JP4956209B2 - プラズマ窒化処理システムおよびプラズマ窒化処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えば鋼材等の被処理体を窒化処理するプラズマ窒化処理システムおよびプラズマ窒化処理方法に関する。

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、２、３参照）。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。

上記のような窒化を行う装置には、処理室を減圧する減圧機構（真空ポンプ）、処理室に処理ガスを供給するガス供給機構、処理室内の被処理体に電圧を印加するための電極体等が備えられる（特許文献２、３参照）。かかる装置においては、処理室内に被処理体を搬入し、処理室内を真空引きした後、処理ガスを供給し、処理室内を所定の圧力に調整する。その後、グロー放電による加熱処理を行う。即ち、イオン化した処理ガスを被処理体に衝突させることで、被処理体を加熱させる。また、グロー放電による加熱を行いながら、ヒータ（発熱体）によって放射熱による加熱を行うこともある。こうして被処理体を加熱処理し、窒化が進行する所定温度（約５００℃〜６００℃程度）に昇温させた後、さらにグロー放電を行うことで、窒化処理を施すようになっている。

特開平７−３３４０号公報 特開２００４−２３８７０５号公報 特開２００５−２４４４号公報

しかしながら、従来のプラズマ窒化装置においては、被処理体の加熱処理と窒化処理を効率的に行うことが難しい問題があった。例えば加熱処理においては、処理室内の処理ガスが希薄になっているので、被処理体に対して熱が伝達しにくく、加熱に要する時間を短縮することが難しかった。また、処理室内の処理温度、処理圧力、グロー放電の電圧、処理ガスの供給流量等の調節が複雑であり、自動制御化することが難しかった。そのため、作業員（オペレータ）が監視、手動操作等を行う必要があり、作業員の負担が大きく、非効率的であった。また、手動操作では誤操作が発生しやすいおそれがあり、プラズマ窒化の信頼性向上を図ることが難しかった。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、被処理体を効率的に処理することが可能なプラズマ窒化処理システムおよびプラズマ窒化処理方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明によれば、被処理体を窒化処理するプラズマ窒化処理システムであって、被処理体を加熱処理する加熱室と、前記加熱室において加熱処理された被処理体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と、前記窒化室において窒化処理された被処理体を冷却処理する冷却室と、
前記被処理体を前記加熱室、前記窒化室、前記冷却室の順に搬送する被処理体搬送機構と、前記窒化室内を減圧する窒化室減圧機構と、前記窒化室内に窒素ガスを供給する窒化室ガス供給路と、前記窒化室内の被処理体に対して電圧を印加する電極体とを備え、前記電極体を前記窒化室内において昇降させる昇降機と、前記電極体を前記昇降機から絶縁させる絶縁体とを設け、前記電極体によって被処理体を支持し、前記電極体を上昇させることにより、被処理体を持ち上げて前記電極体以外の部分から絶縁させることを特徴とする、プラズマ窒化処理システムが提供される。

このプラズマ窒化処理システムにあっては、前記加熱室内の被処理体を加熱する加熱室ヒータを備えても良い。

前記窒化室内の被処理体の周囲には、熱遮蔽体を備えても良い。前記熱遮蔽体に開口を設け、前記開口を開閉させる蓋体を設けても良い。

前記熱遮蔽体は、前記窒化室内の被処理体の側方及び上方を囲む位置に設けても良い。前記開口は、前記窒化室内の被処理体の上方に設けても良い。

前記熱遮蔽体の内側には、被処理体を加熱する窒化室ヒータを備えても良い。さらに、前記熱遮蔽体の入口側を開閉する入口側熱遮蔽扉と、前記熱遮蔽体の出口側を開閉する出口側熱遮蔽扉を備えても良い。前記蓋体は、前記開口の開度を調節できるように構成されても良い。前記冷却室に、熱交換部材が設けられていても良い。

前記加熱室、前記窒化室、前記冷却室は、横方向において一列に並べて設けても良い。前記被処理体搬送機構が、窒化室のチェーンコンベアを備えても良い。前記昇降機は、前記被処理体の中央部を下方から支えても良い。
また、本発明によれば、上記のプラズマ窒化処理システムを用いたプラズマ窒化処理方法であって、前記加熱室の搬入口を開けて、被処理体を搬入し、前記加熱室内を減圧し、前記加熱室内に窒素ガスをパージした後、前記被処理体を加熱処理するとともに、前記窒化室の搬入口と搬出口を閉じ、前記窒化室内を減圧し、前記窒化室内に窒素ガスをパージした後、昇温させ、前記加熱室における前記被処理体の加熱処理が終了すると、加熱室を減圧し、その後、前記被処理体を前記窒化室に移動するために、前記窒化室の搬入扉および熱遮蔽体の扉を開けて、前記電極体が前記被処理体搬送機構よりも低い位置に下降させられた状態で前記被処理体を前記窒化室へ移動させ、次に、前記窒化室の搬入口を閉じ、前記窒化室に処理ガスを供給し、次に、前記電極体を前記昇降機により上昇させて前記被処理体を押し上げ、前記被処理体が前記電極体のみに接触してそれ以外の部分からは電気的に絶縁された状態になった後、直流電源を印加して窒化処理を行うことを特徴とする、プラズマ窒化処理方法が提供される。このプラズマ窒化処理方法にあっては、前記熱遮蔽体の開口の開度を変えて、前記熱遮蔽体の内側の温度分布を調節しても良い。

本発明によれば、加熱室、窒化室、冷却室を個別に設けることにより、被処理体を効率的に処理することができる。処理温度、処理圧力等の処理条件を調節し易く、自動制御化を図りやすくなる。また、加熱処理、窒化処理、冷却処理を並行して行い、複数の被処理体を連続的に処理することができる。従って、複数の被処理体を効率的に処理することができる。

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、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、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）。

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。

図３及び図４に示すように、加熱炉３は、例えば長さ方向を搬送方向Ｄに向け高さ方向を略鉛直方向に向けた略立方体状をなす炉体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。なお、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（図２参照）。

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、加熱室Ｓ１内の被処理体２を放射熱によって加熱するヒータ３２（加熱室ヒータ）が設けられている。さらに、ヒータ３２の発熱が拡散して炉体２１等に奪われることを抑制する熱遮蔽体３３（加熱室熱遮蔽体）、加熱室Ｓ１内の雰囲気を攪拌する送風機構３４（ファン）が設けられている。炉体２１には、炉体２１を冷却する冷却水を通過させる冷却水路３５が内蔵されている。

ヒータ３２は、熱遮蔽体３３の内面に沿って、被処理体２の側方（被処理体２の幅方向（搬送方向Ｄに対して直交する方向）において被処理体２を挟んで互いに対向する位置）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。なお、ヒータ３２としては、例えば電気ヒータ等を用いても良い。また、図示の例では、ヒータ３２は被処理体２の両側にそれぞれ複数ずつ設けられ、被処理体２の周囲を複数のゾーンに分割して温調できるようになっている。即ち、各ヒータ３２の発熱量をそれぞれ調節することで、熱遮蔽体３３の内側の温度分布（加熱処理時の処理温度分布）を制御できる構成になっている。

熱遮蔽体３３は、加熱室Ｓ１内の被処理体２の周囲に、即ち、被処理体２及びチェーンコンベア３１の下方、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３３は、断熱性の高い材質（断熱材）によって形成しても良い。送風機構３４は、加熱室Ｓ１の天井部に設けられ、被処理体２の上方の雰囲気を攪拌するように配置されている。

また、加熱室Ｓ１には、加熱室Ｓ１内を減圧（真空引き）する加熱室減圧路４１が接続されている（図３参照）。加熱室減圧路４１は、加熱室Ｓ１の外部において、例えば真空ポンプ等を備えた減圧機構４２（加熱室減圧機構）に接続されている。さらに、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が設けられている。加熱室ガス供給路４３は、加熱室Ｓ１の外部において、加熱用ガス供給源４４に接続されている。

窒化炉４は、いわゆる横型炉の構造になっており、図５及び図６に示すように、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（図２参照）。

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。

図示の例では、チェーンコンベア６１は、駆動側ローラ７１、従動側ローラ７２、及び、被処理体２の下部両側をそれぞれ保持する２本の無端ベルト状のチェーンベルト７３、７４を備えている。駆動側ローラ７１は窒化室Ｓ２の入口側に、従動側ローラ７２は窒化室Ｓ２の出口側に備えられている。チェーンベルト７３、７４は、駆動側ローラ７１と従動側ローラ７２に巻回されており、駆動側ローラ７１と従動側ローラ７２の上方においては、搬送方向Ｄに沿って架け渡された状態で、互いに同じ高さに略平行に保持されている。即ち、駆動側ローラ７１の駆動により、従動側ローラ７２を回転させながら、上面側においては搬送方向Ｄに沿って周動するように構成されている。なお、チェーンベルト７３、７４は、一般的には金属製のベルト等、導体によって構成されている。

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。なお、ヒータ６２としては、例えば電気ヒータ等を用いても良く、その場合、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。また、図示の例では、ヒータ６２は被処理体２の両側にそれぞれ複数ずつ設けられ、被処理体２の周囲を複数のゾーンに分割して温調できるようになっている。即ち、各ヒータ６２の発熱量をそれぞれ調節することで、熱遮蔽体６３の内側の温度分布（窒化処理時の処理温度分布）を制御できる構成になっている。

熱遮蔽体６３は、図６及び図７に示すように、搬送方向Ｄからみて略コの字状をなし、被処理体２及びチェーンベルト７３、７４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た側壁部６３ａ、６３ｂと、被処理体２及びチェーンベルト７３、７４の上方に備えられた上板部６３ｃとを備えている。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。

側壁部６３ａ、６３ｂは、略鉛直に向けられた平板状をなしている。図６に示す例では、側壁部６３ａ、６３ｂは、チェーンベルト７３、７４の上面よりも上方に設けられている。

上板部６３ｃは、略水平に向けられた平板状をなしている。上板部６３ｃの中央部（即ち、窒化室Ｓ２内の被処理体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、略方形状に形成されており、また、上方からみた平面視において、チェーンコンベア６１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）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、方形の枠状に設けられている。

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）を開閉する蓋体８３が設けられている。図示の例では、蓋体８３は、略方形の平板状をなし、略水平に向けられている。また、炉体５１の天井部に取り付けられている蓋体昇降機構８４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するようになっている。即ち、開口壁体８２に近接して開口８１を閉塞する閉塞位置と、閉塞位置の上方に移動して開口８１を開口させる開口位置との間で、昇降移動可能になっている。これにより、開口８１の開度（開口壁体８２と蓋体８３との間の距離）を調節できるように構成されている。なお、蓋体８３は、断熱性の高い材質によって構成してもよい。蓋体昇降機構８４としては、例えばシリンダ機構を用いても良い。

入口側熱遮蔽扉６４（図５参照）は、炉体５１の天井部に取り付けられている図示しない入口側扉昇降機構（例えばシリンダ機構等）によって支持されており、入口側扉昇降機構の作動により、略鉛直方向に沿って昇降するようになっている。即ち、側壁部６３ａ、６３ｂ、上板部６３ｃの入口側の縁部に近接して熱遮蔽体６３の入口側を閉塞する閉塞位置と、閉塞位置の上方に移動して熱遮蔽体６３の入口側を開口させる開口位置との間で、昇降移動可能になっている。なお、閉塞位置に移動した状態では、入口側熱遮蔽扉６４の下縁部は、チェーンベルト７３、７４の上面よりも上方に位置するようになっている。

出口側熱遮蔽扉６５は、炉体５１の天井部に取り付けられている図示しない出口側扉昇降機構（例えばシリンダ機構等）によって支持されており、出口側扉昇降機構の作動により、略鉛直方向に沿って昇降するようになっている。即ち、側壁部６３ａ、６３ｂ、上板部６３ｃの出口側の縁部に近接して熱遮蔽体６３の出口側を閉塞する閉塞位置と、閉塞位置の上方に移動して熱遮蔽体６３の出口側を開口させる開口位置との間で、昇降移動可能になっている。なお、閉塞位置に移動した状態では、出口側熱遮蔽扉６５の下縁部は、チェーンベルト７３、７４の上面よりも上方に位置するようになっている。

図８及び図９に示すように、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ベルト７３、７４の間に設けられている（図８参照）。また、搬送方向Ｄにおいて２つ並べて設けられている。さらに、平面視において入口側熱遮蔽扉６４と出口側熱遮蔽扉６５の間に配置されている（図５参照）。各電極体６７は導体からなり、図９に示すように、側面視においては薄板状、平面視においては例えば略方形の枠状に形成されており、内側に方形の開口部が形成されている。即ち、この電極体６７に形成された開口部を通じて、被処理体２の下部にも処理ガスが円滑に供給されるように構成されている。

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。なお、直流電源１１５の陰極（電極体６７）と陽極（炉体５１等）は、絶縁体１１３によって絶縁されている。即ち、絶縁体１１３を設けることで、直流電源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、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。

昇降機１１２は、炉体５１の下方に設けられた昇降駆動部１２１、炉体５１の底部を貫通するように備えられた昇降支持棒１２２、昇降支持棒１２２の上端部によって支持された昇降板１２３とを備えている。昇降駆動部１２１には、例えばシザーリフト等を用いても良い。昇降支持棒１２２は、図示の例では窒化室Ｓ２の入口側と出口側にそれぞれ２本ずつ、即ち、合計で４本設けられており、それぞれ長さ方向を略鉛直方向（昇降方向）に向けて備えられている。昇降板１２３は、電極体６７の下方において、チェーンベルト７３、７４の間に沿って略水平に設けられている。

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の絶縁物によって形成されており、図示の例では、昇降板１２３の上面に８個取り付けられている。即ち、各チェーンベルト７３、７４側の縁部に４個ずつ、２列に並べて設けられている。これらの絶縁体１１３の上端部によって、前述した各電極体６７は、昇降板１２３から上方に離隔した位置に支持されている。２つの電極体６７のうち、一方は入口側の４個の絶縁体１１３によって支持され、他方は出口側の４個の絶縁体１１３によって支持されている。

また、窒化室Ｓ２には、図５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１３１が接続されている。窒化室減圧路１３１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１３２（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１３３が設けられている。窒化室ガス供給路１３３は、窒化室Ｓ２の外部において、窒化室ガス供給源ユニット１３４に接続されている。

窒化室ガス供給源ユニット１３４には、窒素ガス供給源１４１から窒化室ガス供給路１３３に窒素ガスを導入する窒素ガス導入路１４１ａ、窒素ガス導入路１４１ａを開閉する開閉弁１４１ｂ、窒素ガスの供給流量を調節する流量調節部１４１ｃ（マスフローコントローラ）、水素ガス供給源１４２から窒化室ガス供給路１３３に水素ガスを導入する水素ガス導入路１４２ａ、水素ガス導入路１４２ａを開閉する開閉弁１４２ｂ、水素ガスの供給流量を調節する流量調節部１４２ｃ、プロパンガス供給源１４３から窒化室ガス供給路１３３にプロパンガスを導入するプロパンガス導入路１４３ａ、プロパンガス導入路１４３ａを開閉する開閉弁１４３ｂ、プロパンガスの供給流量を調節する流量調節部１４３ｃ、アンモニアガス供給源１４４から窒化室ガス供給路１３３にアンモニアガスを導入するアンモニアガス導入路１４４ａ、アンモニアガス導入路１４４ａを開閉する開閉弁１４４ｂ、アンモニアガスの供給流量を調節する流量調節部１４４ｃが設けられている。

冷却部５は、図１０及び図１１に示すように、例えば長さ方向を搬送方向Ｄに向け高さ方向を略鉛直方向に向けた略立方体状をなす筐体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（図２参照）。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。

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、熱交換部材１６２（フィン）が設けられている。さらに、冷却室Ｓ３内の雰囲気を攪拌する送風機構１６４（ファン）が設けられている。筐体１５１には、筐体１５１を冷却する冷却水を通過させる冷却水路１６５が内蔵されている。

熱交換部材１６２は、筐体１５１の内側面に複数枚取り付けられている。各熱交換部材１６２は、例えば略鉛直方向に沿って細長く形成された平板状をなし、筐体１５１から冷却室Ｓ３の内側に向かって突出するように、また、搬送方向Ｄにおいて複数枚並べて設けられている。かかる熱交換部材１６２は、冷却水路１６５を通過する冷却水と熱交換し、冷却室Ｓ３内の冷却を促進する機能を有する。送風機構１６４は、冷却室Ｓ３の天井部に設けられ、被処理体２の上方の雰囲気を攪拌するように配置されている。

また、冷却室Ｓ３には、冷却室Ｓ３内を減圧（真空引き）する冷却室減圧路１７１が接続されている。冷却室減圧路１７１は、冷却室Ｓ３の外部において、例えば真空ポンプ等を備えた減圧機構１７２（冷却室減圧機構）に接続されている。さらに、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が設けられている。冷却室ガス供給路１７３は、冷却室Ｓ３の外部において、冷却用ガス供給源１７４に接続されている。

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。

即ち、シャッター室１５には、回転可能に設けられた複数のローラ１８１が備えられており、これら複数のローラ１８１上において被処理体２を移動させることによって、加熱室Ｓ１のチェーンコンベア３１から窒化室Ｓ２のチェーンコンベア６１に対して被処理体２を円滑に受け渡せるようになっている。シャッター室１６には、回転可能に設けられた複数のローラ１８２が備えられており、これら複数のローラ１８２上において被処理体２を移動させることによって、窒化室Ｓ２のチェーンコンベア６１から冷却室Ｓ３のチェーンコンベア１６１に対して被処理体２を円滑に受け渡せるようになっている。

なお、加熱炉３、窒化炉４、冷却部５を横型炉（横方向に搬入出する構成）とし、加熱室Ｓ１、窒化室Ｓ２、冷却室Ｓ３を横方向において一列に並べて設ける構成にすると、被処理体２を横方向に直線的に搬送するだけで、加熱室Ｓ１、窒化室Ｓ２、冷却室Ｓ３に対して被処理体２の搬入出を効率的に行うことができる。従って、被処理体搬送機構６の構成を簡単にすることができ、また、各加熱室Ｓ１、窒化室Ｓ２、冷却室Ｓ３に対する被処理体２の搬入出に要する移動時間を短縮できる。

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。なお、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の温度、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、その検出値が制御部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。

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。なお、図１２は、プラズマ窒化処理における被処理体２の温度と処理圧力の変化を示したものである。

先ず、加熱室Ｓ１に被処理体２が搬入される。即ち、搬入機１１の上面に被処理体２が載置され、シャッター２３の移動によって加熱室Ｓ１の搬入口２２が開かれ、被処理体２が搬送方向Ｄに沿って移動させられ、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。加熱室Ｓ１に被処理体２が搬入されると、シャッター２３によって搬入口２２が閉じられる。なお、加熱室Ｓ１の搬出口２５は、シャッター２６によって閉じられており、加熱室Ｓ１内は、シャッター２３、２６によって密閉された状態になる。被処理体２は、チェーンコンベア３１の駆動により、加熱室Ｓ１内（熱遮蔽体３３の内側）の所定位置に搬送され、静止させられる。

搬入口２２が閉じられて加熱室Ｓ１内が密閉されると、減圧機構４２の作動により、加熱室減圧路４１を通じて、加熱室Ｓ１内の雰囲気が吸引され、加熱室Ｓ１内が減圧される（図１２参照）。これにより、処理圧力（加熱室Ｓ１の圧力）は略真空状態（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る。処理圧力は、例えば約５００Ｔｏｒｒ程度（約６６．７ｋＰａ程度）にされる。このように、処理圧力を略真空状態よりも高くすることで、被処理体２に対してヒータ３２からの熱が処理雰囲気を介して伝達しやすくなり、被処理体２の加熱を効率的に行えるようになる。

こうして窒素ガスによってパージした加熱室Ｓ１内において、被処理体２の加熱処理が行われる。即ち、ヒータ３２の発熱によって、チェーンコンベア３１上の被処理体２が加熱される。また、冷却水路３５には冷却水が適宜供給され、炉体２１の冷却が行われる。即ち、加熱室Ｓ１内の温度は、ヒータ３２の発熱量と冷却水路３５の冷却水の流量を調節することによって、所定の処理温度（例えば約５００℃程度）に制御される。また、加熱室Ｓ１内の雰囲気は、送風機構３４によって攪拌される。これにより、加熱室Ｓ１内の温度分布が調節され、被処理体２を均一かつ効率的に昇温させやすくなる。以上のような加熱処理によって、被処理体２は、例えば約５００℃程度まで加熱される。

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１３２の作動により、窒化室減圧路１３１内の雰囲気が吸引され、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１３３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。

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。なお、このとき、電極体６７は、昇降駆動部１２１の作動により、チェーンベルト７３、７４の上面よりも低い位置に下降させられている。直流電源１１５による電圧の供給は停止されており、放電が発生しない状態になっている。

かかる状態において、チェーンコンベア３１、６１の駆動により、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は、チェーンベルト７３の上面とチェーンベルト７４の上面に被処理体２の下部（支持部材２ａの下面両縁部）をそれぞれ載せた状態で保持される。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。

なお、窒化室Ｓ２の搬入口５２を開く際は、加熱室Ｓ１の搬入口２２をシャッター２３によって閉じ、加熱室Ｓ１と窒化室Ｓ２をプラズマ窒化処理システム１の外部雰囲気から遮断した状態にすることが好ましい。そうすれば、窒化室Ｓ２内の雰囲気がプラズマ窒化処理システム１の外部雰囲気の影響を受けること、即ち、窒化室Ｓ２内の温度、圧力等が大きく変動すること、窒化室Ｓ２に酸化性雰囲気が流入することを防止できる。従って、窒化室Ｓ２内の雰囲気を制御しやすくなり、ひいては、窒化処理を効率的に行うことができる。

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１３３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。

また、被処理体２は、チェーンコンベア６１の駆動により、窒化室Ｓ２内（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。チェーンコンベア６１上の被処理体２は、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。さらに、昇降駆動部１２１の駆動により、昇降支持棒１２２が上昇させられ、昇降板１２３、絶縁体１１３、電極体６７が昇降支持棒１２２と一体的に上昇させられる。すると、チェーンベルト７３、７４上に保持されている被処理体２の下面に対して電極体６７が当接し、電極体６７によって被処理体２が押し上げられる。即ち、電極体６７がチェーンコンベア６１の上方に移動し、被処理体２は電極体６７上に載せられ、チェーンコンベア６１から上方に離隔した所定の高さに支持された状態になる。

このように、被処理体２と電極体６７がチェーンコンベア６１の上方に移動した状態では、電極体６７は、絶縁体１１３によって昇降機１１２、炉体５１（陽極）、チェーンベルト７３、７４等から電気的に絶縁された状態になる。電極体６７によって支持された被処理体２は、電極体６７のみに接触し、電極体６７以外の部分（昇降機１１２、炉体５１、チェーンベルト７３、７４等）からは電気的に絶縁された状態になる。

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、直流電源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。

なお、窒化処理が行われる間も、窒化室Ｓ２内の処理温度は、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。

さらに、熱遮蔽体６３の内側の温度分布は、開口８１の開度を制御することで、好適に調節することが可能である。即ち、この窒化炉４のような横型の処理炉では、一般的に竪型の処理炉と比較して処理室内の温度分布が悪くなりやすい傾向があり、被処理体２の上部（特に開口８１の真下付近に位置する上部中央部分）が高温になりやすいが、本実施形態のように開口８１を設けると、開口８１を開いた状態にすることで、開口８１を通じて熱遮蔽体６３内の熱が放出され、炉体５１に吸収されやすくなる。従って、開口８１を開くことで、被処理体２の上部中央の温度が高温になりすぎることを防止できる。これにより、窒化処理における被処理体２の温度分布の均一性を向上させ、ひいては、処理むらが発生することを防止できる。なお、被処理体２の上部の放熱量は、開口８１の開度（開口壁体８２と蓋体８３との間の距離）を小さくするほど減少し、大きくするほど増加する。従って、開口８１の開度を調節することで、熱遮蔽体６３内の温度分布、被処理体２の温度分布を制御することができる。

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、直流電源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、昇降駆動部１２１の駆動により、昇降支持棒１２２が下降させられ、昇降板１２３、絶縁体１１３、電極体６７、被処理体２が昇降支持棒１２２と一体的に下降させられる。すると、電極体６７上に保持されていた被処理体２の下面に対してチェーンベルト７３、７４の上面が当接し、被処理体２が電極体６７からチェーンベルト７３、７４に受け渡される。電極体６７は、チェーンベルト７３、７４の上面及び被処理体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、熱遮蔽体６３の出口側が開かれる。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。

かかる状態において、チェーンコンベア６１、１６１の駆動により、被処理体２が搬送方向Ｄに沿って移動させられ、窒化室Ｓ２から搬出口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。

なお、窒化室Ｓ２の搬出口５２を開く際は、冷却室Ｓ３の搬出口１５５をシャッター１５６によって閉じ、冷却室Ｓ３と窒化室Ｓ２をプラズマ窒化処理システム１の外部雰囲気から遮断した状態にすることが好ましい。そうすれば、窒化室Ｓ２内の雰囲気がプラズマ窒化処理システム１の外部雰囲気の影響を受けること、即ち、窒化室Ｓ２内の温度、圧力等が大きく変動すること、窒化室Ｓ２に酸化性雰囲気が流入することを防止できる。従って、窒化室Ｓ２内の雰囲気を制御しやすくなり、ひいては、次に窒化室Ｓ２に搬入される被処理体２の窒化処理を、効率的に行うことができる。

また、窒化室Ｓ２と冷却室Ｓ３を連通させる際は、冷却室Ｓ３内を窒素ガスによってパージしておくことが好ましい。そうすれば、冷却室Ｓ３から窒化室Ｓ２に酸化性雰囲気が流入することを防止できる。冷却室Ｓ３のパージは、減圧機構１７２の作動により冷却室Ｓ３を減圧し、冷却室ガス供給路１７３を通じて窒素ガスを供給することで行うことができる。

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。なお、このように冷却室Ｓ３の処理圧力を略真空状態よりも高くすると、被処理体２の熱が処理雰囲気を介して熱交換部材１６２、筐体１５１等に伝達しやすくなり、被処理体２の冷却を効率的に行えるようになる。

冷却処理においては、冷却水路１６５に供給される冷却水によって、冷却室Ｓ３内の雰囲気が冷却される。被処理体２から放熱される熱は、冷却室Ｓ３内の窒素ガス、熱交換部材１６２、筐体１５１等を介して冷却水に伝達し、冷却水と共に冷却部５から排熱される。また、冷却室Ｓ３内の雰囲気は、送風機構１６４によって攪拌される。これにより、冷却室Ｓ３内の温度分布が調節され、被処理体２を均一かつ効率的に冷却させることができる。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。

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が搬送方向Ｄに沿って移動させられ、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。

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。例えば加熱室Ｓ１において加熱処理が終了し、被処理体２を加熱室Ｓ１から窒化室Ｓ２に移動させた後は、次の未処理の被処理体２を加熱室Ｓ１に搬入し、加熱処理することができる。即ち、窒化室Ｓ２搬入された被処理体２の窒化処理を行いながら、加熱室Ｓ１においては次に搬入された被処理体２の加熱処理を並行して行うことができる。同様に、冷却室Ｓ１に搬入された被処理体２の冷却処理を行いながら、窒化室Ｓ２においては次に搬入された被処理体２の窒化処理を並行して行うことができる。こうして、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を連続的に処理することができる。

また、窒化室Ｓ２では、グロー放電を生じさせる際、異常放電（アーク放電等）が発生するおそれがある。異常放電が発生すると、被処理体２に損傷（放電キズ）が生じるおそれがあるので、異常放電が観測された場合は、電圧の供給を停止させることが望ましい。

異常放電が発生した場合は、例えば図１３に示すように、プラズマ用電源１１５から供給される電流の検出値が、正常値に対して増減するように観測される。このような場合は、プラズマ用電源１１５をＯＦＦ状態とし、電流の供給を停止させ、その後、所定の時間（ＯＦＦ時間Ｔ１）が経過したら、プラズマ用電源１１５をＯＮ状態とし、電流の供給を再開させる。その際は、電流を時間に比例させて次第に増加させるようにし、電流供給再開から所定時間Ｔ２経過後に、正常値に戻すようにしても良い。これにより、異常放電が再発することを防止できる。

また、例えば図１４に示すように、ＯＦＦ時間Ｔ１経過後、電流の供給を再開させる際、電流を次第に増加させ、所定時間Ｔ１経過後、正常値よりも低い復旧設定値になるようにしても良い。そして、復旧設定値を所定時間Ｔ３の間維持した後、さらに電流を次第に増加させ、所定時間Ｔ４経過後、正常値に戻すようにしても良い。このように、電流を段階的に上昇させてから、正常値に戻すようにすれば、異常放電の再発をより確実に防止できる。

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によれば、加熱処理を行う加熱室Ｓ１、窒化処理を行う窒化室Ｓ２、冷却処理を行う冷却室Ｓ３を個別に設けたことにより、被処理体２を効率的に処理することができる。例えば加熱室Ｓ１においては、ヒータ３２を用いた加熱を行うことで、グロー放電を利用して被処理体２を加熱する場合よりも、被処理体２を効率的に加熱できる。窒化室Ｓ２においては、プラズマ窒化処理システム１の外部雰囲気の影響を受けること（窒化室Ｓ２内の温度の低下、圧力の上昇等）を防止でき、窒化室Ｓ２内の処理条件を効率的に制御できる。従って、加熱処理に要する電力消費量、窒化処理に要する電力消費量等を抑制でき、また、加熱処理に要する処理時間、窒化処理に要する処理時間の短縮、さらには、加熱処理、窒化処理、冷却処理を含めたプラズマ窒化処理全体の処理時間の短縮を図ることができる。

特に、加熱処理と窒化処理を互いに異なる処理室で行う構成としたことにより、例えば加熱処理と窒化処理を一つの処理室内で行う構成（バッチ型の装置）と比較して、処理温度や処理圧力等の処理条件を迅速に調節し易くなり、制御部１７による自動制御化を図りやすくなる。この場合、手動操作が不要になり、作業員の負担を軽減できる。さらに、プラズマ窒化処理の信頼性を向上させることができる。

また、かかるプラズマ窒化処理システム１は、加熱処理、窒化処理、冷却処理を各処理室において並行して行うことができる。即ち、複数の被処理体２を連続的に処理する連続処理システムとして構成することができる。従って、複数の被処理体２を効率的に処理することができ、プラズマ窒化処理の生産性を高めることができる。

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。

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。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も可能である。

窒化炉４に設けるヒータ６２、熱遮蔽体６３、開口８１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。

電極体６７、絶縁体１１３、昇降支持棒１２２の形状、個数、配置等も、以上の実施形態には限定されない。例えば電極体６７の個数は、１個あるいは３個以上であっても良い。

被処理体搬送機構６は、チェーンコンベア３１、６１、１６１を備えるとしたが、これらに代えて、例えば複数のローラを備えたローラコンベア等の搬送手段を設けても良い。ただし、窒化室Ｓ２においては、搬送手段と被処理体昇降機構６６との干渉を回避する必要があるため、チェーンコンベアを使用するほうが良いと考えられる。

本発明は、金属製品等の表面処理を行うプラズマ窒化処理システムおよびプラズマ窒化処理方法に適用できる。

本実施形態にかかるプラズマ窒化処理システムの概略平面図である。 プラズマ窒化処理システムの概略縦断面図である。 加熱炉の縦断面図である。 加熱炉の縦断面図（図３におけるＩ−Ｉ線による概略断面図）である。 窒化炉の縦断面図である。 窒化炉の縦断面図（図５におけるＩＩ−ＩＩ線による概略断面図）である。 熱遮蔽体、開口及び蓋体の構成を説明する斜視図である。 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。 被処理体昇降機構の斜視図である。 冷却部の縦断面図である。 冷却部の縦断面図（図１０におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線による概略断面図）である。 処理圧力の変化及び被処理体の温度変化を示したグラフである。 異常放電発生時の電流の変化と操作の関係を示したグラフである。 異常放電発生時の電流の変化と他の操作例を示したグラフである。

符号の説明

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
６ 被処理体搬送機構
３２ ヒータ（加熱室ヒータ）
６２ ヒータ（窒化室ヒータ）
６３ 熱遮蔽体
６７ 電極体
８１ 開口
８３ 蓋体
１１２ 昇降機
１１３ 絶縁体
１３２ 減圧機構（窒化室減圧機構）
１３３ 窒化室ガス供給路

Claims (13)

1. 被処理体を窒化処理するプラズマ窒化処理システムであって、
   被処理体を加熱処理する加熱室と、
   前記加熱室において加熱処理された被処理体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と、
   前記窒化室において窒化処理された被処理体を冷却処理する冷却室と、
   前記被処理体を前記加熱室、前記窒化室、前記冷却室の順に搬送する被処理体搬送機構と、
   前記窒化室内を減圧する窒化室減圧機構と、前記窒化室内に窒素ガスを供給する窒化室ガス供給路と、前記窒化室内の被処理体に対して電圧を印加する電極体とを備え、
   前記電極体を前記窒化室内において昇降させる昇降機と、前記電極体を前記昇降機から絶縁させる絶縁体とを設け、前記電極体によって被処理体を支持し、前記電極体を上昇させることにより、被処理体を持ち上げて前記電極体以外の部分から絶縁させることを特徴とする、プラズマ窒化処理システム。
2. 前記加熱室内の被処理体を加熱する加熱室ヒータを備えることを特徴とする、請求項１に記載のプラズマ窒化処理システム。
3. 前記窒化室内の被処理体の周囲に熱遮蔽体を備え、
   前記熱遮蔽体に開口を設け、
   前記開口を開閉させる蓋体を設けたことを特徴とする、請求項１又は２に記載のプラズマ窒化処理システム。
4. 前記熱遮蔽体は、前記窒化室内の被処理体の側方及び上方を囲む位置に設けられ、
   前記開口は、前記窒化室内の被処理体の上部中央に設けられていることを特徴とする、請求項３に記載のプラズマ窒化処理システム。
5. 前記熱遮蔽体の内側に、被処理体を加熱する窒化室ヒータを備えることを特徴とする、請求項３又は４に記載のプラズマ窒化処理システム。
6. 前記熱遮蔽体の入口側を開閉する入口側熱遮蔽扉と、前記熱遮蔽体の出口側を開閉する出口側熱遮蔽扉とを備えることを特徴とする、請求項３〜５のいずれかに記載のプラズマ窒化処理システム。
7. 前記蓋体は、前記開口の開度を調節できるように構成されていることを特徴とする、請求項３〜６のいずれかに記載のプラズマ窒化処理システム。
8. 前記冷却室に、熱交換部材が設けられていることを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載のプラズマ窒化処理システム。
9. 前記加熱室、前記窒化室、前記冷却室は、横方向において一列に並べて設けられていることを特徴とする、請求項１〜８のいずれかに記載のプラズマ窒化処理システム。
10. 前記被処理体搬送機構が、窒化室のチェーンコンベアを備えていることを特徴とする、請求項１〜９のいずれかに記載のプラズマ窒化処理システム。
11. 前記昇降機は、前記被処理体の中央部を下方から支えることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれかに記載のプラズマ窒化処理システム。
12. 請求項３〜１１に記載のプラズマ窒化処理システムを用いたプラズマ窒化処理方法であって、
    前記加熱室の搬入口を開けて、被処理体を搬入し、前記加熱室内を減圧し、前記加熱室内に窒素ガスをパージした後、前記被処理体を加熱処理するとともに、
    前記窒化室の搬入口と搬出口を閉じ、前記窒化室内を減圧し、前記窒化室内に窒素ガスをパージした後、昇温させ、
    前記加熱室における前記被処理体の加熱処理が終了すると、加熱室を減圧し、その後、前記被処理体を前記窒化室に移動するために、前記窒化室の搬入扉および熱遮蔽体の扉を開けて、前記電極体が前記被処理体搬送機構よりも低い位置に下降させられた状態で前記被処理体を前記窒化室へ移動させ、
    次に、前記窒化室の搬入口を閉じ、前記窒化室に処理ガスを供給し、
    次に、前記電極体を前記昇降機により上昇させて前記被処理体を押し上げ、前記被処理体が前記電極体のみに接触してそれ以外の部分からは電気的に絶縁された状態になった後、直流電源を印加して窒化処理を行うことを特徴とする、プラズマ窒化処理方法。
13. 前記熱遮蔽体の開口の開度を変えて、前記熱遮蔽体の内側の温度分布を調節することを特徴とする、請求項１２に記載のプラズマ窒化処理方法。

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