(57)【要約】  本発明は、部品を熱処理するために部品を載せて繰り返し熱処理炉の中に投入された場合であっても、変形や割れの発生を抑制して長期間使用できる熱処理用トレイ部材を提供する。トレイ（１）と、トレイ（１）に着脱可能に搭載される複数の部品受け（２）とで構成され、被熱処理部品とともに熱処理炉に繰り返し投入される熱処理用トレイ部材（１０）であって、トレイ（１）は、部品受け（２）を所定位置に搭載できる搭載部（１３）を複数有する基部（１１）を有し、基部（１１）及びコーナー支柱（１２）が炭素複合材料又は鋼材若しくはＮｉ合金材で構成されているように構成して上記課題を解決する。トレイ（１）を複数重ねるため、基部（１１）のコーナー（１５）にはコーナー支柱（１２）が設けられ、基部（１１）の中央又は中央付近にはセンター支柱（１７）が１又は２以上設けられていることが好ましい。
2020040207.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トレイと、該トレイに着脱可能に搭載される複数の部品受けとで構成され、被熱処理部品とともに熱処理炉に繰り返し投入される部材であって、前記トレイは、前記部品受けを所定位置に搭載できる搭載部を複数有する基部を有し、前記基部が炭素複合材料で構成されており、前記部品受けが鋼材又はＮｉ合金材で構成されている、ことを特徴とする熱処理用トレイ部材。
【請求項２】
前記搭載部が、枠と該枠で囲まれた空間とで構成される枠構造であり、該枠構造が、円形、楕円形、三角形、四角形、ハニカム形及びその類似形状から選ばれる、請求項１に記載の熱処理用トレイ部材。
【請求項３】
前記基部のコーナーにはコーナー支柱が設けられ、該コーナー支柱が炭素複合材料で構成されている、請求項１又は２に記載の熱処理用トレイ部材。
【請求項４】
前記基部の中央又は中央付近にはセンター支柱が１又は２以上設けられ、該センター支柱が炭素複合材料で構成されている、請求項３に記載の熱処理用トレイ部材。
【請求項５】
前記基部のコーナーにはコーナー支柱が設けられ、該コーナー支柱が鋼材又はＮｉ合金材で構成されている、請求項１又は２に記載の熱処理用トレイ部材。
【請求項６】
前記基部の中央又は中央付近にはセンター支柱が１又は２以上設けられ、該センター支柱が鋼材又はＮｉ合金材で構成されている、請求項５に記載の熱処理用トレイ部材。
【請求項７】
前記トレイが複数積み重ねられる場合において、  （ａ）前記コーナー支柱及び前記センター支柱の下部は、連結部材を介して他の支柱の上部と係合して前記基部に連結する下係合部を有し、前記支柱の上部は、他の連結部材を介して他の支柱の下部と係合して上段に積層される他のトレイに連結する上係合部を有する、  （ｂ）前記コーナー支柱及び前記センター支柱の下部は、連結部材を介して他の支柱の上部と係合して前記基部に連結する下係合部を有し、前記支柱の上部は、連結部材を介さずに直接他の支柱の下部と係合して上段に積層される他のトレイに連結する上係合部を有する、  （ｃ）前記コーナー支柱及び前記センター支柱の下部は、連結部材を介さずに直接他の支柱の上部と係合して前記基部に連結する下係合部を有し、前記支柱の上部は、他の連結部材を介して他の支柱の下部と係合して上段に積層される他のトレイに連結する上係合部を有する、及び、  （ｄ）前記コーナー支柱及び前記センター支柱の下部は、連結部材を介さずに直接他の支柱の上部と係合して前記基部に連結する下係合部を有し、前記支柱の上部は、連結部材を介さずに直接他の支柱の下部と係合して上段に積層される他のトレイに連結する上係合部を有する、から選ばれる、請求項３〜６のいずれか１項に記載の熱処理用トレイ部材。
【請求項８】
前記トレイが複数積み重ねられる場合において、前記コーナー支柱及び前記センター支柱は、上段の他の支柱の下部の係合部に係合して上段の他のトレイに連結する上係合部と、下段の他の支柱の上部の係合部に係合して下段の他のトレイに連結する下係合部とを有し、前記上係合部には、上段の他のトレイを載せて係合する肩部が形成されている、請求項７に記載の熱処理用トレイ部材。
【請求項９】
前記トレイが複数積み重ねられる場合において、前記連結部材は、支柱下部の係合部に係合して前記支柱と前記トレイとを連結する上係合部と、下段の他の支柱上部の係合部に係合して前記支柱と下段の他のトレイとを連結する下係合部とを有する、請求項７に記載の熱処理用トレイ部材。
【請求項１０】
前記トレイが複数積み重ねられる場合において、１段目の前記基部と前記支柱の下部とを連結する下係合部は、請求項９に記載の連結部材で連結され、２段目に積み重ねられる他のトレイと連結する係合部は、請求項８に記載の１段目の支柱の上係合部と２段目の支柱の下係合部とで連結されている、ことを特徴とする熱処理用トレイ部材。
【請求項１１】
前記部品受けは、前記トレイに着脱可能に接触する台座と、該台座に設けられて前記台座を前記トレイに保持する係止部と、前記台座上に延びる部品受け部又は前記台座上の部品受け部とを有する、請求項１〜７，９，１０のいずれか１項に記載の熱処理用トレイ部材。
【請求項１２】
前記部品受け部は、枠状受け部と支柱部とを有する、請求項１１に記載の熱処理用トレイ部材。
【請求項１３】
前記トレイが複数積み重ねられる場合において、前記トレイが複数積み重ねられる場合において、前記部品受けは、上段のトレイが備える他の部品受けの下係合部に係合して前記部品受けと前記上段のトレイとを連結する上係合部と、下段のトレイが備える他の部品受けの上係合部に係合して前記部品受けと前記下段のトレイとを連結する下係合部とを有し、前記上係合部は、前記上段の他のトレイを載せて支持する肩部を有する、請求項１２に記載の熱処理用トレイ部材。
【請求項１４】
前記トレイが複数積み重ねられる場合において、前記部品受けは、（ア）上段のトレイが備える他の部品受けの下係合部とは係合せずに前記上段のトレイを載せて保持する肩部を上部に有し、下段のトレイが備える他の部品受けの上部に係合してもしなくてもよい穴部を下部に有する、（イ）上段のトレイが備える他の部品受けの下係合部に係合する突起を上部に有し、下段のトレイが備える他の部品受けの突起に係合する穴部を下部に有する、（ウ）上段のトレイが備える他の部品受けの下係合部とは係合せずに前記上段のトレイを載せて保持するだけの肩部を有し、下段のトレイが備える他の部品受けの上係合部に係止する係止部を有する、（エ）上段のトレイが備える他の部品受けの下係合部に係合する上係合部だけを有し、下段のトレイが備える他の部品受けの上係合部に係止する係止部を有しない、から選ばれる、請求項１２に記載の熱処理用トレイ部材。
【請求項１５】
前記部品受けがロストワックス法で作製されている、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の熱処理用トレイ部材。
【請求項１６】
熱処理用トレイ部材が複数積み重ねられて被熱処理部品とともに熱処理炉に繰り返し投入される熱処理用積層構造体であって、  一段目の熱処理用トレイ部材は、鋼材又はＮｉ合金材で構成されたベース部材であり、二段目以上の熱処理用トレイ部材は、請求項１１〜１５のいずれか１項に記載の熱処理用トレイ部材である、ことを特徴とする熱処理用積層構造体。
【請求項１７】
熱処理用トレイ部材が複数積み重ねられて被熱処理部品とともに熱処理炉に繰り返し投入される熱処理用積層構造体であって、  一段目の熱処理用トレイ部材は、基部とコーナー支柱及びセンター支柱とが鋼材又はＮｉ合金材で一体に構成され、且つ該基部に複数の部品受けが着脱可能に搭載されたものであり、二段目以上の熱処理用トレイ部材は、請求項１１〜１５のいずれか１項に記載の熱処理用トレイ部材である、ことを特徴とする熱処理用積層構造体。
【請求項１８】
熱処理用トレイ部材が複数積み重ねられて被熱処理部品とともに熱処理炉に繰り返し投入される熱処理用積層構造体であって、  一段目の熱処理用トレイ部材は、基部とコーナー支柱及びセンター支柱と部品受けとが鋼材又はＮｉ合金材で一体に構成されたものであり、二段目以上の熱処理用トレイ部材は、請求項１１〜１５のいずれか１項に記載の熱処理用トレイ部材である、ことを特徴とする熱処理用積層構造体。   
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、熱処理用トレイ部材及び熱処理用積層構造体に関する。本発明は、さらに詳しくは、部品を熱処理するために部品を載せて繰り返し熱処理炉の中に投入された場合であっても、変形や割れの発生を抑制して長期間使用できる熱処理用トレイ部材及びそれを積層してなる熱処理用積層構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】  金属部品の表面硬化処理として、浸炭処理が知られている。浸炭処理は、高温下で、浸炭剤から生成した一酸化炭素（ＣＯ）ガスと鋼材とを接触させることによって、金属部品に炭素を侵入、拡散させて表面層（浸炭層）を形成する処理である。特に、炭素含有量の少ない低炭素鋼等からなる金属部品は、浸炭処理を施した後に焼入れと焼戻しを行なうと表面層だけが硬化する。その結果、得られた金属製品は、耐摩耗性のある表面層と靱性に富む心部とで構成されている。【０００３】  浸炭処理では、被処理材である金属部品を載せるためのトレイやグリッド等の部材（浸炭炉用部材）が用いられている。浸炭炉用部材は、８００〜１０００℃の浸炭炉内で浸炭性ガスに長時間晒される。また、浸炭炉用部材は、繰り返し使用されるので、高温下で浸炭性ガスに繰り返し晒される。さらに、浸炭炉は、一般に加熱、冷却が繰り返し行われるので、浸炭炉用部材は、極めて厳しい温度環境におかれている。【０００４】  このため、浸炭炉用部材には、一般に、高温強度や耐高温酸化性に優れるオーステナイト系ステンレス鋼又は耐熱鋳鋼が使用されている。しかし、浸炭炉用部材は、これらの鋼材で構成したとしても、浸炭処理が繰り返されることにより割れや変形等を起こし易く、寿命が短い。例えば、図２２は現在用いられている浸炭炉用トレイ部材１００である。この浸炭炉用トレイ部材１００は、四辺形の基部１１１と、基部１１１に配設された複雑形状からなる複数の部品受け１２０と、基部１１１の各コーナーに設けられたコーナー支柱１１２と、基部１１１の中央付近に設けられたセンター支柱１２９とを有する複雑な構造形態の一体構造部材である。【０００５】  浸炭炉用部材の割れや変形等は、主に二つの原因によって発生する。一つ目の原因は、浸炭処理が繰り返し行われることによって、クロムカーバイド又はセメンタイトを含む硬くて脆い浸炭層が、浸炭炉用部材を構成する鋼材に厚く形成されることである。厚い浸炭層が形成された浸炭炉用部材は、加熱、冷却に伴う、膨脹、収縮の応力によって変形したりクラックが発生したりしやすい。変形やクラックが発生した浸炭炉用部材は、最終的には破断して使用できなくなることがある。【０００６】  二つ目の原因は、浸炭処理がさらに繰り返されることによって、浸炭炉用部材に厚く形成された浸炭層の全体に亘ってクロムカーバイド又はセメンタイトが成長し、浸炭層の体積が膨脹することである。浸炭炉用部材は、浸炭層の体積が膨張することによって全体形状が大きく変形する。そして、大きく変形した浸炭炉用部材は、使用が困難となり、その変形を矯正しようとすると浸炭層が脆化しているために破断してしまうことがある。【０００７】  こうした問題に対し、従来は、浸炭炉用トレイ部材を、耐熱性や耐浸炭性を向上させた合金で製造することが提案されている。例えば特許文献１では、高温強度と耐食性に優れ、浸炭、酸化が繰り返される熱分解環境下においても優れた耐浸炭性と耐コーキング性を有する耐熱合金が提案されている。特許文献２では、熱衝撃の厳しい環境下にあるガス浸炭炉に長期間安定して用いうる部材乃至治具を提供することを目的としたカロライジング処理が提案されている。このカロライジング処理は、カロライジング処理を受けた部材又は治具は耐浸炭性が向上し、厳しい環境下にあるガス浸炭炉に長期間用いても殆ど浸炭することなく安定であり、その寿命を著しく延長することができるというものである。また、本出願人は、特許文献３において、浸炭炉に用いる浸炭炉用部材（トレイやグリッド等の部材）を構成する鉄合金母材に、低いコストで優れた耐浸炭性を付与することができる技術を提案している。【０００８】  特許文献４では、浸炭や浸炭窒化処理等で用いる熱処理用治具の材質を、ステンレス鋼や耐熱鋳鋼に代えて、炭素系複合材料であるＣ／Ｃコンポジットとすることが提案されている。こうした材質変更により、熱処理用治具が、浸炭や窒化の影響を受けることがなく、高温強度に優れ、急速加熱や焼入れ時の熱衝撃にも耐える優れた耐久性を有し、熱変形せず、軽量化に基づく熱容量の低減が可能とすることができるとされている。特許文献５では、被処理品を載せるトレイを炭素系複合材料（Ｃ／Ｃコンポジット）で形成することによりトレイの浸炭を防止して、その寿命を延長したとされている。さらに、炭素系複合材料で形成されたトレイと被処理品との間に難浸炭性材製のスペーサ板が介在しており、これにより炭素系複合材料に含まれる炭素成分が被処理品に悪影響を与えることがないとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平５−０３３０９２号公報
【特許文献２】特開平１０−１６８５５５号公報
【特許文献３】特許第５４６９２７４号公報
【特許文献４】特開２００１−１２３２１９号公報
【特許文献５】特開２００４−１０７７０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】  しかしながら、特許文献１や特許文献２の技術は、コストの高いニッケル基耐熱合金を用いたり、特殊な処理剤や容器等を使用するカロライジング処理を適用したりと、浸炭炉用トレイ部材の製造コストを著しく増大させてしまう。特許文献３の技術は、浸炭炉用トレイ部材に低コストで優れた耐浸炭性を付与できる処理方法であるが、さらに長期間使用できることが要請されているとともに、さらなる付加価値とコストダウンが要請されている。【００１１】  特許文献４の技術は、トレイ等の熱処理用治具をＣ／Ｃコンポジットで作製したことにより耐久性が向上して長寿命化を実現できるとされている。しかし、トレイの上には、多くの被熱処理部品を載せて効率的に熱処理することが要請されているのみで、浸炭性に関する品質上の言及がない。特許文献５は、炭素系複合材料で形成されたトレイと被処理品との間に難浸炭性材製のスペーサ板を介在させることにより、炭素系複合材料に含まれる炭素成分が被処理品に悪影響を与えることがないとされている。しかし、被熱処理品は難浸炭性材により構成されたスペーサ板の上に無造作に置かれるため、被熱処理品同士が接触し、その接触部分では浸炭が不十分になるおそれがある。【００１２】  特に近年では、熱処理用治具の長寿命化の要請とともに、複雑な形状であっても被熱処理部品を数多く一度に熱処理することが要請されている。そのため、図２２に示したような複雑形状の部品受けを狭ピッチで精度良く加工しなければならない。さらに、多品種の被熱処理部品を一緒に熱処理することも要請されている。しかしながら、部品受けを狭ピッチで精度良く加工しても、熱処理によって徐々に変形してしまうと、精度を確保できなくなって使えなくなってしまう。【００１３】  本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、部品を熱処理するために部品を載せて繰り返し熱処理炉の中に投入された場合であっても、変形や割れの発生を抑制して長期間使用でき、さらに被熱処理部品に均一で十分な浸炭処理を可能とする熱処理用トレイ部材、及びその熱処理用トレイ部材を積層してなる熱処理用積層構造体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】  （１）本発明に係る熱処理用トレイ部材は、トレイと、該トレイに着脱可能に搭載される複数の部品受けとで構成され、被熱処理部品とともに熱処理炉に繰り返し投入される部材であって、前記トレイは、前記部品受けを所定位置に搭載できる搭載部を複数有する基部を有し、前記基部が炭素複合材料で構成されており、前記部品受けが鋼材又はＮｉ合金材で構成されている、ことを特徴とする。【００１５】  この発明によれば、（ａ）トレイは、従来のように部品受けとの一体構造物ではなくて別部材としたので、基部の構造を単純化することができ、従来に比べて工数削減を達成でき、製造コストを低減できる。（ｂ）部品受けと別部材にしたトレイを構成する基部が、耐熱性があって熱変形しにくい炭素複合材料で作製されているので、トレイを長期間繰り返して熱処理炉に投入した場合であっても、変形や割れ等が発生し難いので長期間繰り返し使用することができる。（ｃ）トレイと別部材にした部品受けは、トレイの複数の搭載部に着脱可能に搭載できるので、複雑な形状であったり、熱処理によって長期間変形し難いものでなくても、直ぐに他の予備品と交換できる。特に好ましくは、別部材としての部品受けをロストワックス法で作製すれば、低コストで精度の高いものとすることができ、複雑な形状であっても１種又は多品種の被熱処理部品を数多く一度に熱処理することができる。【００１６】  （２）本発明に係る熱処理用トレイ部材において、前記搭載部が、枠と該枠で囲まれた空間とで構成される枠構造であり、該枠構造が、円形、楕円形、三角形、四角形、ハニカム形及びその類似形状から選ばれる。この発明によれば、部品受けを搭載する搭載部を単純な枠構造としたので、部品受けを容易に搭載できる。その結果、耐熱性があって熱変形しにくい基部に部品受けを搭載でき、従来のようなトレイの変形や割れを心配することなく、被熱処理部品を熱処理することができる。【００１７】  （３）本発明に係る熱処理用トレイ部材において、前記基部のコーナーにはコーナー支柱が設けられ、該コーナー支柱が炭素複合材料で構成されている。この発明によれば、トレイを複数重ねて使用する場合、トレイの構造を基部とコーナー支柱とで単純化することができる。また、コーナー支柱も基部と同様、耐熱性があって熱変形しにくい炭素複合材料で作製されているので、複数重ねて使用するトレイを長期間繰り返して熱処理炉に投入した場合であっても、変形や割れ等が発生し難いので長期間繰り返し使用することができる。【００１８】  （４）本発明に係る熱処理用トレイ部材において、前記基部の中央又は中央付近にはセンター支柱が１又は２以上設けられ、該センター支柱が炭素複合材料で構成されている。この発明によれば、センター支柱が１又は２以上設けられているので、トレイを複数重ねて使用する場合、トレイをより安定して支えることができる。また、センター支柱も基部と同様、耐熱性があって熱変形しにくい炭素複合材料で作製されているので、複数重ねて使用するトレイを長期間繰り返して熱処理炉に投入した場合であっても、変形や割れ等が発生し難いので長期間繰り返し使用することができる。【００１９】  （５）本発明に係る熱処理用トレイ部材において、前記基部のコーナーにはコーナー支柱が設けられ、該コーナー支柱が鋼材又はＮｉ合金材で構成されている。この発明によれば、トレイを複数重ねて使用する場合、トレイの構造を基部とコーナー支柱とで単純化することができる。また、コーナー支柱は鋼材又はＮｉ合金材で作製されているが、直棒状で単純な形状を呈しているので座屈しにくく、複数重ねて使用するトレイを長期間繰り返して熱処理炉に投入した場合であっても、炭素複合材料ほどではないが変形や割れ等が発生し難く、長期間繰り返し使用することができる。【００２０】  （６）本発明に係る熱処理用トレイ部材において、前記基部の中央又は中央付近にはセンター支柱が１又は２以上設けられ、該センター支柱が鋼材又はＮｉ合金材で構成されている。この発明によれば、センター支柱が１又は２以上設けられているので、トレイを複数重ねて使用する場合、トレイをより安定して支えることができる。また、センター支柱もコーナー支柱と同様に鋼材又はＮｉ合金材で作製されているが、直棒状で単純な形状を呈しているので座屈しにくく、複数重ねて使用するトレイを長期間繰り返して熱処理炉に投入した場合であっても、炭素複合材料ほどではないが変形や割れ等が発生し難く、長期間繰り返し使用することができる。【００２１】  （７）本発明に係る熱処理用トレイ部材は、前記トレイが複数積み重ねられる場合において、（ａ）前記コーナー支柱及び前記センター支柱の下部は、連結部材を介して他の支柱の上部と係合して前記基部に連結する下係合部を有し、前記支柱の上部は、他の連結部材を介して他の支柱の下部と係合して上段に積層される他のトレイに連結する上係合部を有する、（ｂ）前記コーナー支柱及び前記センター支柱の下部は、連結部材を介して他の支柱の上部と係合して前記基部に連結する下係合部を有し、前記支柱の上部は、連結部材を介さずに直接他の支柱の下部と係合して上段に積層される他のトレイに連結する上係合部を有する、（ｃ）前記コーナー支柱及び前記センター支柱の下部は、連結部材を介さずに直接他の支柱の上部と係合して前記基部に連結する下係合部を有し、前記支柱の上部は、他の連結部材を介して他の支柱の下部と係合して上段に積層される他のトレイに連結する上係合部を有する、及び、（ｄ）前記コーナー支柱及び前記センター支柱の下部は、連結部材を介さずに直接他の支柱の上部と係合して前記基部に連結する下係合部を有し、前記支柱の上部は、連結部材を介さずに直接他の支柱の下部と係合して上段に積層される他のトレイに連結する上係合部を有する、から選ばれる。【００２２】  なお、本願では、コーナー支柱とセンター支柱とを区別しない場合、それらを単に「支柱」という。この発明によれば、支柱（コーナー支柱とセンター支柱）は、連結部材を介して基部に連結される又は連結部材を介さずに直接基部に連結されるとともに、他のトレイにも連結させることができる。なお、支柱（コーナー支柱とセンター支柱）は、基部のコーナー又は中央若しくは中央付近に設けられた支柱取付穴に連結する。【００２３】  （８）本発明に係る熱処理用トレイ部材において、前記コーナー支柱及び前記センター支柱は、上段の他の支柱の下部の係合部に係合して上段の���のトレイに連結する上係合部と、下段の他の支柱の上部の係合部に係合して下段の他のトレイに連結する下係合部とを有し、前記上係合部には、上段の他のトレイを載せて係合する肩部が形成されている。【００２４】  （９）本発明に係る熱処理用トレイ部材において、前記連結部材は、支柱下部の係合部に係合して前記支柱と前記トレイとを連結する上係合部と、下段の他の支柱上部の係合部に係合して前記支柱と下段の他のトレイとを連結する下係合部とを有する。【００２５】  （１０）本発明に係る熱処理用トレイ部材は、前記トレイが複数積み重ねられる場合において、１段目の前記基部と前記支柱の下部とを連結する下係合部は、前記（９）に記載の連結部材で連結され、２段目に積み重ねられる他のトレイと連結する係合部は、前記（８）に記載の１段目の支柱の上係合部と２段目の支柱の下係合部とで連結されている。３段目以上に積み重ねられる他のトレイは前記２段目と同様の構造である。【００２６】  （１１）本発明に係る熱処理用トレイ部材において、前記部品受けは、前記トレイに着脱可能に接触する台座と、該台座に設けられて前記台座を前記トレイに保持する係止部と、前記台座上に延びる部品受け部又は前記台座上の部品受け部とを有する。この発明によれば、トレイに接触する台座に系止部が設けられているので、着脱可能な部品受けをトレイの各搭載部に保持することができる。その結果、部品受けを予備として準備でき、他の形状の被熱処理部品を同時に熱処理する場合でも、トレイに搭載する複数種の部品受けを同時に搭載することが可能になる。【００２７】  （１２）本発明に係る熱処理用トレイ部材において、前記部品受け部は、枠状受け部と支柱部とを有する。【００２８】  （１３）本発明に係る熱処理用トレイ部材は、前記トレイが複数積み重ねられる場合において、前記部品受けは、上段のトレイが備える他の部品受けの下係合部に係合して前記部品受けと前記上段のトレイとを連結する上係合部と、下段のトレイが備える他の部品受けの上係合部に係合して前記部品受けと前記下段のトレイとを連結する下係合部とを有し、前記上係合部は、前記上段の他のトレイを載せて支持する肩部を有する。この発明によれば、この部品受けを採用することで、連結部材を用いなくても、熱処理用トレイ部材を複数積み重ねることができる。【００２９】  （１４）本発明に係る熱処理用トレイ部材は、前記トレイが複数積み重ねられる場合において、前記部品受けは、（ア）上段のトレイが備える他の部品受けの下係合部とは係合せずに前記上段のトレイを載せて保持する肩部を上部に有し、下段のトレイが備える他の部品受けの上部に係合してもしなくてもよい穴部を下部に有する、（イ）上段のトレイが備える他の部品受けの下係合部に係合する突起を上部に有し、下段のトレイが備える他の部品受けの突起に係合する穴部を下部に有する、（ウ）上段のトレイが備える他の部品受けの下係合部とは係合せずに前記上段のトレイを載せて保持するだけの肩部を有し、下段のトレイが備える他の部品受けの上係合部に係止する係止部を有する、（エ）上段のトレイが備える他の部品受けの下係合部に係合する上係合部だけを有し、下段のトレイが備える他の部品受けの上係合部���係止する係止部を有しない、から選ばれる。この発明によれば、これら（ア）〜（エ）のいずれかを組み合わせて用いることで、連結部材を用いなくても、熱処理用トレイ部材を複数積み重ねることができる。【００３０】  （１５）本発明に係る熱処理用トレイ部材において、前記部品受けがロストワックス法で作製されている。この発明によれば、トレイと別部材とした部品受けは、トレイに着脱可能に搭載できるので、複雑な形状であったり、熱処理によって長期間変形し難いものでなくても、直ぐに他の予備品と交換できる。特にロストワックス法で作製した別部材の部品受けは、低コストで精度の高いものとなり、複雑な形状であっても１種又は多品種の被熱処理部品を数多く一度に熱処理することができる。【００３１】  （１６）本発明に係る熱処理用積層構造体は、熱処理用トレイ部材が複数積み重ねられて被熱処理部品とともに熱処理炉に繰り返し投入される熱処理用積層構造体であって、一段目の熱処理用トレイ部材は、鋼材又はＮｉ合金材で構成されたベース部材であり、二段目以上の熱処理用トレイ部材は、上記（１１）〜（１５）のいずれかに記載の熱処理用トレイ部材である、ことを特徴とする。【００３２】  （１７）本発明に係る熱処理用積層構造体は、熱処理用トレイ部材が複数積み重ねられて被熱処理部品とともに熱処理炉に繰り返し投入される熱処理用積層構造体であって、一段目の熱処理用トレイ部材は、基部とコーナー支柱及びセンター支柱とが鋼材又はＮｉ合金材で一体に構成され、且つ該基部に複数の部品受けが着脱可能に搭載されたものであり、二段目以上の熱処理用トレイ部材は、上記（１１）〜（１５）のいずれかに記載の熱処理用トレイ部材である、ことを特徴とする。【００３３】  （１８）本発明に係る熱処理用積層構造体は、熱処理用トレイ部材が複数積み重ねられて被熱処理部品とともに熱処理炉に繰り返し投入される熱処理用積層構造体であって、一段目の熱処理用トレイ部材は、基部とコーナー支柱及びセンター支柱と部品受けとが鋼材又はＮｉ合金材で一体に構成されたものであり、二段目以上の熱処理用トレイ部材は、上記（１１）〜（１５）のいずれかに記載の熱処理用トレイ部材である、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００３４】  本発明によれば、部品を熱処理するために部品を載せて繰り返し熱処理炉の中に投入された場合であっても、変形や割れの発生を抑制して長期間使用でき、さらに被熱処理部品に十分で均一な浸炭処理を可能とする熱処理用トレイ部材を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明に係る熱処理用トレイ部材の一例を示す斜視構造図である。
【図２】図１に示す熱処理用トレイ部材を構成するトレイ部材の一例である。
【図３】図１に示す熱処理用トレイ部材を構成する部品受けの２つの例である。
【図４】図２に示すトレイ部材を重ねて多段構造としたときの形態図である。
【図５】図２に示すトレイ部材の平面図である。
【図６】トレイ部材を重ねて多段構造とする一例を示す断面図である。
【図７】図６に示す多層構造の連結手段の詳細断面図である。
【図８】トレイ部材を重ねて多段構造とする他の一例を示す断面図である。
【図９】図８に示す多層構造の連結手段の詳細断面図である。
【図１０】図８に示す多層構造で用いた連結部材の詳細断面図である。
【図１１】熱処理用トレイ部材に搭載される部品受けの他の一例である。
【図１２】図１１の部品受けを載せるトレイの一例を示す斜視図である。
【図１３】図１１の部品受けを図１２のトレイに載せた熱処理用トレイ部材を示す斜視図である。
【図１４】図１３に示す熱処理用トレイ部材を積層させた熱処理用積層構造体を示す斜視図である。
【図１５】熱処理用トレイ部材に搭載される部品受けの他の一例である。
【図１６】熱処理用トレイ部材に搭載される部品受けの他の一例である。
【図１７】図１５の部品受けと図１６の部品受けを載せるトレイの一例を示す斜視図である。
【図１８】図１５の部品受けと図１６の部品受けを図１７のトレイに載せた熱処理用トレイ部材を示す斜視図である。
【図１９】図１８に示す熱処理用トレイ部材を積層させた熱処理用積層構造体を示す斜視図である。
【図２０】図１８と図１９の熱処理用積層構造体で用いたベース部材の一例を示す斜視図である。
【図２１】基部と支柱とが一体化されたトレイ部材の一例を示す斜視図である。
【図２２】従来の熱処理用トレイ部材の一例を示す斜視構造図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】  以下、本発明に係る熱処理用トレイ部材及び熱処理用積層構造体について図面を参照しつつ説明する。なお、本発明は、下記の実施形態に限定されるものではない。
【００３７】  ［第１実施形態の熱処理用トレイ部材］  第１実施形態の熱処理用トレイ部材１０は、図１〜図４に示すように、トレイ１と、トレイ１に着脱可能に搭載される複数の部品受け２とで構成される複合部材（ハイブリッド部材ともいう。）であり、被熱処理部品とともに熱処理炉に繰り返し投入される部材である。そして、トレイ１は、部品受け２を所定位置に搭載できる搭載部１３を複数有する基部１１を有し、基部１１が炭素複合材料で構成されており、部品受け２が鋼材又はＮｉ合金材で構成されている。
【００３８】  この熱処理用トレイ部材１０では、（ａ）トレイ１は、図２２に示す従来例のように部品受け２との一体構造物ではなくて別部材としたので、基部１１の構造を単純化することができる。さらに、従来に比べて工数削減を達成でき、製造コストを低減できる。（ｂ）部品受け２と別部材としたトレイ１を構成する基部１１が、耐熱性があって熱変形しにくい炭素複合材料で作製されているので、トレイ１を長期間繰り返して熱処理炉に投入した場合であっても、変形や割れ等が発生し難いので長期間繰り返し使用することができる。（ｃ）トレイ１と別部材とした部品受け２は、トレイ１上の複数の搭載部１３に着脱可能に搭載できるので、複雑な形状であったり、熱処理によって長期間変形し難いものでなくても、直ぐに他の予備品と交換できる。特に好ましくは、別部材からなる部品受け２をロストワックス法で作製すれば、低コストで精度の高いものとすることができ、複雑な形状であっても１種又は多品種（２以上の複数品種）の被熱処理部品を数多く一度に熱処理することができる。
【００３９】  以下、各構成要素について説明する。
【００４０】  ＜トレイ＞  トレイ１は、図２に示すように、部品受け２とは別体に設けられたものであって、少なくとも基部１１を有している。この基部１１は、炭素複合材料で形成されている。基部１１は、後述する部品受け２を所定位置に搭載できる搭載部１３を複数有する部材である。トレイ１には、必要に応じて、コーナー支柱１２やセンター支柱１７が設けられている。これらコーナー支柱１２やセンター支柱１７は、トレイ１を１又は２以上重ねて多段構造にして用いる場合に、トレイ１のコーナー１５や中央又は中央付近にそれぞれ設けられる。コーナー支柱１２やセンター支柱１７も、炭素複合材料で形成されていることが望ましい。こうすることにより、トレイの構造を単純化することができる。さらに、トレイ全体が耐熱性があって熱変形しにくい炭素複合材料で作製されている。そのため、複数重ねて使用するトレイを長期間繰り返して熱処理炉に投入した場合であっても、変形や割れ等が発生し難いので長期間繰り返し使用することができる。
【００４１】  トレイ１に設けられるコーナー支柱１２とセンター支柱１７は、鋼材又はＮｉ合金材で形成されていてもよい。鋼材又はＮｉ合金材は、炭素複合材料に比べると耐熱性や熱変形性で劣るが、炭素複合材料よりも廉価であることから、熱変形等で使用に耐えられなくなった時点で交換すればよい。なお、コーナー支柱１２やセンター支柱１７に加えて、トレイの周縁にサイド支柱（図示しない）が設けられていてもよい。サイド支柱もコーナー支柱１２等と同様の素材で形成されていることが好ましい。
【００４２】  第１実施形態の熱処理用トレイ部材１０は、トレイ１が、基部１１とコーナー支柱１２とセンター支柱１７とを有するものを例にして説明する。
【００４３】  （炭素複合材料）  炭素複合材料は、金属材料に比べて耐熱性があって熱膨張や熱変形しにくい。炭素複合材料で基部１１、コーナー支柱１２及びセンター支柱１７を作製することにより、トレイ１を長期間繰り返して熱処理炉に投入した場合であっても、変形や割れ等が発生し難く、長期間繰り返し使用することができる。詳しくは、炭素複合材料は、２２００℃程度でも使用できるほどの耐熱性がある。そのため、被熱処理部品に対する浸炭処理や窒化処理等のように、９５０℃〜約１２００℃程度の熱処理温度による熱変形等で悪影響されることがない。価格的には、炭素複合材料は鋼材に比べて高価なので、トレイ１（基部１１、コーナー支柱１２、センター支柱１７）の構造を可能な限り単純化した上で炭素複合材料で作製することが好ましい。炭素複合材料で作製したトレイは長期間使用できる。その結果、トータルコストとしてみれば、トレイを高価な炭素複合材料で作製したとしても、大幅なコスト削減とすることができる。
【００４４】  炭素複合材料としては、種々のものを使用できる。好ましくは炭素繊維で強化された高強度で高弾性の炭素材料が好ましい。特に黒鉛等の炭素マトリックスに炭素繊維を強化繊維として複合させたものを好ましく挙げることができる。炭素繊維としては、繊維長が短いものよりも長いものが好ましく、マトリックス中に方向性なくランダム配置されるものよりも縦横に規則配置されたものであることが好ましい。こうした態様で炭素繊維がマトリックス中に複合化されることにより、本発明のトレイ１（基部１１、コーナー支柱１２、センター支柱１７）用の高引張強度で高弾性の炭素複合材料として好ましく利用できる。なお、特に限定されないが、例えば曲げ強度は約１４０〜１６０ＭＰａ程度であり、引張強度は約２５０ＭＰａ程度であり、かさ比重は約１．６ｇ／ｃｍ３程度であり、圧縮強度は約９０ＭＰａ程度であり、曲げ弾性率は約６０ＧＰａ程度であり、引張弾性率は約８０ＧＰａ程度である。また、熱膨張係数は約０．２〜０．４（//）×１０−６／Ｋ及び約５〜９（⊥）×１０−６／Ｋ程度であり、熱伝導率は約２７（//）Ｗ／ｍ・Ｋ及び約４（⊥）Ｗ６／ｍ・Ｋ程度であるが、これらに限定されない。トレイ１が基部１１、コーナー支柱１２、センター支柱１７で構成されている場合、それらは同一の炭素複合材料で作製したものであってもよいし、異なる炭素複合材料で作製したものであってもよい。同じものとするか異なるものとするかは、製造の容易さ、材料コスト、それぞれに要求される強度等を考慮して任意に選択することができる。
【００４５】  具体的には、市販の炭素複合材料としては、ＳＧＬカーボンジャパン株式会社の例えばＳｉｇｒａｂｏｎｄシリーズや、日本カーボン株式会社のＣＣＭ１９０シリーズ等を任意に入手でき、それらを任意に選択して用いることができる。さらに、炭素複合材料にＳｉを含浸させた材料も任意に選択して用いることができる。また、これら炭素複合材料は、ボルトやナットとしても上市されており、これらを使用したり加工したりすることができる。なお、これら炭素複合材料の加工方法は特に限定されないが、一般的な切削、研削、ウォータージェット切断加工等の加工手段で所定の構造形状に加工することができる。
【００４６】  （基部）  基部１１は、図１、図２及び図５に示すように、部品受け２を所定位置に搭載できる搭載部１３を複数有する部材である。この基部１１には、搭載部１３と、コーナー１５に設けられた支柱取付部（取付穴）１６と、中央又は中央付近に設けられた支柱取付部（取付穴）１８とが設けられている。搭載部１３は、部品受け２を容易に搭載する部位である。搭載部１３の形状は特に限定されないが、枠（例えば１３ａ，１３ｂ）と、その枠（例えば１３ａ，１３ｂ）で囲まれた空間１４とで構成される枠構造で構成されていることが好ましい。枠構造の形状としては、円形、楕円形、三角形、四角形（正方形や長方形等の矩形）、ハニカム形（六角形）及びその類似形状から選ばれることが好ましい。図１等では、縦枠１３ａと横枠１３ｂとで構成された矩形枠形状の搭載部１３が低コストでの加工が容易な好ましい例として示されている。部品受け２を搭載する搭載部１３を単純な枠構造としたので、部品受け２を容易に搭載できる。その結果、耐熱性があって熱変形しにくい基部１１に部品受け２を搭載できる。さらに、図２２の従来例に比較して極めて単純な構造形態であるので、炭素複合材料を簡単に加工することができ、低コストで作製することができる。さらに、従来のようなトレイの変形や割れを心配することなく、被熱処理部品を熱処理することができる。
【００４７】  基部１１は、搭載部１３が成形されたものを入手したものであってもよいし、板を入手した後に搭載部１３を加工したものであってもよい。基部１１の厚さ、搭載部１３のサイズ及び形状は、使用形態、熱処理条件、部品受け２の構造形態等によって任意に設計することができる。また、実際の部品の熱処理工程では、搭載部１３のサイズや形状を変えた種々の基部１１を準備して基部１１をシリーズ化すれば、基部１１や部品受け２を取り替えることにより、様々な被熱処理部品を熱処理することができる。
【００４８】  なお、基部１１のコーナー１５には、コーナー支柱１２を基部１１に連結するための支柱取付部（取付穴）１６が設けられている。また、図１に示すように、センター支柱１７が基部の中央又は中央付近に必要に応じて設けられる場合には、センター支柱１７を基部１１に連結するための支柱取付部（取付穴）１８が設けられている。
【００４９】  （コーナー支柱）  コーナー支柱１２は、図１及び図２に示すように、基部１１のコーナー１５に設けられてトレイ１を複数重ねるための部材である。コーナー支柱１２は、通常は、丸棒状又は角棒状の炭素複合材料を用いるが、鋼材又はＮｉ合金材であってもよい。図２及び図６に示すように、コーナー支柱１２の支柱下部１２ａには、連結部材３１（例えば連結ねじ）と係合（例えば螺合）して基部１１に連結する係合部１２ｃ（例えば螺合穴）を有している。コーナー支柱１２の支柱上部１２ｂには、他の連結部材３１（例えばねじ頭部）と係合（例えば挿入載置）して上段に積層される他のトレイ１に連結する係合部１２ｄ（例えば挿入穴）とを有している。こうした構造形態とすることにより、コーナー支柱１２は、連結部材３１で基部１１に連結されるとともに、他のトレイ１にも連結させることができる。なお、連結部材３１は、連結ねじを好ましく適用できるが、同様な機能を奏するものであれば、それ以外の部材であってもよい。
【００５０】  コーナー支柱１２も上記基部１１と同様、炭素複合材料で形成されている。そのため、図２２の従来例に示すような剛直な構造形態とする必要はなく、単純な円柱部材等でも十分である。コーナー支柱１２は、トレイ１が複数重ねられる重量に耐えるものを任意に選択して使用することができる。コーナー支柱１２は、成形して得ることも可能であるが、市場からも各種サイズのものを入手可能である。
【００５１】  図７に示すように、支柱下部１２ａの係合部１２ｃは、連結部材３１がねじ（連結ねじという。）である場合は、その連結ねじ３１と螺合して基部１１に連結する螺合穴とすることができる。また、支柱上部１２ｂの係合部１２ｄは、他のトレイに連結した連結ねじ３１の頭部を挿入するための挿入穴とすることができる。頭部形状は特に限定されないが、頭部が回転しないような頭部形状と係合部１２ｄの穴形状とであればよく、例えば係合部１２ｄの穴形状とは同形状（ただし、円形状を除く四角形や六角形等。）とすることが好ましい。また、螺合穴や挿入穴の寸法や形状は、使用する連結ねじ３１のねじピッチ、ねじ長さ、頭部形状等に応じて任意に設計することができ、特に限定されない。なお、ねじ状の連結部材３１以外のものを採用する場合も、その連結部材３１の形状や機能に応じた係合部１２ｃ，１２ｄとすることができる。
【００５２】  （センター支柱）  センター支柱１７は、基部１１の中央又は中央付近に１又は２以上の数で必要に応じて設けられる。センター支柱１７を設けることにより、重ねたトレイ１をより安定して支えることができる。センター支柱１７は、上記したコーナー支柱１２と同様、丸棒状又は角棒状の炭素複合材料が用いられるが、鋼材又はＮｉ合金材であってもよい。センター支柱１７の本数や設置位置は特に限定されないが、重ねたトレイ１を安定に支えることができる本数と位置であればよく、図１等に示すような２本でもよいし、３本以上（図示しない）であってもよい。また、図１のような配置で設けてもよいし、図２、図４及び図５のような配置で設けてもよい。また、コーナー支柱１２が有する係合部１２ｃ（螺合穴）や係合部１２ｄ（挿入穴）と同じ構造形態を備えていることが望ましい。また、センター支柱１７の連結部材も、コーナー支柱１２の連結部材３１と同様のものとすることが望ましい。こうすることにより、センター支柱１７をコーナー支柱１２と共用化することができる。基部１１には、センター支柱１７を連結するための支柱取付部（取付穴）１８が設けられている。なお、これら以外もコーナー支柱１２と同様であるので、ここではその説明を省略する。
【００５３】  ＜連結手段＞  （第１の連結手段）  トレイ１を多段に積層するための連結手段として、図６及び図７の第１の連結手段を挙げることができる。第１の連結手段での連結は、支柱３（コーナー支柱１２及びセンター支柱１７。以下同じ。）と連結部材３１とで行われる。支柱３について、図６及び図７に示すように、支柱３の下部１２ａは、連結部材３１を介して他の支柱３の上部１２ｂと係合する係合部１２ｃ（係合穴）を有し、支柱３の上部１２ｂは、他の連結部材３１を介して他の支柱３の下部１２ａと係合する係合部１２ｄ（挿入穴）を有する。連結部材３１について、図７に示すように、支柱下部１２ａの係合部１２ｃ（螺合穴）に係合する上係合部３３（ねじ部）と、下段の他の支柱上部１２ｂの係合部１２ｄ（挿入穴）に係合する下係合部３２（円柱部）とを有する。トレイ１は、連結部材３１の下係合部３２（円柱部）の肩部に載った状態で、支柱３と連結部材３１とで挟まれる。この第１の連結手段は、ねじ部材を連結部材３１としてトレイ１を積層しており、後述する連結ねじを使用しない第２の連結手段とは異なる。
【００５４】  連結部材３１は、図６及び図７に示すように、炭素複合材料からなるねじ部材（連結ねじ３１ともいう。）を好ましく用いる。この連結部材３１（連結ねじ）は、コーナー支柱１２の支柱下部１２ａの係合部１２ｃ（螺合穴）に係合（螺合）して、コーナー支柱１２とトレイ１とを連結するように作用する。また、連結部材３１（連結ねじ）は、下段に配置される他のコーナー支柱１２の支柱上部１２ｂの係合部１２ｄ（挿入穴）に係合（挿入）して、コーナー支柱１２と下段の他のトレイ１とを係合（挿入）するように作用する。センター支柱１７も、図６に示すように、同様の連結部材３１で上下のセンター支柱１７と連結することができる。
【００５５】  詳しくは、この連結部材３１は、上下の支柱３に係合して両者を連結する。上下の支柱３が連結されることにより、支柱３の間に基部１１が挟まれてトレイ１が複数積層されることになる。基部１１には、図５に示すように、コーナー支柱取付部１６からなる取付穴や、センター支柱取付部１８からなる取付穴が設けられている。その取付穴には下方から連結部材３１（連結ねじ）が差し込まれて支柱下部１２ａの係合部（螺合穴）１２ｃと螺合する。この螺合により、連結部材３１と、支柱３と、それらの間に挟まれる基部１１とがトレイ部材１０として一体化する。一体化したトレイ部材１０を構成する下係合部（円柱部）３２は、他のトレイ部材１０を構成する支柱３の係合部（挿入穴）１２ｄに挿入される。第１の連結手段により、トレイ部材１０は積層され、熱処理用積層構造体となる。
【００５６】  連結部材３１の構造形態は特に限定されないが、使用形態、熱処理条件、コーナー支柱１２の構造形態等によって任意に設計することができる。例えばねじ状の連結部材３１（連結ねじ）とする場合には、一般的な金属ねじと同様、ねじピッチ、ねじ長さ、頭部形状等を任意に設計することができる。加工コストの観点からは、比較的単純な六角ボルトや四角ボルトを好ましく採用することができる。また、ねじ状の連結部材３１以外のものを採用してもよい。なお、上記したように、連結部材３１がねじである場合は、その頭部が回転しないような頭部形状と係合部１２ｄの穴形状とであればよく、例えば係合部１２ｄの穴形状とは同形状（ただし、円形状を除く四角形や六角形等。）とすることが好ましい。連結部材３１は、炭素複合材料であってもよいし、鋼材又はＮｉ合金材であってもよい。
【００５７】  （第２の連結手段）  トレイ１を多段に積層するための連結手段として、図８〜図１０の第２の連結手段を挙げることができる。第２の連結手段での連結は、最下段で用いられる連結部材４１を除き、支柱３を係合させて行われる。支柱３について、図８に示すように、支柱３の下部５４は、連結部材を介さずに直接他の支柱の上部５３と係合して基部１１に連結する下係合部５２を有する。支柱３の上部５３は、連結部材を介さずに直接他の支柱３の下部５４と係合して上段に積層される他のトレイ１に連結する上係合部５１を有する。すなわち、第２の連結手段は、支柱上部５３が備える上係合部５１と支柱下部５４が備える下係合部５２とを有する支柱３を連結部材として用いる。トレイ１は、支柱３の下係合部５２の肩部５５に載った状態で上下の支柱３で挟まれる。この点で、上記した連結ねじを使用する第１の連結手段とは異なる。図８及び図９は、コーナー支柱やセンター支柱等の支柱３を連結部材として作用させる形態であり、図１０は、熱処理用トレイ部材１０の１番下に位置する連結部材４１を示している。
【００５８】  図９において、支柱３の上部に設けられた上係合部５１は、突起であり、支柱３の下部５４に設けられた下係合部５２は、係合穴である。その突起と係合穴とは、所定のサイズで形成され、下方に位置する支柱３の突起が、上方に位置する支柱３の係合穴に挿入して連結するように作用する。突起と係合穴との間にはトレイ１の基部１１が挟まれる。基部１１は、下方の支柱肩部（基部受け部）５５に載り、上方の支柱下部５４で押さえつけられる。第２の連結手段により、トレイ部材１０は積層され、熱処理用積層構造体となる。
【００５９】  図１０は、最下段に位置する連結部材４１の例である。この連結部材４１は、上記した支柱３の上係合部４２と同様に上方に延びて支柱下部５４の係合穴に挿入される突起と、下に位置して肩部４４を有する頭部４３とで構成されている。この最下段の連結部材４１においても、突起と頭部４３とは所定のサイズで形成され、突起と頭部４３との間にはトレイ１の基部１１が挟まれる。基部１１は、下方の肩部（基部受け部）４４に載り、上方の支柱下部５４で押さえつけられる。したがって、図８〜図１０に示す第２の連結手段は、１段目の基部１１と支柱３の下部５４とを連結する下係合部５２は、この連結部材４１で連結され、２段目に積み重ねられる他のトレイ１と連結する係合部は、１段目の支柱３の上係合部５１と２段目の支柱３の下係合部５２とで連結されている、
【００６０】  第２の連結手段を構成する支柱３と連結部材４１の構造形態は特に限定されないが、使用形態、熱処理条件、コーナー支柱１２及びセンター支柱１７の構造形態等によって任意に設計することができる。例えば、突起と係合穴のとクリアランスは、がたつきが大きくならないように適切に設計される。また、支柱上部５３の突起を雄ねじとし、支柱下部５４の係合穴を雌ねじとしてもよい。ねじ構造とした場合、それらのねじは、一般的な金属ねじと同様、ねじピッチ、ねじ長さ、頭部形状等を任意に設計することができる。連結部材４１は、炭素複合材料であってもよいし、鋼材又はＮｉ合金材であってもよい。
【００６１】  （他の連結手段）  第３の連結手段として、支柱３の下部は、連結部材（例えば連結ねじ。）を介して他の支柱３の上部と係合する下係合部を有し、支柱３の上部は、連結部材を介さずに直接他の支柱の下部の係合穴と係合する上係合部（係合突起）を有するように構成してもよい。ここで、「連結部材を介して」とは、第１の連結手段と同様、連結ねじを採用する場合であり、「連結部材を介さずに」とは、第２の連結手段と同様、上係合部５１（係合突起）と下係合部５２（係合穴）を備えた支柱３を採用する場合である。
【００６２】  第４の連結手段として、支柱３の下部は、連結部材を介さずに直接他の支柱３の上部の係合突起と係合する下係合部（係合穴）を有し、支柱３の上部は、他の連結部材を介して他の支柱３の下部と係合する上係合部を有するように構成してもよい。ここで、「連結部材を介さずに」とは、第２の連結手段と同様、上係合部５１と下係合部５２を備えた支柱３を採用する場合であり、「連結部材を介して」とは、第１の連結手段と同様、連結ねじを採用する場合である。
【００６３】  以上のように、連結手段として、第１〜第４の連結手段を挙げることができる。これらの連結手段において、１段目の支柱３と連結する連結部材３１，４１が炭素複合材料である場合は、その下に鋼材又はＮｉ合金材のシートを配置するか、鋼材又はＮｉ合金材のパンの上に載せることが好ましい。こうすることにより、熱処理炉に搬入搬出する際に生じる連結部材３１，４１の磨耗を防ぐことができる。また、１段目の連結部材３１，４１が係合しても床面に基部１１の底面が直接接触する場合においても、シートを配置したりパンの上に載せ、熱処理炉に搬入搬出する際に生じる連結部材３１，４１や基部底面の磨耗を防ぐことができる。
【００６４】  ＜部品受け＞  部品受け２は、図３に示すように、トレイ１に着脱可能に接触する台座２１と、その台座２１に設けられて台座２１をトレイ１に保持する係止部２２と、台座２１上に延びる又は台座２１上の部品受け部２３とを有する。この部品受け２は、トレイ１に接触する台座２１に係止部２２が設けられているので、着脱可能な部品受け２を別部材としてトレイ１の各搭載部に保持することができる。その結果、部品受け２を予備として準備でき、他の形状の被熱処理部品を同時に熱処理する場合でも、トレイ１に搭載する複数種の部品受け２を同時に搭載することが可能になる。こうした作用効果を奏する構造形態の部品受け２であれば、その構造は図３（Ａ）（Ｂ）に示す形状に限定されない。なお、図３（Ａ）（Ｂ）に例示する部品受け２は、枠状受け部２４と支柱部２５を備えた構造形態である。
【００６５】  部品受け２は、図３に示すように、トレイ１にそれぞれ着脱可能に搭載され、被熱処理部品を載せて、熱処理炉で熱処理するためのものである。部品受け２（２Ａ，２Ｂ）は、図３（Ａ）（Ｂ）で例示するように、複雑な形状で形成されているものもあり、高い寸法精度で形成されていることが望ましい。部品受け２を高い寸法精度で形成するのは、部品受け２と被熱処理部品とが触れる部分は浸炭が不十分になりやすく、部品受け２で寸法精度が低いものは部品受け２と被処理部品とが触れる部分が多かったり、部品同士が触れる場合があったりして、熱処理後の部品の浸炭性に関する要求品質を満足できないことがあるからである。また、多くの被熱処理部品を同時に又は他品種の被熱処理部品を同時に熱処理するために、多くの部品受け２をトレイ１に着脱可能に搭載することが望ましい。その場合に、部品受け２同士のピッチや隙間をむやみに広くすればよいというものではなく、被熱処理部品を効率よく熱処理するためには、部品受け２の搭載密度を高く（大きく）する必要がある。したがって、部品受け２同士のピッチや隙間は狭くすることが望ましく、そのため、高い寸法精度で作製された部品受け２であることが望ましい。
【００６６】  部品受け２としては、後述するロストワックス法で作製したものが特に好ましく、コスト的にも優れている。ロストワックス法は複雑な形状でも低コストで精度よく作製できるので、例えば図３（Ａ）に示す円筒形の部品受け２Ａ等においては、被熱処理部品が円形枠状内面２６ａ及び支柱部内周面２５ａに接触しないように、寸法精度よく設計されていることが望ましい。そのために、被熱処理部品は、図３（Ａ）に示す載置面２４ａの上に載置され、任意に設けられる側面２４ｂでがたつきが生じないように位置固定されていてもよい。特にロストワックス法で作製した部品受け２は、複雑な形状であっても１種又は多品種の被熱処理部品を数多く一度に熱処理することができる。そして、その載置面２４ａと側面２４ｂの寸法精度を高くすることができるので、被熱処理部品と部品受け２Ａとの接触が避けられ、均一に浸炭処理を行うことができ、高品質の浸炭処理部品を低コストで製造することができる。
【００６７】  一方、枠状受け部２４を構成する載置面２４ａと側面２４ｂの寸法精度が低く、被熱処理部品との隙間が大きいと、トレイ１の搬送時の傾斜又は振動等により、被熱処理部品は傾いたりがたついたりして、円形枠状内面２６ａ及び支柱部内周面２５ａに接触してしまう。そうした接触は、浸炭等が不十分になることがあり、熱処理後の部品の浸炭性に関する要求品質を満足できないことがある。
【００６８】  以上から、本発明によれば、被熱処理部品と部品受け２Ａとの接触が避けられ、均一に浸炭処理を行うことができ、高品質の浸炭部品を低コストで製造することができる。一方、特許文献４、５のようにＣ／Ｃコンポジット（炭素複合材料のこと。以下同じ。）のトレイだけでは、特許文献４のように部品受けは格子状のＣ／Ｃコンポジットで成形されており、被熱処理部品が格子状のＣ／Ｃコンポジットの側面に接触していると、Ｃ／Ｃコンポジットの接触部から炭素が供給され、過剰な浸炭処理が行われるという品質上の問題がある。また、特許文献５では、箱状のバスケット内に被熱処理部品が載置されるが、被熱処理部品が互いに接触しないようにするための仕切りはなく、場合によっては無造作に被熱処理部品が重なり合って載置される。その重なり合っている部分は、十分な浸炭処理が行われないという品質上の問題がある。この特許文献５に対して、本発明は、部品受け２を熱変形や歪みが生じにくい炭素複合材料からなるトレイ上に別部材として着脱可能に搭載することにより、例えば図３（Ｂ）に示す形態の部品受け２Ｂを特に狭ピッチでトレイ上に搭載した場合であっても、トレイ１にたわみや歪みが生じないので、部品受け２Ｂが傾いたりすることがない。さらに、部品受け２Ｂの棒状支柱部２５の外周面２５ｂに丸穴を挿入する円形状の被熱処理部品（ギア等）を部品受け２Ｂの載置面２４ｃ上に載せた場合であっても、部品受け２をロストワックス法で精度良く製造できる。その結果、部品受け２Ｂの棒状支柱部２５の寸法精度を高くすることができ、棒状支柱部２５の外周面２５ｂと円形状の被熱処理部品（ギア等）の内径との寸法差を適正に制御でき、円形状の被熱処理部品（ギア等）が載置面２４ｃ又は台座２１よりはみ出すことがなく、よって、隣同士の被熱処理部品同士が触れることを防ぐことができる。以上から、本発明は被熱処理部品の十分で均一な浸炭処理を可能とし、部品としての要求品質を満足させることができる。
【００６９】  部品受け２の製造方法は特に限定されないが、切削等の機械加工ではコストが嵩むので、ロストワックス法を採用することが特に望ましい。ロストワックス法を採用することにより、複雑で高精度の構造部品を効率的に製造できる。ロストワックス法で作製した部品受け２は、トレイ１と別部材としてトレイ１に着脱可能に搭載できるので、複雑な形状であったり、熱処理によって長期間変形し難いものでなくても、直ぐに他の予備品と交換できる。なお、ロストワックス法は、ロウで原型を作り、その原型の周りを鋳砂や石膏で覆い固め、加熱により中のロウを溶かし出して除去し、できた空洞に溶融した鋼材を流し込んで、原型と同じ形をした鋳物を得るという方法である。
【００７０】  部品受け２の材質は鋼材又はＮｉ合金であれば特に限定されないが、好ましくはロストワックス法で好ましく製造できる鋼材又はＮｉ合金であればよい。具体的には、オーステナイト系ステンレス鋼、耐熱鋳鋼等のニッケルを含有する鋼材、インコネル等の高Ｎｉ合金等を挙げることができる。これらの鋼材又はＮｉ合金は、高温強度及び耐高温酸化性に優れるので、熱処理炉に繰り返し投入される部材として好ましく採用することができる。耐熱性や熱変形防止の観点から、種々の金属材料を含有する鋼材又はＮｉ合金であってもよいし、加工後の部品受け２を処理して硬化処理や表面改質処理したものであってもよい。
【００７１】  部品受け２は、図３（Ａ）（Ｂ）に示すように、トレイ１に着脱可能に接触する台座２１と、その台座２１に設けられて台座２１をトレイ１に保持する係止部２２と、台座２１上に延びる部品受け部２３とを有する。部品受け２では、トレイ１上に接触する台座２１に係止部２２が設けられているので、その係止部２２が、着脱可能な部品受け２をトレイ１の所定位置に保持するように作用する。こうした部品受け２を予備として準備したり、他の形状の被熱処理部品を同時に熱処理する場合でも、トレイ１に搭載する複数種の部品受け２を同時に搭載することも可能になる。
【００７２】  台座２１は、トレイ１の基部１１の上に着脱可能に接触して載置可能に作用する。その形状は特に限定されないが、例えば図３及び図５に示すように、トレイ１の基部１１が四角形の搭載部１３である場合は、台座の形状は円形とし、搭載部１３の四角形の各辺の上に円形の台座２１が載る大きさで形成されていることが好ましい。
【００７３】  係止部２２は、台座２１に設けられて台座２１をトレイ１に保持するように作用する。その形状は特に限定されないが、例えば図３及び図５に示すように、円形の台座２１の下方に３カ所又は４カ所設けた突起部とすることが好ましい。この突起部を設けることにより、基部１１の搭載部１３に搭載された部品受け２を、その位置からズレないように保持することができる。突起部の形状、数、位置等は、搭載部１３等の形状や寸法等に応じて任意に設計できる。
【００７４】  部品受け部２３は、台座２１上に延びて被熱処理部品を載せるように作用し、図３（Ａ）（Ｂ）に示すように、枠状受け部２４と支柱部２５とを少なくとも有するように構成されている。その形状は特に限定されないが、例えば図３（Ａ）（Ｂ）に例示する任意の形状とすることができる。特にこの部品受け２は、トレイ１と別体で個々に形成されるので、複雑な形状であってもロストワックス法等で形成することができるので便利である。そして、仮に長期間使用することにより変形が蓄積したり生じた割れが拡大して取り替えたい場合でも、取り替えたい部品受け２だけを交換すればよく、一体構造物全体を交換する場合に比べてコストを大幅に低減することができる。
【００７５】  枠状受け部２４は、被熱処理部品が載る枠状構造部であり、例えば、円形の台座２１を架橋するように設けられ、図３（Ａ）（Ｂ）に示すように、その上面が載置面２４ａ，２４ｃとなる。その形状は特に限定されないが、図３（Ａ）のように円形の台座２１の４カ所又は３カ所から中央に向かって延びるような架橋形態であることが好ましい。なお、図３（Ａ）での側面２４ｂは、載置面２４ａの上に載置された被熱処理部品（例えば円柱状の被熱処理部品）を四方から拘束してがたつきが生じないように位置固定するように作用する。
【００７６】  支柱部２５は、例えば、前記枠状受け部２４から上方に延びるように設けられている。その形状は特に限定されないが、図３（Ａ）の支柱部２５は、円形の台座２１の４カ所から上方に延びる４本の支柱で構成されており、図３（Ｂ）支柱部２５は、円形の台座２１から延びる枠状受け部２４の中央から上方に延びる１本の支柱で構成されている。なお、図３（Ｂ）の支柱部２５は棒状又は断面が放射状に延びるような形状の支柱部２５であり、中央に丸穴が形成されている円形状の被熱処理部品（ギア等）について、その丸穴に棒状又は断面が放射状に延びるような形状の支柱部２５を挿入して部品受け２Ｂの載置面２４ｃ上に載せるように作用する。
【００７７】  外枠部２６は、図３（Ａ）の構造形態のように、被熱処理部品を載置面２４ａに載置したものが万が一倒れた場合でもその外枠部２６で支えるように作用する。その形状は特に限定されないが、図３（Ａ）のような円形とすることが好ましい。
【００７８】  以上説明したように、熱処理用トレイ部材１０は、部品を熱処理するために部品を載せて繰り返し熱処理炉の中に投入された場合であっても、変形や割れの発生を抑制して長期間使用できる。図４及び図６に示すように、トレイ１を多段に積層して、多くの単一形態又は複数形態の被熱処理部品を部品受け２に掛けて同時に熱処理することができる。
【００７９】  こうして第１実施形態の熱処理用トレイ部材１０を構成することができる。この第１実施形態の熱処理用トレイ部材１０では、連結手段で連結したトレイ１を多段に積層して熱処理用積層構造体となる。各トレイ１には、着脱可能な部品受け２を載せ、その部品受け２に部品を載せて熱処理炉に投入することができる。本発明では、部品を熱処理するために部品を載せて繰り返し熱処理炉の中に投入された場合であっても、変形や割れの発生を抑制して長期間使用でき、さらに被熱処理部品に十分で均一な浸炭処理を可能とすることができる。
【００８０】  ［第２実施形態の熱処理用トレイ部材］  第２実施形態の熱処理用トレイ部材１０は、図１５〜図１９に示すように、部品受け２とトレイ１とを組み合わせてトレイ部材１０Ａ，１０Ｂとしている点で、支柱３や連結部材３１，４１を連結手段として使用する第１実施形態の熱処理用トレイ部材とは異なる。第２実施形態の熱処理用トレイ部材１０は、トレイ部材１０Ａ，１０Ｂを多段に積層して図１４及び図１９に示す熱処理用積層構造体６０Ａ，６０Ｂとしている。熱処理用積層構造体６０Ａ，６０Ｂは、トレイ部材１０Ａを多段に重ねることで、被熱処理部品を多数載置可能なトレイ１を複数段積み重ねることができる。なお、以下では、部品受け２とトレイ１とを組み合わせる連結手段を第５，第６の連結手段として説明する。
【００８１】  ＜第５の連結手段＞  図１１は、部品受け２Ｃの一例であり、図１２は、その部品受け２Ｃを載せるトレイ１Ａの例であり、図１３は、部品受け２Ｃをトレイ１Ａに載せた熱処理用トレイ部材１０Ａであり、図１４は、熱処理用トレイ部材１０Ａを積層させた熱処理用積層構造体６０Ａである。この第５の連結手段は、支柱を用いることなく、部品受け２Ｃとトレイ１Ａとを組み合わせてトレイ部材１０Ａを構成させることができる。この連結手段では、部品受け２Ｃが連結部材として作用し、上下に配置された部品受け２Ｃの間にトレイ１Ａが挟まってトレイ部材１０Ａを構成する。したがって、「部品受け２Ｃ」には、上の段や下の段のトレイ部材１０Ａを構成する部品受けも同じ符号を付して用いるが、文章中で分かり易くするために、上の段のものを「部品受け２Ｃ’」「トレイ１Ａ’」等と表し、下の段のものを「部品受け２Ｃ”」「トレイ１Ａ”」等と表す。
【００８２】  （部品受け）  部品受け２Ｃは、図１１（Ａ）（Ｂ）に示すように、トレイ１Ａに着脱可能に接触する台座２１と、その台座２１に設けられて台座２１をトレイ１に保持する係止部２２と、台座２１上に延びる部品受け部２３とを有する。部品受け２Ｃでは、トレイ１Ａ上に接触する台座２１に係止部２２が設けられているので、その係止部２２が、着脱可能な部品受け２Ｃをトレイ１Ａの所定位置に保持するように作用する。こうした部品受け２Ｃを予備として準備したり、他の形状の被熱処理部品を同時に熱処理する場合でも、トレイ１Ａに搭載する複数種の部品受け２Ｃを同時に搭載することも可能になる。この部品受け２Ｃは、第１実施形態での部品受け２Ａ，２Ｂと同様、トレイ１と別体で個々に形成され、ロストワックス法等で形成することができるので便利である。
【００８３】  台座２１は、トレイ１Ａに着脱可能に接触して載置可能に作用する。その形状は特に限定されないが、例えば図１１に示すように、円形形状であることが好ましい。
【００８４】  係止部２２は、台座２１に設けられて台座２１をトレイ１に保持するように作用する。その形状は特に限定されないが、例えば図１１に示すように、円形の台座２１から三方に放射状に延びる突起部とすることが好ましい。この突起部を設けることにより、トレイ１Ａの搭載部１３に搭載された部品受け２Ｃを、その位置からズレないように保持することができる。突起部の形状、数、位置等は、搭載部１３等の形状や寸法等に応じて任意に設計できる。
【００８５】  部品受け部２３は、台座２１上に延びて被熱処理部品を載せるように作用し、図１１に示すように、載置面２４ｃと支柱部２５とを少なくとも有するように構成されている。その形状は特に限定されないが、例えば図１１に例示する任意の形状とすることができる。載置面２４ｃは、被熱処理部品が載る部分であり、その形状は特に限定されないが、図１１のように円形の台座２１から三方に放射状に延びる位置に設けられていることが好ましい。支柱部２５は、台座２１から上方に延びるように設けられている。その形状は特に限定されないが、図１１の支柱部２５は、円形の台座２１の４カ所から上方に延びる棒状の支柱で構成されている。その支柱の断面は、三方に放射状に延びる側面２５ｂを有する形状である。この部品受け部２３には、中央に丸穴が形成されている円形状の被熱処理部品（ギア等）が好ましく搭載され、丸穴に支柱部２５を挿入して部品受け２Ｂの載置面２４ｃ上に載せる。
【００８６】  部品受け２Ｃは、上係合部（突起）２５ｃと下係合部（穴部）２１ｄとを備えている。上係合部（突起）２５ｃは、上段のトレイ１Ａ’が備える他の部品受け２Ｃ’の下係合部（穴部）２１ｄ’に係合して、部品受け２Ｃと上段のトレイ１Ａ’とを連結する。上係合部（突起）２５ｃは、上段の他のトレイ１Ａ’を載せて支持するための肩部２５ｅを有している。上係合部２５ｃである突起の高さや形状は特に限定されないが、図１１に示すように、下係合部２１ｄである穴部の深さサイズと同程度又はそれ以下のサイズであることが好ましく、先に行くにしたがってやや細くなるテーパー形状であることが好ましい。肩部２５ｅは、図１１に示すように、上係合部（突起）２５ｃの一部を構成して、上係合部（突起）２５ｃがトレイ１Ａの貫通穴１３ｃに挿入した際に、トレイ１Ａを支えて支持するように作用する部位である。したがって、肩部２５ｅは、図１１に示すように円形形状のフランジ状であればよい。
【００８７】  下係合部（穴部）２１ｄは、下段のトレイ１Ａ”が備える他の部品受け２Ｃ”の上係合部（突起）２１ｄ”に係合して、部品受け２Ｃと下段のトレイ１Ａ”とを連結する。下係合部（穴部）２１ｄは、窪んだ穴であり、その深さや大きさは特に限定されないが、図１１に示すように、上係合部２５ｃの突起サイズと同程度又はそれ以上のサイズであることが好ましく、穴の奥に行くにしたがってやや細くなるテーパー穴形状であることが好ましい。
【００８８】  こうした部品受け２Ｃの寸法精度は高く、搭載密度を高くすることができる。その結果、隣同士の被熱処理部品が接触することがなく、接触箇所の浸炭不良が生じない。なお、被熱処理部品は、載置面２４ｃと側面２５ｂに接する場合があるが、その接触箇所は、浸炭性の品質に影響を及ぼすような場所ではないことを前提にしている。
【００８９】  （トレイ）  トレイ１Ａは、上記第１実施形態でのトレイ１と同様、部品受け２Ｃとは別体に設けられたものであって、炭素複合材料で形成されている。トレイ１Ａは、部品受け２Ｃを所定位置に搭載できる搭載部１３を複数有する部材である。全ての搭載部１３には、貫通穴１３ｃが設けられている。貫通穴１３ｃは、下段の部品受け２Ｃ”の突起２５ｃが挿入して部品受け２Ｃの穴部２１ｄに係合して位置決めされる。一方、トレイ１Ａには、上記第１実施形態でのトレイ１が備えるコーナー支柱やセンター支柱の取り付け穴がない。したがって、トレイ１の積層は、コーナー支柱やセンター支柱を利用して行うものではなく、部品受け２Ｃとトレイ１Ａとを全ての搭載部１３に設けられた貫通穴１３ｃで係合して組み合わせて行う。
【００９０】  トレイ１Ａの搭載部１３に搭載された部品受け２Ｃは、その位置からズレないように位置決めされて保持される。搭載部１３の形状、貫通穴１３ｃの大きさや位置等は、部品受け２Ｃの形状や寸法等に応じて任意に設計できる。トレイ１Ａに部品受け２Ｃを載置させて図１３に示す熱処理用トレイ部材１０Ａが構成され、その熱処理用トレイ部材１０Ａを積層させて図１４に示す熱処理用積層構造体６０Ａが構成される。
【００９１】  （熱処理用積層構造体）  熱処理用積層構造体６０Ａは、図１４に示すように、熱処理用トレイ部材１０Ａを積み重ねて得られる。その積み重ねは、先ず、後述するベース部材４を最下段の部材とし、その上に、図１３に示す熱処理用トレイ部材１０Ａを一段目のトレイ部材として載せる。次に、二段目の熱処理用トレイ部材１０Ａを載せ、さらに三段目以降を載せる。こうして、トレイ部材１０Ａを多段に積層した熱処理用積層構造体６０Ａを得る。なお、多段積層の手順は、予め準備した図１３に示す熱処理用トレイ部材１０Ａを順次重ねてもよいし、ベース部材４上にトレイ１Ａを載せ、そのトレイ１Ａの搭載部１３に部品受け２Ｃを並べて載せ、その後にトレイ１Ａ’を載せ、さらにそのトレイ１Ａ’の搭載部１３’に部品受け２Ｃ’を並べて載せるように、順次積み重ねるようにしてもよい。
【００９２】  ＜ベース部材＞  上記した熱処理用積層構造体６０Ａは、熱処理用トレイ部材１０Ａが複数積み重ねられて被熱処理部品とともに熱処理炉に繰り返し投入されるものである。この熱処理用積層構造体６０Ａにおいて、一段目の熱処理用トレイ部材として、図２０に示すベース部材４を好ましく採用してもよい。このベース部材４は、鋼材又はＮｉ合金材で構成されていることが好ましい。また、二段目以上の熱処理用トレイ部材は、上記熱処理用トレイ部材１０Ａである。このベース部材４は、熱処理炉に搬入搬出する際に生じる熱処理用トレイ部材１０Ａの下面部の磨耗を防ぐことができる。
【００９３】  図２０の例では、ベース部材４は、補強穴４ａと空間部４ｂを有している。補強穴４ａは、円形の穴を枠の交差部に設けることで、ベース部材全体の剛性等を高めるように設けられている。空間部４ｂは、軽量化するために必要に応じて任意に設けられている。なお、このベース部材４は、連結手段の説明欄で「パン」として既述したものと同じである。なお、このベース部材４の上には、上記した本発明に係る第１実施形態の熱処理用トレイ部材１０を積層してもよい。
【００９４】  ＜第６の連結手段＞  図１５と図１６は、部品受け２Ｄ，２Ｅの一例であり、図１７は、その部品受け２Ｄ，２Ｅを載せるトレイ１Ｂの例であり、図１８は、部品受け２Ｄ，２Ｅをトレイ１Ｂに載せた熱処理用トレイ部材１０Ｂであり、図１９は、熱処理用トレイ部材１０Ｂを積層させた熱処理用積層構造体６０Ｂである。この第６の連結手段は、２種類の部品受け２Ｄ，２Ｅとトレイ１Ｂとを組み合わせてトレイ部材１０Ｂを構成させることができる。この第６の連結手段では、部品受け２Ｄ，２Ｅが連結部材として作用し、上下に配置された２種類の部品受け２Ｄ，２Ｅの間にトレイ１Ｂが挟まってトレイ部材１０Ｂを構成する。したがって、「部品受け２Ｄ，２Ｅ」には、上の段や下の段のトレイ部材１０Ｂを構成する部品受けも同じ符号を付して用いるが、文章中で分かり易くするために、上の段のものを「部品受け２Ｄ’」「部品受け２Ｅ’」「トレイ１Ｂ’」等と表し、下の段のものを「部品受け２Ｄ”」「部品受け２Ｅ”」「トレイ１Ｂ”」等と表す。
【００９５】  （部品受け）  部品受け２Ｄ，２Ｅは、図１５及び図１６に示すように、いずれも、トレイ１Ａに着脱可能に接触する台座２１と、その台座２１に設けられて台座２１をトレイ１に保持する係止部２２と、台座２１上に延びる部品受け部２３とを有する。台座２１、係止部２２及び部品受け部２３は、第５の連結手段で説明した部品受け２Ｃと同じ構造形態であるので、その説明は省略する。
【００９６】  図１５に示す部品受け２Ｄは、上段のトレイ１Ｂ’が備える他の部品受け２Ｄ’の下係合部２１ｄ’とは係合せずに上段のトレイ１Ｂ’を載せて保持する肩部２５ｅだけを上部に有し、下段のトレイ１Ｂ”が備える他の部品受け２Ｄ”の上部に係合してもしなくてもよい穴部２１ｄを下部に有する。すなわち、部品受け２Ｄの上部は、図１１に示す部品受け２Ｃが有する突起２５ｃは設けられていないが、肩部２５ｅだけが設けられている。この部品受け２Ｄでは、部品受け２Ｄの上にトレイ１Ｂ’が設けられる場合に、肩部２５ｅはトレイ１Ｂ’に下方から当接してトレイ１Ｂ’を支持するように作用する。したがって、台座２１の下端部から肩部２５ｅの上端部までの高さは、トレイ部材１０Ｂの高さピッチと同じであることが好ましい。部品受け２Ｄの下部は、図１１に示す部品受け２Ｃと同様の穴部２１ｄが設けられている。この穴部の形態は、図１１の部品受け２Ｃと同じである。
【００９７】  図１６に示す部品受け２Ｅは、上段のトレイ１Ｂ’が備える他の部品受け２Ｅ’の下係合部２１ｄ’に係合する突起２５ｃを上部に有し、下段のトレイ１Ｂ”が備える他の部品受け２Ｅ”の突起２５ｃ”に係合する穴部２１ｄを下部に有する、すなわち、部品受け２Ｅの上部は、図１１に示す部品受け２Ｃが有する肩部２５ｅは設けられていないが、突起２５ｃだけが設けられている。この部品受け２Ｅでは、部品受け２Ｅの上にトレイ１Ｂ’が設けられる場合に、突起２５ｃはトレイ１Ｂ’の貫通穴１３ｃ’を通過し、上段に位置する部品受け２Ｅ’の下部の穴部２１ｄ’に係合するように作用する。突起２５ｃの形態は、図１１の部品受け２Ｃと同じである。部品受け２Ｅの下部は、図１１に示す部品受け２Ｃと同様の穴部２１ｄが設けられている。この穴部の形態は、図１１の部品受け２Ｃと同じである。
【００９８】  この第６の連結手段では、部品受け２Ｄと部品受け２Ｅの２種類を組み合わせて図１８に示すトレイ部材１０Ｂを構成しているが、部品受け２Ｄと部品受け２Ｅに代えて又は一部構造変更した他の部品受けを使用してもよい。
【００９９】  変形例としては、例えば、上記した部品受け２Ｄにおいて、下部の穴部２１ｄを設けない形態としてもよい。具体的には、上段のトレイ１Ｂ’が備える他の部品受け２Ｄ’の下係合部２１ｄ’とは係合せずに、上段のトレイ１Ｂ’を載せて保持するだけの肩部２５ｅだけを上部に有し、下段のトレイ１Ｂ”が備える他の部品受け２Ｄ”の上部に係合してもしなくてもよい穴部２１ｄを下部に有しない形態としてもよい。
【０１００】  他の変形例としては、例えば、上記した部品受け２Ｅにおいて、下部の穴部２１ｄを設けない形態としてもよい。具体的には、上段のトレイ１Ｂ’が備える他の部品受け２Ｅ’の下係合部２１ｄ’に係合する突起２５ｃを上部に有し、下段のトレイ１Ｂ”が備える他の部品受け２Ｅ”の突起２５ｃ”に係合する穴部２１ｄを下部に有しない形態としてもよい。
【０１０１】  こうした変形例を任意に選択し、部品受け２Ｄや部品受け２Ｅとともに組み合わせて用いたり、部品受け２Ｄや部品受け２Ｅに代えて用いたりしてもよい。
【０１０２】  部品受け２Ｄ，２Ｅの寸法精度は高く、搭載密度を高くすることができる。その結果、隣同士の被熱処理部品が接触することがなく、接触箇所の浸炭不良が生じない。なお、被熱処理部品は、載置面２４ｃと側面２５ｂに接する場合があるが、その接触箇所は、浸炭性の品質に影響を及ぼすような場所ではないことを前提にしている。
【０１０３】  （トレイ）  トレイ１Ｂは、上記第２実施形態でのトレイ１Ａと同様、部品受け２Ｄ，２Ｅ等とは別体に設けられたものであって、炭素複合材料で形成されている。トレイ１Ｂは、部品受け２Ｄ，２Ｅを所定位置に搭載できる搭載部１３を複数有する部材である。このトレイ１Ｂでは、上記トレイ１Ａのように貫通穴１３ｃは全ての搭載部１３に設けられておらず、図１７に示す例ではトレイ１Ｂのコーナーの搭載部１３だけに貫通穴１３ｃが設けられている。貫通穴１３ｃが形成されている位置は、コーナーの搭載部１３だけに限定されず、必要に応じて任意の位置に設けられていてもよい。例えば、トレイ１Ｂの中央又は中央付近の搭載部１３に貫通穴１３ｃが設けられていてもよいし、トレイ１Ｂの側辺の搭載部１３に貫通穴１３ｃが設けられていてもよい。この貫通穴１３ｃは、下段の部品受け２Ｅ”の突起２５ｃが挿入して部品受け２Ｅ又は部品受け２Ｄの穴部２１ｄに係合して位置決めされる。したがって、貫通穴１３ｃを規則的に配置させることにより、トレイ１Ｂを安定して重ねることができ、安定した熱処理用トレイ部材１０Ｂとすることができる。なお、トレイ１Ｂには、上記第１実施形態でのトレイ１のようなコーナー支柱やセンター支柱の取付部１６，１８はない。
【０１０４】  トレイ１Ａの場合と同様、トレイ１Ｂの搭載部１３に搭載された部品受け２Ｄ，２Ｅは、その位置からズレないように保持される。搭載部１３の形状、貫通穴１３ｃの数、大きさ、位置等は、部品受け２Ｄ，２Ｅの形状や寸法等に応じて任意に設計できる。トレイ１Ｂに部品受け２Ｄ，２Ｅを載置させて図１８に示す熱処理用トレイ部材１０Ｂが構成され、その熱処理用トレイ部材１０Ｂを積層させて図１９に示す熱処理用積層構造体６０Ｂが構成される。
【０１０５】  （熱処理用積層構造体）  熱処理用積層構造体６０Ｂは、図１９に示すように、熱処理用トレイ部材１０Ｂを積み重ねて得られる。その積み重ねは、先ず、後述するベース部材４を最下段の部材とし、その上に、図１８に示す熱処理用トレイ部材１０Ｂを一段目のトレイ部材として載せる。次に、二段目の熱処理用トレイ部材１０Ｂを載せ、さらに三段目以降を載せる。こうして、トレイ部材１０Ｂを多段に積層した熱処理用積層構造体６０Ｂを得る。なお、多段積層の手順は、予め準備した図１８に示す熱処理用トレイ部材１０Ｂを順次重ねてもよいし、ベース部材４上にトレイ１Ｂを載せ、そのトレイ１Ｂの搭載部１３に２種類の部品受け２Ｄ，２Ｅを並べて載せ、その後にトレイ１Ｂ’を載せ、さらにそのトレイ１Ｂ’の搭載部１３’に部品受け２Ｄ’，２Ｅ’を並べて載せるように、順次積み重ねるようにしてもよい。
【０１０６】  ＜ベース部材＞  ベース部材４については、上記熱処理用積層構造体６０Ａの説明欄で説明した内容と同じであるのでここでの説明は省略する。
【０１０７】  ［第３実施形態の熱処理用積層構造体］  第３実施形態の熱処理用積層構造体は、上記した各実施形態の熱処理用トレイ部材が複数積み重ねられて被熱処理部品とともに熱処理炉に繰り返し投入される熱処理用積層構造体である。そして、一段目の熱処理用トレイ部材１０Ｃは、図２１に示すように、基部１１１とコーナー支柱１１２及びセンター支柱１２９とが鋼材又はＮｉ合金材で一体に構成され、且つ基部１１１に複数の部品受けが着脱可能に搭載されたものである。図２１では、着脱可能な部品受けは記載していないが、実際には既述の部品受け２Ａ〜２Ｅから選択される。二段目以上の熱処理用トレイ部材は、上記した本発明に係る第１，第２実施形態の熱処理用トレイ部材１０，１０Ａ，１０Ｂを利用できる。
【０１０８】  二段目以上の熱処理用トレイ部材として利用される第１，第２実施形態の熱処理用トレイ部材１０，１０Ａ，１０Ｂは、最下段のトレイ部材１０Ｃの４つのコーナー支柱１１２で安定して支持され、センター支柱１２９でも補強的に支持される。その結果、多くの単一形態又は複数形態の被熱処理部品を部品受けに載置して同時に熱処理することができる。また、１段目のトレイ部材１０Ｃは鋼材又はＮｉ合金材で形成されているので、炭素複合材料に比べると耐熱性や熱変形性で劣る。しかし、トレイ部材１０Ｃは、炭素複合材料よりも廉価であることから、熱変形等で使用に耐えられなくなった時点で交換すればよい。また、１段目に炭素複合材料のトレイを使用すると、熱処理炉に搬入搬出する際に床面との摩擦で磨耗するが、１段目が鋼材又はＮｉ合金材であることから、そのような問題もない。
【０１０９】  ［第４実施形態の熱処理用積層構造体］  第４実施形態の熱処理用積層構造体は、上記した各実施形態の熱処理用トレイ部材が複数積み重ねられて被熱処理部品とともに熱処理炉に繰り返し投入される熱処理用積層構造体である。そして、一段目の熱処理用トレイ部材１０Ｄは、図２２に示す従来例として例示されるものを利用可能にしたものである。図２２に示す従来例の熱処理用トレイ部材１０Ｄは、基部１１１とコーナー支柱１１２及びセンター支柱１２９と部品受け１２０とが鋼材又はＮｉ合金材で一体に構成されたものである。二段目以上の熱処理用トレイ部材は、上記した本発明に係る第１，第２実施形態のいずれかに記載の熱処理用トレイ部材１０，１０Ａ，１０Ｂを利用できる。
【０１１０】  二段目以上の熱処理用トレイ部材として利用される第１，第２実施形態の熱処理用トレイ部材１０，１０Ａ，１０Ｂにおいて、最下段のトレイ部材１０Ｄの４つのコーナー支柱１１２で安定して支持され、センター支柱１２９でも補強的に支持される。こうした支持により、今まで使用していた従来例の熱処理用トレイ部材を活用することができる。その結果、多くの単一形態又は複数形態の被熱処理部品を部品受けに載置して同時に熱処理することができる。また、１段目の従来のトレイ部材１０Ｄは鋼材又はＮｉ合金材で形成されているので、炭素複合材料に比べると耐熱性や熱変形性で劣る。しかし、トレイ部材１０Ｄは、炭素複合材料より廉価であることから、熱変形等で使用に耐えられなくなった時点で交換すればよい。また、１段目に炭素複合材料のトレイを使用すると、熱処理炉に搬入搬出する際に床面との摩擦で磨耗するが、１段目が鋼材又はＮｉ合金材であることから、そのような問題もない。
【実施例】
【０１１１】  本発明に係る熱処理用トレイ部材１０（実施例１）と従来の鋳鋼品（比較例１）について、熱処理バッチ回数を比較した。【０１１２】  ［実施例１］  図１に示す形態の本発明に係る熱処理用トレイ部材１０を実施例１とした。この熱処理用トレイ部材１０は、炭素複合材料を加工して形成されたものであり、基部１１、コーナー支柱１２、センター支柱１７はいずれも炭素複合材料で構成されている。一方、部品受け２は、ＳＣＨ１３（「ＪＩＳ  Ｇ  ５１２２  耐熱鋼及び耐熱合金鋳造品」に規定のある材料記号。以下同じ。）からなる組成の鋳鋼材からなるものであり、ロストワックス法で得たものである。トレイ部材１０の寸法は、縦５００ｍｍ、横６００ｍｍ、高さ６０ｍｍであった。【０１１３】  ［比較例１］  図１３に示す従来の鋳鋼品を比較例１とした。この鋳鋼品は、全てＳＣＨ１３からなる組成の鋳鋼材からなるものであり、ロストワックス法で得たものである。寸法は、実施例１と同様の、縦５００ｍｍ、横６００ｍｍ、高さ６０ｍｍであるが、重さは３０ｋｇであった。この比較例１の鋳鋼品である浸炭炉用トレイ部材１００は、四辺形の基部１１１と、基部１１１に配設された複数の部品受け１２０と、基部１１１の各コーナーに設けられたコーナー支柱１１２と、基部１１１の中央付近に設けられたセンター支柱１２９とで構成された一体構造部材である。【０１１４】  ［試験方法と結果］  試験は、実施例１及び比較例１の各部材を、温度９８０℃の浸炭炉で浸炭処理した場合で評価した。浸炭処理で最も大きく影響を受ける部材はトレイの基部であるため、評価はトレイの基部についてのみ行った。評価は、割れの有無、変形の有無を目視にて評価した。その結果を表１に示した。表１中、「○」は「割れなし、変形無し」の場合であり、「△」は「割れなし、変形あるが操業上問題なし」の場合であり、「×」は「割れあり、又は変形が大きく操業できない」の場合である。表１の結果より、熱処理バッチ数が１００回を超えると両者に差ができ、２００回では大きな差が見られた。比較例１は、５００回以上の試験は行わなかった。実施例１では、１５００回のバッチ回数でも割れもなく、変形も生じなかった。【０１１５】
【表１】
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【符号の説明】
【０１１６】  １，１Ａ，１Ｂ  トレイ  ２，２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ，２Ｅ  部品受け  ３  支柱（コーナー支柱、センター支柱、サイド支柱）  ４  ベース部材  ４ａ  補強穴  ４ｂ  空間部  １０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ  熱処理用トレイ部材  １１  基部  １２  コーナー支柱  １２ａ  支柱下部  １２ｂ  支柱上部  １２ｃ  係合部（螺合穴）  １２ｄ  係合部（挿入穴）  １３  搭載部  １３ａ  搭載部が格子状の場合の縦枠  １３ｂ  搭載部が格子状の場合の横枠  １３ｃ  貫通穴  １４  空間  １５  コーナー  １６  コーナー支柱取付部（取付穴）  １７  センター支柱  １８  センター支柱取付部（取付穴）  １９  軽量目的穴  ２１  台座  ２１ｄ  下係合部（穴部）  ２２  係止部（係止突起）  ２３  部品受け部  ２４  枠状受け部  ２４ａ  載置面  ２４ｂ  側面  ２４ｃ  載置面  ２５  支柱部  ２５ａ  円形枠状支柱部内周面  ２５ｂ  棒状支柱部外周面（側面）  ２５ｃ  上係合部（突起）  ２５ｅ  肩部  ２６  外枠部  ２６ａ  枠部内周面  ３１  連結部材（連結ねじ）  ３２  下係合部（円柱部）  ３３  上係合部（ねじ部）  ４１  連結部材（連結ねじで構成されていない。）  ４２  上係合部  ４３  頭部  ４４  肩部（基部受け部）  ５１  支柱上部  ５２  支柱下部  ５３  上係合部（突起）  ５４  下係合部（係合穴）  ５５  支柱肩部（基部受け部）  ６０Ａ，６０Ｂ  熱処理用積層構造体【０１１７】  １００  浸炭炉用トレイ部材（基部と部品受けと支柱とが一体構造）  １１１  基部  １１２  コーナー支柱  １１３  枠壁  １１４  空間  １２０  部品受け  １２４  枠状受け部  １２５  支柱部  １２６  外枠部  １２９  センター支柱   
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【国際調査報告】
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