研究開発された技術紹介

水素ガスを使用した加圧冷却式真空浸炭炉を開発し、自動車業界の要求に応える低歪み熱処理技術を確立した。水素ガスは高い熱伝達率を持ち、冷却ガスとして非常に優れているため、油冷却に代わり均一冷却による低歪み化を実現。また、従来の油冷式焼入れ技術と比較し、歪みの抑制と仕上げ肌の改善を達成し、洗浄工程が不要になるためインライン化も可能にした。

・水素ガス加圧冷却技術の開発
‐均一冷却による低歪み化を実現
‐油冷と同等の焼入れ硬さを達成
・後洗浄工程の不要化による生産性向上
・IoTによる設備監視システムの導入で安全性を確保

本事業の広報活動の一環として、当社の顧客に対して本事業のプレゼンテーションを実施した。その中で顧客の製品である歯車の機械的特性を評価する事にした。その結果、小型の歯車は、当顧客の品質規格を満足している事が実証できた。しかし、大型の歯車に関しては、表面硬度が不足していた。本装置の焼入れ可能範囲を見極めることで、現実的な量産条件を見極めることができるようになると推察する。

自動車部品や機械製品などの熱処理工程において特に有効であり、部品の高強度化や低歪み化が求められる分野に適用される。また、洗浄工程が不要なため、インライン化による生産性向上が期待され、環境負荷の低減にも寄与する。

従来のCO2を発生させるガス浸炭炉は、国内で約6,000台稼動している。脱炭素化に向けてCO2を発生させない真空浸炭炉に入れ替える必要性が出てくる。また、これらの入れ替え時期に合わせて焼入れ油を使わない水素ガス冷却装置は、真空浸炭炉と組み合わせることで環境負荷低減に大きく貢献する。また、熱処理設備のインライン化に向けて従来のガス浸炭炉と油焼入れに代替えされるものと推測される。
事業化に向けて三段階に分けて既存顧客との連携により進めていく。

水素ガスを使用した加圧冷却技術は、油冷式に比べ環境負荷を大幅に低減し、洗浄工程を不要にすることで生産工程を効率化する。また、IoT監視システムを搭載し、安全性と省人化を両立した先進的な熱処理技術として、活用が見込まれる

令和6年度～7年度: 大手川下企業との連携により追加研究により開発品を改良する。
令和8年度～9年度: 大手精密部品製造企業や熱処理加工メーカーと連携し、部品の強度化、耐久性の向上に向けて本装置を納入していく。熱処理加工工程のインライン化、更には洗浄工程削減に向けて、当社の重要な顧客と連携し、共同で実証実験を進める。
令和10年度: 大手川下企業が掲げている脱炭素化、環境負荷低減に大きく貢献する本装置の海外展開を図っていく。アジア地区に拡大販売する。また、欧州市場でも本装置の優位性があることから、当社と関係の深い欧州企業との連携で販売計画を展開する。

・窒素ガスを利用したガス冷却装置は、20年以上前から欧州で開発が進んできた。そのため、ガス冷却装置本体に関して優位性を持った特許取得は、かなり厳しい。そのため、冷却ガスとして使用した水素ガスのリサイクルに関して検討を進めていく。
・従来の技術では難しかったステンレス鋼の焼入れ技術の開発などを進め、新しい熱処理技術の開発促進で先行して特許取得を進める。

本事業の普及に向けたネックは、水素ガスの価格である。現状水素ガスの価格は、約300円/m3と高価である。2030年に水素ガスの価格を約30円/m3程度まで下げる構想はあるものの窒素ガスと比較して未だ高価である。従って、冷却用の水素ガスを捨てるのではなく、冷却ガスとして再度使用する「水素ガス回収装置」に関して検討を進めていき、水素ガスを回収利用することが本装置の普及に向けて必要であると思う。従って、水素ガス回収装置の開発に重要な機器である水素ガス圧縮機の開発製造会社との連携を進めていきたい。