JP3168403U - 過加熱抑制誘導加熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】加熱を行う被処理体の外表面の加熱が集中するエッジ効果を受ける部分及びエッジ効果を受ける部分近傍の過加熱を抑制する過加熱抑制誘導加熱装置を提供する。【解決手段】加熱を行う外表面に加熱が集中するエッジ効果を受ける部分がある被処理体を誘導加熱する装置であって、外表面から間隔をあけて外表面に沿って形成された対向面を有する誘導加熱コイル３と、外表面のエッジ効果を受ける部分及びエッジ効果を受ける部分の近傍に対向した誘導加熱コイルの対向面に設けられ、誘導加熱コイルによる外表面のエッジ効果を受ける部分及びエッジ効果を受ける部分近傍に作用する磁気を抑制して外表面のエッジ効果を受ける部分及びエッジ効果を受ける部分近傍の過加熱を抑制する磁気遮蔽部材４とを備える。【選択図】図１

Description

本考案は、鋼材等の誘導加熱可能な材料で加熱を行う外表面に加熱が集中するエッジ効果を受ける部分がある被処理体を誘導加熱するために使用する過加熱抑制誘導加熱装置に関する。

鋼材等の金属体の熱間曲げ加工、焼入れ、焼き戻し、歪取り、自溶合金溶射被膜再溶融などの加熱処理に高周波誘導加熱が広く用いられている。例えば、被処理体である長手部材の金属体を熱間曲げ加工する方法として、金属体の一部の外周を環状に加熱してこの加熱箇所に曲げモーメントを作用させて曲げ変形させ、かつ、この加熱箇所を金属体の長手方向に連続的に移動させることにより、金属体を連続的に曲げ加工する方法が知られている。この加熱は、狭幅領域を敏速に加熱する必要があることから、誘導加熱コイルを用いた高周波誘導加熱により行われている。誘導加熱コイルは、金属体の外周に沿った環状、すなわち金属体の外周と略相似な内面である加熱面を有する環状に形成され、その中に金属体を通した状態で、金属体に対してその長手方向に相対的に移動させることで、加熱箇所を金属体の長手方向に移動させていた。

ところで、加熱を行う金属体の外表面の形状は、円形であれば、誘導加熱コイルを円筒状に形成し、金属体とのクリアランスを均一にすることで、金属体の外表面をその周方向の温度が略均一に上がるように加熱することが可能である。しかし、加熱を行う金属体の外表面に角部・端部・とがった部分等の加熱が集中するエッジ効果を受ける部分がある場合、例えば、矩形状の場合、誘導加熱コイルを矩形筒状に形成して金属体の外表面の一部の外周を環状に加熱すると、金属体の外表面のエッジ効果を受ける部分及びエッジ効果を受ける部分近傍の温度が平坦部に比べて上昇して金属体の外表面に大きな温度差が生じ金属体の外表面の熱処理を良好に行えなかった。

本考案が解決しようとする課題は、加熱を行う被処理体の外表面の加熱が集中するエッジ効果を受ける部分及びエッジ効果を受ける部分近傍の過加熱を抑制することにある。

前記課題を解決するため、本考案に係る過加熱抑制誘導加熱装置は、加熱を行う外表面に加熱が集中するエッジ効果を受ける部分がある被処理体を誘導加熱する装置であって、前記外表面から間隔をあけて前記外表面に沿って形成された対向面を有する誘導加熱コイルと、前記外表面のエッジ効果を受ける部分及びエッジ効果を受ける部分の近傍に対向した前記誘導加熱コイルの対向面に設けられ、前記誘導加熱コイルによる前記外表面のエッジ効果を受ける部分及びエッジ効果を受ける部分近傍に作用する磁気を抑制して前記外表面のエッジ効果を受ける部分及びエッジ効果を受ける部分近傍の過加熱を抑制する磁気遮蔽部材とを備えたことを特徴とする。

このように、磁気遮蔽部材を備えたことで、誘導加熱コイルによる被処理体の外表面のエッジ効果を受ける部分及びエッジ効果を受ける部分近傍に作用する磁気が抑制されるので、被処理体の外表面のエッジ効果を受ける部分及びエッジ効果を受ける部分近傍の過加熱が抑制されることになる。

この場合において、対向面とこの対向面を挟む２つの側面との外面をコの字状に形成し、磁気遮蔽部材を、対向面及び２つの側面を覆う断面凹状に形成することができる。また、被処理体が長手部材であり、誘導加熱コイルを、被処理体の長手方向の外表面の一部を環状に加熱すべく筒状に形成し、この誘導加熱コイルの対向面である内面を、被処理体の外形に相似に形成することができる。さらに、磁気遮蔽部材を珪素鋼板で形成することができる。

本考案によれば、加熱を行う被処理体の外表面の加熱が集中するエッジ効果を受ける部分及びエッジ効果を受ける部分近傍の過加熱を抑制することができる。

本考案に係る一例の実施形態の過加熱抑制誘導加熱装置を示す概略正面図である。 図１中のＡ−Ａ線矢視断面図である。 本実施形態の一例の過加熱抑制誘導加熱装置に用いる誘導加熱コイル及び磁気遮蔽部材の他の一例を示す断面図である。

以下、本考案に係る過加熱抑制誘導加熱装置の一実施形態を添付図面に基づいて説明する。図１に示すように、本実施形態の一例の過加熱抑制誘導加熱装置１は、加熱を行う被処理体であるワーク２の外表面のエッジ効果を受ける部分である角部２ａ及び角部２ａ近傍の過加熱を抑制するものである。過加熱抑制誘導加熱装置１の加熱用途については、特に限定されず、例えば、焼入れ、焼き戻し、歪取り、高周波曲げ、自溶合金溶射被膜再溶融などの金属の誘導加熱一般に適用可能である。なお、本発明において、エッジ効果を受ける部分とは、角部・端部・とがった部分等いわゆるエッジに加熱が集中する部分をいい、本実施形態では角部２ａである。

ワーク２は、鋼材等の誘導加熱可能な材料であれば特に限定されず分かりやすいように本実施形態では長手部材である角柱部材のワーク２を用いた場合について説明する。すなわち、ワーク２は、外表面が４つの角部２ａと４つの平坦部とから形成されてなる。

過加熱抑制誘導加熱装置１は、ワーク２の外表面を誘導加熱する誘導加熱コイル３と、誘導加熱コイル３に設けられ、ワーク２の外表面の角部２ａ及び角部２ａ近傍の過加熱を抑制する磁気遮蔽部材４とを備えている。

誘導加熱コイル３は、加熱を行うワーク２の外表面によってその形状が決まり、例えば、角柱部材のワーク２の長手方向の外周の一部の周方向の全周を環状に加熱する場合には、矩形の筒状に形成されている。すなわち、誘導加熱コイル３は、本実施形態では、ワーク２の外表面に相似の矩形状であってワーク２の外表面から間隔をあけて外表面に沿って形成された対向面である内面を有する矩形の筒体状に形成されている。誘導加熱コイル３の内面は、４つの角部と４つの平坦部とから形成されている。

誘導加熱コイル３は、銅板で内部に冷却水を通すことができるような中空構造に形成されたものを矩形筒状にして形成されている。誘導加熱コイル３の両端には、それぞれ給電用端子１１が接続され、これら給電用端子１１はその間に絶縁材１２が設けられて絶縁されている。なお、誘導加熱コイル３内の冷却水は、加熱した被処理体の冷却に用いるようにしてもよい。また、給電用端子１１には、給電用端子１１を冷却する冷却水ジャケット１３が設けられている。

ワーク２の外表面の角部２ａ及び角部２ａの近傍に対向した誘導加熱コイル３の内面には、磁気遮蔽部材４が設けられている。磁気遮蔽部材４は、誘導加熱コイル３によるワーク２の角部２ａ及び角部２ａ近傍に作用する磁気を抑制して角部２ａ及び角部２ａ近傍の過加熱を抑制するものである。磁気遮蔽部材４は、ワーク２の角部２ａ及び角部２ａ近傍の過加熱を抑制することができればその材質は特に限定されず、例えば、珪素鋼板で形成されている。

磁気遮蔽部材４は、誘導加熱コイル３の角部及び角部近傍の内面を覆うように形成されていれば、その形状は特に限定されず、平板状やＬ字状等に形成してもよいが、コ字状に形成することが好ましい。この場合、誘導加熱コイル３の内面とこの内面を挟む２つの側面とから外面を略コの字状に形成し、この内面及び両側面を磁気遮蔽部材４で覆うように磁気遮蔽部材４をコの字状に形成するようにする（図２及び図３参照。）。磁気遮蔽部材４の厚みは、ワーク２の角部２ａ及び角部２ａ近傍の過加熱を抑制することができれば特に限定されず、例えば、０．１０〜０．３５ｍｍ程度の寸法で形成されている。誘導加熱コイル３の内面に対する磁気遮蔽部材４の設置範囲（ワーク２の長手方向の長さ）は、ワーク２の角部２ａ及び角部２ａ近傍の過加熱を抑制できる範囲から任意に設定される。

さて、この過加熱抑制誘導加熱装置１を用いてワーク２を加熱する場合には、図１に示すように、誘導加熱コイル３の中にワーク２をセットし、その誘導加熱コイル３を通電し、ワーク２の長手方向の一部の外周の周方向の全周を環状に加熱する。このとき、ワーク２の外表面の角部２ａ及び角部２ａの近傍に対向した誘導加熱コイル３の内面には、磁気遮蔽部材４が設けられているから、誘導加熱コイル３によるワーク２の外表面の角部２ａ及び角部２ａ近傍に作用する磁気が抑制されるので、ワーク２の外表面の角部２ａ及び角部２ａ近傍の過加熱が抑制される。すなわち、本実施形態の過加熱抑制誘導加熱装置１は、加熱を行う被処理体の外表面の加熱が集中するエッジ効果を受ける部分及びエッジ効果を受ける部分近傍の過加熱を抑制することができる。その結果、加熱されるワーク２の全周の温度差がなくなる又は小さいので、例えば、焼入れ、焼き戻し、歪取り、高周波曲げ、自溶合金溶射被膜再溶融などの金属の誘導加熱を行う際には、ワーク２をその周方向の温度が略均一に上がるように加熱処理することができる。

また、磁気遮蔽部材４を、誘導加熱コイル３の内面及び２つの側面を覆う断面凹状に形成することで、ワーク２の外表面の角部２ａ及び角部２ａ近傍の過加熱を確実に抑制することができる。

なお、誘導加熱コイル３の断面形状は、図２に示すように、５角形に形成してもよいし、また、図３に示すように矩形状に形成してもよく、特に限定されない。誘導加熱コイル３０を断面矩形状に形成した場合、磁気遮蔽部材４０の形状は、例えば、凹状に形成することが好ましい。

また、ワーク２の角部２ａ及び角部２ａ近傍の過加熱を十分に抑制することができない場合やワーク２の平坦部の加熱温度をさらに高温で行いたい場合には、珪素鋼板の配設や銅板等の導電性板の配設のどちらか一方又は両方を行うようにしてもよい。

ここでいう珪素鋼板の配設は、磁気遮蔽部材４で覆われていない誘導加熱コイル３の対向面である平坦面に磁束を集中させるべくその平坦面を形成する箇所の誘導加熱コイル３外側に珪素鋼板を配設することで、これにより、ワーク２の平坦面に磁束を集中させてワーク２の加熱効率を向上させることができる。この場合の珪素鋼板の形状は、Ｌ字形状、コ字形状等、特に限定されない。

また、導電性板の配設は、磁気遮蔽部材４で覆われていない誘導加熱コイル３の平坦面に、ワーク２に対する空隙を小さくするように導電性板、例えば、銅板を配設することで、これにより、ワーク２に対する空隙を小さくしてワーク２の平坦部の加熱熱量を増加させ、ワーク２の平坦部の温度を昇温させることができる。

１ 過加熱抑制誘導加熱装置
２ ワーク
２ａ 角部（エッジ効果を受ける部分）
３ 誘導加熱コイル
４ 磁気遮蔽部材

Claims (4)

1. 加熱を行う外表面に加熱が集中するエッジ効果を受ける部分がある被処理体を誘導加熱する装置であって、
   前記外表面から間隔をあけて前記外表面に沿って形成された対向面を有する誘導加熱コイルと、
   前記外表面のエッジ効果を受ける部分及びエッジ効果を受ける部分の近傍に対向した前記誘導加熱コイルの対向面に設けられ、前記誘導加熱コイルによる前記外表面のエッジ効果を受ける部分及びエッジ効果を受ける部分近傍に作用する磁気を抑制して前記外表面のエッジ効果を受ける部分及びエッジ効果を受ける部分近傍の過加熱を抑制する磁気遮蔽部材とを備えたことを特徴とする過加熱抑制誘導加熱装置。
2. 前記対向面とこの対向面を挟む２つの側面との外面がコの字状に形成され、
   前記磁気遮蔽部材は、前記対向面及び前記２つの側面を覆う断面凹状に形成されている請求項１に記載の過加熱抑制誘導加熱装置。
3. 前記被処理体は、長手部材であり、
   前記誘導加熱コイルは、前記被処理体の長手方向の一部の外表面を環状に加熱すべく筒状に形成され、この誘導加熱コイルの対向面である内面が、前記被処理体の外形に相似に形成されている請求項１又は２に記載の過加熱抑制誘導加熱装置。
4. 前記磁気遮蔽部材は、珪素鋼板で形成されている請求項１〜３のいずれか１項に記載の過加熱抑制誘導加熱装置。

Images