特許 6755708 加熱コイル及び加熱コイルの製造方法並びに熱処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6755708

(24)【登録日】2020年8月28日

(45)【発行日】2020年9月16日

(54)【発明の名称】加熱コイル及び加熱コイルの製造方法並びに熱処理装置

(51)【国際特許分類】

   C21D 1/10 20060101AFI20200907BHJP

   H05B 6/36 20060101ALI20200907BHJP

   H05B 6/42 20060101ALI20200907BHJP

   C21D 9/30 20060101ALN20200907BHJP

【ＦＩ】

   C21D1/10 G

   C21D1/10 J

   C21D1/10 E

   H05B6/36 F

   H05B6/42

   !C21D9/30 B

【請求項の数】11

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2016-99411(P2016-99411)

(22)【出願日】2016年5月18日

(65)【公開番号】特開2017-206737(P2017-206737A)

(43)【公開日】2017年11月24日

【審査請求日】2019年4月12日

(73)【特許権者】

【識別番号】390029089

【氏名又は名称】高周波熱錬株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002505

【氏名又は名称】特許業務法人航栄特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100115107

【弁理士】

【氏名又は名称】高松 猛

(74)【代理人】

【識別番号】100151194

【弁理士】

【氏名又は名称】尾澤 俊之

(72)【発明者】

【氏名】高橋 茂男

【審査官】 橋本 憲一郎

(56)【参考文献】

【文献】 特公昭４１−０１１１３８（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】 特開平０６−２７９８６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭６１−０９４５５２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２０１２−１６９０８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−０３７６１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 中国実用新案第２０４７２７９２２（ＣＮ，Ｕ）

【文献】 米国特許第０４７５９８０８（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ２１Ｄ １／１０

Ｃ２１Ｄ ９／３０

Ｈ０５Ｂ ６／３６

Ｈ０５Ｂ ６／４２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ワークを挿通可能な環状をなし且つ少なくとも一箇所において周方向に分断されており、周方向に垂直な断面が中空状であるコイルヘッドと、
前記コイルヘッドの分断箇所に形成された開口端部毎に設けられ、前記開口端部を塞ぐ蓋部をそれぞれ含む複数の板部材と、
を備え、
前記コイルヘッドは、当該コイルヘッドの内部に設けられ且つ前記複数の板部材によって周方向に区切られた少なくとも一つのワーク冷却液流路と、当該コイルヘッドの外面に開口して設けられ且つ前記ワーク冷却液流路に流れる冷却液を当該コイルヘッドに挿通されるワークに向けて噴射する複数の噴射孔と、を有し、
前記蓋部は、前記ワーク冷却液流路に隣設された凹部と、前記噴射孔が形成された前記コイルヘッドの外面に連なる当該蓋部の外面に開口して設けられ且つ前記凹部に連通して設けられた少なくとも一つの噴射孔を有する加熱コイル。

【請求項2】

請求項１記載の加熱コイルであって、
前記コイルヘッドの一つの分断箇所に形成された一組の前記開口端部を塞ぐ一組の前記板部材は、前記コイルヘッドの支持体を兼ねる加熱コイル。

【請求項3】

請求項２記載の加熱コイルであって、
前記コイルヘッドの支持体を兼ねる前記一組の板部材は、当該加熱コイルに電力を供給する電源と電気的に接続されるリードを兼ねる加熱コイル。

【請求項4】

請求項１から３のいずれか一項記載の加熱コイルであって、
前記コイルヘッドは、当該コイルヘッドの内部に設けられ且つ前記複数の板部材によって周方向に区切られた少なくとも一つのコイル冷却液流路をさらに有し、
前記板部材それぞれの内部には、前記コイル冷却液流路に連通する流路が設けられている加熱コイル。

【請求項5】

請求項１から４のいずれか一項記載の加熱コイルであって、
前記噴射孔の噴射方向は、前記コイルヘッドの中心軸に垂直な面に対して傾けられており、
前記凹部は、前記蓋部を前記コイルヘッドの内周側と外周側とに領域区分した場合における少なくとも内周側の領域に設けられている加熱コイル。

【請求項6】

請求項１から５のいずれか一項記載の加熱コイルの製造方法であって、
前記コイルヘッドの内部の前記ワーク冷却液流路に隣設される凹部が予め形成された前記板部材の前記蓋部を前記コイルヘッドの前記開口端部に接合して前記開口端部を塞ぎ、
前記蓋部が前記開口端部に接合された状態で、前記凹部に達する噴射孔を前記蓋部に形成する加熱コイルの製造方法。

【請求項7】

請求項１記載の加熱コイルと、
前記加熱コイルを支持するコイル支持部と、
前記加熱コイルの前記コイルヘッドに挿通されたワークを支持するワーク支持部と、
前記加熱コイルに電力を供給する電源と、
前記コイルヘッドの内部に設けられた前記ワーク冷却液流路にワーク冷却液を供給するワーク冷却液供給部と、
を備え、
前記ワーク冷却液供給部から前記コイルヘッドの前記ワーク冷却液流路に供給されたワーク冷却液を、前記コイルヘッド及び前記板部材にそれぞれ設けられた前記複数の噴射孔からワークに向けて噴射し、前記コイルヘッドに挿通されて加熱されたワークを冷却する熱処理装置。

【請求項8】

請求項７記載の熱処理装置であって、
前記コイル支持部は、前記コイルヘッドの一つの分断箇所に形成された一組の前記開口端部を塞ぐ一組の前記板部材を支持しており、
前記コイル支持部に支持された前記一組の板部材は、板厚方向に前記コイルヘッドの荷重を負担している熱処理装置。

【請求項9】

請求項８記載の熱処理装置であって、
前記コイル支持部に支持された前記一組の板部材は、前記電源と電気的に接続されている熱処理装置。

【請求項10】

請求項７から９のいずれか一項記載の熱処理装置であって、
前記コイルヘッドは、当該コイルヘッドの内部に設けられ且つ当該コイルヘッドの分断箇所に形成された前記開口端部を塞ぐ前記複数の板部材によって周方向に区切られた少なくとも一つのコイル冷却液流路をさらに有し、
前記板部材それぞれの内部には、前記コイル冷却液流路に連通する流路が設けられており、
前記板部材の前記流路を通して、前記コイルヘッドの前記コイル冷却液流路にコイル冷却液を供給するコイル冷却液供給部をさらに備える熱処理装置。

【請求項11】

請求項７から１０のいずれか一項記載の熱処理装置であって、
前記コイル支持部に支持された前記加熱コイルを、前記ワーク支持部に支持されたワークに対して、前記コイルヘッドの軸方向に相対移動させる移動部をさらに備え、
前記噴射孔の噴射方向は、前記コイルヘッドの中心軸に垂直な面に対して、前記加熱コイルの相対移動方向後ろ側に傾けられており、
前記板部材の前記蓋部に設けられた前記凹部は、前記蓋部を前記コイルヘッドの内周側と外周側とに領域区分した場合における少なくとも内周側の領域に設けられている熱処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ワークの誘導加熱に用いられる加熱コイル及び加熱コイルの製造方法並びに熱処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１に記載された加熱コイルは、ワークに対して固定された状態でワークを誘導加熱する加熱コイルであって、ワークを挿通可能な環状をなし且つ一箇所において周方向に分断されており、周方向に垂直な断面が中空状であるコイルヘッドを備える。

【0003】

コイルヘッドの分断箇所に形成された一組の開口端部には、加熱コイルに電力を供給する電源と電気的に接続されるリード板がそれぞれ接合されており、コイルヘッドの開口端部はリード板によって塞がれている。そして、コイルヘッドの内部には、一組のリード板及び仕切り板によって周方向に区切られた複数のワーク冷却液流路が設けられており、また、コイルヘッドの内周面には、ワーク冷却液流路に流れる冷却液をコイルヘッドに挿通されたワークに向けて噴射する複数の噴射孔が設けられている。

【0004】

ワークがコイルヘッドに挿通された状態で、電源から一組のリード板を介して加熱コイルに電力が供給され、ワークが誘導加熱される。そして、ワークの加熱が完了した後、コイルヘッドの内部のワーク冷却液流路にワーク冷却液が供給され、コイルヘッドの噴射孔からワークに向けてワーク冷却液が噴射され、ワークが冷却される。

【0005】

なお、加熱コイルがワークに対してコイルヘッドの軸方向に相対移動されながらワークが加熱される場合もあり、この場合に、ワーク冷却液の噴射方向は、コイルヘッドの中心軸に垂直な面に対して加熱コイルの相対移動方向後ろ側に傾けられ、ワークの加熱と冷却とが並行して行われる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開平６−２７９８６２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

特許文献１に記載された加熱コイルでは、コイルヘッドの内周面に噴射孔が設けられているが、コイルヘッドの分断箇所においてコイルヘッドの内周に露呈している一組のリード板それぞれの端面には噴射孔が設けられていない。このため、ワークの冷却において周方向にむらが生じ、冷却むらに起因してワークに熱処理欠陥が生じる虞がある。

【0008】

本発明は、上述した事情に鑑みなされたものであり、ワークの冷却を周方向に均一化でき、ワークに熱処理欠陥が生じることを抑制することができる加熱コイル及び加熱コイルの製造方法並びに熱処理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】

【0009】

本発明の一態様の加熱コイルは、ワークを挿通可能な環状をなし且つ少なくとも一箇所において周方向に分断されており、周方向に垂直な断面が中空状であるコイルヘッドと、上記コイルヘッドの分断箇所に形成された開口端部毎に設けられ、上記開口端部を塞ぐ蓋部をそれぞれ含む複数の板部材と、を備え、上記コイルヘッドは、このコイルヘッドの内部に設けられ且つ上記複数の板部材によって周方向に区切られた少なくとも一つのワーク冷却液流路と、このコイルヘッドの外面に開口して設けられ且つ上記ワーク冷却液流路に流れる冷却液をこのコイルヘッドに挿通されるワークに向けて噴射する複数の噴射孔と、を有し、上記蓋部は、上記ワーク冷却液流路に隣設された凹部と、上記噴射孔が形成された上記コイルヘッドの外面に連なるこの蓋部の外面に開口して設けられ且つ上記凹部に連通して設けられた少なくとも一つの噴射孔を有する加熱コイル。

【0010】

また、本発明の一態様の加熱コイルの製造方法は、上記コイルヘッドの内部の上記ワーク冷却液流路に隣設される凹部が予め形成された上記板部材の上記蓋部を上記コイルヘッドの上記開口端部に接合して上記開口端部を塞ぎ、上記蓋部が上記開口端部に接合された状態で、上記凹部に達する噴射孔を上記蓋部に形成する。

【0011】

また、本発明の一態様の熱処理装置は、上記加熱コイルと、上記加熱コイルを支持するコイル支持部と、上記加熱コイルの上記コイルヘッドに挿通されたワークを支持するワーク支持部と、上記加熱コイルに電力を供給する電源と、上記コイルヘッドの内部に設けられた上記ワーク冷却液流路にワーク冷却液を供給するワーク冷却液供給部と、を備え、上記ワーク冷却液供給部から上記コイルヘッドの上記ワーク冷却液流路に供給されたワーク冷却液を、上記コイルヘッド及び上記板部材にそれぞれ設けられた上記複数の噴射孔からワークに向けて噴射し、上記コイルヘッドに挿通されて加熱されたワークを冷却する。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、ワークの冷却を周方向に均一化でき、ワークに熱処理欠陥が生じることを抑制することができる加熱コイル及び加熱コイルの製造方法並びに熱処理装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の実施形態を説明するための、熱処理装置及び加熱コイル並びにワークの一例の模式図である。

【図2】図１の熱処理装置及び加熱コイルの正面図である。

【図3】図１の加熱コイルの平面図である。

【図4】図２の破線円IVで囲まれた部分の拡大図である。

【図5】図４のV−V線断面図である。

【図6】本発明の実施形態を説明するための、熱処理装置及び加熱コイル並びにワークの他の例の模式図である。

【図7】図６の熱処理装置及び加熱コイルの正面図である。

【図8】図６の加熱コイルの平面図である。

【図9】図７の破線円IXで囲まれた部分の拡大図である。

【図10】図７の破線円Xで囲まれた部分の拡大図である。

【図11】図９のXI−XI線断面図である。

【図12】図１０のXII−XII線断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

図１は、本発明の実施形態を説明するための、熱処理装置及び加熱コイルの一例を示す。

【0015】

図１に示す熱処理装置１は、断面円形状の比較的長尺な棒材であるワークＷ１を熱処理するものである。ワークＷ１は、熱処理装置１においてワーク支持部及び移動部を兼ねる搬送機２によって軸方向に水平に搬送される。なお、ワークＷ１は、棒材に限られず、例えば管材などであってもよく、また、その断面形状についても、円形状に限られず、例えば矩形状などであってもよい。

【0016】

ワークＷ１を加熱する熱処理装置１の加熱コイル３は、ワークを挿通可能な円環状をなすコイルヘッド１０を有し、コイルヘッド１０の中心軸を水平として配置されている。軸方向に水平に搬送されるワークＷ１は、コイルヘッド１０の中心軸に沿ってコイルヘッド１０に挿通される。加熱コイル３は、搬送されるワークＷ１に対して、ワークＷ１の軸方向、つまりはコイルヘッド１０の軸方向に相対的に移動される。

【0017】

搬送されるワークＷ１は、高周波の電力が供給された加熱コイル３のコイルヘッド１０を連続的に通過し、コイルヘッド１０を通過する過程でコイルヘッド１０によって連続的に誘導加熱される。

【0018】

コイルヘッド１０は周方向に垂直な断面が中空状であり、コイルヘッド１０の内部にはワーク冷却液流路１１が設けられており、コイルヘッド１０には、ワーク冷却液流路１１に流れる冷却液をワークＷ１に向けて噴射する複数の噴射孔１２が設けられている。噴射孔１２は、加熱コイル３の相対移動方向後ろ側に向くコイルヘッド１０の外面に開口しており、噴射孔１２の噴射方向は、コイルヘッド１０の中心軸に垂直な面に対してワークＷ１の搬送方向先側に、つまりは加熱コイル３の相対移動方向後ろ側に傾けられている。

【0019】

噴射孔１２から噴射されたワーク冷却液はコイルヘッド１０を通過したワークＷ１の被加熱部位にかかり、ワークＷ１は、コイルヘッド１０による誘導加熱に続き、噴射孔１２から噴射されたワーク冷却液によって冷却される。

【0020】

また、コイルヘッド１０の内部にはコイル冷却液流路１３がさらに設けられている。加熱されたワークＷ１の輻射熱に晒されるコイルヘッド１０は、コイル冷却液流路１３に流れるコイル冷却液によって冷却される。

【0021】

図２から図４は、熱処理装置１及び加熱コイル３の詳細な構成を示す。

【0022】

熱処理装置１は、加熱コイル３を支持するコイル支持部４と、加熱コイル３に電力を供給する電源５と、コイルヘッド１０のワーク冷却液流路１１にワーク冷却液を供給するワーク冷却液供給部６と、コイルヘッド１０のコイル冷却液流路１３にコイル冷却液を供給するコイル冷却液供給部７とをさらに備える。

【0023】

加熱コイル３は、上記のとおり、ワークを挿通可能な円環状をなし、周方向に垂直な断面が中空状であるコイルヘッド１０を有する。コイルヘッド１０は一箇所において周方向に分断されている。そして、加熱コイル３は、コイルヘッド１０の分断箇所に形成される一組の開口端部１４ａ，１４ｂに設けられた一組の板部材１５ａ，１５ｂをさらに有する。

【0024】

板部材１５ａは、ろう付け等によって開口端部１４ａに接合されて開口端部１４ａを塞ぐ蓋部２０ａを含み、板部材１５ｂは、ろう付け等によって開口端部１４ｂに接合されて開口端部１４ｂを塞ぐ蓋部２０ｂを含む。

【0025】

一組の板部材１５ａ，１５ｂは、コイルヘッド１０の外径側に向けて互いに平行して延設されており、コイルヘッド１０の支持体を兼ね、コイル支持部４に取り付けられている。さらに、コイルヘッド１０の支持体としての板部材１５ａ，１５ｂは電源５と電気的に接続されるリードも兼ねており、図４に示すように、板部材１５ａ，１５ｂの間には絶縁板３０が挟み込まれ、板部材１５ａ，１５ｂは絶縁板３０によって互いに絶縁されている。

【0026】

コイル支持部４に取り付けられた板部材１５ａ，１５ｂは水平に配置されており、換言すれば板部材１５ａ，１５ｂの板面は重力方向に向けられている。板部材１５ａ，１５ｂに支持されたコイルヘッド１０の中心軸もまた水平とされている。水平に配置された板部材１５ａ，１５ｂには、コイルヘッド１０の荷重が板部材１５ａ，１５ｂの板厚方向に負荷される。

【0027】

コイルヘッド１０の内部のワーク冷却液流路１１は、開口端部１４ａを塞ぐ板部材１５ａ及び開口端部１４ｂを塞ぐ板部材１５ｂによって周方向に区切られており、一方の開口端部１４ａから他方の開口端部１４ｂに及ぶ一続きの流路とされている。

【0028】

コイルヘッド１０の外周面には、コイルヘッド１０の周方向に適宜な間隔をあけて、コイルヘッド１０の内部のワーク冷却液流路１１にそれぞれ連通する複数のカプラ３１が設けられている。

【0029】

複数のカプラ３１はワーク冷却液供給部６とそれぞれ接続され、これらのカプラ３１をとおしてワーク冷却液供給部６からワーク冷却液流路１１にワーク冷却液が供給される。上記のとおり、ワーク冷却液流路１１に供給されたワーク冷却液はコイルヘッド１０の複数の噴射孔１２からワークＷ１に向けて噴射される。

【0030】

コイルヘッド１０の内部のコイル冷却液流路１３もまた、開口端部１４ａを塞ぐ板部材１５ａ及び開口端部１４ｂを塞ぐ板部材１５ｂによって周方向に区切られており、一方の開口端部１４ａから他方の開口端部１４ｂに及ぶ一続きの流路とされている。

【0031】

開口端部１４ａを塞ぐ板部材１５ａの内部には、コイルヘッド１０の内部のコイル冷却液流路１３に連通する流路１８ａが設けられており、板部材１５ａには流路１８ａに連通するカプラ３２が設けられている。

【0032】

開口端部１４ｂを塞ぐ板部材１５ｂの内部にも、コイルヘッド１０の内部のコイル冷却液流路１３に連通する流路１８ｂが設けられており、板部材１５ｂには流路１８ｂに連通するカプラ３３が設けられている。

【0033】

板部材１５ａのカプラ３２はコイル冷却液供給部７と接続され、板部材１５ａのカプラ３２及び流路１８ａをとおしてコイル冷却液供給部７からコイル冷却液流路１３にコイル冷却液が供給される。そして、コイル冷却液流路１３を流れたコイル冷却液は、板部材１５ｂの流路１８ｂ及びカプラ３３をとおして排出される。

【0034】

加熱されたワークＷ１の輻射熱に晒されるコイルヘッド１０は、コイル冷却液流路１３を流れるコイル冷却液によって冷却される。さらに、加熱されたワークＷ１の輻射熱に晒される板部材１５ａ，１５ｂもまた流路１８ａ，１８ｂを流れるコイル冷却液によって冷却される。

【0035】

ワーク冷却液流路１１に供給されたワーク冷却液をワークＷ１に向けて噴射するコイルヘッド１０の複数の噴射孔１２は、加熱コイル３の相対移動方向後ろ側に向くコイルヘッド１０の外面に開口しており、コイルヘッド１０の外面において周方向に分散して設けられている。また、噴射孔１２が設けられたコイルヘッド１０の外面に連なる板部材１５ａの蓋部２０ａの外面及び板部材１５ｂの蓋部２０ｂの外面にも少なくとも一つの噴射孔１２がそれぞれ設けられている。

【0036】

図５は、板部材１５ａの蓋部２０ａの断面を示す。

【0037】

板部材１５ａの蓋部２０ａは、コイルヘッド１０の内部のワーク冷却液流路１１に隣設された凹部２１ａを有する。蓋部２０ａの外面に開口して設けられた噴射孔１２は、蓋部２０ａの内部の凹部２１ａに連通している。ワーク冷却液流路１１に供給されたワーク冷却液は、ワーク冷却液流路１１に隣設された凹部２１ａにも流入し、凹部２１ａに連通している噴射孔１２からワークＷ１に向けて噴射される。

【0038】

蓋部２０ａの外面に開口して設けられる噴射孔１２は、例えば以下のようにして形成することができる。まず、凹部２１ａが予め形成された板部材１５ａの蓋部２０ａをろう付け等によって開口端部１４ａに接合して開口端部１４ａを塞ぐ。その後に、凹部２１に達する噴射孔１２を蓋部２０ａに形成する。蓋部２０ａをろう付け等によって開口端部１４ａに接合した後に噴射孔１２を形成するようにすれば、蓋部２０ａと開口端部１４ａとの接合によって噴射孔１２が塞がれることがない。また、蓋部２０ａを開口端部１４ａに接合した後に噴射孔１２を形成するようにすれば、開口端部１４ａ及び蓋部２０ａの両方の外面に跨る噴射孔１２も形成することが可能となる。

【0039】

板部材１５ｂの蓋部２０ｂもまた、コイルヘッド１０の内部のワーク冷却液流路１１に隣設された凹部２１ｂ（図４参照）を有し、蓋部２０ｂの外面に開口して設けられた噴射孔１２は、蓋部２０ｂの内部の凹部２１ｂに連通している。ワーク冷却液流路１１に供給されたワーク冷却液は、ワーク冷却液流路１１に隣設された凹部２１ｂにも流入し、凹部２１ｂに連通している噴射孔１２からワークＷ１に向けて噴射される。

【0040】

以上の熱処理装置１及び加熱コイル３によれば、コイルヘッド１０の分断箇所に形成される開口端部１４ａ，１４ｂを塞ぐ板部材１５ａ，１５ｂの蓋部２０ａ，２０ｂそれぞれの外面にも噴射孔１２が設けられているので、ワークＷ１の冷却を周方向に均一化でき、ワークＷ１に熱処理欠陥が生じることを抑制することができる。

【0041】

また、蓋部２０ａ，２０ｂそれぞれの外面にも噴射孔１２が設けられることにより、コイルヘッド１０の支持体としての板部材１５ａ，１５ｂの厚みを蓋部２０ａ，２０ｂを含めて厚くし、板部材１５ａ，１５ｂの剛性を高めることができる。これにより、板厚方向に負荷されるコイルヘッド１０の荷重によって板部材１５ａ，１５ｂが撓むことを抑制してコイルヘッド１０の変位を抑制することができ、コイルヘッド１０とワークＷ１との間のギャップの変化に伴うワークＷ１の局所的な過加熱又は加熱不足に起因してワークＷ１に熱処理欠陥が生じることを抑制することができる。

【0042】

特に、本例では板部材１５ａ，１５ｂは電源５と接続されるリードも兼ねており、板部材１５ａ，１５ｂは、ワークＷ１の輻射熱に加えて板部材１５ａ，１５ｂに生じるジュール熱によっても加熱される。このため、板部材１５ａ，１５ｂが軟化する可能性もあるが、上記のとおり、板部材１５ａ，１５ｂを厚くして剛性を高めることができ、軟化した場合の剛性の低下を厚みによって補うことができる。

【0043】

また、板部材１５ａ，１５ｂは、板部材１５ａ，１５ｂの内部の流路１８ａ，１８ｂを流れるコイル冷却液によって冷却され、板部材１５ａ，１５ｂを厚くすることによって流路１８ａ，１８ｂを太くすることができる。これにより、コイル冷却液の流量を確保して板部材１５ａ，１５ｂの冷却効率を高めることができ、剛性の低下をまねく板部材１５ａ，１５ｂの軟化を抑制することができる。

【0044】

なお、焼入れなどの熱処理においては、加熱されたワークの被加熱部位を速やかに冷却することが肝要である。本例においては、コイルヘッド１０によって加熱されたワークＷ１の被加熱部位はコイルヘッド１０の複数の噴射孔１２から噴射された冷却液によって冷却され、噴射孔１２の噴射方向がコイルヘッド１０の中心軸に垂直な面に対してワークＷ１の搬送方向先側に向けて傾けられていることから、コイルヘッド１０の内周側に配置された噴射孔１２から噴射された冷却液ほど、コイルヘッド１０の近傍にてワークＷ１の被加熱部位にかかる。

【0045】

したがって、蓋部２０ａの外面に設けられる噴射孔１２は、少なくとも蓋部２０ａの外面の内周側の領域に設けられていることが好ましく、噴射孔１２が連通する蓋部２０ａの内部の凹部２１ａは、蓋部２０ａをコイルヘッド１０の内周側と外周側とに領域区分した場合における少なくとも内周側の領域に設けられていることが好ましい。

【0046】

蓋部２０ｂの外面に設けられる噴射孔１２についても同様であり、少なくとも蓋部２０ｂの外面の内周側の領域に設けられていることが好ましく、噴射孔１２が連通する蓋部２０ｂの内部の凹部２１ｂもまた、蓋部２０ｂをコイルヘッド１０の内周側と外周側とに領域区分した場合における少なくとも内周側の領域に設けられていることが好ましい。

【0047】

図６は、本発明の実施形態を説明するための、熱処理装置及び加熱コイルの他の例を示す。

【0048】

図６に示すワークＷ２は、クランクシャフトであって、ワークＷ２の軸方向に間隔をあけて設けられ且つワークＷ２の中心軸上に配置された一対のジャーナルＷ２ａと、一対のジャーナルＷ２ａの間でワークＷ２の軸方向に間隔をあけて設けられた複数のクランクアームＷ２ｂと、隣り合うクランクアームＷ２ｂの間に設けられ且つワークＷ２の中心軸から外れて配置された複数の偏芯ピンＷ２ｃとを有する。

【0049】

そして、熱処理装置１０１は、ワークＷ２の偏芯ピンＷ２ｃを熱処理するものである。熱処理装置１０１のワーク支持部１０２は、ワークＷ２の中心軸を水平に配置してワークＷ２の一対のジャーナルＷ２ａを支持している。また、ワーク支持部１０２は移動部を兼ねており、ワーク支持部１０２によって支持されたワークＷ２は軸方向に水平に移動される。

【0050】

偏芯ピンＷ２ｃを加熱する熱処理装置１０１の加熱コイル１０３は、ワークを挿通可能な円環状をなすコイルヘッド１１０を有し、コイルヘッド１１０の中心軸を水平として配置されている。偏芯ピンＷ２ｃは、コイルヘッド１１０の中心軸に沿ってコイルヘッド１１０に挿通される。移動される偏芯ピンＷ２ｃに対して、加熱コイル１０３は、偏芯ピンＷ２ｃの軸方向、つまりはコイルヘッド１１０の軸方向に相対的に移動される。

【0051】

偏芯ピンＷ２ｃは、高周波の電力が供給された加熱コイル１０３のコイルヘッド１１０を連続的に通過し、コイルヘッド１１０を通過する過程でコイルヘッド１１０によって連続的に誘導加熱される。

【0052】

コイルヘッド１１０は周方向に垂直な断面が中空状であり、コイルヘッド１１０の内部にはワーク冷却液流路１１１が設けられており、コイルヘッド１１０には、ワーク冷却液流路１１１に流れる冷却液を偏芯ピンＷ２ｃに向けて噴射する複数の噴射孔１１２が設けられている。複数の噴射孔１１２は、加熱コイル１０３の相対移動方向後ろ側に向くコイルヘッド１１０の外面に開口しており、噴射孔１１２の噴射方向は、コイルヘッド１１０の中心軸に垂直な面に対して偏芯ピンＷ２ｃの移動方向先側に、つまりは加熱コイル１０３の相対移動方向後ろ側に傾けられている。

【0053】

噴射孔１１２から噴射されたワーク冷却液はコイルヘッド１１０を通過した偏芯ピンＷ２ｃの被加熱部位にかかり、偏芯ピンＷ２ｃは、コイルヘッド１１０による誘導加熱に続き、噴射孔１１２から噴射されたワーク冷却液によって冷却される。

【0054】

また、コイルヘッド１１０の内部にはコイル冷却液流路１１３がさらに設けられている。加熱された偏芯ピンＷ２ｃの輻射熱に晒されるコイルヘッド１１０は、コイル冷却液流路１１３に流れるコイル冷却液によって冷却される。

【0055】

図７から図１０は、熱処理装置１０１及び加熱コイル１０３の詳細な構成を示す。

【0056】

熱処理装置１０１は、加熱コイル１０３を支持するコイル支持部１０４をさらに備える。また、図示は省略するが、熱処理装置１０１は、加熱コイル１０３に電力を供給する電源、及びコイルヘッド１１０のワーク冷却液流路１１１にワーク冷却液を供給するワーク冷却液供給部、並びにコイルヘッド１１０のコイル冷却液流路１１３にコイル冷却液を供給するコイル冷却液供給部も備える。

【0057】

加熱コイル１０３は、上記のとおり、ワークを挿通可能な円環状をなし、周方向に垂直な断面が中空状であるコイルヘッド１１０を有する。コイルヘッド１１０は、二箇所において周方向に分断されており、半円弧状の第１コイルヘッド部分１１０ａと、半円弧状の第２コイルヘッド部分１１０ｂとによって構成されている。

【0058】

そして、加熱コイル１０３は、コイルヘッド１１０の一方の分断箇所に形成される一組の開口端部１１４ａ，１１４ｂに設けられた一組の板部材１１５ａ，１１５ｂと、他方の分断箇所に形成される一組の開口端部１１６ａ，１１６ｂに設けられた一組の板部材１１７ａ，１１７ｂとをさらに有する。

【0059】

板部材１１５ａは、開口端部１１４ａに接合されて開口端部１１４ａを塞ぐ蓋部１２０ａを含み、板部材１１５ｂは、開口端部１１４ｂに接合されて開口端部１１４ｂを塞ぐ蓋部１２０ｂを含む。また、板部材１１７ａは、開口端部１１６ａに接合されて開口端部１１６ａを塞ぐ蓋部１２２ａを含み、板部材１１７ｂは、開口端部１１６ｂに接合されて開口端部１１６ｂを塞ぐ蓋部１２２ｂを含む。

【0060】

一組の板部材１１５ａ，１１５ｂは、コイルヘッド１１０の外径側に向けて互いに平行して延設されており、コイルヘッド１１０の支持体を兼ね、コイル支持部１０４に取り付けられている。さらに、コイルヘッド１１０の支持体としての板部材１１５ａ，１１５ｂは電源と電気的に接続されるリードも兼ねており、図９に示すように、板部材１１５ａ，１１５ｂの間には絶縁板１３０が挟み込まれ、板部材１１５ａ，１１５ｂは絶縁板１３０によって互いに絶縁されている。

【0061】

もう一組の板部材１１７ａ，１１７ｂもまた、コイルヘッド１１０の外径側に向けて互いに平行して延設されている。ただし、板部材１１７ａ，１１７ｂは、互いに接触して第１コイルヘッド部分１１０ａと第２コイルヘッド部分１１０ｂとを電気的に接続する接続部とされており、例えばボルト及びナットを用いて分離可能に締結されている。

【0062】

コイル支持部１０４に取り付けられた板部材１１５ａ，１１５ｂは水平に配置されており、換言すれば板部材１１５ａ，１１５ｂの板面は重力方向に向けられている。板部材１１５ａ，１１５ｂに支持されたコイルヘッド１１０の中心軸もまた水平とされている。水平に配置された板部材１１５ａ，１１５ｂには、コイルヘッド１１０の荷重が板部材１１５ａ，１１５ｂの板厚方向に負荷される。

【0063】

また、板部材１１５ａ，１１５ｂは、板部材１１５ａ，１１５ｂ毎に設定される水平な回動軸まわりにそれぞれ回動可能にコイル支持部１０４に支持されている。板部材１１７ａ，１１７ｂの締結が解除された状態で板部材１１５ａ，１１５ｂがそれぞれ回動されることにより、板部材１１７ａ，１１７ｂが互いに接触し又は離間するようにして、コイルヘッド１１０を構成する第１コイルヘッド部分１１０ａ及び第２コイルヘッド部分１１０ｂが開閉される。

【0064】

第１コイルヘッド部分１１０ａ及び第２コイルヘッド部分１１０ｂが開かれた状態で、偏芯ピンＷ２ｃがコイルヘッド１１０の中心軸上に配置され、偏芯ピンＷ２ｃがコイルヘッド１１０の中心軸上に配置された後、第１コイルヘッド部分１１０ａ及び第２コイルヘッド部分１１０ｂが閉じられる。これにより、偏芯ピンＷ２ｃがコイルヘッド１１０の中心軸に沿ってコイルヘッド１１０に挿通される。

【0065】

コイルヘッド１１０の内部のワーク冷却液流路１１１は、板部材１１５ａ，１１５ｂ及び板部材１１７ａ，１１７ｂによって周方向に区切られており、第１コイルヘッド部分１１０ａの内部で板部材１１５ａによって塞がれた開口端部１１４ａから板部材１１７ａによって塞がれた開口端部１１６ａに及ぶ第１ワーク冷却液流路１１１ａと、第２コイルヘッド部分１１０ｂの内部で板部材１１５ｂによって塞がれた開口端部１１４ｂから板部材１１７ｂによって塞がれた開口端部１１６ｂに及ぶ第２ワーク冷却液流路１１１ｂとによって構成されている。

【0066】

カプラ１３１をとおしてワーク冷却液供給部からワーク冷却液流路１１１（第１ワーク冷却液流路１１１ａ及び第２ワーク冷却液流路１１１ｂ）に供給されたワーク冷却液はコイルヘッド１１０の複数の噴射孔１１２から偏芯ピンＷ２ｃに向けて噴射される。

【0067】

コイルヘッド１１０の内部のコイル冷却液流路１１３もまた、板部材１１５ａ，１１５ｂ及び板部材１１７ａ，１１７ｂによって周方向に区切られている。

【0068】

開口端部１１４ａを塞ぐ板部材１１５ａの内部には、第１コイルヘッド部分１１０ａの内部のコイル冷却液流路１１３に連通する流路１１８ａが設けられており、板部材１１５ａには流路１１８ａに連通するカプラ１３２が設けられている。また、開口端部１１６ａを塞ぐ板部材１１７ａの内部には、第１コイルヘッド部分１１０ａの内部のコイル冷却液流路１１３に連通する流路１１９ａが設けられており、板部材１１７ａには流路１１９ａに連通するカプラ１３３が設けられている。

【0069】

板部材１１５ａのカプラ１３２はコイル冷却液供給部と接続され、板部材１１５ａのカプラ１３２及び流路１１８ａをとおしてコイル冷却液供給部から第１コイルヘッド部分１１０ａの内部のコイル冷却液流路１１３にコイル冷却液が供給される。そして、コイル冷却液流路１１３を流れたコイル冷却液は、板部材１１７ａの流路１１９ａ及びカプラ１３３をとおして排出される。なお、板部材１１７ａのカプラ１３３がコイル冷却液供給部と接続され、板部材１１７ａのカプラ１３３側から第１コイルヘッド部分１１０ａの内部のコイル冷却液流路１１３にコイル冷却液が供給されてもよい。

【0070】

開口端部１１４ｂを塞ぐ板部材１１５ｂの内部にも、第２コイルヘッド部分１１０ｂの内部のコイル冷却液流路１１３に連通する流路１１８ｂが設けられており、板部材１１５ｂには流路１１８ｂに連通するカプラ１３２が設けられている。また、開口端部１１６ｂを塞ぐ板部材１１７ｂの内部には、第２コイルヘッド部分１１０ｂの内部のコイル冷却液流路１１３に連通する流路１１９ｂが設けられており、板部材１１７ｂには流路１１９ｂに連通するカプラ１３３が設けられている。

【0071】

板部材１１５ｂのカプラ１３２はコイル冷却液供給部と接続され、板部材１１５ｂのカプラ１３２及び流路１１８ｂをとおしてコイル冷却液供給部から第２コイルヘッド部分１１０ｂの内部のコイル冷却液流路１１３にコイル冷却液が供給される。そして、第２コイル冷却液流路１１３を流れたコイル冷却液は、板部材１１７ｂの流路１１９ｂ及びカプラ１３３をとおして排出される。なお、板部材１１７ｂのカプラ１３３がコイル冷却液供給部と接続され、板部材１１７ｂのカプラ１３３側から第２コイルヘッド部分１１０ｂの内部のコイル冷却液流路１１３にコイル冷却液が供給されてもよい。

【0072】

加熱された偏芯ピンＷ２ｃの輻射熱に晒されるコイルヘッド１１０は、コイル冷却液流路１１３を流れるコイル冷却液によって冷却される。さらに、加熱された偏芯ピンＷ２ｃの輻射熱に晒される板部材１１５ａ，１１５ｂもまた流路１１８ａ，１１８ｂを流れるコイル冷却液によって冷却され、板部材１１７ａ，１１７ｂもまた流路１１９ａ，１１９ｂを流れるコイル冷却液によって冷却される。

【0073】

ワーク冷却液流路１１１に供給されたワーク冷却液を偏芯ピンＷ２ｃに向けて噴射するコイルヘッド１１０の複数の噴射孔１１２は、加熱コイル１０３の相対移動方向後ろ側に向くコイルヘッド１１０の外面に開口しており、コイルヘッド１１０の外面において周方向に分散して設けられている。また、噴射孔１１２が設けられたコイルヘッド１１０の外面に連なる板部材１１５ａの蓋部１２０ａの外面及び板部材１１５ｂの蓋部１２０ｂの外面、並びに板部材１１７ａの蓋部１２２ａの外面及び板部材１１７ｂの蓋部１２２ｂの外面にも少なくとも一つの噴射孔１１２がそれぞれ設けられている。

【0074】

図１１は、板部材１１５ａの蓋部１２０ａの断面を示す。

【0075】

板部材１１５ａの蓋部１２０ａは、第１コイルヘッド部分１１０ａの内部の第１ワーク冷却液流路１１１ａに隣設された凹部１２１ａを有する。蓋部１２０ａの外面に開口して設けられた噴射孔１１２は、蓋部１２０ａの内部の凹部１２１ａに連通している。第１ワーク冷却液流路１１１ａに供給されたワーク冷却液は、第１ワーク冷却液流路１１１ａに隣設された凹部１２１ａにも流入し、凹部１２１ａに連通している噴射孔１１２から偏芯ピンＷ２ｃに向けて噴射される。

【0076】

板部材１１５ｂの蓋部１２０ｂもまた、第２コイルヘッド部分１１０ｂの内部の第２ワーク冷却液流路１１１ｂに隣設された凹部１２１ｂ（図９参照）を有し、蓋部１２０ｂの外面に開口して設けられた噴射孔１１２は、蓋部１２０ｂの内部の凹部１２１ｂに連通している。第２ワーク冷却液流路１１１ｂに供給されたワーク冷却液は、第２ワーク冷却液流路１１１ｂに隣設された凹部１２１ｂにも流入し、凹部１２１ｂに連通している噴射孔１２から偏芯ピンＷ２ｃに向けて噴射される。

【0077】

図１２は、板部材１１７ａの蓋部１２２ａの断面を示す。

【0078】

板部材１１７ａの蓋部１２２ａは、第１コイルヘッド部分１１０ａの内部の第１ワーク冷却液流路１１１ａに隣設された凹部１２３ａを有する。蓋部１２２ａの外面に開口して設けられた噴射孔１１２は、蓋部１２２ａの内部の凹部１２３ａに連通している。第１ワーク冷却液流路１１１ａに供給されたワーク冷却液は、第１ワーク冷却液流路１１１ａに隣設された凹部１２３ａにも流入し、凹部１２３ａに連通している噴射孔１１２から偏芯ピンＷ２ｃに向けて噴射される。

【0079】

板部材１１７ｂの蓋部１２２ｂもまた、第２コイルヘッド部分１１０ｂの内部の第２ワーク冷却液流路１１１ｂに隣設された凹部１２３ｂ（図１０参照）を有し、蓋部１２２ｂの外面に開口して設けられた噴射孔１１２は、蓋部１２２ｂの内部の凹部１２３ｂに連通している。第２ワーク冷却液流路１１１ｂに供給されたワーク冷却液は、第２ワーク冷却液流路１１１ｂに隣設された凹部１２３ｂにも流入し、凹部１２３ｂに連通している噴射孔１２から偏芯ピンＷ２ｃに向けて噴射される。

【0080】

以上の熱処理装置１０１及び加熱コイル１０３によれば、コイルヘッド１１０の分断箇所に形成される開口端部１１４ａ，１１４ｂ，１１６ａ，１１６ｂを塞ぐ板部材１１５ａ，１１５ｂ，１１７ａ，１１７ｂの蓋部１２０ａ，１２０ｂ，１２２ａ，１２２ｂそれぞれの外面にも噴射孔１１２が設けられているので、偏芯ピンＷ２ｃの冷却を周方向に均一化でき、偏芯ピンＷ２ｃに熱処理欠陥が生じることを抑制することができる。

【0081】

また、蓋部１２０ａ，１２０ｂそれぞれの外面にも噴射孔１１２が設けられることにより、コイルヘッド１１０の支持体としての板部材１１５ａ，１１５ｂの厚みを蓋部１２０ａ，１２０ｂを含めて厚くし、板部材１１５ａ，１１５ｂの剛性を高めることができる。これにより、板厚方向に負荷されるコイルヘッド１１０の荷重によって板部材１１５ａ，１１５ｂが撓むことを抑制してコイルヘッド１１０の変位を抑制することができ、コイルヘッド１１０と偏芯ピンＷ２ｃとの間のギャップの変化に伴う偏芯ピンＷ２ｃの局所的な過加熱又は加熱不足に起因して偏芯ピンＷ２ｃに熱処理欠陥が生じることを抑制することができる。

【0082】

特に、本例では板部材１１５ａ，１１５ｂは電源と接続されるリードも兼ねており、板部材１１５ａ，１１５ｂは、偏芯ピンＷ２ｃの輻射熱に加えて板部材１１５ａ，１１５ｂに生じるジュール熱によっても加熱される。このため、板部材１１５ａ，１１５ｂが軟化する可能性もあるが、上記のとおり、板部材１１５ａ，１１５ｂを厚くして剛性を高めることができ、軟化した場合の剛性の低下を厚みによって補うことができる。

【0083】

また、板部材１１５ａ，１１５ｂは、板部材１１５ａ，１１５ｂの内部の流路１１８ａ，１１８ｂを流れるコイル冷却液によって冷却され、板部材１１５ａ，１１５ｂを厚くすることによって流路１１８ａ，１１８ｂを太くすることができる。これにより、コイル冷却液の流量を確保して板部材１１５ａ，１１５ｂの冷却効率を高めることができ、剛性の低下をまねく板部材１１５ａ，１１５ｂの軟化を抑制することができる。

【0084】

無論、開口端部１１６ａ，１１６ｂそれぞれの外面にも噴射孔１１２が設けられることから、板部材１１７ａ，１１７ｂの厚みを蓋部１２２ａ，１２２ｂを含めて厚くしてもよい。

【符号の説明】

【0085】

１ 熱処理装置
２ 搬送機
３ 加熱コイル
４ コイル支持部
５ 電源
６ ワーク冷却液供給部
７ コイル冷却液供給部
１０ コイルヘッド
１１ ワーク冷却液流路
１２ 噴射孔
１３ コイル冷却液流路
１４ａ 開口端部
１４ｂ 開口端部
１５ａ 板部材
１５ｂ 板部材
１８ａ 流路
１８ｂ 流路
２０ａ 蓋部
２０ｂ 蓋部
２１ａ 凹部
２１ｂ 凹部
３０ 絶縁板
３１ カプラ
３２ カプラ
３３ カプラ
１０１ 熱処理装置
１０２ ワーク支持部
１０３ 加熱コイル
１０４ コイル支持部
１１０ コイルヘッド
１１０ａ 第１コイルヘッド部分
１１０ｂ 第２コイルヘッド部分
１１１ ワーク冷却液流路
１１１ａ 第１ワーク冷却液流路
１１１ｂ 第２ワーク冷却液流路
１１２ 噴射孔
１１３ コイル冷却液流路
１１４ａ 開口端部
１１４ｂ 開口端部
１１５ａ 板部材
１１５ｂ 板部材
１１６ａ 開口端部
１１６ｂ 開口端部
１１７ａ 板部材
１１７ｂ 板部材
１１８ａ 流路
１１８ｂ 流路
１１９ａ 流路
１１９ｂ 流路
１２０ａ 蓋部
１２０ｂ 蓋部
１２１ａ 凹部
１２１ｂ 凹部
１２２ａ 蓋部
１２２ｂ 蓋部
１２３ａ 凹部
１２３ｂ 凹部
１３０ 絶縁板
１３１ カプラ
１３２ カプラ
１３３ カプラ
Ｗ１ ワーク
Ｗ２ ワーク
Ｗ２ａ ジャーナル
Ｗ２ｂ クランクアーム
Ｗ２ｃ 偏芯ピン

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】