CN116926286A - 真空炉 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种真空炉。提供一种能够增加冷却油的溶解气体量来进行热处理的真空炉。真空炉具备：加热室，其加热工件；淬火室，其具有贮存预先减少了溶解的空气的冷却油的油槽，将在所述加热室中加热的所述工件浸渍于所述冷却油而进行冷却；以及供给部件，其在所述工件收纳于所述加热室的期间，将溶解于所述冷却油的非活性气体向所述冷却油供给。

Description

真空炉

技术领域

本发明涉及一种真空炉。

背景技术

在金属部件等工件的热处理中，若在工件表面形成氧化膜，则会影响品质。因此，已知抑制氧化膜形成的技术。在专利文献1中，指出真空炉的成本上升这一点，提出了在大气气氛下进行热处理时，使冷却油中的氧减少的技术。然而，在专利文献1的技术中，由于在大气气氛下进行热处理，因此认为氧化膜的抑制不充分。通常而言，为了抑制氧化膜，在减压下进行热处理的真空炉是有利的。在专利文献2中公开了在减压下进行热处理的装置，公开了在将工件浸渍于冷却油进行冷却的期间，向工件喷射气体的装置。在专利文献3中也公开了在减压下进行热处理的装置，公开了在淬火时的蒸汽膜阶段将冷却油注入淬火室，在沸腾阶段将淬火室减压的方法(有时称为高帕斯卡法)。

另一方面，在真空炉中，在冷却油使用新油的情况下，将收纳有新油的淬火室减压一定期间(例如一晩)，溶解于新油中的空气充分减少。其目的之一在于，抑制在工件表面形成氧化膜。之后，新油反复用于工件的冷却，但在真空炉中，在淬火室为了工件的送入送出而与大气连通的情况下被减压，因此溶解于冷却油的空气维持比较低的状态。

然而，若溶解于冷却油的气体量较低，则冷却性能有时降低。在非专利文献1中指出了若溶解气体量较低，则冷却性能降低，并说明了，通过使用了烧杯的实验确认了，若进行冷却油的搅拌而使溶解气体量增加，则冷却性能恢复。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特许第3151681号公报

专利文献2：国际公开第2018/123246号小册子

专利文献3：日本特许第6533146号公报

非专利文献

非专利文献1：市谷克实，减压下的热处理油的行动，“工业加热”，日本，社团法人日本工业炉协会，平成18年11月15日，第43卷，第6号，20～26页

发明内容

发明所要解决的问题

非专利文献1得出的结论是：由于通过搅拌冷却油来使溶解气体量增加需要时间，因此即使在真空炉中反复进行冷却油的减压、搅拌，对溶解气体量的变动引起的冷却性能的变动的影响较小，在冷却油的性能的平衡化方面不会成为问题。然而，从真空炉的开发的观点而言，存在通过提高冷却油的性能而改善热处理性能的余地。

本发明的目的在于提供一种能够增加冷却油的溶解气体量来进行热处理的真空炉。

用于解决问题的方案

根据本发明，提供一种真空炉，其特征在于，具备：

加热室，其加热工件；

淬火室，其具有贮存预先减少了溶解的空气的冷却油的油槽，将在所述加热室中加热的所述工件浸渍于所述冷却油而进行冷却；以及

供给部件，其在所述工件收纳于所述加热室的期间，将用于溶解于所述冷却油的非活性气体向所述冷却油供给。

发明的效果

根据本发明，能够提供一种能够增加冷却油的溶解气体量来进行热处理的真空炉。

附图说明

图1是本发明的一实施方式的真空炉的说明图。

图2是图1的真空炉的淬火室的说明图。

图3的(A)和(B)是表示控制单元的处理例的流程图，(C)是图1的真空炉的动作说明图。

图4是表示控制单元的处理例的流程图。

图5的(A)～(F)是图1的真空炉的动作说明图。

图6的(A)～(D)是图1的真空炉的动作说明图。

图7是表示加热处理中的加热室和淬火室的状态的时序图。

图8是表示非活性气体的供给时机的例的说明图。

图9是表示控制单元的另一处理例的流程图。

图10是表示加热处理中的加热室和淬火室的另一状态的时序图。

图11的(A)～(C)是表示供给单元的另一例的说明图。

图12的(A)和(B)是表示供给单元的另一例的说明图。

图13是表示加热处理中的加热室和淬火室的另一状态的时序图。

图14是本发明的另一实施方式的真空炉的说明图。

图15是图14的真空炉的动作说明图。

图16是本发明的另一实施方式的真空炉的说明图。

图17的(A)是试验体的说明图，(B)是试验内容的说明图。

图18的(A)～(C)是表示实验结果的图。

附图标记说明

1～1B：真空炉，2：加热室，3：淬火室

具体实施方式

以下，参照所附附图详细地说明实施方式。需要说明的是，以下的实施方式并非用于限定权利要求书的技术方案，另外，在实施方式中说明的特征的全部组合不一定是发明所必须的。在实施方式中说明的多个特征中的二个以上的特征也可以任意地组合。另外，对相同或同样的结构标注相同的附图标记，省略重复的说明。

<第一实施方式>

<真空炉的结构>

图1是本发明的一实施方式的真空炉1的说明图，图2是真空炉1的淬火室3的说明图，图1表示真空炉1的侧视下的构造，图2表示真空炉1的主视下的构造。

真空炉1具备连续配置的加热室2和淬火室3，是对工件W进行热处理的设备。工件W例如是收纳于篮的多个机械部件。加热室2由壳体20划分，在其内部设有由隔热材料形成的隔热容器21。隔热容器21维持为气密，另一方面，在淬火室3侧具有门21a，在门21a打开时，能够进行工件W向隔热容器21内的送入和工件W从隔热容器21向外部的送出。门21a通过未图示的致动器而移动。

在隔热容器21内的底部设有输送工件W的输送单元22。输送单元22是形成炉床并且使工件W向隔热容器21的内外移动的单元，在本实施方式中是辊式输送机。然而，输送单元22不限于辊式输送机，也可以是链式输送机、叉型输送机器人。

在隔热容器21内还设有多个加热器23。能够利用加热器23对隔热容器21内进行加热，进行停止在输送单元22上的工件W的加热处理。在加热室2设有循环风扇24。循环风扇24的叶片配置于隔热容器21内，能够使隔热容器21内的气体循环。

在加热室2设有渗碳气体供给单元7。渗碳气体供给单元7具备气体贮存部70和控制阀V5。在气体贮存部70贮存有渗碳用的压缩气体(例如乙炔气体)，若打开控制阀V5，则能够向隔热容器21内供给渗碳气体。

淬火室3由壳体30划分，在其正面侧的壁部形成成为工件W的送入送出口的开口部31a，在淬火室3与加热室2之间的分隔壁形成用于在淬火室3与加热室2之间输送工件W的开口部31b。开口部31a由门34开闭，开口部31b由门35开闭。门34、35通过未图示的致动器的驱动而移动。

淬火室3具备上侧的输送室31和下侧的油槽32。在油槽32贮存有冷却油。在输送室31设有输送单元33。输送单元33在本实施方式中是辊式输送机。然而，输送单元33不限于辊式输送机，也可以是链式输送机。

输送单元33利用升降单元36而升降。升降单元36具备致动器36a以及将致动器36a和输送单元33连接的吊具36b，在图1的输送单元33及图2的虚线所示的输送位置与在图2中用实线表示的浸渍位置之间使输送单元33升降。吊具36b例如是链条，致动器36a是进行吊具的送出、拉入的流体缸。输送单元33上的工件W通过输送单元33下降到浸渍位置，而浸渍于冷却油中。升降单元36也能够在浸渍位置的附近以较小的距离连续地使输送单元33(也就是说工件W)升降。在油槽32设有加热器37，能够通过加热器37的发热而进行冷却油32a的温度调整。

在油槽32设有多个循环单元39。循环单元39具备设于油槽32的外部的马达等驱动源39a和设于油槽32内的叶片39b，是搅拌冷却油32a的搅拌单元。在油槽32内，L字或者J字型的多个循环通路38由通路壁38w形成。循环通路38是具有入口38a和出口38b的筒状的通路。入口38a位于油槽32的上部，出口38b位于油槽32的下部，特别是位于浸渍位置的输送单元33的下方。

叶片39b配置于循环通路38内，通过其旋转，如图2中箭头所示，产生从入口38a朝向出口38b的循环流。从出口38b流出的冷却油使工件W周边的冷却油流动，提高工件W的冷却性能。

真空炉1具备减压单元5和非活性气体供给单元6。减压单元5具有真空泵50和控制阀V1及V2。通过使真空泵50运转，将控制阀V1打开，能够进行淬火室3的减压，例如，能够进行淬火室3的抽真空。另外，能够通过打开控制阀V2而进行隔热容器21内的减压，例如能够进行隔热容器21的抽真空。真空泵50由加热室2和淬火室3共用。然而，也可以是在各室个别地具备真空泵的结构。

非活性气体供给单元6具备气体供给源60和控制阀V3、V4及V6，是供给氮等非活性气体的单元。气体供给源60例如是贮存非活性气体的压缩气体的罐。若打开控制阀V3，则从气体供给源60向淬火室3的输送室31供给非活性气体，能够进行淬火室3的复压(日文：復圧)等。若打开控制阀V4，则从气体供给源60向加热室2的隔热容器21供给非活性气体，能够进行隔热容器21的复压等。

对于冷却油32a而言，为了减少溶解于冷却油32a的氧量，事先通过减压使溶解空气减少，溶解气体量降低。其结果，冷却油32a的冷却性能降低。当打开控制阀V6时，向冷却油32a供给非活性气体。通过向冷却油32a供给非活性气体，使其溶解，从而增加冷却油32a的溶解气体量，提高冷却油32a的性能。需要说明的是，在本实施方式中，由输送室31、油槽32以及隔热容器21共用气体供给源60。然而，也可以是在各室个别地具备气体供给源的结构。

在从控制阀V6向油槽32内的配管的顶端设有喷射部61。非活性气体从喷射部61喷射到冷却油32a中。通过向冷却油32a中喷射非活性气体，能够提高其溶解效率。在喷射部61设有将从喷射部61喷射的非活性气体的气泡微细化的微细化部62。微细化部62例如由多孔材料构成。微细化部62可以是产生微米气泡、纳米气泡的机构。通过将非活性气体的气泡微细化，能够提高相对于冷却油32a的溶解效率。

非活性气体相对于冷却油32a的供给位置能够选择任意的场所，但在本实施方式的情况下，设为循环通路38内。通过向循环通路38内喷射非活性气体，冷却油32a的循环流和非活性气体混合，能够提高非活性气体的溶解效率。而且，循环流是从入口38a朝向出口38b的下降流，是远离冷却油32a的液面(油面)的流动。通过向该流动喷射非活性气体，能够抑制非活性气体提前从油面向冷却油32a外逃逸。进而，在本实施方式中，在循环通路38内，在循环流的流动方向上相对于叶片39b向上游侧的部位喷射非活性气体。在喷射后，非活性气体借助叶片39b与冷却油32a混合，能够提高非活性气体相对于冷却油32a的溶解效率。循环单元39既可以始终工作，也可以仅在工件W的淬火期间和对冷却油32a供给非活性气体的期间工作。

控制单元9自动控制真空炉1。控制单元9包括处理部、存储部以及输入输出接口。处理部是以CPU为代表的处理器，执行存储于存储部的程序。存储部是ROM、RAM、硬盘等存储设备，除处理部所执行的程序之外，还存储控制所需的信息。输入输出接口在处理部与外部设备之间进行信号的收发。

对输入输出接口输入测量各室的压力、温度的传感器、检测工件W的输送位置的传感器等组90的检测结果，处理部基于所输入的检测结果，向真空炉1的马达、控制阀等流体设备等的各致动器输出控制信号，进行其驱动。在控制单元9连接有操作面板91。操作面板91例如是触摸板。用户能够使用操作面板91进行真空炉1的各种设定、动作的指示。

<控制例>

说明控制单元9的处理部执行的控制处理例。需要说明的是，在没有特别说明的情况下，各控制阀、各门关闭。

<设定>

图3的(A)是表示受理用户的动作设定的处理的例子的流程图。在S1中，在操作面板91显示设定画面。设定画面例如以菜单形式显示各种设定项目。用户能够调出所期望的设定项目，输入设定内容。作为用户能够设定的动作设定，例如能够列举出从喷射部61向冷却油32a供给非活性气体的条件。作为该供给条件，能够列举出供给非活性气体的时机、或供给时间、或供给方式(连续、间歇)等。

在S2中，受理用户对与设定项目相关的操作面板91的输入。在S3中，将在S2中输入的设定内容保存在存储部中。通过以上，处理结束。根据保存的设定内容执行真空炉1的动作。

<新油的抽真空>

在冷却油32a为新油的情况下，溶解氧量较多。因此，作为对工件W的热处理的准备处理，通过减压单元5的减压预先减少溶解于冷却油的空气。图3的(B)表示控制单元9的处理部执行的处理例，根据用户的指示来执行。图3的(C)是真空炉1的动作说明图。

在S11中，受理用户的开始指示。在新油收纳于油槽32的状态下开始处理。在S12中，使真空泵50工作，将控制阀V1打开，进行淬火室3内的抽真空。如在图3的(C)中示意性地示出的那样，排出淬火室3内的气体。淬火室3内例如减压至小于10Pa。新油中的溶解氧脱离，通过减压单元5向炉外排气。

在S13中，判定结束条件是否成立。结束条件例如是时间的经过或者用户的结束时期。在经过时间的情况下，例如是半天到1天左右，由此能够充分地从冷却油32a去除溶解空气。在结束条件成立的情况下，进入S14，关闭控制阀V1，使真空泵50停止，结束抽真空。

<热处理的例子>

说明针对工件W的一系列热处理的例子。图4表示控制单元9的处理部执行的处理例，图5的(A)～图6的(D)是真空炉1的动作说明图。在S21中，工件W被送入淬火室3。图5的(A)表示此时的真空炉1的动作。在通过非活性气体供给单元6将非活性气体供给到淬火室3而使淬火室3成为大气压之后，门34被打开，工件W被从炉外向淬火室3送入。淬火室3此时向大气开放。

在S22中，利用减压单元5进行淬火室3的抽真空。图5的(B)表示此时的真空炉1的动作。使真空泵50工作，打开控制阀V1，将淬火室3内减压。淬火室3内例如减压至小于10Pa。在送入工件W时，进入到淬火室3的空气向炉外排出。此时，溶解于冷却油32a的空气也被脱气，被向炉外排出，抑制在送入工件W时由于大气开放而导致溶解氧在冷却油32a中增加。

在S23中，从淬火室3向加热室2输送工件W。图5的(C)表示此时的真空炉1的动作。打开门35和门21a，驱动输送单元33和输送单元22，将工件W向加热室2输送。

接下来，作为加热室2中的处理，在S24中，利用减压单元5进行加热室2的抽真空，在S25中进行加热处理。作为淬火室3中的处理，在S26中，利用非活性气体供给单元6将非活性气体向输送室31供给，使淬火室3内增压。图5的(D)表示此时的真空炉1的动作。

使真空泵50工作，打开控制阀V2，使加热室2内减压。在工件W被输送到加热室2时，有时空气也进入到加热室2，因此将该空气向炉外排出。加热室2内例如减压至小于10Pa，但在50Pa左右，开始由加热器23进行的加热。并行地，打开控制阀V3，利用非活性气体供给单元6向输送室31供给非活性气体，使淬火室3内增压。在此的增压用于在之后向冷却油32a供给非活性气体时，抑制非活性气体的脱气，促进溶解。

与加热室2中的加热处理(S25)并行地，在S27中，关闭控制阀V3，停止非活性气体向输送室31的供给，另一方面，打开控制阀V6，向冷却油32a供给非活性气体。图5的(E)表示此时的真空炉1的动作。能够在保持冷却油32a的溶解氧量较低的状态下增加溶解气体量。在加热室2中的加热处理中包括利用渗碳气体供给单元7打开控制阀V5而向隔热容器21内供给渗碳气体的工序。

与加热室2中的加热处理(S25)的结束相应地，在S28中，关闭控制阀V6，结束非活性气体对冷却油32a的供给。在S29中，为了使加热室2与淬火室3的气压平衡(例如比大气压稍低的压力)，打开控制阀V3、V4，利用非活性气体供给单元6向输送室31和隔热容器21供给非活性气体。图5的(F)表示此时的真空炉1的动作，分别向输送室31和隔热容器21供给非活性气体。非活性气体对冷却油32a的供给结束。

在S30中，从加热室2向淬火室3输送工件W。图6的(A)表示此时的真空炉1的动作。打开门21a和门35，驱动输送单元22和输送单元33，将工件W向淬火室2输送。若工件W的输送完成，则关闭门21a和门35，利用减压单元5进行隔热容器21的抽真空。

在S31中，进行工件W的淬火。图6的(B)表示此时的真空炉1的动作。利用升降单元36，使输送装置33连同工件W一起下降到浸渍位置。工件W浸渍于冷却油32a而被骤冷。

若淬火结束，则利用升降单元36使输送装置33连同工件W一起上升至输送位置，在S32中，将工件W向炉外送出。图6的(C)和图6的(D)表示此时的真空炉1的动作。如图6的(C)所示，打开控制阀V3，利用非活性气体供给单元6向输送室31供给非活性气体，使淬火室3恢复为大气压。之后，如图6的(D)所示，打开门34，利用输送装置33将工件W向炉外送出。通过以上，针对工件W的热处理结束。

在S33中，判定是否存在下一个处理对象的工件W，若存在下一个工件W，则返回S21，重复进行同样的处理。

参照图7，说明图4的处理中的加热处理中的真空炉1的状态。图7是表示非活性气体对冷却油32a的供给时机(“非活性气体供给”)、淬火室3内的压力变化(“淬火室压力”)、淬火室3内的减压时机(“淬火室减压”)、加热室2内的压力变化(“加热室压力”)、加热室2内的减压时机(“加热室减压”)的时序图。在图7中，设想了如下步骤：在工件送入之后，加热室2中的加热处理以加热并均热→渗碳→扩散→降温→均热的各工序进行，将工件向淬火室3送出，在油冷之后，将工件向炉外取出。需要说明的是，在此的工件送入是指，工件W从淬火室3向加热室2的输送。

在“工件送入”中，通过S22中的抽真空，淬火室3的气压减压至压力P1(例如小于10Pa)。在时间t1，工件W被从淬火室3向加热室2输送。当工件W被向加热室2输送时，在门35和21a关闭之后，在S24中，加热室2被抽真空。加热室2基本上始终被减压至真空状态(例如小于10Pa)，但在从淬火室3向加热室2输送工件W时，存在少许的空气进入了加热室2的可能性，因此为了慎重起见，进行加热室2的抽真空(脱气)。

在门35和21a关闭后，通过S22中的抽真空减压至压力P1(例如小于10Pa)的淬火室3内的气压为了促进非活性气体相对于冷却油32a的溶解，在S26中增压至压力P2。压力P2例如为1kPa以上9000kPa以下，优选为10kPa以上2000KPa以下，进一步优选为30kPa～90kPa的范围内的压力。在图7的例子中，假定比大气压低的压力(30kPa左右)作为压力P2。

若加热室2内的气压为50Pa以下，驱动加热器23而开始工件W的加热。若加热室2内的温度为预定的温度，则以维持该温度的方式驱动加热器23进行均热(使热均匀)。另一方面，与工件W的加热开始并行地，在淬火室3中开始对冷却油32a供给非活性气体。淬火室3的气压增压至压力P2，因此与刚抽真空之后的小于10Pa的状态相比，能促进非活性气体相对于冷却油32a的溶解。

在向冷却油32a供给非活性气体的期间，未溶解于冷却油32a的非活性气体使输送室31内的气压上升。因此，利用减压单元5将淬火室3周期性地减压，将淬火室3的气压维持为压力P2。淬火室3内的气压上升本身没有特别的问题，但在将工件W从加热室2向淬火室3输送时，需要将加热室2(特别是隔热容器21)和淬火室3恢复到压力P3(例如80kPa～90kPa)而取得气压的平衡。此时，为了容易控制淬火室3内的气压，将淬火室3的气压维持为压力P2。在图7中，在“非活性气体供给”为供给中的时段，“淬火室压力”脉动表现了未溶解于冷却油32a的非活性气体使输送室31内的气压上升的减少和减压单元5对淬火室3内的减压。

在加热处理中，隔热容器21内维持为真空状态(小于10Pa)。在此，在本实施方式中，利用一个真空泵50进行各室的减压。在真空泵50的容量较小的情况下，有时在容量上难以同时对多个室进行减压。因此，以“淬火室减压”的减压时机和“加热室减压”的减压时机不重复的方式控制在2个室中交替地进行减压的减压单元5。

在渗碳工序中，利用渗碳气体供给单元7向隔热容器21供给渗碳气体，其气压增加。为了控制隔热容器21内的气压，在渗碳工序中，将减压单元5仅用于隔热容器21的减压。因此，在渗碳工序中，临时停止非活性气体对冷却油32a的供给。当然，在渗碳工序中也是，也可以进行非活性气体对冷却油32a的供给。

经过扩散工序，在降温工序中，停止一部分加热器23的驱动，使隔热容器21内的温度逐渐降低至预定的温度。经过之后的均热工序，加热室2中的加热处理结束。之后，为了将工件W从加热室2向淬火室3送出，使淬火室3和加热室2分别恢复为压力P3。当从加热室2向淬火室3送出工件W时，工件浸渍于冷却油32a(油冷)。之后，工件被取出至炉外。加热室2再次利用减压单元5被抽真空。

使非活性气体溶解于冷却油32a而增加溶解气体量需要时间。在本实施方式中，在工件存在于加热室2的期间，能够利用该时间进行非活性气体对冷却油32a的供给，使溶解气体量增加。在本实施方式中，非活性气体对冷却油32a的供给在加热并均热、扩散、降温、均热的期间进行。由此，能够将供给时间确保为例如60分钟～120分钟左右，与来自喷射部61的非活性气体向冷却油32a直接喷射相结合地，能够充分地增加冷却油32a的溶解气体量。

<第二实施方式>

参照图8说明非活性气体对冷却油32a的供给时机的另一例。如上所述，使非活性气体溶解于冷却油32a而使溶解气体量增加需要时间，因此用户能够根据加热处理的时间等适当地设定恰当的供给时机。

图8的EX1的例子表示在加热处理的前半的时段(与工件W的向加热室2的送入时机接近的时段。例如至加热、均热为止等)向冷却油32a供给非活性气体的例子。图8的EX2的例子表示在加热处理的后半的时段(与工件W的向淬火室3的送出时机接近的时段。例如至扩散、冷却、均热为止等)对冷却油32a供给非活性气体的例子。虽然能够采用EX1、EX2中的任一时机，但考虑到冷却油32a的溶解气体有可能脱气这一点，作为接近淬火的时段的EX2的例子是有利的。

图8的EX3的例子表示分为加热处理的前半的时段和后半的时段进行非活性气体对冷却油32a的供给的例子。是与第一实施方式同样的供给时机，适于在加热处理的中途非活性气体的供给存在障碍的情况等。图8的EX4的例子表示在加热处理的中间的时段进行非活性气体对冷却油32a的供给的例子。适于在加热处理的前半、后半，非活性气体的供给存在障碍的情况等。

EX5的例子表示从加热处理的阶段开始非活性气体对冷却油32a的供给，将工件W向淬火室3输送，在即将浸渍于冷却油32a之前结束供给的例子。易于确保更长时间的供给时间。

在到目前为止的例子中，在工件W的淬火中(工件W未浸渍于冷却油32a的时段)，不对冷却油32a供给非活性气体。这具有在淬火时使冷却油32a的性质稳定的优点。相对于此，也能够采用图8的供给时机。在图示的例子中，示出了从加热处理的阶段起开始非活性气体对冷却油32a的供给，在工件W的淬火中(工件W浸渍于冷却油32a的期间)也继续供给的例子。容易确保更长时间的供给时间。

在任一例子中，通过利用工件W存在于加热室2的时间，进行非活性气体对冷却油32a的供给，能够确保用于增加冷却油32a中的溶解气体量的时间。

<第三实施方式>

在第一实施方式的图4的例子中，对每个工件W(或者每当在S21中淬火室3向大气开放)，在S27中进行非活性气体对冷却油32a的供给。这在充分维持冷却油32a中的溶解气体量的方面是有利的。

然而，也可以针对多个工件W中的每个进行非活性气体对冷却油32a的供给。图9是表示该例子的流程图。仅对与图4的例子不同的处理进行说明。在该例子中，每处理3个工件W，进行非活性气体对冷却油32a的供给。工件W的处理数量也可以能够由用户设定。

当在S23中向加热室2输送了工件W之后，作为淬火室3侧的处理，进行S41～S43的处理。在S41中，判定表示工件W的处理次数的变量N是否为3。在N＝3的情况下，进入S42，在N≠3的情况下，进入S43。在S42中，将变量N复位为0，进入S26。在S43中，将变量N加一，跳过S26～S28的处理，进入S29。

在本实施方式中，由于针对多个工件W的每个进行非活性气体对冷却油32a的供给，因此能够防止不必要地供给非活性气体。

<第四实施方式>

在第一实施方式中，说明了在非活性气体对冷却油32a的供给中，将淬火室3的气压维持为压力P2(<P3)的例子，但压力P2也可以比复压时的压力P3高。压力P2较高的话，促进非活性气体相对于冷却油32a的溶解。

图10是表示代替图7的本实施方式中的加热处理中的真空炉1的状态的时序图。对与图7的例子不同的方面进行说明。

在本实施方式中，为了促进非活性气体相对于冷却油32a的溶解，通过图4的S22中的抽真空减压至压力P1(例如小于10Pa)的淬火室3内的气压在S26中增压至压力P2’。压力P2’例如为130kPa左右。在向冷却油32a供给非活性气体的期间，未溶解于冷却油32a的非活性气体使输送室31内的气压上升。因此，利用减压单元5对淬火室3周期性地进行减压，将淬火室3的气压维持为压力P2’。

在复压时(图4的S29)，利用减压单元5将淬火室3内的气压减压为压力P3，使其与加热室2内的气压平衡。

<第五实施方式>

在第一实施方式中，作为非活性气体供给单元6，由输送室31、隔热容器21以及油槽32共用气体供给源60，但也可以设置向油槽32的冷却油32a供给非活性气体的专用的单元。

图11的(A)表示其一例。图示的非活性气体供给单元6A包括送气单元63、贮存非活性气体的罐T、以及止回阀67a及67b。送气单元63包括缸(日文：シリンダ)65和使缸65内的活塞65a往复的致动器64。致动器64例如包括流体回路或者电动马达。

缸65具备抽吸口65b和喷出口65c，抽吸口65b经由止回阀67a与罐T连通。喷出口65c经由止回阀67b与油槽32连通。

当活塞65a向D1方向移动时，缸65内成为负压，止回阀67a打开，从罐66向缸65内抽吸非活性气体。此时，止回阀67b关闭。若活塞65a向D2方向移动，则止回阀67b打开，将缸65内的非活性气体向油槽32内的冷却油32a供给。通过使活塞65a在D1方向、D2方向上连续地往复，能够向油槽32的冷却油32a供给非活性气体。由此，能够增加冷却油32a中的溶解气体量。

图11的(B)表示另一例。图示的非活性气体供给单元6B是与图11的(A)的非活性气体供给单元6A相同的构造，但非活性气体的供给源不同。非活性气体供给单元6B的抽吸口65b经由止回阀67a与输送室31内连通。除了工件W的送出送入时(图4的S21、S32)之外，利用非活性气体供给单元6在输送室31内充满非活性气体。非活性气体供给单元6B将输送室31内用作非活性气体的供给源。

图11的(C)表示又一例。图11的(C)的非活性气体供给单元6C是内置于淬火室3的单元，是将输送室31内的非活性气体向油槽32的冷却油32a中送出的送气泵。

图12的(A)表示又一例。图12的(A)的非活性气体供给单元6D具备喷射器68和送液泵69。喷射器68配置于淬火室3内，送液泵69配置于淬火室3外。喷射器68具有形成直线状的油通路的主体681和与油通路交叉的方向的气体通路部682。主体681的油通路具有入口681a和出口681b。

主体681浸渍于冷却油32a中，气体通路部682从主体681延伸设置到冷却油32a的油面上方，与输送室31连通。

主体681具有以包围油通路的方式形成的筒状的空间681c，空间681c与气体通路部682连通。在空间681c与油通路之间通过多个气体通路681d连通。

送液泵69从油槽32吸入冷却油32a，将吸入了的冷却油32a向喷射器68的入口681a喷出。喷出的冷却油32a经过主体681从出口681b向油槽32内喷射。冷却油32a经过主体681，从而在空间681c和气体通路681d产生负压，输送室31内的非活性气体经由气体通路部682、空间681c以及气体通路681d，混入经过主体681的冷却油32a。从出口681b喷射混入有非活性气体的冷却油32a。这样，能够向冷却油32a供给非活性气体，增加冷却油32a中的溶解气体量。

图12的(B)表示又一例。图12的(B)的非活性气体供给单元6E是与图12的(A)的非活性气体供给单元6D同样的结构，但喷射器68配置于淬火室3的外部。

喷射器68和送液泵69构成使从油槽32排出的冷却油32a返回到油槽32的循环部，在作为循环路径的中途的喷射器68中向冷却油32a供给非活性气体。混入有非活性气体的冷却油32a经由出口681b和配管69a向油槽32喷射。也可以代替配管69a，从配管69b向输送室31喷射混入有非活性气体的冷却油32a。喷射的冷却油32a落下到油槽32的冷却油32a上而混合。

<第六实施方式>

图11的(B)～图12的(B)的各非活性气体供给单元6B～6E由于非活性气体的供给源是输送室31，因此即使向冷却油32a供给非活性气体，淬火室3内的气压也不上升。因而，为了将淬火室3内的气压维持为恒定，不需要将淬火室3减压，反而若非活性气体溶解于冷却油32a则淬火室3内的气压降低，因此打开控制阀V3从气体供给源60向输送室31供给非活性气体。图13是表示代替图7的本实施方式中的加热处理中的真空炉1的状态的时序图。说明与图7的例子不同的方面。

在本实施方式中，减压单元5对淬火室3的减压仅是图4的S22中的抽真空，之后不需要淬火室3的减压。减压单元5专门用于加热室2(隔热容器21)的压力控制。

非活性气体对冷却油32a的供给也在渗碳工序中进行。通过非活性气体对冷却油32a的供给使淬火室3内的气压下降，因此在时间t2、时间t3，打开控制阀V3，从气体供给源60向输送室31供给非活性气体。由此，将淬火室3内的气压维持为压力P2。

<第七实施方式>

上述各实施方式也能够与高帕斯卡法(日文：ハイパスカル法)组合使用。图14是表示其一例的真空炉1A的说明图。真空炉1A是在真空炉1增设高帕斯卡单元10而成的。高帕斯卡单元10具备贮存有冷却油32a的副罐11、贮存有非活性气体的压缩气体的加压罐12、以及真空罐13。真空罐13经由控制阀V14与真空泵50连接，通过打开控制阀V14利用真空泵50减压，从而预先抽真空。真空罐13还经由控制阀V15与输送室31的上部连通。通过打开控制阀V15，利用真空罐13抽吸输送室31内的气体，能够将淬火室3内减压。真空罐13和控制阀14及15的组设置有多组。

副罐11经由控制阀V12与加压罐12连接，另外，经由控制阀V11与油槽32连接。加压罐12具有大气压以上的内压。通过打开控制阀V11及V12，利用加压罐12的压缩气体对副罐11进行加压，能够在短时间内向油槽32供给副罐11内的冷却油32a。副罐11还经由控制阀V13与真空泵50连接。通过打开控制阀V13，利用真空泵50对副罐11进行减压，能够使油槽32内的冷却油32a的一部分返回副罐11。

对淬火时的高帕斯卡单元10的控制例进行说明。如图14所示，利用升降单元36使输送单元33与工件W一起下降到浸渍位置，将工件W浸渍于冷却油32a。与此大致同时地，打开控制阀V12和V11，向油槽32供给副罐11内的冷却油32a。由此，如图15所例示的那样，淬火室3内的冷却油32a的油面上升至输送室31的上部。即，在本实施方式中，输送室31也临时地构成油槽。另外，与加压罐12和副罐11连通的淬火室3内因帕斯卡原理而压力上升。

之后，在临界区域中的沸腾阶段以及沸腾阶段后的对流阶段，打开控制阀V15而将真空罐13与输送室31连通，对淬火室3内进行减压。此时，使多组真空罐13和控制阀14及15中的各真空罐13逐步地与输送室31连通。由此，能够与工件W的冷却速度成正比地对淬火室3内进行减压。在将全部的真空罐13与输送室31连通之后，当从沸腾阶段转移到对流阶段时，打开各控制阀14，将真空泵50与输送室31连通，利用真空泵50对淬火室3内进行减压。

通过以上，进行淬火。在基于高帕斯卡法的淬火中，在蒸汽膜阶段，增加冷却油32a的量，对淬火室3进行加压，因此能够抑制在工件W的表面产生蒸汽膜，能够使工件W的冷却速度更快。另外，能够以与工件W的冷却速度成正比的速度对淬火室3进行减压。因而，能够延迟传热方式从核态沸腾(日文：核沸騰)向对流阶段转移。由此，在进入危险区域之前，能够确保工件W的均热性。

在淬火后，为了准备下一次淬火，关闭控制阀V15，各真空罐13被抽真空。关闭控制阀V12、V14，打开控制阀V13。利用真空泵50对副罐11内进行减压，使冷却油32a从油槽32返回副罐11。之后，关闭控制阀V11和V12。

<第八实施方式>

上述各实施方式的真空炉1和1A是如下这样的构造：将工件W从炉外向淬火室3送入，经由淬火室3向加热室2输送工件W，热处理后的工件W从淬火室3送出。然而，也能够采用如下构造：将工件W从炉外向加热室2送入，将热处理后的工件W从淬火室3送出。图16表示其一例。

真空炉1B的加热室2的壳体20在与淬火室3相反的一侧的壁部形成有成为工件W的送入口的开口部20a，开口部20a由门25开闭。门25利用未图示的致动器移动。代替隔热容器21的隔热容器21A的与开口部20a对置的壁部由能够开闭的门21b构成。

在真空炉1B中，工件W首先被送入加热室2，在加热处理后，向淬火室3输送，进行淬火。在淬火后，从淬火室3向炉外送出。

在本实施方式中也是，在工件W存在于加热室2的期间，向冷却油32a供给非活性气体，能够增加冷却油32a的溶解气体量。

<第九实施方式>

使用试验体，进行淬火试验。图17的(A)是试验体100的剖视图和右视图。试验体100是圆柱形状的钢材(直径50mm、长度100mm、SCM435)。试验体100在其端面的3处开孔而填装有热电偶101～103。热电偶101配置于端面的外周附近，热电偶103配置于端面的中心附近，热电偶102配置于距端面的中心为直径/4的距离的位置附近。

在淬火试验中，将试验体100连同数据记录器一起通过加热处理加热至900℃左右之后，浸渍于冷却油。利用数据记录器在预定时间的期间记录各热电偶101～103的温度检测结果。试验分为4个条件进行。图17的(B)是试验内容的说明图。“压力”是淬火中的淬火室内的气压。“高帕斯卡法”表示有无应用在第七实施方式中说明的高帕斯卡法。“非活性气体供给”表示是否在淬火前向冷却油喷射非活性气体而使溶解气体量增加，在“有”的情况下，将氮气作为非活性气体向冷却油供给90分钟。

图18的(A)～图18的(C)表示试验结果。图18的(A)表示热电偶101的试验结果，图18的(B)表示热电偶102的试验结果，图18的(C)表示热电偶103的试验结果。另外，R1对应于编号1，R2对应于编号2，R3对应于编号3，R4对应于编号4。

若比较未实施高帕斯卡法的编号1和编号3的试验结果即R1、R3，则可知，R3的冷却速度比R1快。冷却速度越快，淬火硬度越硬。可以理解，通过向冷却油喷射非活性气体而使溶解气体量增加，从而冷却油的冷却性能提高。

若比较实施了高帕斯卡法的编号2和编号4的试验结果即R2、R4，则可知，R4的冷却速度比R2快。可以理解，在实施了高帕斯卡法的情况下也是，通过向冷却油喷射非活性气体而使溶解气体量增加，从而冷却油的冷却性能提高。

<其他实施方式>

在上述各实施方式中，例示了作为加热室2中的加热处理而进行渗碳油淬火处理的情况，但加热处理的内容并不限定于渗碳油淬火处理，能够应用于使用了液体(例如淬火油)的各种各样的加热冷却处理(例如，真空油淬火、溶体化、固溶化、沉淀硬化等)。

以上，说明了发明的实施方式，但发明并不限制于上述的实施方式，能够在发明的要旨的范围内进行各种变形、变更。

Claims (14)

1.一种真空炉，其特征在于，具备：

加热室，其加热工件；

淬火室，其具有贮存预先减少了溶解的空气的冷却油的油槽，将在所述加热室中被加热的所述工件浸渍于所述冷却油而进行冷却；以及

供给部件，其在所述工件收纳于所述加热室的期间，将用于溶解于所述冷却油的非活性气体向所述冷却油供给。

2.根据权利要求1所述的真空炉，其特征在于，

所述供给部件当在所述淬火室中将所述工件浸渍于所述冷却油的期间，不向所述冷却油供给所述非活性气体。

3.根据权利要求1所述的真空炉，其特征在于，

具备能够供用户设定所述供给部件供给所述非活性气体的供给条件的设定部件。

4.根据权利要求1所述的真空炉，其特征在于，

具备减压部件，该减压部件每当所述淬火室向大气开放时，对所述淬火室进行减压，

所述供给部件每当所述淬火室向大气开放时，在所述工件收纳于所述加热室的期间，向所述冷却油供给非活性气体。

5.根据权利要求1所述的真空炉，其特征在于，

所述淬火室在利用所述供给部件向所述冷却油供给非活性气体之前，通过供给非活性气体而增压。

6.根据权利要求5所述的真空炉，其特征在于，

所述增压后的所述淬火室的气压比大气压低。

7.根据权利要求1所述的真空炉，其特征在于，

向所述淬火室的比所述冷却油的液面靠上方的空间供给非活性气体，

所述供给部件取入所述空间的所述非活性气体，并向所述冷却油供给所述非活性气体。

8.根据权利要求7所述的真空炉，其特征在于，

所述供给部件内置于所述淬火室。

9.根据权利要求1所述的真空炉，其特征在于，

所述供给部件具备喷射所述非活性气体的喷射部，

在所述喷射部设有将从该喷射部喷射的所述非活性气体的气泡微细化的微细化部件。

10.根据权利要求1所述的真空炉，其特征在于，

具备：

通路壁，其设于所述油槽内，形成使所述冷却油在所述油槽内循环的循环通路；以及

循环部件，其设于所述循环通路，搅拌所述冷却油而产生所述冷却油的循环流，

所述供给部件向所述循环通路内供给所述非活性气体。

11.根据权利要求1所述的真空炉，其特征在于，

所述工件从炉外经由所述淬火室向所述加热室送入。

12.根据权利要求1所述的真空炉，其特征在于，

具备对所述淬火室进行减压的减压部件，

作为对所述工件的热处理的准备处理，通过所述减压部件的减压，预先减少溶解于所述冷却油的空气。

13.根据权利要求1所述的真空炉，其特征在于，

所述供给部件向所述油槽内供给非活性气体。

14.根据权利要求1所述的真空炉，其特征在于，

所述供给部件具备使从所述油槽排出的所述冷却油返回至所述油槽的循环部，并且，

向在所述循环部循环的所述冷却油供给非活性气体。