誘導加熱コイル、熱処理装置及び熱処理方法
【課題】均一な処理が可能な誘導加熱コイル、熱処理装置及び熱処理方法を提供する。
【解決手段】本発明の一形態に係る誘導加熱コイル２６は、被処理部Ａ１の少なくとも一部に対向し、前記被処理部Ａ１に対して相対的に回転移動しながら前記被処理部Ａ１の熱処理を行う加熱導体部３１を備え、前記加熱導体部３１は、前記回転の周方向に対して交差して延びるとともに、前記回転移動の中心から遠い部位における前記周方向の長さが前記中心から近い部位における前記周方向の長さに比べて長く構成された導体部分３６を有することを特徴とする。
【解決手段】本発明の一形態に係る誘導加熱コイル２６は、被処理部Ａ１の少なくとも一部に対向し、前記被処理部Ａ１に対して相対的に回転移動しながら前記被処理部Ａ１の熱処理を行う加熱導体部３１を備え、前記加熱導体部３１は、前記回転の周方向に対して交差して延びるとともに、前記回転移動の中心から遠い部位における前記周方向の長さが前記中心から近い部位における前記周方向の長さに比べて長く構成された導体部分３６を有することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘導加熱コイル、熱処理装置及び熱処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属部材に高周波焼入れ等の熱処理を行う熱処理装置において、被処理部全域に対向する誘導加熱コイルを用いて一括して処理を行う一発加熱方式の熱処理装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。このような一発加熱方式の熱処理装置では、誘導加熱コイルは、被処理部全域に対応する形状に構成されている。例えば被処理部が円周形状の場合には円環状の誘導加熱コイルを被処理部に対面させ、被処理部が平面状の場合には平板状の誘導加熱コイルを被処理部に対面させている。このような一発加熱方式の加熱装置では、処理対象物及び被処理部の形状及び大きさに対応する誘導加熱コイルを用いるため、処理対象物及び被処理部が大きい場合には、大型の誘導加熱コイルが必要となり、また高出力の電力を要する。
【０００３】
一方、被処理部の一部のみに対向する誘導加熱コイルを、被処理部に対して相対的に移動させながら加熱処理及び冷却処理を順次行う移動式の熱処理装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。このような移動式の熱処理装置において、誘導加熱コイルは、被処理部の一部に対応する形状に構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１２０４１５号公報
【特許文献２】特開２００５−８９８０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記技術には以下のような問題がある。すなわち、上述の移動式の熱処理装置では、誘導加熱コイルが被処理部の一部に対応する場合において、ワークとコイルを相対的に回転移動させると、焼入れ開始部分と焼入れ終了部分にソフトゾーンができるという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明は、均一な処理が可能な誘導加熱コイル、熱処理装置及び熱処理方法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】
【０００７】
本発明の一形態に係る誘導加熱コイルは、被処理部の少なくとも一部に対向し、前記被処理部に対して相対的に回転移動しながら前記被処理部の熱処理を行う加熱導体部を備え、前記加熱導体部は、前記回転の周方向に対して交差して延びるとともに、前記回転移動の中心から遠い部位における前記周方向の長さが前記中心から近い部位における前記周方向の長さに比べて長く構成された導体部分を有することを特徴とする。
【０００８】
本発明の他の一形態に係る熱処理方法は、前記誘導加熱コイルを、前記被処理部に対向させて誘導加熱により前記被処理部を加熱しながら、前記被処理部を前記誘導加熱コイルに対して前記周方向に沿って相対的に移動させる移動加熱工程を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、均一な処理が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施形態に係る誘導加熱焼入装置を示す説明図。
【図２】同実施形態に係る誘導加熱装置を示す平面図。
【図３】同実施形態に係る加熱コイルを示す斜視図。
【図４】同実施形態に係る加熱コイルの導体部分の説明図。
【図５】同実施形態に係る加熱コイルの断面構造を示す説明図。
【図６】本発明の第２実施形態に係る誘導加熱装置の加熱コイルを示す斜視図。
【図７】同加熱コイルを示す平面図。
【図８】同加熱コイルを示す側面図。
【図９】同加熱コイルの導体部分の構成を示す説明図。
【図１０】本発明の他の実施形態に係る誘導加熱焼入装置を示す説明図。
【図１１】本発明の他の実施形態に係る導体部分の構成を示す説明図。
【図１２】本発明の他の実施形態に係る導体部分の構成を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施形態にかかる誘導加熱焼入装置１（熱処理装置）について、図１乃至図５を参照して説明する。図中矢印Ｘ，Ｙ，Ｚはそれぞれ互いに直交する３方向を示す。また、各図において説明のため、適宜構成を拡大、縮小または省略して示している。
【００１２】
図１は本実施形態に係る誘導加熱焼入装置１の全体構成を概略的に示す説明図である。図１に示すように、誘導加熱焼入装置１は、高周波焼入れを行う装置であり、処理対象物であるワークＷ１を移動可能に支持する移動支持部（ワーク移動回転支持台）１１と、ワークＷ１の被処理部Ａ１を誘導加熱する誘導加熱装置１０（熱処理装置）と、被処理部Ａ１の加熱処理工程の後にワークＷ１を冷却する冷却部１３（冷却手段）と、を備えて構成される。誘導加熱装置１０には、高周波電源２１に接続される整合盤が内蔵されている。移動支持部１１は、ワークＷ１を、所定位置にセットした状態で、軸Ｃ１を中心に回転方向（周方向）に回転移動させる。このとき、移動支持部１１は、加熱導体部３１とワークＷ１との間のギャップ寸法Ｇ１を所定値に維持するよう制御する。さらに、移動支持部１１は、被処理部Ａ１の全周（全行程）にわたって加熱処理が終了した後、ワークＷ１を冷却部１３に移動させる。冷却部１３は、加熱処理終了後にワークＷ１を冷却する。
【００１３】
図２乃至図５に示すように、誘導加熱装置１０は、電力供給手段としての高周波電源２１と、高周波電源２１に接続されるリード線２２、２３と、リード線２２，２３に接続される一対の導電板２４，２５を備えるスペーサ２８と、両端が一対の導電板２４，２５にそれぞれ接続された誘導加熱コイル２６と、誘導加熱コイル２６の加熱導体部３１の裏側に配置されるコア２７（図５のみに図示）と、を備えて構成されている。
【００１４】
図１に示すように、処理対象物の一例としてのワークＷ１は厚さ２５ｍｍ以上の肉厚部品であり、例えばここでは、軸Ｃ１を中心として、外側直径ｄ１＝５００ｍｍ、内側直径ｄ２＝２５０ｍｍ、軸方向長さｈ１＝１００ｍｍの円筒状部材を用いる。
【００１５】
本実施形態においては、例えば、ワークＷ１の軸方向一端面である軸Ｃ１に直交する円環形状の平面領域を被処理部Ａ１とする。被処理部Ａ１は、ワークＷ１の周方向に沿って連続する無端のループ状を成す。ここでは、被処理部Ａ１の一部分に対向して加熱導体部３１が配置された状態で、移動支持部１１によってワークＷ１が軸Ｃ１を中心に回転することにより、被処理部Ａ１が加熱導体部３１に対して軸Ｃ１を中心とした周方向Ｒ（回転方向）に沿って相対移動し、被処理部Ａ１を全周にわたって熱処理する場合を示す。
【００１６】
図１及び図２に示すように、誘導加熱コイル２６は、ワークＷ１の被処理部Ａ１の一部分に対向するジグザグ形状の加熱導体部３１と、加熱導体部３１の一端側３１ｂに連続する第１の接続導体部３２と、加熱導体部３１の他端側３１ａに連続する第２の接続導体部３３と、を連続して一体に備えている。第１の接続導体部３２は、加熱導体部３１の一端側の端部３１ｂに連続して延び、その端部には冷却液用のホースなどの部品を接続するためのカップラ３７が設けられている。第２の接続導体部３３は、加熱導体部３１の他端側の端部３１ａに連続して延び、その端部には冷却液用のホースなどの部品を接続するためのカップラ３７が設けられている。
【００１７】
第１の接続導体部３２と第２の接続導体部３３とは、スペーサ２８を挟んで配置されている。スペーサ２８は、それぞれ矩形の平板状を成す一対の導電板２４，２５と、これら一対の導電板２４，２５の間に挟まれる矩形の平板状の絶縁板３８とが重ねて配置されるとともに、これら導電板２４，２５及び絶縁板３８が絶縁ブッシュ３９を介してボルト４１及びナット４２により固定されて構成されている。各導電板２４，２５は、リード線２２、２３を介して高周波電源２１に接続されている。
【００１８】
図２乃至図４に示すように、加熱導体部３１は複数の屈曲部３４、３５が交互に対向する向きで周方向Ｒに沿って複数連続して配置されるとともに、対向する屈曲部３４、３５の間にそれぞれ曲成された導体部分３６が配されるジグザグ形状を成す。複数の屈曲部３４は移動方向に交差する方向の一方側である外側向きに開口した屈曲形状を成し、屈曲部３５は他方側である径方向内側向きに開口した屈曲形状を成す。
【００１９】
複数の屈曲部３４，３５及び、これらを連結する複数の導体部分３６が連続して構成される加熱導体部３１の周方向Ｒの寸法は、例えば被処理部Ａ１の全周に対する加熱導体部３１の周方向Ｒの寸法の割合であるカバー率が１/３であり、中心角β１＝１２０度に設定されている。
【００２０】
複数の導体部分３６は、周方向Ｒに対して交差して延びるとともに、回転の中心である軸Ｃ１から遠い部位における周方向の長さが軸Ｃ１から近い部位における周方向の長さに比べて長く構成され、周方向における長さが前記周方向における速度に対応するように形成されている。導体部分３６は、その延設方向に直交する断面積及び断面の形状を一定に保ったまま、軸Ｃ１から遠い部位における延設角度が、軸Ｃ１から近い部位における延設角度に比べて、周方向Ｒに対する角度が小さくなるように曲成されることで、周方向の速度と長さが対応するようになっている。
【００２１】
本実施形態では、図４に示すように、複数の導体部分３６は径方向において３つの部分に区分けされ、その中心線Ｃ２が隣り合う部分の境界においてそれぞれα１＝α２＝１５０度で、屈曲している。この中心線は各部分の延設方向に沿っている。径方向内側の第１部分３６ａは周方向Ｒに対してθ１＝９０度の角度を成し、中間の第２部分３６ｂは周方向Ｒに対してθ２＝６０度の角度を成すように傾斜し、最も外側の第３部分３６ｃは周方向Ｒに対してθ３＝３０度の角度を成すように傾斜している。すなわちθ１＞θ２＞θ３となっている。
【００２２】
例えばここでは、ワークの最も内側の点Ｐ１と最も外側の点Ｐ３の２箇所を基準として寸法設定をする。第１部分３６ａに対向する被処理部Ａ１上のある基準点Ｐ１の回転半径（軸心Ｃ１からの距離）ｒ１＝２５０ｍｍ、第３部分３６ｃに対向する被処理部Ａ１上のある基準点Ｐ３の回転半径（軸心Ｃ１からの距離）ｒ３＝５００ｍｍであり、Ｐ１に対向する第１部分３６ａの周方向寸法ｌ１＝１５ｍｍ、Ｐ３に対向する第３部分３６ｃの周方向寸法ｌ３＝３０ｍｍとする。すなわち、導体部分３６は、ｌ１：ｌ３≒ｒ１：ｒ３となり回転中心である軸Ｃ１からの距離と周方向寸法とが対応している。このため、Ｐ１とＰ３を基準としてみれば、回転半径に比例する周方向速度に対して、周方向寸法（距離）が反比例することとなり、通過に係る時間すなわち加熱時間が一定に保たれる。また中間の第２部分３６ｂの寸法ｌ２は、ｌ１とｌ３の間の寸法となるように、ｌ１＜ｌ２＜ｌ３に設定した。
【００２３】
すなわち、軸Ｃ１を中心としてワークＷ１が回転移動した場合に被処理部Ａ１が加熱導体部３１を横切って通過する速度が速くなる外周側において、速度が遅くなる内側よりも、加熱導体部３１の移動方向の寸法が大きくなるように設定されているため、加熱時間を等しくすることができる。
【００２４】
図５に断面を示すように、誘導加熱コイル２６は銅などの材質から例えば矩形の中空形状に形成されている。この中空部分２６ａは冷却液が流通する通路となる。コア２７は、ケイ素鋼板、ポリアイアンコア、フェロトン等の高透磁率を有する材料からなり、加熱導体部３１の裏側に配置されている。コア２７は、加熱導体部３１の両側部及び後方の壁部を一体に備える断面コ字形状に形成されている。
【００２５】
以下、本実施形態にかかる誘導加熱焼入方法(熱処理方法)について説明する。本実施形態の誘導加熱焼入方法は、被処理部Ａ１を加熱しながら相対移動させる移動加熱工程と、移動加熱工程後に被処理部Ａ１を冷却する冷却工程とで構成される。
【００２６】
移動加熱工程において、図１乃至図４に示すように被処理部Ａ１のうち一部に加熱導体部３１を対向させた状態で、高周波電源２１をＯＮ状態とすると、高周波電流が、リード線２２、第１の導電板２４、第１の接続導体部３２、加熱導体部３１、第２の接続導体部３３、第２の導電板２５、及びリード線２３、を順に経て、高周波電源２１に戻る。
【００２７】
加熱導体部３１において高周波電流は図中に矢印で示すように一端３１ｂ側から他端３１ａ側へ向かって、屈曲部３４、導体部分３６及び屈曲部３５、を経て流れ、加熱導体部３１の表面に誘導電流が発生し、対向配置される被処理部Ａ１が誘導加熱される。
【００２８】
移動支持部１１により、ワークＷ１の被処理部Ａ１の表面と加熱導体部３１の表面との間のギャップ寸法Ｇ１を所定値に維持した状態で、ワークＷ１を回転することにより、被処理部Ａ１を加熱導体部３１に対して周方向に所定の速度で相対移動させる。
【００２９】
例えばここでは、電力を１００〜１５０ｋＷ、ギャップ寸法Ｇ１＝２．５ｍｍを維持しながら、２００〜３００ｍｍ／ｓｅｃの速度で相対移動させる。ワークＷ１が回転することにより、加熱導体部３１に対向配置されるワークＷ１の端面の円環状の領域である被処理部Ａ１全域が均一に加熱される。
【００３０】
ここで、導体部分３６の基準点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３における熱処理の度合いを考えると、基準点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３は周速度が異なっても、対向する被処理部Ａ１を通るのにかかる時間は一定に保たれることとなる。このため、被処理部Ａ１に施される加熱の度合いが均一になる。
【００３１】
ついで、被処理部の周方向Ｒにおける全行程に対する移動加熱工程の後に、移動支持部１１は、ワーク１２を軸方向に沿って下方の冷却部１３に移動させる。冷却部１３は冷却ジャケットに囲まれた冷却領域である空間１３ａに配置されたワーク１２を冷却液で冷却する（冷却工程）。
【００３２】
さらに、誘導加熱コイル２６の内側の中空部分２６ａを通って、第１の接続導体部３２、加熱導体部３１、第２の接続導体部３３、の中空部分２６ａを経由して冷却液が流れることにより、誘導加熱コイル２６及び導電板２４，２５が冷却される。
【００３３】
本実施形態にかかる誘導加熱コイル、誘導加熱装置及び誘導加熱方法によれば、以下のような効果が得られる。すなわち、加熱導体部３１の導体部分３６を、周方向の寸法を軸Ｃ１からの距離と対応するように変化させたことにより、通過に係る時間が一定に保たれるため、加熱時間が均一化される。このため、回転により部位ごとの移動速度が異なる場合にも均一な処理を実現できる。また、断面積は一定として周速度に対応する角度に曲成するだけの簡単な構成で、熱処理条件を複雑化することなく、加熱温度の均一化を容易に実現することが可能となる。
【００３４】
加熱導体部３１を、対向配置される複数の曲部を連続して有するジグザグ形状としたことにより、強磁界を確保できるとともに、良好な温度パターンが得られる。このため、少ない電力で、高速かつ均一な熱処理が可能となる。本実施形態にかかるジグザグ形状の加熱導体部３１を用いた場合には、電力１００ｋＷとして、被処理部Ａ１の表面の到達温度８５０度にする場合に２００〜３００ｍｍ／ｓｅｃの速度とし、加熱時間＝３００ｓで実現できる。このため、ワークの直径が３．５ｍ程度の大型な場合にも、カバー率を１／３程度としてＡ３変態点を超える加熱が実現可能となる。
【００３５】
ジグザグ形状の加熱導体部３１を有する誘導加熱コイル２６を用いることで、例えば平板状の誘導加熱コイルでは実現できない移動式の部分加熱による大型ワークの熱処理が実現可能となる。また、このように処理速度を早くすることができるため、最初に被処理部Ａ１全体を移動しながら加熱処理した後に、冷却するという手順で処理することが可能となる。このため、部分加熱であっても、被処理部Ａ１がループ状の場合にも処理開始端及び終了端においてソフトゾーンのない均一な熱処理が可能となる。
【００３６】
被処理部Ａ１の一部のみに対向させつつ相対移動させながら加熱処理を行うこととしたので、被処理部Ａ１及びワークＷ１が大型となる場合であっても加熱導体部３１のサイズを小さく抑えることができ、誘導加熱装置１０全体を小型にすることができる。このため、必要な電力を低くするとともに製造コストを低く抑えることが可能となる。
【００３７】
また、被処理部Ａ１の一部のみに対向させつつ相対移動させながら加熱処理を行うこととしたので、熱膨張等の要因によりワークが変形しても、容易に、適正なギャップ寸法を維持することができる。例えば円形の被処理部に対応する円環状の誘導加熱コイルを用いて一発加熱方式で熱処理を行う場合には、熱膨張によりワークが変形するため、誘導加熱コイルを予め大きめに設定する必要があるので加熱効率が悪くなるという問題があるが、本実施形態のようにカバー率が小さい場合には、ワークとの配置を調整するだけで適正なギャップを維持することが出来る。
【００３８】
［第２実施形態］
以下、本発明の第２実施形態にかかる誘導加熱装置１０について図６乃至９を参照して説明する。なお、被処理部Ａ２及び加熱導体部１３１が軸Ｃ１に対して傾斜している点以外は上記第１実施形態と同様であるため、共通する説明を省略する。
【００３９】
図６は、本実施形態に係る誘導加熱装置１０の加熱導体部１３１及びワークＷ２の構成を示す斜視図であり、図７は平面図、図８は側面図、図９は一部を示す説明図である。
【００４０】
この実施形態において、ワークＷ２は、中実の錐台状をなし、その軸方向一端側の面である被処理部Ａ２は軸方向及び径方向に対して傾斜している。すなわち、第１実施形態では被処理部Ａ１は、軸に直交する平面状の面であったが、この第２実施形態においては被処理部Ａ２が軸に傾斜する傾斜面を成している。
【００４１】
加熱導体部１３１は、基本的な構成は第１実施形態の加熱導体部３１と同様であり、複数の屈曲部１３４，１３５及びこれらを繋ぐ複数の導体部分１３６が連続して構成されている。複数の導体部分１３６は、周方向Ｒに対して交差して延びるとともに、回転の中心である軸Ｃ１から遠い部位における周方向の長さが軸Ｃ１から近い部位における周方向の長さに比べて長く構成され、周方向における長さが前記周方向における速度に対応するように形成されている。導体部分１３６は、その断面積を一定としたまま、軸Ｃ１から遠い部位における延設角度が、軸Ｃ１から近い部位における延設角度に比べて、周方向Ｒに対する角度が小さくなるように曲成されることで、周方向の速度と長さが対応するようになっている。
【００４２】
例えばここでは、図９に示すように、屈曲角α３=α４=１５０度、θ４=９０度、θ５=６０度、θ６=３０度とし、第１部分１３６ａに対向する被処理部Ａ２上の基準点Ｐ４の回転半径ｒ１、第３部分１３６ｃに対向する基準点Ｐ６の回転半径ｒ３、第１部分１３６ａの周方向寸法ｌ４、及び第３部分１３６ｃの周方向寸法ｌ６の関係は、ｒ１：ｒ３≒ｌ４：ｌ６となるように設定した。すなわち、軸Ｃ１からの距離と周方向寸法とが対応するように変化させ、移動速度と移動方向の寸法を対応させている。
【００４３】
本実施形態においても、上記第１実施形態と同様の効果が得られる。
【００４４】
なお、本発明は上記各実施形態に限られるものではなく、各構成は適宜変形実施可能である。また、前記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組合せにより種々の発明を形成できる。例えば、処理条件や、各構成要素の形状、材料、材質、寸法などは上記実施形態で例示したものに限られず、適宜変更可能である。
【００４５】
例えば、上記実施形態においては相対的に移動する例としてワークＷ１を回転させることにより相対移動をする例を挙げたが、これに限られるものではなく、加熱導体部３１側を周方向Ｒに沿う所定の軌跡で移動させることにより相対移動させてもよい。
【００４６】
上記実施形態においては、１つの被処理部Ａ１，Ａ２に対して加熱導体部３１、１３１一箇所のみに配置した場合を例示したが、これに限られるものではなく、周方向Ｒに沿って等間隔で複数の誘導加熱装置１０を配置してもよい。例えば２つの誘導加熱装置１０を設置する場合には、図１０に示す誘導加熱焼入装置２のように互いに対向するように中心角１８０度の位置に２つの誘導加熱装置１０を配置する。また、３つの場合には中心角１２０度の位置に設置する。このように複数の誘導加熱装置１０を用いると１つの加熱導体部のカバー率を小さくできるとともに、処理時間を短縮して加熱処理を早く完了することができるため、特にワークのサイズが大きい場合に好適である。
【００４７】
上述の実施形態では、被処理部Ａ１、Ａ２は平面状あるいは傾斜した円環状の面を例示したが、これに限られるものではなく、円形状や、この他の凹部や段差を有する形状にも適用可能である。また、上記第２実施形態では中実の錐台形状を例示したが、中空であってもよい。
【００４８】
上記実施形態では、曲部の端部が矩形に屈曲した屈曲部を例示したがこれに限られるものではなく、例えば半円周状に湾曲した形状の湾曲部を有する構造としてもよい。
【００４９】
さらに、軸方向における一端面のみに適用する場合を例示したが、軸方向両端面が円形の平面または傾斜面を成す場合に、その両端面に適用することも可能である。
【００５０】
上記実施形態においては、径方向において３つの部位に区分けして設定したが、これに限られるものではない。２つまたは４つ以上に区分けしてもよい。例えば図１１に示す導体部分２３６のように４つ以上の部位２３６ａ〜２３６ｄを設定して細かく区切って周方向速度と周方向寸法を対応させてもよい。あるいは図１２に示す導体部分３３６のように、径方向外側になるにつれて次第に角度が大きくなるように滑らかに湾曲させ、周方向速度と周方向寸法を対応させてもよい。導体部分２３６及び導体部分３３６は、いずれも、図中点線で示す延設方向Ｃ３，Ｃ４に直交する寸法（破線矢印）は一定として断面積を一様としたまま、移動方向Ｒの寸法（実線矢印）を、移動方向Ｒの速度に対応するように変化させている。また、径方向における区分けは等分としてもよい。
【００５１】
さらに、回転中心からの距離と周方向寸法とが対応する例として、回転中心からの距離と周方向寸法とが比例する場合を例示したが、これに限られるものではなく、必ずしも厳密に比例していない場合であっても、本発明を適用可能である。
【００５２】
また、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態に亘る構成要素を組合せてもよい。
【符号の説明】
【００５３】
Ｗ１,Ｗ２…ワーク（処理対象物）、Ａ１,Ａ２…被処理部、Ｃ１…軸、Ｒ…周方向、
Ｃ２…中心線、１…誘導加熱焼入装置（熱処理装置）、１０…誘導加熱装置（熱処理装置）、１１…移動支持部（移動手段）、１３…冷却部、２１…高周波電源、２６…誘導加熱コイル、３１…加熱導体部（導体部）、３４．３５…屈曲部（曲部）、
３６、１３６，２３６，３３６…導体部分、３６ａ,３６ｂ,３６ｃ…第１〜第３部位、
Ｐ１〜Ｐ６…基準点。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘導加熱コイル、熱処理装置及び熱処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属部材に高周波焼入れ等の熱処理を行う熱処理装置において、被処理部全域に対向する誘導加熱コイルを用いて一括して処理を行う一発加熱方式の熱処理装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。このような一発加熱方式の熱処理装置では、誘導加熱コイルは、被処理部全域に対応する形状に構成されている。例えば被処理部が円周形状の場合には円環状の誘導加熱コイルを被処理部に対面させ、被処理部が平面状の場合には平板状の誘導加熱コイルを被処理部に対面させている。このような一発加熱方式の加熱装置では、処理対象物及び被処理部の形状及び大きさに対応する誘導加熱コイルを用いるため、処理対象物及び被処理部が大きい場合には、大型の誘導加熱コイルが必要となり、また高出力の電力を要する。
【０００３】
一方、被処理部の一部のみに対向する誘導加熱コイルを、被処理部に対して相対的に移動させながら加熱処理及び冷却処理を順次行う移動式の熱処理装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。このような移動式の熱処理装置において、誘導加熱コイルは、被処理部の一部に対応する形状に構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１２０４１５号公報
【特許文献２】特開２００５−８９８０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記技術には以下のような問題がある。すなわち、上述の移動式の熱処理装置では、誘導加熱コイルが被処理部の一部に対応する場合において、ワークとコイルを相対的に回転移動させると、焼入れ開始部分と焼入れ終了部分にソフトゾーンができるという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明は、均一な処理が可能な誘導加熱コイル、熱処理装置及び熱処理方法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】
【０００７】
本発明の一形態に係る誘導加熱コイルは、被処理部の少なくとも一部に対向し、前記被処理部に対して相対的に回転移動しながら前記被処理部の熱処理を行う加熱導体部を備え、前記加熱導体部は、前記回転の周方向に対して交差して延びるとともに、前記回転移動の中心から遠い部位における前記周方向の長さが前記中心から近い部位における前記周方向の長さに比べて長く構成された導体部分を有することを特徴とする。
【０００８】
本発明の他の一形態に係る熱処理方法は、前記誘導加熱コイルを、前記被処理部に対向させて誘導加熱により前記被処理部を加熱しながら、前記被処理部を前記誘導加熱コイルに対して前記周方向に沿って相対的に移動させる移動加熱工程を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、均一な処理が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施形態に係る誘導加熱焼入装置を示す説明図。
【図２】同実施形態に係る誘導加熱装置を示す平面図。
【図３】同実施形態に係る加熱コイルを示す斜視図。
【図４】同実施形態に係る加熱コイルの導体部分の説明図。
【図５】同実施形態に係る加熱コイルの断面構造を示す説明図。
【図６】本発明の第２実施形態に係る誘導加熱装置の加熱コイルを示す斜視図。
【図７】同加熱コイルを示す平面図。
【図８】同加熱コイルを示す側面図。
【図９】同加熱コイルの導体部分の構成を示す説明図。
【図１０】本発明の他の実施形態に係る誘導加熱焼入装置を示す説明図。
【図１１】本発明の他の実施形態に係る導体部分の構成を示す説明図。
【図１２】本発明の他の実施形態に係る導体部分の構成を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施形態にかかる誘導加熱焼入装置１（熱処理装置）について、図１乃至図５を参照して説明する。図中矢印Ｘ，Ｙ，Ｚはそれぞれ互いに直交する３方向を示す。また、各図において説明のため、適宜構成を拡大、縮小または省略して示している。
【００１２】
図１は本実施形態に係る誘導加熱焼入装置１の全体構成を概略的に示す説明図である。図１に示すように、誘導加熱焼入装置１は、高周波焼入れを行う装置であり、処理対象物であるワークＷ１を移動可能に支持する移動支持部（ワーク移動回転支持台）１１と、ワークＷ１の被処理部Ａ１を誘導加熱する誘導加熱装置１０（熱処理装置）と、被処理部Ａ１の加熱処理工程の後にワークＷ１を冷却する冷却部１３（冷却手段）と、を備えて構成される。誘導加熱装置１０には、高周波電源２１に接続される整合盤が内蔵されている。移動支持部１１は、ワークＷ１を、所定位置にセットした状態で、軸Ｃ１を中心に回転方向（周方向）に回転移動させる。このとき、移動支持部１１は、加熱導体部３１とワークＷ１との間のギャップ寸法Ｇ１を所定値に維持するよう制御する。さらに、移動支持部１１は、被処理部Ａ１の全周（全行程）にわたって加熱処理が終了した後、ワークＷ１を冷却部１３に移動させる。冷却部１３は、加熱処理終了後にワークＷ１を冷却する。
【００１３】
図２乃至図５に示すように、誘導加熱装置１０は、電力供給手段としての高周波電源２１と、高周波電源２１に接続されるリード線２２、２３と、リード線２２，２３に接続される一対の導電板２４，２５を備えるスペーサ２８と、両端が一対の導電板２４，２５にそれぞれ接続された誘導加熱コイル２６と、誘導加熱コイル２６の加熱導体部３１の裏側に配置されるコア２７（図５のみに図示）と、を備えて構成されている。
【００１４】
図１に示すように、処理対象物の一例としてのワークＷ１は厚さ２５ｍｍ以上の肉厚部品であり、例えばここでは、軸Ｃ１を中心として、外側直径ｄ１＝５００ｍｍ、内側直径ｄ２＝２５０ｍｍ、軸方向長さｈ１＝１００ｍｍの円筒状部材を用いる。
【００１５】
本実施形態においては、例えば、ワークＷ１の軸方向一端面である軸Ｃ１に直交する円環形状の平面領域を被処理部Ａ１とする。被処理部Ａ１は、ワークＷ１の周方向に沿って連続する無端のループ状を成す。ここでは、被処理部Ａ１の一部分に対向して加熱導体部３１が配置された状態で、移動支持部１１によってワークＷ１が軸Ｃ１を中心に回転することにより、被処理部Ａ１が加熱導体部３１に対して軸Ｃ１を中心とした周方向Ｒ（回転方向）に沿って相対移動し、被処理部Ａ１を全周にわたって熱処理する場合を示す。
【００１６】
図１及び図２に示すように、誘導加熱コイル２６は、ワークＷ１の被処理部Ａ１の一部分に対向するジグザグ形状の加熱導体部３１と、加熱導体部３１の一端側３１ｂに連続する第１の接続導体部３２と、加熱導体部３１の他端側３１ａに連続する第２の接続導体部３３と、を連続して一体に備えている。第１の接続導体部３２は、加熱導体部３１の一端側の端部３１ｂに連続して延び、その端部には冷却液用のホースなどの部品を接続するためのカップラ３７が設けられている。第２の接続導体部３３は、加熱導体部３１の他端側の端部３１ａに連続して延び、その端部には冷却液用のホースなどの部品を接続するためのカップラ３７が設けられている。
【００１７】
第１の接続導体部３２と第２の接続導体部３３とは、スペーサ２８を挟んで配置されている。スペーサ２８は、それぞれ矩形の平板状を成す一対の導電板２４，２５と、これら一対の導電板２４，２５の間に挟まれる矩形の平板状の絶縁板３８とが重ねて配置されるとともに、これら導電板２４，２５及び絶縁板３８が絶縁ブッシュ３９を介してボルト４１及びナット４２により固定されて構成されている。各導電板２４，２５は、リード線２２、２３を介して高周波電源２１に接続されている。
【００１８】
図２乃至図４に示すように、加熱導体部３１は複数の屈曲部３４、３５が交互に対向する向きで周方向Ｒに沿って複数連続して配置されるとともに、対向する屈曲部３４、３５の間にそれぞれ曲成された導体部分３６が配されるジグザグ形状を成す。複数の屈曲部３４は移動方向に交差する方向の一方側である外側向きに開口した屈曲形状を成し、屈曲部３５は他方側である径方向内側向きに開口した屈曲形状を成す。
【００１９】
複数の屈曲部３４，３５及び、これらを連結する複数の導体部分３６が連続して構成される加熱導体部３１の周方向Ｒの寸法は、例えば被処理部Ａ１の全周に対する加熱導体部３１の周方向Ｒの寸法の割合であるカバー率が１/３であり、中心角β１＝１２０度に設定されている。
【００２０】
複数の導体部分３６は、周方向Ｒに対して交差して延びるとともに、回転の中心である軸Ｃ１から遠い部位における周方向の長さが軸Ｃ１から近い部位における周方向の長さに比べて長く構成され、周方向における長さが前記周方向における速度に対応するように形成されている。導体部分３６は、その延設方向に直交する断面積及び断面の形状を一定に保ったまま、軸Ｃ１から遠い部位における延設角度が、軸Ｃ１から近い部位における延設角度に比べて、周方向Ｒに対する角度が小さくなるように曲成されることで、周方向の速度と長さが対応するようになっている。
【００２１】
本実施形態では、図４に示すように、複数の導体部分３６は径方向において３つの部分に区分けされ、その中心線Ｃ２が隣り合う部分の境界においてそれぞれα１＝α２＝１５０度で、屈曲している。この中心線は各部分の延設方向に沿っている。径方向内側の第１部分３６ａは周方向Ｒに対してθ１＝９０度の角度を成し、中間の第２部分３６ｂは周方向Ｒに対してθ２＝６０度の角度を成すように傾斜し、最も外側の第３部分３６ｃは周方向Ｒに対してθ３＝３０度の角度を成すように傾斜している。すなわちθ１＞θ２＞θ３となっている。
【００２２】
例えばここでは、ワークの最も内側の点Ｐ１と最も外側の点Ｐ３の２箇所を基準として寸法設定をする。第１部分３６ａに対向する被処理部Ａ１上のある基準点Ｐ１の回転半径（軸心Ｃ１からの距離）ｒ１＝２５０ｍｍ、第３部分３６ｃに対向する被処理部Ａ１上のある基準点Ｐ３の回転半径（軸心Ｃ１からの距離）ｒ３＝５００ｍｍであり、Ｐ１に対向する第１部分３６ａの周方向寸法ｌ１＝１５ｍｍ、Ｐ３に対向する第３部分３６ｃの周方向寸法ｌ３＝３０ｍｍとする。すなわち、導体部分３６は、ｌ１：ｌ３≒ｒ１：ｒ３となり回転中心である軸Ｃ１からの距離と周方向寸法とが対応している。このため、Ｐ１とＰ３を基準としてみれば、回転半径に比例する周方向速度に対して、周方向寸法（距離）が反比例することとなり、通過に係る時間すなわち加熱時間が一定に保たれる。また中間の第２部分３６ｂの寸法ｌ２は、ｌ１とｌ３の間の寸法となるように、ｌ１＜ｌ２＜ｌ３に設定した。
【００２３】
すなわち、軸Ｃ１を中心としてワークＷ１が回転移動した場合に被処理部Ａ１が加熱導体部３１を横切って通過する速度が速くなる外周側において、速度が遅くなる内側よりも、加熱導体部３１の移動方向の寸法が大きくなるように設定されているため、加熱時間を等しくすることができる。
【００２４】
図５に断面を示すように、誘導加熱コイル２６は銅などの材質から例えば矩形の中空形状に形成されている。この中空部分２６ａは冷却液が流通する通路となる。コア２７は、ケイ素鋼板、ポリアイアンコア、フェロトン等の高透磁率を有する材料からなり、加熱導体部３１の裏側に配置されている。コア２７は、加熱導体部３１の両側部及び後方の壁部を一体に備える断面コ字形状に形成されている。
【００２５】
以下、本実施形態にかかる誘導加熱焼入方法(熱処理方法)について説明する。本実施形態の誘導加熱焼入方法は、被処理部Ａ１を加熱しながら相対移動させる移動加熱工程と、移動加熱工程後に被処理部Ａ１を冷却する冷却工程とで構成される。
【００２６】
移動加熱工程において、図１乃至図４に示すように被処理部Ａ１のうち一部に加熱導体部３１を対向させた状態で、高周波電源２１をＯＮ状態とすると、高周波電流が、リード線２２、第１の導電板２４、第１の接続導体部３２、加熱導体部３１、第２の接続導体部３３、第２の導電板２５、及びリード線２３、を順に経て、高周波電源２１に戻る。
【００２７】
加熱導体部３１において高周波電流は図中に矢印で示すように一端３１ｂ側から他端３１ａ側へ向かって、屈曲部３４、導体部分３６及び屈曲部３５、を経て流れ、加熱導体部３１の表面に誘導電流が発生し、対向配置される被処理部Ａ１が誘導加熱される。
【００２８】
移動支持部１１により、ワークＷ１の被処理部Ａ１の表面と加熱導体部３１の表面との間のギャップ寸法Ｇ１を所定値に維持した状態で、ワークＷ１を回転することにより、被処理部Ａ１を加熱導体部３１に対して周方向に所定の速度で相対移動させる。
【００２９】
例えばここでは、電力を１００〜１５０ｋＷ、ギャップ寸法Ｇ１＝２．５ｍｍを維持しながら、２００〜３００ｍｍ／ｓｅｃの速度で相対移動させる。ワークＷ１が回転することにより、加熱導体部３１に対向配置されるワークＷ１の端面の円環状の領域である被処理部Ａ１全域が均一に加熱される。
【００３０】
ここで、導体部分３６の基準点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３における熱処理の度合いを考えると、基準点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３は周速度が異なっても、対向する被処理部Ａ１を通るのにかかる時間は一定に保たれることとなる。このため、被処理部Ａ１に施される加熱の度合いが均一になる。
【００３１】
ついで、被処理部の周方向Ｒにおける全行程に対する移動加熱工程の後に、移動支持部１１は、ワーク１２を軸方向に沿って下方の冷却部１３に移動させる。冷却部１３は冷却ジャケットに囲まれた冷却領域である空間１３ａに配置されたワーク１２を冷却液で冷却する（冷却工程）。
【００３２】
さらに、誘導加熱コイル２６の内側の中空部分２６ａを通って、第１の接続導体部３２、加熱導体部３１、第２の接続導体部３３、の中空部分２６ａを経由して冷却液が流れることにより、誘導加熱コイル２６及び導電板２４，２５が冷却される。
【００３３】
本実施形態にかかる誘導加熱コイル、誘導加熱装置及び誘導加熱方法によれば、以下のような効果が得られる。すなわち、加熱導体部３１の導体部分３６を、周方向の寸法を軸Ｃ１からの距離と対応するように変化させたことにより、通過に係る時間が一定に保たれるため、加熱時間が均一化される。このため、回転により部位ごとの移動速度が異なる場合にも均一な処理を実現できる。また、断面積は一定として周速度に対応する角度に曲成するだけの簡単な構成で、熱処理条件を複雑化することなく、加熱温度の均一化を容易に実現することが可能となる。
【００３４】
加熱導体部３１を、対向配置される複数の曲部を連続して有するジグザグ形状としたことにより、強磁界を確保できるとともに、良好な温度パターンが得られる。このため、少ない電力で、高速かつ均一な熱処理が可能となる。本実施形態にかかるジグザグ形状の加熱導体部３１を用いた場合には、電力１００ｋＷとして、被処理部Ａ１の表面の到達温度８５０度にする場合に２００〜３００ｍｍ／ｓｅｃの速度とし、加熱時間＝３００ｓで実現できる。このため、ワークの直径が３．５ｍ程度の大型な場合にも、カバー率を１／３程度としてＡ３変態点を超える加熱が実現可能となる。
【００３５】
ジグザグ形状の加熱導体部３１を有する誘導加熱コイル２６を用いることで、例えば平板状の誘導加熱コイルでは実現できない移動式の部分加熱による大型ワークの熱処理が実現可能となる。また、このように処理速度を早くすることができるため、最初に被処理部Ａ１全体を移動しながら加熱処理した後に、冷却するという手順で処理することが可能となる。このため、部分加熱であっても、被処理部Ａ１がループ状の場合にも処理開始端及び終了端においてソフトゾーンのない均一な熱処理が可能となる。
【００３６】
被処理部Ａ１の一部のみに対向させつつ相対移動させながら加熱処理を行うこととしたので、被処理部Ａ１及びワークＷ１が大型となる場合であっても加熱導体部３１のサイズを小さく抑えることができ、誘導加熱装置１０全体を小型にすることができる。このため、必要な電力を低くするとともに製造コストを低く抑えることが可能となる。
【００３７】
また、被処理部Ａ１の一部のみに対向させつつ相対移動させながら加熱処理を行うこととしたので、熱膨張等の要因によりワークが変形しても、容易に、適正なギャップ寸法を維持することができる。例えば円形の被処理部に対応する円環状の誘導加熱コイルを用いて一発加熱方式で熱処理を行う場合には、熱膨張によりワークが変形するため、誘導加熱コイルを予め大きめに設定する必要があるので加熱効率が悪くなるという問題があるが、本実施形態のようにカバー率が小さい場合には、ワークとの配置を調整するだけで適正なギャップを維持することが出来る。
【００３８】
［第２実施形態］
以下、本発明の第２実施形態にかかる誘導加熱装置１０について図６乃至９を参照して説明する。なお、被処理部Ａ２及び加熱導体部１３１が軸Ｃ１に対して傾斜している点以外は上記第１実施形態と同様であるため、共通する説明を省略する。
【００３９】
図６は、本実施形態に係る誘導加熱装置１０の加熱導体部１３１及びワークＷ２の構成を示す斜視図であり、図７は平面図、図８は側面図、図９は一部を示す説明図である。
【００４０】
この実施形態において、ワークＷ２は、中実の錐台状をなし、その軸方向一端側の面である被処理部Ａ２は軸方向及び径方向に対して傾斜している。すなわち、第１実施形態では被処理部Ａ１は、軸に直交する平面状の面であったが、この第２実施形態においては被処理部Ａ２が軸に傾斜する傾斜面を成している。
【００４１】
加熱導体部１３１は、基本的な構成は第１実施形態の加熱導体部３１と同様であり、複数の屈曲部１３４，１３５及びこれらを繋ぐ複数の導体部分１３６が連続して構成されている。複数の導体部分１３６は、周方向Ｒに対して交差して延びるとともに、回転の中心である軸Ｃ１から遠い部位における周方向の長さが軸Ｃ１から近い部位における周方向の長さに比べて長く構成され、周方向における長さが前記周方向における速度に対応するように形成されている。導体部分１３６は、その断面積を一定としたまま、軸Ｃ１から遠い部位における延設角度が、軸Ｃ１から近い部位における延設角度に比べて、周方向Ｒに対する角度が小さくなるように曲成されることで、周方向の速度と長さが対応するようになっている。
【００４２】
例えばここでは、図９に示すように、屈曲角α３=α４=１５０度、θ４=９０度、θ５=６０度、θ６=３０度とし、第１部分１３６ａに対向する被処理部Ａ２上の基準点Ｐ４の回転半径ｒ１、第３部分１３６ｃに対向する基準点Ｐ６の回転半径ｒ３、第１部分１３６ａの周方向寸法ｌ４、及び第３部分１３６ｃの周方向寸法ｌ６の関係は、ｒ１：ｒ３≒ｌ４：ｌ６となるように設定した。すなわち、軸Ｃ１からの距離と周方向寸法とが対応するように変化させ、移動速度と移動方向の寸法を対応させている。
【００４３】
本実施形態においても、上記第１実施形態と同様の効果が得られる。
【００４４】
なお、本発明は上記各実施形態に限られるものではなく、各構成は適宜変形実施可能である。また、前記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組合せにより種々の発明を形成できる。例えば、処理条件や、各構成要素の形状、材料、材質、寸法などは上記実施形態で例示したものに限られず、適宜変更可能である。
【００４５】
例えば、上記実施形態においては相対的に移動する例としてワークＷ１を回転させることにより相対移動をする例を挙げたが、これに限られるものではなく、加熱導体部３１側を周方向Ｒに沿う所定の軌跡で移動させることにより相対移動させてもよい。
【００４６】
上記実施形態においては、１つの被処理部Ａ１，Ａ２に対して加熱導体部３１、１３１一箇所のみに配置した場合を例示したが、これに限られるものではなく、周方向Ｒに沿って等間隔で複数の誘導加熱装置１０を配置してもよい。例えば２つの誘導加熱装置１０を設置する場合には、図１０に示す誘導加熱焼入装置２のように互いに対向するように中心角１８０度の位置に２つの誘導加熱装置１０を配置する。また、３つの場合には中心角１２０度の位置に設置する。このように複数の誘導加熱装置１０を用いると１つの加熱導体部のカバー率を小さくできるとともに、処理時間を短縮して加熱処理を早く完了することができるため、特にワークのサイズが大きい場合に好適である。
【００４７】
上述の実施形態では、被処理部Ａ１、Ａ２は平面状あるいは傾斜した円環状の面を例示したが、これに限られるものではなく、円形状や、この他の凹部や段差を有する形状にも適用可能である。また、上記第２実施形態では中実の錐台形状を例示したが、中空であってもよい。
【００４８】
上記実施形態では、曲部の端部が矩形に屈曲した屈曲部を例示したがこれに限られるものではなく、例えば半円周状に湾曲した形状の湾曲部を有する構造としてもよい。
【００４９】
さらに、軸方向における一端面のみに適用する場合を例示したが、軸方向両端面が円形の平面または傾斜面を成す場合に、その両端面に適用することも可能である。
【００５０】
上記実施形態においては、径方向において３つの部位に区分けして設定したが、これに限られるものではない。２つまたは４つ以上に区分けしてもよい。例えば図１１に示す導体部分２３６のように４つ以上の部位２３６ａ〜２３６ｄを設定して細かく区切って周方向速度と周方向寸法を対応させてもよい。あるいは図１２に示す導体部分３３６のように、径方向外側になるにつれて次第に角度が大きくなるように滑らかに湾曲させ、周方向速度と周方向寸法を対応させてもよい。導体部分２３６及び導体部分３３６は、いずれも、図中点線で示す延設方向Ｃ３，Ｃ４に直交する寸法（破線矢印）は一定として断面積を一様としたまま、移動方向Ｒの寸法（実線矢印）を、移動方向Ｒの速度に対応するように変化させている。また、径方向における区分けは等分としてもよい。
【００５１】
さらに、回転中心からの距離と周方向寸法とが対応する例として、回転中心からの距離と周方向寸法とが比例する場合を例示したが、これに限られるものではなく、必ずしも厳密に比例していない場合であっても、本発明を適用可能である。
【００５２】
また、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態に亘る構成要素を組合せてもよい。
【符号の説明】
【００５３】
Ｗ１,Ｗ２…ワーク（処理対象物）、Ａ１,Ａ２…被処理部、Ｃ１…軸、Ｒ…周方向、
Ｃ２…中心線、１…誘導加熱焼入装置（熱処理装置）、１０…誘導加熱装置（熱処理装置）、１１…移動支持部（移動手段）、１３…冷却部、２１…高周波電源、２６…誘導加熱コイル、３１…加熱導体部（導体部）、３４．３５…屈曲部（曲部）、
３６、１３６，２３６，３３６…導体部分、３６ａ,３６ｂ,３６ｃ…第１〜第３部位、
Ｐ１〜Ｐ６…基準点。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理部の少なくとも一部に対向し、前記被処理部に対して相対的に回転移動しながら前記被処理部の熱処理を行う加熱導体部を備え、
前記加熱導体部は、前記回転の周方向に対して交差して延びるとともに、前記回転移動の中心から遠い部位における前記周方向の長さが前記中心から近い部位における前記周方向の長さに比べて長く構成された導体部分を有することを特徴とする誘導加熱コイル。
【請求項２】
前記導体部分は、その断面積が一定であって、前記中心から遠い部位における延設角度が、前記中心から近い部位における延設角度に比べて、前記周方向に対する角度が小さくなるように曲成されたことを特徴とする請求項１記載の誘導加熱コイル。
【請求項３】
前記加熱導体部は、前記周方向に交差する方向の一方側に開口する曲部と、他方側に開口する曲部とが、交互に、対向する向きで、前記周方向に沿って連続して配置されるジグザグ形状を成し、対向する曲部間に前記導体部分が配されることを特徴とする請求項１または２記載の誘導加熱コイル。
【請求項４】
前記被処理部は、前記回転の軸方向に直交する平面を成し、
前記導体部分は、前記平面に沿って、前記被処理部に対向して配されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載の誘導加熱コイル。
【請求項５】
前記被処理部は、前記回転の軸方向に対して傾斜する傾斜面を成し、
前記導体部分は、前記傾斜面に沿って、前記傾斜面に対向して配されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載の誘導加熱コイル。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載の誘導加熱コイルと、
前記誘導加熱コイルに接続される高周波電源と、
前記被処理部及び前記誘導加熱コイルを相対的に前記周方向に移動させる移動手段と、を備えたことを特徴とする熱処理装置。
【請求項７】
前記誘導加熱コイルが前記周方向に沿って複数配置されたことを特徴とする請求項６記載の熱処理装置。
【請求項８】
前記被処理部の前記周方向における全行程に対する加熱処理の後に前記被処理部を冷却する冷却部を備えたことを特徴とする請求項６または７記載の熱処理装置。
【請求項９】
請求項１乃至５のいずれかに記載の誘導加熱コイルを、前記被処理部に対向させて誘導加熱により前記被処理部を加熱しながら、前記被処理部を前記誘導加熱コイルに対して前記周方向に沿って相対的に移動させる移動加熱工程を備えることを特徴とする熱処理方法。
【請求項１０】
前記被処理部の前記周方向における全行程に対する加熱処理の後に、前記被処理部を冷却する冷却工程を備えたことを特徴とする請求項９記載の熱処理方法。
【請求項１】
被処理部の少なくとも一部に対向し、前記被処理部に対して相対的に回転移動しながら前記被処理部の熱処理を行う加熱導体部を備え、
前記加熱導体部は、前記回転の周方向に対して交差して延びるとともに、前記回転移動の中心から遠い部位における前記周方向の長さが前記中心から近い部位における前記周方向の長さに比べて長く構成された導体部分を有することを特徴とする誘導加熱コイル。
【請求項２】
前記導体部分は、その断面積が一定であって、前記中心から遠い部位における延設角度が、前記中心から近い部位における延設角度に比べて、前記周方向に対する角度が小さくなるように曲成されたことを特徴とする請求項１記載の誘導加熱コイル。
【請求項３】
前記加熱導体部は、前記周方向に交差する方向の一方側に開口する曲部と、他方側に開口する曲部とが、交互に、対向する向きで、前記周方向に沿って連続して配置されるジグザグ形状を成し、対向する曲部間に前記導体部分が配されることを特徴とする請求項１または２記載の誘導加熱コイル。
【請求項４】
前記被処理部は、前記回転の軸方向に直交する平面を成し、
前記導体部分は、前記平面に沿って、前記被処理部に対向して配されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載の誘導加熱コイル。
【請求項５】
前記被処理部は、前記回転の軸方向に対して傾斜する傾斜面を成し、
前記導体部分は、前記傾斜面に沿って、前記傾斜面に対向して配されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載の誘導加熱コイル。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載の誘導加熱コイルと、
前記誘導加熱コイルに接続される高周波電源と、
前記被処理部及び前記誘導加熱コイルを相対的に前記周方向に移動させる移動手段と、を備えたことを特徴とする熱処理装置。
【請求項７】
前記誘導加熱コイルが前記周方向に沿って複数配置されたことを特徴とする請求項６記載の熱処理装置。
【請求項８】
前記被処理部の前記周方向における全行程に対する加熱処理の後に前記被処理部を冷却する冷却部を備えたことを特徴とする請求項６または７記載の熱処理装置。
【請求項９】
請求項１乃至５のいずれかに記載の誘導加熱コイルを、前記被処理部に対向させて誘導加熱により前記被処理部を加熱しながら、前記被処理部を前記誘導加熱コイルに対して前記周方向に沿って相対的に移動させる移動加熱工程を備えることを特徴とする熱処理方法。
【請求項１０】
前記被処理部の前記周方向における全行程に対する加熱処理の後に、前記被処理部を冷却する冷却工程を備えたことを特徴とする請求項９記載の熱処理方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１１−２４６７７１（Ｐ２０１１−２４６７７１Ａ）
【公開日】平成２３年１２月８日（２０１１．１２．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１２１９０１（Ｐ２０１０−１２１９０１）
【出願日】平成２２年５月２７日（２０１０．５．２７）
【出願人】（３９００２９０８９）高周波熱錬株式会社 (288)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月８日（２０１１．１２．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月２７日（２０１０．５．２７）
【出願人】（３９００２９０８９）高周波熱錬株式会社 (288)
【Ｆターム（参考）】
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