热处理装置的制作方法

本公开内容涉及热处理装置。

本申请基于2015年4月2日在日本申请的特愿2015－76119号主张优先权，在此引用其内容。

背景技术：

在下述专利文献1中，公开了如下的热处理炉(二室型热处理装置)，具备：热处理室，对被处理物进行热处理；搬入室，将被处理物搬入至热处理室。该热处理炉具备：气化装置，使搬入室内的水分气化；排气装置，将通过气化装置气化后的水分排气至搬入室外，在将被处理物输送至热处理室之前，通过气化装置将热风吹出至搬入室内的被处理物上，由此除去附着在被处理物上的水分，从而抑制被处理物的氧化、着色。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本国特开2011－241469号公报

技术实现要素：

发明要解决的技术问题

但是，在上述现有技术中，不能充分地除去附着在被处理物上的水分。例如，在将热风吹出至复杂形状的被处理物的情况下，或者在将热风吹出至即便被处理物的形状比较简单但堆积为多层状态的被处理物的情况下，会产生热风不会被吹出至整个被处理物的表面、而仅能被吹出至被处理物的局部的情况。在这样的情况下，不能可靠地除去附着在被处理物上的水分，因此不能充分地抑制被处理物的氧化、着色。

本公开内容鉴于上述问题而提出，目的在于与以往相比可靠地除去附着在被处理物上的水分。

用于解决上述技术问题的手段

为了实现上述目的，本公开内容的第一方案提供一种热处理装置，具备：加热室，对被处理物进行加热处理；水分除去室，与加热室邻接地设置，使被处理物在水分除去室与加热室之间进出，并且使被处理物的周围为真空气氛。

发明效果

根据本公开内容，因为水分除去室使被处理物的周围为真空气氛，所以能够使遍及整个被处理物的表面地附着的水分气化。因此，根据本公开内容，在对被处理物进行热处理时，能够与以往相比可靠地降低因水分而产生的被处理物的表面的氧化或着色。

附图说明

图1是示出本公开内容的一实施方式的二室型热处理装置的整体构成的正剖视图。

图2是示出本公开内容的一实施方式的二室型热处理装置工作的流程图。

具体实施方式

以下，参照附图对本公开内容的一实施方式进行说明。

本实施方式的二室型热处理装置，是对被处理物x实施热处理的装置，如图1所示，具备：水分除去室1、加热冷却室2(加热室)、中门3、第1真空泵4、第1氮容器5(惰性气体供给部)、第2真空泵6以及第2氮容器7。上述被处理物x是由金属构成的各种零件，二室型热处理装置对像这样的被处理物x进行金属的热处理的一种即淬火处理。

如图所示，水分除去室1与加热冷却室2邻接地设置，使被处理物x在其与加热冷却室2之间进出，并且通过使从外部被搬入的被处理物x的周围为真空气氛，除去附着在被处理物x上的水分。这样的水分除去室1具备真空腔1a、搬入搬出门1b、隔热容器1c、第1隔热门1d、第1升降机1e、第2隔热门1f、第2升降机1g、加热器1h(加热部)、载置台1i、装入装出机构1j、搅拌装置1k。

真空腔1a是具有气密性、横置的圆筒状的金属容器，构成水分除去室1的壁体。搬入搬出门1b是在上述真空腔1a中的、与加热冷却室2相反一侧的端部即图1中的左侧端部以垂直姿势设置的滑动门。在从正面观察搬入搬出门1b的情况下，该搬入搬出门1b以在左右方向滑动自如的方式支承于真空腔1a。若搬入搬出门1b处于开放状态，则真空腔1a内(水分除去室1内)与外部空间连通，若搬入搬出门1b处于关闭状态，则真空腔1a内(水分除去室1内)与外部空间的连通被切断。

隔热容器1c是由隔热材料形成的大致立方体形状的容器，被容纳在上述真空腔1a内。如图所示，在该隔热容器1c内，容纳有从搬入搬出门1b被搬入至真空腔1a内的被处理物x。作为形成隔热容器1c的隔热材料，能够使用石墨织物或陶瓷织物等的织物类隔热材料。

隔热容器1c的左侧端部与右侧端部被开放。第1隔热门1d是由与上述隔热容器1c同样的隔热材料形成的板状的部件，以垂直姿势设置在隔热容器1c的左侧端部(开放端部)。该第1隔热门1d被升降自如地设置在隔热容器1c的左侧端部(开放端部)，在上升状态下开放隔热容器1c的左侧端部(开放端部),在下降状态下关闭隔热容器1c的左侧端部(开放端部)。

第1升降机1e是使第1隔热门1d升降的驱动机构。该第1升降机1e具备：卡合于第1隔热门1d的上端的链条、与链条啮合的链轮、以及驱动链轮旋转的电动机(升降动力源)等，通过升降动力源产生的动力，使以垂直姿势悬挂的状态的第1隔热门1d升降。

第2隔热门1f，是由与上述隔热容器1c相同的隔热材料形成的板状部件，以垂直姿势设置在隔热容器1c的右侧端部(开放端部)。该第2隔热门1f被升降自如地设置在隔热容器1c的右侧端部(开放端部)，在上升状态下开放隔热容器1c的右侧端部(开放端部),在下降状态下关闭隔热容器1c的右侧端部(开放端部)。

第2升降机1g是使第2隔热门1f升降的驱动机构。该第2升降机1g具备：卡合于第2隔热门1f的上端的链条、与链条啮合的链轮、以及驱动链轮旋转的电动机(升降动力源)等，通过升降动力源产生的动力，使以垂直姿势悬挂的状态的第2隔热门1f升降。

如图所示，加热器1h是在隔热容器1c内的上部以及下部隔开规定间隔地设置有多个的电气加热器。该加热器1h通过来自加热器电源(图示省略)的电力通电而发热，对被容纳在隔热容器1c内的被处理物x的周围进行加热。该加热器1h通过与后述的搅拌装置1k相互作用，对被处理物x进行对流加热。

如图所示，载置台1i是在隔热容器1c内的下部、水平地载置于上述加热器1h的上侧的平板状的部件。在该载置台1i上，载置有从搬入搬出门1b被容纳在真空腔1a内(隔热容器1c内)的被处理物x。装入装出机构1j是经由中门3使被处理物x在水分除去室1与加热冷却室2之间移动的移动机构。

即，该装入装出机构1j是经由中门3使在真空腔1a内(隔热容器1c内)载置于载置台1i上的被处理物x移动到加热冷却室2内，另一方面，经由中门3使加热冷却室2内的被处理物x移动到水分除去室1内(真空腔1a内)的载置台1i上。

具体而言，装入装出机构1j具备能够在上下以及左右移动的叉状物。叉状物通过向上方移动，能够从下方支承载置台1i上的被处理物x，在该状态下通过向右侧(加热冷却室2侧)移动，不会干涉加热器1h地使支承的被处理物x经由中门3移动到加热冷却室2内。此外，通过进行与其相反的操作，不会干涉加热器1h地使支承的被处理物x从加热冷却室2移动到载置台1i上。

在真空腔1a的底部设置有开闭的盖。该盖由与隔热容器1c同样的隔热材料形成，在叉状物向上方移动时开放盖，能够进行叉状物对被处理物x的支承以及被处理物x在载置台1i与加热冷却室2之间的移动。另一方面，在叉状物向下方移动时关闭盖，能够维持真空腔1a的气密性。

搅拌装置1k是在隔热容器1c内产生对流的对流产生装置，具备搅拌叶片1m以及驱动机构1n。搅拌叶片1m是在隔热容器1c内、设置在加热器1h的下侧的圆筒状的旋转叶片(离心风扇)。该搅拌叶片1m的朝向被设定成旋转中心为图中的上下方向即垂直方向。驱动机构1n是驱动搅拌叶片1m旋转的驱动装置，由动力源即电动机以及安装在电动机与搅拌叶片1m之间的变速器等构成。

若搅拌装置1k工作，则在隔热容器1c内产生对流。即，搅拌叶片1m通过驱动机构1n被驱动旋转，从下方抽出隔热容器1c内的气体并向侧方吹出，由此在隔热容器1c内产生上下方向的对流。

加热冷却室2与水分除去室1邻接地设置，对从水分除去室1接收的被处理物x进行加热处理以及冷却处理，由此对被处理物x实施热处理。这样的加热冷却室2具备：真空腔2a、隔热容器2b、第3隔热门2c、第3升降机2d、第4隔热门2e、第4升降机2f、第5隔热门2g、横行机2h、加热器2i、载置台2j以及冷却机2k。

真空腔2a是与水分除去室1的真空腔1a同样地具有气密性的、横置的圆筒状的金属容器，构成加热冷却室2的壁体。隔热容器2b是由与水分除去室1的隔热容器1c同样的隔热材料形成的大致立方体形状的容器，被容纳在上述真空腔2a内。在该隔热容器2b内，容纳有从水分除去室1经由中门3被搬入至真空腔2a内的被处理物x。

该隔热容器2b的左侧端部被开放并且在底部以及上部形成有开口。第3隔热门2c是由与上述隔热容器2b同样的隔热材料形成的板状的部件，以垂直姿势设置在隔热容器2b的左侧端部(开放端部)。该第3隔热门2c被升降自如地设置在隔热容器2b的左侧端部(开放端部)，在上升状态下开放隔热容器2b的左侧端部(开放端部),在下降状态下关闭隔热容器2b的左侧端部(开放端部)。

第3升降机2d是使这样的第3隔热门2c升降的驱动机构。该第3升降机2d与水分除去室1的第1隔热门1d同样地具备：卡合于第3隔热门2c的上端的链条、与链条啮合的链轮、以及驱动链轮旋转的电动机(升降动力源)等，通过升降动力源产生的动力，使以垂直姿势悬挂的状态的第3隔热门2c升降。

第4隔热门2e，是由与上述隔热容器2b相同的隔热材料形成的板状部件，被设置为升降自如。该第4隔热门2e，具有与形成于隔热容器2b的底部的开口(底部开口)相符合的形状，如图所示在上升状态下关闭底部开口，此外在下降状态下开放底部开口。即，上述底部开口以及第4隔热门2e以水平的姿势相互对置地配置，第4隔热门2e通过从下方抵接于隔热容器2b而关闭底部开口，第4隔热门2e通过从隔热容器2b分离而开放底部开口。

第4升降机2f是使第4隔热门2e升降的驱动机构。该第4升降机2f具体而言是升降压力缸机构，可动轴设置为上下方向的可动杆的前端部卡合于第4隔热门2e的下表面，由此支承第4隔热门2e并且使其上下移动。

第5隔热门2g是由与上述第4的隔热门2e相同的隔热材料形成的板状的部件，被设置为移动自如。该第5隔热门2g，具有与形成于隔热容器2b的上部的开口(上部开口)相符合的形状，通过向横向(水平方向)移动而关闭或开放上部开口。即，上述上部开口以及第5隔热门2g以水平的姿势相互对置地配置，第5隔热门2g通过移动到上部开口上而关闭上部开口，此外第5隔热门2g通过移动到从上部开口脱离的位置而开放上部开口。

横行机2h是使这样的第5隔热门2g在横向(水平方向)上移动的驱动机构。该横行机2h具体而言是横行压力缸机构，可动轴设置为水平方向的可动杆的前端部卡合于第5隔热门2g的侧部，由此使第5隔热门2g水平移动。

如图所示，加热器2i是配置在隔热容器2b内的上部、两侧部以及下部的电气加热器，在水平方向上隔开规定间隔地设置有多个(例如6个)。该加热器2i是以包围容纳在隔热容器2b内的被处理物x的方式进行配置的矩形框状的电气加热器，通过供给来自加热器电源(图示省略)的电力而发热，从上部、两侧部以及下部对被容纳在隔热容器2b内的被处理物x均匀地加热。

如图所示，载置台2j是在隔热容器2b内的下部、水平地载置在上述加热器2i的上侧的平板状的部件。在该载置台2i上，载置有通过该水分除去室1的装入装出机构1j被容纳在真空腔2a内(隔热容器2b内)的被处理物x。

冷却机2k是对加热冷却室2赋予冷却功能的装置，具备冷却剂腔2m、冷却风扇2n、电动机2p以及热交换器2q。冷却剂腔2m是接收由第2氮容器7供给的冷却气体的规定容量的容器，以与真空腔2a连通的状态设置在真空腔2a的上部。冷却风扇2n是设置在隔热容器2b的上部开口的上方(第5隔热门2g的上侧)的旋转叶片。该冷却风扇2n的朝向设置成旋转中心为图中的上下方向即垂直方向。

电动机2p是驱动这样的冷却风扇2n旋转的动力源，使冷却风扇2n以规定的旋转速度旋转。如图所示热交换器2q设置在冷却风扇2n的侧方，使经由冷却剂腔2m被供给至真空腔2a的冷却气体与规定的冷却介质热交换，由此进行冷却。冷却气体虽然在加热冷却室2中对加热处理后的被处理物x进行冷却处理时被供给到真空腔2a，但会由于被处理物x的热而被加热。热交换器2q是用于将这样地由被处理物x加热的冷却气体有效地冷却的装置。

中门3与上述搬入搬出门1b同样地，以垂直姿势设置并且从正面观察是在左右方向上滑动自如的滑动门。该中门3支承于水分除去室1的真空腔1a，在开放状态下使水分除去室1内(真空腔1a内)与加热冷却室2内(真空腔2a内)连通，在关闭状态下，切断水分除去室1内(真空腔1a内)与加热冷却室2内(真空腔2a内)的连通。

第1真空泵4设置为连通于水分除去室1的真空腔1a，将被设定为密闭状态的水分除去室1内(真空腔1a内)的气体排气至外部，由此使水分除去室1内(真空腔1a内)为规定的真空气氛。第1氮容器5同样地设置为连通于水分除去室1的真空腔1a，将氮气供给至设定为密闭状态的水分除去室1内(真空腔1a内)，由此使水分除去室1内(真空腔1a内)为氮气气氛(惰性气体气氛)。该第1氮容器5是本实施方式中的惰性气体供给部。

此处，真空腔1a中的第1真空泵4的排气口(排气端口)，如图所示地设置在真空腔1a的上部。与之相对，第1氮容器5的氮气的供给口(供给端口)设置在真空腔1a的下部。即，排气端口与供给端口以尽可能远离的位置关系设置于真空腔1a。

第2真空泵6设置为连通于加热冷却室2的真空腔2a，将被设定为密闭状态的加热冷却室2内(真空腔2a内)的气体排气至外部，由此使加热冷却室2内(真空腔2a内)为规定的真空气氛。第2氮容器7同样地设置为连通于加热冷却室2的真空腔2a，将氮气供给至设定为密闭状态的加热冷却室2内(真空腔2a内)，由此使加热冷却室2内(真空腔2a内)为氮气气氛(惰性气体气氛)。

接着，也参照图2对像这样地构成的二室型热处理装置的工作，更详细地进行说明。

在该二室型热处理装置中，操作搬入搬出门1b变为开放状态，由此被处理物x被插入至水分除去室1内(真空腔1a内)，此外被处理物x被载置在载置台1i上(步骤s1)。而且，在该阶段中中门3处于关闭状态，操作搬入搬出门1b变为关闭状态，由此水分除去室1内(真空腔1a内)变为密闭状态。

而且，在该状态下第1真空泵4开始工作，由此对水分除去室1内(真空腔1a内)逐渐进行减压(抽真空)(步骤s2)。在第1真空泵4对水分除去室1内(真空腔1a内)减压的减压期间，附着在被处理物x上的水分逐渐地气化，从排气端口作为水蒸气流出至第1真空泵4，从被处理物x的表面被除去。

而且，从第1真空泵4的减压开始经过规定时间，则开始从第1氮容器5向水分除去室1内(真空腔1a内)供给氮气(步骤s3)。因为该氮气的供给，是由远离排气端口的供给端口进行的，所以残存在水分除去室1内(真空腔1a内)的水蒸气被氮气挤出而被排气至水分除去室1外(真空腔1a外)，水分除去室1内(真空腔1a内)的气氛从水蒸气气氛被置换为氮气气氛(氮气驱气)。通过该氮气驱气，因为残存在水分除去室1内(真空腔1a内)的水蒸气回归至外部，所以能够进一步促进附着在被处理物x上的水分的气化。

在持续这样的氮气的供给中，开始向加热器1h通电，接着搅拌装置1k开始工作，由此进行被处理物x的对流加热(步骤s4)。即，在真空腔1a内即被处理物x的气氛为氮气气氛的状态下，被处理物x以及氮气被加热器1h加热，进而氮气通过搅拌装置1k的作用而对流，由此被处理物x被对流加热。

处于加热状态并且对流状态的氮气进入被处理物x的靠里的较深部位，有效地使附着在这样的部位的水分气化。因此，通过氮气的被处理物x的对流加热，能够进一步促进附着在被处理物x上的水分的除去。另外，在步骤s4中的、在氮气的供给下被处理物x的加热温度，一般为150℃左右。

若在整个规定时间的被处理物x的对流加热完成，则通过第1真空泵4的作用使在水分除去室1内(真空腔1a内)对流的氮气被排气至水分除去室1外(真空腔1a外)，水分除去室1内(真空腔1a内)变为规定的真空气氛。在该状态下，操作中门3、第2隔热门1f以及第3隔热门2c从关闭状态变为开放状态，进而水分除去室1的装入装出机构1j工作，由此被处理物x从水分除去室1移动到加热冷却室2(步骤s6)。

即、被处理物x在水分除去室1中被充分地除去水分之后被装入至加热冷却室2内。另外，在进行上述的水分除去室1中的水分除去处理的期间，加热冷却室2的第2真空泵6工作，加热冷却室2内(真空腔2a内)被减压至被处理物x的淬火所需压力，即与上述步骤s6的水分除去室1内(真空腔1a内)同等的真空气氛。

而且，操作中门3、第2隔热门1f以及第3隔热门2c从开放状态变为关闭状态，加热冷却室2内(真空腔2a内)变为密闭状态。而且，在加热冷却室2中实施被处理物x的加热与冷却(步骤s7)。即，开始向加热冷却室2的加热器2i通电，使得被处理物x被加热至淬火所需的规定温度，在维持该规定温度的状态下持续规定时间的加热状态。

而且，若这样的被处理物x的加热处理完成，则停止向加热冷却室2的加热器2i的通电，从第2氮容器7向加热冷却室2内(真空腔2a内)供给作为冷却气体的氮气。进而，通过冷却机2k开始工作，氮气(冷却气体)在加热冷却室2内(真空腔2a内)循环，由此被处理物x被冷却处理。通过在这样的加热冷却室2中的加热处理与冷却处理，完成被处理物x的淬火处理。

若像这样地被处理物x的淬火处理完成，则操作中门3、第2隔热门1f以及第3隔热门2c从关闭状态变为开放状态，进而水分除去室1的装入装出机构1j工作，使得被处理物x从加热冷却室2移动到水分除去室1(步骤s8)。而且，在使水分除去室1内(真空腔1a内)恢复至常压之后，操作搬入搬出门1b变为开放状态，被处理物x从水分除去室1内(真空腔1a内)被搬出至外部。

根据这样的本实施方式，在水分除去室1中，能够与以往相比可靠地除去附着在被处理物x上的水分。其结果是，能够与以往相比降低在加热冷却室2中进行热处理时因水分而产生的被处理物x的表面的氧化或着色。

此外，因为形成水分除去室1(真空腔1a)的隔热容器1c、第1隔热门1d、第1升降机1e、第2隔热门1f以及形成加热冷却室2(真空腔2a)的隔热容器2b、第3隔热门2c、第3升降机2d、第4隔热门2e、第4升降机2f、第5隔热门2g都是由隔热材料形成的，所以利用隔热材料完全地覆盖水分除去室1以及加热冷却室2的内表面，提高水分除去室1以及加热冷却室2的隔热性。此外，在像这样地提高了隔热性的水分除去室1以及加热冷却室2的内部，加热器1h或者加热器2i设置为包围装入在水分除去室1内或者加热冷却室2内的被处理物x。

因此，在水分除去室1内的被处理物x的对流加热以及加热冷却室2内的被处理物x的加热处理时，减少来自水分除去室1内以及加热冷却室2的放热，提高加热效率。此外，使水分除去室1以及加热冷却室2的内部中的温度分布均匀化，能够均匀地加热被装入在水分除去室1以及加热冷却室2的内部的被处理物x。其结果是，热处理后的被处理物x的品质提高。

另外，本公开内容并不限于上述实施方式，例如能够考虑以下这样的变形例。

(1)在上述实施方式中，虽然通过步骤s2～s4的3个处理除去附着在被处理物x上的水分，但是本公开内容并不限定于此。虽然步骤s2中的水分除去性能因抽真空所需时间或压力而不同，但是附着在被处理物x的表面的水分，通过步骤s2中的减压几乎都气化而变为水蒸气，并且依次被排气至真空腔1a外。因此，也可以根据需要省略步骤s3或者步骤s4中的一个，或者根据需要将步骤s3以及步骤s4两者都省略。

例如，省略步骤s3而进行步骤s2以及步骤s4的情况下，在进行步骤s4时，真空腔1a内并非氮气气氛、而是从被处理物x的表面气化的水蒸气残留一点的程度，因此在步骤s4中，即便对加热器1h进行通电也不能期待对流加热。因此，在这种情况下，被处理物x由来自加热器1h的辐射加热。

(2)在上述实施方式中，对利用加热冷却室2进行淬火处理的情况进行了说明，但是本公开内容并不限定于此。也可以在加热冷却室2中进行淬火处理以外的热处理，例如固溶化处理、磁性处理、时效处理、渗碳处理或者氮化处理。

(3)此外，也可以将加热冷却室2作为加热专用的加热室。例如，也可以使水分除去室1具有对被处理物x进行冷却的功能，除了加热处理前的被处理物x的水分除去功能之外，在水分除去室中进行加热处理后的被处理物x的冷却处理。

(4)在上述实施方式中，虽然水分除去室1与加热冷却室2分别地设置了真空泵(第1、第2真空泵4、6)与氮容器(第1、第2氮容器5、7)，但本公开内容并不限定于此。也可以采用以下的构成，设置单一的真空泵以及单一的氮容器，设置将真空泵择一地连接于水分除去室1或者加热冷却室2的切换阀，或者设置将氮容器择一地连接于水分除去室1或者加热冷却室2的切换阀。

(5)在上述实施方式中，虽然作为惰性气体供给部而设置第1氮容器5，但本公开内容并不限定于此。也可以代替氮气而将其他的惰性气体供给至水分除去室1。进而，第2氮容器7也可以变更为将氮气以外的惰性气体供给至加热冷却室2。

(6)在上述实施方式中，虽然将氮气从第1氮容器5供给至水分除去室1(真空腔1a)，但本公开内容并不限定于此。例如在设置温度管理部，使水分除去室1(真空腔1a)内的温度调节至被处理物x的氧化温度以下的情况下，作为氮气的代替，也可以将大气(空气)导入至水分除去室1。即，在这种情况下，被处理物x的表面虽然被暴露在大气气氛(空气气氛)中，但被处理物x不氧化。

例如，在被处理物x为铁类的情况下，一般氧化温度为350℃左右，因此如果在温度管理部中使被处理物x的表面温度维持在350℃以下，则无需向水分除去室1导入氮气。但是，该温度因被处理物的材质而较大地不同。例如，在被处理物x为不锈钢的情况下，为了防止被处理物x的表面的氧化或着色，需要将被处理物x的表面温度维持在300℃以下。

工业实用性

在通过热处理装置对被处理物进行热处理时，能够与以往相比可靠地降低因水分而产生的被处理物的表面的氧化或着色。

附图标记说明

1水分除去室

1a真空腔

1b搬入搬出门

1c隔热容器

1d第1隔热门

1e第1升降机

1f第2隔热门

1g第2升降机

1h加热器(加热部)

1i载置台

1j装入装出机构

1k搅拌装置

2加热冷却室

2a真空腔

2b隔热容器

2c第3隔热门

2d第3升降机

2e第4隔热门

2f第4升降机

2g第5隔热门

2h横行机

2i加热器

2j载置台

2k冷却机

3中门

4第1真空泵

5第1氮容器(惰性气体供给部)

6第2真空泵

7第2氮容器