the heating chamber. and a pressure regulating unit that adjusts the pressure of the carburizing gas in the heating section to an allowable pressure or less that can suppress the generation of soot from the carburizing gas. Moreover, the vacuum carburizing furnace of the present invention is characterized by comprising the carburizing gas nozzle.
導入路の加熱区間においては、浸炭ガスが熱分解しやすく、煤が発生しやすい。この点、本発明の浸炭ガスノズルおよび真空浸炭炉は、圧力調整部を備えている。圧力調整部は、加熱区間における浸炭ガスの圧力を、許容圧力以下に調整する。このため、本発明の浸炭ガスノズルおよび真空浸炭炉によると、加熱区間における煤の発生を抑制することができる。 In the heating section of the introduction path, the carburizing gas is likely to be thermally decomposed and soot is likely to be generated. In this regard, the carburizing gas nozzle and the vacuum carburizing furnace of the present invention are equipped with a pressure adjusting section. The pressure adjustment unit adjusts the pressure of the carburizing gas in the heating section to an allowable pressure or less. Therefore, according to the carburizing gas nozzle and the vacuum carburizing furnace of the present invention, it is possible to suppress the generation of soot in the heating section.
以下、本発明の浸炭ガスノズルおよび真空浸炭炉の実施の形態について説明する。 Embodiments of the carburizing gas nozzle and the vacuum carburizing furnace of the present invention will be described below.
＜第一実施形態＞
（真空浸炭炉の構成）
まず、本実施形態の真空浸炭炉の構成について説明する。図１に、本実施形態の真空浸炭炉の断面図を示す。図２に、図１の枠ＩＩ内の拡大図を示す。図１、図２に示すように、真空浸炭炉１は、シェル２と、断熱部３と、複数のヒータ４と、浸炭ガス供給部（図略）と、真空ポンプ（図略）と、複数の浸炭ガスノズル５と、複数のシール部７と、を備えている。
<First Embodiment>
(Configuration of vacuum carburizing furnace)
First, the configuration of the vacuum carburizing furnace of this embodiment will be described. FIG. 1 shows a cross-sectional view of the vacuum carburizing furnace of this embodiment. FIG. 2 shows an enlarged view within frame II of FIG. As shown in FIGS. 1 and 2, the vacuum carburizing
シェル２は、真空浸炭炉１の外殻を構成している。シェル２は、シェル側ノズル孔２０を備えている。シェル側ノズル孔２０は、シェル２を左右方向（導入路６の路長方向。また、「内側」を加熱室３０の中心側、「外側」をシェル２の外側とした場合の内外方向。）に貫通している。シール部７は、シェル２の外面に伏設されている。シール部７は、シェル２の外面に向かって開口する、有底筒状（カップ状）を呈している。具体的には、シール部７は、底壁部７０と、側壁部７１と、シール部側ノズル孔７２と、を備えている。シール部側ノズル孔７２は、底壁部７０を左右方向に貫通している。断熱部３は、隙間２１を介して、シェル２の内側に配置されている。断熱部３は、複数の断熱材の積層構造を有している。断熱部３は、断熱部側ノズル孔３１を備えている。断熱部側ノズル孔３１は、本発明の「ノズル孔」の概念に含まれる。断熱部側ノズル孔３１は、断熱部３を左右方向に貫通している。シール部側ノズル孔７２と、シェル側ノズル孔２０と、断熱部側ノズル孔３１と、は左右方向に延在する同軸上に、配置されている。断熱部３の内側には、加熱室３０が区画されている。加熱室３０には、炉床３２が配置されている。炉床３２には、ワークＷが載置されている。真空浸炭炉１には、シェル２および断熱部３を貫通する搬入口（図略）と、当該搬入口を開閉可能に封止する扉（図略）と、が配置されている。ワークＷは、当該扉を介して、シェル２の外部から加熱室３０に搬入される。
The
複数のヒータ（熱源）４は、各々、加熱室３０に配置されている。ヒータ４は、ワークＷを所定の温度まで加熱可能である。浸炭ガス供給部は、シェル２の外部に配置されている。浸炭ガス供給部は、ワークＷの浸炭処理に必要な浸炭ガスＧを供給可能である。真空ポンプは、シェル２の外部に配置されている。真空ポンプは、排気管（図略）を介して、加熱室３０に連通している。真空ポンプは、加熱室３０から、ガス（例えば、浸炭ガスＧの熱分解ガス等）を排気可能である。
A plurality of heaters (heat sources) 4 are arranged in
（浸炭ガスノズルの構成）
次に、本実施形態の浸炭ガスノズルの構成について説明する。図１に示すように、複数の浸炭ガスノズル５は、各々、真空浸炭炉１を左右方向に貫通して配置されている。図２に示すように、浸炭ガスノズル５は、管状を呈している。浸炭ガスノズル５の上流端は、浸炭ガス供給部に連通している。他方、浸炭ガスノズル５の下流端の噴射口５２２は、加熱室３０に開口している。浸炭ガスノズル５の内部には、加熱室３０に浸炭ガスを導入する導入路６が区画されている。導入路６は、後述するように、小径部６０と、大径部６１と、拡張部６２と、加熱区間６３と、を備えている。
(Structure of carburizing gas nozzle)
Next, the configuration of the carburizing gas nozzle of this embodiment will be described. As shown in FIG. 1, the plurality of carburizing
浸炭ガスノズル５は、小径管５１と、大径管５２と、を備えている。小径管５１は、金属製であって、小径管本体５１０と、小径フランジ部（段差部）５１１と、を備えている。小径管本体５１０は、同径直管状を呈している。小径管本体５１０の内部には、導入路６の小径部６０が区画されている。小径部６０の径および流路断面積（左右方向（路長方向）に対して直交する方向の断面積）は、小径部６０の左右方向全長に亘って、一定である。小径管５１は、シール部７、シェル２を左右方向に貫通している。小径管５１は、シール部側ノズル孔７２に挿通されている。小径管５１の外周面は、シール部側ノズル孔７２の内周面に当接している。小径管５１の外周面と、側壁部７１の内周面と、の間には隙間７１０が介在している。小径管５１は、シェル側ノズル孔２０に挿通されている。小径管５１の外周面と、シェル側ノズル孔２０の内周面と、の間には隙間５１２が介在している。小径フランジ部５１１は、小径管本体５１０の下流端から径方向外側に張り出している。小径フランジ部５１１は、環状を呈している。小径フランジ部５１１は、隙間２１に配置されている。
The carburizing
大径管５２は、セラミック製である。セラミック製の大径管５２は、金属製の小径管５１よりも、熱伝導率が低い。大径管５２は、小径管５１の下流側に連なっている。大径管５２は、同径直管状を呈している。大径管５２は、小径フランジ部５１１の外周縁の下流側に連なっている。大径管５２の上流側部分５２０は、隙間２１に配置されている。大径管５２の下流側部分５２１は、断熱部側ノズル孔３１に挿通されている。下流側部分５２１の外周面は、断熱部側ノズル孔３１の内周面に当接している。下流側部分５２１の先端（下流端）には、噴射口５２２が開設されている。大径管５２の内部には、導入路６の大径部６１が区画されている。大径部６１の径および流路断面積は、大径部６１の左右方向全長に亘って、一定である。大径部６１は、小径部６０よりも大径であり流路断面積が大きい。大径部６１のうち、断熱部側ノズル孔３１の径方向内側に配置されている部分が、加熱区間６３である。加熱区間６３には、断熱部３、下流側部分５２１を介して、加熱室３０（ヒータ４）の熱が伝わる。小径部６０と大径部６１との間には、小径フランジ部５１１の内面に沿って、導入路６の拡張部６２が配置されている。拡張部６２は、段差状を呈している。導入路６の流路断面積は、拡張部６２において、上流側（浸炭ガス供給部側）から下流側（加熱室３０側）に向かって、急激に拡張している。拡張部６２は、加熱区間６３よりも、上流側に配置されている。
The large diameter tube 52 is made of ceramic. The ceramic large-diameter tube 52 has a lower thermal conductivity than the metal small-diameter tube 51 . The large-diameter pipe 52 continues downstream of the small-diameter pipe 51 . The large-diameter tube 52 has a straight tubular shape with the same diameter. The large-diameter pipe 52 continues downstream of the outer peripheral edge of the small-diameter flange portion 511 . An
（真空浸炭炉の動き）
次に、本実施形態の真空浸炭炉の動きについて説明する。まず、ワークＷを、扉を介して、シェル２の外部から加熱室３０に搬入する。次に、真空ポンプにより加熱室３０を減圧する。並びに、ヒータ４によりワークＷを加熱する。ワークＷが所定の温度に到達したら、浸炭ガス供給部から、浸炭ガスノズル５の導入路６を介して、加熱室３０に浸炭ガスＧを供給する。浸炭ガスＧの熱分解により、加熱室３０に炭素が発生する。所定の時間が経過したら、浸炭ガスＧの供給を停止する。そして、加熱室３０を、所定の時間だけ、所定の温度に保持する。この際、ワークＷの表面から内部に、炭素が拡散する。このようにして、加熱室３０では、ワークＷに浸炭処理が施される。
(movement of vacuum carburizing furnace)
Next, the movement of the vacuum carburizing furnace of this embodiment will be described. First, the work W is carried into the
（作用効果）
次に、本実施形態の浸炭ガスノズルおよび真空浸炭炉の作用効果について説明する。浸炭処理の浸炭ガスＧ供給時において、浸炭ガスＧは、導入路６を、上流側から下流側に向かって流動する。ここで、断熱部３の内面は、加熱室３０に露出している。並びに、大径管５２の下流側部分５２１の外周面は、断熱部側ノズル孔３１の内周面に当接している。このため、導入路６の加熱区間６３には、断熱部３、下流側部分５２１を介して、加熱室３０（ヒータ４）の熱が伝わる。したがって、加熱区間６３が加熱されてしまう。また、下流側部分５２１と断熱部側ノズル孔３１との接触面積（伝熱面積）は、小径管５１とシール部側ノズル孔７２との接触面積（伝熱面積）よりも、大きい。また、断熱部３の外面とシェル２の内面との間には、隙間２１が介在している。このため、小径部６０に対して、加熱区間６３は、高温になりやすい。このような理由から、加熱区間６３においては、浸炭ガスＧが熱分解しやすくなり、煤が発生しやすくなる。
(Effect)
Next, the effects of the carburizing gas nozzle and the vacuum carburizing furnace of this embodiment will be described. At the time of supplying the carburizing gas G for the carburizing process, the carburizing gas G flows through the
この点、導入路６の小径部６０と大径部６１との間には、拡張部６２が配置されている。拡張部６２においては、上流側から下流側に向かって、流路断面積が拡張する。また、拡張部６２は、加熱区間６３よりも、上流側に配置されている。浸炭ガスＧの圧力は、拡張部６２を通過する際、低下する。このため、小径部６０よりも、大径部６１の方が、圧力が低くなる。したがって、浸炭ガスＧが加熱区間６３（煤が発生しやすい区間）に流入する前に、浸炭ガスＧの圧力を低下させておくことができる。よって、加熱区間６３における煤の発生を抑制することができる。
In this regard, an
このように、本実施形態の浸炭ガスノズル５および真空浸炭炉１によると、拡張部６２が、加熱区間６３における浸炭ガスＧの圧力を、浸炭ガスＧからの煤の発生を抑制可能な許容圧力以下に、調整している。このため、加熱区間６３における煤の発生を抑制することができる。したがって、煤による浸炭ガスノズル５の閉塞を抑制することができる。また、浸炭ガスノズル５から加熱室３０に煤が流入するのを抑制することができる。このため、断熱部３等に煤が付着するのを抑制することができる。
As described above, according to the carburizing
また、噴射口５２２は、大径管５２の左右方向（軸方向）端壁部に開設されている。このため、噴射口５２２が大径管５２の側壁部に配置されている場合と比較して、加熱区間６３で流路抵抗が大きくなりにくい。したがって、加熱区間６３の圧力が上がるのを抑制することができる。この点においても、加熱区間６３における煤の発生を抑制することができる。
Further, the
また、導入路６の加熱区間６３よりも下流側（加熱区間６３を含む下流側）には、絞り部（上流側から下流側に向かって流路断面積が縮小する部分）が配置されていない。このため、絞り部（例えば、特許文献１の吹出孔）が配置されている場合と比較して、加熱区間６３で流路抵抗が大きくなりにくい。したがって、加熱区間６３の圧力が上がるのを抑制することができる。この点においても、加熱区間６３における煤の発生を抑制することができる。
In addition, a constricted portion (a portion in which the cross-sectional area of the flow path decreases from the upstream side to the downstream side) is not arranged downstream of the
また、セラミック製の大径管５２は、金属製の小径管５１よりも、熱伝導率が低い。このため、下流側部分５２１の外周面が断熱部側ノズル孔３１の内周面に当接しているにもかかわらず、加熱区間６３の温度上昇を抑制することができる。この点においても、加熱区間６３における煤の発生を抑制することができる。
Also, the ceramic large-diameter tube 52 has a lower thermal conductivity than the metal small-diameter tube 51 . Therefore, even though the outer peripheral surface of the downstream portion 521 is in contact with the inner peripheral surface of the heat insulator
また、浸炭ガスＧは、拡張部６２を通過してから（拡散してから）、噴射口５２２を介して、加熱室３０に噴射される。このため、浸炭ガスＧが加熱室３０の全体に拡散しやすくなる。また、浸炭ガスＧがワークＷに直接当たるのを抑制することができる。このため、ワークＷの表面に、温度のばらつきが発生しにくくなる。また、噴射口５２２は、ワークＷに対して、下側にずれて配置されている。すなわち、噴射口５２２は、ワークＷの表面に対向していない。この点においても、浸炭ガスＧがワークＷに直接当たるのを抑制することができる。
Further, the carburizing gas G is injected into the
また、仮に、小径フランジ部５１１を大径管５２に一体的に形成しようとする場合を想定すると、大径管５２はセラミック製であるため、小径フランジ部５１１を一体的に形成しにくい。この点、小径フランジ部５１１は、金属製の小径管５１に一体的に形成されている。このため、大径管５２の形状を、単純な同径直管状にすることができる。 Further, if it is assumed that the small-diameter flange portion 511 is formed integrally with the large-diameter pipe 52, it is difficult to integrally form the small-diameter flange portion 511 because the large-diameter pipe 52 is made of ceramic. In this regard, the small-diameter flange portion 511 is formed integrally with the metal small-diameter pipe 51 . Therefore, the shape of the large-diameter tube 52 can be made into a simple straight tube shape of the same diameter.
また、本実施形態の真空浸炭炉１によると、既設の真空浸炭炉の浸炭ガスノズルを本実施形態の浸炭ガスノズル５に交換することで、簡単かつ低コストに、煤による浸炭ガスノズル５の閉塞を抑制することができる。また、浸炭ガスノズル５から加熱室３０に煤が流入するのを抑制することができる。また、既設の真空浸炭炉の浸炭ガスノズルを本実施形態の浸炭ガスノズル５に交換する際、小径管５１として、既設の真空浸炭炉１の浸炭ガスノズルを転用することができる。この点においても、簡単かつ低コストに、煤による浸炭ガスノズル５の閉塞を抑制することができる。また、浸炭ガスノズル５から加熱室３０に煤が流入するのを抑制することができる。
Further, according to the
＜第二実施形態＞
本実施形態の浸炭ガスノズルおよび真空浸炭炉と第一実施形態の浸炭ガスノズルおよび真空浸炭炉との相違点は、導入路の拡張部の流路断面積が、段差状ではなく、スロープ状に拡張している点である。ここでは、相違点についてのみ説明する。
<Second embodiment>
The difference between the carburizing gas nozzle and vacuum carburizing furnace of the present embodiment and the carburizing gas nozzle and vacuum carburizing furnace of the first embodiment is that the cross-sectional area of the expanded portion of the introduction passage expands in a slope shape instead of a stepped shape. The point is that Only the points of difference are described here.
図３に、本実施形態の真空浸炭炉の浸炭ガスノズル付近の断面図を示す。なお、図２と対応する部位については、同じ符号で示す。図３に示すように、小径管５１の下流側には、ディフューザ部５３が一体的に連なっている。小径管５１、ディフューザ部５３は、共に金属製である。ディフューザ部５３は、上流側から下流側に向かって拡径する筒状（ラッパ状。逆テーパ状）を呈している。ディフューザ部５３の内部には、拡張部６２が区画されている。拡張部６２は、上流側から下流側に向かって拡径する部分円錐状を呈している。導入路６の流路断面積は、拡張部６２において、上流側から下流側に向かって、漸増している。
FIG. 3 shows a cross-sectional view of the vicinity of the carburizing gas nozzle of the vacuum carburizing furnace of this embodiment. Parts corresponding to those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals. As shown in FIG. 3 , a
本実施形態の浸炭ガスノズルおよび真空浸炭炉と、第一実施形態の浸炭ガスノズルおよび真空浸炭炉とは、構成が共通する部分に関しては、同様の作用効果を有する。本実施形態のように、スロープ状に流路断面積が拡張する拡張部６２を配置してもよい。こうすると、浸炭ガスＧの流れが乱れにくくなる。また、小径管５１とディフューザ部５３とを一体化してもよい（同じ材料製としてもよい）。こうすると、浸炭ガスノズル５の部品数が少なくなる。また、小径管５１とディフューザ部５３との間の気密性を確保することができる。また、大径管５２（図２参照）を配置しなくてもよい。こうすると、浸炭ガスノズル５の部品数が少なくなる。
The carburizing gas nozzle and the vacuum carburizing furnace of this embodiment and the carburizing gas nozzle and the vacuum carburizing furnace of the first embodiment have the same effect with respect to the parts having the common configurations. As in the present embodiment, an
＜その他＞
以上、本発明の浸炭ガスノズルおよび真空浸炭炉の実施の形態について説明した。しかしながら、実施の形態は上記形態に特に限定されるものではない。当業者が行いうる種々の変形的形態、改良的形態で実施することも可能である。
<Others>
The embodiments of the carburizing gas nozzle and the vacuum carburizing furnace of the present invention have been described above. However, the embodiments are not particularly limited to the above forms. It is also possible to implement various modifications and improvements that can be made by those skilled in the art.
拡張部６２における、浸炭ガスＧからの煤の発生を抑制可能な許容圧力は特に限定しない。浸炭ガスＧの種類、加熱区間６３の温度、小径部６０、大径部６１、拡張部６２の流路断面積などにより変更すればよい。例えば、浸炭ガスＧとしてアセチレンガスを用いる場合、許容圧力は、１．０ｋＰａ、または０．３ｋＰａ、または０．１ｋＰａであってもよい。
The allowable pressure that can suppress the generation of soot from the carburizing gas G in the expanded
加熱区間６３に対する拡張部６２の位置は特に限定しない。図３に示すように、拡張部６２の上流端Ｐ１が、加熱区間６３の下流端Ｐ２よりも、上流側に配置されていればよい。こうすると、拡張部６２による圧力調整効果を、加熱区間６３の少なくとも一部に、発現させることができる。好ましくは、図３に示す拡張部６２の下流端Ｐ３が、加熱区間６３の上流端Ｐ４よりも、上流側に配置されていればよい。すなわち、図２に示すように、拡張部６２の全体が、加熱区間６３よりも、上流側に配置されていればよい。こうすると、拡張部６２による圧力調整効果を、加熱区間６３の全体に発現させることができる。加熱区間６３は特に限定しない。例えば、加熱区間６３は、浸炭処理の際、導入路６の他の区間と比較して、高温になりやすい区間であればよい。また、加熱区間６３は、浸炭ガスノズル５のうち断熱部３と当接する部分（熱伝導により熱が伝わる部分）の隣接区間であればよい。浸炭ガスＧの圧力は、拡張部６２を通過する際、低下しなくてもよい。拡張部６２が配置されていない場合と比較して、圧力の上昇が抑制されていればよい。
The position of the
小径管５１、大径管５２、ディフューザ部５３の形状、材質は特に限定しない。例えば、図２に示すように段差状の拡張部６２を配置する場合、小径管５１を同径直管状、大径管５２を加熱室３０に向かって開口する有底筒状とし、小径管５１の下流端を、大径管５２の底壁部の径方向中心に、貫通配置してもよい。また、大径管５２が金属製であってもよい。また、小径管５１がセラミック製であってもよい。小径管５１と大径管５２とは、一体物であっても、別体物であってもよい。また、図３に示すようにスロープ状の拡張部６２を配置する場合、小径管５１、ディフューザ部５３がセラミック製であってもよい。小径管５１が金属製、ディフューザ部５３がセラミック製であってもよい。小径管５１とディフューザ部５３とは、一体物であっても、別体物であってもよい。ディフューザ部５３の下流側に、図２に示す大径管５２が連なっていてもよい。この場合、小径管５１、大径管５２、ディフューザ部５３のうち、少なくとも二つの部材が一体物であってもよい。勿論、各部材が別体物であってもよい。
The shape and material of the small-diameter tube 51, the large-diameter tube 52, and the
小径部６０の横断面形状（路長方向に対して直交する方向の断面形状。流路断面形状）は特に限定しない。真円状、楕円状、多角形（三角形、四角形、五角形、六角形など）状などであってもよい。大径部６１、拡張部６２についても同様である。小径部６０を区画する小径管５１の横断面形状は特に限定しない。真円管状、楕円管状、多角形管状などであってもよい。小径管５１の外周形状と内周形状との異同は特に限定しない。大径部６１を区画する大径管５２、拡張部６２を区画するディフューザ部５３についても同様である。
The cross-sectional shape of the small-diameter portion 60 (the cross-sectional shape in the direction orthogonal to the path length direction; the flow channel cross-sectional shape) is not particularly limited. It may be circular, elliptical, polygonal (triangular, quadrangular, pentagonal, hexagonal, etc.). The same applies to the
小径管５１（小径部６０）、大径管５２（大径部６１）のうち、少なくとも一方が、配置されなくてもよい。すなわち、拡張部６２が配置されていればよい。また、大径管５２（例えば金属製）の内周面および外周面のうち少なくとも一方に、大径管５２よりも熱伝導率が低い断熱材（例えばセラミック製）を、配置することにより、断熱部側ノズル孔３１から加熱区間６３への伝熱を抑制してもよい。ディフューザ部５３についても同様である。
At least one of the small-diameter tube 51 (small-diameter portion 60) and the large-diameter tube 52 (large-diameter portion 61) may not be arranged. That is, it is sufficient if the
拡張部６２においては、図２に示すように段差状に流路断面積が拡張していても、図３に示すようにスロープ状に流路断面積が拡張していてもよい。段差状の場合、段差が複数連なっていてもよい。スロープ状の場合、浸炭ガスノズル５の左右方向（軸方向）に対するスロープの傾斜角度は、特に限定しない。また、浸炭ガスノズル５の左右方向断面において、スロープは、直線状（図３の一点鎖線Ｌ１）であっても、曲線状であっても、これらを適宜組み合わせた形状であってもよい。スロープが曲線状の場合、拡張部６２の径方向内側に凹む形状（図３の実線）であっても、拡張部６２の径方向外側に張り出す形状（図３の一点鎖線Ｌ２）であってもよい。噴射口５２２の形状、位置、配置数は特に限定しない。例えば、図２に示す大径管５２を加熱室３０の内部にまで突出させ、当該突出端部の側壁部に複数の噴射口５２２を配置してもよい。また、噴射口５２２は、ワークＷの表面に、対向していなくても、対向していてもよい。浸炭ガスノズル５の形状、位置、配置数は特に限定しない。例えば、断熱部３の上壁部、下壁部に浸炭ガスノズル５を配置してもよい。また、浸炭ガスノズル５の配置数は、単数でも複数でもよい。
In the expanded
浸炭処理の際に、浸炭ガスＧに窒素を含有するガス（例えば、アンモニアガスなど）を添加してもよい。すなわち、ワークＷに窒化浸炭処理を施してもよい。浸炭ガスＧの種類は特に限定しない。炭化水素ガスであればよい。また、炭化水素ガスは、鎖式飽和炭化水素ガス（メタンガス、プロパンガス、ブタンガス等）でも、鎖式不飽和炭化水素ガス（エチレンガス、アセチレンガス等）でもよい。鎖式飽和炭化水素ガスに対して、鎖式不飽和炭化水素ガスは、熱分解しやすく、煤が発生しやすい。このため、本発明の浸炭ガスノズルおよび真空浸炭炉に用いるのに好適である。 A nitrogen-containing gas (such as ammonia gas, for example) may be added to the carburizing gas G during the carburizing process. That is, the workpiece W may be subjected to nitriding carburizing treatment. The type of carburizing gas G is not particularly limited. Any hydrocarbon gas may be used. Further, the hydrocarbon gas may be a chain saturated hydrocarbon gas (methane gas, propane gas, butane gas, etc.) or a chain unsaturated hydrocarbon gas (ethylene gas, acetylene gas, etc.). Unlike saturated chain hydrocarbon gas, unsaturated chain hydrocarbon gas is more likely to be thermally decomposed and generate soot. Therefore, it is suitable for use in the carburizing gas nozzle and vacuum carburizing furnace of the present invention.
断熱部３の材質は特に限定しない。例えば、セラミック製などであってもよい。大径管５２は、断熱部３よりも、熱伝導率が低くてもよい。こうすると、加熱区間６３の温度上昇を抑制することができる。真空浸炭炉１の運転条件（圧力、時間、温度等）は特に限定しない。浸炭ガスＧの種類、浸炭の目的、浸炭深さ、ワークＷの材質などにより変更すればよい。
The material of the
圧力調整機構（拡張部６２）の構成、位置は特に限定しない。圧力調整機構の構成の少なくとも一部が、真空浸炭炉１の浸炭ガスノズル５以外の部分に配置されていてもよい。すなわち、真空浸炭炉１が、加熱区間６３における浸炭ガスＧの圧力を、浸炭ガスＧから煤が発生するのを抑制可能な許容圧力以下に、調整する圧力調整機構を備えていればよい。例えば、圧力調整機構は、加熱区間６３の浸炭ガスＧの圧力を検出する圧力計（センサ）と、加熱区間６３の浸炭ガスＧの流量を調整可能なバルブ（アクチュエータ）と、圧力計からの検出値に応じてバルブに流量調整指示を出す制御装置（コントローラ）と、を備えていればよい。加熱区間６３における浸炭ガスＧの圧力を、バルブを用いて、制御装置の記憶部に格納された許容圧力以下に調整すればよい。この場合、浸炭ガスノズルとして、同径直管状の浸炭ガスノズル（導入路６に拡張部６２を有しない浸炭ガスノズル）を用いてもよい。
The configuration and position of the pressure adjustment mechanism (expansion portion 62) are not particularly limited. At least part of the structure of the pressure adjustment mechanism may be arranged in a portion other than the carburizing
また、単一の加熱室３０に対して複数の浸炭ガスノズルを設置してもよい。こうすると、浸炭処理に必要な浸炭ガスＧ量を確保しつつ、浸炭ガスノズル一本当たりの浸炭ガスＧの圧力を低くすることができる。このため、加熱区間６３における浸炭ガスＧの圧力を、浸炭ガスＧから煤が発生するのを抑制可能な許容圧力以下に、調整することができる。この場合、複数の浸炭ガスノズルが、圧力調整機構に相当する。この場合、浸炭ガスノズルとして、同径直管状の浸炭ガスノズル（導入路６に拡張部６２を有しない浸炭ガスノズル）を用いてもよい。
Also, a plurality of carburizing gas nozzles may be installed for a
１：真空浸炭炉、２：シェル、２０：シェル側ノズル孔、２１：隙間、３：断熱部、３０：加熱室、３１：断熱部側ノズル孔（ノズル孔）、３２：炉床、４：ヒータ、５：浸炭ガスノズル、５１：小径管、５１０：小径管本体、５１１：小径フランジ部、５１２：隙間、５２：大径管、５２０：上流側部分、５２１：下流側部分、５２２：噴射口、５３：ディフューザ部、６：導入路、６０：小径部、６１：大径部、６２：拡張部、６３：加熱区間、７：シール部、７０：底壁部、７１：側壁部、７１０：隙間、７２：シール部側ノズル孔、Ｇ：浸炭ガス、Ｗ：ワーク 1: vacuum carburizing furnace, 2: shell, 20: shell side nozzle hole, 21: gap, 3: heat insulating part, 30: heating chamber, 31: heat insulating part side nozzle hole (nozzle hole), 32: hearth, 4: Heater 5: carburizing gas nozzle 51: small diameter pipe 510: small diameter pipe body 511: small diameter flange portion 512: gap 52: large diameter pipe 520: upstream portion 521: downstream portion 522: injection port , 53: diffuser section, 6: introduction path, 60: small diameter section, 61: large diameter section, 62: expansion section, 63: heating section, 7: sealing section, 70: bottom wall section, 71: side wall section, 710: Gap 72: Nozzle hole on seal side G: Carburizing gas W: Work
Claims (5)
前記導入路は、前記加熱室から熱が伝わる加熱区間を有し、
前記加熱区間における前記浸炭ガスの圧力を、低下させる圧力調整部を備え、
前記圧力調整部は、前記導入路に配置され、上流側から下流側に向かって流路断面積が拡張する拡張部であり、
前記拡張部の上流端は、前記加熱区間の下流端よりも、上流側に配置されることを特徴とする浸炭ガスノズル。 A carburizing gas nozzle comprising an introduction path for introducing carburizing gas into a heating chamber of a vacuum carburizing furnace,
The introduction path has a heating section to which heat is transferred from the heating chamber,
A pressure adjustment unit that reduces the pressure of the carburizing gas in the heating section ,
The pressure adjustment portion is an expansion portion arranged in the introduction passage and having a flow passage cross-sectional area that expands from the upstream side to the downstream side,
A carburizing gas nozzle , wherein an upstream end of the expanded portion is arranged upstream of a downstream end of the heating section .
前記導入路は、前記路長方向全長に亘って前記流路断面積が一定の小径部と、前記小径部よりも前記流路断面積が大きく前記路長方向全長に亘って前記流路断面積が一定の大径部と、を有し、
前記拡張部は、前記小径部と前記大径部との間に配置され、
前記拡張部において、前記流路断面積は、上流側から下流側に向かって段差状に拡張する請求項１に記載の浸炭ガスノズル。 With the extending direction of the introduction path as the path length direction,
The introduction path includes a small-diameter portion having a constant flow-path cross-sectional area over the entire length in the path-length direction, and a flow-path cross-sectional area larger than that of the small-diameter portion over the entire length in the path-length direction. has a constant major diameter and
The extended portion is arranged between the small diameter portion and the large diameter portion,
2. The carburizing gas nozzle according to claim 1, wherein in the expanded portion, the cross-sectional area of the flow path expands stepwise from the upstream side toward the downstream side .
前記大径管は、前記小径管よりも、熱伝導率が低い請求項２に記載の浸炭ガスノズル。 A large-diameter pipe that partitions the large-diameter portion and a small-diameter pipe that partitions the small-diameter portion,
3. The carburizing gas nozzle according to claim 2, wherein the large diameter pipe has a lower thermal conductivity than the small diameter pipe .
前記加熱区間は、前記ノズル孔内に配置される請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の浸炭ガスノズル。 The vacuum carburizing furnace comprises a heat insulating part that defines the heating chamber and has a nozzle hole through which the carburizing gas nozzle is inserted,
4. The carburizing gas nozzle according to any one of claims 1 to 3, wherein the heating section is arranged within the nozzle hole .
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