特開 2021-32187 高周波焼き入れ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2021-32187(P2021-32187A)

(43)【公開日】2021年3月1日

(54)【発明の名称】高周波焼き入れ装置

(51)【国際特許分類】

   F01D 25/00 20060101AFI20210201BHJP

   C21D 1/10 20060101ALI20210201BHJP

   C21D 9/00 20060101ALI20210201BHJP

   H05B 6/06 20060101ALI20210201BHJP

   F01D 5/28 20060101ALI20210201BHJP

   C21D 1/70 20060101ALI20210201BHJP

【ＦＩ】

   F01D25/00 X

   C21D1/10 R

   C21D9/00 N

   C21D1/10 U

   H05B6/06 351

   H05B6/06 393

   F01D5/28

   C21D1/70 E

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2019-155199(P2019-155199)

(22)【出願日】2019年8月28日

(71)【出願人】

【識別番号】514030104

【氏名又は名称】三菱パワー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100162868

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 英輔

(74)【代理人】

【識別番号】100161702

【弁理士】

【氏名又は名称】橋本 宏之

(74)【代理人】

【識別番号】100189348

【弁理士】

【氏名又は名称】古都 智

(74)【代理人】

【識別番号】100196689

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 康一郎

(72)【発明者】

【氏名】浅井 邦夫

(72)【発明者】

【氏名】志々目 佳子

(72)【発明者】

【氏名】石沢 修一

(72)【発明者】

【氏名】工藤 健

(72)【発明者】

【氏名】永井 百合香

(72)【発明者】

【氏名】田中 勝巳

【テーマコード（参考）】

3G202

3K059

4K042

【Ｆターム（参考）】

3G202BA10

3G202BB04

3K059AA09

3K059AB26

3K059AD04

3K059AD13

3K059CD03

4K042AA25

4K042BA02

4K042BA03

4K042BA10

4K042DA01

4K042DB01

4K042DF02

4K042EA01

4K042EA03

(57)【要約】      （修正有）

【課題】より容易かつ適正に温度管理をすることが可能な高周波焼き入れ装置を提供する。
【解決手段】高周波焼き入れ装置１００は、タービン翼１を挟み込むＵ字部、一対が配置された直線部、及びＵ字部と直線部とを接続する接続部を有する誘導加熱コイル３と、誘導加熱コイル３付近の温度を非接触で検出する温度検出部６と、タービン翼１と誘導加熱コイル３とを翼高さ方向に相対移動させる移動機構４と、誘導加熱コイル３に高周波電流を供給する電流供給部８と、温度検出部６の検出値に基づいて検出値が予め定めた温度を超えないように電流供給部８による前記高周波電流の大きさを制御する電流制御部を有する制御装置９０と、を備える。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

タービン翼の前縁を挟み込むＵ字部、前記タービン翼を挟んで一対が配置された直線部、及び、前記タービン翼の背側及び腹側でそれぞれ前記Ｕ字部と前記直線部とを接続する接続部を有する誘導加熱コイルと、
前記タービン翼の前縁における該誘導加熱コイル付近の温度を非接触で検出する温度検出部と、
前記タービン翼と前記誘導加熱コイルとを、前記タービン翼の翼高さ方向に相対移動させる移動機構と、
前記誘導加熱コイルに高周波電流を供給する電流供給部と、
前記温度検出部の検出値に基づいて該検出値が予め定めた温度を超えないように、前記電流供給部による前記高周波電流の大きさを制御する電流制御部を有する制御装置と、
を備える
高周波焼き入れ装置。

【請求項2】

前記温度検出部は、前記前縁における前記タービン翼の背側であって、前記Ｕ字部と前記直線部とによって囲まれた部分の温度を検出する請求項１に記載の高周波焼き入れ装置。

【請求項3】

前記タービン翼は前記翼高さ方向の一方側から他方側に向かうに従って該翼高さ方向を中心として周方向に捻れており、
該タービン翼と前記誘導加熱コイルとが前記翼高さ方向に相対移動するに従って該タービン翼を前記翼高さ方向に延びる回転軸回りに回転させることで、前記前縁と前記誘導加熱コイルとの相対距離を維持する回転機構をさらに備える請求項１又は２に記載の高周波焼き入れ装置。

【請求項4】

前記温度検出部は、光ファイバ式放射温度計である請求項１から３のいずれか一項に記載の高周波焼き入れ装置。

【請求項5】

前記温度検出部とは別に設けられ、前記前縁における前記温度検出部が温度を検出する範囲よりも広い範囲の温度分布を検出するアラーム用温度検出部をさらに備え、
前記電流制御部は、前記アラーム用温度検出部の検出した前記温度分布に、予め定めたアラーム閾値よりも高い値が含まれる場合にアラームを発するように構成されている請求項１から４のいずれか一項に記載の高周波焼き入れ装置。

【請求項6】

前記タービン翼は、少なくとも前記前縁に黒色塗料で形成された黒色塗膜を有し、
前記温度検出部は、該黒色塗膜の表面の温度を検出するように構成されている請求項１から５のいずれか一項に記載の高周波焼き入れ装置。

【請求項7】

前記直線部は、前記タービン翼の表面に沿って前記Ｕ字部と平行に延びている請求項１から６のいずれか一項に記載の高周波焼き入れ装置。

【請求項8】

前記Ｕ字部は、前記タービン翼の翼弦方向における前記前縁から１／３の距離だけ該タービン翼を挟み込むように構成されている請求項１から７のいずれか一項に記載の高周波焼き入れ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、高周波焼き入れ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

蒸気タービンは、高圧側から低圧側にかけて複数の動翼段が設けられたロータと、ロータを外周側から覆うとともに内周面に複数の静翼段が設けられたステータと、を備えている。上流側から導かれた高温高圧の蒸気は、静翼段によって案内された後、動翼段に衝突することでロータに回転駆動力を与える。ロータの回転エネルギーは軸端から取り出され、発電機等の外部機器の駆動に利用される。

【0003】

ここで、下流側の低圧段になるほど蒸気の温度は低下することから、当該低圧段では蒸気が凝縮して液滴が発生する可能性が高い。このような液滴がタービン翼に高速で衝突すると、当該タービン翼の表面にエロージョンを生じる虞がある。エロージョンの発生を回避するために、例えば下記特許文献１に記載されているように、タービン翼の表面に焼き入れによる硬化処理を施す技術が知られている。特許文献１に係る方法では、タービン翼の表面にレーザー光を照射することで焼き入れ処理が施される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００５−２２６５３９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところが、上記の方法では、レーザー照射による加熱温度の管理が難しいため、場所によって最高加熱温度のばらつきを生じることがある。特に、加熱温度が高すぎると、タービン翼の基材が変性することで靭性が低下してしまう虞がある。

【0006】

本開示は上記課題を解決するためになされたものであって、より容易かつ適正に温度管理をすることが可能な高周波焼き入れ装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するために、本開示に係る高周波焼き入れ装置は、タービン翼の前縁を挟み込むＵ字部、前記タービン翼を挟んで一対が配置された直線部、及び、前記タービン翼の背側及び腹側でそれぞれ前記Ｕ字部と前記直線部とを接続する接続部を有する誘導加熱コイルと、前記タービン翼の前縁における該誘導加熱コイル付近の温度を非接触で検出する温度検出部と、前記タービン翼と前記誘導加熱コイルとを、前記タービン翼の翼高さ方向に相対移動させる移動機構と、前記誘導加熱コイルに高周波電流を供給する電流供給部と、前記温度検出部の検出値に基づいて該検出値が予め定めた温度を超えないように、前記電流供給部による前記高周波電流の大きさを制御する電流制御部を有する制御装置と、を備える。

【発明の効果】

【0008】

本開示によれば、より容易かつ適正に温度管理をすることが可能な高周波焼き入れ装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本開示の実施形態に係る高周波焼き入れ装置の施工対象物であるタービン翼の構成を示す図である。

【図2】本開示の実施形態に係る高周波焼き入れ装置の構成を示す図である。

【図3】本開示の実施形態に係る誘導加熱コイルの構成を示す図である。

【図4】本開示の実施形態に係る制御装置のハードウェア構成図である。

【図5】本開示の実施形態に係る制御装置の機能ブロック図である。

【図6】本開示の実施形態に係る制御装置の動作を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0010】

＜第一実施形態＞
以下、本開示の第一実施形態に係るタービン翼１、及び高周波焼き入れ装置１００について、図１から図６を参照して説明する。

【0011】

（タービン翼の構成）
タービン翼１は、一例として蒸気タービンの低圧段動翼として用いられる。図１に示すように、タービン翼１は、翼本体１１と、翼根１２と、を有している。翼本体１１は、翼高さ方向Ｄｈに延びるとともに、当該翼高さ方向Ｄｈから見て翼型の断面形状を有している。具体的には、翼本体１１の断面は、後縁ＥＴから前縁ＥＬにかけて延びる紡錘形状をなしている。また、前縁ＥＬと後縁ＥＴの間を接続する両面のうち、一方側の面（腹面Ｓｐ）は曲面状に凹んでいる。他方側の面（背面Ｓｎ）は曲面状に膨らんでいる。なお、翼本体１１の表面には、黒色塗膜Ｌｂが形成されている。黒色塗膜Ｌｂは、黒色の塗料で形成された薄膜である。

【0012】

さらに、翼本体１１は、翼高さ方向Ｄｈにおける一方側から他方側に向かうに従って、３次元的に捻れている。具体的には、翼本体１１は、先端１１Ｔ側から翼根１２側に向かうに従って、翼高さ方向Ｄｈを中心として周方向に捻れている。したがって、前縁ＥＬから後縁ＥＴを結ぶ直線（翼弦線）の延びる方向は、先端１１Ｔ側から翼根１２側に向かうに従って変化する。翼根１２は、翼本体１１をロータのディスク（不図示）に形成された翼溝に取り付けるために、鋸刃状の断面形状を有するセレーション１２Ｓが設けられている。

【0013】

（高周波焼き入れ装置の構成）
高周波焼き入れ装置１００は、上記のタービン翼１に対して焼き入れを施すことで硬化処理を行う。図２に示すように、高周波焼き入れ装置１００は、架台２と、誘導加熱コイル３と、移動機構４と、回転機構５と、温度検出部６と、アラーム用温度検出部７と、電流供給部８と、制御装置９０と、を有している。

【0014】

架台２は、タービン翼１を支持するための板状の架台本体２１と、この架台本体２１の両端側にそれぞれ設けられた固定部材２２と、を有する。タービン翼１は、架台２の載置面２Ｓ上で、翼高さ方向Ｄｈの両側から固定部材２２によって移動不能な状態で固定される。架台２に固定されている時、タービン翼１は背面Ｓｎを上側に向けた状態とされる。

【0015】

（誘導加熱コイルの構成）
誘導加熱コイル３は、架台２上に固定されたタービン翼１の前縁ＥＬに対して、電流供給部８から供給された高周波電流による加熱処理を施すことで焼き入れを行う。図３に示すように、この誘導加熱コイル３は、Ｕ字部３１と、直線部３２と、接続部３３と、を有している。Ｕ字部３１は、前縁ＥＬ側の端縁を厚さ方向の両側から挟み込む。Ｕ字部３１は、背面Ｓｎ側から前縁ＥＬを経て腹面Ｓｐ側に向かうようにＵ字状に湾曲している。なお、Ｕ字部３１は、前縁ＥＬから後縁ＥＴに向かって翼弦長さの１／３の分だけ延びていることが望ましい。

【0016】

直線部３２は、タービン翼１の両側に一対設けられ、Ｕ字部３１に対して翼高さ方向Ｄｈに間隔をあけて平行に延びている。なお、ここで言う「平行」とは、実質的な平行を指すものであり、設計上の公差や製造上の誤差は許容される。接続部３３は、Ｕ字部３１の後縁ＥＴ側の端部と、直線部３２の後縁ＥＴ側の端部とを翼高さ方向Ｄｈに接続している。また、背面Ｓｎ側の接続部３３の中途位置には、鉄芯Ｃが設けられている。鉄芯Ｃは、誘導加熱コイル３が発生させる磁界の磁束密度を高めるために設けられている。誘導加熱コイル３は、タービン翼１の表面に当接していてもよいし、わずかに隙間をあけて配置されていてもよい。

【0017】

（移動機構の構成）
図２に示すように、移動機構４は、上記の誘導加熱コイル３を支持するとともに、翼高さ方向Ｄｈに移動させる。具体的には移動機構４は、翼高さ方向Ｄｈに延びるレール４１と、このレール４１に沿って移動可能な第一移動部４２、及び第一移動部４２に支持されている第二移動部４３と、を有している。第一移動部４２は、レール４１から上方に向かって延びている。第一移動部４２の翼高さ方向Ｄｈにおける一方側の面には第二移動部４３が設けられている。第二移動部４３は第一移動部４２に沿って上下方向に移動可能とされている。この第二移動部４３には、上述の誘導加熱コイル３が支持されている。誘導加熱コイル３は、第二移動部４３からタービン翼１に向かって延びている。第一移動部４２動かすことによって、タービン翼１に対して誘導加熱コイル３が翼高さ方向Ｄｈに相対移動する。さらに、第二移動部４３を動かすことによって、タービン翼１に対して誘導加熱コイル３が上下方向に相対移動する。なお、詳しくは後述するが、移動機構４は制御装置９０によってその動作が制御される。

【0018】

（回転機構の構成）
ここで、上述のようにタービン翼１は翼高さ方向Ｄｈの一方側から他方側に向かうに従って３次元的に捻れている。したがって、移動機構４のみでは、誘導加熱コイル３とタービン翼１との相対位置を維持できない可能性がある。そこで、本実施形態に係る高周波焼き入れ装置１００には、上記の架台２を回転させる回転機構５が設けられている。回転機構５は、翼高さ方向Ｄｈに延びる回転軸Ａｘ回りに架台２を回転させることが可能である。回転機構５は後述する制御装置９０によってその動作が制御される。

【0019】

（温度検出部）
次いで、温度検出部６について説明する。温度検出部６は、タービン翼１の誘導加熱コイル３付近の温度を検出する。より詳細には図３に示すように、温度検出部６が温度を検出する位置（検出点Ｐ）は、背面ＳｎにおけるＵ字部３１、直線部３２、及び接続部３３によって囲まれた領域内にある。つまり、温度検出部６は背面Ｓｎ上における局所的な温度を検出する。温度検出部６としては、当該検出点Ｐの温度を非接触で検出することが可能な光ファイバ式放射温度計が好適に用いられる。また、この温度検出部６は、上述の移動機構４（第二移動部４３）に対して支持部６１を介して支持固定されている。したがって、移動機構４を動かすことによって誘導加熱コイル３とともに温度検出部６がタービン翼１に対して相対移動する。温度検出部６によって検出された温度の値（検出値）は、制御装置９０に電気信号として送信される。

【0020】

（アラーム用温度検出部の構成）
アラーム用温度検出部７は、上記の温度検出部６とは別に設けられた他の検出装置である。アラーム用温度検出部７は、温度検出部６が温度を検出する範囲よりも広い範囲の温度分布を検出する。この範囲内には上記の検出点Ｐが含まれている。アラーム用温度検出部７としても、光ファイバ式放射温度計が好適に用いられる。アラーム用温度検出部７が検出した温度の値（アラーム用検出値）は、制御装置９０に電気信号として送信される。

【0021】

（制御装置の構成）
図４に示すように、制御装置９０は、ＣＰＵ９１（Central Processing Unit）、ＲＯＭ９２（Read Only Memory）、ＲＡＭ９３（Random Access Memory）、ＨＤＤ９４（Hard Disk Drive）、信号受信モジュール９５（I/O：Input/Output）を備えるコンピュータである。信号受信モジュール９５は、温度検出部６、及びアラーム用温度検出部７からの電気信号（各検出値）を受信する。信号受信モジュール９５は、例えばチャージアンプ等を介して増幅された信号を受信してもよい。

【0022】

図５に示すように、制御装置９０のＣＰＵ９１は予め自装置で記憶するプログラムを実行することにより、制御部８１、記憶部８２、判定部８３、移動制御部８４、電流制御部８５を有する。制御部８１は制御装置９０に備わる他の機能部を制御する。記憶部８２は、上述の温度検出部６、及びアラーム用温度検出部７の各検出値に対する閾値（上限値）を記憶している。さらに、記憶部８２は、タービン翼１の翼高さ方向における位置座標と、当該タービン翼１の捻れ角度との関係を示すテーブルを記憶している。判定部８３は、上記各検出値が閾値を越えているか否かを判定する。電流制御部８５は、判定部８３の判定結果に基づいて、電流供給部８から誘導加熱コイル３に供給される高周波電流の大きさを制御する。

【0023】

（制御装置の動作）
次に、図６を参照して制御装置９０による処理の一例について説明する。同図に示すように、この処理は、運転判定ステップＳ１と、焼き入れステップＳ２と、温度検出ステップＳ３１と、アラーム用温度検出ステップＳ３２と、第一判定ステップＳ４１と、第二判定ステップＳ４２と、電流調節ステップＳ５１と、アラームステップＳ５２と、を含む。

【0024】

運転判定ステップＳ１は、高周波焼き入れ装置１００が温度検出部６、及びアラーム用温度検出部７による監視のもとで運転されている状態にあるか否かを判定する。運転状態にないと判定された場合は処理を終了する（ステップＳ１：Ｎｏ）。一方で、運転状態にあると判定された場合（ステップＳ１：Ｙｅｓ）、後続の焼き入れステップＳ２が実行される。

【0025】

焼き入れステップＳ２は、誘導加熱コイル３に対して、電流制御部８５から供給された高周波電流による焼き入れを行う。この時、移動制御部８４は、記憶部８２に格納された上述のテーブルを参照しながら、移動機構４、及び回転機構５の動作を制御する。つまり、移動機構４が、前縁ＥＬに沿って翼高さ方向Ｄｈに誘導加熱コイル３を移動させるとともに、この前縁ＥＬの捻れ角度に基づいて、回転機構５が架台２を回転させる。この焼き入れステップＳ２を一回実行することにより、焼き入れが所定の時間、又は所定の移動距離だけ実行される。当該所定の時間が経過した後、又は所定の移動距離だけ焼き入れが完了した後で、温度検出ステップＳ３１、及びアラーム用温度検出ステップＳ３２を並行して実行する。

【0026】

温度検出ステップＳ３１は、タービン翼１の背面Ｓｎ上に設定された上述の検出点Ｐにおける温度を温度検出部６によって検出する。温度検出ステップＳ３１の後で、第一判定ステップＳ４１を実行する。第一判定ステップＳ４１は、温度検出ステップＳ３１で得られた検出値が予め定めた値を超えているか否かを判定する。

【0027】

第一判定ステップＳ４１で検出値が予め定めた値を超えていると判定された場合（ステップＳ４１：Ｙｅｓ）、後続の電流調節ステップＳ５１を実行する。電流調節ステップＳ５１では、制御部８１が電流制御部８５に対して、電流の大きさを小さくするように指令を出す。これにより、誘導加熱コイル３による加熱温度が低下する。この電流調節ステップＳ５１の後に、再び上述の焼き入れステップＳ２に戻る。これにより、再び所定の時間、又は所定の距離だけ焼き入れが施される。

【0028】

一方で、第一判定ステップＳ４１で検出値が予め定めた値を超えていないと判定された場合（ステップＳ４１：Ｎｏ）、電流調節ステップＳ５１を経ることなく、再び上述の焼き入れステップＳ２に戻る。これにより、再び所定の時間、又は所定の距離だけ焼き入れが施される。このサイクルが前縁ＥＬの全域にわたって繰り返される。

【0029】

アラーム用温度検出ステップＳ３２は、タービン翼１の背面Ｓｎ上に設定された上述の検出点Ｐを含む比較的に広い範囲における温度分布をアラーム用温度検出部７によって検出する。アラーム用温度検出ステップＳ３２の後で、第二判定ステップＳ４２を実行する。第二判定ステップＳ４２は、アラーム用温度検出ステップＳ３２で得られた検出範囲の中に温度が予め定めた値（アラーム閾値）を超えている部分があるか否かを判定する。

【0030】

第二判定ステップＳ４２で、検出範囲の中に予め定めた値を超えている部分が含まれていると判定された場合（ステップＳ４２：Ｙｅｓ）、後続のアラームステップＳ５２を実行する。アラームステップＳ５２では、音や光等によって管理者に、温度が上昇傾向にある旨を報知・警告する。なお、アラームステップＳ５２で、電流制御部８５による電流供給を遮断する構成を採ることも可能である。このアラームステップＳ５２の後に、再び上述の焼き入れステップＳ２に戻る。これにより、再び所定の時間、又は所定の距離だけ焼き入れが施される。

【0031】

一方で、第二判定ステップＳ４２で、検出範囲の中に予め定めた値を超えている部分が含まれていないと判定された場合（ステップＳ４２：Ｎｏ）、アラームステップＳ５２を経ることなく、再び上述の焼き入れステップＳ２に戻る。これにより、再び所定の時間、又は所定の距離だけ焼き入れが施される。このサイクルが前縁ＥＬの全域にわたって繰り返される。

【0032】

（作用効果）

【0033】

上記構成によれば、誘導加熱コイル３のＵ字部３１によってタービン翼１の前縁ＥＬを挟み込んだ状態で、タービン翼１に焼き入れ処理が施される。これにより、例えば局所的に焼き入れ処理を施す工程を繰り返す場合に比べて、より均一に仕上げることができる。
さらに、温度検出部６は、誘導加熱コイル３付近の温度を非接触で検出するように構成されている。これにより、例えば接触式の装置で温度を検出する場合に比べて、当該温度検出部６自体による検出値への影響を小さく抑えることができる。つまり、検出精度を高めることができる。
また、制御装置９０は、温度検出部６による検出値に基づいて、誘導加熱コイル３に供給される高周波電流の大きさを制御する。したがって、誘導加熱コイル３による加熱温度が過度に高くなる可能性を低減することができる。

【0034】

上記構成によれば、温度検出部６は、前縁ＥＬにおけるタービン翼１の背側（背面Ｓｎ側）であって、Ｕ字部３１と直線部３２とによって囲まれた部分（検出点Ｐ）の温度を検出する。これにより、誘導加熱コイル３による加熱温度が最も高くなる部分の温度を検出値として得ることができる。制御装置９０は、この検出値が予め定めた値を超えないように、誘導加熱コイル３への電流供給量を制御する。したがって、誘導加熱コイル３による加熱温度が高くなりすぎてしまう可能性をさらに低減することができる。

【0035】

上記構成によれば、タービン翼１が３次元的に捻れている形状を有する場合に、回転機構５によってタービン翼１を翼高さ方向Ｄｈに延びる回転軸Ａｘ回りに回転させることができる。これにより、誘導加熱コイル３自体を移動させることなく、当該誘導加熱コイル３と前縁ＥＬとの相対距離を維持することができる。したがって、より高い精度で加熱温度を管理することができる。

【0036】

上記構成によれば、温度検出部６が光ファイバ式放射温度計であることから、誘導加熱コイル３が発生する誘導電流の影響を受けにくい。これにより、温度検出部６による温度検出をさらに高い精度で実現することができる。

【0037】

上記構成によれば、温度検出部６に加えて、アラーム用温度検出部７が設けられている。アラーム用温度検出部７は、温度検出部６よりも広い範囲の温度分布を検出する。制御装置９０は、この温度分布に、アラーム閾値よりも高い値が含まれる場合にアラームを発する。つまり、上記の構成では、誘導加熱コイル３による加熱温度が一部でも高くなり過ぎた場合に、それ以上の加熱を行わないように管理者に警告を発することができる。これにより、より均一かつ高精度に焼き入れ処理をタービン翼に施すことができる。

【0038】

上記構成によれば、タービン翼１の表面に黒色塗膜Ｌｂが形成されている。温度検出部６はこの黒色塗膜Ｌｂの表面の温度を検出する。これにより、例えばタービン翼１の表面に金属材料が露出している場合に比べて、当該表面からの熱の放射率のばらつきが抑えられる。これにより、さらに高い精度で温度を検出することができる。

【0039】

上記構成によれば、タービン翼１の表面に、直線部３２とＵ字部３１とによって囲まれた領域が形成される。これにより、当該囲まれた領域内では温度が高い状態が維持される。これにより、効率的かつ均一に焼き入れ処理を施すことができる。

【0040】

ここで、タービン翼１では、翼弦方向（前縁ＥＬと後縁ＥＴを結ぶ方向）における前縁ＥＬから１／３の部分で、特にエロージョンが発生する可能性が高い。上記構成によれば、このような部分に対して積極的に焼き入れ処理を施すことができる。これにより、さらに高い耐久性を有するタービン翼１を得ることができる。

【0041】

（その他の実施形態）
以上、本開示の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
なお、上記実施形態では、移動機構４によって誘導加熱コイル３及び温度検出部６を翼高さ方向Ｄｈに移動させる構成について説明した。しかしながら、移動機構４によって架台２を翼高さ方向Ｄｈに移動させる構成を採ることも可能である。この場合、装置の構成を簡素化することができる。

【0042】

＜付記＞
各実施形態に記載の高周波焼き入れ装置は、例えば以下のように把握される。

【0043】

（１）第１の態様に係る高周波焼き入れ装置１００は、タービン翼１の前縁ＥＬを挟み込むＵ字部３１、前記タービン翼１を挟んで一対が配置された直線部３２、及び、前記タービン翼１の背側及び腹側でそれぞれ前記Ｕ字部３１と前記直線部３２とを接続する接続部３３を有する誘導加熱コイル３と、前記タービン翼１の前縁ＥＬにおける該誘導加熱コイル３付近の温度を非接触で検出する温度検出部６と、前記タービン翼１と前記誘導加熱コイル３とを、前記タービン翼１の翼高さ方向Ｄｈに相対移動させる移動機構４と、前記誘導加熱コイル３に高周波電流を供給する電流供給部８と、前記温度検出部６の検出値に基づいて該検出値が予め定めた温度を超えないように、前記電流供給部８による前記高周波電流の大きさを制御する電流制御部８５を有する制御装置９０と、を備える。

【0044】

上記構成によれば、誘導加熱コイル３のＵ字部３１によってタービン翼１の前縁を挟み込んだ状態で、タービン翼１に焼き入れ処理が施される。これにより、例えば局所的な焼き入れ処理を繰り返す場合に比べて、より均一に仕上げることができる。
さらに、温度検出部６は、誘導加熱コイル３付近の温度を非接触で検出するように構成されている。これにより、例えば接触式の装置で温度を検出する場合に比べて、当該温度検出部６自体による検出値への影響を小さく抑えることができる。つまり、検出精度を高めることができる。
また、制御装置９０は、温度検出部６による検出値に基づいて、誘導加熱コイル３に供給される高周波電流の大きさを制御する。したがって、誘導加熱コイル３による加熱温度が過度に高くなる可能性を低減することができる。

【0045】

（２）第２の態様に係る高周波焼き入れ装置１００では、前記温度検出部６は、前記前縁ＥＬにおける前記タービン翼１の背側であって、前記Ｕ字部３１と前記直線部３２とによって囲まれた部分の温度を検出する。

【0046】

上記構成によれば、誘導加熱コイル３による加熱温度が最も高くなる部分の温度を検出値として得ることができる。制御装置９０は、この検出値が予め定めた値を超えないように、誘導加熱コイル３への電流供給量を制御する。したがって、誘導加熱コイル３による加熱温度が高くなりすぎてしまう可能性をさらに低減することができる。

【0047】

（３）第３の態様に係る高周波焼き入れ装置１００では、前記タービン翼１は前記翼高さ方向Ｄｈの一方側から他方側に向かうに従って該翼高さ方向Ｄｈを中心として周方向に捻れており、該タービン翼１と前記誘導加熱コイル３とが前記翼高さ方向Ｄｈに相対移動するに従って該タービン翼１を前記翼高さ方向Ｄｈに延びる回転軸Ａｘ回りに回転させることで、前記前縁ＥＬと前記誘導加熱コイル３との相対距離を維持する回転機構５をさらに備える。

【0048】

上記構成によれば、タービン翼１が３次元的に捻れている形状を有する場合に、回転機構５によってタービン翼１を翼高さ方向Ｄｈに延びる回転軸Ａｘ回りに回転させることができる。これにより、誘導加熱コイル３自体を移動させることなく、当該誘導加熱コイル３と前縁ＥＬとの相対距離を維持することができる。したがって、より高い精度で加熱温度を管理することができる。

【0049】

（４）第４の態様に係る高周波焼き入れ装置１００では、前記温度検出部６は、光ファイバ式放射温度計である。

【0050】

上記構成によれば、温度検出部６が光ファイバ式放射温度計であることから、誘導加熱コイル３が発生する誘導電流の影響を受けにくい。これにより、温度検出部６による温度検出をさらに高い精度で実現することができる。

【0051】

（５）第５の態様に係る高周波焼き入れ装置１００は、前記温度検出部６とは別に設けられ、前記前縁ＥＬにおける前記温度検出部６が温度を検出する範囲よりも広い範囲の温度分布を検出するアラーム用温度検出部７をさらに備え、前記電流制御部８５は、前記アラーム用温度検出部７の検出した前記温度分布に、予め定めたアラーム閾値よりも高い値が含まれる場合にアラームを発するように構成されている。

【0052】

上記構成によれば、温度検出部６に加えて、アラーム用温度検出部７が設けられている。アラーム用温度検出部７は、温度検出部６よりも広い範囲の温度分布を検出する。制御装置９０は、この温度分布に、アラーム閾値よりも高い値が含まれる場合にアラームを発する。つまり、上記の構成では、誘導加熱コイル３による加熱温度が一部でも高くなり過ぎた場合に、それ以上の加熱を行わないように管理者に警告を発することができる。これにより、より均一かつ高精度に焼き入れ処理をタービン翼に施すことができる。

【0053】

（６）第６の態様に係る高周波焼き入れ装置１００では、前記タービン翼１は、少なくとも前記前縁ＥＬに黒色塗料で形成された黒色塗膜Ｌｂを有し、前記温度検出部６は、該黒色塗膜の表面の温度を検出するように構成されている。

【0054】

上記構成によれば、タービン翼の表面に黒色塗膜Ｌｂが形成されている。温度検出部６はこの黒色塗膜Ｌｂの表面の温度を検出する。これにより、例えばタービン翼１の表面に金属材料が露出している場合に比べて、当該表面からの熱の放射率のばらつきが抑えられる。これにより、さらに高い精度で温度を検出することができる。

【0055】

（７）第７の態様に係る高周波焼き入れ装置１００では、前記直線部３２は、前記タービン翼１の表面に沿って前記Ｕ字部３１と平行に延びている。

【0056】

上記構成によれば、タービン翼１の表面に、直線部３２とＵ字部３１とによって囲まれた領域が形成される。これにより、当該囲まれた領域内では温度が高い状態が維持される。これにより、効率的かつ均一に焼き入れ処理を施すことができる。

【0057】

（８）第８の態様に係る高周波焼き入れ装置１００では、前記Ｕ字部３１は、前記タービン翼１の翼弦方向における前記前縁ＥＬから１／３の距離だけ該タービン翼１を挟み込むように構成されている。

【0058】

タービン翼１では、翼弦方向における前縁ＥＬから１／３の部分で、特にエロージョンが発生する可能性が高い。上記構成によれば、このような部分に対して積極的に焼き入れ処理を施すことができる。これにより、さらに高い耐久性を有するタービン翼１を得ることができる。

【符号の説明】

【0059】

１００ 高周波焼き入れ装置
１ タービン翼
１１ 翼本体
１１Ｔ 先端
１２ 翼根
１２Ｓ セレーション
２ 架台
２１ 架台本体
２２ 固定部材
３ 誘導加熱コイル
３１ Ｕ字部
３２ 直線部
３３ 接続部
４ 移動機構
４１ レール
４２ 第一移動部
４３ 第二移動部
５ 回転機構
６ 温度検出部
６１ 支持部
７ アラーム用温度検出部
８ 電流供給部
９０ 制御装置
８１ 制御部
８２ 記憶部
８３ 判定部
８４ 移動制御部
８５ 電流制御部
９１ ＣＰＵ
９２ ＲＯＭ
９３ ＲＡＭ
９４ ＨＤＤ
９５ Ｉ／Ｏ
Ａｘ 回転軸
Ｃ 鉄芯
Ｄｈ 翼高さ方向
ＥＬ 前縁
ＥＴ 後縁
Ｌｂ 黒色塗膜
Ｐ 検出点
Ｓｎ 背面
Ｓｐ 腹面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】