JP2020079429A - Acetylene gas concentration estimation device, acetylene gas proper amount estimating device, and vacuum carburization device with the device - Google Patents

Acetylene gas concentration estimation device, acetylene gas proper amount estimating device, and vacuum carburization device with the device Download PDF

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Abstract

To provide an acetylene gas concentration estimation device capable of simply estimating concentration of acetylene gas, and a vacuum carburization device with the device.SOLUTION: An acetylene gas concentration estimation device 20 comprises: an acetylene gas decomposition part 21 for decomposing acetylene gas to a carbon component and hydrogen gas; a first sensor 22 arranged on an upstream side of the acetylene gas decomposition part and measuring hydrogen gas concentration on an upstream side of the acetylene gas decomposition part; and a second sensor 23 arranged on a downstream side of the acetylene gas decomposition part and measuring the hydrogen gas concentration on the downstream side of the acetylene gas decomposition part. A vacuum carburization device 1 comprises a vacuum carburization chamber 6 for performing vacuum carburization by acetylene gas, and the acetylene gas concentration estimation device 20. The acetylene gas concentration estimation device is arranged on a gas exhaust passage 17 communicated with the vacuum carburization chamber and reducing pressure of the vacuum carburization chamber.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

この発明は、アセチレンガス濃度推定装置、アセチレンガス適量推定装置および該装置を備える真空浸炭装置に関する。   The present invention relates to an acetylene gas concentration estimating device, an acetylene gas proper amount estimating device, and a vacuum carburizing device equipped with the device.

真空浸炭装置では、特許文献１のように、真空浸炭ガスとしてアセチレンガスがしばしば用いられているが、アセチレンガスの濃度を簡単に推定できるセンサが無いため、適量よりも過剰のアセチレンガスを供給することによって真空浸炭が行われている。また、被処理物の形状は複雑であり、真空浸炭の処理内容も変化するため、適量のアセチレンガス供給量でアセチレンガスを供給することが難しい。そこで、被処理物が真空浸炭不足にならないように、適量の２．５倍から３．５倍も過剰のアセチレンガスが供給されている。そのため、ランニングコストの上昇、多くのススの発生、過剰な浸炭によるセメンタイトの析出などの問題が生じている。   In a vacuum carburizing apparatus, acetylene gas is often used as a vacuum carburizing gas as in Patent Document 1, but since there is no sensor that can easily estimate the concentration of acetylene gas, acetylene gas in excess of an appropriate amount is supplied. Vacuum carburization is carried out. Further, since the shape of the object to be treated is complicated and the treatment content of the vacuum carburization changes, it is difficult to supply acetylene gas with an appropriate amount of acetylene gas supply. Therefore, in order to prevent vacuum carburization of the object to be treated, an appropriate amount of acetylene gas which is 2.5 times to 3.5 times the appropriate amount is supplied. Therefore, problems such as an increase in running cost, generation of a large amount of soot, and precipitation of cementite due to excessive carburization occur.

特許文献２のように、アセチレンガスの濃度を赤外線の透過率で測定するアセチレンガス測定装置が提案されているが、アセチレンガスの濃度変化に対する赤外線の透過率変化が小さいため、光学系の光路長を長くする必要があり、測定装置が大型化して取り扱いが煩雑になる。また、光学系が非常に高価であるという問題もある。さらに、レンズなどの光学部品が汚れるので、頻繁なメンテナンスが必要になって取り扱いが煩雑になる。   As in Patent Document 2, an acetylene gas measuring device for measuring the concentration of acetylene gas with the transmittance of infrared rays has been proposed, but since the change in the transmittance of infrared rays with respect to the change in the concentration of acetylene gas is small, the optical path length of the optical system is small. It is necessary to lengthen the length, and the measuring device becomes large, which makes the handling complicated. There is also a problem that the optical system is very expensive. Furthermore, since optical components such as lenses are contaminated, frequent maintenance is required and handling becomes complicated.

特許文献３のように、触媒によってアセチレンガスを炭素成分と水素ガスとに分解する軽便水素製造装置が提案されている。   As disclosed in Patent Document 3, a light hydrogen production device that decomposes acetylene gas into a carbon component and hydrogen gas by a catalyst has been proposed.

特開２００３−１４７５０６号公報JP, 2003-147506, A 特開平０３−２２６６５２号公報Japanese Patent Laid-Open No. 03-226652 特開２０１３−００１６３９号公報JP, 2013-001639, A

そこで、この発明の課題は、アセチレンガスの濃度を簡単に推定できるアセチレンガス濃度推定装置、真空浸炭に対して適量のアセチレンガス供給量でアセチレンガスが供給されたか否かを推定するアセチレンガス適量推定装置、および該装置を備える真空浸炭装置を提供することにある。   Then, the subject of this invention is an acetylene gas concentration estimation device that can easily estimate the concentration of acetylene gas, acetylene gas suitable amount estimation that estimates whether or not acetylene gas was supplied at an appropriate amount of acetylene gas supply amount for vacuum carburization. An object is to provide a device and a vacuum carburizing device equipped with the device.

上記課題を解決するため、この発明の一態様に係るアセチレンガス濃度推定装置は、
アセチレンガスを炭素成分と水素ガスとに分解するアセチレンガス分解部と、
前記アセチレンガス分解部の上流側に配設されて前記アセチレンガス分解部の上流側での水素ガス濃度を測定する第一センサと、
前記アセチレンガス分解部の下流側に配設されて前記アセチレンガス分解部の下流側での水素ガス濃度を測定する第二センサとを備えることを特徴とする。 In order to solve the above problems, an acetylene gas concentration estimation device according to one aspect of the present invention,
An acetylene gas decomposing unit that decomposes acetylene gas into a carbon component and hydrogen gas,
A first sensor arranged on the upstream side of the acetylene gas decomposing unit to measure the hydrogen gas concentration on the upstream side of the acetylene gas decomposing unit,
A second sensor arranged downstream of the acetylene gas decomposing unit for measuring the hydrogen gas concentration on the downstream side of the acetylene gas decomposing unit.

この発明によれば、第一センサは、アセチレンガス分解部の上流側で生成される水素ガスの濃度を測定するのに対して、第二センサは、アセチレンガス分解部の上流側で生成される水素ガスと、アセチレンガスがアセチレンガス分解部で分解されることによって生成される水素ガスとを含む水素ガスの濃度を測定する。第二センサで測定された水素ガス濃度から第一センサで測定された水素ガス濃度を差し引くことによって、アセチレンガス分解部によって生成された水素ガスの濃度が推定できる。アセチレンガスがアセチレンガス分解部で分解されることによって生成される水素ガス量（モル数）は、アセチレンガスの量（モル数）と同じであり、所定の空間内に存在するガスの量（モル数）はガスの濃度とみなすことができる。したがって、アセチレンガス分解部によって生成された水素ガスの濃度を介して、アセチレンガスの濃度を間接的に推定でき、真空浸炭に対して適量のアセチレンガス供給量でアセチレンガスが供給されたか否かが分かるので、アセチレンガスを適量の２．５倍から３．５倍も過剰に供給することを必要としなくなる。   According to the present invention, the first sensor measures the concentration of hydrogen gas generated on the upstream side of the acetylene gas decomposing unit, while the second sensor is generated on the upstream side of the acetylene gas decomposing unit. The concentration of hydrogen gas including hydrogen gas and hydrogen gas produced by decomposing the acetylene gas in the acetylene gas decomposing unit is measured. By subtracting the hydrogen gas concentration measured by the first sensor from the hydrogen gas concentration measured by the second sensor, the concentration of hydrogen gas generated by the acetylene gas decomposition unit can be estimated. The amount of hydrogen gas (mol number) generated by decomposing acetylene gas in the acetylene gas decomposing unit is the same as the amount of acetylene gas (mol number), and the amount of gas existing in a predetermined space (mol number). The number) can be regarded as the gas concentration. Therefore, the concentration of acetylene gas can be indirectly estimated through the concentration of hydrogen gas generated by the acetylene gas decomposition unit, and whether or not acetylene gas was supplied at an appropriate amount of acetylene gas supply for vacuum carburization. As can be seen, it is not necessary to supply acetylene gas 2.5 times to 3.5 times as much as the proper amount.

アセチレンガス濃度推定装置を備える第１実施形態に係る真空浸炭装置の構成図である。It is a block diagram of the vacuum carburizing apparatus which concerns on 1st Embodiment provided with the acetylene gas concentration estimation apparatus. アセチレンガス濃度推定装置を備える第２実施形態に係る真空浸炭装置の構成図である。It is a block diagram of the vacuum carburizing apparatus which concerns on 2nd Embodiment provided with the acetylene gas concentration estimation apparatus. アセチレンガスの時間当たりの供給量と、第一センサを通過するガスの成分および当該ガスの時間当たりの量との関係を模式的に説明する図である。It is a figure which illustrates typically the relationship of the supply amount per hour of acetylene gas, the component of the gas which passes a 1st sensor, and the amount per hour of the said gas. アセチレンガスの時間当たりの供給量と、第二センサを通過するガスの成分および当該ガスの時間当たりの量との関係を模式的に説明する図である。It is a figure which illustrates typically the relationship of the supply amount of acetylene gas per hour, the component of the gas which passes a 2nd sensor, and the amount per hour of the said gas. 真空浸炭装置の電気的構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the electric constitution of a vacuum carburizing device. アセチレンガス供給量の適量を推定するための他の方法を模式的に説明する図である。It is a figure which illustrates typically the other method for estimating the suitable amount of acetylene gas supply.

以下、図面を参照しながら、この発明に係るアセチレンガス濃度推定装置、アセチレンガス適量推定装置および該装置を備える真空浸炭装置の実施の形態を詳細に説明する。   Embodiments of an acetylene gas concentration estimating device, an acetylene gas proper amount estimating device, and a vacuum carburizing device equipped with the device according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

〔第１実施形態〕
図１は、アセチレンガス濃度推定装置２０を備える第１実施形態に係る真空浸炭装置１の構成図である。 [First Embodiment]
FIG. 1 is a configuration diagram of a vacuum carburizing apparatus 1 according to the first embodiment including an acetylene gas concentration estimating apparatus 20.

図１に示すように、真空浸炭装置１は、真空浸炭炉３と、制御部９と、ガス供給経路１６と、ガス排出経路１７と、真空ポンプ１５と、アセチレンガス濃度推定装置２０とを備える。   As shown in FIG. 1, the vacuum carburizing apparatus 1 includes a vacuum carburizing furnace 3, a control unit 9, a gas supply path 16, a gas exhaust path 17, a vacuum pump 15, and an acetylene gas concentration estimating apparatus 20. ..

真空浸炭炉３は、真空浸炭室６と、圧力センサ７とを備える。真空浸炭室６は、被処理物４を収容する部屋であり、真空浸炭するために密閉可能に構成されている。真空浸炭室６内に設置された処理ヒータ（図示せず）によって、被処理物４が所定温度に加熱される。   The vacuum carburizing furnace 3 includes a vacuum carburizing chamber 6 and a pressure sensor 7. The vacuum carburizing chamber 6 is a chamber for accommodating the object to be treated 4, and is configured to be hermetically sealed for vacuum carburizing. A processing heater (not shown) installed in the vacuum carburizing chamber 6 heats the object 4 to be processed to a predetermined temperature.

圧力センサ７は、真空浸炭室６内の全圧力を測定する。圧力センサ７は、制御部９に接続されており、真空浸炭室６内の全圧力に関する出力値を出力し、その出力値が制御部９に入力される。制御部９は、少なくともＣＰＵ（Central Processing Unit：中央処理装置）およびメモリを備えており、真空浸炭装置１における各種の制御、演算および推定を行う。   The pressure sensor 7 measures the total pressure in the vacuum carburizing chamber 6. The pressure sensor 7 is connected to the control unit 9, outputs an output value related to the total pressure in the vacuum carburizing chamber 6, and the output value is input to the control unit 9. The control unit 9 includes at least a CPU (Central Processing Unit) and a memory, and performs various controls, calculations and estimations in the vacuum carburizing apparatus 1.

ガス供給経路１６は、真空浸炭室６に接続されて、真空浸炭室６内に真空浸炭ガスとして用いられるアセチレンガスを供給するための経路である。ガス供給経路１６には、マスフローコントローラ５が配設されている。マスフローコントローラ５は、真空浸炭室６内に供給されるアセチレンガス供給量を調節するガス供給量調節部として働く。マスフローコントローラ５は、制御部９に接続されている。制御部９は、アセチレンガス濃度推定装置２０によって推定されたアセチレンガスの濃度に基づいて、真空浸炭室６内のアセチレンガスの濃度が所定値になるように、マスフローコントローラ５を制御して、アセチレンガス供給量を制御する。その結果、真空浸炭室６内のアセチレンガスの濃度が最適化される。   The gas supply path 16 is a path that is connected to the vacuum carburizing chamber 6 and supplies the acetylene gas used as the vacuum carburizing gas into the vacuum carburizing chamber 6. The mass flow controller 5 is arranged in the gas supply path 16. The mass flow controller 5 functions as a gas supply amount adjusting unit that adjusts the supply amount of acetylene gas supplied into the vacuum carburizing chamber 6. The mass flow controller 5 is connected to the control unit 9. The control unit 9 controls the mass flow controller 5 so that the concentration of the acetylene gas in the vacuum carburizing chamber 6 becomes a predetermined value based on the concentration of the acetylene gas estimated by the acetylene gas concentration estimation device 20, and the acetylene gas concentration is controlled. Control gas supply. As a result, the concentration of acetylene gas in the vacuum carburizing chamber 6 is optimized.

ガス排出経路１７は、真空浸炭室６内の各種のガスを排出するための経路であり、真空浸炭炉３の真空浸炭室６に設けられた接続口１７ａを介して、真空浸炭室６と連通している。また、ガス排出経路１７の下流側は、真空ポンプ１５に接続されており、真空ポンプ１５で真空浸炭室６内が所定の排気速度で排気されることによって、真空浸炭室６内が所定の減圧状態（例えば、大気圧の１／１００程度の１ｋＰａ程度）に保持される。したがって、減圧された真空浸炭室６内で被処理物４を所定温度に加熱し、アセチレンガスを供給することによって、被処理物４が真空浸炭される。   The gas discharge path 17 is a path for discharging various gases in the vacuum carburizing chamber 6, and communicates with the vacuum carburizing chamber 6 via a connection port 17 a provided in the vacuum carburizing chamber 6 of the vacuum carburizing furnace 3. is doing. The downstream side of the gas discharge path 17 is connected to a vacuum pump 15, and the vacuum pump 15 exhausts the inside of the vacuum carburizing chamber 6 at a predetermined exhaust speed, so that the inside of the vacuum carburizing chamber 6 is depressurized to a predetermined pressure. The state is maintained (for example, about 1 kPa which is about 1/100 of atmospheric pressure). Therefore, by heating the object 4 to be treated in the depressurized vacuum carburizing chamber 6 to a predetermined temperature and supplying the acetylene gas, the object 4 is vacuum carburized.

ガス排出経路１７には、ガス排出経路１７と連通する真空浸炭室６内でのアセチレンガスの濃度を推定するアセチレンガス濃度推定装置２０が配設されている。アセチレンガス濃度推定装置２０は、アセチレンガス分解部２１と、第一センサ２２と、第二センサ２３とを備える。第一センサ２２および第二センサ２３は、制御部９に接続されており、測定された水素ガス濃度に対応する出力値をそれぞれ出力する。第一センサ２２および第二センサ２３からの各出力値は、制御部９に入力されて、制御部９によって演算される。   The gas discharge path 17 is provided with an acetylene gas concentration estimation device 20 that estimates the concentration of acetylene gas in the vacuum carburizing chamber 6 communicating with the gas discharge path 17. The acetylene gas concentration estimation device 20 includes an acetylene gas decomposing unit 21, a first sensor 22, and a second sensor 23. The first sensor 22 and the second sensor 23 are connected to the control unit 9, and each output an output value corresponding to the measured hydrogen gas concentration. The output values from the first sensor 22 and the second sensor 23 are input to the control unit 9 and calculated by the control unit 9.

アセチレンガス分解部２１は、触媒２４と、触媒２４を収容する触媒収容室２５と、触媒２４を加熱する触媒加熱ヒータ２６とを有する。触媒２４にはガス導入管２７が接続されている。ガス導入管２７には、ガス導入弁１３が配設されている。ガス導入管２７は、大気開放管または酸素ガス供給管に接続されている。ガス導入弁１３は、制御部９に接続されており、制御部９によってガス導入弁１３の開閉が制御される。   The acetylene gas decomposition unit 21 includes a catalyst 24, a catalyst housing chamber 25 that houses the catalyst 24, and a catalyst heater 26 that heats the catalyst 24. A gas introduction pipe 27 is connected to the catalyst 24. The gas introduction pipe 27 is provided with the gas introduction valve 13. The gas introduction pipe 27 is connected to the atmosphere open pipe or the oxygen gas supply pipe. The gas introduction valve 13 is connected to the control unit 9, and the control unit 9 controls opening/closing of the gas introduction valve 13.

触媒２４は、例えば、銅や銅合金からなる。触媒２４は、例えば、管状形状をしている。触媒２４は、ガス排出経路１７に接続されて、触媒２４の内部空間を流れるアセチレンガスを、炭素成分と水素ガスとに分解する。触媒２４は、その外周部に配設された触媒加熱ヒータ２６による加熱で、アセチレンガスを炭素成分と水素ガスとに効率的に分解できる温度に保持される。触媒２４の温度は、触媒温度センサ３４（図５に図示）によって測定された温度に基づいて、制御部９によって制御される。なお、アセチレンガス分解部２１は、アセチレンガスを炭素成分と水素ガスとに分解することができるならば、上記態様に限定されるものではない。   The catalyst 24 is made of copper or copper alloy, for example. The catalyst 24 has, for example, a tubular shape. The catalyst 24 is connected to the gas discharge path 17 and decomposes the acetylene gas flowing in the internal space of the catalyst 24 into a carbon component and hydrogen gas. The catalyst 24 is maintained at a temperature at which the acetylene gas can be efficiently decomposed into a carbon component and a hydrogen gas by being heated by a catalyst heater 26 arranged on the outer periphery of the catalyst 24. The temperature of the catalyst 24 is controlled by the controller 9 based on the temperature measured by the catalyst temperature sensor 34 (shown in FIG. 5). The acetylene gas decomposing unit 21 is not limited to the above-mentioned aspect as long as it can decompose acetylene gas into a carbon component and hydrogen gas.

ガス排出経路１７において、第一センサ２２の上流側には開閉弁１２が配設されているとともに、第二センサ２３の下流側には排気弁１１が配設されている。真空ポンプ１５の下流側には、大気開放経路１９が接続されている。開閉弁１２および排気弁１１は、制御部９に接続されており、制御部９によって開閉弁１２および排気弁１１の開閉が制御される。   In the gas discharge path 17, the opening/closing valve 12 is arranged on the upstream side of the first sensor 22 and the exhaust valve 11 is arranged on the downstream side of the second sensor 23. An atmosphere opening path 19 is connected to the downstream side of the vacuum pump 15. The on-off valve 12 and the exhaust valve 11 are connected to the control unit 9, and the control unit 9 controls the opening and closing of the on-off valve 12 and the exhaust valve 11.

第一センサ２２は、アセチレンガス分解部２１の上流側に配設されてアセチレンガス分解部２１の上流側での水素ガス濃度を測定して該水素ガス濃度に対応した出力値を出力する。第一センサ２２は、例えば、基準ガスと水素ガスとの熱伝導率の違いを利用した熱伝導式センサである。第一センサ２２による測定対象は、アセチレンガス分解部２１の上流側で生成される水素ガス濃度である。   The first sensor 22 is disposed on the upstream side of the acetylene gas decomposing unit 21, measures the hydrogen gas concentration on the upstream side of the acetylene gas decomposing unit 21, and outputs an output value corresponding to the hydrogen gas concentration. The first sensor 22 is, for example, a heat conduction type sensor that utilizes the difference in heat conductivity between the reference gas and the hydrogen gas. The measurement target by the first sensor 22 is the concentration of hydrogen gas generated on the upstream side of the acetylene gas decomposition unit 21.

第二センサ２３は、アセチレンガス分解部２１の下流側に配設されてアセチレンガス分解部２１の下流側での水素ガス濃度を測定して該水素ガス濃度に対応した出力値を出力する。第二センサ２３は、例えば、被検ガスである水素ガスによる熱伝導率の変化を水素ガスの濃度として測定する熱伝導式センサである。第二センサ２３による測定対象は、アセチレンガス分解部２１の上流側で生成される水素ガスと、真空浸炭室６内での真空浸炭に寄与しないで余剰となったアセチレンガスがアセチレンガス分解部２１で分解されることによって生成される水素ガスとを含む水素ガス濃度である。   The second sensor 23 is disposed on the downstream side of the acetylene gas decomposing unit 21, measures the hydrogen gas concentration on the downstream side of the acetylene gas decomposing unit 21, and outputs an output value corresponding to the hydrogen gas concentration. The second sensor 23 is, for example, a heat conduction sensor that measures a change in heat conductivity due to hydrogen gas, which is a test gas, as the concentration of hydrogen gas. The measurement target by the second sensor 23 is hydrogen gas generated on the upstream side of the acetylene gas decomposing unit 21 and acetylene gas surplus that does not contribute to vacuum carburizing in the vacuum carburizing chamber 6 and is acetylene gas decomposing unit 21. The hydrogen gas concentration includes hydrogen gas produced by being decomposed in.

アセチレンガス分解部２１によって生成される粉状の炭素成分が、第一センサ２２および第二センサ２３に何らかの影響を与えるおそれがある。しかしながら、第一センサ２２および第二センサ２３は、アセチレンガス分解部２１から離間した別体の要素として構成されているので、生成される粉状の炭素成分の影響を受けにくくなる。したがって、真空浸炭室６におけるアセチレンガスの濃度を安定して推定できる。   The powdery carbon component generated by the acetylene gas decomposing unit 21 may affect the first sensor 22 and the second sensor 23 in some way. However, since the first sensor 22 and the second sensor 23 are configured as separate elements separated from the acetylene gas decomposing unit 21, they are less likely to be affected by the powdery carbon component produced. Therefore, the concentration of acetylene gas in the vacuum carburizing chamber 6 can be stably estimated.

管状をした触媒２４の内周面（触媒作用面）には、アセチレンガスの分解によって生成した炭素成分が付着するので、適宜のタイミングで炭素成分を燃焼させることによって炭素成分が除去される。例えば、開閉弁１２および排気弁１１を閉じたあと、ガス導入弁１３を開くことで、空気や酸素ガスなどが触媒２４に供給される。触媒加熱ヒータ２６で触媒２４を加熱することによって、触媒２４に付着した炭素成分が燃焼されて、二酸化炭素が生成される。これにより、触媒２４の触媒作用面がリフレッシュされるので、触媒２４の触媒作用が維持される。触媒２４のリフレッシュ操作が終了すると、ガス導入弁１３を閉じたあと、開閉弁１２および排気弁１１を開く。これにより、再び、水素ガスなどが、ガス排出経路１７および大気開放経路１９を通じて大気中に放出される。   Since the carbon component generated by the decomposition of acetylene gas adheres to the inner peripheral surface (catalyst surface) of the tubular catalyst 24, the carbon component is removed by burning the carbon component at an appropriate timing. For example, air, oxygen gas, etc. are supplied to the catalyst 24 by opening the gas introduction valve 13 after closing the on-off valve 12 and the exhaust valve 11. By heating the catalyst 24 with the catalyst heater 26, the carbon component attached to the catalyst 24 is burned and carbon dioxide is generated. As a result, the catalytic action surface of the catalyst 24 is refreshed, so that the catalytic action of the catalyst 24 is maintained. When the refresh operation of the catalyst 24 is completed, the gas introduction valve 13 is closed, and then the opening/closing valve 12 and the exhaust valve 11 are opened. As a result, hydrogen gas and the like are again released into the atmosphere through the gas discharge path 17 and the atmosphere opening path 19.

第一センサ２２および第二センサ２３において使用される熱伝導式センサについて簡単に説明する。熱伝導式センサは、基準ガスと被検ガス（水素ガス）との間での熱伝導率の違いを利用したものであり、補償素子および検知素子から構成されている。補償素子および検知素子は、通電によって加熱された金属線コイルに被検ガスが触れると、当該ガス固有の熱伝導率によって金属線コイルの熱が奪われて、金属線コイルの温度が変化する。特に、水素ガスは熱伝導率が非常に高いため、水素ガスが存在すると、金属線コイルからの放熱量が大きくなる。所定の空間内に存在する水素ガスなどのガスの量（モル数）は、ガスの濃度とみなすことができる。そして、放熱量の変化が、被検ガスの量すなわち被検ガス濃度に比例するので、金属線コイルの抵抗値変化が、ブリッジ回路によって電圧値として出力される。第一センサ２２および第二センサ２３から出力される各電圧値は、制御部９に入力されて、制御部９によって演算処理に供される。なお、第一センサ２２から出力された電圧値は、表示部８（図５に図示）においてデジタルまたはアナログで表示することもできる。表示部８に表示される第一センサ２２の電圧値は、後述するように、真空浸炭に対して適量のアセチレンガス供給量でアセチレンガスが供給されたか否かを、使用者自身が推定することに用いることもできる。   The heat conduction type sensor used in the first sensor 22 and the second sensor 23 will be briefly described. The thermal conductivity type sensor utilizes the difference in thermal conductivity between the reference gas and the test gas (hydrogen gas), and is composed of a compensating element and a sensing element. In the compensating element and the sensing element, when the test gas touches the metal wire coil heated by energization, the heat of the metal wire coil is taken away by the thermal conductivity peculiar to the gas, and the temperature of the metal wire coil changes. In particular, since hydrogen gas has a very high thermal conductivity, the amount of heat released from the metal wire coil increases when hydrogen gas is present. The amount (mol number) of the gas such as hydrogen gas existing in the predetermined space can be regarded as the concentration of the gas. Then, since the change in the heat radiation amount is proportional to the amount of the test gas, that is, the test gas concentration, the resistance value change of the metal wire coil is output as a voltage value by the bridge circuit. Each voltage value output from the first sensor 22 and the second sensor 23 is input to the control unit 9 and provided to the arithmetic processing by the control unit 9. The voltage value output from the first sensor 22 can also be displayed digitally or in analog form on the display unit 8 (shown in FIG. 5). As will be described later, the voltage value of the first sensor 22 displayed on the display unit 8 is such that the user himself/herself estimates whether or not acetylene gas has been supplied with an appropriate amount of acetylene gas supply for vacuum carburization. Can also be used for.

アセチレンガス分解部２１でアセチレンガスが炭素成分と水素ガスとに分解されるとき、Ｃ2Ｈ2→２Ｃ＋Ｈ2の関係から、アセチレンガスの量と同じ量の水素ガスが生成される。アセチレンガス分解部２１でアセチレンガスが分解されると、分解によって生成される水素ガス量と、分解に供されたアセチレンガスの量とが同じになる。制御部９が、第二センサ２３の出力値から第一センサ２２の出力値を差し引いた差分を演算することによって、アセチレンガスがアセチレンガス分解部２１で分解されることによって生成される水素ガス量すなわち水素ガスの濃度が算出される。したがって、アセチレンガス分解部２１で分解された水素ガスの濃度が、アセチレンガス分解部２１と連通する真空浸炭室６内でのアセチレンガスの濃度に対応するので、真空浸炭室６内でのアセチレンガスの濃度を簡単に推定できる。 When the acetylene gas is decomposed into the carbon component and the hydrogen gas in the acetylene gas decomposition unit 21, the same amount of hydrogen gas as the amount of acetylene gas is generated from the relationship of C 2 H 2 →2C+H 2 . When the acetylene gas is decomposed in the acetylene gas decomposition unit 21, the amount of hydrogen gas produced by the decomposition becomes equal to the amount of acetylene gas used for the decomposition. The control unit 9 calculates the difference obtained by subtracting the output value of the first sensor 22 from the output value of the second sensor 23, whereby the acetylene gas is decomposed in the acetylene gas decomposition unit 21 and the amount of hydrogen gas generated. That is, the concentration of hydrogen gas is calculated. Therefore, the concentration of hydrogen gas decomposed in the acetylene gas decomposing unit 21 corresponds to the concentration of acetylene gas in the vacuum carburizing chamber 6 communicating with the acetylene gas decomposing unit 21, so that the acetylene gas in the vacuum carburizing chamber 6 is The concentration of can be easily estimated.

〔第２実施形態〕
図２は、アセチレンガス濃度推定装置２０を備える第２実施形態に係る真空浸炭装置１の構成図である。 [Second Embodiment]
FIG. 2 is a configuration diagram of the vacuum carburizing apparatus 1 according to the second embodiment including the acetylene gas concentration estimating apparatus 20.

図２に示すように、第２実施形態の真空浸炭装置１は、水素ガス回収部２８を除いて、第１実施形態の真空浸炭装置１と同一の構成をしている。   As shown in FIG. 2, the vacuum carburizing apparatus 1 of the second embodiment has the same configuration as the vacuum carburizing apparatus 1 of the first embodiment except for the hydrogen gas recovery unit 28.

真空浸炭ガスとして用いられるアセチレンガスを真空浸炭炉３の真空浸炭室６に供給すると、アセチレンガスは、炭素成分および水素ガスに分解されるが、分解によって生成された水素ガスは、真空ポンプ１５の下流側に位置する大気開放経路１９を通じて、大気中に放出される。   When acetylene gas used as a vacuum carburizing gas is supplied to the vacuum carburizing chamber 6 of the vacuum carburizing furnace 3, the acetylene gas is decomposed into carbon components and hydrogen gas, and the hydrogen gas generated by the decomposition is generated by the vacuum pump 15. It is released into the atmosphere through the atmosphere opening path 19 located on the downstream side.

そこで、第２実施形態に係る真空浸炭装置１では、水素ガス回収部２８が、ガス排出経路１７に配設されている。水素ガス回収部２８が、図２に示すように、例えば、ガス排出経路１７において排気弁１１と真空ポンプ１５との間に配設される。水素ガス回収部２８は、ガス排出経路１７においてアセチレンガス濃度推定装置２０の下流側を流れるガスの中から水素ガスを回収する働きを有する。   Therefore, in the vacuum carburizing apparatus 1 according to the second embodiment, the hydrogen gas recovery unit 28 is arranged in the gas discharge path 17. As shown in FIG. 2, the hydrogen gas recovery unit 28 is disposed between the exhaust valve 11 and the vacuum pump 15 in the gas discharge path 17, for example. The hydrogen gas recovery unit 28 has a function of recovering hydrogen gas from the gas flowing on the downstream side of the acetylene gas concentration estimation device 20 in the gas discharge path 17.

水素ガス回収部２８は、例えば、水素吸蔵合金とすることができる。   The hydrogen gas recovery unit 28 can be, for example, a hydrogen storage alloy.

したがって、水素ガス回収部２８をガス排出経路１７に配設することにより、ガス排出経路１７を流れるガスの中から水素ガスを回収でき、水素ガスを燃料などに有効活用できる。   Therefore, by disposing the hydrogen gas recovery unit 28 in the gas exhaust path 17, hydrogen gas can be recovered from the gas flowing through the gas exhaust path 17, and the hydrogen gas can be effectively used as fuel or the like.

〔第３実施形態〕
次に、図３から図５を参照しながら、真空浸炭に対して適量のアセチレンガス供給量でアセチレンガスが供給されたか否かを推定する、真空浸炭装置１のアセチレンガス適量推定装置４０について説明する。 [Third Embodiment]
Next, with reference to FIG. 3 to FIG. 5, the acetylene gas proper amount estimating device 40 of the vacuum carburizing apparatus 1 for estimating whether or not acetylene gas has been supplied at an appropriate amount of acetylene gas supply for vacuum carburizing will be described. To do.

図３は、アセチレンガスの時間当たりの供給量と、第一センサ２２を通過するガスの成分および当該ガスの時間当たりの量との関係を模式的に説明する図である。図４は、アセチレンガスの時間当たりの供給量と、第二センサ２３を通過するガスの成分および当該ガスの時間当たりの量との関係を模式的に説明する図である。図５は、真空浸炭装置１（アセチレンガス濃度推定装置２０やアセチレンガス適量推定装置４０）の電気的構成を示すブロック図である。   FIG. 3 is a diagram schematically illustrating the relationship between the supply amount of acetylene gas per hour, the component of the gas passing through the first sensor 22 and the amount of the gas per unit time. FIG. 4 is a diagram schematically illustrating the relationship between the amount of acetylene gas supplied per hour, the components of the gas passing through the second sensor 23, and the amount of the gas per hour. FIG. 5 is a block diagram showing an electrical configuration of the vacuum carburizing device 1 (the acetylene gas concentration estimating device 20 and the acetylene gas proper amount estimating device 40).

アセチレンガス適量推定装置４０は、真空浸炭装置１に組み込まれており、図５に示すように、マスフローコントローラ５と、制御部９と、第一センサ２２と、第二センサ２３と、触媒２４と、触媒加熱ヒータ２６と、触媒温度センサ３４とを備える。アセチレンガス適量推定装置４０では、制御部９によって、マスフローコントローラ５が調節されて、アセチレンガス供給量がゼロから徐々に増加するように制御される。すなわち、アセチレンガスの時間当たりの供給量を一定の変化量で増加させ、アセチレンガス供給量が適量になったと推定される時点でアセチレンガスの時間当たりの供給量を一定にすることにより、従来のような過剰なアセチレンガス供給を無くすというものである。   The acetylene gas proper amount estimation device 40 is incorporated in the vacuum carburizing device 1, and as shown in FIG. 5, the mass flow controller 5, the control unit 9, the first sensor 22, the second sensor 23, and the catalyst 24. A catalyst heater 26 and a catalyst temperature sensor 34 are provided. In the acetylene gas proper amount estimation device 40, the control unit 9 controls the mass flow controller 5 to control the acetylene gas supply amount to gradually increase from zero. That is, by increasing the amount of acetylene gas supplied per hour by a certain amount of change, and by making the amount of acetylene gas supplied per unit time constant when it is estimated that the amount of acetylene gas supplied becomes appropriate, It is to eliminate such an excessive supply of acetylene gas.

図３において、横軸はアセチレンガスの時間当たりの供給量であり、縦軸は第一センサ２２を通過するガスの成分および当該ガスの時間当たりの量である。そして、ＡＥ（一点鎖線）は、余剰アセチレンガス量の変化を示し、Ｈ（太い実線）は水素ガス量の変化を示し、Ｈ１（太い実線）は理論的な当量のアセチレンガスが供給される前での水素ガス量の変化を示し、ＨＰは理論的な当量のアセチレンガスが供給された時点での水素ガス量であり、Ｈ２（太い実線）は、理論的な当量のアセチレンガスが供給された後での水素ガス量の変化を示している。   In FIG. 3, the horizontal axis represents the supply amount of acetylene gas per hour, and the vertical axis represents the component of the gas passing through the first sensor 22 and the amount of the gas per hour. AE (dashed-dotted line) indicates a change in the surplus acetylene gas amount, H (thick solid line) indicates a change in the hydrogen gas amount, and H1 (thick solid line) indicates before the theoretical equivalent amount of acetylene gas is supplied. Shows the change in the amount of hydrogen gas at, HP is the amount of hydrogen gas at the time when the theoretical equivalent amount of acetylene gas was supplied, and H2 (thick solid line) was supplied at the theoretical equivalent amount of acetylene gas. The change in the amount of hydrogen gas afterwards is shown.

図４において、横軸はアセチレンガスの時間当たりの供給量であり、縦軸は第二センサ２３を通過するガスの成分および当該ガスの時間当たりの量である。そして、Ｈ（太い実線）は水素ガス量の変化を示し、Ｈ１（太い実線）は理論的な当量のアセチレンガスが供給される前での水素ガス量の変化を示し、ＨＰは理論的な当量のアセチレンガスが供給された時点での水素ガス量を示し、Ｈ３（太い実線）は、理論的な当量のアセチレンガスが供給された後での水素ガス量の変化を示し、ＨＥはアセチレンガス分解部２１によって発生した水素ガス量を示している。また、図３および図４において、横軸に示されたＬ、ＭおよびＮは、それぞれ、アセチレンガスが不足している領域、アセチレンガスの理論的な当量ポイントおよびアセチレンガスが余剰になっている領域を示している。   In FIG. 4, the horizontal axis represents the supply amount of acetylene gas per hour, and the vertical axis represents the component of the gas passing through the second sensor 23 and the amount of the gas per hour. Further, H (thick solid line) shows a change in the hydrogen gas amount, H1 (thick solid line) shows a change in the hydrogen gas amount before the theoretical equivalent amount of acetylene gas is supplied, and HP is the theoretical equivalent amount. Shows the amount of hydrogen gas at the time when the acetylene gas is supplied, H3 (thick solid line) shows the change in the amount of hydrogen gas after the theoretical equivalent amount of acetylene gas is supplied, and HE is the acetylene gas decomposition. The amount of hydrogen gas generated by the section 21 is shown. Further, in FIGS. 3 and 4, L, M and N shown on the abscissa indicate regions where acetylene gas is insufficient, theoretical equivalent points of acetylene gas, and excess acetylene gas, respectively. The area is shown.

図３および図４において、アセチレンガスの供給を開始してからアセチレンガス供給量が一定の変化量で増加して理論的な当量になるまでは（領域Ｌに対応）、供給されたアセチレンガスのうち炭素成分の全てが、被処理物４の真空浸炭に利用される。そのため、真空浸炭室６から排出されるのは、水素ガスであり、第一センサ２２および第二センサ２３のそれぞれを通過する水素ガス量が、Ｈ１に沿って比例的に増加する。   In FIG. 3 and FIG. 4, from the start of the supply of acetylene gas until the supply amount of acetylene gas increases by a constant change amount to reach a theoretical equivalent (corresponding to region L), the supplied acetylene gas All of the carbon components are used for vacuum carburizing the workpiece 4. Therefore, hydrogen gas is discharged from the vacuum carburizing chamber 6, and the amount of hydrogen gas passing through each of the first sensor 22 and the second sensor 23 increases proportionally along H1.

図３および図４において、アセチレンガス供給量が理論的な当量になると（アセチレンガスの理論的な当量ポイントＭに対応）、供給されたアセチレンガスのうち炭素成分が、過不足無く被処理物４の真空浸炭に利用され、真空浸炭室６からは、ＨＰで示される水素ガス量で水素ガスが排出される。   In FIG. 3 and FIG. 4, when the acetylene gas supply amount reaches a theoretical equivalent (corresponding to the theoretical equivalent point M of acetylene gas), the carbon component in the supplied acetylene gas is the same as the object 4 to be treated. Is used for vacuum carburizing, and the hydrogen carburizing chamber 6 discharges hydrogen gas in an amount of hydrogen gas indicated by HP.

アセチレンガス供給量が理論的な当量を超えて余剰になると（領域Ｎに対応）、真空浸炭による新たな水素ガスが発生しないために、水素ガス量がＨＰのままで推移するのに対して、余剰になったアセチレンガスが真空浸炭室６から排出されるようになる。そのため、図３に示すように、真空浸炭室６のすぐ下流側に位置する第一センサ２２では、余剰になったアセチレンガスが通過して、第一センサ２２を通過するアセチレンガス量が、ＡＥに沿って比例的に増加する。そして、第一センサ２２を通過する水素ガス量は、Ｈ２に沿ってＨＰのままで推移する。   When the acetylene gas supply amount exceeds the theoretical equivalent amount and becomes a surplus (corresponding to the region N), since the new hydrogen gas due to the vacuum carburization is not generated, the hydrogen gas amount changes to HP, whereas The excess acetylene gas comes to be discharged from the vacuum carburizing chamber 6. Therefore, as shown in FIG. 3, in the first sensor 22 located immediately downstream of the vacuum carburizing chamber 6, the excess acetylene gas passes, and the amount of acetylene gas passing through the first sensor 22 is AE. Increases proportionally along. Then, the amount of hydrogen gas passing through the first sensor 22 changes to HP along H2.

余剰のアセチレンガスは、アセチレンガス分解部２１によって炭素成分と水素ガスに分解されるので、アセチレンガス分解部２１のすぐ下流側に位置する第二センサ２３では、アセチレンガス分解部２１によって分解・生成された水素ガスがさらに通過する。したがって、図４に示すように、第二センサ２３では、ＨＰで示される水素ガス量に加えて、アセチレンガス分解部２１によって発生した水素ガスが通過するので、第二センサ２３を通過する水素ガス量が、Ｈ３に沿って比例的に増加する。なお、或るアセチレンガス供給量において、Ｈ３の縦軸値からＨＰの値を差し引いたときの値は、アセチレンガス分解部２１によって発生した、水素ガス量ＨＥおよび炭素成分量に対応している。   The excess acetylene gas is decomposed into carbon components and hydrogen gas by the acetylene gas decomposing section 21, so that the second sensor 23 located immediately downstream of the acetylene gas decomposing section 21 decomposes and produces by the acetylene gas decomposing section 21. The hydrogen gas thus generated is further passed. Therefore, as shown in FIG. 4, in the second sensor 23, in addition to the hydrogen gas amount indicated by HP, the hydrogen gas generated by the acetylene gas decomposing unit 21 passes, so that the hydrogen gas passing through the second sensor 23 is passed. The amount increases proportionally along H3. The value obtained by subtracting the value of HP from the vertical axis value of H3 at a certain acetylene gas supply amount corresponds to the hydrogen gas amount HE and the carbon component amount generated by the acetylene gas decomposition unit 21.

第一センサ２２および第二センサ２３は、いずれも、水素ガスの濃度を測定しており、第一センサ２２および第二センサ２３からの各出力値は、制御部９に入力されて、制御部９によって演算される。例えば、制御部９は、第二センサ２３の出力値から第一センサ２２の出力値を差し引いた差分を演算する。該差分は、図４において、アセチレンガス分解部２１によって発生した水素ガス量ＨＥに対応する。アセチレンガス供給量がゼロから徐々に増加するように制御されるとき、差分は、アセチレンガス量が理論的な当量に到達するときまでは実質的にゼロになり、理論的な当量よりも多めの量のアセチレンガスが供給されたときには正の値を取る。   The first sensor 22 and the second sensor 23 both measure the concentration of hydrogen gas, and the respective output values from the first sensor 22 and the second sensor 23 are input to the control unit 9 to be controlled by the control unit. 9 is calculated. For example, the control unit 9 calculates the difference obtained by subtracting the output value of the first sensor 22 from the output value of the second sensor 23. The difference corresponds to the hydrogen gas amount HE generated by the acetylene gas decomposition unit 21 in FIG. When the acetylene gas supply amount is controlled to gradually increase from zero, the difference becomes substantially zero until the acetylene gas amount reaches the theoretical equivalent amount, which is a larger amount than the theoretical equivalent amount. It takes a positive value when the acetylene gas of is supplied.

制御部９は、真空浸炭の際に、前記差分をモニターしていて、該差分が或る正の値を取った時点が、真空浸炭に対して適量のアセチレンガス供給量でアセチレンガスが供給されたときであると推定する。真空浸炭室６の内容積や被処理物４の形状や真空浸炭の処理内容などに関係無く、差分が或る正の値を取ったか否かをモニターするだけで、真空浸炭に対して適量のアセチレンガス供給量でアセチレンガスが供給されたか否かが容易に推定できる。なお、本願での理論的な当量とは、供給されたアセチレンガスが過不足無く被処理物４の真空浸炭に利用される量のことである。また、本願での適量のアセチレンガス供給量とは、被処理物４が真空浸炭不足にならないように、真空浸炭における理論的な当量よりも多めのアセチレンガス供給量である。適量のアセチレンガス供給量として、例えば、理論的な当量に対して１０％増〜２０％増のアセチレンガスが供給される。   The controller 9 monitors the difference during vacuum carburization, and when the difference takes a positive value, acetylene gas is supplied at an appropriate amount of acetylene gas supply for vacuum carburization. Presumably when Regardless of the internal volume of the vacuum carburizing chamber 6, the shape of the object 4 to be processed, the processing content of the vacuum carburizing, etc., only by monitoring whether or not the difference has a positive value, an appropriate amount for vacuum carburizing can be obtained. Whether or not acetylene gas has been supplied can be easily estimated by the acetylene gas supply amount. In addition, the theoretical equivalent in the present application is an amount that the supplied acetylene gas is used for vacuum carburizing the object to be treated 4 without excess or deficiency. The appropriate amount of acetylene gas supply in the present application is a larger amount of acetylene gas supply than the theoretical equivalent in vacuum carburization so that the object to be treated 4 does not become insufficient in vacuum carburization. As an appropriate amount of acetylene gas supply, for example, 10% to 20% increase in acetylene gas is supplied with respect to the theoretical equivalent amount.

制御部９は、真空浸炭の際に、アセチレンガス供給量を制御して、モニター中の差分が、或る正の値を取ると、アセチレンガスの供給量が適量になったと推定して、アセチレンガス供給量が一定になるようにマスフローコントローラ５を調節する。それにより、真空浸炭の際に、アセチレンガスを従来のように適量の２．５倍から３．５倍も過剰に供給することが防止される。また、真空浸炭を開始したときからアセチレンガス供給量を一定の変化量で増加させながらアセチレンガスの適量を推定することが、毎回の真空浸炭において行われる。したがって、被処理物４の形状や真空浸炭の処理内容が変わっても、真空浸炭に対して適量のアセチレンガス供給量でアセチレンガスが供給されたか否かを的確に推定することができる。   When vacuum carburizing, the control unit 9 controls the acetylene gas supply amount, and when the difference during monitoring takes a positive value, it is estimated that the acetylene gas supply amount has become an appropriate amount, and the acetylene gas supply amount is estimated. The mass flow controller 5 is adjusted so that the gas supply amount becomes constant. This prevents excessive supply of acetylene gas 2.5 times to 3.5 times as much as the conventional amount during vacuum carburization. Further, estimating the appropriate amount of acetylene gas while increasing the acetylene gas supply amount by a constant change amount from the time when the vacuum carburization is started is performed in each vacuum carburization. Therefore, even if the shape of the object to be processed 4 or the contents of the vacuum carburization process are changed, it is possible to accurately estimate whether or not the acetylene gas was supplied at an appropriate amount of acetylene gas supply to the vacuum carburization.

安全をみて、制御部９は、例えば、理論的な当量となるアセチレンガス供給量ＨＰに対応する第一センサ２２の出力値に対して、１．１を乗算した下限値と、１．２を乗算した上限値とを演算して、第一センサ２２の出力値が該下限値および該上限値の範囲内に収まるようにマスフローコントローラ５を制御することもできる。   For safety, the control unit 9 multiplies the output value of the first sensor 22 corresponding to the theoretical equivalent acetylene gas supply amount HP by 1.1 and a lower limit value of 1.2. It is also possible to calculate the multiplied upper limit value and control the mass flow controller 5 so that the output value of the first sensor 22 falls within the range of the lower limit value and the upper limit value.

アセチレンガス供給量が適量になると、アセチレンガス供給量が一定になるように制御されるが、何らかの影響で、第一センサ２２の出力値が下限値を下回ればアセチレンガス供給量が増加する一方、第一センサ２２の出力値が上限値を上回ればアセチレンガス供給量が減少するように制御される。このようにすれば、真空浸炭をより確実に実行できるとともに、従来のような過剰な供給量（適量に対して２．５倍から３．５倍も多い量）でアセチレンガスが供給されることを防止できる。   When the acetylene gas supply amount becomes appropriate, the acetylene gas supply amount is controlled to be constant, but for some reason, if the output value of the first sensor 22 falls below the lower limit value, the acetylene gas supply amount increases, When the output value of the first sensor 22 exceeds the upper limit value, the acetylene gas supply amount is controlled to decrease. By doing so, vacuum carburization can be performed more reliably, and acetylene gas can be supplied at an excessive supply amount (2.5 to 3.5 times larger than the appropriate amount) as in the past. Can be prevented.

〔第４実施形態〕
次に、図６を参照しながら、真空浸炭に対して適量のアセチレンガス供給量でアセチレンガスが供給されたか否かを推定する、真空浸炭装置１のアセチレンガス適量推定装置４０について説明する。上記第３実施形態との比較で、第４実施形態は、真空浸炭装置１およびアセチレンガス適量推定装置４などの構成は同じであるが、制御部９によるアセチレンガス供給量の適量推定方法が相違しているので、該相違点を中心に説明する。 [Fourth Embodiment]
Next, with reference to FIG. 6, an acetylene gas proper amount estimating device 40 of the vacuum carburizing apparatus 1 for estimating whether or not acetylene gas has been supplied at an appropriate amount of acetylene gas supply for vacuum carburizing will be described. Compared to the third embodiment, the fourth embodiment has the same configuration of the vacuum carburizing apparatus 1 and the acetylene gas proper amount estimation device 4, etc., but the control unit 9 differs in the proper amount estimation method of the acetylene gas supply amount. Therefore, the difference will be mainly described.

図６は、アセチレンガス供給量の適量を推定するための他の方法を模式的に説明する図である。図６において、Ａは、真空浸炭室６に存在するアセチレンガスの量が少ない場合を示し、Ｂは、真空浸炭室６に存在するアセチレンガスの量が多い場合を示す。   FIG. 6 is a diagram schematically illustrating another method for estimating an appropriate amount of acetylene gas supply. In FIG. 6, A shows the case where the amount of acetylene gas existing in the vacuum carburizing chamber 6 is small, and B shows the case where the amount of acetylene gas existing in the vacuum carburizing chamber 6 is large.

上述したように、真空浸炭室６の下流側でのアセチレンガスの濃度ＣＣ2H2は、第二センサ２３によって検出される水素ガスの濃度Ｃ２H2から第一センサ２２によって検出される水素ガスの濃度Ｃ１H2を差し引いた差分、すなわち、第二センサ２３の出力値から第一センサ２２の出力値を差し引いた差分によって推定できる。アセチレンガスの濃度ＣＣ2H2は、
ＣＣ2H2＝第二センサ２３の出力値−第一センサ２２の出力値、に対応したもので表される。 As described above, the concentration C C2H2 of acetylene gas on the downstream side of the vacuum carburizing chamber 6 is from the concentration C2 H2 of hydrogen gas detected by the second sensor 23 to the concentration C1 of hydrogen gas detected by the first sensor 22. It can be estimated by the difference obtained by subtracting H2 , that is, the difference obtained by subtracting the output value of the first sensor 22 from the output value of the second sensor 23. The acetylene gas concentration C C2H2 is
C C2H2 =output value of second sensor 23−output value of first sensor 22.

また、真空浸炭室６内では、Ｃ2Ｈ2→２Ｃ＋Ｈ2で表される浸炭反応が起こるので、浸炭反応における浸炭ポテンシャルＫＣは、
ＫＣ＝アセチレンガスの濃度／水素ガスの濃度
＝ＣＣ2H2／Ｃ１H2で表される。
したがって、浸炭ポテンシャルＫＣは、第二センサ２３の出力値から第一センサ２２の出力値を差し引いた差分を、第一センサ２２の出力値で除した値で表される。 Further, since the carburizing reaction represented by C 2 H 2 →2C+H 2 occurs in the vacuum carburizing chamber 6, the carburizing potential K C in the carburizing reaction is
K C = represented by concentration = C C2H2 / C1 H2 concentration / hydrogen gas acetylene gas.
Therefore, the carburizing potential K C is represented by a value obtained by dividing the difference obtained by subtracting the output value of the first sensor 22 from the output value of the second sensor 23 by the output value of the first sensor 22.

ここで、浸炭ポテンシャルＫＣは、浸炭ガス（アセチレンガス）と浸炭によって生成した水素ガスとの間での濃度比率を表し、真空浸炭室６内の雰囲気が有する浸炭強度または浸炭能力を表す指標である。浸炭ポテンシャルＫＣが小さいと、浸炭むらや浸炭抜けの原因となる。 Here, the carburizing potential K C represents the concentration ratio between the carburizing gas (acetylene gas) and the hydrogen gas generated by carburizing, and is an index representing the carburizing strength or carburizing ability of the atmosphere in the vacuum carburizing chamber 6. is there. If the carburizing potential K C is small, it causes uneven carburizing or carburizing loss.

図６のＡにおいて、例えば、第一センサ２２によって検出される水素ガスの濃度Ｃ１H2に対応する第一センサ２２の出力値が６０（ｍＶ）であり、第二センサ２３によって検出される水素ガスの濃度Ｃ２H2に対応する第二センサ２３の出力値が７５（ｍＶ）であると仮定する。この場合でのアセチレンガスの濃度ＣＣ2H2は、
ＣＣ2H2＝第二センサ２３の出力値−第一センサ２２の出力値
＝７５(ｍＶ)−６０(ｍＶ)
＝１５(ｍＶ)に対応したものになる。
そして、浸炭ポテンシャルＫＣは、
ＫＣ＝ＣＣ2H2／Ｃ１H2
＝１５(ｍＶ)／６０(ｍＶ)
＝０．２５という無次元の値になる。 In FIG. 6A, for example, the output value of the first sensor 22 corresponding to the hydrogen gas concentration C1 H2 detected by the first sensor 22 is 60 (mV), and the hydrogen gas detected by the second sensor 23 is It is assumed that the output value of the second sensor 23 corresponding to the concentration C2 H2 is 75 (mV). The acetylene gas concentration C C2H2 in this case is
C C2H2 =Output value of second sensor 23-Output value of first sensor 22 =75 (mV)-60 (mV)
It corresponds to =15 (mV).
And the carburizing potential K C is
K C =C C2H2 /C1 H2
=15 (mV)/60 (mV)
=0.25, which is a dimensionless value.

図６のＢにおいて、例えば、第一センサ２２によって検出される水素ガスの濃度Ｃ１H2に対応する第一センサ２２の出力値が３５（ｍＶ）であり、第二センサ２３によって検出される水素ガスの濃度Ｃ２H2に対応する第二センサ２３の出力値が７５（ｍＶ）であると仮定する。この場合でのアセチレンガスの濃度ＣＣ2H2は、
ＣＣ2H2＝第二センサ２３の出力値−第一センサ２２の出力値
＝７５(ｍＶ)−３５(ｍＶ)
＝４０(ｍＶ)に対応したものになる。
そして、浸炭ポテンシャルＫＣは、
ＫＣ＝ＣＣ2H2／Ｃ１H2
＝４０(ｍＶ)／３５(ｍＶ)
＝１．１４という無次元の値になる。 In FIG. 6B, for example, the output value of the first sensor 22 corresponding to the hydrogen gas concentration C1 H2 detected by the first sensor 22 is 35 (mV), and the hydrogen gas detected by the second sensor 23 is It is assumed that the output value of the second sensor 23 corresponding to the concentration C2 H2 of 75 is mV. The acetylene gas concentration C C2H2 in this case is
C C2H2 =output value of second sensor 23-output value of first sensor 22 =75 (mV)-35 (mV)
It corresponds to =40 (mV).
And the carburizing potential K C is
K C =C C2H2 /C1 H2
=40(mV)/35(mV)
It becomes a dimensionless value of =1.14.

制御部９は、真空浸炭の際に、浸炭ポテンシャルＫＣの値をモニターしていて、該ＫＣの値が或る正の値を取った時点が、真空浸炭に対して適量のアセチレンガス供給量でアセチレンガスが供給されたときであると推定する。ここで、浸炭ポテンシャルＫＣの値は、無次元の値であるので、他のガスが存在していても、その影響を受けることがない。そのため、他のガスの影響を考慮することなく、所望とするＫＣの或る正の値を、一義的に決めることができる。したがって、真空浸炭時に窒素ガスのような他のガスを加えた場合でも、ＫＣの値が或る正の値を取ったか否かをモニターするだけで、真空浸炭に対して適量のアセチレンガス供給量でアセチレンガスが供給されたか否かが容易に推定できる。 The controller 9 monitors the value of the carburizing potential K C during the vacuum carburization, and when the value of the K C has a certain positive value, an appropriate amount of acetylene gas is supplied to the vacuum carburizing. It is presumed that it is when acetylene gas is supplied in a quantity. Here, since the value of the carburizing potential K C is a dimensionless value, it is not affected by other gases even if they exist. Therefore, a desired positive value of K C can be uniquely determined without considering the influence of other gases. Therefore, even if another gas such as nitrogen gas is added during vacuum carburization, it is possible to supply an appropriate amount of acetylene gas to vacuum carburization simply by monitoring whether or not the value of K C takes a certain positive value. It can be easily estimated whether or not the acetylene gas is supplied in a quantity.

〔第５実施形態〕
図３および図５を参照しながら、真空浸炭に対して適量のアセチレンガス供給量でアセチレンガスが供給されたか否かを推定する、真空浸炭装置１のアセチレンガス適量推定装置４０について説明する。 [Fifth Embodiment]
With reference to FIG. 3 and FIG. 5, an acetylene gas proper amount estimating device 40 of the vacuum carburizing apparatus 1 for estimating whether or not acetylene gas is supplied at an appropriate amount of acetylene gas supply for vacuum carburizing will be described.

第５実施形態に係るアセチレンガス適量推定装置４０は、真空浸炭装置１に組み込まれており、図５に示す構成要素のうち、マスフローコントローラ５と、制御部９と、第一センサ２２とを備える。制御部９によって、真空浸炭の際、アセチレンガス供給量が一定の変化量で増加して、アセチレンガス供給量が理論的な当量ポイントＭに到達したあと或る時間を経過した時点でアセチレンガス供給量が一定になるように制御される。   The acetylene gas proper amount estimation device 40 according to the fifth embodiment is incorporated in the vacuum carburizing device 1, and includes the mass flow controller 5, the control unit 9, and the first sensor 22 among the components shown in FIG. .. During vacuum carburization, the control unit 9 increases the acetylene gas supply amount by a constant change amount, and when the acetylene gas supply amount reaches the theoretical equivalent point M, a certain time elapses and then the acetylene gas supply The amount is controlled to be constant.

上述したように、第一センサ２２を通過する水素ガス量は、アセチレンガスの供給を開始してからアセチレンガス供給量が理論的な当量になるまではＨ１に沿って一定の変化量で増加し、アセチレンガスの理論的な当量ポイントＭを経て、アセチレンガス供給量が多めになるとＨ２に沿った一定の値ＨＰになる。制御部９は、被処理物４が真空浸炭不足にならないように、すなわち、理論的な当量よりも多めのアセチレンガスが供給されるように、理論的な当量ポイントＭに到達したあと或る時間を経過すると、適量のアセチレンガスが供給されたと推定する。なお、或る時間とは、理論的な当量のアセチレンガスの供給が完了してから、理論的な当量に対して１０％増〜２０％増のアセチレンガスの供給が完了するまでの時間である。   As described above, the amount of hydrogen gas passing through the first sensor 22 increases with a constant change amount along H1 from the start of the supply of acetylene gas until the supply amount of acetylene gas reaches the theoretical equivalent. After passing through the theoretical equivalent point M of acetylene gas, when the acetylene gas supply amount becomes large, it becomes a constant value HP along H2. The control unit 9 sets a certain time after the theoretical equivalent point M is reached so that the workpiece 4 does not become insufficiently carburized in vacuum, that is, a larger amount of acetylene gas than the theoretical equivalent is supplied. It is estimated that an appropriate amount of acetylene gas was supplied after the passage of. The certain time is a time from the completion of the supply of the theoretical equivalent amount of acetylene gas to the completion of the supply of the acetylene gas of 10% to 20% increase relative to the theoretical equivalent amount. ..

制御部９は、真空浸炭の際に、第一センサ２２の出力値をモニターしていて、第一センサ２２の出力値が増加する値から一定の値に変化したあと或る時間が経過した時点が、真空浸炭に対して適量のアセチレンガス供給量でアセチレンガスが供給されたときであると推定する。第５実施形態に係るアセチレンガス適量推定装置４０は、第二センサ２３や触媒２４などを必要としないので、真空浸炭に対して適量のアセチレンガス供給量でアセチレンガスが供給されたか否かを簡易な構成で推定できる。   The control unit 9 monitors the output value of the first sensor 22 during vacuum carburization, and when a certain time elapses after the output value of the first sensor 22 changes from the increasing value to a constant value. However, it is estimated that the acetylene gas is supplied at an appropriate amount of acetylene gas supply for vacuum carburization. Since the acetylene gas proper amount estimation device 40 according to the fifth embodiment does not require the second sensor 23, the catalyst 24, etc., it is easy to determine whether or not acetylene gas has been supplied at an appropriate amount of acetylene gas supply for vacuum carburization. It can be estimated with various configurations.

なお、第一センサ２２の出力値は、一定の値になった場合でも、変動することがあるため、第一センサ２２の出力値が所定の幅に収まった時点を、真空浸炭に対して適量のアセチレンガス供給量でアセチレンガスが供給されたときと推定することもできる。第一センサ２２の出力値が所定の幅に収まるまでアセチレンガスの供給が継続されるので、適量のアセチレンガスが供給されたと推定されるときは、アセチレンガスが理論的な当量よりも多めに供給されているため、被処理物４の真空浸炭不足が防止される。   Since the output value of the first sensor 22 may fluctuate even when it reaches a constant value, the time when the output value of the first sensor 22 falls within a predetermined range is an appropriate amount for vacuum carburization. It can also be estimated that the acetylene gas is supplied at the acetylene gas supply amount of. Since the supply of acetylene gas is continued until the output value of the first sensor 22 falls within a predetermined range, when it is estimated that an appropriate amount of acetylene gas has been supplied, the acetylene gas is supplied in a larger amount than the theoretical equivalent amount. Therefore, the shortage of vacuum carburization of the workpiece 4 is prevented.

真空浸炭装置１、アセチレンガス濃度推定装置２０またはアセチレンガス適量推定装置４０は、第一センサ２２および第二センサ２３の出力値（電圧値）をデジタルまたはアナログで表示する表示部８を備えることができる。上記装置の使用者は、表示部８に表示された出力値をモニターして、制御部９に代わって以下の推定作業を行うことができる。   The vacuum carburizing device 1, the acetylene gas concentration estimating device 20, or the acetylene gas proper amount estimating device 40 may include a display unit 8 that displays the output values (voltage values) of the first sensor 22 and the second sensor 23 in a digital or analog manner. it can. The user of the above device can monitor the output value displayed on the display unit 8 and perform the following estimation work in place of the control unit 9.

例えば、アセチレンガス濃度推定装置２０の使用者が、第二センサ２３の出力値から第一センサ２２の出力値を差し引いた差分を演算することにより、真空浸炭室６内でのアセチレンガスの濃度を推定できる。また、第３実施形態に係るアセチレンガス適量推定装置４０の使用者が、差分を演算するとともにモニターしていて、差分が或る正の値を取った時点が、真空浸炭に対して適量のアセチレンガスが供給されたときであると推定できる。また、第４実施形態に係るアセチレンガス適量推定装置４０の使用者が、浸炭ポテンシャルＫＣの値を演算するとともにモニターしていて、該ＫＣの値が或る正の値を取った時点が、真空浸炭に対して適量のアセチレンガスが供給されたときであると推定できる。さらにまた、第５実施形態に係るアセチレンガス適量推定装置４０の使用者が、第一センサ２２の出力値をモニターしていて、第一センサ２２の出力値が増加する値から一定の値に変化したあと或る時間が経過した時点が、真空浸炭に対して適量のアセチレンガス供給量でアセチレンガスが供給されたときであると推定できる。 For example, the user of the acetylene gas concentration estimation device 20 calculates the difference between the output value of the second sensor 23 and the output value of the first sensor 22 to calculate the concentration of acetylene gas in the vacuum carburizing chamber 6. Can be estimated. Further, the user of the acetylene gas proper amount estimation device 40 according to the third embodiment calculates and monitors the difference, and when the difference takes a certain positive value, an appropriate amount of acetylene for vacuum carburization is obtained. It can be estimated that it is when the gas is supplied. Further, when the user of the acetylene gas proper amount estimation device 40 according to the fourth embodiment calculates and monitors the value of the carburizing potential K C , the time when the value of the K C takes a certain positive value. It can be estimated that it is when an appropriate amount of acetylene gas is supplied to the vacuum carburization. Furthermore, the user of the acetylene gas proper amount estimation device 40 according to the fifth embodiment monitors the output value of the first sensor 22, and the output value of the first sensor 22 changes from an increasing value to a constant value. It can be presumed that the time when a certain time has elapsed after that is the time when the acetylene gas was supplied at an appropriate amount of acetylene gas supply to the vacuum carburization.

この発明の具体的な実施の形態について説明したが、この発明は上記実施形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することができる。   Although specific embodiments of the present invention have been described, the present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, and various modifications can be carried out within the scope of the present invention.

アセチレンガス濃度推定装置２０において、第一センサ２２および第二センサ２３を熱伝導式センサとしたが、第一センサ２２および第二センサ２３は、これに限定されず、他方式のセンサとすることができる。第一センサ２２および第二センサ２３は、例えば、水素ガスが触媒に接することによって生じる発熱に伴う温度上昇を、熱電素子で熱起電力として測定する熱電式センサや、雰囲気ガスと水素ガスとの間での音速の違いから水素ガス濃度を測定する超音波式センサなどとすることができる。   In the acetylene gas concentration estimation device 20, the first sensor 22 and the second sensor 23 are heat conduction type sensors, but the first sensor 22 and the second sensor 23 are not limited to this and may be sensors of other methods. You can The first sensor 22 and the second sensor 23 are, for example, a thermoelectric sensor that measures a temperature rise due to heat generation caused by contact of hydrogen gas with a catalyst as thermoelectromotive force with a thermoelectric element, or an atmosphere gas and a hydrogen gas. An ultrasonic sensor or the like that measures the hydrogen gas concentration based on the difference in sound velocity between the two can be used.

真空浸炭を初めて行う際は、真空浸炭に対して適量のアセチレンガス供給量が不明であるため、真空浸炭において、アセチレンガス供給量をゼロから徐々に増加させることが好ましい。２回目以降であって被処理物４の形状や真空浸炭の処理内容が１回目のものとほぼ同じである場合、アセチレンガスは、１回目で推定された適量のアセチレンガス供給量で、真空浸炭の開始時から供給されてもよい。この場合、アセチレンガス供給量をゼロから徐々に増加させる場合よりも、真空浸炭に要する時間を短縮できる。   When vacuum carburizing is performed for the first time, it is preferable to gradually increase the acetylene gas supply amount from zero in vacuum carburization, because the appropriate amount of acetylene gas supply amount for vacuum carburization is unknown. When the shape of the object to be treated 4 and the contents of the vacuum carburizing process are almost the same as those of the first time and after the second time, the acetylene gas is vacuum carburized at the appropriate amount of acetylene gas supply estimated at the first time. May be supplied from the beginning. In this case, the time required for vacuum carburization can be shortened as compared with the case where the acetylene gas supply amount is gradually increased from zero.

制御部９は、第一センサ２２の出力値から第二センサ２３の出力値を差し引いた他の差分を演算して、該他の差分が或る負の値を取った時点が、真空浸炭に対して適量のアセチレンガスが供給されたときであると推定することもできる。   The control unit 9 calculates another difference obtained by subtracting the output value of the second sensor 23 from the output value of the first sensor 22, and when the other difference takes a certain negative value, the vacuum carburization occurs. In contrast, it can be estimated that it is when an appropriate amount of acetylene gas is supplied.

真空浸炭炉３の構造や被処理物４の材質などによって適量のアセチレンガス供給量が異なるため、適量のアセチレンガス供給量として、例えば、理論的な当量に対して５％増〜５０％増の範囲で適宜に決定することができる。   Since an appropriate amount of acetylene gas supply varies depending on the structure of the vacuum carburizing furnace 3 and the material of the object to be treated 4, for example, an appropriate amount of acetylene gas supply is increased by 5% to 50% with respect to the theoretical equivalent amount. It can be appropriately determined within the range.

この発明および実施形態をまとめると、次のようになる。   The present invention and embodiments are summarized as follows.

この発明の一態様に係るアセチレンガス濃度推定装置２０は、
アセチレンガスを炭素成分と水素ガスとに分解するアセチレンガス分解部２１と、
前記アセチレンガス分解部２１の上流側に配設されて前記アセチレンガス分解部２１の上流側での水素ガス濃度を測定する第一センサ２２と、
前記アセチレンガス分解部２１の下流側に配設されて前記アセチレンガス分解部２１の下流側での水素ガス濃度を測定する第二センサ２３とを備えることを特徴とする。 An acetylene gas concentration estimation device 20 according to one aspect of the present invention is
An acetylene gas decomposing unit 21 for decomposing acetylene gas into a carbon component and hydrogen gas,
A first sensor 22 arranged upstream of the acetylene gas decomposing unit 21 for measuring the hydrogen gas concentration on the upstream side of the acetylene gas decomposing unit 21;
A second sensor 23 is provided downstream of the acetylene gas decomposing unit 21 and measures the hydrogen gas concentration on the downstream side of the acetylene gas decomposing unit 21.

上記構成によれば、第一センサ２２は、アセチレンガス分解部２１の上流側で生成される水素ガスの濃度を測定するのに対して、第二センサ２３は、アセチレンガス分解部２１の上流側で生成される水素ガスと、アセチレンガスがアセチレンガス分解部２１で分解されることによって生成される水素ガスとを含む水素ガスの濃度を測定する。第二センサ２３で測定された水素ガス濃度から第一センサ２２で測定された水素ガス濃度を差し引くことによって、アセチレンガス分解部２１によって生成された水素ガスの濃度が測定できる。アセチレンガスがアセチレンガス分解部で分解されることによって生成される水素ガス量（モル数）は、アセチレンガスの量（モル数）と同じであり、所定の空間内に存在するガスの量（モル数）はガスの濃度とみなすことができる。したがって、アセチレンガス分解部によって生成された水素ガスの濃度を介して、アセチレンガスの濃度を間接的に推定でき、真空浸炭に対して適量のアセチレンガス供給量でアセチレンガスが供給されたか否かが分かるので、アセチレンガスを適量の２．５倍から３．５倍も多めに供給することを必要としなくなる。   According to the above configuration, the first sensor 22 measures the concentration of hydrogen gas generated on the upstream side of the acetylene gas decomposing unit 21, whereas the second sensor 23 measures the concentration of hydrogen gas on the upstream side of the acetylene gas decomposing unit 21. The concentration of the hydrogen gas including the hydrogen gas generated in step 1 and the hydrogen gas generated by decomposing the acetylene gas in the acetylene gas decomposing unit 21 is measured. By subtracting the hydrogen gas concentration measured by the first sensor 22 from the hydrogen gas concentration measured by the second sensor 23, the concentration of hydrogen gas generated by the acetylene gas decomposition unit 21 can be measured. The amount of hydrogen gas (mol number) generated by decomposing acetylene gas in the acetylene gas decomposing unit is the same as the amount of acetylene gas (mol number), and the amount of gas existing in a predetermined space (mol number). The number) can be regarded as the gas concentration. Therefore, the concentration of acetylene gas can be indirectly estimated through the concentration of hydrogen gas generated by the acetylene gas decomposition unit, and whether or not acetylene gas was supplied at an appropriate amount of acetylene gas supply for vacuum carburization. As can be seen, it is not necessary to supply acetylene gas 2.5 times to 3.5 times more than the proper amount.

また、一実施形態のアセチレンガス濃度推定装置２０では、
前記アセチレンガスは、真空浸炭ガスとして用いられる。 Further, in the acetylene gas concentration estimation device 20 of one embodiment,
The acetylene gas is used as a vacuum carburizing gas.

上記実施形態によれば、真空浸炭において、従来のようにアセチレンガスを適量の２．５倍から３．５倍も過剰に供給することを必要としなくなる。   According to the above-described embodiment, it is not necessary to supply acetylene gas 2.5 times to 3.5 times as much as the appropriate amount in vacuum carburization as in the conventional case.

また、一実施形態のアセチレンガス濃度推定装置２０では、
前記アセチレンガス分解部２１には、アセチレンガスを炭素成分と水素ガスとに分解する触媒２４が配設されている。 Further, in the acetylene gas concentration estimation device 20 of one embodiment,
The acetylene gas decomposition section 21 is provided with a catalyst 24 that decomposes acetylene gas into a carbon component and hydrogen gas.

上記実施形態によれば、アセチレンガスが触媒２４を通過するだけで、アセチレンガスを炭素成分と水素ガスとに簡単に分解できる。   According to the above-described embodiment, the acetylene gas can be easily decomposed into the carbon component and the hydrogen gas only by passing the acetylene gas through the catalyst 24.

この発明の一態様に係る真空浸炭装置１は、
アセチレンガスによる真空浸炭を行う真空浸炭室６と、上記のアセチレンガス濃度推定装置２０とを備え、
前記アセチレンガス濃度推定装置２０が、前記真空浸炭室６と連通して前記真空浸炭室６を減圧するガス排出経路１７に配設されていることを特徴とする。 The vacuum carburizing apparatus 1 according to one aspect of the present invention is
A vacuum carburizing chamber 6 for vacuum carburizing with acetylene gas, and the above-mentioned acetylene gas concentration estimating device 20 are provided.
The acetylene gas concentration estimation device 20 is arranged in a gas discharge path 17 that communicates with the vacuum carburizing chamber 6 and depressurizes the vacuum carburizing chamber 6.

上記構成によれば、アセチレンガス濃度推定装置２０が、真空浸炭室を排気するガス排出経路１７上に設けられているので、真空浸炭後のガスを確実に且つ容易にアセチレンガス濃度推定装置２０に提供でき、アセチレンガスの濃度を正確に推定できる。   According to the above configuration, since the acetylene gas concentration estimation device 20 is provided on the gas discharge path 17 that exhausts the vacuum carburizing chamber, the gas after vacuum carburization can be reliably and easily transferred to the acetylene gas concentration estimation device 20. Can be provided and the concentration of acetylene gas can be accurately estimated.

また、一実施形態の真空浸炭装置１では、
前記真空浸炭室６内へのアセチレンガス供給量を制御する制御部９を備え、
前記制御部９は、前記第一センサ２２および前記第二センサ２３の各出力値に基づいて、前記真空浸炭室６内へのアセチレンガス供給量を制御する。 Moreover, in the vacuum carburizing apparatus 1 of one embodiment,
A control unit 9 for controlling the amount of acetylene gas supplied into the vacuum carburizing chamber 6;
The control unit 9 controls the acetylene gas supply amount into the vacuum carburizing chamber 6 based on the output values of the first sensor 22 and the second sensor 23.

上記実施形態によれば、制御部９によって、真空浸炭室６内へのアセチレンガス供給量が適量に制御されるので、アセチレンガス供給量が過剰になることを防止できる。   According to the above-described embodiment, the control unit 9 controls the supply amount of acetylene gas into the vacuum carburizing chamber 6 to an appropriate amount, so that the supply amount of acetylene gas can be prevented from becoming excessive.

また、一実施形態の真空浸炭装置１では、
前記アセチレンガス濃度推定装置２０の下流側には、水素ガス回収部２８が配設されており、
前記水素ガス回収部２８は、前記ガス排出経路１７において、前記アセチレンガス濃度推定装置２０の下流側を流れるガスの中から水素ガスを回収する。 Moreover, in the vacuum carburizing apparatus 1 of one embodiment,
A hydrogen gas recovery unit 28 is disposed on the downstream side of the acetylene gas concentration estimation device 20,
The hydrogen gas recovery unit 28 recovers hydrogen gas from the gas flowing on the downstream side of the acetylene gas concentration estimation device 20 in the gas discharge path 17.

上記実施形態によれば、水素ガス回収部２８をガス排出経路１７に配設することにより、ガス排出経路１７を流れる様々なガスの中から水素ガスを回収でき、水素ガスを燃料などに有効活用できる。   According to the above-described embodiment, by disposing the hydrogen gas recovery unit 28 in the gas exhaust path 17, hydrogen gas can be recovered from various gases flowing through the gas exhaust path 17, and the hydrogen gas is effectively used as fuel or the like. it can.

この発明の一態様に係るアセチレンガス適量推定装置４０は、
真空浸炭に対して適量のアセチレンガス供給量でアセチレンガスが供給されたか否かを推定するアセチレンガス適量推定装置４０であって、
真空浸炭室６へのアセチレンガス供給量を調節するガス供給量調節部５と、
アセチレンガスを炭素成分と水素ガスとに分解するアセチレンガス分解部２１と、
前記アセチレンガス分解部２１の上流側に配設されて前記アセチレンガス分解部２１の上流側での水素ガス濃度を測定する第一センサ２２と、
前記アセチレンガス分解部２１の下流側に配設されて前記アセチレンガス分解部２１の下流側での水素ガス濃度を測定する第二センサ２３と、
前記ガス供給量調節部５を制御するとともに、前記第二センサ２３の出力値から前記第一センサ２２の出力値を差し引いた差分を演算する制御部９とを備え、
前記制御部９は、真空浸炭開始から前記アセチレンガス供給量を前記ガス供給量調節部５で制御し、前記差分が或る正の値を取った時点が、または、前記差分を前記第一センサ２２の前記出力値で除した値が或る正の値を取った時点が、真空浸炭に対して適量のアセチレンガスが供給されたときであると推定することを特徴とする。 The acetylene gas proper amount estimation device 40 according to one aspect of the present invention is
An acetylene gas proper amount estimation device 40 for estimating whether or not acetylene gas is supplied at an appropriate amount of acetylene gas supply for vacuum carburization,
A gas supply amount adjusting section 5 for adjusting the acetylene gas supply amount to the vacuum carburizing chamber 6,
An acetylene gas decomposing unit 21 for decomposing acetylene gas into a carbon component and hydrogen gas,
A first sensor 22 arranged upstream of the acetylene gas decomposing unit 21 for measuring the hydrogen gas concentration on the upstream side of the acetylene gas decomposing unit 21;
A second sensor 23 arranged downstream of the acetylene gas decomposing unit 21 for measuring the hydrogen gas concentration at the downstream side of the acetylene gas decomposing unit 21;
A control unit 9 that controls the gas supply amount adjustment unit 5 and calculates a difference obtained by subtracting the output value of the first sensor 22 from the output value of the second sensor 23,
The control unit 9 controls the acetylene gas supply amount by the gas supply amount adjusting unit 5 from the start of vacuum carburization, and when the difference has a certain positive value, or the difference is the first sensor. It is estimated that the time when the value obtained by dividing by the output value of 22 has a certain positive value is the time when an appropriate amount of acetylene gas is supplied to the vacuum carburization.

上記構成によれば、制御部９によって、真空浸炭の際に、アセチレンガス供給量が制御され、差分が或る正の値を取るか、または、差分を第一センサ２２の出力値で除した値が或る正の値を取ると、アセチレンガス供給量が適量になったと推定されて、アセチレンガス供給量が一定になるようにガス供給量調節部５が調節される。それにより、真空浸炭の際に、アセチレンガスを従来のように適量の２．５倍から３．５倍も過剰に供給することが防止される。   According to the above configuration, the control unit 9 controls the acetylene gas supply amount during vacuum carburization, and the difference has a certain positive value, or the difference is divided by the output value of the first sensor 22. When the value takes a certain positive value, it is estimated that the acetylene gas supply amount has become an appropriate amount, and the gas supply amount adjusting unit 5 is adjusted so that the acetylene gas supply amount becomes constant. This prevents excessive supply of acetylene gas 2.5 times to 3.5 times as much as the conventional amount during vacuum carburization.

この発明の一態様に係るアセチレンガス適量推定装置４０は、
真空浸炭に対して適量のアセチレンガス供給量でアセチレンガスが供給されたか否かを推定するアセチレンガス適量推定装置４０であって、
真空浸炭室６へのアセチレンガス供給量を調節するガス供給量調節部５と、
アセチレンガスを炭素成分と水素ガスとに分解するアセチレンガス分解部２１と、
前記アセチレンガス分解部２１の上流側に配設されて前記アセチレンガス分解部２１の上流側での水素ガス濃度を測定する第一センサ２２と、
前記アセチレンガス分解部２１の下流側に配設されて前記アセチレンガス分解部２１の下流側での水素ガス濃度を測定する第二センサ２３と、
前記ガス供給量調節部５を制御するとともに、前記第二センサ２３の出力値から前記第一センサ２２の出力値を差し引いた差分を演算する制御部９とを備え、
前記制御部９は、アセチレンガス供給量が真空浸炭開始から一定の変化量で増加するように前記ガス供給量調節部５を制御し、前記差分が或る正の値を取った時点が、真空浸炭に対して適量のアセチレンガスが供給されたときであると推定することを特徴とする。 The acetylene gas proper amount estimation device 40 according to one aspect of the present invention is
An acetylene gas proper amount estimation device 40 for estimating whether or not acetylene gas is supplied at an appropriate amount of acetylene gas supply for vacuum carburization,
A gas supply amount adjusting section 5 for adjusting the acetylene gas supply amount to the vacuum carburizing chamber 6,
An acetylene gas decomposing unit 21 for decomposing acetylene gas into a carbon component and hydrogen gas,
A first sensor 22 arranged upstream of the acetylene gas decomposing unit 21 for measuring the hydrogen gas concentration on the upstream side of the acetylene gas decomposing unit 21;
A second sensor 23 arranged downstream of the acetylene gas decomposing unit 21 for measuring the hydrogen gas concentration at the downstream side of the acetylene gas decomposing unit 21;
A control unit 9 that controls the gas supply amount adjustment unit 5 and calculates a difference obtained by subtracting the output value of the first sensor 22 from the output value of the second sensor 23,
The control unit 9 controls the gas supply amount adjusting unit 5 so that the acetylene gas supply amount increases with a constant change amount from the start of vacuum carburization, and when the difference takes a positive value, it is a vacuum. It is characterized in that it is estimated that a suitable amount of acetylene gas has been supplied to carburization.

上記構成によれば、制御部９によって、真空浸炭の際に、アセチレンガス供給量が一定の変化量で増加するように制御され、モニター中の差分が、或る正の値を取ると、アセチレンガス供給量が適量になったと推定されて、アセチレンガス供給量が一定になるようにガス供給量調節部５が調節される。それにより、被処理物４の形状や真空浸炭の処理内容が変わっても、真空浸炭に対して適量のアセチレンガス供給量でアセチレンガスが供給されたか否かを的確に推定することができる。   According to the above configuration, the control unit 9 controls the acetylene gas supply amount to increase at a constant change amount during vacuum carburization, and when the monitored difference has a certain positive value, the acetylene gas is It is estimated that the gas supply amount has become an appropriate amount, and the gas supply amount adjusting unit 5 is adjusted so that the acetylene gas supply amount becomes constant. This makes it possible to accurately estimate whether or not the acetylene gas has been supplied with an appropriate amount of acetylene gas supply to the vacuum carburization, even if the shape of the object to be processed 4 or the content of the vacuum carburization process changes.

この発明の一態様に係るアセチレンガス適量推定装置４０は、
真空浸炭に対して適量のアセチレンガス供給量でアセチレンガスが供給されたか否かを推定するアセチレンガス適量推定装置４０であって、
真空浸炭室６へのアセチレンガス供給量を調節するガス供給量調節部５と、
前記真空浸炭室６の下流側に配設されて前記真空浸炭室６の下流側での水素ガス濃度を測定する第一センサ２２と、
前記ガス供給量調節部５を制御するとともに、前記第一センサ２２の出力値をモニターする制御部９とを備え、
前記制御部９は、アセチレンガス供給量が真空浸炭開始から一定の変化量で増加するように前記ガス供給量調節部５を制御し、前記第一センサ２２の前記出力値が、増加する値から一定の値に変化したあと或る時間が経過した時点が、真空浸炭に対して適量のアセチレンガスが供給されたときであると推定することを特徴とする。 The acetylene gas proper amount estimation device 40 according to one aspect of the present invention is
An acetylene gas proper amount estimation device 40 for estimating whether or not acetylene gas is supplied at an appropriate amount of acetylene gas supply for vacuum carburization,
A gas supply amount adjusting section 5 for adjusting the acetylene gas supply amount to the vacuum carburizing chamber 6,
A first sensor 22 arranged downstream of the vacuum carburizing chamber 6 for measuring the hydrogen gas concentration downstream of the vacuum carburizing chamber 6;
The control unit 9 controls the gas supply amount adjusting unit 5 and monitors the output value of the first sensor 22,
The control unit 9 controls the gas supply amount adjusting unit 5 so that the acetylene gas supply amount increases with a constant change amount from the start of vacuum carburization, and the output value of the first sensor 22 is changed from the increasing value. It is characterized in that it is estimated that the time when a certain time has elapsed after the change to a constant value is the time when an appropriate amount of acetylene gas is supplied to the vacuum carburization.

上記構成によれば、制御部９によって、真空浸炭の際に、アセチレンガス供給量が一定の変化量で増加するように制御され、モニター中の第一センサ２２の出力値が、増加する値から一定の値に変化したあと或る時間が経過すると、アセチレンガス供給量が適量になったと推定されて、アセチレンガス供給量が一定になるようにガス供給量調節部５が調節される。それにより、真空浸炭の際に、アセチレンガスを従来のように適量の２．５倍から３．５倍も過剰に供給することが防止される。   According to the above configuration, the control unit 9 controls the supply amount of acetylene gas to increase by a constant change amount during vacuum carburization, and the output value of the first sensor 22 being monitored changes from the increasing value. It is estimated that the acetylene gas supply amount has become appropriate when a certain period of time has passed after the change to a constant value, and the gas supply amount adjusting unit 5 is adjusted so that the acetylene gas supply amount becomes constant. This prevents excessive supply of acetylene gas 2.5 times to 3.5 times as much as the conventional amount during vacuum carburization.

１…真空浸炭装置
３…真空浸炭炉
４…被処理物
５…マスフローコントローラ（ガス供給量調節部）
６…真空浸炭室
７…圧力センサ
８…表示部
９…制御部
１１…排気弁
１２…開閉弁
１３…ガス導入弁
１５…真空ポンプ
１６…ガス供給経路
１７…ガス排出経路
１７ａ…接続口
１９…大気開放経路
２０…アセチレンガス濃度推定装置
２１…アセチレンガス分解部
２２…第一センサ
２３…第二センサ
２４…触媒
２５…触媒収容室
２６…触媒加熱ヒータ
２７…ガス導入管
２８…水素ガス回収部
３４…触媒温度センサ
４０…アセチレンガス適量推定装置
ＡＥ…余剰アセチレンガス量の変化
Ｃ１Ｈ２…第一センサによって検出される水素ガスの濃度
Ｃ２Ｈ２…第二センサによって検出される水素ガスの濃度
ＣＣ２Ｈ２…アセチレンガスの濃度
Ｈ…水素ガス量の変化
Ｈ１…理論的な当量のアセチレンガスが供給される前での水素ガス量の変化
ＨＰ…理論的な当量のアセチレンガスが供給された時点での水素ガス量
Ｈ２…理論的な当量のアセチレンガスが供給された後での水素ガス量の変化
Ｈ３…理論的な当量のアセチレンガスが供給された後での水素ガス量の変化
ＨＥ…アセチレンガス分解部によって発生した水素ガス量 1...Vacuum carburizing device 3...Vacuum carburizing furnace 4...Processing object 5...Mass flow controller (gas supply amount adjusting unit)
6... Vacuum carburizing chamber 7... Pressure sensor 8... Display part 9... Control part 11... Exhaust valve 12... Open/close valve 13... Gas introduction valve 15... Vacuum pump 16... Gas supply path 17... Gas discharge path 17a... Connection port 19... Atmosphere opening path 20... Acetylene gas concentration estimation device 21... Acetylene gas decomposition unit 22... First sensor 23... Second sensor 24... Catalyst 25... Catalyst storage chamber 26... Catalyst heating heater 27... Gas introduction pipe 28... Hydrogen gas recovery unit 34... Catalyst temperature sensor 40... Acetylene gas proper amount estimation device AE... Change in surplus acetylene gas amount C1 H2 ... Concentration of hydrogen gas detected by first sensor C2 H2 ... Concentration of hydrogen gas detected by second sensor C C2H2 ... Concentration of acetylene gas H ... Change in hydrogen gas amount H1 ... Change in hydrogen gas amount before the theoretical equivalent amount of acetylene gas is supplied HP ... Hydrogen at the time when theoretical equivalent amount of acetylene gas is supplied Gas amount H2...Change in hydrogen gas amount after supplying theoretical equivalent amount of acetylene gas H3...Change in hydrogen gas amount after supplying theoretical equivalent amount of acetylene gas HE... Acetylene gas decomposition unit Amount of hydrogen gas generated by

Claims (7)

アセチレンガスを炭素成分と水素ガスとに分解するアセチレンガス分解部と、
前記アセチレンガス分解部の上流側に配設されて前記アセチレンガス分解部の上流側での水素ガス濃度を測定する第一センサと、
前記アセチレンガス分解部の下流側に配設されて前記アセチレンガス分解部の下流側での水素ガス濃度を測定する第二センサとを備えることを特徴とする、アセチレンガス濃度推定装置。 An acetylene gas decomposing unit that decomposes acetylene gas into a carbon component and hydrogen gas,
A first sensor arranged on the upstream side of the acetylene gas decomposing unit to measure the hydrogen gas concentration on the upstream side of the acetylene gas decomposing unit,
An acetylene gas concentration estimating device, comprising: a second sensor which is arranged on the downstream side of the acetylene gas decomposing unit and measures the hydrogen gas concentration on the downstream side of the acetylene gas decomposing unit. アセチレンガスによる真空浸炭を行う真空浸炭室と、請求項１に記載のアセチレンガス濃度推定装置とを備え、
前記アセチレンガス濃度推定装置が、前記真空浸炭室と連通して前記真空浸炭室を減圧するガス排出経路に配設されていることを特徴とする、真空浸炭装置。 A vacuum carburizing chamber for vacuum carburizing with acetylene gas; and the acetylene gas concentration estimating device according to claim 1.
The vacuum carburizing device, wherein the acetylene gas concentration estimating device is arranged in a gas discharge path that communicates with the vacuum carburizing chamber and depressurizes the vacuum carburizing chamber. 請求項２に記載の真空浸炭装置において、
前記真空浸炭室内へのアセチレンガス供給量を制御する制御部を備え、
前記制御部は、前記第一センサおよび前記第二センサの各出力値に基づいて、前記真空浸炭室内へのアセチレンガス供給量を制御することを特徴とする、真空浸炭装置。 The vacuum carburizing apparatus according to claim 2,
A control unit for controlling the amount of acetylene gas supplied to the vacuum carburizing chamber,
The vacuum carburizing apparatus, wherein the control unit controls an acetylene gas supply amount into the vacuum carburizing chamber based on output values of the first sensor and the second sensor. 請求項２または請求項３に記載の真空浸炭装置において、
前記アセチレンガス濃度推定装置の下流側には、水素ガス回収部が配設されており、
前記水素ガス回収部は、前記ガス排出経路において、前記アセチレンガス濃度推定装置の下流側を流れるガスの中から水素ガスを回収することを特徴とする、真空浸炭装置。 The vacuum carburizing apparatus according to claim 2 or 3,
A hydrogen gas recovery unit is disposed on the downstream side of the acetylene gas concentration estimation device,
The vacuum carburizing apparatus, wherein the hydrogen gas recovery unit recovers hydrogen gas from the gas flowing downstream of the acetylene gas concentration estimating apparatus in the gas discharge path. 真空浸炭に対して適量のアセチレンガス供給量でアセチレンガスが供給されたか否かを推定するアセチレンガス適量推定装置であって、
真空浸炭室へのアセチレンガス供給量を調節するガス供給量調節部と、
アセチレンガスを炭素成分と水素ガスとに分解するアセチレンガス分解部と、
前記アセチレンガス分解部の上流側に配設されて前記アセチレンガス分解部の上流側での水素ガス濃度を測定する第一センサと、
前記アセチレンガス分解部の下流側に配設されて前記アセチレンガス分解部の下流側での水素ガス濃度を測定する第二センサと、
前記ガス供給量調節部を制御するとともに、前記第二センサの出力値から前記第一センサの出力値を差し引いた差分を演算する制御部とを備え、
前記制御部は、真空浸炭開始から前記アセチレンガス供給量を前記ガス供給量調節部で制御し、前記差分が或る正の値を取った時点が、または、前記差分を前記第一センサの前記出力値で除した値が或る正の値を取った時点が、真空浸炭に対して適量のアセチレンガスが供給されたときであると推定することを特徴とする、アセチレンガス適量推定装置。 An acetylene gas proper amount estimation device for estimating whether or not acetylene gas was supplied at an appropriate amount of acetylene gas supply for vacuum carburization,
A gas supply amount adjusting unit for adjusting the acetylene gas supply amount to the vacuum carburizing chamber,
An acetylene gas decomposing unit that decomposes acetylene gas into a carbon component and hydrogen gas,
A first sensor arranged on the upstream side of the acetylene gas decomposing unit to measure the hydrogen gas concentration on the upstream side of the acetylene gas decomposing unit,
A second sensor that is arranged on the downstream side of the acetylene gas decomposing unit and measures the hydrogen gas concentration on the downstream side of the acetylene gas decomposing unit,
While controlling the gas supply amount adjusting unit, a control unit for calculating a difference obtained by subtracting the output value of the first sensor from the output value of the second sensor,
The control unit controls the acetylene gas supply amount by the gas supply amount adjustment unit from the start of vacuum carburization, and the time when the difference has a certain positive value, or the difference of the first sensor. An acetylene gas proper amount estimating device, characterized in that it is estimated that an appropriate amount of acetylene gas is supplied to vacuum carburization when a value obtained by dividing by the output value has a certain positive value. 真空浸炭に対して適量のアセチレンガス供給量でアセチレンガスが供給されたか否かを推定するアセチレンガス適量推定装置であって、
真空浸炭室へのアセチレンガス供給量を調節するガス供給量調節部と、
アセチレンガスを炭素成分と水素ガスとに分解するアセチレンガス分解部と、
前記アセチレンガス分解部の上流側に配設されて前記アセチレンガス分解部の上流側での水素ガス濃度を測定する第一センサと、
前記アセチレンガス分解部の下流側に配設されて前記アセチレンガス分解部の下流側での水素ガス濃度を測定する第二センサと、
前記ガス供給量調節部を制御するとともに、前記第二センサの出力値から前記第一センサの出力値を差し引いた差分を演算する制御部とを備え、
前記制御部は、アセチレンガス供給量が真空浸炭開始から一定の変化量で増加するように前記ガス供給量調節部を制御し、前記差分が或る正の値を取った時点が、真空浸炭に対して適量のアセチレンガスが供給されたときであると推定することを特徴とする、アセチレンガス適量推定装置。 An acetylene gas proper amount estimation device for estimating whether or not acetylene gas was supplied at an appropriate amount of acetylene gas supply for vacuum carburization,
A gas supply amount adjusting unit for adjusting the acetylene gas supply amount to the vacuum carburizing chamber,
An acetylene gas decomposing unit that decomposes acetylene gas into a carbon component and hydrogen gas,
A first sensor arranged on the upstream side of the acetylene gas decomposing unit to measure the hydrogen gas concentration on the upstream side of the acetylene gas decomposing unit,
A second sensor that is disposed on the downstream side of the acetylene gas decomposing unit and measures the hydrogen gas concentration on the downstream side of the acetylene gas decomposing unit,
While controlling the gas supply amount adjusting unit, a control unit for calculating a difference obtained by subtracting the output value of the first sensor from the output value of the second sensor,
The control unit controls the gas supply amount adjusting unit so that the acetylene gas supply amount increases with a constant change amount from the start of vacuum carburization, and when the difference takes a positive value, the vacuum carburization is performed. On the other hand, it is estimated that it is when an appropriate amount of acetylene gas is supplied, and a device for estimating an appropriate amount of acetylene gas. 真空浸炭に対して適量のアセチレンガス供給量でアセチレンガスが供給されたか否かを推定するアセチレンガス適量推定装置であって、
真空浸炭室へのアセチレンガス供給量を調節するガス供給量調節部と、
前記真空浸炭室の下流側に配設されて前記真空浸炭室の下流側での水素ガス濃度を測定する第一センサと、
前記ガス供給量調節部を制御するとともに、前記第一センサの出力値をモニターする制御部とを備え、
前記制御部は、アセチレンガス供給量が真空浸炭開始から一定の変化量で増加するように前記ガス供給量調節部を制御し、前記第一センサの前記出力値が、増加する値から一定の値に変化したあと或る時間が経過した時点が、真空浸炭に対して適量のアセチレンガスが供給されたときであると推定することを特徴とする、アセチレンガス適量推定装置。 An acetylene gas proper amount estimation device for estimating whether or not acetylene gas was supplied at an appropriate amount of acetylene gas supply for vacuum carburization,
A gas supply amount adjusting unit for adjusting the acetylene gas supply amount to the vacuum carburizing chamber,
A first sensor that is arranged on the downstream side of the vacuum carburizing chamber and measures the hydrogen gas concentration on the downstream side of the vacuum carburizing chamber,
While controlling the gas supply amount adjusting unit, a control unit for monitoring the output value of the first sensor,
The control unit controls the gas supply amount adjusting unit so that the acetylene gas supply amount increases with a constant change amount from the start of vacuum carburization, and the output value of the first sensor is a constant value from the increasing value. An acetylene gas suitable amount estimating device, characterized in that it is estimated that an appropriate amount of acetylene gas is supplied to the vacuum carburizing when a certain time has elapsed after the change to.
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