JP5992250B2 - 誘導加熱装置 - Google Patents

Description

本発明は、高周波焼入装置等の金属熱処理用の誘導加熱装置に関するものである。

鋼材を熱処理する方策の一つとして高周波焼入れが知られている。高周波焼入れは、短時間で焼入処理が可能であり、且つ、表面側だけを焼き入れ硬化させることができることから、機械部品の焼き入れに広く活用されている。

高周波焼入装置（誘導加熱装置）１００は、図１０の様に高周波発振器２（交流商用電源を含む）やコンデンサ３等からなる電源部５と、変成器６と、誘導加熱コイル８等によって構成されている。そしてこれらの間が導電部材１０，１１で配線され、電源部５で作られた高周波電流が、変成器６で変圧されて誘導加熱コイル８に供給される。
ここで高周波焼入装置１００は、一般に誘導加熱コイル８に大電流を流す必要があり、各機器を接続する導電部材１０，１１は、相当の大きさの断面積が必要である。
そのため、例えば電源部５と変成器６とを繋ぐ導電部材１０の一部に、ブスバーと称される中実かつ帯状の銅板が使用される場合がある。
そして単相であるならば、Ｕ側用のブスバーとＶ側用のブスバーが絶縁シートを挟んで重ねられ、その状態で各機器間に配線される。

図１１は、コンデンサ３の周辺の配線を示すものである。
図１１に示すコンデンサ３は、複数の内蔵コンデンサを一つのケース１５に収納したものであり、一方の極性の端子２０ａ，２０ｂ，２０ｃが直線的に並べられ、これに対向して他方の極性の端子２１ａ，２１ｂ，２１ｃが直線的に並べられている。
そしてこれらの端子２０，２１がブスバー列１０１で変成器６の一次側コイル６ａに接続されている。

ブスバー列１０１は、例えばＡ−Ａ断面部位であるならば、図１２、図１３、図１４に示すようにＵ側水平ブスバー２２と、Ｖ側水平ブスバー２３が絶縁シート１０２を挟んで重ねられたものである。
また図１１のＢ部分は、図１５、図１６に示す様に、段状に折り曲げられたＵ側段状ブスバー３０と、Ｖ側段状ブスバー３１とが絶縁シート１０５を挟んで重ねられたものである。

Ｕ側水平ブスバー２２及びＶ側水平ブスバー２３で形成された水平引き部分３２と、Ｕ側段状ブスバー３０及びＶ側段状ブスバー３１で形成された段部３３との間は、ボルト３５で締結されている。

また図１１のＣ部分の様な縦姿勢部についても、図１７に示す様に、縦姿勢のＵ側ブスバー３７と、Ｖ側ブスバー３８とが絶縁シート１０６を挟んで重ねられている。

特開２０１１−２３３３３９号公報 特開２０１１−５８０５９号公報

ところで高周波焼入装置のブスバーによる配線部分が、何らかの理由で短絡する場合がある。
短絡原因の一つとして塵や埃が考えられる。
即ち焼き入れを行う際に、スラッジが発生するので、焼き入れを行う工場内は、塵や埃が比較的多い。また焼き入れの際に鋼材を急冷する必要があり、その際に発生する水蒸気によって塵や埃が飛散する機会も多い。
一方、ブスバーは金属面が露出しており、ブスバーに塵や埃が落下する場合がある。
またブスバーは、常時通電されているから帯電状態であり、工場内の塵や埃が引き寄せられることもある。

前記した様にブスバーは、絶縁シートを挟んで重ねられるから、ブスバーの辺同士は、近接し、かつ電気的に極性が異なる。
即ち図１７の様に、垂直姿勢のブスバー列を想定すると、Ｕ側ブスバー３７の上辺３７ａと、Ｖ側ブスバー３８の上辺３８ａは近接し、且つ当然に電気的極性が異なる。
そして空気中に舞う塵や埃３６が図１８（ａ）（ｂ）・・・と次第にＵ側ブスバー３７の上辺３７ａとＶ側ブスバー３８の上辺３８ａの上に堆積してゆく。そして遂には、堆積物３９が、絶縁シート１０６を乗り越えて連通し、Ｕ側ブスバー３７とＶ側ブスバー３８とが電気的に短絡する。

そこで本発明は、従来技術の上記した問題点に注目し、埃や塵による短絡を防止することができる誘導加熱装置を開発することを課題とするものである。

上記した課題を解決するための請求項１に記載の発明は、発振器と、変成器と、誘導加熱コイルと、これらの間を電気的に配線接続する導電部材を有し、導電部材の一部又は全部が金属板であり、当該金属板を平行に並べて両者の間に絶縁材を挟んだ状態で配線されている金属熱処理用の誘導加熱装置において、一つの金属板の辺と、前記金属板と平行に並べられる金属板の対応する辺があり、前記二つの辺を覆う覆い部材が設けられており、前記覆い部材は前記二つの辺の合わせ部分に装着されていることを特徴とする誘導加熱装置である。

本発明の誘導加熱装置は、短絡の可能性の高い二つの辺を覆い部材で覆ってしまうものである。
そのため塵等の堆積物が、辺の部位と接触せず、短絡が生じない。

請求項２に記載の発明は、前記覆い部材は、湾曲部と一対の開口端を有し、前記湾曲部の両端に前記各開口端が設けられており、前記開口端同士は近接対向しており、一方の前記開口端が一方の前記金属板に密着し、他方の前記開口端が他方の前記金属板に密着していることを特徴とする請求項１に記載の誘導加熱装置である。

本発明の誘導加熱装置は、短絡が発生しにくく、故障が少ないという効果がある。

本発明の実施形態におけるブスバー配線の概要を説明する高周波焼入装置の斜視図である。 図１に示すブスバー列の縦姿勢部の斜視図である。 図２に示すブスバー列の分解斜視図である。 本発明の他の実施形態のブスバー列の縦姿勢部の斜視図である。 図４に示すブスバー列の分解斜視図である。 本発明のさらに他の実施形態のブスバー列の縦姿勢部の斜視図である。 図６に示すブスバー列の分解斜視図である。 本発明のさらに他の実施形態のブスバー列の縦姿勢部の側面図である。 図１に示すブスバー列の水平姿勢部の双方の長辺に、覆い部材を設けた状態の斜視図である。 本発明及び従来技術における高周波焼入装置の構成を示す説明図である。 従来技術におけるブスバー配線の概要を説明する高周波焼入装置の斜視図である。 図１１に示すブスバー列の水平引き部分の断面斜視図である。 図１２の水平引き部分の分解斜視図である。 （ａ）は図３の水平引き部分の分解側面図であり、（ｂ）は側面図である。 図１１に示すブスバー列の段部の斜視図である。 図１１に示すブスバー列の段部の分解斜視図である。 図１１に示すブスバー列の縦姿勢部の側面図である。 （ａ）乃至（ｄ）はブスバー列の縦姿勢部に塵等が堆積する状態を示す説明図である。

以下さらに本発明の実施形態について説明する。
本実施形態の高周波焼入装置（誘導加熱装置）１は、従来技術と同様に、高周波発振器２（交流商用電源を含む）やコンデンサ３等からなる電源部５と、変成器６と、誘導加熱コイル８等によって構成されている。そしてこれらの間が導電部材１０，１１で配線され、電源部５で作られた高周波電流が、変成器６で変圧されて誘導加熱コイル８に供給される。

また本実施形態の高周波焼入装置１においても、コンデンサ３の周辺がブスバー列５０によって配線されている。
本実施形態の高周波焼入装置１が従来技術と異なる点は、ブスバー列５０の構成である。
即ち本実施形態で採用するブスバー列５０は、図２、図３の様に、Ｕ側水平ブスバー２２の長辺と、Ｖ側水平ブスバー２３の長辺の合わせ部分に覆い部材６０が装着されている。
例えば、本実施形態の高周波焼入装置１では、図２のＣ部分の様な縦姿勢部に覆い部材６０が設けられている。
本実施形態では、縦姿勢部については、上部側の辺にのみ覆い部材６０が装着されている。

覆い部材６０は、ゴム等の絶縁性と弾性を有する素材を利用して予め成形された長尺物である。
即ち覆い部材６０は、断面形状が、「Ｃ」字状、又は「Ｕ」字状あるいはオメガ状（「Ω」）の様に、湾曲部６４と開口端６５とを有し、内部に空間６１があり、一部に開口部６２を有する形状である。湾曲部６４の両端には、各々開口端６５が設けられている。開口端６５同士は、近接対向しており、その間隔は、Ｕ側水平ブスバー２２、Ｖ側水平ブスバー２３、絶縁シート１０２の厚みの合計よりも小さい。
覆い部材６０は、湾曲部６４が弾性を有しており、当該弾性は、開口部６２を閉じる方向（矢印Ｘ方向）に作用する。

そのため覆い部材６０は、弾性力に抗して開口部６２を開き、Ｕ側水平ブスバー２２の長辺と、Ｖ側水平ブスバー２３の長辺の合わせ部分に装着されている。
従って覆い部材６０の開口端６５は、Ｕ側水平ブスバー２２の平面部６６と、Ｖ側水平ブスバー２３の平面部６７を押圧し、両平面部６６，６７に密着している。
また前記した様に、覆い部材６０は、内部に空間６１があるから、Ｕ側水平ブスバー２２の長辺７０と、Ｖ側水平ブスバー２３の長辺７１が覆い部材６０で覆われる。

即ちブスバー列は、一つの金属板たるＵ側水平ブスバー２２と、これに重ねられる金属板たるＶ側水平ブスバー２３を有し、両者の間に絶縁シート１０２が挟まれている。Ｕ側水平ブスバー２２とＶ側水平ブスバー２３の幅Ｗは、略同一であり、Ｕ側水平ブスバー２２の長辺の面とこれに対応するＶ側水平ブスバー２３の長辺の面は絶縁シート１０２を挟んで近接する。
そして本実施形態では、二つの辺を覆う覆い部材６０があり、当該覆い部材６０でＵ側水平ブスバー２２の長辺とこれに対応するＶ側水平ブスバー２３の長辺は、覆い部材６０で覆われている。
より正確には、Ｕ側水平ブスバー２２の長辺を構成する長方形の端面と、Ｖ側水平ブスバー２３の長辺を構成する長方形の端面とが、覆い部材６０で覆われている。
そのためＵ側水平ブスバー２２の長辺及びＶ側水平ブスバー２３の長辺には、埃等が堆積せず、Ｕ側水平ブスバー２２とＶ側水平ブスバー２３が短絡することはない。

覆い部材の形状は、上記したものに限定されるものではなく、例えば図４、図５に示す覆い部材８０の様な、段形状のものであってもよい。
即ち、覆い部材８０は、Ｕ側水平ブスバー２２の平面部６６に接する平面部８１と、Ｖ側水平ブスバー２３の平面部６７に接する平面部８１と、両者を繋ぐ「凸」形部８２を有している。
覆い部材８０は、必ずしも弾性を有している必要はない。
覆い部材８０の装着方法は、図５の様であり、Ｕ側水平ブスバー２２とＶ側水平ブスバー２３の上部側の端面に、上から被せることによる。

また、以上説明した覆い部材６０，８０は、いずれも中空形状であったが、図６，７に示す覆い部材８３の様な中実構造であってもよい。
覆い部材８３は、弾性を有する中実の長尺部材であり、一部に切れ目８４が設けられている。そして当該切れ目８４を開いてＵ側水平ブスバー２２とＶ側水平ブスバー２３の上部側の端面に装着されている。

さらに、図８に示す覆い部材８５の様に、粘土状の素材でＵ側水平ブスバー２２とＶ側水平ブスバー２３の上部側を覆うものであってもよい。

以上は、縦姿勢部を例に説明し、上辺側にだけ覆い部材６０（８０，８３，８５）を設けた例を説明したが、もちろん上下の辺に覆い部材６０（８０，８３，８５）を設けてもよい。
また例えばＡ−Ａ部位（図１）の様な水平姿勢部については、図９に示すように、双方の長辺に覆い部材６０（８０，８３，８５）を設けることが望ましい。
Ｂ部分（図１）の様な、段状に折り曲げられた部位についても、双方の長辺に覆い部材６０（８０，８３，８５）を設けることが推奨される。

以上説明した実施形態は、いずれもブスバーの短絡を防止することを目的として開発されたものであるが、副次的な効果として、騒音の発生を防止する効果が期待できる。
即ち誘導加熱装置は、通電時に、低周波音が発生する場合がある。本実施形態の様に、ブスバーの辺に覆い部材６０，８０，８３，８５を取り付けると、ブスバーの振動が抑制され、低周波音の逓減が期待できる。

１，１００ 高周波焼入装置（誘導加熱装置）
２ 高周波発振器
６ 変成器
８ 誘導加熱コイル
１０，１１ 導電部材
６０，８０，８３，８５ 覆い部材

Claims (2)

1. 発振器と、変成器と、誘導加熱コイルと、これらの間を電気的に配線接続する導電部材を有し、導電部材の一部又は全部が金属板であり、当該金属板を平行に並べて両者の間に絶縁材を挟んだ状態で配線されている金属熱処理用の誘導加熱装置において、一つの金属板の辺と、前記金属板と平行に並べられる金属板の対応する辺があり、前記二つの辺を覆う覆い部材が設けられており、前記覆い部材は前記二つの辺の合わせ部分に装着されていることを特徴とする誘導加熱装置。
2. 前記覆い部材は、湾曲部と一対の開口端を有し、前記湾曲部の両端に前記各開口端が設けられており、前記開口端同士は近接対向しており、
   一方の前記開口端が一方の前記金属板に密着し、他方の前記開口端が他方の前記金属板に密着していることを特徴とする請求項１に記載の誘導加熱装置。

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