特許 7139151 熱処理装置および金属部品の製造方法

(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】2022-09-09

(45)【発行日】2022-09-20

(54)【発明の名称】熱処理装置および金属部品の製造方法

(51)【国際特許分類】

   C21D 1/00 20060101AFI20220912BHJP

   C21D 1/10 20060101ALI20220912BHJP

   C21D 1/18 20060101ALI20220912BHJP

   C21D 9/40 20060101ALI20220912BHJP

   F27D 21/00 20060101ALI20220912BHJP

   C21D 9/28 20060101ALN20220912BHJP

   C21D 9/32 20060101ALN20220912BHJP

【ＦＩ】

C21D1/00 119

C21D1/00 C

C21D1/10 J

C21D1/18 X

C21D9/40 B

F27D21/00 G

C21D9/28 B

C21D9/32 B

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2018100783

(22)【出願日】2018-05-25

(65)【公開番号】P2019203185

(43)【公開日】2019-11-28

【審査請求日】2021-01-20

(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】弁理士法人ワンディ－ＩＰパ－トナ－ズ

(72)【発明者】

【氏名】山本 亮介

【審査官】宮脇 直也

(56)【参考文献】

【文献】特開２００７－１６２０４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１２／１１８０１６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１０－０３８５３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１４５４８３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ２１Ｄ １／００ － １／８４

Ｃ２１Ｄ ９／００ － ９／４４

Ｆ２７Ｄ ２１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

熱処理のために加熱された金属製の円筒状の被処理物自体の温度を測定する測定部と、
前記被処理物を取り囲むことが可能な螺旋状の部分を有する誘導加熱コイルとして設けられ、前記被処理物を加熱するための加熱部材と、
前記被処理物を冷却するための冷却部と、
前記測定部で測定された測定温度を参照し、前記加熱部材の前記螺旋状の部分に囲まれた空間における加熱・冷却位置において前記被処理物が所定の冷却速度で冷却されるように前記冷却部を制御する制御部と、
を備え、
前記冷却部は、円筒状の前記被処理物の孔部へ向けて、不活性ガスまたは還元性ガスを冷却ガスとして噴射し、
前記測定部は、前記被処理物からの放射を測定する放射計を含み、
前記放射計は、前記加熱部材の前記螺旋状の部分の隙間を通して、前記被処理物の外周側からの放射を検出することで、前記加熱・冷却位置に配置された前記被処理物自体の温度を測定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、
前記制御部は、前記冷却ガスの供給源から、前記被処理物の配置されている熱処理室への前記冷却ガスの流量を制御することを特徴とする、熱処理装置。

【請求項3】

請求項１または請求項２に記載の熱処理装置であって、
前記冷却部は、熱交換器と、前記制御部によって制御される循環ポンプであって前記被処理物が配置されている熱処理室および前記熱交換器に前記熱処理室内のガスを循環させる循環ポンプと、を含んでいることを特徴とする、熱処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、熱処理装置および金属部品の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

歯車等の金属部品（被処理物）に熱処理を施すための熱処理装置が知られている（例えば、特許文献１，２参照）。特許文献１，２に記載の熱処理装置は、被処理物に焼入処理等を行うために用いられる。この熱処理装置は、加熱室および冷却室を有している。加熱室では、被処理物が加熱される。冷却室では、被処理物が水等の液状冷媒で冷却される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】国際公開ＷＯ２０１７／０４３１３７号

【文献】国際公開ＷＯ２０１７／０４３１３８号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

金属部品を焼入処理する熱処理装置においては、被処理物の各部の冷却度合いにばらつきが生じると、この金属部品に歪み（すなわち意図しない変形）が発生する。このため、被処理物の各部の冷却度合いをより均等にすることが好ましい。被処理物の各部の冷却度合いをより均等にするためには、被処理物の冷却の態様をより正確に制御することが好ましい。しかしながら、特許文献１，２に記載の構成では、被処理物は、液状冷媒で冷却される。このため、液状冷媒の温度管理を通じて被処理物の冷却状態が管理されるに過ぎない。すなわち、特許文献１，２に記載の構成では、被処理物の冷却時に被処理物自体の温度を測定する発想が存在せず、被処理物の冷却の態様をより正確に制御できているとはいえない。

【0005】

上記の事情に鑑み、本発明は、被処理物をより正確に所望の状態で冷却することのできる熱処理装置、および、金属部品の製造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】

【0006】

（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、熱処理のために加熱された金属製の被処理物自体の温度を測定する測定部と、前記被処理物を取り囲むことが可能な螺旋状の部分を有する誘導加熱コイルとして設けられ、前記被処理物を加熱するための加熱部材と、前記被処理物を冷却するための冷却部と、前記測定部で測定された測定温度を参照し、前記加熱部材の前記螺旋状の部分に囲まれた空間における加熱・冷却位置において前記被処理物が所定の冷却速度で冷却されるように前記冷却部を制御する制御部と、を備え、前記冷却部は、円筒状の前記被処理物の孔部へ向けて、不活性ガスまたは還元性ガスを冷却ガスとして噴射し、前記測定部は、前記被処理物からの放射を測定する放射計を含み、前記放射計は、前記加熱部材の前記螺旋状の部分の隙間を通して、前記被処理物の外周側からの放射を検出することで、前記加熱・冷却位置に配置された前記被処理物自体の温度を測定する。

【0007】

この構成によると、制御部は、被処理物そのものの温度を測定することで得られた測定温度に基づいて、被処理物の冷却速度を設定できる。これにより、制御部は、被処理物の冷却時の温度履歴（時間と温度の関係）をより正確に把握できる。その結果、制御部は、被処理物が所望の温度履歴となるように冷却部をより正確に制御できる。これにより、被処理物の冷却の態様をより正確に制御でき、その結果、被処理物をより正確に所望の状態で冷却できる。

【0009】

また、この構成によると、被処理物は、液体ではなく、不活性ガスまたは還元性ガスによって冷却される。このため、被処理物の表面が酸化することを抑制できる。すなわち、被処理物の冷却時に被処理物の光輝度が変化することを抑制できる。

【0012】

（２）前記制御部は、前記冷却ガスの供給源から、前記被処理物の配置されている熱処理室への前記冷却ガスの流量を制御する場合がある。

【0013】

この構成によると、制御部は、被処理物の温度を変化させる影響の大きい要素としての冷却ガスの流量を制御することで、被処理物の冷却速度をより確実に所望の状態にできる。

【0014】

（３）前記冷却部は、熱交換器と、前記制御部によって制御される循環ポンプであって前記被処理物が配置されている熱処理室および前記熱交換器に前記熱処理室内のガスを循環させる循環ポンプと、を含んでいる場合がある。

【0015】

この構成によると、熱処理室内のガスを、熱交換器で冷却できる。そして、制御部は、循環ポンプの制御を通じて熱交換器を通過するガスの流量を制御することで、熱処理室内の冷却ガスの温度を所望の温度に、より正確に設定できる。

【発明の効果】

【0018】

本発明によると、被処理物をより正確に所望の状態で冷却することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】熱処理装置の模式的な側面図であって、被処理物が加熱・冷却位置に配置されている状態を示しており、熱処理装置の一部を切断して示している。

【図2】熱処理装置における焼入処理の一例を説明するためのフローチャートである。

【図3】焼入処理の一例における被処理物の温度履歴を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0020】

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。

【0021】

図１は、熱処理装置１の模式的な側面図であって、被処理物１００が加熱・冷却位置Ｐ２に配置されている状態を示しており、熱処理装置１の一部を切断して示している。

【0022】

なお、以下では、熱処理装置１を正面から見た状態を基準として、左右方向Ｘ１（被処理物１００の搬送方向Ａ１）、前後方向Ｙ１、および、上下方向Ｚ１を規定する。

【0023】

図１を参照して、熱処理装置１は、被処理物１００に加熱処理および冷却処理を含む熱処理を施すために設けられている。この熱処理として、焼入処理、浸炭処理、均熱処理等を例示することができる。なお、熱処理装置１で行われる熱処理は、加熱処理および冷却処理が含まれていればよく、具体例は、特に限定されない。また、本実施形態では、被処理物１００は、金属部品であり、例えば、軸受の外輪または内輪となるリングである。なお、被処理物１００は、歯車等の筒状部材であってもよいし、シャフト等の中実部材であってもよい。

【0024】

被処理物１００を構成する金属材料として、ＳＣＭ材（クロムモリブデン鋼）、ＳＣｒ材（クロム鋼鋼材）、ＳＮＣＭ材（ニッケルクロムモリブデン鋼鋼材）、ＳＵＪ（高炭素クロム軸受鋼鋼材）等の鋼材を例示できる。

【0025】

また、被処理物１００として、特に、質量が数グラムから数十キログラム程度までの小型の部品が好ましく、本実施形態の熱処理装置１は小型部品の熱処理に、より適している。

【0026】

熱処理装置１は、熱処理室２と、搬送機構３と、加熱部材４と、保持ユニット５と、冷却部６と、測定部７と、制御部８と、を有している。

【0027】

熱処理室２は、熱処理装置１の筐体部分であり、被処理物１００に加熱処理および冷却処理を行う空間を形成している。熱処理室２は、被処理物１００を加熱するための加熱室であり、且つ、被処理物１００を冷却するための冷却室でもある。すなわち、本実施形態では、被処理物１００は、同一の空間内において加熱処理と冷却処理の双方が行われる。熱処理室２は、略直方体状の箱状に形成されている。本実施形態では熱処理室２内の空間の気圧は、大気圧であり、加圧状態でもなければ、真空状態でもない。なお、熱処理室２は、図示しない真空ポンプによって真空にされた状態で、被処理物１００に加熱処理を施すように構成されていてもよい。

【0028】

熱処理室２は、金属板を用いて形成されており、上下方向Ｚ１に延びる４つの側壁２１（図では、紙面の手前側の側壁の図示は省略）と、側壁２１の上部に配置された天壁２２と、側壁２１の下部に配置された底壁２３と、を有している。

【0029】

４つの側壁２１は、全体として中空の四角柱状に形成されている。右側壁２１に、開口部である入口２４が形成されている。被処理物１００は、この入口２４から熱処理室２内に搬入される。左側壁２１に、開口部である出口２５が形成されている。被処理物１００は、この出口２５から熱処理室２外に搬出される。

【0030】

入口２４に入口扉２６が設けられているとともに、出口２５に出口扉２７が設けられている。

【0031】

入口扉２６は、閉位置に配置されることで、入口２４を塞ぐ。また、入口扉２６は、開位置に配置されることで、入口２４を開く。入口扉２６は、図示しない開閉機構によって開閉動作される。

【0032】

出口扉２７は、閉位置に配置されることで、出口２５を塞ぐ。また、出口扉２７は、開位置に配置されることで、出口２５を開く。出口扉２７は、図示しない開閉機構によって開閉動作される。

【0033】

上記の構成を有する熱処理室２内に、搬送機構３が設けられている。

【0034】

搬送機構３は、被処理物１００を、入口２４、持上げ位置Ｐ１、出口２５の順に搬送する。本実施形態では、搬送機構３は、ベルトコンベア式の搬送機構であり、左右方向Ｘ１に沿う搬送方向Ａ１に被処理物１００を搬送する。

【0035】

搬送機構３は、被処理物１００が載せられる搬送トレイ３１と、搬送トレイ３１を搬送方向Ａ１に移動させる移動機構３２と、を有している。

【0036】

搬送トレイ３１は、被処理物１００を支持するための搬送支持部材であり、平板状に形成されている。搬送トレイ３１の中央部には、当該搬送トレイ３１を貫通する孔部３１ａが形成されている。孔部３１ａの周縁部から片持ち梁状のステー３１ｂが複数延びている。

【0037】

被処理物１００は、ステー３１ｂに受けられており、被処理物１００の下面は、搬送トレイ３１の孔部３１ａから搬送トレイ３１の下側に露呈している。前後方向Ｙ１における搬送トレイ３１の両端部は、移動機構３２に支持されている。

【0038】

移動機構３２は、搬送トレイ３１を搬送方向Ａ１に搬送するように構成されている。移動機構３２の具体的な構成は、特に限定されない。左右方向Ｘ１における熱処理室２の例えば中央に持上げ位置Ｐ１が設定されており、搬送トレイ３１は、入口２４から搬送されることで持上げ位置Ｐ１に配置される。持上げ位置Ｐ１の上方に、加熱部材４が配置されている。

【0039】

加熱部材４は、熱処理室２内において上下方向Ｚ１に沿って搬送機構３と離隔して配置された、被処理物１００を熱処理のために加熱する部材である。加熱部材４は、本実施形態では、誘導加熱コイルであり、被処理物１００に誘導加熱による加熱を行うように構成されている。加熱部材４は、熱処理室２の外部に配置された電力供給部としての誘導加熱発振器９に接続されており、この誘導加熱発振器９からの電力によって、被処理物１００を誘導加熱する。

【0040】

加熱部材４は、銅などの導電部材を螺旋状に形成することで構成されている。加熱部材４のうち螺旋状の部分は、被処理物１００を取り囲むことが可能な大きさに形成されている。本実施形態では、加熱部材４の螺旋状部分に囲まれた空間が、加熱・冷却空間として規定されており、この螺旋状部分に囲まれた空間に、加熱・冷却位置Ｐ２が設定されている。加熱部材４の一端部および他端部は、後方に向けて直線状に延びており、熱処理装置１の後部側の側壁２１に支持されている。加熱部材４の一端部および他端部は、誘導加熱発振器９に電気的に接続されており、この誘導加熱発振器９から高周波電力を供給される。

【0041】

なお、本実施形態では、加熱部材４が誘導加熱コイルである形態を例に説明するけれども、この通りでなくてもよい。加熱部材として、ガスバーナー、セラミックヒーター、電熱ランプ、マイクロ波加熱装置、その他、公知の加熱部材が用いられてもよい。

【0042】

持上げ位置Ｐ１に到達した搬送トレイ３１に載せられている被処理物１００は、保持ユニット５によって保持されることで加熱・冷却位置Ｐ２へ持上げられ、加熱・冷却位置Ｐ２において加熱処理および冷却処理を施される。

【0043】

保持ユニット５は、被処理物１００を保持するための保持部材としての載せ治具４１および押さえ治具４２を含んでおり、これら載せ治具４１および押さえ治具４２が協働して、加熱処理中の被処理物１００および冷却処理中の被処理物１００を保持する。

【0044】

載せ治具４１は、被処理物１００が載せられる部材であり、本実施形態では、上下方向Ｚ１に延びている。載せ治具４１は、加熱部材４によって誘導加熱されることを抑制されるために、カーボン等の非磁性の材料で形成されていることが好ましい。載せ治具４１は、位置調整部１０に設けられた載せ治具変位機構５１によって駆動されることで、被処理物１００を持上げ位置Ｐ１と加熱・冷却位置Ｐ２との間で上下方向Ｚ１に往復移動させる。また、載せ治具４１は、載せ治具変位機構５１によって駆動されることで、被処理物１００とともに上下方向Ｚ１に延びる軸線Ｓ１回りを回転する。

【0045】

載せ治具４１は、被処理物１００を載せているとき以外は、持上げ位置Ｐ１の下方の待機位置Ｐ３に配置されている。そして、搬送機構３によって被処理物１００が持上げ位置Ｐ１に到達したとき、載せ治具４１は、待機位置Ｐ３から載せ治具変位機構５１によって上昇変位される。これにより、載せ治具４１は、ステー３１ｂを回避しつつ搬送トレイ３１の孔部３１ａを通って孔部３１ａの上方に進むとともに、搬送トレイ３１上の被処理物１００を持上げ、この被処理物１００を加熱・冷却位置Ｐ２まで持上げる。被処理物１００が熱処理されているとき、載せ治具４１は、加熱・冷却位置Ｐ２において、載せ治具変位機構５１の駆動によって、被処理物１００とともに軸線Ｓ１回りを回転可能である。このような回転動作によって、被処理物１００の各部は、より均等に加熱・冷却される。なお、載せ治具４１は、軸線Ｓ１回りを回転しなくてもよい。

【0046】

載せ治具４１は、軸部４３と、軸部４３の上端に設けられた台座部４４と、を有している。

【0047】

軸部４３は、上下に延びる軸部分であり、載せ治具変位機構５１からの動力が与えられる。軸部４３の中心軸線が、軸線Ｓ１である。台座部４４は、ステー３１ｂとの接触を回避するように平面視で放射状に延びた形状を有している。台座部４４の上面に、被処理物１００が載せられる。加熱・冷却位置Ｐ２において、台座部４４は、加熱部材４に取り囲まれており、且つ、加熱部材４から離隔している。台座部４４の直径は、被処理物１００の外径よりも大きいことが好ましいけれども、被処理物１００の外径以下でもよい。上記の構成を有する載せ治具４１と上下方向Ｚ１に向かい合うようにして、押さえ治具４２が配置されている。

【0048】

押さえ治具４２は、被処理物１００に熱処理が行われるときに被処理物１００の変位を抑制するために設けられている。より具体的には、押さえ治具４２は、加熱部材４による被処理物１００の誘導加熱時に生じる磁界の作用で被処理物１００が載せ治具４１から浮き上がることを抑制する。また、押さえ治具４２は、冷却ノズル６５による被処理物１００のガス冷却時において冷却ガスの噴射によって被処理物１００が載せ治具４１に対して動くことを抑制する。

【0049】

押さえ治具４２は、加熱部材４によって誘導加熱されることを抑制されるために、カーボン等の非磁性の材料で形成されていることが好ましい。押さえ治具４２は、位置調整部１０に設けられた押さえ治具・冷却ノズル変位機構５２によって駆動されることで、載せ治具４１（被処理物１００）に対する上下方向Ｚ１の位置を設定される。押さえ治具４２は、被処理物１００の加熱時および冷却時には、加熱・冷却位置Ｐ２において載せ治具４１および被処理物１００と隣接している。

【0050】

押さえ治具４２は、軸部４５と、軸部４５の下端に設けられた押さえ部４６と、を有している。

【0051】

軸部４５は、上下に延びる軸部分であり、押さえ治具・冷却ノズル変位機構５２からの動力が与えられる。本実施形態では、軸部４５の上端部が熱処理室２の天壁２２を貫通しているけれども、軸部４５の全体が熱処理室２内に配置されていてもよい。押さえ部４６は、例えば円板状に形成されており、押さえ部４６の下面が、被処理物１００の上面と接触可能である。本実施形態では、押さえ部４６の外径は、台座部４４の外径と略同じに設定されている。また、加熱・冷却位置Ｐ２において、押さえ部４６は、加熱部材４に取り囲まれており、且つ、加熱部材４から離隔している。

【0052】

上記の構成を有する保持ユニット５によって加熱・冷却位置Ｐ２に配置された被処理物１００は、冷却部６によって冷却される。冷却部６は、冷却ガスを被処理物１００へ噴射することで、被処理物１００を冷却する。

【0053】

冷却部６は、冷却ガス源６１と、冷却ガス供給路６２と、流量調整部６３と、第１開閉弁６４と、冷却ノズル６５と、放熱部６６と、を有している。

【0054】

冷却ガス源６１は、冷却ガスを溜められたタンク等であり、被処理物１００へ供給される冷却ガスは、この冷却ガス源６１から供給される。冷却ガス源６１は、熱処理室２の外部に配置されている。

【0055】

冷却ガスとして、不活性ガス、および、還元性ガスを例示できる。不活性ガスとして、窒素ガス、ヘリウムガス、および、アルゴンガスを例示できる。還元性ガスとして、炭化水素、一酸化炭素、および、水素を例示できる。冷却ガスとして、上記のガスの一種類または二種類以上が用いられることが好ましい。なお、水のミストが上記のガスに混合されることで冷却ガスが形成されてもよい。

【0056】

冷却ガス源６１からの冷却ガスは、配管等を用いて形成された冷却ガス供給路６２を通って、冷却ノズル６５へ送られる。冷却ガス供給路６２と冷却ノズル６５とは、図示しないフレキシブル配管を含む配管によって接続されている。これにより、冷却ノズル６５の上下変位に伴う冷却ノズル６５と、冷却ガス供給路６２と、の相対変位が可能である。冷却ガス供給路６２には、流量調整部６３および第１開閉弁６４が設置されている。

【0057】

流量調整部６３は、マスフローコントローラ等で構成されている。流量調整部６３は、流量調整弁を含んでおり、冷却ガス源６１からの冷却ガスの流量を調整する。流量調整部６３に設けられる流量調整弁として、ダイヤフラム弁、ニードル弁、グローブ弁、ボール弁等の弁に、電動駆動部が取り付けられた構成を例示できる。このような構成により、流量調整部６３は、制御部８から指令信号を与えられることで、指令信号で示される弁開度となるように電動駆動部が動作する。冷却ガス供給路６２において、流量調整部６３を通過した冷却ガスは、第１開閉弁６４を通過する。

【0058】

第１開閉弁６４は、電磁弁等を用いて形成されており、指令信号を与えられることで開状態と閉状態とを切り替える。第１開閉弁６４を通過した冷却ガスは、冷却ノズル６５へ進む。

【0059】

本実施形態では、押さえ治具４２に、冷却ノズル６５が設けられている。冷却ノズル６５は、押さえ部４６および軸部４５に亘って形成された筒状部分である。

【0060】

冷却ノズル６５は、噴射口６５ａを有している。噴射口６５ａは、加熱部材４が配置された熱処理室２内に配置されている。噴射口６５ａは、本発明の「抑制部」の一例であり、熱処理のために加熱された被処理物１００における表面１００ａの光反射率の変化を抑制するために設けられている。噴射口６５ａは、熱処理のために被処理物１００へ向けて冷却ガスを噴射する。本実施形態では、冷却ノズル６５の大部分が熱処理室２内に配置されている。冷却ノズル６５は、加熱部材４によって加熱された後の被処理物１００へ向けて冷却ガスを噴射することで、被処理物１００を急速に冷却する。冷却ノズル６５は、被処理物１００の上方から冷却ガスを噴射する。また、本実施形態では、冷却ノズル６５は、近接冷却ノズルとして設けられている。

【0061】

より具体的には、被処理物１００の冷却時において、冷却ノズル６５の噴射口６５ａは、加熱・冷却位置Ｐ２に配置される。これにより、被処理物１００の熱処理時（冷却時）において、冷却ノズル６５の噴射口６５ａと被処理物１００との距離Ｄ１が、加熱部材４と被処理物１００との距離Ｄ２（最短距離）よりも短くなる（Ｄ１＜Ｄ２）ように、冷却ノズル６５が配置される。尚、本実施形態では、距離Ｄ１が距離Ｄ２よりも短くなる（Ｄ１＜Ｄ２）ように冷却ノズル６５が配置される形態を例示しているが、必ずしも、この通りでなくてもよい。距離Ｄ１が距離Ｄ２以上となる（Ｄ１≧Ｄ２）ように冷却ノズル６５が配置される形態が実施されてもよい。冷却ノズル６５の噴射口６５ａは、被処理物１００へ向けて勢いよく冷却ガスを噴射することで、被処理物１００の表面に大量の冷却ガスを吹き付ける。この構成により、冷却ノズル６５は、被処理物１００のうち後述する放射温度計７１で測定される被測定部１００ｂへ向けて冷却ガスを酸化抑制ガスとして供給する。本実施形態では、被測定部１００ｂは、被処理物１００の外周面のうち後述する窓部２８と向かい合った部分である。

【0062】

冷却ノズル６５の噴射口６５ａは、本実施形態では、押さえ治具４２の押さえ部４６の下面に形成されており、例えば押さえ部４６の中心に配置されている。冷却ノズル６５の噴射口６５ａの内径は、冷却ガスの流量に応じて適宜設定される。冷却ノズル６５の噴射口６５ａは、加熱・冷却位置Ｐ２に配置された台座部４４と上下に向かい合っている。本実施形態では、被処理物１００が円筒状であることにより、冷却ノズル６５は、被処理物１００の中心に形成された孔部１００ｃと向かい合っている。

【0063】

なお、本実施形態では、押さえ治具４２に一つの噴射口６５ａが形成されている形態を例に説明しているけれども、この通りでなくてもよい。例えば、押さえ治具４２の押さえ部４６に、複数の噴射口６５ａが形成されていてもよい。冷却ノズル６５の噴射口６５ａが押さえ部４６の下面に複数設けられる場合、噴射口６５ａは、被処理物１００の円周方向（軸線Ｓ１回りの周方向）に沿って等間隔に配置される。また、押さえ治具４２以外の部材に冷却ノズル６５が設置されてもよい。

【0064】

熱処理室２内の冷却ガスを含むガスは、放熱部６６を通されることで放熱される。放熱部６６は、熱処理室２の外部に配置されている。

【0065】

放熱部６６は、循環路６７と、熱交換器６８と、循環ポンプ６９と、第２開閉弁７０と、を有している。

【0066】

循環路６７は、熱処理室２内の冷却ガスが循環される通路であり、配管を用いて形成されている。循環路６７の両端部は、熱処理室２に接続されている。より具体的には、循環路６７のうちの入口部６７ａは、熱処理室２の例えば右側壁２１に接続されており、出口部６７ｂは、冷却ノズル６５に接続されている。出口部６７ｂと冷却ノズル６５とは、図示しないフレキシブル配管を含む配管によって接続されている。これにより、冷却ノズル６５の上下変位に伴う冷却ノズル６５と、出口部６７ｂと、の相対変位が可能である。

【0067】

循環路６７において、入口部６７ａから出口部６７ｂに向かう方向に沿って、熱交換器６８および循環ポンプ６９が順に設置されている。なお、熱交換器６８の配置と循環ポンプ６９の配置とは入れ替えられてもよい。

【0068】

熱交換器６８は、例えばラジエターであり、ガス通路と放熱フィンとを含んでいる。熱交換器６８を通過するガスの熱は、放熱フィンを通って循環路６７の外部へ排出される。なお、熱交換器６８は、熱交換器６８を通過するガスの熱を放出可能な構成であればよく、具体的な構成は限定されない。

【0069】

循環ポンプ６９は、熱処理室２内のガスを熱処理室２内の空間と循環路６７内の空間（熱交換器６８）とに循環させるために設けられている。循環ポンプ６９は、電動モータを含んでおり、この電動モータの回転数をＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御すること等により、循環路６７におけるガスの流量を設定する。

【0070】

第２開閉弁７０は、電磁弁等を用いて形成されており、指令信号を与えられることで開状態と閉状態とを切り替える。第２開閉弁７０を通過したガスは、冷却ノズル６５へ進む。

【0071】

被処理物１００の加熱時、および、被処理物１００の冷却時において、被処理物１００の温度は、測定部７によって測定される。測定部７は、熱処理のために加熱された被処理物１００自体の温度を測定するために設けられている。本実施形態では、測定部７は、被処理物１００の表面温度を測定する。

【0072】

測定部７は、被処理物１００からの放射を測定する放射計としての放射温度計７１を有している。

【0073】

放射温度計７１は、被処理物１００から発せられる例えば赤外線を検出し、この赤外線の測定結果から被処理物１００の温度を算出する。放射温度計７１は、被処理物１００を非接触で温度測定する。放射温度計７１は、赤外線が入射される検出素子７１ａを含んでいる。検出素子７１ａは、例えば、熱処理室２の外側に配置されている。そして、側壁２１に形成された窓部２８を通して、被処理物１００の赤外線放射を、検出素子７１ａが検出する。窓部２８は、例えばサファイアガラス等の赤外線透過性を有する材料で形成されており、側壁２１に形成された枠部に嵌め込まれている。窓部２８および検出素子７１ａは、加熱・冷却位置Ｐ２における被処理物１００と水平方向に並ぶように配置されている。

【0074】

窓部２８の大きさは、被処理物１００からの赤外線が過度に多くならないように（放射温度計７１の破損を防止するために）、被処理物１００のうちの外殻部の一部が側壁２１で隠されるように設定されていることが好ましい。また、本実施形態では、加熱・冷却位置Ｐ２における被処理物１００の一部が、加熱部材４の側方から見て加熱部材４によって隠されるように配置されるとともに、被処理物１００の残りの部分が、加熱部材４の隙間Ｅ１を通して窓部２８から視認される。このように、加熱部材４は、被処理物１００からの赤外線が過度に検出素子７１ａに入力されることを防止する遮蔽部材としても機能する。

【0075】

なお、上述の実施形態では、被処理物１００および窓部２８と一直線上に配置された検出素子７１ａが赤外線を検出する構成を説明したけれども、この通りでなくてもよい。例えば、加熱・冷却位置Ｐ２の被処理物１００から窓部２８に真っ直ぐ進んだ箇所にミラーを配置し、このミラーに反射した赤外線を検出素子７１ａで検出してもよい。また、上述の構成では、検出素子７１ａが熱処理室２の外部から赤外線を観測する形態を例に説明した。しかしながら、この通りでなくてもよい。例えば、熱処理室２の外部に配置された検出素子７１ａに光ファイバー（図示せず）を接続し、この光ファイバーの先端を熱処理室２内において加熱部材４の近傍に配置してもよい。測定部７で検出された被処理物１００の測定温度Ｔｘを示すデータは、制御部８へ出力される。

【0076】

被処理物１００の加熱時には、被処理物１００が磁力によって浮き上がらないように、載せ治具４１と押さえ治具４２の相対位置を設定することが好ましい。また、被処理物１００の冷却時には、被処理物１００へ向かう比較的低温の冷却ガスの流量がより多くなるように、冷却ノズル６５の噴射口６５ａを被処理物１００のより近くに配置することが好ましい。そこで、本実施形態では、位置調整部１０が設けられている。

【0077】

位置調整部１０は、被処理物１００の加熱時における、加熱部材４と被処理物１００との相対位置、および、押さえ治具４２と被処理物１００との相対位置を調整するように構成されている。また、位置調整部１０は、被処理物１００の冷却時における冷却ノズル６５の噴射口６５ａと被処理物１００との相対位置を調整するように構成されている。

【0078】

位置調整部１０は、制御部８と、載せ治具変位機構５１と、押さえ治具・冷却ノズル変位機構５２と、を有している。

【0079】

載せ治具変位機構５１は、冷却ノズル６５の噴射口６５ａに対して保持部材としての載せ治具４１を変位させる保持部材変位機構である。載せ治具変位機構５１は、載せ治具４１を上下方向Ｚ１に移動させる機能と、載せ治具４１を軸線Ｓ１回りに回転させる機能と、を有している。載せ治具変位機構５１は、例えば、搬送機構３の下方に配置されており、載せ治具４１の軸部４３に隣接配置されている。

【0080】

載せ治具変位機構５１は、直線変位機構５６と、回転機構５７と、を有している。

【0081】

直線変位機構５６は、載せ治具４１を上下方向Ｚ１に直線移動させるために設けられている。直線変位機構５６は、例えば、ラックアンドピニオン機構、ボールねじ機構等を用いて形成されており、直線変位機構５６に設けられた電動モータの回転力を、載せ治具４１の上下運動に変換する。この構成により、直線変位機構５６は、載せ治具４１を、待機位置Ｐ１と加熱・冷却位置Ｐ２との間で往復移動させる。

【0082】

回転機構５７は、加熱・冷却位置Ｐ２に位置している載せ治具４１を軸線Ｓ１回りに回転させることで、熱処理時において被処理物１００を回転させる。回転機構５７は、例えば、直線変位機構５６および載せ治具４１が載せられたテーブルと、このテーブルを軸線Ｓ１回りに回転させる回転部と、回転部に駆動力を与える電動モータと、を有しており、この電動モータの回転力を、テーブルの回転力に変換する。なお、回転機構５７は、加熱・冷却位置Ｐ２に位置している載せ治具４１を軸線Ｓ１回りに回転させることが可能であればよく、具体的な構成は限定されない。

【0083】

押さえ治具・冷却ノズル変位機構５２は、載せ治具４１に対して押さえ治具４２を変位させるための保持部材変位機構である。また、押さえ治具・冷却ノズル変位機構５２は、被処理物１００に対して冷却ノズル６５の噴射口６５ａを変位させる冷却ノズル変位機構である。押さえ治具・冷却ノズル変位機構５２は、押さえ治具４２および冷却ノズル６５を変位させることで、冷却ノズル６５の噴射口６５ａと被処理物１００との相対位置を調整する。

【0084】

より具体的には、押さえ治具・冷却ノズル変位機構５２は、押さえ治具４２および冷却ノズル６５を上下方向Ｚ１に移動させる。押さえ治具・冷却ノズル変位機構５２は、例えば、加熱部材４の上方に配置されており、押さえ治具４２の軸部４５に隣接配置されている。

【0085】

押さえ治具・冷却ノズル変位機構５２は、例えば、ラックアンドピニオン機構、ボールねじ機構等を用いて形成されており、当該押さえ治具・冷却ノズル変位機構５２に設けられた電動モータの回転力を、押さえ治具４２の上下運動に変換する。この構成により、押さえ治具・冷却ノズル変位機構５２は、押さえ治具４２および冷却ノズル６５を、待機位置Ｐ４と加熱・冷却位置Ｐ２との間で往復移動させる。

【0086】

上記の構成により、持上げ位置Ｐ１と、加熱・冷却位置Ｐ２と、待機位置Ｐ３，Ｐ４とは、上下方向Ｚ１に並んでいる。

【0087】

載せ治具変位機構５１、および、押さえ治具・冷却ノズル変位機構５２は、制御部８によって制御される。

【0088】

制御部８は、所定の入力信号に基づいて、所定の出力信号を出力する構成を有し、例えば、安全プログラマブルコントローラ（ＰＬＣ）などを用いて形成することができる。安全プログラマブルコントローラとは、ＪＩＳ（日本工業規格） Ｃ ０５０８－１のＳＩＬ２またはＳＩＬ３の安全機能をもつ公的に認証されたプログラマブルコントローラをいう。なお、制御部８は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）およびＲＯＭ（Read Only Memory）を含むコンピュータ等を用いて形成されていてもよい。

【0089】

制御部８は、冷却ノズル６５から噴射される冷却ガスの流量および温度を制御するように構成されている。また、制御部８は、被処理物１００の加熱時における、加熱部材４と被処理物１００との相対位置、および、押さえ治具４２と被処理物１００との相対位置を制御するように構成されている。また、制御部８は、被処理物１００の冷却時における冷却ノズル６５の噴射口６５ａと被処理物１００との相対位置を制御するように構成されている。制御部８は、熱処理室２の外部に配置されている。

【0090】

制御部８は、機器としての誘導加熱発振器９、搬送機構３の電動モータ、載せ治具変位機構５１の直線変位機構５６の電動モータ、回転機構５７の電動モータ、押さえ治具・冷却ノズル変位機構５２の電動モータ、冷却部６の流量調整部６３、冷却部６の開閉弁６４，７０、および、冷却部６の循環ポンプ６９の電動モータのそれぞれと電気的に接続されており、これらの機器を制御する。また、制御部８は、放射温度計７１に接続されており、放射温度計７１で測定された測定温度Ｔｘを参照しながら制御動作を行う。すなわち、制御部８は、測定部７で測定された測定温度Ｔｘを参照し、被処理物１００が所定の冷却速度（後述する温度履歴）で冷却されるように冷却部６等を制御する。

【0091】

次に、熱処理装置１における熱処理動作の一例を説明する。図２は、熱処理装置１における焼入処理の一例を説明するためのフローチャートである。図３は、焼入処理の一例における被処理物１００の温度履歴を示すグラフである。なお、温度履歴とは、温度と時間との関係をいう。図３では、横軸が時間であり、縦軸が温度である。図の温度履歴は、被処理物１００を、均熱温度Ｔ０まで加熱した後、均熱温度Ｔ０から第１冷却温度Ｔ１へ一定の第１冷却速度で冷却し、次いで、第２冷却温度Ｔ２へ一定の第２冷却速度で冷却する温度履歴を例示している。制御部８は、被処理物１００の温度履歴が図３に示す温度履歴となるように、すなわち、図３の温度履歴を目標温度履歴として冷却部６等を制御する。

【0092】

図１～図３を参照して、熱処理装置１による熱処理動作が行われる前の待機状態では、予め冷却ガス供給部６から冷却ノズル６５へ冷却ガスが所定量供給されていることで、熱処理室２内の雰囲気は、冷却ガスと同じガスの雰囲気とされている。すなわち、冷却ガス供給部６は、熱処理室２内の雰囲気を調整するためのガス供給部でもある。

【0093】

そして、熱処理装置１における熱処理動作が開始されると、制御部８は、搬送機構３の電動モータを駆動することで、搬送トレイ３１を入口２４から持上げ位置Ｐ１まで搬送する（ステップＳ１）。

【0094】

次に、制御部８は、直線変位機構５６の電動モータを駆動する。これにより、載せ治具４１は、待機位置Ｐ１から搬送トレイ３１の孔部３１ａを通って被処理物１００を持ち上げ、被処理物１００とともに加熱・冷却位置Ｐ２まで上昇する（ステップＳ２）。このとき、加熱部材４によって被処理物１００が最も効率よく加熱される位置に被処理物１００が到達するように、直線変位機構５６の電動モータが制御部８のプログラムによって制御される。例えば、上下方向Ｚ１における加熱・冷却位置Ｐ２の中心に被処理物１００が配置されるように、載せ治具４１が上昇する。

【0095】

次に、制御部８は、押さえ治具・冷却ノズル変位機構５２の電動モータを駆動することで、押さえ治具４２および冷却ノズル６５を、加熱部材４の上方の待機位置Ｐ４から加熱・冷却位置Ｐ２まで降下させる（ステップＳ３）。このとき、冷却ノズル６５からの冷却ガスが被処理物１００に最も効率よく噴射されるように、制御部８は、冷却ノズル６５の噴射口６５ａと被処理物１００との相対位置を設定する。例えば、冷却ノズル６５の噴射口６５ａと被処理物１００との間隔が数ｍｍ程度となるように、押さえ治具４２および冷却ノズル６５が配置される。

【0096】

なお、被処理物１００を加熱・冷却位置Ｐ２へ上昇させる動作（ステップＳ２）と、押さえ治具４２および冷却ノズル６５を加熱・冷却位置Ｐ２へ降下させる動作（ステップＳ３）とは、同時に行われてもよい。また、押さえ治具４２および冷却ノズル６５を常時加熱・冷却位置Ｐ２に配置しておくことで、押さえ治具４２および冷却ノズル６５を待機位置Ｐ４から加熱・冷却位置Ｐ２へ降下させる動作（ステップＳ３）を行わなくてもよい。

【0097】

次に、制御部８は、誘導加熱発振器９に、加熱部材４へ誘導加熱のための電力を供給する指令を行うことで、加熱部材４による被処理物１００の加熱処理を行わせる（ステップＳ４）。これにより、加熱部材４は、被処理物１００に誘導加熱を行わせ、被処理物１００を所定の加熱温度まで加熱する。

【0098】

このとき、制御部８は、放射温度計７１で検出された測定温度Ｔｘと時間との関係が温度履歴の「昇温」区間および「均熱」区間（「加熱」区間）で示される関係となるように、誘導加熱発振器９を制御する。このとき、制御部８は、回転機構５７の電動モータを駆動して被処理物１００を回転させることで、被処理物１００の各部をより均等に加熱してもよい。そして、所定時間経過後、制御部８は、誘導加熱発振器９に、加熱部材４への電力供給を停止する指令を行うことで、加熱部材４による被処理物１００の加熱処理を完了する。回転機構５７の電動モータ（被処理物１００）が回転している場合、この回転は維持される。

【0099】

次に、被処理物１００の冷却処理が行われる（ステップＳ５）。このとき、制御部８は、放射温度計７１で検出された測定温度Ｔｘが図３に示す温度履歴に沿うように冷却部６を制御する。具体的には、冷却ノズル６５の噴射口６５ａを通して被処理物１００へ冷却ガスを噴射する。これにより、冷却ガスは、矢印Ｆ１で示すように、噴射口６５ａから被処理物１００へ噴射され、被処理物１００を急速冷却する。

【0100】

冷却処理においては、制御部８は、以下の制御（ａ）、制御（ｂ）の少なくとも一方を行う。

【0101】

制御（ａ）は、第１開閉弁６４を開いた状態で流量調整部６３を制御することにより、冷却ガス源６１から冷却ノズル６５（熱処理室２）へ供給される冷却ガスの流量を設定する制御である。

【0102】

制御（ｂ）は、第２開閉弁７０を開いた状態で循環ポンプ６９の回転数を制御することにより、熱処理室２内のガス（冷却ガス）を循環路６７の熱交換器６８で降温させた後、このガスを冷却ガスとして冷却ノズル６５へ供給する流量を設定する制御である。

【0103】

被処理物１００の冷却処理（ステップＳ５）において、制御部８は、制御（ａ）のみによって被処理物１００の冷却処理を行ってもよいし、制御（ｂ）のみによって被処理物１００の冷却処理を行ってもよい。この場合、開閉弁６４，７０のうちガスが供給されないほうの弁は、閉じられている。

【0104】

また、被処理物１００の冷却処理（ステップＳ５）において、制御部８は、制御（ａ）を所定時間行った後に制御（ｂ）を行ってもよいし、制御（ｂ）を所定時間行った後に制御（ａ）を行ってもよい。この場合も、開閉弁６４，７０のうちガスが供給されないほうの弁は、閉じられている。冷却ガス源６１からの冷却ガスが供給されない場合、冷却ガス源６１からの冷却ガスの消費量をより少なくできる。

【0105】

また、被処理物１００の冷却処理（ステップＳ５）において、制御（ａ）と制御（ｂ）とが同時に行われてもよい。また、被処理物１００の冷却処理（ステップＳ５）において、制御部８は、測定温度Ｔｘに応じて、押さえ治具・冷却ノズル変位機構５２の電動モータおよび直線変位機構５６の電動モータの少なくとも一方を駆動させてもよい。これにより、制御部８は、被処理物１００と冷却ノズル６５との相対位置を測定温度Ｔｘと関連付けることができる。その結果、更なる効率的な冷却ガス噴射を実現できる。

【0106】

制御部８は、上述の制御（ａ）および制御（ｂ）について、上記で例示した動作を行うことで、放射温度計７１で検出された測定温度Ｔｘと時間との関係が温度履歴の「冷却１」区間および「冷却２」区間で示される関係となるよう、制御を行う。なお、被処理物１００の材質および形状の少なくとも一方が変更されても、図３に示す温度履歴となるように、制御部８による制御動作が行われる。すなわち、制御部８は、放射温度計７１を用いたフィードバック制御により、被処理物１００の材質および形状の少なくとも一方が変更されても、図３に示す温度履歴となるように被処理物１００を冷却できる。

【0107】

なお、本実施形態では、被処理物１００の冷却処理時、被処理物１００が、２段階の冷却速度で、第１冷却温度Ｔ１、第２冷却温度Ｔ２と段階的に冷却される形態を例に説明している。しかしながら、この通りでなくてもよい。被処理物１００は、１段階または３段階以上の冷却速度で冷却されてもよい。また、上述の説明では、制御部８は、放射温度計７１で測定された測定温度Ｔｘを参照しながら、冷却ノズル６５から噴射されるガスの流量および温度を制御する形態を説明した。しかしながら、この通りでなくてもよい。制御部８は、被処理物１００の冷却開始から冷却完了まで、冷却部６が初期状態（被処理物１００の冷却開始時の動作状態）を維持するように冷却部６を制御してもよい。

【0108】

このように、被処理物１００が冷却ガスで覆われるように冷却ノズル６５から冷却ガスを噴射しつつ放射温度計７１で温度測定することで、被処理物１００における表面１００ａの光反射率の変化を抑制しつつ被処理物１００自体の温度を測定しながら、被処理物１００を冷却する。

【0109】

被処理物１００の冷却時（ステップＳ５）、制御部８は、回転機構５７の電動モータを駆動させて被処理物１００を回転することで、被処理物１００の各部をより均等に冷却できる。そして、測定温度Ｔｘが第２冷却温度Ｔ２に到達すると、制御部８は、開閉弁６４，７０を閉じるように開閉弁６４，７０を制御する。これにより、被処理物１００の冷却処理が完了する。すなわち、被処理物１００の熱処理が完了する。回転機構５７の電動モータ（被処理物１００）が回転している場合、この回転も停止される。

【0110】

次に、制御部８は、押さえ治具・冷却ノズル変位機構５２の電動モータを駆動することで、押さえ治具４２および冷却ノズル６５を、待機位置Ｐ４まで上昇させる（ステップＳ６）。

【0111】

次に、制御部８は、直線変位機構５６の電動モータを駆動することで、被処理物１００を持上げ位置Ｐ１まで降下させる（ステップＳ７）。これにより、被処理物１００は、再び搬送トレイ３１のステー３１ｂの周縁部に載せられる。このとき、載せ治具４１は待機位置Ｐ３まで降下される。

【0112】

なお、押さえ治具４２および冷却ノズル６５を待機位置Ｐ４へ上昇させる動作（ステップＳ６）と、被処理物１００を持上げ位置Ｐ１まで降下させる動作（ステップＳ７）とは、同時に行われてもよい。また、押さえ治具４２および冷却ノズル６５を常時加熱・冷却位置Ｐ２に配置しておくことで、押さえ治具４２および冷却ノズル６５を待機位置Ｐ４へ上昇させる動作（ステップＳ６）を行わなくてもよい。

【0113】

次に、制御部８は、搬送機構３の電動モータを駆動することで、搬送トレイ３１を持上げ位置Ｐ１から出口２５まで搬送する（ステップＳ８）。その後、出口扉２７が開かれ、被処理物１００は、熱処理室２から搬出される。

【0114】

以上説明したように、本実施形態によると、制御部８は、被処理物１００そのものの温度を測定することで得られた測定温度Ｔｘに基づいて、被処理物１００の冷却速度を設定できる。これにより、制御部８は、被処理物１００の冷却時の温度履歴（時間と温度の関係）をより正確に把握できる。その結果、制御部８は、被処理物１００が所望の温度履歴となるように冷却部６をより正確に制御できる。これにより、被処理物１００の冷却の態様をより正確に制御でき、その結果、被処理物１００をより正確に所望の状態で冷却できる。

【0115】

また、本実施形態によると、冷却部６は、被処理物１００へ不活性ガスまたは還元性ガスを冷却ガスとして噴射する。この構成によると、被処理物１００は、液体ではなく、不活性ガスまたは還元性ガスによって冷却される。このため、被処理物１００の表面１００ａが酸化することを抑制できる。すなわち、被処理物１００の冷却時に被処理物１００の光輝度が変化することを抑制できる。

【0116】

また、本実施形態によると、測定部７は、被処理物１００からの放射を測定する放射温度計７１を含んでいる。そして、冷却ガスが不活性ガスまたは還元性ガスであるため、被処理物１００は、被処理物１００の光輝度の変化を抑制された状態で冷却される。このため、この構成によると、被処理物の光輝度の変化が抑制されており、放射温度計７１を用いた被処理物１００の温度測定をより正確に行える。その結果、測定部７は、被処理物１００の表面温度をより正確に測定できる。

【0117】

また、本実施形態によると、制御部８は、冷却ガス源６１から、被処理物１００の配置されている熱処理室２への冷却ガスの流量を制御する。この構成によると、制御部８は、被処理物１００の温度を変化させる影響の大きい要素としての冷却ガスの流量を制御することで、被処理物１００の冷却速度をより確実に所望の状態にできる。

【0118】

また、本実施形態によると、冷却部６は、熱交換器６８と、循環ポンプ６９と、を含んでいる。この構成によると、熱処理室２内のガスを、熱交換器６８で冷却できる。そして、制御部８は、循環ポンプ６９の制御を通じて熱交換器６８を通過するガスの流量を制御することで、熱処理室２内の冷却ガスの温度を所望の温度に、より正確に設定できる。

【0119】

また、本実施形態によると、熱処理室２では、冷却ガスが用いられることにより、被処理物１００の表面１００ａの光反射率の変化を抑制されつつ当該被処理物１００が冷却される。そして、被処理物１００の表面１００ａの光反射率の変化が抑制されている結果、放射温度計７１での温度測定結果が、被処理物１００の表面状態の変化によって変動することを抑制できる。すなわち、放射温度計７１での温度測定結果が被処理物１００の真の温度に対して生じる誤差をより少なくできる。その結果、被処理物１００の冷却時における当該被処理物１００の温度をより正確に測定できる。被処理物１００の冷却時の温度をより正確に測定できる結果、この温度測定結果を用いて被処理物１００の冷却の態様をより正確に制御できる。これにより、被処理物１００の各部における冷却度合いのばらつきを抑制できるので、金属製の被処理物１００に歪みが発生することをより確実に抑制できる。

【0120】

また、本実施形態によると、冷却ノズル６５の噴射口６５ａは、被処理物１００のうち放射温度計７１で測定される被測定部１００ｂへ向けて不活性ガスまたは還元性ガスを酸化抑制ガスとして供給する。この構成によると、被測定部１００ｂにおける被処理物１００の酸化を確実に抑制できる。これにより、被処理物１００の被測定部１００ｂにおける光反射率の変化（光輝度の変化）を抑制できる。すなわち、被処理物１００の冷却時に被処理物１００の光反射率（光輝度）が変化することを抑制できる。その結果、光輝度によって温度測定結果が変化する放射温度計７１を用いた温度測定において、光輝度に起因する温度測定誤差が生じることをより確実に抑制できる。

【0121】

また、本実施形態によると、冷却ノズル６５は、酸化抑制ガスを、被処理物１００を冷却する冷却ガスとして供給する。この構成によると、被処理物１００は、液体ではなくガスによって冷却される。このため、放射温度計７１による被処理物１００の温度測定時に、液体が温度測定の邪魔にならずに済む。よって、測定部７は、被処理物１００の温度をより正確に測定できる。その上、被処理物１００の被測定部１００ｂの光反射率の変化抑制のためのガスを冷却ガスとしても用いることができる。このため、光反射率の変化抑制のためのガスと、冷却ガスとを別々に用意する必要がなく、熱処理装置１の運用をより簡素にできる。また、被処理物１００の冷却に気体であるガスを用いるので、被処理物１００は、冷却処理後に大がかりな洗浄処理をされる必要がない。さらに、水や油等の冷媒を用いて被処理物１００を冷却する場合と異なり、熱処理室２内が冷媒で汚染されることを防止できる。さらに、水や油等の冷媒を用いて被処理物１００を冷却する場合と異なり、冷媒が地球環境に負荷を与える度合いを格段に小さくできるとともに、冷却工程後の洗浄工程（スケール除去工程）用の洗浄装置が不要であり、熱処理装置１の製造コストをおよび運用コストをより少なくできる。

【0122】

また、本実施形態によると、被処理物１００の冷却時の温度を放射温度計７１によって非接触によって直接的に測定できる結果、被処理物１００に孔をあけて熱電対を差し込むような破壊検査をすることなく、正確な温度測定を実現できる。

【0123】

また、本実施形態によると、被処理物１００の加熱から冷却完了までの間において、被処理物１００の測定温度Ｔｘと時間との関係が焼入に必要な温度履歴（温度曲線）となるように、制御部８は、冷却部６（即ち冷却ガスの流量）を制御する。その結果、制御部８は、測定温度Ｔｘを用いたフィードバック制御により、個々の被処理物１００に応じた加熱・冷却制御を実現できる。これにより、被処理物１００の熱処理品質における個体差を極めて小さくできる。また、制御部８は、被処理物１００の冷却時に測定温度Ｔｘを参照しながら冷却ガスの流量を設定するので、冷却ガスの消費量が過大にならずに済む。これにより、被処理物１００の形状およびサイズが設計変更等によって変更されたときでも、同一の温度履歴となるように被処理物１００を冷却できる。

【0124】

以上、本発明の実施形態について説明したけれども、本発明は上述の実施の形態に限られない。本発明は、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な変更が可能である。

【0125】

（１）上述の実施形態では、放射計として放射温度計７１が用いられる形態を例に説明した。しかしながら、この通りでなくてもよい。放射計として、被処理物１００からのエネルギー放射を検出しこのエネルギー放射から測定温度Ｔｘを取得可能な構成であればよく、放射温度計７１以外の放射計が用いられてもよい。

【0126】

（２）また、上述の実施形態では、一つの熱処理室２において被処理物１００の加熱および冷却が行われる形態を例に説明した。しかしながら、この通りでなくてもよい。被処理物１００が加熱される加熱室と、被処理物１００が冷却される冷却室とが別個に設けられていてもよい。

【0127】

（３）また、上述の実施形態において、被処理物１００を冷却する冷却ガスと、被処理物１００の被測定部７の光反射率の変化を抑制するための酸化抑制ガスとは、別の種類のガスであってもよい。

【0128】

（４）また、上述の実施形態では、冷却ノズルとして一つの冷却ノズル６５が設けられる形態を例に説明した。しかしながら、この通りでなくてもよい。例えば、加熱部材４と水平に並ぶとともに加熱・冷却位置Ｐ２の被処理物１００へ向けて冷却ガスを噴射する冷却ノズルとして、側方冷却ノズルが設けられていてもよい。また、載せ治具４１内に冷却ノズルとしての下方冷却ノズルを設け、この下方冷却ノズルから被処理物１００へ冷却ガスを噴射してもよい。

【産業上の利用可能性】

【0129】

本発明は、熱処理装置および金属部品の製造方法として、広く適用することができる。

【符号の説明】

【0130】

１ 熱処理装置
２ 熱処理室
６ 冷却部
７ 測定部
８ 制御部
６１ 冷却ガス源
６８ 熱交換器
６９ 循環ポンプ
７１ 放射温度計（放射計）
１００ 被処理物
Ｔｘ 測定温度

【図1】

【図2】

【図3】