"有限要素法を用いた誘導加熱設備の設計方法であって、被加熱部材の物性値が解析装置に入力されるステップと、前記被加熱部材の形状が前記解析装置に入力されるステップと、前記被加熱部材に面して配置され、前記被加熱部材を誘導加熱するコイルの形状が前記解析装置に入力されるステップと、前記コイルに流される電流の電流値および周波数を含む電流データが前記解析装置に入力されるステップと、入力された前記物性値、前記被加熱部材の形状、前記コイルの形状および前記電流データに基づいて、前記解析装置により、前記被加熱部材の各部位における温度が有限要素法により解析されて出力されるステップと、前記各部位の温度に基づいて前記誘導加熱設備を構築するステップとを備え、前記物性値が入力されるステップでは、前記被加熱部材の飽和磁束密度、電気伝導率、比熱、熱伝導率、および磁場の変化に依存しない透磁率を含む前記物性値が前記解析装置に入力され、前記被加熱部材の各部位における温度が出力されるステップでは、前記各部位の磁束密度が前記飽和磁束密度に達するまでは、前記各部位の磁場と前記透磁率とから算出された前記各部位の磁束密度の値、前記各部位の磁束密度が前記飽和磁束密度に達した後は、前記各部位の磁場と真空の透磁率とから算出される磁束密度に前記飽和磁束密度を加えた値に基づいて前記各部位における温度が出力される、誘導加熱設備の設計方法。前記物性値が入力されるステップでは、温度依存性を考慮した前記透磁率および前記飽和磁束密度を含む前記物性値が前記解析装置に入力される、請求項1に記載の誘導加熱設備の設計方法。前記物性値が入力されるステップでは、前記被加熱部材と同種の素材からなる試験片を用いた実験により予め算出された前記飽和磁束密度が入力される、請求項2に記載の誘導加熱設備の設計方法。前記被加熱部材は鋼からなっている、請求項3に記載の誘導加熱設備の設計方法。前記物性値が入力されるステップでは、前記鋼のキュリー点未満の温度域における複数の温度での実験結果に基づいて算出された前記飽和磁束密度が入力される、請求項4に記載の誘導加熱設備の設計方法。前記物性値が入力されるステップでは、前記鋼のキュリー点未満の温度域における5以上の温度での実験結果に基づいて算出された前記飽和磁束密度が入力される、請求項5に記載の誘導加熱設備の設計方法。前記物性値が入力されるステップでは、常温を含む複数の温度での実験結果に基づいて算出された前記飽和磁束密度が入力される、請求項5または6に記載の誘導加熱設備の設計方法。前記被加熱部材の各部位における温度が出力されるステップでは、前記コイル内の電流値分布が考慮されて前記各部位における温度が出力される、請求項1~7のいずれか1項に記載の誘導加熱設備の設計方法。しかしながら、上記従来のFEMを用いた誘導加熱設備の設計方法では、FEMによる解析結果と、実際に誘導加熱設備を構築して熱処理を実施した場合の実測値とが十分に一致しないという問題があった。その結果、従来のFEMを用いた誘導加熱設備の設計方法では、FEMによる解析結果を参考に実際の設備を構築した後、かなりの試行錯誤を行なう必要が生じる。本発明は上述のような問題を解決するためになされたものであり、その目的は、設備設計の効率を向上させることが可能な誘導加熱設備の設計方法を提供することである。本発明に従った誘導加熱設備の設計方法は、有限要素法を用いた誘導加熱設備の設計方法である。この設計方法は、被加熱部材の物性値が解析装置に入力されるステップと、被加熱部材の形状が解析装置に入力されるステップと、被加熱部材に面して配置され、被加熱部材を誘導加熱するコイルの形状が解析装置に入力されるステップと、コイルに流される電流の電流値および周波数を含む電流データが解析装置に入力されるステップと、入力された物性値、被加熱部材の形状、コイルの形状および電流データに基づいて、解析装置により、被加熱部材の各部位における温度が有限要素法により解析されて出力されるステップと、出力された各部位の温度に基づいて誘導加熱設備を構築するステップとを備えている。物性値が入力されるステップでは、被加熱部材の飽和磁束密度、電気伝導率、比熱、熱伝導率、および磁場の変化に依存しない透磁率を含む上記物性値が上記解析装置に入力される。そして、被加熱部材の各部位における温度が出力されるステップでは、上記各部位の磁束密度が飽和磁束密度に達するまでは、当該各部位の磁場と上記透磁率とから算出された各部位の磁束密度の値、各部位の磁束密度が飽和磁束密度に達した後は、各部位の磁場と真空の透磁率とから算出される磁束密度に上記飽和磁束密度を加えた値に基づいて各部位における温度が出力される。本発明者は、FEMによる解析結果と、実際に誘導加熱設備を構築して熱処理を実施した場合の実測値とが十分に一致しないこと解析結果と実測値との不一致の原因について、検討を行なった。その結果、入力されたパラメータに基づいて各部位の温度を算出する際には多くの近似が採用されて計算が実行されるところ、その中で透磁率が磁場に対して一定であるとの近似に起因した誤差の影響により、解析結果と実測値との不一致が大きくなっていることを見出した。より具体的には、被加熱部材の各部位における温度を算出するためには、コイルに流れる電流により被加熱部材内に形成される磁束密度を算出する必要がある。この磁束密度は、コイルを流れる電流により形成される磁場と透磁率とから算出することができる。ここで、透磁率は磁場に対して変化することから、磁場に応じた透磁率をまず算出し、算出された透磁率および磁場の値から、磁束密度を算出することにより、より正確な磁束密度を算出することができる。しかし、この計算が煩雑となって解析速度が低下することを回避する観点から、一般には透磁率が磁場に対して一定であって、磁場が大きくなるにつれて磁束密度が大きくなり続けるとの近似が採用される。その結果、上記解析結果と実測値との不一致が大きくなる。これに対し、本発明の誘導加熱設備の設計方法では、物性値が入力されるステップにおいて磁場の変化に依存しない被加熱部材の透磁率と、飽和磁束密度とが入力された後、各部位における温度が出力されるステップでは、磁束密度が飽和磁束密度に達するまでは、各部位の磁場と上記透磁率とから算出された磁束密度の値、飽和磁束密度に達した後は、各部位の磁場と真空の透磁率とから算出される磁束密度に飽和磁束密度を加えた値に基づいて各部位における温度が出力される。つまり、本発明の誘導加熱設備の設計方法では、飽和磁束密度に達するまでは磁場に対して変化しない透磁率と磁場とに基づいて磁束密度を算出することで解析速度が低下することを回避しつつ、飽和磁束密度に達した後は、飽和磁束密度に、磁場と真空の透磁率とから算出される磁束密度の増加分を加えた値を磁束密度として採用することにより、上記解析結果と実測値との不一致を抑制することができる。その結果、解析速度の低下を抑制しつつ、解析精度を向上させることができる。このように、本発明の誘導加熱設備の設計方法によれば、設備設計の効率を向上させることが可能な誘導加熱設備の設計方法を提供することができる。上記誘導加熱設備の設計方法においては、物性値が入力されるステップでは、温度依存性を考慮した透磁率および飽和磁束密度を含む上記物性値が解析装置に入力されてもよい。これにより、より正確なFEM解析を行なうことができる。上記誘導加熱設備の設計方法においては、物性値が入力されるステップでは、被加熱部材と同種の素材からなる試験片を用いた実験により予め算出された飽和磁束密度が入力されてもよい。これにより、一層正確なFEM解析を行なうことができる。上記誘導加熱設備の設計方法においては、上記被加熱部材は鋼からなっていてもよい。上記誘導加熱設備の設計方法は、鋼からなる部材を加熱するための加熱設備の設計に好適である。上記誘導加熱設備の設計方法においては、物性値が入力されるステップでは、被加熱部材を構成する鋼のキュリー点未満の温度域における複数の温度での実験結果に基づいて算出された飽和磁束密度が入力されてもよい。これにより、さらに正確なFEM解析を行なうことができる。上記誘導加熱設備の設計方法においては、物性値が入力されるステップでは、鋼のキュリー点未満の温度域における5以上の温度での実験結果に基づいて算出された飽和磁束密度が入力されてもよい。これにより、さらに正確なFEM解析を行なうことができる。上記誘導加熱設備の設計方法においては、物性値が入力されるステップでは、常温を含む複数の温度での実験結果に基づいて算出された飽和磁束密度が入力されてもよい。これにより、さらに正確なFEM解析を行なうことができる。上記誘導加熱設備の設計方法においては、被加熱部材の各部位における温度が出力されるステップでは、コイル内の電流値分布が考慮されて各部位における温度が出力されてもよい。これにより、さらに正確なFEM解析を行なうことができる。以上の説明から明らかなように、本発明の誘導加熱設備の設計方法によれば、設備設計の効率を向上させることが可能な誘導加熱設備の設計方法を提供することができる。以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰り返さない。本発明の一実施の形態における誘導加熱設備の設計方法では、図1を参照して、まずステップS10において物性値の入力が実施される。具体的には、被加熱部材およびコイルの物性値が解析装置に入力される。図2を参照して、本実施の形態では、鋼からなる軸受部品である転がり軸受の内輪2の透磁率、飽和磁束密度、電気伝導率、比熱および熱伝導率を含む物性値が解析装置に入力される。また、コイル1の電気伝導率、比熱および熱伝導率を含む物性値が解析装置に入力される。コイル1は、たとえば銅からなっている。次に、ステップS20において被加熱物の形状が解析装置に入力される。本実施の形態では、図2を参照して、内輪2の形状が解析装置に入力される。次に、ステップS30においてコイルの形状が解析装置に入力される。本実施の形態では、図2を参照して、内輪2の外周面軌道面に面して配置され、内輪2を誘導加熱するコイル1の形状が解析装置に入力される。コイル1は、被加熱物に面して配置され、円環状の形状を有する環状部11と、環状部11に接続されたベース部12とを備えている。ベース部12は、高周波電源図示しないに接続される。ステップS30においては、具体的には環状部11の形状が解析装置に入力される。次に、ステップS40においてコイルに流される電流のデータが解析装置に入力される。本実施の形態では、図2を参照して、コイル1に流される電流の電流値および周波数を含む電流データが解析装置に入力される。ここで、上記ステップS10~S40は、上記順序に限定されるものではなく、任意の順序にて実施される。つまり、上記ステップS10~S40において入力されるべきパラメータは、任意の順序で解析装置に入力することができる。次に、ステップS50において被加熱部材としての内輪2の各部位における温度が、有限要素法により解析されて出力される。具体的には、図3を参照して、ステップS20およびS30において入力されたコイル1の環状部11および内輪2の形状に基づいて、これらの断面が仮想の微小領域に分割される。また、図3には表示されていないが、環状部11と内輪2とに挟まれた空間についても、同様に仮想の微小領域に分割される。そして、上記ステップS10~S40において入力されたコイル1および内輪2の物性値、内輪2の形状、コイル1の形状および上記電流データに基づいて、解析装置により、上記各部位各微小領域における温度が有限要素法により解析されて出力される。次に、ステップS60では、上記ステップS50において出力された各微小領域の温度に基づいて誘導加熱設備を構築する。具体的には、必要に応じて上記ステップS10~S50を繰り返して実施し、適切な温度分布がステップS50において得られた場合、これに基づいてコイル1の形状を決定して準備するとともに、上記電流データに含まれる電流値、周波数などを達成可能な高周波電源が準備される。そして、これらが組み合わされることにより、適切な熱処理設備が構築される。その後、実際に熱処理設備を運転し、必要に応じて微調整を加えることにより、内輪2に所望の加熱処理を実施することが可能な誘導加熱設備が完成する。そして、本実施の形態における誘導加熱設備の設計方法では、ステップS10において、磁場の変化に依存しない内輪2の透磁率飽和磁束密度に達するまでは磁場に対して一定値をとるものと仮定された透磁率、飽和磁束密度、電気伝導率、比熱および熱伝導率を含む物性値が解析装置に入力される。さらに、ステップS50では、上記各微小領域の磁束密度が飽和磁束密度に達するまでは、各微小領域の磁場と上記透磁率とから算出された各微小領域の磁束密度の値、各微小領域の磁束密度が飽和磁束密度に達した後は、各微小領域の磁場と真空の透磁率とから算出される磁束密度に飽和磁束密度を加えた値に基づいて各微小領域における温度が出力される。このように、本実施の形態における誘導加熱設備の設計方法では、飽和磁束密度に達するまでは磁場に対して変化しない透磁率と磁場とに基づいて磁束密度を算出することで解析速度が低下することを回避しつつ、飽和磁束密度に達した後は、飽和磁束密度に、磁場と真空の透磁率とから算出される磁束密度の増加分を加えた値を磁束密度として採用することにより、解析結果と実測値との不一致を抑制することができる。このように、本実施の形態における誘導加熱設備の設計方法によれば、設備設計の効率を向上させることができる。また、ステップS10では、温度依存性を考慮した透磁率および飽和磁束密度を含む上記物性値が解析装置に入力されることが好ましい。これにより、より正確なFEM解析を行なうことができる。さらに、ステップS10では、内輪2と同種の素材からなる試験片を用いた実験により予め算出された飽和磁束密度が入力されることが好ましい。特に、温度依存性を考慮した飽和磁束密度に関するデータはほとんど公開されていないため、材料ごとに予め実験的に導出しておくことが好ましい。また、鋼の飽和磁束密度は常温からキュリー点の温度範囲で大きく変化する。そのため、被加熱部材を構成する鋼のキュリー点未満の温度域における複数の温度での実験を予め行ない、実験結果に基づいて算出された飽和磁束密度が入力されることが好ましい。より具体的には、5水準の温度、たとえば常温、300°C、500°C、700°C、キュリー点直下の温度の少なくとも5以上の温度5段階以上の温度での実験結果に基づいて算出された飽和磁束密度が入力されることが好ましい。これにより、一層正確なFEM解析を行なうことができる。また、ステップS50では、コイル1の環状部11内の電流値分布環状部11の各微小領域ごとの電流値;図3参照が考慮されて内輪2の各微小領域における温度が出力されることが好ましい。これにより、さらに正確なFEM解析を行なうことができる。上記本発明に従った誘導加熱設備の設計方法の解析精度を確認する実験を行なった。図2を参照して、被加熱部材としては、JIS規格S45C製の深溝玉軸受6206型番の内輪2を採用した。一方、コイル1としては、環状部11の内径φ46mm、外径φ95mm、幅17mmの銅製ワンターンコイルを採用した。そして、電流の周波数を80kHz、有効電力を15kWとし、5秒間加熱した。このとき、試験片の外形面および軌道面に熱電対を溶接し、高周波誘導加熱時の試験片の表面温度を実測した。一方、コイル1および内輪2に関するパラメータを上記実施の形態の場合と同様に解析装置に入力した。FEM解析における節点数は17046、要素数は12662とした。また、解析に先立って、S45Cの飽和磁束密度を、キュリー点未満の複数の温度において実施した実験により導出した。導出された温度と飽和磁束密度との関係を図4に示す。また、同様の実験により、飽和磁束密度に達するまでは磁場に対して変化しないものと仮定した透磁率についても、温度との関係を算出した。さらに、その他の物性値であるS45Cの熱伝導率、比熱、電気伝導率については、上記非特許文献1に記載された値を、温度依存性を考慮した形で用いた。そして、上述のように、電流の周波数は80kHz、有効電力は15kWになるようにコイル1に電流を流した状態を想定し、電磁場解析を上記実施の形態の場合と同様に行なって、内輪2内におけるジュール損失、つまり発熱密度分布を計算した。さらに、発熱密度分布を熱伝導解析の境界条件として与え、一定時間後の内輪2内の温度分布を計算した。さらに、内輪2内の温度分布に従って、計算に用いる物性値を変更しつつ電磁場解析を進めた。この計算手順を、上記実際の加熱時間に到達するまで繰り返し、各微小領域における温度を算出した。また、本解析ではこの繰り返し計算を時間刻み幅0.05sで実施した。なお、電磁場解析は計算コストが高いため、物性値が大きく変化する温度を検知した時にのみ、電磁場解析を行なうことで、計算コストを削減することが可能である。次に、上記実験および解析のそれぞれによって得られた昇温カーブ加熱時間と温度との関係を図5に示して比較する。図5を参照して、検討を行なったあらゆる時刻において、両者の温度は非常に良く合致している。このことから、本発明の誘導加熱設備の設計方法によれば、誘導加熱設備による被加熱部材の加熱状態を精度よく模擬できるため、誘導加熱設備の設計の効率を向上させることが可能であることが確認された。次に、本発明の誘導加熱設備の設計方法による具体的な加熱設備の設計方法の一例について、高周波焼入されて作製される製品の焼入加熱設備を例として説明する。1製品に必要な温度分布の想定ここでは仮にφ45mm、幅40mmのJIS規格S45C製の円柱状製品において、外径側を高周波誘導加熱後に水冷して焼入硬化する場合を想定する。そして、この製品には外径から1.5mm深さ位置までの硬化層が必要で、かつ外径側表面の結晶粒が粗大化していないこと、および可能な限り加熱時間を短くすることを求められたと仮定する。高周波誘導加熱を利用した焼入硬化では、結晶粒が粗大化する温度と焼入硬化に必要な加熱温度とは鋼種によって異なる。ここでは、S45Cの結晶粒粗大化温度は900°C、焼入硬化に必要な加熱温度は800°Cであると仮定する。この場合、上記の要求を満足するためには、可能な限り短い加熱時間で外径表面の到達温度が900°C未満、1.5mm深さ位置の到達温度を800°C以上とすることが可能な加熱装置を設計すればよいことになる。なお、コイル形状についても設計することが可能であるが、ここでは簡略化のため上記実施例1の場合と同形状のコイルを採用する場合を想定する。2必要な有効電力および電源容量の見積もり必要な電力を見積もるため,上記要求を満足するための有効電力を算出する。具体的には、有効電力が10、20および50kWとなるようにコイル1への投入電流を変更して解析を実施し、それぞれの条件について製品外径、および外径から1.5mm深さ位置における温度を求めた。電流の周波数は100kHzの一定とした。図6において、四角印は1.5mm深さ位置が800°Cに到達するために要する時間、三角印は1.5mm深さ位置が800°Cに到達した時点での外径表面の温度を示している。図6を参照して、電流の周波数を100kHzとした場合には、有効電力を10、20および50kWのいずれにしても、外径表面の到達温度が900°C未満、かつ1.5mm深さ位置の到達温度が800°C以上という要求を満足できることが分かった。そして、可能な限り加熱時間を短くするという要求に従って、有効電力は50kWとすることが望ましく、これを可能とする電源容量が必要であるといえる。なお、図6に示すように、有効電力が50kWの場合、1.5mm深さ位置における温度が800°Cに到達した時点で、外径表面の温度は900°C直下にまで上昇している。このことから、有効電力を、50kWを超える状態にすると上記要求を満足できなくなるものと考えられる。3電流の周波数の算出適切な電流の周波数を算出するため、周波数が50、70、100および220kHzの場合について解析を実施し、それぞれの条件について製品外径、および外径から1.5mm深さ位置における温度を求めた。有効電力は、上記2で決定したとおり50kWとした。図7において、四角印は1.5mm深さ位置が800°Cに到達するために要する時間、三角印は1.5mm深さ位置が800°Cに到達した時点での外径表面の温度を示している。図7を参照して、50、70および100kHzの条件の下では、1.5mm深さ位置が800°Cに到達するのに要する時間、およびその時の外径表面の温度について、大きな差異は認められなかった。これに対し、周波数220kHzの条件の場合、1.5mm深さ位置における温度が800°C以上となった時点で外径表面の温度を900°C未満にするという条件は満たされるものの、加熱に要する時間は1.5倍程度となった。以上の結果から、適切な周波数は50~100kHz程度であるといえる。なお、上記実施例においては、コイルの形状が確定した状態での設備の設計について説明したが、コイルの形状が異なる場合について上記FEM解析を含む本発明の誘導加熱設備の設計方法を実施することにより、コイル形状の設計を行なうことができる。また、上記実施の形態および実施例においては、機械部品の一例として転がり軸受の軌道輪である内輪を被加熱部材とする場合について説明したが、本発明はこれに限られず、他の機械部品など、種々の部材を加熱するための誘導加熱設備の設計に適用することができる。今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。"