特開 2023-122752 加熱コイル及び高周波焼入装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023122752

(43)【公開日】2023-09-05

(54)【発明の名称】加熱コイル及び高周波焼入装置

(51)【国際特許分類】

   H05B 6/36 20060101AFI20230829BHJP

   C21D 1/10 20060101ALI20230829BHJP

   H05B 6/10 20060101ALI20230829BHJP

   C21D 9/00 20060101ALI20230829BHJP

【ＦＩ】

H05B6/36 Z

C21D1/10 R

H05B6/10 371

C21D9/00 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022026435

(22)【出願日】2022-02-24

(71)【出願人】

【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】100108062

【弁理士】

【氏名又は名称】日向寺 雅彦

(74)【代理人】

【識別番号】100168332

【弁理士】

【氏名又は名称】小崎 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100146592

【弁理士】

【氏名又は名称】市川 浩

(74)【代理人】

【氏名又は名称】白井 達哲

(74)【代理人】

【識別番号】100172188

【弁理士】

【氏名又は名称】内田 敬人

(74)【代理人】

【識別番号】100197538

【弁理士】

【氏名又は名称】竹内 功

(74)【代理人】

【識別番号】100176751

【弁理士】

【氏名又は名称】星野 耕平

(72)【発明者】

【氏名】井上 宏樹

(72)【発明者】

【氏名】寺澤 雄大

(72)【発明者】

【氏名】小▲崎▼ 祥

【テーマコード（参考）】

3K059

4K042

【Ｆターム（参考）】

3K059AB09

3K059AB19

3K059AD05

3K059AD39

4K042AA25

4K042DA01

4K042DB01

4K042DC02

4K042DD04

4K042DE02

4K042DF01

4K042EA01

(57)【要約】

【課題】ワークの均一な加熱と加熱されたワークの速やかな冷却の両立を可能とする加熱コイル及び高周波焼入装置を提供する。
【解決手段】加熱コイルは、内半径が第１内半径である第１円弧部分と、内半径が前記第１内半径よりも大きい第２内半径である第２円弧部分と、を備える。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

内半径が第１内半径である第１円弧部分と、
内半径が前記第１内半径よりも大きい第２内半径である第２円弧部分と、
を備えた加熱コイル。

【請求項2】

前記第２円弧部分は前記第１円弧部分に電気的に接続された請求項１に記載の加熱コイル。

【請求項3】

前記第１円弧部分及び前記第２円弧部分は１本の金属パイプにより形成された請求項２に記載の加熱コイル。

【請求項4】

前記第２円弧部分の中心軸は前記第１円弧部分の中心軸と一致する請求項１～３のいずれか１つに記載の加熱コイル。

【請求項5】

前記第１円弧部分の少なくとも一部と前記第２円弧部分の少なくとも一部は同一平面上に配置されている請求項１～４のいずれか１つに記載の加熱コイル。

【請求項6】

前記第１円弧部分の中心角は１８０度以下である請求項１～５のいずれか１つに記載の加熱コイル。

【請求項7】

内半径が前記第１内半径とは異なり前記第２内半径よりも小さい第３内半径であり、中心軸が前記第１円弧部分の中心軸と一致する第３円弧部分と、
前記第１円弧部分の中心軸が延びる第１方向から見て前記第２円弧部分と重なり、内半径が前記第２内半径であり、中心軸が前記第２円弧部分の中心軸と一致し、前記第３円弧部分に電気的に接続された第４円弧部分と、
をさらに備えた請求項１～６のいずれか１つに記載の加熱コイル。

【請求項8】

外半径が前記第１内半径よりも小さい第１部分、及び、外半径が前記第１内半径よりも大きく前記第２内半径よりも小さい第２部分を含むワークを加熱する請求項１～７のいずれか１つに記載の加熱コイル。

【請求項9】

請求項８に記載の加熱コイルと、
前記第１円弧部分の中心軸が延びる第１方向において前記加熱コイルから離隔した位置に配置され、前記加熱コイルにより加熱された前記ワークを冷却する冷却手段と、
前記ワーク、前記加熱コイル及び前記冷却手段の位置関係を、前記第１方向から見て前記ワークの一部が前記第１円弧部分内に位置する第１関係と前記第１方向から見て前記ワークの前記第２部分が前記加熱コイルの前記第１円弧部分から離れた第２関係との間で変更可能であると共に、前記第２関係と前記ワークが前記冷却手段によって冷却可能となる第３関係との間で変更可能な移動手段と、
を備えた高周波焼入装置。

【請求項10】

前記移動手段は、
前記加熱コイルを前記第１関係を実現する位置と前記第２関係を実現する位置との間で移動可能な第１移動部と、
前記ワークを前記第２関係を実現する位置と前記第３関係を実現する位置との間で移動可能な第２移動部と、
を有する請求項９に記載の高周波焼入装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、加熱コイル及び高周波焼入装置に関する。

【背景技術】

【0002】

高周波焼入装置によってワークに焼入処理を施す場合に、ワーク全体を均一に加熱することが望まれる場合がある。ワーク全体を均一に加熱するためには、ワークの表面との距離ができるだけ一定になるような位置に加熱コイルを配置することが好ましい。一方、加熱されたワークを速やかに冷却するためには、加熱コイルと冷却手段との間でワークを移動可能であることが好ましい。しかしながら、ワークに直径が異なる部分があると、直径が小さい部分の近傍に配置された加熱コイルが直径が大きい部分と干渉し、ワークの移動を妨げる場合がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１３－２３７８９１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明の実施形態の目的は、ワークの均一な加熱と加熱されたワークの速やかな冷却の両立を可能とする加熱コイル及び高周波焼入装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の実施形態に係る加熱コイルは、内半径が第１内半径である第１円弧部分と、内半径が前記第１内半径よりも大きい第２内半径である第２円弧部分と、を備える。

【0006】

本発明の実施形態に係る高周波焼入装置は、ワークを加熱する加熱コイルと、冷却手段と、移動手段と、を備える。前記加熱コイルは、内半径が第１内半径である第１円弧部分と、内半径が前記第１内半径よりも大きい第２内半径である第２円弧部分と、を有する。前記ワークは、外半径が前記第１内半径よりも小さい第１部分、及び、外半径が前記第１内半径よりも大きく前記第２内半径よりも小さい第２部分を含む。前記冷却手段は、前記第１円弧部分の中心軸が延びる第１方向において前記加熱コイルから離隔した位置に配置され、前記加熱コイルにより加熱された前記ワークを冷却する。前記移動手段は、前記ワーク、前記加熱コイル及び前記冷却手段の位置関係を、前記第１方向から見て前記ワークの一部が前記第１円弧部分内に位置する第１関係と前記第１方向から見て前記ワークの前記第２部分が前記加熱コイルの前記第１円弧部分から離れた第２関係との間で変更可能であると共に、前記第２関係と前記ワークが前記冷却手段によって冷却可能となる第３関係との間で変更可能である。

【発明の効果】

【0007】

本発明の実施形態によれば、ワークの均一な加熱と加熱されたワークの速やかな冷却の両立を可能とする加熱コイル及び高周波焼入装置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、第１の実施形態に係る高周波焼入装置を示すブロック図である。

【図2】図２は、第１の実施形態におけるワークを示す斜視図である。

【図3】図３は、第１の実施形態に係る加熱コイル及びワークを示す斜視図である。

【図4】図４は、第１の実施形態に係る加熱コイルを示す斜視図である。

【図5】図５は、第１の実施形態に係る加熱コイルの外周部を示す斜視図である。

【図6】図６は、第１の実施形態に係る加熱コイルの外周部を示す斜視図である。

【図7】図７は、第１の実施形態に係る加熱コイルの外周部を示す斜視図である。

【図8】図８は、第１の実施形態に係る加熱コイルの外周部及びワークを示す上面図である。

【図9】図９は、第１の実施形態に係る加熱コイルの外周部及びワークを示す断面図である。

【図10】図１０（ａ）～（ｃ）は、第１の実施形態に係る高周波焼入装置の動作を示す図である。

【図11】図１１は、第２の実施形態に係る加熱コイル及びワークを示す断面図である。

【図12】図１２は、第３の実施形態に係る加熱コイル及びワークを示す上面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係る高周波焼入装置を示すブロック図である。
図１に示すように、本実施形態に係る高周波焼入装置１においては、加熱コイル１０、冷却手段８０、及び、移動手段９０が設けられている。高周波焼入装置１はワーク１００に対して焼入処理を施す。ワーク１００は鋼部材である。加熱コイル１０はワーク１００を高周波加熱する。冷却手段８０は、加熱コイル１０により加熱されたワーク１００を冷却する。移動手段９０は、ワーク１００、加熱コイル１０及び冷却手段８０の位置関係を変更可能である。

【0010】

先ず、本実施形態において高周波焼入処理の対象となるワーク１００について説明する。
図２は、本実施形態におけるワークを示す斜視図である。
図２に示すように、ワーク１００の形状は回転体である。ワーク１００には、ワーク１００の中心軸１００Ｃに沿って、部分１０１、部分１０２（第２部分）、部分１０３（第１部分）、部分１０４がこの順に設けられている。部分１０１～１０４は鋼により一体的に形成されている。部分１０２（第２部分）の外半径Ｒ２は、部分１０３（第１部分）の外半径Ｒ１よりも大きい。また、部分１０１の外半径Ｒ３は外半径Ｒ１よりも小さい。部分１０４の外半径は外半径Ｒ２と等しい。すなわち、Ｒ３＜Ｒ１＜Ｒ２である。

【0011】

また、ワーク１００には、中心軸１００Ｃに沿って、貫通孔１１０が設けられている。貫通孔１１０の中心軸は中心軸１００Ｃと一致する。ワーク１００は、例えば、キャタピラの転輪である。

【0012】

次に、加熱コイル１０について説明する。
図３は、本実施形態に係る加熱コイル及びワークを示す斜視図である。
図４は、本実施形態に係る加熱コイルを示す斜視図である。
図５は、本実施形態に係る加熱コイルの外周部を示す斜視図である。
図６は、本実施形態に係る加熱コイルの外周部を示す斜視図である。
図７は、本実施形態に係る加熱コイルの外周部を示す斜視図である。
図８は、本実施形態に係る加熱コイルの外周部及びワークを示す上面図である。
図９は、本実施形態に係る加熱コイルの外周部及びワークを示す断面図である。
図４は図３からワーク１００を省略した図である。図５～図７は図４から加熱コイル１０の内周部７１を省略した図であり、相互に異なる方向から見た図である。図８及び図９においても、加熱コイル１０の内周部７１は省略されている。

【0013】

図３に示すように、加熱コイル１０においては、ワーク１００を加熱するときにワーク１００の外側に配置される外周部１１と、ワーク１００の貫通孔１１０の内部に配置される内周部７１と、が設けられている。外周部１１と内周部７１とは、相互に離隔している。

【0014】

図３～図９に示すように、外周部１１は、１本の金属パイプ、例えば銅からなる１本の角パイプ１２が曲げ加工されて形成されている。角パイプ１２は、１本の電流経路であると共に、内部には冷却材が流通する流路が形成されている。冷却材は例えば水である。

【0015】

角パイプ１２の一端部は、上下方向に延びる垂直部２１となっている。垂直部２１には、電極１３が接合されている。垂直部２１の上端には、冷却材の給排口１５が取り付けられている。角パイプ１２の他端部は、上下方向に延びる垂直部６７となっている。垂直部６７には、電極１４が接合されている。垂直部６７の上端には、冷却材の給排口１５が取り付けられている。また、給排口１５は、円弧部３４、円弧部４２、円弧部５４に、一対ずつ取り付けられている。すなわち、角パイプ１２には合計８つの給排口１５が取り付けられている。

【0016】

角パイプ１２は、一端から他端に向かって、垂直部２１、水平部２２、直線部２３、円弧部２４、直線部２５、半円部２６、直線部２７、円弧部２８、垂直部２９、円弧部３０、直線部３１、半円部３２、直線部３３、円弧部３４、垂直部３５、円弧部３６、直線部３７、半円部３８、直線部３９、円弧部４０、垂直部４１、円弧部４２、直線部４３、半円部４４、直線部４５、円弧部４６、垂直部４７、円弧部４８、直線部４９、半円部５０、直線部５１、円弧部５２、垂直部５３、円弧部５４、直線部５５、半円部５６、直線部５７、円弧部５８、垂直部５９、円弧部６０、直線部６１、半円部６２、直線部６３、円弧部６４、直線部６５、水平部６６、垂直部６７を形成している。

【0017】

上述の各半円部の形状は半円状である。すなわち、各半円部の中心角は約１８０度である。各円弧部の形状は円弧状である。各円弧部の中心角は１８０度未満である。各垂直部の形状は垂直方向に延びる直線状である。各直線部の形状は水平方向に延びる直線状である。各半円部及び各円弧部の中心軸は相互に一致する。この中心軸を加熱コイル１０の中心軸Ｃとする。中心軸Ｃは例えば垂直方向に延びている。

【0018】

角パイプ１２のうち、円弧部２４、直線部２５、半円部２６、直線部２７、円弧部２８、垂直部２９、円弧部３０、直線部３１、半円部３２、直線部３３及び円弧部３４により、２ターンからなる上部構造体１７が構成されている。

【0019】

円弧部２４、半円部２６及び円弧部２８は同一平面上に配置されている。円弧部３０、半円部３２及び円弧部３４は同一平面上に配置されている。円弧部３０は円弧部２４の直下域に配置されている。円弧部３４は円弧部２８の直下域に配置されている。半円部３２は半円部２６の直下域に配置されている。円弧部２８は垂直部２９によって円弧部３０に繋がり、一段下降する。円弧部２８の中心角と円弧部３０の中心角の和は約１８０度である。上部構造体１７のうち、半円部２６及び半円部３２はそれぞれ第５円弧部分１７ａに相当する。円弧部２８及び円弧部３０からなる半円は第６円弧部分１７ｂに相当する。

【0020】

角パイプ１２のうち、円弧部３６、直線部３７、半円部３８、直線部３９、円弧部４０、垂直部４１、円弧部４２、直線部４３、半円部４４、直線部４５、円弧部４６、垂直部４７、円弧部４８、直線部４９、半円部５０、直線部５１及び円弧部５２により、３ターンからなる中部構造体１８が構成されている。

【0021】

円弧部３６、半円部３８及び円弧部４０は同一平面上に配置されている。円弧部４２、半円部４４及び円弧部４６は同一平面上に配置されている。円弧部４８、半円部５０及び円弧部５２は同一平面上に配置されている。円弧部４２は円弧部３６の直下域に配置されている。円弧部４６は円弧部４０の直下域に配置されている。円弧部４８は円弧部４２の直下域に配置されている。円弧部５２は円弧部４６の直下域に配置されている。半円部４４は半円部３８の直下域に配置されている。半円部５０は半円部４４の直下域に配置されている。円弧部４０は垂直部４１によって円弧部４２に繋がり、一段下降する。円弧部４０の中心角と円弧部４２の中心角の和は約１８０度である。円弧部４６は垂直部４７によって円弧部４８に繋がり、一段下降する。円弧部４６の中心角と円弧部４８の中心角の和は約１８０度である。

【0022】

中部構造体１８のうち、半円部３８、半円部４４及び半円部５０はそれぞれ第１円弧部分１８ａに相当する。円弧部４０及び円弧部４２からなる半円、並びに、円弧部４６及び円弧部４８からなる半円は、それぞれ、第２円弧部分１８ｂに相当する。上部構造体１７と中部構造体１８とは垂直部３５によって接続されている。

【0023】

角パイプ１２のうち、円弧部５４、直線部５５、半円部５６、直線部５７、円弧部５８、垂直部５９、円弧部６０、直線部６１、半円部６２、直線部６３及び円弧部６４により、２ターンからなる下部構造体１９が構成されている。

【0024】

円弧部５４、半円部５６及び円弧部５８は同一平面上に配置されている。円弧部６０、半円部６２及び円弧部６４は同一平面上に配置されている。円弧部６０は円弧部５４の直下域に配置されている。円弧部６４は円弧部５８の直下域に配置されている。半円部６２は半円部５６の直下域に配置されている。円弧部５８は垂直部５９によって円弧部６０に繋がり、一段下降する。円弧部５８の中心角と円弧部６０の中心角の和は約１８０度である。

【0025】

下部構造体１９のうち、半円部５６及び半円部６２はそれぞれ第３円弧部分１９ａに相当する。円弧部５８及び円弧部６０からなる半円は第４円弧部分１９ｂに相当する。中部構造体１８と下部構造体１９とは垂直部５３によって接続されている。

【0026】

第１円弧部分１８ａである半円部３８、半円部４４及び半円部５０の内半径は、いずれも第１内半径ｒ１である。第２円弧部分１８ｂである円弧部４０及び円弧部４２からなる半円、並びに、円弧部４６及び円弧部４８からなる半円の内半径は、いずれも第２内半径ｒ２である。第２内半径ｒ２は第１内半径ｒ１よりも大きい。第３円弧部分１９ａである半円部５６及び半円部６２の内半径は、いずれも第３内半径ｒ３である。第３内半径ｒ３は第１内半径ｒ１よりも小さい。すなわち、ｒ３＜ｒ１＜ｒ２である。

【0027】

第４円弧部分１９ｂである円弧部５８及び円弧部６０からなる半円の内半径は、いずれも第２内半径ｒ２である。第５円弧部分１７ａである半円部２６及び半円部３２の内半径は、いずれも第３内半径ｒ３である。第６円弧部分１７ｂである円弧部２８及び円弧部３０からなる半円の内半径は、いずれも第２内半径ｒ２である。

【0028】

加熱コイル１０とワーク１００との寸法の関係は、以下のとおりである。
図９に示すように、ワーク１００の部分１０１の外半径Ｒ３は、加熱コイル１０の第３内半径ｒ３よりも小さい。ワーク１００の部分１０２（第２部分）及び部分１０４の外半径Ｒ２は、加熱コイル１０の第１内半径ｒ１よりも大きく第２内半径ｒ２よりも小さい。ワーク１００の部分１０３（第１部分）の外半径Ｒ１は、加熱コイル１０の第３内半径ｒ３よりも大きく第１内半径ｒ１よりも小さい。すなわち、Ｒ３＜ｒ３＜Ｒ１＜ｒ１＜Ｒ２＜ｒ２である。

【0029】

次に、加熱コイル１０の内周部７１について説明する。
図４に示すように、内周部７１は、１本の金属パイプ、例えば銅からなる１本の角パイプ７２が曲げ加工されて構成されている。角パイプ７２は、１本の電流経路であると共に、内部には冷却材が流通する流路が形成されている。冷却材は例えば水である。角パイプ７２の一端には電極７３が接続されており、他端には電極７４が接続されている。角パイプ７２の中間部は、例えば４ターンのらせん状となっている。角パイプ７２には冷却材の給排口７５が例えば２対取り付けられている。

【0030】

図１に示すように、冷却手段８０は、加熱コイル１０の中心軸Ｃが延びる方向において加熱コイル１０から離隔した位置に配置されている。例えば、冷却手段８０は加熱コイル１０の直下に配置されている。冷却手段８０は、加熱コイル１０により加熱されたワーク１００に冷却液を噴射してワーク１００を冷却する。冷却液は例えば水である。

【0031】

移動手段９０においては、加熱コイル１０の外周部１１を水平方向に移動させる水平移動部９１（第１移動部）と、ワーク１００を垂直方向に移動させる垂直移動部９２（第２移動部）と、水平移動部９１及び垂直移動部９２を制御する制御部９３と、が設けられている。制御部９３は、加熱コイル１０及びその電源部、並びに、冷却手段８０及びその冷却液供給部を制御してもよい。

【0032】

移動手段９０は、水平移動部９１及び垂直移動部９２を協働させることにより、ワーク１００、加熱コイル１０及び冷却手段８０の位置関係を、中心軸Ｃが延びる方向から見てワーク１００の一部が、第１円弧部分１８ａである半円部３８、半円部４４及び半円部５０、第３円弧部分１９ａである半円部５６及び半円部６２、並びに、第５円弧部分１７ａである半円部２６及び半円部３２の内部に位置するような関係とすることができる。この関係を「第１関係」という。

【0033】

なお、第１関係においては、中心軸Ｃが延びる方向から見てワーク１００の残部は、第２円弧部分１８ｂである円弧部４０及び円弧部４２からなる半円、並びに、円弧部４６及び円弧部４８からなる半円、第４円弧部分１９ｂである円弧部５８及び円弧部６０からなる半円、並びに、第６円弧部分１７ｂである円弧部２８及び円弧部３０からなる半円の内部に位置する。

【0034】

また、移動手段９０は、水平移動部９１及び垂直移動部９２を協働させることにより、ワーク１００、加熱コイル１０及び冷却手段８０の位置関係を、中心軸Ｃが延びる方向から見てワーク１００の部分１０２（第２部分）が加熱コイル１０の第１円弧部分１８ａである半円部３８、半円部４４及び半円部５０から離れた関係とすることができる。この関係を「第２関係」という。

【0035】

なお、第２関係において、ワーク１００の少なくとも一部は、第２円弧部分１８ｂである円弧部４０及び円弧部４２からなる半円、並びに、円弧部４６及び円弧部４８からなる半円、第４円弧部分１９ｂである円弧部５８及び円弧部６０からなる半円、並びに、第６円弧部分１７ｂである円弧部２８及び円弧部３０からなる半円の内部に位置する。

【0036】

具体的には、水平移動部９１が加熱コイル１０の外周部１１を水平方向に移動させることにより、ワーク１００、加熱コイル１０及び冷却手段８０の位置関係を上述の第１関係と第２関係との間で変更することができる。

【0037】

更に、移動手段９０は、水平移動部９１及び垂直移動部９２を協働させることにより、ワーク１００、加熱コイル１０及び冷却手段８０の位置関係を、ワーク１００が冷却手段８０によって冷却可能となる関係とすることができる。この関係を「第３関係」という。

【0038】

具体的には、垂直移動部９２がワーク１００を垂直方向に移動させることにより、ワーク１００、加熱コイル１０及び冷却手段８０の位置関係を上述の第２関係と第３関係との間で変更することができる。

【0039】

次に、本実施形態に係る高周波焼入装置１の動作について説明する。
図１０（ａ）～（ｃ）は、本実施形態に係る高周波焼入装置の動作を示す図である。
なお、図１０（ａ）～（ｃ）においては、加熱コイル１０の内周部７１を省略している。

【0040】

先ず、図１及び図１０（ａ）に示すように、移動手段９０がワーク１００、加熱コイル１０及び冷却手段８０の位置関係を上述の第１関係とする。すなわち、中心軸Ｃが延びる方向から見て、ワーク１００の一部を加熱コイル１０の外周部１１の第１円弧部分１８ａ内、第３円弧部分１９ａ内及び第５円弧部分１７ａ内に配置する。また、加熱コイル１０の内周部７１をワーク１００の貫通孔１１０内に配置する。このとき、ワーク１００の中心軸１００Ｃを加熱コイル１０の中心軸Ｃと一致させる。そして、ワーク１００を中心軸１００Ｃを中心として自転させる。

【0041】

次に、加熱コイル１０の外周部１１の角パイプ１２内に、給排口１５を介して冷却材を流通させる。また、内周部７１の角パイプ７２内に、給排口７５を介して冷却材を流通させる。冷却材には例えば水を用いる。

【0042】

この状態で、電極１３及び電極１４を介して角パイプ１２に高周波電流を供給すると共に、電極７３及び電極７４を介して角パイプ７２に高周波電流を供給する。これにより、ワーク１００が誘導加熱される。ワーク１００は自転しながら加熱コイル１０の外周部１１によって外側から加熱され、内周部７１によって内側から加熱される。ワーク１００から見て、加熱コイル１０の各半円部（第１円弧部分１８ａ、第３円弧部分１９ａ及び第５円弧部分１７ａ）は各円弧部（第２円弧部分１８ｂ、第４円弧部分１９ｂ及び第６円弧部分１７ｂ）よりも近くに配置されているため、各半円部による加熱は各円弧部による加熱よりも強い。

【0043】

ワーク１００が所定の温度、例えば、オーステナイト変態点以上の温度まで加熱されたら、加熱コイル１０に対する高周波電流の供給を停止する。これにより、ワーク１００の加熱が停止する。

【0044】

次に、図１０（ｂ）に示すように、移動手段９０の水平移動部９１が加熱コイル１０の外周部１１を水平に移動させて、上述の第２関係とする。すなわち、中心軸Ｃが延びる方向から見て、ワーク１００の部分１０２（第２部分）が加熱コイル１０の第１円弧部分１８ａである半円部３８、半円部４４及び半円部５０から離れるようにする。

【0045】

次に、図１０（ｃ）に示すように、移動手段９０の垂直移動部９２がワーク１００を下降させて、上述の第３関係とする。すなわち、ワーク１００を冷却手段８０によって冷却可能な位置に配置する。例えば、ワーク１００を冷却手段８０によって囲まれる位置に配置する。

【0046】

次に、冷却手段８０がワーク１００に対して冷却液を噴射する。これにより、ワーク１００の表面が急冷されて、焼入硬化する。このようにして、ワーク１００の表面に焼入処理が施される。

【0047】

次に、本実施形態の効果について説明する。
本実施形態によれば、ワーク１００及び加熱コイル１０の位置関係が第１関係にあるときに、加熱コイル１０の外周部１１の各半円部（第１円弧部分１８ａ、第３円弧部分１９ａ及び第５円弧部分１７ａ）を、ワーク１００の外表面に沿って配置している。また、各半円部の中心軸Ｃをワーク１００の中心軸１００Ｃと一致させている。さらに、ワーク１００を中心軸１００Ｃを中心として自転させながら加熱している。これにより、ワーク１００を均一に加熱することができる。特に、ワーク１００のうち外半径が相対的に小さい部分１０１及び部分１０３（第１部分）に加熱コイル１０を近接させて、これらの部分を確実に加熱することができる。

【0048】

また、加熱コイル１０の外周部１１に円弧部（第２円弧部分１８ｂ、第４円弧部分１９ｂ及び第６円弧部分１７ｂ）を設け、各円弧部の中心軸もワーク１００の中心軸１００Ｃと一致させている。これにより、ワーク１００の各部が半円部の反対側に位置するときも、円弧部によって均一に加熱することができる。

【0049】

さらに、加熱終了後に移動手段９０が加熱コイル１０の外周部１１を移動させることにより、ワーク１００及び加熱コイル１０の位置関係を第１関係から第２関係に変化させて、ワーク１００を加熱コイル１０の半円部から離隔させている。これにより、ワーク１００を加熱コイル１０に対して下方に移動させても、ワーク１００における相対的に外半径が大きい部分１０２（第２部分）及び部分１０４が、加熱コイル１０における相対的に内半径が小さい部分（半円部）と接触することがなくなる。この結果、ワーク１００、加熱コイル１０及び冷却手段８０の位置関係を第２関係から第３関係に変化させることが可能となる。

【0050】

位置関係を第３関係とすることにより、加熱コイル１０によって加熱された直後のワーク１００を、冷却手段８０によって速やかに冷却することができる。このように、本実施形態によれば、ワーク１００の均一な加熱とワーク１００の速やかな冷却の両立が可能となる。

【0051】

さらにまた、本実施形態においては、加熱コイル１０の外周部１１及び内周部７１がそれぞれ１本の金属パイプにより構成されているため、高周波電流の損失を抑制できると共に、外周部１１内及び内周部７１内に冷却材を流通させることができる。また、角パイプ１２に複数対の給排口１５を設けているため、流路の途中で加熱された冷却材を排出し、加熱されていない冷却材を供給することができる。これにより、角パイプ１２の冷却効率が向上する。角パイプ７２についても同様である。

【0052】

なお、本実施形態において、加熱コイル１０に内周部７１は設けられていなくてもよい。また、加熱コイル１０の外周部１１において、上部構造体１７、中部構造体１８及び下部構造体１９は、それぞれ１ターンのみで構成されていてもよく、４ターン以上で構成されていてもよい。

【0053】

＜第２の実施形態＞
本実施形態は、前述の第１の実施形態を簡略化した例である。
図１１は、本実施形態に係る加熱コイル及びワークを示す断面図である。

【0054】

図１１に示すように、本実施形態に係る加熱コイル１０ａには、外周部１１のみが設けられており、内周部７１は設けられていない。また、外周部１１には第１円弧部分１８ａ及び第２円弧部分１８ｂのみが設けられており、第３～第６円弧部分は設けられていない。第１円弧部分１８ａ及び第２円弧部分１８ｂの中心角は、いずれも約１８０度である。

【0055】

また、本実施形態において焼入処理を施すワーク１００ａは、部分１０３（第１部分）及び部分１０２（第２部分）のみが設けられており、部分１０１、部分１０４及び貫通孔１１０は設けられていない。

【0056】

加熱コイル１０ａの第２円弧部分１８ｂの第２内半径ｒ２は、第１円弧部分１８ａの第１内半径ｒ１よりも大きい。また、ワーク１００ａの部分１０３（第１部分）の外半径Ｒ１は加熱コイル１０ａの第１内半径ｒ１よりも小さい。さらに、部分１０２（第２部分）の外半径Ｒ２はワーク１００ａの第１内半径ｒ１よりも大きく第２内半径ｒ２よりも小さい。すなわち、Ｒ１＜ｒ１＜Ｒ２＜ｒ２である。

【0057】

本実施形態においては、加熱コイル１０ａに対するワーク１００ａの相対的な位置が上述の第１関係を満たす第１位置Ｐ１であるときに、加熱コイル１０ａがワーク１００ａを高周波誘導加熱する。このとき、加熱コイル１０ａの第１円弧部分１８ａはワーク１００ａの部分１０３（第１部分）の近傍に配置されるため、ワーク１００ａを均一に加熱することができる。

【0058】

加熱終了後、移動手段９０（図１参照）がワーク１００ａを第１位置Ｐ１から直接下降させようとすると、ワーク１００ａの部分１０２（第２部分）が加熱コイル１０ａの第１円弧部分１８ａに接触する。このため、移動手段９０は加熱コイル１０ａに対するワーク１００ａの相対的な位置を一旦、上述の第２関係を満たす第２位置Ｐ２とする。このとき、移動手段９０は加熱コイル１０ａを移動させてもよく、ワーク１００ａを移動させてもよい。これにより、中心軸Ｃが延びる方向から見て、ワーク１００ａの部分１０２（第２部分）が加熱コイル１０ａの第１円弧部分１８ａから離れる。

【0059】

その後、移動手段９０はワーク１００ａの位置を上述の第３関係を満たす第３位置Ｐ３とする。第２位置Ｐ２から第３位置Ｐ３への移動に際しては、ワーク１００ａが加熱コイル１０ａに接触することがない。そして、冷却手段８０（図１参照）がワーク１００ａを冷却する。このようにして、加熱コイル１０ａにより加熱されたワーク１００ａを冷却手段８０により速やかに冷却することができる。
本実施形態における上記以外の構成、動作及び効果は、前述の第１の実施形態と同様である。

【0060】

＜第３の実施形態＞
本実施形態は、加熱コイルの各円弧部分の中心角が１８０度以外の角度である例である。
図１２は、本実施形態に係る加熱コイル及びワークを示す上面図である。
図１２においては、ワーク１００ａは部分１０３（第１部分）のみを示し、部分１０２（第２部分）は省略している。

【0061】

図１２に示すように、本実施形態に係る加熱コイル１０ｂにおいては、第１円弧部分１８ｃ及び第２円弧部分１８ｄが設けられている。第２円弧部分１８ｄの第２内半径ｒ２は、第１円弧部分１８ｃの第１内半径ｒ１よりも大きい。そして、第１円弧部分１８ｃの中心角θ１は１８０度よりも小さく、第２円弧部分１８ｄの中心角θ２は１８０度よりも大きい。これによっても、第１及び第２の実施形態と同様な効果を得ることができる。
本実施形態における上記以外の構成、動作及び効果は、前述の第２の実施形態と同様である。

【0062】

前述の各実施形態は、本発明を具現化した例であり、本発明はこれらの実施形態には限定されない。例えば、前述の各実施形態において、いくつかの構成要素を追加、削除又は変更したものも本発明に含まれる。例えば、加熱コイル１０の外周部１１において、上部構造体１７、中部構造体１８及び下部構造体１９は、それぞれ１ターンのみで構成されていてもよく、４ターン以上で構成されていてもよい。また、第１円弧部分１８ａ、第３円弧部分１９ａ、第５円弧部分１７ａの中心角は相互に異なっていてもよく、第２円弧部分１８ｂ、第４円弧部分１９ｂ、第６円弧部分１７ｂの中心角は相互に異なっていてもよい。但し、第１関係から第２関係へスムーズに移行させるために、第１円弧部分１８ａ、第３円弧部分１９ａ、第５円弧部分１７ａの中心角は１８０度以下であることが好ましい。

【符号の説明】

【0063】

１：高周波焼入装置
１０、１０ａ、１０ｂ：加熱コイル
１１：外周部
１２：角パイプ
１３、１４：電極
１５：給排口
１７：上部構造体
１７ａ：第５円弧部分
１７ｂ：第６円弧部分
１８：中部構造体
１８ａ、１８ｃ：第１円弧部分
１８ｂ、１８ｄ：第２円弧部分
１９：下部構造体
１９ａ：第３円弧部分
１９ｂ：第４円弧部分
２１、２９、３５、４１、４７、５３、５９、６７：垂直部
２２、６６：水平部
２３、２５、２７、３１、３３、３７、３９、４３、４５、４９、５１、５５、５７、６１、６３、６５：直線部
２４、２８、３０、３４、３６、４０、４２、４６、４８、５２、５４、５８、６０、６４：円弧部
２６、３２、３８、４４、５０、５６、６２：半円部
７１：内周部
７２：角パイプ
７３、７４：電極
７５：給排口
８０：冷却手段
９０：移動手段
９１：水平移動部
９２：垂直移動部
９３：制御部
１００、１００ａ：ワーク
１００Ｃ：ワークの中心軸
１０１、１０２、１０３、１０４：部分
１１０：貫通孔
Ｃ：中心軸
Ｐ１：第１位置
Ｐ２：第２位置
Ｐ３：第３位置
Ｒ１：第１外半径
Ｒ２：第２外半径
Ｒ３：第３外半径
ｒ１：第１内半径
ｒ２：第２内半径
ｒ３：第３内半径

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】