(57)【要約】【課題】多品種少量生産に対応可能とし、不活性ガス使用量の低減を図り、かつ簡易な構成で、大気開放状態とした場合であっても、加熱炉内の酸素濃度を低く保つことのできる加熱装置を提供することを目的とする。【解決手段】上記目的を達成するための加熱装置１０は、誘導加熱により酸化して炉内酸素濃度を低下させる反応容器１４を有する熱処理領域と、前記熱処理領域に連続構成されたバッファユニット２２により構成されるバッファ領域と、反応容器１４を囲繞する誘導加熱コイル１６（１６ａ〜１６ｆ）とを有し、反応容器１４を配置した側に位置する一方の端部を閉塞またはほぼ閉塞してバッファユニットを配置した側に位置する他方の端部から炉内への大気の流入を抑制した外郭容器１８を備えた加熱炉１２を有することを特徴とする。【選択図】図１
2014154400.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱炉内に設けた熱処理領域への大気の流入を抑制し、
前記熱処理領域に配置した被加熱部材を加熱して酸化させることで、前記加熱炉内の酸素濃度を低下させ、
その後に被処理部材の熱処理を行うことを特徴とする加熱方法。
【請求項２】
前記加熱領域への大気の流入の抑制は、前記加熱炉における外郭容器の一方の端部側を閉塞または前記一方の端部側に隙間を残しつつ閉塞した筒状容器とし、かつ前記外郭容器の前記一方の端部側に前記熱処理領域を配置すると共に、他方の端部側に、前記熱処理領域に連続するバッファ領域を配置することで成すことを特徴とする請求項１に記載の加熱方法。
【請求項３】
前記加熱炉を二重構造とし、前記外郭容器を外側容器、前記被加熱部材を内側容器とし、
前記被加熱部材により構成される内側容器の内部領域を前記熱処理領域としたことを特徴とする請求項２に記載の加熱方法。
【請求項４】
前記被加熱部材を誘導加熱により加熱することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の加熱方法。
【請求項５】
前記被加熱部材を誘導加熱する際に、前記熱処理領域を複数のゾーン毎に個別に加熱制御することを特徴とする請求項４に記載の加熱方法。
【請求項６】
誘導加熱により酸化して炉内酸素濃度を低下させる被誘導加熱部材を有する熱処理領域と、前記熱処理領域に連続構成されたバッファ領域と、前記熱処理領域を囲繞する誘導加熱コイルとを有し、前記熱処理領域側に位置する一方の端部を閉塞板で閉塞、または前記一方の端部と前記閉塞板との間に隙間を設けて閉塞して前記バッファ領域側に位置する他方の端部から炉内への大気の流入を抑制した外郭容器を備えた加熱炉を有することを特徴とする加熱装置。
【請求項７】
前記熱処理領域は、前記外郭容器内に、前記外郭容器の前記一方の端部側に位置する一方の端部を閉塞板で閉塞、または前記一方の端部と前記閉塞板との間に隙間を設けて閉塞した状態で配置される筒状の前記被誘導加熱部材の内部領域として構成し、
前記誘導加熱コイルは、前記被誘導加熱部材の外周をソレノイド状に巻回していることを特徴とする請求項６に記載の加熱装置。
【請求項８】
前記バッファ領域は、前記被誘導加熱部材における開放されている他方の端部側に接続される筒状の断熱材により構成されることを特徴とする請求項７に記載の加熱装置。
【請求項９】
前記外郭容器および前記被誘導加熱部材の前記一方の端部には、炉内に不活性ガスを導入する導入管が備えられ、
前記外郭容器の前記他方の端部には、前記不活性ガスを排出する排気管が備えられていることを特徴とする請求項７または８に記載の加熱装置。
【請求項１０】
前記加熱コイルは、筒状に形成された前記被誘導加熱部材の長手方向に沿って複数のゾーンに分割され、
各ゾーン毎の電力制御を可能とする電源部に接続されていることを特徴とする請求項６乃至９のいずれか１項に記載の加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱方法、および加熱装置に係り、特に被処理部材を低酸素濃度環境下で熱処理する際に好適な加熱方法、および加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
被処理部材を熱処理する際には、被処理部材が酸化されることを防ぐために、不活性ガス中で行われることが多い。加熱装置には、例えば特許文献１に開示されているような枚葉式、あるいはバッチ式（特許文献１に開示されている例はバッチ式）の加熱炉を備えた加熱装置や、特許文献２に開示されているような被処理部材を加熱炉内へ連続的に搬入する加熱装置等が知られている。
【０００３】
特許文献１に開示されている加熱装置では、ボートに配置された複数の被処理部材を２重管構造の加熱炉内へ導入し、反応管としてのインナチューブを誘導加熱することにより被処理部材の熱処理を行う。
【０００４】
これに対し特許文献２に開示されている加熱装置は、一方の端部から被処理部材を搬入し、他方の端部から被処理部材を搬出する筒型の加熱炉を備えた装置である。加熱炉は、開放型とされ、ソレノイド状の誘導加熱コイルにより、加熱炉内を通過する被処理部材を加熱する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１９９４０２号公報
【特許文献２】特開２０１２−７４１８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１や特許文献２に開示された従来の加熱装置では、それぞれ次のような問題があった。
例えば特許文献１に開示されているような、被処理部材をロット単位で熱処理する加熱炉を有する加熱装置では、酸素濃度を数十ｐｐｍまで低減するために、真空チャンバや真空ポンプ、ゲート弁などの他、ボートを収容可能なロードロック室等が必要とされ、非常に高価なものになってしまうという問題がある。また、炉内容積を増やすに従い、真空化や雰囲気置換に要する熱処理準備時間も長くなるといった問題もある。
【０００７】
また、特許文献２に開示されているような、被処理部材を連続して炉内へ搬入して熱処理する加熱炉を有する加熱装置では、真空チャンバや真空ポンプの設置は不要となる。しかし、不活性雰囲気での熱処理を行う場合には、不活性ガスを排出し続けるため、その使用量が多くなるといった問題や、加熱炉が大型化することに伴う電力使用量の増大といった問題が生じる。また、加熱炉の長さが長くなるため、高価格化や設置スペースの確保といった問題が生じる。さらに、多品種少量生産等の用途には向かないといった問題もある。
【０００８】
そこで本発明では、多品種少量生産に対応可能とし、不活性ガス使用量の低減を図り、かつ簡易な構成で、大気開放状態とした場合であっても、加熱炉内の酸素濃度を低く保つことのできる加熱方法、および加熱装置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】
【０００９】
上記目的を達成するための本発明の加熱方法は、加熱炉内に設けた熱処理領域への大気の流入を抑制し、前記熱処理領域に配置した被加熱部材を加熱して酸化させることで、前記加熱炉内の酸素濃度を低下させ、その後に被処理部材の熱処理を行うことを特徴とする。
【００１０】
また、上記特徴を有する加熱方法では、前記加熱領域への大気の流入の抑制は、前記加熱炉における外郭容器の一方の端部側を閉塞または前記一方の端部側に隙間を残しつつ閉塞した筒状容器とし、かつ前記外郭容器の前記一方の端部側に前記熱処理領域を配置すると共に、他方の端部側に、前記熱処理領域に連続するバッファ領域を配置することで成すようにすることが望ましい。
【００１１】
また、上記特徴を有する加熱方法では、前記加熱炉を二重構造とし、前記外郭容器を外側容器、前記被加熱部材を内側容器とし、前記被加熱部材により構成される内側容器の内部領域を前記熱処理領域とすることができる。
【００１２】
また、上記特徴を有する加熱方法では、前記被加熱部材を誘導加熱により加熱することが望ましい。
【００１３】
さらに、上記特徴を有する加熱方法では、前記被加熱部材を誘導加熱する際に、前記熱処理領域を複数のゾーン毎に個別に加熱制御するようにすると良い。
【００１４】
また、上記目的を達成するための本発明の加熱装置は、誘導加熱により酸化して炉内酸素濃度を低下させる被誘導加熱部材を有する熱処理領域と、前記熱処理領域に連続構成されたバッファ領域と、前記熱処理領域を囲繞する誘導加熱コイルとを有し、前記熱処理領域側に位置する一方の端部を閉塞板で閉塞、または前記一方の端部と前記閉塞板との間に隙間を設けて閉塞して前記バッファ領域側に位置する他方の端部から炉内への大気の流入を抑制した外郭容器を備えた加熱炉を有することを特徴とする。
【００１５】
また、上記特徴を有する加熱装置では、前記熱処理領域は、前記外郭容器内に、前記外郭容器の前記一方の端部側に位置する一方の端部を閉塞板で閉塞、または前記一方の端部と前記閉塞板との間に隙間を設けて閉塞した状態で配置される筒状の前記被誘導加熱部材の内部領域として構成し、前記誘導加熱コイルは、前記被誘導加熱部材の外周をソレノイド状に巻回しているようにすると良い。
【００１６】
また、上記特徴を有する加熱装置では、前記バッファ領域は、前記被誘導加熱部材における開放されている他方の端部側に接続される筒状の断熱材により構成することができる。
【００１７】
また、上記特徴を有する加熱装置では、前記外郭容器および前記被誘導加熱部材の前記一方の端部には、炉内に不活性ガスを導入する導入管が備えられ、前記外郭容器の前記他方の端部には、前記不活性ガスを排出する排気管が備えられているようにすると良い。
【００１８】
さらに、上記特徴を有する加熱装置では、前記加熱コイルは、筒状に形成された前記被誘導加熱部材の長手方向に沿って複数のゾーンに分割され、各ゾーン毎の電力制御を可能とする電源部に接続されていることが望ましい。
【発明の効果】
【００１９】
上記のような特徴を有する加熱方法、および装置によれば、多品種少量生産に対応可能とし、不活性ガス使用量の低減を図ることができる。また、装置を構成する場合には、簡易な構成で、大気開放状態とした場合であっても、加熱炉内の酸素濃度を低く保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施形態に係る加熱装置の全体構成を示す図である。
【図２】反応容器を加熱する前の加熱炉内における酸素濃度の様子を示すモデル図である。
【図３】反応容器を加熱した後の加熱炉内における酸素濃度の様子を示すモデル図である。
【図４】外郭容器の開閉扉を開放した際の大気の流れ込みの様子と酸素濃度の変化の様子を示すモデル図である。
【図５】加熱炉内における不活性ガスの進路を示すモデル図である。
【図６】外郭容器の開閉扉を開放した際の大気の流れ込みの様子と不活性ガスの進路を示すモデル図である。
【図７】実施形態に係る加熱方法の流れを示すフロー図である。
【図８】反応容器の加熱温度の変化と熱処理領域における酸素濃度の変化の様子を示すグラフである。
【図９】熱処理工程における反応容器の温度変化と被処理部材の温度変化の様子を示すグラフである。
【図１０】実施形態に係る加熱装置の変形例を示す図である。
【図１１】発明に係る加熱装置の応用形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の加熱方法、および加熱装置に係る実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
まず、図１を参照して、本発明の加熱装置に係る第１の実施形態について説明する。実施形態に係る加熱装置１０は、加熱炉１２と電源部４０を備えている。加熱炉１２は、反応容器１４と加熱コイル１６（１６ａ〜１６ｆ）、および外郭容器１８を基本として構成されている。
【００２２】
反応容器１４は、グラファイト等の被誘導加熱部材により構成される筒状体である。また、反応容器１４は、熱処理時に被処理部材６０が配置される熱処理領域を構成する。実施形態に係る反応容器１４は、一方の端部（図１中左側）に閉塞板２０が配置されている。このような構成とすることにより、反応容器１４の一方の端部は、閉塞状態、あるいは、僅かな隙間を持って閉塞された状態（ほぼ閉塞状態）とされることとなる。
【００２３】
このように、筒状に形成した反応容器１４の一方の端部を閉塞（ほぼ閉塞）することで、反応容器１４内部を気体が通過することができなくなる。このため、反応容器１４内部の気体の対流が抑制される。また、反応容器１４は、詳細を後述する加熱コイル１６を介して加熱されることで、炉内気体中の酸素により酸化される。これにより、反応容器１４の内部（熱処理領域）、および反応容器１４の外周部の酸素濃度を低下させることができる。
【００２４】
反応容器１４を加熱する前の酸素濃度と、反応容器１４を加熱した後の酸素濃度の様子について、図２（加熱前）と図３（加熱後）にそれぞれモデル化したものを示す。なお、図２、図３中、破線で示す円形が酸素を示すモデルである。図３に示すように、反応容器１４を加熱した後には、反応容器１４の内部だけでなく、反応容器１４の外部、すなわち詳細を後述する外郭容器１８と反応容器１４との間の空間や、詳細を後述するバッファユニット２２の内部においても、酸素濃度が低くなることが解る。ここで、各容器は、その接合部分等において、それぞれ外部との間で気体の入出が生じる場合がある。外郭容器１８は、このような気体の入出が生ずると、内部に大気が流入することとなる。このため、外郭容器１８と反応容器１４との間の空間では、反応容器１４内部の空間（熱処理領域）に比べ、酸素濃度を低く保つことが難しい。一方で、反応容器１４では、接合部の隙間等から気体の入出がある場合であっても、その外部にあたる空間が外郭容器内１８部の空間であるため、酸素濃度を低く保つことが容易となる。例えば、大気中の酸素濃度が２０％（２×１０５ｐｐｍ）とした場合、反応容器１４と外郭容器１８の間の空間における酸素濃度は０．５％（５×１０３ｐｐｍ）程度に保つことができる。このため、反応容器１４と外郭容器１８の間の空間との間で気体の流入を生じさせ得る反応容器１４内部の熱処理領域では、酸素濃度を１×１０−４％（１ｐｐｍ）程度に保つことができる。
【００２５】
反応容器１４の他方の端部には、バッファユニット２２が接続されている。バッファユニット２２は、反応容器１４と同じ断面形状を有する断熱材により構成される筒状部材である。バッファユニット２２は、反応容器１４の他方の端部に密接して（連続して）配置されており、反応容器１４の端部放熱を抑制すると共に、反応容器１４内部への大気の流入を抑制する役割を担う。このため、バッファユニット２２の長さは、反応容器１４の開口サイズに応じて定めるようにすれば良い。すなわち、反応容器１４の開口サイズが小さい場合には、比較的短くても良く、開口サイズが大きい場合には、比較的長くすれば良い。このような構成とすることで、バッファユニット２２により構成されるバッファ領域を介して熱処理領域内へ大気が流入することを抑制することができる。
【００２６】
このように、熱処理領域の一方の端部を閉塞し、かつ他方の端部にバッファ領域を構成した筒状容器を構成することで、容器内部の気体の対流を抑制することができる。つまり、反応容器１４内部の熱処理領域は、いわゆる淀み点となり、容器内部への大気の流入を抑制することができるのである。これにより、図４にモデルを示すように、他方の端部を開放した状態であっても、熱処理領域への大気の流入が抑制され、熱処理領域の酸素濃度を低く保つことができる。
【００２７】
加熱コイル１６は、本実施形態の場合、反応容器１４の長手方向に沿って、その外周にソレノイド状に巻回されているコイルである。加熱コイル１６は、詳細を後述する電源部４０に接続されており、電源部４０から高周波電流が供給されることにより、巻回方向と交差する方向に磁束を生じさせ、反応容器１４を誘導加熱する。実施形態における加熱コイル１６は、中空管により構成され、内部に、冷却水等の冷媒を挿通可能な構成としている。このような構成とすることで、反応容器１４からの輻射熱により加熱コイル１６自体が過熱されることを防止することができる。また、電流の供給を遮断した場合には、加熱コイル１６に、被処理部材６０を冷却する際の冷却手段としての役割を担わせることができる。
【００２８】
実施形態に係る加熱コイル１６は、反応容器１４の長手方向に沿って複数（図１に示す例では６個：加熱コイル１６ａ〜１６ｆ）に分割されており、各加熱コイル１６に供給される電流の制御により、対応する加熱ゾーンの発熱量を調整することを可能としている。
【００２９】
外郭容器１８は、加熱コイル１６を巻回した反応容器１４、およびバッファユニット２２を囲繞する容器である。外郭容器１８は、少なくとも一方の端部を閉塞板（端板）等により閉塞、あるいは、閉塞板等と端部との間に僅かな隙間を設けた状態で閉塞（ほぼ閉塞）する構成としている。なお、反応容器１４の一方の端部と外郭容器１８の一方の端部は、長手方向において同一な方向（図１中左側）とする。一方、外郭容器１８の他方の端部には、反応容器１４内部に被処理部材６０を搬出入するための開閉扉２４を設けている。熱処理時の放熱や、大気の流入を抑制するためである。
【００３０】
外郭容器１８、および反応容器１４の一方の端部には、それぞれ窒素等の不活性ガスを導入するための導入管２６が個別に接続されている。また、外郭容器１８の他方の端部側には、排気管２８が配置されている。このような構成とすることで、図５に不活性ガスの進路モデルを示すように、加熱炉内に導入された不活性ガス（図５中一点鎖線で示す矢印が不活性ガスの進路）は、外郭容器１８の一方の端部と反応容器１４の一方の端部のそれぞれから、外郭容器１８の他方の端部へ向けて流れることとなる。そして、外郭容器１８の他方の端部では、排気管２８を介して外郭容器１８の外部へ排出されることとなる。このため、外郭容器１８内の気体が反応容器１４内へ流れ込むことが無く、図６に示すように、開閉扉２４を開放した際にも、外郭容器１８内への大気の流入を抑制することができる。
【００３１】
上記のように、加熱炉１２の構成を、反応容器１４と外郭容器１８の二重構造とし、かつ反応容器１４を一端閉塞型の筒状容器とし、さらに反応容器１４と外郭容器１８の双方に不活性ガスを導入する構成とすることで、外郭容器１８の密閉性が低い場合であっても、反応容器１４内部への大気の流入を抑制することができる。また、反応容器１４は、加熱により酸化し、熱処理領域の内外の酸素濃度を低下させる。このため、熱処理領域は、真空ポンプや完全密閉領域を構成することなく、低酸素濃度状態を発生、維持することが可能となる。
【００３２】
なお、実施形態に係る加熱炉１２では、加熱コイル１６ａ〜１６ｆによる加熱ゾーン毎に、反応容器１４の外周温度を計測する放射温度計等の温度計測手段３０（３０ａ〜３０ｆ）が設けられている。温度計測手段３０ａ〜３０ｆを設けて各加熱ゾーンの温度を計測し、この計測値を電源部４０（電源部４０における制御回路４８（４８ａ〜４８ｆ））へ提供することで、目標加熱温度とのズレを補正するように、加熱コイル１６ａ〜１６ｆへ供給する電流値を制御することが可能となる。
【００３３】
電源部４０は、少なくともインバータ（逆変換回路）４２（４２ａ〜４２ｆ）とコンバータ（順変換回路）４４、および制御回路４８（４８ａ〜４８ｆ）を基本として構成されている。
【００３４】
インバータ４２は、加熱コイル１６に供給する電力の調整を行うための要素である。インバータ４２ａ〜４２ｆは、各加熱コイル１６ａ〜１６ｆに直列に接続された共振コンデンサ５４と共に、各加熱コイル１６ａ〜１６ｆに対して個別に接続されており、それぞれが電力制御可能な自己共振回路を構成している。なお、インバータ４２は、電流、電圧双方の制御を可能なものであっても、図示しないチョッパ回路により電圧を制御し、電流のみを制御するものであっても良い。
【００３５】
コンバータ４４は、電源４６より供給された三相交流電流を直流電流に変換し、平滑化された電流を並列接続された複数のインバータ４２ａ〜４２ｆへと供給する役割を担う。
【００３６】
制御回路４８は、インバータ４２からの出力電圧、および出力電流に基づいて各インバータ４２ａ〜４２ｆに対して、制御のためのゲートパルスを与える役割を担う。なお、インバータ４２に与えるゲートパルスは、スイッチング素子（例えばＩＧＢＴ）の切換えタイミングを制御する信号であり、この信号に基づいて出力電圧の位相が制御される。また、制御回路４８には、温度計測手段３０からの計測値（計測信号）が入力される。制御回路４８では、計測信号が入力されると、予め定められた昇温曲線などに基づき、目標とする加熱温度と計測値との比較を行い、インバータ４２による電力制御値を導き出し、これをインバータ４２へ出力する。
【００３７】
各制御回路４８ａ〜４８ｆには、基準信号生成部５０が接続されている。基準信号生成部５０は、加熱コイル１６に供給する出力電流の基準波形を生成する。そして、基準信号生成部５０は、生成した基準波形を基準信号として、各制御回路４８ａ〜４８ｆに与える。各制御回路４８ａ〜４８ｆは、基準波形の位相と検出された電流の位相を比較し、両者の位相差を求め、インバータ４２等に与えるゲートパルスを生成する。
【００３８】
インバータ４２の出力側にはそれぞれ、出力電流や出力電圧を検出する検出手段５２が設けられており、検出値が制御回路４８へ入力されるように構成されている。
【００３９】
電源部４０をこのような構成とすることにより、加熱コイル１６ａ〜１６ｆを近接配置して電流を供給した場合であっても、相互誘導の影響を回避、あるいは抑制して、各加熱コイル１６ａ〜１６ｆに供給する電力の制御を行うことができる。
【００４０】
次に、図７を参照して、上記加熱装置１０を用いた加熱方法について説明する。
まず、外郭容器１８の開閉扉２４を閉じた状態で、加熱コイル１６へ電力を供給することで、反応容器１４を加熱し、いわゆる空焼き状態とする（ステップ１０）。反応容器１４の加熱は、反応容器１４が予め定められた温度（例えば６００℃）に至るまで行う。反応容器１４の温度は、温度計測手段３０による計測値より知ることができ、この値に基づいて電力制御を行うようにする。このように反応容器１４を加熱することで、加熱炉１２内部の酸素が反応容器１４に吸収され（反応容器１４の酸化）、熱処理領域の酸素濃度を１ｐｐｍ以下に低下させることができる。なお、加熱炉内には、導入管を介して不活性ガスを流入させるようにする（ステップ２０、３０）。
【００４１】
図８に、反応容器１４の加熱と熱処理領域の酸素濃度の関係データを示す。図８からは、反応容器１４の温度が所定温度（目標温度）に達した後、所定時間経過後に熱処理領域の酸素濃度が急激に低下していることを読み取ることができる。また、図８によれば、熱処理領域の酸素濃度は、反応容器１４の温度が低下した後にも、低酸素濃度状態を維持していることを読み取ることができる。さらに、図８によれば、複数の加熱コイル１６に応じた各加熱ゾーンの温度が、高い精度で均一に制御され、目標温度に到達、維持されていることを読み取ることができる。
【００４２】
反応容器１４が所定の目標温度に到達し、所定時間経過した後、加熱コイル１６への電力の供給を停止し、反応容器１４を冷却する（ステップ４０）。反応容器１４が常温、あるいはスタンバイ温度にまで降温した後、熱処理領域へ被処理部材６０を搬入する。この際、外郭容器１８の開閉扉２４を開放した場合であっても、上述したように、熱処理領域は、低酸素濃度状態を維持することができる（ステップ５０）。
【００４３】
被処理部材６０を搬入した後、開閉扉２４を閉め、加熱コイル１６へ電力を供給し、反応容器１４（被処理部材６０）の加熱を行う。このような工程で熱処理を行うことにより、真空引きや不活性ガスによる雰囲気置換を行う必要無く、熱処理領域を低酸素濃度状態として被処理部材６０の熱処理を行うことができる。よって、ロードロック等の設備が不要となり、安価でコンパクトな加熱装置とすることができる（ステップ６０）。
【００４４】
被処理部材６０の加熱は、予め定められた昇温曲線などに基づき、目標とする加熱温度と計測値との比較を行い、電源部４０に対するフィードバック制御により加熱コイル１６に対する電力制御を行う。各加熱コイル１６ａ〜１６ｆに応じた加熱ゾーン毎にこのような制御を行うことにより、被処理部材６０の熱処理温度を高精度に制御することができる（ステップ７０、８０）。
【００４５】
被処理部材６０（反応容器１４）の温度が目標とする加熱温度に到達し、加熱制御が完了した後には、加熱コイル１６への電力の供給を停止し、降温工程に移行する。この時、加熱コイル１６内部に挿通される冷媒の作用により、反応容器１４、および被処理部材６０の急速降温が可能となる。これにより、熱処理を行うためのサイクルタイムを短縮することができ、スループットを向上させることができる（ステップ９０）。
【００４６】
図９に、加熱制御時における反応容器１４の温度と被処理部材６０の温度との関係を示す。図９によれば、反応容器１４を急速昇温させた後、一旦急速降温させることで、被処理部材６０の温度をオーバーシュートやハンチングさせることなく推移させ、目標とする加熱温度の手前で棚を生じさせていることがわかる。そして、反応容器１４の温度を急峻に昇降させることで、被処理部材６０の温度を目標とする加熱温度に到達させている。これにより、実施形態に係る加熱装置１０では、段階的な急速加熱により、短時間で目標とする加熱温度へと被処理部材６０を昇温させることができることを読み取ることができる。また、反応容器１４の温度変化の状態より、制御値に対する応答性が高いということも読み取ることができる。特に、冷却時における応答性の高さは、冷媒を挿通させている加熱コイル１６と反応容器１４との間に、断熱材を介在させていないことに起因する。
【００４７】
被処理部材６０を所定の温度まで降下させた後、開閉扉２４を開放し、熱処理領域から被処理部材６０を搬出し、熱処理が完了する。ここで、熱処理領域の酸素濃度は、被処理部材６０を搬出した後も低い状態が保たれることとなる（ステップ１００）。このため、引き続き他の被処理部材６０の熱処理を行う場合には、反応容器１４の空焼きを行うことなく、ステップ５０における被処理部材６０の搬入を行うようにする。
【００４８】
このように、上記のような加熱装置１０によれば、コンパクトで安価でありながら、被処理部材６０を低酸素環境下で熱処理することが可能となる。また、最初に反応容器１４を空焼きすれば、以降、常温状態においても熱処理領域の酸素濃度が低く保たれるため、２回目以降の熱処理では、従来の熱処理工程と同様に被処理部材６０を熱処理することが可能となる。さらに、加熱コイル１６を複数分割し、各加熱コイル１６ａ〜１６ｆに応じた加熱ゾーン毎に温度制御可能な構成としているため、被処理部材６０の温度制御を高精度に行うことができる。
【００４９】
また、上記実施形態では、反応容器１４の厚みとバッファユニット２２を構成する断熱材の厚みとを同じにするように図に示しているが、両者の厚みは、異なるものであっても良い。例えば、図１０に示すようにバッファユニット２２を構成する断熱材の厚みを、被処理部材６０の搬出入を妨げ無い限度において厚くすることによれば、その開口部が狭まり、対流の抑制効果（淀み効果）を高めることができ、熱処理領域の低酸素濃度状態維持に寄与することができる。
【００５０】
次に、本発明の加熱装置の応用形態について、図１１を参照して説明する。なお、その機能を同一とする箇所には、図面に同一符号を付して、詳細な説明は省略することとする。
【００５１】
上記実施形態に係る加熱装置１０では、外郭容器１８と反応容器１４並びにバッファユニット２２から成る二重構造（二重容器構造）を基本とし、反応容器１４を加熱することで加熱炉１２内の酸素を吸収する構成としていた。
【００５２】
これに対し、図１１に示す加熱装置１０ａ（電源部４０は省略）では、外郭容器１８が密閉性の高い容器である場合に適用可能な形態とし、二重容器構造を不要な形態とすると共に、反応容器１４すらも不要な形態としている。図１１に示す加熱装置１０ａでは、ビレットのような被誘導加熱部材となり得る被処理部材６０を反応容器１４の代替として、初期の酸素吸入を行い、その後に新たな被処理部材６０を搬入し、熱処理を行うという構成を採る。
【００５３】
加熱装置１０ａは、外郭容器１８内部の一方の端部（閉塞側端部）寄りに、加熱コイル１６（１６ａ〜１６ｆ）を配置している。そして、外郭容器１８内部の他方の端部（開放側端部）寄りに、加熱コイル１６を配置しない領域を構成している。このような構成とすることで、加熱コイル１６を配置している領域を熱処理領域、加熱コイル１６を配置しない領域をバッファ領域とみなすことができ、熱処理時において、上記実施形態に係る加熱装置１０と同様な効果を奏することが可能となる。
【００５４】
上記実施形態では、いずれも加熱手段については、誘導加熱を行う旨記載している。しかしながら、本発明に係る方法を実施するにあたっては、加熱炉内への待機の流入を抑制し、加熱領域に配置した被加熱部材を加熱して酸化させることで加熱炉内の酸素濃度を低下させ、その後に被処理部材の熱処理を行うことができれば、その加熱手段について問うものではない。
【符号の説明】
【００５５】
１０，１０ａ………加熱装置、１２………加熱炉、１４………反応容器、１６（１６ａ〜１６ｆ）………加熱コイル、１８………外郭容器、２０………閉塞板、２２………バッファユニット、２４………開閉扉、２６………導入管、２８………排気管、３０（３０ａ〜３０ｆ）………温度計測手段、４０………電源部、４２（４２ａ〜４２ｆ）………インバータ、４４………コンバータ、４６………電源、４８（４８ａ〜４８ｆ）………制御回路、５０………基準信号生成部、５２………検出手段、５４………共振コンデンサ、６０………被処理部材。
【図１】
2014154400.tif 000003
【図２】
2014154400.tif 000004
【図３】
2014154400.tif 000005
【図４】
2014154400.tif 000006
【図５】
2014154400.tif 000007
【図６】
2014154400.tif 000008
【図７】
2014154400.tif 000009
【図８】
2014154400.tif 000010
【図９】
2014154400.tif 000011
【図１０】
2014154400.tif 000012
【図１１】
2014154400.tif 000013