JP2008255405A

JP2008255405A - Plasma treatment furnace and plasma treatment method

Info

Publication number: JP2008255405A
Application number: JP2007097743A
Authority: JP
Inventors: Shunsuke Kimura; 俊介木村
Original assignee: Dowa Thermotech Co Ltd
Current assignee: Dowa Thermotech Co Ltd
Priority date: 2007-04-03
Filing date: 2007-04-03
Publication date: 2008-10-23
Anticipated expiration: 2027-04-03
Also published as: JP5144952B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prolong the service life of a thermometer by preventing the damage of the thermometer in a plasma treatment furnace. SOLUTION: A treatment chamber S2 housing a workpiece 2 is equipped with a dummy 120 of the workpiece 2. Electrodes of the same polarity are respectively connected to the workpiece 2 and the dummy 120, and electrodes of the polarity opposite to the polarity of the electrodes connected to the workpiece 2 are connected to conductors 51 for discharge arranged around the workpiece 2. Also, the thermometer 121 for measuring the temperature of the workpiece 2 and a thermometer coating body 122 for coating the thermometer 121 are disposed. The dummy 120 is electrically insulated from the thermometer 122 and the conductors 51 for discharge by the thermometer coating object 122. COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、例えば鋼材等の被処理体をプラズマを用いて処理するプラズマ処理炉及びプラズマ処理方法に関する。 The present invention relates to a plasma processing furnace and a plasma processing method for processing an object to be processed such as a steel material using plasma.

例えばクランクシャフト等の鋼材品の製造においては、鋼材の耐摩耗性や耐食性等を向上させるため、鋼材の表面に窒化鉄層を形成する窒化処理が行われている。かような窒化処理方法の一例として、プラズマ窒化（イオン窒化）がある（特許文献１参照）。この方法は、鋼材品である被処理体を装入した処理室に、窒素ガス（Ｎ_２）を含有した処理ガスを供給し、鋼材品である被処理体を陰極とし、処理室を構成する炉体等の導体を陽極として、両極間にグロー放電を発生させ、これによりイオン化した処理ガス（窒素イオン）を被処理体に対して衝突させ、被処理体の表面に浸入させるものである。 For example, in the manufacture of steel products such as crankshafts, a nitriding treatment is performed in which an iron nitride layer is formed on the surface of the steel material in order to improve the wear resistance and corrosion resistance of the steel material. An example of such a nitriding method is plasma nitriding (ion nitriding) (see Patent Document 1). In this method, a processing gas containing nitrogen gas (N ₂ ) is supplied to a processing chamber in which an object to be processed that is a steel product is charged, and the processing object is configured by using the object to be processed that is a steel product as a cathode. Using a conductor such as a furnace body as an anode, glow discharge is generated between the two electrodes, and an ionized process gas (nitrogen ions) is caused to collide with the object to be processed and enter the surface of the object to be processed.

上記のような窒化処理を行う処理炉において、被処理体の温度を検出する構成として、処理室内に被処理体のダミーを備え、ダミーの温度を測定するようにしたものが知られている（特許文献１参照）。この構成においては、被処理体の表面に接触式温度計を取り付け、ダミーの接触温度を直接的に測定するようにしている。そして、ダミーの温度測定値等から、被処理体の温度を推定し、処理室内のヒータの発熱量等を調節することにより、被処理体の温度が所望の窒化処理温度になるように制御する構成となっている。ダミーの温度を測定する温度計としては、例えば熱電対を備えたものが知られている（特許文献２参照）。 In the processing furnace for performing the nitriding treatment as described above, as a configuration for detecting the temperature of the object to be processed, there is known a structure in which a dummy of the object to be processed is provided in the processing chamber and the temperature of the dummy is measured ( Patent Document 1). In this configuration, a contact-type thermometer is attached to the surface of the object to be processed, and the dummy contact temperature is directly measured. Then, the temperature of the object to be processed is estimated from the dummy temperature measurement value and the like, and the heat generation amount of the heater in the processing chamber is adjusted to control the temperature of the object to be processed to a desired nitriding temperature. It has a configuration. As a thermometer for measuring a dummy temperature, for example, a thermometer provided with a thermocouple is known (see Patent Document 2).

特開２００５−２４４４号公報JP 2005-2444 A 特開平９−８９６８２号公報JP-A-9-89682

しかしながら、従来の処理炉にあっては、ダミーの温度を測定する温度計が、放電などの影響を受け、損傷するおそれがあった。温度計が損傷すると、ダミーの温度を正確に測定できず、さらに、被処理体の温度を正確に制御できなくなり、安定した処理が行えなくなる問題があった。また、温度計の寿命が短く、温度計を頻繁に交換しなければならず、経済性が悪くなるおそれがあった。 However, in the conventional processing furnace, the thermometer for measuring the dummy temperature may be damaged due to the influence of discharge or the like. If the thermometer is damaged, the temperature of the dummy cannot be measured accurately, and further, the temperature of the object to be processed cannot be accurately controlled, and stable processing cannot be performed. In addition, the thermometer has a short life, and the thermometer must be frequently replaced, which may reduce the economy.

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、温度計の損傷を防止でき、温度計の長寿命化を図ることができるプラズマ処理炉及びプラズマ処理方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a plasma processing furnace and a plasma processing method capable of preventing damage to a thermometer and extending the life of the thermometer. .

上記課題を解決するため、本発明によれば、プラズマを発生させることにより被処理体を処理するプラズマ処理炉であって、被処理体を収納する処理室に、被処理体のダミーを備え、前記被処理体と前記ダミーに対してそれぞれ同一極性の電極を接続し、前記被処理体の周囲に配置されている放電用導体物に、前記被処理体に接続される電極に対して反対極性の電極を接続し、前記ダミーの温度を測定する温度計と、前記温度計を被覆する温度計被覆体を設け、前記ダミーは、前記温度計被覆体によって前記温度計及び前記放電用導体物から電気的に絶縁されている構成としたことを特徴とする、プラズマ処理炉が提供される。 In order to solve the above problems, according to the present invention, a plasma processing furnace for processing a target object by generating plasma, the processing chamber for storing the target object includes a dummy of the target object, Electrodes of the same polarity are connected to the object to be processed and the dummy, respectively, and a discharge conductor arranged around the object to be processed has a polarity opposite to that of the electrode connected to the object to be processed A thermometer for measuring the temperature of the dummy and a thermometer covering for covering the thermometer, the dummy being separated from the thermometer and the discharge conductor by the thermometer covering. There is provided a plasma processing furnace characterized in that it is configured to be electrically insulated.

前記ダミーは、前記温度計被覆体によって保持しても良い。また、前記温度計被覆体は、前記温度計の先端部に設けられている測温部に備えても良い。前記温度計被覆体及び前記測温部は、前記ダミーの内部に挿入しても良い。 The dummy may be held by the thermometer covering. Further, the thermometer covering body may be provided in a temperature measuring unit provided at a tip portion of the thermometer. The thermometer cover and the temperature measuring unit may be inserted into the dummy.

前記温度計は、熱電対を備えた構成としても良い。前記測温部には、前記熱電対の接合点を設けても良い。また、前記処理室は、被処理体を窒化処理する窒化室であっても良い。 The thermometer may be provided with a thermocouple. The thermometer may be provided with a junction of the thermocouple. Further, the processing chamber may be a nitriding chamber for nitriding a target object.

さらに、本発明によれば、プラズマを発生させることにより被処理体を処理するプラズマ処理方法であって、処理室に被処理体を収納し、前記処理室において、被処理体と前記被処理体の周囲に配置されている放電用導体物との間、及び、被処理体のダミーと前記放電用導体物との間に、グロー放電を生じさせ、前記温度計被覆体によって被覆され前記ダミーに対して絶縁された状態で備えられている温度計によって、前記ダミーの温度を測定することを特徴とする、プラズマ処理方法が提供される。 Furthermore, according to the present invention, there is provided a plasma processing method for processing an object to be processed by generating plasma, wherein the object to be processed is accommodated in a processing chamber, and the object to be processed and the object to be processed are stored in the processing chamber. Glow discharge is generated between the discharge conductor disposed around the discharge conductor and between the dummy of the object to be processed and the discharge conductor, and the dummy is covered with the thermometer cover. A plasma processing method is provided, wherein the temperature of the dummy is measured by a thermometer provided in an insulated state.

この処理方法にあっては、前記ダミーを前記温度計によって保持した状態で、前記ダミーの温度を測定しても良い。さらに、前記温度計によって測定された温度に基づいて、前記被処理体の温度を制御するようにしても良い。また、被処理体を窒化処理するようにしても良い。 In this processing method, the temperature of the dummy may be measured while the dummy is held by the thermometer. Furthermore, the temperature of the object to be processed may be controlled based on the temperature measured by the thermometer. Further, the object to be processed may be nitrided.

本発明によれば、温度計被覆体によって温度計を被覆し、ダミーから絶縁することによって、温度計をダミーに対して近接させた状態にしながらも、温度計が放電の影響によって損傷することを防止できる。従って、温度計の長寿命化を図ることができる。また、温度計をダミーに挿入させることで、ダミーの内部の温度を精度良く測定できる。ひいては、被処理体の温度を正確に制御し、安定した処理を行うことができる。 According to the present invention, the thermometer is covered with the thermometer covering body and insulated from the dummy, so that the thermometer is damaged by the influence of the discharge while the thermometer is brought close to the dummy. Can be prevented. Therefore, the lifetime of the thermometer can be extended. Also, by inserting a thermometer into the dummy, the temperature inside the dummy can be measured with high accuracy. As a result, the temperature of the object to be processed can be accurately controlled to perform stable processing.

以下、本発明にかかる実施形態を、図面を参照しながら説明する。図１及び図２に示すように、プラズマ窒化処理システム１は、被処理体２を収納して処理する３つの処理室、即ち、被処理体２を加熱処理（予熱処理）する加熱室Ｓ１、加熱室Ｓ１において加熱処理された被処理体２をプラズマを発生させることにより窒化処理する窒化室Ｓ２、窒化室Ｓ２において窒化処理された被処理体２を冷却処理する冷却室Ｓ３を備えている。加熱室Ｓ１、窒化室Ｓ２、冷却室Ｓ３は、加熱炉３、窒化炉４（プラズマ処理炉）、冷却部５にそれぞれ設けられており、横方向（略水平方向、搬送方向Ｄ）において一列に、入口側からこの順に並べて設けられている。また、プラズマ窒化処理システム１には、被処理体２を所定の搬送方向Ｄに移動させ、加熱室Ｓ１、窒化室Ｓ２、冷却室Ｓ３の順に搬送する被処理体搬送機構６が備えられている（図２参照）。さらに、加熱炉３の入口側には、被処理体２を加熱室Ｓ１に搬入する搬入機１１が設けられている。冷却部５の出口側には、冷却室Ｓ３から搬出された被処理体２を受け取る搬出機１２が設けられている。また、加熱炉３と窒化炉４の間には、シャッター室１５が設けられている。窒化炉４と冷却部５の間には、シャッター室１６がそれぞれ設けられている。加熱炉３、窒化炉４、冷却部５の外部には、プラズマ窒化処理システム１の各部の動作を制御する制御部１７、プラズマ窒化処理システム１の各部に電圧を供給する電源ユニット１８が設けられている（図１参照）。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIGS. 1 and 2, the plasma nitriding system 1 includes three processing chambers that house and process the object 2, that is, a heating chamber S 1 that heats (preheats) the object 2. A nitriding chamber S2 for nitriding the object to be processed 2 heated in the heating chamber S1 by generating plasma, and a cooling chamber S3 for cooling the object to be processed 2 nitrided in the nitriding chamber S2 are provided. The heating chamber S1, the nitriding chamber S2, and the cooling chamber S3 are provided in the heating furnace 3, the nitriding furnace 4 (plasma processing furnace), and the cooling unit 5, respectively, and are arranged in a row in the lateral direction (substantially horizontal direction, transport direction D). These are arranged in this order from the entrance side. In addition, the plasma nitriding system 1 includes a target object transport mechanism 6 that moves the target object 2 in a predetermined transport direction D and transports the heating chamber S1, the nitriding chamber S2, and the cooling chamber S3 in this order. (See FIG. 2). Furthermore, on the entrance side of the heating furnace 3, a carry-in machine 11 for carrying the workpiece 2 into the heating chamber S1 is provided. On the outlet side of the cooling unit 5, a carry-out machine 12 that receives the workpiece 2 carried out from the cooling chamber S 3 is provided. A shutter chamber 15 is provided between the heating furnace 3 and the nitriding furnace 4. A shutter chamber 16 is provided between the nitriding furnace 4 and the cooling unit 5. Outside the heating furnace 3, the nitriding furnace 4, and the cooling unit 5, a control unit 17 that controls the operation of each unit of the plasma nitriding system 1 and a power supply unit 18 that supplies a voltage to each unit of the plasma nitriding system 1 are provided. (See FIG. 1).

本実施形態において、被処理体２は、例えばクランクシャフトあるいはカムシャフト等の複数の金属製品であり、金属等の導電性を有する支持部材２ａ（トレー等）によって保持された状態で、支持部材２ａと一体的に搬送されるようになっている。被処理体２の材質は、クランクシャフトの場合は例えば炭素鋼あるいは合金鋼等の鋼材であり、カムシャフトの場合は例えば鋳鉄等である。 In the present embodiment, the object to be processed 2 is a plurality of metal products such as a crankshaft or a camshaft, for example, and is supported by a support member 2a (a tray or the like) having conductivity such as metal, and the support member 2a. It is designed to be transported integrally. The material of the workpiece 2 is a steel material such as carbon steel or alloy steel in the case of a crankshaft, and is cast iron or the like in the case of a camshaft.

加熱炉３は炉体２１を備えており、この炉体２１の内部空間が加熱室Ｓ１となっている。炉体２１の入口側には、被処理体２の搬入口２２と、搬入口２２を開閉するシャッター２３が設けられている。炉体２１の出口側には、被処理体２の搬出口２５と、搬出口２５を開閉するシャッター２６が設けられている。シャッター２６は、シャッター室１５内において移動するようになっている。また、加熱室Ｓ１には、被処理体２を加熱室Ｓ１において搬送するチェーンコンベア３１（図２参照）、加熱室Ｓ１内の被処理体２を放射熱によって加熱する加熱室ヒータ（図示せず）、加熱室Ｓ１内の雰囲気を攪拌する攪拌機構３４（ファン）が設けられている。さらに、加熱室Ｓ１には、加熱室Ｓ１内を減圧（真空引き）する加熱室減圧機構４２と、加熱室Ｓ１内に加熱用ガス又はパージ用ガスとして例えば窒素ガス（Ｎ_２）を供給する加熱室ガス供給路４３が接続されている（図２参照）。 The heating furnace 3 includes a furnace body 21, and the internal space of the furnace body 21 is a heating chamber S1. On the entrance side of the furnace body 21, a carry-in port 22 for the workpiece 2 and a shutter 23 for opening and closing the carry-in port 22 are provided. On the outlet side of the furnace body 21, a carry-out port 25 for the object to be processed 2 and a shutter 26 for opening and closing the carry-out port 25 are provided. The shutter 26 moves in the shutter chamber 15. The heating chamber S1 includes a chain conveyor 31 (see FIG. 2) that conveys the object 2 to be processed in the heating chamber S1, and a heating chamber heater (not shown) that heats the object 2 in the heating chamber S1 by radiant heat. ), A stirring mechanism 34 (fan) for stirring the atmosphere in the heating chamber S1 is provided. Further, in the heating chamber S1, a heating chamber pressure-reducing mechanism 42 that depressurizes (evacuates) the inside of the heating chamber S1, and heating for supplying, for example, nitrogen gas (N ₂ ) as a heating gas or a purge gas into the heating chamber S1. A chamber gas supply path 43 is connected (see FIG. 2).

窒化炉４は、いわゆる横型炉の構造になっており、例えば長さ方向（軸方向）を搬送方向Ｄに向けた略円筒状をなす炉体５１を備え、この炉体５１の内部空間が窒化室Ｓ２となっている。炉体５１は、金属（導体）によって構成されている。炉体５１の入口側には、被処理体２の搬入口５２と、搬入口５２を開閉するシャッター５３が設けられている。シャッター５３は、シャッター室１５内において移動するようになっている（図２参照）。炉体５１の出口側には、被処理体２の搬出口５５と、搬出口５５を開閉するシャッター５６が設けられている。シャッター５６は、シャッター室１６内において移動するようになっている。 The nitriding furnace 4 has a so-called horizontal furnace structure. For example, the nitriding furnace 4 includes a furnace body 51 having a substantially cylindrical shape with the length direction (axial direction) directed in the transport direction D, and the internal space of the furnace body 51 is nitrided. It is chamber S2. The furnace body 51 is made of metal (conductor). On the entrance side of the furnace body 51, a carry-in port 52 for the workpiece 2 and a shutter 53 for opening and closing the carry-in port 52 are provided. The shutter 53 moves in the shutter chamber 15 (see FIG. 2). On the outlet side of the furnace body 51, a carry-out port 55 for the object to be processed 2 and a shutter 56 for opening and closing the carry-out port 55 are provided. The shutter 56 moves in the shutter chamber 16.

図３及び図４に示すように、窒化室Ｓ２には、被処理体２を窒化室Ｓ２において搬送するチェーンコンベア６１、被処理体２を放射熱によって加熱するヒータ６２（窒化室ヒータ）が設けられている。さらに、ヒータ６２の発熱が拡散して炉体５１等に奪われることを抑制する熱遮蔽体６３（窒化室熱遮蔽体）、熱遮蔽体６３の入口側の開口部分を開閉する入口側熱遮蔽扉６４、熱遮蔽体６３の出口側の開口部分を開閉する出口側熱遮蔽扉６５が設けられている。また、被処理体２を窒化室Ｓ２内でチェーンコンベア６１に対して昇降移動させる被処理体昇降機構６６が備えられている。被処理体昇降機構６６には、電極体６７が設けられている。炉体５１には、炉体５１を冷却する冷却水を通過させる冷却水路６８が内蔵されている。 As shown in FIGS. 3 and 4, the nitriding chamber S 2 is provided with a chain conveyor 61 for conveying the object 2 to be processed in the nitriding chamber S 2 and a heater 62 (nitriding chamber heater) for heating the object 2 by radiant heat. It has been. Furthermore, the heat shield 63 (nitriding chamber heat shield) that suppresses the heat generated by the heater 62 from diffusing and being taken away by the furnace body 51 and the like, and the inlet side heat shield that opens and closes the opening portion on the inlet side of the heat shield 63. An exit-side heat shielding door 65 that opens and closes an opening on the exit side of the door 64 and the heat shield 63 is provided. Moreover, the to-be-processed object raising / lowering mechanism 66 which raises / lowers the to-be-processed object 2 with respect to the chain conveyor 61 within the nitriding chamber S2 is provided. The workpiece lifting mechanism 66 is provided with an electrode body 67. The furnace body 51 has a built-in cooling water passage 68 through which cooling water for cooling the furnace body 51 passes.

ヒータ６２は、熱遮蔽体６３（後述する側壁部６３ａ、６３ｂ）の内側に設けられている。図示の例では、熱遮蔽体６３の内面に沿って、被処理体２の側方にそれぞれ配置されるように設けられており、被処理体２を両側全体から加熱するようになっている。ヒータ６２には、電源ユニット１８から交流電源が供給される。 The heater 62 is provided inside a heat shield 63 (side walls 63a and 63b described later). In the example shown in the figure, the heat shield 63 is provided so as to be disposed on the side of the object 2 along the inner surface of the heat shield 63, so that the object 2 is heated from both sides. AC power is supplied from the power supply unit 18 to the heater 62.

熱遮蔽体６３は、図４に示すように、搬送方向Ｄからみて略コの字状をなし、チェーンコンベア６１又は被処理体昇降機構６６によって保持された状態の被処理体２の側方（被処理体２の幅方向において両側）にそれぞれ備えられる側壁部６３ａ、６３ｂと、被処理体２の上方に備えられる上板部６３ｃとを有している。即ち、窒化室Ｓ２内の被処理体２の周囲において、被処理体２の側方及び上方を囲むように設けられている。なお、熱遮蔽体６３は、断熱性の高い材質（断熱材）によって形成しても良い。 As shown in FIG. 4, the heat shield 63 is substantially U-shaped when viewed from the conveyance direction D, and is located on the side of the workpiece 2 in a state of being held by the chain conveyor 61 or the workpiece lifting mechanism 66 ( Side walls 63a and 63b provided on both sides in the width direction of the workpiece 2 and an upper plate 63c provided above the workpiece 2 are provided. That is, it is provided around the object to be processed 2 in the nitriding chamber S2 so as to surround the side and upper side of the object to be processed 2. The heat shield 63 may be formed of a highly heat insulating material (heat insulating material).

上板部６３ｃの中央部（即ち、チェーンコンベア６１又は被処理体昇降機構６６によって保持された被処理体２の上方）には、開口８１が設けられている。図示の例では、開口８１は、上方からみた平面視において、窒化処理を行う際の所定位置に配置された被処理体２の上部中央に重なるような位置に設けられている。開口８１の周縁部には、開口壁体８２が備えられている。開口壁体８２は、開口８１の周縁部から外側（上板部６３ｃの上方）に向かって立設され、また、開口８１の周縁部全体に沿って設けられている。開口８１と開口壁体８２の上方には、開口８１（開口壁体８２の上部開口）を開閉させる蓋体８３が設けられている。蓋体８３は、炉体５１の天井部に取り付けられている蓋体昇降機構８４（蓋体移動機構）の下端部によって支持されており、蓋体昇降機構８４の作動により、略鉛直方向に沿って昇降し、開口８１を開閉するようになっている。 An opening 81 is provided in the central portion of the upper plate portion 63c (that is, above the workpiece 2 held by the chain conveyor 61 or the workpiece lifting mechanism 66). In the illustrated example, the opening 81 is provided at a position that overlaps the upper center of the workpiece 2 disposed at a predetermined position when performing nitriding in a plan view viewed from above. An opening wall body 82 is provided at the peripheral edge of the opening 81. The opening wall body 82 is erected from the periphery of the opening 81 toward the outside (above the upper plate portion 63 c), and is provided along the entire periphery of the opening 81. A lid 83 that opens and closes the opening 81 (the upper opening of the opening wall 82) is provided above the opening 81 and the opening wall 82. The lid 83 is supported by a lower end portion of a lid lifting / lowering mechanism 84 (lid moving mechanism) attached to the ceiling of the furnace body 51, and is substantially along the vertical direction by the operation of the lid lifting / lowering mechanism 84. The opening 81 is opened and closed.

被処理体昇降機構６６は、被処理体２に対して電圧を印加するための電極体６７と、電極体６７を窒化室Ｓ２内において昇降させる昇降機１１２と、電極体６７を昇降機１１２から絶縁させる絶縁体１１３とを備えている。電極体６７は、窒化室Ｓ２内においてチェーンコンベア６１の内側（チェーンベルトの間）に設けられている（図５参照）。 The workpiece lifting mechanism 66 has an electrode body 67 for applying a voltage to the workpiece 2, a lift 112 that lifts and lowers the electrode body 67 in the nitriding chamber S 2, and the electrode body 67 is insulated from the lift 112. And an insulator 113. The electrode body 67 is provided inside the chain conveyor 61 (between the chain belts) in the nitriding chamber S2 (see FIG. 5).

各電極体６７には、窒化室Ｓ２の外部に設けられているプラズマ用電源１１５（直流電源）の陰極（第一の極性の電極）が、配線等を介して接続されている。一方、プラズマ用電源１１５の陽極（第二の極性の電極）は、例えば炉体５１に対して配線等を介して接続されている。即ち、本実施形態において、被処理体２の周囲に配置される放電用導体物とは、炉体５１のことである。さらに、プラズマ用電源１１５の陰極は、後述するダミー１２０にも接続されている。つまり、電極体６７（被処理体２）と後述するダミー１２０には、それぞれ同一極性の電極が並列に接続され、放電用導体物には、電極体６７（被処理体２）に対して反対極性の電極が接続されるようになっている。 A cathode (first polarity electrode) of a plasma power supply 115 (DC power supply) provided outside the nitriding chamber S2 is connected to each electrode body 67 via a wiring or the like. On the other hand, the anode (second polarity electrode) of the plasma power supply 115 is connected to the furnace body 51 through wiring or the like, for example. That is, in the present embodiment, the discharge conductor disposed around the object 2 is the furnace body 51. Further, the cathode of the plasma power source 115 is also connected to a dummy 120 described later. That is, electrodes of the same polarity are connected in parallel to the electrode body 67 (object 2) and a dummy 120, which will be described later, and the discharge conductor is opposite to the electrode body 67 (object 2). Polar electrodes are connected.

また、炉体５１と電極体６７は、絶縁体１１３によって電気的に絶縁されている。即ち、絶縁体１１３を設けることで、プラズマ用電源１１５の陰極と陽極が短絡して電圧が低下すること、アーク放電等の異常放電が生じて処理効率が低下すること等を防止するようになっている。また、図５に示すように、電極体６７によって被処理体２を支持し、昇降機１１２によって絶縁体１１３及び電極体６７を上昇させると、被処理体２をチェーンコンベア６１から持ち上げ、電極体６７以外の部分から絶縁した状態にすることが可能な構成になっている。絶縁体１１３は、耐熱性、電気絶縁性等が高い材質、例えばセラミックス等によって形成されている。 Further, the furnace body 51 and the electrode body 67 are electrically insulated by an insulator 113. That is, by providing the insulator 113, the cathode and the anode of the plasma power supply 115 are short-circuited to reduce the voltage, and abnormal discharge such as arc discharge occurs, thereby reducing the processing efficiency. ing. As shown in FIG. 5, when the object 2 is supported by the electrode body 67 and the insulator 113 and the electrode body 67 are raised by the elevator 112, the object 2 is lifted from the chain conveyor 61, and the electrode body 67. It is the structure which can be made into the state insulated from other parts. The insulator 113 is made of a material having high heat resistance, high electrical insulation, etc., such as ceramics.

さらに、窒化炉４には、被処理体２のダミー１２０（ダミーワーク）と、ダミー１２０の温度を測定する温度計１２１（ダミー用温度計）が備えられている。ダミー１２０は、窒化室Ｓ２内において、温度計１２１を被覆する温度計被覆体１２２によって保持されている。即ち、ダミー１２０は温度計被覆体１２２を介して温度計１２１に取り付けられており、さらに、温度計１２１を介して炉体５１等に対して固定されている。また、ダミー１２０は、温度計被覆体１２２によって、温度計１２１や炉体５１等から絶縁されている。 Further, the nitriding furnace 4 is provided with a dummy 120 (dummy work) of the workpiece 2 and a thermometer 121 (dummy thermometer) for measuring the temperature of the dummy 120. The dummy 120 is held in the nitriding chamber S2 by a thermometer covering body 122 that covers the thermometer 121. That is, the dummy 120 is attached to the thermometer 121 via the thermometer covering body 122 and is further fixed to the furnace body 51 and the like via the thermometer 121. The dummy 120 is insulated from the thermometer 121, the furnace body 51, and the like by the thermometer covering body 122.

図６及び図７は、ダミー１２０と温度計１２１の断面図を示している。図６及び図７に示すように、温度計１２１は、熱電対１３１と、熱電対１３１を保護する直管状（細長い円管状）の熱電対保護管１３２（シース）と、熱電対保護管１３２の基端部を保持する取り付け具１３３を備えている。即ち、シース熱電対を用いた構成になっている。 6 and 7 show sectional views of the dummy 120 and the thermometer 121. As shown in FIGS. 6 and 7, the thermometer 121 includes a thermocouple 131, a straight tubular (elongate circular tubular) thermocouple protection tube 132 (sheath) that protects the thermocouple 131, and a thermocouple protection tube 132. An attachment 133 that holds the proximal end portion is provided. That is, the configuration uses a sheath thermocouple.

熱電対１３１は、２本の熱電対素線１３１ａ、１３１ｂ（金属線）を備えている。各熱電対素線１３１ａ、１３１ｂは、熱電対保護管１３２の内部において、熱電対保護管１３２の長さ方向に沿ってそれぞれ延設されている。熱電対保護管１３２の先端部には、熱電対素線１３１ａ、１３１ｂの接合部１３１ｃが設けられている。即ち、温度計１２１の先端部（熱電対保護管１３２の先端部）は、接合部１３１ｃを備える測温部１３５となっている。 The thermocouple 131 includes two thermocouple strands 131a and 131b (metal wires). Each of the thermocouple strands 131 a and 131 b is extended along the length direction of the thermocouple protection tube 132 inside the thermocouple protection tube 132. At the tip of the thermocouple protection tube 132, a junction 131c of thermocouple wires 131a and 131b is provided. That is, the tip portion of the thermometer 121 (the tip portion of the thermocouple protection tube 132) is a temperature measuring portion 135 including the joint portion 131c.

熱電対保護管１３２は、例えば金属あるいはセラミックス等、耐熱性及び剛性が高い材質によって形成されており、先端部においてダミー１２０を支持することが可能な強度を有している。なお、熱電対保護管１３２の内部には、絶縁性を有する充填材１３６が充填されている。即ち、熱電対１３１と熱電対保護管１３２とは、充填材１３６によって互いに電気的に絶縁されている。熱電対保護管１３２の基端部には、取り付け具１３３が設けられている。 The thermocouple protection tube 132 is formed of a material having high heat resistance and rigidity, such as metal or ceramics, and has a strength capable of supporting the dummy 120 at the tip. The thermocouple protection tube 132 is filled with a filler 136 having an insulating property. That is, the thermocouple 131 and the thermocouple protection tube 132 are electrically insulated from each other by the filler 136. An attachment tool 133 is provided at the proximal end portion of the thermocouple protection tube 132.

また、熱電対保護管１３２は、窒化室Ｓ２内において、熱遮蔽体６３（図示の例では側壁部６３ｂ）を外側から内側に向かって厚さ方向に貫通した状態で設けられている。即ち、熱電対保護管１３２の長さ方向を被処理体２の幅方向に沿って、略水平に向けた状態で設けられている。測温部１３５は、熱遮蔽体６３の内側（側壁部６３ｂと被処理体２の側部との間）に備えられている。取り付け具１３３は、例えば炉体５１に取り付けられている。 Further, the thermocouple protection tube 132 is provided in the nitriding chamber S2 so as to penetrate the heat shield 63 (side wall portion 63b in the illustrated example) from the outside toward the inside in the thickness direction. That is, the thermocouple protection tube 132 is provided in a state in which the length direction thereof is substantially horizontal along the width direction of the workpiece 2. The temperature measuring unit 135 is provided inside the heat shield 63 (between the side wall 63b and the side of the object to be processed 2). The attachment 133 is attached to the furnace body 51, for example.

なお、温度計１２１は、炉体５１、ヒータ６２、熱遮蔽体６３等に対して、電気的に絶縁された状態で取り付けられている。従って、温度計１２１に取り付けられているダミー１２０と温度計被覆体１２２も、炉体５１、ヒータ６２、熱遮蔽体６３等に対して、電気的に絶縁されている。 The thermometer 121 is attached in an electrically insulated state with respect to the furnace body 51, the heater 62, the heat shield 63, and the like. Therefore, the dummy 120 attached to the thermometer 121 and the thermometer cover 122 are also electrically insulated from the furnace body 51, the heater 62, the heat shield 63, and the like.

また、温度計１２１（熱電対素線１３１ａ、１３１ｂの基端部側）は、炉体５１の外部に設置されている温度検出部１３８に対して、取り付け部１３３、配線等を介して電気的に接続されている。即ち、熱電対１３１に生じた熱起電力が、温度検出部１３８によって検知され、これに基づいて、接合部１３１ｃの温度が測定される構成になっている。さらに、温度検出部１３８において測定された測定値は、温度検出部１３８から制御部１７に送信されるようになっている。 Further, the thermometer 121 (the base end side of the thermocouple wires 131a and 131b) is electrically connected to the temperature detection unit 138 installed outside the furnace body 51 via an attachment unit 133, wiring, and the like. It is connected to the. That is, the thermoelectromotive force generated in the thermocouple 131 is detected by the temperature detection unit 138, and based on this, the temperature of the junction 131c is measured. Further, the measurement value measured by the temperature detection unit 138 is transmitted from the temperature detection unit 138 to the control unit 17.

温度計被覆体１２２は、例えばセラミックス等の絶縁体によって形成されており、測温部１３５を覆うように備えられている。これにより、測温部１３５は、温度計被覆体１２２の外側の雰囲気に対して接触しないように保護されている。また、温度計被覆体１２２の先端部は、ダミー１２０に形成されている挿入穴１２０ａの内部に挿入されている。即ち、測温部１３５は、ダミー１２０の内部に挿入された状態で備えられている。 The thermometer cover 122 is formed of an insulator such as ceramics and is provided so as to cover the temperature measuring unit 135. Thereby, the temperature measuring unit 135 is protected so as not to come into contact with the atmosphere outside the thermometer cover 122. Further, the tip of the thermometer cover 122 is inserted into the insertion hole 120 a formed in the dummy 120. That is, the temperature measuring unit 135 is provided in a state of being inserted into the dummy 120.

ダミー１２０は、被処理体２と同一の材質（被処理体２と同様の組成、物性を有する材料）によって形成される。例えば被処理体２が鋼材品である場合は、ダミー１２０も同一の鋼材によって形成される。ダミー１２０の寸法は、被処理体２よりも小さくても良く、温度計１２１によって支持可能な大きさであれば良い。また、ダミー１２０は、温度計被覆体１２２の先端部に取り付けられて、熱遮蔽体６３の内側において、所定の高さに保持されている。さらに、被処理体昇降機構６６によって保持された被処理体２（窒化処理を行う際の所定位置に配置された被処理体２）に対して近接した位置に配置されるようになっている。 The dummy 120 is formed of the same material as the workpiece 2 (a material having the same composition and physical properties as the workpiece 2). For example, when the workpiece 2 is a steel product, the dummy 120 is also formed of the same steel material. The size of the dummy 120 may be smaller than the object to be processed 2 and may be any size that can be supported by the thermometer 121. The dummy 120 is attached to the tip of the thermometer cover 122 and is held at a predetermined height inside the heat shield 63. Furthermore, it is arranged at a position close to the object to be processed 2 (the object to be processed 2 disposed at a predetermined position when performing the nitriding process) held by the object to be processed lifting mechanism 66.

なお、ダミー１２０は、温度計被覆体１２２の先端部側の表面を覆うように、即ち、温度計被覆体１２２の表面に対して接触している状態で保持されているが、温度計１２１に対しては接触していない状態（非接触状態）になっている。さらに、窒化室Ｓ２内に存在するその他の機器（チェーンコンベア６１、被処理体昇降機構６６、熱遮蔽体６３、入口側熱遮蔽扉６４、出口側熱遮蔽扉６５等）に対しても非接触状態になっている。要するに、ダミー１２０は、温度計被覆体１２２にのみ接触している状態で固定されている。また、ダミー１２０は、被処理体昇降機構６６によって保持された被処理体２に対しても接触しない位置に設けられている。被処理体昇降機構６６によって保持された被処理体２とダミー１２０との間には、所定の間隔Ｌ（例えば被処理体２の幅方向（搬送方向Ｄに対して略垂直な水平方向）において、約１０ｍｍ〜５０ｍｍ程度、さらに好ましくは、約２０ｍｍ〜４０ｍｍ程度）が設けられるようになっている。 The dummy 120 is held so as to cover the surface of the thermometer cover 122 on the front end side, that is, in contact with the surface of the thermometer cover 122. On the other hand, it is not in contact (non-contact state). Further, other devices (such as the chain conveyor 61, the workpiece lifting mechanism 66, the heat shield 63, the inlet side heat shield door 64, the outlet side heat shield door 65, etc.) existing in the nitriding chamber S2 are not contacted. It is in a state. In short, the dummy 120 is fixed while being in contact with only the thermometer cover 122. Further, the dummy 120 is provided at a position where it does not contact the workpiece 2 held by the workpiece lift mechanism 66. A predetermined distance L (for example, in the width direction of the workpiece 2 (horizontal direction substantially perpendicular to the transport direction D) between the workpiece 2 held by the workpiece lifting mechanism 66 and the dummy 120. About 10 mm to 50 mm, and more preferably about 20 mm to 40 mm).

さらに、ダミー１２０には、プラズマ用電源１１５の陰極（炉体５１に対して反対極性の電極）が、配線などを介して電気的に接続されている。なお、前述のように、ダミー１２０と炉体５１は、温度計被覆体１２２、温度計１２１等によって電気的に絶縁されている。即ち、温度計被覆体１２２等を設けることで、プラズマ用電源１１５の陰極と陽極が短絡して電圧が低下すること、アーク放電等の異常放電が生じて処理効率が低下すること等を防止するようになっている。 Further, the dummy 120 is electrically connected to a cathode of the plasma power source 115 (an electrode having a polarity opposite to that of the furnace body 51) via a wiring or the like. As described above, the dummy 120 and the furnace body 51 are electrically insulated by the thermometer covering body 122, the thermometer 121, and the like. That is, the provision of the thermometer cover 122 or the like prevents the cathode and the anode of the plasma power source 115 from short-circuiting to lower the voltage, causing abnormal discharge such as arc discharge to occur and reducing the processing efficiency. It is like that.

また、窒化室Ｓ２には、図３に示すように、窒化室Ｓ２内を減圧（真空引き）する窒化室減圧路１４１が接続されている。窒化室減圧路１４１は、窒化室Ｓ２の外部において、例えば真空ポンプ等を備えた減圧機構１４２（窒化室減圧機構）に接続されている。さらに、窒化室Ｓ２内に例えば窒素ガス（Ｎ_２）、水素ガス（Ｈ_２）、プロパンガス（Ｃ_３Ｈ_８）等の炭化水素系のガス、アンモニアガス（ＮＨ_３）等を処理ガス又はパージ用ガスとして供給する窒化室ガス供給路１４３が設けられている。窒化室ガス供給路１４３は、窒化室Ｓ２の外部において、窒化室ガス供給源ユニット１４５に接続されている。窒化室ガス供給源ユニット１４５には、窒素ガス供給源１４５ａ、水素ガス供給源１４５ｂ、プロパンガス供給源１４５ｃ、アンモニアガス供給源１４５ｄが設けられている。 Further, as shown in FIG. 3, a nitriding chamber pressure reducing path 141 for reducing the pressure in the nitriding chamber S2 (evacuating) is connected to the nitriding chamber S2. The nitridation chamber decompression path 141 is connected to a decompression mechanism 142 (nitridation chamber decompression mechanism) including a vacuum pump or the like outside the nitridation chamber S2. Further, for example, nitrogen gas (N ₂ ), hydrogen gas (H ₂ ), hydrocarbon gas such as propane gas (C ₃ H ₈ ), ammonia gas (NH ₃ ) or the like is treated or purged into the nitriding chamber S2. A nitriding chamber gas supply path 143 is provided as a working gas. The nitriding chamber gas supply path 143 is connected to the nitriding chamber gas supply source unit 145 outside the nitriding chamber S2. The nitriding chamber gas supply source unit 145 is provided with a nitrogen gas supply source 145a, a hydrogen gas supply source 145b, a propane gas supply source 145c, and an ammonia gas supply source 145d.

冷却部５は、図２に示すように、筐体１５１を備えており、この筐体１５１の内部空間が冷却室Ｓ３となっている。筐体１５１の入口側には、被処理体２の搬入口１５２と、搬入口１５２を開閉するシャッター１５３が設けられている。シャッター１５３は、シャッター室１６内において移動するようになっている。筐体１５１の出口側には、被処理体２の搬出口１５５と、搬出口１５５を開閉するシャッター１５６が設けられている。また、冷却室Ｓ３には、被処理体２を冷却室Ｓ３において搬送するチェーンコンベア１６１、冷却室Ｓ３内の雰囲気を攪拌する攪拌機構１６４（ファン）が設けられている。さらに、冷却室Ｓ３には、冷却室Ｓ３内を減圧（真空引き）する冷却室減圧機構１７２、冷却室Ｓ３内に冷却用ガス又はパージ用ガスとして例えば窒素ガス（Ｎ_２）を供給する冷却室ガス供給路１７３が接続されている。 As shown in FIG. 2, the cooling unit 5 includes a casing 151, and an internal space of the casing 151 is a cooling chamber S 3. On the entrance side of the housing 151, a carry-in port 152 for the workpiece 2 and a shutter 153 for opening and closing the carry-in port 152 are provided. The shutter 153 moves in the shutter chamber 16. On the outlet side of the housing 151, a carry-out port 155 for the object to be processed 2 and a shutter 156 for opening and closing the carry-out port 155 are provided. The cooling chamber S3 is provided with a chain conveyor 161 that conveys the workpiece 2 in the cooling chamber S3, and an agitation mechanism 164 (fan) that agitates the atmosphere in the cooling chamber S3. Further, the cooling chamber S3 includes a cooling chamber decompression mechanism 172 that decompresses (evacuates) the inside of the cooling chamber S3, and a cooling chamber that supplies, for example, nitrogen gas (N ₂ ) as a cooling gas or a purge gas into the cooling chamber S3. A gas supply path 173 is connected.

被処理体搬送機構６は、図２に示すように、前述した加熱室Ｓ１のチェーンコンベア３１、窒化室Ｓ２のチェーンコンベア６１、冷却室Ｓ３のチェーンコンベア１６１、シャッター室１５に設けられているローラ１８１、シャッター室１６に設けられているローラ１８２を備えている。 As shown in FIG. 2, the workpiece transfer mechanism 6 includes the roller provided in the chain conveyor 31 in the heating chamber S1, the chain conveyor 61 in the nitriding chamber S2, the chain conveyor 161 in the cooling chamber S3, and the shutter chamber 15. 181 and a roller 182 provided in the shutter chamber 16.

上述したプラズマ窒化処理システム１の各部の機能要素は、制御部１７（図１参照）の命令によって制御される。制御部１７は、例えば汎用コンピュータ等を備え、所定の処理レシピに従って被処理体２を自動的に処理する制御を行うように構成されている。即ち、制御部１７の制御により、後述する加熱処理、窒化処理、冷却処理を自動的に行わせることができる。 The functional elements of each part of the above-described plasma nitriding system 1 are controlled by commands from the control unit 17 (see FIG. 1). The control unit 17 includes, for example, a general-purpose computer, and is configured to perform control for automatically processing the workpiece 2 according to a predetermined processing recipe. That is, under the control of the control unit 17, a heating process, a nitriding process, and a cooling process described later can be automatically performed.

前述したように、制御部１７には、温度検出部１３８から温度計１２１の測定値が送信されるようになっている。制御部１７は、温度検出部１３８から送信された測定値に基づいて、ヒータ６２の発熱量（電源ユニット１８の電圧）、冷却水路６８における冷却水の流量、蓋体昇降機構８４による蓋体８３の移動量（開口８１の開度）、プラズマ用電源１１５の電圧等を調節することができ、これにより、窒化室Ｓ２内の被処理体２の温度を制御できるようなっている。 As described above, the measurement value of the thermometer 121 is transmitted from the temperature detection unit 138 to the control unit 17. Based on the measurement value transmitted from the temperature detection unit 138, the control unit 17 generates the amount of heat generated by the heater 62 (voltage of the power supply unit 18), the flow rate of the cooling water in the cooling water channel 68, and the lid 83 by the lid lifting mechanism 84. The amount of movement (the opening degree of the opening 81), the voltage of the plasma power source 115, and the like can be adjusted, whereby the temperature of the object 2 in the nitriding chamber S2 can be controlled.

また、図示はしないが、プラズマ窒化処理システム１には、加熱室Ｓ１の温度、圧力、窒化室Ｓ２の圧力、冷却室Ｓ３内の温度、圧力等をそれぞれ検出する温度計、圧力計等の検出センサが設けられており、それらの検出値も制御部１７に送信されるように構成されている。即ち、制御部１７は、各検出センサの検出値に基づいて、プラズマ窒化処理システム１の各部を制御するようになっている。 Although not shown, the plasma nitriding system 1 includes a thermometer and a pressure gauge for detecting the temperature and pressure of the heating chamber S1, the pressure of the nitriding chamber S2, the temperature and pressure in the cooling chamber S3, respectively. Sensors are provided, and their detection values are also transmitted to the control unit 17. That is, the control unit 17 controls each unit of the plasma nitriding system 1 based on the detection value of each detection sensor.

次に、以上のように構成されたプラズマ窒化処理システム１を用いたプラズマ窒化（イオン窒化）処理方法について説明する。先ず、加熱室Ｓ１に被処理体２が搬入される。即ち、被処理体２が搬入機１１から搬入口２２を通じて加熱室Ｓ１に搬送され、チェーンコンベア３１上に受け渡される。 Next, a plasma nitriding (ion nitriding) processing method using the plasma nitriding processing system 1 configured as described above will be described. First, the workpiece 2 is carried into the heating chamber S1. That is, the workpiece 2 is conveyed from the carry-in machine 11 to the heating chamber S 1 through the carry-in port 22, and is transferred onto the chain conveyor 31.

搬入口２２が閉じられて加熱室Ｓ１内が密閉されると、加熱室減圧機構４２の作動により、加熱室Ｓ１内が減圧され、略真空状態（例えば約０．１Ｔｏｒｒ程度（約１３．３Ｐａ程度））にされる。その後、加熱室ガス供給路４３を通じて加熱室Ｓ１内に窒素ガスが供給される。これにより、加熱室Ｓ１内から酸化性雰囲気（Ｏ_２）が排出され、加熱室Ｓ１内が窒素ガスによってパージされ、処理圧力（加熱室Ｓ１の圧力）は、例えば約５００Ｔｏｒｒ程度（約６６．７ｋＰａ程度）にされる。そして、図示しないヒータの発熱によって、チェーンコンベア３１上の被処理体２が例えば約５００℃程度まで加熱される。 When the inlet 22 is closed and the inside of the heating chamber S1 is sealed, the inside of the heating chamber S1 is depressurized by the operation of the heating chamber decompression mechanism 42 and is in a substantially vacuum state (for example, about 0.1 Torr (about 13.3 Pa). )). Thereafter, nitrogen gas is supplied into the heating chamber S 1 through the heating chamber gas supply path 43. Thereby, the oxidizing atmosphere (O ₂ ) is discharged from the heating chamber S1, the inside of the heating chamber S1 is purged with nitrogen gas, and the processing pressure (pressure in the heating chamber S1) is, for example, about 500 Torr (about 66.7 kPa). Degree). And the to-be-processed object 2 on the chain conveyor 31 is heated to about 500 degreeC by the heat_generation | fever of the heater which is not shown in figure, for example.

一方、窒化室Ｓ２においては、窒化室Ｓ２の搬入口５２、搬出口５５がそれぞれシャッター５３、５６によって閉じられ、窒化室Ｓ２が密閉状態にされた状態で、減圧機構１４２の作動により、窒化室Ｓ２内が減圧された状態（例えば約１Ｔｏｒｒ程度（約１３３．３Ｐａ程度））になっている。また、窒化室ガス供給路１４３を通じて窒化室Ｓ２内に窒素ガスが供給された状態になっている。即ち、窒化室Ｓ２内は窒素ガスによってパージされている。さらに、窒化室Ｓ２内の温度は、ヒータ６２の発熱によって所定温度（例えば約５００℃〜５５０℃程度）に昇温されている。また、冷却水路６８には、冷却水が適宜供給される。即ち、窒化室Ｓ２内の温度は、ヒータ６２の発熱量と冷却水路６８の冷却水の流量を調節することによって、所定の温度に制御されている。 On the other hand, in the nitriding chamber S2, the carrying-in port 52 and the carrying-out port 55 of the nitriding chamber S2 are closed by the shutters 53 and 56, respectively, and the nitriding chamber S2 is closed by the operation of the decompression mechanism 142. The inside of S2 is in a decompressed state (for example, about 1 Torr (about 133.3 Pa)). Further, nitrogen gas is supplied into the nitriding chamber S2 through the nitriding chamber gas supply path 143. That is, the inside of the nitriding chamber S2 is purged with nitrogen gas. Further, the temperature in the nitriding chamber S 2 is raised to a predetermined temperature (for example, about 500 ° C. to 550 ° C.) by the heat generated by the heater 62. The cooling water channel 68 is appropriately supplied with cooling water. That is, the temperature in the nitriding chamber S2 is controlled to a predetermined temperature by adjusting the heat generation amount of the heater 62 and the flow rate of the cooling water in the cooling water channel 68.

加熱室Ｓ１における加熱処理が終了すると、再び減圧機構４２が作動させられ、加熱室Ｓ１内が窒化室Ｓ２の圧力と同程度（例えば約１Ｔｏｒｒ程度）に減圧される。その後、搬出口２５、搬入口５２がそれぞれ開かれ、加熱室Ｓ１と窒化室Ｓ２が、シャッター室１５を通じて互いに連通させられる。窒化室Ｓ２では、入口側熱遮蔽扉６４が移動させられ、熱遮蔽体６３の入口側が開かれる。 When the heat treatment in the heating chamber S1 is completed, the pressure reducing mechanism 42 is operated again, and the pressure in the heating chamber S1 is reduced to the same level as the pressure in the nitriding chamber S2 (for example, about 1 Torr). Thereafter, the carry-out port 25 and the carry-in port 52 are opened, and the heating chamber S1 and the nitriding chamber S2 are communicated with each other through the shutter chamber 15. In the nitriding chamber S2, the entrance-side heat shielding door 64 is moved, and the entrance side of the heat shield 63 is opened.

かかる状態において、被処理体２が搬送方向Ｄに沿って移動させられ、加熱室Ｓ１から搬出口２５、シャッター室１５、搬入口５２を通じて、窒化室Ｓ２に搬送される。即ち、被処理体２がチェーンコンベア３１上からチェーンコンベア６１上に受け渡される。被処理体２が窒化室Ｓ２に搬入されると、窒化室Ｓ２の搬入口５２が閉じられ、窒化室Ｓ２内は、再び密閉状態にされる。 In this state, the workpiece 2 is moved along the transport direction D, and is transported from the heating chamber S1 to the nitriding chamber S2 through the carry-out port 25, the shutter chamber 15, and the carry-in port 52. That is, the workpiece 2 is transferred from the chain conveyor 31 to the chain conveyor 61. When the workpiece 2 is carried into the nitriding chamber S2, the carry-in port 52 of the nitriding chamber S2 is closed, and the inside of the nitriding chamber S2 is again sealed.

窒化室Ｓ２に搬入された被処理体２は、チェーンコンベア６１の駆動により、熱遮蔽体６３の内側の所定位置に搬送された後、静止させられる。熱遮蔽体６３の入口側と出口側は、入口側熱遮蔽扉６４、出口側熱遮蔽扉６５によってそれぞれ閉じられる。さらに、被処理体昇降機構６６の駆動により電極体６７が上昇させられ、チェーンコンベア６１上に保持されている被処理体２が電極体６７によって押し上げられる。即ち、被処理体２はチェーンコンベア６１から上方に離隔し、熱遮蔽体６３の内側において電極体６７上に載せられた状態、また、電極体６７以外の部分（昇降機１１２、炉体５１、チェーンコンベア６１等）から電気的に絶縁された状態になる。こうして、被処理体２は、被処理体昇降機構６６に支持された状態で、所定の高さで静止させられ、熱遮蔽体６３、入口側熱遮蔽扉６４、出口側熱遮蔽扉６５によって囲まれた状態になる。なお、この状態においては、被処理体２の側部は、ダミー１２０に対して非接触状態（ダミー１２０から所定の間隔Ｌを空けた状態）で近接する。被処理体２は、ダミー１２０、温度計１２１等からも電気的に絶縁されている。 The workpiece 2 carried into the nitriding chamber S 2 is transported to a predetermined position inside the heat shield 63 by driving the chain conveyor 61, and is then stopped. The entrance side and the exit side of the heat shield 63 are closed by an entrance side heat shield door 64 and an exit side heat shield door 65, respectively. Further, the electrode body 67 is raised by driving the object lifting mechanism 66, and the object to be processed 2 held on the chain conveyor 61 is pushed up by the electrode body 67. That is, the object to be processed 2 is separated from the chain conveyor 61 upward and is placed on the electrode body 67 inside the heat shield 63, and the parts other than the electrode body 67 (elevator 112, furnace body 51, chain 51). It is electrically insulated from the conveyor 61 or the like. In this way, the object to be processed 2 is stationary at a predetermined height while being supported by the object lifting mechanism 66, and is surrounded by the heat shield 63, the inlet side heat shield door 64, and the outlet side heat shield door 65. It will be in the state. In this state, the side portion of the object to be processed 2 comes close to the dummy 120 in a non-contact state (a state where a predetermined distance L is spaced from the dummy 120). The workpiece 2 is also electrically insulated from the dummy 120, the thermometer 121, and the like.

また、被処理体２が窒化室Ｓ２に搬入され、搬入口５２が閉じられて窒化室Ｓ２内が密閉されると、窒化室ガス供給路１４３を通じて窒化室Ｓ２内に窒素ガスを含む処理ガス（例えば窒素ガス、水素ガス、プロパンガス、アンモニアガス等の混合流体）が供給される。これにより、窒化室Ｓ２内の圧力が、所定の処理圧力（例えば約３Ｔｏｒｒ〜８Ｔｏｒｒ程度（約４００Ｐａ〜１０６７Ｐａ程度）に昇圧される。 Further, when the object to be processed 2 is carried into the nitriding chamber S2, the inlet 52 is closed and the inside of the nitriding chamber S2 is sealed, a processing gas containing nitrogen gas in the nitriding chamber S2 through the nitriding chamber gas supply path 143 ( For example, a mixed fluid such as nitrogen gas, hydrogen gas, propane gas, and ammonia gas) is supplied. As a result, the pressure in the nitriding chamber S2 is increased to a predetermined processing pressure (for example, about 3 Torr to 8 Torr (about 400 Pa to 1067 Pa).

こうして、窒化室Ｓ２内に処理ガスが供給され、被処理体２が電極体６７によって支持された状態において、プラズマ用電源１１５によって電圧が印加され、窒化処理が行われる。即ち、電極体６７及び被処理体２が陰極となり、炉体５が陽極となって、両極間にグロー放電が起こり、プラズマが発生する。即ち、窒化室Ｓ２内の処理ガスがイオン化される。イオン化した処理ガス（窒素イオン）は、被処理体２に対して衝突し、被処理体２の表面に浸入する。これにより、被処理体２の表面に、窒化鉄層が形成される。 Thus, in the state where the processing gas is supplied into the nitriding chamber S2 and the workpiece 2 is supported by the electrode body 67, a voltage is applied by the plasma power source 115 to perform nitriding. That is, the electrode body 67 and the object to be processed 2 serve as cathodes, the furnace body 5 serves as an anode, glow discharge occurs between the two electrodes, and plasma is generated. That is, the processing gas in the nitriding chamber S2 is ionized. The ionized processing gas (nitrogen ions) collides with the object 2 and enters the surface of the object 2. Thereby, an iron nitride layer is formed on the surface of the workpiece 2.

また、被処理体２にプラズマ用電源１１５によって電圧が印加されると同時に、ダミー１２０にも電圧が印加される。すると、ダミー１２０が陰極となり、炉体５１が陽極となって、この両極間にもグロー放電が起こり、プラズマが発生する。イオン化した処理ガスは、ダミー１２０の表面にも浸入する。従って、被処理体２と同様に、ダミー１２０の表面にも窒化鉄層が形成される。こうして、ダミー１２０に対しても被処理体２と同様に、電圧の印加と窒化処理が行われる。 Further, at the same time as the voltage is applied to the workpiece 2 by the plasma power source 115, the voltage is also applied to the dummy 120. Then, the dummy 120 serves as a cathode and the furnace body 51 serves as an anode. Glow discharge occurs between both electrodes, and plasma is generated. The ionized process gas also enters the surface of the dummy 120. Accordingly, an iron nitride layer is also formed on the surface of the dummy 120 as with the object 2 to be processed. In this way, the voltage application and the nitriding treatment are performed on the dummy 120 as well as the object 2 to be processed.

なお、窒化処理が行われる間、窒化室Ｓ２内の処理温度、被処理体２の温度は、ヒータ６２の発熱、グロー放電による加熱（イオン化した処理ガスが被処理体２に衝突することによる加熱）、冷却水路６８による冷却を制御することで、所定温度（例えば約５００℃〜５５０℃程度）に調節される。また、開口８１を開閉することで、開口８１を通じて熱遮蔽体６３内の熱が放出される状態と放熱されない状態とを切り替えることができる。これにより、被処理体２の上部の温度を調節することができる。 During the nitriding process, the processing temperature in the nitriding chamber S2 and the temperature of the object to be processed 2 are the heat generated by the heater 62 and the heating by glow discharge (heating by the ionized processing gas colliding with the object to be processed 2). ), By controlling the cooling by the cooling water channel 68, the temperature is adjusted to a predetermined temperature (for example, about 500 ° C. to 550 ° C.). In addition, by opening and closing the opening 81, it is possible to switch between a state in which heat in the heat shield 63 is released through the opening 81 and a state in which heat is not radiated. Thereby, the temperature of the upper part of the to-be-processed object 2 can be adjusted.

また、ダミー１２０の温度も、被処理体２と同様に、ヒータ６２の発熱、グロー放電による加熱等によって昇温されながら、開口８１の開閉、冷却水路６８による冷却等によって冷却されることにより、被処理体２とほぼ同程度の温度（例えば約５００℃〜５５０℃程度）に調節される。 Further, the temperature of the dummy 120 is also cooled by the opening / closing of the opening 81, the cooling by the cooling water channel 68, etc., while being heated by the heating of the heater 62, the heating by the glow discharge, etc., similarly to the workpiece 2. The temperature is adjusted to approximately the same level as the workpiece 2 (for example, about 500 ° C. to 550 ° C.).

窒化処理における被処理体２の温度は、温度計１２１によって測定された測定値に基づいて制御される。即ち、温度検出部１３８において求められた温度計１２１の測定値が制御部１７に送信され、制御部１７において、送信された測定値から被処理体２の実際の温度が推定される。そして、この推定値が目標値に近づくように、ヒータ６２の発熱量等が調節される。これにより、被処理体２の実際の温度が、目標値に近づくように制御される。 The temperature of the workpiece 2 in the nitriding process is controlled based on the measurement value measured by the thermometer 121. That is, the measured value of the thermometer 121 obtained by the temperature detection unit 138 is transmitted to the control unit 17, and the actual temperature of the object to be processed 2 is estimated from the transmitted measurement value by the control unit 17. The amount of heat generated by the heater 62 is adjusted so that the estimated value approaches the target value. Thereby, the actual temperature of the workpiece 2 is controlled so as to approach the target value.

なお、温度計１２１の測温部１３５はダミー１２０の内部に挿入されているので、温度計１２１においては、ダミー１２０の内部の実際の温度を、精度良く測定することができる。即ち、測温部１３５には、温度計被覆体１２２を介してダミー１２０の内部の熱が伝熱し、測温部１３５の温度はダミー１２０とほぼ同じ温度、即ち、被処理体２とほぼ同じ温度に昇温される。従って、ダミー１２０の接触温度や被処理体２の接触温度に近い測定値を得ることができる。制御部１７は、温度計１２１による精度の良い測定値を利用して、被処理体２の温度を適切に制御することができる。 Since the temperature measuring unit 135 of the thermometer 121 is inserted into the dummy 120, the thermometer 121 can accurately measure the actual temperature inside the dummy 120. That is, heat inside the dummy 120 is transferred to the temperature measuring unit 135 through the thermometer covering body 122, and the temperature of the temperature measuring unit 135 is substantially the same as the dummy 120, that is, substantially the same as the object 2 to be processed. The temperature is raised. Therefore, a measurement value close to the contact temperature of the dummy 120 or the contact temperature of the workpiece 2 can be obtained. The control unit 17 can appropriately control the temperature of the object to be processed 2 using accurate measurement values obtained by the thermometer 121.

以上のようにして、窒化室Ｓ２における窒化処理が終了すると、プラズマ用電源１１５による電圧の供給が停止され、グロー放電が停止される。また、被処理体昇降機構６６の駆動により、電極体６７と被処理体２が下降させられる。すると、被処理体２が電極体６７からチェーンコンベア６１に受け渡され、電極体６７は、チェーンコンベア６１及び被処理体２の下方に下降させられる。また、出口側熱遮蔽扉６５が移動させられ、出口側通過口６３ｅが開かれる。さらに、搬出口５５、搬入口１５２それぞれ開かれ、窒化室Ｓ２と冷却室Ｓ３が、シャッター室１６を通じて互いに連通させられる。 As described above, when the nitriding process in the nitriding chamber S2 is completed, the supply of voltage by the plasma power source 115 is stopped, and the glow discharge is stopped. Further, the electrode body 67 and the object to be processed 2 are lowered by driving the object to be processed lifting mechanism 66. Then, the workpiece 2 is transferred from the electrode body 67 to the chain conveyor 61, and the electrode body 67 is lowered below the chain conveyor 61 and the workpiece 2. Moreover, the exit side heat shielding door 65 is moved, and the exit side passage port 63e is opened. Furthermore, the carry-out port 55 and the carry-in port 152 are opened, and the nitriding chamber S2 and the cooling chamber S3 are communicated with each other through the shutter chamber 16.

かかる状態において、被処理体２が搬送方向Ｄに沿って移動させられ、熱遮蔽体６３の内側から出口側通過口６３ｅ、搬出口５５、シャッター室１６、搬入口１５２を通じて、冷却室Ｓ３に搬送される。即ち、被処理体２がチェーンコンベア６１上からチェーンコンベア１６１上に受け渡される。被処理体２が冷却室Ｓ３に搬入されると、冷却室Ｓ３の搬入口１５２が閉じられ、冷却室Ｓ３内が密閉状態にされる。 In this state, the workpiece 2 is moved along the transport direction D, and transported from the inside of the heat shield 63 to the cooling chamber S3 through the outlet side passage port 63e, the transport port 55, the shutter chamber 16, and the transport port 152. Is done. That is, the workpiece 2 is transferred from the chain conveyor 61 to the chain conveyor 161. When the workpiece 2 is carried into the cooling chamber S3, the carry-in port 152 of the cooling chamber S3 is closed, and the inside of the cooling chamber S3 is sealed.

冷却室Ｓ３に搬入された被処理体２は、チェーンコンベア１６１の駆動により、冷却室Ｓ３の所定位置に搬送され、静止させられる。また、冷却室Ｓ３に冷却室ガス供給路１７３を通じて窒素ガスが供給され、冷却室Ｓ３内が所定の処理圧力（例えば約５００Ｔｏｒｒ程度）に昇圧され、冷却処理が行われる。被処理体２から放熱される熱は、冷却室Ｓ３内の窒素ガス、筐体１５１等を介して、図示しない冷却水路内の冷却水に伝達し、冷却水と共に冷却部５から排熱される。かかる冷却処理により、被処理体２の温度は、約５００℃〜５５０℃程度から約１００℃〜１５０℃程度まで下げられる。 The object to be processed 2 carried into the cooling chamber S3 is conveyed to a predetermined position in the cooling chamber S3 by the driving of the chain conveyor 161, and is stopped. Further, nitrogen gas is supplied to the cooling chamber S3 through the cooling chamber gas supply path 173, the inside of the cooling chamber S3 is increased to a predetermined processing pressure (for example, about 500 Torr), and cooling processing is performed. The heat radiated from the workpiece 2 is transmitted to cooling water in a cooling water passage (not shown) via nitrogen gas in the cooling chamber S3, the casing 151, and the like, and is exhausted from the cooling unit 5 together with the cooling water. By this cooling treatment, the temperature of the workpiece 2 is lowered from about 500 ° C. to 550 ° C. to about 100 ° C. to 150 ° C.

冷却処理が終了すると、搬出口１５５か開かれ、チェーンコンベア１６１の駆動により、被処理体２が冷却室Ｓ３から搬出口１５５を通じて搬出機１２上に受け渡される。以上のようにして、プラズマ窒化処理システム１における一連の処理工程が終了する。 When the cooling process is completed, the carry-out port 155 is opened, and the workpiece 2 is transferred from the cooling chamber S3 to the unloader 12 through the carry-out port 155 by driving the chain conveyor 161. As described above, a series of processing steps in the plasma nitriding processing system 1 is completed.

なお、プラズマ窒化処理システム１では、複数の被処理体２を連続的に並行して処理できる。即ち、加熱室Ｓ１においては加熱処理、窒化室Ｓ２においては窒化処理、冷却室Ｓ１において冷却処理をそれぞれ行いながら、複数の被処理体２を連続的に、効率的に処理することができる。 In the plasma nitriding system 1, a plurality of objects to be processed 2 can be continuously processed in parallel. That is, a plurality of objects to be processed 2 can be processed continuously and efficiently while performing heat treatment in the heating chamber S1, nitriding treatment in the nitriding chamber S2, and cooling treatment in the cooling chamber S1.

以上説明したように、かかるプラズマ窒化処理システム１の窒化炉４においては、温度計被覆体１２２によって温度計１２１の測温部１３５を被覆し、ダミー１２０から絶縁することによって、温度計１２１の測温部１３５をダミー１２０に対して近接させた状態にしながらも、温度計１２１が放電の影響によって損傷することを防止できる。例えば熱電対保護管１３２（測温部１３５の外面）が金属によって形成されている場合でも、熱電対保護管１３２が放電の影響によって損傷することを防止できる。従って、温度計１２１の長寿命化を図ることができる。また、温度計１２１の測温部１３５をダミー１２０の内部に挿入することで、ダミー１２０の内部の温度を精度良く測定できる。ひいては、被処理体２の温度を正確に制御し、安定した処理を行うことができる。 As described above, in the nitriding furnace 4 of the plasma nitriding treatment system 1, the thermometer 121 is covered with the thermometer 121 and insulated from the dummy 120 by covering the thermometer 121 with the thermometer 121. It is possible to prevent the thermometer 121 from being damaged due to the influence of the discharge while keeping the warm portion 135 close to the dummy 120. For example, even when the thermocouple protection tube 132 (the outer surface of the temperature measuring unit 135) is formed of metal, it is possible to prevent the thermocouple protection tube 132 from being damaged due to the influence of discharge. Therefore, the lifetime of the thermometer 121 can be extended. Moreover, the temperature inside the dummy 120 can be accurately measured by inserting the temperature measuring unit 135 of the thermometer 121 into the dummy 120. As a result, the temperature of the to-be-processed object 2 can be controlled accurately, and the stable process can be performed.

さらに、ダミー１２０を温度計被覆体１２２に取り付け、温度計被覆体１２２を介して温度計１２１に保持させる構成とすることで、ダミー１２０と温度計１２１をコンパクトに設置できる。従って、窒化炉４の構造の簡素化を図ることができる。 Further, the dummy 120 and the thermometer 121 can be compactly installed by attaching the dummy 120 to the thermometer cover 122 and holding the dummy 120 via the thermometer cover 122. Accordingly, the structure of the nitriding furnace 4 can be simplified.

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到しうることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described, this invention is not limited to this example. It is obvious for those skilled in the art that various changes or modifications can be conceived within the scope of the technical idea described in the claims. It is understood that it belongs to.

例えば以上の実施形態では、被処理体２として鉄系合金からなるクランクシャフト、カムシャフト等を例示したが、被処理体２とはかかるものに限定されず、本実施形態は、様々な材質に対するプラズマ窒化に適用できる。 For example, in the above embodiment, a crankshaft made of an iron-based alloy, a camshaft, and the like are illustrated as the object to be processed 2, but the object to be processed 2 is not limited to this, and the present embodiment is applicable to various materials. Applicable to plasma nitriding.

窒化炉４に設けるヒータ６２、熱遮蔽体６３、開口８１、開口壁体８２、蓋体８３等の形状や配置等も、以上の実施形態には限定されない。例えばヒータ６２は、窒化室Ｓ２内の被処理体２の側方だけでなく、上方に設けても良い。 The shape, arrangement, and the like of the heater 62, the heat shield 63, the opening 81, the opening wall 82, the lid 83, and the like provided in the nitriding furnace 4 are not limited to the above embodiment. For example, the heater 62 may be provided not only on the side of the workpiece 2 in the nitriding chamber S2, but also on the upper side.

また、ダミー１２０の形状、温度計被覆体１２２の形状等も、以上の実施形態には限定されない。例えば温度計被覆体１２２は、温度計１２１の先端部のみを被覆するとしたが、勿論、温度計１２１の先端部以外の部分まで（温度計１２１の基端部側まで）被覆するようにしても良い。 Further, the shape of the dummy 120, the shape of the thermometer cover 122, and the like are not limited to the above embodiment. For example, the thermometer cover 122 covers only the distal end portion of the thermometer 121, but of course, the thermometer cover body 122 may be covered to a portion other than the distal end portion of the thermometer 121 (up to the proximal end portion side of the thermometer 121). good.

ダミー１２０や温度計１２１を配置する位置は、被処理体２の側方（側壁部６３ｂと被処理体２の間）には限定されない。例えば、被処理体２の上方、即ち、上板部６３ｃと被処理体２の上部との間であっても良いし、被処理体２の下方、前方、後方等であっても良い。 The position where the dummy 120 and the thermometer 121 are arranged is not limited to the side of the object 2 (between the side wall 63b and the object 2). For example, it may be above the workpiece 2, that is, between the upper plate portion 63 c and the upper portion of the workpiece 2, or may be below, forward, rearward, etc. of the workpiece 2.

なお、例えば開口８１と被処理体２との間にダミー１２０及び測温部１３５を設けるようにすると、開口８１の開度（蓋体８３と開口８１との間の距離）を、温度計１２１の測定値に基づいて、より好適に調節できるようになる。即ち、窒化炉４においては、開口８１を開閉させることで、被処理体２から開口８１を通じて外側に放出される放熱量を増減でき、これにより、開口８１に対向する部分（以上の実施形態では被処理体２の上部中央部分）の温度を調節できるようになっているが、そのような開口８１に対向する部分の実際の温度に近い測定値を検出することができる。そして、制御部１７においては、その測定値を用いて、開口８１の適切な開度を計算することができる。即ち、開口８１に対向する部分の温度を、所望の値に制御することができる。特に、以上の実施形態のような窒化炉４においては、開口８１の開度が小さいと、被処理体２の上部中央部分の温度が他の部分（被処理体２の側部、下部など）と比較して高温になりやすい傾向があるが、そのような最も高温になりやすい部分の温度を測定し、開口８１の開度を調節することで、被処理体２の温度分布の均一化を図ることができる。ひいては、被処理体２の処理むらを防止できる。 For example, when the dummy 120 and the temperature measuring unit 135 are provided between the opening 81 and the workpiece 2, the opening degree of the opening 81 (distance between the lid 83 and the opening 81) is changed to the thermometer 121. Based on the measured value, it becomes possible to adjust more suitably. That is, in the nitriding furnace 4, by opening and closing the opening 81, the amount of heat released from the object to be processed 2 to the outside through the opening 81 can be increased or decreased, whereby a portion facing the opening 81 (in the above embodiments) Although the temperature of the upper central portion of the workpiece 2 can be adjusted, a measurement value close to the actual temperature of the portion facing the opening 81 can be detected. And in the control part 17, the suitable opening degree of the opening 81 can be calculated using the measured value. That is, the temperature of the portion facing the opening 81 can be controlled to a desired value. In particular, in the nitriding furnace 4 as in the above-described embodiment, when the opening 81 is small, the temperature of the upper central portion of the object to be processed 2 is another part (the side portion, the lower part, etc. of the object to be processed 2) However, the temperature distribution of the object to be treated 2 can be made uniform by measuring the temperature of the portion that is most likely to become high temperature and adjusting the opening of the opening 81. Can be planned. As a result, the process nonuniformity of the to-be-processed object 2 can be prevented.

また、窒化室Ｓ２内の複数箇所に、ダミー１２０と温度計１２１をそれぞれ備え、窒化室Ｓ２内の複数箇所の温度を測定するようにしても良い。また、被処理体２の放射温度を非接触状態で測定する被処理体用放射温度計、ダミー１２０の放射温度を非接触状態で測定するダミー用放射温度計等を備え、被処理体用放射温度計、ダミー用放射温度計、温度計１２１のそれぞれの測定値から、被処理体２の実際の温度を推定するようにしても良い。 Further, the dummy 120 and the thermometer 121 may be provided at a plurality of locations in the nitriding chamber S2, and the temperatures at the plurality of locations in the nitriding chamber S2 may be measured. Also, a radiation thermometer for the object to be processed that measures the radiation temperature of the object to be processed 2 in a non-contact state, a radiation thermometer for a dummy that measures the radiation temperature of the dummy 120 in a non-contact state, and the like. You may make it estimate the actual temperature of the to-be-processed object 2 from each measured value of a thermometer, the dummy radiation thermometer, and the thermometer 121. FIG.

また、以上の実施形態では、炉体５１にプラズマ用電源１１５の陽極が接続されている、即ち、炉体５１が放電用導体物であるとしたが、プラズマ用電源１１５の陽極は、他の部材に接続しても良い。例えば、炉体５１の内側（炉体５１と熱遮蔽体６３との間）、あるいは、熱遮蔽体６３の内側（ヒータ６２と被処理体２との間）等に、放電用導体物を備え、その放電用導体物にプラズマ用電源１１５の陽極を接続しても良い。要するに、窒化室Ｓ２内において、放電用導体物と被処理体２との間、及び、放電用導体物とダミー１２０との間にグロー放電が生じるような構成であれば良い。 Further, in the above embodiment, the anode of the plasma power supply 115 is connected to the furnace body 51, that is, the furnace body 51 is a discharge conductor. You may connect to a member. For example, a discharge conductor is provided inside the furnace body 51 (between the furnace body 51 and the heat shield 63) or inside the heat shield 63 (between the heater 62 and the object to be processed 2). The anode of the plasma power supply 115 may be connected to the discharge conductor. In short, any structure may be used as long as glow discharge is generated between the discharge conductor and the object to be processed 2 and between the discharge conductor and the dummy 120 in the nitriding chamber S2.

さらに、窒化炉４の構成は、以上の実施形態に示したプラズマ窒化処理システム１のような連続式の処理システム（複数の処理室を備え、加熱処理、プラズマを利用した処理、冷却処理等の複数種類の処理を互いに異なる処理室で行うシステム）には限定されず、バッチ型のプラズマ処理システム（複数種類の処理を同一の処理室で行うシステム）にも適用できる。即ち、例えば加熱処理と窒化処理を互いに同一の処理室内で行う構成、あるいは、加熱処理と窒化処理と冷却処理を互いに同一の処理室内で行う構成等にも適用できる。 Furthermore, the configuration of the nitriding furnace 4 is a continuous processing system such as the plasma nitriding processing system 1 shown in the above embodiment (including a plurality of processing chambers, such as a heating process, a process using plasma, a cooling process, etc. The present invention is not limited to a system that performs a plurality of types of processing in different processing chambers), and can also be applied to a batch-type plasma processing system (a system that performs a plurality of types of processing in the same processing chamber). That is, for example, the present invention can be applied to a configuration in which heat treatment and nitriding treatment are performed in the same processing chamber, or a configuration in which heating treatment, nitriding treatment, and cooling processing are performed in the same processing chamber.

また、窒化炉４の構成は、以上の実施形態で説明したような横型炉（被処理体を横方向に移動させ、処理室の側方から搬入出させる構造）には限定されず、竪型炉（被処理体を上下方向に移動させ、処理室の下方から搬入出させる構造）にも適用できる。 Further, the configuration of the nitriding furnace 4 is not limited to the horizontal furnace as described in the above embodiment (a structure in which the object to be processed is moved in the lateral direction and is carried in / out from the side of the processing chamber). The present invention can also be applied to a furnace (a structure in which an object to be processed is moved up and down and carried in and out from below a processing chamber).

また、本実施形態は、プラズマ窒化処理以外にも、例えばプラズマ浸炭処理、プラズマ浸炭窒化処理等、プラズマを利用した様々な処理に適用することが可能である。即ち、プラズマ処理炉とは窒化炉（プラズマ窒化炉）には限定されず、例えばプラズマ浸炭炉、プラズマ浸炭窒化炉等であっても良い。 In addition to the plasma nitriding process, the present embodiment can be applied to various processes using plasma such as a plasma carburizing process and a plasma carbonitriding process. That is, the plasma processing furnace is not limited to a nitriding furnace (plasma nitriding furnace), and may be a plasma carburizing furnace, a plasma carbonitriding furnace, or the like.

本発明は、金属製品等の表面処理を行うプラズマ処理炉及びプラズマ処理方法等に適用できる。 The present invention can be applied to a plasma processing furnace and a plasma processing method for performing a surface treatment of a metal product or the like.

プラズマ窒化処理システムの概略平面図である。It is a schematic plan view of a plasma nitriding system. プラズマ窒化処理システムの概略縦断面図である。It is a schematic longitudinal cross-sectional view of a plasma nitriding system. 窒化炉の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of a nitriding furnace. 窒化炉の縦断面図（図３におけるＩ−Ｉ線による概略断面図）である。It is a longitudinal cross-sectional view (schematic cross-sectional view by the II line | wire in FIG. 3) of a nitriding furnace. 熱遮蔽体、被処理体昇降機構の構成を拡大して示した説明図である。It is explanatory drawing which expanded and showed the structure of the thermal-shielding body and the to-be-processed object raising / lowering mechanism. ダミー、温度計等の構成を示した縦断面図である。It is the longitudinal cross-sectional view which showed structures, such as a dummy and a thermometer. 図６におけるＩＩ−ＩＩ線による縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view by the II-II line in FIG.

Explanation of symbols

Ｄ搬送方向
Ｓ１加熱室
Ｓ２窒化室
Ｓ３冷却室
１プラズマ窒化処理システム
２被処理体
３加熱炉
４窒化炉
５冷却部
１７制御部
５１炉体
１１５プラズマ用電源
１２０ダミー
１２１温度計
１２２温度計被覆体
１３１熱電対
１３１ｃ接合部
１３５測温部
１３８温度検出部 D Transport direction S1 Heating chamber S2 Nitriding chamber S3 Cooling chamber 1 Plasma nitriding system 2 Object to be processed 3 Heating furnace 4 Nitriding furnace 5 Cooling unit 17 Control unit 51 Furnace body 115 Power source for plasma 120 Dummy 121 Thermometer 122 Thermometer cover 131 Thermocouple 131c Junction 135 Temperature Sensor 138 Temperature Detector

Claims

A plasma processing furnace for processing an object to be processed by generating plasma,
The processing chamber for storing the object to be processed is provided with a dummy for the object to be processed,
Electrodes of the same polarity are connected to the object to be processed and the dummy, respectively, and a discharge conductor arranged around the object to be processed has a polarity opposite to that of the electrode connected to the object to be processed Connect the electrodes of
A thermometer for measuring the temperature of the dummy, and a thermometer covering for covering the thermometer,
The plasma processing furnace, wherein the dummy is configured to be electrically insulated from the thermometer and the discharge conductor by the thermometer covering body.

The plasma processing furnace according to claim 1, wherein the dummy is held by the thermometer covering body.

The plasma processing furnace according to claim 1, wherein the thermometer covering body is provided in a temperature measuring unit provided at a tip portion of the thermometer.

The plasma processing furnace according to claim 3, wherein the thermometer covering body and the temperature measuring unit are inserted into the dummy.

The thermometer includes a thermocouple,
The plasma processing furnace according to claim 3 or 4, wherein a junction point of the thermocouple is provided in the temperature measuring unit.

The plasma processing furnace according to any one of claims 1 to 5, wherein the processing chamber is a nitriding chamber for nitriding a target object.

A plasma processing method for processing an object to be processed by generating plasma,
Store the object to be processed in the processing chamber,
In the processing chamber, glow discharge occurs between the object to be processed and the discharge conductor disposed around the object to be processed, and between the dummy of the object to be processed and the discharge conductor. Let
A plasma processing method, wherein the temperature of the dummy is measured by a thermometer that is covered with the thermometer covering body and insulated from the dummy.

The plasma processing method according to claim 7, wherein the temperature of the dummy is measured while the dummy is held by the thermometer.

9. The plasma processing method according to claim 7, wherein the temperature of the object to be processed is controlled based on the temperature measured by the thermometer.

The plasma processing method according to claim 7, wherein the object to be processed is nitrided.