JP7430472B2 - Carburizing treatment equipment - Google Patents
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Description
本発明は、鋼材部品等の処理材を浸炭処理室内において浸炭処理する浸炭処理装置に関するものである。特に、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含むキャリアガスを供給するキャリアガス供給管と、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管とを備えた浸炭処理装置において、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にあたり、雰囲気ガスに含まれる水素ガスの排気を適切に制御して、浸炭処理室内の雰囲気ガスに含まれるCOガス濃度や水素ガス濃度を、浸炭処理に適した浸炭適正濃度に安定して維持できるようにした点に特徴を有するものである。 The present invention relates to a carburizing apparatus for carburizing treated materials such as steel parts in a carburizing chamber. In particular, a carburizing chamber for carburizing the treated material, a carrier gas supply pipe for supplying a carrier gas containing CO gas and hydrogen gas, and an enrichment gas mainly composed of hydrocarbon gas are supplied into the carburizing chamber. In a carburizing apparatus equipped with an enriched gas supply pipe, when circulating the atmospheric gas in the carburizing chamber through the circulation path, the exhaust of hydrogen gas contained in the atmospheric gas is appropriately controlled to improve the atmosphere in the carburizing chamber. This method is characterized in that the CO gas concentration and hydrogen gas concentration contained in the gas can be stably maintained at an appropriate carburizing concentration suitable for carburizing treatment.
従来から、鋼材部品等の処理材の強度等を向上させるため、これらの処理材の表面から内部に炭素を浸炭させて拡散させる浸炭処理が行われている。 BACKGROUND ART Conventionally, in order to improve the strength of treated materials such as steel parts, carburizing treatment has been performed in which carbon is carburized and diffused from the surface of these treated materials into the interior.
そして、従来においては、処理材の内部に炭素を浸炭させて拡散させるにあたり、処理材を浸炭処理室内に導入させ、この浸炭処理室内に、COガスと水素ガスとを含むキャリアガスと、メタンガスや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とを供給し、浸炭処理室内に導かれた前記の処理材を加熱させて、この処理材の表面に炭素を付与し、このように処理材の表面に付与された炭素を処理材の内部に拡散させて浸炭させるようにしている。 Conventionally, in order to carburize and diffuse carbon into the inside of the treated material, the treated material is introduced into a carburizing chamber, and a carrier gas containing CO gas and hydrogen gas, methane gas, etc. Enrich gas mainly composed of hydrocarbon gas C n H 2n+2, such as propane gas or butane gas, is supplied to heat the treated material led into the carburizing chamber, so that carbon is formed on the surface of the treated material. The carbon thus applied to the surface of the treated material is diffused into the interior of the treated material and carburized.
ここで、前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内において処理材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、そのうちの炭素成分が処理材の表面に付与された結果、浸炭処理室内に水素ガスが残存し、そのように発生した水素ガスにより浸炭処理室内のCO濃度が相対的に減少する。それによって浸炭雰囲気のカーボンポテンシャル(炭素当量)の正しい制御が困難になり、処理材を目標どおりの表面炭素濃度や浸炭深さにできなくなるという問題があった。 Here, when carburizing the treated material by adding carbon to it in the carburizing chamber to which the carrier gas and enrich gas are supplied, generally, 2CO→CO 2 + (C), C n H 2n+2 +nCO 2 → 2nCO+ As a result of the reaction of (n+1) H2 and the carbon component being applied to the surface of the treated material, hydrogen gas remains in the carburizing chamber, and the generated hydrogen gas causes CO in the carburizing chamber. Concentration decreases relatively. This makes it difficult to properly control the carbon potential (carbon equivalent) of the carburizing atmosphere, resulting in the problem that the treated material cannot have the targeted surface carbon concentration or carburized depth.
このため、浸炭処理室内には過剰な量のキャリアガスを供給するようにしており、その場合は、特許文献1のような構造によって、浸炭処理室内において発生した水素ガスを前記のキャリアガスと一緒にして、扉の隙間等を通して隣室内に導き、このように隣室内に導かれたガスを隣室に設けた排気路に導いて外部で燃焼させるようにしている。 For this reason, an excessive amount of carrier gas is supplied into the carburizing chamber, and in that case, the hydrogen gas generated in the carburizing chamber is combined with the carrier gas using a structure as disclosed in Patent Document 1. The gas is then guided into the adjacent room through a gap in the door, etc., and the gas thus led into the adjacent room is led to an exhaust path provided in the adjacent room and combusted outside.
しかし、その場合は、COガスと水素ガスとを含むキャリアガスを過剰に浸炭処理室内に供給するため、キャリアガスの多くが浸炭に用いられずに排気路から導かれて外部で燃焼されてしまい、ランニングコストが高くつくと共に、CO2が多く発生して環境を害するという問題があった。 However, in that case, an excessive amount of carrier gas containing CO gas and hydrogen gas is supplied into the carburizing chamber, so much of the carrier gas is not used for carburizing, but is led through the exhaust path and burned outside. However, there were problems in that running costs were high and a large amount of CO2 was generated, which harmed the environment.
また、特許文献2においては、浸炭処理室内における雰囲気ガスを浸炭処理室内から取り出して循環させる循環路を設けると共に、この循環路に導かれた雰囲気ガスを冷却させる冷却装置を設け、この冷却装置により冷却された雰囲気ガス中に含まれる水素ガスを、水素ガス分離装置に設けた水素透過フィルターを通して雰囲気ガスから分離させて水素ガス案内管を通して排気させ、水素ガスを排気させた後の雰囲気ガスを、前記の循環路を通して浸炭処理室内に戻して再利用するようにしたものが示されている。
Further, in
しかし、特許文献2に示されるように、浸炭処理室内から循環路に導かれた雰囲気ガスに含まれる水素ガスを、常に水素ガス分離装置に設けた水素透過フィルターを通して雰囲気ガスから分離させて水素ガス排気路を通して除去させ、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ようにした場合、雰囲気ガス水素ガス分離装置に設けた水素透過フィルターを常時使用するため、高価な水素透過フィルターの劣化が早く、その清掃や交換に費用と手間がかかるという問題があり、また前記のように水素を分離させて除去した後の雰囲気ガスを浸炭処理室内に単に戻しただけでは、戻された雰囲気ガスにより、浸炭処理室内における雰囲気ガス中のCOガス濃度が変化し、浸炭処理室内の雰囲気ガスにおけるCOガス濃度を、浸炭処理に適した浸炭適正濃度に安定して維持させることが困難になるという問題があった。
However, as shown in
また、特許文献3においては、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、前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水素ガス案内管を通して除去させる水素ガス分離除去装置を設け、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、前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装置によって制御するようにしたものが示されている。
Furthermore,
しかし、特許文献3に示されるように、浸炭処理室内にCOガスと水素ガスとを含むキャリアガスを供給する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水素ガス案内管を通して除去させる水素ガス分離除去装置を設け、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、前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、キャリアガス供給手段によって浸炭処理室内に供給するキャリアガスにおけるCOガスと水素ガスの割合を制御して、浸炭処理室内の雰囲気ガスにおけるCOガス濃度を、浸炭処理に適した浸炭適正濃度に安定して維持させることは十分には行えなかった。
However, as shown in
本発明は、COガスと水素ガスとを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前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。 The present invention provides a carburizing treatment apparatus for carburizing treated materials such as steel parts by supplying a carrier gas containing CO gas and hydrogen gas and an enrichment gas mainly composed of hydrocarbon gas into a carburizing treatment chamber. The objective is to solve various problems such as those mentioned above.
すなわち、本発明は、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供給するガス供給装置とを備えた浸炭処理装置において、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にあたり、雰囲気ガスに含まれる水素ガスの除去を適切に制御して、浸炭処理室内の雰囲気ガスに含まれるCOガス濃度や水素ガス濃度を、浸炭処理に適した浸炭適正濃度に安定して維持できるようにすることを課題とするものである。 That is, the present invention provides a carburizing chamber in which a material to be treated is carburized, a gas supplying a carrier gas containing CO gas and hydrogen gas, and an enrich gas containing hydrocarbon gas as a main component into the carburizing chamber. In a carburizing treatment apparatus equipped with a supply device, when the atmospheric gas in the carburizing chamber is circulated through the circulation path, the removal of hydrogen gas contained in the atmospheric gas is appropriately controlled, and the removal of hydrogen gas contained in the atmospheric gas in the carburizing chamber is controlled appropriately. The object of the present invention is to stably maintain the CO gas concentration and hydrogen gas concentration at the appropriate carburizing concentration suitable for carburizing treatment.
本発明における第1の浸炭処理装置においては、前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、前記の浸炭処理室内にCOガスと水素ガスとを含むキャリアガスを供給するキャリアガス供給管と、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管とを備えた浸炭処理装置において、前記の浸炭処理室内における雰囲気ガスを浸炭処理室内から取り出して循環させる第1循環路に、前記の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を設ける一方、前記の浸炭処理室内における雰囲気ガスを浸炭処理室内から取り出して循環させる第2循環路を設け、前記の浸炭処理室内の雰囲気ガスに含まれるCOガス濃度を検知するCOガス濃度測定器及び/又は水素ガス濃度を検知する水素ガス濃度測定器を設けると共に、前記のCOガス濃度測定器及び/又は水素ガス濃度測定器によって検知されたCOガス濃度及び/又は水素ガス濃度に基づいて、制御装置により、浸炭処理室内における雰囲気ガスを前記の第1循環路と第2循環路の何れに導くかを制御するようにした。 In order to solve the above problems, the first carburizing apparatus of the present invention includes a carburizing chamber in which the material to be treated is carburized, and a carrier gas containing CO gas and hydrogen gas in the carburizing chamber. In a carburizing treatment apparatus equipped with a carrier gas supply pipe and an enrich gas supply pipe supplying an enrichment gas containing hydrocarbon gas as a main component, the atmospheric gas in the carburizing chamber is taken out from the carburizing chamber and circulated. A hydrogen gas separation device is provided in the first circulation path to separate and extract hydrogen gas contained in the atmospheric gas, while a second circulation path extracts and circulates the atmospheric gas in the carburizing chamber. a CO gas concentration measuring device for detecting the CO gas concentration and/or a hydrogen gas concentration measuring device for detecting the hydrogen gas concentration contained in the atmospheric gas in the carburizing chamber; Based on the CO gas concentration and/or hydrogen gas concentration detected by the carburizing chamber and/or the hydrogen gas concentration measuring device, the control device directs the atmospheric gas in the carburizing chamber to either the first circulation path or the second circulation path. Now you can control what is led to.
そして、前記の第1の浸炭処理装置において、前記のCOガス濃度測定器によって検知された浸炭処理室内の雰囲気ガスに含まれるCOガス濃度が、浸炭処理に適した浸炭適正濃度である場合には、前記の制御装置により、浸炭処理室内における雰囲気ガスを第2循環路に導いて、浸炭処理室内における雰囲気ガスを循環させる一方、前記のCOガス濃度測定器によって検知された浸炭処理室内の雰囲気ガスに含まれるCOガス濃度が、浸炭処理に適した浸炭適正濃度未満になった場合には、前記の制御装置により、浸炭処理室内における雰囲気ガスを第1循環路に導き、雰囲気ガス中に含まれる水素ガスを前記の水素ガス分離装置により分離させて取り出し、残りの雰囲気ガスを浸炭処理室内に戻すようにした。 In the first carburizing treatment apparatus, if the CO gas concentration contained in the atmospheric gas in the carburizing chamber detected by the CO gas concentration measuring device is a carburizing appropriate concentration suitable for carburizing treatment, The control device guides the atmospheric gas in the carburizing chamber to the second circulation path to circulate the atmospheric gas in the carburizing chamber, while the atmospheric gas in the carburizing chamber detected by the CO gas concentration measuring device When the concentration of CO gas contained in the carburizing chamber becomes lower than the appropriate concentration for carburizing, the control device guides the atmospheric gas in the carburizing chamber to the first circulation path to remove the CO gas contained in the atmospheric gas. Hydrogen gas was separated and taken out by the hydrogen gas separator, and the remaining atmospheric gas was returned to the carburizing chamber.
また、前記の第1の浸炭処理装置において、前記の水素ガス濃度測定器によって検知された浸炭処理室内の雰囲気ガスに含まれる水素ガス濃度が、浸炭処理に適した浸炭適正濃度である場合には、前記の制御装置により、浸炭処理室内における雰囲気ガスを第2循環路に導いて、浸炭処理室内における雰囲気ガスを循環させる一方、前記の水素ガス濃度測定器によって検知された浸炭処理室内の雰囲気ガスに含まれる水素ガス濃度が、浸炭処理に適した浸炭適正濃度を超えた場合には、前記の制御装置により、浸炭処理室内における雰囲気ガスを第1循環路に導き、雰囲気ガス中に含まれる水素ガスを前記の水素ガス分離装置により分離させて取り出し、残りの雰囲気ガスを浸炭処理室内に戻すようにした。 Further, in the first carburizing treatment apparatus, if the hydrogen gas concentration contained in the atmospheric gas in the carburizing chamber detected by the hydrogen gas concentration measuring device is a carburizing appropriate concentration suitable for carburizing treatment, The control device guides the atmospheric gas in the carburizing chamber to the second circulation path to circulate the atmospheric gas in the carburizing chamber, while the atmospheric gas in the carburizing chamber detected by the hydrogen gas concentration measuring device If the concentration of hydrogen gas contained in the carburizing chamber exceeds the appropriate concentration for carburizing, the control device guides the atmospheric gas in the carburizing chamber to the first circulation path to remove the hydrogen contained in the atmospheric gas. The gas was separated and taken out by the hydrogen gas separator, and the remaining atmospheric gas was returned to the carburizing chamber.
なお、前記の雰囲気ガスに含まれるCOガス濃度や水素ガス濃度による浸炭適正濃度は、浸炭処理する処理材の材料や、処理材に対する浸炭処理する程度や、ガス供給装置によって浸炭処理室に供給するキャリアガスやエンリッチガスに用いる炭化水素ガスの種類等によって変化する。 The appropriate carburizing concentration based on the CO gas concentration and hydrogen gas concentration contained in the above-mentioned atmospheric gas depends on the material of the material to be carburized, the extent to which the material is carburized, and the gas supplied to the carburizing chamber by the gas supply device. It varies depending on the type of hydrocarbon gas used as carrier gas and enrich gas.
例えば、鋼材からなる処理材に対して、一般的な浸炭処理を行うにあたり、エンリッチガスやキャリアガスの生成に使用する炭化水素ガスとして、メタンを主成分とする都市ガス(13A)を用いる場合には、雰囲気ガスに含まれるCOガスの濃度が21%程度になるように制御し、前記の炭化水素ガスとして、プロパンガスやブタンガスを用いる場合には、雰囲気ガスに含まれるCOガスの濃度が23.5%程度になるように制御する。 For example, when performing general carburizing treatment on treated steel materials, city gas (13A) whose main component is methane is used as the hydrocarbon gas used to generate enriched gas and carrier gas. The concentration of CO gas contained in the atmospheric gas is controlled to be approximately 21%, and when propane gas or butane gas is used as the hydrocarbon gas, the concentration of CO gas contained in the atmospheric gas is controlled to be approximately 23%. It is controlled to be about .5%.
ここで、前記の第1の浸炭処理装置において、浸炭処理室内の雰囲気ガスに含まれるCOガス濃度が浸炭処理に適した浸炭適正濃度未満になった場合や、浸炭処理室内の雰囲気ガスに含まれる水素ガス濃度が浸炭処理に適した浸炭適正濃度を超えた場合に、前記の制御装置により、浸炭処理室内における雰囲気ガスを第1循環路に導き、雰囲気ガスに含まれる水素ガスを前記の水素ガス分離装置によって分離させて除去させると、残りの雰囲気ガスに含まれるCOガスの割合が多くなり、このようにCOガスの割合が多くなった残りの雰囲気ガスを浸炭処理室内に戻すと、浸炭処理室内の雰囲気ガスに含まれるCOガス濃度が増加するようになる。 Here, in the first carburizing treatment apparatus, if the concentration of CO gas contained in the atmospheric gas in the carburizing chamber becomes less than the appropriate concentration for carburizing, or if the concentration of CO gas contained in the atmospheric gas in the carburizing chamber becomes When the hydrogen gas concentration exceeds the appropriate carburizing concentration suitable for carburizing, the control device guides the atmospheric gas in the carburizing chamber to the first circulation path, and converts the hydrogen gas contained in the atmospheric gas into the hydrogen gas. When separated and removed by a separator, the proportion of CO gas contained in the remaining atmospheric gas increases, and when the remaining atmospheric gas with a high proportion of CO gas is returned to the carburizing chamber, the carburizing process is completed. The concentration of CO gas contained in the indoor atmospheric gas increases.
また、このようにして浸炭処理室内の雰囲気ガスに含まれるCOガス濃度が増加し、浸炭処理室内の雰囲気ガスに含まれるCOガス濃度や水素ガス濃度が浸炭適正濃度になると、前記のように制御装置により、浸炭処理室内における雰囲気ガスを第2循環路に導いて、浸炭処理室内における雰囲気ガスを循環させるようにする。 In addition, when the concentration of CO gas contained in the atmospheric gas in the carburizing chamber increases in this way, and the concentration of CO gas and hydrogen gas contained in the atmospheric gas in the carburizing chamber reach the appropriate concentration for carburizing, control is performed as described above. The apparatus guides the atmospheric gas within the carburizing chamber to the second circulation path, thereby circulating the atmospheric gas within the carburizing chamber.
そして、前記の第1の浸炭処理装置のように、浸炭処理室内における雰囲気ガスを、制御装置により第1循環路と第2循環路とを適切に選択して循環させ、雰囲気ガスに含まれる水素ガスを必要なときだけ除去させるようにすると、従来のように、水素ガス分離装置に設けた水素透過フィルターを常時使用するのに比べ、高価な水素透過フィルターの劣化が遅くなり、その清掃や交換に必要な費用と手間が削減できる。 Then, as in the first carburizing treatment apparatus, the atmospheric gas in the carburizing chamber is circulated by appropriately selecting the first circulation path and the second circulation path by the control device, and hydrogen contained in the atmospheric gas is circulated. Removing gas only when necessary slows down the deterioration of the expensive hydrogen permeation filter compared to conventional hydrogen permeation filters that are installed in hydrogen gas separation equipment, making it easier to clean and replace them. The cost and effort required for this can be reduced.
また、COガス濃度や水素ガス濃度を測定して制御するため、浸炭処理室内の雰囲気ガスにおけるCOガス濃度や水素ガス濃度を、浸炭処理に適した浸炭適正濃度に安定して維持できるようになる。 In addition, since the CO gas concentration and hydrogen gas concentration are measured and controlled, it becomes possible to stably maintain the CO gas concentration and hydrogen gas concentration in the atmospheric gas in the carburizing process chamber at the appropriate carburizing concentration suitable for carburizing process. .
そして、雰囲気ガスから水素成分を除去して炭素成分を再利用するため、高価なキャリアガスとエンリッチガスを供給する量や、浸炭に寄与しないまま排気路から燃焼させて排出する量が削減でき、ランニングコストや環境汚染が低減できる。 In addition, since the hydrogen component is removed from the atmospheric gas and the carbon component is reused, the amount of expensive carrier gas and enrichment gas to be supplied and the amount that is burned and discharged from the exhaust path without contributing to carburization can be reduced. Running costs and environmental pollution can be reduced.
本発明における第2の浸炭処理装置においては、前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、前記の浸炭処理室内にCOガスと水素ガスとを含むキャリアガスを供給するキャリアガス供給管と、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管とを備えた浸炭処理装置において、前記の浸炭処理室内における雰囲気ガスを浸炭処理室内から取り出して循環させる循環路に、前記の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を設け、前記の水素ガス分離装置によって分離された水素ガスを案内する水素ガス案内管に排気制御バルブを設けると共に、前記の浸炭処理室内の雰囲気ガスに含まれるCOガス濃度を検知するCOガス濃度測定器及び/又は水素ガス濃度を検知する水素ガス濃度測定器を設け、前記のCOガス濃度測定器によって検知されたCOガス濃度及び/又は前記の水素ガス濃度測定器によって検知された水素ガス濃度に基づいて、制御装置により、前記の水素ガス案内管に設けた前記の排気制御バルブの開閉を制御するようにした。 In order to solve the above problems, the second carburizing apparatus of the present invention includes a carburizing chamber in which the material to be treated is carburized, and a carrier gas containing CO gas and hydrogen gas in the carburizing chamber. In a carburizing treatment apparatus equipped with a carrier gas supply pipe and an enrich gas supply pipe supplying an enrichment gas containing hydrocarbon gas as a main component, the atmospheric gas in the carburizing chamber is taken out from the carburizing chamber and circulated. A hydrogen gas separation device for separating and extracting the hydrogen gas contained in the atmospheric gas is installed in the circulation path, and an exhaust control valve is installed in the hydrogen gas guide pipe that guides the hydrogen gas separated by the hydrogen gas separation device. and a CO gas concentration measuring device for detecting the CO gas concentration and/or a hydrogen gas concentration measuring device for detecting the hydrogen gas concentration contained in the atmospheric gas in the carburizing chamber. Based on the CO gas concentration detected by the CO gas concentration and/or the hydrogen gas concentration detected by the hydrogen gas concentration measuring device, a control device controls opening and closing of the exhaust control valve provided in the hydrogen gas guide pipe. I decided to do so.
そして、前記の第2の浸炭処理装置において、前記のCOガス濃度測定器によって検知された浸炭処理室内の雰囲気ガスに含まれるCOガス濃度が、浸炭処理に適した浸炭適正濃度である場合には、前記の制御装置により、前記の水素ガス案内管に設けた排気制御バルブを閉じて、浸炭処理室内における雰囲気ガスを浸炭処理室内から取り出して前記の循環路を通して循環させる一方、前記のCOガス濃度測定器によって検知された浸炭処理室内の雰囲気ガスに含まれるCOガス濃度が、浸炭処理に適した浸炭適正濃度未満になった場合には、前記の制御装置により、前記の水素ガス案内管に設けた排気制御バルブを開け、前記の水素ガス分離装置によって前記の雰囲気ガスから分離された水素ガスを、水素ガス案内管を通して排出させて、残りの雰囲気ガスを浸炭処理室内に戻すようにした。 In the second carburizing treatment apparatus, if the CO gas concentration contained in the atmospheric gas in the carburizing chamber detected by the CO gas concentration measuring device is a carburizing appropriate concentration suitable for carburizing treatment, , the control device closes the exhaust control valve provided on the hydrogen gas guide pipe, takes out the atmospheric gas in the carburizing chamber and circulates it through the circulation path, while controlling the CO gas concentration. When the CO gas concentration contained in the atmospheric gas in the carburizing chamber detected by the measuring device becomes less than the appropriate carburizing concentration suitable for carburizing, the control device controls the hydrogen gas guide pipe to The exhaust control valve was opened, the hydrogen gas separated from the atmospheric gas by the hydrogen gas separation device was discharged through the hydrogen gas guide pipe, and the remaining atmospheric gas was returned to the carburizing chamber.
また、前記の第2の浸炭処理装置において、前記の水素ガス濃度測定器によって検知された浸炭処理室内の雰囲気ガスに含まれる水素ガス濃度が、浸炭処理に適した浸炭適正濃度である場合には、前記の制御装置により、前記の水素ガス案内管に設けた排気制御バルブを閉じて、浸炭処理室内における雰囲気ガスを浸炭処理室内から取り出して前記の循環路を通して循環させる一方、前記の水素ガス濃度測定器によって検知された浸炭処理室内の雰囲気ガスに含まれる水素ガス濃度が、浸炭処理に適した浸炭適正濃度を超えた場合には、前記の制御装置により、前記の水素ガス案内管に設けた排気制御バルブを開け、前記の水素ガス分離装置によって前記の雰囲気ガスから分離された水素ガスを、水素ガス案内管を通して排出させて、残りの雰囲気ガスを浸炭処理室内に戻すようにした。 Further, in the second carburizing treatment apparatus, if the hydrogen gas concentration contained in the atmospheric gas in the carburizing chamber detected by the hydrogen gas concentration measuring device is a carburizing appropriate concentration suitable for carburizing treatment, , the control device closes the exhaust control valve provided in the hydrogen gas guide pipe, takes out the atmospheric gas in the carburizing chamber and circulates it through the circulation path, while controlling the hydrogen gas concentration. If the concentration of hydrogen gas contained in the atmospheric gas in the carburizing treatment chamber detected by the measuring device exceeds the appropriate carburizing concentration suitable for carburizing treatment, the control device The exhaust control valve was opened, and the hydrogen gas separated from the atmospheric gas by the hydrogen gas separator was discharged through the hydrogen gas guide pipe, and the remaining atmospheric gas was returned to the carburizing chamber.
ここで、前記の第2の浸炭処理装置において、浸炭処理室内の雰囲気ガスに含まれるCOガス濃度が浸炭処理に適した浸炭適正濃度未満になった場合や、浸炭処理室内の雰囲気ガスに含まれる水素ガス濃度が浸炭処理に適した浸炭適正濃度を超えた場合に、制御装置により、水素ガス案内管に設けた排気制御バルブを開け、水素ガス分離装置によって雰囲気ガスから分離された水素ガスを前記の水素ガス案内管を通して排出させると、残りの雰囲気ガスに含まれるCOガスの割合が多くなり、このようにCOガスの割合が多くなった残りの雰囲気ガスを浸炭処理室内に戻すと、浸炭処理室内の雰囲気ガスに含まれるCOガス濃度が増加するようになる。 Here, in the second carburizing treatment apparatus, if the concentration of CO gas contained in the atmospheric gas in the carburizing chamber becomes less than the appropriate concentration for carburizing, or if CO gas contained in the atmospheric gas in the carburizing chamber becomes When the hydrogen gas concentration exceeds the appropriate carburizing concentration suitable for carburizing treatment, the control device opens the exhaust control valve provided on the hydrogen gas guide pipe, and the hydrogen gas separated from the atmospheric gas by the hydrogen gas separation device is When the hydrogen gas is discharged through the hydrogen gas guide pipe, the proportion of CO gas contained in the remaining atmospheric gas increases, and when the remaining atmospheric gas containing a large proportion of CO gas is returned to the carburizing chamber, the carburizing process begins. The concentration of CO gas contained in the indoor atmospheric gas increases.
また、このようにして浸炭処理室内の雰囲気ガスに含まれるCOガス濃度が増加し、浸炭処理室内の雰囲気ガスに含まれるCOガス濃度や水素ガス濃度が浸炭適正濃度になると、前記の制御装置により、水素ガス案内管に設けた排気制御バルブを閉じて、雰囲気ガスに含まれる水素ガスを排出させないようにし、循環路を通して浸炭処理室内における雰囲気ガスを循環させるようにする。 In addition, when the CO gas concentration contained in the atmospheric gas in the carburizing chamber increases in this way, and the CO gas concentration and hydrogen gas concentration contained in the atmospheric gas in the carburizing chamber reach the appropriate concentration for carburizing, the control device Then, the exhaust control valve provided on the hydrogen gas guide pipe is closed to prevent the hydrogen gas contained in the atmospheric gas from being discharged, and the atmospheric gas in the carburizing chamber is circulated through the circulation path.
そして、前記の第2の浸炭処理装置のように、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にあたり、前記の制御装置により、水素ガス案内管に設けた排気制御バルブを適切に開閉させて、水素ガス分離装置により雰囲気ガスから分離された水素ガスを必要なときだけ除去させるようにすると、従来のように、水素ガス分離装置に設けた水素透過フィルターを常時使用するのに比べ、高価な水素透過フィルターの劣化が遅くなり、その清掃や交換に必要な費用と手間が削減できる。 As in the second carburizing treatment apparatus, when the atmospheric gas in the carburizing chamber is circulated through the circulation path, the control device appropriately opens and closes the exhaust control valve provided in the hydrogen gas guide pipe. Therefore, if the hydrogen gas separated from the atmospheric gas by the hydrogen gas separation device is removed only when necessary, it will be more expensive than the conventional method of constantly using the hydrogen permeation filter installed in the hydrogen gas separation device. This slows down the deterioration of hydrogen permeable filters, reducing the cost and effort required to clean and replace them.
また、COガス濃度や水素ガス濃度を測定して制御するため、浸炭処理室内の雰囲気ガスにおけるCOガス濃度や水素ガス濃度を、浸炭処理に適した浸炭適正濃度に安定して維持できるようになる。 In addition, since the CO gas concentration and hydrogen gas concentration are measured and controlled, it becomes possible to stably maintain the CO gas concentration and hydrogen gas concentration in the atmospheric gas in the carburizing process chamber at the appropriate carburizing concentration suitable for carburizing process. .
そして、雰囲気ガスから水素成分を除去して炭素成分を再利用するため、高価なキャリアガスCGとエンリッチガスEGを供給する量や、浸炭に寄与しないまま排気路から燃焼させて排出する量が削減でき、ランニングコストや環境汚染が低減できる。 In addition, since the hydrogen component is removed from the atmospheric gas and the carbon component is reused, the amount of expensive carrier gas CG and enriched gas EG to be supplied and the amount that is burned and discharged from the exhaust path without contributing to carburization are reduced. This reduces running costs and environmental pollution.
本発明における第3の浸炭処理装置においては、前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、前記の浸炭処理室内にCOガスと水素ガスとを含むキャリアガスを供給するキャリアガス供給管と、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管とを備えた浸炭処理装置において、前記の浸炭処理室内における雰囲気ガスを浸炭処理室内から取り出して循環させる循環路に、前記の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を設け、前記の水素ガス分離装置によって分離された水素ガスを案内する水素ガス案内管を設けると共に、前記の浸炭処理室内の雰囲気ガスに含まれるCOガス濃度を検知するCOガス濃度測定器及び/又は水素ガス濃度を検知する水素ガス濃度測定器を設け、前記のCOガス濃度測定器によって検知されたCOガス濃度及び/又は前記の水素ガス濃度測定器によって検知された水素ガス濃度に基づいて、制御装置により、前記の循環路を通して前記の水素ガス分離装置に導く雰囲気ガスの量を制御するようにした。 In order to solve the above problems, the third carburizing apparatus of the present invention includes a carburizing chamber in which the material to be treated is carburized, and a carrier gas containing CO gas and hydrogen gas in the carburizing chamber. In a carburizing treatment apparatus equipped with a carrier gas supply pipe and an enrich gas supply pipe supplying an enrichment gas containing hydrocarbon gas as a main component, the atmospheric gas in the carburizing chamber is taken out from the carburizing chamber and circulated. A hydrogen gas separation device for separating and extracting hydrogen gas contained in the atmospheric gas is provided in the circulation path, and a hydrogen gas guide pipe is provided for guiding the hydrogen gas separated by the hydrogen gas separation device, A CO gas concentration measuring device for detecting the CO gas concentration and/or a hydrogen gas concentration measuring device for detecting the hydrogen gas concentration contained in the atmospheric gas in the carburizing chamber is provided, and the CO gas concentration measuring device detects the CO gas concentration contained in the atmospheric gas in the carburizing chamber. Based on the CO gas concentration and/or the hydrogen gas concentration detected by the hydrogen gas concentration measuring device, the control device controls the amount of atmospheric gas guided to the hydrogen gas separation device through the circulation path. did.
そして、前記の第3の浸炭処理装置において、前記のCOガス濃度測定器によって検知された浸炭処理室内の雰囲気ガスに含まれるCOガス濃度が、浸炭処理に適した浸炭適正濃度未満になった場合には、前記の制御装置により、前記の循環路を通して前記の水素ガス分離装置に導く雰囲気ガスの量を増加させて、水素ガス分離装置によって雰囲気ガスから分離させる水素ガスの量を増加させるようにした。 In the third carburizing treatment apparatus, if the CO gas concentration contained in the atmospheric gas in the carburizing chamber detected by the CO gas concentration measuring device becomes less than the appropriate carburizing concentration suitable for carburizing treatment. In order to increase the amount of atmospheric gas guided to the hydrogen gas separation device through the circulation path by the control device, the amount of hydrogen gas separated from the atmospheric gas by the hydrogen gas separation device is increased. did.
また、前記の第3の浸炭処理装置において、前記の水素ガス濃度測定器によって検知された浸炭処理室内の雰囲気ガスに含まれる水素ガス濃度が、浸炭処理に適した浸炭適正濃度を超えた場合には、前記の制御装置により、前記の循環路を通して前記の水素ガス分離装置に導く雰囲気ガスの量を増加させて、水素ガス分離装置によって雰囲気ガスから分離させる水素ガスの量を増加させるようにした。 Further, in the third carburizing treatment apparatus, when the hydrogen gas concentration contained in the atmospheric gas in the carburizing chamber detected by the hydrogen gas concentration measuring device exceeds the appropriate carburizing concentration suitable for carburizing treatment, The control device increases the amount of atmospheric gas guided to the hydrogen gas separation device through the circulation path, thereby increasing the amount of hydrogen gas separated from the atmospheric gas by the hydrogen gas separation device. .
ここで、前記の第3の浸炭処理装置において、浸炭処理室内の雰囲気ガスに含まれるCOガス濃度が浸炭処理に適した浸炭適正濃度未満になった場合や、浸炭処理室内の雰囲気ガスに含まれる水素ガス濃度が浸炭処理に適した浸炭適正濃度を超えた場合に、制御装置により、循環路を通して前記の水素ガス分離装置に導く雰囲気ガスの量を増加させて、水素ガス分離装置によって雰囲気ガスから分離させる水素ガスの量を増加させると、残りの雰囲気ガスに含まれるCOガスの割合が多くなり、このようにCOガスの割合が多くなった残りの雰囲気ガスを浸炭処理室内に戻すと、浸炭処理室内の雰囲気ガスに含まれるCOガス濃度が増加して、浸炭処理室内の雰囲気ガスに含まれるCOガス濃度や水素ガス濃度が浸炭処理に適した浸炭適正濃度に調整される。 Here, in the third carburizing treatment apparatus, if the concentration of CO gas contained in the atmospheric gas in the carburizing chamber becomes less than the appropriate concentration for carburizing, or if the concentration of CO gas contained in the atmospheric gas in the carburizing chamber becomes When the hydrogen gas concentration exceeds the appropriate carburizing concentration suitable for carburizing treatment, the control device increases the amount of atmospheric gas guided through the circulation path to the hydrogen gas separation device, and the hydrogen gas separation device removes the atmospheric gas from the atmospheric gas. When the amount of hydrogen gas to be separated is increased, the proportion of CO gas contained in the remaining atmospheric gas increases, and when the remaining atmospheric gas with this increased proportion of CO gas is returned to the carburizing treatment chamber, carburizing occurs. The concentration of CO gas contained in the atmospheric gas within the processing chamber increases, and the concentration of CO gas and hydrogen gas contained in the atmospheric gas within the carburizing processing chamber are adjusted to an appropriate carburizing concentration suitable for carburizing processing.
そして、前記の第3の浸炭処理装置のように、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にあたり、浸炭処理室内の雰囲気ガスに含まれるCOガス濃度が浸炭処理に適した浸炭適正濃度未満になった場合や、浸炭処理室内の雰囲気ガスに含まれる水素ガス濃度が浸炭処理に適した浸炭適正濃度を超えた場合のときだけ、前記の制御装置により、循環路を通して水素ガス分離装置に導く雰囲気ガスの量を増加させて、水素ガス分離装置によって雰囲気ガスから分離させる水素ガスの量を増加させようにすると、従来のように、水素ガス分離装置に設けた水素透過フィルターを常時使用するのに比べ、高価な水素透過フィルターの劣化が遅くなり、その清掃や交換に必要な費用と手間が削減できる。 As in the third carburizing treatment apparatus, when the atmospheric gas in the carburizing chamber is circulated through the circulation path, the CO gas concentration contained in the atmospheric gas in the carburizing chamber is adjusted to an appropriate carburizing concentration suitable for carburizing. Only when the concentration of hydrogen gas contained in the atmospheric gas in the carburizing chamber exceeds the appropriate carburizing concentration suitable for carburizing treatment, the control device controls the hydrogen gas separation device through the circulation path. If the amount of atmospheric gas to be introduced is increased to increase the amount of hydrogen gas separated from the atmospheric gas by the hydrogen gas separation device, the hydrogen permeation filter installed in the hydrogen gas separation device must be constantly used, as in the past. This slows down the deterioration of expensive hydrogen permeable filters, reducing the cost and effort required to clean and replace them.
また、COガス濃度や水素ガス濃度を測定して制御するため、浸炭処理室内の雰囲気ガスにおけるCOガス濃度や水素ガス濃度を、浸炭処理に適した浸炭適正濃度に安定して維持できるようになる。 In addition, since the CO gas concentration and hydrogen gas concentration are measured and controlled, it becomes possible to stably maintain the CO gas concentration and hydrogen gas concentration in the atmospheric gas in the carburizing process chamber at the appropriate carburizing concentration suitable for carburizing process. .
そして、雰囲気ガスから水素成分を除去して炭素成分を再利用するため、高価なキャリアガスCGとエンリッチガスEGを供給する量や、浸炭に寄与しないまま排気路から燃焼させて排出する量が削減でき、ランニングコストや環境汚染が低減できる。 In addition, since the hydrogen component is removed from the atmospheric gas and the carbon component is reused, the amount of expensive carrier gas CG and enriched gas EG to be supplied and the amount that is burned and discharged from the exhaust path without contributing to carburization are reduced. This reduces running costs and environmental pollution.
また、前記の第3の浸炭処理装置において、前記の制御装置により、前記の循環路を通して循環させる雰囲気ガスの量を制御するにあたっては、前記の雰囲気ガスを浸炭処理室内から取り出して循環させる循環路において、前記の水素ガス分離装置よりも上流側の位置に流量調整バルブを設け、前記の制御装置により、前記の流量調整バルブを調整して、前記の循環路を通して前記の水素ガス分離装置に導く雰囲気ガスの量を制御させるようにする他、循環路を通して雰囲気ガスを循環させる循環ポンプの出力を調整する出力調整装置を設け、前記の制御装置により、前記の出力調整装置を調整して、前記の循環ポンプにより前記の循環路を通して前記の水素ガス分離装置に導く雰囲気ガスの量を制御させるようにすることができる。 Further, in the third carburizing treatment apparatus, when the control device controls the amount of atmospheric gas to be circulated through the circulation path, the atmospheric gas is taken out from the carburizing chamber and circulated through the circulation path. A flow rate adjustment valve is provided at a position upstream of the hydrogen gas separation device, and the control device adjusts the flow rate adjustment valve to guide the hydrogen gas through the circulation path to the hydrogen gas separation device. In addition to controlling the amount of atmospheric gas, an output adjustment device is provided to adjust the output of a circulation pump that circulates the atmospheric gas through the circulation path, and the control device adjusts the output adjustment device to The amount of atmospheric gas introduced to the hydrogen gas separation device through the circulation path can be controlled by the circulation pump.
本発明における第1の浸炭処理装置、第2の浸炭処理装置及び第3の浸炭処理装置のように構成すると、浸炭処理室内における雰囲気ガスを、前記の各循環路を通して循環させるにあたり、雰囲気ガスに含まれる水素ガスの除去を適切に制御することができ、浸炭処理室内の雰囲気ガスにおけるCOガス濃度を浸炭処理に適した浸炭適正濃度に安定して維持できるようになる。 When the first carburizing device, the second carburizing device, and the third carburizing device of the present invention are configured, the atmospheric gas in the carburizing chamber is circulated through each of the above-mentioned circulation paths. The removal of the contained hydrogen gas can be appropriately controlled, and the CO gas concentration in the atmospheric gas in the carburizing chamber can be stably maintained at an appropriate carburizing concentration suitable for carburizing.
さらに、水素ガス分離装置の保守時間を少なくでき、浸炭ガス(キャリアガスやエンリッチガス)の使用量を減らすことができるようになる。 Furthermore, maintenance time for the hydrogen gas separation device can be reduced, and the amount of carburizing gas (carrier gas or enriched gas) used can be reduced.
以下、本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、本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。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A carburizing treatment apparatus according to an embodiment of the present invention will be specifically described below based on the accompanying drawings. Note that the carburizing treatment apparatus according to the present invention is not limited to that shown in the embodiments below, and can be implemented with appropriate modifications within the scope of the gist of the invention.
[実施形態1A]
実施形態1Aにおける浸炭処理装置においては、図1及び図2に示すように、処理材Wを、第1扉1aを通して導入室2内に導いた後、導入室2内に導かれた処理材Wを、第2扉1bを通して浸炭処理室3内に導入させて、処理材Wを浸炭処理室3内において浸炭処理するようにしている。
[Embodiment 1A]
In the carburizing treatment apparatus in Embodiment 1A, as shown in FIGS. 1 and 2, the treated material W is introduced into the
ここで、この実施形態1Aにおける浸炭処理装置においては、前記の浸炭処理室3内に、COガスと水素ガスH2とを含むキャリアガスCG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管4を通して供給すると共に、都市ガスや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EG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管5を通して供給するようにしている。なお、COガスと水素ガスH2とを含む前記のキャリアガスCGとしては、一般に、前記の都市ガスやプロパンガスやブタンガス等の炭化水素ガスCnH2n+2を空気と混合させて変成させたものが用いられる。
Here, in the carburizing treatment apparatus in this embodiment 1A, the carrier gas CG containing CO gas and hydrogen gas H 2 is supplied into the carburizing
そして、この実施形態1Aにおける浸炭処理装置においては、前記の浸炭処理室3に設けた攪拌ファン3aにより、浸炭処理室3内に供給された前記のキャリアガスCGとエンリッチガスEGとを攪拌させると共に、浸炭処理室3内に導かれた前記の処理材Wを加熱させて、処理材Wの表面に炭素を付与し、このように処理材Wの表面に付与された炭素を処理材Wの内部に拡散させて浸炭させるようにする。
In the carburizing apparatus of Embodiment 1A, the stirring
なお、このようにキャリアガスCGとエンリッチガスEGとが供給された浸炭処理室3内において、処理材Wの表面に炭素を付与して浸炭させるようにした場合、前記のように2CO→CO2+(C)、CnH2n+2+nCO2→2nCO+(n+1)H2の反応が生じ、そのうちの炭素成分が処理材Wの表面に付与された結果、浸炭処理室3内に水素ガスが残存し、そのように発生した水素ガスH2により浸炭処理室3内におけるCOガス濃度が次第に減少するようになる。
Note that in the
ここで、この実施形態1Aにおける浸炭処理装置においては、図1及び図2に示すように、浸炭処理室3内における雰囲気ガスを浸炭処理室3内から取り出して循環させる第1循環路10と第2循環路20とを設けている。
Here, in the carburizing treatment apparatus according to Embodiment 1A, as shown in FIGS. 1 and 2, a
そして、前記の第1循環路10においては、浸炭処理室3内における雰囲気ガスを吸引して循環させるための第1循環ポンプ11を設け、浸炭処理室3内から取り出した雰囲気ガスを導く上流側の部分に、雰囲気ガスを冷却させる冷却装置13と第1取出しバルブ12を設け、この第1取出しバルブ12より下流側の位置に、この冷却装置13によって冷却させた雰囲気ガスから水素ガスH2を分離させる水素ガス分離装置14とを設け、この水素ガス分離装置14によって水素ガスH2を分離させた後の雰囲気ガスを、前記の第1循環ポンプ11により吸引して浸炭処理室3内に戻すようにする一方、水素ガス分離装置14によって分離させた水素ガスH2を水素ガス吸引ポンプ14aにより吸引して水素ガス案内管14bに導き、この水素ガス案内管14bを通して水素ガスH2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14bを通して排出させる水素ガスについては、これを燃焼させるようにしたり、水素ガス原料として用いるようにしたりすることができる。
In the
ここで、水素ガス分離装置14の構造としては、例えば筒状に設けられた水素透過フィルター15の内側に雰囲気ガスを流通させ、水素ガス吸引ポンプ14aによって水素だけをその外側に吸引させるようなものが考えられる。
Here, the structure of the hydrogen
一方、浸炭処理室3内における雰囲気ガスを浸炭処理室3内から取り出して循環させる前記の第2循環路20においては、浸炭処理室3内における雰囲気ガスを吸引して循環させるための第2循環ポンプ21を設け、浸炭処理室3内から取り出した雰囲気ガスを導く上流側の部分に雰囲気ガスを冷却させる冷却装置23と第2取出しバルブ22を設けている。
On the other hand, in the
また、この実施形態1Aにおける浸炭処理装置においては、浸炭処理室3内の雰囲気ガスに含まれるCOガス濃度を検知するCOガス濃度測定器6を設け、このCOガス濃度測定器6によって検知された雰囲気ガスに含まれるCOガス濃度を制御装置7に出力し、この制御装置7により、前記の第1循環路10に設けた第1取出しバルブ12と、第2循環路20に設けた第2取出しバルブ22との開閉を制御するようにしている。
Further, in the carburizing treatment apparatus according to Embodiment 1A, a CO gas
また、この実施形態1Aにおける浸炭処理装置においては、浸炭処理室3内における雰囲気ガスの量が過剰になった場合に、この浸炭処理室3内における雰囲気ガスの一部を外部に排出させるように、この浸炭処理室3に排気調整弁8aが途中に設けられた排気管8を設け、この排気管8に導かれた雰囲気ガスを外部で燃焼させるようにしている。なお、この実施形態1Aにおける浸炭処理装置においては、浸炭処理室3内における過剰になった雰囲気ガスを外部に排出させる排気管8を浸炭処理室3に設けるようにしたが、排気管8を設ける位置は限定されず、図示していないが、浸炭処理室3内における過剰になった雰囲気ガスを第2扉1bの隙間等を通して前記の導入室2に導くようにし、この導入室2に前記の排気管8を設けるようにすることもできる。
Furthermore, in the carburizing apparatus according to Embodiment 1A, when the amount of atmospheric gas in the
そして、この実施形態1Aにおける浸炭処理装置において、前記のCOガス濃度測定器6によって検知されて制御装置7に出力された浸炭処理室3内における雰囲気ガスに含まれるCOガス濃度が、浸炭処理に適した浸炭適正濃度である場合には、図1に示すように、前記の制御装置7により、前記の第1循環路10に設けた第1取出しバルブ12を閉じて、浸炭処理室3内における雰囲気ガスが水素ガス分離装置14に導かれないようにする一方、前記の第2循環路20に設けた第2取出しバルブ22を開け、浸炭処理室3内における雰囲気ガスを前記の第2循環ポンプ21により吸引し、第2循環路20を通して循環させるようにして、浸炭処理室3内において処理材Wを浸炭処理させるようにする。
In the carburizing treatment apparatus according to Embodiment 1A, the CO gas concentration contained in the atmospheric gas in the
そのようにすると、前記の浸炭処理室3に設けた攪拌ファン3aの攪拌効果に相乗して浸炭処理室3内の雰囲気が攪拌され、より均一な浸炭処理ができる。なお、第1取出しバルブ12や第2取出しバルブ22は、閉の状態を黒塗りで、開の状態を白抜きで図示する。(以後、他のバルブも同様。)
By doing so, the atmosphere inside the
ここで、このように浸炭処理室3内において処理材Wを浸炭処理させると、前記のように浸炭処理室3内において水素ガスH2が発生し、この水素ガスH2により浸炭処理室3内の雰囲気ガスに含まれるCOガス濃度が次第に減少するようになる。
Here, when the material W to be treated is carburized in the
そして、このように浸炭処理室3内の雰囲気ガスに含まれるCOガス濃度が次第に減少し、前記のCOガス濃度測定器6によって検知されて制御装置7に出力された浸炭処理室3内の雰囲気ガスに含まれるCOガス濃度が前記の浸炭適正濃度未満になった場合には、図2に示すように、前記の制御装置7により、第2循環路20に設けた前記の第2取出しバルブ22を閉じる一方、第1循環路10に設けた前記の第1取出しバルブ12を開け、第1循環路10に設けた前記の第1循環ポンプ11により、浸炭処理室3内における雰囲気ガスを第1循環路10に吸引して、前記の雰囲気ガスを冷却装置13に導いて冷却させた後、このように冷却させた雰囲気ガスを水素ガス分離装置14に導き、この水素ガス分離装置14において雰囲気ガス中に含まれる水素ガスH2を分離させるようにする。
In this way, the CO gas concentration contained in the atmospheric gas in the
そして、前記の水素ガス分離装置14によって雰囲気ガスから分離させた水素ガスH2を、水素ガス吸引ポンプ14aにより吸引して水素ガス案内管14bに導き、この水素ガス案内管14bを通して水素ガスH2を排出させるようにする一方、水素ガスH2を分離させた後の雰囲気ガスを、前記の第1循環ポンプ11により吸引して浸炭処理室3内に戻し、浸炭処理室3内において処理材Wを浸炭処理させるようにする。
Then, the hydrogen gas H 2 separated from the atmospheric gas by the hydrogen
ここで、前記のように雰囲気ガスに含まれる水素ガスH2を水素ガス分離装置14によって分離させて排出させると、残りの雰囲気ガスに含まれるCOガスの割合が多くなり、このようにCOガスの割合が多くなった残りの雰囲気ガスを浸炭処理室3内に戻すと、浸炭処理室3内の雰囲気ガスに含まれるCOガス濃度が増加するようになる。
Here, when the hydrogen gas H 2 contained in the atmospheric gas is separated and discharged by the hydrogen
そして、このように浸炭処理室3内の雰囲気ガスに含まれるCOガス濃度が増加して、浸炭処理室3内の雰囲気ガスに含まれるCOガス濃度が浸炭適正濃度になると、前記の図1に示すように、制御装置7により、第1循環路10に設けた第1取出しバルブ12を閉じて、浸炭処理室3内における雰囲気ガスが水素ガス分離装置14に導かれないようにする一方、第2循環路20に設けた第2取出しバルブ22を開け、浸炭処理室3内における雰囲気ガスを前記の第2循環ポンプ21により吸引し、第2循環路20を通して循環させるようにする。
When the concentration of CO gas contained in the atmospheric gas in the
この実施形態1Aにおける浸炭処理装置においては、浸炭処理室3内における雰囲気ガスを循環させるにあたり、雰囲気ガスを循環させる経路を、前記のように制御装置7により第1循環路10と第2循環路20とを適切に切り換えるようにして、雰囲気ガスに含まれる水素ガスH2を必要なときだけ除去させるようにしたため、従来のように水素ガス分離装置に設けた水素透過フィルターを常時使用するのに比べ、高価な水素透過フィルター15の劣化が遅くなり、その清掃や交換に必要な費用と手間が削減できる。
In the carburizing apparatus according to Embodiment 1A, when circulating the atmospheric gas in the
また、COガス濃度を測定して制御したことにより、浸炭処理室3内の雰囲気ガスにおけるCOガス濃度を、浸炭処理に適した浸炭適正濃度に安定して維持できるようになる。
Furthermore, by measuring and controlling the CO gas concentration, the CO gas concentration in the atmospheric gas in the
そして、雰囲気ガスから水素成分を除去して炭素成分を再利用したため、高価なキャリアガスCGとエンリッチガスEGを供給する量や、浸炭に寄与しないまま排気管8から燃焼させて排出する量が削減でき、ランニングコストや環境汚染が低減できる。
In addition, since the hydrogen component is removed from the atmospheric gas and the carbon component is reused, the amount of expensive carrier gas CG and enriched gas EG to be supplied and the amount that is burned and discharged from the
[実施形態1B]
実施形態1Bにおける浸炭処理装置においては、前記の実施形態1Aにおける浸炭処理装置において、図1及び図2にかっこ書き()で示すように、浸炭処理室3内の雰囲気ガスに含まれるCOガス濃度を検知するCOガス濃度測定器6に代えて、浸炭処理室3内の雰囲気ガスに含まれる水素ガス濃度を検知する水素ガス濃度測定器9を設け、それ以外は、前記の実施形態1Aにおける浸炭処理装置と同様に構成した。
[Embodiment 1B]
In the carburizing apparatus in Embodiment 1B, as shown in parentheses () in FIGS. 1 and 2, the concentration of CO gas contained in the atmospheric gas in the
ここで、この実施形態1Bにおける浸炭処理装置においては、前記の水素ガス濃度測定器9によって検知されて制御装置7に出力された浸炭処理室3内における雰囲気ガスに含まれる水素ガス濃度が、浸炭処理に適した浸炭適正濃度である場合には、図1に示すように、前記の制御装置7により、前記の第1循環路10に設けた第1取出しバルブ12を閉じて、浸炭処理室3内における雰囲気ガスが水素ガス分離装置14に導かれないようにする一方、前記の第2循環路20に設けた第2取出しバルブ22を開け、浸炭処理室3内における雰囲気ガスを前記の第2循環ポンプ21により吸引し、第2循環路20を通して循環させるようにして、浸炭処理室3内において処理材Wを浸炭処理させるようにする。
Here, in the carburizing treatment apparatus according to Embodiment 1B, the hydrogen gas concentration contained in the atmospheric gas in the
そして、このように浸炭処理室3内において処理材Wを浸炭処理させると、前記のように浸炭処理室3内において水素ガスH2が発生し、この水素ガスH2により浸炭処理室3内の雰囲気ガスに含まれる水素ガス濃度が次第に増加するようになる。
When the treated material W is carburized in the
そして、このように浸炭処理室3内の雰囲気ガスに含まれる水素ガス濃度が次第に増加し、前記の水素ガス濃度測定器9によって検知されて制御装置7に出力された浸炭処理室3内の雰囲気ガスに含まれる水素ガス濃度が前記の浸炭適正濃度を超えた場合には、図2に示すように、前記の制御装置7により、第2循環路20に設けた前記の第2取出しバルブ22を閉じる一方、第1循環路10に設けた前記の第1取出しバルブ12を開け、第1循環路10に設けた前記の第1循環ポンプ11により、浸炭処理室3内における雰囲気ガスを第1循環路10に吸引して、前記の雰囲気ガスを冷却装置13に導いて冷却させた後、このように冷却させた雰囲気ガスを水素ガス分離装置14に導き、この水素ガス分離装置14において雰囲気ガス中に含まれる水素ガスH2を分離させるようにする。
In this way, the hydrogen gas concentration contained in the atmospheric gas in the
そして、前記の水素ガス分離装置14によって雰囲気ガスから分離させた水素ガスH2を、水素ガス吸引ポンプ14aにより吸引して水素ガス案内管14bに導き、この水素ガス案内管14bを通して水素ガスH2を排出させるようにする一方、水素ガスH2を分離させた後の雰囲気ガスを、前記の第1循環ポンプ11により吸引して浸炭処理室3内に戻し、浸炭処理室3内において処理材Wを浸炭処理させるようにする。
Then, the hydrogen gas H 2 separated from the atmospheric gas by the hydrogen
このように雰囲気ガスに含まれる水素ガスH2を水素ガス分離装置14によって分離させて排出させると、残りの雰囲気ガスに含まれるCOガスの割合が多くなり、このようにCOガスの割合が多くなった残りの雰囲気ガスを浸炭処理室3内に戻すと、浸炭処理室3内の雰囲気ガスに含まれるCOガス濃度が増加するようになる。
When the hydrogen gas H2 contained in the atmospheric gas is separated and discharged by the hydrogen
そして、このように浸炭処理室3内の雰囲気ガスに含まれるCOガス濃度が増加して、浸炭処理室3内の雰囲気ガスに含まれる水素ガス濃度が浸炭適正濃度になると、図1に示すように、制御装置7により、第1循環路10に設けた第1取出しバルブ12を閉じて、浸炭処理室3内における雰囲気ガスが水素ガス分離装置14に導かれないようにする一方、第2循環路20に設けた第2取出しバルブ22を開け、浸炭処理室3内における雰囲気ガスを前記の第2循環ポンプ21により吸引し、第2循環路20を通して循環させるようにする。
Then, when the CO gas concentration contained in the atmospheric gas in the
このようにした結果、実施形態1Bにおける浸炭処理装置においても、前記の実施形態1Aにおける浸炭処理装置と同様の効果が得られる。 As a result, the carburizing apparatus according to Embodiment 1B can achieve the same effects as the carburizing apparatus according to Embodiment 1A.
[実施形態2A]
実施形態2Aにおける浸炭処理装置においても、図3及び図4に示すように、前記の実施形態1Aの浸炭処理装置と同様に、処理材Wを、第1扉1aを通して導入室2内に導いた後、導入室2内に導かれた処理材Wを、第2扉1bを通して浸炭処理室3内に導入させて、処理材Wを浸炭処理室3内において浸炭処理するにようにしている。
[Embodiment 2A]
Also in the carburizing apparatus in Embodiment 2A, as shown in FIGS. 3 and 4, similarly to the carburizing apparatus in Embodiment 1A, the treated material W was guided into the
そして、この実施形態2Aにおける浸炭処理装置においても、前記の浸炭処理室3内に、COガスと水素ガスH2とを含むキャリアガスCG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管4を通して供給すると共に、都市ガスや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EG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管5を通して供給するようにし、浸炭処理室3に設けた攪拌ファン3aにより、浸炭処理室3内に供給された前記のキャリアガスCGとエンリッチガスEGとを攪拌させると共に、浸炭処理室3内に導かれた前記の処理材Wを加熱させて、処理材Wの表面に炭素を付与し、このように処理材Wの表面に付与された炭素を処理材Wの内部に拡散させて浸炭させるようにしている。
Also in the carburizing treatment apparatus in Embodiment 2A, a carrier gas CG containing CO gas and hydrogen gas H 2 is supplied into the
また、この実施形態2Aにおける浸炭処理装置においても、前記の実施形態1Aにおける浸炭処理装置と同様に、浸炭処理室3内における雰囲気ガスの量が過剰になった場合に、この浸炭処理室3内における雰囲気ガスの一部を外部に排出させるように、この浸炭処理室3に排気調整弁8aが途中に設けられた排気管8を設け、この排気管8に導かれた雰囲気ガスの一部を外部で燃焼させるようにしている。
Also, in the carburizing apparatus according to Embodiment 2A, similarly to the carburizing apparatus according to Embodiment 1A, when the amount of atmospheric gas in the
ここで、この実施形態2Aにおける浸炭処理装置においては、図3及び図4に示すように、浸炭処理室3内における雰囲気ガスを浸炭処理室3内から取り出して循環させる1つの循環路30を設けている。
Here, in the carburizing apparatus according to Embodiment 2A, as shown in FIGS. 3 and 4, one
そして、前記の循環路30においては、浸炭処理室3内における雰囲気ガスを吸引して循環させるための循環ポンプ31を設け、この循環ポンプ31により、浸炭処理室3内から取り出して循環路30に導かれた雰囲気ガスを冷却装置33に導いて冷却させ、このように冷却装置33によって冷却させた雰囲気ガスを、水素ガスH2を雰囲気ガスから分離させる水素ガス分離装置34に導き、この水素ガス分離装置34を通過した雰囲気ガスを、前記の循環ポンプ31により吸引して浸炭処理室3内に戻すようにしている。
The
ここで、この実施形態2Aにおける浸炭処理装置においては、前記の水素ガス分離装置34によって雰囲気ガスから分離させた水素ガスH2を、水素ガス吸引ポンプ34aにより吸引して水素ガス案内管34bに導くにあたり、この水素ガス案内管34bに排気制御バルブ34cを設け、この排気制御バルブ34cを閉じた状態では、雰囲気ガスから水素ガスH2が分離されて排出されずに、水素ガスH2が除去されていない状態で雰囲気ガスが浸炭処理室3内に戻されるようになる一方、排気制御バルブ34cを開いた状態では、水素ガス分離装置34によって分離された水素ガスH2が、水素ガス吸引ポンプ34aにより水素ガス案内管34bを通して吸引されて排出されるようになり、水素ガスH2が除去された状態で雰囲気ガスが浸炭処理室3内に戻されるようになる。
Here, in the carburizing treatment apparatus in Embodiment 2A, the hydrogen gas H 2 separated from the atmospheric gas by the hydrogen
このとき、排気制御バルブ34cを開閉させる代わりに、排気制御バルブ34cを開のままとし、水素ガス吸引ポンプ34aをON/OFFさせてもよい。
At this time, instead of opening and closing the
このように何らかの手段で水素ガス分離装置34の水素透過フィルター35の作用を止めることによっても、前記の実施形態1A,1Bと同様に、高価な水素透過フィルター35の劣化を遅くでき、その清掃や交換に必要な費用と手間が削減できる。
By stopping the action of the
また、この実施形態2Aによれば、実施形態1のような第2循環路20が不要になるため、設備コストや必要スペースが削減できる。
Furthermore, according to this embodiment 2A, the
また、この実施形態2Aにおける浸炭処理装置においては、浸炭処理室3内の雰囲気ガスに含まれるCOガス濃度を検知するCOガス濃度測定器6を設け、このCOガス濃度測定器6によって検知された雰囲気ガスに含まれるCOガス濃度を制御装置7に出力し、この制御装置7により、前記の水素ガス案内管34bに設けた前記の排気制御バルブ34cの開閉を制御するようにしている。
Further, in the carburizing treatment apparatus in Embodiment 2A, a CO gas
そして、この実施形態2Aにおける浸炭処理装置において、前記のCOガス濃度測定器6によって検知されて制御装置7に出力された浸炭処理室3内における雰囲気ガスに含まれるCOガス濃度が、浸炭処理に適した浸炭適正濃度である場合には、図3に示すように、前記の制御装置7により、前記の水素ガス案内管34bの排気制御バルブ34cを閉じ、雰囲気ガスから水素ガスH2が分離されて排出されないようにして、水素ガスH2が除去されていない状態で雰囲気ガスを前記の循環ポンプ31により吸引し、前記の循環路30を通して浸炭処理室3内に戻して、浸炭処理室3内において処理材Wを浸炭処理させるようにする。
In the carburizing treatment apparatus in Embodiment 2A, the CO gas concentration contained in the atmospheric gas in the
ここで、このように浸炭処理室3内において処理材Wを浸炭処理させると、前記のように浸炭処理室3内において水素ガスH2が発生し、この水素ガスH2により浸炭処理室3内の雰囲気ガスに含まれるCOガス濃度が次第に減少するようになる。
Here, when the material W to be treated is carburized in the
そして、このように浸炭処理室3内の雰囲気ガスに含まれるCOガス濃度が次第に減少し、前記のCOガス濃度測定器6によって検知されて制御装置7に出力された浸炭処理室3内の雰囲気ガスに含まれるCOガス濃度が前記の浸炭適正濃度未満になった場合には、図4に示すように、前記の制御装置7により、前記の水素ガス案内管34bの排気制御バルブ34cを開けて、水素ガス分離装置34によって分離された水素ガスH2を、水素ガス吸引ポンプ34aにより水素ガス案内管34bを通して吸引して排出させる一方、水素ガスH2を分離させた後の雰囲気ガスを、前記の循環ポンプ31により吸引し、循環路30を通して浸炭処理室3内に戻して、浸炭処理室3内において処理材Wを浸炭処理させるようにする。
In this way, the CO gas concentration contained in the atmospheric gas in the
ここで、前記のように雰囲気ガスに含まれる水素ガスH2を水素ガス分離装置34によって分離させて排出させると、残りの雰囲気ガスに含まれるCOガスの割合が多くなり、このようにCOガスの割合が多くなった残りの雰囲気ガスを浸炭処理室3内に戻すと、浸炭処理室3内の雰囲気ガスに含まれるCOガス濃度が増加するようになる。
Here, when the hydrogen gas H 2 contained in the atmospheric gas is separated and discharged by the hydrogen
そして、このように浸炭処理室3内の雰囲気ガスに含まれるCOガス濃度が増加して、浸炭処理室3内の雰囲気ガスに含まれるCOガス濃度が浸炭適正濃度になると、前記の図3に示すように、前記の制御装置7により、前記の水素ガス案内管34bの排気制御バルブ34cを閉じて、雰囲気ガスから水素ガスH2が分離させて排出されないようにし、水素ガスH2が除去されていない状態で雰囲気ガスを浸炭処理室3内に戻して、浸炭処理室3内において処理材Wを浸炭処理させるようにする。
When the concentration of CO gas contained in the atmospheric gas in the
この実施形態2Aにおける浸炭処理装置においては、浸炭処理室3内における雰囲気ガスを、循環路30を通して循環させるにあたり、前記のように制御装置7により、水素ガス案内管34bに設けた排気制御バルブ34cの開閉を適切に制御して、雰囲気ガスに含まれる水素ガスH2を、水素ガス案内管34bを通して必要なときだけ除去させるようにしたため、従来のように水素ガス分離装置に設けた水素透過フィルターを常時使用するのに比べ、高価な水素透過フィルター35の劣化が遅くなり、その清掃や交換に必要な費用と手間が削減できる。
In the carburizing treatment apparatus in Embodiment 2A, when the atmospheric gas in the
また、COガス濃度を測定して制御したことにより、浸炭処理室3内の雰囲気ガスにおけるCOガス濃度を、浸炭処理に適した浸炭適正濃度に安定して維持できるようになる。
Furthermore, by measuring and controlling the CO gas concentration, the CO gas concentration in the atmospheric gas in the
そして、雰囲気ガスから水素成分を除去して炭素成分を再利用したため、高価なキャリアガスCGとエンリッチガスEGを供給する量や、浸炭に寄与しないまま排気管8から燃焼させて排出する量が削減でき、ランニングコストや環境汚染が低減できる。
In addition, since the hydrogen component is removed from the atmospheric gas and the carbon component is reused, the amount of expensive carrier gas CG and enriched gas EG to be supplied and the amount that is burned and discharged from the
[実施形態2B]
実施形態2Bにおける浸炭処理装置においては、前記の実施形態2Aにおける浸炭処理装置において、図3及び図4にかっこ書き()で示すように、浸炭処理室3内の雰囲気ガスに含まれるCOガス濃度を検知するCOガス濃度測定器6に代えて、浸炭処理室3内の雰囲気ガスに含まれる水素ガス濃度を検知する水素ガス濃度測定器9を設け、それ以外は、前記の実施形態2Aにおける浸炭処理装置と同様に構成した。
[Embodiment 2B]
In the carburizing apparatus in Embodiment 2B, as shown in parentheses () in FIGS. 3 and 4, the concentration of CO gas contained in the atmospheric gas in the
そして、この実施形態2Bにおける浸炭処理装置においては、前記の水素ガス濃度測定器9によって検知されて制御装置7に出力された浸炭処理室3内における雰囲気ガスに含まれる水素ガス濃度が、浸炭処理に適した浸炭適正濃度である場合には、図3に示すように、前記の制御装置7により、前記の水素ガス案内管34bの排気制御バルブ34cを閉じ、雰囲気ガスから水素ガスH2が分離されて排出されないようにして、水素ガスH2が除去されていない状態で雰囲気ガスを前記の循環ポンプ31により吸引し、前記の循環路30を通して浸炭処理室3内に戻して、浸炭処理室3内において処理材Wを浸炭処理させるようにする。
In the carburizing apparatus according to Embodiment 2B, the hydrogen gas concentration contained in the atmospheric gas in the
ここで、このように浸炭処理室3内において処理材Wを浸炭処理させると、前記のように浸炭処理室3内において水素ガスH2が発生し、浸炭処理室3内の雰囲気ガスに含まれる水素ガスH2濃度が次第に増加して、COガス濃度が減少するようになる。
Here, when the treatment material W is carburized in the
そして、このように浸炭処理室3内の雰囲気ガスに含まれる水素ガス濃度が次第に増加し、前記の水素ガス濃度測定器9によって検知されて制御装置7に出力された浸炭処理室3内の雰囲気ガスに含まれる水素ガス濃度が前記の浸炭適正濃度を超えた場合には、図4に示すように、前記の制御装置7により、前記の水素ガス案内管34bの排気制御バルブ34cを開けて、水素ガス分離装置34によって分離された水素ガスH2を、水素ガス吸引ポンプ34aにより水素ガス案内管34bを通して吸引して排出させる一方、水素ガスH2を分離させた後の雰囲気ガスを、前記の循環ポンプ31により吸引し、循環路30を通して浸炭処理室3内に戻して、浸炭処理室3内において処理材Wを浸炭処理させるようにする。
In this way, the hydrogen gas concentration contained in the atmospheric gas in the
ここで、前記のように雰囲気ガスに含まれる水素ガスH2を水素ガス分離装置34によって分離させて排出させると、残りの雰囲気ガスに含まれるCOガスの割合が多くなり、このようにCOガスの割合が多くなった残りの雰囲気ガスを浸炭処理室3内に戻すと、浸炭処理室3内の雰囲気ガスに含まれるCOガス濃度が増加するようになる。
Here, when the hydrogen gas H 2 contained in the atmospheric gas is separated and discharged by the hydrogen
そして、このように浸炭処理室3内の雰囲気ガスに含まれるCOガス濃度が増加して、浸炭処理室3内の雰囲気ガスに含まれる水素ガス濃度が浸炭適正濃度になると、前記の図3に示すように、前記の制御装置7により、前記の水素ガス案内管34bの排気制御バルブ34cを閉じて、雰囲気ガスから水素ガスH2が分離させて排出されないようにし、水素ガスH2が除去されていない状態で雰囲気ガスを浸炭処理室3内に戻して、浸炭処理室3内において処理材Wを浸炭処理させるようにする。
Then, when the CO gas concentration contained in the atmospheric gas in the
このようにした結果、実施形態2Bにおける浸炭処理装置においても、前記の実施形態2Aにおける浸炭処理装置と同様の効果が得られる。 As a result, the carburizing apparatus according to Embodiment 2B can achieve the same effects as the carburizing apparatus according to Embodiment 2A.
[実施形態3A]
実施形態3Aにおける浸炭処理装置においても、図5に示すように、前記の実施形態1A等の浸炭処理装置と同様に、処理材Wを、第1扉1aを通して導入室2内に導いた後、導入室2内に導かれた処理材Wを、第2扉1bを通して浸炭処理室3内に導入させて、処理材Wを浸炭処理室3内において浸炭処理するにようにしている。
[Embodiment 3A]
Also in the carburizing treatment apparatus in Embodiment 3A, as shown in FIG. 5, similarly to the carburizing treatment apparatus in Embodiment 1A, etc., after the treatment material W is introduced into the
そして、この実施形態3Aにおける浸炭処理装置においても、前記の浸炭処理室3内に、COガスと水素ガスH2とを含むキャリアガスCG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管4を通して供給すると共に、都市ガスや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EG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管5を通して供給するようにし、浸炭処理室3に設けた攪拌ファン3aにより、浸炭処理室3内に供給された前記のキャリアガスCGとエンリッチガスEGとを攪拌させると共に、浸炭処理室3内に導かれた前記の処理材Wを加熱させて、処理材Wの表面に炭素を付与し、このように処理材Wの表面に付与された炭素を処理材Wの内部に拡散させて浸炭させるようにしている。
Also in the carburizing apparatus of Embodiment 3A, a carrier gas CG containing CO gas and hydrogen gas H 2 is supplied into the
また、この実施形態3Aにおける浸炭処理装置においても、前記の実施形態1A等における浸炭処理装置と同様に、浸炭処理室3内における雰囲気ガスの量が過剰になった場合に、この浸炭処理室3内における雰囲気ガスの一部を外部に排出させるように、この浸炭処理室3に排気調整弁8aが途中に設けられた排気管8を設け、この排気管8に導かれた雰囲気ガスの一部を外部で燃焼させるようにしている。
Also, in the carburizing apparatus according to Embodiment 3A, similarly to the carburizing apparatus according to Embodiment 1A, etc., when the amount of atmospheric gas in the
ここで、この実施形態3Aにおける浸炭処理装置においては、前記の実施形態2Aにおける浸炭処理装置と同様に、図5に示すように、浸炭処理室3内における雰囲気ガスを浸炭処理室3内から取り出して循環させる1つの循環路30を設けている。
Here, in the carburizing treatment apparatus according to this embodiment 3A, as shown in FIG. One
そして、前記の循環路30においては、浸炭処理室3内における雰囲気ガスを吸引して循環させるための循環ポンプ31を設け、この循環ポンプ31により、浸炭処理室3内から取り出して循環路30に導かれた雰囲気ガスを冷却装置33に導いて冷却させ、このように冷却装置33によって冷却させた雰囲気ガスを、水素ガスH2を雰囲気ガスから分離させる水素ガス分離装置34に導き、この水素ガス分離装置34によって分離された水素ガスH2を、水素ガス吸引ポンプ34aによって水素ガス案内管34bを通して吸引して排出させる一方、水素ガスH2が除去された雰囲気ガスを浸炭処理室3内に戻すようにしている。
The
ここで、この実施形態3Aにおける浸炭処理装置においては、前記のように循環路30に導かれた雰囲気ガスを冷却装置33に導いて冷却させ、このように冷却装置33によって冷却させた雰囲気ガスを前記の水素ガス分離装置34に導くにあたり、水素ガス分離装置34の上流側の位置に流量調整バルブ36を設け、COガス濃度測定器6によって検知された浸炭処理室3内の雰囲気ガスに含まれるCOガス濃度に基づいて、制御装置7により前記の流量調整バルブ36を制御して、前記の水素ガス分離装置34に導く雰囲気ガスの量を調整するようにしている。
Here, in the carburizing treatment apparatus in Embodiment 3A, the atmospheric gas guided to the
そして、この実施形態3Aにおける浸炭処理装置において、浸炭処理により、浸炭処理室3内の雰囲気ガスに含まれるCOガス濃度が次第に減少し、前記のCOガス濃度測定器6によって検知されて制御装置7に出力された浸炭処理室3内の雰囲気ガスに含まれるCOガス濃度が前記の浸炭適正濃度未満になった場合には、前記の制御装置7により前記の流量調整バルブ36を調整し、前記の水素ガス分離装置34に導く雰囲気ガスの量を増加させて、水素ガス分離装置34により雰囲気ガスから分離させる水素ガスH2の量を増加させ、分離させた水素ガスH2を水素ガス吸引ポンプ34aにより水素ガス案内管34bを通して吸引して排出させる一方、水素ガスH2を分離させた後の雰囲気ガスを、前記の循環ポンプ31により吸引し、循環路30を通して浸炭処理室3内に戻して、浸炭処理室3内において処理材Wを浸炭処理させるようにする。
In the carburizing apparatus of Embodiment 3A, the carburizing process gradually reduces the CO gas concentration contained in the atmospheric gas in the
ここで、前記のように雰囲気ガスに含まれる水素ガスH2を水素ガス分離装置34によって分離させて排出させると、残りの雰囲気ガスに含まれるCOガスの割合が多くなり、このようにCOガスの割合が多くなった残りの雰囲気ガスを浸炭処理室3内に戻すと、浸炭処理室3内の雰囲気ガスに含まれるCOガス濃度が増加するようになる。
Here, when the hydrogen gas H 2 contained in the atmospheric gas is separated and discharged by the hydrogen
そして、このように浸炭処理室3内の雰囲気ガスに含まれるCOガス濃度が増加して、浸炭処理室3内の雰囲気ガスに含まれるCOガス濃度が浸炭適正濃度になると、前記の制御装置7により前記の流量調整バルブ36を調整し、前記の水素ガス分離装置34に導く雰囲気ガスの量を減少させて、水素ガス分離装置34により雰囲気ガスから分離させる水素ガスH2の量を調整し、雰囲気ガスに含まれるCOガス濃度が浸炭適正濃度になるように維持させて、浸炭処理室3内において処理材Wを浸炭処理させるようにする。
Then, when the concentration of CO gas contained in the atmospheric gas in the
ここで、この実施形態3Aにおける浸炭処理装置においては、浸炭処理室3内における雰囲気ガスを、循環路30を通して循環させるにあたり、前記のように制御装置7により前記の流量調整バルブ36を調整し、前記の水素ガス分離装置34により雰囲気ガスから分離させて排気させる水素ガスH2の量を必要なときだけ制御するようにしたため、従来のように水素ガス分離装置に設けた水素透過フィルターを常時使用するのに比べ、高価な水素透過フィルター35の劣化が遅くなり、その清掃や交換に必要な費用と手間が削減できる。
Here, in the carburizing treatment apparatus in this embodiment 3A, when circulating the atmospheric gas in the
また、COガス濃度を測定して制御したことにより、浸炭処理室3内の雰囲気ガスにおけるCOガス濃度を、浸炭処理に適した浸炭適正濃度に安定して維持できるようになる。
Furthermore, by measuring and controlling the CO gas concentration, the CO gas concentration in the atmospheric gas in the
そして、雰囲気ガスから水素成分を除去して炭素成分を再利用したため、高価なキャリアガスCGとエンリッチガスEGを供給する量や、浸炭に寄与しないまま排気管8から燃焼させて排出する量が削減でき、ランニングコストや環境汚染が低減できる。
In addition, since the hydrogen component is removed from the atmospheric gas and the carbon component is reused, the amount of expensive carrier gas CG and enriched gas EG to be supplied and the amount that is burned and discharged from the
[実施形態3B]
実施形態3Bにおける浸炭処理装置においては、前記の実施形態3Aにおける浸炭処理装置において、図5にかっこ書き()で示すように、浸炭処理室3内の雰囲気ガスに含まれるCOガス濃度を検知するCOガス濃度測定器6に代えて、浸炭処理室3内の雰囲気ガスに含まれる水素ガス濃度を検知する水素ガス濃度測定器9を設けるようにし、それ以外は、前記の実施形態3Aにおける浸炭処理装置と同様に構成した。
[Embodiment 3B]
In the carburizing apparatus in Embodiment 3B, in the carburizing apparatus in Embodiment 3A, as shown in parentheses () in FIG. 5, the concentration of CO gas contained in the atmospheric gas in the
ここで、この実施形態3Bにおける浸炭処理装置において、浸炭処理により、次第に浸炭処理室3内の雰囲気ガスに含まれるCOガス濃度が減少する一方、水素ガス濃度が増加して、前記の水素ガス濃度測定器9によって検知されて制御装置7に出力された雰囲気ガスに含まれる水素ガス濃度が浸炭適正濃度を超えた場合には、前記の制御装置7により前記の流量調整バルブ36を制御し、前記の水素ガス分離装置34に導く雰囲気ガスの量を増加させて、水素ガス分離装置34により雰囲気ガスから分離させる水素ガスH2の量を増加させ、このように分離させた水素ガスH2を水素ガス吸引ポンプ34aにより水素ガス案内管34bを通して吸引して排出させる一方、水素ガスH2を分離させた後の雰囲気ガスを、前記の循環ポンプ31により吸引し、循環路30を通して浸炭処理室3内に戻して、浸炭処理室3内において処理材Wを浸炭処理させるようにする。
Here, in the carburizing apparatus of Embodiment 3B, the carburizing process gradually reduces the CO gas concentration contained in the atmospheric gas in the
ここで、前記のように雰囲気ガスに含まれる水素ガスH2を水素ガス分離装置34によって分離させて排出させると、残りの雰囲気ガスに含まれるCOガスの割合が多くなり、このようにCOガスの割合が多くなった残りの雰囲気ガスを浸炭処理室3内に戻すと、浸炭処理室3内の雰囲気ガスに含まれるCOガス濃度が増加する一方、水素ガス濃度が減少するようになる。
Here, when the hydrogen gas H 2 contained in the atmospheric gas is separated and discharged by the hydrogen
そして、このように浸炭処理室3内の雰囲気ガスに含まれる水素ガス濃度が減少して、浸炭処理室3内の雰囲気ガスに含まれる水素ガス濃度が浸炭適正濃度になると、前記の制御装置7により前記の流量調整バルブ36を調整し、前記の水素ガス分離装置34に導く雰囲気ガスの量を減少させて、雰囲気ガスから分離させる水素ガスH2の量を減少させ、浸炭処理室3内の雰囲気ガスに含まれる水素ガス濃度が浸炭適正濃度になった状態で、浸炭処理室3内において処理材Wを浸炭処理させるようにする。
Then, when the concentration of hydrogen gas contained in the atmospheric gas in the
この結果、実施形態3Bにおける浸炭処理装置においても、前記の実施形態3Aにおける浸炭処理装置と同様の効果が得られる。 As a result, the carburizing apparatus in Embodiment 3B also provides the same effects as the carburizing apparatus in Embodiment 3A.
[実施形態4A]
実施形態4Aにおける浸炭処理装置においても、図6に示すように、前記の実施形態1A等の浸炭処理装置と同様に、処理材Wを、第1扉1aを通して導入室2内に導いた後、導入室2内に導かれた処理材Wを、第2扉1bを通して浸炭処理室3内に導入させて、処理材Wを浸炭処理室3内において浸炭処理するにようにしている。
[Embodiment 4A]
Also in the carburizing treatment apparatus in Embodiment 4A, as shown in FIG. 6, similarly to the carburizing treatment apparatus in Embodiment 1A, etc., after the treatment material W is introduced into the
そして、この実施形態4Aにおける浸炭処理装置においても、前記の浸炭処理室3内に、COガスと水素ガスH2とを含むキャリアガスCG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管4を通して供給すると共に、都市ガスや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EG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管5を通して供給するようにし、浸炭処理室3に設けた攪拌ファン3aにより、浸炭処理室3内に供給された前記のキャリアガスCGとエンリッチガスEGとを攪拌させると共に、浸炭処理室3内に導かれた前記の処理材Wを加熱させて、処理材Wの表面に炭素を付与し、このように処理材Wの表面に付与された炭素を処理材Wの内部に拡散させて浸炭させるようにしている。
Also in the carburizing treatment apparatus according to Embodiment 4A, a carrier gas CG containing CO gas and hydrogen gas H 2 is introduced into the
また、この実施形態4Aにおける浸炭処理装置においても、前記の実施形態1A等における浸炭処理装置と同様に、浸炭処理室3内における雰囲気ガスの量が過剰になった場合に、この浸炭処理室3内における雰囲気ガスの一部を外部に排出させるように、この浸炭処理室3に排気調整弁8aが途中に設けられた排気管8を設け、この排気管8に導かれた雰囲気ガスの一部を外部で燃焼させるようにしている。
Also, in the carburizing apparatus according to Embodiment 4A, similarly to the carburizing apparatus according to Embodiment 1A, etc., when the amount of atmospheric gas in the
ここで、この実施形態4Aにおける浸炭処理装置においては、前記の実施形態2A,3Aにおける浸炭処理装置と同様に、図6に示すように、浸炭処理室3内における雰囲気ガスを浸炭処理室3内から取り出して循環させる1つの循環路30を設けている。
Here, in the carburizing treatment apparatus in this embodiment 4A, as shown in FIG. 6, the atmospheric gas in the
そして、前記の循環路30においては、浸炭処理室3内における雰囲気ガスを吸引して循環させるための循環ポンプ31を設け、循環ポンプ31により、浸炭処理室3内から取り出して循環路30に導かれた雰囲気ガスを冷却装置33に導いて冷却させ、このように冷却装置33によって冷却させた雰囲気ガスを、水素ガスH2を雰囲気ガスから分離させる水素ガス分離装置34に導き、この水素ガス分離装置34によって分離された水素ガスH2を、水素ガス吸引ポンプ34aにより水素ガス案内管34bを通して吸引して排出させる一方、水素ガスH2が除去された雰囲気ガスを浸炭処理室3内に戻すようにしている。
The
ここで、この実施形態4Aにおける浸炭処理装置においては、前記のように浸炭処理室3内における雰囲気ガスを循環ポンプ31により循環路30を通して循環させるにあたり、循環ポンプ31の出力を調整する出力調整装置32を設け、COガス濃度測定器6によって検知された浸炭処理室3内における雰囲気ガスに含まれるCOガス濃度に基づいて、制御装置7により前記の出力調整装置32を調整し、浸炭処理室3内における雰囲気ガスを循環ポンプ31によって循環路30を通して前記の水素ガス分離装置34に導く雰囲気ガスの量を制御するようにしている。
Here, in the carburizing treatment apparatus in this embodiment 4A, when the atmospheric gas in the
そして、この実施形態4Aにおける浸炭処理装置においては、浸炭処理によって浸炭処理室3内の雰囲気ガスに含まれるCOガス濃度が次第に減少し、前記のCOガス濃度測定器6によって検知されて制御装置7に出力された浸炭処理室3内の雰囲気ガスに含まれるCOガス濃度が前記の浸炭適正濃度未満になった場合には、前記の制御装置7により前記の出力調整装置32を調整し、前記の循環ポンプ31により、循環路30を通して前記の水素ガス分離装置34に導く雰囲気ガスの量を増加させ、水素ガス分離装置34により雰囲気ガスから分離させる水素ガスH2の量を増加させて、分離させた水素ガスH2を、水素ガス吸引ポンプ34aにより水素ガス案内管34bを通して吸引して排出させる一方、水素ガスH2を分離させた後の雰囲気ガスを、循環路30を通して浸炭処理室3内に戻して、浸炭処理室3内において処理材Wを浸炭処理させるようにする。
In the carburizing apparatus according to Embodiment 4A, the CO gas concentration contained in the atmospheric gas in the
ここで、前記のように雰囲気ガスに含まれる水素ガスH2を水素ガス分離装置34により分離させて排出させる量が多くなると、残りの雰囲気ガスに含まれるCOガスの割合が多くなり、このようにCOガスの割合が多くなった残りの雰囲気ガスを浸炭処理室3内に戻すと、浸炭処理室3内の雰囲気ガスに含まれるCOガス濃度が増加するようになる。
Here, as the amount of hydrogen gas H 2 contained in the atmospheric gas separated and discharged by the hydrogen
そして、このように浸炭処理室3内の雰囲気ガスに含まれるCOガス濃度が増加して、浸炭処理室3内の雰囲気ガスに含まれるCOガス濃度が浸炭適正濃度になると、前記の制御装置7により前記の出力調整装置32を調整して、前記の循環ポンプ31により、循環路30を通して前記の水素ガス分離装置34に導く雰囲気ガスの量を減少させて、水素ガス分離装置34により雰囲気ガスから分離させる水素ガスH2の量を調整し、雰囲気ガスに含まれるCOガス濃度が浸炭適正濃度になるように維持させて、浸炭処理室3内において処理材Wを浸炭処理させるようにする。
Then, when the concentration of CO gas contained in the atmospheric gas in the
この実施形態4Aにおける浸炭処理装置においては、浸炭処理室3内における雰囲気ガスを、循環ポンプ31により循環路30を通して循環させるにあたり、前記のように制御装置7により出力調整装置32を調整して、前記の循環ポンプ31により、浸炭処理室3内から循環路30を通して前記の水素ガス分離装置34に導かれる雰囲気ガスの量を調整し、水素ガス分離装置34により雰囲気ガスから分離させて排気させる水素ガスH2の量を必要なときだけ制御するようにしたため、従来のように水素ガス分離装置に設けた水素透過フィルターを常時使用するのに比べ、高価な水素透過フィルター35の劣化が遅くなり、その清掃や交換に必要な費用と手間が削減できる。
In the carburizing treatment apparatus in this embodiment 4A, when the atmospheric gas in the
また、COガス濃度を測定して制御したことにより、浸炭処理室3内の雰囲気ガスにおけるCOガス濃度を、浸炭処理に適した浸炭適正濃度に安定して維持できるようになる。
Furthermore, by measuring and controlling the CO gas concentration, the CO gas concentration in the atmospheric gas in the
そして、雰囲気ガスから水素成分を除去して炭素成分を再利用したため、高価なキャリアガスCGとエンリッチガスEGを供給する量や、浸炭に寄与しないまま排気管8から燃焼させて排出する量が削減でき、ランニングコストや環境汚染が低減できる。
In addition, since the hydrogen component is removed from the atmospheric gas and the carbon component is reused, the amount of expensive carrier gas CG and enriched gas EG to be supplied and the amount that is burned and discharged from the
[実施形態4B]
実施形態4Bにおける浸炭処理装置においては、前記の実施形態4Aにおける浸炭処理装置において、図6にかっこ書き()で示すように、浸炭処理室3内の雰囲気ガスに含まれるCOガス濃度を検知するCOガス濃度測定器6に代えて、浸炭処理室3内の雰囲気ガスに含まれる水素ガス濃度を検知する水素ガス濃度測定器9を設けるようにし、それ以外は、前記の実施形態4Aにおける浸炭処理装置と同様に構成した。
[Embodiment 4B]
In the carburizing apparatus in Embodiment 4B, in the carburizing apparatus in Embodiment 4A, as shown in parentheses () in FIG. 6, the concentration of CO gas contained in the atmospheric gas in the
ここで、この実施形態4Bにおける浸炭処理装置において、浸炭処理により、次第に浸炭処理室3内の雰囲気ガスに含まれるCOガス濃度が減少する一方、水素ガス濃度が増加して、前記の水素ガス濃度測定器9によって検知されて制御装置7に出力された雰囲気ガスに含まれる水素ガス濃度が浸炭適正濃度を超えた場合には、前記の制御装置7により前記の出力調整装置32を制御し、前記の循環ポンプ31により、循環路30を通して前記の水素ガス分離装置34に導く雰囲気ガスの量を増加させて、水素ガス分離装置34により雰囲気ガスから分離させる水素ガスH2の量を増加させ、このように分離させた水素ガスH2を水素ガス吸引ポンプ34aにより水素ガス案内管34bを通して吸引して排出させる一方、水素ガスH2を分離させた後の雰囲気ガスを、循環路30を通して浸炭処理室3内に戻して、浸炭処理室3内において処理材Wを浸炭処理させるようにする。
Here, in the carburizing apparatus in Embodiment 4B, the carburizing process gradually reduces the CO gas concentration contained in the atmospheric gas in the
ここで、前記のように雰囲気ガスに含まれる水素ガスH2を水素ガス分離装置34によって分離させて排出させると、残りの雰囲気ガスに含まれるCOガスの割合が多くなり、このようにCOガスの割合が多くなった残りの雰囲気ガスを浸炭処理室3内に戻すと、浸炭処理室3内の雰囲気ガスに含まれるCOガス濃度が増加する一方、水素ガス濃度が減少するようになる。
Here, when the hydrogen gas H 2 contained in the atmospheric gas is separated and discharged by the hydrogen
そして、このように浸炭処理室3内の雰囲気ガスに含まれる水素ガス濃度が減少して、浸炭処理室3内の雰囲気ガスに含まれる水素ガス濃度が浸炭適正濃度になると、前記の制御装置7により前記の出力調整装置32を調整して、前記の循環ポンプ31により、循環路30を通して前記の水素ガス分離装置34に導く雰囲気ガスの量を減少させて、水素ガス分離装置34により雰囲気ガスから分離させる水素ガスH2の量を調整し、雰囲気ガスに含まれる水素ガス濃度が浸炭適正濃度になるように維持させて、浸炭処理室3内において処理材Wを浸炭処理させるようにする。
Then, when the concentration of hydrogen gas contained in the atmospheric gas in the
この結果、実施形態4Bにおける浸炭処理装置においても、前記の実施形態4Aにおける浸炭処理装置と同様の効果が得られる。 As a result, the carburizing apparatus according to Embodiment 4B also provides the same effects as the carburizing apparatus according to Embodiment 4A.
なお、前記の各実施形態においては、浸炭に必要なガスをキャリアガスCGとエンリッチガスEGの2種類で説明したが、浸炭に必要な浸炭ガスは1種類でも3種類以上であってもよいのは言うまでもない。 In each of the above embodiments, two types of gases, carrier gas CG and enrichment gas EG, are used for carburizing, but the carburizing gases required for carburizing may be one type or three or more types. Needless to say.
1a :第1扉
1b :第2扉
2 :導入室
3 :浸炭処理室
3a :攪拌ファン
4 :キャリアガス供給管
4a :流量調整弁
5 :エンリッチガス供給管
5a :流量調整弁
6 :COガス濃度測定器
7 :制御装置
8 :排気管
8a :排気調整弁
9 :水素ガス濃度測定器
10 :第1循環路
11 :第1循環ポンプ
12 :第1取出しバルブ
13 :冷却装置
14 :水素ガス分離装置
14a :水素ガス吸引ポンプ
14b :水素ガス案内管
15 :水素透過フィルター
20 :第2循環路
21 :第2循環ポンプ
22 :第2取出しバルブ
23 :冷却装置
30 :循環路
31 :循環ポンプ
32 :出力調整装置
33 :冷却装置
34 :水素ガス分離装置
34a :水素ガス吸引ポンプ
34b :水素ガス案内管
34c :排気制御バルブ
35 :水素透過フィルター
36 :流量調整バルブ
CG :キャリアガス
EG :エンリッチガス
H2 :水素ガス
W :処理材
1a:
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