JP2024044577A - 焼入れ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被焼入れ体の段差部分と段差以外の部位と、に形成される焼入れの厚さの差の低減。【解決手段】光を放射することにより、被焼入れ体に輻射熱を発生させ、被焼入れ体を加熱する１つ以上の熱放射光源と、熱放射光源と被焼入れ体との間に配され、光を屈折させる１つ以上の屈折材と、を備え、屈折材は、屈折させた光が、被焼入れ体が表面に有する段差である段差部に入射するように、構成されかつ配置されている、焼入れ装置。【選択図】図１

Description

本開示は、焼入れ装置に関する。

従来、コイルに高周波の電流を流すことで被焼入れ体を焼入れる、高周波焼入れ装置が知られている。特許文献１において、高周波焼き入れ装置は、コイル内に挿入された被焼入れ体に誘導電流を生じさせることで被焼入れ体を加熱し、冷却器によって被焼入れ体を急冷することで被焼入れ体の表層を硬化させる。

特許第３０５７６１１号公報

ところで、被焼入れ体として、表面の一部に段差を有する形状のものが選択されることがある。段差を有する形状の被焼入れ体に誘導電流を流して焼入れを行う場合、段差部分と、それ以外の部位とで、被焼入れ体に流れる渦電流が一定とならず、被焼入れ体の段差部分の温度が段差以外の部位の温度よりも低くなる可能性がある。この場合、被焼入れ体の段差部分に形成される焼入れの厚さと、段差以外の部位に形成される焼入れの厚さが異なるという課題があった。

本開示は、以下の形態として実現することが可能である。

（１）本開示の一形態によれば、焼入れ装置が提供される。この焼入れ装置は、光を放射することにより、被焼入れ体に輻射熱を発生させ、前記被焼入れ体を加熱する１つ以上の熱放射光源と、前記熱放射光源と前記被焼入れ体との間に配され、光を屈折させる１つ以上の屈折材と、を備え、前記屈折材は、屈折させた光が、前記被焼入れ体が表面に有する段差である段差部に入射するように、構成されかつ配置されている。この形態の焼入れ装置によれば、屈折した光が段差部に入射することで、段差部の温度を高くすることができる。これにより、被焼入れ体の段差部と、それ以外の部位との温度差を小さくすることができる。その結果、誘導電流を用いて被焼入れ体を加熱する態様と比較して、被焼入れ体の部位による焼入れの厚さの差を低減することができる。
（２）上記形態の焼入れ装置によれば、前記１つ以上の熱放射光源として、環状を有する複数の前記熱放射光源を有し、前記１つ以上の屈折材として、外径が前記熱放射光源の内径よりも小さい円筒形状を有する１つの前記屈折材を有し、前記複数の熱放射光源は、前記屈折材の外周側に、前記屈折材の中心軸の方向に沿ってそれぞれ配され、前記屈折材は、前記屈折材の中心軸の方向に沿って、異なる屈折率を有する複数の屈折部位を有し、前記複数の熱放射光源から放射される光が、前記複数の屈折部位のいずれかにおいて屈折する位置に、前記複数の熱放射光源が配されていてもよい。この形態の焼入れ装置によれば、異なる屈折率を有する複数の屈折部位によって、異なる入射角度で被焼入れ体に光を入射させることができる。そのため、屈折材がない態様と比較して、被焼入れ体の所望の箇所に対する入熱を管理しやすくなる。
（３）上記形態の焼入れ装置によれば、前記１つ以上の屈折材として、環状を有する複数の前記屈折材を有し、前記１つ以上の熱放射光源として、内径が前記屈折材の外径よりも大きい円筒形状を有する１つの前記熱放射光源を有し、複数の前記屈折材は、それぞれ前記熱放射光源の内周側に、前記熱放射光源の中心軸の方向に沿って配されていてもよい。
（４）上記形態の焼入れ装置によれば、さらに、前記熱放射光源または前記屈折材の中心軸を中心として、前記被焼入れ体を回転させる軸部を備えていてもよい。この形態の焼入れ装置によれば、被焼入れ体を回転させることにより、焼入れ装置が回転する態様と比較して、被焼入れ体の所望の箇所に対する入熱を管理しやすくなる。
（５）上記形態の焼入れ装置によれば、前記熱放射光源によって、前記被焼入れ体の、表面から予め定められた厚さまでの温度を、９１０℃以上かつ１０００℃以下の温度に加熱してもよい。

本実施形態の焼入れ装置の断面図。 焼入れ方法の一例を説明する工程図。 第１段差部への入熱を説明する図。 図１のＩＶ－ＩＶ断面図。 焼入れ装置によって形成された焼入れの厚さを説明する図。 誘導電流を用いた焼入れ装置によって形成された焼入れの厚さを説明する図。 第２実施形態の焼入れ装置の断面図。

Ａ．第１実施形態：
Ａ１．第１実施形態の構成：
図１は、本実施形態の焼入れ装置１の断面図である。本実施形態における焼入れ装置は、被焼入れ体ＷＫに輻射熱を発生させることで被焼入れ体を焼入れする。本実施形態における焼入れ装置は、３つの熱放射光源１０と、屈折材２０と、軸部３０と、図示しない冷却部４０と、制御部５０と、を備える。なお、制御部５０のハッチングは省略している。

熱放射光源１０は、被焼入れ体ＷＫに光を放射して、輻射熱を発生させることで加熱する。本実施形態において、熱放射光源１０として、赤外線ランプを使用する。本実施形態において、焼入れ装置１は、３つの熱放射光源１０として、第１光源１０ａと、第２光源１０ｂと、第３光源１０ｃを備える。第１光源１０ａないし第３光源１０ｃは、同じ直径の環状の形状を有している。第１光源１０ａと、第２光源１０ｂと、第３光源１０ｃは、屈折材２０を囲うように、配されている。より詳細には、第１光源１０ａないし第３光源１０ｃは、屈折材２０の外周側に、屈折材２０の中心軸ＣＰ１の方向に沿って、この順に配されている。屈折材２０の形状については以下に述べる。第１光源１０ａないし第３光源１０ｃは、放射する光が、後述する３つの屈折部位２００のいずれかにおいて屈折する位置に、配されている。

屈折材２０は、熱放射光源１０から放射された光を屈折させる。屈折材２０は、外径が、熱放射光源１０の内径よりも小さい円筒形状を有している。屈折材２０は、第１光源１０ａないし第３光源１０ｃの内周側に、配されている。屈折材２０の中心軸ＣＰ１は、第１光源１０ａないし第３光源１０ｃの中心軸と一致している。屈折材２０は、図示しない接続部によって、熱放射光源１０と接続している。

また、屈折材２０は、被焼入れ体ＷＫが焼入れ装置１内に挿入された状態において、熱放射光源１０と、被焼入れ体ＷＫの間に配される。屈折材２０は、被焼入れ体ＷＫの段差部ＳＴに、屈折させた光が入射するように、構成され、かつ配置されている。段差部ＳＴについては後述する。本実施形態において、屈折材２０の素材はガラスである。屈折材２０は、３つの屈折部位２００として、第１屈折部位２００ａと、第２屈折部位２００ｂと、第３屈折部位２００ｃを有する。

第１屈折部位２００ａないし第３屈折部位２００ｃは、それぞれ異なる屈折率を有し、入射した光をそれぞれ異なる角度で屈折させる。第１屈折部位２００ａと、第２屈折部位２００ｂと、第３屈折部位２００ｃは、屈折材２０の中心軸ＣＰ１に沿ってこの順に形成されている。

第１屈折部位２００ａないし第３屈折部位２００ｃは、屈折材２０の、熱放射光源１０の光が入射する位置に、形成されている。具体的には、第１屈折部位２００ａは、第１光源１０ａから放射される光が入射する位置に形成されている。第２屈折部位２００ｂは、第２光源１０ｂから放射される光が入射する位置に形成されている。第３屈折部位２００ｃは、第３光源１０ｃから放射される光が入射する位置に形成されている。なお、本実施形態において、第１屈折部位２００ａないし第３屈折部位２００ｃのいずれかにおいて、各熱放射光源１０から放射された光が屈折されるように、第１屈折部位２００ａないし第３屈折部位２００ｃが形成されている。

第２屈折部位２００ｂは、第１屈折部位２００ａと第３屈折部位２００ｃよりも屈折率が大きい。第３屈折部位２００ｃは、第１屈折部位２００ａよりも屈折率が大きい。

以下において、熱放射光源１０と屈折材２０をあわせて、「加熱部ＨＵ」とよぶ。

軸部３０は、焼入れ装置１内への被焼入れ体ＷＫの挿入、および取り出しを行う。軸部３０は、被焼入れ体ＷＫの図示しない穴に嵌ることで被焼入れ体ＷＫと接続し、被焼入れ体ＷＫを支持している。軸部３０は、屈折材２０の中心軸ＣＰ１の方向に移動することで、被焼入れ体ＷＫを焼入れ装置１から出し入れする。本実施形態において、軸部３０は、屈折材２０の中心軸ＣＰ１を中心として回転することで、被焼入れ体ＷＫを回転させる。

冷却部４０は、熱放射光源１０によって加熱された被焼入れ体ＷＫを冷却する。本実施形態において、冷却部４０は、冷却剤を被焼入れ体ＷＫに噴射することで、被焼入れ体ＷＫを冷却する。冷却剤として、水や、油や、ボリマー水溶液等が選択される。図示は省略しているが、冷却部４０は、略円筒の形状を有する。冷却部４０は、一方の端部が加熱部ＨＵの端部と近接しており、加熱された被焼入れ体ＷＫが軸部３０によって挿入方向に移動されると、そのまま冷却部４０内に挿入される位置に配置されている。なお、被焼入れ体ＷＫの挿入方向とは、屈折材２０の中心軸ＣＰ１方向のことをいい、図１において白抜き矢印Ａで表している。

制御部５０は、熱放射光源１０と軸部３０と冷却部４０を制御する。制御部５０は、熱放射光源１０と軸部３０と冷却部４０と電気的に接続している。本実施形態において、制御部５０は、各熱放射光源１０が放射を行うタイミングと、各熱放射光源１０の放射時間を制御する。また、制御部５０は、軸部３０が被焼入れ体ＷＫを挿入方向に移動させるタイミングを制御する。

Ａ２．焼入れ方法：
被焼入れ体ＷＫへの焼入れについて説明する。本実施形態において、被焼入れ体ＷＫは、表面の一部に段差である段差部ＳＴを有する。本明細書における段差とは、被焼入れ体ＷＫを挿入方向に沿って見たときに、挿入方向と垂直な断面の形状が異なる部分のことをいう。図１に示すように、本実施形態の被焼入れ体ＷＫは、第１段差部ＳＴ１と、第２段差部ＳＴ２と、第３段差部ＳＴ３と、を有している。被焼入れ体ＷＫの素材は鉄鋼である。

図２は、焼入れ方法の一例を説明する工程図である。図３は、第１段差部ＳＴ１への入熱を説明する図である。図４は、図１のＩＶ－ＩＶ断面図である。なお、図４において、被焼入れ体ＷＫを簡略化している。また、図４における各部の寸法は、正確ではない。焼入れ装置１による被焼入れ体ＷＫへの焼入れは、制御部５０の制御によって実行される。

図２のステップＳ１０において、制御部５０は、ユーザによって制御部５０に予め入力された条件に従って、軸部３０を移動させることで、被焼入れ体ＷＫを加熱部ＨＵに挿入する。ここでいう条件とは、被焼入れ体ＷＫの挿入距離のことをいう。ステップＳ１０の処理について、図３を用いて説明する。制御部５０は、まず、軸部３０によって被焼入れ体ＷＫを図３の位置まで移動させる。具体的には、制御部５０は、第２屈折部位２００ｂにおいて屈折した光Ｌ２が、第１段差部ＳＴ１に入射し、第１屈折部位２００ａにおいて屈折した光Ｌ１が、第３段差部ＳＴ３に入射する位置に、被焼入れ体ＷＫを移動させる。この際に、図４に示すように、軸部３０によって白抜き矢印Ｂ方向に回転されながら、被焼入れ体ＷＫが焼入れ装置１に挿入される。

図２のステップＳ２０において、制御部５０は、ユーザによって制御部５０に予め入力された条件に従って、加熱部ＨＵの熱放射光源１０に光を放射させる。これにより、被焼入れ体ＷＫの表面が加熱される。ここでいう条件とは、第１光源１０ａないし第３光源１０ｃのそれぞれの、光の放射タイミングおよび放射時間である。予め入力された条件に従って熱放射光源１０から光が放射されることで、被焼入れ体ＷＫの、表面から所望の厚さまでを焼入れすることができる。

ステップＳ２０の処理について、図３を用いて説明する。制御部５０は、第１光源１０ａおよび第２光源１０ｂに対し、予め定められた放射時間、放射を行うように指示する。上述したように、屈折材２０は、被焼入れ体ＷＫの段差部ＳＴに、屈折した光が入射するように、構成され、かつ配置されている。

本実施形態において、第２屈折部位２００ｂにおいて屈折した光Ｌ２が、第１段差部ＳＴ１に入射するように、屈折材２０が構成され、かつ配置されている。また、第１屈折部位２００ａにおいて屈折した光Ｌ１が、第３段差部ＳＴ３に入射するように、屈折材２０が構成され、かつ配置されている。図３に示すように、第２光源１０ｂによって放射され、第２屈折部位２００ｂで屈折した光Ｌ２が、第１段差部ＳＴ１に入射し、第１段差部ＳＴ１が加熱される。また、第１光源１０ａによって放射され、第１屈折部位２００ａで屈折した光Ｌ１が、第３段差部ＳＴ３に入射し、第３段差部ＳＴ３が加熱される。

この際に、第１屈折部位２００ａで屈折した光Ｌ１が、被焼入れ体ＷＫの部位ＷＫｂ、ＷＫｃに入射する。第１屈折部位２００ａで屈折した光Ｌ１の屈折角は、第２屈折部位２００ｂまたは第３屈折部位２００ｃで屈折した光の屈折角よりも大きい。そのため、第１屈折部位２００ａで屈折した光Ｌ１は、第２屈折部位２００ｂまたは第３屈折部位２００ｃで屈折した光と比較して、被焼入れ体ＷＫに対して、広い範囲で入射する。そのため、図３の段階において、段差部ＳＴ以外への過剰な入熱を防止することができる。予め定められた放射時間の経過後、制御部５０は、第１光源１０ａと第２光源１０ｂに対し、放射を停止するよう指示を出す。

次に、図１に示すように、制御部５０は、第２屈折部位２００ｂにおいて屈折した光Ｌ２が、第２段差部ＳＴ２に入射する位置に、被焼入れ体ＷＫを移動させる。本実施形態において、第２屈折部位２００ｂにおいて屈折した光Ｌ２が、第２段差部ＳＴ２に入射するように、屈折材２０が構成され、かつ配置されている。

制御部５０は、第１光源１０ａと第２光源１０ｂと第３光源１０ｃに、光を放射させる。被焼入れ体ＷＫの部位ＷＫａと部位ＷＫｂに、第３光源１０ｃから放射され、第３屈折部位２００ｃにおいて屈折した光Ｌ３が入射する。第２光源１０ｂから放射され、第２屈折部位２００ｂにおいて屈折した光Ｌ２が、第２段差部ＳＴ２に入射する。第１光源１０ａから放射され、第１屈折部位２００ａにおいて屈折した光Ｌ１が、被焼入れ体ＷＫの部位ＷＫｄに入射する。このように、第２段差部ＳＴ２と、被焼入れ体ＷＫの段差部ＳＴ以外の部位ＷＫａ、ＷＫｂ、ＷＫｄが加熱される。

この際に、部位ＷＫｂの温度が所望の温度以上とならないように、第３光源１０ｃの放射時間が制御部５０によって制御される。予め定められた放射時間の経過後、制御部５０は、第１光源１０ａないし第３光源１０ｃに対し、放射を停止するよう指示を出す。

次に、制御部５０は、第２屈折部位２００ｂにおいて屈折した光Ｌ２が、第３段差部ＳＴ３に入射する位置に、被焼入れ体ＷＫを移動させる。本実施形態において、第２屈折部位２００ｂにおいて屈折した光Ｌ２が、第３段差部ＳＴ３に入射するように、屈折材２０が構成され、かつ配置されている。

制御部５０は、第１光源１０ａと第２光源１０ｂと第３光源１０ｃに、光を放射させる。この際に、第１屈折部位２００ａにおいて屈折した光Ｌ１が、被焼入れ体ＷＫの部位ＷＫｄに入射する。また、第２屈折部位２００ｂにおいて屈折した光Ｌ２が、第３段差部ＳＴ３に入射する。第３屈折部位２００ｃにおいて屈折した光Ｌ３が、被焼入れ体ＷＫの部位ＷＫｂに入射する。

この際に、被焼入れ体ＷＫの部位ＷＫｂの温度が所望の温度以上とならないように、第３光源１０ｃの放射時間が制御部５０によって制御される。予め定められた放射時間の経過後、制御部５０は、第１光源１０ａないし第３光源１０ｃに対し、放射を停止するよう指示を出す。

その後、制御部５０は、軸部３０に被焼入れ体ＷＫを移動させ、第３光源１０ｃから放射された光Ｌ３によって、被焼入れ体ＷＫの部位ＷＫｄを加熱する。

上述したように、第２屈折部位２００ｂは、第１屈折部位２００ａと第３屈折部位２００ｃよりも屈折率が大きいため、第２屈折部位２００ｂに入射した光の屈折角は、第１屈折部位２００ａまたは第３屈折部位２００ｃに入射した光の屈折角よりも小さい。第１屈折部位２００ａまたは第３屈折部位２００ｃにおいて屈折した光と比較して、第２屈折部位２００ｂで屈折した光Ｌ２は、被焼入れ体ＷＫに集中して入射する。一方、第１屈折部位は、第２屈折部位２００ｂと第３屈折部位２００ｃよりも屈折率が小さいため、第１屈折部位２００ａに入射した光の屈折角は、第２屈折部位２００ｂまたは第３屈折部位２００ｃに入射した光の屈折角よりも大きい。第２屈折部位２００ｂまたは第３屈折部位２００ｃにおいて屈折した光と比較して、第１屈折部位２００ａで屈折した光Ｌ１は、被焼入れ体ＷＫに集中して入射しにくい。

被焼入れ体ＷＫの、焼入れ装置１内における挿入位置と、第１光源１０ａないし第３光源１０ｃの放射のタイミングが制御されることで、異なる屈折率を有する屈折部位２００において、被焼入れ体ＷＫの所望の部位に、所望の入射角度で光を照射することができる。これにより、段差部ＳＴに対し、光を集中して照射することができる。また、段差部ＳＴ以外の部位への過剰な入熱を抑制することができる。このように、制御部５０によって、所望の時間、被焼入れ体ＷＫの所望の部位に入射が行われるように、軸部３０および熱放射光源１０が制御され、被焼入れ体ＷＫの移動と加熱が繰り返される。

本実施形態においては、ステップＳ２０において、被焼入れ体ＷＫの、表面から予め定められた厚さまでの温度が、９１０℃以上かつ１０００℃以下の温度となるように、被焼入れ体ＷＫが加熱される。本実施形態においては、この範囲の温度において、焼入れされた被焼入れ体ＷＫの焼き割れを防ぐことができる。予め定められた厚さは、選択される被焼入れ体ＷＫの組成により異なる。被焼入れ体ＷＫの焼入れの厚さが予め定められた厚さとなるような温度や、放射時間や、移動のタイミング等の条件が、ユーザによって予め決定され、制御部５０に入力される。

ステップＳ３０において、制御部５０の指示によって、軸部３０が、被焼入れ体ＷＫを冷却部４０に挿入する。これにより、被焼入れ体ＷＫの表層が硬化され、焼入れが完了する。

図５は、本実施形態における焼入れ装置１によって形成された焼入れの厚さを説明する図である。図６は、誘導電流を用いた焼入れ装置１によって形成された焼入れの厚さを説明する図である。図５および図６において、焼入れの一部をハッチングで表している。誘導電流を用いて被焼入れ体ＷＫに焼入れを行う場合、段差部ＳＴと、それ以外の部分とで、被焼入れ体ＷＫに流れる渦電流が一定とならない可能性がある。渦電流が一定とならない場合、被焼入れ体ＷＫの、表面から所望の厚さにおける温度が、一定とならない。その結果、図６に示すように、第１段差部ＳＴ１に形成された焼入れを表すＣＭＢ１の厚さＴ１と、段差部ＳＴ以外に形成された焼入れを表すＣＭＢ２の厚さＴ２を比較すると、厚さが異なる。

一方、本実施形態においては、屈折材２０によって屈折された光を、段差部ＳＴに入射させることができる。そのため、誘導電流を利用する態様と比較して、被焼入れ体ＷＫの部位における温度の管理がしやすい。図５に示すように、本実施形態においては、第１段差部ＳＴ１に形成された焼入れ部分を表すＣＭ１の厚さＴ１２と、段差部ＳＴ以外の部分に形成された焼入れを表すＣＭ２の厚さＴ２２との差が、厚さＴ１とＴ２との差よりも、小さい。

以上のように、本実施形態において、屈折した光が段差部ＳＴに入射することで、誘導電流を用いて被焼入れ体ＷＫを加熱する態様と比較して、段差部ＳＴの温度を高くすることができる。これにより、被焼入れ体ＷＫの段差部ＳＴと、それ以外の部位との温度差を小さくすることができる。その結果、誘導電流を用いて被焼入れ体ＷＫを加熱する態様と比較して、被焼入れ体ＷＫの部位による焼入れの厚さの差を低減することができる。

本実施形態において、異なる屈折率を有する複数の屈折部位２００によって、異なる入射角度で被焼入れ体ＷＫに光を入射させることができる。そのため、屈折材２０がない態様と比較して、被焼入れ体ＷＫの所望の箇所に対する入熱を管理しやすくなる。

本実施形態において、被焼入れ体ＷＫを回転させることにより、回転させない態様と比較して、熱放射光源１０の光を被焼入れ体ＷＫに均一に入射させることができる。また、被焼入れ体ＷＫを回転させることにより、焼入れ装置１が回転する態様と比較して、被焼入れ体ＷＫの所望の箇所に対する入熱を管理しやすくなる。

また、発明者は、被焼入れ体ＷＫの段差が大きいほど、段差部ＳＴとそれ以外の部位との温度差が大きくなることを見出した。段差が大きいとは、被焼入れ体ＷＫを挿入方向に沿って見たときに、挿入方向と垂直な断面の形状が異なる部分の、面積の差が大きいことをいう。本実施形態において、段差部ＳＴとそれ以外の部位との温度差を小さくすることができるので、被焼入れ体ＷＫの段差を大きくすることが可能となる。例えば、被焼入れ体ＷＫの部位ＷＫａの直径と、部位ＷＫｂの直径の差を、図１に表したものよりも小さくすることができる。これにより、被焼入れ体ＷＫの形状の選択の幅が広がる。また、被焼入れ体ＷＫの材料費を削減することができる。

Ｂ．第２実施形態：
図７は、第２実施形態の焼入れ装置１Ｄの断面図である。第２実施形態では、第１実施形態と比較して、熱放射光源１０Ｄと屈折材２０Ｄの形状が異なる。それ以外の構成は同じであるので、同一の符号を付し、詳細を省略する。

第２実施形態において、熱放射光源１０Ｄは、円筒形状を有する。熱放射光源１０Ｄは、屈折材２０を囲うように、配されている。熱放射光源１０Ｄは、屈折材２０Ｄの外周側に配されている。

第２実施形態において、焼入れ装置１Ｄは、３つの屈折材２０Ｄを備える。具体的には、焼入れ装置１Ｄは、第１屈折材２０Ｄａと、第２屈折材２０Ｄｂと、第３屈折材２０Ｄｃと、を備える。第１屈折材２０Ｄａないし第３屈折材２０Ｄｃは、環形状を有する。第１屈折材２０Ｄａないし第３屈折材２０Ｄｃの外径は、熱放射光源１０Ｄの内径よりも小さい。第１屈折材２０Ｄａないし第３屈折材２０Ｄｃは、熱放射光源１０Ｄの内周側に、熱放射光源１０Ｄの中心軸ＣＰ２に沿って、配されている。第１屈折材２０Ｄａないし第３屈折材２０Ｄｃの中心軸は、熱放射光源１０の中心軸ＣＰ２と一致している。第２実施形態において、第１屈折材２０Ｄａないし第３屈折材２０Ｄｃは、同じ屈折率を有する。

図７に示すように、被焼入れ体ＷＫの第１段差部ＳＴ１に、第３屈折材２０Ｄｃにおいて屈折した光ＬＤ３が入射するように、第３屈折材２０Ｄｃが構成され、かつ配置されている。被焼入れ体ＷＫの第２段差部ＳＴ２に、第２屈折材２０Ｄｂにおいて屈折した光ＬＤ２が入射するように、第２屈折材２０Ｄｂが構成され、かつ配置されている。被焼入れ体ＷＫの第３段差部ＳＴ３に、第１屈折材２０Ｄａにおいて屈折した光ＬＤ１が入射するように、第１屈折材２０Ｄａが構成され、かつ配置されている。

第２実施形態における焼入れについて説明する。まず、制御部５０による制御によって、軸部３０が被焼入れ体ＷＫを、図７の位置まで挿入する。そして、制御部５０によって、熱放射光源１０Ｄによる放射が開始される。この際に、第３屈折材２０Ｄｃにおいて屈折した光ＬＤ３によって第１段差部ＳＴ１が集中的に加熱される。第２屈折材２０Ｄｂにおいて屈折した光ＬＤ２によって、第２段差部ＳＴ２が集中的に加熱される。第１屈折材２０Ｄａにおいて屈折した光ＬＤ１によって、第３段差部ＳＴ３が集中的に加熱される。第１屈折材２０Ｄａないし第３屈折材２０Ｄｃにおいて屈折しない光ＬＤ４は、熱放射光源１０からそのまま被焼入れ体ＷＫに入射する。

第２実施形態において、第１実施形態と同様に、被焼入れ体ＷＫの段差部ＳＴと、それ以外の部位との温度差を小さくすることができる。その結果、誘導電流を用いて被焼入れ体ＷＫを加熱する態様と比較して、被焼入れ体ＷＫの部位による焼入れの厚さの差を低減することができる。

Ｃ．他の実施形態：
（Ｃ１）上記実施形態において、焼入れ装置１は、冷却部４０と、制御部５０を備える。なお、例えば加熱された被焼入れ体を焼入れ装置から取り出し、別場所に設けられている冷却部で冷やす態様において、焼入れ装置は冷却部を備えていなくてもよい。また、例えばユーザが熱放射光源の電源のオンまたはオフと、被焼入れ体の挿入を行う態様において、制御部を備えていなくてもよい。

（Ｃ２）上記実施形態において、熱放射光源１０として、赤外線ランプを用いる。なお、遠赤外線ランプを用いるなど、赤外線ランプ以外の光源を、熱放射光源として用いることができる。

（Ｃ３）上記第１実施形態において、３つの熱放射光源１０を備えている。なお、熱放射光源は、１つや４つや６つなど、３つとは異なる数であってもよい。また、熱放射光源は、環状以外の、例えば直方形状や三角形状等の形状を有していてもよい。

（Ｃ４）上記第１実施形態において、屈折材２０に、第１屈折部位２００ａと、第２屈折部位２００ｂと、第３屈折部位２００ｃと、の３つの屈折部位２００が形成されている。なお、屈折材には、１つや４つや６つなど、３つとは異なる数の屈折部位が形成されていてもよい。また、例えば第１屈折部位と、第２屈折部位と、第３屈折部位と、が、屈折材に繰り返し形成されていてもよい。複数の屈折部位は、屈折材の中心軸に沿って、それぞれ異なる間隔で形成されていてもよい。

（Ｃ５）上記第１実施形態において、第１屈折部位２００ａないし第３屈折部位２００ｃのいずれかにおいて、各熱放射光源１０から放射された光が屈折されるように、第１屈折部位２００ａないし第３屈折部位２００ｃが形成されている。なお、例えば焼入れ装置が第１光源ないし第３光源以外の熱放射光源を備え、その熱放射光源から放射された光が、屈折部位以外を透過して、被焼入れ体に入射してもよい。

（Ｃ６）上記第１実施形態において、第１屈折部位２００ａと、第２屈折部位２００ｂと、第３屈折部位２００ｃは、それぞれ異なる屈折率を有している。なお、各屈折部位が同じ屈折率を有していてもよい。

（Ｃ７）複数の屈折部位のうち、１つの屈折部位で屈折した光が、複数の段差部のうち１つの段差部にのみ入射するように、屈折材が構成および配置されていてもよい。１つの屈折部位で屈折した光が、複数の段差部のいずれに対しても入射するように、屈折材が構成および配置されてもよい。

（Ｃ８）上記実施形態において、屈折材２０の素材はガラスである。なお、ガラス以外に、水晶や、サファイヤや、ダイアモンド等を使用してもよい。

（Ｃ９）上記実施形態において、制御部５０が軸部３０を移動させる際に、熱放射光源１０に対し放射を停止するように指示を出している。なお、制御部は、熱放射光源に放射を停止するように指示を出すことなく、軸部を移動させてもよい。

（Ｃ１０）上記実施形態において、焼入れ装置１は、軸部３０を備え、被焼入れ体ＷＫを回転させる。なお、例えば手動によって焼入れ装置内に被焼入れ装置を挿入する態様において、軸部を備えていなくてもよい。また、軸部ではなく、加熱部が回転してもよい。

（Ｃ１１）上記実施形態において、被焼入れ体ＷＫの、表面から予め定められた厚さまでの温度が、９１０℃以上かつ１０００℃以下の温度に加熱される。被焼入れ体の、表面から予め定められた厚さの温度が、９１０℃以上かつ１４００℃未満となるように、加熱されることが好ましい。なお、被焼入れ体の、表面から予め定められた厚さの温度が、９１０℃未満、または１４００℃より高い温度に加熱されてもよい。

（Ｃ１２）上記第２実施形態において、複数の屈折材２０Ｄは、環形状を有し、それぞれ熱放射光源１０Ｄの内周側に、熱放射光源１０Ｄの中心軸ＣＰ２に沿って配されている。なお、屈折材は１つや４つや６つなど、３つ以外の数であってもよく、また、略直方や略三角の形状を有するなど、環形状以外の形状を有していてもよい。熱放射光源の内周側であって、任意の箇所に配置されていてもよい。

（Ｃ１３）上記第２実施形態において、第１屈折材２０Ｄａないし第３屈折材２０Ｄｃは、同じ屈折率を有する。なお、屈折材はそれぞれ異なる屈折率を有していてもよい。

（Ｃ１４）上記第２実施形態において、熱放射光源１０Ｄは円筒形状を有している。なお、熱放射光源は、中空の直方体形状を有するなど、異なる形状であってもよい。

本開示は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

１、１Ｄ…焼入れ装置、１０、１０Ｄ…熱放射光源、１０ａ…第１光源、１０ｂ…第２光源、１０ｃ…第３光源、２０、２０Ｄ…屈折材、２０Ｄａ…第１屈折材、２０Ｄｂ…第２屈折材、２０Ｄｃ…第３屈折材、３０…軸部、４０…冷却部、５０…制御部、２００ａ…第１屈折部位、２００ｂ…第２屈折部位、２００ｃ…第３屈折部位、ＨＵ…加熱部、Ｌ１…屈折光、ＳＴ…段差部、ＳＴ１…第１段差部、ＳＴ２…第２段差部、ＳＴ３…第３段差部、ＷＫ…被焼入れ体

Claims (5)

1. 焼入れ装置であって、
   光を放射することにより、被焼入れ体に輻射熱を発生させ、前記被焼入れ体を加熱する１つ以上の熱放射光源と、
   前記熱放射光源と前記被焼入れ体との間に配され、光を屈折させる１つ以上の屈折材と、
   を備え、
   前記屈折材は、屈折させた光が、前記被焼入れ体が表面に有する段差である段差部に入射するように、構成されかつ配置されている、焼入れ装置。
2. 請求項１に記載の焼入れ装置であって、
   前記１つ以上の熱放射光源として、環状を有する複数の前記熱放射光源を有し、
   前記１つ以上の屈折材として、外径が前記熱放射光源の内径よりも小さい円筒形状を有する１つの前記屈折材を有し、
   前記複数の熱放射光源は、前記屈折材の外周側に、前記屈折材の中心軸の方向に沿ってそれぞれ配され、
   前記屈折材は、前記屈折材の中心軸の方向に沿って、異なる屈折率を有する複数の屈折部位を有し、
   前記複数の熱放射光源から放射される光が、前記複数の屈折部位のいずれかにおいて屈折する位置に、前記複数の熱放射光源が配されている、焼入れ装置。
3. 請求項１に記載の焼入れ装置であって、
   前記１つ以上の屈折材として、環状を有する複数の前記屈折材を有し、
   前記１つ以上の熱放射光源として、内径が前記屈折材の外径よりも大きい円筒形状を有する１つの前記熱放射光源を有し、
   複数の前記屈折材は、それぞれ前記熱放射光源の内周側に、前記熱放射光源の中心軸の方向に沿って配されている、焼入れ装置。
4. 請求項２または請求項３に記載の焼入れ装置であって、
   さらに、
   前記熱放射光源または前記屈折材の中心軸を中心として、前記被焼入れ体を回転させる軸部を備える、焼入れ装置。
5. 請求項１に記載の焼入れ装置であって、
   前記熱放射光源によって、前記被焼入れ体の、表面から予め定められた厚さまでの温度を、９１０℃以上かつ１０００℃以下の温度に加熱する、焼入れ装置。

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