JP2008293851A - 誘導加熱コイル体 - Google Patents

Abstract

【課題】誘導加熱コイル体の剛性を確保すると共に、誘導電流によって、ワークや誘導加熱コイル体自身が破損しにくい誘導加熱コイル体を提供することである。
【解決手段】ワーク２０を焼き入れするための加熱コイル６と、絶縁部材８を介して加熱コイル６を支持する支持部材２とを備え、ワーク２０を焼き入れする際に加熱コイル６に高周波電流が流れる誘導加熱コイル体１において、支持部材２は、金属で構成されており、支持部材２に生じる誘導電流の経路上にスリット１１Ａ〜１１Ｆ，１３及び／又は孔１０を設けた。ワーク２０の焼き入れ部位の断面が円柱形状であり、前記ワーク２０の周囲を焼き入れする。
【選択図】図２

Description

本発明は、金属素材のワークを焼き入れする際に使用される誘導加熱コイル体に関するものである。

機械部品は、強度（耐摩耗性や耐疲労性）を確保するために焼き入れが行われる。例えば、特許文献１には、クランクシャフト等のワークを焼き入れすることができる誘導加熱コイル体の発明が開示されている。誘導加熱コイル体は、焼き入れ対象となるワークと近接する加熱コイルに高周波電流を供給し、ワーク上に誘導電流を生じさせ、この誘導電流による発熱を利用してワークを焼き入れするものである。
特許第３６２３９２４号公報

図１０は、従来の誘導加熱コイル体の正面図である。以下では、図１０を参照しながら従来の誘導加熱コイル体の構成を説明する。
ワーク２０を焼き入れする際には、ワーク２０と加熱コイル６との距離を一定に保つ必要があり、従来は、誘導加熱コイル体にスペーサ７Ａ，７Ｂ，７Ｃを設け、このスペーサ７Ａ，７Ｂ，７Ｃにワーク２０を押し付けた状態を維持することにより、両者間の距離を一定に保っていた。ちなみに、特許文献１の発明においても、このような手法が採用されている。

スペーサ７Ａ，７Ｂ，７Ｃにワーク２０を押し付けることによって加熱コイル６とワーク２０の間の距離を一定に保つようにすると、次のような問題が生じる。
例えば、クランクシャフトのピン部を焼き入れする際には、ピン部はクランクシャフトの回転軸の周囲を周回移動するため、ピン部の移動と共に加熱コイル６（誘導加熱コイル体）も移動させなければならない。ピン部の周囲を一様に焼き入れするためには、加熱コイル６からピン部までの距離を一定に保つ必要がある。そのためには、スペーサ７Ａ，７Ｂ，７Ｃにピン部を押し付け、スペーサ７Ａ，７Ｂ，７Ｃがピン部から離れないようにしなければならず、誘導加熱コイル体はスペーサ７Ａ，７Ｂ，７Ｃを介してピン部（ワーク２０）から荷重を受ける。そのため、誘導加熱コイル体は剛性を有する部材を備えて、ワーク２０から受ける荷重に耐えられるように構成する必要がある。
また、ピン部の周回位置によって誘導加熱コイル体に掛かる荷重の向きは変化するので、少なくとも二箇所（特許文献１の発明では三箇所）にスペーサ７Ａ，７Ｂ，７Ｃを配置し、ワーク２０を同時に二箇所以上のスペーサ（７Ａと、７Ｂ又は７Ｃのいずれか）と接触させることが望ましい。

そこで、誘導加熱コイル体に非磁性体である黄銅等の金属で構成された支持部材２Ａ，２Ｂ（特許文献１では金属板材）を設け、この支持部材２Ａ，２Ｂに金属製のスペーサ７Ａ等を固定することが考えられる。
一方、全てのスペーサ７Ａ，７Ｂ，７Ｃを金属製の支持部材２Ａ，２Ｂに固定すると、ワーク２０の焼き入れに寄与する誘導電流の一部が、誘導加熱コイル体（スペーサを含む）側に流れることがあり、ワーク２０とスペーサ（７Ｂ又は７Ｃ）の間に隙間が生じた際に、ワーク２０とスペーサ（７Ｂ又は７Ｃ）の間にスパークが発生することがあった。

そこで、特許文献１の発明では、金属製の支持部材（金属板材）に絶縁素材で構成された非導電性板材を接続し、さらに三つのスペーサのうちの二つのスペーサ７Ｂ，７Ｃは非導電性板材に固定し、ワーク２０を介して流れる誘導電流を遮断しスパークの発生を阻止していた。

ところが、スペーサ７Ａ，７Ｂ，７Ｃは、メンテナンス時には取り外せなくてはならないので、金属板材や非導電性板材に対してネジ等の取り外し可能な取付手段で取り付けられなければならない。しかし、非導電性板材にスペーサ７Ａ，７Ｂ，７Ｃを取り付けるのは、強度が不足するという問題がある。よって、スペーサ７Ａ，７Ｂ，７Ｃは金属製の支持部材（金属板材）に固定するのが好ましいが、それでは依然として誘導電流によるスパークを生じる問題が残る。

また、昨今は、装置の小型化が進み、誘導加熱コイル体もその例外ではない。そのため、加熱コイル６に高周波電流を供給するための導体４が、小型化を図った誘導加熱コイル体の内部で密集する密集部位３０が出来てしまう。

特許文献１の発明の例では、黄銅製等の金属板材によって誘導加熱コイル体の剛性をある程度は確保することができるが、昨今のクランクシャフトの小型化に伴って、加熱コイル６を薄くする必要性が出てきた。その結果、金属板材２Ａ，２Ｂ（側板）と導体４とが、絶縁部材を介してより接近することとなり、金属板材２Ａ，２Ｂは誘導を受け易くなった。

ここで金属板材２Ａ，２Ｂは非磁性体である黄銅製であるにも関わらず、発熱現象が生じる。考察するに、これは高周波電流によって金属板材２Ａ，２Ｂに無用な誘導電流９Ａ，９Ｂが生じ、この誘導電流９Ａ，９Ｂが金属板材２Ａ，２Ｂを加熱したものと思われる。前述の密集部位３０においては金属板材２Ａ，２Ｂの昇温が著しく、加熱コイル６（導体４）との間に配置した絶縁部材（絶縁テープ部材）が損耗する恐れがある。

そこで本発明は、誘導加熱コイル体の剛性を確保すると共に、誘導電流によって、ワークや誘導加熱コイル体自身が破損しにくい誘導加熱コイル体を提供することを目的としている。

上記課題を解決するため、請求項１の発明の誘導加熱コイル体では、ワークを焼き入れするための加熱コイルと、絶縁部材を介して前記加熱コイルを支持する支持部材とを備え、前記ワークを焼き入れする際に前記加熱コイルに高周波電流が流れる誘導加熱コイル体において、前記支持部材は、金属で構成されており、前記支持部材に生じる誘導電流の経路上にスリット及び／又は孔を設けた。

請求項１の発明では、支持部材を、剛性を有する金属で構成し、支持部材に生じる誘導電流の経路上にスリット及び／又は孔を設けたので、誘導加熱コイル体の剛性を保つことができる上に、誘導電流はスリット及び／又は孔に沿って迂回しなければ流れることができないため、実質的に抵抗が大きくなって誘導電流が流れにくくなり、その結果、支持部材の発熱が局所的に集中せず、昇温を抑制して絶縁部材の損耗を防止することができる。

請求項２の発明の誘導加熱コイル体では、ワークを焼き入れするための加熱コイルと、絶縁部材を介して前記加熱コイルを支持する支持部材とを備え、前記ワークを焼き入れする際に前記加熱コイルに高周波電流が流れる誘導加熱コイル体において、前記支持部材は金属で構成されており、前記支持部材の、加熱コイルに高周波電流を導く導体に近接する部分の近傍、又は導体が密集する部分の近傍にスリット及び／又は孔を設けた。

請求項２の発明を実施すると、支持部材の、誘導電流が生じ易い箇所（導体に近接する部分の近傍、又は導体が密集する部分の近傍）において誘導電流が流れにくくなり、支持部材の発熱が局所的に集中せず、昇温を抑制して絶縁部材の損耗を防止することができる。

請求項３の発明の誘導加熱コイル体は、ワークを焼き入れするための加熱コイルと、絶縁部材を介して前記加熱コイルを挟持する支持部材とを備え、前記支持部材には、ワークが当接して前記加熱コイルとワークの距離を一定に保つスペーサが設けてあり、前記ワークを焼き入れする際に前記加熱コイルに高周波電流が流れる誘導加熱コイル体において、前記支持部材は、金属で構成されており、前記支持部材と，スペーサと，ワークとを循環する誘導電流の経路上の支持部材部分にスリットを設けた。

請求項３の発明では、支持部材と，スペーサと，ワークとを循環する誘導電流の経路上の支持部材部分にスリットを設けたので、誘導電流はスリットを迂回しなければ流れることができなくなる。よって、抵抗が大きくなるので誘導電流が流れにくくなり、スペーサとワークの間でスパークが発生しにくくなる。よって、スパークによるワークや支持部材（誘導加熱コイル体）の損耗を防止することができる。

請求項４の発明は、請求項３の発明の誘導加熱コイル体において、いずれかのスペーサを非導通性の素材で構成した。

請求項４の発明を実施すると、いずれかのスペーサが非導通性の素材で構成されているので、ワーク上の誘導電流がスペーサを介して支持部材側へ流れることを阻止することができる。よって、仮にワークとスペーサの間に微少な隙間が生じたとしても、両者間にスパークが生じることを防止することができる。

請求項５の発明は、請求項３の発明の誘導加熱コイル体において、前記支持部材は、隣接するスペーサの間で分割されており、各分割片が剛性を有する絶縁部材で連結固定されていることを特徴とする。

請求項５の発明では、支持部材が隣接するスペーサの間で分割されている。その結果、支持部材の各分割片の間が電気的に遮断されるので、ワークとスペーサの間でスパークが生じることを防止することができる。また、各分割片は剛性を有する絶縁部材で連結固定される。これにより、誘導加熱コイル体の強度が確保される。その結果、誘導加熱コイル体は、スペーサを介してワークから受ける荷重を支持することができる。

請求項６の発明は、請求項１乃至請求項５のうちのいずれかの誘導加熱コイル体において、ワークの焼き入れ部位の断面が円柱形状であり、前記ワークの周囲を焼き入れするようにした。

請求項６の発明を実施すると、焼き入れ部位の断面が円柱形状のワークの周囲を焼き入れすることができる。例えば、加熱コイルを、ワークの周囲に沿って円弧状に湾曲させ、ワークを回転させながら焼き入れすることにより、ワークの全周囲を焼き入れすることができる。

請求項７の発明は、請求項１乃至請求項６のうちのいずれかの誘導加熱コイル体において、ワークを、クランクシャフトとした。

請求項７の発明では、ワークとしてクランクシャフトを焼き入れする。すなわち、クランクシャフトの焼き入れ部位としてはピン部とジャーナル部とがある。このピン部とジャーナル部は、共にスペーサで誘導加熱コイル体に対して距離が一定に保たれている。ところで、ジャーナル部の回転軸はクランクシャフトの回転軸と一致しているため、ジャーナル部を焼き入れする際には、誘導加熱コイル体（加熱コイル）の位置とクランクシャフトの位置は変動せず、ジャーナル部にはスペーサを介して荷重はほとんど掛からない。
しかしピン部は、クランクシャフトの回転軸から離れた位置に配置されているため、クランクシャフトの回転軸を回転させると、ピン部は回転軸の周囲を周回移動するため、ピン部を焼き入れする際には、誘導加熱コイル体もピン部と共に移動させる必要がある。その際、ピン部と誘導加熱コイル体との距離を一定に保つために、ピン部は誘導加熱コイル体（スペーサ）に押し付けた状態を維持しながらクランクシャフトの回転軸の周りを周回移動させなければならない。
しかし、誘導加熱コイル体は、支持部材を備えているので、スペーサを介してピン部から荷重を受けても耐えることができる。

本発明は、支持部材を金属で構成し、支持部材に生じる誘導電流の経路上にスリット及び／又は孔を設けたので、誘導加熱コイル体の剛性を確保することができる上に、支持部材には誘導電流が流れにくい。これにより、支持部材と加熱コイルの間に配置した絶縁部材が損耗することを防止することができる。また、本発明を実施すると、支持部材に誘導電流が流れにくくなるので、ワーク上に生じた誘導電流がスペーサを介して支持部材側へ流れにくくなり、ワークと誘導加熱コイル体の間にスパークが生じにくくなり、ワークと誘導加熱コイル体とを保護することができる。

図１は、本発明を実施した誘導加熱コイル体１の斜視図であり、図２は、図１の誘導加熱コイル体１の正面図であり、図３は、図１の誘導加熱コイル体１の部分拡大斜視図である。また、図４は、後述する導体４によって構成される加熱コイル６の概略斜視図である。図１に示すように誘導加熱コイル体１は、剛性を有する金属製の支持部材２と、導体４によって構成される加熱コイル６とを備えている。
以下、これらの構成を順に説明する。

まず、支持部材２について説明する。
支持部材２は、正面板２Ａと裏面板２Ｂ（図３）とが図示しないボルトで所定の間隔だけ離間して固定された構造を有しており、支持部材２の内部には正面板２Ａと裏面板２Ｂとで挟まれた空間１６が形成されている。支持部材２は、黄銅等の非磁性体の金属合金で構成されている。

図１に示すように、正面板２Ａ（裏面板２Ｂも同様）の下部には、各々切欠き部１２が設けられている。この切欠き部１２は、後述する加熱コイル６及び焼き入れ処理されるワーク２０に沿って湾曲する底部１２ａと、底部１２ａと連続する冷却ジャケット装着部１２ｂとを備えている。冷却ジャケット装着部１２ｂには冷却ジャケット３が装着される。

切欠き部１２の底部１２ａは略半円弧状であり、レイアウト上、正面板２Ａにおける半開放鞍型の加熱コイル６に近接する部分に配置されている。さらに切欠き部１２は、底部まで正面板２Ａの下端側からワーク２０が侵入することができるように形成されている。

この切欠き部１２の略半円弧状の底部１２ａの中央には、下方（ワーク２０の進退方向）を向いたスペーサ７Ａが突出配置されている。また、切欠き部１２の底部１２ａと連続する部位には、ワーク２０の側方から当接するスペーサ７Ｂ，及びスペーサ７Ｃが対向配置されている。各スペーサ７Ａ〜７Ｃは、各々支持部材２の正面板２Ａと裏面板２Ｂに対してネジで固定されており、メンテナンス時には支持部材２から取り外しできるようになっている。

スペーサ７Ａは、後述する加熱コイル６の湾曲した中央部分を分断するように配置されている。スペーサ７Ａには、スペーサ７Ｂ及び７Ｃよりもワーク２０の押し付け力が強く作用して摩耗し易いため、少なくともスペーサ７Ａは超鋼（合金）等の耐摩耗性に優れた金属素材で構成する。スペーサ７Ｂ及び７Ｃもスペーサ７Ａと同様に金属素材で構成するのが好ましいが、場合によってはセラミックス等の非導通性の素材を採用することも可能である。ここでは、全てのスペーサ７Ａ〜７Ｃが、耐摩耗性に優れた超鋼で構成されている場合を例にとって説明する。

支持部材２の下部の冷却ジャケット装着部１２ｂには、冷却ジャケット３が設置されている。冷却ジャケット３には図示しない液供給源から冷却液が供給されており、冷却ジャケット３は焼き入れされて昇温したワーク２０に冷却液を噴射する噴射口３ａを備えており、噴射口３ａから冷却液を噴射してワーク２０を冷却する。また、支持部材２の上部には電源に接続される電極（図示せず）が配置されている。

次に加熱コイル６について主に図３及び図４を参照しながら説明する。
加熱コイル６は、一本の導体４によって構成されている。この導体４の両端が、支持部材２の上部に配置された電極に接続されており、導体４には高周波電流が供給可能になっている。また、導体４の途中の部分が、加熱コイル６を形成し、加熱コイル６に高周波電流を供給することによってワーク２０上に誘導電流を生じさせ、ワーク２０を焼き入れする。

導体４は管状体であり、導体４の内部には図示しない分岐配管を介して冷却液を供給することができるようになっている。これによって導体４自体の過熱を回避することができる。導体４としては通電性や耐久性に優れた銅製のパイプを採用するのが好ましい。

図４に示すように、加熱コイル６は半開放鞍型コイルであり、ワーク２０の上側の外形（円周形）に沿って、円弧状に湾曲形成されている。ワーク２０と対向する加熱コイル６の中央部分には、レイアウト上スペーサ７Ａが配置されるので、このスペーサ７Ａを回避する迂回部６ｅが設けてある。

すなわち加熱コイル６は、ワーク２０が誘導加熱コイル体１に設置された際（ワーク２０がスペーサ７Ａ〜７Ｃのうちの少なくとも２つに当接した際）に、ワーク２０の略上半分の部位の外周部分との間隔が略一定となるように湾曲した湾曲部６ａ及び６ｂと、ワーク２０の幅方向に延びる端部方向変換部６ｃ及び６ｄと、中央部方向変換部６ｆ及び６ｇと、スペーサ７Ａを迂回する迂回部６ｅとを備えている。

図３及び図４で明瞭に描写したように、湾曲部６ａ及び６ｂと、端部方向変換部６ｃ及び６ｄと、中央部方向変換部６ｆ及び６ｇとが、ワーク２０に対して所定の間隔をあけて配置される。加熱コイル６の形状は図３に示す通りである。

導体４は、図示しない電源から給電された際に、支持部材２の金属製の正面板２Ａ及び裏面板２Ｂと通電しないように、絶縁部材８で被覆されている。すなわち、導体４のうち、ワーク２０と対向する部位（加熱コイル６部分）を除いた部位は、絶縁部材８で被覆されている。

以上のように構成された誘導加熱コイル体１において、本発明の特徴的な構成を以下で説明する。正面板２Ａと裏面板２Ｂは、表裏の違いはあるが、構成は同じであるため、以下では正面板２Ａを例にとって説明する。

図１に示すように、前述の正面板２Ａの、加熱コイル６の迂回部６ｅと対向する部位には孔１０が設けられている。また、孔１０には、スリット１１Ａ〜１１Ｆが設けられている。すなわち、孔１０やスリット１１Ａ〜１１Ｆによって、支持部材２の外部と内部の空間１６とが連通しており、特に孔１０を介して絶縁部材８で被覆された導体４の一部が外部に晒されている。
また、正面板２Ａの凹部１２には、スリット１３が設けられている。
この孔１０，スリット１１Ａ〜１１Ｆと、スリット１３とが本発明の特徴的な構成である。以下では、まず、正面板２Ａの迂回部６ｅと対向する部位（孔１０等）について説明し、続いて凹部１２（スリット１３）について説明する。

ワーク２０を焼き入れ処理する際に、導体４に高周波電流が供給されると、導体４が絶縁部材８で被覆されており、且つ、正面板２Ａが非磁性体の金属素材で構成されているにも関わらず、正面板２Ａには誘導電流９Ａ，９Ｂ（図１０）が生じるものと思われる。この誘導電流９Ａ，９Ｂは、導体４を流れる高周波電流に対応して生じるので、正面板２Ａ内を図１０の矢印の向き及び矢印とは逆向きに方向を転じて流れ、正面板２Ａ内で熱を生じさせる。

図４に示すように、迂回部６ｅにおいて導体４は特に密集している。そのため、迂回部６ｅにおいて、仮に従来技術のように正面板２Ａと裏面板２Ｂに孔１０や各スリット１１Ａ〜１１Ｆが設けられていなければ、この部位に誘導電流９Ａ，９Ｂが集中し、一箇所に熱が集中する。この集中した熱は、正面板２Ａ及び裏面板２Ｂの焼け付き，割れ，歪みの要因となる。

しかし、図１，図２に示す例では、正面板２Ａには孔１０とスリット１１Ａ〜１１Ｆとが設けられているので、誘導電流９Ａ，９Ｂは孔１０及びスリット１１Ａ〜１１Ｆの縁に沿って迂回しなければ流れることができず、誘導電流９Ａ，９Ｂは分散される。また、抵抗が大きくなり、誘導電流９Ａ，９Ｂ自体も減衰する。これにより、誘導電流９Ａ，９Ｂによって正面板２Ａに発生する熱が一箇所に集中することを回避できる上に発熱量も減少し、正面板２Ａ（裏面板２Ｂ）の損耗を阻止することができるようになる。

図１では、孔１０と６つのスリット１１Ａ〜１１Ｆを設ける例を示したが、スリット１１Ａ〜１１Ｆを省略して孔１０のみを有する構成としても本発明の効果を奏することができる。
また、図５に示すように、孔１０を設けず、スリット２１ａ，２１ｂを設けることもできる。図５は、本発明の図１とは別の実施形態の誘導加熱コイル体２５の斜視図である。この場合には、少なくとも正面板２Ａ（裏面板２Ｂ）上に生じる熱によって正面板２Ａ自身（裏面板２Ｂ自身）が焼け付かない程度に、誘導電流が迂回（又は分散）するようにスリット（２１ａ，２１ｂ）の長さ，向き，及び数を設定する。

次に、凹部１２について説明する。
前述したように、凹部１２にはスリット１３が設けられている。
加熱コイル６に流れる高周波電流によって、ワーク２０上には誘導電流１６が生じ、この誘導電流１６による発熱によってワーク２０は焼き入れ処理される。
ところで、加熱コイル６からワーク２０までの距離を一定に保つために、金属製のスペーサ７Ａと７Ｂ，又はスペーサ７Ａと７Ｃとが同時にワーク２０に接している。図２では、ワーク２０とスペーサ７Ｂの間にごく僅かな隙間があり、ワーク２０がスペーサ７Ａと７Ｃに接している場合を示している。

この誘導電流１６は、ワーク２０から金属製のスペーサ７Ｃを介して正面板２Ａ（凹部１２）及びスペーサ７Ａを循環してワーク２０に戻るループ（矢印９Ｃで示す誘導電流）を形成することがある。なお、このときワーク２０とスペーサ７Ｂとの間には若干の隙間が生じているので、誘導電流１６はスペーサ７Ｂ側へは流れていない。

誘導電流９Ｃが凹部１２側へ流れているときに、仮にワーク２０がスペーサ７Ｂ側に移動し、ワーク２０とスペーサ７Ｃの間に隙間が生じると、ワーク２０とスペーサ７Ｃの間にスパークが生じ、ワーク２０が破損することがある。

しかし、図１に示すように、凹部１２にスリット１３を設けると、前述の誘導電流９Ｃがスペーサ７Ｃを介して凹部１２へ流れにくくなる。すなわち、スリット１３によって抵抗が増加し、誘導電流９Ｃは流れにくくなる。よって、仮に今まで接していたワーク２０とスペーサ７Ｃの間に隙間が生じたとしても、両者間におけるスパークの発生を抑制する（又は阻止する）ことができる。よって、スパークによってワーク２０が破損することを回避することができる。また、誘導電流１６がワーク２０内を循環し易くなり、良好な焼き入れを実施することができるようになる。

図１に示す例では、凹部１２には直線状のスリット１３が左右一つずつしか設けられていないが、凹部１２に設けるスリットの数，向き，及び形状は、任意に変更可能である。すなわち、スペーサ７Ｂ，７Ｃのどちらかとワーク２０の間に隙間が生じた際に、隙間にスパークが生じない程度に、凹部１２上を流れる誘導電流１６が弱まるように、凹部１２にスリットを設ける。

本発明のさらに別の実施形態を図６に示す。図６は、本発明を実施した図１及び図５とは別の誘導加熱コイル体２６の正面図である。誘導加熱コイル体２６の支持部材は、正面側が符号２ａ，２ｃ，及び２ｅで示すように分割されている。支持部材２ａ，２ｃ，及び２ｅには、各々スペーサ７Ａ，７Ｂ，及び７Ｃが固着されている。支持部材２ｃ及び２ｅと支持部材２ａとは、ボルト１８及びナット１９によって剛性を有する絶縁連結部材１７を介して連結固定されている。

また、誘導加熱コイル体２６の裏面側の支持部材も、正面側の支持部材と同様に構成されている。図中、カッコ書きの符号は裏面側の支持部材を示すが、具体的な構成は正面側と同様なので重複する記載を省略する。図２の誘導加熱コイル体１では、支持部材２Ａ（２Ｂ）の凹部１２ａにスリット１３が設けられていたが、誘導加熱コイル体２６には、スリット１３は設けられておらず、代わりに、支持部材２ａ（２ｂ）と支持部材２ｃ（２ｄ）の間、及び支持部材２ａ（２ｂ）と支持部材２ｅ（２ｆ）の間には隙間２２が形成されている。よって、支持部材２ａ（２ｂ）と支持部材２ｃ（２ｄ）の間と、支持部材２ａ（２ｂ）と支持部材２ｅ（２ｆ）の間は、電気的に遮断されている。誘導加熱コイル体２６の支持部材を除くその他の構成は、図２に示す誘導加熱コイル体１の構成と同じである。

図６に示すように構成された誘導加熱コイル体２６は、ワーク２０がスペーサ７Ａ，７Ｂ，及び７Ｃのいずれに接触しても、各スペーサは剛性を有する金属素材で構成された支持部材２ａ（２ｂ），２ｃ（２ｄ），及び２ｅ（２ｆ）に固着されており、且つ、各支持部材同士が剛性を有する絶縁連結部材１７で連結固定されているので、強度的に何ら問題はなく、さらに、ワーク２０側から凹部１２側へ誘導電流が流れない。よって、ワーク２０とスペーサ７Ｂ又は７Ｃのいずれかの間にギャップが生じても、スパークが発生することがない。よって、ワーク２０がスパークによって損傷することを回避することができる。

ここで、スペーサ７Ａについて詳述する。
上述したようにスペーサ７Ａ，７Ｂ，７Ｃは、支持部材２（正面板２Ａ，裏面板２Ｂ）に固定され、加熱コイル６とワーク２０とを焼き入れに適した所定距離に隔てる機能を有している。
スペーサ７Ａ，７Ｂ，７Ｃは、ワーク２０よりも硬い素材（超硬，セラミックス等）で構成されているが、焼入作業が長時間（長期間）に渡って実施されると、回転するワーク２０が接触することによって徐々に摩耗する。特にスペーサ７Ａは、他のスペーサ７Ｂ及び７Ｃと比べて摩耗し易く、スペーサ７Ａの摩耗が進むとワーク２０と加熱コイル６の間隔が狭くなり、放置するとやがて両者は接触（コイルタッチ）してしまう恐れがある。また、ワーク２０と加熱コイル６の間隔が狭くなると、ワーク２０の焼入の品質が悪化してしまう。そこで、誘導加熱コイル体を以下で説明するように構成すると、スペーサ７Ａの使用可能期間を延ばし、長期間に渡って良好に焼入作業を実施することができるようになる。

具体的な構成を、図７，図８（ａ）〜図８（ｃ）を参照しながら説明する。
図７は、本発明を実施した誘導加熱コイル体２７の正面図である。また、図８（ａ）〜図８（ｃ）は、各々誘導加熱コイル体２７の部分断面図である。
図７の誘導加熱コイル体２７の正面板２Ａ（裏面板２Ｂ）には、図５に示す誘導加熱コイル体２５と同様にスリット２１ａ，２１ｂ，及び加えてスリット２１ｃが設けられている。スリット２１ａ，２１ｂ，２１ｃは、正面板２Ａ（裏面板２Ｂ）上に生じる無用の誘導電流９Ａ，９Ｂを広域に分散させる機能を有している。図７では正面板２Ａ（裏面板２Ｂ）にスリット２１ａ〜２１ｃを設けた例を示したが、図５に示すようにスリット２１ａと２１ｂのみでもよい。

さらにスリット２１ｃには、スリット７Ａの位置を調整する機能も兼ね備えている。図８（ａ）に示すように正面板２Ａ（裏面板２Ｂ）の内側にはストッパ１４ａが皿ネジ１５（ボルト・ナット締結構造）で固着されている。

ストッパ１４ａの下端は、スリット２１ｃの上端と一致している。
今、スペーサ７Ａの出代が寸法Ｌ１であればスペーサ７Ａの下部に当接するワーク２０から加熱コイル６までの距離が適正距離Ｌ２（所定距離）になるとすると、そのときのストッパ１４ａの下端及び／又はスリット２１ｃの上端（上縁）と、スペーサ７Ａの上部７ａ（頭部）の間にシム２３ａを配置する。シム２３ａは、ストッパ１４ａの下端及び／又はスリット２１ｃの上端からスペーサ７Ａの上部７ａまでの空隙を埋める厚みを有しており、シム２３ａを配置し、シム２３ａにスペーサ７Ａの上部７ａを当接させることによって、スペーサ７Ａの高さ方向の位置決めを行う。同様に、裏面板２Ｂ側のスペーサ７Ａの上端も裏面板２Ｂの内側に固定したストッパ１４ｂの下端に当接させ、位置調整（位置決め）を行う。

そして正面板２Ａ側及び裏面板２Ｂ側の両方のスペーサ７Ａの位置調整を行った後、皿ネジ２８ａ，２８ｂ，及び皿ネジ２９ａ，２９ｂ（ボルト・ナット締結構造）で両スペーサ７Ａを支持部材２（正面板２Ａ，裏面板２Ｂ）に固定する。すなわち、スペーサ７Ａの高さ方向の位置調整ができるように、スペーサ７Ａには長孔３１ａ，３１ｂが設けてある。皿ネジ２８ａ及び２９ａは、スペーサ７Ａの長孔３１ａ，３１ｂを貫通し、高さ方向の位置調整が完了したスペーサ７Ａを支持部材２に固定する。なお、正面板２Ａ側のスペーサ７Ａと、裏面板２Ｂ側のスペーサ７Ａの間には、両スペーサ７Ａ間を一定に保つ剛性スペーサ３２が設けてある。皿ネジ２８ａ，２９ａは、剛性スペーサ３２も貫通している。

この状態で、多数のワーク２０の焼入作業を行うと、やがて回転するワーク２０によってスペーサ７Ａが摩耗する。図８（ｂ）では、正面板２Ａ側のスペーサ７Ａは、摩耗部３５ａ（寸法Ｌ３）だけ摩耗しており、裏面板２Ｂ側のスペーサ７Ａは、摩耗部３５ｂ（寸法Ｌ４）だけ摩耗している。スペーサ７Ａが摩耗すると、ワーク２０から加熱コイル６までの距離が短くなる。これを放置すると焼入の品質に悪影響を及ぼし、最悪の場合には両者が接触（コイルタッチ）してしまう。

そこで、図８（ｂ）に示すように正面板２Ａ側に配置されたスペーサ７Ａを摩耗部３５ａに相当する寸法Ｌ３に相当する距離だけ下方へずらす。すなわち、皿ネジ２８，２９を緩め、スペーサ７Ａを高さ方向に移動可能にし、ストッパ１４ａとスペーサ７Ａの間に、磨耗量に相当する厚みを有するシム２３ｂを新たに追加する。よって、調整後はストッパ１４ａとスペーサ７Ａの間にはシム２３ａとシム２３ｂとが介在することになる。シム２３ｂを追加する代わりにシム２３ａとシム２３ｂの厚みの合計に相当する厚みを有するシムを採用することもできる。

また、裏面板２Ｂ側に設けられたスペーサ７Ａは、摩耗部３５（寸法Ｌ４）だけ磨耗しており、寸法Ｌ４に相当する厚みを有するシム２３ｃを追加し、ワーク２０から加熱コイル６までの距離が所定間隔Ｌ２となるように調整する。

シムは、図８（ｂ）に示す以外に、例えば図８（ｃ）に示すように設けることもできる。すなわち、正面板２Ａ側には１枚のシム２３ｄが配置されており、裏面板２Ｂ側には４枚の同じ厚みのシム２３ｅが配置されている。このように、スペーサ７Ａの摩耗量に対応する厚みを有するシムをその都度取替採用してもよいし、厚みの合計がスペーサ７Ａの摩耗量に対応するように複数枚のシムを採用してもよい。

図９（ａ），（ｂ）は、スペーサ７Ａの高さ方向の位置調整を容易にするためのさらに別の構成を描写した断面図である。すなわち、図９（ａ）に示す例では、スリット２１ｃの上縁部分が直角に屈曲して屈曲部２４を形成している。この屈曲部２４とスペーサ７Ａの間に空隙があると、その空隙をシムが埋める。図９（ａ）では初期設定の際に、屈曲部２４とスペーサ７Ａの間にシム２３ｆが配置されている。図９（ｂ）に示す例では、図９（ａ）に示す状態から裏面板２Ｂ側のスペーサ７Ａのみが摩耗しており、摩耗部３５ｃの摩耗量に応じた厚みのシム２３ｇが追加されている。これによって、ワーク２０から加熱コイル６までの距離が、初期設定時と同じ寸法Ｌ２（出代Ｌ２）に矯正されている。

以上説明したように、スペーサ７Ａの高さ方向の取付位置を調整可能にすることにより、スペーサ７Ａが摩耗しても、スリット２１ｃの高さ方向の幅の範囲内であれば、加熱コイル６からワーク２０までの距離を適正に保つことができるようになる。よって、図８及び図９に示す調整構造を採用し、スペーサ７Ａが摩耗した際に、スペーサ７Ａの出代Ｌ２を保つようにスペーサ７Ａの取付位置を調整することによりワーク２０から加熱コイル６までの距離が適正に保たれ、良好な焼き入れを行うことができると共に、加熱コイル６とワーク２０とが接触する事故を回避することができるようになる。

なお、図７〜図９（ａ），（ｂ）では、支持部材２にスリット２１ｃを設けた例を示したが、ストッパ１４ａ，１４ｂを固定することができ、且つ、ストッパ１４ａ，１４ｂとスペーサ７Ａの間にシム（又はその代用部材）を介在させることができる構成であれば、上述した効果と同様の効果を奏することができる。

本発明を実施した誘導加熱コイル体の斜視図である。 図１の誘導加熱コイル体の正面図である。 図１の誘導加熱コイル体の部分拡大斜視図である。 図１の誘導加熱コイル体の加熱コイルの斜視図である。 本発明を実施した図１とは別の誘導加熱コイル体の斜視図である。 本発明を実施した図１及び図５とは別の誘導加熱コイル体の正面図である。 本発明を実施した図１，図５，図６とは別の誘導加熱コイル体の正面図である。 図７の各々誘導加熱コイル体の部分断面図である。（ａ）は、スペーサが摩耗する前の状態を示しており、（ｂ）は摩耗したスペーサの位置調整を行った状態を示しており、（ｃ）は（ｂ）の変形例を示している。 （ａ），（ｂ）は、スペーサ７の高さ方向の位置調整を容易にするためのさらに別の構成を描写した断面図である。 従来の誘導加熱コイル体の正面図である。

符号の説明

１ 誘導加熱コイル体
２Ａ 正面板（支持部材）
２Ｂ 裏面板（支持部材）
３ 冷却ジャケット
４ 導線
５ 電極
６ 加熱コイル
７Ａ〜７Ｃ スペーサ
８ 絶縁部材
９Ａ，９Ｂ，９Ｃ 誘導電流
１０ 孔
１１Ａ〜１１Ｆ スリット
１２ 凹部
１３ スリット
１６ 誘導電流
２０ ワーク

Claims (7)

1. ワークを焼き入れするための加熱コイルと、絶縁部材を介して前記加熱コイルを支持する支持部材とを備え、前記ワークを焼き入れする際に前記加熱コイルに高周波電流が流れる誘導加熱コイル体において、前記支持部材は、金属で構成されており、前記支持部材に生じる誘導電流の経路上にスリット及び／又は孔を設けたことを特徴とする誘導加熱コイル体。
2. ワークを焼き入れするための加熱コイルと、絶縁部材を介して前記加熱コイルを支持する支持部材とを備え、前記ワークを焼き入れする際に前記加熱コイルに高周波電流が流れる誘導加熱コイル体において、前記支持部材は金属で構成されており、前記支持部材の、加熱コイルに高周波電流を導く導体に近接する部分の近傍、又は導体が密集する部分の近傍のいずれかにスリット及び／又は孔を設けたことを特徴とする誘導加熱コイル体。
3. ワークを焼き入れするための加熱コイルと、絶縁部材を介して前記加熱コイルを挟持する支持部材とを備え、前記支持部材には、ワークが当接して前記加熱コイルとワークの距離を一定に保つスペーサが設けてあり、前記ワークを焼き入れする際に前記加熱コイルに高周波電流が流れる誘導加熱コイル体において、前記支持部材は、金属で構成されており、前記支持部材と，スペーサと，ワークとを循環する誘導電流の経路上の支持部材部分に、スリットを設けたことを特徴とする誘導加熱コイル体。
4. いずれかのスペーサが非導通性の素材で構成されていることを特徴とする請求項３に記載の誘導加熱コイル体。
5. 前記支持部材は、隣接するスペーサの間で分割されており、各分割片が剛性を有する絶縁部材で連結固定されていることを特徴とする請求項３に記載の誘導加熱コイル体。
6. 前記ワークの焼き入れ部位の断面が円柱形状であり、前記ワークの周囲を焼き入れすることを特徴とする請求項１乃至請求項５のうちのいずれかに記載の誘導加熱コイル体。
7. 前記ワークは、クランクシャフトであることを特徴とする請求項１乃至請求項６のうちのいずれかに記載の誘導加熱コイル体。

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