特許 6853230 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

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6853230

(24)【登録日】2021年3月15日

(45)【発行日】2021年3月31日

(54)【発明の名称】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

(51)【国際特許分類】

   C23C 8/20 20060101AFI20210322BHJP

   C21D 1/76 20060101ALI20210322BHJP

   C21D 1/06 20060101ALI20210322BHJP

   F27D 7/06 20060101ALI20210322BHJP

【ＦＩ】

   C23C8/20

   C21D1/76 R

   C21D1/06 A

   F27D7/06 C

【請求項の数】7

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2018-212357(P2018-212357)

(22)【出願日】2018年11月12日

(65)【公開番号】特開2020-79429(P2020-79429A)

(43)【公開日】2020年5月28日

【審査請求日】2019年12月12日

(73)【特許権者】

【識別番号】000211123

【氏名又は名称】中外炉工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100101454

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 卓二

(74)【代理人】

【識別番号】100118625

【弁理士】

【氏名又は名称】大畠 康

(74)【代理人】

【識別番号】100144200

【弁理士】

【氏名又は名称】奥西 祐之

(72)【発明者】

【氏名】橘 忠実

【審査官】 ▲辻▼ 弘輔

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１７−１７１９９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−００１６３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−１９２２０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２０８３９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０２６６５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５０−０９６４１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００８／０２７７０２９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１５−０７８４１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−２１２７０２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ２３Ｃ ８／２０

Ｃ２１Ｄ １／０６

Ｃ２１Ｄ １／７６

Ｆ２７Ｄ ７／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

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、
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ことによって、前記アセチレンガスが前記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の濃度を算出し、算出された前記水素ガスの濃度に基づき、アセチレンガスの濃度を推定することを特徴とする、アセチレンガス濃度推定装置。

【請求項2】

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。

【請求項3】

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。

【請求項4】

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。

【請求項5】

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。

【請求項6】

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。

【請求項7】

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し、
前記或る時間は、アセチレンガス供給量の理論的な当量に対して１０％増〜２０％増のアセチレンガス供給が完了するまでの時間であることを特徴とする、アセチレンガス適量推定装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

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。

【背景技術】

【0002】

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。

【0003】

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。

【0004】

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。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００３−１４７５０６号公報

【特許文献2】特開平０３−２２６６５２号公報

【特許文献3】特開２０１３−００１６３９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

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。

【課題を解決するための手段】

【0007】

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。

【発明の効果】

【0008】

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。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】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。

【図2】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。

【図3】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。

【図4】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。

【図5】真空浸炭装置の電気的構成を示すブロック図である。

【図6】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。

【発明を実施するための形態】

【0010】

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。

【0011】

〔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。

【0012】

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。

【0013】

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。

【0014】

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。

【0015】

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。

【0016】

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。

【0017】

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。

【0018】

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。

【0019】

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。

【0020】

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。

【0021】

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。

【0022】

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。

【0023】

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。

【0024】

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。

【0025】

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。

【0026】

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。

【0027】

〔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。

【0028】

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。

【0029】

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。

【0030】

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。

【0031】

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。

【0032】

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。

【0033】

〔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。

【0034】

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。

【0035】

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。

【0036】

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。

【0037】

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。

【0038】

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。

【0039】

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。

【0040】

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。

【0041】

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。

【0042】

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。

【0043】

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。

【0044】

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。

【0045】

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。

【0046】

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。

【0047】

〔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。

【0048】

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。

【0049】

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Ｃ_Ｃ2H2は、第二センサ２３によって検出される水素ガスの濃度Ｃ２_H2から第一センサ２２によって検出される水素ガスの濃度Ｃ１_H2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Ｃ_Ｃ2H2は、
Ｃ_Ｃ2H2＝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。

【0050】

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Ｋ_Ｃは、
Ｋ_Ｃ＝アセチレンガスの濃度／水素ガスの濃度
＝Ｃ_Ｃ2H2／Ｃ１_H2で表される。
したがって、浸炭ポテンシャルＫ_Ｃ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。

【0051】

ここで、浸炭ポテンシャルＫ_Ｃ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Ｋ_Ｃが小さいと、浸炭むらや浸炭抜けの原因となる。

【0052】

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Ｃ１_H2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Ｃ２_H2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Ｃ_Ｃ2H2は、
Ｃ_Ｃ2H2＝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Ｋ_Ｃは、
Ｋ_Ｃ＝Ｃ_Ｃ2H2／Ｃ１_H2
＝１５(ｍＶ)／６０(ｍＶ)
＝０．２５という無次元の値になる。

【0053】

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Ｃ１_H2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Ｃ２_H2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Ｃ_Ｃ2H2は、
Ｃ_Ｃ2H2＝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Ｋ_Ｃは、
Ｋ_Ｃ＝Ｃ_Ｃ2H2／Ｃ１_H2
＝４０(ｍＶ)／３５(ｍＶ)
＝１．１４という無次元の値になる。

【0054】

制御部９は、真空浸炭の際に、浸炭ポテンシャルＫ_Ｃの値をモニターしていて、該Ｋ_Ｃ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Ｋ_Ｃ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Ｋ_Ｃ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、Ｋ_Ｃ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。

【0055】

〔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。

【0056】

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。

【0057】

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。

【0058】

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。

【0059】

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。

【0060】

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。

【0061】

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Ｋ_Ｃの値を演算するとともにモニターしていて、該Ｋ_Ｃ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。

【0062】

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。

【0063】

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。

【0064】

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。

【0065】

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。

【0066】

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。

【0067】

この発明および実施形態をまとめると、次のようになる。

【0068】

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。

【0069】

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。

【0070】

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。

【0071】

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。

【0072】

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。

【0073】

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。

【0074】

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。

【0075】

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。

【0076】

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。

【0077】

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。

【0078】

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。

【0079】

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。

【0080】

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。

【0081】

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。

【0082】

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。

【0083】

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。

【0084】

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。

【0085】

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。

【符号の説明】

【0086】

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
Ｃ１_Ｈ２…第一センサによって検出される水素ガスの濃度
Ｃ２_Ｈ２…第二センサによって検出される水素ガスの濃度
Ｃ_Ｃ２Ｈ２…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

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】