(57)【要約】【課題】両端段付きの棒状ワークを均一に効率よく加熱することができる誘導加熱コイルを提供する。【解決手段】誘導加熱コイル３は、電力が供給される１次コイル４と、閉回路を形成している環状の２次コイル５と、を備え、１次コイル４は、２次コイル５の外周に被さる基端側と、該基端側が２次コイル５に被さった状態で２次コイル５の中心軸方向に該基端側に連なる先端側とを有し、基端側の開口幅は先端側の開口幅よりも大きく、２次コイル５は、１次コイル４の基端側から１次コイル４の内部に挿抜自在に設けられている。【選択図】図１
2015060634.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力が供給される１次コイルと、
閉回路を形成している環状の２次コイルと、
を備え、
前記１次コイルは、前記２次コイルの外周に被さる基端側と、該基端側が前記２次コイルに被さった状態で前記２次コイルの中心軸方向に該基端側に連なる先端側とを有し、基端側の開口幅は先端側の開口幅よりも大きく、
前記２次コイルは、前記１次コイルの前記基端側から前記１次コイルに挿抜自在に設けられている誘導加熱コイル。
【請求項２】
請求項１に記載の誘導加熱コイルであって、
前記２次コイルは、環状の外側導体部と、前記外側導体部の内側に該外側導体部との間に空間をあけて設けられた環状の内側導体部と、を含み、該外側導体部と該内側導体部とが直列に接続されて閉回路を形成している誘導加熱コイル。
【請求項３】
請求項２に記載の誘導加熱コイルであって、
前記内側導体部は、前記外側導体部とは逆向きに電流を流すように前記外側導体部に接続されている誘導加熱コイル。
【請求項４】
請求項２または３に記載の誘導加熱コイルであって、
前記２次コイルは、前記外側導体部と前記内側導体部との間に介在して設けられた少なくとも一つのコア部材を有する誘導加熱コイル。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載の誘導加熱コイルであって、
前記１次コイルは筒状を呈する誘導加熱コイル。
【請求項６】
請求項５に記載の誘導加熱コイルであって、
前記１次コイルは、ソレノイドコイルである誘導加熱コイル。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項に記載の誘導加熱コイルと、
前記誘導加熱コイルの前記１次コイルに電力を供給する電源部と、
ワークを支持し、該ワークを前記１次コイルに対して相対移動させて該１次コイルの前記基端側から該１次コイルに挿入するワーク支持部と、
前記誘導加熱コイルの前記２次コイルを支持し、該２次コイルを前記１次コイルに対して相対移動させて該１次コイルの前記基端側から該１次コイルに挿入する２次コイル支持部と、
を備える誘導加熱装置。
【請求項８】
請求項１から６のいずれか一項に記載の誘導加熱コイルを用い、相対的に太い部位と、その両側に設けられた相対的に細い部位とを有するワークを加熱する加熱方法であって、
前記誘導加熱コイルの前記１次コイルの前記基端側から該１次コイルに前記ワークを挿入して、該１次コイルの前記先端側に該ワークの一方の前記細い部位を収容し、且つ該１次コイルの前記基端側に該ワークの前記太い部位及び他方の前記細い部位を収容し、
前記１次コイルの前記基端側から該１次コイルに前記誘導加熱コイルの前記２次コイルを挿入して、該１次コイルの前記基端側と該基端側に収容された前記ワークの前記細い部位との間に該２次コイルを配置し、
前記１次コイルに電力を供給して、前記棒状ワークを誘導加熱する加熱方法。
【請求項９】
電力を供給される１次コイルに収容される２次コイルであって、
環状の外側導体部と、前記外側導体部の内側に該外側導体部との間に空間をあけて設けられた環状の内側導体部と、を含み、該外側導体部と該内側導体部とが互いに直列に接続されて閉回路を形成している２次コイル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘導加熱コイル及び誘導加熱装置並びに加熱方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
相対的に太い部位とその両側又は片側に設けられた相対的に細い部位とを有する段付きのワークに対して熱処理が施される場合に、均一加熱の観点からワークは典型的には炉加熱されるが、誘導加熱する方法も提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載された誘導加熱コイルは、大径軸部と大径軸部の軸方向両側に設けられた小径軸部とで構成された両端段付きのワークを誘導加熱するものである。この誘導加熱コイルは、ワークの中心軸を含む断面の外形線に沿って導体が延設されてなり、高周波の電力が供給されることによって磁束を発生させる。ワークは、その中心軸まわりに回転されながら、誘導加熱コイルが発生させる磁束を受けて誘導加熱される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開平５−３３４９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
誘導加熱では、誘導加熱コイルとワークとの間のギャップが大きくなる程に加熱効率が低下するところ、特許文献１に記載された誘導加熱コイルは、ワークの中心軸を含む断面の外形線に沿って延設された導体によって構成されており、誘導加熱コイルとワークとの間のギャップを小さくでき、ワークの着脱も容易である。
【０００６】
しかし、特許文献１に記載された誘導加熱コイルは、誘導加熱コイルの周囲に形成される磁場を局所的に調整することができず、ワークの各部の加熱温度を均一に、又は所望の加熱温度に調整することが難しい。
【０００７】
本発明は、上述した事情に鑑みなされたものであり、相対的に太い部位とその両側に設けられた相対的に細い部位とを有する両端段付きのワークの熱処理に好適に用いることができる誘導加熱コイル及び誘導加熱装置並びに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】
【０００８】
（１）  電力が供給される１次コイルと、閉回路を形成している環状の２次コイルと、を備え、前記１次コイルは、前記２次コイルの外周に被さる基端側と、該基端側が前記２次コイルに被さった状態で前記２次コイルの中心軸方向に該基端側に連なる先端側とを有し、基端側の開口幅は先端側の開口幅よりも大きく、前記２次コイルは、前記１次コイルの前記基端側から前記１次コイルに挿抜自在に設けられている誘導加熱コイル。
（２）  上記（１）の誘導加熱コイルと、前記誘導加熱コイルの前記１次コイルに電力を供給する電源部と、ワークを支持し、該ワークを前記１次コイルに対して相対移動させて該１次コイルの前記基端側から該１次コイルに挿入するワーク支持部と、前記誘導加熱コイルの前記２次コイルを支持し、該２次コイルを前記１次コイルに対して相対移動させて該１次コイルの前記基端側から該１次コイルに挿入する２次コイル支持部と、を備える誘導加熱装置。
（３）  上記（１）の誘導加熱コイルを用い、相対的に太い部位と、その両側に設けられた相対的に細い部位とを有するワークを加熱する加熱方法であって、前記誘導加熱コイルの前記１次コイルの前記基端側から該１次コイルに前記ワークを挿入して、該１次コイルの前記先端側に該ワークの一方の前記細い部位を収容し、且つ該１次コイルの前記基端側に該ワークの前記太い部位及び他方の前記細い部位を収容し、前記１次コイルの前記基端側から該１次コイルに前記誘導加熱コイルの前記２次コイルを挿入して、該１次コイルの前記基端側と該基端側に収容された前記ワークの前記細い部位との間に該２次コイルを配置し、前記１次コイルに電力を供給して、前記棒状ワークを誘導加熱する加熱方法。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、両端段付きのワークを誘導加熱するに際して、開口幅が相対的に小さい１次コイルの先端側にワークの一方の細い部位を収容し、開口幅が相対的に大きい１次コイルの基端側にワークの太い部位及び他方の細い部位を収容し、且つ１次コイルの基端側と、この基端側に収容されたワークの細い部位との間に２次コイルを配置することにより、誘導加熱コイルとワークとのギャップをワーク全体に亘って小さくできる。それにより、ワーク全体を均一に且つ効率よく加熱することができる。
【００１０】
また、本発明によれば、開口幅が相対的に大きい１次コイルの基端側からワーク及び２次コイルを挿抜することによって両端段付きのワークを誘導加熱コイルに着脱することができる。したがって、簡潔な構成でありながら、両端段付きのワークを誘導加熱コイルに対して容易に着脱することができる。
【００１１】
また、本発明によれば、閉回路を形成している２次コイルは比較的容易に交換できることから、この２次コイルを交換することにより、２次コイルの周囲に形成される磁場を局所的に調整することができる。それにより、２次コイルに収容されるワークの細い部位の加熱温度を比較的容易に調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態を説明するための、誘導加熱コイル及び誘導加熱装置の一例の構成を示す図である。
【図２】図１の誘導加熱装置の加熱動作時の状態を示す図である。
【図３】図１の誘導加熱コイルの２次コイルの一例の構成を示す図である。
【図４】図１の誘導加熱装置による誘導加熱の仕組みを模式的に示す図である。
【図５】図１の誘導加熱コイルの１次コイルの変形例の構成を示す図である。
【図６】図１の誘導加熱コイルの２次コイルの他の例の構成を示す図である。
【図７】図１の誘導加熱コイルの２次コイルの他の例の構成を示す図である。
【図８】図１の誘導加熱コイルの他の例の構成を示す図である。
【図９】本発明の実施形態を説明するための、コアを有する２次コイルの一例の構成を示す図である。
【図１０】コアを有する２次コイルの他の例の構成を示す図である。
【図１１】コアを有する２次コイルの他の例の構成を示す図である。
【図１２】ワークの電流分布を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１は、本発明の実施形態を説明するための、誘導加熱コイル及び誘導加熱装置の一例の構成を示す。
【００１４】
加熱装置１は、ワーク２を誘導加熱するものであって、１次コイル４及び２次コイル５を有する誘導加熱コイル３と、１次コイル４に交流の電力を供給する電源部６と、ワーク支持部７と、２次コイル支持部９とを備えている。
【００１５】
ワーク２は、相対的に太い部位と、その両側に相対的に細い部位とが設けられた両端段付きのワークである。図示の例では、ワーク２は、全体として略円柱状を呈し、大径軸部２０と、大径軸部２０の軸方向両側に設けられた小径軸部２１，２２とを有している。一方の小径軸部２１は、他方の小径軸部２２よりも長尺に形成されている。なお、ワーク２は、図示のものに限られず、例えば略角柱状のものであってもよい。
【００１６】
ワーク支持部７は、ワーク２の両小径軸部２１，２２の端面を押圧してワーク２を軸方向に挟持する第１ロッド７０及び第２ロッド７１と、これら一対のロッド７０，７１をそれぞれ支持する第１ロッド支持部７２及び第２ロッド支持部７３と、これら一対のロッド支持部７２，７３を軸方向に進退移動させる駆動部７４とを有している。駆動部７４には、例えばボールネジやシリンダピストンなどを用いた適宜な直動機構が用いられる。なお一対のロッド７０，７１を軸まわりに回転させる回転機構をワーク支持部７に設け、ワーク２を誘導加熱する際に、必要に応じて一対のロッド７０，７１を回転させ、これら一対のロッド７０，７１に挟持されたワーク２を回転させるようにしてもよい。
【００１７】
１次コイル４は、全体として略筒状を呈し、ワーク２を収容可能に形成されている。そして、１次コイル４は、開口幅が先端側よりも基端側で大きくなるように形成されている。図示の例では、１次コイル４は、全体として略円筒状を呈し、ワーク２の長尺小径軸部２１及び大径軸部２０の外周に沿うように、先端側から順に第１加熱部４０、第２加熱部４１に区分され、この順にステップ的に内径（開口幅）が拡大され、第１加熱部４０はワーク２の長尺小径軸部２１を収容可能に形成され、第２加熱部４１はワーク２の大径軸部２０及び短尺小径軸部２２を収容可能に形成されている。なお、１次コイル４は、略円筒状に限られるものではなく、例えばワーク２が角柱状である場合には、ワーク２の外形に対応して略角筒状とすればよい。
【００１８】
１次コイル４は、ソレノイドコイルとして構成されており、導電性の一本の筒材を、第１加熱部４０、第２加熱部４１の各部に応じた適宜な巻径及び巻線間隔で巻回して一体に形成されている。１次コイル４の両端部は、電源部６に接続されるターミナル４４にそれぞれ固着されている。１次コイル４を構成する筒材の内部には水などの冷却液が流通され、ターミナル４４に固着された１次コイル４の両端部には冷却液供給部（不図示）に接続されるコネクタ４５が設けられている。
【００１９】
ターミナル４４は、例えば装置基台（不図示）に固定されるなどして位置を固定され、１次コイル４は、ターミナル４４に支持されて、ワーク支持部７の第１ロッド７０及び第２ロッド７１並びにこれら一対のロッド７０，７１に挟持されたワーク２と同軸に配置される。
【００２０】
２次コイル５は、詳細は後述するが、ワーク２の短尺小径軸部２２を収容可能に、且つ１次コイル４の第２加熱部４１に挿抜自在に形成されている。図示の例では、２次コイル５もまた、１次コイル４と同様に導電性の筒材で形成されており、２次コイル５を構成する筒材の内部には水などの冷却液が流通され、２次コイル５には冷却液供給部（不図示）に接続されるコネクタ５５が設けられている。
【００２１】
２次コイル支持部９は、ワーク支持部７の第２ロッド７１と略平行に第２ロッド支持部７３に立設された複数のシャフト９０を有している。
【００２２】
２次コイル５は、複数のシャフト９０によって支持され、ワーク支持部７の第１ロッド７０及び第２ロッド７１並びにこれら一対のロッド７０，７１に挟持されたワーク２と同軸に配置される。そして、複数のシャフト９０の長さが適宜調整されることにより、２次コイル５は、一対のロッド７０，７１に挟持されたワーク２の短尺小径軸部２２を収容する位置に配置される。なお、一対のロッド７０，７１を軸まわりに回転させる回転機構がワーク支持部７に設けられ、一対のロッド７０，７１が回転される場合にも、２次コイル５は、回転することなく、複数のシャフト９０を介して第２ロッド支持部７３に固定される。
【００２３】
図２は、加熱装置１の加熱動作時の状態を示す。
【００２４】
駆動部７４によってワーク支持部７の第１ロッド７０及び第２ロッド７１が移動されると、これら一対のロッド７０，７１に挟持されたワーク２は、長尺小径軸部２１を進行方向の先側に向けて、１次コイル４の第２加熱部４１側から１次コイル４に挿入される。そして、ワーク２の長尺小径軸部２１は１次コイル４の第１加熱部４０に、ワーク２の大径軸部２０及び短尺小径軸部２２は１次コイル４の第２加熱部４１にそれぞれ収容される。
【００２５】
また、ワーク支持部７の第１ロッド７０及び第２ロッド７１の移動に伴い、２次コイル支持部９を介して第２ロッド支持部７３に固定された２次コイル５もまた１次コイル４に挿入され、１次コイル４の第２加熱部４１とワーク２の短尺小径軸部２２との間に配置される。
【００２６】
図３は、２次コイル５の構成を示す。
【００２７】
２次コイル５は、周方向の一箇所で分断された環状に形成されており、外周側及び内周側を循環する閉回路を形成している。図示の例では、２次コイル５は、ワーク２の短尺小径軸部２２の外周及び１次コイル４の第２加熱部４１の内周に沿うように、略円環状に形成されている。なお、２次コイル５もまた、略円環状に限られるものではなく、例えばワーク２が角柱状である場合には、ワーク２の外形に対応して矩形環状とすればよい。
【００２８】
２次コイル５が１次コイル４の第２加熱部４１に収容された状態で、電源部６から１次コイル４に交流の電力（電流Ｉ１）が供給されると、給電された１次コイル４の第２加熱部４１が発生させる磁束を受けて２次コイル５に起電力が生じ、表皮効果により２次コイル５の外周側及び内周側を循環するようにして２次コイル５に誘導電流Ｉ２が流れる。誘導電流Ｉ２は、第２加熱部４１に流れる電流Ｉ１の向きに対し、２次コイル５の内周側で周方向同じ向きとなるように流れる。したがって、２次コイル５の内側においては、２次コイル５が発生させる磁束に１次コイル４の第２加熱部４１が発生させる磁束が相乗されることとなる。それにより、２次コイル５に収容されるワーク２の短尺小径軸部２２の加熱効率が高まる。
【００２９】
図４は、加熱装置１によるワーク２の誘導加熱の仕組みを模式的に示す。
【００３０】
電源部６から１次コイル４に交流の電力が供給されると、給電された１次コイル４の第１加熱部４０は磁束φ１を、第２加熱部４１は磁束φ２をそれぞれ発生させる。
【００３１】
１次コイル４の第１加熱部４０に収容されたワーク２の長尺小径軸部２１は、第１加熱部４０が発生させる磁束φ１を受けて誘導加熱される。
【００３２】
１次コイル４の第２加熱部４１に収容されたワーク２の大径軸部２０は、第２加熱部４１が発生させる磁束φ２を受けて誘導加熱される。
【００３３】
また、１次コイル４の第２加熱部４１に収容された２次コイル５は、第２加熱部４１が発生させる磁束φ２を受けて起電力を生じ、それにより、２次コイル５に誘導電流が流れる。２次コイル５は、この誘導電流によって磁束φ３を発生させる。
【００３４】
そして、２次コイル５に収容されたワーク２の短尺小径軸部２２は、主として２次コイル５が発生させる磁束φ３を受けて誘導加熱される。
【００３５】
ワーク２の加熱処理が済んだ後、駆動部７４によってワーク支持部７の第１ロッド７０及び第２ロッド７１が移動され、これら一対のロッド７０，７１に挟持されたワーク２、及び２次コイル支持部９を介して第２ロッド支持部７３に固定された２次コイル５は、１次コイル４の第２加熱部４１側から抜去される。
【００３６】
このように、加熱装置１は誘導加熱によってワーク２を加熱するものであり、設置に要するスペースが一般的に加熱炉に比べて小さい。そこで、加熱装置１をワーク２の加工ラインに組み込んでワーク２の熱処理をインラインで行うことが可能となる。さらに、複数の加熱装置１をワーク２の加工ラインに設置することができ、また、加熱装置１の設置向きも、ワーク２の加工ラインに応じて、例えばワーク支持部７の一対のロッド７０，７１が鉛直となる縦置きや一対のロッド７０，７１が水平となる横置きなどから適宜選択することができる。それにより、加熱炉を用いたバッチ処理に比べてワーク２の熱処理効率を高めることができる。
【００３７】
そして、加熱装置１によれば、ワーク２の長尺小径軸部２１を開口幅が相対的に小さい１次コイル４の第１加熱部４０に収容し、ワーク２の大径軸部２０及び短尺小径軸部２２を開口幅が相対的に大きい１次コイル４の第２加熱部４１に収容し、且つ短尺小径軸部２２と１次コイル４の第２加熱部４１との間に２次コイル５を配置することにより、ワーク２と誘導加熱コイル３とのギャップをワーク２の全体に亘って小さくできる。それにより、ワーク２全体を均一に且つ効率よく加熱することができる。
【００３８】
また、加熱装置１によれば、開口幅が相対的に大きい１次コイル４の第２加熱部４１側からワーク２及び２次コイル５を挿抜することによってワーク２を誘導加熱コイル３に着脱することができる。したがって、簡潔な装置構成でありながら、ワーク２を誘導加熱コイル３に対して容易に着脱することができる。
【００３９】
さらに、加熱装置１によれば、ワーク２及び閉回路を形成している２次コイル５を移動させ、給電される１次コイル４の位置を固定することができるので、給電路の維持が容易となり、装置構成をさらに簡潔にすることができる。ワーク２の大径軸部２０を境にワーク２を軸方向に挟み込む二つのコイルを設け、両コイルに独立に給電することによってもワーク２全体を均一に加熱することは可能であるが、この場合、二つの電源部が必要となり、また少なくとも一方のコイルを電源部と共に移動させる必要がある。これに対して、本加熱装置１によれば、電源部が一つで済み、且つ電源部及び１次コイル４の位置を固定することができるので、設備費用の点でも有利である。
【００４０】
また、加熱装置１によれば、閉回路を形成している２次コイル５は比較的容易に交換できることから、この２次コイル５を交換することにより、２次コイル５の周囲に形成される磁場を調整することができる。それにより、２次コイル５に収容されるワーク２の短尺小径軸部２２の加熱温度を比較的容易に調整することができ、例えばワーク２全体の加熱温度をより均一化することができる。
【００４１】
さらに、加熱装置１によれば、１次コイル４がソレノイドコイルとして構成されており、１次コイル４の第１加熱部４０の巻線間隔を調整することによって第１加熱部４０の周囲に形成される磁場を調整することができる。それにより、第１加熱部４０に収容されるワーク２の長尺小径軸部２１の加熱温度を比較的容易に調整することができ、例えばワーク２全体の加熱温度をより均一化することができる。
【００４２】
なお、上述した加熱装置１において、１次コイル４は全体として略筒状を呈するものとして説明したが、１次コイルは、２次コイル５の外周に被さる基端側と、基端側が２次コイルに被さった状態で２次コイル５の中心軸方向に基端側に連なる先端側とを有し、２次コイル５が基端側から１次コイルに挿抜自在となるように、基端側の開口幅が先端側の開口幅よりも大きければよく、例えば図５に示すように、２次コイル５の外周に被さる基端側のみ略筒状とされ、先端側はワーク２の中心軸を含む断面の外形線に概ね沿って導体が延設されてなるヘアピンコイルとして１次コイル４を構成することもできる。
【００４３】
図６及び図７は、２次コイルの他の例の構成をそれぞれ示す。
【００４４】
図６に示す２次コイル２０５は、外側導体部２５０と、内側導体部２５１と、一対の接続導体部２５２とを有している。外側導体部２５０及び内側導体部２５１は、いずれも周方向の一箇所で分断された環状に形成されており、内側導体部２５１は、外側導体部２５０の内側に外側導体部２５０との間に空間をあけて配置されている。一対の接続導体部２５２は、互いに平行に延設され、外側導体部２５０及び内側導体部２５１の各々の分断箇所に関して同じ側に位置する端部同士（２５０ａと２５１ａ、及び２５０ｂと２５１ｂ）をそれぞれ接続している。それにより、外側導体部２５０と内側導体部２５１とは直列に接続され、外側導体部２５０及び内側導体部２５１を循環する閉回路が形成される。
【００４５】
１次コイル４への給電に伴って２次コイル２０５に起電力が生じ、２次コイル２０５の外側導体部２５０及び内側導体部２５１を循環するようにして２次コイル２０５に誘導電流Ｉ２が流れる。誘導電流Ｉ２は、第２加熱部４１に流れる電流Ｉ１の向きに対し、内側導体部２５１で周方向同じ向きとなるように流れる。したがって、２次コイル２０５の内側においては、２次コイル２０５が発生させる磁束に１次コイル４の第２加熱部４１が発生させる磁束が相乗されることとなる。それにより、２次コイル２０５においても、図３に示した２次コイル５と同様に、２次コイル２０５の内側に形成される磁場の強度を高めることができ、２次コイル２０５に収容されるワーク２の短尺小径軸部２２の加熱効率を高めることができる。
【００４６】
図７に示す２次コイル３０５は、図６に示した２次コイル２０５と同様に、周方向の一箇所で分断された環状の外側導体部３５０及び内側導体部３５１と、外側導体部３５０と内側導体部３５１とを直列に接続する一対の接続導体部３５２とを有しており、外側導体部３５０及び内側導体部３５１を循環する閉回路を形成している。ただし、図６に示した２次コイル２０５では、外側導体部２５０及び内側導体部２５１の軸方向寸法が等しいのに対し、図７に示す２次コイル３０５では、外側導体部３５０の軸方向寸法が内側導体部３５１の軸方向寸法に比べて大きくされている。
【００４７】
そして、２次コイル３０５が挿入される１次コイル４の第２加熱部４１は、軸方向に延長された２次コイル３０５の外側導体部３５０に対応し、巻数を多くされることによって軸方向に延長され、外側導体部３５０を収容可能に形成されている。
【００４８】
１次コイル４の第２加熱部４１の巻数が多くなるのに伴って、第２加熱部４１が発生させる磁束が増加し、これを２次コイル３０５の外側導体部３５０によって漏れなく受けることにより、２次コイル３０５の内側導体部３５１に流れる誘導電流の電流量を増加させることができる。それにより、２次コイル３０５に収容されるワーク２の短尺小径軸部２２の加熱効率をさらに高めることができる。
【００４９】
このように、１次コイル４の第２加熱部４１の巻数によって２次コイル３０５の内側導体部３５１に流れる誘導電流の電流量が調整可能であることから、図８に示すように、１次コイル４の第２加熱部４１の一巻毎にタップ４６を設け、任意の一つのタップ４６が電源部６（ターミナル４４）に接続されるように構成してもよい。かかる構成によれば、電源部６からみた第２加熱部４１の巻数がタップ毎に異なる。そこで、電源部６に接続されるタップを適宜選択することにより、単一の１次コイル４及び２次コイル３０５を用いて、２次コイル３０５の内側導体部３５１に流れる誘導電流の電流量を調整することができる。
【００５０】
図９は、２次コイルの他の例の構成を示す。
【００５１】
図９に示す２次コイル４０５は、図６に示した２次コイル２０５と同様に、周方向の一箇所で分断された環状の外側導体部４５０及び内側導体部４５１と、外側導体部４５０と内側導体部４５１とを直列に接続する一対の接続導体部４５２とを有しており、外側導体部４５０及び内側導体部４５１を循環する閉回路を形成している。
【００５２】
そして、２次コイル４０５は、この２次コイル４０５が発生させる磁束の広がりを調整するためのコア部材４５３をさらに有している。コア部材４５３は、外側導体部４５０と内側導体部４５１との間に介在して設けられている。２次コイル４０５が発生させる磁束の広がりをコア部材４５３によって調整することにより、２次コイル４０５が発生させる磁束をワーク２の局部に集中的に鎖交させることができ、その部位の加熱効率を高めることができる。
【００５３】
コア部材４５３の形状は、ワーク２の形状や所望するワーク２の加熱温度分布に応じて種々に変更することができる。図９に示す例では、コア部材４５３は、内側導体部４５１の内周面を除く表面を略全周にわたって覆うように構成されているが、図１０に示すように、内側導体部４５１の内周面及び軸方向の片側の端面を除く表面を略全周にわたって覆うように構成することもでき、また、図１１に示すように、外側導体部４５０と内側導体部４５１との間の空間を埋めるように構成することもできる。
【００５４】
以下、実験例について説明する。
【００５５】
まず、実験例１として、１次コイル及び２次コイルを備える誘導加熱コイルを用いた両端段付きのワークの誘導加熱において、ワークに流れる電流の分布をシミュレーションにより解析した。ワークは図１に示したワーク２の構成を備えるものとし、２次コイルは、図１０に示した２次コイル４０５と同様にコア部材を備えるものとした。解析結果を図１２に示す。図１２では、電流密度がグレースケールで表されており、電流密度が高い程に濃い階調で表されている。
【００５６】
図１２に示すとおり、２次コイルに収容されるワークの短尺小径軸部（２２）と１次コイルとのギャップは、ワークの大径軸部（２０）及び長尺小径軸部（２１）と１次コイルとのギャップに比べて大きいにもかかわらず、２次コイルに収容されるワークの短尺小径軸部（２２）の電流密度を、ワークの大径軸部（２０）及び長尺小径軸部（２１）と略等しい電流密度まで高められることがわかる。
【００５７】
次に、実験例２〜４として、図１に示したワーク２の構成を備える共通のワークを用い、このワークに対して誘導加熱による熱処理を行った。ワークの表面を９５０℃に加熱するものとして、加熱条件を下記のとおりに設定した。
＜加熱条件＞
・供給電力：５０ｋＷ
・周波数  ：３ｋＨｚ
・給電時間：４０ｓｅｃ
【００５８】
実験例２では、ワークを誘導加熱する誘導加熱コイルの１次コイルとして、図１に示した１次コイル４の構成を備え、ワークの大径軸部（２０）及び短尺小径軸部（２２）並びに２次コイルを収容する加熱部の巻数を３ターンとしたものを用い、２次コイルとして、図１０に示したコア部材４５３を有する２次コイル４０５の構成を備えるものを用いた。
【００５９】
実験例３では、１次コイルとして、図１に示した１次コイル４の構成を備え、ワークの大径軸部（２０）及び短尺小径軸部（２２）並びに２次コイルを収容する加熱部の巻数を５ターンとしたものを用いた。１次コイルの加熱部の巻数を除き、実験例３の１次コイル及び２次コイルの仕様は実験例２と同じとした。
【００６０】
実験例４では、１次コイルとして、図１に示した１次コイル４の構成を備え、ワークの大径軸部（２０）及び短尺小径軸部（２２）並びに２次コイルを収容する加熱部の巻数を５ターンとしたものを用い、２次コイルとして、図７に示した２次コイル３０５の構成を備えるものを用いた。実験例３の１次コイル及び２次コイルの仕様は、１次コイルの加熱部の巻数、及び２次コイルのコア部材を省き２次コイルの外側導体部の軸方向寸法を延長した点を除き、実験例２と同じとした。
【００６１】
実験例２〜４の各々において、ワークの大径軸部（２０）、長尺小径軸部（２１）、短尺小径軸部（２２）の表面の加熱処理直後の温度を測定した。測定した結果を以下に示す。
大径軸部    長尺小径軸部    短尺小径軸部
・実験例２  ：  ９２０℃        ９５０℃        ９００℃
・実験例３  ：  ９４０℃        ９５０℃        ９４０℃
・実験例４  ：  ９３０℃        ９５０℃        ９３０℃
【００６２】
以上の結果から、１次コイルとのギャップが相対的に大きいワークの短尺小径軸部（２２）を２次コイルに収容し、２次コイルを介して誘導加熱することによって、短尺小径軸部の加熱効率を高められること、及び、２次コイルを収容する１次コイルの加熱部の巻数を多くすることによって、短尺小径軸部の加熱効率をさらに高められることが確認できた。そして、２次コイルを収容する１次コイルの加熱部の巻数の増加に対応して２次コイルの外側導体部を延長することによって、コア部材を用いずとも同等の加熱効率が得られることが確認できた。
【符号の説明】
【００６３】
１     加熱装置
２     ワーク
３     誘導加熱コイル
４     １次コイル
５     ２次コイル
６     電源部
７     ワーク支持部
８     １次コイル支持部
９     ２次コイル支持部
２０   大径軸部
２１   小径軸部
２２   小径軸部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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