(57)【要約】【課題】被処理物を熱処理する性能をより高くできること、熱処理装置に関して簡素な構成を実現できることにより当該熱処理装置の製造コストをより低くすること、熱処理に必要な時間をより短くできること、の少なくとも一つを実現する。【解決手段】熱処理装置１は、金属製の被処理物１００を熱処理のために加熱する加熱部材４と、加熱部材４が配置された熱処理室２内に配置された噴射口１１ａを含む上方冷却ノズル１１であって、熱処理のために被処理物１００へ冷却ガスを噴射する上方冷却ノズル１１と、被処理物１００の冷却時における上方冷却ノズル１１と被処理物１００との相対位置を調整する位置調整部７と、を有している。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製の被処理物を熱処理のために加熱する加熱部材と、
前記加熱部材が配置された熱処理室内に配置された噴射口を含む冷却ノズルであって、前記熱処理のために前記被処理物へ冷却ガスを噴射する冷却ノズルと、
前記被処理物の冷却時における前記噴射口と前記被処理物との相対位置を調整する位置調整部と、
を備えてい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、
前記被処理物を保持するための保持部材をさらに備え、
前記保持部材として、前記被処理物を載せる載せ治具が設けられていることを特徴とする、熱処理装置。
【請求項３】
請求項２に記載の熱処理装置であって、
前記保持部材として、前記熱処理が行われるときに前記被処理物の変位を抑制するための押さえ治具が設けられていることを特徴とする、熱処理装置。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載の熱処理装置であって、
前記位置調整部は、前記噴射口に対して所定の前記保持部材を変位させる保持部材変位機構を含んでいることを特徴とする、熱処理装置。
【請求項５】
請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の熱処理装置であって、
前記冷却ノズルとして、前記被処理物の上方から前記冷却ガスを噴射する上方冷却ノズル、前記被処理物の下方から前記冷却ガスを噴射する下方冷却ノズル、および、水平方向における前記被処理物の側方から前記冷却ガスを噴射する側方冷却ノズルの少なくとも一つが設けられていることを特徴とする、熱処理装置。
【請求項６】
請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の熱処理装置であって、
前記冷却ノズルとして、近接冷却ノズルが設けられ、
前記被処理物の冷却時において、前記近接冷却ノズルの前記噴射口と前記被処理物との距離が、前記加熱部材と前記被処理物との距離よりも短くなるように前記近接冷却ノズルが配置されることを特徴とする、熱処理装置。
【請求項７】
請求項１〜請求項６の何れか１項に記載の熱処理装置であって、
前記位置調整部は、前記被処理物に対して前記噴射口を変位させる冷却ノズル変位機構を含んでいることを特徴とする、熱処理装置。
【請求項８】
請求項１〜請求項７の何れか１項に記載の熱処理装置であって、
前記位置調整部は、前記噴射口と前記被処理物との相対位置を制御する制御部を含んでいることを特徴とする、熱処理装置。
【請求項９】
金属製の被処理物を熱処理のために加熱する加熱部材と、
前記加熱部材が配置された熱処理室内に配置された噴射口を含む冷却ノズルであって、前記熱処理のために前記被処理物へ冷却ガスを供給する冷却ノズルと、
前記被処理物を保持するために前記熱処理室内に配置され前記噴射口が設けられた保持部材と、
を備えていることを特徴とする、熱処理装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の熱処理装置であって、
前記保持部材として、前記被処理物を載せる載せ治具、および、前記熱処理が行われるときに前記被処理物の変位を抑制するための押さえ治具の少なくとも一方が設けられていることを特徴とする、熱処理装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の熱処理装置であって、
前記被処理物の冷却時における前記噴射口と前記被処理物との相対位置を調整する位置調整部をさらに備え、
前記位置調整部は、前記押さえ治具を変位させることで、前記噴射口と前記被処理物との相対位置を調整す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、被処理物に加熱処理および冷却処理を施すための、熱処理装置に関する。
【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、被処理物が冷却される。被処理物は、加熱室から冷却室へ、搬送機構によって搬送される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開ＷＯ２０１７／０４３１３７号
【特許文献２】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。しかしながら、特許文献１，２に記載の構成では、加熱室と冷却室とが別個に設けられている。このため、被処理物がサイズの小さい部品である場合、当該被処理物が加熱室から冷却室へ搬送される際における被処理物の温度低下に起因して、金属部品の各部の焼入タイミングにずれが発生する。その結果、被処理品の各部の均等な冷却を行い難い。
【０００５】
被処理物の各部の冷却度合いを均等にするために、すなわち、被処理物の歪みを抑制して熱処理品質を高めるために、被処理物を加熱室から冷却室へ搬送するための搬送機構による被処理物の搬送速度をより高速にすることも考えられる。しかしながら、この搬送速度を高速化するためには、搬送機構の能力向上が必要であり、熱処理装置の製造コストを大きく上昇させてしまう。
【０００６】
また、冷却室における冷却処理の際、冷媒として水や油等の液体、または、ソルトを用いると、冷却処理の後の後洗浄工程が必要になる。このため、熱処理装置とは別に洗浄装置が必要となり、熱処理に必要な設備および時間が増えてしまう。さらに、冷媒が地球環境に負荷を与えてしまう。
【０００７】
上記の事情に鑑み、本発明の目的の一例は、被処理物を熱処理する性能をより高くできる熱処理装置を提供することにある。
【０００８】
また、本発明の目的の一例は、熱処理装置に関して、簡素な構成を実現できることにより、当該熱処理装置の製造コストをより低くすることにある。
【０００９】
また、本発明の目的の一例は、熱処理に必要な時間をより短くできる、熱処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
（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、金属製の被処理物を熱処理のために加熱する加熱部材と、前記加熱部材が配置された熱処理室内に配置された噴射口を含む冷却ノズルであって、前記熱処理のために前記被処理物へ冷却ガスを噴射する冷却ノズルと、前記被処理物の冷却時における前記噴射口と前記被処理物との相対位置を調整する位置調整部と、を備えている。
【００１１】
この構成によると、加熱部材および冷却ノズルの噴射口が同一の熱処理室内に配置されている。これにより、加熱部材による被処理物の加熱完了後、より迅速に冷却ノズルによる被処理物の冷却処理を開始できる。その結果、加熱工程完了後から冷却工程開始までの間における被処理物の意図しない温度低下量をより小さくできる。これにより、被処理物の冷却開始時における当該被処理物の各部の温度をより均等にできる。よって、被処理物の冷却度合いのばらつきの低減、すなわち、焼入温度の均等さを通じて、被処理物の歪みをより確実に低減できる。さらに、位置調整部が設けられていることにより、被処理物の冷却時における噴射口と被処理物との距離をより短くできる。これにより、冷却ノズルから被処理物へ向けてより強い噴流で冷却ガスを噴射することができるので、被処理物をより迅速に冷却できる。その結果、熱処理装置において、被処理物を熱処理する性能をより高くできる。また、熱処理装置において、加熱部材と冷却ノズルの噴射口とを別々の部屋に配置する構成ではない。このため、熱処理装置をよりコンパクトにできる上に、熱処理装置の構成の簡素化を通じて熱処理装置の製造コストをより少なくできる。また、被処理物を別個に設けられた加熱室から冷却室へ高速で搬送する装置が不要である。また、被処理物の冷却に気体であるガスを用いるので、被処理物は、冷却ノズルを用いた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を冷却する場合と異なり、熱処理室内が冷媒で汚染されることを防止できるので、加熱部材と冷却ノズルの噴射口とを同一の熱処理室内に配置できる。さらに、水や油等の冷媒を用いて被処理物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用の洗浄装置が不要であり、熱処理装置の製造コストおよび運用コストをより少なくできる。また、冷却工程後の洗浄工程が不要となるため、熱処理に必要な時間をより短くできる。
【００１２】
（２）前記熱処理装置は、前記被処理物を保持するための保持部材をさらに備え、前記保持部材として、前記被処理物を載せる載せ治具が設けられている場合がある。
【００１３】
この構成によると、載せ治具によって、熱処理時の被処理物を安定した姿勢に維持できる。
【００１４】
（３）前記保持部材として、前記熱処理が行われるときに前記被処理物の変位を抑制するための押さえ治具が設けられている場合がある。
【００１５】
この構成によると、冷却ノズルから被処理物へ冷却ガスが噴射されているとき等において、被処理物が変位することをより確実に抑制できる。
【００１６】
（４）前記位置調整部は、前記噴射口に対して所定の前記保持部材を変位させる保持部材変位機構を含んでいる場合がある。
【００１７】
この構成によると、保持部材を噴射口に対して変位させる簡易な構成で、被処理物の冷却時における冷却ノズルの噴射口と被処理物との相対位置を調整できる。
【００１８】
（５）前記冷却ノズルとして、前記被処理物の上方から前記冷却ガスを噴射する上方冷却ノズル、前記被処理物の下方から前記冷却ガスを噴射する下方冷却ノズル、および、水平方向における前記被処理物の側方から前記冷却ガスを噴射する側方冷却ノズルの少なくとも一つが設けられている場合がある。
【００１９】
この構成によると、被処理物のうち冷却ノズルの噴射口の周囲と向かい合う箇所へ向けてより多くの冷却ガスを供給できる。これにより、被処理物の形状に応じた適切な冷却ガスの噴射を実現できる。
【００２０】
（６）前記冷却ノズルとして、近接冷却ノズルが設けられ、前記被処理物の冷却時において、前記近接冷却ノズルの前記噴射口と前記被処理物との距離が、前記加熱部材と前記被処理物との距離よりも短くなるように前記近接冷却ノズルが配置される場合がある。
【００２１】
この構成によると、近接冷却ノズルの噴射口から被処理物へ向けてより強い噴流が当てられるので、被処理物をより迅速且つ均等に冷却できる。
【００２２】
（７）前記位置調整部は、前記被処理物に対して前記噴射口を変位させる冷却ノズル変位機構を含んでいる場合がある。
【００２３】
この構成によると、冷却ノズルの噴射口を被処理物に対して変位させる簡易な構成で、被処理物の冷却時における冷却ノズルの噴射口と被処理物との相対位置を調整できる。
【００２４】
（８）前記位置調整部は、前記噴射口と前記被処理物との相対位置を制御する制御部を含んでいる場合がある。
【００２５】
この構成によると、被処理物の形状等の特性に応じて、冷却ノズルの噴射口と被処理物との相対位置を制御部で制御することができる。これにより、形状の異なる種々の被処理物に関して、制御部による制御で冷却ノズルの噴射口と被処理物との相対位置をより適切に設定できる。その結果、熱処理装置の汎用性をより高くでき、仕様変更を行うことなく熱処理装置の用途を広くできる。
【００２６】
（９）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、金属製の被処理物を熱処理のために加熱する加熱部材と、前記加熱部材が配置された熱処理室内に配置された噴射口を含む冷却ノズルであって、前記熱処理のために前記被処理物へ冷却ガスを供給する冷却ノズルと、前記被処理物を保持するために前記熱処理室内に配置され前記噴射口が設けられた保持部材と、を備えている。
【００２７】
この構成によると、加熱部材および冷却ノズルの噴射口が同一の熱処理室内に配置されている。これにより、加熱部材による被処理物の加熱完了後、より迅速に冷却ノズルによる被処理物の冷却処理を開始できる。その結果、加熱工程完了後から冷却工程開始までの間における被処理物の意図しない温度低下量をより小さくできる。これにより、被処理物の冷却開始時における当該被処理物の各部の温度をより均等にできる。よって、被処理物の冷却度合いのばらつきの低減、すなわち、焼入温度の均等さを通じて、被処理物の歪みをより確実に低減できる。さらに、保持部材に冷却ノズルの噴射口が設けられていることにより、被処理物の冷却時における噴射口と被処理物との距離をより短くできる。これにより、冷却ノズルから被処理物へ向けてより強い噴流で冷却ガスを噴射することができるので、被処理物をより迅速に冷却できる。その結果、熱処理装置において、被処理物を熱処理する性能をより高くできる。また、熱処理装置において、加熱部材と冷却ノズルの噴射口とを別々の部屋に配置する構成ではない。このため、熱処理装置をよりコンパクトにできる上に、熱処理装置の構成の簡素化を通じて熱処理装置の製造コストをより少なくできる。また、被処理物を別個に設けられた加熱室から冷却室へ高速で搬送する装置が不要である。また、被処理物の冷却に気体であるガスを用いるので、被処理物は、冷却ノズルを用いた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を冷却する場合と異なり、熱処理室内が冷媒で汚染されることを防止できるので、加熱部材と冷却ノズルの噴射口とを同一の熱処理室内に配置できる。さらに、水や油等の冷媒を用いて被処理物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用の洗浄装置が不要であり、熱処理装置の製造コストをおよび運用コストをより少なくできる。
【００２８】
（１０）前記保持部材として、前記被処理物を載せる載せ治具、および、前記熱処理が行われるときに前記被処理物の変位を抑制するための押さえ治具の少なくとも一方が設けられている場合がある。
【００２９】
この構成によると、被処理物のより近くに冷却ノズルの噴射口を配置することができる。
【００３０】
（１１）前記熱処理装置は、前記被処理物の冷却時における前記噴射口と前記被処理物との相対位置を調整する位置調整部をさらに備え、前記位置調整部は、前記押さえ治具を変位させることで、前記噴射口と前記被処理物との相対位置を調整する場合がある。
【００３１】
この構成によると、押さえ治具を変位させる簡易な構成で、被処理物の冷却時における冷却ノズルの噴射口と被処理物との相対位置を調整できる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によると、被処理物を熱処理する性能をより高くできる熱処理装置を提供できる。また、熱処理装置に関して、簡素な構成を実現できることにより、当該熱処理装置の製造コストをより低くすることが可能である。また、熱処理に必要な時間をより短くできる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【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】第１変形例の主要部を示す図である。
【図４】第２変形例の主要部を示す図である。
【図５】第３変形例を示す図である。
【図６】第４変形例を示す図である。
【図７】第５変形例を示す図である。
【図８】第６変形例を示す図である。
【図９】第７変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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、上方冷却ノズル１１と、ガス供給部６と、位置調整部７と、を有している。
【００４１】
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。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。
【００４２】
熱処理室２は、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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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る。
【００４９】
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を左右方向Ｘ１に移動させる移動機構３２と、を有している。
【００５０】
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。本実施形態では、搬送トレイ３１は、熱処理装置１における被処理物１００の熱処理の際、被処理物１００から離隔しており、加熱部材４から高熱を受けることを抑制されている。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。
【００５１】
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。
【００５２】
移動機構３２は、左右方向Ｘ１に延びる環状部材３３と、環状部材３３が巻き掛けられた一対の回転軸３４，３５と、一方の回転軸３５を回転駆動する電動モータ３６と、を有している。
【００５３】
環状部材３３は、金属チェーンまたは金属ベルト等の無端状伝動部材であり、熱処理室２内において前後方向Ｙ１に離隔して一対設けられている（図では、紙面の手前側に配置される一方の環状部材３３の図示を省略している。）。これら一対の環状部材３３上に、搬送トレイ３１が載せられている。一方の回転軸３５は、出口２５付近に配置されており、他方の回転軸３４は入口２４付近に配置されている。
【００５４】
電動モータ３６は、歯車機構等を介して一方の回転軸３５に動力伝達可能に連結されており、当該一方の回転軸３５を回転駆動する。上記の構成により、電動モータ３６が駆動することで一方の回転軸３５が回転し、これに伴い、環状部材３３が回転し、その結果、搬送トレイ３１が搬送方向Ａ１に移動する。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。
【００５５】
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８に接続されており、この誘導加熱発振器８からの電力によって、被処理物１００を誘導加熱する。
【００５６】
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８に電気的に接続されており、この誘導加熱発振器８から高周波電力を供給される。
【００５７】
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。
【００５８】
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。保持ユニット５の少なくとも一部が熱処理室２内に配置されている。
【００５９】
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。
【００６０】
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７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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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、上方冷却ノズル１１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。
【００６５】
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７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、例えば、加熱部材４の上方の待機位置Ｐ４に配置された状態から、載せ治具４１および被処理物１００が加熱・冷却位置Ｐ２に到達した後に、加熱・冷却位置Ｐ２へ降下する。そして、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。押さえ治具４２は、被処理物１００の加熱工程および冷却工程の完了後に、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、待機位置Ｐ４に戻る。
【００６６】
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。
【００６７】
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。なお、押さえ部４６は、常時加熱・冷却位置Ｐ２に配置されていてもよい。
【００６８】
本実施形態では、押さえ治具４２に、冷却ノズルとしての上方冷却ノズル１１が設けられている。
【００６９】
上方冷却ノズル１１は、噴射口１１ａを有している。噴射口１１ａ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１１ａ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、上方冷却ノズル１１の大部分が熱処理室２内に配置されている。上方冷却ノズル１１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。上方冷却ノズル１１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、上方冷却ノズル１１は、近接冷却ノズルとして設けられている。
【００７０】
より具体的には、被処理物１００の冷却時において、上方冷却ノズル１１の噴射口１１ａ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、上方冷却ノズル１１の噴射口１１ａ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、上方冷却ノズル１１が配置される。上方冷却ノズル１１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。
【００７１】
上方冷却ノズル１１の噴射口１１ａ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。上方冷却ノズル１１の噴射口１１ａの内径は、冷却ガスの流量に応じて適宜設定される。上方冷却ノズルの噴射口１１ａ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、上方冷却ノズル１１は、被処理物１００の中心に形成された孔部１００ａと向かい合っている。上方冷却ノズル１１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り、ガス供給部６に接続されており、このガス供給部６から冷却ガスを供給される。
【００７２】
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。
【００７３】
なお、本実施形態では、押さえ治具４２に一つの噴射口１１ａ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１１ａが形成されていてもよい。上方冷却ノズル１１の噴射口１１ａが押さえ部４６の下面に複数設けられる場合、噴射口１１ａ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。
【００７４】
ガス供給部６は、上方冷却ノズル１１内の通路に接続された制御弁４８を有している。制御弁４８は、例えば電磁弁であり、制御信号に基づいて所定の弁開度に設定される。この制御弁４８は、冷却ガスを溜められたタンク等の冷却ガス源４９に接続されている。冷却ガス源４９からの冷却ガスは、制御弁４８を通して上方冷却ノズル１１へ所定の圧力および流量で送られる。制御弁４８と上方冷却ノズル１１（冷却ノズル）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、上方冷却ノズル１１の上下変位に伴う上方冷却ノズル１１と、制御弁４８および熱処理室２と、の相対変位が可能である。
【００７５】
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、上方冷却ノズル１１の噴射口１１ａ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７が設けられている。
【００７６】
位置調整部７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７は、被処理物１００の冷却時における上方冷却ノズル１１の噴射口１１ａ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。
【００７７】
位置調整部７は、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、制御部５３と、を有している。
【００７８】
載せ治具変位機構５１は、上方冷却ノズル１１の噴射口１１ａ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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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に対して上方冷却ノズル１１の噴射口１１ａ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および上方冷却ノズル１１を変位させることで、上方冷却ノズル１１の噴射口１１ａと被処理物１００との相対位置を調整する。
【００８３】
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および上方冷却ノズル１１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。
【００８４】
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および上方冷却ノズル１１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。
【００８５】
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。
【００８６】
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５３によって制御される。
【００８７】
制御部５３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５３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。
【００８８】
制御部５３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５３は、被処理物１００の冷却時における上方冷却ノズル１１の噴射口１１ａ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５３は、例えば、熱処理室２の外部に配置されている。
【００８９】
制御部５３は、機器としての誘導加熱発振器８、搬送機構３の電動モータ３６、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、および、ガス供給部６の制御弁４８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。
【００９０】
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。なお、以下では、フローチャートを参照しながら説明するときは、フローチャート以外の図も適宜参照しながら説明する。
【００９１】
図１および図２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、搬送トレイ３１および被処理物１００は、熱処理室２内において入口２４付近に配置されている。さらに、載せ治具４１および押さえ治具４２は、対応する待機位置Ｐ１，Ｐ４に配置されている。また、熱処理室２内の雰囲気は、予め冷却ガス供給部６から上方冷却ノズル１１へ冷却ガスが所定量供給されていることで、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。
【００９２】
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５３は、搬送機構３の電動モータ３６を駆動することで、搬送トレイ３１を持上げ位置Ｐ１まで搬送する（ステップＳ１）。
【００９３】
次に、制御部５３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５３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。
【００９４】
次に、制御部５３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および上方冷却ノズル１１を、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、上方冷却ノズル１１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５３は、上方冷却ノズル１１の噴射口１１ａと被処理物１００との相対位置を設定する。例えば、上方冷却ノズル１１の噴射口１１ａ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および上方冷却ノズル１１が配置される。
【００９５】
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および上方冷却ノズル１１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および上方冷却ノズル１１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および上方冷却ノズル１１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。
【００９６】
次に、制御部５３は、誘導加熱発振器８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。このとき、制御部５３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。被処理物１００が所定時間の間所定温度に加熱された後、制御部５３は、誘導加熱発振器８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。
【００９７】
次に、被処理物１００の冷却処理が行われる（ステップＳ５）。具体的には、制御部５３は、制御弁４８が所定の開度となるように制御弁４８に指令信号を出力することで、冷却ガス供給部６から上方冷却ノズル１１の噴射口１１ａ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１１ａから被処理物１００へ噴射され、被処理物１００を急速冷却する。このとき、制御部５３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、上方冷却ノズル１１からの冷却ガスの流量が所定値になると、制御部５３は、制御弁４８を閉じるように制御弁４８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。
【００９８】
次に、制御部５３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および上方冷却ノズル１１を、待機位置Ｐ４まで上昇させる（ステップＳ６）。
【００９９】
次に、制御部５３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。
【０１００】
なお、押さえ治具４２および上方冷却ノズル１１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および上方冷却ノズル１１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および上方冷却ノズル１１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。
【０１０１】
次に、制御部５３は、搬送機構３の電動モータ３６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。
【０１０２】
以上説明したように、本実施形態によると、加熱部材４および上方冷却ノズル１１の噴射口１１ａが同一の熱処理室２内に配置されている。これにより、加熱部材４による被処理物１００の加熱完了後、より迅速に上方冷却ノズル１１による被処理物１００の冷却処理を開始できる。その結果、加熱工程完了後から冷却工程開始までの間における被処理物１００の意図しない温度低下量をより小さくできる。これにより、被処理物１００の冷却開始時における当該被処理物１００の各部の温度をより均等にできる。よって、被処理物１００の冷却度合いのばらつきの低減、すなわち、焼入温度の均等さを通じて、被処理物の歪みをより確実に低減できる。さらに、位置調整部７が設けられている。また、保持部材としての押さえ治具４２に上方冷却ノズル１１の噴射口１１ａが設けられている。これにより、被処理物１００の冷却時における上方冷却ノズル１１の噴射口１１ａと被処理物１００との距離をより短くできる。これにより、上方冷却ノズル１１から被処理物１００へ向けてより強い噴流で冷却ガスを噴射することができるので、被処理物１００をより迅速に冷却できる。その結果、熱処理装置１において、被処理物１００を熱処理する性能をより高くできる。また、熱処理装置１において、加熱部材４と上方冷却ノズル１１の噴射口１１ａとを別々の部屋に配置する構成ではない。このため、熱処理装置１をよりコンパクトにできる上に、熱処理装置１の構成の簡素化を通じて熱処理装置１の製造コストをより少なくできる。また、被処理物１００を別個に設けられた加熱室から冷却室へ高速で搬送する装置が不要である。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、上方冷却ノズル１１を用いた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（冷却ガス）で汚染されることを防止できるので、加熱部材４と上方冷却ノズル１１の噴射口１１ａとを同一の熱処理室２内に配置できる。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（冷却ガス）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用の洗浄装置が不要であり、熱処理装置１の製造コストおよび運用コストをより少なくできる。また、冷却工程後の洗浄工程が不要となるため、熱処理に必要な時間をより短くできる。
【０１０３】
また、本実施形態によると、載せ治具４１によって、熱処理時の被処理物１００を安定した姿勢に維持できる。
【０１０４】
また、本実施形態によると、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の押さえ治具４２が設けられている。この構成によると、上方冷却ノズル１１から被処理物１００へ冷却ガスが噴射されているとき等において、被処理物１００が変位することをより確実に抑制できる。
【０１０５】
また、本実施形態によると、載せ治具変位機構５１が設けられている。この構成によると、載せ治具４１を上方冷却ノズル１１の噴射口１１ａに対して変位させる簡易な構成で、被処理物１００の冷却時における上方冷却ノズル１１の噴射口１１ａと被処理物１００との相対位置を調整できる。
【０１０６】
また、本実施形態によると、上方冷却ノズル１１は、被処理物１００の上方から被処理物１００へ向けて冷却ガスを噴射する。この構成によると、被処理物１００のうち上方冷却ノズル１１の噴射口１１ａに近接する箇所を含む被処理物１００の全体へ向けてより多くの冷却ガスを供給できる。
【０１０７】
また、本実施形態によると、被処理物１００の冷却時において、上方冷却ノズル１１の噴射口１１ａ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よりも短くなるように上方冷却ノズル１１が配置されている。この構成によると、上方冷却ノズル１１の噴射口１１ａから被処理物１００へ向けてより強い噴流が当てられるので、被処理物１００をより迅速且つ均等に冷却できる。
【０１０８】
また、本実施形態によると、位置調整部７の押さえ治具・冷却ノズル変位機構５２は、被処理物１００に対して上方冷却ノズル１１の噴射口１１ａを変位させる。この構成によると、上方冷却ノズル１１の噴射口１１ａを被処理物１００に対して変位させる簡易な構成で、被処理物１００の冷却時における上方冷却ノズル１１の噴射口１１ａと被処理物１００との相対位置を調整できる。
【０１０９】
また、本実施形態によると、位置調整部７は、制御部５３を含んでいる。この構成によると、被処理物１００の形状等の特性に応じて、上方冷却ノズル１１の噴射口１１ａと被処理物１００との相対位置を制御部５３で制御することができる。これにより、形状の異なる種々の被処理物１００に関して、制御部５３による制御で上方冷却ノズル１１の噴射口１１ａと被処理物１００との相対位置をより適切に設定できる。その結果、熱処理装置１の汎用性をより高くでき、仕様変更を行うことなく熱処理装置１の用途を広くできる。
【０１１０】
また、本実施形態によると、押さえ治具４２に上方冷却ノズル１１が設けられている。この構成によると、押さえ治具４２の下面のより近くに上方冷却ノズル１１の噴射口１１ａを配置できるので、被処理物１００のより近くに上方冷却ノズル１１の噴射口１１ａを配置することができる。これにより、上方冷却ノズル１１から被処理物１００へ冷却ガスのより強い噴流を被処理物１００へ供給できる。また、押さえ治具４２と上方冷却ノズル１１の噴射口１１ａとを一括して変位できるので、これら押さえ治具４２および上方冷却ノズル１１を別個に位置制御する構成と比べて、熱処理装置１の構成をより簡易にできる。
【０１１１】
また、本実施形態によると、押さえ治具・冷却ノズル変位機構５２は、押さえ治具４２を変位させることで、上方冷却ノズル１１の噴射口１１ａと被処理物１００との相対位置を調整する。この構成によると、押さえ治具４２を変位させる簡易な構成で、被処理物１００の冷却時における上方冷却ノズル１１の噴射口１１ａと被処理物１００との相対位置を調整できる。
【０１１２】
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。なお、以下では、上述の実施形態と異なる点について主に説明し、上述の実施形態と同様の構成には図に同様の符号を付して詳細な説明を省略する場合がある。
【０１１３】
（１）上述の実施形態では、上方冷却ノズル１１の噴射口１１ａ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、上方冷却ノズル１１が配置される形態を例にとって説明した。しかしながら、この通りでなくてもよい。上方冷却ノズル１１の噴射口１１ａ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以上となる（Ｄ１≧Ｄ２）ように、上方冷却ノズル１１が配置される形態が実施されてもよい。この場合、上方冷却ノズル１１の噴射口１１ａからの冷却ガスは、例えば、加熱部材４の外側であって加熱部材４の上方から被処理物１００に吹き付けられる。この形態によっても、上述の実施形態と同様に、被処理物１００を熱処理する性能をより高くできる熱処理装置を提供でき、熱処理装置の構成の簡素化を通じて熱処理装置の製造コストをより少なくすることができる。
【０１１４】
（２）上述の実施形態では、載せ治具４１の台座部４４の上面が平坦であ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、第１変形例の主要部を示す図３を参照して、載せ治具４１の台座部４４に、冷却ガス案内部６０が形成されていてもよい。冷却ガス案内部６０は、上方冷却ノズル１１から噴射された冷却ガスを押さえ治具４２と載せ治具４１との間の空間において、被処理物１００の周囲により均等に拡散するために設けられる。冷却ガス案内部６０は、例えば、台座部４４の上面を窪ませることで形成された窪み部６１を含んでいる。窪み部６１は、台座部４４の中央に配置されており、上方冷却ノズル１１と上下方向Ｚ１に向かい合っている。窪み部６１は、台座部４４の上面の中心から台座部４４の径方向外方に進むに従い浅くなるテーパ形状に形成されている。被処理物１００は、平面視において窪み部６１を取り囲むように配置されていてもよいし、被処理物１００の下面の一部が窪み部６１と上下に向かい合うように配置されてもよい。このような構成であれば、矢印Ｆ２で示すように、上方冷却ノズル１１から下方に噴射された冷却ガスは、窪み部６１でスムーズに向きを変更し、被処理物１００の内周面へより均等に向かう。その結果、冷却ガスによる被処理物１００の各部の冷却速度をより均等にできる。
【０１１５】
（３）上述の第１変形例では、載せ治具４１の台座部４４の上面が窪んだ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、第２変形例の主要部を示す図４を参照して、載せ治具４１の台座部４４に、冷却ガス案内部６０’が形成されていてもよい。冷却ガス案内部６０’は、上方冷却ノズル１１から噴射された冷却ガスを押さえ治具４２と載せ治具４１との間の空間において、被処理物１００の周囲により均等に拡散するために設けられる。冷却ガス案内部６０’は、例えば、台座部４４の上面を隆起させることで形成された隆起部６２を含んでいる。隆起部６２は、台座部４４の中央に配置されており、上方冷却ノズル１１と上下方向Ｚ１に向かい合っている。隆起部６２は、台座部４４の上面の中心から台座部４４の径方向外方に進むに従い高さが低くなる先鋭な突起形状に形成されている。なお、隆起部６２は、円錐テーパ状に形成されていてもよい。また、隆起部６２は、前後方向Ｙ１と直交する鉛直断面において、台座部４４および隆起部６２から離隔した位置を中心６２ａとする円弧面６２ｂを左右対称に配置した形状であってもよい。隆起部６２が設けられている構成であれば、矢印Ｆ２’で示すように、上方冷却ノズル１１から下方に噴射された冷却ガスは、隆起部６２でスムーズに向きを変更し、被処理物１００の内周面へより均等に向かう。その結果、冷却ガスによる被処理物１００の各部の冷却速度をより均等にできる。
【０１１６】
（４）また、上述の実施形態および変形例では、冷却ノズルとして一つの上方冷却ノズル１１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、第３変形例を示す図５を参照して、冷却ノズルとして、側方冷却ノズル１２，１３がさらに設けられていてもよい。
【０１１７】
側方冷却ノズル１２，１３は、熱処理室２内に配置された細長い軸状ノズルであり、熱処理のために被処理物１００へ冷却ガスを噴射する。側方冷却ノズル１２，１３は、水平方向における被処理物１００の側方から被処理物１００へ向けて冷却ガスを噴射する。側方冷却ノズル１２，１３は、本実施形態では、左右方向Ｘ１に沿って延びている。側方冷却ノズル１２，１３は、加熱部材４の誘導加熱コイルの巻部に形成された隙間Ｅ１を通って加熱部材４の外側から加熱・冷却位置Ｐ２内に延びている。側方冷却ノズル１２，１３は、近接冷却ノズルとして設けられており、被処理物１００の熱処理時において、側方冷却ノズル１２，１３の噴射口１２ａ，１３ａが加熱・冷却位置Ｐ２内に配置される。被処理物１００の冷却時において、側方冷却ノズル１２，１３の噴射口１２ａ，１３ａと被処理物１００との距離Ｄ３が、加熱部材４と被処理物１００との距離Ｄ２よりも短くなるように側方冷却ノズル１２，１３が配置されている。側方冷却ノズル１２，１３の噴射口１２ａ，１３ａは、それぞれ、加熱・冷却位置Ｐ２における被処理物１００の外周面１００ｂ側を向いている。側方冷却ノズル１２，１３へは、制御弁４８を通過した冷却ガスが供給される。
【０１１８】
側方冷却ノズル１２，１３は、矢印Ｆ３に示すように被処理物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の表面の略全域に直接大量の冷却ガスを吹き付ける。側方冷却ノズル１２，１３は、特に、被処理物１００の外周面１００ｂに冷却ガスを噴射する。
【０１１９】
この変形例によると、被処理物１００のうち側方冷却ノズル１２，１３と向かい合う箇所を含む被処理物１００の全体へ向けてより多くの冷却ガスを供給できる。
【０１２０】
（５）なお、第４変形例を示す図６を参照して、側方冷却ノズル１２，１３が、加熱部材４の外側に配置されていてもよい。この場合、側方冷却ノズル１２，１３の噴射口１２ａ，１３ａからの冷却ガスは、矢印Ｆ３で示すように、加熱部材４の外周部から加熱部材４の隙間Ｅ１を通って加熱・冷却位置Ｐ２内に進み、被処理物１００に吹き付けられる。
【０１２１】
この第４変形例の構成であれば、冷却ガスを、加熱部材４の過熱を防止する冷却ガスとしても用いることができる。
【０１２２】
（６）上述の第３変形例および第４変形例では、側方冷却ノズル１２，１３が固定式であ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、第５変形例を示す図７を参照して、側方冷却ノズル１２，１３を可動式にしてもよい。
【０１２３】
この場合、側方冷却ノズル１２，１３の噴射口１２ａ，１３ａは、位置調整部７に設けられる側方冷却ノズル変位機構５４，５５によって、待機位置Ｐ５，Ｐ６と加熱・冷却位置Ｐ２との間を往復移動される。制御弁４８と側方冷却ノズル１２，１３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、側方冷却ノズル１２の変位に伴う側方冷却ノズル１２と、制御弁４８および熱処理室２と、の相対変位が可能であるとともに、側方冷却ノズル１３の変位に伴う側方冷却ノズル１３と、制御弁４８および熱処理室２と、の相対変位が可能である。
【０１２４】
側方冷却ノズル変位機構５４，５５は、被処理物１００に対して側方冷却ノズル１２，１３を変位させる冷却ノズル変位機構である。側方冷却ノズル変位機構５４，５５は、側方冷却ノズル１２，１３を変位させることで、側方冷却ノズル１２，１３の噴射口１２ａ，１３ａと被処理物１００との相対位置を調整する。被処理物１００の冷却時において、側方冷却ノズル１２，１３噴射口１２ａ，１３ａと被処理物１００との距離Ｄ３が、加熱部材４と被処理物１００との距離Ｄ２よりも短くなるように側方冷却ノズル１２，１３が配置される。
【０１２５】
側方冷却ノズル変位機構５４，５５は、例えば、加熱部材４の径方向外方に配置されており、対応する側方冷却ノズル１２，１３に隣接配置されている。
【０１２６】
側方冷却ノズル変位機構５４，５５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、当該側方冷却ノズル変位機構５４，５５に設けられた電動モータの回転力を、対応する側方冷却ノズル１２，１３の水平運動に変換する。この構成により、側方冷却ノズル変位機構５４，５５は、側方冷却ノズル１２，１３を、待機位置Ｐ５，Ｐ６と加熱・冷却位置Ｐ２との間で往復移動させる。
【０１２７】
側方冷却ノズル変位機構５４，５５は、制御部５３によって制御される。制御部５３は、被処理物１００が冷却されるとき以外は、側方冷却ノズル１２，１３の噴射口１２ａ，１３ａが待機位置Ｐ５，Ｐ６に位置するように、側方冷却ノズル変位機構５４，５５の電動モータを制御する。また、制御部５３は、被処理物１００の冷却処理時（ステップＳ５）における側方冷却ノズル１２，１３の噴射口１２ａ，１３ａと被処理物１００の外周面１００ｂとの距離が適度な値となるように、側方冷却ノズル変位機構５４，５５の電動モータの回転量を制御する。
【０１２８】
この第５変形例によると、被処理物１００を加熱・冷却位置Ｐ２と持上げ位置Ｐ１との間で変位させるときに側方冷却ノズル１２，１３が邪魔にならずに済む。その上、被処理物１００の冷却時には側方冷却ノズル１２，１３の噴射口１２ａ，１３ａを被処理物１００の直ぐ近くに配置できる。これにより、冷却ガスによる被処理物１００の冷却速度をより高くできる。
【０１２９】
（７）上述の実施形態および各変形例では被処理物１００が加熱される位置と被処理物１００が冷却される位置とは何れも加熱・冷却位置Ｐ２で同一であった。しかしながら、この通りでなくてもよい。例えば、第６変形例を示す図８を参照して、被処理物１００が加熱される位置と、被処理物１００が冷却される位置とが異なっていてもよい。
【０１３０】
この場合、実施形態における加熱・冷却位置Ｐ２が、加熱位置Ｐ２となる。被処理物１００は、図２に示すステップＳ４で加熱位置Ｐ２において加熱部材４によって加熱された後、載せ治具変位機構５１の電動モータの駆動によって載せ治具４１とともに冷却位置Ｐ７まで降下され、この冷却位置Ｐ７において冷却処理（ステップＳ５）を施される。このとき、押さえ治具４２は、押さえ治具・冷却ノズル変位機構５２の電動モータの駆動によって、冷却位置Ｐ７側に降下され、被処理物１００との相対位置を維持されることが好ましい。冷却位置Ｐ７は、加熱・冷却位置Ｐ２の下方であればよく、持上げ位置Ｐ１の上方であってもよいし、持上げ位置Ｐ１であってもよい。冷却位置Ｐ７が持上げ位置Ｐ１と同じである場合、被処理物１００は、搬送トレイ３１上で冷却される。側方冷却ノズル１２，１３は、搬送トレイ３１、および、搬送機構３によって搬送される被処理物１００と接触することを避けた位置に設置される。この変形例において、側方冷却ノズル１２，１３は、位置を固定されていてもよいし、側方冷却ノズル変位機構５４，５５（図８では図示せず）によって水平方向に変位可能であってもよい。
【０１３１】
（８）上述の実施形態および各変形例では、載せ治具４１からは冷却ガスが噴射されない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、第７変形例を示す図９を参照して、冷却ノズルとして、被処理物１００の下方から冷却ガスを噴射する下方冷却ノズル１４が設けられていてもよい。
【０１３２】
下方冷却ノズル１４の噴射口１４ａは、熱処理室２内に配置されており、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。下方冷却ノズル１４の噴射口１４ａは、本実施形態では、載せ治具４１の台座部４４の上面に形成されており、例えば台座部４４の中心に配置されている。下方冷却ノズル１４の噴射口１４ａの内径は、冷却ガスの流量に応じて適宜設定されている。下方冷却ノズル１４の噴射口１４ａは、上方冷却ノズル１１の噴射口１１ａと上下に向かい合っている。
【０１３３】
本変形例では、被処理物１００が円筒状であることにより、下方冷却ノズル１４は、被処理物１００の中心に形成された孔部１００ａと向かい合っている。下方冷却ノズル１４は、台座部４４および軸部４３に亘って形成された筒状部分であり、ガス供給部６に接続されており、このガス供給部６から冷却ガスを供給される。制御弁４８と下方冷却ノズル１４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、下方冷却ノズル１４の変位に伴う下方冷却ノズル１４と、制御弁４８および熱処理室２と、の相対変位が可能である。
【０１３４】
この変形例では、押さえ治具・冷却ノズル変位機構５２は、下方冷却ノズル１４の噴射口１４ａに対して保持部材としての押さえ治具４２を変位させる保持部材変位機構として機能する。
【０１３５】
なお、本変形例では、載せ治具４１に一つの噴射口１４ａ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、載せ治具４１の台座部４４に、複数の噴射口１４ａが形成されていてもよい。下方冷却ノズル１４の噴射口１４ａが台座部４４の上面に複数設けられる場合、噴射口１４ａ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。
【０１３６】
また、載せ治具４１に下方冷却ノズル１４が設けられる場合、上方冷却ノズル１１が設けられていてもよいし設けられていなくてもよい。
【０１３７】
この変形例によると、下方冷却ノズル１４は、被処理物１００の下方から被処理物１００へ向けて冷却ガスを噴射する。この構成によると、被処理物１００のうち下方冷却ノズルに近接する箇所を含む被処理物１００の全体へ向けてより多くの冷却ガスを供給できる。
【０１３８】
（９）上述の実施形態および変形例では、冷却ノズルとして、上方冷却ノズル１１、側方冷却ノズル１２，１３、および、下方冷却ノズル１４の少なくとも一つが設けられる形態を例に説明した。この場合において、上方冷却ノズル１１、側方冷却ノズル１２，１３、および、下方冷却ノズル１４以外の冷却ノズルが設けられていてもよい。
【０１３９】
（１０）また、上方冷却ノズル１１、側方冷却ノズル１２，１３、および、下方冷却ノズル１４は、制御部５３の制御によって位置調整される構成に限らず、作業員による手動操作によって位置調整されてもよい。
【０１４０】
（１１）また、上述の実施形態および変形例において、少なくとも一つの電動モータについて、液圧シリンダ等の他のアクチュエータが用いられてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１４１】
本発明は、熱処理装置として、広く適用することができる。
【符号の説明】
【０１４２】
１  熱処理装置
２  熱処理室
４  加熱部材
７  位置調整部
１１  上方冷却ノズル（冷却ノズル、近接冷却ノズル）
１２  側方冷却ノズル（冷却ノズル、近接冷却ノズル）
１３  側方冷却ノズル（冷却ノズル、近接冷却ノズル）
１４  下方冷却ノズル（冷却ノズル、近接冷却ノズル）
１１ａ，１２ａ，１３ａ，１４ａ  噴射口
４１  載せ治具（保持部材）
４２  押さえ治具（保持部材）
５１  載せ治具変位機構（保持部材変位機構）
５２  押さえ治具・冷却ノズル変位機構（保持部材変位機構、冷却ノズル変位機構）
５３  制御部
１００  被処理物
Ｄ１，Ｄ３  冷却ノズルの噴射口と被処理物との距離
Ｄ２  加熱部材と被処理物との距離
【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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