(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
螺旋状に巻かれたコイル状部材が搬送される搬送路に向き合わせて誘導加熱コイルを配置しておき、前記コイル状部材を前記搬送路で回転させながら搬送して前記誘導加熱コイルで誘導加熱する誘導加熱方法において、
前記コイル状部材は、その長手方向一端部から長手方向他端部に向かうほどその外径が大きくなるものであって、
前記コイル状部材の長手方向中央部を下方から支持して該コイル状部材を上下動させる、複数の山が前記搬送路に沿って所定のピッチで形成された中央部上下動手段と、
前記コイル状部材の長手方向両端部を下方から支持して該コイル状部材を上下動させる、複数の山が前記搬送路に沿って所定のピッチで形成された両端部上下動手段とを、これら双方の山の頂上が前記搬送路に沿って交互に位置するように前記搬送路に配置すると共に、
前記両端部上下動手段のうち前記コイル状部材の前記長手方向一端部を支持する一端部支持部材は、前記コイル状部材の前記長手方向他端部を支持する他端部支持部材よりも高い位置に配置しておき、
前記中央部上下動手段と前記両端部上下動手段とが互いに上下動の方向を逆にして上下動するようにして前記コイル状部材を前記山の斜面で回転させながら搬送して前記誘導加熱コイルで前記コイル状部材を誘導加熱することを特徴とする誘導加熱方法。
【請求項２】
螺旋状に巻かれたコイル状部材が搬送される搬送路に向き合わせて誘導加熱コイルを配置しておき、前記コイル状部材を前記搬送路で回転させながら搬送して前記誘導加熱コイルで誘導加熱する誘導加熱方法において、
前記コイル状部材は、その長手方向一端部から長手方向他端部に向かうほどその外径が大きくなるものであって、
前記コイル状部材の長手方向中央部を下方から支持して該コイル状部材を上下動させる、複数の山が前記搬送路に沿って所定のピッチで形成された中央部上下動手段と、
前記コイル状部材の長手方向両端部を下方から支持して該コイル状部材を上下動させる、複数の山が前記搬送路に沿って所定のピッチで形成された両端部上下動手段とを、これら双方の山の頂上が前記搬送路に沿って交互に位置するように前記搬送路に配置しておくと共に、
前記両端部上下動手段のうち前記コイル状部材の前記長手方向一端部を支持する一端部支持部材は、前記コイル状部材の前記長手方向他端部を支持する他端部支持部材よりも高い位置に配置しておき、
前記中央部上下動手段及び前記両端部上下動手段の前記山の一ピッチを、前記コイル状部材が回転して搬送されたときに該コイル状部材が一回転も半回転もしないように決めておき、
前記中央部上下動手段及び前記両端部上下動手段を上下動させながら、前記コイル状部材を回転して搬送して前記誘導加熱コイルで前記コイル状部材を誘導加熱することを特徴とする誘導加熱方法。
【請求項３】
螺旋状に巻かれたコイル状部材が搬送される搬送路に向き合わせて誘導加熱コイルを配置しておき、前記コイル状部材を前記搬送路で回転させながら搬送して前記誘導加熱コイルで誘導加熱する誘導加熱方法において、
前記コイル状部材は、その長手方向一端部から長手方向他端部に向かうほどその外径が大きくなるものであって、
前記コイル状部材の長手方向中央部を下方から支持して該コイル状部材を上下動させる、複数の山が前記搬送路に沿って所定のピッチで形成された中央部上下動手段と、
前記コイル状部材の長手方向両端部を下方から支持して該コイル状部材を上下動させる、複数の山が前記搬送路に沿って所定のピッチで形成された両端部上下動手段とを、これら双方の山の頂上が前記搬送路に沿って交互に位置するように前記搬送路に配置しておき、
前記両端部上下動手段のうち前記長手方向一端部を支持する一端部支持部材は、前記長手方向他端部を支持する他端部支持部材よりも高い位置に位置するように、前記搬送路に直交する方向に前記両端部上下動手段及び前記中央部上下動手段を傾斜させておき、
前記中央部上下動手段と前記両端部上下動手段とが互いに上下動の方向を逆にして上下動するようにして前記コイル状部材を前記山の斜面で回転させながら搬送して前記誘導加熱コイルで前記コイル状部材を誘導加熱することを特徴とする誘導加熱方法。
【請求項４】
螺旋状に巻かれたコイル状部材が搬送される搬送路に向き合わせて誘導加熱コイルを配置しておき、前記コイル状部材を前記搬送路で回転させながら搬送して前記誘導加熱コイルで誘導加熱する誘導加熱方法において、
前記コイル状部材は、その長手方向一端部から長手方向他端部に向かうほどその外径が大きくなるものであって、
前記コイル状部材の長手方向中央部を下方から支持して該コイル状部材を上下動させる、複数の山が前記搬送路に沿って所定のピッチで形成された中央部上下動手段と、
前記コイル状部材の長手方向両端部を下方から支持して該コイル状部材を上下動させる、複数の山が前記搬送路に沿って所定のピッチで形成された両端部上下動手段とを、これら双方の山の頂上が前記搬送路に沿って交互に位置するように前記搬送路に配置しておき、
前記両端部上下動手段のうち前記コイル状部材の前記長手方向一端部を支持する一端部支持部材は、前記コイル状部材の前記長手方向他端部を支持する他端部支持部材よりも高い位置に位置するように、前記搬送路に直交する方向に前記両端部上下動手段及び前記中央部上下動手段を傾斜させておき、
前記中央部上下動手段及び前記両端部上下動手段の前記山の一ピッチを、前記コイル状部材が回転して搬送されたときに該コイル状部材が一回転も半回転もしないように決めておき、
前記中央部上下動手段及び前記両端部上下動手段を上下動させながら、前記コイル状部材を回転して搬送して前記誘導加熱コイルで前記コイル状部材を誘導加熱することを特徴とする誘導加熱方法。
【請求項５】
螺旋状に巻かれると共にその長手方向一端部とその長手方向他端部の外径の大きさが異なるコイル状部材が搬送される搬送路に向き合わせて誘導加熱コイルを配置しておき、
前記コイル状部材を前記搬送路で回転させながら搬送して前記誘導加熱コイルで誘導加熱する誘導加熱方法において、
前記コイル状部材の長手方向中央部を下方から支持して該コイル状部材を上下動させる、複数の山が前記搬送路に沿って所定のピッチで形成された中央部上下動手段と、
前記コイル状部材の長手方向両端部を下方から支持して該コイル状部材を上下動させる、複数の山が前記搬送路に沿って所定のピッチで形成された両端部上下動手段とを、これら双方の山の頂上が前記搬送路に沿って交互に位置するように前記搬送路に配置しておき、
前記両端部上下動手段のうち前記コイル状部材の前記長手方向一端部を支持する一端部支持部材と、前記コイル状部材の前記長手方向他端部を支持する他端部支持部材とを、前記長手方向一端部の中心と前記長手方向他端部の中心が同じ高さになるように配置しておき、
前記コイル状部材を前記搬送路で回転させながら搬送して前記誘導加熱コイルで前記コイル状部材を誘導加熱することを特徴とする誘導加熱方法。
【請求項６】
螺旋状に巻かれると共にその長手方向一端部とその長手方向他端部の外径の大きさが異なるコイル状部材が搬送される搬送路に向き合わせて誘導加熱コイルを配置しておき、前記コイル状部材を前記搬送路で回転させながら搬送して前記誘導加熱コイルで誘導加熱する誘導加熱方法において、
前記コイル状部材の長手方向中央部を下方から支持して該コイル状部材を上下動させる、複数の山が前記搬送路に沿って所定のピッチで形成された中央部上下動手段と、前記コイル状部材の長手方向両端部を下方から支持して該コイル状部材を上下動させる、複数の山が前記搬送路に沿って所定のピッチで形成された両端部上下動手段とを、これら双方の山の頂上が前記搬送路に沿って交互に位置するように前記搬送路に配置しておき、
前記両端部上下動手段のうち前記コイル状部材の前記長手方向一端部を支持する一端部支持部材と、前記コイル状部材の前記長手方向他端部を支持する他端部支持部材とを、前記長手方向一端部の中心と前記長手方向他端部の中心が同じ高さになるように配置しておき、
前記中央部上下動手段及び前記両端部上下動手段の前記山の一ピッチを、前記コイル状部材が回転して搬送されたときに該コイル状部材が一回転も半回転もしないように決めておき、
前記中央部上下動手段及び前記両端部上下動手段を上下動させながら、前記コイル状部材を回転して搬送して前記誘導加熱コイルで該コイル状部材を誘導加熱することを特徴とする誘導加熱方法。
【請求項７】
螺旋状に巻かれると共にその長手方向一端部とその長手方向他端部の外径の大きさが異なるコイル状部材が搬送される搬送路に向き合わせて誘導加熱コイルを配置しておき、前記コイル状部材を前記搬送路で回転させながら搬送して前記誘導加熱コイルで誘導加熱する誘導加熱方法において、
前記コイル状部材の長手方向中央部を下方から支持して該コイル状部材を上下動させる、複数の山が前記搬送路に沿って所定のピッチで形成された中央部上下動手段と、前記コイル状部材の長手方向両端部を下方から支持して該コイル状部材を上下動させる、複数の山が前記搬送路に沿って所定のピッチで形成された両端部上下動手段とを、これら双方の山の頂上が前記搬送路に沿って交互に位置するように前記搬送路に配置しておき、
前記両端部上下動手段のうち前記コイル状部材の前記長手方向一端部を支持する一端部支持部材と、前記コイル状部材の前記長手方向他端部を支持する他端部支持部材とを、前記長手方向一端部の中心と前記長手方向他端部の中心が同じ高さになるように、前記搬送路に直交する方向に前記両端部上下動手段及び前記中央部上下動手段を傾斜させておき、
前記コイル状部材を前記搬送路で回転させながら搬送して前記誘導加熱コイルで前記コイル状部材を誘導加熱することを特徴とする誘導加熱方法。
【請求項８】
螺旋状に巻かれると共にその長手方向一端部とその長手方向他端部の外径の大きさが異なるコイル状部材が搬送される搬送路に向き合わせて誘導加熱コイルを配置しておき、
前記コイル状部材を前記搬送路で回転させながら搬送して前記誘導加熱コイルで誘導加熱する誘導加熱方法において、
前記コイル状部材の長手方向中央部を下方から支持して該コイル状部材を上下動させる、複数の山が前記搬送路に沿って所定のピッチで形成された中央部上下動手段と、
前記コイル状部材の長手方向両端部を下方から支持して該コイル状部材を上下動させる、複数の山が前記搬送路に沿って所定のピッチで形成された両端部上下動手段とを、これら双方の山の頂上が前記搬送路に沿って交互に位置するように前記搬送路に配置しておき、
前記中央部上下動手段及び前記両端部上下動手段の前記山の一ピッチを、前記コイル状部材が回転して搬送されたときに該コイル状部材が一回転も半回転もしないように決めておき、
前記中央部上下動手段及び前記両端部上下動手段を上下動させながら、前記コイル状部材を回転して搬送して前記誘導加熱コイルで前記コイル状部材を誘導加熱するものであって、
前記両端部上下動手段のうち前記コイル状部材の前記長手方向一端部を支持する一端部支持部材と、前記コイル状部材の前記長手方向他端部を支持する他端部支持部材とを、前記長手方向一端部の中心と前記長手方向他端部の中心が同じ高さになるように、前記搬送路に直交する方向に前記両端部上下動手段及び前記中央部上下動手段を傾斜させておき、
前記中央部上下動手段及び前記両端部上下動手段の前記山の一ピッチを、前記コイル状部材が回転して搬送されたときに該コイル状部材が一回転も半回転もしないように決めておき、
前記中央部上下動手段及び前記両端部上下動手段を上下動させながら、前記コイル状部材を回転して搬送して前記誘導加熱コイルで前記コイル状部材を誘導加熱することを特徴とする誘導加熱方法。
【請求項９】
螺旋状に巻かれたコイル状部材が搬送される搬送路と、
前記コイル状部材をその外周方向に回転させながら前記搬送路を搬送させる搬送手段と、
この搬送手段で搬送中の前記コイル状部材を誘導加熱する誘導加熱手段とを備え、
前記搬送手段は、
前記コイル状部材の長手方向中央部を下方から支持して該コイル状部材を上下動させる、複数の山が前記搬送路に沿って所定のピッチで形成された中央部上下動手段と、
前記コイル状部材の長手方向両端部を下方から支持して該コイル状部材を上下動させる、複数の山が前記搬送路に沿って所定のピッチで形成された両端部上下動手段とを有するものであり、
前記中央部上下動手段及び前記両端部上下動手段は、
これら双方の山の頂上が前記搬送路に沿って交互に位置するように前記搬送路に配置されたものであり、これら双方が互いに上下動の方向を逆にして上下動するようにして前記コイル状部材を前記山の斜面で回転させながら搬送するものであり、
前記中央部上下動手段及び前記両端部上下動手段は、
前記コイル状部材が回転して搬送されたときに該コイル状部材が一回転も半回転もしないように、前記山の一ピッチが設定されたものであり、
前記両端部上下動手段は、
前記コイル状部材の長手方向一端部を支持する一端部支持部材と、この長手方向一端部とは反対側の長手方向他端部を支持する他端部支持部材とを備えたものであり、
前記一端部支持部材は、前記他端部支持部材よりも高い位置に配置されているものであることを特徴とする誘導加熱装置。
【請求項１０】
螺旋状に巻かれたコイル状部材が搬送される搬送路と、
前記コイル状部材をその外周方向に回転させながら前記搬送路を搬送させる搬送手段と、
この搬送手段で搬送中の前記コイル状部材を誘導加熱する誘導加熱手段とを備え、
前記搬送手段は、
前記コイル状部材の長手方向中央部を下方から支持して該コイル状部材を上下動させる、複数の山が前記搬送路に沿って所定のピッチで形成された中央部上下動手段と、
前記コイル状部材の長手方向両端部を下方から支持して該コイル状部材を上下動させる、複数の山が前記搬送路に沿って所定のピッチで形成された両端部上下動手段とを有するものであり、
前記中央部上下動手段及び前記両端部上下動手段は、
これら双方の山の頂上が前記搬送路に沿って交互に位置するように前記搬送路に配置されたものであり、これら双方が互いに上下動の方向を逆にして上下動するようにして前記コイル状部材を前記山の斜面で回転させながら搬送するものであり、
前記中央部上下動手段及び前記両端部上下動手段は、
前記コイル状部材が回転して搬送されたときに該コイル状部材が一回転も半回転もしないように、前記山の一ピッチが設定されたものであり、
前記両端部上下動手段は、
前記コイル状部材の長手方向一端部を支持する一端部支持部材と、この長手方向一端部とは反対側の長手方向他端部を支持する他端部支持部材とを備えたものであり、
前記一端部支持部材は、前記他端部支持部材よりも高い位置に位置するように、前記搬送路に直交する方向に前記両端部上下動手段及び前記中央部上下動手段が傾斜しているものであることを特徴とする誘導加熱装置。
【請求項１１】
前記中央部上下動手段と前記両端部上下動手段とが互いに上下動の方向を逆にして上下動することに代えて、
前記中央部上下動手段と前記両端部上下動手段のいずれか一方だけを上下動させると共に他方を固定して前記コイル状部材を前記山の斜面で回転させながら搬送することを特徴とする請求の範囲第９項又は第１０項に記載の誘導加熱装置。
【請求項１２】
請求項９から請求項１１までのうちのいずれか一項に記載の誘導加熱装置と、
該誘導加熱装置で所定の焼入温度に加熱された前記コイル状部材を冷却する冷却槽とを備えたことを特徴とする焼入装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、螺旋状に巻かれたコイル状部材を誘導加熱する誘導加熱方法及び誘導加熱装置、並びにコイル状部材を高周波焼入れする焼入装置に関する。
【背景技術】  従来、鋼を誘導加熱する誘導加熱方法が知られている。このような誘導加熱方法の一つとして、ソレノイド状に巻かれた加熱コイルと同軸状に、螺旋状に巻かれたコイル状のワークを配置して、このコイル状ワークを誘導加熱する方法が知られている。しかし、この方法では、コイル状ワークの両端部が短絡するので、オーバーヒート（過熱）されて均熱化が難しい。また、螺旋状に巻かれたコイル状部材などのワークの一部分だけに誘導加熱コイルを近接配置しておき、この誘導加熱コイルでワークの一部分を誘導加熱し、その後、ワークを回転させてワークの他の部分を誘導加熱コイルに近接させ、この他の部分を誘導加熱してワーク全体を所定温度まで誘導加熱する誘導加熱方法が知られている。ワークを回転させるためには、ワークを支持している支持部材を回転させるモータなどの駆動源が必要となる。
【発明の開示】
上述したように、加熱コイルとコイル状ワークを同軸状に配置する誘導加熱方法では、コイル状ワークの両端部がオーバーヒートする。また、ワークの一部分だけに誘導加熱コイルを近接配置しておき、この誘導加熱コイルでワークの一部分を誘導加熱する誘導加熱方法では、ワークの挿入、排出に時間がかかるので高速処理には不向きであり、また、加熱に要する電力もその分多くなる。
本発明は、上記事情に鑑み、螺旋状に巻かれたコイル状部材の全体を均一に誘導加熱でき、連続的に処理できる誘導加熱方法及び誘導加熱装置、並びにコイル状部材を均一に焼入れできる焼入装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するための本発明の誘導加熱方法は、螺旋状に巻かれたコイル状部材を誘導加熱する誘導加熱方法において、
（１）前記コイル状部材が搬送される搬送路に向き合わせて誘導加熱コイルを配置しておき、
（２）前記コイル状部材を前記搬送路で回転させながら搬送して前記誘導加熱コイルで誘導加熱することを特徴とするものである。
ここで、
（３）前記搬送路のうち前記コイル状部材が接触して搬送される搬送面に向き合う部分を有する誘導加熱コイルを配置してもよい。
また、
（４）前記搬送路が延びる搬送方向に交差する交差方向に螺旋状に巻かれて前記搬送路を囲むと共に前記搬送方向に延びる誘導加熱コイルを配置しておき、
（５）前記コイル状部材の長手方向が前記搬送方向に直交する方向になるように前記コイル状部材を回転させながら搬送してもよい。
さらに、
（６）前記コイル状部材をその外周方向に回転させながら搬送してもよい。
さらにまた、
（７）前記搬送路を傾斜させて前記コイル状部材を回転させながら搬送してもよい。
さらにまた、
（８）前記コイル状部材の長手方向中央部を下方から支持して該コイル状部材を上下動させる、複数の山が前記搬送路に沿って所定のピッチで形成された中央部上下動手段と、
（９）前記コイル状部材の長手方向両端部を下方から支持して該コイル状部材を上下動させる、複数の山が前記搬送路に沿って所定のピッチで形成された両端部上下動手段とを、これら双方の山の頂上が前記搬送路に沿って交互に位置するように前記搬送路に配置しておき、
（１０）前記中央部上下動手段と前記両端部上下動手段とが互いに上下動の方向を逆にして上下動するようにして前記コイル状部材を前記山の斜面で回転させながら搬送してもよい。
さらにまた、
（１１）前記中央部上下動手段及び前記両端部上下動手段の前記山の一ピッチを、前記コイル状部材が回転して搬送されたときに該コイル状部材が一回転も半回転もしないように決めておき、
（１２）前記中央部上下動手段及び前記両端部上下動手段を上下動させながら、前記コイル状部材を回転して搬送してもよい。
さらにまた、
（１３）前記コイル状部材は、その長手方向一端部から長手方向他端部に向かうほどその外径が大きくなるものであり、
（１４）前記両端部上下動手段のうち前記長手方向一端部を支持する一端部支持部材は、前記長手方向他端部を支持する他端部支持部材よりも高い位置に配置されているものであってもよい。
さらにまた、
（１５）前記コイル状部材は、その長手方向一端部から長手方向他端部に向かうほどその外径が大きくなるものであり、
（１６）前記両端部上下動手段のうち前記長手方向一端部を支持する一端部支持部材は、前記長手方向他端部を支持する他端部支持部材よりも高い位置に位置するように、前記搬送路に直交する方向に前記両端部上下動手段及び前記中央部上下動手段が傾斜していてもよい。
さらにまた、
（１７）前記搬送路の幅方向両端部それぞれから立ち上がった側壁を前記搬送路に形成しておき、
（１８）前記コイル状部材は、該コイル状部材を所定長さに切断したときの切断面がその長手方向両端それぞれに形成されたものであり、
（１９）前記長手方向両端それぞれに形成された切断面が前記側壁に接触しないように前記コイル状部材を回転させてもよい。
さらにまた、
（２０）前記コイル状部材は、その長手方向一端部とその長手方向他端部の外径の大きさが異なるものであり、
（２１）前記両端部上下動手段のうち前記長手方向一端部を支持する一端部支持部材と、前記長手方向他端部を支持する他端部支持部材とは、前記長手方向一端部の中心と前記長手方向他端部の中心が同じ高さになるように配置されているものであってもよい。
さらにまた、
（２２）前記コイル状部材は、その長手方向一端部とその長手方向他端部の外径の大きさが異なるものであり、
（２３）前記両端部上下動手段のうち前記長手方向一端部を支持する一端部支持部材と、前記長手方向他端部を支持する他端部支持部材とは、前記長手方向一端部の中心と前記長手方向他端部の中心が同じ高さになるように、前記搬送路に直交する方向に前記両端部上下動手段及び前記中央部上下動手段が傾斜していてもよい。
さらにまた、
（２４）前記中央部上下動手段と前記両端部上下動手段とが互いに上下動の方向を逆にして上下動することに代えて、
（２５）前記中央部上下動手段と前記両端部上下動手段のいずれか一方だけを上下動させると共に他方を固定して前記コイル状部材を前記山の斜面で回転させながら搬送してもよい。
上記目的を達成するための本発明の誘導加熱装置は、
（２６）螺旋状に巻かれたコイル状部材を回転させながら搬送する搬送手段と、
（２７）この搬送手段で搬送中の前記コイル状部材を誘導加熱する誘導加熱手段とを備えたことを特徴とするものである。
ここで、
（２８）前記搬送手段は、前記コイル状部材のその外周方向に回転させながら搬送するものであってもよい。
また、
（２９）前記搬送手段は、前記コイル状部材の長手方向中央部を下方から支持して該コイル状部材を上下動させる、複数の山が前記搬送路に沿って所定のピッチで形成された中央部上下動手段と、
（３０）前記コイル状部材の長手方向両端部を下方から支持して該コイル状部材を上下動させる、複数の山が前記搬送路に沿って所定のピッチで形成された両端部上下動手段とを備え、
（３１）前記中央部上下動手段及び前記両端部上下動手段は、これら双方の山の頂上が前記搬送路に沿って交互に位置するように前記搬送路に配置されたものであり、これら双方が互いに上下動の方向を逆にして上下動するようにして前記コイル状部材を前記山の斜面で回転させながら搬送するものであってもよい。
さらに、
（３２）前記中央部上下動手段と前記両端部上下動手段とが互いに上下動の方向を逆にして上下動することに代えて、
（３３）前記中央部上下動手段と前記両端部上下動手段のいずれか一方だけを上下動させると共に他方を固定して前記コイル状部材を前記山の斜面で回転させながら搬送するものであってもよい。
さらにまた、
（３４）前記中央部上下動手段及び前記両端部上下動手段は、前記コイル状部材が回転して搬送されたときに該コイル状部材が一回転も半回転もしないように、前記山の一ピッチが設定されたものであってもよい。
さらにまた、
（３５）前記両端部上下動手段は、前記コイル状部材の長手方向一端部を支持する一端部支持部材と、この長手方向一端部とは反対側の長手方向他端部を支持する他端部支持部材とを備えたものであり、
（３６）前記一端部支持部材は、前記他端部支持部材よりも高い位置に配置されているものであってもよい。
さらにまた、
（３７）前記両端部上下動手段は、前記コイル状部材の長手方向一端部を支持する一端部支持部材と、この長手方向一端部とは反対側の長手方向他端部を支持する他端部支持部材とを備えたものであり、
（３８）前記一端部支持部材は、前記他端部支持部材よりも高い位置に位置するように、前記搬送路に直交する方向に前記両端部上下動手段及び前記中央部上下動手段が傾斜していてもよい。
さらにまた、
（３９）前記搬送路は、この搬送路の幅方向両端部それぞれから立ち上がった一対の側壁が形成されたものであり、
（４０）前記コイル状部材は、該コイル状部材を所定長さに切断したときの切断面がその長手方向両端それぞれに形成されたものであり、
（４１）前記長手方向両端それぞれに形成された切断面は前記側壁に接触しないものであってもよい。
上記目的を達成するための本発明の焼入装置は、
（４２）上記したいずれかの誘導加熱装置と、
（４３）該誘導加熱装置で所定の焼入温度に加熱された前記コイル状部材を冷却する冷却層とを備えたことを特徴とするものである。
【図面の簡単な説明】  図１は、本発明の焼入装置を示す模式図である。
図２は、コイル状部材を搬送する搬送装置の概略構成を示す斜視図である。
図３は、図２の搬送装置を示す正面図である。
図４は、図２の搬送装置を示す側面図である。
図５は、図２の搬送装置を示す上面図である。
図６は、中央部上下動台と両端部上下動台の一部を示す模式図である。
図７は、実施例２の誘導加熱装置の搬送装置を示す正面図である。
図８は、実施例３の誘導加熱装置の搬送装置を示す正面図である。
【発明を実施するための最良の形態】  本発明は、自動車用の懸架ばね、自動車用エンジンに組み込まれる弁ばね、自転車やバイク用フロントフォークのサスペンションばね、産業機械用コイルばねなどのコイル状部材を誘導加熱する誘導加熱方法及び誘導加熱装置、並びにこれらを高周波焼入れする焼入装置に実現された。
【実施例１】  図１を参照して、本発明の焼入装置について説明する。
図１は、本発明の焼入装置を示す模式図である。
焼入装置１０は、大別して、コイル状部材１２を焼入温度に誘導加熱する加熱ゾーン２０と、焼入温度に誘導加熱されたコイル状部材１２を急冷する冷却ゾーン３０から構成されている。
加熱ゾーン２０には、コイル状部材１２が回転しながら矢印Ａ方向（搬送方向）に搬送される搬送路２２と、搬送路２２で回転しながら搬送されているコイル状部材１２を誘導加熱する誘導加熱コイル２４とが配置されている。多数のコイル状部材１２は、その長手方向が搬送方向に直交するように搬送路２２に所定間隔で載置されて連続的に搬送される。この搬送中に、搬送路２２上をコイル状部材１２がその外周方向に回転する。誘導加熱コイル２４は高周波電源２６に接続されている。また、誘導加熱コイル２４を通過したコイル状部材１２の温度は非接触型の温度センサ２８で測定される。この測定結果に基づいて、高周波電源２６の電力が制御されるので、コイル状部材１２は所望の焼入温度に加熱される。
冷却ゾーン３０には、焼入温度に加熱されたコイル状部材１２を急冷する焼入液３２が溜まった焼入槽３４と、搬送路２２から焼入槽３４内に落下して焼入液３２で急冷されたコイル状部材１２を矢印Ｂ方向に引き上げて次工程に搬送する搬送ベルト３５とが配置されている。焼入槽３４内の焼入液３２は、所定温度になるように熱交換器３６で熱交換されてオイルタンク３８に移動し、その後、焼入槽３４に戻される。焼入装置１０では多数のコイル状部材１２が搬送路２２を連続して搬送されて焼入れされるので、大量生産が可能である。
図２から図５までを参照して、コイル状部材１２が回転しながら搬送される搬送路２２を構成する搬送装置について説明する。
図２は、コイル状部材を搬送する搬送装置の一部の概略構成を拡大して示す斜視図である。図３は、図２の搬送装置を示す正面図である。図４は、図２の搬送装置を示す側面図である。図５は、図２の搬送装置を示す上面図である。
搬送装置４０は、搬送路２２上のコイル状部材１２の長手方向中央部を下方から支持して上下動するセラミックス製の中央部上下動台５０（本発明にいう中央部上下動手段の一例である）と、搬送路２２上のコイル状部材１２の長手方向両端部を下方から支持して上下動するセラミックス製の両端部上下動台６０，７０（本発明にいう両端部上下動手段の一例である）とを備えている。中央部上下動台５０と両端部上下動台６０，７０とで搬送路２２が形成されており、これらは、互いに上下動の方向が逆になるように上下動する。すなわち、中央部上下動台５０が上昇しているときには両端部上下動台６０，７０は下降しており、この逆に、中央部上下動台５０が下降しているときには両端部上下動台６０，７０は上昇している。
上記の例では、中央部上下動台５０と両端部上下動台６０，７０とを互いに上下動の方向が逆になるように上下動させるが、中央部上下動台５０と両端部上下動台６０，７０のいずれか一方だけを上下動させると共に他方を固定してコイル状部材１２を後述の山５２，６２，７２の斜面で回転させながら搬送する構成にしてもよい。
なお、中央部上下動台５０と両端部上下動台６０，７０の材質は、電気的絶縁性と耐熱性を兼ね備えたものがよい。また、誘導加熱コイル２４は、搬送路２２に向き合う部分２４ａを有している。
中央部上下動台５０は、図３や図５に示すように、搬送路２２上を搬送されるコイル状部材１２の全長の約半分の長さの幅をもつ。ここでいう幅とは、搬送方向（矢印Ａ方向）に直交する方向の長さをいう。中央部上下動台５０の上面には、図４や図５に示すように、複数の山５２が搬送路に沿って（搬送方向に）所定のピッチＰで形成されている。このピッチＰとは、山５２の頂上から次の山５２の頂上までの距離をいう。ピッチＰと山５２の高さは、コイル状部材１２の外径（太さ）に応じて適宜に決められる。上記した山５２については、図６を参照して後述する。
中央部上下動台５０はセラミックス製の支持棒５４によって下方から支持されている。この支持棒５４は、搬送方向に適宜の間隔で並んだ同一長さの複数本の支持棒５４からなる。図３では複数本の支持棒５４が重なっているので１本の支持棒５４に見える。図４では、２本の支持棒５４を並べた例が示されている。これらの支持棒５４の上端部５４ａは中央部上下動台５０の底部に固定されており、各支持棒５４はこの底部から下方に延びている。各支持棒５４の下端部５４ｂは、搬送方向（矢印Ａ方向）にほぼ平行に延びる接続棒５５に固定されている。接続棒５５の横断面は長方形状であり、接続棒５５の長手方向中央部の真下には円形状のカム（偏芯カム）５６が配置されている。このカム５６の形状を楕円形状にしてもよい。
カム５６の外周面には接続棒５５の下面が接触している。また、カム５６の回転中心からずれた部分は回転軸４２に固定されている。この回転軸４２は、支持棒５４及び接続棒５５双方に直交する方向（中央部上下動台５０の幅方向）に延びている。回転軸４２の長手方向一端部４２ａはカップリング４４を介してモータ４６に連結されている。また、回転軸４２の長手方向他端部４２ｂ及びカップリング４４よりもやや長手方向他端部４２ｂに近い部分はそれぞれ軸受４５，４５に回転自在に固定されている。なお、モータ４６や軸受４５，４５などは基台４８に載置されて固定されている。
モータ４６が回転することによりカップリング４４と回転軸４２も回転し、回転軸４２の回転によってカム５６も回転する。カム５６は偏芯カムであるので、カム５６の外周面に下面が接触している接続棒５５は、カム５６の回転に伴って矢印Ｃ方向（上下方向であり、図５の紙面に垂直な方向）に上下動する。この接続棒５５の上下動に伴って支持棒５４も上下動し、この支持棒５４の上下動に伴って中央部上下動台５０も矢印Ｃ方向に上下動する。モータ４６を速く回転させたときは、中央部上下動台５０も速く上下動する。この逆に、モータ４６を遅く駆動させたときは、中央部上下動台５０も遅く上下動する。
両端部上下動台６０，７０は、中央部上下動台５０を挟んで互いに対称になるように配置されており、互いに対称形である。また、２つの両端部上下動台６０，７０は正確に一致して上下動する。両端部上下動台６０，７０はコイル状部材１２の全長の約４分の１の長さの幅をもつ。この幅とは、搬送方向に直交する方向の長さをいう。両端部上下動台６０，７０それぞれの幅方向外側端からは側壁６１，７１が立ち上がっている。
両端部上下動台６０，７０の上面には、図４に示すように、複数の山６２，７２が搬送路に沿って（搬送方向に）所定のピッチＰで形成されている。このピッチＰとは、山６２（７２）の頂上から次の山６２（７２）の頂上までの距離をいう。ピッチＰと山６２，７２の高さは、コイル状部材１２の外径（太さ）に応じて適宜に決められる。両端部上下動台６０，７０の山６２，７２のピッチＰは、図５に示すように、搬送方向において一致している。中央部上下動台５０の山５２のピッチＰと、両端部上下動台６０，７０の山６２，７２のピッチＰとは、距離は同じであるが、搬送方向にＰ／２ずれている。上記した山６２，７２については、図６を参照して後述する。
両端部上下動台６０，７０は、図３に示すように、セラミックス製の支持棒６４，７４によって下方から支持されている。この支持棒６４，７４は、支持棒５４と同様に、搬送方向に適宜の間隔で並んだ同一長さの複数本の支持棒６４，７４からなる。各支持棒６４，７４は、上記の幅方向（搬送方向に直交する方向）において支持棒５４に並んで一列になっている。従って、図４では複数本の支持棒６４，７４が支持棒５４にほぼ重なっているので、支持棒６４，７４は省略されて図示されていない。これらの支持棒６４，７４の上端部６４ａ，７４ａは両端部上下動台６０，７０の底部に固定されており、この底部から支持棒６４，７４が下方に延びている。各支持棒６４，７４の下端部６４ｂ，７４ｂは、図３に示すように、搬送方向（矢印Ａ方向）に延びる接続棒６５，７５に固定されている。接続棒６５，７５の横断面は長方形状であり、接続棒５５と同様に、各接続棒６５，７５の長手方向中央部の真下には楕円形状のカム（偏芯カム）６６，７６が配置されている。
カム６６，７６の形状はカム５６の形状と同一であるが、両者（カム５６とカム６６，７６）の位相は１８０°ずれている。２つのカム６６，７６の位相は同一であり、これらの外周面には接続棒６５，７５の下面が接触している。また、各カム６６，７６の回転中心からずれた部分は上記の回転軸４２に固定されている。従って、上述したようにモータ４６が回転して回転軸４２も回転することにより、カム６６，７６も回転して支持棒６４，７４と共に両端部上下動台６０，７０が上下動する。
上記のようにカム６６，７６の位相とカム５６の位相は１８０°ずれているので、カム５６の外周面のうち回転軸４２から最も離れた（遠い）面（最遠面）が最も高い位置に位置するときは、カム６６，７６の最遠面は最も低い位置に位置している。従って、支持棒５４が上昇して最も高い位置に到達しているときは、２本の支持棒６４，７４は下降して最も低い位置に位置している。この結果、上述したように、中央部上下動台５０が上昇しているときは両端部上下動台６０，７０は下降しており、中央部上下動台５０が最も高い位置に到達したときは両端部上下動台６０，７０は最も低い位置に到達する。この逆に、中央部上下動台５０が下降しているときは両端部上下動台６０，７０は上昇しており、中央部上下動台５０が最も低い位置に到達したときは両端部上下動台６０，７０は最も高い位置に到達する。中央部上下動台５０と両端部上下動台６０，７０は、上下動の中点において高さが一致するように構成されている。
ここで、上述したように、中央部上下動台５０と両端部上下動台６０，７０のいずれか一方だけを上下動させると共に他方を固定してコイル状部材１２を山５２，６２，７２の斜面で回転させながら搬送する構成にした場合について説明する。
中央部上下動台５０を固定して両端部上下動台６０，７０が上下動する構成にした場合、中央部上下動台５０を上下動させるための支持棒５４、接続棒５５、カム５６などは不要となるので、その分、装置の構成を簡略できる。この場合、両端部上下動台６０，７０は、その山６２，７２（の頂点）が山５２（の頂点）よりも高くなる位置から低くなる位置までの間を繰り返し移動するように上下動する。
一方、両端部上下動台６０，７０を固定して中央部上下動台５０が上下動する構成にした場合、両端部上下動台６０，７０を上下動させるための支持棒６４，７４、接続棒６５，７５、カム６６，７６などは不要となるので、その分、装置の構成を簡略できる。この場合、中央部上下動台５０は、その山５２（の頂点）が山６２，７２（の頂点）よりも高くなる位置から低くなる位置までの間を繰り返し移動するように上下動する。
図６を参照して、上記した中央部上下動台５０と両端部上下動台６０，７０によってコイル状部材１２が回転しながら搬送される様子について説明する。
図６は、中央部上下動台と両端部上下動台の一部を示す模式図である。この図では、図３から図５までに示される構成要素と同一の構成要素には同一の符号が付されている。
中央部上下動台５０の山５２の形状と両端部上下動台６０，７０の山６２，７２の形状は同一である。各山５２，６２，７２には、図２にも示すように、搬送方向（矢印Ａ方向）に向いた斜面５２ａ，６２ａ，７２ａと、搬送方向とは反対方向に向いた斜面５２ｂ，６２ｂ，７２ｂが形成されている。また、上述したように各山５２，６２，７２のピッチＰは同じであるが、山５２の頂上と山６２，７２の頂上の位置は半ピッチ（Ｐ／２）ずれている。
コイル状部材１２が山５２の斜面５２ａに乗っていると共に次の山の斜面５２ｂに接触しているとき（図６のコイル状部材１２で示す状態のとき）において、コイル状部材１２の中心１２ａを通る垂直線をＶとした場合、コイル状部材１２が斜面５２ａに接触している点及び中心１２ａ双方を結ぶ直線と垂直線Ｖとの成す角をΘ１とし、コイル状部材１２が斜面５２ｂに接触している点及び中心１２ａ双方を結ぶ直線と垂直線Ｖとの成す角をΘ２とし、コイル状部材１２が斜面５２ｂに接触している点からこの斜面５２ｂの山５２の頂点までの距離をＬ１とし、コイル状部材１２が斜面５２ａに接触している点からこの斜面５２ａの山５２の頂点までの距離をＬ２とし、コイル状部材１２の外径ΦをＤとしたときに、下記の数１が成立する山５２，６２，７２の形状にする。
【数１】
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また、一つの山５２の斜面５２ａに乗っていると共に次の山５２の斜面５２ｂに接触しているコイル状部材１２から、この次の山５２の斜面５２ａに乗っていると共に斜面５２ｂに接触しているコイル状部材１２’’までの距離（隙間）をｔとしたときにピッチＰ＝Ｄ（コイル状部材１２の外径）＋ｔとなるように山５２，６２，７２を構成する。ただし、ピッチＰ＜Ｄの場合であっても、コイル状部材１２を搬送路２２に載置する際に、隣り合うコイル状部材１２の間隔として複数ピッチに相当する間隔を空けることにより、これら隣り合うコイル状部材１２は互いに接触することはない（衝突しない）。すなわち、ピッチＰ＜Ｄの場合は、搬送路２２に載置された一つのコイル状部材１２から次のコイル状部材１２までの間に複数の山５２（又は６２，７２）が存在するように、多数のコイル状部材１２を載置すればよい。
さらに、一つの山５２の斜面５２ａに乗っていると共に次の山５２の斜面５２ｂに接触しているコイル状部材１２の中心１２ａから、山５２と次の山５２との間の山６２（７２）の頂点までの水平距離をＳとした場合、Ｓ＞０となるように山５２，６２，７２を構成する。
上記のように山５２，６２，７２を構成すると共に、中央部上下動台５０と両端部上下動台６０，７０とが互いに逆方向になるように上下動させることにより、中央部上下動台５０及び両端部上下動台６０，７０の山５２，６２，７２の一ピッチＰをコイル状部材１２が回転しながら搬送されたときに、コイル状部材１２が一回転も半回転もしない（一回転及び半回転しない）。この結果、コイル状部材１２が搬送される際に、コイル状部材１２の同一部分だけが誘導加熱コイル２４に繰り返して接近することがないので、コイル状部材１２の全体が一様に誘導加熱される。
搬送路２２よりも搬送方向上流側には、搬送路２２にコイル状部材１２を連続的に載置する搬送器（図示せず）が配置されている。この搬送器から連続的に多数のコイル状部材１２が搬送路２２の搬送方向最上流部に置かれる。このように搬送路２２に置かれた状態が、図６のコイル状部材１２で示されるものとする。この状態では、中央部上下動台５０は最上位置に位置し、両端部上下動台６０，７０は最下位置に位置すると仮定する。このような状態のコイル状部材１２がその周方向に回転しながら搬送方向に搬送される際は、先ず、中央部上下動台５０が下降し始めると共に両端部上下動台６０，７０が上昇し始める。この上下動によって、コイル状部材１２は、両端部上下動台６０，７０の山６２，７２の斜面６２ａ，７２ａを回転しながら搬送方向に搬送される。
続いて、上昇している両端部上下動台６０，７０が最上位置に到達すると共に下降している中央部上下動台５０は最下位置に到達する。その直後、中央部上下動台５０が上昇し始めると共に両端部上下動台６０，７０が下降し始め、コイル状部材１２が中央部上下動台５０の山５２の頂上に一瞬ではあるが位置する。このときの状態が、図６のコイル状部材１２’で示される。この直後からコイル状部材１２’が山５２の斜面５２ａを回転しながら下り始めて、コイル状部材１２’’で示す位置にまで回転されながら搬送される。このように中央部上下動台５０と両端部上下動台６０，７０とが互いに逆方向になるように上下動することを繰り返すことにより、コイル状部材１２がその周方向に回転しながら搬送方向に搬送される。
コイル状部材１２が上記のようにして搬送される際には、中央部上下動台５０と両端部上下動台６０，７０とが互いに逆方向になるように上下動するので、コイル状部材１２の中心線１２ａが上下動する距離が短くて済む。従って、コイル状部材１２が搬送されるときに誘導加熱コイル２４（図１や図２など参照）から離れる距離を最小限にできる。なお、ピッチＰを短くしたり、斜面５２ａ，６２ａ，７２ａの傾きを小さくしたり（山５２，６２，７２を低くしたり）することにより、中心線１２ａが上下動する距離を短くできる。また、ピッチＰを短くしたり、斜面５２ａ，６２ａ，７２ａの傾きを小さくしたり（山５２，６２，７２を低くしたり）した場合は、中央部上下動台５０と両端部上下動台６０，７０のいずれか一方だけを上下動させると共に他方を固定してコイル状部材１２を後述の山５２，６２，７２の斜面で回転させながら搬送する構成にしてもよい。
上記のようにして多数のコイル状部材１２が搬送路２２で回転しながら搬送されるので、この搬送中においては、コイル状部材１２の外周面の各部分が誘導加熱コイル２４に向き合う頻度はほぼ同一になる。この結果、このコイル状部材１２が誘導加熱コイル２４によって一様に誘導加熱されることとなる。従って、コイル状部材１２の全体（又は、外周層の全体）がほぼ均一に誘導加熱されるので、コイル状部材１２には加熱むらが発生しない。
【実施例２】  図７を参照して実施例２を説明する。
図７は、実施例２の誘導加熱装置の搬送装置を示す正面図である。この図では、図１から図６までに示される構成要素と同一の構成要素には同一の符号が付されている。
この搬送装置１４０は、その長手方向一端部１３ａの外径（Φ）Ｄ１よりも長手方向他端部１３ｂの外径（Φ）Ｄ２が小さくなったコイル状部材１３を円滑に回転させながら搬送するためのものであり、そのための工夫が施されている。搬送装置１４０は、両端部上下動台６０，８０や中央部上下動台５０を備えている。コイル状部材１３の長手方向一端部１３ａを下方から支持して上下動する両端部上下動台６０は、搬送装置４０の両端部上下動台６０と同一の構成のものである。しかし、両端部上下動台８０は両端部上下動台７０とは相違するものである。この相違点は、両端部上下動台８０が両端部上下動台６０よりも高さｈだけ高い点にある。この高さについて説明する。
コイル状部材１３の長手方向一端部１３ａの外径ΦをＤ１とし、長手方向他端部１３ｂの外径ΦをＤ２とする。また、外径Ｄ１の中心と外径Ｄ２の中心とを結ぶ直線をコイル状部材１３の中心線１３ｃとする。この場合、高さｈは、ｈ＝（Ｄ１−Ｄ２）／２であるか、又はｈ≒（Ｄ１−Ｄ２）／２である。このように両端部上下動台８０及び両端部上下動台６０の高さを調節しておくことにより、コイル状部材１３の中心線１３ｃは、中央部上下動台５０の上面５０ｃとほぼ平行になるので、コイル状部材１３は円滑に回転しながら搬送される。
また、両端部上下動台６０，８０には、その幅方向外側部分に側壁６１，８１が形成されている。側壁６１の逃げ角度α２は、コイルばね１３の曲げ開始角度α１よりも大きい。このため、コイルばね１３の長手方向一端部１３ａが側壁に接触せずに回転するので、コイル状部材１３を円滑に回転させながら搬送できることとなる。側壁８１についても同様である。
コイル状部材１３には、その長手方向一端部１３ａとその長手方向他端部１３ｂの外径の大きさが異なるものもある。この場合は、長手方向一端部１３ａの中心と長手方向他端部１３ｂの中心とが同じ高さになるように中央部上下動台５０と両端部上下動台６０，８０とを配置する。ここでいう長手方向一端部１３ａの中心と長手方向他端部１３ｂの中心とが同じ高さとは、中心線１３ｃが水平又は略水平になることをいう。
【実施例３】  図８を参照して実施例３を説明する。
図８は、実施例３の誘導加熱装置の搬送装置を示す正面図である。この図では、図７に示される構成要素と同一の構成要素には同一の符号が付されている。
この搬送装置２４０で搬送されるコイル状部材１３は、コイル状部材１３を所定長さに切断したときの切断面１３ｄ，１３ｅがその長手方向両端それぞれに形成されたものである。また、ここでは、図８の紙面の裏側から表側に向かう方向が搬送方向であるとする。すなわち、コイル状部材１３は回転しながら、図８の紙面の裏側から表側に向かって搬送される。このように搬送される際に、切断面１３ｅが側壁８１に接触したときは、コイル状部材１３の回転の障害となる。そこで、搬送装置では、切断面１３ｅが側壁８１に接触しないように、中央部上下動台５０と両端部上下動台６０，８０の全体を角度βだけ傾斜させている。
両端部上下動台６０が両端部上下動台８０よりも下がるように、中央部上下動台５０の幅方向中心線５０ａを基準にして搬送装置２４０全体を角度βだけ傾けている。すなわち、水平線Ｈを基準にしたときは、コイル状部材１３の中心線１３ｃが角度βだけ傾くことになる。この場合、長手方向一端部１３ａの中心が長手方向他端部１３ｂの中心よりも低くなるように傾く。ここで角度βは、２°以上３０°以下の範囲内の角度であり、好ましくは、４°以上１０°以下の範囲内の角度である。
上記のように搬送装置２４０全体を角度βだけ傾けた状態でコイル状部材１３を回転させながら搬送することにより、切断面１３ｄは側壁６１に接近した状態になるが接触せず、切断面１３ｅは側壁８１から離れるので接触しない。従って、長手方向両端部の外径が異なるコイル状部材１３を円滑に回転させながら搬送できる。
なお、上述したようにコイル状部材１３には、その長手方向一端部１３ａとその長手方向他端部１３ｂの外径の大きさが異なるものもある。この場合は、長手方向一端部１３ａの中心と長手方向他端部１３ｂの中心とが同じ高さになるように中央部上下動台５０と両端部上下動台６０，８０とを傾斜させる。ここでいう長手方向一端部１３ａの中心と長手方向他端部１３ｂの中心とが同じ高さとは、中心線１３ｃが水平又は略水平になることをいう。
【産業上の利用可能性】  本発明の誘導加熱方法によれば、誘導加熱コイルとコイル状部材が向き合わせて配置されるので誘導電流はコイル状部材の素線の横断面上で回転するように流れるだけであり、コイル状部材の両端部には短絡電流が生じない。すなわち、本発明の誘導加熱方法では、誘導加熱コイルとコイル状部材とを同軸状に配置したときに発生するコイル状部材両端部の短絡電流が生じないので、コイル状部材のオーバーヒートを防止できる。また、コイル状部材が搬送路で回転しながら搬送されるので、この搬送中においては、コイル状部材の外周面の各部分が誘導加熱コイルに向き合う頻度はほぼ同一になる。この結果、このコイル状部材が誘導加熱コイルによって一様に誘導加熱されることとなる。従って、コイル状部材の全体（又は、外周層の全体）がほぼ均一に誘導加熱されるので、コイル状部材には加熱むらが発生しない。
本発明の誘導加熱装置によれば、搬送手段で回転しながら搬送されているコイル状部材が誘導加熱手段によって誘導加熱されるので、コイル状部材は一様に誘導加熱されることとなる。従って、コイル状部材の全体（又は、外周層の全体）がほぼ均一に誘導加熱されるので、コイル状部材には加熱むらが発生しない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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