特許 7534874 熱処理炉

(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】2024-08-06

(45)【発行日】2024-08-15

(54)【発明の名称】熱処理炉

(51)【国際特許分類】

   F27B 17/00 20060101AFI20240807BHJP

   F27B 3/06 20060101ALI20240807BHJP

   F27B 5/10 20060101ALI20240807BHJP

   F27D 3/12 20060101ALI20240807BHJP

【ＦＩ】

F27B17/00 B

F27B3/06

F27B5/10

F27D3/12 Z

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2020104294

(22)【出願日】2020-06-17

(65)【公開番号】P2021196135

(43)【公開日】2021-12-27

【審査請求日】2023-05-23

(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】110000280

【氏名又は名称】弁理士法人サンクレスト国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】梅田 文雄

(72)【発明者】

【氏名】浦崎 義彦

(72)【発明者】

【氏名】西岡 昌浩

(72)【発明者】

【氏名】池田 真一

【審査官】山内 隆平

(56)【参考文献】

【文献】特開２００５－０７７００１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－０２９０６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－１２７６２８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２７Ｂ １７／００

Ｆ２７Ｂ ３／０６

Ｆ２７Ｂ ５／１０

Ｆ２７Ｄ ３／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の処理品が配置される処理ユニットと、
上部がヒータを有する熱処理領域であり下部が前記処理ユニットの所定位置に前記処理品を配置するための準備作業領域である筐体と、
前記処理ユニットを前記筐体内の前記熱処理領域と前記準備作業領域との間で昇降させる昇降装置と、
を備え、
前記処理ユニットは、
長尺であって長手方向が上下方向となり上に前記処理品が載せられる複数の自転軸と、
前記自転軸それぞれを当該自転軸の中心線回りに回転自在として支持する軸受部を複数有し、複数の当該軸受部が上下方向の基準線を中心とする円に沿って間隔をあけて配置されている回転体と、
前記基準線を中心として前記回転体を回転させるためのモータと、
前記基準線を中心として設けられている大歯車と、
前記自転軸と一体であると共に前記大歯車と噛合う複数の小歯車と、
前記回転体の上に設けられ長尺である前記自転軸を貫通させる貫通孔が設けられている断熱材と、
を有し、
前記自転軸は、前記軸受部により支持される下側軸部と、熱伝導率が前記下側軸部よりも低い上側軸部と、前記下側軸部と前記上側軸部とを同軸状として繋ぐジョイントと、を有する、熱処理炉。

【請求項2】

前記回転体は、
前記基準線を中心として設けられていると共に、前記自転軸の下部を貫通させる孔を複数有する回転テーブルと、
前記回転テーブルを貫通する前記自転軸の下端部を支持する前記軸受部を、当該回転テーブルにその下方で取り付けるための取付部材と、を有する、
請求項１に記載の熱処理炉。

【請求項3】

前記上側軸部は、セラミックス製であり、中空の部材により構成されている、請求項１に記載の熱処理炉。

【請求項4】

前記上側軸部は、ニッケル－クロム－鉄合金製であり、中空の部材により構成されている、請求項１に記載の熱処理炉。

【請求項5】

前記筐体の上部は、上下方向に直交する前後左右の四方に前記ヒータを有していて、
前記筐体の上部は、四方の前記ヒータで囲まれる領域に、上から見た場合に円形であって複数の前記自転軸の上に載る複数の前記処理品の周りに設けられる均熱管を有する、請求項１～４のいずれか一項に記載の熱処理炉。

【請求項6】

前記断熱材は、シート状であって、複数の当該断熱材が重ねられて前記回転体の上に設けられている、請求項１～５のいずれか一項に記載の熱処理炉。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、熱処理炉に関する。

【背景技術】

【0002】

工業製品の製造において、その中間品（処理品）に熱処理が施されることがある。熱処理のために用いられる装置として、炉本体と、炉本体内に設けられる回転テーブルとを備える熱処理炉が知られている。回転テーブルの上に複数の処理品が並べて置かれ、炉本体内で熱処理が行われる。特許文献１に、処理品が基板である場合の熱処理用の装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１３－１０５８３１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に開示されている処理品は、薄い基板である。しかし、処理品が、例えば円柱形状等の塊（金属製の塊）である場合、その処理品を回転テーブルに載せて熱処理しても、均質な処理結果が得られない場合がある。例えば、炉内の前後左右の側壁にヒータ等の熱源が設けられている場合、回転テーブル上に複数配置された処理品のうち、ヒータ側は熱の影響を受け易いが、ヒータ側とは反対となる回転テーブルの中心側は熱の影響を受けにくい。

【0005】

また、従来の熱処理炉として、回転テーブルを含む下部装置と、回転テーブルを覆う蓋を含む上部装置とを備え、処理品の出し入れのために、下部装置と上部装置とが上下分離する装置が知られている。この場合、処理を終える毎に、つまり、処理品の取り出し毎に、炉内温度が低下してしまい、効率が悪い。

【0006】

そこで、本開示は、熱効率がよく、処理品を全体にわたって熱することが可能となる熱処理炉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）本開示の熱処理炉は、複数の処理品が配置される処理ユニットと、上部がヒータを有する熱処理領域であり下部が前記処理ユニットの所定位置に前記処理品を配置するための準備作業領域である筐体と、前記処理ユニットを前記筐体内の前記熱処理領域と前記準備作業領域との間で昇降させる昇降装置と、を備え、前記処理ユニットは、長尺であって長手方向が上下方向となり上に前記処理品が載せられる複数の自転軸と、前記自転軸それぞれを当該自転軸の中心線回りに回転自在として支持する軸受部を複数有し、複数の当該軸受部が上下方向の基準線を中心とする円に沿って間隔をあけて配置されている回転体と、前記基準線を中心として前記回転体を回転させるためのモータと、前記基準線を中心として設けられている大歯車と、前記自転軸と一体であると共に前記大歯車と噛合う複数の小歯車と、前記回転体の上に設けられ長尺である前記自転軸を貫通させる貫通孔が設けられている断熱材と、を有する。

【0008】

前記熱処理炉によれば、筐体の下部の準備作業領域で、処理品が処理ユニットの自転軸の上に載せられる。昇降装置によって、その処理ユニットが上部の熱処理領域に移動し、処理品に対する熱処理が行われる。筐体内で熱処理領域と準備作業領域とが上下に別れているため、熱効率がよい。
前記処理ユニットによれば、モータの回転により回転体が上下方向の基準線を中心として回転することで、その回転体が有する軸受部に支持される自転軸は、小歯車と共に基準線を中心として回転（公転）する。小歯車は、大歯車に噛み合うため、大歯車の周囲を回転（公転）しながら自転することができ、これにより自転軸が自転する。以上より、一つのモータの回転により、処理品を上に載せた自転軸は、基準線を中心として公転しながら自転する。よって、筐体の上部（熱処理領域）において、処理品は全体にわたって熱せられる。

【0009】

（２）また、好ましくは、前記回転体は、前記基準線を中心として設けられていると共に、前記自転軸の下部を貫通させる孔を複数有する回転テーブルと、前記回転テーブルを貫通する前記自転軸の下端部を支持する前記軸受部を、当該回転テーブルにその下方で取り付けるための取付部材と、を有する。
この構成によれば、自転軸の上に処理品が載せられ、その自転軸は、長尺であり、その下端部において軸受部により支持される。このため、熱せられた処理品及び自転軸の上端部の熱が軸受部に伝わり難く、軸受部に対して熱膨張等の悪影響を与え難くすることが可能となる。

【0010】

（３）また、好ましくは、前記自転軸は、前記軸受部により支持される下側軸部と、熱伝導率が前記下側軸部よりも低い上側軸部と、前記下側軸部と前記上側軸部とを同軸状として繋ぐジョイントと、を有する。
この構成によれば、上側軸部を熱伝導率の低い材質とすることができ、処理品の熱の影響を処理ユニットの下部に伝わり難くすることが可能となる。そして、下側軸部を、軸受部による支持が可能となる例えば一般的な鋼材とすることが可能となる。上側軸部と下側軸部とが異なる材質であっても、ジョイントにより、これらが連結される。

【0011】

（４）また、前記（３）の熱処理炉において、好ましくは、前記上側軸部は、セラミックス製であり、中空の部材により構成されている。この場合、熱伝導率が低く、耐熱温度が高く、軽量である上側軸部が得られる。
（５）または、前記（３）の熱処理炉において、好ましくは、前記上側軸部は、ニッケル－クロム－鉄合金製であり、中空の部材により構成されている。この場合、高温強度が高く、熱伝導率が低い上側軸部が得られる。

【0012】

（６）また、好ましくは、前記筐体の上部は、上下方向に直交する前後左右の四方に前記ヒータを有していて、前記筐体の上部は、四方の前記ヒータで囲まれる領域に、上から見た場合に円形であって複数の前記自転軸の上に載る複数の前記処理品の周りに設けられる均熱管を有する。
この構成によれば、ヒータが前後左右の四方に設けられる。これに対して、その内側に設けられる均熱管は、円形であり、この均熱管により、複数の処理品を効率よく熱処理することが可能となる。

【0013】

（７）また、好ましくは、前記断熱材は、シート状であって、複数の当該断熱材が重ねられて前記回転体の上に設けられている。
この構成によれば、例えば、上から下に向かって段階的に断熱性能が低くなるように、断熱材の性能を変えて、シート状である複数の断熱材を配置することが可能となる。

【発明の効果】

【0014】

本開示によれば、熱処理炉において、熱効率がよく、処理品を全体にわたって熱することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】熱処理炉の一例を側方から見た断面図である。

【図2】熱処理炉の内部を示す図であり、図１に示す矢印ＩＩ方向から見た熱処理炉の断面図である。

【図3】処理ユニット及び内部フレームを側方から見た断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

〔熱処理炉の全体構成について〕
図１は、熱処理炉の一例を側方から見た断面図である。図１に示す熱処理炉１０は、複数の処理品Ｗを同時に熱処理するための装置である。処理品Ｗは、柱状又はブロック状である。本開示では、処理品Ｗは円柱形状を有し、特に直径（幅寸法）よりも高さ寸法が大きい。また、処理品Ｗの材質は、限定されないが、本開示では金属製である。熱処理炉１０は、処理ユニット１１と、筐体１２と、昇降装置１３とを備える。本開示の熱処理炉１０において、上下方向（鉛直方向）の基準線Ｃ０が設定される。前後方向及び左右方向は、上下方向に直交する方向である。後にも説明するが、複数の処理品Ｗは、この基準線Ｃ０周りに回転しながら、各処理品Ｗは、基準線Ｃ０に平行である中心線Ｃ１周りに自転する。

【0017】

処理ユニット１１に、複数の処理品Ｗが配置される。処理ユニット１１の構成については後に説明する。
筐体１２は、直方体であり、上下前後左右の六方向に、金属製の壁１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄを有する。壁１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄそれぞれは断熱性を有する。筐体１２は、高さ方向に長い箱形状を有する。筐体１２内の上部の空間が、ヒータ１４を有する熱処理領域Ｋ１であり、筐体１２内の下部の空間が、処理ユニット１１の所定位置に処理品Ｗを配置するための準備作業領域Ｋ２である。熱処理領域Ｋ１と準備作業領域Ｋ２とは、区画床材３８によって上下に区画されている。区画床材３８の中央に孔が設けられていて、準備作業領域Ｋ２と熱処理領域Ｋ１との間を移動する処理ユニット１１の一部が、その孔を通過する。前記基準線Ｃ０は、筐体１２の中心線となる。

【0018】

昇降装置１３は、筐体１２内で処理ユニット１１を昇降させる。昇降装置１３は、処理ユニット１１を熱処理領域Ｋ１と準備作業領域Ｋ２との間を移動させる。図１において、熱処理領域Ｋ１に存在する処理ユニット１１が、実線で示されていうる。準備作業領域Ｋ２に存在する処理ユニット１１が、仮想線（二点鎖線）で示されている。昇降装置１３は、処理ユニット１１を基準線Ｃ０に沿って上下移動させる。

【0019】

筐体１２の下部には、扉（シャッター）１５が設けられている。仮想線（二点鎖線）で示すように処理ユニット１１が準備作業領域Ｋ２に存在していて、扉１５が開状態で、作業員がその処理ユニット１１の所定位置（後述する自転軸２１の上）に処理品Ｗを載せる。全ての処理品Ｗが処理ユニット１１の所定位置に載せられると、扉１５が閉じられる。昇降装置１３により処理ユニット１１は熱処理領域Ｋ１に移動し、複数の処理品Ｗに対してヒータ１４の熱による熱処理が行われる。

【0020】

図２は、熱処理炉１０の内部を示す図であり、図１に示す矢印ＩＩ方向から見た熱処理炉１０の断面図である。図１及び図２において、筐体１２は、その上部（熱処理領域Ｋ１）に、内部フレーム１６を有する。内部フレーム１６は、上昇した処理ユニット１１を前後左右から囲む構成を有する。その内部フレーム１６にヒータ１４及び断熱材１７が取り付けられている。ヒータ１４及び断熱材１７それぞれは平板状である。このように、筐体１２の上部は、前後左右の四方にヒータ１４を有する。

【0021】

筐体１２は、更に、その上部に、均熱管１９を有する。均熱管１９は、図２に示すように、上から見た場合に円形であり、四方のヒータ１４で囲まれる領域に設けられている。処理ユニット１１が熱処理領域Ｋ１に存在する状態で、均熱管１９は、複数の自転軸２１の上に載る複数の処理品Ｗの周りに設けられる。均熱管１９は、例えば石英により構成される。

【0022】

図１において、昇降装置１３は、処理ユニット１１を搭載する移動フレーム２８と、移動フレーム２８を上下方向に移動可能として支持するガイド２９と、移動フレーム２８をガイド２９に沿って移動させるアクチュエータ３０とを有する。アクチュエータ３０は、図示しないが、モータにより回転する駆動プーリと、その駆動プーリに掛けられ移動フレーム２８と繋がるケーブルとを有する。前記モータによって駆動プーリが正逆回転することで、ケーブルの巻き送り及び巻き取りが行われ、これにより、移動フレーム２８がガイド２９に沿って昇降する。なお、昇降装置１３は、他の構成であってもよい。

【0023】

〔処理ユニット１１について〕
図３は、処理ユニット１１及び内部フレーム１６を側方から見た断面図である。処理ユニット１１は、複数の自転軸２１、一つの回転体２０、一つのモータ２３、一つの大歯車２４、複数の小歯車２５、及び、断熱材２６を有する。回転体２０は、一つの回転テーブル３３と、自転軸２１と同数である軸受部２２とを有する。

【0024】

本開示では（図２参照）、１０本の自転軸２１が設けられている。自転軸２１は、円柱形状を有していて、直径に比べて長さ寸法の大きい長尺の部材である。図３に示すように、自転軸２１の長手方向が上下方向となり、各自転軸２１の上に一つの処理品Ｗが載せられる。自転軸２１の上にワークテーブル３１が取り付けられていて、そのワークテーブル３１の上にテーブルプレート３２を介して処理品Ｗが載せられる。各自転軸２１は、下側の下側軸部２１ａと、上側の上側軸部２１ｂと、ジョイント２１ｃとを有する。上側軸部２１ｂの上に処理品Ｗが載せられる。下側軸部２１ａは、回転体２０が有する軸受部２２により支持される。ジョイント２１ｃは、上側軸部２１ｂと下側軸部２１ａとを同軸状として繋ぐ。

【0025】

ジョイント２１ｃは、上側軸部２１ｂと下側軸部２１ａとが軸方向に脱落しないように連結する。ジョイント２１ｃは、上側軸部２１ｂと下側軸部２１ａとの相対回転を不能として、これら上側軸部２１ｂと下側軸部２１ａとを連結する。これにより、上側軸部２１ｂと下側軸部２１ａとの間で中心線Ｃ１回りの回転トルクが伝達される。上側軸部２１ｂは、下側軸部２１ａよりも長く（２倍以上長く）、ジョイント２１ｃは、回転体２０（回転テーブル３３）の上方側の近傍に位置している。

【0026】

上側軸部２１ｂは、下側軸部２１ａよりも熱伝導率が低い。具体的に説明すると、下側軸部２１ａは、鋼製（例えばステンレス鋼）であるのに対して、上側軸部２１ｂは、セラミックス製、又は、ニッケル－クロム－鉄合金製である。上側軸部２１ｂの材質等については後にも説明する。上側軸部２１ｂと下側軸部２１ａとが異なる材質であっても、ジョイント２１ｃにより、これらは一体回転可能となるようにして連結される。

【0027】

回転テーブル３３は、円板状であり、基準線Ｃ０を中心として設けられている。回転テーブル３３の外周側の縁部には、自転軸２１と同数である孔３４が設けられている。各孔３４の下方に一つの軸受部２２が設けられている。軸受部２２は、回転テーブル３３に取付部材３５により取り付けられている。本開示では、軸受部２２及び孔３４は、１０箇所に設けられている。軸受部２２及び孔３４は、基準線Ｃ０を中心とする円に沿って間隔をあけて（本開示では、等間隔となって）配置されている。

【0028】

各自転軸２１は、その下部において、孔３４を貫通していて、回転テーブル３３とは非接触の状態にある。回転テーブル３３を貫通する各自転軸２１は、その下端部２１ｅにおいて、軸受部２２により支持されている。軸受部２２は、自転軸２１を、その自転軸２１の中心線Ｃ１回りに回転自在として支持する。軸受部２２は、転がり軸受を有し、ラジアル荷重及びアキシャル荷重を支持する。軸受部２２は、自転軸２１の自重及び自転軸２１上の処理品Ｗの自重を負担する。

【0029】

取付部材３５は、複数の軸受部２２を、回転テーブル３３に、その下方で取り付けるための部材である。本開示では、取付部材３５は、基準線Ｃ０を中心とする短円筒状の部材である。取付部材３５の内周側に、複数の小歯車２５及び大歯車２４が設けられる。

【0030】

回転テーブル３３は、基準線Ｃ０を中心とする駆動軸３６に固定されていて、回転テーブル３３と駆動軸３６とは一体回転する。駆動軸３６は、一つのモータ２３によって基準線Ｃ０を中心として回転する。モータ２３の出力軸と駆動軸３６との間には、プーリ及びベルト等を含む動力伝達部４０が介在している。モータ２３が回転すると、駆動軸３６及び回転テーブル３３は、基準線Ｃ０を中心として回転する。以上より、回転テーブル３３、軸受部２２、及び取付部材３５を含む回転体２０は、モータ２３によって、基準線Ｃ０を中心として回転する。

【0031】

モータ２３は、前記移動フレーム２８（図１参照）の一部に取り付けられている。移動フレーム２８は、その一部として、駆動軸３６を回転可能に支持する支持フレーム３７を有する。支持フレーム３７は、転がり軸受を有し、この転がり軸受によって駆動軸３６の回転が支持される。支持フレーム３７に大歯車２４が取り付けられている。大歯車２４は、基準線Ｃ０を中心として設けられている。大歯車２４は回転しない固定側の部材となる。大歯車２４はその中央に孔が設けられていて、その孔を駆動軸３６が貫通している。

【0032】

大歯車２４に、小歯車２５が噛み合う。小歯車２５は、自転軸２１と同数設けられている。一つの小歯車２５が、一つの自転軸２１の下部（下側軸部２１ａ）にキー等によって取り付けられていて、小歯車２５と自転軸２１とは相対回転が不能である。つまり、小歯車２５と自転軸２１とは一体回転する。取付部材３５は、前記のとおり、短円筒状の部材であり、その内周側に、小歯車２５が噛み合う内歯が形成されていてもよい。

【0033】

前記構成を備える処理ユニット１１によれば、モータ２３の回転により、回転テーブル３３、複数の軸受部２２、及び取付部材３５を含む回転体２０が、基準線Ｃ０を中心として回転する。このため、各軸受部２２に支持される自転軸２１は、小歯車２５と共に基準線Ｃを中心として回転（公転）する。各小歯車２５は、大歯車２４に噛み合うため、大歯車２４の周囲を回転（公転）しながら自転し、これにより各自転軸２１が、その中心線Ｃ１回りに回転（自転）する。以上より、一つのモータ２３の回転により、処理品Ｗを上に載せた自転軸２１は、基準線Ｃ０を中心として公転しながら自転する。

【0034】

断熱材２６は、回転テーブル３３の上に設けられている。本開示では、断熱材２６は、シート状である。シート状の断熱材２６が複数重ねられて設けられている。これにより、断熱性を高めることができる。熱処理領域Ｋ１において熱処理される処理品Ｗの熱が、軸受部２２、小歯車２５、大歯車２４、動力伝達部４０、及び、モータ２３を含む機械ユニット３９に伝わり難くするために、断熱材２６は設けられている。

【0035】

断熱材２６には、長尺である自転軸２１を貫通させる貫通孔２７が設けられている。貫通孔２７と自転軸２１とは非接触の状態にある。断熱材２６がシート状であるため、上から下に向かって段階的に断熱性能が低くなるように、断熱材２６の性能を変えて、複数の断熱材２６を配置することが可能となる。

【0036】

各自転軸２１の上部及び各自転軸２１上の処理品Ｗは、熱処理領域Ｋ１に位置するが、図１に示すように、機械ユニット３９は、準備作業領域Ｋ２に位置する。つまり、機械ユニット３９は、前記区画床材３８よりも下方に位置する。

【0037】

〔自転軸２１について〕
前記のとおり、自転軸２１が有する下側軸部２１ａと上側軸部２１ｂとは材質が異なる。下側軸部２１ａは転がり軸受を有する軸受部２２に支持されることから、上側軸部２１ｂよりも靭性の高い鋼材（炭素鋼、ステンレス鋼等）が好ましい。これに対して、上側軸部２１ｂは、上に載せる処理品Ｗの熱の伝達を阻害すべく、下側軸部２１ａよりも断熱性の高い（熱伝導率が低い）材質が好ましい。例えば、上側軸部２１ｂは、セラミックス製である。

【0038】

具体的には、上側軸部２１ｂとしてアルシーマＬ（アスザック株式会社製）が用いられる。この場合、耐熱衝撃性が高く、約５００℃において優れた耐熱衝撃性を有する。また、熱伝導率が２．９［Ｗ／ｍ・Ｋ］であり低く、また、密度が２．４［ｇ／ｃｍ＾３］であり軽量である。

【0039】

上側軸部２１ｂがセラミックス製である場合、軽量となり、小出力のモータ２３で自転軸２１を回転させることができ、また、軸振れを低減することが可能となる。
セラミックス製である上側軸部２１ｂの場合、その密度が４［ｇ／ｃｍ＾３］以下であり、好ましくは３［ｇ／ｃｍ＾３］以下であり、より好ましくは２．５［ｇ／ｃｍ＾３］以下である。また、熱伝導率は、５［Ｗ／ｍ・Ｋ］以下であり、より好ましくは３［Ｗ／ｍ・Ｋ］以下である。耐熱衝撃性は、４５０℃以上であるのが好ましい。

【0040】

または、上側軸部２１ｂとしてニッケル－クロム－鉄合金が用いられる。具体的には、インコネル（登録商標）が用いられる。インコネル６００の場合、耐熱衝撃性が高く、約７００℃において優れた耐熱衝撃性を有する。また、熱伝導率が１４．８（２３℃）［Ｗ／ｍ・Ｋ］であり低い。インコネルのようなニッケル－クロム－鉄合金製が用いられることで、上側軸部２１ｂにおいて、高温強度が高く、熱伝導率が低い。

【0041】

上側軸部２１ｂがニッケル合金製（インコネルのようなニッケル－クロム－鉄合金製）である場合、熱伝導率は、２０［Ｗ／ｍ・Ｋ］以下であり、より好ましくは１５［Ｗ／ｍ・Ｋ］以下である。上側軸部２１ｂがニッケル合金製である場合、耐熱衝撃性が５００℃以上であるのが好ましい。

【0042】

上側軸部２１ｂに、耐熱衝撃性の高い材質が用いられることで、炉内温度（熱処理領域Ｋ１の温度）が高くても、上側軸部２１ｂの強度が維持され、また、熱による上側軸部２１ｂの歪を抑制できる。更に、自転軸２１は、慣性モーメントが小さいのが好ましい。

【0043】

上側軸部２１ｂは、セラミックス製であっても、ニッケル－クロム－鉄合金製であっても、中空の部材により構成されているのが好ましい。これにより、中実部材とするよりも、上側軸部２１ｂを軽量とすることができ、また、熱伝導性を低下させることが可能となる。

【0044】

〔実施形態の熱処理炉１０について〕
以上のように、本実施形態の熱処理炉１０は、箱状である筐体１２と、筐体１２内に設けられ複数の処理品Ｗが配置される処理ユニット１１と、筐体１２内で処理ユニット１１を昇降させる昇降装置１３とを備える。筐体１２の内部において、上部がヒータ１４を有する熱処理領域Ｋ１であり、下部が処理ユニット１１の所定位置に処理品Ｗを配置するための準備作業領域Ｋ２である。昇降装置１３は、処理ユニット１１を、筐体１２内の熱処理領域Ｋ１と準備作業領域Ｋ２との間で昇降させる。

【0045】

この熱処理炉１０によれば、筐体１２の下部の準備作業領域Ｋ２で、処理品Ｗが処理ユニット１１の自転軸２１の上に載せられる。その処理ユニット１１が、昇降装置１３によって上部の熱処理領域Ｋ１に移動し、処理品Ｗに対する熱処理が行われる。熱処理が終わると、処理ユニット１１が、昇降装置１３によって下部の準備作業領域Ｋ２に移動し、処理済みの処理品Ｗが取り出される。筐体１２内で熱処理領域Ｋ１と準備作業領域Ｋ２とが上下に別れているため、つまり、熱処理領域Ｋ１が大きく開放されないため、熱効率がよい。

【0046】

処理ユニット１１は、複数の自転軸２１と、複数の自転軸２１それぞれを支持する軸受部２２を複数有する回転体２０と、基準線Ｃ０を中心として回転体２０を回転させるためのモータ２３と、基準線Ｃ０を中心として設けられている大歯車２４と、大歯車２４と噛合う複数の小歯車２５と、回転体２０の上に設けられている断熱材２６とを有する。各自転軸２１は、長尺であってその長手方向が上下方向となり、自転軸２１の上に処理品Ｗが載せられる。回転体２０では、複数の軸受部２２が基準線Ｃ０を中心とする円に沿って間隔をあけて配置されている。各軸受部２２は、自転軸２１それぞれを、その中心線Ｃ１回りに回転自在として支持する。一つの小歯車２５は、一つの自転軸２１と一体である。断熱材２６には、長尺である自転軸２１を貫通させる貫通孔２７が設けられている。

【0047】

このような処理ユニット１１を備える熱処理炉１０によれば、一つのモータ２３の回転により、処理品Ｗを上に載せた自転軸２１は、基準線Ｃ０を中心として公転しながら、中心線Ｃ１を中心として自転することができる。よって、筐体１２の上部（熱処理領域Ｋ１）において、処理品Ｗは全体にわたって熱せられる。

【0048】

また、本実施形態の熱処理炉１０では、回転体２０は、自転軸２１の下部を貫通させる孔３４を複数有する回転テーブル３３と、軸受部２２を回転テーブル３３にその下方で取り付けるための取付部材３５とを有する。この構成により、自転軸２１の上に処理品Ｗが載せられ、その自転軸２１は、長尺であり、その下端部２１ｅにおいて軸受部２２により支持される。このため、熱せられた処理品Ｗ及び自転軸２１の上端部の熱が軸受部２２に伝わり難く、軸受部２２に対して熱膨張等の悪影響を与え難くすることが可能となる。

【0049】

また、小歯車２５、大歯車２４、動力伝達部４０、及びモータ２３についても回転テーブル３３の下方に設けられている。このため、熱せられた処理品Ｗ及び自転軸２１の上端部の熱が、小歯車２５、大歯車２４、動力伝達部４０、及びモータ２３等に伝わり難く、熱による悪影響を与え難くすることが可能となる。

【0050】

また、自転軸２１は、軸受部２２により支持される下側軸部２１ａと、上側軸部２１ｂと、これら下側軸部２１ａと上側軸部２１ｂとを同軸状として繋ぐジョイント２１ｃとを有する。この構成により、上側軸部２１ｂを、下側軸部２１ａよりも熱伝導率の低い材質とすることができる。例えば、上側軸部２１ｂは、セラミックス製、ニッケル－クロム－鉄合金製である。なお、その他の材質であってもよい。これにより、処理品Ｗの熱の影響を処理ユニット１１の下部、つまり、前記機械ユニット３９に伝わり難くすることが可能となる。これに対して、下側軸部２１ａを、軸受部２２による支持が可能となる例えば一般的な鋼材（ステンレス鋼）とすることが可能となる。このような構成により、自転軸２１が軸受部２２によって安定して支持される構成と、自転軸２１を通じた熱伝達をできるだけ抑えるための構成とが得られる。

【0051】

図２に示すように、筐体１２の上部は、前後左右の四方にヒータ１４を有する。これに対して、筐体１２の上部は、四方のヒータ１４で囲まれる領域に、上から見た場合に円形である均熱管１９を有する。均熱管１９は、複数の自転軸２１の上に載る複数の処理品Ｗの周りに設けられる。四方のヒータ１４の内側に設けられる均熱管１９は、円形であり、この均熱管１９により、基準線Ｃ０を中心とする円に沿って移動する複数の処理品Ｗを、効率よく、均等に熱処理することが可能となる。

【0052】

以上、本実施形態の熱処理炉１０によれば、熱効率がよく、処理品Ｗを全体にわたって熱することが可能となる。その結果、均質である熱処理品が得られる。

【0053】

〔その他〕
今回開示した実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の権利範囲は、上述の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の範囲に記載された構成と均等の範囲内でのすべての変更が含まれる。

【符号の説明】

【0054】

１０：熱処理炉 １１：処理ユニット １２：筐体
１３：昇降装置 １４：ヒータ １９：均熱管
２０：回転体 ２１：自転軸 ２１ａ：下側軸部
２１ｂ：上側軸部 ２１ｃ：ジョイント ２１ｅ：下端部
２２：軸受部 ２３：モータ ２４：大歯車
２５：小歯車 ２６：断熱材 ２７：貫通孔
３３：回転テーブル ３４：孔 ３５：取付部材
Ｃ０：基準線 Ｃ１：中心線 Ｋ１：熱処理領域
Ｋ２：準備作業領域 Ｗ：処理品

【図1】

【図2】

【図3】