JPWO2007026420A1 - 熱処理用治具並びに熱処理装置及び方法 - Google Patents
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Abstract
本発明の目的は、熱処理用治具の材料（特に抵抗発熱体の材料）の選択範囲を拡大することによって熱処理用治具のコスト上昇を抑制すると共にヒータの出力の均一化及び熱効率の向上を図ることである。本発明では、処理対象物に熱処理を施す際に、処理対象物を保持すると共に外部からの通電によって抵抗発熱して処理対象物を加熱する熱処理用治具として、母材に該母材よりも高い固有抵抗を有する抵抗発熱材料が混入して形成されたものを用いる。
Description
本発明は、処理対象物を保持する熱処理用治具並びに当該熱処理用治具によって保持された処理対象物を熱処理する熱処理装置及び方法に関する。
例えば特開２００４−３１５９１７号公報には、熱処理用治具によって保持された処理対象物を複数のヒータで加熱すると共に、通電によって熱処理用治具を抵抗発熱させることにより、処理対象物に熱処理を施す発明が開示されている。
すなわち、この発明は、熱処理用治具によって保持された処理対象物を熱処理炉内に複数設けられたヒータを用いて均一に加熱しようとした場合に、熱処理用治具や当該熱処理用治具の下に位置する炉床の熱容量に起因して各ヒータの出力を均一にすることができず、またこれに起因して熱処理炉において高い出力のヒータ近傍からの外部への放熱量が増えるために熱効率が低下するという技術課題を解決するためのものであり、ヒータによる処理対象物の加熱に加えて、通電によって熱処理用治具自体（正確には抵抗発熱体）を抵抗発熱させて熱処理対象物を補助的に加熱することにより、複数あるヒータの出力の均一化を図ると共に熱効率を高めるものである。
なお、特開２００４−３１５９１７号公報では、特開平１１−１７１６５５号公報及び特開２０００−７３１０６号公報に開示された各発明について言及し、これら発明は上記技術課題を解決することができない旨指摘している。
特開２００４−３１５９１７号公報
特開平１１−１７１６５５号公報
特開２０００−７３１０６号公報
ところで、上記従来の発明は、本出願人による先行発明であるが、熱処理用治具における抵抗発熱体の材料は、耐熱性が高く、かつ、固有抵抗が比較的高い材料に限定される。特開２００４−３１５９１７号公報には、このような性質を有した抵抗発熱体の材料として、グラファイト材、ニクロム材、タングステン材、モリブデン材、タンタル材、セラミックス材、Ｆe−Cr−Ａl系材が例示されている。
しかしながら、これら抵抗発熱体の材料は、熱処理用治具として従来から使用されていた耐熱鋼と比較して材料として高価であると共に加工性の面でも劣る。したがって、上記従来の発明は、熱処理用治具のコストが従来の熱処理用治具よりも上昇するという問題点を持っている。熱処理用治具のコストを上昇させることなく、ヒータの出力の均一化及び熱効率の向上を図ることが可能な技術の開発が切望されている。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、熱処理用治具の材料（特に抵抗発熱体の材料）の選択範囲を拡大することによって熱処理用治具のコスト上昇を抑制すると共にヒータの出力の均一化及び熱効率の向上を図ることである。
本発明では、上述した目的を達成するために、抵抗発熱体の母材に該母材よりも高い固有抵抗を有する抵抗発熱材料が混入した熱処理用治具を用いる、という解決手段を採用する。
このような発明によれば、抵抗発熱体の母材に抵抗発熱材料を混入させることによって熱処理用治具の固有抵抗を母材本来の固有抵抗よりも上昇させることが可能である。したがって、抵抗発熱体の母材として固有抵抗が比較的低い材料を選択することが可能となるので、抵抗発熱体の母材の選択範囲を拡大することが可能となり、この結果として熱処理用治具のコスト低減や加工性の改善等を図ることが可能となる。
本発明によれば、例えば熱処理用治具として従来から使用されていた耐熱鋼を採用することが可能となるので、熱処理用治具のコスト低減や加工性の改善等を確実に実現することができる。
このような発明によれば、抵抗発熱体の母材に抵抗発熱材料を混入させることによって熱処理用治具の固有抵抗を母材本来の固有抵抗よりも上昇させることが可能である。したがって、抵抗発熱体の母材として固有抵抗が比較的低い材料を選択することが可能となるので、抵抗発熱体の母材の選択範囲を拡大することが可能となり、この結果として熱処理用治具のコスト低減や加工性の改善等を図ることが可能となる。
本発明によれば、例えば熱処理用治具として従来から使用されていた耐熱鋼を採用することが可能となるので、熱処理用治具のコスト低減や加工性の改善等を確実に実現することができる。
また、本発明では、抵抗発熱体の母材の表面に前記母材よりも高い固有抵抗を有する抵抗発熱材料が被膜として形成された熱処理用治具を用いる、という解決手段を採用する。
このような発明によれば、抵抗発熱体の母材表面に抵抗発熱材料が被膜として形成されるので、熱処理用治具の表面における固有抵抗を母材よりも上昇させることが可能であり、よって抵抗発熱体の母材として固有抵抗が比較的低い材料を選択することが可能となる。
このような発明によれば、抵抗発熱体の母材表面に抵抗発熱材料が被膜として形成されるので、熱処理用治具の表面における固有抵抗を母材よりも上昇させることが可能であり、よって抵抗発熱体の母材として固有抵抗が比較的低い材料を選択することが可能となる。
また、本発明では、所定形状の要素部材を複数連接した熱処理用治具を用いる、という解決手段を採用する。
このような発明によれば、各要素部材の接続部における接触抵抗によって抵抗発熱が生じる。したがって、抵抗発熱体の母材として固有抵抗が比較的低い材料を選択することが可能となるので、抵抗発熱体の母材の選択範囲を拡大することが可能となる。
このような発明によれば、各要素部材の接続部における接触抵抗によって抵抗発熱が生じる。したがって、抵抗発熱体の母材として固有抵抗が比較的低い材料を選択することが可能となるので、抵抗発熱体の母材の選択範囲を拡大することが可能となる。
Ｘ 処理対象物
Ｙ 熱処理用治具
Ｙ1 トレイ型熱処理用治具
Ｙ2 バスケット型熱処理用治具
ｙ1，ｙ2，ｙ9，ｙ10 側板
ｙ3，ｙ11，ｙ15，ｙ16，ｙ17，ｙ18 接続板
ｙ4，ｙ12 補強板
ｙ5 母材
ｙ6 抵抗発熱材料
ｙ7 底部
ｙ8 周側部
ｙ13，ｙ14 枠体
ｙ18 炭素注入領域
１ 本体容器
２ 加熱室
３Ａ，３Ｂ 給電部
４ 炉床
５Ａ〜５Ｂ ヒータ
６Ａ，６Ｂ 接触電極
７Ａ，７Ｂ 接続電極
８Ａ，８Ｂ 棒状支持部材
９Ａ，９Ｂ シリンダ
１０Ａ，１０Ｂ 貫通電極
１１Ａ，１１Ｂ 配線
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５Ａ〜５Ｂ ヒータ
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９Ａ，９Ｂ シリンダ
１０Ａ，１０Ｂ 貫通電極
１１Ａ，１１Ｂ 配線
以下、本発明の最良の実施形態について、図面を参照して説明する。
なお、以下に説明する第１〜第4実施形態は、処理対象物を熱処理装置内に保持する熱処理用治具に特徴的構成を有するものであり、熱処理装置の構成は略同一である。したがって、第１〜第4実施形態について説明する前に、熱処理装置の全体構成について図１を参照して説明する。
なお、以下に説明する第１〜第4実施形態は、処理対象物を熱処理装置内に保持する熱処理用治具に特徴的構成を有するものであり、熱処理装置の構成は略同一である。したがって、第１〜第4実施形態について説明する前に、熱処理装置の全体構成について図１を参照して説明する。
本熱処理装置の本体容器１は、略中空円塔状に形成されており、横倒しした状態で床上に設置される。このような本体容器１の一端には、熱処理用治具Ｙ（トレイ型熱処理用治具）によって保持された処理対象物Ｘを出し入れするための開閉扉（図示略）が設けられている。また、本体容器１内には熱処理用治具Ｙを収容する加熱室２が設けられる一方、本体容器１の両側部には一対の給電部３Ａ，３Ｂが設けられている。
加熱室２は、断熱壁によって箱型に形成された容器であり、その内部において、下部には熱処理用治具Ｙを支持する炉床４が設けられると共に、下部、左側部及び上部には処理対象物Ｘを加熱するためのヒータ５Ａ〜５Ｂが設けられている。
給電部３Ａ，３Ｂは、先端に接触電極６Ａ，６Ｂが設けられると共に内部及び後端に接触電極６Ａ，６Ｂに接続する接続電極７Ａ，７Ｂが設けられた棒状支持部材８Ａ，８Ｂと、当該棒状支持部材８Ａ，８Ｂを前進／後退させるシリンダ９Ａ，９Ｂと、外部電源（図示略）に接続されると共に本体容器１に気密状態かつ貫通状態で設けられる貫通電極１０Ａ，１０Ｂ、及び貫通電極１０Ａ，１０Ｂを接続電極７Ａ，７Ｂに各々接続する配線１１Ａ，１１Ｂ、等から構成されている。
上記棒状支持部材８Ａ，８Ｂは、図示するように加熱室２を貫通するように設けられている。給電部３Ａ，３Ｂは、シリンダ９Ａ，９Ｂによって棒状支持部材８Ａ，８Ｂを前進／後退させることによって接触電極６Ａ，６Ｂを炉床４上の規定位置に位置決めされた熱処理用治具Ｙに対して接触／乖離させる。
なお、本熱処理装置は、真空中あるいは不活性ガス雰囲気下にて処理対象物Ｘに対してバッチ的に熱処理を施す一室式の熱処理炉であり、特開２００４−３１５９１７号公報に記載されたものと同様である。このような一室式の熱処理炉は、鋼材の焼入れ、焼戻し、焼鈍しあるいは焼ならし等の熱処理や、セラミックス、磁性材、炭素材あるいは複合材等の焼結あるいは焼成のための熱処理を行うものである。特開２００４−３１５９１７号公報には、一室式の熱処理炉について詳しい説明がされているので、本明細書ではこれ以上詳しい説明を省略する。
Ａ：第１実施形態
次に、本発明の第１実施形態について説明する。
図２Ａ及び図２Ｂは、本第１実施形態に係るトレイ型熱処理用治具Ｙ1の構成を示しているが、このトレイ型熱処理用治具Ｙ1は、平行配置された一対の側板ｙ1，ｙ2と、当該側板ｙ1，ｙ2間に差し渡すように所定間隔を隔てて複数設けられた接続板ｙ3と、該接続板ｙ3の中間部位に上記側板ｙ1，ｙ2と同形状かつ平行に設けられた補強板ｙ4とから構成される。
次に、本発明の第１実施形態について説明する。
図２Ａ及び図２Ｂは、本第１実施形態に係るトレイ型熱処理用治具Ｙ1の構成を示しているが、このトレイ型熱処理用治具Ｙ1は、平行配置された一対の側板ｙ1，ｙ2と、当該側板ｙ1，ｙ2間に差し渡すように所定間隔を隔てて複数設けられた接続板ｙ3と、該接続板ｙ3の中間部位に上記側板ｙ1，ｙ2と同形状かつ平行に設けられた補強板ｙ4とから構成される。
側板ｙ1，ｙ2及び接続板ｙ3は、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、耐熱鋼等の導電性を有する母材ｙ5に固有抵抗が当該母材ｙ5よりも高い抵抗発熱材料ｙ6を混合した材料から形成されると共に抵抗発熱を呈する長方形部材である。また、補強板ｙ4は、耐熱鋼等の導電性部材から形成された部材であり、接続板ｙ3を機械的に補強すると共に接続板ｙ3の中間部位を電気的に接続する。
すなわち、トレイ型熱処理用治具Ｙ1は、抵抗発熱体である側板ｙ1，ｙ2の間に同じく抵抗発熱体である接続板ｙ3を複数平行して設けたものである。このようなトレイ型熱処理用治具Ｙ1は、電気回路的には、抵抗発熱体（側板ｙ1，ｙ2）の間に複数の抵抗発熱体（接続板ｙ3）を並列接続したものとなる。
本熱処理装置は、例えば８５０°Ｃ程度の処理温度で処理対象物Ｘに熱処理を施す性能が要求されるので、トレイ型熱処理用治具Ｙ1の構成材料としても上記処理温度において十分に安定なものである必要がある。上記抵抗発熱体（つまり側板ｙ1，ｙ2及び接続板ｙ3）における母材ｙ5は、このような温度要件に加えて、材料価格が低くかつ加工性に優れていることによってコストが低く、また導電性を備えたものとして、例えば耐熱鋼が選定される。
また、抵抗発熱材料ｙ6は、例えばマンガニン、無ニッケルマンガニン、アドバンス、Ｃｕ−Ｍｎ−Ｇｅ合金、ＮＢＷ１０８、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｆｅ合金、炭化ケイ素材、ニクロム、グラファイトのいずれか１つあるいは複数からなるものである。これら材料のうち、マンガニン、無ニッケルマンガニン、アドバンス、Ｃｕ−Ｍｎ−Ｇｅ合金、ＮＢＷ１０８は金属抵抗材料である。
マンガニンは、銅（Ｃｕ）：８５．６５重量％、マンガン（Ｍｎ）：１２重量％、ニッケル（Ｎｉ）：２重量％、鉄（Ｆｅ）：０．２５重量％、ケイ素（Ｓｉ）：０．１重量％を成分とするものであり、常温（２０°Ｃ）における固有抵抗が４９μΩ・ｃｍの材料である。無ニッケルマンガニンは、銅（Ｃｕ）：８５重量％、マンガン（Ｍｎ）：９．５重量％、アルミニウム（Ａｌ）：５．５重量％を成分とするものであり、常温（２０°Ｃ）における固有抵抗が４５μΩ・ｃｍの材料である。
アドバンスは、銅（Ｃｕ）：５４．５０重量％、マンガン（Ｍｎ）：０．５４重量％、ニッケル（Ｎｉ）：４４．６５重量％、鉄（Ｆｅ）：０．１１重量％を成分とするものであり、常温（２０°Ｃ）における固有抵抗が４７．５６μΩ・ｃｍの材料である。Ｃｕ−Ｍｎ−Ｇｅ合金は、銅（Ｃｕ）：８７．４重量％、マンガン（Ｍｎ）：２重量％、ゲルマニウム（Ｇｅ）：０．６重量％を成分とするものであり、常温（２０°Ｃ）における固有抵抗が３５μΩ・ｃｍの材料である。ＮＢＷ１０８は、マンガン（Ｍｎ）：１０重量％、錫（Ｓｎ）：８２〜８８重量％を成分とするものであり、常温（２０°Ｃ）における固有抵抗が５５μΩ・ｃｍの材料である。
Ｎｉ−Ｃｒ−Ｆｅ合金は、ニッケル（Ｎｉ）：６０重量％、クロム（Ｃｒ）：１２重量％、鉄（Ｆｅ）：２６重量％を主成分とする、あるいはニッケル（Ｎｉ）：６５重量％、クロム（Ｃｒ）：２２重量％、鉄（Ｆｅ）：１０重量％、マンガン（Ｍｎ）：２重量％を主成分とするものであり、固有抵抗が１７μΩ・ｃｍの材料である。また、ニクロムヒータに用いられるニクロムは、固有抵抗値が１１０μΩ・ｃｍの材料である。
炭化ケイ素材は、炭素（Ｃ）：２６重量％、ケイ素（Ｓｉ）：６３重量％を主成分とするものであり、固有抵抗が４０〜６０μΩ・ｃｍの材料である。また、グラファイトは、固有抵抗が１０００〜１５００μΩ・ｃｍの材料である。
なお、側板ｙ1，ｙ2及び接続板ｙ3（抵抗発熱体）は、上述した母材ｙ5に抵抗発熱材料ｙ6を混合した材料から形成されたものであるが、この混合の形態は、母材ｙ5と抵抗発熱材料ｙ6とが合金化するような形態、あるいは母材ｙ5中に粒子状の抵抗発熱材料ｙ6が分散した形態の何れであっても良い。
上記トレイ型熱処理用治具Ｙ1は、図示するように、縦及び横の寸法に対して高さ寸法が大幅に短いトレイ型に形成されている。上面に処理対象物Ｘが載置されたトレイ型熱処理用治具Ｙ1は、側板ｙ1，ｙ2が上述した接触電極６Ａ，６Ｂと平行対峙する姿勢で炉床４上に載置される。
このようなトレイ型熱処理用治具Ｙ1を用いて処理対象物Ｘを図１の熱処理装置中に保持して熱処理を行う場合、熱処理装置は、最初に給電部３Ａ，３Ｂの各接触電極６Ａ，６Ｂを熱処理用治具Ｙに対して前進させて熱処理用治具Ｙの側板ｙ1，ｙ2に接触させる。そして、熱処理装置は、この状態でヒータ５Ａ〜５Ｂ及び給電部３Ａ，３Ｂに外部電源から電力を給電してヒータ５Ａ〜５Ｂ及びトレイ型熱処理用治具Ｙ1の抵抗発熱体（側板ｙ1，ｙ2及び各接続板ｙ3）を抵抗発熱させる。この結果、処理対象物Ｘは、ヒータ５Ａ〜５Ｂ及びトレイ型熱処理用治具Ｙ1が放出する熱によって加熱される。
このような本第１実施形態によれば、抵抗発熱体（側板ｙ1，ｙ2及び各接続板ｙ3）が発熱することによってトレイ型熱処理用治具Ｙ1や炉床４の熱容量に起因するヒータ５Ａ〜５Ｂの出力の不均一を是正することが可能であり、よってヒータ５Ａ〜５Ｂの出力の不均一に起因する熱効率の低下も是正することができる。なお、第１実施形態では、側板ｙ1，ｙ2及び接続板ｙ3を抵抗発熱体としたが、接続板ｙ3のみを抵抗発熱体とし、側板ｙ1，ｙ2を耐熱鋼等の導電性材料としても良い。
また、このような作用・効果に加えて、従来の抵抗発熱板がグラファイト材、ニクロム材、タングステン材、モリブデン材、タンタル材、セラミックス材、Ｆe−Ｃr−Ａl系材等の抵抗材料のみによって形成されていたのに対し、本第１実施形態では、耐熱鋼等の導電性を有する母材ｙ5に固有抵抗が当該母材ｙ5よりも高い抵抗発熱材料ｙ6を混合した材料からなる接続板ｙ3を用いるので、接続板ｙ3の材料（特に母材ｙ5）の選択範囲を従来よりも拡大することが可能となり、この結果としてトレイ型熱処理用治具Ｙ1のコスト低減や加工性の改善等を図ることができる。
なお、上述した接続板ｙ3は、図２に示したトレイ型熱処理用治具Ｙ1だけではなく、図４に示すようなバスケット型熱処理用治具Ｙ2にも適用することができる。
このバスケット型熱処理用治具Ｙ2は、上述したトレイ型熱処理用治具Ｙ1と同一構造を有する底部ｙ7と当該底部ｙ7上に側壁として設けられる周側部ｙ8とから構成されている。底部ｙ7は、平行配置された一対の側板ｙ9，ｙ10と、当該側板ｙ9，ｙ10間に差し渡すように所定間隔を隔てて複数設けられた接続板ｙ11と、該接続板ｙ11の中間部位に上記側板ｙ9，ｙ10と同形状かつ平行に設けられた補強板ｙ12とから構成される。このような底部ｙ7における側板ｙ9，ｙ10及び接続板ｙ11は、上述したトレイ型熱処理用治具Ｙ1の抵抗発熱体（側板ｙ1，ｙ2及び接続板ｙ3）と同一材料の抵抗発熱体である。
周側部ｙ8は、上下方向に対向配置された一対の枠体ｙ13，ｙ14と、当該枠体ｙ13，ｙ14間に差し渡すように所定間隔を隔てて複数設けられた接続板ｙ15とから構成される。このような周側部ｙ8における枠体ｙ13，ｙ14及び接続板ｙ15は、上述したトレイ型熱処理用治具Ｙ1の抵抗発熱体（側板ｙ1，ｙ2及び接続板ｙ3）と同一材料の抵抗発熱体である。
このように構成されたバスケット型熱処理用治具Ｙ2は、底部ｙ7と周側部ｙ8とによって囲まれた空間に比較的小型の処理対象物Ｘを多数収納することにより保持する。また、このようなバスケット型熱処理用治具Ｙ2を用いて処理対象物Ｘに熱処理を施す場合、給電部３Ａ，３Ｂの接触電極６Ａ，６Ｂが底部ｙ7に対して前進して側板ｙ9，ｙ10に接触すると共に、図示するように給電部３Ａ，３Ｂに追加装備された第２の接触電極６Ｃ，６Ｄが前進して枠体ｙ13，ｙ14に接触する。
このようなバスケット型熱処理用治具Ｙ2においては、給電部３Ａ，３Ｂに電力が供給されることにより、各抵抗発熱体、つまり底部ｙ7の側板ｙ9，ｙ10及び接続板ｙ11並びに周側部ｙ8の枠体ｙ13，ｙ14及び接続板ｙ15が抵抗発熱するので、上述したトレイ型熱処理用治具Ｙ1と同様の作用・効果を奏することができる。
なお、底部ｙ7の接続板ｙ11及び周側部ｙ8の接続板ｙ15のみを抵抗発熱体とし、底部ｙ7の側板ｙ9，ｙ10及び周側部ｙ8の枠体ｙ13，ｙ14を耐熱鋼等の導電性材料としても良い。
なお、底部ｙ7の接続板ｙ11及び周側部ｙ8の接続板ｙ15のみを抵抗発熱体とし、底部ｙ7の側板ｙ9，ｙ10及び周側部ｙ8の枠体ｙ13，ｙ14を耐熱鋼等の導電性材料としても良い。
Ｂ：第２実施形態
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
なお、本第２実施形態は、上述した第１実施形態との比較において抵抗発熱体の構成のみが相違するものである。したがって、以下の説明では、本第２実施形態における抵抗発熱体（接続板ｙ16）の構成について説明する。また、以下の説明では，上述した第1実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
なお、本第２実施形態は、上述した第１実施形態との比較において抵抗発熱体の構成のみが相違するものである。したがって、以下の説明では、本第２実施形態における抵抗発熱体（接続板ｙ16）の構成について説明する。また、以下の説明では，上述した第1実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
接続板ｙ16は、図５Ａ及び図５Ｂに示すように、板状に形成された母材ｙ5の表面に抵抗発熱材料ｙ6が被膜として形成されたものである。この被膜の形成方法としては，抵抗発熱材料ｙ6の粉末を含む溶剤を、母材ｙ5の表面に刷毛あるいはスプレー等を用いて塗布し、乾燥処理によって溶剤を揮発させる方法が考えられる。上記溶剤は例えばアルコール類の溶剤である。
このような本第２実施形態によれば、耐熱鋼等の導電性を有する母材ｙ5の表面に固有抵抗が当該母材ｙ5よりも高い抵抗発熱材料ｙ6の被膜が形成された接続板ｙ16を用いるので、上述した第1実施形態と同様に、接続板ｙ16の材料（特に母材ｙ5）の選択範囲を拡大することが可能となり、この結果として熱処理用治具（トレイ型熱処理用治具及びバスケット型熱処理用治具）のコスト低減や加工性の改善等を図ることができる。
Ｃ：第３実施形態
次に、本発明の第３実施形態について説明する。
なお、本第３実施形態も、上述した第２実施形態と同様に、第１実施形態の比較において抵抗発熱体の構成のみが相違するものである。したがって、以下の説明では、本第３実施形態における抵抗発熱体（接続板ｙ17）の構成について説明する。また、以下の説明では，上述した第1実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
次に、本発明の第３実施形態について説明する。
なお、本第３実施形態も、上述した第２実施形態と同様に、第１実施形態の比較において抵抗発熱体の構成のみが相違するものである。したがって、以下の説明では、本第３実施形態における抵抗発熱体（接続板ｙ17）の構成について説明する。また、以下の説明では，上述した第1実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
接続板ｙ17は、図６Ａ及び図６Ｂに示すように、板状に形成された母材ｙ5に浸炭処理を施すことにより、母材ｙ5の表面近傍領域に炭素注入領域ｙ18を形成したものである。この炭素注入領域ｙ18は、浸炭処理によって炭素（Ｃ）が注入されたことによって固有抵抗が母材ｙ5の固有抵抗よりも大きな領域であり、通電によって抵抗発熱を呈する。
このような本第３実施形態によれば、母材ｙ5の表面近傍領域に炭素注入領域ｙ18が存在する接続板ｙ17を用いるので、上述した第1、２実施形態と同様に、接続板ｙ17の材料（特に母材ｙ5）の選択範囲を拡大することが可能となり、この結果として熱処理用治具（トレイ型熱処理用治具及びバスケット型熱処理用治具）のコスト低減や加工性の改善等を図ることができる。
Ｄ：第４実施形態
次に、本発明の第４実施形態について説明する。
本第４実施形態も、上述した第２，３実施形態と同様に、第１実施形態の比較において抵抗発熱体の構成のみが相違するものである。したがって、以下の説明では、本第４実施形態における抵抗発熱体（接続板ｙ17）の構成について説明する。また、以下の説明では，上述した第1実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
次に、本発明の第４実施形態について説明する。
本第４実施形態も、上述した第２，３実施形態と同様に、第１実施形態の比較において抵抗発熱体の構成のみが相違するものである。したがって、以下の説明では、本第４実施形態における抵抗発熱体（接続板ｙ17）の構成について説明する。また、以下の説明では，上述した第1実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
本第４実施形態における接続板ｙ18は、図７Ａに示すように、母材ｙ5から形成された所定形状の棒状要素部材ｙ19を複数連接することにより形成される。すなわち、各棒状要素部材ｙ19は、図７Ｂに示すように凸部ｙ20と凹部ｙ21とが複数設けられた角棒であり、凸部ｙ20と凹部ｙ21とを嵌め合わせることにより相互に接続される。
このような接続板ｙ18では、各棒状要素部材ｙ19の接続部において接触抵抗に起因する抵抗発熱が生じる。したがって、上述した第１〜第３実施形態の接続板ｙ3，ｙ11，ｙ15，ｙ16，ｙ17と同様の機能を有する。
ここで、本第４実施形態における接続板ｙ18では、接続部の接触抵抗を利用するものなので、接続部の個数や接触抵抗の大小によって発熱量が左右される。接続部の個数が多い程、また接触抵抗が大きい程、接続板ｙ18の全体的な発熱量は大きくなる。したがって、接続部の個数が多くなるように各棒状要素部材ｙ19の連接方法や形状を工夫することが重要である。
なお、図７Ａでは、棒状要素部材ｙ19を３段積み上げることによって接続板ｙ18を構成しているが、ジグソーパズルのように１段で平面状に各棒状要素部材ｙ19を連接するようにしても良い。
また、各棒状要素部材ｙ19を母材ｙ5から形成するのではなく、上述した第１〜第３実施形態の接続板ｙ3，ｙ11，ｙ15，ｙ16，ｙ17と同様の材料から形成しても良い。このように各棒状要素部材ｙ19を形成した場合、接続部の接触抵抗による抵抗発熱に加え、各棒状要素部材ｙ19自身が抵抗発熱するので、発熱量を増大させることができる。
Claims (30)
- 処理対象物に熱処理を施す際に、前記処理対象物を保持すると共に外部からの通電によって抵抗発熱体が抵抗発熱して前記処理対象物を加熱する熱処理用治具であって、
前記抵抗発熱体は、母材に該母材よりも高い固有抵抗を有する抵抗発熱材料が混入して形成されることを特徴とする熱処理用治具。 - 抵抗発熱体は、母材全体に抵抗発熱材料が混入して形成されることを特徴とする請求項1記載の熱処理用治具。
- 抵抗発熱体は、母材全体が抵抗発熱材料と合金化して形成されることを特徴とする請求項２記載の熱処理用治具。
- 抵抗発熱材料は、マンガニン、無ニッケルマンガニン、アドバンス、Ｃｕ−Ｍｎ−Ｇｅ合金、ＮＢＷ１０８、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｆｅ合金、炭化ケイ素、ニクロム、グラファイトのいずれか１つあるいは複数からなることを特徴とする請求項１記載の熱処理用治具。
- 抵抗発熱材料は、マンガニン、無ニッケルマンガニン、アドバンス、Ｃｕ−Ｍｎ−Ｇｅ合金、ＮＢＷ１０８、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｆｅ合金、炭化ケイ素、ニクロム、グラファイトのいずれか１つあるいは複数からなることを特徴とする請求項２記載の熱処理用治具。
- 抵抗発熱材料は、マンガニン、無ニッケルマンガニン、アドバンス、Ｃｕ−Ｍｎ−Ｇｅ合金、ＮＢＷ１０８、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｆｅ合金、炭化ケイ素、ニクロム、グラファイトのいずれか１つあるいは複数からなることを特徴とする請求項３記載の熱処理用治具。
- 抵抗発熱体は、母材の表面近傍に抵抗発熱材料が混入して形成されることを特徴とする請求項1記載の熱処理用治具。
- 抵抗発熱材料は、母材を浸炭処理することにより母材の表面近傍に混入した炭素（Ｃ）であることを特徴とする請求項７記載の熱処理用治具。
- 処理対象物に熱処理を施す際に、前記処理対象物を保持すると共に外部からの通電によって抵抗発熱体が抵抗発熱して前記処理対象物を加熱する熱処理用治具であって、
前記抵抗発熱体は、母材の表面に前記母材よりも高い固有抵抗を有する抵抗発熱材料が被膜として形成されることを特徴とする熱処理用治具。 - 処理対象物に熱処理を施す際に前記処理対象物を保持すると共に、外部からの通電によって抵抗発熱体が抵抗発熱して前記処理対象物を加熱する熱処理用治具であって、
前記抵抗発熱体は、所定形状の要素部材を複数連接することにより形成されることを特徴とする熱処理用治具。 - 請求項１に記載された熱処理用治具によって保持された処理対象物を収容する加熱用容器と、
前記熱処理用治具に加熱用電流を通電する通電手段と、
前記処理対象物の周囲に配置されたヒータを用いて前記処理対象物を加熱する加熱手段と
を具備することを特徴とする熱処理装置。 - 請求項２に記載された熱処理用治具によって保持された処理対象物を収容する加熱用容器と、
前記熱処理用治具に加熱用電流を通電する通電手段と、
前記処理対象物の周囲に配置されたヒータを用いて前記処理対象物を加熱する加熱手段と
を具備することを特徴とする熱処理装置。 - 請求項３に記載された熱処理用治具によって保持された処理対象物を収容する加熱用容器と、
前記熱処理用治具に加熱用電流を通電する通電手段と、
前記処理対象物の周囲に配置されたヒータを用いて前記処理対象物を加熱する加熱手段と
を具備することを特徴とする熱処理装置。 - 請求項４に記載された熱処理用治具によって保持された処理対象物を収容する加熱用容器と、
前記熱処理用治具に加熱用電流を通電する通電手段と、
前記処理対象物の周囲に配置されたヒータを用いて前記処理対象物を加熱する加熱手段と
を具備することを特徴とする熱処理装置。 - 請求項５に記載された熱処理用治具によって保持された処理対象物を収容する加熱用容器と、
前記熱処理用治具に加熱用電流を通電する通電手段と、
前記処理対象物の周囲に配置されたヒータを用いて前記処理対象物を加熱する加熱手段と
を具備することを特徴とする熱処理装置。 - 請求項６に記載された熱処理用治具によって保持された処理対象物を収容する加熱用容器と、
前記熱処理用治具に加熱用電流を通電する通電手段と、
前記処理対象物の周囲に配置されたヒータを用いて前記処理対象物を加熱する加熱手段と
を具備することを特徴とする熱処理装置。 - 請求項７に記載された熱処理用治具によって保持された処理対象物を収容する加熱用容器と、
前記熱処理用治具に加熱用電流を通電する通電手段と、
前記処理対象物の周囲に配置されたヒータを用いて前記処理対象物を加熱する加熱手段と
を具備することを特徴とする熱処理装置。 - 請求項８に記載された熱処理用治具によって保持された処理対象物を収容する加熱用容器と、
前記熱処理用治具に加熱用電流を通電する通電手段と、
前記処理対象物の周囲に配置されたヒータを用いて前記処理対象物を加熱する加熱手段と
を具備することを特徴とする熱処理装置。 - 請求項９に記載された熱処理用治具によって保持された処理対象物を収容する加熱用容器と、
前記熱処理用治具に加熱用電流を通電する通電手段と、
前記処理対象物の周囲に配置されたヒータを用いて前記処理対象物を加熱する加熱手段と
を具備することを特徴とする熱処理装置。 - 請求項１０に記載された熱処理用治具によって保持された処理対象物を収容する加熱用容器と、
前記熱処理用治具に加熱用電流を通電する通電手段と、
前記処理対象物の周囲に配置されたヒータを用いて前記処理対象物を加熱する加熱手段と
を具備することを特徴とする熱処理装置。 - 熱処理用治具を用いて処理対象物を熱処理装置内に保持し、前記熱処理用治具と前記処理対象物の周囲に配置されたヒータとに通電することにより前記処理対象物を加熱して熱処理を施す方法であって、
前記熱処理用治具として、母材に該母材よりも高い固有抵抗を有する抵抗発熱材料が混合した抵抗発熱体を備えるものを用いることを特徴とする熱処理方法。 - 抵抗発熱体は、母材全体に抵抗発熱材料が混入して形成されることを特徴とする請求項２１記載の熱処理方法。
- 抵抗発熱体は、母材全体が抵抗発熱材料と合金化して形成されることを特徴とする請求項２２記載の熱処理方法。
- 抵抗発熱材料は、マンガニン、無ニッケルマンガニン、アドバンス、Ｃｕ−Ｍｎ−Ｇｅ合金、ＮＢＷ１０８、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｆｅ合金、炭化ケイ素、ニクロム、グラファイトのいずれか１つあるいは複数からなることを特徴とする請求項２１記載の熱処理方法。
- 抵抗発熱材料は、マンガニン、無ニッケルマンガニン、アドバンス、Ｃｕ−Ｍｎ−Ｇｅ合金、ＮＢＷ１０８、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｆｅ合金、炭化ケイ素、ニクロム、グラファイトのいずれか１つあるいは複数からなることを特徴とする請求項２２記載の熱処理方法。
- 抵抗発熱材料は、マンガニン、無ニッケルマンガニン、アドバンス、Ｃｕ−Ｍｎ−Ｇｅ合金、ＮＢＷ１０８、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｆｅ合金、炭化ケイ素、ニクロム、グラファイトのいずれか１つあるいは複数からなることを特徴とする請求項２３記載の熱処理方法。
- 熱処理用治具は、母材の表面近傍に抵抗発熱材料が混入していることを特徴とする請求項２１記載の熱処理方法。
- 抵抗発熱材料は、母材を浸炭処理することにより母材の表面近傍に混入した炭素（Ｃ）であることを特徴とする請求項２７記載の熱処理方法。
- 熱処理用治具を用いて処理対象物を熱処理装置内に保持し、前記熱処理用治具と前記処理対象物の周囲に配置されたヒータとに通電することにより前記処理対象物を加熱して熱処理を施す方法であって、
熱処理用治具として、母材の表面に前記母材よりも高い固有抵抗を有する抵抗発熱材料が被膜として形成された抵抗発熱体を備えるものを用いることを特徴とする熱処理方法。 - 熱処理用治具を用いて処理対象物を熱処理装置内に保持し、前記熱処理用治具と前記処理対象物の周囲に配置されたヒータとに通電することにより前記処理対象物を加熱して熱処理を施す方法であって、
熱処理用治具として、所定形状の要素部材を複数連接することにより形成された抵抗発熱体を備えるものを用いることを特徴とする熱処理方法。
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