JP7829907B2 - 高周波焼入システム - Google Patents

Description

本開示は、各種機械部品・自動部品等の鋼機械部品、鍛造品を、水溶性焼入剤を用いて焼入れする高周波焼入システムに関する。

一般的に、焼入れ時のワークの歪みを防止するために、鍛造品等を焼入れするときは、溶媒の水に、溶質である水溶性焼入剤（水溶性有機溶質）を５～１０％加えた溶液である冷却水を、液温を常温下に保って、ワークに噴射することが知られている。
しかし、水溶性焼入剤が添加された冷却水を使用しても、品質、性能が良好な場合においても焼割れの発生する場合がある。
その原因は、（１）高温状態の金属に水が接触すると水の蒸発時に急激に大量の蒸発潜熱が奪われて急冷しすぎるためである。（２）また、金属表面の水のある部分は泡、蒸気などと場所ごとに状態が異なるために烈しい熱ムラが発生するためである。（３）また、鍛造品は特に、内部に大きなストレスが溜っており、複雑な熱ムラに伴って一層亀裂が生じやすくなっているためである。
特許文献１は、冷却水全体に対する水溶性焼入剤の濃度（以後、単に、冷却水の濃度と言う）を１５％～２０％とすることで、ワークの焼割れまたは亀裂の発生を防止している。

図８は、従来技術の高周波焼入装置１０の概略構成図である。図８を用いて、従来技術の高周波焼入装置１０について説明する。
高周波焼入装置１０は、本体容器１１と、冷却水タンク１２とを備えている。本体容器１１は、冷却ジャケット１４と、加熱コイル１５と、上部に開口部１９とを有する。冷却水タンク１２と冷却ジャケット１４とは、連通管１３で接続されている。本体容器１１の下部には、冷却水が溜まっている。加熱コイル１５は、本体容器１１の内部に配置され、ワーク１６の表面より外側で、冷却ジャケット１４より内側に配置されている。
配管である経路１（２５）は、本体容器１１の下部と冷却水タンク１２の上部とを連通している。経路１（２５）上には、本体容器１１の下部に近い側から、第１のポンプ５１、第１の仕切弁４１の順番で、第１のポンプ５１と、第１の仕切弁４１とが配置されている。
冷却水タンク１２には、冷却水の濃度を計測する濃度センサー２０が配置され、冷却水の濃度が表示装置２１で表示される。

従来技術の高周波焼入装置１０の主な動作について説明する。
まず、ワーク１６が本体容器１１に挿入され、冷却ジャケット１４に対向する位置で停止される。
次に、高周波誘導加熱方式により、加熱コイル１５でワーク１６が加熱される。
次に、ワーク１６が所定の温度に加熱されると、加熱コイル１５の電力の供給が停止される。第２の仕切弁４２が開かれ、冷却水タンク１２から冷却ジャケット１４に冷却水が供給され、冷却ジャケット１４から冷却水がワーク１６に噴射される。そして、冷却水がワーク１６に噴射されると、ワーク１６は冷却される。
冷却水がワーク１６に噴射されている時、第１の仕切弁４１が開かれ、第１のポンプ５１が駆動され、経路１（２５）を介して、冷却ジャケット１４から噴射された冷却水が冷却水タンク１２に戻される。
ワーク１６の焼入れが完了すると、ワーク１６が本体容器１１から取り出される。

特開昭６２－１７０４１５号公報

試作品などのワーク１６の焼入れは、試作品によって、冷却水の濃度が異なる。
従来技術の高周波焼入装置１０において、冷却水の濃度が違う冷却水を用いて、複数のワーク１６を連続して高周波焼入れを行う場合、以下の課題を有する。

（冷却水の濃度を高くする場合）
例えば、１回目のワーク１６の焼入れは、冷却水の濃度が１０％で行い、２回目のワーク１６の焼入れは、冷却水の濃度が１５％で行う場合を考える。
その場合、２回目のワーク１６の焼入れは、冷却水タンク１２の冷却水の濃度を１０％から１５％に高くする必要がある。冷却水タンク１２において、冷却水は、通常、常に満タン状態である。

冷却水の濃度を１０％から１５％に高くするには、冷却水タンク１２から１０％の濃度の冷却水の一部を取り出し、冷却水の濃度が１５％となるように、水溶性焼入剤の原液を加える。取り出された１０％の濃度の冷却水は、廃液として処理される。廃液処理には、手間とコストがかかるという課題を有していた。

（冷却水の濃度を低くする場合）
例えば、１回目のワーク１６の焼入れは、冷却水の濃度が１０％で行い、２回目のワーク１６の焼入れは、冷却水の濃度が５％で行う場合を考える。
その場合、２回目のワーク１６の焼入れは、冷却水タンク１２の冷却水の濃度を１０％から５％に低くする必要がある。冷却水タンク１２において、冷却水は、通常、常に満タン状態である。

従って、冷却水の濃度を１０％から５％に低くするには、冷却水タンク１２から１０％の濃度の冷却水の一部を取り出し、冷却水の濃度が５％となるように、水を加える。取り出された１０％の濃度の冷却水は、廃液として処理される。廃液処理には、手間とコストがかかるという課題を有していた。

以上、従来技術の高周波焼入装置１０において、冷却水の濃度が違う冷却水を用いて、複数のワーク１６を連続して高周波焼入れを行う場合、廃液が発生し、そのため手間とコストがかかるという問題を有していた。
本開示は、上記課題に鑑み、複数のワークを連続して焼入れ処理を行う高周波焼入システムにおいて、廃液の発生が抑制された高周波焼入システムを提供する。

本開示の一態様に係る高周波焼入システムは、高周波焼入装置と減圧濃縮装置とを備えた高周波焼入システムであって、高周波焼入装置は、水に水溶性焼入剤を添加した冷却水を貯留する冷却水タンクと、加熱コイルと、冷却ジャケットとを有し、高周波焼入装置は、ワークを加熱コイルと対向する位置に配置し、加熱コイルでワークを加熱し、加熱されたワークと冷却ジャケットから噴射された冷却水とを接触させてワークを冷却して、ワークに焼入れ処理を行い、冷却ジャケットから噴射された冷却水を冷却水タンクに戻すことが可能であって、減圧濃縮装置は、高周波焼入装置から供給された冷却水を、減圧して所定の濃度になるように濃縮する本体タンクと、本体タンクで濃縮された冷却水が供給される濃縮液タンクとを有し、ワークに焼入れ処理を行う際、冷却水タンクの濃度が所定の濃度より低い場合、濃縮液タンクから冷却水タンクに濃縮された冷却水を供給して、冷却水タンクの冷却水の濃度を高くするものである。
上記態様によれば、減圧濃縮装置を用いて、１００℃未満の低い温度（例えば、６０℃以下）で、冷却水の水を蒸発させて冷却水を濃縮するので、水溶性焼入剤が変質せず、長期に渡って冷却水を使用できる。また、高周波焼入システムにおいて、複数のワークを連続して焼入れ処理を行う際、廃液が出ず、廃液の発生を抑制することができる。

好ましい態様は、冷却水タンクの冷却水の一部を本体タンクに供給し、供給された一部の冷却水を本体タンクで減圧して所定の濃度になるように濃縮し、濃縮された冷却水を本体タンクから濃縮液タンクに供給し、本体タンクから濃縮液タンクに供給された濃縮された冷却水を濃縮液タンクから冷却水タンクに供給する動作を含む高周波焼入システムである。
上記態様によれば、高周波焼入システムにおいて、複数のワークを連続して焼入れ処理を行う際、廃液が出ず、廃液の発生を抑制することができる。

さらに好ましい態様は、濃縮液タンクから冷却水タンクに濃縮された冷却水を供給し、冷却水タンクの冷却水の濃度を高くした後、ワークに焼入れ処理を行う動作を含む高周波焼入システムである。
上記態様によれば、高周波焼入システムにおいて、複数のワークを連続して焼入れ処理を行う際、廃液が出ず、廃液の発生を抑制することができる。

さらに好ましい態様は、減圧濃縮装置は、さらに、本体タンクで高周波焼入装置から供給された冷却水を減圧して所定の濃度になるように濃縮する際、本体タンクの冷却水を蒸留水として蒸発させ、蒸発させた蒸留水を水として貯留する蒸留水タンクを有する高周波焼入システムである。
上記態様によれば、高周波焼入システムにおいて、複数のワークを連続して焼入れ処理を行う際、蒸留水タンクの水を利用できるので、廃液が出ず、廃液の発生を抑制することができる。

本開示の一態様に係る別の高周波焼入システムは、高周波焼入装置と減圧濃縮装置とを備えた高周波焼入システムであって、高周波焼入装置は、水に水溶性焼入剤を添加した冷却水を貯留する冷却水タンクと、加熱コイルと、冷却ジャケットとを有し、高周波焼入装置は、ワークを加熱コイルと対向する位置に配置し、加熱コイルでワークを加熱し、加熱されたワークと冷却ジャケットから噴射された冷却水とを接触させてワークを冷却して、ワークに焼入れ処理を行い、冷却ジャケットから噴射された冷却水を冷却水タンクに戻すことが可能であって、減圧濃縮装置は、高周波焼入装置から供給された冷却水を、減圧して所定の濃度になるように濃縮する本体タンクと、本体タンクで冷却水を濃縮する際、冷却水を蒸留水として蒸発させ、蒸発させた蒸留水を水として貯留する蒸留水タンクとを有し、ワークに焼入れ処理を行う際、冷却水タンクの濃度が所定の濃度より高い場合、蒸留水タンクから冷却水タンクに水を供給して、冷却水タンクの冷却水の濃度を低くするものである。
上記態様によれば、減圧濃縮装置を用いて、１００℃未満の低い温度（例えば、６０℃以下）で、冷却水の水を蒸発させて冷却水を濃縮するので、水溶性焼入剤が変質せず、長期に渡って濃縮された冷却水を保存できる。また、高周波焼入システムにおいて、複数のワークを連続して焼入れ処理を行う際、廃液が出ず、廃液の発生を抑制することができる。

好ましい態様は、冷却水タンクの冷却水の一部を本体タンクに供給し、本体タンクで供給された一部の冷却水を減圧して所定の濃度になるように濃縮すると共に、供給された一部の冷却水を蒸留水として蒸発させ、蒸発させた蒸留水を水として蒸留水タンクに貯留し、蒸留水タンクから冷却水タンクに水を供給する動作を含む高周波焼入システムである。
上記態様によれば、高周波焼入システムにおいて、複数のワークを連続して焼入れ処理を行う際、廃液が出ず、廃液の発生を抑制することができる。

さらに好ましい態様は、蒸留水タンクから冷却水タンクに水を供給し、冷却水タンクの冷却水の濃度を低くした後、ワークに焼入れ処理を行う動作を含む高周波焼入システムである。
上記態様によれば、高周波焼入システムにおいて、複数のワークを連続して焼入れ処理を行う際、蒸留水タンクの水を利用するので、廃液が出ず、廃液の発生を抑制することができる。

さらに好ましい態様は、減圧濃縮装置は、さらに、本体タンクで冷却水を減圧して所定の濃度になるように濃縮する際、本体タンクの冷却水を蒸留水として蒸発させると共に、本体タンクの冷却水を濃縮し、濃縮された冷却水が本体タンクから供給される濃縮液タンクを有する高周波焼入システムである。
上記態様によれば、濃縮液タンクで濃縮された冷却水を保存できる。

本開示の一態様によれば、高周波焼入システムにおいて、複数のワークを連続して焼入れ処理を行う際、廃液の発生を抑制することができる。

本開示の一態様である実施形態１における高周波焼入システムの概略の構成図である。 本開示の一態様である実施形態１において、冷却水の濃度を高くする高周波焼入システムの概略の動作を示すフローチャートである。 本開示の一態様である実施形態１において、冷却水の濃度を低くする高周波焼入システムの概略の動作を示すフローチャートである。 本開示の別の態様である実施形態２における高周波焼入システムの概略の構成図である。 実施形態２において、ワークが移動した場合の高周波焼入システムの概略の構成図である。 本開示の別の態様である実施形態３における高周波焼入システムの概略の構成図である。 本開示の別の態様である実施形態４における高周波焼入システムの概略の構成図である。 従来技術の高周波焼入装置の概略の構成図である。

以下、本開示のより具体的な実施形態を説明する。ただし、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。なお、発明者らは、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供するのであって、これらによって特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。以下の説明において、同一または類似する構成要素については、同じ参照符号を付している。

（実施形態１）
以下、本開示の一態様を示す高周波焼入システム１について図面を用いて説明する。

図１は、本開示の一態様を示す高周波焼入システム１の概略の構成図である。
図１に示す様に、高周波焼入システム１は、高周波焼入装置１０と減圧濃縮装置３０とを備える。
高周波焼入装置１０は、ワーク１６に焼入れを行う装置で、本体容器１１と、冷却水タンク１２とを有する。本体容器１１は、冷却ジャケット１４と、加熱コイル１５と、上部に開口部１９とを有する。冷却水タンク１２と冷却ジャケット１４とは、連通管１３で接続され、連通管１３には、仕切弁４２が配置されている。冷却水タンク１２の冷却水は、通常、常に満タン状態である。
本体容器１１の下部は、冷却水が溜まっている。加熱コイル１５は、本体容器１１の内部に配置され、ワーク１６の表面より外側で、冷却ジャケット１４より内側に配置されている。

配管である経路１（２５）は、本体容器１１の下部と冷却水タンク１２の上部とを連通している。経路１（２５）上には、本体容器１１の下部に近い側から、第１のポンプ５１、第１の仕切弁４１の順番で、第１のポンプ５１と、第１の仕切弁４１とが配置されている。
配管である経路２（２６）は、冷却水タンク１２の下部と、後述する減圧濃縮装置３０本体タンク３１の上部とを連通している。経路２（２６）上には、冷却水タンク１２の下部に近い側から、第２のポンプ５２、第３の仕切弁４３の順番で、第２のポンプ５２と、第３の仕切弁４３とが配置されている。
冷却水タンク１２には、冷却水の濃度を計測する濃度センサー２０が配置され、冷却水の濃度が表示装置２１で表示される。

ここで、冷却水について説明する。冷却水は溶液であり、冷却水の溶媒は水である。冷却水の溶質である水溶性焼入剤は、ポリアルキレングリコール、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレングリコール等の水溶性有機溶質である。
冷却水の濃度は、例えば、１％～３０％で、好ましくは、５％～２０％である。冷却水の温度は、例えば、２０℃～４０℃で、好ましくは、２９℃～３５℃である。

減圧濃縮装置３０は、本体タンク３１と、濃縮液タンク３２と、蒸留水タンク３３とを有する。減圧濃縮装置３０は、本体タンク３１を減圧し、本体タンク３１に貯蔵する溶液である冷却水を１００℃未満の温度で沸騰させ、冷却水を濃縮液と蒸留水とに分離するものである。減圧濃縮装置３０は、減圧蒸留濃縮装置、又はエバポレータとも呼ばれる。
濃縮液タンク３２は、分離して濃度が高くなった冷却水（濃縮液）を貯留しておくものである。蒸留水タンク３３は、分離した蒸留水が供給され、水として貯留しておくものである。

本体タンク３１と濃縮液タンク３２とは、配管の経路３（２７）で連結されている。
経路３（２７）上には、本体タンク３１の下部に近い側から、第３のポンプ５３、第４の仕切弁４４の順番で、第３のポンプ５３と、第４の仕切弁４４とが配置されている。
濃縮液タンク３２と冷却水タンク１２とは、配管の経路４（２８）で連結されている。
経路４（２８）上には、濃縮液タンク３２の下部に近い側から、第４のポンプ５４、第５の仕切弁４５の順番で、第４のポンプ５４と、第５の仕切弁４５とが配置されている。
蒸留水タンク３３と冷却水タンク１２とは、配管の経路５（２９）で連結されている。
経路５（２９）上には、蒸留水タンク３３の下部に近い側から、第５のポンプ５５、第６の仕切弁４６の順番で、第５のポンプ５５と、第６の仕切弁４６とが配置されている。

図２は、高周波焼入システム１の概略の動作を示すフローチャートである。図２を用いて、高周波焼入システム１の主な動作について、説明する。
１回目の焼入れ動作については、図８の従来技術と同様であるので、説明を省略する。
１回目の焼入れ動作の完了時は、冷却水タンク１２には、ほぼ満タンの冷却水が貯留している。そして、第２の仕切弁４２、第１の仕切弁４１、第３の仕切弁４３は、閉じている。

２回目の焼入れ動作について説明する。

（冷却水の濃度を高くする場合）
１回目の焼入れ動作の冷却水の濃度が、例えば、１０％の冷却水を使用し、２回目の焼入れ動作の冷却水の濃度が、例えば、１５％の冷却水を使用する場合を考える。
２回目の焼入れ動作で使用する冷却水の濃度は、１回目の焼入れ動作の冷却水の濃度より高いので、１回目の焼入れ動作終了後、１回目の冷却水タンク１２の冷却水の濃度を高める必要がある。

図２のＳ１０１において、高周波焼入装置１０の冷却水タンク１２から減圧濃縮措置３０の本体タンク３１に、冷却水タンク１２の冷却水の一部（所定量）を移動する。つまり、冷却水タンク１２の冷却水を減らす。
具体的には、第３の仕切弁４３を開き、第２のポンプ５２を駆動し、冷却水タンク１２から本体タンク３１に、経路２（２６）を介して、所定量の冷却水を移動する。所定量の冷却水の移動が終わったら、第３の仕切弁４３を閉め、第２のポンプ５２の駆動を停止する。

Ｓ１０２において、本体タンク３１に供給された冷却水を所定の濃度になるように、冷却水を濃縮する。具体的には、本体タンク３１の圧力を減圧し、１００℃未満の低い温度で、冷却水の水を蒸発させて、冷却水を所定の濃度に濃縮する。蒸発させた水蒸気は、蒸留水タンク３３に供給され、水として貯蔵される。

Ｓ１０３において、所定の濃度に濃縮された冷却水を本体タンク３１から濃縮液タンク３２に供給する。具体的には、第４の仕切弁４４を開き、第３のポンプ５３を駆動し、本体タンク３１から濃縮液タンク３２に、経路３（２７）を介して、濃縮された冷却水を供給する。濃縮された冷却水の供給が終わったら、第４の仕切弁４４を閉め、第３のポンプ５３の駆動を停止する。ここで、所定の濃度に濃縮された冷却水を冷却水１と呼ぶ。尚、濃縮液タンク３２の濃縮された冷却水を別のタンクに移動させて、保存してもよい。

Ｓ１０４において、所定の濃度に濃縮された冷却水（冷却水１）を濃縮液タンク３２から冷却水タンク１２に供給し、冷却水タンク１２の冷却水が、所定の濃度（ここでは、１５％。この冷却水を冷却水２と呼ぶ。）になるように、冷却水１を供給する。冷却水１の濃度は、冷却水２の濃度より高くなるように濃縮している。
具体的には、第５の仕切弁４５を開き、第４のポンプ５４を駆動させ、濃縮液タンク３２から冷却水タンク１２に、経路４（２８）を介して、冷却水１を供給する。供給が完了すると、第５の仕切弁４５を閉じ、第４のポンプ５４の駆動を停止させる。

Ｓ１０５において、高周波誘導加熱方式により、加熱コイル１５でワーク１６が加熱される。

Ｓ１０６において、第２の仕切弁４２を開いて、冷却水タンク１２から冷却ジャケット１４に冷却水を供給する。

Ｓ１０７において、冷却ジャケット１４から冷却水を噴射させ、加熱されたワーク１６と冷却ジャケット１４から噴射された冷却水とを接触させてワーク１６を冷却して、ワーク１６は焼入れされる。

Ｓ１０８において、噴射された冷却水を冷却水タンク１２に戻す。具体的には、冷却ジャケット１４から冷却水が噴射されると、第１の仕切弁４１を開き、第１のポンプ５１を駆動させ、本体容器１１から冷却水タンク１２に冷却水を戻す。焼入れが完了するまで、この循環を継続する。

焼入れが完了したら、第１の仕切弁４１、第２の仕切弁４２を閉じ、第１のポンプ５１の駆動を停止させて、一連の動作を終了させる。

上記態様によれば、減圧濃縮装置３０を用いて、１００℃未満の低い温度で、冷却水の水を蒸発させて冷却水を濃縮するので、水溶性焼入剤が変質せず、長期に渡って冷却水を使用できる。また、高周波焼入システム１において、複数のワーク１６を連続して焼入れ処理を行う際、廃液が出ず、廃液の発生を抑制することができる。

（冷却水の濃度を低くする場合）
１回目の焼入れ動作の冷却水の濃度が、例えば、１０％の冷却水を使用し、２回目の焼入れ動作の冷却水の濃度が、例えば、５％の冷却水を使用する場合を考える。
２回目の焼入れ動作で使用する冷却水の濃度は、１回目の焼入れ動作の冷却水の濃度より低いので、１回目の焼入れ動作終了後、１回目の冷却水タンク１２の冷却水の濃度を低くする必要がある。
１回目の焼入れ動作の完了時は、冷却水タンク１２には、ほぼ満タンの冷却水が貯留している。そして、第２の仕切弁４２、第１の仕切弁４１、第３の仕切弁４３は、閉じている。

図３は、冷却水の濃度を低くする高周波焼入システム１の概略の動作を示すフローチャートである。図３を用いて、高周波焼入システム１の概略の動作について説明する。

図３のＳ２０１において、冷却水タンク１２の冷却水を所定の濃度（ここでは、１０％から５％）になるように、冷却水タンク１２から本体タンク３１に、冷却水タンク１２の冷却水の一部（所定量）を移動させる。つまり、冷却水タンク１２の冷却水を減らす。

Ｓ２０２において、本体タンク３１の冷却水を所定の濃度になるように冷却水を濃縮し、蒸留水を水として、蒸留水タンク３３に貯留する。具体的には、本体タンク３１の圧力を減圧し、１００℃未満の低い温度で、冷却水の水を蒸発させて、冷却水を濃縮する。蒸発した水蒸気は、蒸留水タンク３３に供給され、水として貯蔵される。

Ｓ２０３において、所定の濃度に濃縮された冷却水を本体タンク３１から濃縮液タンク３２に供給し、濃縮された冷却水を貯留する。具体的には、第４の仕切弁４４を開けて、第３のポンプ５３を駆動させ、本体タンク３１から濃縮液タンク３２に、濃縮された冷却水を供給する。冷却水の供給が終わると、第４の仕切弁４４を閉じて、第３のポンプ５３の駆動を停止させる。尚、濃縮液タンク３２の濃縮された冷却水を別のタンクに移動させて、保存してもよい。

Ｓ２０４において、冷却水タンク１２の冷却水の濃度が、所定の濃度（ここでは、表示装置２１の表示が５％）になるように、蒸留水タンク３３から冷却水タンク１２に水を供給し、冷却水を薄める。具体的には、第６の仕切弁４６を開いて、第５のポンプ５５を駆動し、蒸留水タンク３３から冷却水タンク１２に水を供給する。水を供給が終わると、第６の仕切弁４６を閉じて、第５のポンプ５５の駆動を停止させる。

Ｓ２０５において、高周波誘導加熱方式により、加熱コイル１５でワーク１６が加熱される。

Ｓ２０６において、第２の仕切弁４２を開いて、冷却水タンク１２から冷却ジャケット１４に冷却水を供給する。

Ｓ２０７において、冷却ジャケット１４から冷却水を噴射させ、加熱されたワーク１６と冷却ジャケット１４から噴射された冷却水とを接触させてワーク１６を冷却して、ワーク１６は焼入れされる。

Ｓ２０８において、本体容器１１で噴射された冷却水を冷却水タンク１２に戻す。具体的には、冷却ジャケット１４から冷却水が噴射されると、第１の仕切弁４１を開き、第１のポンプ５１を駆動させ、本体容器１１から冷却水タンク１２に冷却水を戻す。焼入れが完了するまで、この循環を継続する。

焼入れが完了したら、第１の仕切弁４１、第２の仕切弁４２を閉じ、第１のポンプ５１の駆動を停止させて終了である。

上記態様によれば、減圧濃縮装置３０を用いて、１００℃未満の低い温度で、冷却水の水を蒸発させて冷却水を濃縮するので、水溶性焼入剤が変質せず、長期に渡って濃縮された冷却水を保存できる。また、高周波焼入システム１において、複数のワーク１６を連続して焼入れ処理を行う際、廃液が出ず、廃液の発生を抑制することができる。

（実施形態２）

以下、本開示の別の態様を示す高周波焼入システム１である実施形態２について、図面を用いて説明する。
図４は、実施形態２における高周波焼入システムの概略の構成図である。冷却水は、本体容器１１の下部に、ワーク１６の高さ以上に貯留している（図５参照）。
実施形態２は、本体容器１１の下部に貯留している冷却水の中に、ワーク１６の全体が浸漬する点が、実施形態１と異なる。

実施形態１の図２のＳ１０１からＳ１０４までと、図３のＳ２０１からＳ２０４までとは、同じ動作である。
高周波誘導加熱方式により、加熱コイル１５でワーク１６が加熱される工程（Ｓ１０５とＳ２０５）以降の工程について、説明する。

図４に示す様に、加熱コイル１５でワーク１６を加熱する。ワーク１６が加熱されると、ワーク１６は所定の温度に達する。ワーク１６が所定の温度で、所定の時間経過すると、ワーク１６の加熱を停止する。
そして、図５に示す様に、本体容器１１の下部に貯留している冷却水の中に、ワーク１６全体を浸漬する。ワーク１６全体を浸漬することで、ワーク１６を冷却し、ワーク１６に焼入れ処理を行う。貯留している冷却水の温度は、ワーク１６により上昇するので、冷却ジャケット１４により冷却水を噴射し、貯留している冷却水の温度を低下させる。最後に、実施形態１と同様に、冷却ジャケット１４により噴射された冷却水を冷却水タンク１２に戻す。
上記態様によれば、熱容量の大きいワーク１６を冷却することができる。

（実施形態３）

以下、本開示の別の態様を示す高周波焼入システム１である実施形態３について、図面を用いて説明する。
実施形態３は、ワーク１６は内部が空洞になっている円筒形状で、ワーク１６の内部から加熱し冷却する点が、実施形態１と異なる。

図６は、実施形態３における高周波焼入システム１の概略の構成図である。図６において、ワーク１６は、内部が空洞になっている円筒形状である。
加熱コイル１５が、ワーク１６の内部に配置され、加熱コイル１５の内部に、冷却ジャケット１４が配置されている。
加熱コイル１５により、ワーク１６の内部からワーク１６を加熱する。ワーク１６が加熱されると、ワーク１６は所定の温度に達する。ワーク１６が所定の温度で、所定の時間経過すると、ワーク１６の加熱を停止する。
そして、冷却ジャケット１４により、ワーク１６の内部から冷却水を噴射し、ワーク１６を冷却し、ワーク１６に焼入れ処理を行う。
他の動作は、実施形態１と同様である。
上記態様によれば、円筒形状のワーク１６の内部の焼入れ処理を行うことができる。

（実施形態４）

以下、本開示の別の態様を示す高周波焼入システム１である実施形態４について、図面を用いて説明する。
実施形態４は、本体容器１１の替りに、噴射された冷却水を、高さの低い受け皿６０、又は床に落下させ、落下させた冷却水を冷却水タンク１２に戻す点が、実施形態１と異なる。

図７は、実施形態４における高周波焼入システム１の概略の構成図である。図７に示す様に、高さの低い受け皿６０、又は床で、冷却ジャケット１４からの冷却水を受ける。そして、高さの低い受け皿６０、又は床から冷却水タンク１２に冷却水を戻す。
他の動作は、実施形態１と同様である。
上記態様によれば、ワーク１６に大量の冷却水を噴射するので、冷却能力の高い焼入れ処理を行うことができる。

尚、図２において、冷却水タンク１２から本体タンク３１に冷却水を移動させて（Ｓ１０１）、本体タンク３１で冷却水を濃縮し（Ｓ１０２）、濃縮された冷却水を濃縮液タンク３２から冷却水タンク１２に供給した（Ｓ１０３）。しかし、焼入れ処理を行う前、つまり、図２のスタート前に、工程Ｓ１０１からＳ１０３の工程を行い、予め、濃縮液タンク３２に濃縮された冷却水を残しておき、Ｓ１０１からＳ１０３の工程を経ないで、濃縮液タンク３２から冷却水タンク１２に、濃縮された冷却水を直接、供給してもよい。

尚、図３において、冷却水タンク１２から本体タンク３１に冷却水を移動させて（Ｓ２０１）、本体タンク３１で冷却水を濃縮し（Ｓ２０２）、濃縮された冷却水を濃縮液タンク３２から冷却水タンク１２に供給し（Ｓ２０３）、蒸留水タンク３３から冷却水タンク１２に水を供給した（Ｓ２０４）。しかし、焼入れ処理を行う前、つまり、図３のスタート前に、工程Ｓ２０１からＳ２０３の工程を行い、予め、蒸留水タンク３３に水を残しておき、Ｓ２０１からＳ２０３の工程を経ないで、蒸留水タンク３３から冷却水タンク１２に、水を直接、供給してもよい。

尚、図３のＳ２０２及びＳ２０３において、Ｓ２０２の工程を行った後、Ｓ２０３の工程を実施したが、Ｓ２０２及びＳ２０３を並行して実施してもよい。

尚、実施形態１～４において、ワーク１６の全体を加熱コイル１５で加熱し、冷却水を接触させ、ワーク１６を冷却したが、ワーク１６を移動させながら、加熱コイル１５でワーク１６を部分的に加熱し、部分的に加熱された個所と冷却水とを接触させて、部分的に加熱された個所を冷却してもよい。

尚、実施形態１～４に係る発明は、矛盾が生じない限り、置き換えたり、組合せたりすることができる。

１ 高周波焼入システム
１０ 高周波焼入装置
１１ 本体容器
１２ 冷却水タンク
１４ 冷却ジャケット
１５ 加熱コイル
１６ ワーク
２０ 濃度センサー
２１ 表示装置
３０ 減圧濃縮装置
３１ 本体タンク
３２ 濃縮液タンク
３３ 蒸留水タンク
４１ 第１の仕切弁
４２ 第２の仕切弁
４３ 第３の仕切弁
４４ 第４の仕切弁
４５ 第５の仕切弁
４６ 第６の仕切弁
５１ 第１のポンプ
５２ 第２のポンプ
５３ 第３のポンプ
５４ 第４のポンプ
５５ 第５のポンプ

Claims (8)

1. 高周波焼入装置と減圧濃縮装置とを備えた高周波焼入システムであって、
   高周波焼入装置は、水に水溶性焼入剤を添加した冷却水を貯留する冷却水タンクと、加熱コイルと、冷却ジャケットと、加熱コイル及び冷却ジャケットを内部に有する本体容器とを有し、
   高周波焼入装置は、本体容器の下部と冷却水タンクの上部とを連通する配管である経路１を有し、
   高周波焼入装置は、ワークを加熱コイルと対向する位置に配置し、加熱コイルでワークを加熱し、冷却水タンクに貯留している冷却水を冷却ジャケットに供給し、当該供給された冷却水を冷却ジャケットから噴射し、加熱されたワークと冷却ジャケットから噴射された冷却水とを接触させてワークを冷却して、ワークに焼入れ処理を行い、冷却ジャケットから噴射された冷却水を本体容器の下部に貯留させ、本体容器の下部に貯留させた冷却水を本体容器の下部から冷却水タンクの上部に当該経路１を介して戻すことが可能であって、
   減圧濃縮装置は、高周波焼入装置の冷却水タンクから供給された冷却水を、減圧して所定の濃度になるように濃縮する本体タンクと、本体タンクで濃縮された冷却水が供給される濃縮液タンクとを有し、
   ワークに焼入れ処理を行う際、冷却水タンクの濃度が所定の濃度より低い場合、濃縮液タンクから冷却水タンクに濃縮された冷却水を供給して、冷却水タンクの冷却水の濃度を高くすることを特徴とする高周波焼入システム。
2. 冷却水タンクの冷却水の一部を本体タンクに供給し、供給された一部の冷却水を本体タンクで減圧して所定の濃度になるように濃縮し、濃縮された冷却水を本体タンクから濃縮液タンクに供給し、本体タンクから濃縮液タンクに供給された濃縮された冷却水を濃縮液タンクから冷却水タンクに供給する動作を含むことを特徴とする請求項１に記載の高周波焼入システム。
3. 濃縮液タンクから冷却水タンクに濃縮された冷却水を供給し、冷却水タンクの冷却水の濃度を高くした後、ワークに焼入れ処理を行う動作を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の高周波焼入システム。
4. 減圧濃縮装置は、さらに、本体タンクで高周波焼入装置から供給された冷却水を減圧して所定の濃度になるように濃縮する際、本体タンクの冷却水を蒸留水として蒸発させ、蒸発させた蒸留水を水として貯留する蒸留水タンクを有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の高周波焼入システム。
5. 高周波焼入装置と減圧濃縮装置とを備えた高周波焼入システムであって、
   高周波焼入装置は、水に水溶性焼入剤を添加した冷却水を貯留する冷却水タンクと、加熱コイルと、冷却ジャケットと、加熱コイル及び冷却ジャケットを内部に有する本体容器とを有し、
   高周波焼入装置は、本体容器の下部と冷却水タンクの上部とを連通する配管である経路１を有し、
   高周波焼入装置は、ワークを加熱コイルと対向する位置に配置し、加熱コイルでワークを加熱し、冷却水タンクに貯留している冷却水を冷却ジャケットに供給し、当該供給された冷却水を冷却ジャケットから噴射し、加熱されたワークと冷却ジャケットから噴射された冷却水とを接触させてワークを冷却して、ワークに焼入れ処理を行い、冷却ジャケットから噴射された冷却水を本体容器の下部に貯留させ、本体容器の下部に貯留させた冷却水を本体容器の下部から冷却水タンクの上部に当該経路１を介して戻すことが可能であって、
   減圧濃縮装置は、高周波焼入装置の冷却水タンクから供給された冷却水を、減圧して所定の濃度になるように濃縮する本体タンクと、本体タンクで冷却水を濃縮する際、冷却水を蒸留水として蒸発させ、蒸発させた蒸留水を水として貯留する蒸留水タンクとを有し、
   ワークに焼入れ処理を行う際、冷却水タンクの濃度が所定の濃度より高い場合、蒸留水タンクから冷却水タンクに水を供給して、冷却水タンクの冷却水の濃度を低くすることを特徴とする高周波焼入システム。
6. 冷却水タンクの冷却水の一部を本体タンクに供給し、本体タンクで供給された一部の冷却水を減圧して所定の濃度になるように濃縮すると共に、供給された一部の冷却水を蒸留水として蒸発させ、蒸発させた蒸留水を水として蒸留水タンクに貯留し、蒸留水タンクから冷却水タンクに水を供給する動作を含むことを特徴とする請求項５に記載の高周波焼入システム。
7. 蒸留水タンクから冷却水タンクに水を供給し、冷却水タンクの冷却水の濃度を低くした後、ワークに焼入れ処理を行う動作を含むことを特徴とする請求項５又は６に記載の高周波焼入システム。
8. 減圧濃縮装置は、さらに、本体タンクで冷却水を減圧して所定の濃度になるように濃縮する際、本体タンクの冷却水を蒸留水として蒸発させると共に、本体タンクの冷却水を濃縮し、濃縮された冷却水が本体タンクから供給される濃縮液タンクを有することを特徴とする請求項５乃至７のいずれかに記載の高周波焼入システム。