(57)【要約】【課題】熱容量の異なる部位を有する被処理部材を加熱する際に、第１に急速昇温、第２に品質に影響しない温度差以内での昇温、第３に目標温度への急速な整定、第４に目標温度到達時の高精度な温度分布制御を実現する。【解決手段】熱容量が違う部位を持つ被加熱物をその温度及び温度差が品質に影響を与えない第１目標温度まで急速加熱、整定する。遅れて昇温される部位が第１目標温度に到達するまで保持する。被加熱物全体の温度が第１目標温度に揃ってから最終目標値に向かって急速加熱、整定する。熱容量の異なる部位を持つ被加熱物に対して高密度にエネルギーを投入するために放射加熱を使用し、ゾーンコントロール誘導加熱で被誘導加熱部材を加熱し、当該被誘導加熱部材を全面均一温度の放射加熱源として、被加熱物を急速加熱すると共に、被加熱物全体の温度を均一に保持する。加熱コイルは水冷銅管にして、被誘導加熱部材を急速冷却可能な構成とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱コイルにより誘導加熱されると共に、前記加熱コイルに挿通される冷媒により冷却される被誘導加熱部材を介して、熱容量が異なる部位を持つ被加熱物を加熱制御する方法であって、
前記被加熱物の加熱温度として、中間目標温度と最終目標温度を定め、
前記被誘導加熱部材を前記中間目標温度よりも高い温度に加熱した後、自然冷却よりも早く前記中間目標温度まで冷却し、前記被加熱物の温度を前記中間目標温度に整定させ、
前記被加熱物の温度が前記中間目標温度に整定させた後、前記被誘導加熱部材を前記最終目標温度よりも高い温度に加熱した後、自然冷却よりも早く前記最終目標温度まで冷却し、前記被加熱物の温度を前記最終目標温度に整定させ、
前記中間目標温度は、加熱時に前記被加熱物に生ずる温度差が、当該被加熱物に定められた品質に影響を与えない範囲で定められていることを特徴とする加熱制御方法。
【請求項２】
前記被誘導加熱部材と前記被加熱物との対向面の形態係数を１に近似させていることを特徴とする請求項１に記載の加熱制御方法。
【請求項３】
前記中間目標温度は、加熱開始温度から前記最終目標温度までの間に、段階的に複数の温度が定められていることを特徴とする請求項１または２に記載の加熱制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
熱容量の異なる部位を持つ被加熱体を急速均一加熱する技術である。
【背景技術】
【０００２】
熱容量の異なる部位を有する被処理部材を熱処理し、その一部を溶融させる技術としては、特許文献１、２に開示されているようなものが知られている。
特許文献１に開示されている加熱装置は、基板に対して電子部品のハンダ付けを行うものである。特許文献１に開示されている加熱装置では、コアに対する加熱コイルの巻き数や、その構造を異ならせた小型の加熱ヘッドを複数組み合わせることで、１つの大型の加熱ヘッドを構成している。このような加熱ヘッドを用いて熱処理を行うことにより、各加熱部位に応じて磁束密度を変えることができ、熱容量の違いによる温度分布のバラツキを抑制し、目標とする熱処理温度への加熱到達時間を均一化することができる。
【０００３】
特許文献２に開示されている加熱装置は、ラジエータを構成する部品をハンダ付けするためのものである。特許文献２に開示されている加熱装置では、被処理部材を内包する加熱炉の壁面を誘導加熱すると共に、炉内雰囲気ガスを循環させるという手段により、被処理部材の加熱を行う。このような手段によれば、壁面からの輻射熱と、壁面からの輻射熱や伝熱により加熱された雰囲気ガスによる熱伝達の双方により被処理部材の加熱を行うことができ、熱容量の差に起因した温度分布のバラツキを抑制し、ハンダの溶融温度への到達時間を均一化することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−６９６８２号公報
【特許文献２】特開２００８−１９０７８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１、２に開示されているような加熱装置には、それぞれ次のような問題がある。
例えば特許文献１に開示されている装置では、ヘッドの構造が複雑となると共に、各小型ヘッド単位で電力制御を行う場合には、大小さまざまに熱容量が異なる部位が入り混じった被加熱物には適用できない。
【０００６】
また、特許文献２に開示されている装置では、被加熱物の熱容量の異なる部位への選択加熱ができていない。このため、各部の昇温速度が揃うように加熱速度を遅くする必要がある。
【０００７】
そこで本発明では、上記問題を解決し、熱容量の異なる部位を有する被処理部材を加熱する際に、第１に急速昇温、第２に品質に影響しない温度差以内での昇温、第３に目標温度への急速な整定、および第４に目標温度到達時の高精度な温度分布制御を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するための本発明に係る加熱制御方法は、加熱コイルにより誘導加熱されると共に、前記加熱コイルに挿通される冷媒により冷却される被誘導加熱部材を介して、熱容量が異なる部位を持つ被加熱物を加熱制御する方法であって、前記被加熱物の加熱温度として、中間目標温度と最終目標温度を定め、前記被誘導加熱部材を前記中間目標温度よりも高い温度に加熱した後、自然冷却よりも早く前記中間目標温度まで冷却し、前記被加熱物の温度を前記中間目標温度に整定させ、前記被加熱物の温度が前記中間目標温度に整定させた後、前記被誘導加熱部材を前記最終目標温度よりも高い温度に加熱した後、自然冷却よりも早く前記最終目標温度まで冷却し、前記被加熱物の温度を前記最終目標温度に整定させ、前記中間目標温度は、加熱時に前記被加熱物に生ずる温度差が、当該被加熱物に定められた品質に影響を与えない範囲で定められていることを特徴とする。
【０００９】
また、上記のような特徴を有する加熱制御方法では、前記被誘導加熱部材と前記被加熱物との対向面の形態係数を１に近似させるようにすると良い。このような構成とすることによれば、被誘導加熱部材を目標温度に制御すれば、被加熱物も目標温度に整定される。このため、被加熱物の温度を計測制御する必要が無い。よって、部位単位の温度差や計測誤差等に関わる計測上の問題が無く、加熱制御の信頼性を高めることができる。
【００１０】
また、上記のような特徴を有する加熱制御方法では、前記中間目標温度は、加熱開始温度から前記最終目標温度までの間に、段階的に複数の温度を定めるようにすると良い。このような特徴を有することによれば、各中間目標温度到達時における被加熱物中の温度差を小さくすることができる。このため、より高品質な加熱制御を実現することができる。
【発明の効果】
【００１１】
上記のような特徴を有する加熱制御方法によれば、熱容量の異なる部位を有する被処理部材を加熱する際に、品質に影響しない温度差の範囲内での昇温を実現しつつ、被加熱物を急速昇温、および急速な整定を実現させることができる。また、目標温度に対し、高精度な温度分布制御を実現することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施形態に係る加熱制御方法を実施した場合における反応容器の温度変化と被処理部材の温度変化を示すグラフである。
【図２】実施形態に係る加熱制御方法を含む熱処理全体の流れを示すフロー図である。
【図３】実施形態に係る加熱制御方法における特徴部分の流れを示すフロー図である。
【図４】最終冷却工程において、加熱コイルへの電力の供給を完全に停止した場合に、冷却に起因して反応容器に温度分布のバラツキが生じる様子を示すグラフである。
【図５】熱処理開始時における反応容器の温度を変化させた場合における被処理部材の昇温曲線の変化の様子を示す図である。
【図６】実施形態に係る加熱制御方法を実施するための加熱装置としての一例の全体構成を示す図である。
【図７】実施形態に係る加熱制御方法を実施する場合の応用形態における反応容器の温度変化と被処理部材の温度変化を示すグラフである。
【図８】予熱工程の無い従来の加熱制御方法における被処理部材の温度変化と、実施形態に係る加熱制御方法を実施した場合における被処理部材の温度変化を比較するためのグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の加熱制御方法に係る実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
まず、図６を参照して、本発明を実施する上で使用する加熱装置の一例について説明する。図６に示す加熱装置１０は、加熱炉１２と電源部４０を備えている。加熱炉１２は、反応容器１４と加熱コイル１６（１６ａ〜１６ｆ）、および外郭容器１８を基本として構成されている。
【００１４】
反応容器１４は、グラファイト等の被誘導加熱部材により構成される筒状体である。また、反応容器１４は、熱処理時に被処理部材６０が配置される熱処理領域を構成する。実施形態に係る反応容器１４は、一方の端部（図６中左側）に閉塞板２０が配置されている。このような構成とすることにより、反応容器１４の一方の端部は、閉塞状態、あるいは、僅かな隙間を持って閉塞された状態（ほぼ閉塞状態）とされることとなる。このように、筒状に形成した反応容器１４の一方の端部を閉塞（ほぼ閉塞）することで、反応容器１４内部を気体が通過することができなくなる。このため、反応容器１４内部の気体の対流が抑制される。また、反応容器１４は、詳細を後述する加熱コイル１６を介して加熱されることで、炉内気体中の酸素により酸化される。これにより、反応容器１４の内部（熱処理領域）、および反応容器１４の外周部の酸素濃度を低下させることができる。
【００１５】
なお、反応容器１４の具体的な構成材料としては、炭素繊維強化炭素複合材料（carbon fiber reinforced-carbon matrix-composite：Ｃ／Ｃコンポジット）とすると良い。Ｃ／Ｃコンポジットによる構成物は、平面方向の熱膨張率がほぼゼロとなり、熱膨張による歪や、部材間距離の変動を抑制することができる。このため、部材間距離の変動による放射、放熱条件の変動が生じ難く、均等加熱、均等冷却を高い精度で実現することが可能となる。
【００１６】
また、反応容器１４は、その形態設計において、熱処理対象とする被処理部材６０に対する形態係数が、被処理部材６０の全周に亘り均一な値、あるいは近似する値となるようにする。また、さらに好ましくは、形態係数が１、あるいは１に近似する値を持つようにする。反応容器１４をこのような構成とした場合、被処理部材６０を加熱する際、温度飽和時点で、被処理部材６０の温度と反応容器１４の温度が全周に亘って等しくなる。
【００１７】
さらに、反応容器１４は、従来に比べてその肉厚を薄くし、各部位における熱容量が小さくなるように構成することが望ましい。加熱と冷却を繰り返す際に、その応答性を高めることができるからである。
【００１８】
反応容器１４の他方の端部には、バッファユニット２２が接続されている。バッファユニット２２は、反応容器１４と同じ断面形状を有する断熱材により構成される筒状部材である。バッファユニット２２は、反応容器１４の他方の端部に密接して（連続して）配置されており、反応容器１４の端部放熱を抑制すると共に、反応容器１４内部への大気の流入を抑制する役割を担う。このため、バッファユニット２２の長さは、反応容器１４の開口サイズに応じて定めるようにすれば良い。すなわち、反応容器１４の開口サイズが小さい場合には、比較的短くても良く、開口サイズが大きい場合には、比較的長くすれば良い。このような構成とすることで、バッファユニット２２により構成されるバッファ領域を介して熱処理領域内へ大気が流入することを抑制することができる。
【００１９】
このように、熱処理領域の一方の端部を閉塞し、かつ他方の端部にバッファ領域を構成した筒状容器を構成することで、容器内部の気体の対流を抑制することができる。つまり、反応容器１４内部の熱処理領域は、いわゆる淀み点となり、容器内部への大気の流入を抑制することができるのである。これにより、他方の端部を開放した状態であっても、熱処理領域への大気の流入が抑制され、熱処理領域の酸素濃度を低く保つことができる。
【００２０】
加熱コイル１６は、本実施形態の場合、反応容器１４の長手方向に沿って、その外周にソレノイド状に巻回されているコイルである。加熱コイル１６は、詳細を後述する電源部４０に接続されており、電源部４０から高周波電流が供給されることにより、巻回方向と交差する方向に磁束を生じさせ、反応容器１４を誘導加熱する。実施形態における加熱コイル１６は、中空管により構成され、内部に、冷却水等の冷媒を挿通可能な構成としている。このような構成とすることで、反応容器１４からの輻射熱により加熱コイル１６自体が過熱されることを防止することができる。また、電流の供給を遮断した場合には、加熱コイル１６に、被処理部材６０を冷却する際の冷却手段としての役割を担わせることができる。
【００２１】
実施形態に係る加熱コイル１６は、反応容器１４の長手方向に沿って複数（図６に示す例では６個：加熱コイル１６ａ〜１６ｆ）に分割されており、各加熱コイル１６に供給される電流の制御により、対応する加熱ゾーンの発熱量を調整することを可能としている。ここで、分割された各加熱コイル１６は、その配置方向における反応容器１４からの放熱条件が同じになるように、配置間隔等を調整することとする。
【００２２】
また、反応容器１４に対して巻回している加熱コイル１６は、その全周に亘り、反応容器１４からの放熱条件が均一となるように構成する。具体的には、反応容器１４と加熱コイル１６との距離が、その全周に亘って等しくなるように構成する。このような構成により、加熱時には磁束の到達量が等しくなり、冷却時には、放熱量（反応容器１４と加熱コイル１６との間の熱交換量）が等しくなり、均等加熱、および均等冷却に寄与することが可能となる。
【００２３】
また、反応容器１４に巻回させた加熱コイル１６の巻回範囲の外周側には、断熱材３２が設けられている。断熱材３２は、加熱コイル１６の巻回範囲の外周側に密接するように、その外周全周に設ける。このような構成とすることにより、反応容器１４からの放熱に起因した内部気体の対流を抑制することができる。これにより、反応容器１４における図面上側と下側における温度ムラの発生を抑制し、均等温度の維持が容易となる。
【００２４】
また、実施形態に係る加熱装置１０では、反応容器１４と加熱コイル１６との間には、断熱材を配置していない。被誘導加熱部材と誘導加熱を行うためのコイルとの間に断熱材を配置する場合、両者間の狭隘な隙間に配置されることとなる。このため、いずれかの要素に対する接離個所にバラツキが生じ、接触抵抗の違いやバラツキが生じ、温度ムラを生じさせる虞がある。これに対し、反応容器１４と加熱コイル１６との間に断熱材を設けない構成とすることによれば、反応容器１４における温度ムラの発生を抑制することができる。また、冷却時における応答性を高めることもできる。
【００２５】
外郭容器１８は、加熱コイル１６を巻回した反応容器１４、およびバッファユニット２２を囲繞する容器である。外郭容器１８は、少なくとも一方の端部を閉塞板（端板）等により閉塞、あるいは、閉塞板等と端部との間に僅かな隙間を設けた状態で閉塞（ほぼ閉塞）する構成としている。なお、反応容器１４の一方の端部と外郭容器１８の一方の端部は、長手方向において同一な方向（図６中左側）とする。一方、外郭容器１８の他方の端部には、反応容器１４内部に被処理部材６０を搬出入するための開閉扉２４を設けている。熱処理時の放熱や、大気の流入を抑制するためである。
【００２６】
外郭容器１８、および反応容器１４の一方の端部には、それぞれ窒素等の不活性ガスを導入するための導入管２６が個別に接続されている。また、外郭容器１８の他方の端部側には、排気管２８が配置されている。このような構成とすることで、加熱炉内に導入された不活性ガスは、外郭容器１８の一方の端部と反応容器１４の一方の端部のそれぞれから、外郭容器１８の他方の端部へ向けて流れることとなる。そして、外郭容器１８の他方の端部では、排気管２８を介して外郭容器１８の外部へ排出されることとなる。このため、外郭容器１８内の気体が反応容器１４内へ流れ込むことが無く、開閉扉２４を開放した際にも、外郭容器１８内への大気の流入を抑制することができる。
【００２７】
上記のように、加熱炉１２の構成を、反応容器１４と外郭容器１８の二重構造とし、かつ反応容器１４を一端閉塞型の筒状容器とし、さらに反応容器１４と外郭容器１８の双方に不活性ガスを導入する構成とすることで、外郭容器１８の密閉性が低い場合であっても、反応容器１４内部への大気の流入を抑制することができる。また、反応容器１４は、加熱により酸化し、熱処理領域の内外の酸素濃度を低下させる。このため、熱処理領域は、真空ポンプや完全密閉領域を構成することなく、低酸素濃度状態を発生、維持することが可能となる。なお、図６に示す例では、反応容器１４に収容する被処理部材６０は、１つだけのように示しているが、反応容器１４のサイズを変化させれば、複数の被処理部材６０をバッチ処理することも可能となる。よって、上記構成の加熱炉１２を用いた加熱制御方法は、単一加熱であっても、複数加熱であっても適用することができる。
【００２８】
なお、実施形態に係る加熱炉１２では、加熱コイル１６ａ〜１６ｆによる加熱ゾーン毎に、反応容器１４の外周温度を計測する放射温度計等の温度計測手段３０（３０ａ〜３０ｆ）が設けられている。温度計測手段３０ａ〜３０ｆを設けて各加熱ゾーンの温度を計測し、この計測値を電源部４０（電源部４０における制御回路４８（４８ａ〜４８ｆ））へ提供することで、目標加熱温度とのズレを補正するように、加熱コイル１６ａ〜１６ｆへ供給する電流値を制御することが可能となる。
【００２９】
電源部４０は、少なくともインバータ（逆変換回路）４２（４２ａ〜４２ｆ）とコンバータ（順変換回路）４４、および制御回路４８（４８ａ〜４８ｆ）を基本として構成されている。
【００３０】
インバータ４２は、加熱コイル１６に供給する電力の調整を行うための要素である。インバータ４２ａ〜４２ｆは、各加熱コイル１６ａ〜１６ｆに直列に接続された共振コンデンサ５４と共に、各加熱コイル１６ａ〜１６ｆに対して個別に接続されており、それぞれが電力制御可能な自己共振回路を構成している。なお、インバータ４２は、電流、電圧双方の制御を可能なものであっても、図示しないチョッパ回路により電圧を制御し、電流のみを制御するものであっても良い。
【００３１】
コンバータ４４は、電源４６より供給された三相交流電流を直流電流に変換し、平滑化された電流を並列接続された複数のインバータ４２ａ〜４２ｆへと供給する役割を担う。
【００３２】
制御回路４８は、インバータ４２からの出力電圧、および出力電流に基づいて各インバータ４２ａ〜４２ｆに対して、制御のためのゲートパルスを与える役割を担う。なお、インバータ４２に与えるゲートパルスは、スイッチング素子（例えばＩＧＢＴ）の切換えタイミングを制御する信号であり、この信号に基づいて出力電圧の位相が制御される。また、制御回路４８には、温度計測手段３０からの計測値（計測信号）が入力される。制御回路４８では、計測信号が入力されると、予め定められた昇温曲線などに基づき、目標とする加熱温度と計測値との比較を行い、インバータ４２による電力制御値を導き出し、これをインバータ４２へ出力する。
【００３３】
各制御回路４８ａ〜４８ｆには、基準信号生成部５０が接続されている。基準信号生成部５０は、加熱コイル１６に供給する出力電流の基準波形を生成する。そして、基準信号生成部５０は、生成した基準波形を基準信号として、各制御回路４８ａ〜４８ｆに与える。各制御回路４８ａ〜４８ｆは、基準波形の位相と検出された電流の位相を比較し、両者の位相差を求め、インバータ４２等に与えるゲートパルスを生成する。
【００３４】
インバータ４２の出力側にはそれぞれ、出力電流や出力電圧を検出する検出手段５２が設けられており、検出値が制御回路４８へ入力されるように構成されている。
【００３５】
電源部４０をこのような構成とすることにより、加熱コイル１６ａ〜１６ｆを近接配置して電流を供給した場合であっても、相互誘導の影響を回避、あるいは抑制して、各加熱コイル１６ａ〜１６ｆに供給する電力の制御を行うことができる。
【００３６】
次に、図２を参照して、上記加熱装置１０を用いて被処理部材６０を加熱する際の加熱制御方法について説明する。なお、図２においてステップ７０の詳細については、図３に、その流れを示し、これを参照することとする。
【００３７】
まず、外郭容器１８の開閉扉２４を閉じた状態で、加熱コイル１６へ電力を供給することで、反応容器１４を加熱し、いわゆる空焼き状態とする（ステップ１０）。反応容器１４の加熱は、反応容器１４が予め定められた温度（例えば６００℃）に至るまで行う。反応容器１４の温度は、温度計測手段３０による計測値より知ることができ、この値に基づいて電力制御を行うようにする。このように反応容器１４を加熱することで、加熱炉１２内部の酸素が反応容器１４に吸収され（反応容器１４の酸化）、熱処理領域の酸素濃度を１ｐｐｍ以下に低下させることができる。なお、加熱炉内には、導入管を介して不活性ガスを流入させるようにする（ステップ２０、３０）。
【００３８】
反応容器１４が所定の目標温度に到達し、所定時間経過した後、加熱コイル１６への電力の供給を停止し、反応容器１４を冷却する（ステップ４０）。反応容器１４が常温、あるいはスタンバイ温度にまで降温した後、熱処理領域へ被処理部材６０を搬入する。この際、外郭容器１８の開閉扉２４を開放した場合であっても、上述したように、熱処理領域は、低酸素濃度状態を維持することができる（ステップ５０）。
【００３９】
被処理部材６０を搬入した後、開閉扉２４を閉め、加熱コイル１６へ電力を供給し、反応容器１４（被処理部材６０）の加熱を行う。このような工程で熱処理を行うことにより、真空引きや不活性ガスによる雰囲気置換を行う必要無く、熱処理領域を低酸素濃度状態として被処理部材６０の熱処理を行うことができる。よって、ロードロック等の設備が不要となり、安価でコンパクトな加熱装置とすることができる（ステップ６０）。
【００４０】
図１に、本実施形態に係る加熱制御方法による反応容器１４の加熱状態と、被処理部材６０における熱容量の異なる部位における温度変化の様子を示し、詳細な加熱制御の方法について説明する。
【００４１】
被処理部材６０の熱処理は、被処理部材６０を目標とする熱処理温度（熱処理目標温度）に到達させるまでの間に、加熱工程と冷却工程、および整定工程を複数回繰り返すようにして行う。具体的には、まず、加熱コイル１６に対して電源部４０から電力を供給し、反応容器１４を急速昇温させ、これに伴い、被処理部材６０も急速昇温させる（ステップ７０）。反応容器１４の加熱は、予め定められた昇温曲線などに基づき、目標とする加熱温度と計測値との比較を行い、電源部４０に対するフィードバック制御により加熱コイル１６に対する電力制御を行う（ステップ８０）。各加熱コイル１６ａ〜１６ｆに応じた加熱ゾーン毎にこのような制御を行うことにより、反応容器１４の温度分布のバラツキを抑制することができる。図３に示す第１加熱工程では、反応容器１４の温度が熱処理目標温度よりも高い温度（第１加熱温度）となるように、加熱コイル１６に供給する電力の制御を行う（第１加熱工程：ステップ７０Ａ）。反応容器１４の温度が第１加熱温度に到達した後は、被処理部材６０の温度が最初の整定温度（第１整定温度）付近にまで昇温するまで、反応容器１４が第１加熱温度を維持するように、加熱コイル１６に供給する電力の制御を行う（加熱維持工程：ステップ７０Ｂ）。
【００４２】
被処理部材６０の温度が第１整定温度近傍に達した場合、加熱コイル１６へ供給する電力を遮断し、加熱コイル１６内部に挿通させている冷媒により反応容器１４の冷却を行う。これにより、加熱コイル１６が冷却手段となり、反応容器１４の急速冷却（急速降温）が実現する（第１冷却工程：ステップ７０Ｃ）。第１冷却工程を経ることにより、反応容器１４が第１整定温度にまで降温した後は、反応容器１４が第１整定温度を維持するように、加熱コイル１６に対して電力を供給し、これを維持する。なお、被処理部材６０の温度は、直接計測するようにしても良いが、予め実験を行うことで得られるサンプルデータに基づき、反応容器１４の加熱温度と熱処理時間から、所望する温度に到達したと仮定し、加熱制御工程の切り替えを成すようにすることもできる。
【００４３】
反応容器１４の温度を第１整定温度に維持した状態で、所定の時間が経過するまで、誘導加熱コイル１６に対する電力の供給を制御する。この制御を所定時間行うことにより、熱容量の異なる部位を有する被処理部材６０に生じた温度のバラツキを緩和し、熱処理目標温度に到達するまでに生じる温度のバラツキを小さくすることができる（第１整定工程：ステップ７０Ｄ）。
【００４４】
第１整定工程において、所定の整定時間が経過した後、加熱コイル１６に対する電力の供給量を向上させ、反応容器１４を再び加熱する。この際の反応容器１４の加熱温度も、熱処理目標温度より高い温度（第２加熱温度）に設定し、加熱コイル１４に対する電力の制御を行う。この制御を行うことにより被処理部材６０は、温度バラツキの少ない状態から昇温されることとなる（第２加熱工程：ステップ７０Ｅ）。
【００４５】
第２加熱工程では、反応容器１４が第２加熱温度に到達した後、加熱コイル１６に対する電力の供給を遮断し、冷却工程（第２冷却工程：ステップ７０Ｆ）に遷移する。第２冷却工程では、反応容器１４の温度が第２整定温度に到達するまで冷却を行う。なお、第２整定温度は、第１整定温度よりも高い温度であり、かつ熱処理目標温度よりも低い温度の範囲で定めるようにする。第１整定温度と第２整定温度との温度差は、熱処理開始温度から第１整定温度までの温度差に比べて小さくすることができる。このため、第２加熱温度での温度維持を図ることなく冷却工程に遷移した場合であっても、被処理部材６０の温度を効率的、かつオーバーシュートさせることなく、第２整定温度に近づけることができる。反応容器１４の温度が第２整定温度に到達した後には、反応容器１４が第２整定温度を維持するように、加熱コイル１６に供給する電力を調整する。このような制御を行うことにより、被処理部材６０の温度は、第２整定温度に収束するように昇温し、熱容量の違いによる温度のバラツキを極めて小さくすることができる（第２整定工程：ステップ７０Ｇ）。
【００４６】
第２整定工程において、第２整定温度での維持時間（整定時間）が所定の時間だけ経過した後、再び反応容器１４を加熱するように、加熱コイル１６に対して電力を供給する。この際の反応容器１４の加熱温度も、熱処理目標温度より高い温度（第３加熱温度）に設定し、加熱コイル１６に対する電力の制御を行う。この制御を行うことにより被処理部材６０は、第２加熱工程開始時よりもさらに温度バラツキの少ない状態から昇温されることとなる（第３加熱工程：ステップ７０Ｈ）。
【００４７】
第３加熱工程では、反応容器１４が第３加熱温度に到達した後、加熱コイル１６に対する電力の供給を遮断し、冷却工程（第３冷却工程：ステップ７０Ｉ）に遷移する。第３冷却工程では、反応容器１４の温度が熱処理目標温度（第３整定温度）に到達するまで冷却を行う。反応容器１４の温度が第３整定温度としての熱処理目標温度に到達した後には、反応容器１４が熱処理目標温度を維持するように、加熱コイル１６に供給する電力を調整する。このような制御を行うことにより、被処理部材６０の温度は、熱処理目標温度に収束するように昇温し、熱容量の違いによる温度のバラツキが極めて小さい状態で熱処理目標温度にまで昇温することとなる（第３整定工程：ステップ７０Ｊ）。
【００４８】
上記のように、被処理部材６０の昇温曲線に複数の棚（温度停滞ゾーン）を生じさせるように、加熱工程と冷却工程、および整定工程を繰り返すことで、熱容量の異なる部位を有する被処理部材６０を加熱する際に、簡易な装置であっても、目標とする熱処理温度への到達時間に大きなバラツキを生じさせることが無い。このため、接合部材の溶融などを行う場合には、接合部材が熱容量の小さい部位に付された場合でも、熱処理目標温度における経過時間が長くなることによる流れ出しなどの溶融過多が生じる虞が無い。また、接合部材が熱容量の大きい部位に付された場合でも、熱処理目標温度における経過時間が短いことによる溶融不足が生じる虞が無い。
【００４９】
なお、上記のような加熱制御を行う場合には、第１整定工程、第２整定工程、および第３整定工程と、整定工程を繰り返す毎に各工程における整定温度の温度差を小さくし、整定時間を短くするように制御する。加熱工程、冷却工程、および整定工程の繰り返し回数が増す毎に、前段の整定温度と後段の整定温度との温度差を小さくすることで、昇温時における温度のバラツキが小さくなり、熱容量が異なる部位がある場合であっても、各部位における昇温に要する時間にバラツキが少なくなるからである。
【００５０】
また、上記のような加熱制御を行う場合には、第２加熱工程、第３加熱工程の加熱温度（第２加熱温度、第３加熱温度）に比べ、第１加熱工程における加熱温度（第１加熱温度）を高く設定する。溶融、接合を目的とした熱処理の場合、熱処理目標温度（溶融温度）に至るまでの温度に関しては、比較的許容範囲が大きい。このため、被処理部材６０の温度が低い第１加熱工程における加熱温度を高くし、被処理部材６０の昇温速度を向上させることで、熱処理時間を短縮することができる。
【００５１】
被処理部材６０の温度が目標とする熱処理温度に到達し、加熱制御が完了した後には、加熱コイル１６への電力の供給を停止し、冷却工程に移行する（ステップ９０）。なお、実施形態における冷却工程時の応答性の高さは、冷媒を挿通させている加熱コイル１６と反応容器１４との間に、断熱材を介在させていないことに起因する。
【００５２】
被処理部材６０を所定の温度まで降下させた後、開閉扉２４を開放し、熱処理領域から被処理部材６０を搬出し、熱処理が完了する。ここで、熱処理領域の酸素濃度は、被処理部材６０を搬出した後も低い状態が保たれることとなる（ステップ１００）。このため、引き続き他の被処理部材６０の熱処理を行う場合には、反応容器１４の空焼きを行うことなく、ステップ５０における被処理部材６０の搬入を行うようにする。
【００５３】
ここで、図４に示すように、ステップ９０における冷却工程（最終冷却工程）において完全に加熱コイル１６への電力の供給を停止した状態で被処理部材６０（反応容器１４）の冷却を行うと、反応容器１４の端部などの放熱量が多い部位は、他の部位に比べて冷却速度が速くなる。このため、次の被処理部材６０を反応容器１４内に搬入した後、これを加熱する際、反応容器１４の温度分布にバラツキが生じた状態で熱処理が開始されることとなってしまい、被処理部材６０の温度分布にバラツキが生じる可能性がある。
【００５４】
これに対し、熱処理開始時における反応容器１４の温度と被処理部材６０の昇温曲線との関係を調べたところ、反応容器１４の温度が２００℃から４００℃程度までならば、被処理部材６０の昇温曲線に殆ど変化が無いということを見出すことができた（図５参照）。よって、最終冷却工程では、加熱コイル１６への電力の供給を完全に停止するのでは無く、冷却後に温度計測手段３０により計測される反応容器１４の温度が４００度程度に収束するように電力を供給すると良い。これにより、被処理部材６０を搬出した後、新たな被処理部材６０を搬入し、熱処理する際に、反応容器１４の温度分布にバラツキが無く、かつ被処理部材６０の昇温曲線への影響も無くすことができる。
【００５５】
なお、上記実施形態では、加熱工程と冷却工程、および整定工程のサイクルを３回繰り返すことで、熱処理目標温度に到達させる旨記載した。しかしながら、加熱工程と冷却工程、および整定工程から成る加熱制御サイクルは、図７に示すように、２回としても良い。また、熱処理目標温度が高い場合には、加熱制御サイクルの繰り返し回数をさらに増やすようにすることもできる。
【００５６】
また、上記実施形態で説明した加熱装置１０は、本発明を実施するための加熱装置として好適な一例であり、本発明を実施する上で、上記加熱装置１０の全ての構成が必要とされるものではない。すなわち、本発明は、少なくとも、被誘導加熱部材と、この被誘導加熱部材を加熱するための加熱コイル、および加熱コイルに電力を供給可能な電源部を備えた加熱装置を用いることにより、実施することができる。
【００５７】
また、上記の通り、本発明の加熱制御方法に係る実施の形態では、被処理部材６０の加熱処理に関し、予熱（第１加熱温度や第２加熱温度への昇温）、加熱（熱処理目標温度への昇温）、および冷却を、１つの加熱炉１２で行うこととなる。このため、連続炉により被処理部材を加熱処理する場合に比べ、被処理部材を移動させるスペースや装置を削減することができる。
【００５８】
また、図８に示すように、予熱工程（第１、第２加熱工程）が無い場合の加熱制御では、予熱温度近傍（図８に示す例では、５７５℃前後）において、被処理部材６０における熱容量が大きい部位と熱容量が小さい部位との間での温度乖離が大きくなってしまう。図８に示す例では、熱容量が大きい部位の温度が予熱温度に達する前に、熱容量が小さい部位の温度が熱処理目標温度（図８に示す例では６００℃）に達してしまっている。このため、熱処理がロウ材による接合とした場合、熱容量が小さい個所では、ロウ材が過加熱されてしまい、溶融し、流れ落ちるといった状態になる可能性がある。また、熱容量が大きい個所では、ロウ材の加熱時間が不足し、溶融不足が生じる可能性がある。
【００５９】
これに対し、予熱工程を有する本実施形態に係る加熱制御方法では、一旦予熱温度にて、被処理部材６０全体の温度を整定させている。このため、予熱温度以上での温度のバラツキが小さくなる。よって、熱容量の大小に関わらず、ロウ材の過溶融や溶融不足が生ずる虞が無い。
【００６０】
さらに、図８から読み取れるように、被処理部材６０を熱処理目標温度に整定させるまでに要する時間は、予熱工程の無い場合と殆ど変わることが無い。
【符号の説明】
【００６１】
１０………加熱装置、１２………加熱炉、１４………反応容器、１６（１６ａ〜１６ｆ）………加熱コイル、１８………外郭容器、２０………閉塞板、２２………バッファユニット、２４………開閉扉、２６………導入管、２８………排気管、３０（３０ａ〜３０ｆ）………温度計測手段、３２………断熱材、４０………電源部、４２（４２ａ〜４２ｆ）………インバータ、４４………コンバータ、４６………電源、４８（４８ａ〜４８ｆ）………制御回路、５０………基準信号生成部、５２………検出手段、５４………共振コンデンサ、６０………被処理部材。
【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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