JP2007172923A - Induction heating coil and brazing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、トルクコンバータのタービンランナ等を組み立てる際に使用されるろう付け用の誘導加熱コイル及びろう付け装置に関する。 The present invention relates to an induction heating coil and a brazing device for brazing used when assembling a turbine runner or the like of a torque converter.
乗用車に搭載されたオートマチックトランスミッションを構成する一部品としてトルクコンバータが知られている。このトルクコンバータはタービンランナやポンプインペラ等から構成されており、タービンランナやポンプインペラは、お椀形のシェル及びリング状のインナーコアに板状の多数のブレードをろう付けして作製される。タービンランナのシェルとインナーコアには略半径方向に多数のスリット(細長い孔)が形成されており、これら多数のスリットに差し込まれる突起がブレードに形成されている。 A torque converter is known as a component that constitutes an automatic transmission mounted on a passenger car. The torque converter includes a turbine runner, a pump impeller, and the like. The turbine runner and the pump impeller are manufactured by brazing a plate-shaped shell and a ring-shaped inner core with a large number of plate-shaped blades. A large number of slits (elongated holes) are formed in a substantially radial direction on the shell and the inner core of the turbine runner, and protrusions inserted into the large number of slits are formed on the blade.
ろう付けに際しては、シェルとインナーコアのスリットにブレードの突起を差し込んで折り曲げ、この折り曲げた突起の近傍にろう材を配置してタービンランナ全体を加熱する。この加熱によってろう材が溶けて突起がシェルとインナーコアに接合されるので、ブレードがシェル及びインナーコアに接合されることとなる。ろう付けの際にタービンランナを加熱する技術としては、シェルの円周方向に延びる誘導加熱コイルを使用する技術が知られている(例えば、特許文献1参照。)。
シェルの外周縁部及び内周縁部には、複数の半径方向に細長いスリットが所定間隔離れてこのシェルの半径方向に並んで形成されている。このシェルでは、シェルの半径方向において隣り合うスリットの間の部分(スリット間隙部分であり、電流が流れる部分)は、スリットの形成されていない部分に比べて非常に狭くなっている。このため、このようなシェルにブレードをろう付けする場合、シェルの円周方向に延びる誘導加熱コイルを使用したときは、円周方向に流れる渦電流が誘導されるので、スリット間隙部分では縮流が生じる。即ち、スリットの形成されていない広い部分からスリット間隙部分(狭い部分)に渦電流が流れ込んでこのスリット間隙部分では渦電流の密度が急上昇する。この結果、スリット間隙部分は過熱(オーバーヒート)されるので、シェルの全体を一様に加熱できないこととなる。また、シェルの円周方向に延びる誘導加熱コイルを使用したときは、誘導加熱コイルに流れる渦電流が互いに逆方向に近接して流れる箇所では渦電流が相殺され、不完全加熱部(他の箇所に比べ低温の部分)が生じる。 A plurality of radially elongated slits are formed in the outer peripheral edge portion and the inner peripheral edge portion of the shell so as to be aligned in the radial direction of the shell at a predetermined interval. In this shell, a portion between slits adjacent to each other in the radial direction of the shell (a slit gap portion, a portion where current flows) is very narrow compared to a portion where no slit is formed. For this reason, when brazing a blade to such a shell, if an induction heating coil extending in the circumferential direction of the shell is used, an eddy current flowing in the circumferential direction is induced. Occurs. That is, an eddy current flows from a wide portion where no slit is formed into a slit gap portion (narrow portion), and the density of the eddy current rapidly increases in the slit gap portion. As a result, the slit gap portion is overheated (overheated), and the entire shell cannot be heated uniformly. In addition, when an induction heating coil extending in the circumferential direction of the shell is used, the eddy current is canceled at a location where the eddy currents flowing in the induction heating coil are close to each other in the opposite direction, and the incompletely heated portion (other locations) A lower temperature portion).
本発明は、上記事情に鑑み、スリット間隙部分の過熱(オーバーヒート)と不完全加熱部の発生を防止してワーク全体にわたって一様に加熱できる誘導加熱コイル及びろう付け装置を提供することを目的とする。 In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide an induction heating coil and a brazing device that can prevent overheating (overheating) of a slit gap portion and generation of an incompletely heated portion and can uniformly heat the entire workpiece. To do.
上記目的を達成するための本発明の誘導加熱コイルは、複数のスリットが所定間隔離れて所定方向に並んで形成された被加熱物を誘導加熱する誘導加熱コイルにおいて、
(1)前記所定方向に並行に流れる渦電流を前記被加熱物に誘導することを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, an induction heating coil according to the present invention is an induction heating coil that induction-heats an object to be heated, in which a plurality of slits are arranged at predetermined intervals and arranged in a predetermined direction.
(1) An eddy current flowing in parallel in the predetermined direction is induced in the object to be heated.
ここで、
(2)前記複数のスリットは、前記所定方向に延びるものであってもよい。
here,
(2) The plurality of slits may extend in the predetermined direction.
さらに、
(3)前記被加熱物は、その中央部に開口が形成されたお椀形又は円板状のものであってもよい。
further,
(3) The object to be heated may be bowl-shaped or disk-shaped with an opening formed in the center.
また、上記目的を達成するための本発明の誘導加熱コイルは、中央部に開口が形成されたお椀形であって、その外周縁部及び内周縁部に複数のスリットが所定の間隔で形成されたシェルと、該シェルの外周縁部と内周縁部の間に配置されたリング状のものであって、前記シェルの外周縁部のスリットに対向するスリットがその外周縁部に形成されると共に前記シェルの内周縁部のスリットに対向するスリットがその内周縁部に形成されたインナーコアと、前記シェル及び前記インナーコア双方の外周縁部の間から前記シェル及び前記インナーコア双方の内周縁部の間までの空間に広がって存在する、前記各スリットに差し込まれて折り曲げられる突起が形成されたブレードとを備えたタービンランナの前記ブレードを前記シェル及び前記インナーコアにろう付けするための誘導加熱コイルにおいて、
(4)前記シェルの半径方向に並行に延びる複数の並行導電部を有する小型導電部が前記シェルの外周面に向き合うと共にこの外周面に沿って並んで配置されたシェル外周面用導電部と、
(5)前記インナーコアの外周縁部の上方をこの外周縁部に沿って延びる円弧状のインナーコア用導電部とを備えたことを特徴とするものである。
In addition, the induction heating coil of the present invention for achieving the above object is a bowl shape having an opening formed in the center, and a plurality of slits are formed at predetermined intervals on the outer peripheral edge and the inner peripheral edge. A shell and a ring disposed between an outer peripheral edge and an inner peripheral edge of the shell, and a slit facing the slit of the outer peripheral edge of the shell is formed in the outer peripheral edge. An inner core formed with slits on the inner peripheral edge of the inner peripheral edge of the shell, and an inner peripheral edge of both the shell and the inner core between the outer peripheral edges of the shell and the inner core. A blade of a turbine runner including a blade formed with a protrusion inserted into each of the slits and bent, and existing in a space extending between the shell and the inlet. In the induction heating coil for brazing in Koa,
(4) A shell outer peripheral surface conductive portion in which a small conductive portion having a plurality of parallel conductive portions extending in parallel with the radial direction of the shell faces the outer peripheral surface of the shell and is arranged side by side along the outer peripheral surface;
(5) An arcuate inner core conductive portion extending along the outer peripheral edge portion is provided above the outer peripheral edge portion of the inner core.
ここで、
(6)前記複数の小型導電部は偶数個であり、隣り合う2つの小型導電部は一本の導電部材を折り曲げて作製されたものであってもよい。
here,
(6) The plurality of small conductive portions may be an even number, and two adjacent small conductive portions may be manufactured by bending one conductive member.
さらに、
(7)前記シェルの内周縁部の上方をこの内周縁部に沿って延びる円弧状のシェル内側用導電部を備えてもよい。
further,
(7) An arcuate shell inner conductive portion extending along the inner peripheral edge may be provided above the inner peripheral edge of the shell.
さらにまた、
(8)前記円弧状のインナーコア用導電部に代えて、円形状のインナーコア用導電部を備えてもよい。
Furthermore,
(8) Instead of the arc-shaped inner core conductive portion, a circular inner core conductive portion may be provided.
さらにまた、
(9)前記円弧状のシェル内側用導電部に代えて、円形状のシェル内側用導電部を備えてもよい。
Furthermore,
(9) Instead of the arcuate shell inner conductive portion, a circular shell inner conductive portion may be provided.
さらにまた、
(10)前記円弧状のシェル内側用導電部又は前記円形状のシェル内側用導電部は、一本の導電部材を折り曲げて作製されたものであってもよい。
Furthermore,
(10) The arcuate shell inner conductive portion or the circular shell inner conductive portion may be produced by bending a single conductive member.
さらにまた、
(11)前記円弧状のインナーコア用導電部と前記円弧状のシェル内側用導電部は、一本の導電部材を折り曲げて作製されたものであってもよい。
Furthermore,
(11) The arc-shaped inner core conductive portion and the arc-shaped inner shell conductive portion may be produced by bending a single conductive member.
また、上記目的を達成するための本発明のろう付け装置は、
(12)上記したいずれか一項に記載のシェルの外周縁部のスリットに差し込まれた前記ブレードの前記突起が所定形状のろう材でこの外周縁部にろう付けされると共に前記インナーコアの外周縁部のスリットに差し込まれた前記ブレードの前記突起がこの外周縁部にろう付けされる、上記した誘導加熱コイルが配置された非酸化性雰囲気の加熱室を備えたことを特徴とするものである。
The brazing device of the present invention for achieving the above object is
(12) The projections of the blades inserted into the slits on the outer peripheral edge of the shell according to any one of the above are brazed to the outer peripheral edge with a brazing material having a predetermined shape, and A non-oxidizing atmosphere heating chamber in which the above-described induction heating coil is disposed, in which the protrusion of the blade inserted into the slit of the peripheral edge is brazed to the outer peripheral edge, is provided. is there.
ここで、
(13)前記インナーコア用導電部及び/又は前記シェル内側用導電部を移動させる移動機構を備えてもよい。
here,
(13) A moving mechanism for moving the inner core conductive portion and / or the shell inner conductive portion may be provided.
さらに、
(14)前記所定形状のろう材は断面が正方形または長方形の棒状ろう付け材料から製作されたものでものであり、このろう材を使用してろう付けを実施してもよい。
further,
(14) The brazing material having the predetermined shape is made of a rod-shaped brazing material having a square or rectangular cross section, and brazing may be performed using this brazing material.
ここでいう並行とは、所定方向に平行な方向を含むだけでなく、所定方向に沿った方向もいう。 Here, the term “parallel” includes not only a direction parallel to a predetermined direction but also a direction along the predetermined direction.
本発明の誘導加熱コイルを用いて被加熱物を誘導加熱した場合、複数のスリットが並んだ所定方向に並行に渦電流が流れるので、所定方向において隣り合うスリットの間の部分(スリット間隙部分)で渦電流の縮流(広い部分から狭い部分に電流が流れ込んで電流密度が急上昇する現象)は生じない。従って、スリット間隙部分では、縮流に起因する過熱(オーバーヒート)が発生しない。これに対し、所定方向に直交する(又は、ほぼ直交する)方向に渦電流を誘導する誘導加熱コイルを用いた場合は、被加熱物の広い部分から狭い部分に渦電流が流れ込むこととなってスリット間隙部分において縮流が生じるので、このスリット間隙部分は過熱される。 When an object to be heated is induction-heated using the induction heating coil of the present invention, an eddy current flows in parallel in a predetermined direction in which a plurality of slits are arranged, so a portion between adjacent slits in the predetermined direction (slit gap portion) Therefore, eddy current contraction (a phenomenon in which current flows from a wide part to a narrow part and the current density rapidly rises) does not occur. Accordingly, overheating (overheating) due to the contracted flow does not occur in the slit gap portion. On the other hand, when an induction heating coil that induces eddy currents in a direction orthogonal (or substantially orthogonal) to a predetermined direction is used, eddy currents flow from a wide part to a narrow part of the object to be heated. Since the contraction occurs in the slit gap portion, the slit gap portion is overheated.
また、本発明の誘導加熱コイルを用いて被加熱物を誘導加熱した場合、加熱コイルの中央部に渦電流が互いに逆方向に近接して流れる箇所(低温域)を生じるが、加熱コイルの外周コイルの所定方向に並行に流れる渦電流は被加熱物の回転により円周方向に移動するため、中央部の低温域は解消されて不完全加熱部(温度むら)は生じない。これに対し、所定方向に直交する方向(周方向)に渦電流を誘導する誘導加熱コイルを用いた場合は、誘導加熱コイルに流れる渦電流が互いに逆方向に近接して流れる箇所では渦電流が相殺され周方向に低温域を生じる。被加熱物を回転させても円周方向の低温域は解消されず、円周方向に他の箇所に比べ低温の不完全加熱部分が生じる。 In addition, when the object to be heated is induction-heated using the induction heating coil of the present invention, a location (low temperature region) in which the eddy current flows close to each other in the opposite direction is generated at the center of the heating coil. Since the eddy current flowing in parallel to the predetermined direction of the coil moves in the circumferential direction by the rotation of the object to be heated, the low temperature region at the center is eliminated and the incompletely heated portion (temperature unevenness) does not occur. On the other hand, when an induction heating coil that induces eddy currents in a direction (circumferential direction) orthogonal to a predetermined direction is used, eddy currents are generated at locations where eddy currents flowing in the induction heating coils flow in directions opposite to each other. It cancels out and produces a low temperature region in the circumferential direction. Even if the object to be heated is rotated, the low temperature region in the circumferential direction is not eliminated, and an incompletely heated portion having a low temperature is generated in the circumferential direction as compared with other portions.
以上の結果、本発明の誘導加熱コイルを用いた場合は、被加熱物の全体にわたって一様に加熱できることとなる。従って、タービンランナのようにスリットや孔部をもつ部品でもろう付けが実現できる。 As a result, when the induction heating coil of the present invention is used, it can be heated uniformly over the entire object to be heated. Therefore, brazing can be realized even for parts having slits and holes such as a turbine runner.
本発明は、タービンランナを作製する際のろう付けに実現された。 The present invention has been realized in brazing when producing a turbine runner.
図1を参照して本発明のろう付け装置の一例を説明する。 An example of the brazing apparatus of the present invention will be described with reference to FIG.
図1は、本発明の誘導加熱コイルが備えられたろう付け装置の概略構成を示す平面図である。 FIG. 1 is a plan view showing a schematic configuration of a brazing apparatus provided with the induction heating coil of the present invention.
ろう付け装置10は、治具120(図2参照)に載置されたタービンランナ70(本発明にいう被加熱物の一例である)を矢印A方向に搬送する搬送ローラ20と、無酸化雰囲気(非酸化性雰囲気)の入口側予備室30と、タービンランナ70を所定温度まで加熱してろう材を溶かしてろう付けする加熱室(ろう付け室)40と、ろう付けが完了したタービンランナ70を冷却する冷却室50と、無酸化雰囲気の出口側予備室60とを備えている。タービンランナ70は搬送ローラ20に載せられて冷却室50から排出されるまで治具120に載置された状態で搬送される。
The
搬送ローラ20に載せられている治具120に載置されたタービンランナ70は、この治具120をプッシャ22で押すことにより搬送ローラ20上を矢印A方向に搬送される。プッシャ24,26で治具120を一つずつ押すことにより、シャッタ32−1が開かれた入口側予備室30に収容される。この入口側予備室30はタービンランナが収容されるごとに非酸化性雰囲気に置換されて保たれる。入口側予備室30はシャッタ32−2によって加熱室40とは仕切られている。プッシャ34で押された治具120はタービンランナ70と共に入口側予備室30から加熱室40に搬送される。加熱室40に搬送されたタービンランナ70は治具120と共に、二点鎖線で示す位置から実線で示す位置まで移動されて誘導加熱コイル200によってろう付けに必要な温度に加熱される。加熱室40は窒素雰囲気などの非酸化性雰囲気に保たれており、タービンランナ70が一様に加熱されると共にろう材100、110(図3等参照)が完全に溶かされてろう付けが実施される。上記した誘導加熱コイル200の詳細については後述する。
The
ろう付けが実施されたタービンランナ70が載置された治具120はプッシャ42で押されて、開いたシャッタ32−3を通過して冷却室50に搬送される。この冷却室50では、タービンランナ70が所定温度200℃下まで冷却される。この冷却の後、タービンランナ70はプッシャ52によって、開いたシャッタ32−4を通過して出口側予備室60に排出される。治具120に載置されたタービンランナ70を出口側予備室60からプッシャなど(図示せず)で排出してろう付け作業が終了する。ろう付けされたタービンランナ70は搬送装置(図示せず)で取り除かれる。一方、新たなろう材がセットされたタービンランナ70が治具120に載置されて、上記したろう付けが繰り返される。
The
上記したろう付けによって作製されるタービンランナ70とろう材100,110について、図2から図7までを参照して説明する。
The
図2は、ろう付けされるタービンランナを示す斜視図である。図3は、図2のX―X断面図である。図4は、ブレードを示す平面図である。図5は、縮流の生じたシェルの一部を拡大して示す平面図である。図6は、縮流の無いシェルの一部を拡大して示す平面図である。図7は、2種類のろう材を示す平面図である。 FIG. 2 is a perspective view showing a turbine runner to be brazed. 3 is a cross-sectional view taken along line XX in FIG. FIG. 4 is a plan view showing the blade. FIG. 5 is an enlarged plan view showing a part of the shell in which the contraction occurs. FIG. 6 is an enlarged plan view showing a part of the shell without contracted flow. FIG. 7 is a plan view showing two types of brazing materials.
タービンランナ70は、中央部に開口72aが形成されたお椀形のシェル72と、このシェル72の外周縁部72bと内周縁部72cの間に配置されたリング状のインナーコア74と、シェル72の外周縁部72bとインナーコア74の外周縁部74bとの間からシェル72の内周縁部72cとインナーコア74の内周縁部74cとの間までの空間に広がって存在する多数のブレード76とを備えている。なお、図2では、シェル72の開口72a(図3参照)から、タービンランナ70が載置された治具120の一部が突出している。また、図3では、治具120は示されていない。
The
図5と図6に示すように、シェル72の外周縁部72bには複数のスリット72bs1が周方向(矢印B方向)に等間隔で形成されている。これら複数のスリット72bs1よりもやや中心Cの側には、複数のスリット72bs1と等分割で複数のスリット72bs2が周方向に形成されている。また同様に、シェル72の内周縁部72cには、複数のスリット72cs1が周方向(矢印B方向)に複数のスリット72bs1と等分割で形成されている。これら複数のスリット72cs1よりもやや外側(中心Cとは反対の側)には、複数のスリット72cs1と等分割で複数のスリット72cs2が周方向に形成されている。各スリット72bs1、72bs2、72cs1、72cs2は半径方向(矢印R方向)に並行に延びた細い長方形状のものである。また、半径方向に並んだ1つずつのスリット72bs1、スリット72bs2、スリット72cs1、スリット72cs2は半径方向に対して湾曲した方向に並んで配置されており、半径方向に並行な方向に並んでいることとなる。
As shown in FIGS. 5 and 6, a plurality of slits 72bs1 are formed in the outer
シェル72のスリット72bs1にはブレード76の突起76aが差し込まれて折り曲げられており、スリット72bs2にはブレード76の突起76eが差し込まれて折り曲げられている。また、シェル72のスリット72cs1にはブレード76の突起76bが差し込まれて折り曲げられており、シェル72のスリット72cs2にはブレード76の突起76fが差し込まれて折り曲げられている。複数のスリット72bs1,72bs2,72cs1,72cs2の数はブレード76の数(枚数)と同じである。シェル72には、図3に示すように、外周縁部72bから滑らかに下がって外周縁部72bよりも低くなったリング状(環状)の底部72dが形成されている。この底部72dのうち外周縁部72bとは反対側の部分は、底部72dの最も低い部分よりも高くなっており、内周縁部72cを形成している。内周縁部72cに囲まれた部分(内周縁部72cの内側の部分)が開口72aとなっている。
A
インナーコア74の外周縁部74bのうちシェル72の各スリット72bs1に対向する部分にはスリット74bsが形成されている。同様に、インナーコア74の内周縁部74cのうちシェル72の各スリット72cs1に対向する部分にはスリット74csが形成されている。インナーコア74のスリット74bsにブレード76の突起76cが差し込まれて折り曲げられており、また、インナーコア74のスリット74csにブレード76の突起76dが差し込まれて折り曲げられている。複数のスリット74bsの数はブレード76の数(枚数)と同じであり、複数のスリット74csの数もブレード76の数(枚数)と同じである。インナーコア74は、図3に示すように、シェル72の底部72dの上方に位置しており、ブレード76を介してシェル72に接続されている。インナーコア74は、ブレード76に載置されたような位置に配置されている。また、インナーコア74は、シェル72の外周縁部72bよりもやや低い位置であって、内周縁部72cよりもやや高い位置に配置されている。
A slit 74bs is formed in a portion of the outer
上述したようにブレード76には、各スリット72bs1,72bs2,72cs1,72cs2,74bs,74csに対応してそれぞれ差し込まれて折り曲げられる突起76a,76e,76b,76f,76c,76dが形成されている。また、ブレード76は、各突起76a,76e,76b,76f,76c,76dが各スリット72bs1,72bs2,72cs1,72cs2,74bs,74csそれぞれに差し込まれることにより、外周縁部72b、内周縁部72c、及び底部72dから立ち上がった状態で、且つ、シェル72の外周縁部72bに沿って(内周縁部72c、又はインナーコア74の外周縁部74b,内周縁部74cに沿って)等間隔(等角度)で配置される。ブレード76は、シェル72とインナーコア74に挟まれた空間に広がって存在する。
As described above, the
上記したシェル72のスリット72bs1,72bs2,72cs1,72cs2に差し込まれて折り曲げられた突起76a,76e,76b,76fは、図7に示されるろう材100でシェル72の外周面72eに接合される。また、インナーコア74のスリット74bs,74csに差し込まれて折り曲げられた突起76c,76dは、図7に示されるろう材110でインナーコア74の内周面(上面)74dに接合される。
The
図7に示すようにろう材100,110は、断面が正方形S1または長方形S2の棒状の銅(又は銅合金)等から製造されたV字状またはU字状(図示せず)のものであり、ろう付けする部分に必要なろうの量に相当する長さの脚100a,110aをもつ。抵抗加熱による連続雰囲気ろう付けでは、ろう付け炉内で被加熱物とろう材はそれぞれほぼ一様に輻射加熱される。しかし、誘導加熱ろう付けでは、銅ろう等の非磁性材料のろう材は誘導加熱されずに、誘導加熱された被加熱物の熱伝導及び輻射で加熱される。そのため、抵抗加熱ろう付けに通常使用される断面が円形のろう材を使用すると、被加熱物に対し点(線)接触となるため熱伝導加熱され難く、ろう不溶の発生、被加熱物の過熱等の問題が発生する。断面が正方形または長方形のような被加熱物に面接触するろう材では上記の問題は解消し、ろう付け部品の品質を向上することができる。
As shown in FIG. 7, the
シェル72、インナーコア74、及びブレード76をろう付けするろう付け方法を説明する。
A brazing method for brazing the
ろう付けに際しては、先ず、図2や図3に示すように、ブレード76のうちシェル72の外周縁部72bに近い部分にろう材100を配置すると共に、インナーコア74の外周縁部74bに形成されたスリット74bsの近傍にろう材110を配置する。加熱装置40(図1参照)においてシェル72、インナーコア74、及びブレード76をろう材100,110でろう付けする際は、上記のようにシェル72の外周縁部72bに形成されたスリット72bs1の近傍にろう材100が配置されると共にインナーコア74の外周縁部74bに形成されたスリット74bsの近傍にろう材110が配置される。シェル72のスリット72bs2,72cs1,72cs2の近傍と、インナーコア74の内周縁部74cに形成されたスリット74csの近傍にはろう材が配置されていない。
When brazing, first, as shown in FIGS. 2 and 3, the
加熱装置40においてタービンランナ70とろう材100,110を所定温度に加熱することによりろう材100,110が溶け、スリット72bs1に差し込まれて折り曲げられた突起76aは外周縁部72bにろう材100で接合されると共に、インナーコア74のスリット74bsに差し込まれて折り曲げられた突起76cは外周縁部74bにろう材110で接合される。一方、ろう材が配置されていないシェル72のスリット72bs2,72cs1,72cs2には、外周縁部72bで溶けたろう材100がシェル72とブレード76の隙間と境を毛管現象によって流れて来る。このため、スリット72bs2,72cs1,72cs2に差し込まれて折り曲げられた突起76e,76b,76fはろう材100によってシェル72に接合される。ろう材100は、突起76aだけでなく突起76e,76b,76fもシェル72に接合させるために、多目の量(長さ)になっている。また、ろう材が配置されていないインナーコア74の内周縁部74cのスリット74csには、外周縁部74bで溶けたろう材110がインナーコア74とブレード76の隙間と境を毛管現象によって流れて来る。このため、このスリット74csに差し込まれて折り曲げられた突起76dはろう材110によって内周縁部74cに接合される。ろう材110は、突起76cだけでなく突起76dも接合させるために必要な長さとなっている。なお、ろう材100,110の長さ、例えば100a、110aは、ろう付けする部位の隙間等、ろう付け長さに応じて決定される。
By heating the
図8から図12までを参照して、ろう付け用誘導加熱コイル200について説明する。
The brazing
図8は、ろう付け用の誘導加熱コイル(インナーコア側)を示す平面図である。図9は、誘導加熱コイルの全体を示す側面図であり、タービンランナ70の断面を示している。図10は、図8の誘導加熱コイル(シェル側)を示す底面図である。図11は、誘導加熱コイルを移動させる移動機構を模式的に示す側面図である。図12は、図11の移動機構によって回転移動した誘導加熱コイルを示す側面図である。図10に示す破線は、交流電流の方向の一例を示す。
FIG. 8 is a plan view showing an induction heating coil (inner core side) for brazing. FIG. 9 is a side view showing the entire induction heating coil, and shows a cross section of the
ろう付け用の誘導加熱コイル200は、図1に示すように加熱室40(図1参照)に配置されている。誘導加熱コイル200は、シェル72の外周面72eに向き合って配置されるシェル外周面用導電部210と、インナーコア74の外周縁部74bに沿って延びる円弧状のインナーコア用導電部260と、シェル72の内周縁部72cに沿って延びる円弧状のシェル内側用導電部270とを備えている。
The
シェル外周面用導電部210は、シェル72の半径方向(矢印R方向)に並行に延びる4本の並行導電部221,222,223,224を有する小型導電部220と、シェル72の半径方向に並行に延びる4本の並行導電部231,232,233,234を有する小型導電部230と、シェル72の半径方向に並行に延びる4本の並行導電部241,242,243,244を有する小型導電部240と、シェル72の半径方向に並行に延びる4本の並行導電部251,252,253,254を有する小型導電部250とを備えている。各並行導電部221,222……253,254は、シェル72の半径方向に平行であってもよいが、正確に平行でなくて並行であればよい。換言すれば、各並行導電部221,222……253,254を流れる交流電流によって半径方向(又はこの半径方向)に並行な渦電流がシェル72に誘導される。この渦電流による作用効果については図5を参照して後述する。
The shell outer peripheral surface
4つの小型導電部220,230,240,250はそれぞれ、半径方向に並行に延びる並行導電部を有する略楕円形状であり、換言すれば、やや平坦な(押し潰されたような)渦巻き状である。また、4つの小型導電部220,230,240,250は1台の交流電源212に接続されている。小型導電部220と小型導電部230は接続導電部225によって電気的に接続されている。小型導電部240と小型導電部250は接続導電部245によって電気的に接続されている。並行導電部223の長手方向一端部は交流電源212に接続されており、この長手方向他端部は湾曲して並行導電部222の長手方向一端部に接続されている。並行導電部222の長手方向他端部は湾曲して並行導電部224の長手方向一端部に接続されている。並行導電部224の長手方向他端部はやや大きく湾曲して並行導電部221の長手方向一端部に接続されている。並行導電部221の長手方向他端部は大きく湾曲して並行導電部224の長手方向一端部に接続されている。小型導電部230の各並行導電部231,232,233,234も、各並行導電部221,222,223,224と同様に電気的に接続されている。このような接続は、小型導電部240,250についても同様である。4つの小型導電部220,230,240,250はシェル72の外周面72eに沿って湾曲しており(図9参照)、シェル72を誘導加熱する際には、この誘導加熱に最適な距離に4つの小型導電部220,230,240,250が位置する。
Each of the four small
上記の各並行導電部221,222……253,254を流れる交流電流によって半径方向に並行に(又はこの半径方向に)流れる渦電流による作用効果について、再び図5と図6を参照して説明する。
The effects of the eddy currents flowing in parallel (or in the radial direction) in the radial direction by the alternating currents flowing through the parallel
図5に示す破線の矢印Hは、シェル72の円周方向(矢印B方向)に延びる誘導加熱コイル(従来の誘導加熱コイル)によってシェル72を加熱したときの渦電流の流れを示しており、この渦電流は交流電流なので矢印Hとは反対の方向にも流れる。また、図6に示す破線の矢印Pは、本発明の誘導加熱コイル200のシェル外周面用導電部210によってシェル72を加熱したときの渦電流の流れを示しており、この渦電流は交流電流なので矢印Pとは反対の方向にも流れる。
The broken-line arrow H shown in FIG. 5 indicates the flow of eddy current when the
シェル72の円周方向に延びる誘導加熱コイル(従来の誘導加熱コイル)によってシェル72を加熱したときにシェル72に誘導される渦電流は円周方向に流れる。このため、シェル72のうち、半径方向(矢印R方向)に並んだスリット72bs1とスリット72bs2との間の部分(スリット間隙部分Y)、及びスリット72bs1とシェル72の外周縁との間の部分では、図5の矢印Hで示すようにシェル72の広い部分から狭い部分に渦電流が流れ込んで電流密度が急上昇する現象(縮流)が発生する。このため、スリット間隙部分Yは、シェル72の他の部分よりも高温に加熱される(過熱される)。この結果、シェル72はその全体にわたって一様には加熱されない(不均一に加熱される)。
Eddy currents induced in the
これに対し、本発明の誘導加熱コイル200のシェル外周面用導電部210によって生じる渦電流は、図6の矢印Pで示すように半径方向(又は、半径方向に並行な方向)に流れるので縮流は発生しない。このような縮流防止効果は、スリット72cs1とスリット72cs2についても同様である。
On the other hand, the eddy current generated by the shell outer peripheral surface
また、半径方向(又は、半径方向に並行な方向)に流れるこの渦電流は、被加熱物が回転するためその位置が周方向に移動し、渦電流が互いに逆方向に近接して流れる加熱コイルの中央部に生じる低温域は、加熱コイルの外周コイルの所定方向に並行に流れる渦電流は被加熱物の回転により円周方向に移動するため、解消されて不完全加熱部(温度むら)は生じない。この結果、シェル72はその全体にわたって一様に加熱されることとなる。
In addition, this eddy current flowing in the radial direction (or in a direction parallel to the radial direction) moves in the circumferential direction because the object to be heated rotates, so that the eddy current flows close to each other in the opposite direction. The low temperature region generated in the central part of the heating coil is eliminated because the eddy current flowing in parallel to the predetermined direction of the outer coil of the heating coil moves in the circumferential direction due to the rotation of the object to be heated. Does not occur. As a result, the
インナーコア用導電部260はインナーコア74の外周縁部74bの上方を延びる円弧状(半円状)のものであり、外周縁部74bに配置されたろう材110(図2等参照)を加熱して溶かす。シェル内側用導電部270は、シェル72の内周縁部72cの上方を延びる円弧状(半円状)のものであり、主に内周縁部72cを加熱する。インナーコア用導電部260とシェル内側用導電部270は一本の導電材を折り曲げて作製されたものである。インナーコア用導電部260の円弧部分の中央部は交流電源212に接続されている。インナーコア用導電部260とシェル内側用導電部270は、インナーコア74とシェル72を誘導加熱する際には、この誘導加熱に最適な距離に位置する。
The inner core
インナーコア74は図9に示すようにシェル72の外周縁部72bより低い位置に配置されている。シェル72の外周縁部72bと同じ高さにインナーコア用導電部260を配置した場合、インナーコア74とインナーコア用導電部260の距離が大きいため、インナーコア用導電部260でインナーコア74を必要なろう付け温度に加熱することができない。また、インナーコア用導電部260をシェル72の外周縁部72bより低い位置に配置した場合、シェル72の外周縁部72bにインナーコア用導電部260の水平移動は妨害され、タービンランナ70の搬送ができなくなる。シェル72の外周縁部72bより低い位置に配置されるシェル内側用導電部270も同様にタービンランナ70の搬送を阻害する。
The
インナーコア74及びシェル72の内周縁部72cを加熱するとともにタービンランナ70の搬送を可能とするためにインナーコア用導電部260とシェル内側用導電部270は移動機構300によって移動する。移動機構300は、図11と図12に示すように、シェル外周面用導電部210が固定された基台302に取り付けられている。基台302を側面から見た場合はL字状であり、加熱室40(図1参照)の底壁44から立ち上がった垂直部材304と、この垂直部材304の上部から平行に延びる平行部材306とを備えている。平行部材306は、誘導加熱コイル200に電気的に接続されたリードでもある。
The inner core
基台302の垂直部材304には、移動機構300の上下動軸310が上下動自在(矢印F方向に移動自在)に取り付けられている。上下動軸310は上下方向(矢印F方向)に延びており、上端部は移動機構300のシリンダ350のロッド352に連結されている。従って、シリンダ350のオン・オフによって上下動軸310は上下動し、シリンダ350がオンのときは、上下動軸310は最上位置まで上昇して停止し、シリンダ350がオフのときは、上下動軸310は最下位置まで下降して停止する。
The
また、上下動軸310の下端部には長孔310aが形成されている。この長孔310aには、突起部322が移動自在に嵌め込まれている。突起部322は、基台302の平行部材306に回動自在に固定されたスイングアーム320の下部に固定されたものである。このスイングアーム320は、平行部材306に回動自在に固定された回動軸306aに固定されている。また、スイングアーム320のうち回動軸306aの位置とは反対の側の上部には、インナーコア用導電部260の一端部が固定されている。
A
シリンダ350がオフのときは、図11に示すように、上下動軸310は最下位置まで下降して停止しており、インナーコア用導電部260及びシェル内側用導電部270の自重やスイングアーム320の自重などによってインナーコア用導電部260及びシェル内側用導電部270は加熱位置(図11に示す位置)に位置している。この場合、突起部322は長孔310aの上部に位置している。タービンランナ70を加熱する場合は、インナーコア用導電部260及びシェル内側用導電部270を上記の加熱位置に位置させてこれらに通電する。
When the
タービンランナ70を誘導加熱コイル200で加熱できるように装着する場合は、シリンダ350をオンにして回動軸306aを中心にしてスイングアーム320を、図12で示す位置(装着位置)まで回動させる。この回動によってインナーコア用導電部260及びシェル内側用導電部270を、図12に示す装着位置に位置させておき、タービンランナ70を治具120ごとに矢印E方向に搬送する。タービンランナ70及び治具120が装着位置に位置した後、シリンダ350をオフにして、図11に示すように誘導加熱コイル200を加熱位置に位置させる。加熱室内を非酸化性雰囲気に置換えた後、治具120と共にタービンランナ70をゆっくり回転させながら誘導加熱コイル200に交流電流を供給してタービンランナ70を誘導加熱してろう付けを実施する。
When the
なお、誘導加熱コイル200は、その内部に冷却水が流れるように構成されており、冷却水はスイングアーム320、平行部材306を介して加熱室40の外部へ排出される。
The
インナーコア用導電部260とシェル内側用導電部270の移動機構300は、同様な構成からなるポンプインペラのインナーコアやシェルの内周縁部の加熱や、その他外周部より低い位置に加熱部を有する部品の加熱に適用可能である。
The moving
図13から図15までを参照して誘導加熱コイル200のシェル外周面用導電部210の他の例を説明する。
Another example of the shell outer peripheral surface
図13は、一対の小型導電部からなるシェル外周面用導電部を示す平面図である。図14は、一つの小型導電部からなるシェル外周面用導電部を示す平面図である。図15は、全体が扇形状のシェル外周面用導電部を示す平面図である。これらの図では、図10に示す構成要素と同じ構成要素には同じ符号が付されている。 FIG. 13 is a plan view showing a shell outer peripheral surface conductive portion including a pair of small conductive portions. FIG. 14 is a plan view showing a shell outer peripheral surface conductive portion including one small conductive portion. FIG. 15 is a plan view showing the whole shell-shaped conductive portion for the outer peripheral surface of the fan. In these drawings, the same components as those shown in FIG. 10 are denoted by the same reference numerals.
図13に示すシェル外周面用導電部410は、シェル72の半径方向(矢印R方向)に並行に延びる4本の並行導電部421,422,423,424を有する小型導電部420と、シェル72の半径方向に並行に延びる4本の並行導電部431,432,433,434を有する小型導電部430とを備えている。各並行導電部421,422……433,434は、シェル72の半径方向に平行であってもよいが、正確に平行でなくて並行であればよい。換言すれば、各並行導電部421,422……433,434を流れる交流電流によって半径方向(又はこの半径方向)に並行な渦電流がシェル72に誘導される。
The shell outer peripheral surface
2つの小型導電部420,430はそれぞれ、半径方向に並行に延びる並行導電部を有する略楕円形状であり、換言すれば、やや平坦な(押し潰されたような)渦巻き状である。また、2つの小型導電部420,430は1台の交流電源212に接続されている。小型導電部420と小型導電部430は接続導電部425によって電気的に接続されている。
並行導電部423の長手方向一端部は交流電源212に接続されており、この長手方向他端部は湾曲して並行導電部422の長手方向一端部に接続されている。並行導電部422の長手方向他端部は湾曲して並行導電部424の長手方向一端部に接続されている。並行導電部424の長手方向他端部はやや大きく湾曲して並行導電部421の長手方向一端部に接続されている。並行導電部421の長手方向他端部は大きく湾曲して並行導電部434の長手方向一端部に接続されている。小型導電部430の各並行導電部431,432,433,434も、各並行導電部421,422,423,424と同様に電気的に接続されている。2つの小型導電部420,430はシェル72の外周面に沿って湾曲しており、シェル72を誘導加熱する際には、この誘導加熱に最適な距離に2つの小型導電部420,430が位置する。
Each of the two small
One end portion in the longitudinal direction of the parallel
実施例で説明したシェル外周面用導電部210は、当該シェル外周面用導電部410の2個を電気的に並列にかつ物理的に半円状に配置したものである。
The shell outer peripheral surface
図14に示すシェル外周面用導電部510は、シェル72の半径方向(矢印R方向)に並行に延びる4本の並行導電部521,522,523,524を有する小型導電部520を備えている。各並行導電部521,522,523,524は、シェル72の半径方向に平行であってもよいが、正確に平行でなくて並行であればよい。換言すれば、各並行導電部521,522,523,524を流れる交流電流によって半径方向(又はこの半径方向)に並行な渦電流がシェル72に誘導される。
A shell outer peripheral surface
1つの小型導電部520は、半径方向に並行に延びる長軸を有するほぼ楕円形状(略楕円形状)であり、換言すれば、やや平坦な(押し潰されたような)渦巻き状である。また、1つの小型導電部520は1台の交流電源212に接続されている。並行導電部523の長手方向一端部は交流電源212に接続されており、この長手方向他端部は湾曲して並行導電部522の長手方向一端部に接続されている。並行導電部522の長手方向他端部は湾曲して並行導電部524の長手方向一端部に接続されている。並行導電部524の長手方向他端部はやや大きく湾曲して並行導電部521の長手方向一端部に接続されている。1つの小型導電部520はシェル72の外周面に沿って湾曲しており、シェル72を誘導加熱する際には、この誘導加熱に最適な距離に1つの小型導電部520が位置する。
One small
上記シェル外周面用導電部410は当該シェル外周面用導電部510の2個を電気的に直列に配置したものである。
The shell outer peripheral surface
図15に示すシェル外周面用導電部610は、シェル72の半径方向(矢印R方向)に延びる4本の並行導電部621,622,623,624を有する小型導電部620を備えている。各並行導電部621,622,623,624は、シェル72の半径方向であってもよいが、正確に半径方向でなくてもよい。換言すれば、各並行導電部621,622,623,624を流れる交流電流によって半径方向に渦電流がシェル72に誘導される。
A shell outer peripheral surface
小型導電部620は、全体が扇形状のものであり、中心Cを扇の要として広がっている形状である。1つの小型導電部520は1台の交流電源212に接続されている。並行導電部623の長手方向一端部は交流電源212に接続されており、この長手方向他端部は湾曲して並行導電部622の長手方向一端部に接続されている。並行導電部622の長手方向他端部は湾曲して並行導電部624の長手方向一端部に接続されている。並行導電部624の長手方向他端部はやや大きく湾曲して並行導電部621の長手方向一端部に接続されている。1つの小型導電部620はシェル72の外周面に沿って湾曲しており、シェル72を誘導加熱する際には、この誘導加熱に最適な距離に1つの小型導電部620が位置する。
The small
シェル外周面用導電部610の小型導電部620は、シェル外周面用導電部510の小型導電部520より物理的な配置が密にできるため速やかな加熱をすることができる。
Since the small
以上のように小型導電部を電気的、物理的に適当に組み合わせることにより、被加熱物の均一な加熱が可能となる。 As described above, it is possible to uniformly heat the object to be heated by appropriately combining the small conductive portions electrically and physically.
10 ろう付け装置
40 加熱室(ろう付け室)
70 タービンランナ
72 シェル
72bs1、72bs2、72cs1、72cs2、74bs、74cs スリット
74 インナーコア
76 ブレード
200 誘導加熱コイル
210 シェル外周面用導電部
220,230,240,250 小型導電部
221,222,223,224,231,232,233,234,241,242,243,244,251,252,253,254, 並行導電部
260 インナーコア用導電部
270 シェル内側用導電部
300 移動機構
10
70
Claims (13)
前記所定方向に並行に流れる渦電流を前記被加熱物に誘導することを特徴とする誘導加熱コイル。 In an induction heating coil that induction-heats an object to be heated formed with a plurality of slits arranged in a predetermined direction at a predetermined interval,
An induction heating coil that induces eddy currents flowing in parallel in the predetermined direction to the object to be heated.
前記シェルの半径方向に並行に延びる複数の並行導電部を有する小型導電部が前記シェルの外周面に向き合うと共にこの外周面に沿って並んで配置されたシェル外周面用導電部と、
前記インナーコアの外周縁部の上方をこの外周縁部に沿って延びる円弧状のインナーコア用導電部とを備えたことを特徴とする誘導加熱コイル。 A bowl having an opening formed at the center, and a shell having a plurality of slits formed at a predetermined interval between the outer peripheral edge and the inner peripheral edge, and between the outer peripheral edge and the inner peripheral edge of the shell. A ring-shaped one arranged, wherein a slit facing the outer peripheral edge slit of the shell is formed in the outer peripheral edge, and a slit facing the inner peripheral edge slit of the shell is the inner peripheral edge And the inner core formed between the outer peripheral edge of both the shell and the inner core and the space between the inner peripheral edge of both the shell and the inner core. In an induction heating coil for brazing the blade of a turbine runner comprising a blade formed with a protrusion that is bent in a bent manner to the shell and the inner core,
A small conductive portion having a plurality of parallel conductive portions extending in parallel to the radial direction of the shell faces the outer peripheral surface of the shell and is arranged side by side along the outer peripheral surface;
An induction heating coil comprising: an arcuate inner core conductive portion extending along the outer peripheral edge portion above the outer peripheral edge portion of the inner core.
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