特許 6343443 誘導加熱コイル及び誘導加熱方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6343443

(24)【登録日】2018年5月25日

(45)【発行日】2018年6月13日

(54)【発明の名称】誘導加熱コイル及び誘導加熱方法

(51)【国際特許分類】

   H05B 6/44 20060101AFI20180604BHJP

   H05B 6/38 20060101ALI20180604BHJP

   H05B 6/10 20060101ALI20180604BHJP

   C21D 1/10 20060101ALI20180604BHJP

   C21D 1/42 20060101ALI20180604BHJP

【ＦＩ】

   H05B6/44

   H05B6/38

   H05B6/10 371

   C21D1/10 R

   C21D1/42 J

【請求項の数】7

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2013-263119(P2013-263119)

(22)【出願日】2013年12月19日

(65)【公開番号】特開2015-118881(P2015-118881A)

(43)【公開日】2015年6月25日

【審査請求日】2016年12月14日

(73)【特許権者】

【識別番号】390029089

【氏名又は名称】高周波熱錬株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002505

【氏名又は名称】特許業務法人航栄特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】稲葉 智一

(72)【発明者】

【氏名】清澤 裕

【審査官】 小川 恭司

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許第０４３９４１９４（ＵＳ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００５／０００６８２８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特許第４５０２３３４（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特開２００２−０４７５１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−０８７１３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１９８５９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平６−２９０３４１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０５Ｂ６／００−６／１０

６／１４−６／４４

Ｃ２１Ｄ９／０８、１／１０、１／４２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

中空で周壁の一部が内部に向って陥没して溝部が長手方向の軸に沿って設けられて成るワークを加熱する誘導加熱コイルであって、
前記ワークの軸回りに前記ワークを周回する周回部が同軸に間隔をおいて配置され、該周回部同士が接続された第１導体と、
前記ワークの前記溝部に向い合うように突出部を有し、前記周回部の間に配置されて前記周回部に流れる電流により誘導電流が流れる第２導体と、を備え、
前記第２導体の前記突出部が前記第１導体の前記周回部に挿通された前記ワークの前記溝部に出し入れ可能に配置されている、誘導加熱コイル。

【請求項2】

前記第２導体が、前記ワークの溝部の開口に向けて配置され該ワークの溝部の断面形状に沿った形状を有する前記突出部と、前記第１導体の周回部に沿って配置される湾曲部と、前記突出部と上記湾曲部とを連結する連結部と、を備える、請求項１に記載の誘導加熱コイル。

【請求項3】

前記第２導体の湾曲部が、前記第１導体の周回部よりも大きな曲率を有し、
前記突出部が前記ワークの溝部に挿入された状態で、前記第１導体の周回部よりも内側に前記第２導体の湾曲部が配置される、請求項２に記載の誘導加熱コイル。

【請求項4】

中空で周壁の一部が内部に向って陥没して溝部が長手方向の軸に沿って設けられて成るワークを加熱するに当たり、
請求項１乃至３の何れかに記載の誘導加熱コイルに前記ワークを挿通するとともに、前記溝部に前記第２導体の突出部を挿入し、前記誘導加熱コイル、前記ワークの何れかをワークの軸方向に沿って移動する、誘導加熱方法。

【請求項5】

前記第２導体の突出部と前記ワークの溝部とのギャップが一定の範囲に収まるように前記第２導体、前記ワークの何れかを移動する、請求項４に記載の誘導加熱方法。

【請求項6】

前記ワークの溝部の深さに応じて前記第２導体の突出部と前記ワークの溝部とのギャップを変化させる、請求項４又は５に記載の誘導加熱方法。

【請求項7】

前記第２導体の突出部を前記ワーク溝部の加熱始点に挿入すると共に、前記ワーク溝部の加熱終点まで前記第２導体を相対移動させ、該加熱終点において前記第２導体の突出部を前記ワークの溝部から引き出す、請求項４乃至６の何れかに記載の誘導加熱方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、溝部が長手方向の軸に沿って設けられて成るワークを誘導加熱する誘導加熱コイル及び誘導加熱方法に関する。

【背景技術】

【0002】

円柱状のワークの表面焼入れのために、その外周面が誘導加熱コイルで加熱される（例えば特許文献１及び２）。特許文献１及び２では、誘導加熱コイルは、加熱用の固定コイルと加熱範囲調節用の可動コイルとを備え、可動コイルをワークの軸長方向に移動させることにより、ワークの全長に応じてその軸方向の加熱範囲を調整することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第２９１３６１５号公報

【特許文献2】特許第３１１７００８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上述のように、特許文献１及び２に開示された誘導加熱コイルでは、円柱状のワークの表面のうち軸長方向の長さを指定して誘導加熱することができる。しかしながら、誘導加熱する円柱状のワークが、軸方向の断面が軸長手方向で異なり、中空管体の一部又は全部を内部に向かって陥没することにより溝部が外周側に向って開いて長手方向の軸に沿って設けられて成る場合には、特許文献１及び２に開示された誘導加熱コイルを用いることはできない。

【0005】

そこで、本発明は、溝部が長手方向の軸に沿って設けられて成るワークを誘導加熱する誘導加熱コイル及び誘導加熱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】

【0006】

上記目的を達成するために、本発明の誘導加熱コイルは、
中空で周壁の一部が内部に向って陥没して溝部が長手方向の軸に沿って設けられて成るワークを加熱する誘導加熱コイルであって、
ワークの軸回りにワークを周回する周回部が同軸に間隔をおいて配置され、周回部同士が接続された第１導体と、
ワークの溝部に向い合うように突出部を有し、周回部の間に配置されて周回部に流れる電流により誘導電流が流れる第２導体と、を備え、
第２導体の突出部が第１導体の周回部に挿通されたワークの溝部に出し入れ可能に配置されている。

【0007】

上記目的を達成するために、本発明の誘導加熱方法は、中空で周壁の一部が内部に向って陥没して溝部が長手方向の軸に沿って設けられて成るワークを加熱するに当たり、本発明の誘導加熱コイルにワークを挿通するとともに、溝部に第２導体の突出部を挿入し、誘導加熱コイル、ワークの何れかをワークの軸方向に沿って移動する。

【発明の効果】

【0008】

本発明の誘導加熱コイルによれば、第１導体が、ワークの軸回りにワークを周回する周回部を同軸に間隔をおいて配置され、第２導体が、その突出部をワークの溝部に向い合うように配置され、第２導体が周回部の間に配置されるので、周回部に電流を流すことにより第２導体及びワークに誘導電流が流れる。よって、溝部が長手方向の軸に沿って設けられて成るワークを、溝部を含めて誘導加熱することができる。

【0009】

本発明の誘導加熱方法によれば、本発明の誘導加熱コイルにワークを挿通して、該ワークの軸方向に誘導加熱コイルとワークとを相対移動させる。これにより、誘導加熱コイルがワークの加熱すべき領域と重なり合う際に、誘導加熱コイルに電流を流すことで、ワークの溝部及び背面部に誘導電流を生じさせることができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の実施形態に係る誘導加熱コイルの平面図である。

【図2】図１に示す誘導加熱コイルの正面図である。

【図3】図１に示す誘導加熱コイルにより加熱されるワークを模式的に示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）はＸ−Ｘ線に沿う端面図、（ｃ）は図３（ｂ）に示すＸ−Ｘ線に沿う端面と異なる別の形態を示す端面図である。

【図4】図１に示す誘導加熱コイルを用いてワークを誘導加熱する工程を模式的に示す図である。

【図5】（ａ）は実施例の結果を示す図であり、（ｂ）は比較例の結果を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を詳細に説明する。

【0012】

〔誘導加熱コイル〕
図１は本発明の実施形態に係る誘導加熱コイル１の平面図であり、図２は図１に示す誘導加熱コイル１の正面図である。本発明の実施形態に係る誘導加熱コイル１は、溝部３１が長手方向の軸に沿って設けられて成るワーク３０を加熱する際に用いられる。誘導加熱コイル１は、第１導体１０と第２導体２０とで構成される。

【0013】

第１導体１０は、同軸に間隔をおいて配置される周回部１１，１２同士を接続して構成され、各周回部１１，１２はワーク３０の軸回りにワーク３０を周回する。第２導体２０は、ワーク３０の溝部３１に向い合うように突出部２１を有し、周回部１１と周回部１２の間に配置される。第１導体１０の周回部１１，１２の中空にワーク３０を挿通して、ワーク３０の溝部３１に第２導体２０の突出部２１を出し入れすることができる。そして、第１導体１０に電流を流してワーク３０を誘導加熱するが、その際、第１導体１０から第２導体２０に誘導電流が流れ、さらにこの誘導電流により溝部３１及びその近傍に誘導磁場を発生させることができる。以上のように、突出部２１をワーク３０の溝部３１に挿入して突出部２１が溝部３１に対向する状態にすることで、ワーク３０の溝部３１にも誘導電流が流れ易くなる。

【0014】

第１導体１０は、図１に二点鎖線で示すワーク３０を周回可能な寸法を有している。よって、ワーク３０の軸方向に溝部３１の深さが変化している場合であっても、更には部分的に溝部３１が形成されていない場合であっても、ワーク３０の軸方向全長にわたってワーク３０を第１導体１０に貫通させることができる。図３を参照して後述するように、例えば、ワーク３０の両端部に溝部３１が形成されていないようなワーク３０を誘導加熱する場合であっても、第１導体１０がワーク３０を周回した状態のまま第２導体２０の突出部２１を溝部３１に挿入したり突出部２１を溝部３１から出したりすることができる。

【0015】

ここで、図１及び図２に示す誘導加熱コイル１を詳細に説明する前に、誘導加熱コイル１により加熱されるワーク３０の一例を説明する。図３は、ワーク３０の一例を模式的に示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）はＸ−Ｘ線に沿う端面図、（ｃ）は図３（ｂ）に示すＸ−Ｘ線に沿う端面と異なる別の形態を示す端面図である。

【0016】

ワーク３０は、図３（ａ）に示すように、例えば、断面が円又は楕円或いは多角形等の中空の管体又は中実の長尺体で成り、軸方向、すなわち長手方向に沿って溝部又は凹部（本出願では、これらを総称して溝部と称する。）３１を有しており、溝部３１が形成されている領域の両端部を除く部分Ｘ１が加熱すべき領域として設定されている。ワーク３０の一方の端部３６と他方の端部３７には溝部が形成されていない。

【0017】

ワーク３０の溝部３１について詳細に説明する。ワーク３０は、長手方向に沿う溝部３１を有している。一方の内側部３２ａと他方の内側部３２ｂとが鋭角に曲げられて溝底部３３が形成されている。一方の内側部３２ａに沿って一方の外側部３４ａが配置され、他方の内側部３２ｂに沿って他方の外側部３４ｂが配置されている。一方の内側部３２ａと一方の外側部３４ａとがつながって一方の開口縁部３５ａが形成され、他方の内側部３２ｂと他方の外側部３４ｂとがつながって他方の開口縁部３５ｂが形成されている。このようなワーク３０は、素材となる中空管体の両端部を除いて中空管体の周壁の一部が中空管体の内部に向って陥没するように、中空管体をプレス成形することによって製造することができる。ワーク３０の開口縁部３５ａ、３５ｂは図３（ｂ）に示すように、図３（ｃ）と比べて僅かに膨らんでいる点で異なるが、それ以外については図３（ｂ）と図３（ｃ）とのワーク３０の形状はほぼ共通している。本発明の実施形態では、開口縁部３５ａ，３５ｂの形状については、図３（ｂ）に示すように膨らみを有していても、図３（ｃ）に示すように膨らみを有さないで湾曲していてもよく、さらには、溝部３１が長手方向の軸に沿って設けられて成るワークであれば、本発明の実施形態は適用される。

【0018】

図１及び図２に示す形態は、図３に例示するワーク３０を誘導加熱するために好適なように作製されており、具体的な構成としては次の通りである。第１導体１０は、好ましくは二段の周回部１１，１２が間隔をおいて同軸に配置されて構成され、二段の周回部１１，１２が直列又は並列に接続されている。一方の周回部１１の両端が接近しており、他方の周回部１２の両端が接近している。一方の周回部１１の一端にリード部１３が接続され、一方の周回部１１の他端に連結部１４が鉛直方向に延びて他方の周回部１２の一端に接続され、他方の周回部１２の他端にリード部１５が接続されている。これにより、周回部１１と周回部１２とが直列に接続されている。リード部１３及び１５は、整合器を経由して高周波電源に接続される。

【0019】

第２導体２０は、第１導体１０の周回部１１と周回部１２との隙間に配置され、図示しない移動機構が第２導体２０に接続されており、移動機構により第２導体２０の一部がワーク３０の溝部３１に出し入れされる。これにより、二段の周回部１１，１２に高周波電流が流れると、第２導体２０に誘導磁界が生じ誘導電流が流れ、溝部３１及びその周囲に誘導磁界を生じさせる。

【0020】

第２導体２０は、ワーク３０の溝部３１の開口に向けて配置され、ワーク３０の溝部３１の断面形状に沿った形状を有する突出部２１と、第１導体１０の周回部１１，１２に沿って部分的に配置される湾曲部２２と、突出部２１と湾曲部２２とを連結する連結部２３と、を備える。これら突出部２１と湾曲部２２と連結部２３とは別体でそれぞれ接合されて成るが、一体的に形成されていてもよい。第２導体２０の突出部２１がワーク３０の溝部３１の断面形状に沿った形状を有することにより、突出部２１をワーク３０の溝部３１に挿入した状態にすれば、ワーク３０の溝部３１及びその近傍に誘導磁場を効率良く発生させることができる。

【0021】

図１に示すように、ワーク３０の溝部３１が断面Ｖ字状である場合には、突出部２１は、ワーク３０の溝部３１に沿ってＶ字状の中空導体によって構成される。すなわち、突出部２１は、ワーク３０の溝部３１の一方の内側部３２ａに沿って直線状に延びる一方の突出部２１ａと、ワーク３０の他方の内側部３２ｂに沿って直線状に延びる他方の突出部２１ｂとを、鋭角で結合して形成され、その結果、平面視でＶ字状をなす。溝部３１がＵ字状あれば突出部２１はＵ字状の中空導体によって構成される。

【0022】

湾曲部２２は、第１導体１０の二段の周回部１１，１２よりも大きな曲率を有している。第２導体２０の突出部２１が溝部３１に挿入されている状態では、周回部１１，１２よりも中心側である内側に、周回部１１，１２と平面視で重ならないように湾曲部２２が配置される。これにより、第１導体１０から第２導体２０に誘導電流が効率良く流れる。

【0023】

連結部２３は、一方の突出部２１ａの先端と他方の突出部２１ｂの先端で接続している。よって、平面視でＬ字状をなす各連結部２３ａ，２３ｂの対でなる。湾曲部２２は、対をなす連結部２３ａ，２３ｂの先端に接続されている。第２導体２０の湾曲部２２は、第２導体２０を溝部３１に挿入した状態において、ワーク３０の溝部３１の角度と同程度の中心角を有する。また、第２導体の円弧部が第１導体の周回部に沿って配置されることにより、第１導体の周回部から第２導体の円弧部に対して誘導電流を効率良く発生させることができる。

【0024】

第１導体１０が周回部１１，１２を直列接続して構成するのが好ましい理由について説明する。一方の周回部１１はその両端が接近しており、他方の周回部１２はその両端が接近している。つまり、各周回部１１，１２は必ずしも環状とはなっていない。各周回部１１，１２において各端は接近するが隙間を有し、その隙間には高周波電流が流れないことから、磁場が軸回りに生じない部分が生じる。また、本発明の実施形態では、ワーク３０を回転させていない。そこで、第１導体１０を一段の周回部とせず、好ましくは二段の周回部１１，１２で順巻の方向に電流が流れるように構成する。ワーク３０を軸回りに回転しなくても、周回部１１，１２からワーク３０の軸回りに出来るだけ一様に誘導磁場を生じさせることができる。

【0025】

第１導体１０の周回部１１，１２と第２導体２０との間、特に各周回部１１，１２と湾曲部２２との間には、図示しない絶縁シートを介在してもよいし、又は、第１導体１０と第２導体２０とが対向し得る部分、例えば湾曲部２２の周回部１１，１２との対向面に絶縁シート材２６を固定するとよい。これにより、第１導体１０と第２導体２０との間でスパークの発生を抑制することができる。

【0026】

第１導体１０において、非導電性の支持部１６ａ，１６ｂが、鉛直方向に延びて配置され、各周回部１１，１２に固定されている。これにより、一方の周回部１１と他方の周回部１２とを間隔をあけてその間隔を一定に保ちつつ水平に維持することができる。

【0027】

第１導体１０及び第２導体２０の何れも、所定の形状を有する中空導体部材をろう付け等で接続して形成されている。これにより、冷却液を外部から注入し、中空導体部材に流して冷却し、外部に排出することができる。第１導体１０についての冷却液注入口、排出口については図示していないが、例えばリード部１３，１５に設けられている。

【0028】

第２導体２０では、湾曲部２２の中間に、仕切り部材２４、好ましくは導電性の仕切り部材２４が設けられ、仕切り部材２４を挟んで両側の湾曲部２２ａ，２２ｂのそれぞれに配管接続部２５ａ，２５ｂが外側に向けて取り付けられている。

【0029】

第２導体２０を用いず、第１導体１０の周回部１１，１２の軸に沿ってワーク３０を配置し、リード部１３，１５から高周波電流を流すことにより、ワーク３０を誘導加熱することも考えられる。

【0030】

しかし、溝部３１に突出部２１を挿入しないと、突出部２１とワーク３０の溝部３１とのギャップが大きいため、突出部２１から溝部３１への誘導電流が分散されて流れることになる。すると、ワーク３０の溝部３１と逆側、つまり、リード部１３，１５側の背面部３８側に大きな誘導電流が流れるようになり、ワーク３０の背面部３８側だけが部分的に加熱される端面加熱の状態となる。

【0031】

そこで、本発明の実施形態のように突出部２１を溝部３１に挿入し、湾曲部２２と周回部１１，１２とが電磁気的に結合し易い状態で、リード部１３，１５から周回部１１，１２へ電流を流す。すると、湾曲部２２に誘導電流が流れ、連結部２３を経由して突出部２１にその誘導電流が流れる。ワーク３０のうち内側部３２ａ、３２ｂには、突出部２１ａ，２１ｂによる誘導磁界の影響を受けて誘導電流が流れ、ワーク３０のうち開口縁部３５ａ，３５ｂには連結部２３ａ，２３ｂによる誘導磁界の影響を受けて誘導電流が流れ、外側部３４ａ，３４ｂは、周回部１１のうちリード部１３，１５側の部分、つまり、外側部３４ａ、３４ｂと対向する部分による誘導磁界の影響を受けて誘導電流が流れる。このように、周回部１１，１２により生じる磁界と突出部２１などの第２導体２０により生じる磁界とを重ね合わせることにより、ワーク３０の部位によらず昇温させることができる。

【0032】

このように、溝部３１に突出部２１を挿入することにより、突出部２１からワーク３０の溝部３１に誘導電流が分散することなく流れ、内側部３２ａ，３２ｂの溝部３１と外側部３４ａ、３４ｂの背面部３８とに環状に誘導電流を流すことができ、ワーク３０の断面の周方向に均一に電流が流れ、ワーク３０を均一に加熱することができる。

【0033】

〔誘導加熱方法〕
本発明の実施形態に係る誘導加熱方法は、図３に示すように、溝部３１が長手方向の軸に沿って設けられて成るワーク３０を加熱する場合に用いられる。本発明の実施形態に係る誘導加熱コイル１にワーク３０を挿通して、誘導加熱コイル１、ワーク３０の何れかを軸方向へ移動する。これにより、誘導加熱コイル１がワーク３０のうち加熱すべき領域と重なり合う際には誘導加熱コイル１に電流を流すことにより、ワーク３０の溝部３１及び背面部３８に誘導電流を生じさせることができる。

【0034】

その際、誘導加熱コイル１の突出部２１とワーク３０の溝部３１とのギャップが一定の範囲内に収まるように、誘導加熱コイル１、ワーク３０の何れかを相対的に移動することが好ましい。これにより、ワーク３０の背面部３８のみならず溝部３１にも効率的に誘導電流を生じさせることができ、ワーク３０を、例えば変態点温度以上で均一に加熱することができる。

【0035】

具体的に説明すると、誘導加熱コイル１には移動機構（図示せず）が取り付けられており、移動機構が誘導加熱コイル１を水平二軸方向に移動する。よって、突出部２１をワーク３０の溝部３１に出し入れ自在に第２導体２０を水平方向に移動することができる。ワーク３０の各端部３６，３７を第１導体１０に挿通している状態では、溝部３１に突出部２１を挿入せず、一方、ワーク３０の中間部を第１導体１０に挿通している状態では、溝部３１に突出部２１を挿入するようにすることができる。これにより、ワーク３０の溝部３１の深さが軸方向に変化していても、ワーク３０の溝部３１が直線的に延びておらず屈曲していても、ワーク３０の溝部３１の形状に応じてワーク３０の溝部３１を誘導加熱することができる。

【0036】

溝部３１に突出部２１を挿入し、好ましくは、溝部３１の深さに応じて突出部２１と溝部３１のギャップを所定の一定範囲内とすることにより、突出部２１からワーク３０の溝部３１に誘導電流が分散せずに流れ、ワーク３０の溝部３１とワーク３０の背面部３８とに環状に誘導電流を流すことができる。よって、ワーク３０の断面の周方向に均一に電流が流れ、誘導加熱コイル１に流す電流の大きさを調整することによりワーク３０を均一に加熱することができる。

【0037】

以下では、図３に示すように、ワーク３０の両端部３６，３７を除く中間部に溝部３１が長手方向に沿って形成されているワーク３０を誘導加熱する場合を例に挙げる。
図１及び図２に示す誘導加熱コイル１を用いて、図３に示すワーク３０の溝部３１の部位Ｘ１を誘導加熱する方法について説明する。図４は、図１に示す誘導加熱コイルを用いてワークを誘導加熱する工程を模式的に示す図である。図４（ａ）〜（ｄ）に順次示すように、ワークの溝部３１の加熱処理を行うには、第２導体２０の突出部２１をワーク３０の溝部３１内の加熱始点Ｓに挿入し、この溝３１内に沿ってワーク３０の溝部３１内の加熱終点Ｆまで第２導体２０をスライド移動させる。そしてこの加熱終点Ｆにおいて第２導体２０の突出部２１をワークの溝部３１から引き出すことで、溝３１の所定個所の加熱が終了する。このとき、ワーク３０と誘導加熱コイル１とは、何れを移動させてもよい。

【0038】

具体的に説明すると、先ず、本発明の実施形態に係る誘導加熱コイル１の中心軸が鉛直方向になるように誘導加熱コイル１を水平に配置し、第１導体１０の周回部１１，１２にワーク３０の一端部を挿通する。例えば図４（ａ）に示すように、第１導体１０の周回部１１，１２の下側に、焼入れ液を噴射するための中空のジャケット４０が配置されており、ジャケット４０の上方に同軸に二段の周回部１１，１２が配置されている。その際、第２導体２０の突出部２１は、周回部１１，１２の中空に挿入されていない。このような状態において、二段の周回部１１，１２に、同軸状にワーク３０の下端側を挿入する。なお、ワーク３０の上端部と下端部にはチャック機構４１，４１がそれぞれ取り付けられ、図示しない移動機構によりチャック機構４１，４１を上下方向に連動して移動する。

【0039】

次に、図４（ａ）に示すように、第２導体２０の突出部２１をワーク３０の溝部３１に挿入しないで、ワーク３０の長手方向への移動を開始する。そして、ワーク３０の溝部３１の一端が第１導体１０の上側の周回部１１を通過すると、第２導体２０の突出部２１をワーク３０の溝部３１に挿入する。これが、溝部３１の加熱始点Ｓとなり、その状態を示したのが図４（ｂ）である。

【0040】

第２導体２０を図示しない移動機構により相対移動して、突出部２１を溝部３１に挿入するのと同時に又はその前後において、第１導体１０に高周波電流を流す。これにより、第１導体１０及び第２導体２０により、ワーク３０のうち、誘導加熱コイル１の周回部１１，１２に挿入されて重なり合う部分が誘導加熱される。

【0041】

上下のチャック機構４１，４１が移動機構により下方に移動することにより、ワーク３０が長手方向に沿って下降する。これにより、ワーク３０の加熱すべき領域が中間部の下端から上端に移動することになる。

【0042】

さらに、ワーク３０の溝部３１の上端が第１導体１０の上側の周回部１１を通過する前に、すなわち溝部３１の加熱終点Ｆにおいて第２導体２０をワーク３０の溝部３１から取り出す。この取り出しと同時又はその前後において、第１導体１０への通電を停止する。

【0043】

以上の手順により、ワーク３０の溝部３１のうち、例えば図３（ａ）に示すＸ１の部分だけを焼入れすることができる。さらに突出部２１が溝部３１に挿入されているような状態のうち或る一定の状態だけ通電時間を調整することにより、ワーク３０の溝部３１及び背面部３８の全長ではなく一部を熱処理することができる。

【0044】

上述のようにチャック機構を下方に移動してワーク３０を下降させる場合のみならず、チャック機構を上方に移動してワーク３０を上昇させてもよいし、さらには、チャック機構をワーク３０の長手方向に沿って移動してもよい。

【実施例】

【0045】

ワーク３０として、図３（ａ）に示すように両端部３６，３７を除いてＶ溝が長手方向に形成された鋼材を用いた。その鋼材の開口縁部３５ａ、３５ｂは図３（ｂ）に示すように、図３（ｃ）に示すものと比べて僅かに膨らんでいるものを用いた。既に説明した誘導加熱方法を用い、次の手順により焼入れを行った。ワーク３０を移動させながら、先ず溝部３１の下端が他方の周回部１２を通過した後に、突出部２１を溝部３１に挿入して第１導体１０に高周波電流を流し、次に、溝部３１の上端が一方の周回部１１を通過する前に通電を停止し、突出部２１を溝部３１から取り出した。その際、図３（ｂ）で符号Ａ，Ｂ，Ｃで示す部分に熱電対を配置して、温度を測定した。符号Ａは溝底部３３であり、符号Ｂは開口縁部３５ｂであり、符号Ｃは背面部３８である。

【0046】

（比較例）
比較例として、実施例において、第２導体２０を用いないで第１導体１０だけで焼入れを行った。

【0047】

図５（ａ）は実施例の結果を示す図であり、（ｂ）は比較例の結果を示す図である。何れも縦軸は温度（℃）であり、横軸は時間である。実施例では、図５（ａ）に示すように、ワーク３０の部位Ｂと部位Ｃとはほぼ同じ温度プロファイルを描き、部位Ａとの温度差が約２００℃である。一方、比較例では、図５（ｂ）に示すように、ワーク３０の部位Ｂと部位Ｃとで温度差がある。しかも、部位Ｂと部位Ｃとの温度差が約２７５℃ある。よって、実施例と比較例とを比べると、第２導体２０を出し入れした方が、部位Ｂと部位Ｃの温度差が小さいことが分かった。

【0048】

本発明の実施形態に係る誘導加熱コイルは、図１及び図２に示す形態のみならず、ワーク３０の溝部３１の形状に応じて適宜変更することができる。以下では便宜上図示した符号を合わせて記載することにする。
ワーク３０の溝部３１は、その断面がＶ字状である場合に限らず、略凹字状、略Ｕ字状等、窪んでいればよく、誘導加熱コイル１の突出部２１の形状はその窪みの形状に沿ったものでとしてもよい。
さらに、ワークの溝部の横断面形状が非対称であれば、突出部２１はワーク３０の溝部３１の形状に対応して非対称でもよく、その場合には溝部３１の各面と突出部２１の外周面とが一定の距離を保つ形状であることが好ましい。
湾曲部２２は図１に示すように円弧状の円弧部である必要はなく、突出部２１及び連結部２３によりワーク３０を環状に取り巻くものであればよい。

【0049】

本発明の実施形態に係る誘導加熱方法及び誘導加熱方法は、図３に示すワーク３０に限ることなく、溝部３１がワーク３０の全長に形成されていてもよく、溝部３１の深さが軸方向に沿って変化していてもよい。この場合には誘導加熱コイル１の突出部２１がワーク３０の溝部３１に挿入されている部位を調整すればよい。
さらには、ワーク３０の軸方向に沿う形状が直線状である必要はなく、ワーク３０の用途に応じて両端部だけが屈曲した形状を有していてもよい。この場合には、軸方向を法線とする面上で少なくとも二方向に誘導加熱コイル１を移動機構により移動させればよい。

【符号の説明】

【0050】

１：誘導加熱コイル
１０：第１導体
１１，１２：周回部
１３，１５：リード部
１４：連結部
１６ａ，１６ｂ：支持部
２０：第２導体
２１，２１ａ，２１ｂ：突出部
２２，２２ａ，２２ｂ：湾曲部
２３，２３ａ，２３ｂ：連結部
２４：仕切り部材
２５ａ，２５ｂ：配管接続部
２６：絶縁シート材
３１，ｇ：溝部
３２ａ，３２ｂ：内側部
３３：溝底部
３４ａ，３４ｂ：外側部
３５ａ，３５ｂ：開口縁部
３６：ワークの一端部
３７：ワークの他端部
３８：背面部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】