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(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】
(24)【登録日】2022-07-14
(45)【発行日】2022-07-25
(54)【発明の名称】熱処理装置、および、熱処理方法
(51)【国際特許分類】
F27B 5/18 20060101AFI20220715BHJP
F27D 7/04 20060101ALI20220715BHJP
F27D 19/00 20060101ALI20220715BHJP
F27D 21/00 20060101ALI20220715BHJP
C21D 1/06 20060101ALN20220715BHJP
C21D 9/32 20060101ALN20220715BHJP
C21D 9/40 20060101ALN20220715BHJP
【ＦＩ】
F27B5/18
F27D7/04
F27D19/00 A
F27D21/00 G
C21D1/06 A
C21D9/32 A
C21D9/32 B
C21D9/40 A
C21D9/40 B
【請求項の数】
9
(21)【出願番号】P 2018168833
(22)【出願日】2018-09-10
(65)【公開番号】P2020041734
(43)【公開日】2020-03-19
【審査請求日】2021-06-16
(73)【特許権者】
【識別番号】000167200
【氏名又は名称】株式会社ジェイテクトサーモシステム
(74)【代理人】
【識別番号】100128912
【弁理士】
【氏名又は名称】松岡 徹
(74)【代理人】
【識別番号】110000682
【氏名又は名称】特許業務法人ワンディーＩＰパートナーズ
(72)【発明者】
【氏名】中村 卓弘
(72)【発明者】
【氏名】鉄林 寛昭
(72)【発明者】
【氏名】上田 剛志
【審査官】岡田 眞理
(56)【参考文献】
【文献】特開２００５－３２６１０８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－０７０５９０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００５－０４３０４２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００５－３５０２８６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１０－００７１２８（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ２７Ｂ ５／００－ ９／４０
Ｆ２７Ｄ ７／００－ ７／０６
Ｆ２７Ｄ １７／００－９９／００
Ｃ２１Ｄ １／０６
Ｃ２１Ｄ ９／００－ ９／４４
Ｃ２１Ｄ ９／５０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
加熱処理対象としての金属製の被処理物を加熱するためのヒーターと、前記ヒーターと前記被処理物とが配置される熱処理室と、
前記熱処理室内において前記ヒーターと前記被処理物との間に配置されて、前記ヒーターから前記被処理物への輻射熱の放射を遮蔽可能な遮蔽部材と、
前記遮蔽部材を駆動して当該遮蔽部材の状態を切り替える切替駆動部と、
を備え、
前記切替駆動部は、前記遮蔽部材が前記ヒーターから前記被処理物への輻射熱の放射を許容するように配置される放射状態と、前記遮蔽部材が前記ヒーターから前記被処理物への輻射熱の放射を遮蔽するように配置される遮蔽状態との間で、前記遮蔽部材を駆動して当該遮蔽部材の状態を切り替え、
前記切替駆動部は、前記被処理物の温度がＡ１変態点を含む所定の温度範囲内の温度のときに、前記遮蔽部材の状態を前記遮蔽状態に維持することを特徴とする、熱処理装置。
【請求項2】
請求項１に記載の熱処理装置であって、前記所定の温度範囲は、少なくとも、Ａ１変態点よりも５０℃低い温度以上であってＡ３変態点よりも５０℃高い温度以下の温度範囲を含むことを特徴とする、熱処理装置。
【請求項3】
請求項１又は請求項２に記載の熱処理装置であって、前記被処理物の温度及び前記熱処理室内における所定の温度測定位置での温度の少なくともいずれかの温度を測定する温度測定部を更に備え、
前記切替駆動部は、前記温度測定部による温度測定結果に基づいて、前記遮蔽部材の状態を切り替えることを特徴とする、熱処理装置。
【請求項4】
請求項３に記載の熱処理装置であって、前記切替駆動部は、前記温度測定部によって測定された温度が、Ａ１変態点と同じ温度又はＡ１変態点よりも低い所定の温度に到達したときに、前記遮蔽部材の状態を前記放射状態から前記遮蔽状態へと切り替えることを特徴とする、熱処理装置。
【請求項5】
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の熱処理装置であって、前記遮蔽部材は、互いに平行に延びる複数の回転軸と、複数の前記回転軸のそれぞれを中心としてそれぞれ回転自在に支持された複数の遮蔽板と、を有し、
前記切替駆動部は、複数の前記遮蔽板を同時に回転させることで、前記遮蔽部材の状態を前記放射状態から前記遮蔽状態へと切り替えることを特徴とする、熱処理装置。
【請求項6】
請求項５に記載の熱処理装置であって、前記遮蔽板は、前記回転軸に固定され、
前記切替駆動部は、複数の前記回転軸のそれぞれに固定された複数の揺動部材と、複数の前記揺動部材を連結する連結棒と、前記連結棒を進退移動させるように駆動する連結棒駆動部と、を有し、
前記連結棒に対して複数の前記揺動部材がそれぞれ揺動自在に連結されていることを特徴とする、熱処理装置。
【請求項7】
請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の熱処理装置であって、前記熱処理室内において前記被処理物に対向して配置され、前記被処理物の周囲を通過する気流を生じさせるファンを更に備えていることを特徴とする、熱処理装置。
【請求項8】
請求項７に記載の熱処理装置であって、前記ファンは、前記遮蔽部材が延びる方向と平行な方向に沿って前記被処理物の周囲を通過する気流を生じさせることを特徴とする、熱処理装置。
【請求項9】
加熱処理対象としての金属製の被処理物及びヒーターが配置される熱処理室内において、前記ヒーターを用いて前記被処理物を加熱する加熱ステップと、前記加熱ステップの実行中に実行され、前記熱処理室内において前記ヒーターと前記被処理物との間に配置された遮蔽部材によって、前記ヒーターから前記被処理物への輻射熱の放射を遮蔽する遮蔽ステップと、
を備え、
前記加熱ステップにおいて、前記遮蔽部材を駆動して当該遮蔽部材の状態を切り替える切替駆動部が、前記遮蔽部材が前記ヒーターから前記被処理物への輻射熱の放射を許容するように配置される放射状態と、前記遮蔽部材が前記ヒーターから前記被処理物への輻射熱の放射を遮蔽するように配置される遮蔽状態との間で、前記遮蔽部材を駆動して当該遮蔽部材の状態を切り替え、
前記遮蔽ステップにおいて、前記切替駆動部が、前記被処理物の温度がＡ１変態点を含む所定の温度範囲内の温度のときに、前記遮蔽部材の状態を前記遮蔽状態に維持することを特徴とする、熱処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、金属製の被処理物に対して熱処理を行うための熱処理装置及び熱処理方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来より、金属性の被処理物に対して熱処理を行うための熱処理装置が知られている（例えば、特許文献１を参照）。特許文献１に記載された熱処理装置は、被処理物が配置される熱処理室と、熱処理室内に配置されたヒーターと、を有している。熱処理室内においては、被処理物は、ヒーターに対して対向して配置される。そして、この熱処理装置は、熱処理室内の雰囲気をヒーターによって加熱することにより、熱処理室内に配置された被処理物に対して加熱による熱処理を行うように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特許第６０２３９０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
金属製の被処理物を加熱することで被処理物に対して熱処理を施す際においては、被処理物の表面及び内部のそれぞれにおいて、被処理物の各部の温度上昇にばらつきが生じると、各部の熱応力の状態にばらつきが生じ、この被処理物に歪みが発生する。このため、被処理物の各部の温度上昇をより均等にすることが好ましい。
【0005】
しかしながら、特許文献１に記載された構成によると、熱処理室内においては、被処理物は、ヒーターに対向して配置される。このため、被処理物は、ヒーターによって加熱された雰囲気によって加熱されるだけでなく、ヒーターからの輻射熱によっても加熱される。そして、被処理物においては、ヒーターに対向した部分では輻射熱の影響が大きく生じ、ヒーターに対向していない部分では輻射熱の影響がほとんど生じなくなる。このため、被処理物の表面及び内部のそれぞれにおいて、被処理物の各部の温度上昇にばらつきが生じ、各部の応力の状態にばらつきが生じ、被処理物に歪みが生じやすくなる。
【0006】
本発明は、上記事情に鑑みることにより、金属製の被処理物に対して加熱による熱処理を施す際において、被処理物の各部の温度上昇のばらつきを低減し、熱処理による歪みをより小さくすることができる、熱処理装置、および、熱処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
（１）上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わる熱処理装置は、加熱処理対象としての金属製の被処理物を加熱するためのヒーターと、前記ヒーターと前記被処理物とが配置される熱処理室と、前記熱処理室内において前記ヒーターと前記被処理物との間に配置されて、前記ヒーターから前記被処理物への輻射熱の放射を遮蔽可能な遮蔽部材と、前記遮蔽部材を駆動して当該遮蔽部材の状態を切り替える切替駆動部と、を備え、前記切替駆動部は、前記遮蔽部材が前記ヒーターから前記被処理物への輻射熱の放射を許容するように配置される放射状態と、前記遮蔽部材が前記ヒーターから前記被処理物への輻射熱の放射を遮蔽するように配置される遮蔽状態との間で、前記遮蔽部材を駆動して当該遮蔽部材の状態を切り替え、前記切替駆動部は、前記被処理物の温度がＡ１変態点を含む所定の温度範囲内の温度のときに、前記遮蔽部材の状態を前記遮蔽状態に維持する。
【0008】
この構成によると、熱処理室内においてヒーターと被処理物との間に配置された遮蔽部材によって、ヒーターから被処理物への輻射熱の放射を遮蔽することができる。このため、ヒーターから被処理物への輻射熱の放射が遮蔽部材によって遮蔽された状態では、被処理物は、ヒーターからの輻射熱による加熱が抑制され、ヒーターによって加熱された雰囲気によって全体的な加熱が行われることになる。即ち、ヒーターからの輻射熱による加熱の影響が被処理物の一部において大きく生じることが抑制され、被処理物の全体が、ヒーターによって加熱された雰囲気によってより均等に加熱されることになる。これにより、被処理物の表面及び内部のそれぞれにおいて、被処理物の各部の温度上昇にばらつきが生じることが低減され、各部の応力の状態にばらつきが生じることが低減され、熱処理によって被処理物に生じる歪みをより小さくすることができる。
【0009】
従って、上記の構成によると、金属製の被処理物に対して加熱による熱処理を施す際において、被処理物の各部の温度上昇のばらつきを低減し、熱処理による歪みをより小さくすることができる、熱処理装置を提供することができる。
【0011】
また、この構成によると、切替駆動部が遮蔽部材を駆動し、被処理物への輻射熱の放射を許容する放射状態と、被処理物への輻射熱の放射を遮蔽する遮蔽状態との間で、遮蔽部材の状態が切り替えられる。このため、被処理物に対して加熱による熱処理を施す際に、加熱温度条件等の所望の条件に応じて、遮蔽部材の状態を、放射状態と遮蔽状態との間で容易に切り替えることができる。よって、被処理物に対して加熱による熱処理を施す際に、被処理物の各部の温度上昇のばらつきによる応力状態のばらつきが生じ易い温度域においては、遮蔽状態に設定することで、輻射熱による加熱によって被処理物の各部の温度上昇のばらつきが生じることを低減することができる。そして、被処理物の各部の温度上昇のばらつきによる応力状態のばらつきが生じにくい温度域においては、放射状態に設定することで、輻射熱による加熱によっても被処理物の温度を上昇させることができる。
【0013】
また、この構成によると、被処理物における組織がフェライト＋セメンタイトの状態からオーステナイトの状態へと変態を開始する温度であるＡ１変態点を含む所定の温度範囲内の温度のときに、遮蔽部材の状態が遮蔽状態に維持される。このため、被処理物の加熱時に、被処理物の組織がオーステナイト変態を開始するタイミングにおいては、ヒーターからの輻射熱による加熱が抑制され、ヒーターによって加熱された雰囲気による被処理物の全体的な加熱が行われることになる。これにより、オーステナイト変態の開始タイミングを含む温度域において、被処理物の表面及び内部のそれぞれにて、被処理物の各部の温度上昇にばらつきが生じることが低減され、被処理物の全体において、より均一にオーステナイト変態が開始されることになる。即ち、被処理物の各部において、オーステナイト変態が開始するタイミングをより均等にすることができる。これにより、被処理物の各部において、オーステナイト変態の開始の際に生じる体積変化がより均等に開始され、各部の応力の状態にばらつきが生じることが低減され、被処理物に生じる歪みをより小さくすることができる。よって、上記の構成によると、被処理物の組織がオーステナイト変態を開始する際に生じる歪みをより小さくすることができる。また、被処理物の浸炭処理のために被処理物の加熱による熱処理が行われる場合であれば、被処理物の表面における炭素侵入のタイミングをより均等にすることができる。即ち、被処理物の各部におけるオーステナイト変態が開始するタイミングをより均等にすることができるため、被処理物の表面における炭素侵入のタイミングをより均等にすることができる。従って、上記の構成によると、被処理物の浸炭処理の際において、被処理物の表面における炭素侵入のタイミングをより均等にすることができることで、被処理物に生じる歪みをより小さくすることができる。
【0014】
（２）前記所定の温度範囲は、少なくとも、Ａ１変態点よりも５０℃低い温度以上であってＡ３変態点よりも５０℃高い温度以下の温度範囲を含む場合がある。
【0015】
この構成によると、被処理物の組織がオーステナイト変態を開始する温度であるＡ１変態点よりも５０℃低い温度から、オーステナイト変態が終了する温度であるＡ３変態点よりも５０℃高い温度まで、遮蔽部材の状態が遮蔽状態に維持される。このため、オーステナイト変態の開始から終了までの温度域に亘って、ヒーターからの輻射熱による加熱が抑制され、ヒーターによって加熱された雰囲気による被処理物の全体的な加熱が行われることになる。これにより、オーステナイト変態の開始から終了までの温度域の全体に亘って、被処理物の表面及び内部のそれぞれにおいて、被処理物の各部の温度上昇にばらつきが生じることが低減され、被処理物の全体において、より均一にオーステナイト変態が進行することになる。このため、被処理物の各部において、オーステナイト変態の際に生じる体積変化がより均等に生じ、各部の応力の状態にばらつきが生じることが低減され、被処理物に生じる歪みをより小さくすることができる。従って、上記の構成によると、被処理物の組織がオーステナイトに変態する際に生じる歪みをより小さくすることができる。また、上記の構成によると、Ａ１変態点よりも５０℃低い温度から遮蔽部材の状態が遮蔽状態に維持される。このため、オーステナイト変態の開始前から、被処理物の各部の温度上昇にばらつきが生じることをより確実に低減することができる。また、上記の構成によると、Ａ３変態点よりも５０℃高い温度まで遮蔽部材の状態が遮蔽状態に維持される。このため、オーステナイト変態が完全に終了するまで、被処理物の各部の温度上昇にばらつきが生じることをより確実に低減することができる。
【0016】
（３）前記被処理物の温度及び前記熱処理室内における所定の温度測定位置での温度の少なくともいずれかの温度を測定する温度測定部を更に備え、前記切替駆動部は、前記温度測定部による温度測定結果に基づいて、前記遮蔽部材の状態を切り替える場合がある。
【0017】
この構成によると、被処理物の温度或いは熱処理室内の所定の温度測定位置での温度の測定結果に基づいて、遮蔽部材の状態が切り替えられる。このため、被処理物の実際の温度状態或いは熱処理室内の実際の温度状態に応じて、遮蔽部材の状態を放射状態と遮蔽状態との間で容易に切り替えることができる。
【0018】
（４）前記切替駆動部は、前記温度測定部によって測定された温度が、Ａ１変態点と同じ温度又はＡ１変態点よりも低い所定の温度に到達したときに、前記遮蔽部材の状態を前記放射状態から前記遮蔽状態へと切り替える場合がある。
【0019】
この構成によると、被処理物の加熱時に、被処理物の実際の温度或いは熱処理室内の実際の温度が、Ａ１変態点と同じ又はそれよりも低い温度に到達したときに、遮蔽部材の状態が遮蔽状態へと切り替えられる。このため、より確実に、オーステナイト変態の開始又はオーステナイト変態の開始前のタイミングにおいて、ヒーターからの輻射熱による加熱を抑制して被処理物の各部の温度上昇にばらつきが生じることを低減することができる。
【0020】
（５）前記遮蔽部材は、互いに平行に延びる複数の回転軸と、複数の前記回転軸のそれぞれを中心としてそれぞれ回転自在に支持された複数の遮蔽板と、を有し、前記切替駆動部は、複数の前記遮蔽板を同時に回転させることで、前記遮蔽部材の状態を前記放射状態から前記遮蔽状態へと切り替える場合がある。
【0021】
この構成によると、遮蔽部材を構成する複数の遮蔽板を各回転軸周りに同時に回転させ、遮蔽部材の状態を放射状態から遮蔽状態へ切り替えることができる。このため、遮蔽部材の状態を放射状態から遮蔽状態へ切り替えることをより迅速に行うことができる。
【0022】
（６）前記遮蔽板は、前記回転軸に固定され、前記切替駆動部は、複数の前記回転軸のそれぞれに固定された複数の揺動部材と、複数の前記揺動部材を連結する連結棒と、前記連結棒を進退移動させるように駆動する連結棒駆動部と、を有し、前記連結棒に対して複数の前記揺動部材がそれぞれ揺動自在に連結されている場合がある。
【0023】
この構成によると、連結棒を進退移動させることで、複数の揺動部材を同時に揺動させ、複数の回転軸のそれぞれとともに複数の遮蔽板を同時に回転させることができる。このため、遮蔽部材を構成する複数の遮蔽板を各回転軸周りに同時に回転させて遮蔽部材の状態を放射状態から遮蔽状態へ切り替える構造を、連結棒に揺動自在に連結された揺動部材を回転軸に固定した簡素な構成で実現することができる。
【0024】
（７）前記熱処理装置は、前記熱処理室内において前記被処理物に対向して配置され、前記被処理物の周囲を通過する気流を生じさせるファンを更に備えている場合がある。
【0025】
この構成によると、ヒーターによって加熱された雰囲気の気体が、被処理物の周囲を通過する気流を生じさせるファンによって熱処理室内で循環される。このため、ヒーターによって新たに加熱された雰囲気の気体が被処理物の周囲に常時供給されるため、ヒーターによって加熱された雰囲気による被処理物の加熱を効率よく行うことができる。
【0026】
（８）前記ファンは、前記遮蔽部材が延びる方向と平行な方向に沿って前記被処理物の周囲を通過する気流を生じさせる場合がある。
【0027】
この構成によると、ヒーターによって加熱された雰囲気の気体が、被処理物の周囲を通過する気流を生じさせるファンによって熱処理室内で循環される際に、遮蔽部材が整流部材としての機能を果たすことになる。このため、ヒーターによって加熱された雰囲気による被処理物の加熱を更に効率よく行うことができる。
【0028】
（９）また、この発明のある局面に係わる熱処理方法は、加熱処理対象としての金属製の被処理物及びヒーターが配置される熱処理室内において、前記ヒーターを用いて前記被処理物を加熱する加熱ステップと、前記加熱ステップの実行中に実行され、前記熱処理室内において前記ヒーターと前記被処理物との間に配置された遮蔽部材によって、前記ヒーターから前記被処理物への輻射熱の放射を遮蔽する遮蔽ステップと、を備え、前記加熱ステップにおいて、前記遮蔽部材を駆動して当該遮蔽部材の状態を切り替える切替駆動部が、前記遮蔽部材が前記ヒーターから前記被処理物への輻射熱の放射を許容するように配置される放射状態と、前記遮蔽部材が前記ヒーターから前記被処理物への輻射熱の放射を遮蔽するように配置される遮蔽状態との間で、前記遮蔽部材を駆動して当該遮蔽部材の状態を切り替え、前記遮蔽ステップにおいて、前記切替駆動部が、前記被処理物の温度がＡ１変態点を含む所定の温度範囲内の温度のときに、前記遮蔽部材の状態を前記遮蔽状態に維持する。
【0029】
この構成によると、熱処理室内においてヒーターと被処理物との間に配置された遮蔽部材によって、ヒーターから被処理物への輻射熱の放射を遮蔽することができる。このため、ヒーターから被処理物への輻射熱の放射が遮蔽部材によって遮蔽された状態では、被処理物は、ヒーターからの輻射熱による加熱が抑制され、ヒーターによって加熱された雰囲気によって全体的な加熱が行われることになる。即ち、ヒーターからの輻射熱による加熱の影響が被処理物の一部において大きく生じることが抑制され、被処理物の全体が、ヒーターによって加熱された雰囲気によってより均等に加熱されることになる。これにより、被処理物の表面及び内部のそれぞれにおいて、被処理物の各部の温度上昇にばらつきが生じることが低減され、各部の応力の状態にばらつきが生じることが低減され、熱処理によって被処理物に生じる歪みをより小さくすることができる。
【0030】
従って、上記の構成によると、金属製の被処理物に対して加熱による熱処理を施す際において、被処理物の各部の温度上昇のばらつきを低減し、熱処理による歪みをより小さくすることができる、熱処理方法を提供することができる。
また、この構成によると、切替駆動部が遮蔽部材を駆動し、被処理物への輻射熱の放射を許容する放射状態と、被処理物への輻射熱の放射を遮蔽する遮蔽状態との間で、遮蔽部材の状態が切り替えられる。このため、被処理物に対して加熱による熱処理を施す際に、加熱温度条件等の所望の条件に応じて、遮蔽部材の状態を、放射状態と遮蔽状態との間で容易に切り替えることができる。よって、被処理物に対して加熱による熱処理を施す際に、被処理物の各部の温度上昇のばらつきによる応力状態のばらつきが生じ易い温度域においては、遮蔽状態に設定することで、輻射熱による加熱によって被処理物の各部の温度上昇のばらつきが生じることを低減することができる。そして、被処理物の各部の温度上昇のばらつきによる応力状態のばらつきが生じにくい温度域においては、放射状態に設定することで、輻射熱による加熱によっても被処理物の温度を上昇させることができる。
また、この構成によると、被処理物における組織がフェライト＋セメンタイトの状態からオーステナイトの状態へと変態を開始する温度であるＡ１変態点を含む所定の温度範囲内の温度のときに、遮蔽部材の状態が遮蔽状態に維持される。このため、被処理物の加熱時に、被処理物の組織がオーステナイト変態を開始するタイミングにおいては、ヒーターからの輻射熱による加熱が抑制され、ヒーターによって加熱された雰囲気による被処理物の全体的な加熱が行われることになる。これにより、オーステナイト変態の開始タイミングを含む温度域において、被処理物の表面及び内部のそれぞれにて、被処理物の各部の温度上昇にばらつきが生じることが低減され、被処理物の全体において、より均一にオーステナイト変態が開始されることになる。即ち、被処理物の各部において、オーステナイト変態が開始するタイミングをより均等にすることができる。これにより、被処理物の各部において、オーステナイト変態の開始の際に生じる体積変化がより均等に開始され、各部の応力の状態にばらつきが生じることが低減され、被処理物に生じる歪みをより小さくすることができる。よって、上記の構成によると、被処理物の組織がオーステナイト変態を開始する際に生じる歪みをより小さくすることができる。また、被処理物の浸炭処理のために被処理物の加熱による熱処理が行われる場合であれば、被処理物の表面における炭素侵入のタイミングをより均等にすることができる。即ち、被処理物の各部におけるオーステナイト変態が開始するタイミングをより均等にすることができるため、被処理物の表面における炭素侵入のタイミングをより均等にすることができる。従って、上記の構成によると、被処理物の浸炭処理の際において、被処理物の表面における炭素侵入のタイミングをより均等にすることができることで、被処理物に生じる歪みをより小さくすることができる。
また、この構成によると、切替駆動部が遮蔽部材を駆動し、被処理物への輻射熱の放射を許容する放射状態と、被処理物への輻射熱の放射を遮蔽する遮蔽状態との間で、遮蔽部材の状態が切り替えられる。このため、被処理物に対して加熱による熱処理を施す際に、加熱温度条件等の所望の条件に応じて、遮蔽部材の状態を、放射状態と遮蔽状態との間で容易に切り替えることができる。よって、被処理物に対して加熱による熱処理を施す際に、被処理物の各部の温度上昇のばらつきによる応力状態のばらつきが生じ易い温度域においては、遮蔽状態に設定することで、輻射熱による加熱によって被処理物の各部の温度上昇のばらつきが生じることを低減することができる。そして、被処理物の各部の温度上昇のばらつきによる応力状態のばらつきが生じにくい温度域においては、放射状態に設定することで、輻射熱による加熱によっても被処理物の温度を上昇させることができる。
また、この構成によると、被処理物における組織がフェライト＋セメンタイトの状態からオーステナイトの状態へと変態を開始する温度であるＡ１変態点を含む所定の温度範囲内の温度のときに、遮蔽部材の状態が遮蔽状態に維持される。このため、被処理物の加熱時に、被処理物の組織がオーステナイト変態を開始するタイミングにおいては、ヒーターからの輻射熱による加熱が抑制され、ヒーターによって加熱された雰囲気による被処理物の全体的な加熱が行われることになる。これにより、オーステナイト変態の開始タイミングを含む温度域において、被処理物の表面及び内部のそれぞれにて、被処理物の各部の温度上昇にばらつきが生じることが低減され、被処理物の全体において、より均一にオーステナイト変態が開始されることになる。即ち、被処理物の各部において、オーステナイト変態が開始するタイミングをより均等にすることができる。これにより、被処理物の各部において、オーステナイト変態の開始の際に生じる体積変化がより均等に開始され、各部の応力の状態にばらつきが生じることが低減され、被処理物に生じる歪みをより小さくすることができる。よって、上記の構成によると、被処理物の組織がオーステナイト変態を開始する際に生じる歪みをより小さくすることができる。また、被処理物の浸炭処理のために被処理物の加熱による熱処理が行われる場合であれば、被処理物の表面における炭素侵入のタイミングをより均等にすることができる。即ち、被処理物の各部におけるオーステナイト変態が開始するタイミングをより均等にすることができるため、被処理物の表面における炭素侵入のタイミングをより均等にすることができる。従って、上記の構成によると、被処理物の浸炭処理の際において、被処理物の表面における炭素侵入のタイミングをより均等にすることができることで、被処理物に生じる歪みをより小さくすることができる。
【発明の効果】
【0031】
本発明によると、金属製の被処理物に対して加熱による熱処理を施す際において、被処理物の各部の温度上昇のばらつきを低減し、熱処理による歪みをより小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【0032】
【図4】熱処理装置を含む熱処理システムの一例を模式的に示す図である。
【図6】熱処理装置の一部を拡大して示す図であって、遮蔽部材の状態が遮蔽状態である場合を示す図である。
【図7】熱処理装置の一部を拡大して示す図であって、遮蔽部材の状態が放射状態である場合を示す図である。
【図9】熱処理装置における切替駆動部の作動を説明するための図であって、図９（ａ）は、切替駆動部が遮蔽部材の状態を遮蔽状態に切り替えたときの状態を模式的に示す図であり、図９（ｂ）は、切替駆動部が遮蔽部材の状態を放射状態に切り替えたときの状態を模式的に示す図である。
【図10】熱処理装置における切替駆動部を模式的に示す図であって、切替駆動部の作動を説明するための図である。
【図11】熱処理装置における遠心ファン及び気流調整部を模式的に示す図であって、図１１（ａ）は、遠心ファン及び気流調整部を水平方向から見た図であり、図１１（ｂ）は、遠心ファン及び気流調整部を上方から見た図である。
【図12】熱処理装置の模式的な断面図であって、熱処理装置における熱処理室内の構成を一部省略して示す図である。
【図15】熱処理装置における熱処理動作の一例を説明するためのフローチャートである。
【図16】熱処理装置で熱処理される被処理物の状態について説明するための、Ｆｅ－Ｃ合金の模式的な平衡状態図である。
【発明を実施するための形態】
【0033】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しつつ説明する。
【0034】
［熱処理装置の概略］
図１は、本発明の実施形態に係る熱処理装置１の模式的な断面図であり、図２のＢ－Ｂ線矢視位置から見た状態を示す断面図である。図２は、熱処理装置１の模式的な断面図であり、図１のＡ－Ａ線矢視位置から見た状態を示す断面図である。図３は、熱処理装置１の模式的な断面図であり、図２のＣ－Ｃ線矢視位置から見た状態を示す断面図である。
図１は、本発明の実施形態に係る熱処理装置１の模式的な断面図であり、図２のＢ－Ｂ線矢視位置から見た状態を示す断面図である。図２は、熱処理装置１の模式的な断面図であり、図１のＡ－Ａ線矢視位置から見た状態を示す断面図である。図３は、熱処理装置１の模式的な断面図であり、図２のＣ－Ｃ線矢視位置から見た状態を示す断面図である。
【0035】
図１乃至図３を参照して、熱処理装置１は、金属製の被処理物１０に対して加熱による熱処理を行うための装置として設けられている。熱処理装置１による熱処理としては、浸炭処理、焼入処理、焼戻処理、焼鈍処理などを例示することができる。本実施形態では、熱処理装置１が、ガス浸炭処理を行うための熱処理装置である場合を例に説明する。
【0036】
尚、熱処理装置１は、単独で用いられてもよい。また、熱処理装置１は、他の熱処理装置と組み合わされてもよく、複数の熱処理装置を含む熱処理システムの一部として用いられてもよい。図４は、熱処理装置１を含む熱処理システム１５の一例を模式的に示す図である。熱処理システム１５は、ガス浸炭処理用の熱処理装置１と、焼入れ装置１６と、焼き戻し装置１７とを備えている。熱処理システム１５によって被処理物１０の処理が行われる場合は、まず、熱処理装置１によって、被処理物１０に対して浸炭処理としての熱処理が行われる。次いで、浸炭処理が行われた被処理物１０は、焼入れ装置１６に搬送され、焼入れ装置１６において焼入れ処理が行われる。そして、焼入れ処理が終了すると、被処理物１０は、焼戻し装置１７に搬送され、焼戻し装置１７において焼戻し処理が行われる。焼戻し処理が終了すると、被処理物１０の熱処理システム１５による熱処理が終了し、被処理物１０が熱処理システム１５から搬出される。
【0037】
被処理物１０は、熱処理対象としての金属製の部材として設けられ、本実施形態では、加熱処理対象としての金属製の部材として設けられている。また、本実施形態では、被処理物１０は、炭素鋼として構成され、直径寸法に比して高さ寸法が小さい円筒状に形成されたリング状の部材として設けられている。被処理物１０は、例えば、炭素含有量（カーボンポテンシャル）が０．２％程度の炭素鋼として構成される。リング状の被処理物１０としては、例えば、転がり軸受の外輪および内輪などのレース部材、平歯車などのギヤ、転がり軸受のころ、シャフト、ワッシャなどを例示することができる。尚、本実施形態では、被処理物１０が炭素鋼製のリング状の部材として構成された場合を例にとって説明しているが、この通りでなくてもよい。被処理物１０は、炭素鋼製以外の金属製の部材として構成されていてもよく、また、リング状以外の形状に形成された部材として構成されていてもよい。
【0038】
また、被処理物１０は、熱処理装置１によって熱処理が行われる際には、例えば、薄型の箱状に形成されたケース１１内に配置された状態で、熱処理が行われる。ケース１１には、複数の被処理物１０が、略均等間隔で広がって配置された状態で、収納される。被処理物１０は、ケース１１内に配置された状態で熱処理装置１における後述の熱処理室２１内に配置され、熱処理室２１内の雰囲気によって加熱され、熱処理が施される。また、複数の被処理物１０を収納したケース１１は、複数積み上げられた状態で（即ち、複数段に積層された状態で）、熱処理室２１内に配置される。これにより、複数のケース１０においてそれぞれ収納された被処理物１０に対して、同時に熱処理が行われる。尚、図２では、６つのケース１１が積み上げられて積層された状態が例示されている。
【0039】
尚、複数の被処理物１０を収納するケース１１には、周囲の気体がほぼ抵抗無く通過できるように、例えば、周囲側面及び底面に形成された多数の孔と、上面に形成された開口とが、設けられている。これにより、熱処理室２１内の雰囲気の気体がケース１１を通過するように流動し、熱処理室２１内の雰囲気の気体が、ケース１１内に配置された被処理物１０の周囲を流動するように構成されている。尚、ケース１１は、熱処理室２１内の雰囲気の気体がケース１１を通過するように流動できる構造であればよく、例えば、網状の部材で形成された形態であってもよい。
【0040】
熱処理装置１は、熱処理室２１、ヒーター（２２、２３）、遮蔽部材（２４、２５）、切替駆動部（２６、２７）、温度測定部２８、遠心ファン（ファン）２９、気流調整部３０、雰囲気ガス供給部３１、制御部３２、等を備えて構成されている。
【0041】
［熱処理室］
図１乃至図３を参照して、熱処理室２１は、一対の側壁（３３、３４）、前方壁３５、後方壁３６、底壁３７、天井壁３８、複数の脚部３９、等を有している。一対の側壁（３３、３４）、前方壁３５、後方壁３６、底壁３７、天井壁３８は、中空の箱状の部分を構成している。複数の脚部３９は、中空の箱状の部分の下端部に設けられ、中空の箱状の部分を支持するように構成されている。熱処理室２１は、中空の箱状の部分の内部に配置される被処理物１０に対して熱処理を施すための熱処理炉として設けられている。
図１乃至図３を参照して、熱処理室２１は、一対の側壁（３３、３４）、前方壁３５、後方壁３６、底壁３７、天井壁３８、複数の脚部３９、等を有している。一対の側壁（３３、３４）、前方壁３５、後方壁３６、底壁３７、天井壁３８は、中空の箱状の部分を構成している。複数の脚部３９は、中空の箱状の部分の下端部に設けられ、中空の箱状の部分を支持するように構成されている。熱処理室２１は、中空の箱状の部分の内部に配置される被処理物１０に対して熱処理を施すための熱処理炉として設けられている。
【0042】
一対の側壁（３３、３４）は、平行に配置されており、第１側壁３３及び第２側壁３４として構成されている。即ち、熱処理室２１は、一対の側壁（３３、３４）としての第１側壁３３及び第２側壁３４を有している。第１側壁３３及び第２側壁３４は、それぞれ上下方向に延びる壁部として設けられている。
【0043】
前方壁３５及び後方壁３６は、平行に配置されており、一対の側壁（３３、３４）に対して垂直に広がるとともに、それぞれ上下方向に延びる壁部として設けられている。前方壁３５は、一対の側壁（３３、３４）における上下方向に延びる両端部の一方を一体に結合するように設けられている。後方壁３６は、一対の側壁（３３、３４）における上下方向に延びる両端部の他方を一体に結合するように設けられている。前方壁３５には、入口扉３５ａが設けられ、後方壁３６には、出口扉３６ａが設けられている。底壁３７は、熱処理室２１の底部分を区画する壁部として設けられ、一対の側壁（３３、３４）、前方壁３５、及び後方壁３６の下端部を一体に結合するように設けられている。底壁３７からは、その下端面から複数の脚部３９が下方に向けて延びるように設けられている。天井壁３８は、熱処理室２１の天井部分を区画する壁部として設けられ、一対の側壁（３３、３４）、前方壁３５、及び後方壁３６の上端部を一体に結合するように設けられている。
【0044】
熱処理室２１には、後述するヒーター（２２、２３）、遮蔽部材（２４、２５）、温度測定部２８、遠心ファン（ファン）２９、気流調整部３０が、配置されている。また、熱処理室２１には、被処理物１０が収納されたケース１１を熱処理室２１内において搬送する複数の搬送ローラ４０が設けられている。
【0045】
複数の搬送ローラ４０のそれぞれには、回転軸４０ａが設けられ、各搬送ローラ４０は、回転軸４０ａ周りに回転するように設置されている。複数の搬送ローラ４０の回転軸４０ａは、互いに平行に延びるように配置され、一対の側壁（３３、３４）に対して垂直な方向に沿って延びるように配置されている。また、各搬送ローラ４０の回転軸４０ａは、一対の側壁（３３、３４）に対して、回転自在に支持されている。複数の搬送ローラ４０は、図示が省略されたチェーン機構によって、同期して回転するように構成されている。例えば、各回転軸４０ａの一方の端部が第２側壁３４を貫通しており、第２側壁３４の外部において各回転軸４０ａの一方の端部にスプロケットが設けられ、このスプロケットが、チェーン機構によって回転されるように構成されている。チェーン機構は、後述する制御部３２からの制御指令に基づいて回転する電動モータによって周回駆動されるように構成されている。
【0046】
被処理物１０の熱処理の際には、熱処理室２１の入口扉３５ａが開かれた状態で、ケース１１内に配置された被処理物１０が、ケース１１とともに、熱処理室２１の外部から熱処理室２１内に搬入される。そして、熱処理室２１内に搬入された被処理物１０は、一対の側壁（３３、３４）の間において配置される。尚、熱処理室２１内に搬入されて被処理物１０を収納したケース１１は、複数の搬送ローラ４０の上に配置される。そして、複数の搬送ローラ４０が回転することで、被処理物１０を収納したケース１１が、入口扉３５ａから出口扉３６ａに向かう方向である進行方向Ｘ１に沿って搬送される。尚、進行方向Ｘ１については、図１において矢印Ｘ１で示している。複数の搬送ローラ４０の回転によって、ケース１１が熱処理室２１内の略中央部分まで搬送されると、複数の搬送ローラ４０による搬送が停止され、熱処理が行われる。被処理物１０が熱処理室２１内で熱処理されている間、入口扉３５ａおよび出口扉３６ａは、閉じられている。熱処理室２１内での熱処理が終了すると、出口扉３６ａが開かれ、複数の搬送ローラ４０の回転によって、被処理物１０を収納したケース１１が進行方向Ｘ１に沿って搬送される。そして、出口扉３６ａが開かれた状態で、ケース１１内に配置された被処理物１０が、ケース１１とともに、熱処理室２１内から熱処理室２１の外部へと搬出される。
【0047】
［ヒーター］
図１乃至図３を参照して、ヒーター（２２、２３）は、加熱処理対象としての被処理物１０を加熱するために設けられ、熱処理室２１に配置されている。そして、ヒーター（２２、２３）は、熱処理室２１内の雰囲気を加熱することにより、熱処理室２１内に配置された被処理物１０に対して加熱による熱処理を行うように構成されている。また、ヒーター（２２、２３）は、一対で設けられており、第１ヒーター２２及び第２ヒーター２３として設けられている。熱処理室２１内において、第１ヒーター２２は、第１側壁３３に沿って配置されており、第２ヒーター２３は、第２側壁３４に沿って配置されている。即ち、熱処理装置１においては、熱処理室２１内において一対の側壁（３３、３４）のそれぞれに沿って配置された一対のヒーター（２２、２３）が備えられている。
図１乃至図３を参照して、ヒーター（２２、２３）は、加熱処理対象としての被処理物１０を加熱するために設けられ、熱処理室２１に配置されている。そして、ヒーター（２２、２３）は、熱処理室２１内の雰囲気を加熱することにより、熱処理室２１内に配置された被処理物１０に対して加熱による熱処理を行うように構成されている。また、ヒーター（２２、２３）は、一対で設けられており、第１ヒーター２２及び第２ヒーター２３として設けられている。熱処理室２１内において、第１ヒーター２２は、第１側壁３３に沿って配置されており、第２ヒーター２３は、第２側壁３４に沿って配置されている。即ち、熱処理装置１においては、熱処理室２１内において一対の側壁（３３、３４）のそれぞれに沿って配置された一対のヒーター（２２、２３）が備えられている。
【0048】
一対のヒーター（２２、２３）のうちの一方の第１ヒーター２２及び他方の第２ヒーター２３は、それぞれ、複数の発熱体４１を有している。即ち、第１ヒーター２２は、複数の発熱体４１を有し、第２ヒーター２３も、複数の発熱体４１を有している。
【0049】
第１及び第２ヒーター（２２、２３）の各発熱体４１は、略円形の断面形状を有し、熱処理室２１の天井壁３８から下方に向かって搬送ローラ４０の上方の位置まで真っ直ぐに延びるように設けられている。そして、第１ヒーター２２の複数の発熱体４１は、第１側壁３３に沿って並んで配置されており、第１側壁３３と平行な方向に沿って等間隔で並んで配置されている。また、第２ヒーター２３の複数の発熱体４１は、第２側壁３４に沿って並んで配置されており、第４側壁３４と平行な方向に沿って等間隔で並んで配置されている。
【0050】
また、第１及び第２ヒーター（２２、２３）の各発熱体４１は、円筒状のチューブと、チューブの内部に配置されて、図示が省略された電源から供給される電気エネルギーを熱エネルギーに変換する電熱体と、を有している。チューブは、当該チューブ内に配置された電熱体への通電によって生じる熱を熱処理室２１内の雰囲気に伝達するために設けられている。チューブ内で電熱体から生じた熱によって熱処理室２１内の雰囲気が加熱され、加熱された雰囲気によって、熱処理室２１内の被処理物１０が加熱される。尚、第１及び第２ヒーター（２２、２３）の各発熱体４１は、制御部３２からの制御指令に基づいて、発熱動作が行われるように構成されている。制御部３２からの制御指令に基づいて各発熱体４１の電熱体への通電が行われることで、各発熱体４１が発熱動作を行い、熱処理室２１内の雰囲気が加熱されて、熱処理室２１内の被処理物１０が加熱される。
【0051】
［温度測定部］
図１乃至図３を参照して、温度測定部２８は、熱処理室２１内における所定の温度測定位置での温度を測定する温度センサとして設けられている。そして、温度測定部２８は、熱処理室２１内の雰囲気の温度を測定するように構成されている。温度測定部２８は、天井壁３８から熱処理室２１内で下方に向かって棒状に延びる取付具に取り付けられ、熱処理室２１内に設置されている。温度測定部２８は、熱処理室２１内に配置される被処理物１０の近傍の位置に配置されている。尚、本実施形態では、温度測定部２８は、被処理物１０が収納されたケース１１が熱処理室２１内に搬入及び搬出される際にケース１１に当接することの無いように、最上段のケース１１の上面よりも高い位置に配置されている。
図１乃至図３を参照して、温度測定部２８は、熱処理室２１内における所定の温度測定位置での温度を測定する温度センサとして設けられている。そして、温度測定部２８は、熱処理室２１内の雰囲気の温度を測定するように構成されている。温度測定部２８は、天井壁３８から熱処理室２１内で下方に向かって棒状に延びる取付具に取り付けられ、熱処理室２１内に設置されている。温度測定部２８は、熱処理室２１内に配置される被処理物１０の近傍の位置に配置されている。尚、本実施形態では、温度測定部２８は、被処理物１０が収納されたケース１１が熱処理室２１内に搬入及び搬出される際にケース１１に当接することの無いように、最上段のケース１１の上面よりも高い位置に配置されている。
【0052】
また、温度測定部２８は、制御部３２に接続されており、温度測定部２８の温度測定結果は、制御部３２に入力されるように構成されている。尚、制御部３２は、温度測定部２８の温度測定結果に基づいて、後述する切替駆動部（４７、４８）を制御する。
【0053】
［雰囲気ガス供給部］
雰囲気ガス供給部３１は、被処理物１０に所望の熱処理を行うための熱処理用ガスであって熱処理室２１内の雰囲気を構成するための雰囲気ガスを熱処理室２１内に供給するように構成されている。雰囲気ガス供給部３１は、熱処理室２１に接続されて熱処理室２１の内部に開口する配管を有しており、当該配管は、ポンプ３１ａおよび図示しないタンクに接続されている。雰囲気ガス供給部３１のポンプ３１ａの動作は、制御部３２によって制御される。これにより、タンクに貯蔵された雰囲気ガスは、雰囲気ガス供給部３１によって熱処理室２１内に供給される。本実施形態では、熱処理用ガスとして、一酸化炭素（ＣＯ）ガスなどの、炭素を含むガスが用いられる。このガスにおけるカーボンポテンシャル（質量％）は、被処理物１０の母材である炭素鋼の炭素含有量よりも大きく設定されている。
雰囲気ガス供給部３１は、被処理物１０に所望の熱処理を行うための熱処理用ガスであって熱処理室２１内の雰囲気を構成するための雰囲気ガスを熱処理室２１内に供給するように構成されている。雰囲気ガス供給部３１は、熱処理室２１に接続されて熱処理室２１の内部に開口する配管を有しており、当該配管は、ポンプ３１ａおよび図示しないタンクに接続されている。雰囲気ガス供給部３１のポンプ３１ａの動作は、制御部３２によって制御される。これにより、タンクに貯蔵された雰囲気ガスは、雰囲気ガス供給部３１によって熱処理室２１内に供給される。本実施形態では、熱処理用ガスとして、一酸化炭素（ＣＯ）ガスなどの、炭素を含むガスが用いられる。このガスにおけるカーボンポテンシャル（質量％）は、被処理物１０の母材である炭素鋼の炭素含有量よりも大きく設定されている。
【0054】
［遮蔽部材］
図１乃至図３を参照して、遮蔽部材（２４、２５）は、熱処理室２１内においてヒーター（２２、２３）と被処理物１０との間に配置されて、ヒーター（２２、２３）から被処理物１０への輻射熱の放射を遮蔽可能な部材として設けられている。遮蔽部材（２４、２５）は、一対で設けられており、第１遮蔽部材２４及び第２遮蔽部材２５として設けられている。
図１乃至図３を参照して、遮蔽部材（２４、２５）は、熱処理室２１内においてヒーター（２２、２３）と被処理物１０との間に配置されて、ヒーター（２２、２３）から被処理物１０への輻射熱の放射を遮蔽可能な部材として設けられている。遮蔽部材（２４、２５）は、一対で設けられており、第１遮蔽部材２４及び第２遮蔽部材２５として設けられている。
【0055】
熱処理室２１内において、第１遮蔽部材２４は、第１ヒーター２２に沿って配置されている。そして、第１遮蔽部材２４は、ケース１１に収納された被処理物１０がケース１１とともに熱処理室２１内に搬入されて搬送ローラ４０の上方に配置された状態で、第１ヒーター２２と被処理物１０との間に配置されるように、設置されている。熱処理室２１内において、第２遮蔽部材２５は、第２ヒーター２３に沿って配置されている。そして、第２遮蔽部材２５は、ケース１１に収納された被処理物１０がケース１１とともに熱処理室２１内に搬入されて搬送ローラ４０の上方に配置された状態で、第２ヒーター２３と被処理物１０との間に配置されるように、設置されている。
【0056】
また、遮蔽部材（２４、２５）は、後述する切替駆動部（２６、２７）によって駆動されることで、放射状態と遮蔽状態との間で、自らの状態が（即ち、遮蔽部材（２４、２５）の状態が）切り替えられるように構成されている。尚、放射状態では、遮蔽部材（２４、２５）は、ヒーター（２２、２３）から被処理物１０への輻射熱の放射を許容するように配置された状態となっている。一方、遮蔽状態では、遮蔽部材（２４、２５）は、ヒーター（２２、２３）から被処理物１０への輻射熱の放射を遮蔽するように配置される状態となっている。
【0057】
図５は、熱処理装置１の模式的な断面図であり、熱処理装置１における遮蔽部材（２４、２５）の状態が図１とは異なる状態を示す断面図である。図１は、遮蔽部材（２４、２５）の状態が遮蔽状態の場合を示しており、図５は、遮蔽部材（２４、２５）の状態が放射状態の場合を示している。また、図６は、熱処理装置１の一部を拡大して示す図であって、第１遮蔽部材２４の状態が遮蔽状態である場合を示す図である。図７は、熱処理装置１の一部を拡大して示す図であって、第１遮蔽部材２４の状態が放射状態である場合を示す図である。尚、図６は、図１の一部を拡大して示しており、図７は、図５の一部を拡大して示している。また、図８は、第１遮蔽部材２４を模式的に示す図であって、図８（ａ）は、第１遮蔽部材２４の状態が遮蔽状態である場合を示す図であり、図８（ｂ）は、第１遮蔽部材２４の状態が放射状態である場合を示す図である。尚、図８（ａ）及び図８（ｂ）は、第１遮蔽部材２４を被処理物１０側から見た状態を模式的に示している。
【0058】
図１乃至図３、図５乃至図８を参照して、遮蔽部材（２４、２５）は、複数の回転軸４２と、複数の遮蔽部材４３と、を有している。即ち、第１遮蔽部材２４は、複数の回転軸４２と、複数の遮蔽部材４３と、を有し、第２遮蔽部材２５も、複数の回転軸４２と、複数の遮蔽部材４３と、を有している。尚、図６乃至図８では、第１遮蔽部材２４のみを図示しているが、第２遮蔽部材２５も、第１遮蔽部材２４と同様に構成されている。
【0059】
第１及び第２遮蔽部材（２４、２５）における複数の回転軸４２のそれぞれは、互いに平行に延びるように設けられている。また、各回転軸４２は、上下方向に真っ直ぐに延びるように設けられ、熱処理室２１内において、底壁３７から上方に向かって片持ち状に延びるように設けられている。尚、第１遮蔽部材２４の複数の回転軸４２は、第１ヒーター２２と平行な方向に沿って並んで配置されている。そして、第２遮蔽部材２５の複数の回転軸４２は、第２ヒーター２３と平行な方向に沿って並んで配置されている。また、第１及び第２遮蔽部材（２４、２５）の各回転軸４２は、軸心周りに回転自在に支持されている。例えば、各回転軸４２の下端側の部分は、底壁３７を回転自在な状態で下方に貫通し、各回転軸４２の下端部が、図示が省略された軸受部によって軸心周りに回転自在に支持されている。
【0060】
第１及び第２遮蔽部材（２４、２５）における複数の遮蔽板４３は、複数の回転軸４２のそれぞれに対して固定されている。これにより、複数の遮蔽板４３は、複数の回転軸４２のそれぞれを中心としてそれぞれ回転自在に支持されており、複数の回転軸４２のそれぞれとともに回転するように設けられている。また、複数の遮蔽板４３のそれぞれは、上下方向に長く延びる長方形状の外形の板状体として設けられている。
【0061】
そして、図１、図３、図６、及び図８（ａ）に示す遮蔽状態では、複数の遮蔽板４３は、平坦に広がる面方向が、各側壁（３３、３４）と平行な方向に沿って配置された各ヒーター（２２、２３）の配置方向と平行な方向に広がる同一の面に沿って広がるように、配置される。このため、遮蔽状態では、同一の面に沿って広がる複数の遮蔽板４３によって、各ヒーター（２２、２３）から被処理物１０への輻射熱が遮蔽される。
【0062】
一方、図５、図７、及び図８（ｂ）に示す放射状態では、複数の遮蔽板４３は、平坦に広がる面方向が、各側壁（３３、３４）と平行な方向に沿って配置された各ヒーター（２２、２３）の配置方向に対して垂直な方向に沿って互いに平行に広がるように、配置される。このため、放射状態では、隣り合う遮蔽板４３の間の領域が大きく開放され、各ヒーター（２２、２３）から被処理物１０への輻射熱の放射が許容される。
【0063】
［切替駆動部］
切替駆動部（２６、２７）は、遮蔽部材（２４、２５）を駆動して遮蔽部材（２４、２５）の状態を切り替える機構として設けられている。そして、切替駆動部（２６、２７）は、図５に示す放射状態と図１乃至図３に示す遮蔽状態との間で、遮蔽部材（２４、２５）を駆動して遮蔽部材（２４、２５）の状態を切り替えるように構成されている。尚、放射状態は、遮蔽部材（２４、２５）がヒーター（２２、２３）から被処理物１０への輻射熱の放射を許容するように配置される状態として構成される。遮蔽状態は、遮蔽部材（２４、２５）がヒーター（２２、２３）から被処理物１０への輻射熱の放射を遮蔽するように配置される状態として構成される。
切替駆動部（２６、２７）は、遮蔽部材（２４、２５）を駆動して遮蔽部材（２４、２５）の状態を切り替える機構として設けられている。そして、切替駆動部（２６、２７）は、図５に示す放射状態と図１乃至図３に示す遮蔽状態との間で、遮蔽部材（２４、２５）を駆動して遮蔽部材（２４、２５）の状態を切り替えるように構成されている。尚、放射状態は、遮蔽部材（２４、２５）がヒーター（２２、２３）から被処理物１０への輻射熱の放射を許容するように配置される状態として構成される。遮蔽状態は、遮蔽部材（２４、２５）がヒーター（２２、２３）から被処理物１０への輻射熱の放射を遮蔽するように配置される状態として構成される。
【0064】
また、切替駆動部（２６、２７）は、一対で設けられており、第１切替駆動部２６及び第２切替駆動部２７として設けられている。第１切替駆動部２６は、第１遮蔽部材２４を駆動して第１遮蔽部材２４の状態を放射状態と遮蔽状態との間で切り替えるように構成されている。そして、第２替駆動部２７は、第２遮蔽部材２５を駆動して第２遮蔽部材２５の状態を放射状態と遮蔽状態との間で切り替えるように構成されている。
【0065】
図９は、切替駆動部（２６、２７）の作動を説明するための図であり、同じ構造を有する切替駆動部（２６、２７）のうちの第２切替駆動部２７を模式的に平面図として示している。また、図９（ａ）は、第２切替駆動部２７が第２遮蔽部材２５の状態を遮蔽状態に切り替えたときの状態を模式的に示す図であり、図９（ｂ）は、第２切替駆動部２７が第２遮蔽部材２５の状態を放射状態に切り替えたときの状態を模式的に示す図である。尚、図９（ａ）及び図９（ｂ）では、第２遮蔽部材２５における複数の遮蔽板４４を二点鎖線で示している。また、図１０は、第２切替駆動部２７を模式的に示す図であって、第２切替駆動部２７の作動を説明するための図である。尚、図１０は、第２切替駆動部２７の一部を拡大して示す図である。
【0066】
図２、図９及び図１０を参照して、切替駆動部（２６、２７）は、熱処理室２１の底壁３７の下側に設置され、複数の揺動部材４４、連結棒（４５、４６）、連結棒駆動部（４７、４８）、を有している。尚、図９及び図１０では、第２切替駆動部２７を図示しているが、第１切替駆動部２６も、第２切替駆動部２７と同様に構成されている。即ち、第１切替駆動部２６は、複数の揺動部材４４、連結棒（４５、４６）、連結棒駆動部（４７、４８）、を有し、第２切替駆動部２７も、複数の揺動部材４４、連結棒（４５、４６）、連結棒駆動部（４７、４８）、を有している。
【0067】
第１及び第２切替駆動部（２６、２７）における複数の揺動部材４４のそれぞれは、外形が長方形状の板状の部材として設けられ、複数の回転軸４２のそれぞれに固定されている。尚、切替駆動部（２６、２７）は、底壁３７の下側に設置されており、各揺動部材４４は、底壁３７に対して回転自在に支持されて底壁３７を貫通した各回転軸４２の下端部分に固定されている。
【0068】
また、各揺動部材４４は、長方形状の板状に延びる方向が各回転軸４２に対して垂直な方向に突出して延びた状態で、各回転軸４２に固定されている。また、各揺動部材４４は、遮蔽部材（２４、２５）が遮蔽状態のときにおいて、入口扉３５ａから出口扉３６ａに向かう進行方向Ｘ１と平行に複数の回転軸４２が並ぶ方向に対して入口扉３５ａ側に向かって所定の角度で斜めに突出して延びた状態で、各回転軸４２に固定されている。また、遮蔽部材（２４、２５）が遮蔽状態のときにおいて、複数の揺動部材４４は、複数の回転軸４２が並ぶ方向に対して、所定の角度で両側のそれぞれに交互に斜めに突出して延びるように、設けられている。また、各揺動部材４４には、後述する連結棒（４５、４６）に揺動自在に連結されるための長孔４４ａが設けられている。
【0069】
連結棒（４５、４６）は、複数の揺動部材４４を連結する棒状の部材として設けられている。第１及び第２切替駆動部（２６、２７）のそれぞれにおいて、連結棒（４５、４６）は、一対で設けられている。一対の連結棒（４５、４６）は、互いに平行に延びるとともに、複数の回転軸４２が並ぶ方向と平行な方向に沿って延びるように設置されている。連結棒４５は、第１及び第２切替駆動部（２６、２７）のそれぞれにおける複数の揺動部材４４のうちの半数を連結し、連結棒４６は、第１及び第２切替駆動部（２６、２７）のそれぞれにおける複数の揺動部材４４のうちの残りの半数を連結するように構成されている。より具体的には、連結棒４５は、複数の回転軸４２が並ぶ方向に沿って並ぶ複数の揺動部材４４を１つおきに連結し、複数の揺動部材４４の半数（本実施形態の例では５個）を連結するように設けられている。そして、連結棒４６は、連結棒４５に連結されていない揺動部材４４を連結するように設けられている。即ち、連結棒４６は、複数の回転軸４２が並ぶ方向に沿って並ぶ複数の揺動部材４４を１つおきに連結して複数の揺動部材４４の残りの半数（本実施形態の例では５個）を連結するように設けられている。
【0070】
また、各連結棒（４５、４６）には、複数の揺動部材４４を揺動自在に連結するための複数の連結ピン（４５ａ、４６ａ）が設けられている。即ち、連結棒４５には、複数の揺動部材４４の半数を揺動自在に連結するための複数の連結ピン４５ａが設けられ、連結棒４６には、複数の揺動部材４４の残りの半数を揺動自在に連結するための複数の連結ピン４６ａが設けられている。
【0071】
連結棒４５における各連結ピン４５ａは、連結棒４５の棒状部分から上方に向かって片持ち状に突出するとともに、各揺動部材４４の長孔４４ａを遊嵌状態で貫通するように設けられている。尚、連結棒４５の各連結ピン４５ａは、第１及び第２切替駆動部（２６、２７）のそれぞれにおける複数の揺動部材４４のうちの半数の揺動部材４４のそれぞれの長孔４４ａを遊嵌状態で貫通している。これにより、連結棒４５に対して、第１及び第２切替駆動部（２６、２７）のそれぞれにおける複数の揺動部材４４の半数がそれぞれ揺動自在に連結されている。
【0072】
また、連結棒４６における各連結ピン４６ａは、連結棒４６の棒状部分から上方に向かって片持ち状に突出するとともに、各揺動部材４４の長孔４４ａを遊嵌状態で貫通するように設けられている。尚、連結棒４６の各連結ピン４６ａは、第１及び第２切替駆動部（２６、２７）のそれぞれにおける複数の揺動部材４４のうちの残りの半数の揺動部材４４のそれぞれの長孔４４ａを遊嵌状態で貫通している。これにより、連結棒４６に対して、第１及び第２切替駆動部（２６、２７）のそれぞれにおける複数の揺動部材４４のうちの残りの半数がそれぞれ揺動自在に連結されている。
【0073】
連結棒駆動部（４７、４８）は、連結棒（４５、４６）を進退移動させるように駆動する機構として設けられている。第１及び第２切替駆動部（２６、２７）のそれぞれにおいて、連結棒駆動部（４７、４８）は、一対で設けられている。そして、連結棒駆動部４７は、連結棒４５を進退移動させるように駆動するよう構成され、連結棒駆動部４８は、連結棒４６を進退移動させるように駆動するよう構成されている。尚、本実施形態では、連結棒駆動部（４７、４８）は、底壁３７の下面に対して、前方壁３５側において設置されている。
【0074】
また、連結棒駆動部（４７、４８）は、連結棒（４５、４６）を直線方向に沿って往復動作させることで連結棒（４５、４６）を進退移動させる機構として設けられ、例えば、エアー圧又は油圧によって作動するシリンダ機構として構成されている。連結棒駆動部（４７、４８）は、シリンダ機構として構成される場合、例えば、ピストンと、ピストンで区画されるとともに圧力媒体が給排される一対の圧力室を有するシリンダ本体と、ピストンに一端が連結されるとともに他端が連結棒（４５、４６）の端部に連結されたロッドと、を備えて構成される。連結棒駆動部（４７、４８）が作動して、ロッドがシリンダ本体から突出する方向に移動することで、連結棒（４５、４６）が連結棒駆動部（４７、４８）から進出するように駆動される。そして、連結棒駆動部（４７、４８）が作動して、ロッドがシリンダ本体に退避するように移動することで、連結棒（４５、４６）が連結棒駆動部（４７、４８）側に退避するように駆動される。
【0075】
連結棒駆動部（４７、４８）は、制御部３２からの制御指令に基づいて作動し、連結棒（４５、４６）に進出動作及び退避動作を行わせるように、連結棒（４５、４６）を駆動する。より具体的には、例えば、図示が省略された圧力エアーの圧力源とシリンダ本体の圧力室とを連結する圧力エアー給排経路に設けられた電磁弁ユニットが制御部３２からの制御指令に基づいて作動することで、連結棒駆動部（４７、４８）が作動し、連結棒（４５、４６）の進出動作及び退避動作が行われる。
【0076】
図９（ａ）では、連結棒駆動部（４７、４８）に連結棒（４５、４６）が退避した状態が図示されており、図９（ｂ）では、連結棒駆動部（４７、４８）から連結棒（４５、４６）が進出した状態が図示されている。また、図９（ａ）及び図１０では、進出動作を行う連結棒（４５、４６）の進出方向Ｘ２が矢印Ｘ２で示されており、図９（ｂ）及び図１０では、退避動作を行う連結棒（４５、４６）の退避方向Ｘ３が矢印Ｘ３で示されている。尚、本実施形態では、進出方向Ｘ２は、入口扉３５ａから出口扉３６ａに向かう進行方向Ｘ１と平行な方向に設定されており、退避方向Ｘ３は、進行方向Ｘ１と逆向きの方向に設定されている。
【0077】
連結棒駆動部（４７、４８）によって連結棒（４５、４６）が進退移動するように駆動されると、揺動部材４４の長孔４４ａを遊嵌状態で貫通した連結ピン（４５ａ、４６ａ）も移動する。これにより、回転軸４２に固定された揺動部材４４が、回転軸４２を中心として回転するように揺動する。そして、揺動部材４４の揺動とともに、回転自在に支持されている回転軸４２が回転する。尚、図１０では、回転軸４２を中心として揺動する揺動部材４４の揺動方向Ｘ４について、両端矢印Ｘ４で示している。また、図１０では、連結棒（４５、４６）が退避した状態における揺動部材４４の位置を実線で図示しており、連結棒（４５、４６）が進出方向Ｘ２に進出動作を行う際における進出動作の途中時及び完了時の揺動部材４４の位置を二点鎖線で示している。
【0078】
図９（ａ）に示すように連結棒（４５、４６）が退避した状態では、遮蔽部材（２４、２５）の状態は、遮蔽状態となっている。この状態から、連結棒（４５、４６）が連結棒駆動部（４７、４８）によって駆動されることで、連結棒（４５、４６）が進出方向Ｘ２に進出する。これに伴い、各揺動部材４４の長孔４４ａを貫通した各連結ピン（４５ａ、４６ａ）も進出方向Ｘ２に沿って移動し、複数の揺動部材４４が揺動する。そして、複数の揺動部材４４の揺動とともに、回転自在に支持されている複数の回転軸４２が回転し、複数の回転軸４２とともに複数の遮蔽板４３が同時に回転する。これにより、遮蔽部材（２４、２５）の状態が、遮蔽状態から、図５、図７、図８（ｂ）、及び図９（ｂ）に示す放射状態へと、切り替えられる。これにより、切替駆動部（４７、４８）は、複数の遮蔽板４４を同時に回転させることで、遮蔽部材（２４、２５）の状態を遮蔽状態から放射状態へと切り替えるように構成されている。
【0079】
また、図９（ｂ）に示すように連結棒（４５、４６）が進出した状態では、遮蔽部材（２４、２５）の状態は、放射状態となっている。この状態から、連結棒（４５、４６）が連結棒駆動部（４７、４８）によって駆動されることで、連結棒（４５、４６）が退避方向Ｘ３に退避する。これに伴い、各揺動部材４４の長孔４４ａを貫通した各連結ピン（４５ａ、４６ａ）も退避方向Ｘ３に沿って移動し、複数の揺動部材４４が揺動する。そして、複数の揺動部材４４の揺動とともに、回転自在に支持されている複数の回転軸４２が回転し、複数の回転軸４２とともに複数の遮蔽板４３が同時に回転する。これにより、遮蔽部材（２４、２５）の状態が、放射状態から、図１乃至図３、図６、図８（ａ）、及び図９（ａ）に示す遮蔽状態へと、切り替えられる。これにより、切替駆動部（４７、４８）は、複数の遮蔽板４４を同時に回転させることで、遮蔽部材（２４、２５）の状態を放射状態から遮蔽状態へと切り替えるように構成されている。
【0080】
また、切替駆動部（４７、４８）は、制御部３２からの制御指令に基づいて作動し、遮蔽部材（２４、２５）の状態を、遮蔽状態から放射状態へと、或いは放射状態から遮蔽状態へと、切り替えるように構成されている。より具体的には、切替駆動部（４７、４８）は、制御部３２からの制御指令に基づいて連結棒駆動部（４７、４８）が連結棒（４５、４６）に進出動作及び退避動作を行わせるように作動することで、遮蔽部材（２４、２５）の状態を遮蔽状態と放射状態との間で切り替えるように構成されている。
【0081】
また、切替駆動部（４７、４８）は、温度測定部２８による温度測定結果に基づいて、遮蔽部材（２４、２５）の状態を遮蔽状態と放射状態との間で切り替えるように構成されている。前述の通り、温度測定部２８は、制御部３２に接続されており、温度測定部２８の温度測定結果は、制御部３２に入力されるように構成されている。そして、制御部３２は、温度測定部２８の温度測定結果に基づいて制御指令を作成し、その制御指令に基づいて、遮蔽部材（２４、２５）の状態の遮蔽状態と放射状態との間での切り替えが行われる。即ち、切替駆動部（４７、４８）は、温度測定部２８の温度測定結果に基づく制御部３２の制御によって、遮蔽部材（２４、２５）の状態を遮蔽状態と放射状態との間で切り替えるように構成されている。
【0082】
また、切替駆動部（４７、４８）は、温度測定部２８の温度測定結果に基づく制御部３２の制御によって、被処理物１０の加熱時に温度測定部２８によって測定された温度が、Ａ１変態点よりも低い所定の温度に到達したときに、遮蔽部材（２４、２５）の状態を放射状態から遮蔽状態へと切り替えるように構成されている。具体的には、例えば、切替駆動部（４７、４８）は、被処理物１０の加熱時に温度測定部２８によって測定された温度が、Ａ１変態点よりも５０℃低い所定の温度に到達したときに、遮蔽部材（２４、２５）の状態を放射状態から遮蔽状態へと切り替えるように構成されている。尚、加熱処理中においては、熱処理室２１内の雰囲気の温度の上昇に追従するように、被処理物１０の温度が上昇する。このため、温度測定部２８での測定温度がＡ１変態点よりも５０℃低い所定の温度に到達したときには、被処理物１０の温度は、Ａ１変態点よりも５０℃低い所定の温度よりも更に低い温度となっている。このため、被処理物１０がＡ１変態点よりも５０℃低い所定の温度に到達したときには、遮蔽部材（２４、２５）の状態は、既に放射状態から遮蔽状態へと切り替えられた状態となっている。尚、Ａ１変態点は、例えば、７２７℃である。
【0083】
また、切替駆動部（４７、４８）は、温度測定部２８の温度測定結果に基づく制御部３２の制御によって、被処理物１０の加熱時に温度測定部２８によって測定された温度が、Ａ３変態点よりも高い所定の温度よりも更に高い温度としての切替用温度に到達したときに、遮蔽部材（２４、２５）の状態を遮蔽状態から放射状態へと切り替えるように構成されている。具体的には、例えば、切替駆動部（４７、４８）は、被処理物１０の加熱時に温度測定部２８によって測定された温度が、Ａ３変態点よりも５０℃高い所定の温度よりも更に高い切替用温度に到達したときに、遮蔽部材（２４、２５）の状態を遮蔽状態から放射状態へと切り替えるように構成されている。上記の切替用温度は、加熱処理中における被処理物１０の温度がＡ３変態点よりも５０℃高い所定の温度を超えている温度として設定される。上記の切替用温度は、例えば、加熱処理中における被処理物１０の温度と温度測定部２８での測定温度との関係を予め確認した結果に基づいて、設定される。
【0084】
上記により、切替駆動部（４７、４８）は、被処理物１０の温度がＡ１変態点を含む所定の温度範囲内の温度のときに、遮蔽部材（２４、２５）の状態を遮蔽状態に維持するように構成されている。そして、上記の所定の温度範囲は、少なくとも、Ａ１変態点よりも５０℃低い温度以上であってＡ３変態点よりも５０℃高い温度以下の温度範囲を含むように設定されている。
【0085】
［遠心ファン］
図１１は、遠心ファン２９及び気流調整部３０を模式的に示す図であって、図１１（ａ）は、遠心ファン２９及び気流調整部３０を水平方向から見た図であり、図１１（ｂ）は、遠心ファン２９及び気流調整部３０を上方から見た図である。尚、図１１（ａ）は、遠心ファン２９及び気流調整部３０を図１１（ｂ）に示す矢印Ｓ方向から見た図である。図１、図２、図５、及び図１１を参照して、遠心ファン（ファン）２９は、熱処理室２１内において被処理物１０に対向して配置され、被処理物１０側から気体を吸い込んで被処理物１０の周囲を通過する気流を生じさせるファンとして設けられている。
図１１は、遠心ファン２９及び気流調整部３０を模式的に示す図であって、図１１（ａ）は、遠心ファン２９及び気流調整部３０を水平方向から見た図であり、図１１（ｂ）は、遠心ファン２９及び気流調整部３０を上方から見た図である。尚、図１１（ａ）は、遠心ファン２９及び気流調整部３０を図１１（ｂ）に示す矢印Ｓ方向から見た図である。図１、図２、図５、及び図１１を参照して、遠心ファン（ファン）２９は、熱処理室２１内において被処理物１０に対向して配置され、被処理物１０側から気体を吸い込んで被処理物１０の周囲を通過する気流を生じさせるファンとして設けられている。
【0086】
遠心ファン２９は、熱処理室２１内において、天井壁３８に設置されている。そして、遠心ファン２９は、被処理物１０を収納したケース１１を搬送する複数の搬送ローラ４０の上方の領域であって天井壁３８の中央部分の下方の領域に配置されている。これにより、遠心ファン２９は、複数の搬送ローラ４０によってケース１１とともに搬送されて熱処理室２１内に配置される被処理物１０の上方において被処理物１０に対向して配置されるように構成されている。また、遠心ファン２９は、被処理物１０とともに、一対のヒーター（２２、２３）の間に配置されるように構成されている。
【0087】
また、遠心ファン２９は、ファン回転軸４９と回転羽根５０とを備えて構成されている。ファン回転軸４９は、上下方向に延びるように配置され、天井壁３８を貫通して配置されるとともに、天井壁３８に対して回転自在に設置されている。ファン回転軸４９の下端側は、熱処理室２１内に配置され、回転羽根５０が固定されている。そして、ファン回転軸４９の上端側は、天井壁３８を貫通して熱処理室２１の外部に配置され、ファン駆動モータ５３に連結されている。ファン駆動モータ５３は、ファン回転軸４９を回転駆動する電動モータとして設けられ、制御部３２からの制御指令に基づいて回転するように構成されている。
【0088】
回転羽根５０は、天井壁３８の近傍に配置された状態で、ファン回転軸４９に固定されている。そして、回転羽根５０は、ファン回転軸４９に固定されるハブ５０ａと、ファン回転軸４９を中心としてハブ５０ａから放射状に延びる複数の羽根５０ｂと、を備えて構成されている。尚、本実施形態では、複数の羽根５０ｂとして６枚の羽根５０ｂを備えて構成された回転羽根５０の形態を例示している。また、本実施形態では、羽根５０ｂの形状として、上下方向に広がる面を有し、ファン回転軸４９から遠心ファン２９の径方向外側に向かって平面状に広がる形状を例示しているが、羽根５０ｂの形状はこの通りでなくてもよい。羽根５０ｂの形状としては、曲面状に広がる形状であってもよく、また、平面状に広がった部分及び曲面状に広がった部分が種々組み合わされた形状であってもよい。
【0089】
回転羽根５０は、ファン回転軸４９に固定されており、ファン駆動モータ５３によって回転駆動されるファン回転軸４９とともに回転する。そして、回転羽根５０は、天井壁３８の近傍の領域において、回転軸４９とともに複数の羽根５０ｂが回転することで、下方の被処理物１０側から吸い込んだ気体を遠心ファン２９の径方向の外方に流動させるように構成されている。また、遠心ファン２９は、下方の被処理物１０側から気体を吸い込むことで、被処理物１０の下方から上方に向かう気流を生じさせるように構成されている。これにより、遠心ファン２９は、遮蔽部材（２４、２５）が延びる方向と平行な方向である上下方向に沿って被処理物１０の周囲を通過する気流を生じさせるように構成されている。
【0090】
［気流調整部］
図１２は、熱処理装置１の模式的な断面図であって、熱処理装置１における熱処理室２１内の構成を一部省略して示す図である。尚、図１２は、図２のＢ－Ｂ線矢視位置に対応する位置から見た熱処理室２１の状態を一部の構成を省略して平面図として示している。図１、図２、図５乃至図７、図１１及び図１２を参照して、気流調整部３０は、熱処理室２１内において、天井壁３８に設置されている。そして、気流調整部３０は、遠心ファン２９の周囲に配置され、遠心ファン２９から遠心ファン２９の径方向の外方に流動する気流の流れを調整する機構として設けられている。
図１２は、熱処理装置１の模式的な断面図であって、熱処理装置１における熱処理室２１内の構成を一部省略して示す図である。尚、図１２は、図２のＢ－Ｂ線矢視位置に対応する位置から見た熱処理室２１の状態を一部の構成を省略して平面図として示している。図１、図２、図５乃至図７、図１１及び図１２を参照して、気流調整部３０は、熱処理室２１内において、天井壁３８に設置されている。そして、気流調整部３０は、遠心ファン２９の周囲に配置され、遠心ファン２９から遠心ファン２９の径方向の外方に流動する気流の流れを調整する機構として設けられている。
【0091】
気流調整部３０は、第１気流規制部材５１及び第２気流規制部材５２を有して構成されている。第１気流規制部材５１及び第２気流規制部材５２は、遠心ファン２９の周囲において、遠心ファン２９の外周方向に沿って配置されている。また、第１気流規制部材５１及び第２気流規制部材５２は、遠心ファン２９を挟んで対向して配置されている。
【0092】
ここで、気流調整部３０の第１気流規制部材５１及び第２気流規制部材５２の熱処理室２１内における配置構成について更に詳しく説明する。図１２において、熱処理室２１の一対の側壁（３３、３４）の中間位置Ｍ１を一点鎖線Ｍ１で示している。中間位置Ｍ１は、一対の側壁（３３、３４）から等距離な位置であって、各側壁（３３、３４）と平行な面に沿った位置となる。
【0093】
また、図１２において、熱処理室２１内における中間位置Ｍ１よりも第１側壁３３側の領域であって、且つ、前方壁３５及び後方壁３６の中間の位置よりも後方壁３６側の領域Ｒ１を、二点鎖線Ｒ１で囲んだ領域として示している。領域Ｒ１は、第１気流規制部材５１が配置され、遠心ファン２９からの気流の流れが、第１気流規制部材５１によって規制される領域として構成される。尚、以下、領域Ｒ１について、第１気流規制領域Ｒ１とも称する。第１気流規制部材５１は、第１気流規制領域Ｒ１において、遠心ファン２９に対して遠心ファン２９の径方向の外側に配置され、天井壁３８に固定されている。第１気流規制部材５１の上端部分の複数個所には、取付部５１ａが設けられている。取付部５１ａが天井壁３８に取り付けられることで、第１気流規制部材５１が天井壁３８に固定されて取り付けられている。
【0094】
また、図１２において、熱処理室２１内における中間位置Ｍ１よりも第２側壁３４側の領域であって、且つ、前方壁３５及び後方壁３６の中間の位置よりも前方壁３５側の領域Ｒ２を、二点鎖線Ｒ２で囲んだ領域として示している。領域Ｒ２は、第２気流規制部材５２が配置され、遠心ファン２９からの気流の流れが、第２気流規制部材５２によって規制される領域として構成される。尚、以下、領域Ｒ２について、第２気流規制領域Ｒ２とも称する。第２気流規制部材５２は、第２気流規制領域Ｒ２において、遠心ファン２９に対して遠心ファン２９の径方向の外側に配置され、天井壁３８に固定されている。第２気流規制部材５２の上端部分の複数個所には、取付部５２ａが設けられている。取付部５２ａが天井壁３８に取り付けられることで、第２気流規制部材５２が天井壁３８に固定されて取り付けられている。
【0095】
また、図１２において、熱処理室２１内における中間位置Ｍ１よりも第１側壁３３側の領域であって、且つ、前方壁３５及び後方壁３６の中間の位置よりも前方壁３５側の領域Ｐ１を、破線Ｐ１で囲んだ領域として示している。領域Ｐ１は、第１気流規制部材５１及び第２気流規制部材５２のいずれも配置されず、開放された領域として構成されている。このため、領域Ｐ１は、遠心ファン２９からの気流の流れが規制されず、遠心ファン２９からの気流の流れが許容される領域として構成される。尚、以下、領域Ｐ１について、第１気流許容領域Ｐ１とも称する。
【0096】
また、図１２において、熱処理室２１内における中間位置Ｍ１よりも第２側壁３４側の領域であって、且つ、前方壁３５及び後方壁３６の中間の位置よりも後方壁３６側の領域Ｐ２を、破線Ｐ２で囲んだ領域として示している。領域Ｐ２は、第１気流規制部材５１及び第２気流規制部材５２のいずれも配置されず、開放された領域として構成されている。このため、領域Ｐ２は、遠心ファン２９からの気流の流れが規制されず、遠心ファン２９からの気流の流れが許容される領域として構成される。尚、以下、領域Ｐ２について、第２気流許容領域Ｐ２とも称する。
【0097】
また、図１２において、遠心ファン２９の回転羽根５０の回転方向Ｘ５を一点鎖線の矢印Ｘ５で示している。本実施形態では、遠心ファン２９の回転羽根５０の回転方向Ｘ５は、上方から見て時計周りに回転するように設定されている。このため、回転羽根５０の回転時には、回転羽根５０の各羽根５０ｂは、第１気流許容領域Ｐ１を回転の起点として説明すると、第１気流許容領域Ｐ１、第１気流規制領域Ｒ１、第２気流許容領域Ｐ２、第２気流規制領域Ｒ２の順番で繰り返し移動しながら、回転軸４９の周りを回転する。
【0098】
また、回転羽根５０が上記のように回転方向Ｘ５に回転するため、回転羽根５０の外周縁部５０ｃは、第１気流規制領域Ｒ１においては第１側壁３３から離間し、第２気流許容領域Ｐ２においては第２側壁３４に接近し、第２気流規制領域Ｒ２においては第２側壁３４から離間し、第１気流許容領域Ｐ１においては第１側壁３３に接近する。尚、回転羽根５０の外周縁部５０ｃは、ハブ５０ａから放射状に伸びる各羽根５０ｂの先端側の縁部として構成される。
【0099】
第１気流規制部材５１は、前記のように、第１気流規制領域Ｒ１において遠心ファン２９の径方向の外側に配置されている。このため、第１気流規制領域Ｒ１においては、回転羽根５０は、第１気流規制部材５１に対して遠心ファン２９の径方向の内側において、回転する。そして、回転羽根５０の回転時には、回転羽根５０の外周縁部５０ｃは、第１気流規制領域Ｒ１において、第１側壁３３から離間する方向に回転する。よって、第１気流規制部材５１は、熱処理室２１内における中間位置Ｍ１よりも第１側壁３３側の領域であって回転羽根５０の回転時に回転羽根５０の外周縁部５０ｃが第１側壁３３から離間する領域である第１気流規制領域Ｒ１における遠心ファン２９から第１側壁３３側への気流の流れを規制するように構成されている。
【0100】
また、第２気流規制部材５２は、前記のように、第２気流規制領域Ｒ２において遠心ファン２９の径方向の外側に配置されている。このため、第２気流規制領域Ｒ２においては、回転羽根５０は、第２気流規制部材５２に対して遠心ファン２９の径方向の内側において、回転する。そして、回転羽根５０の回転時には、回転羽根５０の外周縁部５０ｃは、第２気流規制領域Ｒ２において、第２側壁３４から離間する方向に回転する。よって、第２気流規制部材５２は、熱処理室２１内における中間位置Ｍ１よりも第２側壁３４側の領域であって回転羽根５０の回転時に回転羽根５０の外周縁部５０ｃが第２側壁３４から離間する領域である第２気流規制領域Ｒ２における遠心ファン２９から第２側壁３４側への気流の流れを規制するように構成されている。
【0101】
また、前記のように、第１気流規制領域Ｒ１及び第２気流規制領域Ｒ２においては、遠心ファン２９からの気流の流れが規制される。このため、気流調整部３０は、熱処理室２１内における一対の側壁（３３、３４）の中間位置よりも各側壁（３３、３４）側の領域において、遠心ファン２９の回転羽根５０の回転時の遠心ファン２９から各側壁（３３、３４）側への気流の流れを、回転する回転羽根５０の外周縁部５０ｃが各側壁（３３、３４）から離間する領域（Ｒ１、Ｒ２）においては規制するように調整する。また、前記のように、第１気流許容領域Ｐ１及び第２気流許容領域Ｐ２においては、遠心ファン２９からの気流の流れが許容される。このため、気流調整部３０は、熱処理室２１内における一対の側壁（３３、３４）の中間位置Ｍ１よりも各側壁（３３、３４）側の領域において、遠心ファン２９の回転羽根５０の回転時の遠心ファン２９から各側壁（３３、３４）側への気流の流れを、回転する回転羽根５０の外周縁部５０ｃが各側壁に接近する領域（Ｐ１、Ｐ２）においては許容するように調整する。
【0102】
また、第１気流規制部材５１は、遠心ファン２９の外周に沿って湾曲して配置された湾曲壁面である第１湾曲壁面５１ｂを有している。そして、第２気流規制部材５２は、遠心ファン２９の外周に沿って湾曲して配置された湾曲壁面である第２湾曲壁面５２ｂを有している。即ち、第１気流規制部材５１及び第２気流規制部材５２のそれぞれは、遠心ファン２９の外周に沿って湾曲して配置された湾曲壁面（５１ｂ、５２ｂ）を有している。
【0103】
第１気流規制部材５１の第１湾曲壁面５１ｂと第２気流規制部材５２の第２湾曲壁面５２ｂとは、遠心ファン２９を挟んで対向して配置されている。また、第１湾曲壁面５１ｂ及び第２湾曲壁面５２ｂは、遠心ファン２９の回転羽根５０よりも、被処理物１０側から被処理物１０側と反対側に向かって延びる方向（即ち、上下に延びる方向）における寸法が大きくなるように、構成されている。即ち、第１湾曲壁面５１ｂ及び第２湾曲壁面５２ｂの高さ寸法（上下方向の寸法）は、遠心ファン２９の回転羽根５０の高さ寸法（上下方向の寸法）よりも大きく設定されている。
【0104】
第１湾曲壁面５１ｂは、遠心ファン２９の外周に沿って湾曲する第１気流規制部材５１における遠心ファン２９に対向する曲面として構成されている。また、本実施形態では、第１湾曲壁面５１ａは、上下方向に垂直な断面である水平断面における形状が、円弧形状に形成されている。そして、第１湾曲壁面５１ａの水平断面における円弧形状の曲率半径は、被処理物１０側である第１気流規制部材５１の下端側において大きく設定され、被処理物１０側と反対側である第１気流規制部材５１の上端側において小さく設定されている。このため、第１湾曲壁面５１ａは、下方から上方にかけて（即ち、被処理物１０側から被処理物１０側と反対側にかけて）窄まる円錐曲面の一部として構成されている。
【0105】
第２湾曲壁面５２ｂは、遠心ファン２９の外周に沿って湾曲する第２気流規制部材５２における遠心ファン２９に対向する曲面として構成されている。また、本実施形態では、第２湾曲壁面５２ａは、上下方向に垂直な断面である水平断面における形状が、円弧形状に形成されている。そして、第２湾曲壁面５２ａの水平断面における円弧形状の曲率半径は、被処理物１０側である第２気流規制部材５２の下端側において大きく設定され、被処理物１０側と反対側である第２気流規制部材５２の上端側において小さく設定されている。このため、第２湾曲壁面５２ａは、下方から上方にかけて（即ち、被処理物１０側から被処理物１０側と反対側にかけて）窄まる円錐曲面の一部として構成されている。
【0106】
上記のように、第１湾曲壁面５１ｂ及び第２湾曲壁面５２ｂは、被処理物１０側から被処理物１０側と反対側にかけて窄まる円錐曲面の一部として構成されている。このため、第１湾曲壁面５１ｂ及び第２湾曲壁面５２ｂは、被処理物１０側から被処理物１０側と反対側にかけて、遠心ファン２９の回転羽根５０の外周縁部５０ｃに向かって互いに接近して延びるように設けられている。
【0107】
図１３及び図１４は、熱処理装置１の模式的な断面図であって、遠心ファン２９及び気流調整部３０の作動を説明するための図である。尚、図１３は、図１に対応する熱処理装置１の模式的な断面図であり、図１４は、図２に対応する熱処理装置１の模式的な断面図である。図１３及び図１４を参照して、遠心ファン２９及び気流調整部３０の作動による熱処理室２１内における気流の流れについて更に説明する。
【0108】
制御部３２からの制御指令に基づいてファン駆動モータ５３が作動してファン回転軸４９とともに回転羽根５０が回転方向Ｘ５に回転する。熱処理室２１における平行な一対の側壁（３３、３４）の間において、気流調整部３０の第１及び第２気流規制部材（５１、５２）の間に配置されているとともに被処理物１０に対向して配置されるた遠心ファン２９の回転羽根５０が回転することで、熱処理室２１内において循環する気流の流れが生じることになる。尚、図１３及び図１４では、遠心ファン２９の回転羽根５０の回転方向Ｘ５を一点鎖線の矢印Ｘ５で示している。また、図１３及び図１４では、遠心ファン２９及び気流調整部３０の作動によって熱処理室２１内において循環する気流の流れ方向Ｘ６を複数の一点鎖線の矢印Ｘ６で示している。
【0109】
熱処理室２１における平行な一対の側壁（３３、３４）の間において、被処理物１０に対向して配置された遠心ファン２９の回転羽根５０が回転することで、被処理物１０側の気体が吸い込まれて遠心ファン２９の径方向の外方に向かうように流れ方向Ｘ６に沿って流れる気流が生じる。そして、遠心ファン２９によって被処理物１０側から吸い込まれて遠心ファン２９の径方向の外方に向かって流れた気流は、気流調整部３０によって調整されながら流動することになる。即ち、第１及び第２気流規制領域（Ｒ１、Ｒ２）においては、第１及び第２気流規制部材（５１、５２）によって、遠心ファン２９から第１及び第２側壁（３３、３４）側への気流の流れが規制される。そして、第１及び第２気流許容領域（Ｐ１、Ｐ２）においては、遠心ファン２９から第１及び第２側壁（３３、３４）側への気流の流れが許容される。
【0110】
上記により、被処理物１０側から吸い込まれて遠心ファン２９の径方向の外方に向かって流れた気流は、遠心ファン２９の回転による送風作用と気流調整部３０による気流の流動方向の調整作用とによって、図１３及び図１４にて流れ方向Ｘ６として示すように、各側壁（３３、３４）に向かって流動しながら、更に、各側壁（３３、３４）に沿って流動する。また、このとき、気流は、上方から下方に向かって下降しながら、各側壁（３３、３４）に沿って流動する。そして、各側壁（３３、３４）に沿って流動した気流は、被処理物１０の下方から被処理物１０側に流動し、被処理物１０を通過して遠心ファン２９に吸い込まれ、再び、遠心ファン２９の径方向の外方に流動する。これにより、熱処理中に、熱処理室２１内の雰囲気が、被処理物１０を通過した後に各側壁（３３、３４）に沿って流動して再び被処理物１０を通過するように、全体的に効率よく循環して流動することになる。
【0111】
［制御部］
図１乃至図３、図５、図１３及び図１４を参照して、熱処理室２１内において、被処理物１０の熱処理動作は、制御部３２によって制御される。具体的には、制御部３２は、搬送ローラ４０のチェーン機構を駆動する電動モータ、遠心ファン２９を回転駆動するファン駆動用モータ５３、雰囲気ガス供給部３１のポンプ３１ａ、第１及び第２ヒーター（２２、２３）、第１及び第２切替駆動部（２６、２７）の動作を制御することで、被処理物１０の熱処理動作を制御する。
図１乃至図３、図５、図１３及び図１４を参照して、熱処理室２１内において、被処理物１０の熱処理動作は、制御部３２によって制御される。具体的には、制御部３２は、搬送ローラ４０のチェーン機構を駆動する電動モータ、遠心ファン２９を回転駆動するファン駆動用モータ５３、雰囲気ガス供給部３１のポンプ３１ａ、第１及び第２ヒーター（２２、２３）、第１及び第２切替駆動部（２６、２７）の動作を制御することで、被処理物１０の熱処理動作を制御する。
【0112】
また、制御部３２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のハードウェア・プロセッサ、ＲＡＭ（Random Access Memory）およびＲＯＭ（Read Only Memory）等のメモリ、ユーザによって操作される操作パネル等の操作部、インターフェース回路、等を備えて構成されている。制御部３２のメモリには、ファン駆動用モータ５３、雰囲気ガス供給部３１のポンプ３１ａ、第１及び第２ヒーター（２２、２３）、第１及び第２切替駆動部（２６、２７）等の作動を制御する制御指令を作成するためのプログラムが記憶されている。例えば、作業者によって操作部が操作されることで、メモリから上記のプログラムがハードウェア・プロセッサによって読み出されて実行される。これにより、上記の制御指令が作成され、その制御指令に基づいて、ファン駆動用モータ５３、雰囲気ガス供給部３１のポンプ３１ａ、第１及び第２ヒーター（２２、２３）、第１及び第２切替駆動部（２６、２７）が作動する。
【0113】
また、前述のように、温度測定部２８の温度測定結果は、制御部３２に入力されるように構成されている。そして、制御部３２は、温度測定部２８の温度測定結果に基づいて、第１及び第２切替駆動部（２６、２７）の動作を制御するように構成されている。また、制御部３２は、温度測定部２８で測定された温度測定結果に基づいて、第１及び第２ヒーター（２２、２３）の各発熱体４１の発熱動作を制御し、熱処理室２１内の温度が所定の温度上昇パターンに沿って上昇するように制御する。尚、制御部３２は、例えば、第１及び第２ヒーター（２２、２３）の各発熱体４１の電熱体に通電する際の電力を調整することで、各発熱体４１の発熱動作の制御を行う。
【0114】
［熱処理装置の動作］
次に、熱処理装置１における熱処理動作の一例について説明する。図１５は、熱処理装置１における熱処理動作の一例を説明するためのフローチャートである。図１５に示す熱処理装置１の動作が行われることで、本実施形態の熱処理方法が実施される。以下では、フローチャートを参照して説明するときは、フローチャート以外の図も適宜参照しながら説明する。
次に、熱処理装置１における熱処理動作の一例について説明する。図１５は、熱処理装置１における熱処理動作の一例を説明するためのフローチャートである。図１５に示す熱処理装置１の動作が行われることで、本実施形態の熱処理方法が実施される。以下では、フローチャートを参照して説明するときは、フローチャート以外の図も適宜参照しながら説明する。
【0115】
熱処理装置１における熱処理動作では、まず、例えば、作業者、または、機械による自動搬入装置（図示せず）によって、被処理物１０が入口扉３５ａから熱処理室２１内に搬入される。尚、被処理物１０は、ケース１１に収納された状態でケース１１とともに熱処理室２１内に搬入される。熱処理室２１内に搬入された被処理物１０は、熱処理室２１内において複数の搬送ローラ４０の上に配置される。そして、制御部３２からの制御指令に基づいて駆動される搬送ローラ４０によって、ケース１１が、熱処理室２１内における略中央部分の所定の位置まで搬送される。所定の位置まで搬送されると、搬送ローラ４０による搬送が停止され、ケース１１に収納された被処理物１０が熱処理室２１内における所定の位置に配置された状態となる（ステップＳ１０１）。尚、被処理物１０は、熱処理室２１内に配置された状態では、一対のヒーター（２２、２３）の間であって、一対の遮蔽部材（２４、２５）の間に配置される。更に、被処理物１０は、熱処理室２１内に配置された状態では、遠心ファン２９の下方で、遠心ファン２９に対向して配置される。
【0116】
被処理物１０が熱処理室２１内に配置されると、次いで、被処理物１０を加熱する熱処理が行われる（ステップＳ１０２）。即ち、加熱処理対象としての金属製の被処理物１０及びヒーター（２２、２３）が配置される熱処理室２１内において、ヒーター（２２、２３）を用いて被処理物１０を加熱する加熱ステップ（ステップＳ１０２）が行われる。より具体的には、制御部３２の制御によって、ヒーター（２２、２３）の発熱動作が開始され、熱処理室２１内の雰囲気が加熱される。そして、加熱された熱処理室２１内の雰囲気によって、熱処理室２１内の被処理物１０が加熱される。
【0117】
また、被処理物１０が加熱される加熱ステップにおいては、第１及び第２ヒーター（２２、２３）の発熱動作とともに、遠心ファン２９の回転動作が行われる。具体的には、制御部３２の制御によって、第１及び第２ヒーター（２２、２３）の発熱動作が開始されるとともに、遠心ファン２９のファン回転軸４９を回転駆動するファン駆動モータ５３の運転が開始される。遠心ファン２９が回転することで、熱処理室２１内を循環する気流が生じ、この気流が、気流調整部３０によって調整されながら流動する。これにより、図１３及び図１４にて示す流れ方向Ｘ６に沿って熱処理室２１内で循環して流動する気流の流れが形成される。このため、加熱ステップ中においては、熱処理室２１内の雰囲気が、被処理物１０を通過した後に各側壁（３３、３４）に沿って流動して再び被処理物１０を通過するように、全体的に効率よく循環して流動する。
【0118】
加熱ステップにおいては、制御部３２の制御に基づいて、まず、熱処理室２１内の雰囲気がＡ１変態点の温度まで加熱される。熱処理室２１内の雰囲気の温度がＡ１変態点まで上昇すると、例えば、その温度が、所定の時間の間、維持されてもよい。これにより、被処理物１０の内部を含む全体を、Ａ１変態点まで加熱することができる。次いで、加熱ステップにおいては、制御部３２の制御に基づいて、熱処理室２１内の雰囲気がＡ１変態点の温度からＡ３変態点の温度まで加熱される。熱処理室２１内の雰囲気がＡ３変態点の温度まで加熱されると、更に、制御部３２の制御に基づいて、熱処理室２１内の雰囲気がＡ３変態点以上の所定の最大設定温度まで加熱される。
【0119】
図１６は、熱処理装置１で熱処理される被処理物１０の状態について説明するための、Ｆｅ－Ｃ合金の模式的な平衡状態図である。加熱ステップにおいては、被処理物１０の内部は、例えば、図１６において破線の矢印Ｌ１で示す線Ｌ１で規定される経過を辿って、Ａ３変態点より高い温度まで加熱される。この際、被処理物１０の内部は、Ａ１変態点以下の温度において、フェライト＋セメンタイトの状態となっている。そして、被処理物１０の内部は、線Ｌ１で示されているように、Ａ１変態点を超えると、フェライト＋オーステナイトの状態に変態する。被処理物１０がさらに温度上昇することで、被処理物１０の内部の温度がＡ３変態点を超えると、フェライトが消失し、オーステナイト状態に変態する。そして、被処理物１０の内部のカーボンポテンシャルは、Ａ３変態点を超える温度まで加熱された場合でも変化しない。
【0120】
一方、被処理物１０の表面は、例えば、図１６において破線の矢印Ｌ２で示す線Ｌ２で示される経過を辿ることで、カーボンポテンシャルが増加し、概ね、熱処理室２１内の雰囲気のカーボンポテンシャルに収束していく。被処理物１０の表面は、熱処理室２１内の雰囲気の温度上昇とともに、雰囲気中の炭素と反応する。これにより、被処理物１０の表面のカーボンポテンシャルが上昇する。特に、被処理物１０の表面は、Ａ１変態点に到達するまでの間、温度上昇と略比例するようにして、カーボンポテンシャルが上昇する。そして、被処理物１０の表面の温度がＡ１変態点に近くなると、被処理物１０の表面のカーボンポテンシャルは、被処理物１０の外表面の温度上昇とともに僅かながら増えつつも略一定となる。このようにして、被処理物１０の表面の浸炭処理が行われる。
【0121】
また、加熱ステップでは、熱処理室２１内においてヒーター（２２、２３）と被処理物１０との間に配置された遮蔽部材（２４、２５）によって、ヒーター（２２、２３）から被処理物１０への輻射熱の放射を遮蔽する遮蔽ステップ（ステップＳ１０４）が行われる。遮蔽ステップは、加熱ステップの実行中に実行される。より具体的には、加熱ステップ中において、制御部３２の制御によって、切替駆動部（４７、４８）の動作が制御され、遮蔽部材（２４、２５）の状態が放射状態から遮蔽状態へと切り替えられて遮蔽状態に維持されることで、遮蔽ステップが実行される。
【0122】
本実施形態では、加熱ステップの開始時には、遮蔽部材（２４、２５）の状態は、放射状態となっている。そして、加熱ステップの開始後、温度測定部２８の温度測定結果に基づいて、制御部３２が、切替駆動部（４７、４８）を制御し、切替駆動部（４７、４８）の作動によって、遮蔽部材（２４、２５）の状態が放射状態から遮蔽状態へと切り替えられる。より具体的には、被処理物１０の加熱時に温度測定部２８によって測定された温度が、例えば、Ａ１変態点よりも５０℃低い所定の温度に到達したときに、制御部３２の制御によって、切替駆動部（４７、４８）が作動し、遮蔽部材（２４、２５）の状態が放射状態から遮蔽状態へと切り替えられる。
【0123】
遮蔽部材（２４、２５）の状態が放射状態から遮蔽状態へと切り替えられると、その状態は、温度測定部２８によって測定された温度が、Ａ３変態点よりも５０℃高い所定の温度よりも更に高い前述の切替用温度に到達するまで維持される。そして、被処理物１０の加熱時に温度測定部２８によって測定された温度が、例えば、Ａ３変態点よりも５０℃高い所定の温度よりも更に高い切替用温度に到達したときに、制御部３２の制御によって、切替駆動部（４７、４８）が作動し、遮蔽部材（２４、２５）の状態が遮蔽状態から放射状態へと切り替えられる。
【0124】
尚、加熱ステップ中においては、温度測定部２８での測定温度がＡ１変態点よりも５０℃低い所定の温度に到達したときには、被処理物１０の温度は、Ａ１変態点よりも５０℃低い所定の温度よりも更に低い温度となっている。そして、温度測定部２８での測定温度がＡ３変態点よりも５０℃高い所定の温度よりも更に高い切替用温度に到達したときには、被処理物１０の温度は、既にＡ３変態点よりも５０℃高い所定の温度となっている。このため、本実施形態では、被処理物１０の温度が、Ａ１変態点を含む温度範囲内の温度であって、Ａ１変態点よりも５０℃低い温度以上であってＡ３変態点よりも５０℃高い温度以下の温度範囲内の温度のときに、遮蔽部材（２４、２５）の状態が遮蔽状態に維持されることになる。
【0125】
加熱ステップにおいては、制御部３２の制御に基づいて、熱処理室２１内の雰囲気がＡ３変態点以上の所定の最大設定温度まで加熱されると、その温度の状態が、所定の時間に亘って維持される。所定の最大設定温度が所定の時間に亘って維持されることで、被処理物１０に対して必要な熱処理が施される。上記の所定の時間が経過すると、制御部３２の制御に基づいてヒーター（２２、２３）の発熱動作が停止され、熱処理室２１内で被処理物１０の温度を所定の目標温度まで低下させることが行われる（ステップＳ１０３）。
【0126】
熱処理室２１内で被処理物１０の温度を所定の目標温度まで低下させる処理が終了すると、制御部３２からの制御指令に基づいて駆動される搬送ローラ４０によって、被処理物１０を収納したケース１１が、出口扉３６ａまで搬送される。出口扉３６ａまで搬送されると、ケース１１に収納された被処理物１０は、ケース１１とともに熱処理室２１の外部へと搬出される。熱処理室２１から搬出された被処理物１０に対しては、例えば、焼入れ装置１６での焼入れ処理などの他の処理が施される。
【0127】
［本実施形態の効果］
以上説明したように、本実施形態によると、熱処理装置１は、加熱処理対象としての金属製の被処理物１０を加熱するためのヒーター（２２、２３）と、ヒーター（２２、２３）と被処理物１０とが配置される熱処理室２１と、熱処理室２１内においてヒーター（２２、２３）と被処理物１０との間に配置されて、ヒーター（２２、２３）から被処理物１０への輻射熱の放射を遮蔽可能な遮蔽部材（２４、２５）と、を備えている。また、本実施形態の熱処理方法は、加熱処理対象としての金属製の被処理物１０及びヒーター（２２、２３）が配置される熱処理室２１内において、ヒーター（２２、２３）を用いて被処理物１０を加熱する加熱ステップと、加熱ステップの実行中に実行され、熱処理室２１内においてヒーター（２２、２３）と被処理物１０との間に配置された遮蔽部材（２４、２５）によって、ヒーター（２２、２３）から被処理物１０への輻射熱の放射を遮蔽する遮蔽ステップと、を備えている。
以上説明したように、本実施形態によると、熱処理装置１は、加熱処理対象としての金属製の被処理物１０を加熱するためのヒーター（２２、２３）と、ヒーター（２２、２３）と被処理物１０とが配置される熱処理室２１と、熱処理室２１内においてヒーター（２２、２３）と被処理物１０との間に配置されて、ヒーター（２２、２３）から被処理物１０への輻射熱の放射を遮蔽可能な遮蔽部材（２４、２５）と、を備えている。また、本実施形態の熱処理方法は、加熱処理対象としての金属製の被処理物１０及びヒーター（２２、２３）が配置される熱処理室２１内において、ヒーター（２２、２３）を用いて被処理物１０を加熱する加熱ステップと、加熱ステップの実行中に実行され、熱処理室２１内においてヒーター（２２、２３）と被処理物１０との間に配置された遮蔽部材（２４、２５）によって、ヒーター（２２、２３）から被処理物１０への輻射熱の放射を遮蔽する遮蔽ステップと、を備えている。
【0128】
本実施形態の熱処理装置１及び熱処理方法によると、熱処理室２１内においてヒーター（２２、２３）と被処理物１０との間に配置された遮蔽部材（２４、２５）によって、ヒーター（２２、２３）から被処理物１０への輻射熱の放射を遮蔽することができる。このため、ヒーター（２２、２３）から被処理物１０への輻射熱の放射が遮蔽部材（２４、２５）によって遮蔽された状態では、被処理物１０は、ヒーター（２２、２３）からの輻射熱による加熱が抑制され、ヒータ（２２、２３）によって加熱された雰囲気によって全体的な加熱が行われることになる。即ち、ヒーター（２２、２３）からの輻射熱による加熱の影響が被処理物１０の一部において大きく生じることが抑制され、被処理物１０の全体が、ヒーター（２２、２３）によって加熱された雰囲気によってより均等に加熱されることになる。これにより、被処理物１０の表面及び内部のそれぞれにおいて、被処理物１０の各部の温度上昇にばらつきが生じることが低減され、各部の応力の状態にばらつきが生じることが低減され、熱処理によって被処理物１０に生じる歪みをより小さくすることができる。従って、本実施形態によると、金属製の被処理物１０に対して加熱による熱処理を施す際において、被処理物１０の各部の温度上昇のばらつきを低減し、熱処理による歪みをより小さくすることができる、熱処理装置１及び熱処理方法を提供することができる。
【0129】
また、本実施形態によると、熱処理装置１は、遮蔽部材（２４、２５）を駆動して遮蔽部材（２４、２５）の状態を切り替える切替駆動部（２６、２７）を更に備えている。そして、切替駆動部（２６、２７）は、遮蔽部材（２４、２５）がヒーター（２２、２３）から被処理物１０への輻射熱の放射を許容するように配置される放射状態と、遮蔽部材（２４、２５）がヒーター（２２、２３）から被処理物１０への輻射熱の放射を遮蔽するように配置される遮蔽状態との間で、遮蔽部材（２４、２５）を駆動して遮蔽部材（２４、２５）の状態を切り替えるように構成されている。この構成によると、被処理物１０に対して加熱による熱処理を施す際に、加熱温度条件等の所望の条件に応じて、遮蔽部材（２４、２５）の状態を、放射状態と遮蔽状態との間で容易に切り替えることができる。よって、被処理物１０に対して加熱による熱処理を施す際に、被処理物１０の各部の温度上昇のばらつきによる応力状態のばらつきが生じ易い温度域においては、遮蔽状態に設定することで、輻射熱による加熱によって被処理物１０の各部の温度上昇のばらつきが生じることを低減することができる。そして、被処理物１０の各部の温度上昇のばらつきによる応力状態のばらつきが生じにくい温度域においては、放射状態に設定することで、輻射熱による加熱によっても被処理物１０の温度を上昇させることができる。
【0130】
また、本実施形態によると、切替駆動部（２６、２７）は、被処理物１０の温度がＡ１変態点を含む所定の温度範囲内の温度のときに、遮蔽部材（２４、２５）の状態を遮蔽状態に維持するように構成されている。この構成によると、被処理物１０における組織がフェライト＋セメンタイトの状態からオーステナイトの状態へと変態を開始する温度であるＡ１変態点を含む所定の温度範囲内の温度のときに、遮蔽部材（２４、２５）の状態が遮蔽状態に維持される。このため、被処理物１０の加熱時に、被処理物１０の組織がオーステナイト変態を開始するタイミングにおいては、ヒータ（２２、２３）からの輻射熱による加熱が抑制され、ヒーター（２２、２３）によって加熱された雰囲気による被処理物１０の全体的な加熱が行われることになる。これにより、オーステナイト変態の開始タイミングを含む温度域において、被処理物１０の表面及び内部のそれぞれにて、被処理物１０の各部の温度上昇にばらつきが生じることが低減され、被処理物１０の全体において、より均一にオーステナイト変態が開始されることになる。即ち、被処理物１０の各部において、オーステナイト変態が開始するタイミングをより均等にすることができる。これにより、被処理物１０の各部において、オーステナイト変態の開始の際に生じる体積変化がより均等に開始され、各部の応力の状態にばらつきが生じることが低減され、被処理物１０に生じる歪みをより小さくすることができる。よって、上記の構成によると、被処理物１０の組織がオーステナイト変態を開始する際に生じる歪みをより小さくすることができる。また、被処理物１０の浸炭処理のために被処理物１０の加熱による熱処理が行われる場合であれば、被処理物１０の表面における炭素侵入のタイミングをより均等にすることができる。即ち、被処理物１０の各部におけるオーステナイト変態が開始するタイミングをより均等にすることができるため、被処理物の表面における炭素侵入のタイミングをより均等にすることができる。従って、上記の構成によると、被処理物１０の浸炭処理の際において、被処理物１０の表面における炭素侵入のタイミングをより均等にすることができることで、被処理物１０に生じる歪みをより小さくすることができる。
【0131】
また、本実施形態によると、切替駆動部（２６、２７）が遮蔽部材（２４、２５）の状態を遮蔽状態に維持する所定の温度範囲は、少なくとも、Ａ１変態点よりも５０℃低い温度以上であってＡ３変態点よりも５０℃高い温度以下の温度範囲を含むように設定される。この構成によると、被処理物１０の組織がオーステナイト変態を開始する温度であるＡ１変態点よりも５０℃低い温度から、オーステナイト変態が終了する温度であるＡ３変態点よりも５０℃高い温度まで、遮蔽部材（２４、２５）の状態が遮蔽状態に維持される。このため、オーステナイト変態の開始から終了までの温度域に亘って、ヒーター（２２、２３）からの輻射熱による加熱が抑制され、ヒーター（２２、２３）によって加熱された雰囲気による被処理物１０の全体的な加熱が行われることになる。これにより、オーステナイト変態の開始から終了までの温度域の全体に亘って、被処理物１０の表面及び内部のそれぞれにおいて、被処理物１０の各部の温度上昇にばらつきが生じることが低減され、被処理物１０の全体において、より均一にオーステナイト変態が進行することになる。このため、被処理物１０の各部において、オーステナイト変態の際に生じる体積変化がより均等に生じ、各部の応力の状態にばらつきが生じることが低減され、被処理物１０に生じる歪みをより小さくすることができる。従って、上記の構成によると、被処理物１０の組織がオーステナイトに変態する際に生じる歪みをより小さくすることができる。また、上記の構成によると、Ａ１変態点よりも５０℃低い温度から遮蔽部材（２４、２５）の状態が遮蔽状態に維持される。このため、オーステナイト変態の開始前から、被処理物１０の各部の温度上昇にばらつきが生じることをより確実に低減することができる。また、上記の構成によると、Ａ３変態点よりも５０℃高い温度まで遮蔽部材（２４、２５）の状態が遮蔽状態に維持される。このため、オーステナイト変態が完全に終了するまで、被処理物１０の各部の温度上昇にばらつきが生じることをより確実に低減することができる。
【0132】
また、本実施形態によると、熱処理室２１内における所定の温度測定位置での温度を測定する温度測定部２８を更に備え、切替駆動部（２６、２７）は、温度測定部２８による温度測定結果に基づいて、遮蔽部材（２４、２５）の状態を切り替えるように構成されている。この構成によると、熱処理室２１内の実際の温度状態に応じて、遮蔽部材（２４、２５）の状態を放射状態と遮蔽状態との間で容易に切り替えることができる。
【0133】
また、本実施形態によると、切替駆動部（２６、２７）は、温度測定部２８によって測定された温度が、Ａ１変態点よりも低い所定の温度に到達したときに、遮蔽部材（２４、２５）の状態を放射状態から遮蔽状態へと切り替えるように構成されている。この構成によると、被処理物１０の加熱時に、熱処理室２１内の実際の温度が、Ａ１変態点よりも低い温度に到達したときに、遮蔽部材（２４、２５）の状態が遮蔽状態へと切り替えられる。このため、より確実に、オーステナイト変態の開始前のタイミングにおいて、ヒーター（２２、２３）からの輻射熱による加熱を抑制して被処理物１０の各部の温度上昇にばらつきが生じることを低減することができる。
【0134】
また、本実施形態によると、遮蔽部材（２４、２５）は、互いに平行に延びる複数の回転軸４２と、複数の回転軸４２のそれぞれを中心としてそれぞれ回転自在に支持された複数の遮蔽板４３と、を有し、切替駆動部（２６、２７）は、複数の遮蔽板４３を同時に回転させることで、遮蔽部材（２４、２５）の状態を放射状態から遮蔽状態へと切り替えるように構成されている。この構成によると、遮蔽部材（２４、２５）の状態を放射状態から遮蔽状態へ切り替えることをより迅速に行うことができる。
【0135】
また、本実施形態によると、遮蔽板４３は、回転軸４２に固定され、切替駆動部（２６、２７）は、複数の回転軸４２のそれぞれに固定された複数の揺動部材４４と、複数の揺動部材４４を連結する連結棒（４５、４６）と、連結棒（４５、４６）を進退移動させるように駆動する連結棒駆動部（４７、４８）と、を有し、連結棒（４５、４６）に対して複数の揺動部材４４がそれぞれ揺動自在に連結されている。この構成によると、連結棒（４５、４６）を進退移動させることで、複数の揺動部材４４を同時に揺動させ、複数の回転軸４２のそれぞれとともに複数の遮蔽板４３を同時に回転させることができる。このため、遮蔽部材（２４、２５）を構成する複数の遮蔽板４４を各回転軸４２周りに同時に回転させて遮蔽部材（２４、２５）の状態を放射状態から遮蔽状態へ切り替える構造を、連結棒（４５、４６）に揺動自在に連結された揺動部材４４を回転軸４２に固定した簡素な構成で実現することができる。
【0136】
また、本実施形態によると、熱処理装置１は、遮蔽部材（２４、２５）及び切替駆動部（２６、２７）を備えていることに加え、更に、熱処理室２１内において被処理物１０に対向して配置され、被処理物１０の周囲を通過する気流を生じさせるファン２９を備えている。この構成によると、ヒーター（２２、２３）によって加熱された雰囲気の気体が、被処理物１０の周囲を通過する気流を生じさせるファン２９によって熱処理室２１内で循環される。このため、ヒーター（２２、２３）によって新たに加熱された雰囲気の気体が被処理物１０の周囲に常時供給されるため、ヒーター（２２、２３）によって加熱された雰囲気による被処理物１０の加熱を効率よく行うことができる。
【0137】
また、本実施形態によると、ファン２９は、遮蔽部材（２４、２５）が延びる方向と平行な方向に沿って被処理物１０の周囲を通過する気流を生じさせるように構成されている。この構成によると、ヒーター（２２、２３）によって加熱された雰囲気の気体が、被処理物１０の周囲を通過する気流を生じさせるファン２９によって熱処理室２１内で循環される際に、遮蔽部材（２４、２５）が整流部材としての機能を果たすことになる。このため、ヒーター（２２、２３）によって加熱された雰囲気による被処理物１０の加熱を更に効率よく行うことができる。
【0138】
また、本実施形態によると、熱処理装置１は、熱処理室２１と、遠心ファン２９と、気流調整部３０と、を備えている。そして、熱処理室２１は、平行に配置された一対の側壁（３３、３４）を有し、熱処理対象としての金属製の被処理物１０が一対の側壁（３３、３４）の間において配置される。遠心ファン２９は、熱処理室２１内において被処理物１０に対向して配置され、被処理物１０側から気体を吸い込んで気流を生じさせる。気流調整部３０は、熱処理室２１内における一対の側壁（３３、３４）の中間位置Ｍ１よりも各側壁（３３、３４）側の領域において、遠心ファン２９の回転羽根５０の回転時の遠心ファン２９から各側壁（３３、３４）側への気流の流れを、回転する回転羽根５０の外周縁部５０ｃが各側壁（３３、３４）から離間する領域（Ｒ１、Ｒ２）においては規制し、回転する回転羽根５０の外周縁部５０ｃが各側壁（３３、３４）に接近する領域（Ｐ１、Ｐ２）においては許容するように調整する。
【0139】
上記の構成によると、熱処理室２１における平行な一対の側壁（３３、３４）の間において、被処理物１０に対向して配置された遠心ファン２９が回転方向Ｘ５に回転することで、被処理物１０側の気体が吸い込まれて遠心ファン２９の径方向の外方に向かう気流が生じる。そして、遠心ファン２９によって被処理物１０側から吸い込まれて遠心ファン２９の径方向の外方に向かって流れた気流は、気流調整部３０によって調整されながら流動することになる。具体的には、熱処理室２１内における一対の側壁（３３、３４）の中間位置Ｍ１よりも各側壁（３３、３４）側の領域であって、回転方向Ｘ５に回転する回転羽根５０の外周縁部５０ｃが各側壁（３３、３４）から離間する領域（Ｒ１、Ｒ２）においては、遠心ファン２９から各側壁（３３、３４）側への気流の流れが規制される。そして、熱処理室２１内における一対の側壁（３３、３４）の中間位置Ｍ１よりも各側壁（３３、３４）側の領域であって、回転方向Ｘ５に回転する回転羽根５０の外周縁部５０ｃが各側壁（３３、３４）に接近する領域（Ｐ１、Ｐ２）においては、遠心ファン２９から各側壁（３３、３４）側への気流の流れが許容される。これにより、熱処理室２１における平行な一対の側壁（３３、３４）の間で遠心ファン２９が回転すると、被処理物１０側から吸い込まれて遠心ファン２９の径方向の外方に向かって流れた気流は、遠心ファン２９の回転による送風作用と気流調整部３０による気流の流動方向の調整作用とによって、各側壁（３３、３４）に向かって流動しながら、更に、各側壁（３３、３４）に沿って流動する。各側壁（３３、３４）に沿って流動した気流は、被処理物１０を通過して遠心ファン２９に吸い込まれ、再び、遠心ファン２９の径方向の外方に流動する。これにより、熱処理中に、熱処理室２１内の雰囲気が、図１３及び図１４にて流れ方向Ｘ６で示すように、被処理物１０を通過した後に各側壁（３３、３４）に沿って流動して再び被処理物１０を通過するように、全体的に効率よく循環して流動することになる。
【0140】
よって、上記の構成によると、従来のように一対の側壁の間で流動抵抗の少ない領域への偏った流れが生じることを抑制でき、熱処理中に熱処理室２１内の雰囲気を全体的に効率よく循環させることができる。そして、上記の構成によると、熱処理中に熱処理室２１内の雰囲気を全体的に効率よく循環させ、熱処理室２１内の雰囲気の温度分布のばらつきを抑制した状態で、熱処理室２１内の雰囲気を全体的により均等に温度変化させることができる。これにより、被処理物１０の表面及び内部のそれぞれにおいて、熱処理中における被処理物１０の各部の温度変化の状態のばらつきが低減され、各部の応力の状態にばらつきが生じることが低減され、熱処理による歪みをより小さくすることができる。従って、上記の構成によると、金属製の被処理物１０に対して熱処理を施す際において、熱処理中における被処理物１０の各部の温度変化の状態のばらつきを低減し、熱処理による歪みをより小さくすることができる、熱処理装置１を提供することができる。
【0141】
また、本実施形態によると、熱処理装置１は、熱処理室２１内において一対の側壁（３３、３４）のそれぞれに沿って配置された一対のヒーター（２２、２３）を更に備え、遠心ファン２９及び被処理物１０は、一対のヒーター（２２、２３）の間に配置される。この構成によると、熱処理室２１内の雰囲気が、一対の側壁（３３、３４）に沿って配置された一対のヒーター（２２、２３）によって加熱され、熱処理室２１内に配置された被処理物１０に対して加熱による熱処理が行われる。そして、上記の構成によると、熱処理室２１における平行な一対の側壁（３３、３４）に沿って配置された一対のヒーター（２２、２３）の間で遠心ファン２９が回転すると、被処理物１０側から吸い込まれて遠心ファン２９の径方向の外方に向かって流れた気流は、遠心ファン２９の回転による送風作用と気流調整部３０による気流の流動方向の調整作用とによって、各側壁（３３、３４）及び各ヒーター（２２、２３）に向かって流動しながら、更に、各側壁（３３、３４）及び各ヒーター（２２、２３）に沿って流動する。各側壁（３３、３４）及び各ヒーター（２２、２３）に沿って流動した気流は、被処理物１０を通過して遠心ファン２９に吸い込まれ、再び、遠心ファン２９の径方向の外方に流動する。これにより、加熱による熱処理中に、熱処理室２１内の雰囲気が、被処理物１０を通過した後に各側壁（３３、３４）及び各ヒーター（２２、２３）に沿って流動して再び被処理物１０を通過するように、全体的に効率よく循環して流動することになる。
【0142】
よって、上記の構成によると、一対の側壁（３３、３４）に沿ってそれぞれ配置された一対のヒーター（２２、２３）の間で流動抵抗の少ない領域への偏った流れが生じることを抑制でき、加熱による熱処理中に熱処理室２１内の雰囲気を全体的に効率よく循環させることができる。そして、上記の構成によると、加熱による熱処理中に熱処理室２１内の雰囲気を全体的に効率よく循環させ、熱処理室２１内の雰囲気の温度上昇時の温度分布のばらつきを抑制した状態で、熱処理室２１内の雰囲気を全体的により均等に温度上昇させて温度変化させることができる。これにより、被処理物１０の表面及び内部のそれぞれにおいて、熱処理中における被処理物１０の各部の温度上昇時の温度変化の状態のばらつきが低減され、各部の応力の状態にばらつきが生じることが低減され、加熱時の熱処理による歪みをより小さくすることができる。
【0143】
また、本実施形態によると、熱処理室２１は、一対の側壁（３３、３４）としての第１側壁３３及び第２側壁３４を有し、気流調整部３０は、第１気流規制部材５１及び第２気流規制部材５２を有している。そして、第１気流規制部材５１は、熱処理室２１内における中間位置Ｍ１よりも第１側壁３３側の領域であって回転羽根５０の回転時に回転羽根５０の外周縁部５０ｃが第１側壁３３から離間する領域Ｒ１における遠心ファン２９から第１側壁３３側への気流の流れを規制する。更に、第２気流規制部材５２は、熱処理室２１内における中間位置Ｍ１よりも第２側壁３４側の領域であって回転羽根５０の回転時に回転羽根５０の外周縁部５０ｃが第２側壁３４から離間する領域Ｒ２における遠心ファン２９から第２側壁３４側への気流の流れを規制する。この構成によると、気流調整部３０を第１及び第２気流規制部材（５１、５２）の２つの部材を設けた簡素な構造により実現することができる。
【0144】
また、本実施形態によると、第１気流規制部材５１及び第２気流規制部材５２のそれぞれは、遠心ファン２９の外周に沿って湾曲して配置された湾曲壁面（５１ｂ、５２ｂ）を有している。この構成によると、遠心ファン２９から各側壁（３３、３４）側への気流の流れが第１及び第２気流規制部材（５１、５２）のそれぞれによって規制される際に、流動方向を規制された気流は、遠心ファン２９の外周に沿って湾曲して配置された湾曲壁面（５１ｂ、５２ｂ）に沿って滑らかに流動することになる。よって、遠心ファン２９から各側壁（３３、３４）側への気流の流れが第１及び第２気流規制部材（５１、５２）のそれぞれによって規制される際における圧力損失の増大を抑制することができる。
【0145】
また、本実施形態によると、第１気流規制部材５１の湾曲壁面である第１湾曲壁面５１ｂと第２気流規制部材５２の湾曲壁面である第２湾曲壁面５２ｂとは、遠心ファン２９を挟んで対向して配置され、第１湾曲壁面５１ｂ及び第２湾曲壁面５２ｂは、遠心ファン２９の回転羽根５０よりも、被処理物１０側から被処理物１０側と反対側に向かって延びる方向における寸法が大きくなるように構成されている。この構成によると、第１及び第２湾曲壁面（５１ｂ、５２ｂ）のそれぞれの高さ寸法が、遠心ファン２９の回転羽根５０の高さ寸法よりも大きく設定されている。このため、各湾曲壁面（５１ｂ、５２ｂ）が設けられた第１及び第２気流規制部材（５１、５２）によって、遠心ファン２９によって被処理物１０側から吸い込まれて遠心ファン２９の径方向の外方に向かって流れた気流をより漏れなく調整し、その気流の流動方向をより安定して調整することができる。
【0146】
また、本実施形態によると、第１湾曲壁面５１ｂ及び第２湾曲壁面５２ｂは、被処理物１０側から被処理物１０側と反対側にかけて、遠心ファン２９の回転羽根５０の外周縁部５０ｃに向かって互いに接近して延びるように設けられている。この構成によると、第１及び第２湾曲壁面（５１ｂ、５２ｂ）が、遠心ファン２９による気体の吸込み側である被処理物１０側で離間し、吸込み側と反対側に向かって接近するように構成される。即ち、遠心ファン２９を挟んで対向して配置された第１及び第２湾曲壁面（５１ｂ、５２ｂ）の間の領域は、遠心ファン２９による気体の吸込み側の領域が広く設定され、吸込み側と反対側の領域が狭く設定される。このため、被処理物１０側の気体が吸い込まれて遠心ファン２９の径方向の外方に向かうとともに気流調整部３０によって流動方向が調整された気流が生じる際に、気流の流れをより速くすることができる。即ち、遠心ファン２９の回転によって送風されるとともに気流調整部３０によって流動方向が調整されて各側壁（３３、３４）に向かって流動する気流の流れをより速くすることができる。これにより、熱処理中に熱処理室２１内の雰囲気を全体的により効率よく循環させることができる。
【0147】
［実施例］
上述の実施形態で説明した熱処理装置１と同様の構成の実施例に係る熱処理装置と、従来と同様の構成の比較例に係る熱処理装置とを用いて、リング状の金属製の被処理物１０に対して加熱による熱処理を行い、熱処理時における被処理物１０の温度変化を測定した。尚、比較例に係る熱処理装置は、熱処理装置１において、遮蔽部材（２４、２５）、切替駆動部（２６、２７）、及び気流調整部３０が設けられていない構成の熱処理装置として構成されている。
上述の実施形態で説明した熱処理装置１と同様の構成の実施例に係る熱処理装置と、従来と同様の構成の比較例に係る熱処理装置とを用いて、リング状の金属製の被処理物１０に対して加熱による熱処理を行い、熱処理時における被処理物１０の温度変化を測定した。尚、比較例に係る熱処理装置は、熱処理装置１において、遮蔽部材（２４、２５）、切替駆動部（２６、２７）、及び気流調整部３０が設けられていない構成の熱処理装置として構成されている。
【0148】
実施例に係る熱処理装置による熱処理では、加熱開始から継続して遮蔽部材（２４、２５）の状態を遮蔽状態に維持して、被処理物１０の熱処理を行った。尚、実施例に係る熱処理装置による熱処理及び比較例に係る熱処理装置による熱処理のいずれにおいても、加熱開始から加熱終了まで継続して、遠心ファン２９の回転を行った。また、実施例に係る熱処理装置による熱処理及び比較例に係る熱処理装置による熱処理のいずれにおいても、加熱開始から継続して、被処理物１０の表面の温度を複数個所において測定した。より具体的には、リング状の被処理物１０の表面における周方向の複数個所に熱電対を取り付け、被処理物１０の温度を測定し、熱処理時における被処理物１０の温度変化を測定した。
【0149】
図１７及び図１８は、熱処理時における被処理物１０の温度変化を測定した結果を示す図である。図１７（ａ）及び図１８（ａ）は、実施例の熱処理装置によって熱処理を行った被処理物１０についての温度測定結果であり、図１７（ｂ）及び図１８（ｂ）は、比較例の熱処理装置によって熱処理を行った被処理物１０についての温度測定結果である。図１７（ａ）、図１７（ｂ）、図１８（ａ）及び図１８（ｂ）では、熱電対での測定温度を縦軸で表し、加熱時に経過する時間（分）を横軸で表している。尚、図１７（ａ）及び図１７（ｂ）では、加熱開始の時間（０分）から、被処理物１０の測定温度がＡ３変態点を十分に超える温度に達した状態になる時間（ｔ分）まで、の間における被処理物１０の温度変化の測定結果が示されている。一方、図１８は、図１７に示す温度変化の一部を拡大して示しており、図１８（ａ）は、図１７（ａ）の一部を拡大して示しており、図１８（ｂ）は、図１７（ｂ）の一部を拡大して示している。より具体的には、図１８（ａ）及び図１８（ｂ）では、被処理物１０の測定温度がＡ１変態点よりもある程度低い温度であった状態の時間（ｔ１分）から、被処理物１０の測定温度がＡ１変態点よりもある程度高い温度となった状態の時間（ｔ２分）まで、の間における被処理物１０の温度変化の測定結果が示されている。尚、図１８(ａ)及び図１８（ｂ）では、測定温度を示す縦軸の温度表示について、Ａ１変態点に対する相対的な温度表示で示しており、Ａ１変態点よりも２０℃低い温度からＡ１変態点よりも８０℃高い温度までを示している。また、図１７（ａ）、図１７（ｂ）、図１８（ａ）及び図１８（ｂ）では、リング状の被処理物１０の表面における周方向の複数個所の温度測定位置のうち、最も温度上昇が急激であった位置での温度測定結果を実線で示しており、最も温度上昇が緩やかであった位置での温度測定結果を破線で示している。
【0150】
図１７（ｂ）及び図１８（ｂ）に示すように、比較例の熱処理装置によって熱処理を行った被処理物１０では、最も温度上昇が急激であった位置と最も温度上昇が緩やかであった位置との間において、温度上昇のばらつきが大きく見られた。尚、比較例の熱処理装置によって熱処理を行った被処理物１０では、ヒーター（２２、２３）に対向して配置された部分と、ヒーター（２２、２３）に対向していない部分であってヒーター（２２、２３）から最も離間した部分とにおいて、温度上昇の差が最も大きく生じた。即ち、被処理物１０の表面における周方向の複数個所の温度測定位置のうち、ヒーター（２２、２３）に対向した位置において、最も急激な温度上昇が生じ、ヒーター（２２、２３）に対向していない位置であってヒーター（２２、２３）から最も離間した位置において、最も緩やかな温度上昇が生じた。
【0151】
一方、図１７（ａ）及び図１８（ａ）に示すように、実施例の熱処理装置によって熱処理を行った被処理物１０では、最も温度上昇が急激であった位置と最も温度上昇が緩やかであった位置との間において、温度上昇のばらつきが生じることが大きく低減された。従って、実施例の熱処理装置によって被処理物１０に対して熱処理を施すことで、熱処理中における被処理物１０の各部の温度上昇のばらつきを低減することができることが実証された。これにより、被処理物１０に対して熱処理を施す際において、熱処理による歪みをより小さくすることができる。
【0152】
［変形例］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々に変更して実施することができるものである。例えば、次のような変形例が実施されてもよい。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々に変更して実施することができるものである。例えば、次のような変形例が実施されてもよい。
【0153】
図１９および図２０は、第１の変形例に係る熱処理装置１０１の模式的な断面図である。尚、図１９は、図２０のＥ－Ｅ線矢視位置から見た状態を示す断面図であり、図２０は、図１９のＤ－Ｄ線矢視位置から見た状態を示す断面図である。尚、第１の変形例についての以下の説明においては、前述の実施形態と異なる点について説明し、前述の実施形態と同様の構成或いは対応する構成については、図面において同一の符号を付すことで、或いは同一の符号を引用することで、重複する説明を省略する。
【0154】
前述の実施形態の熱処理装置１は、遮蔽部材（２４、２５）、切替駆動部（２６、２７）、及び気流調整部３０を備えて構成されていた。これに対し、第１の変形例に係る熱処理装置１０１は、遮蔽部材（２４、２５）及び切替駆動部（２６、２７）を備えているが、気流調整部３０を備えずに構成されている点において、前述の実施形態の熱処理装置１と異なっている。
【0155】
第１の変形例の熱処理装置１０１及び熱処理装置１０１を用いて実施される熱処理方法によると、熱処理室２１内においてヒーター（２２、２３）と被処理物１０との間に配置された遮蔽部材（２４、２５）によって、ヒーター（２２、２３）から被処理物１０への輻射熱の放射を遮蔽することができる。このため、ヒーター（２２、２３）から被処理物１０への輻射熱の放射が遮蔽部材（２４、２５）によって遮蔽された状態では、被処理物１０は、ヒーター（２２、２３）からの輻射熱による加熱が抑制され、ヒータ（２２、２３）によって加熱された雰囲気によって全体的な加熱が行われることになる。即ち、ヒーター（２２、２３）からの輻射熱による加熱の影響が被処理物１０の一部において大きく生じることが抑制され、被処理物１０の全体が、ヒーター（２２、２３）によって加熱された雰囲気によってより均等に加熱されることになる。これにより、被処理物１０の表面及び内部のそれぞれにおいて、被処理物１０の各部の温度上昇にばらつきが生じることが低減され、各部の応力の状態にばらつきが生じることが低減され、熱処理によって被処理物１０に生じる歪みをより小さくすることができる。従って、第１の変形例の熱処理装置１０１及び熱処理装置１０１を用いて実施される熱処理方法によると、金属製の被処理物１０に対して加熱による熱処理を施す際において、被処理物１０の各部の温度上昇のばらつきを低減し、熱処理による歪みをより小さくすることができる。
【0156】
図２１および図２２は、第２の変形例に係る熱処理装置１０２の模式的な断面図である。尚、図２１は、図２２のＧ－Ｇ線矢視位置から見た状態を示す断面図であり、図２２は、図２１のＦ－Ｆ線矢視位置から見た状態を示す断面図である。尚、第２の変形例についての以下の説明においては、前述の実施形態と異なる点について説明し、前述の実施形態と同様の構成或いは対応する構成については、図面において同一の符号を付すことで、或いは同一の符号を引用することで、重複する説明を省略する。
【0157】
前述の実施形態の熱処理装置１は、遮蔽部材（２４、２５）、切替駆動部（２６、２７）、及び気流調整部３０を備えて構成されていた。これに対し、第２の変形例に係る熱処理装置１０１は、気流調整部３０を備えているが、遮蔽部材（２４、２５）及び切替駆動部（２６、２７）を備えずに構成されている点において、前述の実施形態の熱処理装置１と異なっている。
【0158】
第２の変形例の熱処理装置１０２によると、熱処理室２１における平行な一対の側壁（３３、３４）の間において、被処理物１０に対向して配置された遠心ファン２９が回転方向Ｘ５に回転することで、被処理物１０側の気体が吸い込まれて遠心ファン２９の径方向の外方に向かう気流が生じる。そして、遠心ファン２９によって被処理物１０側から吸い込まれて遠心ファン２９の径方向の外方に向かって流れた気流は、気流調整部３０によって調整されながら流動することになる。具体的には、熱処理室２１内における一対の側壁（３３、３４）の中間位置Ｍ１よりも各側壁（３３、３４）側の領域であって、回転方向Ｘ５に回転する回転羽根５０の外周縁部５０ｃが各側壁（３３、３４）から離間する領域（Ｒ１、Ｒ２）においては、遠心ファン２９から各側壁（３３、３４）側への気流の流れが規制される。そして、熱処理室２１内における一対の側壁（３３、３４）の中間位置Ｍ１よりも各側壁（３３、３４）側の領域であって、回転方向Ｘ５に回転する回転羽根５０の外周縁部５０ｃが各側壁（３３、３４）に接近する領域においては、遠心ファン２９から各側壁（３３、３４）側への気流の流れが許容される。これにより、熱処理室２１における平行な一対の側壁（３３、３４）の間で遠心ファン２９が回転すると、被処理物１０側から吸い込まれて遠心ファン２９の径方向の外方に向かって流れた気流は、遠心ファン２９の回転による送風作用と気流調整部３０による気流の流動方向の調整作用とによって、各側壁（３３、３４）に向かって流動しながら、更に、各側壁（３３、３４）に沿って流動する。各側壁（３３、３４）に沿って流動した気流は、被処理物１０を通過して遠心ファン２９に吸い込まれ、再び、遠心ファン２９の径方向の外方に流動する。これにより、熱処理中に、熱処理室２１内の雰囲気が、図２１及び図２２にて流れ方向Ｘ６で示すように、被処理物１０を通過した後に各側壁（３３、３４）に沿って流動して再び被処理物１０を通過するように、全体的に効率よく循環して流動することになる。
【0159】
よって、第２の変形例の熱処理装置１０２によると、従来のように一対の側壁の間で流動抵抗の少ない領域への偏った流れが生じることを抑制でき、熱処理中に熱処理室２１内の雰囲気を全体的に効率よく循環させることができる。そして、第２の変形例の熱処理装置１０２によると、熱処理中に熱処理室２１内の雰囲気を全体的に効率よく循環させ、熱処理室２１内の雰囲気の温度分布のばらつきを抑制した状態で、熱処理室２１内の雰囲気を全体的により均等に温度変化させることができる。これにより、被処理物１０の表面及び内部のそれぞれにおいて、熱処理中における被処理物１０の各部の温度変化の状態のばらつきを低減でき、熱処理による歪みをより小さくすることができる。従って、第２の変形例の熱処理装置１０２によると、金属製の被処理物１０に対して熱処理を施す際において、熱処理中における被処理物１０の各部の温度変化の状態のばらつきを低減し、熱処理による歪みをより小さくすることができる。
【0160】
図２３及び図２４は、第３の変形例に係る熱処理装置１０３の模式的な断面図である。尚、図２３は、図２４のＩ－Ｉ線矢視位置から見た状態を示す断面図であり、図２４は、図２３のＨ－Ｈ線矢視位置から見た状態を示す断面図である。尚、第３の変形例についての以下の説明においては、前述の実施形態と異なる点について説明し、前述の実施形態と同様の構成或いは対応する構成については、図面において同一の符号を付すことで、或いは同一の符号を引用することで、重複する説明を省略する。
【0161】
前述の実施形態の熱処理装置１は、温度測定部２８が、熱処理室２１内における所定の温度測定位置での温度を測定し、熱処理室２１内の雰囲気の温度を測定するように構成されていた。これに対して、第３の変形例に係る熱処理装置１０３は、熱処理室２１内の雰囲気の温度ではなく、被処理物１０の温度を測定する温度測定部６０を備えて構成されている。
【0162】
温度測定部６０は、例えば、放射温度計を備えて構成され、熱処理室２１内に配置された被処理物１０のうちの１つの温度を測定する温度センサとして設けられている。温度測定部６０は、例えば、天井壁３８から熱処理室２１内で下方に向かって管状に延びるとともに内側に放射温度計が収容される温度計収容ケースを備えている。温度計収容ケース内には、例えば、外部から冷却ガスが給排され、温度計収容ケース内の放射温度計を冷却して保護するように構成されている。温度測定部６０は、熱処理室２１内における所定の位置に配置される被処理物１０に対して対向するように、熱処理室２１内に設置されている。例えば、温度測定部６０は、図２３及び図２４に例示するように、熱処理室２１内に配置されたケース１１のうちの最上段のケース１１において所定の位置に収納されて配置された被処理物１０に対して、その被処理物１０の上方から対向した状態となるように、熱処理室２１内に設置されている。そして、温度測定部６０は、熱処理中において、対向する被処理物１０の温度を測定するように構成されている。尚、温度測定部６０において被処理物１０に対向する温度計収納ケースの下端部には、例えば、高温領域での耐熱性を有する透明な窓部材が設けられ、温度計収納ケース内に収納された放射温度計が、その窓部材を介して、被処理物１０の温度を測定するように構成されている。
【0163】
また、温度測定部６０は、制御部３２に接続されており、温度測定部６０の温度測定結果は、制御部３２に入力される。そして、制御部３２は、温度測定部６０の温度測定結果に基づいて、切替駆動部（４７、４８）を制御する。切替駆動部（４７、４８）は、制御部３２によって、温度測定部６０の温度測定結果に基づいて制御され、遮蔽部材（２４、２５）の状態を遮蔽状態と放射状態との間で切り替える。
【0164】
また、切替駆動部（４７、４８）は、温度測定部６０の温度測定結果に基づく制御部３２の制御によって、温度測定部６０によって測定された温度が、Ａ１変態点と同じ温度又はＡ１変態点よりも低い所定の温度に到達したときに、遮蔽部材（２４、２５）の状態を放射状態から遮蔽状態へと切り替えるように構成されている。尚、Ａ１変態点よりも低い所定の温度で遮蔽部材（２４、２５）の状態が放射状態から遮蔽状態へと切り替えられる場合は、切替駆動部（４７、４８）は、被処理物１０の温度がＡ１変態点を含む所定の温度範囲内の温度のときに、遮蔽部材（２４、２５）の状態を遮蔽状態に維持するように構成されている。そして、上記の所定の温度範囲は、少なくとも、Ａ１変態点よりも５０℃低い温度以上であってＡ３変態点よりも５０℃高い温度以下の温度範囲を含むように設定されている。
【0165】
第３の変形例の熱処理装置１０３によると、被処理物１０の温度の測定結果に基づいて、遮蔽部材（２４、２５）の状態が切り替えられる。このため、被処理物１０の実際の温度状態に応じて、遮蔽部材（２４、２５）の状態を放射状態と遮蔽状態との間で容易に切り替えることができる。
【0166】
以上、本発明の実施形態及び変形例について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、更に種々の変更が可能である。例えば、次のような更に他の変形例が実施されてもよい。
【0167】
例えば、被処理物の温度を測定する被処理物用の温度測定部と、熱処理室内の所定の温度測定位置での雰囲気の温度を測定する雰囲気用の温度測定部とをいずれも備えた熱処理装置が実施されてもよい。この場合、制御部が、被処理物用の温度測定部と雰囲気用の温度測定部とのうちのいずれか一方を選択して切替駆動部を制御するように構成されていてもよい。
【0168】
また、前述の実施形態、第１乃至第３の変形例では、熱処理装置によって熱処理が行われる金属製の被処理物が、リング状の部材である形態を例にとって説明したが、この通りでなくてもよい。熱処理装置によって熱処理が行われる被処理物の形状は、リング状に限定されず、リング状以外の形状であってもよく、例えば、円柱状、角柱状、角筒状、直方体状、立方体状、棒状、板状、特殊な断面形状或いは表面形状を有する形状等、種々の形状であってもよい。
【0169】
また、前述の実施形態、第１の変形例、及び第３の変形例では、遮蔽部材が、複数の遮蔽板を備えた形態を例示したが、この通りでなくてもよい。例えば、遮蔽部材が、１枚の遮蔽板を備えて構成される形態が実施されてもよい。この場合、１枚の遮蔽板で構成された遮蔽部材が、上下方向或いは前後方向に駆動するように切替駆動部によって駆動されることで、遮蔽部材の状態が遮蔽状態と放射状態との間で切り替えられる形態が実施されてもよい。
【0170】
また、前述の実施形態では、温度測定部２８によって測定された温度が、Ａ１変態点よりも低い所定の温度に到達したときに、切替駆動部（２６、２７）が、遮蔽部材（２４、２５）の状態を放射状態から遮蔽状態へと切り替える形態を例示したが、この通りでなくてもよい。温度測定部２８によって測定された温度が、Ａ１変態点と同じ温度に到達したときに、切替駆動部（２６、２７）が、遮蔽部材（２４、２５）の状態を放射状態から遮蔽状態へと切り替える形態が実施されてもよい。また、熱処理室２１内での被処理物１０の熱処理の開始後すぐに、切替駆動部（２６、２７）が、遮蔽部材（２４、２５）の状態を放射状態から遮蔽状態へと切り替える形態が実施されてもよい。
【0171】
また、第２の変形例では、ヒーターと遠心ファンと気流調整部とを備えた熱処理装置が、被処理物に対して加熱による熱処理を行う形態を例にとって説明した。しかし、この通りでなくてもよく、ヒーターが設けられておらず、熱処理装置が、被処理物の空冷による冷却用として用いられる形態が実施されてもよい。即ち、ヒーターを備えておらず、遠心ファンと気流調整部とを備えた熱処理装置において、被処理物に対して空冷を行って冷却することによる熱処理を施す形態が実施されてもよい。この熱処理装置によると、被処理物に対して空冷を行って冷却することによる熱処理を施す際において、熱処理中における被処理物の各部の温度降下時の温度変化の状態のばらつきを低減し、熱処理による歪みをより小さくすることができる。
【産業上の利用可能性】
【0172】
本発明は、金属製の被処理物に対して熱処理を行うための熱処理装置及び熱処理方法として、広く適用することができる。
【符号の説明】
【0173】
１ 熱処理装置
１０ 被処理物
２１ 熱処理室
２２、２３ ヒーター
２４、２５ 遮蔽部材
２６、２７ 切替駆動部
１０ 被処理物
２１ 熱処理室
２２、２３ ヒーター
２４、２５ 遮蔽部材
２６、２７ 切替駆動部
【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】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】