JP7389572B2 - 雰囲気撹拌ファン及び熱処理炉 - Google Patents
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Description
以下に、実施形態に係る雰囲気撹拌ファン(以下においては「雰囲気撹拌ファン10」とする。)の構成を説明する。
以下に、実施形態に係る熱処理炉(以下においては「熱処理炉100」とする。)の構成を説明する。
以下に、雰囲気撹拌ファン10及び熱処理炉100の実施例を説明する。
アンモニアガスの分解反応(2NH3→N2+3H2)における反応次数を1.7、アンモニアガスの分解反応における反応速度定数を0.5m3/(mol・s)として、CFD解析を行った。なお、上記の反応次数及び反応速度定数を用いることにより、CFD解析において実環境を精度よく再現できることは、予め確認した。
加熱室20の形状は、1.5m×1.5m×1.5mの立方体形状とした。なお、実環境においては、加熱室20内に製品バスケット30が配置されるが、CFD解析においては、雰囲気ガスの流れを明確化するために、製品バスケット30の配置が省略された。ガス導入口20dは、上壁20aに2箇所設けられ、ガス排出口20eは側壁20cに1箇所設けられた。加熱室20内における温度は、850℃とされた。
雰囲気ガスには、Rガスとアンモニアガスとを混合したものを用いた。Rガスの導入量は、常温常圧換算で15m3/h(2箇所のガス導入口20dの合計。なお、各々のガス導入口20dからの導入量は、均等とされた。)とされた。Rガスに対するアンモニアガスの添加量は、3質量パーセントとされた。加熱室20内における雰囲気ガスの圧力は、101kPaとされた。表1には、CFD解析に用いられたRガスの850℃におけるRガスの物性が示されている。
表2に示されるように、4種類の雰囲気撹拌ファン(以下においては、比較例1、比較例2、実施例1及び実施例2とする。)が準備された。比較例1においては、平均ピッチ角が90°であり、平均翼弦長が直径Dの0.2倍であった。比較例2においては、平均ピッチ角が45°であり、平均翼弦長が直径Dの0.2倍であった。
図5Aは、比較例1の雰囲気撹拌ファン10を用いた際の加熱室20内における雰囲気ガスの流れを示すCFD解析結果である。図5Bは、比較例2の雰囲気撹拌ファン10を用いた際の加熱室20内における雰囲気ガスの流れを示すCFD解析結果である。図5Cは、実施例1の雰囲気撹拌ファン10を用いた際の加熱室20内における雰囲気ガスの流れを示すCFD解析結果である。図5Dは、実施例2の雰囲気撹拌ファン10を用いた際の加熱室20内における雰囲気ガスの流れを示すCFD解析結果である。なお、図5A~図5D中における矢印は、雰囲気ガスの流れを示しており、当該矢印が大きいほど、雰囲気ガスの流速が大きい。
以下に、雰囲気撹拌ファン10及び熱処理炉100の効果を説明する。
Claims (5)
- 雰囲気ガスの導入口が設けられた加熱室と、
雰囲気撹拌ファンと、
加工対象部材が載置される製品バスケットとを備え、
前記雰囲気撹拌ファンは、前記加熱室内に配置され、
前記雰囲気攪拌ファンは、回転中心軸を有し、
前記雰囲気撹拌ファンは、前記回転中心軸に沿う柱状であり、外周面を有するボスと、前記外周面から径方向に沿って延在する複数のブレードとを備え、
前記ブレードの数は、4以上であり、
前記ブレードの平均ピッチ角は、45°以下であり、
前記ブレードの平均翼弦長は、前記雰囲気撹拌ファンの直径の0.3倍以上であり、
前記雰囲気攪拌ファンは、前記回転軸が上下方向に沿うように配置されており、かつ雰囲気ガスを下方に吹き付けるように前記回転中心軸回りに回転され、
前記製品バスケットは、前記加熱室内において前記雰囲気撹拌ファンの下方に配置される、熱処理炉。 - 前記平均ピッチ角は、30°以下である、請求項1に記載の熱処理炉。
- 前記平均翼弦長は、前記直径の0.4倍以上である、請求項1又は請求項2に記載の熱処理炉。
- 前記製品バスケットは、前記加工対象部材が載置される底壁と、前記底壁よりも通気性が低い側壁とを有する、請求項1に記載の熱処理炉。
- 前記雰囲気ガスは、アンモニアガスを含む、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の熱処理炉。
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