第 54 巻

第 1 号（通巻 319 号）（隔月刊・奇数月発行）

ISSN 0454-1499

2017/1

VOL.54 NO.1

通巻 319 号 隔月刊・奇数月発行

技術解説○ 多室型真空浸炭装置○ 工業炉で使われるガス分析計について○ K 熱電対の選択酸化とその対策

http://www.jifma.or.jp

工業加熱
I N D U S T R I A L挨拶

技術解説

平成 29 年 1 月・54 巻 1 号
Vol.54 No.1

H E A T I N G

平成 29 年 新年の挨拶 … 一般社団法人日本工業炉協会 会長 小林太郎 …

1

平成 29 年 年 頭 所 感 ……… 経済産業省 素形材産業室長 蘆田和也 …

3

多室型真空浸炭装置 ……… 株式会社 IHI 機械システム

住井友幸 …

5

坂中正雄 … 11

工業炉で使われるガス分析計について……………… 富士電機株式会社

K 熱電対の選択酸化とその対策 … 山里産業株式会社
工業炉技術の変遷

活動報告

日浦・木村 … 17

第 3 回 ……………………………………………… 村上

CECOF Meeting …………… 一般社団法人 日本工業炉協会

高橋弘二 … 24

良治 … 33

平成 28 年度 ( 一社）
日本工業炉協会 次世代経営者研修会

メキシコ/アメリカ 海外視察報告………………………… 35

くらしの中の物理楽

違 い が わ か る？

……………………………………………… 西尾

宣明 … 45

閑話休題

東海道新幹線 車窓の旅 …………………………………… 前田

章雄 … 50

会員訪問

高 砂 工 業 株 式 会 社 ……………………………………………………………… 56
千代田エンジニアリング株式会社 ……………………………………… 59「サーモテック 2017」のご案内お知らせ………………………………………………………… 62

第 15 回 中部科学技術センター顕彰奨励賞受賞について…………… 「工業加熱」編集委員会 事務局 … 63連

絡

記事募集のご案内
協会通信……………………………………………………………… 64…………………………………………………………………………… 66

多室型真空浸炭装置
住 井友 幸*による浸炭焼入れ・焼戻しが発展し，多くの熱処
１．はじめに自動車や船舶などの輸送用機器，建設機械，農 理部品が自動車などの輸送機械に採用された。日業機械，工作機械では，その機械装置類に使用す 本金属熱処理工業会会員の熱処理加工業者においる鋼材部品の強度・耐摩耗性などの機械的性質が て平成 26 年，27 年の熱処理加工金額全体の浸炭非常に重要になる。特に自動車分野では，ギアや 処理の比率は 29 ％ で安定しており，この熱処理シャフトなどパワートレインに使用される部品 加工金額全体の 53 ～ 55 ％ は輸送機械向けが占め類，ディーゼルエンジンのコモンレール方式の燃 ていることからも分かる。1）
料噴射ノズルなど，CO2 排出抑制の観点から燃費
1972 年に米国 C. I. Hayes 社より最初の真空浸改善が求められ小型軽量化が進んでおり，非常に 炭技術が発表され，雰囲気ガス浸炭に対して，以精緻に加工されている。一方，大型船舶用のエン 下の優位性が挙げられていた。
ジンシャフト，建機，農機分野での土砂を扱う部
・ 表面異常層（粒界酸化）が発生しない分や無限軌道部分など，特に耐摩耗性を要求され・ 高温熱処理による時間短縮が可能るものがある。
・ 細穴，止り穴等の浸炭が可能
これらの強度や耐摩耗性能の向上は熱処理（浸・ 作業環境が良い（火の無い現場）炭焼入れ・焼戻し）により付与することができる。
浸炭処理は鋼（炭素鋼，合金鋼）の表面より炭素
日本国内では，約 40 年前に同社からの技術導を拡散させ鋼材の元々の炭素濃度より高い領域を 入によって，初号機が稼働した。導入当初は浸炭作り，焼入れ（油焼入れ）することで熱処理部品 ガスにプロパンが使用されていたため，浸炭処理に要求される硬さを得る熱処理方法である。この に伴い装置内に多くの煤が堆積し，不具合の原因ように熱処理部品に求められる機能（熱処理規格） となった。熱処理品質を維持するためには，そのを元に焼入れ・焼戻し，浸炭焼入れ・焼戻し，窒 煤を除去するメンテナンスが必要であり，多くの化等の熱処理技術が選択されている。
コストと時間を費やした。このため，真空浸炭の戦後の自動車生産の増加に伴い，ガス浸炭技術 導入は，細穴，止り穴等の特殊部品への適応にと* 株式会社 IHI 機械システム

Vol. 54, No. 1

設計部 設計 1 グループ 課長代理

T.Sumii

5工業炉で使われるガス分析計について
坂 中

正 雄*

２．ガス分析計の測定原理について
2.1 赤外線方式
CO，CH4 などの 2 原子分子は，中赤外線と呼ばれる波長域（2.5 〜 25 μm）に固有の吸収波長をもっている（図 1）。赤外線ガス分析計は，測定ガスの固有吸収帯がある波長の赤外線を利用し測定ガスの赤外線吸収量からガス濃度を検知する。
* 富士電機株式会社

Vol. 54, No. 1

吸収（任意値）

赤外線吸収量とガス濃度の関係は次式のランベ
１．はじめに
当社は 1930 年代に熱伝導率を利用したガス分 ルト・ベールの法則で与えられる。
析計から始まり，測定原理や測定成分を拡大して
I = IO e- kCL
きた，分析計には例えばガスクロマトグラフの様な多くの成分・濃度を測定する試料採取式の製品
I ：透過赤外光の強さ I o：入射赤外光の強さと，特定成分の濃度を連続測定する製品に分かれ
C：測定成分の濃度
L：試料セルの長さる。
K：吸収係数試料採取式の製品には FTIR，質量分析計など多くの製品があり主に研究・開発分野で使われている，これに対し連続測定の製品は工場の製造工
1010
程や燃焼排ガス測定などで使われる，当社のガス分析計は全て連続測定方式である。
NO
工業炉においても，ガス分析計は使われており，(5.3)
H2O
その測定原理から適用例まで解説する。
9 (1.4)
10SO2HC (4.0)
(3.4)

108
１H2O(1.9)

2CO2(4.3)34
波 長（μm）

CO(4.7)56

図 1 各種ガスの赤外線吸収特性

産業インフラ事業本部 産業計測機器事業部 計測機器技術部

M.Sakanaka

11K 熱電対の選択酸化とその対策

日 浦寛 雄*木 村秀 雄 **２．K 熱電対の選択酸化よる起電力の低下
１．はじめに2 . 1 選択酸化による現象
温度管理は鉄鋼，電力，石油化学，半導体，医K 熱電対の＋側導体は，ニッケル及びクロムを薬品等，様々な産業で欠かせないものである。その温度管理のツールとして，熱電対が多数使用さ 主とした合金線（KP），－側導体はニッケル及びアれている。これは，熱電対素線の二本の異種金属 ルミニウムを主とした合金線 1）（KN）である。以下，1）間の電圧を測定することにより，規格 では N，K， K 熱電対の＋側導体を KP，－側導体を KN と呼ぶ。
T，E 熱 電 対 の - 200 ℃ か ら C 熱 電 対 の + 2315 ℃ K 熱電対の起電力低下の原因の一つに選択酸化がの高温まで容易に測定出来るからである。これら 挙げられる。選択酸化とは組成成分の一部が選択様々な熱電対の中で最も一般的に使用されている 的に酸化されることをいうが，一般的に以下の現のは， K 熱電対である。この熱電対は HOSKINS 社 象が伴う。
によって 1906 年に開発されたものである。
・短時間に数十～数百 ℃ 相当の起電力低下
しかしながら，K 熱電対については，その特性
・KP 表面の暗緑色変化を十分に理解していないと思わぬ測定誤差が生じ・場合により表面に金属光沢変化ることがあるので，注意が必要である。
特に近年，熱処理環境の変化に伴い測定誤差が ・非磁性 KP の磁化
これらの現象について，以下に解説する。
生じることが急増していた。これは高温下で熱電対に選択酸化が生じることで起電力が低下することが原因と考えられた。その対策としてシース形
2 . 2 事例
熱電対を使用したところ，現在では問題は全く発図 1 ～ 2 に示すのは，起電力が大幅に低下し生しなくなった。本報では，この選択酸化の解釈 た 熱 電 対 の 使 用 後 の 写 真 で あ る。 図 1 の 場 合，とシース形熱電対による対策とその使用上の注意 930 ℃ の温度校正時 18.3 ℃，図 2 の場合 166.4 ℃
について事例を交えて述べる。に相当する起電力低下が発生している。図 1,2 共* 山里産業株式会社**
同Vol. 54, No. 1

技術開発一課 課長
技術開発本部 部長

N.Hiura 連絡先 E-Mail アドレス：hiura@yamari.co.jp
H.Kimura

17