JP3502799B2 - 穴内表面の加熱方法及び加熱装置 - Google Patents
穴内表面の加熱方法及び加熱装置Info
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/25—Process efficiency
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- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、金型などの金属部
材に設けられた水冷穴などの有底穴の内壁面を、各種の
熱処理等を施す目的で誘導加熱する方法に関する。
材に設けられた水冷穴などの有底穴の内壁面を、各種の
熱処理等を施す目的で誘導加熱する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ダイキャスト金型に例をとれば、鋳造作
業性あるいは鋳造品質を確保するために複数の水冷穴が
設けられている場合が多く、この水冷穴は、一般的に
は、直径が数mm〜十数mm前後、深さが100〜数100mm程度
の有底穴である。
業性あるいは鋳造品質を確保するために複数の水冷穴が
設けられている場合が多く、この水冷穴は、一般的に
は、直径が数mm〜十数mm前後、深さが100〜数100mm程度
の有底穴である。
【０００３】ダイキャスト金型では、型彫面のヒ−トク
ラック防止のために、通常、金型全体に焼入れ−焼戻し
が施される。しかし、特開平６−３１５７５３号公報に
開示されているように、過大な熱応力がかかりやすい水
冷穴については、割れを回避するために、穴の内表面即
ち穴の内周面及び底面に軟化熱処理を施して靭性を確保
することが望ましいが、上記軟化処理によって肝心の型
彫面の特性が損われてはならないので、穴内表面の表層
部を集中的に急速加熱できる誘導加熱法が好適な加熱手
段となる。
ラック防止のために、通常、金型全体に焼入れ−焼戻し
が施される。しかし、特開平６−３１５７５３号公報に
開示されているように、過大な熱応力がかかりやすい水
冷穴については、割れを回避するために、穴の内表面即
ち穴の内周面及び底面に軟化熱処理を施して靭性を確保
することが望ましいが、上記軟化処理によって肝心の型
彫面の特性が損われてはならないので、穴内表面の表層
部を集中的に急速加熱できる誘導加熱法が好適な加熱手
段となる。
【０００４】また、穴内表面に施す熱処理が焼入れであ
る場合にも、加熱後に所期の急冷を行って焼入れ効果を
確保するために、あるいは歪を小さくするために、表層
部中心の加熱が望ましい場合が多く、よって、誘導加熱
法が好適手段となる。
る場合にも、加熱後に所期の急冷を行って焼入れ効果を
確保するために、あるいは歪を小さくするために、表層
部中心の加熱が望ましい場合が多く、よって、誘導加熱
法が好適手段となる。
【０００５】上記軟化熱処理，焼入れ，歪除去など各種
熱処理のための加熱温度は概ね600〜1200℃の範囲にあ
り、多くの場合は±50℃以内の精度が望まれる。
熱処理のための加熱温度は概ね600〜1200℃の範囲にあ
り、多くの場合は±50℃以内の精度が望まれる。
【０００６】さて、有底穴の内表面の表層部の急速加熱
は、前記公報に図を以て表示されているように、細長い
螺旋状に巻回したコイル（ソレノイドコイル）を穴内に
挿入し、このコイルに対して図13に例示した２チャンネ
ルのブリッジ（即ち、通常のブリッジ）を組んだ逆変換
出力回路３を有する電源装置の出力端子対Ao-Boから高
周波交流を通電して誘導加熱することによって行うこと
ができる。しかし、穴の内周面に比べて底面が加熱され
にくい傾向にあるため、内周面の加熱効率を抑え気味と
する必要があることから、全体として加熱時間が長くな
り、延いては加熱深さも大き目となっていた。即ち、作
業能率あるいは熱処理仕様に限界があった。
は、前記公報に図を以て表示されているように、細長い
螺旋状に巻回したコイル（ソレノイドコイル）を穴内に
挿入し、このコイルに対して図13に例示した２チャンネ
ルのブリッジ（即ち、通常のブリッジ）を組んだ逆変換
出力回路３を有する電源装置の出力端子対Ao-Boから高
周波交流を通電して誘導加熱することによって行うこと
ができる。しかし、穴の内周面に比べて底面が加熱され
にくい傾向にあるため、内周面の加熱効率を抑え気味と
する必要があることから、全体として加熱時間が長くな
り、延いては加熱深さも大き目となっていた。即ち、作
業能率あるいは熱処理仕様に限界があった。
【０００７】次いで、上記限界を克服すべく、ヘアピン
状コイルの使用が提案された（特開平９−１４３５５０
号公報）。ヘアピン状コイルを用いることにより、ヘア
ピン形の電路に沿った穴の内周面と底面を均等に加熱で
きるからである。但し、ヘアピン状コイルでは穴内の特
定の周方向方位が加熱されるので、コイルを周方向に複
数化した場合でも周方向に大なり小なり加熱むらが生じ
る（たとえば、図14に示す２連のヘアピン状コイル
X′，Y′で加熱すると図15に加熱領域8a，8a′をハッチ
ングで示したような加熱分布となる。図14の矢印は２つ
のコイルの通電極性関係を示したものである）。よっ
て、コイルを穴の軸線を中心として回転させあるいはコ
イルの方位を周方向に切換えながら通電することによっ
て周方向の加熱分布の均一化が図られている。
状コイルの使用が提案された（特開平９−１４３５５０
号公報）。ヘアピン状コイルを用いることにより、ヘア
ピン形の電路に沿った穴の内周面と底面を均等に加熱で
きるからである。但し、ヘアピン状コイルでは穴内の特
定の周方向方位が加熱されるので、コイルを周方向に複
数化した場合でも周方向に大なり小なり加熱むらが生じ
る（たとえば、図14に示す２連のヘアピン状コイル
X′，Y′で加熱すると図15に加熱領域8a，8a′をハッチ
ングで示したような加熱分布となる。図14の矢印は２つ
のコイルの通電極性関係を示したものである）。よっ
て、コイルを穴の軸線を中心として回転させあるいはコ
イルの方位を周方向に切換えながら通電することによっ
て周方向の加熱分布の均一化が図られている。
【０００８】しかしながら、直径が10mmを下回る細穴に
おいて細径のコイルを正確に同軸回転させたり方位を切
り換えたりするには多大な設備コストないしは作業負荷
が伴うという問題があった。
おいて細径のコイルを正確に同軸回転させたり方位を切
り換えたりするには多大な設備コストないしは作業負荷
が伴うという問題があった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記問題点に
鑑みてなされたものであって、ヘアピン状コイルを用い
た穴内表面の誘導加熱における周方向加熱分布の均一化
を、コイルの機械的な回転や方位切換によらずに行うこ
とのできる穴内表面誘導加熱技術の提供を課題とした。
鑑みてなされたものであって、ヘアピン状コイルを用い
た穴内表面の誘導加熱における周方向加熱分布の均一化
を、コイルの機械的な回転や方位切換によらずに行うこ
とのできる穴内表面誘導加熱技術の提供を課題とした。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するべく
なされた本発明方法の要旨は、金属部材に設けられた有
底穴の穴内表面を誘導加熱する方法であって、前記穴内
表面の複数の周方向方位を夫々加熱することのできる複
数のヘアピン状電路を有する加熱コイルを穴内に挿入
し、該コイルに対して夫々のヘアピン状電路に時系列的
に分配給電する高周波通電を行って、穴内表面ヘの入熱
を周方向に分配することを特徴とする穴内表面の加熱方
法である。
なされた本発明方法の要旨は、金属部材に設けられた有
底穴の穴内表面を誘導加熱する方法であって、前記穴内
表面の複数の周方向方位を夫々加熱することのできる複
数のヘアピン状電路を有する加熱コイルを穴内に挿入
し、該コイルに対して夫々のヘアピン状電路に時系列的
に分配給電する高周波通電を行って、穴内表面ヘの入熱
を周方向に分配することを特徴とする穴内表面の加熱方
法である。
【００１１】即ち、本発明方法によれば、穴内表面の誘
導加熱における誘導加熱入熱の周方向全般への分配を、
コイルそのものは動かさずにコイル内の通電モードを時
系列的に切換えて行うことができて、前記本発明の課題
が解決される。
導加熱における誘導加熱入熱の周方向全般への分配を、
コイルそのものは動かさずにコイル内の通電モードを時
系列的に切換えて行うことができて、前記本発明の課題
が解決される。
【００１２】上記本発明方法を実施するための本発明装
置の要旨は、上記本発明穴内表面加熱方法を実施するた
めの装置であって、前記複数のヘアピン状電路を有する
加熱コイルと、該複数のヘアピン状電路の夫々に時系列
的に分配給電するための複数組の逆変換出力端子対を取
ることのできる高周波電源装置とを備えたことを特徴と
する穴内表面の加熱装置である。
置の要旨は、上記本発明穴内表面加熱方法を実施するた
めの装置であって、前記複数のヘアピン状電路を有する
加熱コイルと、該複数のヘアピン状電路の夫々に時系列
的に分配給電するための複数組の逆変換出力端子対を取
ることのできる高周波電源装置とを備えたことを特徴と
する穴内表面の加熱装置である。
【００１３】本発明方法における穴内表面加熱の目的は
熱処理等であって、数100℃に加熱するためにコイルに
数百Ａの高周波通電を行って誘導加熱する。よって、図
13のような通常の出力回路から高周波通電を行い上記大
電流の流れるコイルの手前に、機械的にＯＮ／ＯＦＦす
るスイッチを配して通電モードの切換えを行うのは非現
実的であり、行うとすれば膨大なコストを要するという
問題がある。上記本発明装置においては、高周波電源装
置の逆変換出力回路を、３チャンネル以上のブリッジを
組んだ構成とし、複数組の出力端子対をとることができ
るようにして、夫々の出力端子対をコイル内の複数のヘ
アピン状電路に接続し、各ブリッジのＯＮ／ＯＦＦの組
合わせによって通電モードの切換えが行えるようにした
ので、この通電モード切換えが回路内スイッチング素子
の信号端子への制御信号の切換えにより、弱電レベルの
微小電流下で行える。即ち、本発明装置の提供により、
前記通電モード切換えの問題点が払拭されて、本発明方
法が容易に且つ低コストで実施できることになる。
熱処理等であって、数100℃に加熱するためにコイルに
数百Ａの高周波通電を行って誘導加熱する。よって、図
13のような通常の出力回路から高周波通電を行い上記大
電流の流れるコイルの手前に、機械的にＯＮ／ＯＦＦす
るスイッチを配して通電モードの切換えを行うのは非現
実的であり、行うとすれば膨大なコストを要するという
問題がある。上記本発明装置においては、高周波電源装
置の逆変換出力回路を、３チャンネル以上のブリッジを
組んだ構成とし、複数組の出力端子対をとることができ
るようにして、夫々の出力端子対をコイル内の複数のヘ
アピン状電路に接続し、各ブリッジのＯＮ／ＯＦＦの組
合わせによって通電モードの切換えが行えるようにした
ので、この通電モード切換えが回路内スイッチング素子
の信号端子への制御信号の切換えにより、弱電レベルの
微小電流下で行える。即ち、本発明装置の提供により、
前記通電モード切換えの問題点が払拭されて、本発明方
法が容易に且つ低コストで実施できることになる。
【００１４】
【発明の実施の形態】図１に、本発明方法に用いる加熱
コイルの一例の斜視図を、図２に、図１のコイルの平面
図を示す。即ち、コイル１は、時計回りに90°毎に配さ
れた４つの電路エレメントＷ，Ｘ，Ｙ，Ｚを有してお
り、これらの電路エレメントは下端Ｐにおいて会合一体
化している。しかして、このコイル１にはＷ-Ｐ-Ｙ，Ｘ
-Ｐ-Ｚ，Ｗ-Ｐ-Ｘ，Ｘ-Ｐ-Ｙ，Ｙ-Ｐ-Ｚ，Ｚ-Ｐ-Ｗの６
つのヘアピン状電路が存在する。図示は省略したが、コ
イルには電路エレメント間に介在させる形で、磁束集束
用の強磁性体製のコアを配することが望ましい。又、コ
イルは、水冷が行えるよう、銅などのチューブで製作す
るのがよい。
コイルの一例の斜視図を、図２に、図１のコイルの平面
図を示す。即ち、コイル１は、時計回りに90°毎に配さ
れた４つの電路エレメントＷ，Ｘ，Ｙ，Ｚを有してお
り、これらの電路エレメントは下端Ｐにおいて会合一体
化している。しかして、このコイル１にはＷ-Ｐ-Ｙ，Ｘ
-Ｐ-Ｚ，Ｗ-Ｐ-Ｘ，Ｘ-Ｐ-Ｙ，Ｙ-Ｐ-Ｚ，Ｚ-Ｐ-Ｗの６
つのヘアピン状電路が存在する。図示は省略したが、コ
イルには電路エレメント間に介在させる形で、磁束集束
用の強磁性体製のコアを配することが望ましい。又、コ
イルは、水冷が行えるよう、銅などのチューブで製作す
るのがよい。
【００１５】図３に、本発明方法に用いる高周波電源装
置の一例の回路ブロック図を示す。図３の高周波電源装
置２において、３は逆変換出力回路、４は制御回路、
５，5′は直流電力入力端子である。
置の一例の回路ブロック図を示す。図３の高周波電源装
置２において、３は逆変換出力回路、４は制御回路、
５，5′は直流電力入力端子である。
【００１６】逆変換出力回路３にはＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ４チ
ャンネルのブリッジが組まれている。各チャンネルには
上段，下段の２個所にスイッチング素子Tijとフライホ
イールダイオードＦとが並列接続されて夫々配されてお
り、上段と下段の間に出力端子Ao，Bo，Co，Doを取って
いる。
ャンネルのブリッジが組まれている。各チャンネルには
上段，下段の２個所にスイッチング素子Tijとフライホ
イールダイオードＦとが並列接続されて夫々配されてお
り、上段と下段の間に出力端子Ao，Bo，Co，Doを取って
いる。
【００１７】即ち、図３の高周波電源装置は、Ao−Bo，
Ao−Co，Ao−Do，Bo−Co，Bo−Do，Co−Doの６通りの出
力端子対をとり得ることになる。因に、図13に示す通常
のフルブリッジ型スイッチング出力回路3′は、Ao−Bo
という１通りの出力端子対しかとり得ない。
Ao−Co，Ao−Do，Bo−Co，Bo−Do，Co−Doの６通りの出
力端子対をとり得ることになる。因に、図13に示す通常
のフルブリッジ型スイッチング出力回路3′は、Ao−Bo
という１通りの出力端子対しかとり得ない。
【００１８】各チャンネルのスイッチング素子対｛T
i1，Ti2｝には、その信号入力端子｛Si 1，Si2｝に、制
御回路４から周期的なスイッチング動作を指令する信号
が入力され、これを受けて｛Ti1，Ti2｝は、 ｛ＯＮ，ＯＦＦ｝→｛ＯＦＦ，ＯＮ｝→｛ＯＮ，ＯＦＦ｝→・・・・・ ｛ＯＦＦ，ＯＮ｝→｛ＯＮ，ＯＦＦ｝→｛ＯＦＦ，ＯＮ｝→・・・・・ ｛ＯＦＦ，ＯＦＦ｝→｛ＯＦＦ，ＯＦＦ｝→｛ＯＦＦ，ＯＦＦ｝→・・・・ （常時ＯＦＦ） のいずれかの動作状態に設定される。しかして、各チャ
ンネルには、直流電力入力端子５，5′を経由して直流
電圧が印加されているので、上記の状態に設定された
チャンネルの出力端子と、の状態に設定されたチャン
ネルの出力端子とを出力端子対として、高周波交番電流
が出力されることになる。一方、２つのチャンネルの状
態設定が−，−，−，−，−のよ
うになっているチャンネル対の出力端子対からは、高周
波交番電流が出力されない。
i1，Ti2｝には、その信号入力端子｛Si 1，Si2｝に、制
御回路４から周期的なスイッチング動作を指令する信号
が入力され、これを受けて｛Ti1，Ti2｝は、 ｛ＯＮ，ＯＦＦ｝→｛ＯＦＦ，ＯＮ｝→｛ＯＮ，ＯＦＦ｝→・・・・・ ｛ＯＦＦ，ＯＮ｝→｛ＯＮ，ＯＦＦ｝→｛ＯＦＦ，ＯＮ｝→・・・・・ ｛ＯＦＦ，ＯＦＦ｝→｛ＯＦＦ，ＯＦＦ｝→｛ＯＦＦ，ＯＦＦ｝→・・・・ （常時ＯＦＦ） のいずれかの動作状態に設定される。しかして、各チャ
ンネルには、直流電力入力端子５，5′を経由して直流
電圧が印加されているので、上記の状態に設定された
チャンネルの出力端子と、の状態に設定されたチャン
ネルの出力端子とを出力端子対として、高周波交番電流
が出力されることになる。一方、２つのチャンネルの状
態設定が−，−，−，−，−のよ
うになっているチャンネル対の出力端子対からは、高周
波交番電流が出力されない。
【００１９】次に、金属部材に設けられた穴内に、図
１，図２に例示した加熱コイルを挿入し、これに図３の
高周波電源装置から高周波通電を行って穴内表面を均等
に加熱する実施例について説明する。
１，図２に例示した加熱コイルを挿入し、これに図３の
高周波電源装置から高周波通電を行って穴内表面を均等
に加熱する実施例について説明する。
【００２０】図４に、コイルと高周波電源装置との接続
態様を示す。図４では回路要素の記載を一部省略してお
り、又、コイル内の導通関係を太い実線により略記して
いる。６は共振用のコンデンサである。図４の回路にお
いてTijの動作状態を表１の様な２通りのモードに周期
的に切換えてコイル１に高周波通電を行ったときの穴内
表面の周方向入熱分布を図５，図６に示す。
態様を示す。図４では回路要素の記載を一部省略してお
り、又、コイル内の導通関係を太い実線により略記して
いる。６は共振用のコンデンサである。図４の回路にお
いてTijの動作状態を表１の様な２通りのモードに周期
的に切換えてコイル１に高周波通電を行ったときの穴内
表面の周方向入熱分布を図５，図６に示す。
【００２１】
【表１】
【００２２】図５に示す、モード１の動作状態では、逆
変換出力回路３のチャンネル群Ａ，Ｂとチャンネル群
Ｃ，Ｄとが相互に逆極性（前記｛Ti1，Ti2｝の動作状態
−の関係）で動作して、出力端子群Ao，Boと出力端
子群Co，Doの間に高周波電位差が生じ、コイル１の電路
エレメント群Ｗ，Ｘから下端Ｐを経由してエレメント群
Ｙ，Ｚに向かう高周波電流が流れる。この結果、穴７の
穴内表面の周方向のエレメントＷからＸに亘る約90°の
領域８及びＹからＺに亘る約90°の領域8′が誘導加熱
される。
変換出力回路３のチャンネル群Ａ，Ｂとチャンネル群
Ｃ，Ｄとが相互に逆極性（前記｛Ti1，Ti2｝の動作状態
−の関係）で動作して、出力端子群Ao，Boと出力端
子群Co，Doの間に高周波電位差が生じ、コイル１の電路
エレメント群Ｗ，Ｘから下端Ｐを経由してエレメント群
Ｙ，Ｚに向かう高周波電流が流れる。この結果、穴７の
穴内表面の周方向のエレメントＷからＸに亘る約90°の
領域８及びＹからＺに亘る約90°の領域8′が誘導加熱
される。
【００２３】これに対して、図６に示す、モード２の動
作状態では、チャンネル群Ｄ，Ａとチャンネル群Ｂ，Ｃ
が逆極性で動作して、出力端子群Do，Aoと出力端子群B
o，Coの間に電位差が生じ、コイル１のエレメント群
Ｚ，Ｗから下端Ｐを経由してエレメント群Ｘ，Ｙに向か
う電流が流れて、穴内表面の周方向のエレメントＺから
Ｗに亘る約90°の領域９及びエレメントＸからＹに亘る
約90°の領域9′が誘導加熱される。
作状態では、チャンネル群Ｄ，Ａとチャンネル群Ｂ，Ｃ
が逆極性で動作して、出力端子群Do，Aoと出力端子群B
o，Coの間に電位差が生じ、コイル１のエレメント群
Ｚ，Ｗから下端Ｐを経由してエレメント群Ｘ，Ｙに向か
う電流が流れて、穴内表面の周方向のエレメントＺから
Ｗに亘る約90°の領域９及びエレメントＸからＹに亘る
約90°の領域9′が誘導加熱される。
【００２４】よって、上記モード１とモード２の動作状
態での高周波通電を、適当な周期でモードを切換えなが
ら数回ずつ行うなどして、穴内表面を全周に亘って均一
に加熱することができるのである。
態での高周波通電を、適当な周期でモードを切換えなが
ら数回ずつ行うなどして、穴内表面を全周に亘って均一
に加熱することができるのである。
【００２５】以上、４つの電路エレメントを有する加熱
コイルと、４チャンネルのブリッジを組んだ４つの出力
端子を有する高周波電源装置とによる本発明実施例を挙
げたが、本発明は上記実施例の構成に限定されるもので
はない。
コイルと、４チャンネルのブリッジを組んだ４つの出力
端子を有する高周波電源装置とによる本発明実施例を挙
げたが、本発明は上記実施例の構成に限定されるもので
はない。
【００２６】たとえば、図７に平面図を示したような８
つの電路エレメントＳ，Ｔ，Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｘ，Ｙ，Ｚを
有する加熱コイル1Aと、図３に示した４出力端子の高周
波電源装置とを用い、Ｓ，ＴエレメントにはAo端子か
ら、Ｕ，ＶエレメントにはBo端子から、Ｗ，Ｘエレメン
トにはCo端子から、Ｙ，ＺエレメントにはDo端子から夫
々給電する構成でも実施できる。
つの電路エレメントＳ，Ｔ，Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｘ，Ｙ，Ｚを
有する加熱コイル1Aと、図３に示した４出力端子の高周
波電源装置とを用い、Ｓ，ＴエレメントにはAo端子か
ら、Ｕ，ＶエレメントにはBo端子から、Ｗ，Ｘエレメン
トにはCo端子から、Ｙ，ＺエレメントにはDo端子から夫
々給電する構成でも実施できる。
【００２７】又、図８に正面図を示したような２つの電
路エレメントを有するコイル1Bを３体（1Ba，1Bb，1B
c）、夫々の折返し部を相互に導通させない形で、図９
に示す配置で穴内に挿入し、コイル同志をリング状に直
列接続した上で、その３つの接続点Ｐ，Ｑ，Ｒに対し
て、図10に略示した３チャンネルの出力回路の３つの出
力端子Ao，Bo，Coから夫々給電する構成によることもで
きる。この場合は、図10の回路内の６個所に配したスイ
ッチング素子Tijの動作状態を表２に記した３通りのモ
ードに順次切換えることにより３つのコイルの内の２つ
のコイルへの通電が｛1Ba，1Bb｝→｛1Bb，1Bc｝→｛1B
c，1Ba｝のように順次行えて、周方向各方位への入熱分
配が行える。
路エレメントを有するコイル1Bを３体（1Ba，1Bb，1B
c）、夫々の折返し部を相互に導通させない形で、図９
に示す配置で穴内に挿入し、コイル同志をリング状に直
列接続した上で、その３つの接続点Ｐ，Ｑ，Ｒに対し
て、図10に略示した３チャンネルの出力回路の３つの出
力端子Ao，Bo，Coから夫々給電する構成によることもで
きる。この場合は、図10の回路内の６個所に配したスイ
ッチング素子Tijの動作状態を表２に記した３通りのモ
ードに順次切換えることにより３つのコイルの内の２つ
のコイルへの通電が｛1Ba，1Bb｝→｛1Bb，1Bc｝→｛1B
c，1Ba｝のように順次行えて、周方向各方位への入熱分
配が行える。
【００２８】
【表２】
【００２９】上記２例は、電路エレメント数が６以上の
コイルを挿入する実施例であり、直径の大きい穴の穴内
表面の加熱に適した構成である。
コイルを挿入する実施例であり、直径の大きい穴の穴内
表面の加熱に適した構成である。
【００３０】直径の小さい穴の場合には、図11に示した
ような３電路エレメントＸ，Ｙ，Ｚを有するコイル1Cも
有用である。このコイル1Cの各コイルエレメントに図10
の回路の３つの出力端子Ao，Bo，Coから夫々給電するよ
うにした上で、スイッチング素子Tijの動作状態を表３
に記した３通りのモードに順次切換えることにより、Ｘ
−Ｙ間，Ｙ−Ｚ間，Ｚ−Ｘ間の通電が順次行えて、周方
向各方位への時系列的な入熱分配が行える。
ような３電路エレメントＸ，Ｙ，Ｚを有するコイル1Cも
有用である。このコイル1Cの各コイルエレメントに図10
の回路の３つの出力端子Ao，Bo，Coから夫々給電するよ
うにした上で、スイッチング素子Tijの動作状態を表３
に記した３通りのモードに順次切換えることにより、Ｘ
−Ｙ間，Ｙ−Ｚ間，Ｚ−Ｘ間の通電が順次行えて、周方
向各方位への時系列的な入熱分配が行える。
【００３１】なお、図１，図２や図７に例示したよう
な、偶数本のエレメントを下端で相互に導通させている
コイルの場合、４電路エレメントのコイルについて例示
した図12のように、２系列の２エレメントコイル1Ca，1
Cbを下端Ｐで電気的にのみ接続して冷却水路の分岐点を
なくした構造としてもよい。このようにすれば、冷却通
水設計の自由度が増し、又、コイルの製作も総じて容易
になる。
な、偶数本のエレメントを下端で相互に導通させている
コイルの場合、４電路エレメントのコイルについて例示
した図12のように、２系列の２エレメントコイル1Ca，1
Cbを下端Ｐで電気的にのみ接続して冷却水路の分岐点を
なくした構造としてもよい。このようにすれば、冷却通
水設計の自由度が増し、又、コイルの製作も総じて容易
になる。
【００３２】
【表３】
【００３３】又、上記実施例全般に亘って、円形断面の
電路エレメントを有するコイルを図示したが、入熱分布
の更なる向上などの目的で扁平な断面形状（長円形，長
方形など）の電路エレメントを有するコイルを用いても
よい。又、本発明における、加熱コイルへの通電周波
数，通電電力，コイルと穴内表面との絶縁などについて
は、前記先行技術と同様、常法に則って行えばよい。
電路エレメントを有するコイルを図示したが、入熱分布
の更なる向上などの目的で扁平な断面形状（長円形，長
方形など）の電路エレメントを有するコイルを用いても
よい。又、本発明における、加熱コイルへの通電周波
数，通電電力，コイルと穴内表面との絶縁などについて
は、前記先行技術と同様、常法に則って行えばよい。
【００３４】この他、本発明においては、加熱コイル内
に並列の電路が存在するケースがあり、該並列電路に均
等に電流が配分されねばならない。電流が不均等な場合
には、図４において示した共振用コンデンサ６の容量を
電路毎に微調整し、あるいは、特願平１０−１５１９１
６の明細書に記載された電流均等配分技術（共振周波数
に有意な差をつけた並列負荷に対して、時系列的に周波
数を変動させる高周波通電を行って、各負荷に流れる電
流を均等化する）を利用するなどして電流を均等化させ
ることができる。
に並列の電路が存在するケースがあり、該並列電路に均
等に電流が配分されねばならない。電流が不均等な場合
には、図４において示した共振用コンデンサ６の容量を
電路毎に微調整し、あるいは、特願平１０−１５１９１
６の明細書に記載された電流均等配分技術（共振周波数
に有意な差をつけた並列負荷に対して、時系列的に周波
数を変動させる高周波通電を行って、各負荷に流れる電
流を均等化する）を利用するなどして電流を均等化させ
ることができる。
【００３５】
【発明の効果】本発明は、上述のように、ダイキャスト
金型の水冷穴などの有底穴の、熱処理などを目的とした
穴内表面の加熱を、穴内にヘアピン状の加熱コイルを挿
入し誘導加熱して行う際の、穴の周方向の加熱分布の均
一化を、コイルの回転や方位切換えではなく、誘導加熱
時の通電モードの切換えによる加熱方位の切換えによっ
て行うようにしたものである。この結果、直径が10mmを
下回るような細穴の穴内表面の数100℃に及ぶ急速加熱
が、多大な設備コストや作業負荷を伴わずに行えるよう
になった。
金型の水冷穴などの有底穴の、熱処理などを目的とした
穴内表面の加熱を、穴内にヘアピン状の加熱コイルを挿
入し誘導加熱して行う際の、穴の周方向の加熱分布の均
一化を、コイルの回転や方位切換えではなく、誘導加熱
時の通電モードの切換えによる加熱方位の切換えによっ
て行うようにしたものである。この結果、直径が10mmを
下回るような細穴の穴内表面の数100℃に及ぶ急速加熱
が、多大な設備コストや作業負荷を伴わずに行えるよう
になった。
【００３６】又、本発明にあっては、上記通電モードの
切換えを、高周波電源装置の制御信号の切換えにより、
微小電流下で行うようにして、誘導加熱の出力回路の高
電流下における困難なスイッチ切換えを不要にした。
切換えを、高周波電源装置の制御信号の切換えにより、
微小電流下で行うようにして、誘導加熱の出力回路の高
電流下における困難なスイッチ切換えを不要にした。
【００３７】本発明の主たる適用対象であるダイキャス
ト金型は、自動車をはじめとする耐久消費材に多用され
る非鉄鋳造部品の製造に不可欠のものであり、金型の耐
久性は、鋳造事業の生産性に大きく影響する。即ち、金
型の耐久性の改善を無理なく行えるようにした本発明の
貢献は絶大である。
ト金型は、自動車をはじめとする耐久消費材に多用され
る非鉄鋳造部品の製造に不可欠のものであり、金型の耐
久性は、鋳造事業の生産性に大きく影響する。即ち、金
型の耐久性の改善を無理なく行えるようにした本発明の
貢献は絶大である。
【図１】本発明に用いる加熱コイルの一例の斜視図。
【図２】図１のコイルの平面図。
【図３】本発明方法に用いる高周波電源装置の一例の回
路ブロック図。
路ブロック図。
【図４】加熱コイルと高周波電源装置との接続態様の例
を示す回路ブロック図。
を示す回路ブロック図。
【図５】動作モード１による加熱分布を示す図。
【図６】動作モード２による加熱分布を示す図。
【図７】８つの電路エレメントを有する加熱コイルの例
の平面図。
の平面図。
【図８】２つの電路エレメントを有する加熱コイルの一
部を省略した正面図。
部を省略した正面図。
【図９】図８の加熱コイル３体を穴内に挿入しコイル同
志をリング状に直列接続した状態を示す平面図。
志をリング状に直列接続した状態を示す平面図。
【図10】図９の加熱コイルに給電する３チャンネルの出
力回路例を示す回路ブロック図。
力回路例を示す回路ブロック図。
【図11】３電路エレメントを有する加熱コイルの例の平
面図。
面図。
【図12】４電路エレメントの加熱コイルの例の平面図。
【図13】通常のフルブリッジ型スイッチング回路の回路
ブロック図。
ブロック図。
【図14】従来例で用いる２連のヘアピン形コイルの斜視
図。
図。
【図15】図14のヘアピン形コイルで加熱したときの加熱
分布図。
分布図。
１，1A，1B，1C コイル
２ 高周波電源装置
３ 逆変換出力回路
４ 制御回路
５，5′ 直流電力入力端子
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 前之園 司
神奈川県川崎市川崎区殿町２丁目17番８
号 第一高周波工業株式会社 技術統括
本部内
(72)発明者 松岡 寿治
神奈川県川崎市川崎区殿町２丁目17番８
号 第一高周波工業株式会社 技術統括
本部内
(56)参考文献 特開 平９−143550（ＪＰ，Ａ)
特開 平10−3984（ＪＰ，Ａ)
実開 平６−22360（ＪＰ，Ｕ)
実開 昭63−192455（ＪＰ，Ｕ)
特公 平１−14288（ＪＰ，Ｂ２)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
C21D 1/10
C21D 1/42
C21D 9/00
H05B 6/00 - 6/10
H05B 6/14 - 6/44
Claims (4)
- 【請求項１】 金属部材に設けられた有底穴の穴内表面
を誘導加熱する方法であって、前記穴内表面の複数の周
方向方位を夫々加熱することのできる複数のヘアピン状
電路を有する加熱コイルを穴内に挿入し、該コイルに対
して夫々のヘアピン状電路に時系列的に分配給電する高
周波通電を行って、穴内表面ヘの入熱を周方向に分配す
ることを特徴とする穴内表面の加熱方法。 - 【請求項２】 前記加熱コイルとして、その複数のヘア
ピン状電路の夫々の折返し部を相互に導通させたものを
用いる、請求項１に記載の穴内表面の加熱方法。 - 【請求項３】 請求項１又は２に記載の加熱方法を実施
するための装置であって、前記複数のヘアピン状電路を
有する加熱コイルと、該複数のヘアピン状電路の夫々に
時系列的に分配給電するための複数組の逆変換出力端子
対を取ることのできる高周波電源装置とを備えたことを
特徴とする穴内表面の加熱装置。 - 【請求項４】 前記加熱コイルを、２つのヘアピン状電
路を十字に交叉させて夫々の電路の折り返し部を相互に
導通させた、４つの電路エレメントを有する構造とし、
又、前記高周波電源装置の逆変換出力回路を、回路内の
８個所にスイッチング素子を配して４チャンネルブリッ
ジを組んだ４つの出力端子を有する構造として、該４つ
の出力端子に前記加熱コイルの４つの電路エレメントを
夫々接続して給電するようにした、請求項３に記載の穴
内表面の加熱装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34017799A JP3502799B2 (ja) | 1999-11-30 | 1999-11-30 | 穴内表面の加熱方法及び加熱装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34017799A JP3502799B2 (ja) | 1999-11-30 | 1999-11-30 | 穴内表面の加熱方法及び加熱装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001158913A JP2001158913A (ja) | 2001-06-12 |
| JP3502799B2 true JP3502799B2 (ja) | 2004-03-02 |
Family
ID=18334472
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34017799A Expired - Fee Related JP3502799B2 (ja) | 1999-11-30 | 1999-11-30 | 穴内表面の加熱方法及び加熱装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3502799B2 (ja) |
-
1999
- 1999-11-30 JP JP34017799A patent/JP3502799B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2001158913A (ja) | 2001-06-12 |
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