JP6295481B2 - 誘導加熱コイル - Google Patents

Description

本発明は、円筒状に形成され且つ円周方向の一箇所で軸方向に沿って平行に延びるスリットを有するワークを誘導加熱するための誘導加熱コイルに関する。

従来、円筒状部材を高周波により誘導加熱する場合、円筒状部材の外側に高周波加熱コイルを配置し、高周波電流を流している（特許文献１）。円筒状に形成され且つ円周方向の一箇所で軸方向に沿って平行に延びるスリットを有するワークに誘導加熱処理を行なう場合、一般的には、例えば図５及び図６に示すように、円筒状の加熱コイルが用いられている。

図５及び図６において、軸方向に延びるスリット１１を有する円筒状のワーク１０に対して、ワーク１０の全周に亘って、その外周面に対向させて、円筒状の誘導加熱コイル５１を配置し、誘導加熱コイル５１に電力供給装置５０から高周波電力を供給することにより、ワーク１０が誘導加熱される。

特開平６−３０６４７６号公報

このような誘導加熱コイル５１を使用したワーク１０の誘導加熱においては、円筒状の誘導加熱コイルによって磁束が生じ、ワーク１０に渦電流が矢印Ａで示す円周方向に流れる。しかし、ワーク１０がスリット１１を備えているため、スリット１１に近づくと、この渦電流は軸方向両側に分かれて、ワーク１０の軸方向両端付近を逆方向に流れる。そのため、ワーク１０の全体が均一に加熱されなくなり、均質な品質を保てずワークの硬度にバラツキが生じてしまう。

本発明は以上の点に鑑み、簡単な構成により、円筒状に形成され且つ円周方向の一箇所で軸方向に平行に延びるスリットを有するワークを、均一に加熱する誘導加熱コイルを提供することを目的とする。

本発明の誘導加熱コイルは、円筒状に形成され且つ円周方向の一箇所で軸方向に沿って延びるスリットを有するワークを誘導加熱するための誘導加熱コイルであって、
前記軸方向の一端部において前記ワークの周面から離間して円周方向に延びる第一の円弧部と、
前記軸方向の他端部において前記ワークの周面から離間して円周方向に延びる第二の円弧部と、前記第一の円弧部と第二の円弧部のそれぞれ同じ側にある一端部同士を接続し、前記ワークの周面に沿って湾曲して配置される第一の傾斜部と、
前記第一の円弧部の他端部から前記第二の円弧部に向けて延びて、前記ワークの周面に沿って湾曲して配置される第二の傾斜部と、から構成され、
前記第一の傾斜部及び第二の傾斜部は、前記第一の円弧部又は第二の円弧部から離れるにしたがい、互いに接近している。

上記構成により、本発明の誘導加熱コイルは、円筒状に形成され且つ円周方向の一箇所で軸方向に平行に延びるスリットを有するワークを均一に加熱することができる。

本発明の誘導加熱コイルに係る第一実施形態を示す概略斜視図である。 第一実施形態に示す誘導加熱コイルとワークの拡大展開図である。 本発明の誘導加熱コイルに係る第二実施形態を示す概略斜視図である。 第二実施形態に示す誘導加熱コイルとワークの拡大展開図である。 従来の誘導加熱コイルの概略斜視図である。 従来の誘導加熱コイルの概略縦断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図１〜図４を参照して詳細に説明する。
本発明の誘導加熱コイルに係る第一実施形態を図１及び図２に示す。
［ワーク］
本発明の誘導加熱コイルの加熱対象であるワーク１０は、図１に示すように、円筒状に形成され、周囲方向の一箇所で軸方向Ｏに平行に延びるスリット１１を有している。なお、ワーク１０は、上下の治具（図示せず）により保持され、回転機構（図示せず）によりワーク１０は、治具に保持された状態で回転されて誘導加熱される。

［誘導加熱コイル］
図１に第一実施形態の誘導加熱コイルを示す。
この誘導加熱コイル１は、ワーク１０の軸方向Ｏの一端部（図１においては、上端部）において、ワーク１０の周面から離間して円周方向に延びる第一の円弧部２０と、軸方向Ｏの他端部においてワーク１０の周面から離間して円周方向に延びる第二の円弧部２３と、第一の円弧部２０と第二の円弧部２３のそれぞれ同じ側にある一端部同士２１、２４とを接続し、ワーク１０の周面に沿って湾曲して配置される第一の傾斜部３０と、第一の円弧部２０の他端部２２から第二の円弧部２３に向けて延びて、ワーク１０の周面に沿って湾曲して配置される第二の傾斜部３１と、から構成されている。

第一の円弧部２０と第二の円弧部２３とは、お互いに対向しており、ワーク１０から離間して配置されている。第一の円弧部２０及び第二の円弧部２３は、ワーク１０の円周の全長にわたっていてもよく、円周の一部分の長さを有して設けてもよい。

第一の円弧部２０の一端部２１と、一端部２１に対向する第二の円弧部２３の一端部２４とには、第一の傾斜部３０が接続している。また、第一の円弧部２０の他端部２２には、第二の円弧部２３に向けて延びる第二の傾斜部３１が接続している。なお、第二の傾斜部３１は、第二の円弧部２３とは接続していない。
さらに、第一の傾斜部３０及び第二の傾斜部３１は、第一の円弧部２０又は第二の円弧部２３から離れるにしたがい、それぞれが互いに接近するように延びており、かつワーク１０の周面に沿って湾曲して形成されている。

詳しくは、第一の傾斜部３０は、第一の円弧部２０の一端部２１及び第二の円弧部２３の一端部２４から第一の円弧部２０の中点と第二の円弧部２３の中点とを結ぶ直線の中点Ｃ（以降、中点Ｃという）に向けて延び、中点Ｃを頂点として山形を形成している。第二の傾斜部３１は、第一の円弧部２０の他端部２２及び第二の円弧部２３の他端部２５側から中点Ｃに向けて延び、中点Ｃを頂点として山形を形成している。

すなわち、第一の傾斜部３０及び第二の傾斜部３１は、第一の円弧部２０から中点Ｃに向けて、互いに接近するように延び、かつワーク１０の周面に沿って湾曲している。中点Ｃから第二の円弧部２３に向けて、第一の傾斜部３０及び第二の傾斜部３１は、互いに離れる方向に延び、かつワーク１０の周面に沿って湾曲して形成されている。

したがって、第一の円弧部２０、第二の円弧部２３、第一の傾斜部３０及び第二の傾斜部３１から形成されるコイルの形状は、第一の円弧部２０の中点と第二の円弧部２３の中点とを結ぶ直線に関して左右対称になっている。また、第一の円弧部２０の中点と第二の円弧部２３の中点とを結ぶ直線と直交する中点を通る直線に関して、コイルの形状は上下対称の関係になっている。

第二の円弧部２３の他端部２５及び第二の傾斜部３１の末端部３２には、それぞれ接続導体４０が接続されて電力供給装置５０と接続している。

第一の円弧部２０、第二の円弧部２３、第一の傾斜部３０及び第二の傾斜部３１から形成されるコイルの形状は、中空導体部材をろう付け等で接続して形成されている。第一の円弧部の一端部２１及び／又は他端部２２において、第一の円弧部２０とワーク１０の周面に沿って湾曲する第一の傾斜部３０とを交差して接続するために、第一の傾斜部３０には、ひねりが加えられていてもよい。同様に、第二の傾斜部３１にもひねりが加えられていてもよい。
第一の円弧部２０、第二の円弧部２３、第一の傾斜部３０及び第二の傾斜部３１を中空導体部材とすることにより、冷却液を外部から誘導加熱コイル１に注入し、誘導加熱コイル１を冷却し、冷却した後の冷却液を外部に排出することができる。第二の円弧部２３の他端部２５、第二の傾斜部３１の末端部３２を、冷却液の注入口、排出口として用いる。

電力供給装置５０から誘導加熱コイル１に対して高周波電力が供給され、ワーク１０が誘導加熱される。このとき、誘導加熱コイル１により磁束が生ずるが、中点Ｃ付近では、磁束が互いに打ち消しあうため、軸方向中央付近で磁束密度が高くなりにくく、ワーク１０の軸方向において誘導加熱が均等に行われることになる。

本発明の誘導加熱コイルに係る第二実施形態を図３及び図４に示す。
本実施形態の誘導加熱コイルは、第一実施形態の第二の傾斜部３１を離間して隣接し、ワーク１０の周方向に配置したものであり、隣接する２つのコイルの形状物は、第二の傾斜部３１の末端部３２でお互いに接続している。
２つの第二の円弧部２３の他端部２５には、それぞれ接続導体４０が接続し、接続導体４０は、電力供給装置５０と接続している。

第二実施形態では第一実施形態と同じく、電力供給装置５０から誘導加熱コイル１に対して高周波電力が供給され、ワーク１０が誘導加熱される。このとき、誘導加熱コイル１によって磁束が生ずるが、中点Ｃ付近では、磁束が互いに打ち消しあうため、軸方向中央付近で磁束密度が高くなりにくく、ワーク１０の軸方向において誘導加熱が均等に行われることになる。

本発明はその趣旨を逸脱しない範囲において様々な形態で実施することができる。
例えば、一つ又は二つのコイル形状をワークの円周に沿って配列した実施形態を示したが、これに限らず、三つ以上のコイル形状をワークの円周に隣接して配列してもよい。

また、上述した実施形態においては、第一の傾斜部及び第二の傾斜部は、展開図において一定の傾斜角で直線状に延びて形成されているが、円弧状等に形成してもよい。

１ 誘導加熱コイル
１０ ワーク
１１ スリット
２０ 第一の円弧部
２１ 第一の円弧部の一端部
２２ 第一の円弧部の他端部
２３ 第二の円弧部
２４ 第二の円弧部の一端部
２５ 第二の円弧部の他端部
３０ 第一の傾斜部
３１ 第二の傾斜部
３２ 第二の傾斜部の末端部
４０ 接続導体
５０ 電力供給装置
Ｏ 軸方向
Ｃ 第一の円弧部２０の中点と第二の円弧部２３の中点とを結ぶ直線の中点
Ｈ 中点Ｃを通り、第一の円弧部２０の中点と第二の円弧部２３の中点とを結ぶ直線に直交する直線

Claims (5)

1. 円筒状に形成され且つ円周方向の一箇所で軸方向に沿って延びるスリットを有するワークを加熱するための誘導加熱コイルであって、
   前記軸方向の一端部において前記ワークの周面から離間して円周方向に延びる第一の円弧部と、
   前記軸方向の他端部において前記ワークの周面から離間して円周方向に延びる第二の円弧部と、
   前記第一の円弧部と前記第二の円弧部のそれぞれ同じ側にある一端部同士を接続し、前記ワークの周面に沿って湾曲して配置される第一の傾斜部と、
   前記第一の円弧部の他端部から前記第二の円弧部に向けて延びて、前記ワークの周面に沿って湾曲して配置される第二の傾斜部と、
   から構成され、
   前記第一の傾斜部及び第二の傾斜部は、前記第一の円弧部又は第二の円弧部から離れるにしたがい、互いに接近していることを特徴とする、誘導加熱コイル。
2. 前記第一の傾斜部及び前記第二の傾斜部が、前記第一の円弧部の中点と前記第二の円弧部の中点とを結ぶ直線の中点に向けて接近するように延び、かつ前記直線の前記中点から前記第二の円弧部に向けて互いに離れる方向に延びている、請求項１に記載の誘導加熱コイル。
3. 前記第一の傾斜部及び前記第二の傾斜部が、前記第一の円弧部の前記中点と前記第二の円弧部の前記中点とを結ぶ前記直線に関して対称に配置されていることを特徴とする、請求項２に記載の誘導加熱コイル。
4. 前記第一の傾斜部及び前記第二の傾斜部が、前記第一の円弧部の前記中点と前記第二の円弧部の前記中点とを結ぶ前記直線の前記中点を通り前記直線と直交する直線に関して対称に配置されていることを特徴とする、請求項２に記載の誘導加熱コイル。
5. 少なくとも２個の請求項１〜４の何れかに記載の誘導加熱コイルが、前記第二の傾斜部を隣接して前記ワークの周方向に配置され、前記第二の傾斜部の末端部が互いに接続していることを特徴とする、誘導加熱コイル。

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