誘導加熱装置
【課題】高温の状態にあるワークの上方に誘導加熱コイルを位置させない技術を提供する。
【解決手段】被加熱材料が収納された円筒形状の炉殻１０５を側面から囲む形状の２分割された誘導加熱コイル１１１と１１２を配置する。炉殻１０５に対して、誘導加熱コイル１１１と１１２を水平方向に移動させることで、誘導加熱を行う位置への移動と、そこからの退避を行う。これにより、誘導加熱コイル１１１と１１２が、炉殻１０５の上方に位置することを避けることができ、炉殻１０５の上方で誘導加熱コイル１１１と１１２が加熱される事態が防止される。
【解決手段】被加熱材料が収納された円筒形状の炉殻１０５を側面から囲む形状の２分割された誘導加熱コイル１１１と１１２を配置する。炉殻１０５に対して、誘導加熱コイル１１１と１１２を水平方向に移動させることで、誘導加熱を行う位置への移動と、そこからの退避を行う。これにより、誘導加熱コイル１１１と１１２が、炉殻１０５の上方に位置することを避けることができ、炉殻１０５の上方で誘導加熱コイル１１１と１１２が加熱される事態が防止される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のワークに対する加熱処理を連続的に行う誘導加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
加熱処理を行う技術として誘導加熱が知られている（例えば、特許文献１を参照）。誘導加熱は、例えばカーボン製品を焼成するために利用されている。１０００℃を超えるような環境での用途に利用されるカーボン製品は、その使用温度よりも高い温度で焼成する必要がある。
【０００３】
例えば、カーボン製品を誘導加熱により加熱する熱処理技術がある。この場合、円筒耐火容器（以下、炉殻）の内部に発熱体容器を収め、炉殻の隙間に断熱材料を充填し、さらに発熱体容器（以下、発熱体）の内部を非酸化雰囲気とした状態で、炉殻の外側にソレノイドコイル（以下、コイル）を配置し、このコイルに交番電流を流すことで、カーボン製品に対する誘導加熱が行われる。
【０００４】
この際、炉殻の外側は昇温するが、コイルを構成する線材を耐熱被覆構造とすることで、コイルの損傷を防いでいる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１２９１２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した技術を単体の設備で使用する場合、加熱終了後はワークを炉殻に収めた状態で時間をかけて冷却する必要がある。そのため、作業効率を高める方法として、一つのコイルに対して複数の炉殻を用意し、連続処理を行う方法が考えられている。
【０００７】
この方法では、加熱が終了した炉殻からコイルを退避させる際にコイルが炉殻の上方に位置することになる。加熱が終了した直後では炉殻の上方は外側よりも高温であり、その環境下にコイルを曝すのはコイルを構成する線材を傷める原因となり好ましくない。この不都合を回避する方法として、温度の低下を待って炉殻を移動させる方法が考えられるが、それでは待ち時間が長くなり、作業効率が低下する。
【０００８】
このような背景において、本発明は、高温の状態にある炉殻の上方に誘導加熱コイルを位置させない技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載の発明は、筒形状の炉殻の外周に沿った湾曲形状を有した面状の複数の誘導加熱コイル（以下、オープンコイル）を炉殻の側面から取り囲む様に移動、または退避させるために、水平方向に可動する移動手段を備える誘導加熱装置である。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、前記オープンコイルと炉殻を複数個配置することが可能なステージを有し、予め決められた複数の場所（以下、加熱位置）において、ステージ上に配置された炉殻を側面から取り囲む様にコイルを移動、または退避させるために、水平方向に移動させる移動手段と、移動手段を制御する制御装置を備える。ステージ上に配置された炉殻内部の被加熱物に対して熱処理を施す場合の制御手段は、第１の加熱位置にオープンコイルを移動させた後コイルに通電を行い、被加熱物を誘導加熱により加熱し熱処理を行い、加熱終了後に第１の加熱位置からオープンコイルを退避させ、第２の加熱位置に移動させる制御を行う。
【００１１】
請求項１および２に記載の発明によれば、オープンコイルは、炉殻加熱位置への移動、あるいはその位置からの退避において、炉殻を側面から取り囲む位置に対して水平方向に移動する。このため、オープンコイルは加熱後の炉殻の上方を通過しない。すなわち、オープンコイルが第１の加熱位置から第２の加熱位置に配置される遷移において、コイルは水平方向に動くので、オープンコイルが加熱後の炉殻の上方を移動することはない。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、オープンコイルと炉殻を複数配置することが可能であると共に配置された前記炉殻を移動させることが可能な移動手段と、前記炉殻を側面から取り囲む様にコイルを移動、または退避させるために、水平方向に移動させる移動手段と、この移動手段を制御する制御手段を備える。ステージ上に配置された炉殻内部の被加熱物に対して熱処理を施す場合の制御手段は、予め決められた一箇所の加熱場所に第１の炉殻を移動させ、さらにオープンコイルを加熱位置に移動させた後コイルに通電を行い、被加熱物を誘導加熱により加熱し熱処理を行い、加熱終了後に加熱位置からオープンコイルを退避させ、続いて第２の炉殻を移動させる制御を行う。
【００１３】
請求項３に記載の発明によれば、オープンコイルは、炉殻の加熱位置への移動、あるいはその位置からの退避において、炉殻を側面から取り囲む位置に対して水平方向に移動する。このため、オープンコイルは加熱後の炉殻の上方を通過しない。また、オープンコイルが第１の炉殻の側面に配置された状態から、第２の炉殻の側面に配置される状態への遷移において、コイルが加熱位置から水平方向に退避した後に第２の炉殻が加熱位置へ移動した段階で、第２の炉殻の側面にコイルが水平移動し、その後に第２の炉殻内部の被加熱物に対する誘導加熱が開始される。この際もコイルが加熱後の炉殻の上方を移動することはない。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の発明において、前記炉殻は、円筒形状を有し、前記オープンコイルは炉殻を取り囲む２分割された曲面形状を有することを特徴とする。
【００１５】
請求項４に記載の発明によれば、炉殻に水平方向から近づけることで、炉殻を側面から包み込むようにして２分割されたオープンコイルが配置される。そして、水平方向に移動させることで、炉殻の上方を通過させることなく、コイルを遠ざけることができる。
【００１６】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、前記加熱は、前記２分割されたオープンコイルが前記炉殻を取り囲んだ第１の状態における第１加熱ステップと、第１の状態から炉殻を９０°回転させた第２の状態における第２加熱ステップとを含むことを特徴とする。
【００１７】
請求項５に記載の発明によれば、加熱を２段階に分けることで、２分割されたコイルにおける加熱効率の高い部分と低い部分とが入れ替わる。このため、２分割されたコイルによる加熱のムラが是正され、加熱の均一性が高められる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、高温の状態になる炉殻の上方に誘導加熱コイルを位置させない技術が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施形態の誘導加熱装置の概念図である。
【図２】実施形態の誘導加熱装置の概念図である。
【図３】実施形態の誘導加熱装置の一部を示す斜視図である。
【図４】実施形態の誘導加熱装置の誘導加熱コイルの巻線の構造を示す斜視図である。
【図５】炉殻の断面構造を示す概念図である。
【図６】制御系のブロック図である。
【図７】実施形態の誘導加熱装置の概念図である。
【図８】実施形態の誘導加熱装置の一部を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
（１）第１の実施形態
（誘導加熱装置）
図１および図２は、実施形態の誘導加熱装置を上方から見た状態を示す概念図である。図１および図２には、誘導加熱装置１００が示されている。誘導加熱装置１００には、ワークが配置されるステージ１０１〜１０４を備えている。ステージ１０１〜１０４は、誘導加熱装置１００上において、図示しないモータによって９０°の回転が可能な構造とされている。ステージ１０１〜１０４のそれぞれには、ワークが収納された炉殻１０５〜１０８が配置される。なお、炉殻１０５〜１０８の詳細については後述する。
【００２１】
誘導加熱装置１００は、誘導加熱ユニット１１０を備えている。図３は、誘導加熱誘導加熱ユニット１１０を斜めから見た状態を示す斜視図である。図３（Ａ）には、２分割された誘導加熱コイルを炉殻から退避させた状態が示され、図３（Ｂ）には、２分割された誘導加熱コイルを炉殻の側面に配置し、誘導加熱を行うことが可能な状態が示されている。
【００２２】
（誘導加熱ユニット）
図３には、２分割構造を有する誘導加熱ユニット１１０と、円筒形状の炉殻１０５（図１参照）が示されている。なお、炉殻１０５〜１０８のそれぞれに対する誘導加熱ユニット１１０の配置の状態は、同じであるので、ここでは代表して炉殻１０５の場合が示されている。
【００２３】
誘導加熱ユニット１１０は、誘導加熱コイル１１１と誘導加熱コイル１１２の２分割されたコイル構造を有している。誘導加熱コイル１１１と誘導加熱コイル１１２とは同じ構造を有し、円筒形状の炉殻１０５の側面の曲面に沿った湾曲形状を有している。以下、誘導加熱コイル１１１と１１２の詳細な構造を説明する。
【００２４】
図４には、誘導加熱ユニット１１０の巻線の構造が示されている。誘導加熱コイル１１１と１１２は、平面において矩形の渦巻状に巻かれたコイルを、円筒の外周の曲面に合う形状に湾曲させた構造とされている。また誘導加熱コイル１１１と１１２の中央は、開口部とされている。
【００２５】
図３に示すように、誘導加熱コイル１１１は、長手形状の吊り下げ部材１１３からチェーン１１４によって吊り下げられて支持されている。吊り下げ部材１１３は、支柱１１５に、支柱１１５を軸として水平方向に回転移動することが可能な状態で取り付けられている。この吊り下げ部材１１３の回転は、図示省略したモータよって行われる構造とされている。
【００２６】
支柱１１５は、移動台座１１６に固定されている。移動台座１１６は、図１に示す誘導加熱装置１００上での移動および回転が行える構造とされている。この移動台座１１６の移動および回転は、図示省略したモータによって行われる。
【００２７】
誘導加熱コイル１１１と同様に、誘導加熱コイル１１２は、長手形状の吊り下げ部材１１７からチェーン１１８によって吊り下げられて支持されている。吊り下げ部材１１７は、支柱１１９に、支柱１１９を軸として水平方向への回転移動が可能な状態で取り付けられている。この吊り下げ部材１１７の回転は、図示省略したモータよって行われる構造とされている。支柱１１９は、支柱１１５と同様に移動台座１１６に固定されている。
【００２８】
吊り下げ部材１１３と１１７が回転することで、図３（Ａ）の開いた状態から図３（Ｂ）の閉じた状態への変化、あるいは逆の変化が行われる。図３（Ａ）には、吊り下げ部材１１７と１１９を開く方向に回転させ、誘導加熱コイル１１１と１１２を炉殻１０５から離れる方向（退避する方向）に移動させた状態が示されている。図３（Ｂ）には、吊り下げ部材１１７と１１９を閉じる方向に回転させ、誘導加熱コイル１１１と１１２を炉殻１０５に近接させ、誘導加熱が行える状態が示されている。
【００２９】
炉殻１０５は、図１のステージ１０１上に固定された保持部材１２０の内側に配置される。保持部材１２０は、加熱処理時における炉殻１０５の温度に耐える耐熱材料により構成され、炉殻１０５を安定して支える機能を有する。前述したように、ステージ１０１は９０°の回転が可能であり、ステージ１０１が回転すると、保持部材１２０と、そこに保持された炉殻１０５も一緒に回転する。これらの点は、他のステージ１０２〜１０４においても同じである。
【００３０】
（炉殻）
炉殻１０５について説明する。図５には、炉殻を縦に半割に切断した切断面の状態が概念的に示されている。炉殻１０５は、耐熱材料によって構成され、炉殻内部には誘導加熱によって発熱する円筒容器形状の発熱体１２１が収納される。発熱体１２１の周囲は、断熱性充填材料１２３とされている。断熱性充填材料１２３は、耐熱材料の粉体を充填した状態とされ、発熱体１２１の高温の影響による炉殻１０５や蓋部材１２４の温度上昇を抑える緩衝機能を有する。発熱体１２１の上方は解放可能とされており、ここから加熱の対象となる被加熱材料や、被加熱材料を収納する坩堝１２２の出し入れが行われる。
【００３１】
坩堝１２２は、耐熱材料により構成され、用途に合わせて様々な形状と数量となり、そこに焼成を行うための被加熱材料が充填される。被加熱材料は、特に限定されないが、例えばカーボン製品やその他セラミックス材料である。
【００３２】
加熱処理を行う際には、加熱時の酸化を防ぐために発熱体１２１の内部には不活性ガスが封入され、またその状態で上部の解放部が、発熱体１２１と同じ材質により構成された蓋部材１２４により蓋をされる。
【００３３】
（制御系）
図６は、図１に示す誘導加熱装置１００の制御系を示すブロック図である。誘導加熱装置１００の制御は、制御ユニット１３１によって行われる。制御ユニット１３１は、コンピュータとしての機能を備え、ＣＰＵ、メモリ、各種のインターフェース回路を備え、メモリに記憶した動作プログラムに基づいて後述する動作を実行する。
【００３４】
制御ユニット１３１は、駆動電流供給回路１３２、コイル移動用駆動回路１３３およびステージ移動用駆動回路１３４に制御信号を送り、その動作を制御する。駆動電流供給回路１３２は、誘導加熱ユニット１１０を構成する誘導加熱コイル１１１および１１２に駆動電流を供給する。この駆動電流は、例えば０．５〜５ｋＨｚの周波数で５０〜４００ｋＷの電力とされる。この駆動電流の周波数や電力は、加熱の対象や大きさによって異なる。
【００３５】
コイル移動用駆動回路１３３は、図３に関連して説明した吊り下げ部材１１３と１１７を回転移動させるモータ、移動台座１１６を移動させるモータ、移動台座１１６を回転させるモータを駆動する駆動回路である。ステージ移動用駆動回路１３４は、図１に示すステージ１０１〜１０４を回転させるモータを駆動する駆動回路である。
【００３６】
（動作の一例）
図１の誘導加熱装置１００の動作の一例を説明する。この動作は、図６の制御ユニット１３１によって統括されて実行される。まず、誘導加熱装置１００が図１（Ａ）に示す状態にあるとする。そして、ステージ１０１〜１０４上に熱処理が行われていない被加熱材料が収納された炉殻１０５〜１０８が配置されているとする。
【００３７】
ここでは、炉殻１０５に収納された被加熱材料に対する誘導加熱処理→炉殻１０６に収納された被加熱材料に対する誘導加熱処理→炉殻１０７に収納された被加熱材料に対する誘導加熱処理→炉殻１０８に収納された被加熱材料に対する誘導加熱処理を連続して行う場合の動作の例を説明する。
【００３８】
図１（Ａ）には、誘導加熱ユニット１１０が、炉殻１０５〜１０８から退避し（離れ）、誘導加熱コイル１１１と１１２とが開いた状態（図３（Ａ）の状態）が示されている。まず、この誘導加熱コイル１１１と１１２とが開いたままの状態で、誘導加熱ユニット１１０をステージ１０１の方向に移動させる。
【００３９】
誘導加熱ユニット１１０が、炉殻１０５を図３に示すように囲むことができる位置にまで移動した後、吊り下げ部材１１３と１１７を回転させて、誘導加熱コイル１１１と１１２を閉じ、図３（Ａ）から図３（Ｂ）に示す状態に移行させる。こうして図１（Ｂ）に示す状態を得る。この際、誘導加熱コイル１１１と１１２は、炉殻１０５に接触させず、少し間隔を有する状態となるようにする。
【００４０】
図１（Ｂ）に示す状態を得たら、誘導加熱コイル１１１と１１２に駆動電流を供給し、炉殻１０５内部に対する誘導加熱を行う。この誘導加熱は、２段階に分けて行う。まず、第１の段階での誘導加熱を行い、その後にステージ１０５を９０°回転させ、炉殻１０５に対する誘導加熱コイル１１１と１１２の位置関係を９０°ずらした状態で第２段階の誘導加熱を行う。
【００４１】
炉殻１０５に対する誘導加熱が終了したら、吊り下げ部材１１３と１１７を回転させて、誘導加熱コイル１１１と１１２を図３（Ｂ）に示す閉じた状態から、図３（Ａ）に示す開いた状態へと移行させる。その後、誘導加熱ユニット１１０を水平に移動させて、図１（Ａ）に示す位置に戻す。
【００４２】
次に、移動台座１１６（図３参照）を図１における時計回り方向に９０°回転させ、図２（Ａ）に示す状態とする。図２（Ａ）に示す状態を得たら、誘導加熱ユニット１１０を図の左方向に移動させ、誘導加熱ユニット１１０が炉殻１０６を囲むことができる位置にまで移動させた後、誘導加熱コイル１１１と１１２を閉じる。こうして図２（Ｂ）に示す状態を得る。そして、炉殻１０５内部に対する誘導加熱の場合と同様に、炉殻１０６内部対する誘導加熱を行う。この際、既に加熱が終わっている炉殻１０５内の被加熱材料（および炉殻１０５全体）の冷却が行われる。
【００４３】
以上動作を炉殻１０７および炉殻１０８に対して次々に行うことで、４つの炉殻１０５〜１０８に収納された被加熱材料に対する熱処理が連続的に行われる。
【００４４】
（優位性）
炉殻１０５〜１０８内の被加熱材料は、最高で３０００℃を越える温度まで加熱される。熱的な緩衝材となる断熱性充填材料１２３の機能によって、発熱体１２１の側面の温度は、３００℃程度に抑えられるが、内部の対流の影響で蓋部材１２４は相対的に高温になる。このため、加熱処理が終了した直後の炉殻１０５〜１０８の上方は、輻射熱が放射された高温の状態であり、そこを誘導加熱コイル１１１および１１２が通過するのは、コイルを構成する線材を傷める要因となる。
【００４５】
本実施形態では、図１（Ｂ）に示す状態から図１（Ａ）に示す状態への遷移、および図１（Ａ）→図２（Ａ）→図２（Ｂ）の状態への遷移において、誘導加熱コイル１１１および１１２は、炉殻１０５〜１０８の側面に対して水平方向に移動して接近し、水平方向に移動して退避する。この際、誘導加熱コイル１１１と１１２の開閉動作時および誘導加熱ユニット１１０の移動時に炉殻１０５〜１０８の上方を誘導加熱コイル１１１および１１２が通過しない。このため、上述したコイル１１１および１１２が高温に曝される不都合が生じない。
【００４６】
また、通常のソレノイドコイルを使用し、このコイルを吊り上げにより炉殻から退避させる場合、ソレノイドコイルを上方に移動させる分のスペースを炉殻の上方に確保する必要があり、そのスペースを確保するための建屋の高さ（作業スペースの高さ）が必要となる。しかしながら、本実施形態では、コイルが上方から見て左右に水平移動することで、炉殻からの退避が行われるので、設備を収める建屋の高さをコイルが上下する場合に比較して抑えることができる。この点は、既存の建屋を利用する場合に有利となる。
【００４７】
図４に示すように誘導加熱を行うためのコイルは、２分割されており、各コイルは、面状に展開されたものが湾曲させられた形状を有している。この形状のコイルでは、従来の筒型の形状のソレノイドコイルに比べて、ワークに対する加熱の対称性が悪い。特に中央の開口部の付近の磁束密度に比較して、コイルの外周付近の磁束密度が想定的に低くなる。図１（Ｂ）の状態でいうと、炉殻１０５の中心を通る左右方向の線上の領域の磁束密度は相対的に大きく、上下方向の線上の領域の磁束密度は相対的に小さくなる。
【００４８】
本実施形態では、誘導加熱を２段階に分け、第１段階の加熱と、そこから誘導加熱ユニット１１０に対して炉殻を相対的に９０°回転させた状態での第２段階での加熱とを行っている。この方法によれば、上述した磁束密度が相対的に高い部分と相対的に低い部分とが、第１の段階と第２の段階とにおいて入れ替わる。このため、誘導加熱の均一性を高めることができる。
【００４９】
（２）第２の実施形態
第１の実施形態では、誘導加熱コイルが複数の炉殻に対して移動し、順次誘導加熱を行う構成であったが、炉殻の側を動かすことで、同様な処理を行う構成も可能である。以下、この構成の一例を説明する。
【００５０】
（誘導加熱装置の構成）
図７には、上記の動作を行う誘導加熱装置２００が示されている。誘導加熱装置２００は、移動ステージ２０１〜２０４を備えている。移動ステージ２０１〜２０４は、軌道２０５に沿って周回移動する。この移動は、図示省略したモータによって行われる。移動ステージ２０１〜２０４は、個別に回転することができる。この回転も図示省略したモータによって行われる。
【００５１】
各ステージ上には、炉殻１０５〜１０８が配置されている。炉殻１０５〜１０８は、実施形態１において説明したものと同じである。図７の移動ステージ２０１が位置している部分には、誘導加熱ユニット２１０が配置されている。誘導加熱ユニット２１０は、図１の誘導加熱ユニット１１０と構成が異なる。以下、誘導加熱ユニット２１０について説明する。
【００５２】
図８には、誘導加熱ユニット２１０が示されている。誘導加熱ユニット２１０は、誘導加熱コイル２１１と２１２を備えている。誘導加熱コイル２１１は、誘導加熱コイル１１１と同じであり、誘導加熱コイル２１２は、誘導加熱コイル１１２と同じものである。誘導加熱ユニット２１０において、誘導加熱コイル２１１は、吊り下げ部材２１３にチェーン２１４を介して吊り下げられている。吊り下げ部材２１３もチェーン２１５によって、図示省略した移動クレーンに吊り下げられている。この移動クレーンの機能により、誘導加熱コイル２１１は、移動ステージ２０１（図７参照）上に配置された炉殻１０５に近づき、また遠ざかる移動を行う。
【００５３】
誘導加熱コイル２１２は、吊り下げ部材２１６にチェーン２１７を介して吊り下げられている。吊り下げ部材２１６もチェーン２１８によって、図示省略した移動クレーンに吊り下げられている。この移動クレーンの機能により、誘導加熱コイル２１２は、移動ステージ２０１（図７参照）上に配置された炉殻１０５に近づき、また遠ざかる移動を行う。
【００５４】
上記の機構により、誘導加熱コイル２１１と２１２とは、両サイドから炉殻（例えば図８の炉殻１０５）に近づき近接した位置に移動する。また、逆に炉殻から１８０°異なる方向に離れるように移動する。
【００５５】
図８において、符号２２０は、炉殻１０５を移動ステージ２０１上に保持するため保持部材である。保持部材２２０は、加熱処理時における炉殻１０５の温度に耐える材料により構成され、移動ステージ２０１に固定されている。この構成は、他の移動ステージにおいても同じである。
【００５６】
（制御系）
図７に示す誘導加熱装置２００の動作を制御する制御系について説明する。誘導加熱装置２００の制御系のブロック図は、図６に示す構成と同じである。ただし、以下の点で実施形態１の場合と異なっている。以下、本実施形態の制御系における実施形態１の場合と異なる点について説明する。
【００５７】
図７に示す誘導加熱装置２００における制御系において、図６におけるコイル移動用駆動回路１３３は、図８に関連して説明した誘導加熱コイル２１１と２２２とを移動させるクレーンを動かすモータを駆動する。ステージ移動用駆動回路１３４は、ステージ２０１〜２０４を周回移動させるモータおよび各ステージをその場で回転させるモータを駆動する。
【００５８】
駆動電流供給回路１３２は、第１の実施形態の場合と同様に、２つの誘導加熱コイルに駆動電流を供給する。制御ユニット１３１は、制御系の各回路に制御信号を送り、各回路を通じて、誘導加熱装置２００の動作を制御する。
【００５９】
（動作の一例）
図７の誘導加熱装置２００の動作の一例を説明する。この動作は、図６の制御ユニット１３１によって統括されて実行される。以下、炉殻１０５〜１０８のそれぞれに収められた被加熱材料に対して連続的に加熱処理を行う場合の動作の一例を説明する。
【００６０】
まず、全ての移動ステージに炉殻を配置する。そして、誘導加熱ユニット２１０を開き、図７（Ａ）に示す状態とする。次に誘導加熱ユニット２１０を閉じ、図７（Ｂ）に示す状態とし、誘導加熱ユニット２１０に駆動電流を供給し、炉殻１０５に収納された被加熱材料に対する加熱処理を行う。
【００６１】
この加熱処理は、２段階に分けて行われる。すなわち、第１の段階で加熱を行った後、移動ステージを９０°回転させ、第２の段階の加熱を行う。このような２段階の加熱を行う理由は、第１の実施形態の場合と同じである。
【００６２】
炉殻１０５内に収納された被加熱材料に対する加熱処理が終了したら、図８に示されるようにコイル２１１と２１２を図７の左右方向に互いに離れるように移動させ、再び図７（Ａ）に示す状態とする。
【００６３】
次いで、移動ステージ２０１〜２０４を図の反時計回り方向に９０°の角度で周回移動させ、移動ステージ２０２を図７に示されている移動ステージ２０１の位置に移動させる。そして、誘導加熱ユニット２１０を閉じ、誘導加熱ユニット２１０を構成する誘導加熱コイル２１１と２１２とを炉殻１０６に近接させる。この際、誘導加熱コイルが炉殻に接触しないようにする。この状態は、図７（Ｂ）において、移動ステージ２０１の代わりに移動ステージ２０２が位置し、炉殻１０５の代わりに炉殻１０６が位置した状態である。
【００６４】
そして、炉殻１０６に収められた被加熱材料に対して、炉殻１０５の場合と同様な加熱処理を行う。後は同様な動作を繰り返し、炉殻１０７内の被加熱材料に対する加熱処理、更に炉殻１０８内の被加熱材料に対する加熱処理を行う。
【００６５】
（優位性）
本実施形態の優位性は、第１の実施形態の優位性と同じである。
【００６６】
（その他）
誘導加熱コイルの分割構造は２分割構造に限定されない。また図４には、上下方向では分割されていないコイルの構造が示されているが、上下方向においてコイルを複数に分割した構造も可能である。実施形態は、炉殻を４つ配置することが可能な構造であるが、２つ以上であれば、その数に制限はなく、その数は、設置スペースや生産能力等を勘案して決めればよい。ステージ等を動かす動動力源は、モータに限定されず、各種アクチュエータや油圧装置等であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明は、誘導加熱装置に利用することができる。
【符号の説明】
【００６８】
１００…誘導加熱装置、１０１〜１０４…ステージ、１０５〜１０８…炉殻、１１０…誘導加熱ユニット、１１１…誘導加熱コイル、１１２…誘導加熱コイル、１１３…吊り下げ部材、１１４…チェーン、１１５…支柱、１１６…移動台座、１１７…吊り下げ部材、１１８…チェーン、１１９…支柱、１２０…保持部材、１２１…発熱体、１２２…坩堝、１２３…断熱性充填材料、１２４…蓋部材、２００…誘導加熱装置、２０１〜２０４…移動ステージ、２１０…誘導加熱ユニット、２１１…誘導加熱コイル、２１２…誘導加熱コイル、２１３…吊り下げ部材、２１４…チェーン、２１５…チェーン、２１６…吊り下げ部材、２１７…チェーン、２１８…チェーン、２２０…保持部材。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のワークに対する加熱処理を連続的に行う誘導加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
加熱処理を行う技術として誘導加熱が知られている（例えば、特許文献１を参照）。誘導加熱は、例えばカーボン製品を焼成するために利用されている。１０００℃を超えるような環境での用途に利用されるカーボン製品は、その使用温度よりも高い温度で焼成する必要がある。
【０００３】
例えば、カーボン製品を誘導加熱により加熱する熱処理技術がある。この場合、円筒耐火容器（以下、炉殻）の内部に発熱体容器を収め、炉殻の隙間に断熱材料を充填し、さらに発熱体容器（以下、発熱体）の内部を非酸化雰囲気とした状態で、炉殻の外側にソレノイドコイル（以下、コイル）を配置し、このコイルに交番電流を流すことで、カーボン製品に対する誘導加熱が行われる。
【０００４】
この際、炉殻の外側は昇温するが、コイルを構成する線材を耐熱被覆構造とすることで、コイルの損傷を防いでいる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１２９１２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した技術を単体の設備で使用する場合、加熱終了後はワークを炉殻に収めた状態で時間をかけて冷却する必要がある。そのため、作業効率を高める方法として、一つのコイルに対して複数の炉殻を用意し、連続処理を行う方法が考えられている。
【０００７】
この方法では、加熱が終了した炉殻からコイルを退避させる際にコイルが炉殻の上方に位置することになる。加熱が終了した直後では炉殻の上方は外側よりも高温であり、その環境下にコイルを曝すのはコイルを構成する線材を傷める原因となり好ましくない。この不都合を回避する方法として、温度の低下を待って炉殻を移動させる方法が考えられるが、それでは待ち時間が長くなり、作業効率が低下する。
【０００８】
このような背景において、本発明は、高温の状態にある炉殻の上方に誘導加熱コイルを位置させない技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載の発明は、筒形状の炉殻の外周に沿った湾曲形状を有した面状の複数の誘導加熱コイル（以下、オープンコイル）を炉殻の側面から取り囲む様に移動、または退避させるために、水平方向に可動する移動手段を備える誘導加熱装置である。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、前記オープンコイルと炉殻を複数個配置することが可能なステージを有し、予め決められた複数の場所（以下、加熱位置）において、ステージ上に配置された炉殻を側面から取り囲む様にコイルを移動、または退避させるために、水平方向に移動させる移動手段と、移動手段を制御する制御装置を備える。ステージ上に配置された炉殻内部の被加熱物に対して熱処理を施す場合の制御手段は、第１の加熱位置にオープンコイルを移動させた後コイルに通電を行い、被加熱物を誘導加熱により加熱し熱処理を行い、加熱終了後に第１の加熱位置からオープンコイルを退避させ、第２の加熱位置に移動させる制御を行う。
【００１１】
請求項１および２に記載の発明によれば、オープンコイルは、炉殻加熱位置への移動、あるいはその位置からの退避において、炉殻を側面から取り囲む位置に対して水平方向に移動する。このため、オープンコイルは加熱後の炉殻の上方を通過しない。すなわち、オープンコイルが第１の加熱位置から第２の加熱位置に配置される遷移において、コイルは水平方向に動くので、オープンコイルが加熱後の炉殻の上方を移動することはない。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、オープンコイルと炉殻を複数配置することが可能であると共に配置された前記炉殻を移動させることが可能な移動手段と、前記炉殻を側面から取り囲む様にコイルを移動、または退避させるために、水平方向に移動させる移動手段と、この移動手段を制御する制御手段を備える。ステージ上に配置された炉殻内部の被加熱物に対して熱処理を施す場合の制御手段は、予め決められた一箇所の加熱場所に第１の炉殻を移動させ、さらにオープンコイルを加熱位置に移動させた後コイルに通電を行い、被加熱物を誘導加熱により加熱し熱処理を行い、加熱終了後に加熱位置からオープンコイルを退避させ、続いて第２の炉殻を移動させる制御を行う。
【００１３】
請求項３に記載の発明によれば、オープンコイルは、炉殻の加熱位置への移動、あるいはその位置からの退避において、炉殻を側面から取り囲む位置に対して水平方向に移動する。このため、オープンコイルは加熱後の炉殻の上方を通過しない。また、オープンコイルが第１の炉殻の側面に配置された状態から、第２の炉殻の側面に配置される状態への遷移において、コイルが加熱位置から水平方向に退避した後に第２の炉殻が加熱位置へ移動した段階で、第２の炉殻の側面にコイルが水平移動し、その後に第２の炉殻内部の被加熱物に対する誘導加熱が開始される。この際もコイルが加熱後の炉殻の上方を移動することはない。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の発明において、前記炉殻は、円筒形状を有し、前記オープンコイルは炉殻を取り囲む２分割された曲面形状を有することを特徴とする。
【００１５】
請求項４に記載の発明によれば、炉殻に水平方向から近づけることで、炉殻を側面から包み込むようにして２分割されたオープンコイルが配置される。そして、水平方向に移動させることで、炉殻の上方を通過させることなく、コイルを遠ざけることができる。
【００１６】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、前記加熱は、前記２分割されたオープンコイルが前記炉殻を取り囲んだ第１の状態における第１加熱ステップと、第１の状態から炉殻を９０°回転させた第２の状態における第２加熱ステップとを含むことを特徴とする。
【００１７】
請求項５に記載の発明によれば、加熱を２段階に分けることで、２分割されたコイルにおける加熱効率の高い部分と低い部分とが入れ替わる。このため、２分割されたコイルによる加熱のムラが是正され、加熱の均一性が高められる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、高温の状態になる炉殻の上方に誘導加熱コイルを位置させない技術が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施形態の誘導加熱装置の概念図である。
【図２】実施形態の誘導加熱装置の概念図である。
【図３】実施形態の誘導加熱装置の一部を示す斜視図である。
【図４】実施形態の誘導加熱装置の誘導加熱コイルの巻線の構造を示す斜視図である。
【図５】炉殻の断面構造を示す概念図である。
【図６】制御系のブロック図である。
【図７】実施形態の誘導加熱装置の概念図である。
【図８】実施形態の誘導加熱装置の一部を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
（１）第１の実施形態
（誘導加熱装置）
図１および図２は、実施形態の誘導加熱装置を上方から見た状態を示す概念図である。図１および図２には、誘導加熱装置１００が示されている。誘導加熱装置１００には、ワークが配置されるステージ１０１〜１０４を備えている。ステージ１０１〜１０４は、誘導加熱装置１００上において、図示しないモータによって９０°の回転が可能な構造とされている。ステージ１０１〜１０４のそれぞれには、ワークが収納された炉殻１０５〜１０８が配置される。なお、炉殻１０５〜１０８の詳細については後述する。
【００２１】
誘導加熱装置１００は、誘導加熱ユニット１１０を備えている。図３は、誘導加熱誘導加熱ユニット１１０を斜めから見た状態を示す斜視図である。図３（Ａ）には、２分割された誘導加熱コイルを炉殻から退避させた状態が示され、図３（Ｂ）には、２分割された誘導加熱コイルを炉殻の側面に配置し、誘導加熱を行うことが可能な状態が示されている。
【００２２】
（誘導加熱ユニット）
図３には、２分割構造を有する誘導加熱ユニット１１０と、円筒形状の炉殻１０５（図１参照）が示されている。なお、炉殻１０５〜１０８のそれぞれに対する誘導加熱ユニット１１０の配置の状態は、同じであるので、ここでは代表して炉殻１０５の場合が示されている。
【００２３】
誘導加熱ユニット１１０は、誘導加熱コイル１１１と誘導加熱コイル１１２の２分割されたコイル構造を有している。誘導加熱コイル１１１と誘導加熱コイル１１２とは同じ構造を有し、円筒形状の炉殻１０５の側面の曲面に沿った湾曲形状を有している。以下、誘導加熱コイル１１１と１１２の詳細な構造を説明する。
【００２４】
図４には、誘導加熱ユニット１１０の巻線の構造が示されている。誘導加熱コイル１１１と１１２は、平面において矩形の渦巻状に巻かれたコイルを、円筒の外周の曲面に合う形状に湾曲させた構造とされている。また誘導加熱コイル１１１と１１２の中央は、開口部とされている。
【００２５】
図３に示すように、誘導加熱コイル１１１は、長手形状の吊り下げ部材１１３からチェーン１１４によって吊り下げられて支持されている。吊り下げ部材１１３は、支柱１１５に、支柱１１５を軸として水平方向に回転移動することが可能な状態で取り付けられている。この吊り下げ部材１１３の回転は、図示省略したモータよって行われる構造とされている。
【００２６】
支柱１１５は、移動台座１１６に固定されている。移動台座１１６は、図１に示す誘導加熱装置１００上での移動および回転が行える構造とされている。この移動台座１１６の移動および回転は、図示省略したモータによって行われる。
【００２７】
誘導加熱コイル１１１と同様に、誘導加熱コイル１１２は、長手形状の吊り下げ部材１１７からチェーン１１８によって吊り下げられて支持されている。吊り下げ部材１１７は、支柱１１９に、支柱１１９を軸として水平方向への回転移動が可能な状態で取り付けられている。この吊り下げ部材１１７の回転は、図示省略したモータよって行われる構造とされている。支柱１１９は、支柱１１５と同様に移動台座１１６に固定されている。
【００２８】
吊り下げ部材１１３と１１７が回転することで、図３（Ａ）の開いた状態から図３（Ｂ）の閉じた状態への変化、あるいは逆の変化が行われる。図３（Ａ）には、吊り下げ部材１１７と１１９を開く方向に回転させ、誘導加熱コイル１１１と１１２を炉殻１０５から離れる方向（退避する方向）に移動させた状態が示されている。図３（Ｂ）には、吊り下げ部材１１７と１１９を閉じる方向に回転させ、誘導加熱コイル１１１と１１２を炉殻１０５に近接させ、誘導加熱が行える状態が示されている。
【００２９】
炉殻１０５は、図１のステージ１０１上に固定された保持部材１２０の内側に配置される。保持部材１２０は、加熱処理時における炉殻１０５の温度に耐える耐熱材料により構成され、炉殻１０５を安定して支える機能を有する。前述したように、ステージ１０１は９０°の回転が可能であり、ステージ１０１が回転すると、保持部材１２０と、そこに保持された炉殻１０５も一緒に回転する。これらの点は、他のステージ１０２〜１０４においても同じである。
【００３０】
（炉殻）
炉殻１０５について説明する。図５には、炉殻を縦に半割に切断した切断面の状態が概念的に示されている。炉殻１０５は、耐熱材料によって構成され、炉殻内部には誘導加熱によって発熱する円筒容器形状の発熱体１２１が収納される。発熱体１２１の周囲は、断熱性充填材料１２３とされている。断熱性充填材料１２３は、耐熱材料の粉体を充填した状態とされ、発熱体１２１の高温の影響による炉殻１０５や蓋部材１２４の温度上昇を抑える緩衝機能を有する。発熱体１２１の上方は解放可能とされており、ここから加熱の対象となる被加熱材料や、被加熱材料を収納する坩堝１２２の出し入れが行われる。
【００３１】
坩堝１２２は、耐熱材料により構成され、用途に合わせて様々な形状と数量となり、そこに焼成を行うための被加熱材料が充填される。被加熱材料は、特に限定されないが、例えばカーボン製品やその他セラミックス材料である。
【００３２】
加熱処理を行う際には、加熱時の酸化を防ぐために発熱体１２１の内部には不活性ガスが封入され、またその状態で上部の解放部が、発熱体１２１と同じ材質により構成された蓋部材１２４により蓋をされる。
【００３３】
（制御系）
図６は、図１に示す誘導加熱装置１００の制御系を示すブロック図である。誘導加熱装置１００の制御は、制御ユニット１３１によって行われる。制御ユニット１３１は、コンピュータとしての機能を備え、ＣＰＵ、メモリ、各種のインターフェース回路を備え、メモリに記憶した動作プログラムに基づいて後述する動作を実行する。
【００３４】
制御ユニット１３１は、駆動電流供給回路１３２、コイル移動用駆動回路１３３およびステージ移動用駆動回路１３４に制御信号を送り、その動作を制御する。駆動電流供給回路１３２は、誘導加熱ユニット１１０を構成する誘導加熱コイル１１１および１１２に駆動電流を供給する。この駆動電流は、例えば０．５〜５ｋＨｚの周波数で５０〜４００ｋＷの電力とされる。この駆動電流の周波数や電力は、加熱の対象や大きさによって異なる。
【００３５】
コイル移動用駆動回路１３３は、図３に関連して説明した吊り下げ部材１１３と１１７を回転移動させるモータ、移動台座１１６を移動させるモータ、移動台座１１６を回転させるモータを駆動する駆動回路である。ステージ移動用駆動回路１３４は、図１に示すステージ１０１〜１０４を回転させるモータを駆動する駆動回路である。
【００３６】
（動作の一例）
図１の誘導加熱装置１００の動作の一例を説明する。この動作は、図６の制御ユニット１３１によって統括されて実行される。まず、誘導加熱装置１００が図１（Ａ）に示す状態にあるとする。そして、ステージ１０１〜１０４上に熱処理が行われていない被加熱材料が収納された炉殻１０５〜１０８が配置されているとする。
【００３７】
ここでは、炉殻１０５に収納された被加熱材料に対する誘導加熱処理→炉殻１０６に収納された被加熱材料に対する誘導加熱処理→炉殻１０７に収納された被加熱材料に対する誘導加熱処理→炉殻１０８に収納された被加熱材料に対する誘導加熱処理を連続して行う場合の動作の例を説明する。
【００３８】
図１（Ａ）には、誘導加熱ユニット１１０が、炉殻１０５〜１０８から退避し（離れ）、誘導加熱コイル１１１と１１２とが開いた状態（図３（Ａ）の状態）が示されている。まず、この誘導加熱コイル１１１と１１２とが開いたままの状態で、誘導加熱ユニット１１０をステージ１０１の方向に移動させる。
【００３９】
誘導加熱ユニット１１０が、炉殻１０５を図３に示すように囲むことができる位置にまで移動した後、吊り下げ部材１１３と１１７を回転させて、誘導加熱コイル１１１と１１２を閉じ、図３（Ａ）から図３（Ｂ）に示す状態に移行させる。こうして図１（Ｂ）に示す状態を得る。この際、誘導加熱コイル１１１と１１２は、炉殻１０５に接触させず、少し間隔を有する状態となるようにする。
【００４０】
図１（Ｂ）に示す状態を得たら、誘導加熱コイル１１１と１１２に駆動電流を供給し、炉殻１０５内部に対する誘導加熱を行う。この誘導加熱は、２段階に分けて行う。まず、第１の段階での誘導加熱を行い、その後にステージ１０５を９０°回転させ、炉殻１０５に対する誘導加熱コイル１１１と１１２の位置関係を９０°ずらした状態で第２段階の誘導加熱を行う。
【００４１】
炉殻１０５に対する誘導加熱が終了したら、吊り下げ部材１１３と１１７を回転させて、誘導加熱コイル１１１と１１２を図３（Ｂ）に示す閉じた状態から、図３（Ａ）に示す開いた状態へと移行させる。その後、誘導加熱ユニット１１０を水平に移動させて、図１（Ａ）に示す位置に戻す。
【００４２】
次に、移動台座１１６（図３参照）を図１における時計回り方向に９０°回転させ、図２（Ａ）に示す状態とする。図２（Ａ）に示す状態を得たら、誘導加熱ユニット１１０を図の左方向に移動させ、誘導加熱ユニット１１０が炉殻１０６を囲むことができる位置にまで移動させた後、誘導加熱コイル１１１と１１２を閉じる。こうして図２（Ｂ）に示す状態を得る。そして、炉殻１０５内部に対する誘導加熱の場合と同様に、炉殻１０６内部対する誘導加熱を行う。この際、既に加熱が終わっている炉殻１０５内の被加熱材料（および炉殻１０５全体）の冷却が行われる。
【００４３】
以上動作を炉殻１０７および炉殻１０８に対して次々に行うことで、４つの炉殻１０５〜１０８に収納された被加熱材料に対する熱処理が連続的に行われる。
【００４４】
（優位性）
炉殻１０５〜１０８内の被加熱材料は、最高で３０００℃を越える温度まで加熱される。熱的な緩衝材となる断熱性充填材料１２３の機能によって、発熱体１２１の側面の温度は、３００℃程度に抑えられるが、内部の対流の影響で蓋部材１２４は相対的に高温になる。このため、加熱処理が終了した直後の炉殻１０５〜１０８の上方は、輻射熱が放射された高温の状態であり、そこを誘導加熱コイル１１１および１１２が通過するのは、コイルを構成する線材を傷める要因となる。
【００４５】
本実施形態では、図１（Ｂ）に示す状態から図１（Ａ）に示す状態への遷移、および図１（Ａ）→図２（Ａ）→図２（Ｂ）の状態への遷移において、誘導加熱コイル１１１および１１２は、炉殻１０５〜１０８の側面に対して水平方向に移動して接近し、水平方向に移動して退避する。この際、誘導加熱コイル１１１と１１２の開閉動作時および誘導加熱ユニット１１０の移動時に炉殻１０５〜１０８の上方を誘導加熱コイル１１１および１１２が通過しない。このため、上述したコイル１１１および１１２が高温に曝される不都合が生じない。
【００４６】
また、通常のソレノイドコイルを使用し、このコイルを吊り上げにより炉殻から退避させる場合、ソレノイドコイルを上方に移動させる分のスペースを炉殻の上方に確保する必要があり、そのスペースを確保するための建屋の高さ（作業スペースの高さ）が必要となる。しかしながら、本実施形態では、コイルが上方から見て左右に水平移動することで、炉殻からの退避が行われるので、設備を収める建屋の高さをコイルが上下する場合に比較して抑えることができる。この点は、既存の建屋を利用する場合に有利となる。
【００４７】
図４に示すように誘導加熱を行うためのコイルは、２分割されており、各コイルは、面状に展開されたものが湾曲させられた形状を有している。この形状のコイルでは、従来の筒型の形状のソレノイドコイルに比べて、ワークに対する加熱の対称性が悪い。特に中央の開口部の付近の磁束密度に比較して、コイルの外周付近の磁束密度が想定的に低くなる。図１（Ｂ）の状態でいうと、炉殻１０５の中心を通る左右方向の線上の領域の磁束密度は相対的に大きく、上下方向の線上の領域の磁束密度は相対的に小さくなる。
【００４８】
本実施形態では、誘導加熱を２段階に分け、第１段階の加熱と、そこから誘導加熱ユニット１１０に対して炉殻を相対的に９０°回転させた状態での第２段階での加熱とを行っている。この方法によれば、上述した磁束密度が相対的に高い部分と相対的に低い部分とが、第１の段階と第２の段階とにおいて入れ替わる。このため、誘導加熱の均一性を高めることができる。
【００４９】
（２）第２の実施形態
第１の実施形態では、誘導加熱コイルが複数の炉殻に対して移動し、順次誘導加熱を行う構成であったが、炉殻の側を動かすことで、同様な処理を行う構成も可能である。以下、この構成の一例を説明する。
【００５０】
（誘導加熱装置の構成）
図７には、上記の動作を行う誘導加熱装置２００が示されている。誘導加熱装置２００は、移動ステージ２０１〜２０４を備えている。移動ステージ２０１〜２０４は、軌道２０５に沿って周回移動する。この移動は、図示省略したモータによって行われる。移動ステージ２０１〜２０４は、個別に回転することができる。この回転も図示省略したモータによって行われる。
【００５１】
各ステージ上には、炉殻１０５〜１０８が配置されている。炉殻１０５〜１０８は、実施形態１において説明したものと同じである。図７の移動ステージ２０１が位置している部分には、誘導加熱ユニット２１０が配置されている。誘導加熱ユニット２１０は、図１の誘導加熱ユニット１１０と構成が異なる。以下、誘導加熱ユニット２１０について説明する。
【００５２】
図８には、誘導加熱ユニット２１０が示されている。誘導加熱ユニット２１０は、誘導加熱コイル２１１と２１２を備えている。誘導加熱コイル２１１は、誘導加熱コイル１１１と同じであり、誘導加熱コイル２１２は、誘導加熱コイル１１２と同じものである。誘導加熱ユニット２１０において、誘導加熱コイル２１１は、吊り下げ部材２１３にチェーン２１４を介して吊り下げられている。吊り下げ部材２１３もチェーン２１５によって、図示省略した移動クレーンに吊り下げられている。この移動クレーンの機能により、誘導加熱コイル２１１は、移動ステージ２０１（図７参照）上に配置された炉殻１０５に近づき、また遠ざかる移動を行う。
【００５３】
誘導加熱コイル２１２は、吊り下げ部材２１６にチェーン２１７を介して吊り下げられている。吊り下げ部材２１６もチェーン２１８によって、図示省略した移動クレーンに吊り下げられている。この移動クレーンの機能により、誘導加熱コイル２１２は、移動ステージ２０１（図７参照）上に配置された炉殻１０５に近づき、また遠ざかる移動を行う。
【００５４】
上記の機構により、誘導加熱コイル２１１と２１２とは、両サイドから炉殻（例えば図８の炉殻１０５）に近づき近接した位置に移動する。また、逆に炉殻から１８０°異なる方向に離れるように移動する。
【００５５】
図８において、符号２２０は、炉殻１０５を移動ステージ２０１上に保持するため保持部材である。保持部材２２０は、加熱処理時における炉殻１０５の温度に耐える材料により構成され、移動ステージ２０１に固定されている。この構成は、他の移動ステージにおいても同じである。
【００５６】
（制御系）
図７に示す誘導加熱装置２００の動作を制御する制御系について説明する。誘導加熱装置２００の制御系のブロック図は、図６に示す構成と同じである。ただし、以下の点で実施形態１の場合と異なっている。以下、本実施形態の制御系における実施形態１の場合と異なる点について説明する。
【００５７】
図７に示す誘導加熱装置２００における制御系において、図６におけるコイル移動用駆動回路１３３は、図８に関連して説明した誘導加熱コイル２１１と２２２とを移動させるクレーンを動かすモータを駆動する。ステージ移動用駆動回路１３４は、ステージ２０１〜２０４を周回移動させるモータおよび各ステージをその場で回転させるモータを駆動する。
【００５８】
駆動電流供給回路１３２は、第１の実施形態の場合と同様に、２つの誘導加熱コイルに駆動電流を供給する。制御ユニット１３１は、制御系の各回路に制御信号を送り、各回路を通じて、誘導加熱装置２００の動作を制御する。
【００５９】
（動作の一例）
図７の誘導加熱装置２００の動作の一例を説明する。この動作は、図６の制御ユニット１３１によって統括されて実行される。以下、炉殻１０５〜１０８のそれぞれに収められた被加熱材料に対して連続的に加熱処理を行う場合の動作の一例を説明する。
【００６０】
まず、全ての移動ステージに炉殻を配置する。そして、誘導加熱ユニット２１０を開き、図７（Ａ）に示す状態とする。次に誘導加熱ユニット２１０を閉じ、図７（Ｂ）に示す状態とし、誘導加熱ユニット２１０に駆動電流を供給し、炉殻１０５に収納された被加熱材料に対する加熱処理を行う。
【００６１】
この加熱処理は、２段階に分けて行われる。すなわち、第１の段階で加熱を行った後、移動ステージを９０°回転させ、第２の段階の加熱を行う。このような２段階の加熱を行う理由は、第１の実施形態の場合と同じである。
【００６２】
炉殻１０５内に収納された被加熱材料に対する加熱処理が終了したら、図８に示されるようにコイル２１１と２１２を図７の左右方向に互いに離れるように移動させ、再び図７（Ａ）に示す状態とする。
【００６３】
次いで、移動ステージ２０１〜２０４を図の反時計回り方向に９０°の角度で周回移動させ、移動ステージ２０２を図７に示されている移動ステージ２０１の位置に移動させる。そして、誘導加熱ユニット２１０を閉じ、誘導加熱ユニット２１０を構成する誘導加熱コイル２１１と２１２とを炉殻１０６に近接させる。この際、誘導加熱コイルが炉殻に接触しないようにする。この状態は、図７（Ｂ）において、移動ステージ２０１の代わりに移動ステージ２０２が位置し、炉殻１０５の代わりに炉殻１０６が位置した状態である。
【００６４】
そして、炉殻１０６に収められた被加熱材料に対して、炉殻１０５の場合と同様な加熱処理を行う。後は同様な動作を繰り返し、炉殻１０７内の被加熱材料に対する加熱処理、更に炉殻１０８内の被加熱材料に対する加熱処理を行う。
【００６５】
（優位性）
本実施形態の優位性は、第１の実施形態の優位性と同じである。
【００６６】
（その他）
誘導加熱コイルの分割構造は２分割構造に限定されない。また図４には、上下方向では分割されていないコイルの構造が示されているが、上下方向においてコイルを複数に分割した構造も可能である。実施形態は、炉殻を４つ配置することが可能な構造であるが、２つ以上であれば、その数に制限はなく、その数は、設置スペースや生産能力等を勘案して決めればよい。ステージ等を動かす動動力源は、モータに限定されず、各種アクチュエータや油圧装置等であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明は、誘導加熱装置に利用することができる。
【符号の説明】
【００６８】
１００…誘導加熱装置、１０１〜１０４…ステージ、１０５〜１０８…炉殻、１１０…誘導加熱ユニット、１１１…誘導加熱コイル、１１２…誘導加熱コイル、１１３…吊り下げ部材、１１４…チェーン、１１５…支柱、１１６…移動台座、１１７…吊り下げ部材、１１８…チェーン、１１９…支柱、１２０…保持部材、１２１…発熱体、１２２…坩堝、１２３…断熱性充填材料、１２４…蓋部材、２００…誘導加熱装置、２０１〜２０４…移動ステージ、２１０…誘導加熱ユニット、２１１…誘導加熱コイル、２１２…誘導加熱コイル、２１３…吊り下げ部材、２１４…チェーン、２１５…チェーン、２１６…吊り下げ部材、２１７…チェーン、２１８…チェーン、２２０…保持部材。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒形状の炉殻の外周に沿った湾曲形状を有した面状の複数の誘導加熱コイルと、
前記複数の誘導加熱コイルを前記炉殻の側面から取り囲む位置に移動、またはそこから退避させるために、前記複数の誘導加熱コイルを水平方向に移動させる移動手段と
を備えることを特徴とする誘導加熱装置。
【請求項２】
筒形状の炉殻の外周に沿った湾曲形状を有した面状の複数の誘導加熱コイルと、
前記複数の誘導加熱コイルと複数個の前記炉殻を配置することが可能なステージと、
予め決められた複数の場所において、前記ステージ上に配置された前記炉殻を側面から取り囲む位置に前記誘導加熱コイルを移動、またはそこから退避させるために、前記誘導加熱コイルを水平方向に移動させる移動手段と、
前記移動手段を制御する制御手段を備え、
前記ステージ上に配置された前記炉殻内部の被加熱物に対して熱処理を施す場合において、前記制御手段は、第１の加熱位置に前記誘導加熱コイルを移動させた後この誘導加熱コイルに通電を行い、被加熱物を誘導加熱により加熱し熱処理を行い、加熱終了後に第１の加熱位置から前記通電を行った誘導加熱コイルを退避させ、第２の加熱位置に移動させる制御を行うことを特徴とする誘導加熱装置。
【請求項３】
筒形状の炉殻の外周に沿った湾曲形状を有した複数の誘導加熱コイルと、
前記炉殻を複数配置することが可能であると共に配置された前記炉殻を移動させる炉殻移動手段と、
前記炉殻を側面から取り囲む位置に前記誘導加熱コイルを移動、またはそこから退避させるために、前記誘導加熱コイルを水平方向に移動させるコイル移動手段と、
前記炉殻移動手段と前記コイル移動手段を制御する制御手段と
を備え、
ステージ上に配置された炉殻内部の被加熱物に対して熱処理を施す際に、前記制御手段は、予め決められた一箇所の加熱場所に第１の炉殻を移動させ、さらに前記誘導加熱コイルを加熱位置に移動させた後に前記誘導加熱コイルに通電を行い、被加熱物を誘導加熱により加熱し熱処理を行い、加熱終了後に加熱位置から前記誘導加熱コイルを退避させ、続いて第２の炉殻を移動させる制御を行うことを特徴とする誘導加熱装置。
【請求項４】
前記炉殻は、円筒形状を有し、前記複数の誘導加熱コイルは、前記炉殻を取り囲む２分割された曲面形状を有するコイルにより構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の誘導加熱装置。
【請求項５】
前記加熱は、前記２分割された曲面形状を有するコイルが前記炉殻を取り囲んだ第１の状態における第１加熱ステップと、第１の状態から炉殻を９０°回転させた第２の状態における第２加熱ステップとを含むことを特徴とする請求項４に記載の誘導加熱装置。
【請求項１】
筒形状の炉殻の外周に沿った湾曲形状を有した面状の複数の誘導加熱コイルと、
前記複数の誘導加熱コイルを前記炉殻の側面から取り囲む位置に移動、またはそこから退避させるために、前記複数の誘導加熱コイルを水平方向に移動させる移動手段と
を備えることを特徴とする誘導加熱装置。
【請求項２】
筒形状の炉殻の外周に沿った湾曲形状を有した面状の複数の誘導加熱コイルと、
前記複数の誘導加熱コイルと複数個の前記炉殻を配置することが可能なステージと、
予め決められた複数の場所において、前記ステージ上に配置された前記炉殻を側面から取り囲む位置に前記誘導加熱コイルを移動、またはそこから退避させるために、前記誘導加熱コイルを水平方向に移動させる移動手段と、
前記移動手段を制御する制御手段を備え、
前記ステージ上に配置された前記炉殻内部の被加熱物に対して熱処理を施す場合において、前記制御手段は、第１の加熱位置に前記誘導加熱コイルを移動させた後この誘導加熱コイルに通電を行い、被加熱物を誘導加熱により加熱し熱処理を行い、加熱終了後に第１の加熱位置から前記通電を行った誘導加熱コイルを退避させ、第２の加熱位置に移動させる制御を行うことを特徴とする誘導加熱装置。
【請求項３】
筒形状の炉殻の外周に沿った湾曲形状を有した複数の誘導加熱コイルと、
前記炉殻を複数配置することが可能であると共に配置された前記炉殻を移動させる炉殻移動手段と、
前記炉殻を側面から取り囲む位置に前記誘導加熱コイルを移動、またはそこから退避させるために、前記誘導加熱コイルを水平方向に移動させるコイル移動手段と、
前記炉殻移動手段と前記コイル移動手段を制御する制御手段と
を備え、
ステージ上に配置された炉殻内部の被加熱物に対して熱処理を施す際に、前記制御手段は、予め決められた一箇所の加熱場所に第１の炉殻を移動させ、さらに前記誘導加熱コイルを加熱位置に移動させた後に前記誘導加熱コイルに通電を行い、被加熱物を誘導加熱により加熱し熱処理を行い、加熱終了後に加熱位置から前記誘導加熱コイルを退避させ、続いて第２の炉殻を移動させる制御を行うことを特徴とする誘導加熱装置。
【請求項４】
前記炉殻は、円筒形状を有し、前記複数の誘導加熱コイルは、前記炉殻を取り囲む２分割された曲面形状を有するコイルにより構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の誘導加熱装置。
【請求項５】
前記加熱は、前記２分割された曲面形状を有するコイルが前記炉殻を取り囲んだ第１の状態における第１加熱ステップと、第１の状態から炉殻を９０°回転させた第２の状態における第２加熱ステップとを含むことを特徴とする請求項４に記載の誘導加熱装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−７０９３８（Ｐ２０１１−７０９３８Ａ）
【公開日】平成２３年４月７日（２０１１．４．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２２１１２８（Ｐ２００９−２２１１２８）
【出願日】平成２１年９月２５日（２００９．９．２５）
【出願人】（５０１２０１４９８）甲斐テクノ産業株式会社 (1)
【出願人】（０００２２７８２５）日本アジャックス・マグネサーミック株式会社 (5)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年４月７日（２０１１．４．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月２５日（２００９．９．２５）
【出願人】（５０１２０１４９８）甲斐テクノ産業株式会社 (1)
【出願人】（０００２２７８２５）日本アジャックス・マグネサーミック株式会社 (5)
【Ｆターム（参考）】
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