特開 2023-153727 真空炉

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023153727

(43)【公開日】2023-10-18

(54)【発明の名称】真空炉

(51)【国際特許分類】

   C21D 1/773 20060101AFI20231011BHJP

   C21D 1/18 20060101ALI20231011BHJP

   C21D 1/64 20060101ALI20231011BHJP

   C21D 1/00 20060101ALI20231011BHJP

【ＦＩ】

C21D1/773 D

C21D1/18 J

C21D1/18 T

C21D1/18 U

C21D1/64

C21D1/00 121

【審査請求】未請求

【請求項の数】12

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022149527

(22)【出願日】2022-09-20

(62)【分割の表示】P 2022063050の分割

【原出願日】2022-04-05

(71)【出願人】

【識別番号】390008431

【氏名又は名称】高砂工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003281

【氏名又は名称】弁理士法人大塚国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】善平 卓司

(72)【発明者】

【氏名】加賀 真城

(72)【発明者】

【氏名】細川 寛人

(72)【発明者】

【氏名】平本 昇

【テーマコード（参考）】

4K034

【Ｆターム（参考）】

4K034AA19

4K034BA10

4K034CA05

4K034CA06

4K034DA02

4K034DA06

4K034DA08

4K034DB02

4K034DB03

4K034DB04

4K034FA06

4K034FB12

4K034GA02

4K034GA08

(57)【要約】

【課題】冷却油の溶存ガス量を増加して熱処理が可能な真空炉の提供。
【解決手段】真空炉は、ワークを加熱する加熱室と、溶存する空気を予め減少した冷却油を貯留する油槽を有し、前記加熱室で加熱された前記ワークを前記冷却油に浸漬して冷却する焼入れ室と、前記ワークが前記加熱室に収容されている間に、前記冷却油に溶解させる不活性ガスを前記冷却油に供給する供給手段と、を備える。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ワークを加熱する加熱室と、
溶存する空気を予め減少した冷却油を貯留する油槽を有し、前記加熱室で加熱された前記ワークを前記冷却油に浸漬して冷却する焼入れ室と、
前記ワークが前記加熱室に収容されている間に、前記冷却油に溶解させる不活性ガスを前記冷却油に供給する供給手段と、を備える、
ことを特徴とする真空炉。

【請求項2】

請求項１に記載の真空炉であって、
前記供給手段は、前記焼入れ室において前記ワークを前記冷却油に浸漬している間は、前記冷却油に前記不活性ガスを供給しない、
ことを特徴とする真空炉。

【請求項3】

請求項１に記載の真空炉であって、
前記供給手段による前記不活性ガスの供給条件をユーザが設定可能な設定手段を備える、
ことを特徴とする真空炉。

【請求項4】

請求項１に記載の真空炉であって、
前記焼入れ室は、前記供給手段により前記冷却油に不活性ガスを供給する前に、不活性ガスの供給により増圧される、
ことを特徴とする真空炉。

【請求項5】

請求項４に記載の真空炉であって、
前記増圧後の前記焼入れ室の気圧は、大気圧よりも低い、
ことを特徴とする真空炉。

【請求項6】

請求項１に記載の真空炉であって、
前記焼入れ室の前記冷却油の液面よりも上方の空間に不活性ガスが供給され、
前記供給手段は、前記空間の前記不活性ガスを取り入れて、前記冷却油に前記不活性ガスを供給する、
ことを特徴とする真空炉。

【請求項7】

請求項６に記載の真空炉であって、
前記供給手段は、前記焼入れ室に内蔵される、
ことを特徴とする真空炉。

【請求項8】

請求項１に記載の真空炉であって、
前記供給手段は、前記不活性ガスを噴射する噴射部を備え、
前記噴射部には、該噴射部から噴射される前記不活性ガスの気泡を微細化する微細化手段が設けられている、
ことを特徴とする真空炉。

【請求項9】

請求項１に記載の真空炉であって、
前記ワークは、炉外から前記焼入れ室を経由して前記加熱室に搬入される、
ことを特徴とする真空炉。

【請求項10】

請求項１に記載の真空炉であって、
前記焼入れ室を減圧する減圧手段を備え、
前記ワークに対する熱処理の準備処理として、前記減圧手段の減圧によって、前記冷却油に溶存する空気を予め減少させる、
ことを特徴とする真空炉。

【請求項11】

請求項１に記載の真空炉であって、
前記供給手段は、前記油槽内に不活性ガスを供給する、
ことを特徴とする真空炉。

【請求項12】

請求項１に記載の真空炉であって、
前記供給手段は、
前記油槽から排出される前記冷却油を前記油槽に戻す循環部を備え、かつ、
前記循環部を循環する前記冷却油に不活性ガスを供給する、
ことを特徴とする真空炉。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は真空炉に関する。

【背景技術】

【0002】

金属部品などのワークの熱処理においては、ワーク表面に酸化膜が形成されると品質に影響する。そこで酸化膜の形成を抑制する技術が知られている。特許文献１には、真空炉がコストアップとなる点を指摘し、大気雰囲気化で熱処理を行うに際し、冷却油中の酸素を減少させる技術が提案されている。しかし、特許文献１の技術では、大気雰囲気化で熱処理を行うため、酸化膜の抑制には不十分であると考えられる。一般に、酸化膜を抑制するためには減圧下で熱処理を行う真空炉が有利である。特許文献２には減圧下で熱処理を行う装置が開示されており、ワークを冷却油に浸漬して冷却する間、ワークに気体を噴射するものが開示されている。特許文献３にも減圧下で熱処理を行う装置が開示されており、焼入れの際の蒸気膜段階で冷却油を焼入れ室に注入し、沸騰段階で焼入れ室を減圧する手法（ハイパスカル法と呼ぶ場合がある）が開示されている。

【0003】

一方、真空炉においては、冷却油に新油を用いる場合には新油が収容された焼き入れ室を一定期間減圧し（例えば一晩）、新油中に溶存する空気が十分に減少される。その目的の一つはワーク表面に酸化膜が形成されることを抑制する点にある。その後、新油は繰り返しワークの冷却に用いられるが、真空炉においては焼入れ室がワークの搬入出のために大気と連通する場合には減圧されるため、冷却油に溶存する空気は比較的低い状態が維持される。

【0004】

しかし、冷却油に溶存するガス量が低いと冷却性能が低下する場合がある。非特許文献１には溶存ガス量が低いと冷却性能が低下することが指摘されており、冷却油の攪拌を行って溶存ガス量を増加させると冷却性能が回復することを、ビーカを用いた実験で確認したことが説明されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特許第３１５１６８１号公報

【特許文献2】国際公開第２０１８／１２３２４６号パンフレット

【特許文献3】特許第６５３３１４６号公報

【非特許文献】

【0006】

【非特許文献1】市谷克実、減圧下での熱処理油の挙動、「工業加熱」、日本、社団法人日本工業炉協会、平成１８年１１月１５日、第４３巻、第６号、２０～２６頁

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

非特許文献１は、冷却油の攪拌による溶存ガス量の増加には時間を要することから、真空炉において冷却油の減圧や撹拌が繰り返し行われたとしても、溶存ガス量の変動による冷却性能の変動には影響が小さく、冷却油の性能の平準化の点では問題にはならないと結論付けている。しかし、真空炉の開発の観点から言えば、冷却油の性能を高めることで熱処理性能の改善の余地がある。

【0008】

本発明の目的は、冷却油の溶存ガス量を増加して熱処理が可能な真空炉を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明によれば、
ワークを加熱する加熱室と、
溶存する空気を予め減少した冷却油を貯留する油槽を有し、前記加熱室で加熱された前記ワークを前記冷却油に浸漬して冷却する焼入れ室と、
前記ワークが前記加熱室に収容されている間に、前記冷却油に溶解させる不活性ガスを前記冷却油に供給する供給手段と、を備える、
ことを特徴とする真空炉が提供される。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、冷却油の溶存ガス量を増加して熱処理が可能な真空炉を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の一実施形態に係る真空炉の説明図。

【図2】図１の真空炉の焼入れ室の説明図。

【図3】（Ａ）及び（Ｂ）は制御ユニットの処理例を示すフローチャート、（Ｃ）は図１の真空炉の動作説明図。

【図4】制御ユニットの処理例を示すフローチャート。

【図5】（Ａ）～（Ｆ）は図１の真空炉の動作説明図。

【図6】（Ａ）～（Ｄ）は図１の真空炉の動作説明図。

【図7】加熱処理中の加熱室及び焼入れ室の状態を示すタイミングチャート。

【図8】不活性ガスの供給タイミングの例を示す説明図。

【図9】制御ユニットの別の処理例を示すフローチャート。

【図10】加熱処理中の加熱室及び焼入れ室の別の状態を示すタイミングチャート。

【図11】（Ａ）～（Ｃ）は供給ユニットの別の例を示す説明図。

【図12】（Ａ）及び（Ｂ）は供給ユニットの別の例を示す説明図。

【図13】加熱処理中の加熱室及び焼入れ室の別の状態を示すタイミングチャート。

【図14】本発明の別の実施形態に係る真空炉の説明図。

【図15】図１４の真空炉の動作説明図。

【図16】本発明の別の実施形態に係る真空炉の説明図。

【図17】（Ａ）は試験体の説明図、（Ｂ）は試験内容の説明図。

【図18】（Ａ）～（Ｃ）は実験結果を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。尚、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明に必須のものとは限らない。実施形態で説明されている複数の特徴のうち二つ以上の特徴が任意に組み合わされてもよい。また、同一若しくは同様の構成には同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。

【0013】

＜第一実施形態＞
＜真空炉の構成＞
図１は本発明の一実施形態に係る真空炉１の説明図、図２は真空炉１の焼入れ室３の説明図であり、図１は真空炉１の側面視での構造、図２は真空炉１の正面視での構造をそれぞれ示す。

【0014】

真空炉１は、連続的に配置された加熱室２と焼入れ室３とを備え、ワークＷに対して熱処理を行う設備である。ワークＷは、例えば、バスケットに収納された複数の機械部品である。加熱室２はハウジング２０で区画されており、その内部には断熱材で形成された断熱容器２１が設けられている。断熱容器２１は気密に維持される一方、焼入れ室３の側にドア２１ａを有しており、ドア２１ａの開放時に断熱容器２１内へのワークＷの搬入と、断熱容器２１から外部へのワークＷの搬出が可能である。ドア２１ａは不図示のアクチュエータにより移動される。

【0015】

断熱容器２１内の底部にはワークＷを搬送する搬送ユニット２２が設けられている。搬送ユニット２２は、炉床を形成すると共にワークＷを断熱容器２１の内外に移動するユニットであり、本実施形態ではローラコンベアである。しかし、搬送ユニット２２はローラコンベアに限られず、チェーンコンベアや、フォーク型搬送ロボットであってもよい。

【0016】

断熱容器２１内には、また、複数のヒータ２３が設けられている。ヒータ２３により断熱容器２１内を加熱し、搬送ユニット２２上に停止されているワークＷの加熱処理を行うことができる。加熱室２には循環ファン２４が設けられている。循環ファン２４の羽根は断熱容器２１内に配置されており、断熱容器２１内のガスを循環することができる。

【0017】

加熱室２には、浸炭ガス供給ユニット７が設けられている。浸炭ガス供給ユニット７は、ガス貯留部７０及び制御弁Ｖ５を備える。ガス貯留部７０には浸炭用の圧縮ガス（例えばアセチレンガス）が貯留され、制御弁Ｖ５を開くと断熱容器２１内に浸炭ガスを供給できる。

【0018】

焼入れ室３はハウジング３０で区画されており、その正面側の壁部にはワークＷの搬入出口となる開口部３１ａが形成され、焼入れ室３と加熱室２との間の隔壁にはワークＷを焼入れ室３と加熱室２との間で搬送するための開口部３１ｂが形成されている。開口部３１ａはドア３４で開閉され、開口部３１ｂはドア３５で開閉される。ドア３４、３５は不図示のアクチュエータの駆動により移動する。

【0019】

焼入れ室３は、上側の搬送室３１と下側の油槽３２とを備える。油槽３２には冷却油が貯留される。搬送室３１には搬送ユニット３３が設けられている。搬送ユニット３３は、本実施形態ではローラコンベアである。しかし、搬送ユニット３３はローラコンベアに限られず、チェーンコンベアであってもよい。

【0020】

搬送ユニット３３は昇降ユニット３６により昇降される。昇降ユニット３６は、アクチュエータ３６ａと、アクチュエータ３６ａと搬送ユニット３３とを接続する吊り具３６ｂとを備え、図１の搬送ユニット３３及び図２の破線で示す搬送位置と、図２において実線で示す浸漬位置との間で搬送ユニット３３を昇降する。吊り具３６ｂは例えばチェーンであり、アクチュエータ３６ａは吊り具の送り出し、引き込みを行う流体シリンダである。搬送ユニット３３上のワークＷは、搬送ユニット３３が浸漬位置に降下することで、冷却油中に浸漬される。昇降ユニット３６は、浸漬位置の付近で小さい距離で連続的に搬送ユニット３３（つまりワークＷ）を昇降することも可能である。油槽３２にはヒータ３７が設けられており、ヒータ３７の発熱により冷却油３２ａの温度調整が可能である。

【0021】

油槽３２には複数の循環ユニット３９が設けられている。循環ユニット３９は、油槽３２の外部に設けられたモータ等の駆動源３９ａと、油槽３２内に設けられた羽根３９ｂとを備え、冷却油３２ａを攪拌する攪拌ユニットである。油槽３２内には、Ｌ字又はＪ字型の複数の循環通路３８が通路壁３８ｗにより形成されている。循環通路３８は入口３８ａと出口３８ｂとを有する筒状の通路である。入口３８ａは油槽３２の上部に位置し、出口３８ｂは油槽３２の下部で、特に、浸漬位置の搬送ユニット３３の下方に位置している。

【0022】

羽根３９ｂは、循環通路３８内に配置され、その回転により図２において矢印で示すように入口３８ａから出口３８ｂへ向かう循環流を生じさせる。出口３８ｂから出ていく冷却油がワークＷ周辺の冷却油を流動させ、ワークＷの冷却性能を向上する。

【0023】

真空炉１は、減圧ユニット５及び不活性ガス供給ユニット６を備えている。減圧ユニット５は、真空ポンプ５０と、制御弁Ｖ１及びＶ２とを有する。真空ポンプ５０を稼働させ、制御弁Ｖ１を開くことで焼入れ室３の減圧を行うことができ、例えば、焼入れ室３の真空引きを行える。また、制御弁Ｖ２を開くことで断熱容器２１内の減圧を行うことができ、例えば、断熱容器２１の真空引きを行える。真空ポンプ５０は加熱室２と焼入れ室３とで共用される。しかし、各室に個別に真空ポンプを備えた構成であってもよい。

【0024】

不活性ガス供給ユニット６は、ガス供給源６０と、制御弁Ｖ３、Ｖ４及びＶ６とを備え、窒素などの不活性ガスを供給するユニットである。ガス供給源６０は、例えば、不活性ガスの圧縮ガスを貯留するタンクである。制御弁Ｖ３を開くとガス供給源６０から焼入れ室３の搬送室３１に不活性ガスが供給され、焼入れ室３の復圧等を行える。制御弁Ｖ４を開くとガス供給源６０から加熱室２の断熱容器２１に不活性ガスが供給され、断熱容器２１の復圧等を行える。

【0025】

冷却油３２ａは、冷却油３２ａに溶解している酸素量を減少させるために事前に溶存空気が減圧により減少され、溶存ガス量が低下している。その結果、冷却油３２ａの冷却性能が低下する。制御弁Ｖ６を開くと、冷却油３２ａに不活性ガスが供給される。不活性ガスを冷却油３２ａに供給し、溶解させることで冷却油３２ａの溶存ガス量を増加させ、冷却油３２ａの性能を向上する。なお、本実施形態ではガス供給源６０を、搬送室３１、油槽３２及び断熱容器２１で共用している。しかし、各室に個別にガス供給源を備えた構成であってもよい。

【0026】

制御弁Ｖ６から油槽３２内への配管の先端には噴射部６１が設けられている。不活性ガスは噴射部６１から冷却油３２ａ中に噴射される。不活性ガスを冷却油中３２ａに噴射することで、その溶解効率を向上できる。噴射部６１には、噴射部６１から噴射される不活性ガスの気泡を微細化する微細化部６２が設けられている。微細化部６２は例えば多孔質材料で構成される。微細化部６２はマイクロバブルやナノバブルを発生する機構であってもよい。不活性ガスの気泡が微細化されることで、冷却油３２ａに対する溶解効率を向上できる。

【0027】

冷却油３２ａに対する不活性ガスの供給位置は、任意の場所が選択できるが、本実施形態の場合、循環通路３８内としている。循環通路３８内に不活性ガスを噴射することで、冷却油３２ａの循環流と不活性ガスが混ざり合い、不活性ガスの溶解効率を向上できる。しかも、循環流は入口３８ａから出口３８ｂに向かう下降流であり、冷却油３２ａの液面（油面）から遠ざかる流れである。この流れに不活性ガスを噴射することで、不活性ガスが早期に油面から冷却油３２ａ外へ逃げてしまうことを抑制できる。更に本実施形態では、循環通路３８内で、循環流の流れ方向で羽根３９ｂに対して上流側の部位に不活性ガスを噴射している。噴射後に不活性ガスが羽根３９ｂによって冷却油３２ａと混合され、不活性ガスの冷却油３２ａに対する溶解効率を向上できる。循環ユニット３９は常時作動してもよいし、ワークＷの焼入れの間と、冷却油３２ａに対する不活性ガスの供給の間のみ作動してもよい。

【0028】

制御ユニット９は真空炉１を自動制御する。制御ユニット９は、処理部と記憶部と入出力インタフェースとを含む。処理部はＣＰＵに代表されるプロセッサであり、記憶部に記憶されたプログラムを実行する。記憶部は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスク等の記憶デバイスであり、処理部が実行するプログラムの他、制御に必要な情報を記憶する。入出力インタフェースは処理部と外部デバイスとの間で信号の送受信を行う。

【0029】

入出力インタフェースには、各室の圧力や温度を計測するセンサ、ワークＷの搬送位置を検知するセンサ等の群９０の検知結果が入力され、処理部は入力された検知結果に基づいて真空炉１のモータや、制御弁等の流体デバイス等の各アクチュエータに制御信号を出力し、その駆動を行う。制御ユニット９には操作パネル９１が接続されている。操作パネル９１は例えばタッチパネルである。ユーザは操作パネル９１を用いて真空炉１の各種の設定や動作の指示が可能である。

【0030】

＜制御例＞
制御ユニット９の処理部が実行する制御処理例について説明する。なお、特に断らない場合、各制御弁や各ドアは閉鎖されている。

【0031】

＜設定＞
図３（Ａ）はユーザによる動作設定を受け付ける処理の例を示すフローチャートである。Ｓ１では操作パネル９１に設定画面を表示する。設定画面は例えばメニュー形式で各種の設定項目が表示される。ユーザは所望の設定項目を呼び出し、設定内容を入力することができる。ユーザが設定可能な動作設定としては、例えば、噴射部６１から冷却油３２ａに不活性ガスを供給する条件を挙げることができる。この供給条件としては、不活性ガスを供給するタイミング、或いは、供給時間、若しくは供給態様（連続、間欠）等を挙げることができる。

【0032】

Ｓ２では設定項目に関する操作パネル９１に対するユーザの入力を受け付ける。Ｓ３ではＳ２で入力された設定内容を記憶部に保存する。以上により処理が終了する。保存した設定内容にて真空炉１の動作が実行されることになる。

【0033】

＜新油の真空引き＞
冷却油３２ａが新油の場合、溶存酸素量が多い。このため、ワークＷに対する熱処理の準備処理として、減圧ユニット５による減圧によって冷却油に溶存する空気を予め減少させる。図３（Ｂ）は制御ユニット９の処理部が実行する処理例を示し、ユーザの指示により実行される。図３（Ｃ）は真空炉１の動作説明図である。

【0034】

Ｓ１１ではユーザによる開始指示を受け付ける。新油が油槽３２に収容された状態で処理が開始される。Ｓ１２では真空ポンプ５０を作動し、制御弁Ｖ１を開放して焼入れ室３内の真空引きを行う。図３（Ｃ）に模式的に示すように焼入れ室３内のガスが排気される。焼入れ室３内は、例えば、１０Ｐａ未満に減圧される。新油中の溶存酸素が脱離して減圧ユニット５によって炉外へ排気される。

【0035】

Ｓ１３では終了条件が成立したか否かを判定する。終了条件は例えば時間の経過又はユーザの終了時期である。時間の経過の場合、例えば、半日から１日程度であり、これにより十分に溶存空気を冷却油３２ａから除去することができる。終了条件が成立した場合はＳ１４へ進み、制御弁Ｖ１を閉じ、真空ポンプ５０を停止して真空引きを終了する。

【0036】

＜熱処理の例＞
ワークＷに対する一連の熱処理の例について説明する。図４は制御ユニット９の処理部が実行する処理例を示し、図５（Ａ）～図６（Ｄ）は真空炉１の動作説明図である。Ｓ２１でワークＷが焼入れ室３に搬入される。図５（Ａ）はこのときの真空炉１の動作を示している。焼入れ室３に不活性ガス供給ユニット６により不活性ガスを供給して焼入れ室３を大気圧とした後、ドア３４が開放され、ワークＷが炉外から焼入れ室３に搬入される。焼入れ室３はこの時、大気に開放される。

【0037】

Ｓ２２では減圧ユニット５により焼入れ室３の真空引きを行う。図５（Ｂ）はこのときの真空炉１の動作を示している。真空ポンプ５０を作動し、制御弁Ｖ１を開放して焼入れ室３内を減圧する。焼入れ室３内は、例えば、１０Ｐａ未満に減圧される。ワークＷの搬入時に焼入れ室３に進入した空気が炉外に排気される。このとき、冷却油３２ａに溶解した空気も脱ガスされ、炉外へ排気され、ワークＷの搬入時に大気開放によって冷却油３２ａに溶存酸素が増加することが抑制される。

【0038】

Ｓ２３では、焼入れ室３から加熱室２へワークＷを搬送する。図５（Ｃ）はこのときの真空炉１の動作を示している。ドア３５及びドア２１ａを開放し、搬送ユニット３３及び搬送ユニット２２を駆動してワークＷを加熱室２へ搬送する。

【0039】

次に、加熱室２での処理としてＳ２４では減圧ユニット５により加熱室２の真空引きを行い、Ｓ２５で加熱処理を行う。焼入れ室３での処理としてＳ２６では不活性ガス供給ユニット６により不活性ガスを搬送室３１に供給して焼入れ室３内を増圧する。図５（Ｄ）はこのときの真空炉１の動作を示している。

【0040】

真空ポンプ５０を作動し、制御弁Ｖ２を開放して加熱室２内を減圧する。ワークＷが加熱室２に搬送された際に空気も加熱室２に進入している場合があるため、その空気を炉外へ排気する。加熱室２内は、例えば、１０Ｐａ未満に減圧されるが、５０Ｐａ程度でヒータ２３による加熱が開始される。並行して、制御弁Ｖ３を開放して搬送室３１に不活性ガス供給ユニット６により不活性ガスを供給し焼入れ室３内を増圧する。ここでの増圧は、その後に冷却油３２ａに不活性ガスを供給する際、不活性ガスの脱ガスを抑制して溶解を促進するためのものである。

【0041】

加熱室２での加熱処理（Ｓ２５）に並行して、Ｓ２７では制御弁Ｖ３を閉鎖して搬送室３１に対する不活性ガスの供給を停止する一方、制御弁Ｖ６を開放して冷却油３２ａに不活性ガスを供給する。図５（Ｅ）はこのときの真空炉１の動作を示している。冷却油３２ａの溶存酸素量が低いまま、溶存ガス量を増加することができる。加熱室２での加熱処理には、浸炭ガス供給ユニット７により制御弁Ｖ５を開放して断熱容器２１内に浸炭ガスを供給する工程が含まれる。

【0042】

加熱室２での加熱処理（Ｓ２５）の終了に合わせて、Ｓ２８では制御弁Ｖ６を閉鎖して冷却油３２ａに対する不活性ガスの供給を終了する。Ｓ２９では加熱室２と焼入れ室３との気圧を平衡させるため（例えば大気圧よりも少し低い圧力）、制御弁Ｖ３、Ｖ４を開放して不活性ガス供給ユニット６により搬送室３１と断熱容器２１に不活性ガスを供給する。図５（Ｆ）はこのときの真空炉１の動作を示しており、搬送室３１と断熱容器２１にそれぞれ不活性ガスが供給されている。冷却油３２ａに対する不活性ガスの供給は終了している。

【0043】

Ｓ３０ではワークＷを加熱室２から焼入れ室３へ搬送する。図６（Ａ）はこのときの真空炉１の動作を示している。ドア２１ａ及びドア３５を開放し、搬送ユニット２２及び搬送ユニット３３を駆動してワークＷを焼入れ室２へ搬送する。ワークＷの搬送が完了するとドア２１ａ及びドア３５を閉鎖し、減圧ユニット５により断熱容器２１の真空引きを行う。

【0044】

Ｓ３１ではワークＷの焼入れを行う。図６（Ｂ）はこのときの真空炉１の動作を示している。昇降ユニット３６によりワークＷと共に搬送装置３３が浸漬位置に降下される。ワークＷは冷却油３２ａに浸漬され急冷される。

【0045】

焼入れが終わると、昇降ユニット３６によりワークＷと共に搬送装置３３を搬送位置に上昇し、Ｓ３２でワークＷを炉外に搬出する。図６（Ｃ）及び図６（Ｄ）はこのときの真空炉１の動作を示している。図６（Ｃ）に示すように、制御弁Ｖ３が開放され、搬送室３１に不活性ガス供給ユニット６により不活性ガスを供給して焼入れ室３を大気圧に復圧する。その後、図６（Ｄ）に示すようにドア３４を開放し、搬送装置３３によりワークＷが炉外へ搬出される。以上により、ワークＷに対する熱処理が終了する。

【0046】

Ｓ３３では、次の処理対象のワークＷがあるか否かを判定し、次のワークＷがあればＳ２１へ戻って同様の処理を繰り返す。

【0047】

図７を参照して図４の処理における加熱処理中の真空炉１の状態について説明する。図７は、冷却油３２ａに対する不活性ガスの供給タイミング（「不活性ガス供給」）、焼入れ室３内の圧力変化（「焼入れ室圧力」）、焼入れ室３内の減圧タイミング（「焼入れ室減圧」）、加熱室２内の圧力変化（「加熱室圧力」）、加熱室２内の減圧タイミング（「加熱室減圧」）を示すタイミングチャートである。図７では、ワークの搬入後、加熱室２での加熱処理が、加熱・均熱→浸炭→拡散→降温→均熱の各工程で進み、ワークが焼入れ室３へ搬出されて、油冷の後、炉外へワークが取り出される手順が想定されている。なお、ここでのワーク搬入とは、焼入れ室３から加熱室２へのワークＷの搬送を意味する。

【0048】

「ワーク搬入」では、Ｓ２２での真空引きで焼入れ室３の気圧が圧力Ｐ１（例えば１０Ｐａ未満）に減圧される。時間ｔ１でワークＷが焼入れ室３から加熱室２へ搬送される。加熱室２へワークＷが搬送されると、ドア３５及び２１ａが閉鎖された後、Ｓ２４で加熱室２が真空引きされる。加熱室２は基本的に常時真空状態（例えば１０Ｐａ未満）に減圧されているが、焼入れ室３から加熱室２へのワークＷの搬送の際に僅かな空気が加熱室２へ進入している可能性があるため、念のために加熱室２の真空引きを行う（脱ガス）。

【0049】

ドア３５及び２１ａが閉鎖された後、Ｓ２２での真空引きで圧力Ｐ１（例えば１０Ｐａ未満）に減圧された焼入れ室３内の気圧は、冷却油３２ａに対する不活性ガスの溶解を促進するため、Ｓ２６で圧力Ｐ２に増圧される。圧力Ｐ２は、例えば、１ｋＰａ以上９０００ｋＰａ以下、好ましくは１０ｋＰａ以上２０００ＫＰａ以下、更に好ましくは３０ｋＰａ～９０ｋＰａの範囲内の圧力である。図７の例では圧力Ｐ２として大気圧より低い圧力（３０ｋＰａ程度）が想定されている。

【0050】

加熱室２内の気圧が５０Ｐａ以下になると、ヒータ２３を駆動してワークＷの加熱が開始される。加熱室２内の温度が所定の温度になると、その温度が維持されるようにヒータ２３を駆動して均熱を行う。一方、ワークＷの加熱開始に並行して、焼入れ室３では冷却油３２ａに対する不活性ガスが開始される。焼入れ室３の気圧は、圧力Ｐ２に増圧されているため、真空引き直後の１０Ｐａ未満の状態よりも、冷却油３２ａに対する不活性ガスの溶解が促進される。

【0051】

冷却油３２ａに対して不活性ガスを供給している間、冷却油３２ａに溶解しなかった不活性ガスが搬送室３１内の気圧を上昇させる。そこで、減圧ユニット５により焼入れ室３を周期的に減圧して焼入れ室３の気圧を圧力Ｐ２に維持する。焼入れ室３内の気圧が上昇すること自体は特に問題がないが、ワークＷを加熱室２から焼入れ室３へ搬送する際、加熱室２（特に断熱容器２１）と焼入れ室３とを圧力Ｐ３（例えば８０～９０ｋＰａ）に復圧して気圧の平衡をとる必要がある。その際に、焼入れ室３内の気圧コントロールを容易にするために、焼入れ室３の気圧を圧力Ｐ２に維持する。図７において、「不活性ガス供給」が供給中の時間帯において「焼入れ室圧力」が脈動しているのは、冷却油３２ａに溶解しなかった不活性ガスが搬送室３１内の気圧を上昇させる減少と、減圧ユニット５による焼入れ室３内の減圧とを表現したものである。

【0052】

加熱処理中、断熱容器２１内は真空状態（１０Ｐａ未満）に維持される。ここで本実施形態では、一つの真空ポンプ５０により各室の減圧を行っている。真空ポンプ５０の容量が小さい場合、複数の室を同時に減圧することが容量的に困難な場合がある。そこで、「焼入れ室減圧」の減圧タイミングと、「加熱室減圧」の減圧タイミングとは、重複せずに２つの室で交互に減圧が行われる減圧ユニット５が制御されている。

【0053】

浸炭工程においては、浸炭ガス供給ユニット７により浸炭ガスが断熱容器２１に供給されており、その気圧が増加する。断熱容器２１内の気圧コントロールのため、浸炭工程中は、減圧ユニット５を断熱容器２１の減圧にのみ用いる。このため、浸炭工程においては、冷却油３２ａに対する不活性ガスの供給を一時的に停止している。無論、浸炭工程においても、冷却油３２ａに対する不活性ガスの供給を行っても構わない。

【0054】

拡散工程を経て降温工程では、一部のヒータ２３の駆動を停止して、断熱容器２１内の温度を所定の温度まで徐々に低下させる。その後の均熱工程を経て加熱室２での加熱処理が終了する。その後、ワークＷを加熱室２から焼入れ室３へ搬出するために、焼入れ室３と加熱室２をそれぞれ圧力Ｐ３に復圧する。加熱室２から焼入れ室３へワークＷを搬出すると、ワークは冷却油３２ａに浸漬される（油冷）。その後、ワークは炉外に取り出される。加熱室２は再び減圧ユニット５により真空引きされる。

【0055】

冷却油３２ａに不活性ガスを溶解させて溶存ガス量を増加することには時間を要する。本実施形態では、ワークが加熱室２に存在する間に、その時間を利用して冷却油３２ａに対する不活性ガスの供給を行い、溶存ガス量を増加させることができる。本実施形態では冷却油３２ａに対する不活性ガスの供給は、加熱・均熱、拡散、降温、均熱の間に渡って行われる。これにより供給時間を例えば、６０～１２０分程度確保でき、噴射部６１からの不活性ガスの冷却油３２ａへの直接噴射と相俟って、冷却油３２ａの溶存ガス量を十分に増加できる。

【0056】

＜第二実施形態＞
冷却油３２ａに対する不活性ガスの供給タイミングの他の例について図８を参照して説明する。上記の通り、冷却油３２ａに不活性ガスを溶解させて溶存ガス量を増加することには時間を要するため、ユーザは加熱処理の時間等に応じて適宜適切な供給タイミングを設定することができる。

【0057】

図８のＥＸ１の例は、加熱処理の前半の時間帯（加熱室２へのワークＷの搬入タイミングに近い時間帯。例えば加熱、均熱まで等）に冷却油３２ａに対して不活性ガスを供給する例を示している。図８のＥＸ２の例は、加熱処理の後半の時間帯（焼入れ室３へのワークＷの搬出タイミングに近い時間帯。例えば、拡散、冷却、均熱まで等）に冷却油３２ａに対して不活性ガスを供給する例を示している。ＥＸ１、ＥＸ２のいずれのタイミングも採用可能であるが、冷却油３２ａの溶存ガスが脱ガスする可能性がある点を考慮すると、焼入れに近い時間帯であるＥＸ２の例が有利である。

【0058】

図８のＥＸ３の例は、加熱処理の前半の時間帯と後半の時間帯とに分けて冷却油３２ａに対する不活性ガスの供給を行う例を示している。第一実施形態と同様の供給タイミングであり、加熱処理の途中で不活性ガスの供給に支障がある場合等に適している。図８のＥＸ４の例は、加熱処理の中間の時間帯に冷却油３２ａに対する不活性ガスの供給を行う例を示している。加熱処理の前半や後半に不活性ガスの供給に支障がある場合等に適している。

【0059】

ＥＸ５の例は、加熱処理の段階から冷却油３２ａに対する不活性ガスの供給を開始し、ワークＷが焼入れ室３に搬送され、冷却油３２ａに浸漬される直前に供給を終了する例を示している。より長時間の供給時間を確保し易くなる。

【0060】

これまでの例では、ワークＷの焼入れ中（ワークＷが冷却油３２ａに浸漬していない時間帯）には冷却油３２ａに対して不活性ガスを供給していない。これは、焼入れ時に冷却油３２ａの性質を安定させる利点がある。これに対して、図８の供給タイミングも採用可能である。図示の例では、加熱処理の段階から冷却油３２ａに対する不活性ガスの供給を開始し、ワークＷの焼入れ中（ワークＷが冷却油３２ａに浸漬されている間）も、供給を継続している例を示している。より長時間の供給時間を確保し易くなる。

【0061】

いずれの例においても、ワークＷが加熱室２に存在している時間を利用して、冷却油３２ａに対する不活性ガスの供給を行うことで、冷却油３２ａ中の溶存ガス量を増加するための時間を確保することができる。

【0062】

＜第三実施形態＞
第一実施形態の図４の例では、ワークＷ毎（或いはＳ２１で焼入れ室３が大気開放される毎）にＳ２７で冷却油３２ａに対する不活性ガスの供給を行った。これは、冷却油３２ａ中の溶存ガス量を十分に維持する点で有利である。

【0063】

しかし、複数のワークＷ毎に冷却油３２ａに対する不活性ガスの供給を行ってもよい。図９はその例を示すフローチャートである。図４の例と異なる処理についてのみ説明する。この例では、ワークＷを３つ処理するごとに、冷却油３２ａに対する不活性ガスの供給を行う。ワークＷの処理数はユーザが設定可能であってもよい。

【0064】

Ｓ２３で加熱室２へワークＷを搬送した後、焼入れ室３の側の処理としてはＳ４１～Ｓ４３の処理を行う。Ｓ４１では、ワークＷの処理回数を示す変数Ｎが３か否かを判定する。Ｎ＝３の場合はＳ４２へ進み、Ｎ≠３の場合はＳ４３へ進む。Ｓ４２では変数Ｎを０にリセットしてＳ２６へ進む。Ｓ４３では変数Ｎを一つ加算して、Ｓ２６～Ｓ２８の処理をスルーしてＳ２９へ進む。

【0065】

本実施形態では、冷却油３２ａに対する不活性ガスの供給を複数のワークＷ毎に行うため、不必要に不活性ガスが供給されることを防止できる。

【0066】

＜第四実施形態＞
第一実施形態では、冷却油３２ａに対する不活性ガスの供給中に、焼入れ室３の気圧を圧力Ｐ２（＜Ｐ３）に維持する例について説明したが、復圧時の圧力Ｐ３よりも圧力Ｐ２が高くてもよい。圧力Ｐ２が高い方が、冷却油３２ａに対する不活性ガスの溶解が促進される。

【0067】

図１０は、図７に代わる本実施形態における加熱処理中の真空炉１の状態を示すタイミングチャートである。図７の例と異なる点について説明する。

【0068】

本実施形態では、図４のＳ２２での真空引きで圧力Ｐ１（例えば１０Ｐａ未満）に減圧された焼入れ室３内の気圧は、冷却油３２ａに対する不活性ガスの溶解を促進するため、Ｓ２６で圧力Ｐ２’に増圧される。圧力Ｐ２’は、例えば、１３０ｋＰａ程度である。冷却油３２ａに対して不活性ガスを供給している間、冷却油３２ａに溶解しなかった不活性ガスが搬送室３１内の気圧を上昇させる。そこで、減圧ユニット５により焼入れ室３を周期的に減圧して焼入れ室３の気圧を圧力Ｐ２’に維持する。

【0069】

復圧時（図４のＳ２９）には、減圧ユニット５により焼入れ室３内の気圧を圧力Ｐ３に減圧し、加熱室２内の気圧と平衡させる。

【0070】

＜第五実施形態＞
第一実施形態では、不活性ガス供給ユニット６として、搬送室３１、断熱容器２１及び油槽３２でガス供給源６０を共用したが、油槽３２の冷却油３２ａに不活性ガスを供給する専用のユニットを設けてもよい。

【0071】

図１１（Ａ）はその一例を示す。図示の不活性ガス供給ユニット６Ａは、送気ユニット６３と、不活性ガスを貯留するタンクＴと、逆止弁６７ａ及び６７ｂを含む。送気ユニット６３は、シリンダ６５と、シリンダ６５内のピストン６５ａを往復させるアクチュエータ６４とを含む。アクチュエータ６４は、例えば、流体回路又は電動モータを含む。

【0072】

シリンダ６５は吸引口６５ｂと吐出口６５ｃとを備え、吸引口６５ｂは逆止弁６７ａを介してタンクＴと連通している。吐出口６５ｃは、逆止弁６７ｂを介して油槽３２に連通している。

【0073】

ピストン６５ａがＤ１方向に移動すると、シリンダ６５内が負圧となって逆止弁６７ａは開き、タンク６６から不活性ガスがシリンダ６５内に吸引される。このとき、逆止弁６７ｂは閉じている。ピストン６５ａがＤ２方向に移動すると、逆止弁６７ｂが開き、シリンダ６５内の不活性ガスが油槽３２内の冷却油３２ａに供給される。ピストン６５ａをＤ１方向、Ｄ２方向に連続的に往復させることで、油槽３２の冷却油３２ａに不活性ガスを供給できる。これにより冷却油３２ａ中の溶存ガス量を増加できる。

【0074】

図１１（Ｂ）は別の例を示す。図示の不活性ガス供給ユニット６Ｂは、図１１（Ａ）の不活性ガス供給ユニット６Ａと同じ構造であるが、不活性ガスの供給源が異なっている。不活性ガス供給ユニット６Ｂの吸引口６５ｂは逆止弁６７ａを介して搬送室３１内と連通している。ワークＷの搬出入時（図４のＳ２１、Ｓ３２）を除き、搬送室３１内には、不活性ガス供給ユニット６によって不活性ガスが充満している。不活性ガス供給ユニット６Ｂは、搬送室３１内を不活性ガスの供給源として利用するものである。

【0075】

図１１（Ｃ）は更に別の例を示す。図１１（Ｃ）の不活性ガス供給ユニット６Ｃは、焼入れ室３に内蔵されたユニットであり、搬送室３１内の不活性ガスを油槽３２の冷却油３２ａ中に送出する送気ポンプである。

【0076】

図１２（Ａ）は更に別の例を示す。図１２（Ａ）の不活性ガス供給ユニット６Ｄは、エジェクタ６８と送液ポンプ６９とを備える。エジェクタ６８は焼入れ室３内に配置され、送液ポンプ６９は焼入れ室３外に配置される。エジェクタ６８は直線状の油通路を形成する本体６８１と、油通路と交差する方向のガス通路部６８２とを有する。本体６８１の油通路は入口６８１ａと出口６８１ｂとを有する。

【0077】

本体６８１は冷却油３２ａ中に浸漬されており、ガス通路部６８２は本体６８１から冷却油３２ａの油面上方まで延設され、搬送室３１に連通している。

【0078】

本体６８１は、油通路を囲むように形成された筒状の空間６８１ｃを有し、空間６８１ｃはガス通路部６８２と連通している。空間６８１ｃと油通路との間には複数のガス通路６８１ｄで連通している。

【0079】

送液ポンプ６９は、油槽３２から冷却油３２ａを吸い込み、吸い込んだ冷却油３２ａをエジェクタ６８の入口６８１ａに吐出する。吐出された冷却油３２ａは本体６８１を通過して出口６８１ｂから油槽３２内に噴射される。冷却油３２ａが本体６８１を通過することにより空間６８１ｃ及びガス通路６８１ｄに負圧を生じて、搬送室３１内の不活性ガスがガス通路部６８２、空間６８１ｃ及びガス通路６８１ｄを通って本体６８１を通過する冷却油３２ａに混ざり込む。出口６８１ｂからは、不活性ガスが混ざり込んだ冷却油３２ａが噴射される。こうして冷却油３２ａに不活性ガスを供給し、冷却油３２ａ中の溶存ガス量を増加することができる。

【0080】

図１２（Ｂ）は更に別の例を示す。図１２（Ｂ）の不活性ガス供給ユニット６Ｅは、図１２（Ａ）の不活性ガス供給ユニット６Ｄと同様の構成であるが、エジェクタ６８が焼入れ室３の外部に配置されている。

【0081】

エジェクタ６８と送液ポンプ６９とは、油槽３２から排出される冷却油３２ａを油槽３２に戻す循環部を構成しており、循環経路の途中であるエジェクタ６８において不活性ガスが冷却油３２ａに供給される。不活性ガスが混ざり込んだ冷却油３２ａは出口６８１ｂ及び配管６９ａを介して油槽３２に噴射される。配管６９ａに代えて配管６９ｂから搬送室３１に、不活性ガスが混ざり込んだ冷却油３２ａを噴射してもよい。噴射された冷却油３２ａは油槽３２の冷却油３２ａ上に落下して混ざり合うことになる。

【0082】

＜第六実施形態＞
図１１（Ｂ）～図１２（Ｂ）の各不活性ガス供給ユニット６Ｂ～６Ｅは、不活性ガスの供給源が搬送室３１であるため、不活性ガスを冷却油３２ａに供給しても、焼入れ室３内の気圧は上昇しない。したがって、焼入れ室３内の気圧を一定に維持するために、焼入れ室３を減圧する必要はなく、むしろ不活性ガスが冷却油３２ａに溶解すると焼入れ室３内の気圧が低下するので、制御弁Ｖ３を開いてガス供給源６０から搬送室３１へ不活性ガスを供給する。図１３は、図７に代わる本実施形態における加熱処理中の真空炉１の状態を示すタイミングチャートである。図７の例と異なる点について説明する。

【0083】

本実施形態では、減圧ユニット５による焼入れ室３の減圧は、図４のＳ２２での真空引きのみであり、その後は焼入れ室３の減圧が不要である。減圧ユニット５は、専ら加熱室２（断熱容器２１）の圧力制御に用いられる。

【0084】

冷却油３２ａに対する不活性ガスの供給は、浸炭工程中も行われる。冷却油３２ａに対する不活性ガスの供給により焼入れ室３内の気圧が下がるので、時間ｔ２や時間ｔ３において、制御弁Ｖ３を開いてガス供給源６０から搬送室３１へ不活性ガスを供給する。これにより、焼入れ室３内の気圧を圧力Ｐ２に維持する。

【0085】

＜第七実施形態＞
上記各実施形態は、ハイパスカル法との併用も可能である。図１４はその一例を示す真空炉１Ａの説明図である。真空炉１Ａは、真空炉１にハイパスカルユニット１０を増設したものである。ハイパスカルユニット１０は、冷却油３２ａを貯留したサブタンク１１と、不活性ガスの圧縮ガスを貯留した加圧タンク１２と、真空タンク１３と、を備える。真空タンク１３は、制御弁Ｖ１４を介して真空ポンプ５０に接続されており、制御弁Ｖ１４を開き真空ポンプ５０により減圧することで予め真空引きされる。真空タンク１３はまた、制御弁Ｖ１５を介して搬送室３１の上部に連通している。制御弁Ｖ１５を開くことで真空タンク１３によって搬送室３１内のガスが吸引され、焼入れ室３内を減圧可能である。真空タンク１３と制御弁１４及び１５との組は複数組設けられる。

【0086】

サブタンク１１は制御弁Ｖ１２を介して加圧タンク１２に接続され、また、制御弁Ｖ１１を介して油槽３２に接続されている。加圧タンク１２は、大気圧以上の内圧を有している。制御弁Ｖ１１及びＶ１２を開くことで、加圧タンク１２の圧縮ガスによってサブタンク１１が加圧され、サブタンク１１内の冷却油３２ａを油槽３２に短時間で供給することができる。サブタンク１１はまた、制御弁Ｖ１３を介して真空ポンプ５０に接続されている。制御弁Ｖ１３を開き、サブタンク１１を真空ポンプ５０によって減圧することで、油槽３２内の冷却油３２ａの一部を、サブタンク１１に戻すことができる。

【0087】

焼入れ時のハイパスカルユニット１０の制御例について説明する。図１４に示すように昇降ユニット３６によって搬送ユニット３３をワークＷと共に浸漬位置に降下させ、ワークＷを冷却油３２ａに浸漬する。これと略同時に制御弁Ｖ１２及びＶ１１を開き、サブタンク１１内の冷却油３２ａを油槽３２に供給する。これにより図１５に例示するように焼入れ室３内の冷却油３２ａの油面は搬送室３１の上部まで上昇する。すなわち、本実施形態では搬送室３１も一時的に油槽を構成する。また、加圧タンク１２及びサブタンク１１と連通した焼入れ室３内はパスカルの原理により圧力が上昇する。

【0088】

その後、臨界区域における沸騰段階、及び、沸騰段階後の対流段階では、制御弁Ｖ１５を開いて真空タンク１３と搬送室３１とを連通し、焼入れ室３内を減圧する。このとき、複数組の真空タンク１３と制御弁１４及び１５とのうち、各真空タンク１３を段階的に搬送室３１と連通させる。これによりワークＷの冷却速度に比例して焼入れ室３内を減圧することができる。全ての真空タンク１３を搬送室３１に連通した後、沸騰段階から対流段階に移行すると、各制御弁１４を開いて真空ポンプ５０を搬送室３１に連通し、真空ポンプ５０によって焼入れ室３内を減圧する。

【0089】

以上により、焼入れが行われる。ハイパスカル法による焼入れでは、蒸気膜段階において冷却油３２ａを増量して焼入れ室３が加圧されるので、ワークＷの表面に蒸気膜が発生することを抑制でき、ワークＷの冷却速度をより速くすることができる。また、焼入れ室３を、ワークＷの冷却速度に比例した速度で減圧することができる。したがって、伝熱形態が核沸騰から対流段階に移行するのを遅らせることができる。よって、危険区域に進入する前に、ワークＷの均熱性を確保することができる。

【0090】

焼き入れ後には、次回の焼入れに備えて、制御弁Ｖ１５を閉じ、各真空タンク１３が真空引きされる。制御弁Ｖ１２、Ｖ１４が閉鎖され、制御弁Ｖ１３が開放される。真空ポンプ５０によりサブタンク１１内を減圧して、油槽３２から冷却油３２ａをサブタンク１１に戻す。その後、制御弁Ｖ１１及びＶ１２を閉鎖する。

【0091】

＜第八実施形態＞
上記各実施形態の真空炉１及び１Ａは、炉外からワークＷが焼入れ室３に搬入され、焼入れ室３を経由して加熱室２へワークＷが搬送され、熱処理後のワークＷは焼入れ室３から搬出される構造である。しかし、炉外からワークＷを加熱室２に搬入し、熱処理後のワークＷを焼入れ室３から搬出する構造も採用可能である。図１６はその一例を示す。

【0092】

真空炉１Ｂは、加熱室２のハウジング２０が、焼入れ室３と反対側の壁部に、ワークＷの搬入口となる開口部２０ａが形成されており、開口部２０ａはドア２５で開閉される。ドア２５は不図示のアクチュエータにより移動される。断熱容器２１に代わる断熱容器２１Ａは、開口部２０ａに対向する壁部が、開閉可能なドア２１ｂで構成されている。

【0093】

真空炉１Ｂでは、ワークＷがはじめに加熱室２に搬入され、加熱処理後、焼入れ室３に搬送されて焼入れが行われる。焼き入れ後には焼入れ室３から炉外に搬出される。

【0094】

本実施形態においても、ワークＷが加熱室２に存在する間に、冷却油３２ａに不活性ガスを供給して、冷却油３２ａの溶存ガス量を増加させることができる。

【0095】

＜第九実施形態＞
試験体を用いて、焼入れ試験を行った。図１７（Ａ）は試験体１００の断面図及び右側面図である。試験体１００は円柱形状の鋼材（直径５０ｍｍ、長さ１００ｍｍ、ＳＣＭ４３５）である。試験体１００は、その端面の３か所に穴をあけて熱電対１０１～１０３が装填されている。熱電対１０１は端面の外周付近、熱電対１０３は端面の中心付近、熱電対１０２は端面の中心から直径／４の距離の位置付近にそれぞれ配置されている。

【0096】

焼入れ試験は、データロガーと共に試験体１００を加熱処理により９００℃程度に加熱した後、冷却油に浸漬した。データロガーにより各熱電対１０１～１０３の温度検知結果を所定時間の間、記録した。試験は、４つの条件に分けて行った。図１７（Ｂ）は試験内容の説明図である。「圧力」は焼入れ中の焼入れ室内の気圧である。「ハイパスカル法」は第七実施形態で説明したハイパスカル法の適用の有無を示す。「不活性ガス供給」は、焼入れ前に冷却油に不活性ガスを噴射して溶存ガス量を増加させたか否かを示しており、「有」の場合、９０分間、不活性ガスとして窒素ガスを冷却油に供給した。

【0097】

図１８（Ａ）～図１８（Ｃ）は試験結果を示している。図１８（Ａ）は熱電対１０１の試験結果を、図１８（Ｂ）は熱電対１０２の試験結果を、図１８（Ｃ）は熱電対１０３の試験結果を、それぞれ示している。また、Ｒ１は番号１、Ｒ２は番号２、Ｒ３は番号３、Ｒ４は番号４にそれぞれ対応する。

【0098】

ハイパスカル法を実施していない番号１及び番号３の試験結果であるＲ１、Ｒ３を比較すると、Ｒ３の方がＲ１よりも冷却速度が速いことが分かる。冷却速度が速いほど、焼入れ硬度は硬くなる。冷却油に不活性ガスを噴射して溶存ガス量を増加させることで、冷却油の冷却性能が向上していることが理解される。

【0099】

ハイパスカル法を実施した番号２及び番号４の試験結果であるＲ２、Ｒ４を比較すると、Ｒ４の方がＲ２よりも冷却速度が速いことが分かる。ハイパスカル法を実施した場合にも冷却油に不活性ガスを噴射して溶存ガス量を増加させることで、冷却油の冷却性能が向上していることが理解される。

【0100】

＜他の実施形態＞
上記各実施形態では、加熱室２での加熱処理として浸炭油焼入処理を行う場合を例示したが、加熱処理の内容は浸炭油焼入れ処理に限定されるわけではなく、液体（例えば焼入油）を用いた様々な加熱冷却処理（例えば、真空油焼入れ、溶体化、固溶化、析出硬化等）に適用可能である。
以上、発明の実施形態について説明したが、発明は上記の実施形態に制限されるものではなく、発明の要旨の範囲内で、種々の変形・変更が可能である。

【符号の説明】

【0101】

１～１Ｂ 真空炉、２ 加熱室、３ 焼入れ室

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】