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公開番号2025034918
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-13
出願番号2023141599
出願日2023-08-31
発明の名称真空浸炭装置および真空浸炭方法
出願人DOWAサーモテック株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類C23C 8/22 20060101AFI20250306BHJP(金属質材料への被覆;金属質材料による材料への被覆;化学的表面処理;金属質材料の拡散処理;真空蒸着,スパッタリング,イオン注入法,または化学蒸着による被覆一般;金属質材料の防食または鉱皮の抑制一般)
要約【課題】複数個のワークに対して同時に真空浸炭処理を行う際に、同一ロット内で浸炭処理されるワークの浸炭バラつきを低減させる。
【解決手段】複数個のワークWに対して同時に浸炭処理を行う真空浸炭装置1において、ワークWが装入される処理室10と、ワークWを支持する複数の支持台19と、を設け、処理室10は、第1側壁13と、第2側壁14と、ワークWの装入口11と、を有し、第3領域A₃内において、処理室10の天井壁16または装入口11に対向する壁部から処理室10の内方に延びた第3ヒータ43を設ける。
【選択図】図4

特許請求の範囲【請求項１】
複数個のワークに対して同時に浸炭処理を行う真空浸炭装置であって、
前記ワークが装入される処理室と、
前記ワークを支持する複数の支持台と、を備え、
前記処理室は、
第１側壁と、
前記第１側壁に対向する第２側壁と、
前記第１側壁と前記第２側壁以外の壁部に設けられた前記ワークの装入口と、を有し、
前記処理室の対向する２つの壁部のうちの一方の壁部の内側において、当該一方の壁部に対して平行に延びた第１ヒータと、
前記対向する２つの壁部のうちの他方の壁部の内側において、当該他方の壁部に対して平行に延びた第２ヒータと、が設けられ、
前記複数の支持台のうちの前記第１側壁に最も近い支持台を第１支持台、前記第２側壁に最も近い支持台を第２支持台と定義し、前記処理室内に形成される処理空間における前記第１支持台よりも前記第１側壁側の領域を第１領域、前記第２支持台よりも前記第２側壁側の領域を第２領域、前記第１支持台よりも前記第２側壁側、かつ前記第２支持台よりも前記第１側壁側の領域を第３領域と定義すると、
前記第３領域内において、前記処理室の天井壁または前記装入口に対向する壁部から前記処理室の内方に延びた第３ヒータが設けられていることを特徴とする、真空浸炭装置。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記第３ヒータは、前記天井壁から前記処理室の内方に延び、前記ワークの装入方向に間隔を空けて複数設けられていることを特徴とする、請求項１に記載の真空浸炭装置。
【請求項３】
前記第３ヒータは、前記処理室内の幅方向中央部に位置していることを特徴とする、請求項１または２に記載の真空浸炭装置。
【請求項４】
前記処理室内の温度を測定する複数の温度測定部と、
前記第３ヒータの出力を制御する制御部と、を有し、
前記第３ヒータは、複数設けられ、
前記制御部は、前記複数の温度測定部で測定された温度に基づいて前記処理室内の温度分布が所定の温度分布となるように前記第３ヒータの各々の出力制御を実行するように構成されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の真空浸炭装置。
【請求項５】
前記第１領域に浸炭ガスを吐出する第１ガス供給管と、
前記第２領域に前記浸炭ガスを吐出する第２ガス供給管と、
前記第３領域に前記浸炭ガスを吐出する第３ガス供給管と、が設けられ、
前記第３ガス供給管は、前記処理室の天井壁または前記装入口に対向する壁部から前記処理室の内方に延びていることを特徴とする、請求項１または２に記載の真空浸炭装置。
【請求項６】
前記第３ガス供給管は、前記天井壁から前記処理室の内方に延び、前記ワークの装入方向に間隔を空けて複数設けられていることを特徴とする、請求項５に記載の真空浸炭装置。
【請求項７】
前記第３ガス供給管は、前記処理室内の幅方向中央部に位置していることを特徴とする、請求項５に記載の真空浸炭装置。
【請求項８】
前記第３ガス供給管は、
前記第１側壁側に前記浸炭ガスを吐出する第１吐出口と、
前記第２側壁側に前記浸炭ガスを吐出する第２吐出口と、を有し、
前記第３ガス供給管の先端は、閉塞されていることを特徴とする、請求項５に記載の真空浸炭装置。
【請求項９】
前記第３ガス供給管が複数設けられ、
各々の前記第３ガス供給管には、それぞれマスフローコントローラが接続され、
各々の前記第３ガス供給管から吐出される前記浸炭ガスの流量が所定の流量となるように各々のマスフローコントローラの動作を制御する制御部が設けられていることを特徴とする、請求項５に記載の真空浸炭装置。
【請求項１０】
複数個のワークに対して同時に浸炭処理を行う真空浸炭方法であって、
処理室内に配置された、前記ワークが載置された治具の外方と、前記治具の内方から前記ワークを加熱して前記浸炭処理を行うことを特徴とする、真空浸炭方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空浸炭装置および真空浸炭方法に関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
鋼材料からなる自動車部品や機械部品等の耐摩耗性を向上させる熱処理の一例として、部品（以下「ワーク」という）表面に炭素を固溶させてワーク表面を硬化させる浸炭処理が知られている。また、浸炭処理を行う浸炭装置から排出される二酸化炭素量を削減できる浸炭処理方法として、真空雰囲気下で浸炭処理を行う真空浸炭処理が知られている。
【０００３】
真空浸炭処理のコストを削減する手段としては大量生産方式による処理を行うことが一般的であり、１ロットあたりのワークの個数を増加させることが望ましい。特許文献１および特許文献２には、複数個のワークに対して同時に真空浸炭処理を行う真空浸炭装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特許第５９７６５４０号公報
特許第６８１７７９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従前の真空浸炭装置で浸炭処理を行う際には、複数個のワークが載せられた網目状の治具が処理室内に装入され、処理室内の壁面近傍に設置されたヒータによってワークが加熱される。ワークは、ヒータの輻射熱によって昇温するが、治具に載せられた各ワークは、ヒータに対する位置関係に応じて治具の構成部品や他のワークの陰になる部分の表面積が異なり、ワークごとに昇温速度が異なる。
【０００６】
例えばヒータからの距離が近い治具の外周部に配置されたワークは昇温し易いが、ヒータからの距離が遠い治具の中央部に配置されたワークは、治具の構成部品や他のワークの陰になり易く、昇温し難い。これにより、各ワークの温度バラつきが生じ、同一ロット内で浸炭処理されるワークの浸炭バラつきが生じる。特に、治具が多段式の階層構造を有するものである場合には、温度バラつきに起因する上記の浸炭バラつきが生じ易い。
【０００７】
また、真空浸炭処理においては、ワークの温度に応じて炭素の侵入速度の違いが顕著となるため、真空浸炭処理におけるワークの浸炭バラつきは、各ワークの温度バラつきの影響を受け易い。
【０００８】
温度バラつきを低減させる手段としては、例えば処理室内への不活性ガスの供給と攪拌ファンを用いて対流熱伝達によるワークの加熱を試みることが考えられる。しかしながら、処理室内の雰囲気は、高温となるにつれて雰囲気が希薄となって対流熱伝達の効果が低下する。また、真空浸炭処理を行うためには、処理室内に浸炭ガスを供給する前に不活性ガスを排気する必要があることから、排気時間の確保に伴うリードタイムの増加と、高温の不活性ガスを排気するための排気設備が必要となる。そして、大量の高温ガスを排気するに際しては、真空排気ラインが過熱しない対策や真空ポンプに高温ガスに流入しない対策など各種対策が必要となる。このため、処理室内への不活性ガスの供給と攪拌ファンを用いてワークを加熱する方法では、上述した懸念事項があるため、温度バラつきを低減させる手段としては十分な方法とはいえない。
【０００９】
したがって、従前の真空浸炭装置においては、同一ロット内で浸炭処理されるワークの温度バラつきに起因した浸炭バラつきを低減させる観点で改善の余地がある。
【００１０】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、複数個のワークに対して同時に真空浸炭処理を行う際に、同一ロット内で浸炭処理されるワークの浸炭バラつきを低減させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
（【００１１】以降は省略されています）

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