JP6341625B2 - 熱処理装置 - Google Patents

Description

本開示は、熱処理装置に関する。
本願は、２０１５年４月２日に日本に出願された特願２０１５−７６１１９号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

下記特許文献１には、被処理物を熱処理する熱処理室と、熱処理室に被処理物を搬入する搬入室とを備えた熱処理炉（二室型熱処理装置）が開示されている。この熱処理炉は、搬入室内の水分を気化させる気化装置と、気化装置によって気化された水分を搬入室外に排気する排気装置とを備え、被処理物を熱処理室に搬送する前に、気化装置によって搬入室内の被処理物に熱風を吹き付けることにより被処理物に付着した水分を除去し、以って被処理物の酸化・着色を抑制する。

日本国特開２０１１−２４１４６９号公報

しかしながら、上記従来技術では、被処理物に付着した水分を十分に除去することができない。例えば、複雑な形状の被処理物に熱風を吹き付けた場合あるいは形状が比較的単純であっても多段に積み上げた状態の被処理物に熱風を吹き付けた場合、熱風が被処理物の表面全体に亘って吹付けられず、局所的にしか吹付けられない事態が発生する。このような場合には、被処理物に付着した水分を確実に除去することができず、よって被処理物の酸化・着色を十分に抑制することができない。

本開示は、上述した事情に鑑みてなされ、被処理物に付着した水分を従来よりも確実に除去することを目的とする。

上記目的を達成するために、本開示に係る第一の態様は、被処理物を加熱処理する加熱室と、加熱室に隣接して設けられ、被処理物を加熱室との間で出し入れすると共に被処理物の周囲を真空雰囲気とする水分除去室と、を備える熱処理装置を提供する。

本開示によれば、水分除去室が被処理物の周囲を真空雰囲気とするので、被処理物の表面全体に亘って付着した水分を気化させることが可能である。したがって、本開示によれば、被処理物を熱処理した際に水分に起因して発生する被処理物の表面の酸化や着色を従来よりも確実に低減することができる。

本開示の一実施形態に係る二室型熱処理装置の全体構成を示す正断面図である。 本開示の一実施形態に係る二室型熱処理装置の動作を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して、本開示の一実施形態について説明する。
本実施形態に係る二室型熱処理装置は、被処理物Ｘに対して熱処理を施す装置であり、図１に示されているように、水分除去室１、加熱冷却室２（加熱室）、中扉３、第１真空ポンプ４、第１窒素タンク５（不活性ガス供給部）、第２真空ポンプ６及び第２窒素タンク７を備えている。上記被処理物Ｘは金属からなる各種部品であり、二室型熱処理装置は、このような被処理物Ｘに対して金属への熱処理の一種である焼入れ処理を行う。

水分除去室１は、図示するように加熱冷却室２に隣接して設けられており、被処理物Ｘを加熱冷却室２との間で出し入れすると共に、外部から搬入された被処理物Ｘの周囲を真空雰囲気とすることにより被処理物Ｘに付着した水分を除去する。このような水分除去室１は、真空チャンバ１ａ、搬入出扉１ｂ、断熱容器１ｃ、第１の断熱扉１ｄ、第１の昇降機１ｅ、第２の断熱扉１ｆ、第２の昇降機１ｇ、加熱ヒータ１ｈ（加熱部）、載置台１ｉ、装入出機構１ｊ、撹拌装置１ｋを備えている。

真空チャンバ１ａは、気密性を有する横置きされた円筒状の金属容器であり、水分除去室１の壁体を構成している。搬入出扉１ｂは、上記真空チャンバ１ａにおける、加熱冷却室２と反対側の端部、つまり図１における左側端部に縦姿勢で設けられたスライド扉である。この搬入出扉１ｂは、搬入出扉１ｂを正面から見た場合に左右方向にスライド自在となるように真空チャンバ１ａに支持されている。搬入出扉１ｂが開放状態になると、真空チャンバ１ａ内（水分除去室１内）は外部空間と連通し、搬入出扉１ｂが閉鎖状態になると、真空チャンバ１ａ内（水分除去室１内）は外部空間との連通が遮断される。

断熱容器１ｃは、断熱材から形成された略立方体形状の容器であり、上記真空チャンバ１ａ内に収容されている。この断熱容器１ｃ内には、搬入出扉１ｂから真空チャンバ１ａ内に搬入された被処理物Ｘが図示するように収容される。断熱容器１ｃを形成する断熱材には、例えばグラファイトウールやセラミックウール等のウール系断熱材が使用される。

断熱容器１ｃは、左側端部と右側端部とが開放されている。第１の断熱扉１ｄは、上記断熱容器１ｃと同様な断熱材から形成された板状の部材であり、断熱容器１ｃの左側端部（開放端部）に縦姿勢で設けられている。この第１の断熱扉１ｄは、断熱容器１ｃの左側端部（開放端部）に昇降自在に設けられており、上昇状態において断熱容器１ｃの左側端部（開放端部）を開放し、降下状態において断熱容器１ｃの左側端部（開放端部）を閉鎖する。

第１の昇降機１ｅは、第１の断熱扉１ｄを昇降させる駆動機構である。この第１の昇降機１ｅは、第１の断熱扉１ｄの上端に係合するチェーンと、チェーンに噛み合うスプロケット及びスプロケットを回転駆動する電動機（昇降動力源）等を備えており、縦姿勢で吊り下げられた状態の第１の断熱扉１ｄを昇降動力源が発生する動力によって昇降させる。

第２の断熱扉１ｆは、上記断熱容器１ｃと同様な断熱材から形成された板状の部材であり、断熱容器１ｃの右側端部（開放端部）に縦姿勢で設けられている。この第２の断熱扉１ｆは、断熱容器１ｃの右側端部（開放端部）に昇降自在に設けられており、上昇状態において断熱容器１ｃの右側端部（開放端部）を開放し、降下状態において断熱容器１ｃの右側端部（開放端部）を閉鎖する。

第２の昇降機１ｇは、第２の断熱扉１ｆを昇降させる駆動機構である。この第２の昇降機１ｇは、第２の断熱扉１ｆの上端に係合するチェーンと、チェーンに噛み合うスプロケット及びスプロケットを回転駆動する電動機（昇降動力源）等を備えており、縦姿勢で吊り下げられた状態の第２の断熱扉１ｆを昇降動力源が発生する動力によって昇降させる。

加熱ヒータ１ｈは、図示するように断熱容器１ｃ内の上部及び下部に所定間隔を空けて複数設けられた電気ヒータである。この加熱ヒータ１ｈは、ヒータ電源（図示略）から電力が通電されることにより発熱し、断熱容器１ｃ内に収容された被処理物Ｘの周囲を加熱する。この加熱ヒータ１ｈは、後述する撹拌装置１ｋとの共働によって、被処理物Ｘを対流加熱する。

載置台１ｉは、図示するように断熱容器１ｃ内の下部において、上記加熱ヒータ１ｈの上側に水平に載置された平板状の部材である。この載置台１ｉ上には、搬入出扉１ｂから真空チャンバ１ａ内（断熱容器１ｃ内）に収容された被処理物Ｘが載置される。装入出機構１ｊは、被処理物Ｘを中扉３を介して水分除去室１と加熱冷却室２との間で移動させる移動機構である。

すなわち、この装入出機構１ｊは、真空チャンバ１ａ内（断熱容器１ｃ内）において載置台１ｉ上に載置された被処理物Ｘを、中扉３を介して加熱冷却室２内に移動させる一方、加熱冷却室２内の被処理物Ｘを中扉３を介して水分除去室１内（真空チャンバ１ａ内）の載置台１ｉ上に移動させる。
具体的には、装入出機構１ｊは、上下及び左右に移動可能なフォークを備えている。フォークは、上方に移動することにより、載置台１ｉ上の被処理物Ｘを下方から支持可能とされ、その状態で右側（加熱冷却室２側）に移動することにより、支持した被処理物Ｘを、加熱ヒータ１ｈと干渉することなく、中扉３を介して加熱冷却室２内に移動することができる。また、その逆の操作を行うことにより、支持した被処理物Ｘを、加熱冷却室２から、加熱ヒータ１ｈと干渉することなく、載置台１ｉ上に移動することができる。
真空チャンバ１ａの底部には開閉する蓋が設けられている。この蓋は、断熱容器１ｃと同様な断熱材から形成され、フォークが上方に移動する際には蓋が開き、フォークによる被処理物Ｘの支持と、載置台１ｉと加熱冷却室２との間における被処理物Ｘの移動が可能となる。一方、フォークが下方に移動する際には蓋が閉じ、真空チャンバ１ａの気密性が維持される。

撹拌装置１ｋは、断熱容器１ｃ内に対流を発生させる対流発生装置であり、撹拌翼１ｍ及び駆動機構１ｎを備えている。撹拌翼１ｍは、断熱容器１ｃ内において加熱ヒータ１ｈの下側に設けられた円筒状の回転翼（遠心ファン）である。この撹拌翼１ｍの向きは、回転中心が図における上下方向つまり鉛直方向となるように設定されている。駆動機構１ｎは、撹拌翼１ｍを回転駆動する駆動装置であり、動力源である電動機及び電動機と撹拌翼１ｍとの間に介装された変速器等から構成されている。

撹拌装置１ｋが作動すると、断熱容器１ｃ内に対流が発生する。すなわち、撹拌翼１ｍは、駆動機構１ｎによって回転駆動され、断熱容器１ｃ内の気体を下方から吸い上げて側方に吹出すことにより、断熱容器１ｃ内に上下方向の対流を発生させる。

加熱冷却室２は、水分除去室１に隣接して設けられており、水分除去室１から受け入れた被処理物Ｘを加熱処理及び冷却処理することによって被処理物Ｘに熱処理を施す。このような加熱冷却室２は、真空チャンバ２ａ、断熱容器２ｂ、第３の断熱扉２ｃ、第３の昇降機２ｄ、第４の断熱扉２ｅ、第４の昇降機２ｆ、第５の断熱扉２ｇ、横行機２ｈ、加熱ヒータ２ｉ、載置台２ｊ及び冷却機２ｋを備えている。

真空チャンバ２ａは、水分除去室１の真空チャンバ１ａと同様に気密性を有する横置きされた円筒状の金属容器であり、加熱冷却室２の壁体を構成している。断熱容器２ｂは、水分除去室１の断熱容器１ｃと同様な断熱材から形成された略立方体形状の容器であり、上記真空チャンバ２ａ内に収容されている。この断熱容器２ｂ内には、水分除去室１から中扉３を介して真空チャンバ２ａ内に搬入された被処理物Ｘが収容される。

この断熱容器２ｂは、左側端部が開放されると共に底部及び上部に開口が形成されている。第３の断熱扉２ｃは、上記断熱容器２ｂと同様な断熱材から形成された板状の部材であり、断熱容器２ｂの左側端部（開放端部）に縦姿勢で設けられている。この第３の断熱扉２ｃは、断熱容器２ｂの左側端部（開放端部）に昇降自在に設けられており、上昇状態において断熱容器２ｂの左側端部（開放端部）を開放し、降下状態において断熱容器２ｂの左側端部（開放端部）を閉鎖する。

第３の昇降機２ｄは、このような第３の断熱扉２ｃを昇降させる駆動機構である。この第３の昇降機２ｄは、水分除去室１の第１の断熱扉１ｄと同様に、第３の断熱扉２ｃの上端に係合するチェーン、チェーンに噛み合うスプロケット及びスプロケットを回転駆動する電動機（昇降動力源）等を備えており、縦姿勢で吊り下げられた状態の第３の断熱扉２ｃを昇降動力源が発生する動力によって昇降させる。

第４の断熱扉２ｅは、上記断熱容器２ｂと同様な断熱材から形成された板状の部材であり、昇降自在に設けられている。この第４の断熱扉２ｅは、断熱容器２ｂの底部に形成された開口（底部開口）に符合する形状を有し、図示するように上昇した状態において底部開口を閉鎖し、また下降した状態において底部開口を開放する。すなわち、上記底部開口及び第４の断熱扉２ｅは互いに水平な姿勢で対向して配置されており、第４の断熱扉２ｅが断熱容器２ｂに下方から当接することにより底部開口を閉鎖し、第４の断熱扉２ｅが断熱容器２ｂから離間することにより底部開口を開放する。

第４の昇降機２ｆは、第４の断熱扉２ｅを昇降させる駆動機構である。この第４の昇降機２ｆは、具体的には昇降シリンダー機構であり、可動軸が上下方向となるように設けられた可動ロッドの先端部が第４の断熱扉２ｅの下面に係合することにより、第４の断熱扉２ｅを支持すると共に上下動させる。

第５の断熱扉２ｇは、上記第４の断熱扉２ｅと同様な断熱材から形成された板状の部材であり、移動自在に設けられている。この第５の断熱扉２ｇは、断熱容器２ｂの上部に形成された開口（上部開口）に符合する形状を有し、横方向（水平方向）に移動することによって上部開口を閉鎖／開放する。すなわち、上記上部開口及び第５の断熱扉２ｇは互いに水平な姿勢で対向して配置されており、第５の断熱扉２ｇが上部開口上に移動することにより上部開口を閉鎖し、また第５の断熱扉２ｇが上部開口から外れた位置移動することにより上部開口を開放する。

横行機２ｈは、このような第５の断熱扉２ｇを横方向（水平方向）に移動させる駆動機構である。この横行機２ｈは、具体的には横行シリンダー機構であり、可動軸が水平方向となるように設けられた可動ロッドの先端部が第５の断熱扉２ｇの側部に係合することにより、第５の断熱扉２ｇを水平移動させる。

加熱ヒータ２ｉは、図示するように断熱容器２ｂ内の上部、両側部及び下部に配置された電気ヒータであり、水平方向に所定間隔を空けて複数（例えば６本）設けられている。この加熱ヒータ２ｉは、断熱容器２ｂ内に収容された被処理物Ｘを囲むよう配置された矩形枠状の電気ヒータであり、ヒータ電源（図示略）から電力が供給されることにより発熱し、断熱容器２ｂ内に収容された被処理物Ｘを上部、両側部及び下部から均一に加熱する。

載置台２ｊは、図示するように断熱容器２ｂ内の下部において、上記加熱ヒータ２ｉの上側に水平に載置された平板状の部材である。この載置台２ｊ上には、水分除去室１の装入出機構１ｊによって真空チャンバ２ａ内（断熱容器２ｂ内）に収容された被処理物Ｘが載置される。

冷却機２ｋは、加熱冷却室２に冷却機能を付与する装置であり、冷却剤チャンバ２ｍ、冷却ファン２ｎ、電動機２ｐ及び熱交換器２ｑを備えている。冷却剤チャンバ２ｍは、第２窒素タンク７から供給される冷却ガスを受け入れる所定容量の容器であり、真空チャンバ２ａの上部に真空チャンバ２ａと連通する状態で設けられている。冷却ファン２ｎは、断熱容器２ｂの上部開口の上方（第５の断熱扉２ｇよりも上側）に設けられた回転翼である。この冷却ファン２ｎの向きは、回転中心が図における上下方向つまり鉛直方向となるように設定されている。

電動機２ｐは、このような冷却ファン２ｎを回転駆動する動力源であり、冷却ファン２ｎを所定の回転速度で回転させる。熱交換器２ｑは、図示するように冷却ファン２ｎの側方に設けられており、冷却剤チャンバ２ｍを介して真空チャンバ２ａに供給された冷却ガスを所定の冷媒と熱交換させることにより冷却する。冷却ガスは、加熱冷却室２において加熱処理後の被処理物Ｘを冷却処理する際に真空チャンバ２ａに供給されるが、被処理物Ｘの熱によって加熱される。熱交換器２ｑは、このように被処理物Ｘによって加熱された冷却ガスを効果的に冷却するための装置である。

中扉３は、上述した搬入出扉１ｂと同様に、縦姿勢で設けられると共に正面から見て左右方向にスライド自在なスライド扉である。この中扉３は、水分除去室１の真空チャンバ１ａに支持されており、開状態において水分除去室１内（真空チャンバ１ａ内）と加熱冷却室２内（真空チャンバ２ａ内）とを連通させ、閉状態において水分除去室１内（真空チャンバ１ａ内）と加熱冷却室２内（真空チャンバ２ａ内）との連通を遮断する。

第１真空ポンプ４は、水分除去室１の真空チャンバ１ａに連通して設けられ、密閉状態に設定された水分除去室１内（真空チャンバ１ａ内）の気体を外部に排気することによって水分除去室１内（真空チャンバ１ａ内）を所定の真空雰囲気とする。第１窒素タンク５は、同じく水分除去室１の真空チャンバ１ａに連通して設けられ、密閉状態に設定された水分除去室１内（真空チャンバ１ａ内）に窒素ガスを供給することによって水分除去室１内（真空チャンバ１ａ内）を窒素ガス雰囲気（不活性ガス雰囲気）とする。この第１窒素タンク５は、本実施形態における不活性ガス供給部である。

ここで、真空チャンバ１ａにおける第１真空ポンプ４の排気口（排気ポート）は、図示するように真空チャンバ１ａの上部に設けられている。これに対して、第１窒素タンク５による窒素ガスの供給口（供給ポート）は、真空チャンバ１ａの下部に設けられている。すなわち、排気ポートと供給ポートとは、極力離れた位置関係となるように真空チャンバ１ａに設けられる。

第２真空ポンプ６は、加熱冷却室２の真空チャンバ２ａに連通して設けられ、密閉状態に設定された加熱冷却室２内（真空チャンバ２ａ内）の気体を外部に排気することによって加熱冷却室２内（真空チャンバ２ａ内）を所定の真空雰囲気とする。第２窒素タンク７は、同じく加熱冷却室２の真空チャンバ２ａに連通して設けられ、密閉状態に設定された加熱冷却室２内（真空チャンバ２ａ内）に窒素ガスを供給することによって加熱冷却室２内（真空チャンバ２ａ内）を窒素ガス雰囲気（不活性ガス雰囲気）とする。

次に、このように構成された二室型熱処理装置の動作について、図２も参照して詳しく説明する。

この二室型熱処理装置では、搬入出扉１ｂが開状態となるように操作されることによって水分除去室１内（真空チャンバ１ａ内）に被処理物Ｘが挿入され、また載置台１ｉ上に載置される（ステップＳ１）。そして、この段階では中扉３が閉状態であり、搬入出扉１ｂが閉状態となるように操作されることによって水分除去室１内（真空チャンバ１ａ内）内は密閉状態となる。

そして、この状態において第１真空ポンプ４が作動を開始することによって水分除去室１内（真空チャンバ１ａ内）が徐々に減圧（真空引き）される（ステップＳ２）。第１真空ポンプ４による水分除去室１内（真空チャンバ１ａ内）の減圧期間において、被処理物Ｘに付着した水分は、徐々に気化して排気ポートから第１真空ポンプ４に水蒸気として流出し、被処理物Ｘの表面から除去される。

そして、第１真空ポンプ４による減圧開始から所定時間が経過すると、第１窒素タンク５から水分除去室１内（真空チャンバ１ａ内）への窒素ガスの供給が開始される（ステップＳ３）。この窒素ガスの供給は、排気ポートから離間した供給ポートから行われるので、水分除去室１内（真空チャンバ１ａ内）に在留する水蒸気は、窒素ガスによって押し出されて水分除去室１外（真空チャンバ１ａ外）に排気され、水分除去室１内（真空チャンバ１ａ内）内の雰囲気が水蒸気雰囲気から窒素ガス雰囲気に置換（窒素パージ）される。この窒素パージによって、水分除去室１内（真空チャンバ１ａ内）に在留する水蒸気が外部に回帰されるので、被処理物Ｘに付着した水分の気化がさらに促進される。

このような窒素ガスの供給が継続される中で、加熱ヒータ１ｈへの通電が開始され、これに引き継いて撹拌装置１ｋが作動を開始することによって、被処理物Ｘの対流加熱が行われる（ステップＳ４）。すなわち、真空チャンバ１ａ内つまり被処理物Ｘの雰囲気が窒素ガス雰囲気の状態において、被処理物Ｘ及び窒素ガスが加熱ヒータ１ｈによって加熱され、さらに窒素ガスが撹拌装置１ｋの作用によって対流することによって被処理物Ｘが対流加熱される。

加熱状態かつ対流状態の窒素ガスは、被処理物Ｘの奥まった部位に入り込み、そのような部位に付着した水分を効果的に気化させる。したがって、窒素ガスによる被処理物Ｘの対流加熱によって、被処理物Ｘに付着した水分の除去がさらに促進される。なお、ステップＳ４における、窒素ガスの供給下での被処理物Ｘの加熱温度は、一般に１５０℃前後である。

所定時間に亘る被処理物Ｘの対流加熱が完了すると、第１真空ポンプ４の作用によって水分除去室１内（真空チャンバ１ａ内）に対流する窒素ガスが水分除去室１外（真空チャンバ１ａ外）に排気され、水分除去室１内（真空チャンバ１ａ内）が所定の真空雰囲気となる。この状態において、中扉３、第２の断熱扉１ｆ及び第３の断熱扉２ｃが閉状態から開状態となるように操作され、さらに水分除去室１の装入出機構１ｊが作動することによって、被処理物Ｘは、水分除去室１から加熱冷却室２に移動する（ステップＳ６）。

すなわち、被処理物Ｘは、水分除去室１において水分が十分に除去された後に加熱冷却室２内に装入される。なお、上述した水分除去室１における水分除去処理が行われている間に、加熱冷却室２の第２真空ポンプ６が作動して加熱冷却室２内（真空チャンバ２ａ内）は、被処理物Ｘの焼入れに必要な圧力、つまり上記ステップＳ６による水分除去室１内（真空チャンバ１ａ内）と同等の真空雰囲気まで減圧されている。

そして、中扉３、第２の断熱扉１ｆ及び第３の断熱扉２ｃが開状態から閉状態となるように操作されることによって、加熱冷却室２内（真空チャンバ２ａ内）は密閉状態となる。そして、被処理物Ｘは、加熱冷却室２において加熱と冷却とを施される（ステップＳ７）。すなわち、加熱冷却室２の加熱ヒータ２ｉへの通電が開始されることによって被処理物Ｘが焼入れに必要な所定温度まで加熱され、この所定温度を維持した状態で所定時間に亘る加熱状態が継続される。

そして、このような被処理物Ｘの加熱処理が完了すると、加熱冷却室２の加熱ヒータ２ｉへの通電が停止され、第２窒素タンク７から加熱冷却室２内（真空チャンバ２ａ内）に窒素ガスが冷却ガスとして供給される。さらに、冷却機２ｋが作動を開始することによって、窒素ガス（冷却ガス）が加熱冷却室２内（真空チャンバ２ａ内）で循環することにより被処理物Ｘが冷却処理される。このような加熱冷却室２における加熱処理と冷却処理とによって被処理物Ｘの焼入れ処理が完了する。

このようにして被処理物Ｘの焼入れ処理が完了すると、中扉３、第２の断熱扉１ｆ及び第３の断熱扉２ｃが閉状態から開状態となるように操作され、さらに水分除去室１の装入出機構１ｊが作動することによって、被処理物Ｘは、加熱冷却室２から水分除去室１に移動する（ステップＳ８）。そして、被処理物Ｘは、水分除去室１内（真空チャンバ１ａ内）を常圧に復圧した後、搬入出扉１ｂが開状態となるように操作されることによって、水分除去室１内（真空チャンバ１ａ内）から外部に搬出される。

このような本実施形態によれば、水分除去室１において被処理物Ｘに付着した水分を従来よりも確実に除去することができる。この結果、加熱冷却室２で熱処理した際に水分に起因して発生する被処理物Ｘの表面の酸化や着色を従来よりも低減することができる。

また、水分除去室１（真空チャンバ１ａ）を形成する断熱容器１ｃ、第１の断熱扉１ｄ、第１の昇降機１ｅ、第２の断熱扉１ｆ、並びに加熱冷却室２（真空チャンバ２ａ）を形成する断熱容器２ｂ、第３の断熱扉２ｃ、第３の昇降機２ｄ、第４の断熱扉２ｅ、第４の昇降機２ｆ、第５の断熱扉２ｇが、いずれも断熱材から形成されているため、水分除去室１及び加熱冷却室２の内面が断熱材で完全に覆われ、水分除去室１及び加熱冷却室２の断熱性が高められている。また、このように断熱性が高められた水分除去室１及び加熱冷却室２の内部に、加熱ヒータ１ｈまたは加熱ヒータ２ｉが、水分除去室１内または加熱冷却室２内に装入された被処理物Ｘを囲むように設置されている。

そのため、水分除去室１内における被処理物Ｘの対流加熱及び、加熱冷却室２内における被処理物Ｘの加熱処理に際し、水分除去室１内及び加熱冷却室２からの放熱が減少し、加熱効率が向上する。また、水分除去室１及び加熱冷却室２の内部における温度分布が均質化し、水分除去室１及び加熱冷却室２の内部に装入された被処理物Ｘを、むらなく均一に加熱することができる。その結果、熱処理後の被処理物Ｘの品質が向上する。

なお、本開示は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形例が考えられる。
（１）上記実施形態では、ステップＳ２〜Ｓ４の３つの処理によって被処理物Ｘに付着した水分を除去したが、本開示はこれに限定されない。真空引きに要する時間や圧力によってステップＳ２における水分除去性能は異なるが、被処理物Ｘの表面に付着した水分はステップＳ２における減圧によって殆どが気化して水蒸気となると共に真空チャンバ１ａ外に順次排気される。したがって、ステップＳ３あるいはステップＳ４のいずれか一方を必要に応じて割愛するか、またはステップＳ３及びステップＳ４の両方を必要に応じて割愛してもよい。

例えば、ステップＳ３を割愛してステップＳ２及びステップＳ４を行う場合、ステップＳ４を行うときに真空チャンバ１ａ内は窒素雰囲気ではなく、被処理物Ｘの表面から帰化した水蒸気が若干残存している程度であり、よってステップＳ４において加熱ヒータ１ｈに通電しても対流加熱は期待できない。したがって、この場合、被処理物Ｘは、加熱ヒータ１ｈからの輻射によって加熱されることになる。

（２）上記実施形態では、加熱冷却室２で焼入れ処理する場合について説明したが、本開示はこれに限定されない。加熱冷却室２において焼入れ処理以外の熱処理、例えば固溶化処理、磁性処理、時効処理、浸炭処理あるいは窒化処理を行ってもよい。

（３）また、加熱冷却室２を加熱専用の加熱室としてもよい。例えば、水分除去室１に被処理物Ｘを冷却する機能を持たせ、加熱処理前の被処理物Ｘの水分除去機能に加えて、加熱処理後の被処理物Ｘの冷却処理を水分除去室で行ってもよい。

（４）上記実施形態では、水分除去室１と加熱冷却室２とに個別に真空ポンプ（第１、第２真空ポンプ４、６）と窒素タンク（第１、第２窒素タンク５、７）を設けたが、本開示はこれに限定されない。単一の真空ポンプ及び単一の窒素タンクを設け、真空ポンプを水分除去室１あるいは加熱冷却室２に択一的に接続する切換え弁を設けたり、また窒素タンクを水分除去室１あるいは加熱冷却室２に択一的に接続する切換え弁を設ける構成を採用してもよい。

（５）上記実施形態では、不活性ガス供給部として第１窒素タンク５を設けたが、本開示はこれに限定されない。窒素ガスに代えて他の不活性ガスを水分除去室１に供給してもよい。さらに、第２窒素タンク７についても、窒素ガス以外の不活性ガスを加熱冷却室２に供給するように変更してもよい。

（６）上記実施形態では、第１窒素タンク５から水分除去室１（真空チャンバ１ａ）に窒素ガスを供給したが、本開示はこれに限定されない。例えば、水分除去室１（真空チャンバ１ａ）内の温度を被処理物Ｘの酸化温度以下に調節する温度管理部を設ける場合には、窒素ガスに代えて、水分除去室１に大気（空気）を導入してもよい。すなわち、この場合、被処理物Ｘの表面は、大気雰囲気（空気雰囲気）に曝されるものの酸化することがない。
例えば、被処理物Ｘが鉄系である場合、一般に、酸化温度が３５０℃前後であるため、温度管理部にて被処理物Ｘの表面温度を３５０℃以下に維持すれば、水分除去室１への窒素ガスの導入は不要である。但し、この温度は被処理物の材質によって大きく異なる。例えば、被処理物Ｘがステンレス鋼である場合、被処理物Ｘの表面の酸化や着色を防止するためには、被処理物Ｘの表面温度を３００℃以下に維持する必要がある。

熱処理装置により被処理物を熱処理した際に、水分に起因して発生する被処理物の表面の酸化や着色を、従来よりも確実に低減することができる。

１ 水分除去室
１ａ 真空チャンバ
１ｂ 搬入出扉
１ｃ 断熱容器
１ｄ 第１の断熱扉
１ｅ 第１の昇降機
１ｆ 第２の断熱扉
１ｇ 第２の昇降機
１ｈ 加熱ヒータ（加熱部）
１ｉ 載置台
１ｊ 装入出機構
１ｋ 撹拌装置
２ 加熱冷却室
２ａ 真空チャンバ
２ｂ 断熱容器
２ｃ 第３の断熱扉
２ｄ 第３の昇降機
２ｅ 第４の断熱扉
２ｆ 第４の昇降機
２ｇ 第５の断熱扉
２ｈ 横行機
２ｉ 加熱ヒータ
２ｊ 載置台
２ｋ 冷却機
３ 中扉
４ 第１真空ポンプ
５ 第１窒素タンク（不活性ガス供給部）
６ 第２真空ポンプ
７ 第２窒素タンク

Claims (5)

1. 被処理物を加熱処理する加熱室と、
   加熱室に隣接して設けられ、前記被処理物を前記加熱室との間で出し入れすると共に前記被処理物の周囲を真空雰囲気とする水分除去室と、
   前記水分除去室内を前記被処理物の酸化温度以下に設定する温度管理部とを備え、
   前記水分除去室が、前記被処理物の周囲を大気雰囲気とする大気供給部を備える熱処理装置。
2. 前記水分除去室が、前記被処理物を加熱する加熱部をさらに備える請求項１に記載の熱処理装置。
3. 前記水分除去室が、前記被処理物の周囲を真空雰囲気とした後、前記大気供給部を用いて前記被処理物の周囲を大気雰囲気とする請求項１に記載の熱処理装置。
4. 前記水分除去室が、前記加熱部及び前記大気供給部の両方を備える場合、前記被処理物の周囲を真空雰囲気とした後、前記大気供給部を用いて前記被処理物の周囲を大気雰囲気とし、さらに前記加熱部を用いて前記被処理物を加熱する請求項２に記載の熱処理装置。
5. 前記加熱室が、前記被処理物を冷却処理する冷却機能をさらに備える請求項１〜４のいずれか一項に記載の熱処理装置。

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