WO2019131451A1 - 熱処理装置および熱処理方法 - Google Patents

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WO2019131451A1
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cooling
work
heat treatment
chamber
sealed chamber
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義也 真野
慎太郎 鈴木
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Ntn株式会社
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    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25—Process efficiency

Definitions

  • the present invention relates to a heat treatment apparatus and a heat treatment method.
  • a quench hardening treatment as heat treatment is carried out Ru.
  • This heat treatment is a heating process in which heat treatment is performed to heat the required area of the substrate (workpiece) of the machine component to a target temperature, and a cooling process for cooling and quenching the required area of the heated work Includes a cooling process to be performed.
  • the above aim temperature usually, a temperature in excess of A 3 transformation point, for example in the case of SUJ2 steel workpiece which is a kind of high carbon chromium bearing steel as defined in JIS G4805 is 900 ° C. greater.
  • the heating process may be carried out using an induction heating apparatus that has advantages such as achieving high energy efficiency because only the workpiece can be directly heated, and realizing a compact heat treatment apparatus. It is increasing.
  • oxide scale is generated on the surface of the work.
  • the oxide scale formed on the surface of the workpiece detracts from the brightness of the workpiece to reduce the appearance quality and may also be a source of contamination, so it is completely removed by appropriate means such as polishing, grinding or shot blasting. Is preferred.
  • polishing grinding or shot blasting.
  • At least heat treatment is performed among heat treatment and cooling treatment.
  • it is carried out in a non-oxidative atmosphere substantially free of oxygen.
  • heat treatment is also referred to as non-oxidation high-frequency heat treatment, and heat treatment and cooling treatment are carried out in a sealed chamber capable of replacing an indoor atmosphere from an oxidizing atmosphere to a non-oxidizing atmosphere.
  • the entire hardening which is also referred to as soaking hardening, as the heat treatment for the base material of the bearing ring.
  • the entire hardening which is also referred to as soaking hardening
  • the ambient temperature in the closed chamber the temperature of a non-oxidizing gas such as an inert gas filled in the closed chamber
  • the ambient temperature in the closed chamber tends to increase due to the thermal effect of the work.
  • the initial temperature (temperature at the heating start stage) of the work increases, so the work that has been heated earlier If the same heating conditions as in are adopted, the work is overheated.
  • the desired mechanical strength can not be imparted to the workpiece due to coarsening of the crystal grain size, excessive solid solution of carbide, increase in retained austenite and the like.
  • cooling of the heated portion of the work is generally performed by bringing a coolant into contact with the work (spraying a coolant on the work or immersing the work in the coolant). . Since the temperature of the portion to be heated of the work is raised to about several hundred degrees, when the coolant comes into contact with the work, the liquid component of the coolant evaporates and the like, thereby generating liquid mist (water smoke or oil smoke). Since some oxygen may be dissolved in the cooling liquid, the cooling liquid comes into contact with the work to generate liquid mist, and while the liquid mist remains in the chamber, heat treatment or cooling processing is continued. If implemented, an oxide film caused by oxygen contained in the liquid mist may be generated on the surface of the work.
  • the carbonized film which makes carbon a factor contained in oil smoke may be produced
  • a workpiece that needs to be totally quenched due to its required characteristics is cooled and quenched like the bearing ring of a rolling bearing, a large amount of liquid mist is generated, which makes it easy to form an oxide film etc. .
  • liquid mist generated in the chamber is discharged to the outside of the chamber using a pump or the like (released to the atmosphere), generation of an oxide film caused by oxygen contained in the liquid mist can be suppressed.
  • the non-oxidizing gas for maintaining the atmosphere in the non-oxidizing atmosphere intervenes in the inner space of the chamber, when the liquid mist is discharged out of the chamber, the non-oxidizing gas is also released to the outside of the chamber at the same time. It is exhausted and the non-oxidizing gas concentration in the chamber decreases.
  • the present invention has an object to provide a technical means capable of performing the heat treatment efficiently, at low cost, and with high precision when subjecting a workpiece to high frequency heat treatment in a non-oxidative atmosphere. Do.
  • the first invention relating to a heat treatment apparatus devised to achieve the above object comprises a heating unit for induction heating a work requiring quenching area to a target temperature and cooling a work requiring quenching area heated by the heating unit.
  • a heating unit for induction heating a work requiring quenching area to a target temperature and cooling a work requiring quenching area heated by the heating unit.
  • the cooling unit to be quenched and the heat treatment by the heating unit and the cooling treatment by the cooling unit at least the closed chamber in which the heat treatment is carried out and the indoor atmosphere of the closed chamber are replaced from the oxidizing atmosphere to the non-oxidizing gas atmosphere
  • Heat treatment apparatus including a replacement device, the heat exchange between the non-oxidizing gas filled in the closed chamber and the cooling fluid flowing through the cooling pipe, the atmosphere temperature in the closed chamber after being replaced with the non-oxidizing gas atmosphere Is provided in the predetermined range.
  • non-oxidizing gas atmosphere means not only an atmosphere in which no oxygen is present, but also an atmosphere in which oxygen is slightly present to the extent that oxide scale is not generated on the surface of a work (for example, oxygen concentration is 100 ppm or less).
  • oxygen concentration is 100 ppm or less.
  • the upper region of the space where the heat treatment is performed is a region in which the ambient temperature (gas temperature) particularly easily rises as the work is induction-heated. Therefore, if at least a part of the cooling pipe is disposed in the upper area of the space of the sealed chamber where the heating process is performed, the ambient temperature in the sealed chamber can be efficiently maintained within a predetermined range. it can.
  • the second invention relating to the heat treatment apparatus devised to achieve the above object is a heating unit for carrying out a heating process for induction heating the required area of the work to the target temperature, and the work heated to the target temperature And a closed chamber capable of replacing the indoor atmosphere from an oxidizing atmosphere to a non-oxidizing gas atmosphere, and the indoor atmosphere is a non-oxidizing gas atmosphere
  • the treatment for immersing the work in the cooling fluid closing the opening of the closed chamber is performed as the cooling treatment, and the work to the cooling fluid is performed
  • the liquid mist generated in the closed chamber and the non-oxidizing gas present in the closed chamber are sucked with the immersion of the liquid, and the liquid mist is removed from the aspirate, and the non-oxidative gas is returned to the closed chamber.
  • Scan recirculation mechanism is characterized in that it is connected to the sealed chamber.
  • the gas reflux mechanism is, for example, (1) A pump installed outside the sealed room, a suction pipe having one end opened to the internal space of the sealed room and the other end connected to the suction port of the pump, and one end connected to the discharge port of the pump A pump having a filter portion for removing liquid mist between the suction port and the discharge port; (2) A pump installed outside the sealed room, a suction pipe having one end opened to the internal space of the sealed room and the other end connected to the suction port of the pump, and one end connected to the discharge port of the pump And a discharge pipe opened in the cooling fluid at a position directly below the outlet side opening of the sealed chamber.
  • a heating unit and a cooling unit are sequentially provided along the feed direction of an annular work as a work, and the cooling unit closes the outlet side opening of the closed chamber.
  • the present invention can be suitably applied to a coolant storage tank storing a coolant, and a heat treatment apparatus provided with a restraining type capable of restraining the outer peripheral surface or the inner peripheral surface of the annular work as the annular work is immersed in the coolant. .
  • the annular work after heating is cooled and quenched in a state where the outer peripheral surface or the inner peripheral surface is restrained by the constraining type, so not only mechanical strength but also the outer peripheral surface Alternatively, it is possible to stably obtain a high quality quenched product excellent in shape accuracy (especially roundness) of the inner peripheral surface.
  • the heating unit and the cooling unit are sequentially provided along the work feed direction, it is possible to carry out the heat treatment and the cooling treatment in parallel. Therefore, heat treatment can be efficiently performed on a plurality of workpieces.
  • the closed chamber extends laterally between two positions of the heat treatment completion position and the cooling treatment start position located in the seal chamber, and the workpiece located at the heat treatment completion position faces the cooling treatment start position It may further have a passage to be transported. By providing such a passage in the closed chamber, it is possible to place a work waiting for the cooling process in the passage, so that after one cycle operation of the cooling unit is completed, the cooling process for the subsequent work is made smooth. It can be implemented.
  • the cooling unit may include at least one of a rotation mechanism that rotates (integrally rotates) the work and the restraint type around the axis of the work in the cooling fluid, and a stirring mechanism that stirs the cooling fluid. This makes it possible to uniformly cool the entire work, which is advantageous in enhancing the shape accuracy of the work after the completion of quenching.
  • the heat treatment apparatus according to the first and second inventions is suitable, for example, as a heat treatment apparatus for induction hardening on an annular work requiring a complicated shape and requiring an overall hardening, such as a bearing ring of a rolling bearing. It can be used for
  • the first invention related to the heat treatment method devised to achieve the above object is a heating process for induction heating the required area of the work to a target temperature, and a required area for the work heated in the heating process And the non-oxidizing gas filled in the sealed chamber when performing at least the heating step in the sealed chamber in which the indoor atmosphere is replaced from the oxidizing atmosphere to the non-oxidizing gas atmosphere.
  • the present invention is characterized in that the ambient temperature in the sealed chamber is adjusted within a predetermined range by heat exchange with the cooling fluid flowing through the cooling pipe.
  • the second invention relating to the heat treatment method devised to achieve the above object aims at the target temperature of the required quenching area of the work in the sealed chamber in which the indoor atmosphere is replaced with the non-oxidative gas atmosphere.
  • a heat treatment method comprising: a heating step of heating; and a cooling step of cooling and quenching a region requiring quenching of a work by immersing the work in a cooling liquid closing the opening of the sealed chamber, at least the cooling liquid During immersion of the workpiece into the work, liquid mist generated in the closed chamber along with immersion of the work in the coolant and non-oxidative gas present in the closed chamber are collectively suctioned, and the liquid mist of the aspirates is collected. It is characterized in that a gas reflux process is performed to reflux non-oxidative gas into the sealed chamber while removing it.
  • the first and second inventions of the heat treatment method when induction heating the entire workpiece to the target temperature in the heating step (when the work requiring region for quenching is the entire region of the workpiece), that is, when the entire workpiece is quenched. It can be preferably applied.
  • FIG. 5 is a partial schematic cross-sectional view of the heating chamber shown in FIG.
  • FIG. 4 It is a block diagram which shows typically the characteristic composition of the heat treatment equipment concerning the 1st invention. It is a partially schematic cross-sectional view of a heat treatment apparatus according to an embodiment of the second invention. It is a schematic sectional drawing of the cooling unit of the heat processing apparatus which concerns on embodiment of 2nd invention. It is a figure which shows typically a part of gas reflux mechanism. It is a figure which shows the modification of a gas recirculation mechanism typically. It is a schematic sectional drawing which shows the implementation state of the cooling process which concerns on other embodiment. It is a schematic sectional drawing which shows the start step of the cooling process in, when the constrained type
  • FIG. 7 is a partial schematic cross-sectional view of a cooling unit according to another embodiment. It is a fragmentary perspective view of a heating device concerning other embodiments.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view showing the entire structure of a heat treatment apparatus according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a schematic front view of the heat treatment apparatus.
  • the heat treatment apparatus 1 shown in FIG. 1 and FIG. 2 has a predetermined path (in FIG. 2) with the work (annular work) W made of steel material remaining in the horizontal posture (the flat posture in which one end face of the workpiece W is arranged downward)
  • a so-called continuous heat treatment apparatus 1 configured to subject the work W to a quench hardening process (induction frequency hardening) as a heat treatment while feeding along the two-dot chain line shown).
  • heating and cooling unit 2 for implementing a heat treatment to inductively heat the main quenching region of the workpiece W to mark temperatures (a 3 temperature above the transformation point), the principal hardening region of the heated workpiece W
  • a cooling unit 3 for carrying out a cooling process for quenching.
  • the heat treatment apparatus 1 is at least a part of the work W in order to prevent generation of oxide scale on the surface of the work W as much as possible with the heat treatment by the heating unit 2 and the cooling treatment by the cooling unit 3 In the period from the start of heating to the completion of cooling / quenching, the work W is basically not in contact with oxygen.
  • a base material of an outer ring of a rolling bearing manufactured by SUJ2 which is a kind of high carbon chromium bearing steel defined in JIS G4805 can be mentioned.
  • the above target temperature is over 900 ° C.
  • the required quenching area is the entire area of the work W.
  • the heat treatment apparatus 1 has a closed chamber 4 in which the indoor atmosphere during the operation of the heat treatment apparatus 1 is maintained in a non-oxidizing gas atmosphere.
  • the closed chamber 4 includes a heating chamber 5, a passage chamber 7 and a hardening preparation chamber 6 which are disposed in order along the feed direction of the work W.
  • the heat treatment is performed in the internal space of the heating chamber 5, and the cooling process is performed in the cooling fluid 36 stored in the internal space of the quenching preparation chamber 6 and the coolant storage tank 35.
  • the completion position P1 of the heating process by the heating unit 2 and the start position P2 of the cooling process by the cooling unit 3 are located at substantially the same height, and the two positions P1 and P2 are the heating chamber 5 and the hardening preparation chamber And 6 are located on both sides of the interior space (passage C) of the passage chamber 7 extending laterally.
  • the internal space (first space A) of the heating chamber 5 and the internal space (second space B) of the hardening preparation chamber 6 are provided separately from each other, and both the spaces A and B are via the passage C. Connected.
  • the heat treatment apparatus 1 includes a replacement device 13 for replacing the indoor atmosphere of the closed chamber 4 from the air atmosphere (oxidizing atmosphere) to a non-oxidizing gas atmosphere.
  • the displacing device 13 supplies a non-oxidizing gas (inert gas or reducing gas) to the internal space of the sealed chamber 4 and the degassing device 14 for degassing the air present in the internal space of the sealed chamber 4.
  • a non-oxidizing gas inert gas or reducing gas
  • the degassing device 14 for degassing the air present in the internal space of the sealed chamber 4.
  • one end of the degassing pipe 16 extending from the degassing device 14 and one end of the gas supply pipe 17 extending from the gas supply device 15 are opened in the internal space of the sealed chamber 4. ing.
  • one end of the degassing pipe 16 and the gas supply pipe 17 is opened to the internal space of the heating chamber 5, but one or both of the degassing pipe 16 and the gas supply pipe 17 are It may be opened in the space or the internal space of the passage chamber 7.
  • the enclosed chamber 4 has an inlet side opening 4a serving as an inlet for the work W into the internal space of the heating chamber 5, and an outlet side provided on the bottom wall of the quenching preparation chamber 6. And an opening 4b.
  • the inlet side opening 4a is opened or closed by the opening / closing means (second opening / closing means) 12 shown in FIG. 4, and the outlet side opening 4b is stored in the cooling liquid storage tank 35 as shown in FIG. It is always closed (blocked from the atmosphere) by the surface of the coolant 36.
  • the heating unit 2 includes a heating device 20 for induction heating the target area of the work W requiring quenching to a target temperature.
  • the heating device 20 is a so-called continuous heating device configured to inductively heat a plurality of works W supported in a stacked state while feeding them in the axial direction (here, upward).
  • a support member 21 capable of supporting a plurality of workpieces W in a stacked state, a heating coil 22 disposed radially outward of the workpiece W supported by the support member 21, and a lower side of the support member 21;
  • a work supply means for supplying a work W (following work W) to the support member.
  • the support member 21, the heating coil 22 and the work supply means 23 are disposed in the internal space of the sealed chamber 4 (heating chamber 5), and the heating coil 22 is electrically connected to a high frequency power supply (not shown) disposed outside the sealed chamber 4. It is connected to the.
  • the support members 21 are disposed at a plurality of places (for example, three places) separated in the circumferential direction of the work W to be supported.
  • Each support member 21 is provided so as to be movable back and forth along the radial direction of the work W to be supported, and as the work W is supplied from the lower side by the work supply means 23, the work W to be supported After moving radially outward to receive the workpiece W and receiving the workpiece W, the workpiece W is moved radially inward of the workpiece W to be supported to support the workpiece W.
  • the heating coil 22 is, for example, a so-called multi-turn coil in which a tubular body made of a conductive metal is spirally wound, and is disposed coaxially with the work W supported by the support member 21.
  • the heating coil 22 has a total length (axial direction) dimension several times to several tens times as large as the axial dimension of the workpiece W so that the plurality of workpieces W supported in a stacked state can be heated simultaneously.
  • the work supply means 23 is constituted by, for example, a power cylinder (hydraulic cylinder, air cylinder, or electric cylinder) having a telescopic cylinder rod 23a coaxially arranged with the work W supported by the support member 21. At the tip of the cylinder rod 23a, a flange portion 23b capable of mounting the work W is provided.
  • the heating device 20 having the above configuration When the heating device 20 having the above configuration is employed, as shown in FIGS. 4 and 5, the work W introduced into the internal space of the heating chamber 5 is placed on the flange portion 23b of the work supply means 23. Ru. The workpiece W placed on the flange portion 23 b is fed to the upper side of the support member 21 by the extension operation of the cylinder rod 23 a of the workpiece supply means 23, and is supported by the support member 21. Thereafter, as the subsequent work W is supplied between the support member 21 and the work W supported by the support member 21, an upward feed force is applied to the work W supported by the support member 21. .
  • the work W is induction-heated to a target temperature while being sent upward to the opposing region of the heating coil 22 in the energized state, and is discharged to the upper side of the heating coil 22.
  • the heated work W discharged to the upper side of the heating coil 22 is located at the completion position P1 of the heating process by the heating unit 2.
  • the workpiece W located at the heat treatment completion position P1 is transported to the internal space (cooling processing start position P2) of the quenching preparation chamber 6 via the internal space (passage C) of the passage chamber 7.
  • the heat treatment apparatus 1 maintains the room atmosphere of the closed chamber 4 in a non-oxidizing gas atmosphere when introducing the work W into the internal space of the heating chamber 5 during operation of the heat treatment apparatus 1.
  • the replacement device may be used as the replacement device 13 connected to the sealed chamber 4 or may be installed separately from the replacement device 13.
  • the replacement chamber 8 is provided with an opening 8a for introducing the workpiece W to be heat-treated into its internal space, and this opening 8a is an opening / closing means (first opening / closing means 11) opens or closes. Further, an opening / closing means (second opening / closing means) 12 is provided between the replacement chamber 8 and the heating chamber 5, and the inlet side opening 4 a of the sealed chamber 4 is opened or closed by the second opening / closing means 12. Be done.
  • the both opening and closing means 11, 2 are constituted by, for example, a lift type shutter.
  • the workpiece W introduced into the inner space of the replacement chamber 8 is transferred to the inner space of the heating chamber 5 by a transfer means not shown.
  • a transfer means for example, a conveyer installed so as to straddle the bottom surfaces of the substitution chamber 8 and the heating chamber 5 or a power cylinder (hydraulic cylinder, air cylinder, electric cylinder) or the like can be employed.
  • the cooling unit 3 shown in FIG. 6 is a portion where cooling processing is performed to cool and quench the necessary area of the work W heated to the target temperature by the heating unit 2 and the cooling unit 3 of this embodiment is
  • the work W can be cooled and hardened in a state in which the outer peripheral surface of the work W is restrained by a constraining die 33.
  • the cooling unit 3 mainly includes a pressing device 30, a restraint die 33, an elevating table 34, and a cooling fluid reservoir 35.
  • the pressing device 30 includes a pressing member 31 for pressing the workpiece W transferred to the internal space of the quenching preparation chamber 6 (the start position P2 of the cooling process) downward, and an elevating unit holding the pressing member 31 up and down. 32 (see FIG. 2).
  • a restraint mold 33 is attached and fixed to the lower end of the pressure member 31, and the restraint mold 33 moves up and down integrally with the pressure member 31.
  • the lifting unit 32 is disposed outside the hardening preparation chamber 6, and as shown in FIG. 6, the pressing member 31, the restraining die 33, and the pressing member 31 at the lower end. Only a part of the shaft member holding the is disposed in the internal space of the quenching preparation chamber 6.
  • the shaft member holding the pressure member 31 is inserted into the through hole penetrating the ceiling wall of the hardening preparation chamber 6 and the through hole (a gap between the inner wall surface of the through hole and the outer diameter surface of the shaft member ) Is sealed with a sealing material not shown.
  • the coolant reservoir 35 is installed below the quenching preparation chamber 6 and stores the coolant 36 for cooling and quenching the quenching area of the work W heated to the target temperature. It consists of the ridge of the top opening.
  • the cooling fluid 36 a known quenching oil, a water-soluble quenching fluid or the like can be used.
  • the upper surface opening of the coolant storage tank 35 of the present embodiment is divided by the wall of the closed chamber 4 into a first opening 35 a and a second opening 35 b.
  • the outlet side opening 4 b of the closed chamber 4 is closed by the liquid surface of the cooling liquid 36 present in the first opening 35 a among the cooling liquid 36 stored in the cooling liquid storage tank 35.
  • the elevating table 34 is disposed immediately below the pressure member 31 and ascends and descends in the coolant 36.
  • the upper end surface 34a of the lifting table 34 is a mounting surface on which the work W is placed, and when the lifting table 34 is positioned at the rising limit, the coolant whose upper end surface 34a is stored in the coolant storage tank 35
  • the work W transferred from the internal space of the passage chamber 7 is received above the liquid level of 36. Therefore, the “cooling processing start position P2” in the present embodiment is a position at which the work W is received by the lifting table 34.
  • a delivery means for delivering the quenched work W released from the restraint mold 33 from the lifting table 34, and the delivered work W are received as coolant
  • a discharge means 37 for discharging to the outside of the storage tank 35 is provided.
  • the discharging means 37 for example, a lifting table provided separately from the lifting table 34 described above can be employed.
  • the lifting table for discharging the work is provided so as to be able to move up and down at a position directly below the second opening 35b in the coolant storage tank 35, and cools the quenched work W through the second opening 35b.
  • the liquid is discharged to the outside of the liquid storage tank 35.
  • the heat treatment apparatus 1 mainly has the above-described configuration, and an atmosphere replacement step of replacing the room atmosphere of the closed chamber 4 from an oxidizing atmosphere to a non-oxidizing gas atmosphere, a heating step of subjecting the work W to heat treatment, and a work W And a cooling process for automatically performing a cooling process.
  • an atmosphere replacement step of replacing the room atmosphere of the closed chamber 4 from an oxidizing atmosphere to a non-oxidizing gas atmosphere a heating step of subjecting the work W to heat treatment
  • a work W And a cooling process for automatically performing a cooling process for automatically performing a cooling process.
  • the room atmosphere of the closed chamber 4 consisting of the heating chamber 5, the quenching preparation chamber 6 and the passage chamber 7 is mainly set to the atmosphere at the start of operation of the heat treatment apparatus 1 (before the work W is introduced into the heat treatment apparatus 1)
  • An atmosphere replacement process is performed to replace the (oxidizing atmosphere) with the non-oxidizing gas atmosphere.
  • the atmosphere replacement process is performed by operating the replacement device 13 schematically shown in FIG. 3 in a state where the inlet side opening 4a and the outlet side opening 4b of the sealed chamber 4 are closed.
  • the degassing device 14 connected to the closed chamber 4 is operated to deaerate the air existing in the internal space of the closed chamber 4, and the gas supply device 15 connected to the closed chamber 4 is It is activated and inert gas (for example, rare gas such as helium gas or argon gas, or nitrogen gas) or reducing gas (for example, hydrogen gas, carbon monoxide gas, nitrogen dioxide gas or the like) Supply).
  • inert gas for example, rare gas such as helium gas or argon gas, or nitrogen gas
  • reducing gas for example, hydrogen gas, carbon monoxide gas, nitrogen dioxide gas or the like
  • the above-mentioned atmosphere substitution processing is a cooling in which the outlet side opening 4b of the sealed chamber 4 is closed after the work W is introduced into the internal space of the heating chamber 5 more specifically during the heating step and the cooling step.
  • the process may be performed until the oxygen concentration in the closed chamber 4 decreases to the extent that no oxide scale is generated on the surface of the work W while being immersed in the liquid 36, and the oxygen concentration in the closed chamber 4 is necessarily zero. There is no need to do it.
  • the oxygen concentration at which the oxide scale is not generated on the surface of the work W is 100 ppm or less.
  • the inlet side opening 4a of the sealed chamber 4 is opened with the inlet side opening 8a of the substitution chamber 8 closed, and the work W is heated in the heating chamber 5 To the inner space of the workpiece and placed on the flange portion 23 b of the workpiece supply means 23.
  • the second opening / closing means 12 is shifted from the open state to the closed state to close the inlet side opening 4 a of the sealed chamber 4.
  • the work W is introduced into the internal space of the heating chamber 5 in the above-described procedure, so that the work in the internal space of the heating chamber 5 constituting the enclosed chamber 4 is maintained while maintaining the indoor atmosphere of the enclosed chamber 4 in a nonoxidizing gas atmosphere. W can be introduced.
  • the workpiece W placed on the flange portion 23 b of the workpiece supply means 23 is fed to the upper side of the support member 21 by the extension operation of the cylinder rod 23 a of the workpiece supply means 23, and is supported by the support member 21. Thereafter, the subsequent work W sequentially enters the procedure described above (inject into the internal space of the substitution chamber 8 ⁇ substitute the room atmosphere of the substitution chamber 8 with a non-oxidizing gas atmosphere ⁇ the internal space of the substitution chamber 8 from the heating chamber 5
  • the work supported by the support member 21 as it is supplied between the support member 21 and the work W supported by the support member 21 by stepping on the transport ⁇ the extension operation of the work supply means 23 into the internal space of the An upward feed force is applied to W. In this manner, the work W is induction-heated to the target temperature while being sent upward to the opposing region of the heating coil 22 in the energized state, and is discharged to the upper side of the heating coil 22.
  • the supply interval of the workpiece W with respect to 20 (feed speed of the workpiece W) is adjusted.
  • the heated work W discharged to the upper side of the heating coil 22 and located at the heat treatment completion position P1 is prepared for hardening through the passage C by an appropriate means not shown. It is transported to the internal space of the chamber 6 (the start position P2 of the cooling process).
  • the heated work W conveyed to the start position P2 of the cooling process is subjected to a cooling process for cooling and quenching the region requiring quenching of the work W.
  • the lifting unit 32 (see FIG. 2) of the pressing device 30 is driven to integrally lower the pressing member 31 and the restraint die 33, and the start position of the cooling process
  • the constraining mold 33 is disposed on the outer periphery of the work W conveyed to P2 (placed on the upper end surface 34a of the lifting table 34), and immediately before the constraining of the work W by the constraining mold 33 is started. .
  • the fitting of the outer peripheral surface of the work W and the inner peripheral surface of the constraining mold 33 is a close fitting (see JIS B 0401-1), and the lower end face of the constraining mold 33 and the upper end face of the lifting table 34 It is in contact with 34a.
  • the pressing member 31, the restraining die 33, the workpiece W, and the lifting table 34 are integrally moved downward to immerse them in the cooling liquid 36 stored in the cooling liquid storage tank 35.
  • the workpiece W immersed in the coolant 36 exhibits a deformation behavior such as a diameter reduction deformation after being slightly shrunk, so that the outer circumferential surface of the workpiece W is restrained by the inner circumferential surface of the constraining mold 33 Is cooled and quenched.
  • a deformation behavior such as a diameter reduction deformation after being slightly shrunk
  • the lifting table 34 When the lifting table 34 reaches the lowering limit, the work W is released from the constraining mold 33.
  • the constraining die 33 from which the work W is released moves upward together with the pressure member 31 and returns to the origin.
  • the work W released from the constraining mold 33 is discharged to the outside of the lifting and lowering table 34 by a discharging means (not shown) provided inside the cooling liquid storage tank 35 as shown by a white arrow in FIG. It is taken out and received by the discharge means 37 (work discharge lifting table), and thereafter, the discharge means 37 is raised and discharged to the outside of the coolant storage tank 35. As described above, the entire hardening of the workpiece W is completed.
  • the work W induction-heated to the target temperature is cooled / quenched in a state in which the outer peripheral surface is restrained by the constraining mold 33, so only mechanical strength and hardness Therefore, it is possible to stably obtain a high quality work W (a heat treatment completed product) excellent in the shape accuracy (in particular, the roundness) of the outer peripheral surface.
  • the heating step and the cooling step can be performed in parallel in a non-oxidizing gas atmosphere, a plurality of workpieces can be produced without producing oxide scale on the surface of the workpiece W. It is possible to perform quenching and hardening treatment efficiently on W.
  • the closed chamber 4 has a passage C interposed between the internal space of the heating chamber 5 and the internal space of the quenching preparation chamber 6, that is, between the heat treatment completion position P1 and the cooling treatment start position P2.
  • the workpiece W located at the heat treatment completion position P1 is transported to the cooling processing start position P2 via the passage C.
  • the passage C since the work W waiting for the cooling process can be disposed in the passage C, it is possible to smoothly shift to the cooling process for the subsequent work W after completion of one cycle operation of the cooling unit 3 . Therefore, it is possible to carry out the quench hardening process on the plurality of works W more efficiently.
  • the quenching and hardening process for a plurality of works W can be performed efficiently without generating an oxide scale on the surface of the works W or reducing the shape accuracy of the works W. It can be done well.
  • the heat treatment apparatus 1 further has the characteristic configuration as described below. Specifically, as schematically shown in FIG. 4, the ambient temperature in the sealed chamber 4 after the oxidizing atmosphere is replaced with the non-oxidative gas atmosphere (non-oxidative gas filled in the sealed chamber 4) Temperature control device 50 for adjusting the temperature of.
  • Temperature control device 50 for adjusting the temperature of.
  • a heat exchanger 51 disposed in the internal space of the closed chamber 4
  • a cooling device 52 disposed outside the closed chamber 4
  • a cooling fluid 54 see FIG. 8 flow.
  • a temperature sensor S that detects the
  • the heat exchanger 51 is disposed above the heating device 20 in the internal space of the heating chamber 5 in which the heat treatment is performed, that is, in the upper region of the internal space of the heating chamber 5.
  • the heat exchanger 51 can be configured by only the cooling pipe 53. However, in the present embodiment, as shown in FIG. 8, the curved cooling pipe 53 through which the cooling fluid 54 flows, and the lower side thereof.
  • positioned is employ
  • the cooling device 52 cools the warmed cooling fluid 54 by flowing through a portion of the cooling pipe 53 that constitutes the heat exchanger 51 (a portion disposed in the internal space of the heating chamber 5).
  • the cooling device 52 may be either water-cooled or air-cooled.
  • the temperature control device 50 having the above configuration is operated in the following manner.
  • the temperature sensor S indicates that the ambient temperature in the enclosed chamber 4 becomes equal to or higher than the upper limit value of the predetermined range.
  • the temperature control device 50 is activated. Specifically, the pump P and the heat exchanger 51 (the blower 55 constituting the same) are activated, and the cooling fluid 54 flows through the cooling pipe 53.
  • the blower 55 is activated, the non-oxidizing gas (warmed non-oxidizing gas) in the closed chamber 4 is sprayed toward the cooling pipe 53 constituting the heat exchanger 51 and the cooling fluid flowing through the cooling pipe 53 It is cooled by heat exchange with 54.
  • the temperature control device 50 is continuously operated until the ambient temperature in the sealed chamber 4 falls within the predetermined range.
  • the cooling fluid 54 warmed by heat exchange with the non-oxidizing gas is cooled by flowing through the cooling pipe 53 and being carried to the cooling device 52, and the cooling fluid 54 cooled by the cooling device 52 is again
  • the heat exchanger 51 is supplied via the cooling pipe 53.
  • the above-mentioned “predetermined range” can be set arbitrarily, but the safety of the operator, the durability of the component parts of various devices installed in the sealed chamber 4, and the airtightness of the sealed chamber 4 are maintained.
  • the temperature is preferably in the range of room temperature (26 ° C.) to 40 ° C.
  • the heat exchange between the non-oxidizing gas filled in the sealed chamber 4 and the cooling fluid 54 flowing through the cooling pipe 53 causes the atmosphere temperature in the sealed chamber 4 to be replaced with the non-oxidative gas atmosphere.
  • the non-oxidizing gas filled in the closed chamber 4 without taking measures such as operating the replacing device 13 frequently to replace the non-oxidizing gas or the like. Maintaining the temperature of the non-oxidizing gas filled in the closed chamber 4 and hence the ambient temperature in the closed chamber 4 after being replaced with the non-oxidative gas atmosphere within a predetermined range without causing a characteristic change Can. Therefore, induction hardening to be performed on the workpiece W in a non-oxidizing gas atmosphere can be performed efficiently, at low cost, and with high accuracy.
  • the heating unit 2 when induction heating is performed on the entire work W by the heating unit 2 to target temperature (here, over 900 ° C.) in order to totally quench the work W as in the present embodiment, the inside of the enclosed chamber 4 is filled.
  • target temperature here, over 900 ° C.
  • the configuration adopted in the present invention is extremely useful because the temperature of the non-oxidizing gas tends to rise.
  • the heat exchanger 51 is disposed in the internal space of the sealed chamber 4, if there is no problem in space, the heat exchanger 51 is added to the internal space of the heating chamber 5 or is replaced by this, the passage chamber 7 It may be arranged in the internal space of the above or the internal space of the quenching preparation chamber 6.
  • the heat exchanger 51 constituting the temperature control device 50 is disposed in the internal space of the sealed chamber 4, but the heat exchanger 51 is, as schematically shown in FIG. It may be arranged outside of.
  • the non-oxidizing gas filled in the closed chamber 4 is placed between the internal space of the closed chamber 4 and the position near the heat exchanger 51 (cooling pipe 53) installed outside the closed chamber 4
  • a gas pipe 56 for circulating (fluid circulation) is provided.
  • the ambient temperature in the sealed chamber 4 can be maintained within a predetermined range, as in the embodiment described above.
  • the temperature of the non-oxidizing gas filled in the closed chamber 4 is adjusted within a predetermined range. It differs only in the point which replaced with the temperature control apparatus 50 currently provided, and provided the gas recirculation mechanism 70 mentioned later.
  • the heat treatment apparatus 1 according to the second invention does not have the temperature control device 50, but has the gas reflux mechanism 70 shown in FIG. Therefore, only the characteristic configuration adopted in the heat treatment apparatus according to the second invention will be described in detail below based on FIGS. 10 to 13.
  • the heat treatment apparatus 1 described above since the temperature of the heated portion of the work W to be subjected to the cooling process is raised to about several hundred degrees, the work W is immersed in the cooling liquid 36 The liquid component of the coolant 36 is evaporated and the like, whereby liquid mist is generated in the closed chamber 4.
  • the coolant 36 since a part of the coolant 36 stored in the coolant storage tank 35 is in contact with the air through the second opening 35 b of the coolant storage tank 35, the coolant 36 is used. Some dissolution of oxygen is inevitable.
  • the heat treatment apparatus 1 uses oxygen contained in the liquid mist generated along with the immersion of the work W in the cooling liquid 36 without causing the decrease in the operation rate or the increase in the heat treatment cost. It has a characteristic configuration for preventing formation of an oxide film on the surface of the work W as much as possible.
  • a gas reflux mechanism 70 connected to the closed chamber 4 (the quenching preparation chamber 6 constituting the chamber) is provided.
  • the gas reflux mechanism 70 collectively sucks in the liquid mist generated in the closed chamber 4 as the heated workpiece W is immersed in the cooling liquid 36 and the non-oxidative gas present in the closed chamber 4. While removing the liquid mist and performing non-oxidative gas (non-oxidative gas separated from the liquid mist) in the aspirated material 80 (see FIG. 12), a gas reflux process is performed to reflux the same in the closed chamber 4 .
  • the pump 71 installed outside the sealed chamber 4 has one end 72 a opened to the internal space of the hardening preparation chamber 6 and the other end 72 b connected to the suction port 71 a of the pump 71.
  • a suction pipe 72 and a discharge pipe 73 having one end 73 a connected to the discharge port 71 b of the pump 71 and the other end 73 b opened to the internal space of the hardening preparation chamber 6 are provided. As shown in FIG.
  • the pump 71 of the present embodiment is a liquid mist contained in the aspirant 80 between the suction port 71 a and the discharge port 71 b (strictly speaking, the water contained in the liquid mist and various additives And the like) to remove the fine particles of
  • the aspirant 80 sucked into the pump 71 through the suction pipe 72 flows in the pump 71, the liquid mist contained in the aspirant 80 is removed by the filter section 74, and the discharge port of the pump 71 Substantially only non-oxidizing gas 81 is discharged from 71b.
  • the non-oxidizing gas 81 discharged from the discharge port 71 b of the pump 71 flows back to the internal space of the hardening preparation chamber 6 via the discharge pipe 73.
  • the water (or oil) removed by the filter section 74 is preferably returned to the coolant storage tank 35 and reused. Thereby, the heat treatment cost can be suppressed.
  • the gas reflux mechanism 70 is operated at least during the execution of the cooling process, the liquid component of the cooling fluid 36 is evaporated or the like along with the immersion of the work W in the cooling fluid 36. Even when the liquid mist containing oxygen is generated, (non-oxidative gas present in the enclosed chamber 4 is released to the atmosphere together with the liquid mist, and then the internal space of the enclosed chamber 4 is replenished with the non-oxidative gas An oxide film caused by oxygen contained in the liquid mist or a carbonized film caused by carbon contained in the liquid mist may possibly be generated on the surface of the work W without taking measures such as It can be reduced. For this reason, the heat treatment apparatus 1 according to the second invention can carry out the heat treatment (non-oxidizing high frequency heat treatment) on the workpiece W efficiently, at low cost, and with high accuracy.
  • both the one end 72 a of the suction pipe 72 and the other end 73 b of the discharge pipe 73 are opened to the internal space (second space B) of the quenching preparation chamber 6.
  • Either or both of the one end 72a and the other end 73b of the discharge pipe 73 are replaced or added to the internal space of the quenching preparation chamber 6, and the internal space (first space A) of the heating chamber 5 or the passage chamber 7 It may be opened in the internal space (passage C) of
  • FIG. 13 schematically shows a gas reflux mechanism 70 according to a modification, and the gas reflux mechanism 70 includes a pump 71 installed outside the closed chamber 4 and a closed end 4 a of the closed chamber 4 (hardening preparation chamber 6 And the other end 72b is connected to the discharge port 71b of the pump 71 and the other end 73b is an opening of the sealed chamber 4 A discharge pipe 73 opened in the coolant 36 at a position directly below the (outlet side opening 4b) is provided.
  • the aspirate (a mixture of liquid mist and non-oxidizing gas) 80 drawn into the pump 71 via the suction pipe 72 is a pump containing liquid mist contained therein It is pressure-fed to the discharge pipe 73 via the discharge port 71b of the pump 71 without being removed in the inside of the valve 71.
  • the other end 73 b of the discharge pipe 73 is opened in the cooling liquid 36 closing the outlet side opening 4 b at a position directly below the outlet side opening 4 b of the sealed chamber 4.
  • the coolant 36 stored in the coolant storage tank 35 is used as a filter unit for removing the liquid mist.
  • a filterless pump can be adopted as the pump 71, the cost of the gas reflux mechanism 70 and hence the heat treatment apparatus 1 can be reduced.
  • the cooling unit 3 can be provided with a rotation mechanism that integrally rotates the work W and the restraint mold 33 which holds the work W in the cooling liquid 36 around the axis of the work W.
  • FIG. 14 shows an example, in which the lifting table 34 is provided with a rotation mechanism.
  • the pressing member 31 is provided rotatably around the axis of the workpiece W
  • the lifting table 34 is provided with the pin 34 b fitted to the pressing member 31, and the lifting table 34 and the pins provided on the lifting table 34
  • the work W disposed between the pressing member 31 and the lifting table 34 by rotationally driving the lifting table 34 in a state in which the pressing member 31 fitted with 34 b is immersed in the cooling fluid 36
  • the constraining die 33 can be integrally rotated around the axis of the workpiece W. In this way, since the workpiece W immersed in the coolant 36 can be uniformly cooled, the shape accuracy of the workpiece W after the completion of quenching can be further enhanced.
  • the cooling unit 3 has a stirring mechanism for stirring the cooling fluid 36 when the workpiece W is immersed in the cooling fluid 36. It can also be provided. This arrangement is advantageous in uniformly cooling the workpiece W immersed in the cooling fluid 36, as in the case where the cooling unit 3 is provided with a rotation mechanism.
  • the restraining type 33 should be fixedly disposed in the coolant 36 as shown in FIGS. 15A and 15B.
  • the constraining mold 33 shown in FIGS. 15A and 15B is for constraining the outer circumferential surface of the work W by its inner circumferential surface, and has an axial dimension obtained by adding the axial dimensions of the two works W together.
  • the work W conveyed to the internal space (the start position P2 of the cooling process) of the hardening preparation chamber 6 is disposed on the upper side of the restraint mold 33 (the work W press-fit into the inner periphery of the restraint mold 33).
  • a process of bringing the lower end face of the pressure member 31 into contact is performed. Further, in this case, the lifting table 34 used in the embodiment described above is not necessarily required, and if an appropriate receiving member for receiving the work W released from the mold is disposed immediately below the pressing member 31. good.
  • the heat treatment apparatus 1 is used when the outer ring of the rolling bearing is cited as the work W and the work W is cooled and quenched in a state where the outer circumferential surface of the work W is restrained by the restraint die 33
  • the heat treatment apparatus 1 performs the hardening hardening process on the work W (for example, the base material of the inner ring of the rolling bearing) which is preferable to prevent the collapse of the shape accuracy (especially the roundness) of the inner peripheral surface accompanying the hardening.
  • FIG. 16 shows an example, in which a restraining die 33 ′ capable of restraining the inner peripheral surface of the work W is attached and fixed to the lower end surface of the pressure member 31.
  • the operation mode of the cooling unit 3 constituting the heat treatment apparatus 1 and the mode change of the shape of the work W accompanying immersion in the coolant 36 are basically the same as the embodiment described with reference to FIGS. 6 and 7. It is similar.
  • the diameter reduction deformation is first performed and then the diameter enlargement deformation is performed.
  • the inner circumferential surface of the workpiece W is restrained by the constraining mold 33 'at the initial stage immersed in the coolant 36, but is not basically restrained by the constraining mold 33' at the mold releasing stage.
  • the shape accuracy of the inner circumferential surface of the workpiece W can not be increased as much as when the outer circumferential surface of the workpiece W described above is restrained by the constraining die 33, the inside of the workpiece W is cooled in the process of cooling and hardening the workpiece W. Since the circumferential surface is temporarily restrained by the outer circumferential surface of the constraining mold 33 ', the shape accuracy of the inner circumferential surface of the work W is enhanced as compared with the case where the so-called type constrained quenching employed in the present invention is not employed. Can.
  • FIG. 17 is an example thereof, and is a partial perspective view of a heating device 40 according to another embodiment.
  • the heating device 40 shown in the figure is configured to inductively heat the workpieces W one by one, and has a telescopic cylinder rod 41a provided with a flange portion 41b on which the workpiece W can be placed at its tip. It has a supporting member 41, an outer diameter side coil 42 positioned on the outer diameter side of the work W, and an inner diameter side coil 43 positioned on the inner diameter side of the work W, and both coils 42 and 43 are coaxial with the cylinder rod 41a. It is arranged.
  • the outer diameter side coil 42 and the inner diameter side coil 43 are supported by a coil support member 44 made of an insulating material.
  • the work W introduced into the internal space of the heating chamber 5 is heated and cooled as follows.
  • the workpiece W is transferred to the internal space of the heating chamber 5 to support the member It is placed on the flange portion 41 b of 41. After the work W is transferred to the internal space of the heating chamber 5, the inlet side opening 4a of the closed chamber 4 is closed.
  • the cylinder rod 41a of the support member 41 is extended, the work W placed on the flange portion 41b moves upward and is introduced between the outer diameter side coil 42 and the inner diameter side coil 43 in the energized state. The whole of W is inductively heated to the target temperature.
  • the cylinder rod 41a of the support member 41 is shortened, and when the flange portion 41b reaches the descent limit, the work W is positioned at the heat treatment completion position P1.
  • the workpiece W located at the heat treatment completion position P1 is transported to the cooling processing start position P2 via the passage C, and then cooled and hardened in the same manner as the embodiment described above.
  • the heat processing apparatus 1 is miniaturized. It has the advantage of being able to
  • the heat treatment apparatus 1 according to the present invention (the first and second inventions) is applied to induction hardening on the base material of the bearing ring of the rolling bearing in the above
  • the heat treatment apparatus 1 according to the present invention The induction hardening is applied to the work (annular work), for example, the slide bearing, the outer joint member and the inner joint member constituting the constant velocity universal joint, the cage (the base material) incorporated in the rolling bearing and the constant velocity universal joint It can apply preferably also at the time.
  • the outer joint member and the inner joint member do not need to be totally quenched like the bearing ring of the rolling bearing in view of their required characteristics, and surface hardening (partial hardening) is sufficient.
  • the heat treatment apparatus 1 according to the present invention is also suitable when performing induction hardening on a work that requires sufficient partial hardening.

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Abstract

ワークＷの要焼入領域を狙い温度に誘導加熱する加熱部２と、加熱されたワークＷの要焼入領域を冷却して焼入れする冷却部３と、加熱部２による加熱処理および冷却部３による冷却処理のうち、少なくとも加熱処理が実施される密閉室４と、密閉室４の室内雰囲気を酸化性雰囲気から非酸化性ガス雰囲気に置換する置換装置１３とを備えた熱処理装置１において、密閉室４内に充填された非酸化性ガスと、冷却配管５３を流通する冷却流体５４との熱交換により、非酸化性ガス雰囲気に置換後の密閉室４内の雰囲気温度を所定範囲内に調整する温度調整装置５０を設けた。

Description

熱処理装置および熱処理方法
　本発明は、熱処理装置および熱処理方法に関する。
　周知のように、転がり軸受の軌道輪をはじめとする鋼製の機械部品の製造過程では、機械部品に所望の機械的強度や硬度を付与するために、熱処理としての焼入硬化処理が実施される。この熱処理は、機械部品の基材（ワーク）の要焼入領域を狙い温度に加熱する加熱処理が実施される加熱工程や、加熱されたワークの要焼入領域を冷却して焼入れする冷却処理が実施される冷却工程などを含む。上記の狙い温度とは、通常、Ａ3変態点を超える温度であり、例えばＪＩＳ　Ｇ４８０５に規定された高炭素クロム軸受鋼の一種であるＳＵＪ２製のワークの場合には９００℃超である。ワークサイズにもよるが、加熱工程は、ワークのみを直接加熱できるために高いエネルギー効率を達成できる、コンパクトな熱処理装置を実現できる、などの利点がある誘導加熱装置を用いて実施されるケースが増加しつつある。
　上記の熱処理（高周波焼入）を酸素が存在する酸化性雰囲気下で実施すると、ワークの表面に酸化スケールが生成される。ワーク表面に生成された酸化スケールは、ワークの光輝性を奪って外観品質を低下させる他、コンタミの発生原因にもなり得るため、研磨、研削あるいはショットブラストなどの適宜の手段によって完全に除去するのが好ましい。しかしながら、酸化スケールを完全に除去するのは容易ではなく、特に、微小な穴や凹凸を有する複雑形状のワーク表面に酸化スケールが生成された場合、酸化スケールを完全に除去するには多大な手間を要する。
　このため、高周波焼入の実施に伴う酸化スケールの生成が問題となる場合には、例えば下記の特許文献１，２に開示されているように、加熱処理および冷却処理のうち、少なくとも加熱処理を、実質的に酸素が存在しない非酸化性雰囲気で実施するのが一般的である。このような熱処理は無酸化高周波熱処理とも称され、室内雰囲気を酸化性雰囲気から非酸化性雰囲気に置換することができる密閉室（チャンバ）内で加熱処理および冷却処理が実施される。
特開２００１－５９１１６号公報 特開２００２－１０５５３２号公報
　ところで、軌道輪に対する要求特性上、軌道輪の基材に対する熱処理としては、ずぶ焼入れとも称される全体焼入れが選択されるのが一般的である。ワーク全体を高周波焼入れするには、ワーク全体が狙い温度に到達するまでワークを誘導加熱してから、ワークを上記の狙い温度で所定時間保持する必要があるが、このような加熱処理を非酸化性雰囲気で実施すると、密閉室内の雰囲気温度（密閉室内に充填された不活性ガス等の非酸化性ガスの温度）がワークの熱影響を受けて高まり易い。密閉室内の雰囲気温度（ガス温度）が高まった状態で後続のワークに対して加熱処理を実施すると、当該ワークの初期温度（加熱開始段階の温度）が高まってしまうため、先に加熱されたワークと同一の加熱条件を採用するとワークが過加熱される。ワークが過加熱されると、結晶粒度の粗大化、炭化物の固溶過多、残留オーステナイトの増加等により、ワークに所望の機械的強度等を付与することができなくなる。
　また、密閉室内の雰囲気温度が高まった状態が継続されると、密閉室の気密性を保つための部品や密閉室内に配置される加熱装置等の構成部品の劣化速度が速まる。そのため、各種部品の交換頻度を上げる、各種部品に高価な耐熱品を使用する等、コストの嵩む対策を講じる必要もある。
　密閉室内の雰囲気温度が高温になることに起因した上記の各種問題発生を防止するには、例えば、熱処理装置の１サイクル動作が完了する毎に密閉室内の非酸化性ガスを入れ替え、ワークの加熱開始段階における密閉室内の雰囲気温度を所定範囲内に管理することが考えられる。しかしながら、この場合、ガス入れ替え時間が必要になることによるダウンタイムの増加、ガス使用量が増加することによるランニングコストの増大、といった別問題が生じる。
　また、ワークの被加熱部（要焼入領域）の冷却は、ワークに冷却液を接触させる（ワークに冷却液を吹き付ける、あるいはワークを冷却液に浸漬させる）ことにより行うのが一般的である。ワークの被加熱部の温度は数百度程度にまで高められているため、ワークに冷却液が接触すると、冷却液の液体成分が蒸発等することによって液体ミスト（水煙や油煙）が発生する。冷却液には多少の酸素が溶け込んでいる場合があるため、冷却液がワークに接触することで液体ミストが発生し、この液体ミストがチャンバ内に残存した状態で加熱処理や冷却処理を継続して実施すると、液体ミストに含まれる酸素を要因とする酸化膜がワークの表面に生成される場合がある。なお、冷却液として油を主体としたものを用いる場合には、油煙に含まれる炭素を要因とする炭化膜がワーク表面に生成される場合もある。特に、転がり軸受の軌道輪のように、その要求特性上、全体焼入れを施す必要があるワークを冷却・焼入れした際には、多量の液体ミストが発生するため、酸化膜等が生成され易くなる。
　例えば、ポンプなどを利用してチャンバ内で発生した液体ミストをチャンバ外に排出（大気に放出）すれば、液体ミストに含まれる酸素を要因とする酸化膜の生成を抑制することができる。しかしながら、チャンバの内部空間にはその雰囲気を非酸化性雰囲気に保つための非酸化性ガスが介在しているため、液体ミストをチャンバ外に排出すると、これと同時に非酸化性ガスもチャンバ外に排出されてチャンバ内の非酸化性ガス濃度が低下する。この場合、チャンバ内に非酸化性ガスを補充する必要が生じるが、非酸化性ガスの補充作業が必要になることによるダウンタイムの増加（装置稼働率の低下）や、非酸化性ガスの使用量が増加することによるランニングコストの増大といった新たな問題が発生する。
　以上の実情に鑑み、本発明は、非酸化性雰囲気でワークに高周波熱処理を施すに当たり、該熱処理を効率良くかつ低コストに、しかも精度良く実施することのできる技術手段を提供することを目的とする。
　上記の目的を達成するために創案された熱処理装置に関する第１発明は、ワークの要焼入領域を狙い温度に誘導加熱する加熱部と、加熱部で加熱されたワークの要焼入領域を冷却して焼入れする冷却部と、加熱部による加熱処理および冷却部による冷却処理のうち、少なくとも加熱処理が実施される密閉室と、密閉室の室内雰囲気を酸化性雰囲気から非酸化性ガス雰囲気に置換する置換装置とを備えた熱処理装置において、密閉室内に充填された非酸化性ガスと、冷却配管を流通する冷却流体との熱交換により、非酸化性ガス雰囲気に置換後の密閉室内の雰囲気温度を所定範囲内に調整する温度調整装置を設けたことを特徴とする。なお、この発明でいう「非酸化性ガス雰囲気」とは、酸素が一切存在しない雰囲気のみならず、ワークの表面に酸化スケールが生成されない程度に酸素が僅かに存在する雰囲気（例えば、酸素濃度が１００ｐｐｍ以下）も含む概念である。後述する熱処理方法に関する第１発明、並びに熱処理装置および熱処理方法に関する第２発明においても同様である。
　上記の構成によれば、熱処理装置の１サイクル動作毎に非酸化性ガスを入れ替える等の対策を講じることなく、また、密閉室内に充填された非酸化性ガスの特性変化を生じさせることなく、密閉室内に充填された非酸化性ガスの温度、ひいては非酸化性ガス雰囲気に置換された後の密閉室内の雰囲気温度を所定範囲内（例えば、室温以上４０℃以下）に維持することができる。そのため、非酸化性ガス雰囲気でワークに高周波熱処理（高周波焼入）を施すにあたり、該熱処理を効率良くかつ低コストに、しかも精度良く実施することが可能となる。
　密閉室の内部空間のうち、加熱処理が実施される空間の上方領域は、ワークを誘導加熱するのに伴って雰囲気温度（ガス温度）が特に上昇し易い領域である。そのため、冷却配管の少なくとも一部を、密閉室の内部空間のうち加熱処理が実施される空間の上方領域に配置しておけば、密閉室内の雰囲気温度を効率良く所定範囲内に維持することができる。
　また、上記の目的を達成するために創案された熱処理装置に関する第２発明は、ワークの要焼入領域を狙い温度に誘導加熱する加熱処理を実施する加熱部と、狙い温度に加熱されたワークの要焼入領域を冷却して焼入れする冷却処理を実施する冷却部と、室内雰囲気を酸化性雰囲気から非酸化性ガス雰囲気に置換可能な密閉室とを備え、室内雰囲気が非酸化性ガス雰囲気に置換された密閉室内で加熱処理が実行された後、冷却処理として、密閉室の開口部を閉口する冷却液にワークを浸漬させる処理が実行される熱処理装置であって、冷却液へのワークの浸漬に伴って密閉室内で生じる液体ミスト、および密閉室内に介在する非酸化性ガスを吸引し、この吸引物のうち、液体ミストを除去すると共に、非酸化性ガスを密閉室内に還流させるガス還流機構が密閉室に接続されていることを特徴とする。
　上記の構成によれば、冷却液へのワークの浸漬に伴って冷却液の液体成分が蒸発等することにより、密閉室内に酸素を含む液体ミストが生じた場合でも、密閉室の内部空間に介在する非酸化性ガス（の一部）を液体ミストとともに大気に放出してから密閉室に非酸化性ガスを補充する等の対策を講じることなく、液体ミストに含まれる酸素を要因とする酸化膜や液体ミストに含まれる炭素を要因とする炭化膜がワーク表面に生成される可能性を可及的に減じることができる。そのため、ワークに対する無酸化高周波熱処理を、効率良くかつ低コストに、しかも精度良く実施することが可能となる。
　ガス還流機構は、例えば、
（１）密閉室外に設置されたポンプと、一端が密閉室の内部空間に開口すると共に他端がポンプの吸入ポートに接続された吸管と、一端がポンプの吐出ポートに接続されると共に他端が密閉室の内部空間に開口した吐出管とを備え、ポンプが、吸入ポートと吐出ポートとの間に、液体ミストを除去するためのフィルタ部を有するものや、
（２）密閉室外に設置されたポンプと、一端が密閉室の内部空間に開口すると共に他端がポンプの吸入ポートに接続された吸管と、一端がポンプの吐出ポートに接続されると共に他端が密閉室の出口側開口部の直下位置で冷却液中に開口した吐出管とを備えるもの、で構成することができる。
　熱処理装置に関する第１発明および第２発明は、例えば、ワークとしての環状のワークの送り方向に沿って加熱部および冷却部が順に設けられ、冷却部が、密閉室の出口側開口部を閉口する冷却液を貯留した冷却液貯留槽と、環状ワークが冷却液に浸漬されるのに伴って環状ワークの外周面又は内周面を拘束可能な拘束型と備える熱処理装置、に好適に適用し得る。
　上記の構成を有する熱処理装置によれば、加熱完了後の環状ワークはその外周面又は内周面が拘束型に拘束された状態で冷却・焼入れされるので、機械的強度のみならず、外周面又は内周面の形状精度（特に真円度）に優れた高品質の焼入完了品を安定的に得ることができる。また、加熱部および冷却部がワークの送り方向に沿って順に設けられるので、加熱処理および冷却処理を並行して実施することも可能となる。このため、複数のワークに対して効率良く熱処理を施すこともできる。
　密閉室は、密閉室内に位置する加熱処理の完了位置および冷却処理の開始位置の二位置間に介在して横方向に延び、加熱処理の完了位置に位置したワークが冷却処理の開始位置に向けて搬送される通路をさらに有するものとすることができる。密閉室にこのような通路を設けておけば、通路内に冷却処理待ちのワークを配置することが可能となるので、冷却部の１サイクル動作完了後には、後続のワークに対する冷却処理をスムーズに実施することができる。
　冷却部は、ワークおよび拘束型を冷却液中でワークの軸線回りに回転（一体回転）させる回転機構と、冷却液を撹拌させる撹拌機構の少なくとも一方を備えるものとすることができる。このようにすれば、ワーク全体を均一に冷却することが可能となるので、焼入れ完了後のワークの形状精度を高める上で有利となる。
　第１発明および第２発明に係る熱処理装置は、例えば、転がり軸受の軌道輪のように、複雑形状を呈し、かつ全体焼入れが必要な環状のワークに高周波焼入を施すための熱処理装置として好適に用い得る。
　また、上記の目的を達成するために創案された熱処理方法に関する第１発明は、ワークの要焼入領域を狙い温度に誘導加熱する加熱工程、および加熱工程で加熱されたワークの要焼入領域を冷却して焼入れする冷却工程のうち、少なくとも加熱工程を、室内雰囲気が酸化性雰囲気から非酸化性ガス雰囲気に置換された密閉室内で実行するに際し、密閉室内に充填された非酸化性ガスと、冷却配管を流通する冷却流体との熱交換により、密閉室内の雰囲気温度を所定範囲内に調整することを特徴とする。
　このような熱処理方法によれば、前述した熱処理装置に関する第１発明と同様の作用効果を享受することができる。
　また、上記の目的を達成するために創案された熱処理方法に関する第２発明は、室内雰囲気が酸化性雰囲気から非酸化性ガス雰囲気に置換された密閉室内でワークの要焼入領域を狙い温度に加熱する加熱工程と、密閉室の開口部を閉口する冷却液にワークを浸漬させることにより、ワークの要焼入領域を冷却して焼入れする冷却工程とを備える熱処理方法であって、少なくとも冷却液へのワークの浸漬中に、冷却液へのワークの浸漬に伴って密閉室内で生じる液体ミスト、および密閉室内に介在する非酸化性ガスをまとめて吸引し、この吸引物のうち、液体ミストを除去すると共に、非酸化性ガスを密閉室内に還流させるガス還流処理を実施することを特徴とする。
　このような熱処理方法によれば、前述した熱処理装置に関する第２発明と同様の作用効果を享受することができる。
　熱処理方法に関する第１発明および第２発明は、加熱工程でワークの全体を狙い温度に誘導加熱する場合（ワークの要焼入領域がワークの全域である場合）、すなわちワークを全体焼入れする場合に好ましく適用することができる。
　以上から、本発明によれば、非酸化性雰囲気でワークに高周波熱処理を施すに当たり、該熱処理を効率良くかつ低コストに、しかも精度良く実施することが可能となる。
本発明（第１発明および第２発明）の実施形態に係る熱処理装置の全体構造を示す概略斜視図である。 図１に示す熱処理装置の概略正面図である。 熱処理装置の一部を模式的に示すブロック図である。 第１発明の実施形態に係る熱処理装置の部分概略断面図である。 加熱装置の斜視図である。 第１発明の実施形態に係る熱処理装置の冷却部の概略断面図である。 冷却工程の実施状態を示す概略断面図である。 図４に示す加熱室の部分概略横断面図である。 第１発明に係る熱処理装置の特徴的構成を模式的に示すブロック図である。 第２発明の実施形態に係る熱処理装置の部分概略断面図である。 第２発明の実施形態に係る熱処理装置の冷却部の概略断面図である。 ガス還流機構の一部を模式的に示す図である。 ガス還流機構の変形例を模式的に示す図である。 他の実施形態に係る冷却工程の実施状態を示す概略断面図である。 他の実施形態に係る拘束型を用いた場合における冷却工程の開始段階を示す概略断面図である。 他の実施形態に係る拘束型を用いた場合における冷却工程の途中段階を示す概略断面図である。 他の実施形態に係る冷却部の部分概略断面図である。 他の実施形態に係る加熱装置の部分斜視図である。
　以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
　図１は、本発明の実施形態に係る熱処理装置の全体構造を示す概略斜視図であり、図２は、同熱処理装置の概略正面図である。図１および図２に示す熱処理装置１は、鋼材からなるワーク（環状のワーク）Ｗを横姿勢（ワークＷの一端面を下方に配置した平置き姿勢）のままで所定経路（図２中に示す二点鎖線を参照）に沿って送りながら、ワークＷに熱処理としての焼入硬化処理（高周波焼入）を施すように構成されたいわゆる連続式の熱処理装置１であって、ワークＷの送り方向に沿って、ワークＷの要焼入領域を狙い温度（Ａ3変態点を超える温度）に誘導加熱する加熱処理を実施する加熱部２と、加熱されたワークＷの要焼入領域を冷却して焼入れする冷却処理を実施する冷却部３とが設けられている。さらに、この熱処理装置１は、加熱部２による加熱処理および冷却部３による冷却処理の実施に伴ってワークＷの表面に酸化スケールが生成されるのを可及的に防止するため、少なくともワークＷの加熱開始～冷却・焼入完了までの間、ワークＷが基本的に酸素に接触しないように構成されている。なお、ワークＷとしては、ＪＩＳ　Ｇ４８０５に規定された高炭素クロム軸受鋼の一種であるＳＵＪ２で作製された転がり軸受の外輪の基材を挙げることができる。この場合、上記の狙い温度は９００℃超であり、要焼入領域はワークＷの全域である。
　図１および図２に示すように、熱処理装置１は、熱処理装置１の運転中における室内雰囲気が非酸化性ガス雰囲気に保たれる密閉室４を有する。この密閉室４は、ワークＷの送り方向に沿って順に配置された加熱室５、通路室７および焼入れ準備室６からなる。詳細は後述するが、加熱室５の内部空間において加熱処理が実施され、焼入れ準備室６の内部空間および冷却液貯留槽３５に貯留された冷却液３６中において冷却処理が実施される。加熱部２による加熱処理の完了位置Ｐ１と、冷却部３による冷却処理の開始位置Ｐ２とは略同一高さに位置しており、上記の二位置Ｐ１，Ｐ２は、加熱室５と焼入れ準備室６との間に介在して横方向に延びた通路室７の内部空間（通路Ｃ）の両側に位置している。係る構成から、加熱室５の内部空間（第１空間Ａ）と焼入れ準備室６の内部空間（第２空間Ｂ）とは相互に分離して設けられ、両空間Ａ，Ｂは通路Ｃを介して接続される。
　図３に模式的に示すように、熱処理装置１は、密閉室４の室内雰囲気を大気雰囲気（酸化性雰囲気）から非酸化性ガス雰囲気に置換するための置換装置１３を備える。置換装置１３は、密閉室４の内部空間に存在する空気を脱気するための脱気装置１４と、密閉室４の内部空間に非酸化性ガス（不活性ガスあるいは還元性ガス）を供給するためのガス供給装置１５とを備え、密閉室４の内部空間には、脱気装置１４から延びた脱気管１６の一端、およびガス供給装置１５から延びたガス供給管１７の一端がそれぞれ開口している。図示例では、脱気管１６およびガス供給管１７の一端を加熱室５の内部空間に開口させているが、脱気管１６およびガス供給管１７の何れか一方又は双方は、焼入れ準備室６の内部空間、または通路室７の内部空間に開口させても良い。
　図４および図６に示すように、密閉室４は、加熱室５の内部空間へのワークＷの投入口となる入口側開口部４ａと、焼入れ準備室６の底壁に設けられた出口側開口部４ｂとを有する。入口側開口部４ａは、図４に示す開閉手段（第２の開閉手段）１２によって開口又は閉口され、出口側開口部４ｂは、図６に示すように、冷却液貯留槽３５に貯留された冷却液３６の液面によって常に閉口（大気と遮断）されている。
　図４に示すように、加熱部２は、ワークＷの要焼入領域を狙い温度に誘導加熱するの加熱装置２０を備える。本実施形態の加熱装置２０は、段積み状態で支持された複数のワークＷをその軸線方向（ここでは上方）に送りながら誘導加熱するように構成された、いわゆる連続式の加熱装置であって、複数のワークＷを段積み状態で支持可能な支持部材２１と、支持部材２１で支持されたワークＷの径方向外側に配置された加熱コイル２２と、支持部材２１の下方側に配置され、支持部材２１に対してワークＷ（後続のワークＷ）を供給するワーク供給手段２３とを備える。支持部材２１、加熱コイル２２およびワーク供給手段２３は、密閉室４（加熱室５）の内部空間に配置され、加熱コイル２２は、密閉室４外に配置された図示外の高周波電源と電気的に接続されている。
　支持部材２１は、支持すべきワークＷの周方向に離間した複数箇所（例えば３箇所）に配設されている。各支持部材２１は、支持すべきワークＷの径方向に沿って進退移動可能に設けられており、ワーク供給手段２３によって下方側からワークＷが供給されるのに伴って支持すべきワークＷの径方向外側に移動してワークＷを受け入れ、ワークＷを受け入れた後には、支持すべきワークＷの径方向内側に移動してワークＷを支持する。
　加熱コイル２２は、例えば、導電性金属からなる管状体を螺旋状に巻き回したいわゆる多巻きコイルからなり、支持部材２１で支持されたワークＷと同軸に配置されている。加熱コイル２２としては、段積み状態で支持された複数のワークＷを同時に加熱することができるように、ワークＷの軸方向寸法の数倍～数十倍程度の全長（軸方向）寸法を有するものが使用される。ワーク供給手段２３は、例えば、支持部材２１で支持されたワークＷと同軸に配置された伸縮自在のシリンダロッド２３ａを有する動力シリンダ（油圧シリンダ、エアシリンダ、あるいは電動シリンダ）で構成される。シリンダロッド２３ａの先端には、ワークＷを載置可能なフランジ部２３ｂが設けられている。
　以上の構成を有する加熱装置２０を採用する場合、図４および図５に示すように、加熱室５の内部空間に投入されたワークＷは、ワーク供給手段２３のフランジ部２３ｂ上に載置される。フランジ部２３ｂ上に載置されたワークＷは、ワーク供給手段２３のシリンダロッド２３ａが伸長動作することによって支持部材２１の上側に送られ、支持部材２１で支持される。以降、後続のワークＷが支持部材２１と支持部材２１で支持されたワークＷとの間に供給されるのに伴って、支持部材２１で支持されたワークＷに上向きの送り力が付与される。そして、ワークＷは、通電状態の加熱コイル２２の対向領域を上側に送られながら狙い温度に誘導加熱され、加熱コイル２２の上側に排出される。加熱コイル２２の上側に排出された加熱済のワークＷは、加熱部２による加熱処理の完了位置Ｐ１に位置する。加熱処理の完了位置Ｐ１に位置したワークＷは、通路室７の内部空間（通路Ｃ）を介して焼入れ準備室６の内部空間（冷却処理の開始位置Ｐ２）に搬送される。
　図２および図４に示すように、熱処理装置１は、熱処理装置１の運転時にワークＷを加熱室５の内部空間に投入するにあたり、密閉室４の室内雰囲気を非酸化性ガス雰囲気に保つための置換室８を有する。そのため、図示は省略しているが、熱処理装置１は、置換室８の室内雰囲気を酸化性雰囲気から非酸化性ガス雰囲気に置換するための置換装置を備える。この置換装置は、密閉室４に接続された置換装置１３を兼用しても良いし、置換装置１３とは別のものを設置しても良い。
　図４に示すように、置換室８には、その内部空間に熱処理対象のワークＷを投入するための開口部８ａが設けられており、この開口部８ａは、開閉手段（第１の開閉手段）１１によって開口又は閉口される。また、置換室８と加熱室５との間には開閉手段（第２の開閉手段）１２が設けられており、第２の開閉手段１２によって密閉室４の入口側開口部４ａが開口又は閉口される。両開閉手段１１，２は、例えば昇降式のシャッターで構成される。
　置換室８の内部空間に投入されたワークＷは、図示外の移送手段によって加熱室５の内部空間に移送される。この移送手段としては、例えば、置換室８および加熱室５の底面に跨るように敷設された搬送コンベア、あるいは動力シリンダ（油圧シリンダ、エアシリンダ、電動シリンダ）などを採用することができる。
　図６に示す冷却部３は、加熱部２で狙い温度に加熱されたワークＷの要焼入領域を冷却して焼入れする冷却処理が実施される部位であり、本実施形態の冷却部３は、ワークＷの外周面を拘束型３３で拘束した状態でワークＷを冷却・焼入れ可能に構成されている。図１、図２および図６に示すように、冷却部３は、主な構成として、プレス装置３０、拘束型３３、昇降テーブル３４および冷却液貯留漕３５を備える。
　プレス装置３０は、焼入れ準備室６の内部空間（冷却処理の開始位置Ｐ２）に搬送されたワークＷを下方側に加圧する加圧部材３１と、加圧部材３１を昇降可能に保持した昇降ユニット３２（図２参照）とを備える。本実施形態では、加圧部材３１の下端に拘束型３３が取り付け固定されており、拘束型３３は加圧部材３１と一体的に昇降移動する。図１および図２に示すように、昇降ユニット３２は焼入れ準備室６の外側に配置されており、図６に示すように、加圧部材３１、拘束型３３、さらには下端に加圧部材３１を保持した軸部材の一部のみが焼入れ準備室６の内部空間に配置されている。加圧部材３１を保持した軸部材は、焼入れ準備室６の天井壁を貫通する貫通穴に挿通されており、この貫通穴（貫通穴の内壁面と軸部材の外径面との間の隙間）は図示外のシール材で封止されている。
　図６に示すように、冷却液貯留漕３５は、焼入れ準備室６の下方に設置され、狙い温度に加熱されたワークＷの要焼入領域を冷却して焼入れするための冷却液３６を貯留した上面開口の漕で構成される。冷却液３６としては、公知の焼入れ油、あるいは水溶性焼入れ液などを使用することができる。本実施形態の冷却液貯留槽３５の上面開口部は、密閉室４の壁部によって第１開口部３５ａと第２開口部３５ｂとに区分されている。密閉室４の出口側開口部４ｂは、冷却液貯留槽３５に貯留された冷却液３６のうち、第１開口部３５ａ内に存在する冷却液３６の液面で閉口されている。
　図６に示すように、昇降テーブル３４は、加圧部材３１の直下に配設されて冷却液３６中で昇降する。昇降テーブル３４の上端面３４ａはワークＷを載置する載置面とされ、昇降テーブル３４が上昇限に位置したときには、昇降テーブル３４の上端面３４ａが冷却液貯留槽３５に貯留された冷却液３６の液面よりも上方に位置して、通路室７の内部空間を移送されてきたワークＷを受け取る。従って、本実施形態における「冷却処理の開始位置Ｐ２」とは、昇降テーブル３４によってワークＷが受け取られる位置である。
　冷却液貯留槽３５の内部には、拘束型３３から離型された焼入れ済のワークＷを昇降テーブル３４から払い出すための図示外の払い出し手段と、払い出されたワークＷを受け取って冷却液貯留槽３５の外側に排出するための排出手段３７とが設けられている。この排出手段３７としては、例えば、上記の昇降テーブル３４とは別に設けられた昇降テーブルを採用することができる。このワーク排出用昇降テーブルは、冷却液貯留槽３５のうち、上記の第２開口部３５ｂの直下位置で昇降可能に設けられており、焼入れ済のワークＷを第２開口部３５ｂを介して冷却液貯留槽３５の外側に排出する。
　熱処理装置１は主に以上の構成を有し、密閉室４の室内雰囲気を酸化性雰囲気から非酸化性ガス雰囲気に置換する雰囲気置換工程と、ワークＷに加熱処理を施す加熱工程と、ワークＷに冷却処理を施す冷却工程とを自動で実行する。以下、各工程の実施態様を説明する。
　［雰囲気置換工程］
　この工程では、主に熱処理装置１の運転開始時（熱処理装置１へのワークＷの投入前）に、加熱室５、焼入れ準備室６および通路室７からなる密閉室４の室内雰囲気を大気雰囲気（酸化性雰囲気）から非酸化性ガス雰囲気に置換する、雰囲気置換処理が実施される。この雰囲気置換処理は、密閉室４の入口側開口部４ａおよび出口側開口部４ｂを閉口した状態で図３に模式的に示す置換装置１３を作動させることにより行う。具体的には、例えば、密閉室４に接続された脱気装置１４を作動させて密閉室４の内部空間に存在する大気を脱気しつつ、密閉室４に接続されたガス供給装置１５を作動させて密閉室４の内部空間に不活性ガス（例えば、ヘリウムガスやアルゴンガスなどの希ガス、あるいは窒素ガス等）あるいは還元性ガス（例えば、水素ガス、一酸化炭素ガス、二酸化窒素ガス等）を供給する。これにより、密閉室４の室内雰囲気を迅速に非酸化性ガス雰囲気に置換することができる。
　上記の雰囲気置換処理は、加熱工程および冷却工程の実施中、より具体的には、ワークＷが加熱室５の内部空間に投入された後、密閉室４の出口側開口部４ｂを閉口した冷却液３６に浸漬されるまでの間に、ワークＷの表面に酸化スケールが生成されない程度に密閉室４内の酸素濃度が低下するまで行えば良く、必ずしも密閉室４内の酸素濃度がゼロになるまで行う必要はない。ワークＷの表面に酸化スケールが生成されない程度の酸素濃度は１００ｐｐｍ以下である。
　［加熱工程］
　以上のようにして、密閉室４の室内雰囲気を非酸化性ガス雰囲気に置換した後、図４に示すように、熱処理対象のワークＷを置換室８の内部空間に投入する。このとき、第２の開閉手段１２は閉状態に維持し、密閉室４の入口側開口部４ａを閉口しておく。置換室８の内部空間にワークＷを投入した後、置換室８の入口側開口部８ａを閉口する。この状態で、置換室８に接続された置換装置を作動させることにより、置換室８の室内雰囲気を、大気雰囲気（酸化性雰囲気）から非酸化性ガス雰囲気に置換する。
　置換室８の室内雰囲気が非酸化性ガス雰囲気に置換された後、置換室８の入口側開口部８ａを閉口したまま密閉室４の入口側開口部４ａを開口させ、ワークＷを加熱室５の内部空間に移送してワーク供給手段２３のフランジ部２３ｂ上に載置する。ワークＷが加熱室５の内部空間に移送された後、第２の開閉手段１２を開状態から閉状態に移行させることにより密閉室４の入口側開口部４ａを閉口する。以上の手順で加熱室５の内部空間にワークＷを投入することにより、密閉室４の室内雰囲気を非酸化性ガス雰囲気に維持したまま、密閉室４を構成する加熱室５の内部空間にワークＷを投入することができる。
　ワーク供給手段２３のフランジ部２３ｂ上に載置されたワークＷは、ワーク供給手段２３のシリンダロッド２３ａが伸長動作することによって支持部材２１の上側に送られ、支持部材２１で支持される。以降、後続のワークＷが、順次、以上で述べた手順（置換室８の内部空間に投入→置換室８の室内雰囲気を非酸化性ガス雰囲気に置換→置換室８の内部空間から加熱室５の内部空間に移送→ワーク供給手段２３の伸長動作）を踏んで支持部材２１と支持部材２１で支持されたワークＷとの間に供給されるのに伴って、支持部材２１で支持されたワークＷに上向きの送り力が付与される。このようして、ワークＷは、通電状態の加熱コイル２２の対向領域を上側に送られながら狙い温度に誘導加熱され、加熱コイル２２の上側に排出される。
　なお、本実施形態では、各ワークＷの全体が狙い温度に誘導加熱されるように、すなわちワークＷを全体焼入れすることができるように、加熱コイル２２に供給される高周波電力量や、加熱装置２０に対するワークＷの供給間隔（ワークＷの送り速度）が調整される。
　図４～図６に示すように、加熱コイル２２の上側に排出され、加熱処理の完了位置Ｐ１に位置した加熱済のワークＷは、図示外の適宜の手段により、通路Ｃを介して焼入れ準備室６の内部空間（冷却処理の開始位置Ｐ２）に搬送される。
　［冷却工程］
　この工程では、冷却処理の開始位置Ｐ２に搬送された加熱済のワークＷに対し、該ワークＷの要焼入領域を冷却して焼入れする冷却処理が施される。具体的には、図６に示すように、まず、プレス装置３０の昇降ユニット３２（図２参照）を駆動して加圧部材３１および拘束型３３を一体的に下降させ、冷却処理の開始位置Ｐ２に搬送された（昇降テーブル３４の上端面３４ａに載置された）ワークＷの外周に拘束型３３を配置し、拘束型３３によるワークＷの外周面の拘束が開始される直前状態にする。この状態において、ワークＷの外周面と拘束型３３の内周面のはめあいはすきまばめ（ＪＩＳ　Ｂ　０４０１－１を参照）とされ、また、拘束型３３の下端面と昇降テーブル３４の上端面３４ａとは当接状態にある。
　次いで、図７に示すように、加圧部材３１、拘束型３３、ワークＷおよび昇降テーブル３４を一体的に下降移動させて、これらを冷却液貯留槽３５に貯留された冷却液３６に浸漬させる。冷却液３６に浸漬されたワークＷは、わずかに縮径変形した後、拡径変形するといった変形挙動を示すため、ワークＷは、その外周面が拘束型３３の内周面に拘束された状態で冷却・焼入れされる。これにより、ワークＷの冷却・焼入れに伴うワークＷ外周面の形状精度（特に外周面の真円度）の低下を効果的に防止することができる。
　昇降テーブル３４が下降限に到達すると、拘束型３３からワークＷが離型される。ワークＷが離型された拘束型３３は、加圧部材３１とともに上昇移動して原点復帰する。一方、拘束型３３から離型されたワークＷは、図６中に白抜き矢印で示すように、冷却液貯留槽３５の内部に設けられた図示外の払い出し手段によって昇降テーブル３４の外側に払い出されて排出手段３７（ワーク排出用昇降テーブル）に受け取られ、その後、排出手段３７が上昇することによって冷却液貯留槽３５の外側に排出される。以上のようにして、ワークＷに対する全体焼入れが完了する。
　以上の構成を有する熱処理装置１によれば、狙い温度に誘導加熱されたワークＷは、その外周面が拘束型３３に拘束された状態で冷却・焼入れされるので、機械的強度や硬度のみならず、外周面の形状精度（特に真円度）に優れた高品質のワークＷ（熱処理完了品）を安定的に得ることができる。また、以上の構成を有する熱処理装置１では、加熱工程および冷却工程を非酸化性ガス雰囲気で並行して実施することができるので、ワークＷの表面に酸化スケールを生成させることなく、複数のワークＷに対して効率良く焼入硬化処理を施すことが可能となる。
　また、密閉室４は、加熱室５の内部空間と焼入れ準備室６の内部空間との間、すなわち加熱処理の完了位置Ｐ１と冷却処理の開始位置Ｐ２との間に介在する通路Ｃを有し、加熱処理の完了位置Ｐ１に位置したワークＷは、通路Ｃを介して冷却処理の開始位置Ｐ２に搬送される。この場合、通路Ｃ内に、冷却処理待ちのワークＷを配置することが可能となるので、冷却部３の１サイクル動作完了後には、後続のワークＷに対する冷却処理にスムーズに移行することができる。従って、複数のワークＷに対する焼入硬化処理を一層効率良く行うことが可能となる。
　以上より、本実施形態の熱処理装置１によれば、ワークＷの表面に酸化スケールを生成させたり、ワークＷの形状精度を低下させたりすることなく、複数のワークＷに対する焼入硬化処理を効率良く実施することができる。
　以上で説明した第１発明に係る熱処理装置１は、さらに、以下に説明するような特徴的構成を有する。具体的には、図４に模式的に示すように、酸化性雰囲気から非酸化性ガス雰囲気に置換された後の密閉室４内の雰囲気温度（密閉室４内に充填された非酸化性ガスの温度）を所定範囲内に調整する温度調整装置５０を備える。図示例の温度調整装置５０は、密閉室４の内部空間に配置された熱交換器５１と、密閉室４の外側に配置された冷却装置５２と、冷却流体５４（図８参照）が流通する冷却配管５３と、温度調整装置５０内で冷却流体５４を流動循環させる（熱交換器５１と冷却装置５２との間で冷却流体５４を行き来させる）ためのポンプＰと、密閉室４内の温度を検出する温度センサＳとを備える。
　熱交換器５１は、加熱処理が実施される加熱室５の内部空間のうち加熱装置２０の上方、すなわち加熱室５の内部空間の上方領域に配置されている。熱交換器５１は、冷却配管５３のみで構成することもできるが、本実施形態では、図８に示すように、冷却流体５４が流通する冷却配管５３を湾曲させたものと、その下方側に配置した送風機（ファン）５５とを備えた熱交換器５１を採用している。
　冷却装置５２は、冷却配管５３のうち、熱交換器５１を構成する部分（加熱室５の内部空間に配置された部分）を流通することで温められた冷却流体５４を冷却する。この冷却装置５２は、水冷式または空冷式の何れでも構わない。
　以上の構成を有する温度調整装置５０は、例えば、以下の態様で運転される。
　熱処理装置１が運転される（特に、加熱装置２０によってワークＷが誘導加熱される）のに伴って、密閉室４内の雰囲気温度が上記所定範囲の上限値以上になったことを温度センサＳが検出すると、温度調整装置５０が起動する。具体的には、ポンプＰおよび熱交換器５１（を構成する送風機５５）が起動し、冷却配管５３を冷却流体５４が流通する。送風機５５が起動すると、密閉室４内の非酸化性ガス（温められた非酸化性ガス）は、熱交換器５１を構成する冷却配管５３に向けて吹き付けられ、冷却配管５３を流通する冷却流体５４との熱交換により冷却される。以降、密閉室４内の雰囲気温度が上記所定範囲内に収まるまで、温度調整装置５０は継続して運転される。なお、非酸化性ガスとの熱交換により温められた冷却流体５４は、冷却配管５３を流通して冷却装置５２に運ばれることで冷却され、冷却装置５２で冷却された冷却流体５４は、再度冷却配管５３を介して熱交換器５１に供給される。
　ここで、上記の「所定範囲」は任意に設定することができるが、作業者の安全性、密閉室４内に設置された各種装置の構成部品の耐久性、密閉室４の気密性を保つための部品（シール材やパッキン）の耐久性などを考慮すると、室温（２６℃）以上４０℃以下とするのが好ましい。
　以上のように、密閉室４内に充填された非酸化性ガスと、冷却配管５３を流通する冷却流体５４との熱交換により、非酸化性ガス雰囲気に置換後の密閉室４内の雰囲気温度を所定範囲内に調整するようにすれば、頻繁に置換装置１３を作動させて非酸化性ガスを入れ替える等の対策を講じることなく、また、密閉室４内に充填された非酸化性ガスの特性変化を生じさせることなく、密閉室４内に充填された非酸化性ガスの温度、ひいては非酸化性ガス雰囲気に置換された後の密閉室４内の雰囲気温度を所定範囲内に維持することができる。従って、非酸化性ガス雰囲気下でワークＷに対して実施すべき高周波焼入を効率良くかつ低コストに、しかも精度良く実施することができる。特に、本実施形態のように、ワークＷに全体焼入れを施すべく、加熱部２でワークＷの全体を狙い温度（ここでは９００℃超）に誘導加熱する場合には、密閉室４内に充填された非酸化性ガスの温度が上昇し易いため、本発明で採用した構成は極めて有益である。
　さらに、本実施形態では、密閉室４の内部空間のうち、雰囲気温度（ガス温度）が特に上昇し易い領域である加熱室５の上方領域に、冷却流体５４が流通する冷却配管５３の少なくとも一部（熱交換器５１）を配置しているので、密閉室４内の雰囲気温度を効率良く所定範囲内に維持することができる。なお、熱交換器５１を密閉室４の内部空間に配置する場合、スペース上の問題がなければ、熱交換器５１は、加熱室５の内部空間に加え、あるいはこれに替えて、通路室７の内部空間や焼入れ準備室６の内部空間に配置しても構わない。
　以上で説明した実施形態では、温度調整装置５０を構成する熱交換器５１を密閉室４の内部空間に配置したが、熱交換器５１は、図９に模式的に示すように、密閉室４の外側に配置しても構わない。この場合、例えば、密閉室４内に充填された非酸化性ガスを、密閉室４の内部空間と密閉室４の外側に設置した熱交換器５１（冷却配管５３）の近傍位置との間で行き来（流動循環）させるためのガス配管５６を設ける。これにより、以上で説明した実施形態と同様にして密閉室４内の雰囲気温度を所定範囲内に維持することができる。
　次に、第２発明の実施形態に係る熱処理装置について説明する。但し、第２発明の実施形態に係る熱処理装置は、以上で説明した第１発明に係る熱処理装置１において、密閉室４内に充填された非酸化性ガスの温度を所定範囲内に調整するために設けられていた温度調整装置５０に替えて、後述するガス還流機構７０を設けた点のみが異なる。要するに、第２発明に係る熱処理装置１は、図１０に示すように、温度調整装置５０は有さない一方で、図１１等に示すガス還流機構７０を有する。従って、以下では、第２発明に係る熱処理装置で採用している特徴的構成についてのみ図１０～図１３に基づいて詳細に詳述する。
　まず、以上で説明した熱処理装置１を採用する場合、冷却処理に供されるワークＷの被加熱部の温度は数百度程度にまで高められているため、ワークＷを冷却液３６に浸漬させると、冷却液３６の液体成分が蒸発等することによって、密閉室４内で液体ミストが発生する。以上で説明した実施形態では、冷却液貯留槽３５に貯留された冷却液３６の一部が冷却液貯留槽３５の第２開口部３５ｂを介して大気に接していることから、冷却液３６への多少の酸素の溶け込みは避けられない。そのため、ワークＷを冷却液３６に浸漬させることによって密閉室４内で液体ミストが発生すると、液体ミストに含まれる酸素を要因とする酸化膜がワークＷ［特に、加熱室５の内部空間（第１空間Ａ）や通路室７の内部空間（通路Ｃ）に存在するワークＷ］の表面に生成される可能性がある。特に、本実施形態のように、全体焼入れが施されるワークＷを冷却液３６に浸漬させた際には多量の液体ミストが発生するため、液体ミストに含まれる酸素を要因とする酸化膜がワークＷ表面に生成され易いと言える。
　そこで、第２発明に係る熱処理装置１は、その稼働率低下や熱処理コストの増大を招来することなく、冷却液３６へのワークＷの浸漬に伴って生じる液体ミストに含まれる酸素を要因とするワークＷ表面への酸化膜の生成を可及的に防止するための特徴的構成を有する。具体的には、図１１に模式的に示すように、密閉室４（を構成する焼入れ準備室６）に接続されたガス還流機構７０を備える。このガス還流機構７０は、加熱されたワークＷを冷却液３６に浸漬させるのに伴って密閉室４内で生じる液体ミスト、および密閉室４内に介在する非酸化性ガスをまとめて吸引し、この吸引物８０（図１２参照）のうち、液体ミストを除去すると共に、非酸化性ガス（液体ミストとは分離された非酸化性ガス）を密閉室４内に還流させるガス還流処理を実行する。
　本実施形態のガス還流機構７０は、密閉室４外に設置されたポンプ７１と、一端７２ａが焼入れ準備室６の内部空間に開口すると共に他端７２ｂがポンプ７１の吸入ポート７１ａに接続された吸管７２と、一端７３ａがポンプ７１の吐出ポート７１ｂに接続されると共に他端７３ｂが焼入れ準備室６の内部空間に開口した吐出管７３とを備える。図１２に示すように、本実施形態のポンプ７１は、吸入ポート７１ａと吐出ポート７１ｂとの間に、吸引物８０に含まれる液体ミスト（厳密には、液体ミストに含まれる水分や各種添加剤の微粒子等）を除去するためのフィルタ部７４を有する。この場合、吸管７２を介してポンプ７１内に吸引された吸引物８０がポンプ７１内を流通するのに伴い、吸引物８０に含まれる液体ミストがフィルタ部７４で除去され、ポンプ７１の吐出ポート７１ｂからは、実質的に非酸化性ガス８１のみが吐出される。そして、ポンプ７１の吐出ポート７１ｂから吐出された非酸化性ガス８１は、吐出管７３を介して焼入れ準備室６の内部空間に還流する。なお、フィルタ部７４で除去した水分（又は油分）は、冷却液貯留槽３５に戻して再利用するのが好ましい。これにより、熱処理コストを抑制することができる。
　従って、少なくとも冷却処理の実施中にガス還流機構７０を運転しておけば、冷却液３６へのワークＷの浸漬に伴って冷却液３６の液体成分が蒸発等することにより、密閉室４内に酸素を含む液体ミストが生じた場合でも、密閉室４内に介在する非酸化性ガス（の一部）を液体ミストとともに大気に放出してから密閉室４の内部空間に非酸化性ガスを補充する等の対策を講じることなく、液体ミストに含まれる酸素を要因とする酸化膜や、液体ミストに含まれる炭素を要因とする炭化膜がワークＷ表面に生成される可能性を可及的に減じることができる。このため、第２発明に係る熱処理装置１は、ワークＷに対する熱処理（無酸化高周波熱処理）を、効率良くかつ低コストに、しかも精度良く実施することができる。
　以上で説明したガス還流機構７０においては、吸管７２の一端７２ａおよび吐出管７３の他端７３ｂの双方を焼入れ準備室６の内部空間（第２空間Ｂ）に開口させているが、吸管７２の一端７２ａおよび吐出管７３の他端７３ｂの何れか一方又は双方は、焼入れ準備室６の内部空間に替えて、もしくはこれに加え、加熱室５の内部空間（第１空間Ａ）や通路室７の内部空間（通路Ｃ）に開口させても良い。
　ガス還流機構７０としては、他の構成を有するものを採用することもできる。図１３は、変形例に係るガス還流機構７０を模式的に示しており、このガス還流機構７０は、密閉室４外に設置されたポンプ７１と、一端７２ａが密閉室４（焼入れ準備室６）の内部空間に開口すると共に他端７２ｂがポンプ７１の吸入ポート７１ａに接続された吸管５２と、一端７３ａがポンプ７１の吐出ポート７１ｂに接続されると共に他端７３ｂが密閉室４の開口部（出口側開口部４ｂ）の直下位置で冷却液３６中に開口した吐出管７３とを備える。
　この実施形態に係るガス還流機構７０を採用した場合、吸管７２を介してポンプ７１内に吸引された吸引物（液体ミストおよび非酸化性ガスの混合物）８０は、これに含まれる液体ミストがポンプ７１内で除去されることなく、そのままポンプ７１の吐出ポート７１ｂを介して吐出管７３に圧送される。吐出管７３の他端７３ｂは、密閉室４の出口側開口部４ｂの直下位置で出口側開口部４ｂを閉口した冷却液３６中に開口していることから、吐出管７３の他端７３ｂ開口から吸引物８０が吐出されると、この吸引物８０のうち、液体ミストは冷却液３６で除去される一方、非酸化性ガスは冷却液３６および密閉室４の出口側開口部４ｂを介して焼入れ準備室６の内部空間に還流する。要するに、この実施形態では、冷却液貯留槽３５に貯留した冷却液３６を、液体ミストを除去するためのフィルタ部として活用している。この場合、ポンプ７１としてフィルタ無しポンプを採用することができるので、ガス還流機構７０、ひいては熱処理装置１を低コスト化することができる。
　以上、第１発明および第２発明の実施形態に係る熱処理装置１およびこれを用いた熱処理方法について説明したが、熱処理装置１には適宜の変更を施すことが可能である。
　例えば、冷却部３には、ワークＷおよびワークＷを拘束した拘束型３３を冷却液３６中でワークＷの軸線回りに一体回転させる回転機構を設けることができる。図１４は、その一例であり、昇降テーブル３４に回転機構を設けている。この場合、加圧部材３１をワークＷの軸線回りに空転可能に設けると共に、昇降テーブル３４に加圧部材３１に嵌合されるピン３４ｂを設け、昇降テーブル３４と、昇降テーブル３４に設けたピン３４ｂが嵌合された加圧部材３１とを冷却液３６中に浸漬させた状態で昇降テーブル３４を回転駆動することにより、加圧部材３１と昇降テーブル３４の間に配設されたワークＷおよび拘束型３３をワークＷの軸線回りに一体回転させることができる。このようにすれば、冷却液３６に浸漬されたワークＷを均一に冷却することができるので、焼入れ完了後のワークＷの形状精度を一層高めることができる。
　また、詳細な図示は省略するが、冷却部３には、上記の回転機構に加え、あるいはこれに替えて、ワークＷが冷却液３６に浸漬されたときに冷却液３６を撹拌させる撹拌機構を設けることもできる。このようにすれば、冷却部３に回転機構を設けた場合と同様に、冷却液３６に浸漬されたワークＷを均一に冷却する上で有利となる。
　また、拘束型３３は、以上で説明したように、プレス装置３０の加圧部材３１に取り付け固定する他、図１５Ａおよび図１５Ｂに示すように、冷却液３６中に固定的に配設することも可能である。図１５Ａおよび図１５Ｂに示す拘束型３３は、その内周面でワークＷの外周面を拘束するものであり、かつ、２つのワークＷの軸方向寸法を合算した軸方向寸法を有する。この場合、焼入れ準備室６の内部空間（冷却処理の開始位置Ｐ２）に搬送されたワークＷは、拘束型３３（拘束型３３の内周に圧入されたワークＷ）の上側に配置される。その後、加圧部材３１が下降移動するのに伴って、冷却液３６へのワークＷの浸漬と、拘束型３３によるワークＷ外周面の拘束とが同時進行する。そして、図１５Ｂに示すように、拘束型３３の内周への後続のワークＷの押し込みが完了するのに伴って、拘束型３３の内周に配置されていた２つのワークＷのうち、下側のワークＷが拘束型３３から離型される。このような拘束型３３を採用する場合、「拘束型によるワークの外周面の拘束が開始される直前状態にする処理」とは、冷却処理の開始位置Ｐ２に搬送されたワークＷの上端面に加圧部材３１の下端面を当接させる処理、となる。また、この場合、以上で説明した実施形態で用いていた昇降テーブル３４は必ずしも必要ではなく、離型されたワークＷを受ける適当な受け部材を加圧部材３１の直下位置に配置しておけば良い。
　また、以上では、ワークＷとして転がり軸受の外輪（の基材）を挙げ、拘束型３３でワークＷの外周面を拘束した状態でワークＷを冷却・焼入れする場合に熱処理装置１を使用したが、熱処理装置１は、焼入れに伴う内周面の形状精度（特に真円度）の崩れを防止することが好ましいワークＷ（例えば、転がり軸受の内輪の基材）に焼入れ硬化処理を施す場合にも好ましく用いることができる。図１６はその一例であり、加圧部材３１の下端面にワークＷの内周面を拘束可能な拘束型３３’を取り付け固定している。
　この場合、熱処理装置１を構成する冷却部３の動作態様や、冷却液３６への浸漬に伴うワークＷの形状変化の態様は図６および図７を参照して説明した実施形態と基本的に同様である。要するに、ワークＷは、冷却液３６に浸漬されると、まず、縮径変形し、その後拡径変形する。このため、ワークＷの内周面は、冷却液３６に浸漬された初期段階で拘束型３３’に拘束されるが、離型される段階では基本的に拘束型３３’で拘束されていない。従って、ワークＷの内周面の形状精度は、以上で説明したワークＷの外周面を拘束型３３で拘束する場合ほど高めることはできないが、ワークＷの冷却・焼入れの過程でワークＷの内周面が一時的に拘束型３３’の外周面で拘束されるので、本発明で採用しているいわゆる型拘束焼入れを採用しない場合に比べれば、ワークＷの内周面の形状精度を高めることができる。
　また、以上で説明した熱処理装置１の加熱部２に設けた加熱装置２０はあくまでも一例であり、他の加熱装置が用いられる場合もある。図１７はその一例であり、他の実施形態に係る加熱装置４０の部分斜視図である。同図に示す加熱装置４０は、ワークＷを一個ずつ誘導加熱するように構成されたものであって、先端にワークＷを載置可能なフランジ部４１ｂが設けられた伸縮自在のシリンダロッド４１ａを有する支持部材４１と、ワークＷの外径側に位置する外径側コイル４２と、ワークＷの内径側に位置する内径側コイル４３とを備え、両コイル４２，４３はシリンダロッド４１ａと同軸に配置されている。外径側コイル４２および内径側コイル４３は、絶縁材料からなるコイル支持部材４４によって支持されている。
　図１７に示す加熱装置４０を採用した場合、加熱室５の内部空間に投入されたワークＷは、以下のようにして加熱・冷却される。
　まず、以上で説明した実施形態と同様に、ワークＷが投入された置換室８の室内雰囲気が非酸化性ガス雰囲気になった後、ワークＷを加熱室５の内部空間に移送して支持部材４１のフランジ部４１ｂ上に載置する。ワークＷが加熱室５の内部空間に移送された後、密閉室４の入口側開口部４ａを閉口する。支持部材４１のシリンダロッド４１ａが伸長動作することにより、フランジ部４１ｂ上に載置されたワークＷは上昇移動して通電状態の外径側コイル４２と内径側コイル４３の間に導入され、ワークＷの全体が狙い温度に誘導加熱される。ワークＷの加熱完了後、支持部材４１のシリンダロッド４１ａが短縮動作し、フランジ部４１ｂが下降限に到達すると、ワークＷは加熱処理の完了位置Ｐ１に位置する。加熱処理の完了位置Ｐ１に位置したワークＷは、通路Ｃを介して冷却処理の開始位置Ｐ２に搬送された後、以上で説明した実施形態と同様にして冷却・焼入れされる。
　なお、上記の加熱装置４０を採用する場合、図４，５等に示す加熱装置２０を採用する場合に比べて密閉室４の高さ寸法を小さくすることができるので、熱処理装置１をコンパクト化することができる、という利点がある。
　以上では、転がり軸受の軌道輪の基材に高周波焼入を施すに際して本発明（第１発明および第２発明）に係る熱処理装置１を適用したが、本発明に係る熱処理装置１は、その他のワーク（環状のワーク）、例えば、すべり軸受、等速自在継手を構成する外側継手部材や内側継手部材、転がり軸受や等速自在継手に組み込まれる保持器（の基材）に高周波焼入を施す際にも好ましく適用することができる。なお、外側継手部材や内側継手部材は、その要求特性上、転がり軸受の軌道輪のように全体焼入れを施す必要はなく、表面焼入れ（部分焼入れ）を施せば足りる。このように、部分焼入れを施せば足りるワークに高周波焼入を施す際にも本発明に係る熱処理装置１は好適である。
　本発明は前述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得る。すなわち、本発明の範囲は、請求の範囲によって示され、さらに請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。
１　　　熱処理装置
２　　　加熱部
３　　　冷却部
４　　　密閉室
５　　　加熱室
６　　　焼入れ準備室
７　　　通路室
８　　　置換室
１３　　置換装置
２０　　加熱装置
２２　　加熱コイル
３３　　拘束型
３５　　冷却液貯留槽
３６　　冷却液
４０　　加熱装置
５０　　温度調整装置
５１　　熱交換器
５２　　冷却装置
５３　　冷却配管
５４　　冷却流体
７０　　ガス還流機構
７１　　ポンプ
７２　　吸管
７３　　吐出管
７４　　フィルタ部
Ａ　　　第１空間
Ｂ　　　第２空間
Ｃ　　　通路
Ｐ　　　ポンプ
Ｐ１　　加熱処理の完了位置
Ｐ２　　冷却処理の開始位置
Ｗ　　　ワーク

Claims (11)

  1. 　ワークの要焼入領域を狙い温度に誘導加熱する加熱部と、該加熱部で加熱されたワークの要焼入領域を冷却して焼入れする冷却部と、前記加熱部による加熱処理および前記冷却部による冷却処理のうち、少なくとも前記加熱処理が実施される密閉室と、該密閉室の室内雰囲気を酸化性雰囲気から非酸化性ガス雰囲気に置換する置換装置とを備えた熱処理装置において、
    　前記密閉室内に充填された非酸化性ガスと、冷却配管を流通する冷却流体との熱交換により、前記非酸化性ガス雰囲気に置換後の前記密閉室内の雰囲気温度を所定範囲内に調整する温度調整装置を設けたことを特徴とする熱処理装置。
  2. 　前記冷却配管の少なくとも一部を、前記密閉室の内部空間のうち前記加熱処理が実施される空間の上方領域に配置した請求項１に記載の熱処理装置。
  3. 　ワークの要焼入領域を狙い温度に誘導加熱する加熱処理を実施する加熱部と、狙い温度に加熱されたワークの要焼入領域を冷却して焼入れする冷却処理を実施する冷却部と、室内雰囲気を酸化性雰囲気から非酸化性ガス雰囲気に置換可能な密閉室とを備え、室内雰囲気が前記非酸化性ガス雰囲気に置換された前記密閉室内で前記加熱処理が実施された後、前記冷却処理として、前記密閉室の開口部を閉口する冷却液にワークを浸漬させる処理が実施される熱処理装置であって、
    　前記冷却液へのワークの浸漬に伴って前記密閉室内で生じる液体ミスト、および前記密閉室内に介在する非酸化性ガスを吸引し、この吸引物のうち、前記液体ミストを除去すると共に、前記非酸化性ガスを前記密閉室内に還流させるガス還流機構が前記密閉室に接続されていることを特徴とする熱処理装置。
  4. 　前記ガス還流機構は、前記密閉室外に設置されたポンプと、一端が前記密閉室の内部空間に開口すると共に他端が前記ポンプの吸入ポートに接続された吸管と、一端が前記ポンプの吐出ポートに接続されると共に他端が前記密閉室の内部空間に開口した吐出管とを備え、前記ポンプは、前記吸入ポートと前記吐出ポートとの間に、前記液体ミストを除去するためのフィルタ部を有する請求項３に記載の熱処理装置。
  5. 　前記ガス還流機構は、前記密閉室外に設置されたポンプと、一端が前記密閉室の内部空間に開口すると共に他端が前記ポンプの吸入ポートに接続された吸管と、一端が前記ポンプの吐出ポートに接続されると共に他端が前記密閉室の出口側開口部の直下位置で前記冷却液中に開口した吐出管とを備える請求項３に記載の熱処理装置。
  6. 　ワークとしての環状のワークの送り方向に沿って前記加熱部および前記冷却部が順に設けられ、
    　前記冷却部は、前記密閉室の開口部を閉口する冷却液を貯留した冷却液貯留槽と、ワークが前記冷却液に浸漬されるのに伴ってワークの外周面又は内周面を拘束可能な拘束型とを備える請求項１～５の何れか一項に記載の熱処理装置。
  7. 　前記密閉室は、前記密閉室内に位置する前記加熱処理の完了位置および前記冷却処理の開始位置の二位置間に介在して横方向に延び、前記加熱部で加熱されたワークが前記冷却処理の開始位置に向けて搬送される通路を有する請求項６に記載の熱処理装置。
  8. 　前記冷却部は、ワークおよび前記拘束型を前記冷却液中でワークの軸線回りに回転させる回転機構と、前記冷却液を撹拌させる撹拌機構の少なくとも一方を備える請求項６又は７に記載の熱処理装置。
  9. 　ワークの要焼入領域を狙い温度に誘導加熱する加熱工程、および該加熱工程で加熱されたワークの要焼入領域を冷却して焼入れする冷却工程のうち、少なくとも前記加熱工程を、室内雰囲気が酸化性雰囲気から非酸化性ガス雰囲気に置換された密閉室内で実行するに際し、
    　前記密閉室内に充填された非酸化性ガスと、冷却配管を流通する冷却流体との熱交換により、前記密閉室内の雰囲気温度を所定範囲内に調整することを特徴とする熱処理方法。
  10. 　室内雰囲気が酸化性雰囲気から非酸化性ガス雰囲気に置換された密閉室内でワークの要焼入領域を狙い温度に誘導加熱する加熱工程と、前記密閉室の開口部を閉口する冷却液にワークを浸漬させることにより、ワークの要焼入領域を冷却して焼入れする冷却工程とを備える熱処理方法であって、
    　少なくとも前記冷却液へのワークの浸漬中に、前記冷却液へのワークの浸漬に伴って前記密閉室内で生じる液体ミスト、および前記密閉室内に介在する非酸化性ガスをまとめて吸引し、この吸引物のうち、前記液体ミストを除去すると共に、前記非酸化性ガスを前記密閉室内に還流させるガス還流処理を実施することを特徴とする熱処理方法。
  11. 　前記加熱工程では、ワークの全体を狙い温度に誘導加熱する請求項９又は１０に記載の熱処理方法。
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