(57)【要約】【課題】径が細い軸部と太い軸部とが同軸状に連続し、両者の間に環状の段部が形成されており、段部における特定の部位の熱容量が、段部における特定の部位以外の部位の熱容量よりも小さい被加熱物における、径が細い軸部と段部とを同時に良好に誘導加熱することができる高周波誘導加熱方法を提供することである。【解決手段】高周波電力が供給される加熱コイル７に直線部８ａ，８ｂと円弧部９とを設け、直線部８ａ，８ｂを被加熱物１の小径軸部２に近接配置し、また、円弧部９を段部４に近接配置し、被加熱物１を回転駆動する。被加熱物１の特定の部位５に円弧部９が対向しているときには、加熱コイル７に供給する高周波電力の電力値を低下させ、特定の部位５に円弧部９が対向しなくなると高周波電力の電力値を上昇させる。【選択図】図５
2013124376.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
径が細い軸部と太い軸部とが同軸状に連続し、両者の間に環状の段部が形成されている被加熱物における前記径が細い軸部と段部とを同時に高周波誘導加熱する方法であって、前記段部の特定の部位の熱容量が、段部のその他の部位の熱容量よりも小さい場合において、
直線状の部位と円弧状の部位とを有する加熱導体の直線状の部位を、被加熱物の径が細い軸部に対して軸方向に沿って近接配置し、前記加熱導体の円弧状の部位を、被加熱物の環状の段部に対向配置し、
加熱導体と被加熱物とを相対回転させると共に加熱導体に高周波電力を供給し、加熱導体の円弧状の部位が段部の前記特定の部位に対向するときに、加熱導体に供給する高周波電力の電力値を低下させることを特徴とする高周波誘導加熱方法。
【請求項２】
加熱導体の円弧状の部位における一方の端部を、被加熱物の段部における前記特定の部位に対向させ、加熱導体の前記円弧状の部位が、被加熱物の特定の部位から離れる方向に加熱導体の相対回転を開始すると共に加熱導体に電力値が比較的高い高周波電力を供給し、
加熱導体の円弧状の部位における他方の端部が、被加熱物の前記特定の部位に対向すると、加熱導体に供給する高周波電力の電力値を低下させ、
前記加熱導体の一方の端部が被加熱物の前記特定の部位を過ぎると、加熱導体に供給する高周波電力の電力値を上昇させることを特徴とする請求項１に記載の高周波誘導加熱方法。
【請求項３】
加熱導体における円弧状の部位の中心角を１８０度とし、円弧状の部位の両端に各々別の直線状の部位の一端を接続したことを特徴とする請求項２に記載の高周波誘導加熱方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、径の細い軸部と太い軸部とが連続して両者の間に環状の段部が形成されている被加熱物における径の細い軸部と段部とを同時に高周波誘導加熱する高周波誘導加熱方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
軸部材であって、径の細い軸部と太い軸部とを有し、両者の間に環状の段部が形成されている被加熱物における、径の細い軸部と段部とを同時に誘導加熱する発明が特許文献１に開示されている。特許文献１に開示されている高周波誘導加熱装置では、加熱導体は直線状の部位と円弧状の部位とを有しており、加熱導体の直線状の部位が被加熱物の径の細い軸部（ステム部）に対して軸心に沿って配置されており、加熱導体の円弧状の部位が被加熱物の段部（肩部）に対向配置されている。
そして加熱導体に高周波電力を供給すると共に被加熱物を回転させることにより、被加熱物の径の細い軸部の周面と、段部の環状の面とを同時に誘導加熱することができる。
【０００３】
環状の段部を誘導加熱する加熱導体の円弧状の部位は、加熱効率の観点からは環状であるのが望ましい。すなわち、環状の段部に対して加熱導体が環状に対向すると、段部の全ての部位が同時に誘導加熱され、非常に加熱効率がよくなる。
【０００４】
ところが、この場合には被加熱物の軸部を環状の加熱導体の中に配置しなければならない。具体的には、被加熱物を軸方向に移動させて被加熱物を環状の加熱導体の内部に配置し、誘導加熱が完了すると、被加熱物を軸方向に移動させて被加熱物を加熱導体の内部から取り出さなければならない。そのため装置が大型化し、ひいては装置を設置するために広大なスペースが必要になる。さらに被加熱物の移動距離が長くなり、作業効率が悪化してしまう。よって、加熱効率が悪化するものの、省スペース化及び作業効率を向上させるために、加熱導体は被加熱物の略上半分にのみ配置される形態を採用する方が現実的である。加熱導体をこのような形態に構成することにより、被加熱物と加熱導体とを被加熱物の半径方向に接近させたり、離間させることができ、装置全体を小型化することができる。実際、特許文献１に開示されている高周波誘導加熱装置においても、加熱導体を被加熱物の略上半分のみに対向配置する構成が採用されている。
【０００５】
ここで、加熱導体をこのような形態にすると、被加熱物における環状の段部のうち、加熱導体の円弧状の部位が対向していない部分は、誘導加熱することができない。そのため、従来は被加熱物を加熱導体に対して相対回転させ、環状の段部を順に誘導加熱するようにしている。すなわち、被加熱物における環状の段部は、加熱されている部位と加熱されていない部位とが必然的に存在し、被加熱物を回転させることによって環状の段部の誘導加熱を均一化している。
【０００６】
一方、被加熱物の軸部には、加熱導体の直線状の部位が対向されている。すなわち、軸部の周面には、加熱導体の２つの直線状の部位が近接配置されているが、軸部の周面の大半の部位には加熱導体は対向配置されていない。そこで被加熱物を回転させることにより、軸部の周面を順に加熱導体の２つの直線状の部位に対向させ、周面の誘導加熱を均一化している。よって、軸部の周面の加熱効率は、段部の加熱効率よりも悪く、特許文献１に開示されているタイプの高周波誘導加熱装置の加熱導体は加熱効率の点で難がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−１２３３８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、被加熱物の段部に孔や窪みが設けられていると、段部の熱容量は、孔や窪みを設けた部位又はその周囲で小さくなる。そのため、特許文献１に開示されている高周波誘導加熱装置でこのような被加熱物を誘導加熱すると、環状の段部には一様に高周波誘導電流が励起されるので、段部における孔や窪みを設けた特定の部位又はその周囲が過熱状態になってしまう。また、この特定の部位が過熱状態とならないように、加熱導体に供給する高周波電力の電力値を設定すると、今度は軸部や段部における特定の部位以外の部位が十分に誘導加熱されなくなる。
【０００９】
そこで本発明は上記事情に鑑み、径が細い軸部と太い軸部とが同軸状に連続し、両者の間に環状の段部が形成されており、段部における特定の部位の熱容量が、段部における特定の部位以外の部位の熱容量よりも小さい被加熱物における、径が細い軸部と段部とを同時に良好に誘導加熱することができる高周波誘導加熱方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するための請求項１の発明は、径が細い軸部と太い軸部とが同軸状に連続し、両者の間に環状の段部が形成されている被加熱物における前記径が細い軸部と段部とを同時に高周波誘導加熱する方法であって、前記段部の特定の部位の熱容量が、段部のその他の部位の熱容量よりも小さい場合において、直線状の部位と円弧状の部位とを有する加熱導体の直線状の部位を、被加熱物の径が細い軸部に対して軸方向に沿って近接配置し、前記加熱導体の円弧状の部位を、被加熱物の環状の段部に対向配置し、加熱導体と被加熱物とを相対回転させると共に加熱導体に高周波電力を供給し、加熱導体の円弧状の部位が段部の前記特定の部位に対向するときに、加熱導体に供給する高周波電力の電力値を低下させることを特徴とする高周波誘導加熱方法である。
【００１１】
請求項１の発明では、加熱導体は直線状の部位と円弧状の部位とを有する。すなわち、加熱導体の直線状の部位と円弧状の部位には高周波電力が同時に供給される。
そして加熱導体の直線状の部位を被加熱物の径が細い軸部に対して軸方向に沿って近接配置し、加熱導体の円弧状の部位を被加熱物の環状の段部に対向配置し、加熱導体と被加熱物とを相対回転させるので、被加熱物の径が細い軸部と段部には同時に高周波の誘導電力が励起される。その結果、被加熱物の径が細い軸部と段部は、同時に誘導加熱される。
その際、被加熱物の段部には部分的に熱容量が小さい特定の部位があり、この特定の部位に加熱導体の円弧状の部位が対向するときには、加熱導体に供給する高周波電力を減少させるので、この特定の部位に励起される高周波誘導電力の電力値は低い。よって、段部における熱容量が小さい特定の部位が過熱状態になるのを防止することができる。その結果、環状の段部の誘導加熱を一様化することができる。
【００１２】
請求項２の発明は、加熱導体の円弧状の部位における一方の端部を、被加熱物の段部における前記特定の部位に対向させ、加熱導体の前記円弧状の部位が、被加熱物の特定の部位から離れる方向に加熱導体の相対回転を開始すると共に加熱導体に電力値が比較的高い高周波電力を供給し、加熱導体の円弧状の部位における他方の端部が、被加熱物の前記特定の部位に対向すると、加熱導体に供給する高周波電力の電力値を低下させ、前記加熱導体の一方の端部が被加熱物の前記特定の部位を過ぎると、加熱導体に供給する高周波電力の電力値を上昇させることを特徴とする請求項１に記載の高周波誘導加熱方法である。
【００１３】
請求項２の発明では、加熱導体の円弧状の部位における一方の端部を、被加熱物の段部における特定の部位に対向させ、加熱導体の円弧状の部位が、前記特定の部位から離れる方向に加熱導体の相対回転を開始すると、加熱導体が前記特定の部位と対向しなくなる。そして、このときに加熱導体には比較的電力値が高い高周波電力が供給され、段部における特定の部位以外の部位には比較的高い電力値の高周波誘導電力が励起される。その結果、段部における特定の部位以外の部位のみが高い電力値の高周波誘導電力で誘導加熱される。一方、段部の熱容量が小さい特定の部位には高い電力値の高周波誘導電力がほとんど励起されず、ほとんど誘導加熱されない。
【００１４】
また、加熱導体の円弧状の部位における他方の端部が、前記特定の部位に対向すると、加熱導体に供給する高周波電力の電力値を低下させる。その結果、段部の熱容量が小さい特定の部位には、比較的低い電力値の高周波誘導電力が励起され、前記特定の部位が適度に誘導加熱される。
【００１５】
そして、加熱導体の一方の端部が被加熱物の前記特定の部位を過ぎると、加熱導体が前記特定の部位と対向しなくなり、このとき、加熱導体に供給する高周波電力の電力値を上昇させるので、環状の段部の特定の部位以外の部位が高い電力値の高周波電力によって良好に誘導加熱される。
【００１６】
すなわち、段部における熱容量が小さい特定の部位が過熱状態となるのを防止することができると共に、環状の段部全体を良好に誘導加熱することができる。
【００１７】
請求項３の発明は、加熱導体における円弧状の部位の中心角を１８０度とし、円弧状の部位の両端に各々別の直線状の部位の一端を接続したことを特徴とする請求項２に記載の高周波誘導加熱方法である。
【００１８】
請求項３の発明では、加熱導体における円弧状の部位の中心角を１８０度としたことにより、加熱導体における円弧状の部位が、被加熱物の環状の段部の半分に対向する。また、誘導加熱開始時には、円弧状の部位における一方の端部が段部の特定の部位に対向している。
【００１９】
そして、加熱導体と被加熱物とが半周相対回転する間は、加熱導体に供給される高周波電力の電力値は比較的高いが、加熱導体の円弧状の部位が被加熱物の段部の熱容量が小さい特定の部位にほとんど対向しないので、段部の特定の部位には電力値が比較的高い高周波誘導電力がほとんど励起されない。
【００２０】
また、加熱導体と被加熱物とが引き続き半周相対回転する間は、加熱導体の円弧状の部位が被加熱物の段部における熱容量が小さい特定の部位に対向するが、加熱導体に供給される高周波電力の電力値は比較的低く、段部の特定の部位に励起される高周波誘導電力の電力値は比較的低くなる。
【００２１】
そのため、被加熱物の段部における熱容量が小さい特定の部位が過熱状態になるのを防止することができると共に、環状の段部全体を良好に誘導加熱することができる。
【００２２】
さらに、加熱導体と被加熱物とが最初に半周相対回転したときに、加熱導体における２つの直線状の部位がそれぞれ被加熱物の径が細い軸部の周囲を半周し、このときには加熱導体には比較的電力値の高い高周波電力が供給される。そのため、軸部の全周囲に比較的電力値の高い高周波誘導電力が励起され、軸部の全周囲が一様に誘導加熱される。
【００２３】
そして加熱導体と被加熱物が引き続き半周相対回転する際には、加熱導体の２つの直線状の部位がそれぞれ被加熱物の径が細い軸部の周囲を半周し、このときには加熱導体には比較的電力値の低い高周波電力が供給される。そのため、軸部の全周囲に比較的電力値の低い高周波電力が励起され、軸部の全周囲が一様に誘導加熱される。
【００２４】
すなわち、加熱導体と被加熱物とが相対的に１回転する間に、加熱導体には比較的高い電力値の高周波電力と比較的低い電力値の高周波電力とが切り替わり供給される。また、加熱導体の２つの直線状の部位が、円柱状又は円筒状の軸部の対極の位置に配置されている。そのため、被加熱物の径の細い軸部の全周面には、最初の半周回転で比較的高い電力値の誘導電力が励起され、次の半周回転で比較的低い電力値の誘導電力が励起されるので、径が細い軸部の全周面は均一に誘導加熱される。
【００２５】
以上から、加熱導体と被加熱物とが相対的に１回転する間に、加熱導体に供給される高周波電力の電力値は高い状態から低い状態に変化するが、被加熱物の軸部は全周囲に渡って一様に誘導加熱される。また、被加熱物の段部における熱容量が小さい特定の部位が過熱状態にならず、環状の段部を略一様に誘導加熱することができる。
【００２６】
そして、加熱導体と被加熱物とが複数回相対回転しても、被加熱物の軸部の全周面は一様に誘導加熱され、環状の段部の誘導加熱も一様化される。よって、加熱導体と被加熱物の相対回転の回転数を適宜設定することにより、被加熱物の径が細い軸部と環状の段部の加熱量を適度に調整することができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の高周波誘導加熱方法では、径が細い軸部と太い軸部とが同軸状に連続し、両者の間に環状の段部が形成されている被加熱物における、径が細い軸部と段部とを同時に高周波誘導加熱する際に、段部に熱容量が比較的小さい特定の部位がある場合に、段部の特定の部位を過熱状態にすることなく、同一の加熱導体で径が細い軸部と段部の両方を同時に良好に誘導加熱することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】（ａ）は被加熱物に高周波加熱装置の加熱導体が近接配置されている状態の正面図であって、加熱導体の直線部を破断しており、被加熱物の段部に設けられた孔が加熱導体の円弧部に対向している状態を示しており、（ｂ）は（ａ）の状態から被加熱物が９０度だけ時計回りに回転して、被加熱物の段部に設けられた孔が加熱導体の円弧部の一方の端部と対向している状態の正面図であり、（ｃ）は（ｂ）の状態から被加熱物が９０度だけ時計回りに回転して、被加熱物の段部に設けられた孔が加熱導体の円弧部と対向していない状態の正面図であり、（ｄ）は（ｃ）の状態から被加熱物が９０度だけ時計回りに回転して、被加熱物の段部に設けられた孔が加熱導体の円弧部の他方の端部に対向した状態の正面図であり、（ｅ）は（ａ）に示す被加熱物のＥ−Ｅ断面図である。
【図２】高周波電源から出力される高周波電力の電力値と、被加熱物の回転角度の関係を示すグラフである。
【図３】（ａ）は被加熱物の斜視図であり、（ｂ）は（ａ）の被加熱物に高周波加熱装置の加熱導体を近接配置し、被加熱物の段部に設けられた孔が加熱導体の円弧部に対向している状態の斜視図であり、（ｃ）は（ｂ）の状態から被加熱物が９０度だけ回転して、被加熱物の段部に設けられた孔が加熱導体の円弧部の一方の端部と対向している状態の斜視図であり、（ｄ）は（ｃ）の状態から被加熱物が９０度だけ回転して、被加熱物の段部に設けられた孔が加熱導体の円弧部と対向していない状態の斜視図であり、（ｅ）は（ｄ）の状態から被加熱物が９０度だけ回転して、被加熱物の段部に設けられた孔が加熱導体の円弧部の他方の端部に対向した状態の斜視図である。
【図４】高周波誘導加熱装置の配線系統図である。
【図５】本発明の高周波誘導加熱方法を実施して被加熱物を誘導加熱する際の流れ図である。
【図６】被加熱物の小径軸部と大径軸部の境界部分の部分拡大断面図である。
【図７】（ａ）〜（ｄ）は、図３に示す加熱導体とは別の加熱導体を被加熱物に近接配置した状態の斜視図であって、各々被加熱物を図３（ｂ）〜図３（ｅ）に対応する回転位置に回転移動させた状態を示し、（ｅ）は、（ａ）の状態の被加熱物と加熱導体の正面図であって、加熱導体の直線部を破断した状態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、各図面を参照しながら説明する。
図４に示すように高周波誘導加熱装置２０は、高周波電源１３，変圧器１６，加熱コイル７（加熱導体），制御装置１１，センサ１７，被加熱物回転駆動装置１８を有する。
【００３０】
高周波電源１３は、商用の交流電源１４と高周波発信器１５とで構成される。高周波電源１３は、交流電源１４によって供給される交流の周波数を高周波化して変圧器１６へ出力する。変圧器１６は、高周波電源１３から供給された高周波電力を変圧し、導体であるリード部１０ａ，１０ｂを介して加熱コイル７へ出力する。
【００３１】
加熱コイル７（加熱導体）は、中空の導体で形成されており、内部には図示しない冷却液供給装置によって冷却液が循環供給される。加熱コイル７は、２つの平行な直線部８ａ，８ｂと、円弧部９とを有する。また、加熱コイル７は、リード部１０ａ，１０ｂと図示しない入出力端子で接続される接続部１２ａ，１２ｂを有する。
【００３２】
図４に示すように直線部８ａの一端は、円弧部９の一方の端部９ａと連続しており、直線部８ｂの一端は、円弧部９の他方の端部９ｂと連続している。円弧部９は、直線部８ａ，８ｂと直交する面上に配置されている。直線部８ａの他端は、円弧部１９ａ及び接続部１２ａを介してリード部１０ａと接続されている。同様に直線部８ｂの他端は、円弧部１９ｂ及び接続部１２ｂを介してリード部１０ｂと接続されている。円弧部１９ａ，１９ｂは、円周の略四分の一の長さを有する。
以上の構成によって、高周波電源１３から加熱コイル７へ高周波電力を出力可能である。
【００３３】
被加熱物回転駆動装置１８は、後述する被加熱物１を回転可能に支持し、被加熱物１を任意の速度で回転させることができる。被加熱物１の回転方向は一方向で足りる。センサ１７は、この被加熱物回転駆動装置１８の回転数又は回転角度を検出（算出）し、検出結果を制御装置１１へ伝達する機能を有する。
【００３４】
制御装置１１は、高周波電源１３による高周波電力の出力を司る機能を有する。すなわち、高周波電源１３のＯＮとＯＦＦとを切り替えたり、高周波電源１３の出力電力値を変更することができる。また、制御装置１１は被加熱物１の誘導加熱条件を記憶するメモリ（図示せず）を備えている。すなわち、図示しないメモリに記憶された誘導加熱条件に基づいて、制御装置１１は高周波電源１３の出力電力値を制御する。
【００３５】
図１（ｅ）、図３（ａ）に示すように、高周波誘導加熱装置２０によって誘導加熱される被加熱物１は、円柱状の小径軸部２と、フランジ状の大径軸部３とを有する。小径軸部２の軸方向の長さは、加熱コイル７の直線部８ａ，８ｂの長さと一致するか、又は若干長い。小径軸部２と大径軸部３は同芯状に連続している。その結果、小径軸部２と大径軸部３の間には環状の段部４が形成されている。環状の段部４の最も内側の部位は、小径軸部２と大径軸部３の境界部６を構成する。また、段部４には、段部４を貫通する孔５（特定の部位）が設けられている。小径軸部２の回転軸心には穴２ａが開口している。また、段部４の孔５の内壁には穴５ａが開口している。そして、穴２ａは小径軸部２の軸心方向に延びており、穴５ａと穴２ａは連通して潤滑油用の油路を構成する。
このような形態の被加熱物１としては、例えば組立式のクランクシャフトの構成部材（機素）がある。
【００３６】
次に、図１，図３，図５を参照しながら高周波誘導加熱装置２０によって被加熱物１を誘導加熱する手順を説明する。図５に示す各ステップの判定は、センサ１７の検出信号に基づいて制御装置１１によって行われる。
【００３７】
まず、被加熱物１に対して、高周波誘導加熱装置２０の加熱コイル７が、図１（ａ），図３（ｂ）に示すように配置される。そしてステップ１において、図１（ｂ），図３（ｃ）に示すように被加熱物１の回転位置を調整する。すなわち、段部４に設けた孔５が、加熱コイル７の円弧部９の端部９ｂ（他方の端部）に対向するように被加熱物１の回転位置を調整する。円弧部９は、環状の段部４に対して１８０度の角度範囲で対向する。そして孔５が、この円弧部９の１８０度の角度範囲内にあるときに、孔５は円弧部９と対向する。図１（ｂ），図３（ｃ）に示す被加熱物１の回転位置が誘導加熱開始時における回転位置である。
【００３８】
そしてステップ２において誘導加熱が開始される。すなわち、制御装置１１は高周波電源１３をＯＮ状態にすると共に電力値を高く設定し、さらに被加熱物回転駆動装置１８を駆動する。被加熱物回転駆動装置１８は、被加熱物１を所定の回転速度で回転させる。
【００３９】
この状態では、加熱コイル７には高い電力値の高周波電力が供給されており、被加熱物１の小径軸部２と段部４には高い電力値の高周波誘導電力が励起され、小径軸部２と段部４が誘導加熱される。このとき段部４の孔５は、例えば図１（ｃ），図３（ｄ）に示すように加熱コイル７（円弧部９）と対向しておらず、孔５付近の部位（熱容量が小さい特定の部位）は誘導加熱されていない。
【００４０】
また、加熱コイル７の直線部８ａ，８ｂには高い電力値の高周波電力が供給されている。そのため、小径軸部２の周面には高い電力値の高周波誘導電力が励起される。
【００４１】
被加熱物１の段部４の孔５は、やがて図１（ｄ），図３（ｅ）に示す回転位置に達する。すなわち、誘導加熱を開始してから被加熱物１が１８０度（所定角度）回転し、段部４の孔５が、加熱コイル７の円弧部９の端部９ａ（一方の端部）に対向する。ステップ３においてセンサ１７は、被加熱物回転駆動装置１８の回転角度が１８０度に達したことを検出し、検出信号を制御装置１１へ送信する。
【００４２】
このときまで段部４の孔５付近の部位（熱容量が小さい部位）には、加熱コイル７の円弧部９がほとんど対向していないので、段部４の孔５付近の部位はほとんど誘導加熱されていない。また、小径軸部２の周面は、励起された高い電力値の高周波誘導電力によって全周に渡って均一に誘導加熱されている。すなわち、加熱コイル７の直線部８ａは、小径軸部２の全周囲の半分（半周）に順次対向し、同様に直線部８ｂは、小径軸部２の全周囲の残りの半分（半周）に順次対向しながら相対移動するので、小径軸部２の全周囲は、直線部８ａ，８ｂに励起される高い電力値の高周波誘導電力によって一様に比較的強く誘導加熱される。
【００４３】
制御装置１１がセンサ１７の検出信号を受信すると、ステップ４において制御装置１１は、高周波電源１３を制御し、高周波電力の出力電力値を下げる。その結果、加熱コイル７に供給される高周波電力の電力値が低下し、被加熱物１の小径軸部２及び段部４に励起される高周波誘導電力の電力値は低下する。
【００４４】
被加熱物１の段部４の孔５が図１（ｄ），図３（ｅ）に示す回転位置に達すると、孔５が円弧部９の端部９ａと対向する。そして孔５は、図１（ａ），図３（ｂ）に示す位置を通過し、図１（ｂ），図３（ｃ）に示す位置に達するまでは加熱コイル７の円弧部９と対向する。そのため、孔５付近の部位（熱容量が小さい特定の部位）には、高周波誘導電流が励起される。しかし、このときに加熱コイル７に供給される高周波電力の電力値は低く、孔５付近の部位に励起される高周波誘導電力の電力値は低い。よって、孔５付近の部位は過熱状態にならず、適度に誘導加熱される。
【００４５】
換言すると、段部４の孔５付近の部位に励起される高周波誘導電力の積算電力量（積算加熱量）は比較的少なく、熱容量が小さい孔５付近の部位は適度に誘導加熱される。特に、図１（ｅ）に示す被加熱物１における孔５の内壁５ｂは、断面視でエッジ状を呈しており、過熱状態になり易いが、積算電力量が抑制された結果、適度に誘導加熱される。また、孔５付近から離れた熱容量が大きい部位に励起される高周波誘導電力の積算電力量は比較的多く、当該部位も適度に誘導加熱される。その結果、環状の段部４は、熱容量が小さい特定の部位が過熱状態になることなく適度に誘導加熱される。
【００４６】
また、このとき加熱コイル７の各直線部８ａ，８ｂに流れる高周波電力の電力値も低い。そして、電力値が低い高周波電力が供給される直線部８ａ，８ｂが、小径軸部２の周面に対向しながら相対移動することにより、小径軸部２の全周面が一様に誘導加熱される。すなわち、被加熱物１が図１（ｄ）に示す位置から図１（ａ）に示す位置を経て図１（ｂ）に示す位置まで１８０度回転移動する間に、直線部８ａに供給される高周波電力によって小径軸部２の周面の半分（半周）が比較的弱く誘導加熱され、小径軸部２の周面の残りの半分（半周）が直線部８ｂに供給される高周波電力によって同様に比較的弱く誘導加熱される。その結果、小径軸部２の周面が全周囲に渡って一様に誘導加熱される。
【００４７】
すなわち小径軸部２の周面は、被加熱物１が１８０度（半周）回転する間に比較的強い電力値の高周波誘導電力で誘導加熱され、さらに被加熱物１が１８０度（半周）回転する間に比較的弱い電力値の高周波誘導電力で誘導加熱される。そのため、被加熱物１が一回転する間に、小径軸部２の周面は全周に渡って比較的強い電力値と比較的弱い電力値で時間差をおいて順に誘導加熱される。その結果、被加熱物１の小径軸部２の周面と段部４は均一に誘導加熱される。
【００４８】
次にステップ５において、被加熱物１が所定角度回転したか否かが判定される。すなわち、被加熱物１の回転角度が、誘導加熱を開始してから例えば３６０度に達したか否かが判定される。実際には、被加熱物１の回転速度と時間から回転角度が算出される。
被加熱物１の回転角度が、誘導加熱を開始してから例えば３６０度に達した場合には、初めの１８０度で比較的強い電力値の高周波電力で小径軸部２の周面及び段部４が誘導加熱され、次の１８０度で比較的弱い電力値の高周波電力で小径軸部２の周面及び段部４が誘導加熱される。
【００４９】
ステップ５において被加熱物１が所定角度回転したと判定されると、ステップ６へ移行し、制御装置１１は当該被加熱物１の誘導加熱を終了するか否かを判定する。すなわち、段部４及び小径軸部２の加熱量が、焼入れに十分な加熱量に達したか否かを制御装置１１がステップ６で判定する。
【００５０】
被加熱物１の焼入れに必要な時間は、被加熱物１が回転する回数と等価である。また、回転速度や誘導加熱に必要な時間は、被加熱物１ごとに相違する。そのため、被加熱物１が、所定の回転速度（例えば３０〜６０ｒ．ｐ．ｍ．）で所定時間（例えば４〜７秒）等速回転したときの回転の回数と、誘導加熱量の関係を事前に調べておき、その対応関係を制御装置１１の図示しないメモリに記憶しておく。
【００５１】
そして、ステップ６では、被加熱物１の回転時間（被加熱物１の回転の回数）をセンサ１７によって検出する。すなわちセンサ１７はタイマとしての機能も有する。制御装置１１は、被加熱物１の回転時間が、予め設定した所定時間（例えば４〜７秒）に達したか否かを判定する。被加熱物１の回転時間が４秒以下（すなわちステップ６でＮＯ）であればステップ７へ移行し、制御装置１１は高周波電源１３の出力電力値を上昇させ、ステップ３に戻る。
高周波電源１３の出力電力値（加熱コイル７に供給される高周波電力の電力値）の高低は、図２に示すように、被加熱物１の回転角度が１８０度を超える毎に切り替えられる。
【００５２】
そしてステップ３からステップ６に至る操作を繰り返し、やがて被加熱物１の回転時間が所定時間（４〜７秒）に達する（すなわちステップ６でＹＥＳ）と、被加熱物１の誘導加熱を終了する。すなわち、制御装置１１は高周波電源１３をＯＦＦ状態に切り替え、被加熱物回転駆動装置１８を停止させる。ここで被加熱物１は、整数回回転する。
被加熱物１は、続いて図示しない冷却装置によって急冷され、被加熱物１の焼入れが完了する。
【００５３】
本実施の形態では、被加熱物１の回転の回数を整数回としたが、これによらず、例えば４周半等の整数回ではない回転位置で誘導加熱を終了することも可能である。
すなわち、高周波電源の出力電力値が高いときには、被加熱物１には高い電力値の高周波誘導電力が励起され、高周波電源の出力電力値が低いときには、被加熱物１には低い電力値の高周波電力が励起される。そして、被加熱物１に供給される高周波誘導電力の電力値（高い電力値と、低い電力値）は、被加熱物１が半回転するたびに切り替わる。
よって、被加熱物１の加熱量の総計（積算加熱量）が、焼入れに必要な誘導加熱量に達した時点で誘導加熱を終了する。
【００５４】
高周波誘導加熱装置２０は、被加熱物１の小径軸部２の周面と段部４のみではなく、環状の段部４の最も内側の部位である境界部６も同時に誘導加熱する。すなわち境界部６には、加熱コイル７の直線部８ａ，８ｂによって誘導加熱された小径軸部２の周面から熱が伝達され、さらに加熱コイル７の円弧部９によって誘導加熱された段部４からも熱が伝達される。その結果、境界部６も焼入れに必要な温度に達し、段部４から小径軸部２の周面に至るまで焼入れ層が連続する。または、加熱コイル７における円弧部９と直線部８ａ，８ｂの境界部分に強磁性体からなるコア部材を配置し、被加熱物１の境界部６を直に誘導加熱することもできる。
【００５５】
境界部６を直に誘導加熱する場合には、加熱コイル７における境界部６と対向する部位の断面形状を、図６に示すように構成するのが好ましい。すなわち境界部６に向かって突出する突出部７ａを加熱コイル７に設ける。その結果、境界部６に高周波誘導電流が励起され易くなり、段部４から小径軸部２の周面に至るまで焼入れ層２１が連続する。
【００５６】
次に、図３に示す加熱コイル７とは別の形態の加熱コイル２７によって被加熱物１を誘導加熱する場合を説明する。図７に示す加熱コイル２７は、直線部２８ａ，２８ｂが、各々張り出し部３０ａ，３０ｂを介して円弧部２９と接続されている。すなわち、図７に示す加熱コイル２７は、円弧部２９が図３に示す加熱コイル７の円弧部９よりも大径である点と、張り出し部３０ａ，３０ｂを有する点のみが図３に示す加熱コイル７と相違しており、その他の構成は全て同じである。よって、ここでは加熱コイル７と重複する説明は省略する。
【００５７】
図７（ｅ）に示すように、円弧部２９の中心角は１８０度であり、張り出し部３０ａ，３０ｂの一端は、直線部２８ａ，２８ｂと接続されて互いに反対側へ延び、張り出し部３０ａ，３０ｂの他端は各々円弧部２９と接続されている。
【００５８】
加熱コイル２７に高周波電流を通電し、被加熱物１を回転駆動すると、被加熱物１の小径軸部２の周面には直線部２８ａ，２８ｂによって高周波誘導電流が励起されて誘導加熱され、段部４の内周側は張り出し部３０ａ，３０ｂによって高周波誘導電流が励起されて誘導加熱され、段部４の外周側は円弧部２９によって高周波誘導電流が励起されて誘導加熱される。
【００５９】
図３や図７に示す形態では、加熱コイル７の円弧部９の中心角が１８０度であり、被加熱物１が半回転する毎に高周波電源１３の出力電力値を切り替えているが、円弧部９の中心角を例えば１５０度等に設定し、被加熱物１が２１０度，１５０度回転する毎に高周波電源１３の出力電力値を切り替えるようにしても同様の作用効果が得られる。
【符号の説明】
【００６０】
１    被加熱物
２    小径軸部
３    大径軸部
４    段部
５    孔（段部における熱容量が小さい特定の部位を形成する孔）
７    加熱導体
８ａ，８ｂ  加熱導体の直線部
９    加熱導体の円弧部
９ａ  円弧部の一方の端部
９ｂ  円弧部の他方の端部
１１  制御装置
２０  高周波誘導加熱装置
【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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