JPS5910123Y2 - 炉に対する窒素雰囲気ガスの供給装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は例えば焼入れ用の加熱炉内を不活性雰囲気に
するためにその内部に窒素ガスを供給する装置に関する
ものである。

周知のように鋼材の焼入れを行なう場合に、加熱炉内に
窒素ガスを供給して不活性雰囲気としているが、その窒
素ガス源として一般には液体窒素を用いており、そのた
め液体窒素をそのまま加熱炉に供給したのでは加熱炉内
が冷却されてしまうので、従来では液体窒素を一旦ベー
パライザーに送ってここで気化させ、しかる後気化した
窒素ガスを加熱炉に供給している。

このように従来ではベーパライザーを用いている関係上
、窒素が気化する際の蒸発熱を大気から吸収しており、
換言すれば、液体窒素が有している冷却能を大気を冷却
するために無益に費やしており、エネルギーの有効利用
という点からは問題があった。

また液体窒素が気化する際には、大量の熱を吸収するた
め、吸熱器が大気に直接接触していると、吸熱器の結氷
を生じ、吸熱を効率良く行なえなくなる問題があった。

この考案は上記事情に鑑みてなされたもので、エネルギ
ーの有効利用を図ることのできる炉に対する窒素雰囲気
ガスの供給装置を提供することを目白勺とするもので゛
ある。

以下この考案の実施例を図面を参照して説明すると、第
１図はこの考案の一実施例を概略的に示す模式図であっ
て、液体窒素ボンベ等の液体窒素源１は膨張弁２を介し
て熱交換器３に接続され、液体窒素がこれら膨張弁２お
よび熱交換器３を経て減圧されて気化するようになって
いる。

前記熱交換器３は、断熱槽４内に区画形威された２つの
部屋４ａ，４ｂのうち一方の部屋４ａ内に収容されてお
り、この一方の部屋４ａと他方の部屋４ｂとの間に隔壁
部４Ｃには、これら両方の部屋４ａ，４ｂの間で内部の
気体を循環させるための２つの開口部が形或され、一方
の開口部には強制循環用のファン５が取付けられている
。

また前記熱交換器３に接続された気体窒素供給管６に、
調整弁７が介装された分岐管８が接続されており、この
分岐管８は前記断熱槽４内に接続され、熱交換器３にお
いて気化した気体窒素の一部を前記断熱槽４内に送り込
み、断熱槽４内の空気を窒素ガスで置換し、無水化する
ようになっている。

そして、前記気体窒素供給管６が例えば焼入れ用の加熱
炉９に接続され、気体窒素を加熱炉９内に送り込んで空
気を気体窒素で置換するようになっている。

以上の構或から明らかなように、液体窒素源１から流出
させた液体窒素は、膨張弁２および熱交換器３を経て減
圧、気化し、その際に蒸発熱を吸収することにより熱交
換器３を介して断熱槽４の一方の部屋４ａ内が冷却され
る。

このようにして得られた冷気をファン５を駆動して他方
の部屋４ｂとの間で循環させることにより、この他方の
部屋４ｂ内に収容した鋼材等の被冷却物Ｍを冷却するこ
とができる。

そして、膨張弁２および熱交換器３を経て気化した窒素
ガスは加熱炉９内に送られて内部の空気と置換し、加熱
炉９内が不活性雰囲気となる。

なお、断熱槽４内に窒素ガスを分岐管８を介して供給す
ることにより断熱槽４内の空気を置換し、無水状態とし
ておけば、熱交換器３の表面に結氷することを防止し、
熱交換効率の低下を防ぐことができる。

第２図はこの考案を応用した装置を概略的に示す模式図
であって、第１図に示す実施例と相違する主な点は、■
対の熱交換器１３， １３’を設けるとともに、各々を
収容する断熱槽１４， １４’と被冷却物Ｍを収容する
冷却槽２０とを別体として構或した点にある。

すなわち、液体窒素源１１に接続された液体窒素流出管
１１ ａには三方切換弁２１を介して１対の膨張弁１２
． １２’が接続され、これら膨張弁１２，１２′に、
断熱槽１４， １４’に収容された熱交換器１３，１３
′がそれぞれ接続されており、さらにこれら熱交換器１
３． １３’は三方切換弁２２を介して気体窒素供給管
１６に接続され、この気体窒素供給管１６は加熱炉１９
に接続されている。

そして、前記断熱槽１４，１４’の各々と冷却槽２０と
は、冷気を循環させるためのファン１５． １５’を有
するダク｝ ２３， ２３’によって接続されている。

しかして、第２図に示す供給装置においては、いずれか
一方の膨張弁１２および熱交換器１３に液体窒素を供給
して気化させ、その際に冷却される断熱槽１４内の気体
をダクト２３を介して冷却槽２０との間で循環させるこ
とにより、冷却槽２０内の被冷却物Ｍを冷却することが
できる。

そして、前記熱交換器１３の表面に結氷した場合、三方
切換弁２１， ２２を切換えて液体窒素を他方の膨張弁
１２および熱交換器１３′に供給してここで気化させ、
その際に生じる冷気を冷却槽２０と断熱槽１４′との間
で循環させることにより被冷却物Ｍの冷却を行ない、そ
の間に前記一方の熱交換器１３に付着した氷を溶解させ
る。

このように１対の熱交換器１３， １３’を設ければ、
一方の熱交換器に結氷した場合、他方の熱交換器に切換
えることにより熱交換効率の低下を防止することができ
ると同時に、断熱槽１４， １４’内および冷却槽２０
内を特に無水状態にしなくても十分な冷却効果を継続し
て得ることができる。

なお、前記断熱槽４あるいは冷却槽２０内はマイナス数
十度ないしマイナス百数十度に冷却されるので、焼入れ
完了直後の鋼材を被冷却物Ｍとして前記断熱槽４あるい
は冷却槽２０に収容しておくことによりサブゼロ処理を
行なうことができ、したがって前述したように構或した
供給装置をサブゼロ処理装置として使用することもでき
る。

なお、この考案における被冷却物Ｍは鋼材に限られない
ことは勿論である。

以上説明したようにこの考案の窒素雰囲気ガス供給装置
によれば、炉に窒素ガスを供給するにあたって、液体窒
素源に接続されかつ液体窒素を蒸発させるための熱交換
器を断熱槽内に収容するとともにこの熱交換器を炉に接
続し、熱交換器にて蒸発した窒素ガスを炉に供給する一
方、液体窒素が蒸発するに伴って吸収する蒸発熱にて被
冷却物を冷却するように構戊したから、液体窒素を炉の
内部を不活性雰囲気にするためのみならず、冷却媒体と
しても使用することになり、熱の有効利用を図ることが
でき、また気化した窒素ガスの一部を断熱槽に供給して
断熱槽内を無水状態にするよう構或したから、熱交換器
への結氷を防止し、その熱伝達抵抗の低下を防止するこ
とができ、したがって長期に亘って断熱槽内を良好に冷
却することができ、さらに断熱槽内に供給した窒素ガス
は、温度が低いから、より急速な冷却を行うことができ
る。

特に、鋼材のサブゼロ処理を行なう場合、加熱された鋼
材を元来加熱炉に供給している窒素によって冷却するこ
とができるから、液体窒素源や熱交換器、断熱槽等の他
に新らたに冷却源や冷却槽等を設ける必要がなくなり、
サブゼロ処理装置の構戒の簡略化のみならず、ランニン
グコストの低廉化を図ることができる等の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の一実施例を概略的に示す模式図、第
２図はこの考案を応用した装置を概略的に示す模式図で
ある。 １，１１・・・・・・液体窒素源、３， １３， １３
’・・・・・・熱交換器、４， １４， １４’・・・
・・・断熱槽、７・・・・・・調整弁、８・・・・・・
分岐管、 ９， １９・・・・・・加熱炉。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 液体窒素源を、断熱槽内に露出させて配設した熱交換器
   に接続し、さらにその熱交換器を炉に接続し、調整弁を
   介挿しかつ一端部を前記断熱槽内に開口させた分岐管を
   前記熱交換器と炉とを接続する配管に分岐させて接続し
   、前記熱交換器によって気化した窒素ガスを前記炉に供
   給するとともに、その一部を前記断熱槽内に供給して断
   熱槽内を無水状態にするよう構威したことを特徴とする
   窒素雰囲気ガスの供給装置。