(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加熱物に対する誘導加熱効率を向上させる透磁コアを備えた高周波誘導加熱用コイルであって、
保水可能な多孔質の保水部材を前記透磁コアに接触または接近させて配置し、前記保水部材に焼入用冷却水を供給して保持させて前記透磁コアを冷却するようにされていることを特徴とする高周波誘導加熱用コイル。
【請求項２】
請求項１において、前記透磁コアのうち被加熱物に近い側は、断熱材料が設けられていることを特徴とする高周波誘導加熱用コイル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は高周波誘導加熱用コイルに関する。本発明は例えば焼入れ処理の際に利用できる。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、被加熱物を誘導加熱する高周波誘導加熱用コイルが提供されている。コイルに高周波電流が流れると、電磁誘導により被加熱物に誘導電流が流れ、被加熱物が誘導加熱される。
上記したコイルでは、被加熱物に対する誘導加熱効率を一層向上させるために透磁コアを設けたものが提供されている。このものでは、誘導加熱用コイルで発生した磁束は、透磁率が高い透磁コアの内部を空気よりも通り易くなる。従って誘導加熱用コイルにおける透磁コアの取付位置を良好に選択すれば、被加熱物の目標加熱部分に磁束を集中させるのに有利となる。従って被加熱物の目標加熱部分を効率よく誘導加熱することができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、被加熱物が誘導加熱されるばかりか、透磁コアにも磁束が通るため、透磁コア自体も誘導加熱されることになる。そのため、透磁コアの磁気特性が安定しないおそれがある。
殊に、透磁コアが高温となりこれの磁気キュリー点を超える場合には、透磁コアの透磁率が大きく低下してしまい、被加熱物の誘導加熱効率を低下させる要因となる問題が生じる。
【０００４】
また透磁コアが高温となると、透磁コアが熱劣化し、透磁コアの寿命が短いものとなる問題が生じる。
本発明は上記した実情に鑑みなされたものであり、透磁コアの磁気特性の安定化に有利であり、且つ、透磁コアの寿命の延長に有利な高周波誘導加熱用コイルを提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の高周波誘導加熱用コイルは、被加熱物に対する誘導加熱効率を向上させる透磁コアを備えた高周波誘導加熱用コイルであって、
保水可能な多孔質の保水部材を透磁コアに接触または接近させて配置し、保水部材に焼入用冷却水を供給して保持させて透磁コアを冷却するようにされていることを特徴とするものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
コイルに高周波電流が通電されると、電磁誘導により被加熱物に交番磁束が通り、被加熱物が誘導電流により誘導加熱され、高温化する。
このとき透磁コアにも磁束が通り、透磁コアも誘導加熱され、熱を帯びるようになる。更に高温化した被加熱物の輻射熱が透磁コアに及ぶため、透磁コアは熱を一層帯びるようになる。
【０００７】
この点本発明においては、保水部材に保水されている冷却水により透磁コアは冷却される。従って透磁コアの高温化は抑えられる。この場合には、透磁コアの温度がこれの磁気キュリー点を超えないようにすることが好ましい。
上記した高周波電流とは、電磁誘導を良好に生じさせる交番磁束を生じさせる周波数をもつ電流の意味であり、周波数は特に限定されない。
【０００８】
本発明に係る透磁コアは、透磁率が高く、電気抵抗率が小さく、渦流損失が小さい材料で形成することが好ましい。この点を考慮すれば、透磁コアは鉄系材料で形成でき、例えば、センダスト（Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ系）を用いて構成できる。場合によっては、パーマロイ合金（Ｆｅ−Ｎｉ系）、珪素鋼板で形成することもできる。センダストはＳｉを５〜１２ｗｔ％、Ａｌを３〜７ｗｔ％含むことができる。
【０００９】
透磁コアは、透磁性をもつ粉末を圧縮成形した圧粉体で良いし、あるいは、透磁性をもつ粉末の圧粉体をバインダで結合して固めて形成しても良いし、あるいは、透磁性をもつ材料の鋳造品等のバルク体でも良い。バインダとしては有機系バインダを採用できる。有機系バインダとしては、例えば熱硬化型樹脂を基材とするバインダを採用できる。
【００１０】
保水部材としては、保水性をもつものであればよいが、被加熱物が高温化されることを考慮すれば、耐熱性をもつものが好ましい。保水部材としては細孔群をもつ多孔質体で形成されている。多孔質体は、繊維を集積させた繊維集積体も含む。繊維は長繊維及び短繊維を含む。具体的には繊維集積体は、グラスウール、アルミナ繊維、アスベスト等の無機系繊維の集積体を採用できる。多孔質体は、保水性を高める意味では、細孔が孤立しているよりも、隣設する細孔が連続している度合いが高いものが好ましい。
【００１１】
本発明の高周波誘導加熱用コイルの好ましい態様によれば、透磁コアのうち被加熱物に近い側は、断熱材料が設けられている。従って、被加熱物が高温化したときであっても、被加熱物から放射される輻射熱が透磁コアに伝達されることを抑制できる。従って、透磁コアの高温化防止に一層有利であり、透磁コアの寿命を一層延長させるのに有利となる。断熱材料としては、熱伝達率が低いもの、熱反射率が高いものを採用できる。
【００１２】
透磁コアのうち被加熱物に近い側に断熱材料を設けるにあたり、含浸方式を採用できる。断熱材料を透磁コアに含浸させるにあたり、セラミックス微粉末を溶媒に分散させた液状物を用い、この液状物を、透磁コアのうち被加熱物に近い側に含浸させることにより形成できる。含浸にあたっては、液状物を塗布して含浸させる形態でも良いし、液状物に圧力を付加して含浸させる形態でも良い。含浸後に乾燥させることが好ましい。
【００１３】
セラミックス微粉末としてはアルミナ微粉末、シリカ微粉末などを採用できる。接合することにしても良い。
シート状の断熱材料を透磁コアのうち被加熱物に近い側にバインダで接合することもできる。シート状の断熱材料としては、雲母シート、セラミックスシートを採用できる。セラミックスシートとしては、アルミナ繊維などのセラミックス繊維が絡み合ったものを採用できる。
【００１４】
【実施例】
（第１実施例）
以下、第１実施例を図面を参照して説明する。本実施例に係る高周波誘導加熱用コイル１は、複数本の導管１０，１１，１２を並設して構成されている。このうち導管１０，１１は通電用であり高周波電流が流れ、導管１２は冷却水用のスプリンクラーであり、焼入れ用の冷却水が流れる。
【００１５】
コイル１の材質は導電材料である。各導管１０〜１２は、直状部１４、屈曲部１５、直状部１６を備えている。導管１０の下端部と導管１１の下端部とは一体に接続されている。従って、コイル１の導管１０，１１では、矢印Ａ１，Ａ２に沿って（あるいはこの逆方向）通電される。各導管１０，１１の内部には、これを冷却する冷却水が通る通水路（図示せず）が形成されている。
【００１６】
図２に示すように、コイル１には透磁コア３がバインダ層３ｘにより配置されている。透磁コア３は、透磁率が良好な材質で形成されている。透磁コア３は、透磁率が高い特性をもつセンダイト粉末を有機系バインダで結合して構成されている。図２に示すように透磁コア３は断面でＴ字形状をなしている。つまり透磁コア３は、隣設する導管１０，１１に架設された架設部３０と、隣設する導管１０，１１間の空間に進入した進入部３３とを備えている。
【００１７】
透磁コア３のうち、コイル１の導管１０，１１に背向する面３ｃには、保水可能な保水部材５がバインダ層５０により接合されて固定されている。保水部材５は、耐熱性をもつ無機繊維である多数のグラスウールを集積させたものである。グラスウール間の空間に保水できる。
保水部材５に隣設して給水部７が設けられている。給水部７は本実施例では焼入れ用のスプリンクラーである導管１２と兼用しており、給水室７０と、給水室７０から保水部材５に向けて給水する給水孔７１とをもつ。給水室７０は焼入れ用冷却水供給手段８に通水路８ｋを介して接続されている。焼入れ用冷却水供給手段８は、焼入れ用の冷却水を給水室７０に供給するものである。
【００１８】
本実施例においては、透磁コア３のうち被加熱物９に近い側は、具体的には、進入部３３の端部は、断熱材料を含浸することにより断熱性を高めた断熱層３８とされている。
断熱材料を透磁コア３に含浸させるにあたり、断熱材料としてのセラミックス微粉末を溶媒に分散させた液状物を用い、この液状物を、透磁コア３の進入部３３のうち被加熱物９に近い側に含浸させることにより形成されている。含浸後に自然乾燥または強制乾燥させる。
【００１９】
本実施例は、焼入れ可能な鋼系の被加熱物９を用い、被加熱物９の稜線領域を焼入れするものである。そして焼入れ処理の際には、被加熱物９にコイル１が接近した状態で、図略の基台が被加熱物９に対して相対移動する。その状態でコイル１の導管１０，１１に高周波電流を通電する。これにより被加熱物９の被加熱部分９ｋに誘導電流が流れる。故に、被加熱物９の被加熱部分９ｋは、ジュール熱に基づいて、Ａ１変態点以上の焼入れ温度領域（例えば７４０〜１０００℃）に誘導加熱される。更に、焼入れ温度領域とされた被加熱物９の被加熱部分９ｋに、焼入れ用冷却水供給手段８から冷却水を供給された導管１２から冷却水が吹き付けられ、被加熱物の稜線部分の焼入れが行なわれる。
【００２０】
基台とともに、導管１０，１１及び導管１２が被加熱物９に対して相対移動するので、焼入れ処理を連続的に行い得る。
上記した被加熱物９の誘導加熱の際には、透磁コア３にも磁束が通るため、透磁コア３も誘導加熱される。しかも透磁コア３のうち被加熱物９に接近している側の進入部３３は、高温の被加熱物９から放射される輻射熱を受ける。
【００２１】
コイル１による被加熱物９の誘導加熱効率を向上させるためには、コイル１と被加熱物９の被加熱部分９ｋとの距離Ｌ（図２参照）を小さくして、コイル１と被加熱物９の被加熱部分９ｋとを接近させる必要がある。しかし接近させると、被加熱物９から放射される輻射熱が透磁コア３に伝達され易くなり、透磁コア３が一層高温化され易くなる。
【００２２】
この点本実施例によれば、透磁コア３に設けられている保水部材５に保水されている冷却水により、透磁コア３は冷却される。従って本実施例においては、透磁コア３の高温化は抑えられ、透磁コア３の磁気特性が安定化する。従って、透磁コア３はその磁気キュリー点を超えることは抑制される。よって透磁コア３の透磁率を大きく低下させることを抑え得る。この結果、コイル１による被加熱物９の誘導加熱効率が安定し、被加熱物９の加熱温度の安定化に有利となり、被加熱物９の焼入れ品質の安定化に有利である。
【００２３】
更に本実施例においては、保水部材５に保水されている冷却水により、透磁コア３は冷却されるため、透磁コア３の熱劣化も抑え得、透磁コア３の長寿命化にも有利となる。
更に本実施例においては、給水部７と透磁コア３との間には隙間３５が形成されており、給水部７からの冷却水は隙間３５にも流れ、透磁コア３の面３ｗをも冷却できるようにされている。従って透磁コア３の冷却に一層有利である。
【００２４】
加えて本実施例においては、前述したように、透磁コア３のうち被加熱物９に近い側は、即ち、高温の被加熱物９の輻射熱を最も受けやすい部位は、断熱材料を含浸することにより断熱性が向上した断熱層３８とされている。そのため、被加熱物９が誘導加熱で高温化（例えば７４０〜１０００℃）したときであっても、高温の被加熱物９の輻射熱が透磁コア３に伝達されることを抑制でき、透磁コア３の高温化防止に一層有利である。よって、透磁コア３の寿命を一層延長させるのに有利となる。
【００２５】
（他の実施例）
図３は他の実施例を示す。この実施例も前記した実施例と基本的には同様の構成であり、同様の作用効果を奏する。この例では、透磁コア３Ｍは断面でコの字形状をなしており、コイル１の外面を覆うようにバインダ層３ｘでコイル１の導管１０に保持されている。
【００２６】
更に、透磁コア３Ｍのうち、コイル１の導管１０に背向する面３ｈには、保水可能な保水部材５がバインダ層５０により接合されている。保水部材５は、耐熱性をもつ無機繊維である多数のグラスウールを集積させたものである。保水部材５に隣設して給水部７が設けられている。透磁コア３Ｍのうち被加熱物９に近い側の端部は、断熱材料を含浸することにより断熱性を高めた断熱層３８Ｍとされている。
【００２７】
【発明の効果】
本発明の高周波誘導加熱用コイルによれば、保水部材に保水されている冷却水により、透磁コアは冷却される。従って透磁コアの高温化は抑えられ、透磁コアの磁気特性が安定化する。よってコイルによる被加熱物の誘導加熱効率が安定し、被加熱物の品質の安定化に有利である。更に透磁コアの高温化が抑えられるため、透磁コアの熱劣化も抑え得、透磁コアの長寿命化に有利である。
【００２８】
透磁コアから離間した位置にある外部給水源から冷却水を透磁コアに直接吹き付けることも考えられる。しかしこの場合には、透磁コアに冷却水がかかるばかりか、誘導加熱中の被加熱物にも冷却水がかかり、被加熱物の品質が低下するおそれがある。この点本発明の高周波誘導加熱用コイルによれば、透磁コアに接触または接近させて配置されている保水部材に保水されている冷却水により、透磁コアを冷却する方式を採用しているため、誘導加熱中の被加熱物に冷却水がかからず、被加熱物の品質が低下するおそれを抑え得る。
【００２９】
更に本発明の高周波誘導加熱用コイルによれば、透磁コアのうち被加熱物に近い側に断熱材料が設けられている場合には、被加熱物が高温化したときであっても、高温化した被加熱物から放射される輻射熱が透磁コアに伝達されることを断熱材料によって抑制できる。従って、透磁コアの高温化防止、熱劣化防止に一層有利であり、透磁コアの寿命を一層延長させるのに有利となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】透磁コアを装備したコイルの斜視図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。
【図３】他の実施例に係り、コイルに透磁コアが装備された状態の断面図である。
【符号の説明】
図中、１はコイル、３は透磁コア、５は保水部材、７は給水部、９は被加熱物を示す。
【図１】
0003558205.tif 000002
【図２】
0003558205.tif 000003
【図３】
0003558205.tif 000004