JPH0566049U - 金属塊の空中浮揚加熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 金属塊を効率良くかつ安定に空中浮揚加熱で
きるような構成とし、しかも、装置の製造が簡単で装置
の低廉化を図る。 【構成】 互いに対向する一対の脚部５ａ，５ｂと、こ
れらの脚部５ａ，５ｂの上端を連結する湾曲部５ｃとを
それぞれ有する逆Ｕ字状の複数の導電性パイプ部材５を
互いに僅かな間隙を隔てて並列配置すると共に、複数の
パイプ部材５の脚部５ａ，５ｂの下端を導電性環状部材
６に結合して成るパイプアッセンブリ２を構成し、パイ
プアッセンブリ２の周面を取り囲むように高周波誘導加
熱コイル３を配置し、高周波誘導加熱コイル３に流れる
高周波電流が作る磁界をパイプ部材５の間の隙間７を通
して金属塊１３に作用させることにより、金属塊１３を
パイプアッセンブリ２内の上部空間に空中浮揚させた状
態の下で高周波誘導加熱する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、金属塊を空中に浮揚して高周波誘導加熱するための装置に関するも のである。

【０００２】

【従来の技術】

図５は、この種の従来の空中浮揚加熱装置１００を示すものであって、本装置 １００は、同一の鉛直線を軸心とするように互いに逆向きに巻回されて直列接続 された一対のコイル部１０１ａ，１０１ｂから成る高周波誘導加熱コイル１０１ と、このコイル１０１に高周波電流を供給する高周波電源装置１０２とから構成 されている。

【０００３】 金属塊１０３の加熱作業に際しては、前記コイル部１０１ａ，１０１ｂの中間 箇所に金属塊１０３を配置し、しかる後に高周波誘導加熱コイル１０１に高周波 電源装置１０２から高周波電流を供給する。これに伴い、前記コイル部１０１ａ ，１０１ｂに流れる高周波電流が作る磁界の作用により金属塊１０３の表面に誘 導電流（渦電流）が流れ、この誘導電流と前記コイル部１０１ａ，１０１ｂの磁 界によって発生する電磁力が金属塊１０３にそれぞれ作用する。これにより、金 属塊１０３は、電磁力と金属塊１０３の重量とがバランスした空間の位置で空中 浮揚され、この状態で高周波誘導加熱されるようになっている。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、上述の如き従来の空中浮揚加熱装置１００では、コイル部１０ １ａ及び１０１ｂから金属塊１０３に作用する電磁力の方向は逆方向であり互い に打ち消し合う方向に働くため、浮揚力が小さくしかも安定な空中浮揚が困難で ある上に、加熱効率が非常に悪いという大きな問題点がある。

【０００５】 本考案は、このような実状に鑑みてなされたものであって、その目的は、金属 塊を効率良く安定に空中浮揚加熱することができ、しかも、製造が極めて容易で 安価な金属塊の空中浮揚加熱装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

上述の目的を達成するために、本考案では、互いに対向する一対の脚部と、こ れらの脚部の上端を連結する湾曲部とをそれぞれ有する逆Ｕ字状の複数の導電性 パイプ部材を互いに僅かな間隙を隔てて配置すると共に、前記複数のパイプ部材 の脚部の下端を導電性環状部材に結合して成るパイプアッセンブリを構成し、前 記パイプアッセンブリの周囲を取り囲むように高周波誘導加熱コイルを配置し、 前記高周波誘導加熱コイルに流れる高周波電流が作る磁界を前記パイプ部材の間 の隙間を通して金属塊に作用させることにより、前記金属塊を前記パイプアッセ ンブリ内の上部空間に空中浮揚させた状態の下で高周波誘導加熱するようにして いる。

【０００７】

【作用】

高周波誘導加熱コイルに通電することにより発生する磁界は、パイプ部材間の 隙間を通って金属塊に作用し、金属塊に浮揚力が付与される。この場合、パイプ アッセンブリの上部にはパイプ部材の湾曲状連結部が存在するため、この上部箇 所で磁束が水平方向に近づく方向に曲げられる。その結果、金属塊の浮揚力は増 大せしめられることとなり、従って、低電力により効率良く金属塊を空中浮揚加 熱できる。

【０００８】

【実施例】

以下、本考案の一実施例に付き図１及び図２を参照して説明する。

【０００９】 図１及び図２は本考案に係る空中浮揚加熱装置１を示すものであって、この装 置１は焼入れ装置や精密鋳造装置等において加熱溶解手段として用いられるもの である。

【００１０】 本装置１は、パイプアッセンブリ２と、このパイプアッセンブリ２を取り囲む ように配置される高周波誘導加熱コイル３と、このコイル３に高周波電流を供給 する高周波電源装置４とから構成されている。

【００１１】 上述のパイプアッセンブリ２は、銅等の導電性材料からそれぞれ成る複数のパ イプ部材５（直径は例えば６ｍｍ程度）及び環状部材６を一体に組合せたもので ある。各々のパイプ部材５は、図２に示すように逆Ｕ字状に成形されており、互 いに対向する一対の直線状脚部５ａ，５ｂと、これら脚部５ａ，５ｂの上端を連 結する湾曲部５ｃとをそれぞれ具備している。そして、パイプ部材５の両脚部５ ａ，５ｂの下端が環状部材６に結合されて、パイプ部材５と環状部材６とが電気 的に接続されている。

【００１２】 また、上述のパイプ部材５はそれぞれ並列に配置されると共に、互いに隣接す るパイプ部材５の間には僅かな幅（例えば１ｍｍ程度）の隙間７がそれぞれ設け られている。そして、各々のパイプ部材５の両脚部５ａ，５ｂ間の間隔は異なら しめられており、複数のパイプ部材５の脚部５ａ，５ｂは同一の円周上にほぼ沿 うように配設されている。さらに、中央部分に配置されるパイプ部材５の湾曲部 ５ｃの頂部が最も上方位置にあり、その両側にあるパイプ部材５の湾曲部５ｃの 頂点が徐々に低く構成され、各パイプ部材５の湾曲部５ｃが一つの半球面上に配 置されて全体としてドーム形状となっている。

【００１３】 また、各パイプ部材５の中空部８は環状部材６内に設けられた通路９を介して 互いに連通されており、図外の冷却水供給機構から導入管１０を介して環状部材 ６に供給される冷却水が前記通路９及び中空部８内を流動して導出管１１から外 部へ排出されるように構成されている。

【００１４】 また、上述の高周波誘導加熱コイル３は銅パイプ等を螺旋状に巻回して成るも のであって、コイル本体３ａは前記パイプアッセンブリ２のパイプ部材５の脚部 ５ａ，５ｂに対して僅かな間隔を隔ててその外周を取り囲んだ状態で配置されて いる。なお、このコイル本体３ａ及びパイプアッセンブリ２は軸線を同一にする ように配置されると共に、その軸線が鉛直線にほぼ一致するように配置されてい る。

【００１５】 なお、上述のコイル本体３ａには、高周波電源装置４からリード部３ｂ，３ｃ を介して高周波電流が供給されるように構成されると共に、高周波誘導加熱コイ ル３の中空部には図外の冷却水供給手段から冷却水が供給されるようになってい る。

【００１６】 次に、本例の空中浮揚加熱装置１を用いて金属塊１３を高周波誘導加熱する際 の操作及び作用について述べる。

【００１７】 まず、加熱すべき金属塊１３を図外の載置台上に置いてこの載置台をパイプア ッセンブリ２の環状部材６内を通って上昇せしめることにより、金属塊１３をパ イプアッセンブリ２内の上部箇所、すなわち、複数のパイプ部材５の湾曲部５ｃ にて囲まれた領域内に配置する。しかる後、高周波誘導加熱コイル３に高周波電 源装置４から高周波電流Ｊ₀ を供給すると共に、このコイル３及びパイプアッセ ンブリ２に冷却水を供給する。

【００１８】 これに伴い、前記コイル３に流れる高周波電流により生じる磁界がパイプ部材 ５間の隙間７を通ってパイプアッセンブリ２内に作用するため、この内部には図 ３に示す如く磁束Φが生じる。この磁束Φは前記金属塊１３に作用し、この金属 塊１３の表面には高周波誘導電流Ｊｅが流れる。そして、この誘導電流Ｊｅと、 金属塊１３の表面付近の磁束Φ（磁束密度Ｂの磁束）との相互作用により、金属 塊１３の表面に電磁力Ｆが発生する。この電磁力Ｆは誘導電流Ｊｅと磁束密度Ｂ との積に比例し、その方向は、フレミング左手の法則により、図３に示す方向に なる。

【００１９】 この電磁力Ｆは、前記パイプアッセンブリ２の軸心に向う力Ｆｃと、金属塊１ ３を浮揚する力Ｆｕとに分力される。この浮揚力Ｆｕが、金属塊１３の表面全体 にわたって発生するため、金属塊１３は空中に浮揚されることとなる。さらに、 この際、金属塊１３は空中で浮揚された状態の下で、金属塊１３の表面に流れる 誘導電流Ｊｅによりジュール加熱される。

【００２０】 次いで、金属塊１３が上述の如く空中浮揚された直後に、前記載置台を図外の 駆動手段にてパイプアッセンブリ２から離れた位置に移動し、金属塊１３が所定 の加熱温度（焼入温度）になった時点で、高周波誘導加熱コイル３への高周波電 流の供給を遮断する。これに伴い、金属塊１３に作用している電磁力Ｆが消失す るため、金属塊１３は自然落下され、焼入冷却水中に浸されて焼入処理が施され る。或いは、金属塊１３の加熱溶解後に、球状の溶湯が自然落下されて鋳型に鋳 込まれる。

【００２１】 上述の如き構成の空中浮揚加熱装置１によれば、金属塊１３を他の部材と接触 することなく空中に浮揚させた状態で高周波誘導加熱することができるので、金 属塊１３が他の部材との間に反応を生じて材質劣化を来たすのを防止できる。さ らに、金属塊１３はパイプアッセンブリ２内で安定性良く空中に保持することが できる。

【００２２】 また、本例によれば、パイプアッセンブリ２の上部は複数のパイプ部材５の湾 曲部５ｃにて覆われているため、この部分がない場合に比べると、電磁力Ｆを発 生する磁束Φの方向は水平方向に近づくように大きく曲げられることになる。そ の結果、電磁力Ｆに基づく浮揚力Ｆｕはより大きくなる。従って、比較的小さな 電力にて金属塊１３の空中浮揚加熱を行なうことができ、効率の点で有利となる 。

【００２３】 さらに、空中浮揚加熱を行なう場合には、上述の如きパイプアッセンブリ２の 他に複数のスリットを形成して成る金属製の円筒体を用いることが考えられるが 、このような円筒体の製造は容易でなく、しかも高価になる。これに対し、本例 のパイプアッセンブリ２はパイプ材を組付けるだけの簡単な製造作業で安価に済 むといった経済上の利点がある。

【００２４】 また、図４は本考案の別の実施例を示すものであって、本例は、複数のパイプ 部材５の湾曲部５ｃ間の隙間を銀ろう等のろう材１４にて塞ぐようにしたもので ある。なお、中央部分の２つのパイプ部材５の湾曲部５ｃの間は、その半分部分 のみがろう材１４にて塞がれ、他の半分部分はスリット部２０となっている。こ れにより、パイプ部材５の過熱防止が図られるようになっている。

【００２５】 本例の場合には、パイプアッセンブリ２の天井部分を完全に覆って蓋をかぶせ たような構造となるため、パイプアッセンブリ２内の上部箇所における磁束Φは より一層大きく水平方向に近づく方向に曲げられることとなる。その結果、より 大きな浮揚力を得ることができ、浮揚加熱の高効率化を図ることができる。

【００２６】 以上、本考案の一実施例に付き述べたが、本考案は既述の実施例に限定される ものではなく、本考案の技術的思想に基いて各種の変形及び変更が可能である。 例えば、パイプ部材５の間に隙間が存在する構成であれば、複数のパイプ部材５ の配置はどのようにしてもよい。

【００２７】

【考案の効果】

以上の如く、本考案は、逆Ｕ字状の複数のパイプ部材を隙間を隔てて配置して 成るパイプアッセンブリを用いるようにしたものであるから、パイプ部材の上部 の湾曲部の存在により金属塊を効率良く空中浮揚させることができる。しかも、 上述のパイプアッセンブリは複数のパイプ部材を組付けるだけの極めて簡単な製 造作業にて得ることができ、装置の低廉化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係る空中浮揚加熱装置の一実施例の平
面図である。

【図２】図１におけるＡ−Ａ線断面図である。

【図３】図１におけるＢ−Ｂ線断面図である。

【図４】本考案に係る空中浮揚加熱装置の別の実施例の
平面図である。

【図５】従来の空中浮揚加熱装置の要部構成概念図であ
る。

【符号の説明】

１ 空中浮揚加熱装置 ２ パイプアッセンブリ ３ 高周波誘導加熱コイル ４ 高周波電源装置 ５ パイプ部材 ５ａ，５ｂ 脚部 ５ｃ 湾曲部 ６ 環状部材 ７ 隙間 １３ 金属塊 Ｆ 電磁力 Ｆｕ 浮揚力

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いに対向する一対の脚部と、これらの
   脚部の上端を連結する湾曲部とをそれぞれ有する逆Ｕ字
   状の複数の導電性パイプ部材を互いに僅かな間隙を隔て
   て配置すると共に、前記複数のパイプ部材の脚部の下端
   を導電性環状部材に結合して成るパイプアッセンブリを
   構成し、前記パイプアッセンブリの周囲を取り囲むよう
   に高周波誘導加熱コイルを配置し、前記高周波誘導加熱
   コイルに流れる高周波電流が作る磁界を前記パイプ部材
   の間の隙間を通して金属塊に作用させることにより、前
   記金属塊を前記パイプアッセンブリ内の上部空間に空中
   浮揚させた状態の下で高周波誘導加熱するようにしたこ
   とを特徴とする金属塊の空中浮揚加熱装置。
2. 【請求項２】 前記パイプ部材の湾曲部間の隙間がろう
   材にて塞がれていることを特徴とする請求項１に記載の
   金属塊の空中浮揚加熱装置。