特許 6136681 熱処理設備

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6136681

(24)【登録日】2017年5月12日

(45)【発行日】2017年5月31日

(54)【発明の名称】熱処理設備

(51)【国際特許分類】

   C21D 1/06 20060101AFI20170522BHJP

   C21D 1/773 20060101ALI20170522BHJP

   C21D 1/00 20060101ALI20170522BHJP

   C23C 8/20 20060101ALI20170522BHJP

   C23C 8/24 20060101ALI20170522BHJP

   F27D 3/00 20060101ALI20170522BHJP

【ＦＩ】

   C21D1/06 A

   C21D1/773 D

   C21D1/00 113Z

   C23C8/20

   C23C8/24

   F27D3/00 Z

【請求項の数】4

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2013-146939(P2013-146939)

(22)【出願日】2013年7月12日

(65)【公開番号】特開2015-17790(P2015-17790A)

(43)【公開日】2015年1月29日

【審査請求日】2016年5月25日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003713

【氏名又は名称】大同特殊鋼株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100076473

【弁理士】

【氏名又は名称】飯田 昭夫

(72)【発明者】

【氏名】松井 宏司

(72)【発明者】

【氏名】石浜 克則

(72)【発明者】

【氏名】木下 長宏

(72)【発明者】

【氏名】堀 哲

(72)【発明者】

【氏名】廣野 靖昌

【審査官】 田口 裕健

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００６−０６３３６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１７０１１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−１７４３７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表平０６−５１１５１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−０９８３４３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ２１Ｄ １／００− １／８４

Ｃ２３Ｃ ８／２０− ８／２６

Ｆ２７Ｄ ３／００

Ｆ２７Ｂ ９／００− ９／４０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

(Ａ)搬送軌道に沿って配置されたバッチ式の複数の浸炭チャンバ及び少なくとも１つの焼入れチャンバと、
(Ｂ)被処理品を収容しヒータにて保温する保温チャンバと、前記浸炭チャンバ及び焼入れチャンバとの間及び該保温チャンバとの間で該被処理品を受渡しする受渡しチャンバとを備え、該浸炭チャンバ及び焼入れチャンバとは分離して独立に構成された搬送ユニットと、
を有し、該浸炭チャンバで前記被処理品を浸炭処理するとともに、該搬送ユニット全体を走行させて、該浸炭チャンバから受け取った浸炭処理後の該被処理品を前記保温チャンバで焼入れ温度に保温して前記焼入れチャンバまで搬送し焼入れを行う熱処理設備において、
前記搬送ユニットの前記保温チャンバに窒化ガスを導入する窒化ガス導入口を設けて、該保温チャンバを窒化チャンバを兼ねて構成し、浸炭処理後の前記被処理品を前記焼入れチャンバまで搬送する工程を利用して該保温チャンバで該被処理品に窒化処理を行うようになしてあることを特徴とする熱処理設備。

【請求項2】

請求項１において、前記浸炭チャンバとして高温度で１次浸炭する１次浸炭チャンバと、該１次浸炭よりも低い温度で２次浸炭する２次浸炭チャンバとが設けてあり、
前記搬送ユニットが、２次浸炭された前記被処理品を前記２次浸炭チャンバから受け取って前記焼入れチャンバまで搬送し、該搬送の工程を利用して該被処理品に窒化処理を施す第２搬送ユニットとして設けてある一方、
該第２搬送ユニットとは別途に、前記被処理品を収容しガス冷却装置にて冷却する冷却チャンバと、前記１次浸炭チャンバ及び２次浸炭チャンバとの間及び該冷却チャンバとの間で前記被処理品を受渡しする受渡しチャンバを備え、前記浸炭チャンバ及び焼入れチャンバとは分離して独立に構成されて走行し、１次浸炭処理された前記被処理品を前記１次浸炭チャンバから受け取り、前記冷却チャンバで前記２次浸炭の温度よりも低い温度まで中間冷却した上で、前記２次浸炭チャンバへと渡す第１搬送ユニットが設けてあることを特徴とする熱処理設備。

【請求項3】

請求項１，２の何れかにおいて、前記窒化チャンバを兼ねて構成された前記保温チャンバを有する前記搬送ユニットは、前記搬送の工程を利用して前記被処理品を焼入れ温度に保温した状態で該被処理品に窒化処理を施すものとしてあることを特徴とする熱処理設備。

【請求項4】

請求項２において、前記第１搬送ユニットが、上流工程からの被処理品を受け取って搬送し、前記第１浸炭チャンバに渡すものとしてあることを特徴とする熱処理設備。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は被処理品に浸炭窒化焼入れ処理を行う熱処理設備に関する。

【背景技術】

【0002】

被処理品に対して浸炭焼入れを行う熱処理設備として、従来連続炉形式の熱処理設備と、バッチ炉式の熱処理設備とが知られているが、前者の連続炉形式の熱処理設備の場合、生産性は良好であるものの処理チャンバを必要に応じて増設することが難しく、設備の拡張には限界がある問題がある。
一方後者のバッチ炉式の熱処理設備にあっては処理の効率が低く、生産性が悪いといった問題がある。

【0003】

こうした状況の中で、バッチ炉式の処理チャンバとして複数の浸炭チャンバ及び焼入れチャンバと、これらチャンバとの間で被処理品を受渡しする搬送ユニットとを有し、浸炭チャンバで被処理品を浸炭処理するとともに、搬送ユニット全体を走行させて、浸炭処理後の被処理品を浸炭チャンバから受け取ってこれを搬送ユニットに備えた保温チャンバで焼入れ温度に保温し、焼入れチャンバまで搬送して焼入れを行うようにした熱処理設備が提案されている。
例えば下記特許文献１，特許文献２にこの種の熱処理設備が開示されている。

【0004】

図９は、特許文献１に開示の熱処理設備の一例を具体的に示している。
図に示しているようにこの熱処理設備は、バッチ式処理チャンバとしての複数の浸炭チャンバ２００と焼入れチャンバ２０２、及びレール２０４上を走行する搬送ユニット２０６を有している。
浸炭チャンバ２００は被処理品Ｗに対して浸炭処理を行い、また焼入れチャンバ２０２は内部に油冷槽を備えて、浸炭処理後の被処理品Ｗを焼入れ処理する。
ここで浸炭チャンバ２００には、断熱材２２６とヒータ２２４及び内部でガス対流を生ぜしめて被処理品Ｗの昇温期の加熱を促進する対流加熱用のファン及びこれを回転させるモータ２２２が設けられている。

【0005】

搬送ユニット２０６は前部に受渡しチャンバ２０８を、後部に保温チャンバ２１０を有している。保温チャンバ２１０には断熱材２２６とヒータ２１２とが設けられており、このヒータ２１２によって浸炭処理された被処理品Ｗを焼入れ温度に保温する。
一方前部の受渡しチャンバ２０８は、複数の浸炭チャンバ２００と焼入れチャンバ２０２との間及び保温チャンバ２１０との間で被処理品Ｗを受渡しする。

【0006】

この図９に示す熱処理設備にあっては、上流工程からの被処理品Ｗを搬送ユニット２０６が受渡しチャンバ２０８で受け取り、その後レール２０４上を走行して何れかの浸炭チャンバ２００へと渡し、そこで浸炭処理させる。
浸炭後において、搬送ユニット２０６はこれを浸炭チャンバ２００から受渡しチャンバ２０８に受け取った上、保温チャンバ２１０へと移し変え、そこで浸炭温度から焼入れ温度まで被処理品Ｗを徐冷した上で焼入れ温度に保温する。
例えば９５０℃程度の浸炭温度から８５０℃程度の焼入れ温度まで徐冷した上、焼入れ温度の８５０℃に保温する。

【0007】

搬送ユニット２０６は、このような徐冷及び焼入れ温度での保温工程を実行しながら焼入れチャンバ２０２の位置まで走行し、その後保温チャンバ２１０内の被処理品Ｗを受渡しチャンバ２０８を介して焼入れチャンバ２０２へと渡す。
焼入れチャンバ２０２は、受け取った被処理品Ｗを油冷槽に浸漬させて急冷し焼入れを行う。そしてその後に焼入れ後の被処理品Ｗを、レール２０４とは反対側の開口部から排出する。

【0008】

この図９に示す熱処理設備にあっては、浸炭チャンバ２００等の処理チャンバを必要に応じ増設することが可能であって、生産量の増減に対し容易に対応することができる。
また搬送ユニット２０６が受渡しチャンバ２０８と保温チャンバ２１０との２室構造であるため、浸炭処理後の被処理品Ｗを浸炭チャンバ２００から受け取って保温チャンバ２１０に移し変えた後、上流工程からの新たな被処理品Ｗを受渡しチャンバ２０８で受け取って、その後直ちに、たった今被処理品Ｗの取り出しによって空となった浸炭チャンバ２００内に挿入セットすることができ、これにより浸炭チャンバ２００内が空である時間を最小限として処理能力を最大限に発揮できるとともに、保温チャンバ２１０内で浸炭から焼入れまでの熱処理の一部工程、即ち徐冷及び焼入れ温度への保持の工程を、一連の熱処理を途切れさせることなく続行することができる。しかもこれを、被処理品Ｗを浸炭チャンバ２００から焼入れチャンバ２０２への搬送の工程を利用して行うことができ、全体として浸炭焼入れの処理を高効率で行うことができる。

【0009】

ところで結晶粒を微細化するための浸炭処理の手法として、例えば９５０℃程度の高温度で被処理品を１次浸炭処理し、その後一旦被処理品を中間冷却した上で１次浸炭よりも低い温度、例えば８５０℃程度の温度で２次浸炭処理するといったことが行われている（上記の中間冷却では被処理品を２次浸炭の温度よりも低い温度まで強制冷却する。好ましくはＡ１変態点よりも低い温度まで強制冷却する）。

【0010】

図９に示す熱処理設備において、上記の中間冷却を搬送ユニット２０６の保温チャンバ２１０で行うことができれば、保温チャンバ２１０を中間冷却のために有効に活用し得て好都合である。
ところが図９に示す熱処理設備にあっては、保温チャンバ２１０が保温のためのヒータ２１２を備えているのみで、被処理品Ｗを２次浸炭の温度よりも低い温度まで強制冷却する機能を備えていないため、上記の異なった浸炭温度での２段階の浸炭処理を行うことができない。

【0011】

特許文献２に開示の熱処理設備は、このような問題を解決することを狙いとしたもので、図１０及び図１１にその一例が具体的に示してある。
この熱処理設備では、図に示しているように保温チャンバ２１０に被処理品Ｗを加熱し保温するためのヒータ２１２に加えて、冷却用ガス（Ｎ_２ガス）を保温チャンバ２１０内に供給する供給口２１４，供給された冷却用ガスを保温チャンバ２１０内で撹拌し循環させるための冷却用ファン２１６及びモータ２１８，冷却用ガスを通過させて熱交換し、温度低下させる熱交換器２２０等が設けられている。

【0012】

つまり図１０に示す熱処理設備では、保温チャンバ２１０が被処理品Ｗを加熱し保温する機能と、被処理品Ｗに冷却用ガスのガス流を当てて冷却する機能の両方とを有している。
図１１は、図１０に示した熱処理設備における熱処理の際のヒートパターンを示したもので、図１１における保温の工程Ｈと、冷却（中間冷却）の工程Ｍとが、図１０の保温チャンバ２１０によって実行される。

【0013】

ところで、図９に示す熱処理設備において浸炭処理に加えて窒化処理を行おうとしたとき、浸炭チャンバ２００に窒化ガスを導入する窒化ガス導入口を設けて、浸炭チャンバ２００に窒化の機能も持たせることが考えられる。
この窒化に際しては、窒化ガスとして一般にアンモニアガスが用いられる。窒化処理ではこのアンモニアガスが分解して活性な窒素を生成させ、その活性な窒素が鋼中に拡散して鋼の表層を硬化させる。
その際、未分解のアンモニアガスが残留するが、この未分解のアンモニアガスは腐食性のガスで、浸炭チャンバ２００内の炉内部品がそのアンモニアガスにて腐食し、短期間で消耗してしまう。
そこで部品の更新が必要となるのであるが、実はその部品の更新も困難であるといった問題がある。
以下にこの点を具体的に説明する。

【0014】

アンモニアガスは銅と反応してこれを腐食させる。一方浸炭チャンバ２００には銅を含んだ部品が多く存在する。例えば浸炭チャンバ２００には、上記のようにガスの対流を生ぜしめて昇温期の被処理品Ｗの加熱を促進する対流加熱用のファン及びこれを回転させるモータ２２２が配設されるが、このモータ２２２には銅製のコイルが用いられている。
浸炭チャンバ２００に配置されるヒータ２２４の導線にもまた銅が用いられている。

【0015】

浸炭チャンバ２００にはまた、対流加熱用のモータ２２２を熱から保護するための水冷パネルが設けられていたり、或いは開口部を開閉する扉のゴムパッキンを保護するための水冷パネルが配置されていたりするが、高温の浸炭チャンバ２００内部において冷却の効率を高める必要から、これら水冷パネルにも銅のパネルが用いられる。

【0016】

浸炭チャンバ２００内に配設される上記のヒータ２２４や断熱材２２６にはカーボンが用いられるが、このカーボンもまたアンモニアガスと反応して損耗を生じる。
これら銅を用いた部品の腐食やヒータ，断熱材の損耗に加えて、浸炭チャンバ２００の内部においてはカーボン製のヒータ２２４に煤が堆積して固着したり、カーボン製の断熱材２２６が煤の含浸により全体に硬化する問題があり、これにより上記のモータやヒータ等の内部部品を部分的に交換することが難しく、それら交換のためにはヒータ，断熱材を含む全体を全て更新することが必要となってしまい、そのことに多額の費用を要してしまう。
この点は図１０に示す特許文献２の熱処理設備においても同様である。

【0017】

以上のことから、浸炭チャンバ２００に窒化機能を設けて、浸炭チャンバ２００にて浸炭と窒化を行うといったことは難しく、そこで浸炭チャンバとは別途に窒化処理専用の窒化チャンバを設けることも考えられるが、この場合には新たに窒化チャンバを付加することとなるために多額なコストがかかってしまう。
また専用の窒化チャンバを設けるに当っては、処理効率の上で窒化チャンバを浸炭チャンバの数に見合った数で設けることが実質的に必要となり、現実的に採用することは難しい。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0018】

【特許文献1】特開２００６−６３３６３号公報

【特許文献2】特開２００８−１７０１１６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0019】

本発明は以上のような事情を背景とし、浸炭チャンバに窒化機能を持たせた場合の問題を生じず、また専用の窒化チャンバを設けることによるコストの増大も生じず、浸炭と併せて窒化も行い得る浸炭窒化焼入れ処理のための熱処理設備を安価に提供することを目的としてなされたものである。

【課題を解決するための手段】

【0020】

而して請求項１のものは、(Ａ)搬送軌道に沿って配置されたバッチ式の複数の浸炭チャンバ及び少なくとも１つの焼入れチャンバと、(Ｂ)被処理品を収容しヒータにて保温する保温チャンバと、前記浸炭チャンバ及び焼入れチャンバとの間及び該保温チャンバとの間で該被処理品を受渡しする受渡しチャンバとを備え、該浸炭チャンバ及び焼入れチャンバとは分離して独立に構成された搬送ユニットと、を有し、該浸炭チャンバで前記被処理品を浸炭処理するとともに、該搬送ユニット全体を走行させて、該浸炭チャンバから受け取った浸炭処理後の該被処理品を前記保温チャンバで焼入れ温度に保温して前記焼入れチャンバまで搬送し焼入れを行う熱処理設備において、前記搬送ユニットの前記保温チャンバに窒化ガスを導入する窒化ガス導入口を設けて、該保温チャンバを窒化チャンバを兼ねて構成し、浸炭処理後の前記被処理品を前記焼入れチャンバまで搬送する工程を利用して該保温チャンバで該被処理品に窒化処理を行うようになしてあることを特徴とする。

【0021】

請求項２のものは、請求項１において、前記浸炭チャンバとして高温度で１次浸炭する１次浸炭チャンバと、該１次浸炭よりも低い温度で２次浸炭する２次浸炭チャンバとが設けてあり、前記搬送ユニットが、２次浸炭された前記被処理品を前記２次浸炭チャンバから受け取って前記焼入れチャンバまで搬送し、該搬送の工程を利用して該被処理品に窒化処理を施す第２搬送ユニットとして設けてある一方、該第２搬送ユニットとは別途に、前記被処理品を収容しガス冷却装置にて冷却する冷却チャンバと、前記１次浸炭チャンバ及び２次浸炭チャンバとの間及び該冷却チャンバとの間で前記被処理品を受渡しする受渡しチャンバを備え、前記浸炭チャンバ及び焼入れチャンバとは分離して独立に構成されて走行し、１次浸炭処理された前記被処理品を前記１次浸炭チャンバから受け取り、前記冷却チャンバで前記２次浸炭の温度よりも低い温度まで中間冷却した上で、前記２次浸炭チャンバへと渡す第１搬送ユニットが設けてあることを特徴とする。

【0022】

請求項３のものは、請求項１，２の何れかにおいて、前記窒化チャンバを兼ねて構成された前記保温チャンバを有する前記搬送ユニットは、前記搬送の工程を利用して前記被処理品を焼入れ温度に保温した状態で該被処理品に窒化処理を施すものとしてあることを特徴とする。

【0023】

請求項４のものは、請求項２において、前記第１搬送ユニットが、上流工程からの被処理品を受け取って搬送し、前記第１浸炭チャンバに渡すものとしてあることを特徴とする。

【発明の作用・効果】

【0024】

以上のように本発明は、搬送ユニット全体を走行させて、浸炭チャンバから受け取った被処理品を保温チャンバで焼入れ温度に保温し、焼入れチャンバまで搬送してそこに受渡すことで被処理品の浸炭焼入れを行う熱処理設備において、搬送ユニットの保温チャンバに窒化ガス導入口を設けて、保温チャンバを窒化チャンバを兼ねて構成し、浸炭処理後の被処理品を焼入れチャンバまで搬送する工程を利用して被処理品に窒化処理を行うようになしたもので、本発明によれば、浸炭チャンバに窒化機能を持たせた場合の問題を生じることなく、また窒化のための専用のチャンバを新たに設けることなく、従ってその設置のための費用を要することなく、搬送ユニットにもともと備えられている保温チャンバを利用して被処理品に対する浸炭処理と窒化処理及び焼入れ処理を安価に行うことが可能となる。
しかもその窒化処理を、搬送ユニットにて浸炭処理後の被処理品を焼入れチャンバまで搬送する工程を利用して行うことができ、浸炭窒化焼入れ処理の効率を有効に高めることができる。

【0025】

即ち本発明によれば、浸炭チャンバや焼入れチャンバを増設することで容易に生産量の増大に対応することができる利点に加えて、被処理品に対する浸炭−窒化−焼入れの熱処理を途中で途切れさせることなく搬送ユニットによる搬送と窒化処理とを実行することができる。

【0026】

尚搬送ユニットにおける上記の保温チャンバには、被処理品を強制冷却するためのガス冷却装置の如きものは必要でなく、従って保温チャンバを窒化チャンバを兼ねて構成した場合において、ガス冷却装置に用いられている銅系部品がアンモニアガスと反応して腐食してしまうといった問題は実質的に生じない。

【0027】

また保温チャンバには扉のゴムパッキンの過熱を防ぐ水冷パネルが設けられることがあるが、保温チャンバ内の温度は低いため、水冷パネルとして敢えて銅製のものを用いなくても鋼製のパネルを用いることができる。これによって水冷パネルにおける銅の腐食の問題も回避できる。

【0028】

尤も保温チャンバには保温用のヒータや断熱材が設けられ、通常これらはカーボン製とされるため、アンモニアガスとこれらヒータや断熱材が反応し損耗する可能性も有るが、保温チャンバは浸炭チャンバと異なって、浸炭ガスが煤を生じてその煤がヒータや断熱材に付着したり含浸されたりする問題は生じない。
従って必要が生じた場合には所要部分を部分的に取り替えて更新することが可能である。
同様にヒータの導線として銅が用いられていれば、その銅がアンモニアガスと反応して腐食する問題を生じるが、保温チャンバ内には浸炭ガスが導入されないため、銅の導線の取替えが必要となったときには、容易にこれを部分的に取り替えることが可能である。

【0029】

この請求項１において、浸炭チャンバ，搬送ユニットの受渡しチャンバ及び保温チャンバを真空排気する真空排気手段を設けておくことができる。
このようにすることで、真空下で被処理品を真空浸炭及び窒化処理することができる。

【0030】

次に請求項２は、浸炭チャンバとして、高温度で１次浸炭する１次浸炭チャンバと、これよりも低い温度で２次浸炭する２次浸炭チャンバとを設けて、上記の搬送ユニットを、２次浸炭された被処理品を２次浸炭チャンバから受け取って焼入れチャンバまで搬送し、搬送の工程を利用して被処理品を焼入れ温度に保温状態で窒化処理を施す第２搬送ユニットとして設ける一方、この第２搬送ユニットとは別途に、被処理品を収容しガス冷却装置にて冷却する冷却チャンバと受渡しチャンバとを備え、１次浸炭された被処理品を１次浸炭チャンバから受け取って、冷却チャンバで２次浸炭の温度よりも低い温度まで、好ましくはＡ１変態点よりも低い温度まで中間冷却した上で２次浸炭チャンバへと受け渡す第１搬送ユニットを設けたものである。
即ちこの請求項２は、本発明を高低異なった温度で２段階に浸炭処理し、その間に中間冷却を施す浸炭窒化処理に適用したものである。

【0031】

このように２段階に亘って被処理品に対し浸炭処理を施し、またその後に窒化処理と焼入れ処理とを行う場合において、図１０に示した特許文献２の熱処理設備における搬送ユニット２０６の保温チャンバ２１０に、被処理品に対する窒化機能を持たせること、即ち図１０の保温チャンバ２１０を窒化チャンバを兼ねて構成するといったことも考えられる。

【0032】

しかしながら図１０の保温チャンバ２１０には、冷却用ガス（Ｎ_２ガス）にて被処理品Ｗを冷却する冷却ファン２１６の駆動用モータ２１８や、水冷パイプ間に冷却用ガスを通して冷却用ガスを冷やす熱交換器２２０等が設けられており、そのモータ２１８には銅製のコイルが用いられていたり、また熱交換器２２０のパイプとして冷却の効率の高い銅パイプが用いられていたりする。従ってこのような保温チャンバ２１０の内部に窒化ガスを導入してそこで窒化処理を行うようにすると、銅を用いた部品が腐食により短期間で消耗してしまうといった問題を生じる。従ってこのような保温チャンバ２１０を、窒化チャンバを兼ねて構成するといったことは難しい。

【0033】

またこの図１０の保温チャンバ２１０は、高温度での１次浸炭とこれよりも低い温度での２次浸炭との間で被処理品を中間冷却する仕事と、更に２次浸炭された被処理品を焼入れ温度に保持する仕事の２つの仕事を１つの搬送ユニットで行わなければならず、浸炭チャンバの数が一定以上に多いと浸炭チャンバ側の稼働率が下がってしまう。

【0034】

保温チャンバ２１０での被処理品の中間冷却には長い時間がかかってしまい、従って保温チャンバ２１０に被処理品を入れて中間冷却処理をしている間、保温チャンバ２１０が中間冷却中の被処理品Ｗにて塞がってしまい、２次浸炭後の被処理品を焼入れ温度に保持しながら焼入れチャンバまで搬送する仕事をその間できなくなってしまう。

【0035】

従ってこの場合にはもう１つ別の搬送ユニットを設けて、その搬送ユニットの保温チャンバにて、２次浸炭後の被処理品を焼入れ温度に保持し、焼入れチャンバまで搬送してそこで焼入れチャンバに被処理品を渡すようにするのが好都合である。
そのようにすることで、浸炭焼入れの熱処理の効率を有効に高めることができる。

【0036】

この場合において、２次浸炭後の被処理品を焼入れ温度に保持する保温チャンバには、１次浸炭後の被処理品を、その後の２次浸炭に向けて中間冷却する機能を持たせる必要がないため、そのような保温チャンバには、被処理品を強制冷却するガス冷却装置の如きものは備えておく必要がない。
この点を利用して、２次浸炭後の被処理品を焼入れ温度に保持する側の搬送ユニットの保温チャンバに窒化機能を持たせておけば、もともと搬送ユニットとして必要であった保温チャンバを、そのまま窒化チャンバとして構成することができる。

【0037】

本発明の請求項２は、このような着眼の下に構成されているもので、この請求項２の熱処理設備によれば、被処理品に対する１次浸炭と２次浸炭との２段階の浸炭処理と焼入れ処理とを行いつつ、更に加えて窒化処理も併行して行うことが可能であり、しかも２つの搬送ユニットを役割分担させつつ用いることが可能で、そのことによって被処理品に対する２段階の浸炭，焼入れ及び窒化の熱処理を高効率で無駄なく実行することが可能となる。

【0038】

この請求項２においては、１次及び２次の浸炭チャンバ，第２搬送ユニットの受渡しチャンバ及び保温チャンバ，第１搬送ユニットの受渡しチャンバ及び冷却チャンバを真空排気する真空排気手段を設けておくことができる。

【0039】

本発明では、窒化チャンバを兼ねて構成された上記の保温チャンバを有する搬送ユニットを、搬送の工程を利用して被処理品を焼入れ温度に保温した状態で被処理品に窒化処理を施すものとしておくことができる（請求項３）。

【0040】

また請求項２において、第１搬送ユニットが上流工程からの被処理品を受け取って搬送し、第１浸炭チャンバに渡すものとしておくことができる（請求項４）。

【0041】

本発明において、上記の保温チャンバには断熱材と、該断熱材にて囲まれた空間内に被処理品を加熱し保温するためのヒータとを備えておき、また受渡しチャンバには被処理品を受け渡しするための受渡し機構を備えておくことができる。

【0042】

また搬送ユニットには、被処理品の受渡しの際に、受渡しチャンバを浸炭チャンバや焼入れチャンバ等の処理チャンバに対向させた位置で、受渡しチャンバを保温チャンバや冷却チャンバとともに処理チャンバに向けて微小ストローク前進させて処理チャンバに気密にドッキングさせ、また受渡し後に受渡しチャンバを処理チャンバから後退させて離間させる進退移動手段を備えておくことができる。

【0043】

更に上記の複数の処理チャンバは、被処理品を搬送ユニットとの間で受け渡しするための開口部を同一方向に向けて、受渡し方向と直角方向に直線状に配列させておき、また搬送ユニットは、被処理品の受渡し用の開口部を処理チャンバの開口部と対向する向きに設けておいて、処理チャンバの配列方向に沿って直線状に走行するものとなしておくことができる。

【0044】

本発明では、上記の搬送軌道としてレールを設けておき、搬送ユニットにはそのレール上を走行する走行台車を備えておいて、その走行台車上に上記の受渡しチャンバ及び保温チャンバ或いは冷却チャンバを設けておくことができる。

【図面の簡単な説明】

【0045】

【図1】本発明の一実施形態の熱処理設備の全体構成を示した図である。

【図2】同実施形態における浸炭チャンバ及び第1搬送ユニットの内部構造を示した断面図である。

【図3】図２のIII-III断面図である。

【図4】同浸炭チャンバ及び第1搬送ユニットの平面図である。

【図5】同実施形態における受渡し機構の動作説明図である。

【図6】同実施形態における第２搬送ユニットの内部構造を示した断面図である。

【図7】同第２搬送ユニットの平面図である。

【図8】同実施形態における熱処理の各工程をヒートパターンとともに示した図である。

【図9】従来の熱処理設備の一例を示した図である。

【図10】従来の図１０とは異なる熱処理設備の一例を示した図である。

【図11】図１０の熱処理設備におけるヒートパターンを示した図である。

【発明を実施するための形態】

【0046】

次に本発明の実施形態を以下に詳しく説明する。
図８は、本実施形態における熱処理の各種工程を被処理品Ｗに対するヒートパターンと併せて示したものである。
図に示しているように、ここでは被処理品Ｗに対し高低異なった温度の下で２段階に浸炭処理し、更に窒化処理と焼入れ処理とを行う。
具体的には、工程Ｋ１で被処理品Ｗを１次浸炭温度である９５０℃まで昇温して均熱し、続いて工程Ｋ２で、９５０℃の温度の下で被処理品Ｗに対する１次浸炭処理、詳しくは浸炭とその後の拡散とを行う。
その後、工程Ｋ３で被処理品Ｗを中間冷却する。ここでは９５０℃の高温状態にある被処理品Ｗに対し冷却ガスのガス流を当ててガス冷却により１００〜６５０℃の低温度まで被処理品Ｗを強制冷却する。

【0047】

このようにして被処理品Ｗを中間冷却した後、今度は被処理品Ｗに対し２次浸炭処理を行う。
具体的には、中間冷却された被処理品Ｗを２次浸炭温度である８５０℃まで再加熱し、その後工程Ｋ５で被処理品Ｗを８５０℃の下で２次浸炭処理する。
そして２次浸炭処理を終えたところで、被処理品Ｗを同じ８５０℃の温度の下で窒化処理する。
温度８５０℃はこの実施形態では焼入れ温度でもあり、従って工程Ｋ６での窒化処理は、被処理品Ｗを焼入れ温度に保持した状態の下で窒化を行う。そして窒化処理の後、被処理品Ｗを焼入れ温度から急冷し焼入れを行う。
因みにこの実施形態では、工程Ｋ１とＫ２とを１９０分かけて行い、またその後の工程Ｋ３の中間冷却を２０分かけて行う。
更にその後の工程Ｋ４の再加熱と、工程Ｋ５の浸炭処理とを１００分かけて行い、その後に工程Ｋ６の窒化処理を２０分かけて、また更にその後の工程Ｋ７の焼入れ処理を１０分かけて行う。

【0048】

図１は本実施形態の熱処理設備の概略全体構成を示している。
図において、１０は図中左右方向に直線状に延設された搬送軌道たるレールで、このレール１０に沿って複数のバッチ式の処理チャンバ、ここでは浸炭チャンバ１２-１，１２-２，１２-３，１２-４，１２-５と１つの焼入れチャンバ１４とが、後述の開口部４４（図２参照）を同方向である図中上方に向けた状態で直線状に一列に配置されている。
この実施形態において、浸炭チャンバ１２-１，１２-２，１２-３は被処理品Ｗに対し９５０℃の温度の下で１次浸炭処理を行い、また浸炭チャンバ１２-４，１２-５は、その後において被処理品Ｗに対し８５０℃の温度の下で２次浸炭処理を行う。

【0049】

図１中右端側には装入テーブル１６が設けられており、上流工程からの被処理品Ｗが先ずこの装入テーブル１６上に載置される。
装入テーブル１６上に載置された被処理品Ｗは、浸炭チャンバ１２-１，１２-２，１２-３及び１２-４，１２-５によって１次浸炭及び２次浸炭処理され、更にその後に窒化処理された上で焼入れチャンバ１４にて焼入れ処理され、その後に図中左端側且つ焼入れチャンバ１４の図中下側位置の抽出テーブル１８へと排出され、引続いて下流工程へと抽出される。

【0050】

この実施形態の熱処理設備は、上記の浸炭チャンバ１２-１〜１２-５，焼入れチャンバ１４に加えてレール１０上を走行する第１搬送ユニット２０-１と第２搬送ユニット２０-２とを有している。
第１搬送ユニット２０-１は、装入テーブル１６上の被処理品Ｗを受け取ってレール１０上を走行し、浸炭チャンバ１２-１，１２-２，１２-３の何れかに被処理品Ｗを装入する。
或いはこれら浸炭チャンバ１２-１〜１２-３において１次浸炭処理された後の被処理品Ｗを、それら浸炭チャンバ１２-１〜１２-３から受け取ってレール１０上を走行し、他の浸炭チャンバ１２-４，１２-５に装入してそこで２次浸炭処理せしめる。
一方第２搬送ユニット２０-２は、浸炭チャンバ１２-４，１２-５から２次浸炭処理後の被処理品Ｗを受け取ってレール１０上を走行し、これを焼入れチャンバ１４へと渡してそこで焼入れ処理せしめる。
第２搬送ユニット２０-２はまた、その搬送の工程において、２次浸炭処理された後の被処理品Ｗに対し窒化処理を施す。この点については後に詳しく説明する。

【0051】

図２に、浸炭チャンバ１２-１及び第１搬送ユニット２０-１の内部構造が示してある。
図に示しているように浸炭チャンバ１２-１は、有底の円筒状の炉殻２２と、その内部に配置された断熱材（ここではカーボン製）２４とを有している。
断熱材２４は有底の円筒状の断熱壁２５を構成している。そしてその断熱壁２５は内側に処理室２６を形成している。
この浸炭チャンバ１２-１には吸引口３２が設けられている。吸引口３２は、吸引管を通じて真空ポンプ（何れも図示省略）に接続されており、浸炭チャンバ１２-１内部が真空ポンプにより真空吸引されるようになっている。

【0052】

浸炭チャンバ１２-１にはまた、この吸引口３２とともに、その内部にアセチレンガス等の浸炭ガスを供給するための供給口３４が設けられている。
供給口３４から供給された浸炭ガスは、一旦ヘッダー３６へと導かれ、更にこのヘッダー３６に続く分岐管３７及び分岐管に設けられたノズル３８から浸炭チャンバ１２-１内部、詳しくは断熱壁２５内側の処理室２６へと導入される。尚ここでは分岐管３７に１つのノズル３８が設けられているが、複数のノズル３８を設けておいても良い。
尚、供給口３４からは浸炭ガスが供給される外、窒素ガスが供給されるようになっている。それら浸炭ガスと窒素ガスとは、切替弁により択一的に浸炭チャンバ１２-１内に導入される。

【0053】

断熱壁２５には、処理室２６内で供給された窒素ガスを撹拌させて対流させ、被処理品Ｗの昇温期においてその昇温を促進する対流加熱用のファン３９と、これを回転させるモータ４０とが設けられている。
また断熱壁２５には、モータ４０を熱から保護するための水冷パネル４１がモータ４０近傍に設けられている。
ここでは水冷パネル４１として銅製パネルが用いられている。

【0054】

浸炭チャンバ１２-１には、開口部４４を開閉する引戸式の扉４２が設けられている。扉４２はシリンダ４６によってフランジ４８内面を摺動し、閉状態で開口部４４をゴムパッキンを介して気密にシールする。
この扉４２には板状の断熱材５５が一体移動する状態に設けられており、この断熱材５５によって円筒状の断熱壁２５の開口部５２が閉鎖される。
浸炭チャンバ１２-１においては、扉４２の内面側にも、開口部４４を気密にシールするゴムパッキンを熱から保護するための水冷パネル５１が設けられている。この水冷パネル５１もまた銅製パネルである。

【0055】

以上浸炭チャンバ１２-１についての構造を説明したが、その他の浸炭チャンバ１２-２，１２-３，１２-４，１２-５も基本的に同様の構造である。

【0056】

一方焼入れチャンバ１４は、内部に油冷槽を有し、第２搬送ユニット２０-２にて装入された２次浸炭処理後の被処理品Ｗを油冷槽に浸漬して急冷し、焼入れを行う。
この焼入れチャンバ１４は、浸炭チャンバ１２-１〜１２-５と同じ側、即ち図１中上側に開口部４４を有するとともに、その反対側（図中下側）にも開口部４４を有し、それら開口部４４が引戸式の扉４２にて開閉されるようになっている。図１中４６は、その扉４２を開閉動作させるシリンダである。

【0057】

図２において、第１搬送ユニット２０-１は、レール１０上を走行する走行台車９０を有しており、更に走行台車９０上において、後述の冷却チャンバ５６を受渡しチャンバ５４とともにレール１０と直交方向である図２中左右方向に進退移動し、受渡しチャンバ５４及び冷却チャンバ５６を浸炭チャンバ１２-１〜１２-５に対して連結及び連結解除させる連結台車９２を有している。
９４は、その連結台車９２を図２中左右方向に微小ストローク進退移動させるシリンダで、冷却チャンバ５６及び受渡しチャンバ５４は、このシリンダ９４によりローラ９６の転動を伴って図２中左右方向に進退移動せしめられる。
この実施形態では、これら連結台車９２，ローラ９６，シリンダ９４等が進退移動手段を成している。

【0058】

第１搬送ユニット２０-１は、浸炭チャンバ１２-１〜１２-５側の前部に受渡しチャンバ５４を、反対側の後部に、図８の工程Ｋ３で被処理品Ｗを中間冷却するための冷却チャンバ５６を有している。

【0059】

受渡しチャンバ５４は、耐圧性の円筒状の筒壁５８を有しており、その内部にワークＷを収容する収容室６０を形成している。
この収容室６０には受渡し機構６２が設けられている。
受渡し機構６２は、浸炭チャンバ１２-１〜１２-５と後部の冷却チャンバ５６との間で被処理品Ｗを受渡しするもので、図５に示しているようにフォーク部６２Ａと水平スライド部材６２Ｂ，６２Ｃとを有しており、それらを水平方向にスライドさせることによりフォーク部６２Ａにて被処理品Ｗを受渡しする。

【0060】

この受渡しチャンバ５４には吸引口６３が設けられており、この吸引口６３が、図４に示す真空ポンプ６４に対して吸引管６６Ａを通じて接続され、受渡しチャンバ５４の内部が真空ポンプ６４により真空吸引されるようになっている。
吸引管６６上には電磁弁から成る開閉弁６８Ａが設けられており、開閉弁６８Ａの開閉によって、吸引口６３と真空ポンプ６４とが連通及び連通遮断されるようになっている。

【0061】

受渡しチャンバ５４にはまた、図４に示しているように供給口７０が設けられており、この供給口７０を通じて窒素ガスが受渡しチャンバ５４内に供給されるようになっている。
受渡しチャンバ５４は、その前端即ち図２中左端が扉を有しない開口部７２とされている。受渡しチャンバ５４にはこの開口部７２周りに偏平な枠状パッキン７４が設けられている。
受渡しチャンバ５４は、この枠状パッキン７４を浸炭チャンバ１２-１〜１２-５の外面に気密に接触させる状態に、浸炭チャンバ１２-１〜１２-５側への前進移動により、それら浸炭チャンバ１２-１〜１２-５にドッキングされる。

【0062】

他方、後者の冷却チャンバ５６は有底円筒状をなす炉殻７６の内部に断熱材（カーボン製）７８を有しており、その断熱材７８が断熱壁８０を構成している。
断熱壁８０は内側に収容室８２を形成しており、そこに被処理品Ｗを収容するようになっている。
収容室８２には架台８４が設けられている。収容室８２内の被処理品Ｗは、その架台８４上に載置されて支持される。

【0063】

この冷却チャンバ５６には、図３に示しているようにその内部を真空吸引するための吸引口８６が設けられており、この吸引口８６が、図４に示すように上記の真空ポンプ６４に対して吸引管６６Ｂを通じ接続されている。
この吸引管６６Ｂ上には電磁バルブから成る開閉バルブ６８Ｂが設けられており、開閉バルブ６８Ｂの開閉動作によって吸引口８６と真空ポンプ６４とが連通及び連通遮断されるようになっている。

【0064】

冷却チャンバ５６にはまた、冷却ガスとして窒素ガスを内部に供給する供給口８８が炉殻７６に設けられている。
またその内部には、供給された窒素ガスを水冷パイプ間に通すことで、熱交換により温度低下させる熱交換器９８と、これにより冷却された窒素ガスを撹拌し、冷却チャンバ５６内で循環させる冷却ファン１００と、これを回転させるモータ１０２とを有しており、それらが被処理品Ｗに対するガス冷却装置を構成している。
ここで熱交換器９８の水冷パイプには銅管が用いられており、またモータ１０２には銅のコイルが用いられている。

【0065】

このガス冷却装置では、冷却ファン１００の回転により、温度低下した窒素ガスが断熱壁８０の上部の開口１０４を通じ下向きに流れて被処理品Ｗに当り、これを冷却した後断熱壁８０の下部の開口１０６より流出し、再び熱交換器９８を通過してそこで温度低下せしめられる。そしてそのような循環流れを生じつつ被処理品Ｗを冷却処理する。
尚この冷却チャンバ５６には、断熱壁８０の上部の開口１０４及び下部の開口１０６を開閉する断熱材製の扉１１０，１１２が設けられており、それらがシリンダ１１４，１１６にて開閉動作せしめられる。

【0066】

冷却チャンバ５６の内部には、その他に冷却ファン１００の過熱防止のための冷却水配管１１８が、断熱壁８０における上部の開口１０４の上方に設けられており、また断熱壁８０の内部にはヒータ（カーボン製）１２０が設けられている。
即ちこの実施形態では、冷却チャンバ５６に、冷却機能と併せて被処理品Ｗを保温する保温機能も備えられている。

【0067】

図２に示しているように、冷却チャンバ５６と受渡しチャンバ５４との間、詳しくは冷却チャンバ５６の受渡しチャンバ５４側の端部には開口部１２２が設けられており、この開口部１２２が、シリンダ１２４によってフランジ１２６内面を摺動する扉１２８によって開閉されるようになっている。

【0068】

前記の浸炭チャンバ１２-１におけるのと同様、この冷却チャンバ５６の扉１２８にもまた、断熱壁８０の開口部１２９を開閉する板状の断熱材１３０が一体移動する状態に設けられており、また開口部１２２を気密にシールするゴムパッキンを熱から保護するための水冷パネル１３２が扉１２８に設けられている。
この水冷パネル１３２もまた銅製パネルが用いられている。

【0069】

次に、図６は図１における第２搬送ユニット２０-２の内部構造を示している。
この第２搬送ユニット２０-２は前部に受渡しチャンバ５４を、後部に保温チャンバ１３４を有している。
第２搬送ユニット２０-２の内部構造は、大部分が第１搬送ユニット２０-１の内部構造と同様であり、ここでは同様の構造部分については符号のみを示して詳しい説明は省略する。
この第２搬送ユニット２０-２の後部の保温チャンバ１３４の内部には、断熱壁８０にて囲まれた収容室８２が形成されており、収容室８２内に、被処理品Ｗを加熱し保温するヒータ（カーボン製）１３６が設けられている。
また炉殻７６には窒化ガス、ここではアンモニアガスを保温チャンバ１３４内部に供給する供給口１３８が設けられている。

【0070】

供給口１３８から供給されたアンモニアガスはヘッダー１４０を経て、分岐管１４１及びこれから収容室８２内に突き出したノズル１４２の先端の導入口（窒素ガス導入口）から収容室８２内に導入される。尚１つの分岐管１４１に複数のノズル１４２を備えておいても良い。
即ちこの第２搬送ユニット２０-２の保温チャンバ１３４は、被処理品Ｗを加熱し保温する機能とを併せて、被処理品Ｗを窒化処理する機能も有している。即ち保温チャンバ１３４は窒化チャンバを兼ねて構成されている。

【0071】

この保温チャンバ１３４においても、扉１２８に、開口部１２２を気密にシールするためのゴムパッキンを熱から保護するための水冷パネル１４４が設けられているが、ここでは水冷パネル１４４として鋼製パネルが用いられている。

【0072】

この実施形態では、図１の装入テーブル１６上の被処理品Ｗを第１搬送ユニット２０-１が受け取って搬送し、これを浸炭チャンバ１２-１，１２-２，１２-３の何れかに装入する。
被処理品Ｗを受け取った浸炭チャンバ１２-１，１２-２，１２-３の何れかは、その内部で被処理品に対する１次浸炭処理を行う。
第１搬送ユニット２０-１は、その後１次浸炭処理された被処理品Ｗを浸炭チャンバ１２-１〜１２-３の何れかから取り出して、これを冷却チャンバ５６で中間冷却した上、被処理品Ｗを浸炭チャンバ１２-４，１２-５の何れかに装入する。
これを受けた浸炭チャンバ１２-４，１２-５の何れかは、その被処理品Ｗに対し２次浸炭処理を行う。

【0073】

その２次浸炭処理が終ると、今度は第２搬送ユニット２０-２が浸炭チャンバ１２-４，１２-５の何れかから２次浸炭後の被処理品Ｗを取り出して、これを窒化チャンバを兼ねた保温チャンバ１３４で窒化処理し、続いてこれを焼入れチャンバ１４へと渡す。
窒化後の被処理品Ｗを受けた焼入れチャンバ１４は、これを内部の油冷槽に浸漬して急冷し、焼入れを施す。
そして焼入れ後の被処理品Ｗが、焼入れチャンバ１４から抽出テーブル１８上へと排出される。

【0074】

この実施形態では、第１搬送ユニット２０-１が装入テーブル１６から被処理品Ｗを受け取って浸炭チャンバ１２-１〜１２-３に装入し、またこれを受けた浸炭チャンバ１２-１〜１２-３が内部で被処理品Ｗに対する１次浸炭処理を行い、更には第１搬送ユニット２０-１が浸炭チャンバ１２-１〜１２-３から１次浸炭処理後の被処理品Ｗを取り出して、冷却チャンバ５６で中間冷却した上でこれを浸炭チャンバ１２-４〜１２-５に装入する動きを行う間に、第２搬送ユニット２０-２が、２次浸炭処理後の被処理品Ｗを浸炭チャンバ１２-４〜１２-５から取り出して搬送し、焼入れチャンバ１４へと渡す動きを同時進行的に行う。
このため被処理品Ｗに対する１次浸炭処理と２次浸炭処理と、それらの間の中間冷却とを含む熱処理を高効率で能率高く行うことができる。

【0075】

加えてこの実施形態では、第２搬送ユニット２０-２が２次浸炭後の被処理品Ｗを浸炭チャンバ１２-４〜１２-５から取り出して焼入れチャンバ１４へと搬送し、装入する動きを行う中で、２次浸炭後の被処理品に対する窒化処理を他の熱処理の各工程と同時進行的に行う。
これにより被処理品Ｗに対する２段階の浸炭処理と窒化処理及び焼入れ処理を高能率で行うことができる。
以下に上記の一連の熱処理の要部の詳細を具体的に説明する。

【0076】

先ず第１搬送ユニット２０-１は、受渡しチャンバ５４において受渡し機構６２により装入テーブル１６上の被処理品Ｗを受け取り、これを受渡しチャンバ５４内に収容する。
その後第１搬送ユニット２０-１は何れかの浸炭チャンバ、ここでは例えば浸炭チャンバ１２-２の位置まで移動し、被処理品Ｗを搬送する。

【0077】

その後第１搬送ユニット２０-１は、シリンダ９４により受渡しチャンバ５４を後部の冷却チャンバ５６とともに浸炭チャンバ１２-２側に微小距離前進移動させて、受渡しチャンバ５４の先端の枠状パッキン７４を浸炭チャンバ１２-２の外面に密着させる状態に、浸炭チャンバ１２-１に対しドッキングさせる。

【0078】

そして冷却チャンバ５６との間の扉１２８を閉鎖した状態で、真空ポンプ６４により吸引口６３を通じて受渡しチャンバ５４内部が真空吸引され、受渡しチャンバ５４内部が浸炭チャンバ１２-１と同程度の真空圧まで減圧される。

【0079】

受渡しチャンバ５４内の圧力が浸炭チャンバ１２-２内の圧力と同程度の真空圧となったところで、浸炭チャンバ１２-２の扉４２を開いて、受渡しチャンバ５４内の被処理品Ｗを受渡し機構６２により浸炭チャンバ１２-２内の処理室２６に装入し、架台３０上にセットする。

【0080】

浸炭チャンバ１２-２の内部は、予め１次浸炭温度である９５０℃に保持されており、１次浸炭チャンバ１２-２内に装入された被処理品Ｗは、装入後直ちに加熱されて１次浸炭温度である９５０℃まで昇温せしめられる。

【0081】

その際に昇温を促進するため、浸炭チャンバ１２-２内に窒素ガスが供給口３４から供給されるとともに、対流加熱ファン３９が回転せしめられて、その対流加熱ファン３９による対流加熱とヒータ２８による輻射熱とによって、被処理品Ｗが速やかに１次浸炭温度の９５０℃まで昇温せしめられる。

【0082】

被処理品Ｗが１次浸炭温度の９５０℃まで昇温したところで、浸炭チャンバ１２-２内部の窒素ガスが吸引口３２を通じて真空排気され、浸炭チャンバ１２-２内部が再び設定された真空圧に減圧される。
その後、供給口３４を通じこの浸炭チャンバ１２-２への導入ガスが窒素ガスから浸炭ガスへと切り替えられ、被処理品Ｗに対する浸炭が行われる。
その後に浸炭ガスの供給を停止した状態で引続き被処理品Ｗが９５０℃の温度に保持され、被処理品Ｗに侵入したカーボンの拡散処理が行われる。

【0083】

このようにして被処理品Ｗに対する１次浸炭処理を終えたところで、一旦浸炭チャンバ１２-２から離れていた第１搬送ユニット２０-１を再び浸炭チャンバ１２-２に向けて前進移動させ、受渡しチャンバ５４を浸炭チャンバ１２-２に対しドッキングさせる。
そして受渡しチャンバ５４と冷却チャンバ５６との間の扉１２８を開いた状態で、受渡しチャンバ５４の内部と冷却チャンバ５６の内部とを真空ポンプ６４により真空吸引し、それらを真空圧とする。

【0084】

その後に浸炭チャンバ１２-２の扉４２を開いて、浸炭チャンバ１２-２内の１次浸炭処理後の被処理品Ｗを受渡しチャンバ５４内に移動させ、引続いてこれを受渡しチャンバ５４から冷却チャンバ５６へと移動させて、被処理品Ｗを冷却チャンバ５６内に収容する。

【0085】

被処理品Ｗを冷却チャンバ５６内に収容したところで、扉１２８を閉じ、その後冷却チャンバ５６内の真空吸引を止めた上で、供給口８８から冷却ガスとしての窒素ガスを冷却チャンバ５６内に供給するとともに、ガス冷却装置を働かせて冷却ガスを被処理品Ｗに当て、ガス流によって被処理品Ｗを強制的に中間冷却する。
尚、冷却チャンバ５６で中間冷却を行うとき、目的の温度まで低下したところでヒータ１２０にてこれを一定温度に保持しておくことができる。

【0086】

第１搬送ユニット２０-１は、以上のような被処理品Ｗに対する中間冷却を、浸炭チャンバ１２-２から離れて移動する間も行い、そして目的とする温度まで冷却した被処理品Ｗを、今度は２次浸炭用の浸炭チャンバ１２-４，１２-５の何れかに受渡しチャンバ５４を通じて装入する。

【0087】

浸炭チャンバ１２-４〜１２-５に装入された被処理品Ｗは、その後その浸炭チャンバ内で、２次浸炭温度である８５０℃まで再加熱され、そして２次浸炭温度である８５０℃に到達したところで、一定温度に保持されながら浸炭チャンバ１２-４〜１２-５内部で２次浸炭処理される。

【0088】

浸炭チャンバ１２-４〜１２-５で２次浸炭処理された被処理品Ｗは、今度は図１の第２搬送ユニット２０-２にて浸炭チャンバ１２-４〜１２-５から取り出され、第２搬送ユニット２０−２の保温チャンバ１３４へと移し変えられる。
この保温チャンバ１３４は窒化チャンバとしての働きも有しており、保温チャンバ１３４内に移し変えられた被処理品Ｗは、保温チャンバ１３４内で真空下に窒化処理される。

【0089】

詳しくは、図６の扉１２８を閉じた状態で真空吸引された保温チャンバ１３４内で、被処理品Ｗが、ヒータ１３６による加熱にて焼入れ温度且つ窒化温度８５０℃に保温され、そしてその保温状態でノズル１４２から窒化ガスが収容室８２内に導入されて、被処理品Ｗに対する窒化処理が行われる。

【0090】

第２搬送ユニット２０-２は、このような窒化処理を図１に示す左端の窒化位置Ｐ１にて行い、そして窒化処理を終えたところで図中右方向に移動して、窒化処理した被処理品Ｗを焼入れチャンバ１４の前まで持ち来し、続いてこれを焼入れチャンバ１４へと装入する。

【0091】

このとき第２搬送ユニット２０-２においては、受渡しチャンバ５４を焼入れチャンバ４８に対してドッキングさせた後、扉１２８を閉じた状態の下で先ず受渡しチャンバ５４内を真空吸引し、続いて受渡しチャンバ５４内に供給口７０を通じ窒素ガスを供給し、内部を大気圧状態とする。

【0092】

続いて保温チャンバ１３４内部の真空吸引を停止した上で、その内部に供給口８８を通じ窒素ガスを供給し、その内部を大気圧状態とする。
その状態で扉１２８及び焼入れチャンバ１４側の扉４２を開いて、保温チャンバ１３４内の浸炭及び窒化後の被処理品Ｗを受渡しチャンバ５４を経由して焼入れチャンバ１４内に装入する。

【0093】

被処理品Ｗを受け取った焼入れチャンバ１４は、これを内部に備えてある油冷槽に浸漬させて急冷し、焼入れを行う。
焼入れされた被処理品Ｗは、その後焼入れチャンバ１４の、レール１０とは反対側の開口部４４を通じて図１中下側の抽出テーブル１８へと排出される。
そして抽出テーブル１８上に排出された被処理品Ｗが、続いて下流工程へと引き取られて行く。

【0094】

以上のように本実施形態では、第２搬送ユニット２０-２の保温チャンバ１３４に窒化ガスの供給口１３８及び先端に窒化ガス導入口を有するノズル１４２を設けて、保温チャンバ１３４を窒化チャンバを兼ねて構成し、浸炭処理後の被処理品Ｗを焼入れチャンバ１４まで搬送する工程を利用して被処理品Ｗに窒化処理を行うようになしたもので、本実施形態によれば、浸炭チャンバに窒化機能を持たせた場合の問題を生じることなく、また窒化のための専用のチャンバを新たに設けることなく、従ってその設置のための費用を要することなく、第２搬送ユニット２０-２にもともと備えられている保温チャンバ１３８を利用して被処理品Ｗに対する浸炭処理と窒化処理及び焼入れ処理を安価に行うことが可能となる。
しかもその窒化処理を、第２搬送ユニット２０-２にて浸炭処理後の被処理品Ｗを焼入れチャンバ１４まで搬送する工程を利用して行うことができ、浸炭窒化焼入れ処理の効率を有効に高めることができる。

【0095】

即ち本実施形態によれば、浸炭チャンバ１２-１等や焼入れチャンバ１４を増設することで容易に生産量の増大に対応することができる利点に加えて、被処理品Ｗに対する浸炭−窒化−焼入れの熱処理を途中で途切れさせることなく第２搬送ユニット２０-２による窒化処理を実行することができる。

【0096】

尚第２搬送ユニット２０-２における上記の保温チャンバ１３４には、被処理品Ｗを強制冷却するためのガス冷却装置の如きものは必要でなく、従って保温チャンバ１３４を窒化チャンバを兼ねて構成した場合において、ガス冷却装置に用いられている銅系部品がアンモニアガスと反応して腐食してしまうといった問題は実質的に生じない。

【0097】

また保温チャンバ１３４には扉のゴムパッキンの過熱を防ぐ水冷パネル１４４が設けられているが、被処理品Ｗを焼入れ温度に保持する保温チャンバ１３４内の温度は低いため、水冷パネル１４４として敢えて銅製のものを用いなくても鋼製のパネルを用いることができる。これによって水冷パネルにおける銅の腐食の問題も回避できる。

【0098】

尤も保温チャンバ１３４には保温用のヒータ１３６や断熱材７８が設けられ、これらはカーボン製とされるため、アンモニアガスとこれらヒータ１３６や断熱材７８が反応し損耗する可能性もあるが、保温チャンバ１３４は浸炭チャンバと異なって、浸炭ガスが煤を生じてその煤がヒータ１３６や断熱材７８に付着したり含浸されたりする問題は生じない。
従って必要が生じた場合には所要部分を部分的に取り替えて更新することが可能である。
同様にヒータ１３６の導線として銅がアンモニアガスと反応して腐食する問題を生じるが、保温チャンバ１３４内には浸炭ガスが導入されないため、銅の導線の取替えが必要となったときには、容易にこれを部分的に取り替えることが可能である。

【0099】

また本実施形態の熱処理設備によれば、被処理品Ｗに対する１次浸炭と２次浸炭との２段階の浸炭処理と焼入れ処理とを行いつつ、更に加えて窒化処理も併行して行うことが可能であり、しかも２つの搬送ユニットを役割分担させつつ用いることが可能で、そのことによって被処理品に対する２段階の浸炭，焼入れ及び窒化の熱処理を高効率で無駄なく実行することが可能となる。

【0100】

以上本発明の実施形態を詳述したがこれはあくまで一例示であり、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲において種々変更を加えた形態で構成可能である。

【符号の説明】

【0101】

１２-１，１２-２，１２-３，１２-４，１２-５ 浸炭チャンバ
１４ 焼入れチャンバ
２０-１ 第１搬送ユニット
２０-２ 第２搬送ユニット
５４ 受渡しチャンバ
５６ 冷却チャンバ
１３４ 保温チャンバ
１２０，１３６ ヒータ
１３８ 供給口
Ｗ 被処理品

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】