JP6853399B2 - 誘導加熱コイルの支持構造、および、誘導加熱装置 - Google Patents

Description

本発明は、誘導加熱コイルの支持構造、および、誘導加熱装置に関する。

歯車等のワーク（被処理物）を誘導加熱するための誘導加熱装置が知られている。誘導加熱装置は、誘導加熱コイルを有している。誘導加熱コイルは、銅線を螺旋状に巻いた形状に形成されている。この誘導加熱コイルの表面にガラステープが巻かれ、さらに、ガラステープの表面がワニスで被覆絶縁されている場合がある。

また、特許文献１には、ルツボ型溶湯容器の外周に誘導加熱コイルを巻く構成が開示されている。誘導加熱コイルの周囲には、コイル支柱が配置されており、このコイル支柱から延びる支持梁によって誘導加熱コイルが支持されている。

特開２００３−３０５５４９号公報

しかしながら、誘導加熱コイルの表面に被覆が施されている場合、誘導加熱時において、１０００℃以上のワークから誘導加熱コイルが受ける輻射熱により、被覆部分が、加熱により脱ガス作用を生じつつ煙を発生してしまう。その結果、誘導加熱コイルの表面が黒色等に変色してしまう。ここで、誘導加熱コイルの製造時に誘導加熱コイルの製造工場にて、上記の絶縁被膜を高温にし、これにより、脱ガス工程を工場出荷前に完了させておくことが考えられる。しかしながら、このような対策を短時間で完了させるには、誘導加熱コイルアッシーを熱風にさらしたり、オーブンで加熱する等の処置が必要であり、現実的ではない。さらに、工場出荷後の誘導加熱コイルの使用時における煙の発生は抑制できるけれども、絶縁被膜の変色は、やはり生じてしまう。

また、複数の巻数を有する誘導加熱コイルの場合、誘導加熱時において、誘導加熱コイルの巻部にローレンツ力等の内力が発生する。この内力は、コイルばね状の誘導加熱コイルを収縮させる力として作用することで、表面被膜の無い誘導加熱コイルの各部の位置を変化させてしまう。一巻きの誘導加熱コイルにおいても、コイルが軸方向に変位してしまう。誘導加熱コイルの各部の位置が変化すると、誘導加熱コイルの磁束の分布も変化してしまう。その結果、ワークの加熱状態にばらつきを生じてしまう。このため、誘導加熱コイルの各部の位置を一定に維持しておくことが必要である。しかしながら、特許文献１に記載の構成では、誘導加熱コイルの各部の軸方向変位を規制するための具体的な構成について、開示されているとはいえない。

本発明は、上記事情に鑑みることにより、絶縁のために誘導加熱コイル表面をガスの発生する被膜で形成することなく、且つ、誘導加熱コイルの通電時において誘導加熱コイルに動きが生じることを抑制できる、誘導加熱コイルの支持構造および誘導加熱装置を提供することを目的とする。

（１）上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わる誘導加熱コイルの支持構造は、誘導加熱コイルの巻部の径方向外方に配置され前記誘導加熱コイルの軸方向に延びる支柱と、前記軸方向における前記誘導加熱コイルの動きを規制するために前記誘導加熱コイルを絶縁状態で受ける規制部材と、前記支柱と前記誘導加熱コイルとの間に介在するとともに前記支柱と前記規制部材との間に介在する絶縁部材と、前記規制部材および前記絶縁部材を前記支柱に連結するためのユニットと、を備え、前記ユニットは、前記支柱の一端部側に配置された端部押さえ部材と、この端部押さえ部材からの荷重を受けるとともに前記支柱に結合された固定部材と、を含み、前記端部押さえ部材は、前記規制部材からの荷重を受けるフランジ部と、このフランジ部から前記軸方向に突出し前記絶縁部材からの荷重を受ける筒状部と、を含んでいる。

この構成によると、支柱によって支持された規制部材が誘導加熱コイルの動きを規制するように構成されている。この構成であれば、規制部材によって、誘導加熱コイルの収縮等の動き（軸方向変位）を確実に防止できる。これにより、誘導加熱コイルの巻部間の短絡を防止できるので、誘導加熱コイルにおける絶縁のために誘導加熱コイルの表面をワニスおよびガラステープ等の被膜で固める必要がないので、誘導加熱コイル表面をガスの発生する被膜で形成しなくて済む。以上の次第で、絶縁のために誘導加熱コイル表面をガスの発生する被膜で形成することなく、且つ、誘導加熱コイルの通電時において誘導加熱コイルに動きが生じること防止できる、誘導加熱コイルの支持構造を実現できる。

（２）前記誘導加熱コイルは、前記巻部を有するコイル本体と、このコイル本体から前記径方向の外方に延びる延設部と、を含み、前記規制部材は、前記延設部と前記軸方向に並んで前記延設部に突き合わされており、前記筒状部と前記絶縁部材とが突き合わされている位置は、前記規制部材と前記延設部とが突き合わされている位置から前記軸方向にずらされている場合がある。

（３）前記ユニットは、前記支柱の一端側に配置されて一端側ユニットを構成しており、前記一端側ユニットと協働して前記規制部材および前記絶縁部材を前記支柱に連結する他端側ユニットをさらに備え、前記他端側ユニットは、前記支柱の他端側に配置された他端側端部押さえ部材と、この他端側端部押さえ部材からの荷重を受けるとともに前記支柱に結合された他端側固定部材と、を含み、前記他端側端部押さえ部材は、前記規制部材に突き合わされている部分と、前記絶縁部材に突き合わされている部分と、が前記軸方向における高さ位置を揃えられている場合がある。

（４）前記筒状部を有する前記端部押さえ部材は、鉛直方向における前記支柱の上部に配置されており、前記フランジ部から前記筒状部が下方に延びている場合がある。

（５）上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わる誘導加熱装置は、誘導加熱コイルと、前記誘導加熱コイルを支持するように構成された、前記支持構造と、を備えている。

この場合、絶縁のために誘導加熱コイル表面をガスの発生する被膜で形成することなく、且つ、誘導加熱コイルの通電時において誘導加熱コイルに動きが生じることを抑制できる、誘導加熱装置を実現できる。

本発明によると、絶縁のために誘導加熱コイル表面をガスの発生する被膜で形成することなく、且つ、誘導加熱コイルの通電時において誘導加熱コイルに動きが生じることを防止できる。

本発明の一実施形態に係る誘導加熱装置の平面図である。 誘導加熱装置の側面図である。 誘導加熱コイルのうち支持構造の周辺の主要部を拡大した側面図である。 支持構造の周辺の主要部を拡大した断面図である。 変形例について説明するための主要部の模式的な図であり、一部を断面で示している。 別の変形例について説明するための主要部の模式的な図であって、（Ａ）は平面図であり、（Ｂ）は一部を断面で示した側面図である。 さらに別の変形例について説明するための主要部の模式的な図であり、一部を断面で示している。 （Ａ）および（Ｂ）は、それぞれ、さらに別の変形例について説明するための主要部の模式的な図であり、一部を断面で示している。 さらに別の変形例について説明するための図であり、（Ａ）は、主要部の模式的な平面図であり、一部を断面で示しており、（Ｂ）は、図９（Ａ）の主要部の模式的な側面図であり、一部を断面で示している。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しつつ説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る誘導加熱装置１の平面図である。図２は、誘導加熱装置１の側面図である。図３は、誘導加熱コイル３のうち支持構造４の周辺の主要部を拡大した側面図である。図４は、支持構造４の周辺の主要部を拡大した断面図である。図４では、一部の部材を想像線である２点鎖線で示している。

図１〜図４を参照して、本実施形態では、誘導加熱コイル３の軸方向Ｓ１が上下方向を向いた状態を基準に説明するけれども、この通りでなくてもよい。誘導加熱コイル３の向きは、限定されない。また、本実施形態では、誘導加熱コイル３の軸方向Ｓ１、径方向Ｒ１、および、周方向Ｃ１を、単に「軸方向Ｓ１」、「径方向Ｒ１」、および、「周方向Ｃ１」ともいう。

誘導加熱装置１は、ワーク１００を高周波加熱によって加熱することで、ワーク１００を熱処理するために設けられている。この熱処理の一例として、焼入処理などを例示することができる。なお、誘導加熱装置１で行われる加熱処理の具体例は、特に限定されない。また、本実施形態では、ワーク１００は、磁性を有する部材であり、本実施形態では、金属部品としての歯車である。なお、誘導加熱装置１で加熱されるワーク１００は、誘導加熱による加熱が可能な部材であればよい。

誘導加熱装置１は、ベース部材２と、誘導加熱コイル３と、誘導コイル３を支持する支持構造４と、を有している。

ベース部材２は、誘導加熱装置１のベース部材として設けられており、鉛直に延びている。本実施形態では、ベース部材２は、側壁部材によって形成されている。ベース部材２は、筐体（図示せず）の一部を構成してもよい。ベース部材２が筐体の一部を構成する場合、ベース部材２を含む箱状の筐体が、誘導加熱コイル３を収容する収容室を形成してもよい。

誘導加熱コイル３は、交流電力を与えられることでワーク１００を通過する磁束を発生させるように構成されている。誘導加熱コイル３は、銅等の導電材料（金属材料）を用いて形成されている。また、誘導加熱コイル３は、中空に形成されており、内部に冷却水通路が形成されている。この冷却水通路は、誘導加熱コイル３の一端から他端まで延びており、図示しないクーラに接続されている。

誘導加熱コイル３は、第１中継部５および第２中継部６と、コイル本体７と、コイル本体７から誘導加熱コイル３の径方向Ｒ１の外方に延びる延設部８１，８２と、を有している。

第１中継部５は、誘導加熱コイル３への冷却水の入口を形成しており、また、図示しない電源端子に接続される部分を形成している。第２中継部６は、誘導加熱コイル３からの冷却水の出口を形成しており、また、図示しない電源端子に接続される部分を形成している。

第１中継部５および第２中継部６は、隣接して配置されている。第１中継部５および第２中継部６は、それぞれ、例えば、側面視でＬ字状に形成されている。第１中継部５および第２中継部６の一端は、それぞれ、直線状に形成されており、ナットを用いて対応する継手管１０，１１に接続されている。継手管１０，１１は、ベース部材２を貫通するように延びている。第１中継部５の中間部は、略９０度曲っており、この中間部からコイル本体７の一端７ａ（本実施形態では、上端）に向けて延びている。第２中継部６の中間部は、略９０度曲っており、この中間部からコイル本体７の他端７ｂ（本実施形態では、下端）に向けて延びている。

コイル本体７は、所定の太さを有する螺旋状に形成されており、本実施形態では、複数の巻数を有している。コイル本体７に取り囲まれた円筒状空間は、ワーク１００を収容可能に構成されており、ワーク１００をコイル本体７で取り囲むように構成されている。コイル本体７は、所定のピッチを有しており、このピッチで螺旋状に延びている。コイル本体７の一端７ａは、第１中継部５に接続されている。また、コイル本体７の他端７ｂは、第２中継部６に接続されている。

コイル本体７に関連して、ワーク配置領域１２が設定されている。ワーク配置領域１２は、誘導加熱コイル３によってワーク１００を誘導加熱する際にワーク１００が配置される領域であり、コイル本体７で取り囲まれた空間に設けられている。ワーク配置領域１２は、軸方向Ｓ１においてコイル本体７の略中央に設けられている。本実施形態では、コイル本体７のうち、軸方向Ｓ１における一端７ａおよび他端７ｂには、ワーク配置領域１２が設定されていない。ワーク１００は、ワーク配置領域１２において図示しない台座に載せられた状態で加熱される。

コイル本体７は、複数の巻部１３を含んでいる。各巻部１３は、コイル本体７の周方向Ｃ１に略３６０度の範囲で形成されており、複数の巻部１３が連続することで、コイル本体７が形成されている。各巻部１３には、延設部８１，８２が設けられている。

延設部８１，８２は、それぞれ、対応する巻部１３からコイル本体７の径方向外方に延びる平板状に形成されており、本実施形態では、矩形状に形成されている。軸方向Ｓ１における延設部８１，８２のそれぞれの厚みＴ８は、本実施形態では、コイル本体７の巻部１３の厚みＴ１３未満に設定されている。なお、厚みＴ８は、厚みＴ１３以上であってもよいけれども、短絡防止の観点から、厚みＴ１３未満であることが好ましい。延設部８１，８２は、各巻部１３において、等ピッチ（本実施形態では、１８０度ピッチ）で配置されている。なお、巻部１３毎の延設部の数は、２つに限らず、１つでも３つ以上でもよい。延設部８１は、対応する巻部１３に例えばろう付けによって固定されている。なお、延設部８１，８２は、対応する巻部１３に固定されていればよく、当該巻部１３への固定方法は、限定されない。

コイル本体７に設けられた複数の延設部８１は、軸方向Ｓ１に並んで配置されている。同様に、コイル本体７に設けられた複数の延設部８２は、軸方向Ｓ１に並んで配置されている。各延設部８１，８２には、貫通孔部８ａ（延設部８２の貫通孔部８ａは図示せず）が形成されている。貫通孔部８ａは、後述する支柱２０が貫通する部分である。上記の構成を有する誘導加熱コイル３は、支持構造４によって支持されている。

支持構造４は、誘導加熱コイル３の通電時における誘導加熱コイル３の各部の動き（伸縮変位等の軸方向変位）を規制しつつ、誘導加熱コイル３を支持するように構成されている。本実施形態では、支持構造４は、誘導加熱コイル３の短絡を防止しつつ、ワーク１００に作用する磁界への影響をより小さくしつつ、ワーク１００から受ける輻射熱をより少なくするために、径方向Ｒ１におけるコイル本体７の外方に配置されている。

支持構造４は、複数のユニット１４，１５を有している。

ユニット１４，１５は、径方向Ｒ１におけるコイル本体７の巻部１３の外方に配置されている。ユニット１４は、誘導加熱コイル３のうちの第２中継部６側を支持するように構成されている。ユニット１５は、誘導加熱コイル３のうちの第１中継部５側を支持するように構成されている。本実施形態では、ユニット１４，１５は、周方向Ｃ１に等ピッチで配置されており、対応する延設部８１，８２からの荷重を受けるように構成されている。なお、ユニット１４，１５は、互いに同様の構成を有している。よって、以下では、ユニット１４の詳細な構成を説明し、ユニット１５についての詳細な説明は省略する。

ユニット１４は、支柱２０と、延設部８１と重なるように配置された複数の規制部材２１と、複数の絶縁部材２２と、一端側ユニット２３と、他端側ユニット２４と、を有している。

支柱２０は、ユニット１４全体を互いに連結するための連結部材である。支柱２０は、誘導加熱コイル３の巻部１３の径方向外方に配置され誘導加熱コイル３の軸方向Ｓ１に延びる柱部材として設けられている。なお、本実施形態では、誘導加熱コイル３の軸方向Ｓ１と平行な方向も「軸方向Ｓ１」という。支柱２０は、本実施形態では、軸方向Ｓ１の両端に雄ねじ部２０ａ，２０ｂが形成されたボルト部材である。支柱２０の中間部は、雄ねじ部が形成されていてもよいし、円筒形状または多角柱形状に形成されていてもよい。

支柱２０は、ステンレス材などの金属材料を用いて形成されており、弾性変形可能に、且つ、塑性変形可能に構成されている。なお、支柱２０は、金属等、脆性破壊に対する耐性の比較的強い材料で形成されていることが好ましい。また、支柱２０は、導電性を有していてもよいし、少なくとも外表面が絶縁材で形成されていてもよい。支柱２０は、非磁性であることが、より好ましい。支柱２０が非磁性である場合、支柱２０が誘導加熱コイル３の磁界によって誘導加熱されてしまうことを抑制できる。このような材料として、本実施形態では、オーステナイト系ステンレス材が用いられている。

支柱２０は、誘導加熱コイル３の各延設部８１の貫通孔部８ａを貫通している。支柱２０の直径は、貫通孔部８ａの直径未満に設定されており、支柱２０が直接誘導加熱コイル３に接触しないように構成されている。この支柱２０に、複数の絶縁部材２２が嵌合している。

絶縁部材２２は、支柱２０と延設部８１との間に介在することで、支柱２０と延設部８１とが短絡することを防止するように構成されている。絶縁部材２２は、複数設けられており、軸方向Ｓ１に沿って配置されている。絶縁部材２２の数は、特に限定されておらず、１つでも、２つ以上でもよい。絶縁部材２２の数は、延設部８１の数以上設けられていることが好ましい。

各絶縁部材２２は、同じ構成を有している。これにより、絶縁部材２２の製造の手間をより少なくできる。絶縁部材２２は、本実施形態では、円筒状に形成されている。なお、絶縁部材２２は、支柱２０と延設部８１とが直接接触することを規制可能な形状であれば、半月状等、他の形状であってもよい。絶縁部材２２は、絶縁材で形成されている。本実施形態では、絶縁部材２２の材料として、アルミナ等のセラミック材が用いられている。絶縁部材２２がセラミックであれば、絶縁部材２２の耐熱温度を極めて高くできる。絶縁部材２２の材料として、ワーク１００からの輻射熱に耐えることのできる硬質の絶縁材料が好ましい。なお、絶縁部材２２は、導電部材の表面を絶縁材でコーティングすることで形成されていてもよい。

本実施形態では、絶縁部材２２は、１つの延設部８１に対して少なくとも１つの絶縁部材２２が設けられている。各絶縁部材２２は、支柱２０に嵌合されており、延設部８１の対応する貫通孔部８ａを貫通している。絶縁部材２２の内径は、支柱２０の外径よりも大きく設定されている。また、絶縁部材２２の外径は、延設部８１の貫通孔部８ａの内径よりも小さく設定されている。

本実施形態では、軸方向Ｓ１に隣接する絶縁部材２２同士は、突き合わされている。すなわち、絶縁部材２２は、軸方向Ｓ１に沿って積み重ねられるように配置されており、軸方向Ｓ１に隣接する絶縁部材２２同士が直接接触している。軸方向Ｓ１に隣り合う絶縁部材２２間の突き合わせ部（接触部）の位置Ｐ２２は、誘導加熱コイル３の延設部８１の位置から軸方向Ｓ１にずらされている。本実施形態では、軸方向Ｓ１において、突き合わせ部の位置Ｐ２２は、隣り合う延設部８１，８１の略中央に配置されている。絶縁部材２２は、軸方向Ｓ１の長さが、延設部８１の厚みＴ８より大きく設定されている。本実施形態では、軸方向Ｓ１において、絶縁部材２２の長さは、１つの規制部材２１の長さと１つの延設部８１の厚みＴ８との和と同じに設定されている。

また、前述したように、誘導加熱コイル３には、ワーク１００を配置するためのワーク配置領域１２が設定されている。そして、一部の絶縁部材２２としての絶縁部材２２１，２２２は、ワーク配置領域１２と径方向Ｒ１に並ぶように（軸方向Ｓ１の位置が重なるように）配置されている。そして、絶縁部材２２１，２２２以外の絶縁部材２２は、ワーク配置領域１２と軸方向Ｓ１の位置をずらして配置されている。本実施形態では、２つの絶縁部材２２１，２２２の約半分が、ワーク配置領域１２と径方向Ｒ１に並ぶように配置されている。ワーク１００の誘導加熱時、ワーク１００からの輻射熱は、ワーク１００から周囲に拡がりながら絶縁部材２２１，２２２に伝わる。このため、軸方向Ｓ１において、ワーク配置領域１２の全てと絶縁部材２２１，２２２の全てとが位置を揃えられていなくても、ワーク１００からの熱は、絶縁部材２２１，２２２の全体に略均等に伝わる。

なお、絶縁部材２２１，２２２は、少なくとも一部がワーク配置領域１２と径方向Ｒ１に並んでいればよい。また、本実施形態では、２つの絶縁部材２２１，２２２がワーク配置領域１２と径方向Ｒ１に並ぶ形態を例に説明しているけれども、この通りでなくてもよい。例えば、１つまたは３つ以上の絶縁部材２２がワーク配置領域１２と径方向Ｒ１に並んでいてもよい。上記の構成を有する絶縁部材２２を取り囲むようにして、複数の規制部材２１が配置されている。

規制部材２１は、軸方向Ｓ１における誘導加熱コイル３の動きを規制するために、誘導加熱コイル３の荷重を電気的に絶縁された状態で受けるとともに、一端側ユニット２３および他端側ユニット２４を介して支柱２０に支持された部材である。規制部材２１は、軸方向Ｓ１における各延設部８１および巻部１３の位置を規定している。規制部材２１は、複数設けられており、軸方向Ｓ１に沿って配置されている。規制部材２１は、本実施形態では、延設部８１と同じ数だけ設けられている。本実施形態では、コイル本体７の他端７ｂ側の１つの規制部材２１以外の規制部材２１は、誘導加熱コイル３のうち軸方向Ｓ１に隣接する部分間としての２つの延設部８１，８１間に配置されている。本実施形態では、コイル本体７の他端７ｂ側の規制部材２１は、１つの延設部８１と、後述する端部押さえ部材３１との間に配置されている。

各規制部材２１は、同じ構成を有している。これにより、規制部材２１の製造の手間をより少なくできる。規制部材２１は、本実施形態では、円筒状に形成されている。なお、規制部材２１は、２つの延設部８１，８１（２つの巻部１３，１３）間の軸方向Ｓ１における距離が変化することを規制可能な形状であれば、半月状等、他の形状であってもよい。規制部材２１は、前述した絶縁部材２２と同様の材料で形成されており、少なくとも表面が絶縁材で形成されている。本実施形態では、規制部材２１の材料と絶縁部材２２の材料は、同じである。これにより、規制部材２１および絶縁部材２２の製造コストをより低減できる。

各規制部材２１は、絶縁部材２２を取り囲むようにして支柱２０に嵌合されており、対応する延設部８１のそれぞれの表面に接触している。規制部材２１の外径は、貫通孔部８ａの内径よりも大きく設定されており、本実施形態では、規制部材２１の内周部および外周部の双方が、対応する延設部８１の表面に接触している。また、規制部材２１の内径は、絶縁部材２２の外径よりも大きく設定されており、規制部材２１が絶縁部材２２に接触することが抑制されている。上記の構成により、規制部材２１と延設部８１とが交互に配置され、これら規制部材２１と延設部８１の内側に絶縁部材２２が配置され、さらに、絶縁部材２２の内側に支柱２０が通されている。

上記の構成を有する絶縁部材２２および規制部材２１は、一端側ユニット２３および他端側ユニット２４によって、支柱２０および誘導加熱コイル３に連結されている。

一端側ユニット２３は、軸方向Ｓ１におけるコイル本体７の一端７ａに設けられており、支柱２０の一端部をコイル本体７の一端７ａに固定するように構成されている。一端側ユニット２３は、支柱２０に貫通されている。本実施形態では、一端側ユニット２３は、ねじ結合構造であるけれども、支柱２０の一端部とコイル本体７の一端７ａとを互いに固定できる構成であればよい。

一端側ユニット２３は、端部押さえ部材２５と、ワッシャ２６と、スプリングワッシャ２７と、固定部材としてのナット２８と、を有している。

端部押さえ部材２５は、コイル本体７の一端７ａ側の延設部８１、および、複数の絶縁部材２２のうち軸方向Ｓ１の一端に配置された絶縁部材２２を受けるように構成されている。端部押さえ部材２５は、絶縁部材２２と同様の材料で形成されており、少なくとも外表面が絶縁材で形成されている。

端部押さえ部材２５は、筒状に形成されており、本実施形態では、筒状部２９と、フランジ部３０と、を有している。

筒状部２９は、円筒状に形成されており、絶縁部材２２に突き合わされている。筒状部２９の内径および外径は、絶縁部材２２の対応する内径および外径と同じに設定されていることが好ましい。筒状部２９は、一端側ユニット２３に隣接する規制部材２１および延設部８１内を通過している。筒状部２９の一端に、フランジ部３０が配置されている。

フランジ部３０は、環状の板部分であり、コイル本体７の一端７ａにおける延設部８１に受けられている。フランジ部３０に重ねられた状態で、ワッシャ２６が配置されている。ワッシャ２６は、スプリングワッシャ２７を介して、ナット２８からの軸力を受けている。ナット２８は、支柱２０の一端部の雄ねじ部２０ａにねじ結合している。この一端側ユニット２３と協働するように、他端側ユニット２４が配置されている。

他端側ユニット２４は、軸方向Ｓ１におけるコイル本体７の他端７ｂ側に設けられており、支柱２０の他端部をコイル本体７およびステー３４に固定するように構成されている。他端側ユニット２４は、支柱２０に貫通されている。本実施形態では、他端側ユニット２４は、ねじ結合構造であるけれども、支柱２０の他端部と、コイル本体７の他端７ｂおよびステー３４と、を互いに固定できる構成であればよい。

他端側ユニット２４は、端部押さえ部材３１と、固定部材としてのナット３２と、ワッシャ３３と、ステー３４と、ワッシャ３５と、スプリングワッシャ３６と、固定部材としてのナット３７と、を有している。

端部押さえ部材３１は、複数の絶縁部材２２のうち軸方向Ｓ１の他端に配置された規制部材２１を介して、コイル本体７の他端７ｂ側の延設部８１を受けるように構成されている。端部押さえ部材３１は、絶縁部材２２と同様の材料で形成されており、少なくとも外表面が絶縁材で形成されている。端部押さえ部材３１は、環状の板部材で形成されており、コイル本体７のうち軸方向Ｓ１の他端側の近傍に位置する規制部材２１および絶縁部材２２を受けている。端部押さえ部材３１の内径および外径は、支柱２０の外径と略同じに設定されている。

なお、本実施形態では、一端側ユニット２３の端部押さえ部材２５を、筒状部２９とフランジ部３０とを有する構成とし、他端側ユニット２４の端部押さえ部材３１を、板状部材（フランジ部３０に相当する部分）で形成する構成とした。しかしながら、この通りでなくてもよい。例えば、一端側ユニット２３の端部押さえ部材２５と他端側ユニット２４の端部押さえ部材３１の配置とを入れ替えてもよい。

端部押さえ部材３１に重ねられた状態で、ナット３２が、支柱２０の雄ねじ部２０ｂにねじ結合されている。ナット３２は、一端側ユニット２３のナット２８と協働して、スプリングワッシャ２７、ワッシャ２６、端部押さえ部材２５、複数の延設部８１、複数の絶縁部材２２および複数の規制部材２１を締結し、さらに、支柱２０に固定されている。これにより、一端側ユニット２３および他端側ユニット２４を用いた、支柱２０と、絶縁部材２２と、規制部材２１と、コイル本体７と、の互いの結合が実現されている。

ナット３２は、ワッシャ３３を介して、ステー３４に連結されている。

ステー３４は、支柱２０を支持するとともにベース部材２に支持される部材である。ステー３４は、金属部材、合成樹脂部材等の構造材で形成されている。ステー３４が配置される箇所は、コイル本体７の外部である。そして、ステー３４は、コイル本体７によって生じる磁界からは離隔されていることが好ましく、また、オーステナイト系ステンレス等の非磁性の材料で形成されていることが好ましい。ステー３４は、例えば、Ｌ字状のステンレス板で形成されている。ステー３４は、水平に延びる平板部３８を有している。この平板部３８には、支柱２０に嵌合される貫通孔部３８ａが形成されている。また、ステー３４の一端部は、ベース部材２に固定されている。ステー３４は、ワッシャ３３，３５に挟まれている。

ワッシャ３５は、スプリングワッシャ３６を介してナット３７に受けられている。ナット３７は、支柱２０の雄ねじ部２０ｂにねじ結合されている。この構成により、ナット３２，３７間で、ステー３４が支柱２０に締結されている。そして、ナット３７は、ステー３４と支柱２０とを結合するように構成されているけれども、コイル本体７と、絶縁部材２２と規制部材２１と、の互いの結合には寄与していない。このような構成により、コイル本体７と支持構造４とが結合されたサブアセンブリを組み立て、その後に当該サブアセンブリをステー３４に固定することが可能である。

以上説明したように、本実施形態によると、支柱２０によって支持された規制部材２１が誘導加熱コイル３の伸縮等の動きを規制するように構成されている。この構成であれば、規制部材２１によって、誘導加熱コイル３の収縮等の動き（軸方向変位）を確実に防止できる。これにより、誘導加熱コイル３の巻部１３間の短絡を防止できるので、誘導加熱コイル３における絶縁のために誘導加熱コイル３の表面をワニスおよびガラステープ等の被膜で固める必要がないので、誘導加熱コイル３の表面をガスの発生する被膜で形成しなくて済む。以上の次第で、絶縁のために誘導加熱コイル３の表面をガスの発生する被膜で形成することなく、且つ、誘導加熱コイル３の通電時において誘導加熱コイル３の動きを抑制できる、誘導加熱コイル３の支持構造４を実現できる。

例えば、誘導加熱コイルの隣り合う巻部の互いの対向面の全面間に絶縁部材を介在させる場合、巻部の形状に沿った専用の形状に絶縁部材を形成する必要がある。このため、誘導加熱コイルの巻部の径が変更された場合、絶縁部材の形状も変更する必要がある。一方、本実施形態によると、規制部材２１は、誘導加熱コイル３の一部（延設部８１，８１）を受ける構成であり、このような規制部材２１を含む支持構造４は、複数の部材を組み立てることで形成されている。このような構成であれば、誘導加熱コイル３の巻部１３の直径が変更されても、支持構造４の構成を変更せずに済み、直径の異なる誘導加熱コイル３へ支持構造４をそのまま適用可能である。

また、本実施形態によると、誘導加熱コイル３の巻数は、複数であり、規制部材２１は、誘導加熱コイル３のうち軸方向Ｓ１に隣接する延設部８１，８１間に配置されている。この構成によると、誘導加熱コイル３のうち軸方向Ｓ１に隣接する延設部８１，８１間に、規制部材２１が介在することで、これら隣接する延設部８１，８１（巻部１３，１３）同士の軸方向Ｓ１における相対位置が変化することを、より確実に規制できる。さらに、誘導加熱コイル３のうち軸方向Ｓ１に隣接する延設部８１，８１間に規制部材２１が配置されることで、誘導加熱コイル３の支持構造４を、誘導加熱コイル３の隣接する延設部８１，８１間の隙間部分に配置できる。これにより、誘導加熱コイル３の支持構造４が誘導加熱コイル３の径方向Ｒ１に張り出す量をより少なくできる。よって、誘導加熱コイル３および支持構造４全体としての形状をよりコンパクトにできる。

また、本実施形態によると、ワーク１００を加熱するための磁束を発生させるコイル本体７から離隔した箇所において、規制部材２１が誘導加熱コイル３を受けるように構成できる。これにより、規制部材２１が誘導加熱のための磁束に影響を与えることをより確実に抑制できる。また、誘導加熱によって加熱されたワーク１００からの輻射熱がより届きにくい箇所に、延設部８１および規制部材２１を配置できる。これにより、規制部材２１における熱負荷をより小さくできるので、支持構造４の寿命をより長くできる。

また、本実施形態によると、規制部材２１は、筒状に形成され支柱２０に嵌合されている。この構成によると、規制部材２１によって、支柱２０を保護することができる。これにより、ワーク１００からの輻射熱等によって支柱２０に生じる負荷をより低減できる。また、規制部材２１および支柱２０を全体としてよりコンパクトに配置できる。

また、本実施形態によると、誘導加熱コイル３の延設部８１と支柱２０とを絶縁部材２２によって絶縁できる。これにより、誘導加熱コイル３が短絡することを防止できる。

また、本実施形態によると、軸方向Ｓ１において、隣接する絶縁部材２２，２２間の突き合わせ部の位置Ｐ２２は、誘導加熱コイル３の延設部８１の位置から軸方向Ｓ１にずらされている。この構成によると、絶縁部材２２の突き合わせ部と誘導加熱コイル３の延設部８１とを可及的に離隔して配置できる。これにより、誘導加熱コイル３において、絶縁部材２２同士の突き合わせ部が原因の短絡をより確実に防止できる。さらに、絶縁部材２２が複数に分割されているので、各絶縁部材２２内での熱の分布の偏りが小さい。このため、各絶縁部材２２内での熱の偏りに起因する熱衝撃（内力）が小さくて済む。

また、本実施形態によると、絶縁部材２２１，２２２は、ワーク配置領域１２と径方向Ｒ１に並ぶように配置されている。また、絶縁部材２２１，２２２以外の他の絶縁部材２２は、ワーク配置領域１２と軸方向Ｓ１の位置をずらして配置されている。この場合、ワーク配置領域１２と径方向Ｒ１に並ぶように配置された絶縁部材２２１，２２２は、誘導加熱によってワーク１００が加熱されたときに当該ワーク１００から輻射熱を受けて高温になる。しかしながら、絶縁部材２２１，２２２は、全体が高温となるので、内部での熱の分布の偏りが小さい。このため、絶縁部材２２１，２２２のそれぞれの内部での熱の偏りに起因する熱衝撃（内力）が小さくて済む。また、絶縁部材２２１，２２２以外の他の絶縁部材２２は、ワーク配置領域１２からより離隔して配置されることとなる。このため、絶縁部材２２１，２２２以外の絶縁部材２２は、ワーク１００から受ける輻射熱の熱量が少なくて済むので、全体が高温とならずに済み、内部での熱の分布の偏りが小さい。このため、絶縁部材２２１，２２２以外の絶縁部材２２内での熱の偏りに起因する熱衝撃（内力）が小さくて済む。その結果、複数の絶縁部材２２の何れも、熱に起因する負荷が小さくて済むので、支持構造４の寿命をより長くできる。

また、本実施形態によると、ステー３４は、支柱２０および規制部材２１を介して誘導加熱コイル３を支持することができる。これにより、誘導加熱コイル３の収縮を規制するための構成と、誘導加熱コイル３を支持するための構成とを、同じにできる。よって、誘導加熱コイル３の支持構造４をより簡素にできる。

以上、本発明の実施形態について説明したけれども、本発明は上述の実施の形態に限られない。本発明は、請求の範囲に記載した限りにおいて様々な変更が可能である。なお、以下では、上述の実施形態と異なる点について主に説明し、同様の構成には図に同様の符号を付して詳細な説明は省略する。

（１）上述の実施形態では、軸方向Ｓ１における誘導加熱コイル３の他端側（下端側）に設けられたステー３４によってコイル本体７が支持される形態を例に説明した。しかしながら、この通りでなくてもよい。例えば、図５に示すように、ステー３４に加えてステー３４Ａがさらに設けられてもよい。ステー３４Ａは、軸方向Ｓ１における誘導加熱コイル３の一端側に配置されている。ステー３４Ａは、例えば、ステー３４と同様の形状に形成されており、平板部３８Ａを有している。

平板部３８Ａには、支柱２０の雄ねじ部２０ａに貫通される貫通孔部３８ａＡが形成されている。ステー３４Ａは、一対のワッシャ４０，４１に挟まれている。そして、一方のワッシャ４１にスプリングワッシャ４２が重ねられており、さらに、支柱２０の雄ねじ部２０ａにナット４３がねじ結合されている。これにより、ナット２８，４３によって、ステー３４Ａが支柱２０に固定されている。ステー３４Ａは、ベース部材２（図５では図示せず）に、ねじ部材等の固定部材を用いて固定される。この場合、誘導加熱コイル３を、ステー３４，３４Ａによって両端支持（本実施形態では、上下両端支持）することができる。よって、支持構造４は、より安定した姿勢で誘導加熱コイル３を支持できる。

なお、上記の変形例において、ステー３４を省略し、ステー３４Ａによって誘導加熱コイル３が吊り下げ姿勢で支持されてもよい。

（２）また、上記実施形態では、誘導加熱コイル３の巻数が複数である形態を例に説明した。しかしながら、この通りでなくてもよい。例えば、図６（Ａ）および図６（Ｂ）に示すように、誘導加熱コイル３に代えて、巻数が１である誘導加熱コイル３Ｂに支持構造４Ｂが採用されてもよい。巻数が１である誘導加熱コイル３Ｂにおいても、巻部１３Ｂにおいて、ローレンツ力等が原因で、巻部１３Ｂが直線状の中継部５Ｂ，６Ｂに対して軸方向Ｓ１に変位することがある。誘導加熱コイル３Ｂの巻部１３Ｂは、円弧状に１つ設けられており、この巻部１３Ｂに取り囲まれた箇所に、ワーク配置領域１２が設けられる。巻部１３Ｂには、延設部８１，８２が設けられる。

支持構造４Ｂのユニット１４Ｂは、例えば、１つの延設部８１を支持するように構成され、さらに、支持構造４Ｂのユニット１５Ｂは、例えば、１つの延設部８２を支持するように構成される。この場合、支持構造４Ｂのユニット１４Ｂは、一対の規制部材２１と、３つの絶縁部材２２と、を有している。一方の規制部材２１は、延設部８１と、端部押さえ部材２５Ｂとの間に配置されている。端部押さえ部材２５Ｂは、端部押さえ部材２５に代えて設けられており、端部押さえ部材２５と同様の材料によって円環状に形成されており、一方の規制部材２１および一端側の絶縁部材２２を受けている。他方の規制部材２１は、延設部８１と、端部押さえ部材３１との間に配置されている。３つの絶縁部材２２は、端部押さえ部材２５Ｂ，３１の間に配置されている。そして、絶縁部材２２１は、ワーク配置領域１２と径方向Ｒ１に並ぶように配置される。一方、絶縁部材２２１以外の他の絶縁部材２２は、ワーク配置領域１２と軸方向Ｓ１の位置をずらして配置されている。

この場合、絶縁部材２２１は、全体が高温となるので、内部での熱の分布の偏りが小さい。このため、絶縁部材２２１の内部での熱の偏りに起因する熱衝撃（内力）が小さくて済む。また、絶縁部材２２１以外の絶縁部材２２は、ワーク配置領域１２からより離隔して配置されることとなる。このため、絶縁部材２２１以外の絶縁部材２２は、ワーク１００から受ける輻射熱の熱量が少なくて済むので、全体が高温とならずに済み、内部での熱の分布の偏りが小さい。このため、絶縁部材２２１以外の絶縁部材２２内での熱の偏りに起因する熱衝撃（内力）が小さくて済む。その結果、複数の絶縁部材２２の何れも、熱に起因する負荷が小さくて済むので、支持構造４Ｂの寿命をより長くできる。なお、図６（Ａ）および図６（Ｂ）で示す変形例では、絶縁部材２２を３つ設けたけれども、１つの絶縁部材が端部押さえ部材２５Ｂ，３１間に配置されてもよい。

（３）また、上述の実施形態では、誘導加熱コイル３の延設部８１を支持する形態を説明した。しかしながら、この通りでなくてもよい。例えば、図７の模式的な一部断面図に示すように、誘導加熱コイル３のコイル本体７の巻部１３間に配置される規制部材２１Ｃが設けられてもよい。

ユニット１４Ｃは、支柱２０と、規制部材２１Ｃと、一端側ユニット２３Ｃと、他端側ユニット２４と、を有している。一端側ユニット２３Ｃは、端部押さえ部材２５に代えて、円環状の端部押さえ２５Ｃが設けられている点以外は、一端側ユニット２３と同様の構成である。規制部材２１Ｃは、支柱２０に嵌合される筒状の本体部４５と、この本体部４５から延び、コイル本体７の巻部１３を受けるブロック状の受け部４６と、を含んでいる。

本体部４５の一端は端部押さえ部材２５Ｃに受けられており、本体部４５の他端は端部押さえ部材３１に受けられている。受け部４６は、巻部１３の数に１を足した数だけ設けられている。コイル本体７の一端部７ａおよび他端部７ｂに隣接する受け部４６は、コイル本体７を挟むようにして、対応する巻部１３を受けている。軸方向Ｓ１における中間部の受け部４６は、それぞれ、軸方向Ｓ１に隣接する巻部１３間に配置されており、対応する２つの巻部１３に接触している。これにより、各巻部１３が軸方向Ｓ１に変位することは、規制されている。

規制部材２１Ｃは、規制部材２１と同様の材料で形成されている。なお、規制部材２１Ｃは、コイル本体７からの軸方向Ｓ１の荷重を受けるため、表面に絶縁層が形成された金属材料で形成されていてもよい。規制部材２１Ｃが金属材料で形成される場合、規制部材２１Ｃは、オーステナイト系ステンレス材等の非磁性の材料で形成されていることが、より好ましい。

上記図７に示す変形例では、規制部材２１Ｃにおいて、本体部４５と受け部４６とが一体成形されている形態を例に説明した。しかしながら、この通りでなくてもよい。

（４）例えば、図８（Ａ）および図８（Ｂ）に示すように、規制部材２１Ｃにおいて、本体部４５と受け部４６とが別部材によって形成されていてもよい。この場合、受け部４６は、本体部４５に形成された溝状の保持部４７に圧入等によって固定されている。図８（Ａ）に示す変形例では、受け部４６は、巻部１３のうち軸方向Ｓ１を向く側面を受けている。一方、図８（Ｂ）に示す変形例では、受け部４６は、巻部１３の外周面に形成された溝状の保持部４８に差し込まれることによって巻部１３（コイル本体７）を支持するとともに、当該巻部１３の軸方向変位を規制している。

（５）また、図９（Ａ）および図９（Ｂ）に示すように、複数（図９では２つ）の支柱２０に支持された梁状の受け部４６Ｄを有する規制部材２１Ｄが設けられてもよい。規制部材２１Ｄは、規制部材２１Ｃと同様の材料で形成されている。規制部材２１Ｄは、２つの支柱２０，２０に嵌合される筒状の本体部４５Ｄ，４５Ｄと、これらの本体部４５Ｄ，４５Ｄから延びて、コイル本体７の巻部１３を受ける梁状の受け部４６Ｄと、を含んでいる。

受け部４６Ｄは、複数設けられている。軸方向Ｓ１の中間部の受け部４６Ｄは、２つの巻部１３に挟まれるように配置され、対応する巻部１３を、周方向Ｃ１の２箇所で受けている。

さらに、図９（Ａ）および図９（Ｂ）に示す変形例では、支柱２０，２０とこれらの支柱２０，２０に支持された規制部材２１Ｄとは、一対設けられている。すなわち、４つの支柱２０および２つの規制部材２１Ｄが設けられている。そして、一方の規制部材２１Ｄと他方の規制部材２１Ｄとは、周方向Ｃ１に離隔して配置されている。これにより、各巻部１３が軸方向Ｓ１に変位することは、規制されている。

規制部材２１Ｄであれば、受け部４６Ｄが本体部４５Ｄ，４５Ｄによって両端支持されている。これにより、規制部材２１Ｄは、コイル本体７を支持する剛性をより高くできる。その結果、規制部材２１Ｄは、軸方向Ｓ１におけるコイル本体７の動きをより確実に規制できる。さらに、一対の規制部材２１Ｄ，２１Ｄによって、巻部１３は、多点支持（本変形例では、４点支持）される。これにより、規制部材２１Ｄは、軸方向Ｓ１におけるコイル本体７の動きをより確実に規制できる。

（６）なお、上述の変形例の構成は、誘導加熱コイル３の巻数が１の場合でも、複数の場合でも、同様に適用できる。

（７）また、上述の実施形態および変形例では、支柱と規制部材とが別体である場合を説明した。しかしながら、支柱と規制部材とは一体成形されていてもよい。

（８）また、上述の実施形態および変形例では、誘導加熱コイルの３，３Ｂの表面が絶縁被膜ではない形態を例に説明した。しかしながら、この通りでなくてもよい。例えば、誘導加熱コイルの表面が絶縁被膜で形成された誘導加熱コイルに対しても、本発明を適用できる。

（９）また、上述の実施形態および変形例では、誘導加熱コイル３，３Ｂの巻部１３，１３Ｂが円形状である形態を例に説明した。しかしながら、この通りでなくてもよい。例えば、螺旋状の誘導加熱コイルの巻数が１の場合以外、複数の場合以外であっても、当該誘導加熱コイルが本発明の支持構造で支持されてもよい。誘導加熱コイルとして、円の一部の形状である円弧状の巻部を含む誘導加熱コイル、一部が直線に形成された巻部を含む誘導加熱コイルの支持に、本発明の支持構造が適用されてもよい。

（１０）以上、本発明の実施形態および変形例について説明した。しかしながら、本発明は、支柱と、この支柱に支持された規制部材と、を有していればよく、他の構成については、特に限定されない。

本発明は、誘導加熱コイルの支持構造、および、誘導加熱装置として、広く適用することができる。

１ 誘導加熱装置
２ ベース部材
３，３Ｂ 誘導加熱コイル
４，４Ｂ 支持構造
７ コイル本体
１２ ワーク配置領域
１３，１３Ｂ 巻部
２０ 支柱
２１，２１Ｃ，２１Ｄ 規制部材
２２ 絶縁部材
３４，３４Ａ ステー
８１，８２ 延設部（誘導加熱コイルのうち軸方向に隣接する部分）
１００ ワーク
Ｐ２２ 絶縁部材間の突き合わせ部の位置
Ｒ１ 径方向
Ｓ１ 軸方向

Claims (5)

1. 誘導加熱コイルの巻部の径方向外方に配置され前記誘導加熱コイルの軸方向に延びる支柱と、
   前記軸方向における前記誘導加熱コイルの動きを規制するために前記誘導加熱コイルを絶縁状態で受ける規制部材と、
   前記支柱と前記誘導加熱コイルとの間に介在するとともに前記支柱と前記規制部材との間に介在する絶縁部材と、
   前記規制部材および前記絶縁部材を前記支柱に連結するためのユニットと、
   を備え、
   前記ユニットは、前記支柱の一端部側に配置された端部押さえ部材と、この端部押さえ部材からの荷重を受けるとともに前記支柱に結合された固定部材と、を含み、
   前記端部押さえ部材は、前記規制部材からの荷重を受けるフランジ部と、このフランジ部から前記軸方向に突出し前記絶縁部材からの荷重を受ける筒状部と、を含んでいる、誘導加熱コイルの支持構造。
2. 請求項１に記載の誘導加熱コイルの支持構造であって、
   前記誘導加熱コイルは、前記巻部を有するコイル本体と、このコイル本体から前記径方向の外方に延びる延設部と、を含み、
   前記規制部材は、前記延設部と前記軸方向に並んで前記延設部に突き合わされており、
   前記筒状部と前記絶縁部材とが突き合わされている位置は、前記規制部材と前記延設部とが突き合わされている位置から前記軸方向にずらされている、誘導加熱コイルの支持構造。
3. 請求項１または請求項２に記載の誘導加熱コイルの支持構造であって、
   前記ユニットは、前記支柱の一端側に配置されて一端側ユニットを構成しており、
   前記一端側ユニットと協働して前記規制部材および前記絶縁部材を前記支柱に連結する他端側ユニットをさらに備え、
   前記他端側ユニットは、前記支柱の他端側に配置された他端側端部押さえ部材と、この他端側端部押さえ部材からの荷重を受けるとともに前記支柱に結合された他端側固定部材と、を含み、
   前記他端側端部押さえ部材は、前記規制部材に突き合わされている部分と、前記絶縁部材に突き合わされている部分と、が前記軸方向における高さ位置を揃えられている、誘導加熱コイルの支持構造。
4. 請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の誘導加熱コイルの支持構造であって、
   前記筒状部を有する前記端部押さえ部材は、鉛直方向における前記支柱の上部に配置されており、前記フランジ部から前記筒状部が下方に延びている、誘導加熱コイルの支持構造。
5. 誘導加熱コイルと、
   前記誘導加熱コイルを支持するように構成された、請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の前記支持構造と、
   を備えている、誘導加熱装置。

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