(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空排気可能な密閉空間を形成するとともに、この密閉空間内に下部開口を有する複数の処理室を同一円に沿って等間隔で配設することにより処理ステーションを形成し、この処理ステーション毎に前記処理室を加熱或は冷却或は真空排気或は所望ガスの供給の少なくともいずれかが可能に形成した円形の炉本体と、
前記処理室の下方空間部の内外に配置され、前記処理室が配設されている円の中心に対して同心円状の２つの保熱板と、
前記炉本体内に昇降可能かつ回転可能に設けられ、被処理物を載置させる支持部を有し、前記処理室の下部開口を閉じる蓋体を前記処理室に対向して備えた回転炉床と、
この回転炉床を昇降させ、所望角度ずつ間欠的に回転させる駆動部と、
前記炉本体に設けられ、被処理物を前記支持部に送出す装入室と、
この装入室に近接して前記炉本体に設けられ、被処理物を焼入れ処理する抽出室とからなることを特徴とする間欠駆動式真空浸炭炉。
【請求項２】
前記処理室の加熱が誘導加熱であることを特徴とする請求項１に記載の間欠駆動式真空浸炭炉。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、真空状態下で浸炭処理する間欠駆動式真空浸炭炉に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、内部に被処理物を装入し、搬出するコンベアをそれぞれ有し、互いに扉で区画された浸炭処理室、拡散処理室および冷却室を直線的に配置した間欠駆動式真空浸炭炉は公知である（特公平2-48618号公報）。この真空浸炭炉では、複数の被処理部品を収容したトレイを前記コンベア上に載置し、所定の時間間隔で前記扉を開閉するとともに、これに合わせて前記コンベアを間欠駆動することにより被処理物の浸炭処理がなされるようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
真空浸炭炉における浸炭処理は、真空状態下で被処理物を所定の浸炭処理温度まで加熱した後、この被処理物を所定時間浸炭性ガスの雰囲気中に曝すことにより行われる。ところが、前述した真空浸炭炉では、複数の被処理物を一つのトレイに収容して、同時に処理するため、温度差がトレイ上の異なる位置における異なる被処理物の間で、或は一つの被処理物における異なる部分の間で生じ、また被処理物の浸炭性ガスとの接触ムラ、さらに浸炭処理後における被処理物の冷却ムラが生じる。その結果、均一な浸炭が行えないという問題がある。
本発明は、斯る従来の問題点をなくすことを課題としてなされたもので、均一な浸炭を可能とした間欠駆動式真空浸炭炉を提供しようとするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、第一発明は、真空排気可能な密閉空間を形成するとともに、この密閉空間内に下部開口を有する複数の処理室を同一円に沿って等間隔で配設することにより処理ステーションを形成し、この処理ステーション毎に前記処理室を加熱或は冷却或は真空排気或は所望ガスの供給の少なくともいずれかが可能に形成した円形の炉本体と、前記処理室の下方空間部の内外に配置され、前記処理室が配設されている円の中心に対して同心円状の２つの保熱板と、前記この炉本体内に昇降可能かつ回転可能に設けられ、被処理物を載置させる支持部を有し、前記処理室の下部開口を閉じる蓋体を前記処理室に対向して備えた回転炉床と、この回転炉床を昇降させ、所望角度ずつ間欠的に回転させる駆動部と、前記炉本体に設けられ、被処理物を前記支持部に送出す装入室と、この装入室に近接して前記炉本体に設けられ、被処理物を焼入れ処理する抽出室とからなる構成とした。
【０００５】
また、第二発明は、第一発明の構成に加えて、前記処理室の加熱が誘導加熱である構成とした。
【０００６】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態を図面にしたがって説明する。
図１〜４に示すように、本発明に係る間欠駆動式真空浸炭炉Ｔは、炉本体１、炉本体１内に設けられた回転炉床２、回転炉床２を作動させる駆動部３および近接して炉本体１に接続する装入室４と抽出室５とからなっている。
炉本体１は真空ポンプにより真空排気可能（０．１〜１Torr）な密閉空間１１を形成している。また、炉本体１は円形に形成され、その密閉空間１１には、同一円に沿って、かつ等間隔で複数の処理室１２が配設されている。この処理室１２の下部は開口しており、処理室１２の下方空間部の内外には、同心円状に大小の保熱板１３Ａ，１３Ｂが配置されている。
【０００７】
図２および３では、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１５までの処理室１２が設けられ、それぞれ処理ステーションを形成する一方、Ｎｏ．１の処理室１２とＮｏ．１５の処理室１２の間は空きステーションとなっており、各処理ステーションで順番に前処理、浸炭処理および後処理等が行われる。浸炭部の結晶粒微細化処理を行わない場合について具体例を挙げると、例えばＮｏ．１ステーションの処理室１２では誘導加熱処理、Ｎｏ．２〜６ステーションの処理室１２では浸炭処理、、Ｎｏ．７〜１３ステーションの処理室１２では拡散処理、Ｎｏ．１４およびＮｏ．１５ステーションの処理室１２では冷却処理が行われる。これに対して、浸炭部の結晶粒微細化処理を行う場合には、例えばＮｏ．１ステーションの処理室１２では誘導加熱処理、Ｎｏ．２〜５ステーションの処理室１２では浸炭処理、Ｎｏ．６〜１２ステーションの処理室１２では拡散処理、Ｎｏ．１３およびＮｏ．１４ステーションの処理室１２では冷却処理、Ｎｏ．１５ステーションの処理室１２では再誘導加熱・均熱処理が行われる。
【０００８】
ところで、前述した誘導加熱処理のためのステーションおよび再誘導加熱・均熱処理のためのステーションでは、処理室１２の壁部に加熱手段１４、例えば誘導加熱コイルが埋設され、前記浸炭処理のためのステーションおよび前記拡散処理のためのステーションでは、処理室１２の壁部は断熱材により形成され、内壁面にはヒータ１５が設けられている。また、前記冷却処理のためのステーションでは、冷却手段、例えば冷却ファンが設けられている。さらに、前記浸炭処理のためのステーションおよび拡散処理のためのステーションでは、処理室１２内への浸炭性ガス（例：Ｃ3Ｈ8ガス）の供給（１〜５０Torr）が可能となっているのに加えて、処理室１２内を真空ポンプによる真空排気（０．１〜１Torr）が可能となっている。なお、装入室４の出口側における炉本体１内の部分、および抽出室５に至る炉本体１内の部分には被処理物Ｗの移動を円滑にするための中間ガイドレール１６Ａ，１６Ｂが設けられており、抽出側の中間ガイドレール１６Ｂの側方には、被処理物Ｗを抽出するための第一抽出プッシャ１７が設けられている。また、炉本体１と装入室４および炉本体１と抽出室５との間には、開閉可能に中間扉１８Ａ，１８Ｂが設けられており、これらの中間扉１８Ａ，１８Ｂを閉じることにより炉本体１は密閉される。
【０００９】
回転炉床２はシール手段を介して炉本体１の下部を貫いた軸２１に一体結合された円形テーブル２２を有している。この円形テーブル２２上には、処理室１２の下部開口に対向して蓋体２３が配設され、蓋体２３は上面に被処理物Ｗを載置させるための支持部２４を有している。
駆動部３は炉本体１の下方に設置された昇降テーブル装置３１とこの昇降テーブル装置３１上に配置されたモータ３２とを有している。そして、軸２１および円形テーブル２２は昇降テーブル装置３１により軸２１が昇降させられるとともに、モータ３２により歯車機構３３を介して図１中矢印Ｘで示すように所望角度ずつ、即ち１ピッチずつ間欠的に回転させられる。なお、この昇降テーブル３１により軸２１とともに蓋体２３が上昇することにより処理室１２の下部開口は閉じられ、密閉空間が形成される。これに対して、蓋体２３が下降すると、被処理物Ｗは前記保熱板１３Ａ，１３Ｂに挟まれた状態となり、被処理物Ｗの保温が図られている。
【００１０】
装入室４は前述したＮｏ．１ステーションの処理室１２に向けて、かつ中間扉１８Ａを包含するように設けられ、側部に被処理物Ｗを装入するための装入扉４１を有している。また、装入室４内には、被処理物Ｗを支持するとともに、前記中間ガイドレール１６Ａに導くための装入ガイドレール４２Ａが設けられ、装入ガイドレール４２Ａ上の被処理物Ｗは装入プッシャ４３により前記中間ガイドレール１６Ａを経て、Ｎｏ．１の処理室１２に対向する支持部２４上の定位置に送込まれる。なお、この装入室４内は、真空ポンプにより真空排気可能（０．１〜１Torr）となっている。
【００１１】
抽出室５は、前述したＮｏ．１５ステーションの処理室１２に向けて、かつ中間扉１８Ｂを包含するように設けられ、側部に被処理物Ｗを抽出するための抽出扉５１を有している。また、抽出室５内には、被処理物Ｗを支持する抽出ガイドレール４２Ｂが設けられ、支持部２４上の被処理物Ｗは第一抽出プッシャ１７により前記中間ガイドレール１６Ｂを経て、前記抽出ガイドレール４２Ｂの定位置に送込まれる。さらに、抽出室５内には、前記抽出ガイドレール４２Ｂ上の被処理物Ｗを受取り、抽出室５の下部の焼入れ槽５２に浸した後、受取り位置まで上昇させる昇降手段５３が設けられている。この上昇した昇降手段５３上の被処理物Ｗは第二抽出プッシャ５４により室外に抽出される。なお、この抽出室５は、この内部への雰囲気ガス（例：Ｎ2）の供給、およびこの内部を真空ポンプによる真空排気（０．１〜１Torr）が可能に形成されている。
【００１２】
次に、前記構成からなる真空浸炭炉に適用される真空浸炭プロセスを図５に示す浸炭部の結晶粒微細化をしない場合と図６に示す浸炭部の結晶粒微細化をする場合の二通りの場合に分けて説明する。
（１）浸炭部の結晶粒微細化をしない場合
第一ステップで、装入扉４１を開いて、被処理物Ｗである鋼材部品、例えば歯車等を装入室４内に装入し、装入扉４１を閉じた後、装入室４内を炉本体１内と略同じ圧力（約１Torr）まで真空排気する。
【００１３】
第二ステップで、中間扉１８Ａを開き、被処理物Ｗを装入プッシャ４３によりＮｏ．１ステーションの支持台２４上に送込む。なお、この送込みの際、回転炉床２は下降し、停止状態にあり、前述のように処理室１２の下部開口は開放されている。
第三ステップで、中間扉１８Ａを閉じ、回転炉床２を上昇させ、各処理室１２の下部開口を蓋体２３により塞ぐとともに、密閉状態の処理室１２内に被処理物Ｗを位置させる。
【００１４】
第四ステップで、所定時間が経過するのを待ち、その後回転炉床２を下降させ、１ピッチだけ回転させる。
被処理物Ｗが抽出ステーションであるＮｏ．１５ステーションに到達するまで前記第一〜第四ステップを繰返し、その後、前記第二ステップでの被処理物Ｗの送込みと並行して、中間扉１８Ｂを開き、被処理物Ｗを炉本体１内と略同一圧力（約１Torr）の抽出室５内に抽出した後、中間扉１８Ｂを閉じる動作が繰返される。
【００１５】
そして、回転炉床２上の被処理物Ｗは１ピッチずつ回転させられ、密閉状態にされた各ステーションにて以下の処理を受ける。
まず、誘導加熱ステーションであるＮｏ．１ステーションでは、被処理物Ｗは炉本体１内と略同一圧力下（約１Torr）で約９８０℃の浸炭処理温度まで加熱される。
浸炭ステーションであるＮｏ．２〜６ステーションの各々では、処理室Ｗ内を浸炭処理温度に保持しつつ前述した浸炭性ガスを導入することにより約５０Torrの圧力にして、この状態を所定時間維持した後、処理室Ｗ内を炉本体１内と略同圧（約１Torr）になるまで真空排気が行われる。したがって、被処理物Ｗは、Ｎｏ．２ステーションからＮｏ．６ステーションを経る過程で、浸炭処理温度に保たれつつ回転炉床２回転時間間隔と同じ時間間隔で約５０Torrの圧力状態と約１Torrの圧力状態に繰返し曝されて浸炭処理される。
【００１６】
拡散ステーションであるＮｏ．７〜１３ステーションの各々では、被処理物Ｗは浸炭処理温度に保たれつつ約１Torrの真空状態に曝されて拡散処理される。
冷却ステーションであるＮｏ．１４，１５ステーションの各々では、被処理物Ｗは炉本体１内と略同一圧力下（約１Torr）で徐冷され、Ｎｏ．１５ステーションで焼入れ温度（例：約８５０℃）まで降温され、その後前述したように炉本体１内と略同一圧力（約１Torr）の抽出室５内に抽出される。そして、この被処理物Ｗは昇降手段５３上に位置させられ、中間扉１８Ｂが閉じられて抽出室５は密閉される。
【００１７】
この密閉された抽出室５には、雰囲気ガス（例：Ｎ2）が約６５０Torrになるまで供給され、その後被処理物Ｗは昇降手段５３により焼入れ槽５２内に所定時間浸され、焼入れ処理される。被処理物Ｗが昇降装置５３により焼入れ槽５２から出されると、抽出室５内は略大気圧状態にされ、続いて抽出扉５１が開かれて被処理物Ｗは第二抽出プッシャ５４により室外に搬出される。その後、抽出扉５１が閉じられ、抽出室５内は炉本体１内と略同一圧力（約１Torr）にされる。
図５は前述した各ステーションを巡回する処理室１２における雰囲気の温度状態は実線で、圧力状態は二点鎖線で示したもので、図中Iは誘導加熱処理、IIは浸炭処理、IIIは拡散処理、IVは冷却処理、Vは焼入れ処理を表している。
【００１８】
（２）浸炭部の結晶粒微細化をする場合
前述した第一〜第四ステップを繰返し、その後、前記同様に前記第二ステップでの被処理物Ｗの送込みと並行して、中間扉１８Ｂを開き、被処理物Ｗを炉本体１内と略同一圧力（約１Torr）の抽出室５内に抽出した後、中間扉１８Ｂを閉じる動作が繰返される。
【００１９】
そして、回転炉床２上の被処理物Ｗは１ピッチずつ回転させられ、密閉状態にされた各ステーションにて以下の処理を受ける。
まず、誘導加熱ステーションであるＮｏ．１ステーションでは、被処理物Ｗは炉本体１内と略同一圧力下で約１０５０℃の浸炭処理温度まで加熱される。
浸炭ステーションであるＮｏ．２〜５ステーションの各々では、処理室Ｗ内を浸炭処理温度に保持しつつ前述した浸炭性ガスを導入することにより約５０Torrの圧力にして、この状態を所定時間維持した後、処理室Ｗ内を炉本体１内と略同圧（約１Torr）になるまで真空排気が行われる。したがって、被処理物Ｗは、Ｎｏ．２ステーションからＮｏ．５ステーションを経る過程で、浸炭処理温度に保たれつつ回転炉床２回転時間間隔と同じ時間間隔で約５０Torrの圧力状態と約１Torrの圧力状態に繰返し曝されて浸炭処理される。
【００２０】
拡散ステーションであるＮｏ．６〜１２ステーションの各々では、被処理物Ｗは浸炭処理温度に保たれつつ約１Torrの真空状態に曝されて拡散処理される。
冷却ステーションであるＮｏ．１３，１４ステーションの各々では、被処理物Ｗは炉本体１内と略同一圧力下（約１Torr）で急冷され、Ｎｏ．１４ステーションで再結晶温度以下（例：約５００℃）まで降温される。
再誘導加熱、均熱ステーションであるＮｏ．１５ステーションでは、一旦冷却された被処理物Ｗは再度焼入れ温度（例：約８７０℃）まで加熱され、その後前述したように炉本体１内と略同一圧力（約１Torr）の抽出室５内に抽出される。そして、この被処理物Ｗは昇降手段５３上に位置させられ、中間扉１８Ｂが閉じられて抽出室５は密閉される。
以下、抽出室５では前記同様の動作および処理がなされる。
図６は前述した各ステーションを巡回する処理室１２における雰囲気の温度状態は実線で、圧力状態は二点鎖線で示したもので、図中Iは誘導加熱処理、IIは浸炭処理、IIIは拡散処理、IVは冷却処理、Vは再誘導加熱・均熱処理、VIは焼入れ処理を表している。
【００２１】
なお、本発明は、回転炉床２上のステーションの数、各処理に対応するステーションの数、圧力条件、温度条件および供給ガスおよび雰囲気ガスの種類を何等限定するものではない。
【００２２】
【発明の効果】
以上の説明より明らかなように、第一発明によれば、真空排気可能な密閉空間内に下部開口を有する複数の処理室を同一円に沿って等間隔で配設することにより処理ステーションを形成し、この処理ステーション毎に前記処理室を加熱或は冷却或は真空排気或は所望ガスの供給の少なくともいずれかが可能に形成した円形の炉本体と、前記処理室の下方空間部の内外に配置され、前記処理室が配設されている円の中心に対して同心円状の２つの保熱板と、前記炉本体内に昇降可能かつ回転可能に設けられ、被処理物を載置させる支持部を有し、前記処理室の下部開口を閉じる蓋体を前記処理室に対向して備えた回転炉床とを設け、この回転炉床を昇降させ、所望角度ずつ間欠的に回転させながら浸炭処理およびその前処理、後処理を行うようにしてある。
このため、被処理物を一つずつ処理できる結果、均一な浸炭が可能になるという効果を奏する。また、浸炭処理を複数の処理室を経由させて行うことができ、これにより各処理室に被処理物の吸収炭素量に応じた浸炭性ガスを送込むことができ、即ち浸炭処理の初めでは浸炭性ガスを多くし、終わりに近付く程浸炭性ガスを少なくすることにより煤の発生を抑制することができる他、処理条件を異にする被処理物を並行して処理することが可能になる等の効果を奏する。
【００２３】
また、第二発明によれば、第一発明の構成に加えて、前記処理室の加熱が誘導加熱である構成としてある。
このため、加熱時間が、例えば約１０分間から１分間に短縮でき、装置を小型化できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る間欠駆動式真空浸炭炉の水平方向の概略断面を示す図である。
【図２】  図１に示す間欠駆動式真空浸炭炉の回転炉床が下降した場合における垂直方向の概略断面を示す図である。
【図３】  図１に示す間欠駆動式真空浸炭炉の回転炉床が上昇した場合における垂直方向の概略断面を示す図である。
【図４】  図１に示す間欠駆動式真空浸炭炉の抽出室の垂直方向の概略断面を示す図である。
【図５】  浸炭部の結晶粒微細化をしない場合における被処理物の雰囲気の状態変化を示す図である。
【図６】  浸炭部の結晶粒微細化をする場合における被処理物の雰囲気の状態変化を示す図である。
【符号の説明】
１  炉本体                        ２  回転炉床
３  駆動部                        ４  装入室
５  抽出室                        １１  密閉空間
１２  処理室                      １３Ａ，１３Ｂ  保熱板
１４  加熱手段                    １５  ヒータ
１６Ａ，１６Ｂ  中間ガイドレール  １７  第一抽出プッシャ
１８Ａ，１８Ｂ  中間扉            ２１  軸
２２  円形テーブル                ２３  蓋体
２４  支持部                      ３１  昇降テーブル装置
３２  モータ                      ３３  歯車機構
４１  装入扉                      ４２Ａ  装入ガイドレール
４２Ｂ  抽出ガイドレール          ４３  装入プッシャ
５１  抽出扉                      ５２  焼入れ槽
５３  昇降手段                    ５４  第二抽出プッシャ
Ｔ  間欠駆動式真空浸炭炉          Ｗ  被処理物
【図１】
0004537522.tif 000002
【図２】
0004537522.tif 000003
【図３】
0004537522.tif 000004
【図４】
0004537522.tif 000005
【図５】
0004537522.tif 000006
【図６】
0004537522.tif 000007