JP2012031465A - 高周波加熱装置及び高周波加熱方法 - Google Patents

Abstract

【課題】内周部に凹凸がある環状又は円筒状の被加熱物の内周部を良好に誘導加熱することができる高周波加熱装置を提供することである。
【解決手段】被加熱物１５の内周部１５ａに加熱導体６を配置して内周部１５ａを誘導加熱する高周波加熱装置１であって、前記加熱導体６は、内周部１５ａの半径方向と直交する方向に延びる４以上の直線部７ａ〜７ｄと、前記直線部７ａ〜７ｄ同士を直列に繋ぐ連結部８ａ〜８ｄとを有する。被加熱物１５の内周部１５ａと加熱導体６が相対回転移動し、被加熱物１５の内周部１５ａが均一に誘導加熱される。
【選択図】図２

Description

本発明は、環状又は筒状の被加熱物の内周部を誘導加熱する高周波加熱装置及び高周波加熱方法に関するものである。

従来、環状又は筒状の被加熱物の内周部を焼入れする際には、螺旋形状の加熱導体を使用していた。すなわち、被加熱物の内部に螺旋形状の加熱導体を配置し、被加熱物の内周部に加熱導体を対向配置し、さらに加熱導体に高周波電流を通じ、内周部に高周波の誘導電流を生じさせていた。このような誘導加熱装置が特許文献１に開示されている。
特許文献１の発明では、被加熱物が円筒部材であると記載されている。

特開２００７−２９４１６５号公報

ところで、円筒部材の内周部に凹凸があると、螺旋形状の加熱導体では、均一な誘導加熱が困難である。すなわち、誘導電流は加熱導体に比較的近い凸部に沿って流れ易く、加熱導体から比較的遠い凹部には流れにくい。例えば、円筒部材がナットであると、内周部には雌ねじが形成されている。この雌ねじを螺旋形状の加熱導体で誘導加熱すると、誘導電流は雌ねじのねじ山の部分に集中し易く、ねじの谷の部分には流れにくい。

また、円筒部材がボールハウジングであると、ボールハウジングの側壁にはボールの通路を形成する螺旋溝が設けられている。このボールハウジングの内周部を螺旋形状の加熱導体で誘導加熱すると、螺旋の溝の底に誘導電流が流れにくく、内周部を一様に誘導加熱するのは困難である。

また、円筒部材の内周部を誘導加熱する際には、円筒部材を加熱導体に対して相対回転させる。これにより、円筒部材の内周部における加熱導体の近接する部位が移動する。その結果、円筒部材の内周部の誘導加熱は均一化される。ところで、円筒部材の円筒側壁に、内部と外部とを連通させる貫通孔（半径方向に延びる孔）が設けられている場合に、螺旋形状の加熱導体で内周部の誘導加熱を実施すると、次のような問題がある。すなわち、螺旋のピッチにもよるが、加熱導体の貫通孔に近接する部位は、加熱導体と円筒部材が相対的に１回転したときに、１ピッチの範囲を往復移動し、ある一箇所で貫通孔に最大に接近する。その結果、貫通孔の開口部分には誘導電流が集中し、過熱状態を招いてしまう。

そこで本発明は、内周部に凹凸がある環状又は円筒状の被加熱物の内周部を良好に誘導加熱することができる高周波加熱装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するための請求項１の発明は、被加熱物の内周部に加熱導体を対向配置して内周部を誘導加熱する高周波加熱装置であって、前記加熱導体は、内周部の半径方向と直交する方向に延びる４以上の直線部と、前記直線部同士を直列に繋ぐ連結部とを有することを特徴とする高周波加熱装置である。

請求項１の発明では、加熱導体が、被加熱物の内周部の半径方向と直交する方向に延びる４以上の直線部を備えているので、被加熱物の内周部には半径方向と直交する方向に誘導電流が流れる。その結果、内周部にねじが形成されていても、誘導電流はねじの山と谷を横切って流れ、被加熱物の内周部が一様の深さで誘導加熱される。また、直線部同士は連結部で直列に繋がれているので、加熱導体を簡素に形成できる。
本発明において、加熱導体の直線部を４つとすると、加熱導体の構成を簡素にすることができて好ましい。

請求項２の発明は、加熱導体は複数の中空導体を有しており、特定の直線部及び特定の連結部が１つの中空導体で構成されており、残りの直線部及び連結部が、別の中空導体で構成されており、前記複数の中空導体の側壁同士が通電可能に接続されており、各中空導体には冷却液が供給可能であることを特徴とする請求項１に記載の高周波加熱装置である。

請求項２の発明では、加熱導体の、特定の直線部及び特定の連結部が１つの中空導体で構成されており、残りの直線部及び連結部が、別の中空導体で構成されているので、冷却液は中空導体毎に独立して流れる。また、中空導体の側壁同士が通電可能に接続されているので、高周波電流は中空導体から別の中空導体に伝達される。その結果、被加熱物は良好に誘導加熱されると共に、中空導体毎に冷却液が独立して流れて加熱導体が良好に冷却され、加熱導体は寿命が延びる。

請求項３の発明は、請求項１又は請求項２の高周波加熱装置で誘導加熱することを特徴とする高周波加熱方法である。

請求項３の発明の高周波加熱方法では、請求項１又は請求項２の高周波加熱装置で誘導加熱するので、誘導電流が被加熱物の内周部を半径方向と直交する方向に流れる。その結果、内周部にねじや螺旋溝が形成されていても、誘導電流はねじの山の部分は螺旋溝の底の部位に偏ることなく一様に流れ、内周部を一様に誘導加熱することができる。また、被加熱物の内部から外部に貫通する半径方向に延びる貫通孔が形成されている場合においても、被加熱物を回転駆動することによって内周部に励起される誘導電流が偏りにくくなり、貫通孔の開口周辺が過熱状態となるのを防止することができる。

上記のいずれの発明においても、被加熱物の内周部の中心を軸芯として被加熱物を回転駆動する駆動手段を設けると、被加熱物と加熱導体の直線部の相対位置が変化する。すなわち、被加熱物の内周部の、直線部が近接する部位が変化する。その結果、被加熱物の内周部の誘導加熱を均一化することができる。また、被加熱物の内部から外部へ半径方向に延びる貫通孔が設けられていても、貫通孔の開口周辺部分に誘導電流が集中するのを防止することができる。すなわち、被加熱物は回転駆動されるので、内周部と加熱導体の直線部とは相対移動する。その際に加熱導体の直線部は、被加熱物の内周部に沿って相対移動する。よって、被加熱物の貫通孔の開口に最大接近した後は、被加熱物が１回転するまでは当該直線部に開口が再接近することがない。すなわち、４つ又は４つ以上の直線部に対して開口は次々に接近及び離間するものの、同一の直線部に近接している時間は、従来の螺旋形状の加熱導体よりも短くなる。その結果、貫通孔の開口付近に加熱導体が存在する時間が従来の加熱導体よりも短いために、誘導電流が貫通孔の開口に集中するのを回避できる。
よって、本発明の高周波加熱装置は、被加熱物の内周部を良好に均一に誘導加熱することができる。

本発明の高周波加熱装置は、加熱導体が、被加熱物の内周部の半径方向と直交する方向に延びる４以上の直線部を備えているので、被加熱物の内周部には半径方向と直交する方向に誘導電流が励起される。その結果、内周部にねじが形成されていても、誘導電流はねじの山と谷を横切って流れ、被加熱物の内周部が一様の深さで誘導加熱される。また、直線部同士は連結部で直列に繋がれているので、加熱導体を簡素に形成できる。
また、本発明の高周波加熱方法を実施すると、被加熱物の内周部にねじや螺旋溝が形成されていても、誘導電流は偏ることなく一様に流れ、内周部を一様の深さに誘導加熱することができる。

本発明の高周波加熱装置の系統図である。 本発明の高周波加熱装置の加熱導体を、被加熱物から離間させている状態の斜視図である。 本発明の高周波加熱装置の加熱導体を、被加熱物内に配置した状態の斜視図である。 （ａ）は、加熱導体の直線部が近接配置されている状態の、被加熱物の内周面の部分断面図であり、（ｂ）は、誘導加熱後の被加熱物の内周部の部分断面図である。 （ａ）は、内部に加熱導体を配置したナットの断面斜視図であり、（ｂ）は、側壁に貫通孔が設けられている被加熱物の断面斜視図である。 （ａ）は、本発明の高周波加熱装置によって、円筒側壁に孔が設けられた被加熱物の内周部を誘導加熱する場合において、ある一瞬における被加熱物の内周部を流れる誘導電流の概念図であり、（ｂ）は、（ａ）よりも微少時間経過したときに被加熱物の内周部を流れる誘導電流の概念図であり、（ｃ）は、従来の螺旋形状の加熱導体によって、円筒側壁に孔が設けられた被加熱物の内周部を誘導加熱する場合において、ある一瞬における被加熱物の内周部を流れる誘導電流の概念図であり、（ｄ）は、（ｃ）よりも微少時間経過したときに被加熱物の内周部を流れる誘導電流の概念図である。 図２に示す加熱導体とは別の形態の加熱導体を示しており、（ａ）は、加熱導体内の冷却水の流れを示す斜視図であり、（ｂ）は、ある一瞬の誘導電流の流れを示す斜視図であり、（ｃ）は、（ａ）のＡ部の拡大図であり、（ｄ）は、（ａ）のＡ部の断面図である。

以下、図面を参照しながら本発明の構成を説明する。
図１に示すように、高周波加熱装置１は、高周波電源４，変圧器５，加熱導体６を備えている。また、図示していないが、高周波加熱装置１には加熱導体移動装置と、被加熱物回転駆動装置と、冷却装置と、制御装置を有している。ここで、加熱導体移動装置は、加熱導体を水平方向及び上下方向に移動させる機能を有するものであり、被加熱物回転駆動装置は、被加熱物を回転駆動する機能を有するものである。また、冷却装置は、加熱されて昇温した被加熱物に冷却液を噴射供給する機能を有する。さらに、制御装置は、高周波電源４，加熱導体移動装置，被加熱物回転駆動装置，冷却装置の動作を司る機能を有している。
以下、高周波電源４，変圧器５，加熱導体６の構成を順に説明する。

高周波電源４は、交流電源２と高周波発信器３とを有している。高周波発信器３によって交流電源２から供給される交流の周波数を高周波化する機能を有する。よって、高周波電源４は、高周波電力を提供することができる。

次に、変圧器５は、高周波電源４から出力された高周波電力の電圧を高圧化する機能を有するものである。すなわち、変圧器５の一次側５ａが高周波電源５に接続され、二次側５ｂが後述する加熱導体６に接続される。よって、加熱導体６には、変圧器５で変圧された高周波の高圧電力が提供される。

次に、本発明の特徴的な構成である加熱導体６の構成について説明する。
図１に示すように加熱導体６は、リード部９ａ，９ｂと、４つの直線部７ａ〜７ｄと、４つの連結部８ａ〜８ｄとを備えている。これらは、銅や銅合金等の良導体から成る中空状の１本の線状部材である。すなわち、図１に示すように、リード部９ａ，９ｂと、４つの直線部７ａ〜７ｄと、４つの連結部８ａ〜８ｄは、１本の線状部材で構成されている。中空部分には、図示しない配管から冷却液が供給される。なお、各図においては、加熱導体６の中空構造の描写は省略している。

リード部９ａ，９ｂは、変圧器５の二次側５ｂに接続される部位である。すなわち、リード部９ａ，９ｂを介して高周波電流が加熱導体６に流れる。リード部９ａ，９ｂと変圧器の二次側５ｂとの接続部分の描写は省略する。

リード部９ａには、位置調整部１０を介して直線部７ａの一端が接続されている。位置調整部１０は、リード部９ａの引出位置を調整する部位である。位置調整部１０によってリード９ａ，９ｂが近接し、リード部９ａ，９ｂは変圧器５側へ延伸されている。

図１に示すように、４つの直線部７ａ〜７ｄと４つの連結部８ａ〜８ｄは、交互に接続されている。さらに連結部８ｄは、リード部９ｂと接続されている。すなわち、加熱導体６は、１本の中空の線状部材を折り曲げ又は湾曲させ、リード部９ａ，９ｂと、４つの直線部７ａ〜７ｄと４つの連結部８ａ〜８ｄとを形成している。

４つの直線部７ａ〜７ｄは、図１で見て上下方向に延びている。また、連結部８ａ〜８ｄは湾曲している。連結部８ａと８ｃは、同一円周上に配置されており、連結部８ｂと８ｄは別の同一円周上に配置されている。連結部８ａと８ｃが配置される円の直径Ａ１は、連結部８ｂと８ｄが配置される円の直径Ａ２と同じである。すなわち、連結部８ａ〜８ｄは、平面視で同一円周上に配置される。その結果、４つの直線部７ａ〜７ｄも同一円周上に配置され、その間隔は等しい。直線部７ｂ〜７ｄの長さは同じであるが、直線部７ａの長さは若干短い。

次に、高周波加熱装置１によって被加熱物を誘導加熱する手順を説明する。
図２は、図１に示す加熱導体と、被加熱物であるボールハウジング１５の斜視図である。加熱導体６の直線部７ａは、ボールハウジング１５の内周部の軸方向長さよりも長く設定されている。また、加熱導体６の連結部８ａ〜８ｄは、ボールハウジング１５の内周部の直径よりも小さい仮想円周上（平面視で同一の円周上）に配置されている。よって、加熱導体６（リード部９ａ，９ｂを除く）は、ボールハウジング１５の内周部１５ａ内に配置可能である。

ボールハウジング１５は、内部（内周部１５ａ）にボール（図示せず）の通路を形成する螺旋溝１８（図４）が形成されている。また、ボールハウジング１５の円筒側壁１５ｂには外部と内周部１５ａとを連通させる孔１７が設けられている。孔１７は、内周部１５ａの螺旋溝に沿って配置されている。そして、図示しないボールが螺旋溝を通って孔１７から円筒側壁１５ｂの外部へ出たり、別の孔１７から円筒側壁１５ｂの内部に入り、螺旋溝に戻ることができるように構成されている。

制御装置（図示せず）は、ボールハウジング１５が軸芯回りに回転可能に配置され、さらに、加熱導体移動装置（図示せず）によって加熱導体６を水平方向及び上下方向に移動させ、図２に示すように配置する。そして、加熱導体６を下降させ、図３に示すように加熱導体６をボールハウジング１５内に配置する。その結果、４つの直線部７ａ〜７ｄは、等間隔で内周部１５ａに近接対向配置される。

そして、制御装置は、被加熱物駆動装置によってボールハウジング１５を回転駆動させると共に、高周波電源４から高周波電力を出力させる。その結果、ボールハウジング１５は回転し、加熱導体６は停止しているので、ボールハウジング１５と加熱導体６は相対的に移動する。すなわち、加熱導体６の直線部７ａ〜７ｄは、ボールハウジング１５の軸芯方向に延びており、内周部１５ａに近接配置されているが、ボールハウジング１５が回転するので、内周部１５ａに対する近接位置は刻々と変化する。

加熱導体６は通電されており、直線部７ａ〜７ｄには高周波電流が供給されている。その結果、ボールハウジング１５の内周部１５ａには誘導電流が励起される。図４（ａ）は、ボールハウジング１５の縦断部分断面図である。図４（ａ）に示すように、内周部１５ａには螺旋溝１８が形成されている。螺旋溝１８は、溝部１８ａと山部１８ｂとで構成されている。すなわち、山部１８ｂは直線部７ａ〜７ｄに比較的に近く、溝部１８ａは直線部７ａ〜７ｄから比較的離れている。

しかし、直線部７ａ〜７ｄに高周波電流２０が流れると、螺旋溝１８に励起される誘導電流２１は、山部１８ｂのみならず、溝部１８ａにも一様に流れる。すなわち、直線部７ａ〜７ｄは、螺旋溝１８と交差するように、ボールハウジング１５の軸芯方向に沿って配置されているので、直線部７ａ〜７ｄを流れる高周波電流２０は、ボールハウジング１５の上下方向に流れる。その結果、内周部１５ａには、誘導電流２１が螺旋溝１８の複数の山部１８ｂと溝部１８ａを順に、越えながら流れる。すなわち、誘導電流２１は、周波数に応じて表面から所定の深さの部位を流れるので、山部１８ｂと溝部１８ａにおいて、表面から寸法ｄの一様な深さで誘導加熱が施される。よって、螺旋溝１８の山部１８ｂと溝部１８ａには、図４（ｂ）に示すような一様の深さｄの焼入れ部２２が形成される。

なお、直線部７ａ，７ｃと、直線部７ｂ，７ｄとでは、流れる電流の向きが逆になる。ところが、直線部７ａ〜７ｄは、円周上に等間隔に配置されているので、直線部７ａ（７ｃ）と直線部７ｂ（７ｄ）は相当に離れている。よって、隣接する逆向きに流れる高周波電流２０によって、内周部１５ａに励起される誘導電流２１同士が干渉し合うことがない。よって、各直線部７ａ〜７ｄを流れる高周波電流２０によって励起される誘導電流２１によって、内周部１５ａは誘導電流２１によって加熱されるが、逆向きの誘導電流２１同士が相殺されることはない。

次に、別の被加熱物を誘導加熱する場合を説明する。図５（ａ）は、内部に加熱導体を配置したナットの断面斜視図であり、図５（ｂ）は、側壁に貫通孔が設けられている被加熱物の断面斜視図である。

図５（ａ）に示すナット２５（被加熱物）の内周部である雌ねじ２５ａに加熱導体６を対向配置する。その結果、ナット２５の雌ねじ２５ａに対して、各直線部７ａ〜７ｄは交差するように配置される。そして、図示しない駆動機構によってナット２５を回転駆動し、誘導加熱を実施する。その結果、図４（ｂ）に示す状況と同様に、誘導電流は雌ねじ２５ａの複数のねじ山と谷底を順に通過して流れる。よって、ねじ山と谷底とを良好に誘導加熱することができる。一方、従来のように、螺旋形状の加熱導体を使用して誘導加熱すると、誘導電流は雌ねじ２５ａのねじ山に集中し易いため、ねじ山が過熱状態となり、谷底の加熱が不十分となり易い。ところが、本発明を実施すると、ねじ山と谷底とを良好に焼入れすることができる。

図５（ｂ）に示すブッシュ２６は、内周部２６ａから外部へ半径方向に延びる孔２７（潤滑油を通過させる孔）が設けられている。この孔２７が開口した内周部２６ａに加熱導体６を対向配置し、ブッシュ２６を回転させながら加熱導体６に高周波電流を通電する。その際、孔２７の周辺のある一瞬における誘導電流は、図６（ａ）に示すように流れる。

図６（ａ）は、本発明の高周波加熱装置によって、円筒側壁に孔が設けられた被加熱物の内周部を誘導加熱する場合において、ある一瞬における被加熱物の内周部を流れる誘導電流の概念図である。図６（ａ）において二点鎖線で示す直線部７ａを流れる高周波電流によって、ブッシュ２６（被加熱物）の内周部２６ａには、矢印群で描写される誘導電流２８ａが励起される。すなわち、誘導電流２８ａの一部は孔２７に向かって流れ、開口２７ａ（孔２７の縁）に沿って迂回して流れる。また、誘導電流２８ａのうち、孔２７のすぐ横を通過するものは、そのまま直進する。よって、開口２７ａの周辺では、開口２７ａ以外の部位と比較して誘導電流が密状態となる。

ところが、ブッシュ２６は回転しているので、図６（ａ）に示す状態から微少時間が経過すると、孔２７の近傍にあった加熱導体６の直線部７ａは孔２７から離れ、孔２７の近傍には誘導電流が励起されなくなる。すなわち、図６（ｂ）に示すように、ブッシュ２６が矢印３５で示す方向に回転すると、孔２７が直線部７ａから離れると共に、直線部７ｂに接近する。

この図６（ｂ）に示す状態（すなわち、図６（ａ）に示す状態のときから微小時間が経過したときの状態）では、加熱導体６の直線部７ａによって励起される誘導電流２８ａと、直線部７ｂによって励起される誘導電流２８ｂは、内周部２６ａのうちの孔２７から離れた部位を流れる。よって、このときには孔２７付近には誘導電流が流れないので、孔２７付近は誘導加熱されず、図６（ａ）に示す状態のときに過熱状態となった孔２７の開口２７ａ（縁部分）の熱が開口２７ａの周囲に放散される。その結果、孔２７の内周部２６ａのうち開口２７ａのみが過熱状態となるのを防止でき、内周部２６ａを一様に誘導加熱することができる。

比較例として、従来の螺旋形状の加熱導体によって、円筒側壁に孔が設けられた被加熱物の内周部を誘導加熱する場合を図６（ｃ）及び図６（ｄ）に示す。
螺旋コイルは、１本の導体が複数巻きされた構成を有している。そして、通常、螺旋の間隔は、本発明の加熱装置の直線部７ａ〜７ｄの間隔よりも狭い。すなわち、図６（ｃ）に示す螺旋コイルのｎ巻目導体部２３ａと（ｎ＋１）巻目導体部２３ｂの間隔は、図６（ａ）に示す直線部７ａ，７ｂの間隔よりも狭い。その結果、内周部２６ａにおける螺旋コイルのｎ巻目導体部２３ａ〜（ｎ＋３）巻目導体部２３ｄの部位と対向する部分には、各々誘導電流３３ａ〜３３ｄが励起される。そして、誘導電流３３ａと３３ｂ（３３ｂと３３ｃ，３３ｃと３３ｄ）の間隔は、図６（ｂ）に示す誘導電流２８ａと２８ｂの間隔よりもかなり狭い。

よって、図６（ｃ）に示す状態のときには、孔２７の開口２７ａは（ｎ＋１）巻目導体部２３ｂと近接しているが、微小時間が経過して被加熱物（ブッシュ２６）が矢印３６で示す方向に回転すると、図６（ｄ）に示すように、孔２７の開口２７ａは、（ｎ＋１）巻目導体部２３ｂに隣接する（ｎ＋２）巻目導体部２３ｃに近接する。そのため、開口２７ａの周囲には、ほとんど常に誘導電流が流れる。その結果、開口２７ａは常に加熱される。よって、開口２７ａの熱が周囲に放散されるタイミング（誘導過熱されないとき）がほとんどなく、開口２７ａ（縁部分）は、内周部２６ａの他の部位よりも過熱状態になり易い。

しかし、本発明の高周波加熱装置１の加熱導体６では、円周上に４つの直線部７ａ〜７ｄを配置する構成を有するので、従来のような開口７ａの過熱状態が緩和され、ブッシュ２６の内周部２６ａを全領域に渡って良好に焼入れすることができる。

次に、図７を参照しながら本発明の別の実施の形態を説明する。図７は、図２に示す加熱導体とは別の形態の加熱導体を示しており、（ａ）は、加熱導体内の冷却水の流れを示す斜視図であり、（ｂ）は、ある一瞬の誘導電流の流れを示す斜視図であり、（ｃ）は、（ａ）のＡ部の拡大図であり、（ｄ）は、（ａ）のＡ部の断面図である。

図７に示すように、加熱導体３１は、中空の良導体からなる第１導体１１ａと第２導体１１ｂとで構成されている。
第１導体１１ａは、直線部１３ａ，１３ｂと連結部１４ａ，１４ｂとを有している。すなわち、図７に示すようにこれらは直列（符号で示すと、１３ａ，１４ａ，１３ｂ，１４ｂの順）に連続している。そして、連結部１４ｂには冷却液排出部１９ａが連続している。すなわち、図７（ｃ）に示すように連結部１４ｂと冷却液排出部１９ａは、１本の中空導体を折り曲げて形成される。図７では、冷却液排出部１９ａを途中までしか描写していないが、冷却液排出部１９ａの先には電気回路は形成されていない。すなわち、冷却液排出部１９ａの図示しない端部は終端である。

さらに第１導体１１ａの直線部１３ａには、接続部１２を介してリード部９ａが接続されている。リード部９ａは、高周波電源４（図１）側に接続されている。ここで接続部１２は、加熱導体３１の内部から外部に向かう方向に延びている。これにより、リード部９ａと９ｂとが互いに干渉するのが防止される。

また、第２導体１１ｂは、直線部１３ｃ，１３ｄと連結部１４ｃ，１４ｄとを有している。すなわち、図７に示すようにこれらは直列（符号で示すと、１４ｃ，１３ｄ，１４ｄ，１３ｃの順）に連続している。そして、直線部１３ｃには冷却液排出部１９ｂが連続している。すなわち、図７（ｃ）に示すように、直線部１３ｃと冷却液排出部１９ｂは、１本の中空導体が直線状に連続した形態を呈している。当該中空導体の、連結部１４ｂが接続される接続部３０を境界として、直線部１３ｃと冷却液排出部１９ｂとが構成されている。
さらに第２導体１１ｂの連結部１４ｃには、リード部９ｂが接続されている。リード部９ｂは、高周波電源４（図１）側に接続されている。

そして、第１導体１１ａと第２導体１１ｂとは、接続部３０で通電可能に接続されている。すなわち、図７（ｄ）に示すように、接続部３０では第１導体１１ａの冷却液排出部１９ａと、第２導体１１ｂの冷却液排出部１９ｂとがろう付けにより接続されている。冷却液排出部１９ｂの図示しない端部も、冷却液排出部１９ａと同様に終端である。

次に、加熱導体３１の冷却液の流れと高周波電流の流れについて説明する。
図７（ａ）に示すように、第１導体１１ａには、細い矢印で示すように冷却液Ｗ１が流れる。すなわち、図示しない配管を介して、リード部９ａ側から供給された冷却液Ｗ１は、直線部１３ａ，連結部１４ａ，直線部１３ｂ，連結部１４ｂを経て冷却液排出部１９ａから外部へ排出される。一方、第２導体１１ｂには、太い矢印で示すように冷却液Ｗ２が流れる。すなわち、図示しない配管を介して、リード部９ｂ側から供給された冷却液Ｗ２は、連結部１４ｃ，直線部１３ｄ，連結部１４ｄ，直線部１３ｃを経て冷却液排出部１９ｂから外部へ排出される。よって、冷却液Ｗ１及びＷ２が、第１導体１１ａと第２導体１１ｂの間を流れることはない。その結果、第１導体１１ａ側を流れる冷却液Ｗ１と、第２導体１１ｂ側を流れる冷却液Ｗ２は、図１に示す形態の加熱導体６よりも流れる経路が短い。冷却液Ｗ１，Ｗ２は、第１導体１１ａと第２導体１１ｂの間をまたがって流れないので、図１の加熱導体６の半分程度の通路長さを流れて外部へ排出される。よって、加熱導体３１は、良好に冷却される。

また、高周波電流は、図１の加熱導体６と同様に流れる。すなわち、図７（ｂ）に示すように、ある一瞬の高周波電流Ｉ（直流とみなす）は、リード部９ａから接続部１２，直線部１３ａ，連結部１４ａ，直線部１３ｂ，連結部１４ｂ，直線部１３ｃ，連結部１４ｄ，直線部１３ｄ，連結部１４ｃを経てリード部９ｂに至る。ここで、高周波電流Ｉが連結部１４ｂから直線部１３ｃに流れるのは、冷却液排出部１９ａ，１９ｂの図示しない端部が終端であるためである。その結果、高周波電流Ｉは、冷却液排出部１９ａ，１９ｂ側へは流れない。

図７に示す形態の加熱導体３１を採用すると、被加熱物の内周部は４つの直線部１３ａ〜１３ｄを流れる高周波電流によって良好に誘導加熱される。また、加熱導体３１には第１導体１１ａ側と第２導体１１ｂ側とで２系統の冷却液循環経路が形成されており、加熱導体３１の冷却効果は高い。
図７に示す加熱導体３１は、２つの中空導体（第１導体１１ａ，第２導体１１ｂ）で構成したが、加熱導体は３以上の中空導体で構成することも可能である。

本発明は、被加熱物の外形が円形状でなくても、被加熱物の内周部を良好に誘導加熱することができる。例えば、組立クランクシャフトのパーツには、複雑な外形形状を有するものがあるが、このようなパーツの内周部も、本発明の高周波加熱装置１によって良好に誘導加熱することができる。

また、加熱導体の直線部の数は４以上であれば、本発明の作用効果を奏することができるが、被加熱物の内周部の直径に対して、適当な数の直線部を備えることにより、被加熱物を回転させなくても被加熱物の内周部を良好に誘導加熱することができる。

また、直線部の長さは、内周部の軸方向長さよりも長くなるように設定するのが好ましい。さらに、本実施例では、連結部８ａ〜８ｄを湾曲させる例を示したが、円弧に対する弦のような直線形状に形成してもよい。

１ 高周波加熱装置
６ 加熱導体
７ａ〜７ｄ 直線部
８ａ〜８ｄ 連結部
１１ａ 第１導体
１１ｂ 第２導体
１３ａ〜１３ｄ 直線部
１４ａ〜１４ｄ 連結部
１５ ボールハウジング（被加熱物）
１５ａ ボールハウジングの内周部
２０ 直線部を流れる高周波電流
２１ 螺旋溝が形成された内周部に励起される誘導電流
２２ 焼入れ部
３１ 加熱導体

Claims (3)

1. 被加熱物の内周部に加熱導体を配置して内周部を誘導加熱する高周波加熱装置であって、前記加熱導体は、内周部の半径方向と直交する方向に延びる４以上の直線部と、前記直線部同士を直列に繋ぐ連結部とを有することを特徴とする高周波加熱装置。
2. 加熱導体は複数の中空導体を有しており、
   特定の直線部及び特定の連結部が１つの中空導体で構成されており、
   残りの直線部及び連結部が、別の中空導体で構成されており、前記複数の中空導体の側壁同士が通電可能に接続されており、
   各中空導体には冷却液が供給可能であることを特徴とする請求項１に記載の高周波加熱装置。
3. 内周部に凹凸がある被加熱物の内周部を、請求項１又は請求項２の高周波加熱装置で誘導加熱することを特徴とする高周波加熱方法。

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