JPH0663023B2 - 窒素を雰囲気ガスとして用いる熱処理炉における酸素の除去装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は窒素を雰囲気ガスとして用いる熱処理炉におい
て、その雰囲気ガス中に混入する酸素を水素と反応させ
て除去する様に設けられる酸素除去装置のその改良に関
する。

〔従来の技術〕

一般に、金属材料にはその材質を調質すべく熱処理炉に
て焼鈍、焼入れ等の熱処理が施されるのであるが、酸素
による同金属材料の酸化及び脱炭を防止するために窒素
等の雰囲気ガス中にて行なわれることが多い。しかしな
がら、操業中に微量の大気侵入による酸素によって炉内
雰囲気が汚染されるため、新たに窒素ガスを送気してい
る。又、特に保守のために熱処理炉を停止した場合には
炉体内の雰囲気ガスは侵入空気に置換されてしまうこと
が多い。そこで、特に窒素のみを雰囲気ガスとして用い
る熱処理炉（Ｎ_２ ｏｎｌｙ炉）においては、始動時に
炉内雰囲気ガス中の酸素を取り除くべくシーズニングが
より重要で長時間多量の窒素ガスを使用して行なわれ
る。第２図はその具体的な従来方法を表わす図面であっ
て、炉体ａ内に窒素ガス（Ｎ_２）を供給する一方、酸素
（Ｏ_２）を含有する雰囲気ガスを炉体ａ外へ排出させる
ことにより、雰囲気ガスを入れ替えてシーズニングを行
なう様に設けられる。

しかして、この様な方法にあっては、炉体ａ外へ排出さ
せた雰囲気ガスをそのまま廃棄してしまうため非常に大
きなガスの損失を生ずるという問題点を有する。

そこで、上記の様な問題点を解決する手段として、廃ガ
スを再利用する方法が提案されている。第３図はその具
体的な方法を表わす図面であって、炉体ａ外に酸素（Ｏ
_２）と水素（Ｈ_２）を反応させるための反応器ｂを設
け、同反応器ｂには雰囲気ガスを加熱させるためのヒー
タｃと、反応を促進させるための触媒ｄを内蔵させると
共に、同反応器ｂ内に水素ガス（Ｈ_２）を供給して雰囲
気ガス中の酸素（Ｏ_２）と反応させる一方、その反応に
より生ずる水分（Ｈ_２Ｏ）をドライヤーｅによって取り
除いた後、窒素ガス（Ｎ_２）をブロワーｆを介して炉体
ａ内に送り込むことにより、雰囲気ガスを循環させて省
ガス化を図る様に設けられる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし上記の様な雰囲気ガス中の酸素を除去する装置に
あっては、反応器を炉体外に配設させる様にしているこ
とにより、酸素と水素を確実に反応させるためには雰囲
気ガスを適宜な高温度にヒートアップしなければなら
ず、エネルギーロスになるということに加えて、十分に
ヒートアップするためには大掛かりな加熱装置を必要と
するという不具合を生ずる点に問題点を有する。

本発明は、上記の様な問題点を解決すべくその改善を試
みたものであって、コンパクトで省エネルギー型の酸素
除去装置を得ることが出来る様にする点に解決すべき問
題点を有する。即ち、本発明は炉体内の熱エネルギーを
利用して酸素と水素を反応させる様にしたことを特徴と
するものであって、その具体的な手段と作用は次の通り
である。

〔問題点を解決するための手段〕 雰囲気ガス中の酸素と別途供給する水素とを反応させ
る反応器を炉体内に突出させて設け、同反応器の先端部
には雰囲気ガスの通し孔を穿設させる。

反応器内には水素ガス中の酸素と反応させるための水
素ガスを噴出する水素供給管を臨ませる。

炉体外にブロワーを設け、同ブロワーの吸入側は反応
器の後端部と連結させ、同ブロワーの吐出側は炉体内と
連通させると共に、同ブロワーと反応器間若しくは同ブ
ロワーと炉体間にはドライヤーを介在させて設ける。

〔作用〕

熱処理炉の炉体内を適宜な高温度に昇温させた状態にお
いて、ブロワーを作動させることにより、高温の雰囲気
ガスが同ブロワーの吸引作用を介して通し孔より反応器
内に流入する状態が得られる。そしてこの様に高温の雰
囲気ガスを反応器内に流入させた状態において、水素供
給管より同反応器内にて水素ガスを供給させることによ
り、同反応器内にて水素と雰囲気ガス中の酸素とが反応
して水が生ずる状態が得られる。即ち、この様に酸素と
水素を反応させることにより、雰囲気ガス中の酸素を除
去することが出来る。又、この様に酸素と水素を反応さ
せて生じた水蒸気は雰囲気ガスと共にブロワーにより吸
引されてドライヤーに送られる。そして、同ドライヤー
の乾燥作用を介して水分を取り除くことにより、雰囲気
ガスが窒素のみより組成する状態が得られる。又、この
様にして得られた窒素ガスを炉体内に供給させることに
より、雰囲気ガスを循環させることが出来る。

〔実施例〕

以下に本発明の具体的な実施例を例示の図面について説
明する。

１は熱処理炉の炉体を表わす。

２は同炉体１の側壁のその上端部を貫通させて同炉体１
内に突設させた反応器であって、同反応器２は適宜な径
と適宜な長さ寸法を存して円筒状に形成されると共にそ
の両端部は遮蔽される。又、同反応器２の先端にはその
外周面に沿って適数個の通し孔２′が穿設され、同通し
孔２′を介して炉体１内の雰囲気ガスを反応器２内に取
り込むことが出来る様に設けられる。そして、上記反応
器２内には同反応器２よりも小さな径を存してパイプ状
に形成する水素供給管３が臨む如く設けられる。更に詳
しくは、同水素供給管３は反応器２に対して同心円を存
して設けられると共に、同反応器２の後端部より上記通
し孔２′の若干後方位置に至る如く設けられる。又、同
水素供給管３の先端開口部は遮蔽されると共に、同先端
部にはその外側面に沿って適数個の通し孔３′が穿設さ
れ、同通し孔３′より反応器２内に水素を供給すること
が出来る様に設けられる。そして又図示省略してある
が、同水素供給管３の後端部にはパイプ４を介して水素
ボンベが連結される。

５はブロワーであって、同ブロワー５の吸入側はパイプ
６を介して上記反応器２の後端部と連結される一方、同
ブロワー５の吐出側はパイプ７を介してドライヤー８と
連結される。そして、同ドライヤー８はパイプ９を介し
て後述する窒素供給管１０に連結される。

１０は前述の窒素供給管であって、同窒素供給管１０の
先端部は炉体１内に臨ませて設けられる一方、同窒素供
給管１０の後端部は図示省略してあるが窒素ボンベに連
結される。

次にその使用について説明する。

熱処理炉の保守等の作業により炉体１内の雰囲気ガスに
酸素（Ｏ_２）が混入した状態において、窒素供給管１０
より炉体１内に窒素ガス（Ｎ_２）を流入させると共に、
同炉体１内を適宜な高温度に加熱させることにより、酸
素（Ｏ_２）を含有する雰囲気ガスが徐々に昇温して所要
の高温となる状態が得られる。そしてこの様に雰囲気ガ
スを適宜な高温度に昇温させた状態において、ブロワー
５を作動させることにより、高温の雰囲気ガスが同ブロ
ワー５の吸引作用を介して通し孔２′より反応器２内に
流入する状態が得られる。この様に高温の雰囲気ガスを
反応器２内に流入させた状態において、水素ボンベのバ
ルブを開くことにより、水素ガス（Ｈ_２）がパイプ４を
介して水素供給管３内に流入し、同水素供給管３の周囲
の高温雰囲気ガスによって水素ガスが徐々に加熱する状
態が得られると共に、この様に高温に加熱された水素ガ
スが通し孔３′より反応器２の直径方向に向けて噴出す
る状態が得られる。そしてこの様水素供給管３より反応
器２内に水素ガスを供給させることにより、同反応器内
にて水素と雰囲気ガス中の酸素とが反応して水（Ｈ
_２Ｏ）が生ずる状態が得られる。即ち、この様に酸素と
水素を反応させるとにより、雰囲気ガス中の酸素を水に
変化させて除去する作用が得られる。又、この様に酸素
と水素を反応させて生じた水蒸気を雰囲気ガスと共にブ
ロワー５を介してドライヤー８に送ることにより、同ド
ライヤー８にて乾燥させて雰囲気ガス中の水分を除去さ
せることが出来る。この様にドライヤー８の乾燥作用を
介して水分を取り除くことにより、雰囲気ガスが窒素の
みより組成する状態が得られる。即ち、雰囲気ガスより
酸素を除去した状態が得られる。そして又、この様にし
て得られた窒素ガスを窒素供給管１０を介して炉体１内
に供給させることにより、雰囲気ガスを循環させること
が出来る。

尚、本実施例においてはドライヤー８をブロワー５と炉
体１との間に介在させて設けたが、これに限定されるも
のではなく、反応器２とブロワー５との間に介在させて
設ける様にしても良い。又、水素供給管３は反応器２外
に平行させて延在させると共に、その先端部を屈曲形成
させて反応器２内に臨ませる様にすることも可能であ
る。

〔発明の効果〕

本発明は以上の様に構成されるものであって、上記の様
に雰囲気ガス中の酸素と別途供給する水素とを反応させ
る反応器を炉体内に突出させて設け、同反応器の先端部
には通し孔を穿設させると共に、同反応器内には水素ガ
スを噴出する水素供給管を臨ませる一方、炉体外にブロ
ワーを設け、同ブロワーの吸入側は上記反応器の後端部
と連結させ、同ブロワーの吐出側は炉体内と連通させる
と共に、同ブロワーと反応器間若しくは同ブロワーと炉
体間にはドライヤーを介在させて設ける様にしたことに
より、炉体内の熱エネルギーを利用して水素と雰囲気ガ
ス中の酸素とを確実に且つ効率良く反応させて、酸素を
除去させることが出来るに至った。即ち、炉体内の高温
の雰囲気ガスの下で反応させるようにしたことにより、
微量の水素で確実に反応させることが出来ることに加え
て、小さな反応面積で反応させることが出来るに至っ
た。そして、この様に炉体内の熱エネルギーを利用する
様にしたことにより、従来の様に別途ヒータを設ける必
要がなく、省エネルギーでコンパクトな酸素除去装置を
得ることが出来るに至った。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る酸素除去装置を具備する熱処理炉
の断面図である。又、第２図及び第３図は従来技術の断
面図を表わす。 １…炉体、２…反応器、２′…通し孔、３…水素供給
管、３′…通し孔、４…パイプ、５…ブロワー、６…パ
イプ、７…パイプ、８…ドライヤー、９…パイプ、１０
…窒素供給管。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】雰囲気ガス中の酸素と別途供給する水素と
   を反応させる反応器を炉体内に突出させて設け、同反応
   器の先端部には通し孔を穿設させると共に、同反応器内
   には水素ガスを噴出する水素供給管を臨ませる一方、炉
   体外にブロワーを設け、同ブロワーの吸入側は上記反応
   器の後端部と連結させ、同ブロワーの吐出側は炉体内と
   連通させると共に、同ブロワーと反応器間若しくは同ブ
   ロワーと炉体間にはドライヤーを介在させて設けて成る
   窒素を雰囲気ガスとして用いる熱処理炉における酸素の
   除去装置。