特開 2024-122561 誘導加熱装置及び誘導加熱方法

(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】P2024122561

(43)【公開日】2024-09-09

(54)【発明の名称】誘導加熱装置及び誘導加熱方法

(51)【国際特許分類】

   C21D 1/42 20060101AFI20240902BHJP

   H05B 6/10 20060101ALI20240902BHJP

   F27D 11/06 20060101ALI20240902BHJP

【ＦＩ】

C21D1/42 J

H05B6/10 371

C21D1/42 M

C21D1/42 E

F27D11/06 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023030161

(22)【出願日】2023-02-28

(71)【出願人】

【識別番号】000006655

【氏名又は名称】日本製鉄株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001519

【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】中原 純也

(72)【発明者】

【氏名】平 将人

(72)【発明者】

【氏名】末松 芳章

【テーマコード（参考）】

3K059

4K063

【Ｆターム（参考）】

3K059AA08

3K059AB19

3K059AB24

3K059AB28

3K059CD12

4K063CA09

4K063FA32

4K063FA37

(57)【要約】

【課題】一例として、金属材を入れ替える度に誘導コイルを分解し組立しなくて済む誘導加熱装置及び誘導加熱方法を提供する。
【解決手段】誘導加熱装置１０は、筒状の金属材１２に誘導電流を生じさせることにより金属材１２を加熱する誘導コイル１６を備える。誘導コイル１６は、金属材１２の外側を金属材１２の軸方向と交差する交差方向の周りに巻き回されることにより、金属材１２を取り囲む形状に形成されている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

筒状の金属材に誘導電流を生じさせることにより前記金属材を加熱する誘導コイルを備え、
前記誘導コイルは、前記金属材の外側を前記金属材の軸方向と交差する交差方向の周りに巻き回されることにより、前記金属材を取り囲む形状に形成されている
誘導加熱装置。

【請求項2】

前記誘導コイルは、接続線を介して交流電源に接続され、
前記接続線と前記誘導コイルとの接続部は、前記軸方向から見た場合に前記金属材の内側の孔と重なる位置に配置されている
請求項１に記載の誘導加熱装置。

【請求項3】

前記金属材を前記軸方向の周りに回転させる回転装置を備える
請求項１に記載の誘導加熱装置。

【請求項4】

前記金属材の周方向に亘って前記金属材の加熱温度が規定温度範囲に収まるように、前記回転装置による前記金属材の回転速度を制御する制御装置を備える
請求項３に記載の誘導加熱装置。

【請求項5】

前記金属材を前記交差方向に搬送する搬送装置を備える
請求項１に記載の誘導加熱装置。

【請求項6】

誘導コイルによって筒状の金属材に誘導電流を生じさせることにより前記金属材を加熱することを備え、
前記誘導コイルは、前記金属材の外側を前記金属材の軸方向と交差する交差方向の周りに巻き回されることにより、前記金属材を取り囲む形状に形成されている
誘導加熱方法。

【請求項7】

前記誘導コイルは、接続線を介して交流電源に接続され、
前記接続線と前記誘導コイルとの接続部は、前記軸方向から見た場合に前記金属材の内側の孔と重なる位置に配置されている
請求項６に記載の誘導加熱方法。

【請求項8】

前記金属材を前記軸方向の周りに回転させることを備える
請求項６に記載の誘導加熱方法。

【請求項9】

前記金属材の周方向に亘って前記金属材の加熱温度が規定温度範囲に収まるように、前記金属材の回転速度を制御することを備える
請求項８に記載の誘導加熱方法。

【請求項10】

前記金属材を前記交差方向に搬送することを備える
請求項６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、誘導加熱装置及び誘導加熱方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、筒状の金属材に誘導電流を生じさせることにより金属材を加熱する誘導加熱装置としては、次の技術が公知である（例えば、特許文献１、２参照）。すなわち、公知の誘導加熱装置は、筒状の金属材の内側と外側とに亘って巻き回された誘導コイルを備える。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０００－１７８６４１号公報

【特許文献1】特開２０１３－０３５０２８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、筒状の金属材の内側と外側とに亘って巻き回された誘導コイルの場合、金属材を入れ替える度に誘導コイルを分解し組立する必要がある。

【0005】

そこで、本発明は、一例として、金属材を入れ替える度に誘導コイルを分解し組立しなくて済む誘導加熱装置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】

本発明の第１態様は、筒状の金属材に誘導電流を生じさせることにより前記金属材を加熱する誘導コイルを備え、前記誘導コイルは、前記金属材の外側を前記金属材の軸方向と交差する交差方向の周りに巻き回されることにより、前記金属材を取り囲む形状に形成されている誘導加熱装置である。

【0007】

本発明の第２態様は、第１態様に係る誘導加熱装置において、前記誘導コイルは、接続線を介して交流電源に接続され、前記接続線と前記誘導コイルとの接続部は、前記軸方向から見た場合に前記金属材の内側の孔と重なる位置に配置されている誘導加熱装置である。

【0008】

本発明の第３態様は、第１態様又は第２態様に係る誘導加熱装置において、前記金属材を前記軸方向の周りに回転させる回転装置を備える誘導加熱装置である。

【0009】

本発明の第４態様は、第３態様に係る誘導加熱装置において、前記金属材の周方向に亘って前記金属材の加熱温度が規定温度範囲に収まるように、前記回転装置による前記金属材の回転速度を制御する制御装置を備える誘導加熱装置である。

【0010】

本発明の第５態様は、第１態様から第４態様のいずれか一つの態様に係る誘導加熱装置において、前記金属材を前記交差方向に搬送する搬送装置を備える誘導加熱装置である。

【0011】

本発明の第６態様は、誘導コイルによって筒状の金属材に誘導電流を生じさせることにより前記金属材を加熱することを備え、前記誘導コイルは、前記金属材の外側を前記金属材の軸方向と交差する交差方向の周りに巻き回されることにより、前記金属材を取り囲む形状に形成されている誘導加熱方法である。

【0012】

本発明の第７態様は、第６態様に係る誘導加熱方法において、前記誘導コイルは、接続線を介して交流電源に接続され、前記接続線と前記誘導コイルとの接続部は、前記軸方向から見た場合に前記金属材の内側の孔と重なる位置に配置されている誘導加熱方法である。

【0013】

本発明の第８態様は、第６態様又は第７態様に係る誘導加熱方法において、前記金属材を前記軸方向の周りに回転させることを備える誘導加熱方法である。

【0014】

本発明の第９態様は、第８態様に係る誘導加熱方法において、前記金属材の周方向に亘って前記金属材の加熱温度が規定温度範囲に収まるように、前記金属材の回転速度を制御することを備える誘導加熱方法である。

【0015】

本発明の第１０態様は、第６態様から第９態様のいずれか一つの態様に係る誘導加熱方法において、前記金属材を前記交差方向に搬送することを備える誘導加熱方法である。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、一例として、金属材を入れ替える度に誘導コイルを分解し組立しなくて済む誘導加熱装置及び誘導加熱方法が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】第１実施形態に係る誘導加熱装置を示す正面図である。

【図2】第１実施形態に係る誘導コイル、交流電源、及び金属材を示す斜視図である。

【図3】第１実施形態に係る誘導コイル及び金属材を示す平面図である。

【図4】第１実施形態に係る誘導コイル及び金属材を示す側面断面図である。

【図5】第２実施形態に係る誘導コイル、交流電源、及び金属材を示す斜視図である。

【図6】第３実施形態に係る誘導コイル、交流電源、及び金属材を示す斜視図である。

【図7】第４実施形態に係る誘導コイル、交流電源、及び金属材を示す斜視図である。

【図8】第５実施形態に係る誘導加熱装置の動作を説明する図である。

【図9】第６実施形態に係る誘導コイル、交流電源、及び金属材を示す斜視図である。

【図10】第７実施形態に係る誘導コイル、交流電源、及び金属材を示す斜視図である。

【図11】第８実施形態に係る誘導加熱装置の動作を説明する図である。

【図12】第９実施形態に係る誘導加熱装置の動作を説明する図である。

【図13】第１０実施形態に係る誘導コイル及び金属材を示す平面図である。

【図14】第１１実施形態に係る誘導コイル及び金属材を示す側面断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

［第１実施形態］
はじめに、本発明の第１実施形態について説明する。

【0019】

図１には、第１実施形態に係る誘導加熱装置１０が正面図にて示されている。誘導加熱装置１０は、筒状の金属材１２を誘導加熱により加熱処理する装置である。Ｘ軸方向は、金属材１２の軸方向と平行な方向である。Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向は、互いに直交する方向である。一例として、Ｘ軸方向及びＹ軸方向は、水平方向と平行な方向であり、Ｚ軸方向は、鉛直方向と平行な方向である。

【0020】

金属材１２は、一例として、コイル状に巻かれた鋼材コイルである。鋼材は、例えば、高張力鋼、電磁鋼、又はステンレス鋼等の熱延板若しくは冷延板等の各種鋼材でもよい。また、金属材１２は、誘導加熱が可能な金属であれば、どのような金属によって形成されていてもよい。金属材１２は、コイル状に巻かれることにより複数の層１４を有する。隣接する層１４は、例えば、各層１４の表面に絶縁被膜が形成されることにより、互いに電気的に絶縁されている。

【0021】

誘導加熱装置１０は、誘導コイル１６と、交流電源１８と、回転装置２０と、制御装置２２とを備える。

【0022】

図２には、図１の誘導コイル１６、交流電源１８、及び金属材１２が斜視図にて示されており、図３には、図１の誘導コイル１６及び金属材１２が平面図にて示されている。誘導コイル１６は、金属材１２に誘導電流を生じさせることにより金属材１２を加熱する部材である。誘導コイル１６は、金属材１２の外側を金属材１２の軸方向と交差する交差方向の周りに巻き回されることにより、金属材１２を取り囲む形状に形成されている。

【0023】

具体的には、誘導コイル１６は、金属材１２の軸方向と交差する交差方向の一例として、金属材１２の軸方向と直交するＹ軸方向の周りに巻き回されている。本明細書において、「直交」とは、完全な直交の他に、本開示の技術が属する技術分野で一般的に許容される誤差であって、本開示の技術の趣旨に反しない程度の誤差を含めた意味合いでの直交を指す。

【0024】

誘導コイル１６は、従来技術のように金属材１２の内側と外側とに亘って巻き回されるのではなく、金属材１２の外側に巻き回されている。また、誘導コイル１６は、金属材１２を取り囲む形状の一例として、金属材１２の軸方向に延びる一対の軸方向部分２４と、金属材１２の径方向に延びる一対の径方向部分２６とを有する。

【0025】

一対の軸方向部分２４の一方の端部同士は、一対の径方向部分２６のうちの一方によって連結されており、一対の軸方向部分２４の他方の端部同士は、一対の径方向部分２６のうちの他方によって連結されている。誘導コイル１６は、誘導コイル１６の軸方向（すなわち、Ｙ軸方向）から見た場合に、金属材１２の外形に沿う概略矩形状に形成されている。また、誘導コイル１６は、誘導コイル１６の軸方向から見た場合に、一対の軸方向部分２４と一対の径方向部分２６とを有する閉形状によって形成されている。

【0026】

誘導コイル１６の巻き数及び巻き長さは任意に設定されてもよい。一例として、誘導コイル１６は、複数のループ部２８を有する複数巻きで形成されている。複数のループ部２８は、連続しており直列に接続されている。

【0027】

誘導コイル１６は、金属材１２の軸方向から見た場合に、金属材１２の中心と重なる位置に配置されている（図１参照）。また、誘導コイル１６は、誘導コイル１６の軸方向が水平方向と平行になる縦置きに配置されている。さらに、誘導コイル１６は、誘導コイル１６の軸方向が金属材１２の軸方向と直交する向きで配置されている（図３参照）。

【0028】

誘導コイル１６の両端部（すなわち、両側の端末部）は、一対の接続線３０を介して交流電源１８に接続されている。各接続線３０と誘導コイル１６との接続部３２は、Ｘ軸方向から見た場合に、金属材１２の内側の孔３４と重なる位置に配置されている（図１参照）。換言すれば、接続部３２は、孔３４の直径の範囲内に配置されている。交流電源１８は、高周波電源（すなわち、インバータ）であり、一対の接続線３０を介して誘導コイル１６に対して交流電流Ｉを供給する。

【0029】

図４には、図１の誘導コイル１６及び金属材１２が側面断面図にて示されている。誘導コイル１６に一定の条件で交流電流Ｉが供給されると、各層１４の断面内にループ状に流れる誘導電流ｉが生じる。誘導電流ｉが生じることにより各層１４がその厚さ方向及び幅方向に亘って全体的に加熱される。誘導電流ｉを生じさせるためには、電流浸透深さをδ［ｍ］とし、層１４の板厚をｔ［ｍ］とした場合に、以下の式（１）を満たす必要がある。

【数1】

【0030】

また、式（１）を満たすためには、交流電源１８の周波数が十分に高い必要がある。具体的には、交流電源１８の周波数をｆ［Ｈｚ］とし、金属材１２の比抵抗をρ［Ωｍ］とし、金属材１２の比透磁率をμ_ｒとした場合に、電流浸透深さδは以下の式（２）で示されるため、ｆは以下の式（３）を満たす必要がある。

【数2】

【数3】

【0031】

回転装置２０は、一例として、一対のローラ３６と、回転駆動装置３８とを有する。一対のローラ３６は、それぞれＸ軸方向に延びており、互いにＹ軸方向に離れて配置されている。一対のローラ３６は、Ｘ軸方向と平行な回転軸（図示省略）によって回転可能に支持されている。一対のローラ３６の上には、金属材１２が回転可能に載置される。

【0032】

回転駆動装置３８は、一対のローラ３６を回転させることにより、金属材１２を軸方向の周りに回転させる装置である。回転駆動装置３８は、例えば、モータ及び減速機等（いずれも図示省略）を備える駆動装置によって実現される。

【0033】

制御装置２２は、交流電源１８及び回転装置２０を制御する装置である。制御装置２２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、及びＲＡＭ（Random Access Memory）等を備えるコンピュータによって実現される。制御装置２２は、各層１４の断面内に誘導電流ｉが生じるように、交流電源１８を制御する。また、制御装置２２は、金属材１２の周方向に亘って金属材１２の加熱温度が規定温度範囲に収まるように（すなわち、ほぼ均一になるように）、誘導コイル１６による加熱中に、回転装置２０による金属材１２の回転速度を制御する。

【0034】

規定温度範囲は、任意に設定されてもよい。金属材１２の加熱温度に上限温度が設定されている場合、金属材１２の回転速度が低いと、金属材１２の加熱温度が上限温度を超えないように、交流電源１８の電力が制限される。したがって、制御装置２２は、金属材１２の加熱温度が上限温度を上回らないように、金属材１２の回転速度の下限値を設定する。また、制御装置２２は、回転装置２０の振動、又は回転駆動装置３８のモータの出力等の回転装置２０の機械的な制約に基づいて、金属材１２の回転速度の上限値を設定する。

【0035】

金属材１２の回転速度は、金属材１２に対して配置された速度計（図示省略）によって測定されてもよく、ローラ３６に対して配置された速度計（図示省略）による測定値に基づいて算出されてもよい。

【0036】

続いて、第１実施形態に係る誘導加熱方法について説明する。

【0037】

第１実施形態に誘導加熱方法は、上述の誘導加熱装置１０を用いて実行される。誘導加熱方法では、先ず、誘導加熱装置１０に金属材１２がセットされる。具体的には、金属材１２が一対のローラ３６の上に回転可能に載置され、金属材１２を取り囲むように誘導コイル１６が金属材１２に対して配置される。この際に、一対のローラ３６に載置された金属材１２に対して誘導コイル１６が移動機構（図示省略）によって移動してもよく、金属材１２が載置された一対のローラ３６を有する台車（図示省略）が移動機構によって誘導コイル１６に対して移動してもよい。

【0038】

次いで、制御装置２２が回転装置２０を作動させる。これにより、回転装置２０によって一対のローラ３６が回転し、金属材１２が回転する。また、交流電源１８によって誘導コイル１６に交流電流Ｉが供給されるように、制御装置２２が交流電源１８を制御する。これにより、金属材１２の各層１４の断面内にループ状に流れる誘導電流ｉが生じ、金属材１２のうちの誘導電流ｉが生じた部位が加熱される。制御装置２２が回転装置２０を作動させるタイミングと、制御装置２２が交流電源１８を制御するタイミングとは、同じでもよいし、異なっていてもよい。

【0039】

次いで、制御装置２２は、金属材１２の周方向に亘って金属材１２の加熱温度が規定温度範囲に収まるように（すなわち、ほぼ均一になるように）、回転装置２０による金属材１２の回転速度を制御する。これにより、金属材１２の周方向に亘って金属材１２の加熱温度が規定温度範囲に収まるように、金属材１２が加熱される。

【0040】

そして、金属材１２の加熱が終了したタイミングで、制御装置２２が回転装置２０及び交流電源１８を停止させる。

【0041】

続いて、第１実施形態の効果について説明する。

【0042】

以上詳述した通り、第１実施形態に係る誘導加熱装置１０は、筒状の金属材１２に誘導電流ｉを生じさせることにより金属材１２を加熱する誘導コイル１６を備え、誘導コイル１６は、金属材１２の外側を金属材１２の軸方向と交差する交差方向の周りに巻き回されることにより、金属材１２を取り囲む形状に形成されている。したがって、金属材１２を入れ替える度に誘導コイル１６を分解し組立しなくて済む。

【0043】

すなわち、筒状の金属材１２の内側と外側とに亘って巻き回された誘導コイル１６の場合、金属材１２を入れ替える度に誘導コイル１６を分解し組立する必要がある。これに対し、第１実施形態に係る誘導加熱装置１０では、金属材１２を入れ替える際の分解組立工程を省くことができる。

【0044】

また、金属材１２を入れ替える際の分解組立工程を省くことにより、誘導コイル１６を分解及び組立を前提とした構成にする必要がない。したがって、例えば、誘導コイル１６が分解及び組立を前提とした構成、すなわち誘導コイル１６を構成する複数の部材を接続する接続部を有する構成に比して、誘導コイル１６の耐久性を向上させることができる。

【0045】

また、誘導コイル１６は、接続線３０を介して交流電源１８に接続されており、接続線３０と誘導コイル１６との接続部３２は、誘導コイル１６の軸方向から見た場合に金属材１２の内側の孔３４と重なる位置に配置されている。したがって、例えば、接続部３２が誘導コイル１６の軸方向から見た場合に金属材１２と重なる位置に配置されている場合（すなわち、金属材１２の径方向の厚みの範囲内に接続部３２が位置する場合）に比して、金属材１２に対する加熱効率を向上させることができる。

【0046】

すなわち、接続部３２が誘導コイル１６の軸方向から見た場合に金属材１２と重なる位置に配置されている場合には、誘導コイル１６と金属材１２とが重なる領域が減り、金属材１２に対する加熱効率が低下する。これに対し、第１実施形態に係る誘導加熱装置１０では、接続部３２が誘導コイル１６の軸方向から見た場合に金属材１２の内側の孔３４と重なる位置に配置されることで、誘導コイル１６と金属材１２とが重なる領域が確保されるので、金属材１２に対する加熱効率を向上させることができる。

【0047】

また、第１実施形態に係る誘導加熱装置１０は、金属材１２を軸方向の周りに回転させる回転装置２０を備える。したがって、誘導コイル１６が金属材１２の周方向の一部しか加熱できない構成でも、金属材１２を軸方向の周りに回転させることで、金属材１２の周方向に亘って金属材１２を加熱することができる。

【0048】

また、制御装置２２は、金属材１２の周方向に亘って金属材１２の加熱温度が規定温度範囲に収まるように、回転装置２０による金属材１２の回転速度を制御する。これにより、金属材１２の加熱ムラを防いで、金属材１２を全周に亘ってほぼ均一に加熱することができる。

【0049】

また、金属材１２は、コイル状に巻かれることにより複数の層１４を有する。隣接する層１４は、例えば、各層１４の表面に絶縁被膜が形成されることにより、互いに電気的に絶縁されている。そして、各層１４の断面内にループ状に流れる誘導電流ｉが生じるように、誘導コイル１６に一定の条件で交流電流Ｉが供給される。これにより、各層１４をその厚さ方向及び幅方向に亘って全体的に加熱することができる。

【0050】

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。

【0051】

図５には、第２実施形態に係る誘導コイル１６、交流電源１８、及び金属材１２が斜視図にて示されている。第２実施形態では、第１実施形態（図２参照）に対して、誘導コイル１６の構成が次のように変更されている。

【0052】

すなわち、第２実施形態において、誘導コイル１６を構成する複数のループ部２８は、互いに独立している。各ループ部２８は、一重巻きの構成であり、金属材１２を取り囲む形状の一例として、金属材１２の軸方向に延びる一対の軸方向部分２４と、金属材１２の径方向に延びる一対の径方向部分２６とを有する。

【0053】

各ループ部２８の両端部は、一対の接続線３０にそれぞれ接続されている。これにより、複数のループ部２８は、交流電源１８に対して並列に接続されている。各接続線３０と誘導コイル１６との接続部３２（すなわち、各接続線３０と各ループ部２８との接続部３２）は、Ｘ軸方向から見た場合に、金属材１２の内側の孔３４と重なる位置に配置されている。

【0054】

このように構成されていても、誘導コイル１６に一定の条件で交流電流Ｉが供給された場合には、各層１４（図４参照）の断面内にループ状に流れる誘導電流ｉが生じ、各層１４をその厚さ方向及び幅方向に亘って全体的に加熱することができる。

【0055】

［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態について説明する。

【0056】

図６には、第３実施形態に係る誘導コイル１６、交流電源１８、及び金属材１２が斜視図にて示されている。第３実施形態では、第１実施形態（図２参照）に対して、誘導コイル１６の構成が次のように変更されている。

【0057】

すなわち、第３実施形態において、誘導コイル１６は、一つのループ部２８を有する一重巻きの構成である。誘導コイル１６は、金属材１２を取り囲む形状の一例として、金属材１２の軸方向に延びる一対の軸方向部分２４と、金属材１２の径方向に延びる一対の径方向部分２６とを有する。

【0058】

誘導コイル１６の両端部は、一対の接続線３０にそれぞれ接続されている。各接続線３０と誘導コイル１６との接続部３２は、Ｘ軸方向から見た場合に、金属材１２の内側の孔３４と重なる位置に配置されている。

【0059】

このように構成されていても、誘導コイル１６に一定の条件で交流電流Ｉが供給された場合には、各層１４（図４参照）の断面内にループ状に流れる誘導電流ｉが生じ、各層１４をその厚さ方向及び幅方向に亘って全体的に加熱することができる。

【0060】

［第４実施形態］
次に、本発明の第４実施形態について説明する。

【0061】

図７には、第４実施形態に係る誘導コイル１６、交流電源１８、及び金属材１２が斜視図にて示されている。第４実施形態では、第３実施形態（図６参照）に対して、誘導コイル１６の構成が次のように変更されている。

【0062】

すなわち、第４実施形態において、誘導コイル１６は、金属材１２を取り囲む形状の一例として、金属材１２の軸方向に延びる軸方向部分２４と、金属材１２の径方向に延びる一対の径方向部分２６とを有する。一対の径方向部分２６の一方の端部同士は、軸方向部分２４によって連結されている。

【0063】

第４実施形態に係る誘導コイル１６は、一対の径方向部分２６の他方の端部同士を連結する軸方向部分２４を有しておらず、軸方向部分２４と反対側の部分に開放部４０を有する開形状によって形成されている。一例として、開放部４０は、誘導コイル１６の下側に形成されている。

【0064】

このように構成されていても、誘導コイル１６に一定の条件で交流電流Ｉが供給された場合には、各層１４（図４参照）の断面内にループ状に流れる誘導電流ｉが生じ、各層１４をその厚さ方向及び幅方向に亘って全体的に加熱することができる。

【0065】

また、誘導コイル１６の下側には、開放部４０が形成されているので、例えば、開放部４０と対向する台車等（図示省略）が加熱されることを抑制することができる。

【0066】

なお、第４実施形態においても、各接続線３０と誘導コイル１６との接続部３２は、Ｘ軸方向から見た場合に、金属材１２の内側の孔３４と重なる位置に配置されていてもよい。

【0067】

［第５実施形態］
次に、本発明の第５実施形態について説明する。

【0068】

図８には、第５実施形態に係る誘導加熱装置１０が二面図（すなわち、正面図及び平面図）にて示されている。第５実施形態では、第１実施形態（図２参照）に対して、誘導加熱装置１０の構成が次のように変更されている。

【0069】

すなわち、第５実施形態において、誘導加熱装置１０は、金属材１２を搬送する搬送装置４２を備える。搬送装置４２は、一例として、台車４４と、搬送駆動装置４６とを有する。台車４４は、台座部４８と、複数の車輪５０とを有する。台座部４８には、一対のローラ３６が回転可能に支持されている。複数の車輪５０は、台車４４部の各隅部に設けられている。台車４４は、複数の車輪５０の回転を伴って走行する構成である。各車輪５０は、一対のローラ３６の回転軸と平行な回転軸（図示省略）によって回転可能に支持されている。

【0070】

搬送駆動装置４６は、台車４４を走行させる装置である。搬送駆動装置４６によって台車４４が走行することにより、金属材１２の軸方向と交差する交差方向の一例として、金属材１２がＹ軸方向に搬送される。搬送駆動装置４６は、例えば、モータ及び減速機等（いずれも図示省略）を備える駆動装置によって実現される。制御装置２２は、誘導コイル１６によって金属材１２が加熱される前及び後に搬送装置４２によって金属材１２が搬送されるように搬送装置４２を制御する。

【0071】

続いて、第５実施形態に係る誘導加熱方法について説明する。

【0072】

第５実施形態に係る誘導加熱方法では、台車４４に設けられた一対のローラ３６の上に金属材１２が回転可能に載置される。次いで、搬送駆動装置４６によって台車４４が走行することにより、金属材１２がＹ軸方向に搬送され、金属材１２が誘導コイル１６の内側に配置される。次いで、第１実施形態と同様に、誘導コイル１６によって金属材１２が加熱される。次いで、搬送駆動装置４６によって台車４４が走行することにより、金属材１２がＹ軸方向に搬送され、次の工程に運ばれる。

【0073】

このように、第５実施形態に係る誘導加熱装置１０は、Ｙ軸方向に台車４４を搬送する搬送装置４２を備えるので、金属材１２の誘導コイル１６への搬入、誘導コイル１６による金属材１２の加熱、及び金属材１２の誘導コイル１６からの搬出を連続的に行うことができる。

【0074】

なお、第５実施形態では、搬送駆動装置４６によって台車４４が走行することにより、金属材１２がＹ軸方向に搬送されるが、金属材１２の軸方向と交差する交差方向に金属材１２が搬送されてもよい。

【0075】

また、搬送装置４２による金属材１２の搬送方向は、一方向に限らず、Ｘ軸方向とＹ軸方向の二方向でもよい。また、搬送装置４２による金属材１２の搬送方向は、上記以外の方向でもよい。

【0076】

また、制御装置２２は、誘導コイル１６によって金属材１２が加熱される前及び後のいずれか一方において、搬送装置４２によって金属材１２が搬送されるように搬送装置４２を制御してもよい。

【0077】

［第６実施形態］
次に、本発明の第６実施形態について説明する。

【0078】

図９には、第６実施形態に係る誘導コイル１６、交流電源１８、及び金属材１２が斜視図にて示されている。第６実施形態では、第３実施形態（図６参照）に対して、誘導コイル１６の構成が次のように変更されている。

【0079】

すなわち、第６実施形態において、誘導コイル１６は、複数の線材５２と、複数の連結材５４とを有する。複数の線材５２の数（すなわち、誘導コイル１６の分割数）は、一例として、４つである。複数の線材５２は、Ｘ軸方向及びＺ軸方向に分割されている。複数の線材５２のうち隣り合う線材５２同士は、連結材５４によって連結されている。複数の線材５２は、複数の連結材５４によって直列に接続されている。

【0080】

このように構成されていても、誘導コイル１６に一定の条件で交流電流Ｉが供給された場合には、各層１４（図４参照）の断面内にループ状に流れる誘導電流ｉが生じ、各層１４をその厚さ方向及び幅方向に亘って全体的に加熱することができる。

【0081】

なお、第６実施形態において、複数の線材５２の数は、一例として、４つであるが、４つ以外でもよい。

【0082】

［第７実施形態］
次に、本発明の第７実施形態について説明する。

【0083】

図１０には、第７実施形態に係る誘導コイル１６、交流電源１８、及び金属材１２が斜視図にて示されている。第７実施形態では、第６実施形態（図９参照）に対して、誘導コイル１６の構成が次のように変更されている。

【0084】

すなわち、第７実施形態において、誘導コイル１６では、複数の連結材５４によって、複数の線材５２が交流電源１８に対して並列に接続されている。

【0085】

このように構成されていても、誘導コイル１６に一定の条件で交流電流Ｉが供給された場合には、各層１４（図４参照）の断面内にループ状に流れる誘導電流ｉが生じ、各層１４をその厚さ方向及び幅方向に亘って全体的に加熱することができる。

【0086】

また、複数の線材５２が交流電源１８に対して並列に接続されているので、複数の線材５２が直列に接続された場合に比して、誘導コイル１６全体のインダクタンス及び抵抗を低減することができる。これにより、誘導コイル１６に投入される電力（すなわち、電流×電圧）が電圧に偏りすぎることを抑制することができる。

【0087】

なお、第７実施形態において、複数の線材５２と交流電源１８との間の回路系にスイッチ（図示省略）が設けられることにより、複数の線材５２に流れる電流が切り替えられてもよい。この場合に、電流が流れる線材５２が、金属材１２の軸方向の一方側に位置する線材５２と、金属材１２の軸方向の他方側に位置する線材５２とに切り替えられてもよい。

【0088】

［第８実施形態］
次に、本発明の第８実施形態について説明する。

【0089】

図１１には、第８実施形態に係る誘導加熱装置１０が正面図にて示されている。第８実施形態では、第１実施形態（図２参照）に対して、誘導加熱装置１０の構成が次のように変更されている。

【0090】

すなわち、第８実施形態において、誘導コイル１６は、誘導コイル１６の軸方向が鉛直方向と平行になる横置きに配置されている。具体的には、誘導コイル１６は、金属材１２の軸方向と交差する交差方向の一例として、Ｚ軸方向の周りに巻き回されている。

【0091】

また、第８実施形態において、誘導加熱装置１０は、誘導コイル１６を移動させる移動装置５６を備える。移動装置５６は、一例として、移動機構（図示省略）と、移動駆動装置５８とを有する。移動機構は、誘導コイル１６をＺ軸方向に移動可能に支持している。

【0092】

移動駆動装置５８は、誘導コイル１６がＺ軸方向に移動するように、移動機構を作動させる装置である。移動駆動装置５８によって移動機構が作動することにより、誘導コイル１６がＺ軸方向に移動する。

【0093】

続いて、第８実施形態に係る誘導加熱方法について説明する。

【0094】

第８実施形態に係る誘導加熱方法では、一対のローラ３６の上に金属材１２が回転可能に載置される。次いで、Ｚ軸方向に誘導コイル１６と対向する位置に金属材１２が配置される。この場合に、誘導コイル１６が水平方向に移動してもよく、一対のローラ３６と共に金属材１２が水平方向に移動してもよい。また、誘導コイル１６と金属材１２の両方が水平方向に移動してもよい。

【0095】

次いで、移動駆動装置５８によって移動機構が作動することにより、誘導コイル１６が金属材１２の側に移動し、金属材１２の外側に誘導コイル１６が配置される。次いで、第１実施形態と同様に、回転駆動装置３８によって一対のローラ３６が回転することにより、金属材１２が回転しながら、誘導コイル１６によって金属材１２が加熱される。次いで、移動駆動装置５８によって移動機構が作動することにより、誘導コイル１６が元の位置に移動し、金属材１２が次の工程に運ばれる。

【0096】

このように、第８実施形態に係る誘導加熱装置１０は、誘導コイル１６を移動させる移動装置５６を備えるので、金属材１２の搬入及び搬出時に誘導コイル１６と金属材１２とが干渉することを回避することができる。

【0097】

なお、第８実施形態において、誘導コイル１６は、金属材１２の軸方向と交差する交差方向の一例として、Ｚ軸方向の周りに巻き回されているが、Ｙ軸方向の周りに巻き回されていてもよい。そして、Ｙ軸方向の周りに巻き回された誘導コイル１６が移動装置５６によってＹ軸方向に移動してもよい。また、誘導コイル１６は、移動装置５６によってＺ軸方向及びＹ軸方向の両方に移動してもよい。

【0098】

［第９実施形態］
次に、本発明の第９実施形態について説明する。

【0099】

図１２には、第９実施形態に係る誘導加熱装置１０が正面図にて示されている。第９実施形態では、第８実施形態（図１１参照）に対して、誘導加熱装置１０の構成が次のように変更されている。

【0100】

すなわち、第９実施形態において、移動装置５６は、誘導コイル１６を移動させるのではなく、台車４４をＺ軸方向に移動させる。

【0101】

続いて、第９実施形態に係る誘導加熱方法について説明する。

【0102】

第９実施形態に係る誘導加熱方法では、台車４４に設けられた一対のローラ３６の上に金属材１２が回転可能に載置される。次いで、Ｚ軸方向に誘導コイル１６と対向する位置に台車４４が配置される。この場合に、誘導コイル１６が水平方向に移動してもよく、台車４４が水平方向に移動してもよい。また、誘導コイル１６と台車４４の両方が水平方向に移動してもよい。

【0103】

次いで、移動駆動装置５８によって移動機構が作動することにより、台車４４が金属材１２の側に移動し、誘導コイル１６の内側に金属材１２が配置される。次いで、第１実施形態と同様に、回転駆動装置３８によって一対のローラ３６が回転することにより、金属材１２が回転しながら、誘導コイル１６によって金属材１２が加熱される。次いで、移動駆動装置５８によって移動機構が作動することにより、台車４４が元の位置に移動し、金属材１２を載せた台車４４が次の工程に運ばれる。

【0104】

このように、第９実施形態に係る誘導加熱装置１０は、金属材１２を載せた台車４４を移動させる移動装置５６を備えるので、金属材１２の搬入及び搬出時に誘導コイル１６と金属材１２とが干渉することを回避することができる。

【0105】

なお、第９実施形態では、台車４４が鉛直方向上側から下側に移動することによって、誘導コイル１６の内側に金属材１２が配置されるが、台車４４が鉛直方向下側から上側に移動することによって、誘導コイル１６の内側に金属材１２が配置されてもよい。

【0106】

［第１０実施形態］
次に、本発明の第１０実施形態について説明する。

【0107】

図１３には、第１０実施形態に係る誘導コイル１６及び金属材１２が平面図にて示されている。第１０実施形態では、第１実施形態（図２参照）に対して、誘導コイル１６の構成が次のように変更されている。

【0108】

すなわち、第１０実施形態おいて、誘導コイル１６は、金属材１２の軸方向と交差する交差方向の一例として、Ｚ軸方向から見てＹ軸方向と傾斜する方向の周りに巻き回されている。

【0109】

このように構成されていても、誘導コイル１６に一定の条件で交流電流Ｉが供給された場合には、各層１４（図４参照）の断面内にループ状に流れる誘導電流ｉが生じ、各層１４をその厚さ方向及び幅方向に亘って全体的に加熱することができる。

【0110】

なお、第１０実施形態において、誘導コイル１６は、Ｚ軸方向から見てＹ軸方向と傾斜する方向の周りに巻き回されているが、金属材１２の軸方向と交差する交差方向であれば、どのような方向の周りに巻き回されていてもよい。

【0111】

［第１１実施形態］
次に、本発明の第１１実施形態について説明する。

【0112】

図１４には、第１１実施形態に係る誘導コイル１６及び金属材１２が側面断面図にて示されている。第１１実施形態では、第１実施形態（図２参照）に対して、金属材１２の構成が次のように変更されている。

【0113】

すなわち、第１１実施形態において、金属材１２は、複数の層１４を有さずに、一塊の構成とされている。

【0114】

このように金属材１２が構成されている場合には、誘導コイル１６に一定の条件で交流電流Ｉが供給されると、金属材１２の表面に沿ってループ状に流れる誘導電流ｉが生じることで金属材１２を加熱することができる。

【0115】

なお、金属材１２の各層１４の表面から絶縁被膜が省かれることにより、重なり合う層１４が電気的に接続され、これにより、金属材１２が実質的に一塊の構成とされてもよい。

【0116】

また、上記第１実施形態から第１１実施形態のうち組み合わせ可能な実施形態は、適宜、組み合わされて実施されてもよい。

【0117】

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。

【符号の説明】

【0118】

１０ 誘導加熱装置
１２ 金属材
１４ 層
１６ 誘導コイル
１８ 交流電源
２０ 回転装置
２２ 制御装置
２４ 軸方向部分
２６ 径方向部分
２８ ループ部
３０ 接続線
３２ 接続部
３４ 孔
３６ ローラ
３８ 回転駆動装置
４０ 開放部
４２ 搬送装置
４４ 台車
４６ 搬送駆動装置
４８ 台座部
５０ 車輪
５２ 線材
５４ 連結材
５６ 移動装置
５８ 移動駆動装置
Ｉ 交流電流
ｉ 誘導電流

【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13】

【図14】