JPH08180967A - 環状リングの誘導加熱装置 - Google Patents
環状リングの誘導加熱装置Info
- Publication number
- JPH08180967A JPH08180967A JP33663494A JP33663494A JPH08180967A JP H08180967 A JPH08180967 A JP H08180967A JP 33663494 A JP33663494 A JP 33663494A JP 33663494 A JP33663494 A JP 33663494A JP H08180967 A JPH08180967 A JP H08180967A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heated
- induction heating
- annular
- annular ring
- heating coil
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 title claims abstract description 135
- 230000006698 induction Effects 0.000 title claims abstract description 62
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 abstract description 10
- 239000004020 conductor Substances 0.000 abstract description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 6
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 3
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 2
- 229910000975 Carbon steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 description 1
- 239000010962 carbon steel Substances 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
Landscapes
- General Induction Heating (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 被加熱体環状リングの内外径、厚さ方向が均
一に加熱され、歪みの少ない環状リングの誘導加熱装置
を提供する。 【構成】 被加熱体環状リングの両面の同心軸上に間隔
をおいて配設され、同一方向に高周波電流が流れる環状
形コイルを形成する第１及び第２の誘導加熱コイルを備
える。
一に加熱され、歪みの少ない環状リングの誘導加熱装置
を提供する。 【構成】 被加熱体環状リングの両面の同心軸上に間隔
をおいて配設され、同一方向に高周波電流が流れる環状
形コイルを形成する第１及び第２の誘導加熱コイルを備
える。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、スラストベアリング、
リテーナ、フラッパーバルブ等の環状リングの高周波焼
入など、とくに薄板環状リングの誘導加熱に関するもの
である。
リテーナ、フラッパーバルブ等の環状リングの高周波焼
入など、とくに薄板環状リングの誘導加熱に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】従来のリング状被加熱体の高周波焼入れ
などの誘導加熱においては、図１２に示すような巻線型
加熱コイル２が用いられている。
などの誘導加熱においては、図１２に示すような巻線型
加熱コイル２が用いられている。
【０００３】しかしながら、かかる巻線型加熱コイルで
は、図１２に示すように磁力線密度が被加熱体の外径側
では密で内径側では粗になるため、図に示すような長軸
の中空被加熱体の表面加熱には適するが、環状リングの
ような被加熱体の場合には環状部の幅方向の均一な加熱
ができず、加熱むらにより歪が生ずるという欠点があっ
た。
は、図１２に示すように磁力線密度が被加熱体の外径側
では密で内径側では粗になるため、図に示すような長軸
の中空被加熱体の表面加熱には適するが、環状リングの
ような被加熱体の場合には環状部の幅方向の均一な加熱
ができず、加熱むらにより歪が生ずるという欠点があっ
た。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、２つ
の環状形の加熱コイルを被加熱体環状リングの両平面側
に配設するという従来の誘導加熱装置の加熱コイル配置
には見られなかった構成にすることにより、従来均一な
加熱が困難であった薄板の環状リングについて、内外
径、厚さ方向共に均一に加熱され被加熱体の歪みが少な
い環状リングの誘導加熱装置を提供することを目的とす
る。
の環状形の加熱コイルを被加熱体環状リングの両平面側
に配設するという従来の誘導加熱装置の加熱コイル配置
には見られなかった構成にすることにより、従来均一な
加熱が困難であった薄板の環状リングについて、内外
径、厚さ方向共に均一に加熱され被加熱体の歪みが少な
い環状リングの誘導加熱装置を提供することを目的とす
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の環状リングの誘導加熱装置は、被加熱体環
状リングの両面の同心軸上に間隔をおいて配設され、同
一方向に高周波電流が流れる環状形コイルを形成する第
１及び第２の誘導加熱コイルを備えたものである。
に、本発明の環状リングの誘導加熱装置は、被加熱体環
状リングの両面の同心軸上に間隔をおいて配設され、同
一方向に高周波電流が流れる環状形コイルを形成する第
１及び第２の誘導加熱コイルを備えたものである。
【０００６】また、上記目的を達成するために、前記第
１及び第２の誘導加熱コイルは、該誘導加熱コイルの内
径が被加熱体環状リングの内径より大きく、外径が被加
熱体環状リングの外径より大きい環状形を形成すること
が望ましい。
１及び第２の誘導加熱コイルは、該誘導加熱コイルの内
径が被加熱体環状リングの内径より大きく、外径が被加
熱体環状リングの外径より大きい環状形を形成すること
が望ましい。
【０００７】
【作用】本発明の構成においては、被加熱体環状リング
を間に挟んだ２つの環状形の誘導加熱コイルに同方向の
高周波電流が流されるので被加熱体環状リングには誘導
加熱コイルの電流と反対方向の電流が生じ、誘導加熱コ
イルと被加熱体との電磁反発力により被加熱体環状リン
グは誘導加熱中に両側の２つの誘導加熱コイルから等距
離の中間に浮遊状態に自動的に保持される。
を間に挟んだ２つの環状形の誘導加熱コイルに同方向の
高周波電流が流されるので被加熱体環状リングには誘導
加熱コイルの電流と反対方向の電流が生じ、誘導加熱コ
イルと被加熱体との電磁反発力により被加熱体環状リン
グは誘導加熱中に両側の２つの誘導加熱コイルから等距
離の中間に浮遊状態に自動的に保持される。
【０００８】誘導加熱コイルの径と被加熱体環状リング
の径との関係を図４及び図５を用いて考察すると以下の
ようになる。これらの図において、１は被加熱環状リン
グ、１１及び２１は第１及び第２の誘導加熱コイルを示
す。また、 Ｒ1 ＝誘導加熱コイルの内径半径 Ｒ2 ＝誘導加熱コイルの外径半径 ｒ1 ＝被加熱環状リングの内径半径 ｒ2 ＝被加熱環状リングの外径半径 ｒ＝被加熱環状リングの任意の位置における半径 を示す。また、ｍは第１及び第２の誘導加熱コイルの内
側の間隔を示し、図中矢印は磁場の強さＢを定性的に示
すものである。
の径との関係を図４及び図５を用いて考察すると以下の
ようになる。これらの図において、１は被加熱環状リン
グ、１１及び２１は第１及び第２の誘導加熱コイルを示
す。また、 Ｒ1 ＝誘導加熱コイルの内径半径 Ｒ2 ＝誘導加熱コイルの外径半径 ｒ1 ＝被加熱環状リングの内径半径 ｒ2 ＝被加熱環状リングの外径半径 ｒ＝被加熱環状リングの任意の位置における半径 を示す。また、ｍは第１及び第２の誘導加熱コイルの内
側の間隔を示し、図中矢印は磁場の強さＢを定性的に示
すものである。
【０００９】まず図４において、Ｒ2 ＞ｒ2 ＞ｒ1 ＞Ｒ
1 の場合、即ち被加熱体環状リングが加熱コイルに全面
覆われる場合について考察するとファラデーの法則（積
分形式）により数１の式（１）で表される。
1 の場合、即ち被加熱体環状リングが加熱コイルに全面
覆われる場合について考察するとファラデーの法則（積
分形式）により数１の式（１）で表される。
【００１０】
【数１】
【００１１】式（１）においてＵindu＝誘導電位差 Ｅ ＝電場の強さ ｄｌ ＝微小円弧長さ ｄｓ ＝微小面積 を表す。即ち、被加熱体環状リングの任意の位置に置け
る半径ｒに沿う電場の強さＥ［Ｖ／ｍ］に関する周回積
分は２πｒ2 ，２πｒ，２πｒ1 に於いて等しく誘導電
位差Ｕindu［Ｖ］となる。これらの電位差によって電流
が被加熱体環状リングに流れるが、そのｒ2 部，ｒ部，
ｒ1 部の電流密度Ｊは、 Ｊr2＜Ｊr ＜Ｊr1 となる。これにより、温度Ｔは Ｔr2＜Ｔr ＜Ｔr1 となり被加熱環状リングの内周部の温度が高く外周部に
向かって低くなる。
る半径ｒに沿う電場の強さＥ［Ｖ／ｍ］に関する周回積
分は２πｒ2 ，２πｒ，２πｒ1 に於いて等しく誘導電
位差Ｕindu［Ｖ］となる。これらの電位差によって電流
が被加熱体環状リングに流れるが、そのｒ2 部，ｒ部，
ｒ1 部の電流密度Ｊは、 Ｊr2＜Ｊr ＜Ｊr1 となる。これにより、温度Ｔは Ｔr2＜Ｔr ＜Ｔr1 となり被加熱環状リングの内周部の温度が高く外周部に
向かって低くなる。
【００１２】つぎに図５に示すＲ2 ＞ｒ2 ＞Ｒ1 ＞ｒ1
の場合、即ち、被加熱体環状リングの内径が加熱コイル
内径より小さく内径側が加熱コイルから図中のＲ1 −ｒ
1 ＝ｎだけはみ出している場合について考察すると以下
のようになる。
の場合、即ち、被加熱体環状リングの内径が加熱コイル
内径より小さく内径側が加熱コイルから図中のＲ1 −ｒ
1 ＝ｎだけはみ出している場合について考察すると以下
のようになる。
【００１３】図５の被加熱体環状リングのうち加熱コイ
ルから内径がはみ出している部分、即ちＲ1 ＞ｒ＞ｒ1
のｒ点について考察すると数２の式（２）及び式（３）
のようになる。
ルから内径がはみ出している部分、即ちＲ1 ＞ｒ＞ｒ1
のｒ点について考察すると数２の式（２）及び式（３）
のようになる。
【００１４】
【数２】
【００１５】したがってＵindu R1 ＞Ｕindu r1 となり
被加熱体環状リングの電流密度Ｊは、 ＪR1＞Ｊr ＞Ｊr1 になり、温度上昇Ｔは、 ＴR1＞Ｔr ＞Ｔr1 になる。即ち、加熱コイルからはみ出している部分の温
度は加熱コイルの内径相当部が高く被加熱リングの内径
に向かって低くなる。
被加熱体環状リングの電流密度Ｊは、 ＪR1＞Ｊr ＞Ｊr1 になり、温度上昇Ｔは、 ＴR1＞Ｔr ＞Ｔr1 になる。即ち、加熱コイルからはみ出している部分の温
度は加熱コイルの内径相当部が高く被加熱リングの内径
に向かって低くなる。
【００１６】また、図５の被加熱体環状リングが誘導加
熱コイルに覆われている部分、即ちｒ2 ＞ｒ＞Ｒ1 のｒ
点に於いては数３の式（４）になる。
熱コイルに覆われている部分、即ちｒ2 ＞ｒ＞Ｒ1 のｒ
点に於いては数３の式（４）になる。
【００１７】
【数３】
【００１８】したがってＵindu r2 ＝Ｕindu R1 にな
り、被加熱体環状リングの電流密度Ｊは、 Ｊr2＜Ｊr ＜ＪR1 になり、温度上昇Ｔは、 Ｔr2＜Ｔr ＜ＴR1 になる。即ち、加熱コイルに覆われている部分の温度は
被加熱リングの外径部が低く加熱コイルの内径相当部に
向かって高くなる。
り、被加熱体環状リングの電流密度Ｊは、 Ｊr2＜Ｊr ＜ＪR1 になり、温度上昇Ｔは、 Ｔr2＜Ｔr ＜ＴR1 になる。即ち、加熱コイルに覆われている部分の温度は
被加熱リングの外径部が低く加熱コイルの内径相当部に
向かって高くなる。
【００１９】上記の結果から被加熱体環状リングの内径
が加熱コイル内径より小さく内径側が加熱コイルからは
み出している場合の被加熱体環状リングの温度は、外径
部から加熱コイルの内径相当部の環状リングの中央部に
向かって高くなり、そこから再び環状リングの内径部に
向かって低下する。この理論的な計算結果は後述する加
熱実験結果と良く一致する。被加熱環状リングの内外径
の熱膨張の差により生ずる応力による歪みを生じさせな
いためには環状リングの幅の温度差を４０℃以下にする
ことが望ましいが、上記結果から被加熱環状リングの内
径のはみ出し量を適切に選択することにより温度差を減
少できることが考察された。
が加熱コイル内径より小さく内径側が加熱コイルからは
み出している場合の被加熱体環状リングの温度は、外径
部から加熱コイルの内径相当部の環状リングの中央部に
向かって高くなり、そこから再び環状リングの内径部に
向かって低下する。この理論的な計算結果は後述する加
熱実験結果と良く一致する。被加熱環状リングの内外径
の熱膨張の差により生ずる応力による歪みを生じさせな
いためには環状リングの幅の温度差を４０℃以下にする
ことが望ましいが、上記結果から被加熱環状リングの内
径のはみ出し量を適切に選択することにより温度差を減
少できることが考察された。
【００２０】この様に被加熱体環状リングの加熱条件を
形成するためには誘導加熱コイルに発生する磁場Ｂと被
加熱体環状リング内に発生する電場Ｅとが鎖交（インタ
ーリンク）する条件を作りだすことが必要である。これ
は、印加周波数ｆと２つの誘導加熱コイル４及び５の間
隔ｍにより定まるが、この値の精密な計算は困難であり
実験によって決定される。
形成するためには誘導加熱コイルに発生する磁場Ｂと被
加熱体環状リング内に発生する電場Ｅとが鎖交（インタ
ーリンク）する条件を作りだすことが必要である。これ
は、印加周波数ｆと２つの誘導加熱コイル４及び５の間
隔ｍにより定まるが、この値の精密な計算は困難であり
実験によって決定される。
【００２１】
【実施例】以下、本発明を図示の一実施例について具体
的に説明する。図１は本発明実施例の環状リングの誘導
加熱装置の部品構成を示す分解斜視図であり、図２はそ
の組み立て後の平面図、図３は図２のＸ−Ｘ線図であ
る。
的に説明する。図１は本発明実施例の環状リングの誘導
加熱装置の部品構成を示す分解斜視図であり、図２はそ
の組み立て後の平面図、図３は図２のＸ−Ｘ線図であ
る。
【００２２】これらの図において、第１の誘導加熱コイ
ル１１及び第２の誘導加熱コイル２１は環状形を形成し
無酸素銅などの良導電体で作られる。それぞれの加熱コ
イル１１及び１２の円環状部１１ａ及び２１ａには、一
か所に割込みが入れられ導通しないように切り離されて
いる。この割り込み溝１１ｂ及び２１ｂの両側には、そ
れぞれ長い足のリード部１１ｃ，２１ｃ及び短い足のリ
ード部１１ｄ，２１ｄが設けられる。そして、第１の誘
導加熱コイル１１と第２の誘導加熱コイル１２は、第１
コイル１１の長いリード部１１ｃが第２コイル２１の短
いリード部２１ｄに、第１コイル１１の短いリード部１
１ｄが第２コイル２１の長いリード部２１ｃに相対する
ように向かい合わせて同心軸上に配設される。各誘導加
熱コイル１１及び２１は円環状部１１ａ，２１ａの上端
側にコイル固定用の突起部１１ｅ，２１ｅを有し、また
該円環状部１１ａ，２１ａの互いに反対側の表面には水
冷用の銅パイプ１２，２２が鑞付される。本実施例で
は、加熱コイルの円環状部の内径をｄ＝６５ｍｍφ、外
径をＤ＝１０５ｍｍφ、厚さをｔ＝６ｍｍにした。
ル１１及び第２の誘導加熱コイル２１は環状形を形成し
無酸素銅などの良導電体で作られる。それぞれの加熱コ
イル１１及び１２の円環状部１１ａ及び２１ａには、一
か所に割込みが入れられ導通しないように切り離されて
いる。この割り込み溝１１ｂ及び２１ｂの両側には、そ
れぞれ長い足のリード部１１ｃ，２１ｃ及び短い足のリ
ード部１１ｄ，２１ｄが設けられる。そして、第１の誘
導加熱コイル１１と第２の誘導加熱コイル１２は、第１
コイル１１の長いリード部１１ｃが第２コイル２１の短
いリード部２１ｄに、第１コイル１１の短いリード部１
１ｄが第２コイル２１の長いリード部２１ｃに相対する
ように向かい合わせて同心軸上に配設される。各誘導加
熱コイル１１及び２１は円環状部１１ａ，２１ａの上端
側にコイル固定用の突起部１１ｅ，２１ｅを有し、また
該円環状部１１ａ，２１ａの互いに反対側の表面には水
冷用の銅パイプ１２，２２が鑞付される。本実施例で
は、加熱コイルの円環状部の内径をｄ＝６５ｍｍφ、外
径をＤ＝１０５ｍｍφ、厚さをｔ＝６ｍｍにした。
【００２３】第１の誘導加熱コイル１１と第２の誘導加
熱コイル１２の間には、スペーサ３０が同心軸上に配設
され、かつ２つの加熱コイルの円環状部１１ａ，２１ａ
の間に挟まれている。スペーサ３０は、中心に加熱コイ
ル内径と同径の円孔を有する矩形状の２枚のセラミック
などの耐熱絶縁板３１，３１を合わせてなり、２枚の向
かい合わせる面に被加熱体環状リング１を挿入するスリ
ットを構成するスリット部３１ａ，３１ａが設けられて
いる。この２枚の耐熱絶縁板３１，３１を４本のボルト
３２ａ，ナット３２ｂ，ワッシャ３２ｃで緊締してスペ
ーサ３０を構成する。誘導加熱の場合、加熱コイルと被
加熱体との間隔は小さい方が有効でありスペーサ３０は
薄い方がよいが、本実施例ではスペーサ３０の厚さを１
５ｍｍ、即ち、前記２つの加熱コイル１１，２１の内側
の間隔を１５ｍｍとした。
熱コイル１２の間には、スペーサ３０が同心軸上に配設
され、かつ２つの加熱コイルの円環状部１１ａ，２１ａ
の間に挟まれている。スペーサ３０は、中心に加熱コイ
ル内径と同径の円孔を有する矩形状の２枚のセラミック
などの耐熱絶縁板３１，３１を合わせてなり、２枚の向
かい合わせる面に被加熱体環状リング１を挿入するスリ
ットを構成するスリット部３１ａ，３１ａが設けられて
いる。この２枚の耐熱絶縁板３１，３１を４本のボルト
３２ａ，ナット３２ｂ，ワッシャ３２ｃで緊締してスペ
ーサ３０を構成する。誘導加熱の場合、加熱コイルと被
加熱体との間隔は小さい方が有効でありスペーサ３０は
薄い方がよいが、本実施例ではスペーサ３０の厚さを１
５ｍｍ、即ち、前記２つの加熱コイル１１，２１の内側
の間隔を１５ｍｍとした。
【００２４】前記スペーサ３０を前記２枚の加熱コイル
１１，２１で挟み、突起部１１ｅ，２１ｅとスペーサ３
０を貫通させてビス３３ａ及びナット３３ｂで緊締し
た。また、リード部１１ｃ，と２１ｄ，リード部１１ｄ
と２１ｃをそれぞれビス３６ａ，ナット３６ｂで緊締し
た。このとき、前記各ビス３３ａ，３６ａには絶縁ワッ
シャ３４及び絶縁スリーブ３５を使用して各ビスにより
第１の誘導加熱コイル１１と第２の誘導加熱コイル１２
の間が導通しないように絶縁した。また、第１の誘導加
熱コイル１１と第２の誘導加熱コイル１２のリード部の
間には、導電体からなる段違い状に形成された導通ブロ
ック１３を設けて、第１コイル１１のリード部１１ｄと
第２コイル２１のリード部２１ｄの短いリード部同士を
導通すると共に、絶縁ブロック１４、１５を挿入して、
第１コイルのリード部１１ｃと第２コイルのリード部２
１ｄ、第１コイルのリード部１１ｄと第２コイルのリー
ド部２１ｃの長いリード部と短いリード部の間で導通し
ないように絶縁した。これにより、第１コイル１１と第
２コイル２１の環状部１１ａ，２１ａには同一方向の電
流が流れることになる。
１１，２１で挟み、突起部１１ｅ，２１ｅとスペーサ３
０を貫通させてビス３３ａ及びナット３３ｂで緊締し
た。また、リード部１１ｃ，と２１ｄ，リード部１１ｄ
と２１ｃをそれぞれビス３６ａ，ナット３６ｂで緊締し
た。このとき、前記各ビス３３ａ，３６ａには絶縁ワッ
シャ３４及び絶縁スリーブ３５を使用して各ビスにより
第１の誘導加熱コイル１１と第２の誘導加熱コイル１２
の間が導通しないように絶縁した。また、第１の誘導加
熱コイル１１と第２の誘導加熱コイル１２のリード部の
間には、導電体からなる段違い状に形成された導通ブロ
ック１３を設けて、第１コイル１１のリード部１１ｄと
第２コイル２１のリード部２１ｄの短いリード部同士を
導通すると共に、絶縁ブロック１４、１５を挿入して、
第１コイルのリード部１１ｃと第２コイルのリード部２
１ｄ、第１コイルのリード部１１ｄと第２コイルのリー
ド部２１ｃの長いリード部と短いリード部の間で導通し
ないように絶縁した。これにより、第１コイル１１と第
２コイル２１の環状部１１ａ，２１ａには同一方向の電
流が流れることになる。
【００２５】第１コイル１１のリード部１１ｃは固定ブ
ロック１８に、第２コイルのリード部２１ｃは固定ブロ
ック２８に導通するように、それぞれ２本づつのビス１
９により緊締される。また、固定ブロック１８及び２８
は図示しない周波数変換装置に電気的に接続され、固定
ブロック１８及び２８には図示しない冷却用の水孔が設
けられ加熱コイルの冷却パイプと同様に水冷される。
ロック１８に、第２コイルのリード部２１ｃは固定ブロ
ック２８に導通するように、それぞれ２本づつのビス１
９により緊締される。また、固定ブロック１８及び２８
は図示しない周波数変換装置に電気的に接続され、固定
ブロック１８及び２８には図示しない冷却用の水孔が設
けられ加熱コイルの冷却パイプと同様に水冷される。
【００２６】上記構成によって、周波数変換装置から供
給される電流は、固定ブロック１８から第１コイル１１
の長いリード部１１ｃに導通し、環状部１１ａ，短いリ
ード部１１ｄを通り、導通ブロック１３を介して第２コ
イル２１の短いリード部２１ｄ、環状部２１ａ，長いリ
ード部２１ｃから固定ブロック２８に流れる。これによ
り第１コイル１１と第２コイル２１の電流は同方向に流
れる。
給される電流は、固定ブロック１８から第１コイル１１
の長いリード部１１ｃに導通し、環状部１１ａ，短いリ
ード部１１ｄを通り、導通ブロック１３を介して第２コ
イル２１の短いリード部２１ｄ、環状部２１ａ，長いリ
ード部２１ｃから固定ブロック２８に流れる。これによ
り第１コイル１１と第２コイル２１の電流は同方向に流
れる。
【００２７】次に、本構成の誘導加熱装置による環状リ
ングの加熱実験の結果について説明する。実験に用いた
被加熱体は炭素鋼の磨鋼板で下記の４種類の寸法にし
た。 試料Ａ ７５ｍｍφ×１００ｍｍφ×１．２ｍｍｔ 試料Ｂ ６５ｍｍφ×９０ｍｍφ×１．２ｍｍｔ 試料Ｃ ５５ｍｍφ×８０ｍｍφ×１．２ｍｍｔ 試料Ｄ ４５ｍｍφ×７０ｍｍφ×１．２ｍｍｔ
ングの加熱実験の結果について説明する。実験に用いた
被加熱体は炭素鋼の磨鋼板で下記の４種類の寸法にし
た。 試料Ａ ７５ｍｍφ×１００ｍｍφ×１．２ｍｍｔ 試料Ｂ ６５ｍｍφ×９０ｍｍφ×１．２ｍｍｔ 試料Ｃ ５５ｍｍφ×８０ｍｍφ×１．２ｍｍｔ 試料Ｄ ４５ｍｍφ×７０ｍｍφ×１．２ｍｍｔ
【００２８】前記の加熱コイル寸法と被加熱リングの寸
法の関係を図６に示す。図示するように加熱コイル寸法
は６５ｍｍφ×１０５ｍｍφであるので、試料Ａは、外
径が加熱コイルより５ｍｍ小さく、内径が加熱コイルよ
り１０ｍｍ大きいので試料全面が加熱コイルの中に覆わ
れる。試料Ｂは、外径が加熱コイルより１５ｍｍ小さく
内径は加熱コイルに等しいので、前記同様に試料全面は
加熱コイルの中に覆われる。試料Ｃは内径が加熱コイル
より１０ｍｍ小さく外径も加熱コイルより２５ｍｍ小さ
いので、内径側が僅かに加熱コイルからはみ出し残りの
部分が加熱コイルに覆われる形になる。試料Ｄは外径が
加熱コイル内径より５ｍｍ大きいだけで、内径は加熱コ
イル内径より２０ｍｍ小さく、外径部が僅かに加熱コイ
ルに覆われるだけで中央部から内径部の大部分は加熱コ
イルからはみ出す形になる。
法の関係を図６に示す。図示するように加熱コイル寸法
は６５ｍｍφ×１０５ｍｍφであるので、試料Ａは、外
径が加熱コイルより５ｍｍ小さく、内径が加熱コイルよ
り１０ｍｍ大きいので試料全面が加熱コイルの中に覆わ
れる。試料Ｂは、外径が加熱コイルより１５ｍｍ小さく
内径は加熱コイルに等しいので、前記同様に試料全面は
加熱コイルの中に覆われる。試料Ｃは内径が加熱コイル
より１０ｍｍ小さく外径も加熱コイルより２５ｍｍ小さ
いので、内径側が僅かに加熱コイルからはみ出し残りの
部分が加熱コイルに覆われる形になる。試料Ｄは外径が
加熱コイル内径より５ｍｍ大きいだけで、内径は加熱コ
イル内径より２０ｍｍ小さく、外径部が僅かに加熱コイ
ルに覆われるだけで中央部から内径部の大部分は加熱コ
イルからはみ出す形になる。
【００２９】加熱実験は以下の加熱条件により行った。 周波数を１０ＫＨｚ 加熱時間： ２秒 出力電力： ９〜１２ｋｗ 出力電圧： ２００Ｖ
【００３０】実験方法は、試料Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの被加熱
体リング１を図１のスペーサー３０に設けた溝３１ａに
挿入し、第１及び第２の誘導加熱コイル１１、２１に前
記条件の高周波電流を通電した。被加熱体リング１は、
その両側の第１及び第２加熱コイルのコイル電流の反発
力により両コイルの中立点に保持された状態で加熱され
た。即ち被加熱体リングと両加熱コイルとの距離が等し
くなる状態で加熱されるため被加熱体リングの表裏が均
一に加熱された。これによって被加熱体リングに加熱に
よる歪みがほとんど生じなかった。
体リング１を図１のスペーサー３０に設けた溝３１ａに
挿入し、第１及び第２の誘導加熱コイル１１、２１に前
記条件の高周波電流を通電した。被加熱体リング１は、
その両側の第１及び第２加熱コイルのコイル電流の反発
力により両コイルの中立点に保持された状態で加熱され
た。即ち被加熱体リングと両加熱コイルとの距離が等し
くなる状態で加熱されるため被加熱体リングの表裏が均
一に加熱された。これによって被加熱体リングに加熱に
よる歪みがほとんど生じなかった。
【００３１】誘導加熱による被加熱体リングの温度分布
の実験結果を図７乃至図１０に示す。これらの図におい
て、横軸は加熱コイルの通電時間を秒で示し、縦軸は被
加熱リングの外径部、中心部、内径部の測定温度を℃で
示す。いずれも通電により被加熱体の温度は急速に上が
り２秒後に約９００度になるが各試料により内外径の温
度に差が生じた。通電２秒後に電源を切ると表面の放射
による温度低下と被加熱体内部の熱伝導によりこの温度
差の値は減少した。
の実験結果を図７乃至図１０に示す。これらの図におい
て、横軸は加熱コイルの通電時間を秒で示し、縦軸は被
加熱リングの外径部、中心部、内径部の測定温度を℃で
示す。いずれも通電により被加熱体の温度は急速に上が
り２秒後に約９００度になるが各試料により内外径の温
度に差が生じた。通電２秒後に電源を切ると表面の放射
による温度低下と被加熱体内部の熱伝導によりこの温度
差の値は減少した。
【００３２】図１１は、図７乃至１０の被加熱体リング
の各部の最高温度の結果をまとめたものである。即ち、
被加熱体リング全面が加熱コイルに覆われた試料Ａで
は、内径側の温度が高く中央部、外径側に向かって温度
が低くなり、その温度差は外径部と中央部で約６０℃、
中央部と内径部で約７０℃で全体で約１３０℃になっ
た。これは前述したように内径円周全長が外径円周全長
より小さく内径側全抵抗が外径側の全抵抗より低いため
である。内径が加熱コイルの内径と等しい試料Ｂは、内
径部と中央部はほぼ等しいが、外径側の温度が低く、そ
の温度差は、約８０℃であった。内径部が加熱コイルか
ら僅かにはみ出した試料Ｃでは、外径部から内径部に向
かって温度が低下し、外径部と中央部の温度差は約１０
℃、中央部と内径部の温度差は約３０℃で全体の温度差
は４０℃と最も少なかった。試料Ｃは試料Ａ又は試料Ｂ
と異なり被加熱体リングの内径側が加熱コイルに覆われ
ないため温度上昇が少なく温度曲線の傾向が異なる。外
径部が僅かに加熱コイルに覆われる試料Ｄでは、試料Ｃ
と同様に外径部から内径部に向かって温度が下がるが、
その温度差は外径部と中央部で約８０℃、中央部内径部
で約１２０℃と全体で約２００℃の温度差が生じた。こ
れらの実験結果から、加熱コイルの内径は被加熱リング
の内径よりやや大きく、加熱コイルの外径は被加熱リン
グの外径より大きくして、加熱コイルが被加熱リングを
覆う面積と被加熱リングが加熱コイルからはみだす面積
を適切に選択することにより均一な加熱ができることが
分かった。上記の実験結果による温度測定値の傾向は前
述した理論的考察の結果と良く一致することが認められ
た。
の各部の最高温度の結果をまとめたものである。即ち、
被加熱体リング全面が加熱コイルに覆われた試料Ａで
は、内径側の温度が高く中央部、外径側に向かって温度
が低くなり、その温度差は外径部と中央部で約６０℃、
中央部と内径部で約７０℃で全体で約１３０℃になっ
た。これは前述したように内径円周全長が外径円周全長
より小さく内径側全抵抗が外径側の全抵抗より低いため
である。内径が加熱コイルの内径と等しい試料Ｂは、内
径部と中央部はほぼ等しいが、外径側の温度が低く、そ
の温度差は、約８０℃であった。内径部が加熱コイルか
ら僅かにはみ出した試料Ｃでは、外径部から内径部に向
かって温度が低下し、外径部と中央部の温度差は約１０
℃、中央部と内径部の温度差は約３０℃で全体の温度差
は４０℃と最も少なかった。試料Ｃは試料Ａ又は試料Ｂ
と異なり被加熱体リングの内径側が加熱コイルに覆われ
ないため温度上昇が少なく温度曲線の傾向が異なる。外
径部が僅かに加熱コイルに覆われる試料Ｄでは、試料Ｃ
と同様に外径部から内径部に向かって温度が下がるが、
その温度差は外径部と中央部で約８０℃、中央部内径部
で約１２０℃と全体で約２００℃の温度差が生じた。こ
れらの実験結果から、加熱コイルの内径は被加熱リング
の内径よりやや大きく、加熱コイルの外径は被加熱リン
グの外径より大きくして、加熱コイルが被加熱リングを
覆う面積と被加熱リングが加熱コイルからはみだす面積
を適切に選択することにより均一な加熱ができることが
分かった。上記の実験結果による温度測定値の傾向は前
述した理論的考察の結果と良く一致することが認められ
た。
【００３３】なお、本実施例においては、被加熱体を円
形の環状リングについて行ったが、多角形の環状体リン
グについて多角形環状形の誘導加熱コイルを使用する場
合にも適用できる。また、本実施例の図１３のａのよう
な均一断面の環状リングのみでなく図１３のｂ乃至ｇに
示すような異形断面の環状リングや全体同時に誘導加熱
は困難な大径のリングの誘導加熱も可能である。
形の環状リングについて行ったが、多角形の環状体リン
グについて多角形環状形の誘導加熱コイルを使用する場
合にも適用できる。また、本実施例の図１３のａのよう
な均一断面の環状リングのみでなく図１３のｂ乃至ｇに
示すような異形断面の環状リングや全体同時に誘導加熱
は困難な大径のリングの誘導加熱も可能である。
【００３４】
【発明の効果】以上説明したように本発明の構成によれ
ば、被加熱体リングが両側の加熱コイルの電磁力により
反発され、誘導加熱中に両加熱コイルの中央に浮遊状態
で保持され、両面の加熱が均一になり薄肉の環状リング
でも誘導加熱による歪みを減少できる。このような２つ
の環状加熱コイルを、被加熱環状リングの両面に配設し
た例は無く、本発明者の新しい着想による効果である。
ば、被加熱体リングが両側の加熱コイルの電磁力により
反発され、誘導加熱中に両加熱コイルの中央に浮遊状態
で保持され、両面の加熱が均一になり薄肉の環状リング
でも誘導加熱による歪みを減少できる。このような２つ
の環状加熱コイルを、被加熱環状リングの両面に配設し
た例は無く、本発明者の新しい着想による効果である。
【００３５】また、加熱コイルの内径を被加熱環状リン
グの内径より大きくすることにより、被加熱体の内径円
周全長が外径円周全長より短く抵抗が少ないため生ずる
内径側の温度上昇を抑えて幅の広い環状リングの加熱に
おいても幅方向の均一な加熱が可能となる。これにより
加熱むらによる歪みが減少する。
グの内径より大きくすることにより、被加熱体の内径円
周全長が外径円周全長より短く抵抗が少ないため生ずる
内径側の温度上昇を抑えて幅の広い環状リングの加熱に
おいても幅方向の均一な加熱が可能となる。これにより
加熱むらによる歪みが減少する。
【００３６】即ち、被加熱体の両側に配設した２つの誘
導加熱コイルの間隔と、誘導加熱コイルの内径と被加熱
体環状リングの内径の差の値と、使用周波数を適切に選
択することにより被加熱体環状リングの幅の温度差を熱
膨張差により歪みの生じない４０℃以下に短時間で加熱
できる。
導加熱コイルの間隔と、誘導加熱コイルの内径と被加熱
体環状リングの内径の差の値と、使用周波数を適切に選
択することにより被加熱体環状リングの幅の温度差を熱
膨張差により歪みの生じない４０℃以下に短時間で加熱
できる。
【図１】本発明実施例の環状リングの誘導加熱装置の部
品構成を示す分解斜視図である。
品構成を示す分解斜視図である。
【図２】本発明実施例の環状リングの誘導加熱装置の平
面図である。
面図である。
【図３】図２のＸ−Ｘ線図である。
【図４】被加熱体環状リングが誘導加熱コイルに全面覆
われる場合の説明図である。
われる場合の説明図である。
【図５】被加熱体環状リングの内径部が誘導加熱コイル
の内径部からはみ出す場合の説明図である。
の内径部からはみ出す場合の説明図である。
【図６】本発明実施例の誘導加熱コイルと被加熱体リン
グとの寸法の関係を示す図である。
グとの寸法の関係を示す図である。
【図７】本発明実施例の被加熱体リング試料Ａの温度を
示す図である。
示す図である。
【図８】本発明実施例の被加熱体リング試料Ｂの温度を
示す図である。
示す図である。
【図９】本発明実施例の被加熱体リング試料Ｃの温度を
示す図である。
示す図である。
【図１０】本発明実施例の被加熱体リング試料Ｄの温度
を示す図である。
を示す図である。
【図１１】本発明実施例の被加熱体リング試料の最高温
度の実験結果をまとめた図である。
度の実験結果をまとめた図である。
【図１２】従来の誘導加熱コイルと、その磁力線分布を
示す図である。
示す図である。
【図１３】本発明の誘導加熱装置により誘導加熱が可能
な異形断面の環状リングの例である。
な異形断面の環状リングの例である。
１ 被加熱体環状リング ２ 巻線型誘導加熱コイル １１ 第１の誘導加熱コイル １２ 冷却水パイプ １３ 導通ブロック １４ 絶縁ブロック １５ 絶縁ブロック １８ 固定ブロック １９ ビス ２１ 第２の誘導加熱コイル ２２ 冷却水パイプ ２８ 固定ブロック ３２ａ ボルト ３２ｂ ナット ３２ｃ ワッシャ ３３ａ ビス ３３ｂ ナット ３４ 絶縁ワッシャ ３５ 絶縁ブッシュ ３６ａ ビス ３６ｂ ナット
Claims (2)
- 【請求項１】 被加熱体環状リングの両面の同心軸上に
間隔をおいて配設され、同一方向に高周波電流が流れる
環状形コイルを形成する第１及び第２の誘導加熱コイル
を備えた環状リングの誘導加熱装置。 - 【請求項２】 前記第１及び第２の誘導加熱コイルは、
該誘導加熱コイルの内径が被加熱体環状リングの内径よ
り大きく、外径が被加熱体環状リングの外径より大きい
環状形を形成する請求項１に記載の環状リングの誘導加
熱装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33663494A JP3623815B2 (ja) | 1994-12-26 | 1994-12-26 | 環状リングの誘導加熱装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33663494A JP3623815B2 (ja) | 1994-12-26 | 1994-12-26 | 環状リングの誘導加熱装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08180967A true JPH08180967A (ja) | 1996-07-12 |
| JP3623815B2 JP3623815B2 (ja) | 2005-02-23 |
Family
ID=18301195
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33663494A Expired - Fee Related JP3623815B2 (ja) | 1994-12-26 | 1994-12-26 | 環状リングの誘導加熱装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3623815B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007056344A (ja) * | 2005-08-26 | 2007-03-08 | High Frequency Heattreat Co Ltd | 縁付薄板環状部材の誘導加熱コイル及び加熱方法 |
| JP2007294207A (ja) * | 2006-04-25 | 2007-11-08 | Toshio Wakamatsu | 高周波誘導加熱装置および方法 |
| JP2008281287A (ja) * | 2007-05-11 | 2008-11-20 | Toshio Wakamatsu | 電気式連続湯沸器 |
-
1994
- 1994-12-26 JP JP33663494A patent/JP3623815B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007056344A (ja) * | 2005-08-26 | 2007-03-08 | High Frequency Heattreat Co Ltd | 縁付薄板環状部材の誘導加熱コイル及び加熱方法 |
| JP2007294207A (ja) * | 2006-04-25 | 2007-11-08 | Toshio Wakamatsu | 高周波誘導加熱装置および方法 |
| JP2008281287A (ja) * | 2007-05-11 | 2008-11-20 | Toshio Wakamatsu | 電気式連続湯沸器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3623815B2 (ja) | 2005-02-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0763962B1 (en) | Induction heating coil assembly for prevention of circulating currents in induction heating lines for continuous-cast products | |
| JP2001167867A (ja) | 金属要素加熱用の電磁装置 | |
| US5550353A (en) | Induction heating coil assembly for prevent of circulating current in induction heating lines for continuous-cast products | |
| JPH08180967A (ja) | 環状リングの誘導加熱装置 | |
| EP0790629A1 (en) | Vacuum valve | |
| EP0617878A1 (en) | Induction heater | |
| JP3595353B2 (ja) | 加熱誘導子 | |
| JPS6249710B2 (ja) | ||
| US2293048A (en) | Method for zone hardening | |
| JP3565595B2 (ja) | 誘導加熱コイル | |
| JPH079354Y2 (ja) | 高周波誘導加熱用ディスクタイプトランス | |
| CN111424138A (zh) | 感应热处理机构 | |
| JP2002317224A (ja) | 高周波焼入方法 | |
| JPH0553844B2 (ja) | ||
| JP2530509Y2 (ja) | 高周波加熱コイル | |
| EP1021065A2 (en) | Induction heating coil assembly for prevention of circulating currents in induction heating lines for continuous-cast products | |
| JP2717354B2 (ja) | 高周波誘導加熱コイル | |
| JPH0141192Y2 (ja) | ||
| JP2545869Y2 (ja) | 高周波加熱コイル | |
| JP3009355B2 (ja) | 連続鋳造製品用誘導加熱ラインにおいて循環電流を阻止するための誘導加熱コイルアセンブリ | |
| US2937229A (en) | Electrical coupling | |
| JPS5941418A (ja) | ワ−クの均一加熱方法及び誘導加熱装置 | |
| JP2002226911A (ja) | クランクシャフト焼入用の高周波誘導加熱コイル | |
| JPH0971820A (ja) | 環状リングの誘導加熱装置 | |
| JPS625034Y2 (ja) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040914 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040921 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20041028 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20041124 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20041126 |
|
| R150 | Certificate of patent (=grant) or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071203 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081203 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081203 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091203 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101203 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101203 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111203 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111203 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121203 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121203 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131203 Year of fee payment: 9 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |