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JP7560866B2 - Induction heating method and induction heating device - Google Patents
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JP7560866B2 - Induction heating method and induction heating device - Google Patents

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Description

本発明は、筒状のワークを誘導加熱するための誘導加熱方法及び誘導加熱装置に関する。 The present invention relates to an induction heating method and an induction heating device for induction heating a cylindrical workpiece.

筒状のワークを誘導加熱するための誘導加熱方法が知られている。特許文献1に開示された誘導加熱方法では、ワークを誘導加熱する加熱工程が行われた後に、ワークを冷却する冷却工程が行われる。 An induction heating method for induction heating a cylindrical workpiece is known. In the induction heating method disclosed in Patent Document 1, a heating step is performed to induction heat the workpiece, and then a cooling step is performed to cool the workpiece.

加熱工程では、ワークの外周面及び内周面の各々に沿って不活性ガスを流すことにより、ワークの内外を無酸化状態にした後に、誘導コイルによりワークを誘導加熱する。 In the heating process, an inert gas is passed along the outer and inner surfaces of the workpiece to render the inside and outside of the workpiece non-oxidizing, and then the workpiece is induction heated by an induction coil.

また、冷却工程では、冷却ジャケットから供給される冷却液をワークの外周面に向けて噴射することにより、ワークを冷却する。 In addition, in the cooling process, the workpiece is cooled by spraying the cooling liquid supplied from the cooling jacket onto the outer peripheral surface of the workpiece.

特開2010-24515号公報JP 2010-24515 A

しかしながら、上述した従来の誘導加熱方法における冷却工程では、冷却液中の溶存酸素により、ワークの外周面に酸化スケール(酸化被膜)が形成されてしまい、ワークの外観品質が低下するという課題が生じる。 However, in the cooling process of the conventional induction heating method described above, the oxygen dissolved in the coolant causes oxide scale (oxide film) to form on the outer surface of the workpiece, resulting in a problem of reduced appearance quality of the workpiece.

本発明は、上述した課題を解決しようとするものであり、その目的は、筒状のワークの誘導加熱時及び冷却時に、ワークの外周面に酸化スケールが形成されるのを抑制することができる誘導加熱方法及び誘導加熱装置を提供することである。 The present invention aims to solve the above-mentioned problems, and its purpose is to provide an induction heating method and an induction heating device that can suppress the formation of oxide scale on the outer peripheral surface of a cylindrical workpiece during induction heating and cooling of the workpiece.

本発明の一態様に係る誘導加熱方法は、筒状のワークを誘導加熱するための誘導加熱方法であって、(a)前記ワークの外周面を囲むように誘導コイルを配置し、且つ、前記ワークの外周面と前記誘導コイルとの間に仕切り管を配置した状態で、前記ワークの外周面と前記仕切り管の内周面との間、及び、前記ワークの内部の各々に不活性ガスを供給しながら、前記誘導コイルにより前記ワークを誘導加熱するステップと、(b)前記(a)の後に、前記ワークの外周面と前記誘導コイルとの間に前記仕切り管を配置した状態で、前記ワークの外周面と前記仕切り管の内周面との間に不活性ガスを供給しながら、前記ワークの内部に冷却液を供給することにより前記ワークを冷却するステップと、を含む。 The induction heating method according to one aspect of the present invention is an induction heating method for induction heating a cylindrical workpiece, and includes the steps of: (a) arranging an induction coil to surround the outer circumferential surface of the workpiece and arranging a partition tube between the outer circumferential surface of the workpiece and the induction coil, and in a state where an inert gas is supplied between the outer circumferential surface of the workpiece and the inner circumferential surface of the partition tube and to the inside of the workpiece ... (b) after (a), cooling the workpiece by supplying a coolant to the inside of the workpiece while supplying an inert gas between the outer circumferential surface of the workpiece and the inner circumferential surface of the partition tube, with the partition tube being arranged between the outer circumferential surface of the workpiece and the induction coil.

本態様によれば、ワークを誘導加熱する際には、ワークの外周面と仕切り管の内周面との間、及び、ワークの内部の各々に不活性ガスを供給する。これにより、ワークの外周面と仕切り管の内周面との間、及び、ワークの内部の各々において空気(酸素)が遮断された状態で、ワークを誘導加熱することができる。その結果、ワークの誘導加熱時に、ワークの外周面及び内周面に酸化スケールが形成されるのを抑制することができる。また、ワークを冷却する際には、ワークの外周面と仕切り管の内周面との間に不活性ガスを供給しながら、ワークの内部に冷却液を供給する。これにより、ワークの外周面と仕切り管の内周面との間において空気(酸素)が遮断された状態で、ワークを冷却することができる。その結果、ワークの冷却時に、ワークの外周面に酸化スケールが形成されるのを抑制することができる。したがって、ワークの外周面の外観品質を高めることができる。 According to this aspect, when the workpiece is induction heated, an inert gas is supplied between the outer peripheral surface of the workpiece and the inner peripheral surface of the partition tube, and to the inside of the workpiece. This allows the workpiece to be induction heated in a state where air (oxygen) is blocked between the outer peripheral surface of the workpiece and the inner peripheral surface of the partition tube, and inside the workpiece. As a result, the formation of oxide scale on the outer peripheral surface and inner peripheral surface of the workpiece during induction heating of the workpiece can be suppressed. In addition, when the workpiece is cooled, a coolant is supplied to the inside of the workpiece while supplying an inert gas between the outer peripheral surface of the workpiece and the inner peripheral surface of the partition tube. This allows the workpiece to be cooled in a state where air (oxygen) is blocked between the outer peripheral surface of the workpiece and the inner peripheral surface of the partition tube. As a result, the formation of oxide scale on the outer peripheral surface of the workpiece during cooling of the workpiece can be suppressed. Therefore, the appearance quality of the outer peripheral surface of the workpiece can be improved.

例えば、前記(b)では、冷却液を噴射するための噴射ノズルを前記ワークの内部に挿通した状態で、前記噴射ノズルから前記ワークの内部に向けて冷却液を噴射することにより、前記ワークを冷却するように構成してもよい。 For example, in (b), the workpiece may be cooled by inserting an injection nozzle for injecting the cooling liquid into the inside of the workpiece and injecting the cooling liquid from the injection nozzle toward the inside of the workpiece.

本態様によれば、冷却液を噴射するための噴射ノズルをワークの内部に挿通することにより、ワークを効率良く冷却することができる。 According to this aspect, the workpiece can be cooled efficiently by inserting an injection nozzle for injecting the cooling liquid into the inside of the workpiece.

例えば、前記(b)では、前記噴射ノズルの外周面から前記ワークの内周面に向けて冷却液を放射状に噴射することにより、前記ワークを冷却するように構成してもよい。 For example, in (b), the workpiece may be cooled by radially spraying cooling liquid from the outer circumferential surface of the spray nozzle toward the inner circumferential surface of the workpiece.

本態様によれば、噴射ノズルの外周面からワークの内周面に向けて冷却液を放射状に噴射することにより、ワークをより一層効率良く冷却することができる。 According to this aspect, the cooling liquid is sprayed radially from the outer circumferential surface of the spray nozzle toward the inner circumferential surface of the workpiece, thereby allowing the workpiece to be cooled more efficiently.

例えば、前記(a)では、前記ワークを上下方向に立てた状態で、前記ワークの外周面と前記仕切り管の内周面との間、及び、前記ワークの内部の各々に不活性ガスを下方から上方に向けて流し、前記(b)では、前記ワークを上下方向に立てた状態で、前記ワークの外周面と前記仕切り管の内周面との間に不活性ガスを下方から上方に向けて流すように構成してもよい。 For example, in (a), with the workpiece standing vertically, an inert gas is caused to flow from bottom to top between the outer circumferential surface of the workpiece and the inner circumferential surface of the partition pipe, and inside the workpiece, while in (b), with the workpiece standing vertically, an inert gas is caused to flow from bottom to top between the outer circumferential surface of the workpiece and the inner circumferential surface of the partition pipe.

本態様によれば、誘導コイルにより誘導加熱されたワークの熱を利用して、不活性ガスを下方から上方に向けて流し易くすることができる。 According to this embodiment, the heat of the workpiece, which is induction-heated by the induction coil, can be used to facilitate the flow of the inert gas from below to above.

例えば、前記仕切り管は、石英管又はセラミック管であるように構成してもよい。 For example, the partition tube may be configured as a quartz tube or a ceramic tube.

本態様によれば、仕切り管を、非磁性及び耐熱性を有する材料で形成することができる。 According to this aspect, the partition tube can be made of a non-magnetic and heat-resistant material.

本発明の一態様に係る誘導加熱装置は、筒状のワークを誘導加熱するための誘導加熱装置であって、前記ワークの外周面を囲むように配置され、前記ワークを誘導加熱する誘導コイルと、前記ワークの外周面と前記誘導コイルとの間に配置された仕切り管と、不活性ガスを供給する不活性ガス供給部と、冷却液を供給する冷却液供給部と、を備え、前記誘導コイルにより前記ワークを誘導加熱する際には、前記不活性ガス供給部は、前記ワークの外周面と前記仕切り管の内周面との間、及び、前記ワークの内部の各々に不活性ガスを供給し、前記ワークを冷却する際には、前記不活性ガス供給部は、前記ワークの外周面と前記仕切り管の内周面との間に不活性ガスを供給し、且つ、前記冷却液供給部は、前記ワークの内部に冷却液を供給する。 The induction heating device according to one aspect of the present invention is an induction heating device for induction heating a cylindrical workpiece, and includes an induction coil that is arranged to surround the outer circumferential surface of the workpiece and induction heats the workpiece, a partition pipe arranged between the outer circumferential surface of the workpiece and the induction coil, an inert gas supply unit that supplies an inert gas, and a cooling liquid supply unit that supplies a cooling liquid. When the workpiece is induction heated by the induction coil, the inert gas supply unit supplies inert gas between the outer circumferential surface of the workpiece and the inner circumferential surface of the partition pipe and to the inside of the workpiece, and when the workpiece is cooled, the inert gas supply unit supplies inert gas between the outer circumferential surface of the workpiece and the inner circumferential surface of the partition pipe, and the cooling liquid supply unit supplies cooling liquid to the inside of the workpiece.

本態様によれば、上述と同様に、ワークの誘導加熱時及び冷却時に、ワークの外周面に酸化スケールが形成されるのを抑制することができ、ワークの外周面の外観品質を高めることができる。 According to this embodiment, as described above, it is possible to suppress the formation of oxide scale on the outer peripheral surface of the workpiece during induction heating and cooling of the workpiece, thereby improving the appearance quality of the outer peripheral surface of the workpiece.

本発明の一態様に係る誘導加熱方法等によれば、筒状のワークの誘導加熱時及び冷却時に、ワークの外周面に酸化スケールが形成されるのを抑制することができ、ワークの外周面の外観品質を高めることができる。 According to an embodiment of the induction heating method of the present invention, the formation of oxide scale on the outer peripheral surface of a cylindrical workpiece during induction heating and cooling can be suppressed, thereby improving the appearance quality of the outer peripheral surface of the workpiece.

実施の形態に係る誘導加熱装置を示す斜視図である。1 is a perspective view showing an induction heating device according to an embodiment; 図1のII-II線による、実施の形態に係る誘導加熱装置の概略要部断面図である。2 is a schematic cross-sectional view of a main part of the induction heating device according to the embodiment taken along line II-II in FIG. 1. 図1のIII-III線による、実施の形態に係る誘導加熱装置の概略要部断面図である。3 is a schematic cross-sectional view of a main part of the induction heating device according to the embodiment taken along line III-III in FIG. 1. 実施の形態に係る誘導加熱装置の動作の流れを示すフローチャートである。4 is a flowchart showing a flow of operations of the induction heating device according to the embodiment. 加熱工程における、実施の形態に係る誘導加熱装置の概略要部断面図である。4 is a schematic cross-sectional view of a main part of an induction heating device according to an embodiment in a heating step. FIG. 加熱工程における、実施の形態に係る誘導加熱装置の概略要部断面図である。4 is a schematic cross-sectional view of a main part of an induction heating device according to an embodiment in a heating step. FIG. 冷却工程における、実施の形態に係る誘導加熱装置の概略要部断面図である。4 is a schematic cross-sectional view of a main part of an induction heating device according to an embodiment in a cooling process. FIG. 冷却工程における、実施の形態に係る誘導加熱装置の概略要部断面図である。4 is a schematic cross-sectional view of a main part of an induction heating device according to an embodiment in a cooling process. FIG. 比較例、実施例1及び2に係る各誘導加熱装置によりそれぞれ誘導加熱されたワークの外観を示す写真である。6 is a photograph showing the appearance of a workpiece induction-heated by each induction heating device according to a comparative example, examples 1 and 2.

以下、実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。 The following describes the embodiment in detail with reference to the drawings.

なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、特許請求の範囲を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。 The embodiments described below are all comprehensive or specific examples. The numerical values, shapes, materials, components, component placement and connection forms, steps, and order of steps shown in the following embodiments are merely examples and are not intended to limit the scope of the claims. Furthermore, among the components in the following embodiments, components that are not described in an independent claim that represents a top-level concept are described as optional components.

また、各図は、必ずしも厳密に図示したものではない。各図において、実質的に同一の構成については同一の符号を付し、重複する説明は省略又は簡略化する。 The figures are not necessarily strict illustrations. In each figure, the same reference numerals are used for substantially the same configurations, and duplicate explanations are omitted or simplified.

(実施の形態)
[1.誘導加熱装置の構成]
まず、図1~図3を参照しながら、実施の形態に係る誘導加熱装置2の構成について説明する。図1は、実施の形態に係る誘導加熱装置2を示す斜視図である。図2は、図1のII-II線による、実施の形態に係る誘導加熱装置2の概略要部断面図である。図3は、図1のIII-III線による、実施の形態に係る誘導加熱装置2の概略要部断面図である。
(Embodiment)
[1. Configuration of induction heating device]
First, the configuration of an induction heating device 2 according to an embodiment will be described with reference to Fig. 1 to Fig. 3. Fig. 1 is a perspective view showing an induction heating device 2 according to an embodiment. Fig. 2 is a schematic cross-sectional view of a main part of the induction heating device 2 according to an embodiment taken along line II-II in Fig. 1. Fig. 3 is a schematic cross-sectional view of a main part of the induction heating device 2 according to an embodiment taken along line III-III in Fig. 1.

なお、図1~図3において、誘導加熱装置2の左右方向をX軸方向、誘導加熱装置2の前後方向をY軸方向、誘導加熱装置2の上下方向をZ軸方向とする。また、図1~図3において、Z軸のプラス側を「上方」、Z軸のマイナス側を「下方」とする。 In addition, in Figures 1 to 3, the left-right direction of the induction heating device 2 is the X-axis direction, the front-rear direction of the induction heating device 2 is the Y-axis direction, and the up-down direction of the induction heating device 2 is the Z-axis direction. Also, in Figures 1 to 3, the positive side of the Z-axis is the "upward" direction, and the negative side of the Z-axis is the "downward" direction.

誘導加熱装置2は、ワーク4を高周波で誘導加熱(いわゆる、高周波焼き入れ)するための装置である。高周波焼き入れとは、例えば数kHz~数十kHz程度の高周波の電磁誘導を起こすことにより、ワーク4の表面を加熱させて焼き入れを行う熱処理である。 The induction heating device 2 is a device for induction heating (so-called high-frequency hardening) the workpiece 4 with high frequencies. High-frequency hardening is a heat treatment that heats and hardens the surface of the workpiece 4 by generating electromagnetic induction at high frequencies, for example, several kHz to several tens of kHz.

ワーク4は、鋼等で形成された薄肉円筒状且つ長尺状の金属部品であり、例えばゴルフクラブのスチールシャフト等である。なお、ワーク4の肉厚は、例えば0.2~0.5mmであり、ワーク4の長さは、例えば約1000mmである。 The workpiece 4 is a thin-walled, cylindrical, long metal part made of steel or the like, such as the steel shaft of a golf club. The thickness of the workpiece 4 is, for example, 0.2 to 0.5 mm, and the length of the workpiece 4 is, for example, approximately 1000 mm.

図1~図3に示すように、誘導加熱装置2は、ベース部6と、支持ユニット8と、給気部10と、冷却液受け槽12と、不活性ガス供給部14a,14bと、排気部16と、受け治具18と、冷却液供給部20と、噴射ノズル22と、仕切り管24と、誘導コイル26とを備えている。 As shown in Figures 1 to 3, the induction heating device 2 includes a base section 6, a support unit 8, an air supply section 10, a cooling liquid receiving tank 12, inert gas supply sections 14a and 14b, an exhaust section 16, a receiving jig 18, a cooling liquid supply section 20, an injection nozzle 22, a partition pipe 24, and an induction coil 26.

図1に示すように、ベース部6は、誘導加熱装置2全体の土台となる部材である。ベース部6は、例えば室内の床面上に載置される。 As shown in FIG. 1, the base 6 is a member that serves as the foundation for the entire induction heating device 2. The base 6 is placed, for example, on the floor surface of a room.

支持ユニット8は、仕切り管24を支持するための部材である。図1に示すように、支持ユニット8は、下側支持プレート28と、複数の支持柱30と、上側支持プレート32とを有している。 The support unit 8 is a member for supporting the partition pipe 24. As shown in FIG. 1, the support unit 8 has a lower support plate 28, a number of support columns 30, and an upper support plate 32.

下側支持プレート28は、仕切り管24の下端部を支持するための部材である。図1に示すように、下側支持プレート28は、略矩形状の平板であり、ベース部6の上端部に配置されている。図2に示すように、下側支持プレート28の中央部には、円形状の開口部34が形成されている。また、図1及び図2に示すように、下側支持プレート28には、配管プラグ36a,36bが配置されている。配管プラグ36a,36bは、XY平面視で開口部34に対して略対称な位置に配置され、下側支持プレート28を貫通するように配置されている。 The lower support plate 28 is a member for supporting the lower end of the partition pipe 24. As shown in FIG. 1, the lower support plate 28 is a substantially rectangular flat plate, and is disposed at the upper end of the base portion 6. As shown in FIG. 2, a circular opening 34 is formed in the center of the lower support plate 28. Also, as shown in FIGS. 1 and 2, piping plugs 36a, 36b are disposed on the lower support plate 28. The piping plugs 36a, 36b are disposed at positions substantially symmetrical to the opening 34 in the XY plane view, and are disposed so as to penetrate the lower support plate 28.

複数の支持柱30は、上側支持プレート32を支持するための部材である。複数の支持柱30は、長尺状の円柱状に形成され、下側支持プレート28の上面から上方に立設されている。 The multiple support columns 30 are members for supporting the upper support plate 32. The multiple support columns 30 are formed in a long cylindrical shape and stand upright from the upper surface of the lower support plate 28.

上側支持プレート32は、仕切り管24の上端部を支持するための部材である。図1に示すように、上側支持プレート32は、略矩形状の平板であり、複数の支持柱30の各上端部に支持されている。すなわち、上側支持プレート32は、下側支持プレート28の上方に対向して配置されている。図3に示すように、上側支持プレート32の中央部には、円形状の開口部38が形成されている。 The upper support plate 32 is a member for supporting the upper end of the partition pipe 24. As shown in FIG. 1, the upper support plate 32 is a flat plate having a substantially rectangular shape, and is supported by the upper ends of the multiple support columns 30. In other words, the upper support plate 32 is disposed above and facing the lower support plate 28. As shown in FIG. 3, a circular opening 38 is formed in the center of the upper support plate 32.

図2に示すように、給気部10は、下側支持プレート28の下面に取り付けられている。給気部10には、下側支持プレート28の開口部34と連通する給気・排水用流路40及び給気用流路42が形成されている。給気・排水用流路40の上端部は、下側支持プレート28の上面に開口され、給気・排水用流路40の下端部は、下側支持プレート28の下面に開口されている。同様に、給気用流路42の上端部は、下側支持プレート28の上面に開口され、給気用流路42の下端部は、下側支持プレート28の下面に開口されている。 As shown in FIG. 2, the air supply section 10 is attached to the underside of the lower support plate 28. The air supply section 10 is formed with an air supply/drainage flow path 40 and an air supply flow path 42 that communicate with the opening 34 of the lower support plate 28. The upper end of the air supply/drainage flow path 40 opens on the upper surface of the lower support plate 28, and the lower end of the air supply/drainage flow path 40 opens on the lower surface of the lower support plate 28. Similarly, the upper end of the air supply flow path 42 opens on the upper surface of the lower support plate 28, and the lower end of the air supply flow path 42 opens on the lower surface of the lower support plate 28.

また、給気部10の下端部には、給気用流路42と連通する配管プラグ44が取り付けられている。配管プラグ44は、チューブ46を介して上述した配管プラグ36aに接続されている。 A piping plug 44 that communicates with the air supply passage 42 is attached to the lower end of the air supply section 10. The piping plug 44 is connected to the above-mentioned piping plug 36a via a tube 46.

冷却液受け槽12は、ワーク4の内部を通して流下した冷却液(後述する)を受けるための水槽である。図1及び図2に示すように、冷却液受け槽12は、下側支持プレート28の下面に取り付けられており、給気部10を下方から覆うように配置されている。なお、図1に示すように、冷却液受け槽12の下端部には、当該冷却液受け槽12に溜まった冷却液を外部に排出するための排水管48が配置されている。 The cooling liquid receiving tank 12 is a water tank for receiving the cooling liquid (described later) that flows down through the inside of the workpiece 4. As shown in Figs. 1 and 2, the cooling liquid receiving tank 12 is attached to the lower surface of the lower support plate 28, and is positioned so as to cover the air supply section 10 from below. As shown in Fig. 1, a drain pipe 48 is disposed at the lower end of the cooling liquid receiving tank 12 for discharging the cooling liquid that has accumulated in the cooling liquid receiving tank 12 to the outside.

図2に示すように、不活性ガス供給部14a,14bは、例えば窒素又はアルゴン等の不活性ガスを供給する供給源である。不活性ガス供給部14a,14bはそれぞれ、チューブ(図示せず)を介して配管プラグ36a,36bに接続されている。 As shown in FIG. 2, the inert gas supply units 14a and 14b are sources that supply inert gas such as nitrogen or argon. The inert gas supply units 14a and 14b are connected to piping plugs 36a and 36b, respectively, via tubes (not shown).

図3に示すように、排気部16は、上側支持プレート32の上面に取り付けられている。排気部16には、上側支持プレート32の開口部38と連通する第1の排気用流路50、第2の排気用流路52及び第3の排気用流路54が形成されている。 As shown in FIG. 3, the exhaust section 16 is attached to the upper surface of the upper support plate 32. The exhaust section 16 is formed with a first exhaust passage 50, a second exhaust passage 52, and a third exhaust passage 54 that communicate with the opening 38 of the upper support plate 32.

第1の排気用流路50は、排気部16の上面から下面まで延びている。すなわち、第1の排気用流路50の上端部は、排気部16の上面に開口され、第1の排気用流路50の下端部は、排気部16の下面に開口されている。また、第1の排気用流路50の上端部には、配管プラグ56が取り付けられている。 The first exhaust flow path 50 extends from the upper surface to the lower surface of the exhaust section 16. That is, the upper end of the first exhaust flow path 50 opens to the upper surface of the exhaust section 16, and the lower end of the first exhaust flow path 50 opens to the lower surface of the exhaust section 16. In addition, a piping plug 56 is attached to the upper end of the first exhaust flow path 50.

第2の排気用流路52は、排気部16の下面から側面まで延びている。すなわち、第2の排気用流路52の一端部は、排気部16の下面に開口され、第2の排気用流路52の他端部は、排気部16の側面に開口されている。なお、第2の排気用流路52の他端部には、逆止弁を配置してもよい。 The second exhaust flow path 52 extends from the underside to the side of the exhaust section 16. That is, one end of the second exhaust flow path 52 opens to the underside of the exhaust section 16, and the other end of the second exhaust flow path 52 opens to the side of the exhaust section 16. A check valve may be disposed at the other end of the second exhaust flow path 52.

第3の排気用流路54は、第1の排気用流路50から分岐して側方に延びている。すなわち、第3の排気用流路54の一端部は、第1の排気用流路50の側面に開口され、第3の排気用流路54の他端部は、排気部16の側面に開口されている。なお、第3の排気用流路54の他端部には、逆止弁を配置してもよい。 The third exhaust flow path 54 branches off from the first exhaust flow path 50 and extends laterally. That is, one end of the third exhaust flow path 54 opens to the side of the first exhaust flow path 50, and the other end of the third exhaust flow path 54 opens to the side of the exhaust section 16. A check valve may be disposed at the other end of the third exhaust flow path 54.

受け治具18は、ワーク4を上下方向に立てた状態に保持するための治具である。図2及び図3に示すように、受け治具18は、下側受け治具58と、下側接触治具60と、上側受け治具62と、上側接触治具64とを有している。 The receiving jig 18 is a jig for holding the workpiece 4 in an upright position. As shown in Figures 2 and 3, the receiving jig 18 has a lower receiving jig 58, a lower contact jig 60, an upper receiving jig 62, and an upper contact jig 64.

図2に示すように、下側受け治具58は、円筒状に形成され、例えば樹脂で形成されている。下側受け治具58は、給気部10の上面から下側支持プレート28の開口部34を通して上方に立設している。下側受け治具58の内部は、給気部10の給気・排水用流路40と連通し、且つ、ワーク4の内部と連通している。下側接触治具60は、リング状に形成され、例えばセラミックで形成されている。下側接触治具60は、下側受け治具58の上端部に配置されており、上下方向に立てたワーク4の下端部を着脱自在に支持する。 As shown in FIG. 2, the lower support jig 58 is formed in a cylindrical shape and is made of, for example, resin. The lower support jig 58 stands upright from the upper surface of the air supply section 10 through the opening 34 of the lower support plate 28. The inside of the lower support jig 58 communicates with the air supply/drainage flow path 40 of the air supply section 10 and also communicates with the inside of the workpiece 4. The lower contact jig 60 is formed in a ring shape and is made of, for example, ceramic. The lower contact jig 60 is disposed at the upper end of the lower support jig 58 and detachably supports the lower end of the workpiece 4 standing upright in the vertical direction.

図3に示すように、上側受け治具62は、円筒状に形成され、例えば樹脂で形成されている。上側受け治具62は、排気部16の下面から上側支持プレート32の開口部38を通して下方に延びている。上側受け治具62の内部は、排気部16の第1の排気用流路50と連通し、且つ、ワーク4の内部と連通している。上側接触治具64は、リング状に形成され、例えばセラミックで形成されている。上側接触治具64は、上側受け治具62の下端部に配置されており、上下方向に立てたワーク4の上端部を着脱自在に支持する。 As shown in FIG. 3, the upper support jig 62 is formed in a cylindrical shape and is made of, for example, resin. The upper support jig 62 extends downward from the lower surface of the exhaust section 16 through the opening 38 of the upper support plate 32. The inside of the upper support jig 62 communicates with the first exhaust flow path 50 of the exhaust section 16 and also communicates with the inside of the workpiece 4. The upper contact jig 64 is formed in a ring shape and is made of, for example, ceramic. The upper contact jig 64 is disposed at the lower end of the upper support jig 62 and detachably supports the upper end of the workpiece 4 standing upright in the vertical direction.

図3に示すように、冷却液供給部20は、誘導加熱されたワーク4を冷却するための冷却液(焼入液)を供給する供給源である。冷却液は、例えばPAG(ポリアルキレングリコール)等のポリマーを含有する水溶液である。冷却液供給部20は、チューブ(図示せず)を介して配管プラグ56に接続されている。 As shown in FIG. 3, the coolant supply unit 20 is a supply source that supplies a coolant (quenching liquid) for cooling the induction-heated workpiece 4. The coolant is, for example, an aqueous solution containing a polymer such as PAG (polyalkylene glycol). The coolant supply unit 20 is connected to a piping plug 56 via a tube (not shown).

図3に示すように、噴射ノズル22は、冷却液を噴射するための長尺状のノズルである。噴射ノズル22の上端部は、パッキン66を介して配管プラグ56の内周面に取り付けられている。これにより、噴射ノズル22は、配管プラグ56と連通している。噴射ノズル22は、配管プラグ56から下方に延び、その一部は、上側受け治具62及び上側接触治具64の各内部、及び、受け治具18により上下方向に立てた状態に保持されたワーク4の内部に挿通される。図2に示すように、噴射ノズル22の下端部は、ワーク4の下端部よりもやや上方に配置されている。噴射ノズル22の外周面のうち、ワーク4の内部に挿通される領域には、ワーク4の内周面に向けて冷却液を放射状に噴射するための複数のノズル孔(図示せず)が形成されている。 3, the injection nozzle 22 is a long nozzle for injecting the cooling liquid. The upper end of the injection nozzle 22 is attached to the inner peripheral surface of the piping plug 56 via a packing 66. This allows the injection nozzle 22 to communicate with the piping plug 56. The injection nozzle 22 extends downward from the piping plug 56, and a part of it is inserted into each of the upper receiving jig 62 and the upper contact jig 64, and into the workpiece 4 held upright by the receiving jig 18. As shown in FIG. 2, the lower end of the injection nozzle 22 is located slightly above the lower end of the workpiece 4. In the area of the outer peripheral surface of the injection nozzle 22 that is inserted into the workpiece 4, a plurality of nozzle holes (not shown) for radially injecting the cooling liquid toward the inner peripheral surface of the workpiece 4 are formed.

仕切り管24は、受け治具18により上下方向に立てた状態に保持されたワーク4の外周面と誘導コイル26とを仕切るための部材であり、薄肉円筒状且つ長尺状に形成されている。仕切り管24は、非磁性及び耐熱性を有する材料で形成されており、例えば石英管又はセラミック管である。図2に示すように、仕切り管24の下端部は、下側支持プレート28の開口部34の内周面上に取り付けられている。また、図3に示すように、仕切り管24の上端部は、上側支持プレート32の開口部38の内周面上に取り付けられている。これにより、仕切り管24は、受け治具18と、当該受け治具18により上下方向に立てた状態に保持されたワーク4の外周面とを囲むように配置される。 The partition tube 24 is a member for separating the outer peripheral surface of the workpiece 4 held in an upright position by the receiving jig 18 from the induction coil 26, and is formed in a thin-walled cylindrical and long shape. The partition tube 24 is made of a non-magnetic and heat-resistant material, such as a quartz tube or a ceramic tube. As shown in FIG. 2, the lower end of the partition tube 24 is attached to the inner peripheral surface of the opening 34 of the lower support plate 28. Also, as shown in FIG. 3, the upper end of the partition tube 24 is attached to the inner peripheral surface of the opening 38 of the upper support plate 32. As a result, the partition tube 24 is arranged to surround the receiving jig 18 and the outer peripheral surface of the workpiece 4 held in an upright position by the receiving jig 18.

誘導コイル26は、ワーク4を誘導加熱するためのものであり、電源回路(図示せず)に電気的に接続されている。図1に示すように、誘導コイル26は、例えば銅製のパイプを螺旋状に巻回することにより形成された、いわゆるマルチターンコイルである。誘導コイル26は、複数の支持柱30に取り付けられたコイルサポート68に支持されており、仕切り管24の外周面を囲むように配置されている。すなわち、図2及び図3に示すように、誘導コイル26は、ワーク4の全長に亘ってワーク4の外周面を囲むように配置され、仕切り管24は、ワーク4の外周面と誘導コイル26との間に配置されている。 The induction coil 26 is for induction heating the workpiece 4 and is electrically connected to a power circuit (not shown). As shown in FIG. 1, the induction coil 26 is a so-called multi-turn coil formed, for example, by winding a copper pipe in a spiral shape. The induction coil 26 is supported by coil supports 68 attached to a plurality of support columns 30 and is arranged to surround the outer circumferential surface of the partition tube 24. That is, as shown in FIG. 2 and FIG. 3, the induction coil 26 is arranged to surround the outer circumferential surface of the workpiece 4 over the entire length of the workpiece 4, and the partition tube 24 is arranged between the outer circumferential surface of the workpiece 4 and the induction coil 26.

[2.誘導加熱装置の動作]
次に、図4~図8を参照しながら、実施の形態に係る誘導加熱装置2の動作について説明する。図4は、実施の形態に係る誘導加熱装置2の動作の流れを示すフローチャートである。図5及び図6は、加熱工程における、実施の形態に係る誘導加熱装置2の概略要部断面図である。図7及び図8は、冷却工程における、実施の形態に係る誘導加熱装置2の概略要部断面図である。
2. Operation of induction heating device
Next, the operation of the induction heating device 2 according to the embodiment will be described with reference to Fig. 4 to Fig. 8. Fig. 4 is a flowchart showing the flow of the operation of the induction heating device 2 according to the embodiment. Figs. 5 and 6 are schematic cross-sectional views of the main parts of the induction heating device 2 according to the embodiment in the heating process. Figs. 7 and 8 are schematic cross-sectional views of the main parts of the induction heating device 2 according to the embodiment in the cooling process.

[2-1.加熱工程]
図4に示すように、まず、誘導コイル26によりワーク4を誘導加熱する加熱工程が行われる(S1)。
[2-1. Heating process]
As shown in FIG. 4, first, a heating step is performed in which the workpiece 4 is induction-heated by the induction coil 26 (S1).

加熱工程では、誘導加熱すべきワーク4の生材を、受け治具18により上下方向に立てた状態に保持する。これにより、誘導コイル26は、ワーク4の外周面を囲むように配置され、仕切り管24は、ワーク4の外周面と誘導コイル26との間に配置される。この状態で、図5に示すように、不活性ガス供給部14a,14bがともに動作をオンし、図6に示すように、冷却液供給部20が動作をオフする。 In the heating process, the raw material of the workpiece 4 to be induction heated is held upright in the vertical direction by the receiving jig 18. As a result, the induction coil 26 is positioned to surround the outer periphery of the workpiece 4, and the partition tube 24 is positioned between the outer periphery of the workpiece 4 and the induction coil 26. In this state, as shown in FIG. 5, both inert gas supply units 14a and 14b are turned on, and as shown in FIG. 6, the cooling liquid supply unit 20 is turned off.

図5の矢印で示すように、不活性ガス供給部14aからの不活性ガスは、(a1)配管プラグ36a、(a2)チューブ46、(a3)配管プラグ44、(a4)給気部10の給気用流路42、(a5)下側支持プレート28の開口部34、及び、(a6)下側受け治具58の外周面と仕切り管24の内周面との間を通して、ワーク4の外周面と仕切り管24の内周面との間に供給される。 As shown by the arrows in FIG. 5, the inert gas from the inert gas supply unit 14a is supplied between the outer circumferential surface of the workpiece 4 and the inner circumferential surface of the partition tube 24 through (a1) the piping plug 36a, (a2) the tube 46, (a3) the piping plug 44, (a4) the air supply passage 42 of the air supply unit 10, (a5) the opening 34 of the lower support plate 28, and (a6) the gap between the outer circumferential surface of the lower support jig 58 and the inner circumferential surface of the partition tube 24.

その後、図6の矢印で示すように、不活性ガスは、ワーク4の外周面と仕切り管24の内周面との間を下方から上方に向けて流れ、(a7)上側支持プレート32の開口部38、及び、(a8)排気部16の第2の排気用流路52を通して、外部に排出される。 Then, as shown by the arrows in Figure 6, the inert gas flows from bottom to top between the outer circumferential surface of the workpiece 4 and the inner circumferential surface of the partition tube 24, and is exhausted to the outside through (a7) the opening 38 of the upper support plate 32 and (a8) the second exhaust flow path 52 of the exhaust section 16.

また、図5の矢印で示すように、不活性ガス供給部14bからの不活性ガスは、(b1)配管プラグ36b、(b2)冷却液受け槽12、(b3)給気部10の給気・排水用流路40、(b4)下側支持プレート28の開口部34、及び、(b5)下側受け治具58の内部を通して、ワーク4の内部に供給される。 As shown by the arrows in Figure 5, the inert gas from the inert gas supply unit 14b is supplied to the inside of the workpiece 4 through (b1) the piping plug 36b, (b2) the coolant receiving tank 12, (b3) the air supply/drainage flow path 40 of the air supply unit 10, (b4) the opening 34 of the lower support plate 28, and (b5) the inside of the lower receiving jig 58.

その後、図6の矢印で示すように、不活性ガスは、ワーク4の内部を下方から上方に向けて流れ、(b6)上側支持プレート32の開口部38、(b7)排気部16の第1の排気用流路50、及び、(b8)排気部16の第3の排気用流路54を通して、外部に排出される。 Then, as shown by the arrows in FIG. 6, the inert gas flows from bottom to top inside the workpiece 4 and is exhausted to the outside through (b6) the opening 38 in the upper support plate 32, (b7) the first exhaust passage 50 in the exhaust section 16, and (b8) the third exhaust passage 54 in the exhaust section 16.

以上のようにして、ワーク4の外周面と仕切り管24の内周面との間、及び、ワーク4の内部の各々には、不活性ガスが供給される。その結果、ワーク4の外周面と仕切り管24の内周面との間、及び、ワーク4の内部では、不活性ガスによって空気(酸素)が遮断されるようになる。 In this manner, inert gas is supplied between the outer circumferential surface of the workpiece 4 and the inner circumferential surface of the partition tube 24, and to the inside of the workpiece 4. As a result, the inert gas blocks air (oxygen) between the outer circumferential surface of the workpiece 4 and the inner circumferential surface of the partition tube 24, and inside the workpiece 4.

この状態で、電源回路により生成された高周波電流が所定時間の間、誘導コイル26に供給されることによって、ワーク4が誘導コイル26により当該ワーク4の全長に亘って誘導加熱される。この時、上述したように、ワーク4の外周面と仕切り管24の内周面との間、及び、ワーク4の内部において空気(酸素)が遮断されているので、いわゆる無酸化状態でワーク4を誘導加熱することができる。 In this state, a high-frequency current generated by the power supply circuit is supplied to the induction coil 26 for a predetermined time, and the workpiece 4 is inductively heated by the induction coil 26 over the entire length of the workpiece 4. At this time, as described above, air (oxygen) is blocked between the outer peripheral surface of the workpiece 4 and the inner peripheral surface of the partition tube 24, and inside the workpiece 4, so the workpiece 4 can be inductively heated in a so-called non-oxidizing state.

この時、ワーク4の外周面と仕切り管24の内周面との間、及び、ワーク4の内部を流れる不活性ガスは、誘導加熱されたワーク4の熱によってスムーズに上昇することができる。また、ワーク4を誘導加熱することにより、ワーク4の外周面及び内周面から発生した油蒸気は、不活性ガスと同様に、排気部16の第2の排気用流路52及び第3の排気用流路54を通して、外部に排出される。 At this time, the inert gas flowing between the outer peripheral surface of the workpiece 4 and the inner peripheral surface of the partition pipe 24, and inside the workpiece 4, can rise smoothly due to the heat of the induction-heated workpiece 4. In addition, by induction-heating the workpiece 4, the oil vapor generated from the outer peripheral surface and inner peripheral surface of the workpiece 4 is discharged to the outside through the second exhaust passage 52 and the third exhaust passage 54 of the exhaust section 16, just like the inert gas.

なお、上記所定時間の経過後、誘導コイル26への高周波電流の供給が停止し、誘導コイル26によるワーク4の誘導加熱が停止する。 After the above-mentioned predetermined time has elapsed, the supply of high-frequency current to the induction coil 26 is stopped, and the induction heating of the workpiece 4 by the induction coil 26 is stopped.

[2-2.冷却工程]
図4に示すように、加熱工程(S1)が行われた後、誘導加熱されたワーク4を冷却する冷却工程が行われる(S2)。
[2-2. Cooling process]
As shown in FIG. 4, after the heating step (S1) is performed, a cooling step is performed (S2) to cool the induction-heated workpiece 4.

冷却工程では、加熱工程から引き続き、誘導加熱されたワーク4を、受け治具18により上下方向に立てた状態に保持する。この状態で、図7に示すように、不活性ガス供給部14aが動作をオン、不活性ガス供給部14bが動作をオフし、図8に示すように、冷却液供給部20が動作をオンする。 In the cooling process, continuing from the heating process, the induction-heated workpiece 4 is held upright in the vertical direction by the receiving jig 18. In this state, as shown in FIG. 7, the inert gas supply unit 14a is turned on, the inert gas supply unit 14b is turned off, and as shown in FIG. 8, the cooling liquid supply unit 20 is turned on.

図7の矢印で示すように、不活性ガス供給部14aからの不活性ガスは、(c1)配管プラグ36a、(c2)チューブ46、(c3)配管プラグ44、(c4)給気部10の給気用流路42、(c5)下側支持プレート28の開口部34、及び、(c6)下側受け治具58の外周面と仕切り管24の内周面との間を通して、ワーク4の外周面と仕切り管24の内周面との間に供給される。 As shown by the arrows in FIG. 7, the inert gas from the inert gas supply unit 14a is supplied between the outer circumferential surface of the workpiece 4 and the inner circumferential surface of the partition tube 24 through (c1) the piping plug 36a, (c2) the tube 46, (c3) the piping plug 44, (c4) the air supply passage 42 of the air supply unit 10, (c5) the opening 34 of the lower support plate 28, and (c6) the gap between the outer circumferential surface of the lower support jig 58 and the inner circumferential surface of the partition tube 24.

その後、図8の矢印で示すように、不活性ガスは、ワーク4の外周面と仕切り管24の内周面との間を下方から上方に向けて流れ、(c7)上側支持プレート32の開口部38、及び、(c8)排気部16の第2の排気用流路52を通して、外部に排出される。 Then, as shown by the arrows in Figure 8, the inert gas flows from bottom to top between the outer circumferential surface of the workpiece 4 and the inner circumferential surface of the partition tube 24, and is exhausted to the outside through (c7) the opening 38 of the upper support plate 32 and (c8) the second exhaust passage 52 of the exhaust section 16.

なお、不活性ガス供給部14bは動作をオフしているので、ワーク4の内部には不活性ガスは供給されない。 Note that the inert gas supply unit 14b is turned off, so no inert gas is supplied to the inside of the workpiece 4.

また、図8の矢印で示すように、冷却液供給部20からの冷却液は、配管プラグ56を通して噴射ノズル22に供給される。噴射ノズル22に供給された冷却液は、噴射ノズル22の内部を流下する間に、複数のノズル孔からワーク4の内周面に向けて放射状に噴射される。これにより、ワーク4は、冷却液によって当該ワーク4の全長に亘って冷却される。この時、上述したように、ワーク4の外周面と仕切り管24の内周面との間において空気(酸素)が遮断されているので、いわゆる無酸化状態でワーク4を冷却することができる。 As shown by the arrows in FIG. 8, the cooling liquid from the cooling liquid supply unit 20 is supplied to the injection nozzle 22 through the piping plug 56. The cooling liquid supplied to the injection nozzle 22 is sprayed radially from the multiple nozzle holes toward the inner surface of the workpiece 4 while flowing down inside the injection nozzle 22. As a result, the workpiece 4 is cooled by the cooling liquid over its entire length. At this time, as described above, air (oxygen) is blocked between the outer surface of the workpiece 4 and the inner surface of the partition pipe 24, so the workpiece 4 can be cooled in a so-called non-oxidizing state.

なお、ワーク4の冷却時にワーク4の内周面で発生した蒸気は、第3の排気用流路54を通して外部に排出される。これにより、ワーク4の内部への不活性ガスの供給を停止した場合であっても、ワーク4の内周面で発生した高温の蒸気が外部に排出されるので、ワーク4の内部に空気(酸素)が再度流入するのを抑制することができ、無酸化状態を維持することができる。 The steam generated on the inner circumferential surface of the workpiece 4 during cooling of the workpiece 4 is discharged to the outside through the third exhaust passage 54. As a result, even if the supply of inert gas to the inside of the workpiece 4 is stopped, the high-temperature steam generated on the inner circumferential surface of the workpiece 4 is discharged to the outside, so that air (oxygen) is prevented from flowing back into the inside of the workpiece 4, and an oxidation-free state can be maintained.

図7に示すように、ワーク4を冷却した冷却液は、下側受け治具58の内部、及び、給気部10の給気・排水用流路40を通して流下し、冷却液受け槽12に溜められる。冷却液受け槽12に溜まった冷却液は、排水管48(図1参照)を通して外部に排出される。 As shown in FIG. 7, the cooling liquid that has cooled the workpiece 4 flows through the inside of the lower receiving jig 58 and the air supply/drainage flow path 40 of the air supply section 10, and is stored in the cooling liquid receiving tank 12. The cooling liquid that has accumulated in the cooling liquid receiving tank 12 is discharged to the outside through the drainage pipe 48 (see FIG. 1).

[3.効果]
上述したように、加熱工程では、ワーク4の外周面と仕切り管24の内周面との間、及び、ワーク4の内部において空気(酸素)が遮断された状態で、ワーク4を誘導加熱することができる。これにより、加熱工程において、ワーク4の外周面及び内周面に酸化スケールが形成されるのを抑制することができる。
3. Effects
As described above, in the heating process, the workpiece 4 can be induction heated in a state in which air (oxygen) is blocked between the outer circumferential surface of the workpiece 4 and the inner circumferential surface of the partition pipe 24 and inside the workpiece 4. This makes it possible to suppress the formation of oxide scale on the outer circumferential surface and inner circumferential surface of the workpiece 4 in the heating process.

また、冷却工程では、ワーク4の外周面と仕切り管24の内周面との間において空気(酸素)が遮断された状態で、ワーク4を冷却することができる。これにより、冷却工程において、ワーク4の外周面に酸化スケールが形成されるのを抑制することができる。 In addition, in the cooling process, the workpiece 4 can be cooled while air (oxygen) is blocked between the outer peripheral surface of the workpiece 4 and the inner peripheral surface of the partition tube 24. This makes it possible to suppress the formation of oxide scale on the outer peripheral surface of the workpiece 4 in the cooling process.

したがって、ワーク4の誘導加熱時及び冷却時に、ワーク4の外周面に酸化スケールが形成されるのを抑制することができ、ワーク4の外周面の外観品質を高めることができる。 Therefore, the formation of oxide scale on the outer peripheral surface of the workpiece 4 during induction heating and cooling of the workpiece 4 can be suppressed, and the appearance quality of the outer peripheral surface of the workpiece 4 can be improved.

[4.実施例及び比較例]
本実施の形態による効果、すなわち、ワーク4の誘導加熱時及び冷却時に、ワーク4の外周面に酸化スケールが形成されるのを抑制することができる効果を確認するため、以下の実験を行った。図9は、比較例、実施例1及び2に係る各誘導加熱装置によりそれぞれ誘導加熱されたワークの外観を示す写真である。
4. Examples and Comparative Examples
The following experiment was carried out to confirm the effect of this embodiment, that is, the effect of suppressing the formation of oxide scale on the outer peripheral surface of the workpiece 4 during induction heating and cooling of the workpiece 4. Fig. 9 is a photograph showing the appearance of the workpieces induction heated by the induction heating devices according to the comparative example, examples 1 and 2.

比較例では、図9の(a)に示す鋼製の円筒状のワークの生材に対して、大気中において8kHzの高周波で誘導加熱した後に、大気中においてワークを冷却した。その結果、図9の(b)に示すように、ワークの外周面には酸化スケールが形成され、ワークの外周面が黒くなった。 In a comparative example, the raw material of a cylindrical steel workpiece shown in FIG. 9(a) was induction heated in the atmosphere at a high frequency of 8 kHz, and then the workpiece was cooled in the atmosphere. As a result, as shown in FIG. 9(b), an oxide scale was formed on the outer peripheral surface of the workpiece, and the outer peripheral surface of the workpiece turned black.

実施例1では、図9の(a)に示す鋼製の円筒状のワークの生材に対して、窒素雰囲気中において42kHzの高周波で誘導加熱した後に、窒素雰囲気中においてワークを冷却した。その結果、図9の(c)に示すように、ワークの外周面には酸化スケールが形成されず、ワークの外周面は生材の光沢を保っていた。 In Example 1, the raw material of a cylindrical steel workpiece shown in FIG. 9(a) was induction heated in a nitrogen atmosphere at a high frequency of 42 kHz, and then the workpiece was cooled in the nitrogen atmosphere. As a result, as shown in FIG. 9(c), no oxide scale was formed on the outer peripheral surface of the workpiece, and the outer peripheral surface of the workpiece maintained the luster of the raw material.

実施例2では、図9の(a)に示す鋼製の円筒状のワークの生材に対して、窒素雰囲気中において8kHzの高周波で誘導加熱した後に、窒素雰囲気中においてワークを冷却した。その結果、図9の(d)に示すように、ワークの外周面には酸化スケールがほとんど形成されず、ワークの外周面は生材に近い光沢を保っていた。 In Example 2, the raw material of a cylindrical steel workpiece shown in FIG. 9(a) was induction heated in a nitrogen atmosphere at a high frequency of 8 kHz, and then the workpiece was cooled in the nitrogen atmosphere. As a result, as shown in FIG. 9(d), almost no oxide scale was formed on the outer peripheral surface of the workpiece, and the outer peripheral surface of the workpiece maintained a luster close to that of the raw material.

以上のことから、実施の形態に係る誘導加熱装置2では、ワーク4の誘導加熱時及び冷却時に、ワーク4の外周面に酸化スケールが形成されるのを抑制することができる効果を得られることが確認された。 From the above, it has been confirmed that the induction heating device 2 according to the embodiment has the effect of suppressing the formation of oxide scale on the outer peripheral surface of the workpiece 4 during induction heating and cooling of the workpiece 4.

(変形例等)
以上、本発明の1つ又は複数の態様に係る誘導加熱装置について、上記実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の1つ又は複数の態様の範囲内に含まれてもよい。
(Modifications, etc.)
Although the induction heating device according to one or more aspects of the present invention has been described based on the above-mentioned embodiment, the present invention is not limited to the above-mentioned embodiment. As long as it does not deviate from the spirit of the present invention, various modifications conceived by a person skilled in the art to this embodiment and forms constructed by combining components in different embodiments may also be included within the scope of one or more aspects of the present invention.

上記実施の形態では、誘導コイル26をマルチターンコイルとしたが、これに限定されず、例えば銅製のパイプを折り曲げることにより形成された、いわゆるラインコイルとしてもよい。 In the above embodiment, the induction coil 26 is a multi-turn coil, but this is not limited thereto, and it may be, for example, a so-called line coil formed by bending a copper pipe.

また、上記実施の形態では、噴射ノズル22の一部をワーク4の内部に挿通したが、必ずしもワーク4の内部に挿通しなくてもよい。この場合、噴射ノズル22の下端部は、ワーク4の上端部よりも上方に配置され、噴射ノズル22の下端部から下方に向けて噴射した冷却液は、ワーク4の上端部における開口部を通してワーク4の内部に供給される。 In addition, in the above embodiment, a portion of the injection nozzle 22 is inserted into the workpiece 4, but it does not necessarily have to be inserted into the workpiece 4. In this case, the lower end of the injection nozzle 22 is positioned above the upper end of the workpiece 4, and the cooling liquid injected downward from the lower end of the injection nozzle 22 is supplied to the inside of the workpiece 4 through an opening at the upper end of the workpiece 4.

本発明は、例えば金属部品の高周波焼き入れを行うための誘導加熱装置等に適用することができる。 The present invention can be applied to induction heating devices for high-frequency hardening of metal parts, for example.

2 誘導加熱装置
4 ワーク
6 ベース部
8 支持ユニット
10 給気部
12 冷却液受け槽
14a,14b 不活性ガス供給部
16 排気部
18 受け治具
20 冷却液供給部
22 噴射ノズル
24 仕切り管
26 誘導コイル
28 下側支持プレート
30 支持柱
32 上側支持プレート
34,38 開口部
36a,36b,44,56 配管プラグ
40 給気・排水用流路
42 給気用流路
46 チューブ
48 排水管
50 第1の排気用流路
52 第2の排気用流路
54 第3の排気用流路
58 下側受け治具
60 下側接触治具
62 上側受け治具
64 上側接触治具
66 パッキン
68 コイルサポート
Reference Signs List 2 Induction heating device 4 Work 6 Base 8 Support unit 10 Air supply section 12 Cooling liquid receiving tank 14a, 14b Inert gas supply section 16 Exhaust section 18 Receiving jig 20 Cooling liquid supply section 22 Spray nozzle 24 Partition pipe 26 Induction coil 28 Lower support plate 30 Support column 32 Upper support plate 34, 38 Openings 36a, 36b, 44, 56 Piping plug 40 Air supply/drain passage 42 Air supply passage 46 Tube 48 Drain pipe 50 First exhaust passage 52 Second exhaust passage 54 Third exhaust passage 58 Lower receiving jig 60 Lower contact jig 62 Upper receiving jig 64 Upper contact jig 66 Gasket 68 Coil support

Claims (5)

筒状のワークを誘導加熱するための誘導加熱方法であって、
(a)前記ワークを上下方向に立て、且つ、前記ワークの外周面を囲むように誘導コイルを配置し、且つ、前記ワークの外周面と前記誘導コイルとの間に仕切り管を配置した状態で、前記ワークの外周面と前記仕切り管の内周面との間、及び、前記ワークの内部の各々に不活性ガスを下方から上方に向けて流すように供給しながら、前記誘導コイルにより前記ワークを誘導加熱するステップと、
(b)前記(a)の後に、前記ワークを上下方向に立て、且つ、前記ワークの外周面と前記誘導コイルとの間に前記仕切り管を配置した状態で、前記ワークの外周面と前記仕切り管の内周面との間に不活性ガスを下方から上方に向けて流すように供給しながら、前記ワークの内部に冷却液を供給することにより前記ワークを冷却するステップと、を含む
誘導加熱方法。
An induction heating method for induction heating a cylindrical workpiece, comprising:
(a) standing the workpiece vertically, arranging an induction coil to surround the outer circumferential surface of the workpiece, and arranging a partition pipe between the outer circumferential surface of the workpiece and the induction coil, and in a state where an inert gas is supplied between the outer circumferential surface of the workpiece and the inner circumferential surface of the partition pipe and into the inside of the workpiece so as to flow from below to above , the step of inductively heating the workpiece by the induction coil;
(b) after (a), standing the workpiece upright and disposing the partition pipe between the outer peripheral surface of the workpiece and the induction coil, supplying an inert gas between the outer peripheral surface of the workpiece and the inner peripheral surface of the partition pipe so as to flow from below to above , while supplying a cooling liquid into the inside of the workpiece to cool the workpiece.
前記(b)では、冷却液を噴射するための噴射ノズルを前記ワークの内部に挿通した状態で、前記噴射ノズルから前記ワークの内部に向けて冷却液を噴射することにより、前記ワークを冷却する
請求項1に記載の誘導加熱方法。
2. The induction heating method according to claim 1, wherein in (b), the workpiece is cooled by injecting a cooling liquid from an injection nozzle toward the inside of the workpiece while the injection nozzle is inserted into the inside of the workpiece.
前記(b)では、前記噴射ノズルの外周面から前記ワークの内周面に向けて冷却液を放射状に噴射することにより、前記ワークを冷却する
請求項2に記載の誘導加熱方法。
The induction heating method according to claim 2 , wherein in (b), the workpiece is cooled by radially spraying the cooling liquid from an outer circumferential surface of the spray nozzle toward an inner circumferential surface of the workpiece.
前記仕切り管は、石英管又はセラミック管である
請求項1~のいずれか1項に記載の誘導加熱方法。
The induction heating method according to any one of claims 1 to 3 , wherein the partition tube is a quartz tube or a ceramic tube.
筒状のワークを誘導加熱するための誘導加熱装置であって、
前記ワークの外周面を囲むように配置され、前記ワークを誘導加熱する誘導コイルと、
前記ワークの外周面と前記誘導コイルとの間に配置された仕切り管と、
不活性ガスを供給する不活性ガス供給部と、
冷却液を供給する冷却液供給部と、を備え、
前記誘導コイルにより前記ワークを誘導加熱する際には、前記ワークを上下方向に立てた状態で、前記不活性ガス供給部は、前記ワークの外周面と前記仕切り管の内周面との間、及び、前記ワークの内部の各々に不活性ガスを下方から上方に向けて流すように供給し、
前記ワークを冷却する際には、前記ワークを上下方向に立てた状態で、前記不活性ガス供給部は、前記ワークの外周面と前記仕切り管の内周面との間に不活性ガスを下方から上方に向けて流すように供給し、且つ、前記冷却液供給部は、前記ワークの内部に冷却液を供給する
誘導加熱装置。
An induction heating device for induction heating a cylindrical workpiece,
An induction coil arranged to surround an outer peripheral surface of the workpiece and inductively heats the workpiece;
A partition pipe disposed between an outer peripheral surface of the workpiece and the induction coil;
an inert gas supply unit for supplying an inert gas;
a coolant supply unit that supplies a coolant,
When the workpiece is induction-heated by the induction coil, the inert gas supply unit supplies inert gas to flow from the bottom to the top between the outer peripheral surface of the workpiece and the inner peripheral surface of the partition pipe, and into the inside of the workpiece, with the workpiece standing upright .
When cooling the workpiece, the workpiece is held upright, and the inert gas supply unit supplies inert gas between the outer peripheral surface of the workpiece and the inner peripheral surface of the partition pipe so that the inert gas flows from below to above , and the cooling liquid supply unit supplies cooling liquid to the inside of the workpiece.
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