浸炭処理装置
【課題】 ＣＯガスと水素ガスとを主成分とするキャリアガスと、炭化水素ガスを主成分とするエンリッチガスとを浸炭処理室内に供給して、処理材を浸炭処理する場合に、浸炭処理室内の雰囲気ガス中における水素ガスの濃度が上昇するのを簡単な設備により適切に抑制する。
【解決手段】 ＣＯガスと水素ガスとを主成分とするキャリアガスと、炭化水素ガスを主成分とするエンリッチガスとを浸炭処理室3内に供給して処理材Aを浸炭処理するにあたり、浸炭処理室内の雰囲気ガス中におけるＣＯガスや水素ガスのガス濃度に応じて、水素ガス分離除去装置20により浸炭処理室内に供給する上記のキャリアガスから分離させて除去する水素ガスの量を制御する。
【解決手段】 ＣＯガスと水素ガスとを主成分とするキャリアガスと、炭化水素ガスを主成分とするエンリッチガスとを浸炭処理室3内に供給して処理材Aを浸炭処理するにあたり、浸炭処理室内の雰囲気ガス中におけるＣＯガスや水素ガスのガス濃度に応じて、水素ガス分離除去装置20により浸炭処理室内に供給する上記のキャリアガスから分離させて除去する水素ガスの量を制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ＣＯガスと水素ガスとを主成分として含むキャリアガスと、炭化水素ガスを主成分とするエンリッチガスとを浸炭処理室内に供給して、鋼材部品等の処理材を浸炭処理する浸炭処理装置に関するものである。特に、上記の浸炭処理装置において処理材を浸炭処理するにあたり、浸炭処理室内の雰囲気ガス中における水素ガスの濃度が上昇するのを、簡単な設備により適切に抑制し、雰囲気ガス中におけるＣＯガスが適切な濃度で維持されるようにした点に特徴を有するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から低炭素鋼や低合金鋼等の鋼材部品からなる処理材の強度を高めるため、これらの処理材の表面から炭素を内部に拡散浸透させる浸炭処理が行われている。
【０００３】
そして、このように鋼材部品等の処理材を浸炭処理するにあたっては、従来から様々な浸炭処理装置が使用されている。
【０００４】
ここで、例えば、図１に示す浸炭処理装置においては、第１扉１ａを開けて処理材Ａを導入室２内に導き、上記の第１扉１ａを閉めて導入室２内の雰囲気を調整した後、このように導入室２内に導かれた処理材Ａを、第２扉１ｂを開けて浸炭処理室３内に導入させ、上記の第２扉１ｂを閉じるようにしている。
【０００５】
次いで、このように浸炭処理室３内に処理材Ａを導入させた状態で、この浸炭処理室３内に、ＣＯガスと水素ガスとを主成分として含むキャリアガスを流量調整弁４ａにより流量を調整しながらキャリアガス供給パイプ４を通して導くと共に、プロパンガスやブタンガス等の炭化水素ガスＣｎＨ2ｎ+2を主成分とするエンリッチガスを流量調整弁５ａにより流量を調整しながらエンリッチガス供給パイプ５を通して導くようにしている。
【０００６】
そして、このようにキャリアガスとエンリッチガスとが供給された浸炭処理室３内において、上記のキャリアガスとエンリッチガスとを攪拌ファン６により攪拌させると共に、浸炭処理室３内に導かれた上記の処理材Ａを加熱させて、処理材Ａの表面に炭素を付与し、このように処理材Ａの表面に付与された炭素を処理材Ａの内部に拡散させて浸炭させるようにしている。
【０００７】
ここで、上記のキャリアガスとエンリッチガスとが供給された浸炭処理室３内において処理材Ａに炭素を付与して浸炭させる場合、一般に、２ＣＯ→ＣＯ2＋（Ｃ）、ＣｎＨ2ｎ+2＋ｎＣＯ2→２ｎＣＯ＋（ｎ+１）Ｈ2の反応が生じて、浸炭処理室３内に水素ガスが発生し、このように発生した水素ガスにより浸炭処理室３内のＣＯガス濃度が相対的に減少し、カーボンポテンシャルによる浸炭雰囲気の制御に狂いが生じるという問題があった。
【０００８】
このため、従来においては、特許文献１等に示されるように、キャリアガス供給パイプ４を通して浸炭処理室３内に過剰のキャリアガスを供給し、浸炭処理室３内において発生した水素ガスを上記のキャリアガスと一緒に、浸炭処理室３と導入室２との間における上記の第２扉１ｂの隙間等を通して導入室２内に導き、このように導入室２内に導かれたガスを導入室２に設けた排気路２ａに導いて燃焼させることが行われている。
【０００９】
しかし、このようにＣＯガスと水素ガスとを主成分として含むキャリアガスを過剰に浸炭処理室３内に供給するため、ランニングコストが高くつくと共に、上記のように導入室２内に導かれたガスを排気路２ａに導いて燃焼させた場合、ＣＯ2ガスが多く発生して環境を害するという問題があった。
【００１０】
このため、本出願人は、先の出願である特許文献２において、図２に示すように、浸炭処理室３内における雰囲気ガスをポンプ７ａにより浸炭処理室３内から取り出して循環させる循環路７を設けると共に、この循環路７に導かれた雰囲気ガスを冷却させる冷却装置７ｂと、冷却装置７ｂにより冷却された雰囲気ガス中に含まれる水素ガスを分離させて取り出す水素ガス分離装置７ｃを設け、この水素ガス分離装置７ｃにより雰囲気ガス中に含まれる水素ガスを分離させて取り出し、水素が取り出された後の雰囲気ガスを、上記の循環路７を通して浸炭処理室３内に戻し、浸炭処理室３内のＣＯガス濃度が相対的に減少するのを防止することを提案した。
【００１１】
しかし、特許文献２に示されるようにした場合、上記のように浸炭処理室３内における雰囲気ガスを循環路７を通して循環させるためのポンプ７ａや、雰囲気ガスを水素ガス分離装置７ｃに導く前に雰囲気ガスを冷却させるための冷却装置７ｂが必要になると共に、冷却されて水素が取り出された後の雰囲気ガスを浸炭処理室３内に戻す場合に、この雰囲気ガスを加熱させる必要が生じ、設備コストやランニングコストが高くつくという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００１−２１４２５５号公報
【特許文献２】特開２００９−１７９８１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
この発明は、ＣＯガスと水素ガスとを主成分として含むキャリアガスと、炭化水素ガスを主成分とするエンリッチガスとを浸炭処理室内に供給して、鋼材部品等の処理材を浸炭処理する浸炭処理装置における上記のような様々な問題を解決することを課題とするものである。
【００１４】
すなわち、この発明は、上記のような浸炭処理装置において、浸炭処理室内に供給するキャリアガスの量を減少させて、キャリアガスの燃焼に伴うＣＯ2ガスの発生を抑制させるにあたり、設備コストやランニングコストが高くつくことなく、浸炭処理室内の雰囲気ガス中における水素ガスの濃度が上昇するのを、簡単な設備により適切に抑制し、雰囲気ガス中におけるＣＯガスが適切な濃度で維持されるようにすることを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
この発明においては、上記のような課題を解決するため、処理材を浸炭処理させる浸炭処理室と、この浸炭処理室内にＣＯガスと水素ガスとを主成分として含むキャリアガスを供給するキャリアガス供給手段と、炭化水素ガスを主成分とするエンリッチガスを供給するエンリッチガス供給手段とを備えた浸炭処理装置において、上記のキャリアガス供給手段に、キャリアガス中における水素ガスを分離させて除去する水素ガス分離除去装置を設けると共に、浸炭処理室内の雰囲気ガス中におけるＣＯガスと水素ガスとから選択される少なくとも一方のガス濃度に応じて、上記の水素ガス分離除去装置によってキャリアガスから分離させて除去する水素ガスの量を制御するようにした。
【００１６】
このように、キャリアガス供給手段に、キャリアガス中における水素ガスを分離させて除去する水素ガス分離除去装置を設けると共に、浸炭処理室内の雰囲気ガス中におけるＣＯガスと水素ガスとから選択される少なくとも一方のガス濃度に応じて、上記の水素ガス分離除去装置によってキャリアガスから分離させて除去する水素ガスの量を制御すると、浸炭処理室内の雰囲気ガス中における水素ガスの濃度が上昇するのが抑制され、雰囲気ガス中におけるＣＯガスが適切な濃度で維持されるようになる。
【００１７】
ここで、上記の水素ガス分離除去装置において、キャリアガスから水素ガスを分離させるのに、例えば、水素ガスを選択的に透過させる水素透過フィルタを用いることができる。
【００１８】
また、上記のようにキャリアガス供給手段に、キャリアガス中における水素ガスを分離させて除去する水素ガス分離除去装置を設け、このキャリアガス供給手段から浸炭処理室内にキャリアガスを供給させるにあたっては、キャリアガスをそのまま浸炭処理室に導く第１供給路と、キャリアガスを水素ガス分離除去装置を通して浸炭処理室に導く第２供給路とを設けるようにすることができる。
【００１９】
そして、上記のように浸炭処理室内における雰囲気ガス中におけるＣＯガスと水素ガスとから選択される少なくとも一方のガス濃度に応じて、上記の水素ガス分離除去装置によってキャリアガスから分離させて除去する水素ガスの量を制御するにあたっては、浸炭処理室内の雰囲気ガス中におけるＣＯガスと水素ガスとから選択される少なくとも一方のガス濃度を検出するガス濃度検出装置を設け、このガス濃度検出装置によって検出されたガス濃度に基づき、水素ガス分離除去装置によってキャリアガスから分離させて除去する水素ガスの量を制御装置によって制御させることができる。
【発明の効果】
【００２０】
この発明における浸炭処理装置においては、上記のように浸炭処理室内の雰囲気ガス中におけるＣＯガスと水素ガスとから選択される少なくとも一方のガス濃度に応じて、上記の水素ガス分離除去装置によってキャリアガスから分離させて除去する水素ガスの量を制御し、浸炭処理室内の雰囲気ガス中における水素ガスの濃度が上昇するのを抑制して、雰囲気ガス中におけるＣＯガスが適切な濃度で維持されるようにしたため、従来のように浸炭処理時に発生した水素ガスを浸炭処理室内から排出させるために、過剰のキャリアガスを浸炭処理室内に供給する必要がなくなり、ランニングコストが低減されると共に、排気路に導いて燃焼させる水素ガスを含む雰囲気ガスの量を大幅に少なくすることができ、ＣＯ2ガスが多く発生して環境を害するということも抑制される。
【００２１】
また、この発明における浸炭処理装置においては、キャリアガス供給手段によって浸炭処理室内にＣＯガスと水素ガスとを主成分として含むキャリアガスを供給するにあたり、上記のようにキャリアガス中における水素ガスを水素ガス分離除去装置によりキャリアガスから分離させて除去し、浸炭処理室内の雰囲気ガス中における水素ガスの濃度が上昇するのを抑制するようにしたため、前記の特許文献２に示されるように、浸炭処理室内における雰囲気ガスを循環路を通して循環させるためのポンプや、雰囲気ガスを水素ガス分離装置に導く前に雰囲気ガスを冷却させるための冷却装置等を設ける必要がなくなると共に、冷却されて水素が取り出された後の雰囲気ガスを浸炭処理室内に戻す場合に、この雰囲気ガスを加熱させる必要もなくなる。
【００２２】
この結果、この発明における浸炭処理装置においては、浸炭処理室内に供給するキャリアガスの量を減少させて、キャリアガスの燃焼に伴うＣＯ2ガスの発生を抑制させることによって、設備コストやランニングコストが高くつくことなく、簡単な設備により、浸炭処理室内の雰囲気ガス中における水素ガスの濃度が上昇するのが適切に抑制されて、雰囲気ガス中におけるＣＯガスが適切な濃度で維持され、処理材に対して適切な浸炭処理が簡単に行えるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】処理材を浸炭処理するのに使用する従来例の第１の浸炭処理装置を示した概略説明図である。
【図２】処理材を浸炭処理するのに使用する従来例の第２の浸炭処理装置を示した概略説明図である。
【図３】この発明の一実施形態に係る浸炭処理装置において、処理材を導入室内に導入させる前の状態を示した概略説明図である。
【図４】同実施形態に係る浸炭処理装置において、処理材を導入室内に導入させた状態を示した概略説明図である。
【図５】同実施形態に係る浸炭処理装置において、処理材を浸炭処理室内に導入させて浸炭処理を行うにあたり、第１供給路を通してキャリアガスをそのまま浸炭処理室内に導く状態を示した概略説明図である。
【図６】同実施形態に係る浸炭処理装置において、処理材を浸炭処理室内に導入させて浸炭処理を行うにあたり、水素ガス分離除去装置により水素ガスが分離させて除去されたキャリアガスを、第２供給路を通して浸炭処理室内に導く状態を示した概略説明図である。
【図７】上記の実施形態に係る浸炭処理装置において、水素ガス分離装置に用いた水素透過フィルタの概略斜視図である。
【図８】上記の実施形態に係る浸炭処理装置に用いた水素ガス分離装置の概略断面図である。
【図９】上記の実施形態に係る浸炭処理装置の変更例を示し、水素ガス分離除去装置に設けられた流量調整弁により、キャリアガス中における水素ガスを分離させて除去する量を制御して、浸炭処理室内に導くキャリアガスにおける水素ガス濃度を変更させる例を示した概略説明図である。
【図１０】上記の実施形態に係る浸炭処理装置の第２の変更例を示し、導入室や浸炭処理室内における雰囲気ガスを除去する排気管や真空ポンプ等を設けずに、導入室に排気路を設けた状態を示した概略説明図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、この発明の実施形態に係る浸炭処理装置を添付図面に基づいて具体的に説明する。なお、この発明に係る浸炭処理装置は下記の実施形態に示したものに限定されず、発明の要旨を変更しない範囲において、適宜変更して実施できるものである。
【００２５】
この実施形態における浸炭処理装置においては、図３〜図６に示すように、浸炭処理室３内にＣＯガスと水素ガスとを主成分として含むキャリアガスを供給するキャリアガス供給手段１０として、キャリアガス供給装置１１からキャリアガスを浸炭処理室３内に導くキャリアガス供給パイプ１２を設けている。
【００２６】
そして、このキャリアガス供給パイプ１２を、キャリアガスをそのまま浸炭処理室３に導く第１供給路１２ａと、キャリアガス中における水素を分離させて除去する水素ガス分離除去装置２０を通してキャリアガスを浸炭処理室３に導く第２供給路１２ｂとに分離させている。
【００２７】
また、この第１供給路１２ａに第１流量調整弁１３ａを設け、この第１流量調整弁１３ａによりキャリアガスをそのまま浸炭処理室３に導く流量を調整するようにし、また第２供給路１２ｂに第２流量調整弁１３ｂを設け、この第２流量調整弁１３ｂにより水素ガス分離除去装置２０によって水素ガスが分離させて除去されたキャリアガスを浸炭処理室３に導く流量を調整するようにしている。
【００２８】
また、上記の水素ガス分離除去装置２０においては、ＣＯガスと水素ガスとを主成分として含むキャリアガスから水素ガスを水素ガス分離装置２１によって分離させ、このように分離された水素ガスを、流量調整弁２２ａが設けられた水素ガス案内管２２を通して吸引装置２３により吸引して排出させるようにしている。
【００２９】
そして、上記のように第１流量調整弁１３ａによりキャリアガスをそのまま浸炭処理室３に導く流量を調整し、また第２流量調整弁１３ｂにより水素ガス分離除去装置２０によって水素が分離させて除去されたキャリアガスを浸炭処理室３に導く流量を調整するにあたっては、浸炭処理室３内にガス濃度検出装置１４を設け、このガス濃度検出装置１４により浸炭処理室３内の雰囲気ガス中におけるＣＯガスと水素ガスとから選択される少なくとも一方のガス濃度を検出し、この結果を制御装置１５に出力し、この制御装置１５により上記の第１流量調整弁１３ａと第２流量調整弁１３ｂと流量調整弁２２ａとを制御するようにしている。
【００３０】
ここで、上記の水素ガス分離装置２１として、この実施形態においては、図７に示すように、水素ガスを選択的に透過させる中空糸を用いて筒状に形成した水素透過フィルタ２１ａを使用し、図８（ａ），（ｂ）に示すように、水素ガス分離装置２１内に複数の通気穴２１ｂが設けられた一対の保持板２１ｃを所要間隔を介して設けると共に、この一対の保持板２１ｃ間に上記の筒状になった水素透過フィルタ２１ａをそれぞれ通気穴２１ｂと連通するようにして複数設けている。
【００３１】
そして、上記の第２供給路１２ｂを通してこの水素ガス分離装置２１内に導かれたＣＯガスと水素ガスとを主成分として含むキャリアガスを、筒状に形成された水素透過フィルタ２１ａの内部に導くと共に、上記の吸引装置２３により水素透過フィルタ２１ａの内部に導かれたキャリアガスを水素透過フィルタ２１ａの周囲から吸引し、キャリアガス中に含まれる水素ガスを選択的に水素透過フィルタ２１ａを透過させて水素ガス案内管２２に導き、この水素ガス案内管２２を通して上記の水素ガスを排出させるようにしている。なお、このように水素ガス案内管２２を通して排出させる水素ガスについては、これを燃焼させたり、水素ガス原料として用いたりすることができる。また、上記の水素ガス中にはＣＯガス等の含有量が非常に少なくなっているため、これを燃焼させた場合には、殆ど水が生じるだけであり、ＣＯ2ガス等が発生するのが防止される。
【００３２】
また、この実施形態においては、浸炭処理室３内にプロパンガスやブタンガス等の炭化水素ガスＣｎＨ2ｎ+2を主成分とするエンリッチガスを供給するエンリッチガス供給手段３０として、エンリッチガス供給装置３１から上記のエンリッチガスを浸炭処理室３内に導くエンリッチガス供給パイプ３２を設けると共に、このエンリッチガス供給パイプ３２に流量調整弁３３を設け、この流量調整弁３３によりエンリッチガス供給パイプ３２を通して浸炭処理室３内に導くエンリッチガスの流量を調整するようにしている。
【００３３】
そして、この実施形態における浸炭処理装置において、処理材Ａを浸炭処理するにあたっては、図３に示すように、第１扉１ａ及び第２扉１ｂを閉じた状態で、浸炭処理室３に接続された排気管４２ｂにおける開閉弁４１ｂを開けて、この浸炭処理室３内における雰囲気ガスを真空ポンプ４０により吸引して、この浸炭処理室３内を真空に近い状態にし、その後、図４に示すように、上記の第１扉１ａを開けて処理材Ａを導入室２内に導入させた後、この第１扉１ａを閉じるようにする。
【００３４】
また、このように処理材Ａを導入室２内に導いた後、導入室２に接続された排気管４２ａにおける開閉弁４１ａを開け、この導入室２内における雰囲気ガスを上記の真空ポンプ４０により吸引して、この導入室２内を真空に近い状態にし、この状態で、第２扉１ｂを開けて、導入室２内に導かれた上記の処理材Ａを浸炭処理室３内に導入し、上記の第２扉１ｂを閉じた後、上記の浸炭処理室３に接続された排気管４２ｂにおける開閉弁４１ｂを閉じるようにする。
【００３５】
そして、このように浸炭処理室３内に処理材Ａを導入させて開閉弁４１ｂを閉じた状態で、この浸炭処理室３内において上記の処理材Ａを加熱させるようにする。
【００３６】
また、図５に示すように、ＣＯガスと水素ガスとを主成分として含むキャリアガスを上記のキャリアガス供給装置１１から第１供給路１２ａに設けられた第１流量調整弁１３ａにより調整しながら浸炭処理室３内に導くと共に、プロパンガスやブタンガス等の炭化水素ガスＣｎＨ2ｎ+2を主成分とするエンリッチガスを上記のエンリッチガス供給装置３１からエンリッチガス供給パイプ３２に設けられた流量調整弁３３により流量を調整しながら浸炭処理室３内に導くようにする。
【００３７】
次いで、このように浸炭処理室３内に供給されたキャリアガスとエンリッチガスとを攪拌ファン６により浸炭処理室３内において攪拌させると共に、上記のように浸炭処理室３内において処理材Ａを加熱させて、この処理材Ａの表面に炭素を付与し、このように処理材Ａの表面に付与された炭素を処理材Ａの内部に拡散させて浸炭させる。なお、このようにして処理材Ａを浸炭処理した場合、前記の反応が生じて、浸炭処理室３内において水素ガスが発生し、浸炭処理室３内の雰囲気ガス中における水素ガス濃度が高くなる一方、ＣＯガス濃度が相対的に減少する。
【００３８】
このように浸炭処理室３内の雰囲気ガス中における水素ガス濃度が増加してＣＯガス濃度が所定濃度以下に低下した場合には、これを上記のガス濃度検出装置１４により検出して上記の制御装置１５に出力し、図６に示すように、この制御装置１５により、上記の第１流量調整弁１３ａを閉じる一方、上記の第２流量調整弁１３ｂを開き、ＣＯガスと水素ガスとを主成分として含むキャリアガスを第２供給路１２ｂに導くようにする。
【００３９】
そして、この第２供給路１２ｂに設けられた上記の水素ガス分離除去装置２０において、キャリアガスから水素ガスを水素ガス分離装置２１によって分離させると共に、上記の制御装置１５により流量調整弁２２ａを調整して、このように分離された水素ガスを吸引装置２３により吸引して水素ガス案内管２２を通して除去させる量を調整する一方、このように水素ガスが除去されたキャリアガスを浸炭処理室３内に導くようにする。
【００４０】
このようにすると、浸炭処理室３内の雰囲気ガス中における水素ガスの濃度が上昇するのが適切に抑制されて、ＣＯガス濃度が所定の適切な濃度に維持され、処理材Ａが適切に浸炭処理されるようになる。
【００４１】
なお、この実施形態においては、浸炭処理を行う当初にＣＯガスと水素ガスとを主成分として含むキャリアガスを、第１供給路１２ａを通して浸炭処理室３内に導くようにしたが、浸炭開始当初に浸炭反応により水素ガスが多く発生するため、浸炭開始の初期段階或いは浸炭開始前から、上記の第２供給路１２ｂを通して水素ガスが除去されたキャリアガスを浸炭処理室３内に導くようにすることもできる。
【００４２】
また、この実施形態においては、キャリアガス供給装置１１からキャリアガスを浸炭処理室３内に導くキャリアガス供給パイプ１２を、キャリアガスをそのまま浸炭処理室３に導く第１供給路１２ａと、キャリアガス中における水素を分離させて除去する水素ガス分離除去装置２０を通してキャリアガスを浸炭処理室３に導く第２供給路１２ｂとに分離させ、第１供給路１２ａに設けられた第１流量調整弁１３ａと第２供給路１２ｂに設けられた第２流量調整弁１３ｂとを、制御装置１５により制御して、浸炭処理室３内に導くキャリアガスの状態を切り換えるようにしたが、上記の水素ガス分離除去装置２０によってキャリアガス中における水素ガスを分離させて除去する量を制御して、浸炭処理室３内に導くキャリアガスにおける水素ガス濃度を変更させることも可能である。
【００４３】
例えば、図９に示すように、キャリアガス供給装置１１から分岐することなく、全量のキャリアガスを浸炭処理室３内に導くキャリアガス供給パイプ１２に水素ガス分離除去装置２０を設け、この水素ガス分離除去装置２０において、水素ガス分離装置２１によって分離された水素ガスを、吸引装置２３により吸引して流量調整弁２２ａが設けられた水素ガス案内管２２を通して排出させるにあたり、この流量調整弁２２ａを上記の制御装置１５により制御し、水素ガス案内管２２を通して排出させる水素ガスの量を調整し、これにより浸炭処理室３内に導くキャリアガスにおける水素ガス濃度を変更させるようにすることもできる。
【００４４】
また、上記の実施形態の浸炭処理装置においては、導入室２や浸炭処理室３内における雰囲気ガスを除去するにあたり、上記のように導入室２と浸炭処理室３とに、それぞれ開閉弁４１ａ，４１ｂが設けられた排気管４２ａ，４２ｂを接続させ、上記の開閉弁４１ａ，４１ｂのよる開閉を制御して、真空ポンプ４０により導入室２内及び浸炭処理室３内おける雰囲気ガスを除去させるようにしたが、導入室２や浸炭処理室３内における雰囲気ガスを除去する構成はこのようなものに限定されない。
【００４５】
例えば、上記の排気管４２ａ，４２ｂや真空ポンプ４０等を設けずに、図１０に示すように、導入室２に排気路２ａを設けるようにすることができる。
【００４６】
そして、処理材Ａを導入室２や浸炭処理室３に導入させる際に、キャリアガス供給装置１１からキャリアガス供給パイプ１２を通してキャリアガスを、浸炭処理室３や、この浸炭処理室３から第２扉１ｂの隙間や通気口（図示せず）を通して導入室２に導き、過剰のキャリアガスを上記の排気路２ａを通して排出させるようにし、また図１０に示すように、浸炭処理時の浸炭処理室３内における水素ガスを含む雰囲気ガスを、浸炭処理室３から第２扉１ｂの隙間や通気口（図示せず）を通して導入室２に導き、この雰囲気ガスを導入室２に設けた排気路２ａに導いて燃焼させるようにすることができる。
【００４７】
なお、このように浸炭処理時の浸炭処理室３内における水素ガスを含む雰囲気ガスを、浸炭処理室３から導入室２に設けた排気路２ａに導いて燃焼させる場合においても、上記のように浸炭処理室３内の雰囲気ガス中における水素ガスの濃度が上昇するのが適切に抑制されているため、従来に比べて、キャリアガス供給装置１１からキャリアガス供給パイプ１２を通して供給するキャリアガスの量を大幅に減少させることができ、排気路に導いて燃焼させる水素ガスを含む雰囲気ガスの量が大幅に減少し、従来のように、ＣＯ2ガスが多く発生して環境を害するということも抑制される。
【符号の説明】
【００４８】
Ａ 処理材
１ａ 第１扉
１ｂ 第２扉
２ 導入室
２ａ 排気路
３ 浸炭処理室
６ 攪拌ファン
１０ キャリアガス供給手段
１１ キャリアガス供給装置
１２ キャリアガス供給パイプ
１２ａ 第１供給路
１２ｂ 第２供給路
１３ 流量調整弁
１３ａ 第１流量調整弁
１３ｂ 第２流量調整弁
１４ ガス濃度検出装置
１５ 制御装置
２０ 水素ガス分離除去装置
２１ 水素ガス分離装置
２１ａ 水素透過フィルタ
２１ｂ 通気穴
２１ｃ 保持板
２２ 水素ガス案内管
２２ａ 流量調整弁
２３ 吸引装置
３０ エンリッチガス供給手段
３１ エンリッチガス供給装置
３２ エンリッチガス供給パイプ
３３ 流量調整弁
４０ 真空ポンプ
４１ａ，４１ｂ 開閉弁
４２ａ，４２ｂ 排気管
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ＣＯガスと水素ガスとを主成分として含むキャリアガスと、炭化水素ガスを主成分とするエンリッチガスとを浸炭処理室内に供給して、鋼材部品等の処理材を浸炭処理する浸炭処理装置に関するものである。特に、上記の浸炭処理装置において処理材を浸炭処理するにあたり、浸炭処理室内の雰囲気ガス中における水素ガスの濃度が上昇するのを、簡単な設備により適切に抑制し、雰囲気ガス中におけるＣＯガスが適切な濃度で維持されるようにした点に特徴を有するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から低炭素鋼や低合金鋼等の鋼材部品からなる処理材の強度を高めるため、これらの処理材の表面から炭素を内部に拡散浸透させる浸炭処理が行われている。
【０００３】
そして、このように鋼材部品等の処理材を浸炭処理するにあたっては、従来から様々な浸炭処理装置が使用されている。
【０００４】
ここで、例えば、図１に示す浸炭処理装置においては、第１扉１ａを開けて処理材Ａを導入室２内に導き、上記の第１扉１ａを閉めて導入室２内の雰囲気を調整した後、このように導入室２内に導かれた処理材Ａを、第２扉１ｂを開けて浸炭処理室３内に導入させ、上記の第２扉１ｂを閉じるようにしている。
【０００５】
次いで、このように浸炭処理室３内に処理材Ａを導入させた状態で、この浸炭処理室３内に、ＣＯガスと水素ガスとを主成分として含むキャリアガスを流量調整弁４ａにより流量を調整しながらキャリアガス供給パイプ４を通して導くと共に、プロパンガスやブタンガス等の炭化水素ガスＣｎＨ2ｎ+2を主成分とするエンリッチガスを流量調整弁５ａにより流量を調整しながらエンリッチガス供給パイプ５を通して導くようにしている。
【０００６】
そして、このようにキャリアガスとエンリッチガスとが供給された浸炭処理室３内において、上記のキャリアガスとエンリッチガスとを攪拌ファン６により攪拌させると共に、浸炭処理室３内に導かれた上記の処理材Ａを加熱させて、処理材Ａの表面に炭素を付与し、このように処理材Ａの表面に付与された炭素を処理材Ａの内部に拡散させて浸炭させるようにしている。
【０００７】
ここで、上記のキャリアガスとエンリッチガスとが供給された浸炭処理室３内において処理材Ａに炭素を付与して浸炭させる場合、一般に、２ＣＯ→ＣＯ2＋（Ｃ）、ＣｎＨ2ｎ+2＋ｎＣＯ2→２ｎＣＯ＋（ｎ+１）Ｈ2の反応が生じて、浸炭処理室３内に水素ガスが発生し、このように発生した水素ガスにより浸炭処理室３内のＣＯガス濃度が相対的に減少し、カーボンポテンシャルによる浸炭雰囲気の制御に狂いが生じるという問題があった。
【０００８】
このため、従来においては、特許文献１等に示されるように、キャリアガス供給パイプ４を通して浸炭処理室３内に過剰のキャリアガスを供給し、浸炭処理室３内において発生した水素ガスを上記のキャリアガスと一緒に、浸炭処理室３と導入室２との間における上記の第２扉１ｂの隙間等を通して導入室２内に導き、このように導入室２内に導かれたガスを導入室２に設けた排気路２ａに導いて燃焼させることが行われている。
【０００９】
しかし、このようにＣＯガスと水素ガスとを主成分として含むキャリアガスを過剰に浸炭処理室３内に供給するため、ランニングコストが高くつくと共に、上記のように導入室２内に導かれたガスを排気路２ａに導いて燃焼させた場合、ＣＯ2ガスが多く発生して環境を害するという問題があった。
【００１０】
このため、本出願人は、先の出願である特許文献２において、図２に示すように、浸炭処理室３内における雰囲気ガスをポンプ７ａにより浸炭処理室３内から取り出して循環させる循環路７を設けると共に、この循環路７に導かれた雰囲気ガスを冷却させる冷却装置７ｂと、冷却装置７ｂにより冷却された雰囲気ガス中に含まれる水素ガスを分離させて取り出す水素ガス分離装置７ｃを設け、この水素ガス分離装置７ｃにより雰囲気ガス中に含まれる水素ガスを分離させて取り出し、水素が取り出された後の雰囲気ガスを、上記の循環路７を通して浸炭処理室３内に戻し、浸炭処理室３内のＣＯガス濃度が相対的に減少するのを防止することを提案した。
【００１１】
しかし、特許文献２に示されるようにした場合、上記のように浸炭処理室３内における雰囲気ガスを循環路７を通して循環させるためのポンプ７ａや、雰囲気ガスを水素ガス分離装置７ｃに導く前に雰囲気ガスを冷却させるための冷却装置７ｂが必要になると共に、冷却されて水素が取り出された後の雰囲気ガスを浸炭処理室３内に戻す場合に、この雰囲気ガスを加熱させる必要が生じ、設備コストやランニングコストが高くつくという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００１−２１４２５５号公報
【特許文献２】特開２００９−１７９８１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
この発明は、ＣＯガスと水素ガスとを主成分として含むキャリアガスと、炭化水素ガスを主成分とするエンリッチガスとを浸炭処理室内に供給して、鋼材部品等の処理材を浸炭処理する浸炭処理装置における上記のような様々な問題を解決することを課題とするものである。
【００１４】
すなわち、この発明は、上記のような浸炭処理装置において、浸炭処理室内に供給するキャリアガスの量を減少させて、キャリアガスの燃焼に伴うＣＯ2ガスの発生を抑制させるにあたり、設備コストやランニングコストが高くつくことなく、浸炭処理室内の雰囲気ガス中における水素ガスの濃度が上昇するのを、簡単な設備により適切に抑制し、雰囲気ガス中におけるＣＯガスが適切な濃度で維持されるようにすることを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
この発明においては、上記のような課題を解決するため、処理材を浸炭処理させる浸炭処理室と、この浸炭処理室内にＣＯガスと水素ガスとを主成分として含むキャリアガスを供給するキャリアガス供給手段と、炭化水素ガスを主成分とするエンリッチガスを供給するエンリッチガス供給手段とを備えた浸炭処理装置において、上記のキャリアガス供給手段に、キャリアガス中における水素ガスを分離させて除去する水素ガス分離除去装置を設けると共に、浸炭処理室内の雰囲気ガス中におけるＣＯガスと水素ガスとから選択される少なくとも一方のガス濃度に応じて、上記の水素ガス分離除去装置によってキャリアガスから分離させて除去する水素ガスの量を制御するようにした。
【００１６】
このように、キャリアガス供給手段に、キャリアガス中における水素ガスを分離させて除去する水素ガス分離除去装置を設けると共に、浸炭処理室内の雰囲気ガス中におけるＣＯガスと水素ガスとから選択される少なくとも一方のガス濃度に応じて、上記の水素ガス分離除去装置によってキャリアガスから分離させて除去する水素ガスの量を制御すると、浸炭処理室内の雰囲気ガス中における水素ガスの濃度が上昇するのが抑制され、雰囲気ガス中におけるＣＯガスが適切な濃度で維持されるようになる。
【００１７】
ここで、上記の水素ガス分離除去装置において、キャリアガスから水素ガスを分離させるのに、例えば、水素ガスを選択的に透過させる水素透過フィルタを用いることができる。
【００１８】
また、上記のようにキャリアガス供給手段に、キャリアガス中における水素ガスを分離させて除去する水素ガス分離除去装置を設け、このキャリアガス供給手段から浸炭処理室内にキャリアガスを供給させるにあたっては、キャリアガスをそのまま浸炭処理室に導く第１供給路と、キャリアガスを水素ガス分離除去装置を通して浸炭処理室に導く第２供給路とを設けるようにすることができる。
【００１９】
そして、上記のように浸炭処理室内における雰囲気ガス中におけるＣＯガスと水素ガスとから選択される少なくとも一方のガス濃度に応じて、上記の水素ガス分離除去装置によってキャリアガスから分離させて除去する水素ガスの量を制御するにあたっては、浸炭処理室内の雰囲気ガス中におけるＣＯガスと水素ガスとから選択される少なくとも一方のガス濃度を検出するガス濃度検出装置を設け、このガス濃度検出装置によって検出されたガス濃度に基づき、水素ガス分離除去装置によってキャリアガスから分離させて除去する水素ガスの量を制御装置によって制御させることができる。
【発明の効果】
【００２０】
この発明における浸炭処理装置においては、上記のように浸炭処理室内の雰囲気ガス中におけるＣＯガスと水素ガスとから選択される少なくとも一方のガス濃度に応じて、上記の水素ガス分離除去装置によってキャリアガスから分離させて除去する水素ガスの量を制御し、浸炭処理室内の雰囲気ガス中における水素ガスの濃度が上昇するのを抑制して、雰囲気ガス中におけるＣＯガスが適切な濃度で維持されるようにしたため、従来のように浸炭処理時に発生した水素ガスを浸炭処理室内から排出させるために、過剰のキャリアガスを浸炭処理室内に供給する必要がなくなり、ランニングコストが低減されると共に、排気路に導いて燃焼させる水素ガスを含む雰囲気ガスの量を大幅に少なくすることができ、ＣＯ2ガスが多く発生して環境を害するということも抑制される。
【００２１】
また、この発明における浸炭処理装置においては、キャリアガス供給手段によって浸炭処理室内にＣＯガスと水素ガスとを主成分として含むキャリアガスを供給するにあたり、上記のようにキャリアガス中における水素ガスを水素ガス分離除去装置によりキャリアガスから分離させて除去し、浸炭処理室内の雰囲気ガス中における水素ガスの濃度が上昇するのを抑制するようにしたため、前記の特許文献２に示されるように、浸炭処理室内における雰囲気ガスを循環路を通して循環させるためのポンプや、雰囲気ガスを水素ガス分離装置に導く前に雰囲気ガスを冷却させるための冷却装置等を設ける必要がなくなると共に、冷却されて水素が取り出された後の雰囲気ガスを浸炭処理室内に戻す場合に、この雰囲気ガスを加熱させる必要もなくなる。
【００２２】
この結果、この発明における浸炭処理装置においては、浸炭処理室内に供給するキャリアガスの量を減少させて、キャリアガスの燃焼に伴うＣＯ2ガスの発生を抑制させることによって、設備コストやランニングコストが高くつくことなく、簡単な設備により、浸炭処理室内の雰囲気ガス中における水素ガスの濃度が上昇するのが適切に抑制されて、雰囲気ガス中におけるＣＯガスが適切な濃度で維持され、処理材に対して適切な浸炭処理が簡単に行えるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】処理材を浸炭処理するのに使用する従来例の第１の浸炭処理装置を示した概略説明図である。
【図２】処理材を浸炭処理するのに使用する従来例の第２の浸炭処理装置を示した概略説明図である。
【図３】この発明の一実施形態に係る浸炭処理装置において、処理材を導入室内に導入させる前の状態を示した概略説明図である。
【図４】同実施形態に係る浸炭処理装置において、処理材を導入室内に導入させた状態を示した概略説明図である。
【図５】同実施形態に係る浸炭処理装置において、処理材を浸炭処理室内に導入させて浸炭処理を行うにあたり、第１供給路を通してキャリアガスをそのまま浸炭処理室内に導く状態を示した概略説明図である。
【図６】同実施形態に係る浸炭処理装置において、処理材を浸炭処理室内に導入させて浸炭処理を行うにあたり、水素ガス分離除去装置により水素ガスが分離させて除去されたキャリアガスを、第２供給路を通して浸炭処理室内に導く状態を示した概略説明図である。
【図７】上記の実施形態に係る浸炭処理装置において、水素ガス分離装置に用いた水素透過フィルタの概略斜視図である。
【図８】上記の実施形態に係る浸炭処理装置に用いた水素ガス分離装置の概略断面図である。
【図９】上記の実施形態に係る浸炭処理装置の変更例を示し、水素ガス分離除去装置に設けられた流量調整弁により、キャリアガス中における水素ガスを分離させて除去する量を制御して、浸炭処理室内に導くキャリアガスにおける水素ガス濃度を変更させる例を示した概略説明図である。
【図１０】上記の実施形態に係る浸炭処理装置の第２の変更例を示し、導入室や浸炭処理室内における雰囲気ガスを除去する排気管や真空ポンプ等を設けずに、導入室に排気路を設けた状態を示した概略説明図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、この発明の実施形態に係る浸炭処理装置を添付図面に基づいて具体的に説明する。なお、この発明に係る浸炭処理装置は下記の実施形態に示したものに限定されず、発明の要旨を変更しない範囲において、適宜変更して実施できるものである。
【００２５】
この実施形態における浸炭処理装置においては、図３〜図６に示すように、浸炭処理室３内にＣＯガスと水素ガスとを主成分として含むキャリアガスを供給するキャリアガス供給手段１０として、キャリアガス供給装置１１からキャリアガスを浸炭処理室３内に導くキャリアガス供給パイプ１２を設けている。
【００２６】
そして、このキャリアガス供給パイプ１２を、キャリアガスをそのまま浸炭処理室３に導く第１供給路１２ａと、キャリアガス中における水素を分離させて除去する水素ガス分離除去装置２０を通してキャリアガスを浸炭処理室３に導く第２供給路１２ｂとに分離させている。
【００２７】
また、この第１供給路１２ａに第１流量調整弁１３ａを設け、この第１流量調整弁１３ａによりキャリアガスをそのまま浸炭処理室３に導く流量を調整するようにし、また第２供給路１２ｂに第２流量調整弁１３ｂを設け、この第２流量調整弁１３ｂにより水素ガス分離除去装置２０によって水素ガスが分離させて除去されたキャリアガスを浸炭処理室３に導く流量を調整するようにしている。
【００２８】
また、上記の水素ガス分離除去装置２０においては、ＣＯガスと水素ガスとを主成分として含むキャリアガスから水素ガスを水素ガス分離装置２１によって分離させ、このように分離された水素ガスを、流量調整弁２２ａが設けられた水素ガス案内管２２を通して吸引装置２３により吸引して排出させるようにしている。
【００２９】
そして、上記のように第１流量調整弁１３ａによりキャリアガスをそのまま浸炭処理室３に導く流量を調整し、また第２流量調整弁１３ｂにより水素ガス分離除去装置２０によって水素が分離させて除去されたキャリアガスを浸炭処理室３に導く流量を調整するにあたっては、浸炭処理室３内にガス濃度検出装置１４を設け、このガス濃度検出装置１４により浸炭処理室３内の雰囲気ガス中におけるＣＯガスと水素ガスとから選択される少なくとも一方のガス濃度を検出し、この結果を制御装置１５に出力し、この制御装置１５により上記の第１流量調整弁１３ａと第２流量調整弁１３ｂと流量調整弁２２ａとを制御するようにしている。
【００３０】
ここで、上記の水素ガス分離装置２１として、この実施形態においては、図７に示すように、水素ガスを選択的に透過させる中空糸を用いて筒状に形成した水素透過フィルタ２１ａを使用し、図８（ａ），（ｂ）に示すように、水素ガス分離装置２１内に複数の通気穴２１ｂが設けられた一対の保持板２１ｃを所要間隔を介して設けると共に、この一対の保持板２１ｃ間に上記の筒状になった水素透過フィルタ２１ａをそれぞれ通気穴２１ｂと連通するようにして複数設けている。
【００３１】
そして、上記の第２供給路１２ｂを通してこの水素ガス分離装置２１内に導かれたＣＯガスと水素ガスとを主成分として含むキャリアガスを、筒状に形成された水素透過フィルタ２１ａの内部に導くと共に、上記の吸引装置２３により水素透過フィルタ２１ａの内部に導かれたキャリアガスを水素透過フィルタ２１ａの周囲から吸引し、キャリアガス中に含まれる水素ガスを選択的に水素透過フィルタ２１ａを透過させて水素ガス案内管２２に導き、この水素ガス案内管２２を通して上記の水素ガスを排出させるようにしている。なお、このように水素ガス案内管２２を通して排出させる水素ガスについては、これを燃焼させたり、水素ガス原料として用いたりすることができる。また、上記の水素ガス中にはＣＯガス等の含有量が非常に少なくなっているため、これを燃焼させた場合には、殆ど水が生じるだけであり、ＣＯ2ガス等が発生するのが防止される。
【００３２】
また、この実施形態においては、浸炭処理室３内にプロパンガスやブタンガス等の炭化水素ガスＣｎＨ2ｎ+2を主成分とするエンリッチガスを供給するエンリッチガス供給手段３０として、エンリッチガス供給装置３１から上記のエンリッチガスを浸炭処理室３内に導くエンリッチガス供給パイプ３２を設けると共に、このエンリッチガス供給パイプ３２に流量調整弁３３を設け、この流量調整弁３３によりエンリッチガス供給パイプ３２を通して浸炭処理室３内に導くエンリッチガスの流量を調整するようにしている。
【００３３】
そして、この実施形態における浸炭処理装置において、処理材Ａを浸炭処理するにあたっては、図３に示すように、第１扉１ａ及び第２扉１ｂを閉じた状態で、浸炭処理室３に接続された排気管４２ｂにおける開閉弁４１ｂを開けて、この浸炭処理室３内における雰囲気ガスを真空ポンプ４０により吸引して、この浸炭処理室３内を真空に近い状態にし、その後、図４に示すように、上記の第１扉１ａを開けて処理材Ａを導入室２内に導入させた後、この第１扉１ａを閉じるようにする。
【００３４】
また、このように処理材Ａを導入室２内に導いた後、導入室２に接続された排気管４２ａにおける開閉弁４１ａを開け、この導入室２内における雰囲気ガスを上記の真空ポンプ４０により吸引して、この導入室２内を真空に近い状態にし、この状態で、第２扉１ｂを開けて、導入室２内に導かれた上記の処理材Ａを浸炭処理室３内に導入し、上記の第２扉１ｂを閉じた後、上記の浸炭処理室３に接続された排気管４２ｂにおける開閉弁４１ｂを閉じるようにする。
【００３５】
そして、このように浸炭処理室３内に処理材Ａを導入させて開閉弁４１ｂを閉じた状態で、この浸炭処理室３内において上記の処理材Ａを加熱させるようにする。
【００３６】
また、図５に示すように、ＣＯガスと水素ガスとを主成分として含むキャリアガスを上記のキャリアガス供給装置１１から第１供給路１２ａに設けられた第１流量調整弁１３ａにより調整しながら浸炭処理室３内に導くと共に、プロパンガスやブタンガス等の炭化水素ガスＣｎＨ2ｎ+2を主成分とするエンリッチガスを上記のエンリッチガス供給装置３１からエンリッチガス供給パイプ３２に設けられた流量調整弁３３により流量を調整しながら浸炭処理室３内に導くようにする。
【００３７】
次いで、このように浸炭処理室３内に供給されたキャリアガスとエンリッチガスとを攪拌ファン６により浸炭処理室３内において攪拌させると共に、上記のように浸炭処理室３内において処理材Ａを加熱させて、この処理材Ａの表面に炭素を付与し、このように処理材Ａの表面に付与された炭素を処理材Ａの内部に拡散させて浸炭させる。なお、このようにして処理材Ａを浸炭処理した場合、前記の反応が生じて、浸炭処理室３内において水素ガスが発生し、浸炭処理室３内の雰囲気ガス中における水素ガス濃度が高くなる一方、ＣＯガス濃度が相対的に減少する。
【００３８】
このように浸炭処理室３内の雰囲気ガス中における水素ガス濃度が増加してＣＯガス濃度が所定濃度以下に低下した場合には、これを上記のガス濃度検出装置１４により検出して上記の制御装置１５に出力し、図６に示すように、この制御装置１５により、上記の第１流量調整弁１３ａを閉じる一方、上記の第２流量調整弁１３ｂを開き、ＣＯガスと水素ガスとを主成分として含むキャリアガスを第２供給路１２ｂに導くようにする。
【００３９】
そして、この第２供給路１２ｂに設けられた上記の水素ガス分離除去装置２０において、キャリアガスから水素ガスを水素ガス分離装置２１によって分離させると共に、上記の制御装置１５により流量調整弁２２ａを調整して、このように分離された水素ガスを吸引装置２３により吸引して水素ガス案内管２２を通して除去させる量を調整する一方、このように水素ガスが除去されたキャリアガスを浸炭処理室３内に導くようにする。
【００４０】
このようにすると、浸炭処理室３内の雰囲気ガス中における水素ガスの濃度が上昇するのが適切に抑制されて、ＣＯガス濃度が所定の適切な濃度に維持され、処理材Ａが適切に浸炭処理されるようになる。
【００４１】
なお、この実施形態においては、浸炭処理を行う当初にＣＯガスと水素ガスとを主成分として含むキャリアガスを、第１供給路１２ａを通して浸炭処理室３内に導くようにしたが、浸炭開始当初に浸炭反応により水素ガスが多く発生するため、浸炭開始の初期段階或いは浸炭開始前から、上記の第２供給路１２ｂを通して水素ガスが除去されたキャリアガスを浸炭処理室３内に導くようにすることもできる。
【００４２】
また、この実施形態においては、キャリアガス供給装置１１からキャリアガスを浸炭処理室３内に導くキャリアガス供給パイプ１２を、キャリアガスをそのまま浸炭処理室３に導く第１供給路１２ａと、キャリアガス中における水素を分離させて除去する水素ガス分離除去装置２０を通してキャリアガスを浸炭処理室３に導く第２供給路１２ｂとに分離させ、第１供給路１２ａに設けられた第１流量調整弁１３ａと第２供給路１２ｂに設けられた第２流量調整弁１３ｂとを、制御装置１５により制御して、浸炭処理室３内に導くキャリアガスの状態を切り換えるようにしたが、上記の水素ガス分離除去装置２０によってキャリアガス中における水素ガスを分離させて除去する量を制御して、浸炭処理室３内に導くキャリアガスにおける水素ガス濃度を変更させることも可能である。
【００４３】
例えば、図９に示すように、キャリアガス供給装置１１から分岐することなく、全量のキャリアガスを浸炭処理室３内に導くキャリアガス供給パイプ１２に水素ガス分離除去装置２０を設け、この水素ガス分離除去装置２０において、水素ガス分離装置２１によって分離された水素ガスを、吸引装置２３により吸引して流量調整弁２２ａが設けられた水素ガス案内管２２を通して排出させるにあたり、この流量調整弁２２ａを上記の制御装置１５により制御し、水素ガス案内管２２を通して排出させる水素ガスの量を調整し、これにより浸炭処理室３内に導くキャリアガスにおける水素ガス濃度を変更させるようにすることもできる。
【００４４】
また、上記の実施形態の浸炭処理装置においては、導入室２や浸炭処理室３内における雰囲気ガスを除去するにあたり、上記のように導入室２と浸炭処理室３とに、それぞれ開閉弁４１ａ，４１ｂが設けられた排気管４２ａ，４２ｂを接続させ、上記の開閉弁４１ａ，４１ｂのよる開閉を制御して、真空ポンプ４０により導入室２内及び浸炭処理室３内おける雰囲気ガスを除去させるようにしたが、導入室２や浸炭処理室３内における雰囲気ガスを除去する構成はこのようなものに限定されない。
【００４５】
例えば、上記の排気管４２ａ，４２ｂや真空ポンプ４０等を設けずに、図１０に示すように、導入室２に排気路２ａを設けるようにすることができる。
【００４６】
そして、処理材Ａを導入室２や浸炭処理室３に導入させる際に、キャリアガス供給装置１１からキャリアガス供給パイプ１２を通してキャリアガスを、浸炭処理室３や、この浸炭処理室３から第２扉１ｂの隙間や通気口（図示せず）を通して導入室２に導き、過剰のキャリアガスを上記の排気路２ａを通して排出させるようにし、また図１０に示すように、浸炭処理時の浸炭処理室３内における水素ガスを含む雰囲気ガスを、浸炭処理室３から第２扉１ｂの隙間や通気口（図示せず）を通して導入室２に導き、この雰囲気ガスを導入室２に設けた排気路２ａに導いて燃焼させるようにすることができる。
【００４７】
なお、このように浸炭処理時の浸炭処理室３内における水素ガスを含む雰囲気ガスを、浸炭処理室３から導入室２に設けた排気路２ａに導いて燃焼させる場合においても、上記のように浸炭処理室３内の雰囲気ガス中における水素ガスの濃度が上昇するのが適切に抑制されているため、従来に比べて、キャリアガス供給装置１１からキャリアガス供給パイプ１２を通して供給するキャリアガスの量を大幅に減少させることができ、排気路に導いて燃焼させる水素ガスを含む雰囲気ガスの量が大幅に減少し、従来のように、ＣＯ2ガスが多く発生して環境を害するということも抑制される。
【符号の説明】
【００４８】
Ａ 処理材
１ａ 第１扉
１ｂ 第２扉
２ 導入室
２ａ 排気路
３ 浸炭処理室
６ 攪拌ファン
１０ キャリアガス供給手段
１１ キャリアガス供給装置
１２ キャリアガス供給パイプ
１２ａ 第１供給路
１２ｂ 第２供給路
１３ 流量調整弁
１３ａ 第１流量調整弁
１３ｂ 第２流量調整弁
１４ ガス濃度検出装置
１５ 制御装置
２０ 水素ガス分離除去装置
２１ 水素ガス分離装置
２１ａ 水素透過フィルタ
２１ｂ 通気穴
２１ｃ 保持板
２２ 水素ガス案内管
２２ａ 流量調整弁
２３ 吸引装置
３０ エンリッチガス供給手段
３１ エンリッチガス供給装置
３２ エンリッチガス供給パイプ
３３ 流量調整弁
４０ 真空ポンプ
４１ａ，４１ｂ 開閉弁
４２ａ，４２ｂ 排気管
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理材を浸炭処理させる浸炭処理室と、この浸炭処理室内にＣＯガスと水素ガスとを主成分として含むキャリアガスを供給するキャリアガス供給手段と、炭化水素ガスを主成分とするエンリッチガスを供給するエンリッチガス供給手段とを備えた浸炭処理装置において、上記のキャリアガス供給手段に、キャリアガス中における水素ガスを分離させて除去する水素ガス分離除去装置を設けると共に、浸炭処理室内の雰囲気ガス中におけるＣＯガスと水素ガスとから選択される少なくとも一方のガス濃度に応じて、上記の水素ガス分離除去装置によってキャリアガスから分離させて除去する水素ガスの量を制御することを特徴とする浸炭処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載した浸炭処理装置において、上記の水素ガス分離除去装置に、水素ガスを選択的に透過させる水素透過フィルタを用いたことを特徴とする浸炭処理装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載した浸炭処理装置において、上記のキャリアガス供給手段に、キャリアガスをそのまま浸炭処理室に導く第１供給路と、キャリアガスを水素ガス分離除去装置を通して浸炭処理室に導く第２供給路とを設けたことを特徴とする浸炭処理装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３の何れか１項に記載した浸炭処理装置において、浸炭処理室内の雰囲気ガス中におけるＣＯガスと水素ガスとから選択される少なくとも一方のガス濃度を検出するガス濃度検出装置と、このガス濃度検出装置によって検出されたガス濃度に基づき、水素ガス分離除去装置によってキャリアガスから分離させて除去する水素ガスの量を制御する制御装置とを設けたことを特徴とする浸炭処理装置。
【請求項１】
処理材を浸炭処理させる浸炭処理室と、この浸炭処理室内にＣＯガスと水素ガスとを主成分として含むキャリアガスを供給するキャリアガス供給手段と、炭化水素ガスを主成分とするエンリッチガスを供給するエンリッチガス供給手段とを備えた浸炭処理装置において、上記のキャリアガス供給手段に、キャリアガス中における水素ガスを分離させて除去する水素ガス分離除去装置を設けると共に、浸炭処理室内の雰囲気ガス中におけるＣＯガスと水素ガスとから選択される少なくとも一方のガス濃度に応じて、上記の水素ガス分離除去装置によってキャリアガスから分離させて除去する水素ガスの量を制御することを特徴とする浸炭処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載した浸炭処理装置において、上記の水素ガス分離除去装置に、水素ガスを選択的に透過させる水素透過フィルタを用いたことを特徴とする浸炭処理装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載した浸炭処理装置において、上記のキャリアガス供給手段に、キャリアガスをそのまま浸炭処理室に導く第１供給路と、キャリアガスを水素ガス分離除去装置を通して浸炭処理室に導く第２供給路とを設けたことを特徴とする浸炭処理装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３の何れか１項に記載した浸炭処理装置において、浸炭処理室内の雰囲気ガス中におけるＣＯガスと水素ガスとから選択される少なくとも一方のガス濃度を検出するガス濃度検出装置と、このガス濃度検出装置によって検出されたガス濃度に基づき、水素ガス分離除去装置によってキャリアガスから分離させて除去する水素ガスの量を制御する制御装置とを設けたことを特徴とする浸炭処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−１９３３９３（Ｐ２０１２−１９３３９３Ａ）
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５６０５７（Ｐ２０１１−５６０５７）
【出願日】平成２３年３月１５日（２０１１．３．１５）
【出願人】（０００２１１１２３）中外炉工業株式会社 (170)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１５日（２０１１．３．１５）
【出願人】（０００２１１１２３）中外炉工業株式会社 (170)
【Ｆターム（参考）】
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