特許 6596703 多室型熱処理装置

(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】6596703

(24)【登録日】2019年10月11日

(45)【発行日】2019年10月30日

(54)【発明の名称】多室型熱処理装置

(51)【国際特許分類】

   C21D 1/62 20060101AFI20191021BHJP

   F27B 9/12 20060101ALI20191021BHJP

   F27B 9/02 20060101ALI20191021BHJP

   F27D 9/00 20060101ALI20191021BHJP

   C21D 1/00 20060101ALI20191021BHJP

【ＦＩ】

   C21D1/62

   F27B9/12

   F27B9/02

   F27D9/00

   C21D1/00 121

   C21D1/00 123

【請求項の数】5

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2015-42635(P2015-42635)

(22)【出願日】2015年3月4日

(65)【公開番号】特開2016-160518(P2016-160518A)

(43)【公開日】2016年9月5日

【審査請求日】2017年10月19日

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】000000099

【氏名又は名称】株式会社ＩＨＩ

(73)【特許権者】

【識別番号】000198329

【氏名又は名称】株式会社ＩＨＩ機械システム

(74)【代理人】

【識別番号】100161207

【弁理士】

【氏名又は名称】西澤 和純

(74)【代理人】

【識別番号】100175802

【弁理士】

【氏名又は名称】寺本 光生

(74)【代理人】

【識別番号】100169764

【弁理士】

【氏名又は名称】清水 雄一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100167553

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 久典

(72)【発明者】

【氏名】勝俣 和彦

(72)【発明者】

【氏名】磯本 馨

(72)【発明者】

【氏名】中山 公

【審査官】 伊藤 真明

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００３−１８３７２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−００５１７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−１５３３８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−０２９８７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−０８４９９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０８１７８１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ２１Ｄ １／６２

Ｃ２１Ｄ １／００

Ｆ２７Ｂ ９／００−９／４０

Ｆ２７Ｄ ９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

上面視で加熱室が中間搬送室を挟んで複数配置され、被処理物が前記中間搬送室を経由して前記加熱室に収容される多室型熱処理装置であって、
上面視で前記中間搬送室に隣接して設けられ、冷却ガスを用いて前記被処理物を冷却するガス冷却室と、
前記ガス冷却室内において前記被処理物に向けて突出するガス吹込口と、前記被処理物を挟んで前記ガス吹込口に対向するように前記被処理物に向けて突出するガス排気口と、前記ガス冷却室に接続するように当該ガス冷却室の外部に設けられ、一端が前記ガス吹込口かつ他端が前記ガス排気口であり、前記ガス冷却室を介して前記冷却ガスが循環するガス循環路と、
該ガス循環路の途中部位に設けられ、前記冷却ガスを流動させる送風機と、
該送風機の上流側に設けられ、前記ガス冷却室から排気された前記冷却ガスを冷却するガス冷却機と
を備え、
前記ガス冷却室は上面視で略円形であり、
前記ガス吹込口の中心は、前記ガス冷却室の中心に対して水平方向に変位している
ことを特徴とする多室型熱処理装置。

【請求項2】

前記ガス吹込口は、前記ガス冷却室内において前記被処理物の直上まで突出し、
前記ガス排気口は、前記ガス冷却室内において前記被処理物の直下まで突出していることを特徴とする請求項１記載の多室型熱処理装置。

【請求項3】

前記ガス冷却室と前記中間搬送室とを区画する区画扉が前記ガス冷却室内に突出する状態で設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の多室型熱処理装置。

【請求項4】

前記ガス冷却室は、外部との間で前記被処理物を出し入れするためのワーク出入口を備え、該ワーク出入口は前記区画扉に対向する状態に設けられていることを特徴とする請求項３に記載の多室型熱処理装置。

【請求項5】

前記中間搬送室の下方に所定の冷却媒体のミストを用いて前記被処理物を冷却するミスト冷却室あるいは所定の冷却油を用いて前記被処理物を冷却する油冷却室をさらに備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の多室型熱処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、多室型熱処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

下記特許文献１には、隔壁を挟んで加熱室と冷却室とが隣接配置された多室真空加熱炉であって、冷却室内において被熱処理品を囲むように複数設けられたガス用ノズルから被熱処理品に冷却ガスを吹き付けることによって被熱処理品を冷却処理する多室式マルチ冷却真空炉が開示されている。

【0003】

一方、下記特許文献２には、中間搬送室を挟んだ状態で３つの加熱室と１つの冷却室とが配置され、被処理物を中間搬送室を介して３つの加熱室と１つの冷却室との間で移動させることにより被処理物に所望の熱処理を施す多室型熱処理装置が開示されている。この多室型熱処理装置における冷却室は、中間搬送室の下方に配置され、専用の昇降装置によって中間搬送室から搬入された被処理物を液体あるいはミスト状の冷却媒体を用いて冷却するものである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平１１−１５３３８６号公報

【特許文献2】特開２０１４−０５１６９５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、特許文献２に開示された多室型熱処理装置は液体あるいはミスト状の冷却媒体を用いるものであり、中間搬送室を備えるタイプの多室型熱処理装置において冷却媒体として気体（ガス）を用いた冷却方式（ガス冷方式）の多室型熱処理装置は開発されていない。ガス冷却方式はミスト冷却方式に比べると冷却効率が原理的に悪いが、冷却方式をガス冷方式に変更した場合に冷却性能が大幅に低下することは好ましくない。

【0006】

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、ミスト冷却に対する冷却性能の低下を抑制した多室型熱処理装置の提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するために、本発明では、第１の解決手段として、上面視で加熱室が中間搬送室を挟んで複数配置され、被処理物が中間搬送室を経由して前記加熱室に収容される多室型熱処理装置であって、上面視で中間搬送室に隣接して設けられ、冷却ガスを用いて被処理物を冷却するガス冷却室と、ガス冷却室内において被処理物に向けて延出するガス吹込口と、被処理物を挟んでガス吹込口に対向するように被処理物に向けて延出するガス排気口とを備え、ガス吹込口から冷却ガスを吹き付け、ガス排気口から排気する冷却ガス流通機構とを備える、という手段を採用する。

【0008】

本発明では、第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、冷却ガス流通機構は、一端が前記ガス吹込口かつ他端が前記ガス排気口であり、前記ガス冷却室を介して前記冷却ガスが循環するガス循環路と、該ガス循環路の途中部位に設けられ、冷却ガスを流動させる送風機と、該送風機の上流側に設けられ、ガス冷却室から排気された冷却ガスを冷却するガス冷却機とを少なくとも備える、という手段を採用する。

【0009】

本発明では、第３の解決手段として、上記第１または第２の解決手段において、ガス吹込口はガス冷却室内において被処理物の直上まで延出し、ガス排気口はガス冷却室内において被処理物の直下まで延出している、という手段を採用する。

【0010】

本発明では、第４の解決手段として、上記第１〜第３のいずれかの解決手段において、ガス冷却室は上面視で円環形状であり、冷却ガス流通機構におけるガス吹込口の中心は、ガス冷却室の中心に対して水平方向に変位している、という手段を採用する。

【0011】

本発明では、第５の解決手段として、上記第１〜第４のいずれかの解決手段において、ガス冷却室と中間搬送室とを区画する区画扉がガス冷却室内に突出する状態で設けられている、という手段を採用する。

【0012】

本発明では、第６の解決手段として、上記第１〜第５のいずれかの解決手段において、中間搬送室の下方に所定の冷却媒体のミストを用いて被処理物を冷却するミスト冷却室あるいは所定の冷却油を用いて被処理物を冷却する油冷却室をさらに備える、という手段を採用する。

【0013】

本発明では、第７の解決手段として、上記第１〜第６のいずれかの解決手段において、ガス冷却室は、外部との間で前記被処理物を出し入れするためのワーク出入口を備える、という手段を採用する。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、ガス冷却室内において被処理物に向けて延出するガス吹込口と、被処理物を挟んでガス吹込口に対向するように被処理物に向けて延出するガス排気口とを備え、ガス吹込口から冷却ガスを吹き付け、被処理物の冷却に寄与した冷却ガスをガス排気口から排気するので、ミスト冷却に対する冷却性能の低下を抑制した多室型熱処理装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の一実施形態に係る多室型熱処理装置の正面から見た縦断面図である。

【図2】本発明の一実施形態に係る多室型熱処理装置の上面から見た横断面図である。

【図3】本発明の一実施形態に係る多室型熱処理装置における被処理物の出し入れを示す縦断面図である。

【図4】本発明の一実施形態に係る多室型熱処理装置における送風機を示す縦断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
本実施形態に係る多室型熱処理装置は、図１に示すように、中間搬送装置Ｈを介してガス冷却装置ＲＧ、ミスト冷却装置ＲＭ及び３つの加熱装置Ｋを合体させた装置である。

【0017】

なお、実際の多室型熱処理装置は中間搬送装置Ｈに接続された３つの加熱装置Ｋを備えているが、図１では多室型熱処理装置の正面視においてガス冷却装置ＲＧの中心と中間搬送装置Ｈの中心とにおける縦断面を示している関係で１つの加熱装置Ｋのみが示されてない。また、この多室型熱処理装置は、図１〜４に図示されていない構成要素として、真空ポンプ、各種配管、各種弁（バルブ）、各種昇降機構、操作盤及び制御装置等を備えている。

【0018】

中間搬送装置Ｈは、図１及び図２に示すように、搬送チャンバー１、ミスト冷却室昇降台２、複数の搬送レール３、三対のプッシャー機構４ａ，４ｂ、５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂ、３つの加熱室昇降台７ａ〜７ｃ、拡張チャンバー８、区画扉９等を備えている。

【0019】

搬送チャンバー１は、ミスト冷却装置ＲＭと３つの加熱装置Ｋとの間に設けられた容器である。この搬送チャンバー１の床部には、図２に示すように、ミスト冷却室昇降台２を取り囲むように３つの加熱室昇降台７ａ〜７ｃが配置されている。このような搬送チャンバー１の内部空間及び後述する拡張チャンバー８の内部空間は、被処理物Ｘが移動する中間搬送室である。

【0020】

ミスト冷却室昇降台２は、ミスト冷却装置ＲＭで被処理物Ｘを冷却する際に被処理物Ｘを載せる支持台であり、図示しない昇降機構により昇降する。すなわち、被処理物Ｘは、ミスト冷却室昇降台２上に載置された状態で上記昇降機構が作動することにより、中間搬送装置Ｈとミスト冷却室昇降台２との間を移動する。

【0021】

複数の搬送レール３は、図示するように、搬送チャンバー１の床部、ミスト冷却室昇降台２上、加熱室昇降台７ａ〜７ｃ上及び拡張チャンバー８の床部に敷設されている。このような搬送レール３は、搬送チャンバー１及び拡張チャンバー８内で被処理物Ｘを移動させる際のガイド部材（案内部材）である。三対のプッシャー機構４ａ，４ｂ、５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂは、搬送チャンバー１及び拡張チャンバー８内で被処理物Ｘを押圧する搬送アクチュエータである。

【0022】

すなわち、三対のプッシャー機構４ａ，４ｂ、５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂのうち、同一直線状に配置された一対のプッシャー機構４ａ，４ｂは、ミスト冷却室昇降台２と加熱室昇降台７ａとの間で被処理物Ｘを移動させるためのものである。一対のプッシャー機構４ａ，４ｂのうち、一方のプッシャー機構４ａは、加熱室昇降台７ａからミスト冷却室昇降台２に向けて被処理物Ｘを押圧し、他方のプッシャー機構４ｂは、ミスト冷却室昇降台２から加熱室昇降台７ａに向けて被処理物Ｘを押圧する。

【0023】

同じく同一直線状に配置された一対のプッシャー機構５ａ，５ｂは、ミスト冷却室昇降台２と加熱室昇降台７ｂとの間で被処理物Ｘを移動させるためのものである。一対のプッシャー機構５ａ，５ｂのうち、一方のプッシャー機構５ａは、加熱室昇降台７ｂからミスト冷却室昇降台２に向けて被処理物Ｘを押圧し、他方のプッシャー機構５ｂは、ミスト冷却室昇降台２から加熱室昇降台７ｂに向けて被処理物Ｘを押圧する。

【0024】

また、同じく同一直線状に配置された一対のプッシャー機構６ａ，６ｂは、ミスト冷却室昇降台２と加熱室昇降台７ｃとの間で被処理物Ｘを移動させるためのものである。すなわち、一対のプッシャー機構６ａ，６ｂのうち、一方のプッシャー機構６ａは、加熱室昇降台７ｃからミスト冷却室昇降台２に向けて被処理物Ｘを押圧し、他方のプッシャー機構６ｂは、ミスト冷却室昇降台２から加熱室昇降台７ｃに向けて被処理物Ｘを押圧する。

【0025】

上述した複数の搬送レール３は、このような三対のプッシャー機構４ａ，４ｂ、５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂを動力源とした被処理物Ｘの移動（搬送）に際して、被処理物Ｘが円滑に移動するように案内することに加え、三対のプッシャー機構４ａ，４ｂ、５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂの先端に取り付けられた押圧部の移動をも案内する。

【0026】

３つの加熱室昇降台７ａ〜７ｃは、各加熱装置Ｋで被処理物Ｘを加熱処理する際に被処理物Ｘを載せる支持台であり、各加熱装置Ｋの直下に設けられている。このような加熱室昇降台７ａ〜７ｃは、図示しない昇降機構により昇降することにより、被処理物Ｘを中間搬送装置Ｈと各加熱装置Ｋとの間で移動させる。

【0027】

拡張チャンバー８は、搬送チャンバー１の側部に接続され、中間搬送装置Ｈとガス冷却装置ＲＧとを接続するために便宜的に設けられた略箱型の拡張容器である。拡張チャンバー８の一端（一平面）は、搬送チャンバー１の側部に連通し、拡張チャンバー８の他端（一平面）には区画扉９が設けられている。このような拡張チャンバー８の床部には、被処理物Ｘの移動自在なように搬送レール３が敷設されている。

【0028】

区画扉９は、搬送チャンバー１及び拡張チャンバー８の内部空間である中間搬送室とガス冷却装置ＲＧの内部空間であるガス冷却室とを区画する開閉扉であり、拡張チャンバー８の他端（一平面）に垂直姿勢で設けられている。すなわち、この区画扉９は、図示しない駆動機構によって上下動することによって、拡張チャンバー８の他端を開放あるいは遮蔽する。

【0029】

続いて、ガス冷却装置ＲＧについて説明する。ガス冷却装置ＲＧは、所定の気体状冷媒（冷却ガス）を用いて被処理物Ｘを冷却処理する冷却装置であり、上記冷却ガスとして例えば窒素ガス（Ｎ_２ガス）を用いる。このようなガス冷却装置ＲＧは、図１に示すように、冷却チャンバー１０（ガス冷却室）、循環チャンバー１１、ガス冷却機１２、送風機１３、リザーブタンク１４、第１制御弁１５、排気ポンプ１６及び第２制御弁１７等を備えている。

【0030】

なお、これら複数の構成要素のうち、冷却チャンバー１０（ガス冷却室）を除く循環チャンバー１１、ガス冷却機１２、送風機１３、リザーブタンク１４、第１制御弁１５、排気ポンプ１６及び第２制御弁１７は、冷却チャンバー１０内の被処理物Ｘに上方から冷却ガスを吹き付け、かつ、被処理物Ｘの冷却に寄与した冷却ガスを被処理物Ｘの下方から排気する冷却ガス流通機構を構成している。

【0031】

冷却チャンバー１０は、丸みを帯びた略縦型円筒状つまり水平断面形状が略円形（円環形状）の容器であり、中間搬送室を構成する拡張チャンバー８に隣接して設けられている。この冷却チャンバー１０の内部空間は、所定の冷却ガスを被処理物Ｘに吹付けることにより、当該被処理物Ｘに冷却処理を施すガス冷却室である。なお、冷却チャンバー１０の形状は、内圧が５００ｋＰａ以上の正圧となる関係で、圧力耐性の高い形状つまり丸みを帯びた略円筒形状に形成されている。

【0032】

また、この冷却チャンバー１０は、拡張チャンバー８の一部を内部に取り込むような状態、つまり区画扉９がガス冷却室内に側方から内部に突出する状態で拡張チャンバー８に接続されている。さらに、冷却チャンバー１０において上記区画扉９に対向する位置には、ワーク出入口１０ａが設けられている。このワーク出入口１０ａは、外部とガス冷却室との間で被処理物Ｘを出し入れするための開口である。

【0033】

被処理物Ｘは、図３に示すように、搬送台車１０ｂに搭載された状態で上記ワーク出入口１０ａから冷却チャンバー１０内に収容される。上記搬送台車１０ｂは、被処理物Ｘを所定高さに保持する載置台１０ｃを備え、ワーク出入口１０ａに対して進退自在に構成されている。すなわち、この搬送台車１０ｂは、多室型熱処理装置が設置される建屋の床面上に敷設された台車用レールに沿って移動することにより、冷却チャンバー１０に対して近接あるいは離間が自在なものである。

【0034】

また、この搬送台車１０ｂには、閉鎖板１０ｄと出入用シリンダー機構１０ｅが備えられている。閉鎖板１０ｄは、被処理物Ｘを冷却チャンバー１０内に収容した際にワーク出入口１０ａに当接して密閉する板状部材である。この閉鎖板１０ｄは、ワーク出入口１０ａに当接した状態で例えばワーク出入口１０ａにボルト止めされることによりワーク出入口１０ａを密閉する。

【0035】

出入用シリンダー機構１０ｅは、被処理物Ｘを冷却室（冷却チャンバー１０）内と搬送チャンバー１（中間搬送室）内とに移動させる搬送機構である。すなわち、この出入用シリンダー機構１０ｅは、載置台１０ｃ上の被処理物Ｘを押圧することにより中間搬送室内のミスト冷却室昇降台２上に移動させると共に、ミスト冷却室昇降台２上の被処理物Ｘに係合して引っ張ることにより中間搬送室内から載置台１０ｃ上に移動させるプッシャー兼プラー搬送機構である。

【0036】

ここで、図２に示すように、搬送チャンバー１は、拡張チャンバー８の反対側に被処理物Ｘの出し入れを行うための開口を設けることが可能である。したがって、冷却チャンバー１０に代えて、拡張チャンバー８の反対側にワーク出入口を設けても良い。なお、この場合には、冷却チャンバー１０には出入用シリンダー機構１０ｅと同様の機能を備えるプッシャー兼プラー搬送機構を固定配置し、搬送チャンバー１に設けたワーク出入口には専用の開閉扉を設け、また別途用意した搬送台車を用いて被処理物Ｘをワーク出入口から搬送チャンバー１（中間搬送室）に搬入してミスト冷却室昇降台２上に載置する。

【0037】

このように搬送チャンバー１にワーク出入口を設ける構成では、出入用シリンダー機構１０ｅに相当する搬送機構を多室型熱処理装置に固定設置することが可能なので、多室型熱処理装置の使い勝手や耐久性を確保することが可能である。

【0038】

循環チャンバー１１は、円形の一端（ガス吹込口１１ａ）が略縦型円筒状の冷却チャンバー１０の上部（上側）に開口し、また同じく円形の他端（ガス排気口１１ｂ）が被処理物Ｘを挟んでガス吹込口１１ａに対向するように冷却チャンバー１０の下部（下側）に開口する。このような循環チャンバー１１は、冷却チャンバー１０、ガス冷却機１２及び送風機１３を全体として環状に接続する容器である。すなわち、冷却チャンバー１０、循環チャンバー１１、ガス冷却機１２及び送風機１３は、冷却ガスがガス吹込口１１ａから下方に向かって流れるように、つまりガス排気口１１ｂに向かって流れるように循環させるガス循環路Ｒを形成する。

【0039】

このようなガス循環路Ｒには、送風機１３が作動することによって図１に矢印で示すような冷却ガスの時計回りの流動が発生する。また、上述したガス吹込口１１ａとガス排気口１１ｂとの間には被処理物Ｘが配置される。ガス吹込口１１ａから下方に吹出した冷却ガスは、被処理物Ｘに上方から吹付けて当該被処理物Ｘを冷却する。そして、当該被処理物Ｘの冷却に寄与した冷却ガスは、被処理物Ｘの下方に流れ出てガス排気口１１ｂに流れ込むことにより循環チャンバー１１に回収される。

【0040】

ここで、ガス吹込口１１ａは、図１に示すように、ガス冷却室内において被処理物Ｘの直上まで延出しており、またガス排気口１１ｂはガス冷却室内において被処理物Ｘの直下まで延出している。したがって、ガス吹込口１１ａから吹出した冷却ガスは、ガス冷却室内に分散することなく、殆どが被処理物Ｘに吹付けられ、被処理物Ｘの冷却に寄与した冷却ガスは、同様にガス冷却室内に分散することなく、殆どが循環チャンバー１１に回収される。

【0041】

また、円形のガス吹込口１１ａ及びガス排気口１１ｂの略円形の冷却チャンバー１０に対する水平方向の位置は、図１及び図２に示すように、同心ではなく互いの中心が変位している。すなわち、水平方向におけるガス吹込口１１ａの中心及びガス排気口１１ｂの中心は同心であるが、ガス吹込口１１ａの中心及びガス排気口１１ｂの中心は、冷却チャンバー１０の中心よりもワーク出入口１０ａ、つまり区画扉９の反対側に変位している。

【0042】

ここで、上述したように拡張チャンバー８は、区画扉９がガス冷却室内に側方から内部に突出する状態で冷却チャンバー１０に接続されているが、冷却チャンバー１０の圧力耐性を確保するためのものである。すなわち、拡張チャンバー８と冷却チャンバー１０とは溶接接合によって接続されるが、区画扉９が冷却チャンバー１０の側壁に近づけると溶接線が複雑になり、十分な溶接品質を確保することが困難となる。このような事情から、拡張チャンバー８は、区画扉９がガス冷却室内に側方から内部に突出する状態、つまり拡張チャンバー８の一部を取り込むような状態で冷却チャンバー１０に接続されている。

【0043】

しかしながら、区画扉９がガス冷却室内に側方から突出している関係で、ガス吹込口１１ａ及びガス排気口１１ｂを冷却チャンバー１０と同心に位置設定することができない事態となった。ここで、冷却チャンバー１０をより大径つまり大型化することによってガス吹込口１１ａ及びガス排気口１１ｂを冷却チャンバー１０と同心に位置設定することが可能であるが、この場合にはガス冷却室（冷却空間）の容積が増大して冷却効率が低下することになる。このような事情から、ガス吹込口１１ａ及びガス排気口１１ｂを冷却チャンバー１０に対して変位させることにより、冷却チャンバー１０を極力小径化している。

【0044】

ガス冷却機１２は、上述したガス循環路Ｒにおいてガス排気口１１ｂの下流側かつ送風機１３の上流側に設けられ、ガス冷チャンバー１２ａと伝熱管１２ｂとからなる熱交換器である。上記ガス冷チャンバー１２ａは、一端が循環チャンバー１１に連通すると共に他端が送風機１３に連通する筒状体である。伝熱管１２ｂは、このようなガス冷チャンバー１２ａ内に蛇行状態に設けられた金属管であり、内部に所定の液体冷媒が挿通される。このようなガス冷却機１２は、循環チャンバー１１の一端から他端に流通する冷却ガスを伝熱管１２ｂ内の液体冷媒と熱交換させることにより冷却する。

【0045】

ここで、冷却チャンバー１０つまりガス冷却室から排気された冷却チャンバー１０（ガス冷却室）において被処理物Ｘの冷却に寄与した冷却ガスは、被処理物Ｘが保持する熱によって加熱される。ガス冷却機１２は、このように加熱された冷却ガスを例えば被処理物Ｘの冷却に供される前の温度（ガス吹込口１１ａから吹き出される冷却ガスの温度）に冷却する。

【0046】

送風機１３は、上述したガス循環路Ｒの途中部位つまりガス冷却機１２の下流側に設けられ、ファンケーシング１３ａ、ターボファン１３ｂ及び水冷モータ１３ｃを備える。ファンケーシング１３ａは、一端が上記ガス冷チャンバー１２ａの他端に連通し、他端が循環チャンバー１１に連通する筒状体である。ターボファン１３ｂは、このようなファンケーシング１３ａ内に収容されている遠心ファンである。水冷モータ１３ｃは、このようなターボファン１３ｂを回転駆動する駆動部である。

【0047】

図１及び図４に示すように、ガス冷チャンバー１２ａは、横置きの略円筒形容器であり、ターボファン１３ｂの回転軸は、ガス冷チャンバー１２ａの中心軸と同様に水平方向に設定されている。また、ターボファン１３ｂの回転軸は、図４に示すように、ガス冷チャンバー１２ａの中心軸から水平方向に所定寸法だけ変位した位置に設けられている。さらに、図４に示すように、ガス冷チャンバー１２ａ内には、ターボファン１３ｂの上方の流路を絞ると共に当該流路を反時計方向に向かって滑らかに拡大させる案内板１３ｄが設けられている。

【0048】

このような送風機１３では、図４に示すように、水冷モータ１３ｃが作動してターボファン１３ｂが反時計回りに回転することによって冷却ガスが矢印で示すように流れる。すなわち、この送風機１３では、ターボファン１３ｂの回転軸の前方に位置するファンケーシング１３ａの一端から冷却ガスが吸い込まれて反時計回りの方向に送り出され、さらに冷却ガスが案内板１３ｄで案内されることによってターボファン１３ｂの回転軸に直交する方向に位置するファンケーシング１３ａの他端から送り出される。この結果、ガス循環路Ｒには、送風機１３が作動することによって、図１に矢印で示すような冷却ガスの時計回りの流動が発生する。

【0049】

このように、上記ガス循環路Ｒは、循環チャンバー１１の途中部位にガス冷チャンバー１２ａとファンケーシング１３ａとが介装されることにって形成されている。より詳細には、ガス循環路Ｒは、冷却ガスの流れ方向においてガス冷チャンバー１２ａがファンケーシング１３ａよりも上流側に位置するように介装されることによって形成されている。また、このようなガス循環路Ｒを形成する循環チャンバー１１には、ファンケーシング１３ａの下流側に送排気ポート１１ｃが設けられている。

【0050】

リザーブタンク１４は、所定量の窒素ガス（冷却ガス）を８５０ｋＰａ程度の高圧状態で保持するガスタンクであり、冷却ガスを第１制御弁１５を介して送排気ポート１１ｃに供給する。第１制御弁１５は、冷却ガスの通過を許容／遮断する開閉弁である。すなわち、第１制御弁１５が閉状態の場合、リザーブタンク１４から送排気ポート１１ｃへの冷却ガスの供給は遮断され、第１制御弁１５が開状態の場合には、リザーブタンク１４から送排気ポート１１ｃに冷却ガスが供給される。

【0051】

排気ポンプ１６は、第２制御弁１７を介して送排気ポート１１ｃに接続されており、送排気ポート１１ｃを介してガス循環路Ｒ内の冷却ガスを外部に排気する。第２制御弁１７は、送排気ポート１１ｃから排気ポンプ１６への冷却ガスの流れを決定する開閉弁である。すなわち、第２制御弁１７が閉状態の場合、送排気ポート１１ｃから排気ポンプ１６への冷却ガスの流れ（排気）は遮断され、第２制御弁１７が開状態の場合には、送排気ポート１１ｃから排気ポンプ１６への冷却ガスの流れが許容される。

【0052】

続いて、ミスト冷却装置ＲＭは、所定の冷却媒体のミストを用いて被処理物Ｘを冷却処理する装置であり、搬送チャンバー１の下方に設けられている。このミスト冷却装置ＲＭは、上述したミスト冷却室昇降台２上に載置された状態でチャンバー内に収容された被処理物Ｘに対して、当該被処理物Ｘの周囲に設けられた複数のノズルから冷却媒体のミストを噴射することにより冷却（ミスト冷却）する。なお、このようなミスト冷却装置ＲＭの内部空間はミスト冷却室であり、また上記冷却媒体は例えば水である。

【0053】

３つの加熱装置Ｋは、被処理物Ｘに加熱処理を施す装置であり、搬送チャンバー１の上方に設けられている。各加熱装置Ｋは、各々にチャンバー、複数の電気ヒータ及び真空ポンプ等を備えており、真空ポンプを用いることにより加熱室昇降台７ａ〜７ｃ上に載置された状態でチャンバー内に収容された被処理物Ｘを所定の減圧雰囲気下に置き、当該減圧雰囲気下において被処理物Ｘの周囲に設けられた複数のヒータで被処理物Ｘを均一に加熱する。なお、各加熱装置Ｋの内部空間は各々に個別の加熱室である。

【0054】

以上のように、本実施形態に係る多室型熱処理装置は、上面視で加熱室が中間搬送室を挟んで３つ（複数）配置され、被処理物Ｘが中間搬送室を経由して各加熱室に収容されるものである。また、このような多室型熱処理装置には、作業者が熱処理条件等の設定情報を入力する操作盤（図示略）と、上記設定情報及び予め記憶した制御プログラムに基づいて各プッシャー機構４ａ，４ｂ、５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂ、区画扉９、水冷モータ１３ｃ、第１制御弁１５、排気ポンプ１６及び第２制御弁１７等の各種駆動部を制御する制御装置等を電気的な構成要素として備えている。

【0055】

次に、このように構成された多室型熱処理装置の動作、特にガス冷却装置ＲＧ（ガス冷却室）における被処理物Ｘの冷却動作について詳しく説明する。なお以下では、多室型熱処理装置による被処理物Ｘに対する熱処理の一例として、１つの加熱装置Ｋ（加熱室）及びガス冷却装置ＲＧ（ガス冷却室）を用いて被処理物Ｘに焼入れ処理を施す場合の動作について説明する。

【0056】

最初に、作業者は搬送台車１０ｂを手動操作することにより被処理物Ｘを冷却チャンバー１０（ガス冷却室）内に搬入する。そして、作業者は、閉鎖板１０ｄをワーク出入口１０ａにボルト止めされることによりワーク出入口１０ａを密閉することにより準備作業を終了する。そして、作業者は、上記操作盤を手動操作することにより熱処理条件を設定し、さらに熱処理の開始を制御装置に指示する。

【0057】

この結果、制御装置は、真空ポンプを作動させてガス冷却室及び中間搬送室つまり冷却チャンバー１０、拡張チャンバー８及び搬送チャンバー１内を所定の真空雰囲気とし、さらに出入用シリンダー機構１０ｅを作動させることによって、冷却チャンバー１０内の被処理物Ｘを搬送チャンバー１内のミスト冷却室昇降台２上に移動させる。そして、制御装置は、例えばプッシャー機構６ａを作動させることによって被処理物Ｘを加熱室昇降台７ｃ上に移動させ、さらに当該加熱室昇降台７ｃの直上に位置する加熱装置Ｋ（加熱室）に移動させて上記熱処理条件に沿った加熱処理を行わせる。

【0058】

そして、制御装置は、プッシャー機構６ｂを作動させることによって加熱処理が完了した被処理物Ｘを加熱室昇降台７ｃ上からミスト冷却室昇降台２上に移動させ、さらに出入用シリンダー機構１０ｅを作動させることによって、ミスト冷却室昇降台２上の被処理物Ｘを冷却チャンバー１０内に移動させる。なお、この移動の際、制御装置は、区画扉９を上昇させることによって拡張チャンバー８と冷却チャンバー１０とを連通状態とし、被処理物Ｘの冷却チャンバー１０への移動が完了すると、区画扉９を降下させて拡張チャンバー８と冷却チャンバー１０とを連通状態を遮断させる。この結果、冷却チャンバー１０（ガス冷却室）は中間搬送室から完全に隔離される。

【0059】

この状態において、制御装置は、第１制御弁１５を閉状態から開状態に状態変更させると共に第２制御弁１７を閉状態に設定することによって、送排気ポート１１ｃからガス循環路Ｒ内への冷却ガス（窒素ガス）の供給を開始させる。そして、制御装置は、ガス循環路Ｒ内に所定量の冷却ガスが供給されると、第１制御弁１５を開状態から閉状態に状態変更させ、また水冷モータ１３ｃを作動させてガス循環路Ｒ内における冷却ガスの循環を開始させると共に伝熱管１２ｂへの液体冷媒の供給を介させることによって、上記熱処理条件に沿った被処理物Ｘの冷却処理を開始させる。

【0060】

このようなガス冷却装置ＲＧにおける被処理物Ｘの冷却処理において、被処理物Ｘがガス吹込口１１ａの直下かつガス排気口１１ｂの直上に位置しているので、被処理物Ｘには直上から冷却ガスが吹き付けられ、また冷却に寄与した冷却ガスが直下から流れ出てガス排気口１１ｂに流れ込む。

【0061】

すなわち、ガス吹込口１１ａから被処理物Ｘの直上に流れ出た冷却ガスは、冷却チャンバー１０（ガス冷却室）内において被処理物Ｘ以外の領域に殆ど拡散することなく、専ら被処理物Ｘの冷却に寄与して被処理物Ｘの直下から循環チャンバー１１に排気される。したがって、このガス冷却装置ＲＧによれば、冷却ガスが有する冷熱の殆どが被処理物Ｘの冷却に利用されるので、ミスト冷却に対する冷却性能の低下を極力抑制したガス冷却を実現することができる。

【0062】

ここで、このガス冷却装置ＲＧでは、冷却チャンバー１０（ガス冷却室）内において、ガス吹込口１１ａを被処理物Ｘの直上まで延出し、かつ、ガス排気口１１ｂを被処理物Ｘの直下まで延出することによって冷却効率を極力向上させたが、ガス吹込口１１ａと被処理物Ｘとの距離及びガス排気口１１ｂと被処理物Ｘとの距離を多少大きくしてもよい。例えば、ガス冷却装置ＲＧで様々な大きさの被処理物Ｘを熱処理する場合には、被処理物Ｘの大きさの大小に応じてガス吹込口１１ａと被処理物Ｘとの距離及びガス排気口１１ｂと被処理物Ｘとの距離をある程度確保する必要がある。

【0063】

このような冷却ガスを用いた被処理物Ｘの冷却が完了すると、制御装置は、第２制御弁１７を閉状態から開状態に状態変更させると共に排気ポンプ１６を作動させることによって、送排気ポート１１ｃからガス循環路Ｒ内の冷却ガスを外部に排気する。これによって、ガス循環路Ｒ内及びガス冷却室内から冷却ガス（窒素ガス）が排除されるので、閉鎖板１０ｄをワーク出入口１０ａから乖離させてワーク出入口１０ａから外部に被処理物Ｘを搬出することができる。

【0064】

また、このガス冷却装置ＲＧによれば、ガス循環路Ｒを設けることにより、被処理物Ｘの冷却に供されることによって加熱された冷却ガスを冷却して被処理物Ｘの冷却に再利用するので、被処理物Ｘの冷却に供された冷却ガスを廃棄する場合に比較して、冷却ガスの使用量を大幅に削減することができる。

【0065】

また、このガス冷却装置ＲＧによれば、冷却チャンバー１０にワーク出入口１０ａが設けられているので、焼入れ処理後の被処理物Ｘを容易に外部に排出することが可能である。上述したように搬送チャンバー１にワーク出入口を設けた場合、焼入れ処理後の被処理物Ｘを外部に搬出するためには、冷却チャンバー１０（冷却室）内の被処理物Ｘを搬送チャンバー１（中間搬送室）内に再移動させる必要があるので、被処理物Ｘの搬出に時間を要する。

【0066】

さらに、この多室型熱処理装置によれば、ガス冷却装置ＲＧに加えてミスト冷却装置ＲＭを備えているので、ガス冷却装置ＲＧとミスト冷却装置ＲＭとを必要に応じて使い分けることが可能であり、よって使い勝手が向上する。なお、ミスト冷却装置ＲＭについては必要に応じて削除してもよい。また、ミスト冷却装置ＲＭに代えて、所定の冷却油を用いて被処理物を冷却する油冷却装置（油冷却室）を設けてもよい。

【0067】

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形例が考えられる。
（１）上記実施形態ではガス冷却装置ＲＧに加えてミスト冷却装置ＲＭを設けたが、本発明はこれに限定されない。ミスト冷却装置ＲＭを削除することによって、ミスト冷却装置ＲＭの設置場所に他の装置を設置することが可能となるので、例えばミスト冷却装置ＲＭの設置場所に被処理物Ｘの搬入及び搬出を行う専用チャンバ（出入チャンバ）を設けてもよい。このような構成を採用した場合、被処理物Ｘの搬入及び搬出における上下方向位置が上記実施形態の構成よりも低くなるので、被処理物Ｘの搬入及び搬出に関する作業者の作業性が良好になる。

【0068】

（２）また、上述したようにミスト冷却装置ＲＭに代えて出入チャンバを設ける場合には、出入チャンバに加熱機能を設けることにより、出入チャンバを予熱室とすることが考えられる。すなわち、加熱装置Ｋ（加熱室）による被処理物Ｘの加熱（本加熱）に先行して、被処理物Ｘを出入チャンバ（予熱室）で所定温度まで予熱し、当該予熱が完了した被処理物Ｘを加熱装置Ｋ（加熱室）に移動させて本加熱することが考えられる。このような構成を採用することによって、本加熱の時間を短縮することが可能であり、よって熱処理時間を短縮することができる。

【0069】

（３）上記実施形態では、ガス吹込口１１ａとガス排気口１１ｂとで被処理物Ｘを上下方向に挟むように循環チャンバー１１を設けたが、本発明はこれに限定されない。例えば、ガス吹込口１１ａとガス排気口１１ｂとを水平方向かつ被処理物Ｘを挟むように対向させてもよい。

【0070】

（４）上記実施形態ではガス循環路Ｒを設けたが、本発明はこれに限定されない。ガス循環路Ｒを削除し、被処理物Ｘの冷却に供された冷却ガスを廃棄するようにしてもよい。

【0071】

（５）上記実施形態では加熱装置Ｋ（加熱室）を３つ設けたが、本発明はこれに限定されない。加熱装置Ｋ（加熱室）の個数は、１個または２個あるいは３個以上でもよい。

【符号の説明】

【0072】

Ｈ 中間搬送装置
ＲＧ ガス冷却装置
ＲＭ ミスト冷却装置
Ｋ 加熱装置（加熱室）
１ 搬送チャンバー（中間搬送室）
２ ミスト冷却室昇降台
３ 搬送レール
４ａ，４ｂ、５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂ プッシャー機構
７ａ〜７ｃ 加熱室昇降台
８ 拡張チャンバー（中間搬送室）
９ 区画扉
１０ 冷却チャンバー（ガス冷却室）
１１ 循環チャンバー
１２ ガス冷却機
１３ 送風機
１４ リザーブタンク
１５ 第１制御弁
１６ 排気ポンプ
１７ 第２制御弁

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】